KR20230150362A - 통신 제어 장치, 통신 제어 방법, 통신 제어 프로그램 - Google Patents

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라쿠텐 모바일 가부시키가이샤
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Abstract

통신 제어 장치(3)는, 지상에 설치되는 지상 기지국(111)에 의해 구성되는 지상계 네트워크 및 비행하는 통신 위성(131)에 의해 구성되는 비지상계 네트워크를 제어한다. 비지상계 네트워크에는, 통신 위성(131)과 통신 가능한 위성 안테나(134)와, 위성 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와 통신되는 비지상 신호를 처리하는 비지상 신호 처리부(135)가 마련된다. 통신 제어 장치(3)는, 통신기(2)와 위성 안테나(134) 사이의 비지상 통신의 품질에 관한 비지상 통신 품질 정보를, 비지상 신호 처리부(135)와 지상계 네트워크 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)와, 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 통신기(2)와의 통신에 사용하는 지상계 네트워크 및 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정부(35)를 구비한다.

Description

통신 제어 장치, 통신 제어 방법, 통신 제어 프로그램
본 발명은, 통신 시스템에 있어서의 통신 제어 기술에 관한 것이다.
스마트폰이나 IoT(Internet of Things) 디바이스로 대표되는 무선 통신 디바이스의 수, 종류, 용도는 증가의 일로를 걷고 있고, 무선 통신 규격의 확장이나 개선이 계속되고 있다. 예를 들어 「5G」로서 알려지는 제5 세대 이동 통신 시스템의 상용 서비스는 2018년에 개시되었지만, 현재도 3GPP(Third Generation Partnership Project)로 규격 책정이 진행되고 있다. 또한, 5G로 이어지는 차세대의 무선 통신 규격으로서의 「6G」 또는 제6 세대 이동 통신 시스템의 규격 책정을 향한 대처도 시작되고 있다.
스마트폰이나 휴대 전화 등의 이동체 또는 휴대용 통신 기기(이하에는 통신기라고 총칭함)용의 이동 통신(이하에는 모바일 통신이라고도 함) 네트워크는, 지상에 설치되는 기지국(이하에는 지상 기지국이라고도 함)이 제공하는 통신 셀(이하에는 지상 통신 셀이라고도 함)에 의해 구축되는 것이 일반적이었다. 그러나, 지역에 따라서는 다양한 이유로 충분한 수의 지상 기지국을 설치하는 것이 어려운 경우도 있고, 모바일 통신의 품질이 상대적으로 낮아져 버린다는 문제가 있었다.
이러한 지역에 의한 모바일 통신의 품질 격차의 문제나, 지역에 따라서는 통신기가 모바일 통신할 수 없다는, 소위 「권외」의 문제를 해결하기 위해, 비지상계 네트워크(NTN: Non-Terrestrial Network)의 검토가 진행되고 있다. NTN에서는, 우주 공간이나 성층권 등의 대기권을 비행하는 통신 위성이나 무인 항공기가 기지국(이하에는 비지상 기지국이라고도 하고, 특히 통신 위성을 위성 기지국이라고도 함)이 되고, 지상에 통신 셀(이하에는 비지상 통신 셀이라고도 하고, 특히 통신 위성이 제공하는 통신 셀을 위성 통신 셀이라고도 함)을 제공한다. 비지상 통신 셀 내에 있는 통신기는 직접적 또는 다른 통신 기기를 통해 간접적으로 비지상 기지국과 통신한다. 지상 통신 셀이 부족한 지역에 비지상 통신 셀을 제공함으로써, 당해 지역에 있어서의 모바일 통신의 품질을 향상시킬 수 있다.
일본 특허 공개 제2010-278886호 공보
이상과 같이 지상 기지국에 의해 구성되는 지상계 네트워크(TN: Terrestrial Network)와 비지상 기지국에 의해 구성되는 NTN이 병존하는 통신 시스템에서는, 지상 통신 셀 및 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기는 TN 및 NTN의 어느 것과도 통신 가능하다. 또한, 서로 다른 복수의 비지상 기지국에 의해 구성되는 복수의 NTN이 병존하는 통신 시스템에서는, 서로 다른 복수의 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기는 어느 NTN과도 통신 가능하다. 본 발명자는, 이렇게 비지상 통신 셀 내의 통신기가 다른 통신 셀(지상 통신 셀 또는 다른 비지상 통신 셀)과도 통신 가능한 경우의 통신 효율화에 대하여 독자적으로 검토하고, 본 발명을 완성시키는 데 이르렀다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은, 비지상 통신 셀 내의 통신기가 다른 통신 셀과도 통신 가능한 경우의 통신을 효율화할 수 있는 통신 제어 장치 등을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 어느 양태의 통신 제어 장치는, 지상에 설치되는 지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 지상 기지국이 제공하는 지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 지상계 네트워크 및 비행하는 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 비지상 기지국이 제공하는 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 비지상계 네트워크를 제어하는 통신 제어 장치이며, 비지상계 네트워크에는, 비지상 기지국과 통신 가능한 안테나와, 당해 안테나 및 비지상 기지국을 통해 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 비지상 신호를 처리하는 비지상 신호 처리부가 마련되고, 비지상 통신 셀 내의 통신기와 안테나 사이의 비지상 기지국을 통한 비지상 통신의 품질에 관한 비지상 통신 품질 정보를, 비지상 신호 처리부와 지상계 네트워크 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유부와, 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 지상 통신 셀 및 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 지상계 네트워크 및 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정부를 구비한다.
이 양태에서는, 지상 통신 셀 및 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기에 대하여, 지상계 네트워크와 비지상계 네트워크(비지상 신호 처리부) 사이에서 공유되는 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 지상계 네트워크 및 비지상계 네트워크의 사용 비율이 결정된다. 예를 들어, 비지상 통신의 품질이 높아지면 비지상계 네트워크의 사용 비율이 높아지고, 비지상 통신의 품질이 낮아지면 지상계 네트워크의 사용 비율이 높아진다.
본 발명의 다른 양태도 또한 통신 제어 장치이다. 이 장치는, 비행하는 제1 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 제1 비지상 기지국이 제공하는 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 제1 비지상계 네트워크 및 비행하는 제2 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 제2 비지상 기지국이 제공하는 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 제2 비지상계 네트워크를 제어하는 통신 제어 장치이며, 제1 비지상계 네트워크에는, 제1 비지상 기지국과 통신 가능한 제1 안테나와, 당해 제1 안테나 및 제1 비지상 기지국을 통해 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 제1 비지상 신호를 처리하는 제1 비지상 신호 처리부가 마련되고, 제2 비지상계 네트워크에는, 제2 비지상 기지국과 통신 가능한 제2 안테나와, 당해 제2 안테나 및 제2 비지상 기지국을 통해 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 제2 비지상 신호를 처리하는 제2 비지상 신호 처리부가 마련되고, 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기와 제1 안테나 사이의 제1 비지상 기지국을 통한 제1 비지상 통신의 품질에 관한 제1 비지상 통신 품질 정보 및 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기와 제2 안테나 사이의 제2 비지상 기지국을 통한 제2 비지상 통신의 품질에 관한 제2 비지상 통신 품질 정보를, 제1 비지상 신호 처리부와 제2 비지상 신호 처리부 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유부와, 제1 비지상 통신 품질 정보 및 제2 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 제1 비지상 통신 셀 및 제2 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 제1 비지상계 네트워크 및 제2 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정부를 구비한다.
이 양태에서는, 제1 비지상 통신 셀 및 제2 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기에 대하여, 제1 비지상계 네트워크(제1 비지상 신호 처리부)와 제2 비지상계 네트워크(제2 비지상 신호 처리부) 사이에서 공유되는 제1 비지상 통신 품질 정보 및 제2 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 제1 비지상계 네트워크 및 제2 비지상계 네트워크의 사용 비율이 결정된다.
