JP5727091B2 - インテリジェントな輻輳存在通知サービス - Google Patents

Description

本明細書に開示する様々な例示的実施形態は、一般に、通信ネットワークにおける輻輳に関する。

移動体通信ネットワーク内において、種々の種類のアプリケーションへの需要が高まるのに伴い、サービスプロバイダは、この拡張された機能性を確実に提供するために、自社のシステムを常時アップグレードしなければならない。この機能性の向上は、ユーザ数の増加と相まって、基地局の輻輳を招く。

移動体通信システムにおいて、ユーザ機器（ＵＥ）は、それ自体が接続されている基地局が輻輳しているかどうかを判断する能力に限りがある。ＵＥは、利用可能なスループット能力を算定することが可能だが、このスループット能力は、様々な要因、たとえば、ＵＥにとって既知ではないことが考えられない、基地局までの距離または基地局アンテナ利得により、変動し得る。したがって、ＵＥに輻輳情報を提供して、ＵＥによる別の基地局もしくはネットワークへの切り替えか、またはそれ以外の場合、その挙動の変更を可能にすることが望ましいであろう。

基地局輻輳の特定と、この輻輳をＵＥに通知するための方法とが目下必要とされていることに鑑みて、様々な例示的実施形態の概略を提示する。以下の概要では何らかの簡略化および省略が行われ得るが、これは、様々な例示的実施形態の幾つかの実施態様にスポットを当てて紹介することを意図しており、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。後の章では、当業者による本発明の概念の製作および使用を十分に可能にする、好ましい例示的実施形態の詳細な説明を引き続き行う。

様々な例示的実施形態は、ネットワークプラットフォームにより実施される方法に関し、この方法は：ユーザ機器に関するサービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤを受信するステップと、輻輳警告イベントメッセージを受信するステップと、輻輳した基地局の上のユーザ機器を特定するステップと、輻輳した基地局の上のユーザ機器に通知するステップとを含む。

さらに別の例示的実施形態は、無線通信システムのための輻輳通知システムに関し、この輻輳通知システムは：輻輳警告イベントメッセージを生成するネットワーク輻輳監視要素と、ネットワーク輻輳監視要素から輻輳警告イベントメッセージを受信して、ユーザ機器に関するサービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤを受信する、ネットワークプラットフォームとを含み、ネットワークプラットフォームが、輻輳メッセージをユーザ機器に送信するように構成される。

さらに別の例示的実施形態は、ユーザ機器に関する基地局輻輳を管理するための命令で符号化された機械可読記憶媒体に関し、この機械可読記憶媒体は：ユーザ機器に関するサービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤに関する命令と、輻輳警告イベントメッセージを受信するための命令と、輻輳した基地局の上のユーザ機器を特定するための命令と、輻輳した基地局の上のユーザ機器に通知するための命令とを含む。

様々な実施形態は、輻輳警告イベントメッセージが、輻輳レベルインジケータを含むようにさらに構成され得る。

様々な実施形態は、ユーザ機器に通知するステップが、輻輳レベルインジケータを含むようにさらに構成され得る。

様々な実施形態は、輻輳した基地局に隣接する利用可能な基地局を特定するステップをさらに含み得る。

様々な実施形態は、ユーザ機器に通知するステップが、隣接する利用可能な基地局のリストを含むメッセージをユーザ機器に送信するステップを含むようにさらに構成され得る。

様々な実施形態は、隣接する利用可能な基地局のリストが、利用可能な基地局に関する輻輳情報を含むようにさらに構成され得る。

様々な実施形態は、データベース内に、ユーザ機器に関するサービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤを格納するステップをさらに含み得る。

