WO2012114971A1 - 通信制御装置、通信制御方法、プログラム及び通信システム - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a communication control device, a communication control method, a program, and a communication system.
- the secondary use of the frequency means that another system secondary uses a part or all of the frequency channel preferentially assigned to a certain system.
- a system to which a frequency channel is preferentially assigned is called a primary system, and a system that secondary uses the frequency channel is called a secondary system.
- TV white space is an example of a frequency channel for which secondary use is being discussed.
- the TV white space refers to a channel that is not used by the TV broadcast system according to the region among frequency channels assigned to the TV broadcast system as the primary system. By opening up this TV white space to the secondary system, efficient use of frequency resources can be realized.
- IEEE802.22, IEEE802.11af, and ECMA (European Computer Manufacturer Association) -392 specifications of the physical layer (PHY) and MAC layer wireless access methods for enabling secondary use of TV white space
- PHY physical layer
- MAC layer wireless access methods for enabling secondary use of TV white space
- CogNea CogNea
- Non-Patent Document 1 describes the various functions required for coexistence of secondary systems: CM (Coexistence Manager), CE (Coexistence Enabler), and CDIS (Coexistence Discovery and Information Server). Grouped into entities.
- CM is a functional entity that mainly performs decision-making for coexistence.
- CE is a functional entity that serves as an interface that mediates command transmission and information exchange between the CM and the secondary usage node.
- CDIS is a functional entity that serves as a server that manages information of a plurality of secondary systems.
- each functional entity described above should be arranged in which device constituting the system.
- a signaling load between the CM and the secondary usage node via the CE may deteriorate the performance of the network.
- a CM is arranged on a secondary usage node, there may be a situation where it is not appropriate to select one CM as a master CM.
- the system model that can efficiently control the coexistence of secondary systems also differs.
- the technology according to the present disclosure is intended to provide a communication control device, a communication control method, a program, and a communication system that provide a control model that can efficiently control the coexistence of secondary systems.
- an information acquisition unit that acquires information on a channel that can be used for a secondary system among frequency channels assigned to the primary system, and the secondary system is operated among the available channels.
- a generation unit that generates a list of recommended channels for the secondary usage node, and notifies the secondary usage node of the list generated by the generation unit, and the secondary usage channel is the secondary usage.
- a communication control device including a notification unit that causes a node to select.
- the information acquisition unit acquires information on the available channel from a server that stores information on one or more secondary systems, and the notification unit is selected by the secondary usage node.
- the channel may be notified to the server.
- the notification unit may further notify other communication control devices of the channel selected by the secondary usage node.
- the generation unit may generate the list in response to a request from the secondary usage node.
- the generation unit may determine a recommended channel for the secondary usage node so that interference with the primary system due to the secondary system does not exceed an allowable level.
- the generation unit determines a recommended channel for each secondary usage node so that interference between the secondary systems operated by each secondary usage node does not exceed an allowable level. May be.
- the communication control device may generate the list and the secondary usage node of the list when the centric channel selection by the master control device or the autonomous channel selection by the secondary usage node is not adopted. Notification may be executed.
- a communication control method for controlling secondary usage of a frequency channel wherein information regarding channels available to the secondary system among frequency channels assigned to the primary system is acquired. Out of the available channels, generating a list of recommended channels for the secondary usage node operating the secondary system, and sending the generated list to the secondary usage node And a communication control method including: causing the secondary usage node to select a secondary usage channel.
- the computer that controls the communication control device that controls the secondary usage of the frequency channel acquires information about the channels that can be used by the secondary system among the frequency channels assigned to the primary system.
- An information acquisition unit, a generation unit that generates a list of recommended channels for the secondary usage node that operates the secondary system among the available channels, and the list generated by the generation unit Is provided to the secondary usage node, and a program for causing the secondary usage node to select a channel for secondary usage is provided.
- the information acquisition unit that acquires information about a channel that can be used for the secondary system among the frequency channels assigned to the primary system, and the secondary system among the available channels
- a communication control device comprising: a generation unit that generates a list of recommended channels for a secondary usage node to be operated; and a notification unit that notifies the secondary usage node of the list generated by the generation unit;
- a communication system including a secondary usage node that selects a channel to be secondary used based on the list notified from the communication control device.
- the communication control device As described above, according to the communication control device, the communication control method, the program, and the communication system according to the present disclosure, a control model that can efficiently control the coexistence of the secondary system is provided.
- Drawing 1 is an explanatory view for explaining an outline of a communications system relevant to one embodiment.
- the primary transmitting station 10 provides a primary system service to a primary receiving station 12 located inside the service area 14.
- the primary transmitting station 10 may be, for example, a TV broadcasting station, or a wireless base station or relay station of a cellular communication system.
- the primary receiving station 12 is a receiver having a TV broadcasting receiving antenna and a tuner.
- the primary transmission station 10 is a cellular communication system radio base station
- the primary reception station 12 is a radio terminal that operates according to the cellular communication system.
- the primary transmitting station 10 and the primary receiving station 12 may be collectively referred to as a primary usage node.
- the primary transmission station 10 is connected to a data server 20 located on the packet base network 16.
- the packet-based network 16 may be the Internet or a backbone network of a primary system.
- the data server 20 is a server device having a database that stores data related to secondary use of frequency channels.
- a communication control device 30 is further connected to the data server 20.
- the communication control device 30 is a device introduced to control the coexistence between a plurality of secondary systems that use the frequency channel assigned to the primary system.
- FIG. 1 further shows a plurality of secondary usage nodes 40 and 42.
- the secondary usage node 40 provides the secondary system service (hereinafter referred to as secondary communication service) to the secondary usage node 42 located in the service area 44 using the frequency channel assigned to the primary system. It is a device to do.
- the secondary usage node 40 is also called a master TVBD (TV Band Device).
- the secondary usage node 40 typically has a positioning function (Geo-location function) and a function of accessing the communication control device 30. Further, the secondary usage node 40 may be directly accessible to the data server 20.
- the secondary usage node 42 is a device that is located in each service area 44 and uses the secondary communication service provided by the secondary usage node 40.
- the secondary usage node 42 is also called a slave TVBD. In principle, the secondary usage node 42 transmits a radio signal after obtaining permission from a nearby secondary usage node 40.
- the secondary usage node 40 registers information about the secondary system in the data server 20 when starting the operation of the secondary system.
- the secondary usage node 40 operates the secondary system based on the control information provided from the data server 20.
- it is caused by signal collision between secondary systems or signals transmitted from each secondary system.
- the radio access method used by each secondary system is different, it is difficult to operate the system while cooperating between the secondary systems, so the above-described risk is further increased.
- the IEEE 802.19 working group is examining a mechanism for smoothly supporting the coexistence of a plurality of secondary systems (see Non-Patent Document 1 above).
- functions for supporting coexistence of secondary systems are grouped into three functional entities, CM, CE, and CDIS (see FIG. 2).
- CM Coexistence Manager
- the CM acquires information about the primary system, information about available channels, and information about the secondary system.
- Sources of information acquired by CMs are CDIS, other CMs, and secondary usage nodes (accessed via CE). Based on this information, the CM determines which frequency channel the secondary usage node under its control should use to operate the secondary system.
- the CM may further determine additional control parameters for each secondary usage node, such as maximum transmission power, recommended radio access scheme, and location data update period. Then, the CM causes each secondary usage node to operate the secondary system or reconfigure the secondary system according to the determined parameters.
- the CE is a functional entity that serves as an interface that mediates command transmission and information exchange between the CM and the secondary usage node. For example, the CE converts information held by the secondary usage node into a format that can be used by the CM, and transmits the converted information to the CM. In addition, the CE converts the instruction regarding the coexistence of the secondary system from the CM into a format that can be executed by the secondary usage node, and transmits the converted command to the secondary usage node.
- CDIS Coexistence Discovery and Information Server
- CDIS is a functional entity that serves as a server that manages information of a plurality of secondary systems. For example, CDIS collects information about the secondary system from each secondary usage node via CE and CM. CDIS also collects information about the primary system and information about available channels from the data server 20. CDIS stores the collected information in a database. Information accumulated by CDIS is used for decision making for coexistence by CM. CDIS also supports the discovery (Neighbor Discovery) of a nearby CM (Neighbor-CM) located in the vicinity of a certain CM. Further, CDIS may select a master CM, which will be described later.
- At least one of the three types of functional entities described above is mounted on the communication control device 30 shown in FIG.
- a plurality of communication control devices 30 each having at least one functional entity may be provided on the packet-based network 16.
- Some functional entities may be implemented on individual secondary usage nodes 40.
- Some functional entities may be mounted on the same device as the database 20.
- Decision making for coexistence of secondary systems is mainly based on information about the primary system, information about available channels, and information about the secondary system.
- Information about the primary system includes, for example, at least one of the following information: ⁇ Primary usage node position, antenna height and transmission power ⁇ Primary system service area and guard area position ⁇ Primary system allowable interference
- Channel classification refers to, for example, a restricted channel that is restricted to a low transmission power compared to general transmission power, and such a restriction.
- the normal channel may not be classified.
- Mode-I client in the US Federal Communications Commission (FCC) regulations, in the case of Personal / Portable, if the adjacent channel of a channel is not used by the primary system, the maximum transmission power of 100 m [W] Is recognized.
- Such a channel can be treated as a normal channel.
- an adjacent channel of a certain channel is used by the primary system, the maximum transmission power is limited to 40 m [W].
- the parameters for interference calculation may include, for example, an adjacent channel leakage ratio (ACLR), fading margin, shadowing margin, protection ratio, ACS (Adjacent Channel Selection), and the like.
- Information about the secondary system includes, for example, at least one of the following information: -Number of active nodes belonging to the secondary system-Radio access method used by the secondary system-Required quality of the secondary system-Regulation ID and manufacturer ID of the secondary usage node ⁇ Location of secondary usage node, antenna height and transmission power ⁇ Administrator information
- the wireless access method is, for example, IEEE802.11af, 11g or 11n, IEEE802.22, IEEE802.16, or ECMA-392. It can be expressed in the form of a number (or a list thereof) that identifies the wireless access method.
- the regulation ID is an ID given to each device when authenticated as a device that can be used for secondary use.
- CMs are arranged in the communication control device 30a and CDIS, and the communication control devices 30b and 30c, respectively. Furthermore, CMs are also arranged in the secondary usage node 40d. Among these CMs, the CM of the communication control device 30b is designated as a master CM. Other CMs become slave CMs. Secondary usage nodes 40a and 40b belong to the communication control device 30b. Secondary usage nodes 40c and 40d belong to the communication control device 30c. CEs are arranged in the secondary usage nodes 40a, 40b, 40c and 40d, respectively. As described above, each secondary usage node 40 which is a master device (different from the master CM, for example, master TVBD) that operates each secondary system has at least a CE for interacting with the CM.
- master device different from the master CM, for example, master TVBD
- CDIS is arranged in the communication control device 30.
