JPWO2018142862A1 - 通信処理システム、通信処理方法、基地局およびその制御プログラム - Google Patents

通信処理システム、通信処理方法、基地局およびその制御プログラム Download PDF

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Abstract

本発明は、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用する通信処理システムである。本通信処理システムは、通信端末と、基地局と、通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局と、通信端末において、複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定部と、基地局において、受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、基地局と通信端末とを接続する中継局を選択する選択部と、を備える。

Description

本発明は、 通信処理システム、通信処理方法、基地局およびその制御方法と制御プログラムに関する。
現在、3GPPではリモートデバイス(リモートUE:Remote User Equipment)からのデータを中継装置(リレーUE:Relay User Equipment/UE-to-Network Relay device)を介して基地局に送信する方法が検討されており、非特許文献1および2にその方法が開示されている。
非特許文献1の「4.4.3 ProSe UE-to-Network Relay for Public Safety」には、そのアーキテクチャモデル、また、「5.4.4 Direct communication via ProSe UE-to-Network Relay」のFigure 5.4.4.1-1には、UE-to-Network Relay経由のProSe(D2D)接続を確立する手順が記載されている。そして、Figure 5.4.4.1-1の説明として、「リモートUEは、リレーUEを使った接続後も、リレーUEの再選択のため、リレーUEから送られるディスカバリメッセージの信号強度の測定を継続する。」との記載がある(非特許文献1、102ページ、14〜21行参照)。
また、非特許文献2の「23.10.4 Sidelink Communication via ProSe UE-to-Network Relay」には、「UEが、リレーUEとして動作できるかどうかは基地局が制御すること」、また、「リモートUEが、最良のPC5リンク品質のリレーUEを選択すること、およびPC5リンクの信号強度があらかじめ設定された閾値を下回った場合、リレーUEの再選択プロセスを行うこと」の記載がある(非特許文献2、283ページ、1〜8行参照)。
上記技術分野において、特許文献1には、UA(user agent)において、リレーノード選択ランク(relay node selection rank)に基づいて中継局(Relay Node)を選択して、アクセスノード(Access Node)に通知する技術が開示されている。特許文献1では、リレーノード選択ランクが、リレーノードのパワー(measured relay node power)と、選択・優先パラメータ(preference or priority parameter)と、パワーオフセット(power offset parameter)と、履歴(hysteresis parameter)とから得られる。
米国出願公開US 2013/0237228号公報
3GPP TS 23.303 V14.1.0 (2016-12) Proximity-based service (ProSe) 3GPP TS 36.300 V13.6.0 (2016-12) E-UTRAN Overall description
しかしながら、上記文献に記載の技術では、中継局の選択をUAに委ねるため、アクセスノード(基地局)が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができなかった。
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る通信処理システムは、
通信端末と、
基地局と、
前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、
前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定手段と、
前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る通信処理方法は、
通信端末と、基地局と、前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、を有する通信処理システムの通信処理方法であって、
前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定ステップと、
前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
を含む。
上記目的を達成するため、本発明に係る基地局は、
通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信手段と、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る基地局の制御方法は、
通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
を含む。
上記目的を達成するため、本発明に係る基地局の制御プログラムは、
通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
をコンピュータに実行させる。
本発明によれば、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。
