JP5396351B2 - 無線基地局システム及び基地局 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信分野における、省電力の無線通信システム及び基地局に関する。

携帯電話に代表される無線通信システムにおいて、第二世代のPDC（Personal Digital Cellular）通信では、音声アプリケーションをベースとしていたが、第三世代のCDMA（Code Division Multiple Access）方式、W-CDMA（Widband CDMA）方式からインターネットアクセスのモバイルデータ通信へ移行が進み、更にデータ通信に特化したEV-DO(Evolution Data Only)、HSDPA（High Speed Downlink Packet Access）方式の商用サービスが展開されている。無線通信システムにおける高速通信の需要が更なる高まりを見せており、次世代高速無線方式のLTE(Long Term Evolution)方式やWiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access）方式による高速無線インフラが整備されようとしている。

従来の携帯電話システムでは、１つの基地局で広域をカバーするマクロセル方式が採用されている。また、一つの家屋をカバーする基地局を設置することによって、マクロセルでは電波が届きにくい建物内部の無線環境をよくするフェムトセル方式を組み合わせた商用サービスが開始されつつある。近年、ブロードバンド化の進展に伴って、FTTH(Fiber to the Home)やADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線に代表される高速なアクセス回線が普及し、各家庭においても高速通信環境が整備されつつある。こういった高速通信アクセス回線のインフラが整備されてきたこともあり、高速アクセス回線を利用するフェムトセル基地局のサービスが脚光を浴び始めている。

マクロ基地局の場合、同時に複数の端末を収容するため、常時電源をONにした状態で運用する。一方、フェムト基地局はカバーするエリアが狭く、端末が不在な場合もあり、常時電源をONにしておかなくてもよい。このため、フェムト基地局を家庭に設置する場合、電気代を節約する省電力化が求められている。

省電力化としてよく知られている技術としては、端末に採用されている間欠受信動作をする方法がある。受信と受信の間、一定期間、電源供給をしないことによって消費電力を低減する方法である。ただし、フェムト基地局では基地局という性質から、端末からの不定期なアクセスにも対応する必要があるため、間欠受信動作をそのまま採用することはできない。また、フェムト基地局の存在を端末に通知するために定期的に報知信号を送信する必要がある。

特許文献１では、電波の送信を停止させた状態で無線通信送受信部が端末から送信された電波を受信して、電波を送信した無線通信端末が許可されたものであることを受信電波の信号から判定したとき、電波の送信を開始させる技術が開示されている。

また、特許文献2では、隣接基地局、もしくはマクロ基地局に端末が在圏した場合に、隣接基地局、もしくはマクロ基地局からフェムト基地局に端末の存在を通知して、フェムト基地局の送信を開始する技術が開示されている。

特開2010-004438号公報 特開2009-159355号公報

前記の特許文献１に開示されている技術によれば、フェムト基地局の無線送信部停止による省電力化が可能であるが、端末からの信号を受信するために無線受信部を起動して待ちうけている必要があり、無線受信部を停止することはできない。また、特許文献2に開示されている技術によれば、隣接基地局、もしくはマクロ基地局に端末が在圏していない場合は、無線送信部も無線受信部も停止することが可能であるが、端末が隣接基地局、もしくはマクロ基地局に在圏している状態で、端末がフェムト基地局に来ない場合であってもフェムト基地局が起動されることになる。また、フェムト基地局に端末がいる間は、常時、無線送信部も無線受信部も起動されている状態を保つことになる。

端末は、発呼処理を行わないで何も通信していないNull状態と、発呼処理をして通信セッションを確立した後でユーザが明示的に通信しているActive状態と、ユーザが一定期間以上明示的な通信をしてないIdle状態と三つの状態がある。端末が、Idle状態からActive状態に遷移した場合にすぐに通信することが可能なように、端末がIdle状態であっても通信セッションをシステムとしては維持する必要がある。基地局から端末に対して定期的にパケットを送信し、端末からの応答パケットを受信することで通信セッションを維持している。このため、端末がIdle状態であっても基地局は、通信セッション維持のパケットを送受信するために起動し続けている必要がある。

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、フェムト基地局に端末が在圏しているときにのみ起動し、また、ユーザが意図して通信していないIdle状態でも通信セッションを維持しながら、無線送信部だけでなく、無線受信部も停止することによって省電力化を図るフェムト基地局を提供することを目的とする。

本発明では、第１の基地局と、第１の基地局の電波到達範囲内に在って、第１の基地局の電波到達範囲よりも狭い電波到達範囲を有する第２の基地局と、第１の基地局と第２の基地局を管理する管理装置と、を有する無線通信システムにおいて、第２の基地局の電波到達範囲に端末が存在することを検出する手段と、第１の基地局の受信電力を測定する手段と、第１の基地局からの受信電力が所定値以上の場合に、第１の基地局のＩＤを管理装置に通知する手段と、通信中の端末ＩＤを抽出する手段と、抽出した端末ＩＤを管理装置に通知する手段と、端末と、第１の基地局又は前記第２の基地局との通信量を検出する手段と、通信量が所定値より大きいか否かを判定する手段と、第２の基地局と端末との通信セッションを第１の基地局にハンドオフさせる手段と、を有し、第２の基地局と通信している端末の通信量が、所定値より小さい場合に、第２の基地局が、第１の基地局に通信セッションをハンドオフさせることを特徴とする。

本発明によって、フェムト基地局で端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅからＩｄｌｅに遷移したことを検出して、フェムト基地局の通信セッションをマクロ基地局にハンドオフさせることによって、端末の通信セッションを維持しながら、フェムト基地局を休止状態にするためフェムト基地局配下の端末が通信Idle状態になった場合においても省電力化が可能となる。

本発明の実施形態における無線システム全体構成図 端末の通信状態変化の例についての説明図 端末の通信状態遷移の説明図 本発明の実施形態における動作シーケンス概要の説明図 フェムト基地局における周辺基地局情報収集の制御シーケンスに関する説明図 フェムト基地局における周辺基地局情報の説明図 管理装置におけるフェムト基地局の周辺基地局情報収集の制御シーケンスに関する説明図 管理装置におけるフェムト基地局の周辺基地局情報の説明図 端末における周辺基地局情報収集の制御シーケンスに関する説明図 端末における周辺基地局情報の説明図 本発明の実施形態におけるフェムト基地局の無線部起動状態から無線部休止状態へ遷移する制御シーケンスの説明図 フェムト基地局からマクロ基地局へのハンドオフ制御シーケンスの説明図 フェムト基地局の無線部休止状態から無線部起動状態へ遷移する制御シーケンス（端末の通信セッションがない場合）の説明図 マクロ基地局からフェムト基地局へのハンドオフ制御シーケンスの説明図 フェムト基地局の無線部休止状態から無線部起動状態へ遷移する制御シーケンス（端末の通信セッションありの場合）の説明図 本発明の実施形態におけるフェムト基地局の構成図 フェムト基地局またはマクロ基地局において端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅからＩｄｌｅに遷移する判定処理についての説明図 フェムト基地局またはマクロ基地局の通信状態遷移判定部において端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅからＩｄｌｅに遷移する判定アルゴリズムの説明図 フェムト基地局またはマクロ基地局において端末の通信状態がＩｄｌｅからＡｃｔｉｖｅに遷移する判定処理の説明図 フェムト基地局またはマクロ基地局の通信状態遷移判定部において端末の通信状態がＩｄｌｅからＡｃｔｉｖｅに遷移する判定アルゴリズムの説明図 本発明の実施形態におけるフェムト基地局の電源ボタンのユーザインタフェースに関する説明図 本発明の実施形態におけるフェムト基地局の電源ボタン設定モードによる電源ON/OFF動作の説明図 本発明の実施形態におけるフェムト基地局の起動停止時間情報の説明図 本発明の実施形態におけるフェムト基地局の電源制御部の動作に関する説明図 本発明の実施形態におけるマクロ基地局の構成図 本発明の実施形態における管理装置の構成図 本発明の実施形態における管理装置における端末ID・フェムト基地局ID情報の説明図

