JP5838741B2 - 通信システム、通信方法、及び基地局 - Google Patents

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Description

本件は、通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局に関する。
基地局は、移動局と直接通信する移動通信網の末端装置であり、都市部では、電柱やビルの屋上、地下鉄ホームや地下街の天井などに設置され、郊外では、鉄塔や電柱型の電波塔に設置される。
上述の基地局は、当該基地局を制御する上位局や当該基地局の隣接基地局に関する各種パラメータを有し、さらに、上位局も自局が管理する基地局に関する情報を有する。これによって、基地局間のデータ通信やセル管理が可能となり、上記局は、各基地局の状況把握及び制御が可能になる。
一方、ひとつの基地局が使用可能な無線リソースには限りがある。そして、その無線リソースによって、ひとつの基地局で収容可能な移動局数が概ね決まる。よって、ユーザが集中することが予想される繁華街や駅付近などでは、新たに基地局を設置して、エリア内の移動局のスループットを安定させることが望まれる(以降、新たに設置する基地局のことを新設基地局と称する。)。
このとき、新設基地局も、上述したような基地局間のデータ通信機能や上位局からの制御を必要とする。つまり、事業者等は、新設基地局のシステムに、隣接基地局や上位局に関する情報を追加することはもちろんのこと、当該上位局や当該隣接基地局にも、新設基地局に関する情報を追加する必要がある。事業者等は直接現場に行き、これらの更新作業を実施する。このような更新作業は事業者にとって負荷となってしまう。
上記課題を解決するために、新規無線基地局(新設無線基地局と同等)を、擬似端末として扱うことで、自動的にシステムに組み込む方法がある(例えば、特許文献1参照)。図1を参照すると、新規無線基地局は、擬似端末として、位置登録信号を送信する。そして、3つ以上の既存無線基地局が当該位置登録信号を用いて、新規無線基地局の位置を計算し、計算した新規無線基地局の位置を装置構成管理装置に通知する。これによって、上位局及び周辺の既存基地局に新規基地局の位置情報を追加し、上位局は、新規無線基地局を制御することができる。
また、事業者は、基地局の一種であるフェムト基地局を、今後増加させていくことを期待している。フェムト基地局は、自宅や事務所などの屋内、もしくは、地下街等に設置され、インターネットなどの固定ネットワークを介して移動通信網に接続される。
フェムト基地局は、利用分野が多岐にわたり、個人専用の基地局として運用されたり、輻輳している基地局を補助する役割を担ったりする。
それらの利用分野のひとつとして、高層ビルや地下街等に発生しうる不感地帯をカバーすることが考えられている。小型基地局であるフェムト基地局は、比較的安価であることから、家庭や企業が導入しやすい。このような理由からも、フェムト基地局等の増加が見込まれる。
特開2001-320754
しかしながら、不感地帯に新設基地局を設置する際、上述の従来技術によって、新設基地局を導入しようとすると問題が発生する。
周知の通り、不感地帯に存在する移動局は、どの基地局からも電波が届いていないことになる。つまり、擬似端末として起動する新設基地局が不感地帯に存在する場合、擬似端末にとって、位置登録信号の送信先である基地局が発信する電波が届いていないので、擬似端末は、位置登録信号の送信先を特定できず、信号を受信しない既存基地局も、新設基地局の位置は特定出来ない。
結局、事業者は、新設基地局を設置するために、直接設置場所に行き、更新作業を行わなければならない。つまり、従来技術では、事業者等の設置作業に対する負荷を軽減出来ていない。
本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、不感地帯に基地局を新設する際の事業者等による作業の負担を軽減することである。
また、今後、モバイルネットワークが発展すると、ユーザ1人あたりが占有する無線リソースが大きくなり、それと共に、1つの基地局で収容できる移動局数が少なくなる。その結果、基地局数を増加する。例えば、LTE(Long Term Evolution)において、1つのMME(Mobility Management Entity)は、複数の基地局を制御する構成(S1-Flex)になっている。よって、基地局数が増えるほど、MMEに負担がかかってしまう。MMEのように、コア側に接続されている装置は、故障すると影響が大きい。よって、MMEの処理を増加させることは望ましくない。
以上のように、本件の目的の一つは、このような課題に鑑み創案されたもので、上位局にかかる負荷を軽減することによって、ネットワークの信頼性を高めることである。
なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成より、導かれる作用効果であって従来技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
上記課題を解決するため、本件開示の通信システムは、第1の移動局と通信可能な第1基地局と、第2の移動局と通信可能な第2基地局を含む通信システムにおいて、前記第1基地局は、前記第1基地局と前記第2基地局の間のデータ送受信を前記第2の移動局と前記第2基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第1基地局情報を前記第2基地局に送信し、前記第2基地局は、前記第1基地局から前記第1基地局情報を受信すると、前記第1基地局情報を、前記第2基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し前記第2基地局は、前記第1の移動局から前記第1基地局を介して前記第2基地局へ送信されたデータを、前記第2の移動局から前記第2基地局へ送信されてきたデータとみなして上位局に送信し、前記第2基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第2の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第1基地局へ送信し、前記第1基地局は、前記第2の移動局宛ての前記上位局からデータを、前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第2の基地局から受信することを特徴とする。
上記課題を解決するため、本件開示の通信方法は、第1の移動局と無線通信する第1基地局と、第2の移動局と通信可能な第2基地局を含む通信システムの通信方法において、
前記第1基地局は、前記第1基地局と前記第2基地局の間のデータ送受信を前記第2の移動局と前記第2基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第1基地局情報を前記第2基地局に送信し、
前記第2基地局は、前記第1基地局から前記第1基地局情報を受信すると、前記第1基地局情報を、前記第2基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し、前記第2基地局は、前記第1の移動局から前記第1基地局を介して前記第2基地局へ送信されてきたデータを、前記第2の移動局から前記第2基地局へ送信されたデータとみなして上位局に送信し、前記第2基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第2の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第1基地局へ送信し、前記第1基地局は、前記第2の移動局宛ての前記上位局からのデータを、前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第2の基地局から受信することを特徴とする。
上記課題を解決するため、本件開示の基地局は、第1の移動局と通信可能な基地局において、前記基地局が、前記基地局と他基地局の間のデータ送受信を、前記他基地局と通信可能な第2の移動局と前記他基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行う、ことを指示する基地局情報を、前記他基地局に送信する送信部と、前記基地局情報の送信先である前記他基地局の上位局が送信する前記第2の移動局宛てのデータを、前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記他基地局から受信する受信部と、を提供する。
