特許 7583634 通信方法、フェムトセルベースステーション、携帯電話システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】通信方法、フェムトセルベースステーション、携帯電話システム

(51)【国際特許分類】

   H04W 16/06 20090101AFI20241107BHJP

   H04W 16/16 20090101ALI20241107BHJP

   H04W 16/32 20090101ALI20241107BHJP

   H04W 92/12 20090101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

H04W16/06

H04W16/16

H04W16/32

H04W92/12

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021018512

(22)【出願日】2021-02-08

(65)【公開番号】P2021136690

(43)【公開日】2021-09-13

【審査請求日】2023-12-25

(31)【優先権主張番号】62/981,467

(32)【優先日】2020-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】319010088

【氏名又は名称】楽天モバイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(72)【発明者】

【氏名】ドラズニン サジブ

(72)【発明者】

【氏名】アミン タレック

(72)【発明者】

【氏名】スリオアストーア シャラッド

【審査官】山中 実

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－００４１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２８７７６７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｗ １６／０６

Ｈ０４Ｗ １６／１６

Ｈ０４Ｗ １６／３２

Ｈ０４Ｗ ９２／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポータブルアクセスノードを動作させる通信方法であって、
前記ポータブルアクセスノードがローカル通信システムのカバー範囲内にある場合、当該ローカル通信システムに割り当てられているが使用されていない通信リソースの一部を借りるためのリース要求を送信するステップと、
前記リース要求を承諾する旨の返信を受け取ると、借りた前記通信リソースを使用して通信サービスを提供するステップと
を備える通信方法。

【請求項2】

借りた前記通信リソースを使用して前記通信サービスを提供する前記ポータブルアクセスノードを、前記ローカル通信システムとは異なるホーム通信システムのアクセスノードとして登録するステップを更に備える
請求項１に記載の通信方法。

【請求項3】

前記通信サービスを提供するステップにおいて、前記ポータブルアクセスノードが借りた前記通信リソースを使用して、前記ホーム通信システムに加入しているが前記ローカル通信システムのカバー範囲内にある携帯端末との通信を実行する
請求項２に記載の通信方法。

【請求項4】

前記ポータブルアクセスノードの位置でホーム通信システムの無線周波数帯が利用可能か否かを判定するステップと、
前記ホーム通信システムの無線周波数帯が前記ポータブルアクセスノードの位置で利用可能との判定に応じて、前記ポータブルアクセスノードを前記ホーム通信システムのアクセスノードとして登録し、前記ポータブルアクセスノードに前記ホーム通信システムの無線周波数帯上で前記通信サービスを提供させるステップと、
前記ホーム通信システムの無線周波数帯が前記ポータブルアクセスノードの位置で利用可能でないとの判定に応じて、前記ポータブルアクセスノードの位置で他の無線周波数帯が利用可能であるか否かを判定するステップと
を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の通信方法。

【請求項5】

前記ポータブルアクセスノードの位置で他の無線周波数帯が利用可能であるとの判定に応じて、当該他の無線周波数帯がリース可能か否かについて問合せを送信するステップと、
前記他の無線周波数帯がリース可能である旨の返信を受け取ると、前記リース要求を送信するステップと
を更に備える請求項４に記載の通信方法。

【請求項6】

前記ローカル通信システムからリソース解放要求を受け取ると、借りた前記通信リソースを使用した前記通信サービスの提供を中止するステップを更に備える
請求項１から５のいずれかに記載の通信方法。

【請求項7】

借りた前記通信リソースは、前記ローカル通信システムの無線周波数帯の一部である
請求項１から６のいずれかに記載の通信方法。

【請求項8】

借りた前記通信リソースを使用した前記通信サービスの提供は、
前記ポータブルアクセスノードが前記通信サービスを提供することが許可された期間、
前記ポータブルアクセスノードが前記通信サービスを提供するために許可された最大送信出力、
前記ポータブルアクセスノードが前記通信サービスを提供するために許可された送信方向、
前記ポータブルアクセスノードに接続されて前記通信サービスを受ける携帯端末の最大台数
の少なくとも一つに従って行われる
請求項７に記載の通信方法。

【請求項9】

携帯電話送受信回路と、ネットワークインターフェース回路と、プロセッサを備えるフェムトセルベースステーションであって、
前記プロセッサは、
前記携帯電話送受信回路を制御して前記フェムトセルベースステーションの位置のローカルアクセスノードをスキャンするステップと、
前記フェムトセルベースステーションの位置で少なくとも一つのローカルアクセスノードが見つかった場合、前記ネットワークインターフェース回路を制御して、前記少なくとも一つのローカルアクセスノードに関連づけられた周波数管理サーバに対して、前記少なくとも一つのローカルアクセスノードの無線周波数帯の一部を借りるためのリース要求を送信するステップと、
前記リース要求を承諾する旨の返信を受け取ると、前記携帯電話送受信回路を制御して、借りた前記無線周波数帯上で携帯電話通信を実行するステップと
を実行するフェムトセルベースステーション。

【請求項10】

前記プロセッサは、前記携帯電話送受信回路を制御して、前記少なくとも一つのローカルアクセスノードで生成されたリソース解放要求を受け取ると、借りた前記無線周波数帯上の前記携帯電話通信の実行を中止する
請求項９に記載のフェムトセルベースステーション。

【請求項11】

前記プロセッサは、前記携帯電話送受信回路を制御して、承諾された前記リース要求に係るリースの下で前記フェムトセルベースステーションが借りた前記無線周波数帯上の前記携帯電話通信を実行することが許可された期間が満了した際に、借りた前記無線周波数帯上の前記携帯電話通信の実行を中止する
請求項９または１０に記載のフェムトセルベースステーション。

