JP2008527906A

JP2008527906A - 多重アクセスシステムの負荷分散

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Publication number: JP2008527906A
Application number: JP2007551216A
Authority: JP
Inventors: ミカエルプライツ，; アンデシュフルスケル，; ヨナスぺッテション，; アルネシモンソン，; ハラルドカリン，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2025-01-13
Also published as: CN101099405B; EP1839456B1; US9408107B2; CA2593314C; ATE471052T1; US20070297399A1; JP4805949B2; WO2006075937A1; US20140078896A1; US8396480B2; EP1839456A1; CN101099405A; ES2347159T3; DE602005021825D1; CA2593314A1

Abstract

多重アクセスシステムにおいて、第１のアクセス網の決定された負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に基づいて信号強度閾値レベル（１３０−１３３）を選択することによるアクセス選択原理が達成される。２以上のアクセス網にカバーされる共通エリアの新規ユーザは、経験された信号強度が信号強度閾値レベル（１３０−１３３）を上回る場合、第１のアクセス網への割り当てを試行する。通信有用性は、好ましくは最大にされ得、または適切な負荷レベル依存を用いて少なくとも考慮され得る。負荷レベルが収容能力制限に接近する場合に閾値を増やすことによって、第１のアクセス網の完全な充満が回避される。これは、特に適切なユーザに第１のアクセス網にアクセスさせる機会を与える。同時に、実際のアクセス試行の前に好適なアクセスが決定されるため、非常に高いトラフィック負荷時であっても制御シグナリングはかなり低減可能である。

Description

本発明は、一般に、多重アクセス無線通信システムに、そして、この種のシステムにおける負荷分散装置および方法に関するものである。

将来の無線ネットワークは、多重アクセス網の大部分を占めると考えられる。代表的な例は、モバイル・ユーザに中程度のビットレート・サービスを提供しているワイドエリア（広域）カバー範囲システムから構成されるネットワークであり、ホットスポットのユーザに高いビットレート・サービスを提供しているローカルエリア（狭域）カバー範囲システムによって補足されるネットワークである。このようなシステムでは、ユーザの挙動およびシステムの特性はより良好なユーザ品質（例えばホットスポットにおいて提供されているより高いビットレート）を必要とする。

ヘテロジニアス（異種）であり、位置独立な、良質な必要条件を有する結合システムは、このように現れる。そのため、全収容能力Ｃは、ワイドエリア（Ｑ_{ｗｉｄｅ＿ｍｉｎ}）およびローカルエリア（Ｑ_{ｌｏｃａｌ＿ｍｉｎ}）における要求品質条件が満足されるユーザ数Ｕの最大値として定義することができる。

一般の目的は、ユーザの満足を維持することである。従って、ユーザの満足感または経験される通信有用性は最適化パラメータとして役立ち得る。システムによって生成される経験される通信有用性のポテンシャルは全収容能力に依存するため、その問題はこの全収容能力を最大にする方法として現れる。

しかしながら、通常、ユーザにより経験される有用性と全収容能力の最大化との間に比例関係はない。その代わりに、ユーザにより経験される有用性と収容能力との間には何らかの関係が大抵存在しうる。これを考慮に入れると、有用性の最大化問題は、以下のように再定式化され得る。

ここで、Ｒ_{ｗｉｄｅ，ｉ}およびＲ_{ｌｏｃａｌ，ｊ}はそれぞれ、ワイドエリアおよびローカルエリアのユーザｉおよびｊに対する経験される有用性である。

オペレータにとっても、経験される有用性は興味がある。ＷＣＤＭＡ−ＧＳＭは、既存の複合サービス多重アクセスのシステムである。例えば音声、テレビ電話そしてベストエフォート型データなど、異なるサービスのための異なる価格決定方針および収益がある。経験される有用性がより高いほど、ユーザはより高い価格払う用意ができている。サービス価格および収益も、また、ユーザ間で同様に異なり得る。異なるサービス・セットおよびサービス品質は、異なるアクセス手段で提供され、例えば、テレビ電話はＷＣＤＭＡのみにより提供され、より低いベストエフォートのパケットデータレートはＧＳＭにより提供される。

１つの可能なアクセス選択原理は、移動機各々に対して優先アクセスをすることである。優先アクセスは、範囲内にありそして収容能力がある場合に選択され、そして、それはサービスが提供可能なことを意味する。サービスを提供するための収容能力がない場合、加入は棄却され、その他のアクセスでのサービス確立の試行が開始される。これは誘導再試行と呼ばれる。また、サービスベースのアクセス選択が、ＷＣＤＭＡ−ＧＳＭのために提唱されている（非特許文献３）。この場合、ユーザは、現在要求ているサービスが最も有用的にサポートされるアクセス技術に割り当てられる。例えば、音声通話をＧＳＭに、データ・セッションをＷＣＤＭＡに割り当てることである。また、ユーザの実際の無線リソース消費（例えば必要電力レベルに関して）を測定し、これに基づいてユーザを割り当てることが提案されている。