上記課題を解決するため、本件開示の基地局は、他基地局から、前記他基地局と前記基地局の間のデータ送受信を、前記基地局と通信可能な第2の移動局と前記基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行う、ことを指示する他基地局情報を受信する受信部と、受信した前記他基地局情報を、前記基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録する制御部と、前記第1の移動局から前記他基地局を介して前記基地局へ送信されたデータを、前記第2の移動局から送信されたデータとみなして上位局に送信し、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第2の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記他基地局へ送信する送信部と、を提供する。
本件開示の通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局によれば、新設基地局自体で、自局に関する情報を既存基地局に送信し、既存基地局が新設基地局の情報を自局に設定することが出来るので、事業者の更新作業による負担を軽減することが出来る。
本件開示の通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局によれば、新設基地局の配下の移動局が新設基地局と既存基地局を介して上位局に位置登録相当を実行し、既存基地局が、移動局と新設基地局とを対応付けて、移動局宛のデータを新設基地局に転送することが出来るので、上位局に新設基地局に関する情報を設定する必要が無く、上位局にかかる負荷を軽減することが出来る。
従来技術の概要図 第1実施形態に係る本件の全体図 第1実施形態に係るマクロ基地局の機能ブロック図/ハードウェア構成図 第1実施形態に係るシステム情報テーブル 第1実施形態に係る移動局リソース情報テーブル 第1実施形態に係るフェムト基地局の機能ブロック図/ハードウェア構成図 第1実施形態に係る基地局管理サーバの機能ブロック図/ハードウェア構成図 第1実施形態に係るマクロ基地局管理テーブル 第1実施形態に係る本件の信号ルートのイメージ図 第1実施形態に係るマクロ基地局とフェムト基地局の関係図 第1実施形態に係る移動局リソース情報テーブルの一例 第1実施形態に係るプロトコルスタックを示す図 第1実施形態に係る仮想セルの設定手順を示すシーケンス図 第1実施形態に係るフェムト基地局設置時の処理・動作を示すシーケンス図 第1実施形態に係る接続処理を示すシーケンス図 第1実施形態に係る着呼処理を示すシーケンス図 第1実施形態に係るハンドオーバ処理を示すシーケンス図 第2実施形態に係るフェムト基地局設置時の処理・動作を示すシーケンス図
以下、図面を参照して、開示の通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局に係る実施形態を説明する。以下の実施形態の図面に示す構成は一例であって、斯かる構成に本件発明が限定されるものではない。
また、以下の説明では、必要に応じて意思や行動等を示す言葉を用いるが、本件に係る装置等が知能を持って処理をしているものではない。
<第1実施形態>
図2〜図17を用いて、第1実施形態について説明する。
図2は、第1実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局が適用されるネットワーク全体図である。
ここで、第1実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局の一例として、基地局管理サーバ22によって管理され、マクロ基地局25が存在するネットワークに、フェムト基地局28を追加する場合を説明する。しかし、追加する基地局はフェムト基地局に限らずに、マクロ基地局でも、その他の基地局でも良い。さらに、当該ネットワークに存在する基地局も、マクロ基地局に限らない。さらに、管理サーバも、基地局管理サーバに限らず、既存の装置にシステムを追加しても良い。
図2に示すように、第1実施形態の通信システムが適用されるネットワークは、ページングエリア20と、GW21と、基地局管理サーバ22と、HSS(HLR)23と、MME24と、マクロ基地局25と、PDN GW26と、Serving GW27と、フェムト基地局28と、を有する。
ページングエリア20は、移動局の一斉呼び出しエリアのことである。移動局は、ページングエリア単位で、位置登録を行う。
GW(GateWay)21は、ネットワーク上で、媒体やプロトコルが異なる場合に、データを変換して通信を可能にする機器のことである。GW21は、通信媒体や伝送方式の違いを吸収して異機種間の接続を可能とする。ここで、第1実施形態に係るGWは、IP網と通信事業者網を接続可能としている。
基地局管理サーバ22は、ネットワーク内の基地局を管理する。基地局管理サーバ22は、GW21と接続し、GW21を介して接続している通信事業者網及びIP網上のマクロ基地局25及びフェムト基地局28を管理する。例えば、基地局管理サーバ22は、各基地局のIPアドレス等を管理する。
HSS(Home Subscriber Server)23は、加入者情報データベースであり、移動局の認証情報および在圏情報の管理を行う。また、HLR(Home Location Register)も、HSS23と同様であり、携帯電話番号や端末識別番号などのユーザ情報を管理するデータベースで、携帯電話網全体の情報を管理する。
MME(Mobility Management Entity)24は、ネットワーク制御を扱うコントロールプレーンのアクセスゲートウェイとして機能する。また、MME24は、マクロ基地局25と接続し、マクロ基地局25を制御する。
マクロ基地局25は、移動局と直接通信する移動通信網の末端装置のことで、都市部では、電柱やビルの屋上、地下鉄ホームや地下街の天井などに設置され、郊外では、鉄塔や電柱型の電波塔に設置される。
さらに、マクロ基地局25は、物理セル29a〜29cを形成する。物理セル29は、マクロ基地局25が送信する電波が届く範囲のことであり、物理セル29内にいる移動局は、マクロ基地局25と通信を行うことが出来る。
例えば、マクロ基地局25は、図2のように、物理セル29を形成する。また、図2では、マクロ基地局25は、物理セル29a〜29cの3つの物理セルを形成しているが、1つの物理セルを形成しても良いし、3つに限らず、複数のセルを形成しても良い。なお、基地局は、2以上のアンテナを備えることによって、2以上のセルを構成することが可能になる。
さらに、第1実施形態に係るマクロ基地局25は、仮想セル30を形成する。仮想セル30は、後述するフェムト基地局28を擬似端末として登録するために、形成するセルである。実際に通信可能な範囲である物理セル29とは異なり、マクロ基地局が仮想的に設けたものであり、実在するものではない。しかし、マクロ基地局25は、当該仮想セルに登録したフェムト基地局28を、当該仮想セルに存在する擬似端末として扱う。
また、図2では、物理セル29a〜29cに対応させて、仮想セル30a〜30cを形成しているが、必ずしも物理セルと仮想セルを対応させる必要はない。
PDN GW(Packet Data Network Gateway)26は、移動局のためのトラフィックのエグジットポイントとエントリーポイントとなることによって、外部パケットデータネットワークへの移動局への接続を実現する。
Serving GW(Serving GateWay)27は、ユーザーデータパケットをルーティングして転送する。同時に、Serving GW27は、マクロ基地局間のハンドオーバ中のユーザープレーン用のモビリティアンカー、及びLTEと他の3GPP技術の間のモビリティのアンカーとしても機能する。
フェムト基地局28は、家庭やSOHO(Small Office/Home Office)などの小規模オフィス等に設置され、半径数十m程度の限られた範囲(フェムトセル)をカバーする。また、フェムト基地局は、家庭内の固定電話に繋がっている固定回線、つまり電話回線や光ファイバー、CATV(Common Antenna Television)用ケーブルなどの一般回線を介してコアネットワークと接続される。第1実施形態に係るフェムト基地局28は、IP網に接続されている。
第1実施形態に係るフェムト基地局28は、擬似端末として動作し、マクロ基地局25が形成した仮想セル28に登録することによって、ネットワークに組み込まれる。
図2では、フェムト基地局28a及び28bは、仮想セル30aに登録され、フェムト基地局28cは仮想セル30bに登録され、フェムト基地局28d及び28eは、仮想セル30cに登録されている。
