JP2015525540A - 多目的ブロードバンドネットワークの方法及びシステム - Google Patents

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Abstract

本開示は、無線データ通信容量を極めて大きくすることができる広域ブロードバンド無線ネットワークに関する。ブロードバンド無線ネットワークは、実績のある最先端の商用無線設計及びアーキテクチャ手法を先進RF技術と組み合わせて、ビームフォーミング、最適サーバ、ビームフォーミング動作、ユーザ装置の位置特定及び追跡、データ送信及び受信制御、セル間干渉の低減、リアルタイムのサービス配信、バックホール節減、センサプラットフォームの統合、デュアルユースネットワークの実施機能、データ転送レート優先度利用率、利用率データのレポート、モバイル基地局交代、及びアクティブホットスタンバイ冗長性を含む、スペクトル効率、スペクトル利用率、及びデータ性能を大幅に改善することができる。【選択図】 図1

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2013年6月12日に出願された米国特許出願番号13/916,338号、2013年1月31日に出願された米国特許出願番号13/755,808号、及び2013年4月11日に出願された米国特許出願番号13/860,711号の一部継続出願であり、これらは各々、2012年6月13日に出願された米国特許仮出願61/659,174号の恩恵を主張する、2012年11月2日に出願された米国特許出願番号13/667,424号の一部継続出願である。これらの出願の全ては、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
(技術分野)
本開示は、ブロードバンドネットワークに関し、より具体的には、広域ブロードバンドネットワークにおける帯域幅を増大させるための方法及びシステムに関する。
(従来技術の説明)
無線ネットワークは、地球全体にわたって遍在的に配備されており、新しい標準エアインタフェースの各々は、これまでよりも高速のデータ転送レートをユーザに供給する。しかしながら、データアプリケーション、特にビデオアプリケーションの普及は極めて著しいので、3G及び4Gネットワークによって提供されるデータ転送レートが高速になり通信容量が増大しても、帯域幅に対する現行及び予想される需要に対応しきれない。複数の要因が組み合わさって、これらのユーザ需要に対応することが困難になっている。その1つの要因は、エアインタフェース自体である。3GPP(Third Generation Partnership Project;第三世代パートナーシッププロジェクト)LTEのような新しい規格は、最大で10Mbps、20Mbps又はそれよりも高いデータ転送レートをユーザに与える可能性を提示する。しかしながら、ユーザは、送信セルのカバレッジエリアにわたって全体的に分散される理由から、期待できる平均セルスループットは、およそ13Mbpsとすることができる。これは、僅かな数を上回るユーザにビデオサービスを提供するには十分ではない。よって、LTEエアインタフェースの利用度を改善することが必要となる。更に、送信セル間のRF信号の重なり合いによって引き起こされるセル間干渉により、セル間の境界に位置するユーザに提供できるデータ転送レート及び通信容量が低下する。このセル間干渉を低減又は排除する何らかの方法により、システムの通信容量及びスループットが改善され、改善されたサービス品質がこれらのユーザに提供されるであろう。別の要因は、LTEベース局(eNB)を拡張パケットコア(EPC)ネットワークに接続するバックホール設備の過剰利用である。1Gbpsで作動する設備を全てのベース局に行き渡るように配備することはできず、よって、ビデオアプリケーションの中程度の数のユーザが、極めて多くのバックホール帯域幅を優に使用する可能性があるので、他のサービスは残りのユーザに提供することができない。別の要因は、無線ユーザにサービスを提示するためにサーバを配備する方法である。これらのサーバは、無線ネットワークの外部にあり、無線ネットワークにおけるユーザアクセスポイントから遠距離に位置する可能性がある。サーバ上で実行されるサービスプログラムと無線ネットワークにおけるユーザアクセスポイントとの間のロングパケット伝送遅延(レイテンシー)は、サービス利用時の際の不十分なユーザ体験をもたらす可能性がある。
米国政府は、LTEのような新しい無線ネットワーク上で稼働させるように製作された多くの新しいユーザデバイスを利用する必要がある。米国政府にとって、無線通信の要求に対して専用のシステムを使用するのは魅力のないものとなっている。新しいスペクトルを収集するのに伴って費用が発生し、及び米国政府のユーザと一般ユーザの要件が一致することにより、両方のタイプのユーザによって標準のLTEネットワークが並行して使用されることが示唆される。この共有のシステムにおいて、緊急時には、政府がネットワークの許可された政府使用のため優先的アクセスを実装できる必要があり、通信容量が枯渇したときには、必然的に非政府目的での使用が排除される。この動作パターンは、現在の無線ネットワークにおいて政府が必要とする程度まで利用可能ではない可能性がある。更に、政府用及び商用アプリケーションは、ますますあらゆるタイプのセンサを使用して情報収集している。センサデータを効率的で迅速に収集、処理、格納、及び再配信する能力を有する無線ネットワークは、利用可能ではない。また、軍事運用時又は緊急時に、緊急時の対応要員、又は米国軍、或いは一般人に無線サービスを提供するには、LTE無線ネットワークのアドホック配備が最も良い方法である。アドホックネットワークは、被災地又は軍事作戦地域上に配備されたエアボーンベース局を利用することができる。エアボーンアドホックネットワーク配備(又はモバイルベース局を擁する他の配備)の場合において、ネットワークは、燃料又はパワーの低下の理由から、或いはエアボーン又は移動車両の喪失に起因して、エアボーン又はモバイルベース局がサービスを中止する必要があるときに、稼働を維持しなければならない。
オーディオ信号処理、ソナー信号処理、及び無線周波信号処理の領域においてシステムの動作を改善するために、長年にわたってビームフォーミング技法が使用されてきた。多くの場合、これらのシステムは、送信又は受信ポイントを位置特定し、次いで、当該ポイントに向けてビームを生成するようシステムアンテナを集束させている。本明細書で提示される教示のうちの幾つかは、異なる方式で作動するシステムを開示したものであり、セルラーLTEシステムにおいて、ユーザデバイスは、送信を受け取るか又は生成するようスケジューリングされることを上手く利用している。このようなシステムは、アンテナビームを特定のユーザに対して集束させたものではなく、むしろ、周波数分割複信(FDD)システムでは、m個の1ミリ秒インターバルの各々でN個の非重複固定位置RFビームの異なるパターンを生成し、時間分割複信(TDD)システムでは、各LTEフレームの各1ミリ秒非SサブフレームにおいてN個の固定位置RFビームのm個の異なるパターンのうちの1つが生成される。各RFビームは、全セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーする。m×N個のRFビームパターンの全集合がセルのエリアをカバーする。FDDシステムにおけるmミリ秒の後、RFビームパターンが繰り返され、TDDシステムにおける10m秒後、ビームパターンが繰り返される。従って、RFビームパターンは、セルカバレッジエリアにわたって周期的に回転するように見える。ユーザは、ユーザ位置を含むビームサブエリア上にビームが集束されたときにだけ送信又は受信をするようスケジューリングされる。このようなシステムは、本明細書では「アジャイルビームフォーミング(Agile Beam Forming)システム」、「アジャイルビームシステム」、及び「周期的ビームフォーミングシステム」などの用語で呼ばれ、周波数分割複信モード又は時間分画く複信モードで作動するセルラーLTEトランシーバ基地局を含む。
セルラーLTEシステムにおいて、ダウンリンク伝送は、スケジューラーと呼ばれる基地局内のソフトウェアによってスケジューリングすることができる。スケジューラーはまた、UEからのアップリンク伝送に対して認可を与えることができる。このようにして、LTEエアインタフェースを介して利用可能な帯域幅は、スケジューラーによって決定される方式で異なる時間に異なるユーザに割り当てられる。従って、アジャイルRFビームフォーミング技法が使用されるときには、スケジューラーが各UEの現在位置をRFビームのサブエリアの精度まで認識することが重要であり、これにより、特定の1ミリ秒インターバルにおいて、RFビームフォーミングサブシステムによって集束されようとしているN個のRFビームサブエリアのうちの1つにおいてこれらUEにのみアップリンク送信の認可を与えることができるようになる。同様に、スケジューラーは、RFビームフォーミングサブシステムの動作により照射されようとしているN個のRFビームサブエリアのうちの1つに位置することが分かったUEに対してのみダウンリンク送信をスケジューリングする必要がある。
RFビームサブエリア内でUEを位置特定する2つの態様は、UEが最初にセルにアクセスしたとき(すなわち、ランダムアクセス手続き後、ハンドオーバー手続き後、又はサービスリクエスト手続き後)にRFビーム位置を決定し、次いで、UEがセルカバレッジエリア全体を移動するときにRFビームサブエリアにわたってUEを追跡する。RFビーム内でUEを位置特定してRFビームにわたってUEを追跡するためのアルゴリズムを構築するために2つの方法、すなわち、チャネル品質指標(CQI)測定値と、サウンディング基準信号(SRS)測定値とが利用可能とすることができる。CQI測定は、UEによりセルラー無線RF基地局によって送信されるチャネル品質信号を測定した後に返すことができる。SRS信号は、UEにより送信され、セルラー無線RF基地局によって検出することができる。従って、CQIを用いて、ダウンリンクチャネル品質を決定することができ、他方、SRSを用いて、アップリンクチャネル品質を決定することができる。
LTE TDDシステムにおいては、アップリンク伝送とダウンリンク伝送用に両方とも同じ周波数帯域が使用され、従って、各RFビームにおけるRFチャネル状態のアップリンク測定又はダウンリンク測定の何れを用いても、現在のUE位置を最も良好にカバーするビームは同じ決定がもたらされることが予想される。LTE FDDシステムでは、アップリンク伝送とダウンリンク伝送とで異なる周波数帯域が使用され、従って、マルチパス反射が一般的なRF環境において、ダウンリンクチャネルの測定とアップリンクチャネルの測定で、現在のUE位置を最も良好にカバーするビームの決定が異なるものとなることが予想される。従って、CQIベースのアルゴリズムとSRSベースのアルゴリズムを用いて、UEへのダウンリンク伝送用のRFビーム及びUEからのアップリンク伝送用のRFビームを決定することができる。
本開示は、複数のセルラーLTEトランシーバ基地局を備えたセルラーモバイルトランシーバデバイスをサポートするシステムに関し、各セルラーLTEトランシーバ基地局が、RFセルカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあり、セルラーLTEトランシーバ基地局は、N個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成することによりセルカバレッジエリアの全カバレッジエリアを提供するよう適合されたアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、各RFビームがセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーするようなサイズにされ、セルカバレッジエリアがm×N個のRFビームパターンでカバーされている。セルラーLTEトランシーバ基地局は、以下のうちの1つを提供するよう適合されている。複数のモバイルトランシーバデバイスとのRF周波数分割複信(FDD)通信、mが1≦m≦4。複数のモバイルトランシーバデバイスとのRF時間分割複信(TDD)通信、1≦m≦3であり、該mは選択されたLTE TDDアップリンク/ダウンリンク(U/D)構成設定に少なくとも部分的に基づいて決定される。及び、第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアに隣接する第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームが集束されるときはいつでも、第2のセルラーLTEトランシーバ基地局の隣接セルカバレッジエリアは、そのRFビームのサブエリアが第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアにおけるRFビームサブエリアに隣接しないように制約される選択RFビームの構成設定。
本システムはまた、セルワイドRF送信信号、セルワイドRF受信信号、並びにN個のRF送信ビーム及びN個のRF受信ビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを通じて複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合されたデジタルベースバンド処理設備と、バックホールネットワークと、基地局最適サーバとを含むことができる。基地局最適サーバは、セルラーLTEトランシーバ基地局に及び該セルラーLTEトランシーバ基地局と並列してバックホールネットワークに接続され、アプリケーションにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスにストリーミング又は他のアプリケーションデータをパブリッシュするよう適合されたPublish−Subscribeブローカー通信設備、及びRFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスの各々についてのサービス及び利用率を収集しレポートする基地局最適サーバ利用率データレポート設備のうちの少なくとも1つを含むことができる。
本システムはまた、公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、(a)少なくとも1つのモバイルトランシーバデバイスにサービスを提供するためのアプリケーションを実行して、(b)少なくとも1つのモバイルトランシーバデバイスの利用特性に基づいて少なくとも1つのモバイルトランシーバデバイスにおけるアプリケーションの機能を基地局最適サーバに移転するよう適合された地域最適サーバを含むことができる。
本システムはまた、バックホールネットワークを通じて地域最適サーバ及び複数のセルラーLTEトランシーバ基地局のうちの少なくとも1つと通信可能に接続された無線制御設備と、セルラーLTEトランシーバ基地局と通信可能に接続されたプロセッサベースのスケジューラー設備とを含むことができる。スケジューラー設備は、セルラーLTEトランシーバ基地局と複数のモバイルトランシーバデバイスとの間の通信をスケジューリングすることができ、スケジューラー設備が、セルラーLTEトランシーバ基地局とターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの間の通信相互作用を通じて収集されるチャネル品質指標測定値及びサウンディング基準信号測定値のうちの少なくとも1つを利用する位置決定アルゴリズムによって決定されたセルカバレッジエリア内のターゲットのモバイルトランシーバデバイスの位置決定に基づいて、m×N個のRFビームのうちの1つにおいて生じるようターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信をスケジューリングし、またスケジューラーに関連するセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてLTEネットワークに現在アクセスしている複数のモバイルトランシーバデバイスの各々に割り当てられたデータ転送レート優先度値に基づいてLTEエアインタフェースへの各モバイルトランシーバデバイスのアクセスをスケジューリングすることができる。
本システムは、複数のセルラーLTEトランシーバ基地局のうちの少なくとも1つの基地局のカバレッジエリアに配備された複数のセンサを含むことができ、該センサは、Publish−Subscribeブローカー通信設備を通じて基地局最適サーバによって収集、処理、記憶、及び配置されるデータを提供する。
アクセス優先度設備は、複数のモバイルトランシーバデバイスの各々についての無線システムアクセスレベルを決定することができ、該無線システムアクセスレベルは、このようなアクセスが制限されている間のセルラーLTEトランシーバ基地局にアクセスするためにユーザに与えられる優先度を決定し、優先度レベルを規格において規定される対象者を超えて拡張する。
トランシーバ基地局交代設備は、RFカバレッジエリアにおける複数のモバイルトランシーバデバイスの交代されるトランシーバ基地局から交代するトランシーバ基地局へのハンドオーバーを管理することができる。
本システムは、ホットバックアップ設備を含むことができ、該ホットバックアップ設備は、Publish−Subscribeブローカー通信設備を利用して、バックアップされているアクティブコンピュータ設備において保持されるのと同じアプリケーション状態情報を保持する。
別の態様において、本開示は、システムに関し、該システムは、モバイル装置とRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有する第1のセルラー無線RF基地局ノードと、第1のセルラー無線RF基地局に且つ該第1のセルラー無線RF基地局ノードと並列してバックホールネットワークに接続された少なくとも1つの第1の基地局最適サーバと、を備え、少なくとも1つの第1の基地局最適サーバが、(a)第1のセルラー無線RF基地局ノードとバックホールネットワークとの間、又は(b)少なくとも1つの第1の基地局最適サーバとバックホールネットワークとの間、又は(c)第1のセルラー無線RF基地局ノードと少なくとも1つの 第1の基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にする。本システムはまた、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有する第2のセルラー無線RF基地局ノードと、第2のセルラー無線RF基地局に且つ該第2のセルラー無線RF基地局ノードと並列してバックホールネットワークに接続された少なくとも1つの第2の基地局最適サーバと、を備えることができ、少なくとも1つの第2の基地局最適サーバが、(a)第2のセルラー無線RF基地局ノードとバックホールネットワークとの間、又は(b)少なくとも1つの 第2の基地局最適サーバとバックホールネットワークとの間、又は(c)第2のセルラー無線RF基地局ノードと少なくとも1つの第2の基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にする。本システムは更に、公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、(a)モバイル装置にサービスを提供するためのアプリケーションを実行して、(b)モバイル装置の利用特性に基づいてモバイル装置におけるアプリケーションの機能を第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに移転するよう適合された地域最適サーバと、地域最適サーバと並びに第1及び第2のセルラー無線RF基地局ノードのうちの少なくとも1つと通信可能に接続された無線制御設備とを含むことができる。第1及び第2のセルラー基地局ノードのそれぞれのRFカバレッジエリアが重なっており、無線制御設備が、第1のセルラー無線RF基地局ノードから第2のセルラー無線RF基地局ノードへのモバイル装置のモバイル装置ハンドオーバー中に、(a)モバイル装置とのアプリケーションの接続性、及び(b)第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバへのアプリケーションの機能移転を管理するよう適合されている。
別の態様において、本開示は、セルラーLTEトランシーバ基地局を備えたセルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするシステムに関し、セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスとRF周波数分割複信(FDD)通信するよう適合され、セルラー無線トランシーバ基地局が、N個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成することによりセルカバレッジエリアの全カバレッジエリアを提供するよう適合されたアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、各RFビームが、セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーするようなサイズにされ、セルカバレッジエリアがm×N個のRFビームパターンでカバーされ、mが1≦m≦4であり、アンテナシステムが、LTEフレームの異なる1ミリ秒サブフレームにおいてN個のRFビームのm個のセットの各々を生成し、該N個のRFビームパターンのm個のセットが4つの連続した1ミリ秒サブフレームにわたって順次的に生成されるように適合される。
別の態様において、本開示は、セルラーLTEトランシーバ基地局を備えたセルラーモバイルトランシーバデバイスをサポートするシステムに関し、セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスとRF時間分割複信(TDD)通信するよう適合され、セルラー無線トランシーバ基地局が、N個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成するよう適合されたアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、各RFビームがセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーするようなサイズにされ、セルカバレッジエリアが、m×N個のRFビームパターンでカバーされて、LTE TDDフレームのサブフレームの1又はそれ以上においてN個のRFビームパターンのm個のセットの各々が生成されるようになり、及びN個のRFビームパターンのm個のセットが複数の連続するLTE TDDサブフレームにわたって順次的に生成されるようになり、mが1≦m≦3であり、該mは、選択されたLTE TDDアップリンク/ダウンリンク(U/D)構成設定に少なくとも部分的に基づいて決定される。
別の態様において、本開示は、セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をスケジューリングするためのシステムに関し、該システムは、セルラーLTEトランシーバ基地局を備え、セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、セルラーLTEトランシーバ基地局が、N個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、各RFビームがセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーして、m×N個のRFビームパターンがセルカバレッジエリアをカバーするようにする。本システムはまた、セルラーLTEトランシーバ基地局と通信可能に接続されたプロセッサベースのスケジューラー設備を備え、スケジューラー設備が、セルラーLTEトランシーバ基地局と複数のモバイルトランシーバデバイスとの間の通信をスケジューリングし、スケジューラー設備が、セルラーLTEトランシーバ基地局とターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの間の通信相互作用を通じて収集されるチャネル品質指標(CQI)測定値及びサウンディング基準信号(SRS)測定値のうちの少なくとも1つを利用する位置決定アルゴリズムによって決定されたセルカバレッジエリア内のターゲットのモバイルトランシーバデバイスの位置決定に基づいて、m×N個のRFビームのうちの1つにおいて生じるようターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信をスケジューリングする。
別の態様において、本開示は、セルラーモバイルトランシーバデバイス通信におけるベースバンドデータ送受信のためのシステムに関する。本システムは、そのセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合されたセルラーLTEトランシーバ基地局を含む。セルラーLTE無線トランシーバ基地局は、デジタルベースバンド処理設備、デジタルインタフェース、RF設備、及びアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含む。セルラーLTEトランシーバ基地局は、セルワイドRF送信信号、セルワイドRF受信信号、並びにN個のRF送信ビーム及びN個のRF受信ビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを通じて、モバイルトランシーバデバイスと通信状態にあり、N個のRF送信ビーム及びN個のRF受信ビームの各々が、セルワイドのカバレッジエリアのサブエリアをカバーして、m×N個のRFビームパターンがセルワイドのカバレッジエリアのエリアをカバーする。デジタルベースバンド処理設備は、アジャイルビームフォーミングアンテナシステムを通る送信のためデジタルインタフェースを介してN個の送信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド送信デジタルデータストリームをRF設備に提供し、該RF設備は、アジャイルビームフォーミングアンテナシステムからデジタルインタフェースを介してデジタルベースバンド処理設備にN個の受信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド受信デジタルデータストリームを提供する。デジタルベースバンド処理設備は、m×N個のRFビーム及びセルワイドRF送信信号のうちの少なくとも1つにおける送信のためN個の送信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド送信デジタルデータストリームのうちの少なくとも1つを通じてモバイルトランシーバデバイスへの送信を処理し、m×N個のRF受信ビーム及びセルワイドRF受信信号のうちの少なくとも1つからのN個の受信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド受信デジタルデータストリームのうちの少なくとも1つを通じてモバイルトランシーバデバイスからの受信を処理する。
別の態様において、本開示は、セルラーモバイル通信ネットワークにおけるセル間干渉を低減するシステムに関する。本システムは、各セルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、複数のセルと、該各セルにおいてN1個のRFビームの固定位置パターンのm1個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムとを含む第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を備え、各RFビームが、第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーし、各セルにおけるm1×N1個のRFビームパターンが、第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のそれぞれのセルカバレッジエリアのエリアをカバーする。第1のセルラーLTEトランシーバ基地局は、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないように各セルにおいてN1個のRFビームを照射する。本システムは、各セルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、複数のセルと、該各セルにおいてN2個のRFビームの固定位置パターンのm2個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムとを含む第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を備え、各RFビームが、第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーし、各セルにおけるm2×N2個のRFビームパターンが、第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のそれぞれのセルカバレッジエリアのエリアをカバーする。第2のセルラーLTEトランシーバ基地局は、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないように各セルにおいてN2個のRFビームを照射する。第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、該第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルの別のセルのセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、これらのセルにおいて第1のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないようなものである。第2のセルラーLTEトランシーバ基地局が、該第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルの別のセルのセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、これらのセルにおいて第2のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないようなものであり、第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、第2のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれもが第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアにおいて照射されているRFビームサブエリアに隣接していないようなものである。
別の態様において、本開示は、第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有するセルラーLTEトランシーバ基地局を備えたシステムに関する。基地局最適サーバは、セルラーLTEトランシーバ基地局に及びセルラーLTEトランシーバ基地局と並列してバックホールネットワークに接続され、(a)セルラーLTEトランシーバ基地局とバックホールネットワークとの間、(b)基地局最適サーバとバックホールネットワークとの間、及び(c)セルラーLTEトランシーバ基地局と基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にするようになる。基地局最適サーバは、各モバイルトランシーバデバイスに対してセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続される。本システムは更に、第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、Publish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが共に、アプリケーションデータにサブスクライブし、Publish−Subscribeブローカー通信設備からアプリケーションデータのストリームの少なくとも共通部分を受信するようにする。
別の態様において、本開示は、第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信したセルラーLTEトランシーバ基地局を備えたシステムに関する。セルラーLTEトランシーバ基地局は、バックホールネットワークに接続され、RFカバレッジエリアを有する。基地局最適サーバは、セルラーLTEトランシーバ基地局に及びセルラーLTEトランシーバ基地局と並列してバックホールネットワークに接続されて、(a)セルラーLTEトランシーバ基地局とバックホールネットワークとの間、(b)基地局最適サーバとバックホールネットワークとの間、及び(c)セルラーLTEトランシーバ基地局と基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にするようにする。基地局最適サーバは、第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに対してセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続される。第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備は、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームをPublish−Subscribeブローカー通信設備から第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが、リクエスト時にアプリケーションデータストリームにサブスクライブしてリクエストし、該リクエスト時が第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスで異なっている。
別の態様において、本開示は、センサデバイスとRF通信したセルラーLTEトランシーバ基地局を備えるシステムに関する。セルラーLTEトランシーバ基地局は、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有する。基地局最適サーバが、セルラーLTEトランシーバ基地局に及びセルラーLTEトランシーバ基地局と並列してバックホールネットワークに接続され、センサデバイスに対してセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介してセンサデバイスに通信可能に接続される。本システムはまた、センサデバイスがそのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ブローカー通信ネットワークを介してデータ送信をパブリッシュする複数のアプリケーションに対するアプリケーションデータをルーティングし、また、当該アプリケーションによってパブリッシュされるデータを受信するようサブスクライブした全ての通信エンティティに各パブリッシュアプリケーションのアプリケーションデータをルーティングするよう適合される。地域最適サーバが、公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、複数のモバイルトランシーバデバイス及びセンサにサービスを提供するためのアプリケーションを実行するよう適合される。地域最適サーバは、第2のブローカー通信設備を備え、アプリケーションによりパブリッシュされたデータを第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備にルーティングし、また、当該データを受け取るようサブスクライブした複数の通信エンドポイントのうちの少なくとも1つをサポートするブローカーネットワークにおいて他の全てのPublish−Subscribeブローカー通信設備にデータをルーティングするよう適合される。センサデバイスは、セルラーLTEトランシーバ基地局のカバレッジエリアにおいて配備され、該センサデバイスは、基地局最適サーバとPGWに通信可能に接続された最適サーバとの少なくとも一方上で実行するよう適合されたアプリケーションによってサブスクライブされるデータを提供する。アプリケーションの1つが会議サービスであり、会議サービス及び他のアプリケーションが、基地局最適サーバ上で実行するよう適合されたPublish−Subscribeブローカー通信設備及びアプリケーションをホストする最適サーバノード上で実行するよう適合されたPublish−Subscribeブローカー通信設備のうちの少なくとも1つを通じてセンサデータを収集、処理、記憶、及び配信する。
別の態様において、本開示は、セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするシステムに関する。本システムは、各々がRFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にある複数のセルラーLTEトランシーバ基地局と、アクセス優先度設備とを備える。アクセス優先度設備は、複数のモバイルトランシーバデバイスの各々についての無線システムアクセス優先度レベルを決定し、無線システムアクセス優先度レベルは、セルラーLTEトランシーバ基地局においてネットワークアクセスが制限されている間、セルラーLTE基地局へのアクセスの試行及びセルラーLTEトランシーバ基地局を通じたアクセスの維持をするモバイルトランシーバデバイスがこのようなアクセスが制限されるセルラーLTE基地局セルに対してプロビジョニングされた値を超えるアクセス優先度レベルを有するか否かを判定する。利用可能な優先度レベルは、LTE規格ドキュメントにおいて規定された制限値セットを上回り、アクセス優先度レベルがプロビジョニングされた閾値よりも低い全てのモバイルトランシーバデバイスは、制限されたセルラーLTE無線基地局にて無線ネットワークからデタッチされる。
別の態様において、本開示は、セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするためのシステムに関し、本システムは、RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあるセルラーLTEトランシーバ基地局と、セルラーLTEトランシーバ基地局と通信可能に接続されたプロセッサベースのスケジューラー設備と、を備える。スケジューラー設備は、各モバイルトランシーバデバイスに割り当てられたデータ転送レート優先度値に基づいてLTEエアインタフェースへのモバイルトランシーバデバイスのアクセスをスケジューリングし、エアインタフェースのアクセス優先度は、低いデータ転送レート優先度値を有する他のモバイルトランシーバデバイスの前にエアインタフェースへのアクセスの認可、及び低いデータ転送レート優先度値を有する他のモバイルトランシーバデバイスに提供されるよりも高いデータ転送レートを達成するようなエアインタフェースリソースの割り当てを含む。セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてLTEネットワークにアクセスする各モバイルトランシーバデバイスに対するデータ転送レートの優先度値の設定は、セルラーLTEトランシーバ基地局と、モバイルトランシーバデバイスに対するデータ転送レートの優先度値のデータべースにアクセスできるアプリケーションとの間の相互作用によって達成される。
別の態様において、本開示は、セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をレポートするためのシステムに関する。本システムは、RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあるセルラーLTEトランシーバ基地局と、基地局最適サーバと、を備える。基地局最適サーバは、セルラーLTEトランシーバ基地局に及びセルラーLTEトランシーバ基地局と並列してバックホールネットワークに接続される。基地局最適サーバは、各モバイルトランシーバデバイスに対してセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して複数のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続される。本システムは、複数のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、また、リダイレクトされたベアラーを有するRFカバレッジエリアにおける複数のモバイルトランシーバデバイスの各々に対してサービス及びデータの利用率を収集するための基地局最適サーバ利用率データレポート設備を備える。Publish−Subscribeブローカー通信設備は、該Publish−Subscribeブローカー通信設備に接続された各モバイルトランシーバデバイスに対しての課金利用率データをレポートするよう適合され、これによりPGW要素を含まない経路上でモバイルトランシーバデバイスにより送られる全てのデータに対しての利用率データレポート設備による課金利用率データの収集が可能となり、このようなデータは、セルラーLTEトランシーバ基地局においてリダイレクトベアラーを含む経路を介してLTEネットワークにおいて収集される。
別の態様において、本開示は、アドホックLTEシステムにおいてモバイルプラットフォームを介して配備された基地局がモバイルプラットフォームを介して配備された別の基地局と交代する交代手続きを行うためのシステムに関する。本システムは、RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあり、モバイル配備プラットフォームを用いてアドホック方式で配備されるセルラーLTEトランシーバ基地局を備える。交代セルラーLTEトランシーバ基地局は、複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信するよう適合され、またモバイル配備プラットフォームを用いてアドホック方式で同様に配備され、RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスと通信可能なように位置付けられる。トランシーバ基地局交代コンピュータ設備は、バックホールネットワーク及びセルラーLTEトランシーバ基地局に、並びに交代セルラーLTEトランシーバ基地局に通信可能に接続され、セルラーLTEトランシーバ基地局から交代セルラーLTEトランシーバ基地局へのRFカバレッジエリアにおける複数のモバイルトランシーバデバイスのハンドオーバーを管理する。ハンドオーバー手続きは、(a)交代セルラーLTEトランシーバ基地局がバックホールネットワークに接続され、(b)交代セルラーLTEトランシーバ基地局が、トランシーバ基地局交代コンピュータ設備に通信可能に接続され、(c)トランシーバ基地局交代コンピュータ設備が、セル識別子(Cell Identifier)を除いてセルラーLTEトランシーバ基地局と同じパラメータを有する交代セルラーLTEトランシーバ基地局をプロビジョニングし、(d)セルラーLTEトランシーバ基地局がレートPrでその送信パワーを低下させ、交代セルラーLTEトランシーバ基地局が、レートPrでその送信パワーを増大させる。レートPrは、2セル半径だけ離隔した2つの標準固定LTEトランシーバ基地局からRFカバレッジエリアにおける標準モバイルトランシーバデバイスにて受け取ったパワーをエミュレートするよう選択される。エミュレートが、セルラーLTEトランシーバ基地局から離れて交代セルラーLTEトランシーバ基地局へ向かう標準モバイルトランシーバデバイスの移動のものであり、モバイルトランシーバデバイスのエミュレートされた移動のレートは、3〜30km/hrである。所定のアルゴリズムに基づいてパワーレベル及びRF伝播によりハンドオーバーが判定されると、複数のモバイルトランシーバデバイスの各々が、セルラーLTEトランシーバ基地局から交代セルラーLTEトランシーバ基地局へハンドオーバーされ、複数のモバイルトランシーバデバイスの全てが交代セルラーLTEトランシーバ基地局へハンドオーバーされると、セルラーLTEトランシーバ基地局の交代が完了する。
別の態様において、本開示は、複数のセルラーLTEトランシーバ基地局を備えたシステムに関し、該複数のセルラーLTEトランシーバ基地局の各々が、RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあり、基地局最適サーバ及びPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、複数の基地局最適サーバが部分的に互いにネットワーク接続されて分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを形成する。本システムは、1つが、ある最適サーバ上でホストされるアクティブサービスインスタンスとして指定され、1つが、異なる最適サーバ上でホストされるホットスタンバイサービスインスタンスとして指定された、同一サービスアプリケーションインスタンスのペアを備える。アクティブサービスインスタンスが、分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを利用して、複数のモバイルトランシーバデバイスにサービスを提供し、ホットスタンバイサービスインスタンスが、分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを利用して、アクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、又は複数のアクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、又は同じ通信にサブスクライブすることによってアクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、或いは複数のアクティブサービスインスタンスの各々が行うのと同じアプリケーションを保持する。
本開示のこれら及び他のシステム、方法、目的、機能、並びに利点は、当業者には好ましい実施形態及び図面に関する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。本明細書で言及される全ての文献は、引用により全体が本明細書に組み込まれる。
従って、本開示及び特定の実施形態に関する以下の詳細な説明は、添付図面を参照することにより理解することができる。
LTEネットワーク要素の典型的な配備の1つの実施形態を示す図である。 LTEネットワークへの最適サーバの付加を示す図である。 eNBにおいてUEベアラーをリダイレクトしている図である。 eNBにおいて専用ベアラーをリダイレクトしている図である。 LTEハンドオーバー処理の高水準図である。 LTEハンドオーバー処理中の最適サーバの変更の統合の図である。 エアボーンeNB配備の1つの実施形態の図である。 UEに対するサービス提供を損失することなくエアボーンeNBを交代する図である。 セルカバレッジエリアが4ミリ秒毎に16個のRFビームでスキャンされる例示的な実施形態の図である。 LTE TDDアップリンク/ダウンリンク構成設定の1つの実施形態の図である。 H−ARQ動作をサポートするFDDシステムにおける4ミリ秒ビーム回転を示す例示的な実施形態の図である。 6無線ユーザへのリアルタイムイベントサービスの配信の例示的な実施形態の図である。 publish−subscriberブローカーアーキテクチャの1つの実施形態の図である。 APN最適サーバアーキテクチャにおけるP/Sブローカーアーキテクチャの配備の1つの実施例を示す図である。 P/Sブローカーアーキテクチャ及びAPNベアラーリダイレクションを用いたリアルタイムイベントサービスを示す図である。 サービスインスタンス状態監視モードのKeepAliveメッセージ相互作用を示す図である。 APN最適サーバ上へのストリーミング映画配信サービスの配備の例示的な実施形態を示す図である。 最も近いSMDサービスインスタンスの発見及びUEへの映画ストリーミングの配信に関する1つの例示的な実施形態を示す図である。 集中主記憶装置からのダウンロードが必要となったときの映画配信ストリーミングに関する例示的な実施形態を示す図である。 政府使用のためにセルが制約されたときにローミングUEをデタッチする例示的な実施形態を示す図である。 LTEネットワークにおいてデュアルユース機能を実装する要素及びインタフェースを示す図である。 生体検査のためのUEアプリケーションの1つの実施形態を示す図である。 GU用CBがイネーブルにされたセルからの自動的UEデタッチ:ローミング利用者デタッチの初期段階を示す図である。 除外セルから低優先度UEを自動的にデタッチする例示的な実施形態を示す図である。 セル除外が最初にイネーブルにされたときの生体検査を含む例示的な実施形態の図である。 GU用CBがイネーブルにされたセルセルにUEがアクセスするときの初期アタッチ処理の例示的な実施形態の図である。 デュアルユースネットワークにおけるネットワークトリガーサービスリクエストの変更の1つの実施形態を示す図である。 デュアルユースネットワークにおけるLTEサービスリクエストに加える処理の例示的な実施形態を示す図である。 デュアルユースネットワークにおけるX2ハンドオーバー手続きに加えられる例示的な実施形態を示す図である。 デュアルユースネットワークにおけるS1ハンドオーバー手続きに加えられる例示的な実施形態を示す図である。 APN LTE無線ネットワークにおける最適サーバ上での会議機能の例示的な配備を示す図である。 緊急措置シナリオにおけるアドホックネットワーク配備の1つの実施形態を示す図である。 センサ処理を伴う緊急措置サービスアーキテクチャの1つの実施形態の機能図である。 センサ処理を伴う緊急措置サービスアーキテクチャの配備の1つの実施形態を示す図である。 緊急措置マルチメディア会議を開始する1つの実施形態の図である。 参加者の会議への参加及びセッションへの参加に関する1つの実施形態の図である。 固定センサデータの収集、解析、並びにアラーム生成及び配信の図である。 イメージサーバインスタンスを発見し、緊急措置しなりをにおいてイメージサービスを開始及び使用する1つの実施形態の図である。 UEデータ転送レート優先度値を取得し、初期アクセスの場合においてこの値を有するeNBを更新する1つの実施形態の図である。 UEデータ転送レート優先度値を取得し、サービスリクエストの場合においてこの値を有するeNBを更新する1つの実施形態の図である。 UEデータ転送レート優先度値を取得し、ハンドオーバーの場合においてこの値を有するターゲットeNBを更新する1つの実施形態の図である。 サービングセルにおいてデータ転送レート優先度サービスが有効にされたときにUEデータ転送レート優先度値を更新する1つの実施形態の図である。 サービングセルにおいてデータ転送レート優先度サービスが無効にされたときにUEデータ転送レート優先度値を更新する1つの実施形態の図である。 APN 最適サーバ上で収集できる課金データを収集、転送、及び処理するアーキテクチャの1つの実施形態の図である。 プログラムがリダイレクトされたベアラーを介して利用率に対する課金データを収集しレポートすることを可能にするメッセージ交換の1つの実施形態の図である。 UEがECM−IDLE状態になったときに、課金データ収集プログラムがその収集措置をいつ停止するかを認識することを可能にするメッセージ交換の1つの実施形態の図である。 UEがLTEネットワークからデタッチ状態になったときに課金データ収集プログラムがその収集措置をいつ停止するかを認識することを可能にするメッセージ交換の1つの実施形態の図である。 2つの隣接するセルを示し、他方のセルのカバレッジエリアに各セルのRF送信が重なり合い、これによるセル間干渉の概念を示した図である。 セルの六角形表現を示し、セルカバレッジエリアが4つのサブエリアの4つのセットに分割され(すなわち、16個のサブエリア)、各サブエリアがアジャイルビームフォーミング技法を用いてセルアンテナシステムによって生成されたRFビームによりカバーされている図である。 アジャイルビームフォーミングを利用して例示的な基地局システムの3つのセルを示し、何れかのセルの境界においてセル間干渉を回避するために各セルにおけるRFビーム回転パターンをどのように構成できるかを示した図である。 所与のセルに隣接することができるセル全てを示し、何れかのセルの境界においてセル間干渉を回避するために各セルにおけるRFビーム回転パターンをどのように構成できるかを示し図である。 アジャイルビームフォーミングを用いた4つの基地局システムにおける全てのセルを示し、何れかのセルの境界においてセル間干渉を回避するために各セルにおけるRFビーム回転パターンをどのように構成できるかを示して、これによりセル間干渉回避を無線ネットワークにおけるセルの全てに拡張できることを明らかにした図である。 周期的にスキャンされるRFビームを生成するLTE無線基地局のベースバンドサブシステム並びにRF及びアンテナサブシステムを示し、2つのサブシステム間のインタフェース、ベースバンド信号処理を実施するMACレイヤソフトウェア及びPHYレイヤソフトウェアを強調表示した図である。
特定の好ましい実施形態と共に方法及びシステムを説明してきたが、当業者には他の実施形態も理解され、本明細書に包含されるであろう。
以下は、本開示に関する説明であり、本開示に関連し又は最も近くに関係付けられる当業者が製造及び使用できるように十分に明瞭簡潔且つ正確な用語で製造及び使用する方法及びプロセスを記載しており、また、本開示を実施することに関して発明者らにより企図される最良の実施態様を記載するものである。
本開示は、ブロードバンド無線ネットワークに関し、より具体的には、代替として本開示において「汎用ネットワーク(All Purpose Network)」すなわち「APN」多目的ネットワークと呼ばれる多目的ネットワークに関し、これは、極めて大きな無線データ通信容量を提供する大規模(例えば、全国的な)ブロードバンド無線ネットワークを実施することができ、上述の課題全てを解決することができる。APNは、実績のある最先端の商用無線設計及びアーキテクチャ手法を先進RF技術と組み合わせて、スペクトル効率、スペクトル利用率、及びデータ性能を実質的に改善することができる。固有ビームフォーミング技術を用いて、スペクトル効率及びスペクトル利用率を改善することができ、APNネットワークの一部として本明細書で開示される方法及びシステムの一部は、LTEネットワークに適切な方法でRFビームの周期性を調整することを含む。また、ビーム内のユーザを位置特定し追跡するための効率的アルゴリズムは、本開示の一部とすることができる。更に、隣接セルで発生する伝送により1つのセルにおいてユーザに提供される干渉は通常、2つの隣接するセル間の境界付近に位置するユーザに提供されるサービスの品質を低下させる点に留意されたい。本開示の一部は、APNネットワークのセルの各々においてアジャイルビームフォーミング(Agile Beam Forming)システムをどのように使用するかを記載しており、セル間の特別な通信を用いることなく、またセルカバレッジエリアの何れかの部分に位置するユーザによって使用可能である帯域幅を低減させることなく、セル間干渉を実質的に低減することができる。サービス遅延、バックホール利用率、並びにサーバ及びロングホールネットワークに関連する上述の課題は、無線ユーザと可能な限り近接してサーバを配備することによって、すなわち、eNB(E−UTRAN Node B又はEvolved Node B)ネットワーク要素と関連付けて配備することにより、例えば、サーバにeNBへの高速接続を提供する、サーバをeNBに近接して位置付ける、サーバとeNBを同じ位置に配置する、及び同様のことなどによって、APNネットワークにおいて解決することができる。このような配備は、本明細書で開示される固有の方式でLTE無線ネットワーク運用にサーバを統合することが必要となる可能性がある。ユーザがeNBに関連付けられたサーバにアクセスすることを許可されているときには、これらのベアラパケットは、もはやサービングゲートウェイ(Serving Gateway:SGW)及び公衆データネットワーク(PDN)ゲートウェイ(PGW)要素を通過せず、よって、本開示の一部は、これらの場合における課金データ集合を維持する方法を示している。これらのサーバはまた、APN無線ネットワークに統合されたときに、本明細書において開示されるようなセンサデータを収集、処理、格納、及び再配信するためのプラットフォームの基盤を形成することができる。更に、本明細書において開示されるように、Publish/Subscribeデータ通信をAPNネットワークに導入することにより、APNネットワークを二重利用ネットワークとして実装することが可能となり、この場合、災害又は他の緊急時には政府ユーザのみがネットワークの一部にアクセスすることを許可することができる。本開示はまた、ホット・スタンバイ(Hot−Standby)サービスを実装するためのAPNネットワークのPublish/Subscribe通信インフラストラクチャの使用に関連することができ、ホット・スタンバイは、ネットワーク運用の改善及びユーザ体験の改善における重要な役割を担うことができる。本開示はまた、移動ベース局が稼働中の間に、エアボーン又は他のモバイルのeNBベース局を交代する方法に関する課題に対処する。
(LTE無線ネットワークへの最適サーバ機能の統合)
図1は、ユーザ及びユーザ装置(UE)にLTE無線サービスを提供することができるネットワーク要素の配備の1つの実施形態を示す。eNB102要素は、RF波がUE104に到達できるローカルエリアにおいて配備することができる。モビリティ管理エンティティ(MME)108及びサービングゲートウェイ(SGW)110要素は、地域ロケーションに配備されて、多くの(例えば、数百の)eNB102要素を扱うことができる。MME108は、LTEバックホールネットワーク112を介してeNB102要素に接続されて、LTEネットワークへのUE104のアクセスを管理し、また、UE104が、あるeNBセル(アンテナ)から別のeNBセルに無線ネットワークをハンドオーバーするときのUE104のモビリティを扱うことができる。SGW110は、LTEバックホールネットワーク112を介してeNB102要素に接続され、UE104とターゲットサーバ124コンピュータとの間のパケットのルーティングのための半静的接続ポイントを提供することができる。SGW110は、UEハンドオーバー手続き中に変わることができるが、多くの場合においては、SGW110は、ハンドオーバー動作中に固定されたままとすることができる。SGW110は、UE104がアイドル状態で、ネットワークにアクティブに接続されていない場合でも、UE104に対してベアラー(汎用トンネリングプロトコル又はGTPトンネルとも呼ばれる、汎用パケット無線サービストンネリングプロトコルを利用して)を維持することができる。PDNゲートウェイ(PGW)114は、一般に、中央に位置するデータセンターに配備され、多くの(例えば、数百の)SGW110要素とインタフェース接続する。PGW114は、UE104と特定のパケットデータネットワーク122(例えば、インターネット)との間の接続ポイントを構成することができ、UE104がLTEネットワークの周りを移動するときに複数のハンドオーバー手続きをしても不変とすることができる。ホームサブスクライバサーバ(HSS)120は、ユーザ加入データのデータベースを提供することができる。ポリシー課金ルール機能(PCRF)118は、各UE104の許容接続パターンを制御することができる。従って、LTE無線ネットワーク境界は、UE104、eNB102、MME108及びSGW110、並びにPGW114、HSS120及びPCRF118を含むことができる。PGW114は、 特定のパケットデータネットワーク122にインタフェース接続することができ、その1つの実施例がインターネットである。
ユーザは通常、UE104上のサービスプログラムを呼び出し、例えば、インターネットを介してアクセスする必要があるコンピュータ(サーバ124)に接続する。パケットは、UE104からLTEエアインタフェースを介してeNB102にルーティングされ、ここで特定のGTPトンネル(ベアラ−302と呼ばれる)に入れられて、SGW110に、次にPGW114に送られ、次いで、インターネット122(又は他のパケットデータネットワーク)を介し、宛先であるサーバ124に送ることができる。次に、パケットは、サーバ124からインターネット122(又は他のパケットデータネットワーク)を介してPGW114に送られ、次いで、特定のGTPトンネル(ベアラ−302と呼ばれる)を介してSGW110、eNB102、及び最終的にはLTEエアインタフェースを介してUE104に送ることができる。
重要なことには、図1において、無線ユーザにサービスを提供するサーバ124コンピュータは、通常、当該ユーザ及びそのUE104から遠隔にある点に留意されたい。よって、パケットは、インターネット122、PGW114及びSGW110ネットワーク要素、LTEバックホールネットワーク112、並びにeNB102要素及びLTEエアインタフェースを通過するのに伴う遅延を生じてしまう可能性がある。パケット巡回経路におけるこれらのポイントにて輻輳が生じると、ユーザ体験が損なわれる。更に、無線ユーザにサービスを提供するサーバコンピュータ124は、LTEネットワークから完全に独立することができ、無線ネットワークのリアルタイム状態(例えば、エアインタフェース利用度、所与のeNB102におけるバックホール利用度、又はPGW114及びSGW110要素における輻輳)に関するどのようなデータも収集することはできない。従って、現行のサーバコンピュータ124は、LTE無線ネットワークのリアルタイム状態に応答してその挙動を変えることができず、従って、リアルタイムネットワークデータを利用して、LTE無線ネットワーク使用時及びサーバコンピュータにより提示されるサービス利用時のユーザ体験を改善することはできない。
本開示は、1又はそれ以上のポイントにおいて無線ネットワークに統合され、本明細書では代替として最適サーバ(OptServer)又は優先最適プロセッサ(POP)と呼ばれる、サーバコンピュータ202、204(サーバコンピュータの集合とすることができる)を通じて上記で指摘された課題を解決する手法を記載している。最適サーバは、UE104にサービスを提供するプログラムを実行するためのプラットフォームとして設計することができ、従って、この点に関して、インターネット又は別のパケットデータネットワークを介して現在無線UEに接続されるサーバコンピュータ124と同等である。
「統合」の態様は、無線ネットワーク要素(例えば、図1に示すLTE無線ネットワーク要素)を管理するネットワーク管理システムを介した管理を含むことができ、また、リアルタイムのネットワークデータを抽出する目的で、及び無線ユーザにサービスを提供する際の無線ネットワーク要素を制御する目的で無線ネットワーク要素へのインタフェースを有することを含むことができる。また、リアルタイムネットワークデータを使用して、最適サーバ202、204上で実行されるサービスプログラムの挙動を変更させることができ、ここで挙動の変化によりユーザ体験が改善される。一例として、ユーザにストリーミングビデオを配信するサービスプログラムは、UE104に特定のデータ転送レートを提供するためにエアインタフェースの能力に関するリアルタイムの認識に基づいて異なるビデエンコーディングレートを用いることができる。また、無線ネットワークにおける最適サーバ202、204の配置により、ユーザが体験するパケット伝送遅延を軽減することができる。以下で示されるように、無線ネットワーク要素に対する最適サーバ202、204のインタフェースを用いて、サーバプログラムとUE104との間のパケット交換時の遅延を最小限にすることができる。
LTE無線ネットワークにおける最適サーバに対する配備ポイントの1つの実施形態が図2に示されている。1つの配備ポイントは、最適サーバにPGWへの高速接続を提供する、最適サーバをPGWに近接して位置付ける、最適サーバをPGWと同一場所に位置付ける、及び同様のことなどにより、最適サーバ202をPGW114要素と共に関連付けるように図示されている。このようにしてLTE無線ネットワークの末端に最適サーバ202が配置され、従って、インターネットなどのパケットデータネットワークを通過する際に他の場合では発生することになるパケット伝送遅延が回避される。ストリーミングビデオ又はリアルタイムビデオなどのサービスは、この手法によりLTE無線ネットワークの領域において多くの同時ユーザに良好に提供することができる。更に、PGW114(及び最適サーバ202)が国内で中心的ではなく、地域的に配備される場合には、パケット遅延が更に低減することができる。この配備構成が図2に示されている。PGW114に関連付けられる最適サーバ202を介してサービスを提供することにより、依然として、パケットがLTEバックホールネットワーク112を通過して無線UE104に到達することが必要とすることができることも留意されたい。エアインタフェースに次いで重要なことは、バックホールネットワーク12が、その利用度が節減されなければならない重要なリソースである点である。この点は、同じeNB102を通過してアクセスし全てリアルタイムビデオイベントを視聴している多数のユーザを有することにより例証される。全てのストリーミングビデオパケットがバックホールネットワークを通過する場合、当該eNB102を介してアクセスする他のユーザは、十分な帯域幅を利用できない場合がある。
バックホール112の利用を節減する必要があることは、最適サーバにeNBへの高速接続を提供する、最適サーバをeNBに近接して位置付ける、最適サーバとeNBを同じ位置に配置する、及び同様のことなど、eNB要素との最適サーバ204の関連付けをもたらす可能性がある。UE104へのサービス(例えば、リアルタイムビデオイベントのストリーミング)が、UE104にサービスを提供するeNB102と関連付けられた最適サーバ204を介して提供することができる場合、UE104に当該サービスを提供する際にバックホールネットワーク112の利用率を最小限にすることができる。また、また、サービスアクセスポイント(すなわち、最適サーバ204)とUE104との間で交換されたパケットによって生じる遅延は、これらのパケットがeNB102及びLTEエアインタフェースのみを通過することに起因して最小限にすることができる。
一例として、同じeNB102を通じて接続された200のユーザにリアルタイムイベントでビデオを提供するタスクを考える。最適サーバ204がeNB102と関連付けられていない場合、サービスアクセスポイントは、無線ネットワークの向こうにあり、各UE104に対する単一ビデオパケットストリームが、PGW114、SGW110、バックホールネットワーク112、eNB102、及びLTEエアインタフェースを通過する。200のUE104が同じeNB102を通じてこのサービスを同時に視聴することは、基本ビデオレートの200倍をバックホールネットワーク112上で利用する可能性があることを意味している。ここで、最適サーバ204がサービングeNB102と関連付けられた状況を考える。更に、最適サーバ204及びUE104が、本明細書で記載されるPublish/Subscribe通信パラダイムを実装し、よって全ての200のUEが同じリアルタイムビデオ伝送を受け取るようにサブスクライブされていると仮定する。ビデオデータストリームは、インターネットの発生ポイントから、LTEネットワークを通って、バックホール112を介してサービングeNB102と関連付けられた最適サーバ204に送られる。次いで、最適サーバ204上のPublish/Subscribeソフトウェアは、最適サーバ204を介してサービスにサブスクライブしていた200のUE104の各々にビデオパケットストリームを配信する。
パケットをUEとの間で伝達するためにLTEネットワークにおいてベアラー302(すなわち、GTPトンネル)が設定される方法に起因して、eNBと関連付けられる最適サーバにUEを接続する明確な方法が存在しない場合がある。本開示の一部は、この接続性をどのように確立できるかを示している。更に、サービスが、インターネットにアタッチされたサーバ124によって、又はPGWに関連付けられる最適サーバ202によって提供されるときには、UEがLTE無線ネットワークを通じて移動しても、同じサービスアクセスポイントから中断されることなく連続してサービスを提供することができ、LTEネットワークのeNB102要素の間でハンドオーバー状態となる。しかしながら、サービスアクセスポイントがeNB102に関連付けられた最適サーバ204であるときには、UE104が別のeNB102にハンドオーバーされたときに当該アクセスポイントを変更することが必要となる可能性がある。本開示の一部は、eNB102要素に関連付けられた最適サーバ204間でサービスアクセスポイントをどのように迅速に切り換えることができるかについて示している。サービスアクセスポイントの切り換えが十分に迅速に実施された場合、ユーザは、提供中のサービスの中断を体験することはない。サービスアクセスポイントの切り換えの前に、eNB102要素に関連付けられた最適サーバ204にUE104を接続することが必要とすることができる。
図3は、LTEネットワークにおいて、UE104をPGW114要素と接続するために各UE104に対して異なるベアラー302を設定できることを示している。PGW114要素は、パケットデータネットワーク(例えば、インターネット122)とのインタフェースを提供することができ、ここには通常、ユーザサービスコンピュータが配置される。実施形態において、各ベアラー302は、簡単なGTP(汎用トンネリングプロトコル)ヘッダを用いてパケットをカプセル化するトンネルであり、パケットは、このトンネルを介してルーティングされる。トンネルへのパケットルーティングは、パケットのIPアドレス及びポート数を、ベアラー302に付随される「トラフィックフローテンプレート(Traffic Flow Template)」のインターネットプロトコル(IP)アドレス及びポート数と関連付けることによってUE104及びPGW114にて達成することができる。UE104に設定された各ベアラー302は、これに関連する異なるサービス品質(QoS)を有する。単一のUE104に対して最大で15のベアラー302を設定することができる。所与のPGW114に設定された第1のベアラー302は、デフォルトベアラー302と呼ばれる。当該PGW114に設定された追加の何れかのベアラー302は、専用ベアラー302と呼ばれる。
図3は、1つの専用ベアラー302が、UE104にサービスを提供するeNB102と関連付けられた最適サーバ204に向かうよう「リダイレクト」される1つの実施形態を示している。この場合、eNB102に関連付けられる最適サーバ204は、OptServereNB308で表記されるが、PGW114に関連付けられた最適サーバ202は、OptServerPGW304で表記されている。UE104上のアプリケーション310は、OptServerPGW304に関連付けられたPGW114にパケットを伝達するデフォルトベアラー302を通じてパケットを送信することにより、OptServerPGW304と通信することができる。パケットは、同じデフォルトベアラー302を通過することにより、OptServerPGW304からUE104に送ることができる。専用ベアラー302のリダイレクションが達成された後、UE104上のアプリケーション310は、リダイレクトされた専用ベアラー302を通じてパケットを送信することにより、OptServereNB308と通信することができる。パケットは、同じリダイレクトされた専用ベアラー312を通過することにより、OptServereNB308からUEに送ることができ、リダイレクトされたベアラー312を介したパケット交換でバックホールを利用する必要はない。
ベアラー302のリダイレクションは、標準的動作ではなく、よって、eNB102へのOAM型インタフェース(保守管理インタフェース;Operations,Administration,and Maintenance interfaces)を介して達成される必要がある。また、図3では、専用ベアラー312がeNB102にてリダイレクトされた後、ベアラーがSGW110に事前にリンクされていたトンネル情報は、依然としてeNB102に維持されている点に留意されたい。このことは、既存のハンドオーバー手続きに変更することなくハンドオーバーを行うことを可能にし、また、ハンドオーバー中にターゲットeNBにて同じ専用ベアラー312の迅速なリダイレクションを可能にするために必要とすることができる。専用ベアラー302は、ハンドオーバーの後に再設定される必要はなく、これは、ベアラーがOptServereNB308にリダイレクトされたときに設定されたベアラー302のeNB102リストから除外されなくともよいことに起因する。
図2及び3に示すアーキテクチャにおいて、OptServerPGW304は、何れかのUE104に対するeNB102要素でベアラー312をリダイレクトするための制御ポイントとして用いることができる。図4は、リダイレクションを遂行するのに用いることができる一連のメッセージ相互作用を示している。UE104がLTEネットワークにアクセスすると、デフォルトベアラー302は、OptServerPGW304と関連付けられたPGW114に設定することができる。UE104は、ドメイン・ネーム・システム(DNS)クエリを実行して、OptServerPGW304のIPアドレスを検索することができる。UE104は、デフォルトベアラー302を用いてOptServerPGW304上の無線制御プロセス3902に接続し、当該プログラムにサブスクライブを行う。サブスクライブ情報は、UEが現在ネットワークにアクセスしているLTEセルのCell ID、UE104を識別するためにeNB102において使用されるパラメータであるセル無線ネットワーク一時識別子(C−RNTI)、eNB102を除いて全てのLTEネットワークにおけるUE104を識別するのに使用されるIMSI(国際移動電話サブスクライバ識別番号)、及びUE102を現在サービングしているMME108要素を識別するのに使用されるGUTI(端末固有一時識別子)を包含することができる。他のパラメータは、本明細書で検討されるように、他のサービスの実装を可能にするため、UE104によりレジスタメッセージ(例えば、UEのIPアドレス)を介して無線制御プロセス3902に送ることができる。
UE104がOptServerPGW304上のプログラムにサブスクライブされると、肯定応答を受け取ることができ、この応答には、現在使用されているデフォルトベアラーにリンクされる専用ベアラーを設定するコマンドを含むことができる。代替として、PCRF(ポリシー課金ルール機能)でのLTEネットワークのプロビジョニングは、UE104に対する専用ベアラーなどの設定を開始することができる。UE104は、標準LTE手続きを用いて専用ベアラー302を設定することができ、これが完了すると、UE104は、IMSI(無線制御プログラム3902に対してUE104を識別するため)及び今設定したベアラー302のベアラーIDを含む応答をOptServerPGW304に送る。無線制御プロセス3902は、UE104に対するセルIDを有することができるので、現在UE104をサービングしているeNB102のIDを決定することができる。例えば、eNB102要素のプロビジョニングされたOAM IPアドレスを用いて、無線制御プロセス3902は、サービングeNB102にメッセージを送信し、ベアラー302をリダイレクトするようコマンドすることができる。C−RNTIは、eNB104に対するUE104コンテキストを識別することができ、ベアラーIDは、リダイレクトすべきUEベアラー302を識別することができる。サーバIPアドレスは、OptServereNB308がリダイレクションのターゲットであるeNB104を表す(よって、1つよりも多い最適サーバ308は、eNB102と関連付けることができる)。eNB102がリダイレクション動作を完了すると、無線制御プロセス3902にリプライすることができる。次に、無線制御プロセス3902は、デフォルトベアラー302を介してパケットをUE104に送り、OptServereNB308をサービスアクセスポイントとして用いてサービスを開始するためにリダイレクトされた専用ベアラー312を用いて始めることができることを通知することができる。リダイレクトされた専用ベアラー312を通じてパケットを送信することにより、UE104は、複数のサービスの何れかを開始することができる。バックホール112の利用は、これらのサービスの全てにおいて最小限にすることができ、よってパケット遅延も同様に最小限にすることができる。
