KR20200116500A - 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템 및 관리 서버 - Google Patents

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KR20200116500A
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히란타 아베세케라
무네히로 마츠이
겐이치 가와무라
야스시 다카토리
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Abstract

관리 서버가 UE의 비면허 대역/면허 대역의 회선 선택을 관리함과 아울러 비면허 대역의 파라미터를 관리하는 무선 통신 제어 방법에 있어서, 관리 서버는, 면허 대역을 사용하는 UE를 비면허 대역 시스템에서의 최적화 대상으로부터 제외하고, STA 및 비면허 대역을 사용하는 UE의 존재를 가미하여 비면허 대역의 파라미터를 최적화하는 제어 단계를 가진다. 나아가 UE의 회선 선택에 대해, 비면허 대역의 파라미터 최적화 후의 비면허 대역의 통신 용량 및 면허 대역의 통신 용량의 합계가 높아질 때의 패턴을 채용하고, 그 회선 선택의 최적화 후의 비면허 대역의 파라미터를 비면허 대역의 AP, STA, UE에 대해 설정한다.

Description

무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템 및 관리 서버
본 발명은, CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 방식을 이용하는 비면허 대역 무선 액세스와, 면허 대역 무선 액세스 모두의 통신 인터페이스를 구비한 단말 장치(UE)에 대해, 네트워크측의 관리 서버가 그 사용 회선을 컨트롤함과 아울러, 관리 서버가 비면허 대역 무선 액세스의 설정 파라미터를 최적화하는 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템 및 관리 서버에 관한 것이다.
IEEE802.11 표준 규격(비특허문헌 1)의 무선 LAN(Local Area Network) 시스템에서는, CSMA 방식을 이용하는 비면허 대역 무선 액세스를 채용하여, 스루풋이 해마다 향상됨으로써 주요한 무선 액세스 중 하나로서 보급되어 있다. 나아가 면허 대역을 이용하는 셀룰러 통신 시스템에서도, 최근의 스마트폰과 같이, 셀룰러 통신용의 인터페이스에 더하여 무선 LAN 통신용의 인터페이스도 구비한 단말 장치(UE)가 늘어나고 있다.
단, CSMA 방식을 이용하는 비면허 대역 무선 액세스에서는, 비면허 대역을 이용하는 통신이 면허가 필요 없어 누구든지 사용 가능한 점이나, CSMA 방식의 통신은 캐리어 센싱에 기초한 통신 프로토콜의 성질에 기인하여, 그 품질이나 통신 용량이 간섭 문제에 의해 크게 열화되는 경우가 있다.
단말 장치(UE)에서 비면허 대역과 면허 대역의 선택에 대해서는, 비특허문헌 2에 의하면, 무선 LAN의 비면허 대역으로부터 LTE의 면허 대역의 순서로 접속하고 있다. 즉, 단말 장치(UE)는, 무선 LAN이 존재하지 않으면 LTE에 접속한다는 흐름으로 자기 판단에 의해 회선을 선택한다.
한편, 무선 LAN 시스템에서 각종 파라미터의 최적화는, 특허문헌 1에 의하면, 무선 LAN 시스템에 닫혀 행해지고 있고, 단말 장치(UE)에서 무선 LAN의 비면허 대역으로부터 LTE의 면허 대역의 회선 선택의 요소가 되지 않았다.
특허문헌 1: 일본공개특허 2017-175205호 공보
비특허문헌 1: IEEE Std 802.11TM-2016, December 2016. 비특허문헌 2: 코자키 요지, 니시이 요시타카, 「체계적으로 배우는 Wi-Fi/3G/4G/LTE/WiMAX」
단말 장치(UE)가 무선 LAN에 우선적으로 접속하는 경우, 무선 LAN의 통신 품질이 낮은 경우에서도, 무선 LAN이 존재하는 것만으로 접속해 버린다. 무선 LAN의 통신 품질이 낮은 단말 장치(UE)는, 자신의 통신 품질이 저하될 뿐만 아니라, 신호의 재송신이나 낮은 전송률에 기인하여, 무선 LAN을 사용하는 다른 단말의 통신 품질의 저하, 나아가서는 무선 LAN 시스템 전체적인 통신 용량의 저하를 일으키는 경우가 있다.
또한, 무선 LAN에서는, 송신 전력·수신 감도 문턱값·주파수·주파수폭 등의 파라미터 조정에 의해, 통신 용량이 올라갈 가능성을 가진다. 그러나, 서비스 영역에서 단말 장치의 통신 품질을 확보하기 위해, 무선 LAN에 접속하고 있거나 혹은 접속이 예상되는 단말 장치 전부에 대해, 파라미터의 최적화 계산을 행하여 설정할 필요가 있다(특허문헌 1). 결과적으로, 서비스 영역에서 빠짐없이 전파 강도 확보나 간섭 회피를 행할 필요가 있기 때문에, 송신 전력·수신 감도 문턱값의 조정에 의한 송신 기회의 증가나, 주파수·주파수폭의 조정에 의한 통신 대역의 향상 등의 통신 용량 확대의 기회를 일부 희생하지 않을 수 없다.
그런데, 높은 전송률을 실현하려면 수신측에서 수신 신호의 SINR이 높을 필요가 있으므로, 수신 전파 강도(=S)가 높고, 또한 잡음의 강도(=N)나 간섭 전파의 강도(=I)가 낮을 필요가 있다. 낮은 수신 전파 강도이거나 간섭 전파가 존재하는 경우, 통신을 성공시키려면 전송률을 내릴 필요가 있다. 이 경우는, 높은 전송률일 때에 비해, 같은 시간에 교환할 수 있는 데이터량이 감소하게 된다.
또한, CSMA 방식에서는, 캐리어 센싱에 의해 회선의 빈 상황을 확인하여, 유휴라고 판단된 경우에 신호 송신이 가능해진다. 통신 용량을 올리려면 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회를 가질 필요도 있다. 따라서, 무선 LAN 등의 CSMA 방식을 이용하는 비면허 대역 무선 액세스에서는, 높은 수신 신호 강도를 얻으면서, 간섭의 전파 강도는 낮아 간섭의 빈도가 적은 상황을 유지하면서, 캐리어 센싱에서의 다른 무선국과의 경합을 줄일 필요가 있다.
또, CSMA 방식에서는, 현저한 통신 품질의 열화를 일으키는, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제가 발생할 가능성이 있다. 이는, 캐리어 센싱에 의해 유휴라고 판단되어 송신된 복수의 신호가 어떤 지점에서 둘 다 수신되는 경우에 발생한다.
도 13은, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 상황을 나타낸다. 여기서, A1, A2, A3은 무선 LAN의 기지국 AP를 나타내고, STA는 비면허 대역의 무선 LAN에 대응하는 단말 장치를 나타낸다. 점선의 원은, 기지국 AP에서의 수신 감도 문턱값 또는 캐리어 센싱 문턱값에 따른 커버 영역을 나타낸다.
도 13(1)은, 송신측의 노출된 단말 문제를 나타내고, A1과 A2의 사이에서는 캐리어 센싱이 기능하지 않고 서로 독립적으로 신호를 송신한다. 한편, A3은, 캐리어 센싱하면 A1과 A2로부터의 전파에 의해 바빠지기 때문에, A1과 A2가 신호를 송신하면 할수록, A3에서는 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회가 현저히 감소하여, 통신 품질은 현저히 감소한다.
도 13(2)은, 수신측의 숨은 단말 문제를 나타내고, A1과 A2의 사이에서는 캐리어 센싱이 기능하지 않고 서로 독립적으로 신호를 송신한다. 한편, STA에는 A1의 신호뿐만 아니라 A2의 신호도 닿기 때문에, A1로부터 송신된 신호에 대해, A2의 신호가 간섭이 되어 SINR이 감소한다. 즉, A2가 신호를 송신하면 할수록, A1에서 STA로의 신호는 간섭을 받는다. 또, A1은 A2로부터의 신호를 검지할 수 없으므로, STA가 간섭을 받고 있는 것을 파악할 수 없다. 따라서, STA가 간섭을 받지 않는 것을 전제로 한 높은 전송률의 신호를 A1이 STA에 송신하면, STA에서는 간섭에 의해 신호의 복조에 실패하여, 재송신이나 패킷 손실이 발생하여 통신 품질은 저하됨과 아울러, 무선 자원의 낭비에 의해 비면허 대역 시스템 전체의 통신 용량이 저하된다. A1은, STA가 간섭을 받고 있는 것을 전제로 한 낮은 전송률의 신호를 STA에 보낼 수 있어도, 전송률은 낮고, 반대로 간섭을 받지 않는 경우에서도 낮은 전송률 그대로가 될 가능성도 있다.
