JP5530034B2 - 拡張型ｓｏｎ（拡張型自己組織化ネットワーク）を有する分散型ポリシー・アーキテクチャを可能にすること - Google Patents

拡張型ｓｏｎ（拡張型自己組織化ネットワーク）を有する分散型ポリシー・アーキテクチャを可能にすること Download PDF

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Description

本発明は、ワイヤレス・ネットワークにおいて閉ループ・フィードバックを使用して、１つまたは複数のポリシーをローカルに強制するために拡張型自己組織化ネットワーク（拡張型ＳＯＮ）内でポリシー・アップデートを非ゲートウェイ・ノードに普及させる（ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｉｎｇ）ための方法および装置に関する。
本発明は、特にワイヤレス通信の技術を対象としており、したがって、特にそれに関して説明されるが、本発明は、他の分野および応用においても有用であり得ることが理解されよう。例えば、本発明は、非ワイヤレス通信ネットワーク、他のタイプのネットワークなどにおいても使用することができる。
背景として、ロング・ターム・エボリューション広帯域符号決定多元接続（ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｄｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ）（ＬＴＥ／ＷＣＤＭＡ）ネットワークは、現在、３ＧＰＰ ＰＣＣアーキテクチャに準拠した、ユーザ・ポリシーおよびネットワーク・ポリシーを記憶するエンティティであるポリシーおよび課金ルールの機能（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｒｕｌｅｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＰＣＲＦ）を備えた集中型ポリシー・インフラストラクチャをサポートしている。３ＧＰＰ ＰＣＣアーキテクチャは、ネットワークにおいてポリシー（課金ポリシー、ユーザ・ポリシー、サービス品質（ＱｏＳ）ポリシー）を導入して、オペレータが特定のユーザに最も良くサービス（ｓｅｒｖｅ）するためにネットワーク・リソースを管理するのを助ける。ＰＣＲＦは、パケット（データ・ネットワーク）ゲートウェイ（ＰＧＷ）に位置している３ＧＰＰリリース７のポリシーおよび課金の強制機能（Ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ Ｃｈａｒｇｉｎｇ Ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＰＣＥＦ）と対話することによって、ポリシー・ルールを決定し、これらのポリシー・ルールを強制する。しかしながら、ＰＣＲＦは、動的負荷バランシングを可能にする基地局に対して、コール・アドミッション制御（ｃａｌｌ ａｄｍｉｓｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ）に使用されるポリシー情報を伝えることはない。結果として、従来の基地局は、手動で構成されたそれらのアドミッション制御ポリシーと、負荷バランシング・ポリシーとを有する必要があり、またそれらの基地局は、ネットワークのステート（例えば、ネットワークを通して流れるトラフィックについてのタイプ／量／性能、およびネットワークにおける混雑状態）に基づいてそれらのコール・アドミッション制御ポリシーと負荷バランシング判断基準とを修正することができない。
本発明は、上記で言及された問題および他の問題を解決する新しい改善されたシステムおよび方法を企図している。
最適な、ほぼリアルタイムの負荷バランシングを可能にするために、ワイヤレス・システム内でネットワーク・ポリシーを動的に配布することの問題に対処するための方法および装置が提供される。
本発明の一態様においては、ワイヤレスの拡張型自己組織化ネットワーク（拡張型ＳＯＮ）においてネットワーク負荷バランシングのためのポリシーを自動的に調整し、またローカルに強制する方法は、ネットワーク測定データを収集するステップと、ネットワーク・トポロジ情報に関連して、収集された測定ネットワーク・データを分析することによりネットワーク・ヘルス・ステートを決定するステップと、決定されたネットワーク・ヘルス・ステートの関数として１つまたは複数のポリシー・アップデートを識別するステップとを備える。本方法は、ネットワークにおいてパケット・ゲートウェイ（ＰＧＷ）ノードと、少なくとも１つの非ＰＧＷノードとに対して１つまたは複数のポリシー・アップデートを普及させるステップと、ＰＧＷノードと少なくとも１つの非ＰＧＷノードとにおける１つまたは複数のポリシー・アップデートを拡張型ＳＯＮにおいてネットワーク・トラフィック負荷をバランスさせるようにローカルに強制するステップとをさらに備える。
別の態様に従って、ワイヤレスの拡張型自己組織化ネットワーク（拡張型ＳＯＮ）においてネットワーク負荷バランシングのためのポリシーを自動的に調整すること、およびローカルに強制することを容易にするシステムは、ネットワークの混雑状態と、サービス品質（ＱｏＳ）とのうちの少なくとも一方に関連するネットワーク測定データを収集する１つまたは複数のネットワーク測定ツールと、ポリシーおよび課金ルールの機能（ＰＣＲＦ）モジュールとを備える。ＰＣＲＦモジュールは、ネットワーク・トポロジ情報に関連して、収集された測定ネットワーク・データを分析することによりネットワーク・ヘルス・ステートを決定し、また決定されたネットワーク・ヘルス・ステートの関数として１つまたは複数のポリシー・アップデートを識別するプロセッサと、ネットワークにおいて１つまたは複数のポリシー・アップデートをパケット・ゲートウェイ（ＰＧＷ）ノードと少なくとも１つの非ＰＧＷノードとに普及させるトランシーバとを備える。１つまたは複数のポリシー・アップデートは、拡張型ＳＯＮにおけるネットワーク・トラフィック負荷をバランスさせるように、ＰＧＷノードと少なくとも１つの非ＰＧＷノードとにおいてローカルに強制される。