- CMs are arranged in the secondary usage nodes 40a, 40b, 40c and 40d, respectively.
- the CM of the secondary usage node 40a is designated as the master CM.
- Other CMs become slave CMs.
- CEs are arranged in the secondary usage nodes 40a, 40b, 40c and 40d, respectively.
- the CM may be arranged on the secondary usage node or may be arranged on the packet-based network.
- CDIS and CM are arranged in the communication control device 30.
- CDIS and CM may be arranged on one apparatus.
- CMs are also arranged in the secondary usage nodes 40b belonging to the communication control device 30. Neither CM is a master CM or a slave CM.
- CEs are arranged in the secondary usage nodes 40a and 40b, respectively.
- CDIS is arranged in the communication control device 30. Further, CMs are arranged in the secondary usage nodes 40a and 40b belonging to the communication control device 30, respectively. In the example of FIG. 6, neither CM is a master CM or a slave CM. CEs are arranged in the secondary usage nodes 40a and 40b, respectively.
- the first control model is a control model in which one master CM makes decisions intensively.
- the slave CM follows the determination by the master CM.
- the first control model is suitable for the arrangement of functional entities as exemplified in FIG.
- FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an apparatus in the first control model. Referring to FIG. 7, a communication control device 30a having CDIS, a communication control device 30b having CM, and a secondary usage node 40 having CE are shown.
- the communication control device 30a includes a communication unit 111, a storage unit 112, and a control unit 113.
- the communication unit 111 is a communication interface for the communication control device 30a to communicate with other devices. Although not shown in FIG. 7, the communication unit 111 is also connected to the data server 20 shown in FIG. Communication by the communication unit 111 may be wireless communication or wired communication.
- the storage unit 112 stores information on the primary system, information on available channels, and information on secondary systems collected by the communication control device 30a using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
- the control unit 113 controls the function of the communication control device 30a as the CDIS using a processor such as a CPU (Central Processing Unit). For example, the control unit 113 collects information about the secondary system from each secondary usage node 40 via the CE and CM. In addition, the control unit 113 acquires information on the primary system and information on available channels from the data server 20. In addition, the control unit 113 assists in finding a nearby CM located in the vicinity of a certain CM.
- a processor such as a CPU (Central Processing Unit).
- the control unit 113 collects information about the secondary system from each secondary usage node 40 via the CE and CM.
- the control unit 113 acquires information on the primary system and information on available channels from the data server 20.
- the control unit 113 assists in finding a nearby CM located in the vicinity of a certain CM.
- the control unit 113 selects one master CM from a plurality of CMs. For example, the control unit 113 may select a master CM according to one or more of the following selection criteria: -A CM having the capability as a master CM-Being arranged closer to CDIS in the hierarchical structure of the node-Being able to communicate with CDIS at a higher rate And the control unit 113 When the master CM is selected, the selection result is notified to each CM.
- the communication control device 30b includes a communication unit 121, a storage unit 122, and a control unit 123.
- the communication unit 121 is a communication interface for the communication control device 30b to communicate with other devices. Although not shown in FIG. 7, the communication unit 121 may also be connected to the data server 20 shown in FIG. Communication by the communication unit 121 may be wireless communication or wired communication.
- the storage unit 122 stores information acquired by the communication control device 30b using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
- the control unit 123 controls the function of the communication control device 30b as a CM using a processor such as a CPU. More specifically, in the first control model, the control unit 123 includes an information acquisition unit 124, a determination unit 125, and a notification unit 126.
- the information acquisition unit 124 When the CM of its own device is designated as a master CM, the information acquisition unit 124 has CDIS information on the primary system and information on channels available to the secondary system among the frequency channels allocated to the primary system. Obtained from the communication control device 30a via the communication unit 121. Further, the information acquisition unit 124 acquires information on the secondary system from the secondary usage node 40 via the communication unit 121.
- the determination unit 125 determines a channel to be used by each secondary usage node 40 that operates the secondary system among the available channels. The determination target here is typically all of the active secondary usage nodes 40 belonging to the master CM and the slave CM. Then, the notification unit 126 notifies each secondary usage node 40 of the channel determined by the determination unit 125.
- the determination unit 125 uses each secondary usage so that the sum of interference to the primary system caused by the secondary system does not exceed the allowable interference amount of the primary system.
- the channel to be used by the node 40 may be determined.
- the determination unit 125 may determine a channel to be used by each secondary usage node 40 so that mutual interference of the secondary systems does not exceed an allowable level.
- the interference level between the systems can be calculated based on the position of the node, the antenna height, the transmission power and the parameters for interference calculation described above.
- the allowable interference level may be set for each system in advance, or may be calculated based on the required quality of each system.
- the determination unit 125 may preferentially assign the normal channel to each secondary usage node 40.
- the determination unit 125 allocates a common channel to the plurality of secondary systems to form a mesh network. May be.
- the channel allocation criterion is not limited to the example described here, but may be another criterion.
- the information acquisition unit 124 acquires a notification about channel assignment determined by the master CM via the communication unit 121. Then, the determination unit 125 recognizes a channel to be used by the secondary usage node 40 belonging to the CM of its own device that is a slave CM, based on the notification acquired by the information acquisition unit 124. Then, the notification unit 126 notifies each secondary usage node 40 of the recognized channel.
- the secondary usage node 40 includes a communication unit 131, a storage unit 132, and a control unit 133.
- the communication unit 131 includes a communication interface for the secondary usage node 40 to communicate with a device located on the packet-based network 16, and a communication interface for the secondary usage node 40 to operate the secondary system. Communication with the packet base network 16 by the communication unit 131 may be wireless communication or wired communication.
- the storage unit 132 stores information acquired by the secondary usage node 40 using a storage medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
- the control unit 133 controls the function of the secondary usage node 40 as a CE and the operation of the secondary system by the secondary usage node 40 using a processor such as a CPU. For example, when the channel to be used for the operation of the secondary system is notified from the CM, the control unit 133 interprets the notification from the CM and recognizes the notified channel. Then, the control unit 133 starts the operation of the secondary system on the recognized channel or reconfigures the secondary system.
- FIG. 8 is a sequence diagram illustrating an example of a flow of communication control processing in the first control model.
- the CM collects information on the secondary system from the CE of the secondary usage node 40 belonging to the own device (step S102).
- CDIS collects information about the secondary system from each CM (steps S104 and S106).
- CDIS obtains information about the primary system and information about available channels from the data server 20.
- CDIS selects one master CM from a plurality of CMs based on the acquired information (step S108).
- CDIS transmits a master selection notification for notifying the selection result of the master CM to each CM (steps S112 and S116).
- the CM selected as the master CM transmits a response indicating that the selection is accepted to CDIS (step S114).
- the master CM exchanges information used for channel selection with the CDIS and the slave CM (step S118).
- the master CM determines a channel to be used by each secondary usage node 40 that operates each secondary system (step S122).
- the master CM transmits a channel notification for notifying the channel determined for each secondary usage node 40 to each secondary usage node 40 (step S124).
- the channel notification is also notified to the secondary usage node 40 belonging to the slave CM via the slave CM (step S126).
- a response is transmitted from each secondary usage node 40 to the master CM (steps S128 and S130).
- the master CM transmits information on the channel used by each secondary usage node 40 to CDIS (step S132). Then, CDIS updates the database based on the information transmitted from the master CM (step S134).
- the CM may indicate that the selection as the master CM is rejected.
- CDIS re-selects the master CM with another CM as a candidate.
- a response may be transmitted from the slave CM to the CDIS after the master selection notification from the CDIS to the slave CM in step S116.
- the CDIS may transmit a control start trigger to the master CM.
- a slave CM that does not respond to the master selection notification within a predetermined period or a CM that rejects selection as a slave CM may be excluded from the control target by the master CM.
- the master CM can notify CDIS, other CMs, and the secondary usage node 40 that the communication control processing after step S118 is started.
- the information exchange in step S118 may be periodically performed not only between the master CM and the slave CM but also between the master CM and the CM excluded from the control target.
- Second control model> In the first control model, one master CM determines not only a secondary usage node belonging to the master CM but also a usage channel for a secondary usage node belonging to a slave CM. In this case, since there is no possibility that decisions by a plurality of CMs compete with each other, there is an advantage that the function of the CM can be realized relatively easily. However, in the first control model, a large amount of information for determining channel assignment is collected in the master CM. For this reason, the signaling load between the master CM and other nodes may degrade the network performance. In addition, when a CM is arranged on the secondary usage node, there may be a situation where it is difficult to select one CM as a master CM in terms of performance. Therefore, as in the second control model described in this section, it is also useful to delegate a part of CM authority to the secondary usage node.
- FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an apparatus in the second control model. Referring to FIG. 9, a communication control device 30a having CDIS, a communication control device 30b having CM, and a secondary usage node 40 having CE are shown.
- the communication control device 30a includes a communication unit 111, a storage unit 112, and a control unit 213.
- the control unit 213 controls the function of the communication control device 30a as CDIS using a processor such as a CPU. For example, the control unit 213 collects information regarding the secondary system from each secondary usage node 40 via the CE and CM. In addition, the control unit 213 acquires information on the primary system and information on available channels from the data server 20. In addition, the control unit 213 supports discovery of neighboring CMs located in the vicinity of a certain CM. In the second control model, the control unit 213 does not select the master CM. Instead, a plurality of CMs operate in parallel with each other.
- the communication control device 30b includes a communication unit 121, a storage unit 122, and a control unit 223.
- the control unit 223 controls the function of the communication control device 30b as a CM using a processor such as a CPU. More specifically, in the second control model, the control unit 223 includes an information acquisition unit 224, a generation unit 225, and a notification unit 226.
- the information acquisition unit 224 acquires information regarding the primary system and information regarding channels available to the secondary system among the frequency channels allocated to the primary system from the communication control device 30a having CDIS. Further, the information acquisition unit 224 acquires information on the secondary system from the secondary usage node 40 belonging to the CM of the own device.
- the generation unit 225 generates a list of channels recommended for each secondary usage node 40 among the available channels based on the information acquired by the information acquisition unit 224.
- the generation of the recommended channel list by the generation unit 225 may be performed in response to a request from the secondary usage node 40, for example.
- the generation of the recommended channel list may be performed in response to detection of an event such as occurrence of interference exceeding an allowable level or signal collision.
- the generation unit 225 may determine, for example, a channel that is not used by the secondary usage node 40 belonging to the neighboring CM as a recommended channel. In addition, the generation unit 225 may determine a recommended channel so that the sum of interference to the primary system caused by the secondary system does not exceed the allowable interference amount of the primary system. In addition, for example, the generation unit 225 may determine a recommended channel so that the mutual interference between the secondary systems does not exceed an allowable level.
- the allowable interference level in the second control model may be a level that is more easily set in consideration of the margin than in the case of the first control model. When the normal channel and the restricted channel can be allocated, the generation unit 225 may preferentially recommend the normal channel to each secondary usage node 40.