(ハンドオーバー中のeNBベース最適サーバ間のサービス提供の移転)
図2において、一例として、UE104は、サービングeNB102に関連するOptServereNB308からサービスを受け取っているとする。UE104が移動すると、別のeNB102に対するハンドオーバー状態になり、サービスアクセスポイントは、新しいターゲットeNB102要素に関連するOptServereNB308に変更しなければならない。この事例では、サービスの中断は不可避であり、よって可能な限り短くする必要がある。サービスの中断を最小限にするために、サービスアクセスポイントの変更を行う追加のメッセージ相互作用は、LTEネットワークにおいて使用される標準のハンドオーバー処理に埋め込むことができる。よって、ここで標準ハンドオーバー処理について概略的に説明する。
標準ハンドオーバー処理は、ハンドオーバー準備、ハンドオーバー実行、及びハンドオーバー完了などの3つの段階に分けることができる。図5を参照されたい。現在サービング中のeNB102は、ソースeNBと呼ばれる。新しいeNB102は、ターゲットeNBと呼ばれる。ハンドオーバー準備段階において、ソースeNB102は、UE104から信号測定値を受け取り、別のeNB102にあるアンテナがUE104に対してより強い信号を提供しており、ハンドオーバーを行うべきであると判定する。ソースeNB102は、UEに対して実際の各ベアラーについてのID及びトンネルパラメータを含む、UEに関するコンテキスト情報をターゲットeNB102に移転する。リダイレクトされたベアラー312についてのトンネル情報は、ベアラー情報のセットに含めることができるが、当該情報は、ソースeNB102に関連するOptServereNB308におけるものではなく、SGW110におけるトンネルエンドポイントついてのものである。このようにして、標準ハンドオーバー処理は、OptServereNB102及びリダイレクトされたベアラー312の包含による影響を受けないようにすることができる。ベアラー312をリダイレクトするのに伴うパラメータは、ハンドオーバー処理において移転されない。その一方で、ターゲットeNB102は、ターゲットeNB102にて使用するためにUE104についてのC−RNTI値をソースeNB102に送信することができる。ハンドオーバー準備段階が完了すると、ソースeNB102は、ハンドオーバーコマンドメッセージをUE104に送り、新しいC−RNTI値を含む。UE104に対してソースeNB102により受け取られた何れかのダウンリンクデータは、無線によってUE104に送信されない場合があるが、ターゲットeNB102には転送され、ここでUE104がターゲットeNB104に接続するまで待ち行列に入れられる。SGW110は、未だハンドオーバーに気付いていない可能性があり、よって、引き続きダウンリンクデータをソースeNB102に転送することができる。
UE104がハンドオーバーコマンドを受け取ると、ハンドオーバー実行段階を開始することができる。UE104は、ターゲットeNB102により送信された信号に同期し、同期が行われると、UE104は、新しいC−RNTI値を用いてターゲットeNB102セルにアクセスし、次いで、ハンドオーバー確認メッセージ(Handover Confirm message)をターゲットeNB102に送る。ターゲットeNB102は、待ち行列に入れられた転送データをエアインタフェースを介してUE104に送信し始める。UEベアラー302についてのトンネル情報が、ハンドオーバー準備段階からターゲットeNB102にて利用可能であるので、UE102は、アップリンクパケットをターゲットeNB102を通じて送信し始めることができる。リダイレクションがターゲットeNB102にて未だ起こっていないので、リダイレクトする必要があるベアラー302のアップリンクパケットは、同時には送信されない。
ハンドオーバー完了段階において、SGW110は、ターゲットeNB102にて使用されているベアラー302のトンネルパラメータを備えることができ、ここでダウンリンクデータをターゲットeNB102に転送することができる。UE104のコンテキスト情報は、ソースeNB102にて削除することができ、ハンドオーバー処理が完了する。図5を参照されたい。
図6は、UE104と最適サーバ202、204との間の相互作用を示しており、ここではこれらのサーバをLTEハンドオーバー手続きに統合して、サービス提供ポイントをソースeNB102に位置する最適サーバ308からターゲットeNB102に位置する最適サーバ308に効果的に移転する。UE104クライアントは、図6の通り、最適サーバ308の移転においてデータの損失が確実にないようにする役割を担うことができる。OptServerPGW304は、これまでソースeNB102にてリダイレクトされていたベアラー312をここでターゲットeNB102にてリダイレクトさせるようにするコマンドをターゲットeNB102に送信する役割を担う。サービスアクセスポイントの変更を行うために少数のメッセージ(例えば、5つ)を使用することは、この変更を迅速に完了できることを意味する。この場合、メッセージは、ソースeNB102でのOptServereNB308からの切断、Handover()、RedirectBearer()、RedirectBearerDone()、ResumeSession()、及び同様のものを含むことができる。図6を参照されたい。
図6において、UE104クライアントは、ハンドオーバーコマンドメッセージを受け取ったことを、UE104上で実行するLTEソフトウェアによって通知を受けることができる。ターゲットセルと同期してUE LTEソフトウェアを進めるのを可能にする前に、UE104クライアントは、リダイレクトされた専用ベアラー312を介してパケットを送信し、ソースeNB102に関連するOptServereNB308から切断することができる。これが完了すると、UE104クライアントは、UE LTEソフトウェアを開始することができる。UE104がハンドオーバー確認メッセージをターゲットeNB102に送信するときに、UE104に別の通知を提供することができる。次いで、クライアントは、OptServerPGW304上で実行される無線制御プロセス3902にHandover()メッセージを送信し、新しいセルID、新しいC−RNTI、IMSI、及びGUTI(変更された可能性がある)、並びにリダイレクトする必要がある専用ベアラー312のベアラーIDに加えて、追加のサービスを提供するのに必要となる可能性がある他のパラメータ(例えば、UE104のIPアドレス)を通知することができる。無線制御プロセス3902は、新しいセル_IDから新しいeNB IDを導出し、プロビジョニングしたデータ又は他のデータからeNB OAM IPアドレスを得ることができる。ターゲットeNB102は、UE104のベアラー312をリダイレクトするようコマンドを受け、これが完了したときにリプライする。この時点では、無線制御プロセス3902は、デフォルトベアラー302を介して再開セッション()メッセージをUE104に送信することができ、UE104クライアントは、リダイレクトした専用ベアラー312を介してターゲットeNB102のOptServereNB308にパケットを送り、ソースeNB102位置にて中断していたセッションを継続することができる。
(LTEハンドオーバー機構を用いたエアボーンeNBの交代)
再度図1を参照すると、緊急時には、無線インフラストラクチャが破壊される可能性があり、或いは、稼働していない可能性があり、その結果、アドホック方式で一時的ネットワークを配備することが必要となる。配備を実施する1つの方法は、エアボーン(空中)移動体にeNB102ネットワーク要素を配置し、これを、セルカバレッジエリア712で示されるようなLTE無線サービスが要求されるエリアの上に重ねることである。エアボーン移動体は、有人又は無人とすることができる。後者の場合において、航空機は、無人飛行体(UAV708)と呼ぶことができる。拡張パケットコア(EPC)710ネットワーク要素は、MME108、SGW110、PGW114、HSS120、PCRF118、及び同様のもの、並びにこれらに加えてルーター702を含み、ネットワーク要素間の通信相互接続性を提供することができる。MME108、SGW110、及びPGW114ネットワーク要素は、eNB102の運用エリアから遠隔に位置付けることができる第2のエアボーン移動体710に配備することができる。MME108及びPGW114ネットワーク要素は、ロングホールネットワーク(Long Haul Network)接続704及びロングホールネットワーク804を介してHSS120及びPCRF118ネットワーク要素と通信することができる。eNBベースの移動体708及びEPCベースの移動体710は、無線バックホールインタフェース112を介して通信することができる。全てのLTEネットワーク要素は、ロングホールネットワーク804を用いて要素管理システム(EMS)802と通信することができる。この構成は、図7に示されている。EPC710要素の代替の配備は、地上ノードにおけるものである。この場合、空中eNB102移動体708は、EPC710要素及びEMS802への接続性を提供する地上局への無線リンク112を介して通信する。
他の配備構成も実施可能であるが、eNB102を保持する空中移動体708に他のLTEネットワーク要素を付加することなく、単独でeNB102要素を配備することが最善とすることができる。この配備は、無人飛行体(UAV)が使用される場合に利用することが特に有用とすることができる。これらの配備においては重量及び出力限界が重要とすることができ、eNB102のみを保持し、他のLTEネットワーク要素の何れも保持しないことにより、eNB102を保持するUAV708は、最少のペイロード重量及び出力損で保持することを確保することができる。
(運用エリアにおけるeNB UAVの交代)
何らかの遠隔場配備状況において、特にLTEネットワークを含むプラットフォームがUAVである場合、UAVを交代する必要がある時がいつかは来ることになる。その理由として、LTE機器に給電するバッテリの残量が少なくなっている場合、又はUAVが燃料不足になっている場合、或いは、ある状況で取り外されて保守サービスをする必要があるLTE機器をUAVが保持している場合とすることができる。何れの場合においても、現場で作動中である間にUAV間にUAVプラットフォームを交代することが可能とすることができる。以下のアルゴリズムは、eNB UAV708を運用エリアにわたって稼働中である間にどのように交代することができるかを示している。この交代を達成するアルゴリズムは、eNB102の運用エリアにおいてUE104に提供される連続的サービスをもたらすことになる。
図8は、eNB1 UAV708が運用エリアに到達した別のeNB2 UAV708で交代されている状況を描いている。交代手順の1つの実施形態は以下の通りである。
1.eNB2 102をホストする交代UAV708が、eNB1 102をホストするUAV708の現場に到達する。eNB2 102は、EPC710要素をホストするUAV710のバックホールアンテナ/無線機と無線通信を確立する。
2.eNB2 102は、EPC UAV710機器に含まれるルーター702を介して遠隔要素管理システム(EMS802)との通信を確立する。
3.EMS802は、セルIDが異なることを除いて、eNB1 102が有する同じパラメータを有したeNB2 102をプロビジョニングする。
4.EMS802は、eNB1 102にて交代手順を開始し、送信パワーをレートPrで低減するようeNB1 102にコマンドし、同時に、トランスミッターをオンにして、送信パワーをレートPrで増大するようeNB2 102にコマンドする。レートPrは、UE104の動きがeNB1 102からeNB2 102に向かって移動するときに、配備された商用LTEシステムにおいて通常2つのセル半径だけ分離された2つの固定アンテナからUE104にて受信したパワーをエミュレートするよう選択すべきであり、UE104のエミュレート移動速度は、3〜30km/hrである。
5.運用エリア上でレートPr及びRF伝播特性により決定付けられるあるポイントにおいて、eNB1 102によってカバーされる(及び現在ではeNB2 102によってカバーされる)RFエリア712にある全てのユーザ装置(携帯電話、デジタル要素、センサ、その他)は、eNB2 102にあるセルにハンドオーバーを実行すべきeNB1 102にあるセルと比べて、eNB2 102にあるセルは十分に強い信号を有すると判定する。ここで、RFカバレッジエリア712における全てのUE104は、eNB1 102からeNB2 102へのハンドオーバーを実行する。
6.全てのUE104がeNB1 102から移動したときには、eNB1 102は、EMS802に「交代完了」インジケーションを送り、ここでeNB1 102は、送信パワーを0にまで低減するようコマンドされる。eNB1 102は、運用エリアから離れることができる。eNB交代は、運用エリアにあるUEに対するサービス提供を損失することなく完了した。
(アジャイルビームパターンの周期的スキャンを用いたビームフォーミングLTE無線システムにおいて許容されるビーム周期性)
実施形態において、本開示は、LTE無線システムにおいてRFビームフォーミング技術を提供することができる。特定のビームフォーミング技術は、LTEフレーム1002の各1msecインターバルなどで「N」個のRFビームを同時に生成することができ、ここでLTEフレーム1002は、持続時間が10msecとすることができる。N個のRFビーム902は、LTEセルの全カバレッジエリア712のうちのN個のサブエリアをカバーすることができ、カバレッジエリア712は、ビームフォーミング解決手法で使用される同じ全送信パワーを用いてLTEセルにより決定されるが、ビームフォーミング技術を使用しなくてもよい。次のインターバルでは、別のRFビーム902が生成され、N個のサブエリア902の異なるセットをカバーすることができる。このプロセスは、セルカバレッジエリア全体がRFビームパターン902によりスキャンされるまで繰り返すことができる。RFビームパターン902は、このスキャン方式で周期的に繰り返される。
本開示は、RFビームパターン902に従う必要があるスキャン周期性に対する制約に関連する情報を提供することができる。例えば、限定ではないが、周波数分割複信(FDD)システムにおいて、RFビームパターン902の周期性は、4msecであることが必要とすることができる。時分割複信(TDD)システムにおいて、周期性は一般に、10msec(すなわち、1LTEフレーム1002)とすることができるが、LTEシステムにて使用されるTDDアップリンク/ダウンリンク(U/D)構成1002に応じて、より短いインターバルであってもよい。本明細書で提示されるデータは、本開示の方法及びシステムによる分析結果である。幾つかの具体的な制約が以下で与えられる。
ビームフォーミング技術は、オーディオ信号処理、ソナー信号処理、及び無線信号処理の領域で長年にわたって使用されてきている。多くの実施構成において、信号源(アンテナアレイにて受信するため)位置を特定して、アンテナアレイを当該ポイントに集中させるような技術が用いられている。LTE無線システムにおける本開示に関するビームフォーミング技術では、ビームフォーミングは異なる方式で作動し、LTEでは、UE104へのデータ送信及びUE104からのデータ受信は、LTE基地局102においてソフトウェアによってスケジューリングされるということを利用している。このビームフォーミング技術は、短い固定時間間隔でセルカバレッジエリア712の特定の非重複サブエリア上にRFビームのセットを集束させ、次いで、同じ短い固定時間間隔でセルカバレッジエリア712の特定の非重複サブエリアの別のセットに移動する。ビームパターンは、アンテナアレイからの送信及びアンテナアレイによる受信のためセルカバレッジエリア712全体がスキャン完了するまで、このようにして移動することができる。次いで、カバレッジのビームパターンが周期的に繰り返される。LTEフレームの4つの連続した1msecサブフレームの各々で発生した4つのRFビーム902からなり、4msec毎に繰り返されるビームスキャンパターンの実施例についての図9を参照されたい。最初の1msec間隔では、1、11、9、及び14の番号が付いたRFビーム902が発生することができ、これらはRFビーム902の非隣接セットを構成する。第2の1msec間隔では、3、6、7、及び13の番号が付いたRFビーム902が発生することができる。第3の1msec間隔では、4、8、10、及び16の番号が付いたRFビーム902が発生することができる。第4の1msec間隔では、2、5、12、及び15の番号が付いたRFビーム902が発生することができる。第5の1msec間隔では、パターンが繰り返される。アジャイルビームフォーミングシステムの最良の作動を確保するために非隣接であるという条件で、RFビームパターン902の代替のセットを用いてもよい。
本開示は、ビームパターン902の受信レートに対して、及びTDDシステムにおいては、RFビームパターン902が同一であることが必要となるフレーム1002のサブフレームセットに対しての制約を包含することができる。
LTEは、OFDM(直交周波数分割多重)のシステムである。送信間隔は、サブフレームのセットに体系化され、10個のサブフレームのセットがLTEフレーム1002を構成する。各サブフレームは、持続時間が1msecであり、これらの各々は、各々の持続時間が0.5msecである2つのスロットに更に分解される。LTE FDDシステムにおいては、アップリンクとダウンリンクの送信で異なる周波数帯域が使用される。よって、UE104は、何れかのサブフレームにおいて、ダウンリンク伝送を受け取るようにスケジューリングすることができ、及び/又はアップリンク伝送に合わせてスケジューリングすることができる。LTE TDDシステムにおいては、アップリンク及びダウンリンク伝送を送るのに同じ周波数帯域が使用される。これらの伝送を体系化するために、各LTEフレーム1002における10個のサブフレームのセット内の各サブフレームは、アップリンク伝送用又はダウンリンク伝送用に構成することができる。図10に示すように、LTE動作仕様の7つの異なるTDD U/D構成設定1002が存在する。特定のLTE eNB102は、これらの構成設定1002のうちの1つを使用するよう構成することができる。図10において「S」で表記されたサブフレームは、アップリンクパイロット信号及びダウンリンクパイロット信号を送信するのに使用される。サブフレームSは、RFビームフォーミング技法に課せられる制約を決定するのには使用されない。
(ハイブリッド自動再送リクエスト(H−ARQ)処理)
エアインタフェースにわたる伝送は、干渉及びフェージングに起因して誤りが生じやすい。アップリンク方向及びダウンリンク方向の各伝送は、相手側により肯定応答がなされなければならない。これは、制御チャネルに対してハイブリッド自動再送リクエスト(H−ARQ)肯定応答又は否認応答を送ることにより行われる。H−ARQは、他の無線システムの性能よりも優れたLTEシステムの性能を向上させる効果的なテクニックであり、ビームフォーミング技術を用いる際に保持する必要がある。
ダウンリンク方向において、H−ARQ ACK/NAKは、アップリンク伝送用のものであり、PDCCH(物理ダウンリンク制御チャネル)の一部である物理H−ARQインジケータチャネル(PHICH)上で送られ、すなわち、PHICHは、各サブフレームの最初の1〜3シンボルにおいて送信される。アップリンク方向において、H−ARQ ACK/NAK(肯定応答文字又は否定応答文字)は、物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)上で送られ、これは、ダウンリンク伝送の直後に非明示的にスケジューリングされる。
ダウンリンク伝送が「否定応答され」(すなわち、否定応答キャラクタを受け取った)、再送を行う必要があるときには、eNB102要素におけるメディアアクセス制御(MAC)レイヤは、当該再送をスケジューリングすることが必要とすることができる。ビームフォーミング技法が利用されるときには、MACは、現在のUE104位置をカバーするRFビーム902が形成されるサブフレームにおいて再送を行うようスケジューリングすることが必要とされ、データは、カバーしているRFビーム902を介してUE104に送信することができる。全てのユーザプレーンデータは、UE104位置をカバーするRFビーム902が形成されるサブフレームにおいてUE104に送られる必要があるので、ダウンリンク伝送用のステートメントは、ユーザプレーンデータの最初の伝送がビームフォーミング技術で処理されるのと同様にて再送データを扱うことが必要とすることができる。これらのステートメントは、FDDシステムとTDDシステムに等しく適用される。ダウンリンク方向での再送効率を維持することは、ビームフォーミング技術を用いる際の問題ではない。
アップリンク再送は、明示的にはスケジューリングされず、非明示的にスケジューリングすることができる。例えば、UE104は、eNB102ビームフォーミング受信器がUE104位置に集束させるアップリンク伝送をサブフレームに形成すると仮定する。FDDシステムにおいて、UE104が、ダウンリンクPHICHを介した何れかの伝送のNAKを受け取った場合、NAKは、有害なUE104伝送を含むサブフレームの後に4つのサブフレームを送る必要があるものとすることができる。UE104は、非明示的スケジューリングを用いて、NAKを受け取った後に4つのサブフレームに情報を再送する。よって、FDDシステムにおいて、セルサブエリア902のRFビーム902カバレッジの時間期間が4msecとは異なる場合には、UE104の再送が、RFビーム902によってUE902位置が照射されないサブフレームにおいて起こる可能性があることを意味している。上述のように、サブフレーム(n−4)においてUE104に適用するように、サブフレームnにおけるPHICH上で受け取ったACK又はNAKを解釈する。TS 36.213 va40の8.3を参照されたい。その一方で、UE104は、サブフレーム(n+4)においてその再送を非明示的に再スケジューリングする。TS 36.213 va40の8.0を参照されたい。よって、セルカバレッジエリア712を通るRFビーム902の回転がFDDシステムにおいて4msec(4サブフレーム)でない限り、アップリンク再送は不成功となる(eNB102は、UE104のユーザプレーン伝送のための受信ビームを探しており、4msecではない回転状態では、再送が起こらないサブフレームのビーム位置902は、UE104位置をカバーしていない)。LTE FDDシステムにおいて、5msecのビーム902回転周期と、4msecのビーム902回転周期とを用いた実施例に関する図11を参照されたい。
(TDDシステムにおけるアップリンク再送のためのH−ARQ処理)
TDDシステムにおける状況はより複雑になる可能性があり、これは、
オリジナル伝送の基準サブフレームに対するNAKを受け取ったサブフレームの関係が様々なTDD U/D構成設定1002において異なることに起因する。UE104が再送をスケジューリングするサブフレームに対して受け取ったNAKサブフレームの関係も同様である。TS 36.213 a40の表8.3−1を以下に複製し、これらの関係が得られる。サブフレームnにおいてNAKを受け取った場合には、これはサブフレーム(n−k)においてUE104によって送られた伝送であることを非明示的に示しており、ここで値kは、様々なTDD U/D構成設定1002において以下で示されている。
表1:TDDシステムにおいてオリジナルの伝送に受け取られたNAKのサブフレーム関係
eNB102からのNAK伝送は、特定のダウンリンクサブフレームでのみ入来することができるが、必ずしもFDDシステムにおけるような4サブフレーム離れているとは限らない。
情報を調べる別の方法は、オリジナルのUE104伝送が形成されたサブフレームを調べて、この値を使用して、当該伝送のNAKがいつeNB102によって送られたかを明らかにすることである。この調査は以下の表2で提示され、ここでh}の表記は、後続のLTEフレームのサブフレームhにおいてNAKが受け取られたことを意味している。TDD構成設定は、図10及びTS 36.211 a40の表4.2−1の通り、各サブフレームにおけるシステムのアップリンク/ダウンリンク(又はS)挙動を示している。
表2:TDDシステムにおける、オリジナルのUE伝送サブフレームとNAKが受け取られたサブフレーム
UE104伝送においてどのサブフレームでNAKが送られたかが明確になったので、次の理解すべき点は、UE104がその情報を再送することができるサブフレームである。NAKが受け取られたサブフレームからのオフセットはまた、TDD構成設定1002、及びNAKが受け取られたサブフレームに依存することができる。NAKがサブフレームnで受け取られた場合、UE104は、その再送をサブフレーム(n+k)でスケジューリングし、ここでkは、以下の表で与えられる(通常のHARQ動作におけるTS 36.213 a40の表8−2による)。
表3:NAKがサブフレームnで受け取られたときのサブフレーム(n+k)におけるUE再送のk値
表1、表2、及び表3は、ビームフォーミング技法を使用するTDDシステムにおいてHARQ機能を維持するためにRFビーム902が存在すべき場所に対する制約のセットを示している。例えば、UE104が情報を送信したときに、RFビーム902がサブフレームnのある位置に集束された場合には、UEがそのデータを再送するときのサブフレーム内に同じRFビーム902のパターンが実際に存在する必要がある。例えば、表2は、TDD構成設定0において、UE104がサブフレーム3で情報を送信した場合、当該送信のNAKが後続のLTEフレームのサブフレーム0で入来することを示している。表3は、サブフレーム0で受け取ったNAKにより、UEがサブフレーム4(NAKが受け取られた後の4つのサブフレーム)にてその再送を再スケジューリングすることを定めている。この関係は、サブフレーム3(オリジナルの送信を行われた)におけるRFビームパターン902とサブフレーム4(再送が生じたサブフレーム)におけるRFビームパターン902が同じである必要があることを意味している。これらのH−ARQテーブルが暗示する制約は全て、特定のU/D構成設定を有するTDDシステムにおいてRFビームパターン902の別個のセットを幾つ有することができるか、従って、RFビームパターン902においてどのような繰り返し率である必要があるかを決定付ける。得られる結果は、FDDシステムのように簡単なものではなく、4サブフレーム毎に繰り返す4つのRFビームパターンがある。
ビームパターンに対する全てのHARQ制約について表1、表2、及び表3を分析する前に、システムの別の態様は、ビームパターン902のセット数及びRFビームパターンを同じにする必要があるサブフレームに対して課せられる追加の制約について分析する必要がある。追加の制約はチャネル品質指標(CQI)測定値によって課すことができ、これは、これらの測定値を用いて、異なるRFビーム位置902においてUE104を位置付けることができることに起因する。本明細書で記載されるような、周期的スキャンRFビームシステムのRFビーム902におけるUE104の位置特定及び追跡に関する説明は、CQI測定値と、このビームフォーミング技術を利用するLTEシステムにおいてこれらCQI測定値をどのように用いるかについて明らかにする。
(チャネル品質指標(CQI))
変調符号化方式(MCS)を適応させることによりダウンリンク伝送を最適化できるようにするために、モバイル装置104は、PUCCH(物理アップリンク制御チャネル)又はPUSCH(物理アップリンク共用チャネル)上でチャネル品質指標(CQI)を送信しなければならない場合がある。CQIは、測定値を表す4ビットの結果である。測定値は、セル帯域幅の周波数範囲全体にわたることができ、或いは、当該周波数範囲の一部の部分集合にわたることができる。周波数範囲全体は、物理リソースブロックのセットに分割することができ、これらの集合は、セルに割り当てられた全RF帯域幅よりも小さい周波数範囲にわたってCQI測定値を行う目的の「サブバンド」として定義される。LTEシステムにおいて、サブバンドCQI測定値は、非周期的ベースで行うことができ、この場合、レポートは、PUSCHを介して送られる。周期的なワイドバンドCQI測定値は、PUCCHを用いて得られ、そのレポートをeNB102に送ることができる。
UE104がチャネル品質の測定を行ってCQI測定値を返すことをeNB102が要求するときには、eNB102は、コマンド情報(ダウンリンクコマンド情報(DCI)と呼ばれる)をUE104に送ることができる。FDDシステムにおいて、DCIがサブフレームnで送られた場合、QCI測定値は、サブフレーム(n+4)においてUEによりレポートされる。そして、アップリンク再送における(n+8)のHARQ制約を付加することは、FDDシステムが4サブフレーム毎に繰り返すRFビームパターン902の4つのセットを含むことを表すことができる。TDDシステムにおいて、DCIコマンドは、表2に示すサブフレーム、すなわち、ACK/NAKを送ることが許容される同じサブフレームにおいてeNB102により送るように制約することができる。UE104のCQI測定値レポートは、kサブフレーム後でeNB102に返され、ここでkは、表3に示される。UE104位置の決定アルゴリズムは、いわゆる非周期的CQIレポートを使用しており、このレポートは、PUSCHチャネル(すなわち、RFビーム内で)を介して返されるので、これは、DCIコマンドが送られるサブフレームとCQI測定値レポートを含む対応するサブフレームは、同じRFビームパターン902を生成する必要があることを意味している。
(TDDシステムにおけるRFビームパターン数の決定)
ここで表1、表2、及び表3における情報を用いて、特定のU/D構成設定を有するTDDシステムにおいて維持することができるRFビームパターン902の数、並びに同じRFビームパターン902を使用する必要があるサブフレームを決定することができる。制約は、UE104再送においてHARQが保存される必要があること、すなわち、オリジナル伝送のサブフレームと再送のサブフレームが同じRFビームを有する必要があることに基づいている。また、所与のサブフレームにおけるチャネル品質情報測定値のDCIと別のサブフレームにおけるCQIレポートは、それぞれのサブフレームにおいて同じRFビーム902カバレッジを有することが必要とすることができる。このステートメントの論理的根拠は、UE104が最初にセルにアクセスしたときにRFビーム902においてUE104を位置特定するため、及びセルエリア712をカバーするRFビーム902位置のセットにわたって移動する際にUE104を追跡するための本明細書で提示されるアルゴリズムから明らかである。表1、表2、及び表3における情報は、各TDD U/D構成設定1002について視覚化するための分析をより容易にするために以下の表に組み込まれる。
表4で用いる注記をここで説明する。各TDD U/D構成設定1002において、読み手の便宜上、図10からの構成設定が繰り返し使用される。構成設定上の横列は、UE104がアップリンク伝送を送ることができるサブフレームX(すなわち、何れかのUサブフレーム)と、これに対応するNAKが受け取られるサブフレーム(N)と、対応する再送が生じるサブフレーム(R)とを示すのに使用される。関連のサブフレームが先行するLTEフレーム(表4には2+LTEフレームが示されている)で生じた場合、これは、N{j(NAKにおいて、基準となる伝送は、前のLTEフレームにおけるサブフレームjである)又はR{j(再送において、オリジナル伝送は、前のLTEフレームのサブフレームjで生じた)で示される。ある事例(TDD構成設定6)において、再送は、2LTEフレーム前のオリジナル伝送に対するものであり、よって表記R{jが使用される。
構成設定の直ぐ下の横列は、CQI測定をもたらすためにeNB102がいつDCIコマンドを送ることができるかを示すのに使用される。表記dci−jは、DCIコマンドがサブフレームjで送られることを示すのに使用される(このことはサブフレームjにおいて既に示されており、よってこの部分は視覚の便宜上のことである)。対応するCQI測定結果は、eNB102に返され、CQI−jで表記されたサブフレームであり、この場合も同様に、対応するDCIコマンドが先行するLTEフレームにおいて生じる場合には、表記CQI−{jが使用される。

表4のデータは、以下のように分析され、特定のTDD U/D構成設定1002でサポートできるRFビーム902のセットの数、並びに同じRFビームパターン902を使用する必要があるサブフレームを決定する。表5の結果は、RFビームスキャンアンテナシステムを利用するLTE TDDシステムについての本開示における主要な制約を構成する。対応するLTE FDDシステムにおける制約は、RFビームパターン902が4msec毎に繰り返されることである。
表5:RFビームセットの数、及びLTE TDDシステムにおける同じRFビームカバレッジを必要とするサブフレーム





(周期的スキャンRFビームシステムのRFビームにおけるUEの位置特定及び追跡)
本開示は、RFビームフォーミング技法と併用してユーザを位置特定及び追跡する態様を記載している。特定のビームフォーミング技法は、1msec間隔などでN個のRFビーム902を同時に生成する。N個のRFビーム902は、LTEセルの全カバレッジエリア712のN個のサブエリアをカバーし、カバレッジエリア712は、ビームフォーミング技法を使用せずに、同じ全送信パワーを用いてLTEセルにより決定される。次の1msec間隔では、別のN個のRFビーム902が生成されて、N個のサブエリアの異なるセットをカバーする。このプロセスは、例えば、4msec(m=4の場合)後、セルカバレッジエリア712が4*N個のRFビーム902によってカバーされるまで、LTE周波数分割複信(FDD)システムにおいてm回繰り返すことができる。例えば、N=4とすると、16個のRFビーム902サブエリアが、FDDシステムにおけるセルエリア712全体をカバーする。図9を参照されたい。
図9に描かれたRFビームフォーミング技法は、他のビームフォーミング手法で行われたような、特定のユーザ装置(UE104)にRFビーム902を集束させていない。むしろ、RFビーム902は、各1msecで連続して生成され、FDDシステムにおいて4msec毎に同じRFビーム902サブエリアがカバーされる。図9において、非隣接のサブエリアの4つのセットが照射(送信のため)され、4つの連続した1msecの時間間隔にわたって集束(受信のため)される。
LTE無線システムにおいて、ダウンリンク伝送は、スケジューラーと呼ばれる基地局102内のソフトウェアによってスケジューリングすることができる。スケジューラーはまた、アップリンク伝送のための認可を与えることができる。このようにして、LTEエアインタフェースを介して利用可能な帯域幅は、スケジューラーによって決定される方式で異なる時間に異なるユーザに割り当てられる。
図9に概要が説明されたRFビームフォーミング技法が使用される際には、スケジューラーが各UEの現在位置を認知することが重要であり、その結果、特定の1msecの間隔において、この1msec間隔でRFサブシステムビームフォーミングにより集束されようとしている4つの位置のうちの1つにおける当該UE104にのみアップリンク伝送許可を与えることができるようにする。同様に、スケジューラーは、RFサブシステムビームフォーミング動作により照射されようとしている4つのRFビーム902サブエリアのうちの1つに位置していることが分かっているUE104に対してのみダウンリンク伝送をスケジューリングするようにする必要がある。
従って、RFビームフォーミング技法の効果的な使用を可能にするために、どのRFビーム902が現在のUE位置をカバーしているかをスケジューラーが認知することが必須とすることができる。解決する必要があるこの問題に対して2つの態様がある。1つは、UE104が最初にセルにアクセスしたとき(すなわち、LTEシステムへの初期アタッチ(Initial Attach)の間、又は近隣セルからセルへのハンドオーバーの間、或いは、UE104がIDLE状態から出て、現在のセルへの接続を再設定する間)に、UE104位置をカバーするRFビーム902を決定することである。この問題の第2の態様は、セルのRFサブシステムによって生成されたRFビーム902によりカバーされるサブエリアにわたってユーザが移動するときにUE104を追跡することである。本開示は、本技法を開発する優先順位を付ける目的で、及びRFビームフォーミング技法と共に使用するためUE104を位置特定し追跡するのに必要な教示を提供するために、これら2つの態様を扱う技法を開示した情報を提供している。
1つの実施例において、LTE時分割複信(TDD)システムでは、各LTEフレーム1002の10個の1msecサブフレームが、ダウンリンク伝送で使用するサブフレームのセットと、アップリンクで使用するサブフレームのセットとに分けられる。kアップリンクサブフレーム及びmダウンリンクサブフレームへのサブフレームの7つの異なる構成設定がある。図10を参照されたい。(「S」で表記されたサブフレームは、本明細書で提示されるUE位置アルゴリズムでは使用されない)。RFビームフォーミング技法がLTE TDDシステムで使用されるときには、UE104は、RFビーム902がUE104位置をカバーしたときのサブフレーム(すなわち、1msec間隔)においてアップリンク及びダウンリンク伝送をスケジューリングする必要がある。従って、RFビーム902内のUE104位置を決定する必要性とRFビーム902にわたってUE104位置を追跡する必要性は、LTE FDDシステムにおける必要性と同じである。しかしながら、FDDシステムにおけるように、4msec毎に繰り返すパターンを有するようにRFビーム902を設計するのではなく、RFビーム902パターンは、TDDシステム用に選択されたアップリンク/ダウンリンク構成設定の何れにおいてもTDDシステムにおいては10msec毎に繰り返す。RFビーム902パターンが同じとすることができる各TDD構成設定1002におけるサブフレームの例示的なリストである表6を参照されたい。本明細書で記載されるように、各TDD U/D構成設定において、RFビームパターンをU/Dサブフレームに割り当てるための7つの異なる許容可能な動作モードが存在する。従って、サブフレームのセット数は、所与のTDD構成設定1002において持続できる4ビームパターンの異なるセットの数を示している。
表6:各TDD構成設定においてサポートされるRFビームパターンのセット数
(チャネル品質指標)
変調符号化方式(MCS)を適応させることによりダウンリンク伝送を最適化できるようにするために、モバイル装置104は、物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)又は物理アップリンク共用チャネル(PUSCH)上でチャネル品質指標(CQI)を送信しなければならない場合がある。CQIは、測定値を表す4ビットの結果である。測定値は、セル帯域幅の周波数範囲全体にわたることができ、或いは、当該周波数範囲の一部の部分集合にわたることができる。周波数範囲全体は、物理リソースブロックのセットに分割することができ、これらの集合は、セルに割り当てられた全RF帯域幅よりも小さい周波数範囲にわたってCQI測定値を得る目的の「サブバンド」として定義される。LTEシステムにおいて、サブバンドCQI測定値は、非周期的ベースで行うことができ、この場合、レポートは、PUSCHを介して送られる。周期的なワイドバンドCQI測定値は、PUCCHを用いて得られ、そのレポートをeNB102に送ることができる。
UE104がチャネル品質の測定を行ってCQI測定値を返すことをeNB102が要求するときには、eNB102は、コマンド情報(ダウンリンクコマンド情報(DCI)と呼ばれる)をUE104に送る。FDDシステムにおいて、DCIがサブフレームnで送られた場合、QCI測定値は、サブフレーム(n+4)においてUE104によりレポートされる。TDDシステムにおいて、DCIコマンドは、ダウンリンク伝送に使用されるサブフレームのサブセットにおいてeNB102により送るように制約される。UE104のCQI測定値レポートは、kサブフレーム後でeNB102に返され、ここでkはTDDアップリンク/ダウンリンク構成設定1002に依存し、(n+k)はTDDシステムにおけるアップリンク伝送に合わせて構成されたサブフレームである。
(ランダムアクセス、ハンドオーバー、又はサービスリクエスト後にUE位置を見つけるためのCQIベースのアルゴリズム)
FDDシステムにおけるUE104の初期位置決定
eNB102システムは、ランダムアクセス(RA)手続きを介して、ハンドオーバー手続きを介して、或いは、サービスリクエスト手続きを介してセルカバレッジエリア712におけるUE104の存在を認識することができ、ここでUE104は、セルを介して接続されるようになる。このUE104にビームフォーミング手法を使用できるようにするために、FDDシステムにおける16個のRFビーム902のうちの1つにおける現在のUE104位置を決定することが必要とすることができる。以下のアルゴリズムは、CQI測定値を使用して、RFビーム902内のUE104位置を決定する。RF環境が大部分のマルチパス成分を含む場合、CQI測定値を使用してダウンリンク伝送のためのRFビームを決定することができ、SRS測定値(以下で開示される)を用いて、UEによるアップリンク伝送のためのRFビームを決定することができる。
実施形態において、eNB102がUE104にRA認可を送った直後に衝突(contention)が存在しない場合、eNB102のMAC(媒体アクセス制御)ソフトウェアは、UE104にサブバンドCQI値の非周期的レポートを提供させるように4つの連続するサブフレーム(すなわち、サブフレームn、(n+1)、(n+2)、及び(n+3))の各々においてコマンドを送ることができる。(衝突が存在する場合、コマンドは、コンテンションが解消された後、すなわち、eNB102がPDSCH上でコンテンション解除メッセージ(Contention Resolution message)を送った後に送信される。)eNB102のMAC及びPHY(物理レイヤ)ソフトウェアは、測定サブバンドの選択されたセットが測定サブフレームの各々の送信ビーム信号の各々に含まれるように構成して、あらゆる送信ビームが照射されたビームエリア902上に集束したサブバンドからの送信エネルギーを確実に有するようにすることができ、すなわち、UE104が照射ビームエリア902内にある場合には、構成されたサブバンドの所望のCQI測定を行うことができる。これらの非周期的測定値は、UE104のPUSCHを介して返される。サブフレームnにて測定が行われる場合、FDDシステムにおいてサブフレーム(n+4)においてレポートが返される。
eNB102のPHY及びMACソフトウェアは、レポートするサブフレーム間隔の各々において4つの受信ビームストリーム(n+4)、(n+5)、(n+6)、及び(n+7)の各々におけるUE PUSCH測定値を探し出す。受信ビーム902は、非隣接のエリアをカバーする(図9参照)。このことは、UE104の測定レポートが、一般的には1つだけのサブフレームにおいて、及び当該サブフレームの1つの受信ビーム902信号のみで受け取られるべきであることを意味している。但し、eNB102が、1つよりも多くのレポートしているサブフレームにおいて、当該サブフレームの各々における1つの受信ビーム902のデータストリームにて測定レポートを受け取ることも可能である。この状況は、UE104がRFビーム902位置エリア間の境界上にある場合に起こる。この場合、MACは、最良のCQI値を有する測定値を選択する(又は同じである場合には測定値の1つを選び出す)ことができる。MACは、16個のビーム902位置のどれがUE104を包含するかを決定するために、サブフレームと、UE104CQI測定レポートを包含する受信ビーム902信号とを記載することができる。この位置は、現在のUE104位置(すなわち、UE104にユーザプレーン送信を送る際、又は非マルチパスRF環境においてアップリンク伝送のためUE104をスケジューリングする際にeNB102が用いることができる位置)として記録される。
(TDDシステムにおけるUE初期位置決定)
FDDシステムにおける手法と同様の手法を用いて、UE104が最初にTDDシステムにアクセスしたときのRFビーム902内のUE104の位置を決定することができる。TDD U/D構成設定1002(図10を参照)に応じて、eNB102がUEにRA認可を送った直後にコンテンションが存在しない場合、又はRAコンテンション発生時にコンテンションが解除された後、eNB102のMACソフトウェアは、特定のTDD U/D構成設定1002において異なるRFビーム902パターンが発生し、DCIコマンドを送信することができるサブフレームのセットの各々において次の最初のサブフレームにコマンドを送ることができる。表4を参照されたい。このコマンドにより、UE104は、サブバンドCQI測定の非周期的レポートを行うようになる。eNB102のMAC及びPHYは、DCIコマンドがUE104に送信されるサブフレームの送信ビーム902信号の各々に含まれるように構成することができる。この手法により、あらゆる送信ビーム902が照射されたビームエリア902上に集束したサブバンドからの送信エネルギーを確実に有するようにし、すなわち、UE104が照射ビームエリア902内にある場合には、構成されたサブバンドの所望のCQI測定を行うことができる。(Sサブフレームは、RFビーム902エリアにおけるUE104の位置を特定する目的で非周期的チャネル品質測定を行うためにこれらのコマンドを送信するのには使用されなくてもよい。)
これらの非周期的測定値は、UEのPUSCHを介して返される。TDD U/D構成設定1002に応じて、DCIを送信して非周期的測定を行うのに使用することができるサブフレームが制約される。図10を参照されたい。よって、サブフレームnにおいて測定が行われる場合には、レポートは、通常のハイブリッドARQ動作を使用するTDDシステムにおけるサブフレーム(n+k)において返される。nとすることができる値及び対応する値kは、TS 36.213 a40で指定される。一例として、UE104がサブフレーム2においてセルにアクセスし、使用されるTDD U/D構成設定1002が構成設定0であるとする。表6及び図10に挙げた構成設定0の値を用いて、eNB102のMACは、サブフレーム5においてDCIコマンドを送信し、サブフレーム9においてレポートを受け取る。eNB102のMACはまた、次のLTEフレームのサブフレーム0においてDCIコマンドを送信し、当該LTEフレームのサブフレーム4においてレポートを受け取る。
eNB102のPHY及びMACは、TDD U/D構成設定1002に応じて、レポートするサブフレーム間隔の各々において4つの受信ビーム902ストリームの各々におけるUE104 PUSCH測定値を探し出す。受信ビーム902は、可能であれば(構成設定5又は6の場合、あらゆるU又はDサブフレームにおいて、RFビーム902の1つだけのセットが繰り返され、よって、RFビーム902エリアの一部は、互いに隣接する必要がある場合がある)、非隣接のエリアをカバーする。このことは、UE104の測定レポートが、一般的には1つだけのサブフレームにおいて、及び当該サブフレームの1つの受信ビーム902信号のみで受け取られるべきであることを意味している。但し、eNB102が、1つよりも多くのレポートしているサブフレームにおいて、及び/又は当該サブフレームの各々における1つよりも多い受信ビーム902のデータストリームにて測定レポートを受け取ることも可能である。この状況は、UE104がRF位置エリア902間の境界上にある場合に起こる。この場合、MACは、最良のCQI値を有する測定値を選択する(又は同じである場合には測定値の1つを選び出し、及び/又は最良のCQI値を有するレポートが1つよりも多い受信RFビーム信号で受け取られる場合には、受信RFビーム902信号の1つを選び出す)ことができる。MACは、ビーム902位置のどれがUE104を包含するかを決定するために、サブフレームと、UE104CQI測定レポートを包含する受信ビーム902信号とを記載することができる。この位置は、現在のUE104位置(すなわち、UE104にユーザプレーン送信を送る際、又はRF環境がマルチパス送信により影響を受けないときにアップリンク伝送のためUE104をスケジューリングする際にeNB102が用いることができる位置)として記録される。
(UE位置を追跡するためのCQIベースのアルゴリズム)
FDDシステムにおけるUE位置追跡
ランダムアクセス手続き、又はハンドオーバー手続き、又はサービスリクエスト手続きを完了した後にUE104位置が決定されると、UE104は、同じセルカバレッジエリア712内で別のRFビーム902位置に移動した際に追跡される必要がある。以下のアルゴリズムは、CQIレポートを使用して、FDDシステムにおいてセルカバレッジエリアに重なるRFビーム902位置のセットにわたってUE104を追跡する。
値k(数百msec、例えば、2000msec間隔でK=20)は、UE104位置の周期的チェックのためにプロビジョニングすることができる。eNB102のMACは、FDDセルへの初期アクセスの場合に上記で指定したアルゴリズムと同様のCQIベースのUE104位置決定アルゴリズムを実施することができる。従って、コマンドをUE104に送り、4つの連続するサブフレームn、(n+1)、(n+2)、及び(n+3)における非周期的CQIレポートを実施することができる。従って、UE104測定レポートは、サブフレーム(n+4)、(n+5)、(n+6)、及び(n+7)においてPUSCHを介して送信される。ランダムアクセス手続きの完了時のUE104位置決定の場合と同様に、eNB102のMACにより、測定用に選択されたサブバンド物理リソースブロック(PRB)が測定ダウンリンクの各々の送信ビーム信号の各々に確実に含まれるようにする。eNB102のPHY及びMACは、レポートするサブフレーム間隔の各々において4つの受信ビームストリーム902(n+4)、(n+5)、(n+6)、及び(n+7)の各々におけるUE104 PUSCH測定値を探し出す。受信ビーム902は、非隣接のエリアをカバーする。このことは、UE104の測定レポートが、一般的には1つだけのサブフレームにおいて、及び当該サブフレームの1つの受信ビーム902信号のみで受け取られるべきであることを意味している。MACは、ビーム902位置のどれがUEを包含するかを決定するために、サブフレームと、受信ビーム信号とを記載することができる。
何れかのサブフレームにおいてRFビームが非隣接エリアをカバーするので、eNB102のMACは、何れかの所与のレポートサブフレームにおいて1つだけの受信ビーム902ストリームからの測定値を回収すべきである。しかしながら、UE104が2つ又はそれよりも多くのRFビーム902位置間の境界上にある場合には、eNB102のMACは、測定レポートサブフレームの2、3、又は4つ全ての各々において測定レポートを受け取ることができる。MACは、UE104に割り当てられた一時データセットにおけるUE104の位置又は複数の位置(最大4つ)を記録する。現在のUE104位置が今受け取った測定レポートを介して決定されたもののうちの1つではない場合、及び1つよりも多いUE位置が決定された場合、MACは、最良のCQI値に関連するUE104位置を選択し、これに応じて現在のUE104位置を更新する。現在のUE104位置が今レポートされたもののうちの1つである場合、又は1つだけレポートされた場合には、現在のUE104位置は、この現時点では更新されない。
現在のUE104位置がこの時点で更新されるかどうかに関わらず、単一のUE104位置が決定されるまで、Hmsec間隔で非周期的CQIレポートが繰り返され(20msec間隔の設定数、例えば、500ms毎の非周期的測定を行うためにH=25)、これはM(プロビジョニング値)の連続するH*20msec間隔において変更されない。Kmsec期間のUE104チェック間隔が、レポートから決定されたUE104位置がM個の連続レポートで固定されたままとなる前に起こった場合には、Kmsec期間の位置チェックはこのUE104において実施されず、M個の連続した固定UE104位置決定のチェックは、H*20msecレートで継続される。
UE104位置決定が、M個の連続した非周期的レポートのインスタンスにて固定されたままである場合には、変化した場合にUE104位置情報を更新し、CQIベースの位置チェック手続きのH*20msec実行をキャンセルし、このUEでのKmsecのUE104位置チェック手続きを再開する。4つの連続するサブフレームCQI測定手続きのこの繰り返しは、UE104がRFビーム902によって照射される異なるカバレッジエリアの境界上にあるか、又はRFビーム902位置間を周期的に移動する事例を処理する。(注記:サブバンドCQI測定間隔は1サブフレーム、すなわち、UE104が非周期的CQI測定を行うようコマンドを受け取ったサブフレームである。)
(TDDシステムにおけるUE位置追跡)
FDDシステムの場合と同様の手法を用いて、UE104がTDDシステムのセルカバレッジエリア712にわたって移動したときのRFビーム902内のUE104位置を追跡することができる。
値K(数百msec、例えば、2000msec間隔でK=20)は、UE104位置の周期的チェックのためにプロビジョニングされる。eNB102のMACは、TDDセルへの初期アクセスの場合に上記で指定したアルゴリズムと同様のCQIベースのUE104位置決定アルゴリズムを実施することができる。従って、コマンドをUE104に送り、DCIコマンドを送ることができる非Sのサブフレームにおいて非周期的CQIレポートを実施し、ここでRFビームパターンの異なるセットが生成されるサブフレームのセットの各々から単一のサブフレームが選択されて、非周期的CQI測定を開始し、Sサブフレームはこの目的では使用されない。従って、送信されるDCIコマンドの数は、特定のTDD U/D構成設定1002(図6を参照)で生成されるRFビーム902のセットの数に等しい。従って、UE104測定レポートは、セルに対して実際に特定のTDD構成1002に適切なサブフレームにおいてPUSCHを介して送信される。所与のサブフレームにおけるTDDシステムでカバーされる受信RFビームエリア902は、非隣接である場合、又は非隣接ではない場合がある。このことは、UE104の測定レポートが、一般的には1つだけのサブフレームにおいて、及び当該サブフレームの1つの受信ビーム902信号のみで受け取られるべきであることを意味している。但し、eNB102が、1つよりも多くのレポートしているサブフレームにおいて、及び/又は当該サブフレームの各々における1つよりも多くの受信ビーム902のデータストリームにおいて測定レポートを受け取ることも可能である。レポートが1つだけのサブフレームにおいて、及び1つだけの受信RFビーム902信号で受け取られる場合には、MACは、RFビーム902位置のどれがUE104を包含するかを決定するために、サブフレームと、受信ビーム902信号とを記載することができる。
しかしながら、UE104が2つ又はそれよりも多くのRFビーム902位置間の境界上にある場合には、eNB102のMACは、測定レポートサブフレームの各々において、及び/又はレポートサブフレームの1つ又はそれ以上の1つよりも多い受信RFビーム902信号において測定レポートを受け取ることができる。MACは、UE104に割り当てられた一時データセットにおけるUE104の位置又は複数の位置を記録する。現在のUE104位置が今受け取った測定レポートを介して決定されたもののうちの1つではない場合、及び1つよりも多いUE位置が決定された場合、MACは、最良のCQI値に関連するUE104位置を選択し、これに応じて現在のUE104位置を更新する。現在のUE104位置が今レポートされたもののうちの1つである場合、又は1つだけレポートされた場合には、現在のUE104位置は、この現時点では更新されない。
現在のUE104位置がこの時点で更新されるかどうかに関わらず、単一のUE104位置が決定されるまで、Hmsec間隔で非周期的CQIレポートが繰り返され(20msec間隔のプロビジョニング数、例えば、500ms毎の非周期的測定を行うためにH=25)、これはM(プロビジョニング値)の連続するH*20msec間隔において変更されない。Kmsec期間のUE104チェック間隔が、レポートから決定されたUE104位置がM個の連続レポートで固定されたままとなる前に起こった場合には、Kmsec期間の位置チェックはこのUE104において実施されず、M個の連続した固定UE104位置決定のチェックは、H*20msecレートで継続される。
UE104位置決定が、M個の連続した非周期的レポートのインスタンスにて固定されたままである場合には、変化した場合にUE104位置情報を更新し、CQIベースの位置チェック手続きのH*20msec実行をキャンセルし、このUE104でのKmsecのUE104位置チェック手続きを再開する。4CQI測定手続きのこの繰り返しは、UE104がRFビーム902によって照射される異なるカバレッジエリアの境界上にあるか、又はRFビーム902位置間を周期的に移動する事例を処理する。(注記:サブバンドCQI測定間隔は1サブフレーム、すなわち、UE104が非周期的CQI測定を行うようコマンドを受け取ったサブフレームである。)
(LTEシステムにおけるサウンディング基準信号)
LTE規格は、アップリンク方向で任意選択のサウンディング基準信号(SRS)を定める。SRSは、既知のシーケンスを用いて、及びeNB102のMACソフトウェアによって割り当てられたPRBのセットを用いてUE104により送信される。SRSは、UE104がユーザデータを送信していないときにスケジューリングすることができ、一般的に、アップリンクチャネル状態の推定を行うのに使用される。eNB102のMACは、2サブフレームほどの短い周期でSRSの周期的送信をスケジューリングすることができる。eNB102のMACはまた、単一の非周期的SRS送信をスケジューリングすることができる。SRSは、eNB102にて検出され、PHYレイヤによって処理される。PHYレイヤは、MACレイヤに対して、SRS用に割り当てられたリソースブロック当たりの受信SRS信号対ノイズレベルをレポートする。Femto Forum,Doc.No.FF_Tech_003_v1.11 ページ104、2010年を参照。
(ランダムアクセス後、ハンドオーバー後、又はサーバリクエスト後にUE位置を見つけるためのSRSベースのアルゴリズム)
FDDシステムにおけるUE初期位置決定
FDDシステムにおけるUE104位置決定アルゴリズムは、CQIレポートを用いた場合と同様に動作することができるが、但し、eNB102のMACコマンドがUE104に4つの連続したサブフレームにおいてCQI測定を行わせるのではなく、UE104に4つの連続したサブフレームの各々においてSRSを送るようにコマンドする点で相違する。これらは非周期的SRS伝送である。各SRS伝送は、セル指定パラメータによって全てのUE104について定義されたサブフレームオフセットにおいて送信される。eNB102にて受け取られたSRS伝送は、UE104位置をカバーするRFビーム902を決定するために、CQI測定値がeNB102にて使用される方法と同様の方式で用いることができる。
(TDDシステムにおけるUE初期位置決定)
TDDシステムにおけるUE104位置決定アルゴリズムは、CQIレポートを用いた場合と同様に動作することができるが、但し、eNB102のMACにDCIコマンドを送信させて、UE104がCQI測定を行わせるようにするのではなく、DCIコマンドは、SRS伝送を送るようになる点で相違する。コマンドは、特定のTDD U/D構成設定1002において異なるRFビーム902パターンが発生し、DCIコマンドを送信することができるサブフレームのセットの各々において次の最初のサブフレームにおいて送信される。表4を参照されたい。このコマンドにより、UE104は、DCIコマンドにおいて指定されたPRBにおいて、及びDCIコマンドが受け取られたサブフレームに対応するUサブフレームにおいて非周期的SRS伝送を送ることになる。各SRSは、セル指定パラメータによって全てのUE104について定義されたサブフレームオフセットにおいて返される。eNB102にて受け取られたSRS伝送は、UE104位置をカバーするRFビーム902を決定するために、CQI測定値がeNB102にて使用される方法と同様の方式で用いることができる。
(UE位置を追跡するためのSRSベースのアルゴリズム)
FDDシステムにおけるUE位置の追跡
FDDシステムにおけるUE104位置追跡アルゴリズムは、CQIレポートを用いた場合と同様に動作することができるが、但し、eNB102のMACコマンドがUE104に4つの連続したサブフレームにおいてCQI測定を行わせるのではなく、UE104に4つの連続したサブフレームの各々においてSRSを送るようにコマンドする点で相違する。コマンド及びレポートは、FDDシステムにおいて本明細書で概略が示されたCQIベースの追跡手続きにおいて定義される時間周期値に従って生成される。これらは、非周期的SRSレポートである。各SRSレポートは、セル指定パラメータによって全てのUE104について定義されたサブフレームオフセットにおいて返される。eNB102にて受け取られたSRS伝送は、UE104位置をカバーするあるRFビーム902からUE104位置をカバーする別のRFビーム902に移動するときにUE104を追跡するために、CQI測定値がeNB102にて使用される方法と同様の方式で用いることができる。
(TDDシステムにおけるUE位置追跡)
TDDシステムにおけるUE104位置追跡アルゴリズムは、CQIレポートを用いた場合と同様に動作することができるが、但し、eNB102のMACコマンドがUE104にCQI測定を行わせるようDCIコマンドを送るのではなく、DCIコマンドは、SRS伝送を送ることになる。コマンドは、特定のTDD U/D構成設定1002において異なるRFビーム902パターンが発生し、DCIコマンドを送信することができるサブフレームのセットの各々において次の最初のサブフレームにおいて送信される。表4を参照されたい。このコマンドにより、UE104は、DCIコマンドにおいて指定されたPRBにおいて、及びDCIコマンドが受け取られたサブフレームに対応するUサブフレームにおいて非周期的SRS伝送を送るようになる。各SRSは、セル指定パラメータによって全てのUE104について定義されたサブフレームオフセットにおいて送信される。eNB102にて受け取られたSRS伝送は、UE104位置をカバーするあるRFビーム902からUE104位置をカバーする別のRFビーム902に移動するときにUE104を追跡するために、CQI測定値がeNB102にて使用される方法と同様の方式で用いることができる。
(無線ネットワークにわたるリアルタイムイベントサービスの効率的な配信)
リアルタイムイベントサービス1502は、同じ情報コンテンツ(例えば、ビデオ及びオーディオ)を複数のユーザに同時に配信するサービスである。実施例として、一般教書演説の配信が挙げられる。イベントは、リアルタイムで生じる必要はなく、すなわち、同じコンテンツを同時に視聴するユーザに事前に記録されたTV番組を配信することは、このタイプのサービスの別の実施例を構成する。図1に示すアーキテクチャを用いてリアルタイムイベントサービスを提供することは、困難な場合がある。典型的な配備において、特定の地理的領域に対するカバレッジを提供するおよそ600のeNB102要素が存在することができる。現行のアーキテクチャ(すなわち、図1)を用いた無線ユーザの事例では、このことは、これらのデータストリームを配信するサーバ124に各エンドユーザ104が接続し、データストリームは、他のエンドユーザへの配信とは独立して、サーバ124から各エンドユーザに送ることができることを意味することができる。LTE無線ユーザ104がサービスを受け取る場合の状況が、図12に描かれている。リアルタイムイベントサーバ124は、各無線ユーザに対して個別の接続を維持することができ、よって、リアルタイムイベントサーバ124においては6つの接続、並びにビデオ用の6つの独立パケット伝送及びオーディオ用の6つの独立パケット伝送が必要とすることができる点に留意されたい。また、PGW114は、SGW110要素への6つのビデオストリーム及び6つのオーディオストリームの配信を処理することができ、SGW110要素は、個々のLTEユーザ104にサービスを提供するeNB102要素に6つのビデオストリーム及び6つのオーディオストリームを配信することができる点に留意されたい。最後に、各LTE eNB102要素は、当該eNBを介してシステムにアクセスするエンドユーザ104に個別のビデオ及びオーディオストリームを配信する。従って、図12に示す実施例において、あるeNB102は、3人のユーザ104に対するパケットの無線配信を処理することができ、別のeNB102は、2人のユーザ104に対してパケットの無線配信を行い、第3のeNB102は、1人のユーザ104に対してパケットの無線配信を行うことができる。
ビデオデータストリームレートが500kbps(標準レート)であり、オーディオストリームレートが32kbps(標準レート)である場合、図12の実施例は、6つの独立した接続を処理し、これらエンドユーザに約3Mbpsで送信するリアルタイムイベントサーバ124を有することになる。同様に、PGW114及びSGW110は、同様のレートのパケット転送を処理することができる。これらのレートは、現行のサーバ及び無線ネットワーク要素の能力内に十分ある。しかしながら、このサービスの6人のユーザは、単に実施例に過ぎない。現実の状況では、リアルタイムイベント(例えば、TV番組、スポーツイベント、政治イベント)を同時に視聴する、600のeNB102要素にわたって分布した60,000人のユーザ104を有することができる。図1のアーキテクチャでは、リアルタイムイベントサーバ124は、60,000のユーザ接続をサポートし、60,000×500kbps、すなわち30Gpbsの総合データ転送レートを配信することが必要となる可能性がある。このレートは、現行のサーバ124の能力を遙かに上回る。各サーバでの伝送レートを管理可能な値にするために、複数のサーバ124(例えば、10個のサーバ124)を利用することが必要となる可能性がある。同様に、複数のサーバ124を利用すると、各サーバでのユーザ接続数は、恐らくは、サーバ当たりに6,000という、より管理可能な値にまで低減することができる。このサービスを60,000人の同時ユーザに配信するために約10個のリアルタイムイベントサーバ124を配備することの経済的影響は、サービスプロバイダにとって好ましいものではない可能性がある。
PGW114での状況は、容易には改善することはできない。地理的に広大な領域にサービスを提供する多数のPGW114要素を配備することは経済的ではなく、このリアルタイムイベントサービスにおいて60,000人の無線ユーザ104にサービスを提供する場合、PGW114は、30Gbpsの中継という極めて困難な課題を扱う必要があり、これは、図1のアーキテクチャを用いて莫大な費用を使ってしか解決することができない。SGW110要素に関する状況は、PGW114要素ほどは悪くなく、これは、実際には、ある領域における600個のeNB102要素のサブセットにサービスを提供する複数のSGW110要素が存在することに起因する。eNB102要素において、各eNB102要素は、セルを通じて接続されたおよそ100人のユーザ104の各々にサービスを配信しなければならず、従って、各eNB102要素は、LTEエアインタフェース上で50Mbpsの配信を処理しなければならない。この値は、現行のLTE eNB102要素の能力を僅かに上回る可能性があるが、図9に提示したAPNビームフォーミングRFシステムの能力内に十分あるものとすることができる。しかしながら、その結果として、各eNB102は、SGW110要素からユーザに向けのパケットを受け取るためにバックホール112インタフェース上で50Mbps利用をサポートすることが必要となる可能性がある。この値は、各eNB102で解決するには問題があり、コスト高となる可能性がある。LTE無線ネットワークにわたって一様に解決されない場合には、LTE無線ネットワークにアクセスするのにどのeNB102が使用されるかによってユーザ体験が損なわれる。
上記のことから、リアルタイムイベントサービス(商用TVサービス配信を含む)を無線ユーザに提供することに伴う問題は、リアルタイムイベントサーバ124にて必要とされる接続数、リアルタイムイベントサーバ124及びPGW114要素にて必要とされるデータ伝送レート、並びに二次的には、SGW110にて必要とされるリアルタイムデータ伝送レート、及び各eNB102要素へのバックホール112インタフェース上で用いられる通信容量を含むことができる。
(効率的で経済的なリアルタイムイベント配信のアーキテクチャ)
LTEネットワークにおけるリアルタイムイベントサービスの経済的配信に関連する課題は、最適サーバ202及び204の能力を増強するために配信されるPublish/Subscribe(P/S)アーキテクチャコンセプトがAPN無線ネットワークに導入される場合に解決することができる。図13は、コンピュータノード1302のセット上にPublish/Subscribeブローカープログラム1304を配備するアーキテクチャを示している。1又はそれ以上のP/Sブローカー134は、各コンピュータノード1302で接続されると予想されるエンティティの数に応じて、各コンピュータノード1302上に配備することができる。各通信エンティティ(すなわち、ユーザデバイス又はサーバ)は、P/Sブローカーアーキテクチャのサービスを受けるために単一のP/Sブローカー1304に接続することができる。エンドポイントは、このアーキテクチャにおいては互いに直接接続されない。特定のデータストリームを含むパケットは、トピックと呼ばれるタグにより識別することができる。トピックストリーム内のパケットは、イベントと呼ぶことができる。図13において、ノード1 1302にてP/Sブローカー1304に接続された1つのエンティティ1308は、パケットのストリームをパブリッシュすることができ、ここでパブリッシャ1308は、各パケットにストリームトピックを挿入する。その一方で、10個の他のユーザ1310(すなわち、エンドユーザデバイス、又は他のコンピュータ上で実行されるプログラム)は、以前にこのトピックをサブスクライブしていたものとすることができる。これらのユーザ1310は、付加ノード1302上で動作するP/Sブローカー1304に接続される何れの場合においても、図13に示される3つのコンピュータノード1302にわたって分散することができる。
P/Sブローカー1304ネットワークは、所与のトピックをサブスクライブしていた全ての宛先にパブリッシュパケットを配送するよう設計される。P/Sブローカー1 1304は、固有ノード1 1302内でパケットをP/Sブローカー2 1304に配信することを認識しており、また、パブリッシュトピックにサブスクライブしていたブローカーに直接接続された2つのエンティティ1310にパケットを配信することを認識している。P/Sブローカー2 1304は、ノード2 1302上のP/Sブローカー3 1304に及びノード3 1302上のP/Sブローカー5 1304上にパケットを配信することを認識しており、また、パブリッシュトピックにサブスクライブしていたブローカーに直接接続された2つのエンティティ1310にパケットを配信することを認識している。P/Sブローカー5 1304は、パブリッシュトピックにサブスクライブしていた3つの直接接続のエンティティ1310にパケットを配信することを認識している。P/Sブローカー3 1304は、P/Sブローカー4 1304に、及びパブリッシュトピックにサブスクライブしていた2つの直接接続のエンティティ1310にパケットを配信することを認識している。最後に、P/Sブローカー4 1304は、パブリッシュトピックにサブスクライブしていた単一の直接接続のエンティティ1310にパケットを配信することを認識している。パブリッシャは、1つのパケットを送信し、P/Sブローカーネットワークは、必要とされるときはいつでもパケット複製を処理する。各パケットは、必要とされる範囲に対してのみ各P/Sブローカー1304にて複製される。従って、P/Sブローカーネットワークは、パケット複製作業を効率的な方法で分散する。
Publish/Subscribe(P/S)ブローカー1304の分散セットは、図2に示される最適サーバ202、204のセット上で動作するよう設定することができ、ここでP/Sブローカー1304は、Publish/Subscribe通信パラダイムを使用して、パケットストリームをパブリッシュするエンティティ1308と、当該ストリームトピックからパケットを受け取るようサブスクライブした全てのエンティティ1310との間でパケットを効率的にルーティングすることができる。図14の例示的な展開図を参照されたい。
本明細書で上述されたように、UE104専用ベアラー312をリダイレクトし、通常のSGW110エンドポイントではなく、ローカルOptServereNB308をエンドポイントとして有するようにするのに用いることができる技術が記載されている。図14における各UE104が、サービングeNB102に関連するOptServereNB308もリダイレクトされたベアラーを介して接続される場合には、UE104は、当該コンピュータ上で実行されるP/Sブローカー1304プログラムに接続することができる。図14において、P/Sブローカー1304プログラムはまた、LTE無線ネットワークから遠隔にあり、インターネットにおいて位置付けることができるサーバ124上で実行することができる。図14の全てのP/Sブローカー1304は、Publish/Subscribeブローカーネットワークインフラストラクチャ内に相互接続することができる。
インターネットを介してリモート接続されたサーバ124が、リアルタイムイベントサービス1502を提供する場合、図14に示すP/Sブローカー1304ネットワーク構成は、図1の従来のアーキテクチャを用いて配信するときにこのサービスを提供する際に生じた問題が解消されたことが分かる。本明細書で上記に説明されたベアラーリダイレクション技術と共にPublish/Subscribeブローカーアーキテクチャを用いて得ることができる結果について図15を参照されたい。
ここで、リアルタイムイベントサービス1502を無線ユーザ104に提供する際の問題に関連する上述の課題について解決されたことが分かる。リアルタイムイベントデータストリームを生成するエンティティ1502は、1つのP/Sブローカーに接続され、エンドユーザ104デバイスはP/Sブローカーには直接接続されない。60,000のユーザへの同時接続を維持する課題は、単一接続(リアルタイムイベントサービスに加えて、他のサービスを配信するのにも使用することができる)を維持することに帰着することが分かる。更に、リアルタイムイベントサービスアクセスプログラム1502は、P/Sブローカーネットワークに送信するためにビデオタイムフレーム当たりに1つのビデオパケットと、オーディオタイムフレーム当たりに1つのオーディオパケットとを生じさせるので、このプログラムは、60,000の同時エンドユーザ104に送信するために、ビデオタイムフレーム当たりに60,000のビデオパケットとオーディオタイムフレーム当たりに60,000のオーディオパケットとを生じさることはもはや必要ではないことが分かる。パケット複製は、必要なときにはP/Sブローカーネットワークによって実施されることが分かる。1つのリアルタイムイベントサーバ124は、60,000の同時ユーザへのサービス配信を処理することができ、リアルタイムイベントサーバ124が多数あることはもはや必要ではないことを明らかにすることができる。従って、このサービスを配信することの経済的影響は、現行の無線ネットワークアーキテクチャを用いた場合と比べて改善されることを明らかにすることができる。従って、このサービスを配信することの経済的影響は、現行の無線ネットワークアーキテクチャを用いた場合と比べて改善されたことが分かる。