本発明の適用可能性についてのさらなる範囲は、下記で提供される詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、詳細な説明と特定の例とは、本発明の趣旨および範囲の内部の様々な変更と修正とが、当業者には明らかになるので、本発明の好ましい実施形態を示しながら、例証としてのみ与えられることを理解すべきである。
本革新は、構造、構成、およびデバイスの様々な部分の組合せ、ならびに方法のステップの形で存在しており、それによって企図される目的は、以下でより十分に説明され、特許請求の範囲において特に指摘され、また添付図面の中で例証されるように達成される。
プロセッサ、メモリ、およびトランシーバを有するポリシーおよび課金ルールの機能（ＰＣＲＦ）モジュールを備えるロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）エンド・ツー・エンド（Ｅ２Ｅ）ネットワークを示す図である。 ネットワークからＰＣＲＦモジュールへの矢印によって示されるように、ネットワーク（例えばＬＴＥネットワーク、ＣＤＭＡネットワーク、ＷＣＤＭＡネットワークなど）内のすべてのコンポーネントからフィードバックが収集または提供され、ＰＣＲＦモジュールにルーティングされるネットワーク・アーキテクチャを示す図である。 ＰＣＲＦがカスタマイズされたポリシーを非ＰＧＷノードに伝えることを可能にするネットワーク状態の検知および測定に基づいて、ネットワーク内でｅＮＢおよびＭＭＥにユーザ・ポリシー情報とネットワーク・ポリシー情報とを動的に配布するネットワーク・アーキテクチャを示す図である。 本明細書において説明される様々な機能を実行する、メモリに記憶され、プロセッサによって実行される複数のモジュールを含めて、ＰＣＲＦをさらに詳細に示す図である。 本明細書において説明される様々な態様に従って、非ＰＧＷネットワーク・ノードにおけるローカルな強制のための、ネットワークについての自動化されたポリシー・アップデートを生成する方法を示す図である。
次に、特許請求の範囲の主題を限定するためではなく、例示的な実施形態を示すためだけに表されている図面を参照すると、図１は、現在説明される実施形態が組み込まれ得るシステムについての図を提供している。全体的に示されるように、図１は、プロセッサ１４と、メモリ１６（すなわち、ストレージ媒体）と、トランシーバ１８とを有するポリシーおよび課金ルールの機能（ＰＣＲＦ）モジュール１２を備えるロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）エンド・ツー・エンド（Ｅ２Ｅ）ネットワーク１０を示している。本明細書において説明されるシステムおよび方法は、ｅＮＢを使用するＬＴＥネットワークに関連しているが、ネットワークは、ＣＤＭＡネットワークまたはＷＣＤＭＡネットワークとすることもできることが理解されるよう。
本明細書において使用される場合、「モジュール」は、本明細書において説明される様々な機能、方法、ルーチン、プログラムなどを実行するための、その上に常駐するハードウェアおよび／またはソフトウェア（例えば、メモリ１６に記憶され、またプロセッサ１４によって実行されるなどのコンピュータ実行可能命令、ルーチン、プログラム、アルゴリズムなど）を示すものである。「メモリ」または「ストレージ媒体」は、それだけには限定されないが、リード・オンリー・メモリ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）（ＲＡＭ）、磁気ＲＡＭ、コア・メモリ、磁気ディスク・ストレージ媒体、光学式ストレージ媒体、フラッシュ・メモリ・デバイス、および／または情報を記憶するための他の適切な任意の機械読取り可能媒体を含めて、データを記憶するための１つまたは複数のデバイスを含むことができる。１つまたは複数の本明細書において説明される実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはそれらの任意の組合せによって実装されてもよく、またメモリ１６など、マシン読取り可能媒体またはコンピュータ読取り可能媒体の形で記憶され、またプロセッサ１４によって実行されてもよい。
ＰＣＲＦ１２モジュールは、ネットワーク・コンポーネントと、ユーザ・デバイスとについてのポリシー情報を記憶するホーム加入者サーバまたはデータベース２０に通信可能に結合される。ＰＣＲＦモジュールはまた、ネットワーク・トラフィック制御に関してＰＣＲＦモジュールによって行われるポリシー決定を強制するパケット・ゲートウェイ（ＰＧＷ）モジュール２２に通信可能に結合される。ポリシー決定についての強制は、ＰＧＷモジュール２２の上に常駐するポリシーおよび課金の強制機能（ｐｏｌｉｃｙ ａｎｄ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）（ＰＣＥＦ）モジュール２４によって実行される。ＰＧＥモジュール２２は、それを介して情報を通信するために、インターネット２６などのネットワークにさらに結合される。