まず、本発明に係る無線通信システムは、第１の基地局と、第１の基地局の電波到達範囲内に在って、第１の基地局の電波到達範囲よりも狭い電波到達範囲を有する第２の基地局と、第１の基地局と第２の基地局を管理する管理装置と、を有する無線通信システムにおいて、第２の基地局の電波到達範囲に端末が存在することを検出する手段と、第１の基地局の受信電力を測定する手段と、第１の基地局からの受信電力が所定値以上の場合に、第１の基地局のＩＤを管理装置に通知する手段と、通信中の端末ＩＤを抽出する手段と、抽出した端末ＩＤを管理装置に通知する手段と、端末と、第１の基地局又は前記第２の基地局との通信量を検出する手段と、通信量が所定値より大きいか否かを判定する手段と、第２の基地局と端末との通信セッションを第１の基地局にハンドオフさせる手段と、を有し、第２の基地局と通信している端末の通信量が、所定値より小さい場合に、第２の基地局が、第１の基地局に通信セッションをハンドオフさせることを特徴とする。具体的には、まず、第２の基地局に相当するフェムト基地局が周囲の第１の基地局に相当するマクロ基地局の受信電力をもとに、受信電力がある閾値以上のマクロ基地局のIDを管理装置に通知する。そして、端末がフェムト基地局と通信を開始したら、端末IDとフェムト基地局IDを管理装置に通知する。次に、フェムト基地局と通信している端末の通信状態がActive状態からIdle状態に遷移したことをフェムト基地局で検出し、フェムト基地局は、周辺のマクロ基地局に通信セッションをハンドオフさせてから休止状態に入る。その休止状態においては、フェムト基地局は、後述の起動信号を検出する機能ブロックのみ起動しておき、それ以外の機能ブロックの電源供給をストップする。これにより、フェムト基地局が休止状態に入っても、端末の通信セッションはマクロ基地局経由の通信で維持し続けることが可能となる。

また、第２の基地局は、第１の基地局に通信セッションをハンドオフさせた後、端末と無線の送受信を行わない、或いは、第１の基地局と端末との通信セッションを第２の基地局にハンドオフさせる手段を有しており、第１の基地局と通信している端末の通信量が所定値より大きい場合には、第１の基地局が第２の基地局に通信セッションをハンドオフさせることを特徴とし、第１の基地局は複数あって、第２の基地局から複数の第１の基地局へハンドオフする際に、最も受信電力の大きい基地局に、通信セッションをハンドオフさせることを特徴とする。具体的には、端末の通信状態がIdle状態からActive状態に遷移したことをマクロ基地局で検出した場合、マクロ基地局から管理装置にフェムト基地局の起動確認の制御メッセージを通知する。この制御メッセージには、Idle状態からActive状態に遷移した端末のIDを含める。管理装置は、フェムト基地局の起動確認の制御メッセージを送ってきたマクロ基地局のIDをもとにして、マクロ基地局に登録されているフェムト基地局の候補を抽出し、前記の端末IDとフェムト基地局IDの関係から起動すべきフェムト基地局を特定する。管理装置は、特定されたフェムト基地局に対して、ある特定フォーマットの起動信号を送付することによってフェムト基地局を起動する。フェムト基地局は、休止状態においても特定フォーマットの検出を行う機能ブロックのみ起動しているので、管理装置から送信された起動信号によって起動することができる。そして、フェムト基地局が立ちあがったら、端末の通信セッションをマクロ基地局からフェムト基地局にハンドオフさせることにより、フェムト基地局経由で通信を続ける。この場合、端末の通信状態がIdle状態からActive状態に遷移した際に、フェムト基地局を休止状態から起動させ、マクロ基地局からフェムト基地局にハンドオフをさせるため、マクロ基地局で維持していた通信セッションを引き継ぐことにより通信を継続することができる。その結果、休止状態からフェムト基地局が立ちあがった場合は、従来の技術では端末が初期接続を行うため通信セッション確立から行う必要があったが、本構成によれば通信セッションはマクロ基地局からハンドオフで受け継ぐため、通信セッション確立までのオーバヘッド時間が削減することが可能となる。

さらに、第２の基地局の電波到達範囲に端末が存在することを検出した後に、発呼処理を行っている端末が一つもない状態が一定時間以上継続した場合に、第２の基地局は、無線部への電源供給を止め、端末と無線通信を行わないことを特徴とする。具体的には、フェムト基地局配下に端末が存在しないことが一定時間継続した場合や、フェムト基地局配下に端末が存在している場合でも、発呼処理を行っている端末が一つもない状態が一定時間以上継続した場合には、フェムト基地局は休止状態となる。

なお、休止状態に入る直前に、フェムト基地局の周辺マクロ基地局からの受信電力がある一定の閾値以上であるマクロ基地局IDを管理装置に通知することによって、フェムト基地局と周辺マクロ基地局の情報を更新してもよく、休止状態においては、起動信号を検出する機能ブロックの電源供給をずっとしていてもよいし、起動信号を検出する機能ブロックの電源供給を一定期間した後、一定期間電源供給をとめるのを繰り返す間欠動作としてもよい。

また、第２の基地局から、ハンドオフ要求がなされ、管理装置からゲートウェイ装置へ経路切替要求が出された後に、第２の基地局から第１の基地局へハンドオフされることが好ましい。よって、フェムト基地局で端末の通信状態がActiveな時間以外を休止状態にするため、定期的に送信する報知信号を抑制することが可能となり、周囲に対する干渉低減を図ることができる。

次に、本発明に係るフェムト基地局は、マクロ基地局の第１の電波到達範囲内に在って、第１の電波到達範囲よりも狭い第２の電波到達範囲を有するフェムト基地局であって、フェムト基地局は、第２の電波到達範囲に端末が存在することを検出する手段と、マクロ基地局の受信電力を測定する手段と、マクロ基地局からの受信電力が所定値以上の場合に、マクロ基地局のＩＤを管理装置に通知する手段と、通信中の端末ＩＤを抽出する手段と、抽出した端末ＩＤを前記管理装置に通知する手段と、端末と、マクロ基地局又はフェムト基地局との通信量を検出する手段と、通信量が所定値より大きいか否かを判定する手段と、フェムト基地局と端末との通信セッションをマクロ基地局にハンドオフさせる手段と、を有し、フェムト基地局と通信している端末の通信量が、所定値より小さい場合に、マクロ基地局に通信セッションをハンドオフさせることを特徴とする。

また、マクロ基地局に通信セッションをハンドオフさせた後、端末と無線の送受信を行わないことを特徴とし、マクロ基地局と通信している端末の通信量が、所定値より大きい場合に、マクロ基地局から通信セッションがハンドオフされることを特徴とする。

さらに、マクロ基地局は、複数あって、フェムト基地局と通信している端末の通信量が、所定値より小さい場合に、複数のマクロ基地局のうち、最も受信電力の大きい基地局に、通信セッションをハンドオフさせることを特徴とする。

また、フェムト基地局の電波到達範囲に端末が存在することを検出した後、発呼処理を行っている端末が一つもない状態が一定時間以上継続した場合に、フェムト基地局は、端末と、無線通信を行わないことを特徴とし、電源制御部は、無線部への電源供給を止めることを特徴とする。

また、ハンドオフ要求を受けて、管理装置からゲートウェイ装置へ経路切替要求が出された後に、フェムト基地局から、マクロ基地局へハンドオフされることを特徴とし、フェムト基地局は、有線インターフェースを有し、無線部への電源供給を止めた場合に、有線インターフェースの、外部からの起動信号を検出する起動信号検出部に電源供給し、起動信号検出部が、外部からの起動信号を検出すると、無線部と、有線インターフェースの電源供給を再開することを特徴とする。

