WO2010050222A1 - 基地局装置、ゲートウェイ装置、呼接続方法及び無線通信システム - Google Patents

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Abstract

　インターネット又は宅内ネットワークからＵＥ宛ての着呼があった場合でも、携帯電話網におけるセキュリティレベルを低下させることなく、呼接続を正常に行う。　ＳＴ１０１では、フェムト基地局（１１０）は、インターネット又は宅内ネットワークからＵＥ（１００）宛てのパケットを受信し、ＳＴ１０２では、ページング手順を開始する。ＳＴ１０３では、ＵＥ（１００）はフェムト基地局（１１０）との間にＲＲＣ接続を確立し、ＳＴ１０４では、ＵＥ（１００）はページング応答をＳＧＳＮ（１５０）宛てにフェムト基地局（１１０）に送信する。ＳＴ１０５では、フェムト基地局（１１０）は、ＮＡＳ検証を行い、フェムト基地局（１１０）は自ら要求したページングに対するページング応答であることを検出すると、ＳＴ１０７では、ＵＥ（１００）から送信されたサービスリクエストのサービスタイプをページング応答からシグナリングに変換する。

Description

基地局装置、ゲートウェイ装置、呼接続方法及び無線通信システム
　本発明は、呼接続を行う基地局装置、ゲートウェイ装置、呼接続方法及び無線通信システムに関する。
　３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）では、セル半径の大きなマクロセル無線通信基地局装置（マクロ基地局）の主に屋外への設置に加えて、家庭、オフィス、さらにはレストランなどの屋内施設にセル半径が数十メートル程度の小セル（フェムトセル）無線通信基地局装置（フェムト基地局）の設置が検討されている。
　図１は、フェムト基地局が家庭に設置された場合のシステム構成を示す。図１に示すように、各家庭では、フェムト基地局に加えて、ＩＰ電話、ＩＰ-ＴＶ、さらには複数のパソコンなどが１つのｘＤＳＬ又はＦＴＴＨなどのインターネット接続固定網を共有することが想定される。フェムト基地局は、集線装置（ＧＷ）を経由してコアネットワークと接続される。
　現在、データ通信等の増大するトラフィックに対応するべく、多くの携帯電話事業者が設備の増強を強いられている。このため、フェムト基地局を導入することにより、屋外の基地局を増設するよりもコストを抑え、また、屋内発の通信トラフィックをインターネットに直接オフロードすることができる。これにより、携帯電話のコアネットワークへの負荷も下げられることが期待されている。また、今後は、事業者のコアネットワークを介さず、ユーザ宅内の通信機器と携帯電話がフェムト基地局経由で直接通信を行い、様々なインタラクションサービスをユーザに提供することが期待されている。
　次に、非特許文献１等に記載のＩＭＴ－２０００パケットシステムにおける呼接続手順について図２を用いて説明する。図２を参照すると、ＵＥはＲＲＣ（Radio Resource Control）手順（ＳＴ１１）によってＲＮＣ（Radio Network Controller）との通信を可能にした後、ＧＭＭ（GPRS Mobility Management）プロトコル信号であるサービスリクエスト（Service Request）によってＳＧＳＮに対してサービス開始を要求する（ＳＴ１２）。この時、サービスリクエストには、ＵＥとＳＧＳＮとの間のシグナリング接続を要求する情報（サービスタイプがシグナリング（Service Type: Signaling））が含まれている。
　ＳＧＳＮは、シグナリング接続を要求してきたＵＥに対して認証処理を行い（ＳＴ１３）、その結果、正当なＵＥであると確認できたら、ＲＡＮＡＰ信号であるセキュリティモードコマンド（Security Mode Command）によって無線区間の秘匿処理の開始をＲＮＣに指示する（ＳＴ１４）。そして、秘匿処理が正常に行われたら、ＵＥはＳＭ（Session Management）信号であるＰＤＰコンテキスト活性化リクエスト（Activate Packet Data Protocol Context Request）によって呼接続を要求する（ＳＴ１５）。
　このＳＭ信号には、接続先データネットワーク（ＰＤＮ）を特定する情報であるＡＰＮ（Access Point Name）が設定されており、このＳＭ信号を受信したＳＧＳＮは、ＤＮＳ（Domain Name System）手順によってＡＰＮ情報から接続すべきＧＧＳＮのＩＰアドレス情報を入手する。そして、ＧＧＳＮのＩＰアドレスの取得に成功したら、ＳＧＳＮは、ＲＮＣにＲＡＮＡＰ信号であるＲＡＢアサインメントリクエスト（RAB Assignment Request）を送信し、ＲＮＣとＳＧＳＮとの間のトンネリング（tunneling）の設定を要求する（ＳＴ１６）。
　次に、ＲＮＣ及びＳＧＳＮ間のトンネリングの設定を確認したＳＧＳＮは、ＤＮＳ手順によって入手したＩＰアドレスを有するＧＧＳＮ宛てにＧＴＰ（GPRS Tunneling Protocol）信号であるＰＤＰコンテキスト生成リクエスト（Create PDP Context Request）を送信し、ＵＥに対する呼設定を要求する（ＳＴ１７）。
　このＧＴＰ信号にもＡＰＮ情報が設定されており、ＧＴＰ信号を受信したＧＧＳＮでは呼接続すべきＰＤＮをＡＰＮ情報から特定する。そして、ＧＧＳＮでの接続処理が正常に行われると、ＧＴＰ信号であるＰＤＰコンテキスト生成レスポンス（Create PDP Context Response）によってＳＧＳＮに接続処理が正常に行われた旨通知される（ＳＴ１８）。この時点でＧＧＳＮは該当ＵＥに対するルーティング（経路選択）情報を確立し、これをＰＤＰコンテキスト（PDP Context）として管理する。
　次に、ＧＧＳＮからの応答信号はＳＧＳＮを介してＳＭ信号であるＰＤＰコンテキスト活性化アクセプト（Activate PDP Context Accept）によってＵＥまで伝送され（ＳＴ１９）、ＵＥはユーザデータ送受信（パケット通信）を開始する（ＳＴ２０）。この時点で、ＳＧＳＮは該当ＵＥに対するルーティング情報を確立し、これをＰＤＰコンテキストとして管理する。
