JP5926249B2 - 無線遠隔通信ネットワークを管理するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線遠隔通信ネットワークを管理するための方法に関する。

遠隔通信事業者は、エンド・ユーザへの高品質のサービスおよび高いデータ転送速度を確保するために、ネットワーク管理を展開（ｄｅｖｅｌｏｐ）している。その目的のために、小さいセルのネットワークがますます使用されている。というのは、小さいセル、すなわち一般的に１００から２００メートルの間を含むサイズのセルは、より高い空間の再利用率でより大きな全体的スループットを提供しながら、カバー領域にわたって均一に高いユーザごとのデータ転送速度をもたらすので興味深いからである。

さらに、小さいセルのネットワークは、屋内環境と屋外環境との両方で動作できるので、たとえば、屋内領域と屋外領域との間のサービスを継続できる。

小さいセルの遠隔通信ネットワークの通信リソースは前記小さいセル間で共有されるので、前記利用可能な無線リソースをネットワークの小さいセル間で効率的に共有することが基本である。言い換えれば、使用されるリソース割当て手順が、通信ネットワーク全体のパフォーマンスに大いに影響する。

ＩＥＥＥ ６５ｔｈ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ２００７． ＶＴＣ２００７−Ｓｐｒｉｎｇに出版された、Ｄａｖｉｄ ＳｏｌｄａｎｉおよびＩｖａｎ Ｏｒｅによる「Ｓｅｌｆ−ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｎｅｉｇｈｂｏｒ ｃｅｌｌ ｌｉｓｔ ｆｏｒ ＵＴＲＡ ＦＤＤ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｕｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｓｅｔ ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ」

本発明は、遠隔通信ネットワーク全体の動作を最適化できる、遠隔通信ネットワークのセルを管理するための方法を提供することを目的とする。

小さいセルの通信ネットワークを開発する際の主な問題の１つは、サービスの継続、および隣接セル間の効率的なハンドオーバを保証することであり、「隣接セル」とは考慮されるセルに隣接または近接するセルのことである。その目的のために、端末によって見ることができる（キャプチャされる、または受信される）異なる隣接セルを識別するためにそれぞれのセル及び／又はネットワークに接続されたそれぞれの端末によって隣接セル・リスト（ＮＣＬ）が設定され、あらかじめ定められた基準のセット（主に受信信号のレベル）に応答し、リストを有するセルからリストに掲載されたセルへの端末通信の通信ハンドオーバが可能になる。

前記隣接セル・リスト（ＮＣＬ）の最適化は、シームレスなモビリティ、および満足のいく品質のエンド・ユーザ体験を提供することを目的とする極めて重要な問題である。ＩＥＥＥ ６５ｔｈ Ｖｅｈｉｃｕｌａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ２００７． ＶＴＣ２００７−Ｓｐｒｉｎｇに発表された、Ｄａｖｉｄ ＳｏｌｄａｎｉおよびＩｖａｎ Ｏｒｅによる「Ｓｅｌｆ−ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｎｅｉｇｈｂｏｒ ｃｅｌｌ ｌｉｓｔ ｆｏｒ ＵＴＲＡ ＦＤＤ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｕｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｓｅｔ ｒｅｐｏｒｔｉｎｇ」の文献に反映されるように、主に無線通信品質指標上に隣接セル・リスト確立の効率的な最適化手順を考慮することが知られている。

本発明は、小さいセルが、コア通信ネットワークへのバックホール接続、すなわち無線基地局と遠隔通信ネットワークとの間の有線接続が、異なる小さいセル間で共有している通信リソースを共有するために考慮されるべきである基地局によってサポートされていることを発見したことを発端とするものである。

より正確には、本発明は、基地局バックホールの品質が遠隔通信ネットワークリソースの配分において、たとえばＮＣＬを確立するか、基地局間で無線周波数を配分するために考慮されるべきであることを発見したことを発端とするものである。

