JP6415595B2 - 仮想無線アクセスネットワーク（ｖ−ｒａｎ）のための動的エネルギー効率型送信ポイント（ｔｐ）ミューティング - Google Patents

仮想無線アクセスネットワーク（ｖ−ｒａｎ）のための動的エネルギー効率型送信ポイント（ｔｐ）ミューティング Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、その全体が再現されるかのように参照により本明細書に組み込まれる、2014年3月31日に出願された「Dynamic Energy-Efficient Transmit Point (TP) Muting for Virtual Radio Access Network (V-RAN)」という名称の米国仮出願第61/972,839号、ならびにその内容が参照により本明細書に組み込まれる、2015年3月30日出願の「Dynamic Energy-Efficient Transmit Point (TP) Muting for Virtual Radio Access Network (V-RAN)」という名称の米国特許出願第14/672,423号の優先権を主張する。
本発明はグリーンワイヤレス通信に関し、特定の実施形態では、仮想無線アクセスネットワーク(V-RAN)のための動的エネルギー効率型送信ポイントミューティングのための技法に関する。
移動通信事業者は、基地局の電力要件のため、高い運用コストをしばしば負うことがある。たとえば、基地局は典型的に、セルラネットワークを動作させるのに必要なエネルギーの80パーセントをも消費する場合があり、セルラネットワークのカーボンフットプリントの大きい部分を構成する場合がある。効率を改善するための1つの戦略は、送信ポイント(TP)ミューティングと呼ばれ、UEにサービスしていない基地局がアクティブモードから「スリープ」(休眠)モードに遷移され得る。高アクセスポイント(AP)密度を有するワイヤレスネットワークにおいてTPミューティングを実装するための技法が所望される。
技術的利点は概して、仮想無線アクセスネットワーク(V-RAN)のための動的エネルギー効率型送信ポイントミューティングのための技法を説明する本開示の実施形態によって達成される。
一実施形態によれば、ワイヤレス通信ネットワークにおける仮想送信ポイント(TP)の物理TP間でトラフィックをオフロードするための方法が提供される。この例では、方法はユーザ機器(UE)にサービスしている仮想TPを特定するステップを含む。仮想TPは少なくとも第1の物理TPおよび第2の物理TPを含む。第1の物理TPは第1の期間の間UEとデータトラフィックおよび制御シグナリングの一方または両方を通信する。方法は、第1の物理TPから第2の物理TPにデータトラフィックおよび制御シグナリングの少なくとも一方をオフロードするステップをさらに含む。第2の物理TPは第2の期間の間UEとデータトラフィックまたは制御シグナリングの少なくとも一方を通信する。本方法を行うための装置も提供される。
別の実施形態によれば、物理TPをミュートするための方法が提供される。この例では、方法は、物理送信ポイント(TP)のアップリンク受信機を非アクティブ化することなく物理TPのダウンリンク送信機を非アクティブ化するステップと、物理TPのダウンリンク送信機が非アクティブ化される間、アップリンク受信機を介してアップリンクフィードバック信号を監視するステップと、アップリンクフィードバック信号がダウンリンク再アクティブ化判定基準を満たすときに物理TPのダウンリンク送信機を再アクティブ化するステップとを含む。
本発明およびその利点のより完全な理解のために、ここで添付の図面と併せて以下の記載に参照がなされる。
実施形態のワイヤレス通信ネットワークを示す図である。 データトラフィックおよび/または制御シグナリングをオフロードするための実施形態の仮想無線アクセスネットワーク(VRAN)を示す図である。 データトラフィックおよび/または制御シグナリングをオフロードするための実施形態の仮想無線アクセスネットワーク(VRAN)を示す図である。 データトラフィックおよび/または制御シグナリングをオフロードするための実施形態の仮想無線アクセスネットワーク(VRAN)を示す図である。 データトラフィックおよび/または制御シグナリングをオフロードするための実施形態の仮想無線アクセスネットワーク(VRAN)を示す図である。 仮想アクセスポイント(AP)の物理AP間でデータトラフィックをオフロードするための実施形態の方法を示す図である。 仮想アクセスポイント(AP)の物理AP間で制御シグナリングをオフロードするための実施形態の方法を示す図である。 アップリンクフィードバック情報に基づいてダウンリンク送信機を再アクティブ化するための実施形態の方法を示す図である。 実施形態のマルチキャスト-ブロードキャスト単一周波数ネットワーク(MBSFN)フレーム構造を示す図である。 従来のビヨンドセルラグリーン世代(BCG2)ネットワークアーキテクチャを示す図である。 従来のファントムセルネットワークアーキテクチャを示す図である。 装置対装置(D2D)通信を活用する送信ポイントミューティングおよびDPSスケジューリングのためのネットワーク構成を示す図である。 装置対装置(D2D)通信を活用する送信ポイントミューティングおよびDPSスケジューリングのためのネットワーク構成を示す図である。 装置対装置(D2D)通信を活用する送信ポイントミューティングおよびDPSスケジューリングのためのネットワーク構成を示す図である。 負荷依存電力消費モデルの図、グラフおよびチャートを示す図である。 電力消費モデルを示す図である。 システム容量解析のグラフを示す図である。 電力消費モデルのグラフ。 実施形態の電力低減技法に対する処理能力シミュレーションのグラフを示す図である。 実施形態の電力低減技法に対する処理能力シミュレーションのグラフを示す図である。 実施形態の電力低減技法に対する処理能力シミュレーションのグラフを示す図である。 シミュレーションシナリオ結果のチャートを示す図である。 実施形態のコンピューティングプラットフォームを示す図である。 実施形態の通信装置を示す図である。
この好適な実施形態の製作および使用について以下詳細に論じられる。しかしながら、本発明は、多種多様な具体的な状況で具体化され得る多くの応用可能な発明概念を提供することを理解されたい。論じられる具体的な実施形態は単に本発明を製作および使用する具体的な方法を示すものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