さらに、各フェムト基地局は、ネットワークに組み込まれた後も、基地局として動作せずに、擬似端末として動作する。これによって、MME24等の上位局は、フェムト基地局28を、マクロ基地局25の配下に存在する移動局として認識する。MME24は、フェムト基地局28の存在を知らなくても、フェムト基地局28向けのデータを、認識している移動局向けのデータとして処理をする。
一般的に、MME24は、マクロ基地局25と通信を行っている移動局を記録することはするが、システム情報として予め記憶するものではない。よって、MME23のシステム情報を更新することなく、フェムト基地局28をネットワークに組み込むことが可能になる。また、マクロ基地局25に隣接基地局としてフェムト基地局28のシステム情報を組み込む必要もない。フェムト基地局28とマクロ基地局25との間でデータ通信を実行する場合は、CW21を介して実施すれば良いからである。
上述のように、第1実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局を適用することによって、フェムト基地局の隣接基地局及び上位局のシステム情報を更新することなく、フェムト基地局を、ネットワークに組み込むことが可能になる。
図3は、第1実施形態に係るマクロ基地局のハードウェア構成図/機能ブロック図である。
図3が示すように第1実施形態に係る基地局30は、アンテナ31と、RF部32と、ADC33と、DAC34と、BB部35と、CPU36と、メモリ37と、インタフェース38とを備える。
例えば、アンテナ31は、RF部32から出力される送信信号を、電波を媒体として発信し、また、移動局から電波を媒体として送信された信号を受信して、受信信号をRF部32に出力する。
RF(Radio Frequency)部32は、高周波信号を処理する機能部である。例えば、RF部32は、アンテナ31から入力された受信信号を、ベースバンド信号に変換し、ADC33に出力する。さらに、RF部32は、BB部35から入力された変調波信号を高周波信号(送信信号)に変換し、アンテナ31に出力する。
ADC(Analog to Digital Converter)33は、アナログ−デジタル変換器のことで、RF部32から入力されたベースバンド信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換してBB部35に出力する。
DAC(Digital to Analog Converter)34は、デジタル−アナログ変換器のことで、BB部35から入力された変調波信号(デジタル信号)を、アナログ信号に変換し、RF部32に出力する。
BB部35は、ベースバンド信号を処理する機能部である。BB部35は、復調部351と、復号部352と、符号化部354と、変調部353と、を備える。
復調部351は、目的の情報信号を取り出すために復調を行う回路であり、ADC33から入力されたデジタル信号を復調して復号部352に出力する。
復号部352は、一定の規則に基づいて符号化されたデータを復号し、もとのデータを取り出すための回路であり、復号部352は、復調部351から入力された復調された信号を復号し、CPU36に出力する。
符号化部354は、CPU36から出力されたデータ信号を一定の規則に従って、符号化する。そして、符号化した信号を変調部353に出力する。
変調部353は、送信するデータを電波に乗せる回路であり、符号化部354から入力された符号化された信号を変調して、DAC34に出力する。
CPU(Central Processing Unit)36は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリ37へのデータの読込み・書込み等を行う。
また、CPU36は、無線通信制御部361と、セル制御部362と、呼制御部363と、接続制御部364と、ネットワーク通信制御部365とを制御する。つまり、以下の説明で、無線通信制御部361と、セル制御部362と、呼制御部363と、接続制御部364と、ネットワーク通信制御部365とが実施する処理は、CPU36によって、制御される。
無線通信制御部361は、無線通信における信号の送受信を制御する機能部であり、自局の物理セル配下の移動局との通信を制御する。
セル制御部362は、基地局30が形成するセル設定を行う機能部であり、第1実施形態に係るセル制御部362は、物理セルと仮想セルの設定を行う。さらに、第1実施形態に係るセル制御部362は、設定した物理セルと仮想セルに関するセル情報をメモリ37に記憶したり、メモリ37に記憶されているセル情報を検索して、上位局から受信するデータ信号の送信先を判断したりする。
つまり、セル制御部362が、データ信号の送信先が仮想セルに存在する移動局だと判定した場合は、当該データ信号は、擬似端末であるフェムト基地局宛のデータ信号であることがわかる。逆に、セル制御部362が、データ信号の送信先が物理セルに存在する移動局だと判定した場合は、当該データ信号は、マクロ基地局30の配下に存在する移動局であることがわかる。
呼制御部363は、移動局との呼接続動作の制御を行う。また、メモリ37に、移動局との通信に使用している無線リソースのリソース情報を記憶する。移動局には、擬似端末も含まれる。
接続制御部364は、上位局及び周辺基地局との接続を制御する機能部である。更に、第1実施形態に係る接続制御部364は、基地局管理サーバから受信するフェムト基地局に関するフェムト基地局情報をメモリ37に格納することによって、マクロ基地局30の配下に存在するフェムト基地局のフェムト基地局情報の管理を行う。つまり、擬似端末として、仮想セルに登録されているフェムト基地局に関するフェムト基地局情報を管理する。
そして、接続制御部363は、移動局と通信を行う際には、セル制御部362の要求に応じて、メモリ37から該当するシステムパラメータを読み出す。
ネットワーク通信制御部365は、接続制御部363から接続要求があると、ネットワークの接続を行うように制御する。
メモリ37は、各種データを記憶する。メモリ37は、物理セル情報記憶部371と、仮想セル情報記憶部372と、システム情報記憶部373と、呼制御情報記憶部374と、システム情報データベース375と、を備える。なお、本実施形態では、メモリ37が全ての記憶部を構成するとなっているが、機能部毎に別のメモリで構成されても良い。
物理セル情報記憶部371は、マクロ基地局30が物理リソースを使用してセル設定を行うための物理セル設定情報を記憶する。
仮想セル情報記憶部372は、マクロ基地局30が仮想セルを生成するために必要な仮想セル生成情報を記憶する。
システム情報記憶部373は、自局の運用に必要なデータが格納されていて、システム情報データベース375から必要なデータを取得し、管理する。例えば、図4に示すように、自局IDと、自局IPアドレスと、物理セル情報と、仮想セル情報と、隣接基地局情報と、隣接セル情報と、が格納されている。
自局IDは、基地局の識別情報であり、マクロ基地局30に割り振られているIDである。自局IPアドレスは、マクロ基地局に割り振られているIPアドレスである。
物理セル情報と仮想セル情報は、自局が現在形成している物理セルに関する物理セル情報、及び自局が現在形成している仮想セルに関する仮想セル情報が格納されている。例えば、物理セル、仮想セルのそれぞれのIDと、それぞれの無線パラメータが対応付けられて格納されている。無線パラメータとは、無線通信の特性を規定するパラメータである。具体的には、無線周波数帯域、スクランブリングコード、パイロット信号の送信電力、リファレンス信号の送信電力、移動局によるアップリンク送信電力の最大値等である。
隣接基地局情報は、マクロ基地局30に隣接する基地局のIDとIPアドレスが対応付けられて格納されている。
呼制御情報記憶部374は、呼制御を実行する際に必要な移動局又は擬似端末が使用する無線リソース等のリソース情報が、移動局毎に格納されている。例えば、図5に示すように、端末リソースIDと、セル種別と、BBIDと、擬似端末IDと、擬似端末IP addressと、UE IP addressと、UE IDと、GTPが格納されている。また、図5に示すリソース情報は、移動局又は擬似端末毎に格納されている情報である。
端末リソースIDは、マクロ基地局30が、自局と接続している移動局若しくは擬似端末に対して、割り当てるIDである。マクロ基地局30は、この端末リソースIDによって、移動局及び擬似端末を管理する。