ＧＳＭおよびＷＣＤＭＡのようなセルラシステムとＷＬＡＮタイプ（例えばＩＥＥＥ８０２．１１）との組合せのシステムは、多重アクセス・システムの他の例である。この種のシステムに対し、推定された信号強度に基づくアクセス選択が提案されている（例えば非特許文献１および２を参照）。

米国特許６１６３６９４号（特許文献１）において、階層的なセルラー電話システムのセル選択の方法が開示されている。ここで、ダウンリンク信号強度は特定の閾値を上回る最低となり得る階層レベルのセル選択が要求される。階層レベルの中で、最も高く測定されたダウンリンク信号強度を有するセルが選択される。

アクセス網のうちの１つが一般により良好な状況（一般的にローカルエリア・カバー範囲システム）を提供する場合、１つの方法は、収容力制限に達するまでできる限り多くユーザをローカルエリア・システムに割り当てることである。その後、ユーザは、そのワイドエリア・システムに割り当てられる。これは、最初にユーザにローカルエリア・システムにアクセスさせ、これが失敗する場合、アクセス試行をワイドエリア・システムにリダイレクトすることにより容易に実現され得る。これは、全ユーザに対し固定された優先アクセスを有する誘導再試行アプローチである。

この方法に関する課題はシステムが比較的しばしば全アクセス試行が誘導再試行メカニズムを実行しなければならない状況に達するということである。この種のメカニズムは、多量の制御シグナリング労力を含み、通信システム上の無視できない負荷になる。
K. Pahlavan et al., "Handoff in hybrid Mobile Data Networks", in IEEE Personal Communications, pp. 34-47, April 2000 J. Kallijokulju, P. Meche, M. J. Rinne, J. Vallstrom, P. Varshney and S-G. Haggman, "Radio Access Selection for Multistandard Terminals", in IEEE Communications Magazine, pp. 116-124, October 2001 A. Furuskar, "Radio Resource sharing and Bearer Service Allocation for Multi-Bearer Service, Multi-Access Wireless Networks", PhD thesis, TRITA-S3-RST-0302, ISSN 1400-9137, ISRN KTH/RST/R--03/02--SE 米国特許第６１６３６９４号

従来技術ソリューションが有する一般的問題は、実際に経験されるユーザ有用性あるいは多量の制御シグナリングを送信する労力を含むアクセスメカニズムの使用に対しほとんど注意が払われないということである。

本発明の目的は、制御シグナリング増大メカニズムに依存することなく、ユーザが経験する通信有用性を考慮する多重アクセス・システムへのアクセスを可能にする方法および装置を提供することである。

上述の目的は、添付の請求項に従った方法および装置によって達成される。一般的にいえば、アクセス選択原理は、第１のアクセス網で決定された負荷レベルに基づいて信号強度閾値レベルを選択することによって達成される。２以上のアクセス網によりカバーされる共通エリアの新規ユーザは、経験された信号強度が信号強度閾値レベルを上回る場合、第１のアクセス網への割り当てを試行する。通信有用性は、好ましくは最大にされ得、または適切な負荷レベル依存を用いて少なくとも考慮され得る。負荷レベルが収容能力制限に接近する場合に閾値を増やすことによって、第１のアクセス網の完全な充満が回避される。これは、特に適切なユーザに第１のアクセス網にアクセスさせる機会を与える。同時に、実際のアクセス試行の前に好適なアクセスが決定されるため、非常に高いトラフィック負荷時であっても制御シグナリングはかなり低減可能である。

本発明の１つの効果は、比較的単純なアクセスメカニズムによって、より高い収容能力が得られ、より高い通信有用性ポテンシャルを達成可能なことである。

本発明の１つの利点は、比較的単純なアクセスメカニズムにより、より高い収容能力をもたらし、より高いポテンシャルの通信有用性を達成可能なことである。

本発明は、その更なる目的および利点と共に、添付図面および以下の説明を言及することによって最も良く理解される得る。

本明細書の全体にわたって、以下の略語が使用されている。

ＧＳＭ：Global System for Mobile Communication
ＷＬＡＮ：Wireless Local Area Network（無線ＬＡＮ）
ＷＣＤＭＡ：Wideband Code Division Multiple Access（広帯域符号分割多元アクセス）
ＵＭＴＳ：Universal Mobile Telephony System
ＣＳＥ：Circuit Switched Equivalent（回線交換相当）
Ｕ：The number of users（ユーザ数）
Ｃ：Capacity（収容能力）
ＳＮＲ：Signal-to-Noise Ratio（信号対雑音比）
Ｑ：Quality（品質）
いくらかの見解が最初になされる：
提供されるサービス品質は、一般にサービスされるユーザの数によって低減する。これは、ワイドエリア（広域）そしてローカルエリア（狭域）の双方のシステムで保持する。要求品質と同等の品質のトラフィック負荷は、”収容能力”を意味する。

