JP6446190B2

JP6446190B2 - 通信システム

Info

Publication number: JP6446190B2
Application number: JP2014133901A
Authority: JP
Inventors: 雅俊中野; 佐藤　克彦; 克彦佐藤; 賢司寺田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: JP2016012842A

Description

本発明は、ＬＴＥ通信と前記ＬＴＥ通信以外の通信方式により無線通信可能なＵＥ（User Equipment）と、ｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）とを備える通信システムに関する。

移動通信の国際的な標準化団体である３ＧＰＰ(Third Generation Partnership Project)において標準化された移動通信システムであるＬＴＥ（Long Term Evolution-Advanced）が運用されている。

特許文献１では、このＬＴＥのよる通信機能と、３Ｇのモバイルネットワークによる通信機能とを備えた端末による音声通信及びデータ通信が可能なデュアル端末による通信技術が開示されている。

特開２０１３−２５５１０４号

しかしながら、特許文献１では、各デュアル端末がデータ通信をする場合に、デュアル端末が多いとＬＴＥ通信のリソースを圧迫することになる。また、特許文献１では、デュアル端末の３Ｇのモバイルネットワークによる通信機能を用いたＬＴＥ通信のリソースの利用効率の向上が考慮されていない。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、ＬＴＥ通信のリソースの利用効率を高めることができる通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る通信システムは、ＬＴＥ通信と前記ＬＴＥ通信以外の通信方式により無線通信可能な複数のＵＥ（User Equipment）と通信可能なｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）とを備える通信システムであって、前記ｅＮｏｄｅＢは、ｅＮｏｄｅＢ制御部と、前記各ＵＥのＱｏＳが記憶されたＵＥ情報テーブルとを有し、前記ｅＮｏｄｅＢ制御部は、前記ＵＥ情報テーブルを参照して、前記ＵＥのＱｏＳが所定のＱｏＳに関する閾値以下の前記ＵＥに、クラスタリング指令を送信し、前記クラスタリング指令を受信した前記ＵＥは、メッシュクラスを形成し、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥ間は、前記ＬＴＥ通信以外の通信方式で通信され、前記ＵＥ情報テーブルには、ＬＴＥ通信のためのリソースが記憶され、前記ｅＮｏｄｅＢ制御部は、前記ＵＥ情報テーブルを参照して、前記ＵＥの前記リソースの合計値が閾値以下になるまで、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥのうち、最もＱｏＳが低い前記ＵＥから順番にリソースを解放する旨を送信し、前記リソースを解放する旨を受信した前記ＵＥは、リソースを解放することを特徴とする。

通信システムにおいて、前記ｅＮｏｄｅＢ制御部は、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥからゲートウェイＵＥを選定し、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥ宛のパケットを受信した場合に、前記ゲートウェイＵＥに前記パケットを送信する。

本発明の通信システムによれば、ＵＥのＱｏＳに基づいて、ＬＴＥ通信とＬＴＥ通信以外の通信方式により無線通信可能なＵＥ間でメッシュクラスが形成されている。メッシュクラスが形成されたＵＥ間でＬＴＥ通信以外の通信方式で通信することにより、ＬＴＥ通信のリソースの利用効率を高めることができる。

また、通信システムでは、メッシュクラスが形成されたＵＥの中の閾値ｆｔｈ以下のＵＥのＬＴＥ通信のリソースを解放することにより、さらに、ＬＴＥ通信のリソースの利用効率を高めることができる。

さらに、通信システムでは、メッシュクラスが形成されたＵＥからゲートウェイＵＥを選定することにより、メッシュクラスが形成されたＵＥ以外のＵＥとの通信を適切に行うことができる。

本発明の実施形態に係る通信システムの説明図である。ＵＥの説明図である。図３Ａは、ｅＮｏｄｅＢの説明図であり、図３Ｂは、ＵＥ情報テーブルの説明図である。通信システムの処理手順についての説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る通信システム１０の説明図である。図２は、ＵＥ２０の説明図であり、図３Ａは、ｅＮｏｄｅＢ１００の説明図であり、図３Ｂは、ＵＥ情報テーブル１０８の説明図である。

＜通信システム１０の構成の説明＞
デジタル通信システム１０は、ＵＥ２０ａ〜２０ｈ及びｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）１００を備える。

