JP5670461B2 - 無線通信ルーティング方法及びアクセスポイント基地局 - Google Patents

無線通信ルーティング方法及びアクセスポイント基地局 Download PDF

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Description

本発明は、無線３Ｇ(ｔｈｉｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ)ネットワークにおける通信のルーティングに関し、特に３Ｇフェムトセルを介した通信のルーティングに関する。本発明は、ＳＭＥ(ｓｍａｌｌ ｔｏ ｍｅｄｉｕｍ ｓｉｚｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ)における３Ｇフェムトセルの配置にも関連する。
移動体通信システムは、セルラ方式で動作する。このセルラ方式では、ネットワークに接続される送受信基地局が、ネットワーク内の各セルにおいて、携帯電話機等のＵＥ(ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ)に対する送受信を行う。通常、各セルには、単一の基地局が存在する。これらの基地局は一般にマクロ基地局と呼称され、そのセルはマクロセルと呼称される。
ピコセルと呼ばれるより小規模なセル・サイトが提案されている。これらのピコセルは、ビル群のような小さなエリアをカバーする。フェムトセルと呼ばれる更に小規模なセル・サイトも提案されている。フェムトセルとは、携帯電話事業者が、基地局からの無線信号の減衰及び散乱に因ってマクロセルでは十分なカバレッジを提供できない完全な屋内のカバレッジを提供するといった多くの場合に費用のかかる問題を解決しようとする形式のセル・サイトについて言及する際に使用する用語である。
フェムトセルは、しばしば、アクセスポイント基地局と呼称される。フェムトセルは、Ｈｏｍｅ ＮｏｄｅＢ又はＨｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢセルとしても知られている。フェムトセルは、無線セルラネットワークを利用する２Ｇ(ｓｅｃｏｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ)又は３Ｇ(ｔｈｉｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ)送受信を用いて、携帯電話機等のＵＥと通信する小型のプラグ・アンド・プレイ・デバイスである。フェムトセルは、Ｘｄｓｌ又はＷｉＭａｘＴＭ技術の一方を利用するブロードバンドサービスを介して、セルラネットワークへ接続される。Ｘｄｓｌは、デジタル加入者回線が従来の電話銅線上でのブロードバンド通信を可能にする技術群であり、ＷｉＭａｘＴＭは、従来のＷｉ−ＦｉＲＴＭシステムと比して改善された無線ブロードバンドを提供するＩＥＥＥ(Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ) ８０２．１６標準によって定義される無線技術である。ＷｉＭａｘＴＭは、米国カリフォルニア州のＷｉＭａｘフォーラムによる係属中の商標出願であり、Ｗｉ−ＦｉＲＴＭは、米国カリフォルニア州のＷｉ−ＦｉＲＴＭアライアンスによる登録商標である。
フェムトセルは、ユーザが完全な統合デバイスを所持できるように、オプション的にブロードバンドルータの機能を組み込むことが可能である。フェムトセルは、遠隔から管理及び更新できるように、移動体通信システムのコアネットワークにシームレスに統合されるべきである。
ヨーロッパでは、周知の３Ｇ技術の一つであるＵＭＴＳ(Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ)が、無線通信を提供するためのＲＡＴ(Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)としてＷ−ＣＤＭＡ(Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ)を使用する。しかしながら、ＣＤＭＡ２０００(Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ２０００)、ＴＤ−ＣＤＭＡ(Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ)、ＵＷＣ(Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｎｓｏｒｔｉｕｍ)、或いはＤＥＣＴ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｒｄｌｅｓｓ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ)といった他のＲＡＴが、３Ｇネットワークを実施するために用いられ得る。
このように、ＳＭＥに配置されるフェムトセルは、ユーザの観点から、マクロレイヤネットワークと同様に従来の移動体サービスを提供する。
しかしながら今や、ＵＥとフェムトセルの間でのコネクション確立は、コントロールシグナリングプレーン及びユーザデータプレーンの両者において相当量のコアネットワークのリソースを占有している。
本発明の第１の態様によれば、通信ネットワークにおいて、アクセスポイント基地局に登録される第１のＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と第２のＵＥとの間の通信をルーティングする方法であって、前記アクセスポイント基地局は、少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置され、前記第２のＵＥが、前記アクセスポイント基地局、又は少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置される他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定するステップと、