【請求項12】

前記プロセッサは、前記ネットワークインターフェース回路を制御して、前記少なくとも一つのローカルアクセスノードを含むローカル通信システムとは異なるホーム通信システムのアクセスノードとして前記フェムトセルベースステーションをエンティティ追跡サーバに登録するための登録メッセージを前記エンティティ追跡サーバに対して送信する
請求項９から１１のいずれかに記載のフェムトセルベースステーション。

【請求項13】

前記プロセッサは、前記携帯電話送受信回路を制御して、前記ホーム通信システムに加入しているが前記ローカル通信システムのカバー範囲内にある携帯端末との間で、借りた前記無線周波数帯上の前記携帯電話通信を実行する
請求項１２に記載のフェムトセルベースステーション。

【請求項14】

前記プロセッサは、前記ネットワークインターフェース回路を制御して、
前記フェムトセルベースステーションの位置のローカルアクセスノードの前記無線周波数帯に使用されていない部分があるか否かについて前記周波数管理サーバに対して問合せを送信し、
前記無線周波数帯に使用されていない部分があるローカルアクセスノードのリストを前記周波数管理サーバから受け取ると、当該リスト中の前記ローカルアクセスノードの優先度に従って、少なくとも一つの前記無線周波数帯の使用されていない部分を借りるための前記リース要求を前記周波数管理サーバに対して送信する
請求項９から１３のいずれかに記載のフェムトセルベースステーション。

【請求項15】

前記リスト中の第１のローカルアクセスノードの前記無線周波数帯の使用されていない部分のリース期間中に、前記プロセッサは前記ネットワークインターフェース回路を制御して、前記リスト中で前記第１のローカルアクセスノードの次に優先度の高い第２のローカルアクセスノードの前記無線周波数帯の使用されていない部分を借りるための前記リース要求を前記周波数管理サーバに対して送信し、
前記第１のローカルアクセスノードからのリースが終了した際、前記プロセッサは前記携帯電話送受信回路を制御して、前記第２のローカルアクセスノードから借りた前記無線周波数帯上で前記携帯電話通信を実行する
請求項１４に記載のフェムトセルベースステーション。

【請求項16】

加入している携帯端末に携帯電話通信サービスを提供するホーム通信システムと、当該ホーム通信システムのカバー範囲外に配置されるフェムトセルベースステーションを備える携帯電話システムであって、
前記フェムトセルベースステーションが前記ホーム通信システムとは異なるローカル通信システムのカバー範囲内にある場合、前記ローカル通信システムの無線周波数帯の使用されていない部分をリースし、
前記ホーム通信システムに加入しているが前記ローカル通信システムのカバー範囲内にある第１のローミング中の携帯端末に対して、前記ローカル通信システムのリースされた前記無線周波数帯上で前記携帯電話通信サービスを提供する
携帯電話システム。

【請求項17】

エンティティ追跡サーバを備え、
前記ローカル通信システムの前記無線周波数帯の使用されていない部分をリースする際、前記フェムトセルベースステーションが第１の登録メッセージを前記エンティティ追跡サーバに送信し、
前記第１の登録メッセージを受け取った前記エンティティ追跡サーバは、前記フェムトセルベースステーションを、当該フェムトセルベースステーションを介して前記携帯電話通信サービスを提供するための前記ホーム通信システムのアクセスノードとして登録する
請求項１６に記載の携帯電話システム。

【請求項18】

前記フェムトセルベースステーションが前記ホーム通信システムのカバー範囲内にある場合、前記フェムトセルベースステーションは、前記ホーム通信システムに加入しており前記ホーム通信システムのカバー範囲内にある第２の携帯端末に対して、前記ホーム通信システムの無線周波数帯上で前記携帯電話通信サービスを提供する
請求項１６または１７に記載の携帯電話システム。

【請求項19】

前記フェムトセルベースステーションが前記ホーム通信システムのカバー範囲内にある場合、前記フェムトセルベースステーションは第２の登録メッセージを前記エンティティ追跡サーバに送信し、
前記第２の登録メッセージを受け取った前記エンティティ追跡サーバは、前記フェムトセルベースステーションを前記ホーム通信システムのアクセスノードとして登録する
請求項１７に記載の携帯電話システム。

【請求項20】

前記エンティティ追跡サーバは前記ホーム通信システムの一部である
請求項１７または１９に記載の携帯電話システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、携帯端末の通信技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、スマートフォン、ラップトップパソコン、タブレット、ゲーム機等の携帯端末がますます人気を博しており、仕事、娯楽、ソーシャルネットワーキング等に広く用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第１００４５２８７号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

様々な国や地域を旅する携帯端末のユーザは、いつどこにいても自身の携帯端末を介して様々な通信サービスにアクセスできることを期待する傾向がある。ユーザが居住場所で加入している通信システムのサービス提供エリア外にいる時、ローミングによって居住場所と同等の通信サービスを利用できるが、現地の通信システムから請求される高額な料金が問題になっている。また、ローミングではサービスが制限される場合もある。

【0005】

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ローミングに関する問題を低減または緩和できる通信方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の通信方法は、ポータブルアクセスノードを動作させる通信方法であって、ポータブルアクセスノードがローカル通信システムのカバー範囲内にある場合、当該ローカル通信システムに割り当てられているが使用されていない通信リソースの一部を借りるためのリース要求を送信するステップと、リース要求を承諾する旨の返信を受け取ると、借りた通信リソースを使用して通信サービスを提供するステップとを備える。