　このように、ＩＭＴ－２０００パケットシステムでは、上記一連の処理により、ＵＥからＧＧＳＮまで呼毎の論理コネクションを設定し、トンネリングを行ってパケット通信を実現している。
　次に、携帯電話のコアネットワークを介さず、フェムト基地局発の通信トラフィックをインターネット又は宅内ネットワークに直接オフロードする手順について図３を用いて説明する。ただし、図３において、図２と共通する部分には、図２と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。ここで、フェムト基地局には、図２で示したＳＧＳＮ及びＧＧＳＮの機能が備えられているものとする。また、ＵＥは、同時に複数のＳＧＳＮにアタッチ（Attach）することはできないので、ＵＥはコアネットワークにあるＳＧＳＮにアタッチし続けることを前提とする。
　ＵＥが送信したＰＤＰコンテキスト活性化リクエストを受信したフェムト基地局は、ＳＧＳＮに該要求を転送せず、自らが有するＳＧＳＮ機能により、ＡＰＮ情報から接続すべきＰＤＮを選択する（ＳＴ２１）。この時、ＡＰＮに含まれる情報が、例えば、ユーザ宅にブロードバンドアクセスを提供しているＩＳＰを示しているものとする。
　フェムト基地局は、自らが有するＧＧＳＮ機能により、ＵＥに対する呼設定を処理することを決定する。以降、図２におけるＳＴ1６からＳＴ２０までの処理をフェムト基地局に内蔵されたＧＧＳＮ、ＳＧＳＮ、ＲＮＣ及びＮｏｄｅＢ機能を介して行うことにより、ＵＥからＧＧＳＮまで呼毎の論理コネクションを設定し、携帯電話のコアネットワークを介さず、フェムト基地局発の通信トラフィックをインターネット又は宅内ネットワークに直接オフロードすることを実現している。
3GPP TS23.060 v7.8.0
　しかしながら、インターネット又は宅内ネットワークからフェムト基地局着の通信トラフィックに上述したデータオフロード方法を適用する場合、以下のような問題がある。
　通常、アイドル状態のＵＥに対するコアネットワークからの着呼手順は、ページングと呼ばれるエリア内一斉呼び出しにより行われる。ページングでは、ＳＧＳＮにＵＥ宛ての着呼を通知する情報が到着すると、ＳＧＳＮは、予め登録されたＵＥの在圏エリアにある基地局に対して、ＵＥに着呼があったことを示す情報を一斉に送信する。
　ＵＥは、自分宛ての着呼があるか否かを基地局の送信信号を所定のタイミングで確認するように設定されている。着呼があった場合には、ＵＥは図２に示したサービスリクエスト（ＳＴ１２）をＳＧＳＮに対して送信する。この時、サービスリクエストには、ページングに対する応答であることを示す情報（Service Type: Paging Response）が含まれる。以降は、図２に示した呼接続手順を行うことにより、ＵＥからＧＧＳＮまで呼毎の論理コネクションを設定し、トンネリングを行ってパケット通信を実現している。
　次に、インターネット又は宅内ネットワークからフェムト基地局にＵＥ宛ての着呼があった場合の呼接続手順を図４に示す。図４において、フェムト基地局は、インターネット又は宅内ネットワークからＵＥ宛てのパケットを受信する（ＳＴ２２）。
　フェムト基地局に内蔵されたＳＧＳＮ、ＧＧＳＮ機能により、フェムト基地局はＵＥにページングメッセージを送信する（ＳＴ２３）。
　前述した通り、ＵＥはコアネットワークにあるＳＧＳＮにアタッチしているので、ページングがあったことを検出すると、コアネットワークのＳＧＳＮに対して、ページング応答を示す情報を含めたサービスリクエストを送信する（ＳＴ２４）。
　ＵＥからサービスリクエスト（サービスタイプがページング応答（（Service Type: Paging Response））を受信したコアネットワークのＳＧＳＮには、ＵＥに対してページングメッセージを送信した記録が残っていないため、そのＳＧＳＮは、ＵＥから誤ったサービスリクエストを受信したものと判断し、ＵＥに対してサービス拒絶メッセージ（Service Reject）を送信してしまう（ＳＴ２５）。
　サービスリクエストがＳＧＳＮにより拒絶されてしまうと、その後のセキュリティ手順（ＵＥの認証及び無線区間の秘匿に関する準備）を行うことができず、ＵＥはインターネット又は宅内ネットワークからの着呼による呼接続手順を正常に完了することができない。
　上述した問題点の解決策として、ＵＥがフェムト基地局に内蔵されたＳＧＳＮに一時的にアタッチして、ＵＥからのサービスリクエストをフェムト基地局のＳＧＳＮで処理することが考えられる。しかしながら、この場合、フェムト基地局のＳＧＳＮでセキュリティ手順を行うために、コアネットワークのＳＧＳＮからＵＥの認証関連情報をフェムトセルに移動させる必要がある。すなわち、一般ユーザ宅内に設置が予想されるフェムト基地局に重要なユーザの認証情報を記憶させることになり、この結果、セキュリティレベルの低下を招くおそれがある。
　本発明の目的は、インターネット又は宅内ネットワークからＵＥ宛ての着呼があった場合でも、携帯電話網におけるセキュリティレベルを低下させることなく、呼接続を正常に行う基地局装置、ゲートウェイ装置、呼接続方法及び無線通信システムを提供することである。
　本発明の基地局装置は、ページングに対するページング応答を無線通信端末装置から受信する受信手段と、前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答か否かを判定する判定手段と、前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答であると判定された場合、サービスリクエストを変更する要求を前記ページング応答に含めてゲートウェイ装置に送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
　本発明によれば、インターネット又は宅内ネットワークからＵＥ宛ての着呼があった場合でも、携帯電話網におけるセキュリティレベルを低下させることなく、呼接続を正常に行うことができる。