ＵＥ２０ａ〜２０ｈ（以下、適宜「ＵＥ２０」という）は、ＬＴＥ通信、無線ＬＡＮによる通信が可能な無線端末である。ＵＥ２０は、ＵＥ制御部２２、ＬＴＥ通信部２４、無線通信部２６及び記憶部２８を備える。ＵＥ制御部２２は、ｅＮｏｄｅＢ１００との通信制御、他のＵＥ２０とのクラスタに関する制御を行う制御部である。ＬＴＥ通信部２４は、ＬＴＥ通信を行う機能を備える通信部である。ここで、ＬＴＥ通信とは、標準規格団体である３ＧＰＰ(Third Generation Partnership Project)によって定められた通信規格に基づく通信方式である。無線通信部２６は、無線通信を行う通信部である。無線通信部２６の通信方式は、IEEE802.11又は802.15のタスクグループで定められた通信規格である。また、IEEE802.11のいわゆる無線ＬＡＮの通信方式の場合には、アドホック・モードによる端末間通信方式となる。記憶部２８は、ルーティングテーブル３０を備える。ルーティングテーブル３０は、パケットの転送先に関するルーティング情報が記憶されているテーブルである。

ｅＮｏｄｅＢ１００は、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２、通信部１０４及び記憶部１０６を備える。ｅＮｏｄｅＢ１００は、基地局である。ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０と通信するための制御、ＵＥ２０によるクラスタ形成に関する制御、ＵＥ２０のＬＴＥ通信のリソースに関する制御を行う制御部である。また、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＱｏＳ（Quality of Service）として予約される通信帯域に対する閾値としてＱｔｈが設定されている。さらに、ＵＥ２０のＬＴＥ通信をするためのリソースに対する閾値としてｆｔｈが設定されている。

通信部１０４は、ＵＥ２０との通信処理を行う。記憶部１０６は、ＵＥ情報テーブル１０８及びルーティングテーブル１１０を備える。

ＵＥ情報テーブル１０８には、ＵＥ２０ａ〜２０ｈ毎のＱｏｓとして予約される通信帯域、ＬＴＥ通信のために使用されるリソースが記憶される。テーブル１０８では、例えば、ＵＥ２０ａに対して、ＵＥ名としてａ、Ｑｏｓの通信帯域としてＱａ、ＬＴＥ通信のリソースとしてｆａが記憶される。同様に、ＵＥ２０ｂ〜２０ｈに対して、ＵＥ名としてｂ〜ｈ、ＱｏｓとしてＱｂ〜Ｑｈ、リソースとしてｆｂ〜ｆｈが記憶されている。ここで、ＱｏＳの閾値ＱｔｈとＵＥ２０ａ〜２０ｄのＱｏＳの通信帯域とは、Ｑｔｈ＞Ｑａ＞Ｑｂ＞Ｑｃ＞Ｑｄの関係にある。さらに、ＱｏＳの閾値ＱｔｈとＵＥ２０ｅ〜２０ｈのＱｏＳの通信帯域とは、Ｑｅ＞Ｑｆ＞Ｑｇ＞Ｑｈ＞Ｑｔｈの関係にある。

ルーティングテーブル１１０は、パケットの転送先に関するルーティング情報が記憶されているテーブルである。

＜通信システム１０の動作の説明＞
通信システム１０の動作について説明する。図４は、通信システム１０の処理手順についての説明図である。

通信システム１０では、ｅＮｏｄｅＢ１００のｅＮｏｄｅＢ制御部１０２がＵＥ２０のＱｏｓの通信帯域、ＬＴＥ通信のリソースを監視し、ＵＥ２０毎にＱｏｓの通信帯域、ＬＴＥ通信のリソースがＵＥ情報テーブル１０８に記憶されている。

ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０毎のＱｏｓの通信帯域と閾値Ｑｔｈとを比較し、Ｑｏｓの通信帯域が閾値Ｑｔｈよりも低いＵＥ２０を抽出する（ステップＳ１）。Ｑｏｓの通信帯域が閾値Ｑｔｈよりも低いＵＥ２０として、ＵＥ２０ａ〜２０ｄが抽出される。

ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０ａ〜２０ｄに対して、クラスタを形成する旨であるクラスタリング指令を送信する（ステップＳ２）。