様々な例示的実施形態をより良く理解するために、以下の添付の図面を参照する。

様々なデータサービスを提供するための例示的なサービス利用者ネットワークを示す図である。 ユーザ機器に基地局輻輳を通知するための例示的な方法を示す図である。

次に、同じ番号が同じ構成要素またはステップを指す図面を参照して、様々な例示的実施形態の広い実施態様を開示する。

図１は、様々なデータサービスを提供するための例示的なサービス利用者ネットワーク１００を示す。例示的なサービス利用者ネットワーク１００は、通信ネットワークか、または、様々なサービスへのアクセスを提供するための他のネットワークであり得る。例示的なサービス利用者ネットワーク１００は、ユーザ機器１１０、基地局１２０、隣接する基地局１２２、パケットコアネットワーク１３０、パケットデータネットワーク１４０、アプリケーションノード（ＡＮ）１５０、およびネットワーク輻輳監視要素１６０を含み得る。

ユーザ機器１１０は、エンドユーザにデータサービスを提供するために、パケットデータネットワーク１４０と通信する装置であり得る。このようなデータサービスには、たとえば、音声通信、テキストメッセージング、マルチメディアストリーミング、およびＩｎｔｅｒｎｅｔアクセスが含まれ得る。より具体的には、様々な例示的実施形態において、ユーザ機器１１０は、パーソナルもしくはラップトップコンピュータ、無線電子メール装置、携帯電話、テレビジョンセットトップボックス、または、パケットコアネットワーク１３０を介して他の装置と通信することのできる任意の他の装置である。

基地局１２０は、ユーザ機器１１０とパケットコアネットワーク１３０との間の通信を可能にする装置であり得る。たとえば、基地局１２０は、３ＧＰＰ規格で規定されるような進化型ｎｏｄｅＢ（ｅＮｏｄｅＢ）などの送受信基地局であり得る。基地局１２０は、ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥネットワーク、ＷＣＤＭＡ（登録商標）ネットワーク、３Ｇ１Ｘ／ＥＶ−ＤＯネットワーク、ＨＳＰＡ／ＨＳＰＡ＋ネットワーク、または別の無線通信ネットワークの一部であることも考えられる。そのため、基地局１２０は、電波などの第１の媒体を介してユーザ機器１１０と通信し、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）ケーブルなどの第２の媒体を介してパケットコアネットワーク１３０と通信する装置であり得る。基地局１２０は、パケットコアネットワーク１３０と直接通信するか、または、多くの中間ノード（図示せず）を介して通信することが考えられる。様々な実施形態では、ユーザ機器１１０に移動性を与えるために、多数の隣接する基地局１２２が存在し得る。

パケットコアネットワーク１３０は、ユーザ機器１１０にパケットデータネットワーク１４０へのゲートウェイアクセスを提供する、１台の装置であるか、または、複数の装置のネットワークであることが考えられる。パケットコアネットワーク１３０はさらに、サービス利用者に対し、提供されたデータサービスの使用に対する課金を行い、特定の体感品質（ＱｏＥ）基準を満たすよう徹底することが考えられる。そのため、パケットコアネットワーク１３０は、規格の中でも特に、３ＧＰＰ ＴＳ ２９．２１２、２９．２１３、２９．２１４、２３．４０１、および２３．４０２規格に従い、少なくとも部分的に構築され得る。パケットコアネットワーク１３０は、他の規格に従って付加的または代替的に構築されてもよい。それに応じて、パケットコアネットワーク１３０は、サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）１３２、パケットデータネットワークゲートウェイ（ＰＧＷ）１３４、ネットワークプラットフォーム１３６、およびサービス利用データベース（ＳＤＢ）１３８を含み得る。