無線通信システムの構成を示す図 ＩＭＴ－２０００パケットシステムにおける呼接続手順を示すシーケンス図 フェムト基地局発の通信トラフィックをインターネット又は宅内ネットワークに直接オフロードする手順を示すシーケンス図 インターネット又は宅内ネットワークからフェムト基地局にＵＥ宛ての着呼があった場合の呼接続手順を示すシーケンス図 本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図 図５に示したフェムト基地局の構成を示すブロック図 図５に示したＧＷの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係るＵＥとフェムト基地局との間の呼接続手順を示すシーケンス図 ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号のダイレクトトランスファーのコンテンツを示す図 ＮＡＳ更新要求情報の情報要素を示す図 Ｓ１ＡＰ信号のＵＥから最初に送信されるＮＡＳ情報をコアネットワークに転送するダイレクトトランスファーのコンテンツを示す図 ＮＡＳ更新指示の情報要素を示す図 本発明の実施の形態２に係るフェムト基地局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係るＵＥとフェムト基地局との間の呼接続手順を示すシーケンス図 本発明の実施の形態３に係るフェムト基地局の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るＵＥの構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るＵＥとフェムト基地局との間の呼接続手順を示すシーケンス図
　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。なお、以下の各実施の形態では、ＧＰＲＳ（General Packet Radio Service）、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）等の３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規格されている無線アクセス技術に基づいて説明する。しかしながら、本発明は、３ＧＰＰで規格化中のＬＴＥ（Long Term Evolution）及び３ＧＰＰで規格されている無線アクセス技術に限らず、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ又はＩＥＥＥ８０２．１６ｍ等のＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、３ＧＰＰ２等の無線アクセス技術に適用してもよい。
　（実施の形態１）
　図５は、本発明の実施の形態１に係る無線通信システムの構成を示す図である。図５に示す無線通信システムは、ＵＥ１００、フェムト基地局１１０、ＧＷ１４０、コアネットワークを具備する。
　フェムト基地局１１０は、ユーザ宅１３１内に設置され、無線リソースの割り当て及び管理を行うと共に、アップリンクを介してＵＥ１００の物理階層から転送される情報を受信し、ダウンリンクを介して受信したデータをＵＥ１００に転送する。すなわち、フェムト基地局１１０は、ＵＥ１００に対して無線アクセスネットワークのアクセスポイントの役割を担う。
　ＵＥ１００は、フェムト基地局１１０を介して、コアネットワーク、インターネット又は宅内ネットワークと通信を行う。宅内ネットワークには、ＰＣ１３０等が設置され、ＰＣ１３０とＵＥ１００がコアネットワークを介さずフェムト基地局１１０経由で直接通信を行い、様々なインタラクションサービスをユーザに提供するものとする。
　ＧＷ１４０は、フェムト基地局１１０とコアネットワークとの間に位置し、コアネットワークにあるＳＧＳＮ１５０と多数のフェムト基地局１１０との通信を集約して中継する。コアネットワークからは直接フェムト基地局１１０が見えないようにすることにより、コアネットワーク内の装置の処理負荷を増大させることなく、フェムト基地局１１０の多数展開を可能にしている。
　コアネットワークには、ＳＧＳＮ１５０及びＧＧＳＮ１６０が設置されており、ＳＧＳＮ１５０は、ＵＥ１００からのサービスリクエストを受信すると、ＵＥ１００の認証手順を行い、ＧＷ１４０とＧＧＳＮ１６０との間の呼接続処理を制御する。また、ＧＧＳＮ１６０は、パケット通信に必要となる、ＵＥ１００に割り当てるデータ通信用アドレスの管理等を行う。
　図６は、図５に示したフェムト基地局１１０の構成を示すブロック図である。図６において、受信部１１１は、ＵＥ１００から送信されたＲＲＣ信号及び上りユーザデータを無線制御部１１２に出力する。また、受信部１１１は、ＧＷ１４０から送信されたＨＮＢＡＰ（Home NodeB Application Part）、ＲＵＡ（RANAP User Adaptation）信号及びＵＥ１００宛ての下りユーザデータをＧＷ制御部１１３に出力する。また、受信部１１１は、インターネット又は宅内ネットワークから直接受信したデータをコアネットワーク機能部１１４に出力する。
　無線制御部１１２は、受信部１１１から出力されたＲＲＣ信号を終端し、ＵＥ１００との間にＲＲＣ接続を確立する。また、無線制御部１１２は、ＵＥ１００がコアネットワークとＮＡＳ（Non Access Stratum）情報の送受信を要求していることをＲＲＣ信号から判断し、ＧＷ制御部１１３にＮＡＳ情報を出力する。さらに、無線制御部１１２は、ＧＷ制御部１１３から出力される制御情報をＲＲＣ信号としてコード化し、送信部１１５を介してＵＥ１００に出力する。
　また、無線制御部１１２は、ＵＥ１００からの上りユーザデータを受信すると、無線プロトコルを終端し、ＧＷ制御部１１３にユーザデータを出力する。また、無線制御部１１２は、ＧＷ制御部１１３からＵＥ１００宛ての下りユーザデータを受信すると、所定のパラメータに従って無線プロトコル処理を行い、送信部１１５を介してＵＥ１００にデータを送信する。
　ＧＷ制御部１１３は、受信部１１１から出力されたＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号を処理し、コアネットワークからのＲＡＮＡＰ信号を終端する。また、ＧＷ制御部１１３は、ＲＡＮＡＰ信号又はコアネットワーク機能部１１４から出力された制御信号に基づいて、ＵＥ１００に対するＲＲＣ信号の送信の必要性を判断し、送信の必要がある場合は、コアネットワーク又はコアネットワーク機能部１１４から出力された制御情報を無線制御部１１２に出力する。
