JP5860888B2 - 階層的に構造化された移動通信ネットワークで非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法および対応するシステム - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つのスモールセル基地局と無線アクセスネットワーク内の少なくとも１つのマクロセル基地局とを有する階層的に構造化された移動通信ネットワーク、好ましくはＷｉＭＡＸまたはＬＴＥネットワークで、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法に関する。該方法は、ａ）前記少なくとも１つのスモールセル基地局の現在の動作モードを判定するステップと、ｂ）判定された現在の動作モードに応じて非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに前記少なくとも１つのスモールセル基地局を切り替えるステップとを備える。

また、本発明は、階層的に構造化された移動通信ネットワーク、好ましくはＷｉＭＡＸまたはＬＴＥネットワークで、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替えるシステムであって、好ましくは請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法を実行するシステムに関する。該システムは、少なくとも１つのスモールセル基地局と、少なくとも１つのマクロセル基地局と、該マクロセル基地局に接続された無線アクセスネットワークとを備える。

階層的に構造化された移動通信ネットワークは、とりわけ音声通信のために使用され、最近では、例えば２つの移動局間または移動局とインターネットとの間で、電子メール等を送受信するデータ通信のためにますます使用されている。階層的に構造化された移動通信ネットワークは、ある特定のカバレジエリアにサービスを提供する１つ以上の基地局を含み得る。移動通信ネットワークの階層的な構造により、マクロセル基地局は、マクロセル基地局カバレジエリア内の複数のスモールセル基地局をカバーする。マクロセル基地局カバレジエリア内のスモールセル基地局は、サービスを提供する移動通信コアネットワークまたはマクロセル基地局に接続されることが可能である。基地局は、より複雑な無線アクセスネットワークの一部である。無線アクセスネットワークは、相異なる位置に配置された複数のマクロセル基地局およびスモールセル基地局を有し、好ましくはカバレジエリアが少なくとも部分的に重畳することにより、カバレジエリアを変更する際に途切れることのないサービスを提供する。マクロセル基地局およびスモールセル基地局は、相互に直接に接続されてもよく、さらなるサービスを提供する移動通信コアネットワークへのコネクションを有してもよい。スモールセル基地局は、一般的には、マクロセル基地局よりも小さいカバレジエリアを有し、サービスを提供する事業者の顧客によって設置されることもある。

エネルギーを節減するため、ＩＥＥＥによるＩＥＥＥ８０２．１６ｍの現在の標準草案（非特許文献１）は、エネルギー消費を低減し、相異なるスモールセル基地局および／またはマクロセル基地局の間の干渉を低減するために、いわゆる低デューティモード（low-duty-mode, ＬＤＭ）をサポートしている（特許文献１、発明者：M. Einhaus, L. Fan, T. Ikeda, A. Maeder, J. Zhou, Y. Zhou、発明の名称：Method for operating a WiMAX femtocell base station and femtocell base station）。低デューティモードでは、基地局は、動作の必要がない場合、例えば基地局のカバレジエリア内に移動局がない場合には、好ましくは、特にフレームプリアンブル、パイロットおよびブロードキャストチャネルの送信を含むエアインタフェース送信を回避する。

しかし、移動局が、現在低デューティモードにあるスモールセル基地局のカバレジエリアに入った場合、スモールセル基地局のエアインタフェースはオフラインである。ただし、低デューティモードのため、基本的なデフォルト送信パターンで、少なくともスモールセル基地局基準信号、特に無線フレームのフレームプリアンブルをスキャンするための可視性は、エアインタフェース経由で移動局に提供される。したがって、移動局と低デューティモードにあるスモールセル基地局との間では非常に低速の接続しか提供されない。というのは、基準信号は比較的長い時間間隔でブロードキャストされるからである。このため、移動局は、スモールセル基地局の基準信号を識別してから、対応する信号を送信してスモールセル基地局をアクティブ化するために時間を必要とする。基地局のウェイクアップあるいはアクティブ化の後、移動局とアクティブ動作モードにあるスモールセル基地局との間にコネクションを確立しなければならない。これは非常に時間のかかる手続きである。

上記の低デューティモードに加えて、特許文献２では、無線インタフェースリスンモード（radio interface listen mode）および無線インタフェースオフモード（radio interface off mode）が定義されている。これにより、スモールセル基地局のウェイクアップ条件および対応する手続きが、基地局の現在の下位動作モードに従って変化し得るようになっている。例えば、無線インタフェースオフモードにあるスモールセル基地局は、低デューティモードにあるスモールセル基地局と同じ手続きに従ってアクティブ化することはできない。別の問題点として、低トラフィック量の送信だけが要求される場合や、スモールセル基地局へのハンドオーバーにより移動局と基地局との間のアクティブなコネクションのサービス品質が低下するかもしれない場合には、移動局とスモールセル基地局との間の直接のコネクションが不要であるか、あるいは有益でない可能性があり、このような場合にはマクロセル基地局と移動局との間のコネクションで十分と考えられるため、基地局の非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードへの切替が不要なこともある。

