JP6150753B2 - 基地局、端末及び通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、基地局、端末及び通信方法に関する。

現在、３ＧＰＰでは、ＬＴＥ（Long Term Evolution）の進化版であるLTE−Advancedが検討されている。LTE−Advancedでは、周波数利用効率等を向上させるための技術として、ヘテロジニアスネットワーク（Heterogeneous Network：HetNet）が検討されている。ヘテロジニアスネットワークでは、従来の送信電力の高い基地局であるマクロセル（macro cell）を中心としたセル配置に加え、マクロセル内にピコセル（pico cell）又はフェムトセル（femto cell）などの送信電力の低い基地局であるセル（小セル（small cell））が配置される。

また、LTE−Advancedでは、ヘテロジニアスネットワークを構成するシステムにおいて、C-Plane（制御プレーンと呼ぶこともある）とU-Plane（データプレーン又はユーザプレーンと呼ぶこともある）とを分離すること（以下、「Ｃ／Ｕ分離」と呼ぶ）が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。具体的には、Ｃ／Ｕ分離時には、マクロセルは、制御プレーンを用いて移動管理を行うことによりコネクティビティを維持し、小セルは、広帯域を用いたユーザプレーンのみを扱うことにより高いスループットを提供する。

また、ユーザの使用環境を考慮すると、小セルは屋内に配置されるケースが多いことが予想される。一方、マクロセルは制御プレーンの制御によって広範囲のコネクティビティを維持することを想定している。よって、小セルが配置された屋内では、端末（UEと呼ばれることもある）がユーザプレーンを良好に受信できるのに対して、制御プレーンを受信できない状態もあり得る。すなわち、ユーザプレーンでの通信が可能であるにもかかわらず、制御プレーンでの通信ができずにコネクティビティを維持できない状態が発生し得る。

これに対して、非特許文献１には、マクロセル及び小セルの双方が制御プレーン制御部（ＲＲＣ：Radio Resource Control）を保持し、マクロセルによるコネクティビティを維持できない場合には小セルが制御プレーンメッセージを端末へ送信することにより、コネクティビティを維持することが開示されている。すなわち、端末は、マクロセルの圏外となっても小セルの圏内であれば通信を継続し、マクロセル及び小セルの双方とのリンクが圏外となった場合に通信圏外であると判定する。

3GPP TR 36.842 V12.0.0 (2013-12)，Study on Small Cell enhancements for E-UTRA and E-UTRAN Higher layer Aspects

しかしながら、上述したＣ／Ｕ分離のように小セルがユーザプレーンのみを扱うことを考慮すると、小セルとしてデータ送受信専用の安価な機器が導入されることが考えられる。この場合、小セルは、非特許文献１のように制御プレーンメッセージを処理する制御プレーン制御部を備えない。よって、Ｃ／Ｕ分離時にマクロセルと端末との間の制御プレーンの通信が行えない場合には、たとえ小セルと端末との間のユーザプレーンの通信が可能であっても、端末は制御プレーンを受信することができなくなる。

また、同一無線システム内では、マクロセルと端末との間の制御プレーンの通信が行えない場合に、小セルへの従来のハンドオーバを行うことにより、Ｃ／Ｕ分離を行わない通信に移行することも考えられる。しかし、上記データ送受信専用の小セルが導入される場合には、小セルへのハンドオーバを行うことができない。

また、今後、例えば、マクロセルがLTE−Advancedシステムを構成し、小セルがWiFi/WiGiG等の他のシステムを構成するように、マクロセルと小セルとが異なる無線システムを構成することも想定される。しかし、Ｃ／Ｕ分離時にマクロセルと端末との間の制御プレーンの通信が行えない場合には異なる無線システム間でのハンドオーバ処理が必要となるので、処理が煩雑となってしまう。

このように、Ｃ／Ｕ分離時に端末がマクロセルの圏外となった場合、移動管理を継続しつつ、データ通信を継続させるための処理が困難又は煩雑となってしまうという課題がある。

本発明の目的は、マクロセルが制御プレーンを用いて移動管理を行い、小セルがユーザプレーンを扱うヘテロジニアスネットワークにおいて、端末がマクロセルの圏外となってもマクロセルでの移動管理を継続しつつ、小セルでのデータ通信を継続することができる基地局、端末及び通信方法を提供することである。

本発明の一態様に係る基地局は、端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおいて前記制御プレーンの通信を行うマクロセルにおける基地局であって、前記端末へ送信した前記制御プレーンのデータの応答が無い場合、前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定する第１判定部と、前記第１判定部において前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末へ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末から受信する送受信部と、前記応答を受け取った場合、前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなす第２判定部と、前記第２判定部において前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記基地局との間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御部と、を具備する構成を採る。

本発明の一態様に係る端末は、端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおける前記端末であって、前記マクロセルから送信される信号の受信レベルが所定の閾値未満の場合に、前記端末が前記マクロセルの圏外に位置すると判定する第１判定部と、前記第１判定部において前記端末が前記マクロセルの圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記マクロセルへ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記マクロセルから受信する送受信部と、前記応答を受け取った場合、前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなす第２判定部と、前記第２判定部において前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記マクロセルとの間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御部と、を具備する構成を採る。

本発明の一態様に係る通信方法は、端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおいて前記制御プレーンの通信を行うマクロセルにおける基地局における通信方法であって、前記端末へ送信した前記制御プレーンのデータの応答が無い場合、前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定する第１判定工程と、前記第１判定工程において前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末へ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末から受信する送受信工程と、前記応答を受け取った場合、前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなす第２判定工程と、前記第２判定工程において前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記基地局との間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御工程と、を具備する構成を採る。

本発明の一態様に係る通信方法は、端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおける前記端末における通信方法であって、前記マクロセルから送信される信号の受信レベルが所定の閾値未満の場合に、前記端末が前記マクロセルの圏外に位置すると判定する第１判定工程と、前記第１判定工程において前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末へ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末から受信する送受信工程と、前記応答を受け取った場合、前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなす第２判定工程と、前記第２判定工程において前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記マクロセルとの間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御工程と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、マクロセルが制御プレーンを用いて移動管理を行い、小セルがユーザプレーンを扱うヘテロジニアスネットワークにおいて、端末がマクロセルの圏外となってもマクロセルでの移動管理を継続しつつ、小セルでのデータ通信を継続することができる。

本発明の実施の形態１に係る通信システムの構成例を示す図 本発明の実施の形態１に係る端末の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るマクロセル及び小セルの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る端末の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る基地局の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態１に係る通信システムの動作を示すシーケンス図 本発明の実施の形態１に係るマクロセル及び小セルのプロトコルスタックを示す図 本発明の実施の形態２に係る端末の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るマクロセル及び小セルの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る端末の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係る基地局の動作を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係る通信システムの動作を示すシーケンス図 本発明の実施の形態２に係るマクロセル、小セル及び端末のプロトコルスタックを示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
［通信システムの概要］
本実施の形態に係る通信システムは、例えば、図１に示すように、端末１００と、マクロセルにおける基地局２００と、小セルにおける基地局３００とを有する。また、この通信システムでは、マクロセルが制御プレーン（C-Plane）を制御して移動管理を行い、小セルはユーザプレーン（U-Plane）のみを扱う。すなわち、図１に示す通信システムでは端末１００に対して、制御プレーンの通信を基地局２００が行い、ユーザプレーンの通信を基地局３００が行うＣ／Ｕ分離が適用される。

また、以下の説明では、マクロセル（基地局２００）の無線システム（以下、第１無線通信システムと呼ぶ）と小セル（基地局３００）の無線システム（以下、第２無線通信システムと呼ぶ）とが異なる場合について説明する。例えば、マクロセルはLTE−Advancedシステムに対応し、小セルはWiFi／WiGig等の無線システムに対応する。端末１００は、マクロセルの無線システム、及び、小セルの無線システムの双方において通信可能な構成を採る。