本発明の第1実施形態に係る通信処理システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムの構成を示す図である。 前提技術としての通信処理システムの標準構成を示すブロック図である。 前提技術としての通信処理システムの標準動作を示すシーケンス図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理システムの動作を示すシーケンス図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理装置(基地局:eNB)の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る通信経路設定部の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る中継局(リレーUE)の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る中継局データベースの構成を示す図である。 本発明の第2実施形態に係る通信端末(リモートUE)の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理装置(基地局:eNB)のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の第2実施形態に係る通信処理装置(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る通信処理システムの構成を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第3実施形態に係る通信処理装置(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第4実施形態に係る通信処理システムの構成を示す図である。 本発明の第4実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第4実施形態に係る通信処理装置(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第5実施形態に係る基地局データベースの構成を示す図である。 本発明の第5実施形態に係る通信処理装置(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態として通信処理システム100について、図1を用いて説明する。通信処理システム100は、中継局を有するシステムである。
図1に示すように、通信処理システム100は、通信端末101と、基地局102と、複数の中継局103と、測定部111と、選択部121と、を含む。複数の中継局103は、通信端末101と基地局102との通信を中継する。測定部111は、通信端末101において、複数の中継局103からの受信信号強度を測定する。選択部121は、基地局102において、受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、基地局102と通信端末101とを接続する中継局を選択する。
本実施形態によれば、中継局の能力に応じて通信経路を選択することにより、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムにおいては、通信端末が測定する中継局からの受信信号強度が閾値を超える中継局の内、中継局の能力情報として通信端末の接続可能数や伝送帯域幅を考慮して、通信端末と基地局とを中継する中継局を選択する。
《通信処理システムの構成概要》
図2は、本実施形態に係る通信処理システム200の構成を示す図である。図2は、基地局220が管理するセル内における、中継局231〜233を中継する通信端末210と基地局220との通信経路の確定について示す。
図2において、B1〜B3は中継局231〜233からの通信端末210での受信信号強度の測定結果である。図2においては、受信信号強度B1〜B3が閾値を超えており、中継局231〜233が接続される中継局の候補になったとする。
基地局220において、各中継局221に対応付けて、受信信号強度222(B1〜B3)を収集する。また、基地局220において、各中継局221に対応付けて、中継局の能力情報として通信端末の接続可能数223や伝送帯域幅224を取得する。そして、接続可能数223が最も多い、あるいは、伝送帯域幅224が最も大きい中継局(Relay-UE2)を、基地局220と通信端末210とを中継する中継局として選択する(225参照)。中継局(Relay-UE2)を使用することによって、通信端末210の消費電力を抑制すると共に、中継局231〜233を効率的に使用することができ、通信処理システム200全体のリソースを安定して効率よく使用することができる。
《前提技術》
図3Aおよび図3Bに従って、本実施形態の技術範囲における受信信号強度測定に関連する前提技術について説明する。
図3Aは、前提技術としての通信処理システム300の標準構成を示すブロック図である。図3Aは、非特許文献1の「4.4.3 ProSe UE-to-Network Relay for Public Safety」のFigure 4.4.3-1に図示された、その通信処理システム300のアーキテクチャモデルである。また、図3Bは、前提技術としての通信処理システム300の標準動作を示すシーケンス図である。図3Bは、非特許文献1の「5.4.4 Direct communication via ProSe UE-to-Network Relay」のFigure 5.4.4.1-1に図示された、UE-to-Network Relay経由のProSe(D2D)接続を確立する手順である。
以下、Figure 5.4.4.1-1を元に、UE-to-Network Relay のコネクション確立手順(S300)の概要を紹介する。1. UE-to-Network RelayノードはE-UTRANにアタッチし、PDNコネクションを確立する。2.リモートUEはModel-AまたはModel-Bディスカバリ手順を使ってUE-to-Network Relayノードを検索する。3.リモートUEはUE-to-Network Relayノードを選択しコネクションを確立する。4.UE-to-Network RelayノードはリモートUEのIPアドレスを設定する。5.UE-to-Network RelayノードはリモートUE IDとIP情報をMMEに報告する。6.MMEはリモート User IDとIP情報をS-GWとP-GWに報告する。7.リモートUEとP-GW間でリレートラフィックが送受信される。
なお、Figure 5.4.4.1-1 の説明として、「リモートUEは、リレーUEを使った接続後も、リレーUEの再選択のため、リレーUEから送られるディスカバリメッセージの信号強度の測定を継続する」との記載がある。