国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００９／００７６７０ 国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／００２６３６

IEEE P802.16m/D8, Part 16: Air Interface for Broadband Wireless Access Systems, Advanced Air Interface, ２０１０年８月

したがって、本発明の目的は、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法およびシステムにおいて、非アクティブな動作モードにある基地局の不要なアクティブ化を回避した方法およびシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法およびシステムにおいて、移動局と基地局との間でのコネクション確立がより高速な方法およびシステムを提供することである。

本発明のさらなる目的は、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法およびシステムにおいて、相異なる非アクティブおよび／またはアクティブな動作モードの間で高速で確実な切替を行う方法およびシステムを提供することである。

本発明によれば、上記の目的は、請求項１の方法および請求項１４のシステムによって達成される。

請求項１によれば、少なくとも１つのスモールセル基地局と無線アクセスネットワーク内の少なくとも１つのマクロセル基地局とを有する階層的に構造化された移動通信ネットワーク、好ましくはＷｉＭＡＸまたはＬＴＥネットワークで、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法において、該方法は、ａ）前記少なくとも１つのスモールセル基地局の現在の動作モードを判定するステップと、ｂ）判定された現在の動作モードに応じて非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに前記少なくとも１つのスモールセル基地局を切り替えるステップとを備え、
ｃ）前記少なくとも１つのスモールセル基地局の現在の動作モードを示すパラメータに加えて少なくとも１つの所定の基準が満たされているかどうかをチェックするステップと、ｄ）ステップｃ）のチェック結果に応じて、より上位のネットワークエンティティ、好ましくは前記少なくとも１つのマクロセル基地局から、前記少なくとも１つのスモールセル基地局へ切替信号を送信するステップとをさらに備えたことを特徴とする、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法、が提供される。

請求項１４によれば、階層的に構造化された移動通信ネットワーク、好ましくはＷｉＭＡＸまたはＬＴＥネットワークで、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替えるシステムであって、好ましくは請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の方法を実行するシステムにおいて、該システムは、少なくとも１つのスモールセル基地局と、無線アクセスネットワーク内の少なくとも１つのマクロセル基地局とを備え、
前記少なくとも１つのスモールセル基地局が、判定された現在の動作モードに応じて非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに切り替わるように構成され、より上位のネットワークエンティティ、好ましくは前記少なくとも１つのマクロセル基地局が、前記少なくとも１つのスモールセル基地局の現在の動作モードを示すパラメータに加えて少なくとも１つの所定の基準が満たされているかどうかのチェックが実行されると、チェック結果に応じて、前記少なくとも１つのスモールセル基地局へ切替信号を送信するように構成されたことを特徴とする、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替えるシステム、が提供される。

もちろん、本方法および本システムは、スモールセル基地局に限定されるものではなく、一般的に少なくとも１つの非アクティブな動作モードおよび１つのよりアクティブな動作モードを有する基地局にも適用される。

本発明によって初めて認識されたこととして、前記所定の基準に基づくとともに前記少なくとも１つのスモールセル基地局の現在の動作モードに基づいて、より上位のネットワークエンティティ、好ましくは移動通信コアネットワークに配置された例えばモビリティ管理エンティティ、またはマクロセル基地局から、前記少なくとも１つのスモールセル基地局へ切替信号を送信することにより、スモールセル基地局の非アクティブな動作モードからアクティブまたはよりアクティブな動作モードへのフレキシブルで確実な切替あるいは「ウェイクアップ」が提供される。

さらに、本発明によって初めて認識されたこととして、相異なる非アクティブ動作モードを有する基地局、特に前記少なくとも１つのスモールセル基地局、のウェイクアップが容易に実行可能である。というのは、所定の基準および／または現在の動作モードにより、前記相異なる非アクティブ動作モードの相異なる特性を考慮に入れた、相異なる動作モードに対する相異なる基準が可能となるからである。

本発明によって初めて認識されたこととして、基地局、好ましくはスモールセル基地局、の非アクティブ動作モードに応じた切替の適応により、従来の方法またはシステムに比べて高速なコネクション確立が提供される。

さらに、本発明によって初めて認識されたこととして、本方法および本システムは、移動通信ネットワークにおけるエネルギー消費および干渉を低減する。というのは、スモールセル基地局のウェイクアップ、すなわち好ましくは非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードへの切替が、現在の動作モードを含む所定の基準とともに、例えば要求されたサービスのタイプ等の基準に基づくからである。これにより、必要な場合にだけ、よりアクティブな動作モードに切り替えることが可能となる。このため、さらに、前記少なくとも１つのスモールセル基地局と前記少なくとも１つのマクロセル基地局および／または無線アクセスネットワーク、さらに無線アクセスネットワークに接続されたコアネットワーク等のネットワークとの間で、音声データトラフィック等のある特定のネットワークトラフィックタイプに対するサービス品質が向上する。