以下、本発明の実施形態における無線システムの全体構成について、図１を用いて説明する。端末106aは、アプリケーションサーバ108と通信を行っている。ゲートウェイ装置101は、端末への通信経路をマクロ基地局制御局102a経由とするか、フェムト基地局制御局104a経由とするか切り替える機能を持つ。図１の例では、端末106aは、マクロ基地局103aとフェムト基地局105aのどちらにも接続可能であるエリアを示している。また、端末106aとマクロ基地局103aの無線通信方式と、端末106aとフェムト基地局105aの無線通信方式が異なっている場合であってもよい。

マクロ基地局制御局102aは、配下に複数のマクロ基地局103a、103b、103c・・に対応しており、端末106aがマクロ基地局103aと通信セッションを確立するための処理を行う。ここで、マクロ基地局103aとは広域エリアをカバーする基地局を意味し、フェムト基地局105aはマクロ基地局に比べて狭いエリアをカバーする基地局を意味している。このため、マクロ基地局とピコ基地局の関係や、フェムト基地局とピコ基地局の関係についてもエリアでカバーする関係が広いか狭いかによって区別している。

同様にフェムト基地局制御局104aも、配下に複数のフェムト基地局105a、・・・に対応しており、通信セッション確立のための処理を行う。ここで、以降の説明に用いる端末の通信状態に関して、図２（a）、図２（ｂ）を用いて説明する。

図２（a）に、端末の通信状態変化の例を示す。端末106aは、電源OFFの状態では無線通信システムとして認知されていない状態であり、この状態をNull状態と定義する。電源をONすると、どの基地局に従属するかという位置登録処理がなされる。位置登録を終わった段階においてもNull状態と定義する。端末が通信を開始する処理（発呼）がなされると、通信セッションを確立する。通信セッションが確立された状態で、データ通信がなされている状態をActive状態と定義する。一定時間経過すると、明示的なデータ通信がなされない状態が続き、通信セッションを維持するためのパケットのみの通信状態になる。この状態をIdle状態と定義する。ユーザが呼切断をすると、Null状態に遷移する。

図２（ｂ）に、端末の通信状態遷移の説明図を示す。Null状態から発呼によってActive状態に遷移する。Active状態からIdle状態への遷移は通信セッション維持のためのパケット以外の通信がなくなった場合に発生し、Idle状態からActive状態にはデータ通信が発生した場合に遷移する。また、Active状態、Idle状態のいずれであっても、呼切断がなされるとNull状態に遷移する。

図３を用いて、本発明の実施形態の動作シーケンス概要について説明する。フェムト基地局105aの無線部起動状態において、端末106aが通常の手順に従ってフェムト基地局105aを経由して通信を行っている。フェムト基地局105aは、この端末の通信状態を監視しており、通信状態がActive状態からIdle状態に遷移したことを検出すると、通信セッションをマクロ基地局103aに移行するハンドオフを行う。その後、フェムト基地局105aは無線部休止状態に入る。端末の通信がIdle状態であっても、通信セッションはマクロ基地局103a経由で保持されることになる。その後、端末106aが通信を再開した場合に、マクロ基地局103aは管理装置107にフェムト起動確認の制御メッセージを通知し、管理装置はフェムト基地局105aを特定して無線部起動確認の制御メッセージによって無線部を起動する。その後、マクロ基地局103aからフェムト基地局105aにハンドオフすることによって、通信セッションをフェムト基地局105a経由に変更する。

以下に、本発明の実施形態の詳細について、図面を用いて説明する。図４(a)に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局における周辺基地局情報収集の制御シーケンスに関する説明図を示す。フェムト基地局105aは、周囲のマクロ基地局103a、103bから定期的に送信されている報知信号を受信し、報知信号の受信電力を測定し、報知信号に含まれている基地局IDやセクタIDを抽出して周辺基地局情報のデータベースとして蓄積する。フェムト基地局起動時にデータベースを新規に作成し、その後、一定の間隔でデータベースの更新を行うものとする。

図４(b)に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局における周辺基地局情報の説明図を示す。例えば、マクロ基地局103aの基地局IDが10001で、マクロ基地局103bの基地局IDが10003の例を示している。マクロ基地局103a、103bの報知信号を受信して、データベースを更新する際には、周辺基地局IDが10001と10003の受信電力の値と、最終更新時刻のタイムスタンプを更新する。このとき、周辺基地局IDが10002の信号については受信されなかったのでタイムスタンプを更新しない。データベースを更新する際には、最終更新時刻とデータベース更新時の時刻の差分を調べることにより、一定時間以上の間、データの更新が行われていない情報要素については削除して、周囲基地局の情報を最新に保つ。また、i回目のデータベース更新時において、報知情報を受信して測定した受信電力の値をX(i)とし、データベースに記録されている平均受信電力の値をY(i)とした場合、次の数式１によって平均受信電力を移動平均によって計算する。

（数１） Ｙ（ｉ＋１）＝ａ×Ｘ（ｉ）＋（１−ａ）×Ｙ（ｉ）
ここで、aを0から1の係数とする。また、別の実施形態としては、一定期間内の間、受信した受信電力の値Ｘ（ｉ−ｎ），…，Ｘ（ｉ）の単純平均値をY(i+1)として更新してもよい。

図５（a）に、管理装置におけるフェムト基地局の周辺基地局情報取得シーケンスの説明図を示す。１つないし複数のフェムト基地局105a、105b・・は、図４（ｂ）にて説明した周辺基地局情報を得ると、管理装置107に周辺基地局情報登録の制御メッセージによって情報を通知する。制御メッセージには、フェムト基地局IDと図４（ｂ）で示した情報を全て含めて通知する。この制御メッセージの通知契機としては、フェムト基地局105a、105b、・・・に周辺基地局情報がある条件になってから、一定の周期タイマがタイムアウトした時点であってもよいし、周辺基地局情報の更新がN回（Nは1以上の整数）なされた時点であってもよい。

図５（ｂ）に、管理装置におけるフェムト基地局の周辺基地局情報の説明図を示す。制御メッセージに含まれているフェムト基地局IDをインデックスとして、フェムト基地局IDがデータベースになければ、新規に図４（ｂ）の情報をすべて登録し、フェムト基地局IDが既にデータベースにあれば、図４（ｂ）の情報を全てアップデートする。上記は、最終更新時刻に関しては、図４（ｂ）の最終更新時刻をそのまま使う実施例であるが、別の実施例として、管理装置がデータベースを更新したときの時刻を最終更新時刻として更新してもよい。

データベースを更新する際には、最終更新時刻とデータベース更新時の時刻の差分を調べることにより、一定時間以上の間、データの更新が行われていない情報要素については削除して図５（ｂ）の情報を最新に保つ。

また、k回目の制御メッセージにて通知された平均受信電力の値をY(k)として、データベースに記録されている平均受信電力の値をZ(i)とした場合、次の数式２によって移動平均によって更新してもよい。ここで、bは0から１の係数である。

（数２） Ｚ（ｋ＋１）＝ｂ×Ｙ（ｋ）＋（１−ｂ）×Ｙ（ｋ）
また、別の実施形態としては、一定期間内の間、制御メッセージによって通知された平均受信電力値Ｙ（ｋ−ｍ），…，Ｙ（ｋ）の単純平均値をY(k+1)として更新してもよい。

管理装置107にフェムト基地局105aの周辺基地局情報を設定する方法として、別の実施形態について以下に説明する。管理装置107にWebサーバ機能を設けることによって、通信事業者の保守端末から保守者が管理装置のWEBサーバにアクセスして、フェムト基地局の周辺基地局情報を設定してもよい。また、家庭のユーザがPCから管理装置107のWeｂサーバにアクセスして、フェムト基地局の周辺基地局情報を設定してもよい。

