JP5343084B2 - 少なくとも２つの供給レベルを有する移動通信ネットワークにおける電力消費を低減するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、２以上の供給層を有する移動無線ネットワークを動作させるための方法に関し、これらの供給層は、重ね合わされ、それぞれ複数の送信ステーションによって形成される。

現代の移動無線ネットワークは、異なる供給層に細分されることが非常に多い。この場合に、異なる層は、同じ技術、例えばマイクロセルネットワークを用いてもよいが、このマイクロセルネットワークでは、１つの層がマクロセル層を形成し、さらなる供給層が、マイクロセル層を形成する。しかしながら、異なる供給層はまた、例えばデュアルモードネットワークの場合には、異なる技術を用いてもよく、このデュアルモードネットワークでは、ＧＳＭが１つの供給層を形成し、ＵＭＴＳが第２の供給層を形成する。同じ技術および異なる技術を用いた供給層を組み合わせることも同様に可能である。

これは、次のことを意味する。すなわち、供給層が、それぞれ、複数の個別送信ステーションによって形成され、したがって、供給層の空間カバレッジを重ね合わせたエリアをカバーする移動無線ネットワークサービスが提供されることを保証するということである。

現代の送信ステーションは、呼レベルおよび負荷レベルが低いときには、余分な能力をスイッチオフすることができる。例えば、ＧＳＭ送信ステーションの場合には、個々の無線周波数キャリヤが、不活性化される。ＵＭＴＳネットワークの場合には、個々の無線周波数増幅器を不活性化することが同様に可能である。さらに、ＵＭＴＳ送信ステーションの場合には、ベースバンド処理能力を不活性化することができる。

周知の方法には、スイッチオフ動作が、常に送信ステーション内で実行されるという欠点がある。さらなる欠点は、能力の一部だけが不活性化されることであり、送信ステーション用の基本供給は、対応するサービスを伴うエリアカバレッジ供給を保証するために、マイナスには影響されない。

本発明の目的は、呼レベルおよび負荷レベルが低いときに移動無線ネットワークにおける電力消費を低減できるようにし、したがって、全体的な運転コストを低減可能にする一方で、同時に、提供されるサービスの基本的および連続的利用可能性を保証できるようにする方法を提供することである。

本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の方法によって達成される。

この場合には、次のことが特に有利である。すなわち、２以上の供給層（これらの供給層は重ね合わされ、それぞれ複数の送信ステーションによって形成される）を有する移動無線ネットワークを動作させる方法の場合には、第１の供給層が、送信ステーションにより移動無線ネットワークの利用可能性を保証する標準層として定義され、第２のまたはさらなる供給層が、標準層とは異なる技術を用いて、標準層のサービスとは異なるサービスを提供し、この第２のまたはさらなる供給層が、この第２のまたはさらなる供給層によって提供されるサービスが要求されないかまたは定義可能な期間にわたって要求されなかった場合には、スイッチオフし、この技術をサポートする少なくとも１つの端末が、スイッチオフした送信ステーションの供給エリアにおいて活性化すると、第２のまたはさらなる供給層のスイッチオフした送信ステーションが再活性化することである。

したがって、本発明による方法は、全送信ステーションまたは全層を不活性化し、必要とされたときにそれらを再活性化する。送信ステーションを再び活性化できるようにするために、送信ステーション内部さもなければ外部の監視ユニットだけがアクティブのままである。送信ステーションまたは供給層の全体が不活性化されるので、送信ステーションへの供給もまたスイッチオフされる。これによって、電力消費がかなり低減される。なぜなら、個々の送信ステーションまたは供給層は、単に部分的にスイッチオフされるのではなく、完全にスイッチオフされるからである。この場合に、基本的な利用可能性は、いつも動作している標準層によって常に保証される。

複数の層を有するネットワークにおける個々の送信ステーションは、負荷が低いかまたは負荷がない場合には、スイッチオフすることができる。個々の送信ステーションのスイッチオフが、移動無線ネットワークの供給エリアおよび一般的なネットワーク利用可能性を制限しないことを保証するために、送信ステーションがスイッチオフされないデフォルト層を定義することが必要である。このデフォルト層は、供給および一般的なネットワーク利用可能性を保証する。