なお、本実施の形態は、図１に示す通信システムにおいて、マクロセルの無線システムと小セルの無線システムとが異なる場合に限らず、例えば、マクロセルの無線システムと小セルの無線システムとが同一であり、小セルがユーザプレーンの通信のみ可能な基地局である場合にも好適である。

［端末１００の構成］
図２は、本実施の形態に係る端末１００の構成を示すブロック図である。図２において、端末１００は、受信部１０１、送信部１０２、受信品質測定部１０３、第１判定部１０４、無線リソース制御部１０５、第２判定部１０６、生存確認パケット送受信部１０７、アプリケーション部１０８、データ処理部１０９、受信部１１０、送信部１１１、受信品質測定部１１２、データ処理部１１３を有する。

端末１００において、受信部１０１、受信品質測定部１０３、データ処理部１０９、送信部１０２は、マクロセルと同一の第１無線システムに対応する第１通信処理部１５０を構成する。一方、受信部１１０、受信品質測定部１１２、データ処理部１１３、送信部１１１は、小セルと同一の（つまり、マクロセルと異なる）第２無線システムに対応する第２通信処理部１５１を構成する。

受信部１０１は、アンテナを介して受信した受信信号を復調して、信号を復元する。受信信号には、例えば、基地局２００（マクロセル）から送信されるデータ信号及びリファレンス信号が含まれる。また、Ｃ／Ｕ分離時には、受信信号には制御プレーンに関するデータ（制御プレーンデータ）のみが含まれる。受信部１０１は、データ信号又はリファレンス信号を受信品質測定部１０３及びデータ処理部１０９へ出力する。

送信部１０２は、データ処理部１０９から受け取る信号を変調して、変調後の信号をアンテナを介して送信する。例えば、Ｃ／Ｕ分離時には、送信信号には制御プレーンデータのみが含まれる。

受信品質測定部１０３は、受信部１０１から受け取るリファレンス信号を用いて、基地局２００から送信される信号の受信品質（例えば、受信レベル）を測定し、受信品質測定値を第１判定部１０４へ出力する。また、受信品質測定部１０３は、受信品質測定値として、受信データ（復元した情報）のエラー率（例えば、ＣＲＣにおけるＮＧの発生率）を測定してもよい。

第１判定部１０４は、受信品質測定部１０３から受け取る受信品質測定値に基づいて、端末１００が現在測定しているセル（例えば、マクロセルである基地局２００）に在圏している状態か否かを判定する。例えば、第１判定部１０４は、基地局２００から送信される信号の受信レベルが所定の閾値未満の場合に、端末１００が基地局２００の圏外に位置すると判定する。第１判定部１０４は、判定結果（圏内又は圏外）を無線リソース制御部１０５及び第２判定部１０６へ出力する。

無線リソース制御部１０５は、データ処理部１０９から受け取る制御プレーンデータ、及び、第１判定部１０４から受け取る判定結果に基づいて、端末１００と、基地局２００（マクロセル）又は基地局３００（小セル）との間の無線リソースのコネクションの確立を制御する。そして、無線リソース制御部１０５は、コネクション確立に関する制御情報を含む制御プレーンデータをデータ処理部１０９へ出力する。例えば、無線リソース制御部１０５は、第１判定部１０４からの判定結果が圏内の場合には判定対象のセルとのコネクションを継続させ、圏外の場合には判定対象のセルとのコネクションを切断する。

また、無線リソース制御部１０５は、Ｃ／Ｕ分離時において、第１判定部１０４から受け取る基地局２００（マクロセル）に対する判定結果が圏外の場合、第２判定部１０６から受け取る判定結果（再判定結果）に基づいて、マクロセルとの無線リソースのコネクションの確立を制御する。具体的には、無線リソース制御部１０５は、第２判定部１０６から受け取る判定結果が圏内の場合にはマクロセル（基地局２００）との接続（コネクション）を継続させ、圏外の場合にはマクロセルとのコネクションを切断する。

第２判定部１０６は、Ｃ／Ｕ分離時において、第２通信処理部１５１の受信品質測定部１１２から受け取る受信品質測定値（小セルから送信される信号の受信品質）に基づいて、端末１００が小セル（基地局３００）の圏内であるか否かを判定する。また、第２判定部１０６は、第１判定部１０４からマクロセルに対する判定結果（圏内又は圏外）を受け取る。

そして、第２判定部１０６は、端末１００がマクロセルの圏外であり、端末１００が小セルの圏内である場合、生存確認パケット送受信部１０７に対して、生存確認パケット（Keep Alive Packet）の送信を要求する。そして、第２判定部１０６は、要求した生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）があった旨を生存確認パケット送受信部１０７から受け取った場合、端末１００がマクロセルの圏内であると判定する。一方、第２判定部１０６は、要求した生存確認パケットに対する応答が所定期間無い旨を生存確認パケット送受信部１０７から受け取った場合、端末１００がマクロセルの圏外であると判定する。つまり、第２判定部１０６は、生存確認パケットの応答を受け取った場合、受信品質に基づいて端末１００がマクロセルの圏外であると判定されているものの、端末１００がマクロセルの圏内に位置するとみなす。第２判定部１０６は、判定結果（再判定結果）を無線リソース制御部１０５へ出力する。

生存確認パケット送受信部１０７は、第２判定部１０６からの要求に応じて、生存確認パケット（Keep Alive Packet）を生成し、生存確認パケットをデータ処理部１０９へ出力する。生存確認パケットは、端末１００と小セルとの接続を確認するパケットであって、小セル（基地局３００）を介して、ユーザプレーンに関するデータ（ユーザプレーンデータ）としてマクロセル（基地局２００）へ送信される。すなわち、生存確認パケット送受信部１０７は、第１判定部１０４において端末１００がマクロセルの圏外に位置すると判定された場合、端末１００と小セルとの接続を確認する生存確認パケットをユーザプレーンデータとして、小セルを介してマクロセルへ送信する。例えば、生存確認パケット送受信部１０７は、生存確認パケットの応答が基地局２００から返ってくる間、生存確認パケットを定期的に送信してもよい。

また、生存確認パケット送受信部１０７は、マクロセルへ送信した生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を、ユーザプレーンデータとして、小セル（基地局３００）を介してマクロセル（基地局２００）から受信する。生存確認パケット送受信部１０７は、送信した生存確認パケットの応答（ＡＣＫ）の受信の有無を確認し、確認結果（応答の有無）を第２判定部１０６へ出力する。

また、生存確認パケット送受信部１０７は、マクロセルから送信された生存確認パケットをデータ処理部１０９から受け取った場合、当該生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を生成し、データ処理部１０９へ出力する。生存確認パケットの応答は、小セルを介して、ユーザプレーンデータとしてマクロセルへ送信される。

アプリケーション部１０８は、通常のアプリケーション用のデータ（ユーザプレーンデータ）を処理する。また、アプリケーション部１０８は、生存確認パケット送受信部１０７からデータ処理部１０９を介して受け取った信号（生存確認パケット、又は、生存確認パケットの応答）を、通常のアプリケーション用のデータと同様にして処理し、処理データ（ユーザプレーンデータ）をデータ処理部１０９に出力する。また、アプリケーション部１０８は、データ処理部１０９がマクロセル又は小セルから受け取った信号（生存確認パケット、又は、生存確認パケットの応答）を、通常のアプリケーション用のデータと同様にして処理し、処理後のデータを、データ処理部１０９を介して生存確認パケット送受信部１０７へ出力する。

データ処理部１０９は、受信部１０１又はデータ処理部１１３から受け取った情報のうち、制御プレーンデータを無線リソース制御部１０５へ出力し、ユーザプレーンデータをアプリケーション部１０８へ出力する。また、データ処理部１０９は、無線リソース制御部１０５から受け取る制御プレーンデータ、及び、アプリケーション部１０８から受け取るユーザプレーンデータを多重して、多重信号を送信部１０２へ出力する。

