WO2017094154A1 - 無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法 - Google Patents

無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法 Download PDF

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WO2017094154A1
WO2017094154A1 PCT/JP2015/083935 JP2015083935W WO2017094154A1 WO 2017094154 A1 WO2017094154 A1 WO 2017094154A1 JP 2015083935 W JP2015083935 W JP 2015083935W WO 2017094154 A1 WO2017094154 A1 WO 2017094154A1
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WO
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communication system
base station
wireless communication
bands
communication
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PCT/JP2015/083935
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English (en)
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Inventor
横山 仁
Original Assignee
富士通株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/02Resource partitioning among network components, e.g. reuse partitioning
    • H04W16/04Traffic adaptive resource partitioning
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08Access point devices
    • H04W88/10Access point devices adapted for operation in multiple networks, e.g. multi-mode access points

Definitions

  • the present invention relates to a wireless communication system, a control device, a base station, and a control method.
  • an object of the present invention is to provide a wireless communication system, a control device, a base station, and a control method capable of improving throughput while suppressing communication interruption.
  • a communication system used for wireless communication in a predetermined band, a terminal station that satisfies the predetermined condition regarding the wireless communication, and the predetermined condition are satisfied.
  • the terminal station For a base station that can be switched between a first communication system that can be connected to a terminal station that is not connected to a second communication system that can be connected only to a terminal station that satisfies the predetermined condition, the terminal station connected to the base station Communication that is used for the wireless communication by the base station of the first communication system and the second communication system based on the acquired information that acquires information indicating the traffic volume of the wireless communication performed through the station
  • a wireless communication system, a control device, a base station, and a control method for controlling system switching are proposed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the communication system according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the MNO and the provider to which the base station according to the embodiment is connected.
  • FIG. 4 is a sequence diagram illustrating an example of processing in the communication system according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a system selection algorithm by the control node according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a determination table of the number of LTE bands in the system selection algorithm by the control node according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the communication system according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the MNO and the provider to which the base station according to the embodiment is connected.
  • FIG. 4 is
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of determination of the priority order and the number of bands in the system selection algorithm by the control node according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of Phase 3 in the system selection algorithm by the control node according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a change in the state management table of the base station according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a change in the wireless network formed by the base station according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram of an example of the base station according to the embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the base station according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a control node according to the embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the control node according to the embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram of an example of a terminal station according to the embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the base station according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a communication system according to an embodiment.
  • a communication system 100 according to an embodiment is a wireless communication system including a base station 110, a control device 120, and a terminal station 101.
  • the terminal station 101 is a terminal station that can perform wireless communication with the base station 110.
  • the terminal station 101 performs data communication with other communication devices on a network connected to the base station 110 via wireless communication with the base station 110.
  • the terminal station 101 is a UE (User Equipment: user terminal) defined in 3GPP (3rd Generation Partnership Project).
  • the terminal station 101 may include a plurality of terminal stations.
  • a predetermined band 111 that can be used for wireless communication with the terminal station 101 is allocated to the base station 110.
  • the base station 110 can switch the communication system used for wireless communication in the predetermined band 111 between the first communication system and the second communication system.
  • the first communication system and the second communication system are communication systems having different communication standards and communication methods, for example.
  • the first communication system is a communication system in which a terminal station that satisfies a predetermined condition regarding wireless communication and a terminal station that does not satisfy the predetermined condition can be connected. That is, it is possible to connect to the first communication system regardless of whether or not the predetermined condition is satisfied.
  • the second communication system is a communication system in which only terminal stations that satisfy the above-described predetermined conditions can be connected. That is, a terminal station that does not satisfy the predetermined condition cannot be connected to the second communication system.
  • the predetermined condition is, for example, belonging to a specific operator (communication carrier) that provides the second communication system.
  • a terminal station belonging to a specific operator can be connected to either the first communication system or the second communication system.
  • a terminal station that does not belong to a specific operator can connect to the first communication system but cannot connect to the second communication system.
  • a terminal station that does not belong to a specific operator includes a terminal station that belongs to an operator different from the specific operator and a terminal station that does not belong to any operator.
  • the predetermined condition is not limited to this.
  • the predetermined condition is that the second communication system is subscribed to a communication service that can be used, the second communication system has a communication function, and the second communication system.
  • the communication function by may be set to be valid.
  • the second communication system can be a communication system with higher utilization efficiency of radio resources than the first communication system, for example. That is, the second communication system can connect only terminal stations that satisfy a predetermined condition, but has higher utilization efficiency of radio resources than the first communication system. On the other hand, the first communication system can be connected regardless of whether or not the predetermined condition is satisfied, but the use efficiency of radio resources is lower than that of the second communication system.
  • the utilization efficiency is, for example, the amount of data (throughput) that can be transmitted per hour in a certain bandwidth.
  • the first communication system can be WLAN and the second communication system can be LTE.
  • WLAN is a wireless local area communication network compliant with, for example, Wi-Fi (registered trademark).
  • LTE is a high-speed communication system operated by a specific operator.
  • the first communication system and the second communication system are not limited to this, and various communication methods can be used.
  • the second communication system is not limited to LTE, and various communication systems such as LTE-A and 5G can be used.