更に、ここではインターネット及びロングホールネットワークが、各タイムフレーム当たりに60,000ではなく、ビデオタイムフレーム当たりに1つのパケットとオーディオタイムフレーム当たりに1つのオーディオパケットとを伝送することが分かる。従って、ロングホールネットワークの帯域幅利用は、30Gbpsから500kbpsまで、60,000分の1に低減されたことが分かる。
eNB102要素に関連してOptServerPGW304及びOptServereNB308サーバが存在することに起因して、このサービスにおいてパケットをルーティングする際にPGW114は関係しないことが分かる。PGW114の通信容量は、他のサービスを配信するために保持することができる。パケットは、OptServerPGW304上のP/Sブローカー1304によって、リアルタイムイベントサービスデータストリームにサブスクライブしたUE104を有するOptServereNB308サーバの各々上のP/Sブローカー1304にルーティングされる。図15における状況を図12から推定された状況(60,000ユーザに)に関連付けるために、600のeNB102要素の各々は、リアルタイムイベントサービスにサブスクライブした100のUE104を有すると仮定される。従って、OptServerPGW304上のP/Sブローカー1304は、ビデオタイムフレーム当たりに1つのパケットとオーディオタイムフレーム当たりに1つのオーディオパケットとを600回複製し、これらパケットの各々を1つのOptServereNB308サーバに転送する。以上のことから、OptServerPGW304での伝送レートは、600×500kbps、すなわち300Mbpsであり、現行のサーバコンピュータによって適度に処理できる値であることが分かる。更に、LTEバックホールネットワークを介して各OptServereNB308への伝送レートは、現行のアーキテクチャを用いて必要とされる500Mbpsではなく、500kbpsであり、100分の1に低減されていることが分かる。
また、OptServerPGW304によって300Mbpsでリアルタイムイベントサービスパケットを配信する必要性は、PGW114に関連する1つよりも多いサーバインスタンスを有することにより低減できることも認められる。例えば、5つのOptServerPGW304インスタンスが配備され、各々が600のOptServereNB308サーバのうちの120をカバーする場合には、リアルタイムイベントサービスを配信するのに各OptServerPGW304インスタンスに対して必要とされるデータ転送レートは、60Mbpsまで低減される。
各OptServereNB308において、P/Sブローカー1304は、OptServerPGW304上で動作しているP/Sブローカー1304からビデオタイムフレーム当たりに1つのビデオパケットと、オーディオタイムフレーム当たりに1つのオーディオパケットとを受け取り(すなわち、約500kbpsレート)、直接接続されたUE104エンティティにパケットを配信する。この実施例において、各eNB102は、リアルタイムイベントサービスに関わる100のUEをサポートし、よって、OptServereNB308における送信データ転送レートは、100×500kbps、すなわち50Mbpsとなるものとする。この値はまた、現行のサーバコンピュータ技術を用いて実行可能であることが分かる。
本開示において、Publish/Subscribeブローカーアーキテクチャ、ベアラーリダイレクション能力、及び最適サーバをLTE無線ネットワークへ統合したことによって、無線ユーザへの商業TVを含むリアルタイムイベントサービスの経済的配信が可能となることが分かる。
(Publish/Subscribeパラダイムを用いたサーバアーキテクチャにおけるアクティブ−ホット・スタンバイ冗長性の実装)
アクティブ−ホット・スタンバイ冗長性アーキテクチャにおいて、2つの同一のサービスインスタンス1602及び1604がネットワーク内にインストールされる。各サービスインスタンスを実行するサーバ124は、その連結サーバ124から離れて位置することができ、或いは、連結サーバ124と同一の場所に位置するが、異なる電源上に置くことができる。実際の配備状況は、サーバ124に関連する予想される故障モードに依存することができる。スタンバイサービスインスタンス1604は、交代する準備ができているアクティブサービスインスタンス1602にて維持されるセッション毎に状態情報を保持することができる。アクティブインスタンス1602にて故障が生じたときには、スタンバイインスタンス1604は、自己をアクティブにし、交代するアクティブインスタンス1602のサービス識別情報の全ての態様及びルールを引き受ける。ユーザエンティティへのサービスは、中断することなく継続されるが、故障が起こったときに進行中であったトランザクションは失われる可能性がある。
アクティブインスタンス1602とスタンバイインスタンス1604との間でKeepAliveメッセージを用いることができ、よってスタンバイインスタンス1604は、自己をアクティブ状態にして、交代する故障したインスタンスのサービス識別情報の機能及び全ての態様を引き受けるタイミングを決定することができる。
ポイントツーポイント通信アーキテクチャが使用されるときには、一般に、状態情報をアクティブインスタンスからスタンバイインスタンスに転送することが困難となる可能性がある。ロックステップの状態情報をアクティブサービスインスタンス1602とスタンバイサービスインスタンス1604の両方で保持することは、状態情報をスタンバイサービスインスタンス1604に提供する際にアクティブサービスインスタンス1602で大きなオーバーヘッドが必要となる可能性がある。この事例のように、サービスインスタンスが異なるコンピュータノード上で実行される可能性がある典型的な実施構成において、状態変化は、最初にアクティブインスタンス1602に集められ、次いで、スタンバイインスタンス1604に転送することができる。従って、ホットスタンバイアーキテクチャを実装するようホストするアクティブインスタンス1602において多くのCPUサイクルが使用される可能性がある。
Publish/Subscribeパラダイムが分散P/Sブローカーアーキテクチャと共に使用される場合、アクティブインスタンス1602及びスタンバイインスタンス1604において共通の状態を維持するのを遙かに容易にすることができる。スタンバイインスタンス1604は、アクティブインスタンス1602により使用される固有のインスタンスIDタグを有するトピックを含む、アクティブサービスインスタンス1602と全く同じトピックにサブスクライブするようプログラミングすることができる。従って、アクティブインスタンス1602の側で何らかの処置を行うことなく、スタンバイインスタンス1604は、アクティブインスタンス1602が受け取る同じメッセージを正確に受け取ることができる。スタンバイインスタンス1604は、アクティブインスタンス1602が行うのと全く同じ様にこれらのメッセージを処理することができるが、例外として、アクティブインスタンス1602が応答及び他のサービス固有メッセージをパブリッシュしている間、スタンバイインスタンス1604はサービス固有メッセージをパブリッシュすることができない。スタンバイインスタンス1604にて保持される状態情報は、アクティブインスタンス1602にて保持される状態情報と揃えて保持することができる。
各サービスインスタンスは、あるサービスインスタンスを別のサービスインスタンスと区別するインスタンスID値を有することができる。これらの値は、アクティブインスタンス(1つ又は複数の)1602の動作状態を監視するために、スタンバイインスタンス1604により使用されるKeepAlive交換で使用することができる。図16に示され本明細書で記載されるKeepAlive相互作用は、このアクティブホットスタンバイ冗長性アーキテクチャで用いることができる。スタンバイサービスインスタンス1604は、アクティブサービスインスタンス1602がサービス固有相互作用のために用いる同じインスタンスIDを既に用いているので、ルール変更が生じたときにスタンバイインスタンス1604が故障したアクティブインスタンス1602のサービス識別情報を引き受ける必要はない。スタンバイサービスインスタンス1604は、自己をアクティブにして、スタンバイ状態である間はパブリッシュしていなかったメッセージをパブリッシュできるようにするソフトウェアスイッチをオンにする。ここで前のスタンバイインスタンス1604がサービスを提供し、全てのサービスセッションは中断することなく継続される。
上記の段落は、スタンバイインスタンス1604がどのようにアクティブサービスインスタンス1602を監視することができるか、及びアクティブインスタンス1602が故障したときに、アクティブインスタンス1602のルールの全ての態様を引き受けることを示している。このアクティブホットスタンバイ冗長性アーキテクチャはまた、単一のスタンバイインスタンス1604が、N個のアクティブサービスインスタンス1602のうちの何れかと交代できる状態になったタイミングで作動することが示される。この場合、スタンバイインスタンス1604は、監視されるアクティブインスタンス1602の各々がサブスクライブしているサービストピックをサブスクライブする。セッション状態情報は、特定のアクティブサービスインスタンス1602とのサービスセッションの識別を可能にするようにスタンバイインスタンス1604上で体系化することができる。また、スタンバイインスタンス1604は、監視している各アクティブサービスインスタンス1602との個別のKeepAlive交換を維持することができる。アクティブサービスインスタンス1602において故障が検出されたときには、スタンバイインスタンス1604は、自己をアクティブにして、交代するサービスインスタンス1602に関連するセッション以外の全てのセッションについてのセッション状態情報を削除し、交代するサービスインスタンス1602のものを除いて全てのサービス固有トピックからのアンサブスクライブし、次いで、これまでにサービス固有メッセージのパブリッシュができなかったソフトウェアスイッチをオンにする。故障したサービスインスタンス1602によってこれまで処理されていたサービスセッションは、ここでスタンバイ(現在はアクティブ)サービスインスタンス1604によって処理される。新しくアクティブとなったサービスインスタンスはまた、要素管理システム802(EMS)にレポートをし、固有サービスインスタンス1602の故障と、レポートしているサービスインスタンス1604によるアクティブサービスのルールの引き受けを示すことができる。
P/Sブローカーメッセージングシステムを用いて本明細書で開示されるアクティブホットスタンバイ冗長性アーキテクチャが、本開示で記載されるリアルタイムイベントサービス1502にホット・スタンバイ冗長性サーバを提供するためにどのように使用することができるかを明らかにすることができる。ホット・スタンバイ冗長性サーバ124は、図15に示されるリアルタイムイベントサーバ124に追加して配備することができる。スタンバイサーバ124上で実行されるサービスプログラム1502は、アクティブインスタンス1502の動作状態を決定するために、図15に示されるアクティブサービスインスタンス1501とKeepAliveメッセージを交換することができる。その一方で、スタンバイサービス1502は、アクティブインスタンス1502のサブスクライブしたのと同じトピックをP/Sブローカーネットワークを介してサブスクライブし、従って、アクティブサービスインスタンス1502上で保持されているのと同じ状態情報を維持することができる。
(KeepAliveメッセージを用いたアクティブインスタンスの状態監視)
サービスインスタンス1602及び1604は、イニシャライズするときにアクティブ状態又はスタンバイ状態の何れを引き受けるかを決定する方法を実装することができる。更に、スタンバイインスタンス1604及びアクティブインスタンス1602は、KeepAlive通信交換を実施することができ、よって、スタンバイインスタンス1604は、アクティブインスタンス1602が故障した時点を判定することができる。KeepAliveメッセージの繰り返し率は、スタンバイインスタンス1604hsアクティブインスタンス1602の故障を判定して、自己をアクティブ状態にすることができる速度を決定付けることができる。通常、スタンバイインスタンス1604によって送られたKeepAliveメッセージに対する設定の連続非リプライ数を用いて、アクティブインスタンス1602の故障を宣言することができる。KeepAliveメッセージの処理は、優先的に行うことができるので、よってサービスインスタンス故障の誤った宣言が生じることはない。
図16は、この冗長性アーキテクチャで使用できるKeepAliveメッセージの実施例を示している。相互作用は全て、サーバ124、304、308マシン上で実行されるP/Sブローカーインスタンス1304へのサービスプログラムの接続を用いて行う。しかしながら、P/Sブローカー1304アーキテクチャを介したメッセージの通過は、簡略のために図16では省略されている。アクティブサービスインスタンス(1つ又は複数の)1602及びスタンバイサービスインスタンス1604は、異なるサーバマシン(124、304、308)上で実行することができ、これは、冗長性アーキテクチャにおいて解消されるサーバ(124、304、308)の故障であることに起因する。更に、アクティブサービスインスタンス1602は、KeepAliveメッセージの送信を開始することはないが、受け取ったKeepAliveメッセージには常に返信する。
これらサービスインスタンス1602、1604の設計において、<serviceType>の各インスタンスは、<instanceID>と共に構成することができる。また、複数のトピック(例えば、テキスト文字列)は、KeepAliveメッセージとの通信のためにハードコーディングすることができる。<serviceType>の全てのアクティブサービスインスタンス1602は、Topic ServiceControl/<serviceType>/KeepAliveにサブスクライブすることができる。加えて、サービスインスタンスのイニシャライズ時には、アクティブか又はスタンバイかを決定しなくてはならず、よって、Topic ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/<instanceID>をサブスクライブし、ここで<instanceID>は、固有のサービスインスタンスに割り当てられた値とすることができる。イニシャライズプログラムはまた、Topic ServiceControl/<serviceType>/KeepAliveをサブスクライブすることができる。後者のトピックは、イニシャライズ中又はスタンバイ状態にある別のサービスインスタンスからKeepAliveメッセージを受け取るのに用いることができる。N個のアクティブサービスインスタンス1602が存在することができるが、スタンバイサービスインスタンス1604は1つだけ存在する。従って、サービスインスタンスがスタンバイインスタンス1604に決定されたときには、Topic ServiceControl/<serviceType>/KeepAliveをサブスクライブし、また、ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/Standbyをサブスクライブする。前者のサブスクライブは、何らかの理由で再起動するアクティブサービスインスタンス1602からKeepAliveメッセージを受け取るのに使用される。
サービスインスタンスのイニシャライズ時には、Topic ServiceControl/<serviceType>/KeepAliveに周期的に構成されたレートで単一のKeepAliveメッセージを送信することができ、状態が「イニシャライズ中」であることをメッセージペイロードにおいて示すことができ、また、<instanceID>を含めることができる。P/Sブローカー1304メッセージングシステムは、冗長性アーキテクチャにおいてバックアップされている1つよりも多いサービスインスタンス1602が存在するときのこのパケットの複製を処理する。このメッセージを受け取る各サービスインスタンスは、KeepAliveRespメッセージをTopic ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/<instanceID>にパブリッシュすることにより応答し、ここで<instanceID>は、KeepAliveメッセージで受け取られる値である。従って、メッセージは、P/Sブローカー1304システムによってイニシャライズサービスインスタンスにのみルーティングすることができる。KeepAliveRespメッセージは、送信インスタンスの状態と送信インスタンスの<instanceID>とを含む。
設定又は規定の数のKeepAliveの試行後、イニシャライズサービスインスタンスが他の何れかのサービスインスタンスから応答を受け取らなかった場合には、イニシャライズサービスインスタンスは、その状態をスタンバイに設定し、これにより、他のサービスインスタンスのイニシャライズ時に後で収集される状態情報にギャップをもたらさず、アクティブ状態を引き受けて、ユーザへのサービス提供を開始することができる。スタンバイ状態に移行すると、サービスインスタンスは、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/<instanceID>」のアンサブスクライブすることができ、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/Standby」へのサブスクライブを追加することができる。トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive」のサブスクライブは保持することができる。スタンバイサービスインスタンス1604は、他のサービスインスタンスのイニシャライズを可能にするために待機することができる設定された又は規定の時間の後、設定された又は規定の周期レートでKeepAliveメッセージのパブリッシュを開始することができる。スタンバイサービスインスタンス1604によってパブリッシュされたKeepAliveメッセージは、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive」を使用し、スタンバイ状態と、メッセージのパブリッシャの<instanceID>とを含む。スタンバイサービスインスタンスから受け取られたKeepAliveメッセージへの応答は、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/Standby」にパブリッシュされる。
イニシャライズサービスインスタンスによって送られた何れかのKeepAliveメッセージに応答してスタンバイサービスインスタンス1604から応答が受け取られた場合には、イニシャライズインスタンスは、自己をアクティブ状態にし、トピック「ServiceInstance/<serviceType>/KeepAlive/<instanceID>」からアンサブスクライブし、「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive」へのサブスクライブを保持することができる。
設定又は規定数のKeepAliveメッセージの送信後、イニシャライズサービスインスタンスが、N個よりも少ないアクティブサービスインスタンス1602から応答を受け取り、スタンバイサービスインスタンス1604から応答を受け取らなかった場合、イニシャライズインスタンスは、状態をスタンバイに変えることができ、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/<instanceID>」からアンサブスクライブすることができ、また、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/Standby」へのサブスクライブを追加することができる。トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive」へのサブスクライブは保持することができる。スタンバイインスタンス1604は、設定又は規定の期間レートでKeepAliveメッセージのパブリッシュを開始することができる。
イニシャライズインスタンスが、全N個のアクティブサービスインスタンス1602から応答を受け取った場合には、イニシャライズインスタンスは状態をスタンバイに変え、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/<instanceID>」からアンサブスクライブすることができ、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/Standby」へのサブスクライブを追加することができる。或いは、イニシャライズサービスインスタンスが、スタンバイインスタンス1604からリプライを受け取った場合には、イニシャライズサービスインスタンスは自己をアクティブにし、トピック「ServiceInstance/<serviceType>/KeepAlive/<instanceID>」からのアンサブスクライブし、「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive」へのサブスクライブを保持する。
設定又は規定の数のKeepAliveの試行後、イニシャライズインスタンスが他のサービスインスタンスから応答を受け取り、ここでリプライの総数がN又はそれ未満であり、幾らかの応答(0を含む)がアクティブ状態にあるサービスインスタンスを示し、他の応答がイニシャライズ状態にあるサービスインスタンスを示し、応答なしがスタンバイ状態を示す場合には、送信サービスインスタンスは、その<instanceID>が他のイニシャライズインスタンス全ての<instanceID>値の少なくとも1つよりも小さい場合に自己をアクティブ状態にすることができ、その<instanceID>が、イニシャライズ状態にあるとレポートしている他の全てのサービスインスタンスの値よりも大きい場合に自己をスタンバイ状態にすることができる。イニシャライズサービスインスタンスにより割り当てられた状態によっては、上述のサブスクライブは、イニシャライズサービスインスタンスにより割り当てられた状態に応じて削除、追加、又は保持される。
スタンバイサービスインスタンス1604が、同様にスタンバイ状態にあることを示す別のサービスインスタンスからKeepAlive応答を受け取った場合には、応答を受け取ったインスタンスは、<instanceID>値が応答メッセージにおいて示された値よりも大きい場合にスタンバイ状態を保持するが、<instanceID>が応答メッセージにおいて示された値よりも小さい場合には状態をアクティブに変える。アクティブ状態に移行した場合、変化したサービスインスタンスは、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/Standby」からアンサブスクライブし、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive」へのサブスクライブを保持する。
サービスインスタンスがスタンバイインスタンス1604からKeepAliveメッセージを受け取ったときにはいつでも、トピック「ServiceControl/<serviceType>/KeepAlive/Standby」に対する応答メッセージをパブリッシュし、応答しているサービスインスタンスの固有識別子に加えてその現在の状態を示す。従って、この応答メッセージは、P/Sブローカー1304ネットワーキングアーキテクチャによりスタンバイサービスインスタンス1604にルーティングされる。
上記のことから、サービスインスタンスのアクティブ/スタンバイステータスを決定するロジックが複雑であることが分かる。図16は、1つのアクティブサービスインスタンス1602及びスタンバイサービスインスタンス1604のKeepAlive相互作用を示している。P/Sブローカー1304サブシステムは、可能な限り整然とした図を維持するために図示されていない。また、簡潔にするために、図16には、上記の段落で例示した全ての事例が示されている訳ではない。当業者であれば、本明細書での説明は、イニシャライズサービスインスタンスのアクティブ又はスタンバイ状態を決定するための完璧なアルゴリズムを構成していることを理解することができる。
図16は、スタンバイインスタンス1604が自己をアクティブにしたときに、KeepAliveメッセージ交換のために<instanceID>識別情報を保持することができるが、全てのサービス固有メッセージに対して交代するサービスインスタンスの<instanceID>を使用できることを示している点に留意されたい。このようにすることによって、故障したサービスインスタンスにてセッションが中断されたUE104は、サービスセッションの開始時に得られる同じサービスインスタンスID値を用いて、交代サービスインスタンスにおいてこれらのサービスセッションを再始動又は再開することが可能となる。また、前のスタンバイサービスインスタンス1604によりアラームメッセージを生成し、特定の前にアクティブであったサービスインスタンス1602の故障をレポートし、スタンバイインスタンス1604のアクティブ状態への状態変化をレポートすることができる。アラームメッセージは図16には示されていない。
(無線ユーザにサービスを提供する際のバックホール利用を節減するためのアーキテクチャ)
本明細書で開示されるものは、LTE無線ネットワークに統合される最適サーバアーキテクチャの使用法に加えて、リダイレクトされたベアラー312を介してサービングeNB102に関連する最適サーバ308にUE104を接続可能にする手段、並びに無線ユーザへのリアルタイムイベントサービスの効率的配信を提供するPublish/Subscribeブローカーアーキテクチャを提供する。リアルタイムイベントサービスにおいては、多くのユーザが同じ情報(例えば、ビデオ、オーディオ)を同時に受け取っている。アーキテクチャにより提供される効率性のうちの1つは、現行のアーキテクチャを用いてサービスを提供する際に必要とされるバックホール112の利用度と比べて大幅に低減されることである。
他のタイプのサービスは、同じ情報(例えば、ビデオ、オーディオ)を多数のユーザに配信するが、それほど同時には配信していない。1つの実施例は、ストリーミング映画配信サービスとすることができる。このサービスでは、多くのユーザが同じ映画を観ることを選択する場合があるが、これはそれぞれ異なった時間に行われる。図1に示す従来のアーキテクチャが使用される場合、LTE無線ネットワークにおけるこのような各エンドユーザ104は、インターネット122、ロングホールネットワーク804、拡張パケットコア(EPC)ネットワークの要素(PGW114及びSGW110)、サービングeNB102をEPCに接続するバックホールネットワーク112、及びLTEインタフェースを通過して固有のビデオデータストリーム及び固有のオーディオデータストリームを受け取る。
より良好な手法は、図14に示すようなPublish/Subscribeブローカーアーキテクチャと共に、本開示で記載される最適サーバ304、308のセットを使用することとすることができる。サービス(例えば、ストリーミング映画配信サービス(SMD)1702)が図14に示すOptServereNB308にて提供される場合、及びストリーミング映画配信サービス1702を受け取ることを望んでいる各ユーザに対して図3及び図4に示すUE104専用ベアラーリダイレクション312が呼び出される場合には、このような各ユーザへの映画配信は、LTEバックホールネットワーク112を使用しない。ビデオ及びオーディオパケットストリームは、ユーザサービングeNB102に関連するOptServereNB308から当該eNB102を通り、LTEインタフェースにわたってユーザ装置104までの経路を通過することが分かる。この技法は、同じ情報を複数のユーザ104に送る必要があるが、必ずしも同時である必要はない特徴を有する何れかのサービスに適用可能である。ストリーミング映画配信サービス1702は、正にこの特徴を有するサービスの一例である。
ストリーミング映画配信サービスを提供するために、ストリーミング映画配信(SMD)アプリケーション1702を配備し、各最適サーバ304及び308上で実行することができる。図17を参照されたい。このアプリケーション1702は、永久記憶装置にローカルに格納された映画にアクセスすることができるが、格納される映画の数は、OptServerPGW304要素よりもOptServereNB308要素においてより制限される可能性がある。APN無線ネットワークにおいて最適サーバ304及び308の何れかに格納されていない映画は、インターネットを介してより遠隔の記憶装置1704から入手されて、OptServerPGW304に保存される。eNB102位置への映画の配信は、OptServerPGW304上で実行されるストリーミング映画配信サービス(SMD)1702サービスインスタンスによって制御することができ、特定のeNB102位置から特定の映画にアクセスするユーザ104の数に基づくことができる。
ビデオストリーミングは、広い無線帯域幅を利用する可能性があるだけでなく、一般には、eNB102とSGW110との間のバックホール接続112上の多大な帯域幅を利用する可能性がある。従って、1つのeNB102においてビデオストリーミングサービスに参加する比較的少数のユーザは、eNB102の無線及びバックホール112通信容量の大部分を利用することができる。本開示で考察されるビームフォーミングシステムは、エアインタフェース通信容量を強化し、よって現行のeNB102の実施構成よりも多数の高帯域幅ユーザ104にサービスを提供することができるが、バックホール112帯域幅の対応する増大は利用可能ではない場合がある。従って、特にビデオサービスの配信時には、できる限りバックホール112帯域幅を節減することが重要である。バックホール112が高度に利用されるときには、全ユーザ104に対するサービス提供が損なわれる可能性があり、全ユーザ104に対するサービス品質が低下する恐れがある。eNB102位置でのAPN最適サーバ308の配備及びeNB102要素でのベアラーリダイレクション312に加えて、最適サーバ304、308上に配備されたPublish/Subscribe1304メッセージ配信システムは、eNB102のバックホール112利用度を節減することができ、従って、全ユーザ104に対するサービス品質を維持することができる。また、UE104とサービスが提供されるポイントとの間の経路が短いことに起因して、オーディオ及びビデオデータストリームをUE104に送信する際に生じる遅延が可能な限り最小限となる。この小項目では、ストリーミング映画配信サービス1702に1又は多くのユーザがアクセスする際にバックホール112利用度がどのようにして最小限になるかを示している。
図4は、ユーザ104がUE104上でストリーミング映画配信サービス1702を呼び出したときに、UE104と、OptServerPGW304上で実行されるソフトウェアとの間の相互作用を示している。専用ベアラー302は、ユーザにより呼び出されるサービス1702をサポートするよう設定することができ、当該ベアラーは、UE104にサービスを提供するeNB102に関連するOptServereNB308にリダイレクト312される。UE104は、P/Sブローカーミドルウェアを介してそのサービスを受け取るために、OptServereNB308上で実行されるP/Sブローカー1304に接続されることが必要とすることができる。
以下は、ストリーミング映画配信サービス1702を設計することができる方法の一例である。他の設計も実施可能とすることができる。サービス展開アーキテクチャについて図17を参照されたい。次に考察するサービスメッセージ相互作用については図18を参照されたい。
ユーザがUE104のディスプレイ上でストリーミング映画配信アイコンを選択して、視聴する名称の映画に入ると、UE104ソフトウェアは、OptServerPGW304から得られるlinkedBearerID、DedBearerID、ServerIP、及びServerPortパラメータを用いて、OptServereNB308にてP/Sブローカー1304に接続することができる。UE104は、選択した映画をUE104にストリーミングすることができるサービスインスタンスを配置する必要があり、よって、UE104は、トピックストリング「ServiceInquiry/StreamingMovieDelivery/<movie name>」にService Discoveryメッセージをパブリッシュし、メッセージペイロードにおいてUE104のIMSI及びサービングeNB IDを含むことができる。UE104はまた、トピック「ServiceDescription/StreamingMovieDelivery/<movie name>/<IMSI>」へのサブスクライブを送信する。これらのメッセージにUE IMSIを含めることにより、あらゆるストリーミング映画配信サービスインスタンス1702からの応答をブローカーネットワークによってこのリクエストしているUE104にのみルーティングすることを可能にすることができる。
全てのストリーミング映画配信サーバプログラム1702は、トピック「ServiceInquiry/StreamingMovieDelivery/*」にサブスクライブすることができ、よって、このサービスの全てのインスタンスは、UE104問い合わせメッセージを受け取ることができる。図18に示す実施例において、サービングeNB102位置にてOptServereNB308上で実行されるサービスインスタンス1702は、OptServerPGW304上でサービスインスタンス1702が実行することができる、Service Inquiryメッセージを受け取ることができる。UE104のService Inquiryメッセージは、OptServereNB308にてUE104に接続されたP/Sブローカー1304インスタンスにより複製される。OptServerPGW304のP/Sブローカー1304の構成がこのService Inquiryの更なるルーティングを阻止し、従って、サービングeNB102及びPGW114において、これらが映画を提供できる場合には、ストリーミング映画配信インスタンス1702のみが応答できると仮定する。以下のように考えられる(この実施例において、OptServerPGW304におけるサービスインスタンスは、何れかのOptServereNB308において提供できる全ての映画のセットを格納することができるが、特定のOptServereNB308にて格納された映画のセットは、これらの一部である場合がある。UE104は、送信するService DiscoveryメッセージにおいてサービングeNB102識別子を含むことができ、よって、PGW114におけるストリーミング映画配信サービスインスタンス1702は、未だ格納されていない場合に、当該eNB102位置での映画の送信及び格納を認可するために、当該位置から十分なダウンロードが要求されているタイミングを判定することができる。)
応答している各ストリーミング映画配信インスタンス1702は、トピック「ServiceDescription/StreamingMovieDelivery/<movie name>/<IMSI>」に対するサービス応答メッセージをパブリッシュすることができる。このメッセージは、リクエストしているUE104にのみルーティングすることができる。この場合、2つの応答メッセージをUE104に返すことができる。UE104ソフトウェアは、メッセージに含まれるパラメータ(例えば、関連するeNB ID、又はPGW)から、OptServereNB308におけるサービスインスタンス1702がUE104により近接しており、サービスを配信するのに当該UE104を選択することを決定することができる。Service Descriptionメッセージは、サービスインスタンス1702に割り当てられた固有IDを含むことができる。
各SMDサービスインスタンス1702は、そのサービスに対する制御メッセージストリームトピックをサブスクライブする。この場合、トピックは、「ServiceControl/StreamingMovieDelivery/<unique ID>」とすることができる。従って、UE104ソフトウェアが、トピック「ServiceControl/StreamingMovieDelivery/<unique ID>」に対するサービスリクエストメッセージをパブリッシュした場合、サービングeNB102位置にてサービスインスタンス1702にルーティングすることができる。映画の名称は、このメッセージのペイロード、並びに「StartMovie」指標、並びにサービスを開始するのに必要な他の何れかのパラメータ(例えば、課金情報、映画のオーディオ部分を受け取るためにUE104により使用されるトピック(UE104に確実にルーティングして戻すためのUE104IMSIを含む)、映画のビデオストリームを受け取るためにUE104により使用されるトピック(UE104に確実にルーティングして戻すためのUE104IMSIを含む)、映画の制御情報を受け取るためにUE104により使用されるトピック(UE104に確実にルーティングして戻すためのUE104IMSIを含む))に配置することができる。
オーディオ及びビデオストリームは、サービングeNB102に関連するOptServereNB308上で実行されるサービスインスタンス1702によってパブリッシュすることができ、従って、これらのストリームをUE104に送るためにバックホール112は使用されない。UE104ソフトウェアは、ストリームを受け取り、これらストリームをユーザにレンダリングする。
この事象の結果、幾つかのUE104が特定のeNB102によって提供され、eNB102に関連するOptServereNB308においてリクエストされた映画が利用可能である限り、これらのユーザ104にオーディオ/ビデオストリームの何れかを伝送するのにバックホール112は使用されない。このアーキテクチャに起因して、多大なバックホール112利用度が節減される。
(映画がサービングeNB位置に格納されていない場合のストリーミング映画配信の提供)
リクエストされた映画がサービングeNB102位置にあるストリーミング映画配信サービスインスタンス1702で利用可能でない場合、サービスインスタンス1702は、UE104によってパブリッシュされたServiceInquiryにリプライしない場合がある。図19を参照されたい。映画がPGW114にあるサービスインスタンス1702で利用可能である場合、サービスインスタンス1702は、UE104のServiceInquiryに応答することができ、映画は、サービスインスタンス1702により提供される。UE104に対するサービス専用ベアラー312は、サービングeNB102においてリダイレクトされるので、映画ストリームのためのルーティングは、PGW114のストリーミング映画配信インスタンス1702からP/Sブローカー1304接続を通って、サービングeNB102に関連するOptServereNB308上のP/Sブローカー1304に、次いでUE104まで行われる。図17及び図19を参照されたい。
その一方で、UE104がServiceInquiryメッセージにおいて現在のサービングeNB102識別情報を含むことができるので、PGW114におけるSMDサービスインスタンス1702は、当該eNB102位置におけるこの映画に対するリクエスト数のカウントをインクリメントすることができる。当該eNB102を通じてアタッチされたUE104によるこの映画の将来のリクエストは、eNB102に関連するストリーミング映画配信サービスインスタンス1702によって提供される。従って、PGW114におけるSMDサービスインスタンス1702は、SMDサービスインスタンス1702及びこれらのeNB102位置の記録を保持することができ、各映画を提供することができる。この情報は、サービス専用ベアラー302がターゲットeNBにてリダイレクトすべきか否かを決定するのを助けるため、OptServerPGW304にて無線制御プロセス3902ソフトウェアによるハンドオーバー状況で用いることができる。また、特定のeNB102位置にある記憶装置から映画を消去すべきタイミングを決定するために、利用率ベースのアルゴリズムを実装することができる。
PGW114にあるストリーミング映画配信サービスインスタンス1702が、UE104のServiceInquiryメッセージ内に指定の映画のローカルストレージを有していない場合、SMDインスタンス1702は、インターネット122を介してこの映画サービスのための集中主記憶装置170と相互作用することができ、その結果、当該映画の取り出しを開始することができる。映画パケットが集中主記憶装置1704から受け取られると、該パケットはディスクに保存される。OptServerPGW304上のSMDインスタンス1702が、集中主記憶装置1704から映画を入手できると判定すると、ServiceDescription応答をUE104のServiceInquiryメッセージに送ることができる。この事例では、OptServerPGW304上で実行されるSMDサービスインスタンス1702によって映画が提供される。この状況に伴うメッセージについては図19を参照されたい。
本開示の幾つかの実施形態のみを図示して説明してきたが、これらに対して、添付の請求項に記載される本開示の技術的思想及び範囲から逸脱することなく、多くの変更及び修正を行い得ることは当業者には明らかであろう。国内外を含めた全ての特許出願及び特許、並びに本明細書で引用された他の全ての公表物は、法的に認められる全範囲まで全体が本明細書に組み込まれる。
(デュアルユースのネットワークとして機能するAPN LTEネットワーク)
デュアルユースとは、以下の条件付きで、公衆及び政府機関によって同時に使用することができることを意味する。必要と考えられるときにはいつでも(すなわち、裁判所の命令を待たずに、米国政府の管理下で)、ネットワークアクセスは、政府管理者により設定される最低許容優先度よりも優先度が低いか、或いは、政府管理者により設定される許容最優先アクセスクラスのサブセットのうちの1つではない全てのユーザ/エンティティに対して拒否することができる。更に、ネットワークアクセスは、ネットワークへのアクセスが許容される指定政府機関のメンバーではない全てのユーザ/エンティティに対して拒否することができる。政府使用のためのLTEセル除外機能は、3GPP無線ネットワークにおける何れかのセル、又は全てのセル、或いはセルのサブセットに適用することができる。また、政府使用のためのセル除外(GU用CB)がイネーブルになったときに、ネットワークは、許容された政府機関のメンバーではない及び/又は最低許容優先度よりも優先度が低い、或いは、政府管理者により設定される許容最優先アクセスクラスのサブセットのうちの1つではない全てのユーザのデタッチを生じさせることが可能とすることができる。また、ネットワークにおいて既に確立されている緊急セッションに対して例外を設けることを可能にすることができ、その結果、米国政府管理者の自由裁量により、緊急アクセスを許可することを可能にすることができる。最後に、ネットワークは、GU用CBをイネーブルにしたネットワーク又はネットワークの一部とのアクセスをユーザが維持できるようにする前に、ユーザ識別の検証試験を実施することを可能にすることができる。上述のGU用CB能力は、3GPPネットワーク用に規定された3GPPセル除外能力よりも遙かに優れたものであることは、当業者には明らかとすることができる。この機能に関しての本開示の残りの部分では、前述の特徴を有する3GPP LTE無線ネットワークにデュアルユース機能をどのように設計するかに焦点を当てる。3Gユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム(UMTS)などの他のタイプの3GPP無線ネットワークにデュアルユース機能を構築する際に、この同じ原理を用いることができることは理解できる。
標準化セル除外仕様についての3GPPドキュメントTS36.331及びTS22.011;TS23.203(ポリシー管理ルール機能、その他)及びTS23.228(IPマルチメディアサービス、その他)を参照されたい。また、TS22.153、マルチメディア優先サービス要件を参照されたい。これらの標準化仕様は、上述のようなデュアルユースネットワークを許容していない。更に、これらの標準化機能を適切に実施するための詳細事項の全ては、これらの3GPPドキュメントには記載されていない。これらの標準化機能を追加の新しい特徴要素及び機能と組み合わせて、上述のタイプのデュアルユース無線ネットワークを実施することができる。本開示に含まれる情報は、デュアルユースLTE無線ネットワークを実施することができる当業者であれば誰でも理解できる明確な用語で記載されている。標準化機能は、この目的を達成するために新しい追加の機能と統合される。
(ネットワークローミング概念を使用した政府機関ユーザと一般ユーザとの識別)
国際移動電話サブスクライバ識別番号すなわちIMSIは、3GPP無線ネットワークにアクセスできる全ての各ユーザ装置(UE104)に割り当てられた固有識別子である。IMSIは、最大15個の数字から構成される64ビットの値である。最初の3桁は、移動電話国コード(MCC)である。次の3桁(又は欧州及び他の非北米ネットワークにおいては2桁)は、その国内での移動電話ネットワークコード(MNC)である。残りの9(又は10)桁は、ネットワーク内での移動電話サブスクライバ識別番号である。従って、3GPP無線ネットワークのホームネットワークは、特定のMCCと、特定の公衆陸上移動電話ネットワーク(PLMN)を識別するMNC値とにより識別される。ネットワークのオペレータと契約したユーザは、ネットワーク内でIMSIが割り当てられ、当該オペレータのセルにアクセスすることができる。これらセルは、IMSIのホームネットワーク内にある。
多くの場合、各ネットワークオペレータは、相互協定を結んでおり、これに従って、あるオペレータのネットワーク内のユーザは、別のオペレータのネットワークにおいてアクセスが許可され、その逆もまた同様である。このようなユーザは、自分のホームネットワークとは異なるオペレータネットワークのセルにアクセスする際にローミングと呼ばれる。
ネットワークオペレータは一般に、ホームネットワーク及び許可されたローミングネットワークのセットの両方を定めるように無線ネットワーク要素をプロビジョニングすることができる。アクセスしているセルのホームネットワーク内にないか又はホームネットワークにプロビジョニングされたローミングネットワークのリストにないIMSIを有するUE104は、セルへのアクセスが許可されない。
上述のローミング概念を用いて、デュアルユースネットワークの要件の一部の実施を助けることができる。政府機関のメンバーに属するUE104には、デュアルユースネットワークのホームネットワーク内にあるIMSIを割り当てることができる。異なる政府機関のメンバーは、特定の機関のメンバーへ割り当てるためのMSIN値のサブセットを用いることにより、機関別に識別することができる。或いは、異なる機関のメンバーには、異なるMCC及びMNC値を有するIMSIを割り当てることができ、ここでこれらのネットワークの各々は、デュアルユースネットワークにおけるホームネットワークに対して等価のネットワークであるように定義される。ホームネットワークにおいて、等価ネットワークのメンバーは、ホームネットワークのメンバーと同じ様に扱われる。ホームネットワークの場合と同様に、リストにある等価ネットワークは、ホームネットワークへのアクセスを制御するのに使用されるネットワーク要素にプロビジョニングされる。等価ネットワークの概念は、3GPP規格で定義される。
前の段落によれば、政府機関のメンバーは、デュアルユースネットワークのホームネットワークにあるIMSI値が割り当てられるか、又はデュアルユースネットワークの等価ネットワークのセットにある値が割り当てられる。他の全てのユーザには、従来のネットワークオペレータのネットワークにおけるIMSI値を割り当てることができ、ローミング利用者としてデュアルユースネットワークにアクセスすることができる。一般ユーザは、サービスが低コストであること、又は自己のホームネットワークのセルよりも高速のデータ転送レートを受信できること、又は自己のホームネットワークのセルよりも輻輳が低いこと、もしくは他の理由に起因して、デュアルユースネットワークへのアクセスを好む可能性がある。
通常、一般ユーザは、ローミング利用者としてデュアルユースネットワーク内のセルにアクセスして、ホーム又は等価ネットワークとしてデュアルユースネットワークにアクセスする政府機関のメンバーに提供されるのと同じサービス品質を受けることができる。デュアルユースネットワークのネットワーク要素を管理する要素管理システム(EMS802)を用いて、ホームネットワーク値、各等価ネットワークのネットワーク値、及び各許可されたローミングネットワークのネットワーク値をネットワーク要素にプロビジョニングすることができる。
緊急時、又は政府管理者が必要と認めたときには、デュアルユースネットワークの1つのセル、複数のセル、又は全てのセルへのアクセスは、政府ユーザのみが使用するように制約することができる。この制約を達成する1つのステップは、EMSに対して、制約された1又は複数のセルを扱う各モビリティ管理エンティティ(MME108)がリストにある許可されたローミングネットワークを排除するようプロビジョニングさせることとすることができる。この事例では、MME108は、制約されたセルにアクセスするか又は制約された複数のセルの何れかにアクセスするユーザがホームネットワーク又は等価ネットワーク意外のメンバーである場合には、これらユーザを拒否することができる。この事例では、試行したアクセスは、「永久PLMN制約」を要因として拒否することができる。この要因値を受けることにより、UE104はPLMNを禁止PLMNリストに入れ、当該PLMN内のセルの手動による選択によってのみ、UE104が当該PLMNへの追加のアクセスを試行するようにすることができる。或いは、選択されたセルセットのみが制約された場合には、拒否要因値は、「一時的PLMN制約」とすることができる。この事例において、UE104は、制約されたセルのトラッキングエリア(TA)をその制約TAリストに入れて、このTAにおいて別のセルにアクセスを試行しないようにすることができる。また、ローミングネットワークのサブセットを制約し、残りのローミングネットワークを許可するようにプロビジョニングする事例であってもよい。このタイプのプロビジョニングは、政府のネットワーク管理者の個別の自由裁量とすることができる。
以下の図20は、本開示の図1の修正形態であり、LTEネットワークにおけるネットワーク要素を管理するEMS802を含む。図20は、セルが制約されたときに、セルを扱うMME108が、許可されたリストのローミングネットワークを排除又は制約するようプロビジョニングすることができ、また、MME108は、ホームネットワーク、又は等価ネットワーク、又は許可されたローミングネットワークのメンバーではない全てのUE104をデュアルユースネットワークにおいてデタッチすることができることを示している。MME108は、MME108により扱われる各UE104に対して保持されているコンテキスト情報の一部としてUE104 IMSIを保持する。MME始動によるデタッチ手続きについては、TS23.401 v9.4.0のセクション5.3.8.3を参照されたい。
ローミング概念の使用は、非政府ユーザ104を制約セルからデタッチさせ、これらユーザの制約セルへのアクセスを拒否するのに役立つが、これらのUE104が、依然としてデュアルユースネットワークの制約部分へのアクセスを試行する可能性がある。災害又は他の緊急時は、このようなアクセス試行は、高優先度の政府ユーザ、警察ユーザ、消防局ユーザ、又は緊急時要員ユーザのアクセスを阻止又は遅延させる可能性がある。このような緊急時には、これらユーザに迅速なアクセスを提供しなければならない。3GPPのセル除外概念は、本開示で記載されるように使用して拡張し、デュアルユースLTE無線ネットワークを実施する別の態様を達成することができる。
(セル除外及びユーザ識別確認を実施するアーキテクチャコンポーネント)
セル除外は、セルへのアクセスが許可されたUE104のセットを制限するのに用いることができる標準化機構である。特定のセルにおいてセル除外がイネーブルにされたときには、セルからのブロードキャスト情報は、CellBarred(セル除外)パラメータ、ac−BarringFactor(ac−除外要因)パラメータ、ac−BarringTime(ac−除外時間)パラメータ、ac−BarringForEmergency(緊急用ac−除外)パラメータ、及びac−BarringForSpecialAC(SpecialAC用ac−除外)パラメータに含まれる許可/不許可高優先度アクセスクラスのリストを含む。システム情報ブロック1(SIB1)のCellBarredパラメータは、何らかのアクセス制約がセルにてイネーブルにされているかどうかを示す。SIB2ac−BarringFactorパラメータ及びac−BarringTimeパラメータは、0〜9の間のアクセスクラス優先度(Access Class Priority)を有するUE104がどれくらいの頻度でセルへのアクセスを試行する可能性があるかを決定付ける。SIB2ac−BarringForEmergencyパラメータは、E911呼もセル上で除外されているかどうかを示す。ac−BarringForSpecialACは、各高優先度アクセスクラスに対するアクセス権を詳述したブールリストである。UE104にてSIMカード内に記憶されているUE104のアクセスクラス(AC)優先度により、セルがアクセスを除外されていることを検出したときになすべきことをUE104が決定できるようになる。正規ユーザは、ユーザのUE104に0〜9の間のAC値(この値は正規ユーザにランダムに割り当てられる)が割り当てられている。TS22.011は、AC10がE911呼用に使用されることになり、AC11がPLMNユーザ用、AC15がPLMNスタッフ用、AC12がセキュリティサービス用、AC13が公益事業(例えば、ガス及び水道供給業者)用、及びAC14が緊急サービスユーザ用であると規定している。3GPP規格は、AC11〜AC15に関連する優先度は存在しないことを示している。3GPP規格において他のアクセスクラス値は定義されておらず、よって、デュアルユースネットワークは、UE104のSIMカードに構成されたこれらの値のみを用いて動作できるようにしなければならない。
3GPP規格によれば、CellBarredが「除外」に設定されたときには、10を超えるアクセスクラス優先度値を有するUE104は、常に除外されたセルにアクセスすることが許可される。これは、政府使用のためにセルが除外されたときに政府管理者によって望ましいことである場合、又はそうでない場合がある。UE104のアクセスクラス優先度に基づいた細粒度の高い除外が要求される可能性がある(例えば、アクセスは、12よりも小さいACに対して除外する必要があり、又は、AC12を有する他のユーザに対して除外する必要があり、或いは、政府ユーザを識別するために、
3GPP規格におけるよりもより多くのアクセスクラス値が必要となる場合がある)。本発明の開示は、より高い細粒度のセルアクセス除外能力を達成するため設計情報を提供する。また、デュアルユースネットワークにおいて、上述のような等しい高優先度のユーザのアクセスを制約することが必要となる場合がある(例えば、アクセスクラス優先度12を有するFBIユーザは、除外されたセルにアクセスすることが必要となる場合があるが、アクセスクラス優先度12を有する他のユーザは、除外されたセルへのアクセスを制約することが必要となる)。本発明の開示で提示される設計情報は、高優先度ユーザによる除外セルへのアクセスを更に制約するためにUE104のIMSIを使用する。最後に、特定の環境において、UE104のSIMカードが犯罪者又はテロリストによって高優先度アクセスクラスに不正に設定されていた、又は高優先度ユーザに割り当てられるプログラムドIMSIを有する事例であってもよい。従って、政府使用のため除外されたセルを通じて接続状態となった何れかの高優先度ユーザの生体検査を実施できることが、デュアルユースネットワークにおける要件とすることができる。生体検査は、音声マッチング、指紋マッチング、或いは、一意のユーザ特性又は知識(例えば、パスワード)を伴う他の何れかのタイプの検査を含むことができる。この生体検査の必要性はまた、デュアルユースネットワークについて本開示で提示される情報とみなされる。
3GPP規格に厳密に従ったセル除外を1又はそれ以上のLTEセルに設定することが必要な事例であってもよい。その一方で、上述の段落は、政府使用のためにセルが除外されたときに追加のアクセス制約をイネーブルにする必要があることを示している。従って、この本開示の設計上の説明は、政府使用のためのセルCellBarred(GU用CB)と呼ばれる、特定のCellBarredタイプを定め、3GPP規格ドキュメントで定められるCellBarred能力とは区別される。本開示において含められ且つ当業者には理解可能な設計情報は、3GPP規格において仕様が定められたCellBarredに追加して使用されるGU用CB CellBarred能力を追加する方法を示している。
本明細書で開示されるシステムの設計は、デュアルユースネットワークで必要とされる能力を実施するのに用いることができる複数の設計のうちの1つに過ぎない。本明細書で提示される設計情報に対する修正形態が同じ結果を得ながら実施可能である点に留意されたい。設計情報の特定のセットは、デュアルユースネットワークをどのように実施でいるかを当業者に例示するために本明細書で提示される。
図21は、上述のGU用CB能力を実施するのに必要とすることができるLTEネットワークコンポーネントを示している。図21は、本明細書で記載される最適サーバ概念とP/Sブローカー概念とを含む点に留意されたい。これらのコンポーネントを設計情報に含めることにより、本明細書で開示されるシステムは、恐らくは他のタイプの要素インタフェースを有する場合よりもより効率的になる。図21における実線は、LTEネットワークにおける標準的インタフェースを示しており、各インタフェースにおいて3GPP規格で使用されるニーモニックを含む。破線は、デュアルユース機能を提供するのに必要とすることができる追加のインタフェースを示している。政府実行の要素管理システム(EMS802)に接続される破線は、何れかのLTEネットワークにおいて存在する種類のOAMインタフェース(運用管理保守インタフェース;Operations,Administration,and Maintenance interfaces)であるが、この事例では、これらは、デュアルユースネットワーク機能に関連することができる情報をプロビジョニングすることができる。LTE MME108と、OptServerPGW304ノード上で実行されるP/Sブローカー1304との間のインタフェースは、LTEネットワークに配備された複数のMME108要素と、デュアルユース機能をLTEネットワークに提供する中心的役割を果たすことができるアプリケーションファンクション(AF)2102との間の効率的なインタフェースを提供することができる。
CellBarredが実際にはLTEネットワークにおけるどのセルにも存在しない場合には、EMS802は、AF2102に追加のCellBarre情報をプロビジョニングせず、MME108要素に追加のCellBarre情報をプロビジョニングしない。標準化CellBarredが実際にはLTEネットワークにおけるどのセルにも存在しない場合には、EMS802は、同様に、AF2102に追加のCellBarre情報をプロビジョニングせず、MME108要素に追加のCellBarre情報をプロビジョニングしない。LTEネットワークにおける1又はそれ以上のセルにて政府使用のためにCellBarredがイネーブルにされたときには、EMS802は、GU用CBに関連する追加データをAF2102、除外セルにサービスを提供するMME108要素、及び除外セルを作動させるeNB102要素にプロビジョニングする(eNB102要素にプロビジョニングされる情報は、標準化CellBarred機能に必要な情報と同じである)。以下のセクションは、デュアルユース無線ネットワーク特徴要素を実装する処理設計を記載する。
図21に示すネットワーク要素及びインタフェースに加えて、デュアルユースLTEネットワークにおいて生体的ユーザ確認をイネーブルにするために新しいアプリケーションをUE104に追加することができる。追加されたUE104の能力は、図22に例示される。UE104はまた、生体検査意外のサービスのためにP/Sブローカー1304ネットワークに接続することができる。P/Sブローカー1304ミドルウェアを用いる利点は、P/Sブローカー1304ネットワークへのUE104の単一接続が幾つかのUE104アプリケーションをサポートするのに十分である点である。各アプリケーションは、P/Sブローカーインタフェース2204を介してアプリケーション特有のトピックを使用する。従って、生体検査2202用のUE104アプリは、UE104がオンにされて最初にLTEネットワークに接続されたときに呼び出すことができる。生体検査アプリ2202は、特定のトピックを介してメッセージを受け取るようサブスクライブされ、初期生体検査メッセージが受け取られるまで待機することができる(検査は一般的には必要ではないので、メッセージが送られることはない)。UE104はこのような検査のためにネットワークベースのプログラムに個別に接続することができるので、P/Sブローカーは生体検査機能にとって必須ではないことは当業者には理解することができる。P/Sブローカー1304ミドルウェアにより、解決策がより効率的になる。
(政府のみの利用がイネーブルにされたときの制約されたユーザの自動デタッチ)
3GPP規格は、ネットワークへのユーザのアクセスを許可、ゲート、又は拒否するための機構を定めている。これを実現するために、3GPP規格は、ユーザが最初にLTEネットワークへのアクセスを確立したときにPGW114との相互作用に関与することができるポリシー課金ルール機能(PCRF118)及びアプリケーションファンクション(AF2102)を定めている。これらの要素は図21に示される。デュアルユースネットワークにおいて必要な能力を実装するために、AF2102に特定の機能を追加することができる。AF2102は、政府使用のためにアクセスが除外されるセルに対してのセルID値のリストをプロビジョニングすることができる。GU用CBがイネーブルにされた各セルにおいて、プロビジョニングデータは、セルへのアクセスが許可されたアクセスクラス優先度の最小値のサブセット、或いは、許可された高優先度アクセスクラス値、除外セルにてE911呼が認められるか否かを示すパラメータ、セルにアクセスするための生体検査がイネーブルにされたか否かを示すパラメータ、及び同じUE104における生体検査間の最短時間間隔を示すパラメータを含むことができる。加えて、AF2102は、IMSI値のリスト及び各値についてのアクセスクラス優先度をプロビジョニングされ、或いはこれにアクセスすることができる。これらのAC優先度値は、AF2102によって使用されるデータベース内のIMSIと関連付けられて、UE104のSIMカード内には含まれないので、AC優先度値は標準値11〜15に制約されず、あらゆる値を割り当てることができる点に留意されたい。従って、GU用CBにおいて、本開示にて記載されるように、これらのAC優先度値を使用することによって、極めて微細なアクセスクラス制約を課すことができる。
図21に示すように、AF2102は、LTEネットワークにおいて配備されるPCRF118のセットに対してRx Diameterインタフェースを維持し、また、P/Sブローカー1304に対するインタフェースを維持し、よって、AF2102は、通信用にPublish/Subscribeブローカー1304ミドルウェアを使用する他のエンティティとのメッセージ交換に参加することができる。このデュアルユースネットワーク設計におけるMME108エンティティはまた、図21に示すように、AF2102と通信するためにP/Sブローカー1304ミドルウェアにインタフェースすることができる。UE104はまた、図22に示すように、AF2102と通信するためにP/Sブローカー1304ミドルウェアにインタフェースすることができる。
特定のセルにおいてGU用CBがイネーブルにされているときに実施することができる第1のステップは、EMS802が、制約セルを提供するeNB102にプロビジョニング情報を送信することであり、よって許可されたローミングネットワークの変化したセットをブロードキャストすることができる。次のステップは、セルにサービスを提供する各MME108をプロビジョニングすることとすることができ、よって、そのプロビジョニングした情報は、そのセルではローミングが許可されないこと、又はローミングネットワークのサブセットだけが制約を受けたセルでローミングするうよう構成されたままであることを示すよう変更される。
許可されたローミングネットワークがセルにおいて変更されたときには、UE104ホームネットワークからのローミングを許可しないセルを通ってアクセスされたことを判定定すると、当該セルを通してアタッチされたUE104は、異なるセルを選択することができる。その一方で、1又は複数のMME108は、ローミングなし又は制約ローミングとしてプロビジョニングされていたセルを通ってアクセスされた各UE104についてのUE104コンテキストを検索することができる。IMSI MCC、MNC値がホームネットワーク、又は等価ネットワーク、又は許可されたローミングネットワークに適合しない各UE104において、MME108は、デタッチ手順を開始することができ、これらのUE104はセルから除去される。標準化MME始動によるデタッチ手続きは、TS23.401 v9.4.0のセクション5.3.8.3において規定される。図23を参照されたい。
次のステップは、EMS802が、政府使用のためのアクセス除外のこのインスタンスにおいて政府管理者により入力されたGovernment−Use用Cell−BarringをAF2102にプロビジョニングすることとすることができる。このセクションの最初の段落によれば、これらのパラメータは、Cell_ID、セルへのアクセスが許可された最少アクセスクラス優先度、もしくはセルへのアクセスが許可された高優先度アクセスクラス値のリスト、E911呼がセルを介して許可されるか否か、セルにおいて生体検査がイネーブルにされているか否か、及びUE104に対する生体検査の間の時間間隔を含むことができる。AC優先度値のリストは、上記段落において説明されたように、3GPP規格において規定されたセット11〜15を上回る値を含むことができる点に留意されたい。この後、政府使用CellBarredパラメータは、除外セルにサービスを提供するMME108のセットにプロビジョニングすることができる。最後に、セルを提供するeNB102は、制約セルに対するCellBarredパラメータをプロビジョニングすることができる。これらのパラメータは、3GPP規格で規定されたものであり、すなわち、CellBarredパラメータ、ac−BarringFactorパラメータ、ac−BarringTimeパラメータ、acBarringForEmergencyパラメータ、及びac−BarringForSpecialACパラメータである。低優先度のUE104が除外セルに確実にアクセスしないようにするために、ac−BarringFactorはゼロに設定することができる。
eNB102セルがCellBarred(セル除外)情報をブロードキャストすると、低優先度のUE104は除外セルにアクセスしないようにすることができる。
しかしながら、現在の除外セルを介して既にアクセスしている低優先度UE104は、デタッチする必要がある。これを達成するために、除外セルにサービスを提供する1又は複数のMME108は、除外セルを通ってアクセルされるUE104についてのUE104コンテキストのセットを検索することができる。UE104コンテキストは、確立要因(Establishment Cause)パラメータを含み、このパラメータは、LTEネットワークにアクセスしたときにUE104により送信されたものである。確立要因が高優先度を示していない場合、MME108は、UE104に対するデタッチ手続きを開始することができる。図24を参照されたい。
高優先度のUE104が、高優先度呼を示すことなくそのLTEアタッチを開始することに起因して、図24に従ってデタッチ状態になった場合には、ここで除外セルにリアタッチして、高優先度呼を示すことができる。低優先度のUE104は、特にac−BarringFactorがゼロに設定されていた場合に、除外セルを介してアクセスすることはできない。図24は、GU用CBがイネーブルにされたセルを通じてLTEネットワークのアクセスを低優先度のUE104がもはや試行していないこと、及びその確立要因が高優先度ではない既にアタッチされていたUE104がセルからデタッチされることを示している。従って、GU用CBがイネーブルにされたセルを介してアタッチされたままであるUE104は、高優先度のユーザであるが、上述のように、これらの優先度は、除外セルを介してアタッチされたままであるとを可能にするほど十分に高いものであるかは定かではなく、除外セルを介してアタッチされたままであるとを可能にするために生体検査を実施する必要がある可能性がある。これらの態様は、LTEネットワークの規格ベースのセル除外能力の一部ではないが、政府使用のためにセルが除外されたときのデュアルユースネットワークの能力の一部である。以下の処理は、除外セルを介してアタッチされたままであるUEについてこれらのチェックを置こう方法を詳細に説明している。
これらの追加のチェックを実施するために、このデュアルユースネットワークの設計は、GU用CBがイネーブルにされたセルにサービスを提供するMME108要素がAF2102と相互作用して、UE104のアクセス優先度をチェックし、また、必要に応じて生体検査を実施することが必要とすることができる。本明細書で記載されるように、P/Sブローカー1304ネットワークを介して接続されたエンティティは、文字列とすることができるトピックと各公開メッセージをタグ付けすることによりメッセージを伝達する。メッセージは、当該トピックをサブスクライブしている全てのエンティティに配信される。従って、AF2102がイニシャライズするときに、トピック「AF/biometric/*」をサブスクライブすることができる。「*」の文字は、2番目のスラッシュサインに続くあらゆる文字がこのサブスクライブトピックに適合することを示している。その一方で、各MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」をサブスクライブすることができ、ここで<GUMMEI>は、MME108インスタンスに割り当てられたグローバル一意のMME識別情報である。何れかのメッセージをパブリッシュするときに、送信エンティティは、メッセージが自己に戻るようルーティングされないことを示すことができ、これは、この事例では、送信者は、メッセージをパブリッシュする同じトピックにサブスクライブしていた場合があるためである。
GU用CBがイネーブルにされたセルを介してアタッチされたままである各UE104において、UE104にサービスを提供するMME108は、ここでトピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEaccessedCheckメッセージをパブリッシュすることができる。AF2102によってサブスクライブされるトピックにおけるワイルドカード表記に起因して、このメッセージは、AF2102により受け取られる。メッセージは、除外セルのCell_IDに加えて、UE104のIMSI値を含むことができる。AF2102は、そのプロビジョニングデータを介して、受け取られたUEaccessedCheck(UEアクセスチェック)メッセージにおいて参照されるCell_IDが、実際にGU用CBがイネーブルにされたセルであることの追加の検証を実行することができる。(そうでない場合には、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEaccessedCheckResponse(UEアクセスチェック応答)メッセージをパブリッシュして、UE104がアクセス検査を合格していることを示し、また、MME108とAF2102プロビジョニングデータとの間の相違を示すことができる。このメッセージは、トピック文字列内に一意のGUMMEI値が含まれることに起因して、元のUEaccessedCheckメッセージを送るMME108によってのみ受け取られる)。Cell_IDが、GU用CBがイネーブルにされたセルのものであると仮定すると、AF2102は、そのプロビジョニングデータから、除外セルにアクセスすることを許可されているアクセス優先度の最小値、又はセルにアクセスすることを許可されている高優先度アクセスクラス値のリストを取得することができる。AC優先度値の1又は複数の値は、3GPP規格において許容された値を超える可能性がある。次に、AF2102は、そのプロビジョニングされたIMSI値から、又はIMSI値のアクセス可能なデータベースの何れかから、UE104のIMSIの優先度を取得することができ、このIMSIは、UEaccessedCheckメッセージにおいて受け取られた値である。IMSIに割り当てられたAC優先度値は、3GPP規格において許容されたAC優先度の値を超える可能性がある。IMSIが、プロビジョニングデータ又はIMSIデータベースにおいて見つけられない場合には、AF2102は、UEaccessedCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104がデタッチされるべきであることを示すことができる。政府に認められた高優先度のユーザだけがGU用CBイネーブルのセルへのアクセスが許可されるので、MME108は、UE104に関するデタッチ手続きを開始することができる。
代替的に、AF2102が、そのプロビジョニングデータにおいて又はIMSIデータベースにおいてUE104のIMSIを配置している場合には、AF2102は、UE104のAC優先度値を取り出して、これを除外セルにプロビジョニングされたAC優先度の最小値と比較し、又は許可された高優先度アクセスクラス値のプロビジョニングされたセットと比較することができる。IMSIが極めて低い優先度を有する場合、又はマッチングした高優先度を有していない場合には、AF2102は、UEaccessedCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返して、UE104をデタッチさせることができる。しかしながら、UE104のAC優先度が十分に高いか、又は許可された高優先度アクセスクラスのうちの1つにマッチングする場合には、AF2102は、そのプロビジョニングデータをチェックして、GU用CBがイネーブルにされたこのセルに関して生体検査が必要であるか否かを判定することができる。そうでない場合には、AF2102は、UEaccessedCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104が除外セルを介してアタッチされたままであることを示すことができる。生体検査が除外セルに関して可能にされている場合には、GU用CBがイネーブルにされたセルを介してアタッチされたままにするために、UE104の能力に関する最終決定を決める前に、以下の処理を行うことができる。
