JP6102386B2 - 通信制御装置、移動通信端末、及び、無線基地局 - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、通信制御装置、移動通信端末、及び、無線基地局に関する。
Third Generation Partnership Project（３ＧＰＰ）ではLong Term Evolution（ＬＴＥ）小型基地局としてHome evolved NodeB（HeNB）の機能概要が標準化されている。HeNBは、例えば、屋内などに設置し、evolved NodeB（eNB）に比べて比較的狭い通信エリアを確立する通信基地局である。なお、無線通信システムに関する技術として下記の特許文献１〜３に記載された技術が知られている。
HeNBの適用領域は、WiFi Allianceが標準化するWiFiなどの無線LANをサポートした通信基地局と重複し、競合が発生し得る。一方、現在ではLTEとWiFiの両方の通信方式をサポートした移動体通信端末が既知である。このような端末に対応するためにLTEとWiFiのそれぞれをサポートする通信基地局を設置することが望まれる。
しかし、複数の通信基地局を設置することは基地局自体にかかるコストや設置箇所の確保などが問題となる。そのため、LTEとWiFiの双方の通信方式をサポートする通信基地局の重要性が増している。
本発明の目的の１つは、移動通信端末と無線基地局との間に通信制御装置を介した通信経路を確立できるようにすることにある。また、当該通信経路を通じて無線基地局が移動通信端末周辺の無線品質に基づいて移動通信端末の通信方式を制御できるようにすることも本発明の目的の１つである。
通信制御装置の一態様は、移動通信端末の識別情報と前記移動通信端末が送信した端末登録要求情報の送信元に関する情報とを関連付けた端末マッピングテーブルを管理する移動通信端末マッピングテーブル管理部と、無線基地局の識別情報と前記無線基地局が送信した基地局登録要求情報の送信元に関する情報とを関連付けた基地局マッピングテーブルを管理する基地局マッピングテーブル管理部と、前記の各マッピングテーブルに基づいて前記移動通信端末と前記無線基地局との間の通信経路を確立し、前記通信経路を通じて前記移動通信端末と前記無線基地局との間の通信データの転送処理を実施する転送処理部と、を備える。
移動通信端末の一態様は、上記の通信制御装置によって確立された前記通信経路を通じて無線基地局と通信する、複数の通信方式をサポートする移動通信端末であって、前記端末登録要求情報を送信する端末登録要求送信処理部と、周辺の無線品質に関する情報を取得する無線品質取得処理部と、取得した前記情報を無線基地局宛に送信する無線品質送信処理部と、前記無線品質と前記無線基地局の通信負荷に関する情報とに基づいて前記無線基地局が決定した通信方式に従って、前記通信方式を切り替える切替制御処理部と、を備える。
無線基地局の一態様は、上記の通信制御装置によって確立された前記通信経路を通じて移動通信端末と通信する、複数の通信方式をサポートする無線基地局であって、前記基地局登録要求情報を送信する基地局登録要求送信処理部と、前記端末登録要求情報を受信する端末登録要求受信処理部と、前記移動通信端末が送信した前記端末登録要求情報を前記通信制御装置から前記通信経路を通じて受信すると、前記端末登録要求情報を管理テーブルに登録する登録処理部と、前記管理テーブルに登録した前記端末登録要求情報の送信元である前記移動通信端末において取得された前記移動通信端末周辺の無線品質に関する情報を前記通信制御装置から前記通信経路を通じて受信すると、当該情報と前記無線基地局の通信負荷に関する情報とに基づいて、前記移動通信端末の通信方式を制御する制御部と、を備える。
移動通信端末と無線基地局との間に通信制御装置を介した通信経路を確立できる。また、当該通信経路を通じて無線基地局が移動通信端末周辺の無線品質に基づいて移動通信端末の通信方式を制御できる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。
無線通信基地局と移動体通信端末の両方がLTEとWiFiとの双方をサポートしていれば、無線通信基地局の通信エリアに在圏している通信端末は、LTE及びWiFiのうちより高い通信品質を確保できる方式を選択して使用することが望ましい。
移動体通信端末の通信品質は、移動体通信端末が受信している無線通信基地局の電波強度や、無線通信基地局がいずれの通信方式をどのくらい使用しているか等に依存する。無線通信基地局と移動体通信端末との間で通信品質に関連する情報を共有し、その情報を基に移動体通信端末が使用すべき通信方式を決定することで、移動体通信端末がより高品質な通信が可能な通信方式を選択して使用することが可能となる。
「移動体通信端末がいずれの通信方式を使用する方がより高い通信品質を得ることができるか」という問題は、その移動体通信端末が在圏している無線通信基地局エリア内の局所的な問題である。そのため、無線通信基地局が自身の通信エリアに在圏している移動体通信端末から情報を収集し、移動体通信端末の使用すべき通信方式を無線通信基地局が決定する方針を採用する。
なお、以下では，移動体通信端末から情報を収集し、移動体通信端末の利用すべき通信方式を決定することができる無線通信基地局をCognitive Femtoと表現する。また、Cognitive Femtoに情報を提供し、利用すべき通信方式を決定してもらうことができる移動体通信端末をCognitive UEと表現する。
Cognitive UEがCognitive Femtoの決定した通信方式を使用するために、以下の手順を実施する。
（１）Cognitive Femtoが、Cognitive UEの情報を収集する。
（２）Cognitive Femtoが収集した情報から各Cognitive UEが使用すべき通信方式を決定する。
（３）Cognitive FemtoがCognitive UEに対して使用すべき通信方式を通知する。
（１）Cognitive Femtoが、Cognitive UEの情報を収集する。
（２）Cognitive Femtoが収集した情報から各Cognitive UEが使用すべき通信方式を決定する。
（３）Cognitive FemtoがCognitive UEに対して使用すべき通信方式を通知する。
上記の手順を実行するために本実施形態では以下を実現する。
・上記の（１）及び（３）に関して、Cognitive FemtoとCognitive UEとの間で情報を送受信するための通信経路の確立
・上記の（２）に関してCognitive Femtoが、Cognitive UEの使用する通信方式を決定するアルゴリズム
・上記の（１）及び（３）に関して、Cognitive FemtoとCognitive UEとの間で情報を送受信するための通信経路の確立
・上記の（２）に関してCognitive Femtoが、Cognitive UEの使用する通信方式を決定するアルゴリズム
（通信経路の確立）
情報を送受信するための通信経路に関して、Cognitive FemtoとCognitive UEとの間の無線区間のみを利用して直接に情報の送受信を行なうことは事実上不可能である。これは、LTEでは3GPPの規定により無線通信基地局が自身に接続している移動体通信端末との間の無線区間で直接に送受信できるのは制御信号のみであり、ユーザデータの送受信は行なえないからである。また、移動体通信端末がネットワーク上の別ノードが送受信しているユーザデータの内容や、移動体通信端末の個別情報を無線通信基地局が傍受することも不可能である。
情報を送受信するための通信経路に関して、Cognitive FemtoとCognitive UEとの間の無線区間のみを利用して直接に情報の送受信を行なうことは事実上不可能である。これは、LTEでは3GPPの規定により無線通信基地局が自身に接続している移動体通信端末との間の無線区間で直接に送受信できるのは制御信号のみであり、ユーザデータの送受信は行なえないからである。また、移動体通信端末がネットワーク上の別ノードが送受信しているユーザデータの内容や、移動体通信端末の個別情報を無線通信基地局が傍受することも不可能である。
LTE通信中であっても、同時にWiFi通信を行ない、WiFi通信で移動体通信端末のLTE関連の品質情報や個別情報を無線通信基地局に送信する手法も考えられる。しかし、現在の移動体通信端末が搭載しているオペレーティングシステム（ＯＳ）では、LTE通信とWiFi通信とは排他的な処理であり、同時に利用することは不可能である。
LTE通信を行なっているCognitive UEとCognitive Femtoとが無線区間のみでの情報の送受信を行なうことが不可能であるため、例えば有線区間を用いて情報の送受信を行なうことが考えられる。しかし、インターネットを経由する有線区間を利用する場合、Cognitive FemtoからCognitive UEに接続開始を要求すること、及び、Cognitive UEからCognitive Femtoに接続開始を要求することには技術的な課題がある。
