JP2005529521A - 運用者基準およびユーザの基準を採用した無線ｌａｎおよびｗｌａｎ間の切り替え装置、および切り替え方法。 - Google Patents

Abstract

無線ＬＡＮのような第１のネットワークとＷＡＮのような第２のネットワークとの間の切り替えを制御する方法と装置。ファジー論理が使用される。すなわち、切り替え動作の妥当性を決定するための要因から構成される入力データ１２ａが、入力を言語学的な変数に関連したメンバーシップ値へ分類するファジー化プロセス１２を経る。ルールエンジン１４は、メンバーシップ値に動作して、出力メンバーシップデータを出力し、さらに実行可能な結果１６ａを生成するために、非ファジー化１６を経る。

Description

本発明は、ＷＬＡＮ−ＷＡＮ間の切り替えに関する。特に、本発明はオペレータ基準とユーザ基準とバランスを考慮した上記切り替えを手助けする方法および装置に関する。

従来、ユーザおよびサービス運用者は、通信システムにおいてリンク資源を最適に使用するために対立する視点を持っている。例えば、ユーザはその視点からすれば、最も安いコストでしかし最高のサービス品質（ＱＯＳ）を望む。一方、サービス運用者の視点からすれば、典型的には最も安いか最小の費用ですむサービスを提供し、大多数の加入者が満足するようにほどほどのＱＯＳとセキュリティを提供することを望む。サービス運用者とユーザとの間においては、その目的において対立しているのに加え、これらのグループ内の各々においても、現にそれぞれの要求に従った対立がある。例えば、ユーザにとって最低コストはあまり安全ではないだろう。同様に、ユーザアプリケーションをサポートする「ほどほどのＱＯＳ」は、サービス提供者の観点から収益を最大化する全体的な目標を達成するのには、最適ではないだろう。

今日、システムは、システム間において切り替えをすべきかどうかについての固定された切り替えのトリガー条件を仮定するように制限されている。このようないつ切り替えるかまた切り替えないかの固定された条件は、予期される動作シナリオの数少ない特定のシミュレーションの上に、置かれている。このような切り替え判断は、システムの負荷が軽い場合やネットワークがモデル化したシナリオ通りに動作している場合には、適切である。一方、このような固定された条件は、負荷のかかった現実のシステムにおいて起こる無数の他のシナリオや、発達しているサービスアプリケーションを考慮していない。

リンクを決定する一つの典型的な方法は、入力と出力とこれらの複雑な関係の間の正確な数学的関係を決定することを含む。

しかしながら、パラメータが使用された式の範囲外になった場合は、システムは非常に非効率的になり、最悪の場合ネットワークは例えば過剰な切り替えや低い資源利用率によって不安定になり得る。システムの安定性を維持し、ある最適化目標に向けて努力するための調整は、非常に複雑であり時間がかかる。本質的に安定であり、変化しているまたは予測できない状態にも敏感に反応し、必要なときには簡単に修正できる決定プロセスを必要としている。

これらの特性が、ＷＬＡＮとＬＡＮの間の切り替えを制御する方法及び装置を提供することにより実現される。入力データがファジー化プロセスを経ることにより、入力を言語学的な変数に関連したメンバーシップ値に分類するファジー論理設計によって実装されている。ルールエンジンは、メンバーシップ値に対して動作して、出力メンバーシップデータを出力する。ルールエンジンの出力は、実行可能な結果を生成するために、非ファジー化を経る。

本発明およびその目的、その効果は、以下の図面を参照することによって最もよく理解されるだろう。以下の図面においては、同じ要素には、同じ数字が付されている。
図１は、ネットワークＡとネットワークＢとの間で切り替えを行うような判定プロセスを達成するファジー論理設計システムを示す図である。入力データは、ファジー化プロセス１２に入力される。典型的な入力データ１２ａは、以下のタイプの情報が、これには限られないが、含まれる。

アプリケーションサービス品質（ＱＯＳ）要求条件、例えば、遅延、忠実性、安全性。

ユーザのサービス申し込み詳細、例えば、優先順位、追加費用。

ネットワークＡの状態、例えば、負荷や要求されるＱＯＳに対するコスト。

ネットワークＢの状態、これは、実質的にはネットワークＡの状態と同じタイプの基準が組み込まれている。

現在のネットワーク、例えばネットワークＡから、別のネットワーク、例えばネットワークＢへ切り替えるコスト。これらのコストは、例えばアプリケーション実行の遅延や移行時のチャネル使用率の非効率性などを含む。