セル種別は、当該移動局が物理セルに登録しているか、仮想セルに登録しているかを示すセル情報が格納されている。つまり、ここで、仮想セルに登録していることを示す情報が格納されている場合は、当該移動局は擬似端末であり、フェムト基地局であることがわかる。逆に、セル種別に、物理セルに登録していることを示す情報が格納されている場合には、当該移動局は、マクロ基地局30の配下に存在する移動局であることがわかる。
BB IDは、U-Planeの処理を行うBBのリソースIDである。
擬似端末IDは、当該移動局が、仮想セルに在圏する場合に、仮想セルに在圏する擬似端末(フェムト基地局)のIDが格納される。上述した端末リソースIDは、マクロ基地局30が割り振ったIDであるが、擬似端末IDは、擬似端末が保持しているIDである。第1実施形態に係る擬似端末IDは、フェムト基地局から通知される。
擬似端末IPアドレスは、当該移動局が、仮想セルに在圏する場合に、擬似端末のIPアドレスが格納される。この擬似端末のIPアドレスも、フェムト基地局から通知される。
UE IPアドレスは、移動局のIPアドレスが格納される。
GTP(General Packet Radio Service Tunneling Protocol)は、一般的なパケット無線サービスをトンネリングするプロトコルである。当該テーブルにおけるGTPは、通信事業者網におけるネットワークと、IP網に接続されている装置(第1実施形態では、フェムト基地局)との間で通信を行うために、確立されたIPトンネルにデータ信号を透過させたい場合は、GTPをONにする。つまり、呼処理制御部363は、仮想セルを利用する擬似端末に対して呼処理を行うときに、呼処理情報記憶部374におけるリソース情報のGTPをONにする。
システム情報データベース375は、自局の運用に必要なシステム情報が格納されており、自局で保持しすべきシステムパラメータのデータベースである。このデータベースには、物理セル情報や、仮想セル情報や、フェムト基地局から通知されたフェムト基地局情報などの情報も含まれる。
インタフェース部38は、上位局からデータを受信したり、上位局にデータを送信したりする。さらに、GWを介して、フェムト基地局からデータを受信したり、フェムト基地局にデータを送信したりする。
上述のマクロ基地局30が、仮想セルを設定し、仮想セルに登録した擬似端末(フェムト基地局)の情報を管理することによって、フェムト基地局を擬似端末として動作させ、上位局から受信した擬似端末向けのデータをフェムト基地局に転送することが出来る。
図6は、第1実施形態に係るフェムト基地局のハードウェア構成図/機能ブロック図である。
第1実施形態に係るフェムト基地局は、基地局管理サーバが管理するネットワーク内に追加され、基地局管理サーバから受信するマクロ基地局情報に基づいて、ネットワーク内に存在する基地局に接続する。
図6に示すように第1実施形態に係るフェムト基地局60は、アンテナ61と、RF部62と、ADC63と、DAC64と、BB部65と、CPU66と、メモリ67と、インタフェース68と、を備える。
アンテナ61は、例えば、RF部62から出力される送信信号を、電波を媒体として発信し、また、移動局から電波を媒体として送信された信号を受信して、受信信号をRF部62に出力する。
RF部62は、高周波信号を処理する機能部であり、例えば、アンテナ61から入力された受信信号を、高周波信号からベースバンド信号に変換し、ADC63に出力したり、DAC64から入力された低周波数の変調された信号を高周波信号に変換し、アンテナ61に出力したりする。
ADC63は、アナログ−デジタル変換器のことで、RF部62から入力されたベースバンド信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換してBB部65に信号を出力する。
DAC64は、デジタル−アナログ変換器のことで、BB部65から入力された変調された信号を、アナログ信号に変換し、RF部62に出力する。
BB部65は、ベースバンド信号を処理する機能部である。BB部65は、復調部651と、復号部652と、変調部653と、符号化部654と、を備える。
復調部651は、目的のデータ信号を取り出すために復調を行う回路であり、ADC63から入力されたデジタル信号を復調して復号部652に出力する。
復号部652は、一定の規則に基づいて符号化されたデータを復号し、もとのデータを取り出すための回路であり、復号部652は、復調部651から入力された復調された信号を復号し、CPU66に出力する。
符号化部654は、CPU66から出力された送信信号を一定の規則に従って、符号化する。そして、符号化した信号を変調部653に出力する。
変調部653は、送信するデータを電波に乗せるための信号に変換する回路であり、符号化部654から入力された符号化された信号を変調して、DAC64に出力する。
CPU66は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリへのデータの読込み・書込み等を行う。
CPU66は、無線通信制御部661と、セル制御部662と、呼処理制御部663と、接続制御部664と、ネットワーク通信制御部665と、を制御する。つまり、CPU66は、以下の無線通信制御部661と、セル制御部662と、呼処理制御部663と、接続制御部664と、ネットワーク通信制御部665と、が実施する処理を制御する。
無線通信制御部661は、無線通信におけるデータ信号の送受信を制御する機能部であり、自セル配下に存在する移動局との通信を制御する。
セル制御部662は、自局が形成するセル設定を行う機能部である。さらに、第1実施形態に係るセル制御部662は、基地局管理サーバに接続要求を送信するために、後述するシステム情報記憶部672から、IPアドレス及び自局の識別情報(ID等)を基地局管理サーバに送信するように制御する。
呼処理制御部663は、自局が接続している移動局の呼接続処理を制御する機能部である。
接続制御部664は、本来は、上位局及び周辺基地局との接続を制御する機能部であるが、第1実施形態に係る接続制御部664では、基地局管理サーバから受信するマクロ基地局に関するマクロ基地局情報、及び自局に関するフェムト基地局情報を管理し、自局がマクロ基地局の仮想セルに擬似端末として登録を行うように制御する。
ネットワーク制御部665は、接続制御部664からネットワークへの接続要求があった場合、ネットワークに接続するように制御する。
ネットワーク制御部665は、基地局管理サーバから通知されたマクロ基地局と自局との間で通信を行うために、IPトンネルを確立するように制御する。このように、IPトンネルを確立することによって、マクロ基地局とフェムト基地局間でデータの送受信をすることが可能になる。
メモリ67は、各種データを格納する。メモリ67は、物理セル情報記憶部671と、システム情報記憶部672と、呼制御情報記憶部673と、マクロ基地局情報記憶部674と、擬似端末情報記憶部675と、システム情報データベース676と、を備える。メモリ67は、全ての記憶部を有する必要は無く、機能部毎に別々のメモリで構成されても良い。
物理セル情報記憶部671は、自局が形成する物理セル(フェムトセル)の無線パラメータを記憶している。
システム情報記憶部672は、後述するシステム情報データベース676から必要なデータを読み取ったものであり、フェムト基地局60の運用に必要なデータを管理している。例えば、自局のIDや自局のIPアドレス等を記憶している。
呼制御情報記憶部673は、自局と接続している移動局に対する呼制御を実施する際に使用するリソース情報を記憶する。
マクロ基地局情報記憶部674は、自局が擬似端末として動作する際に必要となるマクロ基地局に関するマクロ基地局情報が格納されており、マクロ基地局が形成する仮想セルへの登録や呼処理に使用する情報が格納されている。また、マクロ基地局情報は基地局管理サーバから受信したものである。
擬似端末情報記憶部675は、自局が擬似端末として動作する際に、マクロ基地局に通知する擬似端末情報が格納されている。つまり、擬似端末情報記憶部675は、例えば、擬似端末IDや擬似端末IPアドレスを記憶している。
システム情報データベース676は、自局で保持している全てのシステムパラメータを格納しているデータベースであり、自局の運用に必要なデータが格納されている。
インタフェース68は、IP網を介して上位局とデータの送受信を行う。第1実施形態に係るインタフェース68は、マクロ基地局から上位局が送信するデータを受信したり、上位局に送信するデータをマクロ基地局に送信したりする。さらに、第1実施形態に係るインタフェース68は、基地局管理サーバに対して、接続要求を送信したり、基地局管理サーバからマクロ基地局情報を受信したりする。