본 발명의 또 다른 양태는, 통신 제어 방법이다. 이 방법은, 지상에 설치되는 지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 지상 기지국이 제공하는 지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 지상계 네트워크 및 비행하는 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 비지상 기지국이 제공하는 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 비지상계 네트워크를 제어하는 통신 제어 방법이며, 비지상계 네트워크에는, 비지상 기지국과 통신 가능한 안테나와, 당해 안테나 및 비지상 기지국을 통해 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 비지상 신호를 처리하는 비지상 신호 처리부가 마련되고, 비지상 통신 셀 내의 통신기와 안테나 사이의 비지상 기지국을 통한 비지상 통신의 품질에 관한 비지상 통신 품질 정보를, 비지상 신호 처리부와 지상계 네트워크 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유 스텝과, 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 지상 통신 셀 및 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 지상계 네트워크 및 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정 스텝을 구비한다.
또한, 이상의 구성 요소의 임의의 조합, 본 발명의 표현을 방법, 장치, 시스템, 기록 매체, 컴퓨터 프로그램 등의 사이에서 변환한 것도 또한, 본 발명의 양태로서 유효하다.
본 발명에 따르면, 비지상 통신 셀 내의 통신기가 다른 통신 셀과도 통신 가능한 경우의 통신을 효율화할 수 있다.
도 1은 통신 제어 장치가 적용되는 무선 통신 시스템의 개요를 모식적으로 나타낸다.
도 2는 통신 제어 장치의 제1 실시 형태를 나타내는 기능 블록도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 통신 제어 장치에 의한 통신 제어 처리의 예를 나타낸다.
도 4는 통신 제어 장치의 제2 실시 형태를 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 관한 통신 제어 장치에 의한 통신 제어 처리의 예를 나타낸다.
도 6은 통신 제어 장치의 제3 실시 형태를 나타내는 기능 블록도이다.
도 7은 제3 실시 형태에 관한 통신 제어 장치에 의한 통신 제어 처리의 예를 나타낸다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 통신 제어 장치가 적용되는 무선 통신 시스템(1)의 개요를 모식적으로 나타낸다. 무선 통신 시스템(1)은, 무선 액세스 기술(RAT: Radio Access Technology)로서 NR(New Radio) 또는 5G NR(Fifth Generation New Radio)을 사용하고, 코어 네트워크(CN: Core Network)로서 5GC(Fifth Generation Core)를 사용하는 제5 세대 이동 통신 시스템(5G)에 준거하는 5G 무선 통신 시스템(11)과, 무선 액세스 기술로서 LTE(Long Term Evolution)나 LTE-Advanced를 사용하고, 코어 네트워크로서 EPC(Evolved Packet Core)를 사용하는 제4 세대 이동 통신 시스템(4G)에 준거하는 4G 무선 통신 시스템(12)과, 통신 위성(131)을 통한 위성 통신을 담당하는 위성 통신 시스템(13)을 포함한다. 도시는 생략하지만, 무선 통신 시스템(1)은, 4G보다 먼저의 세대의 무선 통신 시스템을 포함해도 되고, 5G보다 나중의 세대(6G 등)의 무선 통신 시스템을 포함해도 되고, Wi-Fi(등록 상표) 등의 세대와 관계를 맺을 수 없는 임의의 무선 통신 시스템을 포함해도 된다.
5G 무선 통신 시스템(11)은, 지상에 설치되어 UE(User Equipment)라고도 불리는 스마트폰 등의 통신기(2A, 2B, 2C, 2D)(이하에는 통신기(2)라고 총칭하는 경우가 있음)와 5G NR에 의해 통신 가능한 복수의 5G 기지국(111A, 111B, 111C)(이하에는 5G 기지국(111)이라고 총칭하는 경우가 있음)을 포함한다. 5G에 있어서의 기지국(111)은 gNodeB(gNB)라고도 불린다. 각 5G 기지국(111A, 111B, 111C)의 통신 가능 범위 또는 서포트 범위는 셀이라고 불리고, 각각 112A, 112B, 112C(이하에는 5G 셀(112)이라고 총칭하는 경우가 있음)로서 도시된다.
각 5G 기지국(111)의 5G 셀(112)의 크기는 임의이지만, 전형적으로는 반경 수미터 내지 수십킬로미터이다. 확립된 정의는 없기는 하지만, 반경 수미터 내지 십미터의 셀은 펨토 셀이라고 불리고, 반경 십미터 내지 수십미터의 셀은 피코 셀이라고 불리고, 반경 수십미터 내지 수백미터의 셀은 마이크로 셀이라고 불리고, 반경수백미터를 초과하는 셀은 매크로 셀이라고 불리는 경우가 있다. 5G에서는 밀리미터파 등의 높은 주파수의 전파가 사용되는 경우도 많아, 직진성의 높이 때문에 전파가 장해물에 차단되어 통신 가능 거리가 짧아진다. 이 때문에, 5G에서는 4G 이전의 세대에 비해 작은 셀이 다용되는 경향이 있다.
통신기(2)는, 복수의 5G 셀(112A, 112B, 112C)의 적어도 하나의 내부에 있으면, 5G 통신을 실시할 수 있다. 도시의 예에서는, 5G 셀(112A 및 112B) 내에 있는 통신기(2B)는, 5G 기지국(111A 및 111B)의 어느 것과도 5G NR에 의해 통신 가능하다. 또한, 5G 셀(112C) 내에 있는 통신기(2C)는, 5G 기지국(111C)과 5G NR에 의해 통신 가능하다. 통신기(2A 및 2D)는, 모든 5G 셀(112A, 112B, 112C)의 밖에 있기 때문에, 5G NR에 의한 통신을 할 수 없는 상태에 있다. 각 통신기(2)와 각 5G 기지국(111) 사이의 5G NR에 의한 5G 통신은, 코어 네트워크인 5GC에 의해 관리된다. 예를 들어, 5GC는, 각 5G 기지국(111)과의 사이의 데이터의 수수, EPC, 위성 통신 시스템(13), 인터넷 등의 외부 네트워크와의 사이의 데이터의 수수, 통신기(2)의 이동 관리 등을 행한다.
4G 무선 통신 시스템(12)은, 지상에 설치되어 통신기(2)와 LTE나 LTE-Advanced에 의해 통신 가능한 복수의 4G 기지국(121)(도 1에서는 하나만을 나타냄)을 포함한다. 4G에 있어서의 기지국(121)은 eNodeB(eNB)라고도 불린다. 각 5G 기지국(111)과 마찬가지로, 각 4G 기지국(121)의 통신 가능 범위 또는 서포트 범위도 셀이라고 불리고 122로서 도시된다.
통신기(2)는 4G 셀(122)의 내부에 있으면 4G 통신을 실시할 수 있다. 도시의 예에서는, 4G 셀(122) 내에 있는 통신기(2A 및 2B)는, 4G 기지국(121)과 LTE나 LTE-Advanced에 의해 통신 가능하다. 통신기(2C 및 2D)는, 4G 셀(122)의 밖에 있기 때문에, LTE나 LTE-Advanced에 의한 통신을 할 수 없는 상태에 있다. 각 통신기(2)와 각4G 기지국(121) 사이의 LTE나 LTE-Advanced에 의한 4G 통신은, 코어 네트워크인 EPC에 의해 관리된다. 예를 들어, EPC는, 각 4G 기지국(121)과의 사이의 데이터의 수수, 5GC, 위성 통신 시스템(13), 인터넷 등의 외부 네트워크와의 사이의 데이터의 수수, 통신기(2)의 이동 관리 등을 행한다.