ＨＳＳモジュール２０は、モビリティ管理エンティティ（ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）（ＭＭＥ）モジュール２８に通信可能に結合され、このモビリティ管理エンティティ・モジュールは、ＬＴＥネットワーク１０のための制御ノードである。ＭＭＥ２８は、サービング・ゲートウェイ（ＳＷＧ）３０、第１の進化型ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システムの地上波無線アクセス・ネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）ノードＢ（ｅＮＢ）３２、およびＮ番目のｅＮＢ３４のそれぞれに結合され、制御信号を送信する（図１に破線で示される）。ネットワーク通信データ・トラフィック（図１においてノードの間の実線によって示される）は、ｅＮＢ３２、３４と、ＳＧＷ３０と、ＰＧＷ２２と、インターネット２６との間で通信される。ユーザ装置（ｕｓｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）（ＵＥ）３６は、ｅＮＢ３２とワイヤレスに通信するように示される。しかしながら、図１は、１つのＵＥと、２つのｅＮＢとを示しているが、任意の数のＵＥとｅＮＢとがネットワーク１０に結合されてもよく、また各ＵＥが様々な実施形態に従って１つまたは複数のｅＮＢと通信できることが理解されよう。本明細書において説明されるように、ＵＥは、ワイヤレス通信ネットワークにおけるワイヤレス・リソースのリモート・ユーザを示しており、また本明細書では、端末、モバイル・ユニット、移動局、モバイル・ユーザ、アクセス端末（ａｃｃｅｓｓ ｔｅｒｍｉｎａｌ）（ＡＴ）、加入者、リモート局、アクセス端末、レシーバ、セル電話、スマートフォン、ラップトップまたは他の通信デバイスなどと称されることがある。
ＭＭＥ２８は、再送を含めて、アイドル・モードのＵＥの追跡およびページング手順を行う役割を担う。それは、ベアラのアクティブ化／非アクティブ化プロセスにおいて必要とされ、またＵＥが、最初にネットワーク１０にアタッチするときに、またコア・ネットワーク・ノード再配置を伴うＬＴＥ内のハンドオーバー（例えば、ｅＢＮ−１から別のｅＮＢへの）の時に、ＵＥについてのＳＧＷを選択する役割も担う。ＭＭＥはまた、ユーザを（例えば、ＨＳＳと対話することにより）認証する役割も担う。非アクセス階層（Ｎｏｎ−ａｃｃｅｓｓ ｓｔｒａｔｕｍ）（ＮＡＳ）信号は、ＭＭＥで終端しており、このＭＭＥはまた、ＵＥに対する一時的なアイデンティティの生成と割付けとを行う役割も担う。ＭＭＥは、サービス・プロバイダの公衆地上モバイル・ネットワーク（ｐｕｂｌｉｃ ｌａｎｄ ｍｏｂｉｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＰＬＭＮ）を使用するためにＵＥについての認可をチェックし、またＵＥローミング制約条件を強制する。ＭＭＥは、ＮＡＳ信号についての暗号化／完全性の保護のための、ネットワークにおける終端点であり、またセキュリティ・キー管理を取り扱う。ＭＭＥはまた、Ｓ３インターフェースが、サービングＧＰＲＳサポート・ノードＳＧＳＮ（図示せず）からＭＭＥにおいて終端している、ＬＴＥネットワークと、２Ｇ／３Ｇアクセス・ネットワークとの間のモビリティについての制御プレーン機能を提供する。ＭＭＥはまた、ローミングするＵＥについてのＨＳＳに向かってのＳ６ａインターフェースを終端させる。
ＳＧＷ３０は、ｅＮＢ間のハンドオーバー中にユーザ・プレーンについてのモビリティ・アンカーとしての機能を果たしながら、また同様にＬＴＥネットワーク１０と、他の３ＧＰＰ技術との間のモビリティ・アンカーとしての機能を果たしながら（例えば、２Ｇ／３Ｇシステムと、ＰＧＷ２２との間でＳ４インターフェースを終端させ、またトラフィックを中継しながら）ｅＮＢを経由してＥＵから受信されるユーザ・データ・パケットをルーティングし、また転送する。アイドル状態のＵＥでは、ＳＧＷ３０は、ダウンリンク・データ・パスを終端させ、またダウンリンク・データがＵＥのために到達するときにページングをトリガする。さらに、ＳＧＷ３０は、ネットワークの内部ルーティング情報と、ＩＰベアラ・サービスについてのパラメータとを含めてＵＥコンテキストを管理し、また記憶する。
ＰＧＷ２２は、ＵＥ３６のトラフィックの出口および入口の点であることにより、ＵＥ３６から外部パケット・データ・ネットワーク（ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）（ＰＤＮ）への接続性を提供する。ＵＥ３６は、複数のＰＤＮにアクセスするための複数のＰＧＷとの同時接続性を有することができる。ＰＧＷ２２は、ポリシー強制（ＰＣＥＦモジュール２４を経由した）と、各ユーザごとのパケット・フィルタリングと、課金サポートと、合法的な傍受と、パケット・スクリーニングとを実行する。さらに、ＰＧＷは、３ＧＰＰ技術と、ＷｉＭＡＸや３ＧＰＰ２（ＣＤＭＡ １ＸおよびＥｖＤＯ）などの非３ＧＰＰ技術との間のモビリティについてのアンカーとしての機能を果たす。
ＰＣＲＦ１２は、リアルタイムにネットワーク１０についてのポリシー・ルールを決定する。一実施形態においては、ＰＣＲＦは、ネットワーク・コアにおいて動作し、また加入者データベース（例えば、ＨＳＳに記憶される）と、課金システムなど、他の専門分野に特化された機能とにアクセスするソフトウェア・コンポーネント（コンピュータ読取り可能媒体の上に記憶される）である。ＰＣＲＦ１２は、ネットワークへの情報およびネットワークからの情報と、オペレーション・サポート・システム（ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｙｓｔｅｍｓ）と、他のソース（ポータルなど）とをリアルタイムに集約し、ネットワークの上でアクティブな各加入者ごとに、ルールの作成をサポートし、またインテリジェントなポリシーの決定を自動的に行う。これは、ネットワークが、複数のサービス、サービス品質（ＱｏＳ）レベル、課金ルールなどを提供する場合に、特に有利である。