  • the predetermined band 111 may be an unlicensed band that does not require a license.
  • the predetermined band 111 is not limited to this, and various frequency bands that can be used by switching between the first communication system and the second communication system, such as a licensed band that can be shared and used by a plurality of providers and operators, for example. can do.
  • the base station 110 uses the first communication system for wireless communication of the predetermined band 111
  • the base station 110 is in a standby state of the first communication system in the predetermined band 111, and with respect to the terminal station 101 in the communication area of the base station 110, Information for connecting to the first communication system is broadcast.
  • the base station 110 uses the second communication system for wireless communication in the predetermined band 111
  • the base station 110 is in a standby state for the second communication system in the predetermined band 111, and the terminal station 101 in the communication area of the base station 110
  • information for connecting to the second communication system is broadcast.
  • the terminal station 101 detects the first communication system or the second communication system of the base station 110 based on the information broadcast from the base station 110, and selects the connection-destination communication system based on the detection result. Can do. As a result, when the first communication system or the second communication system of the base station 110 is selected, the terminal station 101 connects to the first communication system or the second communication system of the base station 110.
  • the control device 120 is a control node (Control Node) that performs control (policy control) for setting a communication system that the base station 110 of the first communication system and the second communication system uses for wireless communication of the predetermined band 111. .
  • control device 120 performs policy control based on the traffic volume of wireless communication performed by the terminal station (for example, the terminal station 101) connected to the base station 110 via the base station 110.
  • the traffic volume is, for example, the traffic volume of downlink data transmitted from the base station 110 to the terminal station.
  • the amount of traffic is not limited to this, and may be, for example, the amount of uplink data received by the base station 110 from the terminal station, or the total amount of downlink data and uplink data.
  • the control device 120 can be realized by a device different from the device of the base station 110 as shown in FIG. In this case, the control device 120 performs the above-described control by receiving the traffic volume detection result from the base station 110 and transmitting the control signal generated based on the received detection result to the base station 110.
  • This control signal is, for example, a control signal that indicates whether LTE or WLAN (LTE or WLAN) is used in the predetermined band 111.
  • the control device 120 may be realized by the device of the base station 110. In this case, the control device 120 detects the traffic amount in the device of the base station 110 and performs the above-described policy control based on the detected traffic amount.
  • the communication system used by the base station 110 of the first communication system and the second communication system for wireless communication is set based on the traffic volume of the wireless communication in the base station 110. Can do.
  • the communication system used by the base station 110 can be set as the second communication system, and the throughput can be improved.
  • the communication system used by the base station 110 is set as the first communication system to reduce communication disconnection of some terminal stations that do not satisfy the predetermined condition. Can do.
  • the disconnection of communication means, for example, that the terminal station is in a state (disconnection) where wireless communication with the base station 110 is not possible.
  • the limited predetermined band 111 it is possible to improve throughput in the base station 110 according to the situation while suppressing communication disconnection of some terminal stations that do not satisfy the predetermined condition.
  • improving the throughput for example, it is possible to suppress degradation of QoS (Quality of Service).
  • a terminal station that cannot be connected to the second communication system does not necessarily lose communication.
  • such a terminal station communicates by connecting to a first communication system having a band different from the predetermined band 111 formed by the base station 110 or a first communication system formed by a base station different from the base station 110. May continue.
  • a first communication system having a band different from the predetermined band 111 formed by the base station 110 or a first communication system formed by a base station different from the base station 110. May continue.
  • the traffic amount is small, by setting the predetermined band 111 as the first communication system, it is possible to reduce the possibility of communication interruption of a terminal station that cannot be connected to the second communication system.
  • the WLAN applicable to the first communication system is a technique that provides a relatively high throughput to a limited area using a simple configuration, and can be provided without limiting providers and operators.
  • the WLAN has a feature that, for example, power consumption is low because signal processing is small.
  • since WLAN can be assigned without scheduling, it can be used regardless of provider or operator.
  • LTE applicable to the second communication system is a scheme that can stably cover a wide area using a complex coding technique, a scheduling function, a high-function retransmission, etc., or provide high throughput in a small cell. It is.
  • LTE provides high performance and results in a large amount of signal processing and high power consumption.
  • the scheduler since the scheduler allocates communication resources in consideration of the radio quality of each terminal station, a certain period of time is a service provided by a specific operator occupied by the LTE system. Terminal stations cannot be connected.
  • LTE has a lot of signal processing, but has a feature that the signal resilience is high, the coverage is wide, and the frequency use efficiency (throughput) is high.
  • LTE operates in conjunction with a scheduling function, it has a feature that an operator occupies a certain time and operates.
  • the bandwidth used for the WLAN in response to an increase in the amount of traffic flowing to the base station 110 can be changed to LTE with high wireless utilization efficiency. It can be set as the structure switched in steps.
  • the switching method of the communication system is not limited to this, and for example, a method of switching to WLAN stepwise based on the traffic volume while using LTE as a base may be used.
  • the traffic volume referred to by the control device 120 in the policy control may be the total traffic volume of the terminal stations satisfying a predetermined condition among the terminal stations connected to the base station 110.
  • the control apparatus 120 can set a communication system according to the traffic volume of the terminal station which can be connected to a 2nd communication system.
