JP5571785B2 - フェムトセルの配置 - Google Patents

Description

本発明は、フェムトセルの配置に関する。

フェムトセル（本明細書において「フェムト」とも呼ばれる）は、数十メートルの標準的なサービスエリアの範囲を備え、住宅または企業環境において特別なセルラーサービスを提供することができる、低電力、低コストの、一般にユーザ設置の基地局である。フェムトセルは、簡単な「プラグアンドプレイ」設置を可能にする拡張自動構成および自己最適化機能を備え、自動的に自らを既存のマクロセルラー・ネットワークに統合するように設計されている。フェムトセルは通常、顧客のブロードバンド・インターネット接続（たとえば、デジタル加入者線（ＤＳＬ）、ケーブルなど）をバックホールとして使用する。

標準的なフェムトセルのアーキテクチャを図１に示すが、ここで右側に示される「ホームセル」はフェムトセルであり、ホームセル、またはフェムトセル、コントローラ／ゲートウェイに接続されている。示される特定のアーキテクチャにおいて、図の左側の要素は、ユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）マクロセルラー・ネットワークに含まれ、ノードＢ、無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）、移動通信交換局（ＭＳＣ：Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｃｅｎｔｒｅ）、サービス提供ＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ：Ｓｅｒｖｉｎｇ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）、およびゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ：Ｇａｔｅｗａｙ ＧＰＲＳ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｎｏｄｅ）として知られる基地局を含む。通常、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）への接続がある。

ＵＭＴＳフェムトセルの配置において、フェムトに割り振られうるプライマリ・スクランブリング・コード（ＰＳＣ）の数は限られている。割り振ることができる数は通常、６から１６である。プライマリ・スクランブリング・コードの選択は通常、その周辺で使用される他のプライマリ・スクランブリング・コードの測定に基づいてフェムトセル自身により自動構成される。したがって、通常のフェムトセルの設置において、それらのスクランブリング・コードは、非常に頻繁に再使用される必要がある。高レベルにＰＳＣが再使用されることで、フェムトセルを測定する、マクロセルまたはフェムトセルによるサービスを受けるユーザ機器（ＵＥ）が、多数の異なるセルから同じＰＳＣをレポートする可能性が高まる。３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ：第３世代移動体通信システム標準化プロジェクト）において現在定義されているように、ＵＥはそのＵＥ測定レポートでセルＩＤを提供することはない。したがって、ターゲットネットワークが、マクロからフェムト、またはフェムトからフェムトへのハンドオーバー手続きを実行中に、ＵＥによって供給された測定を使用して実際のターゲットセルを自動的に決定することは困難である。

マクロセルからの着信ハンドオーバー要求を処理する場合、ホームセルゲートウェイは、どのフェムトセルにＵＥがハンドオーバーしているのかを決定できる必要がある。ＵＥで進行中のセッションのいかなる中断も最小化される必要があるので、ハンドオーバー手続きのターゲットセルを効率的に決定し、引き続きレポートすることは、ＵＥへの高品質のサービスを維持する上で重要な要件である。しかし、既存の３ＧＰＰ規格のメッセージでは、ＵＥがソースセルへの測定レポートでターゲットセルのセルＩＤをレポートしないので、ソースセルがターゲットセルを一意に識別するための機構を提供しない。ＵＥは、ターゲットセルのＰＳＣをレポートすることができる。しかし、ＰＳＣが再使用される場合、ゲートウェイは、ターゲットセルＰＳＣのレポートされた値に依存して、それを一意に識別することはできない。同様に、フェムトからフェムトへのハンドオーバーの場合、ソースフェムトセルはまた、ハンドオーバーを効果的に完了するためにターゲットフェムトセルを決定できる必要もあるが、この場合もまた、ターゲットセルは、ＰＳＣが高レベルに再使用される状況で一意に識別されないこともある。