また、本発明における別の実施形態として、管理装置107にフェムト基地局105aの周辺基地局情報を集約するのではなく、フェムト基地局105aの周辺基地局であるマクロ基地局103a、103b、・・・にフェムト基地局105aの周辺基地局情報を通知する場合もある。具体的には、フェムト基地局105aは、図４（ｂ）で最終更新時刻が一定時間以内の周辺基地局IDをもつ基地局宛てに周辺基地局情報を通知する。

図６(a)に、端末における周辺基地局情報収集の制御シーケンスに関する説明図を示す。端末106aの周囲にあるフェムト基地局105a、マクロ基地局103a、103b、・・・が定期的に送信している報知信号を端末106aで受信して、その受信電力を記録する。図４(a)で説明した方法と同様な方法で平均受信電力を記録する。

図６（b）に、端末における周辺基地局情報の説明図を示す。図４（ｂ）で説明した情報を基本的に同じであるが、フェムト基地局105aが送信している報知信号の受信電力を含んでいる点が異なる。

図７に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局の無線部起動状態から無線部休止状態へ遷移する制御シーケンスの説明図を示す。ここで、図４、図５で説明した制御シーケンスが実施済であり、管理装置107には既にフェムト基地局105aの周辺基地局情報は存在していることを前提としている。まず、端末106aは、図６で説明した周辺基地局の情報取得を行う。フェムト基地局105aの無線部も起動状態であり、端末106aで周辺基地局の受信電力が最も高いものがフェムト基地局105aであった場合、端末106aは、フェムト基地局105aにアクセス制御メッセージを通知して、通信セッションを確立する。これにより、ゲートウェイ装置101とフェムト基地局105a間のデータ通信パスと、フェムト基地局105aと端末106a間でデータ通信パスを確立して通信を行うことができる。この時点で、フェムト基地局105aは、端末の通信状態がNull状態からActive状態に遷移したことを認識する。

フェムト基地局105aは、端末ID・フェムト基地局ID通知の制御メッセージを管理装置107に送信する。管理装置107は、端末ID・フェムト基地局ID通知を受け取ると、端末IDとフェムト基地局IDの対応関係をデータベースとして保持し、図２０に示すように最終更新時刻のタイムスタンプを押して保持する。管理装置107は、フェムト基地局105aに端末ID・フェムト基地局ID通知応答の制御メッセージを送信する。

通信セッションが確立されると、図１に示した端末106aはアプリケーションサーバ108とゲートウェイ装置101を介して通信を行うことができる。説明の簡略化のために図９ではアプリケーションサーバ108や、フェムト基地局制御局104aを記載していない。通信セッションやデータ通信パスの確立については、通信システムが準拠する標準通信方式の手順に従うことで実現できる。

通信を行っている間、フェムト基地局105aは、端末の通信状態がActive状態からIdle状態へ遷移するか判定処理を行っている。一定時間の送受信パケット数や送受信データバイト数（ビット数）が閾値よりも小さくなった場合に、通信がActive状態からIdle状態に遷移したと判断する。もし、通信がActive状態からIdle状態に遷移したと判定した場合は、フェムト基地局105aはマクロ基地局103aに端末106aをハンドオフさせる処理を行う。ここで、フェムト基地局105aは、通信の初期設定時に、端末106aからアクセス制御メッセージによって図６に示した端末における周辺基地局情報を取得しており、フェムト基地局105aは最も受信電力の大きいマクロ基地局103aを決定することができるため、マクロ基地局103aへのハンドオフ実行が可能であると判断する。

また、別の実施例としては、端末の通信状態がActive状態からIdle状態に遷移したことによってマクロ基地局へのハンドオフを決定した後、アクセス制御メッセージで通知されている周辺基地局情報は既に時間が経過して古い情報であるため、フェムト基地局105aから端末106aに対して周辺基地局情報をあげるように指令する制御メッセージを送信し、端末における周辺基地局情報を更新してからマクロ基地局103aへのハンドオフ実行を行う。

フェムト基地局105aからマクロ基地局103aへのハンドオフの実行方法については、後述の図８にて説明する。このハンドオフが成功したことをフェムト基地局105aが認識すると、無線部を休止した状態になる。通信セッションは、マクロ基地局103aを介して端末106aとゲートウェイ装置101の間で維持されることになる。図８に、フェムト基地局からマクロ基地局へのハンドオフ制御シーケンスの説明図を示す。フェムト基地局105aは、管理装置107にハンドオフ要求の制御メッセージを送付する。このハンドオフ要求にハンドオフ先となるマクロ基地局103aのIDを入れて通知する。管理装置107は、ハンドオフ先のマクロ基地局103aに対してハンドオフ要求を通知する。マクロ基地局103aはハンドオフ要求を受け取るとハンドオフのための設定をしてからハンドオフ要求応答を管理装置107に通知する。ハンドオフのための設定とは、無線リソースの確保や、端末106aと通信が行えるようにパラメータを設定することを意味している。管理装置107は、ハンドオフ要求応答を受け取ると、ゲートウェイ装置101に経路切替要求の制御メッセージを通知する。ゲートウェイ装置101は、経路切替要求の制御メッセージを受信すると、これまでフェムト基地局105aとパケットを転送していたものをマクロ基地局103a側への切り替え処理を実行して、経路切替要求応答の制御メッセージを管理装置107に通知する。管理装置107は、経路切替要求応答の制御メッセージを受信すると、フェムト基地局105aにハンドオフ要求応答の制御メッセージを通知する。これによって、通信経路をマクロ基地局103a経由に切り替えることができる。

また、ハンドオフの他の実施形態として、フェムト基地局105aがマクロ基地局103aにハンドオフ可能であることを前述の手段により知っている場合には、図８のハンドオフ処理の制御シーケンスを行わずに、無線部を休止状態にするか、報知信号の送信を停波、もしくは送信電力を極端に絞る方法もある。この場合、フェムト基地局105aの報知信号が停波、もしくは極端に弱くなったことを、端末106aが検出して、自律的にマクロ基地局103aにハンドオフを行うことになる。

また、フェムト基地局105aが端末106aに明示的にハンドオフ要求の制御メッセージを通知して、端末106aからマクロ基地局103aにハンドオフ要求をあげる方法もある。上記に記載したハンドオフ方法以外にも、標準で定められた方法に従ってハンドオフを実行してもよい。