全収容能力は、要求品質がワイドエリアそしてローカルエリア・システムで同時に満たされる場合に最大となる。そうでない場合、”余剰容量”が、システムの少なくとも一方で利用できる。全収容能力限界より下のトラフィック負荷においては、要求品質
Ｑ_ｗｉｄｅ（Ｕ_ｗｉｄｅ）＞＝Ｑ_{ｗｉｄｅ＿ｍｉｎ}
および
Ｑ_{ｌｏｃａｌ}（Ｕ_{ｌｏｃａｌ}）＞＝Ｑ_{ｌｏｃａｌ＿ｍｉｎ}
を満足するいくつかのアクセス・ソリューション｛Ｕ_ｗｉｄｅ、Ｕ_{ｌｏｃａｌ}｝が存在する。

これらの見解に基づいて、最初に、ワイドエリアおよびローカルエリアの要求品質が同時に満たされるために、ワイドエリアおよびローカルエリア・システムのユーザ数または割合を制御することによって収容能力が最大にされ得ることに気付く。これは、また、全負荷における全通信有用性ポテンシャルを最大にする。そして、また、それはおそらくシステム・オペレータの最大収益と一致する。更に、絶対的な収容力制限の下のトラフィック負荷において、好ましくは結果として経験される通信有用性が大きくなるユーザ割り当て｛Ｕ_ｗｉｄｅ、Ｕ_{ｌｏｃａｌ}｝が選択されることに気付く。

図１は、サブシステムであるワイドエリア・アクセス網１０およびローカルエリア・アクセス網２０を有する多重アクセス網１を表す。ワイドエリア・アクセス網１０の基地局１６は、ワイドエリア・セル１２中の移動局３０と通信することが出来る。基地局１６は、主要なワイドエリア網１４に更に接続している。ローカルエリア・アクセス網２０の基地局２６は、ローカルエリア・セル２２中の移動局３０と通信することが出来る。ワイドエリア・セル１２およびローカルエリア・セル２２は重なっており、共通領域を有する。この特定の実施例では、ローカルエリア・セル２２の全領域は、また、ワイドエリア・セル１２によってもカバーされる。基地局２６は、主要なローカルエリア網２４に更に接続している。また、一般的に、アクセス網１４、２４との接続３５があり、いくつかのシステムでは、アクセス網１４、２４は完全、または、部分的に統合され得る。

図１から、ローカルエリア・アクセス網２０はシステム内の移動端末３０全体の一部分と接続可能であることがよく理解されている。この一部分は、セルの相対的大きさそして移動端末３０の実際の分布に依存する。移動端末分布に依存するため、その一部分の割合は時々刻々と変化しうる。

最初に、誘導再試行を用いた従来技術システムの効果は、図２で例示される。横軸はワイドエリア・アクセス網に割り当てられるユーザ数、縦軸はローカルエリア・アクセス網に割り当てられるユーザ数を示している。ワイドエリア網の収容能力はＣ_ｗｉｄｅであり線１０２によって示される。一方、ローカルエリア網はＣ_{ｌｏｃａｌ}であり線１００によって示される。この手法では、ローカルエリア基地局から接続可能な距離の範囲内の全ユーザは、最初に当該ローカルエリア網に割り当てようと試みる。ローカルエリア網は、より高い品質の通信を保証するとみなされる。ローカルエリア網の外側のユーザは選択することが出来ないため、ワイドエリア網に割り当てなければならない。システムでの移動端末の分布が基本的に一定であると仮定し、接続された移動端末のないシステムから開始する場合、システムは図２の左下コーナーの状況によって表現される。移動端末を接続し始める場合、システムの状況は線１０４に沿って移動する。線の傾斜は、ローカルエリア・セルの中にある移動端末の割合で決定され、この例では基本的に変化しないとみなされる。ローカルエリア網は、可能なときこのようにアクセスに使用される。

ユーザ数が多くなりローカルエリア網の収容能力がいっぱいになる場合、点１０５に達する。ここで、収容能力は、ローカルエリア網には残っていない。しかしながら、ワイドエリア網には、まだ収容能力に空きがある。ローカルエリア網にさらにアクセスしようとする場合、誘導再試行メカニズムは結果的に移動端末に代わりにワイドエリア網に割り当てさせる。この種の状況は、点１０５の右側の線１０６で示される。この線全体の間、誘導再試行は頻繁に行われ、システムに大量の制御シグナリング負荷となる。最後に、多重アクセス・システムの全収容能力に達する場合、点１０８に達する。

明確に、Ｕ_ｗｉｄｅ＝Ｃ_ｗｉｄｅかつＵ_{ｌｏｃａｌ}＝Ｃ_{ｌｏｃａｌ}となる点（すなわち、点１０８）において、最大の合成収容能力、そして、最大の全ての経験される通信有用性ポテンシャルとなる。この点は、また、他の第１の割り当て選択原理によっても到達し得る。例えば、Ｕ_ｗｉｄｅ／Ｃ_ｗｉｄｅ＝Ｕ_{ｌｏｃａｌ}／Ｃ_{ｌｏｃａｌ}（すなわち破線１０９に従う）となるように割り当て選択がなされる場合、点１０８に結果的に到達する。この種の選択は、皆無または極めて少ない誘導再試行のみが実行されるという効果を有する。しかしながら、その代わりに、前述の場合より全体の経験される通信有用性はより低くなる。線１０９に沿った選択は、例えば、アクセス試行が許可されているローカルエリア網において適切な信号強度閾値を選ぶことによって達成され得る。