ゲートウェイまたはソースフェムトが、ソースセルのＵＥによって提供される情報からターゲットフェムトセルを一意に決定することができない場合、ゲートウェイまたはソースフェムトが、どのフェムトセルにハンドオーバー要求を転送すべきかを決定することが困難になる。これは、多数のフェムトセルが設置されている可能性の高い通常の企業／オフィスビルを考慮する場合、特に重要である。

１つの可能な手法は、フェムト・ゲートウェイがハンドオーバー要求の一部として提供される限られた情報を使用して正しいターゲットフェムトセルについて推測することである。この解決策は、ハンドオーバー手続きの期間の増大をまねく可能性もあり、さらには、たとえばパケット損失またはコールのドロップにすら至るなど、エンドユーザの継続中のコールに影響を与えることになる。

もう１つの可能な手法は、同じＰＳＣですべてのフェムトにハンドオーバーの準備をすることである。しかし、そのような手法はリソースの極端な浪費であり、設置されるフェムト基地局およびユーザ機器の数が増大するにつれて程なく管理不能となる場合もあることを理解されたい。

企業ユーザは、標準的なユーザと比べると、より高品質のサービスの提供に対してオペレータに割り増し料金を支払う傾向がある。したがって、割り増し料金サービスに支払うことで得る価値についての企業ユーザの認識にマイナスの影響を与える可能性があるので、そのサービスのいかなる低下も潜在的に深刻である。

本発明によれば、フェムトセルの配置は、領域にわたり設置される複数のフェムトセルを備える。領域の入口にある境界フェムトセルは、隣接するフェムトセルにより提供されるよりも広いサービスエリアを提供するように、隣接するフェムトセルよりも高い伝送電力レベルで操作するように構成される。たとえば、ビル内の他のフェムトセルよりも高い伝送電力で境界フェムトセルを操作することで、ビルに向かい移動しているＵＥを「引きつける」傾向がある。このことは、ＵＥが、ビル内に設置されうる他のいかなるフェムトセルよりも境界フェムトセルに接続すること、ひいてはハンドオーバーを試みるよう手助けする。フェムト・ゲートウェイは、あらゆる接続が境界フェムトへの接続になる可能性があることを認識しているので、ターゲットフェムトセルの識別を補助することによりハンドオーバーを容易にする。複数のフェムトセルが設置される領域は、たとえば、オフィス、ビル、屋外地域、または部分的に屋外および部分的に屋内であってもよい。

１つの実施態様において、境界フェムトセルは、自身を境界フェムトセルとして識別する割り当てられたプライマリ・スクランブリング・コード（ＰＳＣ）を有する。特殊なＰＳＣは、入口の数ひいては「境界」フェムトセルの数が、そのような環境に設置されるその他のフェムトセルの数と比較して少数である可能性が高いので、フェムト・ゲートウェイが、どのフェムトセルにＵＥがハンドオーバーしているかについて迅速に識別を行えるよう補助する。これは、着信ハンドオーバー要求を処理中のフェムトネットワークにおける遅延を最小化し、それゆえにエンドユーザへのサービス品質に影響を与えるリスクを低減するという利点を有する。特殊ＰＳＣは、たとえばビルの入口など、設置される場所についての知識に基づいて、フェムト管理システムにより境界フェムトに割り当てられてもよい。これは、ＰＳＣが自動構成されるので、特定のフェムトまたは特定の複数のフェムトに特別に割り当てられることはない前述の手法と対照的である。

１つの実施形態において、境界フェムトセルは、非境界フェムトセルとは異なるアクセス制御要件を有する。そのようなスキームは、全体にフェムトセルを設置し、入口に境界フェムトを設置している通常の会社オフィスを検討する場合に有用といえる。会社の訪問客は、社内ユーザ用に確保されているビル内のほとんどのフェムトセルに接続することは許可されていないが、それでもなお、より広いアクセス許可を持つ境界フェムトセルを介して接続を提供される。