また、データ処理部１０９は、Ｃ／Ｕ分離時には、アプリケーション部１０８から受け取るユーザプレーンデータを、第２通信処理部１５１のデータ処理部１１３へ出力し、データ処理部１１３から受け取るユーザプレーンデータを、アプリケーション部１０８へ出力する。また、データ処理部１０９は、Ｃ／Ｕ分離時には、無線リソース制御部１０５から受け取る制御プレーンデータを、送信部１０２へ出力し、受信部１０１から受け取る制御プレーンデータを、無線リソース制御部１０５へ出力する。

受信部１１０は、アンテナを介して受信した受信信号を復調して、信号を復元する。受信信号には、例えば、基地局３００（小セル）から送信されるデータ信号及びリファレンス信号が含まれる。また、Ｃ／Ｕ分離時には、受信信号にはユーザプレーンデータのみが含まれる。受信部１１０は、データ信号又はリファレンス信号を受信品質測定部１１２及びデータ処理部１１３へ出力する。

送信部１１１は、データ処理部１１３から受け取る信号を変調して、変調後の信号をアンテナを介して送信する。例えば、Ｃ／Ｕ分離時には、送信信号にはユーザプレーンデータのみが含まれる。

受信品質測定部１１２は、受信品質測定部１０３と同様、受信部１１０から受け取るリファレンス信号を用いて、基地局３００から送信される信号の受信品質（例えば、受信レベル）を測定し、受信品質測定値を第２判定部１０６へ出力する。

データ処理部１１３は、受信部１１０から受け取った信号をデータ処理部１０９へ出力する。また、データ処理部１１３は、データ処理部１０９から受け取る信号を送信部１１１へ出力する。例えば、データ処理部１１３は、Ｃ／Ｕ分離時には、データ処理部１０９から受け取るユーザプレーンデータを送信部１１１へ出力し、受信部１１０から受け取るユーザプレーンデータをデータ処理部１０９へ出力する。

［基地局２００、基地局３００の構成］
図３は、本実施の形態に係る基地局２００（マクロセル）及び基地局３００（小セル）の構成を示すブロック図である。例えば、基地局２００は、第１無線システムに対応し、基地局３００は、第２無線システムに対応する。

［マクロセル（基地局２００）の構成］
図３において、基地局２００は、受信部２０１、送信部２０２、データ処理部２０３、無線リソース制御部２０４、第１判定部２０５、第２判定部２０６、生存確認パケット送受信部２０７、アプリケーション部２０８、基地局間Ｉ／Ｆ制御部２０９を有する。

受信部２０１は、アンテナを介して受信した受信信号を復調して、信号を復元する。例えば、Ｃ／Ｕ分離時には、受信信号には、制御プレーンデータのみが含まれる。受信部２０１は、復元した信号をデータ処理部２０３へ出力する。

送信部２０２は、データ処理部２０３から受け取る信号を変調して、変調後の信号をアンテナを介して送信する。例えば、Ｃ／Ｕ分離時には、送信信号には制御プレーンデータのみが含まれる。

データ処理部２０３は、受信部２０１又は基地局間Ｉ／Ｆ制御部２０９から受け取った情報のうち、制御プレーンデータを無線リソース制御部２０４へ出力し、ユーザプレーンデータをアプリケーション部２０８へ出力する。また、データ処理部２０３は、無線リソース制御部２０４から受け取る制御プレーンデータ、及び、アプリケーション部２０８から受け取るユーザプレーンデータを多重して、多重信号を送信部２０２へ出力する。

また、データ処理部２０３は、Ｃ／Ｕ分離時には、アプリケーション部２０８から受け取るユーザプレーンデータを、基地局間Ｉ／Ｆ制御部２０９を介して基地局３００へ送信し、基地局間Ｉ／Ｆ制御部２０９を介して基地局３００から受け取るユーザプレーンデータを、アプリケーション部２０８へ出力する。また、データ処理部２０３は、Ｃ／Ｕ分離時には、無線リソース制御部２０４から受け取る制御プレーンデータを、送信部２０２へ出力し、受信部２０１から受け取る制御プレーンデータを、無線リソース制御部２０４へ出力する。

無線リソース制御部２０４は、無線リソースの制御に関するシグナリング（制御プレーンデータ）を生成し、データ処理部２０３を介して端末１００へ送信する。そして、無線リソース制御部２０４は、当該シグナリングの応答（ＡＣＫ）の有無を第１判定部２０５へ出力する。

また、無線リソース制御部２０４は、データ処理部２０３から受け取る制御プレーンデータ、及び、第１判定部２０５から受け取る判定結果（端末１００が基地局２００に対して在圏であるか否か）に基づいて、端末１００と基地局２００との間の無線リソースのコネクションの確立を制御する。そして、無線リソース制御部２０４は、コネクション確立に関する制御情報を含む制御プレーンデータをデータ処理部２０３へ出力する。具体的には、無線リソース制御部２０４は、第１判定部２０５からの判定結果が在圏である場合には、端末１００と基地局２００とのコネクションを継続させ、在圏ではない場合には、端末１００と基地局２００とのコネクションを切断する。

また、無線リソース制御部２０４は、Ｃ／Ｕ分離時において、第１判定部２０５から受け取る基地局２００（マクロセル）に対する判定結果が圏外である場合、第２判定部２０６から受け取る判定結果（再判定結果）に基づいて、端末１００と基地局２００との無線リソースのコネクションの確立を制御する。具体的には、無線リソース制御部２０４は、第２判定部２０６から受け取る判定結果が圏内の場合には、端末１００と基地局２００との接続（コネクション）を継続させ、圏外の場合には端末１００と基地局２００とのコネクションを切断する。

第１判定部２０５は、無線リソース制御部２０４から受け取る、シグナリング（制御プレーンデータ）の応答の有無を用いて、端末１００が基地局２００に在圏しているか否かを判定する。例えば、第１判定部２０５は、無線リソース制御部２０４が応答を受け取らない期間が所定期間を超えた場合（タイマ満了時）には、端末１００は基地局２００に在圏していない（圏外である）と判定する。一方、第１判定部２０５は、無線リソース制御部２０４が所定期間内に応答を受け取った場合には、端末１００が基地局２００に在圏している（圏内である）と判定する。第１判定部２０５は、判定結果（在圏であるか否か）を無線リソース制御部２０４及び第２判定部２０６へ出力する。

第２判定部２０６は、第１判定部２０５から受け取る、基地局２００に対する判定結果が在圏ではない場合、生存確認パケット送受信部２０７に対して、生存確認パケット（Keep Alive Packet）の送信を要求する。そして、第２判定部２０６は、要求した生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）があった旨を生存確認パケット送受信部２０７から受け取った場合には、端末１００が基地局２００に在圏している（圏内である）と判定する。一方、第２判定部２０６は、要求した生存確認パケットに対する応答が所定期間無い旨を生存確認パケット送受信部２０７から受け取った場合には、端末１００が基地局２００に在圏していない（圏外である）と判定する。つまり、第２判定部２０６は、生存確認パケットの応答を受け取った場合、制御プレーンデータの応答の有無に基づいて端末１００が基地局２００の圏外であると判定されているものの、端末１００が基地局２００の圏内に位置するとみなす。第２判定部２０６は、判定結果（再判定結果）を無線リソース制御部２０４へ出力する。

生存確認パケット送受信部２０７は、第２判定部２０６からの要求に応じて、生存確認パケット（Keep Alive Packet）を生成し、生存確認パケットをデータ処理部２０３へ出力する。生存確認パケットは、小セル（基地局３００）を介して、ユーザプレーンデータとして端末１００へ送信される。すなわち、生存確認パケット送受信部２０７は、第１判定部２０５において端末１００が基地局２００の圏外に位置すると判定された場合、端末１００と小セルとの接続を確認する生存確認パケットをユーザプレーンデータとして、小セルを介して端末１００へ送信する。例えば、生存確認パケット送受信部２０７は、生存確認パケットの応答が端末１００から返ってくる間、生存確認パケットを定期的に送信してもよい。