図９に、フェムト基地局の無線部休止状態から無線部起動状態へ遷移する制御シーケンス（端末の通信セッションがない場合）の説明図を示す。ここで図６、図５で説明した制御シーケンスが実施済であり、管理装置107には既にフェムト基地局105aの周辺基地局情報は存在していることを前提としている。フェムト基地局105aは無線部休止状態であるため、端末106aは図６に示した周辺基地局情報を収集する際にはマクロ基地局103a、103b、・・・の情報しか収集されない。次に、端末106aにおける周辺基地局のうち、マクロ基地局103aが最も平均受信電力が大きかった場合、端末106aはマクロ基地局103aにアクセス制御メッセージを通知し、通信セッションの確立を行う。これにより、ゲートウェイ装置101とマクロ基地局103a間、マクロ基地局103aと端末106a間のデータ通信パスが確立されて通信が行われることになる。この時点で、マクロ基地局103aは端末の通信状態がNullからActiveに遷移したことを認識する。マクロ基地局103aは、端末の通信状態がNullからActiveに遷移したことを検出すると、管理装置107にフェムト起動確認の制御メッセージを通知する。フェムト起動確認の制御メッセージには、マクロ基地局103aの基地局IDと端末106aの端末IDが含まれているものとする。管理装置107は、フェムト起動確認の制御メッセージを受け取ると、制御メッセージを送信したマクロ基地局103aの基地局IDをインデックスとして図７（ｂ）に示した周辺基地局IDと同じ項目を検出する。検出した項目にあるフェムト基地局IDのリストを作成する。ここで、図７のシーケンスで登録されたフェムト基地局IDと端末IDの対応する情報をチェックする。その後、フェムト起動確認の制御メッセージに含まれている端末IDに対応しているフェムト基地局IDを抽出する。管理装置107は、抽出されたフェムト基地局IDを持つ全てのフェムト基地局に対して、無線部起動確認の制御メッセージを通知する。フェムト基地局105aは、無線部起動確認の制御メッセージを受け取ると、もし無線部が休止状態であれば無線部を起動し、起動状態であればそのままとして、無線部起動確認応答の制御メッセージを管理装置107に通知する。管理装置107は、無線部起動確認応答の制御メッセージを受け取ると、フェムト起動確認応答の制御メッセージをマクロ基地局103aに通知する。マクロ基地局103aは、フェムト起動確認応答の制御メッセージを受信すると、周辺基地局情報要求の制御メッセージを通知する。端末106aは周辺基地局情報要求の制御メッセージを受信すると、図６に示した周辺基地局情報を収集して、周辺基地局情報更新の制御メッセージによってマクロ基地局103aに通知する。ここで、マクロ基地局103aが明示的に周辺基地局情報要求によって端末106aに周辺基地局の情報収集のトリガをかける例を示したが、端末106aが周期的に周辺基地局情報更新の制御メッセージをマクロ基地局103aにあげてくるシステムでは、マクロ基地局103aから周辺基地局情報要求の制御メッセージ送信を不要としてもよい。マクロ基地局103aは、更新された周辺基地局情報の中にフェムト基地局105aがあることにより、フェムト基地局105aへのハンドオフ実行が可能であると判断する。

マクロ基地局103aからフェムト基地局105aへのハンドオフの実行方法については、後述の図１０にて説明する。また、前述の別の実施形態として、管理装置107にフェムト基地局105aの周辺基地局情報を集約せずに、フェムト基地局105aの周辺基地局であるマクロ基地局103a、103b、・・・にフェムト基地局105aの周辺基地局情報を通知している場合には、マクロ基地局103aにフェムト基地局105aの周辺基地局情報を保持している。この場合は、管理装置107におけるフェムト検索の処理をマクロ基地局103aで行い、該当するフェムト基地局105aが見つかった場合、マクロ基地局103aからフェムト基地局105aに無線部起動確認の制御メッセージを通知してもよい。フェムト基地局105aは、無線部起動確認の制御メッセージを受信すると無線部が休止していれば起動し、起動していればそのままとして無線部起動確認応答の制御メッセージをマクロ基地局103aに通知する。その後は図１１記載のマクロ基地局103aから端末106aに周辺基地局要求の制御メッセージを通知するのと同様なシーケンスによって実現できる。このようにして、管理装置107が担っていたフェムト検索や無線部起動確認などに関する機能をマクロ基地局103aが担ってもよい。

図１０に、マクロ基地局からフェムト基地局へのハンドオフ制御シーケンスの説明図を示す。マクロ基地局103aは、管理装置107にハンドオフ要求の制御メッセージを送付する。このハンドオフ要求にハンドオフ先となるフェムト基地局105aのIDを入れて通知する。管理装置107は、ハンドオフ先のフェムト基地局105aに対してハンドオフ要求を通知する。フェムト基地局105aはハンドオフ要求を受け取るとハンドオフのための設定をしてからハンドオフ要求応答を管理装置107に通知する。ハンドオフのための設定とは、無線リソースの確保や、端末106aと通信が行えるようにパラメータを設定することを意味している。管理装置107は、ハンドオフ要求応答を受け取ると、ゲートウェイ装置101に経路切替要求の制御メッセージを通知する。ゲートウェイ装置101は、経路切替要求の制御メッセージを受信すると、これまでマクロ基地局103aとパケットを転送していたものをフェムト基地局105a側への切り替え処理を実行して、経路切替要求応答の制御メッセージを管理装置107に通知する。管理装置107は、経路切替要求応答の制御メッセージを受信すると、マクロ基地局103aにハンドオフ要求応答の制御メッセージを通知する。これによって、通信経路をフェムト基地局105a経由に切り替えることができる。

また、マクロ基地局103aが明示的にハンドオフ要求で実行しなくても、端末106aが周期的に図６に示した周辺基地局情報を収集して、フェムト基地局105aの報知信号の受信電力が強く受信されると、端末106aからフェムト基地局105aへのハンドオフトリガーとなる制御メッセージを通知することによってハンドオフを実行してもよい。また、マクロ基地局103aが端末106aに明示的にハンドオフ要求の制御メッセージを通知して、端末106aからフェムト基地局105aにハンドオフ要求をあげてもよい。上記に記載したハンドオフ方法以外にも、標準で定められた方法に従ってハンドオフを実行してもよい。

図１１に、フェムト基地局の無線部休止状態から無線部起動状態へ遷移する制御シーケンス（端末の通信セッションがある場合）の説明図を示す。ここで図６、図５で説明した制御シーケンスが実施済であり、管理装置107には既にフェムト基地局105aの周辺基地局情報は存在していることを前提としている。端末106aはマクロ基地局103aを経由してゲートウェイ装置101と通信セッションを維持しており、端末の通信状態はIdle状態である。マクロ基地局103aは、端末の通信状態がIdleからAvtiveに遷移するか監視している。一定時間の送受信パケット数やデータ通信バイト数（ビット数）が閾値よりも大きくなった場合に、通信がIdle状態からActive状態に遷移したと判断する。ここで、通信セッション維持のパケット数やデータ通信バイト数では、Idle状態からActive状態に遷移したと誤検出しないような閾値が設定されているものとする。通信がIdle状態からActive状態に遷移したと判断したマクロ基地局103aは、管理装置107にフェムト起動確認の制御メッセージを通知する。これ以降の制御シーケンスについては、図９にて説明したものと同様である。

また、前述の別の実施形態として、管理装置107にフェムト基地局105aの周辺基地局情報を集約せずに、フェムト基地局105aの周辺基地局であるマクロ基地局103a、103b、・・・にフェムト基地局105aの周辺基地局情報を通知している場合には、前述のように、管理装置107が担っていたフェムト検索や無線部起動確認などに関する機能をマクロ基地局103aが担ってもよい。

図１２に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局の構成図を示す。フェムト基地局は、１つないし複数のアンテナ1001a、無線部1002、制御部1007、有線インタフェース1014、電源制御部1011とで構成されている。以下に各構成ブロックの機能について説明する。無線部1002は、無線受信部1003、無線送信部1004、周辺基地局受信電力測定部1005、通信状態遷移判定部1006で構成されている。無線受信部1003は、アンテナ1001aからの受信信号をフィルタリング処理し、ベースバンド帯域のアナログ信号に変換した後、ディジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）し、ベースバンド信号処理として復調、復号処理を行うブロックである。無線送信部1005は、ベースバンド信号処理で符号化、変調処理したディジタル信号をアナログ信号に変換（Ｄ／Ａ変換）し、周波数帯域の変換と電力増幅を行ってアンテナ1001aから送信する信号を生成するブロックである。周辺基地局受信電力測定部1005は、無線受信部1003の出力を利用して、周辺基地局のサーチャとして機能し、周辺基地局の受信電力を測定する。通信状態遷移部1006は、図７のシーケンスにおける端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅ→Ｉｄｌｅに遷移する判定処理を行う。詳しくは図１３にて後述する。

制御部1007では、制御処理部1008が図７、図８、図９、図１０、図１１制御シーケンスに記載された処理を行う。制御処理部1008が扱うデータベースとして、周辺基地局情報1009と起動停止時間情報1010がある。周辺基地局情報1009は、図４（ｂ）のデータを示しており、無線部1002の周辺基地局受信電力測定部1005で測定した受信電力の情報を基地局IDごとに記録したものである。起動停止時間情報1010については、詳しくは図１６にて後述する。