前記判定の結果に基づき、前記アクセスポイント基地局の１以上を介して前記通信をルーティングするステップと、を含む方法であって、前記第２のＵＥが前記アクセスポイント基地局又は他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定するステップは、ＵＥ識別子、特にＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を用いて、第１のルックアップテーブルから、前記第２のＵＥが自局又は他の基地局のカバレッジ内に存在するか否かを示す識別子を検索するステップと、各アクセスポイント基地局が、他の全てのアクセスポイント基地局に対して、前記第１のルックアップテーブルを更新するデータをブロードキャストするステップとを、さらに含むことを特徴とする。
本発明の態様は、フェムトセルが、コアネットワークのリソースを使用すること無く、ＵＥ間での内線交換呼サービスのようなＢＰＸ(ｐｒｉｖａｔｅ ｂｒａｎｃｈ ｅｘｃｈａｎｇｅ)を提供できるようにする。内線呼とは、一のＵＥと他のＵＥとの間の何らかの通信を意味し、両者、すなわち両ＵＥがフェムトセルＳＭＥネットワークのカバレッジ内に位置する場合における音声電話、ビデオ電話若しくはテキストメッセージ等の他の通信であり得る。
フェムトセルをマクロセルの代替として利用できない場合には、他のＵＥがコアネットワークのリソースをより利用し易くなるという利点がある。内線交換呼サービスの提供は、サービスを無料又はより低い料率で提供可能にする。
本発明の態様は、これを、ＣＳ(Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ)呼設定手順を改良することによって達成する。この改良は、移動体通信標準又はネットワーク要素には何ら変更を課さない。全ての変更は、フェムトセル又はその代わりのＣＳＧ(Ｃｌｏｓｅｄ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｇｒｏｕｐ)セルに反映される。本発明の態様は、ＵＥがフェムトセルのカバレッジに進入、滞在及び退去する場合に、各ＣＳＧセルによってＵＥステータスを追跡及び更新するために操作されるローカルデータベースを含んでも良い。電話番号とＩＭＳＩ(Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ)又は／及びＴＭＳＩ(Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ)とのマッピングテーブルを提供し、以てＣＳＧセルに、ＣＳコアネットワークの関与を伴うこと無く、進行中の呼設定が内線ＣＳ呼であるか否かを判定させるようにしても良い。
本発明の態様は、フェムトセルＳＭＥネットワークを既存の事業者コアネットワーク及び加入者携帯電話機と相互運用させるために従来の携帯電話機及びコアネットワーク要素への改良を何ら伴うこと無く、内線ＣＳ呼設定における事業者コアネットワークの関与を除去又は最小化する。
ネットワークへ接続されＵＥと通信中のフェムトセルを示した概略図である。 ＭＵ−ＭＩＭＯ通信中のｅＮＢ及びＵＥを示した概略図である。 ＣＳ呼設定の全体のシグナリングフローを示した概略図である。 内線ＣＳ呼設定のための全体のシグナリングフローを示した概略図である。
本発明の実施の形態を、ほんの一例として、図面を参照して詳細に説明する。
図１に、ネットワーク４に接続されるフェムトセル４を示す。この接続は、通常、ＬＡＮ(ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ)のような有線接続である。フェムトセルは、ブロードバンド接続１０により接続されるフェムトセルゲートウェイ６及びアクセスポイント８を含む。アクセスポイントは、圏内に位置するＵＥに対して短距離で信号を送受信する送受信機又はトランシーバ１２へ接続される。ＵＥは、例えば、携帯電話機１４又はラップトップ１８に取り付けられたデータカード１６であり得る。フェムトセルアクセスポイントの圏内に入ったＵＥは、許可されれば、自身が位置するマクロセルとの通信よりも優先してアクセスポイントと直接通信する。
図２に、マクロセル２０の概略図を示す。マクロセル２０は、その内部に位置するＵＥから信号を送受信する基地局２２を有する。また、複数のフェムトセル２がマクロセル内に配置される。これらは、例えば大規模なオフィスビル或いは自宅で使用され得る個別セルにおいて必要とされるような一群のフェムトセル２を含む。実際に、都市では、何千ものフェムトセルが一つのマクロセル内に存在する。
送受話器１４又はデータカード１６のような一つのＵＥが３Ｇマクロセルとのコネクションを確立する場合、ＵＥは、ＣＳ(ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｗｉｔｃｈｅｄ)呼設定シグナリング手順を進める。図３に、ＣＳ呼設定の全体のシグナリング手順を示す。これは、２つのＵＥ１及びＵＥ２が、異なるＲＮＣ(ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ)に属するＣＳＧセル１及びＣＳＧセル２に在圏するケースである。