基地局は、セルラネットワークを動作させるのに必要なエネルギーの80パーセントをも消費することがある。たとえば、マクロ基地局における電力増幅器は、マクロ基地局の電力消費のおよそ55パーセントから60パーセントの間に関与するが、一方で低電力ノードにおける電力増幅器はそれらの電力消費のおよそ30パーセントに関与し得る。したがって、基地局がダウンリンクでアイドルであるときに基地局のダウンリンク送信機を動的に非アクティブ化することによって、電力消費を実質的に低減することが可能であり得る。同様に、基地局がアップリンクでアイドルであるときに基地局のアップリンク受信機を非アクティブ化することによっても電力消費は低減され得る。電力消費は運転費および環境排出を増加させるので、基地局を効率的にミュートするためのトラフィック工学技法が所望される。
本開示の態様は、仮想送信ポイント(TP)の物理TP間でデータトラフィックおよび/または制御シグナリングをオフロードすることによって、仮想無線アクセスネットワーク(VRAN)における動作および環境効率を改善する。これは仮想TPの1つまたは複数の物理TPがダウンリンクまたはアップリンク方向でミュートされるのを可能にし、それによってエネルギー消費を低減してよい。特に、第1の物理TPから第2の物理TPにトラフィック/シグナリングをオフロードすることは、第1の物理TPが動的にミュートされるのを可能にしてよい。追加的に、第1の物理TPから第2の物理TPにトラフィック/シグナリングをオフロードすることは、第3の物理TPをアップリンクおよび/またはダウンリンクミュートするより広範な計画/戦略の一部でよい。計画/戦略は、オフロードが比較的短い時間間隔の間に行われるように動的に実装されてよく、たとえば物理TPが再アクティブ化される前に1つまたは複数の送信時間間隔(TTI)の間ミュートされる、など。計画/戦略はトラフィック工学(TE)方針に従ってより長期間にわたって実装されてもよく、たとえば物理TPが数分または数時間の間ミュートされる、など。たとえば、低電力ノード間でトラフィック/シグナリングを移動することは、マクロ基地局から制御シグナリングをオフロードするより広範なTE戦略の一部でよい。データトラフィックおよび/または制御情報のオフロードはサービスされるUEには透明でよく、それは一群の物理TPを単一の仮想TPとして見てよい。いくつかの実施形態において、仮想TPの異なる物理TPがデータトラフィックおよび制御情報を通信するように指定される。たとえば、1つの物理TPはサービスされるUEにダウンリンクデータトラフィックを通信するように指定されてよいが、一方で別の物理TPはUEにダウンリンク制御シグナリングを通信するように指定されてよい。その上、制御シグナリングのオフロードはデータトラフィックと独立して行われてよく、そして逆もまた同じである。たとえば、第1の物理TPが第1の期間の間、サービスされるUEとデータトラフィックを通信しており、かつ第2の物理TPが第1の期間の間、サービスされるUEと制御シグナリングを通信していると仮定する。データトラフィックが第1の物理TPから第3の物理TPにオフロー
ドされれば、第2の期間の間、第1の物理TPをダウンリンク(またはアップリンク)ミュートすることによって第1の物理TPでの電力消費を低減することが可能であってよい。同様に、制御シグナリングが第2の物理TPから第3の物理TPにオフロードされれば、選択的ミューティングを通じて第2の物理TPでの電力消費を低減することが可能であってよい。本開示の態様は、物理TPのアップリンク受信機によって監視される信号に基づいて物理TPのダウンリンク送信機を再アクティブ化するためのウェイクアップ技法も提供する。これらのおよび他の態様は以下より詳細に説明される。
図1は、データを通信するためのネットワーク100を例示する。ネットワーク100はカバレージエリア101を有するアクセスポイント(AP)110、複数のモバイル装置120、およびバックホールネットワーク130を備える。AP110は、基地局、拡張基地局(eNB)、フェムトセルおよび他のワイヤレス対応装置など、とりわけモバイル装置120とのアップリンク(破線)および/またはダウンリンク(点線)接続を確立することによってワイヤレスアクセスを提供できる任意の構成部品を備えてよい。モバイル装置120は、ユーザ機器(UE)、移動局(STA)または他のワイヤレス対応装置など、AP110とのワイヤレス接続を確立できる任意の構成部品を備えてよい。バックホールネットワーク130は、データがAP110と遠隔端(図示せず)との間で交換されるのを可能にする任意の構成部品または構成部品の集合でよい。いくつかの実施形態において、ネットワーク100は、リレー、低電力ノードなどといった様々な他のワイヤレス装置を備えてよい。
本開示の態様は仮想TPの物理TP間でUEのデータトラフィックおよび/または制御シグナリングを動的にオフロードして、対応するVRANにおける電力消費および/または環境排出を低減する。図2A〜図2Dは、仮想TPの物理TP間でデータをオフロードするための実施形態のネットワーク200を例示する。図示されるように、実施形態のネットワーク200は複数の物理TP212、214、216から構成される仮想TP210、およびコントローラ230を含む。物理TP212、214、216は仮想TP210のカバレージエリア201におけるワイヤレスアクセスを提供するように適合される。コントローラ230は仮想TP210に対するスケジューリングおよび/またはオフロード決定をするように構成される任意の構成部品でよい。コントローラ230は物理TP212、214、216の1つと同じ場所に配置されてよい。代替的に、コントローラ230は物理TP212、214、216と別々のかつ異なる中央コントローラでよい。
図2Aに例示されるように、物理TP212は初期期間の間UE220とデータトラフィック(実線)を通信しており、かつ物理TP214は初期期間の間、サービスされるUE220と制御シグナリング(破線)を通信している。データトラフィックおよび制御シグナリングはダウンリンク方向および/またはアップリンク方向に通信されてよい。1つの例において、データトラフィックも制御シグナリングも両方ともダウンリンク方向に通信される。別の例において、データトラフィックも制御シグナリングも両方ともアップリンク方向に通信される。他の例において、データトラフィックはダウンリンク方向に通信され、かつ制御シグナリングはアップリンク方向に通信され、または逆もまた同じである。