또, IEEE802.11 표준 규격의 무선 LAN에서는, 숨은 단말 문제에 대해, RTS/CTS라는 구조가 마련되어 있다. 그러나, 도 13(2)의 상황에서는 A1이 RTS를 STA에 송신해도, STA가 A2에 의해 간섭을 받고 있기 때문에, STA의 캐리어 센싱에서는 바빠져 CTS를 A1로 돌려줄 수 없고, 기대한 효과를 얻지 못하는 경우가 있다.
또한, 통신 대역은, 사용할 수 있는 주파수폭이 넓을수록 향상된다. IEEE802.11 표준 규격의 무선 LAN에서는, 20MHz 폭, 40MHz 폭, 80MHz 폭, 160MHz 폭 등의 복수의 대역에서 선택할 수 있고, 160MHz와 같은 넓은 주파수폭을 사용하는 설정이 가능하다.
그런데, 비면허 대역의 AP만으로 하나의 AP에서는 다 커버할 수 없는 넓이의 서비스 영역을 커버하고자 하면, 도 13(3) 또는 도 13(4)과 같이, 복수의 AP의 서비스 영역의 오버랩을 허용하지 않을 수 없다. 만약 모든 AP의 주파수가 동일한 경우, 도 13(3)에서는 도 13(2)과 같이 숨은 단말 문제가 발생할 가능성이 있다. 나아가 숨은 단말 문제를 피하기 위해, 도 13(4)과 같이 A1과 A2의 오버랩 영역에 A3을 설치하면, 도 13(1)과 같이 노출된 단말 문제가 발생한다. 이와 같이, 서비스 영역의 오버랩은, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제를 발생시키므로, 이 발생을 회피하기 위해서는 주파수로 구분하는 방식이 있다. 그러나, 비면허 대역의 무선 주파수에는 한계가 있으므로, 넓은 주파수폭을 사용한 넓은 통신 대역을 실현할 수 없게 되고, 주파수 구분을 한 경우이어도, AP의 밀도가 높으면 대응할 수 없게 될 가능성이 있다.
여기서, 비면허 대역 무선 액세스와 면허 대역 무선 액세스의 복수의 통신 인터페이스를 구비하는 무선 단말(UE)은, 비면허 대역을 사용할 수 없어도, 면허 대역을 통신에 사용할 수 있다. 따라서, UE에 대해서는 면허 대역의 사용을 우선시키고, 비면허 대역의 사용을 제한하면, 그 UE에 대해서는 비면허 대역의 품질이 낮아도 문제없게 된다.
이하, 시스템 전체적으로 통신 용량을 올리는 방법에 대해, 도 14 및 도 15를 참조하여 설명한다. 도 14 및 도 15에서, A1~A3은 기지국 AP, UE는 비면허 대역의 무선 LAN과 면허 대역의 LTE에 대응하는 단말 장치, STA는 비면허 대역의 무선 LAN에만 대응하는 단말 장치로 한다. 점선의 원은, 기지국 AP에서의 송신 전력, 수신 감도 문턱값 또는 주파수에 따른 커버 영역을 나타낸다.
도 14(1)의 방법 1은, A1과 UE 및 STA가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, A1과의 사이의 전파 강도가 약하고 전송률이 낮은 UE에 면허 대역을 사용시키고, 전파 강도가 높고 전송률이 높은 STA에 비면허 대역의 무선 자원을 양도한다.
도 14(2)의 방법 2는, A1과 UE가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, 다른 것으로의 간섭을 줄이기 위해 비면허 대역의 송신 전력을 내리고, 그 때에 커버 영역 밖이 되는 UE에 면허 대역을 사용시킨다.
도 14(3)의 방법 3은, A1과 UE가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, 다른 것으로의 간섭을 줄이기 위해 A1과 A2의 비면허 대역의 송신 전력을 내리고, 그 때에 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 영향하가 되는 UE에 면허 대역을 사용시킨다.
도 14(4)의 방법 4는, A1과 UE가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, 다른 것으로의 간섭을 줄이기 위해 A2와 A3의 비면허 대역의 전력을 내리고, 그 때에 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 영향하가 되는 UE에 면허 대역을 사용시킨다.
도 15(1)의 방법 5는, A1과 UE가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, A1과 A2의 비면허 대역의 수신 감도 문턱값을 높여, 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회를 증가시키고, 그 때에 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 영향하가 되는 UE에 면허 대역을 사용시킨다.
도 15(2)의 방법 6은, A1과 UE가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, A2와 A3의 비면허 대역의 수신 감도 문턱값을 높여, 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회를 증가시키고, 그 때에 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 영향하가 되는 UE에 면허 대역을 사용시킨다.
도 15(3)의 방법 7은, A1과 A2가 다른 주파수 A, B를 사용하고, A1과 UE가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, A1과 A2가 동일한 주파수 A를 사용하면, 그 때에 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 영향하가 되는 UE에 면허 대역을 사용시킨다.
도 15(4)의 방법 8은, A2와 A3이 다른 주파수 A, B를 사용하고, A1과 UE가 비면허 대역에서 접속되어 있을 때, A2와 A3이 동일한 주파수 A를 사용하면, 그 때에 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 영향하가 되는 UE에 면허 대역을 사용시킨다.
또, 도 14~도 15에 도시된 예는, 각각 비면허 대역의 통신 용량을 올리는 효과가 있지만, 비면허 대역에만 대응하는 단말 장치 STA도 존재하는 경우, 이들에 대해서는, 전송률의 저하나 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 영향이라는 통신 품질을 저하시키는 요소도 있다. 따라서, STA와 UE를 구별하고, STA에 관해서는 도 14~도 15에 도시된 제어에 의한 통신 품질의 저하를 억제할 필요가 있다.
또한, 방법 2, 3, 4의 예에 대해, AP의 송신 전력을 내리면, 커버 영역이 축소되고, AP를 검지할 수 없게 되는 UE나 STA가 발생한다. 이 경우, 본래는 비면허 대역을 사용한 것이 시스템 전체적으로 좋지만, AP를 검지할 수 없어 비면허 대역을 사용할 수 없는 UE가 발생하거나, STA에 대해서는 서비스 영역 밖이 되어 통신 자체가 불가능해질 가능성이 있다. 그 때문에, AP의 송신 전력을 내리는 경우는, 커버 영역의 변화를 고려할 필요가 있다. 단, AP의 송신 전력을 일률적으로 내리는 것이 아니라, STA 또는 UE마다나 특정의 조건을 만족시킨 신호만 송신 전력을 내리는 경우는, STA 또는 UE에서 AP의 검지는 가능하므로, 커버 영역의 변화를 고려할 필요는 없다. 예를 들어, AP가 정기적으로 송신하는 비콘 신호나, STA나 UE로부터의 프로브 요구에 대해 응답되는 프로브 응답 신호에 대해서는 송신 전력을 내리지 않는 경우, STA나 UE는 그 AP를 검지할 수 있다.
본 발명은, 비면허 대역 파라미터인 송신 전력·수신 감도 문턱값·주파수·주파수폭의 제어와, UE가 사용하는 면허 대역의 회선과 비면허 대역의 회선의 선택에 대해, 비면허 대역만 사용 가능한 STA의 존재를 고려하여 실시하여, STA 및 UE의 통신 품질의 확보, 나아가 시스템 전체적인 통신 용량을 향상시킬 수 있는 무선 통신 제어 방법, 무선 통신 시스템 및 관리 서버를 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 발명은, 비면허 대역의 기지국 AP와, 면허 대역의 기지국 BS와, 비면허 대역의 단말국 STA와, 면허 대역 및 비면허 대역에 대응하는 단말국 UE를 구비하고, 관리 서버가 UE의 비면허 대역/면허 대역의 회선 선택을 관리함과 아울러 비면허 대역의 파라미터를 관리하는 무선 통신 제어 방법에 있어서, 관리 서버는, 면허 대역을 사용하는 UE를 비면허 대역 시스템에서의 최적화 대상으로부터 제외하고, STA 및 비면허 대역을 사용하는 UE의 존재를 가미하여 비면허 대역의 파라미터를 최적화하는 제어 단계를 가진다.