サービングゲートウェイ（ＳＧＷ）１３２は、パケットコアネットワーク１３０へのゲートウェイアクセスを提供する装置であり得る。ＳＧＷ１３２は、ユーザ機器１１０により送信されたパケットを受信する、パケットコアネットワーク１３０内の最初の装置であり得る。ＳＧＷ１３２は、このようなパケットをＰＧＷ１３４に向けて転送し得る。ＳＧＷ１３２は、たとえば、基地局１２０、１２２などの多数の基地局間でユーザ機器１１０の移動性を管理したり、供給されている各フローに対して特定のサービス品質（ＱｏＳ）特性を強化するなどの、多くの機能を実施し得る。プロキシモバイルＩＰ規格を実装したものなどの様々な実装例において、ＳＧＷ１３２は、ベアラバインディングおよびイベント報告機能（Ｂｅａｒｅｒ Ｂｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｅｖｅｎｔ Ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＢＢＥＲＦ）を含み得る。様々な例示的実施形態において、パケットコアネットワーク１３０は、多数のＳＧＷ（図示せず）を含み得、各ＳＧＷは、多数の基地局（図示せず）と通信し得る。

パケットデータネットワークゲートウェイ（ＰＧＷ）１３４は、パケットデータネットワーク１４０へのゲートウェイアクセスを提供する装置であり得る。ＰＧＷ１３４は、ＳＧＷ１３２を介して、パケットデータネットワーク１４０に向けてユーザ機器１１０により送信されたパケットを受信する、パケットコアネットワーク１３０内の最後の装置であり得る。ＰＧＷ１３４は、たとえばパケットフィルタリング、ディープパケットインスペクション、およびサービス利用者課金サポートなどの、多くの付加的機能を含み得る。ＰＧＷ１３４は、未知のアプリケーションサービスに対するリソース割り当てを要求する役割を負うことも考えられる。

ネットワークプラットフォーム１３６は、アプリケーションサービスを求める要求を受信し、パケットコアネットワーク１３０の動作に関する規則およびポリシーを生成する装置であり得る。ネットワークプラットフォーム１３６は、ＳＧＷ１３２およびＰＧＷ１３４と通信することも考えられる。ネットワークプラットフォーム１３６は、基地局輻輳情報を受信することも考えられる。ネットワークプラットフォーム１３６は、ポリシーおよび課金規則ノード（ＰＣＲＮ）であるか、またはＰＣＲＮを含むことが考えられる。

サービス利用データベース（ＳＤＢ）１３８は、サービス利用者ネットワーク１００のサービス利用者に関する情報を格納する装置であり得る。そのため、ＳＤＢ１３８は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリ装置などの機械可読記憶媒体、および／または同様の記憶媒体を含み得る。ＳＤＢ１３８は、ネットワークプラットフォーム１３６の構成要素であるか、または、パケットコアネットワーク１３０内の独立したノードを構成することが考えられる。ＳＤＢ１３８により格納されたデータは、各サービス利用者の識別子、関連する基地局に関するＩＤ、ならびに、帯域幅の限界、課金パラメータ、およびサービス利用者の優先度などの、各サービス利用者に関するサービス利用情報の指標を含み得る。

パケットデータネットワーク１４０は、ユーザ機器１１０と、パケットデータネットワーク１４０に接続された、ＡＮ１５０などの他の装置との間にデータ通信を提供するための任意のネットワークであり得る。パケットデータネットワーク１４０は、当該パケットデータネットワーク１４０と通信する様々なユーザ装置に対し、たとえば電話および／またはインターネットサービスをさらに提供し得る。

アプリケーションノード（ＡＮ）１５０は、ユーザ機器１１０に既知のアプリケーションサービスを提供する装置であり得る。そのため、ＡＮ１５０は、たとえば、ビデオストリーミングまたは音声通信サービスをユーザ機器１１０に提供するサーバまたは他の装置であり得る。ＡＮ１５０はさらに、パケットコアネットワーク１３０のネットワークプラットフォーム１３６と通信し得る。ＡＮ１５０がユーザ機器１１０に既知のアプリケーションサービスの提供を開始しようとするとき、ＡＮ１５０は、アプリケーション要求メッセージを生成して、ネットワークプラットフォーム１３６に対し、当該アプリケーションサービスにリソースが割り当てられるべきであることを通知し得る。このアプリケーション要求メッセージは、当該アプリケーションサービスを使用するサービス利用者の識別情報、および要求されたサービスを提供するために確立されなければならない特定のサービスデータフローの識別情報などの情報を含み得る。ＡＮ１５０は、このようなアプリケーション要求をプラットフォームネットワーク１３６に通信し得る。