データトラフィックおよび/または制御シグナリングは仮想TP210の物理TP間で交換されてよい。図2Bに描かれる例において、データトラフィックは初期期間と次の期間との間に物理TP212から物理TP216にオフロードされる。そのような例において、物理TP216は次の期間の間、サービスされるUE220とデータトラフィックを通信し、かつ物理TP214は次の期間の間、サービスされるUE220と制御シグナリングを通信する。物理TP212からオフロードされるデータトラフィックはダウンリンクデータトラフィックまたはアップリンクデータトラフィックでよい。
オフロードされるデータトラフィックがダウンリンクデータトラフィックであるとき、物理TP212が次の期間の間、追加のダウンリンク送信責任を有しなければ、物理TP212は次の期間の間ダウンリンクミュートされてよい。ダウンリンクミューティングは物理TP212におけるダウンリンク送信機のダウンリンクベースバンド回路網を非アクティブ化すること、物理TP212のダウンリンク無線周波数(RF)チェーンを非アクティブ化すること、または両方を含んでよい。ダウンリンクベースバンド回路網はベースバンド信号をRF信号にアップコンバートする前にベースバンド信号に処理タスクを行うための任意の構成部品を含んでよい。ダウンリンクRFチェーンはベースバンド信号をRF信号にアップコンバートするための任意の構成部品(たとえば、アップコンバータなど)の他に、ダウンリンク送信の前にRF信号を増幅またはその他処理するための任意の構成部品(たとえば、電力増幅器、ビームフォーミング回路網など)を含んでよい。
オフロードされるデータトラフィックがアップリンクデータトラフィックであるとき、物理TP212が次の期間の間、追加のアップリンク受信責任を有しなければ、物理TP212は次の期間の間アップリンクミュートされてよい。アップリンクミューティングは物理TP212におけるダウンリンク送信機のアップリンクベースバンド回路網を非アクティブ化すること、物理TP212のアップリンクRFチェーンを非アクティブ化すること、または両方を含んでよい。アップリンクRFチェーンはアップリンクRF信号を受信および/または処理するための任意の構成部品(たとえば、低雑音増幅器など)の他に、RF信号をベースバンド信号にダウンコンバートするための任意の構成部品(たとえば、ダウンコンバータなど)を含んでよい。アップリンクベースバンド回路網は、アップリンクRF信号をダウンコンバートすることから生成されるベースバンド信号に処理タスクを行うための任意の構成部品を含んでよい。
図2Cに描かれる別の例において、制御シグナリングは初期期間と次の期間との間に物理TP214から物理TP216にオフロードされる。そのような例において、物理TP212は次の期間の間、サービスされるUE220とデータトラフィックを通信し、かつ物理TP216は次の期間の間、サービスされるUE220と制御シグナリングを通信する。
物理TP214からオフロードされる制御シグナリングはダウンリンク制御シグナリングまたはアップリンク制御シグナリングでよい。いくつかの実施形態において、制御シグナリングはユーザ固有の制御シグナリングである。オフロードされる制御シグナリングがダウンリンク制御シグナリングである場合、物理TP214が追加のダウンリンク送信責任を有しなければ、物理TP214は次の期間の間ダウンリンクミュートされてよい。代替的に、オフロードされる制御シグナリングがアップリンク制御シグナリングである場合、物理TP214が追加のアップリンク受信責任を有しなければ、物理TP214は次の期間の間アップリンクミュートされてよい。
図2Dによって描かれるさらに別の実施形態において、データトラフィックも制御シグナリングも両方ともそれぞれ物理TP212および物理TP214から物理TP216にオフロードされる。物理TP212および物理TP214の一方または両方は、それらが追加の送信/受信責任を有しなければ、次の期間の間ダウンリンクおよび/またはアップリンクミュートされてよい。図2B〜図2Dに描かれるオフロード技法はUE220にハンドオーバを行わせることなく行われ得ることが留意されるべきである。
図2B〜図2Dに実証されるオフロード例は本開示によって提供されるほんのいくつかの実施形態を表すこと、および他のオフロード戦略が利用されて、たとえばワイヤレスネットワークにおける電力消費を低減してよいことを理解されたい。いくつかの実施形態において、単一の物理TP(たとえば、第1の物理TP)は初期期間の間UEにデータトラフィックおよび制御シグナリングを通信してよく、そしてデータトラフィックおよび制御シグナリングの一方または両方が初期期間と次の期間との間に別の物理TP(たとえば、第2の物理TP)にオフロードされ得る。たとえば、制御シグナリングをオフロードすることなく、データトラフィックが第1の物理TPから第2の物理TPにオフロードされてよい。結果として、第1の物理TPは次の間隔の間UEに制御シグナリングを通信してよいが、一方で第2の物理TPは次の間隔の間UEにデータトラフィックを通信してよい。別の例として、データトラフィックをオフロードすることなく、制御シグナリングが第1の物理TPから第2の物理TPにオフロードされてよい。結果として、第1の物理TPは次の間隔の間UEにデータトラフィックを通信してよいが、一方で第2の物理TPは次の間隔の間UEに制御シグナリングを通信してよい。さらに別の例として、データトラフィックも制御シグナリングも両方とも第1の物理TPから第2の物理TPにオフロードされてよい。結果として、第2の物理TPは次の間隔の間UEにデータトラフィックも制御シグナリングも両方とも通信してよい。さらに別の例として、データトラフィックは第1の物理TPから第2の物理TPにオフロードされてよいが、一方で制御シグナリングは第1の物理TPから第3の物理TPにオフロードされてよい。結果として、第2の物理TPは次の間隔の間UEにデータトラフィックを通信してよいが、一方で第3の物理TPは次の間隔の間UEに制御シグナリングを通信してよい。他の実施形態も可能であり、たとえばデータトラフィックは第1の物理TPから第2の物理TPにオフロードされ得るが、一方で制御シグナリングは第3の物理TPから第4の物理TPにオフロードされる。