また、非特許文献2の「23.10.4 Sidelink Communication via ProSe UE-to-Network Relay」には、「UEが、リレーUEとして動作できるかどうかは基地局が制御すること」、また、「リモートUEが、最良のPC5リンク品質のリレーUEを選択すること、およびPC5リンクの信号強度があらかじめ設定された閾値を下回った場合、リレーUEの再選択プロセスを行うこと」の記載がある。
《前提技術の課題》
ここで、図3BのステップS300において、リモートUEは、リレーUEの選択または再選択の必要性が発生した場合、複数のリレーUE候補から送られてくるディスカバリ・アナウンスメント・メッセージの受信信号強度を測定し、最もリンク品質がよいリレーUE候補を自身のリレーUEとして選択する。しかし、リモートUEとリレーUE間のリンク品質がよいということは、一部の例外(干渉や建物による反射、遮蔽など)を除き、その距離も近い場合が多いと考えられる。しかしながら、中継局の選択をリモートUEによる受信信号強度の測定に委ねるため、リレーUEの能力などの条件が考慮されず、アクセスノード(基地局)が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができなかった。つまり、リモートUEで受信信号強度が一番高いリレーUE候補を自身のリレーUEとして選択した場合、リモートUEの送信電力は抑えられるが、能力の余裕がないリレーUEが選択されるということが起こり得る。このように、基地局が管理するセルでのトータルのリソース使用は最適化されていない。
《本実施形態による解決技術》
本実施形態は、上記の課題を解決または緩和するため、基地局が、リモートUEが測定した受信信号強度と、複数のリレーUE候補についての能力情報を取得し、この情報をもとにリモートUEに対し最適なリレーUEを選択させるものである。なお、本実施形態のリモートUEは、IoT(Internet of Things)デバイス、MTC(Machine Type Communication)デバイスおよびM2M(Machine to Machine)デバイスなどを含む。
《通信処理システムの動作シーケンス》
図4は、本発明の第2実施形態に係る通信処理システム200の動作を示すシーケンス図である。図4は、図3BのステップS300において、本実施形態に係る新たな条件に基づいて中継局を選択するシーケンスである。
基地局220は、ステップS401において、ディスカバリ用信号の周波数および測定周期を、中継局231〜23nおよび通信端末210に設定する。以降、この周波数および測定周期に同期して、受信信号強度の測定が繰り返される。また、基地局220は、ステップS403において、各中継局231〜23nの能力情報を取得する。
中継局231〜23nは、ステップS405において、通信端末210が信号強度を測定するディスカバリ用信号を発信する。なお、本実施形態においては、中継局430から周期的にディスカバリ・アナウンスメント・メッセージ(Discovery Announcement Message)を送信する“Model A”の場合で説明するが、通信端末410からディスカバリ・レスポンス・メッセージ(Discovery Response Message)を要求する“Model B”であってもよい。そして、基地局220は、ステップS407において、通信端末210が測定した各中継局からの受信信号強度を収集して記憶する。
基地局220は、ステップS409において、受信信号強度が閾値を超える中継局を、通信端末210を接続する候補として選択する。さらに、基地局220は、ステップS411において、ステップS409で候補として選択された中継局から、その能力がより高い中継局を選択する。そして、基地局220は、ステップS413において、通信端末210に対して接続する中継局を指示することにより、通信経路が確定する。
《通信処理装置の機能構成》
図5は、本実施形態に係る通信処理装置220(基地局:eNB)の機能構成を示すブロック図である。なお、図5には、本実施形態に関連する機能構成部を示し、通信処理装置220が有する他の機能については図示を省略している。
通信処理装置220は、通信制御部501と、基地局データベース502と、中継局能力情報取得部503と、通信端末受信信号強度取得部504と、通信経路設定部505と、受信信号測定用パラメータ設定部506と、通信端末位置登録部507と、を備える。
通信制御部501は、通信処理装置220と中継局230あるいはMMEなどの上位装置との通信を制御する。なお、図5には記載していないが、通信処理装置220と通信端末210との通信を制御してもよい。また、図5では、1つの通信制御部501が下位装置および上位装置の両方との通信を制御するように記載するが、下位装置用通信制御部と上位装置用通信制御部を別途、設けてもよい。
基地局データベース502は、基地局としての通信処理装置220の動作に必要なデータを格納する。中継局能力情報取得部503は、中継局が保持する中継局の能力情報を、中継局から取得して基地局データベース502に格納する。通信端末受信信号強度取得部504は、通信端末で測定した中継局からの受信信号強度を、通信端末から中継局を介して取得して基地局データベース502に格納する。通信経路設定部505は、基地局データベース502に格納された通信端末による受信信号強度の測定結果と、中継局の能力情報とから、通信端末210に接続する中継局230を選択して設定するよう指示する。受信信号測定用パラメータ設定部506は、基地局データベース502を参照して、通信端末210や中継局230に受信信号測定用パラメータを設定する。通信端末位置登録部507は、本基地局のセル内に在圏する通信端末210の位置を受信し、MMEなどの上位装置に位置登録する。
(基地局データベース)
図6は、本実施形態に係る基地局データベース502の構成を示す図である。基地局データベース502は、本実施形態の通信処理装置220の動作に必要なデータを格納する。
基地局データベース502は、セル内の通信端末210および中継局230に対し本実施形態の制御を実現するためのパラメータを格納するパラメータ格納部610と、通信処理装置220が制御するセル内の通信端末210の受信信号強度の測定結果を含む通信端末情報格納部620と、通信処理装置220が制御するセル内の中継局230の能力情報を含む中継局情報格納部630と、を含む。