上述のフェムト基地局60によると、フェムト基地局60は、マクロ基地局が形成した仮想セルに擬似端末として登録することができるので、上位局が擬似端末向けに送信した信号を、マクロ基地局を介して受信することが出来る。更に、同様に、上位局に対して、マクロ基地局を介して信号を送信することが出来る。
図7は、第1実施形態に係る基地局管理サーバのハードウェア構成図/基地局管理サーバである。
第1実施形態に係る基地局管理サーバは、フェムト基地局に、自身が管理するマクロ基地局のうちのいずれかの基地局に接続することを指示する。
図7に示すように第1実施形態に係る基地局管理サーバ70は、インタフェース71と、CPU72と、メモリ73と、を備える。
インタフェース71は、Gatewayを介してマクロ基地局やフェムト基地局と接続している。そして、インタフェース71は、マクロ基地局におけるシステムパラメータと、フェムト基地局の接続要求と、フェムト基地局に関するフェムト基地局情報(フェムト基地局ID及びIPアドレス)とをそれぞれから受信する。
また、後述する方法で選定したマクロ基地局のマクロ基地局情報をフェムト基地局に通知する。マクロ基地局情報の一例として、マクロ基地局が形成している仮想セルのIDや無線パラメータ等がある。
CPU72は、各種機能部の制御を行う構成の一例であって、アプリケーションプログラム等を実行することにより、各種機能部の制御やメモリへのデータの読込み・書込み等を行う。
CPU72は、接続制御部721と、ネットワーク通信制御部722と、を制御する。つまり、CPU72は、以下の説明で、接続制御部721と、ネットワーク通信制御部722と、が実施する処理を制御する。
接続制御部721は、フェムト基地局からの接続要求によって、後述するマクロ基地局情報記憶部731からフェムト基地局が、擬似端末として登録するマクロ基地局を選択し、接続要求を受けたフェムト基地局に、選択したマクロ基地局に関するマクロ基地局情報を通知するように制御する。また、接続要求をあげてきたフェムト基地局のフェムト基地局に関するフェムト基地局情報を、後述するフェムト基地局情報記憶部732に記憶する。
また、マクロ基地局の選定方法は、自身が保持している複数のマクロ基地局に関するマクロ基地局情報のうち、仮想セルを構築しているマクロ基地局の中から選定する。そして、仮想セルを構築しているマクロ基地局が複数ある場合は、フェムト基地局から通知されるフェムト基地局のIPアドレスが示す位置情報と、一番近いマクロ基地局を選択する。
ネットワーク制御部722は、接続制御部721から要求があるとネットワークに接続するように制御する。
メモリ73は、各種データを格納する。メモリ73は、マクロ基地局情報記憶部731と、フェムト基地局情報記憶部732と、システム情報データベース733と、を備える。また、メモリ73は、全ての記憶部を有する必要は無く、記憶部毎にメモリを有しても良い。
マクロ基地局情報記憶部731は、例えば、図8に示すように、マクロ基地局固有番号と、マクロ基地局IPアドレスと、仮想セル用報知情報と、位置情報(地域情報)と、が対応付けられて格納されている。
マクロ基地局固有番号は、各マクロ基地局を識別するために割り当てられる番号である。
マクロ基地局IPアドレスは、各マクロ基地局のIPアドレスを格納する。
仮想セル用報知情報は、複数ある報知情報を、各基地局が、どのパターンで送信するかを示している。ここで、報知情報パターンとは、セル毎によって定められているパターンであり、仮想セルに関する仮想セル情報を含む報知情報である。位置情報は、各基地局がどの場所に存在しているかを示している。
フェムト基地局情報記憶部732は、自局と接続しているフェムト基地局のIDやIPアドレス等を記憶するメモリであり、基地局管理サーバ70に対して、マクロ基地局に関する情報の要求をしたフェムト基地局のフェムト基地局情報を記憶している。
システム情報データベース733は、ネットワーク構成に関するネットワーク情報を格納しているデータベースである。
上記の基地局管理サーバ70によって、マクロ基地局及びフェムト基地局の情報を管理することによって、フェムト基地局に対して、どの仮想セルに登録するかを通知することが出来るので、フェムト基地局を確実にネットワークに組み込むことが可能になる。
図9は、第1実施形態に係る本件の動作イメージ図である。
図9に示すように、マクロ基地局91が形成するセル内(物理セル)には、移動局93〜95が存在し、フェムト基地局92の配下には移動局96が存在している。図9に図示していないが、フェムト基地局92は、図13及び図14において説明する手順によって、マクロ基地局が形成する仮想セルに擬似端末として、登録している。
このとき、フェムト基地局92が形成する物理セル内には移動局96が存在し、フェムト基地局92と、移動局96は通信を行っている。
そして、移動局96がフェムト基地局92に送信した信号は、フェムト基地局92からインターネット網を介して、SecGW98に送信され、SecGW98からコアネットワーク網に存在するマクロ基地局91へ送信される。そして、マクロ基地局91が、MME/ServingGW99及びHLR100に送信する。
逆に、HLR100及びMME/ServingGW99から擬似端末92向けの信号を送信する場合は、HLR100及びMME/ServingGW99からマクロ基地局に送信され、マクロ基地局91は信号を受信すると、自局における物理セル配下の移動局93〜95向けの信号か、自局における仮想セル配下の擬似端末(フェムト基地局92)向けの信号かを判断する。
マクロ基地局91が仮想セル配下の擬似端末(フェムト基地局92)向けの信号だと判断すると、SecGW98に送信される。
SecGW98は、受信した信号をフェムト基地局92に送信し、さらに、フェムト基地局が自セル配下の移動局96に送信する。
ここで、SecGW(Security GateWay)98は、移動通信システム網と一般のIP網とSet接続するセキュリティー機能を備えたGatewayであり、第1実施形態に係るSecGW98は、移動通信システムの外側にあるフェムト基地局と内側にあるマクロ基地局とを接続させるためのGatewayとしての役割を果たす。
以上によって、フェムト基地局を新設する際に、フェムト基地局の上位局や、隣接基地局のシステム情報を更新しなくとも、新設するフェムト基地局をネットワークに組み込むことが可能になる。
また、上記の説明では、基地局管理サーバ97を介さずに、マクロ基地局とフェムト基地局が信号をやり取りする例を示したが、マクロ基地局とフェムト基地局の信号のやり取りにおいて、SecGW98と、基地局管理サーバ97とに両方を介すようにしても良い。これによって、更にセキュリティー強化を図ることが出来る。
図10は、第1実施形態に係るマクロ基地局とフェムト基地局の関係を示す図である。
図10に示すようにマクロ基地局101とフェムト基地局102及び103は、インターネット網を介して接続されている。そして、マクロ基地局101は、物理セル104及び仮想セル105を形成している。また、図10の説明のUEは、User Equipmentのことで、移動局と同等である。
フェムト基地局102及び103は、仮想セル105に擬似端末として登録するが、フェムト基地局102及び103の配下に存在するUE106及び107は、仮想セルに登録するのではなく、それぞれが接続しているフェムト基地局102及び103が形成する物理セルに登録を行う。
上記のように、マクロ基地局101は、フェムト基地局102及び103を仮想セルに在圏させ、さらに、フェムト基地局102及び103と、MME等の上位局間で信号を透過させるために、マクロ基地局101は、図11のように移動局リソーステーブルを構成する。図11は、マクロ基地局における呼制御情報記憶部374で管理されるテーブルの一例である。
図10に示すようなマクロ基地局101において、移動局のリソース情報を管理するテーブルは、RRCのレイヤ3で保持する。レイヤ3で管理することで、上位局からのデータ信号を通常の自局内の物理セルに透過するか、仮想セルへ透過するかを判断する。
図11の例の場合、まず、マクロ基地局101は、セル種別を参照することによって、それぞれの移動局が物理セルに存在する移動局であるか、仮想セルに存在する移動局(擬似端末)であるかを判断する。この場合、#Xが物理セルを示し、#Zが仮想セルを示す。
移動局が物理セルに存在する移動局であると判断した場合は、UE IPアドレス及びUE IDを参照することにより、物理セル配下のどの移動局なのかを判断できる。この場合、UE ID Aが移動局104を示す。
そして、移動局が仮想セルに存在する擬似端末だと判断した場合は、マクロ基地局101は、擬似端末ID及び擬似端末IPアドレスを参照することで、仮想セルにおけるどの擬似端末(フェムト基地局)であるのかを判断する。この場合、擬似端末ID f1がフェムト基地局102であり、擬似端末ID f2がフェムト基地局103を示す。