Cognitive UEにはLTE通信のためにMobile OperatorからMobile Operator Core Network内で使用するIP（Internet Protocol） Addressが割り当てられている。しかし、Cognitive UEに割り当てられるIP Addressは、前述したCognitive Femtoが知ることのできない、Cognitive UEの個別情報に該当する（図１参照）。
そのため、このIP Addressを用いてCognitive FemtoからCognitive UEに対して通信開始を要求することは不可能である。仮に、何らかの方法でCognitive FemtoがCognitive UEのIP Addressを知ることができたとしても、そのIP AddressがCognitive Femtoからリーチャブル（別の一般的な通信装置から接続可能）であるという保証はない。
なお、図１において、GWはインターネットとＩＳＰ（Internet Service Provider）が提供するISPネットワークとのゲートウェイを表している。また、PDN(Packet Date Network) GWは、インターネットとコアネットワーク（Mobile Operator Core Network）とのゲートウェイを表している。これらの表記法は、後記の図２〜図９においても同様である。
Cognitive Femtoも、Cognitive UEと同様にMobile Operator Core Network内で使用するIP AddressをMobile Operatorから割り当てられている。仮に、Cognitive UEが、このCognitive Femtoに割り当てられたIP Addressを知ることができたとしても、そのIP Addressに向けてCognitive UEからMobile Operator Core Network内だけを通ってユーザデータを送信することは不可能である（図２参照）。
Cognitive UEが利用するユーザデータは、PDN GWを経由してインターネットに送信される。Mobile Operator Core Networkから割り当てられているIP Addressは、Mobile Operator Core Network内で使用するものなので、一度インターネットに出てしまう通信の宛先としては使用できない（図３参照）。そもそも、Mobile Operator Core Networkから割り当てられたIP Addressといっても、UEとHeNBとで割り当てられたIP Addressの体系が同一であるという保証もない。
また、WiFiをサポートするためにCognitive FemtoにはInternet Service Provider（ＩＳＰ）等からリーチャブルなIP Addressが割り当てられている。このIP AddressがGlobal IP Addressであるならば、Cognitive UEがそのGlobal IP Addressを知っていれば、Cognitive UEからCognitive Femtoに対して通信開始を要求し、情報を送受信するための通信経路を確立することが可能である（図４参照）。
しかし、Cognitive FemtoがBroad Band Router（ＢＢＲ）等を介して設置される可能性も十分考えられる。この場合、ＩＳＰが払い出すGlobal IP AddressはBBRに設定され、Cognitive FemtoにはＢＢＲが払い出したLocal IP Addressが設定される。この場合、Cognitive UEがCognitive Femtoに割り当てられたLocal IP Addressを知っていたとしても、Cognitive Femtoの上位に設置されているBBRまで接続することができないので、Cognitive Femtoへの接続は不可能である（図５参照）。
以上のことから、Cognitive FemtoとCognitive UEとが互いのIP Addressを用いて汎用的に通信を行なうことは非常に難しい。
そこで、本実施形態では、図６〜図９に模式的に例示するように、Cognitive Femto１０とCognitive UE２０との通信を中継するための通信装置（中継通信装置）３０をネットワーク（例えばインターネット）に設置する。
別言すると、Cognitive Femto１０とCognitive UE２０との間の通信は、通信装置３０を介して間接的に行なわれる。なお、以下では、Cognitive Femto１０とCognitive UE２０との間の通信を中継する通信装置をCognitive Server３０と表現する。
Cognitive Server３０は、Cognitive Femto１０の設置箇所によらず、Cognitive Femto１０とCognitive UE２０との間の通信経路を確保し、当該通信経路を通じて通信データ（例えば無線品質に関する情報等）の転送処理を実施する。
Cognitive Server３０は、例示的に、インターネットに設置されたGlobal IP Addressをもつ通信装置である。Cognitive Femto１０とCognitive UE２０との間の通信は、Cognitive Server３０を経由する。
すなわち、Cognitive Femto１０は、Cognitive UE２０に対してデータ送信を行なおうとする場合、直接にはCognitive UE２０に向けてデータ送信を行なわない。代替的に、Cognitive Femto１０は、一旦、Cognitive Server３０に向けてデータ送信を行ない、Cognitive Server３０がそのデータをCogntive UE２０に転送する（図７及び図９参照）。
また、Cognitive UE２０は、Cognitive Femto１０に対してデータ送信を行なおうとする場合、直接にはCognitive Femto１０に向けてデータ送信を行なわない。代替的に、Cognitive UE２０は、一旦、Cognitive Server３０に向けてデータ送信を行ない、Cognitive Server３０がそのデータをCogntive Femto１０に転送する（図６及び図８参照）。
なお、図６及び図７は、ISPネットワークにBBRが設置されている場合に、当該BBRを経由して通信が行なわれる様子を例示しており、図８及び図９は、PDW GWを経由して通信が行なわれる様子を例示している。Cognitive UE２０は、いずれのルートによる通信であるかを意識しなくてよい。
Cognitive Server３０は、Cognitive Femto１０が送信元のデータをCognitive UE２０に転送し、Cognitive UE２０が送信元のデータをCognitive Femto１０に転送するために、保持しているマッピングテーブルを参照し転送先を決定する。
（Cognitive Serverのマッピングテーブル生成）
Cognitive Femto１０は、起動時に自身がCognitive Femto１０として動作することをCognitive Server３０に通知する。そのため、Cognitive Femto１０は、Cognitive Femto登録要求を生成してCognitive Server３０宛に送信する。
Cognitive Femto１０は、起動時に自身がCognitive Femto１０として動作することをCognitive Server３０に通知する。そのため、Cognitive Femto１０は、Cognitive Femto登録要求を生成してCognitive Server３０宛に送信する。
Cognitive Femto登録要求には、次表１に例示するように、Cognitive Femtoの識別子として、3GPPが無線通信基地局の固有識別子として定めるCell Global Identity（ＣＧＩ）を含めてよい。
図１６にCognitive Server３０の機能ブロック図を示す。図１６に示すCognitive Server３０は、例示的に、データ送受信処理部ＣＳ−１、演算処理部ＣＳ−２及び記憶部ＣＳ−３を備える。
データ送受信処理部ＣＳ−１は、データ受信処理部Ｓ−１、データ送信処理部Ｓ−２、データ送信処理部Ｓ−３、及び、データ受信処理部Ｓ−４を備える。これらの各処理部Ｓ−１〜Ｓ−４の機能は、ゲートウェイＣＰＵ（ＧＷＣＰＵ）やネットワークインタフェースカード（ＮＩＣ）等を用いて実現できる。
記憶部ＣＳ−３は、FemtoマッピングテーブルＳ−５及びUEマッピングテーブルＳ−６を記憶する。記憶部ＣＳ−３には、例示的に、ハードディスク装置、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の当業者に知られている各種のメモリ等を用いることができる。