ネットワーク輻輳監視要素１６０は、基地局１２０とユーザ機器１１０との間のエアインタフェース上で利用可能な容量などの、基地局１２０の利用量およびネットワーク容量を分析し得る。基地局１２０が予め定められたレベルの輻輳に達した場合、ネットワーク輻輳監視要素１６０は、ネットワークプラットフォーム１３６に輻輳警告イベントメッセージを提供し得る。この輻輳警告イベントメッセージは、基地局１２０の輻輳の重大度に関する指標を提供し得る輻輳レベル指標をさらに含み得、これに加え、当該メッセージは、輻輳の一因になっているＵＥ／ＩＰのリストを包含し得る。ネットワーク輻輳監視要素１６０は、サーバもしくは他のプロセッサ上のソフトウェアとして、ルータとして、ゲートウェイとして、またはこの機能性を提供することが可能な任意の他のハードウェアもしくはソフトウェアとして構築され得る。

サービス利用者ネットワーク１００の構成要素を説明してきたので、次に、サービス利用者ネットワーク１００の動作の概略を提示する。以下の説明が、サービス利用者ネットワーク１００の動作の概観を提示することを意図しているため、幾つかの局面で簡略化されていることが明らかであろう。

様々な例示的実施形態よると、ユーザ機器１１０は、ネットワークプラットフォーム１３６と通信して、ＵＥ１１０に現在接続されている基地局１６０に関する基地局ＩＤを提供し得る。ネットワークプラットフォーム１３６は次いで、ＳＤＢ１３８内に、ＵＥ１１０に関連する基地局ＩＤおよびサービス利用者ＩＤを格納し得る。ＵＥ１１０に関連する基地局ＩＤおよびサービス利用者ＩＤは、他のネットワーク機器により提供されて、ＳＤＢ１３８に格納されてもよい。

ネットワーク輻輳監視要素１６０は、基地局１２０の通信量を監視して、基地局１２０が輻輳しているかどうかを判断し得る。ネットワーク輻輳監視要素１６０は、様々な方法およびパラメータ、たとえば使用された帯域幅または利用可能な帯域幅を用いて、基地局１２０の輻輳を特定し得る。輻輳が閾値を超えたときに、輻輳監視要素１６０は、ネットワークプラットフォーム１３６に輻輳警告イベントメッセージを送信して、基地局１２０が輻輳していることを表示し得る。さらに、ネットワーク輻輳監視要素１６０は、予め定められた条件に基づいて、存在する輻輳のレベルを算定し、輻輳警告イベントメッセージ内に輻輳レベル指標を提供し得る。さらに、ネットワーク輻輳監視要素１６０は、以前の通知からの全リストまたはデルタリスト、および輻輳したネットワーク要素の他の記述特性など、輻輳の一因となっているサービス利用者／ＵＥのリストを報告し得る。

ネットワークプラットフォーム１３６が輻輳警告イベントメッセージを受信すると、ネットワークプラットフォーム１３６は、ＳＤＢ１３８内に記載されているサービス利用者のうち、輻輳した基地局１２０を現在使用している者があるかどうかを判断する。ネットワークプラットフォーム１３６は、サービス利用者に関連するＵＥ１１０に対し、当該ＵＥ１１０が使用している基地局１２０が輻輳したことを通知すると共に、輻輳通知メッセージ内において輻輳レベル指標を通知し得る。