  • the second communication system is set and the throughput is reduced even though the amount of traffic of the terminal station that can be connected to the second communication system is small. You can avoid that.
  • the first communication system is set to increase the throughput even though the traffic volume of the terminal station that can be connected to the second communication system is large. It is possible to avoid being unable to plan. For this reason, it is possible to efficiently increase the throughput.
  • the second communication system may include a plurality of communication systems.
  • the plurality of communication systems are second communication systems provided by different operators, and can be connected only to terminal stations belonging to the corresponding operators.
  • the control device 120 based on the traffic volume for each operator to which the terminal station connected to the base station 110 belongs, of the first communication system and a plurality of communication systems included in the second communication system, A communication system used by the base station 110 for wireless communication is set.
  • the second communication system # 1 is set and the throughput is prevented from being lowered although the traffic volume of the terminal station connectable to the second communication system # 1 included in the second communication system is small. can do.
  • the first communication system is set to increase the throughput. You can avoid what you can't do. For this reason, it is possible to efficiently increase the throughput.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating another example of the communication system according to the embodiment.
  • the same parts as those shown in FIG. there may be a plurality of predetermined bands 111 that the base station 110 can use by switching between LTE and WLAN.
  • the predetermined band 111 includes the first to fourth bands (Band 1 to Band 4).
  • the first to fourth bands are bands having a predetermined bandwidth (for example, 20 [MHz]).
  • the base station 110 switches and uses the communication system (LTE or WLAN) for each of the first to fourth bands, for example.
  • the base station 110 notifies the control device 120 of the number of bands (number of bands) that the base station 110 can use by switching between LTE and WLAN, and the traffic amount for each operator in the base station 110. .
  • the control device 120 is a communication system that the base station 110 of the LTE and WLAN uses for radio communication for each of the first to fourth bands. Control the switching of
  • the control device 120 determines how many bands among the first to fourth bands use LTE and determines how many bands among the first to fourth bands use WLAN. The result is notified to the base station 110.
  • base station 110 uses LTE in any one of the first to fourth bands based on the number notified from control device 120, and any one of the first to fourth bands. Decide whether to use WLAN in the band. Then, the base station 110 switches the communication systems in the first to fourth bands according to the determination result.
  • control device 120 determines which of the first to fourth bands uses LTE, and which of the first to fourth bands uses WLAN, and determines the determination result. You may notify to the base station 110. In this case, the base station 110 switches the communication systems in the first to fourth bands according to the determination result notified from the control device 120.
  • the WLAN first communication system
  • the LTE second communication system
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the MNO and the provider to which the base station according to the embodiment is connected. 3, parts that are the same as the parts shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the base station 110 is connected to, for example, the EPCs 310 and 320 and the provider 330.
  • EPCs 310 and 320 are EPCs (Evolved Packet Core) of MNO_A and MNO_B, respectively.
  • MNO_A and MNO_B are different operators (MNO: Mobile Network Operator). Further, it is assumed that MNO_A and MNO_B are operators that provide LTE communication services.
  • Each of the EPCs 310 and 320 includes processing units on the core network side such as HSS, S-GW, MME, ePDG, and P-GW.
  • HSS is an abbreviation for Home Subscriber Server.
  • S-GW is an abbreviation for Serving-Gateway.
  • MME is an abbreviation for Mobility Management Entity.
  • ePDG is an abbreviation for enhanced Packet DataGateway.
  • P-GW is an abbreviation for Packet data network-Gateway.
  • the base station 110 is a network corresponding to the communication system selected for the band of the EPCs 310 and 320 and the provider 330 for each predetermined band that can be used by the base station 110 switching between LTE and WLAN (station side apparatus). Connect to. For example, the base station 110 connects to the provider 330 for the band for which the WLAN of the general network is selected. Further, the base station 110 connects to the EPC 310 of the MNO_A for the band in which the WLAN or LTE operated by the MNO_A is selected. Further, the base station 110 connects to the EPC 320 of the MNO_B for the band in which the WLAN or LTE operated by the MNO_B is selected.
  • the base station 110 can determine which of the EPCs 310 and 320 and the provider 330 is connected to using the IP address of the connected host device.
  • FIG. 4 is a sequence diagram illustrating an example of processing in the communication system according to the embodiment. 4, the same parts as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • Terminal stations 131 to 133 illustrated in FIG. 4 are terminals corresponding to the terminal station 101 illustrated in FIG.
  • the terminal station 131 is a terminal station belonging to MNO_A.
  • the terminal station 132 is a terminal station belonging to MNO_B.
  • the terminal station 133 is a terminal station that does not belong to either MNO_A or MNO_B and belongs to the provider 330.
  • the base station 110 notifies the control device 120 of the number of bands (number of bands) that the base station 110 can use by switching between LTE and WLAN, and the traffic volume for each operator in the base station 110.
  • the number of bands is 2, and the traffic volume for each operator is the traffic volume of the terminal station 131 (MNO_A) and the terminal station 132 (MNO_B).
  • MNO_A the traffic volume of the terminal station 131
  • MNO_B the terminal station 132
  • the traffic volume of MNO_A can be the total traffic volume of a plurality of terminal stations belonging to MNO_A.