さらに、マクロ基地局101は、どの擬似端末(フェムト基地局)であるのかを判断した後に、UE IPアドレス及びUE IDを参照することによって、フェムト基地局の配下に存在するどの移動局であるのかを判断できる。この時、UE ID Bが移動局105を示し、UE ID Cが移動局106を示す。
上記のテーブルを参照することによって、マクロ基地局101がフェムト基地局102又は103にデータを送信すると判断した場合にGTPをONにする。
このように、レイヤ3で移動局に関するリソース情報を管理し、マクロ基地局とフェムト基地局をインターネット網を経由して接続することによって、マクロ基地局が、上位局から受信したフェムト基地局向けの信号を該当するフェムト基地局に送信することが出来る。
図12は、第1実施形態に係る通信システムの各装置間におけるプロトコルスタックを示す図である。
フェムト基地局と移動局との間のプロトコルスタック121は、移動局データと、無線リソース情報と、物理回線情報と、を含む。
移動局データは、ユーザ信号と、移動局識別子と、を含む。無線リソース情報は、例えば、移動局とフェムト基地局間の通信に使用している周波数の情報である。そして、物理回線情報は、移動局とフェムト基地局間で使用している回線の情報であり、第1実施形態に係る物理回線情報は、無線を示す情報が格納される。
そして、フェムト基地局は、プロトコルスタック121をプロトコルスタック122に書き換えることによって、フェムト基地局配下の移動局が送信する信号をマクロ基地局に中継することが可能になる。
プロトコルスタック122は、フェムト基地局とマクロ基地局間におけるプロトコルスタックであり、移動局データと、トンネリングデータと、レイヤ3情報と、物理回線情報と、が含まれる。
トンネリングデータは、新たに追加するプロトコルである。トンネリングデータは、マクロ基地局識別子(ID)/IPアドレスと、MME/ServingGWのIPアドレスと、SecGWのIPアドレスと、フェムト基地局のIPアドレスとを含む。既存のプロトコルスタックにトンネリングデータのプロトコルを追加することによって、フェムト基地局とマクロ基地局間で、信号の中継が可能になる。
レイヤ3情報は、ネットワーク層におけるプロトコルを示す情報である。第1実施形態に係るレイヤ3情報には、IP(Internet Protocol)を示す情報が格納されている。そして、物理回線情報は、Etherを示す情報が格納される。
次に、マクロ基地局は、プロトコルスタック122をプロトコルスタック123に書き換えることによって、マクロ基地局が受信したデータを上位局(MME/ServingGW)に送信することが可能になる。また、マクロ基地局と上位局間におけるプロトコルスタック123は、既存の通信で使用するプロトコルスタックと同様であることからもわかるように、上位局において、フェムト基地局の存在は認識していない。
プロトコルスタック123は、移動局データと、S1/X2リンク情報と、レイヤ3情報と、物理回線情報と、を含む。S1/X2リンク情報は、S1リンク及びX2リンクでのプロトコルに関する情報が格納されている。
上記の通り、各装置間でプロトコルスタックを定めることによって、フェムト基地局を擬似端末として扱った場合も、フェムト基地局の配下に存在する移動局が通信を行うことができる。
また、他の移動局から受信したデータを上位局がフェムト基地局配下の移動局に送信する場合は、プロトコルスタックの書き換えを上記の説明とは逆の順番で行うことによって、実現できる。
図13は、第1実施形態に係るマクロ基地局の仮想セル設定手順を示すフローチャートである。
マクロ基地局が起動する(S131)と、マクロ基地局は交換網に対して、局間設定を行うことによって、S1リンクを確立する。(S132)
マクロ基地局で無線用セル(物理セル)を設定する。(S133〜S134)
このとき、まず、セル設定を行い(S133)、次に、共通チャネル設定を行う(S134)ことで、物理セルの設定を完了することが出来る。ここで、セル設定では、例えば、セルの半径等を設定する。
次に、マクロ基地局は、仮想セルの設定を行う。(S135〜S139)
マクロ基地局は、基地局管理サーバに対して、物理セルの設定を行い、起動が完了したことを通知する。例えば、マクロ基地局の識別子やIPアドレスを通知することによって起動が完了したことを通知する。(S135)
基地局管理サーバは、マクロ基地局から、当該マクロ基地局が起動したことが通知されると、基地局管理サーバは、マクロ基地局に対して、仮想セル情報を要求する。(S136)
マクロ基地局は、仮想セル情報が要求されると、基地局管理サーバに対して、仮想セル情報を通知する。例えば、仮想セル情報として、仮想セルID、周波数帯、帯域幅等を通知する。(S137)
次に、基地局管理サーバは、マクロ基地局に対して、フェムト基地局が送信する報知情報を取得するために、仮想セル用報知情報を要求する。(S138)
マクロ基地局は、基地局管理サーバから仮想セル用報知情報の要求を受けると、基地局管理サーバに対して、仮想セルの位置情報などを含む仮想セル用報知情報を通知する。(S139)
仮想セル用報知情報は、仮想セルに擬似端末として登録しているフェムト基地局が、フェムト基地局配下の移動局に向けて送信する報知情報である。
以上のフローによって、マクロ基地局はIP網に仮想セルを設定することができる。
図14は、フェムト基地局設置時に基地局管理サーバに接続要求をする際の動作を示すシーケンス図である。
フェムト基地局は、電源がONになる(S141)と、基地局管理サーバに対して、接続要求を送信する。このとき、接続要求には自局の識別子やIPアドレスを付与して送信する。(S142)
基地局管理サーバは、フェムト基地局から接続要求を受信すると、接続要求に付与されているIPアドレスから当該フェムト基地局が新設される地域を特定する。ここでは、IPアドレスによって、地域を特定するとしたが、他の方法でも良い。例えば、フェムト基地局を家庭に設置する場合、ブロードバンドインターネット接続などの通信用モデムを介して設置することが考えられる。このとき、事業者と契約を行っているとすれば、その契約情報等をユーザに設定してもらうことで、フェムト基地局の位置を特定しても良い。(S143)
ステップS143において、特定した地域から当該フェムト基地局を登録する仮想セルを決定する。このとき、特定地域に多数のマクロ基地局が存在し、登録可能な仮想セルが複数あった場合、登録する仮想セルの決定方法としては、当該フェムト基地局に1番近い基地局を選択してもよいし、それぞれのマクロ基地局のトラヒック状態等から選択しても良い。(S144)
ステップS144において、決定した仮想セルを構築するマクロ基地局に関するマクロ基地局情報を当該フェムト基地局に送信する。このとき、マクロ基地局情報として、仮想セル情報を送信しても良い。(S145)
フェムト基地局は、基地局管理サーバからマクロ基地局情報を受信すると、受信したマクロ基地局情報を保持し、フェムト基地局は、自局に関するフェムト基地局情報をマクロ基地局に送信する。このとき、フェムト基地局情報としては、擬似端末情報を送信する。(S146)
マクロ基地局は、受信したフェムト基地局に関する情報を保持する。(S147)
そして、マクロ基地局は、当該フェムト基地局が使用する無線リソースを決定し、当該フェムト基地局に、決定した無線リソースの情報を送信する。(S148)
そして、フェムト基地局では、マクロ基地局から受信した無線リソースを用いて、自局配下の移動局と通信を行う。
以上のフローによって、上位局のシステムを更新することなく、フェムト基地局を新設することが可能になる。
また、ステップS146において、フェムト基地局が自局に関するフェムト基地局情報を送信することとしたが、基地局管理サーバが、ステップS144で決定したマクロ基地局に対して、ステップS143において受信したフェムト基地局情報をマクロ基地局に送信しても良い。
上記のステップによって、どのマクロ基地局の仮想セルに擬似端末として登録するかを決定することが出来るので、既存のマクロ基地局や上位局のシステム情報を更新する必要がない。
さらに、基地局管理サーバによって、フェムト基地局が登録する仮想セルを決定するので、新設される場所が不感地帯であっても、自動的にネットワークにフェムト基地局を組み込むことが出来る。
また、上記のフローを参照するとわかるように、マクロ基地局が設定する仮想セルは実際に存在するものではない。つまり、マクロ基地局は、フェムト基地局宛のデータと自局宛のデータを識別するために擬似的にIPアドレス等を割り当ているのみで、仮想セルは実在しない。しかし、仮想セルをフェムト基地局が形成しているセルと見なすことも出来る。そのとき、マクロ基地局は、フェムト基地局にとって、MME相当の上位局と見なすことも出来る。