ＵＥ２０ａ〜２０ｄの各ＵＥ制御部２２は、ＬＴＥ通信部２４を介して、クラスタリング指令を受信する。ＵＥ２０ａ〜２０ｄ間でクラスタリングアルゴリズムに基づいてメッシュクラスが形成される（ステップＳ３）。メッシュクラスが形成されたＵＥ２０ａ〜２０ｄ間では、各無線通信部２６を介して通信される。

ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、クラスタが形成されたＵＥ２０ａ〜２０ｄの中からゲートウェイＵＥを選定する（ステップＳ４）。ゲートウェイＵＥとして、クラスタが形成されたＵＥ２０の中からＱｏｓの通信帯域が最も高いＵＥが選定される。ＵＥ２０ａ〜２０ｄの中では、ＵＥ２０ａのＱｏｓの通信帯域が最も高いのでＵＥ２０ａがゲートウェイＵＥとして選定される。

ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０ａ〜２０ｄのＬＴＥ通信のリソースの合計値と、閾値ｆｔｈとを比較する（ステップＳ５）。ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＬＴＥ通信のリソースの合計値が閾値ｆｔｈ以下になるように、ＵＥ２０を選定する。ＵＥ２０の選定は、Ｑｏｓの通信帯域が低いＵＥ２０からｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＬＴＥ通信のリソースの合計値からＱｏｓの通信帯域が最も低いＵＥ２０から順番にＬＴＥ通信のリソースを除き、閾値ｆｔｈ以下になるまでＵＥ２０を選定する。ここでは、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２によって、ＵＥ２０ｄが選定されとする。具体的には、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２がＱｏｓの通信帯域が最も低いＵＥ２０から順番に、ＬＴＥ通信のリソースの合計値からＵＥ２０のＬＴＥ通信のリソースを除き、閾値ｆｔｈ以下になるまで繰り返す。ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、閾値ｆｔｈ以下になった場合に、ＬＴＥ通信のリソースが除かれたＵＥ２０をリソースを解放すべきＵＥとして選定する。ここでは、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２によって、ＵＥ２０ｄがリソースを解放すべきＵＥとして選定されたとする。

ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０ｄにリソースを解放する旨を送信する（ステップＳ５）。

ＵＥ２０ｄのＵＥ制御部２２は、ＬＴＥ通信部２４を介して、前記リソースを解放する旨を受信し、ＬＴＥ通信のリソースを解放する（ステップＳ６）。

ＵＥ２０ａは、ＬＴＥ通信部２４を介して、ｅＮｏｄｅＢ１００にルーティングテーブル３０のルーティング情報を送信する（ステップＳ７）。ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、通信部１０４を介してルーティング情報を受信し、ルーティングテーブル１１０に追記し、ルーティング情報を更新する。

ここで、ＵＥ２０ａのルーティングテーブル３０には、パケットの転送先としてＵＥ２０ｂ〜２０ｄに関するルーティング情報が記憶されている。ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０ｂ〜２０ｄに関するルーティング情報に基づいて、ＵＥ２０ｂ〜２０ｄ宛のパケットが送信された場合には、ゲートウェイＵＥであるＵＥ２０ａにパケットを送信するように、ルーティングテーブル１１０を編集する。

ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０からパケットを受信した場合には、ルーティングテーブル１１０に基づいてパケットの送信先を決定し、パケットを送信する（ステップＳ８）。ここで、クラスタが形成されているＵＥ２０ａ〜２０ｄ以外のＵＥからｅＮｏｄｅＢ１００にＵＥ２０ｄ宛のパケットが送信された場合に、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ルーティングテーブル１１０を参照して、ＵＥ２０ａにパケットを送信することとなる。

ＵＥ２０ａは、ＬＴＥ通信部２４を介して、パケットを受信する。ＵＥ制御部２２は、ルーティングテーブル３０を参照して、無線通信部２６を介して、ＵＥ２０ｄにパケットを送信する。