  • the control device 120 executes a predetermined system selection algorithm that reflects the number of bands notified in step S401 and the traffic amount for each operator in policy control (step S402).
  • the base station 110 can select a communication system for each usable band by switching between LTE and WLAN.
  • the system selection algorithm distinguishes the plurality of LTEs as different communication systems and selects the communication system. May be.
  • the system selection algorithm by the control device 120 in step S402 will be described later (see, for example, FIGS. 5 to 8).
  • the control device 120 notifies the base station 110 of information (parameters) for each band obtained by executing the system selection algorithm in step S402 (step S403).
  • the information for each band is information indicating the selection result of the communication system for each band, for example.
  • LTE of MNO_B is selected for the first band
  • WLAN is selected for the second band and the third band
  • NA Not Available
  • the base station 110 applies the information for each band notified from the control device 120 in step S403 to the own station (Set the information parameters) (step S404).
  • the base station 110 forms an MNO_B LTE cell using the first band, and forms a WLAN using the second band and the third band. Further, the base station 110 does not use the fourth band (NA).
  • the base station 110 starts wireless transmission (Broadcast information) of the LTE cell and WLAN broadcast information formed in step S404 (step S405). Through steps S404 and S405, the wireless network formed by the base station 110 is updated.
  • each of the terminal stations 131 to 133 updates the wireless network to which it is connected (step S406).
  • each of the terminal stations 131 to 133 can be connected when the wireless network that the base station 110 forms has been updated in steps S404 and S405 and the wireless network to which the local station is connected cannot be connected.
  • Search for wireless networks Each of the terminal stations 131 to 133 newly connects to the wireless network selected according to the search result.
  • the wireless network selected at this time may be a wireless network (LTE or WLAN) formed by the base station 110, or a wireless network formed by a base station different from the base station 110.
  • LTE or WLAN wireless network
  • the wireless network formed by the base station 110 is updated in steps S404 and S405, the terminal station that has not been connected to the base station 110 until then is connected to the wireless network of the base station 110 (MNO_B LTE or WLAN). There is also a case to connect to.
  • the terminal station 131 starts communication with the wireless network of the base station 110 updated in steps S404 and S405 (step S407). Further, the terminal station 132 starts communication using the wireless network of the base station 110 after the update in steps S404 and S405 (step S408). In addition, the terminal station 133 starts communication using the wireless network of the base station 110 updated in steps S404 and S405 (step S409).
  • the terminal stations 131 and 133 select the WLAN of the base station 110 and start communication, and the terminal station 132 selects the LTE (MNO_B) of the base station 110 and starts communication.
  • ANDSF Access Network Discovery and Selection Function
  • the wireless network formed by the base station 110 is updated in steps S404 and S405 shown in FIG. 4, the policy control of ANDSF operates in the updated wireless network.
  • the terminal stations 131 to 133 and other terminal stations can select a connection destination wireless network according to ANDSF policy control.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a system selection algorithm by the control node according to the embodiment. As the system selection algorithm in step S402 shown in FIG. 4, the control device 120 executes, for example, each step shown in FIG.
  • the control device 120 acquires information from the base station 110 as an input of a system selection algorithm (step S501).
  • the information acquired by the control device 120 from the base station 110 in step S501 includes, for example, the number of bands (number of bands) that the base station 110 can use by switching between LTE and WLAN, and for each operator corresponding to the base station 110. Traffic volume.
  • the number of bands number of bands that the base station 110 can use by switching between LTE and WLAN, and for each operator corresponding to the base station 110.
  • Traffic volume In the example shown in FIG. 5, it is assumed that four bands (first to fourth bands) as the number of bands and traffic amounts of MNO_A to MNO_N are acquired.
  • control device 120 sorts the order of operators according to the amount of traffic notified from the base station 110 in order to determine the order of processing of each operator as Phase 1 of the system selection algorithm (step S502).
  • MNO_A to MNO_N are sorted in the order of traffic volume, such as MNO_B> MNO_D>...> MNO_N.
  • the control device 120 determines the number of bands used in LTE in the order sorted in step S503 (in descending order of traffic volume) for each operator as Phase 2 of the system selection algorithm (step S503). For example, the control device 120 determines the number of bands used in LTE for each operator so that the operator having a larger traffic volume has a larger number of bands used in LTE. In the example shown in FIG. 5, it is assumed that the number of bands used in LTE is determined for each operator so that the number of bands of MNO_B> the number of bands of MNO_D>. When the number of bands used in LTE is 0, WLAN is used for the operator. The determination method in step S503 will be described later (see, for example, FIG. 6).
  • control device 120 calculates the number of bands available for the WLAN as Phase 3 of the system selection algorithm (step S504). For example, in step S504, the control device 120 subtracts the total number of bandwidths used in LTE for each operator determined in step S503 from the number of available bandwidths acquired in step S501, so that the bandwidth that can be used for the WLAN is subtracted. Calculate the number. Phase 3 in step S504 will be described later (see, for example, FIG. 8).
  • the power of 2 is, for example, 1, 2, 4, 8, 16,.
  • the control device 120 is less than or equal to the number of bands available for the WLAN and has a maximum power of 2.
  • the number of bands to be calculated is calculated. Thereby, the throughput by WLAN can be improved while satisfying the WLAN standard.