パラメータ格納部610は、通信端末でのディスカバリ処理に必要な通信端末信号強度測定パラメータ611を記憶する。通信端末信号強度測定パラメータ611は、信号の周波数と測定周期とを含む。
通信端末情報格納部620は、セル内に在圏する通信端末ID621に対応付けた、通信端末位置622と、各中継局からの信号強度測定結果623と、を記憶する。信号強度測定結果623は、中継局IDと信号強度とを対応付けて記憶する。
中継局情報格納部630は、セル内に在圏する中継局ID631に対応付けた、中継局位置632と、中継局の能力情報633と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報633は、各中継局への通信端末の接続可能数や各中継局の伝送帯域幅などを含む。
(通信経路設定部)
図7は、本実施形態に係る通信経路設定部505の機能構成を示すブロック図である。
通信経路設定部505は、通信端末受信信号強度取得部701と、中継局能力情報取得部702と、受信信号強度比較部703と、中継局選択部704と、選択中継局通知部705と、を有する。
通信端末受信信号強度取得部701は、基地局データベース502に格納された各通信端末が測定した中継局からの受信信号強度を取得する。中継局能力情報取得部702は、基地局データベース502に格納された各中継局の能力情報を取得する。受信信号強度比較部703は、通信端末受信信号強度を閾値と比較して閾値を超える中継局を選択候補とする。中継局選択部704は、受信信号強度比較部703による比較結果の中で、受信信号強度が閾値を超え、かつ、能力のより高い中継局を通信端末に接続先として選択する。選択中継局通知部705は、中継局選択部704が選択した中継局を通信端末に接続先として通知する。
《中継局の機能構成》
図8Aは、本実施形態に係る中継局230(リレーUE)の機能構成を示すブロック図である。なお、図8Aには、本実施形態に関連する機能構成部を示し、中継局230が有する他の機能については図示を省略している。
中継局230は、通信制御部801と、中継局データベース802と、中継処理パラメータ取得部803と、通信中継処理部804と、ディスカバリ処理制御部805と、能力情報送信部806と、電源(バッテリ)807と、を備える。
通信制御部801は、中継局230と基地局220あるいは通信端末210との通信を制御する。なお、図8には記載していないが、他の中継局230との通信を制御してもよい。また、図8では、1つの通信制御部801が基地局220と通信端末210との両方との通信を制御するように記載するが、基地局用通信制御部と通信端末用通信制御部とを別途、設けてもよい。
中継局データベース802は、本実施形態の中継局230の動作に必要なデータを格納する。中継処理パラメータ取得部803は、基地局220から設定される中継処理に必要なパラメータを取得して、中継局データベース802に格納する。通信中継処理部804は、中継局データベース802に格納された中継処理パラメータを用いて、基地局220と通信端末210との通信を中継する。ディスカバリ処理制御部805は、中継局データベース802に格納されたパラメータを用いて、接続する通信端末210に対しディスカバリ処理を制御する。能力情報送信部806は、基地局220からの受信信号強度を測定して基地局に通知する。電源(バッテリ)807は、中継局230を動作させるための電源である。
(中継局データベース)
図8Bは、本実施形態に係る中継局データベース802の構成を示す図である。中継局データベース802は、本実施形態の中継局230の動作に必要なデータを格納する。
中継局データベース802は、セル内の通信端末210に対し信号強度測定のための信号を発信するためのパラメータを格納するパラメータ格納部810と、自中継局230の能力情報を含む中継局情報を格納する中継局情報格納部820と、セル内の通信端末210の受信信号強度の測定結果を含む通信端末情報格納部830と、を含む。
パラメータ格納部810は、通信端末でのディスカバリ処理に必要な通信端末信号強度測定パラメータ811を記憶する。通信端末信号強度測定パラメータ811は、信号の周波数と測定周期とを含む。
中継局情報格納部820は、セル内に在圏する中継局ID821に対応付けた、中継局位置822と、中継局の能力情報823と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報823は、各中継局への通信端末の接続可能数や各中継局の伝送帯域幅などを含む。
通信端末情報格納部830は、セル内に在圏する通信端末ID831に対応付けた、通信端末位置832と、各通信端末からの信号強度測定結果833と、を記憶する。
《通信端末の機能構成》
図9は、本実施形態に係る通信端末210(リモートUE)の機能構成を示すブロック図である。なお、図9には、本実施形態に関連する機能構成部を示し、通信端末210が有する他の機能については図示を省略している。
通信端末210は、通信制御部901と、通信端末データベース902と、通信処理パラメータ取得部903と、通信処理部904と、受信信号強度測定処理部905と、電源(バッテリ)906と、を備える。
通信制御部901は、通信端末210と中継局230との通信を制御する。なお、図9には記載していないが、基地局220や他の通信端末210との通信を制御してもよい。
通信端末データベース902は、通信端末210の動作に必要なデータを格納する。通信処理パラメータ取得部903は、基地局220から設定される通信処理に必要なパラメータを取得して、通信端末データベース902に格納する。通信処理部904は、通信端末データベース902に格納された通信処理パラメータを用いて、中継局230を中継する基地局220との通信を処理する。なお、通信処理部904は、受信信号強度の測定結果に基づく中継局の再選択処理も行なう。受信信号強度測定処理部905は、通信端末データベース902に格納されたパラメータを用いて、中継局230から送信される受信信号強度を測定して、中継局を介して基地局に通知する。電源(バッテリ)906は、通信端末210用の電源である。
《通信処理装置のハードウェア構成》
図10は、本実施形態に係る通信処理装置220(基地局:eNB)のハードウェア構成を示すブロック図である。