ＵＥは次いで、輻輳通知メッセージを受信することが考えられ、輻輳の程度がより低いことが考えられる、別の近くの基地局１２２に当該ＵＥが接続することを是認するほど輻輳が著しいものかどうかを判断することが考えられる。代替的に、ＵＥは、輻輳のレベルを下げるために、当該ＵＥがネットワークを介して送信／受信しているデータの量を減らすことを決定してよい。この判断は、様々なパラメータを使用することが考えられ、ＵＥの現在の状態、たとえば、待機中、データ伝送、ファイルダウンロード、音声通話などを考慮に入れることも考えられる。たとえば、ＵＥが待機中である場合、別の基地局１２２に接続する十分な理由がないことが考えられるが、音声通話、または、より優先度の高い、或る種のデータについては、当該音声通話またはより優先度の高いデータに必要なパフォーマンスを得るために、近くの基地局１２２に切り替える必要があることが考えられる。ＵＥ１１０は、当該ＵＥ１１０にインストールされ得るクライアントソフトウェアを用いて、この機能性を実現し得る。このクライアントソフトウェアは次いで、ネットワークプラットフォーム１３６と通信して、基地局１２０の輻輳を特定する能力を実現することが考えられ、次いで、輻輳の程度がより低い別の基地局１２２に切り替えるか、または、当該基地局１２０のデータの伝送および受信を状況に応じて適合させることが考えられる。さらに、クライアントソフトウェアは、ＵＥのユーザにより基地局輻輳への応答を制御することができるように、構成パラメータを含み得る。

図２は、ユーザ機器に基地局輻輳を通知するための例示的方法を示す。この方法は、ネットワークプラットフォーム１３６により実施され得、または、サービス利用者ネットワーク１００内のどこか別の場所で実現され得る。さらに、ネットワークプラットフォーム１３６は、パケットコアネットワーク１３０の外部における、サービス利用者ネットワーク１００内のどこか別の場所に存在することが考えられる。この方法は、ステップ２０５で開始することが考えられ、ステップ２１０に進み、ここでネットワークプラットフォーム１３６は、ＵＥ１１０から、サービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤを受信し得る。ステップ２１５において、ネットワークプラットフォーム１３６は、ネットワーク輻輳監視要素１６０から輻輳警告イベントを受信し得る。ステップ２１０および２１５は、どのような順序で生じてもよく、または、同時に生じてもよい。

ネットワークプラットフォーム１３６が輻輳警告イベントを受信すると、ネットワークプラットフォーム１３６は次いで、輻輳した基地局２２０上のサービス利用者を特定し得る。これは、ＳＤＢ１３８を探索して、輻輳した基地局１２０に接続されたサービス利用者を突き止めることにより、容易に行われ得る。次に、ネットワークプラットフォーム２２５は、輻輳した基地局１２０上のサービス利用者に対し、輻輳を通知し得る。次いで、この方法は、ステップ２３０において終了し得る。これらの機能のうちの多くが、ネットワーク輻輳監視ユニット１６０でも実現され得ることに留意されたい。なぜなら、当該基地局に関連するＵＥのリストをネットワーク輻輳監視ユニット１６０が有し得るためである。

ネットワークプラットフォーム１３６が全ての基地局１１０に関する輻輳警告イベントメッセージを受信するため、ネットワークプラットフォーム１３６は、輻輳した基地局１１０に隣接する、隣接した基地局１２２を特定してもよい。ネットワークプラットフォーム１３６は、ＵＥ１１０に対し、これらの隣接する基地局のリストと、それらの輻輳状況とを送信し得る。ＵＥ１１０は次いで、この追加情報を使用して、基地局１１０が輻輳したときに接続するための隣接する基地局を特定し得る。基地局１１０が輻輳したときに、ＵＥ１１０が別の種類の無線ネットワークへの接続を選択し得ることも可能である。