図15は、フェムト基地局配下の移動局が通信を確立する処理・動作を示すシーケンス図である。
フェムト基地局のセル内に存在する移動局は、Random Access Preambleをフェムト基地局に送信する。(S151)
フェムト基地局は、Random Access Preambleを受信すると、Random Access Preambleを送信した移動局に対して、RRC Connection Requestを送信可能なタイミングを含めたRandom Access Responseを送信する。(S152)
移動局は、Random Access Response を受信すると、付与されているタイミングに基づいて、RRC Connection Request(接続要求)をフェムト基地局に送信する。例えば、このメッセージに移動局IDやIPアドレスを含んで送信することが出来る(図11のUE IDに相当)。(S153)
フェムト基地局は、移動局からRRC Connection Request を受信すると、マクロ基地局に対して、RRC Connection Requestを送信する。(S154)
マクロ基地局は、RRC Connection Request を受信すると、RRC接続設定メッセージとして、RRC Connection Setupをフェムト基地局に送信する。ここで、接続設定に関する情報として、例えば、トランスポートチャネルや物理チャネルが含まれる。また、このとき、マクロ基地局は、移動局のIDやIPアドレスを受け取っても良い。(S155)
フェムト基地局は、マクロ基地局からRRC Connection Setup を受信すると、移動局に対して、RRC Connection Setupを送信する。(S156)
移動局は、RRC Connection Setup を受信すると、RRC接続完了メッセージとして、RRC Connection Setup Completeをフェムト基地局に送信する。ここで、RRC接続完了メッセージには、例えば、論理チャネル、トランスポートチャネル、物理チャネルが含まれる。(S157)
フェムト基地局は、移動局から受信したRRC Connection Setup Completeを受信すると、マクロ基地局に対して、RRC Connection Setup Completeを送信する。(S158)
マクロ基地局は、INITIAL UE MESSAGEをMME/ServingGWに送信する。(S159)
上記のフローが、通常の発信シーケンスと異なる部分である。
また、ここでは、ステップS153〜ステップS155で、フェムト基地局の配下に存在する基地局を送信することとしたが、その他のタイミングでも良く、例えば、ステップS158〜ステップS159の間にやり取りしても良いし、フェムト基地局が適当なタイミングでマクロ基地局に教えても良い。
図16は、フェムト基地局は以下の移動局に対する着呼における動作・処理を示すシーケンス図である。
交換網端末情報管理部は、当該ページングエリアに存在する移動局向けの信号を受信すると、MME/ServingGWに対して、下りリンクデータ処理開始を示すDownlink Data Notificationを送信する。(S161)
MME/ServingGWは、Downlink Data Notification を受信すると、Downlink Data Notification Ackを返信する。(S162)
MME/ServingGWは、Downlink Data Notification Ackを受信すると、自局が接続しているマクロ基地局に対して、Pagingを実施する。(S163)
マクロ基地局は、フェムト基地局配下の移動局を呼び出すために、自局が形成する物理セルと、仮想セルに対してPagingを実施する。つまり、ここで、マクロ基地局は、図11に記載したような対応関係を読み取ることによって、データの送信先である移動局と通信しているフェムト基地局がわかる。(S164及びS165)
フェムト基地局は、移動局に対してPagingを実施する。(S166)
以上のフローが通常の着信シーケンスと異なる部分である。
図17は、フェムト基地局の配下に存在する移動局におけるフェムト基地局からマクロ基地局にハンドオーバする際の動作・処理を示すシーケンス図である。
フェムト基地局の配下にいる移動局は、一定周期で無線信号の受信電力を測定している。(S170)
そして、移動局は、測定した受信電力をMeasurement Reportとしてフェムト基地局に送信する。(S171)
フェムト基地局はMeasurement Reportを受信する度に、セルの変更が必要かどうか判定する。(S172)
ここで、フェムト基地局の受信電力と、マクロ基地局の受信電力とを比較して、マクロ基地局からの受信電力のほうが大きいときに、マクロ基地局との通信に切り替える必要があると判定する。しかし、他の方法であっても良い。
ステップS172において、移動局の通信をフェムト基地局からマクロ基地局に切替る必要があると判定された場合に、フェムト基地局は、セルを変更することを決定する。(S173)
当該移動局との通信をマクロ基地局に切り替えることを決定すると、フェムト基地局は、Cell Change Reportをマクロ基地局に送信する。(S174)
Cell Change Reportを受信したマクロ基地局は、自局が形成するセルの中で、当該移動局をカバーするセルを選択する。(S175)
マクロ基地局は、ステップS175において選択したセル内で当該移動局に割り当てる無線リソースを確保する。(S176)
マクロ基地局は、確保した無線リソースの情報を含むCell Change Responseを、Cell Change Reportを送信した移動局と現在通信を行っているフェムト基地局に対して送信する。(S177)
Cell Change Responseを受信したフェムト基地局は、セル変更応答として、当該移動局にCell Change Reportを送信する。(S178)
そして、Cell Change Reportを送信したフェムト基地局は、当該移動局向けの無線リソースを解放して、当該移動局との通信をやめる。(S179)
Cell Change Reportを受信した移動局は、フェムト基地局からマクロ基地局に通信を切り替えて、マクロ基地局と通信を行う。(S180)
以上のフローによって、擬似端末として動作しているフェムト基地局と通信を行う移動局が、フェムトセル外に移動したときも、マクロ基地局にハンドオーバをすることができる。
第1実施形態によると、新たに基地局を設置する際に、新設基地局を上位局に移動局として認識させることが出来るので、上位局が記憶する基地局数を減らすことが出来るので、上位局の処理量を減らすことが出来る。
更に、基地局を設置する際に必要となる、隣接基地局や上位局のシステム情報を更新する必要が無くなるので、事業者等による保守作業を軽減することが可能になる。
また、第1実施形態では、マクロ基地局から擬似端末向けの信号は、マクロ基地局からフェムト基地局に対して直接送信されることとしたが、マクロ基地局が基地局管理サーバに送信し、基地局管理サーバからフェムト基地局に送信されることにしても良い。
<第2実施形態>
以下、図18を用いて、第2実施形態の説明をする。
第2実施形態では、新設基地局において、マクロ基地局の電波が受信できる場合を説明する。
第2実施形態に係る通信システム、通信方法、管理サーバ、基地局、及び移動局は、第1実施形態とは、図14におけるフェムト基地局設置時の動作を示すシーケンス図が異なる。
図18は、第2実施形態に係るフェムト基地局設置時の動作・処理を示すシーケンス図である。
フェムト基地局が設置され、スイッチがONになる(S181)と、フェムト基地局は、周辺電力量を測定する。周辺電力量とは、フェムト基地局における他の基地局からの受信電力である。(S182)
さらに、フェムト基地局は、測定した受信電力それぞれに対応するマクロ基地局から識別子を取得する。(S183)
フェムト基地局は、基地局管理サーバに対して、接続要求を通知する。さらに、マクロ基地局情報と、自局に関するフェムト基地局情報と、を通知する。このとき、マクロ基地局情報として、マクロ基地局の識別子や受信電力を通知し、フェムト基地局情報として、自局IDや自局IPアドレスを通知する。(S184)