さらなる特徴、利点および好ましい実施形態は、後続する従属請求項に記述される。

好ましい実施形態によれば、非アクティブな動作モードは、少なくとも２つ、好ましくは３つの、階層的に構造化された非アクティブな下位動作モードを含む。これにより、エネルギー消費に関してスモールセル基地局のフレキシブルな適応が可能となる。例えば、ある特定の時間間隔内においてスモールセル基地局のカバレジエリア内に移動局が見つからない場合、スモールセル基地局は、例えばスモールセル基地局のエアインタフェースをオフにすることによって、アクティブ動作モードから第１の非アクティブ動作モードに切り替わってもよい。第２の時間間隔の後、基地局は、スモールセル基地局とマクロセル基地局との間のワイヤレスコネクションのためのインタフェース上のアクティビティを低減してもよい。したがって、複数の階層的に構造化された非アクティブ動作モードにより、エネルギー節減のためのフレキシブルな方式が可能となる。このような非アクティブ動作モードとしては、特許文献２（発明者：A. Maeder, L. Fan, M. Einhaus、発明の名称：Method for operating a base station and a base station）による低デューティモード、無線インタフェースリスンモードおよび無線インタフェースオフモードが挙げられる。

さらに好ましい実施形態によれば、移動局がマクロセル基地局のうちの少なくとも１つに接続し、少なくともステップｃ）およびｄ）が、前記移動局と前記少なくとも１つのスモールセル基地局との間の距離に対するしきい値を示すパラメータに加えて所定の基準を用いて実行される。これにより、前記少なくとも１つのスモールセル基地局のさらなるエネルギー低減が可能となる。移動局がマクロセル基地局に接続され、該マクロセル基地局が前記少なくとも１つのスモールセル基地局の現在の動作モードについて知っている場合、マクロセル基地局は、該スモールセル基地局が非アクティブ動作モードにあり、移動局が前記少なくとも１つのスモールセル基地局の接続距離内にあり、例えば高優先度・高データトラフィック量という所定の基準が移動局によって要求されている場合には、前記少なくとも１つのスモールセル基地局へ、該スモールセル基地局をよりアクティブな動作モードに切り替えるための切替信号を送信してもよい。前記少なくとも１つのスモールセル基地局による切替信号の受信後、前記少なくとも１つのスモールセル基地局は、該よりアクティブな動作モードに切り替わり、移動局は、前記少なくとも１つのスモールセル基地局を認識し、高優先度・高データ量のデータを転送するために該スモールセル基地局に接続することになる。

さらに好ましい実施形態によれば、切替信号は、前記少なくとも１つのマクロセル基地局と、前記少なくとも１つのスモールセル基地局に割り当てられた移動局との間でデータトラフィックを確立するためのページング信号に含まれる。データトラフィックとは、純粋なデータトラフィック、音声トラフィック、ショートメッセージサービス、マルチメディアメッセージサービス等の、移動局から基地局へ送信されるすべての種類のデータを意味する。切替信号がページング信号に含まれ、または埋め込まれると、切替信号は、好ましくは標準化されたページングプロトコルにおいて容易に提供されることが可能となる。例えば、切替信号は、ＷｉＭＡＸフォーラムのPaging_Announceメッセージに埋め込まれてもよい。さらなる利点として、ページング信号に切替信号を含めることにより、スモールセル基地局の選択的なアクティブ化が可能となる。例えば、スモールセル基地局のタイプ、要求されたサービスおよびモードに基づいて、ページングメッセージの形態のページング信号が、コアネットワークによって、マクロセル基地局およびスモールセル基地局を含む無線アクセスネットワークへ選択的に送信されてもよい。例えば、スモールセル基地局が低デューティモードにある場合、ページング信号がマクロセルページングのためにマクロセル基地局宛に提供されているときには、スモールセル基地局は、ページング信号によってその現在の動作モードを変更しない。

さらに好ましい実施形態によれば、ページング信号は、前記少なくとも１つのマクロセル基地局へ、および／または次に、アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局へ、および／または次に、非アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局へ送信される。これにより、段階的なページングが可能となる。第１のステップで、マクロセル基地局がページングされ、次にアクティブ動作モードにあるスモールセル基地局がページングされ、最後に非アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局がページングされる。また、ページングは、前記少なくとも１つのスモールセル基地局の相異なる非アクティブ動作モードに対してさらに差別化されることも可能である。要約すれば、利点の１つとして、所定の基準を満たすスモールセル基地局のみが非アクティブ動作モードからアクティブ動作モードに切り替えられる。この切替は、非アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局が、対応する切替信号を埋め込むことによってページング信号のターゲットとなっている場合だけである。

さらに好ましい実施形態によれば、ページング信号は、少なくとも１つの基地局識別情報要素を有するページングメッセージを含み、好ましくは前記少なくとも１つのマクロセル基地局および／または前記少なくとも１つのスモールセル基地局の階層レベルおよび／または前記少なくとも１つのマクロセル基地局および／または前記少なくとも１つのスモールセル基地局の現在の動作モードに関する情報を含む。基地局識別情報要素を有するページングメッセージをページング信号に含めることにより、ページングメッセージおよびページング手続きの完全な再構成をせずに、標準化されたページングメッセージを容易に適応させることができる。