ＲＲＣ(Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ)コネクション確立フェーズ(１)を経由してＲＲＣ接続状態へ移行した後、発呼側であるＵＥ１は、ＲＮＣ１に対して、ＭＭ ＣＭ(Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ) Ｓｅｒｖｉｃｅ ＲｅｑｕｅｓｔをパックしたＲＲＣ Ｉｎｉｔｉａｌ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒメッセージを送信する(２)。そして、ＲＮＣ１は、ＭＭ ＣＭ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｒｅｑｕｅｓｔを、ＳＣＣＰ／ＲＡＮＡＰ(Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐａｒｔ／Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐａｒｔ)を介してＣＳコアへ転送する。ＲＡＮＡＰ Ｉｎｉｔｉａｌ ＵＥメッセージは、ＳＣＣＰがＲＡＮＡＰメッセージを転送するためにＣＳ(ｃｉｒｃｕｉｔ ｓｗｉｔｃｈｅｄ)コアとのＩｕ−ＣＳシグナリングコネクションを確立するトリガとなる。Ｉｕ−ＣＳシグナリングコネクションを確立する間(Ｉｕ−ＣＳは、ＭＳＣ(ｍｏｂｉｌｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｃｅｎｔｒｅ)とＲＮＳ(Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｔａｔｉｏｎ)の間のインタフェースである)、ＣＳコアは、メッセージ(４)に示す如く、ＵＥ１のＩＭＳＩをＲＮＣ１へ送信する。
完全性保護及び暗号化を可能にするセキュリティモード手順(５)の後、ＵＥ１からＣＳコアへのシグナリングコネクションが確立される。これは、ＲＲＣコネクション(Ｓｉｇｎａｌｌｉｎｇ Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒｓ又はＳＲＢｓ)及びＩｕ−ＣＳシグナリングコネクションから成る。
そして、ＵＥ１は、ＲＲＣ Ｕｐｌｉｎｋ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ及びＲＡＮＡＰ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒを介してＣＣ(Ｃａｌｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ) Ｓｅｔｕｐを開始する。ＣＣ Ｓｅｔｕｐは、着呼側であるＵＥ２の電話番号及び番号種別を特定するものである(６)。ＣＳコアは、Ｃａｌl Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇを返信することによって、ＣＳ呼コネクションを確立するための全ての情報を受信した旨を応答する(７)。
ＣＳコアは、ＵＥ２の電話番号を解析し、電話番号を、その番号種別と、ＵＥ２の恒久的な識別子、すなわちＩＭＳＩ(Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ)に対する番号計画とを用いてマッピングする。そして、ＣＳコアは、ＲＡＮＡＰ Ｐａｇｉｎｇ(８)を、ＵＥ２が登録される位置エリアをカバーするＲＮＣ２(位置エリア毎に一つのＲＮＣであるネットワーク計画とする)へ送信する。ＲＡＮＡＰ Ｐａｇｉｎｇは、必須のＩＭＳＩ及びオプション的なＴＭＳＩを用いるＵＥ２へ宛てられる。好ましくは機密保持のために、ＲＲＣ Ｐａｇｉｎｇ Ｔｙｐｅ １が、ＴＭＳＩ又はＵＥ２のアドレスを指定するＩＭＳＩを特定する。
ＲＲＣコネクション確立(９)の後、ＵＥ２は、ＲＲＭ(Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ) Ｐａｇｉｎｇ ＲｅｓｐｏｎｓｅをＣＳコアへ送信する(１０)。同様に、ＲＡＮＡＰ Ｉｎｉｔｉａｌ ＵＥメッセージは、ＳＣＣＰがＲＡＮＡＰメッセージを転送するためにＣＳコアとのＩｕ−ＣＳシグナリングコネクションを確立するトリガとなる(１１)。Ｉｕ−ＣＳシグナリングコネクションを確立する間、ＣＳコアは、メッセージ(４)に示す如く、ＵＥ２のＩＭＳＩをＲＮＣ２へ送信する(１２)。手順(１６)及び(１７)は、ユーザプレーンのＲＡＢ(Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｂｅａｒｅｒ)を確立するために用いられる。ＣＳ呼設定は、ＣＣ Ａｌｅｒｔｉｎｇメッセージ(１８, １９)、ＣＣ Ｃｏｎｔｅｎｔメッセージ(２０)及びＣＣ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅメッセージ(２１)によって完了する。
図４に、本発明の実施の形態に係るシグナリング手順を示す。ＣＳＧセルは、現在展開されている３Ｇフェムトセルの最新仕様に関連すると言われる。換言すると、ＣＳＧセルはフェムトセルであり得る。
ＵＥがフェムトセルＳＭＥカバレッジ内でＣＳ呼を発生させる場合、着信側もフェムトセルＳＭＥカバレッジ内のＵＥであるか否かを確認するために、着信側の番号が利用可能になるべきである。しかしながら、発信側のＵＥは、ＲＲＣ：Ｕｐｌｉｎｋ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ／ＣＣ：Ｓｅｔｕｐ(Ｃａｌｌｅｄ ｐａｒｔｙ ｎｕｍｂｅｒ)迄、着信側番号を送信しない。よって、本発明の実施の形態に係るシグナリングフローは、このメッセージの送信後迄は変更しない。このメッセージがＣＳＧセル１によって受信される時迄に、ＣＳコアは、ＵＥ１へ向かうＩｕ−ＣＳシグナリングコネクションを設定しており、自身へのＣＳ呼コネクションの完了を待機している。
ＣＳＧセル１は、以下により詳細に説明する着信側番号解決メカニズムを用いて、これが内線ＣＳ呼の試みであることを知る。事業者のネットワークリソースの使用を削減するため、ＣＳＧセル１は、ＲＡＮＡＰメッセージを、これにＣＣ：Ｓｅｔｕｐを含めずにＣＳコアへ転送する。その代わりに、ＣＳＧセル１は、ＣＭ Ｓｅｒｖｉｃｅ ＡｂｏｒｔをＣＳコアへ送信して、ＭＭ：ＣＭ Ｓｅｒｖｉｃｅ ＲｅｑｕｅｓｔによってトリガされていたＣＳ呼設定を中断させる。一方、ＣＳＧセル１は、ＳＭＥネットワークの全てのＣＳＧセルに対し、これらのＣＳＧセルをＳＭＥネットワークを形成するように相互接続するイーサネットＬＡＮを介して、ＬＡＮ：Ｐａｇｉｎｇ(ＩＭＳＩ)をブロードキャストする。また、ＣＳＧセル１は、ＵＥ１に対して、ＲＲＣ：Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ／ＣＣ：Ｃａｌｌ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇを送信する。
