JP6025173B2 - ＨｅｔＮｅｔにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路の設定方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＨｅｔＮｅｔにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路の設定技術に関する。

３ＧやＬＴＥ等の３ＧＰＰにより規格化（例えば、非特許文献１参照）された移動無線通信は広く用いられている。３ＧＰＰでは移動無線通信の仕様を拡張するため、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄやそれ以降をターゲットとした技術的な議論が活発に行われている。３ＧＰＰにおける将来の移動無線通信の仕様の議論の中で、基地局とそのサービスエリアであるセルの構成に関して、ＨｅｔＮｅｔ（Heterogeneous Network）の概念が議論されている。

ＨｅｔＮｅｔは、広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセル（ピコセル等の呼称もあり）を必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて移動無線端末（以下、単に「端末」）に通信サービスを提供する通信方式である。この方式では通信が逼迫するエリアに対してスポット的にスモールセルを展開することで、そのエリアの収容トラフィックを増加させることができる。

ＨｅｔＮｅｔの一つの拡張的な概念として、Phantom Cellと呼ばれる構成が提案されている（非特許文献２参照）。Phantom Cellで、マクロセルがＣ−Ｐｌａｎｅの処理を担当し、スモールセルはＵ−Ｐｌａｎｅのデータ通信のみ収容する方式である。

端末はマクロセルとスモールセルの両方に帰属（接続）し、重要な通信やハンドオーバ等の処理はマクロセル側で処理し、インターネットアクセスのようなトラフィックはスモールセルによる高速通信を活用することで、スモールセルの高速なアクセスを効率良く使用することが可能である。

本発明は、Phantom Cellに代表されるような、マクロセルの基地局に当該マクロセルのサービスエリア内のスモールセルの基地局が収容される構成を前提とする。

スモールセルの基地局はマクロセルの基地局とネットワーク的に接続されているが、マクロセルの展開の仕方によっては、その対応関係は端末ごとに異なる場合がある。

例えば図１に示すように、異なる周波数ｆ１，ｆ２のマクロセルの基地局（ｅＮｏｄｅＢ）がそれぞれあり、サービスエリアが重なっている場合を想定する。その重複しているエリアに周波数ｆ３のスモールセルを設ける場合、そのスモールセルは周波数ｆ１，ｆ２のどちらのマクロセルのサービスエリア内にもあることになり、双方と帰属することが考えられる（ここでもし、例えば一方のマクロセルに固定的に収容するとした場合、周波数ｆ２のマクロセルを利用しているユーザはこのスモールセルを利用するためには周波数ｆ１にハンドオーバする必要があるため繁雑となる。）。

双方に帰属するスモールセルの接続先は、利用する端末により異なる。例えば、周波数ｆ１のマクロセルに帰属している端末が周波数ｆ３のスモールセルを利用する場合、周波数ｆ３のスモールセルの基地局から元の周波数ｆ１のマクロセルの基地局にデータを転送する必要があり、また、周波数ｆ２のマクロセルに帰属している端末が周波数ｆ３のスモールセルを利用する場合、周波数ｆ３のスモールセル基地局から元の周波数ｆ２のマクロセルの基地局へデータを転送する必要がある。

また別の例として、図２に示すように一つのスモールセルを複数のＭＮＯ（Mobile Network Operator）で共有するケースが考えられる。この場合、スモールセルに接続する端末が契約するＭＮＯごとにマクロセルの基地局は異なるため、端末単位で接続先のマクロセルの基地局を選択できる必要がある。現状の３ＧＰＰ仕様およびそれに準じた装置ではこのような選択はできないという問題があった。

本発明では、前記目的を達成するため、
広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセルを必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて端末に通信サービスを提供する通信システムにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路を設定する方法であって、
端末が、スモールセルへの接続時に帰属するマクロセルのＣＩＤを当該スモールセルの基地局へ通知するステップと、
前記スモールセルの基地局が、前記端末から通知されたＣＩＤを用いて、セル単位の識別子であるＣＩＤとそのセルの基地局のＩＰアドレスとの対応関係を管理するＣＩＤサーバから、前記端末が帰属するマクロセルの基地局のＩＰアドレスを取得するステップと、
前記スモールセルの基地局が、前記取得したＩＰアドレスを用いて前記端末が帰属するマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定するステップとを含み、
端末が別のマクロセルにハンドオーバした場合、当該端末が、接続中のスモールセル基地局にハンドオーバ後の新たなマクロセルのＣＩＤを通知し、当該通知を受信したスモールセルの基地局が、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する
ことを特徴とする。