図10で、CPU(Central Processing Unit)1010は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図5の機能構成部を実現する。CPU1010は複数のプロセッサを有し、異なるプログラムやモジュール、タスク、スレッドなどを並行して実行してもよい。ROM(Read Only Memory)1020は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびプログラムを記憶する。ネットワークインタフェース1030は、ネットワークを介して、中継局230、通信端末210あるいは他の上位装置との通信を制御する。
RAM(Random Access Memory)1040は、CPU1010が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。RAM1040には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。通信端末情報1041は、基地局としての通信処理装置220のセルの在圏内にいる通信端末の情報である。通信端末情報1041は、各通信端末の通信端末IDに対応付けて、通信端末位置データおよび受信信号強度データなどを含む。中継局能力情報1042は、基地局としての通信処理装置220のセルの在圏内にいる中継局の能力情報である。中継局能力情報1042は、各中継局の中継局IDに対応付けて、中継局位置データおよび中継局能力データなどを含む。受信信号測定用パラメータ1043は、中継局230および通信端末210で受信信号強度を測定するために用いるパラメータである。中継局選択テーブル1044は、本実施形態の中継局選択のアルゴリズムに相当するテーブルである。送受信データ1045は、ネットワークインタフェース1030を介して、中継局230、通信端末210あるいは他の上位装置と送受信するデータである。
ストレージ1050は、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。基地局データベース502は、図6に示したデータベースである。ストレージ1050には、以下のプログラムが格納される。基地局制御プログラム1051は、通信処理装置220全体の情報処理を制御するプログラムである。通信端末受信信号強度取得モジュール1052は、通信端末210が測定した受信信号強度を通信端末から中継局を介して取得して基地局データベース502に蓄積するモジュールである。中継局能力情報取得モジュール1053は、中継局230が保持する能力情報を中継局から取得して基地局データベース502に蓄積するモジュールである。通信経路設定モジュール1054は、基地局データベース502の通信履歴である受信信号強度と能力情報とを参照して接続する中継局430を選択して、基地局と通信端末間の通信経路を設定するモジュールである。受信信号測定用パラメータ設定モジュール1055は、受信信号強度を所定周期で測定するためのパラメータを設定するためのモジュールである。通信端末位置登録モジュール1056は、セル内に在圏する通信端末の位置を登録するためのモジュールである。
なお、図10のRAM1040やストレージ1050には、通信処理装置220が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
《通信処理装置の処理手順》
図11は、本実施形態に係る通信処理装置220(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図10のCPU1010がRAM1040を用いて実行し、図5の機能構成部を実現する。
通信処理装置220は、ステップS1101において、強度測定用信号の周波数および測定周期を、通信端末と中継局とに設定する。通信処理装置220は、ステップS1103において、各中継局から、中継局に保持された能力情報を取得する。通信処理装置220は、ステップS1105において、中継局から発信されて、通信端末で測定された受信信号強度を、中継局を介して取得する。
通信処理装置220は、ステップS1107において、通信端末の受信信号強度を閾値と比較して、閾値を超える受信信号強度の中継局を候補として選択する。通信処理装置220は、ステップS1109において、比較してない他の中継局が残っている場合は、ステップS1107を繰り返す。
他の中継局が残ってなければ、通信処理装置220は、ステップS1111において、信号強度に基づいて選択された中継局から、通信端末接続可能数または伝送帯域幅のより大きい中継局を選択する。そして、通信処理装置220は、ステップS1113において、選択された中継局を通信端末に通知して、データ通信処理を実行させる。
本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報である通信端末接続可能数または伝送帯域幅とにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムは、上記第2実施形態と比べると、中継局の能力情報として、現在接続されている通信端末の接続数や中継局の負荷量によって中継局を選択する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
《通信処理システムの構成概要》
図12は、本実施形態に係る通信処理システム1200の構成を示す図である。なお、図12において、図2と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
図12は、基地局1220が管理するセル内における、中継局231〜233を中継する通信端末210と基地局1220との通信経路の確定について示す。図12において、B1〜B3は中継局231〜233からの通信端末210での受信信号強度の測定結果である。
基地局1220において、各中継局221に対応付けて、受信信号強度222(B1〜B3)を収集する。また、基地局1220において、各中継局221に対応付けて、中継局の能力情報として通信端末の接続数1223や負荷量1224を取得する。そして、接続数1223が最も少ない、あるいは、負荷量1224が最も小さい中継局(Relay-UE2)を、基地局1220と通信端末210とを中継する中継局として選択する(1225参照)。中継局(Relay-UE2)を使用することによって、通信端末210の消費電力を抑制すると共に、中継局231〜233を効率的に使用することができ、通信処理システム1200全体のリソースを安定して効率よく使用することができる。
(基地局データベース)
図13は、本実施形態に係る基地局データベース1202の構成を示す図である。基地局データベース1202は、本実施形態の通信処理装置1220の動作に必要なデータを格納する。なお、図13において、図6と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