【0007】

本発明の別の態様は、フェムトセルベースステーションである。このフェムトセルベースステーションは、携帯電話送受信回路と、ネットワークインターフェース回路と、プロセッサを備えるフェムトセルベースステーションであって、プロセッサは、携帯電話送受信回路を制御してフェムトセルベースステーションの位置のローカルアクセスノードをスキャンするステップと、フェムトセルベースステーションの位置で少なくとも一つのローカルアクセスノードが見つかった場合、ネットワークインターフェース回路を制御して、少なくとも一つのローカルアクセスノードに関連づけられた周波数管理サーバに対して、少なくとも一つのローカルアクセスノードの無線周波数帯の一部を借りるためのリース要求を送信するステップと、リース要求を承諾する旨の返信を受け取ると、携帯電話送受信回路を制御して、借りた無線周波数帯上で携帯電話通信を実行するステップとを実行する。

【0008】

本発明のさらに別の態様は、携帯電話システムである。この携帯電話システムは、加入している携帯端末に携帯電話通信サービスを提供するホーム通信システムと、当該ホーム通信システムのカバー範囲外に配置されるフェムトセルベースステーションを備える携帯電話システムであって、フェムトセルベースステーションがホーム通信システムとは異なるローカル通信システムのカバー範囲内にある場合、ローカル通信システムの無線周波数帯の使用されていない部分をリースし、ホーム通信システムに加入しているがローカル通信システムのカバー範囲内にある第１のローミング中の携帯端末に対して、ローカル通信システムのリースされた無線周波数帯上で携帯電話通信サービスを提供する。

【0009】

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ローミングに関する問題を低減または緩和できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施形態に係る携帯電話システムの機能ブロック図である。

【図2】携帯電話システムにおけるポータブルアクセスノードを動作させる方法を示すフローチャートである。

【図3】動作中の携帯電話システムの主要部を示す機能ブロック図である。

【図4】携帯電話システムにおける設備のハードウェア構成例を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図面を参照して本発明の様々な態様について詳細に説明する。なお、当業界の標準的な慣行に則って、いくつかの特徴は実際の寸法とは異なる態様で図面に表示される。また、説明の明瞭性のために、いくつかの特徴の寸法は任意に拡大または縮小されている。

【0013】

以下の開示は、本発明の様々な特徴を実現または実施するための多くの異なる実施形態または実施例を提供する。以下に示される構成要素、値、処理、材料、配置等の具体的な例は、本発明の趣旨を簡明に示すことを目的として単純化されている。もちろんこれらは例に過ぎず、本発明を限定することを意図したものではない。したがって、以下に開示されていない他の構成要素、値、処理、材料、配置等を採用することも妨げられない。

【0014】

ローミングに関する問題を低減または緩和するために、本実施形態では現地通信システム（以下、ローカル通信システムともいう）のサービス提供エリア（以下、カバー範囲ともいう）内にポータブルアクセスノードが提供される。本実施形態では、ユーザの居住場所で通信システム（以下、ホーム通信システムともいう）に加入している少なくとも一つの携帯端末が、ローカル通信システムにローミングしている例について説明する。ポータブルアクセスノードは、ローカル通信システムに割り当てられているが使用されていない通信リソースの一部を借りるためのリース要求を送信する。リース要求を承諾する旨の返信を受け取ると、ポータブルアクセスノードは借りた通信リソースを使用して通信サービスを提供する。したがって、ローミング中の携帯端末は、ローミング料金の発生やローミングによるサービスの制限なしに、あたかも居住場所のネットワーク内にいるかのように、ホーム通信システムの通信サービスを享受できる。

【0015】

図１は、本実施形態に係る携帯電話システム１００の機能ブロック図である。携帯電話システム１００は、ホーム通信システム１１０と、少なくとも一つのポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６と、エンティティ追跡サーバ１２８を備える。本図に示される携帯電話システム１００の各構成要素はインターネット１３０等のネットワークを介して相互に接続されている。携帯電話システム１００の各構成要素を相互に接続するための他のネットワーク構成として、独自仕様のネットワーク、仮想専用ネットワーク（VPN: Virtual Private Network）等を採用してもよい。なお、エンティティ追跡サーバ１２８は、ホーム通信システム１１０の一部として構成してもよい。

【0016】

ホーム通信システム１１０は、当該ホーム通信システム１１０に加入している携帯端末１１６、１１７、１１８、１１９に携帯電話通信サービスを提供可能に構成される。以下、携帯端末１１６、１１７、１１８、１１９を、加入携帯端末ともいう。ホーム通信システム１１０は、複数のベースステーションまたはアクセスノード１１１、１１２、１１３を備える。各アクセスノード１１１、１１２、１１３は、加入携帯端末と携帯電話通信を実行可能に構成される。例えば、アクセスノード１１１、１１２、１１３の少なくとも一つのサービス提供エリア内に物理的にいる携帯端末１１６、１１７との携帯電話通信を実行する。アクセスノード１１１、１１２、１１３のサービス提供エリアは、合わせてホーム通信システム１１０のサービス提供エリアを定義する。アクセスノードのサービス提供エリアは、送信出力や、アクセスノードの一または複数のアンテナの構造などの様々な要因によって決まる。例えば、高出力のアクセスノード／ベースステーションや、地上から延びるマスト上や屋上などの既存構造物の高い位置に一または複数のアンテナが設けられたアクセスノード／ベースステーションは、約2km以上の半径のサービス提供エリアを実現できる。このような広いサービス提供エリアはマクロセルと呼ばれる。一方、低出力のアクセスノード／ベースステーションのサービス提供エリアまたはセルは、マクロセルより狭い。このような狭いセルは、半径2km未満のマイクロセル、半径200m未満のピコセル、半径数10ｍ未満のフェムトセルを含む。アクセスノード１１１、１１２、１１３は、マクロセルを提供するベースステーション、マイクロセルを提供するベースステーション、ピコセルを提供するベースステーション、フェムトセルを提供するベースステーションの任意の組合せで構成できる。上記の各セルのサービス提供エリアの数値的サイズ（半径）は一例に過ぎず、他の数値的サイズや構成によってマクロセル、マイクロセル、ピコセル、フェムトセルの各セルを定義してもよい。