- the criterion for determining the recommended channel is not limited to the example described here, but may be another criterion.
- the notification unit 226 notifies the list of recommended channels generated by the generation unit 225 to each secondary usage node 40 belonging to the CM of the own device, and causes each secondary usage node 40 to select a channel to be used secondary. In addition, the notification unit 226 notifies CDIS and neighboring CMs of information about the channel selected by each secondary usage node 40.
- the secondary usage node 40 includes a communication unit 131, a storage unit 132, and a control unit 233.
- the control unit 233 uses a processor such as a CPU to control the function of the secondary usage node 40 as a CE and to control the operation of the secondary system by the secondary usage node 40. For example, when a list of recommended channels is notified from the CM, the control unit 233 selects a channel to be used for the operation of the secondary system from the channels included in the notified list. The channel selection by the control unit 233 may be performed in consideration of the result of sensing by the secondary usage node 40 or 42. For example, the controller 233 may select a channel according to one or more of the following selection criteria: -The channel must meet the required quality of the secondary system.-The channel is judged to have less interference to the primary system or other secondary systems.
- control unit 233 When selecting any one or a plurality of channels, the control unit 233 notifies the CM of the selection result. In addition, the control unit 233 starts operation of the secondary system on the selected channel, or reconfigures the secondary system.
- FIG. 10 is a sequence diagram illustrating an example of a flow of communication control processing in the second control model.
- a cooperative control request is transmitted from the CE to the CM (step S202), and a response is transmitted from the CM to the CE (step S204).
- the communication control process in the second control model may be performed in response to such a request, or may be performed in response to detection of another event.
- the CM When the CM decides to execute cooperative control with the CE, the CM acquires information on the primary system and information on available channels from the CDIS (step S206). Further, the CM collects information related to the secondary system from the CE of the secondary usage node 40 belonging to the own device (step S208). In addition, the CM exchanges information used for determining a recommended channel with a neighboring CM (step S210).
- the CM generates a recommended channel list in which channels recommended for the secondary usage node 40 among the available channels are listed (step S212). Then, the CM transmits the generated recommended channel list to the secondary usage node 40 (step S214).
- the secondary usage node 40 selects a channel to be used for the operation of the secondary system from the channels included in the recommended channel list received from the CM (step S220). Then, the secondary usage node 40 notifies the selected channel to the CM via the CE (step S222).
- the CM transmits information about the channel selected by the secondary usage node 40 to CDIS (step S224). In addition, the CM transmits information about the channel selected by the secondary usage node 40 to the neighboring CM (step S226). When CDIS receives information on the selected channel, CDIS updates the database (step S228).
- the CM checks whether the selection conflicts, that is, whether the overlapping channels are not selected by the plurality of secondary usage nodes 40. You may check.
- the CM is updated to the secondary usage node 40 other than the secondary usage node 40 that transmitted the channel notification first, for example.
- the recommended channel list may be transmitted to select the use channel again.
- a notification indicating that the selection of the usage channel is confirmed is transmitted from the CM to the secondary usage node 40, and an acknowledgment can be returned from each secondary usage node 40.
- the second control model part of the authority of the CM is delegated to the secondary usage node, and the CM and the secondary usage node cooperate to determine a channel for operating the secondary system.
- the second control model is more advantageous than the first control model depending on the arrangement of functional entities.
- decision making is performed without concentrating a large amount of information on the CM, the signaling load on the network is alleviated.
- the third control model is a control model in which CMs distributed and arranged in each secondary usage node individually make decisions.
- the third control model is suitable for the arrangement of functional entities as illustrated in FIG.
- FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of the configuration of an apparatus in the third control model. Referring to FIG. 11, a communication control apparatus 30 having CDIS and a secondary usage node 40 having CM and CE are shown.
- the communication control device 30 includes a communication unit 111, a storage unit 112, and a control unit 313.
- the control unit 313 controls the function of the communication control device 30 as CDIS using a processor such as a CPU. For example, the control unit 313 collects information about the secondary system from each secondary usage node 40 via the CE and CM. In addition, the control unit 313 acquires information on the primary system and information on available channels from the data server 20. In addition, the control unit 313 supports discovery of a nearby CM located in the vicinity of a certain CM. Also in the third control model, the control unit 313 does not select the master CM.
- the secondary usage node 40 includes a communication unit 121, a storage unit 122, and a control unit 323.
- the control unit 323 uses a processor such as a CPU to control the functions of the secondary usage node 40 as CM and CE, and also controls the operation of the secondary system by the secondary usage node 40. More specifically, in the third control model, the control unit 323 includes an information acquisition unit 324, a selection unit 325, and a secondary system control unit 326.
- a processor such as a CPU to control the functions of the secondary usage node 40 as CM and CE, and also controls the operation of the secondary system by the secondary usage node 40. More specifically, in the third control model, the control unit 323 includes an information acquisition unit 324, a selection unit 325, and a secondary system control unit 326.
- the information acquisition unit 324 acquires information on the primary system and information on channels available to the secondary system among the frequency channels allocated to the primary system from the communication control apparatus 30 having CDIS.
- the selection unit 325 selects a channel to be used for the operation of the secondary system from the available channels based on the information acquired by the information acquisition unit 324.
- the channel selection by the control unit 325 may be performed in consideration of the result of sensing by the own device or the secondary usage node 42. For example, when there is a channel that is not used by another secondary system, the selection unit 325 may select the channel.
- the selection unit 325 may select a channel so that interference with a primary system or a nearby secondary system caused by a secondary system to be operated does not exceed an allowable level.
- the selection unit 325 may preferentially select the normal channel when the normal channel and the restricted channel are unused. Note that the channel selection criteria are not limited to the example described here, but may be other criteria.
- the secondary system control unit 326 When the channel is selected by the selection unit 325, the secondary system control unit 326 starts the operation of the secondary system on the selected channel or reconfigures the secondary system. Further, the secondary system control unit 326 notifies the CDIS of the channel selection result.
- FIG. 12 is a sequence diagram illustrating an example of a flow of communication control processing in the third control model.
- an autonomous control request is transmitted from the CM of the secondary usage node 40 to CDIS (step S302).
- the CM requests the CDIS to provide a channel list (step S306).
- CDIS provides the CM with a channel list that lists available channels (step S308).
- the CM selects a channel to be used for the operation of the secondary system from the channels included in the channel list provided by CDIS (step S310). Then, the CM notifies the selected channel to CDIS (step S312). When the channel selected by the CM is notified, CDIS updates the database (step S314).
- a channel for the operation of the secondary system is selected autonomously by CMs distributed in each secondary usage node. Also in this case, the performance required for each CM can be reduced. In addition, since decision making is performed without concentrating information on a plurality of secondary systems in one CM, the signaling load on the network is reduced.
- some CMs in the system may desire cooperative control by the second control model or autonomous control by the third control model rather than centric control by the first control model. is there. In that case, a part of the system may be operated with the second or third control model, and the remaining part may be operated with the first control model.
- the load on the master CM may exceed the processing capacity of the master CM due to an increase in the number of nodes participating in the system while the system is operated with the first control model.
- the load on the secondary usage node may exceed the processing capacity of the node. In such a case, it is beneficial to distribute the load by shifting the operating control model to another control model.
- FIG. 13 is a flowchart showing an example of a flow of adaptive selection of a control model.
- the process shown in FIG. 13 can be realized as a process executed by CDIS, CM (for example, master CM) or other independent functional entity.
- step S402 it is first determined whether or not there is a CM that can operate as a master CM (step S402). For example, when no CM having the capability as a master CM exists in the system, when all CMs refuse to operate as a master CM, or when no CM is located in the packet-based network, the master It can be determined that there is no CM operable as a CM. If there is no CM that can operate as the master CM, the process proceeds to step S408. On the other hand, if there is a CM that can operate as a master CM, the process proceeds to step S404.
- step S404 the system is operated with the first control model (step S404). Then, while the system is in operation, the load on the master CM (and / or the signaling load on the network) is monitored (step S406). If it is detected in step S406 that the monitored load exceeds the processing capacity of the master CM (or network capacity or QoS limit, etc.), the process proceeds to step S408.
- step S408 it is determined whether there is a secondary usage node that can be autonomously controlled in the system (step S408). The determination here can be made based on, for example, capabilities, performance, QoS requirements, and the like of each secondary usage node. If it is determined that there is a secondary usage node that can be controlled autonomously, the process proceeds to step S410. On the other hand, if it is determined that there is no autonomously controllable secondary usage node, the process proceeds to step S414.
- step S410 at least a part of the system (for example, one or more secondary usage nodes that can be controlled autonomously and a node group belonging to the secondary usage node) is operated in the third control model (step S410). S410). Then, the load on the secondary usage node operated in the third control model is monitored (step S412). If it is detected in step S412 that the monitored load exceeds the processing capacity of the secondary usage node, the process proceeds to step S414.
- step S414 at least a part of the system is operated with the second control model (step S414).
- the second control model since the control is performed cooperatively between the CM and the secondary usage node, the load applied to each node can be distributed.
- control model applied to the system may be further changed according to various factors such as a change in the number of nodes participating in the system, a change in topology, or an increase or decrease in traffic.
- Control model changes may be signaled from a CDIS, CM (eg, master CM) or other independent functional entity to a node in the system.
- the channel used by the secondary system is determined cooperatively between the CM and the secondary usage node. That is, a part of the authority of CM can be delegated to the secondary usage node. Thereby, the performance required for the CM can be reduced. In addition, since it is not necessary to concentrate a large amount of information on one CM, the signaling load on the network can be reduced. Further, according to the third control model, the channel used by the secondary system is autonomously determined by each of the CMs arranged in a distributed manner. Also in this case, the performance required for the CM can be reduced, and the signaling load on the network can be reduced.
- a list of recommended channels for the secondary usage node is generated by the CM and provided to the secondary usage node. Then, the channel for the operation of the secondary system is selected from the list by the secondary usage node. The channel selected by the secondary usage node is notified from the CM to the CDIS and the neighboring CM. Accordingly, it is possible to delegate a part of the authority of the CM to the secondary usage node while coordinating a plurality of CMs within the framework of the functional entities CDIS, CM, and CE.
- a series of control processing by each device described in this specification may be realized using any of software, hardware, and a combination of software and hardware.
- a program constituting the software is stored in advance in a storage medium provided inside or outside each device.
- Each program is read into a RAM (Random Access Memory) at the time of execution and executed by a processor such as a CPU.