実際、小さいセルの基地局は、たとえば基地局の位置によって、光ファイバ接続、デジタル加入者回線接続、電力供給ライン、および／または銅線などの異なるタイプのバックホールでコア・ネットワークに接続でき、それぞれの前記接続は遠隔通信ネットワーク動作を向上させるために考慮されるべき独自の特異点がある。

したがって本発明は、遠隔通信ネットワークのセルを管理するための方法であって、前記セルが前記通信ネットワークに接続されたモバイル端末に無線通信サポートを提供することを目的とする無線基地局によってサポートされており、それぞれの無線基地局が関連バックホールを通じて遠隔通信ネットワークのコアにリンクされている、方法において、遠隔通信ネットワークの通信リソースの運用を最適化するために、基地局ごとに動的なバックホール品質パラメータを考慮し、異なる基地局の異なるバックホール品質パラメータを比較することによって、遠隔通信基地局の通信リソースを動的に管理するステップを備えることを特徴とする方法に関する。

本発明を実装することによって、バックホール動作状態を考慮するために遠隔通信ネットワークを管理できるので、遠隔通信ネットワーク全体の動作を最適化できるようになる。

添付の図面は、本発明のさらなる理解をもたらすために含まれており、本発明の実施形態を示すために、および本記述とともに本発明の原理を説明するために、本明細書に組み込まれ、またその一部を構成する。本発明の範囲は特許請求の範囲によって定義され、本記述によって限定されない。

本発明による、遠隔通信ネットワークの概略図である。 本発明の一実施形態による、基地局評価の評価図である。 本発明の一実施形態による、基地局評価の評価図である。 本発明の一実施形態による、基地局評価の評価表である。 異なる干渉基地局間の周波数分布の可能な分布を表す図である。 本発明による、遠隔通信ネットワークにおけるリソースのグラフ分布を示す図である。

次に、本発明の好ましい実施形態を詳細に参照する。その例は添付の図面に示されている。同じまたは同様の部分を指すために、可能な限り図面を通じて同じ参照番号が使用される。

図１を参照すると、本発明は、遠隔通信ネットワーク１０２の小さいセル１００ｉを管理するための方法に関し、それぞれの小さいセル１００ｉは、前記遠隔通信ネットワーク１０２に接続されたモバイル端末１０６ｉに無線（ｗｉｒｅｌｅｓｓ）／無線（ｒａｄｉｏ）通信サポートを提供することを目的とする無線基地局１０４ｉによってサポートされている。

それぞれの小さいセルは、基地局から２００メートル以上拡張しない、一般的には１００メートル以内の領域をカバーし、それぞれの基地局１０４ｉは、関連バックホール有線接続１０５ｉを通じて遠隔通信ネットワーク１０２のコア１０８にリンクされており、バックホール有線接続の性質は基地局ごとに異なる場合がある。たとえば、バックホールは光ファイバ、デジタル加入者線、銅線、または電力供給ラインに基づいて接続を使用する場合がある。

本発明によれば、遠隔通信ネットワークは、遠隔通信ネットワークの通信リソースの運用を最適化するために、基地局ごとに動的なバックホール品質ＢＱパラメータを考慮し、異なる基地局の異なるＢＱパラメータを比較することによって、遠隔通信基地局の通信リソースを動的に管理する手段を備える。

第１の実施形態では、通信リソースは、基地局又はネットワークに従う端末のいずれかにより基地局ごとに隣接セル・リスト（ＮＣＬ）を設定するとき、前記リストに考慮された隣接セルの動的なＢＱパラメータが前記ＮＣＬ設定に考慮されるように管理される。

実際、すでに説明したように、モバイル通信ネットワークにおいて、基地局１０４ｉはユーザ端末１０６ｉを無線ネットワークに接続するために展開されている。それぞれのユーザ端末は、基地局によってサービスされるセル領域内に位置する場合、まず基地局に接続される。それにもかかわらず、モビリティのため、または基地局が輻輳を経験する場合、ユーザ端末通信は隣接セル・リスト（ＮＣＬ）から選択された異なる基地局にハンドオフされる。