また、生存確認パケット送受信部２０７は、端末１００へ送信した生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を、ユーザプレーンデータとして、小セル（基地局３００）を介して端末１００から受信する。生存確認パケット送受信部２０７は、送信した生存確認パケットの応答（ＡＣＫ）の受信の有無を確認し、確認結果（応答の有無）を第２判定部２０６へ出力する。

また、生存確認パケット送受信部２０７は、端末１００から送信された生存確認パケットをデータ処理部２０３から受け取った場合、当該生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を生成し、データ処理部２０３へ出力する。生存確認パケットの応答は、小セルを介して、ユーザプレーンデータとして端末１００へ送信される。

アプリケーション部２０８は、通常のアプリケーション用のデータ（ユーザプレーンデータ）を処理する。また、アプリケーション部２０８は、生存確認パケット送受信部２０７からデータ処理部２０３を介して受け取った信号（生存確認パケット、又は、生存確認パケットの応答）を、通常のアプリケーション用のデータと同様にして処理し、処理データをデータ処理部２０３に出力する。また、アプリケーション部２０８は、データ処理部２０３が小セルを介して端末１００から受け取った信号（生存確認パケット、又は、生存確認パケットの応答）を、通常のアプリケーション用のデータと同様にして処理し、処理後のデータを、データ処理部２０３を介して生存確認パケット送受信部２０７へ出力する。

基地局間Ｉ／Ｆ制御部２０９は、基地局２００と基地局３００との間の通信を行うインターフェースを制御する。例えば、基地局間Ｉ／Ｆ制御部２０９は、ＩＰ（Internet Protocol）層を用いて基地局間転送を行う。

なお、図２及び図３では、端末１００が第２判定部１０６、生存確認パケット送受信部１０７を備え、基地局２００（マクロセル）が第２判定部２０６、生存確認パケット送受信部２０６を備える場合について説明した。つまり、図２及び図３では、端末１００及び基地局２００の双方が生存確認パケットを送信可能な構成を採る。ただし、本実施の形態では、端末１００及び基地局２００の何れか一方の装置のみが生存確認パケットを送信し、他方の装置は生存確認パケットの応答のみを送信できる構成又は動作を採ってもよい。

［基地局３００（小セル）の構成］
図３において、基地局３００は、受信部３０１、送信部３０２、データ処理部３０３、基地局間Ｉ／Ｆ制御部３０４を有する。

受信部３０１は、アンテナを介して受信した受信信号を復調して、信号を復元する。例えば、Ｃ／Ｕ分離時には、受信信号には端末１００から送信されるユーザプレーンデータのみが含まれる。受信部３０１は、復元した信号をデータ処理部３０３へ出力する。

送信部３０２は、データ処理部３０３から受け取る信号を変調して、変調後の信号をアンテナを介して送信する。Ｃ／Ｕ分離時には、送信信号にはユーザプレーンデータのみが含まれる。

データ処理部３０３は、受信部３０１から受け取った信号を基地局間Ｉ／Ｆ制御部３０４を介して基地局２００へ送信する。また、データ処理部３０３は、基地局間Ｉ／Ｆ制御部３０４を介して基地局２００から受け取る信号を送信部３０２へ出力する。例えば、データ処理部３０３は、Ｃ／Ｕ分離時には、基地局２００から受け取るユーザプレーンデータを送信部３０２へ出力し、受信部３０１から受け取るユーザプレーンデータを基地局２００へ出力する。

基地局間Ｉ／Ｆ制御部３０４は、基地局３００と基地局２００との間の通信を行うインターフェースを制御する。例えば、基地局間Ｉ／Ｆ制御部３０４は、ＩＰ層を用いて基地局間転送を行う。

［端末１００及び基地局２００の動作］
上記構成を有する端末１００及び基地局２００の動作について説明する。

図４は、端末１００が生存確認パケットを送信し、基地局２００が生存確認パケットの応答を返す場合の処理の流れを示すフロー図である。また、図５は、基地局２００が生存確認パケットを送信し、端末１００が生存確認パケットの応答を返す場合の処理の流れを示すフロー図である。

なお、端末１００及び基地局２００は、図４及び図５に示す処理を同時に行ってもよく、何れか一方の処理のみを行ってもよい。すなわち、端末１００及び基地局２００の何れか一方のみが生存確認パケットを送信し、他方が生存確認パケットの応答を返してもよい。

まず、図４に示す端末１００が生存確認パケットを送信する場合について説明する。

ステップ（以下、単に「ＳＴ」と表す）１０１では、端末１００は、基地局２００（マクロセル）から送信される信号の受信レベル（例えば、受信品質測定値）が所定の条件（受信レベル条件。例えば、所定の閾値）を満たすか否かを判断する。受信レベルが所定の条件を満たす場合（ＳＴ１０１：Ｙｅｓ。つまり、端末１００が基地局２００の圏内の場合）、端末１００はＳＴ１０１の処理に戻る。

一方、受信レベルが所定の条件を満たさない場合（ＳＴ１０１：Ｎｏ。つまり、端末１００が基地局２００の圏外の場合）、ＳＴ１０２において、端末１００は、端末１００に対する通信形態がＣ／Ｕ分離状態であるか否かを判断する。例えば、端末１００は、Ｃ／Ｕ分離が適用されるか否かを上位レイヤのシグナリングによって予め通知されている。端末１００は、Ｃ／Ｕ分離状態である場合（ＳＴ１０２：Ｙｅｓ）、ＳＴ１０３の処理へ進み、Ｃ／Ｕ分離状態でない場合（ＳＴ１０２：Ｎｏ）、ＳＴ１０９の処理へ進む。

ＳＴ１０３では、端末１００は、端末１００が基地局３００（小セル）の圏内に位置するか否か（小セルの圏内条件を満たすか否か）を判断する。例えば、端末１００は、基地局３００から送信された信号の受信レベル（受信品質測定値）が所定の閾値を満たす場合に基地局３００の圏内に位置すると判断する。端末１００は、小セルの圏内に位置する場合（ＳＴ１０３：Ｙｅｓ）、ＳＴ１０４の処理へ進み、小セルの圏内に位置していない場合（ＳＴ１０３：Ｎｏ）、ＳＴ１０９の処理へ進む。

ＳＴ１０４では、端末１００は、基地局２００（マクロセル）との接続状態を維持しつつ、基地局２００との通信（制御プレーンデータの通信）を停止する。

ＳＴ１０５では、端末１００は、基地局２００に対して生存確認パケット（Keep Alive Packet）を送信する。なお、端末１００と基地局２００との間では直接通信ができないので、端末１００は、生存確認パケットを、基地局３００を介して、ユーザプレーンデータとして基地局２００へ送信する。

基地局２００は、ＳＴ１０５において端末１００から生存確認パケットを受け取るとその生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を、基地局３００を介して、ユーザプレーンデータとして端末１００へ返す。すなわち、端末１００と基地局３００（小セル）との通信が可能である場合に基地局２００から端末１００へＡＣＫが返される。

ＳＴ１０６では、端末１００は、ＳＴ１０５において送信した生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を所定期間内に受領したか否かを判断する。端末１００は、ＡＣＫを受領した場合（ＳＴ１０６：Ｙｅｓ）、ＳＴ１０７の処理に進み、ＡＣＫを受領しない場合（ＳＴ１０６：Ｎｏ）、ＳＴ１０９の処理に進む。

ＳＴ１０７では、端末１００は、基地局２００（マクロセル）との接続状態（コネクション）を継続すると判断する。すなわち、端末１００は、実際には基地局２００との通信が停止されているものの、ＳＴ１０６において生存確認パケットの応答を受領した場合、つまり、端末１００と基地局３００との通信が可能である場合には、端末１００が基地局２００の圏内に位置するとみなし、基地局２００との接続を継続し続ける。

ＳＴ１０８では、端末１００は、ＳＴ１０７の処理後に計時を開始したタイマの経過時間が所定期間を超えるか否か（タイマ満了か否か）を判断する。端末１００は、タイマが満了すると（ＳＴ１０８：Ｙｅｓ）、ＳＴ１０１の処理に戻る。すなわち、端末１００は、タイマが満了するまでは（ＳＴ１０８：Ｎｏの間）、マクロセルとの接続を継続する。