- RAM Random Access Memory
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- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
【課題】二次システムの共存を効率的に制御し得る制御モデルを提供すること。 【解決手段】一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得する情報取得部と、上記利用可能なチャネルのうち、上記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成する生成部と、上記生成部により生成される上記リストを上記二次利用ノードへ通知して、二次利用するチャネルを上記二次利用ノードに選択させる通知部と、を備える通信制御装置を提供する。
Description
本開示は、通信制御装置、通信制御方法、プログラム及び通信システムに関する。
将来の周波数リソースの枯渇を緩和するための対策の1つとして、周波数の二次利用についての議論が進められている。周波数の二次利用とは、あるシステムに優先的に割り当てられている周波数チャネルの一部又は全部を、他のシステムが二次的に利用することをいう。一般的に、周波数チャネルが優先的に割り当てられているシステムは一次システム(Primary System)、当該周波数チャネルを二次利用するシステムは二次システム(Secondary System)と呼ばれる。
TVホワイトスペースは、二次利用が議論されている周波数チャネルの一例である。TVホワイトスペースは、一次システムとしてのTV放送システムに割り当てられている周波数チャネルのうち、地域に応じて当該TV放送システムにより利用されていないチャネルを指す。このTVホワイトスペースを二次システムに開放することで、周波数リソースの効率的な活用が実現され得る。TVホワイトスペースの二次利用を可能とするための物理層(PHY)及びMAC層の無線アクセス方式の仕様として、例えば、IEEE802.22、IEEE802.11af、及びECMA(European Computer Manufacturer Association)-392(CogNea)などの複数の標準仕様が存在する。
IEEE802.19ワーキンググループは、異なる無線アクセス方式を使用する複数の二次システムを円滑に共存させることを目的とした検討を進めている。例えば、下記非特許文献1は、二次システムの共存(coexistence)のために求められる諸機能を、CM(Coexistence Manager)、CE(Coexistence Enabler)及びCDIS(Coexistence Discovery and Information Server)という3つの機能エンティティにグループ分けしている。CMは、主に共存のための意思決定(decision-making)を行う機能エンティティである。CEは、CMと二次利用ノードとの間の命令の伝達や情報の交換を仲介するインタフェースとなる機能エンティティである。CDISは、複数の二次システムの情報を管理するサーバとなる機能エンティティである。
「Coexistence System Description」、[online]、[2011年2月14日検索]、インターネット<URL:https://mentor.ieee.org/802.19/dcn/11/19-11-0011-01-0001-coexistence-system-description.pdf>
しかしながら、システムを構成するどの装置にどのように上述した各機能エンティティを配置すべきかについての議論は未だ行われていない。例えば、CMが配置される位置によっては、CEを介するCMと二次利用ノードとの間のシグナリングの負荷がネットワークの性能を低下させる恐れがある。また、例えば、CMが二次利用ノード上に配置される場合、1つのCMをマスタCMとして選択することがふさわしくない状況も考えられる。このように、機能エンティティの配置が異なれば、二次システムの共存を効率的に制御し得るシステムモデルも異なる。
そこで、本開示に係る技術は、二次システムの共存を効率的に制御し得る制御モデルを提供する、通信制御装置、通信制御方法、プログラム及び通信システムを提供しようとするものである。
ある実施形態によれば、一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得する情報取得部と、上記利用可能なチャネルのうち、上記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成する生成部と、上記生成部により生成される上記リストを上記二次利用ノードへ通知して、二次利用するチャネルを上記二次利用ノードに選択させる通知部と、を備える通信制御装置が提供される。
また、上記情報取得部は、1つ以上の二次システムについての情報を蓄積しているサーバから上記利用可能なチャネルに関する情報を取得し、上記通知部は、上記二次利用ノードにより選択されたチャネルを上記サーバへ通知してもよい。
また、上記通知部は、上記二次利用ノードにより選択されたチャネルを他の通信制御装置へさらに通知してもよい。
また、上記生成部は、上記二次利用ノードからの要求に応じて上記リストを生成してもよい。
また、上記生成部は、上記二次システムに起因する上記一次システムへの干渉が許容されるレベルを超えないように、上記二次利用ノードのために推奨されるチャネルを決定してもよい。
また、上記生成部は、各二次利用ノードにより運用される上記二次システムの間の干渉が許容されるレベルを超えないように、各二次利用ノードのために推奨されるチャネルを決定してもよい。
また、上記通信制御装置は、マスタ制御装置によるセントリックなチャネルの選択又は上記二次利用ノードによる自律的なチャネルの選択が採用されない場合に、上記リストの生成及び上記リストの上記二次利用ノードへの通知を実行してもよい。
また、別の実施形態によれば、周波数チャネルの二次利用を制御するための通信制御方法であって、一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得することと、上記利用可能なチャネルのうち、上記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成することと、生成された上記リストを上記二次利用ノードへ通知して、二次利用するチャネルを上記二次利用ノードに選択させることと、を含む通信制御方法が提供される。
また、別の実施形態によれば、周波数チャネルの二次利用を制御する通信制御装置を制御するコンピュータを、一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得する情報取得部と、上記利用可能なチャネルのうち、上記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成する生成部と、上記生成部により生成される上記リストを上記二次利用ノードへ通知して、二次利用するチャネルを上記二次利用ノードに選択させる通知部と、として機能させるためのプログラムが提供される。
また、別の実施形態によれば、一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得する情報取得部、上記利用可能なチャネルのうち、上記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成する生成部、及び上記生成部により生成される上記リストを上記二次利用ノードへ通知する通知部、を備える通信制御装置と、上記通信制御装置から通知される上記リストに基づいて、二次利用するチャネルを選択する二次利用ノードと、を含む通信システムが提供される。
以上説明したように、本開示に係る通信制御装置、通信制御方法、プログラム及び通信システムによれば、二次システムの共存を効率的に制御し得る制御モデルが提供される。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。
また、以下の順序にしたがって当該「発明を実施するための形態」を説明する。
1.システムの概要
1-1.システムの全体的な構成
1-2.機能エンティティの説明
1-3.意思決定に使用される情報の例
1-4.機能エンティティの配置例
2.第1の制御モデル
2-1.装置の構成
2-2.処理の流れ
3.第2の制御モデル
3-1.装置の構成
3-2.処理の流れ
4.第3の制御モデル
4-1.装置の構成
4-2.処理の流れ
5.複合的な制御モデル
6.まとめ
1.システムの概要
1-1.システムの全体的な構成
1-2.機能エンティティの説明
1-3.意思決定に使用される情報の例
1-4.機能エンティティの配置例
2.第1の制御モデル
2-1.装置の構成
2-2.処理の流れ
3.第2の制御モデル
3-1.装置の構成
3-2.処理の流れ
4.第3の制御モデル
4-1.装置の構成
4-2.処理の流れ
5.複合的な制御モデル
6.まとめ
<1.システムの概要>
[1-1.システムの全体的な構成]
図1は、一実施形態に関連する通信システムの概要について説明するための説明図である。
[1-1.システムの全体的な構成]
図1は、一実施形態に関連する通信システムの概要について説明するための説明図である。
図1を参照すると、一次システムを構成する一次送信局10及び複数の一次受信局12が示されている。一次送信局10は、サービスエリア14の内部に位置する一次受信局12に一次システムのサービスを提供する。一次送信局10は、例えば、TV放送の放送局であってもよく、又はセルラ通信方式の無線基地局若しくは中継局であってもよい。一次送信局10がTV放送の放送局である場合には、一次受信局12は、TV放送の受信用アンテナ及びチューナを有する受信機である。また、一次送信局10がセルラ通信方式の無線基地局である場合には、一次受信局12は、当該セルラ通信方式に従って動作する無線端末である。なお、以下の説明では、一次送信局10及び一次受信局12を一次利用ノードと総称する場合がある。
一次送信局10は、パケットベースネットワーク16上に位置するデータサーバ20と接続される。パケットベースネットワーク16は、インターネット又は一次システムのバックボーンネットワークなどであってよい。データサーバ20は、周波数チャネルの二次利用に関するデータを記憶するデータベースを有するサーバ装置である。データサーバ20には、さらに通信制御装置30が接続される。通信制御装置30は、一次システムに割り当てられた周波数チャネルを利用する複数の二次システム間の共存を制御するために導入される装置である。
図1には、さらに、複数の二次利用ノード40及び42が示されている。二次利用ノード40は、一次システムに割り当てられた周波数チャネルを利用して、サービスエリア44の内部に位置する二次利用ノード42へ二次システムのサービス(以下、二次通信サービスという)を提供する装置である。一次システムがTV放送システムである場合には、二次利用ノード40は、マスタTVBD(TV Band Device)とも呼ばれる。二次利用ノード40は、典型的には、測位機能(Geo-location function)及び通信制御装置30へアクセスする機能を有する。また、二次利用ノード40は、直接的にデータサーバ20へアクセス可能であってもよい。二次利用ノード42は、各サービスエリア44内に位置し、二次利用ノード40により提供される二次通信サービスを利用する装置である。一次システムがTV放送システムである場合には、二次利用ノード42は、スレーブTVBDとも呼ばれる。二次利用ノード42は、原則として、近傍の二次利用ノード40の許可を得た上で無線信号を送信する。
二次利用ノード40は、二次システムの運用を開始するに際して、二次システムに関する情報をデータサーバ20に登録する。そして、二次利用ノード40は、データサーバ20から提供される制御情報に基づいて、二次システムを運用する。しかし、図1に示した状況のように、複数の二次システムが並行して運用される場合には、二次システム間での信号の衝突や、各二次システムから送信される信号に起因する干渉が重なり合って一次システムに致命的な影響を及ぼすというリスクが生じ得る。特に、各二次システムが用いる無線アクセス方式が異なる場合には、二次システム間で連携しながらシステムを運用することが困難であるため、上述したリスクは一層高まる。そこで、IEEE802.19ワーキンググループは、複数の二次システムの共存を円滑に支援するための仕組みを検討している(上記非特許文献1参照)。IEEE802.19において、二次システムの共存を支援するための諸機能は、CM、CE及びCDISという3つの機能エンティティにグループ分けされる(図2参照)。
[1-2.機能エンティティの説明]
(1)CM(Coexistence Manager)
CMは、共存のための意思決定(decision-making)を行う機能エンティティである。CMは、一次システムに関する情報、利用可能なチャネルに関する情報及び二次システムに関する情報を取得する。CMによる情報の取得元は、CDIS、他のCM及び(CEを介してアクセスされる)二次利用ノードなどである。CMは、これら情報に基づいて、自らの制御下にある二次利用ノードがどの周波数チャネルを用いて二次システムを運用すべきかを決定する。CMは、各二次利用ノードについて、最大送信電力、推奨される無線アクセス方式、及び位置データの更新の周期などの追加的な制御パラメータをさらに決定してもよい。そして、CMは、決定したパラメータに従って、各二次利用ノードに二次システムを運用させ又は二次システムを再構成させる。