言い換えれば、ＮＣＬは、端末によって有効と示された（最小受信電力などの現在の基準によって）リストを有するセルからリストに掲載されたセルへハンドオーバが可能な異なるセルを識別する。しかしバックホールが異なるか異質なので、基地局１０４ｉのバックホール１０５ｉは、類似の状態の他の基地局１０４ｊのバックホール１０５ｊと比較して、より制限されるか輻輳する場合がある。したがって、遠隔通信のハンドオーバは、最適化するべき隣接セルバックホールの可用性および占有状態を考慮するべきである。

また、ユーザ端末は、
−受信信号品質、
−利用可能な無線帯域幅と利用可能なバックホール帯域幅とを比較することによって、実際に提供される帯域幅、
−そのサービスの要件（サービス品質）。一般的に、遅延はより重要な特徴である、
などの重要なパラメータを考慮することによって基地局を選択するべきである。

その目的のために、それぞれのモバイル端末１０６は、
−信号電力としての受信信号品質パラメータＳＱ。たとえば、前記ＳＱパラメータはＳＱが、
−ターゲット・セルの受信信号がしきい値１を上回る場合は０、
−ターゲット・セルの受信信号がしきい値１としきい値２との間の場合は１、
−ターゲット・セルの受信信号がしきい値２としきい値３との間の場合は２、
と等しい、インターバルごとの関数と見なされうる。
−無線セグメントとバックホールとの間の測定された最小帯域幅ＭＢ。たとえば、図２に示されるように、前記ＭＢパラメータは、利用可能な帯域幅のメンバーシップ関数を通じて考慮されうる。より正確には、いくつかのしきい値（Ｂ１、Ｂ４）を定義することによって、端末によって検索されるサービスの要件に応じて、利用可能な帯域幅は低い、中間、または高いと見なされうる。たとえば、リアルタイムのトラフィックに対しては、要求される分解能に応じて最小帯域幅が要求されるが、たとえば、ＣＩＦフォーマットに対しては高品質を確保するために高い帯域幅が要求される。
−典型的にはバックホールが混雑した時のバッファリング期間に基づく基地局とコアネットワークとの間のデータ送信の遅延Ｄ。
に依存するスコアＳを通じて、上述の３つのパラメータを考慮することによって選択する場合がある。

帯域幅パラメータに関して、遅延Ｄはサ−ビスの要件に応じて、およびいくつかのしきい値（Ｄ１、Ｄ４）を通じて、低い、中間、または高い（図３）と見なされうる。たとえば、遅延はＨＴＴＰ（ハイパー・テキスト・トランスファ・プロトコル）トラフィックにとって厳格な要件ではないので、そのサービスは低い、中間、または高い領域を通じて実行されうる。

受信信号品質指標がより重要なパラメータであると考えられる一実施形態では、スコア関数は以下のように２つの部分に分割される。
Ｓ＝ＳＱ×Ｆ（ｍｉｎ（ＭＢ，ＢＱ），サービス品質要件）

ここで、「サービス品質パラメータ」は、端末によって要求されるサービスによって異なる指標である。たとえば、１人はウェブサービス（ｈｔｔｐ）を要求しており、もう１人はリアルタイム・トラフィックを要求している２人のユーザを考察すると、ｈｔｔｐトラフィックは大きな遅延に耐えることが知られているので、たとえ基地局バックホールが輻輳している場合でも、端末は最良の無線接続性を提供するセルに接続されるべきであり、一方、遅延に依存するリアルタイム・トラフィック（たとえば、モバイル・テレビ）を要求している端末は、輻輳していないバックホールを有するセルに接続されるべきである。

たとえば、ＭＢおよびＢＱパラメータに関する図４に表される表を通じてそれぞれのセルにスコアＳが割り当てられ、その値を基に隣接セルのランキングが実現するので、端末はより高いスコア数を有するセルを選択する傾向がある。