Ｐａｇｉｎｇ Ｔｙｐｅ １メッセージを受信した後、ＵＥ２は、ＲＲＣコネクションの確立を開始し、次いでＲＲＭ：Ｐａｇｉｎｇ Ｒｅｓｐｏｎｓｅを送信する。標準のシグナリング手順では、ＣＳＧセル２が、このＰａｇｉｎｇ ＲｅｓｐｏｎｓｅをＣＳコアへ転送し、ＵＥ２とＣＳコアの間のＩｕ−ＣＳシグナリングコネクションの確立をトリガする。内線ＣＳ呼サービスのための事業者ネットワークの関与を除去するために、ＣＳＧセル２は、シグナリングフローを変更して、Ｐａｇｉｎｇ ＲｅｓｐｏｎｓｅをＣＳＧセル１へ直接転送する。そして、ＣＳＧセル１は、ＣＳＧセル２へＬＡＮ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ／ＣＣ：Ｓｅｔｕｐ(ｃａｌｌｉｎｇ ｐａｒｔｙ ｎｕｍ)を送信することによって応答する。このように、ＵＥの観点からは、シグナリングフローが標準のＣＳ呼設定と同様に見える。
ＵＥ同士間でのトラフィックチャネルの確立(３ＧＰＰの用語ではＲＡＢ確立)は、２つのＲａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ ＳｅｔｕｐとＬＡＮ Ｂｅａｒｅｒ Ｓｅｔｕｐとを含む。ＲＢ(Ｒａｄｉｏ Ｂｅａｒｅｒ) Ｓｅｔｕｐは、上述した通りＵＥとＣＳＧセルの間であり、２つの協調的なＣＳＧセルによって制御される。本発明の実施の形態は、ＣＳＧセルに付加される新たなＬＡＮ Ｂｅａｒｅｒ設定機能を含む。
ＲＡＢ確立の後、ＣＣ：Ａｌｅｒｔｉｎｇ、ＣＣ：Ｃｏｎｔｅｎｔ及びＣＣ：Ｃｏｎｔｅｎｔ ＡｃｋがＵＥとＣＳＧセルとの間で順次転送され、２つのＣＳＧセルがこれらのメッセージをＬＡＮ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒを介して転送する。ＣＳ呼の解放手順も同様である。すなわち、２つのＣＳＧセルが関連メッセージをＬＡＮ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒを介して転送する。
内線ＣＳ呼の間、Ｉｕ−ＣＳシグナリングコネクションはＵＥ１及びＵＥ２のいずれのためにも維持されず、ＣＳコアは、２つのＵＥがＭＭアイドル状態に在ると判断し、これらのＵＥからのＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔを除外する。しかしながら、２つのＵＥは、実際にはＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇが停止されるＲＲＣ(Ｒａｄｉｏ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ)セル−ＤＣＨ(Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ)状態に在る。よって、ＣＳコアにおいてＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇタイマが満了した場合、ＣＳコアは、２つのＵＥの状態をＭＭ−Ｄｅｔａｃｈｅｄへ更新する。ＰＳ呼の着信のためのページングは最早、呼が解放され且つＵＥがＣＳコアへ再登録される迄、これらのＵＥへは到達できない。
このことは、従来の携帯電話機及びネットワーク要素との相互運用を維持しつつ、自由な内線ＣＳ呼の提供を可能にする。
本発明の実施の形態は、２つのＵＥの一方がＳＭＥカバレッジを外れた場合に、ＣＳＧセルからマクロセルへのハンドオーバを許可しない。しかしながら、内線ＣＳ呼の両当事者は、通常、動かないか或いはオフィスビル内を歩行スピードで動く。このため、ＣＳＧセル同士間でのハンドオーバのみが発生し得て、以て通常は、ＣＳＧセルからマクロセルへのハンドオーバを許可する必要が無い。
[フェムトセル内でのアイドルＵＥの追跡]
ＳＭＥカバレッジ内のＵＥが他のＵＥへのＣＳ呼を発生させた場合、発信側のＵＥが在圏するＣＳＧセルは、着信側のＵＥがＳＭＥフェムトセルカバレッジ内に位置し且つアイドル状態に在るか否かを知るべきである。これを可能にするため、ＣＳＧセルは、ＵＥをＳＭＥカバレッジへ進入、滞在及び退去する度に追跡する。各ＣＳＧセルは、カバレッジ内のアイドルＵＥ各々の状態を記憶するローカルデータベースを保持する。データベースは、一例として下記の形を成す。
Figure 0005670461
表１：発信側のＵＥが登録されるフェムトセル又はＣＳＧセルに記憶されるデータベースの抜粋
データベースを更新状態に保つため、ＣＳＧセルは下記のタスクを行う。
(ａ)．ＵＥは、ＳＭＥカバレッジへ進入する場合、ＣＳＧセルの一つを介してコアネットワークとの標準のＬｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇを行う。これは、ＣＳＧセルが周囲のマクロセルとは異なる同一且つ一意のＬＡＣ(Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ａｒｅａ Ｃｏｄｅ)をブロードキャストするためである。ＵＥは、マクロセルを介する場合と同様にしてＬｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇを行う。ＵＥのＩＭＳＩを受信可能にするため、これを介して標準のＬｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇが行われるＣＳＧセルは、Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｒｅｑｕｅｓｔも挿入する。ＣＳＧセルは、ＩＭＳＩ又は／及び割り当てられたＵＥのＴＭＳＩを記憶すると共に、これらのＩＭＳＩ及びＴＭＳＩを、ＳＭＥネットワークの全てのＣＳＧセルに対し、これらのＣＳＧセルをＳＭＥネットワークを形成するように相互接続するイーサネットＬＡＮを介してブロードキャストする。ブロードキャストは、ＩＰ(Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ)レイヤ、或いはより効率的にはＭＡＣ(Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ)レイヤで実施される。