演算処理部ＣＳ−２は、Femtoマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−７、UEマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−８、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９、及び、マッピングテーブルタイムアウト監視処理部Ｓ−１０としての機能を具備する。演算処理部ＣＳ−２には、例示的に、ＣＰＵやＤＳＰ等の演算処理能力を有するプロセッサを用いることができる。
Cognitive Server３０は、Cognitive Femto登録要求を受信した場合、以下の動作を実行する。
データ受信処理部Ｓ−１は、Cognitive Femto登録要求を受信すると、Femtoマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−７に、Cognitive Femto登録要求の受信を通知する。
Femtoマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−７は、次表２に例示するように、Cognitive Femto登録要求が送られてきたパケットのSource IP Address、Source Port及びCognitive Femto登録要求に含まれている送信元Cognitive FemtoのCGIを要素とするレコードをFemtoマッピングテーブルＳ−５に登録する。
表２において、Femto Address及びFemto Portに、Cognitive Femto登録要求が送られてきたパケットのSource IP Address及びSource Portがそれぞれ登録される。また、Last Access Timeには登録時刻が記述される。
Source IP Address及びSource Portの情報は、Cognitive Femto宛にCognitive Femto登録要求を送信した送信元通信装置の情報である。したがって、送信元通信装置がCognitive Femto１０であれば、Source IP Address及びSource PortはCognitive Femto１０の情報である。しかし、送信元通信装置がＧＷ等の他の通信装置であれば、Source IP Address及びSource Portは当該他の通信装置の情報である。
Femtoマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−７は、Cognitive Femto１０の識別情報とCognitive Femto１０が送信したCognitive Femto登録要求（基地局登録要求情報）の送信元に関する情報とを関連付けたFemtoマッピングテーブルＳ−５を管理する基地局マッピングテーブル管理部の一例である。
一方、Cognitive UE２０は、Cognitive Femto１０のエリアへの入圏時に、自身がCognitive UE２０として動作することをCognitive Server３０に通知する。そのため、Cognitive UE２０は、Cognitive UE登録要求をCognitive Server３０宛に送信する。
Cognitive UE登録要求には、次表３に例示するように、Cognitive UE２０の識別子として、3GPPが移動体通信端末の固有識別子として定めるIMSI(International Mobile Subscriber Identity)を含めてよい。
Cognitive Server３０は、Cognitive UE登録要求を受信すると、以下の動作を実行する。
データ受信処理部Ｓ−４（図１６参照）は、Cognitive UE登録要求を受信すると、UEマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−８に、Cognitive UE登録要求の受信を通知する。
UEマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−８は、次表４に例示するように、Cognitive UE登録要求が送られてきたパケットのSource IP Address，Source Port、及び、Cognitive UE登録要求に含まれている送信元Cognitive UE２０のIMSIを要素とするレコードをUEマッピングテーブルＳ−６に登録する。Last Access Timeには登録時刻が記述される。
UEマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−８は、Cognitive UE２０の識別情報とCognitive UE２０が送信したCognitive UE登録要求（端末登録要求情報）の送信元に関する情報とを関連付けたUEマッピングテーブルＳ−６を管理する移動通信端末マッピングテーブル管理部の一例である。
（Cognitive Server３０の中継処理）
（Cognitive Server３０がCognitive Femto１０からパケットを受信した場合）
データ受信処理部Ｓ−１（図１６参照）は、Cognitive Femto１０からパケットを受信すると、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９に、パケットの受信を通知する。
（Cognitive Server３０がCognitive Femto１０からパケットを受信した場合）
データ受信処理部Ｓ−１（図１６参照）は、Cognitive Femto１０からパケットを受信すると、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９に、パケットの受信を通知する。
マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、UEマッピングテーブルＳ−６を参照し、Cognitive Femto１０から受信したパケットに含まれるCognitive UE IMSIから、パケットを真の送信先UE２０に送信するためのIP AddressとPort Numberとを取得する。
マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、取得したIP AddressとPort Numberとをデータ送信処理部Ｓ−３に通知する。
データ送信処理部Ｓ−３は、通知されたIP Address及びPort Numberを宛先としてパケットを送信する。
マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、受信したパケット内で指定されていた送信元Cognitive Femto CGIと同じCGIをもつFemtoマッピングテーブルＳ−５のレコードのLast Access Timeをその時点の時刻に上書きする。
また、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、受信したパケット内で指定されていた宛先Cognitive UE IMSIと同じIMSIをもつUEマッピングテーブルＳ−６のレコードのLast Access Timeをその時点の時刻に上書きする。
なお、受信したパケットに記載された送信元Cognitive Femto１０のCGIと同じCGIをもつレコードがFemtoマッピングテーブルＳ−５に存在するが、パケットのSource IP Address及びSource PortがFemtoマッピングテーブルＳ−５のレコードの値と異なることがある。その場合、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、FemtoマッピングテーブルＳ−５のレコードのSource IP Address及びSource Portを受信したパケットのものに変更（更新）する。
（Cognitive Server３０がCognitive UE２０からパケットを受信した場合）
データ受信処理部Ｓ−４（図１６参照）は、Cognitive UE２０からパケットを受信すると、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９に、パケットの受信を通知する。
データ受信処理部Ｓ−４（図１６参照）は、Cognitive UE２０からパケットを受信すると、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９に、パケットの受信を通知する。
マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、FemtoマッピングテーブルＳ−５を参照し、Cognitive UE２０から受信したパケットに含まれるCognitive Femto CGIから、パケットを真の送信先Femto１０に送信するためのIP AddressとPort Numberとを取得する。
マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、取得したIP AddressとPort Numberとをデータ送信処理部Ｓ−２に通知する。