　また、ＧＷ制御部１１３は、無線制御部１１２から出力されたＵＥ１００のＮＡＳ情報又はコアネットワークからのＮＡＳ情報の処理要否を判断するようコアネットワーク機能部１１４に要求する。ＧＷ制御部１１３は、コアネットワーク機能部１１４の判断結果に基づいて、ＵＥ１００のＮＡＳ情報をＲＡＮＡＰに含めると共に、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号にＮＡＳ更新要求情報を付加して、送信部１１５を介してＧＷ１４０に送信する。
　また、ＧＷ制御部１１３は、コアネットワーク機能部１１４からＵＥ１００宛てのＮＡＳ情報が出力された場合、無線制御部１１２にＮＡＳ情報を出力する。ＧＷ制御部１１３は、ＧＷ１４０又はコアネットワーク機能部１１４からＵＥ１００宛ての下りユーザデータを受信すると、トランスポートネットワークプロトコルを終端し、無線制御部１１２にユーザデータを出力する。また、ＧＷ制御部１１３は、無線制御部１１２からＵＥ１００の上りユーザデータが出力されると、所定のパラメータに従ってトランスポートネットワークプロトコル処理を行い、送信部１１５を介してＧＷ１４０に上りユーザデータを送信するか、またはコアネットワーク機能部１１４に上りユーザデータを出力する。
　コアネットワーク機能部１１４は、受信部１１１を経由してインターネット又は宅内ネットワークから直接受信したＵＥ１００宛てのデータを受信し、ＵＥ１００宛て論理コネクション確立のための制御信号をＧＷ制御部１１３に出力する。
　また、コアネットワーク機能部１１４は、ＧＷ制御部１１３から出力されたＮＡＳ情報の処理要否判断要求により、ＵＥ１００から受信したＮＡＳ情報を自装置において処理するか否かを判断する。ＮＡＳ情報を処理する場合には、コアネットワーク機能部１１４は、受信したＮＡＳ情報に基づいて、このＮＡＳ情報をＧＷ１４０で更新するよう要請するための情報をＧＷ制御部１１３に出力するか、または、ＵＥ１００宛てのＮＡＳ情報を生成し、ＧＷ制御部１１３に生成したＮＡＳ情報を出力する。一方、ＮＡＳ情報を処理する必要がない場合には、コアネットワーク機能部１１４は、ＧＷ制御部１１３に対して、受信ＮＡＳ情報を直ちにＧＷ１４０に出力するよう指示する。なお、コアネットワーク機能部１１４は判定手段として機能する。
　また、コアネットワーク機能部１１４は、ＧＷ制御部１１３からＵＥ１００の上りユーザデータが出力されると、所定のパラメータに従ってパケットデータネットワークプロトコル処理を行い、送信部１１５を介してインターネット又は宅内ネットワークにデータを送信する。また、コアネットワーク機能部１１４は、受信部１１１からＵＥ１００宛ての下りユーザデータが出力されると、パケットデータネットワークプロトコルを終端し、ＧＷ制御部１１３にデータを出力する。
　コアネットワーク機能部１１４は、非ＣＮ着信検出部１１６を有し、非ＣＮ着信検出部１１６は、コアネットワーク（ＣＮ）を経由せず、直接インターネット又はユーザ宅内ネットワークからＵＥ１００宛ての着信があった場合、その着信がコアネットワーク外からの着信であることを記憶する。
　送信部１１５は、無線制御部１１２から出力されたＲＲＣ制御信号をＵＥ１００に送信する。また、送信部１１５は、無線制御部１１２から出力されたＵＥ１００宛ての下りデータをＵＥ１００に送信する。また、送信部１１５は、ＧＷ制御部１１３から出力されたＵＥ１００のＮＡＳ情報をＧＷ１４０に送信する。また、送信部１１５は、ＧＷ制御部１１３から出力されたＵＥ１００の上りユーザデータをＧＷ１４０に送信し、コアネットワーク機能部１１４から出力されたＵＥ１００の上りユーザデータをインターネット又は宅内ネットワークにそれぞれ送信する。
　図７は、図５に示したＧＷ１４０の構成を示すブロック図である。図７において、受信部１４１は、フェムト基地局１１０から送信されたＵＥ１００のＮＡＳ情報を含むＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号及びコアネットワークから送信されたＲＡＮＡＰ信号をフェムト制御部１４２に出力する。また、受信部１４１は、フェムト基地局１１０からＵＥ１００の上りユーザデータを受信すると、所定のトランスポートネットワークプロトコル処理を施し、送信部１４４を介してコアネットワークに上りユーザデータを送信する。また、受信部１４１は、コアネットワークからＵＥ１００宛ての下りユーザデータを受信すると、そのユーザデータに所定のトランスポートネットワークプロトコル処理を施し、送信部１４４を介してフェムト基地局１１０に下りユーザデータを送信する。
　フェムト制御部１４２は、受信部１４１から出力されたＲＡＮＡＰ信号を所定のパラメータに従ってＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号に含めて、送信部１４４を介してフェムト基地局１１０に出力する。また、フェムト制御部１４２は、受信部１４１からＵＥ１００のＮＡＳ情報を含むＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号が出力されると、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号を終端し、ＵＥ１００のＮＡＳ情報を含むＲＡＮＡＰ信号を取り出し、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号内のＮＡＳ更新要求情報と共に、このＲＡＮＡＰ信号をコアネットワーク制御部１４３に出力する。
　コアネットワーク制御部１４３は、ＮＡＳ情報更新部１４５を有し、ＮＡＳ情報更新部１４５は、フェムト制御部１４２からＵＥ１００のＮＡＳ情報を含むＲＡＮＡＰ信号が出力されると、同じく通知されたＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号内のＮＡＳ更新要求情報に基づいて、ＲＡＮＡＰに含まれたＵＥ１００のＮＡＳ情報を上書きして更新する。また、コアネットワーク制御部１４３は、更新したＵＥ１００のＮＡＳ情報を含むＲＡＮＡＰ信号を、送信部１４４を介してコアネットワークに出力する。