入力データは、ファジー化プロセス１２に入る。入力データは。関連する言語学的な変数を持ったメンバーシップ値へ分類される。入力データは、ファジー化ステージ１２に関連した記憶手段（示されていない）に記憶され、例えば、現在の値と過去の値との比較が行われる。

図２は、入力メンバーシップ集合を示している。入力メンバーシップ関数は、以下を含む。

現在のネットワークにおいて使用できる（usable in present network）
可能なネットワークにおいて使用できる（usable in possible network）
コスト対ユーザに関しては、図３は、ネットワークに対する現在のコストと可能なコストとの比を示している。コスト対ネットワークに関しては、図３は、現在のコストと可能なコストとの比も示している。

ルールエンジン１４は、メンバーシップ関数値に作用して、出力メンバーシップデータを生成する。図４は、切り替える必要性があるユーザビリティ(usability need to
switch）を示している。

下記のルールは、ルールエンジン１４の一例である（典型的には言語学的ルールと呼ばれる）。

ルールの結果を初期化して、切り替える必要があるユーザビリティ（usability need to switch）は低いと仮定する。

適用されるルール：
ＩＦ（Usable In Present Network is low（図２） ＡＮＤ usable In Possible Network is high（図２）） ＴＨＥＮ usability need to switch is high
ＩＦ（Usable In Present Network is adequate ＡＮＤ usable In Possible Network is high） ＴＨＥＮ usability need to switch is medium
ルールエンジン１４の出力は、「非ファジー化」プロセス１４の段階を経て、１６ａで実行可能な結果を生成する。

以下に一例を示す。

上記で概説したメンバーシップ集合とルールは、可能性の一例である。ファジー論理は、要求されるシステム動作をすばやく強化できるように、さらに追加の入力、ルールおよび出力を直接的な方法で使用することが簡単にできる。

このタイプのシステムは、ユーザとシステム運用者の両方に対して、各々の最も重要な動作特性を決定する手段を提供するのにも役立つ。これらの目標が相反するものであっても、適切なメンバーシップ関数の集合がシステムの合理的な安定した動作をもたらす。

ファジー論理設計を採用し、本発明の原理を実現した装置のブロック図である。 現在のネットワークにおいて使用できるおよび可能なネットワークにおいて使用できるとメンバーシップ関数の関係を示すプロットである。 現コスト対ユーザとコスト対ネットワークと、メンバーシップ関数の関係を示すプロットである。 切り替える必要があるユーザビリティ対するメンバーシップ関数に関係するプロットである。

Claims (22)