また、本発明では、前記目的を達成するため、
スモールセルの基地局が、端末が接続した際、当該スモールセルと関係性の高いマクロセルの基地局のＩＰアドレスを記載したリスト中の各マクロセルの基地局に対し、前記端末が帰属しているか否かを問い合わせるステップと、
マクロセルの基地局のうち前記端末が帰属しているマクロセルの基地局が、前記スモールセルの基地局に対し、当該端末の帰属を回答するステップと、
前記スモールセルの基地局が、前記回答を受信したマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定するステップとを含み、
端末が別のマクロセルにハンドオーバした場合、当該端末が、接続中のスモールセル基地局にマクロセルハンドオーバの発生を通知し、当該通知を受信したスモールセルの基地局が、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する
ことを特徴とする。

また、本発明では、前記目的を達成するため、
端末が、マクロセルへの接続時にその基地局のＩＰアドレスを取得するステップと、
端末が、スモールセルへの接続時に帰属するマクロセルのＩＰアドレスを当該スモールセルの基地局へ通知するステップと、
前記スモールセルの基地局が、前記通知されたＩＰアドレスを用いて前記端末が帰属するマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定するステップとを含み、
端末が別のマクロセルにハンドオーバした場合、当該端末が、接続中のスモールセル基地局にハンドオーバ後の新たなマクロセルのＩＰアドレスを通知し、当該通知を受信したスモールセルの基地局が、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する
ことを特徴とする。

本発明によれば、マクロセルとスモールセルとの間の通信路を端末単位で設定でき、スモールセルを複数のマクロセルで共用することが可能となる。

マクロセルのサービスエリアが重複する場合のマクロセルとスモールセルとの間の関係の説明図 異なるＭＮＯ間でスモールセルを共用する場合のマクロセルとスモールセルとの間の関係の説明図 本発明の通信路設定方法の第１の実施の形態を示す構成図 本発明の通信路設定方法の第２の実施の形態を示す構成図 本発明の通信路設定方法の第２の実施の形態を示す構成図

本発明では、端末がスモールセルに接続した際に、当該端末が接続（帰属）しているマクロセルの基地局のＩＰアドレスを特定し、端末ごとにスモールセル基地局とマクロセル基地局との間にデータ転送用のパス（通信路）を設定することで解決する。

図３は本発明の通信路設定方法の第１の実施の形態、ここではＣＩＤサーバを用いて端末が帰属するマクロセルの基地局のＩＰアドレスを特定する形態を示すもので、図中、１１はＣＩＤサーバ、１２はマクロセルの基地局、１３はスモールセルの基地局、１４は端末である。

ＣＩＤ（Ｃｅｌｌ ＩＤ）はマクロセル、スモールセルを問わず、セル単位に設定されているＩＤ（識別子）であり、ＣＩＤサーバ１１はＣＩＤとそのセルの基地局のＩＰアドレスとの対応関係を管理（格納）している。

前記構成において、端末１４がスモールセルに接続した場合、端末１４は帰属するマクロセルのＣＩＤをスモールセルの基地局１３に通知する（１）。スモールセルの基地局１３はＣＩＤサーバ１１にＣＩＤを問い合わせするフレームを送信し、ＣＩＤサーバ１１はそのＣＩＤに対応するマクロセルの基地局１２のＩＰアドレスをスモールセルの基地局１３に返答する（２）。

スモールセルの基地局１３は、そのマクロセルの基地局１２のＩＰアドレスに向けてパス設定要求を出し（３）、その端末向けのデータ転送用のパスの設定を完了する（４）。ここでパスとは、何らかのトンネルプロトコル（ＧＴＰ，ＧＲＥ，ＩＰｓｅｃ等）、もしくは単に端末と転送先ＩＰアドレスの対を記憶しておくことを示す。

なお、スモールセルの基地局１３は、端末１４との接続が解除された場合、このパスを開放する。また、スモールセルに接続した端末１４は、その後、別のマクロセルにマクロセル自体をハンドオーバした場合、接続中のスモールセルの基地局１３にハンドオーバ後の新たなマクロセルのＣＩＤを通知する。当該新たなマクロセルのＣＩＤを受信したスモールセルの基地局１３は、前記同様の手順により新たなマクロセルの基地局のＩＰアドレスを特定し、旧マクロセル向けのパスを開放するとともに新たなマクロセル向けにパスを再設定する。

図４は本発明の通信路設定方法の第２の実施の形態、ここではマクロセルの基地局に端末の帰属を問い合わせることにより端末が帰属するマクロセルの基地局のＩＰアドレスを特定する形態を示すもので、図中、２１，２２，２３はマクロセルの基地局、２４はスモールセルの基地局、２５は端末である。