本発明は、３ＧＰＰ Ｒ９９準拠のＵＥに適合し、現在提案されている規格からの変更を必要としない手続きおよび情報を使用するフェムトセルの設置に適用されてもよい。

本発明の一部の実施形態は、これ以降、ほんの一例として、添付の図面を参照して説明される。

標準的なフェムトセル基地局のアーキテクチャを概略的に示す図である。 本発明にはよらない配置を説明の目的で概略的に示す図である。 本発明によるフェムトセルの配置を概略的に示す図である。 図３に示される配置の操作に関連付けられているメッセージングを概略的に示す図である。

本発明によるものではない、理解を深めるために提供される例示的な配置である図２を参照すると、オフィスビルは、その内部に設置されたフェムト１からフェムト１３という複数のフェムトセルを有する。オフィスの端に位置するフェムトは、外部に放射する。したがって、示されるように、ＵＥがオフィスの入口に近づくと、ＵＥはそのハンドオーバー基準を満たすフェムトセルに接続しようと試みることがある。たとえば、ＵＥ２は、オフィスの入口に近づくと、フェムト１、２、または３に同等に接続しようと試みることもある。設置内で再使用されるＰＳＣの数によっては、フェムト・ゲートウェイが、ＵＥから受信する情報からハンドオーバー・ターゲットセルを一意に識別することができない場合もある。したがって、ハンドオーバーは遅延して、ＵＥの操作に悪影響を及ぼすこともある。

本発明による配置の図３を参照すると、複数のフェムト１から１３は、オフィス、またはたとえば大学キャンパスのようなその他の空間に設置されている。空間には、上側および下側の境界に示される２つの入口がある。上側入口を含むサービスエリアを有するフェムト３は、その範囲がさらに広く拡大するように、隣接するフェムト１、２、および４よりも高い伝送電力で操作されるように配置される。フェムト３は、境界フェムトを構成し、そのステータスを指示するため、本実施形態においてＰＳＣ＃３である特定のＰＳＣを割り振られている。下側入口において、フェムト１０は、隣接する他のフェムトよりもより広いサービスエリアを有するように同様に配置され、また、境界フェムトであることを指示するためにフェムト３と同じＰＳＣ＃３を割り振られている。ＰＳＣ＃３は、オフィス内の他の場所では再使用されない。

図３において、ＵＥ１は下側入口において、ＵＥ２は上側入口において、オフィスに入ろうとしている。ＵＥ１およびＵＥ２は、ビルに近づくにつれて、境界フェムトセル１０および３が他の隣接するフェムトセルよりも広いサービスエリアを有しているので、他の設置されているセルに優先してそれぞれ境界フェムトセル１０および３に接続しようと試みる。たとえば、ＵＥ１は、フェムトセル８またはフェムトセル７よりも優先して、フェムトセル１０に接続する。したがって、ハンドオーバー先はオフィスまたはその他の空間の入口に設置された境界フェムトセルのうちの１つである可能性が最も高いので、これは、フェムト・ゲートウェイが、着信ハンドオーバー要求を受信したときにＵＥがどのフェムトセルにハンドオーバーしようと試みているかを識別できるように補助する。次いで、特殊ＰＳＣを使用することで、ゲートウェイがハンドオーバーのターゲットとみなすであろうフェムトセルの数を減少させ、たとえば測定レポートでＵＥ１によって提供される情報がターゲットフェムトセルのＰＳＣを含むことになる。この例において、それはフェムトセル１０である。境界フェムトセル１０および３のみが同じＰＳＣを有するので、ゲートウェイは迅速に、候補のハンドオーバー・ターゲットセルの数をそれらの２つまで減らす。次いで、ハンドオーバー要求をそれらのセルの両方に転送し、その後ＵＥは１つだけに接続する。あるいは、ゲートウェイは、追加の情報を使用して最も可能性の高い境界セルについて決定を行うことができ、最初にハンドオーバー要求をその候補に転送する。