上記の記載は、UEがLTEネットワークに接続されたときに、UE生体検査アプリケーションを開始することができ、UE104がネットワークにおける最適サーバ304上のP/Sブローカー1304インスタンスに自動的に(ユーザ介入なしで)接続することができることを示している。UE104ソフトウェアは、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」にサブスクライブすることができ、ここで<IMSI>は、UE104に割り当てられた一意のIMSI値である。UE生体検査アプリ2202は、緊急時にデュアルユースネットワークにアクセスする必要がある全てのUE104上にロードされる特定用途アプリケーションである。その一方で、AF2102がイニシャライズするときに、トピック「AF/biometric/test/*」をサブスクライブすることができる。これらの機構の準備が整い、前段落によるチェックが完了すると、AF2102は、StartBiometricTestメッセージをトピック「AF/biometric/test/<IMSI>」をパブリッシュし、ここで<IMSI>は、UE104にサービスを提供するMME108によって送られたUEaccessedCheckメッセージにおいて受け取られる値である。従って、このメッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって、<IMSI>値を有する一意のUE104に配信され、ここでUE生体検査アプリ2202によって利用される。このメッセージは、実行すべき生体検査のタイプのようなデータ、又は検査の実行に関する別の何らかのデータを含むことができる。別のデータは、UE104のGPS位置を取得すること、GPS位置の周期的レポートを生成すること、ユーザがUE104を進化型パケットシステム接続管理(Evolved packet system Connection Management;ECM)ECM−IDLE状態にしようとするとき又はユーザがUE104をオフにしようとするときでもこれらのレポートを継続することを含むことができる。(これらの後者の機能は、軍事運用時又は別の政府運用時に必要とされる可能性がある。)StartBiometricTestメッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって確実に配信することができる。ユーザがデータを入力しないことを選択する場合に備えて、UE104から生体検査データを受け取るためのタイマをAF2102により起動することができる。この場合には、タイマが切れた場合には、AF2102は、UEaccessedChecResponseメッセージをMME108に送り、UE104をデタッチすべきであることを示すことができる。
生体検査がUE104において実行されるときには、UE104の生体検査アプリ2202は、生体検査結果(BiometricTestResults)メッセージをトピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してパブリッシュし、この場合もやはり、このメッセージはAF2102によって受け取られる。AF2102は、以前に確立されたタイマをキャンセルしてこのメッセージを受け取り、返信データの解析を開始する。実行される検査のタイプ(例えば、スピーチフレーズのマッチング、指紋又は別の生体情報のマッチング、パスワードのマッチング)に応じて、AF2102は、データ自体を解析することができ、又はデータを別のサービスプログラムに送って解析を実行することができる。この解析は、GU用CBがイネーブルにされたセルを介してUE104がアタッチされたままにすべきであるか否かを明らかにする。この判定は、AF2102がUEaccessedChecResponseメッセージをパブリッシュするときに、サービングMME108に返される。結果として、UE2102は、セルからデタッチされるか、或いは除外セルを介してアタッチされたままにすることを許可される。後者の場合には、AF2102は、IMSIに対するBiometricTestPassed(生体検査合格)パラメータを設定してタイマを起動することができ、その持続時間は、所与のCell_IDに関してAF2102にてプロビジョニングされるTimeBetweenBiometricTestsの値によって設定される。
GU用CBがイネーブルにされたセルにて生体検査がイネーブルになると、UEが除外セルにて初期アクセス手続き、除外セルへのサービスリクエスト手続き、又は除外セルへのハンドオーバー手続きに進んだときはいつでも、試験を実行することができる。タイマの目的は、UE104を過剰な頻度で検査するのを防止することである。タイマが切れたときには、AF2102は、IMSIに関連するBiometricTestPassedパラメータの値をリセットすることができ、よって当該UE104のIMSIに対して別の生体検査を実行することができる。(政府管理者が望む場合には、TimeBetweenBiometricTestsの値は、UE104毎に1回だけの検査が確実に実行されるようにINDEFINITEに設定することができる。)
サービングMME108にて初期処理チェックの後、GU用CBがイネーブルにされたセルを介してアタッチされたままであるUEについて全段落で記載された処理は、図25に示される。
GU用CBがイネーブルにされたセルを介してアタッチされたままであるUE104は、アクセス優先度が検証されており、場合によっては生体検査を介してユーザ識別情報が検証されていた。また、除外セルを介して未だアタッチされていないUE104が、初期アタッチLTE手続きを介して、又はサービスリクエストLTE手続きを介して、もしくはハンドオーバーLTE手続きを介してセルへのアクセスを試行することも可能である。このようなUE104はまた、GU用CBがイネーブルにされたセルにアクセスされたままであることを許可される前にチェックしなければならない。以下のセクションでは、適切に検証されたUE104だけが政府使用のために除外されたセルにアクセスされたままであるのを補償するために必要とすることができる処理を記載している。
(GU用CBがイネーブルにされたセルへの初期アクセス)
上述のように、政府使用のためにセルが除外されたときに、10未満のAC優先度を有するUE104は、一般に、E911呼以外(E911呼が除外セルにて許可される場合)は、セルへのアクセスを試行しない。ac−BarringFactor(ac−除外要因)がゼロに設定された場合、低いAC優先度を有するUE104は、除外セルを通じたアクセスを試行しないようにすることができる。従って、除外セルを介してeNB102にて初期アクセスリクエスト(Initial Access Request)が受け取られるときには、これは高優先度のUE104により提供される。アタッチリクエスト(Attach Request)は、eNB102から、セルにサービスを提供するMME108のうちの1つに送られる。LTE初期アタッチ手続き仕様についてTS 23.401 v9.4.0のセクション5.3.2.1を参照されたい。政府使用以外の何らかの理由でセルが除外される場合には、追加の処理は必要ではなく、すなわち、本開示で示される。しかしながら、政府使用のためセルが除外される場合には、本明細書で記載される追加の処理が必要とすることができる。
上述のように、各MME108は、扱われるセルのうちの1つが政府使用のために除外されたときはいつでも、GU用CBパラメータでプロビジョニングされる。従って、eNB102からのアタッチリクエスト(Attach Request)が受け取られるときには、Attach Requestメッセージを受け取るMME108は、そのプロビジョニングデータをチェックして、アクセスが行われているセルが政府使用のために除外されるかどうかを判定することができる。除外される場合には、以下のように、初期アタッチLTE手続き中のMME108処理に修正を導入することができる。
LTE初期アタッチ手続きにおいて、MME108がAF2102と相互作用して、UE104が手続きを続けることを許可されるべきか否か、又はMME108がアタッチ試行を拒否すべきか否かを決定することができる複数のポイントが存在する。1つのポイントは、MME108が最初にUEのIMSIを認識するとき(すなわち、eNB102からAttach Requestメッセージを受け取るとき)とすることができる。別のポイントは、ホームサブスクライバサーバ(HSS120)からUE108のサブスクライブデータを受け取るとき(すなわち、MME108がHSS120からUpdate Location Ackメッセージを受け取るとき)とすることができる。AF2102とのMME108の相互作用が結果として起こるポイントは、本開示において例示される設計にあまり影響を及ぼさない。(実際に、別の代替形態は、HSS120が、IMSIサブスクライブデータの結果としてUE104のAC優先度を記憶し、初期アクセス手続きの結果を通じてUE104が処理を進めるべきかどうかに関して、AF2102が判定するのではなく、MME108に判定をさせるものとすることができる)。以下では、UE104がネットワークにアクセスするセルが政府使用のため除外されることをMME108が判定した場合、MME108によるAttach Requestメッセージの受信を用いて、AF2102の相互作用を開始する。図26を参照されたい。
デュアルユースネットワークをより容易に作動させるために、ホームネットワーク及び全ての等価ネットワークにおける全てのUE104に対するデフォルトAPN(本開示の主題である先進無線ネットワークのタイプを区別するために本明細書で使用される汎用ネットワークとは対照的に、3GPPアクセスポイント名)は、AF2102プログラムが実行される最適サーバ304を含むAPNに設定することができる。政府使用のため除外されたセルを介してLTEネットワークにアクセスするUE104からAttach Requestが受信されると、MME108は、初期デフォルトベアラーだけがこのデフォルトAPNを設定できるようにプログラムすることができる。
図26における処理が示すように、MME108がeNB102からAttach Requestを受け取ると、MME108は、アクセス中のセルが政府使用のため除外されるかどうかを判定することができる。この判定は、上述のように、政府EMS802によって送ることができるプロビジョニング情報により行われる。セルが政府使用のため除外されていない場合には、変更なしでLTE規格に従って(TS 23.401 v9.4.0のセクション5.3.2.1)アタッチ手続きを進める。しかしながら、GU用CBがセルにてイネーブルにされている場合には、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEaccessCheckメッセージをパブリッシュすることができ、ここで<GUMMEI>はMME108に割り当てられた一意のIDである。このメッセージは、UE104のIMSI及びアクセスされるセルのCell_IDを含む。上述のように、このメッセージは、AF2102により受け取られる。AF2102は、そのプロビジョニングデータを介して、受け取られたUEaccessedCheckメッセージにおいて参照されるCell_IDが実際にGU用CBがイネーブルにされたセルであることの更なる検証を実行することができる。(そうでない場合には、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEaccessedCheckResponse(UEアクセスチェック応答)メッセージをパブリッシュして、UE104がアクセス検査を合格していることを示し、また、MME108とAF2102プロビジョニングデータとの間の相違を示すことができる。このメッセージは、トピック文字列内に一意のGUMMEI値が含まれることに起因して、元のUEaccessedCheckメッセージを送るMME108によってのみ受け取られる。)Cell_IDが、GU用CBがイネーブルにされたセルのものであると仮定すると、AF2102は、そのプロビジョニングデータから、除外セルにアクセスすることを許可されているアクセス優先度の最小値、又はセルにアクセスすることを許可されている高優先度アクセスクラス値のリストを取得することができる。これらのAC優先度値は、3GPP規格において規定されたAC優先度値を上回る値を含み、標準化セル除外を備えることができる細粒度の高い優先度アクセス機能を実施することができる点に留意されたい。次に、AF2102は、そのプロビジョニングされたIMSI値から、又はIMSI値のアクセス可能なデータベースの何れかから、UE104のIMSIの優先度を取得することができ、このIMSIは、UEaccessedCheckメッセージにおいて受け取られた値である。IMSIが、プロビジョニングデータ又はIMSIデータベースにおいて見つけられない場合には、AF2102は、UEaccessedCheckResponseメッセージをMME108インスタンスに返し、UE104アクセスリクエストが拒否されるべきであることを示すことができる。MME108は、この事例においてUE104に対する拒否応答を開始することができる。
代替的に、AF2102が、そのプロビジョニングデータにおいて又はIMSIデータベースにおいてUE104のIMSIを配置している場合には、AF2102は、UE104のAC優先度値を取り出して、これを除外セルにプロビジョニングされたAC優先度の最小値と比較し又は許可された高優先度アクセスクラス値のリストと比較することができる。UE104のIMSIと共に格納されるAC優先度値は、3GPP規格において提供することができるものよりもより細粒度の高いアクセス優先度クラスの区別を導入するために、3GPP規格において許可されるAC優先度値を超えることができる点に留意されたい。IMSIが極めて低い優先度を有する場合、又は許可された値のうちの1つとマッチングした優先度を有していない場合には、AF2102は、UEaccessedCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返して、UE104のAttach Requestを拒否するようにすることができる。しかしながら、UE104のAC優先度が十分に高いか、又はUE104のAC優先度が許可された値のうちの1つにマッチングする場合には、AF2102は、そのプロビジョニングデータをチェックして、この除外セルに関して生体検査が必要であるか否かを判定することができる。そうでない場合には、AF2102は、UEaccessedCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のAttach Request処理を進めるべきであること、及び生体検査が必要ではないことを示すことができる。生体検査が除外セルに関して可能にされている場合には、AF2102は、UEaccessedCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のAttach Request処理を進めるべきであること、及び生体検査が必要であることを示すことができる。
図26によれば、GU用CBがイネーブルにされたセルを介したアクセスにおいてAttach Request処理が継続された場合、及びMME108相互作用に対するAF2102の応答が追加の生体検査の必要があることを示した場合には、MME108は、UE104に割り当てられたIPアドレスを決定するまで待機することができる。これは、LTE初期アタッチ手続き中にMME108がSGW110からCreate Session Response応答を受け取ったときに生じることができる。この時点で、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対するUEipInfoメッセージをパブリッシュすることができ、よって、メッセージがAF2102により受け取られる。メッセージは、Cell_ID、IMSI、UE104に割り当てられたIPアドレス、及びUE104にサービスを提供するPGW114のIPアドレスを含むことができる。次いで、AF2102は、この情報を追加のプロビジョニングデータと共に用いて、PCRF118機能と相互作用し、このUE104についてフィルタポリシーをPGW114に設定するようリクエストすることができる。フィルタポリシーは、PGW114によってアップリング転送されるか、又はUE104ベアラーにわたるダウンリンク伝送するように対応されるようにパケットを制約することができる。許可されるアップリンクパケットは、利用可能なOptServerPGW304ノード上で実行される各P/Sブローカー1304インスタンスのIPアドレス及びポート番号についてのみである(PGW114位置においてこれらのサーバノードの1つよりも多いものが存在することができるが、これらのサーバの各々上に1つよりも多いP/Sブローカーインスタンスが存在することができる)。許可されるダウンリンクパケットは、これらのP/Sブローカー1304インスタンスのうちの1つだけに由来することができる。フィルタポリシーの目的は、生体検査が完了するまでUE104の通信機能を遮断することである。UE104専用のソフトウェア2204は、一般に、デフォルトベアラーが最初に確立されたときに、P/Sブローカー1304への接続及びインタフェースを試行することができる。この通信は、フィルタポリシーによって許可される。
その一方で、標準化LTEアタッチ手続きをUE104、eNB102、MME108、その他について進める。eNB102は、MME108にAttach Complete(アタッチ完了)メッセージを送ると、UE104がIPアドレスを取得したことを示し、アップリンクメッセージを送り始めることができる。(UE104は、P/Sブローカー1304への接続を試行すべきであり、これは、PGW114にてフィルタポリシーによって許可されることになる。)MME108は、Modify Bearer Response(修正ベアラー応答)メッセージを受け取ると、これは最初のダウンリンクデータをUE104に送ることができることを示す。従って、この時点で、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してinitiateBiometricTestingメッセージをパブリッシュすることができる。メッセージは、関係するUE104のCell_ID及びIMSIを含む。メッセージは、AF2102により受け取られる。AF2102は、IMSIにおいて維持されたBiometricTestingPassed変数をチェックし、設定されている場合には、生体検査は実施しない。その代わりに、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEBiometricTestInfoメッセージをパブリッシュすることができ、よってサービングMME108によってメッセージが受け取られる。このメッセージは、UE104がセルへのアクセスを許可されていることを示している。他方、IMSIに対するBiometricTestingPassed変数が設定されていない場合には、生体検査が以下のように行われる。
図25に示すものと同様に、AF2102は、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してStartBiometricTestメッセージをパブリッシュし、ここで<IMSI>は、UE104にサービスを提供するMME108によって送られたinitiateBiometricTestingメッセージにおいて受け取られる値である。従って、メッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって、<IMSI>値を有する一意のUE104に配信され、ここでUE 生体検査アプリ2202により利用される。メッセージは、実施すべき生体検査のタイプのようなデータ、又は検査の実行に関する別の何らかのデータを含むことができる。別のデータは、UE104のGPS位置を取得すること、GPS位置の周期的レポートを生成すること、ユーザがUE104をECM−IDLE状態にしようとするとき又はユーザがUE104をオフにしようとするときでもこれらのレポートを継続することを含むことができる。(これらの後者の機能は、軍事運用時又は別の政府運用時に必要とされる可能性がある。)StartBiometricTestメッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって確実に配信することができる。ユーザがデータを入力しないことを選択する場合に備えて、UE 生体検査アプリ2202から生体検査データを受け取るためのタイマをAF2102により起動することができる。この場合には、タイマが切れた場合には、AF2102は、UErejectAccessメッセージをMME108に送り、UE104 アタッチリクエストを拒否すべきであることを示すことができる。この場合、MME108がUE104のアクセスを拒否し、GU用CBがイネーブルにされたセルを介したアクセスは、UE104において拒否される。
生体検査がUE104において実行されるときには、UE生体検査アプリ2202は、生体検査結果(BiometricTestResults)メッセージをトピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してパブリッシュし、この場合もやはり、このメッセージはAF2102によって受け取られる。AF2102は、以前に確立されたタイマをキャンセルしてこのメッセージを受け取り、返信データの解析を開始する。実行される検査のタイプ(例えば、スピーチフレーズのマッチング、指紋又は別の生体情報のマッチング、パスワードのマッチング)に応じて、AF2102は、データ自体を解析することができ、又はデータを別のサービスプログラムに送って解析を実行することができる。この解析は、GU用CBがイネーブルにされたセルを介してUE104がアタッチされたままにすべきであるか否かを明らかにする。この判定は、AF2102がUEBiometricTestInfoメッセージをパブリッシュするときに、サービングMME108に返される。結果として、UE104は、セルへのアクセスを拒否されるか、或いは除外セルを介してアクセスされたままであることが許可される。後者の場合には、AF2102は、IMSIに対するBiometricTestPassed(生体検査合格)パラメータを設定してタイマを起動することができ、その持続時間は、所与のCell_IDに関してAF2102にてプロビジョニングされるTimeBetweenBiometricTestsの値によって設定される。タイマの目的は、UE104を過剰な頻度で検査するのを防止することである。タイマが切れたときには、AF2102は、IMSIに関連するBiometricTestPassedパラメータの値をリセットすることができ、よって当該UE104のIMSIに対して別の生体検査を実行することができる。(政府管理者が望む場合には、TimeBetweenBiometricTestsの値は、UE104毎に1回だけの検査が確実に実行されるようにINDEFINITEに設定することができる。)
UE104が生体検査に合格した場合、AF2102は、Rx Diameterインタフェースを介してPCRF118と相互作用して、PGW114にて前にインストールされていたフィルタポリシーの除去を行うようにすることができる。
(GU用CBがイネーブルにされたセルにおける不要なページング(呼び出し)の回避)
TS 23.401 v9.4.0のセクション5.3.4.3では、LTEネットワークトリガーサービスリクエスト(Triggered Service Request)手続きを規定している。UE104がECM−ACTIVE状態からECM−IDLE状態に遷移するときには、UE104とeNB102との間には接続が存在せず、従って、LTEネットワーク要素とUE104との間の通信は存在しない。UE104は、前にECM−ACTIVE状態であったので、UE104に最後にサービスを提供したMME108インスタンスにコンテキストが保持されている。この状態の間に、SGW110においてUE104にダウンリンクパケットが到達した場合、SGW110は、Downlink Data NotificationメッセージをMME108に送る。MME108は、UE104が存在するエリアをカバーする可能性が最も高いとMME108が判定した1又はそれ以上のeNB102にページングメッセージを送信することにより、UE104を位置特定しようとする。デュアルユースネットワークでは、GU用CBがイネーブルにされたセルを用いた伝送において、UE104がこのようなセルへのアクセスが許可されていると最初に判定されない限り、ページングメッセージをeNB102に送信しないことが有利とすることができる。図27は、デュアルユースLTEネットワークにおいて効果的に用いることができるネットワークトリガーサービスリクエスト手続きに対する変更を示している。UE104のAC優先度(HSS120 UEサブスクライブデータから得ることができる)がMME108におけるUE104コンテキストに維持されている場合、初期アクセス実行可能性の判定は、当該目的でAF2102と相互作用する必要もなく、MME108におけるロジックによって実施することができる。図27は、UE104のAC優先度がHSS120 UEサブスクライブデータに保持されていないときに用いることができる手続きを示している。
図27において、MME108は、UE104に対するダウンリンクデータ通知を受け取ると、UE104への到達を試行するためにページングメッセージを送るべきセルのセットを決定する。政府EMSによりMME108にプロビジョニングされたデータを用いて、MME108は、GU用CBがイネーブルにされたセルこれらのセルのサブセットを決定することができる。このセルのサブセットを用いて、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEpagingCheck(UEページングチェック)メッセージをパブリッシュすることができる。上述のように、このメッセージは、AF2102にて受け取られる。
受け取られたメッセージの各Cell_IDにおいて、AF2102は、そのプロビジョニングデータから、除外セルにアクセスすることを許可されているアクセス優先度の最小値、又は高優先度アクセスクラス値のリストを取得することができる。GU用CBがイネーブルにされたセルに割り当てられたAC優先度値は、3GPP規格において許可された値のセットを上回る可能性がある点に留意されたい。次に、AF2102は、そのプロビジョニングされたIMSI値から、又はIMSI値のアクセス可能なデータベースの何れかから、UE104のIMSIのAC優先度を取得することができ、このIMSIは、UEpagingCheckメッセージにおいて受け取られた値である。IMSIに割り当てられたAC優先度値は、3GPP規格において許可された値を上回る可能性がある点に留意されたい。IMSIが、プロビジョニングデータ又はIMSIデータベースにおいて見つけられない場合には、AF2102は、UEpagingCheckResponse(UEページングチェック応答)メッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104がリクエストメッセージにおいて受け取られたセルのどれにも送られないことを示すことができる。MME108は、他のセルにページングを開始することができるが、GU用CBがイネーブルにされたセルにはページングすることはできない。
代替的に、AF2102が、そのプロビジョニングデータにおいて、又はIMSIデータベースにおいてUE104のIMSIを配置している場合には、AF2102は、UE104のAC優先度値を取り出して、各除外セルにプロビジョニングされたAC優先度の最小値と、又はチェックリストの各セルについて許可された高優先度アクセスクラス値のリストと比較することができる。IMSIが、所与のCell_IDにおいて極めて低い優先度を有する場合、又はIMSIアクセス優先度がセルの許容された値のうちの1つとマッチングしない場合には、AF2102は、所与のCell_IDには許容されたページングがない(no−paging−allowed)ことを示すように、UEpagingCheckResponseメッセージを構成することができる。しかしながら、UE104のAC優先度が所与のCell_IDにおいて十分に高いか、又は当該セルに対して許可された値のうちの1つにマッチングする場合には、AF2102は、そのプロビジョニングデータをチェックして、この除外セルに関して生体検査が必要であるか否かを判定することができる。そうでない場合には、AF2102は、このCell_IDにはページングが許可されないこと及び生体検査が必要でないことを示すよう、UEpagingCheckResponseメッセージを構成することができる。生体検査が所与の除外セルに関して可能にされている場合には、AF2102は、当該ページングが所与の除外セルに許可されていること、及び生体検査が必要であることを示すよう、UEpagingCheckResponseメッセージを構成することができる。リクエストメッセージにおける全てのCell_ID値がこのようにして処理されると、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEpagingCheckResponseメッセージをパブリッシュすることができ、よってメッセージが、リクエストメッセージを送信したMME108インスタンスによって受け取られる。
MME108は、UEpagingCheckResponseメッセージを受け取ると、各除外セルについて得られた結果を使用して、当該セルを扱うeNB102にページングメッセージを送ることができるか否かを決定する。このようにして、ページングメッセージは、GU用CBによりUE104のアクセスが禁止されているセルには送られない。ページングメッセージが送られるGU用CBがイネーブルにされたこれらのセルでは、MME108は、セルに対するページングが進行中にあるステータスを保存することができ、UE104が当該セルを通じてネットワークにアクセスする場合に生体検査が必要であるか否かのステータスを保存することができる。次に、デュアルユースをサポートするためにサービスリクエスト手続きに対する処理変更について説明する。
(サービスリクエスト中の制約ユーザの自動処理)
TS 23.401 v9.4.0のセクション5.4.3.1では、UEサービス開始リクエスト手続きにおけるLTEネットワークの処理を規定している。本明細書の前のセクションにて述べたように、この手続きはまた、UE104がページングメッセージに応答するときに呼び出される。
図28における処理が示すように、MME108がeNB102からService Requestを受け取ると、MME108は、アクセス中のセルが政府使用のため除外されるかどうかを判定することができる。この判定は、上述のように、政府EMS802によって送ることができるプロビジョニング情報により行われる。セルが政府使用のため除外されていない場合には、変更なしでLTE規格に従って(TS 23.401 v9.4.0のセクション5.4.1.3)Service Request(サービスリクエスト)手続きを進める。しかしながら、GU用CBがセルにてイネーブルにされており、サービスリクエストがUE開始される場合には、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUESrvcReqCheckメッセージをパブリッシュすることができ、ここで<GUMMEI>はMME108に割り当てられた一意のIDである。このメッセージは、UE104のIMSI及びアクセスされるセルのCell_IDを含む。上述のように、このメッセージは、AF2102により受け取られる。AF2102は、そのプロビジョニングデータを介して、受け取られたUESrvcReqCheckメッセージにおいて参照されるCell_IDが実際にGU用CBがイネーブルにされたセルであることの追加の検証を実行することができる。(そうでない場合には、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUESrvcReqCheckResponseメッセージをパブリッシュして、UE104がアクセス検査を合格していること及び生体検査が必要ではないことを示し、また、MME108とAF2102プロビジョニングデータとの間の相違を示すことができる。このメッセージは、トピック文字列内に一意のGUMMEI値が含まれることに起因して、元のUESrvcReqCheckメッセージを送るMME108によってのみ受け取られる。)Cell_IDが、GU用CBがイネーブルにされたセルのものであると仮定すると、AF2102は、そのプロビジョニングデータから、除外セルにアクセスすることを許可されているアクセス優先度の最小値、又は除外セルにアクセスすることを許可されている高優先度アクセスクラス値のリストを取得することができる。この事例における1又は複数のAC優先度値は、3GPP規格において使用される値を上回る可能性があり、よってこの事例では、3GPPの場合よりも優先度ユーザのより細粒度の高い区別化を実施することができる点に留意されたい。次に、AF2102は、そのプロビジョニングされたIMSI値から、又はIMSI値のアクセス可能なデータベースの何れかから、UE104のIMSIのアクセスクラス優先度を取得することができ、このIMSIは、UESrvcReqCheckメッセージにおいて受け取られた値である。UE104に割り当てられたAC優先度の値は、3GPP規格に規定された値のセットよりも大きいとすることができる点に留意されたい。IMSIが、プロビジョニングデータ又はIMSIデータベースにおいて見つけられない場合には、AF2102は、UESrvcReqCheckResponseメッセージをサービングMME108インスタンスに返し、UE104サービスリクエストが拒否されるべきであることを示すことができる。MME108は、この事例においてUE104に対する拒否応答を開始することができる。
代替的に、AF2102が、そのプロビジョニングデータにおいて又はIMSIデータベースにおいてUE104のIMSIを配置している場合には、AF2102は、UE104のAC優先度値を取り出して、これを除外セルにプロビジョニングされたAC優先度の最小値と比較し又はセルに許可された高優先度アクセスクラスのリストと比較することができる。IMSIが極めて低い優先度を有する場合、又はIMSI AC優先度が許可されたアクセスクラス値のうちの1つとマッチングしていない場合には、AF2102は、UESrvcReqCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返して、UE104Service Requestを拒否するようにすることができる。しかしながら、UE104のAC優先度が十分に高いか、又はセルに対し許可された値のうちの1つにマッチングする場合には、AF2102は、そのプロビジョニングデータをチェックして、この除外セルに関して生体検査が必要であるか否かを判定することができる。そうでない場合には、AF2102は、UESrvcReqCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のService Request処理を進めるべきであること、及び生体検査が必要ではないことを示すことができる。生体検査が除外セルに関して可能にされている場合には、AF2102は、UEReqCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のService Request処理を進めるべきであること、及び生体検査が必要であることを示すことができる。
Service Requestの処理が進められる場合、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.4.3.1に規定された残りの手続きが完了する。MME108がSGW110からModify Bearer Response(変更ベアラー応答)メッセージを受け取ると、標準化Service Request(サービスリクエスト)手続きが終了するが、MME108は、アクセスされるセルのGU用CBがイネーブルにされていたときにデュアルユースネットワークで実施する以下の追加の処理を有する。図28を参照されたい。
MME108がSGW110からModify Bearer Responseメッセージを受け取って、Service Request手続きが終了すると、MME108は、UE104のIMSIのために格納された情報をチェックすることができる。この情報が、生体検査を実施すべきであることを示していた場合、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してinitiateBiometricTestingメッセージをパブリッシュすることができる。メッセージは、関係するUE104のCell_ID及びIMSIを含む。メッセージは、AF2102により受け取られ、生体検査が以下のように行われる。
図25に示すものと同様に、AF2102は、IMSIにおいて維持されたBiometricTestingPassed変数をチェックし、設定されている場合には、生体検査は実施しない。その代わりに、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEBiometricTestInfoメッセージをパブリッシュすることができ、よってサービングMME108によってメッセージが受け取られる。このメッセージは、UE104がセルへのアクセスを許可されていることを示している。他方、IMSIに対するBiometricTestingPassed変数が設定されていない場合には、生体検査が以下のように行われる。AF2102は、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してStartBiometricTestメッセージをパブリッシュし、ここで<IMSI>は、UE104にサービスを提供するMME108によって送られたinitiateBiometricTestingメッセージにおいて受け取られる値である。従って、メッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって、<IMSI>値を有する一意のUE104に配信され、ここでUE 生体検査アプリ2202により利用される。メッセージは、実施すべき生体検査のタイプのようなデータ、又は検査の実行に関する別の何らかのデータを含むことができる。別のデータは、UE104のGPS位置を取得すること、GPS位置の周期的レポートを生成すること、ユーザがUE104をECM−IDLE状態にしようとするとき又はユーザがUE104をオフにしようとするときでもこれらのレポートを継続することを含むことができる。(これらの後者の機能は、軍事運用時又は別の政府運用時に必要とされる可能性がある。)メッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって確実に配信することができる。ユーザがデータを入力しないことを選択する場合に備えて、UE生体検査アプリ2202から生体検査データを受け取るためのタイマをAF2102により起動することができる。この場合には、タイマが切れた場合には、AF2102は、UErejectAccessメッセージをMME108に送り、UE104をネットワークからデタッチすべきであることを示すことができる。この場合、MME108がMME開始デタッチ手続きを開始し、UE104は、GU用CBがイネーブルにされたセルからデタッチされる。
生体検査がUE104において実行されるときには、UE生体検査アプリ2202は、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対して生体検査結果(BiometricTestResults)メッセージをパブリッシュし、この場合もやはり、このメッセージはAF2102によって受け取られる。AF2102は、以前に確立されたタイマをキャンセルしてこのメッセージを受け取り、返信データの解析を開始する。実行される検査のタイプ(例えば、スピーチフレーズのマッチング、指紋又は別の生体情報のマッチング、パスワードのマッチング)に応じて、AF2102は、データ自体を解析することができ、又はデータを別のサービスプログラムに送って解析を実行することができる。この解析は、除外セルを介してUE104がアタッチされたままにすべきであるか否かを明らかにする。この判定は、AF2102がUEaccessedTestInfoメッセージをパブリッシュするときに、サービングMME108に返される。結果として、UE104は、セルからデタッチされるか、或いは除外セルを介してアクセスされたままにすることを許可される。後者の場合には、AF2102は、IMSIに対するBiometricTestPassed(生体検査合格)パラメータを設定してタイマを起動することができ、その持続時間は、所与のCell_IDに関してAF2102にてプロビジョニングされるTimeBetweenBiometricTestsの値によって設定される。タイマの目的は、UE104を過剰な頻度で検査するのを防止することである。タイマが切れたときには、AF2102は、IMSIに関連するBiometricTestPassedパラメータの値をリセットすることができ、よって当該UE104のIMSIに対して別の生体検査を実行することができる。(政府管理者が望む場合には、TimeBetweenBiometricTestsの値は、UE104毎に1回だけの検査が確実に実行されるようにINDEFINITEに設定することができる。)
(ハンドオーバー中の制限ユーザの自動デタッチ)
LTE規格は、ハンドオーバー手続きの2つの異なるタイプを規定している。X2ハンドオーバーと呼ばれる第1のタイプでは、ソースeNB102(すなわち、UE104がアクセスされる現在のセルを管理するeNB102)と、ターゲットeNB102(すなわち、UE104がハンドオーバーされるセルを管理するeNB102)との間の直接の通信経路が存在する。ソースeNB102とターゲットeNB102との間に直接の経路が存在しない場合には、MME108は、ハンドオーバーの前の段階でハンドオーバー処理に関与し、そのS1リンクを使用して、ソースeNB102とターゲットeNB102との間の通信の準備をする。従って、このタイプのハンドオーバーは、S1ハンドオーバーと呼ばれる。X2ハンドオーバーでは、MMEは変化しないが、UE104が、現在の(ソース)SGW110によって処理されないセルに移動する場合には、SGW110要素が変化することができる。S1ハンドオーバーでは、新しい(ターゲット)MME108への変更(すなわち再配置)、並びに新しい(ターゲット)SGW110要素への可能な変更(すなわち再配置)が存在することができる。
LTEハンドオーバー処理の高水準図を図5に示す。ハンドオーバー手続きの3つの別個の段階、すなわち、ハンドオーバー準備段階、ハンドオーバー実行段階、及びハンドオーバー完了段階が存在する。ハンドオーバー準備段階の間に、ソースeNB102におけるUE104コンテキストが、ターゲットeNB102に移転される。ハンドオーバー実行段階では、UE104は、ソースeNB102におけるセルから離れ、ターゲットeNB102におけるセルに同期しアクセスする。ハンドオーバー実行段階が完了すると、アップリンク及びダウンリンクデータがUE104と交換することができる。ハンドオーバー完了段階では、SGW110におけるUE104のGTPトンネルが変更され、よって、データがSGW110からターゲットeNB102に送られる(これが完了するまで、このデータは、ソースeNB102に送られ、X2通信経路を介してターゲットeNB102に転送され、ここでこのデータは、データ損失なしでUE102に送ることができるまで、待ち行列に入れられる)。
X2ハンドオーバー手続きは、SGW110再配置が存在しない場合に関して、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.5.1.1.2で規定されている。セクション5.5.1.1.3は、SGW110再配置が存在する場合のX2ハンドオーバーに関する仕様を規定している。X2ハンドオーバーでは、MME108は、ソースeNB102及びターゲットeNB102の両方にサービスを提供するので、MME108における変更は存在せず、すなわち、X2ハンドオーバーにおいてMME108再配置は存在しない。TS 23.401 v9.4.0のセクション5.5.1.2.2は、S1ハンドオーバーの事例の仕様を規定するものであり、MME108再配置、並びにSGW110再配置の可能性を含む。
本開示のこの部分は、UE104が、GU用CBがイネーブルにされたセルへのハンドオーバー状態にあるときに、MME108の処理に対する変更を識別して、デュアルユースネットワーク機能を実行することができる。本明細書で選択される標準的手続きにおけるMME−AF相互作用を開始するポイントは、得られる結果を変更することなく且つ本明細書で提供される説明を実質的に変更することなく別の処理ポイントを選択できるという点において例示的なものであることは、当業者であれば認識することができる。また、UE104のAC優先度が、HSS120に格納されているサブスクライブデータに保持されている場合には、このポイントは、UE104が最初にLTEネットワークにアクセスするときにMME108によって取得することができ、GU用CBがイネーブルにされたセルにおいて許可された優先度に対するUE104のAC優先度のチェックは、この目的のためにAF2102とのインタフェースを必要とせずにMME108によって実行することができることは指摘される。
(デュアルユースネットワークにおけるX2ハンドオーバー)
X2ハンドオーバーでは、MME108は、ハンドオーバー完了段階が始まるときに、最初にハンドオーバーを認識する。ターゲットeNB102は、LTE経路切換(LTE Path Switch)メッセージをMME108に送り、UE104及びターゲットセルIDを識別する。図29は、デュアルユースネットワークを実行するための別のMME108の処理の導入を示している。経路切換メッセージを受け取ると、MME108は、そのプロビジョニングデータから、ターゲットセルがGU用CBをイネーブルにしているか否かを判定する。イネーブルでない場合には、X2ハンドオーバーに対する変更は存在しない。しかしながら、ターゲットセルがGU用CBをイネーブルにしている場合には、MME108は、MME108が保持しているUE104のコンテキストデータをチェックして、UE104が高優先度呼を行っているか否か、又は緊急呼を行っているか否かを判定する(すなわち、UE104に関する確立要因値をチェックする)ことができる。UE104が通常呼を行っている場合、又はUE104が緊急呼を行っているが、E911呼がターゲットセルにおいて許可されていない場合には、MME104は、経路切換リクエスト失敗(Path Switch Request Failure)メッセージをターゲットeNB102に返すことができ、UE104に関するMME始動デタッチ手続きを開始することができる。
UE104が、高優先度呼を行っている場合には、MME108は、UE104のAC優先度が、ターゲットセルにアクセスすることを許可される程度に高いか否かを判定する必要がある。よって、MME104は、トピック「AC/biometric/<GUMMEI>」に対してUEX2HandoverCheck(UE X2ハンドオーバーチェック)メッセージをパブリッシュすることができ、ここで、<GUMMEI>は、このMME108のインスタンスに割り当てられた一意的なIDである。本明細書で示すように、このメッセージは、AF2102で受け取られる。このメッセージは、UE104のIMSI及びアクセスされるセルのCell_ID(セルID)を含む。AF2102は、そのプロビジョニングデータを介して、受け取られたUEX2HandoverCheckメッセージ内で参照されるCell_IDが、実際にGU用CBがイネーブルにされたセルであることの更なる検証を実行することができる。(そうでない場合には、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEX2HandoverCheckResponse(UEX2ハンドオーバーチェック応答)メッセージをパブリッシュして、UE104がアクセス検査を合格していること及び生体検査が必要ないことを示し、また、MME108とAF2102のプロビジョニングデータとの間の相違を示すことができる。このメッセージは、トピック文字列内に一意的なGUMMEI値が含まれるので、元のUEX2HandoverCheckメッセージを送るMME108のインスタンスによってのみ受け取られる)。Cell_IDが、GU用CBがイネーブルにされたセルのものであると仮定すると、AF2102は、そのプロビジョニングデータから、除外セルにアクセスすることを許可されているアクセス優先度の最小値、又はセルにアクセスすることを許可されている高優先度アクセスクラス値のリストを取得することができる。この場合に受け取られる値は、3GPP規格によって許可されている値のセットを上回る可能性があることに留意されたい。次に、AF2102は、そのプロビジョニングされたIMSI値、又はIMSI値のアクセス可能なデータベースの何れかから、UE104のIMSIの優先度を取得でき、このIMSIは、UEX2HandoverCheckメッセージで受け取られた値である。この事例においてUE104のIMSIに割り当てられたAC優先度の値は、3GPP規格によって許可されている値のセットを上回る可能性があり、GU用CB機能に関して実行できるUE104のAC優先度クラスの識別は、標準のセル除外機能に関して実行できる識別よりもより細粒度が高いことに留意されたい。IMSIが、プロビジョニングデータ又はIMSIデータベース内で見つけられない場合には、AF2102は、UEX2HandoverCheckResponseメッセージをサービングMME108のインスタンスに返し、UE104のハンドオーバーが失敗するはずであることを示すことができる。この場合には、MME108が、経路切換リクエスト失敗メッセージをターゲットeNB102に送り、次に、UE104に関するMME始動デタッチ手続きを開始することができる。
代替的に、AF2102が、そのプロビジョニングデータ又はIMSIデータベースの何れかにおいてUE104のIMSIを配置している場合には、AF2102は、UE104のAC優先度値を取り出し、これを除外セルにプロビジョニングされたAC優先度最小値と、又は許可された高優先度アクセスクラス値のリストと比較することができる。IMSIが、極めて低い優先度を有する場合、又は許可された高優先度値のうちの1つに一致しない場合には、AF2102は、UEX2HandoverCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返して、UE104のハンドオーバーを失敗させ、UE104をデタッチさせることができる。しかしながら、UE104のAC優先度が十分に高いか、又は許可された高優先度値のうちの1つに一致する場合には、AF2102は、そのプロビジョニングデータをチェックして、この除外セルに関して生体検査が必要であるか否かを判定することができる。そうでない場合には、AF2102は、UEX2HandoverCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のハンドオーバー処理を進行すべきであること、及び生体検査が必要でないことを示すことができる。生体検査が除外セルに関してイネーブルにされている場合には、AF2102は、UEX2HandoverCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のハンドオーバー処理が進行すべきであること、及び生体検査が必要であることを示すことができる。
X2ハンドオーバー手続きが進められることになる場合には、この手続きの一部分は、SGW110再配置がない場合にMME108がModify Bearer Responseを受け取るまで、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.5.1.1.2において規定される通りに続けられる。SGW110再配置の場合には、この手続きの一部分は、MME108がCreate Session Responseを受け取るまで、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.5.1.1.3において規定されているように続けられる。MME108が、Modify Bearer Response/Create Session ResponseメッセージをSGW110から受け取った場合には、MME108は、UE104に関して生体検査が必要であるか否かをチェックし、そうである場合には、AF2102との相互作用を始動して生体検査を実施する。図29を参照されたい。
図29に示すように、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してinitiateBiometricTesting(生体検査開始メッセージ)メッセージをパブリッシュすることができる。このメッセージは、関係するUE104のCell_ID及びIMSIを含む。AF2102がこのメッセージを受け取り、生体検査が以下のように行われる。
図25に示すものと同様に、AF2102は、IMSIに関して維持されるBiometricTestPassed(生体検査合格)変数をチェックし、その変数が設定されている場合には、生体検査は実施されない。代わりに、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEBiometricTestInfo(生体検査情報)メッセージをパブリッシュすることができ、サービングMME108が、このメッセージを受け取る。このメッセージは、UE104がセルにアクセスすることを許可されていることを示す。他方、IMSIに関するBiometricTestPassed変数が設定されていない場合には、生体検査が以下のように行われる。AF2102は、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してStartBiometricTestメッセージをパブリッシュすることができ、ここで、<IMSI>は、UE104にサービスを提供するMME108によって送られるinitiateBiometricTestingメッセージにおいて受け取られる値である。従って、メッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって、<IMSI>値を有する一意的なUE104に配信され、UE生体検査アプリ2202によって利用される。このメッセージは、実施すべき生体検査のタイプのようなデータ、又は検査実施に関する別の何らかのデータを含むことができる。別のデータは、UE104のGPS位置を取得すること、GPS位置の周期的レポートを生成すること、ユーザがUE104をECM−IDLE状態にすることを試みる場合又はユーザがUE104をオフにすることを試みる場合でもこれらのレポートを継続することを含むことができる。(これらの後者の機能は、軍事運用時又は別の政府運用時に必要とすることができる。)メッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって確実に配信することができる。AF2102は、ユーザがデータを入力しないことを選択する場合に備えて、UE生体検査アプリ2202から生体検査データを受け取るためのタイマを起動することができる。この場合には、タイマが切れた場合には、AF2102は、UErejectAccess(UEアクセス拒否)メッセージをMME108に送り、ネットワークからUE104をデタッチすべきであることを示すことができる。この場合、MME108がMME始動デタッチ手続きを開始し、UE104が、GU用CBがイネーブルにされたセルからデタッチされる。
生体検査がUE104において実施されるときに、UE生体検査アプリ2202は、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してBiometricTestResults(生体検査結果)メッセージをパブリッシュし、この場合もやはり、このメッセージはAF2102によって受け取られる。AF2102は、以前に確立されたタイマをキャンセルして、このメッセージを受け取り、返信データの解析を開始する。実施される検査のタイプ(例えば、スピーチフレーズのマッチング、指紋又は別の生体情報のマッチング、パスワードのマッチング)に応じて、AF2102は、データ自体を解析すること、又はデータを別のサービスプログラムに送って解析を実行することができる。この解析は、除外セルを介してUE104をアタッチされたままにすべきか否かを明らかにする。この判定結果は、AF2102がUEBiometricTestInfoメッセージをパブリッシュするときに、サービングMME108に返される。結果として、UE104は、セルからデタッチされるか、或いは除外セルを介してアクセスされたままであることが許可される。後者の場合には、MME108は、経路切換リクエスト肯定応答(Path Switch Request Ack)メッセージをターゲットeNB102に送ることによって、X2ハンドオーバー処理手続きを続行し、TS 23.401 v9.4.0で示される残りの処理を実行することができる。その一方で、AF2102は、IMSIに関するBiometricTestPassedパラメータを設定してタイマを起動でき、このタイマの継続時間は、所与のCell_IDに関してAF2102においてプロビジョニングされるTimeBetweenBiometricTests(生体検査間時間)の値によって設定される。タイマの目的は、過剰な頻度でUE104を検査することを防止することである。タイマが切れると、AF2102は、IMSIに関連するBiometricTestPassedパラメータの値をリセットできるので、このUE104のIMSIに関して別の生体検査を実施することができる。(政府管理者が望む場合には、TimeBetweenBiometricTestsの値は、UE104毎に1回だけの検査が確実に実施されるようにINDEFINITE(無限)に設定することができる。)
(デュアルユースネットワークにおけるS1ハンドオーバー)
S1ハンドオーバー手続きは、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.5.1.2.2において規定されており、MME108再配置及びSGW110再配置の事例を対象として含む。この標準規格は、MME108が、S1ハンドオーバー手続きの3つの段階の全てに関与していることを示している。本明細書では、この場合もやはり、S1ハンドオーバー処理において可能性のある複数のポイントが存在し、このポイントにおいて、デュアルユースネットワークにおいて必要な追加の挙動を挿入することが適切とすることができる点に留意されたい。S1ハンドオーバー手続きにおいて選択されるポイントにかかわらず、これらの相互作用の結果は同じである必要があり、すなわち、UE104のAC優先度をチェックして、GU用CBがイネーブルにされたターゲットセルを通じてUE104がアタッチされたままにできるか否かを判定する必要があり、GU用CBがイネーブルにされたターゲットセルが生体検査のような検査用に構成されている場合に生体検査が実施される。図30は、デュアルユースネットワークを実装するために追加処理をどのように使用できるかを示すために本明細書で選択されたS1ハンドオーバー手続きにおけるポイントを示している。
S1ハンドオーバーでは、MME108(MME再配置が含まれる場合には、ターゲットMME108)は、MME108が、ターゲットeNB102からハンドオーバー通知(Handover Notify)メッセージを受け取ると、最初にターゲットセルの識別情報(identity)を認識する。このメッセージは、ハンドオーバー完了段階中に送られ、よってUE104は、既にターゲットセルに対して同期されており、アップリンク及びダウンリンクデータをUE104と交換することができる。図30が示すように、(ターゲット)SGW110からのModify Bearer Responseメッセージの受信を用いて、デュアルユースネットワークにおいて必要な追加の動作をトリガーする。この処理ポイントを選択することにより、デュアルユースネットワークに関して実行されるチェックによりUE104のデタッチがもたらされる場合に備えて、(ターゲット)MME108が、間接的データ転送経路の削除に関するタイマを確実に起動されるようになる。
(ターゲット)MME108が、Modify Bearer Responseメッセージを受け取ると、このMME108は、そのプロビジョニングデータをチェックして、ターゲットセルがGU用CBをイネーブルにしているか否かを判定することができる。そうでない場合には、S1ハンドオーバー処理は変更なく進行する。しかしながら、ターゲットセルが、GU用CBがイネーブルにされている場合には、MME108は、維持されるUE104コンテキストデータをチェックし、UE104が高優先度呼を行っているか、又は緊急呼を行っているか否かを判定する(すなわち、UE104に関する確立要因値をチェックする)ことができる。UE104が通常呼を行っている場合、又はUE104が緊急呼を行っているが、E911呼がターゲットセルにおいて許可されていない場合には、MME104が、UE104に関するMME始動デタッチ手続きを開始することができる。
UE104が、高優先度呼を行っている場合には、MME108は、ターゲットセルにアクセスされたままであることを許可されるために、UE104のAC優先度が、十分に高いか又は許可された高優先度AC値のうちの1つに一致するか否かを判定する必要がある。よって、MME108は、トピック「AC/biometric/<GUMMEI>」に対してUES1HandoverCheckメッセージをパブリッシュすることができ、ここで、<GUMMEI>はこのMME108のインスタンスに割り当てられた一意的なIDである。本明細書で示すように、このメッセージは、AF2102によって受け取られる。このメッセージは、UE104のIMSI、及びアクセスされるセルのCell_IDを含む。AF2102は、そのプロビジョニングデータを介して、受け取られたUES1HandoverCheckメッセージ内で参照されるCell_IDが、実際にGU用CBがイネーブルにされたセルであることの追加の検証を実行することができる。(そうでない場合には、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUES1HandoverCheckメッセージをパブリッシュして、生体検査が必要でないこと、更に、UE104がアクセス検査を合格していること、生体検査が必要ないことを示し、更に、MME108とAF2102のプロビジョニングデータとの間の相違を示すことができる。このメッセージは、トピック文字列内に一意的なGUMMEI値が含まれるので、元のUES1HandoverCheckメッセージを送るMME108のインスタンスによってのみ受け取られる。)Cell_IDが、GU用CBがイネーブルにされたセルのものであると仮定すると、AF2102は、そのプロビジョニングデータから、除外セルにアクセスすることを許可されているアクセス優先度の最小値、又はセルにアクセスすることを許可されている高優先度アクセスクラス値のリストを取得することができる。この事例におけるAC優先度値は、3GPP規格で許可されている値を上回る可能性があることに留意されたい。次に、AF2102は、そのプロビジョニングされたIMSI値、又はIMSI値のアクセス可能データベースの何れかからUE104のIMSIのアクセスクラス優先度を取得できるが、このIMSIは、UES1HandoverCheckメッセージにおいて受け取られる値である。この事例においてUE104のIMSIに割り当てられたAC優先度値は、3GPP規格で許可されているAC優先度値のセットを上回る可能性があり、取得できるUE104のアクセス優先度クラスの識別は、標準の3GPPセル除外機能において可能な識別よりも、より細粒度が高いことに留意されたい。IMSIが、プロビジョニングデータ又はIMSIデータベース内で見つけられない場合には、AF2102は、UES1HandoverCheckResponseメッセージをサービングMME108のインスタンスに返し、UE104のハンドオーバーが失敗すべきであることを示すことができる。この場合、MME108は、UE104に関するMME始動デタッチ手続きを開始することができる。
代替的に、AF2102が、そのプロビジョニングデータ又はIMSIデータベースの何れかにおいて、UE104のIMSIを配置している場合には、AF2102は、UE104のAC優先度値を取り出して、これを除外セルにプロビジョニングされたAC優先度最小値と又は許可された高優先度アクセスクラス値のリストと比較することができる。IMSIが、極めて低い優先度を有する場合、又は許可された値のうちの1つに一致しない場合には、AF2102は、UES1HandoverCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返して、UE104をデタッチさせることができる。しかしながら、UE104のAC優先度が、十分に高いか又は許可された高優先度アクセスクラス値のうちの1つに一致する場合には、AF2102は、そのプロビジョニングデータをチェックして、生体検査がこの除外セルに関して必要であるか否かを判定することができる。そうでない場合には、AF2102は、UES1HandoverCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のハンドオーバー処理が進行すべきであること及び生体検査が必要でないことを示すことができる。生体検査が除外セルに関してイネーブルにされている場合には、AF2102は、UES1HandoverCheckResponseメッセージをMME108のインスタンスに返し、UE104のハンドオーバー処理が進行すべきであること及び生体検査が必要であることを示すことができる。
UES1HandoverCheckResponseメッセージを受け取ることにより、UE104がアクセスを許可されているが、生体検査が必要でないことが示される場合には、MME108は、更なる変更なしにS1ハンドオーバー手続きを続行することができる。しかしながら、このメッセージが、生体検査が必要であることを示す場合には、MME108は、AF2102との相互作用を開始して、生体検査を実施することができる。図30を参照されたい。
図30に示すように、MME108は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してinitiateBiometricTestingメッセージをパブリッシュすることができる。このメッセージは、関係するUE104のCell_ID及びIMSIを含む。AF2102が、このメッセージを受け取り、生体検査が、以下のように行われる。
図25に示すものと同様に、AF2102は、IMSIに関して維持されるBiometricTestPassed変数をチェックし、その変数が設定されている場合には、生体検査は実施されない。代わりに、AF2102は、トピック「AF/biometric/<GUMMEI>」に対してUEBiometricTestInfoメッセージをパブリッシュすることができ、サービングMME108のインスタンスが、メッセージを受け取る。このメッセージは、UE104がセルにアクセスすることを許可されていることを示す。他方、IMSIに関するBiometricTestPassed変数が設定されていない場合には、生体検査が以下のように行われる。AF2102は、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してStartBiometricTestメッセージをパブリッシュすることができ、ここで、<IMSI>は、UEにサービスを提供するMME108によって送られるinitiateBiometricTestingメッセージにおいて受け取られる値である。従って、このメッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって、<IMSI>値を有する一意的なUE104に配信され、UE生体検査アプリ2202によって利用される。このメッセージは、実施すべき生体検査のタイプのようなデータ、又は検査実施に関する別の何らかのデータを含むことができる。別のデータは、UE104のGPS位置を取得すること、GPS位置の周期的レポートを生成すること、ユーザがUE104をECM−IDLE状態にすることを試みる場合又はユーザがUE104をオフにすることを試みる場合でもこれらのレポートを継続することを含むことができる。(これらの後者の機能は、軍事運用時又は別の政府運用時に必要とされる可能性がある)。メッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによって確実に配信することができる。AF2102は、ユーザがデータを入力しないことを選択する場合に備えて、UE生体検査アプリ2202から生体検査データを受け取るためのタイマを起動することができる。この場合には、タイマが切れるときに、AF2102は、UErejectAccessメッセージをMME108に送り、ネットワークからUE104をデタッチすべきであることを示すことができる。この場合には、MME108が、MME始動デタッチ手続きを開始し、UE104が、GU用CBがイネーブルにされたセルからデタッチされる。
生体検査がUE104において実施されると、UE生体検査アプリ2202は、トピック「AF/biometric/test/<IMSI>」に対してBiometricTestResultsメッセージをパブリッシュすることができ、この場合もやはり、このメッセージは、AF2102によって受け取られる。AF2102は、以前に確立されたタイマをキャンセルして、このメッセージを受け取り、返信データの解析を開始する。実施される検査のタイプ(例えば、スピーチフレーズのマッチング、指紋又は別の生体情報のマッチング、パスワードのマッチング)に応じて、AF2102は、データ自体を解析することができ、又はデータを別のサービスプログラムに送って解析を実行することができる。この解析は、除外セルを介してUE104をアタッチされたままにすべきか否かを明らかにする。この判定は、AF2102がUEBiometricTestInfoメッセージをパブリッシュする場合に、サービングMME108に返される。結果として、UE104は、セルからデタッチされるか、或いは除外セルを介してアクセスされたままにすることを許可される。後者の場合には、MME108は、TS 23.401 v9.4.0の図5.5.1.2.2−1で示されるS1ハンドオーバー処理を続行することができる。その一方で、AF2102は、IMSIに関するBiometricTestPassedパラメータを設定してタイマを起動することができ、このタイマの継続時間は、所与のCell_IDに関してAF2102においてプロビジョニングされるTimeBetweenBiometricTestsの値によって設定される。タイマの目的は、過剰な頻度でUE104を検査することを防止することである。タイマが切れると、AF2102は、IMSIに関連するBiometricTestPassedパラメータの値をリセットできるので、このUE104のIMSIに関して別の生体検査を実施することができる。(政府管理者が望む場合には、TimeBetweenBiometricTestsの値は、UE104毎に1回だけの検査が確実に実行されるようにINDEFINITEに設定することができる。)
(アクセス除外及びローミング規制を使用した政府基地のセキュリティ保護)
幾つかの状況では、制限されたユーザのセットのみが、政府制御エリア又は基地にカバレッジを提供するセルにアクセスすることを許可することが望ましいとすることができる。使用できる方法の1つは、基地のRFカバレッジを提供する全てのセルを限定加入者グループ(CSG)に割り当てることである。次に、CSGは、各セルによって周期的に送られるシステム情報ブロックのうちの1つにおいてブロードキャストされる。セルの各々に結び付けられた特定のCSG値でSIMが構成されたUE104のみが、これらのセルにアクセスすることを許可される。この手法は、以下の盲点又は問題を有する場合がある。無効なユーザが、セルのCSG値にアクセスして(単純にセルによって送信されるシステム情報を監視することによって)、このCSG値をユーザのSIMカードにセットする可能性がある。その結果、これらの無効なUE104がセルにアクセスすることができる。次に、通常は基地局に存在しない人、従って、特定のCSGが構成されたUE104を備えていない人へのアクセスを許可する必要がある場合がある。これらの問題により、政府基地をカバーするセルへのアクセスを制限する別の方法を使用することが望ましい。本開示で説明されるセル除外及びローミング規制は、制限されたアクセスを可能にするための有効な代替手段を提供することができる。
ローミングは、政府基地をカバーするセルへの無認可のアクセスに対する第1の防御ラインとして使用することができる。セルの各々は、これらのセルにアクセスすることが認可されている政府ユーザをカバーした許可されたローミングネットワークのセットをプロビジョニングすることができる。また、ローミングリストは空白リストとすることができ、よって、セルに属するホームネットワークからのUE及びセルに属する等価ネットワークのセットからのUEのみが、これらのセルにアクセスすることを許可される。この事例では、全ての政府ユーザは、1つのPLMN(MCC、MNC)においてIMSIを備えたUE104を有することになる場合があり、ここでは、種々の政府機関のメンバーは、種々の機関のメンバーに関して異なるIMSI範囲を使用することにより区別することができる。代替的に、前述したように、種々の政府機関のメンバーには、種々の等価ネットワークにおいてIMSI値を割り当てることができる。
政府基地のRFカバレッジを提供するセルはまた、政府基地をカバーする特定のセルのみを含む1又はそれ以上のトラッキングエリア(TA)に配置することができる。プロビジョニングデータを介することにより、政府基地をカバーする近隣セル間を処理するLTEネットワーク内のMME108は、政府基地をカバーするセルを含むTAを含むハンドオーバー規制リストを送ることができる。次いで、このハンドオーバー規制リストは、政府基地をカバーするセルへのアクセスに対して不適格の全てのUE104に配信することができる。このリストはまた、別の理由で政府基地をカバーするセルにアクセスすることを許可されていない近隣セル上の全てのUE104に配信できる。これらのUE104のハンドオーバーは、ターゲットセルが政府基地をカバーするセルである場合には、禁止される。
また、政府基地をカバーするセルへのアクセスは、政府利用のためのセル除外をこれらのセルに導入することによって更に制限することができる。この場合、これらのセルにアクセスできるUE104は、高優先度のUE104である必要がある。次に、GU用CBに関して本開示で前述した機能を適用することができる。従って、UE104のIMSIと制限セルにおいて許可されているアクセス優先度に対するUE104のAC優先度値の検証チェックは、UE104とは別個のエンティティによって(すなわち、MME108によって、又はLTEネットワーク内で展開されている最適サーバ上で動作するAF2102によって)実行することができる。更に、ユーザ識別情報は、本開示で前述した生体検査を介して検証することができる。これらのチェック及び生体検査は、本明細書において説明したように実施される。
(センサデータ収集、処理、記憶、及び配信用プラットフォームとして機能するAPN LTEネットワーク)
政府及び商用アプリケーションでは、情報を収集するため全てのタイプのセンサを使用することが増えている。センサは、画像キャプチャデバイス、ビデオキャプチャデバイス、オーディオ取り込みデバイス、スキャニングデバイス、化学物質検出器、煙検出器、その他を含むことができる。センサは、エアボーンドローン又は有人航空機上で保持することができ、又は移動車両又はロボットにおいて地面に配備することができ、或いは、ランプポストのような固定ポイントにおいて、ビル内又はビル上で、スーパーマーケットにおいて、及び他のショッピングエリアにおいて、多様なユーザによって携帯される携帯電話などにおいて配備することができる。種々のアプリケーションにおいてセンサによって収集されるデータ量は、急速に増加していることを認識することができる。センサデータは、データを格納及び処理できるポイントに収集及び送信される必要がある。アプリケーションに応じて、同じタイプ又は異なるタイプの多様なセンサからのデータは、共に解析されて結果をもたらすか、又は三次的データを生成する必要があり、次いで、更なる処理又は意思決定のために1つのエンドポイント又は多数のエンドポイントに配信されることが必要とすることができる。無線技術は、センサによって収集されるデータを取得及び搬送する有用な方法を提供することができる。しかしながら、特定のセンサベースアプリケーションで収集される必要があるデータの量は、現在の無線ネットワークの通信容量を上回る可能性がある。更に、効率的で迅速にセンサデータを取得、処理、格納、及び配信する能力を有する無線ネットワークは利用可能ではない。このような能力は、本明細書では、センサプラットフォームの特性と呼ばれる。