スモールセルの基地局２４は、予め当該スモールセルと関係性の高いマクロセルの基地局、ここでは基地局２１，２２，２３のＩＰアドレスを記載したリストを保持している。

前記構成において、端末２５がスモールセルに接続した際（１）、スモールセルの基地局２４は端末２５の固有ＩＤ（例えば、電話番号）を用いて、前記リスト中の各マクロセルの基地局２１，２２，２３に対し、端末２５が帰属しているか否かを問い合わせるフレームを送信する（２）。端末２５が帰属しているマクロセルの基地局、ここでは基地局２２はスモールセルの基地局２４に回答するフレームを送信する（３）。

このようにして、端末２５が帰属しているマクロセルの基地局２２のＩＰアドレスを特定し、スモールセルの基地局２４から該当するマクロセルの基地局２２まで、第１の実施の形態の場合と同様にしてパスを設定する（４）、（５）。なお、パスの定義や開放手順については第１の実施の形態の場合と同様である。

また、スモールセルに接続した端末２５は、その後、別のマクロセルにマクロセル自体をハンドオーバした場合、接続中のスモールセルの基地局２４にハンドオーバの発生を通知する。ハンドオーバの発生を受信したスモールセルの基地局２４は、前記同様の手順により新たなマクロセルの基地局のＩＰアドレスを特定し、旧マクロセル向けのパスを開放するとともに新たなマクロセル向けにパスを再設定する。

図５は本発明の通信路設定方法の第３の実施の形態、ここではマクロセルの基地局がそのＩＰアドレスを端末に通知することにより端末が帰属するマクロセルの基地局のＩＰアドレスを特定する形態を示すもので、図中、３１はマクロセルの基地局、３２はスモールセルの基地局、３３は端末である。

前記構成において、端末３３がマクロセルと接続すると、当該マクロセルの基地局３１はそのＩＰアドレスを端末３３に通知する。端末３３がスモールセルに接続した場合、端末３３は帰属するマクロセルの基地局のＩＰアドレスをスモールセルの基地局３２に通知する（２）。その後、スモールセルの基地局３２から該当するマクロセルの基地局３１まで、第１の実施の形態の場合と同様にしてパスを設定する（３）、（４）。なお、パスの定義や開放手順については第１の実施の形態の場合と同様である。

また、スモールセルに接続した端末３３は、その後、別のマクロセルにマクロセル自体をハンドオーバした場合、新たなマクロセルの基地局から取得した新たなＩＰアドレスを接続中のスモールセル基地局３２に通知する。新たなＩＰアドレスを受信したスモールセルの基地局３２は、旧マクロセル向けのパスを開放するとともに前記同様の手順により新たなマクロセル向けにパスを再設定する。

１１：ＣＩＤサーバ、１２，２１，２２，２３，３１：マクロセルの基地局、１３，２４，３２：スモールセルの基地局、１４，２５，３３：端末。

3GPP TS 23.401 General Packet Radio Service (GPRS) enhancements for Evolved niversal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) access (Release 11) NTT Docomo, "Requirements, Candidate Solutions & Technology Roadmap for LTE Rel-12 Onward," RWS-120010, 3GPP Workshop on Release 12 and onwards, Ljubljana, Slovenia, June 11-12, 2012.

Claims (6)