1. 第１のネットワークと第２のネットワークとの間を切り替える方法であって、
   ａ） 切り替え決定を行うのに使用される複数の入力を特定し取得することであって、前記入力は、アプリケーションサービス品質（ＱＯＳ）要求、ユーザサービス申し込み詳細、前記第１のネットワークの状態、前記第２のネットワークの状態、現在接続しているネットワーク、例えば前記第１のネットワークから他のネットワーク、例えば前記第２のネットワークへ切り替えるコストから構成されるグループの中から選択されることと、
   ｂ） ステップ（ａ）において取得された前記特定された入力を、関連する言語学的変数を有するメンバーシップ値へ分類することと、
   ｃ） 前記メンバーシップ値に基づいて出力メンバーシップデータを与えることと、
   ｄ） ステップ（ｃ）において得られた前記出力に基づいて制御出力を与えることと、
   ｅ） 切り替え動作の要求に応答するステップ（ｄ）を実行すること、
   とを備えることを特徴とする方法。
2. ｆ） ステップ（ｄ）において得られた前記出力に応答して切り替え決定を行うことをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップ（ａ）は、遅延、忠実性および安全性を含む前記アプリケーションＱＯＳ要求を選択することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ステップ（ａ）は、優先順位および追加コストを含む前記ユーザサービス申し込み詳細を選択することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記ステップ（ａ）は、前記第１のおよび第２のネットワークの各々の状態に対して、負荷および所望のＱＯＳに対するコストを選択することをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記ステップ（ａ）は、前記切り替えるコストの中において、アプリケーション実行における遅延をおよび移行時におけるチャネル使用率の非効率性を含む入力をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記ステップ（ａ）は、前記入力を保存することをさらに備え、前記ステップ（ｅ）は保存された過去の入力と現在の入力との比較にさらに基づいて切り替え決定を行うことをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 第１のネットワークから第２のネットワークへ切り替える妥当性を判断する装置であって、
   ａ） 前記第１のネットワークと第２のネットワークの入力状態に関連した入力を受信する手段と、
   ｂ） 切り替え動作を実行する前記妥当性を決定する要因となる現在の入力状態に基づいて、言語学的な変数を有するメンバーシップ値を生成するファジー化手段と、
   ｃ） 出力メンバーシップデータを得るために、前記ファジー化する手段からの前記現在の入力状態にあらかじめ定められた一組のルールを適応するルール段階と、
   ｄ） 所与の切り替え動作を推奨するファジーでない予測を生成する前記ルール段階に応答する非ファジー化手段とを、
   備えることと特徴とする装置。
9. 切り替え要求に応答する前記非ファジー化手段によって決定される動作を実行する制御装置をさらに備えたことを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記受信する手段は、
    入力を保存する手段であって、前記メンバーシップ値を生成するのをさらに助けるために、前記ファジー化手段は前記保存された入力と現在の入力とを比較する手段を含むことをさらに備えることを特徴とした請求項８に記載の装置。
11. 前記入力データは、アプリケーションサービス品質（ＱＯＳ）要求、ユーザ申し込み詳細、前記第１のネットワークの状態、前記第２のネットワークの状態、および現在接続しているネットワーク、例えば前記第１のネットワークから他のネットワーク、例えば前記第２のネットワークへ切り替えるコストとから構成されるグループの中から選択される入力を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
12. 前記ＱＯＳ要求は、遅延、忠実性および安全性を含む前記アプリケーションＱＯＳ要求を選択することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記ユーザサービス申し込み詳細は、優先順位および追加コストを含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
14. ネットワークの状態に対して、選択することは、負荷と所望のＱＯＳに対するコストであることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
15. 前記入力は、前記切り替えるコストの中において、アプリケーション実行における遅延および移行時におけるチャネル使用率の非効率性を含む入力をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
16. 第１のネットワークから第２のネットワークへ切り替える装置であって、
    切り替え決定を行うのに使用される複数の入力を特定し取得する手段であって、前記入力は、アプリケーションサービス品質（ＱＯＳ）要求、ユーザサービス申し込み詳細、前記第１のネットワークの状態、前記第２のネットワークの状態、現在接続しているネットワーク、例えば前記第１のネットワークから他のネットワーク、例えば前記第２のネットワークへ切り替えるコストから構成されるグループの中から選択されることと、
    ステップ（ａ）において取得された前記特定された入力を、関連する言語学的変数を有するメンバーシップ値へ分類する手段と、
    前記メンバーシップ値に基づいて出力メンバーシップデータを与える手段と、
    前記メンバーシップ値に基づいて制御出力を与える手段と、
    ｅ） 切り替え動作の要求に応答する前記与える手段を可能とする手段と
    とを備えることを特徴とする装置。
17. 前記与える手段に応答して切り替え決定を行う手段をさらに備えることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. 前記特定する手段は、遅延、忠実性および安全性を含む前記アプリケーションＱＯＳ要求を選択する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
19. 前記特定する手段は、優先順位および追加コストを含む前記ユーザサービス申し込み詳細を選択する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
20. 前記特定する手段は、前記第１のおよび第２のネットワークの各々の前記状態に対して、負荷および所望のＱＯＳのためのコストデータを選択する手段をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
21. 前記特定する手段は、前記切り替えるコストの中で、アプリケーション実行における遅延および移行時におけるチャネル使用率の非効率性を含む入力をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
22. 前記特定する手段は、前記入力を保存する手段をさらに備え、前記切り替え決定を行う手段は、保存された過去の入力と現在の入力との比較する手段にさらに基づいていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
    

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