本明細書で説明されるシステムは、本開示の前のセクションで提示されたAPN LTE無線ネットワークの態様に加えて追加の概念を利用して、前の段落で概説したセンサプラットフォームを生成する。これらの態様は、APNネットワークビームフォーミング技術を使用して利用できるより高速なデータ通信容量と、最適サーバ308をセンサの大きな集合からなる無線アクセスポイントに近いeNB102要素と同一場所に配置する能力と、APN LTE無線ネットワークにおいてPublish/Subscribe1304通信を使用して効率的な方法で大きな集合のエンドポイントの間でセンサデータを収集及び配信する能力と、センサデータに関する記憶及び解析処理ポイントとして最適サーバ304及び308を使用する能力とを含むことができる。センサベースアプリケーションの大きな集合は、本開示を例示する以下の例示的なシナリオにおいて明らかになるように、これらの能力を使用して構築することができる。当業者であれば、本明細書で示される実施例は、センサプラットフォームを提供する際のAPN LTE無線ネットワークの出力及び適用性の例証であり、他の多くのセンサベースアプリケーションは、本明細書で説明する機能を使用して構築できることは理解することができる。
(最適サーバ、及びPublish/Subscribeメッセージングを使用した多様なセンサからのデータ処理)
図13は、Publish/Subscribe(P/S)ブローカー1304ミドルウェアメッセージングシステムを使用して、様々なエンドポイントのセットを相互接続する手段をどのように提供できるかを示しており、この事例において、これらのエンドポイントは、センサの多様な集合、センサデータを処理及び格納するためのコンピュータプログラム、並びにセンサデータ処理及びデータ配信の結果を受け取ることができるユーザ端末及びデバイスとすることができる。本開示の前のセクションで開示された技術によれば、エンドポイント1308に対するパブリッシュ及びエンドポイント1310に対するサブスクライブは、互いに直接的に相互作用するものではなく、従って、切り離される。この切り離しにより、エンティティ(例えば、センサ、プロセッサ、ユーザ端末)は送信又は受信されるデータに対して何れかのパブリッシャ1308又は何れかのサブスクライバ1310の挙動に影響を与えることなくネットワークへの追加及びネットワークからの削除を行うことができるという利点が提供される。全ての通信エンティティは、P/Sブローカー1304ネットワークへの1つの接続を有することができ、その接続を介して、別の多数のエンドポイントへの送信又はこれらからの受信をすることができる。パブリッシャ1308は、1つのパケットを送ることができ、多数のサブスクライバ1310に到達するのに必要なパケットの何れかの複製がP/Sブローカー1304ミドルウェアによって取られる。よって、本システムは効率的であり、他の通信アーキテクチャを用いる場合よりも単純な方法で動作することができる。
図14は、APN LTE無線ネットワークにおいて配備できる最適サーバ304及び308のセット上のP/Sブローカー1304インスタンスの例示的な配備を示す。少なくとも1つのOptServereNB308が、各eNB102ネットワーク要素に関連付けられる点に留意されたい。追加的に、OptServerPGW304は、eNB102要素を介してアクセスするユーザにサービスを提供するPGW114に関連付けることができる。更に、本開示における教示は、UEベアラー302が、どのようにeNB102においてリダイレクトでされて、eNB102に関連するOptServereNB308に接続できるかを記載している。この手順は、OptServereNB308により提供できるサービスに到達し、特にUE104がこのサーバ308上で動作できるP/Sブローカー1304のインスタンスに接続することを可能にする短経路をUE104に与えることができる。更に、リダイレクトされたベアラー312の使用により、UE104にデータを送るとき又はUE104からデータを受け取るときに、バックホール112のリソース使用量の低減又は排除をもたらすことができる。このことはまた、サーバが、UE104にサービスを提供するeNB102と関連付けられるOptServereNB308上で動作するときに、サーバプログラムからのデータをUE104に送る際、又はUE104から受け取る際に起こり得る遅延を最少にすることができる。この場合には、UE104はセンサとすることができ、又はセンサデータの表示又はこのタイプのLTE無線ネットワークを介して接続できるセンサを制御するユーザ端末とすることができる。ネットワークに接続できるセンサの数は、特にeNB102要素において本開示で言及されるビームフォーミングシステムを使用してシステム通信容量を増大させる場合には、大きくすることができる。多くのセンサを各eNB102要素においてLTEネットワークに接続することができる。
過去数十年にわたって、世界中の幾つかの大学が、協働オーディオ及びビデオ会議に対応できるサービスアーキテクチャの仕様決め及び構築に関わってきた。このタイプのサービスは、正確には、当分野において軍隊にサービスを提供するために配備されるセンサをサポートするためのもの、災害状況において緊急時作業員を支援するためのもの、又はセンサを含む多くのタイプの商用サービスをサポートするために必要とされるものとすることができる。協働的オーディオ通信は、緊急時又は軍事運用において関与する人に必要とされる可能性がある。ビデオストリームは、センサによって生成される可能性があり、人々の意思決定能力を向上させ、次の移動を行う前に人々に通知するための情報を必要とする人々の集団に配信することが必要な場合がある。同様に、センサによって撮影された画像の大規模な集合体は格納する必要があり、よって画像コンテンツに基づいて意思決定を行う必要があるユーザに後で送ることができる。APN LTE無線ネットワークのP/Sブローカー1304ミドルウェアを使用した会議構成におけるセンサとユーザとの相互接続能力は、センサを含むアプリケーションの記憶、処理、及び配信の必要性を促進する可能性がある。これらのサービスは、当然ながら、商用領域にも拡張することができるが、個人対個人間又はセンサ対個人間の通信は、会議サービスよりも高頻度で使用する可能性がある。しかしながら、会議サービスは、商用領域においてその意義があり、P/Sブローカー1304の通信は、会議サービスの運用を促進することができる。一方で、個人対個人間又はセンサ対個人間の通信はまた、本開示で示されるようにP/Sブローカー1304ミドルウェアを使用することによって効率的に処理することができる。
図31は、通信用にP/Sブローカー1304ミドルウェアを使用してマルチメディア会議サービスをセットアップし管理するのに必要とすることができる最小限の機能セットを示している。図31は、これらの機能が、APN LTE無線ネットワークにおいて配備することができる最適サーバ304及び308のセットにわたってどのように分散できるかを示している。会議リポジトリ3110は、会議へのアクセスが許可されたユーザ104のIMSI値のセット、会議における各ユーザ104の役割(例えば、特定のタイプのセンサ、一般参加者、司会者、話者、聴取者)、並びに会議開始及び終了時間と共に、スケジューリングされた会議のリストを含むことができる。会議マネージャ3102は、会議の開始及び終了、セッションマネージャ3104との相互作用による特定のタイプのセッション(例えば、オーディオ、ビデオ、アラーム)の追加又は削除、並びに参加者による会議リソースの順序正しい使用の管理を行うことができる。セッションマネージャ3104は、メディアサーバ3108と相互作用して、会議からメディアタイプを起動及び削除することができる。メディアサーバ3108は、種々のタイプのメディアに特有のサービスを提供することができる。セッションマネージャ3104は、エンドポイント(センサ、デバイス、又はユーザ104)が参加していた会議に関連する特定のセッションに参加することを望むセンサ、デバイス、及びユーザ104に対するインタフェースポイントである。
図31に提示される一般的概念は、最適サーバ304及び308及び関連するP/Sブローカー1304通信ミドルウェアが、LTE無線ネットワークにおいてセンサデータを、受け取り、処理し、格納し、再配信するためのプラットフォームとして使用できることである。会議機能は、アプリケーションに応じて、配信及び収集機能の実装を容易にするために必要であり、センサ、処理、及びエンドユーザリソースを1つのアプリケーションに編成する役割を果たすことができる。特定のセンサアプリケーションが必要とする別の機能は、最適サーバ304及び308のセットに配備され、P/Sブローカー1304システムに接続することができる。追加できる機能のタイプに関する制限はない。本開示の以下のサブセクションでは、特定のアプリケーションの一部分としてセンサデータを受け取り、処理し、格納し、再配信する、イメージサーバ3302及びアラームサーバ3304のような追加機能のセットを説明している。これらの機能を含めることは、APN LTE無線ネットワークが、センサアプリケーションを構築するためのプラットフォームとしてどのように機能することができるかを例示する役割を果たす。
これらのセンササービスの配備は、PGW114に関連する最適サーバ304に基づくか、又はeNB102に関連する最適サーバ308に基づくことができる。この選択は、センサの位置、並びにセンサアプリケーションにおける人及びマシンの参加者の位置に依存することができる。以下のサブセクションが示すように、機能を実行するために適切なサーバ304及び/又は308を選択することによって、ネットワーク通信リンク112及び704上の帯域幅利用の大幅な節減、及び/又はエンドポイントとの間での情報取得の際の遅延の大幅な縮小をもたらすことができる。
(センサを含む緊急時アプリケーションの実施例)
この例示的なセンサアプリケーションは、APN LTE無線ネットワークに組み込まれる機能が、センサベースアプリケーションを構築するためのプラットフォームとしてどのように使用できるかを例示する役割を果たすことができる。この実施例では、多様なセンサ機能のセットを使用して、どのようにセンサプラットフォームを使用できるかに関して強調し例示している。
災害が発生時には、緊急時対応要員の通信の必要性に対応するのに必要とされる無線インフラストラクチャは、他のインフラストラクチャと共に破壊されることが頻繁にある。APNビームフォーミング技術の拡張されたデータ通信容量と、APNネットワークにおける最適サーバ304及び308技術の適用とを利用して、緊急時対応要員が運用しなければならないエリアにわたってLTE無線機能を復旧することができる。加えて、Publish/Subscribeブローカー1304メッセージ配信ミドルウェア及び関連する会議ソフトウェアセットの配備を利用して、対応要員の安全性及び緊急時運用の成功に不可欠なセンサデータの収集、解析、及び配信をサポートすることができる。本開示で提供される詳細内容は、これらの態様にどのように対処するかを示すことができる。マルチメディア会議機能はまた、対応チームにとって、及びコマンドポストにおける運用エリアから離れて位置するスタッフにとって重要である。サービスアプリケーションをeNB102要素と同一場所に配置する能力により、バックホール112使用の節減をもたらし、対応チームに情報を提供する際の遅延が最小限になる。以下の例示的なシナリオは、APNネットワークを使用して緊急時措置アプリケーションのこれらの重要な要件にどのように対応できるかを示している。
センサプラットフォームとしてのAPN LTE無線ネットワーク利用を示す例示的なシナリオは、無線インフラストラクチャが被災地において配備される場合のシナリオである。従って、eNB102要素及びOptServereNB308要素を被災地上に配備するために、無人飛行体(UAV)708が使用される。この例示的なシナリオでは、図32に示すUAVベースAPNネットワーク配備を使用することができる。UAV708で保持される単一のeNB102は、緊急時運用エリアをカバーするのに十分であることを前提としている。図32は、拡張パケットコア(Enhanced Packet Core:EPC)の構成要素(MME108、SGW110、及びPGW114)を保持するための第2のUAV710の使用を示しているが、当業者であれば、eNB102から地面ベースEPCへの通信は、別の実施可能な配備選択肢であることが理解される。
表7は、通信に関与している、緊急時措置運用の例示的なシナリオの態様を処理する主要関係者及び機能を示しており、各機能が当該アーキテクチャにおいてどこに配備されるかを示している。このシナリオに関する機能アーキテクチャが図33に示される。このシナリオに関する配備アーキテクチャは図34に示される(当業者であれば、図面スペースの欠如により、表7で一覧表にされたサービス機能の全てが、図34に示されているとは限らないことを理解されたい)。
表7:センサを含む例示的な緊急時措置シナリオに関する関係者、配備、及び説明





緊急時措置運用エリアにわたって位置するOptServereNB304上のメディアサーバ3108を配備することに起因して、全てのオーディオ及びビデオデータストリームは、ミキシングされて、バックホール112インタフェースをほとんど使用せずに第1の対応要員チームメンバー3310の各々に配信することができる。第1の対応要員3310の各々からのオーディオデータストリームは、リダイレクトされた専用ベアラー312を介して、運用エリアをカバーするeNB_2 102に関連するOptServereNB308にルーティングすることができる。オーディオストリームは、メディアサーバ3108においてミキシングされ、よって、異なるユーザのオーディオストリームからの同時発生パケットは、各参加者3308及び3310がメディアサーバ3108から受け取る単一のオーディオデータストリームに現れることができる(個別のユーザ3308又は3310によって送られるパケットは、このユーザに返されるオーディオストリームにミキシングされない)。メディアサーバ3108が実行し、UE3310及びOptServereNB308との間でデータを搬送するためにリダイレクトベアラー312が使用されることに起因して、この相互作用ではバックホール112は使用されない(リダイレクトベアラー312の意味に関しては、図3を参照)。
コマンドポストに位置するUE3308が、会議のオーディオセッション3324に参加する場合には、UE3308からのオーディオパケットは、無線バックホール112を介してeNB_1 102に関連するP/Sブローカー1304を介して、PGW114に関連するP/Sブローカー1304に、eNB_2 102に関連するP/Sブローカー1304に、更にメディアサーバ3108にルーティングすることができる。当該UE3308に対してメディアサーバ3108で生成されミキシングされたオーディオストリームは、逆の経路を介してルーティングすることができる。従って、第1の対応要員チームメンバー3310に対してはより少ないパケット遅延を実現でき、全体として従来のアーキテクチャを用いる場合よりも少ないバックホール112利用を実現することができる。
イメージサーバ3302は、eNB_2 102に関連するOptServereNB308上に配備することができる。従って、バックホール112を使用せずに、第1の対応要員チームメンバー3310によって収集された画像を格納することができる。各画像は大きなファイルであるので、バックホール112の節減は、このアーキテクチャでは大きな影響を及ぼす。画像がアップロードされるときには、UE3310上の画像処理用アプリケーションは、日付、時間、GPS座標、及びユーザコメントを用いて画像にタグ付けすることができる。イメージサーバ3302と相互作用することによって、運用中の何れかのUE3308又は3310は、ユーザによって設定された基準によりフィルタリングされた画像リストを取得することができる。このようにして、何れかのユーザは、チーム運用中に記録できる詳細画像の大きな集合の何れをも見ることができる。この場合、APN最適サーバ304及び308のアーキテクチャに起因して、UE3310又は3308にダウンロードされる画像は、僅かな遅延でOptServereNB308から到来し、バックホール112を使用せずに、第1の対応要員チームメンバー3310に画像を送信することができる。図34を参照されたい。
運用エリアにわたって配備されるUAV708及び710を用いて、第1の対応要員チームメンバー3310は、被災地に接近し、モバイルロボット3314にその固定センサ3312のペイロードを搭載して、モバイルロボット3314をオンにすることができる。対応要員チームメンバー3310、コマンドポスト3308、及びそれらのビデオセンサを備えたロボット3314は全て、マルチメディア会議に参加することができる。このシナリオでは、ロボット3314のみがビデオストリームを送ることができる。ロボット3314は、ビデオを受け取らないが、動きに関するコマンド、及びロボット3314が搬送する固定センサ3312の制御に関するコマンドを受け取るための制御チャネル3332を有する。モバイルロボットのセンサのビデオストリーム3314は、ロボットを被災地に更に差し向けるために通信制御チャネル3332を使用するコマンドポスト3308のディスプレイ上に表示させることができる。特定のロボット搭載センサ3314からのビデオストリームに基づいて、固定センサ3312のペイロードは、地面上に正確に設置してオンにすることができる。この固定センサ3312におけるソフトウェア/ファームウェアは、LTEネットワークに接続し、次に、P/Sブローカー1304に接続し、固定センサデータ解析サービス3304を位置特定して、それ自体及びその機能(例えば、火気検出、サウンド検出、化学物質検出、動き検出)並びにGPS位置座標を通知することができる。OptServerPGW304上で(この実施例において)動作する固定センサデータ解析サービスプログラム3304は、各固定センサ3312から送られるデータを収集及び解析することができ、固定センサ3312から受け取られたデータに基づいて、アラームを生成することができる。全ての参加者のUE3310及び3308は、アラームデータストリーム3330を受け取るためにサブスクライブする。
一方で、全ての参加者UE3310及び3308は、オーディオ会議セットアップを介して通信することができ、ロボット搭載センサ3314の何れかから、又は第1の対応要員3310によって再生されるビデオからビデオ供給源を選択することができる。第1の対応要員3310の必要性に基づいて、ロボット3314は、特定の方向に移動するためのコマンドを受けることができる。このコマンドは、コマンドポスト3308又は第1の対応要員チームメンバー3310の何れかから到来することができる。一例として、この固定センサ3312のエリアの近くのロボット3314を差し向けて、固定センサ3312からのデータによって生成されるアラームを「調査する」ことができる。また、第1の対応要員のUE3310により生成できるビデオストリームは、会議のビデオセッション機能を介して全ての会議参加者3308及び3310に利用可能になる。会議参加者3308及び3310は、表示のために会議における全てのエンティティのリストからのビデオデータストリームを選択する能力を有することができるが、このエンティティは、イメージグラバー3322から利用可能な静止画像を介してビデオデータを生成する。同様に、対応要員チームのモバイルデバイス3310によって撮影された画像は、何れかの参加者のUE3308又は3310上に表示するために選択することができる。
本開示の以下のサブセクションは、全ての会議参加者の間でオーディオ及びビデオ通信を可能にするためにどのようにマルチメディア会議をセットアップできるか、モバイルロボット搭載センサ3314からのビデオストリームをどのように全ての参加者3308及び3310に利用可能にできるか、アラーム通知メッセージをどのように参加者3308及び3310に利用可能にできるか、並びにコマンドポストのユーザ3308がモバイルロボット3314の動きを制御すること及びモバイルロボット3314が固定センサ3312を正確に設置する位置を制御することを可能にするためにどのように制御チャネルをセットアップできるかに関して、当業者であれば理解できる詳細事項を提供する。参加者UE3308及び3310のデバイスとイメージサーバ3302との間での相互作用は、固定センサ3312と固定センサデータ解析サーバ3304との間の相互作用と同様に、マルチメディア会議の範囲外である。また、固定センサ3312との間のイメージサーバ3302の相互作用及び固定センサデータ解析サーバ3304の相互作用について本開示の次のサブセクションで説明する。
(マルチメディア会議のセットアップ)
会議マネージャアプリケーション3102は、会議レジストリ3110に関連付けることができる。レジストリ3110内に格納されている各会議に関するデータは、以下の情報、すなわち、会議名、会議ID(会議がアクティブになったときに会議マネージャ3102によって定められる)、開始時間、終了時間、出席者リスト、司会者ID、役割及び機能のリスト、及びこの会議に対して選択できる各セッションのテンプレートを有することができる。各セッションテンプレートにおけるフィールドは、会議が開始されるときに、会議マネージャ3102によってセッションをアクティブにすべきか否かを示すことができる。出席者は、セッションがアクティブになるまでセッションに参加することはできず、会議が始まると、何れかの参加者3308、3310、又は3314によりセッションを動的にアクティブにすることができる。このシナリオでは、会議マネージャ3102が、「緊急時措置」会議のレジストリ3110における情報に基づいて、全てのセッションを開始する。会議マネージャ3102はまた、会議で必要な全ての動作に関してパブリッシュ/サブスクライブ通信機構において使用するためのトピックセットを生成することができる。会議マネージャ3102は、各参加者3308、3310又は3314がセッションに参加するときに別のトピックを生成及び配信することができ、よって参加者は、会議データの一意的で適切なビューを受け取ることができる。
レジストリ3110の情報は、将来の会議をセットアップするために認可された何れかのUE104によって生成できるが、更に要素管理システム802によってセットアップされてもよい。このシナリオでは、「緊急時措置」会議におけるレジストリ3110のエントリは、緊急時運用を開始する必要があるときには既にセットアップされていると仮定している。
UE3308、3310、及び3314は、会議への参加及び退出をあらゆる時間に行うことができる。UE3308、3310、及び3314は、会議に対してアクティブになっており、またUEが参加することが許可されたセッション3324、3328、3330、及び3332の何れか、全て、又はサブセットに参加又は退出することができる。従って、この緊急時措置シナリオでは、参加者3308、3310、及び3314の数は動的に変化することができる。例えば、1又はそれ以上のロボット3314は、ディスエーブルにすることができ、新しいロボットが置き換わるか、或いは、必要に応じて別のロボットを運用に追加することができる。
表8は、会議がアクティブになる前後で、レジストリ3110が「緊急時措置」会議用として含むことができる情報の一部を示すことができる(会議ID、並びにアクティブセッション及びそのトピックのリストのような幾つかのエントリは、会議が開始した後に作成することができる)。これらのエントリは、会議が始まると会議マネージャ3102によって作成することができるが、会議が始まる前に何れかのエンティティ(例えば、EMS802又はユーザ)によって作成することができる。
表8:緊急時措置会議パラメータ


会議をどのように開始及び操作できるかについての以下の説明について図35、図36、図37、及び図38を参照されたい。これらの図面では、図面を簡単にするために、P/Sブローカー1304ネットワークの利用は省略されているが、当業者であれば、メッセージングの相互作用はP/Sブローカー1304ミドルウェアシステムの動作を介して行われることが明らかであろう。
図35は、会議をどのように開始できるかを示している。レジストリ3110は、会議が即座に開始することを示す緊急時措置会議のエントリを含むので、レジストリ3110が作成されると、会議マネージャ3102に通知することができる。会議マネージャ3102は、会議を開始し、ConfID(会議ID)を会議に割り当て、トピック:ServiceControl/ConfSvc/EmergencyAction/<confID>に対してサブスクライブすることができる。<confID>は、何れかの他のインスタンスとは対照的に、この会議マネージャ3102に割り当てられた一意のIDを埋め込むことができ、よって、この会議に関連するメッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによってこの会議マネージャ3102のインスタンスにのみルーティングされる。
会議マネージャ3102は、レジストリ3110情報から、開始される必要があるセッションを判定し、トピックServiceInquiry/ConfSession/<ConfMgrID>に対してService Inquiry(サービス問い合わせ)をパブリッシュして、セッションマネージャ3104のインスタンスを位置特定することができ、ここで<ConfMgrID(会議マネージャID)>は、この会議マネージャ3102のインスタンスに割り当てられた一意のIDとすることができる。セッションマネージャ3104の全てのインスタンスは、トピックServiceInquiry/ConfSession/*に対してサブスクライブして、これらの問い合わせを受け取ることができる。この場合、セッションマネージャ3104のただ1つのインスタンスが存在し、よって会議マネージャ3102は、セッションマネージャ3104の全てのインスタンスの間で一意であるSessMgrID(セッションマネージャID)を送る1つのService Description(サービス記述)リプライを受け取ることができる。セッションマネージャ3104は、何れかの特定の会議の範囲外である一意の制御チャネル(ServiceControl/ConfSession/<SessMgrID>)に対してサブスクライブすることができる。各通信エンティティが、他のエンティティに割り当てられた一意のIDを保有している場合、会議マネージャ3102及びセッションマネージャ3104は、P/Sブローカー1304ネットワークを介してメッセージを交換することができる。
会議マネージャ3102は、セッションマネージャ3104に対して緊急時措置会議の開始を示すメッセージをパブリッシュすることができ、開始される必要があるセッションのリストを提供することができる。更に、各セッションに関するトピックは、セッションマネージャ3104に渡される情報に含めることができる。この場合、オーディオセッション3324、ビデオセッション3328、アラームセッション3330、及びロボット制御セッション3332をアクティブにすることができる。オーディオ会議セッション3324がアクティブになったことに起因して、及びビデオ会議セッション3328がアクティブになったことに起因して、セッションマネージャ3104は、メディアサーバ3108を位置特定して、会議参加者に対するオーディオミキサー3318、ビデオミキサー3320、及びイメージグラバー3322機能を予約及び開始する必要があり、よってこれらは、各参加者が対応するセッションに参加したときに利用可能となる。
メディアサーバ3108の位置は、メディアサーバ3108の全てのインスタンス(この実施例では、ただ1つのインスタンスが存在)によりサブスクライブされる汎用トピックに対してセッションマネージャ3104によりパブリッシュされるService Inquiryと、セッションマネージャ3104のインスタンスの一意のIDを追加することによって一意になるトピックに返されるService Description応答とに関係することができる。このリプライは、メディアサーバ3108のインスタンスに割り当てられた一意のIDを含み、このポイント以降、2つのインスタンスは、P/Sブローカー1304ネットワークを介して通信して、オーディオ及びビデオセッションに関するメディア処理をセットアップすることができる。オーディオミキサー3318、ビデオミキサー3320、及びイメージグラバー3322のリソースの利用可能率は、メディアサーバ3108によって生成されたService Description応答に含めることができ、よってセッションマネージャ3104は、ネットワーク内で利用可能な1つより多いインスタンスが存在する場合に、幾つかのメディアサーバ3108の中から選択することができる。従って、この会議におけるオーディオセッションに関してセッションマネージャ3104によってサブスクライブされるトピックは、ServiceControl/ConfSvc)/EmergencyAction/<confID>/<SessMgrID>とすることができる。この会議におけるオーディオセッションに関してメディアサーバ3108によってサブスクライブされるトピックは、ServiceControl/ConfSvc/EmergencyAction/<confID>/audio/<MediaServerID>とすることができる。オーディオミキサーリソース3318、ビデオミキサーリソース3320、及びイメージグラバーリソース3322は、緊急時措置会議に対してメディアサーバ3108のインスタンスで予約することができる。ここで、緊急時措置会議は、アクティブ状態である。会議マネージャ3102は、Acknowledgement(肯定応答)をレジストリ3110に返して、会議の開始を示すことができ、会議に割り当てられたConfIDを含むレジストリ3110を提供することができる。この値は、参加者が会議に参加することを可能にするために、各参加者に渡される必要がある。
図35は、緊急時措置会議を開始するための上述の相互作用を示している。上述のように、これらのメッセージをルーティングするためのP/Sブローカー1304の使用は、簡単にするために図35には示されていない。従って、読み手は、P/Sブローカー1304のルーティングを含めることを図35に示す各相互作用を実証するものとして理解されたい。ポイントツーポイント接続は、エンティティ(例えば、セッションマネージャ3104、メディアサーバ3108、センサ3314)とP/Sブローカー1304との間の接続のみである点に留意されたい。通信サービスエンティティ、センサ、又は参加者UEの間での明示的な接続は存在しない。また、送られるあらゆるメッセージは、実際にはトピックに対してパブリッシュされ、受け取られるあらゆるメッセージは、パブリッシュされたトピックに対するサブスクライブを意味する。このシナリオで使用できるトピックは、表8に見出すことができる。
(参加者の会議及びセッションへの参加)
エンティティが許可された会議及びセッションにどのように参加できるかに関する本明細書での説明については、図36を参照されたい。各会議参加者のUE3308、3310、及び各センサ3314は、会議マネージャ3102と通信して会議に参加する必要がある。これ及び別の会議制御において、会議マネージャは、トピック:ServiceControl/ConfSvc/EmergencyAction/<confID>に対してサブスクライブすることができる。従って、参加者のデバイスは、会議に参加するためのリクエストをパブリッシュすることができるようになる前に、会議名及び<confID>の両方を取得する必要がある。会議名は、参加者のデバイスにプロビジョニングすることができるが、<confID>は、会議が始まるときに会議マネージャ3102によって割り当てられるので、プロビジョニングすることはできない。この動作によって、会議参加手続きへのセキュリティ度が向上する。
ユーザ3308、3310、又は3314が、会議に参加することを選択すると、UE3308、3310、又は3314は、トピックServiceInquiry/ConfSvc/Registry/<IMSI>に対してService Inquiryをパブリッシュすることができ、ここで<IMSI>は、UEに割り当てられた一意の値である。全てのレジストリ3110のインスタンスは、トピックServiceInquiry/ConfSvc/Registry/*に対してサブスクライブすることができるので、UE3308、3310、又は3314のメッセージは、P/Sブローカー1304ネットワークによってレジストリ3110の全てのインスタンスにルーティングすることができる。レジストリ3110のインスタンスによってパブリッシュされたService Description応答メッセージは、特定のUE3308、3310、又は3314に応答をルーティングすることを可能にするために、トピック内にこのUE3308、3310、又は3314の一意のIMSIを含むことができる。ServiceInquiryメッセージは、会議名(緊急時措置)を含むことができ、よってレジストリ3110は、この会議に関する情報を有している場合に応答することができる。この実施例では、1つのみのレジストリ3110が存在し、よってUE3308、3310、又は3314にただ1つのService Description応答メッセージを返すことができる。このメッセージは、会議マネージャ3102の一意のIDと、<confID>を含む緊急時措置会議に関する情報が含まれる。(この場合には、会議名は、会議に参加する必要があるセンサ3314及び他のUE3308及び3310にプロビジョニングすることができる。)
ここで、UE3308、3310、又は3314は、緊急時措置会議に関する参加メッセージを会議マネージャ3102にパブリッシュすることができる。会議マネージャ3102が利用可能な出席者リストは、会議マネージャ3102が会議に対してUE3308、3310、又は3314を承認することを可能にすることができる。Join(参加)は、UE3308、3310、又は3314の役割に関する情報を有することができるので、会議マネージャ3102は、UE3308、3310、又は3314が参加できるセッションのセットを判定でき、Joinリクエストに対するAcknowledgementにおいて、セッションリストをUE3308、3310、又は3314に送ることができる。このようにして、UE3308、3310、又は3314は、UE3308、3310、又は3314が参加できる全てのセッションを表示することができる。セッションのイニシエータとしての会議マネージャ3102は、UE3308、3310、又は3314が参加できる各セッションに関するInvite()(招待)メッセージをUE3308、3310、又は3314に送る。UE3308、3310、又は3314は、このシナリオにおいて会議マネージャ3102とすることができるセッションイニシエータから最初にInvite()を受け取ることなくセッションに参加することはできない。
別の会議状況では、ユーザは、参加するセッションを選択することができる。この場合には、UE3308、3310、又は3314は、その役割に関連するこれらのセッションに自動的に参加するようにプログラムすることができる。従って、コマンドポスト要員のUE3308、及び第1の対応要員のUE3310は、オーディオ3324、ビデオ3328、及びアラーム3330、及びロボット制御3332のセッションに対するJoin Invite()を受け入れることができる。ロボット搭載ビデオセンサ3314は、ビデオの送信/パブリッシュするだけの能力があるがビデオを受信する能力がないビデオセッション3328のみのJoin Invite()を受け入れることができる。固定センサ3312は、この例示的なシナリオでは会議の参加者ではない。固定センサ3312は、そのデータを次のサブセクションで示されるトピックにのみパブリッシュすることができ、固定センサデータ解析サービス3304が、このトピックに対してサブスクライブする。
UE3308、3310、又は3314が、セッションに参加するためのリクエストをパブリッシュすると(例えば、ビデオセッション3328:ServiceControl/ConfSvc/EmergencyAction/<confID>/videoに関して)、会議マネージャ3102は、このリクエストを受け取り、UE3308、3310、又は3314の役割からこのリクエストを認可できるか否かを判定することができ、認可できる場合には、会議マネージャ3102は、セッションに関してUE3308、3310、又は3314に割り当てるための1又はそれ以上のトピックを生成することができる。例えば、オーディオセッション3324の参加が、2つのトピックを生成することができる。その1つは、UE3308又は3310が、そのオーディオストリームをパブリッシュするのに使用するためのものである。もう1つは、UE3308又は3310が、サブスクライブするためのものであり、このUEは、メディアサーバ3108におけるオーディオミキサー3318によってミキシングされUEに送られるオーディオストリームを受け取ることができる。ミキシングされたオーディオストリームは、ストリームを受け取るUEを除く、全てのUE参加者により生成された同時発生オーディオパケットを有する。このシナリオでは、ロボット搭載センサUE3314は、オーディオセッション3324に参加しない。
ビデオセッション3328に関しては、第1の対応要員3310及びコマンドポスト3308のUEに対して2つのトピックを生成することができる。ロボット搭載センサ3314のUEに対しては1つのみのトピックを生成することができる。UE3308、3310、又は3314は、そのビデオストリームをパブリッシュする際に第1のトピックを使用することができる。第2のトピックは、生成される場合には、UE3308又は3310が、メディアサーバ3108においてビデオミキサー3320によって生成されるミキシングされたビデオストリームを受け取るためにサブスクライブするためのものとすることができる。ここでもまた、ミキシングされたビデオは、全てのビデオ生成センサと、受信UEを除いた全ての参加者のUE3308、3310、又は3314とによって生成されたビデオストリームを含む。(実際には、取り込まれた一連の画像、すなわち、各参加者3308及び3310並びにセンサストリーム3314からの画像を送ることができる。ユーザが、特定のビデオストリームを選択すると、選択された参加者UE3308もしくは3310、又はセンサ3314からのビデオストリームのみが要求UE3308又は3310に送ることができる。)
アラームセッション3330に関しては、1つのトピックを生成でき、UE3308又は3310がアラームを受け取るためにこのトピックをサブスクライブする。第1の対応要員3310及びコマンドポスト3308のUEのみが、アラームセッションに参加でき、最も可能性が高い状況として、同じアラームトピックをアラームセッションに参加する全てのUE3308及び3310に割り当てることができ、よって固定センサデータ解析3304のアラーム生成機能によりこのアラームが一回パブリッシュされ、サブスクライブしている全てのUE3308及び3310が、このアラームを受け取ることができる。
ロボット制御セッション3332に関しては、2つのトピックを生成することができる。その1つは、UE3308又は3310がロボット制御コマンドをパブリッシュするために使用するものとすることができる。もう1つは、UE3308又は3310がこのコマンドに対するロボットの応答を受け取るためにサブスクライブするのに使用するものとするができる。
各セッションに対して参加者リストの変更があると、会議マネージャ3102は、更新されたセッション参加者リストをパブリッシュすることができ、よって、この会議セッションに参加している各UE3308及び3310がこのリストを受け取る。表8によれば、その名称が「sessionName」であるセッションに参加している全てのUE3308及び3310は、トピック:ServiceControl/ConfSvc/EmergencyAction/<confID>/<sessionName−Notify>に対してサブスクライブして、この特定のセッションに関するセッション参加者変更通知を受け取る(例えば、ビデオセッション3328では、トピック文字列の最後の部分は、「video−Notify」とすることができる)。
会議マネージャ3102によって生成されるトピックは、文字列ではない場合があり、8バイトの数値であってもよい。オーディオ3324及びビデオ3328のストリーム伝送は、低遅延を必要とするので、よって文字列トピックの使用を回避して、P/Sブローカー1304ネットワークがこれらのパケットのルーティングを決定するために費やす時間を削減することができる。会議マネージャ3102がトピック生成を処理するので、トピックの一意性を保証することができる。UE3308、3310、又は3314が、セッションに参加するときには、会議マネージャ3102がトピックを生成する必要があり、このトピックをUE3308、3310、又は3314に送り、更にセッションマネージャ3104に送ることができ、該セッションマネージャ3104は、メディアサーバ3108に対するこのトピックのパブリッシュを処理し、ここでUEからのオーディオ及びビデオストリームが収集され、また、ミキシングされたストリーム3324及び3328がパブリッシュされる。アラームセッション3330の発生時には、会議マネージャ3102が、トピックを固定センサデータ解析サービス3304、並びにアラームセッション3330に参加するUE3308及び3310に送ることができる。ロボット制御セッション3332では、トピックは、ロボット制御セッション3332に参加するロボット参加者3314(このシナリオでは、ロボット参加者3314は全てこれを行う)、並びにロボット制御セッション3332に参加するUE3308及び3310に送ることができる。
一方で、第1の対応要員のUE3310及びコマンドポスト要員のUE3308は、ユーザが利用可能な全てのセッション、並びにユーザが参加していた可能性があるセッションを表示することができる。
図36は、UE3308、3310、又は3314が会議に参加し、次にその後1又はそれ以上のセッションに参加するときに行うことができるメッセージ相互作用を示している。図36では、この場合もやはりP/Sブローカー1304のルーティング及び相互作用は、メッセージフロー図を簡単にするために省略されている。図36では、相互作用を限定した数に維持するために、UE3308、3310、又は3314に関する全てのセッション参加が示されているとは限らない。当業者である読み手であれば、特定のUEタイプが必要とするセッションの全ては、図36に示す方法で参加できることを認識することができる。
UE3308、3310、又は3314が、そのセッションの全てに参加すると、UEは、会議中にUEに許可されている全てのサービスに参加することができる。ここで、オーディオセッション3324に参加したUE3308又は3310は、そのオーディオパケットをJoin(audio)(参加(オーディオ))相互作用で受け取られるトピックに対してパブリッシュすることができる。また、このUEは、当該目的で現在サブスクライブしているオーディオトピックを介してミキシングされたオーディオストリーム3324を受け取ることができる。このようにして、ユーザ3308又は3310は、オーディオセッション3324において他のあらゆるユーザ3308及び3310とのオーディオ会議の状態にある。同様に、UE3308又は3310は、ロボット搭載センサ3314及び第1の対応要員チームメンバー3310のものを含む、会議のビデオセッション3328における各ビデオストリームの取り込み画像を表示することができる。ユーザ3308又は3310が、ディスプレイ上で取り込まれた画像のうちの1つを選択すると、UE3308又は3310は、特定のビデオストリームを選択するための制御メッセージを会議マネージャ3102に送ることができる。会議マネージャ3102は、このUE3308又は3310に対してパブリッシュするトピックに対してミキシングされたビデオストリームを送ることを停止するようメディアサーバ3108に通知する命令をセッションマネージャ3104に送ることができる。会議マネージャ3102は、別のUE3308、3310、又は3314によって使用されるトピック番号をUE3308又は3310に返して、選択されたビデオストリームをパブリッシュすることができる。リクエストしているUE3308又は3310は、当該トピックに対してサブスクライブし、選択されたビデオストリームの受け取りを開始することができる。このようにして、第1の対応要員3310又はコマンド要員3308は、会議において何れかのセンサ3314又は何れかのビデオパブリッシャ3310によって送られるビデオストリームを受け取ることができる。本開示において使用されるP/Sブローカー1304ミドルウェアは、ビデオストリームのジェネレータ(この場合)が、そのビデオパケットを送信する方法を変更しないことに留意されたい。別のエンドポイント(例えば、ユーザ3308又は3310)が、このビデオストリームを受け取る必要がある場合には、新しい視聴者が、ビデオストリームパケットをパブリッシュするために使用されるトピックに対してサブスクライブする間、P/Sブローカー1304ネットワークがストリーム配信の準備をする。
同様に、UE3308、3310、又は3314が他の何れかのセッションに参加し、対応するトピックが適切に配信されると、UE3308、3310、又は3314は、このセッションに参加することができる。第1の対応要員3310及びコマンドポスト3308のUEは、固定センサデータ解析サービス3304によって生成されたアラームを受け取ることができる。第1の対応要員3310及びコマンドポスト3308のUEは、移動コマンドをモバイルロボットUE 3314に送ることができる(会議マネージャ3102は、モバイルロボットUEがロボット制御セッション3332に参加するときに、各モバイルロボットUE 3314に対するサブスクライブトピックを配信し、このトピックを、ロボット制御セッション3332に参加する第1の対応要員3310及びコマンドポスト3308の各UEにパブリッシュトピックとして配信する)。
(固定センサデータ収集及びアラーム配信)
本開示における上記の説明において示したように、固定センサ3312は、このシナリオでは、マルチメディア会議に直接的には参加していない。固定センサ3312の機能に応じて、固定センサ3312は、動きを監視すること、煙又は化学物質を検出すること、或いは熱、又はサウンド、その他を検出することができる。固定センサ3312がレポートすべきものを検出すると、これらの固定センサ3312は、その情報を固定センサデータ解析サービス3304に送ることができ、該固定センサデータ解析サービス3304は、このデータを解析して、適切な場合にはアラームを生成することができる。このようにして、固定センサ3312は、オンになるとLTEネットワークに接続され、P/Sブローカー1304に接続されて、Service Inquiryを送り、固定センサデータ解析サービス3304の1又はそれ以上のインスタンス(この例示的なシナリオでは1つだけ存在する)を位置特定することができる。固定センサデータ解析サービス3304は、Service Inquiryメッセージを受け取るためのトピックServiceInquiry/FixedSensor/*をサブスクライブすると仮定する。各固定センサ3312は、そのService Inquiryメッセージを、トピックServiceInquiry/FixedSensor/<myIMSI>に対してパブリッシュすることができる。固定センサ3312の一意のIMSI値を含めることにより、固定センサデータ解析サービスソフトウェア3304は、Service Descriptionリプライをパブリッシュすることができ、このService Descriptionリプライは、P/Sブローカー1304ネットワークによって、Service Inquiryを生成した固定センサ3312にのみルーティングされる。Service Descriptionは、ネットワークにおける固定センサデータ解析サービス3304の全てのインスタンスにわたって一意の識別値を含むことができる。固定センサ3312及び固定センサデータ解析プログラム3304が、別の関係者の一意のIDを保有すると、固定センサ3312及び固定センサデータ解析プログラム3304は、その後、P/Sブローカー1304ネットワークを介して互いとメッセージを交換することができる。
固定センサ3312は、サービス開始(InitiateService())メッセージを固定センサデータ解析サービス3304のインスタンスに送り、固定センサ3312のGPS位置座標及び検出機能のような情報を提供することができる。固定センサデータ解析サービスソフトウェア3304は、サービス開始肯定応答(InitiateServiceAck())メッセージをパブリッシュすることができ、このメッセージにおいて、固定センサデータ解析サービスソフトウェア3304は、固定センサ3312が検出するあらゆるものに関するデータを固定センサ3312がパブリッシュするために使用することになるトピックを割り当てる。
一方で、図36において上記に示したように、アラームセッションに参加する各UE3308及び3310は、これらのUEがアラームを受け取るためにサブスクライブするトピックを受け取ることができ、このトピックは更に、アラームに関するパブリッシュトピックとして固定センサデータ解析サービスプログラム3304において維持することができる。セッションにおける全てのUE3308及び3310が、全てのアラームを受け取ることになる場合には、アラームセッションにおける各参加者UE3308及び3310には、同じトピックを割り当てることができる。種々のUE3308及び3310が、異なるアラームセットに応答することになる場合には、会議マネージャが種々のUE3308及び3310に割り当てるアラームセッショントピックは、異なるものとすることができる。何れにしても、固定センサ3312が、その割り当てられたトピックに対してデータをパブリッシュすると、このデータは、固定センサデータ解析サービスソフトウェア3304によって受け取られ、解析され、このデータは、アラームが生成される場合に、このアラームタイプに関連するトピックに対してパブリッシュされる。次に、パブリッシュされたトピックに対してサブスクライブした、アラームセッションにおける全てのUE3308及び3310が、アラームを受け取ることができる。この相互作用を、以下に図37に示す。図37では、この場合もやはり、P/Sブローカー1304ネットワークは、相互作用図を簡単にするために、省略されている。
(画像収集、記憶、及び配信)
緊急時措置シナリオの上記の説明において示したように、第1の対応要員チームメンバーのUE3310は、メンバーが運用エリアを通るときに、画像を撮影することができる。この画像は、サーバにロードされ、第1の対応要員チームの別のメンバー3310、並びにコマンドポストに位置する要員3308に利用可能になる必要があるとすることができる。図34に示されるイメージサーバ3302は、運用エリアをカバーするeNB102に関連するOptServereNB308上で動作することができ、この画像をアップロード及び格納して、緊急時措置エリアにおける何れかの参加者3308又は3310へのダウンロードに利用可能にするための手段を提供することができる。OptServereNB308上でイメージサーバ3302のソフトウェアを実行することによって、バックホール112を使用せずに、第1の対応要員チームメンバーのUE3310からの画像を記憶サイトに搬送し、第1の対応要員チームメンバー3310への画像をダウンロードする。このようにして、このアーキテクチャでは、バックホール112を通じた伝送遅延が回避され、バックホール112利用が最小限になり、他のサービスに関して利用可能である。画像がコマンドポストの参加者3308にダウンロードされるときには、この例示的なシナリオでは、そのUE3308が、イメージサーバ3302を動作させるOptServereNB308に関連するeNB102要素とは異なるeNB102要素を介して、ネットワークにアクセスするので、バックホール112が使用される。図34を参照されたい。
ユーザが、UE3308又は3310上の画像処理プログラムを呼び出すと、プログラムは、最初に、APNネットワークにおけるイメージサーバ3302を位置特定する必要がある。これを行うために、UEは、トピックServiceInquiry/ImageService/<IMSI>に対してService Inquiryメッセージをパブリッシュすることができ、ここで<IMSI>は、UE3308又は3310に割り当てられた一意のIDである。一方で、イメージサーバ3302の全てのインスタンスは、汎用トピックServiceInquiry/ImageService/*に対してサブスクライブし、従って、UE3308又は3310がパブリッシュしたService Inquiryメッセージを受け取る。イメージサーバ3302は、トピックServiceInquiry/ImageService/<IMSI>に対してServiceDescriptionリプライメッセージをパブリッシュすることができ、P/Sブローカー1304ネットワークは、Service Inquiryを送るUE3308又は3310にのみリプライをルーティングすることができる。この例示的なシナリオでは、1つのみのイメージサーバ3302がネットワーク内に存在し、UEの問い合わせに関して、1つのService Descriptionが、UE3308又は3310に返される。Service Descriptionメッセージは、イメージサーバ3302のプログラムに割り当てられた一意のIDを含むことができる。従って、このポイント以降、UE3308又は3310、及びイメージサーバ3302のインスタンスは、P/Sブローカー1304ネットワークを介してメッセージを交換することができる。UE3308又は3310の画像処理プログラムは、それ自体をイメージサーバ3302のインスタンスに登録し、画像をサーバにパブリッシュするときに使用するためのトピック(この例示的なシナリオでは、UE3310のみが、これを行う)、サービスリクエスト(例えば、画像ダウンロード、及び画像情報に関する)をイメージサーバ3302にパブリッシュするときに使用するための第2のトピック、イメージサーバ3302からのサービス応答情報を受け取ることに対してサブスクライブするために使用するための第3のトピック、更に、イメージサーバ3302からの画像ダウンロードを受け取るために使用するための第4のトピックを受け取ることができる。
UE3310において画像が記録されると、UE3310上の画像処理プログラムは、UE3310の現在のGPS座標を用いてこの画像にタグ付けし、日付及び時間を追加し、ユーザがコメントを入力することを可能にすることができる。これらの情報は、UE3310のメモリ内で画像と共に維持することができる。ユーザが、この画像をイメージサーバ3302にアップロードすることを選択すると、UE3310の画像処理プログラムは、イメージサーバ3302との最初の相互作用の間に、画像処理プログラムに与えられたパブリッシュトピックを使用して、画像及び関連タグ情報をイメージサーバ3302にアップロードすることができる。画像及びそのタグデータは、イメージサーバ3302によって永久記憶装置に保存することができる。
ユーザ(3308又は3310)は、イメージサーバ3302に維持されている1又はそれ以上の画像を見ることを選択すると、UE3308又は3310は、その割り当てられたサービスリクエストトピックを介してリクエストメッセージをパブリッシュすることができる。このリクエストは、特定のユーザ3310、日付/時間のセット、又は位置情報のセット、その他から格納されている画像のリストをリクエストすることができる。このリストは、サービスリクエストに対する応答を受け取るためにUEに割り当てられたトピックを介してユーザUE3308又は3310に返すことができる。ユーザUE3308又は3310によってパブリッシュされた別のサービスリクエストは、リストから1又はそれ以上の特定の画像のダウンロードをリクエストすることができる。これらの画像は、画像のダウンロードを受け取るためにUE3308又は3310に割り当てられたトピックを介してユーザUE3308又は3310にダウンロードすることができる。この相互作用を図38に示す。ここでもまた、メッセージング機構におけるP/Sブローカー1304の相互作用は、簡単にするために、省略されている。
本明細書において提示され緊急時措置シナリオを利用する本開示は、様々なセンサ要件を処理するために、リダイレクトベアラー312機能、及びP/Sブローカー1304ミドルウェア構成要素に加えて、APN LTE無線ネットワーク、及びその関連する最適サーバ304及び308アーキテクチャをどのように使用できるかを示す。当業者であれば、このシナリオの実施例において対象として含まれない何れかのセンサデータ収集及び処理は、APN LTE無線ネットワークの最適サーバ304及び308、ベアラーリダイレクション312機能、並びに関連するP/Sブローカー1304ミドルウェアを使用して効率的な方法で配備することができ、これによって本明細書において開示されるシステムの能力をセンサデータ収集、記憶、解析、及び配信に関するプラットフォームとして使用することを実証できることは明らかであろう。
(LTEユーザにデータ転送速度優先度を与えるためのAPN LTEネットワーク)
LTEネットワーク、特にデュアルユースLTEネットワークにおいて、ユーザにはアクセス優先度を与え、またベアラー優先度を割り当てることができるが、データを送受信するのに割り当てられるエアインタフェースリソースに関する優先度は割り当てられない。特定のセルを通じてアクセスするユーザが多数存在する場合には、高速なデータ転送速度を受け取るためにユーザに優先度を割り当てることが望ましいとすることができる。この状況は、緊急状況が存在しないときに生じる可能性があり、従って、政府利用(GU用CB)に関するセル除外は、セルにおいてイネーブルにされていない。一方、緊急状況又は災害状況が存在する場合があり、セルを政府利用に関して除外することができるが、依然として、最も高い優先度のユーザが、これらのユーザが必要とする高速データ転送速度を受け取ることができない制限セルを通じて、LTEネットワークにアクセスするユーザが依然として多数存在する。
LTEシステムにおいて、ユーザ装置(UE104)は、物理リソースブロックのセット(各PRBは、システムで使用される12個の連続的なサブキャリアセットである)、及びアップリンクデータを送るための時間を認可される。同様に、LTEシステムは、ダウンリンクデータを特定のUE104に送るための時間及びPRBセットをスケジューリングする。この機能を実行するLTEシステムにおけるソフトウェア構成要素は、eNB102要素におけるスケジューラーである。このスケジューラーは、一般的に、eNB102のセルを介してLTEネットワークにアクセスする全てのUE104に公平な処理を与えるように設計することができる。しかしながら、高優先度UE104として指定されたUE104が、エアを通じた伝送に関するPRB割り当てにおいて優先処理を必要とする状況が存在する場合がある。データに適用される符号化に加えて、UE104に割り当てられるPRBの数は、UE104に提供されるデータ転送速度を決定する。
(UEへのデータ転送速度優先度割り当て、及びこの値を使用したeNBスケジューラーの構成)
本開示は、eNB102内に含まれるセルにアクセスする各UE104に関するデータ転送速度優先度値を用いてeNB102のスケジューラーを構成するための方法及びシステムを記載している。スケジューラーは、所与のユーザに関連するデータ転送速度優先度値を使用して、LTEエアインタフェースを通じてデータを送受信するためユーザへの物理リソースブロック(PRB)割り当てを誘導し、及び/又はLTEエアインタフェースへのアクセスに関する時間ベース優先度をUE104に与えることができる。本開示の前のセクションは、本開示に関し、すなわち、APN LTE無線ネットワークにおける要素間の効率的な通信を実行するためのPublish/Subscribe(P/S)ブローカー1304ミドルウェアの使用と、LTEネットワーク要素に関連しておりネットワークにおいて処理するLTE手続きに統合された最適サーバ304及び308ノードセットの使用と、UE102のデータ転送速度優先度値のeNB102への配信及びそれによるスケジューラーへの配信をもたらすための無線制御プロセス(WCP)3902及びeNB102要素とのインタフェースの使用と、高優先度UE104に関するプロビジョニングデータ(IMSI値)を含む又はデータ転送速度優先度機能に関するプロビジョニング情報を含むことができるIMSI値データベースにアクセスできるアプリケーションファンクション(AF2102)の使用と、に関する。本開示の前のセクションを参照されたい。
以下のリスト項目セットは、上記に言及したデータ転送速度優先度機能を実装するために導入できる機構を説明している。以下に与えられる説明からの逸脱が同じ結果を実現しながら可能であることは、当業者であれば理解することができる。従って、以下に具体的に提示される教示は、LTE無線ネットワークにおいてデータ転送速度優先度機能をどのように実装できるかについて例示するものである。
1.全てのユーザ104は、最初にセルにアクセスするときに、eNB102スケジューラーによってデフォルト設定で値1のデータ転送速度優先度を割り当てることができる。スケジューラーは、UE104のデータ転送速度優先度のデフォルト値をUE104に関してスケジューラーによって維持されるデータレコードに挿入することができる。
2.AF2102プログラムは、OptServerPGW304ノード上で動作でき、セル単位の基準に基づいてOFF又はONのDataRatePriority(データ転送速度優先度)をプロビジョニングすることができる。デフォルト値は、OFFとすることができる。DataRatePriority変数の値がセルに関して変更されるときには、AF2102は、本明細書において無線制御プロセス(WCP)3902と呼ばれるアプリケーションプログラムと相互作用して、セルによってサービスが提供される現在の各登録UE102のデータ転送速度優先度値を適切に(すなわち、セルにおけるDataRatePriorityがOFFになる場合には値1に、又はセルにおけるDataRatePriorityがONになる場合に、UE104に割り当てられたUE104データ転送速度優先度値に)更新させることができる。
3.OptServerPGW304上で動作する無線制御プロセス3902とのeNB102インタフェースを使用して、所与のUE104に関するデータ転送速度優先度値をeNB102に送る(UE104毎に保存されるデータの一部分として無線制御プロセス3902で維持されるC−RTNIを使用して、eNB102においてUE104を識別する)ことができる。
4.よって、無線制御プロセス3902と相互作用しない全てのUE104に関しては、そのデータ転送速度優先度はデフォルト値1に設定されたままである。このようなUE104は、デュアルユースAPN無線ネットワークにローミングすることができる非政府機関ユーザのUEとすることができる。全ての政府機関ユーザ、及び同様のもの又はその他のデュアルユースAPN無線ネットワークの多くの又は全てのユーザは、P/Sブローカー1304ミドルウェアを介して無線制御プロセス3902と相互作用するソフトウェアを有することができる。無線制御プロセス3902と相互作用するUE104に関しては、UE104がAPN LTE無線ネットワークにおけるセルにアクセスするとき、すなわちUE104が無線制御プロセス3902に、Register(登録)メッセージを送るとき(すなわち、LTE初期アクセス手続き後)、RegisterUpdate(登録更新)メッセージを送る(すなわち、LTEサービスリクエスト手続き後)、又はハンドHandoverメッセージを送るとき(すなわち、LTEハンドオーバー手続き後)は常に、このような相互作用を行うことができる。図4及び図6を参照されたい。これらのメッセージの何れかの処理中、無線制御プロセス3902は、P/Sブローカー1304のミドルウェアを介してAF2102と相互作用して、UE104のIMSIに関連するデータ転送速度優先度値を取得することができる。無線制御プロセス3902のリクエストメッセージにおけるセルIDに関するAF2102でのプロビジョニングがOFFのDataRatePriorityを示すときには、AF2102は、UE104のデータ転送速度優先度に関して値1を返すことができる。それ以外の場合には、AF2102は、UE104のIMSIに関してAF2102にプロビジョニングされたデータ転送速度優先度をチェックすること又はアクセス可能なIMSIデータベースにプロビジョニングされた値をチェックすることができる。AF2102が、UE104のIMSIに関してプロビジョニングされた情報を取り出さない場合には、デフォルト値1を返すことができる。それ以外の場合には、AF2102は、UE104のIMSIに関してプロビジョニングされたデータ転送速度優先度値を取得し、この値を無線制御プロセス3902に返すことができる。従って、eNB102がUE102のRegisterメッセージ、RegisterUpdateメッセージ、又はHandoverメッセージを処理する場合には、無線制御プロセス3902は、UE102のベアラー302がeNB102において引き続き無線制御プロセス3902によってリダイレクトされるか否かにかかわらず、UE104のデータ転送速度優先度値をeNB102に送ることができる。UE104のデータ転送速度優先度に関して使用される値は、UE104に関してより高いデータ転送速度優先度を意味する大きな数値を用いて1又はそれより大きい何らかの値とすることができる。
5.eNB104のスケジューラーは、現在の実行から変更されて、UE104のデータの送受信をスケジューリングするときにデータ転送速度優先度値を考慮することができる。例えば、eNB104のスケジューラーが、UE104のセットに送られるダウンリンクデータをスケジューリングしようとしている場合には、利用可能なPRBのセットは、以前にUE104によってレポートされたRF状態に基づいて、またUE104に関連するデータ転送速度優先度に基づいて割り当てることができる。最も高いデータ転送速度優先度値を有するUE104は、このUE104に関して待ち行列に入れられたデータを送ることと整合する最大数のPRBを受け取ることができ、又はスケジューラーが最も低いデータ転送速度優先度値を有するUE104を処理する前に、スケジューラーが処理することができる。一方で、値1のデータ転送速度優先度を有する全てのUE104は、幾つかの数のPRBがより高いデータ転送速度優先度値を有するUE104に割り当てられているので、それ以外の場合には割り当て当たることができない最大数よりも小さい数のPRBを受け取る場合がある。同じデータ転送速度優先度値を有する全てのUE104は、幾つかのPRBを割り当てられることに関して、又は最初にスケジューラーによって処理されることに関して、スケジューラーによる均等な処理を受け取ることができる。
上記の段落における開示は、図39、図40、図41、図42、及び図43において理解するすることができる。これらの図面のうちの最初の3つは、図4及び図6に示す相互作用にデータ転送速度優先度の相互作用を追加したものであり、無線制御プロセス3902及びP/Sブローカー1304メッセージングインフラストラクチャが明示的に示されている(図4及び図6は、これらの構成要素を明示的に示していない)。図39は、UE104が無線制御プロセス3902にまだ登録されていない場合の状況(すなわち、初期アクセス手続き中)に適用することができる。図40は、UE104が、以前に無線制御プロセス3902に登録されているが、例えば、UE104が、ECM−IDLE状態からECM−CONNECTED状態への遷移中であるために、更新情報を提供する必要がある場合の状況に適用することができる。図41は、UE104が新しいeNB102へのハンドオーバー中である場合の状況に適用することができる。これら3つの状況の各々は、以前とは異なるセルにアクセスするUE104をもたらすことができ、よって、新しくアクセスされるeNB102は、UE104に関するデータ転送速度優先度を通知される必要がある。図42は、AF2102が、LTEネットワークにおける1又はそれ以上のセルに関してDataRatePriorityをONにするようにプロビジョニングされる場合の状況に適用することができる。図43は、AF2102が、LTEネットワークにおける1又はそれ以上のセルに関してDataRatePriorityをOFFにするようにプロビジョニングされる場合の状況に適用することができる。
図39は、図4に示し本開示において前に説明した手続きの詳細及び変更を示している。この詳細は、UE104が、OptServerPGW304ノード上で動作する無線制御プロセス3902と通信するために、どのようにP/Sブローカー1304ミドルウェアを使用できるかを示す。StartServices(サービス開始)メッセージにおけるportNumber(ポート番号)は、UE104が接続するP/Sブローカー1304のポート番号である。一方で、デュアルユースネットワークを実装するために本明細書で提供される開示において役割を果たすAF2102のソフトウェアは、また、IMSIデータをプロビジョニングすること、又はUE104のIMSIに割り当てられるデータ転送速度優先度値を含むIMSIデータベースにアクセスすることができる。図4で説明する手続きに対する変更において、無線制御プロセス3902及びAF2102は、図39、図40、図41、図42、及び図43で示すように、P/Sブローカー1304ミドルウェアのサービスを介して通信して、所与のIMSIに関するデータ転送速度優先度値を提供し、この値を用いてサービングeNB102を更新することができる。
多数のUE104からメッセージを受け取るために、無線制御プロセス3902は、トピック「WirelessControl/*」に対してサブスクライブすることができる。無線制御プロセス3902と通信するために、UE104は、そのメッセージをトピック「WirelessContol/<myIMSI>」に対してパブリッシュすることができ、ここで<myIMSI>は、UE104に割り当てられた一意のIMSI値である。無線制御プロセス3902が特定のUE104に応答すると、無線制御プロセス3902は、トピック「WirelessContol/<IMSI>」に対してパブリッシュすることができ、ここで<IMSI>は、対象のUE104に割り当てられた値である。UE104は、このトピックに関するメッセージを受け取るために、以前にこのトピックに対してサブスクライブしている必要がある。
無線制御プロセス3902とAF2102との間のメッセージ交換を行うために、AF2102は、トピック「AF/data/*」に対してサブスクライブすることができる。次に、無線制御プロセス3902は、トピック「AF/data/<WCPid>」に対してDataRatePriorityCheck()(データ転送速度優先度チェック)メッセージをパブリッシュすることができ、ここで<WCPid>は、無線制御プロセス3902に割り当てられた一意のIDであり、無線制御プロセス3902は、トピック「AF/data/<WCPid>」に関するメッセージを受け取るためにサブスクライブする。次に、AF2102は、トピック「AF/data/<WCPid>」に対してDataRatePriorityCheckResponse()(データ転送速度優先度チェック応答)メッセージをパブリッシュすることによって、無線制御プロセス3902にリプライすることができる。
UE104が、最初にLTEネットワークにアクセスすると、UE104は、UE104が、DedicatedBearerEstablished(専用ベアラー確立)メッセージを無線制御プロセス3902にパブリッシュするまで、本開示における前のセクション(図4を参照)で説明したように進行する(図39を参照)。登録手続きにおけるこのポイントにおいて、無線制御プロセス3902が、データ転送速度優先度チェック(DataRatePriorityCheck())メッセージをAF2102にパブリッシュすることが適切であるとすることができる。AF2102は、メッセージにおけるCell_IDとIMSIとを使用して、IMSIに関するデータ転送速度優先度値を取得し、次に、DataRatePriorityCheckResponse()メッセージを無線制御プロセス3902にパブリッシュすることができる。次に、無線制御プロセス3902は、UE3310にサービスを提供するeNB102との直接的なインタフェースを使用して、UE104に関連するデータ転送速度優先度値を配信することができ、eNB102のソフトウェアは、この値をeNB102のスケジューラーに渡すことができる。残りの登録手続きは、図4(及び図39)に示すように進行する。
図40は、UE104が、ECM−IDLE状態からECM−CONNECTED状態に遷移し、LTEサービスリクエスト手続きを正常に完了するときに使用できる処理を示している。新しいセルID及び新しいC−RNTI値に対してUE104を無線制御プロセス3902に確実に登録するようにする相互作用は、図39に示すものと同様であるが、図39のRegister及び登録肯定応答(RegisterAck)メッセージの代わりに、RegisterUpdate及びRegisterUpdateAck(登録更新肯定応答)メッセージに置き換えられている点が異なる。この両方の事例では、同じパラメータをメッセージに含めることができる。
図41は、図6に示し本開示において上記で説明した手続きの詳細及び変更を示している。この詳細は、UE104が、OptServerPGW304ノード上で動作する無線制御プロセス3902と通信するために、どのようにP/Sブローカー1304ミドルウェアを使用できるかを示している。ResumeSession(サービス再開)メッセージにおいてUE104によって送られるportNumberは、UE104が接続するP/Sブローカー1304のポート番号である。図6は、最適サーバ304及び308をLTEネットワークの挙動に統合するため、ターゲットeNB102においてUEベアラー312をリダイレクトしてUE104がターゲットeNB102に関連するOptServereNB308ノードと直接通信できるようにするためのハンドオーバー手続き中の相互作用を示している。本開示によれば、図41は、UE104のデータ転送速度優先度値に関してターゲットeNB102のスケジューラーにて更新を行うことを含めるために図6の手続きをどのように変更できるかを示している。
ハンドオーバーが完了し、UE104がハンドオーバーメッセージを無線制御プロセス3902にパブリッシュすると、新しいC−RNTI及び新しいCell_ID値は、UE104のIMSI値と共に無線制御プロセス3902に利用可能になる。従って、無線制御プロセス3902がAF2102と相互作用して、UE104に割り当てられたデータ転送速度優先度(又は新しいCell_IDが、OFFのDataRatePriorityを有する場合には、値1)を取得することができる。次に、無線制御プロセス3902は、UE104のデータ転送速度優先度を直接の通信相互作用を介して、ターゲットeNB102に配信することができ、よって、このデータ転送速度優先度をeNB102のスケジューラーに渡すことができる。その後、無線制御プロセスは、RedirectBearer(リダイレクトベアラー)及びRedirectBearerResponse(リダイレクトベアラー応答)メッセージをターゲットeNB102と交換することによってハンドオーバー手続きの処理を続行することができ、ターゲットeNB102に関連するOptServereNB308を介してUE104がそのサービスセッションを再開させるようにする。図6及び図41を参照されたい。
(1又はそれ以上のセルに対するデータ転送速度優先度のターンオン)