1. 広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセルを必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて端末に通信サービスを提供する通信システムにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路を設定する方法であって、
   端末が、スモールセルへの接続時に帰属するマクロセルのＣＩＤを当該スモールセルの基地局へ通知するステップと、
   前記スモールセルの基地局が、前記端末から通知されたＣＩＤを用いて、セル単位の識別子であるＣＩＤとそのセルの基地局のＩＰアドレスとの対応関係を管理するＣＩＤサーバから、前記端末が帰属するマクロセルの基地局のＩＰアドレスを取得するステップと、
   前記スモールセルの基地局が、前記取得したＩＰアドレスを用いて前記端末が帰属するマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定するステップとを含み、
   端末が別のマクロセルにハンドオーバした場合、当該端末が、接続中のスモールセル基地局にハンドオーバ後の新たなマクロセルのＣＩＤを通知し、当該通知を受信したスモールセルの基地局が、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する
   ことを特徴とする通信路設定方法。
2. 広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセルを必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて端末に通信サービスを提供する通信システムにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路を設定する方法であって、
   スモールセルの基地局が、端末が接続した際、当該スモールセルと関係性の高いマクロセルの基地局のＩＰアドレスを記載したリスト中の各マクロセルの基地局に対し、前記端末が帰属しているか否かを問い合わせるステップと、
   マクロセルの基地局のうち前記端末が帰属しているマクロセルの基地局が、前記スモールセルの基地局に対し、当該端末の帰属を回答するステップと、
   前記スモールセルの基地局が、前記回答を受信したマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定するステップとを含み、
   端末が別のマクロセルにハンドオーバした場合、当該端末が、接続中のスモールセル基地局にマクロセルハンドオーバの発生を通知し、当該通知を受信したスモールセルの基地局が、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する
   ことを特徴とする通信路設定方法。
3. 広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセルを必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて端末に通信サービスを提供する通信システムにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路を設定する方法であって、
   端末が、マクロセルへの接続時にその基地局のＩＰアドレスを取得するステップと、
   端末が、スモールセルへの接続時に帰属するマクロセルのＩＰアドレスを当該スモールセルの基地局へ通知するステップと、
   前記スモールセルの基地局が、前記通知されたＩＰアドレスを用いて前記端末が帰属するマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定するステップとを含み、
   端末が別のマクロセルにハンドオーバした場合、当該端末が、接続中のスモールセル基地局にハンドオーバ後の新たなマクロセルのＩＰアドレスを通知し、当該通知を受信したスモールセルの基地局が、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する
   ことを特徴とする通信路設定方法。
4. 広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセルを必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて端末に通信サービスを提供する通信システムにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路を設定する装置であって、
   セル単位の識別子であるＣＩＤとそのセルの基地局のＩＰアドレスとの対応関係を管理するＣＩＤサーバと、マクロセルの基地局と、スモールセルの基地局と、端末とから構成され、
   前記端末は、スモールセルへの接続時に帰属するマクロセルのＣＩＤを当該スモールセルの基地局へ通知する手段を少なくとも有し、
   前記スモールセルの基地局は、前記端末から通知されたＣＩＤを用いて、ＣＩＤサーバから、前記端末が帰属するマクロセルの基地局のＩＰアドレスを取得する手段と、前記取得したＩＰアドレスを用いて前記端末が帰属するマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定する手段とを少なくとも有し、
   前記端末は、さらに、別のマクロセルにハンドオーバした場合に、接続中のスモールセル基地局にハンドオーバ後の新たなマクロセルのＣＩＤを通知する手段を少なくとも有し、
   前記スモールセルの基地局は、さらに、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する手段を少なくとも有する
   ことを特徴とする通信路設定装置。
5. 広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセルを必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて端末に通信サービスを提供する通信システムにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路を設定する装置であって、
   マクロセルの基地局と、スモールセルの基地局と、端末とから構成され、
   前記スモールセルの基地局は、端末が接続した際、当該スモールセルと関係性の高いマクロセルの基地局のＩＰアドレスを記載したリスト中の各マクロセルの基地局に対し、前記端末が帰属しているか否かを問い合わせる手段と、前記端末の帰属を回答したマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定する手段とを少なくとも有し、
   前記マクロセルの基地局は、前記スモールセルの基地局からの端末の帰属に関する問い合わせに対し、当該端末が帰属している場合は当該端末の帰属を回答する手段を少なくとも有し、
   前記端末は、さらに、別のマクロセルにハンドオーバした場合に、接続中のスモールセル基地局にマクロセルハンドオーバの発生を通知する手段を少なくとも有し、
   前記スモールセルの基地局は、さらに、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する手段を少なくとも有する
   ことを特徴とする通信路設定装置。
6. 広いサービスエリアをカバーするマクロセルを展開するとともに、高速通信が可能であるが前記マクロセルより狭いサービスエリアをカバーするスモールセルを必要に応じて前記マクロセルのサービスエリア内に重畳的に展開し、前記マクロセルの基地局および／またはスモールセルの基地局との間の無線通信を通じて端末に通信サービスを提供する通信システムにおけるマクロセルとスモールセルとの間の通信路を設定する装置であって、
   マクロセルの基地局と、スモールセルの基地局と、端末とから構成され、
   前記端末は、マクロセルへの接続時にその基地局のＩＰアドレスを取得する手段と、スモールセルへの接続時に帰属するマクロセルのＩＰアドレスを当該スモールセルの基地局へ通知する手段とを少なくとも有し、
   前記スモールセルの基地局は、前記通知されたＩＰアドレスを用いて前記端末が帰属するマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を設定する手段を少なくとも有し、
   前記端末は、さらに、別のマクロセルにハンドオーバした場合に、接続中のスモールセル基地局にハンドオーバ後の新たなマクロセルのＩＰアドレスを通知する手段を少なくとも有し、
   前記スモールセルの基地局は、さらに、新たなマクロセルの基地局との間に当該端末向けの通信路を再設定する手段を少なくとも有する
   ことを特徴とする通信路設定装置。

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