図４は、ゲートウェイが、図３に示される配置のフェムト３および１０という両方の境界セルに要求を転送する場合のシーケンスの例を示す。

ＵＥ１は、ビルに向かって移動する際、新しいセル（この場合はフェムト１０）が既存のマクロセルよりもはるかに優れた品質の信号を提供することを指示する測定レポートをマクロセルＲＮＣに送信する（ステップ（ａ））。ＵＥ１は、フェムトセル１０がより高い電力で伝送しているので、他の設置済みのフェムトに優先してフェムトセル１０に「引きつけられる」。
（ｂ）マクロセルＲＮＣはＲｅｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｉｒｅｄメッセージをコアネットワーク（ＣＮ）に送信する。
（ｃ）コアネットワークは、ターゲットセルのＰＳＣ（ＰＳＣ３）を含む対応するＲｅｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージをフェムト・ゲートウェイに送信する。
（ｄ）ゲートウェイは、提供された測定情報を使用して、ＵＥ１が境界フェムトセルのうちの１つにハンドオーバーしようと試みていると決定する。
（ｅ）ゲートウェイは、Ｒｅｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔをフェムト１０およびフェムト３に転送する。
（ｆ）フェムトセル１０およびフェムト３は共に応答し、続いて確認応答およびＲｅｌｏｃａｔｉｏｎコマンドがマクロセルＲＮＣに返される。
（ｇ）引き続き、ＵＥ１は、フェムトセル１０へのハンドオーバーを実行し、フェムト３の準備されたリソースはキャンセルされる（ｈ）。

図３に示されるような設置において、フェムトセルの大多数は、そのオフィスに拠点を置く会社に関連付けられているＵＥにのみアクセス可能であってもよい。したがって、訪問者がいつオフィスを訪れても、訪問者のＵＥがそこに設置されているフェムトセルにアクセスを許可されない可能性が高い。これは、アクセスを許可されていないフェムトにハンドオーバーを試みることで、サービスの低下および潜在的なコールのドロップをまねく場合もあるので、「訪問の」ＵＥにマイナスの影響を及ぼす可能性がある。会社は、ビルの入口にあるフェムト３および１０という境界フェムトセルを、他の設置されているフェムトセルのアクセス制御要件とは異なるアクセス制御要件で指定することができる。したがって、「訪問の」ＵＥは、訪問者に最も頻繁に使用されるビル内の領域をカバーする境界セルへのアクセスを許可されてもよい。そのようにすることでサービスの継続性が可能になるが、ホスト側会社もそのオフィス内にサービスエリアを提供する他のフェムトセルへのアクセスを引き続き制限することができる。

本発明は、その精神および本質的特徴を逸脱することなくその他の特定の形態で具現されてもよい。説明される実施形態は、あらゆる点で、限定的ではなく、単に例示的なものとしてみなされるべきである。したがって、本発明の範囲は、上記の説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって指示される。特許請求の範囲の等価の意味および範囲内に入るすべての変更は、それらの範囲内に包含されるものとする。

Claims (7)

1. 領域にわたり配置される複数のフェムトセルと前記領域の入口にある境界フェムトセルとを備えるフェムトセルの構成であって、前記境界フェムトセルが隣接するフェムトセルによって提供されるよりも広いサービスエリアを提供するために隣接するフェムトセルよりも高い伝送電力レベルで操作される構成。
2. 前記境界フェムトセルは、自身を境界フェムトセルとして識別する割り当てられたプライマリ・スクランブリング・コード（ＰＳＣ）を有する請求項１に記載の構成。
3. 前記境界フェムトセルは、非境界フェムトセルとは異なるアクセス制御要件を有する請求項１または２のいずれか１項に記載の構成。
4. 前記領域への複数の入口を含み、各々は、隣接するフェムトセルにより提供される範囲よりも広いサービスエリアを提供するために隣接するフェムトセルよりも高い伝送電力レベルで操作される境界フェムトセルを関連付けている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の構成。
5. 前記境界フェムトセルは各々、同じＰＳＣを有する請求項４に記載の構成。
6. 前記領域はオフィスビルである請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
7. 前記複数のフェムトセルへのユーザ機器（ＵＥ）のハンドオーバー中に、フェムト・ゲートウェイからのハンドオーバー要求が非境界フェムトセルに優先して境界フェムトセルによって受信される請求項１乃至６のいずれか１項に記載の構成。

Images