図２は、ネットワークからＰＣＲＦモジュール１２への矢印によって示されるように、ネットワーク５２（例えば、ＬＴＥネットワーク、ＣＤＭＡネットワーク、ＷＣＤＭＡネットワークなど）内のすべてのコンポーネントからフィードバックが収集または提供され、ＰＣＲＦモジュール１２にルーティングされるネットワーク・アーキテクチャ５０を示している。図２は、したがって、拡張型自己組織化ネットワーク（拡張型ＳＯＮ）５２におけるネットワーク最適化のための閉ループ・フィードバック・システムを表現するものである。ＰＣＲＦモジュール１２は、プロセッサ１４と、メモリ１６と、トランシーバ１８とを備え、このトランシーバは、ネットワーク・フィードバックを受信する。ＰＣＲＦモジュールは、ＨＳＳ２０と、ＰＧＷ２２とに通信可能に結合され、このＰＧＷは、ＰＣＥＦモジュール２４を備え、またさらにインターネット２６に通信可能に結合される。ＨＳＳ２０は、ＭＭＥモジュール２８に通信可能に結合され、このＭＭＥモジュールは、次には、ＳＧＷモジュール３０とｅＮＢ３２、３４とに通信可能に結合される。ＵＥ３６は、ｅＮＢ−１ ３２にワイヤレスに結合され、またＳＧＷ３０は、さらに、ＰＧＥモジュール２２に通信可能に結合される。
図２は、したがって、拡張型自己組織化ネットワーク（拡張型ＳＯＮ）５２におけるネットワーク最適化のための閉ループ・フィードバック・システムを表現するものである。拡張型ＳＯＮは、ほぼリアルタイムのネットワーク測定値が測定され、ＰＣＲＦ１２に対して送信されることを可能にしており、このＰＣＲＦは、次いで１つまたは複数のデータ伝送フローのＱｏＳパラメータを変更すべきかどうかを決定する。既存の３ＧＰＰ ＰＣＣアーキテクチャに準拠して、ポリシー決定ポイント（ＰＣＲＦ）からのこの情報は、次いで、ＰＧＷ（ポリシー強制ポイント）に対して伝えられ、このＰＧＷは、次いでネットワークを通して進むフローに作用する。これにより、１つまたは複数のユーザ・フローを変更するための、ほぼリアルタイムのフィードバックが可能となる。
したがって、ネットワーク５２は、閉ループの最適化されたネットワークであり、ここではあらゆるエンティティが、ポリシー情報に基づいて自律的に決定を行う。拡張型ＳＯＮネットワークは、モニタリング情報を使用して、ネットワークのステート（例えば、混雑状態、使用可能な帯域幅、サービス品質、全般的ヘルスなど）を評価し、それをＰＣＲＦに対して伝えるのを助け、このＰＣＲＦは、次いで、コール・アドミッション制御が負荷バランシングを達成するためのそのポリシー入力情報を必要とする基地局とＭＭＥとに対して、特定のネットワーク・ステートの状態のために必要とされる関連のあるポリシー情報を配信する。これは、次には、ＰＣＲＦが、ある種のネットワーク・ステートに基づいて１つのキャリアから別のキャリアへと特定のユーザのトラフィックを負荷バランスさせるために、ｅＮＢのサブセットに対してポリシー情報を伝えることを可能にする。ＷＣＤＭＡにおいては、ポリシー情報は、ＲＮＣとＮＢとに配信される。ＣＤＭＡにおいては、ポリシー情報は、ＲＮＣと基地局とに配布される。
図３は、ＰＣＲＦ１２が、カスタマイズされたポリシーを非ＰＧＷノードへと伝えることを可能にするネットワーク状態の検知および測定に基づいて、ネットワークにおいてｅＮＢとＭＭＥとに対して（または、様々な実施形態に従って、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）ネットワークにおいては、ノードＢ（ＮＢ）と、無線ネットワーク制御装置（ｒａｄｉｏ ｎｅｔｗｏｒｋ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）（ＲＮＣ）と、サービングＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス（ｇｅｎｅｒａｌ ｐａｃｋｅｔ ｒａｄｉｏ ｓｅｒｖｉｃｅ））サポート・ノード（ＳＧＳＮ）とに対して、あるいは符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワークにおいては、基地局と、ＲＮＣと、パケット・データ・サービング・ノード（ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａ ｓｅｒｖｉｎｇ ｎｏｄｅｓ）（ＰＤＳＮ）とに対して）ユーザ・ポリシー情報とネットワーク・ポリシー情報とを動的に配布するネットワーク・アーキテクチャ１００を示すものである。ネットワーク・アーキテクチャ１００は、ＰＣＲＦモジュール１２を含んでおり、このＰＣＲＦモジュールは、プロセッサ１４と、メモリ１６と、トランシーバ１８とを備えており、このトランシーバは、ネットワーク（例えば、ＭＭＥ２８、ＳＧＷ３０、ｅＮＢ３２、３４、ＵＥ３６など）においてネットワーク・フィードバックを受信し、またＰＧＷと他の非ＰＧＷノードとに対してポリシー・アップデートを送信する。ＰＣＲＦモジュール１２は、ＨＳＳ２０とＰＧＷ２２とに通信可能に結合され、このＰＧＷは、ＰＣＥＦモジュール２４を備え、またさらにインターネット２６に通信可能に結合される。ＨＳＳ２０は、ＭＭＥモジュール２８に通信可能に結合され、このＭＭＥモジュールは、次には、ＳＧＷモジュール３０とｅＮＢ３２、３４とに通信可能に結合される。ＵＥ３６は、ｅＮＢ−１ ３２にワイヤレスに結合され、またＳＧＷ３０は、さらに、ＰＧＥモジュール２２に通信可能に結合される。