基地局データベース1202は、パラメータ格納部610と、通信端末情報格納部620と、通信処理装置1220が制御するセル内の中継局230の能力情報を含む中継局情報格納部1330と、を含む。
中継局情報格納部1330は、セル内に在圏する中継局ID631に対応付けた、中継局位置632と、中継局の能力情報1333と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報1333は、各中継局への通信端末の現在の接続数や各中継局の負荷量などを含む。
《通信処理装置の処理手順》
図14は、本実施形態に係る通信処理装置1220(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。なお、図14において、図11と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。
各中継局からの受信信号強度の閾値との比較が終了すると、通信処理装置1220は、ステップS1411において、信号強度に基づいて選択された中継局から、通信端末接続数または負荷量のより小さい中継局を選択する。
本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報である通信端末接続数または負荷量とにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。
[第4実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムは、上記第2実施形態および第3実施形態と比べると、中継局の能力情報として、中継局のバッテリ残量によって中継局を選択する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
《通信処理システムの構成概要》
図15は、本実施形態に係る通信処理システム1500の構成を示す図である。なお、図15において、図2と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
図15は、基地局1520が管理するセル内における、中継局231〜233を中継する通信端末210と基地局1520との通信経路の確定について示す。図15において、B1〜B3は中継局231〜233からの通信端末210での受信信号強度の測定結果である。
基地局1520において、各中継局221に対応付けて、受信信号強度222(B1〜B3)を収集する。また、基地局1520において、各中継局221に対応付けて、中継局の能力情報として中継局のバッテリ残量1523を取得する。そして、バッテリ残量が最も多い中継局(Relay-UE2)を、基地局1520と通信端末210とを中継する中継局として選択する(1525参照)。なお、バッテリ残量1523が所定閾値より少ない中継局は選択しないようにする。中継局(Relay-UE2)を使用することによって、通信端末210の消費電力を抑制すると共に、中継局231〜233を効率的に使用することができ、通信処理システム1200全体のリソースを安定して効率よく使用することができる。
(基地局データベース)
図16は、本実施形態に係る基地局データベース1502の構成を示す図である。基地局データベース1502は、本実施形態の通信処理装置1520の動作に必要なデータを格納する。なお、図15において、図6と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
基地局データベース1502は、パラメータ格納部610と、通信端末情報格納部620と、通信処理装置1520が制御するセル内の中継局230の能力情報を含む中継局情報格納部1630と、を含む。
中継局情報格納部1630は、セル内に在圏する中継局ID631に対応付けた、中継局位置632と、中継局の能力情報1633と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報1633は、各中継局のバッテリ残量などを含む。
《通信処理装置の処理手順》
図17は、本実施形態に係る通信処理装置1520(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。なお、図17において、図11と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。
各中継局からの受信信号強度の閾値との比較が終了すると、通信処理装置1520は、ステップS1711において、信号強度に基づいて選択された中継局から、中継局のバッテリ残量のより大きい中継局を選択する。
本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報であるバッテリ残量とにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。
[第5実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係る通信処理システムについて説明する。本実施形態に係る通信処理システムは、上記第2実施形態乃至第4実施形態と比べると、中継局の種々の能力情報を組み合わせて中継局を選択する点で異なる。その他の構成および動作は、第2実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
(基地局データベース)
図18は、本実施形態に係る基地局データベース1802の構成を示す図である。基地局データベース1802は、本実施形態の通信処理装置1820の動作に必要なデータを格納する。なお、図18において、図6と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
基地局データベース1802は、パラメータ格納部610と、通信端末情報格納部620と、通信処理装置1820が制御するセル内の中継局230の能力情報を含む中継局情報格納部1830と、を含む。
中継局情報格納部1830は、セル内に在圏する中継局ID631に対応付けた、中継局位置632と、中継局の能力情報1833と、を記憶する。本実施形態の中継局の能力情報1833は、通信端末の接続可能数や伝送帯域幅と、通信端末の接続数や負荷量と、各中継局のバッテリ残量などを含む。