データ送信処理部Ｓ−２は、通知されたIP Address及びPort Numberを転送先としてパケットを送信する。
以上より、データ送受信処理部ＣＳ−１、Femtoマッピングテーブル登録／更新処理部Ｓ−７、及び、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、転送処理部の一例である。転送処理部は、各マッピングテーブルＳ−５及びＳ−６に基づいてCognitive UE２０とCognitive Femto１０との間の通信経路を確立し、その通信経路を通じてCognitive UE２０と前記無線通信基地局との間の通信データの転送処理を実施する。
マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、受信したパケット内で指定されていた送信元Cognitive UE IMSIと同じIMSIをもつUEマッピングテーブルＳ−６のレコードのLast Access Timeをその時点の時刻に上書きする。
また、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、受信したパケット内で指定されていた宛先Cognitive Femto CGIと同じCGIをもつFemtoマッピングテーブルＳ−５のレコードのLast Access Timeをその時点の時刻に上書きする。
なお、受信したパケットに記述された送信元Cognitive UE２０のIMSIと同じIMSIをもつレコードがUEマッピングテーブルＳ−６に存在するが、パケットのSource IP Address及びSource PortがUEマッピングテーブルＳ−６のレコードの値と異なることがある。その場合、マッピングテーブル参照／データ転送処理部Ｓ−９は、UEマッピングテーブルＳ−６のレコードのSource IP Address及びSource Portを受信したパケットのものに変更（更新）する。
また、Cognitive Serverは、動作が停止しているCognitive Femto１０やCognitive UE２０を検知するために、以下の動作を実行してよい。
すなわち、マッピングテーブルタイムアウト監視処理部Ｓ−１０（図１６参照）は、FemtoマッピングテーブルＳ−５を走査し、Last Access Timeに基づいて、一定期間、更新のないレコードを削除する。
また、マッピングテーブルタイムアウト監視処理部Ｓ−１０は、UEマッピングテーブルＳ−６を走査し、Last Access Timeに基づいて、一定期間、更新のないレコードを削除する。
（通信方式を決定するアルゴリズム）
Cognitive Femto１０は、Cognitive UE２０から収集した電波環境情報、周辺の電波環境、通信の輻輳状態、最大接続可能移動体通信端末数、接続比率荷重係数等に基づいて、Cognitive UE２０が用いるべき通信（接続）方式を決定する。Cognitive Femto １０は、決定した通信方式をCognitive UE２０に通知する。別言すると、Cognitive Femto １０は、Cognitive UEの電波品質とCognitive Femtoの通信負荷とに基づいて通信方式を切り替える処理（アルゴリズム）を実現する。
Cognirive UEが使用する通信方式を決定するアルゴリズムは、以下の手順に分割できる。
・Cognitive UE２０が、Cognitive Femto１０に対して在圏登録する。
・在圏登録をしたCognitive UE２０が、無線品質をCognitive Femto１０に通知する。
・Cognitive Femto１０が、通知された情報に基づいて、Cognitive UE２０が使用すべき通信方式を選定する。
・在圏登録をしたCognitive UE２０が、無線品質をCognitive Femto１０に通知する。
・Cognitive Femto１０が、通知された情報に基づいて、Cognitive UE２０が使用すべき通信方式を選定する。
（Cognitive UE登録処理）
Cognitive Femto１０は、自身のエリアに在圏しているCognitive UE２０を次表５に例示する管理テーブルで管理している。
Cognitive Femto１０は、自身のエリアに在圏しているCognitive UE２０を次表５に例示する管理テーブルで管理している。
一方、Cognitive UE２０は、自身の情報として次表６に例示する情報を保持している。
図１７に、Cognitive Femto１０の機能ブロック図を示す。図１７に示すCognitive Femto１０は、例示的に、データ送受信処理部ＣＦ−１、記憶部ＣＦ−２、演算処理部ＣＦ−３、及び、無線制御部ＣＦ−４を備える。
データ送受信処理部ＣＦ−１は、データ受信処理部Ｆ−１及びデータ送信処理部Ｆ−２を備える。これらの各処理部Ｆ−１及びＦ−２の機能は、ＮＩＣ等を用いて実現できる。
記憶部ＣＦ−２は、表５に例示した管理テーブルＦ−７を記憶する。記憶部ＣＦ−２には、例示的に、ハードディスク装置、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の当業者に知られている各種のメモリ等を用いることができる。
演算処理部ＣＦ−３は、切替制御処理部Ｆ−３、無線品質更新処理部Ｆ−４、管理テーブルタイムアウト監視処理部Ｆ−８、及び、起動処理部Ｆ−１０としての機能を具備する。管理テーブルＦ−７、切替制御処理部Ｆ−３、無線品質更新処理部Ｆ−４、及び、管理テーブルタイムアウト監視処理部Ｆ−８を含むブロックは、Cognitive機能部（アプリケーション）Ｆ−９を成す。演算処理部ＣＦ−３には、例示的に、ＣＰＵやＤＳＰ等の演算処理能力を有するプロセッサを用いることができる。
無線制御部ＣＦ−４は、例示的に、WiFi通信を制御するWiFi制御処理部Ｆ−５、及び、LTE通信を制御するＬＴＥ制御処理部Ｆ−６を備える。無線制御部ＣＦ−４は、ＳｏＣ（System-On-a-Chip）やＤＳＰ等を用いて実現できる。
Cognitive Femto１０は、起動時に以下のように動作する。
Cognitive起動処理部Ｆ−１０は、Cognitive Femto１０が起動すると、Cognitive機能部Ｆ−９を有効にする。
Cognitive起動処理部Ｆ−１０は、Cognitive Femto１０が起動すると、Cognitive機能部Ｆ−９を有効にする。
Cognitive起動処理部Ｆ−１０は、データ送信処理部Ｆ−２を介してCognitive Server３０宛にCognitive Femto登録要求（表１参照）を送信する。データ送信処理部Ｆ−２は、UE登録要求を送信する端末登録要求送信処理部の一例である。
一方、図１８に、Cognitive UE２０の機能ブロック図を示す。図１８に示すCognitive UE２０は、例示的に、データ送受信処理部ＣＵ−１、記憶部ＣＵ−２、演算処理部ＣＵ−３、及び、無線制御部ＣＵ−４を備える。
データ送受信処理部ＣＵ−１は、データ送信処理部Ｕ−１及びデータ受信処理部Ｕ−２を備える。これらの各処理部Ｕ−１及びＵ−２の機能は、ＮＩＣ等を用いて実現できる。
記憶部ＣＵ−２は、表６に例示したＵＥ情報（テーブル）Ｕ−８を記憶する。記憶部ＣＵ−２には、例示的に、ハードディスク装置、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の当業者に知られている各種のメモリ等を用いることができる。
演算処理部ＣＵ−３は、無線品質取得処理部Ｕ−３、切替制御処理部Ｕ−４、及び、Cognitive Femto入圏検知処理部Ｕ−５としての機能を具備する。ＵＥ情報Ｕ−８、無線品質取得処理部Ｕ−３、及び、切替制御処理部Ｕ−４を含むブロックは、Cognitive機能部（アプリケーション）Ｕ−９を成す。演算処理部ＣＵ−３には、例示的に、ＣＰＵやＤＳＰ等の演算処理能力を有するプロセッサを用いることができる。
無線制御部ＣＵ−４は、例示的に、WiFi通信を制御するWiFi制御処理部Ｕ−６、及び、LTE通信を制御するＬＴＥ制御処理部Ｕ−７を備える。無線制御部ＣＵ−４は、ＳｏＣやＤＳＰ等を用いて実現できる。
Cognitive UE２０は、Cognitive Femto１０のエリア内に入ると、以下のように動作する。
まず、Cognitive UE２０のCognitive Femto入圏検知処理部Ｕ−５は、LTE制御処理部Ｕ−７から取得した情報（CGI，Tracking Area Code，Physical Cell Identity，Closed Subscriber Group等のセル識別情報）を基に、入圏したセルがCognitive Femto１０であると判断すると、Cognitive機能部Ｕ−９を有効にする。
Cognitive機能部Ｕ−９の無線品質取得処理部Ｕ−３は、WiFi制御処理部Ｕ−６及びLTE制御処理部Ｕ−７を通じて周辺の電波情報を取集し、表６に例示したUE情報Ｕ−８を生成する。生成したUE情報Ｕ−８は、無線品質取得処理部Ｕ−３により記憶部ＣＵ−２に記憶される。