通信ネットワークにおける最適な負荷バランシングのためには、基地局（ｅＮＢ、ＮＢ、またはＢＴＳ）と他のネットワーク要素（例えば、ＬＴＥにおけるＭＭＥ、ＷＣＤＭＡネットワークにおけるＲＮＣおよびＳＧＳＮ、ＣＤＭＡネットワークにおけるＲＮＣおよびＰＤＳＮなど）とが、ほぼリアルタイムに、ネットワーク状態にそれらのポリシーを動的に適応させることができることが望ましい。例えば、これらのネットワーク要素は、ネットワークの中で測定されているネットワーク負荷とユーザ・トラフィックとに基づいて、所与のキャリアについての異なるコール・アドミッション制御ポリシーを設定することができるようにすべきである。アーキテクチャ１００は、ユーザ・ポリシーと、ネットワーク・ポリシーと、ネットワーク・ステートとに基づいて、キャリア間（ＬＴＥ、ＷＣＤＭＡ、またはＣＤＭＡの内部の）負荷バランシングおよび／またはＲＡＴ間（ＬＴＥと、ＷＣＤＭＡと、ＣＤＭＡとの間の）負荷バランシングについての動的ポリシー配布をサポートするメカニズムを提供する。これらのポリシーは、それに限定されないが、各キャリアの上の無線チャネル状態およびリソースの使用可能性、ユーザ・トラフィック・タイプ（ＱｏＳパラメータ）、データ・レートおよびモビリティ情報、ネットワーク・ローディング（ｎｅｔｗｏｒｋ ｌｏａｄｉｎｇ）などを含む。説明されたアプローチは、トラフィックが、すべての無線チャネル状態とキャリア負荷とについてすべてのキャリアを通して最適な利用を達成するために、異なるキャリアの間で負荷バランスされることを可能にする。
したがって、アーキテクチャ・フレームワーク１００は、ネットワーク状態のネットワーク規模の検知に基づいて、ＬＴＥ（図１〜３に示される）においてｅＮＢとＭＭＥとに対して、ＷＣＤＭＡネットワークにおいてＮＢと、ＲＮＣと、ＳＧＳＮとに対して、またＣＤＭＡにおいて基地局と、ＲＮＣと、ＰＤＳＮとに対して、ユーザ・ポリシー・アップデート情報およびネットワーク・ポリシー・アップデート情報を動的に配布し、それによって、ＰＣＲＦ１２が、カスタマイズされたポリシー・アップデート情報と負荷バランシングのしきい値を基地局にほぼリアルタイムに伝えることが可能になる。アーキテクチャ１００は、最適な負荷バランシングまたはオフロードされたトラフィック（ｏｆｆｌｏａｄｉｎｇ ｔｒａｆｆｉｃ）の場合に、２Ｇ／３ＧプラットフォームならびにＷｉＦｉに対して拡張可能である。ＬＴＥ／ＷＣＤＭネットワークは、現在、３ＧＰＰ ＰＣＣアーキテクチャに準拠して、ＰＣＲＦが、ユーザ・ポリシー情報およびネットワーク・ポリシー情報を記憶するエンティティである集中型ポリシー・インフラストラクチャをサポートする。
ネットワークが、より複雑な異種ネットワークへと進化するにつれて、基地局が、入ってくる動的負荷変化に基づいてＲＡＴ間負荷バランシングおよびキャリア間負荷バランシングを実現するコール・アドミッション制御を行うために必要とされるユーザ・ポリシー情報と、ネットワーク・ポリシー情報のサブセットとを有することが望ましい。したがって、ネットワーク・アーキテクチャ１００において、各ノード（基地局など）は、ネットワーク状態に基づいてほぼリアルタイムに、それに対して普及されるポリシー情報のサブセットを有する。このポリシー情報の例は、相対的なハンドオーバー・パラメータしきい値、コール・アドミッション制御パラメータなどを含む。
図３は、したがって、ＬＴＥネットワークに対しても適用されるような、拡張型ＳＯＮ−ベースの分散型ポリシー・アーキテクチャを示すものであるが、拡張型ＳＯＮの原理は、ＷＣＤＭＡとＣＤＭＡとを含めて、同様に２Ｇ／３Ｇネットワークにも適用される。ほぼリアルタイムのネットワーク測定値（例えば、ＷＮＧ、ＣｅｌｎｅｔＸＰなどを経由して収集される）は、ＰＣＲＦ１２によって分析され、ネットワーク・トポロジ情報や加入者ポリシーなど、持続性ネットワーク・データと、組み合わされ、また次いでＰＣＲＦからターゲットとされるノード（例えば、ｅＮＢ）へと特定のポリシー（ユーザしきい値およびネットワークしきい値）を識別し、ダウンロードするトリガとして使用される。リアルタイムに収集されるネットワーク測定値を使用して、様々なノードに対してどのようなポリシー情報を送信すべきかと、いつそれを送信すべきかを決定する。これにより、基地局は、次いでネットワークのステートに基づいて、キャリアおよび技術を通して（インテリジェントなコール・アドミッション制御を通して）最適な負荷バランシングの決定を行うことができるようになる。
一実施形態においては、アーキテクチャ１００は、ほぼリアルタイムの積極的な監視と、データ・シグネチャ分析とのために、複数のネットワーク要素を通して集約されたデータを収集するのを助け、１つまたは複数のワイヤレス・ネットワーク・ガーディアン・モジュール（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｇｕａｒｄｉａｎ ｍｏｄｕｌｅ）（ＷＮＧ９９００）、Ｃｅｌｎｅｔ Ｘｐｌｏｒｅｒモジュール、コール当たりの測定データ（ｐｅｒ−ｃａｌｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｄａｔａ）（ＰＣＭＤ）モジュールなどを含めて、エンド・ツー・エンド測定ツール１０２を含んでいる。これらのツールのおのおのは、ネットワークの異なるレイヤにおいて異なる時間スケールの上で異なる種類の情報を提供する。
図４は、本明細書において説明される様々な機能を実行する、メモリ１６に記憶され、プロセッサ１４によって実行される複数のモジュールを含めて、ＰＣＲＦ１２をさらに詳細に示すものである。ＰＣＲＦ１２は、トランシーバ１８を経由して、１つまたは複数の測定ツール（図３）からネットワーク測定データ１４０を受信しており、この測定ツールは、１つまたは複数のＷＮＧ９９００モジュール、Ｃｅｌｎｅｔ Ｘｐｌｏｒｅｒモジュール、ＰＣＭＤモジュールなどを含む。ネットワーク測定データ１４０は、メモリ１６に記憶され、またそれに限定されないが、１つまたは複数のネットワーク・ノード（例えば、先行する図面のＰＧＷ、ＳＧＷ、ＨＳＳ、ＭＭＥ、ｅＮＢ、および／またはＵＥ（単数または複数））、あるいはネットワークの中に存在し得る他の任意のネットワーク・ノードにおけるＱｏＳ情報１４２および／または混雑状態（帯域幅使用可能性）情報１４４を含むことができる。測定データ１４０はまた、ネットワークのヘルスまたはステータスの情報１４６を含むこともできる。さらに、ネットワーク測定データ１４０は、特定のネットワーク・ノードにおいて、または一般に、ネットワークのステートまたはヘルスを識別する際に有用になり得る他のネットワーク・ノード・パラメータ１４８を含むこともできる。