異なる受信されたセル（受信信号と定義されたしきい値、すなわち指標関数とを比較することによって適格と示された）のスコアを計算した後、０とは異なるスコアを有するセルを選択する。

本発明の他の実施形態によれば、バックホール品質パラメータは、隣接セル・リストの確立とは無関係に、異なる基地局間のリソースの配分に必要である。

実際、遠隔通信ネットワークリソースはまず異なる小さいセル間で割り当てられて共有されるべきであり、この問題は干渉セルの数が多い（高密度および低カバー領域のために）小さいセルのネットワークの場合により重要に見える。

図１の２つの基地局ＢＳ１ １０４ｉおよびＢＳ２ １０４ｊを考察すると、それぞれがバックホールＢｈ１ １０５ｉおよびＢｈ２ １０５ｊに接続されており、同じ帯域および干渉（低分離距離）で動作できる。

この場合、それぞれの基地局１０４ｉおよび１０４ｊは、たとえば図５に示されるように、自身の無線リソースを全体的に生成される干渉が最小となるように選択する必要がある。それぞれの期間Ｔｋで、全利用可能周波数帯域の一部が所与のセルに割り当てられる。従来技術では、リソース割当て手順は、
−全利用可能帯域、
−それぞれの基地局の必要性、一般に所属するユーザ数およびサービス／トラフィックのタイプから推定される、
−隣接セルの利用／必要性。
に基づいて実行される。

したがって、従来技術のリソース割当て手順は、無線リンク特性だけを考慮する。しかし、この方法は、それぞれの関連基地局が異質な／様々なバックホール接続の場合には弱いことが判明する場合がある。

たとえば、時間ｔで所与の従来型リソース割当て手順を適用して、期間Ｔの間継続でき、基地局ＢＳ１ １０４ｉについての第１平均データ転送速度ＤＲ１、および基地局ＢＳ２ １０４ｊについての平均データ転送速度ＤＲ２が得られる。

ある瞬間に、基地局ＢＳ１ １０４ｉのバックホール接続が以前の平均ＤＲ１より劣る平均データ転送速度ＤＲ＿Ｂｈ１を許可する場合、考慮されるべき基地局ＢＳ１ １０４ｉの実質的な平均データ転送速度はＤＲ＿Ｂｈ１である。

異なる基地局は、ＴＣＰ原理に基づいて調べて（帯域幅を決定するため）、またはオペレータ構成によってのいずれかで、バックホール特性を決定する。バックホール情報占有を送信する１つの方法は、ユーザに共通のチャネルを使用することである。

要約すると、本発明は、遠隔通信ネットワーク内の通信リソースの配分を最適化するために、一般的な遅延パラメータなどの他のパラメータとともにバックホール品質（ＢＱ）パラメータを考慮することを開示する。

本発明は、無制限の数の実施形態および機能を通じて実装されうる。たとえば、２つのパラメータを結合することによって、端末は前記パラメータに適合されたサービス品質を提供する適切なターゲット・セルを選択でき、通信ネットワークにおけるセル間の負荷均衡が実現されうる。

実際、無線情報だけを従来の方法で利用することによって、全てのユーザ端末が同じセル、すなわち最良の候補を選択する傾向があるが、本発明によって、セル選択のために考慮されるべき３つのパラメータを表す図６に示されるように、ユーザは基地局バックホール・レベルで必要なサービス品質を提供する適切なセル選択するようになる。許可されたゾーンで、あるレベルの受信信号（軸６００）は遅延（軸６０２）と利用可能な送信レート（軸６０４）の許容される組合せに基づくべきであり、それはバックホールまたは無線セグメントの最小帯域幅によって制限される。

また、本発明は、本記述がバックホールの異質性が最も顕著である小さいセルのネットワークの例に焦点を当てているという事実にもかかわらず、ネットワーク・トポロジおよびタイプ（マクロ、フェムトセル、、、）を問わず、異なる実施形態によって実装されうる。

Claims (9)