無線品質取得処理部Ｕ−３は、UE情報Ｕ−８と同じ情報をCognitive UE登録要求（表３参照）に含めて、当該要求をデータ送信処理部Ｕ−１からCognitive Femto１０に通知する。
Cognitive Femto１０（図１７参照）は、データ受信処理部Ｆ−１によりCognitive UE登録要求を受信すると、無線品質更新処理部Ｆ−４に、Cognitive UE登録要求の受信を通知する。
無線品質更新処理部Ｆ−４は、Cognitive UE登録要求に含まれるIMSIをキーにして管理テーブルＦ−７（表５参照）を参照する。当該Cognitive UE登録要求を送信してきたCognitive UE２０のIMSIが管理テーブルＦ−７（表５参照）に存在しない場合、無線品質更新処理部Ｆ−４は、CognitiveUE登録要求の内容を基に管理テーブルＦ−７に新規レコードを登録する。この時のLTE Quality Mark及びWiFi Quality Markは、後述する「無線品質更新処理」と同様の方法で無線品質更新処理部Ｆ−４が算出する。また、Last Access Timeは、受信時の時刻とする。
無線品質更新処理部Ｆ−４は、Cognitive UE２０が送信したUE登録要求をCognitive Server３０からCoginitive Server３０により確立された通信経路を通じて受信すると、UE登録要求を管理テーブルＦ−７に登録する登録処理部の一例である。
図１０に、Cognitive UE登録シーケンスの一例を示す。
図１０に例示するように、Cognitive UE２０は、電源投ＯＮ時等において、Cognitive Femto１０との間でアタッチ（Attach）処理を実施する（処理Ｐ１０）。
図１０に例示するように、Cognitive UE２０は、電源投ＯＮ時等において、Cognitive Femto１０との間でアタッチ（Attach）処理を実施する（処理Ｐ１０）。
アタッチ処理とは、Cognitive UE２０をネットワーク（Cognitive UE２０）に登録するシーケンスである。アタッチ処理は、Cognitive UE２０のLTE制御処理部Ｕ−６及びCognitive Femto１０のLTE制御部Ｆ−６により実施される。
アタッチ処理の後、Cognitive UE２０は、既述のように、Cognitive Femto入圏検知処理部Ｕ−５により、入圏したセルがCognitive Femto１０であると判断すると、Cognitive機能部Ｕ−９を有効にする（処理Ｐ２０）。
Cognitive機能部Ｕ−９は、WiFi制御処理部Ｕ−５に対してＯＮ要求を送信してWiFi通信を有効にする（処理Ｐ３０）。WiFi制御処理部Ｕ−５は、Cognitive Femto１０のWiFi制御処理部Ｆ−５との間で所定の認証処理を実施してCognitive Femto１０とWiFi接続する（処理Ｐ４０）。
これにより、Cognitive UE２０は、無線品質取得処理部Ｕ−３により、WiFi制御処理部Ｕ−６及びLTE制御処理部Ｕ−７を通じて周辺の電波情報を取集することが可能となる。
そして、無線品質取得処理部Ｕ−３は、UE情報Ｕ−８を作成し（処理Ｐ５０）、当該UE情報Ｕ−８をCognitive UE登録要求（表３参照）に含めてデータ送信処理部Ｕ−１からCognitive Femto１０に通知する（処理Ｐ６０）。
Cognitive Femto１０は、データ受信処理部Ｆ−１によりCognitive UE登録要求を受信すると、既述のように、無線品質更新処理部Ｆ−４により、CognitiveUE登録要求の内容を基に管理テーブルＦ−７にレコードを登録する（処理Ｐ７０）。
Cognitive Femto１０は、管理テーブルＦ−７へのレコードの登録が完了すると、その旨（Cognitive UE登録通知）を、データ送信処理部Ｆ−２を介してCognitive UE２０宛に送信してよい（処理Ｐ８０）。
なお、Cognitive Femto１０は、管理テーブルタイムアウト監視処理部Ｆ−８により、管理テーブルＦ−７を走査し、Last Access Timeに基づいて一定期間、更新の無いレコードを削除するようにしてもよい。これにより、管理テーブルＦ−７（図１７及び表５参照）においてレコードが無制限に増加することを防ぐことができる。
また、Cognitive UE２０は、Cognitive Femtoのエリア外に出た場合、次のように動作する。すなわち、Cognitive UE２０のCognitive Femto入圏検知処理部Ｕ−５（図１８参照）は、LTE制御処理部Ｕ−７から取得した情報（CGI，Tracking Area Code，Physical Cell Identity，Closed Subscriber Group等のセル識別情報）を基に、Cognitive Femto１０のエリア外に出たと判断すると、Cognitive機能部Ｕ−９を無効にする。
（無線品質更新処理）
Cognitive UE２０は、周辺の無線品質の変化を検知した場合、次のように動作する。すなわち、無線品質取得処理部Ｕ−３は、WiFi制御処理部Ｕ−６及びLTE制御処理部Ｕ−７を通じて無線品質の変化を検出すると、その情報を基にUE情報Ｕ−８を更新する。
Cognitive UE２０は、周辺の無線品質の変化を検知した場合、次のように動作する。すなわち、無線品質取得処理部Ｕ−３は、WiFi制御処理部Ｕ−６及びLTE制御処理部Ｕ−７を通じて無線品質の変化を検出すると、その情報を基にUE情報Ｕ−８を更新する。
なお、周辺の無線品質としてBluetoothの品質も考慮する場合、無線品質取得処理部Ｕ−３は、その無線品質の変化もBluetooth制御処理部（図示省略）を通じて検出することができる。Bluetooth制御処理部は、図１８に例示する無線制御部ＣＵ−４の一機能として備えることができる。
無線品質取得処理部Ｕ−３は、更新されたUE情報Ｕ−８のSuperior Interface Type及びActive Interface Type以外の情報を、次表７に例示する無線品質変更要求情報としてデータ送信処理部Ｕ−１を介してCognitive Femto１０宛に送信する。データ送信処理部U-1は、取得した無線品質に関する情報をCognitive Femto１０宛に送信する無線品質送信処理部の一例である。
Cognitive UE２０から上記の無線品質変更要求情報を受信したCognitive Femto１０（図１７参照）は、次のように動作する。すなわち、データ受信処理部Ｆ−１を介して無線品質変更要求情報を受信した無線品質更新処理部Ｆ−４は、受信した無線品質変更要求情報に含まれるIMSIと同じIMSIをもつ管理テーブルＦ−７のレコードを、受信した無線品質変更要求情報の内容で更新する。なお、LTE Quality Mark及びWiFi Quality Markについては、受信した無線品質変更要求情報から算出し、Last Access Timeについては受信時の時刻とする。
LTE Quality Markは、非限定的な一例として、隣接するLTEセルのRSRP（dBm）を電力（mW）に戻して加算し再びdBmに戻した値をCognitive Femto１０のLTEのRSRP（dBm）から減じた値とすることができる。
また、Other Radio Interferenceとして例えばBluetooth（登録商標）を考慮する場合、WiFi Quality Markは、次の値とすることができる。すなわち、WiFi Quality Markは、非限定的な一例として、隣接するWiFi AP（Access Point）及び隣接するBluetoothのRSSI（dBm）を電力（mW）に戻して隣接するWiFiのチャネルに応じた荷重（重み）を掛けて加算し再びdBmに戻した値をCognitive Femto１０のWiFiのRSSI（dBm）から減じた値とすることができる。
図１１に、無線品質更新処理（シーケンス）の一例を示す。
Cognitive UE２０のCognitive機能部Ｕ−９は、LTE制御処理部Ｕ−６、WiFi制御処理部Ｕ−５、及び、Bluetooth制御処理部（図示省略）のいずれかから無線品質の変化を通知される（処理Ｐ１００〜Ｐ１２０）。
Cognitive UE２０のCognitive機能部Ｕ−９は、LTE制御処理部Ｕ−６、WiFi制御処理部Ｕ−５、及び、Bluetooth制御処理部（図示省略）のいずれかから無線品質の変化を通知される（処理Ｐ１００〜Ｐ１２０）。
すると、Cognitive機能部Ｕ−９は、無線品質取得処理部Ｕ−３により、通知された情報を基にUE情報Ｕ−８を更新する（処理Ｐ１３０）。また、無線品質取得処理部Ｕ−３は、既述のように、更新されたUE情報Ｕ−８のSuperior Interface Type及びActive Interface Type以外の情報を、表７に例示する無線品質変更要求情報としてCognitive Femto１０宛に送信する（処理Ｐ１４０）。