本発明のさらなる有利な改善が、従属請求項において特定されている。

好ましくは、移動無線ネットワークにおける負荷が監視ユニットによって監視され、定義可能な負荷下限に到達しない場合には、第２の供給層または第２の供給層における個々の送信ステーションは、スイッチオフされる。

この場合には、第２の供給層は、特に標準層と同じ技術を用いて、標準層と同じサービスを提供することができる。また、第２のまたはさらなる供給層が、特に標準層とは異なる技術を用いて、標準層とは異なるサービスを提供すること、およびこの第２のまたはさらなる供給層を、この層によって提供されるサービスがそのときに要求されないかまたは定義可能な期間にわたって要求されなかった場合には、スイッチオフすることが可能である。

送信ステーションの再活性化のための条件は、以下の応用例に従って異なる。デフォルト層、すなわち標準層とは異なる技術を用いる送信ステーションがスイッチオフされている場合には、この技術をサポートする少なくとも１つの端末が供給エリアにおいてアクティブな状況に対してでさえも、これらの送信ステーションの再活性化は有益になり得る。これは、次の場合である。すなわち、特に、スイッチオフされた送信ステーションが、デフォルト層における現在の送信ステーションによってサポートされない機能またはサービスをサポートする技術をサポートする場合である。

現在の送信ステーションにおいて負荷制限を超過する場合には、同じ技術を用いる送信ステーションを再活性化することができる。したがって、これは、結果として、異なるサービス層を備えたネットワークをもたらす。一般に、デフォルト層では、送信ステーションはスイッチオフされない。スイッチオフできる負荷層には、デフォルト層と同じ技術を用いる送信ステーションが含まれる。この層における送信ステーションをスイッチオフするための基準は、デフォルト層および負荷層における低い呼レベルである。負荷層における送信ステーションを再活性化するためのトリガ条件は、デフォルト層における、すなわち第１の供給層（標準層）における呼レベルの増加である。スイッチオフできるサービス層、すなわち第２のまたはさらなる供給層は、デフォルト層とは異なる技術を用いる送信ステーションを含み、異なるサービスおよび機能をサポートする。この層における送信ステーションをスイッチオフするための条件は、一定時間にわたる不活性、またはこの層によって提供されるサービスが現在要求されていないことを見いだすことである。この層における送信ステーションを再活性化するための条件は、スイッチオンされる送信ステーションの供給エリアのデフォルト層または負荷層における、スイッチオフできるサービス層の技術をサポートする端末の活性化である。

負荷監視は、各送信ステーションに対して実行するのが好ましく、特に、個々の送信ステーションは、一時的にスイッチオフすることができる。

送信ステーションは、送信ステーションを突然スイッチオフすることによってではなく、出力伝送電力を連続的にゼロに低減することによってスイッチオフするのが好ましい。

個々の送信ステーションのスイッチオフにおける１つの問題は、次のことである。すなわち、スイッチオフされる送信ステーションに登録されている全ての端末が、同時に別の利用可能な送信ステーションを捜し、そこに登録することである。これは、ことによると突然のシグナル負荷をもたらす可能性がある。これらのシグナルピークを回避するために、送信ステーションが、確定した時間にスイッチオフされるのではなく、送信ステーションの出力電力が、ゆっくりとゼロに低減されること、すなわち突然ではなく連続的に低減されることが提案されている。その結果、端末が、全て、同時に送信ステーションを変更することにはならない。送信ステーションからより離れている端末は、送信ステーションの近くに位置する端末より早く変更することになろう。

第１の供給層は、ＧＳＭ送信ステーションによって形成してもよい。第２のおよび／またはさらなる供給層も同様に、ＧＳＭ送信ステーションによって形成してもよい。代替または追加として、第２のおよび／またはさらなる供給層は、ＵＭＴＳ送信ステーションによって形成してもよい。これによって、広く異なるサービスを提供することが可能になり、かつ移動無線ネットワークにおける負荷ピークを、同一の送信ステーションおよび技術を用いた空間的重ね合わせによって対処することが可能になる。

第２のおよび／もしくはさらなる供給層における送信ステーションの、または第２のおよび／もしくはさらなる供給層における個々の送信ステーションのスイッチング状態は、監視ユニットによって監視するのが好ましく、特に標準層は、このような監視ユニットを有してもよい。