【0017】

ポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６は、アクセスノード１１１、１１２、１１３と同一または同等の機能を提供可能に構成される。ホーム通信システム１１０のサービス提供エリアを形成するためにしばしば固定的に配置されるアクセスノード１１１、１１２、１１３（移動可能に設けられる一部のピコセルベースステーションやフェムトセルベースステーションを除く）と異なり、ポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６は、ホーム通信システム１１０のサービス提供エリア外に持ち運んで設置可能であり、ホーム通信システム１１０に加入しているローミング中の携帯端末にサービスを提供する。一例として、一または複数のポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６を、家庭用のWi-Fi（登録商標）ルータやブロードバンドモデムと同等の物理的寸法を持つフェムトセルベースステーションによって構成してもよい。もちろん、その他の構成を採用することも可能である。説明を簡素化するために、以下ではポータブルアクセスノードをフェムトセルベースステーションともいう。ただし、ポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６のカバー範囲は、必ずしもフェムトセルのカバー範囲に限定されず、家やアパートにおける一または複数の部屋、一又は複数の家やアパート、建物内の一または複数のフロア等の任意のエリアをカバーするように構成できる。

【0018】

携帯端末１１６、１１７、１１８、１１９は、例えば、携帯電話、タブレット、メディアプレイヤー、ゲーム機、PDA（Personal Data Assistant）、ラップトップパソコン、ホーム通信システム１１０またはその他の携帯電話通信システムの様々なアクセスノードとの間で携帯電話の通信信号を送信および／または受信可能に構成されたその他の電子デバイスである。携帯端末１１６、１１７、１１８、１１９、アクセスノード１１１、１１２、１１３、ポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６のハードウェア構成例は図４に示される。携帯電話通信を実現するための通信技術としては、2G、3G、4G、5G、GSM、EDGE、WCDMA、HSPA、CDMA、LTE、DECT、WiMAXが例示される。携帯電話通信上で提供されるサービス（以下、携帯電話通信サービスともいう）としては、音声通話、データ通信、電子メール、SMSやMMS等のメッセージ通信、アプリケーション、制御信号通信が例示される。

【0019】

ホーム通信システム１１０は、アクセスノード１１１、１１２、１１３およびポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６と協働して加入携帯端末に様々な携帯電話通信サービスを提供する不図示のコアネットワークをさらに備える。コアネットワークの構成要素としては、SGW（serving gateways）、HSGW（high rate packet data serving gateway）、PGW（packet data network gateway）、PDSN（packet data serving node）、MME（mobility management entity）、HSS（home subscriber server）、PCRF（policy control rules function）が例示される。これらのコアネットワークの各構成要素および各アクセスノード１１１、１１２、１１３は、一または複数のネットワークによって相互に接続される。コアネットワークの構成要素およびエンティティ追跡サーバ１２８のハードウェア構成例は図４に関して後述する。少なくとも一つの構成例では、コアネットワークの構成要素およびエンティティ追跡サーバ１２８が携帯電話送受信回路を含む必要がないという点で、アクセスノードおよび携帯端末と異なる。

【0020】

前述したように、ユーザが旅先にいる時、その携帯端末がローミングする場合がある。図１の構成例では、携帯端末１１６、１１７は、日本のホーム通信システム１１０のサービス提供エリア内にあり、それぞれアクセスノード１１１、１１２を介して携帯電話通信サービスを受ける。言い換えれば、携帯端末１１６、１１７はローミングしていない。一方、携帯端末１１８、１１９は、ホーム通信システム１１０のサービス提供エリア外にあり、ローミングしている。具体的には、携帯端末１１８は、その現在地である米国のローカル通信システム１４０のベースステーションまたはアクセスノード１４１、１４２、１４３でカバーされるサービス提供エリア内にある。携帯端末１１９は、その現在地である英国のローカル通信システム１６０のベースステーションまたはアクセスノード１６１、１６２、１６３でカバーされるサービス提供エリア内にある。ローカル通信システム１４０、１６０およびそれぞれのアクセスノード１４１、１４２、１４３、１６１、１６２、１６３は、ホーム通信システム１１０およびそのアクセスノード１１１、１１２、１１３と同様に構成してもよい。各通信システム１１０、１４０、１６０には、一または複数の通信リソースが割り当てられている。通信システムに割り当てられる通信リソースとしては、通信システムのアクセスノードが携帯電話通信を行うことが許可された無線周波数帯が例示される。米国のFCC（Federal Communications Commission）等の規制当局から無線周波数帯の一部のライセンスを取得した通信システムは、ライセンスされた一部の無線周波数帯の「所有者」となり、移動体通信事業者（MNO: Mobile Network Operator）と呼ばれる。ライセンスされた一部の無線周波数帯を「所有」せず、MNOから借りた無線周波数帯上で通信する通信システムは、仮想移動体通信事業者（MVNO: Mobile Virtual Network Operator）と呼ばれる。説明の簡素化のため、以下ではMNOおよびMVNOを、MNOと総称する。ある通信システムまたはMNOに加入している携帯端末が、他の通信システムのサービス提供エリア内でローミングし、当該他の通信システムから携帯電話通信サービスを受ける場合、ローミング料金が発生し、および／または、ローミングによるサービスの制限（例えば、アップロード／ダウンロード速度の制限、データ量の制限）が課される。