Cognitive Femto１０は、既述のように、受信した無線品質変更要求情報に含まれるIMSIと同じIMSIをもつ管理テーブルＦ−７のレコードを、受信した無線品質変更要求情報の内容で更新する（処理Ｐ１５０）。更新が完了すると、Cognitive Femto１０は、その旨（無線品質変更通知）をCognitive UE２０宛に送信してよい。
（切替制御処理）
Cognitive Femto１０は、以下に例示する情報（ａ）〜（ｄ）を基に、LTE通信とLTEに接続しているUE数とWiFiに接続しているUE数との理想的な比率（LoadBalancingRate）を算出する。そして、Cognitive Femto１０は、実際のLTE/WiFi接続比率がLoadBalancingRate（目標比率）に近づくようにCognitive UE２０の優先接続方式をLTE Quality Mark及びWiFi Quality Markに基づいて決定する。
Cognitive Femto１０は、以下に例示する情報（ａ）〜（ｄ）を基に、LTE通信とLTEに接続しているUE数とWiFiに接続しているUE数との理想的な比率（LoadBalancingRate）を算出する。そして、Cognitive Femto１０は、実際のLTE/WiFi接続比率がLoadBalancingRate（目標比率）に近づくようにCognitive UE２０の優先接続方式をLTE Quality Mark及びWiFi Quality Markに基づいて決定する。
（ａ）Cognitive Femto１０自身が受けているLTE/WiFiの干渉値
（ｂ）Cognitive Femto１０のLTE/WiFiのリソース利用率
（ｃ）Cognitive Femto１０のLTE/WiFiの接続可能UE数の最大値
（ｄ）Cognitive Femto１０に設定されている、LTEに接続しているUEとWiFiに接続しているUEとの比率の荷重
（ｂ）Cognitive Femto１０のLTE/WiFiのリソース利用率
（ｃ）Cognitive Femto１０のLTE/WiFiの接続可能UE数の最大値
（ｄ）Cognitive Femto１０に設定されている、LTEに接続しているUEとWiFiに接続しているUEとの比率の荷重
Cognitive Femto１０（図１７参照）は、次のようにしてLoadBalancingRateを算出する。
まず、切替制御処理部Ｆ−３は、WiFi制御処理部Ｆ−５及びLTE制御処理部Ｆ−６からLTE/WiFiのリソース利用率及び接続可能UE数の最大数を取得する。
また、切替制御処理部Ｆ−３は、WiFi制御処理部Ｆ−５及びLTE制御処理部Ｆ−６からCognitive Femto１０自身が受けているLTE/WiFIの干渉値を取得する。あるいは、切替制御処理部Ｆ−３は、管理テーブルＦ−７の各Cognitive UE２０の情報からCognitive Femto１０自身が受けているLTE/WiFIの干渉値を推定してもよい。
切替制御処理部Ｆ−３は、LTE/WiFiの接続数の荷重係数がある場合はその値を記憶部ＣＦ−２から取得する。
そして、切替制御処理部Ｆ−３は、取得した上記の情報からLoadBalancingRateを算出する。Cognitive Femto１０は、切り替え処理を実施するため以下の表８に例示する切替判定パラメータを記憶部ＣＦ−２に記憶する。
LTE Utilizationは、LTEの利用率であり、RB（Resource Block）の利用率に相当する。WiFi Utilizationは、WiFiの利用率であり、トータルスループット利用率に相当する。
LoadBalancingRateを算出したCognitive Femto１０は、各Cognitive UE２０の接続方式を以下のように決定する。
すなわち、切替制御処理部Ｆ−３は、WiFi制御処理部Ｆ−５及びLTE制御処理部Ｆ−６から全てのUE（Cognitive UE２０でない一般のUEを含めてよい）を対象にLTE接続UE数とWiFi接続UE数とを取得する。
切替制御処理部Ｆ−３は、管理テーブルＦ−７から各Cognitive UE２０の現在の接続方式を取得する。
切替制御処理部Ｆ−３は、全てのUE（Cognitive UE１０でない一般のUEを含めてよい）のLTE接続UE数とWiFi接続UE数との比率がLoadBalancingRateに近づくように、各Cognitive UE１０のSuperior Interface Typeを変更する（図１５の処理Ｐ３１０）。当該変更は、各Cognitive UE１０のLTE Quality Mark及びWiFi Quality Markに基づいて実施する。
切替制御処理部Ｆ−３は、Superior Interface Typeを変更した各Cognitive UE１０にデータ送信処理部Ｆ−２を介して次表９に例示する接続方式変更要求を送信する（図１５の処理Ｐ３２０）。
切替制御処理部Ｆ−３は、管理テーブルＦ−７に登録したUE登録要求情報の送信元であるCognitive UE２０において取得されたCognitive UE２０周辺の無線品質に関する情報をCognitive Server３０からCognitive Server３０により確立された通信経路を通じて受信すると、当該情報とCognitive Femto２０の通信負荷に関する情報とに基づいて、Cognitive UE２０の通信方式を制御する制御部の一例である。
Cognitive UE２０（図１８参照）は、Cognitive Femto１０から接続方式変更要求を受信すると、次のように動作する。
まず、切替制御処理部Ｕ−４は、データ受信処理部Ｕ−２を介して受信した接続方式変更要求に基づいてUE情報Ｕ−８（表６参照）のSuperior Interface Typeを変更する（図１５の処理Ｐ３３０）。
切替制御処理部Ｕ−４は、Superior Interface Typeで指定された方式を有効にするようにWiFi制御処理部Ｕ−６及びLTE制御処理部Ｕ−７に通知する。
接続方式がSuperior Interface Typeで指定された方式に切り替わると、切替制御処理部Ｕ−４は、UE情報Ｕ−８のActive Interface Typeに切り替え後の方式を反映する（図１５の処理Ｐ３４０及びＰ３６０）。なお、当該反映は、通信状態がアイドル状態のときに実施してよい。通信状態がアクティブ状態のときは、通信状態がアイドル状態に遷移してから（図１５の状態遷移Ｐ３５０）当該反映を実施すればよい。
切替制御処理部Ｕ−４は、接続方式が切り替わると、その旨（接続方式変更通知）をCognitive Femto１０宛に送信する（図１５の処理Ｐ３７０）。Cognitive Femto１０（Coginitive機能部Ｆ−９：図１７参照）は、当該接続方式変更通知を受信すると、管理テーブルＦ−７（表５参照）のActive Interface Typeを通知された接続方式に変更する（図１５の処理Ｐ３８０）。
以下に、LoadBalancingRateとLTE Quality Mark及びWiFi Quality Markとに基づいて、Superior Interface Typeを変更するCognitive UE２０を選出するアルゴリズムの一例を示す。
（LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRateよりも所定値以上大きい場合）
LTEに接続しているCognitive UE２０でLTE Quality Markの小さいCognitive UE２０から、LTE Quality MarkとWiFi Quality Markとを比較する。WiFi Quality Markの方が高かった場合、そのCognitive UEのSuperior Interface TypeをWiFiに変更する。この動作はLTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以下になるまで、またはLTEに接続しているCognitive UEが0になるまで続ける。
LTEに接続しているCognitive UE２０でLTE Quality Markの小さいCognitive UE２０から、LTE Quality MarkとWiFi Quality Markとを比較する。WiFi Quality Markの方が高かった場合、そのCognitive UEのSuperior Interface TypeをWiFiに変更する。この動作はLTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以下になるまで、またはLTEに接続しているCognitive UEが0になるまで続ける。
全てのCognitive UE２０を走査したにも関わらず、LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以下になることも、LTEに接続しているCognitive UEが０になることもなかった場合は、次のように動作する。すなわち、LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以下になるまで、またはLTEに接続しているCognitive UEが０になるまで、LTE Quality Markの小さいCognitive UE２０からSuperior Interface TypeをWiFiに変更する。