(ｂ)．ＵＥは、ＳＭＥカバレッジから退去する場合、セルリセレクション基準によって最も適切であると考えられる周囲のマクロセルを介して標準のＬｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇを行う。これにより、いずれのＣＳＧセルもこのＵＥからはＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇ Ｒｅｑｕｅｓｔを受信せず、ＵＥがこれを介して最後にＬｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇを行ったＣＳＧセルにおいてＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇタイマが満了する。タイマアウトは、このＣＳＧセルに、ローカルデータベースからＵＥを削除させ、当該削除をイーサネットＬＡＮを介して全てのＣＳＧセルへブロードキャストさせる契機となる。他のＣＳＧセルを介したＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇ(ＳＭＥ内で生じるセルリセレクション)は、そのＣＳＧセルにおいてタイマを活性化させる一方で、これを介して最後にＬｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇが行われたＣＳＧセルにおいてタイマを非活性化させる。
(ｃ)．ＳＭＥカバレッジに滞在するＵＥは、Ｐｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇを行って、自身がその位置に存在し且つアイドル状態に在る旨をコアネットワークへ通知する。ＵＥは、マクロセルを介する場合と同様にしてＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇを行う。これを介してＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇが行われたＣＳＧセルは、この事象を、イーサネットＬＡＮを介して全てのＣＳＧセルへ、これらのＣＳＧセルに各々のローカルデータベースを更新させるためにブロードキャストする。そして、このＣＳＧセルは、自身のＰｅｒｉｏｄｉｃ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｕｐｄａｔｉｎｇタイマを始動する。
動作(ａ)、(ｂ)及び(ｃ)は、ＳＭＥネットワーク内のＣＳＧセル間に亘ってデータベースの完全性を保証し、且つコアネットワークの関与を伴うこと無く、発信側のＣＳＧセルからの直接的なページングを可能にする。
[ＭＳＩＳＤＮ(Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｎｕｍｂｅｒ)−ＩＭＳＩ(Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ)−ＴＭＳＩ(Ｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｔａｔｉｏｎ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ)マッピングテーブル]
発信側のＣＳＧセルが着信側の電話番号を着信側のＩＭＳＩへ変換し、更にはローカルデータベースを検索して着信側のＵＥがＳＭＥカバレッジ内に存在し且つアイドル状態に在るかどうかの確認を可能にするため、内線呼が可能なＵＳＩＭ(Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ)識別子、(ＩＭＳＩ)並びに関連する電話番号(ＩＳＤＮ(Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ)若しくはＭＳＩＤＳＮ)の各々が、ＳＭＥネットワーク管理者により設定且つ管理可能なテーブル中に、１対１にマッピングされる。テーブルは、下記の形式を一例として取り得る。
Figure 0005670461
表２：発信側のＵＥが登録されるフェムトセル又はＣＳＧセルに記憶される第２のデータベースの抜粋
ＳＭＥネットワークの各ＣＳＧセルは、テーブルのコピーを有する。加えて、マッピングテーブル中のいずれかのアイテムの削除又は変更は、ＣＳＧセルにおける全てのコピーの更新をトリガするであろう。
ＵＥがＳＭＥカバレッジ内でＣＳ呼を発生させた場合、当該ＵＥと接続中のＣＳＧセルは、マッピングテーブルを検索して着信側のＵＥの対応ＩＭＳＩを発見し、次いでローカルデータベースを検索して着信側のＵＥがＳＭＥカバレッジ内に存在し且つアイドル状態に在るか否かを確認する。データベースが着信側ＵＥのレコードを含まない場合、内線ＣＳ呼では無いことを意味し、標準のシグナリング手順が続けられるであろう。それ以外の場合には、提案のシグナリング手順が、自由な内線ＣＳ呼サービスを得るために続けられるであろう。
[ＣＳＧセルに関する機能]
フェムトセルアクセス技術は、ＵＭＴＳマクロネットワークアーキテクチャには従わない。その代わりに、フェムトセルアクセス技術は、インターネット・バックホーリング(ネットワークバックボーン又は主インターネット網へデータを伝送すること)の有効利用に適している。ＣＳＧセルは、全てのＮｏｄｅ Ｂ機能、殆どのＲＮＣ機能、及び幾つかのコアネットワーク機能を含んでいる。自由な内線ＣＳ呼を提供するため、本発明の実施の形態は、下記の機能をＣＳＧセルに含めると良い。
(１)ＣＳコアの呼制御プロトコルの一部。ＣＳＧセルが内線ＣＳ呼設定のために付加すべきＣＳコア機能を最小限に留めるため、ＣＳＧセルは、音声符号化セレクションにおいて、デフォルトのＵＭＴＳ音声コーデックを常時選択することができる。