移動無線ネットワークの第２のおよび／またはさらなる供給層における送信ステーションは、定義可能な負荷レベルを超過する場合、および／またはこれらの送信ステーションによって提供される特定のサービスが移動無線ネットワークにおいて呼び出される場合には、スイッチオンすることができる。

１つの好ましい実施形態において、送信ステーションの現在のスイッチング状態は、監視ユニットの要求および／もしくはスイッチング命令が受信された場合、ならびに／または送信ステーションのスイッチング状態がスイッチング命令の受信後に変化した場合に、プロトコルによって監視ユニットに送信される。

負荷層またはサービス層における個々の送信ステーションを再活性化するために、デフォルト層または負荷層における再接続のための基準に達したことを、関連する送信ステーションに通知することが必要である。この場合には、負荷層における送信ステーションをスイッチオンするための基準が、デフォルト層においてのみ生じ得ることに留意されたい。サービス層における送信ステーションをスイッチオンするための基準は、デフォルト層および負荷層に生じ得る。また、デフォルト層における送信ステーションが、サービス層および負荷層における送信ステーションのスイッチオン状態を管理することが必要である。負荷層における送信ステーションは、サービス層における送信ステーションのスイッチオン状態を管理しなければならない。これは、スイッチオントリガが生じる場合、すなわちスイッチオン条件が生じる場合に、これらの送信ステーションが、スイッチオンされる送信ステーションへの適切なコマンドを生成するために必要である。同じ供給エリアを有する送信ステーションの状態だけを管理する必要があることに留意されたい。

スイッチオン状態における変化を、対応する送信ステーションまたは監視ユニットに信号で伝えるために、送信ステーション間のプロトコルが有用である。さらに、プロトコルは、適切なトリガ条件（スイッチオン条件）に達する状況において、送信ステーションをスイッチオンするためのコマンドをサポートする。さらに、プロトコルは、個々の送信ステーション（ＮｏｄｅＢ）のスイッチオン状態をチェックするためのコマンドをサポートするように意図されている。

プロトコルは、以下の通信およびコマンドをサポートするのが好ましい。
スイッチオン状態のチェック：
POWER STATUS REQUESTは、送信ステーションのスイッチオン状態をチェックする。
POWER STATUS RESPONSEは、送信ステーションの現在のスイッチオン状態を含む。
送信ステーションをスイッチオフすることに関する情報交換：
POWER SWITCHOFFは、送信ステーションをスイッチオフするためのトリガ条件に達したことを示し、かつ送信ステーションをスイッチオフする。
POWER SWITCHOFF ACKは、POWER SWITCHOFFメッセージの受信を通知する。
スイッチオンコマンドの場合におけるスイッチオン状態のチェック：
POWER SWITCHON REQUESTは、送信ステーションの再活性化を要求する。
POWER SWITCHON ACKは、送信ステーションがうまくスイッチオンされたという表示を含む。

本方法を、以下のテキストで説明し、図に示す。

複数の供給層を備えた移動無線ネットワークの構成の概略図を示す。 ２つの送信ステーション間の通信の実例を示す。

図１は、複数の供給層１、２、３を備えた移動無線ネットワークの構成の概略図を示す。

移動無線ネットワークは、複数の層１、２、３によって形成され、デフォルト層１を標準層１として定義する第１の供給層は、移動無線サービスがいつも利用可能であること、したがって、常に動作中であるように維持されることを保証する。さらに、図１は、第２の供給層２、特に追加的な負荷層２を示すが、この層は、図示の例示的なＧＳＭでは、標準層１と同じ技術に基づいている。さらに、移動無線ネットワークは、サービス層３の形態をしたさらなる供給層３を有するが、この層３は、スイッチオフすることができて、標準層１とは異なるサービスを提供し、かつ例として、ＵＭＴＳネットワークとして示されている。