以下のメッセージ相互作用の説明に関して図42を参照されたい。前の段落で示したように、AF2102は、LTEネットワークにおける各セルに割り当てられたDataRatePriority値をプロビジョニングすることができる。セルに関してDataRatePriority値がOFFからONに変更されると、無線制御プロセス3902に登録されている全てのUE104及びセルを介してLTEネットワークにアクセスする全てのUE104は、セルを含むサービングeNB102のスケジューラーにて更新されたUE104のデータ転送速度優先度値を有する必要がある。UE104の現在のデータ転送速度優先度は、セルに以前に割り当てられたDataRatePriority値がOFFであるので、スケジューラーにて値1を有することができる。図42は、当該セルを介してネットワークにアクセスする各登録UE104のデータ転送速度優先度値を用いてeNB102のスケジューラーを更新することが必要となる処理を示している。
無線制御プロセス3902は、汎用トピック「WirelessControl/*」に対してサブスクライブして、多数のエンドポイントからのメッセージを受け取ることができる。AF2102が、所与のセルに関するDataRatePriorityに関してONの値をプロビジョニングされると、AF2102は、トピック「WirelessControl/dataRatePriority/<AFid>」に対してCellDataRatePriorityON(セルデータ転送速度優先度オン)メッセージをパブリッシュすることができ、無線制御プロセス3902の全てのインスタンスが、このメッセージを受け取ることができる。このメッセージは、セルID値のリストを含む。無線制御プロセス3902によってこのメッセージが受け取られる。メッセージにおける各Cell_IDに対して、無線制御プロセス3902は、全てのUE104に関してそのデータ構造を検索することができ、該データ構造は、無線制御プロセス3902に登録されており、AF2102によって送られるメッセージから選択された値としてUEのサービングセルIDを示している。このようにして無線制御プロセス3902によって収集されたUE104のIMSI値リストは、トピック「AF/<WCPid>」に対してパブリッシュされたBulkDataRatePriorityRequest(データ転送速度優先度一括リクエスト)メッセージにセットすることができ、このメッセージは、AF2102によって受け取られる。このメッセージは、WCP3902が受け取るメッセージにおける各Cell_IDに関して送られる。AF2102が、BulkDataRatePriorityRequestメッセージを受け取るときに、AF2102は、そのプロビジョニングデータ又はアクセス可能なIMSIデータベースを各IMSIのデータ転送速度優先度値に関してIMSI単位に基づいて検索することができる。この結果は、トピック「AF/<WCPid>」に対してパブリッシュすることができるBulkDataRatePriorityResponse(データ転送速度優先度一括応答)メッセージにセットすることができ、要求している無線制御プロセス3902のインスタンスが、このメッセージを受け取る。次に、無線制御プロセス3902は、プロビジョニングデータから各IMSI値に対応するC−RNTI値を取り出し、更にプロビジョニングデータから受け取られたメッセージにおける各セルにサービスを提供するeNB102のIPアドレスを取り出し、対応する各セルを通じてネットワークにアクセスする各UE(C−RNTI)に関してデータ転送速度優先度値を送ることができる。これらの相互作用は、CellDataRatePriorityONメッセージにおけるCell_ID値毎に続けて行われる。
(1又はそれ以上のセルに対するデータ転送速度優先度のオフ)
以下のメッセージ相互作用の説明に関して図43を参照されたい。DataRatePriority値がセルに関してONからOFFに変更されると、無線制御プロセス3902に登録されている全てのUE104、及びセルを介してLTEネットワークにアクセスする全てのUE104は、セルを収容するeNB102のスケジューラーにおいて更新されたUE104のデータ転送速度優先度値を有する必要がある。スケジューラーにおけるUE104の現在のデータ転送速度優先度は、セルに以前に割り当てられたDataRatePriority値がONであるので、UE104のIMSIに関してプロビジョニングされた値を有することができる。ここで、この値は1に変更される必要があり、このセルを通じてネットワークにアクセスする全てのUE104は、eNB102のスケジューラーによる均等な優先度処理を得ることができる。図43は、このセルを介してネットワークにアクセスする各登録UE104に関して値1のデータ転送速度優先度を用いてeNB102のスケジューラーを更新することを必要とすることができる場合の処理を示している。
AF2102のプロビジョニングが変更されると、1又はそれ以上のセルのDataRatePriority値はONからOFFに変更され、AF2102は、トピック「WirelessControl/dataRatePriority/<AFid>」に対してCellDataRatePriorityOFF(セルデータ転送速度優先度オフ)メッセージをパブリッシュすることができ、無線制御プロセス3902の全てのインスタンスが、このメッセージを受け取ることができる。このメッセージは、セルID値のリストを含む。受け取られたメッセージにおける各セルIDに関して、無線制御プロセス3902は、全てのUE104に関して無線制御プロセス3902のデータ構造を検索することができ、このデータ構造は、無線制御プロセス3902に登録されており、AF2102によって送られるメッセージから選択された値としてUEのサービングセルIDを示している。このような各UE104に関して無線制御プロセス3902で維持されるデータは、UE104がサービングeNB102で認識される識別子であるC−RNTI値を含む。UE104のC−RNTI値のリストは、無線制御プロセス3902によって収集され、UEDataRatePriorityList(UEデータ転送速度優先度リスト)メッセージにセットすることができ、このメッセージは、DataRatePriority値がOFFに変更された選択セルを処理するeNB102に送られる。各C−RNTI値に関して、このメッセージは、値1のデータ転送速度優先度がeNB102のスケジューラーに関してUE104を識別するためのC−RNTIに関連することを示すことができる。eNB102がこのメッセージを受け取ると、これに応じてスケジューラーが、UE104の値を更新する。
(APN LTEネットワークにおける最適サーバにおける課金データの収集及びレポート)
UEベアラーが、そのサービングeNB102においてリダイレクトされると、このベアラーは、SGW110要素ではなく、ローカルの最適サーバサーバ308に接続され、次にPGW114に接続され、PGW114は、リダイレクトされたベアラーを通過するデータによるエアインタフェース使用量に関する課金情報を生成することができない。この状況は、幾つかのアプリケーションにとっては重要でない場合があるが(例えば、軍事用アプリケーション、又は緊急時アプリケーションに関して)、商用アプリケーションにとっては重要でとなる場合がある。この後者の事例では、OptServereNB308上のプログラムは、リダイレクトされたベアラー312を通過するデータ搬送に関して呼詳細レコード(CDR)の均等物を生成するために必要なバイト、パケット、接続時間、その他の追跡情報を維持することができ、これらの情報を適切な時間にPGW114又は他の幾つかの課金データプロセッサに伝達できる必要がある。(OptServereNB308とUE104との間でデータを搬送するためにバックホール112を使用することができないので、この利用率には別の課金方法を適用することができる。)更に、最適サーバ304及び308によって提供されるリソースは、永久データ記憶装置、一時データ記憶装置、プログラム実行時間、その他を含むことができ、APNネットワークのオペレータは、これらのシステムリソースの使用に対して課金することを要求することができる。従って、課金データはまた、最適サーバ304及び308のリソース利用率に対しても収集される必要がある。
ブロードバンドフォーラムIPDR(IPセッション詳細レコード)は、TR 232(http://www.broadband−forum.org/technical/download/TR−232.pdf)において規定されており、OptServereNB308及びOptServerPGW304における課金データ収集を体系化及びレポートするために使用できるデータレポートと、PGW114又はこのようなデータに関する他の処理ポイントへの詳細レコード送信とに関する概要を提供している。課金詳細を渡すには、収集される高精度データの仕様、及び最適サーバ304もしくは308が情報の移転を可能にするPGW114へのインタフェース、或いは、この情報の処理に対して課金される他の処理エンティティの仕様の何れかを必要とする。
更に、リダイレクトされたベアラー312を含むOptServereNB308では、ベアラーからIMSIへのマッピングが即座に利用可能にならないので、特定のUE104に関連する特定のリダイレクトベアラー312に関するIP詳細レコードの収集が実現される必要がある。この状況に関して、リダイレクトされたベアラー312がPGW114を通過せず、従って、PGW114が課金データを収集するための通常の方法で明細を明らかにできないことに起因して、PGW114に残っているリダイレクトベアラー312の機能拡張はもはや利用可能ではない。リダイレクトされたベアラー312に関するベアラーからIMSIへのマッピングは、OptServereNB308上の課金データ収集プログラムに伝達される必要があり、データを生成して、課金データを課金データ収集サービスに転送するための設計を行う必要があるとすることができる。本開示は、このような設計を提供することができる。更に、UE104が、1つのeNB102から別のeNB102に移動するときには、リダイレクトされたベアラー312は、1つのOptServereNB308から別のOptServereNB308に移動し、課金データ収集ポイントは、リダイレクトされたベアラー312を通過するデータに関して移行される必要があるとすることができる。本開示は更に、この、課金データ収集ポイントの移動をどのように取り決めることができるかに関する詳細を提供することができる。
上記に示したように、リダイレクトされたベアラー312エンティティを介したユーザデータパケットの搬送に加えて、OptServerPGW304及びOptServereNB308エンティティでのリソース使用量がレポートされる必要があるとすることができる。この目的において、オペレーティングシステム統計情報、例えば、プロセステキストサイズ、及び.bss(ランダムアクセスメモリ)サイズ、永久メモリファイルサイズ及び記憶時間、その他を収集及び使用することができる。本開示は、このデータ収集及びレポートが、APNネットワークアーキテクチャにおけるOptServerPGW304及びOptServereNB308ノード上でどのように取り決めることができるかについての詳細を提供することができる。
(最適サーバでの課金データの収集及びレポートに使用可能なアーキテクチャ)
当業者である読み手であれば、多くの代替手段を考案して、APN LTEネットワークの統合最適サーバ304及び308のセットを用いてAPN LTEネットワークにおける課金使用できるデータの収集及びレポートを体系化できることは認識できる。しかしながら、このタスクを成功させる何らかのアーキテクチャは、特定のユーザ又は別の課金エンティティに対する使用期間を含む可能性がある使用量データのセットを識別する手段及び収集データを指定された適切な課金センターにタイミング良く転送する手段を提供するとみなすことができる。本開示で提供される教示は、このような1つのアーキテクチャを提供する。このアーキテクチャは、本明細書で既にレポートされた開示事項を介してAPNネットワークにおいて固有にされた機能を活用し、これによって、必要な課金データを収集及びレポートするために最も効率的な手段であるものを提供する。
図44は、各OptServereNB308ノードに関して、IP課金データレコードプログラム(IPBDReNB 4404)と呼ばれるプログラムのインスタンスが、OptServereNB308のリソース使用に関係し、またOptServereNB308ノードで終端するリダイレクトベアラー312を使用したユーザデータ搬送に関連する課金情報収集に関係する課金データを収集する目的で実行できることを示している。更に、類似のプログラムインスタンス、すなわちIPBDRPGW 4402が、APN LTEネットワークにおけるPGW114要素に関連するOptServerPGW304ノード上で動作することが認識される。IPBDReNB 4404プログラムは、そのローカルサーバでのリソース利用率に関して、またUE104のリダイレクトされたベアラー312を通じたデータ搬送に関しての課金データ収集に関係することができ、その一方で、IPBDRPGWは、そのローカルサーバでのリソース利用率に関する課金データ収集にのみ関係することができる。この違いの理由は、LTEベアラー312によってOptServerPGWに搬送される何れかのユーザデータがPGW114要素を通過し、従ってこの搬送に関する課金データは、PGW114要素によって当業者に十分公知の通常の方法で収集及びレポートされるためである。図44は更に、最適サーバ304及び308上で動作するサービスプログラム4408のセットを示している。これらのサービスプログラムは、図17で示すような同じサービスプログラムとすることができ、又は異なるサービスプログラムとすることができる。また図44に示されるのは、集中IP課金データ収集及び処理プログラム4410である。このプログラム4410は、APN LTEネットワークの外部のサーバ124上で動作するが、サーバの位置は、代替的にAPN LTEネットワーク内、例えばOptServerPGW304上とすることができる。本開示に示されるアーキテクチャにおけるこのプログラムの機能は、IPBDRPGW 4402プログラム、及び多数のIPBDReNB 4404プログラムによって収集及びレポートされるデータを集約して、この集約結果をAPN LTEネットワークのオペレータが容易にアクセスするためのデータベースに格納し、この集約課金データをLTEネットワークのオペレータによって無線ネットワーク課金に使用される正式の課金システムプログラムに配信することである。図44では、上記で説明した全てのプログラムコンポーネントが、P/Sブローカー1304のインスタンスに接続され、よって本開示全体にわたって説明したPublish/Subscribeメッセージングに参加できる点に留意されたい。
各OptServereNB308ノード及びOptServerPGW304ノードには、一意のIDを割り当てることができる。この割り当ては、APN LTEネットワークにおいて配備されているP/Sブローカー1304の各インスタンスに関して一意のIDの生成を容易にするのに望ましいとすることができる。本開示では、IPBDRPGW 4402又はIPBDReNB 4404がイニシャライズされると、これらは、稼働する最適サーバ304又は308に割り当てられたIDを備えることができる。また、プロセッサタイプ(すなわち、OptServerPGW304又はOptServereNB308)をイニシャライズプログラムに提供し、よってリダイレクトされたベアラー312を介したユーザパケット搬送に関連するデータを収集するために無線制御プロセス3902に登録するか否かを判定することができる。IPBDReNB 4404プログラムは、図45に示すように、無線制御プロセス3902に登録することができる。
一方で、無線制御プロセス3902は、プロビジョニングデータを有することができ、このデータは、専用ベアラーを使用した通信に関してUE104にP/Sブローカー1304を割り当てるために各OptServereNB308上及びOptServerPGW304上のP/Sブローカー1304の各インスタンスをそれぞれ関連するeNB102要素又はPGW114要素と関連付ける。図4、図6、図39、図40、及び図41におけるStartServicesメッセージ及びResumeSessionメッセージは、UE104に対するP/Sブローカー1304のIPアドレス及びポート番号のこの割り当てを示している。ここで、P/Sブローカー1304の各インスタンスに関する無線制御プロセス3902でのプロビジョニングデータはまた、サーバIDを含むことができる。これを行うことにより、無線制御プロセス3902が、登録されたIPBDReNB 4404のプログラムをUE104のIMSI並びにP/Sブローカー1304ID又はIPアドレス及びポート番号情報と関連付けることを可能にすることができる。
この関連付けが行われると、図45は、UE104のベアラー312が、IPBDReNB 4404のインスタンスのホストを提供するOptServereNB308にリダイレクトされるときは常に、IPBDReNB4404のインスタンスが、無線制御プロセス3902からUE104のIMSI、及びリダイレクトされたベアラーを介してUE104が接続するP/Sブローカー1304のIPアドレス及びポート番号、並びにUE104に割り当てられたIPアドレスを受け取ることを示している(UE104のIPアドレスは、UE104が無線制御プロセス3902に送るRegister及びRegisterUpdateメッセージに含めることができ、図39及び図40のRegister及びRegisterUpdateメッセージを参照されたい)。UE104に関して専用ベアラー312をリダイレクトできる場合のLTE処理状況に関しては、図39、図40、及び図41を参照されたい。
IPBDReNB 4404のインスタンスが、UEのIPアドレスと、UE104が接続するP/Sブローカー1304のIPアドレス及びポート番号とを取得すると、図45は、IPBDReNB 4404が、P/Sブローカー1304のインスタンスにと通信して、このインスタンスに、UEに関する課金データを収集することを通知し(BrokerStartCollection()(ブローカー収集開始)メッセージを介して)、このインスタンスに連続的で周期的な間隔で又はIPBDReNB 4404プログラムによるコマンドに基づいて課金データをIPBDReNB 4404プログラムに転送させることを示している。P/Sブローカー1304のインスタンスは、UE104のリダイレクトされたベアラー312との間でパケットの直接伝達経路に存在するので、このような全てのデータをカウントでき、得られる結果が、P/Sブローカー1304のインスタンスによってIPBDReNB 4404のインスタンスに伝達される。収集できるデータは、課金データ収集の開始時間及び終了時間、リダイレクトされたベアラー312のベアラーID、リダイレクトされたベアラー312を介してUE104に送られUE104から受け取るバイト数及びパケット数、更に、これらの数値の、トピック毎に送られ受け取られたバイト及びパケットへのブレイクアウト情報を含む。これらの値のトピックとの関連付けは、データがバックホール112ネットワークを通過するか否か、又は極めて少ない遅延を必要とする双方向ゲームのようなリアルタイムサービスとデータが交換されるか否かを判定することを助けることができる。次に、データがP/Sブローカー1304通信を介してデータを伝達するために使用されるトピックによって識別されるときには、別の課金ポリシーを利用率データに適用することができる。
バックホール112を使用するか否かを判定するため、又はOptServereNB308の近くでユーザ104のアクセスポイントに搬送されるデータには低遅延が提供されることに起因して別の課金ポリシーを適用すべきか否かを判定するためのトピックベースの利用率データ解析は、集中IP課金データ収集プログラム4410によって最も好都合に提供することができる。プログラム4410は、APN LTEネットワークにおいて使用されるトピックを、収集されたデータに適用できる課金ポリシーを決定するために使用できる別の情報に関連付ける情報をプロビジョニングすることができる。その後、集中IP課金データ収集プログラム4410が、APN LTEネットワークのオペレータによって使用される課金システムに課金データをレポートすることができる。
これに加えて、図45は、ハンドオーバーが行われるときにResumeSession()メッセージがUE102に送られることを示している。この場合、OptServereNB308要素は、ソースeNB102の位置にある要素から、ターゲットeNB102の位置にある要素に変更される。StartDataCollection()(データ収集開始)メッセージを介した、ターゲット位置における課金データ収集を開始するための明示的なメッセージ相互作用が示されている。これはまた、ソース位置にあるリダイレクトベアラーに関する課金データ収集が終了する必要があり、レポートされていない何れかのデータが集中IP課金データ収集プログラム4410にレポートすることができる場合の事例である。図45は、無線制御プロセス(WCP)3902が、StopDataCollection()(データ収集停止)メッセージをソース位置にあるIPBDReNB 4404のインスタンスに送り、このプログラムから集中IP課金データ収集プログラム4410への最終レポートをもたらし、この位置にあるP/Sブローカー1304に、UE102に関するデータ収集を中止させて、ソース位置にあるIPBDReNB 4404のインスタンスにおいてUE102に関するコンテキストデータを削除できるようになることを示している。これらの後者の相互作用は、図45には示されないが、当業者であれば本明細書で説明ししたように行われることを理解することができる。
図45では、StopDataCollection()メッセージは、リダイレクトされたベアラー312が以前終端していたソース位置からUE102が離れるときに、ハンドオーバー中にUE102のリダイレクトされたベアラー312に関する課金データ収集がどのように停止するかを示すようにされている。データ収集はまた、UE102がECM−CONNECTED状態からECM−IDLE状態に遷移するとき、またUEがLTEネットワークからデタッチされるときに停止する必要がある。この挙動を実行するために使用できる相互作用は、ECM−IDLE状態に遷移するときの図46、及びUE102が、LTEネットワークからデタッチされる場合の図47において示されている。
ECM−ACTIVE状態からECM−IDLE状態へのUE104の遷移は、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.3.5に示されている。LTE手続きは、S1解放手続きと呼ばれている。3GPP規格は、UE104が、S1解放メッセージ相互作用を伴う場合と、伴わない場合があるが、MME108エンティティは常に伴うことを示している。図25、26、27、28、29、及び30は、MME108エンティティがAPN LTEネットワーク内でP/Sブローカー1304ミドルウェアに接続することができ、これによって、UE104がECM−IDLE状態に遷移したときに、MME108エンティティを使用してIPBDReNB 4404のインスタンス通知を容易にできることを示している。図46は、UE104に関するリダイレクトベアラー312データ利用率を現在収集しており、UE104がECM−IDLE状態に遷移したときにMME108によって通知されるIPBDReNB 4404のインスタンスをイネーブルにするために、MME108要素に関するLTE S1開放手続きをどのように拡張できるかを示している。IPBDReNB 4404の各インスタンスは、最初に特定のUE104のIMSIに関して利用率データ収集を開始するとき、すなわちStartDataCollection()メッセージを無線制御プロセス3902から受け取るときに、トピック「IPBDR/<IMSI>」に対してサブスクライブすることができる(図45を参照)。図46に示すように、MME108がUE S1コンテキスト開放完了メッセージを以前にUE104にサービスを提供していたeNB102から受け取るときには、UE104は、もはやどのようなeNB102要素を介してもLTEネットワークに接続していない。次に、MME108は、トピック「IPBDR/<IMSI>」に対してStopDataCollection(IMSI)メッセージをパブリッシュすることができ、よって当該IMSIにサービスを提供するIPBDReNB 4404のインスタンスによってのみメッセージが受け取られる。IPBDReNB 4404のインスタンスは次に、UE104に関する何らかの残りの利用率データを集中IP課金データ収集プログラム4410に送り、ローカルのP/Sブローカー1304のインスタンスと相互作用して、UE104に関する利用率データ収集を停止させ、UE104のコンテキストデータをIPBDReNB 4404のメモリから削除して、トピック「IPBDR/<IMSI>」からアンサブスクライブすることができる。
UE104をLTEネットワークからデタッチするために使用されるLTE手続きは、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.4.8において規定されている。3つの状況、すなわち、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.3.8.2において規定されているUE始動デタッチ手続き、TS 23.401 v9.4.0のセクション5.3.8.3において規定されているMME始動デタッチ手続き、及びTS 23.401 v9.4.0のセクション5.3.8.4において規定されているHSS始動デタッチ手続きが、現在の開示に関係することができる。最初の2つの状況では、MME108が、これらの手続きにおける幾つかのポイントを使用して、IPBDeNBReNB 4404のインスタンスに対してStopDataCollection(IMSI)メッセージをパブリッシュすることができる。1つは、MME108が、LTE Delete Session Response(LTEセクション削除応答)メッセージをSGW110から受け取る時点であり、もう1つは、MME108がS1 UE Context Release Complete(S1 UEコンテキスト開放完了)メッセージを受け取ることでS1開放手続きが完了する時点である(TS 23.401 v9.4.0の図5.3.8.2−1、及び5.3.8.3−1を参照)。S1開放手続きがこれらの相互作用において行われる場合には、MME108がStopDataCollection()メッセージをパブリッシュするための好ましいポイントは、デタッチ手続きのこの部分の終了時点とすることができる。それ以外の場合では、MME108は、それがLTE Delete Session ResponseメッセージをSGW110から受け取るときに、StopDataCollection()メッセージをパブリッシュすることができる。デタッチがHSS始動デタッチ手続きであるときには、好ましくは、デタッチ手続きのS1開放部分が完了した後に、或いはMME108がLTE Cancel Location Ack(LTE位置キャンセル肯定応答)メッセージをHSS120に送るときに、StopDataCollection()メッセージをパブリッシュすることができる。図47を参照されたい。
図45、図46、及び図47は、P/Sブローカー1304ミドルウェアの機能を使用したメッセージ相互作用を示すが、本明細書で提供される説明は、これらのメッセージ交換のために使用できる完全なトピックセットを含むものではないことに留意されたい。本開示の前の段落及び前述のセクションは、全ての参加エンティティの間の効率的な通信を提供するためにトピックをどのように構成できるかに関する教示を含んでおり、当業者であれば、この教示を現在の開示におけるメッセージ交換に適用することができる。
特定のUE104に関連するリダイレクトベアラー312を通過する利用率データを収集及びレポートすることに加えて、IPBDReNB 4404プログラム、及び同様にIPBDRPGW 4402プログラムはまたに、これらの処理ノード上で生じるリソース利用率に関する課金データをレポートすることができる。この機能の一実施形態では、これらのプログラムのインスタンスは、これらのコンピュータノード用のオペレーティングシステムによって収集されるデータを周期的に取得することができる。典型的には、これらのプログラムは、図44に示す各サービスプログラム4408によって使用されるプログラムテキスト及び.bss(すなわち、RAMメモリ)のサイズを収集することができる。このようにして収集された利用率データは、集約、データベースへの投入、及びLTEネットワーク課金システムへの送信のために、集中IP課金データ収集プログラム4410にパブリッシュすることができる。
サービスプログラム4408のインスタンスによって使用される永久記憶のバイト数、及びサービスプログラム4408のデータの永久記憶に関して使用される時間量を取得するために、IPBDRPGW 4402及びIPBDReNB 4404のインスタンスは、ローカルディスクシステムとのインタフェースを使用することができ、該インタフェースは、この情報をこれらの課金データ収集システムに提供するように構築されたる。例えば、ディスク又は永久メモリシステムをセグメント化することができ、よってサービスプログラム4408のデータは、1又はそれ以上の特定のセグメントに格納される。IPBDRPGW 4402及びIPBDReNB 4404のインスタンスは、それぞれの最適サーバ304及び308のプロセッサに登録して、これらのセグメントが変更された場合は常に通知を受け取ることができる。サービスプログラム4408プロバイダとの取り決めは、データが格納されているサービスプログラム4408のプロバイダを識別するIDを用いて格納データのタグ付けを可能にするのに必要とすることができる。このタイプの取り決めを用いて、IPBDRPGW 4402及びIPBDReNB 4404のインスタンスが、課金可能な特定のエンティティに関する永久記憶利用率データを収集できることが分かる。この利用率データは、格納されているバイト数、記憶の開始時間、終了時間、又は持続期間、データが格納されているノード、毎日の時間当たりの特定の格納要素へのアクセス数、一日当たりの特定の格納要素への全アクセス数、このコンテンツ要素へのアクセスにおいてユーザが費やす平均時間、バックホール112を使用して特定の格納コンテンツ要素を配信のに関係するデータの全体量、バックホール112を使用せずに特定の格納コンテンツ要素を配信のに関係するデータの全体量、毎日の時間当たりの特定のコンテンツ要素を配信する際に使用される制御メッセージの数を含むことができる。次に、永久記憶利用率データは、集約、データベースへの投入、及びLTEネットワーク課金システムへの送信のために、フォーマットされて集中IP課金データ収集プログラム4410にパブリッシュすることができる。
(アジャイルビームを使用したセル間干渉の効率的な低減)
全ての無線ネットワークにおいて留意される問題は、隣接セルが送信する信号により1つのセルのカバレッジエリアにおけるユーザに与えられる干渉である。この干渉は、セル間干渉と呼ばれており、特に、2つの隣接セル間の境界近くに位置するユーザが遭遇する。六角形のエリア4802としてモデル化された2つの隣接セルを示す図48を参照されたい。ここでは濃淡のない点がこれらのセルに関するRF信号4808を生成するアンテナを表している。各セルからのRF信号4808は、必然的に隣接セルのカバレッジエリアに重なり合い、それ以外の場合にはRFカバレッジホールをもたらす。RF信号が重なり合うエリア4804は、セル間干渉が生じるエリアである。干渉に起因して、セル境界エリア4804に位置するユーザに提供されるデータ転送速度は減少する場合があり、よってセル通信容量及びスループット並びにユーザエクスペリエンスに悪影響を及ぼす可能性がある。LTE無線ネットワークでは、ユーザには、データを送信又は受信するサブキャリアが割り当てられる。サブキャリアは、規格では直交であるように設計されており、1つのサブキャリアセットに割り当てられたユーザは、別のサブキャリアセットに割り当てられた別のユーザに関する伝送からの干渉を観測しない。しかしながら、セル境界の近くでは、2つの隣接セルの各々が、それぞれのセル境界エリア4804におけるユーザに同じサブキャリアセットを割り当てる場合があり、セル境界エリア4804は、これらのセルカバレッジエリア712の一部分である。この場合には、これらのユーザの各々は、所与のユーザに割り当てられた同じサブキャリアセットを使用する隣接セルでの伝送により干渉する場合がある。
このセル間干渉を低減又は排除するための技術が長年にわたって探し求められている。LTEに関する現在の技術は、サブキャリアセットの帯域をサブセットに分割することを含むことができ、サブキャリアのうちの1つのサブセットは、サービングセルの境界近くのユーザにのみ割り当てられ、もう一つのサブセットは、サービングセルの内側に位置するユーザに割り当てられる。サブセットは、隣接セルセットの各々に配列でき、サブキャリアのうちの別のサブセットは、これらのセルの境界で使用される。この技術は、セル間干渉問題を軽減するが、利用可能な全てのサブキャリアのサブセットのみが何れかのユーザへの割り当てに関して利用可能になるので、この技術は、セルの全体的なスループットの減少、及び個別のユーザのデータ転送速度の低下を引き起こす。
現在探究されている別の技術は、隣接セルに互いにリアルタイムで通信させて、そのセルのカバレッジエリア712の境界4804に位置するユーザに割り当てるサブキャリアセットを通知するものとすることができる。この技術は、何れかのユーザによるサブキャリアセット全体の使用を可能にすることができるが、ユーザの利用可能なサブキャリアセットの使用を協調するために基地局間の追加の通信をもたらす場合がある。この技術は、サブキャリアが、隣接セルのセル境界にいるユーザに割り当てられている場合には、1つのセルのセル境界にいるユーザにサブキャリアを割り当てることができないことになる。従って、セルスループット及び個別ユーザのデータ転送速度は、否定的に影響を与える場合がある。この技術は、セル間干渉協調と呼ばれる。
本開示は、上記の技術のうちの何れも使用しない。より正確には、本開示は、本開示において前に説明したアジャイルビームフォーミングの使用を活用することができる。1ミリ秒の所与の間隔において、アジャイルビームフォーミングを用いたセルは、セルカバレッジエリア全体712のサブセットをカバーするRFビームセット902(例えば、4つのビーム)を生成する。LTE FDDシステムでは、(4つの)RFビームの別のセット902が、1ミリ秒の4つの間隔の各々において生成され、そのようにして生成された16個のRFビーム902が、セルカバレッジエリア全体712にわたる。5ミリ秒目において、この場合もやはりRFビーム902の最初のセットが生成され、その後、6ミリ秒目において、RFビーム902の2番目のセット、その他が続き、アジャイルビームの回転が、4ミリ秒の周期でセルカバレッジエリアを素早く通過し続けることができる。FDD LTEセルのエリア712をカバーする16個のアジャイルビームセット902の実施例を図9に示す。
図49は、セルカバレッジエリア712に関する六角形モデルを使用して、全体としてセルカバレッジエリア712にわたる16個のアジャイルビーム902の例示的な配列を示している。図49は、セルカバレッジエリア712にわたるように使用され4個のRFビームエリア902からなる4個のセットにグループ化された16個のアジャイルビームエリア902のセットを示しており、同じセットに属するサブエリアは同様に陰影付けされている。同様に陰影付けされている全てのサブエリアは、同じ1ミリ秒間隔において生成されたRFビームによってカバーされる。図49では、RFビーム902は、示されているサブエリアに包含することはできないが、ある程度まで隣接サブエリアに波及し、同様に隣接セルのサブエリアへのセル境界に波及している点に留意することができる。アンテナの大規模なセットを使用してアジャイルビームを生成することによって、RFビーム902はより適切に集束させることができ、特定のビーム902のRF信号レベルがその意図されるサブカバレッジのサブエリアの外側で急速に減衰できるので、隣接サブエリアへの波及は最小限にすることができる。図49は、何れかの単一の1ミリ秒間隔において生成されたサブエリア902が、一般的に同じセルにおける1又はそれ以上のサブエリア902によって分離されること点に留意されたい。従って、何れかの1ミリ秒間隔では、アジャイルビームフォーミングの使用により、同じサブキャリアが、同じセルにおけるユーザ(4人のユーザまで)に割り当てられるが、別のサブエリア902に位置するユーザには割り当てられないようにすることができる。セル通信容量及びスループット、並びに何れかのユーザに割り当てることができる最小データ転送速度は、アジャイルビームフォーミングを使用しないセルと比べて極めて増大させることができる。
従って、隣接セルにおける隣接サブエリアをカバーするRFビーム902が同じ1ミリ秒間隔で生成されないように、隣接セルにおけるRFビーム902の回転を構成することができる場合には、セル間干渉問題が、追加の通信を用いることなく及びユーザに割り当てることができるサブキャリアセットの制限を用いることなく解決できる点に留意することができる。
(同じLTE基地局のセルにおける非隣接RFビームパターンの確立)
本開示は、4個のRFビームサブエリア902の同じセットが各セルにおいて生成されるが、必ずしも各セルにおいて同じ時間に生成されるとは限らない場合の事例を示す。16個のRFビーム902が、1個、2個、又は3個のみのRFビーム902がセルの何れかの境界4804をカバーする1つのパターンにおいて配列される場合には、2つの隣接RFビーム902サブエリアが同じ1ミリ秒間隔で生成されないように、隣接セルにおけるビーム回転を構成できる点に留意されたい。しかしながら、RFビームサブエリアのパターンにより何れかのセル境界4804において4つ又はそれより多いRFビーム902サブエリアが存在する場合には、2つ又はそれより多い隣接サブエリアを同じ1ミリ秒間隔で生成させることなく、各セルにおけるビーム回転を選択することを可能にすることができない。
図50は、3つのセルをサポートする基地局に関する事例を示している。図50では、基地局システムのアンテナは、黒色ドットに位置しており、これら3つのセルは、α1、β1、及びγ1で表記されている。RFビームエリア902サブエリアは、1から16で表記されている。4つのRFビームエリア902の同じセットが、各セルにおいて使用され、図50に示すRFビーム902の形状に関して、各セルにおいてRFビーム902の同じ回転パターンを使用することができる。従って、最初の1ミリ秒間隔では、3つのセルの各々は、それぞれのセルカバレッジエリア712においてサブエリア4、6、11、13をカバーするRFビーム902を生成する。図50では、これらのサブエリアは全て垂直線で陰影付けされている。何れか2つのセル間の境界において、隣接セルにおける隣接サブエリアはこの時間間隔では生成されず、従って、この1ミリ秒目の動作ではセル間干渉が存在しない点に留意されたい。
図50は、2ミリ秒目の動作において、各セルが、それぞれのセルカバレッジエリア712においてサブエリア2、8、10、16をカバーするRFビームエリア902を生成することを示しており、これらのエリアは、点状のパターンで陰影付けされている。この場合もやはり、何れか2つのセルの間の境界において、隣接セルにおける隣接サブエリアは、この時間間隔で生成されていないことを認識することができる。従って、2ミリ秒目の動作では、セル間干渉は存在しない。
図50は、3ミリ秒目の動作において、各セルが、それぞれのセルカバレッジエリア712においてサブエリア1、7、9、15をカバーするRFビームエリア902を生成することを示しており、これらのエリアは、微細なハッシュパターンで陰影付けされている。この場合もやはり、何れか2つのセル間の境界では、隣接セルにおける隣接サブエリアは、この時間間隔において生成されていないことを認識することができる。従って、3ミリ秒目の動作では、セル間干渉は存在しない。
図50は、4ミリ秒目の動作において、各セルが、それぞれのセルカバレッジエリア712においてサブエリア3、5、12、14をカバーするRFビームエリア902を生成することを示しており、これらのエリアは、斜めの煉瓦状パターンで陰影付けされている。この場合もやはり、何れか2つのセル間の境界では、隣接セルにおける隣接サブエリアは、生成されていないことを認識することができる。従って、4ミリ秒目の動作では、セル間干渉は存在しない。
RFビームエリア902の1番目のセット4、6、11、13は、この場合もやはり、5ミリ秒目の動作で生成され、よってRFビーム902の生成パターンが再度繰り返される。このようにして、図50における各セルに関して選択されたRFビーム回転パターンは、セル間干渉をもたらさないことが認識できる。セル間通信又は協調は必要とされず、何れかの所与のミリ秒の動作において何れかのRFビームエリア902におけるユーザに割り当てることができるLTEサブキャリアに対する制限が設定されない。4個のセットにグループ化されたRFビームエリア902サブエリアの選択は、一意的ではなく、図50に示す回転パターンは一意的でない。当業者であれば、RFビーム902サブエリアの別の選択及びRFビーム回転パターンに関する別の選択肢を選択して、セル間干渉のない同様の結果をもたらすことができることは理解できる。
(別のLTE基地局の隣接セルにおける非隣接RFビームパターンの確立)
図51は、近隣LTE基地局2、3、及び4の隣接セルを追加することによって、図50に示す結果を拡張したものである。得られる結果をより容易に理解するために、図51は、セルα1の隣接エリアのみを示している。セルのこの六角形表現では、各セルは、6つの辺を有するので、各セルは6つの隣接セルを有する。2つの隣接セルβ1及びγ1は、α1と同じ基地局システム内に存在しており、これらのRFビーム回転パターンの結果は、既に図50に示されている。セルα1に隣接する別のセルは、基地局システム2におけるβ2及びγ2、基地局システム3におけるセルβ3、及び基地局システム4におけるセルγ4であり、図51に示されている。何れか2つの隣接セルにおいて同じ時間に生成される隣接サブエリアは存在せず、すなわちセルα1の何れかの境界4804において、当該セルでRFサブエリアが生成される場合は常に、隣接セルにおける隣接サブエリアが生成されない(異なる陰影付けを有する)ことが容易に分かるようにするために、セルα1の境界は強調して示されている。
図51は、セルα1に隣接するが、同じ基地局システム内ではないセルβ2、γ2、β3、及びγ4の各々に従うRFビーム回転パターンをリストしている。表9は、セルα1に隣接しセルα1とは別の基地局システムに位置するこれらのセルに関して選択されるビーム回転パターンを示している。更に、図51では、セルγ2とセルβ2との間の境界、及びセルγ2とセルβ3との間の境界における隣接サブエリアが、同様に異なる陰影付けパターンを有しており、これによってこれらのセル間でセル間干渉が生じないことを示す点に留意されたい。セルβ2とセルγ4との間の境界、及びセルβ3とセルγ1との間の境界に関しては同じ結論が得られる。図51を参照されたい。
表9:所与のセルに隣接し別の基地局システム内にあるセルに関するビーム回転パターンの実施例
図51の実施例は、続いて、基地局システム2、3、及び4の残りのセルが追加されたときに、RFビーム902の回転パターンを選択でき、よって同様に何れかのセルの何れかの境界において生じるセル間干渉が存在しないことを示すことができる。このRFビーム902の回転パターンを選択するプロセスは、LTE無線ネットワークにおける基地局システム毎に及びセル毎に拡張することができる。図52は、セルα2が基地局システム2に関して追加される場合、セルα3及びγ3が基地局システム3に関して追加される場合、及びセルα4及びβ4が基地局システム4に関して追加される場合の結果を示している。RFビーム902の回転パターンは、図52におけるこれらのセルの各々に関して示されており、隣接セルの各ペア間の境界は、同様に陰影付けられた同様のサブエリアが、何れかのセル間境界にわたって互いに隣接していないことが容易に分かるようにするために強調表示されている。このようにして、LTE無線システムにおいて、本明細書で開示されるアジャイルビームが使用されるときにセル間干渉を防止することができる。
(RFビーム生成における各セルに対する時間同期構成)
図50、図51、及び図52は、1つの基地局システム及び多数の基地局システムにおける3つのセルのシステムに関してアジャイルビームフォーミングを利用する無線システムにおいてどのようにセル間干渉を防止できるかを示している。各事例において、基地局システムは、同じ概念の開始時間を維持する必要があり、よって各セルは、RFビームエリア902のどのサブセットが何れかの所与のミリ秒間隔において生成される必要があるかを決定することができる。従って、全てのセルにわたる時間同期は、1ミリ秒よりも短い許容誤差であるように高精度である必要がある。RFビーム902のパターンは、各セルにおいて4ミリ秒毎に繰り返され、よって4個のRFビーム902の所与のセットは、20ミリ秒毎に(すなわち、1LTEフレームおきに)LTEフレームの同じサブフレームにおいて生じる。奇数(又は偶数)番号が付与されたLTEフレームの最初のミリ秒が何時生じるかを各セルが判定できる場合には、全てのセルは、1ミリ秒間隔毎にRFビーム902パターンの正確なサブセットを生成することができる。
所望の結果をもたらすための少なくとも2つの手法が存在することができ、この目的では新しい発明は必要とされない。第1の手法は、無線ネットワークにおける全ての基地局システムが、タイミングに関してGPSを使用して動作する場合とすることができる。この場合には、各基地局システムは、20ナノ秒よりも優れた精度まで同じ概念の現在時刻を有することができる。従って、各セルは、例えば、GPSタイミングシステムの1秒マークと同期し奇数番号を付与されたLTEフレームを開始するように同期することができる。(各LTEフレームは、継続期間が10ミリ秒である)GPSが、LTEネットワークにおける何れかの又は全ての基地局システムに利用可能でない場合には、IEEE1588規格において規定されている高精度時間プロトコル(PTP)を使用することができる。例えば、IEEE1588タイミングシステムの一部分であるマスタークロックは、GPS時間と同期することができ、高精度なタイミング情報をマスタークロックに同期されたLTEネットワークにおける各基地局システムに配信することができる。ここで、GPSタイミングの使用におけるように、各セルは、例えば、セルの奇数番号を付与されたLTEフレームをIEEE1588システムの1秒マークと同期させることができる。得られる精度は、1ミリ秒よりも遙かに優れたものとすることができ、従って、LTEセルのRFビーム902パターン生成において、LTEセルを同期するために使用することができる。
(周期的スキャニングRFビームフォーミングを利用したLTE無線基地局におけるベースバンドデータ送信及び受信)
ビームフォーミング技術は、システムの動作を改良するためにオーディオ信号処理、ソナー信号処理、及び無線周波数信号処理のエリアで長年使用されている。多くの場合、これらのシステムは、送信又は受信ポイントを位置決めし、次いで、当該ポイントに向けてビームを生成するようシステムアンテナに集束させる。本明細書において開示されるシステムは、別の方法で動作し、LTE無線ネットワークにおいてユーザデバイスがダウンリンク伝送を受け取るか又はアップリンク伝送を生成するようスケーリングされるという事実を活用する。開示されるシステムは、特定のユーザに対してアンテナビームを集束させるのではなく、N個のRFビームパターン902のm個のセットを生成するものであり、ここでN個のRFビーム902の所与のセットは、セルカバレッジエリア全体のN個のサブエリアの固定セットをカバーする。システムは、サブエリアが隣接していないときに最も良好に動作する。N個のRFビームパターン902のセットの最大数は、LTE FDDシステムにおいて本明細書で開示されるように4に制限することができ、TDDシステムのU/D構成1002に応じて、本明細書で開示されるように1、2、又は3の何れかに制限することができる。RFビーム902の全体数、すなわちm×Nは、セルカバレッジエリア全体712に重なり合うように設計することができる。LTE FDDシステムでは、RFビームパターン902のm個のセットの各々は、LTEフレームの1ミリ秒のサブフレームにおいて生成することができ、ここで、m個のセットはLTE FDDシステムにおける4個の連続したサブフレーム毎に同じ順番で埋めることができるので、本明細書で開示されるように4個のサブフレームの周期性を有する。LTE TDDシステムでは、RFビームパターンのm個のセットの各々は、LTEフレームの1ミリ秒のサブフレームにおいて生成でき、ここでm個のセットは本明細書で開示されるようにTDD U/D構成1002に依存し制限された方法で、各LTEフレームの10個のサブフレームにわたって配信することができる。LTE FDDシステム又はLTE TDDシステムの何れかにおいて、RFビームは、周期的な方法でセルカバレッジエリア712にわたって回転することを確認することができる。これらのタイプのビームフォーミングシステムは、周期的スキャニングRFビームフォーミングシステム、周期的ビームフォーミングシステム、又は周期的アジャイルビームフォーミングシステムと呼ばれる。
本開示は、RF及びアンテナサブシステム5304と、周期的スキャニングRFビームフォーミングを利用するLTE無線RF基地局のベースバンド処理サブシステム5302との間のインタフェースを介して通過するデータを構築及び処理するために、無線基地局デジタルベースバンドサブシステム5302が使用できるシステム及び方法に関する情報を教示する。従って、本開示は、無線RF基地局によって送信又は受信されるRFビーム信号を生成するために、RF及びアンテナサブシステム5304において使用されるシステム及び方法を処理するものではない。本開示は、RF及びアンテナサブシステム5304が、集束したN個の同時発生RFビーム902を形成することを可能にすることにより、RF及びアンテナサブシステム5304が、送信方向でN+1個の別個のデータストリーム5308及び受信方向でN+1個の別個のデータストリーム5310と連携することが必要とされることを教示する。伝送の送信方向又は受信方向の各々に関して、N個のデータストリームのうちの1つは、各々が集束したN個のRFビーム902のうちの異なる1つに対応し、別の1つのデータストリームが別のRF信号に対応し、この信号のエネルギーは、セル、Cell−Wide(セルワイド)送信データストリーム、又はCell−Wide受信データストリームのエリア全体をカバーする。本明細書で開示される教示は、これらの送信用データストリームの各々に異なるタイプの情報の提示、及び受信されたデータストリームから異なるタイプの情報の取り出しに関する。従って、この教示は、周期的スキャニングRFビームフォーミングを利用する無線RF基地局のベースバンドサブシステム5302の動作を説明する。
図53は、N=4である場合に関して、無線RF基地局のデジタルベースバンド処理サブシステム5302とのRF及びアンテナサブシステム5304のインタフェースを図示している。従って、図53は、Cell−Widet、B1t、B2t、B3t、B4tで示される、2つのサブシステム間の5つのデジタル送信データストリーム5308を示している。これらのストリームは、別個の物理インタフェース上で送ることができ、又は2つのサブシステム間の単一の物理インタフェースに多重化することができる。図53は更に、Cell−Wider、B1r、B2r、B3r、B4rで示される、2つのサブシステム間の5つのデジタル受信データストリーム5310を示している。これらのストリームは、別個の物理インタフェース上で送ることができ、又は2つのサブシステム間の単一の物理インタフェースに多重化することができる。
FDDシステムにおいて1ミリ秒のLTEサブフレーム間隔毎に、或いはTDDシステムにおいてDサブフレームの間隔毎に、MAC(媒体アクセス制御)レイヤソフトウェア5312が、5つの送信データストリーム5308に関する情報を生成する必要がある。1つの情報セットは「Cell−Widet」に対応し、ここで、「Cell−Widet」は、そのデータが次回の1ミリ秒のサブフレーム間隔の間にセルカバレッジエリア全体にわたって送信されることが意図されているストリームである。他の4つの情報セットの各々は、B1t、B2t、B3t、及びB4tで表記されている4つの送信ビームデータストリームのうちの1つに対応する。各送信ビームデータストリームは、次回の1ミリ秒間隔において特定の固定セルサブエリアを「照射」する別個のRFビームを介して送信されることが意図されている。PHY(物理)レイヤソフトウェア5314の処理は、MACレイヤソフトウェア5312から受け取った各送信情報セットを、LTEエアインタフェースを通じて送信される必要があるコンポジット信号の変調されたサブキャリアのデジタル表現に変換することに適用することができる。従って、PHYレイヤソフトウェア5314は、各データストリーム5308における情報へのLTE物理リソースブロック(PRB)割り当てを適用することができる。
生成された各送信データストリーム5308に関するデジタルサンプルは、RFビーム信号902、並びにCell−Wide RF信号を生成するために使用されるアレイアンテナ要素を含むRF及びアンテナサブシステム5304に伝達される。5つのデジタルデータストリーム5308の各々は更に、4つのRF送信ビーム信号902に加えてCell−Wide RF送信信号を生成するように処理され、これらの信号は、エアインタフェースを通じて送信される。
ビームフォーミングに関する受信プロセスは、送信プロセスに類似している。FDDシステムでは各1ミリ秒間隔において、或いはTDDシステムではU個の各サブフレームにおいて、別の処理構成要素に加えてRF及びアンテナサブシステム5304におけるアレイアンテナ要素は、5つのデジタル受信信号5310を生成するが、その1つは、この間隔において生成される各RF受信ビームに対応し、更に1つは、Cell−Wide RF受信信号に対応する。これらの信号は、Cell−Wider、B1r、B2r、B3r、Brで図53に示されており、無線基地局デジタルベースバンドサブシステム5302とのインタフェースを通じて送信される。
LTEはOFDMA(直交周波数分割多元接続)システムである。直交周波数分割多元接続は、OFDM(直交周波数分割多重方式)エアインタフェースに複数のユーザを多重化する機構である。幾つかのサブキャリア周波数は、特定のシステムに関する全体的なLTE帯域幅を含み、ここでキャリアスペーシングは、サブキャリアがTS 36.211 a40において規定されている意味で互いに直交するように選択される。サブキャリア間のスペーシングは、典型的には15kHzである。複数のユーザアクセスは、サブキャリアセット全体のサブセットを種々の時間に別のユーザに割り当てることによって実現される。このようにして、サブキャリアリソースは、時間共有方法及び周波数共有方法でユーザに割り当てられる。LTE信号は、物理リソースブロック(PRB)と呼ばれる、12個の隣接サブキャリア(180kHz)のユニットにおいてユーザに割り当てられる。この割り当ては、0.5ミリ秒の時間間隔に関し、通常、7個のシンボルを含み、このシンボルの変調方式は、規格の現在のバージョンでは、QPSK、16QAM、又は64QAMの何れかとすることができる。OFDMAのシンボル期間は、66.7マイクロ秒である。
PRB及び時間領域は、リソースのセットとして認識され、PRBは、所与の時間スロットにおけるUEへの割り当てに利用可能である。時間領域は、各々が10ミリ秒の長さである一連のフレームに分割される。各フレームは、各々が1ミリ秒の10個のサブフレームで構成されており、各サブフレームは、各々が0.5ミリ秒の2つのスロットで構成される。0.5ミリ秒のスロット毎に、7個(典型的)のシンボル時間間隔が生じる。各シンボル時間間隔(66.7μs)において、シンボルは、割り当てられたサブキャリアを変調することができる。シンボル時間とサブキャリアとの組み合わせは、リソース要素と呼ばれる。各スロットにおいてPRB毎に84個(7×12)のリソース要素が存在し、各サブフレームにおいてPRB毎に168個のリソース要素が存在する。リソース要素(サブキャリア周波数及びシンボル時間軸)のビューは、リソースグリッドと呼ばれる。
リソース要素の一部は基準信号に割り当てられ、該基準信号が所定の振幅及び位相を用いて送信される。この信号は、無線基地局PHYレイヤソフトウェア及びUE PHYレイヤソフトウェアによって送信され、受信エンドが、無線チャネルのコヒーレントな復調を実行すること、又は無線チャネル状態を判定することを可能にする。別のリソース要素が、制御情報及び他の情報を伝達するために使用されるチャネルのセットに割り当てられる。残りの(大部分の)リソース要素は、ダウンリンクユーザデータ伝送及びアップリンクユーザデータ伝送に関するUEへの割り当てに利用可能である。
表10は、ダウンリンク伝送において使用される基準信号のセットを一覧表にしており、各信号の機能を表している。表11は、ダウンリンク伝送において使用される物理レイヤデータチャネルのセットを一覧表にしており、各データチャネルの機能を表している。表12は、アップリンク伝送において使用される基準信号のセットを一覧表にしており、更に、その機能を表している。表13は、アップリンク物理レイヤデータチャネルのセットを一覧表にしており、その機能を表している。これらの表を使用して、周期的スキャニングRFビームフォーミングシステムにおいて使用されるデータストリームへの各基準信号及び各データチャネルの配置を決定することができる。
表10:ダウンリンク基準信号の概要
表11:ダウンリンク物理レイヤデータチャネルの概要
表12:アップリンク基準信号の概要
表13:アップリンク物理レイヤデータチャネルの概要
各基準信号の機能、及び各データチャネルに基づいて、ベースバンドサブシステムとRF及びアンテナサブシステムとの間のインタフェース上でどのデジタルデータストリームを使用するか、各基準信号を何時送信又は受信するか、及び各データチャネルに関する情報を何時送信又は受信するかに関する決定を行うことができる。この決定は、Cell−Wide RF信号に対応するデジタルデータストリームを使用すること、又は現在のユーザ位置をカバーする特定のRFビーム信号に対応するデジタルデータストリームを使用することとすることができる。結果的な決定は、ダウンリンク基準信号に関しては、表14に、ダウンリンク物理レイヤデータチャネルに関しては、表15に、アップリンク基準信号に関しては、表16に、更に、アップリンク物理レイヤデータチャネルに関しては、表17に示すことができる。
表14:ダウンリンク基準信号の送信データストリームへのマッピング
表15:ダウンリンク物理レイヤデータチャネルの送信データストリームへのマッピング

表16:アップリンク基準信号の受信データストリームへのマッピング
表17:アップリンク物理レイヤデータチャネルの受信データストリームへのマッピング
表14及び表15から、UEの位置をカバーするRFビーム信号に対応する送信RFビームデータストリームを使用してUEに送信される基準信号及び物理レイヤデータチャネル情報は、RFビーム信号を介して送られるユーザデータの復調を可能にするために使用されるUE固有基準信号と、UEがダウンリンクチャネル状態をレポートすることを可能にするためにダウンリンクに送られるCSI基準信号と、UEの位置が認識される場合にPDSCHを介して送られるUEデータとに限定できることが分かる。他の全てのダウンリンク基準信号及び物理レイヤデータチャネル情報は、Cell−Wide送信データストリームを介して送ることができる。UEデータは、UEの位置が認識されない場合、又はデータが更に、送信RFビームデータストリームを介して送られる場合に、Cell−Wide送信データストリームを介してRF及びアンテナサブシステムに送ることができる。後者の場合には、送信モード2(送信ダイバーシティ)を使用することができる。UEデータが送信RFデータストリームにのみ送られる場合には、送信モード7を使用することができる(すなわち、論理アンテナポート5、ビームフォーミングポートが含まれる)。
表16及び表17からは、UEの位置をカバーするRFビームを使用してUEから受信される基準信号及び物理レイヤデータチャネル情報はUEデータを用いて送信でき、UEの位置が認識される場合にRFビーム信号を介して受信できるPUSCH−DMRSと、無線基地局がアップリンクチャネル状態を判定し、UEの位置が認識される場合に、UEによって送信されるSRS信号と、UEの位置が認識される場合にPUSCHを介して送られるUEデータとに限定されることが分かる。他の全てのアップリンク基準信号及び物理レイヤデータチャネル情報は、Cell−Wide受信データストリームを介して受信することができる。
従って、本開示において提示される教示は、MACレイヤソフトウェア5312及びPHYレイヤソフトウェア5314の挙動を、周期的スキャニングRFビームフォーミングシステムを利用するLTE無線基地局におけるこれらの動作において制限及び誘導するために使用することができる。FDDシステム又はTDDシステムの各Dサブフレームにおける各送信時間間隔(TTI、すなわち、LTEフレームの1ミリ秒間隔)において、MACレイヤソフトウェアは、PHYレイヤソフトウェアと相互作用して、TTI中に送信されることになるデータに関する搬送ブロックのセットを提示でき、MACレイヤソフトウェアは更に、各搬送ブロックに関して、データブロックを送信するために使用されることになる送信ビームデータストリームを示すことができる。各共通チャネルに関して、PHYレイヤソフトウェアは、送信ビームデータストリームへのマッピングを用いてMACレイヤソフトウェアによって事前にプロビジョニングすることができる。更に、PHYレイヤソフトウェアは、各TTIにおいてMACレイヤによって事前にプロビジョニング又は指示され、PHYレイヤに提示される送信データストリームにおける搬送ブロックのセットに適切な基準信号を含むことができる。
同様に、FDDシステム又はTDDシステムにおける各Dサブフレームにおける各TTI(すなわち、LTEフレームの1ミリ秒間隔)において、MACレイヤソフトウェアは、PHYレイヤソフトウェアと相互作用して、特定の共通もしくは制御チャネル、基準信号、又はアップリンク共有チャネルに関するデータを検出するために使用するリソース要素又はPRBのセットを示すことができ、更に、検出処理を実行するために使用する受信ビームデータストリームを示すことができる。MACレイヤソフトウェアは、これらの要素の一部に関して、例えば、PRACHチャネルに関してPHYレイヤソフトウェアを再度プロビジョニングすることができる。PHYレイヤソフトウェアが、MACレイヤソフトウェアに受信データストリームを示し、この受信データストリームを使用して、PHYレイヤによってMACレイヤに提示される検出データの各要素が検出されることが重要であるとすることができる。
本開示における別の教示は、周期的スキャニングRFビームフォーミングシステムにおいて生成されたRFビームによってカバーされるサブエリア内のUEの位置を探し出し、このUEを追跡することの問題に対処する。無線基地局MACレイヤソフトウェアが、アップリンク及びダウンリンクデータ伝送に関して、どのUEをスケジューリングすることが可能かを判定することをより適切に可能にするために、MACレイヤは、システムによって生成される各RFビームに関するリストを維持でき、ここで、各リストは、このリストによって表されるRFビームに対応するサブエリア内に存在すると認識されているUEのセットを含む。
本開示の一部の実施形態のみを示し説明したが、当業者であれば、以下の特許請求の範囲で説明される本開示の思想及び範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対して多くの変更及び修正を行うことができることが明らかであろう。外国及び国内両方の全ての特許出願及び特許、並びに本明細書で言及される他の全ての公開は、その全体が、法律によって許容される完全な範囲まで本明細書に組み込まれる。
本明細書で説明される方法及びシステムは、部分的に又は全体的に、コンピュータソフトウェア、プログラムコード、及び/又は命令をプロセッサ上で実行するマシンを介して配備することができる。本開示は、マシン上の方法として、マシンの一部分としての又はマシンに関するシステム又は装置として、或いは1又はそれ以上のマシンを実行するコンピュータ可読媒体において具体化されるコンピュータプログラム製品として実施することができる。プロセッサは、サーバ、クライアント、ネットワークインフラストラクチャ、モバイルコンピュータプラットフォーム、固定コンピュータプラットフォーム、又は他のコンピュータプラットフォームの一部分とすることができる。プロセッサは、プログラム命令、コード、バイナリ命令、及び同様のものを実行できる、何れかの種類の計算又は処理デバイスとすることができる。プロセッサは、シグナルプロセッサ、デジタルプロセッサ、組み込みプロセッサ、マイクロプロセッサ、又はコプロセッサのような何らかの異形(計算コプロセッサ、グラフィックスコプロセッサ、通信コプロセッサ、及び同様のもの)、及びそれらに格納されているプログラムコード又はプログラム命令の実行を直接又は間接的に容易にできる同様のものとすること、或いはそれらを含むことができる。追加的に、プロセッサは、複数のプログラム、スレッド、及びコードの実行を可能にすることができる。スレッドは、同時に動作して、プロセッサの性能を拡張し、アプリケーションの同時動作を容易することができる。実装によるが、本明細書で説明される方法、プログラムコード、プログラム命令、及び同様のものは、1又はそれ以上のスレッドにおいて実行することができる。スレッドは、スレッドに関連し割り当てられた優先度を有することができる別のスレッドを引き起こすことができ、プロセッサは、優先度に基づいて、又はプログラムコードにおいて提供される命令に基づく別の何らかの順番に基づいてこれらのスレッドを実行することができる。プロセッサは、本明細書及び他の所で説明される方法、コード、命令、及びプログラムを格納するメモリを含むことができる。プロセッサは、本明細書及び他の所で説明される方法、コード、及び命令を格納できるインタフェースを介して記憶媒体にアクセスすることができる。方法、プログラム、コード、プログラム命令、又は計算もしくは処理デバイスが実行できる他のタイプの命令を格納するための、プロセッサに関連する記憶媒体は、限定されるものではないが、1又はそれ以上のCD−ROM、DVD、メモリ、ハードディスクドライブ、フラッシュドライブ、RAM、ROM、キャッシュ、及び同様のものを含むことができる。
プロセッサは、マルチプロセッサの速度及び性能を拡張できる1又はそれ以上のコアを含むことができる。実施形態では、プロセッサは、デュアルコアプロセッサ、クアッドコアプロセッサ、その他のチップレベルマルチプロセッサ、及び2つ又はそれより多い独立コア(ダイと呼ばれる)を組み合わせる同様のものとすることができる。
本明細書で説明される方法及びシステムは、部分的に又は全体的に、サーバ、クライアント、ファイアウォール、ゲートウェイ、ハブ、ルーター、又は他のこのようなコンピュータ、及び/又はネットワーキングハードウェア上でコンピュータソフトウェアを実行するマシンを介して配備することができる。ソフトウェアプログラムは、ファイルサーバ、プリントサーバ、ドメインサーバ、インターネットサーバ、イントラネットサーバ、及び他の異形、例えば、セカンダリサーバ、ホストサーバ、分散サーバ、及び同様のものを含むことができるサーバに関連することができる。サーバは、1又はそれ以上のメモリ、プロセッサ、コンピュータ可読媒体、記憶媒体、ポート(物理及び仮想)、通信デバイス、並びに別のサーバ、クライアント、マシン、及びデバイスに、有線又は無線媒体及び同様のものを通じてアクセスできるインタフェースを含むことができる。サーバは、本明細書及び他の所で説明される方法、プログラム、又はコードを実行することができる。追加的に、本出願で説明される方法を実行するために必要な他のデバイスは、サーバに関連するインフラストラクチャの一部分とみなすことができる。
サーバは、限定されるものではないが、クライアント、別のサーバ、プリンタ、データベースサーバ、プリントサーバ、ファイルサーバ、通信サーバ、分散サーバ、及び同様のものを含む別のデバイスとのインタフェースを提供することができる。追加的に、この連結及び/又は接続は、ネットワークにまたがるプログラムのリモート実行を容易にすることができる。これらのデバイスの一部又は全てのネットワーキングは、本開示の範囲を逸脱することなく、1又はそれ以上の位置におけるプログラム又は方法の並行処理を容易にすることができる。追加的に、インタフェースを介してサーバに取り付けられた何れかのデバイスは、方法、プログラム、コード、及び/又は命令を格納できる少なくとも1つの記憶媒体を含むことができる。集中リポジトリは、種々のデバイス上で実行されるプログラム命令を提供することができる。この実施形態では、リモートリポジトリは、プログラムコード、命令、及びプログラム用の記憶媒体として動作することができる。
ソフトウェアプログラムは、ファイルクライアント、プリントクライアント、ドメインクライアント、インターネットクライアント、イントラネットクライアント、及び他の異形、例えば、セカンダリクライアント、ホストクライアント、分散クライアント、及び同様のものを含むことができるクライアントに関連することができる。クライアントは、1又はそれ以上のメモリ、プロセッサ、コンピュータ可読媒体、記憶媒体、ポート(物理及び仮想)、通信デバイス、並びに別のクライアント、サーバ、マシン、及びデバイスに、有線又は無線媒体及び同様のものを介してアクセスできるインタフェースを含むことができる。クライアントは、本明細書及び他の所で説明される方法、プログラム、又はコードを実行することができる。追加的に、本出願で説明される方法を実行するために必要な他のデバイスは、クライアントに関連するインフラストラクチャの一部分とみなすことができる。
クライアントは、限定されるものではないが、サーバ、別のクライアント、プリンタ、データベースサーバ、プリントサーバ、ファイルサーバ、通信サーバ、分散サーバ、及び同様のものを含む別のデバイスとのインタフェースを提供することができる。追加的に、この連結及び/又は接続は、ネットワークにまたがるプログラムのリモート実行を容易にすることができる。これらのデバイスの一部又は全てのネットワーキングは、本開示の範囲を逸脱することなく、1又はそれ以上の位置におけるプログラム又は方法の並行処理を容易にすることができる。追加的に、インタフェースを介してクライアントに取り付けられた何れかのデバイスは、方法、プログラム、アプリケーション、コード、及び/又は命令を格納できる少なくとも1つの記憶媒体を含むことができる。集中リポジトリは、種々のデバイス上で実行されるプログラム命令を提供することができる。この実施形態では、リモートリポジトリは、プログラムコード、命令、及びプログラム用の記憶媒体として動作することができる。
本明細書で説明される方法及びシステムは、部分的に又は全体的に、ネットワークインフラストラクチャを介して配備することができる。ネットワークインフラストラクチャは、要素、例えば、コンピュータデバイス、サーバ、ルーター、ハブ、ファイアウォール、クライアント、パーソナルコンピュータ、通信デバイス、ルーティングデバイス、その他の能動及び受動デバイス、当業者に公知のモジュール及び/又は構成要素を含むことができる。ネットワークインフラストラクチャに関連する、コンピュータによる及び/又はコンピュータによらないデバイスは、その他の構成要素以外に、フラッシュメモリ、バッファ、スタック、RAM、ROM、及び同様のもののような記憶媒体を含むことができる。1又はそれ以上のネットワークインフラストラクチャ要素は、本明細書及び他の所で説明されるプロセス、方法、プログラムコード、命令を実行することができる。
本明細書及び他の所で説明される方法、プログラムコード、及び命令は、複数のセルを有するセルラーネットワーク上で実行することができる。セルラーネットワークは、周波数分割多元接続(FDMA)ネットワーク、又は符号分割多元接続(CDMA)ネットワークの何れかとすることができる。セルラーネットワークは、モバイルデバイス、セルサイト、基地局、リピータ、アンテナ、タワー、及び同様のものを含むことができる。セルネットワークは、GSM(登録商標)、RPRS、3G、EVDO、メッシュ、又は他のネットワークタイプとすることができる。
本明細書及び他の所で説明される方法、プログラムコード、及び命令は、モバイルデバイス上で、又はモバイルデバイスを介して実行することができる。モバイルデバイスは、ナビゲーションデバイス、セル方式携帯電話、携帯電話、携帯情報端末、ラップトップ、パームトップ、ネットブック、ポケットベル、電子書籍リーダー、音楽プレーヤー、及び同様のものを含むことができる。これらのデバイスは、その他の構成要素以外に、フラッシュメモリ、バッファ、RAM、ROM、及び1又はそれ以上のコンピュータデバイスのような記憶媒体を含むことができる。モバイルデバイスに関連するコンピュータデバイスは、それに格納されているプログラムコード、方法、及び命令を実行することができる。代替的に、モバイルデバイスは、その他のデバイスと連携して命令を実行するように構成することができる。モバイルデバイスは、サーバとインタフェースがあり、プログラムコードを実行するように構成された基地局と通信することができる。モバイルデバイスは、ピアツーピアネットワーク、メッシュネットワーク、又は他の通信ネットワーク上で通信することができる。プログラムコードは、サーバに関連する記憶媒体に格納でき、サーバ内に組み込まれたコンピュータデバイスが実行することができる。基地局は、コンピュータデバイス及び記憶媒体を含むことができる。記憶デバイスは、基地局に関連するコンピュータデバイスによって実行されるプログラムコード及び命令を格納することができる。
コンピュータソフトウェア、プログラムコード、及び/又は命令は、マシン可読媒体に格納及び/又はアクセスすることができ、このマシン可読媒体は、コンピュータ構成要素、デバイス、及び幾つかの時間間隔に関して計算するために使用されるデジタルデータを保持するための記録媒体と、ランダムアクセスメモリ(RAM)として公知の半導体記憶装置と、典型的には、更なる記憶装置用の大容量記憶装置、例えば、光ディスク、磁気記憶装置のようなハードディスクの形態、テープ、ドラム、カード及び他の種類と、プロセッサレジスタ、キャッシュメモリ、揮発性メモリ、及び不揮発性メモリと、CD、DVDのような光記憶装置と、フラッシュメモリ(例えば、USBスティック又はキー)、フロッピー(登録商標)ディスク、磁気テープ、紙テープ、パンチカード、スタンドアローンRAMディスク、ジップ(Zip)ドライブ、取り外し可能大容量記憶装置、オフライン、及び同様のもののような取り外し可能媒体と、ダイナミックメモリ、スタティックメモリ、読み取り/書き込み記憶装置、可変記憶装置、読み取り専用記憶装置、ランダムアクセス記憶装置、シーケンシャルアクセス記憶装置、位置指定可能記憶装置、ファイル指定可能記憶装置、コンテンツ指定可能記憶装置、ネットワーク取り付け記憶装置、ストレージエリアネットワーク、バーコード、磁気インク、及び同様のもののような他のコンピュータメモリとを含むことができる。
本明細書で説明される方法及びシステムは、物理的要素及び/又は無形要素を、1つの状態から別の状態に変換することができる。本明細書で説明される方法及びシステムは更に、物理的要素及び/又は無形要素を表すデータを、1つの状態から別の状態に変換することができる。