この種の信号強度閾値の効果は、図３において示される。ローカルエリア・セル全体は、実線２２で取り囲まれている。通信要求を保証するのに十分な信号強度だけでなく、特定の閾値より強い信号強度を要求する結果、破線２３および２５で示されるように見かけ上のセル寸法はより小さくなる。セル寸法が小さくなるので、これらの小さくなったセル中の移動端末３０の割合はより低くなる。割合の低下により、図２の線１０４はより少ないこう配に結果としてなる。システム領域中での移動端末の統計分布についての知識を有することによって、閾値は選択され得、それにより破線１０９で示される経路に結果的になる。

この挙動は、ＵＭＴＳおよびＷＬＡＮの複合多重アクセス・システムのシミュレーションにおいて検査された。図４において、異なる閾値に対する異なるサブシステムに割り当てられるトラフィック負荷が示される。サブシステム収容能力も示されている。最良のＷＬＡＮアクセスポイントに対する信号対雑音比（ＳＮＲ）が特定の閾値ＳＮＲ_ｍｉｎを上回るときはいつでもＷＬＡＮサブシステムが選択され、システムは、信号強度に基づくアクセス選択の形式を使用する。この場合の理想的Ｕ_ｗｉｄｅ／Ｃ_ｗｉｄｅ＝Ｕ_{ｌｏｃａｌ}／Ｃ_{ｌｏｃａｌ}に最も近い閾値はＳＮＲ_ｍｉｎ＝２０ｄＢであり、曲線１１４に対応する。この閾値を使用することにより、いかなる収容力制限にも達する前に全体のトラフィックは４５００＋４５００＝９０００ｋｂｐｓがサポートされる。ＳＮＲ_ｍｉｎ＝０ｄＢ（カーブ１１０）は、ＷＬＡＮの収容力制限に到達し誘導再試行が実行される前は１０００＋４５００＝５５００ｋｂｐｓだけをサポートする。曲線１１２は、ＳＮＲ_ｍｉｎ＝１０ｄＢに対応する。

この種の静的アクセス選択原理は、単純システム、そして、経験される有用性についての知識が少ない場合において適切である。しかしながら、１つの重要でない欠点は、最大となる点１０８より下になることであり、経験される通信有用性を最大にするためにシステムが完全には用いられないということである。

予め定められた固定信号強度閾値を使用する場合、例えば線１０９（図２）、閾値の選択を達成するために、移動端末の分布の統計的挙動に基づかなければならない。しかしながら、上述したように状況は必ずしも静的ではない、従って、実際の分布は統計的平均から相違し、結果としてたとえば図２の図とは異なる傾斜を有する線が生成される。本発明によれば、どのアクセス網に接続するべきかを決定するために信号強度閾値が使用される。全体の経験される有用性を考慮し、および／または、更なる制御シグナリングを回避するために、移動端末の分布の変化を補償するため、信号強度閾値は、少なくともローカルエリア網の負荷レベルに基づいて選択される。そのため、ローカルエリア網の負荷レベルが決定され、ローカルエリア網への割り当てのための信号強度閾値を提供するために用いられる。アクセス網の少なくとも一方の負荷レベルに依存したこの種の動的な信号強度閾値を用いることにより、割付けストラテジは、多くの望ましい状況に適する。

図５は、本発明による有用であり実装するのが容易な１つのストラテジを示す。全負荷が低いときには、出来るだけ多くのユーザをローカルエリア・アクセス網に接続させることが有益である。低い信号強度閾値がこのように使用され、第１の線分１２０示されるように実際の移動端末の分布で測定されるローカルエリア網に接続している一部分のユーザに結果としてなる。ローカルエリア・アクセス網の負荷レベルが最大容量に接近するとき、再試行メカニズムの使用を回避するために、ストラテジ変更が実行される。信号強度閾値はその後増加し得、最も近い移動端末のみをローカルエリア網に割り当てさせる。割付けストラテジは、種々の傾斜を有する第２の線分１２１で示される。ローカルエリア・アクセス網の収容力制限に更に接近すると、ローカルエリア網の第１のアクセス試行を許可する信号強度閾値は更に増加し、第三の線分１２２となる。最後の線分１２３においては、新規のユーザはほとんどローカルエリア・アクセス網へのアクセスは許可されない。

動的な信号強度閾値の挙動は、図６で示される。ここで、信号強度閾値は、ローカルエリア網の負荷レベルに対してプロットされている。信号強度閾値は区間毎に一定であり、断面１３０−１３３を呈する。断面１３０−１３３は、図５の断面１２０−１２３に対応する。