第1の物理TPから第2の物理TPにデータトラフィックおよび/または制御シグナリングをオフロードすることは、第3の物理TPのダウンリンクまたはアップリンクミューティングを達成するより大きいTE方式の一部でよいことも理解されたい。たとえば、データトラフィックおよび/または制御シグナリングは、第1の低電力ノードがマクロ基地局からオフロードされるトラフィック/シグナリングを引き受ける容量を有するように、第1の低電力ノードから第2の低電力ノードにオフロードされてよい。これは、マクロ基地局が次の期間の間アップリンクまたはダウンリンクミュートされるのを可能にしてよい。
図3は、コントローラによって行われてよい、仮想TPの物理TP間でデータトラフィックをオフロードするための実施形態の方法300を例示する。図示されるように、方法はステップ310から始まり、そこでコントローラが仮想TPを特定する。
その後、方法300はステップ320に進み、そこでコントローラはサービング仮想TPの第1の物理TPからサービング仮想TPの第2の物理TPにデータトラフィックをオフロードする。データトラフィックをオフロードすることは、物理送信ポイントの一方または両方に命令を通信することによって達成されてよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、データトラフィックがオフロードされた後、第1の物理TPをミュートすることを検討する。そのような実施形態において、方法300はステップ330に進み、そこでコントローラは第1の物理TPがアップリンク/ダウンリンク送信/受信責任を依然有するかどうかを判定する。そうでなければ、方法300はステップ340に進み、そこでコントローラは第1の物理APをダウンリンクまたはアップリンクミュートする。これは第1の物理APに命令を通信することによって行われてよい。アップリンクデータトラフィックおよび/またはダウンリンクデータトラフィックは1つの物理APから別の1つにオフロードされてよいことが留意されるべきである。たとえば、コントローラはオフロードされ得るデータトラフィックを有する物理APを特定し、そして次いで特定した物理APから別の物理APにアップリンクデータトラフィック、ダウンリンクデータトラフィックまたは両方をオフロードしてよい。1つの実施形態において、コントローラは、特定した物理TPから別のTPにアップリンク(UL)データトラフィックおよびダウンリンク(DL)データトラフィックの一方を、ULトラフィックおよびDLトラフィックのその他の一方をオフロードすることなく、オフロードする。別の実施形態において、コントローラは第3の物理TPから別のTPにアップリンク(UL)データトラフィックとダウンリンク(DL)データトラフィックの両方をオフロードする。
いくつかの実施形態において、コントローラは方針または目的に基づいて仮想TPの物理TP間の戦略的オフロードのために仮想TPを選択してよい。たとえば、コントローラは、ワイヤレスネットワークにおける複数の仮想TPから、ワイヤレスネットワークの全電力消費または放出を低減するようになど、具体的な目的を達成するように戦略的オフロードのために仮想TPの1つまたは複数を選択してよい。1つの例において、コントローラは仮想TPのトラフィックレベルに従って仮想TPを選択してよい。トラフィックレベルは仮想TPの物理TPによって通信されているトラフィックの量に対応してよい。たとえば、低いトラフィックレベルおよび/または低い利用可能帯域幅量を有する仮想TPは、コントローラが物理TP間でトラフィックをオフロードするのにより柔軟性を有するであろうから、戦略的オフロードにより良好に適しており、それによってコントローラが対応する仮想TPのより大きい数および/または比率の物理TPを動的にミュートするのを可能にしてよい。したがって、コントローラは戦略的オフロードのために仮想TPを選択するときに、仮想TPのトラフィックレベルを比較してよい。別の例において、コントローラは仮想TPの電力消費に従って戦略的オフロードのために仮想TPを選択してよい。たとえば、高電力消費を有する仮想TPは戦略的オフロードからより大きいエネルギー節減を経験するであろうから、コントローラは戦略的オフロードのために高電力消費を有する仮想TPを選択することによってワイヤレスネットワークにおける電力消費をより良好に低減できてよい。
図4は、コントローラによって行われてよい、仮想TPの物理TP間で制御シグナリングをオフロードするための実施形態の方法400を例示する。図示されるように、方法はステップ410から始まり、そこでコントローラは仮想TPを特定する。その後、方法400はステップ420に進み、そこでコントローラはサービング仮想TPの第1の物理TPからサービング仮想TPの第2の物理TPに制御シグナリングをオフロードする。制御シグナリングをオフロードすることは、物理送信ポイントの一方または両方に命令を通信することによって達成されてよい。いくつかの実施形態において、コントローラは、制御シグナリングがオフロードされた後、第1の物理TPをミュートすることを検討する。そのような実施形態において、方法400はステップ430に進み、そこでコントローラは第1の物理TPがアップリンク/ダウンリンク送信/受信責任を依然有するかどうかを判定する。そうでなければ、方法400はステップ440に進み、そこでコントローラは第1の物理APをダウンリンクまたはアップリンクミュートする。これは第1の物理APに命令を通信することによって行われてよい。
本開示の態様は、アップリンクフィードバックに基づいてダウンリンク送信機を動的に再アクティブ化するためのウェイクアップ技法も提供する。より詳細には、ダウンリンクミュートされる物理TPはアクティブ化されるアップリンク受信機を介して信号を監視し、そして監視される信号がダウンリンク再アクティブ化判定基準を満たすときにダウンリンク送信機を再アクティブ化してよい。監視される信号はUEまたはリレーと関連したアップリンク信号を含んでよい。たとえば、信号はターゲットUEによって直接送信されるアップリンク信号でよい。別の例として、信号はターゲットUEと関連したパラメータまたは命令を示すアップリンク信号でよい。アップリンク信号はターゲットUEによって、リレーによって、またはターゲットUEとの装置対装置(D2D)通信に関与する援助UEによって通信されてよい。実施形態において、アップリンク信号はターゲットUEによって経験される干渉レベルを示すアップリンクフィードバック信号を備える。そのような実施形態において、ダウンリンク再アクティブ化判定基準は、ターゲットUEによって経験される干渉レベルが閾値を超えることをアップリンク信号が示すときに満たされてよい。