上記動作を行なってもLTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以下になることも、LTEに接続しているCognitive UEが０になることもなかった場合、切替動作をその時点で停止する。
（LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRateよりも所定値以上小さい場合）
WiFiに接続しているCognitive UE２０でWiFi Quality Markの小さいCognitive UE２０から、WiFi Quality MarkとLTE Quality Markとを比較する。LTE Quality Markの方が高かった場合、そのCognitive UEのSuperior Interface TypeをLTEに変更する。この動作は、LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以上になるまで、またはWiFiに接続しているCognitive UEが０になるまで続ける。
WiFiに接続しているCognitive UE２０でWiFi Quality Markの小さいCognitive UE２０から、WiFi Quality MarkとLTE Quality Markとを比較する。LTE Quality Markの方が高かった場合、そのCognitive UEのSuperior Interface TypeをLTEに変更する。この動作は、LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以上になるまで、またはWiFiに接続しているCognitive UEが０になるまで続ける。
全てのCognitive UE２０を走査したにも関わらず，LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以上になることも、WiFiに接続しているCognitive UEが０になることもなかった場合、次のように動作する。すなわち、LTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以上になるまで、またはWiFiに接続しているCognitive UEが０になるまでWiFi Quality Markの小さいCognitive UEからSuperior Interface TypeをLTEに変更する。
上記動作を行なってもLTEに接続しているUEの比率がLoadBalancingRate以上になることも、WiFiに接続しているCognitive UEが０になることもなかった場合、切替動作をその時点で停止する。
図１２〜図１４に、上述した切替判定処理のフローチャートを例示する。
図１２に例示するように、Cognitive Femoto１０の切替制御処理部Ｆ−３は、各UEのLTE Quality Mark及びWiFi Quality Markを算出する（処理Ｐ２１０）。また、切替制御処理部Ｆ−３は、Cognitive Femto１０のLTE Utilization及びWiFi Utilizationを算出する（処理Ｐ２１１）。
図１２に例示するように、Cognitive Femoto１０の切替制御処理部Ｆ−３は、各UEのLTE Quality Mark及びWiFi Quality Markを算出する（処理Ｐ２１０）。また、切替制御処理部Ｆ−３は、Cognitive Femto１０のLTE Utilization及びWiFi Utilizationを算出する（処理Ｐ２１１）。
さらに、切替制御処理部Ｆ−３は、Cognitive Femto１０のLTECellInterference及びWiFiCellInterferenceを算出する（処理Ｐ２１２）。また、切替制御処理部Ｆ−３は、Cognitive Femto １０のLoadBalancingRateを算出する（処理Ｐ２１３）。なお、以上の処理Ｐ２１０〜Ｐ２１３の順序は不問である。
切替制御処理部Ｆ−３は、（LoadBalancingRate−0.1）≧（LTEに接続しているUEの比率）であるか否かを判定する（処理Ｐ２１４）。判定の結果がＹＥＳの場合、図１３に例示するように、切替制御処理部Ｆ−３は、LTE Quality Mark＞WiFi Quality Markとなっているか否かを判定する（処理Ｐ２１５）。
判定の結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、WiFi接続中のCognitive UE２０の中でWiFi Quality Markが最も低いCognitive UE２０のSuperior Interface TypeをLTEに変更する（処理Ｐ２１６）。
そして、切替制御処理部Ｆ−３は、LoadBalancingRate≦（LTEに接続しているUEの比率）であるか否かを判定する（処理Ｐ２１７）。判定の結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、処理Ｐ２１５へ戻る。判定の結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。
一方、処理Ｐ２１５において判定の結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、WiFi接続中のCognitive UEが存在するか否かを判定する（処理Ｐ２１８）。判定の結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。判定の結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｕ−４は、WiFi接続中のCognitive UE２０が存在するか否かを判定する（処理Ｐ２１８）。
判定結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。判定結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、LTE Quality Mark＞WiFI Quality MarkとなっているWiFi接続中のCognitive UE２０の中でWiFi Quality Markが最も低いCognitive UEのSuperior Interface TypeをLTEに変更する（処理Ｐ２１９）
そして、切替制御処理部Ｆ−３は、LoadBalancingRate≦（LTEに接続しているUEの比率）となっているか否かを判定する（処理Ｐ２２０）。判定の結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。判定の結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、処理Ｐ２１８に戻る。
また、処理Ｐ２１４での判定結果がＮＯの場合、図１４に例示するように、切替制御処理部Ｆ−３は、（LoadBalancingRate＋０．１）≦（LTEに接続しているUEの比率）となっているか否かを判定する（処理Ｐ２２１）。
判定結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。判定結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、WiFi Quality Mark＞LTE Quality MarkとなっているLTE接続中のCognitive UE２０が存在するか否かを判定する（処理Ｐ２２２）。
判定結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、WiFi Quality Mark＞LTE Quality MarkとなっているLTE接続中のCognitive UEの中でLTE Quality Markが最も低いCognitive UEのSuperior Interface TypeをWiFiに変更する（処理Ｐ２２３）。
そして、切替制御処理部Ｆ−３は、LoadBalancingRate≧（LTEに接続しているUEの比率）となっているか否かを判定する（処理Ｐ２２４）。判定結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。判定結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｕ−４は、処理Ｐ２２２に戻る。