Ｃ／Ｕ分離が適用されていない場合（ＳＴ１０２：Ｎｏ）、又は、端末１００がマクロセル及び小セルの双方の圏外である場合（ＳＴ１０３：Ｎｏ又はＳＴ１０６：Ｎｏ）、ＳＴ１０９では、端末１００は、基地局２００との通信を切断し、基地局２００の圏外（他のセルの圏内）へ遷移する。

次に、図５に示す基地局２００が生存確認パケットを送信する場合について説明する。

ＳＴ２０１では、基地局２００は、基地局２００が送信した制御プレーンデータ（メッセージ）に対する端末１００からの応答の有無を判断する。応答が有る場合（ＳＴ２０１：Ｙｅｓ。つまり、端末１００が基地局２００の圏内の場合）、基地局２００はＳＴ２０１の処理に戻る。

一方、応答が無い場合（ＳＴ２０１：Ｎｏ。つまり、端末１００が基地局２００の圏外の場合）、ＳＴ２０２において、基地局２００は、端末１００に対する通信形態がＣ／Ｕ分離状態であるか否かを判断する。基地局２００は、端末１００に対してＣ／Ｕ分離が適用されるか否かを予め把握している。基地局２００は、Ｃ／Ｕ分離状態である場合（ＳＴ２０２：Ｙｅｓ）、ＳＴ２０３の処理へ進み、Ｃ／Ｕ分離状態でない場合（ＳＴ２０２：Ｎｏ）、ＳＴ２０８の処理へ進む。

ＳＴ２０３では、基地局２００は、端末１００との接続状態を維持しつつ、端末１００との通信（制御プレーンデータの通信）を停止する。

ＳＴ２０４では、基地局２００は、端末１００に対して生存確認パケット（Keep Alive Packet）を送信する。なお、端末１００と基地局２００との間では直接通信ができないので、基地局２００は、生存確認パケットを、基地局３００を介して、ユーザプレーンデータとして端末１００へ送信する。

端末１００は、ＳＴ２０４において基地局２００から生存確認パケットを受け取るとその生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を、基地局３００を介して、ユーザプレーンデータとして基地局２００へ返す。すなわち、端末１００と基地局３００（小セル）との通信が可能である場合に端末１００から基地局２００へＡＣＫが返される。

ＳＴ２０５では、基地局２００は、ＳＴ２０４において送信した生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を所定期間内に受領したか否かを判断する。基地局２００は、ＡＣＫを受領した場合（ＳＴ２０５：Ｙｅｓ）、ＳＴ２０６の処理に進み、ＡＣＫを受領しない場合（ＳＴ２０５：Ｎｏ）、ＳＴ２０８の処理に進む。

ＳＴ２０６では、基地局２００は、端末１００との接続状態（コネクション）を継続すると判断する。すなわち、基地局２００は、実際には端末１００との通信が停止されているものの、ＳＴ２０５において生存確認パケットの応答を受領した場合、つまり、端末１００と基地局３００との通信が可能である場合には、端末１００が基地局２００の圏内に位置するとみなし、端末１００との接続を継続し続ける。

ＳＴ２０７では、基地局２００は、ＳＴ２０６の処理後に計時を開始したタイマの経過時間が所定期間を超えるか否か（タイマ満了か否か）を判断する。基地局２００は、タイマが満了すると（ＳＴ２０７：Ｙｅｓ）、ＳＴ２０１の処理に戻る。すなわち、基地局２００は、タイマが満了するまでは（ＳＴ２０７：Ｎｏの間）、端末１００との接続を継続する。

Ｃ／Ｕ分離が適用されていない場合（ＳＴ２０２：Ｎｏ）、又は、端末１００がマクロセル及び小セルの双方の圏外である場合（ＳＴ２０５：Ｎｏ）、ＳＴ２０８では、基地局２００は、端末１００との通信を切断し、端末１００に対して、基地局２００の圏外（他のセルの圏内）へ遷移させる。

以上のように、端末１００がマクロセル（基地局２００）の圏外に位置する場合、端末１００及び／又は基地局２００は、生存確認パケットを送信し、生存確認パケットの応答（ＡＣＫ）がある限りは端末１００が基地局２００の圏内にあるものと見なし、制御プレーンの接続を維持しつつ、ユーザプレーンでの通信を継続する。そして、端末１００及び基地局２００は、制御プレーンの接続を継続している間に、端末１００と基地局２００との間の通信が可能となった場合、制御プレーンデータ（C-Plane）の通信を再開させる。

次いで、図６は、端末１００、基地局２００（マクロセル）及び基地局３００（小セル）の間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。

図６では、端末１００に対してＣ／Ｕ分離が適用され、基地局２００が制御プレーンの通信を行い、基地局３００がユーザプレーンの通信を行っている。

ＳＴ１１では、基地局２００は、端末１００に対して、制御プレーンメッセージを送信する。ただし、ＳＴ１１では、制御プレーンメッセージが端末１００に届かない。

この場合、基地局２００は、ＳＴ１１において送信した制御プレーンメッセージに対する応答を端末１００から受け取ることができない。よって、基地局２００は、端末１００が基地局２００の圏外に位置すると判定する。また、端末１００は、基地局２００からの信号の受信レベルが所定の条件を満たさないと判断する。また、ここでは、端末１００は、基地局３００の圏内に位置するものとする。よって、ＳＴ１２では、端末１００は、基地局３００の圏内に位置し、かつ、基地局２００の圏外に位置していることを検出する。

ＳＴ１３及びＳＴ１４では、基地局２００及び端末１００は、ユーザプレーンの通信を継続しつつ、制御プレーンの通信を停止する。

ＳＴ１５では、基地局２００は、生存確認パケット（Keep Alive Packet）を、基地局３００を介して端末１００へ送信する。ＳＴ１６では、端末１００は、ＳＴ１５において生存確認パケットを受け取った場合、生存確認パケットの応答を、基地局３００を介して基地局２００へ送信する。

なお、図６では、一例として、マクロセルが生存確認パケット（Keep Alive Packet）を送信するが、ＳＴ１５及びＳＴ１６において端末１００が生存確認パケットを送信し、基地局２００が生存確認パケットの応答を送信してもよい。

基地局２００は、ＳＴ１６において生存確認パケットの応答を受け取ると、ＳＴ１７では、端末１００と基地局３００との間のユーザプレーンでの通信が可能であると判断する。この場合、基地局２００は、端末１００との間の制御プレーンでの通信ができないものの、当該制御プレーンでの接続を維持する。このように、端末１００がマクロセルである基地局２００の圏外となっても、端末１００に対して、基地局２００は移動管理を継続しつつ、小セルである基地局３００はデータ通信を継続することができる。

基地局２００と端末１００との間の制御プレーンの通信が停止し、接続が継続されている状態において、端末１００が基地局２００の圏内に再び位置したことを検出した場合（ＳＴ１８）、ＳＴ１９において、端末１００は、制御プレーンの通信を再開する。

図７は、上述したような、基地局２００（マクロセル）と端末１００との間の制御プレーンの通信が停止しているが、接続が継続されている状態における、基地局２００及び基地局３００（小セル）のプロトコルスタックでの情報のやりとりの説明に供する図である。

なお、図７において、基地局２００は、例えば、LTE−Advancedシステムを適用する。この場合、基地局２００は、制御プレーンに対して、少なくとも、ＲＦ（Radio Frequency）層、ＰＨＹ（物理）層、ＭＡＣ（Medium Access Control）層、ＲＬＣ（Radio Link Control）層、ＰＤＣＰ（Packet Data Control Protocol）層、ＲＲＣ（Radio Resource Control）層を有する。また、基地局２００は、ユーザプレーンに対して、少なくとも、ＰＤＣＰ層を有する。ＲＦ層及びＰＨＹ層はレイヤ１（Ｌ１）に相当し、ＭＡＣ層、ＲＬＣ層、ＰＤＣＰ層はレイヤ２（Ｌ２）に相当し、ＲＲＣ層はレイヤ３（Ｌ３）に相当する。例えば、図３に示す基地局２００において、受信部２０１、２０２はレイヤ１に相当し、データ処理部２０３はレイヤ２に相当し、第１判定部２０５及び第２判定部２０６はレイヤ３に相当する。