なお、中継局の能力情報1833は、それぞれの能力情報に優先順位や重み付けをしたスコアなどに基づいて、セル全体のリソースが効率的に利用させるようにより適切な中継局が選択される。また、端末接続可能数のうち、既に接続中の端末接続数の比率が小さい中継局を選択する、あるいは、比率が閾値以上の中継局は選択しないなどの管理もできる。また、バッテリ残量が閾値以下であれば、他の能力は無視して中継局を選択しないなどの管理もできる。さらに、中継局の伝送帯域幅や負荷量においても、他の能力と関係付けられたり、閾値判断したりする、中継局の管理が可能である。また、能力情報については図18に限定されない。
《通信処理装置の処理手順》
図19は、本実施形態に係る通信処理装置1820(基地局:eNB)の処理手順を示すフローチャートである。なお、図19において、図11、図14または図17と同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明は省略する。
各中継局からの受信信号強度の閾値との比較が終了すると、通信処理装置1820は、ステップS1911において、信号強度に基づいて選択された中継局から、中継局の各能力情報をトータルに考慮して中継局を選択する。なお、ステップS1911は、ステップS1111、S1411およびS1711を組み合わせて含むものでもよい。
本実施形態によれば、通信端末で測定される中継局からの受信信号強度と、中継局の能力情報をトータルに考慮することにより中継局を選択するので、基地局が管理するセル内におけるリソースを、安定して効率よく使用することができる。
[他の実施形態]
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する情報処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるWWW(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)は本発明の範疇に含まれる。
[実施形態の他の表現]
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
通信端末と、
基地局と、
前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、
前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定手段と、
前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
を備える通信処理システム。
(付記2)
前記選択手段は、前記複数の中継局から前記少なくとも1つの能力を取得して各中継局に対応付けて記憶する記憶手段を有する、付記1に記載の通信処理システム。
(付記3)
前記少なくとも1つの能力は、当該中継局に接続可能な通信端末の数、あるいは、当該中継局の伝送帯域幅を含む、付記1または2に記載の通信処理システム。
(付記4)
前記少なくとも1つの能力は、当該中継局に現在接続されている通信端末の数、あるいは、当該中継局への負荷量を含む、付記1乃至3のいずれか1項に記載の通信処理システム。
(付記5)
前記少なくとも1つの能力は、当該中継局のバッテリ残量を含む、付記1乃至4のいずれか1項に記載の通信処理システム。
(付記6)
前記選択手段は、前記少なくとも1つの能力に対して重み付けをして、前記能力を組み合わせることで、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する、付記1乃至5のいずれか1項に記載の通信処理システム。
(付記7)
前記通信端末は3GPP TS 23.303 V14.1.0におけるRemote UE(リモートUE)であり、前記基地局はeNBであり、前記中継局はProSe UE-to-NW Relay(リレーUE)であり、前記測定手段による受信信号強度の測定はDiscovery Procedure(ディスカバリ・プロシダー)に含まれる、付記1乃至6のいずれか1項に記載の通信処理システム。
(付記8)
前記通信端末は、IoTデバイス、MTCデバイスおよびM2Mデバイスを含む、付記1乃至7のいずれか1項に記載の通信処理システム。
(付記9)
通信端末と、基地局と、前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、を有する通信処理システムの通信処理方法であって、
前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定ステップと、
前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
を含む通信処理方法。
(付記10)
通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信手段と、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
を備える基地局。
(付記11)
通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
を含む基地局の制御方法。
(付記12)
通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
をコンピュータに実行させる基地局の制御プログラム。
この出願は、2017年2月3日に出願された日本国特許出願 特願2017−018830号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
本発明は、通信処理システム、通信処理方法、基地局およびその制御プログラム。
上記目的を達成するため、本発明に係る通信処理システムは、
通信端末と、
基地局と、
前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、
前記通信端末において、前記複数の中継局から受信した信号の強度を受信信号強度として測定する測定手段と、
前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力と他の中継局の前記能力との比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを中継する中継局を選択する選択手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る通信処理方法は、