1. 遠隔通信ネットワーク（１０２）のセル（１００ｉ、１００ｊ）を管理するための方法であって、前記セル（１００ｉ、１００ｊ）が前記通信ネットワーク（１０２）に接続されたモバイル端末（１０６ｉ）に無線通信サポートを提供することを目的とする基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）によってサポートされており、それぞれの基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）が関連バックホール（１０５ｉ、１０５ｊ）を通じて遠隔通信ネットワークのコア（１０８）にリンクされている、方法において、前記遠隔通信ネットワーク（１０２）の通信リソースの運用を最適化するために、基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）ごとに動的なバックホール品質ＢＱパラメータを考慮し、異なる基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）の異なるバックホール品質ＢＱパラメータを比較することによって、前記基地局の前記通信リソースを動的に管理するステップを備えることを特徴とし、前記通信リソースが、前記動的なバックホール品質ＢＱパラメータに応じて基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）ごとに無線範囲を選択することによって、基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）間のネットワークリソースの配分を設定することによって管理される、方法。
2. それぞれのセル（１００ｉ、１００ｊ）が、前記基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）から２００メートル以上拡張する領域をカバーせず、一般的には１００メートル以内の領域をカバーする小さいセルである、請求項１に記載の方法。
3. 前記通信リソースが基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）ごとに隣接セル・リストＮＣＬを設定することによって管理され、前記隣接セル・リストが前記リストに考慮された前記隣接セルの前記動的なバックホール品質ＢＱパラメータを考慮に入れる、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記バックホール品質（ＢＱ）パラメータが、受信信号品質（ＳＱ）、最小帯域幅（ＭＢ）無線パラメータ、サービス・パラメータの要件、の他のパラメータのうちの少なくとも１つと同時に前記隣接セル・リスト（ＮＣＬ）を設定するために考慮される、請求項３に記載の方法。
5. スコアＳが、
   Ｓ＝ＳＱ×Ｆ（ｍｉｎ（ＭＢ，ＢＱ），サービス品質要件）
   などの関数Ｆに基づいて基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）ごとに決定され、それぞれの基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）の前記スコアが、前記考慮された基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）の無線部分、またはバックホール部分のいずれかによって固定されたデータ転送速度送信制限を考慮する、請求項４に記載の方法。
6. 前記サービス品質ＱＳパラメータが、端末（１０６ｉ）によって確立された通信において転送されるべき前記データの性質によって異なる指標である、請求項５に記載の方法。
7. 前記無線範囲が、基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）に割り当てられた周波数に関連する、請求項１に記載の方法。
8. セル（１００ｉ、１００ｊ）に基づいて通信ネットワーク（１０２）に接続されたモバイル端末（１０６）に無線通信サポートを提供することを目的とし、関連バックホールを通じて前記遠隔通信ネットワークのコア（１０８）にリンクされている基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）であって、請求項１乃至７のいずれか１項による方法に従って前記遠隔通信ネットワークの通信リソースの運用を最適化するために、基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）ごとに動的なバックホール品質ＢＱパラメータを考慮し、異なる基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）の異なるバックホール品質ＢＱパラメータを比較することによって、基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）の前記通信リソースを動的に管理する手段を備えることを特徴とする、基地局。
9. 通信ネットワーク（１０２）に接続されたモバイル端末（１０６ｉ）に無線通信サポートを提供することを目的とする基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）によってサポートされるセル（１００ｉ、１００ｊ）に基づき、それぞれの基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）が関連バックホール（１０８）を通じて遠隔通信ネットワークのコアにリンクされている遠隔通信ネットワーク（１００）であって、請求項１乃至７のいずれか１項による方法に従って前記通信を最適化するために、基地局（１０４ｉ、１０４ｊ）ごとに動的なバックホール品質パラメータを考慮し、異なる基地局の異なるバックホール品質ＢＱパラメータを比較することによって、前記基地局の通信リソースを動的に管理する手段を備えることを特徴とする、遠隔通信ネットワーク。

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