通信システム１０は、ＬＴＥ通信と前記ＬＴＥ通信以外の通信方式により無線通信可能な複数のＵＥ２０と通信可能なｅＮｏｄｅＢ１００とを備える通信システムであって、前記ｅＮｏｄｅＢ１００は、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２と、前記各ＵＥ２０のＱｏＳが記憶されたＵＥ情報テーブル１０８とを有し、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、前記ＵＥ情報テーブル１０８を参照して、前記ＵＥ２０のＱｏＳが所定のＱｏＳに関する閾値Ｑｔｈ以下の前記ＵＥ２０に、クラスタリング指令を送信し、前記クラスタリング指令を受信した前記ＵＥ２０は、メッシュクラスを形成し、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥ２０間は、前記ＬＴＥ通信以外の通信方式で通信される。

通信システム１０では、ＵＥ２０のＱｏＳに基づいて、ＬＴＥ通信とＬＴＥ通信以外の通信方式により無線通信可能なＵＥ２０間でメッシュクラスが形成されている。メッシュクラスが形成されたＵＥ２０間でＬＴＥ通信以外の通信方式で通信することにより、ＬＴＥ通信のリソースの利用効率を高めることができる。

また、ＵＥ情報テーブル１０８には、ＬＴＥ通信のためのリソースが記憶され、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ情報テーブル１０８を参照して、ＵＥ２０の前記リソースが所定のリソースに関する閾値ｆｔｈ以下のメッシュクラスが形成された前記ＵＥに対して、リソースを解放する旨を送信し、前記リソースを解放する旨を受信したＵＥ２０は、リソースを解放する。

通信システム１０では、メッシュクラスが形成されたＵＥ２０の中の閾値ｆｔｈ以下のＵＥ２０のＬＴＥ通信のリソースを解放することにより、さらに、ＬＴＥ通信のリソースの利用効率を高めることができる。

さらに、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、前記メッシュクラスが形成されたＵＥ２０からゲートウェイＵＥを選定し、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥ２０宛のパケットを受信した場合に、前記ゲートウェイＵＥに前記パケットを送信する。

通信システム１０では、メッシュクラスが形成されたＵＥ２０からゲートウェイＵＥを選定することにより、メッシュクラスが形成されたＵＥ２０以外のＵＥとの通信を適切に行うことができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

上記実施形態では、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ゲートウェイ端末としてＱｏｓの通信帯域に基づいて選定しているが、これに限定されるものではない。例えば、ｅＮｏｄｅＢ制御部１０２は、ＵＥ２０との物理的な距離に基づいて、ゲートウェイ端末を選定してもよい。

１０…通信システム
２０ａ〜２０ｈ…ＵＥ
２２…ＵＥ制御部
２４…ＬＴＥ通信部
２６…無線通信部
２８、１０６…記憶部
３０、１１０…ルーティングテーブル
１００…ｅＮｏｄｅＢ
１０２…ｅＮｏｄｅＢ制御部
１０４…通信部
１０８…ＵＥ情報テーブル

Claims

ＬＴＥ通信と前記ＬＴＥ通信以外の通信方式により無線通信可能な複数のＵＥ（User Equipment）と通信可能なｅＮｏｄｅＢ（evolved Node B）とを備える通信システムであって、
前記ｅＮｏｄｅＢは、ｅＮｏｄｅＢ制御部と、前記各ＵＥのＱｏＳが記憶されたＵＥ情報テーブルとを有し、
前記ｅＮｏｄｅＢ制御部は、前記ＵＥ情報テーブルを参照して、前記ＵＥのＱｏＳが所定のＱｏＳに関する閾値以下の前記ＵＥに、クラスタリング指令を送信し、
前記クラスタリング指令を受信した前記ＵＥは、メッシュクラスを形成し、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥ間は、前記ＬＴＥ通信以外の通信方式で通信され、
前記ＵＥ情報テーブルには、ＬＴＥ通信のためのリソースが記憶され、
前記ｅＮｏｄｅＢ制御部は、前記ＵＥ情報テーブルを参照して、前記ＵＥの前記リソースの合計値が閾値以下になるまで、前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥのうち、最もＱｏＳが低い前記ＵＥから順番にリソースを解放する旨を送信し、
前記リソースを解放する旨を受信した前記ＵＥは、リソースを解放する
ことを特徴とする通信システム。
請求項１記載の通信システムにおいて、
前記ｅＮｏｄｅＢ制御部は、
前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥからゲートウェイＵＥを選定し、
前記メッシュクラスが形成された前記ＵＥ宛のパケットを受信した場合に、前記ゲートウェイＵＥに前記パケットを送信する
ことを特徴とする通信システム。