제1 발명의 무선 통신 제어 방법에 있어서, 제어 단계는, UE의 회선 선택에 대해, 비면허 대역의 파라미터 최적화 후의 비면허 대역의 통신 용량 및 면허 대역의 통신 용량의 합계가 높아질 때의 패턴을 채용하고, 그 회선 선택의 최적화 후의 비면허 대역의 파라미터를 비면허 대역의 AP, STA, UE에 대해 설정한다.
제1 발명의 무선 통신 제어 방법에 있어서, 제어 단계는, 비면허 대역의 파라미터로서, 송신 전력, 수신 감도 문턱값, 주파수, 주파수폭을 조정하고, AP의 서비스 영역에서 STA 또는 비면허 대역을 사용하는 UE가 존재하지 않는 장소에 대해서는, 낮은 전송률 및 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제 발생을 허용하는 파라미터를 설정한다.
제1 발명의 무선 통신 제어 방법에 있어서, 제어 단계는, 면허 대역을 사용하는 UE의 선정에 대해, 접속하는 AP와 UE의 사이의 전파 강도의 정보, UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP끼리의 사이의 전파 강도의 정보, 접속하는 AP 및 UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP에서의 통신량의 정보를 기초로 결정한다.
제2 발명은, 비면허 대역의 기지국 AP와, 면허 대역의 기지국 BS와, 비면허 대역의 단말국 STA와, 면허 대역 및 비면허 대역에 대응하는 단말국 UE와, UE의 비면허 대역/면허 대역의 회선 선택을 관리함과 아울러 비면허 대역의 파라미터를 관리하는 관리 서버를 구비한 무선 통신 시스템에 있어서, 관리 서버는, 면허 대역을 사용하는 UE를 비면허 대역 시스템에서의 최적화 대상으로부터 제외하고, STA 및 비면허 대역을 사용하는 UE의 존재를 가미하여 비면허 대역의 파라미터를 최적화하는 제어 수단을 구비한다.
제2 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 제어 수단은, UE의 회선 선택에 대해, 비면허 대역의 파라미터 최적화 후의 비면허 대역의 통신 용량 및 면허 대역의 통신 용량의 합계가 높아질 때의 패턴을 채용하고, 그 회선 선택의 최적화 후의 비면허 대역의 파라미터를 비면허 대역의 AP, STA, UE에 대해 설정하는 구성이다.
제2 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 제어 수단은, 비면허 대역의 파라미터로서, 송신 전력, 수신 감도 문턱값, 주파수, 주파수폭을 조정하고, AP의 서비스 영역에서 STA 또는 비면허 대역을 사용하는 UE가 존재하지 않는 장소에 대해서는, 낮은 전송률 및 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제 발생을 허용하는 파라미터를 설정하는 구성이다.
제2 발명의 무선 통신 시스템에 있어서, 제어 수단은, 면허 대역을 사용하는 UE의 선정에 대해, 접속하는 AP와 UE의 사이의 전파 강도의 정보, UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP끼리의 사이의 전파 강도의 정보, 접속하는 AP 및 UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP에서의 통신량의 정보를 기초로 결정하는 구성이다.
제3 발명은, 비면허 대역의 기지국 AP와, 면허 대역의 기지국 BS와, 비면허 대역의 단말국 STA와, 면허 대역 및 비면허 대역에 대응하는 단말국 UE와, UE의 비면허 대역/면허 대역의 회선 선택을 관리함과 아울러 비면허 대역의 파라미터를 관리하는 관리 서버를 구비한 무선 통신 시스템의 관리 서버에 있어서, 면허 대역을 사용하는 UE를 비면허 대역 시스템에서의 최적화 대상으로부터 제외하고, STA 및 비면허 대역을 사용하는 UE의 존재를 가미하여 비면허 대역의 파라미터를 최적화하는 제어 수단을 구비한다.
제3 발명의 관리 서버에 있어서, 제어 수단은, UE의 회선 선택에 대해, 비면허 대역의 파라미터 최적화 후의 비면허 대역의 통신 용량 및 면허 대역의 통신 용량의 합계가 높아질 때의 패턴을 채용하고, 그 회선 선택의 최적화 후의 비면허 대역의 파라미터를 비면허 대역의 AP, STA, UE에 대해 설정하는 구성이다.
제3 발명의 관리 서버에 있어서, 제어 수단은, 비면허 대역의 파라미터로서, 송신 전력, 수신 감도 문턱값, 주파수, 주파수폭을 조정하고, AP의 서비스 영역에서 STA 또는 비면허 대역을 사용하는 UE가 존재하지 않는 장소에 대해서는, 낮은 전송률 및 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제 발생을 허용하는 파라미터를 설정하는 구성이다.
제3 발명의 관리 서버에 있어서, 제어 수단은, 면허 대역을 사용하는 UE의 선정에 대해, 접속하는 AP와 UE의 사이의 전파 강도의 정보, UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP끼리의 사이의 전파 강도의 정보, 접속하는 AP 및 UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP에서의 통신량의 정보를 기초로 결정하는 구성이다.
본 발명은, 비면허 대역의 파라미터 최적화에 있어서, 면허 대역을 사용하는 UE를 의도적으로 줄일 수 있기 때문에, 넓은 커버 영역을 확보하면서 파라미터의 설정이 가능해진다. 이에 의해, 비면허 대역 및 시스템 전체의 통신 용량의 확대를 도모할 수 있다.
나아가 낮은 전송률, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 발생을 허용하는 비면허 대역의 파라미터 설정에 의해, 송신 기회의 증가나 통신 주파수폭의 향상을 실현할 수 있게 된다. 이에 의해, 비면허 대역 및 시스템 전체적인 통신 용량의 확대를 도모할 수 있다.
나아가 면허 대역을 사용하는 UE에 대해, 비면허 대역의 파라미터 제어에 의해 전송률 저하, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 발생을 예상한 선정이 가능해지기 때문에, 최적화 계산에서의 후보수의 삭감이 가능해진다.
도 1은, 본 발명의 무선 통신 시스템의 기본 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 회선·파라미터 결정부(53)의 다른 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 회선 선택 및 비면허 대역 파라미터를 최적화하는 처리 순서예 1을 나타내는 흐름도이다.
도 4는, 회선 선택 및 비면허 대역 파라미터를 최적화하는 처리 순서예 2를 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 면허 대역 품질 추정부(533)의 통신 품질 추정을 위한 구성예 1을 나타내는 도면이다.
도 6은, 면허 대역 품질 추정부(533)의 통신 품질 추정을 위한 구성예 2를 나타내는 도면이다.
도 7은, UE 회선 가결정의 좁힘 순서예 1을 나타내는 흐름도이다.
도 8은, UE 회선 가결정의 좁힘 순서예 2를 나타내는 흐름도이다.
도 9는, UE 회선 가결정의 좁힘 순서예 3을 나타내는 흐름도이다.
도 10은, 비면허 대역 파라미터 가결정의 좁힘 순서예 1을 나타내는 흐름도이다.
도 11은, 비면허 대역 파라미터 가결정의 좁힘 순서예 2를 나타내는 흐름도이다.
도 12는, SINR과 전송률의 관계를 나타내는 도면이다.
도 13은, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제를 설명하는 도면이다.
도 14는, 시스템 전체적으로 통신 용량을 올리는 방법 1~4를 나타내는 도면이다.
도 15는, 시스템 전체적으로 통신 용량을 올리는 방법 5~8을 나타내는 도면이다.
(기본 구성)
도 1은, 본 발명의 무선 통신 시스템의 기본 구성예를 나타낸다.