【0021】

ローミング中の携帯端末１１８、１１９がローミング料金やサービス制限を回避できるように、ポータブルアクセスノード１２４、１２６が配備される。ポータブルアクセスノード１２４、１２６は、ローカル通信システム１４０、１６０から使用されていない一部の通信リソースを借り、その通信リソースを用いてローミング中の携帯端末１１８、１１９に携帯電話通信サービスを提供する。借りられる通信リソース、すなわち、リース対象の通信リソースとしては、ローカル通信システム１４０、１６０に割り当てられた無線周波数帯が例示される。他の通信リソース、例えば、時間、コード、方向（空間）等を、ローカル通信システム１４０、１６０で使用されている通信アクセス技術等に応じて、無線周波数帯に加えてまたは代えてリース対象としてもよい。通信アクセス技術としては、FDMA（frequency division multiple access）、TDMA（time division multiple access）、CDMA（code division multiple access）、OFDMA（orthogonal frequency division multiple access）、SDMA（spatial division multiple access）が例示される。

【0022】

図２は、携帯電話システム１００におけるポータブルアクセスノード１２４を動作させる方法２００を示すフローチャートである。ポータブルアクセスノード１２４の処理は、ポータブルアクセスノード１２４における少なくともプロセッサ、ネットワークインターフェース回路、携帯電話送受信回路によって実行される。ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサ、ネットワークインターフェース回路、携帯電話送受信回路の詳細なハードウェアまたは構成は、それぞれ、図４におけるプロセッサ４０１、ネットワークインターフェース回路４０４、携帯電話送受信回路４０５に関して後述する。他のポータブルアクセスノード１２２、１２６の構成および／または動作は、以下で説明するポータブルアクセスノード１２４と同様である。

【0023】

ステップ２０５では、ポータブルアクセスノード１２４が設置される。例えば、ポータブルアクセスノード１２４に電源が投入され、そのネットワークインターフェース回路がインターネット１３０に接続される。

【0024】

ステップ２１０では、ポータブルアクセスノード１２４が居住地（ホーム）の無線周波数が利用可能か点検する。例えば、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサが携帯電話送受信回路を制御し、ポータブルアクセスノード１２４の現在地で携帯電話信号が利用可能なアクセスノードを探すための周波数スキャンを実行する。ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサは、周波数スキャンによって見つかった携帯電話信号が、ホーム通信システム１１０のアクセスノードに属するか否か判定する。この判定は、当該携帯電話信号が受信された無線周波数帯や、当該携帯電話信号と共に送信されたその他のデータに基づく。ホーム通信システム１１０のアクセスノードが見つかった場合（ステップ２１０のYes）、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサは、ポータブルアクセスノード１２４がホームにある、すなわち、ホーム通信システム１１０のサービス提供エリア内にあると判定し、ステップ２１５に進む。なお、図１においてポータブルアクセスノード１２４はホームにない。一方、ポータブルアクセスノード１２２はホームにある。ステップ２１０の判定結果がNoの場合、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサは、ポータブルアクセスノード１２４がローミング中と判定し、ステップ２２５に進む。

【0025】

ステップ２１５では、ポータブルアクセスノード１２４がエンティティ追跡サーバ１２８への登録を行う。例えば、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサがネットワークインターフェース回路を制御し、インターネット１３０を介してエンティティ追跡サーバ１２８に登録メッセージを送信する。登録メッセージを受信したエンティティ追跡サーバ１２８は、ポータブルアクセスノード１２４をホーム通信システム１１０のアクセスノードとして登録する。例えば、エンティティ追跡サーバ１２８またはホーム通信システム１１０のコアネットワーク上の他のサーバに設けられたコンピュータ読取可能媒体に保持されるデータベース１２９が更新されることによってアクセスノードの登録が行われる。

【0026】

ステップ２２０では、ポータブルアクセスノード１２４が携帯電話送受信回路を用い、ローミングしていないホーム通信システム１１０の携帯端末に対して、ホーム通信システム１１０の無線周波数帯上で携帯電話通信サービスを提供する。ホーム通信システム１１０のコアネットワークは、エンティティ追跡サーバ１２８に保持されるデータベース１２９を参照し、ポータブルアクセスノード１２４で入出力されるデータのルーティングを行う。この動作は図１におけるポータブルアクセスノード１２２と同様であり、アクセスノード１１１、１１２、１１３の信号が弱い場合や多数の加入携帯端末が存在する場合に、ホーム通信システム１１０のサービス提供エリア内に追加のカバー範囲を提供する上で有用である。

【0027】

ステップ２２５では、ポータブルアクセスノード１２４が他の無線周波数が利用可能か否かを判定する。例えば、ステップ２１０で実行された周波数スキャンの結果に基づき、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサが、ポータブルアクセスノード１２４の現在地において携帯電話信号が利用可能な他のアクセスノードがあるか否かを判定する。ホーム通信システム１１０以外のローカル通信システムの他のアクセスノードが見つかった場合（ステップ２２５のYes）、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはポータブルアクセスノード１２４がローミング中であると判定し、ステップ２３５に進む。そうでない場合（ステップ２２５のNo）、プロセッサはステップ２３０で処理を終了する。

【0028】

ステップ２３０で処理を終了する代わりに、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサが処理を再実行してもよい。この場合、先の処理から所定時間が経過した後やポータブルアクセスノード１２４が新しい場所に移動した後に、携帯電話信号の別の周波数スキャンが行われる。