　送信部１４４は、フェムト制御部１４２から出力されたＵＥ１００のＮＡＳ情報を含むＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号をフェムト基地局１１０に送信する。また、送信部１４４は、コアネットワーク制御部１４３から出力され、更新されたＵＥ１００のＮＡＳ情報を含むＲＡＮＡＰ信号をコアネットワークに送信する。また、送信部１４４は、受信部１４１から出力されたＵＥ１００の上りユーザデータをコアネットワークに送信し、下りユーザデータをフェムト基地局１１０に送信する。
　次に、インターネット又は宅内ネットワークからフェムト基地局１１０にＵＥ１００宛ての着呼があった場合におけるＵＥ１００とフェムト基地局１１０との間の呼接続手順について図８を用いて説明する。
　図８において、ＳＴ１０１では、フェムト基地局１１０は、インターネット又は宅内ネットワークからＵＥ１００宛てのパケットを受信する。ＵＥ１００宛てのパケットを受信したフェムト基地局１１０のコアネットワーク機能部１１４は、ＵＥ１００宛ての論理コネクションを確立するための手順を開始する。ＳＴ１０２では、コアネットワーク機能部１１４は、ＵＥ１００に着呼があったことを示すためのページング手順を開始する。この時、フェムト基地局１１０は、インターネット又は宅内ネットワークからＵＥ１００宛ての着呼があったことによりページング手順が着手されたことを示す情報を非ＣＮ着信検出部１１６に記憶する。
　ＳＴ１０３では、ＵＥ１００は、自分宛ての着呼があったことをページング要求により検知し、フェムト基地局１１０との間にＲＲＣ接続を確立する。ＳＴ１０４では、ＵＥ１００は、ページング要求に応えるため、接続中のＳＧＳＮ１５０宛てにサービスリクエストをフェムト基地局１１０に送信する。なお、サービスリクエストには、ページング応答を示す情報（Paging Response）が含まれている。
　ＳＴ１０５では、フェムト基地局１１０は、ＵＥ１００から受信したＮＡＳ信号の処理を自らが行うか、このＮＡＳ信号をコアネットワークに中継するかを判断する。フェムト基地局１１０のコアネットワーク機能部１１４は、ＧＷ制御部１１３からＮＡＳ情報の処理要否判断要求を受けると、非ＣＮ着信検出部１１６に記憶した情報に基づいて、受信したＮＡＳ情報（サービスリクエスト：ページング応答）がＳＴ１０２で自ら送信したページング要求に対する応答であるか否かを判断する（ＮＡＳ検証）。
　ＳＴ１０６では、フェムト基地局１１０は、ＲＡＮＡＰのダイレクトトランスファー（Direct Transfer）を用いて、ＵＥ１００から受信したＮＡＳ情報（サービスリクエスト：ページング応答）をコード化し、ＲＡＮＡＰをフェムト基地局１１０とＧＷ１４０との間の制御インタフェース仕様に準拠したプロトコル（例えば、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ）のダイレクトトランスファーを用いてコード化し、ＧＷ１４０に送信する。
　図９Ａは、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号のダイレクトトランスファーのコンテンツを示す図である。また、図９Ｂは、ＮＡＳ更新要求情報（SR Modification Request）の情報要素を示す図である。図９Ａでは、ダイレクトトランスファーであることを示すメッセージタイプ（Message Type）、ＣＳ／ＰＳドメインのいずれに宛てたメッセージであるかを示すＣＮドメインＩＤ（CN Domain ID）、上位プロトコルＲＡＮＡＰそのものであるＲＡＮＡＰメッセージ（RANAP Message）などが含まれる。さらに、ダイレクトトランスファーには、ＳＲ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｑｕｅｓｔが含まれ、ＳＲ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｒｅｑｕｅｓｔには、図９Ｂに示すように、ＲＡＮＡＰメッセージ内のサービスリクエストのタイプを修正する必要性を示す情報（Modification Necessity）と、修正する必要がある場合の実際の修正内容を示す情報（Modification Contents）とが含まれる。
　ＳＴ１０５の判定結果において、受信したＮＡＳ情報（サービスリクエスト：ページング応答）がフェムト基地局１１０の送信したページング要求に対する応答であった場合には、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号には、ＮＡＳ更新要求情報が含まれる。この場合、図９ＢにおけるＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＮｅｃｅｓｓｉｔｙのＩＥタイプ（IE type）はＮｅｃｅｓｓａｒｙを示し、Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＣｏｎｔｅｎｔｓのＩＥタイプはページング応答からシグナリングへの変換（ページング応答－＞シグナリング）を示す。なお、このページング応答がコアネットワークからのページング要求に対する通常のページング応答であった場合には、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号には、ＮＡＳ更新要求情報が含まれず、Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＮｅｃｅｓｓｉｔｙのＩＥタイプはＮｏｔ　Ｎｅｃｅｓｓａｒｙを示し、Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＣｏｎｔｅｎｔｓのＩＥタイプはＧＷ１４０では参照されない。