도 1에서, 비면허 대역의 기지국(이하, AP라고 함)(10)은, 비면허 대역 통신부(11)와 비면허 대역 파라미터 변경부(12)를 구비한다. 면허 대역의 기지국(이하, BS라고 함)(20)은, 면허 대역 통신부(21)를 구비한다. 비면허 대역에 대응하는 단말국(이하, STA라고 함)(30)은, 비면허 대역 통신부(31)를 구비하고, AP(10)와 통신한다. 비면허 대역 및 면허 대역에 대응하는 단말국(이하, UE라고 함)(40)은, 비면허 대역 통신부(41)와 면허 대역 통신부(42)와 회선 변경부(43)를 구비하고, 회선 변경부(43)의 선택에 의해 AP(10) 또는 BS(20)와 통신한다.
관리 서버(50)는, 비면허 대역 파라미터 지시부(51)와 UE 회선 지시부(52)와 회선·파라미터 결정부(53)를 구비한다. 회선·파라미터 결정부(53)는, UE 회선 가결정부(531), 비면허 대역 파라미터 가결정부(532), 면허 대역 품질 추정부(533), 비면허 대역 품질 추정부(534), 시스템 용량 계산부(535), 회선·파라미터 최종 결정부(536)를 구비한다.
비면허 대역 파라미터 지시부(51)는, AP(10)의 비면허 대역 파라미터 변경부(12)에 비면허 대역 파라미터를 지시한다. AP(10)의 비면허 대역 파라미터 변경부(12)는, 관리 서버(50)로부터 지시받은 비면허 대역 파라미터에 기초하여, 자신에 관한 비면허 대역 파라미터를 변경한다.
UE 회선 지시부(52)는, AP(10)의 비면허 대역 통신부(11) 및 BS(20)의 면허 대역 통신부(21)에, UE(40)의 사용 회선을 지시한다. UE(40)의 회선 변경부(43)는, 관리 서버(50)로부터 지시받은 사용 회선을 AP(10) 경유로 비면허 대역 통신부(41)로부터 수신, 혹은 BS(20) 경유로 면허 대역 통신부(42)로부터 수신하고, 그 지시에 기초하여 사용 회선을 선택한다.
관리 서버(50)의 회선·파라미터 결정부(53)는, AP(10)의 비면허 대역 파라미터 및 UE(40)의 사용 회선을 이하와 같이 결정한다.
우선, UE 회선 가결정부(531)는, UE(40)의 흐름이 사용하는 회선으로서, 면허 대역 또는 비면허 대역을 가결정한다. 여기서 흐름이란, STA(30) 및 UE(40)가 통신을 행하는 단위이다. 예를 들어, UE(40)가 음성 통신과 동영상 스트리밍의 2개의 어플리케이션을 실행하는 경우, 음성 통신 및 동영상 스트리밍이 각각 하나의 흐름이 된다. 단, UE(40)에서 흐름마다의 회선 선택이 불가능하고, 전체 흐름 일괄로 면허 대역 또는 비면허 대역의 선택밖에 실시할 수 없는 경우는, UE(40)에서의 전체 흐름에서 동일한 회선을 선택한다. STA(30)의 흐름은 모두 비면허 대역을 사용한다.
면허 대역 품질 추정부(533)는, 면허 대역의 사용이 가결정된 흐름의 정보로부터, 면허 대역의 각 흐름의 통신 품질 및 면허 대역 전체의 통신 용량을 추정한다.
비면허 대역 품질 추정부(534)는, 면허 대역의 사용이 가결정된 흐름은 비면허 대역을 이용하지 않는 것으로 하여, 비면허 대역 파라미터 가결정부(532)에서 송신 전력·수신 감도 문턱값·주파수·주파수폭을 파라미터로서 가결정하고, 그 가결정 후의 파라미터에서의 비면허 대역의 각 흐름의 통신 품질 및 비면허 대역 전체의 통신 용량을 추정한다. 또, 수신 감도 문턱값은 캐리어 센싱 문턱값으로도 된다. 이 파라미터 가결정은, 비면허 대역 품질 추정부(534)에서, 각 흐름의 요구 품질을 클리어하면서, 비면허 대역 전체의 통신 용량이 최대가 되도록 실시한다.
시스템 용량 계산부(535)는, 면허 대역 품질 추정부(533) 및 비면허 대역 품질 추정부(534)에서 추정한 각각의 통신 용량에 기초하여, 면허 대역 및 비면허 대역의 합계의 통신 용량, 즉 시스템 용량을 계산한다.
여기서 말하는 통신 품질·요구 품질은, 스루풋·지연·지터 등의 통신에 관한 품질에 대해 어떠한 형태로도 문제없고, 이들의 조합으로도 된다. 예를 들어, 음성 통신을 행하는 경우는, 통신 품질로서 지연 및 지터에 요구가 존재한다. 동영상 스트리밍을 행하는 경우는, 통신 품질로서 스루풋의 요구가 존재한다.
또한, 흐름의 통신 품질의 판별 방법에는, 예를 들어 AP(10) 및 BS(20)가 STA(30) 및 UE(40)의 각 흐름 정보 통지부로부터, STA(30) 및 UE(40)가 사용하는 어플리케이션의 정보를 직접 입수하고, 관리 서버(50)의 흐름 정보 수신부가 수집하여 흐름의 통신 품질을 판별한다. 또, 흐름 정보 통지부 및 흐름 정보 수신부는 도시되지 않았다. 또는, AP(10)에 STA/UE 통신 이력 파악부를 구비하고, BS(20)에 UE 통신 이력 파악부를 구비하며, 각 통신 이력에서의 데이터 송수신의 패턴을 관리 서버(50)의 통신 이력 정보 수신부가 수집하여 흐름의 통신 품질을 판별한다. 또, STA/UE 통신 이력 파악부, UE 통신 이력 파악부 및 통신 이력 정보 수신부는 도시되지 않았다. 또는, 네트워크측에서 딥 패킷 인스펙션 등의 수법을 이용하여 판별해도 된다. 이들 판별된 흐름의 통신 품질의 정보로부터, 흐름의 요구 품질을 구한다. 예를 들어, 동영상 스트리밍의 흐름이면, 동영상을 끊김 없이 재생할 수 있는 최저의 스루풋이라는 요구 품질이 존재한다.
아울러, 무선 액세스 회선이 스루풋의 보틀넥이 아닌 경우에 실현될 수 있는 최대의 스루풋을 추정한다. 예를 들어, 동영상 스트리밍의 흐름이면, 동영상의 크기에 따라 최대 스루풋은 정해지지만, 데이터를 다운로드하는 흐름이면, 데이터를 보유하는 서버나 무선 액세스 회선보다 상위측의 네트워크 및 통신 프로토콜이 허락하는 한 최대의 스루풋은 커진다. 또, 이 최대의 스루풋에 대해, 상한이 변동하기 때문에 추정이 어려운 경우는, 네트워크측, AP, 혹은 STA·UE에서, 각 흐름의 통신 속도에 상한을 설정한다는 수법으로 최대의 스루풋을 좁혀 추정을 용이하게 하는 것도 가능하고, 평균값 등의 통계값을 이용해도 된다. 또한, 흐름의 통신 품질을 판별하는 방법을 가지지 않은 시스템의 경우는, UE나 STA 일률의 요구 품질 및 이들이 실현할 수 있는 최대의 스루풋을 예상해도 된다.
또한, UE 회선 가결정부(531)에 의한 회선 가결정에 대해서는, 각 흐름의 요구 품질을 클리어하면서, 시스템 용량이 최대가 되도록 실시한다. 또, 비면허 대역에서, 어떠한 파라미터 변경을 행해도 요구 품질을 만족시키지 못하는 흐름이 존재하는 경우, 해당 회선 가결정은 채용하지 않는다. 한편, 면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 못하는 흐름이 존재하는 경우, 해당 회선 가결정은 채용하지 않는다.
회선·파라미터 최종 결정부(536)는, 이상의 흐름에서, 시스템 용량이 최대가 되는 UE 회선 가결정 및 비면허 대역 파라미터 가결정의 내용으로, AP(10)의 비면허 대역 파라미터와, UE(40)의 각 흐름의 사용 회선을 결정한다.
또, UE 회선 가결정부(531)에 의한 회선 가결정, 및 비면허 대역 파라미터 가결정부(532)에 의한 파라미터 가결정에 대해, 선택할 수 있는 회선 및 파라미터는, 각 UE(40) 및 비면허 대역에서의 AP(10)·STA(30)·UE(40)에서 취할 수 있는 범위가 존재하기 때문에, 계산기의 능력 및 계산에 허용할 수 있는 시간 내에 계산이 완료된다면, 모든 조합에서의 최적값을 산출한다. 그 순서의 일례를 도 3에 나타낸다.