さらに好ましい実施形態によれば、移動局が、少なくとも１つのマクロセル基地局のスモールセル基地局のうちの少なくとも１つの現在の動作モードのスキャンを実行し、該移動局に割り当てられたマクロセル基地局へスキャン結果を送信する。利点として、これにより、スモールセル基地局の非アクティブな動作モードからスモールセル基地局のよりアクティブなアクティブ動作モードへの高速な切替が可能となる。好ましくは、スキャン結果は、スキャンされたスモールセル基地局のタイプおよび現在の動作モードを含んでもよい。これにより、スモールセル基地局が非アクティブな動作モードからよりアクティブなアクティブ動作モードにさらに高速に切り替わる。

さらに好ましい実施形態によれば、無線アクセスネットワークはデータベースに接続される。データベースは、スモールセル基地局のうちの少なくとも１つの基地局割当情報および／または現在の動作モード情報を含む。データベースは、集中化された形態で、スモールセル基地局の現在の動作モードのリストを提供する。移動局は、例えば、該移動局によってスキャンされたスモールセル基地局の現在の動作モードを、スキャンされたスモールセル基地局のスキャン結果を送信することによって更新してもよい。また、マクロセル基地局が同じくデータベースにアクセスすることにより、マクロセル基地局に接続された移動局が、例えば低優先度および／または低データ量のデータを転送しているときに、マクロセル基地局に接続された移動局がスモールセル基地局のカバレジエリア内に入ったら、スモールセル基地局をよりアクティブな動作モードに切り替えてもよい。これにより、スモールセル基地局は、高データトラフィック量および／または高優先度のデータトラフィックが移動局によって送信される場合に移動局に接続することができる。また、コアネットワークが無線アクセスネットワークに接続され、モビリティ管理機能エンティティによってモビリティ管理機能を提供してもよい。モビリティ管理機能エンティティもまた、データベースを通じてスモールセル基地局の現在の動作モードへのアクセスを有してもよい。これにより、スモールセル基地局の非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードへの確実でフレキシブルな切替が可能となる。

さらに好ましい実施形態によれば、スキャン結果は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによるスキャンレポートに、好ましくはＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰメッセージに含められる。こうして、標準化されたメッセージを用いてスキャン結果を追加することにより、基地局は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによるスキャンレポート内の追加情報を使用してもよい。また、例えば、基地局が、スキャンレポートの対応するプロトコルの最新バージョンにアップグレードされていない場合や、基地局が、スキャンレポート内の追加情報を活用するように構成されておらず、それにより、対応するプロトコルの従来のバージョンとの基地局の下位互換性を保つようになっている場合には、追加情報を使用しなくてもよい。

さらに好ましい実施形態によれば、ＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰメッセージは、非アクティブな動作モードにあるスモールセル基地局のスキャンを示す追加情報要素を、好ましくは１ビットのサイズで含む。１ビットのサイズは、移動局によるスモールセル基地局のスキャンを示すために必要とされるＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰメッセージで転送されるデータの量を最小限にする。ＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰメッセージが移動局によって受信されると、移動局は、追加情報要素を抽出する。追加情報要素がスキャンを示している場合、移動局は、そのカバレジエリア内でスモールセル基地局をスキャンし、スキャンプロセス中に、スモールセル基地局の現在の動作モードを判定する。

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つのマクロセル基地局は、非アクティブ動作モードにある前記少なくとも１つのスモールセル基地局へ切替信号を送信するために無線インタフェースを使用する。これは、前記少なくとも１つのマクロセル基地局から前記少なくとも１つのスモールセル基地局へ切替信号を送信するためのフレキシブルな手段を提供する。すなわち、マクロセル基地局とスモールセル基地局との間のケーブル方式あるいは有線のコネクションは不要である。

さらに好ましい実施形態によれば、前記少なくとも１つの所定の基準は、ネットワークパフォーマンス情報パラメータおよび／または基地局タイプパラメータを含む。これは、無線アクセスネットワーク、コアネットワークまたは関連するネットワーク部分の実際のパフォーマンスに従って非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに切り替えるべきスモールセル基地局を定める複数の選択肢を提供する。

さらに好ましい実施形態によれば、前記ネットワークパフォーマンス情報パラメータは、エネルギー消費パラメータ、好ましくは最大および／または平均パケット遅延および／または保証最低データレートを示すサービス品質関連パラメータ、および／または、好ましくはボイスオーバーＩＰ、ショートメッセージサービス、マシンツーマシンデータを示すアプリケーションタイプパラメータ、および／または、定期的にスケジューリングされたデータに対するタイミング情報等のタイミング関連パラメータを含む。これにより、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードへのスモールセル基地局の切替を構成するためのフレキシビリティおよび選択肢がさらに拡大する。

本発明を好ましい態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、一方で請求項１および１４に従属する諸請求項を参照しつつ、他方で図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。