ネットワーク測定データ１４０は、ネットワーク・ヘルスを（例えば、混雑状態などを低減させることにより）有効に改善することになる、可能性のあるポリシー・アップデート候補を識別するネットワーク・トポロジ情報１５０（例えば、ノード・アイデンティティ、ロケーションなど）、および加入者ポリシー（例えば、ユーザ装置ポリシー）情報１５２と組み合わされる。加入者ポリシーまたはユーザ装置ポリシーは、例えば、サービスについての段階的レベルを含むことができ、それによって、最高レベルのサービスに加入するＵＥは、より低レベルのサービスに加入するＵＥよりも優先的な取り扱い（例えば、より多くの帯域幅または他のリソース）を受けることができる。
メモリ１６はまた、ユーザ装置ポリシー１６２、ネットワーク・ノード・ポリシー１６４、基地局ポリシー１６６などについてのポリシー調整命令を含むポリシー調整モジュール１６０（例えば、１組のコンピュータ実行可能命令など）を記憶する。
ユーザ・ポリシーの例には、それに限定されないが、ある種の基地局（例えば、小型カバレッジ・セル）に低モビリティ・ユーザを割り当て、またある種の他の基地局（例えば、マクロ・セルまたは大型カバレッジ・セル）に高モビリティ・ユーザを割り当てるポリシーと、ある種の基地局（例えば、小型セル）またはある種の無線アクセス技術（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（ＲＡＴ）に高データ・レート・ユーザを割り当て、またある種の他の基地局（例えば、マクロ・セル）またはある種の他のＲＡＴに低データ・レート・ユーザを割り当てるポリシーと、地理的ロケーション（例えば、大都市圏、田舎など）、時間帯（例えば、ラッシュ時間帯、昼食時間帯、早朝など）に応じて上記についての異なるしきい値を設定するポリシーなどとが含まれ得る。
ＱｏＳポリシーの例には、それに限定されないが、無線混雑状態レベルおよび移送混雑状態レベルに応じてある種の基地局（例えば、小型セル）に低ＱｏＳユーザ（例えば、特定のＬＴＥ ＱＣＩまたはＷＣＤＭＡのサービス等級など）を割り当てるための、またある種の他の基地局（例えば、マクロ・セル）に高ＱｏＳユーザを割り当てるためのポリシー、キャリアおよび無線アクセス技術を通して、異なるサービスおよびＱｏＳレベルをユーザに配布するためのポリシーなどが含まれ得る。
ネットワーク・ポリシーの例には、それに限定されないが、スポーツ・イベント、コンサート、ユーザの他の大規模な集まりなど、ある種のイベント中に、所与の地理的ロケーションにおいて所定の数のＭｂｐｓに最善努力ユーザについての最大ビット・レートを制限するためのポリシー、特定の時刻に（例えば、ラッシュ時間帯のトラフィック中など）しきい値（例えば、トリガすべき時刻、履歴値、Ｑｏｆｆｓｅｔなど）を特定の値に設定するためのポリシーなどが含まれ得る。
ＣＡＣポリシーの例には、それに限定されないが、ユーザをセルの中に入場させることを承認するための特定のしきい値を変更するためのポリシーが含まれ得る。例えば、ＬＴＥについてのしきい値には、ｅＮＢの上のＵＥの数、およびセルの上のＵＥの数と、ｅＮＢの上のベアラの数、およびセルの上のベアラの数と、セルの上のダウンリンク／アップリンク（ＤＬ／ＵＬ）ＰＲＢ（物理的リソース・ブロック（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｂｌｏｃｋｓ））の使用量などが含まれ得る。
本明細書では「ネットワーク・ステート」は、パケット損失、遅延、ジッタなどによって測定されるような、ネットワークの中の様々なリンクおよびノードの内部の混雑状態に関連するパラメータを含む。
プロセッサ１４は、ポリシー調整アルゴリズム（単数または複数）１６０を実行し、また１つまたは複数のノードについてのポリシー・アップデートを生成し、これらのノードは、図１〜３に関して説明されるように、ＰＧＷモジュール、または非ＰＧＷノード（例えば、ＭＭＥ、ＳＧＷ、ｅＮＢ、ＵＥ（単数または複数）など）とすることができる。トランシーバは、各ネットワーク・ノードにおけるローカルな強制のために、１つまたは複数の非ＰＧＷノードに対して、またオプションとしてはＰＧＷノードに対して、ポリシー・アップデート情報を送信する。さらに、ネットワーク測定データ１４０が、アップデートが、１つまたは複数のノードにおいて必要でない（例えば、帯域幅使用可能性、ＱｏＳなどが、受け入れることができる）ことを示す場合、そのときにはアップデートは、アップデートを必要としないノードに対して送信される必要はない。デフォルト・ポリシー・アップデート・ルール１７０を使用して、（例えば、高混雑状態などに起因して）アップデートを必要としているノードだけをアップデートすることができる。別の実施形態においては、デフォルト・ポリシー・アップデート・ルールは、定期的にすべてのノードをアップデートすべきルールを含んでおり、そこでは、アップデートを必要としていないノードは、そのようなノードにおいてそのままのステータスを維持する（ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ｑｕｏ）ために最新の以前のポリシー・アップデートと整合したポリシー命令を受信する。