(1)CM(Coexistence Manager)
CMは、共存のための意思決定(decision-making)を行う機能エンティティである。CMは、一次システムに関する情報、利用可能なチャネルに関する情報及び二次システムに関する情報を取得する。CMによる情報の取得元は、CDIS、他のCM及び(CEを介してアクセスされる)二次利用ノードなどである。CMは、これら情報に基づいて、自らの制御下にある二次利用ノードがどの周波数チャネルを用いて二次システムを運用すべきかを決定する。CMは、各二次利用ノードについて、最大送信電力、推奨される無線アクセス方式、及び位置データの更新の周期などの追加的な制御パラメータをさらに決定してもよい。そして、CMは、決定したパラメータに従って、各二次利用ノードに二次システムを運用させ又は二次システムを再構成させる。
(2)CE(Coexistence Enabler)
CEは、CMと二次利用ノードとの間の命令の伝達や情報の交換を仲介するインタフェースとなる機能エンティティである。例えば、CEは、二次利用ノードが有する情報をCMが使用し得る形式に変換し、変換した情報をCMへ伝達する。また、CEは、CMからの二次システムの共存についての命令を二次利用ノードが実行し得る形式に変換し、変換した命令を二次利用ノードに伝達する。
CEは、CMと二次利用ノードとの間の命令の伝達や情報の交換を仲介するインタフェースとなる機能エンティティである。例えば、CEは、二次利用ノードが有する情報をCMが使用し得る形式に変換し、変換した情報をCMへ伝達する。また、CEは、CMからの二次システムの共存についての命令を二次利用ノードが実行し得る形式に変換し、変換した命令を二次利用ノードに伝達する。
(3)CDIS(Coexistence Discovery and Information Server)
CDISは、複数の二次システムの情報を管理するサーバとなる機能エンティティである。例えば、CDISは、各二次利用ノードからCE及びCMを介して二次システムに関する情報を収集する。また、CDISは、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報をデータサーバ20から収集する。そして、CDISは、収集した情報をデータベースに蓄積する。CDISにより蓄積された情報は、CMによる共存のための意思決定の際に使用される。また、CDISは、あるCMの近傍に位置する近傍CM(Neighbor-CM)の発見(Neighbor Discovery)を支援する。さらに、CDISは、後に説明するマスタCMの選択を行ってもよい。
CDISは、複数の二次システムの情報を管理するサーバとなる機能エンティティである。例えば、CDISは、各二次利用ノードからCE及びCMを介して二次システムに関する情報を収集する。また、CDISは、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報をデータサーバ20から収集する。そして、CDISは、収集した情報をデータベースに蓄積する。CDISにより蓄積された情報は、CMによる共存のための意思決定の際に使用される。また、CDISは、あるCMの近傍に位置する近傍CM(Neighbor-CM)の発見(Neighbor Discovery)を支援する。さらに、CDISは、後に説明するマスタCMの選択を行ってもよい。
以下に説明する実施形態では、図1に示した通信制御装置30上に、上述した3種類の機能エンティティのうち少なくとも1つが実装される。図1の例では1つの通信制御装置30のみを示しているが、少なくとも1つの機能エンティティをそれぞれ有する複数の通信制御装置30が、パケットベースネットワーク16上に設けられてもよい。一部の機能エンティティは、個々の二次利用ノード40上に実装されてもよい。また、一部の機能エンティティは、データベース20と同一の装置上に実装されてもよい。
[1-3.意思決定に使用される情報の例]
二次システムの共存のための意思決定は、主に、一次システムに関する情報、利用可能なチャネルに関する情報及び二次システムに関する情報に基づいて行われる。一次システムに関する情報は、例えば、次の情報のうち少なくとも1つを含む:
・一次利用ノードの位置、アンテナ高さ及び送信電力
・一次システムのサービスエリア及びガードエリアの位置
・一次システムの許容干渉量
二次システムの共存のための意思決定は、主に、一次システムに関する情報、利用可能なチャネルに関する情報及び二次システムに関する情報に基づいて行われる。一次システムに関する情報は、例えば、次の情報のうち少なくとも1つを含む:
・一次利用ノードの位置、アンテナ高さ及び送信電力
・一次システムのサービスエリア及びガードエリアの位置
・一次システムの許容干渉量
利用可能なチャネルに関する情報は、例えば、次の情報のうち少なくとも1つを含む:
・チャネル番号のリスト
・チャネルごとの許容最大送信電力
・スペクトラムマスク
・チャネル分類(channel Classification)
・干渉計算用のパラメータ
なお、チャネル分類とは、例えば、一般的な送信電力と比較して低い送信電力とするような制限が課せられる制限付きチャネル(Restricted Channel)と、そのような制限が課せられない通常のチャネル(Normal Channel)という分類であってよい。一例として、米国のFCC(Federal Communications Commission)の規定における所謂Mode-Iクライアントについて、Personal/Portableの場合、あるチャネルの隣接チャネルが一次システムにより利用されていなければ、100m[W]の最大送信電力が認められる。このようなチャネルは、通常のチャネルとして扱われ得る。一方、あるチャネルの隣接チャネルが一次システムにより利用されていれば、最大送信電力は40m[W]に制限される。このようなチャネルは、制限付きチャネルとして扱われ得る。干渉計算用のパラメータは、例えば、近傍チャネル漏れ率(ACLR:Adjacent Channel Leakage Ratio)、フェージングマージン、シャドウイングマージン、保護比率及びACS(Adjacent Channel Selection)などを含み得る。
・チャネル番号のリスト
・チャネルごとの許容最大送信電力
・スペクトラムマスク
・チャネル分類(channel Classification)
・干渉計算用のパラメータ
なお、チャネル分類とは、例えば、一般的な送信電力と比較して低い送信電力とするような制限が課せられる制限付きチャネル(Restricted Channel)と、そのような制限が課せられない通常のチャネル(Normal Channel)という分類であってよい。一例として、米国のFCC(Federal Communications Commission)の規定における所謂Mode-Iクライアントについて、Personal/Portableの場合、あるチャネルの隣接チャネルが一次システムにより利用されていなければ、100m[W]の最大送信電力が認められる。このようなチャネルは、通常のチャネルとして扱われ得る。一方、あるチャネルの隣接チャネルが一次システムにより利用されていれば、最大送信電力は40m[W]に制限される。このようなチャネルは、制限付きチャネルとして扱われ得る。干渉計算用のパラメータは、例えば、近傍チャネル漏れ率(ACLR:Adjacent Channel Leakage Ratio)、フェージングマージン、シャドウイングマージン、保護比率及びACS(Adjacent Channel Selection)などを含み得る。
二次システムに関する情報は、例えば、次の情報のうち少なくとも1つを含む:
・二次システムに属するアクティブなノード数
・二次システムにより使用される無線アクセス方式
・二次システムの所要品質
・二次利用ノードのレギュレーションID及び製造者ID
・二次利用ノードの位置、アンテナ高さ及び送信電力
・管理者情報
なお、無線アクセス方式は、例えば、IEEE802.11af、11g若しくは11n、IEEE802.22、IEEE802.16、又はECMA-392などの個々の無線アクセス方式を特定する番号(又はそのリスト)の形式で表され得る。レギュレーションIDとは、二次利用のために使用可能なデバイスとして認証された際に各デバイスに付与されるIDである。
・二次システムに属するアクティブなノード数
・二次システムにより使用される無線アクセス方式
・二次システムの所要品質
・二次利用ノードのレギュレーションID及び製造者ID
・二次利用ノードの位置、アンテナ高さ及び送信電力
・管理者情報
なお、無線アクセス方式は、例えば、IEEE802.11af、11g若しくは11n、IEEE802.22、IEEE802.16、又はECMA-392などの個々の無線アクセス方式を特定する番号(又はそのリスト)の形式で表され得る。レギュレーションIDとは、二次利用のために使用可能なデバイスとして認証された際に各デバイスに付与されるIDである。
[1-4.機能エンティティの配置例]
上述した3つの機能エンティティは、例えば、図3~図6に示すように各装置に配置され得る。なお、ここで説明する機能エンティティの配置は一例に過ぎず、他の配置もまた使用されてよい。
上述した3つの機能エンティティは、例えば、図3~図6に示すように各装置に配置され得る。なお、ここで説明する機能エンティティの配置は一例に過ぎず、他の配置もまた使用されてよい。
(1)第1の例
図3の例では、通信制御装置30aにCDIS、通信制御装置30b及び30cにそれぞれCMが配置されている。さらに、二次利用ノード40dにもCMが配置されている。これらCMのうち通信制御装置30bのCMは、マスタCMに指定されている。他のCMは、スレーブCMとなる。通信制御装置30bには、二次利用ノード40a及び40bが属している。通信制御装置30cには、二次利用ノード40c及び40dが属している。二次利用ノード40a、40b、40c及び40dには、それぞれCEが配置されている。このように、各二次システムを運用するマスタデバイス(マスタCMとは異なる。例えば、マスタTVBD)である各二次利用ノード40は、CMとインタラクションするためのCEを少なくとも有する。
図3の例では、通信制御装置30aにCDIS、通信制御装置30b及び30cにそれぞれCMが配置されている。さらに、二次利用ノード40dにもCMが配置されている。これらCMのうち通信制御装置30bのCMは、マスタCMに指定されている。他のCMは、スレーブCMとなる。通信制御装置30bには、二次利用ノード40a及び40bが属している。通信制御装置30cには、二次利用ノード40c及び40dが属している。二次利用ノード40a、40b、40c及び40dには、それぞれCEが配置されている。このように、各二次システムを運用するマスタデバイス(マスタCMとは異なる。例えば、マスタTVBD)である各二次利用ノード40は、CMとインタラクションするためのCEを少なくとも有する。
(2)第2の例
図4の例では、通信制御装置30にCDISが配置されている。一方、CMは、二次利用ノード40a、40b、40c及び40dにそれぞれ配置されている。これらCMのうち二次利用ノード40aのCMは、マスタCMに指定されている。他のCMは、スレーブCMとなる。さらに、二次利用ノード40a、40b、40c及び40dには、それぞれCEが配置されている。このように、CMは、二次利用ノード上に配置されてもよく、又はパケットベースネットワーク上に配置されてもよい。
図4の例では、通信制御装置30にCDISが配置されている。一方、CMは、二次利用ノード40a、40b、40c及び40dにそれぞれ配置されている。これらCMのうち二次利用ノード40aのCMは、マスタCMに指定されている。他のCMは、スレーブCMとなる。さらに、二次利用ノード40a、40b、40c及び40dには、それぞれCEが配置されている。このように、CMは、二次利用ノード上に配置されてもよく、又はパケットベースネットワーク上に配置されてもよい。
(3)第3の例
図5の例では、通信制御装置30にCDIS及びCMが配置されている。このように、CDISとCMとが1つの装置上に配置されてもよい。さらに、通信制御装置30に属する二次利用ノード40bにもCMが配置されている。いずれのCMも、マスタCMでもスレーブCMでもない。二次利用ノード40a及び40bには、それぞれCEが配置されている。
図5の例では、通信制御装置30にCDIS及びCMが配置されている。このように、CDISとCMとが1つの装置上に配置されてもよい。さらに、通信制御装置30に属する二次利用ノード40bにもCMが配置されている。いずれのCMも、マスタCMでもスレーブCMでもない。二次利用ノード40a及び40bには、それぞれCEが配置されている。
(4)第4の例
図6の例では、通信制御装置30にCDISが配置されている。さらに、通信制御装置30に属する二次利用ノード40a及び40bに、それぞれCMが配置されている。図6の例においても、いずれのCMも、マスタCMでもスレーブCMでもない。二次利用ノード40a及び40bには、それぞれCEが配置されている。