　ＳＴ１０７では、フェムト基地局１１０からＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号を受信したＧＷ１４０は、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡを終端し、ＲＡＮＡＰ信号を取り出す。この時、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号内にＮＡＳ更新要求情報が含まれている場合、つまり、図９ＢにおけるＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＮｅｃｅｓｓｉｔｙのＩＥタイプがＮｅｃｅｓｓａｒｙを示し、Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＣｏｎｔｅｎｔｓのＩＥタイプがページング応答からシグナリングへの変換を示す場合には、ＲＡＮＡＰも終端して、ＵＥ１００のＮＡＳ情報（サービスリクエスト：ページング応答）を取り出し、サービスタイプがページング応答のＮＡＳ情報をサービスタイプがシグナリングのＮＡＳ情報に更新する。また、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ信号内にＮＡＳ更新要求情報が含まれていない場合、つまり、図９ＢにおけるＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＮｅｃｅｓｓｉｔｙのＩＥタイプがＮｏｔ　Ｎｅｃｅｓｓａｒｙを示す場合には、取り出したＲＡＮＡＰ信号には処理を加えず、以降、コアネットワークとの間で、３ＧＰＰで定められた所定の呼接続手順を実行する。
　ＳＴ１０８では、ＧＷ１４０は、更新したＮＡＳ情報（サービスリクエスト：シグナリング）をＲＡＮＡＰのダイレクトトランスファーで再度コード化して、コアネットワークのＳＧＳＮ１５０に送信する。
　ＳＴ１０９では、ＵＥ１００からＮＡＳ情報（サービスリクエスト：シグナリング）を受信したＳＧＳＮ１５０は、ＵＥ１００から通常のサービス開始要求を受信したと判断し、フェムト基地局１１０を介してＵＥ１００との間で、３ＧＰＰで定められた所定のセキュリティ手順を行う。
　ＳＴ１１０では、ＵＥ１００とのセキュリティ手順を完了したコアネットワークは、ＳＴ１０８で受信したＵＥ１００からのサービスリクエストによる所定の手順が成功したことを示すサービスアクセプト（Service Accept）をＵＥ１００に送信する。この時、フェムト基地局１１０のコアネットワーク機能部１１４は、ＳＧＳＮ１５０から受信したＮＡＳ情報の処理要否判定の結果、受信したＮＡＳ情報がサービスアクセプトであった場合、ＵＥ１００とＳＧＳＮ１５０間でセキュリティ手順が成功し、両者間でシグナリング接続が正常に確立できたことを検出する。
　ＳＴ１１１では、フェムト基地局１１０は、所定のパラメータを用いて、ＵＥ１００との間のサービスに対する呼接続の確立手順を開始するようＵＥ１００に要求する（Request PDP Context Activation）。この所定のパラメータには、接続先データネットワーク（ＰＤＮ）を特定する情報であるＡＰＮ（Access Point Name）が設定されており、ＡＰＮは、例えば、ユーザ宅にブロードバンドアクセスを提供しているＩＳＰを示している。
　ＳＴ１１２では、ＵＥ１００は、ＳＴ１１１で取得したパラメータを用いて、ＳＭ（Session Management）信号であるＰＤＰコンテキスト活性化リクエスト（Activate PDP Context Request）によって呼接続をフェムト基地局１１０に要求する。
　ＳＴ１１３では、フェムト基地局１１０とＵＥ１００との間には、サービスに対する適切な無線ベアラ（DTCH）が確立される。
　ＳＴ１１４では、ＵＥ１００との間の無線ベアラの確立が成功したことを確認したフェムト基地局１１０は、ＳＭ信号であるＰＤＰコンテキスト活性化アクセプト（Activate PDP Context Accept）をＵＥ１００に送信し、ＳＴ１１５では、ＵＥ１００とフェムト基地局１１０は、ユーザデータ送受信（パケット通信）を開始する。
　このように実施の形態１によれば、インターネット又は宅内ネットワークからフェムト基地局にＵＥ宛ての着呼があった場合に、フェムト基地局は自ら要求したページングに対するＵＥからのページング応答であることを検出したときのみ、ＵＥから送信されたサービスリクエストのサービスタイプをページング応答からシグナリングに変換してコアネットワークに中継し、ＵＥとコアネットワークとの間でセキュリティ手順が正常に完了したら、フェムト基地局とＵＥとの間で直接呼接続手順を行うことにより、携帯電話網におけるセキュリティレベルを低下させることなく、また、コアネットワークを介することなく、インターネット又は宅内ネットワークから直接フェムト基地局に到着した通信トラフィックをＵＥに送信することができる。
　なお、実施の形態１では、ＵＭＴＳを例にＧＷがＮＡＳ情報を更新するものとして説明したが、ＬＴＥ／ＳＡＥ（Long Term Evolution/System Architecture Evolution）システムでは、図９のダイレクトトランスファーのコンテンツが異なる。
　図１０Ａは、ＬＴＥ／ＳＡＥにおける、フェムト基地局とコアネットワーク間の制御プロトコルであるＳ１ＡＰ信号に格納されたＮＡＳ情報であって、ＵＥから最初に送信されるＮＡＳ情報をコアネットワークに転送するダイレクトトランスファーのコンテンツを示す図である。また、図１０Ｂは、ＮＡＳ更新指示（SR Modification Indicator）の情報要素を示す図である。図１０Ａでは、ＵＥから最初に送信されるＮＡＳ情報をコアネットワークに転送するダイレクトトランスファーであることを示すメッセージタイプ（Message Type）、ＮＡＳ情報そのものであるＮＡＳ－ＰＤＵ、ＵＥやフェムトセル基地局を特定するための情報要素（eNB UE S1AP ID、TAI、E-UTRAN CGI）、ＲＲＣ接続を開始した理由（RRC Establishment cause）などが含まれる。さらに、ＵＥから最初に送信されるＮＡＳ情報をコアネットワークに転送するダイレクトトランスファーには、ＳＲ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒが含まれ、ＳＲ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒには、図１０Ｂに示すように、ＮＡＳ－ＰＤＵ内のサービスリクエストのタイプを修正する必要性を示す情報（Modification Necessity）と、修正する必要がある場合の実際の修正内容を示す情報（Modification Contents）とが含まれる。