(２)ＣＳＧセル同士間でＣＣシグナリングを転送するためのＬＡＮ透過転送プロトコル。このプロトコルは、Ｉｕ−ＣＳ上でのＲＡＮＡＰに機能的に類似している。このプロトコルには、ＴＣＰ準拠の上位レイヤプロトコルを指定できる。
(３)ＣＳＧセル同士間でのイーサネット上における音声／映像トラフィック用のユーザプレーンプロトコル。このプロトコルは、既存のＩＥＴＦ(Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ)プロトコルから作成できる。
本発明をその実施の形態を参照して部分的に示し且つ説明したが、本発明は、これらの実施の形態によって限定されるものでは無い。当業者によれば、請求の範囲に定義される本発明のスコープ内で構成や詳細に様々な変更を成し得ることが理解されるであろう。
当然のことながら、本発明の実施の形態は、コンピュータソフトウェア(プログラム)、並びにアクセスポイント又はフェムトセルに直接組み込まれるチップ等の両者によって実現され得る。ソフトウェア(プログラム)は、ＣＤ ＲＯＭ(Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ)等の可搬媒体によって提供するか、或いはネットワークを介して伝送すれば良い。プログラムは、ＣＰＵ(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)等に図４に示したシグナリング手順を実行させるものである。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉａ)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。ここで、非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(ｔａｎｇｉｂｌｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｅｄｉａ)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(フロッピーディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ等)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ(ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ)、ＣＤ−Ｒ／Ｗ(ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｃ ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ)、及び半導体メモリ(マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ)、ＥＰＲＯＭ(ｅｒａｓａｂｌｅ ＰＲＯＭ)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ)等)を含む。プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｒｅａｄａｂｌｅ ｍｅｄｉａ)によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、有線通信路(例えば、電線及び光ファイバ)又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
この出願は、２０１０年２月１日に出願されたイギリス国特許出願１００１６２３．６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
２ フェムトセル
４ ネットワーク
６ フェムトセルゲートウェイ
８ アクセスポイント
１０ ブロードバンド接続
１２ 送受信機(トランシーバ)
１４ 携帯電話機(送受話器)
１６ データカード
１８ ラップトップ
２０ マクロセル
２２ 基地局

Claims (26)

  1. 通信ネットワークにおいて、アクセスポイント基地局に登録される第１のＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と第２のＵＥとの間の通信をルーティングする方法であって、
    前記アクセスポイント基地局は、少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置され、
    前記第２のＵＥが、前記アクセスポイント基地局、又は少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置される他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定するステップと、
    前記判定の結果に基づき、前記アクセスポイント基地局の１以上を介して前記通信をルーティングするステップと、
    を含む方法であって、
    前記第２のＵＥが前記アクセスポイント基地局又は他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定するステップは、ＵＥ識別子、特にＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を用いて、第１のルックアップテーブルから、前記第２のＵＥが自局又は他の基地局のカバレッジ内に存在するか否かを示す識別子を検索するステップと、
    各アクセスポイント基地局が、他の全てのアクセスポイント基地局に対して、前記第１のルックアップテーブルを更新するデータをブロードキャストするステップとを、