図6の例では、通信制御装置30にCDISが配置されている。さらに、通信制御装置30に属する二次利用ノード40a及び40bに、それぞれCMが配置されている。図6の例においても、いずれのCMも、マスタCMでもスレーブCMでもない。二次利用ノード40a及び40bには、それぞれCEが配置されている。
このように、二次システムの共存のための機能エンティティは様々な形でシステム内に配置されるが、機能エンティティの配置が異なれば、二次システムの共存を効率的に制御し得るシステムモデルも異なる。そこで、二次システムの共存を効率的に制御するための3つの制御モデルについて以下に説明する。
<2.第1の制御モデル>
第1の制御モデルは、1つのマスタCMが集中的に意思決定を行う制御モデルである。スレーブCMは、マスタCMによる決定に従う。第1の制御モデルは、例えば、図3に例示したような機能エンティティの配置に適している。
第1の制御モデルは、1つのマスタCMが集中的に意思決定を行う制御モデルである。スレーブCMは、マスタCMによる決定に従う。第1の制御モデルは、例えば、図3に例示したような機能エンティティの配置に適している。
[2-1.装置の構成]
図7は、第1の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図7を参照すると、CDISを有する通信制御装置30a、CMを有する通信制御装置30b、及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
図7は、第1の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図7を参照すると、CDISを有する通信制御装置30a、CMを有する通信制御装置30b、及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
(1)CDIS
通信制御装置30aは、通信部111、記憶部112及び制御部113を備える。
通信制御装置30aは、通信部111、記憶部112及び制御部113を備える。
通信部111は、通信制御装置30aが他の装置と通信するための通信インタフェースである。図7には示していないものの、通信部111は、図1に示したデータサーバ20とも接続される。通信部111による通信は、無線通信であってもよく、又は有線通信であってもよい。
記憶部112は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、通信制御装置30aにより収集される一次システムに関する情報、利用可能なチャネルに関する情報、及び二次システムに関する情報を記憶する。
制御部113は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサを用いて、通信制御装置30aのCDISとしての機能を制御する。例えば、制御部113は、各二次利用ノード40からCE及びCMを介して、二次システムに関する情報を収集する。また、制御部113は、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報を、データサーバ20から取得する。また、制御部113は、あるCMの近傍に位置する近傍CMの発見を支援する。
また、第1の制御モデルにおいて、制御部113は、複数のCMから1つのマスタCMを選択する。例えば、制御部113は、以下の選択基準の1つ以上に従ってマスタCMを選択してもよい:
・マスタCMとしてのケイパビリティを有するCMであること
・ノードの階層構造においてCDISのより近くに配置されていること
・CDISとの間でより高いレートで通信可能であること
そして、制御部113は、マスタCMを選択すると、選択結果を各CMに通知する。
・マスタCMとしてのケイパビリティを有するCMであること
・ノードの階層構造においてCDISのより近くに配置されていること
・CDISとの間でより高いレートで通信可能であること
そして、制御部113は、マスタCMを選択すると、選択結果を各CMに通知する。
(2)CM
通信制御装置30bは、通信部121、記憶部122及び制御部123を備える。
通信制御装置30bは、通信部121、記憶部122及び制御部123を備える。
通信部121は、通信制御装置30bが他の装置と通信するための通信インタフェースである。図7には示していないものの、通信部121もまた、図1に示したデータサーバ20と接続されてよい。通信部121による通信は、無線通信であってもよく、又は有線通信であってもよい。
記憶部122は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、通信制御装置30bにより取得される情報を記憶する。
制御部123は、CPUなどのプロセッサを用いて、通信制御装置30bのCMとしての機能を制御する。より詳細には、第1の制御モデルにおいて、制御部123は、情報取得部124、決定部125及び通知部126を有する。
情報取得部124は、自装置のCMがマスタCMとして指定されると、一次システムに関する情報、及び一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を、CDISを有する通信制御装置30aから通信部121を介して取得する。また、情報取得部124は、二次システムに関する情報を二次利用ノード40から通信部121を介して取得する。決定部125は、利用可能なチャネルのうち二次システムを運用する各二次利用ノード40が利用すべきチャネルを決定する。ここでの決定の対象は、典型的には、マスタCM及びスレーブCMに属するアクティブな二次利用ノード40の全てである。そして、通知部126は、決定部125により決定されるチャネルを、各二次利用ノード40へ通知する。
決定部125は、例えば、情報取得部124により取得される情報に基づいて、二次システムに起因する一次システムへの干渉の総和が一次システムの許容干渉量を超えないように、各二次利用ノード40が利用すべきチャネルを決定してもよい。また、決定部125は、例えば、二次システムの互いの干渉が許容されるレベルを超えないように、各二次利用ノード40が利用すべきチャネルを決定してもよい。システム間の干渉レベルは、ノードの位置、アンテナ高さ、送信電力及び上述した干渉計算用のパラメータに基づいて計算され得る。また、許容される干渉レベルは、予めシステムごとに設定され、又は各システムの所要品質に基づいて計算され得る。決定部125は、通常のチャネルと制限付きチャネルとが割当て可能である場合には、通常のチャネルを優先的に各二次利用ノード40に割当ててもよい。また、決定部125は、複数の二次システムにより使用可能な無線アクセス方式がメッシュプロトコルをサポートしている場合には、それら複数の二次システムに共通のチャネルを割当てて、メッシュネットワークを形成させてもよい。なお、チャネルの割当ての基準は、ここで説明した例に限定されず、他の基準であってもよい。
また、情報取得部124は、他のCMがマスタCMとして指定されると、マスタCMにより決定されるチャネルの割当てについての通知を通信部121を介して取得する。すると、決定部125は、情報取得部124により取得された通知に基づいて、スレーブCMである自装置のCMに属する二次利用ノード40が利用すべきチャネルを認識する。そして、通知部126は、認識されたチャネルを各二次利用ノード40へ通知する。
(3)CE
二次利用ノード40は、通信部131、記憶部132及び制御部133を備える。
二次利用ノード40は、通信部131、記憶部132及び制御部133を備える。
通信部131は、二次利用ノード40がパケットベースネットワーク16上に位置する装置と通信するための通信インタフェース、及び二次利用ノード40が二次システムを運用するための通信インタフェースを含む。通信部131によるパケットベースネットワーク16との間の通信は、無線通信であってもよく、又は有線通信であってもよい。
記憶部132は、ハードディスク又は半導体メモリなどの記憶媒体を用いて、二次利用ノード40により取得される情報を記憶する。
制御部133は、CPUなどのプロセッサを用いて、二次利用ノード40のCEとしての機能を制御すると共に、二次利用ノード40による二次システムの運用を制御する。例えば、制御部133は、二次システムの運用のために利用すべきチャネルがCMから通知されると、CMからの通知を解釈し、通知されたチャネルを認識する。そして、制御部133は、認識したチャネル上で二次システムの運用を開始し、又は二次システムを再構成する。
[2-2.処理の流れ]
図8は、第1の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図8を参照すると、まず、CMは、自装置に属する二次利用ノード40のCEから、二次システムに関する情報を収集する(ステップS102)。また、CDISは、各CMから二次システムに関する情報を収集する(ステップS104、S106)。また、CDISは、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報をデータサーバ20から取得する。
図8は、第1の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図8を参照すると、まず、CMは、自装置に属する二次利用ノード40のCEから、二次システムに関する情報を収集する(ステップS102)。また、CDISは、各CMから二次システムに関する情報を収集する(ステップS104、S106)。また、CDISは、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報をデータサーバ20から取得する。
次に、CDISは、取得した情報に基づいて、複数のCMから1つのマスタCMを選択する(ステップS108)。次に、CDISは、マスタCMの選択結果を通知するマスタ選択通知を、各CMへ送信する(ステップS112、S116)。マスタCMとして選択されたCMは、選択を受け入れることを示す応答を、CDISへ送信する(ステップS114)。
その後、マスタCMは、CDIS及びスレーブCMとの間で、チャネルの選択に使用される情報を交換する(ステップS118)。次に、マスタCMは、各二次システムを運用する各二次利用ノード40が利用すべきチャネルを決定する(ステップS122)。そして、マスタCMは、二次利用ノード40ごとに決定したチャネルを通知するチャネル通知を、各二次利用ノード40へ送信する(ステップS124)。チャネル通知は、スレーブCMを介して、スレーブCMに属する二次利用ノード40へも通知される(ステップS126)。そして、各二次利用ノード40からマスタCMへ応答が送信される(ステップS128、S130)。
その後、マスタCMは、各二次利用ノード40により利用されるチャネルについての情報を、CDISへ送信する(ステップS132)。すると、CDISは、マスタCMから送信された情報に基づいて、データベースを更新する(ステップS134)。
なお、ステップS114のCMからCDISへの応答において、CMは、マスタCMとしての選択を拒否することを示してもよい。その場合には、CDISは、他のCMを候補としてマスタCMの選択をやり直す。
また、図8には示していないが、ステップS116におけるCDISからスレーブCMへのマスタ選択通知の後、スレーブCMからCDISへ応答が送信されてもよい。CDISは、全てのスレーブCMからの応答が受信されると(又は応答がないまま所定の期間が経過すると)、マスタCMに制御開始のトリガを送信し得る。なお、所定の期間内にマスタ選択通知に応答しないスレーブCM又はスレーブCMとしての選択を拒否したCMは、マスタCMによる制御対象から除外されてよい。マスタCMは、CDISからの制御開始のトリガを受け取ると、ステップS118以降の通信制御処理を開始することを、CDIS、他のCM、及び二次利用ノード40に通知し得る。ステップS118における情報交換は、マスタCMとスレーブCMとの間のみならず、マスタCMと制御対象から除外されたCMとの間でも周期的に行われてよい。
<3.第2の制御モデル>
第1の制御モデルでは、1つのマスタCMが、当該マスタCMに属する二次利用ノードのみならず、スレーブCMに属する二次利用ノードについての利用チャネルをも一元的に決定する。この場合、複数のCMによる決定が互いに競合する可能性がないことから、比較的容易にCMの機能を実現することができるという利点がある。しかし、第1の制御モデルでは、チャネルの割当てを決定するための多量の情報がマスタCMに集められる。そのため、マスタCMと他のノードとの間のシグナリングの負荷がネットワークの性能を低下させる恐れがある。また、CMが二次利用ノード上に配置される場合、性能面で1つのCMをマスタCMとして選択することが難しい状況も考えられる。従って、本節で説明する第2の制御モデルのように、CMの権限の一部を二次利用ノードに委譲することも有益である。
第1の制御モデルでは、1つのマスタCMが、当該マスタCMに属する二次利用ノードのみならず、スレーブCMに属する二次利用ノードについての利用チャネルをも一元的に決定する。この場合、複数のCMによる決定が互いに競合する可能性がないことから、比較的容易にCMの機能を実現することができるという利点がある。しかし、第1の制御モデルでは、チャネルの割当てを決定するための多量の情報がマスタCMに集められる。そのため、マスタCMと他のノードとの間のシグナリングの負荷がネットワークの性能を低下させる恐れがある。また、CMが二次利用ノード上に配置される場合、性能面で1つのCMをマスタCMとして選択することが難しい状況も考えられる。従って、本節で説明する第2の制御モデルのように、CMの権限の一部を二次利用ノードに委譲することも有益である。