도 3에서, 회선 선택 최적화로서, 면허 대역을 사용하는 UE를 가결정하고(S11), 면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 않는 흐름이 존재하지 않음을 판정한다(S12). 가결정한 UE에 대해, 면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 않는 흐름이 존재하지 않는 경우(S12: Yes), 비면허 대역의 파라미터 최적화에 들어가, 송신 전력·수신 감도 문턱값·주파수·주파수폭을 파라미터로서 가결정한다(S13). 다음에, 비면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 않는 흐름이 존재하지 않음을 판정한다(S14). 이러한 흐름이 존재하지 않는 경우(S14: Yes), 면허 대역과 비면허 대역의 합계의 시스템 용량을 기록한다(S15). 나아가 모든 파라미터의 조합에 대해 단계 S13으로부터의 처리를 반복한다(S16). 나아가 모든 UE의 조합에 대해 단계 S11로부터의 처리를 반복하고(S17), 시스템 용량이 최대가 되는 면허 대역을 사용하는 UE와, 비면허 대역의 파라미터를 결정한다(S18).
또, 조합수가 많아, 계산기의 능력 및 계산 시간에 문제가 있다면, 몬테카를로법을 이용하거나, 유전적 알고리즘이라는 최적화 알고리즘을 이용해도 된다.
또한, 비면허 대역 품질 추정부(534)에서의 통신 품질 추정은, 시뮬레이터를 이용한 산출, 마르코프 체인을 이용한 해석 함수에 의한 산출, 그래프 이론을 이용한 산출, 경험이나 학습에 의해 도출된 함수에 의한 산출 등의 수법을 이용할 수 있다.
(관리 서버(50)의 회선·파라미터 결정부(53)의 다른 구성예)
도 2는, 회선·파라미터 결정부(53)의 다른 구성예를 나타낸다.
도 2에서, 회선·파라미터 결정부(53)는, 도 1의 기본 구성에서의 회선 선택 최적화와 비면허 대역 파라미터 최적화의 순서를 반대로 하고, 비면허 대역 파라미터 가결정부(532)가 UE 회선 가결정부(531)의 전단에 배치한다. 비면허 대역 파라미터 가결정부(532)에 의한 파라미터 가결정 및 UE 회선 가결정부(531)에 의한 회선 가결정 후의 처리 순서를 도 4에 나타낸다.
도 4에서, 비면허 대역의 파라미터 최적화로서, 송신 전력·수신 감도 문턱값·주파수·주파수폭을 파라미터로서 가결정한다(S21). 다음에, 회선 선택 최적화로서, 면허 대역을 사용하는 UE를 가결정하고(S22), 면허 대역 및 비면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 않는 흐름이 존재하지 않음을 판정한다(S23). 가결정한 UE에 대해, 면허 대역 및 비면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 않는 흐름이 존재하지 않는 경우(S23: Yes), 면허 대역과 비면허 대역의 합계의 시스템 용량을 기록한다(S24). 나아가 모든 UE의 조합에 대해 단계 S22로부터의 처리를 반복하고(S25), 나아가 모든 파라미터의 조합에 대해 단계 S21로부터의 처리를 반복하며(S26), 시스템 용량이 최대가 되는 면허 대역을 사용하는 UE와, 비면허 대역의 파라미터를 결정한다(S27).
(면허 대역 품질 추정부(533)의 통신 품질 추정을 위한 구성예)
관리 서버(50)의 회선·파라미터 결정부(53)의 면허 대역 품질 추정부(533)에서의 통신 품질 추정을 위한 구성예에 대해, 이하의 2가지 예를 나타낸다.
도 5는, 면허 대역 품질 추정부(533)의 통신 품질 추정을 위한 구성예 1을 나타낸다. 여기서는, BS(20)로부터 정보 수집하는 예를 나타낸다.
도 5에서, AP(10), BS(20), STA(30), UE(40), 관리 서버(50)에 대해서는, 도 1에 도시된 기본 구성과 동일하다. 여기서, 면허 대역의 통신에서는, BS(20)의 UE/무선 자원 관리부(22) 또는 기지국 관리 장치에 의해, UE(40)에 할당되는 무선 자원이 관리되어 있다. 따라서, 관리 서버(50)의 UE/무선 자원 관리 정보 수신부(54)는, BS(20)의 UE/무선 자원 관리부(22) 또는 기지국 관리 장치와 통신하여, UE(40)의 정보 및 무선 자원 관리에 관한 정보를 취득함으로써, 각 UE의 면허 대역을 사용한 경우의 통신 품질을 추정하고, 면허 대역 품질 추정부(533)에 통지한다.
도 6은, 면허 대역 품질 추정부(533)의 통신 품질 추정을 위한 구성예 2를 나타낸다. 여기서는, UE(40)로부터 면허 대역 정보를 수집하는 예를 나타낸다.
도 6에서, AP(10), BS(20), STA(30), UE(40), 관리 서버(50)에 대해서는, 도 1에 도시된 기본 구성과 동일하다. 여기서, UE(40)의 면허 대역 정보 파악/통지부(44)는, 자신이 접속중 또는 접속 가능한 BS(20)의 정보 및 BS(20)와의 사이의 전파 품질에 관한 정보를 취득하고 있다. 따라서, 관리 서버(50)의 UE 면허 대역 정보 수신부(55)는, AP(10) 또는 BS(20)를 통해 이들 정보를 수집하여 통신 품질을 추정하고, 면허 대역 품질 추정부(533)에 통지한다.
그런데, 면허 대역은, 치국(置局) 설계에 의해 설치가 결정되어 있는 점과, 관리 밖의 간섭원이 존재하지 않거나 혹은 별도로 관리되어 있는 점에서, 비면허 대역과 비교하여 통신 품질의 파악은 용이하고, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제도 발생하지 않는 것을 예상할 수 있다. 또한, 높은 무선 주파수를 이용하는 면허 대역에서의 통신은, 차폐물 등에 의한 전파 감쇠의 영향으로 안정되지 않을 가능성이 있지만, 면허 대역의 통신 서비스로서는, 별도로 낮은 주파수를 이용하는 안정된 면허 대역과 합하여 운용되는 것을 생각할 수 있기 때문에, 통신 품질은 안정되는 것이 예상된다. 나아가 면허 대역에서는, UE에 할당되는 무선 자원이 관리되어 있기 때문에, 각 UE에서의 전파 강도가 주변의 다른 UE에 주는 통신 품질의 변화는 무시할 수 있다. 따라서, 면허 대역의 통신 품질은, 면허 대역 기지국 및 UE의 능력, 기지국에서의 접속 UE 대수와 그 흐름의 파악 및 각 UE에서의 기지국과의 사이의 전파 강도의 파악으로 대신할 수 있다.
한편, 관리 서버에서는, 관리 서버에 정보가 존재하지 않는 UE에 의한 면허 대역에서의 통신은 가미할 수 없기 때문에, 관리 서버에 정보가 존재하지 않는 UE가 비면허 대역의 서비스 영역 내에 존재하는 경우나, 면허 대역과 비면허 대역의 서비스 영역이 일치하지 않고, 비면허 대역의 서비스 영역 밖 또한 면허 대역의 서비스 영역 내에 UE가 존재하는 경우에, 접속 UE 대수와 그 흐름의 정보가 부족하게 된다. 이러한 경우, 미리, 관리 서버에 정보가 존재하는 UE의 수에 대해, 비면허 대역의 서비스 영역 내에 존재하지만 관리 서버에 정보가 존재하지 않는 UE의 수나, 비면허 대역의 서비스 영역 밖 또한 면허 대역의 서비스 영역 내에 존재하는 UE의 수를 통계적으로 파악하여, 그 비율을 구해 둔다. 그리고, 현시점에서 관리 서버에 정보가 존재하는 면허 대역 UE의 정보로부터, 정보가 존재하지 않는 면허 대역 UE 수 및 그 흐름을 추정해도 된다. 또한, 부족한 정보만, 면허 대역 기지국 또는 기지국 관리 장치로부터의 정보 수집으로 보충한다는 방법으로도 된다.