また、制御処理部1008では、フェムト基地局配下に端末がいないことを検出した場合、電源制御処理部1013に通知して、電源供給をとめて休止状態とする。
また、制御処理部1008では、フェムト基地局配下に端末がいることを検出した後、発呼処理を行っている端末が一つもない状態が一定時間以上継続した場合についても、電源制御処理部1013に通知して、電源供給をとめて休止状態とする。有線インタフェース1014は、有線送信部1015と有線受信部1016と、起動信号検出部1017とで構成される。有線送信部1015と有線受信部1017の構成は、イーサ回線の通信回路、光回線の通信回路、ADSL回線の通信回路、PLC（Power Line Communications）の通信回路などであってもよい。起動信号検出部1017では、有線受信部1016の出力から、特別なフォーマットのパケット（マジックパケット）を受信したことを検出すると、電源制御部1011に通知する。例えば、IPヘッダに続いて、0xffffffffffff（6bytes）と、有線インタフェース1014のMACアドレス（6bytes）が16回連続する102bytesのデータを持つUDPデータグラムを起動信号検出部1017で検出した場合にマジックパケットを検出したとしてもよい。ここで、マジックパケットは装置が識別できればよく、フォーマットは上記以外のものであってもよい。電源制御部1011は、電源ボタンON/OFF検出部1012と電源制御処理部1013とで構成されている。電源ボタンON/OFF検出部1012は図１６にて後述する。電源制御処理部1013は、無線部1002、制御部1007、有線インタフェース1014の電源ONとOFFを行う。有線インタフェース1014の起動信号検出部1017で特殊パケットによる起動信号を検出し、電源制御処理部1013に通知された場合、特殊パケットのフォーマットの違いによって、無線部1002のみを起動する場合、制御部1011を起動する場合、有線インタフェース1014を起動する場合を区別してもよい。上記の例で、0xffffffffffff（6bytes）の下位3bitで最下位の1ビット目を無線部1002とし、2ビット目を制御部1007とし、3ビット目を有線インタフェース1014に割り当て、ビットに１が立っていれば起動、そうでなければ起動しないようにしてもよい。また、このフォーマットのみに限定されるものではなく、特殊パケットがフォーマットによって区別することができればよい。ただし、有線インタフェース1014では有線受信部1016と起動信号検出部1017は常に起動しているものとする。また、電源制御処理部1013は、電源のON・OFFを制御部1007の制御処理部1008の指令や、電源ボタンON/OFF検出部1012によって起動、停止を行うこともできる。

図１３（a）に、フェムト基地局またはマクロ基地局において端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅ→Ｉｄｌｅに遷移する判定処理についての説明図を示す。一定時間T1の間の通信量を測定し、通信量が閾値以上の場合には通信がActive状態であると判定し、通信量が閾値より小さくなってから一定時間T2時間以上が経過した場合にIdle状態に遷移したと判定する。図の例ではT1=T2の例を示している。

図１３（ｂ）に、フェムト基地局またはマクロ基地局の通信状態遷移判定部において端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅ→Ｉｄｌｅに遷移する判定アルゴリズムの説明図を示す。まず、このアルゴリズムがスタートする時点における端末の通信状態はActive状態であるとする（ステップ1201）。端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅからＩｄｌｅへ遷移する可能性を検出してからカウントアップをする通信Idle候補カウンタnを0に初期化する（ステップ1202）。

次に、T1時間あたりの通信量Xを測定する（ステップ1203）。ここで、通信量Xは、通信状態遷移判定部1006で処理されるパケット数であって、フェムト基地局105aとして無線区間で送受信されるパケット数を意味する。他の実施例として、通信量Xは送受信バイト数や、送受信ビット数であってもよい。次に、通信量Xが閾値1(Thr1)より小さいかどうか判断する（ステップ1204）。もし、通信量Xが閾値1(Thr1)より小さければ、ステップ1205へ、そうでなければ最初のステップ1201に戻る。通信Idle候補カウンタnの値を１つ増やす（ステップ1205）。通信Idle候補カウンタnの値が閾値2(Thr2)より大きいかどうか判断する（ステップ1206）。もし、通信Idle候補カウンタnの値が閾値2(Thr2)より大きい場合は、端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅからＩｄｌｅに遷移したと判断し（ステップ1207）、そうでなければ、ステップ1203に戻る。

図１３（ｂ）の例では、通信Idle候補カウンタnを用いて、n*T1 > T2となった場合に端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅからＩｄｌｅに遷移したと判断するアルゴリズムであるが、通信量Xが閾値1(Thr1)より小さくなった最初の時刻からの経過時間を計測して、T2を超えた場合に端末の通信状態がＡｃｔｉｖｅからＩｄｌｅに遷移したと判断するアルゴリズムであってもよい。

図１４（a）に、フェムト基地局またはマクロ基地局において端末の通信状態がＩｄｌｅ→Ａｃｔｉｖｅに遷移する判定処理の説明図を示す。一定時間T3の間の通信量を測定し、通信量が閾値以下の場合は通信がIdle状態と判定し、通信量が閾値より大きくなってから一定時間T4時間以上が経過した場合にActive状態に遷移したと判定する。図の例ではT3=T4の例を示している。

図１４（ｂ）に、フェムト基地局またはマクロ基地局の通信状態遷移判定部において端末の通信状態がＩｄｌｅ→Ａｃｔｉｖｅに遷移する判定アルゴリズムの説明図を示す。まず、このアルゴリズムがスタートする時点における端末の通信状態はIdle状態であるとする（ステップ1301）。端末の通信状態がＩｄｌｅからＡｃｔｉｖｅへ遷移する可能性を検出してからカウントアップをする通信Active候補カウンタmを0に初期化する（ステップ1302）。次に、T3時間あたりの通信量Yを測定する（ステップ1303）。ここで、通信量Yは、通信状態遷移判定部1006で処理されるパケット数であって、フェムト基地局105aとして無線区間で送受信されるパケット数を意味する。他の実施例として、通信量Yは送受信バイト数や、送受信ビット数であってもよい。次に、通信量Yが閾値3(Thr3)より大きいかどうか判断する（ステップ1304）。もし、通信量Yが閾値3(Thr3)より大きければ、ステップ1305へ、そうでなければ最初のステップ1301に戻る。通信Active候補カウンタmの値を１つ増やす（ステップ1305）。通信Active候補カウンタmの値が閾値4(Thr4)より大きいかどうか判断する（ステップ1306）。もし、通信Active候補カウンタmの値が閾値4(Thr4)より大きい場合は、端末の通信状態がＩｄｌｅからＡｃｔｉｖｅに遷移したと判断し（ステップ1307）、そうでなければ、ステップ1303に戻る。図１４（ｂ）の例では、通信Active候補カウンタmを用いて、m*T3 > T4となった場合に端末の通信状態がＩｄｌｅからＡｃｔｉｖｅに遷移したと判断するアルゴリズムであるが、通信量Yが閾値3(Thr3)より大きくなった最初の時刻からの経過時間を計測して、T4を超えた場合に端末の通信状態がＩｄｌｅからＡｃｔｉｖｅに遷移したと判断するアルゴリズムであってもよい。

図１５（a）に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局の電源ボタンのユーザインタフェースに関する説明図を示す。電源ランプ1401は、電源がついているときに緑色、立ち上がり中は緑色の点滅、電源がOFFの場合には表示しない。また、無線部1002が休止状態の場合は黄色表示など異なる色の表示にしてもよい。また、有線インタフェース1014の有線受信部1016と起動信号検出部1017のみが起動して、それ以外の電源供給がストップしている状況では赤色を表示してもよいし、何も表示しなくてもよい。電源ON/OFFボタン1403は、電源のONとOFFをトグルスイッチするボタンである。このボタンを押したときに、電源ボタン設定モード1402によって動作が異なる。