本明細書で説明及び図示される要素は、図面全体を通してフローチャート及びブロック図を含み、要素間の論理的境界を含む。しかしながら、ソフトウェア又はハードウェアエンジニアリングの実施により、これらの示される要素及びその機能は、モノリシックソフトウェア構造として、スタンドアローンソフトウェアモジュールとして、又は外部ルーチン、コード、サービスなど、又はこれらの何れかの組み合わせを利用するモジュールとして、コンピュータ実行可能媒体を介してマシン上で実行でき、この媒体は、媒体に格納されているプログラム命令を実行できるプロセッサを有しており、このような全ての実施形態は、本開示の範囲内とすることができる。このようなマシンの実施例は、限定されるものではないが、携帯情報端末、ラップトップ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、その他のハンドヘルドコンピュータデバイス、医療用装置、有線又は無線通信デバイス、トランスデューサ、チップ、計算機、衛星、タブレットPC、電子書籍、ガジェット、電子デバイス、人工知能を有するデバイス、コンピュータデバイス、ネットワーキング装置、サーバ、ルーター及び同様のものを含むことができる。更に、フローチャート及びブロック図で示される要素、又は何れか別の論理構成要素は、プログラム命令を実行できるマシン上で実装することができる。従って、前述の図面及び説明は、開示されるシステムの機能的態様を説明しているが、これらの機能的態様を実装するためのソフトウェアの具体的な機構は、明示的に記載されていない限り、或いはそれ以外の場合には、文脈から明確でない限り、これらの説明から推測すべきではない。同様に、上記で識別し説明した様々なステップは、異なるものとすることができ、ステップの順番は、本明細書で開示される技術の特定のアプリケーションに適用できることが理解されよう。このような変更例及び修正例の全ては、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。従って、様々なステップに関する順番の図示及び/又は説明は、特定のアプリケーションによって必要とされない限り、明示的に記載されていない限り、或いはそれ以外の場合には、文脈から明確でない限り、これらのステップに関して特定の実行順番を必要とすると理解すべきではない。
上記に説明した方法及び/又はプロセス、並びにこれらのステップは、特定のアプリケーションに好適なハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの何れかの組み合わせおいて実現することができる。ハードウェアは、汎用コンピュータ及び/又は専用コンピュータデバイス、特定のコンピュータデバイス、或いは特定のコンピュータデバイスの特定の態様又は構成要素を含むことができる。プロセスは、外部及び/又は内部メモリと共に、1又はそれ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、組み込みマイクロコントローラ、プログラム可能デジタルシグナルプロセッサ、又は他のプログラム可能デバイスにおいて実現することができる。プロセスは、更に又は代わりに、アプリケーション専用集積回路、プログラム可能ゲートアレイ、プログラム可能アレイロジック、或いは電子信号を処理するように構成することができる、その他の何らかのデバイス又はデバイスの組み合わせにおいて具体化することができる。更に、1又はそれ以上のプロセスは、マシン可読媒体上で実行できるコンピュータ実行可能コードとして実現できることが理解されよう。
コンピュータ実行可能コードは、Cのような構造化プログラミング言語、C++のようなオブジェクト指向プログラミング言語、又は他の何れかの高水準又は低水準プログラミング言語(アセンブリ言語、ハードウェア記述言語、並びにデータベースプログラミング言語及び技術を含む)を使用して生成でき、これらの言語は、上記のデバイスのうちの1つ、並びにプロセッサの異種組み合わせ、プロセッサアーキテクチャ、種々のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ、又はプログラム命令を実行できる他の何れかのマシン上で動作するように格納、コンパイル、又は解釈することができる。
従って、一態様では、上記に説明した各方法及びこれらの組み合わせは、1又はそれ以上のコンピュータデバイス上で実行されるときにこれらのステップを実行するためのコンピュータ実行可能コードにおいて具体化することができる。別の態様では、方法は、そのステップを実行するためのシステムにおいて具体化でき、幾つかの方法でデバイスにわたって分散すること、或いは専用のスタンドアローンデバイス又は他のハードウェアに全ての機能を統合することができる。別の態様では、上記に説明したプロセスに関連するステップを実行するための手段は、上記に説明したハードウェア及び/又はソフトウェアのうちの何れかを含むことができる。このような全ての置き換え及び組み合わせは、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。
本開示は、詳細に示し説明した好ましい実施形態に関連して開示されているが、それらに対する様々な変更例及び改良例は、当業者に容易に明らかになるであろう。従って、本開示の思想及び範囲は、前述の実施例に限定されるものではなく、法律によって許容できる最も広範な意味で理解されたい。
本明細書において言及される全ての文書は、引用により本明細書に組み込まれる。
102 eNB
104 ユーザ装置(UE)
108 MME
110 SGW
112 LTEバックホールネットワーク
114 PGW
118 PCRF
120 HRF
122 インターネット
124 サーバ

Claims (241)

  1. システムであって、
    モバイル装置とRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有する第1のセルラー無線RF基地局ノードと、
    前記第1のセルラー無線RF基地局に且つ該第1のセルラー無線RF基地局ノードと並列して前記バックホールネットワークに接続された少なくとも1つの第1の基地局最適サーバと、
    を備え、前記少なくとも1つの第1の基地局最適サーバが、(a)前記第1のセルラー無線RF基地局ノードと前記バックホールネットワークとの間、又は(b)前記少なくとも1つの 第1の基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、又は(c)前記第1のセルラー無線RF基地局ノードと前記少なくとも1つの第1の基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にし、
    前記システムが更に、
    バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有する第2のセルラー無線RF基地局ノードと、
    前記第2のセルラー無線RF基地局に且つ該第2のセルラー無線RF基地局ノードと並列して前記バックホールネットワークに接続された少なくとも1つの第2の基地局最適サーバと、
    を備え、前記少なくとも1つの第2の基地局最適サーバが、(a)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードと前記バックホールネットワークとの間、又は(b)前記少なくとも1つの 第2の基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、又は(c)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードと前記少なくとも1つの第2の基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にし、
    前記システムが更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、(a)前記モバイル装置にサービスを提供するためのアプリケーションを実行して、(b)前記モバイル装置の利用特性に基づいて前記モバイル装置におけるアプリケーションの機能を前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに移転するよう適合された地域最適サーバと、
    前記地域最適サーバと並びに前記第1及び第2のセルラー無線RF基地局ノードのうちの少なくとも1つと通信可能に接続された無線制御施設と、
    を備え、前記第1及び第2のセルラー基地局ノードのそれぞれのRFカバレッジエリアが重なっており、前記無線制御施設が、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードから前記第2のセルラー無線RF基地局ノードへの前記モバイル装置のモバイル装置ハンドオーバー中に、(a)前記モバイル装置とのアプリケーションの接続性、及び(b)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバへのアプリケーションの機能移転を管理するよう適合されている、システム。
  2. 前記アプリケーションの機能の移転が、前記アプリケーションのノードを提供するサービスの移転である、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記アプリケーションの機能の移転が、少なくとも1つのモバイル装置ベアラーの前記第1のセルラー無線RF基地局ノードにおけるリダイレクトベアラーへのリダイレクションを通じて可能にされ、その結果、パケットは、バックホール介してサービングゲートウェイ(SGW)及びPGWを通って前記地域最適サーバに伝達されるのではなく、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバとの間で伝達されるようになり、前記無線制御施設が、(a)リダイレクトベアラーとして使用されることになるベアラーを確立するために前記モバイル装置と相互作用し、及び(b)当該ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに特定ユーザベアラーをリダイレクトするために前記第1のセルラー無線RF基地局ノードと相互作用するよう適合されている、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記第1のセルラー無線RF基地局ノードは、前記モバイル装置ベアラーが前記SGW及びその後前記PGWとトンネリングするのを確立するために前に使用されていた汎用パケット無線サービストンネリングプロトコル(GTP)トンネル情報をリダイレクトベアラーが保持するよう適合されている、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記システムは、前記モバイル装置が前記第1のセルラー無線RF基地局ノードのカバレッジエリアから前記第2のセルラー無線RF基地局ノードのカバレッジエリアへ移動したときに、ハンドオーバー手続きにおいて前記保持されたGTPトンネリング情報を使用するよう適合されている、請求項4に記載のシステム。
  6. 前記保持されたGTPトンネリング情報により、ハンドオーバー時のベアラーの再確立が不要になる、請求項4に記載のシステム。
  7. 前記無線制御施設は、無線制御プログラムを通じた少なくとも1つのモバイル装置ベアラーのリダイレクションを実施するよう適合される、請求項3に記載のシステム。
  8. 前記アプリケーションの機能の移転が、少なくとも1つのモバイル装置ベアラーの前記第1のセルラー無線RF基地局ノードにおけるリダイレクトベアラーへのリダイレクションを通じて可能にされ、その結果、パケットは、バックホール介してサービングゲートウェイ(SGW)及びPGWを通って前記地域最適サーバに伝達されるのではなく、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバとの間で伝達されるようになり、LTEシステムが前記モバイル装置に対して予めプロビジョニングされたデータを用いて、前記LTEネットワークがリダイレクトされたベアラーとして使用されることになるベアラーを確立するようにし、前記無線制御施設が、(a)専用ベアラーがリダイレクトベアラーとして使用するように確立されていることを判定するために前記モバイル装置と相互作用し、及び(b)当該ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに特定ユーザベアラーをリダイレクトするために前記第1のセルラー無線RF基地局ノードと相互作用するよう適合されている、請求項1に記載のシステム。
  9. 前記無線制御施設が、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードのカバレッジエリアから前記第2のセルラー無線RF基地局ノードのカバレッジエリアへのハンドオーバー時に前記モバイル装置と相互作用するように適合され、前記システムは、前記モバイル装置が前記第2のセルラー無線RF基地局ノードと同期する前に、前記モバイル装置が前記第1の無線RF基地局の少なくとも1つの基地局最適サーバから切断できるように適合されており、前記無線制御施設は、(a)前記モバイル装置のIMSI、セル識別情報、及びC−RNTI値を前記第2のセルラー無線RF基地局ノードに伝達するために前記モバイル装置と相互作用し、及び(b)ユーザベアラーを前記第2のセルラー無線RF基地局の少なくとも1つの基地局最適サーバにリダイレクトするために前記第2のセルラー無線RF基地局ノードと相互作用し、及び(c)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバにて前記モバイル装置がサービスを再開するようにするために前記モバイル装置と相互作用するように適合されている、請求項1に記載のシステム。
  10. 前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバ及び前記第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバのうちの少なくとも1つが、複数の一意のIPアドレス指定された基地局最適サーバを含む、請求項1に記載のシステム。
  11. 前記無線制御施設が、(a)前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに対してサービスを提供するユーザ用ベアラーをリダイレクトするよう、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードに指示する、及び/又は(b)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに対してサービスを提供するユーザ用ベアラーをリダイレクトするよう、前記第2のセルラー無線RF基地局ノードに指示するよう適合されている、請求項1に記載のシステム。
  12. 前記利用特性が、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードのカバレッジエリアにおいて同一のPublish−Subscribeアプリケーションサービスをリクエストするモバイル装置の回数についての閾値である、請求項1に記載のシステム。
  13. アプリケーションの機能の移転により、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバによってサービスが提供される複数のモバイル装置に対するPublish−Subscribeアプリケーションサービスが可能となる、請求項1に記載のシステム。
  14. 前記Publish−Subscribeアプリケーションサービスが、前記複数のモバイル装置にサービスパケットの単一のストリームを提供するよう適合される、請求項13に記載のシステム。
  15. 前記サービスパケットの単一のストリームが、ストリーミングビデオパケット及びストリーミングオーディオパケットのうちの少なくとも1つである、請求項14に記載のシステム。
  16. 前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバ及び前記第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバのうちの少なくとも1つが、前記第1及び第2のセルラー無線RF基地局ノードのそれぞれと同一場所に配置される、請求項1に記載のシステム。
  17. 少なくとも1つの無線システムネットワーク要素からネットワーク状態情報を取り出すよう適合された少なくとも1つのサービスプログラムを更に備える、請求項1に記載のシステム。
  18. 前記少なくとも1つの無線システムネットワーク要素が、モビリティ管理エンティティ(MME)、セルラー無線RF基地局、及び請求項1に記載のモバイル装置でなくともよいあらゆるモバイル装置のうちの少なくとも1つを含む、請求項17に記載のシステム。
  19. 前記ネットワーク状態情報が、前記モバイル装置によって体験されるRF状況に関する情報を含み、前記システムは、前記ネットワーク状態情報を用いて前記アプリケーションの挙動を修正して、エンコーディングレートを変更し、前記ネットワーク状態情報に基づいてビデオ情報を前記モバイル装置に配信するように適合される、請求項17に記載のシステム。
  20. 前記アプリケーションの機能の移転により、前記モバイル装置に前記アプリケーションによって提供されるサービスの時間レイテンシーが小さくなる、請求項1に記載のシステム。
  21. 前記アプリケーションの機能の移転により、バックホール通信帯域幅の使用が削減される、請求項1に記載のシステム。
  22. 前記バックホール通信帯域幅の使用の削減により、前記バックホールネットワークを通過するサービスパケットの配信時間が短くなる、請求項21に記載のシステム
  23. 前記無線制御施設が、(a)前記モバイル装置が前記無線ネットワークにアクセスするのに通過するセルを識別し、(b)前記モバイル装置が即時に識別されるセル無線ネットワーク一時識別子(C−RNTI)を取得して、(c)前記モバイル装置の国際移動電話サブスクライバ識別番号(IMSI)を取得するように適合されている、請求項1に記載のシステム。
  24. 方法であって、
    モバイル装置とRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有する第1のセルラー無線RF基地局ノードを提供するステップと、
    前記第1のセルラー無線RF基地局に且つ該第1のセルラー無線RF基地局ノードと並列して前記バックホールネットワークに接続された少なくとも1つの第1の基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、前記少なくとも1つの第1の基地局最適サーバが、
    (a)前記第1のセルラー無線RF基地局ノードと前記バックホールネットワークとの間、又は(b)前記少なくとも1つの第1の基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、又は(c)前記第1のセルラー無線RF基地局ノードと前記少なくとも1つの 第1の基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にし、
    前記方法が更に、
    バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有する第2のセルラー無線RF基地局ノードを提供するステップと、
    前記第2のセルラー無線RF基地局に且つ該第2のセルラー無線RF基地局ノードと並列して前記バックホールネットワークに接続された少なくとも1つの第2の基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、
    前記少なくとも1つの第2の基地局最適サーバが、
    (a)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードと前記バックホールネットワークとの間、又は(b)前記少なくとも1つの 第2の基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、又は(c)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードと前記少なくとも1つの第2の基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にし、
    前記方法が更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、(a)前記モバイル装置にサービスを提供するためのアプリケーションを実行して、(b)前記モバイル装置の利用特性に基づいて前記モバイル装置におけるアプリケーションの機能を前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに移転するよう適合された地域最適サーバを提供するステップと、
    前記地域最適サーバと並びに前記第1及び第2のセルラー無線RF基地局ノードのうちの少なくとも1つと通信可能に接続された無線制御施設を提供するステップと、
    を含み、前記第1及び第2のセルラー基地局ノードのそれぞれのRFカバレッジエリアが重なっており、前記無線制御施設が、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードから前記第2のセルラー無線RF基地局ノードへの前記モバイル装置のモバイル装置ハンドオーバー中に、(a)前記モバイル装置とのアプリケーションの接続性、及び(b)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバへのアプリケーションの機能移転を管理するよう適合されている、方法。
  25. 前記アプリケーションの機能の移転が、少なくとも1つのモバイル装置ベアラーの前記第1のセルラー無線RF基地局ノードにおけるリダイレクトベアラーへのリダイレクションを通じて可能にされ、その結果、パケットは、バックホール介してサービングゲートウェイ(SGW)及びPGWを通って前記地域最適サーバに伝達されるのではなく、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバとの間で伝達されるようになり、前記無線制御施設が、(a)リダイレクトベアラーとして使用されることになるベアラーを確立するために前記モバイル装置と相互作用し、及び(b)当該ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバに特定ユーザベアラーをリダイレクトするために前記第1のセルラー無線RF基地局ノードと相互作用するよう適合されている、請求項24に記載の方法。
  26. 前記無線制御施設が、前記第1のセルラー無線RF基地局ノードのカバレッジエリアから前記第2のセルラー無線RF基地局ノードのカバレッジエリアへのハンドオーバー時に前記モバイル装置と相互作用するように適合され、前記無線制御施設は、(a)前記モバイル装置のIMSI、セル識別情報、及びC−RNTI値を前記第2のセルラー無線RF基地局ノードに伝達するために前記モバイル装置と相互作用し、及び(b)ユーザベアラーを前記第2のセルラー無線RF基地局の少なくとも1つの基地局最適サーバにリダイレクトするために前記第2のセルラー無線RF基地局ノードと相互作用し、及び(c)前記第2のセルラー無線RF基地局ノードの少なくとも1つの基地局最適サーバにて前記モバイル装置がサービスを再開するようにするために前記モバイル装置と相互作用するように適合されている、請求項24に記載の方法。
  27. 少なくとも1つの無線システムネットワーク要素からネットワーク状態情報を取り出すよう適合された少なくとも1つのサービスプログラムを更に含む、請求項24に記載の方法。
  28. 前記少なくとも1つの無線システムネットワーク要素が、モビリティ管理エンティティ(MME)、セルラー無線RF基地局、及び請求項24に記載のモバイル装置でなくともよいあらゆるモバイル装置のうちの少なくとも1つを含む、請求項27に記載の方法。
  29. 前記ネットワーク状態情報が、前記モバイル装置によって体験されるRF状況に関する情報を含み、前記システムが、前記ネットワーク状態情報を用いて前記アプリケーションの挙動を修正してエンコーディングレートを変更し、前記ネットワーク状態情報に基づいてビデオ情報を前記モバイル装置に配信するように適合される、請求項27に記載のシステム。
  30. セルラーLTEトランシーバ基地局を備えたセルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするシステムであって、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスとRF周波数分割複信(FDD)通信するよう適合され、前記セルラー無線トランシーバ基地局が、N個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成することにより前記セルカバレッジエリアの全カバレッジエリアを提供するよう適合されたアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、各RFビームが前記セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーするようなサイズにされ、前記セルカバレッジエリアがm×N個のRFビームパターンでカバーされ、前記mが1≦m≦4であり、前記アンテナシステムが、LTEフレームの異なる1ミリ秒サブフレームにおいてN個のRFビームのm個のセットの各々を生成し、該N個のRFビームパターンのm個のセットが4つの連続した1ミリ秒サブフレームにわたって順次的に生成されるように適合される、システム。
  31. 前記アンテナシステムが、N個のRFビームのm個のセットを生成するシーケンスを繰り返すように適合される、請求項30に記載のシステム。
  32. 前記mが2≦m≦4であり、前記アンテナシステムが、前記セルカバレッジエリアのサブエリアの1つを照射して隣接するサブエリアが同時に照射されないように前記各セット内で前記N個のRFビームの各々を生成するよう適合されている、請求項30に記載のシステム。
  33. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、LTEセルラーネットワークにおける複数のセルラーLTEトランシーバ基地局のうちの1つである、請求項30に記載のシステム。
  34. 前記セルカバレッジエリアが、m×N個のサブエリアを含み、前記アンテナシステムが、4つの連続する1ミリ秒サブフレームにおいて前記サブエリアの各々を少なくとも1回照射するよう適合されている、請求項30に記載のシステム。
  35. 前記m及びNが共に4に等しい、請求項30に記載のシステム。
  36. 前記アジャイルビームフォーミングシステムが、周期的ビームフォーミングシステムである、請求項30に記載のシステム。
  37. 方法であって、
    セルラーLTEトランシーバ基地局のアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを用いて複数の連続するLTEサブフレームにわたってN個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成するステップを含み、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスとRF周波数分割複信通信状態にあり、前記各RFビームが、前記セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーするようなサイズにされ、m×N個のRFビームパターンが前記セルカバレッジエリアをカバーし、1≦m≦4である、方法。
  38. 前記LTEサブフレームの各々が1ミリ秒サブフレームである、請求項37に記載の方法。
  39. 前記LTEサブフレームの数が4である、請求項38に記載の方法。
  40. 前記N個のRFビームのm個のセットが、4つの連続した1ミリ秒LTEサブフレームの連続セットにわたって繰り返されるシーケンスで生成される、請求項37に記載の方法。
  41. 前記mが2≦m≦4であり、前記N個のRFビームの各々が、隣接するサブエリアが同時に照射されないように前記セルカバレッジエリアのサブエリアの1つを照射する、請求項37に記載の方法。
  42. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、LTEセルラーネットワークにおける複数のセルラーLTEトランシーバ基地局のうちの1つである、請求項37に記載の方法。
  43. 前記セルカバレッジエリアが、m×N個のサブエリアを含み、前記サブエリアの各々が、4つの連続する1ミリ秒サブフレームにおいて前記RFビームの1つによって少なくとも1回照射される、請求項37に記載の方法。
  44. 前記m及びNが共に4に等しい、請求項37に記載の方法。
  45. 前記アジャイルビームフォーミングシステムが、周期的ビームフォーミングシステムである、請求項37に記載の方法。
  46. セルラーLTEトランシーバ基地局を備えたセルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするシステムであって、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスとRF時間分割複信(TDD)通信するよう適合され、前記セルラー無線トランシーバ基地局が、N個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成するよう適合されたアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、各RFビームが前記セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーするようなサイズにされ、前記セルカバレッジエリアが、m×N個のRFビームパターンでカバーされて、LTE TDDフレームのサブフレームの1又はそれ以上においてN個のRFビームパターンのm個のセットの各々が生成されるようになり、及び前記N個のRFビームパターンのm個のセットが複数の連続するLTE TDDサブフレームにわたって順次的に生成されるようになり、前記mが1≦m≦3であり、該mは、選択されたLTE TDDアップリンク/ダウンリンク(U/D)構成設定に少なくとも部分的に基づいて決定される、システム。
  47. 前記アンテナシステムが、N個のRFビームのm個のセットのシーケンスを繰り返すように適合される、請求項46に記載のシステム。
  48. 前記mが2≦m≦3であり、前記N個のRFビームがまた、前記セルカバレッジエリアの非隣接サブエリアを少なくとも部分的にカバーする、請求項46に記載のシステム。
  49. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、LTEセルラーネットワークにおける複数のセルラーLTEトランシーバ基地局のうちの1つである、請求項46に記載のシステム。
  50. 前記LTE TDD U/D構成設定がゼロであり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、3、及び4においてRFビームの第1のセットを生成し、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム5、8、及び9においてRFビームの第2のセットを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  51. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム2及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項50に記載のシステム。
  52. 前記LTE TDD U/D構成設定がゼロであり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9においてN個のRFビームを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  53. 前記LTE TDD U/D構成設定が1であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び9においてRFビームの第1のセットを生成し、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム4及び8においてRFビームの第2のセットを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  54. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム0、2、5、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項53に記載のシステム。
  55. 前記LTE TDD U/D構成設定が1であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9においてN個のRFビームを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  56. 前記LTE TDD U/D構成設定が2であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム2及び8においてRFビームの第1のセットを生成し、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び7においてRFビームの第2のセットを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  57. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム0、4、5、及び9のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項56に記載のシステム。
  58. 前記LTE TDD U/D構成設定が2であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9においてRFビームのセットを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  59. 前記LTE TDD U/D構成設定が3であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が3(m=3)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム2及び8においてRFビームの第1のセットを生成し、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び9においてRFビームの第2のセットを生成し、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0及び4においてRFビームの第3のセットを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  60. 前記RFビームパターンの第1、第2、又は第3のセットの1つが、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム5、6、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項59に記載のシステム。
  61. 前記LTE TDD U/D構成設定が3であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームにおいて3つのサブフレームのセット(2,8)、(3,9)、及び(0,4)のうちの少なくとも何れか2つにおいてRFビームの第1のセットを生成し、これら3つのサブフレームセットの残りのセットにおいてRFビームの第2のセットを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  62. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットが、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム5、6、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項61に記載のシステム。
  63. 前記LTE TDD U/D構成設定が3であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9においてN個のRFビームを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  64. 前記LTE TDD U/D構成設定が4であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム2及び8においてRFビームの第1のセットを生成し、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び9においてRFビームの第2のセットを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  65. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム0、4、5、6、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項64に記載のシステム。
  66. 前記LTE TDD U/D構成設定が4であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、6、7、8、及び9においてN個のRFビームを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  67. 前記LTE TDD U/D構成設定が5であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、6、7、8、及び9においてN個のRFビームを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  68. 前記LTE TDD U/D構成設定が6であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムが更に、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9においてN個のRFビームを生成するよう適合される、請求項46に記載のシステム。
  69. 方法であって、セルラーLTEトランシーバ基地局のアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを用いて1又はそれ以上のLTE時間分割複信(TDD)の各々の複数のサブフレームにわたってN個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成するステップを含み、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスとRF TDD通信状態にあり、前記各RFビームが、前記セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーするようなサイズにされ、m×N個のRFビームパターンが前記セルカバレッジエリアをカバーし、1≦m≦3であり、前記N個のRFビームパターンのm個のセットの各セットが、LTE TDDフレームのサブフレームのうちの1又はそれ以上において生成され、前記mは、選択されたLTE TDDアップリンク/ダウンリンク(U/D)構成設定の少なくとも一部から決定される、方法。
  70. N個のRFビームのm個のセットが、少なくとも2つの連続したLTE TDDフレームにわたって繰り返しシーケンスで生成される、請求項69に記載の方法。
  71. 前記mが2≦m≦3であり、前記N個のRFビームが、前記セルカバレッジエリアの非隣接サブエリアをカバーする、請求項69に記載の方法。
  72. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、LTEセルラーネットワークにおける複数のセルラーLTEトランシーバ基地局のうちの1つである、請求項69に記載の方法。
  73. 前記LTE TDD U/D構成設定がゼロであり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、3、及び4においてRFビームの第1のセットが生成され、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム5、8、及び9においてRFビームの第2のセットが生成される、請求項69に記載の方法。
  74. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム2及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項73に記載の方法。
  75. 前記LTE TDD U/D構成設定がゼロであり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記N個のRFビームが、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9において生成される、請求項69に記載の方法。
  76. 前記LTE TDD U/D構成設定が1であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、前記RFビームの第1のセットが、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び9において生成され、前記RFビームの第2のセットが、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム4及び8において生成される、請求項69に記載の方法。
  77. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム0、2、5、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項76に記載の方法。
  78. 前記LTE TDD U/D構成設定が1であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記N個のRFビームが、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9において生成される、請求項69に記載の方法。
  79. 前記LTE TDD U/D構成設定が2であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム2及び8においてRFビームの第1のセットが生成され、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び7においてRFビームの第2のセットが生成される、請求項69に記載の方法。
  80. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム0、4、5、及び9のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項79に記載の方法。
  81. 前記LTE TDD U/D構成設定が2であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記N個のRFビームが、前記N個のRFビームが、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9において生成される、請求項69に記載の方法。
  82. 前記LTE TDD U/D構成設定が3であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が3(m=3)であり、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム2及び8においてRFビームの第1のセットが生成され、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び9においてRFビームの第2のセットが生成され、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0及び4においてRFビームの第3のセットが生成される、請求項69に記載の方法。
  83. 前記RFビームパターンの第1、第2、又は第3のセットの1つが、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム5、6、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項82に記載の方法。
  84. 前記LTE TDD U/D構成設定が3であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームにおいて3つのサブフレームのセット(2,8)、(3,9)、及び(0,4)のうちの少なくとも何れか2つにおいてRFビームの第1のセットが生成され、これら3つのサブフレームの残りのセットにおいてRFビームの第2のセットが生成される、請求項69に記載の方法。
  85. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットが、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム5、6、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項84に記載の方法。
  86. 前記LTE TDD U/D構成設定が3であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記N個のRFビームが、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9において生成される、請求項69に記載の方法。
  87. 前記LTE TDD U/D構成設定が4であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が2(m=2)であり、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム2及び8においてRFビームの第1のセットが生成され、前記LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム3及び9においてRFビームの第2のセットが生成される、請求項69に記載の方法。
  88. 前記RFビームパターンの第1又は第2のセットの一方が、前記各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのサブフレーム0、4、5、6、及び7のうちの少なくとも1つにおいて生成される、請求項87に記載の方法。
  89. 前記LTE TDD U/D構成設定が4であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、前記N個のRFビームが、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、6、7、8、及び9において生成される、請求項69に記載の方法。
  90. 前記LTE TDD U/D構成設定が5であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、N個のRFビームが、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、6、7、8、及び9において生成される、請求項69に記載の方法。
  91. 前記LTE TDD U/D構成設定が6であり、前記RFビームの異なるm個のセットの数が1(m=1)であり、N個のRFビームが、各LTE TDDフレームの10個の連続する1ミリ秒サブフレームのうちの少なくともサブフレーム0、2、3、4、5、7、8、及び9において生成される、請求項69に記載の方法。
  92. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をスケジューリングするためのシステムであって、
    前記システムがセルラーLTEトランシーバ基地局を備え、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、N個のRFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、前記各RFビームが前記セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーして、m×N個のRFビームパターンが前記セルカバレッジエリアをカバーするようにし、
    前記システムが更に、セルラーLTEトランシーバ基地局と通信可能に接続されたプロセッサベースのスケジューラー施設を備え、前記スケジューラー施設が、前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記複数のモバイルトランシーバデバイスとの間の通信をスケジューリングし、前記スケジューラー施設が、前記セルラーLTEトランシーバ基地局とターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの間の通信相互作用を通じて収集されるチャネル品質指標(CQI)測定値及びサウンディング基準信号(SRS)測定値のうちの少なくとも1つを利用する位置決定アルゴリズムによって決定されたセルカバレッジエリア内の前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスの位置決定に基づいて、m×N個のRFビームのうちの1つにおいて生じるよう前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信をスケジューリングする、システム。
  93. 前記スケジューラー施設が前記セルラーLTEトランシーバ基地局と同一の場所に位置する、請求項92に記載のシステム。
  94. CQIベースの位置決定アルゴリズムとSRSベースの位置決定アルゴリズムとを同時に用いて、前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信伝送のためのRFビームを決定する、請求項92に記載のシステム。
  95. 前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信が、アップリンク伝送及びダウンリンク伝送のうちの1つである、請求項92に記載のシステム。
  96. 前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとのアップリンク伝送とダウンリンク伝送において使用されるRFビームが異なるように決定される、請求項95に記載のシステム。
  97. 前記位置決定アルゴリズムは、ランダムアクセス手続き、ハンドオーバー手続き、及びサービスリクエスト手続きのうちの1つの後に、前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスが最初に前記LTEトランシーバ基地局にアクセスしたときに前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスの位置をカバーするRFビームを決定する、請求項92に記載のシステム。
  98. 前記位置決定アルゴリズムが、前記セルカバレッジエリアにわたって前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスを追跡しながら、前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスの位置をカバーするRFビームを決定する、請求項92に記載のシステム。
  99. 前記位置決定アルゴリズムが、前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスの位置決定を維持する際に前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスとの周期的通信チェックを実施する、請求項98に記載のシステム。
  100. 前記周期的通信チェックは、前記モバイルトランシーバデバイスが前記セルカバレッジエリアのRFビームサブエリア間を移行していると判定されたときにより高いレートで提供される、請求項99に記載のシステム。
  101. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をスケジューリングする方法であって、
    セルラーLTEトランシーバ基地局のアジャイルビームフォーミングから複数の連続するLTEサブフレームにわたってN個の狭RFビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを生成するステップを含み、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局は、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信状態にあり、前記各RFビームが前記セルカバレッジエリアのサブエリアをカバーして、m×N個のRFビームパターンが前記セルカバレッジエリアをカバーするようにし、
    前記方法が更に、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局と通信可能に接続されたプロセッサベースのスケジューラー施設を通じて前記セルラーLTEトランシーバ基地局と複数のモバイル装置との間の通信をスケジュールするステップを含み、
    前記スケジューラー施設が、前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの間の通信相互作用を通じて収集されるチャネル品質指標(CQI)測定値及びサウンディング基準信号(SRS)測定値のうちの少なくとも1つを利用する位置決定アルゴリズムによって決定されたセルカバレッジエリア内の前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスの位置決定に基づいて、m×N個のRFビームのうちの1つにおいて生じるよう前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信をスケジューリングするようにする、方法。
  102. 前記スケジューラー施設が前記セルラーLTEトランシーバ基地局と同一の場所に位置する、請求項101に記載の方法。
  103. CQIベースの位置決定アルゴリズムとSRSベースの位置決定アルゴリズムとを同時に用いて、前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信伝送のためのRFビームを決定する、請求項101に記載の方法。
  104. 前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとの通信が、アップリンク伝送及びダウンリンク伝送のうちの1つである、請求項101に記載の方法。
  105. 前記ターゲットのモバイルトランシーバデバイスとのアップリンク伝送とダウンリンク伝送において使用されるRFビームが異なるように決定される、請求項104に記載の方法。
  106. 前記位置決定アルゴリズムは、ランダムアクセス手続き、ハンドオーバー手続き、及びサービスリクエスト手続きのうちの1つの後に、前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスが最初に前記LTEトランシーバ基地局にアクセスしたときに前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスの位置をカバーするRFビームを決定する、請求項101に記載の方法。
  107. 前記位置決定アルゴリズムが、前記セルカバレッジエリアにわたって前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスを追跡しながら、前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスの位置をカバーするRFビームを決定する、請求項101に記載の方法。
  108. 前記位置決定アルゴリズムが、前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスの位置決定を維持する際に前記ターゲットモバイルトランシーバデバイスとの周期的通信チェックを実施する、請求項107に記載の方法。
  109. 前記周期的通信チェックは、前記モバイルトランシーバデバイスがRFビームのセルカバレッジサブエリア間を移行していると判定されたときにより高いレートで提供される、請求項108に記載の方法。
  110. セルラーLTEトランシーバ基地局を備えた、セルラーモバイルトランシーバデバイス通信におけるベースバンドデータ送受信のためのシステムであって、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、前記セルラーLTE無線トランシーバ基地局が、デジタルベースバンド処理施設、デジタルインタフェース、RF施設、及びアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、セルワイドRF送信信号、セルワイドRF受信信号、並びにN個のRF送信ビーム及びN個のRF受信ビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを通じて、前記モバイルトランシーバデバイスと通信状態にあり、N個のRF送信ビーム及びN個のRF受信ビームの各々が、セルワイドのカバレッジエリアのサブエリアをカバーして、m×N個のRFビームパターンがセルワイドのカバレッジエリアのエリアをカバーし、前記デジタルベースバンド処理施設が、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムを通る送信のため前記デジタルインタフェースを介してN個の送信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド送信デジタルデータストリームを前記RF施設に提供し、前記RF施設が、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムから前記デジタルインタフェースを介して前記デジタルベースバンド処理施設にN個の受信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド受信デジタルデータストリームを提供し、前記デジタルベースバンド処理施設が、m×N個のRFビーム及びセルワイドRF送信信号のうちの少なくとも1つにおける送信のため前記N個の送信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド送信デジタルデータストリームのうちの少なくとも1つを通じて前記モバイルトランシーバデバイスへの送信を処理し、m×N個のRF受信ビーム及びセルワイドRF受信信号のうちの少なくとも1つからの前記N個の受信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド受信デジタルデータストリームのうちの少なくとも1つを通じて前記モバイルトランシーバデバイスからの受信を処理する、システム。
  111. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、周波数分割複信(FDD)通信用に適合されており、前記Nが4に等しく、4つの送信ビームデジタルデータストリーム、及び4つの受信ビームデジタルデータストリーム、並びにセルワイド送信デジタルデータストリーム及びセルワイド受信デジタルデータストリームが前記LTE FDDシステムの各サブフレームにおいて生成される、請求項110に記載のシステム。
  112. RFビームサブエリア内のモバイルトランシーバデバイスの位置が決定されると、前記セルラーLTEトランシーバ基地局は、前記N個のRFビームサブエリアのうちの少なくとも1つが前記モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーする各LTEフレームの2つのサブフレームのうちの少なくとも1つにおいて周期的サウンディング基準信号(SRS)送信を開始するようスケジューリングする、請求項111に記載のシステム。
  113. 前記SRS送信の周期が4サブフレームであり、ここで1つのサブフレームが1ミリ秒である、請求項112に記載のシステム。
  114. 前記SRS送信が、4ミリ秒の何らかの倍数によって分離される、請求項113に記載のシステム。
  115. RFビームサブエリア内のモバイルトランシーバデバイスの位置が決定され、前記SRS送信がスケジューリングされると、セルラーLTEトランシーバ基地局は、モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーするRF受信ビームに関連する受信ビームデジタルデータストリームからSRS信号レベルを検出する、請求項114に記載のシステム。
  116. 前記モバイルトランシーバデバイスが新しいRFビームサブエリアに移動して、RFビームが前記モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーした時点のサブフレームの間で前記SRS送信を継続できるようになったときには、前記セルラーLTEトランシーバ基地局は、前記モバイルトランシーバデバイスのSRS送信を再スケジューリングする、請求項114に記載のシステム。
  117. RFビームサブエリア内のモバイルトランシーバデバイスの位置が決定され、前記モバイルトランシーバデバイスへの送信にデータが利用可能となったときはいつでも、前記セルラーLTEトランシーバ基地局は、前記RFビームサブエリアが前記モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーする選択されたLTEフレームの2つのサブフレームのうちの1つにおいて送信を開始するようスケジューリングし、何れかの残りのデータが後続のサブフレームにおいて前記モバイルトランシーバデバイスに送信され、その最初のものは元の選択されたサブフレームから4サブフレーム又は4サブフレームの倍数だけオフセットしており、追加の必要な各送信は、全ての利用可能なデータが前記モバイルトランシーバデバイスに送信されるまで前回の送信から4サブフレーム又は4サブフレームの倍数だけオフセットされるようにする、請求項111に記載のシステム。
  118. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が時間分割複信(TDD)通信用に適合されており、前記Nが4に等しく、4つの送信ビームデジタルデータストリーム及び更にセルワイド送信デジタルデータストリームが前記LTE TDDシステムの各Dサブフレームにおいて生成され、4つの受信ビームデジタルデータストリーム及び更にセルワイド受信デジタルデータストリームが前記LTE FDDシステムの各Uサブフレームにおいて生成される、請求項110に記載のシステム。
  119. RFビームサブエリア内でモバイルトランシーバデバイスの位置が決定されると、前記セルラーLTEトランシーバ基地局は、前記RFビームサブエリアが前記モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーするLTEフレームにおけるサブフレームのうちの1つにおいて周期的サウンディング基準信号(SRS)送信を開始するようスケジューリングする、請求項118に記載のシステム。
  120. 前記SRS送信の周期が10サブフレームであり、ここで1つのサブフレームが1ミリ秒である、請求項119に記載のシステム。
  121. 前記SRS送信が、10ミリ秒の何らかの倍数によって分離される、請求項120に記載のシステム。
  122. RFビームサブエリア内のモバイルトランシーバデバイスの位置が決定され、前記SRS送信がスケジューリングされると、セルラーLTEトランシーバ基地局は、モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーするRF受信ビームに関連する受信ビームデジタルデータストリームからSRS信号レベルを検出する、請求項118に記載のシステム。
  123. 前記モバイルトランシーバデバイスが新しいRFビームサブエリアに移動して、RFビームが前記モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーした時点のサブフレームの間で前記SRS送信を継続できるようになったときには、前記セルラーLTEトランシーバ基地局は、前記モバイルトランシーバデバイスのSRS送信を再スケジューリングする、請求項118に記載のシステム。
  124. RFビームサブエリア内のモバイルトランシーバデバイスの位置が決定され、前記モバイルトランシーバデバイスへの送信にデータが利用可能となったときはいつでも、前記セルラーLTEトランシーバ基地局は、前記RFビームサブエリアが前記モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーする選択されたLTEフレームのDサブフレームのうちの1つにおいて送信を開始するようスケジューリングし、何れかの残りのデータが後続のDサブフレームにおいて前記モバイルトランシーバデバイスに送信され、その最初のものは元の選択されたサブフレームからTDD U/D構成設定に応じた数のサブフレームだけオフセットしており、前記無線基地局は、全ての利用可能なデータが前記モバイルトランシーバデバイスに送信されるまで前記モバイルトランシーバデバイスの位置をカバーする当該Dサブフレームにおいて送信する、請求項111に記載のシステム。
  125. 前記モバイルトランシーバデバイスへの送信が生じることができるDサブフレームが、10サブフレーム毎に繰り返される、請求項124に記載のシステム。
  126. 前記N個の送信ビームデジタルデータストリームのうちの少なくとも1つによる送信が、当該N個の送信ビームデジタルデータストリームのうちの少なくとも1つに対応するN個のRF送信ビームのうちの少なくとも1つにより照射されるエリアに位置することが分かっているモバイルトランシーバデバイスについてのみのユーザプレーンデータを含む、請求項110に記載のシステム。
  127. 前記データが、該データにより使用されるリソース要素のセット及び前記N個の送信ビームデジタルデータストリームのうちの少なくとも1つに対する、又はセルワイド送信デジタルデータストリームに対するマッピングを含む、請求項126に記載のシステム。
  128. 前記モバイルトランシーバデバイスへの送信が、前記N個の送信ビームデジタルデータストリームのうちの少なくとも1つ及び前記セルワイド送信デジタルデータストリームの両方において提供される、請求項110に記載のシステム。
  129. 前記デジタルベースバンド処理施設が、リソース要素の特定のセットを用いてトランスポートブロックの特定のセットを送信するのに用いる少なくとも1つの送信データストリームを決定し、前記トランスポートブロックが、共通チャネル及びユーザデータの少なくとも1つのためのものである、請求項110に記載のシステム。
  130. 前記N個の受信ビームデジタルデータストリームのうちの1つによる受信が、当該N個の受信ビームデジタルデータストリームのうちの少なくとも1つに対応するN個のRF受信ビームのうちの少なくとも1つにより照射されるエリアに位置することが分かっているモバイルトランシーバデバイスからのみのユーザプレーンデータを含む、請求項110に記載のシステム。
  131. 前記モバイルトランシーバデバイスからの受信が、前記N個の受信ビームデジタルデータストリームのうちの少なくとも1つ及び前記セルワイド送信デジタルデータストリームの両方において提供される、請求項110に記載のシステム。
  132. 前記デジタルベースバンド処理施設が、前記N個の受信ビームデジタルデータストリーム及び前記セルワイド送信デジタルデータストリームを通じて受信されることになる情報を選択する、請求項110に記載のシステム。
  133. 前記セルワイド送信デジタルデータストリームが、位置が未知であるモバイルトランシーバデバイスについてのデータを含む、請求項110に記載のシステム。
  134. 前記セルワイド送信デジタルデータストリームが、共通チャネル、汎用又はセル固有の基準信号、及びページングメッセージ用のデータのうちの少なくとも1つを含む、請求項110に記載のシステム。
  135. 時間分割複信(TDD)システムにおいて、前記セルラーLTE基地局が、S(スペシャル)サブフレームを処理し、Downlink Pilot Time Slotデータが前記セルワイド送信デジタルデータストリームにおいて送信され、Uplink Pilot Time Slotデータが前記セルワイド受信デジタルデータストリームにおいて受信されるようになる、請求項110に記載のシステム。
  136. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、該セルラー無線RF基地局ノードによって送られる送信のためモバイルトランシーバデバイスからNAKを受け取った場合、現在のモバイルトランシーバデバイス位置がRFビームによって照射される何れかのサブフレームにおいて再送がスケジューリングされる、請求項110に記載のシステム。
  137. 前記N個の受信ビームデジタルデータストリーム及び前記セルワイド受信デジタルデータストリームを含むN+1個の受信デジタルデータストリームの各々に関する前記セルラーLTEトランシーバ基地局の処理が、各受信データアイテムについてN+1受信データストリームのうちのどれを用いてデータを抽出したかに関する指標を含み、これにより前記N+1受信データストリームのうちの1又はそれ以上において同じデータを同時に検出することが可能となる、請求項110に記載のシステム。
  138. 前記デジタルベースバンド処理施設が、次の通信インターバルでの通信をスケジューリングするのに使用されることになる各サブエリア内に位置するモバイルトランシーバデバイスのリストを保持する、請求項110に記載のシステム。
  139. m×N個のリストが存在し、ここでNは各1ミリ秒インターバルで生成されるRFビームの数であり、mはシステムにより生成されるN個のRFビームの異なるセット数である、請求項138に記載のシステム。
  140. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、周波数分割複信(FDD)通信用に適合されており、前記Nが4に等しく、mが4に等しく、最大で16の前記リストを保持することができる、請求項139に記載のシステム。
  141. 前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、時分割複信(TDD)通信用に適合されており、前記Nが4に等しく、前記mが1≦m≦3であり、最大で12の前記リストを保持することができる、請求項139に記載のシステム。
  142. 前記デジタルベースバンド処理施設は、前記モバイルトランシーバデバイスが新しいRFビームサブエリアに移動したときはいつでも、前記モバイルトランシーバデバイスに新しいリストを再割り当てする、請求項139に記載のシステム。
  143. 方法であって、
    セルラーLTEトランシーバ基地局をそのセルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合させて提供するステップを含み、
    前記セルラーLTE無線トランシーバ基地局が、デジタルベースバンド処理施設、デジタルインタフェース、RF施設、及びアジャイルビームフォーミングアンテナシステムを含み、前記セルラーLTEトランシーバ基地局が、セルワイドRF送信信号、セルワイドRF受信信号、並びにN個のRF送信ビームの固定位置パターンのm個の異なるセット及びN個のRF受信ビームの固定位置パターンのm個の異なるセットを通じて、前記モバイルトランシーバデバイスと通信状態にあり、N個のRFビームの各々が、セルワイドのカバレッジエリアのサブエリアをカバーして、m×N個のRFビームパターンがセルワイドのカバレッジエリアのエリアをカバーし、前記デジタルベースバンド処理施設が、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムを通る送信のため前記デジタルインタフェースを介してN個の送信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド送信デジタルデータストリームを前記RF施設に提供し、前記RF施設が、前記アジャイルビームフォーミングアンテナシステムから前記デジタルインタフェースを介して前記デジタルベースバンド処理施設にN個の受信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド受信デジタルデータストリームを提供し、前記デジタルベースバンド処理施設が、m×N個のRF送信ビーム及びセルワイドRF送信信号のうちの少なくとも1つにおいて前記N個の送信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド送信デジタルデータストリームのうちの少なくとも1つを通じて前記モバイルトランシーバデバイスへの送信を処理し、m×N個のRF受信ビーム及びセルワイドRF受信信号のうちの少なくとも1つからの前記N個の受信ビームデジタルデータストリーム及びセルワイド受信デジタルデータストリームのうちの少なくとも1つを通じて前記モバイルトランシーバデバイスからの受信を処理する、方法。
  144. セルラーモバイル通信ネットワークにおけるセル間干渉を低減するシステムであって、
    各セルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、複数のセルと、該各セルにおいてN1個のRFビームの固定位置パターンのm1個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムとを含む第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を備え、
    前記各RFビームが、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーし、各セルにおけるm1×N1個のRFビームパターンが、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のそれぞれのセルカバレッジエリアのエリアをカバーし、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、前記照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないように前記各セルにおいてN1個のRFビームを照射し、
    前記システムが更に、
    各セルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、複数のセルと、該各セルにおいてN2個のRFビームの固定位置パターンのm2個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムとを含む第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を備え、