    さらに含むことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  2. 通信ネットワークにおいて、アクセスポイント基地局に登録される第１のＵＥ（Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）と第２のＵＥとの間の通信をルーティングする方法であって、
    前記アクセスポイント基地局は、少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置され、
    前記第２のＵＥが、前記アクセスポイント基地局、又は少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置される他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定するステップと、
    前記判定の結果に基づき、前記アクセスポイントの１以上を介して前記通信をルーティングするステップと、
    を含む方法であって、
    前記第２のＵＥが前記アクセスポイント基地局又は他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定するステップは、ＵＥ識別子、特にＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を用いて、第１のルックアップテーブルから、前記第２のＵＥが自局又は他の基地局のカバレッジ内に存在するか否かを示す識別子を検索するステップと、
    各アクセスポイント基地局が、他の全てのアクセスポイント基地局に対して、前記第１のルックアップテーブルを更新するデータをブロードキャストするステップとを、
    さらに含み、
    前記データは、ＵＥがアクセスポイント基地局のカバレッジへ進入する時点を示すデータ、ＵＥがアクセスポイント基地局のカバレッジから退去する時点を示すデータ、及びＵＥがアクセスポイント基地局のカバレッジ内に留まることを示すデータの１以上を含む、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  3. 請求項１または２において、
    前記第１のルックアップテーブルは、１以上のＵＥ識別子を含み、
    各識別子は、前記ＵＥが自局又は他の基地局のカバレッジ内に存在するか否かを示す識別子に関連付けられる、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項において、
    前記第１のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局は、前記第２のＵＥが自局又は他の基地局のカバレッジ内に存在するか否かを判定する、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  5. 請求項１〜４のいずれか一項において、
    前記第１のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局が、前記第２のＵＥの電話番号を用いて、第２のルックアップテーブルから前記第２のＵＥのＩＭＳＩを検索するステップを、
    さらに含むことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  6. 請求項５において、
    前記第２のルックアップテーブルは、１以上のＵＥの１以上のＩＭＳＩを含み、
    各ＩＭＳＩは、ＵＥの電話番号に関連付けられる、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  7. 請求項２〜６のいずれか一項において、
    前記第１及び第２のルックアップテーブルの１以上は、前記第１のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局に記憶される、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項において、
    前記第１のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局が、ＣＭ（Ｃａｌｌ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ） Ｓｅｒｖｉｃｅ Ａｂｏｒｔメッセージを、前記マクロ基地局を介した呼設定を回避するために、前記マクロ基地局の一つを介して回線交換コアネットワークへ送信するステップを、
    さらに含むことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項において、
    前記第１のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局は、全てのアクセスポイントに対してＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）ページングＩＭＳＩメッセージをブロードキャストする、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  10. 請求項９において、
    前記ＩＭＳＩメッセージは、ＬＡＮ、特にイーサネットＬＡＮを介してブロードキャストされる、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  11. 請求項１〜１０のいずれか一項において、
    前記通信は、他のＬＡＮ、又は前記ＬＡＮ、特にイーサネットＬＡＮを介してルーティングされる、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  12. 請求項１〜１１のいずれか一項において、
    前記第２のＵＥが、ＬＡＮページングＩＭＳＩメッセージを、前記第２のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局を介して、前記第１のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局へ送信するステップを、