通信端末と、基地局と、前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、を有する通信処理システムの通信処理方法であって、
前記通信端末において、前記複数の中継局から受信した信号の強度を受信信号強度として測定する測定ステップと、
前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力と他の中継局の前記能力との比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを中継する中継局を選択する選択ステップと、
を含む。
上記目的を達成するため、本発明に係る基地局は、
信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局から前記通信端末が受信した信号の強度を、受信信号強度として受信する受信手段と、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶する記憶手段と、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力と他の中継局の前記能力との比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを中継する中継局を選択する選択手段と、
を備える。
上記目的を達成するため、本発明に係る基地局の制御プログラムは、
信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局から前記通信端末が受信した信号の強度を、受信信号強度として受信する受信ステップと、
前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力と他の中継局の前記能力との比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを中継する中継局を選択する選択ステップと、
をコンピュータに実行させる。

Claims (12)

  1. 通信端末と、
    基地局と、
    前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、
    前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定手段と、
    前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
    を備える通信処理システム。
  2. 前記選択手段は、前記複数の中継局から前記少なくとも1つの能力を取得して各中継局に対応付けて記憶する記憶手段を有する、請求項1に記載の通信処理システム。
  3. 前記少なくとも1つの能力は、当該中継局に接続可能な通信端末の数、あるいは、当該中継局の伝送帯域幅を含む、請求項1または2に記載の通信処理システム。
  4. 前記少なくとも1つの能力は、当該中継局に現在接続されている通信端末の数、あるいは、当該中継局への負荷量を含む、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の通信処理システム。
  5. 前記少なくとも1つの能力は、当該中継局のバッテリ残量を含む、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の通信処理システム。
  6. 前記選択手段は、前記少なくとも1つの能力に対して重み付けをして、前記能力を組み合わせることで、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信処理システム。
  7. 前記通信端末は3GPP TS 23.303 V14.1.0におけるRemote UE(リモートUE)であり、前記基地局はeNBであり、前記中継局はProSe UE-to-NW Relay(リレーUE)であり、前記測定手段による受信信号強度の測定はDiscovery Procedure(ディスカバリ・プロシダー)に含まれる、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の通信処理システム。
  8. 前記通信端末は、IoTデバイス、MTCデバイスおよびM2Mデバイスを含む、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の通信処理システム。
  9. 通信端末と、基地局と、前記通信端末と前記基地局との通信を中継する複数の中継局と、を有する通信処理システムの通信処理方法であって、
    前記通信端末において、前記複数の中継局からの受信信号強度を測定する測定ステップと、
    前記基地局において、前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
    を含む通信処理方法。
  10. 通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信手段と、
    前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶する記憶手段と、
    前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択手段と、
    を備える基地局。
  11. 通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
    前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
    前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
    を含む基地局の制御方法。
  12. 通信端末において測定された、前記通信端末と基地局との通信を中継する複数の中継局からの受信信号強度を受信する受信ステップと、
    前記複数の中継局のそれぞれから能力を受信して、各中継局に対応付けて記憶手段に記憶する記憶ステップと、
    前記受信信号強度が閾値を超えている中継局が複数ある場合にそれぞれの中継局の前記能力のうち少なくとも1つの能力の比較結果に基づいて、前記基地局と前記通信端末とを接続する中継局を選択する選択ステップと、
    をコンピュータに実行させる基地局の制御プログラム。
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