각 통신기(2A, 2B, 2C, 2D)에 착안하면, 도시의 예에서는, 통신기(2A)는 4G 기지국(121)과의 4G 통신이 가능한 상태에 있고, 통신기(2B)는 5G 기지국(111A, 111B)과의 5G 통신 및 4G 기지국(121)과의 4G 통신이 가능한 상태에 있고, 통신기(2C)는 5G 기지국(111C)과의 5G 통신이 가능한 상태에 있다. 통신기(2B)와 같이 통신 가능한 기지국(111A, 111B, 121)이 복수 있는 경우는, 코어 네트워크인 5GC 및/또는 EPC에 의한 관리 하에, 통신 품질 등의 관점에서 최적이라고 판단된 하나의 기지국이 선택되어 통신기(2B)와의 통신을 행한다. 또한, 통신기(2D)는 어느 5G 기지국(111) 및 4G 기지국(121)과도 통신이 가능한 상태가 아니기 때문에, 다음에 설명하는 위성 통신 시스템(13)에 의한 통신을 행한다.
위성 통신 시스템(13)은, 지표로부터 500㎞ 내지 700㎞ 정도의 높이의 저궤도의 우주 공간을 비행하는 저궤도 위성으로서의 통신 위성(131)을 비지상 기지국으로서 사용하는 무선 통신 시스템이다. 5G 기지국(111) 및 4G 기지국(121)과 마찬가지로, 통신 위성(131)의 통신 가능 범위 또는 서포트 범위도 셀이라고 불리고 132로서 도시된다. 이와 같이, 비지상 기지국으로서의 통신 위성(131)은, 비지상 통신 셀로서의 위성 통신 셀(132)을 지상에 제공한다. 지상의 통신기(2)는 위성 통신 셀(132)의 내부에 있으면 위성 통신을 행할 수 있다. 5G 무선 통신 시스템(11)에 있어서의 5G 기지국(111) 및 4G 무선 통신 시스템(12)에 있어서의 4G 기지국(121)과 마찬가지로, 위성 통신 시스템(13)에 있어서의 기지국으로서의 통신 위성(131)은, 위성 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와 직접적으로 또는 항공기 등을 통해 간접적으로 무선 통신 가능하다. 통신 위성(131)이 위성 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와의 무선 통신에 사용하는 무선 액세스 기술은, 5G 기지국(111)과 동일한 5G NR이어도 되고, 4G 기지국(121)과 동일한 LTE나 LTE-Advanced여도 되고, 통신기(2)가 사용 가능한 임의의 다른 무선 액세스 기술이어도 된다. 이 때문에, 통신기(2)에는 위성 통신을 위한 특별한 기능이나 부품을 마련하지 않아도 된다.
위성 통신 시스템(13)은, 지상에 설치되어 통신 위성(131)과 통신 가능한 지상국으로서의 게이트웨이(133)를 구비한다. 게이트웨이(133)는, 통신 위성(131)과 통신하기 위한 위성 안테나를 구비하고, 지상계 네트워크(TN: Terrestrial Network)를 구성하는 지상 기지국으로서의 5G 기지국(111) 및 4G 기지국(121)과 접속되어 있다. 이와 같이, 게이트웨이(133)는, 비지상 기지국 또는 위성 기지국으로서의 통신 위성(131)에 의해 구성되는 비지상계 네트워크(NTN: Non-Terrestrial Network)와 지상 기지국(111, 121)에 의해 구성되는 TN을 상호 통신 가능하게 접속한다. 통신 위성(131)이 5G NR에 의해 위성 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와 5G 통신하는 경우는, 게이트웨이(133) 및 TN에 있어서의 5G 기지국(111)(또는 5G 무선 액세스 네트워크)을 통해 접속되는 5GC를 코어 네트워크로서 이용하고, 통신 위성(131)이 LTE나 LTE-Advanced에 의해 위성 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와 4G 통신하는 경우는, 게이트웨이(133) 및 TN에 있어서의 4G 기지국(121)(또는 4G 무선 액세스 네트워크)을 통해 접속되는 EPC를 코어 네트워크로서 이용한다. 이와 같이, 게이트웨이(133)를 통해 5G 통신, 4G 통신, 위성 통신 등의 다른 무선 통신 시스템 사이에서 적절한 연계가 취해진다.
통신 위성(131)에 의한 위성 통신은, 주로, 5G 기지국(111)이나 4G 기지국(121) 등의 지상 기지국이 마련되지 않거나 또는 적은 지역을 커버하기 위해 이용된다. 도시의 예에서는, 모든 지상 기지국의 통신 셀 밖에 있는 통신기(2D)가 통신 위성(131)과 통신한다. 한편, 어느 지상 기지국과 양호하게 통신할 수 있는 상태에 있는 통신기(2A, 2B, 2C)도, 위성 통신 셀(132) 내에 있기 때문에 통신 위성(131)과 통신 가능하지만, 원칙적으로 위성 기지국으로서의 통신 위성(131)이 아니라 지상 기지국과 통신을 행함으로써, 통신 위성(131)의 한정된 통신 리소스(전력을 포함함)가 통신기(2D) 등을 위해 절약된다. 통신 위성(131)은, 빔 포밍에 의해 통신 전파를 위성 통신 셀(132) 내의 통신기(2D)를 향함으로써, 통신기(2D)와의 통신 품질을 향상시킨다. 또한, 후술하는 바와 같이, 통신 위성(131) 및 지상 기지국(111, 121)의 양쪽의 통신 리소스를 조합하여, 하나 또는 복수의 통신기(2)와의 통신을 효율화해도 된다.
위성 기지국으로서의 통신 위성(131)의 위성 통신 셀(132)의 크기는, 통신 위성(131)이 발하는 빔의 개수에 따라 임의로 설정할 수 있고, 예를 들어 최대 2,800개의 빔을 조합함으로써 직경 약 24㎞의 위성 통신 셀(132)을 형성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 위성 통신 셀(132)은, 전형적으로는 5G 셀(112)이나 4G 셀(122) 등의 지상 통신 셀보다 크고, 그 내부에 하나 또는 복수의 5G 셀(112) 및/또는 4G 셀(122)을 포함할 수 있다. 또한, 이상에서는 비행하는 비지상 기지국으로서, 지표로부터 500㎞ 내지 700㎞ 정도의 높이의 저궤도의 우주 공간을 비행하는 통신 위성(131)을 예시했지만, 더 높은 정지 궤도 등의 고궤도의 우주 공간을 비행하는 통신 위성이나, 더 낮은(예를 들어, 지표로부터 20㎞ 정도) 성층권 등의 대기권을 비행하는 무인 또는 유인의 항공기를 비지상 기지국으로 하여, 통신 위성(131)에 추가하거나 또는 대신하여 사용해도 된다.
이상과 같이, 도 1의 무선 통신 시스템(1)은, 지상에 설치되는 지상 기지국(111, 121)이 지상에 제공하는 지상 통신 셀(112, 122) 내의 통신기(2)와 통신 가능한 지상계 네트워크(TN)(11, 12) 및 비행하는 비지상 기지국(131)이 지상에 제공하는 비지상 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와 통신 가능한 비지상계 네트워크(NTN)(13)를 포함한다. 이렇게 TN(11, 12)과 NTN(13)이 병존하는 무선 통신 시스템(1)에서는, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)는 TN(11, 12) 및 NTN(13)의 어느 것과도 통신 가능하다.
도 2는, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신을 제어하는 통신 제어 장치(3)의 제1 실시 형태를 나타내는 기능 블록도이다. NTN에 있어서의 게이트웨이(133)는, 통신 위성(131)과 통신 가능한 위성 안테나(134)와, 위성 안테나(134) 및 통신 위성(131)을 통해 위성 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와 통신되는 비지상 신호를 처리하는 비지상 신호 처리부(135)를 구비한다.
비지상 신호 처리부(135)는, 비지상 신호를 기저 대역에서 처리하는 기저 대역 유닛이고, 위성 안테나(134)측 또는 통신 위성(131)측의 분산 유닛(Distributed Unit)(136)과, 코어 네트워크(CN)측의 집약 유닛(Central Unit)(137)을 구비한다. 분산 유닛(136) 및 집약 유닛(137)은, F1 인터페이스 등에 의해 상호 접속된다. NTN을 구성하는 분산 유닛(136) 및 집약 유닛(137)은, TN의 무선 액세스 네트워크(RAN: Radio Access Network)의 일부 또는 노드로서도 기능한다. 구체적으로는, 분산 유닛(136) 및 집약 유닛(137)의 조는, TN의 지상 기지국(111, 121)과 마찬가지의 기저 대역 기능을 구비한다. 또한, 분산 유닛(136) 및 집약 유닛(137)의 한쪽 또는 양쪽을 게이트웨이(133) 밖의 중계 설비나 통신 위성(131) 등에 마련해도 된다.