従来技術における当業者であれば、負荷レベルと信号強度閾値との関係は他の方式でも同様にありえることを理解するであろう。負荷レベルの増加と共に連続的に増加する図７の曲線１４０−１４２で示した信号強度閾値は、図５に記載のものと同様の主要な挙動与える。最大能力の近くのより急な曲線は、一般に、図２の線１０９によってに示されるものに近いアクセス分布を与える。

図８において、モデルシステムに対して、異なる閾値に対する完全トラフィック負荷の関数としてのビットレート統計がプロットされている。前述の考察から予想されるように、ＳＮＲ_ｍｉｎ＝が２０ｄＢ（曲線１５２）は高いトラフィック負荷に対して最大の平均ビットレートを得る。しかしながら、低いトラフィック負荷、ＳＮＲ_ｍｉｎ＝０ｄＢ（曲線１５０）またはＳＮＲ_ｍｉｎ＝１０ｄＢ（曲線１５１）においても高い平均ビットレートを得る。これは、動的アクセス選択原理によって達成可能な潜在的な利点を示す。この種のアルゴリズムは低負荷に対してＳＮＲ_ｍｉｎ＝０ｄＢを使用して理解してもよく、トラフィック負荷が増加するに従いＳＮＲ_ｍｉｎ＝２０ｄＢに向かって段階的に閾値を増やしていてもよい。ユーザ毎に生成される有用性がビットレートによって増大すると仮定するならば、この種のアルゴリズムはまた経験される有用性を改善するだろう。

移動端末の統計分布に関する事前の知識が無い、または、分布が時間とともに大きく変化するシステムであっても、一定の部分割り当てのストラテジは上記の通りにまた、動的な信号強度閾値メカニズムを使用して実現されうる。ローカルエリアの負荷レベルだけでなくワイドエリアの負荷レベルのモニタにより、常に新規のユーザの特定の割合が各々のネットワークに割り当てさせられるよう信号強度閾値は適切であり得る。あまりに多くのユーザがそのローカルエリア・アクセス網を割り当てられる場合、信号強度閾値は増加する、そして、あまりに多くのユーザがワイドエリア網に割り当てられる場合、信号強度閾値は低減される。

上述の実施例において、ユーザの通信有用性は各々のアクセス網の中で一定であるが、ローカルエリア・アクセス網においてのものがワイドエリア・アクセス網においてのものより高いと見なされる。しかしながら、実際は、経験される有用性は、負荷レベルによって異なり得る。通信システムの全体の有用性を増加または最大にしようとするときに、割付けストラテジは更に発達され得る。図９は、ローカルエリア網の経験される通信有用性と負荷レベルとの間の異なる関係１６０−１６２を示す図である。関係１６０は、前述の例において用いられているように、一定の有用性を示す。これは例えば有用性が単に保証されたパフォーマンスに依存しているだけであると解釈され、より低い負荷で利用可能な付加的なビットレートは経験される通信有用性を増加させない。関係１６１は、利用可能なビットレートに強く依存する有用性を示し、負荷レベルに対し逆比例する。この種の例において、付加的なビットレートは、常に経験される通信有用性を増加させる。関係１６２は、中間の状況であり、特定の最大レベルを超えないいくらかの更なるパフォーマンスが認められる。

当業者であれば、上述の関数が単なる例であることを理解するであろう。有用性関数の他の網羅的でない例を、以下に記載する。

（１−負荷）：経験される通信有用性は利用可能帯域幅に比例することを意味する。

ｌｏｇ２（１−負荷）：経験される通信有用性はビットレートの２乗に比例することを意味する。

ステップ関数：経験される通信有用性はビットレートが特定のレベルを超える場合に改善されることを意味する。

１／［定数＋１／（１−負荷）］：低負荷の場合に他の限界（例えば固定の網遅延）が経験される通信有用性に強い影響を及ぼすことを意味する。

また、類似した関係は、ワイドエリア網にも見出されうる。特定の例では、現在最高の経験された有用性を伝えているネットワークに対する割り当て優先するというような方法で、優先アクセス方式は信号強度閾値を調整する。異なるネットワークに対する有用性と負荷との関係を知ることによって、ローカルエリアおよびワイドエリア網の負荷レベルにわたる空間における優先経路を決定することが出来る。さらに、この種の経路は、有用性と負荷レベルとの関係の異なるモデルに対して異なる。一般的に、この種の最適経路は、図２の経路１０４そして１０９の間にどこかに位置する、そして、ユーザがワイドエリア網よりもローカルエリア網においてより大きな有用性を経験する場合だけ、ユーザがローカルエリア網に割り当てられることを確実にするよう努めている。各瞬間の傾斜が所望の経路に対応するように信号強度閾値を調整することによって経路が得られる。

しかしながら、最高の有用性を伝えているネットワークをサポートすることが絶対的でない点に留意する必要がある。新規のユーザがローカルエリア網アンテナの近くにいるためより高い信号レベルを経験している場合、ワイドエリア網が少しの間高い有用性を有する場合であってもローカルエリア網に対する割当が実行され得る。