本発明の実施形態によるシステムの模式図である。 本発明の第２の実施形態による方法を示す図である。 本発明の第３の実施形態による方法の一部を示す図である。

図１は、本発明の実施形態によるシステムの模式図を示している。

図１は、無線アクセスネットワーク２およびコアネットワーク３を含むシステム１を示している。コアネットワーク３は、フェムトセルゲートウェイ５の形態のスモールセルゲートウェイに接続されたセキュリティゲートウェイ４を含む。フェムトセルゲートウェイ５は、モバイル管理機能エンティティ６に接続され、モバイル管理機能エンティティ６は、フェムトセル基地局の形態のスモールセル基地局の現在の動作ステータスを保存するステータスデータベース７に接続される。無線アクセスネットワーク２は、ある特定のカバレジエリア２１ａ、２２ａ、２３ａをそれぞれ有する複数のマクロセル基地局２１、２２、２３を含む。マクロセル基地局２１のカバレジエリア２１ａ内には２つのフェムトセル基地局３１、３２が配置され、それぞれ対応するフェムトセルカバレジエリア３１ａ、３２ａを有する。各フェムトセル基地局３１、３２は、無線送信４０のためにマクロセル基地局２１の対応する無線インタフェースと通信するための無線インタフェースを有する。

マクロセル基地局カバレジエリア２２ａには、フェムトセルカバレジエリア３３ａを有するフェムトセル基地局３３が配置される。また、マクロセル基地局カバレジエリア２３には、フェムトセルカバレジエリア３４ａ、３５ａをそれぞれ有する２つのフェムトセル基地局３４、３５が配置される。マクロセル基地局２１、２２、２３は、モビリティ管理機能エンティティ６に接続される。フェムトセル基地局３１、３２、３３、３４、３５はセキュリティゲートウェイ４に接続される。

マクロセル基地局２１のカバレジエリア２１ａ内の移動局５０、および、フェムトセル基地局３２のフェムトセルカバレジエリア３２ａ内であってマクロセル基地局２１のカバレジエリア２１ａ内の移動局５１も図１に示されている。

移動局５０が例えばショートメッセージサービス（ＳＭＳ）データを送信しようとする場合、移動局５０は、フェムトセル基地局３１、３２へのアクセスを有しておらず、マクロセル基地局２１へのアクセスのみを有している。したがって、移動局５０は、ショートメッセージサービスデータを送信するために、マクロセル基地局２１に接続する。

これに対して、移動局５１はフェムトセル基地局３２のフェムトセルカバレジエリア３２ａ内にある。しかし、フェムトセル基地局３２は低デューティモードにある。移動局５１とフェムトセル基地局３２との間の通信を提供するため、低デューティモードにあるフェムトセル基地局３２は通常のアクティブ動作モードに切り替わらなければならない。というのは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによる低デューティモードでは、フェムトセル基地局３２のエアインタフェースは縮小されている（例えば、一部の無線フレームでオフになっている）からである。

フェムトセル基地局３２を「ウェイクアップ」（起こす）ため、移動局５１は、マクロセル基地局２１のマクロセルカバレジエリア２１ａ内にあるとき、マクロセル基地局２１に接続する。移動局５１がフェムトセルカバレジエリア３２ａに入ると、マクロセル基地局２１は、フェムトセル基地局３２の現在の動作モードを要求するために、モビリティ管理機能エンティティ６を通じてステータスデータベース７に接続する。モビリティ管理機能エンティティ６は、マクロセル基地局２１にフェムトセル基地局３２の現在の動作モード（低デューティモードである）を提供する。次に、マクロセル基地局２１は、フェムトセル基地局３２へ切替信号を送信する。次に、フェムトセル基地局３２は、切替信号に従って、低デューティモードからアクティブ動作モードに切り替わる。移動局５１は、フェムトセル基地局３２がアクティブすなわち通常動作モードになったことを認識し、データ送信のためにフェムトセル基地局３２に接続する。フェムトセル基地局３２はモビリティ管理機能エンティティ６にも直接に接続されているので、フェムトセル基地局３２の「ウェイクアップ」の判定もモビリティ管理機能エンティティ６によって直接に実行されてもよい。

移動局５１がショートメッセージサービス（ＳＭ）データのような低優先度および／または低データ量のデータを送信したい場合、移動局５１は、マクロセル基地局２１へ直接にＳＭＳデータを送信する。移動局５１から対応する送信要求を受信したマクロセル基地局２１は、ステータスデータベース７に接続されたモビリティ管理機能エンティティ６に対して、フェムトセル基地局３２の現在の動作モードを要求する。マクロセル基地局２１は、移動局５１によって要求されたサービス、すなわち、ショートメッセージサービスデータの送信をモビリティ管理機能エンティティ６に提供してもよい。次に、モビリティ管理機能エンティティ６は、低データ量のＳＭＳデータがマクロセル基地局２１によって直接に処理されてもよいので、フェムトセル基地局３２の「ウェイクアップ」が不要であると判定する。そこで、モビリティ管理機能エンティティ６は、切替信号を低デューティモードにあるフェムトセル基地局３２に提供したり、対応する情報をマクロセル基地局２１に提供したりしないことで、フェムトセル基地局３２の不要な「ウェイクアップ」を回避する。この場合、モビリティ管理機能エンティティ６は、まず、マクロセル基地局２１のみを用いて移動局５１をページングする。同様に、移動局５１の音声トラフィックも、その低いトラフィック量および（特にハンドオーバー中の）遅延に対する厳格な要件のため、マクロセル基地局２１によって直接に効率的に処理されてもよい。すなわち、この場合、マクロセル基地局２１は、たとえ可能であっても、そのカバレジエリア２１ａ内のフェムトセル基地局３２を「ウェイクアップ」しない。