또한, 관리 서버에서는, 관리 서버에 정보가 존재하지 않는 UE나, 면허 대역과 비면허 대역의 서비스 영역의 불일치에 관한 관리를 간단하게 하기 위해, 관리 서버에 정보가 존재하는 UE에 대해, 면허 대역에서 허용할 수 있는 흐름수나 흐름에 의한 통신 용량을 미리 결정해 둔다. 그리고, 그 범위 내에서 UE 회선 선택을 행하는 것으로 하고, 면허 대역 품질 추정부(533)에서의 통신 품질 추정은, 그 허용할 수 있는 흐름수나 흐름에 의한 통신 용량의 정보를 기초로 실시해도 된다.
또, UE 회선 선택에서는, UE에서 선택할 수 있는 회선의 리스트 중에서 선택한다. 비면허 대역 파라미터에 대해서는, AP·STA·UE의 비면허 대역의 능력에 관한 정보를 AP·STA·UE로부터 수집하여 판단한다. 비면허 대역 품질 추정에 대해서는, 비면허 대역을 사용하는 각 STA·UE의 흐름의 정보와, AP에서의 주변 AP의 리스트와 그 AP의 사이의 전파 강도, STA·UE에서의 접속 AP와의 사이의 전파 강도, STA·UE에서의 주변 AP의 리스트와 그 AP의 사이의 전파 강도의 정보를 수집하여, 품질 추정을 실시한다. 단, 이들은 일례이며, 통계적인 정보나 다른 정보로의 대체 및 추정 정밀도를 향상시키는 정보의 추가도 가능하다.
또한, 본 발명에서는, AP는 관리 서버에 의해 관리할 수 있는 것을 전제로 하고 있기 때문에, AP의 비면허 대역에 관한 정보나, 이에 접속하는 STA·UE의 능력에 관한 정보는 수집 가능한 것을 예상하고 있다. 또한, STA·UE에 대해서도, AP에 의한 주변 AP의 리스트와 그 AP의 사이의 전파 강도의 정보 취득 지시에 의해, STA·UE의 비면허 대역에 관한 정보가 취득 가능하고, UE는 관리 서버에 의해 관리할 수 있는 것을 전제로 하고 있기 때문에, 관리 서버로부터의 지시에 의해서도 취득 가능하다고 예상하고 있다.
또한, 이하에 나타내는 예의 방법을 이용하면, 최적화에서의 조합수를 삭감 가능하고, 계산 시간의 단축이 가능해진다.
(UE 회선 가결정의 좁힘예)
여기서는, 접속하는 AP와 해당 UE의 사이의 전파 강도의 정보를 사용하는 경우를 나타낸다.
확률적으로, AP와 UE 사이의 전송률은, 그 사이의 전파 강도가 높을수록 높게 할 수 있고, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제는 발생하기 어려워진다. 한편, AP와 UE 사이의 전파 강도가 낮은 UE에 면허 대역을 사용시키면, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 통신 용량 증대를 기대할 수 있는 확률은 높고, 또한 흐름의 요구 품질을 만족시킬 수 있는 확률도 높다.
따라서, UE에서의 AP로부터의 전파 강도, 또는 AP에서의 UE로부터의 전파 강도를 기초로, 비면허 대역과 면허 대역 중 어느 쪽을 사용시킬지를 선택함으로써, UE 회선 가결정의 조합을 좁힐 수 있다.
도 7은, UE 회선 가결정의 좁힘 순서예 1을 나타낸다.
도 7에서, 관리 서버(50)의 UE 회선 가결정부(531)는, 접속하는 AP와 UE의 사이의 전파 강도의 정보를 취득하고(S31), 전파 강도의 문턱값을 α(dBm)로 하며(S32), α 미만의 UE를 면허 대역 사용으로서 가결정하고(S33), 그 문턱값(α)에 기초하여 면허 대역의 사용이 선택된 흐름의 통신 품질 추정을 행한다(S34). 회선 선택을 행하는 전파 강도의 문턱값(α)을 변화시켜 시스템 용량의 계산을 행하여, 요구 품질을 만족시키지 못하는 흐름이 존재하지 않는다는 조건(통신 용량의 상한을 초과하지 않음)에서, 가장 시스템 용량이 큰 문턱값으로, 회선 선택을 행하는 전파 강도의 문턱값을 결정한다(S35, S36, S37). 또한, 비면허 대역의 사용이 선택된 흐름에 대해서는, 비면허 대역 품질 추정부(534)에서 통신 품질 추정을 행하면서, 비면허 대역 파라미터 가결정부(532)에 의해 최적의 파라미터를 가결정한다(S38~S42). 이 방법에서는, UE에서의 AP로부터의 전파 강도에 대해 문턱값을 설정하는 경우, 문턱값을 UE에 통지하면, UE 자신으로도 회선 선택을 판단할 수 있게 된다.
도 8은, UE 회선 가결정의 좁힘 순서예 2를 나타낸다.
도 8에서, 관리 서버(50)의 UE 회선 가결정부(531)는, 접속하는 AP와 UE의 사이의 전파 강도의 정보를 취득하고(S31), 전파 강도가 낮은 UE의 흐름으로부터 차례대로 면허 대역의 사용을 가결정하며(S32'~S36'), 면허 대역의 사용이 가결정된 흐름의 통신 품질 추정을 행한다. 비면허 대역의 품질 추정과 파라미터 가결정(S38~S42)은, 도 7의 좁힘 순서예 1과 동일하다. 이 경우에서는, 요구 품질을 만족시키지 못하는 흐름이 존재하지 않는다는 조건에서, 가장 시스템 용량이 큰 회선 선택의 패턴으로 결정한다. 이 방법은, 면허 대역을 사용하는 흐름을 차례대로 늘려 가는 수법이므로, 예를 들어 면허 대역에서 허용할 수 있는 흐름수나 흐름에 의한 통신 용량의 상한이 정해져 있는 경우, 그 상한에 들어가는 범위라는 것을 조건으로 하여, UE에서의 흐름의 면허 대역의 가결정의 범위를 미리 좁히는 것이 가능해진다.
그런데, 전파 강도를 문턱값으로서 사용하거나, 또는 전파 강도가 낮은 순으로 선택하는 경우에, 송신 전력을 내리는 제어를 실시하면, 제어 후에 전파 강도가 내려가 문턱값을 밑돌거나, 또는 전파 강도의 순서가 바뀌어 제어가 수속되지 않을 우려가 있다. 또한, AP나 UE의 능력으로서는 높은 송신 전력을 설정할 수 있고, UE나 AP에서의 전파 강도가 올라간다는 경우도 존재한다. 이 경우는, 문턱값 판정이나 순서 판정을 행할 때에는, 제어로 변경한 만큼의 송신 전력을 보정하여, 변경 전의 송신 전력을 기초로 한 판정을 행한다는 고안으로 대처할 수 있다. 또한, 전파 강도를 모니터하는 신호는, 제어로 송신 전력이 변경되지 않은 것을 사용한다는 대처로도 문제없다. 구체예로서, AP가 정기적으로 송신하는 비콘 신호의 송신 전력은 변경되지 않는 경우, 그 비콘 신호를 모니터한다면 문제없다.
도 9는, UE 회선 가결정의 좁힘 순서예 3을 나타낸다.
도 9에서, 접속하는 AP와 UE의 사이의 전파 강도의 정보를 취득하고(S51), UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP끼리의 사이의 전파 강도, 접속하는 AP 및 UE의 주변 AP 및 접속하는 AP의 주변 AP의 통신량의 정보를 취득한다(S52). 여기서, 접속하는 AP와 UE의 사이의 전파 강도가 동일한 복수의 UE가 존재하는 경우, 이들 UE에서 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제가 동일하게 발생하거나, 혹은 동일한 SINR이 된다고는 할 수 없다. 실제로는, 각각의 UE에서의 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제나 SINR 저하의 원인이 되는 무선국(이하, 원인국이라고 함)과의 관계, 및 접속하는 AP와 이들 원인국의 사이의 관계에 의해, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 발생이나 SINR에 대해서는 다르다.