上述の例において、信号強度閾値は、新規のユーザの割当を決定するために用いられる。しかしながら、負荷分布は、また、異なるネットワーク内での通信セッション終了の率にまたはネットワーク間のハンドオーバ動作により影響を受ける。ワイドエリア網の多くのユーザが隣接したセルに対するハンドオーバによって、または、呼の終了によって姿を消すような場合、実際のアクセス状況は例えば図２の優先の経路よりはるかに上の状態に有り得る。この種の状況において、収容力限度に達する危険を冒すことなく相当の期間中で経路に戻るために閾値の変化は十分で無いかもしれない。アクセス網間のハンドオーバは優先されるかもしれない。

本発明の特定の実施例において、他の信号強度閾値は、既に接続されたユーザをワイドエリア網にハンドオーバさせるか否かを決定するために用いることができる。第２の信号強度閾値は、第１の信号強度閾値以下である。一般的に、ローカルエリア網に接続しているユーザの網変更を防ぐために、”ハンドオーバ閾値”は”新規アクセス閾値”より低く保持される。図１０において、特定のセルエリア２７を提供する新規のアクセス閾値を有する多重アクセスシステムが示される。そして、この種の領域の中の移動端末がシステムにアクセスしたいときに、ローカルエリア網へのアクセスが選択される。しかしながら、以前の段階でローカルエリア網へのアクセスをした移動端末は、移動によりあるい増加した”新規アクセス閾値”の結果によりセルエリア２７の外側であってもよい。この種の移動端末は、”ハンドオーバ閾値”によって定義される第２のセルエリア２９の範囲内にいる限りローカルエリア・アクセスを継続可能である。換言すれば、エリア２７の範囲内の移動端末は、ローカルエリア網にアクセスすることができる。エリア２９の範囲内であるがエリア２７の外側の移動端末は、すでに接続される場合にローカルエリア・アクセス網を介して通信することが出来る。しかしながら、新規アクセスがワイドエリア・アクセス網に実行される。エリア２９の外側の移動端末はワイドエリア・アクセス網にハンドオーバする。

同様にして、初期状態でワイドエリアシステムにアクセスしている移動端末は、信号強度が”新規アクセス閾値”または”第２のハンドオーバ閾値”を超える場合、ローカル・アクセス網へハンドオーバする。両方向に同一のハンドオーバ閾値を使用しないことにより、ローカルおよびワイドエリア・アクセス網間の往復ハンドオーバを回避することが可能である。

上述の実施例においては、例として、１つのワイドエリア・アクセス網および１つのローカルエリア・アクセス網を有するシステムが用いられた。しかしながら、任意の数のサブシステム（ローカルまたはワイドエリア）を有するシステムについて、本発明の考えに従って構成され得る。非排他的な実施例は、以下の通りである。異なる共通領域をカバーするいくつかのローカルエリア・アクセス網を有するシステム、２を超える階層レベル（例えば、ワイドエリア、中間エリア、ローカルエリア・アクセス網）を有するシステム、各々のエリアを部分的にカバーしているのみのアクセス網を有しているだけのシステム、および、このようなシステムの任意の組み合わせ。

セルの選択にいくつかの可能性がある場合、おそらく最も広いもの以外の各々のセルは自身の負荷に依存する閾値を有し、どのセルがテストされるべきであるかの優先順位の選択のために種々の方法が用いられることができる。１つの方法は、固定され予め定められた階層構造を有することでもよい。予め定められた第１のセルが最初にチェックされる。閾値があまりに高い場合、予め定められた第２のセルがチェックされる、などである。

他の方法は異なるセルを比較することにより、例えば、現在の測定された信号強度が現在の閾値を上回る量が最大となるセルを選択する。この種の方法の変形として、他の任意のパラメータ（例えば、経験された有用性、ビットレート、消費電源など）に依存させて選択順序を決定しても良い。

図１１は、本発明による方法の実施例の主ステップのフローチャートである。ステップ２００では、手順は開始する。ステップ２１０では、第１のアクセス網の負荷レベルが決定される。ステップ２１２では、少なくとも決定された負荷レベルに基づいて信号強度閾値が選択される。ステップ２１４では、第１のアクセス網の信号強度が信号強度閾値を上回るかどうかが決定される。第１のアクセス網において信号強度閾値を上回る場合、手順はステップ２１６へと進み、ユーザは第１のアクセス網（一般的にローカルエリア・アクセス網）に割り当てられる。第１のアクセス網において信号強度閾値を上回らない場合、手順は代わりにステップ２１８へと進み、ユーザは第２のアクセス網（一般的にワイドエリア・アクセス網）に割り当てられる。ステップ２９９において手順は、終了する。

上述の実施例の例示において、無線リンク品質の移動端末に依存する測定値として信号強度および信号対雑音比が使用された。本発明は、任意の種類の無線リンク品質そして任意の種類の関連した無線リンク品質閾値を使用して動作可能である。有用な無線リンク品質の非限定的な例は、受信信号強度、信号対雑音比、信号対干渉比およびビットエラー比である。