フィードバック信号によって示される干渉レベルはターゲットUEによって経験されるバックグラウンド干渉レベルでよい。別の実施形態において、アップリンク信号はターゲットUEにワイヤレスアクセスを提供するという要求または指示を備える。たとえば、アップリンク信号は発見信号(たとえば、アップリンク探測信号)を備えてよく、そしてダウンリンク再アクティブ化判定基準は、発見信号の品質(たとえば、受信信号電力など)が閾値を超えるときに満たされてよい。さらに別の例として、アップリンク信号はサービスの要求(たとえば、ハンドオーバまたはリンク確立要求)を備えてよい。監視される信号は、コントローラまたは別の物理TPによって通信されるウェイクアップ信号など、他のネットワーク装置によって通信される信号を含んでもよい。物理TPはバックホールリンクを通じてコントローラまたは隣接TPからウェイクアップ指示を受信してもよい。
特に、コントローラは、コントローラによって管理されている物理TPによるダウンリンク送信の結果としてUEがどの程度のダウンリンク干渉を経験するだろうかを知っても、または推定できてもよい。バックグラウンド干渉は、コントローラによって管理されている物理TPのダウンリンク送信からの累積ダウンリンク干渉を超える、UEで観察される干渉または雑音を含んでよい。過剰な干渉は、コントローラによって管理されていないTP、他のUEなどといった様々な発生源から到来するであろう。
図5は、物理TPによって行われてよい、アップリンクフィードバックに基づいてダウンリンク送信機を動的に再アクティブ化するための実施形態の方法を例示する。図示されるように、方法500はステップ510で始まり、そこで物理TPは物理TPのアップリンク受信機を非アクティブ化することなく物理TPのダウンリンク送信機を非アクティブ化する。非アクティブ化は部分的なまたは完全な非アクティブ化でよい。たとえば、物理TPはダウンリンク送信機のダウンリンク無線周波数(RF)チェーンを非アクティブ化することなくダウンリンク送信機のダウンリンクベースバンド回路網を非アクティブ化させてよい。別の例として、物理TPはダウンリンク送信機のダウンリンクベースバンド回路網を非アクティブ化することなくダウンリンク送信機のダウンリンクRFチェーンを非アクティブ化させてよい。さらに別の例として、物理TPはダウンリンク送信機のダウンリンクベースバンド回路網もダウンリンクRFチェーンも両方とも非アクティブ化させてよい。次に、方法500はステップ520に進み、そこで物理TPはダウンリンク送信機が非アクティブ化される間アップリンク受信機を使用して信号を監視する。信号はターゲットまたは援助UEによって送信されるアップリンク信号でよい。代替的に、信号は別のTPによって通信される再アクティブ化信号でよい。続いて、方法500はステップ530に進み、そこで物理TPは監視される信号がダウンリンク再アクティブ化判定基準を満たすときにダウンリンク送信機を再アクティブ化する。
本開示の実施形態は従来の技法より高い柔軟性を提供する他に、ダウンリンクおよびアップリンク動作間のさらなる独立性を提供してよい。複合データおよび制御オフロード、および送信ポイントをアイドルからアクティブモードに効率的に遷移するための技法は柔軟性、費用節減および性能向上を提供してよい。
図6は、従来のDTX方式のマルチキャスト-ブロードキャスト単一周波数ネットワーク(MBSFN)フレーム構造を例示する。図示されるように、無線フレームにおけるMSBFNサブフレームの一部(たとえば、10のうちの6)で送信がミュートされて基地局電力消費を低減する。DTX方式の詳細は、「Reducing Energy Consumption in LTE with Cell DTX」という題名のVehicular Technology Conference (VTC)論文(2011 IEEE 73rd、第1巻、第5号、15〜18ページ、2011年5月)に論じられ、この文献は、その全体が再現されるかのように参照により本明細書に組み込まれる。
図7は、ネットワークが、データ送信ポイントが要求に応じてアクティブ化され得るデータのみのネットワーク、および制御送信ポイントが常にオンである制御のみのネットワークに分割されるビヨンドセルラグリーン世代(BCG2)ネットワークアーキテクチャを例示する。BCG2アーキテクチャは、「Energy saving: Scaling network energy efficiency faster than traffic growth」という題名のWireless Communications and Networking Conference Workshops (WCNCW)刊行(2013 IEEE WCNCW、第12巻、第17号、7〜10ページ、2013年4月)によってより詳細に説明され、この文献は、その全体が再現されるかのように参照により本明細書に組み込まれる。
図8は、C-プレーンおよびU-プレーンが異なる周波数帯域にマクロおよびスモールセル間で分割されるマクロ支援スモールセルのためのファントムセルネットワークアーキテクチャを例示する。ファントムセルネットワークアーキテクチャは、「RAN Evolution Beyond Release 12」という題名の論文(LTE World Summit、2013)によってより詳細に説明され、この文献は、その全体が再現されるかのように参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の態様はダウンリンクおよびアップリンクのための異なるスリープ/ウェイクアップ機構を提供する。図9A〜図9Cは、異なるダウンリンクおよびアップリンクウェイクアップ手順のためのネットワーク構成を例示する。いくつかの実施形態において、アップリンクウェイクアップ手順は、UE/TP関連マップなどのアップリンクベースの測定値を維持するために定期的でよい。実施形態は物理アップリンク制御チャネル(PUCCH)で伝えられるアップリンク探測基準信号(SRS)またはアップリンクシグナリングを使用してアクティブUEを検出してよい。アップリンクSRSおよび/またはアップリンク信号はターゲットUEによって、またはターゲットUEとD2D通信状態にある援助UEによって送信されてよい。アクティブUEの検出は物理ランダムアクセス制御チャネル(PRACH)を監視することによって行われてもよい。アクティブUEを検出すると、送信ポイントはウェイクアップされてよい。測定されるアップリンク信号は、UE協調が可能にされるターゲットUEの選択される援助UEから発してよい。ウェイクアップ期間はネットワークによって構成され得る。いくつかの実施形態において、ウェイクアップ手順は、UEがダウンリンクバックグラウンド干渉電力の変化をフィードバックすることに基づいてイベント駆動され得る。