그런데, AP뿐만 아니라 STA·UE도 원인국이 될 수 있다. 이 경우, AP·AP 사이, AP·UE 사이, STA·UE 사이, UE·UE 사이의 관계를 파악함으로써, 정확한 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제의 발생이나 SINR을 추정할 수 있게 된다. 단, AP로부터 STA·UE 방향의 하향 통신이 지배적인 환경, 및 STA·UE가 송신하는 전파의 강도가 AP에 비해 작고 또한 STA·UE로부터의 상향 통신이 AP에 의해 관리되어 있는, 즉 AP로부터의 폴링/트리거 프레임에 따라, STA·UE가 상향 통신을 행하는 시스템에서는, STA·UE 사이, UE·UE 사이의 관계를 파악하지 않아도 영향은 한정적이 된다. 따라서, AP·AP 사이, AP·UE 사이의 정보만으로 최적화를 실시할 수 있다. 또한, 통신량이 없거나 혹은 적은 AP에 대해서는, 원인국이어도 전파의 송신이 적기 때문에, 주변 AP에서 제외하고 생각해도 된다.
여기서, 주파수·주파수폭의 최적화를 행하는 경우는 주파수·주파수폭의 설정에 구애받지 않고, 최적화를 행하지 않는 경우는 주파수·주파수폭의 현설정값에 의해, 이하의 처리를 행한다. 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제가 발생하지 않는 위치의 UE, 및 SINR에서의 간섭 강도(I)가 되는 원인국이 존재하지 않거나, 또는 간섭이 작아 무시할 수 있는 UE에 대해서는, 비면허 대역을 사용시켜도 통신 품질에 문제가 발생하지 않기 때문에, 재송신이나 패킷 손실에 의한 무선 자원의 낭비는 무시할 수 있다. 따라서, 상기 UE에 대해서는, 면허 대역에서밖에 통신 품질을 만족시키지 못하는 흐름을 제외하고, 면허 대역을 선택하지 않은 것으로서 회선 선택을 비면허 대역에 고정함으로써, UE에서의 흐름의 면허 대역의 가결정의 범위를 미리 좁히는 것이 가능해진다(S53, S54, S55).
이상에 의해, 면허 대역을 사용하는 UE를 가결정한 후의 단계 S56~S63의 처리는, 비면허 대역 파라미터로서 송신 전력·수신 감도 문턱값을 가결정하는 단계 S58 이외에는, 도 3에 도시된 처리 순서 S11~S18과 동일하다.
(비면허 대역 파라미터 가결정의 좁힘예)
(1) 송신 전력·수신 감도 문턱값
송신 전력을 내릴수록, 다른 무선국에 주는 간섭 강도(I)가 저감되거나, 다른 무선국에서의 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회가 증가하는 경우가 있다. 또한, 수신 감도 문턱값을 올릴수록, 그 무선국에서 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회가 증가한다. 한편 송신 전력을 내리면, SINR에서의 수신 전파 강도(S)가 내려가기 때문에 전송률은 저하될 우려가 있고, 또한 간섭원에 전파가 닿지 않아 자신과의 통신 상대에서의 간섭 강도(I)가 증가할 우려가 있다. 또한 수신 감도 문턱값을 올리면, 숨은 단말 문제에 의해 자신과의 통신 상대에서의 간섭 강도(I)가 증가하거나, 혹은 노출된 단말 문제에 의해 다른 무선국에서의 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회를 현저히 감소시킬 가능성이 있다. 이에 대해, 수신 감도 문턱값을 올린 만큼 송신 전력을 내림으로써, 수신 감도 문턱값을 올리는 것에 의한 다른 무선국에의 간섭 강도(I)의 증가 및 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회의 저하를, 송신 전력의 저감에 의해 억제하는 방식이 있다.
또한, SINR과 전송률의 관계로서, 도 12와 같이, 선형의 관계가 아닌 경우가 존재한다. 이 경우, 수신 전파 강도(S)의 저하 및 간섭 강도(I)의 증가에 대해, 전송률의 저하는 선형이 아니며, 그 저하가 없거나 혹은 비교적 작은 영역이 발생한다. 이 영역에서는, 송신 전력을 내렸다고 하여, S가 내려가는 것에 따른 전송률의 저하에 의한 단점보다, 다른 무선국에서의 I가 저하되거나 캐리어 센싱으로 유휴가 될 기회가 증가한다는 장점이 보다 크게 발현될 가능성이 높아진다. 따라서, 장점이 커지는 SINR을 타겟으로 하고, 그 후에 S의 저하와 I의 저하는 연동하는 것을 생각할 수 있으므로, 타겟이 되는 S(이하, 타겟(S)이라고 함)를 예상한다.
도 10은, 비면허 대역 파라미터 가결정의 좁힘 순서예 1을 나타낸다.
도 10에서, SINR과 전송률의 관계가 선형 관계가 아닌 비면허 대역의 시스템에서는, AP 및 STA·UE에 대한 타겟(S)을 파라미터로서 가결정하고(S71), 비면허 대역에서의 AP 및 STA·UE에 대해 타겟(S)이 되도록 송신 전력을 내리거나 또는 올린다(S72). 그 후에, 송신 전력을 내리거나 또는 올린 만큼만 수신 감도 문턱값을 올리거나 또는 내리고(S73), 면허 대역·비면허 대역 합계의 시스템 용량을 기록한다(S74). 이를 취할 수 있는 타겟(S)의 범위에서 실시함으로써(S75), 타겟(S)의 최적화로만 좁히는 것이 가능해진다.
(2) 주파수·주파수폭
주파수폭에 대해서는, 확대될수록 통신 대역은 확대되지만, 동시에 동일한 주파수를 이용하는 무선국수가 늘어나고, 동일한 주파수를 사용함으로써 발생하는 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제가 발생할 확률은 높아진다.
숨은 단말 문제/노출된 단말 문제 영향을 받는 것이 UE인 경우, 해당 UE에 면허 대역을 사용시킬 수 있다. 따라서, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제가 발생하는 것과 같은 장소에 존재하는 UE에 면허 대역을 사용시킬 수 있다면 주파수폭을 확대할 수 있다.
그러나, 서비스 영역에서 STA가 존재하는 경우, STA에서는 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제에 의한 통신 품질의 저하를 팔로우할 수 없기 때문에, 대역 확대는 바람직하지 않은 경우가 존재하므로, 서비스 영역에서 STA의 존재를 고려할 필요가 있다.
따라서, STA의 분포나 수의 정보를 이용하면, 선택 가능한 주파수·주파수폭을 좁히는 것이 가능해진다.
또한, 귀속하는 UE 및 STA가 많은 AP일수록, 각 UE 및 STA가 사용할 수 있는 대역은 작아진다. 이 경우, S가 높으므로 SINR이 높고, 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제가 발생하지 않는다는 상황이어도, 비면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 못하는 흐름이 발생할 확률은 높아진다. 이 상황에서는, 예를 들어 도 4의 최적화 계산에 있어서, 비면허 대역에서 요구 품질을 만족시키지 못하는 흐름이 존재하지 않는다는 조건이 누락되는 것에 의한, 계산 자원의 낭비나, 도 7~도 9의 회선 선택에서의 정밀도의 저하, 즉 비면허 대역에서는 요구 품질을 만족시키지 못하는 흐름임에도 불구하고, 비면허 대역을 선택해 버리는 경우를 가져올 가능성이 높다. 이로부터, 귀속하는 UE 및 STA가 많은 AP로부터 차례대로 우선적으로 넓은 주파수폭을 부여함으로써, 계산 자원 낭비의 저감·정밀도의 향상을 기대하는 것이 가능해진다.
도 11은, 비면허 대역 파라미터 가결정의 좁힘 순서예 2를 나타낸다.
도 11에서, AP에 귀속하는 UE/STA 수의 정보를 취득하고(S81), 모든 AP의 주파수폭을 최소값으로 설정하며(S82), 귀속하는 UE/STA 수가 많은 AP로부터 차례대로 주파수폭을 넓게 하고(S83), 주파수를 파라미터로서 가결정하며(S84), 도 4에 도시된 회선 선택 최적화 처리(S22~S25)를 실행한다. 이를 모든 주파수의 조합에 대해 실시하고(S85), 다음으로 귀속하는 UE/STA 수가 많은 AP의 주파수폭을 넓혀 동일한 처리를 반복하며(S86), 시스템 용량이 최대가 되는 면허 대역을 사용하는 UE와, 비면허 대역의 파라미터를 결정한다(S87).