一例によれば、また図３および４を参照すると、ＵＥは、フットボール・ゲーム中におけるフットボール・スタジアムなどの高ネットワーク・トラフィック・エリアにあってもよい。スタジアムの地理的ロケーションをサーブするｅＮＢは、そのサービス・エリアにおけるＵＥの数によって圧倒されてしまう可能性があり、またネットワーク測定データ１４０は、ｅＮＢが、高レベルの混雑状態を経験していることをＰＣＲＦモジュール１２に対して示すことになる。そのようなシナリオにおいては、プロセッサは、データ・サービス（例えば、インターネット・ブラウジング、ストリーミング・データ・ビデオなど）を除外しながら、混雑状態にあるｅＮＢが、そのＵＥのために音声データおよびＳＭＳデータの伝送を可能にするポリシー・アップデートを生成する。関連した例においては、混雑状態にあるｅＮＢのサービス・セルの中のＵＥが、様々なレベルのサービス（例えば、シルバー、ゴールド、およびプラチナのサービス・パッケージなど）に加入する場合に、ポリシー・アップデートは、プラチナＵＥが、すべてのタイプのデータを送信および受信することを可能にすることができるが、ゴールドＵＳは、音声データおよびテキスト・データだけに限定され、またシルバーＵＥは、テキスト・データだけを送信することが許可される。どのような場合にも、ポリシー・アップデートは、ＰＧＷモジュールにおいてだけでなく、混雑状態にあるｅＮＢにおいてローカルに強制される。
別の例においては、高速道路が通っている領域をサーブするｅＮＢは、ｅＮＢサービス・セクタを通過するＵＥが、ゆっくり移動しているときに、ラッシュ時間帯中における高レベルの混雑状態を経験する可能性がある。従来のアプローチの下では、オペレータは、ラッシュ時間帯中に毎日、ｅＮＢについてのネットワーク・ポリシーを手動で調整する必要があることになる。ローカル・ノード強制を用いた本明細書において説明された自動化されたポリシー・アップデート・アプローチを使用して、プロセッサは、ｅＮＢにおいてネットワークの混雑状態を検出し、ポリシー・アップデートを生成し、またそれがローカルに強制される混雑状態にあるノードに対してアップデートを送信する。ひとたびトラフィックが減らされ、またｅＮＢが、もはや混雑状態でなくなった後に、プロセッサは、測定されたネットワーク・データを経由して減らされた混雑状態を検出し、また新しいポリシー・アップデートをｅＮＢに対して送信して、追加のリソースが、そのサービス・セクタにおいてＵＥのために展開されることを可能にする。
図５は、本明細書において説明される様々な態様に従って、非ＰＧＷネットワーク・ノードにおけるローカルな強制のための、ネットワークについての自動化されたポリシー・アップデートを生成する方法を示すものである。２００において、ネットワーク測定データが、ネットワークにおける各ノードに関連する１つまたは複数のパラメータのステータスに関して収集される。パラメータは、混雑状態、帯域幅使用可能性、サービス品質、ＵＥモビリティ（例えば、基地局によってサーブされるＵＥが、静止しているか、または移動しているか）などを含むことができる。ネットワーク測定データは、例えば、ＷＮＧモジュール、Ｃｅｌｎｅｔ Ｘｐｌｏｒｅｒモジュール、ＰＣＭＤモジュールなどのうちの１つまたは複数のものを使用して収集される。２０２において、ネットワーク測定データは、ネットワーク・ヘルスを決定するように分析される。２０４において、ＵＥポリシー、ネットワーク・ポリシー、ＱｏＳポリシーなどについてのポリシー・アップデートは、ネットワーク測定データの分析中に行われるネットワーク・ヘルスの決定に応じて生成される（またはあらかじめ生成されたポリシーを記憶するルックアップ・テーブルから識別される）。２０６において、ポリシー・アップデートは、ローカル・ポリシーの強制のために、ネットワークにおいて、パケット・ゲートウェイ（ＰＧＷ）モジュールへと、また１つまたは複数の非ＰＧＷノード（例えば、ＭＭＥ、ＳＧＷ、基地局など）へと普及させられる。２０８において、普及されるポリシーは、全般的なネットワーク・ヘルス・ステータスを改善するように、ＰＧＷノードと、非ＰＧＷノードとにおいてローカルに強制される。
上述の図と、関連した説明とに関して、「プロセッサ」としてラベル付けされた任意の機能ブロックを含めて、図の中において示される様々な要素についての機能は、専用のハードウェア、ならびに適切なソフトウェアと関連づけてソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用を通して提供され得ることが、理解されるであろう。プロセッサによって提供されるときに、それらの機能は、単一の専用のプロセッサによって、単一の共用のプロセッサによって、またはそれらのうちのいくつかが共用され得る複数の個別のプロセッサによって、提供される可能性がある。さらに、「プロセッサ」または「制御装置」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアだけを排他的に意味するように解釈されるべきではなく、またそれに限定されないが、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）（ＤＳＰ）のハードウェアと、ネットワーク・プロセッサと、特定用途向け集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）（ＡＳＩＣ）と、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）（ＦＰＧＡ）と、ソフトウェアを記憶するためのリード・オンリー・メモリ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）（ＲＯＭ）と、ランダム・アクセス・メモリ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）（ＲＡＭ）と、不揮発性ストレージとを暗黙的に含み得る。他のハードウェア、従来のおよび／またはカスタムのハードウェアも含まれ得る。同様に、図の中に示される任意のスイッチは、概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラム・ロジックのオペレーションを通して、専用のロジックを通して、プログラム制御と専用のロジックと対話することによって、または手動によってさえも実行される可能性があり、特定の技法は、文脈からより具体的に理解されるように、実装者によって選択可能である。