NTN과 마찬가지로, TN에 있어서의 지상 기지국(111, 121)은, 지상 통신 셀(112, 122) 내의 통신기(2)와 통신되는 지상 신호를 처리하는 지상 신호 처리부(125)를 구비한다. 지상 신호 처리부(125)는, 지상 신호를 기저 대역에서 처리하는 기저 대역 유닛이고, 지상 기지국(111, 121)측의 분산 유닛(126)과, 코어 네트워크(CN)측의 집약 유닛(127)을 구비한다. 분산 유닛(126) 및 집약 유닛(127)은, F1 인터페이스 등에 의해 상호 접속된다. 도 2의 예에서는, TN의 집약 유닛(127)과 NTN의 집약 유닛(137)이 하나의 집약 유닛으로 통합되어 있다. 또한, 분산 유닛(126) 및 집약 유닛(127)의 한쪽 또는 양쪽을 지상 기지국(111, 121) 밖의 중계 설비 등에 마련해도 된다.
또한, 「분산 유닛」이나 「집약 유닛」의 개념은 5G로 도입된 것이지만, 5G보다 먼저의 4G 등의 무선 통신 규격이나 5G보다 나중의 6G 등의 무선 통신 규격에서는, 마찬가지의 기능 유닛이 다른 명칭으로 제공될 가능성이 있다. 본 발명 및 본 실시 형태에 있어서의 「분산 유닛」이나 「집약 유닛」의 용어는, 이러한 5G 이외의 통신 규격에 있어서의 마찬가지의 기능 유닛을 포함한다. 이 문맥에 있어서, 「분산 유닛」이란, 기지국(111, 121, 131)에 부수되어 마련되는 기저 대역 유닛 중, 기지국(111, 121, 131)측(또는 안테나측)의 서브 유닛을 가리키고, 「집약 유닛」이란, 기지국(111, 121, 131)에 부수되어 마련되는 기저 대역 유닛 중, 코어 네트워크(CN)측의 서브 유닛을 가리킨다.
통신 제어 장치(3)는, 궤도 정보 취득부(31)와, 위치 정보 취득부(32)와, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)와, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)와, 통신 비율 결정부(35)를 구비한다. 이들 기능 블록은, 컴퓨터의 중앙 연산 처리 장치, 메모리, 입력 장치, 출력 장치, 컴퓨터에 접속되는 주변 기기 등의 하드웨어 자원과, 그것들을 사용하여 실행되는 소프트웨어의 협동에 의해 실현된다. 컴퓨터의 종류나 설치 장소는 상관없고, 상기한 각 기능 블록은, 단일의 컴퓨터의 하드웨어 자원으로 실현해도 되고, 복수의 컴퓨터에 분산된 하드웨어 자원을 조합하여 실현해도 된다. 특히 본 실시 형태에서는, 통신 제어 장치(3)의 기능 블록의 일부 또는 전부는, 통신기(2), 통신 위성(131), 비지상 신호 처리부(135)(분산 유닛(136) 및/또는 집약 유닛(137)), 지상 기지국(111, 121), 지상 신호 처리부(125)(분산 유닛(126) 및/또는 집약 유닛(127)), 코어 네트워크(CN)에 마련되는 컴퓨터나 프로세서에서 실현해도 된다.
궤도 정보 취득부(31)는, 비지상 기지국으로서의 통신 위성(131)의 궤도 정보 또는 위치 정보를 취득한다. 위치 정보 취득부(32)는, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 위치 정보를 취득한다. 예를 들어, 중복 영역 OA 내의 통신기(2)가 구비하는 GPS나 GNSS 등의 위성 측위 시스템 등에 기초하는 측위 센서의 측정 데이터를 위치 정보로서 이용 가능하다. 또한, 코어 네트워크(CN) 등에서 관리되어 있는, 중복 영역 OA 내의 통신기(2)가 통신 중 또는 접속 중인 통신 셀(지상 통신 셀(112, 122) 및/또는 비지상 통신 셀(132))의 셀 ID(Cell Global Identifier 등이라고도 불림)나, 중복 영역 OA 내의 통신기(2)가 재권 중인 트래킹 에어리어(위치 등록 에어리어라고도 불림)의 트래킹 에어리어 코드(Tracking Area Code) 등도, 통신기(2)의 위치를 시사하는 위치 정보로서 이용 가능하다. 또한, 이것들 이외의 각종 공지의 측위 방법을 이용하여 통신기(2)의 위치 정보를 취득해도 된다.
비지상 통신 품질 정보 취득부(33)는, 궤도 정보 취득부(31)가 취득한 통신 위성(131)의 궤도 정보 및 위치 정보 취득부(32)가 취득한 통신기(2)의 위치 정보에 기초하여, 통신 위성(131)을 통한 비지상 통신 셀(132) 내의 통신기(2)와 위성 안테나(134) 사이의 비지상 통신 또는 위성 통신의 품질에 관한 비지상 통신 품질 정보를 취득한다. 비지상 통신 품질 정보는, 비지상 통신 셀(132) 내의 통신기(2) 및/또는 위성 안테나(134)와 통신 위성(131) 사이의 도플러 시프트, 비지상 통신 셀(132) 내의 통신기(2) 및/또는 위성 안테나(134)와 통신 위성(131) 사이의 통신 지연 중 적어도 어느 것을 포함한다.
구체적으로는, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)는, 궤도 정보 취득부(31)가 취득한 통신 위성(131)의 궤도 정보 및 위치 정보 취득부(32)가 취득한 통신기(2)의 위치 정보로부터 얻어지는 통신 위성(131) 및 통신기(2)의 상대 속도에 기초하여 통신 위성(131)과 통신기(2) 사이의 도플러 시프트(도플러 효과에 의한 주파수 시프트)를 연산하고, 궤도 정보 취득부(31)가 취득한 통신 위성(131)의 궤도 정보 및 위성 안테나(134)의 기지의 위치 정보로부터 얻어지는 통신 위성(131) 및 위성 안테나(134)의 상대 속도에 기초하여 통신 위성(131)과 위성 안테나(134) 사이의 도플러 시프트를 연산한다.
마찬가지로, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)는, 궤도 정보 취득부(31)가 취득한 통신 위성(131)의 궤도 정보 및 위치 정보 취득부(32)가 취득한 통신기(2)의 위치 정보로부터 얻어지는 통신 위성(131) 및 통신기(2)의 상대 거리에 기초하여 통신 위성(131)과 통신기(2) 사이의 통신 지연을 연산하고, 궤도 정보 취득부(31)가 취득한 통신 위성(131)의 궤도 정보 및 위성 안테나(134)의 기지 위치 정보로부터 얻어지는 통신 위성(131) 및 위성 안테나(134)의 상대 거리에 기초하여 통신 위성(131)과 위성 안테나(134) 사이의 통신 지연을 연산한다. 이상과 같은 도플러 시프트 및/또는 통신 지연의 연산의 일부 또는 전부는, 통신 위성(131) 등으로부터 궤도 정보를 취득한 통신기(2)가 자신의 위치 정보를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 궤도 정보 취득부(31), 위치 정보 취득부(32), 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 통신기(2)에 마련된다.