供給層１、２、３は、できる限り遠くまでのエリアをカバーする供給を保証するために、多数の個別ベースステーション（ＮｏｄｅＢ）によってそれぞれ形成されるが、この場合に、層１、２、３は、空間的に重ね合わされる。すなわち、様々な層１、２、３のベースステーションの無線範囲は、少なくとも部分的に互いにカバーする。標準層１および負荷層２の空間的（地理的）カバレッジによって、発生する負荷ピークに対処することが可能になり、標準層１およびサービス層３の空間的（地理的）カバレッジによって、異なるサービス、この場合にはＧＳＭおよびＵＭＴＳ接続を同じ領域で提供することが可能になる。

図１に示すように、層は、同じ技術、例えば、第１の層１がマクロセル層を形成しかつさらなる供給層２がマイクロセル層を形成するマイクロセルネットワークを用いてもよい。しかしながら、異なる供給層は、例えば、ＧＳＭが供給層１を形成しかつＵＭＴＳが第２のまたはさらなる供給層３を形成するデュアルモードネットワークの場合には、異なる技術を用いてもよい。図１に例示する構成は、同じ技術（層１、２）および異なる技術（層３）を用いた供給層の組み合わせを示すが、これも同様に可能である。

複数の層１、２、３を備えたネットワークにおける個々の送信ステーションは、負荷が低いかまたは負荷がない場合には、スイッチオフすることができる。個々の送信ステーションのスイッチオフが、移動無線ネットワークの供給領域および一般的なネットワーク利用可能性を制限しないことを保証するために、送信ステーションがスイッチオフされないデフォルト層１を定義することが必要である。このデフォルト層１、すなわち標準層１は、供給および一般的なネットワーク利用可能性を保証する。

送信ステーションの再活性化のための条件は、以下の応用例に従って区別される。デフォルト層１とは異なる技術（層３）を用いる送信ステーションがスイッチオフされている場合には、少なくとも１つの端末、すなわちこの技術をサポートする移動無線端末が、供給エリアにおいてアクティブになる状況において、これらの送信ステーションを実際に再活性化することが有益であろう。これは、次の場合である。すなわち、スイッチオフされた送信ステーションが、デフォルト層１における現在の送信ステーションによってサポートされない機能またはサービスをサポートする技術をサポートする場合である。

同じ技術（層２）を用いる送信ステーションは、現在の送信ステーションの負荷制限を超過する場合には、再活性化することができる。これは、結果として、異なるサービス層１、２、３を備えたネットワークをもたらす。一般に、送信ステーションは、デフォルト層１ではスイッチオフされない。スイッチオフできる負荷層２には、デフォルト層１と同じ技術を用いる送信ステーションが含まれる。この層（負荷層２）における送信ステーションをスイッチオフするための基準は、デフォルト層１および負荷層２における低い呼レベルである。トリガ条件、すなわち、負荷層２における送信ステーションの再活性化のためのスイッチオン条件は、デフォルト層１における呼レベルの増加である。

スイッチオフできるサービス層３は、デフォルト層１とは異なる技術を用いる送信ステーションを含み、かつ異なるサービスおよび機能をサポートする。この層３における送信ステーションをスイッチオフするための条件は、一定時間にわたる不活性である。この層３における送信ステーションの再活性化のための条件は、端末、すなわち、スイッチオフできるサービス層３の技術をサポートし、かつサービス層３においてスイッチオンできる送信ステーションの供給エリアにおいてデフォルト層１または負荷層２に登録されている端末の活性化である。

図２は、監視ユニットを有する、標準層１における第１の送信ステーションと、第２の層２またはさらなる層３における第２の送信ステーションとの間の通信プロトコルを示す。

負荷層２またはサービス層３における個々の送信ステーションを再活性化するために、デフォルト層１および／または負荷層２において再接続のための基準が達成されたことを、関連する送信ステーションに通知することが必要である。

この場合に、負荷層２における送信ステーションをスイッチオンするための基準が、デフォルト層１においてのみ生じ得ることに留意されたい。サービス層３における送信ステーションをスイッチオンするための基準は、デフォルト層１および負荷層２に生じてもよい。

また、デフォルト層１における送信ステーションが、サービス層３および負荷層２における送信ステーションのスイッチオン状態を管理することが必要である。負荷層２における送信ステーションは、サービス層３における送信ステーションのスイッチオン状態を管理しなければならない。これは、次のことを保証するために必要である。すなわち、これらの送信ステーションは、スイッチオントリガに達するとき、すなわちスイッチオン条件に達したときに、スイッチオンされる送信ステーションに対して適切なコマンドを生成することである。この場合に、同じ供給エリアを有する送信ステーションの状態だけを管理する必要があることに留意されたい。