同様に、上述の実施例の例示において、無線リンク品質閾値の選択が生成される量として負荷レベルを使用した。また、この種の選択は、たとえば負荷レベルから導き出せる残存収容能力または負荷レベルに関連する任意の量から生成されてもよい。

上述した実施例は、本発明のいくつかの実施例として理解されることになっている。本発明の範囲内において、それらの実施例にさまざまな変更態様、組合せそして変更がなされることは当業者によってよく理解されている。特に、異なる実施例の異なる部分のソリューションは、技術的に可能な箇所において他の構成に組み込まれ得る。しかしながら、本発明の範囲は添付の請求の範囲によって定義される。

多重アクセス無線通信システムのブロック図である。多重アクセス無線通信システムのワイドエリアおよびローカルエリアそれぞれのアクセス網のユーザ数によってまたがられる占有プレーンを例示する図である。本発明の実施例による多重アクセス無線通信システムのブロック図である。占有プレーンの経路を例示する図である。本発明の実施例に従った占有プレーンの経路を例示する図である。本発明の実施例による負荷レベルおよび信号強度閾値の関係を例示する図である。本発明の他の実施例に従った負荷レベルおよび信号強度閾値の関係を例示する図である。多くの信号強度閾値に対するトラフィック負荷の関数として示したパフォーマンスを例示する図である。負荷レベルおよび有用性の関係を例示する図である。本発明の他の実施例による多重アクセス無線通信システムのブロック図である。本発明の実施例による方法の主要ステップのフローチャートである。