비지상 통신 품질 정보 공유부(34) 및 통신 비율 결정부(35)는, TN 및 NTN에 공통의 집약 유닛(137)에 마련된다. 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)는, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 취득한 비지상 통신 품질 정보를, NTN(비지상 신호 처리부(135) 및/또는 통신 위성(131))과 TN(지상 신호 처리부(125) 및/또는 지상 기지국(111, 121)) 사이에서 공유한다. 도 2의 예에서는, 집약 유닛(137)(127)이 NTN과 TN에서 공통화되어 있기 때문에, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 집약 유닛(137)(127)에 제공한 비지상 통신 품질 정보는 NTN과 TN 사이에서 자동적으로 공유된다. 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 일정 이상의 빈도로 정기적으로 비지상 통신 품질 정보를 취득하여 집약 유닛(137)(127)에 제공함으로써, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)가 NTN과 TN 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보를 일정 이상의 빈도로 정기적으로 갱신하는 것이 바람직하다.
비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 통신기(2)에 마련되는 경우, 통신기(2)에 의해 연산된 비지상 통신 품질 정보(도플러 시프트 및/또는 통신 지연)는, NTN 및 TN의 어느 것에 의해 집약 유닛(137)(비지상 통신 품질 정보 공유부(34))에 제공되어도 된다. 어느 경우에도, 각 네트워크에 있어서의 RRC 접속(Radio Resource Control Connection)을 이용할 수 있다.
비지상 통신 품질 정보 취득부(33)로서의 통신기(2)가 NTN을 통해 비지상 통신 품질 정보를 집약 유닛(137)에 제공하는 경우, 통신기(2)로부터 통신 위성(131), 위성 안테나(134), 분산 유닛(136)을 경유하여 집약 유닛(137)에 이르는 RRC 접속을 확립하여 비지상 통신 품질 정보를 송신한다. 이와 같이, 분산 유닛(136)은, 비지상 통신 셀(132) 내의 통신기(2)로부터 통신 위성(131) 및 위성 안테나(134)를 통해 취득한 비지상 통신 품질 정보를 집약 유닛(137)에 공유한다. 또한, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)로서의 통신기(2)가 TN을 통해 비지상 통신 품질 정보를 집약 유닛(137)에 제공하는 경우, 통신기(2)로부터 지상 기지국(111, 121), 분산 유닛(126)을 경유하여 집약 유닛(137)(127)에 이르는 RRC 접속을 확립하여 비지상 통신 품질 정보를 송신한다. 이와 같이, 분산 유닛(126)은, 지상 통신 셀(112, 122) 내의 통신기(2)로부터 지상 기지국(111, 121)을 통해 취득한 비지상 통신 품질 정보를 집약 유닛(137)(127)에 공유한다.
통신 비율 결정부(35)는, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 취득하여 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)가 NTN과 TN 사이에서 공유한 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)와의 통신에 사용하는 TN 및 NTN의 비율을 결정한다. 예를 들어, 통신 위성(131)에 관한 도플러 시프트 및/또는 통신 지연이 개선되면(비지상 통신의 품질이 높아짐) NTN의 사용 비율이 높아지고(TN의 사용 비율을 낮아짐), 통신 위성(131)에 관한 도플러 시프트 및/또는 통신 지연이 악화되면(비지상 통신의 품질이 낮아짐) TN의 사용 비율이 높아진다(NTN의 사용 비율이 낮아짐). 이와 같이, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신에 있어서 TN과 NTN을 병용할 수 있고, 그 사용 비율을 NTN과 TN 사이에서 공유된 비지상 통신 품질 정보에 기초하여 적절하게 조정할 수 있기 때문에, 당해 통신기(2)의 통신을 효율화할 수 있다.
비지상 통신 품질 정보 공유부(34) 및 통신 비율 결정부(35)가 마련되는 집약 유닛(137)(127)은 코어 네트워크(CN)에 접속된다. 코어 네트워크(CN)가 4G에 있어서의 EPC인 경우, 집약 유닛(137) 및 코어 네트워크(CN)는, S1 인터페이스 등에 의해 상호 접속된다. 코어 네트워크(CN)가 5G에 있어서의 5GC인 경우, 집약 유닛(137) 및 코어 네트워크(CN)는, NG 인터페이스 등에 의해 상호 접속된다. 코어 네트워크(CN)는 인터넷 등의 데이터 네트워크(DN)에 접속된다.
도 3은, 제1 실시 형태(도 2)에 관한 통신 제어 장치(3)에 의한 통신 제어 처리의 예를 나타낸다. 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신에 있어서는 TN과 NTN이 병용된다. 도 3의 당초에는 집약 유닛(137)(127)으로부터 통신기(2)로의 다운링크 통신의 패킷의 x1％가 분산 유닛(136), 위성 안테나(134), 통신 위성(131)을 경유하는 NTN에 의해 송신되고, 집약 유닛(137)(127)으로부터 통신기(2)로의 다운링크 통신의 패킷의 y1％가 분산 유닛(126), 지상 기지국(111, 121)을 경유하는 TN에 의해 송신되어 있다. 여기서, NTN 통신 비율 x1과 TN 통신 비율 y1의 합은 100％이다. 또한, 통신기(2)로부터 집약 유닛(137)으로의 업링크 통신에서도 마찬가지의 통신 비율에 기초하여 TN과 NTN을 병용해도 된다.
통신기(2)에 궤도 정보 취득부(31), 위치 정보 취득부(32), 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 마련되는 경우, 통신기(2)는 연산한 비지상 통신 품질 정보(도플러 시프트 및/또는 통신 지연)를, 예를 들어 NTN에 있어서의 RRC 접속을 이용하여 분산 유닛(136)을 통해 집약 유닛(137)에 일정 이상의 빈도로 정기적으로 제공한다. 혹은, 통신기(2)는 연산한 비지상 통신 품질 정보를 TN에 있어서의 RRC 접속을 이용하여 분산 유닛(126)을 통해 집약 유닛(137)(127)에 일정 이상의 빈도로 정기적으로 제공해도 된다. 이렇게 정기적으로 갱신되어 집약 유닛(137)의 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)에 의해 NTN과 TN 사이에서 공유되는 비지상 통신 품질 정보가 일정 범위 내에 머무르고 있는 동안은 당초의 NTN 통신 비율 x1과 TN 통신 비율 y1은 변경되지 않고 유지된다. 또한, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)는 집약 유닛(137)에 마련되어도 되고, 이 경우는 집약 유닛(137) 내외에 마련되는 궤도 정보 취득부(31) 및 위치 정보 취득부(32)가, 각각 취득한 정보를 일정 이상의 빈도로 정기적으로 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)에 대하여 제공한다.
비지상 통신 품질 정보 공유부(34)에 의해 NTN과 TN 사이에서 공유되는 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치를 초과한 경우(도 3에서는 「Event for changing the split ratio between TN and NTN」이라고 나타남), 통신 비율 결정부(35)는 당초의 NTN 통신 비율 x1과 TN 통신 비율 y1을 변경한다. 변경 후의 NTN 통신 비율을 x2, 변경 후의 TN 통신 비율을 y2라고 하면, 변경 전과 마찬가지로 NTN 통신 비율 x2와 TN 통신 비율 y2의 합은 100％이다. 역치로서는, 이전의 통신 비율(x1, y1)의 기준이 된 비지상 통신의 품질에 대하여, 비지상 통신의 품질이 유의미하게 높아진 것을 나타내는 고품질 역치와, 비지상 통신의 품질이 유의미하게 낮아진 것을 나타내는 저품질 역치의 2종류를 설정 가능하다. 비지상 통신 품질 정보가 고품질 역치를 초과한 경우, 통신 비율 결정부(35)는, NTN 통신 비율을 x1로부터 x2로 증가시키고(x1<x2), TN 통신 비율을 y1로부터 y2로 저감시킨다(y1>y2). 비지상 통신 품질 정보가 저품질 역치를 초과한 경우, 통신 비율 결정부(35)는, NTN 통신 비율을 x1로부터 x2로 저감시키고(x1>x2), TN 통신 비율을 y1로부터 y2로 증가시킨다(y1>y2).