また、図７において、基地局３００は、基地局２００とは異なる無線システムとしてＷｉＧｉｇのシステムを適用する。この場合、基地局３００は、ユーザプレーンに対して、少なくとも、ＲＦ層、ＰＨＹ層、ＭＡＣ層、ＬＬＣ（Logical Link Control）層を有する。例えば、図３に示す基地局３００において、受信部３０１、３０２はＲＦ層、ＰＨＹ層に相当し、データ処理部３０３はＭＡＣ層、ＬＬＣ層に相当する。なお、図７では、小セルがマクロセルと異なる無線システムを適用する場合について説明するが、小セルは、これに限らず、例えば、ＷｉＦｉのシステムであったり、マクロセルと同一無線システムにおいて、ユーザプレーンの通信のみを実施可能な構成であってもよい。

また、図７において、コアネットワーク（ＣＮ：Core Network）は、ＭＭＥ／Ｓ−ＧＷ（Mobility Management Entity/Serving Gateway）を備える。

例えば、端末１００が基地局２００の圏外と判断された場合、基地局２００は、生存確認パケット（Keep Alive Packet）をＩＰ層において生成し、生成した生存確認パケットをユーザプレーンを用いて送信する。また、基地局２００は、生存確認パケットの応答をユーザプレーンを用いて受信する。つまり、端末１００及び基地局２００は、小セルを経由してユーザプレーンを用いて、生存確認パケットのやり取りを行う。よって、基地局２００において生存確認パケットの応答が得られる場合には、端末１００と基地局３００の間において通信可能であることが特定される。

このとき、生存確認パケットの応答が得られる間、基地局２００は、制御プレーンの接続を継続する。具体的には、図７に示すように、基地局２００は、制御プレーンの通信を停止するものの、コアネットワーク（例えば、ＭＭＥ）に対して端末１００が圏外であることを報告せずに、制御プレーンのアタッチ状態を維持する。制御プレーンの接続が継続されることで、端末１００と基地局２００との間の通信が再び可能となった場合には、端末１００及び基地局２００は、更なる接続処理を行うことなく、制御プレーンデータの送受信を再開させることができる。

このようにして、本実施の形態によれば、端末及びマクロセルは、Ｃ／Ｕ分離時において、端末がマクロセルの圏外になった場合に生存確認パケットを、ユーザプレーンを用いて送受信する。そして、端末及びマクロセルは、生存確認パケットの応答が得られる場合には、端末とマクロセルとの間の制御プレーンの接続を継続する。つまり、端末と小セルとのユーザプレーンの通信が可能な場合には、端末とマクロセルとの通信ができない状態であっても端末とマクロセルとの接続を維持することができる。

また、端末とマクロセルとの間における生存確認パケットの送受信はユーザプレーンを用いて行われる。よって、マクロセルと小セルとが互いに異なる無線システムであっても、端末及びマクロセルは、ユーザプレーンを用いることにより、端末とマクロセルとの接続維持のための制御を行うことができる。同様に、マクロセルと小セルとが同一無線システムであり、小セルがユーザプレーンの通信機能のみを備える場合であっても、端末及びマクロセルは、ユーザプレーンを用いることにより、端末とマクロセルとの接続維持のための制御を行うことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、マクロセルが制御プレーンを用いて移動管理を行い、小セルがユーザプレーンを扱うヘテロジニアスネットワークにおいて、マクロセルが圏外となってもマクロセルでの移動管理を継続しつつ、小セルでのデータ通信を継続することができる。

（実施の形態２）
［端末４００の構成］
図８は、本実施の形態に係る端末４００の構成を示すブロック図である。なお、図８において、実施の形態１（図２）と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

図８に示す端末４００において、第２判定部１０６は、第１判定部１０４において端末４００がマクロセル（後述する基地局５００）の圏外と判定され、端末４００が小セル（基地局３００）の圏内であると判定した場合、C-Planeカプセル化パケット送受信部４０１に対して、制御プレーンデータのカプセル化を指示する。

そして、第２判定部１０６は、カプセル化された制御プレーンデータに対する応答（ＡＣＫ）があった旨をC-Planeカプセル化パケット送受信部４０１から受け取った場合には、端末１００がマクロセルの圏内であると再判定する。一方、第２判定部１０６は、カプセル化された制御プレーンデータに対する応答が所定期間無い旨をC-Planeカプセル化パケット送受信部４０１から受け取った場合には、端末１００がマクロセルの圏外であると再判定する。つまり、第２判定部１０６は、カプセル化された制御プレーンデータの応答を受け取った場合、受信品質に基づいて端末４００がマクロセルの圏外であると判定されているものの、端末４００がマクロセルの圏内に位置するとみなす。第２判定部１０６は、判定結果（再判定結果）を無線リソース制御部１０５へ出力する。

C-Planeカプセル化パケット送受信部４０１は、第２判定部１０６からカプセル化の指示がある場合、無線リソース制御部１０５から制御プレーンデータを受け取る。そして、C-Planeカプセル化パケット送受信部４０１は、受け取った制御プレーンデータをＩＰパケットとしてカプセル化し（トンネリングし）、カプセル化されたデータをアプリケーション部１０８へ出力する。また、C-Planeカプセル化パケット送受信部４０１は、アプリケーション部１０８から受け取るＩＰパケット（カプセル化データ）から制御プレーンデータを抽出し、無線リソース制御部１０５へ出力する。また、C-Planeカプセル化パケット送受信部４０１は、制御プレーンデータに対する応答（ＡＣＫ）をＩＰパケットとしてアプリケーション部１０８から受け取った場合、又は、制御プレーンデータに対する応答を無線リソース制御部１０５から受け取った場合、制御プレーンデータに対する応答を受け取った旨を第２判定部１０６へ出力する。

このように、C-Planeカプセル化パケット送受信部４０１は、制御プレーンデータをカプセル化し、カプセル化された制御プレーンデータ（ＩＰパケット）を、端末４００と小セルとの接続を確認するための確認パケットとして送信し、マクロセルにおいてカプセル化された、制御プレーンデータに対する応答を受信する。

無線リソース制御部１０５は、Ｃ／Ｕ分離時において、第１判定部１０４から受け取る基地局５００（マクロセル）に対する判定結果が圏外の場合には、第２判定部１０６から受け取る判定結果（再判定結果）に基づいて、マクロセルとの無線リソースのコネクションの確立を制御する。具体的には、無線リソース制御部１０５は、第２判定部１０６から受け取る判定結果が圏内の場合にはマクロセル（基地局５００）とのコネクションを継続させ、圏外の場合にはマクロセルとのコネクションを切断する。

また、無線リソース制御部１０５は、第２判定部１０６の判定結果に基づいてマクロセル（基地局５００）とのコネクションを継続している間、基地局５００宛ての制御プレーンデータをC-Planeカプセル化パケット送受信部４０１へ出力するとともに、基地局５００からの制御プレーンデータをC-Planeカプセル化パケット送受信部４０１から受け取る。

アプリケーション部１０８は、C-Planeカプセル化パケット送受信部４０１から受け取るカプセル化されたデータをユーザプレーンデータとしてデータ処理部１０９へ出力する。また、アプリケーション部１０８は、カプセル化されたデータを含むユーザプレーンデータをデータ処理部１０９から受け取ると、当該データをC-Planeカプセル化パケット送受信部４０１へ出力する。

［マクロセル（基地局５００）の構成］
図９は、本実施の形態に係る基地局５００の構成を示すブロック図である。なお、図９において、実施の形態１（図３）と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