Claims

少なくとも１つの共通領域（２２）をカバーする少なくとも２つのアクセス網（１０、２０）を有する多重アクセス通信システム（１）におけるアクセス制御の方法であって、該方法は、
前記共通領域（２２）をカバーする第１のアクセス網（２０）の負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に関連する量を決定するステップと、
決定された負荷レベルに関連する量に基づいて、無線リンクの品質の第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を選択するステップと、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）に存在する新規のユーザによって経験される第１の網の無線リンク品質が前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を上回る場合、前記新規のユーザに前記第１のアクセス網（２０）を割り当てるステップと、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）に存在する前記新規のユーザによって経験される第１の網の無線リンク品質が前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を下回る場合、前記新規のユーザに前記共通領域（２２、２３、２５；２７）をカバーする第２のアクセス網（１０）を割り当てるステップと、
を備えることを特徴とする方法。
前記負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）が保証されたサービス品質のための最大収容能力レベル（Ｃ_{ＬＯＣＡＬ}）に接近する場合に、無線リンクの品質の前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）は増加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
更に、
前記第２のアクセス網（１０）のユーザに提供される通信サービスの有用性を示す有用性測定値を提供するステップと、
前記第１のアクセス網（２０）の前記負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に関連する量を前記第１のアクセス網（２０）のユーザに提供されている通信サービスの有用性に関連付けるステップと、
を備え、前記第１のアクセス網（２０）に割り当てられるユーザが前記第２のアクセス網の前記有用性測定値よりも大きな通信サービスの有用性を経験することを確実にするように、無線リンクの品質の前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）が選択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。
前記第１および前記第２のアクセス網の各々の負荷レベルが保証された品質のための各々の最大収容能力レベルより低い間は、通信サービスの前記有用性は一定であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
通信サービスの前記有用性が、各々のアクセス網の負荷レベルに基づいて推定されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
通信サービスの前記有用性が、Ｌを正規化負荷レベル、ｃを定数としたとき、
（１−Ｌ）；
ｌｏｇ２（１−Ｌ）；
ステップ関数（Ｌ）；
１／［ｃ＋１／（１−Ｌ）］
のリストから選択される量に比例することを特徴とする請求項５に記載の方法。
前記第１の信号強度の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）の選択は、更に、利用可能な通信有用性を利用するために前記新規のユーザの能力に依存することを特徴とする請求項３に記載の方法。
更に、
決定された負荷レベルに関連する量に基づいて無線リンクの品質の第２の閾値レベルを選択するステップであって、該第２の閾値レベルは無線リンクの品質の前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）以下である、ステップと、
前記第１のアクセス網（２０）に割当てられたユーザによって経験される第１のアクセス網の無線リンク品質が前記第２の閾値レベルを下回る場合、前記第１のアクセス網（２０）に割当てられたユーザを前記第２のアクセス網（１０）に再割当するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
更に、
決定された負荷レベルに関連する量に基づいて無線リンクの品質の第３の閾値レベルを選択するステップであって、該第３の閾値レベルは無線リンクの品質の前記第２の閾値レベル以上である、ステップと、
前記第２のアクセス網（１０）に割当てられたユーザによって経験される第２のアクセス網の無線リンク品質が前記第３の閾値レベルを上回る場合、前記第２のアクセス網（１０）に割当てられたユーザを前記第１のアクセス網（２０）に再割当するステップと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の方法。
前記無線リンクの品質が、
受信信号強度；
信号対雑音比；
信号対干渉比；
ビットエラー比
のリストから選択されることを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
少なくとも１つの共通領域（２２、２３、２５；２７）をカバーする少なくとも２つのアクセス網（１０、２０）を有する多重アクセス通信システム（１）において使用されるアクセス制御ノードであって、該アクセス制御ノードは、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）をカバーする第１のアクセス網（２０）の負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に関連する量を決定する手段と、
決定された負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に関連する量に基づいて、無線リンクの品質の第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を選択する手段と、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）に存在する新規のユーザによって経験される第１の網の無線リンク品質が前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を上回る場合、前記新規のユーザに前記第１のアクセス網（２０）を割り当てる手段と、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）に存在する前記新規のユーザによって経験される第１の網の無線リンク品質が前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を下回る場合、前記新規のユーザへの前記共通領域（２２、２３、２５；２７）をカバーする第２のアクセス網（１０）の割り当てを要求する手段と、
を備えることを特徴とするアクセス制御ノード。
少なくとも１つの共通領域（２２、２３、２５；２７）をカバーする少なくとも２つのアクセス網（１０、２０）を有する多重アクセス通信システム（１）において使用されるアクセス制御ノードであって、該アクセス制御ノードは、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）をカバーする第１のアクセス網（２０）の負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に関連する量を決定する手段と、
決定された負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に関連する量に基づいて、無線リンクの品質の第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を選択する手段と、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）に存在する新規のユーザによって経験される第１の網の無線リンク品質が前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を上回る場合、前記新規のユーザへのに前記第１のアクセス網（２０）の割り当てを要求する手段と、
前記共通領域（２２、２３、２５；２７）に存在する前記新規のユーザによって経験される第１の網の無線リンク品質が前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を下回る場合、前記新規のユーザに前記共通領域（２２、２３、２５；２７）をカバーする第２のアクセス網（１０）を割り当てる手段と、
を備えることを特徴とするアクセス制御ノード。
前記選択する手段は、前記負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）が保証されたサービス品質のための最大収容能力レベル（Ｃ_{ＬＯＣＡＬ}）に接近する場合に、無線リンクの品質の前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）を増加するよう構成されることを特徴とする請求項１１または１２に記載のアクセス制御ノード。
更に、
前記第２のアクセス網（１０）のユーザに提供される通信サービスの有用性を示す有用性測定値を提供する手段と、
前記第１のアクセス網（２０）の前記負荷レベル（Ｕ_{ＬＯＣＡＬ}）に関連する量を前記第１のアクセス網（１０）のユーザに提供されている通信サービスの有用性に関連付ける手段と、
を備え、前記選択する手段は、前記第１のアクセス網（２０）に割り当てられるユーザが前記有用性測定値よりも大きな通信サービスの有用性を経験することを確実にするよう構成されることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか一項に記載のアクセス制御ノード。
前記第１および前記第２のアクセス網の各々の負荷レベルが保証された品質のための各々の最大収容能力レベルより低い間は、通信サービスの前記有用性は一定であることを特徴とする請求項１４に記載のアクセス制御ノード。
通信サービスの前記有用性が、各々のアクセス網の負荷レベルに基づいて推定されることを特徴とする請求項１４に記載のアクセス制御ノード。
通信サービスの前記有用性が、１から各々のアクセス網の正規化負荷レベルを減じた量にほぼ比例することを特徴とする請求項１６に記載のアクセス制御ノード。
前記選択する手段は、更に、利用可能な通信有用性を利用するために前記新規のユーザの能力に依存するよう構成されることを特徴とする請求項１４に記載のアクセス制御ノード。
更に、
決定された負荷レベルに関連する量に基づいて無線リンクの品質の第２の閾値レベルを選択する手段であって、該第２の閾値レベルは無線リンクの品質の前記第１の閾値レベル（１３０−１３３；１４０−１４２）以下である、手段と、
前記第１のアクセス網（２０）に割当てられたユーザによって経験される第１のアクセス網の無線リンク品質が前記第２の閾値レベルを下回る場合、前記第１のアクセス網（２０）に割当てられたユーザを前記第２のアクセス網（１０）に再割当を開始する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１１乃至１８の何れか一項に記載のアクセス制御ノード。
更に、
決定された負荷レベルに関連する量に基づいて無線リンクの品質の第３の閾値レベルを選択する手段であって、該第３の閾値レベルは無線リンクの品質の前記第２の閾値レベル以下である、手段と、
前記第２のアクセス網（１０）に割当てられたユーザによって経験される第２のアクセス網の無線リンク品質が前記第３の閾値レベルを上回る場合、前記第２のアクセス網（１０）に割当てられたユーザを前記第１のアクセス網（２０）に再割当を開始する手段と、
を備えることを特徴とする請求項１１乃至１９の何れか一項に記載のアクセス制御ノード。
前記無線リンクの品質が、
受信信号強度；
信号対雑音比；
信号対干渉比；
ビットエラー比
のリストから選択されることを特徴とする請求項１１乃至２０の何れか一項に記載のアクセス制御ノード。