一般的に、上記のショートメッセージサービスのようなサービスあるいは要求されるトラフィックのタイプとしては、最大／平均パケット遅延、保証最低データレート等のサービス品質関連パラメータ、ボイスオーバーＩＰ、ショートメッセージサービス、マシンツーマシンデータ等のアプリケーションタイプ、および／または、定期的にスケジューリングされたデータに対するタイミング関連情報が挙げられる。

図２は、本発明の第２の実施形態による方法を示している。

例えば、移動局５０とマクロセル基地局またはフェムトセル基地局３１、３２、３３、３４の形態のスモールセル基地局との間での一対一通信のための通信チャネルを設定するため、ページングが必要である。非アクティブ動作モードにある基地局３１、３２、３３、３４が、不要なときにアクティブすなわち通常動作モードに切り替わるのを回避するため、選択的ページングが必要である。このような選択的ページングを提供する１つの選択肢は、スモールセル基地局のタイプ、要求されたサービスおよび現在の動作モードに基づいて選択的にページングメッセージを送信することである。このような選択的ページングを提供する別の選択肢は、ページングメッセージに情報要素を含め、相異なるタイプの基地局３１、３２、３３、３４でこの情報要素がフィルタリングされるようにすることである。さらに別の選択肢として、ページングが段階的に行われてもよい。この場合、例えば、まず、マクロセル基地局２１、２２、２３がページングされ、次に、通常動作モードにあるフェムトセル基地局３１、３３、３５がページングされ、最後に、非アクティブ動作モードにあるフェムトセル基地局３２、３４がページングされる。これは、相異なる非アクティブ動作モードにさらに分割されることも可能である。

図２には、ＷｉＭＡＸネットワークにおける変更されたページングメッセージフローが示されている。モビリティ管理機能エンティティ６として作用するアクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａが、通常動作モードにある基地局３１、３３および非アクティブ動作モード、例えばエネルギー効率化モードにある基地局３２、３４をページングする。ページングを実行するには、アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａおよび基地局３１、３２、３３、３４がページングを実行するための情報を含むいわゆるPaging_Announceメッセージが提供される。ページングのため、アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａは、エネルギー効率化モードにある基地局３２、３４へPaging_Announceメッセージを送信することより、エネルギー効率化モードにある基地局３２、３４はウェイクアップされる、すなわち、通常動作モードに切り替わる。アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａが、エネルギー効率化モードにある基地局３２、３４の現在の動作モードを知っている場合、アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａは、基地局識別情報要素を用いて、基地局３２、３４の基地局識別情報要素および現在の動作モードに従って、１つ以上の基地局３２、３４に対してページングメッセージを送信してもよい。このような情報要素が利用可能でない場合、通常動作モードへの切替の判定は、基地局３２、３４自体にある対応する装置によって行われてもよい。

アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａがフラッドページング（flood paging）を使用する場合、追加情報要素がPaging_Announceメッセージに含められなければならない。フラッドページングとは、アクセスサービスゲートウェイ６ａが、指定されたトラッキングエリアまたはカバレジエリア内のすべての基地局へPaging_Announceメッセージを送信することを意味する。図２において、アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａは、エネルギー効率化モードにあるすべての基地局３２、３４へPaging_Announceメッセージを送信する。ただし、Paging_Announceメッセージには、基地局３２、３４の基地局タイプおよび動作モードに関する情報要素が含められる。エネルギー効率化モードにあるページングされたすべての基地局３２、３４は、Paging_Announceメッセージをフィルタリングし、タイプおよび動作モードを含む情報要素が基地局３２、３４のタイプおよび動作モードに対応する場合には通常動作モードに切り替わる。オプションとして、基地局３２、３４は、アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａによって送信されたページング要求がローカルフィルタリングにより実行できなかったことをアクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａに通知するためのPaging_Responseメッセージによってアクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａに応答してもよい。これは、Paging_Announceメッセージが、対応する基地局３２、３４の例えばタイプおよび動作モード等の所定のまたは実際の基地局特性に適合していないことを意味する。

ただ１つのアクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａがページング手続きに関与する場合、アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａは、参照点Ｒ６のPaging_Announceメッセージを関連する基地局３２、３４へ送信する。複数のアクセスサービスネットワークゲートウェイがページング手続きに関与する場合、参照点Ｒ４およびＲ６の両方のPaging_Announceメッセージが関連する基地局３２、３４へ送信される。ここで、参照点Ｒ４のPaging_Announceメッセージは、相異なるアクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａ間で送信され、参照点Ｒ６のPaging_Announceメッセージは、対応するアクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａと基地局３２、３４との間で送信される。