【0029】

ステップ２３５では、ポータブルアクセスノード１２４が、ローカル通信システム１４０（少なくとも一つのアクセスノード１４１、１４２、１４３がポータブルアクセスノード１２４による先の周波数スキャンで見つかっているものとする）に割り当てられた無線周波数帯の一部がリース可能か否かを問い合わせる。例えば、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはネットワークインターフェース回路を制御し、図３に示されるローカル通信システム１４０の周波数管理サーバ３４０に対して問合せを送信する。ローカル通信システム１４０の無線周波数帯の一部がリース可能か否かは、例えば、ローカル通信システム１４０の一または複数のアクセスノードの負荷によって決まる。例えば、ポータブルアクセスノード１２４による先の周波数スキャンで見つかったアクセスノード１４１は、最大で１０台の携帯端末の通信負荷に対応可能であり、現在は三台の携帯端末が接続されているとする。この三台の携帯端末はアクセスノード１４１に割り当てられた無線周波数帯の一部のみを占有するに過ぎない。したがって、アクセスノード１４１に割り当てられた無線周波数帯の残りの部分は現在使用されておらず、ローカル通信システム１４０の他のポリシーに従ってリース可能である。無線周波数帯のリースが可能な場合（ステップ２３５のYes）、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはステップ２４０に進む。そうでない場合（ステップ２３５のNo）、プロセッサはステップ２２５に戻り他のリース可能性を探す。

【0030】

ステップ２４０では、ポータブルアクセスノード１２４がローカル通信システム１４０の無線周波数帯の利用可能な一部を借りたい旨のリース要求を送信する。例えば、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはネットワークインターフェース回路を制御し、図３に示される周波数管理サーバ３４０にリース要求を送信する。

【0031】

リース要求を承諾する旨の返信を受け取った場合（ステップ２４５のYes）、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはステップ２５０に進む。一方、リース要求を拒絶する旨の返信を受け取った場合（ステップ２４５のNo）、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはステップ２２５に戻り他のリース可能性を探す。このような拒絶は、例えば、先にリース可能との承諾がポータブルアクセスノード１２４に送信されていたとしても、ローカル通信システム１４０の直近の負荷の変動によって無線周波数のリースが不可能になった場合に発生しうる。

【0032】

ステップ２５０では、ポータブルアクセスノード１２４がエンティティ追跡サーバ１２８への登録を行う。この処理は前述したステップ２１５と同様である。

【0033】

ステップ２５５では、ポータブルアクセスノード１２４が携帯電話送受信回路を用い、ホーム通信システム１１０に加入しているローミング中の携帯端末（例えば携帯端末１１８）に対して、リースされたローカル通信システム１４０の無線周波数帯（以下、リース無線周波数帯ともいう）上で一または複数の携帯電話通信サービスを提供する。ポータブルアクセスノード１２４とローミング中の携帯端末１１８の間の携帯電話通信がリース無線周波数帯上で行われる点を除き、ステップ２５５は前述のステップ２２０と類似する。ポータブルアクセスノード１２４とローミング中の携帯端末１１８の間の携帯電話通信は、一または複数のリース承諾条件に従って行われる。このような条件は、リースが承諾された際に、ローカル通信システム１４０からポータブルアクセスノード１２４に送信される。リース承諾条件としては、ポータブルアクセスノード１２４がリース無線周波数帯上で通信サービスを提供することが許可されたリース期間、最大送信出力、リース無線周波数帯上で通信サービスを提供する際のポータブルアクセスノードの携帯電話送受信回路の送信方向、ポータブルアクセスノード１２４に接続されて通信サービスを受けるローミング中の携帯端末の最大台数が例示される。

【0034】

ステップ２６０では、ポータブルアクセスノード１２４が承諾されたリースが終了したか否かを判定する。リースがまだ終了していないと判定された場合（ステップ２６０のNo）、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはステップ２５５に戻り、リース無線周波数帯上での携帯電話通信サービス提供を継続する。そうでない場合（ステップ２６０のYes）、プロセッサはステップ２２５に戻り他のリース可能性を探す。承諾されたリースは、例えば、リース期間の満了によって終了する。承諾されたリースは、一または複数のリース承諾条件の違反があったとローカル通信システム１４０が判断した場合に終了することもある。また、リースが承諾された時に予期されていた台数を超えるローカル通信システム１４０の携帯端末がアクセスノード１４１に接続された際など、ローカル通信システム１４０の負荷の増大が発生した際に、承諾されたリースがローカル通信システム１４０によって終了されることもある。この場合、アクセスノード１４１はリース無線周波数帯を取り戻し、増大した台数の携帯端末の通信要求に応える必要がある。アクセスノード１４１はリースを終了する前に、ポータブルアクセスノード１２４にリース無線周波数帯を解放することを求めるリソース解放要求を送信してもよい。リソース解放要求を受け取った場合、または、リースが終了したと判定した場合、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサは携帯電話送受信回路を制御してリース無線周波数帯上での携帯電話通信を中止し、他のリース無線周波数帯に切り替えるか他のリース可能性を探す。

【0035】

リース無線周波数帯上で携帯電話通信サービスが提供されている間も、ステップ２１０に関して前述した周波数スキャンを定期的に実行したり、ステップ２２５、２３５、２４０、２４５の少なくとも一つの処理を実行する等して、ポータブルアクセスノード１２４は他のリース可能性の探索を継続してもよい。例えば、他のローカル通信システムや、ローカル通信システム１４０の他のアクセスノードの無線周波数帯にリース可能な部分があるとポータブルアクセスノード１２４が判定した際や、このような無線周波数帯のリース可能な部分についてポータブルアクセスノード１２４がリース承諾を取得した際に、他のリース可能性が見つかったとされる。他のリース可能性が見つかった場合、ポータブルアクセスノード１２４は、現在のリースが終了する以前に携帯電話通信を行う無線周波数帯を当該他のリース無線周波数帯に切り替えることによって、ローミング中の携帯端末への携帯電話通信サービスが途切れないようにする。