本明細書における任意のブロック図は、説明された実施形態の原理を実施する実例となる回路の概念図を表すことが、当業者によってさらに理解されるであろう。同様に、任意のフロー・チャートと、流れ図と、状態遷移図と、擬似コードなどとは、コンピュータ読取り可能媒体の形で実質的に表され、またそのようにしてコンピュータまたはプロセッサにより、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているか否かにかかわらず、実行され得る様々なプロセスを表すことが、理解されるであろう。
上記の説明は、単に本発明の特定の実施形態についての開示を提供しているにすぎず、それと同じであることを限定する目的については意図されてはいない。したがって、本発明は、上記で説明された実施形態だけに限定されない。もっと正確に言えば、当業者なら、本発明の範囲内に含まれる代替的実施形態を思いつくことができることが認識されよう。

Claims (10)

  1. ワイヤレスの拡張型自己組織化ネットワーク（拡張型ＳＯＮ）においてネットワーク負荷バランシングのためのポリシーを自動的に調整し、またローカルに強制する方法であって、
    ネットワーク測定データを収集するステップと、
    ネットワーク・トポロジ情報に関連して、前記収集された測定ネットワーク・データを分析することによりネットワーク・ヘルス・ステートを決定するステップと、
    前記決定されたネットワーク・ヘルス・ステートの関数として１つまたは複数のポリシー・アップデートを識別するステップと、
    前記ネットワークにおいてパケット・ゲートウェイ（ＰＧＷ）ノードと、少なくとも１つの非ＰＧＷノードとに対して前記１つまたは複数のポリシー・アップデートを普及させるステップと、
    前記ＰＧＷノードと前記少なくとも１つの非ＰＧＷノードとにおける前記１つまたは複数のポリシー・アップデートを前記拡張型ＳＯＮにおいてネットワーク・トラフィック負荷をバランスさせるようにローカルに強制するステップと
    を備える方法。
  2. 前記のワイヤレスの拡張型ＳＯＮネットワークは、ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）ネットワークである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記少なくとも１つの非ＰＧＷノードは、
    モビリティ管理エンティティ（ＭＭＥ）モジュールと、
    サービング・ゲートウェイ（ＳＧＷ）モジュールと、
    進化型ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システムの地上波無線アクセス・ネットワーク（Ｅ−ＵＴＲＡＮ）ノードＢ（ｅＮＢ）と
    のうちの１つまたは複数のものである、請求項２に記載の方法。
  4. 前記のワイヤレスの拡張型ＳＯＮネットワークは、広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）ネットワークである、請求項１に記載の方法。
  5. 前記少なくとも１つの非ＰＧＷノードは、
    無線ネットワーク制御装置モジュールと、
    サービング汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）サポート・ノード（ＳＧＳＮ）モジュールと、
    ノードＢ（ＮＢ）と
    のうちの１つまたは複数のものである、請求項４に記載の方法。
  6. 前記のワイヤレスの拡張型ＳＯＮネットワークは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）ネットワークである、請求項１に記載の方法。
  7. 前記少なくとも１つの非ＰＧＷノードは、
    無線ネットワーク制御装置モジュールと、
    パケット・データ・サービング・ノード（ＰＤＳＮ）モジュールと、
    ノードＢ（ＮＢ）と
    のうちの１つまたは複数のものである、請求項６に記載の方法。
  8. 前記ネットワーク測定データは、
    ワイヤレス・ネットワーク・ガーディアン（ＷＮＧ）モジュールと、
    Ｃｅｌｎｅｔ Ｘｐｌｏｒｅｒモジュールと、
    コール当たりの測定データ（ＰＣＭＤ）モジュールと
    のうちの少なくとも１つによって収集される、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
  9. 前記少なくとも１つのポリシーは、
    所与の期間にわたって所与の地理的ロケーションにおいてユーザのビット・レートを所定の最大ビット・レートに制限するネットワーク・ポリシーと、
    ユーザ・ポリシーと
    のうちの少なくとも一方であり、前記ユーザ・ポリシーは、
    小型カバレッジ・セルに低モビリティ・ユーザを割り当て、また大型カバレッジ・セルに高モビリティ・ユーザを割り当てるポリシーと、
    小型カバレッジ・セルに高データ・レート・ユーザを割り当て、また大型カバレッジ・セルに低データ・レート・ユーザを割り当てるポリシーと
    のうちの少なくとも一方を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法を実行するための、ストレージ媒体の上に記憶されるコンピュータ実行可能命令を実行するように構成されたプロセッサ。
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