なお、処理Ｐ２２２での判定結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、LTE接続中のCognitive UE２０が存在するか否かを判定する（処理Ｐ２２５）。判定結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。判定結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、LTE接続中のCognitive UE２０の中でLTE Quality Markが最も低いCognitive UEのSuperior Interface TypeをWiFiに変更する（処理Ｐ２２６）。
そして、切替制御処理部Ｆ−３は、LoadBalancingRate≧（LTEに接続しているUEの比率）となっているか否かを判定する（処理Ｐ２２７）。判定結果がＹＥＳの場合、切替制御処理部Ｆ−３は、切替判定処理を終了する。判定結果がＮＯの場合、切替制御処理部Ｕ−４は、処理Ｐ２２５に戻る。
（Cognitive System継続処理）
Cognitive Femto１０及びCognitive UE２０は、Cognitiveシステムの継続のために以下の動作を実行する。
Cognitive Femto１０及びCognitive UE２０は、Cognitiveシステムの継続のために以下の動作を実行する。
Cognitive Femto１０がCognitive UE２０に対してデータを送信しておらず、かつ、Cognitive UE２０からのデータの受信もない期間が一定以上続く場合がある。その場合、Cognitive Femto１０のCognitive起動処理部Ｆ−１０（図１７参照）は、Cognitive Server３０に対して、再度、Cognitive Femto登録要求を行なう。これにより、Cognitive Femto１０がCognitive Server３０のFemtoマッピングテーブルへの登録が維持される。
また、Cognitive UE２０がCognitive Femto１０に対してデータを送信しておらず，かつ、Cognitive Femto１０からのデータの受信もない期間が一定以上続く場合がある。その場合、Cognitive UE２０の無線品質取得処理部Ｕ−３は、無線品質に変化がなかったとしても、Cognitive Femto１０に対して無線品質変更要求を行なう。これにより、Cognitive Femto１０でCognitive UE２０が管理され続けることを保証できる。また、Cognitive Server３０のUEマッピングテーブルＳ−６（図１６参照）で管理され続けることを保証できる。
以上のように、複数の通信方式をサポートするCognitive Femto１０及びCognitive UE２０に関して、Cognitive Femto１０主導でCognitive UE２０が利用する通信方式を決定することで、より高品質な通信を実現することができる。
また、Cognitive Server３０を用いるネットワーク構成により、Cognitive Femto１０の設置環境を意識せずに、Cognitive Femto１０とCognitive UE２０との間の通信が可能となる。
さらに、既述の「無線品質更新処理」及び「切替制御処理」により、Cognitive UE２０それぞれの電波品質とCognitive Femto１０の通信負荷とを考慮した通信方式の切り替えが可能となる。
１０ 無線基地局（Cognitive Femto）
ＣＦ−１ データ送受信処理部
Ｆ−１ データ受信処理部
Ｆ−２ データ送信処理部
ＣＦ−２ 記憶部
ＣＦ−３ 演算処理部
ＣＦ−４ 無線制御部
Ｆ−３ 切替制御処理部
Ｆ−４ 無線品質更新処理部
Ｆ−５ WiFi制御処理部
Ｆ−６ LTE制御処理部
Ｆ−７ 管理テーブル
Ｆ−８ 管理テーブルタイムアウト監視処理部
Ｆ−９ Cognitive機能部
Ｆ−１０ Cognitive起動処理部
２０ 移動通信端末（Cognitive UE）
ＣＵ−１ データ送受信処理部
ＣＵ−２ 記憶部
ＣＵ−３ 演算処理部
ＣＵ−４ 無線制御部
Ｕ−１ データ送信処理部
Ｕ−２ データ受信処理部
Ｕ−３ 無線品質取得処理部
Ｕ−４ 切替制御処理部
Ｕ−５ Cognitive Femto入圏検知処理部
Ｕ−６ WiFi制御処理部
Ｕ−７ LTE制御処理部
３０ 中継通信装置（Cognitive Server）
ＣＳ−１ データ送受信処理部
ＣＳ−２ 演算処理部
ＣＳ−３ 記憶部
Ｓ−１ データ受信処理部
Ｓ−２ データ送信処理部
Ｓ−３ データ送信処理部
Ｓ−４ データ受信処理部
Ｓ−５ Femtoマッピングテーブル
Ｓ−６ UEマッピングテーブル
Ｓ−７ Femtoマッピングテーブル登録／更新処理部
Ｓ−８ UEマッピングテーブル登録／更新処理部
Ｓ−９ マッピングテーブル参照／データ転送処理部
Ｓ−１０ マッピングテーブルタイムアウト監視処理部
ＣＦ−１ データ送受信処理部
Ｆ−１ データ受信処理部
Ｆ−２ データ送信処理部
ＣＦ−２ 記憶部
ＣＦ−３ 演算処理部
ＣＦ−４ 無線制御部
Ｆ−３ 切替制御処理部
Ｆ−４ 無線品質更新処理部
Ｆ−５ WiFi制御処理部
Ｆ−６ LTE制御処理部
Ｆ−７ 管理テーブル
Ｆ−８ 管理テーブルタイムアウト監視処理部
Ｆ−９ Cognitive機能部
Ｆ−１０ Cognitive起動処理部
２０ 移動通信端末（Cognitive UE）
ＣＵ−１ データ送受信処理部
ＣＵ−２ 記憶部
ＣＵ−３ 演算処理部
ＣＵ−４ 無線制御部
Ｕ−１ データ送信処理部
Ｕ−２ データ受信処理部
Ｕ−３ 無線品質取得処理部
Ｕ−４ 切替制御処理部
Ｕ−５ Cognitive Femto入圏検知処理部
Ｕ−６ WiFi制御処理部
Ｕ−７ LTE制御処理部
３０ 中継通信装置（Cognitive Server）
ＣＳ−１ データ送受信処理部
ＣＳ−２ 演算処理部
ＣＳ−３ 記憶部
Ｓ−１ データ受信処理部
Ｓ−２ データ送信処理部
Ｓ−３ データ送信処理部
Ｓ−４ データ受信処理部
Ｓ−５ Femtoマッピングテーブル
Ｓ−６ UEマッピングテーブル
Ｓ−７ Femtoマッピングテーブル登録／更新処理部
Ｓ−８ UEマッピングテーブル登録／更新処理部
Ｓ−９ マッピングテーブル参照／データ転送処理部
Ｓ−１０ マッピングテーブルタイムアウト監視処理部
Claims (6)
- 移動通信端末の識別情報と前記移動通信端末が送信した端末登録要求情報の送信元に関する情報とを関連付けた端末マッピングテーブルを管理する移動通信端末マッピングテーブル管理部と、
無線基地局の識別情報と前記無線基地局が送信した基地局登録要求情報の送信元に関する情報とを関連付けた基地局マッピングテーブルを管理する基地局マッピングテーブル管理部と、
前記の各マッピングテーブルに基づいて前記移動通信端末と前記無線基地局との間の通信経路を確立し、前記通信経路を通じて前記移動通信端末と前記無線基地局との間の通信データの転送処理を実施する転送処理部と、
を備えた、通信制御装置。 - 前記の各マッピングテーブルを監視し、一定期間、更新の無いレコードを削除するマッピングテーブルタイムアウト監視処理部を備えた、請求項１に記載の通信制御装置。
- 請求項１又は２に記載の通信制御装置によって確立された前記通信経路を通じて無線基地局と通信する、複数の通信方式をサポートする移動通信端末であって、
前記端末登録要求情報を送信する端末登録要求送信処理部と、
周辺の無線品質に関する情報を取得する無線品質取得処理部と、
取得した前記情報を無線基地局宛に送信する無線品質送信処理部と、
前記無線品質と前記無線基地局の通信負荷に関する情報とに基づいて前記無線基地局が決定した通信方式に従って、前記通信方式を切り替える切替制御処理部と、
を備えた、移動通信端末。 - 請求項１又は２に記載の通信制御装置によって確立された前記通信経路を通じて移動通信端末と通信する、複数の通信方式をサポートする無線基地局であって、
前記基地局登録要求情報を送信する基地局登録要求送信処理部と、
前記端末登録要求情報を受信する端末登録要求受信処理部と、
前記移動通信端末が送信した前記端末登録要求情報を前記通信制御装置から前記通信経路を通じて受信すると、前記端末登録要求情報を管理テーブルに登録する登録処理部と、
前記管理テーブルに登録した前記端末登録要求情報の送信元である前記移動通信端末において取得された前記移動通信端末周辺の無線品質に関する情報を前記通信制御装置から前記通信経路を通じて受信すると、当該情報と前記無線基地局の通信負荷に関する情報とに基づいて、前記移動通信端末の通信方式を制御する制御部と、
を備えた、無線基地局。 - 前記制御部は、複数の前記移動通信端末の使用する通信方式の比率が、前記無線品質に関する情報と前記通信負荷に関する情報とに基づく目標比率に近づくように、前記制御を行なう、請求項４に記載の無線基地局。
- 前記管理テーブルを監視し、一定期間、更新の無いレコードを削除する管理テーブルタイムアウト監視処理部を備えた、請求項４又は５に記載の無線基地局。
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