    さらに含むことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  13. 請求項１〜１２のいずれか一項において、
    前記第１のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局が、前記第２のＵＥが登録されるアクセスポイント基地局に対して、前記第１のＵＥの識別子を含むＬＡＮ呼設定メッセージを送信するステップを、
    さらに含むことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  14. 請求項１〜１３のいずれか一項において、
    前記通信は、前記第２のＵＥが前記アクセスポイント基地局の一つの圏内に存在すると判定された場合に、前記アクセスポイント基地局の１以上を介してのみルーティングされる、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  15. 請求項１〜１４のいずれか一項において、
    前記アクセスポイント基地局は、前記マクロ基地局よりも範囲が狭い、
    ことを特徴とする無線通信ルーティング方法。
  16. 自局に登録される第１のＵＥと第２のＵＥとの間の通信をルーティングし、少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置されるアクセスポイント基地局であって、
    前記第２のＵＥが、自局、又は少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置される他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定する手段と、
    前記アクセスポイントの１以上を介して、前記通信をルーティングする手段と、を備え、
    前記通信は、前記判定の結果に基づき、前記アクセスポイントの１以上を介してルーティングされる、
    アクセスポイント基地局であって、
    他の全てアクセスポイント基地局に対して、第１のルックアップテーブルを更新するデータをブロードキャストするブロードキャスト手段を、
    さらに備えたことを特徴とするアクセスポイント基地局。
  17. 自局に登録される第１のＵＥと第２のＵＥとの間の通信をルーティングし、少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置されるアクセスポイント基地局であって、
    前記第２のＵＥが、自局、又は少なくとも１以上のマクロ基地局の圏内に部分的に設置される他のアクセスポイント基地局のネットワークカバレッジ内に存在するか否かを判定する手段と、
    前記アクセスポイント基地局の１以上を介して、前記通信をルーティングする手段と、を備え、
    前記通信は、前記判定の結果に基づき、前記アクセスポイント基地局の１以上を介してルーティングされる、
    アクセスポイント基地局であって、
    他の全てアクセスポイント基地局に対して、前記第１のルックアップテーブルを更新するデータをブロードキャストするブロードキャスト手段を、
    さらに備え、
    前記更新されるデータは、ＵＥがアクセスポイント基地局のカバレッジへ進入する時点を示すデータ、ＵＥがアクセスポイント基地局のカバレッジから退去する時点を示すデータ、及びＵＥがアクセスポイント基地局のカバレッジ内に留まることを示すデータの１以上を含む、
    ことを特徴とするアクセスポイント基地局。
  18. 請求項１６または１７において、
    前記第１のルックアップテーブルを記憶する記憶手段を、
    さらに備えたことを特徴とするアクセスポイント基地局。
  19. 請求項１８において、
    前記第１のルックアップテーブルを検索する検索手段を、
    さらに備えたことを特徴とするアクセスポイント基地局。
  20. 請求項１９において、
    前記検索手段は、ＵＥ識別子、特にＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を用いて、前記第１のルックアップテーブルから、前記第２のＵＥが自局又は他の基地局のカバレッジ内に存在するか否かを示す識別子を検索する、
    ことを特徴としたアクセスポイント基地局。
  21. 請求項１８〜２０のいずれか一項において、
    前記第１のルックアップテーブルは、１以上のＵＥ識別子を含み、
    各識別子は、前記ＵＥが自局又は他の基地局のカバレッジ内に存在するか否かを示す識別子に関連付けられる、
    ことを特徴としたアクセスポイント基地局。
  22. 請求項１７〜２１のいずれか一項において、
    第２のルックアップテーブルを記憶する他の記憶手段を、
    さらに備えたことを特徴とするアクセスポイント基地局。
  23. 請求項２２において、
    前記第２のルックアップテーブルを検索する他の検索手段を、
    さらに備えたことを特徴とするアクセスポイント基地局。
  24. 請求項２３において、
    前記検索手段は、前記第２のＵＥの電話番号を用いて、前記第２のルックアップテーブルから前記第２のＵＥのＩＭＳＩを検索する、
    ことを特徴としたアクセスポイント基地局。
  25. 請求項２４において、
    前記第２のルックアップテーブルは、１以上のＵＥの１以上のＩＭＳＩを含み、
    各ＩＭＳＩは、ＵＥの電話番号に関連付けられる、
    ことを特徴としたアクセスポイント基地局。
  26. 請求項１６〜２５のいずれか一項において、
    ＬＡＮ（ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）、特に前記通信をルーティングするためのイーサネットＬＡＮを、
    さらに備えたことを特徴とするアクセスポイント基地局。
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