図１５（ｂ）に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局の電源ボタン設定モードによる電源ON/OFF動作の説明図を示す。電源ボタン設定モード1402が、OFF固定になっている場合には、電源ON/OFFボタン1403が無効となり、必ず全体の電源がOFFになる。電源ボタン設定モード1402が、ボタン優先になっている場合には、電源ON/OFFボタン1403を押すたびに、全体が電源OFF状態→電源ON状態、電源ON状態→電源OFF状態とトグルスイッチになる。電源ボタン設定モード1402が、起動停止信号優先になっている場合には、有線インタフェース1014の有線受信部1016と起動信号検出部1017は常に通電された状態になり、それ以外のブロックについてのON/OFFを切り替える。OFFの状態で、前述の起動信号を表すマジックパケットを検出した場合、もしくは電源ON/OFFボタン1403が押された場合は、全体が起動されてONの状態になる。ONの状態で、マジックパケットによる停止信号を検出した場合、もしくは電源ON/OFFボタン1403が押された場合に、有線インタフェース1014の有線受信部1016と起動信号検出部1017を残して他を電源OFFとする。停止信号の例としては、例えば、IPヘッダに続いて、0xfffffffff000（6bytes）と、有線インタフェース1014のMACアドレス（6bytes）が16回連続する102bytesのデータを持つUDPデータグラムを起動信号検出部1017で検出した場合に停止信号を検出したとしてもよい。ここで、停止信号は装置が識別できればよく、フォーマットは上記以外のものであってもよい。また、停止信号がなかった場合、起動信号を定期的に受信しており、その起動信号が一定時間以上こなかった場合に停止するという方法であってもよい。電源ボタン設定モード1402が、無通信時OFFになっている場合には、有線インタフェース1014の有線受信部1016と起動信号検出部1017は常に通電された状態になり、それ以外のブロックについてのON/OFFを切り替える。OFFの状態で、前述の起動信号を表すマジックパケットを検出した場合、もしくは電源ON/OFFボタン1403が押された場合は、全体が起動されてONの状態になる。ONの状態では、通信が行われていないとフェムト基地局が判断した場合、もしくは電源ON/OFFボタン1403が押された場合に、有線インタフェース1014の有線受信部1016と起動信号検出部1017を残して他を電源OFFとする。ここで、通信が行われていないとフェムト基地局が判断する条件としては、下記の条件があげられる。
（１） フェムト基地局に在圏している端末がいない場合。
（２） フェムト基地局に在圏している１つないし複数の端末全ての通信状態がNull状態であるかActive状態からIdle状態に遷移した場合。

フェムト基地局105aの電源制御部1011を構成する電源ボタンON/OFF検出部は、電源ON/OFFボタン1403のボタンを押す操作を検出する機能ブロックであり、電源制御処理部1013は、上記に示したように 図１５（ｂ）の電源ボタン設定モードによって電源ON/OFF動作を実行する機能ブロックである。

図１６に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局の起動停止時間情報の説明図を示す。フェムト基地局は、起動時刻、停止時刻を日付ごとに整理して記録をログとして保存する。このログ情報から、曜日と停止時刻の時間帯別に整理して、停止時刻から次回の起動時刻までの時間差の平均値を求めて、起動停止時間情報1010として保持する。

図１７に、本発明の実施形態におけるフェムト基地局の電源制御部1011の動作に関する説明図を示す。図１５（ｂ）で電源ボタン設定モード1402が、起動停止信号有線または無通信時OFFになっている場合に、有線インタフェース1014の有線受信部1016と起動信号検出部1017のみ電源を常にONとしてもよい。また、図１６で説明した起動停止時間情報1010を用いて、有線インタフェース1014の有線受信部1016と起動信号検出部1017を間欠受信動作とさせてもよい。起動停止時間情報1010では、曜日と停止時刻によって、次回起動されるまでの平均時間が求められている。このため、次回起動されるまでの平均時間T5に応じて、有線受信部の休止時間T6として、有線受信部1016と起動信号検出部1017の電源をOFFする。そして、休止時間T6に応じて、有線受信部1016と起動信号検出部1017の電源をONとする期間T7を決め、T7を過ぎても起動されることがなかった場合は、再度、有線受信部1016と起動信号検出部1017の電源をOFFとする。この電源をOFFするときの停止時刻を参照し、起動停止時間情報1010を用いて、曜日と停止時刻によって、次回起動されるまでの平均時間T5を参照して、休止時間T6を決めるという動作を繰り返す。

また、停止から起動までの平均値T5によらず、休止時間T6と起動時間T7を曜日ごとに決めてもよい。例えば、平日は18時から24時まで起動して、それ以外の時間をOFFとし、休日は朝9時から24時までをONとするような動作であってもよい。

また、電源ボタン設定モード1402が、起動停止信号有線または無通信時OFFになっている場合における別の実施形態では、最後に有線受信部が信号を受信してから一定時間T8の間、信号が検出されなければ、あらかじめ定められた時間T9の間、有線受信部1016と起動信号検出部1017を電源OFFとして、T9時間が経過したら再度、有線受信部1016と起動信号検出部1017を電源ONとする。

図１８に、本発明の実施形態におけるマクロ基地局の構成図を示す。

マクロ基地局は、１つないし複数のアンテナ1701a、無線部1702、制御部1706、有線インタフェース1709とで構成されている。以下に各構成ブロックの機能について説明する。無線部1702は、無線受信部1703と無線送信部1704と通信状態判定部1705で構成されている。無線受信部1703の機能は、フェムト基地局105aの無線受信部1003と同じ機能を持つ。収容するユーザ数の違いにより、フェムト基地局よりも性能は高く、リソース数も大きいが、機能としては同等である。無線部送信部1704についても、フェムト基地局105aの無線送信部1004と同じ機能を持つ。通信状態判定部1705も、フェムト基地局105aの通信状態判定部1006と同じ機能を持つ。制御部1706は、制御処理部1707とフェムト起動処理部1708とで構成される。制御処理部1707は、上記の制御シーケンスにおけるプロトコルの制御メッセージの送受信等を行う。通信状態判定部1006は、端末の通信状態がNullからActiveへ遷移した場合やＩｄｌｅからＡｃｔｉｖｅ状態に遷移した場合、フェムト起動処理部1708にイベントの発生を通知する。フェムト起動処理部1708は、制御処理部1707を経由して、管理装置107にフェムト起動確認の制御メッセージを通知する。有線インタフェース1709は、有線送信部1710と有線受信部1711とで構成される。有線インタフェース1709は、マクロ基地局制御局102aやゲートウェイ装置101との有線通信を行う通信回路であり、イーサ回線や光回線、専用線などに対応して通信を行う。

図１９に、本発明の実施形態における管理装置の構成図を示す。管理装置107は、制御部1801と有線インタフェース1806とで構成される。制御部1801は、フェムト起動処理部1802と制御処理部1803とで構成され、フェムト基地局周辺基地局情報1804と、端末ID・フェムト基地局ID情報1805のデータベースを持つ。管理装置107は、マクロ基地局103aからフェムト起動確認の制御メッセージを受け取ると、フェムト起動処理部1802に通知される。フェムト起動処理部1802では、制御メッセージに含まれるマクロ基地局IDをインデックスとして、フェムト基地局周辺基地局情報1804の周辺基地局IDと同じ項目を検出し、検出した項目のフェムト基地局IDのリストを作成する。その後、フェムト起動確認の制御メッセージに含まれている端末IDに対応しているフェムト基地局IDを抽出する。抽出されたフェムト基地局IDを持つ全てのフェムト基地局に対して、制御処理部1803を経由して無線部起動確認の制御メッセージを通知する。