スイッチオン状態における変化を、対応する送信ステーションに信号で伝えるために、送信ステーション間のプロトコルが必要である。さらに、プロトコルは、対応するトリガ条件に達する状況に対して送信ステーションをスイッチオンするためのコマンドをサポートする。さらに、プロトコルは、個々の送信ステーション（ＮｏｄｅＢ）のスイッチオン状態をチェックするためのコマンドをサポートするように意図されている。

ＲＩＭ（ＲＡＮ情報管理）は、このようなプロトコル用の基礎として、３ＧＰＰ ＴＳ ４８．０１８：「汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）；ＢＳＳ ＧＰＲＳプロトコル（ＢＳＳＧＰ）」において定義されるように用いることができる。

ＲＩＭに基づき、追加的なアプリケーションのパワーセービング（Application Power Saving）が、図２に示すコマンドを用いて実行される。
● POWER STATUS REQUESTは、送信ステーションのスイッチオン状態をチェックする。
● POWER STATUS RESPONSEは、送信ステーションの現在のスイッチオン状態をレスポンスとして含む。
● POWER SWITCHOFFは、送信ステーションをスイッチオフするためのトリガ条件に達したことを示し、送信ステーションをスイッチオフする。
● POWER SWITCHOFF ACKは、POWER SWITCHOFFメッセージの受信を通知する。
● POWER SWITCHON REQUESTは、送信ステーションの再活性化を要求する。
● POWER SWITCHON ACKは、送信ステーションがうまくスイッチオンされたという表示を含む。

Claims (8)

1. 互いに重なり合い、それぞれ複数の送信ステーションによって形成されている２以上の供給層（１、２、３）を有する移動無線ネットワークを動作させるための方法であって、第１の供給層（１）が、前記送信ステーションにより前記移動無線ネットワークの利用可能性を保証する標準層（１）として定義され、前記第２のまたはさらなる供給層（３）が、前記標準層（１）とは異なる技術を用いて、前記標準層（１）のサービスとは異なるサービスを提供し、この第２のまたはさらなる供給層（３）が、この第２のまたはさらなる供給層（３）によって提供されるサービスが要求されないかまたは定義可能な期間にわたって要求されなかった場合には、スイッチオフする、方法において、
   この技術をサポートする少なくとも１つの端末が、スイッチオフした前記送信ステーションの供給エリアにおいて活性化すると、前記第２のまたはさらなる供給層（３）のスイッチオフした前記送信ステーションが再活性化することを特徴とする方法。
2. 前記移動無線ネットワークにおける負荷が監視ユニットによって監視され、前記第２の供給層（３）または前記第２の供給層（３）における個々の送信ステーションが、定義可能な負荷下限に達しない場合には、スイッチオフすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のおよび／またはさらなる供給層（３）の各送信ステーションで負荷監視が監視ユニットによって実行されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第２のおよび／またはさらなる供給層（３）の個々の送信ステーションが一時的にスイッチオフすることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２のおよび／またはさらなる供給層（３）の送信ステーションが、出力送信電力をゼロへと連続的に低減することによってスイッチオフすることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第２の供給層（３）および／もしくはさらなる供給層（３）の送信ステーションの、または前記第２の供給層（３）および／もしくはさらなる供給層（３）の個々の送信ステーションのスイッチング状態が、監視ユニットによって監視されることと、特に、前記標準層（１）が、これらのような監視ユニットを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第２の供給層（３）および／またはさらなる供給層（３）の送信ステーションが、定義可能な負荷レベルを超過する場合および／またはこれらの送信ステーションによって提供される特定のサービスが前記移動無線ネットワークにおいて要求される場合には、スイッチオンすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記第２のおよび／またはさらなる供給層（３）の送信ステーションの現在のスイッチング状態が、監視ユニットの要求および／またはスイッチング命令を受信した場合および／または前記送信ステーションのスイッチング状態がスイッチング命令の受信後に変化した場合には、プロトコルによって監視ユニットに送信されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。

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