実施形態はダウンリンクでオンデマンドのイベント駆動ベースのウェイクアップを使用してよい。駆動イベントは共同データおよび制御トラフィックオフロードの最適化結果に基づいてよい。実施形態は、VoIPなどの定期的なトラフィックのためにダウンリンクで定期的なウェイクアップを提供してよい。いくつかの実施形態において、送信ポイント(TP)群のサブセットは定期的にウェイクアップしてダウンリンク方向に同期およびブロードキャスト信号を送ってよい。
図6は、無線アクセスネットワーク(RAN)仮想化を介して独立してダウンリンクおよびアップリンク動作を無効にするための実施形態のネットワークアーキテクチャを例示する。実施形態は制御およびデータトラフィックの両方をオフロードするためのサポートを提供してよい。いくつかの実施形態はUE固有の制御チャネル通信もオフロードしてよい。いくつかの実施形態において、ダウンリンクグラントおよび他のダウンリンク中心の制御シグナリングはデータにつれて(またはそれから独立して)オン/オフされる。いくつかの実施形態において、ダウンリンクおよびアップリンク動作は互いから独立してミュートされる。いくつかの実施形態において、アップリンク送信ポイントセットはDLのための送信ポイントセットとは異なる送信ポイントを含む。
独立ミューティングを可能にするために、アップリンクグラント(そしてまたアップリンクACK/NACK PHICH)が供給されてよい。アップリンクグラント供給はダウンリンクミューティングに関する最終決定に影響を及ぼすことがある。
実施形態はオフロード判定基準を使用して、UEがダウンリンク制御信号を受信するためのアクティブ送信ポイントを観察することを確実にしてよい。異なるトラフィックオフロード戦略がアップリンクおよびダウンリンクのために利用されてよい。オフロード戦略は、おそらく異なる時間スケールで、データ負荷および制御負荷を考慮してよい。オフロード判定基準は、負荷を判定するときにデータおよび制御信号の両方を考慮してよい。アクティブ化される送信ポイントは任意の比率のデータ対制御トラフィックを送信し得る。制御チャネルオフロードはいくつかの実施形態においてデータチャネルオフロードより動的でなくてよい。実施形態において、アップリンク通信は本質的にグラントレスでよく、たとえば単一キャリア多重アクセス、グラントレス多重アクセスなど。アップリンク通信がグラントレスであるとき、ダウンリンクミューティングおよびアップリンクグラント決定は共同で行われてよい。たとえば、アップリンクグラントは、グラントがアップリンク送信の前に受信/処理されるように、アップリンク送信の前に(たとえば、様々なパラメータによって決まる3つおよび4つのTTI間に)送られてよい。実施形態はオフロード判定基準を使用して、UEがアップリンクグラントを受信するための覚醒送信ポイントを観察することを確実にしてよい。他のダウンリンク制御情報に加えて、UEは、UEのデータチャネルを送信している送信ポイントとは異なる送信ポイントからアップリンクグラントを受信してよい。実施形態において、コントローラは複合ダウンリンク効用関数を最大にするように構成されてよい。以下はダウンリンク効用関数の例である:U=Σk,nUk,n+Σk,nCk,n+cΣif(ui,σi)Pi、式中Σif(ui,σi)Piはミューティング誘因(またはアクティブ化ペナルティ)であり、uiはデータ負荷率であり、σiは制御負荷率であり、cはエネルギー節減係数であり、Piは正規化送信ポイント電力節減であり、Uk,nはリソースnでのUEkのデータ効用であり、そしてCk,nはリソースnでのUEkの制御効用である。図7は、スリープモード、アクティブモードおよび最大電力モードで動作する送信ポイントの消費電力対出力電力のグラフを例示する。
実施形態において、ネットワークコントローラは一群の送信ポイントに機能し、それらはネットワーク層によって指定されるクラスタまたは候補セットでよい。共同広帯域ミューティングおよび動的ポイント選択アルゴリズムがネットワークコントローラによって利用されてトラフィックのデータ部分を解析してよい。UEがスケジュールされないBSは「スリープモード」に遷移されることになり、そしてそれらの電力消費は低減されるだろう。実施形態において、アルゴリズムは以下の効用関数を最大にし得る:U=Σk,nUk,n+cΣi∈Muted(1-ui)Pi、式中uiはデータ負荷率であり、cはエネルギー節減係数であり、そしてPiは正規化送信ポイント電力節減である。図8は、毎秒1メガバイト(Mbps)の目標の固定ビットレートでのシステム容量解析を描くグラフを例示する。
実施形態の電力低減の技法は応用自在でよい。たとえば、技法は、提供されるトラフィック負荷に動的に適応すること、データおよび制御トラフィックの両方をオフロードすること、ダウンリンクおよびアップリンク動作を独立して制御すること、ならびにスペクトル効率、帯域幅および待ち時間の間のトレードオフを利用することによってユーザ満足感を上昇させることができてよい。
図9は、その全体が再現されるかのように参照により本明細書に組み込まれる、「How much energy is needed to run a wireless network?」という題名のIEEE Wireless Communications論文、IEEE Wireless Communicationsに論じられる電力消費モデルの図を例示する。図10は、基地局に対する負荷依存電力消費モデルの図、グラフおよびチャートを例示する。このモデルにおいて、マクロおよびピコ基地局の無線周波数出力電力はそれぞれ40ワットおよび1ワットである。
図11は、その全体が再現されるかのように参照により本明細書に組み込まれる、「How much energy is needed to run a wireless network?」という題名のIEEE Wireless Communications論文、IEEE Wireless Communicationsに論じられる電力消費モデルの図を例示する。図12は、最新の基地局に対する毎秒1メガバイト(Mbps)の目標の固定ビットレートでのシステム容量解析を描くグラフを例示する。