  • the difference between the numbers of bands calculated in steps S504 and S505, that is, the remaining bands can be set to, for example, NA (unused).
  • the maximum number of bands that is a power of 2 may be assigned to the second WLAN to form a plurality of WLANs (see, for example, FIG. 10).
  • the control device 120 notifies the base station 110 of information indicating the communication system selected for each band as an output of the system selection algorithm (step S506), and ends the series of processes.
  • the information indicating that the LTE of the MNO_B is selected for the first band, the WLAN is selected for the second band and the third band, and the NA is selected for the fourth band is output as the output of the system selection algorithm.
  • the station 110 is notified.
  • the base station 110 can use the communication systems for the first to fourth bands notified from the control device 120 by appropriately allocating them to the four bands that can be used by the base station 110.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a determination table of the number of LTE bands in the system selection algorithm by the control node according to the embodiment.
  • the control device 120 determines the number of bands used in LTE using, for example, the determination table 600 illustrated in FIG.
  • the determination table 600 is stored in the memory of the control device 120, for example.
  • the determination table 600 indicates a traffic volume determination value for each number of bands used in LTE for each operator (MNO_A, MNO_B,..., MNO_N). For example, if the current traffic volume of MNO_B is 400 [Mbps], the control device 120 sets the number of bands used in LTE for MNO_B to 1 (1 band) because the traffic volume is 1 band or more and less than 2 bands. decide.
  • the control device 120 determines the number of bands used in LTE for MNO_A to be 0 (not used) because the traffic volume is less than 1 band.
  • the control device 120 sets the number of bands used in LTE for MNO_N to 3 (3 bands) because the traffic volume is 3 bands or more and less than 4 bands. ).
  • the control device 120 may preferentially select a band having a lower frequency from among usable bands. As a result, it is possible to preferentially use LTE in a low band for an operator having a large traffic volume, and to improve the utilization efficiency of radio resources.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of determination of the priority order and the number of bands in the system selection algorithm by the control node according to the embodiment.
  • the processing results of steps S502 and S503 (Phase1, Phase2) illustrated in FIG. 5 are as illustrated in a table 700 illustrated in FIG.
  • the priority (priority) of the table 700 is, for example, the order of the sorting result obtained in step S502, and the higher the traffic amount, the higher the priority (the highest is 1).
  • the number of bands used in LTE is set to 1 because MNO_B has a large traffic volume, and the number of bands used in LTE is set to 0 because MNO_A and MNO_N have a small traffic volume. .
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of Phase 3 in the system selection algorithm by the control node according to the embodiment.
  • the control device 120 executes, for example, each step shown in FIG. 8 as Phase 3 in step S504 shown in FIG.
  • W, N, i, and X (i) are information stored in the memory of the control device 120.
  • control device 120 sets the number of bands (number of available bands) acquired in step S501 to W, and sets the number of operators (number of operators) supported by the base station 110 to N (step S801).
  • i is a variable indicating the priority based on the sorting result in step S502 of FIG. That is, the operator with the priority i is the operator whose total traffic volume at the base station 110 of the terminal station belonging to the operator is the i-th highest.
  • control device 120 determines whether i is larger than N (step S803). When i is not larger than N (step S803: No), the control device 120 sets the number of bands of the operator with priority i in X (i) (step S804).
  • the number of bands of the operator with priority i is the number of bands used in LTE determined for the operator with priority i in step S503 of FIG.
  • step S805 determines whether or not W ⁇ X (i) is smaller than 0. If W ⁇ X (i) is not smaller than 0 (step S805: No), the control device 120 subtracts X (i) from W (W ⁇ X (i)) and increments i (i ++). (Step S806). Then, the control device 120 returns to step S803.
  • step S805 when W ⁇ X (i) is smaller than 0 (step S805: Yes), the control device 120 sets the number of bandwidths of the operators with priority levels i to N to 0 (step S807), and proceeds to step S808. To do. In this case, the LTE of the operators with priority levels i to N is not used.
  • step S803 if i is larger than N (step S803: Yes), the control device 120 sets the current W value as the number of bands that can use the WLAN (step S808), and ends the series of processes. .
  • the control device 120 determines the operators from the number of bands (number of available bands) acquired in step S 501 in FIG.
  • the number of LTE bands allocated to is subtracted. Bands to be allocated can be allocated in order from, for example, a band having a lower frequency.
  • the control device 120 sets an abnormal state so that the operator who has performed the last subtraction does not use LTE, and Then, Phase 3 is terminated without letting an operator having a lower priority order use LTE. In this case, W is not updated.
  • the control device 120 also ends Phase 3 when no abnormal state occurs and the number of LTE bands allocated to all operators has been subtracted. The number of bands (W) remaining after these calculations is the number of bands available for the WLAN.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a change in the state management table of the base station according to the embodiment.
  • the state management table 910 illustrated in FIG. 9 indicates, for example, the state of the wireless network formed by the base station 110 in the state (for example, the initial state) before step S404 (applies information for each band) illustrated in FIG. Yes.
  • the base station 110 forms a WLAN in all of the first to fourth bands.
  • the state management table 920 shown in FIG. 9 shows the state of the wireless network formed by the base station 110 in the state after step S404 shown in FIG. 4, for example.