図９に示す基地局５００において、第２判定部２０６は、第１判定部２０５において端末４００が基地局５００の在圏ではないと判定された場合、C-Planeカプセル化パケット送受信部５０１に対して、制御プレーンデータのカプセル化を指示する。

そして、第２判定部２０６は、カプセル化された制御プレーンデータに対する応答（ＡＣＫ）があった旨をC-Planeカプセル化パケット送受信部５０１から受け取った場合には、端末１００が基地局２００に在圏している（圏内である）と再判定する。一方、第２判定部２０６は、カプセル化された制御プレーンデータに対する応答が所定期間無い旨をC-Planeカプセル化パケット送受信部５０１から受け取った場合には、端末１００が基地局２００に在圏していない（圏外である）と再判定する。つまり、第２判定部２０６は、カプセル化された制御プレーンデータの応答を受け取った場合、受信品質に基づいて端末４００が基地局５００の圏外であると判定されているものの、端末４００が基地局５００の圏内に位置するとみなす。第２判定部２０６は、判定結果（再判定結果）を無線リソース制御部２０４へ出力する。

C-Planeカプセル化パケット送受信部５０１は、第２判定部２０６からカプセル化の指示がある場合、無線リソース制御部２０４から制御プレーンデータを受け取る。そして、C-Planeカプセル化パケット送受信部５０１は、受け取った制御プレーンデータをＩＰパケットとしてカプセル化し、カプセル化されたデータをアプリケーション部２０８へ出力する。また、C-Planeカプセル化パケット送受信部５０１は、アプリケーション部１０８から受け取るＩＰパケット（カプセル化データ）から制御プレーンデータを抽出し、無線リソース制御部２０４へ出力する。また、C-Planeカプセル化パケット送受信部５０１は、制御プレーンデータに対する応答（ＡＣＫ）をＩＰパケットとしてアプリケーション部２０８から受け取った場合、又は、制御プレーンデータに対する応答を無線リソース制御部２０４から受け取った場合、制御プレーンデータに対する応答を受け取った旨を第２判定部２０６へ出力する。

このように、C-Planeカプセル化パケット送受信部５０１は、制御プレーンデータをカプセル化し、カプセル化された制御プレーンデータ（ＩＰパケット）を、端末４００と小セルとの接続を確認するための確認パケットとして送信し、端末４００においてカプセル化された、制御プレーンデータに対する応答を受信する。

無線リソース制御部２０４は、Ｃ／Ｕ分離時において、第１判定部２０５から受け取る基地局５００（マクロセル）に対する判定結果が圏外の場合には、第２判定部２０６から受け取る判定結果（再判定結果）に基づいて、端末４００と基地局５００との無線リソースのコネクションの確立を制御する。具体的には、無線リソース制御部２０４は、第２判定部２０６から受け取る判定結果が圏内の場合には、端末４００と基地局５００とのコネクションを継続させ、圏外の場合には端末４００と基地局５００とのコネクションを切断する。

また、無線リソース制御部２０４は、第２判定部２０６の判定結果に基づいて端末４００と基地局５００とのコネクションを継続している間、端末４００宛ての制御プレーンデータをC-Planeカプセル化パケット送受信部５０１へ出力するとともに、端末４００からの制御プレーンデータをC-Planeカプセル化パケット送受信部５０１から受け取る。

アプリケーション部２０８は、C-Planeカプセル化パケット送受信部５０１から受け取るカプセル化されたデータをユーザプレーンデータとしてデータ処理部２０３へ出力する。また、アプリケーション部２０８は、カプセル化されたデータを含むユーザプレーンデータをデータ処理部２０３から受け取ると、当該データをC-Planeカプセル化パケット送受信部５０１へ出力する。

［端末４００及び基地局５００の動作］
上記構成を有する端末４００及び基地局５００の動作について説明する。

図１０は、端末４００が制御プレーンデータ（C-Planeメッセージ）をカプセル化して送信する場合の処理の流れを示すフロー図である。また、図１１は、基地局５００が制御プレーンデータをカプセル化して送信する場合の処理の流れを示すフロー図である。

なお、図１０及び図１１において、実施の形態１（図４、図５）と同一処理には同一符号を付し、その説明を省略する。

まず、図１０に示す端末４００が制御プレーンデータをカプセル化して送信する場合について説明する。

図１０において、ＳＴ３０１では、端末４００は、制御プレーンデータをカプセル化して、カプセル化されたデータを、基地局３００（小セル）を介してユーザプレーンデータとして基地局５００へ送信する。基地局５００は、ＳＴ３０１において端末４００からカプセル化された制御プレーンデータを受け取るとその制御プレーンデータに対する応答（ＡＣＫ）をカプセル化して、カプセル化された応答を基地局３００を介して、ユーザプレーンデータとして端末４００へ返す。

ＳＴ３０２では、端末４００は、ＳＴ３０１において送信した制御プレーンデータに対する応答（ＡＣＫ）を所定期間内に受領したか否かを判断する。端末４００は、ＡＣＫを受領した場合（ＳＴ３０２：Ｙｅｓ）、ＳＴ１０７の処理に進み、ＡＣＫを受領しない場合（ＳＴ３０２：Ｎｏ）、ＳＴ１０９の処理に進む。

次に、図１１に示す基地局５００が制御プレーンデータをカプセル化して送信する場合について説明する。

図１１において、ＳＴ４０１では、基地局５００は、制御プレーンデータをカプセル化して、カプセル化されたデータを、基地局３００を介して、ユーザプレーンデータとして端末４００へ送信する。端末４００は、ＳＴ４０１において基地局５００からカプセル化された制御プレーンデータを受け取るとその制御プレーンデータに対する応答（ＡＣＫ）をカプセル化して、カプセル化された応答を基地局３００を介して、ユーザプレーンデータとして基地局５００へ返す。

ＳＴ４０２では、基地局５００は、ＳＴ４０１において送信した生存確認パケットに対する応答（ＡＣＫ）を所定期間内に受領したか否かを判断する。基地局５００は、ＡＣＫを受領した場合（ＳＴ４０１：Ｙｅｓ）、ＳＴ２０６の処理に進み、ＡＣＫを受領しない場合（ＳＴ４０１：Ｎｏ）、ＳＴ２０８の処理に進む。

以上のように、端末４００がマクロセル（基地局５００）の圏外に位置する場合、端末４００及び／又は基地局５００は、制御プレーンデータをカプセル化して送信し、制御プレーンデータの応答（ＡＣＫ）がある限りは端末４００が基地局５００の圏内にあるものと見なし、制御プレーンの接続を維持しつつ、ユーザプレーンでの通信を継続する。そして、端末４００及び基地局５００は、制御プレーンの接続を継続している間に、端末４００と基地局５００との間の通信が可能となった場合、制御プレーンデータ（C-Plane）の通信を再開させる。

次いで、図１２は、端末４００、基地局５００（マクロセル）及び基地局３００（小セル）の間の信号のやりとりを示すシーケンス図である。なお、図１２において、実施の形態１（図６）と同一処理には同一符号を付し、その説明を省略する。

図１２では、図６と同様、端末４００に対してＣ／Ｕ分離が適用され、基地局５００が制御プレーンの通信を行い、基地局３００がユーザプレーンの通信を行っている。

図１２において、ＳＴ２１では、基地局５００は、制御プレーンデータ（制御プレーンメッセージ）をカプセル化して、カプセル化した制御プレーンデータを、基地局３００を介して端末４００へ送信する。ＳＴ２２では、端末４００は、ＳＴ２１においてカプセル化された制御プレーンデータを受け取った場合、当該制御プレーンデータの応答を、基地局３００を介して基地局５００へ送信する。なお、図１２では、一例として、マクロセルが制御プレーンデータを送信する場合を示しているが、端末４００がカプセル化された制御プレーンデータを送信し、基地局５００が当該制御プレーンデータの応答を送信してもよい。