マクロセル基地局がそのカバレジエリア内にあるエネルギー効率化モードにあるスモールセル基地局３２、３４を「ウェイクアップ」する必要がある場合、Paging_Announceメッセージは、アクセスサービスネットワーク内の参照点Ｒ８を通じて送信されてもよい。

上記の参照点Ｒ４、Ｒ６およびＲ８は以下のように定義される。

参照点Ｒ４は、アクセスサービスネットワークとアクセスサービスネットワークゲートウェイとの間の移動局モビリティを調整する、アクセスサービスネットワークゲートウェイで発着信する制御およびデータパスプロトコルのセットからなる。Ｒ４は、１つのアクセスサービスネットワークまたは２つの異なるアクセスサービスネットワークのアクセスサービスネットワークゲートウェイ間における唯一の相互運用可能な参照点である。

参照点Ｒ６は、１つのアクセスサービスネットワーク内の基地局とアクセスサービスネットワークゲートウェイとの間の通信のための制御およびデータパスプロトコルのセットからなる。データパスは、基地局とアクセスサービスネットワークゲートウェイとの間のアクセスサービスネットワーク内データパスからなる。制御プロトコルは、移動局モビリティイベントに従ってデータパスの確立、変更、および解放の制御のための機能を含む。ただし、参照点Ｒ８上のプロトコルおよびプリミティブが利用可能なとき、ＭＡＣ状態は参照点Ｒ６上では交換されない。

参照点Ｒ８は、アクセスサービスネットワーク内であり、高速でシームレスなハンドオーバーを保証するための基地局間の制御メッセージフローのセットからなる。制御プレーンは、ＷｉＭＡＸフォーラムモバイルシステムプロファイル（WiMAX Forum Mobile System Profile）による基地局間通信プロトコルと、ある特定の移動局のハンドオーバーに関与する基地局間のデータ転送の制御を可能にする追加のプロトコルのセットからなる。

ＷｉＭＡＸフォーラムのPaging_Announceメッセージにおいて、Paging_Announceメッセージは以下のように変更されてもよい。

また、ターゲットフェムトセル基地局ステータス（target femtocell base station status）のタイプ・長さ・値（type-length-value, ＴＬＶ）の定義は次の通りである。

ターゲットフェムトセルＢＳステータスのＴＬＶ定義：

図２のセクションＢにおいて、アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａは、通常モードにある基地局３１、３３へPaging_Announceメッセージを送信する。次に、対応する基地局３１、３３はそれぞれ、従来のページングのために移動局５０へＭＯＢ＿ＰＡＧ−ＡＤＶメッセージを送信する。

図３は、本発明の第３の実施形態による方法の一部を示す図である。

図３には、基地局３２および移動局５１が示されている。移動局５１は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによるＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＱ要求メッセージによって、対応する基地局３２を制御するためのスキャン要求を送信する。基地局３２は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによるＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＳＰ応答メッセージを送信する。この場合、移動局５１が、低デューティモードにあるスモールセルまたはフェムトセル基地局自体のスキャンを実行してもよいし、ＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＳＰ応答メッセージが、非アクティブ動作モード、好ましくは低デューティモードにあるスモールまたはフェムトセル基地局を明示的にスキャンすることを移動局５１に指示するための追加エントリを含んでもよい。次に、移動局５１は、対応するスキャンを実行する。移動局５１は、スキャンされたフェムトまたはスモールセル基地局の現在の動作モードをＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰメッセージに含めたスキャン結果を送信してもよい。スキャン結果は、次のように、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによるＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰメッセージ内に、スキャンされたスモールセル基地局のモードを示す１ビットエントリとして含められてもよい。

表４：ＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰの変更

スモールセル基地局３２、３４が、スモールセル基地局３２、３４のエアインタフェースが縮小されているがオフにはなっていないような動作モードにある場合であっても、移動局５１は、好ましくはフェムトセル基地局３２、３４の形態のスモールセル基地局をスキャンしてもよい。スモールセル基地局３２、３４は、好ましくは、例えばＬＴＥにおけるブロードキャストチャネルＢＣＨまたはＩＥＥＥ８０２．１６ｍによるセカンダリスーパーフレームヘッダ（secondary superframe header）Ｓ−ＦＨ上で、スモールセル基地局３２、３４によってブロードキャストされるシステム情報データに、その現在の動作モードおよび／または動作モードのタイプを含めてもよい。さらなる選択肢として、移動局５１は、移動局５１がスモールセル基地局３２、３４の送信パターンからスモールセルまたはフェムトセル基地局３２、３４の現在の動作モードを推論することができるように構成されてもよい。アクセスサービスネットワークゲートウェイ６ａがステータスデータベース７に接続されていない場合、または、ステータスデータベース７内のデータが不整合である場合に、スキャンが要求されるようにしてもよい。