【0036】

図３は、動作中の携帯電話システム１００の主要部３００を示す機能ブロック図である。動作中の携帯電話システム１００の主要部３００は、方法２００の一または複数の処理に関わる設備を含む。このような設備は、ローミング中の携帯端末１１８、ポータブルアクセスノード１２４、エンティティ追跡サーバ１２８、現地のローカルアクセスノード１４１、１４２、１４３、周波数管理サーバ３４０を含む。

【0037】

周波数管理サーバ３４０は、インターネット１３０に接続され、ポータブルアクセスノード１２４と通信する。周波数管理サーバ３４０は、アクセスノード１４１、１４２、１４３を含むローカル通信システム１４０のコアネットワークの一部でもよい。周波数管理サーバ３４０のハードウェア構成例は図４に関して後述するが、携帯電話送受信回路が設けられない場合もある。周波数管理サーバ３４０は、ローカル通信システム１４０のアクセスノード１４１、１４２、１４３の通信リソースおよび／または負荷のデータベース３４９の維持および更新を行う。データベース３４９は、周波数管理サーバ３４０やローカル通信システム１４０のコアネットワーク上の他のサーバに設けられるコンピュータ読取可能媒体に保持される。

【0038】

ステップ２１０に関して前述したように、ポータブルアクセスノード１２４は周波数スキャンを実行し、ポータブルアクセスノード１２４の現在地における一または複数のローカルアクセスノードを見つける。例えば、ポータブルアクセスノード１２４は周波数スキャンにおいて、ローカル通信システム１４０のアクセスノード１４１、１４２、１４３を見つける。ポータブルアクセスノード１２４は、複数のローカル通信システムのアクセスノードを見つけてもよい。例えば、ポータブルアクセスノード１２４が米国に配備される場合、T-MOBILE（登録商標）、VERIZON（登録商標）、AT&T（登録商標）等のローカル通信システムまたはMNOのアクセスノードを同じ場所で見つけることができる。

【0039】

ステップ２３５に関して前述したように、ポータブルアクセスノード１２４は周波数管理サーバ３４０に対して、リース可能な無線周波数帯についての問合せ、すなわち、見つかったアクセスノード１４１、１４２、１４３のいずれかに割り当てられた無線周波数帯の一部がリース可能か否かについての問合せを送信する。ポータブルアクセスノード１２４が複数のローカル通信システムのアクセスノードを見つけた場合、各ローカル通信システムの周波数管理サーバに対する複数の問合せがポータブルアクセスノード１２４によって送信される。あるいは、一つの周波数管理サーバが複数のローカル通信システムと協働している場合、ポータブルアクセスノード１２４からの問合せは当該周波数管理サーバに対して送信される一つの問合せで十分である。ポータブルアクセスノード１２４から送信されたリース可能な無線周波数帯についての問合せを受信すると、周波数管理サーバ３４０はデータベース３４９を参照し、問合せに係るアクセスノードにリース可能な無線周波数帯があるか否かを判定する。この判定結果は、リース可能な無線周波数帯のあるアクセスノードのリストの形でポータブルアクセスノード１２４に返信される。アクセスノードにリース可能な無線周波数帯があるか否かの判定は、アクセスノードの負荷に基づいて周波数管理サーバ３４０のプロセッサが行う。

【0040】

周波数管理サーバ３４０からリース可能な無線周波数帯のあるアクセスノードのリストを受信したポータブルアクセスノード１２４は、リスト中のアクセスノードに序列を設定する。例えば、全てのアクセスノード１４１、１４２、１４３が周波数管理サーバ３４０からのリストに含まれていたとして、ポータブルアクセスノード１２４のプロセッサはリスト中のアクセスノードに優先度に基づく序列を設定し、降順または昇順で並べる。アクセスノードの優先度は、例えば、アクセスノードでリース可能な無線周波数帯の量またはサイズに対応する。すなわち、アクセスノードでリース可能な無線周波数帯の量またはサイズが大きいほど、そのアクセスノードに付与される優先度が高くなる。信号強度等の他の要素を、周波数管理サーバ３４０からのリスト中のアクセスノードの優先度付けに用いてもよい。

【0041】

ステップ２４０に関して前述したように、ポータブルアクセスノード１２４は、少なくとも一つのアクセスノード１４１、１４２、１４３のリース可能な無線周波数帯を借りたい旨のリース要求を周波数管理サーバ３４０に送信する。この際、最高の優先度が付与されたアクセスノード１４１から順にリース要求が送信される。アクセスノード１４１にリース可能な無線周波数帯がなくなった場合、上と同じまたは異なるリース要求が、次に高い優先度のアクセスノード１４２からの無線周波数帯のリースを要求する。以下、同様である。周波数管理サーバ３４０がリース要求を承諾する場合、周波数管理サーバ３４０は、使用されていない無線周波数帯の部分をリース用に確保し、ポータブルアクセスノード１２４に対してリース無線周波数帯および一または複数のリース承諾条件を示すリース承諾を送信するように、アクセスノード（例えばアクセスノード１４１）に指示する。続いてポータブルアクセスノード１２４はエンティティ追跡サーバ１２８への登録を行い、ステップ２５５、２６０に関して前述したようにローミング中の携帯端末に対してリース無線周波数帯上での携帯電話通信サービスを提供する。アクセスノード１４１のリース無線周波数帯上で携帯電話通信サービスが提供されている間も、ポータブルアクセスノード１２４はより低い優先度のアクセスノードに関する他のリース可能性の探索を継続してもよい。この探索は、次に高い優先度のアクセスノード１４２から順に行われる。リース可能な無線周波数帯および／またはアクセスノードの優先度を記録するアクセスノードのリストは、各アクセスノードの現在の負荷等に応じて、ポータブルアクセスノード１２４および／または周波数管理サーバ３４０によって定期的に更新される。