  • the base station 110 forms an MNO_B LTE cell in the first band, and forms a WLAN in the second band and the third band. That is, the base station 110 ends the WLAN communication operation for the first band and starts a new MNO_B LTE communication operation.
  • the base station 110 does not form a wireless network in the fourth band.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a change in the wireless network formed by the base station according to the embodiment.
  • the wireless network state 1010 indicates, for example, the state of the wireless network formed by the base station 110 in the state (initial state) before step S404 illustrated in FIG.
  • the base station 110 forms one WLAN (WLAN # 1) in all bands (for example, the first to fourth bands).
  • the base station 110 updates the wireless network by the control from the control device 120 based on the traffic volume for each operator, for example.
  • the base station 110 switches a part of the band forming the WLAN to LTE (LTE # 1).
  • LTE # 1 the terminal station connectable to LTE # 1 among the terminal stations in the vicinity of the base station 110 connects to LTE # 1, so that the throughput of the base station 110 can be improved.
  • the base station 110 uses WLAN # 1 (2 bands) and WLAN # 2 (1 band) so that the remaining three bands have powers of 2 respectively. ) Is formed. However, as in the example shown in FIG. 9, for example, the base station 110 forms only WLAN # 1 (2 bands) for the remaining three bands, and further converts the remaining one band to NA (unused). ).
  • FIG. 11 is a diagram of an example of the base station according to the embodiment.
  • the base station 110 includes, for example, antennas 1111 to 111n, adders 1121 to 112n, an LTE radio transceiver 1130, a WLAN radio transceiver 1140, a controller 1150, and a packet transceiver 1160. And comprising.
  • Antennas 1111 to 111n are antennas for transmitting and receiving radio signals in the first to nth bands, respectively.
  • Adders 1121 to 112n are adders provided corresponding to antennas 1111 to 111n, respectively.
  • a signal received by antenna 1111 is output to each of LTE radio transceiver 1130 and WLAN radio transceiver 1140 by adder 1121.
  • each signal received by antennas 1112 to 111n is output to LTE radio transmission / reception unit 1130 and WLAN radio transmission / reception unit 1140 by addition units 1122 to 112n, respectively.
  • the adding unit 1121 wirelessly transmits a signal output from the LTE wireless transmission / reception unit 1130 or the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 to the antenna 1111.
  • adders 1122 to 112n wirelessly transmit signals output from LTE wireless transceiver 1130 or WLAN wireless transceiver 1140 to antennas 1112 to 111n, respectively.
  • the LTE radio transmission / reception unit 1130 transmits / receives an LTE radio signal using at least one of the first to nth bands in accordance with the control from the control unit 1150. For example, the LTE radio transmission / reception unit 1130 generates a radio frame having a data size designated by the radio control unit 1151 based on the packet output from the packet transmission / reception unit 1160, and performs LTE transmission processing on the generated radio frame.
  • the LTE transmission processing includes, for example, encoding such as encryption, modulation, conversion from a digital signal to an analog signal, and the like.
  • the LTE wireless transmission / reception unit 1130 outputs the LTE signal obtained by the LTE transmission processing to the addition unit corresponding to the operating band of the addition units 1121 to 112n under the control of the control unit 1150.
  • the LTE wireless transmission / reception unit 1130 performs an LTE reception process on a signal output from the addition unit corresponding to the operating band of the addition units 1121 to 112n under the control of the control unit 1150.
  • the LTE reception processing includes, for example, conversion from analog signals to digital signals, demodulation, and decoding.
  • the LTE wireless transmission / reception unit 1130 outputs the packet obtained by the LTE reception process to the packet transmission / reception unit 1160.
  • the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 performs transmission / reception of WLAN wireless signals using at least one of the first to nth bands in accordance with control from the control unit 1150. For example, the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 generates a wireless frame having a data size designated by the wireless control unit 1151 based on the packet output from the packet transmission / reception unit 1160, and performs WLAN transmission processing on the generated wireless frame.
  • WLAN transmission processing includes, for example, encoding such as encryption, modulation, conversion from a digital signal to an analog signal, and the like.
  • the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 outputs the WLAN signal obtained by the WLAN transmission process to the addition unit corresponding to the operating band under the control of the control unit 1150 among the addition units 1121 to 112n.
  • the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 performs a WLAN reception process on a signal output from the addition unit corresponding to the operating band of the addition units 1121 to 112n under the control of the control unit 1150.
  • WLAN reception processing includes, for example, conversion from analog signals to digital signals, demodulation, decoding, and the like.
  • the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 outputs the packet obtained by the WLAN reception process to the packet transmission / reception unit 1160.
  • the control unit 1150 controls communication by the LTE wireless transmission / reception unit 1130 and the WLAN wireless transmission / reception unit 1140.
  • the control unit 1150 includes a radio control unit 1151, a traffic report unit 1152, and a system selection unit 1153.
  • the wireless control unit 1151 controls wireless transmission / reception by the LTE wireless transmission / reception unit 1130.
  • radio controller 1151 monitors LTE radio quality in LTE radio transceiver 1130, for example, and sets the data size of a radio frame transmitted by LTE radio transceiver 1130.