このように、端末４００がマクロセルである基地局５００の圏外となっても、カプセル化された制御プレーンデータをユーザプレーンを用いて送受信することにより、端末４００に対して、基地局５００は移動管理を継続しつつ、小セルである基地局３００はデータ通信を継続することができる。

図１３は、上述したような、基地局５００（マクロセル）と端末４００との間の制御プレーンの通信が停止しているが、接続が継続されている状態における、端末４００、基地局５００（マクロセル）及び基地局３００（小セル）のプロトコルスタックでの情報のやりとりの説明に供する図である。

なお、図１３では、図７と同様、基地局５００は、例えば、LTE−Advancedシステムを適用し、基地局３００は、基地局２００とは異なる無線システムとしてＷｉＧｉｇの無線システムを適用する。また、図１３に示すように、端末４００は、LTE−Advancedシステム及びＷｉＧｉｇシステムの双方の機能を有する。具体的には、端末４００は、LTE−Advancedシステムの制御プレーンに対して、少なくとも、ＲＦ層、ＰＨＹ層、ＭＡＣ層、ＲＬＣ層、ＰＤＣＰ層、ＲＲＣ層、ＮＡＳ（Non Acces Stratum）層を有する。また、端末４００は、ＷｉＧｉｇの無線システムのユーザプレーンに対して、少なくとも、ＲＦ層、ＰＨＹ層、ＭＡＣ層、ＬＬＣ層を有する。

例えば、端末４００が基地局５００の圏外と判断された場合、基地局５００は、制御プレーンデータ（ＲＲＣメッセージ）をＩＰ層のパケットとしてカプセル化し、生成した制御プレーンデータをユーザプレーンを用いて送信する。また、基地局５００は、カプセル化された制御プレーンデータの応答をユーザプレーンを用いて受信する。つまり、端末４００及び基地局５００は、小セルを経由してユーザプレーンを用いて、制御プレーンデータ及びその応答のやり取りを行う。よって、基地局５００において、ユーザプレーンを用いて送受信される制御プレーンデータの応答が得られる場合には、端末４００と基地局３００の間において通信可能であることが特定される。

このとき、カプセル化された制御プレーンデータの応答が得られる間、基地局５００は、制御プレーンの接続を継続する。具体的には、図１３に示すように、基地局５００は、制御プレーンを用いた制御プレーンデータの通信を停止するものの、コアネットワーク（例えば、ＭＭＥ）に対して端末４００が圏外であることを報告せずに、制御プレーンのアタッチ状態を維持する。制御プレーンの接続が継続されることで、端末４００と基地局５００との間の通信が再び可能となった場合には、端末４００及び基地局５００は、更なる接続処理を行うことなく、制御プレーンを用いて、制御プレーンデータの送受信を再開させることができる。

このようにして、本実施の形態によれば、端末及びマクロセルは、Ｃ／Ｕ分離時において、端末がマクロセルの圏外になった場合に、カプセル化した制御プレーンデータを、ユーザプレーンを用いて送受信する。そして、端末及びマクロセルは、ユーザプレーンを用いて送受信される制御プレーンデータの応答が得られる場合には、端末とマクロセルとの間の制御プレーンの接続を継続する。つまり、端末と小セルとのユーザプレーンの通信が可能な場合には、端末とマクロセルとの通信ができない状態であっても端末とマクロセルとの接続を維持することができる。

また、端末とマクロセルとの直接通信ができない状態であっても、制御プレーンデータは、ユーザプレーンを用いて送受信される。よって、マクロセルと小セルとが互いに異なる無線システムであっても、マクロセルは、ユーザプレーンを用いることにより、制御プレーンデータの通信が可能となり、移動管理を中断すること無く実施することができる。同様に、マクロセルと小セルとが同一無線システムであり、小セルがユーザプレーンの通信機能のみを備える場合であっても、マクロセルは、ユーザプレーンを用いることにより、制御プレーンデータの通信が可能となり、移動管理を中断すること無く実施することができる。

よって、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様、マクロセルが制御プレーンを用いて移動管理を行い、小セルがユーザプレーンを扱うヘテロジニアスネットワークにおいて、マクロセルが圏外となってもマクロセルでの移動管理を継続しつつ、小セルでのデータ通信を継続することができる。更に、本実施の形態によれば、端末とマクロセルとの直接通信ができない間も、実施の形態１と比較して、マクロセルでの移動管理を適切に行うことができる。

以上、本発明の各実施の形態について説明した。

なお、上記各実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。

また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又は、ＬＳＩ内部の回路セルの接続若しくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

本発明は、移動体通信システムに有用である。

１００ 端末
２００，３００ 基地局
１０１，１１０，２０１，３０１ 受信部
１０２，１１１，２０２，３０２ 送信部
１０３，１１２ 受信品質測定部
１０４，２０５ 第１判定部
１０５，２０４ 無線リソース制御部
１０６，２０６ 第２判定部
１０７，２０７ 生存確認パケット送受信部
１０８，２０８ アプリケーション部
１０９，１１３，２０３，３０３ データ処理部
１５０ 第１通信処理部
１５１ 第２通信処理部
２０９，３０４ 基地局間Ｉ／Ｆ制御部

Claims (7)

1. 端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおいて前記制御プレーンの通信を行うマクロセルにおける基地局であって、
   前記端末へ送信した前記制御プレーンのデータの応答が無い場合、前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定する第１判定部と、
   前記第１判定部において前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末へ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末から受信する送受信部と、
   前記応答を受け取った場合、前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなす第２判定部と、
   前記第２判定部において前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記基地局との間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御部と、
   を具備する基地局。
2. 前記送受信部は、前記制御プレーンのデータをカプセル化し、前記カプセル化された制御プレーンのデータを、前記確認パケットとして送信し、前記端末においてカプセル化された、前記制御プレーンのデータに対する前記応答を受信する、
   請求項１に記載の基地局。
3. 前記マクロセルの無線システムと前記小セルの無線システムとは異なる、
   請求項１に記載の基地局。
4. 前記マクロセルの無線システムと前記小セルの無線システムとは同一であり、
   前記小セルは前記ユーザプレーンの通信のみ可能な基地局である、
   請求項１に記載の基地局。
5. 端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおける前記端末であって、
   前記マクロセルから送信される信号の受信レベルが所定の閾値未満の場合に、前記端末が前記マクロセルの圏外に位置すると判定する第１判定部と、
   前記第１判定部において前記端末が前記マクロセルの圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記マクロセルへ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記マクロセルから受信する送受信部と、
   前記応答を受け取った場合、前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなす第２判定部と、
   前記第２判定部において前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記マクロセルとの間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御部と、
   を具備する端末。
6. 端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおいて前記制御プレーンの通信を行うマクロセルにおける基地局の通信方法であって、
   前記端末へ送信した前記制御プレーンのデータの応答が無い場合、前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定する第１判定工程と、
   前記第１判定工程において前記端末が前記基地局の圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末へ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記端末から受信する送受信工程と、
   前記応答を受け取った場合、前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなす第２判定工程と、
   前記第２判定工程において前記端末が前記基地局の圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記基地局との間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御工程と、
   を具備する通信方法。
7. 端末に対して、制御プレーンの通信をマクロセルが行い、ユーザプレーンの通信を小セルが行う通信システムにおける前記端末の通信方法であって、
   前記マクロセルから送信される信号の受信レベルが所定の閾値未満の場合に、前記端末が前記マクロセルの圏外に位置すると判定する第１判定工程と、
   前記第１判定工程において前記端末が前記マクロセルの圏外に位置すると判定された場合、前記端末と前記小セルとの接続を確認する確認パケットを前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記マクロセルへ送信し、前記確認パケットに対する応答を前記ユーザプレーンのデータとして、前記小セルを介して前記マクロセルから受信する送受信工程と、
   前記応答を受け取った場合、前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなす第２判定工程と、
   前記第２判定工程において前記端末が前記マクロセルの圏内に位置するとみなされた場合、前記端末と前記マクロセルとの間の前記制御プレーンの接続を継続させる制御工程と、
   を具備する通信方法。

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