前述の説明から、本発明の様々な例示的実施形態が、ハードウェアおよび／またはファームウェアで実現され得ることが明らかであろう。さらに、様々な例示的実施形態は、機械可読記憶媒体に格納された命令として実現され得、当該命令は、少なくとも１台のプロセッサにより読出されて実行され、本明細書に詳細に記載される動作を実施し得る。機械可読記憶媒体は、パーソナルもしくはラップトップコンピュータ、サーバ、または、他の演算装置などの機械により読出し可能な形式で情報を格納するための任意の機構を含み得る。そのため、機械可読記憶媒体は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光学記憶媒体、フラッシュメモリ装置、および同様の記憶媒体を含み得る。

本明細書のブロック図がいずれも、本発明の原理を具現する例示用回路要素の概念図を表すことを、当業者は理解されたい。同様に、フローチャート、フロー図、状態遷移図、擬似コードなどがいずれも、機械可読媒体において実質的に表され得るが故に、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関係なく、このようなコンピュータまたはプロセッサにより実行され得る様々な過程を表すことが理解されるであろう。

様々な例示的実施形態を、その或る例示的な実施態様を特に参照して詳細に説明してきたが、本発明が他の実施形態を採ることが可能であり、その詳細が、様々な自明の局面で修正され得ることを理解されたい。当業者には直ちに明らかであるように、本発明の趣旨および範囲内に留まるならば、変形および変更を行うことができる。したがって、前述の開示内容、説明、および図面は、例示の目的を意図するに過ぎず、請求項によってのみ規定される本発明に対し、何ら限定を課すものではない。

Claims (14)

1. ネットワークプラットフォームにより実施される方法であって、
   ユーザ機器に関するサービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤを受信するステップと、
   輻輳警告イベントメッセージを受信するステップを有し、輻輳警告イベントメッセージが、輻輳があるときに輻輳の重大度を示す輻輳レベルインジケータと、輻輳の一因となっているユーザ機器のリストを含み、更に、
   輻輳した基地局の上のサービス利用者を特定するステップと、
   輻輳した基地局の上のユーザ機器に通知するステップとを含む、方法。
2. ユーザ機器のリストが、以前の通知からの変更を示すデルタリストである、請求項１に記載の方法。
3. ユーザ機器に通知するステップが、輻輳レベルインジケータを含む、請求項１に記載の方法。
4. 輻輳した基地局に隣接する利用可能な基地局を特定するステップをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. ユーザ機器に通知するステップが、隣接する利用可能な基地局のリストを含むメッセージをユーザ機器に送信するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 隣接する利用可能な基地局のリストが、利用可能な基地局に関する輻輳情報を含む、請求項５に記載の方法。
7. サービス利用データベースに、ユーザ機器に関するサービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤを格納するステップをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 無線通信システムのための輻輳通知システムであって、
   輻輳警告イベントメッセージを生成するネットワーク輻輳監視要素と、
   ネットワーク輻輳監視要素から輻輳警告イベントメッセージを受信して、ユーザ機器に関するサービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤを受信する、ネットワークプラットフォームとを備え、
   ネットワークプラットフォームが、輻輳警告イベントメッセージをユーザ機器に送信するように構成され、輻輳警告イベントメッセージが、輻輳があるときに輻輳の重大度を示す輻輳レベルインジケータと、輻輳の一因となっているユーザ機器のリストを含む、輻輳通知システム。
9. ユーザ機器のリストが、以前の通知からの変更を示すデルタリストである、請求項８に記載の輻輳通知システム。
10. 輻輳警告イベントメッセージが、輻輳レベルインジケータを含む、請求項８に記載のシステム。
11. ネットワークプラットフォームが、輻輳した基地局に隣接する利用可能な基地局を特定するように構成される、請求項８から１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 輻輳警告イベントメッセージが、隣接する利用可能な基地局のリストを含む、請求項１１に記載のシステム。
13. 隣接する利用可能な基地局のリストが、利用可能な基地局に関する輻輳情報を含む、請求項１２に記載のシステム。
14. サービス利用者ＩＤおよび関連する基地局ＩＤが格納されたサービス利用データベースをさらに備える、請求項８から１３のいずれか一項に記載のシステム。

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