  • Radio control section 1151 changes LTE radio transmission / reception parameter settings by LTE radio transmission / reception section 1130 in accordance with the comparison result between the monitored radio quality and the threshold. Further, the radio control unit 1151 may control radio transmission / reception by the WLAN radio transmission / reception unit 1140 in the same manner as the LTE radio transmission / reception unit 1130.
  • the traffic report unit 1152 extracts all available bands as the number of unlicensed bands that can be used as the capability of the base station 110.
  • the traffic report unit 1152 counts the traffic amount for each operator.
  • the traffic reporting unit 1152 notifies the control device 120 of the counted traffic amount via the packet transmission / reception unit 1160.
  • the traffic report unit 1152 notifies the control device 120 of the moving average value of the traffic amount for each operator.
  • the host device is a host device of the base station 110 such as S-GW or ePDG shown in FIG.
  • the system selection unit 1153 acquires information indicating a policy determination result from the control device 120 via the packet transmission / reception unit 1160. Then, the system selection unit 1153 controls the LTE wireless transmission / reception unit 1130 and the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 based on the acquired information. For example, the system selection unit 1153 transmits the presence / absence of the operation of the LTE wireless transmission / reception unit 1130 for each band (1st to nth bands), and transmits the notification information of any operator when the LTE wireless transmission / reception unit 1130 is operated. To control. Further, the system selection unit 1153 controls whether or not to operate the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 for each band.
  • the system selection unit 1153 outputs “Band 1, True, MNO_B” instructing the LTE radio transmission / reception unit 1130 to use the first band in the LTE of MNO_B. Further, the system selection unit 1153 outputs “Band 1, False” instructing the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 not to use the first band.
  • the packet transmission / reception unit 1160 performs transmission / reception of packets in the base station 110. For example, the packet transmission / reception unit 1160 outputs, to the LTE wireless transmission / reception unit 1130, a packet based on LTE data among the data transferred from the host device to the base station 110. Further, the packet transmission / reception unit 1160 outputs, to the WLAN wireless transmission / reception unit 1140, a packet based on the WLAN data among the data transferred from the higher-level device to the base station 110.
  • the packet transmission / reception unit 1160 can determine whether the data transferred from the host device is LTE or WLAN data based on the IP address of the transmission source (host device) of the data. As an example, in the example illustrated in FIG. 3, the packet transmission / reception unit 1160 determines that the data indicating the device whose transmission source IP address is the EPC 310 or 320 is LTE data, and outputs the data to the LTE wireless transmission / reception unit 1130. Further, the packet transmission / reception unit 1160 determines that the data whose IP address of the transmission source indicates a device in the provider 330 is WLAN data, and outputs the data to the WLAN wireless transmission / reception unit 1140.
  • the packet transmission / reception unit 1160 transfers data based on the packet output from the LTE wireless transmission / reception unit 1130 or the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 to the host device of the base station 110.
  • the packet transmission / reception unit 1160 determines the data transfer destination based on the packet output from the LTE wireless transmission / reception unit 1130 or the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 based on the IP address of the transmission destination (higher level device) of the packet. Can do.
  • the packet transmission / reception unit 1160 communicates with the control device 120.
  • the packet transmission / reception unit 1160 acquires information indicating the number of bands and the traffic amount described above from the traffic report unit 1152, and transmits the acquired information to the control device 120.
  • the control device 120 receives the processing result of the system selection algorithm by the control device 120 based on the information transmitted to the control device 120 from the control device 120, and outputs the received processing result to the system selection unit 1153.
  • a communication unit that performs wireless communication in a predetermined band can be realized by, for example, the antennas 1111 to 111n, 1121 to 112n, the LTE wireless transmission / reception unit 1130, and the WLAN wireless transmission / reception unit 1140.
  • a control unit that controls switching of communication systems used for wireless communication by a communication unit of WLAN (first communication system) and LTE (second communication system) is realized by, for example, a traffic report unit 1152 and a system selection unit 1153. be able to.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the base station according to the embodiment.
  • the base station 110 includes antennas 1111 to 111n, RF modules 1211 to 121n, and addition units 1121 to 112n.
  • the base station 110 includes, for example, a DSP 1231, an ASIC 1232, an MPU 1240, and an NWP 1250.
  • the RF modules 1211 to 121n are modules that perform RF (Radio Frequency) processing of signals transmitted and received by the antennas 1111 to 111n, respectively.
  • RF processing includes, for example, frequency conversion and amplification.
  • the antennas 1111 to 111n and the RF modules 1211 to 121n are shared by LTE and WLAN. For example, radio signals are transmitted and received by one antenna and RF module for each adjacent band, and radio signals are transmitted and received by a plurality of antennas and RF modules for each separated band.
  • the DSP 1231 is a DSP (Digital Signal Processor) capable of updating software.
  • the ASIC 1232 is an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) for a specific application.
  • the MPU 1240 is an MPU (Micro Processing Unit) that controls the entire base station 110.
  • the NWP 1250 is an NWP (NetWork Processor) for performing communication with the host device of the base station 110.
  • the LTE wireless transmission / reception unit 1130 shown in FIG. 11 can be realized by the DSP 1231, for example.
  • the WLAN wireless transmission / reception unit 1140 illustrated in FIG. 11 can be realized by the ASIC 1232, for example.