　ＳＲ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒを受信したコアネットワークでは、図１０ＢにおけるＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＮｅｃｅｓｓｉｔｙのＩＥタイプがＮｅｃｅｓｓａｒｙを示し、Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ＣｏｎｔｅｎｔｓのＩＥタイプがページング応答からシグナリングへの変換を示す場合には、サービスタイプがページング応答のＮＡＳ情報をサービスタイプがシグナリングのＮＡＳ情報に更新して以降の処理を続ける。
　（実施の形態２）
　実施の形態１では、フェムト基地局においてＵＥからのサービスリクエストの更新の必要性の有無を判定し、ＧＷが実際にＵＥのサービスリクエストのサービスタイプをページング応答からシグナリングに更新するものとして説明した。そのため、ＧＷに一時的にシグナリングが集中するような場合、ＧＷはＲＡＮＡＰ信号の終端処理及びＮＡＳ情報の更新処理により負荷が高まる可能性がある。本発明の実施の形態２では、このような可能性を回避する場合について説明する。
　図１１は、本発明の実施の形態２に係るフェムト基地局１２０の構成を示すブロック図である。ただし、図１１において、図６と共通する部分には、図６と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１１が図６と異なる点は、コアネットワーク機能部１２４にＮＡＳ情報更新部１４５を追加した点である。
　ＮＡＳ情報更新部１４５は、ＧＷ制御部１１３からＵＥ１００のＮＡＳ情報及びＮＡＳ更新要求情報が出力されると、ＮＡＳ更新要求情報に基づいて、ＵＥ１００のＮＡＳ情報を更新する。
　図１２は、本発明の実施の形態２に係るＵＥ１００とフェムト基地局１２０との間の呼接続手順を示すシーケンス図である。ただし、図１２において、図８と共通する部分には、図８と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図１２において、ＳＴ２０６では、フェムト基地局１２０は、ＵＥ１００のＮＡＳ情報（サービスリクエスト：ページング応答）を取り出し、サービスタイプがページング応答のＮＡＳ情報をサービスタイプがシグナリングのＮＡＳ情報に更新する。
　ＳＴ２０７では、フェムト基地局１２０は、更新したＮＡＳ情報（サービスリクエスト：シグナリング）をＲＡＮＡＰのダイレクトトランスファーでコード化し、このＲＡＮＡＰ信号をフェムト基地局１２０とＧＷ１４０との間の制御インタフェース仕様に準拠したプロトコル（例えば、ＨＮＢＡＰ又はＲＵＡ）のダイレクトトランスファーを用いてコード化し、ＧＷ１４０に送信する。
　このように実施の形態２によれば、フェムト基地局は、ＵＥからのＮＡＳ情報を自ら更新することにより、ＧＷの処理負荷を低減し、インターネット又は宅内ネットワークから直接フェムト基地局に到着した通信トラフィックを、コアネットワークを介さずＵＥに送信することができる。
　（実施の形態３）
　実施の形態１及び実施の形態２では、ＧＷ又はフェムト基地局において、ＵＥのサービスリクエストのサービスタイプをページング応答からシグナリングに更新するものとして説明した。しかしながら、より向上した移動通信サービスの提供を目標とし、ＵＭＴＳから進化した次世代移動通信システムであるＬＴＥ／ＳＡＥシステムでは、ＵＥとＣＮ間でＮＡＳ情報の完全性と秘匿性を確保することが定められており、それらの中間ノードであるＧＷ及びフェムト基地局においてＮＡＳ情報の更新を行うことは、セキュリティレベルの低下を招く可能性がある。そこで、本発明の実施の形態３では、ＵＭＴＳ及びＬＴＥ／ＳＡＥの両方に適用可能なフェムト基地局及びＵＥについて説明する。
　図１３は、本発明の実施の形態３に係るフェムト基地局１２５の構成を示すブロック図である。ただし、図１３において、図６と共通する部分には、図６と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１３が図６と異なる点は、コアネットワーク機能部１２６にページング処理部１２７を追加した点である。
　ページング処理部１２７は、非ＣＮ着信検出部１１６からＵＥ１００への非ＣＮ着信検出情報が出力されると、非ＣＮ着信情報を含むページング要求を生成し、送信部１１５を介してＵＥ１００に送信する。
　図１４は、本発明の実施の形態３に係るＵＥ１００の構成を示すブロック図である。図１４において、受信部１０１は、フェムト基地局１２５から送信されたＲＲＣ信号及び下りユーザデータを無線制御部１０２に出力する。
　無線制御部１０２は、受信部１０１から出力されたＲＲＣ信号を終端し、フェムト基地局１２５との間にＲＲＣ接続を確立する。また、無線制御部１０２は、所定のタイミングでフェムト基地局１２５から送信されるページングチャネル（PCH）を監視し、ＵＥ１００へのページング要求が含まれているかどうかを判定する。無線制御部１０２は、さらに非ＣＮ着信検出部１０３を有し、非ＣＮ着信検出部１０３は、ＵＥ１００へのページング要求を受信した場合に、非ＣＮ着信情報が含まれているかどうかを判定する。非ＣＮ着信情報が含まれている場合、非ＣＮ着信検出部１０３は、ページング要求に非ＣＮ着信情報を含めて、ＮＡＳ制御部１０４に出力する。また、無線制御部１０２は、ＮＡＳ制御部１０４から出力されたＮＡＳ情報をＲＲＣ信号としてコード化し、３ＧＰＰで定められた所定の上り送信手順に従い、送信部１０６を介してフェムト基地局１２５へ出力する。
　ＮＡＳ制御部１０４は、非ＣＮ着信検出部１０３から非ＣＮ着信情報が含まれたページング要求を受信すると、サービスタイプがシグナリングのサービスリクエストを生成し、生成したサービスリクエスト（ＮＡＳ情報）を無線制御部１０２に出力する。ページング要求に非ＣＮ着信情報が含まれていない場合は、通常通り、サービスタイプがページング応答のサービスリクエストを無線制御部１０２に出力する。