図13は、図12に描かれる電力消費モデルのグラフを例示する。図14A〜図14Cは、本開示の実施形態の技法に対する処理能力シミュレーションを例示する。シミュレーションは以下の共通のシミュレーションパラメータを使用して生成された。CRANクラスタサイズ:1、3、9および21セル、SU MIMO 2x2、送信ダイバーシティ、40ワットの最大送信基地局送信電力、Matlabポストプロセッサを使用する電力消費の線形モデル(すべての方式に対して、UEがスケジュールされない任意のBSは「スリープモード」であると考えられることになり、そしてその電力消費は低減されることになる)、B=10MHz、10RBG、5RB/RBG、完全なCQI、OLLAワイドバンド固定。シミュレーションは以下のシナリオに従って生成された。630の標準負荷下のUE、236の軽負荷(標準母集団の1/5)下のUE、UEは(幾何学的形状に基づいて)ランダムパターンで均一でも不均一でもある(各3セルサイトにおいて、1つのセルが最高密度を持つ1つにランダムに選ばれる)、MMSEのために構成されるUE受信機、トラフィックモデルはCBRエミュレーションを伴うフルバッファであった、シミュレートされる方式は単セルSU-MIMOを含む、DPS SU-MIMO、共同広帯域ミューティングおよびDPS SU-MIMO、ゼロ(PFのみの効用)および{0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1、1.5、2、2.5、3、4、5、10}(エネルギー意識ミューティング誘因/オン切替ペナルティ)のエネルギー節減係数。図15は、シミュレーションシナリオ結果のチャートを例示する。
図16は、本明細書に開示される装置および方法を実装するために使用されてよい処理システムのブロック図を例示する。具体的な装置は図示される構成部品のすべてまたは構成部品の部分集合のみを活用してよく、そして統合のレベルは装置毎に異なってよい。さらにまた、装置は、複数の処理ユニット、プロセッサ、メモリ、送信機、受信機などといった構成部品の複数の事例を含んでよい。処理システムは、スピーカ、マイクロフォン、マウス、タッチスクリーン、キーパッド、キーボード、プリンタ、ディスプレイなどといったと1つまたは複数の入出力装置が装備される処理ユニットを備えてよい。処理ユニットは、バスに接続される中央処理ユニット(CPU)、メモリ、大容量記憶装置、ビデオアダプタおよびI/Oインターフェースを含んでよい。
バスは、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バス、ビデオバスなどを含むいくつかのバスアーキテクチャの任意の種類の1つまたは複数でよい。CPUは任意の種類の電子データプロセッサを備えてよい。メモリは、スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、シンクロナスDRAM(SDRAM)、リードオンリメモリ(ROM)、それらの組合わせなどといった任意の種類のシステムメモリを備えてよい。実施形態において、メモリは起動時に使用するためのROM、ならびにプログラムを実行する間に使用するためのプログラムおよびデータ記憶用のDRAMを含んでよい。
大容量記憶装置は、データ、プログラムおよび他の情報を記憶するように、かつデータ、プログラムおよび他の情報をバスを介してアクセス可能にするように構成される任意の種類の記憶装置を備えてよい。大容量記憶装置は、たとえばソリッドステートドライブ、ハードディスクドライブ、磁気ディスクドライブ、光学ディスクドライブなどの1つまたは複数を備えてよい。
ビデオアダプタおよびI/Oインターフェースは処理ユニットに外部入出力装置を連結するインターフェースを提供する。例示されるように、入出力装置の例はビデオアダプタに連結されるディスプレイ、およびI/Oインターフェースに連結されるマウス/キーボード/プリンタを含む。他の装置が処理ユニットに連結されてよく、そして追加のまたはより少ないインターフェースカードが活用されてよい。たとえば、ユニバーサルシリアルバス(USB)(図示せず)などのシリアルインターフェースが使用されてプリンタ用のインターフェースを提供してよい。
処理ユニットは1つまたは複数のネットワークインターフェースも含み、それはイーサネット（登録商標）ケーブルなどといった有線リンクおよび/またはノードもしくは異なるネットワークにアクセスするワイヤレスリンクを備えてよい。ネットワークインターフェースは処理ユニットがネットワークを介して遠隔ユニットと通信するのを可能にする。たとえば、ネットワークインターフェースは1つまたは複数の送信機/送信アンテナおよび1つまたは複数の受信機/受信アンテナを介してワイヤレス通信を提供してよい。実施形態において、処理ユニットは、他の処理ユニット、インターネット、遠隔ストレージ施設などといった遠隔装置とのデータ処理および通信のためにローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワークに連結される。
図17は通信装置1700の実施形態のブロック図を例示し、それは上述の1つまたは複数の装置(たとえば、UE、NBなど)に同等でよい。通信装置1700はプロセッサ1704、メモリ1706、複数のインターフェース1710、1712、1714を含んでよく、それらは図17に図示されるように配置されても(またはされなくても)よい。プロセッサ1704は計算および/または他の処理関連タスクを行うことができる任意の構成部品でよく、そしてメモリ1706はプロセッサ1704のためのプログラミングおよび/または命令を記憶できる任意の構成部品でよい。インターフェース1710、1712、1714は、通信装置1700が他の装置と通信するのを可能にする任意の構成部品または構成部品の集合でよい。
説明が詳細に記載されたが、様々な変更、置換および修正が、添付の請求項によって定義されるような本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、なされ得ることが理解されるべきである。その上、現在現存のまたは今後開発される工程、機械、製造、化合物、手段、方法またはステップが、本明細書に記載される対応する実施形態と実質的に同じ機能を行うかまたは実質的に同じ結果を達成してよいことを、当業者は本開示から容易に認識するであろうように、本開示の範囲は本明細書に記載される特定の実施形態に限定されるものとは意図されない。したがって、添付の請求項はそれらの範囲内にそのような工程、機械、製造、化合物、手段、方法またはステップを含むものと意図される。