[3-1.装置の構成]
図9は、第2の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図9を参照すると、CDISを有する通信制御装置30a、CMを有する通信制御装置30b、及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
図9は、第2の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図9を参照すると、CDISを有する通信制御装置30a、CMを有する通信制御装置30b、及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
(1)CDIS
通信制御装置30aは、通信部111、記憶部112及び制御部213を備える。
通信制御装置30aは、通信部111、記憶部112及び制御部213を備える。
制御部213は、CPUなどのプロセッサを用いて、通信制御装置30aのCDISとしての機能を制御する。例えば、制御部213は、各二次利用ノード40からCE及びCMを介して、二次システムに関する情報を収集する。また、制御部213は、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報を、データサーバ20から取得する。また、制御部213は、あるCMの近傍に位置する近傍CMの発見を支援する。第2の制御モデルでは、制御部213は、マスタCMを選択しない。その代わりに、複数のCMは、互いに連携しながら並列的に動作する。
(2)CM
通信制御装置30bは、通信部121、記憶部122及び制御部223を備える。
通信制御装置30bは、通信部121、記憶部122及び制御部223を備える。
制御部223は、CPUなどのプロセッサを用いて、通信制御装置30bのCMとしての機能を制御する。より詳細には、第2の制御モデルにおいて、制御部223は、情報取得部224、生成部225及び通知部226を有する。
情報取得部224は、一次システムに関する情報、及び一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を、CDISを有する通信制御装置30aから取得する。また、情報取得部224は、二次システムに関する情報を自装置のCMに属する二次利用ノード40から取得する。
生成部225は、情報取得部224により取得される情報に基づいて、利用可能なチャネルのうち各二次利用ノード40のために推奨されるチャネルのリストを生成する。生成部225による推奨チャネルリストの生成は、例えば、二次利用ノード40からの要求に応じて行われてもよい。また、推奨チャネルリストの生成は、許容されるレベルを超える干渉の発生又は信号の衝突などのイベントの検出に応じて、行われてもよい。
生成部225は、例えば、近傍CMに属する二次利用ノード40により使用されていないチャネルを、推奨されるチャネルとして決定してもよい。また、生成部225は、二次システムに起因する一次システムへの干渉の総和が一次システムの許容干渉量を超えないように、推奨されるチャネルを決定してもよい。また、生成部225は、例えば、二次システムの互いの干渉が許容されるレベルを超えないように、推奨されるチャネルを決定してもよい。第2の制御モデルにおける許容干渉レベルは、第1の制御モデルの場合と比較して、マージンを見込んでより簡易に設定されるレベルであってもよい。生成部225は、通常のチャネルと制限付きチャネルとが割当て可能である場合には、通常のチャネルを優先的に各二次利用ノード40に推奨してもよい。なお、推奨チャネルの決定の基準は、ここで説明した例に限定されず、他の基準であってもよい。
通知部226は、生成部225により生成される推奨チャネルのリストを自装置のCMに属する各二次利用ノード40へ通知して、二次利用するチャネルを各二次利用ノード40に選択させる。また、通知部226は、各二次利用ノード40により選択されたチャネルについての情報をCDIS及び近傍CMに通知する。
(3)CE
二次利用ノード40は、通信部131、記憶部132及び制御部233を備える。
二次利用ノード40は、通信部131、記憶部132及び制御部233を備える。
制御部233は、CPUなどのプロセッサを用いて、二次利用ノード40のCEとしての機能を制御すると共に、二次利用ノード40による二次システムの運用を制御する。例えば、制御部233は、推奨されるチャネルのリストがCMから通知されると、通知されたリストに含まれるチャネルの中から、二次システムの運用のために利用するチャネルを選択する。制御部233によるチャネルの選択は、二次利用ノード40又は42によるセンシングの結果を考慮して行われてもよい。例えば、制御部233は、以下の選択基準の1つ以上に従ってチャネルを選択してもよい:
・二次システムの所要品質を満たすことのできるチャネルであること
・一次システム又は他の二次システムに与える干渉がより小さいと判断されるチャネルであること
なお、チャネルの選択の基準は、ここで説明した例に限定されず、他の基準であってもよい。制御部233は、いずれか1つ又は複数のチャネルを選択すると、選択結果をCMに通知する。また、制御部233は、選択したチャネル上で二次システムの運用を開始し、又は二次システムを再構成する。
・二次システムの所要品質を満たすことのできるチャネルであること
・一次システム又は他の二次システムに与える干渉がより小さいと判断されるチャネルであること
なお、チャネルの選択の基準は、ここで説明した例に限定されず、他の基準であってもよい。制御部233は、いずれか1つ又は複数のチャネルを選択すると、選択結果をCMに通知する。また、制御部233は、選択したチャネル上で二次システムの運用を開始し、又は二次システムを再構成する。
[3-2.処理の流れ]
図10は、第2の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図10を参照すると、まず、CEからCMへ協調制御要求が送信され(ステップS202)、CMからCEへ応答が送信される(ステップS204)。第2の制御モデルにおける通信制御処理は、このような要求をきっかけとして行われてもよく、又は他のイベントの検出に応じて行われてもよい。
図10は、第2の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図10を参照すると、まず、CEからCMへ協調制御要求が送信され(ステップS202)、CMからCEへ応答が送信される(ステップS204)。第2の制御モデルにおける通信制御処理は、このような要求をきっかけとして行われてもよく、又は他のイベントの検出に応じて行われてもよい。
CMは、CEとの協調的な制御を実行することを決定すると、CDISから一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報を取得する(ステップS206)。また、CMは、自装置に属する二次利用ノード40のCEから、二次システムに関する情報を収集する(ステップS208)。また、CMは、近傍CMとの間で、推奨チャネルの決定に使用される情報を交換する(ステップS210)。
次に、CMは、利用可能なチャネルのうち二次利用ノード40のために推奨されるチャネルをリスト化した推奨チャネルリストを生成する(ステップS212)。そして、CMは、生成した推奨チャネルリストを二次利用ノード40へ送信する(ステップS214)。
次に、二次利用ノード40は、CMから受信された推奨チャネルリストに含まれるチャネルの中から、二次システムの運用のために利用するチャネルを選択する(ステップS220)。そして、二次利用ノード40は、選択したチャネルをCEを介してCMに通知する(ステップS222)。
次に、CMは、二次利用ノード40により選択されたチャネルについての情報を、CDISへ送信する(ステップS224)。また、CMは、二次利用ノード40により選択されたチャネルについての情報を、近傍CMへ送信する(ステップS226)。CDISは、選択されたチャネルに関する情報を受信すると、データベースを更新する(ステップS228)。
なお、ステップS222での二次利用ノード40からCMへのチャネル通知の後、CMは、選択が競合していないか、即ち重複するチャネルが複数の二次利用ノード40により選択されていないかを確認してもよい。CMは、複数の二次利用ノード40によるチャネルの選択が競合している場合には、例えば、最も先にチャネル通知を送信した二次利用ノード40以外の二次利用ノード40に、更新された推奨チャネルリストを送信し、利用チャネルを再度選択させてもよい。チャネルの選択が競合していない場合には、CMから二次利用ノード40へ利用チャネルの選択が確定したことを示す通知が送信され、各二次利用ノード40から確認応答が返送され得る。
第2の制御モデルでは、CMの権限の一部が二次利用ノードに委譲され、CMと二次利用ノードとが協調して、二次システムの運用のためのチャネルを決定する。それにより、CMに求められる性能が軽減されるため、機能エンティティの配置によっては、第2の制御モデルの方が第1の制御モデルと比較して有利である。また、多量の情報をCMに集中させることなく意思決定が行なわれるため、ネットワーク上のシグナリングの負荷も緩和される。
<4.第3の制御モデル>
第3の制御モデルは、各二次利用ノードに分散して配置されるCMが個別に意思決定を行う制御モデルである。第3の制御モデルは、例えば、図6に例示したような機能エンティティの配置に適している。
第3の制御モデルは、各二次利用ノードに分散して配置されるCMが個別に意思決定を行う制御モデルである。第3の制御モデルは、例えば、図6に例示したような機能エンティティの配置に適している。
[4-1.装置の構成]
図11は、第3の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図11を参照すると、CDISを有する通信制御装置30、並びにCM及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
図11は、第3の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図11を参照すると、CDISを有する通信制御装置30、並びにCM及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
(1)CDIS
通信制御装置30は、通信部111、記憶部112及び制御部313を備える。
通信制御装置30は、通信部111、記憶部112及び制御部313を備える。
制御部313は、CPUなどのプロセッサを用いて、通信制御装置30のCDISとしての機能を制御する。例えば、制御部313は、各二次利用ノード40からCE及びCMを介して、二次システムに関する情報を収集する。また、制御部313は、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報を、データサーバ20から取得する。また、制御部313は、あるCMの近傍に位置する近傍CMの発見を支援する。第3の制御モデルにおいても、制御部313は、マスタCMを選択しない。
(2)CM/CE
二次利用ノード40は、通信部121、記憶部122及び制御部323を備える。
二次利用ノード40は、通信部121、記憶部122及び制御部323を備える。
制御部323は、CPUなどのプロセッサを用いて、二次利用ノード40のCM及びCEとしての機能を制御すると共に、二次利用ノード40による二次システムの運用を制御する。より詳細には、第3の制御モデルにおいて、制御部323は、情報取得部324、選択部325及び二次システム制御部326を有する。
情報取得部324は、一次システムに関する情報、及び一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を、CDISを有する通信制御装置30から取得する。
選択部325は、情報取得部324により取得される情報に基づいて、利用可能なチャネルの中から二次システムの運用のために利用するチャネルを選択する。制御部325によるチャネルの選択は、自装置又は二次利用ノード42によるセンシングの結果を考慮して行われてもよい。選択部325は、例えば、他の二次システムにより使用されていないチャネルが存在する場合には、当該チャネルを選択してもよい。また、選択部325は、運用しようとする二次システムに起因する一次システム又は近傍の二次システムへの干渉が許容されるレベルを超えないように、チャネルを選択してもよい。選択部325は、通常のチャネルと制限付きチャネルとが未使用である場合には、通常のチャネルを優先的に選択してもよい。なお、チャネルの選択の基準は、ここで説明した例に限定されず、他の基準であってもよい。
二次システム制御部326は、選択部325によりチャネルが選択されると、選択されたチャネル上で二次システムの運用を開始し、又は二次システムを再構成する。また、二次システム制御部326は、チャネルの選択結果をCDISに通知する。
[4-2.処理の流れ]