【0042】

以上のように、本実施形態によれば、使用されていない通信リソースをローカル通信システムからポータブルアクセスノードがリースし、リースされた通信リソースを用いて少なくとも一つのローミング中の携帯端末に携帯電話通信サービスを提供することで、ローミング料金やローミング時のサービス制限を低減または回避できる。

【0043】

図４は、本実施形態の携帯電話システムにおける設備４００のハードウェア構成例を示す機能ブロック図である。設備４００は、ポータブルアクセスノード１２２、１２４、１２６、携帯端末１１６、１１７、１１８、１１９、エンティティ追跡サーバ１２８、周波数管理サーバ３４０、アクセスノードおよび／または少なくとも一つの通信システム１１０、１４０、１６０のコアネットワークの設備として機能するように構成できる。設備４００は、ハードウェアプロセッサ４０１と、非一時的なコンピュータ読取可能記憶媒体４０２と、ネットワークインターフェース回路４０４と、少なくとも一つのアンテナ４０６が設けられた携帯電話送受信回路４０５と、入出力インターフェース４０７と、プロセッサ４０１、記憶媒体４０２、ネットワークインターフェース回路４０４、携帯電話送受信回路４０５、入出力インターフェース４０７を相互に接続するバス４０８を備える。前述したように、携帯電話通信が必要とされない設備では、携帯電話送受信回路４０５およびアンテナ４０６を設けなくてもよい。

【0044】

プロセッサ４０１は、記憶媒体４０２でエンコードされているコンピュータプログラムコードを実行することで、設備４００に前述の処理および／または方法の一部または全部を実行させる。プロセッサ４０１は、例えば、中央処理装置（CPU）、マルチプロセッサ、分散処理システム、特定用途向け集積回路（ASIC）、その他の任意の処理ユニットによって構成できる。

【0045】

記憶媒体４０２は任意のデータを保持可能であるが、特に、エンコードされたコンピュータプログラムコード、すなわち、プロセッサ４０１によって実行可能な指令セットを保持する。記憶媒体４０２は、例えば、電気、磁気、光学、電磁気、赤外線、半導体によるシステム、装置、デバイスである。例えば、記憶媒体４０２は、半導体または固体状態メモリ、磁気テープ、フロッピーディスク、RAM、ROM、磁気ハードディスク、光ディスクを含む。光ディスクとしては、CD-ROM、CD-R/W、DVDが例示される。

【0046】

ネットワークインターフェース回路４０４はネットワーク４１０と接続され、プロセッサ４０１および記憶媒体４０２がネットワーク４１０を介して他の設備と接続することを可能にする。ネットワークインターフェース回路４０４は、BLUETOOTH、WIFI、WIMAX等の無線ネットワークインターフェースや、ETHERNET、USB、IEEE-1364等の有線ネットワークインターフェースを含む。

【0047】

携帯電話送受信回路４０５は、デコーダが設けられた受信回路、エンコーダが設けられた送信回路を含む。携帯電話送受信回路４０５は、プロセッサ４０１の制御の下で携帯電話通信上のデータを送受信可能に構成される。

【0048】

入出力インターフェース４０７は、ユーザおよび／または外部の回路／設備と設備４００の間の相互作用を可能にするための入力デバイス、出力デバイス、一体化された入出力デバイスを含む。入力デバイスは、プロセッサ４０１に情報または指令を伝達するためのキーボード、キーパッド、マウス、トラックボール、トラックパッド、タッチスクリーン、カーソル方向キー等を含む。出力デバイスは、ユーザ等に情報を伝達するためのディスプレイ、プリンタ、音声合成装置等を含む。

【0049】

以上で説明した処理および／または方法の一部または全部は、プロセッサで実行される独立した一つのソフトウェアアプリケーションとして実現されてもよい。以上で説明した処理および／または方法の一部または全部は、他のソフトウェアアプリケーションの一部であるソフトウェアアプリケーションとして実現されてもよい。以上で説明した処理および／または方法の一部または全部は、ソフトウェアアプリケーションへのプラグインとして実現されてもよい。

【0050】

以上で説明した方法およびアルゴリズムはいくつかの処理の例を含むが、これらは必ずしも図示または説明された順で実行しなくてもよい。本発明または本実施形態の趣旨と反しない限り、他の処理が追加されてもよいし、ある処理が他の処理によって置換されてもよいし、処理を実行する順番が変更されてもよいし、ある処理が除去されてもよい。本実施形態で開示された異なる特徴や異なる実施形態を適宜組み合わせた実施形態は、当業者にとっては自明であり、本発明に含まれる。

【0051】

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0052】

なお、実施の形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

【符号の説明】

【0053】

１００ 携帯電話システム、１１０ ホーム通信システム、１１１、１１２、１１３、１４１、１４２、１４３、１６１、１６２、１６３ アクセスノード、１１６、１１７、１１８、１１９ 携帯端末、１２２、１２４、１２６ ポータブルアクセスノード（フェムトセルベースステーション）、１２８ エンティティ追跡サーバ、１２９ データベース、１４０、１６０ ローカル通信システム、３４０ 周波数管理サーバ、３４９ データベース、４０１ プロセッサ、４０２ 記憶媒体、４０４ ネットワークインターフェース回路、４０５ 携帯電話送受信回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】