이와 같이, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신에 있어서 TN과 NTN을 병용할 수 있고, 그 사용 비율을 NTN과 TN 사이에서 공유된 비지상 통신 품질 정보에 기초하여 적절하게 조정할 수 있기 때문에, 당해 통신기(2)의 통신을 효율화할 수 있다.
도 4는, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신을 제어하는 통신 제어 장치(3)의 제2 실시 형태를 나타내는 기능 블록도이다. 전술한 실시 형태와 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다.
TN에 있어서의 지상 신호 처리부(125)는, 지상 기지국(111, 121)측의 분산 유닛(126)과, 코어 네트워크(CN)측의 집약 유닛(127)을 구비한다. TN의 집약 유닛(127)은 NTN의 집약 유닛(137)과 Xn 인터페이스 등에 의해 상호 접속된다. 이들 2개의 집약 유닛(127, 137) 중, 코어 네트워크(CN)에 접속되는 NTN의 집약 유닛(137)이, TN/NTN을 병용하는 2원 접속(DC: Dual Connectivity)에 있어서의 2원 접속 앵커(DC Anchor)로서 기능한다. 2원 접속 앵커로서의 집약 유닛(137)에는, 코어 네트워크(CN)측으로부터의 정보뿐만 아니라, TN 및 NTN의 양쪽의 무선 액세스 네트워크 RAN측으로부터의 정보가 집약된다. 또한, TN에 있어서의 지상 기지국(111, 121), 분산 유닛(126), 집약 유닛(127)은, 비지상 신호 처리부(135)(집약 유닛(137))를 통해 코어 네트워크(CN)에 접속된다.
통신 제어 장치(3)에 있어서의 비지상 통신 품질 정보 공유부(34) 및 통신 비율 결정부(35)는, 2원 접속 앵커로서의 집약 유닛(137)에 마련된다. 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)는, NTN에 마련되는 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 비지상 통신 셀(132) 내의 통신기(2)로부터 통신 위성(131), 위성 안테나(134), 분산 유닛(136)을 경유하여 집약 유닛(137)에 이르는 RRC 접속을 통해 제공한 비지상 통신 품질 정보를, 지상 기지국(111, 121)에 부수되어 마련되는 TN의 집약 유닛(127)에 공유한다. 도 2 및 도 3의 제1 실시 형태에서는, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)에 의한 비지상 통신 품질 정보의 공유가 일정 이상의 빈도로 정기적으로 행해졌지만, 본 실시 형태에서는, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)에 의한 비지상 통신 품질 정보의 공유는 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치를 초과한 경우(즉, TN/NTN의 2원 접속에 있어서의 통신 비율을 변경하는 경우)에 행해지면 된다.
이것은, 통신 비율 결정부(35)도 마련되는 2원 접속 앵커로서의 집약 유닛(137)에 정기적으로 비지상 통신 품질 정보가 제공되고 있으면, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)가 TN(집약 유닛(127))에 정기적으로 비지상 통신 품질 정보를 공유하지 않아도, TN/NTN의 2원 접속에 있어서의 통신 비율을 적절하게 결정할 수 있기 때문이다. 통신 비율 결정부(35)는, 역치를 초과한 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)와의 통신에 사용하는 TN 및 NTN의 비율을 변경한다.
도 5는, 제2 실시 형태(도 4)에 관한 통신 제어 장치(3)에 의한 통신 제어 처리의 예를 나타낸다. 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신에 있어서는 TN과 NTN이 병용된다. 도 5의 당초에는 통신기(2)로의 다운링크 통신의 패킷의 x1％가 집약 유닛(137)으로부터 분산 유닛(136), 위성 안테나(134), 통신 위성(131)을 경유하는 NTN에 의해 송신되고, 통신기(2)로의 다운링크 통신의 패킷의 y1％가 집약 유닛(127)으로부터 분산 유닛(126), 지상 기지국(111, 121)을 경유하는 TN에 의해 송신되어 있다. 또한, 통신기(2)로부터의 업링크 통신에서도 마찬가지의 통신 비율에 기초하여 TN과 NTN을 병용해도 된다.
통신기(2)에 궤도 정보 취득부(31), 위치 정보 취득부(32), 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 마련되는 경우, 통신기(2)는 연산한 비지상 통신 품질 정보(도플러 시프트 및/또는 통신 지연)를, NTN에 있어서의 RRC 접속을 이용하여 분산 유닛(136)을 통해 집약 유닛(137)에 일정 이상의 빈도로 정기적으로 제공한다. 이렇게 정기적으로 집약 유닛(137)에 제공되는 비지상 통신 품질 정보가 일정 범위 내에 머무르고 있는 동안은, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)는 당해 비지상 통신 품질 정보를 TN(집약 유닛(127))에 공유하지 않고, 당초의 NTN 통신 비율 x1과 TN 통신 비율 y1은 변경되지 않고 유지된다. 또한, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)는 집약 유닛(137)에 마련되어도 되고, 이 경우는 집약 유닛(137) 내외에 마련되는 궤도 정보 취득부(31) 및 위치 정보 취득부(32)가, 각각 취득한 정보를 일정 이상의 빈도로 정기적으로 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)에 대하여 제공한다.
비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 집약 유닛(137)에 정기적으로 제공하는 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치(고품질 역치 또는 저품질 역치)를 초과한 경우(도 5에서는 「Event for changing the split ratio between TNand NTN」이라고 나타남), 통신 비율 결정부(35)는 당초의 NTN 통신 비율 x1과 TN 통신 비율 y1을 변경하고, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)는 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치를 초과한 취지와 변경 후의 통신 비율(x2, y2)을 TN(집약 유닛(127))에 통지한다. 이와 같이, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신에 있어서 TN과 NTN을 병용할 수 있고, 그 사용 비율을 비지상 통신 품질 정보에 기초하여 적절하게 조정할 수 있기 때문에, 당해 통신기(2)의 통신을 효율화할 수 있다.
도 6은, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신을 제어하는 통신 제어 장치(3)의 제3 실시 형태를 나타내는 기능 블록도이다. 전술한 실시 형태와 마찬가지의 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 중복되는 설명을 생략한다.
TN에 있어서의 지상 신호 처리부(125)는, 지상 기지국(111, 121)측의 분산 유닛(126)과, 코어 네트워크(CN)측의 집약 유닛(127)을 구비한다. TN의 집약 유닛(127)은 NTN의 집약 유닛(137)과, X2 인터페이스나 Xn 인터페이스 등에 의해 상호 접속된다. 이들 2개의 집약 유닛(127, 137) 중, 코어 네트워크(CN)에 접속되는 TN의 집약 유닛(127)이, TN/NTN을 병용하는 2원 접속에 있어서의 2원 접속 앵커로서 기능한다. 2원 접속 앵커로서의 집약 유닛(127)에는, 코어 네트워크(CN)측으로부터의 정보뿐만 아니라, TN 및 NTN의 양쪽의 무선 액세스 네트워크 RAN측으로부터의 정보가 집약된다. 또한, NTN에 있어서의 통신 위성(131), 위성 안테나(134), 분산 유닛(136), 집약 유닛(137)은, 지상 기지국(111, 121)에 부수되어 마련되는 지상 신호 처리부(125)(집약 유닛(127))를 통해 코어 네트워크(CN)에 접속된다.
통신 제어 장치(3)에 있어서의 비지상 통신 품질 정보 공유부(34) 및 통신 비율 결정부(35)는, 2원 접속 앵커로서의 집약 유닛(127)에 마련된다. 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)는, TN에 마련되는 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 지상 통신 셀(112, 122) 내의 통신기(2)로부터 지상 기지국(111, 121), 분산 유닛(126)을 경유하여 집약 유닛(127)에 이르는 RRC 접속을 통해 제공한 비지상 통신 품질 정보를, 통신 위성(131)에 부수되어 마련되는 NTN의 집약 유닛(137)(비지상 신호 처리부(135))에 공유한다. 도 2 및 도 3의 제1 실시 형태에서는, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)에 의한 비지상 통신 품질 정보의 공유가 일정 이상의 빈도로 정기적으로 행해졌지만, 본 실시 형태에서는, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)에 의한 비지상 통신 품질 정보의 공유는 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치를 초과한 경우(즉, TN/NTN의 2원 접속에 있어서의 통신 비율을 변경하는 경우)에 행해지면 된다.