図12は、第3の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図12を参照すると、まず、二次利用ノード40のCMからCDISへ自律制御要求が送信される(ステップS302)。次に、CMは、CDISにより自律制御要求が承認されると(ステップS304)、チャネルリストの提供をCDISに要求する(ステップS306)。すると、CDISは、利用可能なチャネルをリスト化したチャネルリストをCMに提供する(ステップS308)。
図12は、第3の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図12を参照すると、まず、二次利用ノード40のCMからCDISへ自律制御要求が送信される(ステップS302)。次に、CMは、CDISにより自律制御要求が承認されると(ステップS304)、チャネルリストの提供をCDISに要求する(ステップS306)。すると、CDISは、利用可能なチャネルをリスト化したチャネルリストをCMに提供する(ステップS308)。
次に、CMは、CDISから提供されたチャネルリストに含まれるチャネルの中から、二次システムの運用のために利用するチャネルを選択する(ステップS310)。そして、CMは、選択したチャネルをCDISに通知する(ステップS312)。CDISは、CMにより選択されたチャネルが通知されると、データベースを更新する(ステップS314)。
第3の制御モデルでは、各二次利用ノードに分散的に配置されるCMによって自律的に二次システムの運用のためのチャネルが選択される。この場合にも、個々のCMに求められる性能を軽減することができる。また、複数の二次システムに関する情報を1つのCMに集中させることなく意思決定が行なわれるため、ネットワーク上のシグナリングの負荷も緩和される。
<5.複合的な制御モデル>
上述した3つの制御モデルは、システムの要件に依存して、複合的に使用されてもよい。また、3つの制御モデルは、適応的に選択されてもよい。
上述した3つの制御モデルは、システムの要件に依存して、複合的に使用されてもよい。また、3つの制御モデルは、適応的に選択されてもよい。
例えば、システム内のいくつかのCMは、第1の制御モデルによるセントリックな制御よりもむしろ第2の制御モデルによる協調的な制御又は第3の制御モデルによる自律的な制御を望む可能性がある。その場合、システムの一部が第2又は第3の制御モデルで運用され、残りの部分が第1の制御モデルで運用されてもよい。
また、例えば、第1の制御モデルでシステムが運用されている間に、システムに参加するノードの数が増えたなどの原因で、マスタCMの負荷が当該マスタCMの処理容量を超過する可能性がある。また、第3の制御モデルでシステムが運用されている間に、二次利用ノードの負荷が当該ノードの処理容量を超過する可能性もある。このような場合、運用中の制御モデルを他の制御モデルに移行することにより負荷の分散を図るのが有益である。
図13は、制御モデルの適応的な選択の流れの一例を示すフローチャートである。図13に示した処理は、CDIS、CM(例えばマスタCM)又は他の独立した機能エンティティが実行する処理として実現され得る。
図13を参照すると、まず、マスタCMとして動作可能なCMが存在するか否かが判定される(ステップS402)。例えば、マスタCMとしてのケイパビリティを有するCMがシステム内に存在しない場合、マスタCMとして動作することを全てのCMが拒否した場合、又はいずれのCMもパケットベースネットワーク内に位置しない場合には、マスタCMとして動作可能なCMが存在しないと判定され得る。マスタCMとして動作可能なCMが存在しない場合には、処理はステップS408へ進む。一方、マスタCMとして動作可能なCMが存在する場合には、処理はステップS404へ進む。
ステップS404では、第1の制御モデルでシステムが運用される(ステップS404)。そして、システムが運用されている間、マスタCMの負荷(及び/又はネットワークのシグナリングの負荷)が監視される(ステップS406)。ステップS406において、監視されている負荷がマスタCMの処理容量(又はネットワークの容量若しくはQoSの制限など)を超えたことが検出されると、処理はステップS408へ進む。
ステップS408では、システム内に自律的に制御可能な二次利用ノードが存在するか否かが判定される(ステップS408)。ここでの判定は、例えば、各二次利用ノードのケイパビリティ、性能又はQoSの要件などに基づいて行われ得る。そして、自律的に制御可能な二次利用ノードが存在すると判定されると、処理はステップS410へ進む。一方、自律的に制御可能な二次利用ノードが存在しないと判定されると、処理はステップS414へ進む。
ステップS410では、システムの少なくとも一部(例えば、自律的に制御可能な1つ以上の二次利用ノードと当該二次利用ノードに属するノード群)が、第3の制御モデルで運用される(ステップS410)。そして、第3の制御モデルで運用される二次利用ノードの負荷が監視される(ステップS412)。ステップS412において、監視されている負荷が二次利用ノードの処理容量を超えたことが検出されると、処理はステップS414へ進む。
ステップS414では、システムの少なくとも一部が、第2の制御モデルで運用される(ステップS414)。第2の制御モデルでは、CMと二次利用ノードとの間で協調的に制御が行われるため、個々のノードに掛かる負荷を分散することができる。
その後、システムに適用される制御モデルは、システムに参加するノード数の変化、トポロジーの変化又はトラフィックの増加若しくは減少などの様々な要因に応じて、さらに変更されてよい。制御モデルの変更は、CDIS、CM(例えばマスタCM)又は他の独立した機能エンティティからシステム内のノードへシグナリングされ得る。
<6.まとめ>
ここまで、二次システムの共存を制御するための3つの制御モデルについて詳細に説明した。第1の制御モデルによれば、複数の二次システムにより利用されるチャネルが1つのマスタCMによりセントリックに決定される。従って、複数のCMによる決定が互いに競合する可能性がない。また、第2の制御モデルによれば、二次システムにより利用されるチャネルが、CMと二次利用ノードとの間で協調的に決定される。即ち、CMの権限の一部を二次利用ノードに委譲することができる。それにより、CMに求められる性能を軽減することができる。また、多量の情報を1つのCMに集中させなくてよいため、ネットワーク上のシグナリングの負荷を緩和することができる。また、第3の制御モデルによれば、二次システムにより利用されるチャネルが、分散して配置されるCMの各々により自律的に決定される。この場合にも、CMに求められる性能を軽減し、及びネットワーク上のシグナリングの負荷を緩和することができる。
ここまで、二次システムの共存を制御するための3つの制御モデルについて詳細に説明した。第1の制御モデルによれば、複数の二次システムにより利用されるチャネルが1つのマスタCMによりセントリックに決定される。従って、複数のCMによる決定が互いに競合する可能性がない。また、第2の制御モデルによれば、二次システムにより利用されるチャネルが、CMと二次利用ノードとの間で協調的に決定される。即ち、CMの権限の一部を二次利用ノードに委譲することができる。それにより、CMに求められる性能を軽減することができる。また、多量の情報を1つのCMに集中させなくてよいため、ネットワーク上のシグナリングの負荷を緩和することができる。また、第3の制御モデルによれば、二次システムにより利用されるチャネルが、分散して配置されるCMの各々により自律的に決定される。この場合にも、CMに求められる性能を軽減し、及びネットワーク上のシグナリングの負荷を緩和することができる。
また、第2の制御モデルによれば、二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストがCMにより生成され、二次利用ノードに提供される。そして、二次利用ノードにより、二次システムの運用のためのチャネルがリストから選択される。二次利用ノードにより選択されたチャネルは、CMからCDIS及び近傍CMへ通知される。従って、CDIS、CM及びCEという機能エンティティの枠組みの中で、複数のCMを連携させながら、CMの権限の一部を二次利用ノードに委譲することができる。
なお、本明細書において説明した各装置による一連の制御処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記憶媒体に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、実行時にRAM(Random Access Memory)に読み込まれ、CPUなどのプロセッサにより実行される。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
10,12 一次利用ノード
20 データサーバ
30 通信制御装置
40,42 二次利用ノード
124 情報取得部
125 決定部
126 通知部
224 情報取得部
225 生成部
226 通知部
324 情報取得部
325 選択部
326 二次システム制御部
20 データサーバ
30 通信制御装置
40,42 二次利用ノード
124 情報取得部
125 決定部
126 通知部
224 情報取得部
225 生成部
226 通知部
324 情報取得部
325 選択部
326 二次システム制御部
Claims (10)
- 一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得する情報取得部と、
前記利用可能なチャネルのうち、前記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成する生成部と、
前記生成部により生成される前記リストを前記二次利用ノードへ通知して、二次利用するチャネルを前記二次利用ノードに選択させる通知部と、
を備える通信制御装置。 - 前記情報取得部は、1つ以上の二次システムについての情報を蓄積しているサーバから前記利用可能なチャネルに関する情報を取得し、
前記通知部は、前記二次利用ノードにより選択されたチャネルを前記サーバへ通知する、
請求項1に記載の通信制御装置。 - 前記通知部は、前記二次利用ノードにより選択されたチャネルを他の通信制御装置へさらに通知する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記生成部は、前記二次利用ノードからの要求に応じて前記リストを生成する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記生成部は、前記二次システムに起因する前記一次システムへの干渉が許容されるレベルを超えないように、前記二次利用ノードのために推奨されるチャネルを決定する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記生成部は、各二次利用ノードにより運用される前記二次システムの間の干渉が許容されるレベルを超えないように、各二次利用ノードのために推奨されるチャネルを決定する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記通信制御装置は、マスタ制御装置によるセントリックなチャネルの選択又は前記二次利用ノードによる自律的なチャネルの選択が採用されない場合に、前記リストの生成及び前記リストの前記二次利用ノードへの通知を実行する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 周波数チャネルの二次利用を制御するための通信制御方法であって、
一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得することと、
前記利用可能なチャネルのうち、前記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成することと、
生成された前記リストを前記二次利用ノードへ通知して、二次利用するチャネルを前記二次利用ノードに選択させることと、
を含む通信制御方法。 - 周波数チャネルの二次利用を制御する通信制御装置を制御するコンピュータを、
一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得する情報取得部と、
前記利用可能なチャネルのうち、前記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成する生成部と、
前記生成部により生成される前記リストを前記二次利用ノードへ通知して、二次利用するチャネルを前記二次利用ノードに選択させる通知部と、
として機能させるためのプログラム。 - 一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得する情報取得部、
前記利用可能なチャネルのうち、前記二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルのリストを生成する生成部、及び
前記生成部により生成される前記リストを前記二次利用ノードへ通知する通知部、
を備える通信制御装置と、
前記通信制御装置から通知される前記リストに基づいて、二次利用するチャネルを選択する二次利用ノードと、
を含む通信システム。
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