또, 도 7~도 9에 도시된 UE 회선 가결정의 좁힘예, 도 10~도 11에 도시된 비면허 대역 파라미터 가결정의 좁힘예에서는, 대군화 효과가 얻어지는 많은 무선국이 존재하는 서비스 영역에서는, AP·STA·비면허 대역을 사용하는 UE의 분포나 대수가 유사한 상황에서는, STA·UE의 상세한 배치가 변화해도, 과거에 산출한 최적값의 재사용을 행해도 동일한 시스템 용량의 향상 효과가 얻어질 가능성은 높다. 따라서, 최적화 계산이 아니라, 미리 준비해 둔, 분포나 대수를 인덱스로 한 UE 회선 선택이나 비면허 대역 파라미터의 테이블을 이용한 설정도 가능하다.
또한, 각 좁힘 방법을 조합하여 최적화 계산의 더욱 간이화를 행해도 된다.
10 비면허 대역의 기지국(AP)
11 비면허 대역 통신부
12 비면허 대역 파라미터 변경부
20 면허 대역의 기지국(BS)
21 면허 대역 통신부
22 UE/무선 자원 관리부
30 비면허 대역에 대응하는 단말국(STA)
31 비면허 대역 통신부
40 비면허 대역 및 면허 대역에 대응하는 단말국(UE)
41 비면허 대역 통신부
42 면허 대역 통신부
43 회선 변경부
44 면허 대역 정보 파악/통지부
50 관리 서버
51 비면허 대역 파라미터 지시부
52 UE 회선 지시부
53 회선·파라미터 결정부
531 UE 회선 가결정부
532 비면허 대역 파라미터 가결정부
533 면허 대역 품질 추정부
534 비면허 대역 품질 추정부
535 시스템 용량 계산부
536 회선·파라미터 최종 결정부
54 UE/무선 자원 관리 정보 수신부
55 UE 면허 대역 정보 수신부

Claims (12)

  1. 비면허 대역의 기지국 AP와, 면허 대역의 기지국 BS와, 비면허 대역의 단말국 STA와, 면허 대역 및 비면허 대역에 대응하는 단말국 UE를 구비하고, 관리 서버가 UE의 비면허 대역/면허 대역의 회선 선택을 관리함과 아울러 비면허 대역의 파라미터를 관리하는 무선 통신 제어 방법에 있어서,
    상기 관리 서버는, 상기 면허 대역을 사용하는 상기 UE를 비면허 대역 시스템에서의 최적화 대상으로부터 제외하고, 상기 STA 및 상기 비면허 대역을 사용하는 상기 UE의 존재를 가미하여 상기 비면허 대역의 파라미터를 최적화하는 제어 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 무선 통신 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 단계는, 상기 UE의 회선 선택에 대해, 상기 비면허 대역의 파라미터 최적화 후의 비면허 대역의 통신 용량 및 상기 면허 대역의 통신 용량의 합계가 높아질 때의 패턴을 채용하고, 그 회선 선택의 최적화 후의 상기 비면허 대역의 파라미터를 상기 비면허 대역의 상기 AP, 상기 STA, 상기 UE에 대해 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 제어 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 단계는, 상기 비면허 대역의 파라미터로서, 송신 전력, 수신 감도 문턱값, 주파수, 주파수폭을 조정하고, 상기 AP의 서비스 영역에서, 상기 STA 또는 상기 비면허 대역을 사용하는 상기 UE가 존재하지 않는 장소에 대해서는, 낮은 전송률 및 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제 발생을 허용하는 파라미터를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 제어 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 단계는, 상기 면허 대역을 사용하는 상기 UE의 선정에 대해, 접속하는 상기 AP와 상기 UE의 사이의 전파 강도의 정보, 상기 UE의 주변 AP 및 접속하는 상기 AP의 주변 AP끼리의 사이의 전파 강도의 정보, 접속하는 상기 AP 및 상기 UE의 주변 AP 및 접속하는 상기 AP의 주변 AP에서의 통신량의 정보를 기초로 결정하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 제어 방법.
  5. 비면허 대역의 기지국 AP와, 면허 대역의 기지국 BS와, 비면허 대역의 단말국 STA와, 면허 대역 및 비면허 대역에 대응하는 단말국 UE와, UE의 비면허 대역/면허 대역의 회선 선택을 관리함과 아울러 비면허 대역의 파라미터를 관리하는 관리 서버를 구비한 무선 통신 시스템에 있어서,
    상기 관리 서버는, 상기 면허 대역을 사용하는 상기 UE를 비면허 대역 시스템에서의 최적화 대상으로부터 제외하고, 상기 STA 및 상기 비면허 대역을 사용하는 상기 UE의 존재를 가미하여 상기 비면허 대역의 파라미터를 최적화하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 UE의 회선 선택에 대해, 상기 비면허 대역의 파라미터 최적화 후의 비면허 대역의 통신 용량 및 상기 면허 대역의 통신 용량의 합계가 높아질 때의 패턴을 채용하고, 그 회선 선택의 최적화 후의 상기 비면허 대역의 파라미터를 상기 비면허 대역의 상기 AP, 상기 STA, 상기 UE에 대해 설정하는 구성인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 비면허 대역의 파라미터로서, 송신 전력, 수신 감도 문턱값, 주파수, 주파수폭을 조정하고, 상기 AP의 서비스 영역에서, 상기 STA 또는 상기 비면허 대역을 사용하는 상기 UE가 존재하지 않는 장소에 대해서는, 낮은 전송률 및 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제 발생을 허용하는 파라미터를 설정하는 구성인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 면허 대역을 사용하는 상기 UE의 선정에 대해, 접속하는 상기 AP와 상기 UE의 사이의 전파 강도의 정보, 상기 UE의 주변 AP 및 접속하는 상기 AP의 주변 AP끼리의 사이의 전파 강도의 정보, 접속하는 상기 AP 및 상기 UE의 주변 AP 및 접속하는 상기 AP의 주변 AP에서의 통신량의 정보를 기초로 결정하는 구성인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  9. 비면허 대역의 기지국 AP와, 면허 대역의 기지국 BS와, 비면허 대역의 단말국 STA와, 면허 대역 및 비면허 대역에 대응하는 단말국 UE와, UE의 비면허 대역/면허 대역의 회선 선택을 관리함과 아울러 비면허 대역의 파라미터를 관리하는 관리 서버를 구비한 무선 통신 시스템의 관리 서버에 있어서,
    상기 면허 대역을 사용하는 상기 UE를 비면허 대역 시스템에서의 최적화 대상으로부터 제외하고, 상기 STA 및 상기 비면허 대역을 사용하는 상기 UE의 존재를 가미하여 상기 비면허 대역의 파라미터를 최적화하는 제어 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 관리 서버.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 UE의 회선 선택에 대해, 상기 비면허 대역의 파라미터 최적화 후의 비면허 대역의 통신 용량 및 상기 면허 대역의 통신 용량의 합계가 높아질 때의 패턴을 채용하고, 그 회선 선택의 최적화 후의 상기 비면허 대역의 파라미터를 상기 비면허 대역의 상기 AP, 상기 STA, 상기 UE에 대해 설정하는 구성인 것을 특징으로 하는 관리 서버.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 비면허 대역의 파라미터로서, 송신 전력, 수신 감도 문턱값, 주파수, 주파수폭을 조정하고, 상기 AP의 서비스 영역에서, 상기 STA 또는 상기 비면허 대역을 사용하는 상기 UE가 존재하지 않는 장소에 대해서는, 낮은 전송률 및 숨은 단말 문제/노출된 단말 문제 발생을 허용하는 파라미터를 설정하는 구성인 것을 특징으로 하는 관리 서버.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어 수단은, 상기 면허 대역을 사용하는 상기 UE의 선정에 대해, 접속하는 상기 AP와 상기 UE의 사이의 전파 강도의 정보, 상기 UE의 주변 AP 및 접속하는 상기 AP의 주변 AP끼리의 사이의 전파 강도의 정보, 접속하는 상기 AP 및 상기 UE의 주변 AP 및 접속하는 상기 AP의 주변 AP에서의 통신량의 정보를 기초로 결정하는 구성인 것을 특징으로 하는 관리 서버.
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