図２０に、本発明の実施形態における管理装置における端末ID・フェムト基地局ID情報 の説明図を示す。図７のシーケンスで説明したように、端末IDがフェムト基地局と通信が確立された場合に、管理装置107に登録される情報である。最終更新時刻があるため、ある一定期間以上、更新がなかったデータは削除するようにしてデータが最新であるように保つ。この最終更新時刻のチェックは、定期的に行ってもよいし、管理装置107がマクロ基地局103aからフェムト起動確認要求を受け取ったときでもよい。

また、本発明の別の実施形態においては、管理装置のフェムト起動処理部1802の機能と、フェムト基地局周辺基地局情報1804と、端末ID・フェムト基地局ID情報1805のデータベースをマクロ基地局に持つことによっても実現することができる。

101：ゲートウェイ装置、
102a：マクロ基地局制御局、103a・103b・103c：マクロ基地局、
104a：フェムト基地局制御局、105a：フェムト基地局、
106a：端末、107：管理装置、108：アプリケーションサーバ、
1001a：アンテナ、1002：無線部、1003：無線受信部、1004：無線送信部、
1005：周辺基地局受信電力測定部、1006：通信状態遷移判定部、
1007：制御部、1008：制御処理部、1009：周辺基地局情報、
1010：起動停止時間情報、1011：電源制御部、1012：電源ボタンON/OFF検出部、
1013：電源制御処理部、1014：有線インタフェース、
1015：有線送信部、1016：有線受信部、1017：起動信号検出部、
1201〜1207：通信状態遷移判定（Active->Idle）アルゴリズムのステップ、
1301〜1307：通信状態遷移判定（Idle->Active）アルゴリズムのステップ、
1401：電源ランプ、1402：電源ボタン設定モード、1403：電源ON/OFFボタン、
1701a：アンテナ、1702：無線部、1703：無線受信部、1704：無線送信部、
1705：通信状態遷移判定部、1706：制御部、1707：制御処理部、
1708：フェムト起動処理部、1709：有線インタフェース、
1710：有線送信部、1711：有線受信部、
1801：制御部、1802：フェムト起動処理部、1803：制御処理部、
1804：フェムト基地局周辺基地局情報、1805：端末ID・フェムト基地局ID情報、
1806：有線インタフェース、1807：有線送信部、1808：有線受信部

Claims (10)

1. 第１の基地局と、前記第１の基地局の電波到達範囲内に在って、前記第１の基地局の電波到達範囲よりも狭い電波到達範囲を有する第２の基地局と、前記第１の基地局と前記第２の基地局を管理する管理装置と、を有する無線通信システムにおいて、
   前記第２の基地局は、
   無線送信部と、無線受信部と、
   前記第１の基地局の受信電力を測定する手段と、
   該測定結果を周辺基地局情報として保持する手段と、
   前記周辺基地局情報を前記管理装置に通知する手段と、
   前記第２の基地局と通信中の端末の通信量に基づいて端末の通信状態を判定する手段と、
   前記判定手段により前記通信中の端末がIdle状態であると判定した場合には、前記周辺基地局情報に基づいてハンドオフ先の第１の基地局のIDを含むハンドオフ要求を前記管理装置に送信する手段とを有し、
   前記Idle状態の端末の通信セッションを前記第１の基地局にハンドオフ後、前記無線送信部および前記無線受信部を休止状態とすることを特徴とする無線通信システム。
2. 前記第１の基地局は、前記第２の基地局からハンドオフしてきた端末の通信量に基づいて端末の通信状態を判定する手段を有し、
   前記判定手段により、前記第２の基地局からハンドオフしてきた端末がIdle状態からActive状態に遷移したことを検出すると、
   前記管理装置に対し、該第１の基地局のIDと前記端末のIDを含む第２の基地局の起動信号を送信する手段を有し、
   前記管理装置は、第１の基地局から第２の基地局の起動信号を受信する受信手段と、
   前記周辺基地局情報に基づいて起動信号を送信すべき第２の基地局を特定する特定手段と、
   特定した第２の基地局に対して起動信号を送信する送信手段を有することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記第２の基地局は、
   前記管理装置から送信されてくる起動信号を受信する有線受信部を有し、前記有線受信部については、前記休止状態においても起動させておき、
   該有線受信部は、前記管理装置から、起動信号を受信すると、停止状態の無線送信部および無線受信部を起動し、
   前記第１の基地局は、前記端末との通信セッションを第２の基地局にハンドオフさせるハンドオフ要求を前記管理装置に送信して前記端末を前記第２の基地局のハンドオフし、
   前記第２の基地局は、再び前記端末と通信を行うことを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
4. 前記第１の基地局は、複数あって、
   前記第２の基地局は、前記端末における周辺基地局情報も取得し、該端末から取得した周辺基地局情報に基づいて前記複数の第１の基地局のうち、前記測定手段で測定した結果に基づき最も受信電力の大きい基地局を選定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
5. 前記第２の基地局は、前記管理装置からの信号を受信する有線インタフェースを有し、
   前記第２の基地局の電波到達範囲に端末が存在することを検出した後、発呼処理を行っている端末が一つもない状態が一定時間以上継続した場合に、
   前記有線インタフェース以外の手段を休止状態とすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
6. マクロ基地局の第１の電波到達範囲内に在って、前記第１の電波到達範囲よりも狭い第２の電波到達範囲を有するフェムト基地局であって、
   前記フェムト基地局は、
   無線送信部と、無線受信部と、
   前記マクロ基地局が送信した信号の受信電力を測定する手段と、
   該測定結果を周辺基地局情報として保持する手段と、
   前記周辺基地局情報を管理装置に通知する手段と、
   前記通信中の端末の通信量に基づいて端末の通信状態を判定する手段と、
   前記判定手段により前記通信中の端末がIdle状態であると判定した場合には、前記周辺基地局情報に基づいてハンドオフ先のマクロ基地局のIDを含むハンドオフ要求を送信する手段とを有し、
   前記Idle状態の端末との通信セッションを前記マクロ基地局にハンドオフ後、
   前記無線送信部および無線受信部を休止状態とすることを特徴とするフェムト基地局。
7. 前記マクロ基地局は、前記フェムト基地局からハンドオフしてきた端末の通信量に基づいて端末の津信状態を判定する手段を有し、
   前記判定手段により、前記フェムト基地局からハンドオフしてきた端末がIdle状態からActive状態に遷移したことを検出すると、
   前記管理装置に対し、該マクロ基地局のIDと前記端末のIDを含むフェムト基地局の起動信号を送信する手段を有し、
   前記管理装置は、マクロ基地局からフェムト基地局の起動信号を受信する受信手段と、
   前記周辺基地局情報に基づいて起動信号を送信すべきフェムト基地局を特定する特定手段と、
   特定したフェムト基地局に対して起動信号を送信する送信手段を有することを特徴とする請求項６に記載のフェムト基地局。
8. 前記フェムト基地局は、上位装置から送信されてくる前記起動信号を受信する有線受信部を有し、前記有線受信部については、前記休止状態においても起動させておき、
   該有線受信部は、前記起動信号を受信すると、停止状態の無線送信部および無線受信部を起動し、
   前記マクロ基地局から前記端末の通信セッションがハンドオフされると、
   前記フェムト基地局は、再び前記端末と通信を行うことを特徴とする請求項７に記載のフェムト基地局。
9. 前記第マクロ基地局は、複数あって、
   前記フェムト基地局が、前記端末における周辺基地局情報も取得し、該端末から取得した周辺基地局情報に基づいて前記複数のマクロ基地局のうち、前記測定手段で測定した結果に基づき最も受信電力の大きいマクロ基地局を選択することを特徴とする請求項６に記載のフェムト基地局。
10. 前記フェムト基地局は、上位装置からの信号を受信する有線インタフェースを有し、前記フェムト基地局の電波到達範囲に端末が存在することを検出した後、発呼処理を行っている端末が一つもない状態が一定時間以上継続した場合に、
    前記フェムト基地局は、前記有線インタフェース以外の手段を休止状態とすることを特徴とする請求項６に記載のフェムト基地局。

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