    前記各RFビームが、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーし、各セルにおけるm2×N2個のRFビームパターンが、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のそれぞれのセルカバレッジエリアのエリアをカバーし、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局が、前記照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないように前記各セルにおいてN2個のRFビームを照射し、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、該第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルの別のセルのセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、これらのセルにおいて前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないようなものであり、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局が、該第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルの別のセルのセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、これらのセルにおいて前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないようなものであり、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれもが前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアにおいて照射されているRFビームサブエリアに隣接していないようなものである、システム。
  145. 前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局に対する固定位置パターンの異なるセットの数m1が、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局に対する固定位置パターンの異なるセットの数m2と等しく、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局に対するm1個のセットの各々におけるN1個の異なるRFビームパターンが前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局に対するm2個のセットの各々におけるN2個の異なるRFビームパターンに等しい、請求項144に記載のシステム。
  146. 何れかの1ミリ秒インターバルで前記第1及び第2のセルラーLTEトランシーバ基地局におけるサブエリアを照射しているRFビームの数が4よりも少ない、請求項145に記載のシステム。
  147. 前記第1及び第2のセルラーLTEトランシーバ基地局において、同じ空間RFビームパターンが使用される、請求項145に記載のシステム。
  148. 前記m1及びm2の数が4であり、前記N1及びN2の数が4である、請求項145に記載のシステム。
  149. 4つの連続した1ミリ秒インターバルの各々において、RFビームサブエリアの4つのサブセットの異なるものが、使用されることになるビーム回転パターンを定めるために選択された特定のセルにおいて生成される、請求項148に記載のシステム。
  150. 前記ビーム回転パターンが4ミリ秒ごとに繰り返される、請求項149に記載のシステム。
  151. 前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセル間の各隣接するセルカバレッジエリアにおいて、及び前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルの各々に対して隣接する各セルカバレッジエリアにおいて、RFビームサブエリアの4つのサブセットのビーム回転パターンは、隣接するセルカバレッジエリアにおいて隣接するサブエリアをカバーするRFビームが同じ1ミリ秒インターバルで生成されないように選択される、請求項150に記載のシステム。
  152. 前記N1個のRFビームのうちの少なくとも2つにおいて同じサブキャリアが使用される、請求項144に記載のシステム。
  153. 前記N1個のRFビームのうちの少なくとも2つにおいて同じサブキャリアが使用されることにより、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局における有効帯域幅及び有効スループットのうちの少なくとも1つが増大する、請求項152に記載のシステム。
  154. 前記RFビームの生成が、前記第1及び第2のセルラーLTEトランシーバ基地局間で同期される、請求項144に記載のシステム。
  155. 前記同期は、各LTE10ミリ秒フレームにおいてサブフレームゼロが開始するタイミングに関する同期した判定によって達成される、請求項154に記載のシステム。
  156. 前記同期が、GPS同期によるものである、請求項154に記載のシステム。
  157. 前記同期が、正確な時間プロトコルによるものである、請求項154に記載のシステム。
  158. 前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局におけるセルの数が、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局におけるセルの数に等しい、請求項144に記載のシステム。
  159. 前記セルの数が3に等しい、請求項158に記載のシステム。
  160. セルラーモバイル通信ネットワークにおけるセル間干渉を低減するための方法であって、
    各セルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、複数のセルと、該各セルにおいてN1個のRFビームの固定位置パターンのm1個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムとを含む第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップを含み、
    前記各RFビームが、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーし、各セルにおけるm1×N1個のRFビームパターンが、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のそれぞれのセルカバレッジエリアのエリアをカバーし、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、前記照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないように前記各セルにおいてN1個のRFビームを照射し、
    前記方法が更に、
    各セルカバレッジエリア内で複数のモバイルトランシーバデバイスと通信するよう適合され、複数のセルと、該各セルにおいてN2個のRFビームの固定位置パターンのm2個の異なるセットを生成するアジャイルビームフォーミングアンテナシステムとを含む第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップを含み、
    前記各RFビームが、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアのサブエリアをカバーし、各セルにおけるm2×N2個のRFビームパターンが、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のそれぞれのセルカバレッジエリアのエリアをカバーし、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局が、前記照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないように前記各セルにおいてN2個のRFビームを照射し、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、該第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルの別のセルのセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、これらのセルにおいて前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないようなものであり、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局が、該第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルの別のセルのセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、これらのセルにおいて前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれも互いに隣接していないようなものであり、前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局が、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアに隣接するセルカバレッジエリアのサブエリア上にRFビームを照射するときはいつでも、前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局によって生成されるRFビームパターンは、照射されたRFビームのサブエリアがどれもが前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局のセルカバレッジエリアにおいて照射されているRFビームサブエリアに隣接していないようなものである、方法。
  161. システムであって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有するセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバと、
    を備え、前記基地局最適サーバが、(a)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記バックホールネットワークとの間、(b)前記基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、及び(c)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にし、前記基地局最適サーバが、前記各モバイルトランシーバデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ該第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備からアプリケーションデータのストリームの少なくとも共通部分を受信するようにする、システム。
  162. 少なくとも1つの前記モバイルトランシーバデバイスが、リダイレクトされたベアラーが終端される前記基地局最適サーバ上で稼働されるPublish−Subscribeブローカー通信設備に対する単一接続を介して多様なサービスデータストリームを受信する、請求項161に記載のシステム。
  163. システムであって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第1のRFカバレッジエリアを有する第1のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第1の基地局最適サーバと、
    を備え、前記第1の基地局最適サーバが、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスの各々に対して前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備からアプリケーションデータのストリームの少なくとも共通部分を受信するようにし、
    前記システムが更に、
    第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第2のRFカバレッジエリアを有する第2のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第2の基地局最適サーバと、
    を備え、前記第2の基地局最適サーバが、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスの各々に対して前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備からアプリケーションデータのストリームの少なくとも共通部分を受信するようにし、
    前記システムが更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、複数の前記モバイルトランシーバデバイスにサービスを提供するためのアプリケーションを実行するよう適合された地域最適サーバを備え、
    前記地域最適サーバが、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備にルーティングするよう適合された第3のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備える、システム。
  164. 少なくとも1つの前記モバイルトランシーバデバイスが、前記地域最適サーバ上で稼働されるPublish−Subscribeブローカー通信設備に対する単一接続を介して多様なサービスデータストリームを受信する、請求項163に記載のシステム。
  165. 前記地域最適サーバ又は前記LTE無線ネットワークの境界から遠隔に位置するサーバは、基地局最適サーバ、地域最適サーバ、及び前記LTEネットワークの境界から遠隔に位置するサーバのうちの1つにおいてストリーミングデータアプリケーションからのコンテンツデータが利用可能であるか否かを決定するプログラムを実行するよう適合されている、請求項163に記載のシステム。
  166. 特定の基地局最適サーバ上にストリーミングデータアプリケーションのコンテンツを配置する前記決定は、関連するセルラーLTEトランシーバ基地局を介して前記LTEネットワークにアクセスし且つ前記ストリーミングデータコンテンツをサブスクライブしているモバイル装置の時間間隔及び数の閾値に基づいている、請求項165に記載のシステム。
  167. 特定の基地局最適サーバからのストリーミングデータコンテンツの削除の決定は、関連するセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてアクセスされ且つ前記ストリーミングデータコンテンツをサブスクライブしているモバイルトランシーバデバイスの数が閾値を下回る時間間隔に基づいている、請求項165に記載のシステム。
  168. 少なくとも1つの前記モバイルトランシーバデバイスが、ストリーミングデータコンテンツの特定のセットに関する単一のService Inquiryメッセージをパブリッシュし、所望のコンテンツを提供できるストリーミングデータアプリケーションのインスタンスから多様なService Descriptionリプライを受け取る、請求項163に記載のシステム。
  169. 前記モバイルトランシーバデバイスが、前記所望のコンテンツを提供するために、複数のService Descriptionの中から、単一のストリーミングデータアプリケーションのインスタンスを選択する、請求項168に記載のシステム。
  170. サービスを提供する前記インスタンスの選択は、レイテンシー、前記モバイルトランシーバデバイスからのストリーミングアプリケーションの距離、及び前記ストリーミングアプリケーションを実行するサーバにおけるプロセッサ占有度からなる群から選択されたService Descriptionメッセージにおいて受け取られるパラメータに基づいている、請求項169に記載のシステム。
  171. ストリーミングデータアプリケーションからの前記データストリームの単一の送信は、前記データストリームをサブスクライブする少なくとも1つのモバイルトランシーバデバイスに前記データを配信する、請求項163に記載のシステム。
  172. 前記ストリーミングデータアプリケーションを実行する前記サーバに対して処理リソースが最小にされ、前記LTE無線ネットワークの全ての部分において、並びに前記データを提供するアプリケーションと前記データを受け取るモバイルトランシーバデバイスとの間で前記ストリーミングデータコンテンツを搬送するロングホールネットワークにおいて送信リソースが最小にされる、請求項171に記載のシステム。
  173. 方法であって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有するセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、
    前記基地局最適サーバが、(a)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記バックホールネットワークとの間、(b)前記基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、及び(c)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記基地局最適サーバとの間の何れかでデータパケットを選択的に流すことを可能にし、前記基地局最適サーバが、前記各モバイルトランシーバデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ該第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備からアプリケーションデータのストリームの少なくとも共通部分を受信するようにする、方法。
  174. システムであって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第1のRFカバレッジエリアを有する第1のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第1の基地局最適サーバと、
    を備え、前記第1の基地局最適サーバが、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスの各々に対して前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備からアプリケーションデータのストリームの少なくとも共通部分を受信するようにし、
    前記システムが更に、
    第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第2のRFカバレッジエリアを有する第2のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第2の基地局最適サーバと、
    を備え、前記第2の基地局最適サーバが、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスの各々に対して前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備からアプリケーションデータのストリームの少なくとも共通部分を受信するようにし、
    前記システムが更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、複数の前記モバイルトランシーバデバイスにサービスを提供するためのアプリケーションを実行するよう適合された地域最適サーバを備え、
    前記地域最適サーバが、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備にルーティングするよう適合された第3のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備える、システム。
  175. システムであって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有するセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバと、
    を備え、前記基地局最適サーバが、(a)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記バックホールネットワークとの間、(b)前記基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、及び(c)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記基地局最適サーバとの間のうちの少なくとも1つのデータパケットを選択的に流すことを可能にし、前記基地局最適サーバが、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ該第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記Publish−Subscribeブローカー通信設備から前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが、リクエスト時に前記アプリケーションデータストリームにサブスクライブしてリクエストし、該リクエスト時が前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスで異なっている、システム。
  176. 前記基地局最適サーバが、基地局アプリケーションサーバ上で実行されるPublish/Subscribeブローカー通信設備を介してストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするコンテンツ提供アプリケーションを実行するよう適合され、前記Publish/Subscribeブローカー通信設備が、関連するセルラーLTEトランシーバ基地局にてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記ブローカーに接続された前記モバイルトランシーバデバイスの各々に前記パブリッシュされたパケットストリームをルーティングする、請求項175に記載のシステム。
  177. 前記関連するセルラーLTEトランシーバ基地局を通じて接続された前記モバイルトランシーバデバイスへの前記ストリーミングアプリケーションデータの配信は、前記パブリッシュしたパケットストリームをサブスクライブして、LTEハックホールネットワーク伝送経路の使用を受けることなく前記パケットストリームを受け取るようにする、請求項176に記載のシステム。
  178. システムであって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第1のRFカバレッジエリアを有する第1のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第1の基地局最適サーバと、
    を備え、前記第1の基地局最適サーバが、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに対して前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備からストリーミングされたアプリケーションデータを受信するようにし、
    前記システムが更に、
    第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第2のRFカバレッジエリアを有する第2のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第2の基地局最適サーバと、
    を備え、前記第2の基地局最適サーバが、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスに対して前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備からストリーミングされたアプリケーションデータを受信するようにし、
    前記システムが更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、複数の前記モバイルトランシーバデバイスにサービスを提供するためのアプリケーションを実行するよう適合された地域最適サーバを備え、前記地域最適サーバが、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備にルーティングするよう適合された第3のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1及び第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備に接続された前記複数のモバイルトランシーバデバイスが、リクエスト時に前記アプリケーションデータストリームにサブスクライブし、該リクエスト時が少なくとも複数のモバイルトランシーバデバイスで異なっている、システム。
  179. 前記コンテンツ提供アプリケーションが、前記地域最適サーバ上及び前記セルラーLTE無線ネットワークの境界から遠隔にあるサーバ上のうちの少なくとも1つで実行するよう適合され、前記コンテンツ提供アプリケーションが、前記地域最適サーバ上及び前記セルラーLTE無線ネットワークの境界から遠隔にあるサーバ上のうちの少なくとも1つで稼働されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を介してストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュし、前記Publish−Subscribeブローカーのネットワークが、前記パブリッシュされたパケットデータストリームにサブスクライブする1又はそれ以上のモバイルトランシーバデバイスにサービスを提供する各基地局最適サーバ上で稼働するPublish−Subscribeブローカー通信設備に対して前記パブリッシュされたパケットデータストリームをルーティングする、請求項178に記載のシステム。
  180. 特定のセルラーLTEトランシーバ基地局各々に対するバックホールネットワーク伝送設備を最小限に使用して、特定のセルラーLTEトランシーバ基地局を介して前記LTEネットワークにアクセスし且つ前記ストリーミングアプリケーションデータにサブスクライブする複数のモバイルトランシーバデバイスに前記ストリーミングアプリケーションデータを配信するようにする、請求項179に記載のシステム。
  181. 前記LTEバックホールネットワーク伝送設備にわたって配信される単一のパケットストリームは、前記バックホールネットワーク伝送設備に接続され且つ前記ストリーミングアプリケーションデータにサブスクライブする前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてアクセスされる複数のモバイル装置にパケットストリームを配信する、請求項180に記載のシステム。
  182. 方法であって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有するセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、
    前記基地局最適サーバが、(a)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記バックホールネットワークとの間、(b)前記基地局最適サーバと前記バックホールネットワークとの間、及び(c)前記セルラーLTEトランシーバ基地局と前記基地局最適サーバとの間の少なくとも1つでデータパケットを選択的に流すことを可能にし、前記基地局最適サーバが、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ該第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記Publish−Subscribeブローカー通信設備から前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが、リクエスト時に前記アプリケーションデータストリームにサブスクライブしてリクエストし、該リクエスト時が前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスで異なっている、方法。
  183. 方法であって、
    第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第1のRFカバレッジエリアを有する第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第1の基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、前記第1の基地局最適サーバが、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに対して前記第1のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第1及び第2のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備からストリーミングされたアプリケーションデータを受信するようにし、
    前記方法が更に、
    第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つ第2のRFカバレッジエリアを有する第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された第2の基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、前記第2の基地局最適サーバが、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスに対して前記第2のセルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、且つ前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスにルーティングするよう適合され、前記第3及び第4のモバイルトランシーバデバイスが共に、前記アプリケーションデータにサブスクライブし、前記第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備からストリーミングされたアプリケーションデータを受信するようにし、
    前記方法が更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、複数の前記モバイルトランシーバデバイスにサービスを提供するためのアプリケーションを実行するよう適合された地域最適サーバを提供するステップを含み、
    前記地域最適サーバが、ストリーミングアプリケーションデータをパブリッシュするアプリケーションの代わりに、パケットストリームを前記第1及び第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備にルーティングするよう適合された第3のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1及び第2のPublish−Subscribeブローカー通信設備に接続された前記複数のモバイルトランシーバデバイスが、リクエスト時に前記アプリケーションデータストリームにサブスクライブし、該リクエスト時が少なくとも複数のモバイルトランシーバデバイスで異なっている、方法。
  184. システムであって、
    センサデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有するセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバと、
    を備え、
    前記基地局最適サーバが、前記センサデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記センサデバイスに通信可能に接続され、且つ前記センサデバイスがそのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ブローカー通信ネットワークを介してデータ送信をパブリッシュする複数のアプリケーションに対するアプリケーションデータをルーティングし、また、当該アプリケーションによってパブリッシュされるデータを受信するようサブスクライブした全ての通信エンティティに各パブリッシュアプリケーションのアプリケーションデータをルーティングするよう適合され、
    前記システムが更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、複数の前記モバイルトランシーバデバイス及びセンサにサービスを提供するためのアプリケーションを実行するよう適合された地域最適サーバを備え、
    前記地域最適サーバが、第2のブローカー通信設備を備え、アプリケーションによりパブリッシュされたデータを前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備にルーティングし、また、当該データを受け取るようサブスクライブした複数の通信エンドポイントのうちの少なくとも1つをサポートする前記ブローカーネットワークにおいて他の全てのPublish−Subscribeブローカー通信設備に前記データをルーティングするよう適合され、前記センサデバイスが、前記セルラーLTEトランシーバ基地局のカバレッジエリアにおいて配備され、該センサデバイスが、前記基地局最適サーバと前記PGWに通信可能に接続された最適サーバとの少なくとも一方上で実行するよう適合されたアプリケーションによってサブスクライブされるデータを提供し、前記アプリケーションの1つが会議サービスであり、前記会議サービス及び他のアプリケーションが、前記基地局最適サーバ上で実行するよう適合されたPublish−Subscribeブローカー通信設備及び前記アプリケーションをホストする前記最適サーバノード上で実行するよう適合されたPublish−Subscribeブローカー通信設備のうちの少なくとも1つを通じて前記センサデータを収集、処理、記憶、及び配信する、システム。
  185. リダイレクトされたLTEベアラーを用いて、前記基地局最適サーバ上で稼働する前記Publish−Subscribeブローカー通信設備にセンサを接続する機能によって、記憶及びデータ処理アプリケーションへのセンサデータの送信におけるレイテンシーが低減される、請求項184に記載のシステム。
  186. 前記バックホールネットワーク伝送設備の利用率が、センサデータの収集及び処理において最小にされる、請求項185に記載のシステム。
  187. 前記センサデバイスと同じセルラーLTEトランシーバ基地局を通じて接続されたモバイルトランシーバデバイスへのセンサデータ及び処理されたセンサデータのうちの少なくとも1つの配信が、前記LTEバックホールネットワークを用いることなく低レイテンシーで実施され、前記モバイルトランシーバデバイスが、センサ、その他のアプリケーション、及びディスプレイデバイスからなる群から選択される、請求項185に記載のシステム。
  188. 前記基地局最適サーバ上で稼働する前記Publish−Subscribeブローカー通信設備により、前記センサデータストリームにサブスクライブする複数のエンドポイントにセンサデータの単一のストリームを配信できるようになる、請求項184に記載のシステム。
  189. アプリケーションサービスプログラムに直接接続されるのではなく、前記LTE無線ネットワークにおいてPublish−Subscribeブローカー通信設備にセンサを接続することにより、前記センサアプリケーションとのセンサデバイスの容易な追加又は削除が可能となる、請求項188に記載のシステム。
  190. 前記センサアプリケーションにおける通信エンドポイントは、Publish−Subscribeブローカー通信設備への単一の接続を用いて、前記センサアプリケーションの一部として複数のデータストリームを送受信することができる、請求項189に記載のシステム。
  191. マルチメディア会議サービスの使用により、データを提供する通信エンティティ及びデータを受け取る必要がある通信エンティティ、並びにディスプレイデバイス、センサデータ処理アプリケーション及び他のセンサからなる群から選択された通信エンティティの間でセンサデータの収集及び配信を体系化することが可能となる、請求項184に記載のシステム。
  192. 前記LTE無線ネットワーク内の会議サービスにより、多様なセンサタイプのセット。データ利用エンティティの多様なセット、並びにセンサアプリケーションへのデータの処理、記憶及び転送エンティティの体系化が可能となり、前記体系化は、前記LTE無線ネットワーク全体を通じて配備される最適サーバのセット上で各センサタイプに固有のサービスプログラムの配備、及び前記会議サービスを用いて処理されたセンサで含む他のセットをデータストリームに体系化することを含み、前記データストリームの各々は、特定のデータストリームへのアクセスを必要とするセンサアプリケーションにおける参加者のサブセットと同時に共有される、請求項191に記載のシステム。
  193. 前記センサデータのリアルタイムの状況認識が一群の人ユーザのうちの少なくとも1人、その他のユーザ、及びアプリケーションに提供される、請求項191に記載のシステム。
  194. 方法であって、
    センサデバイスとRF通信し、バックホールネットワークに接続され且つRFカバレッジエリアを有するセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、
    前記基地局最適サーバが、前記センサデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記センサデバイスに通信可能に接続され、且つ前記センサデバイスがそのリダイレクトされたベアラーを介して接続される第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備が、ブローカー通信ネットワークを介してデータ送信をパブリッシュする複数のアプリケーションに対するアプリケーションデータをルーティングし、また、当該アプリケーションによってパブリッシュされるデータを受信するようサブスクライブした全ての通信エンティティに各パブリッシュアプリケーションのアプリケーションデータをルーティングするよう適合され、
    前記方法が更に、
    公衆データネットワークゲートウェイ(PGW)と該PGWの公衆データネットワーク側で通信可能に接続され、複数の前記モバイルトランシーバデバイス及びセンサにサービスを提供するためのアプリケーションを実行するよう適合された地域最適サーバを提供するステップを含み、
    前記地域最適サーバが、第2のブローカー通信設備を備え、アプリケーションによりパブリッシュされたデータを前記第1のPublish−Subscribeブローカー通信設備にルーティングし、また、当該データを受け取るようサブスクライブした複数の通信エンドポイントのうちの少なくとも1つをサポートする前記ブローカーネットワークにおいて他の全てのPublish−Subscribeブローカー通信設備に前記データをルーティングするよう適合され、前記センサデバイスが、前記セルラーLTEトランシーバ基地局のカバレッジエリアにおいて配備され、該センサデバイスが、前記基地局最適サーバと前記PGWに通信可能に接続された最適サーバとの少なくとも一方上で実行するよう適合されたアプリケーションによってサブスクライブされるデータを提供し、前記アプリケーションの1つが会議サービスであり、前記会議サービス及び他のアプリケーションが、前記基地局最適サーバ上で実行するよう適合されたPublish−Subscribeブローカー通信設備及び前記アプリケーションをホストする前記最適サーバノード上で実行するよう適合されたPublish−Subscribeブローカー通信設備のうちの少なくとも1つを通じて前記センサデータを収集、処理、記憶、及び配信する、方法。
  195. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするシステムであって、
    各々がRFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にある複数のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記複数のモバイルトランシーバデバイスの各々についての無線システムアクセス優先度レベルを決定するアクセス優先度設備と、
    を備え、前記無線システムアクセス優先度レベルが、セルラーLTEトランシーバ基地局においてネットワークアクセスが制限されている間、前記セルラーLTE基地局へのアクセスの試行及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じたアクセスの維持のうちの1つを行うモバイルトランシーバデバイスがこのようなアクセスが制限される前記セルラーLTE基地局セルに対してプロビジョニングされた値を超えるアクセス優先度レベルを有するか否かを判定し、前記利用可能な優先度レベルが、LTE規格ドキュメントにおいて規定された制限値セットを上回り、アクセス優先度レベルが前記プロビジョニングされた閾値よりも低い全てのモバイルトランシーバデバイスが、前記制限されたセルラーLTE無線基地局にて前記無線ネットワークからデタッチされる、システム。
  196. 3GPP規格において定められるセル除外機能に対する拡張が提供され、前記拡張は、政府使用のためのセル除外及び政府使用のための除外の1つである、請求項195に記載のシステム。
  197. 前記システムが、政府使用のためセルが除外されることが宣言される管理措置に基づいて標準的及び強化アクセス制限が施行される場合を除き、アクセス制限が宣言されていないときには、前記LTE無線ネットワークの全てのセルにおいて全ての政府ユーザ及び商用ユーザによるアクセスを許可する、請求項196に記載のシステム。
  198. 3GPP規格において定められる前記セル除外機能が、制限されたセルにて使用され、セルが政府使用のために除外されるものとしてプロビジョニングされたときにアクセス優先度チェックの第2のレベルが加えられる、請求項197に記載のシステム。
  199. 特定の政府グループ又は特定の政府機関のメンバーに対してアクセスは、LTE規格において現在設定されている値0〜15の制限セットを超えるアクセス優先度値を用いて、これらの拡張アクセス優先度の定義で許容される微細度を制限することなく制限される、請求項198に記載のシステム。
  200. 拡張アクセス優先度値は、連続した、又は不連続の、もしくはある範囲のアクセス優先度とすることができ、これらの拡張アクセス優先度値は3GPP無線ネットワークのユーザに対して管理されるアクセスクラス優先度とは別個に管理され、3GPP値はユーザ装置のSIMカードに構成設定される、請求項199に記載のシステム。
  201. アクセスは、単一のセル、単一の基地局の全てのセル、無線ネットワークのサブセットにおける全てのセル、及び無線ネットワーク全体における政府使用のための除外のうちの少なくとも1つである、請求項196に記載のシステム。
  202. 政府使用のためのセル除外が何れかのセルにてイネーブルになったときには、セルにアクセスしているモバイルトランシーバデバイスは、初期アクセス試行時、制限セルへのX2又はS2ハンドオーバー試行時、及びサービスリクエスト手続き時にチェックされ、前記モバイルトランシーバデバイスは、アイドル状態の後にアクティブになる、請求項196に記載のシステム。
  203. 前記システムが、あるセルにおいて政府使用に対する除外セルがイネーブルにされているときに、緊急呼をアクセスされたままにするか、又はアクセス状態になることを可能にする機能を有する、請求項196に記載のシステム。
  204. 前記システムが、政府使用に対して除外されたセルにおいてアクセスを許可する前に、アクセスしているモバイルトランシーバデバイスのユーザとの生体検査相互作用を挿入する機能を有する、請求項196に記載のシステム。
  205. ユーザのモバイルトランシーバデバイス機器には生体検査アプリケーションがインストールされ、ネットワークベースの生体検査制御アプリケーションのコマンドに対して応答できる状態になっている、請求項204に記載のシステム
  206. 前記システムが、政府使用に対して除外されているセルへのアクセス試行時に、適切なアクセス優先度を有していないユーザ、又は生体検査に合格していないか又は生体試験リクエストに応答しないユーザをデタッチする機能を有する、請求項204に記載のシステム。
  207. 前記生体検査が、網膜マッチング、音声マッチング、指紋マッチング、及びパスワード入力のうちの少なくとも1つである、請求項204に記載のシステム。
  208. 前記システムが、ユーザ認証のために生体試験が実施されている期間中に新規にアクセスしているユーザが到達できる宛先を制限する機能を有する、請求項204に記載のシステム。
  209. 前記ユーザモバイルトランシーバデバイス機器における生体検査アプリケーションが、ネットワークベースの生体検査制御機能部にGPS位置をレポートし、ユーザが前記ユーザモバイルトランシーバデバイス機器をオフにしようとしている場合でも、前記生体検査制御機能部にGPS位置を周期的にレポートする機能が付加される、請求項204に記載のシステム。
  210. 前記システムが、政府使用に対するセル除外がイネーブルにされたセルにページングメッセージを送る前に、ページングメッセージを受け取るユーザのアクセス優先度をチェックする機能を有し、前記ユーザが前記セルへのアクセスが許可される十分に高い優先度を有していない場合には、前記ページングメッセージはこのように制限された何れかのセルには送信されない、請求項196に記載のシステム。
  211. モビリティ管理エンティティ(MME)ネットワーク要素がPublish−Subscribeブローカー通信設備に接続され、政府使用に対して除外されているセルにユーザがアクセスしようとするときに、拡張アクセス優先度及び生体検査措置を実施するアプリケーションプログラムと前記MMEネットワークエンティティが効率的に通信できるようになる、請求項195に記載のシステム。
  212. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートする方法であって、
    各々がRFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にある複数のセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記複数のモバイルトランシーバデバイスの各々についての無線システムアクセス優先度レベルを決定するアクセス優先度設備を提供するステップと、
    を含み、
    前記無線システムアクセス優先度レベルが、セルラーLTEトランシーバ基地局においてネットワークアクセスが制限されている間、前記セルラーLTE基地局へのアクセスの試行又は前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じたアクセスの維持の何れかをするモバイルトランシーバデバイスがこのようなアクセスが制限される前記セルラーLTE基地局セルに対してプロビジョニングされた値を超えるアクセス優先度レベルを有するか否かを判定し、前記利用可能な優先度レベルが、LTE規格ドキュメントにおいて規定された制限値セットを上回り、アクセス優先度レベルが前記プロビジョニングされた閾値よりも低い全てのモバイルトランシーバデバイスが、前記制限されたセルラーLTE無線基地局にて前記無線ネットワークからデタッチされるようにする、方法。
  213. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするためのシステムであって、
    RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあるセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局と通信可能に接続されたプロセッサベースのスケジューラー設備と、
    を備え、前記スケジューラー設備が、各モバイルトランシーバデバイスに割り当てられたデータ転送レート優先度値に基づいてLTEエアインタフェースへの前記モバイルトランシーバデバイスのアクセスをスケジューリングし、前記エアインタフェースのアクセス優先度が、低いデータ転送レート優先度値を有する他のモバイルトランシーバデバイスの前に前記エアインタフェースへのアクセスの認可、及び低いデータ転送レート優先度値を有する他のモバイルトランシーバデバイスに提供されるよりも高いデータ転送レートを達成するようなエアインタフェースリソースの割り当てを含み、前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じて前記LTEネットワークにアクセスする各モバイルトランシーバデバイスに対する前記データ転送レートの優先度値の設定は、前記セルラーLTEトランシーバ基地局と、前記モバイルトランシーバデバイスに対する前記データ転送レートの優先度値のデータべースにアクセスできるアプリケーションとの間の相互作用によって達成される、システム。
  214. エアインタフェースリソース割り当て優先度値又はデータ転送レート優先度値を各ユーザに割り当てるために、エアインタフェースアクセス優先度データベースが使用される、請求項213に記載のシステム。
  215. 特定のユーザに割り当てられるデータ転送レート優先度値が、実施可能なデータ転送レートの何れかのセットから選択され、これによりユーザ間の微細な区別をもたらすようにする、請求項214に記載のシステム。
  216. 前記スケジューラー設備が、該スケジューラー設備に関連する前記セルラーLTEトランシーバ基地局によってサポートされるセルを介して前記LTEネットワークにアクセスした各ユーザに対してエアインタフェースデータ転送レート優先度値を利用するよう拡張される、請求項213に記載のシステム。
  217. 前記スケジューラー設備が、エアインタフェースリソースへのアクセスの認可に関して対等のデータ転送レート優先度値を有する全てのモバイルトランシーバデバイスを扱う、請求項216に記載のシステム。
  218. 前記LTE無線ネットワークにおいて1つのセルにて、又はセルのサブセットにて、もしくは全てのセルにてデータ転送レート優先度をアクティブ又は非アクティブにするために管理コマンドが使用される、請求項213に記載のシステム。
  219. あるセルにおいて前記データ転送レート優先度がオンになると、データ転送レート優先度値のデータベースにアクセス可能なネットワークベースのアプリケーション機能部が、セルを通じてアクセスされる各ユーザに対するデータ転送レート優先度値をセルのスケジューラー設備に送信し、前記データ転送レート優先度データベースにエントリのないユーザは、セルにおいて設定されたデフォルトのデータ転送レート優先度値のままであり、前記データ転送レート優先度データベースにエントリのある全てのユーザは、デフォルト値以上の割り当て値を有する、請求項218に記載のシステム。
  220. データ転送レート優先度がオフにされると、前記データ転送レート優先度値のデータベースにアクセスできるネットワークベースのアプリケーション機能部は、当該セルにてアクセスした全てのユーザに対するデータ転送レート優先度値を同じデフォルト値に設定する、請求項218に記載のシステム。
  221. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をサポートするための方法であって、
    RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあるセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局と通信可能に接続されたプロセッサベースのスケジューラー設備を提供するステップと、
    を含み、前記スケジューラー設備が、各モバイルトランシーバデバイスに割り当てられたデータ転送レート優先度値に基づいてLTEエアインタフェースへの前記モバイルトランシーバデバイスのアクセスをスケジューリングし、前記エアインタフェースのアクセス優先度が、低いデータ転送レート優先度値を有する他のモバイルトランシーバデバイスの前に前記エアインタフェースへのアクセスの認可、及び低いデータ転送レート優先度値を有する他のモバイルトランシーバデバイスに提供されるよりも高いデータ転送レートを達成するようなエアインタフェースリソースの割り当てを含み、前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じて前記LTEネットワークにアクセスする各モバイルトランシーバデバイスに対する前記データ転送レートの優先度値の設定は、前記セルラーLTEトランシーバ基地局と、前記モバイルトランシーバデバイスに対する前記データ転送レートの優先度値のデータべースにアクセスできるアプリケーションとの間の相互作用によって達成される、方法。
  222. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をレポートするためのシステムであって、
    RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあるセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバと、
    を備え、
    前記基地局最適サーバが、前記各モバイルトランシーバデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記複数のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、前記複数のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、且つリダイレクトされたベアラーを有する前記RFカバレッジエリアにおける前記複数のモバイルトランシーバデバイスの各々に対してサービス及びデータの利用率を収集するための基地局最適サーバ利用率データレポート設備を備え、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備が、該Publish−Subscribeブローカー通信設備に接続された各モバイルトランシーバデバイスに対しての課金利用率データをレポートするよう適合され、これによりPGW要素を含まない経路上で前記モバイルトランシーバデバイスにより送られる全てのデータに対しての前記利用率データレポート設備による課金利用率データの収集が可能となり、前記データは、前記セルラーLTEトランシーバ基地局においてリダイレクトベアラーを含む経路を介してLTEネットワークにおいて収集される、システム。
  223. 前記システムが、特定の基地局最適サーバ及び当該サーバ上で稼働する前記Publish−Subscribeブローカー通信設備と共に前記各利用率データレポート設備を位置付ける集中的協働機能を提供する、請求項222に記載のシステム。
  224. 前記集中的協働機能は、前記LTEネットワークへの最初のアクセス時、又は異なるセルラーLTEトランシーバ基地局へのハンドオーバー時、もしくはサービスリクエスト手続き時の何れかでモバイルトランシーバデバイスが特定のPublish−Subscribeブローカー通信設備に最初に接続されたときに、前記モバイルトランシーバデバイスについての課金データ収集を開始し、前記モバイルトランシーバデバイスが接続される前記Publish−Subscribeブローカー通信設備のアドレスを利用率データレポート設備に提供して、前記利用率データレポート設備と前記Publish−Subscribeブローカー通信設備との間に課金データレポートインタフェースを確立できるようになる、請求項223に記載のシステム。
  225. 前記Publish−Subscribeブローカー通信設備は、ブローカーに接続された特定のモバイルトランシーバデバイスとの間で該ブローカーを通じて送受する全てのデータに対しての課金データを利用率データレポート設備にレポートし、該レポートは要求に応じて又は周期的に生成される、請求項224に記載のシステム。
  226. 前記システムは、特定のモバイルトランシーバデバイスがアイドル状態になるか、別のセルラーLTEトランシーバ基地局にハンドオーバー状態になるか、又は前記LTEネットワークからデタッチされることに起因して、前記モバイルトランシーバデバイスが前記ブローカーから切断されたときには、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備及びデータ利用率レポート設備により前記特定のモバイルトランシーバデバイスに対する課金データの収集を停止する、請求項224に記載のシステム。
  227. 前記利用率データレポート設備は、特定のモバイルトランシーバデバイスが前記利用率データレポート設備に関連する前記Publish−Subscribeブローカー通信設備から切断された状態になったときに、前記デバイスについて収集された利用率データを前記LTE無線ネットワークのオペレータにより使用される利用率データ集計及び解析機能部にレポートする、請求項226に記載のシステム。
  228. 前記利用率データレポート設備が、該利用率データレポート設備をホストする前記最適サーバ上でホストされたアプリケーションに関する利用率データを収集することができ、該利用率データが、プロセッサ利用率、設備利用率、並びにメモリサイズ、メモリ使用持続時間、前記アプリケーションにより記憶されたデータへの時間単位のアクセス統計、及び動的メモリ利用率を含む永久メモリ利用率のうちの少なくとも1つを含み、前記収集された利用率データは、ネットワークオペレータにより使用される利用率データ集計及び解析機能部にレポートされる、請求項222に記載のシステム。
  229. 前記Publish−Subscribeブローカー通信設備にモビリティ管理エンティティ(MME)ネットワーク要素が接続され、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備により、前記MMEネットワークエンティティが前記最適サーバ上で稼働するデータ利用率レポート設備のセットと効率的に通信できるようになり、モバイルトランシーバデバイスが前記LTEネットワークからデタッチされたとき、及び前記モバイルトランシーバデバイスがアイドル状態になったときに、前記MMEエンティティが利用率データ収集の停止をトリガーする、請求項222に記載のシステム。
  230. 前記各Publish−Subscribeブローカー通信設備が、特定のモバイルトランシーバデバイスにより送信又は受信された各パケットに含まれるルーティング情報を用いて、前記モバイルトランシーバデバイスが通信する特定のタイプのエンドポイントに関連する利用率統計をレポートする、請求項222に記載のシステム。
  231. セルラーモバイルトランシーバデバイス通信をレポートするための方法であって、
    RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあるセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記セルラーLTEトランシーバ基地局に及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局と並列して前記バックホールネットワークに接続された基地局最適サーバを提供するステップと、
    を含み、
    前記基地局最適サーバが、前記各モバイルトランシーバデバイスに対して前記セルラーLTEトランシーバ基地局を通じてリダイレクトされたLTEベアラーを介して前記複数のモバイルトランシーバデバイスに通信可能に接続され、前記複数のモバイルトランシーバデバイスがこれらのリダイレクトされたベアラーを介して接続されるPublish−Subscribeブローカー通信設備を備え、且つリダイレクトされたベアラーを有する前記RFカバレッジエリアにおける前記複数のモバイルトランシーバデバイスの各々に対してサービス及びデータの利用率を収集するための基地局最適サーバ利用率データレポート設備を備え、前記Publish−Subscribeブローカー通信設備が、該Publish−Subscribeブローカー通信設備に接続された各モバイルトランシーバデバイスに対しての課金利用率データをレポートするよう適合され、これによりPGW要素を含まない経路上で前記モバイルトランシーバデバイスにより送られる全てのデータに対しての前記利用率データレポート設備による課金利用率データの収集が可能となり、前記データは、前記セルラーLTEトランシーバ基地局においてリダイレクトベアラーを含む経路を介してLTEネットワークにおいて収集される、方法。
  232. アドホックLTEシステムにおいてモバイルプラットフォームを介して配備された基地局がモバイルプラットフォームを介して配備された別の基地局と交代する交代手続きを行うためのシステムであって、
    RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあり、モバイル配備プラットフォームを用いてアドホック方式で配備されるセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    前記複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信するよう適合され、モバイル配備プラットフォームを用いてアドホック方式で同様に配備され、前記RFカバレッジエリアにおいて前記複数のモバイルトランシーバデバイスと通信可能なように位置付けられる交代セルラーLTEトランシーバ基地局と、
    バックホールネットワーク及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局に、並びに前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局に通信可能に接続されるトランシーバ基地局交代コンピュータ設備と、
    を備え、前記トランシーバ基地局交代コンピュータ設備が、前記セルラーLTEトランシーバ基地局から前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局への前記RFカバレッジエリアにおける前記複数のモバイルトランシーバデバイスのハンドオーバーを管理し、
    前記ハンドオーバー手続きが、
    (i)前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局が前記バックホールネットワークに接続され、
    (ii)前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局が、前記トランシーバ基地局交代コンピュータ設備に通信可能に接続され、
    (iii)前記トランシーバ基地局交代コンピュータ設備が、セル識別子(Cell Identifier)を除いて前記セルラーLTEトランシーバ基地局と同じパラメータを有する交代セルラーLTEトランシーバ基地局をプロビジョニングし、
    (iv)前記セルラーLTEトランシーバ基地局がレートPrでその送信パワーを低下させ、前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局が、レートPrでその送信パワーを増大させ、
    a.前記レートPrは、2セル半径だけ離隔した2つの標準固定LTEトランシーバ基地局から前記RFカバレッジエリアにおける標準モバイルトランシーバデバイスにて受け取ったパワーをエミュレートするよう選択され、
    b.前記エミュレートが、前記セルラーLTEトランシーバ基地局から離れて前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局へ向かう標準モバイルトランシーバデバイスの移動のものであり、前記モバイルトランシーバデバイスのエミュレートされた移動のレートは、3〜30km/hrであり、
    前記ハンドオーバー手続きが更に、
    (v)所定のアルゴリズムに基づいてパワーレベル及びRF伝播によりハンドオーバーが判定されると、前記複数のモバイルトランシーバデバイスの各々が、前記セルラーLTEトランシーバ基地局から前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局へハンドオーバーされ、前記複数のモバイルトランシーバデバイスの全てが前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局へハンドオーバーされると、前記セルラーLTEトランシーバ基地局の交代が完了する、システム。
  233. 前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局による前記セルラーLTEトランシーバ基地局の交代は、前記RFカバレッジエリアにおける前記複数のモバイルトランシーバデバイスへの連続したサービスの提供によって達成される、請求項232に記載のシステム。
  234. アドホックLTEシステムにおいてモバイルプラットフォームを介して配備された基地局がモバイルプラットフォームを介して配備された別の基地局と交代する交代手続きを行うための方法であって、
    RFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあり、モバイル配備プラットフォームを用いてアドホック方式で配備されるセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    前記複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信するよう適合され、モバイル配備プラットフォームを用いてアドホック方式で同様に配備され、前記RFカバレッジエリアにおいて前記複数のモバイルトランシーバデバイスと通信可能なように位置付けられる交代セルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    バックホールネットワーク及び前記セルラーLTEトランシーバ基地局に、並びに前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局に通信可能に接続されるトランシーバ基地局交代コンピュータ設備を提供するステップと、
    を含み、前記トランシーバ基地局交代コンピュータ設備が、前記セルラーLTEトランシーバ基地局から前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局への前記RFカバレッジエリアにおける前記複数のモバイルトランシーバデバイスのハンドオーバーを管理し、
    前記ハンドオーバー手続きが、
    (i)前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局が前記バックホールネットワークに接続され、
    (ii)前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局が、前記トランシーバ基地局交代コンピュータ設備に通信可能に接続され、
    (iii)前記トランシーバ基地局交代コンピュータ設備が、セル識別子(Cell Identifier)を除いて前記セルラーLTEトランシーバ基地局と同じパラメータを有する交代セルラーLTEトランシーバ基地局をプロビジョニングし、
    (iv)前記セルラーLTEトランシーバ基地局がレートPrでその送信パワーを低下させ、前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局が、レートPrでその送信パワーを増大させ、
    a.前記レートPrは、2セル半径だけ離隔した2つの標準固定LTEトランシーバ基地局から前記RFカバレッジエリアにおける標準モバイルトランシーバデバイスにて受け取ったパワーをエミュレートするよう選択され、
    b.前記エミュレートが、前記セルラーLTEトランシーバ基地局から離れて前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局へ向かう標準モバイルトランシーバデバイスの移動のものであり、前記モバイルトランシーバデバイスのエミュレートされた移動のレートは、3〜30km/hrであり、
    前記ハンドオーバー手続きが更に、
    (v)所定のアルゴリズムに基づいてパワーレベル及びRF伝播によりハンドオーバーが判定されると、前記複数のモバイルトランシーバデバイスの各々が、前記セルラーLTEトランシーバ基地局から前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局へハンドオーバーされ、前記複数のモバイルトランシーバデバイスの全てが前記交代セルラーLTEトランシーバ基地局へハンドオーバーされると、前記セルラーLTEトランシーバ基地局の交代が完了する、方法。
  235. システムであって、
    各々がRFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあり、基地局最適サーバ及びPublish−Subscribeブローカー通信設備を備えて前記基地局最適サーバの複数が部分的に互いにネットワーク接続されて分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを形成した複数のセルラーLTEトランシーバ基地局と、
    1つが、ある最適サーバ上でホストされるアクティブサービスインスタンスとして指定され、1つが、異なる最適サーバ上でホストされるホットスタンバイサービスインスタンスとして指定された、同一サービスアプリケーションインスタンスのペアと、
    1つを除いてアクティブサービスインスタンスとして指定され、1つだけがホットスタンバイサービスインスタンスとして指定され、前記各サービスインスタンスが異なる最適サーバ上でホストされる複数の同一サービスアプリケーションインスタンスと、
    を備え、前記アクティブサービスインスタンスが、前記分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを利用して、前記複数のモバイルトランシーバデバイスにサービスを提供し、前記ホットスタンバイサービスインスタンスが、前記分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを利用して、前記アクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、又は複数の前記アクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、又は同じ通信にサブスクライブすることによって前記アクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、或いは複数のアクティブサービスインスタンスの各々が行うのと同じアプリケーションを保持する、システム。
  236. ホットスタンバイ状態にある前記サービスインスタンスは、前記アクティブサービスインスタンスがパブリッシュするサービス固有メッセージをパブリッシュしないことを除いて、前記ホットスタンバイサービスインスタンスが、交代する準備が整った各アクティブサービスインスタンスが行うのと同様のサービス固有メッセージを受け取り、前記ホットスタンバイサービスインスタンスが、交代する準備が整った各アクティブサービスインスタンスによって実施されるのと同じ処理を実施して、交代する準備が整った各アクティブサービスインスタンスによって生成されるのと同じ状態情報を生成する、請求項235に記載のシステム。
  237. 前記アクティブサービスインスタンスの障害が前記ホットスタンバイサービスインスタンスによって検出され、前記ホットスタンバイサービスインスタンスが、自己をアクティブ状態にし、前記ホットスタンバイサービスインスタンスがサービス固有メッセージをパブリッシュできるようにすることにより、障害のある前記アクティブサービスインスタンスによって以前にサービスが提供されていた全てのモバイルトランシーバデバイスに対するサービスを再開する、請求項236に記載のシステム。
  238. 前記アクティブサービスインスタンスにおいて障害が起こった場合には、前記アプリケーションのユーザに提供されているサービスは、障害が起きたときに行う相互作用を除いて、中断なしに継続される、請求項237に記載のシステム。
  239. 前記ホットスタンバイサービスインスタンスにおいて同じアプリケーション状態情報を保持するために、アクティブサービスインスタンスにおいてオーバーヘッドの処理は起こらない、請求項235に記載のシステム。
  240. 固有KeepAliveメッセージ交換サービスインスタンス識別子をメッセージ交換において使用して、サービスインスタンスがいつイニシャライズされるか、又はサービスインスタンスがアクティブ状態か又はホットスタンバイ状態に移行するかどうかを決定し、前記固有サービスインスタンス識別子が、前記ホットスタンバイサービスインスタンスによって使用されて、複数のアクティブサービスインスタンスのうちのどれに障害が起きたかを判定し、障害が起こったときには、前記ホットスタンバイサービスインスタンスは前記アクティブサービスインスタンスのサービスインスタンス識別子を使用して、全てのサービス固有メッセージの相互作用について交代し、これによりサービスのあらゆるユーザに提供されるサービスを中断することなく前記アクティブサービスインスタンスを交代する、請求項235に記載のシステム。
  241. 方法であって、
    各々がRFカバレッジエリアにおいて複数のモバイルトランシーバデバイスとRF通信状態にあり、基地局最適サーバ及びPublish−Subscribeブローカー通信設備を備えて前記基地局最適サーバの複数が部分的に互いにネットワーク接続されて分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを形成した複数のセルラーLTEトランシーバ基地局を提供するステップと、
    1つが、ある最適サーバ上でホストされるアクティブサービスインスタンスとして指定され、1つが、異なる最適サーバ上でホストされるホットスタンバイサービスインスタンスとして指定された、同一サービスアプリケーションインスタンスのペアを提供するステップと、
    1つを除いてアクティブサービスインスタンスとして指定され、1つだけがホットスタンバイサービスインスタンスとして指定され、前記各サービスインスタンスが異なる最適サーバ上でホストされる複数の同一サービスアプリケーションインスタンスを提供するステップと、
    を含み、前記アクティブサービスインスタンスが、前記分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを利用して、前記複数のモバイルトランシーバデバイスにサービスを提供し、前記ホットスタンバイサービスインスタンスが、前記分散Publish−Subscribeブローカーネットワークアーキテクチャを利用して、前記アクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、又は複数の前記アクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、又は同じ通信にサブスクライブすることによって前記アクティブサービスインスタンスが行うのと同じアプリケーション、或いは複数のアクティブサービスインスタンスの各々が行うのと同じアプリケーションを保持する、方法。
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