要約すれば、本発明は、スモールセル基地局を選択的にウェイクアップすることにより、ワイヤレスネットワークにおけるエネルギー消費および干渉を低減するフレームワークを提供する。判断基準は、トラフィックタイプおよびトラフィック量に基づくとともに、スモールセル基地局の動作モードに基づく。本発明の利点の１つは、スモールセル基地局の動作モードのより高速な指示のためのシグナリングが規定されることである。さらなる利点として、選択的なシグナリングにより、低デューティモード等のエネルギー効率化モードにあるスモールセル基地局の不要なアクティブ化が回避される。これにより、マクロセル基地局および他のスモールセル基地局への干渉がさらに低減され、基地局および／または移動局のエネルギー消費が低減される。さらなる利点として、ハンドオーバー時の遅延の低減により、ボイスオーバーＩＰ等のサービスのサービス品質が向上する。さらなる利点として、変更は主として無線およびアクセスネットワークおよび／またはモビリティ管理機能エンティティを含むコアネットワークに関するものである。別法として、ページングメッセージに対する分散メッセージフィルタリングシステムが提案される。

上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。

Claims (12)

1. 少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）と無線アクセスネットワーク（２）内の少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）とを有する階層的に構造化された移動通信ネットワーク（２，３）で、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局（３２，３４）を切り替える方法において、該方法は、
   ａ）前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）の現在の動作モードを判定するステップと、
   ｂ）判定された現在の動作モードに応じて非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）を切り替えるステップと、
   ｃ）前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）の現在の動作モードを示すパラメータに加えて少なくとも１つの所定の基準が満たされているかどうかをチェックするステップと、
   ｄ）ステップｃ）のチェック結果に応じて、より上位のネットワークエンティティ（６，２１，２２，２３）から、前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）へ切替信号を送信するステップとを備え、
   前記切替信号が、前記少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）と、前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）に割り当てられた移動局（５０，５１）との間でデータトラフィックを確立するためのページング信号に含まれ、
   前記ページング信号が、前記少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）へ送信され、次にアクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）および非アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）のいずれかへ送信されるか、または、
   前記少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）へ送信され、次にアクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）へ送信され、次に非アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）へ送信される
   ことを特徴とする、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替える方法。
2. 前記非アクティブな動作モードが、少なくとも２つの階層的に構造化された非アクティブな下位動作モードを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 移動局（５０，５１）がマクロセル基地局（２１，２２，２３）のうちの少なくとも１つに接続し、少なくともステップｃ）およびｄ）が、前記移動局と前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）との間の距離に対するしきい値を示すパラメータに加えて前記所定の基準を用いて実行されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ページング信号が、少なくとも１つの基地局識別情報要素を有するページングメッセージを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 移動局（５０，５１）が、少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）のスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）のうちの少なくとも１つの現在の動作モードのスキャンを実行し、該移動局（５０，５１）に割り当てられたマクロセル基地局（２１，２２，２３）へスキャン結果を送信することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記無線アクセスネットワーク（２）がデータベース（７）に接続され、該データベース（７）が、スモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）のうちの少なくとも１つの基地局割当情報および／または現在の動作モード情報を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記スキャン結果が、ＩＥＥＥ８０２．１６ｍによるスキャンレポートに含められることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. ＡＡＩ−ＳＣＮ−ＲＥＰメッセージが、非アクティブな動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）のスキャンを示す追加情報要素を含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）は、非アクティブ動作モードにある前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）へ切替信号を送信するために無線インタフェースを使用することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの所定の基準が、ネットワークパフォーマンス情報パラメータおよび／または基地局タイプパラメータを含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記ネットワークパフォーマンス情報パラメータが、エネルギー消費パラメータ、サービス品質関連パラメータ、および／または、アプリケーションタイプパラメータ、および／または、タイミング関連パラメータを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 階層的に構造化された移動通信ネットワーク（２，３）で、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局（３１，３２，３３，３４）を切り替えるシステムであって、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法を実行するシステムにおいて、該システムは、少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）と、無線アクセスネットワーク（２）内の少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）とを備え、前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）が、判定された現在の動作モードに応じて非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに切り替わるように構成され、より上位のネットワークエンティティが、前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）の現在の動作モードを示すパラメータに加えて少なくとも１つの所定の基準が満たされているかどうかのチェックが実行されると、チェック結果に応じて、前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）へ切替信号を送信するように構成され、
    前記切替信号が、前記少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）と、前記少なくとも１つのスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）に割り当てられた移動局（５０，５１）との間でデータトラフィックを確立するためのページング信号に含まれ、
    前記ページング信号が、前記少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）へ送信され、次にアクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）および非アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）のいずれかへ送信されるか、または、
    前記少なくとも１つのマクロセル基地局（２１，２２，２３）へ送信され、次にアクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）へ送信され、次に非アクティブ動作モードにあるスモールセル基地局（３１，３２，３３，３４）へ送信される
    ことを特徴とする、非アクティブな動作モードからよりアクティブな動作モードに基地局を切り替えるシステム。
    

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