이것은, 통신 비율 결정부(35)도 마련되는 2원 접속 앵커로서의 집약 유닛(127)에 정기적으로 비지상 통신 품질 정보가 제공되어 있으면, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)가 NTN(집약 유닛(137))에 정기적으로 비지상 통신 품질 정보를 공유하지 않아도, TN/NTN의 2원 접속에 있어서의 통신 비율을 적절하게 결정할 수 있기 때문이다. 통신 비율 결정부(35)는, 역치를 초과한 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)와의 통신에 사용하는 TN 및 NTN의 비율을 변경한다.
도 7은, 제3 실시 형태(도 6)에 관한 통신 제어 장치(3)에 의한 통신 제어 처리의 예를 나타낸다. 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신에 있어서는 TN과 NTN이 병용된다. 도 7의 당초에는 통신기(2)로의 다운링크 통신의 패킷의 x1％가 집약 유닛(137)으로부터 분산 유닛(136), 위성 안테나(134), 통신 위성(131)을 경유하는 NTN에 의해 송신되고, 통신기(2)로의 다운링크 통신의 패킷의 y1％가 집약 유닛(127)으로부터 분산 유닛(126), 지상 기지국(111, 121)을 경유하는 TN에 의해 송신되어 있다. 또한, 통신기(2)로부터의 업링크 통신에서도 마찬가지의 통신 비율에 기초하여 TN과 NTN을 병용해도 된다.
통신기(2)에 궤도 정보 취득부(31), 위치 정보 취득부(32), 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 마련되는 경우, 통신기(2)는 연산한 비지상 통신 품질 정보(도플러 시프트 및/또는 통신 지연)를, TN에 있어서의 RRC 접속을 이용하여 분산 유닛(126)을 통해 집약 유닛(127)에 일정 이상의 빈도로 정기적으로 제공한다. 이렇게 정기적으로 집약 유닛(127)에 제공되는 비지상 통신 품질 정보가 일정 범위 내에 머무르고 있는 동안은, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)는 당해 비지상 통신 품질 정보를 NTN(집약 유닛(137))에 공유하지 않고, 당초의 NTN 통신 비율 x1과 TN 통신 비율 y1은 변경되지 않고 유지된다. 또한, 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)는 집약 유닛(127)에 마련되어도 되고, 이 경우는 집약 유닛(127) 내외에 마련되는 궤도 정보 취득부(31) 및 위치 정보 취득부(32)가, 각각 취득한 정보를 일정 이상의 빈도로 정기적으로 비지상 통신 품질 정보 취득부(33)에 대하여 제공한다.
비지상 통신 품질 정보 취득부(33)가 집약 유닛(127)에 정기적으로 제공하는 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치(고품질 역치 또는 저품질 역치)를 초과한 경우(도 7에서는 「Event for changing the split ratio between TN and NTN」이라고 나타남), 통신 비율 결정부(35)는 당초의 NTN 통신 비율 x1과 TN 통신 비율 y1을 변경하고, 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)는 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치를 초과한 취지와 변경 후의 통신 비율(x2, y2)을 NTN(집약 유닛(137))에 통지한다. 이와 같이, 지상 통신 셀(112, 122) 및 비지상 통신 셀(132)의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)의 통신에 있어서 TN과 NTN을 병용할 수 있고, 그 사용 비율을 비지상 통신 품질 정보에 기초하여 적절하게 조정할 수 있기 때문에, 당해 통신기(2)의 통신을 효율화할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시 형태에 기초하여 설명했다. 실시 형태는 예시이고, 그것들의 각 구성 요소나 각 처리 프로세스의 조합에 다양한 변형예가 가능한 것, 또한 그러한 변형예도 본 발명의 범위에 있는 것은 당업자에게 이해되는 바이다.
실시 형태에서는 하나의 통신기(2)의 통신에 있어서 TN과 NTN을 병용하는 경우에 대하여 설명했지만, 하나의 통신기(2)의 통신에 있어서 서로 다른 복수의 NTN(이하에는 제1 비지상계 네트워크 및 제2 비지상계 네트워크라고도 함)을 병용하는 경우에도 본 발명은 적용할 수 있다. 이 경우의 통신 제어 장치(3)는, 비행하는 제1 비지상 기지국(통신 위성(131)과 마찬가지)에 의해 구성되고, 당해 제1 비지상 기지국이 제공하는 제1 비지상 통신 셀(위성 통신 셀(132)과 마찬가지) 내의 통신기(2)와 통신 가능한 제1 비지상계 네트워크 및 비행하는 제2 비지상 기지국(통신 위성(131)과 마찬가지)에 의해 구성되어, 당해 제2 비지상 기지국이 제공하는 제2 비지상 통신 셀(위성 통신 셀(132)과 마찬가지) 내의 통신기(2)와 통신 가능한 제2 비지상계 네트워크를 제어한다.
제1 비지상계 네트워크에는, 제1 비지상 기지국과 통신 가능한 제1 안테나(위성 안테나(134)와 마찬가지)와, 당해 제1 안테나 및 제1 비지상 기지국을 통해 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기(2)와 통신되는 제1 비지상 신호를 처리하는 제1 비지상 신호 처리부(비지상 신호 처리부(135)와 마찬가지)가 마련된다. 제2 비지상계 네트워크에는, 제2 비지상 기지국과 통신 가능한 제2 안테나(위성 안테나(134)와 마찬가지)와, 당해 제2 안테나 및 제2 비지상 기지국을 통해 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기(2)와 통신되는 제2 비지상 신호를 처리하는 제2 비지상 신호 처리부(비지상 신호 처리부(135)와 마찬가지)가 마련된다.
통신 제어 장치(3)는, 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기(2)와 제1 안테나 사이의 제1 비지상 기지국을 통한 제1 비지상 통신의 품질에 관한 제1 비지상 통신 품질 정보(예를 들어, 도플러 시프트나 통신 지연) 및 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기(2)와 제2 안테나 사이의 제2 비지상 기지국을 통한 제2 비지상 통신의 품질에 관한 제2 비지상 통신 품질 정보(예를 들어, 도플러 시프트나 통신 지연)를, 제1 비지상 신호 처리부와 제2 비지상 신호 처리부 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유부(34)와, 제1 비지상 통신 품질 정보 및 제2 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 제1 비지상 통신 셀 및 제2 비지상 통신 셀의 중복 영역 OA 내의 통신기(2)와의 통신에 사용하는 제1 비지상계 네트워크 및 제2 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정부(35)를 구비한다.
또한, 실시 형태에서 설명한 각 장치의 기능 구성은 하드웨어 자원 또는 소프트웨어 자원에 의해, 혹은 하드웨어 자원과 소프트웨어 자원의 협동에 의해 실현할 수 있다. 하드웨어 자원으로서 프로세서, ROM, RAM, 그밖의 LSI를 이용할 수 있다. 소프트웨어 자원으로서 오퍼레이팅 시스템, 애플리케이션 등의 프로그램을 이용할 수 있다.
본 발명은, 통신 시스템에 있어서의 통신 제어 기술에 관한 것이다.