　送信部１０６は、無線制御部１０２から出力されたＮＡＳ情報を含むＲＲＣ信号をフェムト基地局１２５へ送信する。また、送信部１０６は、図示せぬ上位アプリケーションから出力されたユーザデータをフェムト基地局１２５へ送信する。
　図１５は、本発明の実施の形態３に係るＵＥ１００とフェムト基地局１２５との間の呼接続手順を示すシーケンス図である。ただし、図１５において、図１２と共通する部分には、図１２と同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　図１５において、ＳＴ３０２では、フェムト基地局１２５のページング処理部１２７は、ＵＥ１００へのページング要求に非ＣＮ着信情報を含めてＵＥ１００に送信する。
　ＳＴ３０３では、ＵＥ１００のＮＡＳ制御部１０４は、サービスタイプがシグナリングのサービスリクエストを生成する（ＮＡＳ情報生成）。
　ＳＴ３０４では、ＵＥ１００は、ＳＴ３０３で生成したサービスタイプがシグナリングのＮＡＳ情報を含むＲＲＣ信号をフェムト基地局１２５に送信する。
　このように実施の形態３によれば、フェムト基地局が非ＣＮ着信情報をページング要求に含めて送信し、ＵＥは、非ＣＮ着信情報を含むページング要求の受信処理において、ＮＡＳ情報を自ら変更することにより、ＮＡＳ情報の完全性と秘匿性を確保することができるので、ＵＭＴＳ及びＬＴＥ／ＳＡＥの両システムにおいて、インターネット又は宅内ネットワークから直接フェムト基地局に到着した通信トラフィックを、コアネットワークを介さずＵＥに送信することができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明した。
　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、本発明はソフトウェアで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）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
　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。
　２００８年１０月３０日出願の特願２００８－２８０３３９の日本出願に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明にかかる基地局装置、ゲートウェイ装置、呼接続方法及び無線通信システムは、例えば、移動通信システム等に適用できる。
 

Claims (6)

  1. 　ページングに対するページング応答を無線通信端末装置から受信する受信手段と、
    　前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答か否かを判定する判定手段と、
    　前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答であると判定された場合、サービスリクエストを変更する要求を前記ページング応答に含めてゲートウェイ装置に送信する送信手段と、
    　を具備する基地局装置。
  2. 　前記送信手段は、ＲＵＡプロトコルを用いて、前記要求を送信する請求項１に記載の基地局装置。
  3. 　ページングに対するページング応答を無線通信端末装置から受信する受信手段と、
    　前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答か否かを判定する判定手段と、
    　前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答であると判定された場合、サービスリクエストをページング応答からシグナリングへ変更してゲートウェイ装置に送信する送信手段と、
    　を具備する基地局装置。
  4. 　無線通信端末装置から送信されたページング応答を基地局装置を介して受信する受信手段と、
    　前記ページング応答にサービスリクエストを変更する要求が含まれていた場合、サービスリクエストをページング応答からシグナリングに変更してコアネットワークに送信する送信手段と、
    　を具備するゲートウェイ装置。
  5. 　ページングに対するページング応答を無線通信端末装置から基地局装置が受信する受信工程と、
    　前記ページング応答が前記基地局装置から送信したページングに対応する応答か否かを判定する判定工程と、
    　前記ページング応答が前記基地局装置から送信したページングに対応する応答であると判定された場合、サービスリクエストを変更する要求を前記ページング応答に含めて前記基地局装置からゲートウェイ装置に送信する第１送信工程と、
    　前記ページング応答にサービスリクエストを変更する要求が含まれていた場合、サービスリクエストをページング応答からシグナリングに変更して前記ゲートウェイ装置からコアネットワークに送信する第２送信工程と、
    　を具備する呼接続方法。
  6. 　ページングに対するページング応答を無線通信端末装置から受信する受信手段と、
    　前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答か否かを判定する判定手段と、
    　前記ページング応答が自装置から送信したページングに対応する応答であると判定された場合、サービスリクエストを変更する要求を前記ページング応答に含めてゲートウェイ装置に送信する送信手段と、
    　を有する基地局装置と、
    　前記基地局装置から送信されたページング応答を受信する受信手段と、
    　前記ページング応答にサービスリクエストを変更する要求が含まれていた場合、サービスリクエストをページング応答からシグナリングに変更してコアネットワークに送信する送信手段と、
    　を有するゲートウェイ装置と、
    　を具備する無線通信システム。
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