本発明が例証的な実施形態を参照しつつ記載されたとはいえ、本説明は限定的に解釈されるものとは意図されない。例証的な実施形態の様々な修正および組合せの他に本発明の他の実施形態も、説明を参照することにより、当業者にとって明らかであろう。したがって、添付の請求項が任意のそのような修正または実施形態を包含することが意図される。
100 ネットワーク
110 アクセスポイント(AP)
101 カバレージエリア
120 モバイル装置
130 バックホールネットワーク
200 ネットワーク
201 カバレージエリア
210 仮想送信ポイント(TP)
212 物理TP
214 物理TP
216 物理TP
220 ユーザ機器(UE)
230 コントローラ
1700 通信装置
1704 プロセッサ
1706 メモリ
1710 セルラインターフェース
1712 追加インターフェース
1714 バックホールインターフェース

Claims (13)

  1. ワイヤレス通信ネットワークにおける仮想送信ポイント(TP)の物理TP間でトラフィックをオフロードするための方法であって、
    ネットワークコントローラによって、ユーザ機器(UE)にサービスしている仮想TPを特定するステップであって、前記仮想TPが少なくとも第1の物理TPおよび第2の物理TPを含み、前記第1の物理TPが第1の期間の間、前記UEとデータトラフィックおよび制御シグナリングの一方または両方を通信する、ステップと、
    前記ネットワークコントローラによって、前記UEにハンドオーバを行わせることなく、前記第1の物理TPから前記第2の物理TPに前記データトラフィックおよび前記制御シグナリングの少なくとも一方をオフロードするステップであって、前記第2の物理TPが第2の期間の間、前記UEと前記データトラフィックまたは前記制御シグナリングの前記少なくとも一方を通信する、ステップとを含む、方法。
  2. オフロードする前記ステップが、1つまたは複数の送信時間間隔(TTI)によって定義された期間の間、前記第1の物理TPから前記第2の物理TPに前記データトラフィックおよび前記制御シグナリングの少なくとも一方をオフロードするステップを含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1の物理TPから前記第2の物理TPに前記データトラフィックおよび前記制御シグナリングの前記少なくとも一方をオフロードする前記ステップが、
    前記第1の物理TPから前記第2の物理TPにダウンリンク制御シグナリングをオフロードするステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記第2の物理TPに前記ダウンリンク制御シグナリングをオフロードした後、前記第1の物理TPをダウンリンクミュートするステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. 前記第1の物理TPがマクロ基地局を備え、前記第2の物理TPが低電力ノードを備え、前記方法が、
    前記マクロ基地局から前記低電力ノードに前記ダウンリンク制御シグナリングをオフロードした後、前記マクロ基地局をダウンリンクミュートするステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  6. 前記第1の物理TPから前記第2の物理TPに前記データトラフィックおよび前記制御シグナリングの少なくとも一方をオフロードする前記ステップが、
    前記第1の物理TPから前記第2の物理TPにダウンリンクデータトラフィックをオフロードするステップを含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第1の物理TPから前記第2の物理TPに前記データトラフィックおよび前記制御シグナリングの少なくとも一方をオフロードする前記ステップが、
    前記第1の物理TPから前記第2の物理TPにアップリンクデータトラフィックをオフロードするステップを含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記第1の物理TPから前記第2の物理TPに前記データトラフィックおよび前記制御シグナリングの少なくとも一方をオフロードする前記ステップが、
    前記第1の物理TPから前記第2の物理TPにアップリンク制御シグナリングをオフロードするステップを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記オフロードされる制御シグナリングがUE固有の制御トラフィックを含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記ワイヤレス通信ネットワークにおける別のTPにオフロードされ得るデータトラフィックを有する第3の物理TPを特定するステップをさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記ネットワークコントローラによって、前記第3の物理TPから別のTPにアップリンク(UL)データトラフィックおよびダウンリンク(DL)データトラフィックの一方を、前記ULデータトラフィックおよび前記DLデータトラフィックの他方をオフロードすることなく、オフロードするステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
  12. 前記ネットワークコントローラによって、前記第3の物理TPから別のTPにアップリンク(UL)データトラフィックとダウンリンク(DL)データトラフィックの両方をオフロードするステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。
  13. プロセッサと、
    前記プロセッサによって実行するためのプログラミングを記憶するコンピュータ可読記憶媒体とを備え、前記プログラミングが、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法に係るステップを実施するための命令を含む、ネットワークコントローラ。
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