1: 무선 통신 시스템
2: 통신기
3: 통신 제어 장치
11: 5G 무선 통신 시스템
12: 4G 무선 통신 시스템
13: 위성 통신 시스템
31: 궤도 정보 취득부
32: 위치 정보 취득부
33: 비지상 통신 품질 정보 취득부
34: 비지상 통신 품질 정보 공유부
35: 통신 비율 결정부
111: 5G 기지국
112: 5G 셀
121: 4G 기지국
122: 4G 셀
125: 지상 신호 처리부
126: 분산 유닛
127: 집약 유닛
131: 통신 위성
132: 위성 통신 셀
133: 게이트웨이
134: 위성 안테나
135: 비지상 신호 처리부
136: 분산 유닛
137: 집약 유닛

Claims (13)

  1. 지상에 설치되는 지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 지상 기지국이 제공하는 지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 지상계 네트워크 및 비행하는 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 비지상 기지국이 제공하는 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 비지상계 네트워크를 제어하는 통신 제어 장치이며,
    상기 비지상계 네트워크에는, 상기 비지상 기지국과 통신 가능한 안테나와, 당해 안테나 및 상기 비지상 기지국을 통해 상기 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 비지상 신호를 처리하는 비지상 신호 처리부가 마련되고,
    상기 비지상 통신 셀 내의 통신기와 상기 안테나 사이의 상기 비지상 기지국을 통한 비지상 통신의 품질에 관한 비지상 통신 품질 정보를, 상기 비지상 신호 처리부와 상기 지상계 네트워크 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유부와,
    상기 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 상기 지상 통신 셀 및 상기 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 상기 지상계 네트워크 및 상기 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정부
    를 구비하는, 통신 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비지상 통신 품질 정보 공유부는 상기 비지상 신호 처리부에 마련되어, 상기 비지상 통신 셀 내의 통신기로부터 상기 비지상 기지국 및 상기 안테나를 통해 취득한 상기 비지상 통신 품질 정보를 상기 지상계 네트워크에 공유하는, 통신 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 지상계 네트워크는, 상기 비지상 신호 처리부를 통해 코어 네트워크에 접속되고,
    상기 비지상 통신 품질 정보 공유부는, 상기 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치를 초과한 경우에 상기 지상계 네트워크에 공유하고,
    상기 통신 비율 결정부는, 상기 역치를 초과한 상기 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 상기 지상 통신 셀 및 상기 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 상기 지상계 네트워크 및 상기 비지상계 네트워크의 비율을 변경하는,
    통신 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비지상 통신 품질 정보 공유부는 상기 지상계 네트워크에 마련되어, 상기 지상 통신 셀 내의 통신기로부터 취득한 상기 비지상 통신 품질 정보를 상기 비지상 신호 처리부에 공유하는, 통신 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 비지상 신호 처리부는, 상기 지상계 네트워크를 통해 코어 네트워크에 접속되고,
    상기 비지상 통신 품질 정보 공유부는, 상기 비지상 통신 품질 정보가 소정의 역치를 초과한 경우에 상기 비지상 신호 처리부에 공유하고,
    상기 통신 비율 결정부는, 상기 역치를 초과한 상기 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 상기 지상 통신 셀 및 상기 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 상기 지상계 네트워크 및 상기 비지상계 네트워크의 비율을 변경하는,
    통신 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비지상 신호 처리부는, 상기 비지상 신호를 기저 대역에서 처리하는 기저 대역 유닛인, 통신 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기저 대역 유닛은, 상기 안테나측의 분산 유닛과, 코어 네트워크측의 집약 유닛을 구비하고,
    상기 비지상 통신 품질 정보 공유부는, 상기 비지상 통신 품질 정보를 상기 집약 유닛과 상기 지상계 네트워크 사이에서 공유하는,
    통신 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분산 유닛은, 상기 비지상 통신 셀 내의 통신기로부터 상기 비지상 기지국 및 상기 안테나를 통해 취득한 상기 비지상 통신 품질 정보를 상기 집약 유닛에 공유하는, 통신 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비지상 통신 품질 정보는, 상기 비지상 통신 셀 내의 통신기 및/또는 상기 안테나와 상기 비지상 기지국 사이의 도플러 시프트, 상기 비지상 통신 셀 내의 통신기 및/또는 상기 안테나와 상기 비지상 기지국 사이의 통신 지연 중 적어도 어느 것을 포함하는, 통신 제어 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비지상 기지국은 우주 공간을 비행하는 통신 위성인, 통신 제어 장치.
  11. 비행하는 제1 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 제1 비지상 기지국이 제공하는 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 제1 비지상계 네트워크 및 비행하는 제2 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 제2 비지상 기지국이 제공하는 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 제2 비지상계 네트워크를 제어하는 통신 제어 장치이며,
    상기 제1 비지상계 네트워크에는, 상기 제1 비지상 기지국과 통신 가능한 제1 안테나와, 당해 제1 안테나 및 상기 제1 비지상 기지국을 통해 상기 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 제1 비지상 신호를 처리하는 제1 비지상 신호 처리부가 마련되고,
    상기 제2 비지상계 네트워크에는, 상기 제2 비지상 기지국과 통신 가능한 제2 안테나와, 당해 제2 안테나 및 상기 제2 비지상 기지국을 통해 상기 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 제2 비지상 신호를 처리하는 제2 비지상 신호 처리부가 마련되고,
    상기 제1 비지상 통신 셀 내의 통신기와 상기 제1 안테나 사이의 상기 제1 비지상 기지국을 통한 제1 비지상 통신의 품질에 관한 제1 비지상 통신 품질 정보 및 상기 제2 비지상 통신 셀 내의 통신기와 상기 제2 안테나 사이의 상기 제2 비지상 기지국을 통한 제2 비지상 통신의 품질에 관한 제2 비지상 통신 품질 정보를, 상기 제1 비지상 신호 처리부와 상기 제2 비지상 신호 처리부 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유부와,
    상기 제1 비지상 통신 품질 정보 및 상기 제2 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 상기 제1 비지상 통신 셀 및 상기 제2 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 상기 제1 비지상계 네트워크 및 상기 제2 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정부
    를 구비하는, 통신 제어 장치.
  12. 지상에 설치되는 지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 지상 기지국이 제공하는 지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 지상계 네트워크 및 비행하는 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 비지상 기지국이 제공하는 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 비지상계 네트워크를 제어하는 통신 제어 방법이며,
    상기 비지상계 네트워크에는, 상기 비지상 기지국과 통신 가능한 안테나와, 당해 안테나 및 상기 비지상 기지국을 통해 상기 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 비지상 신호를 처리하는 비지상 신호 처리부가 마련되고,
    상기 비지상 통신 셀 내의 통신기와 상기 안테나 사이의 상기 비지상 기지국을 통한 비지상 통신의 품질에 관한 비지상 통신 품질 정보를, 상기 비지상 신호 처리부와 상기 지상계 네트워크 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유 스텝과,
    상기 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 상기 지상 통신 셀 및 상기 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 상기 지상계 네트워크 및 상기 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정 스텝
    을 구비하는, 통신 제어 방법.
  13. 지상에 설치되는 지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 지상 기지국이 제공하는 지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 지상계 네트워크 및 비행하는 비지상 기지국에 의해 구성되어, 당해 비지상 기지국이 제공하는 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신 가능한 비지상계 네트워크를 제어하는 통신 제어 프로그램이며,
    상기 비지상계 네트워크에는, 상기 비지상 기지국과 통신 가능한 안테나와, 당해 안테나 및 상기 비지상 기지국을 통해 상기 비지상 통신 셀 내의 통신기와 통신되는 비지상 신호를 처리하는 비지상 신호 처리부가 마련되고,
    상기 비지상 통신 셀 내의 통신기와 상기 안테나 사이의 상기 비지상 기지국을 통한 비지상 통신의 품질에 관한 비지상 통신 품질 정보를, 상기 비지상 신호 처리부와 상기 지상계 네트워크 사이에서 공유하는 비지상 통신 품질 정보 공유 스텝과,
    상기 비지상 통신 품질 정보에 기초하여, 상기 지상 통신 셀 및 상기 비지상 통신 셀의 중복 영역 내의 통신기와의 통신에 사용하는 상기 지상계 네트워크 및 상기 비지상계 네트워크의 비율을 결정하는 통신 비율 결정 스텝
    을 컴퓨터에 실행시키는, 통신 제어 프로그램.
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