フェムト基地局から接続要求が通知された基地局サーバは、フェムト基地局から受信したマクロ基地局情報が示すマクロ基地局から、ひとつを仮親とし、フェムト基地局が設置可能であるかどうか判定する。ここで、フェムト基地局の仮親となることができるのは、基地局管理サーバにおいて、登録済みのマクロ基地局であって、さらに、仮想セルを設定しているマクロ基地局である。また、仮親をひとつ決定する方法としては、フェムト基地局において受信電力が1番大きいマクロ基地局を選択することが考えられる。しかし、それ以外の方法でも良い。(S185)
基地局管理サーバは、ステップS184において、接続要求を送信したフェムト基地局に対して、ステップS185で決定したマクロ基地局に関するマクロ基地局情報を送信する。(S186)
例えば、マクロ基地局情報として、仮想セル情報(仮想セルIDや仮想セルIPアドレス)を送信する。
フェムト基地局は、基地局管理サーバからマクロ基地局情報を受信すると、受信したマクロ基地局情報を記憶し、当該マクロ基地局に対して、自局に関するフェムト基地局情報を送信する。(S187)
マクロ基地局は、フェムト基地局から受信したフェムト基地局情報を、登録する仮想セルに関する情報と対応付けて、呼制御情報記憶部に保持する。(S188)
そして、自局における無線リソースの使用状況を確認し、自局と干渉にならない無線リソースの情報をフェムト基地局に送信する。(S189)
そして、フェムト基地局で、無線リソースの情報に基づいて、自局配下の無線基地局と通信を行う。
上記のステップによって、どのマクロ基地局の仮想セルに擬似端末として登録するかを決定することが出来るので、既存のマクロ基地局や上位局のシステム情報を更新する必要がない。
さらに、第1実施形態に係るフェムト基地局において、周辺マクロ基地局に関する情報を取得できる場合は、図18におけるフローを実施することにしても良い。
第2実施形態によると、新設基地局における干渉を考慮しつつ、上位局及び隣接基地局のシステム情報を更新することなく、新設基地局を設置することが出来る。
各実施形態は、本件開示の発明の一例であり、本発明が実施形態に限られるものではない。
20 ページングエリア
21 GW
22、97 基地局管理サーバ
23 HSS/HLR
24 MME
25、30、91、101 マクロ基地局
26 PDN GW
27 Serving GW
28、60、92、102、103 フェムト基地局
29 物理セル
30 仮想セル
31、61 アンテナ
32、62 RF部
33、63 ADC
34、64 DAC
35、65 BB部
36、66、72 CPU
37、67、73 メモリ
38、68、71 インタフェース
93、94、95、96、104、105、106 移動局
98 SecGW
99 MME/ServingGW
100 HLR
121、122、123 プロトコルスタック
351、651 復調部
352、652 復号部
353、653 変調部
354、654 符号化部
361、661 無線通信制御部
362、662 セル制御部
363、663 呼処理制御部
364、664、721 接続制御部
365、665、722 ネットワーク通信制御部
371、671 物理セル情報記憶部
372 仮想セル情報記憶部
373、672 システム情報記憶部
374、673 呼制御情報記憶部
375、676、733 システム情報データベース
674、731 マクロ基地局情報記憶部
675 擬似端末情報記憶部
732 フェムト基地局情報記憶部


Claims (6)

  1. 第1の移動局と通信可能な第1基地局と、第2の移動局と通信可能な第2基地局を含む通信システムにおいて、
    前記第1基地局は、前記第1基地局と前記第2基地局の間のデータ送受信を前記第2の移動局と前記第2基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第1基地局情報を前記第2基地局に送信し、
    前記第2基地局は、前記第1基地局から前記第1基地局情報を受信すると、前記第1基地局情報を、前記第2基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し、
    前記第2基地局は、前記第1の移動局から前記第1基地局を介して前記第2基地局へ送信されたデータを、前記第2の移動局から前記第2基地局へ送信されてきたデータとみなして上位局に送信し、
    前記第2基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第2の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第1基地局へ送信し、
    前記第1基地局は、前記第2の移動局宛ての前記上位局からのデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第2の基地局から受信する
    ことを特徴とする通信システム。
  2. 前記第1基地局は、前記第1の移動局から前記第1の移動局に関する移動局情報を受信し、前記受信した移動局情報を、前記第2基地局に送信し、
    前記第2基地局は、前記第1基地局から前記移動局情報を受信して前記移動局リソース管理テーブルに登録し、前記上位局から受信したデータと、前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記移動局情報と、前記第1基地局情報と、に応じて、前記上位局から受信したデータの送信先を決定する、
    ことを特徴とする請求項1記載の通信システム。
  3. 前記第1基地局に、前記第1基地局以外の他基地局に関する他基地局情報を送信する管理サーバを、更に有し、
    前記第1基地局は、前記管理サーバから前記他基地局情報を受信し、前記受信した他基地局情報が示す基地局に対して、前記第1基地局情報を送信する、
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の通信システム。
  4. 前記第2基地局は、第2基地局情報を、前記管理サーバに送信し、
    前記管理サーバは、前記他基地局情報として、前記第2基地局情報を、前記第1基地局に送信する
    ことを特徴とする請求項3記載の通信システム。
  5. 第1の移動局と無線通信する第1基地局と、第2の移動局と通信可能な第2基地局を含む通信システムの通信方法において、
    前記第1基地局は、前記第1基地局と前記第2基地局の間のデータ送受信を前記第2の移動局と前記第2基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する第1基地局情報を前記第2基地局に送信し、
    前記第2基地局は、前記第1基地局から前記第1基地局情報を受信すると、前記第1基地局情報を、前記第2基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録し、
    前記第2基地局は、前記第1の移動局から前記第1基地局を介して前記第2基地局へ送信されたデータを、前記第2の移動局から前記第2基地局へ送信されてきたデータとみなして上位局に送信し、
    前記第2基地局は、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第2の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第1基地局へ送信し、
    前記第1基地局は、前記第2の移動局宛ての前記上位局からのデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記第2の基地局から受信する
    ことを特徴とする通信方法。
  6. 第1の移動局と通信可能な他基地局と通信可能な基地局において、
    前記他基地局から、前記他基地局と前記基地局の間のデータ送受信を、前記基地局と通信可能な第2の移動局と前記基地局との間のデータ送受信インターフェースと同じインターフェースを用いて行うことを指示する他基地局情報を受信する受信部と、
    受信した前記他基地局情報を、前記基地局と通信を行う移動局のリソースを管理する移動局リソース管理テーブルに登録する制御部と、
    前記第1の移動局から前記他基地局を介して前記基地局へ送信されたデータを、前記第2の移動局から送信されたデータとみなして上位局に送信し、前記上位局から受信したデータの宛先が前記移動局リソース管理テーブルに登録されている前記第2の移動局である場合は、前記上位局から受信したデータを前記第1の移動局宛てのデータとみなして前記他基地局へ送信する送信部と、
    を有することを特徴とする基地局。
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