  • the control unit 1150 illustrated in FIG. 11 can be realized by the MPU 1240, for example.
  • the packet transmission / reception unit 1160 shown in FIG. 11 can be realized by the MPU 1240 and the NWP 1250, for example.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a control node according to the embodiment.
  • the control device 120 includes, for example, algorithm processing units 1311 to 1313 and a packet transmitting / receiving unit 1320.
  • Algorithm processing units 1311 to 1313 are processing units that perform the above-described system selection algorithm processing (policy control) for the base stations # 1 to # 3, respectively.
  • base station # 1 is base station 110
  • base stations # 2 and # 3 are base stations similar to base station 110.
  • the algorithm processing unit 1311 acquires information such as the above-described number of bands and traffic volume for the base station 110 (base station # 1) from the base station 110 via the packet transmission / reception unit 1320. And the algorithm process part 1311 transmits the process result based on the acquired information and a system selection algorithm to the base station 110 (base station # 1) via the packet transmission / reception part 1320.
  • the algorithm processing unit 1312 acquires information such as the above-described number of bands and traffic volume for the base station # 2 from the base station # 2 via the packet transmission / reception unit 1320. And the algorithm process part 1312 transmits the process result based on the acquired information and a system selection algorithm to base station # 2 via the packet transmission / reception part 1320.
  • the algorithm processing unit 1313 acquires information such as the above-described number of bands and traffic volume for the base station # 3 from the base station # 3 via the packet transmission / reception unit 1320. Then, the algorithm processing unit 1313 transmits the processing result based on the acquired information and the system selection algorithm to the base station # 3 via the packet transmitting / receiving unit 1320.
  • the packet transmission / reception unit 1320 transmits / receives each information that the algorithm processing units 1311 to 1313 exchange with the base stations # 1 to # 3, respectively.
  • Various communication methods such as wired communication and wireless communication can be used for communication with the base stations # 1 to # 3 by the packet transmitting / receiving unit 1320.
  • the control device 120 centrally manages a plurality of base stations # 1 to # 3, by providing the algorithm processing units 1311 to 1313 corresponding to the base stations # 1 to # 3, the base station # 1 to # 3 can be managed individually.
  • the configuration in which the number of base stations to be controlled by the control device 120 is three and three algorithm processing units 1311 to 1313 are provided has been described.
  • the number of algorithm processing units in the control device 120 is, for example, the number of base stations to be controlled by the control device 120.
  • the base station 110 and the control device 120 may be configured by the same device.
  • one algorithm processing unit 1311 may be provided in the apparatus of the base station 110, and the packet transmitting / receiving unit 1320 may be omitted.
  • An acquisition unit that acquires information indicating the traffic volume of wireless communication performed by the terminal station 101 connected to the base station 110 via the base station 110 can be realized by the packet transmission / reception unit 1320, for example.
  • the control unit that controls switching of the communication system used by the base station 110 for wireless communication based on the information acquired by the acquisition unit can be realized by, for example, the algorithm processing units 1311 to 1313 and the packet transmitting / receiving unit 1320. .
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the control node according to the embodiment.
  • the control device 120 includes CPUs 1411 to 1413 and an NWP 1420.
  • Each of the CPUs 1411 to 1413 is a CPU (Central Processing Unit) capable of executing the above-described system selection algorithm processing.
  • the NWP 1420 is a network processor that is connected to the CPUs 1411 to 1413 and can communicate with the base stations # 1 to # 3.
  • the algorithm processing units 1311 to 1313 shown in FIG. 13 can be realized by the CPUs 1411 to 1413, respectively.
  • the packet transmission / reception unit 1320 shown in FIG. 13 can be realized by the NWP 1420, for example.
  • the hardware configuration of the control device 120 is not limited to this.
  • the algorithm processing units 1311 to 1313 shown in FIG. 13 may be realized by parallel processing of one CPU 1411. In this case, the CPUs 1411 and 1412 may be omitted.
  • FIG. 15 is a diagram of an example of a terminal station according to the embodiment.
  • the terminal station 101 includes, for example, an antenna 1510, an adder 1520, an LTE radio transceiver 1530, a WLAN radio transceiver 1540, a packet transceiver 1550, and an application processor 1560.
  • an antenna 1510 an adder 1520, an LTE radio transceiver 1530, a WLAN radio transceiver 1540, a packet transceiver 1550, and an application processor 1560.
  • the antenna 1510 is an antenna that transmits and receives radio signals in the first to nth bands.
  • Adder 1520 is an adder provided corresponding to antenna 1510.
  • a signal received by antenna 1510 is output by adder 1520 to LTE radio transceiver 1530 and WLAN radio transceiver 1540, respectively.
  • Adder 1520 wirelessly transmits the signal output from LTE wireless transceiver 1530 or WLAN wireless transceiver 1540 to antenna 1510.
  • the LTE wireless transmission / reception unit 1530 transmits / receives an LTE wireless signal using at least one of the first to nth bands. For example, the LTE radio transmission / reception unit 1530 generates a radio frame based on the packet output from the packet transmission / reception unit 1550, and performs LTE transmission processing on the generated radio frame. Then, the LTE wireless transmission / reception unit 1530 outputs the LTE signal obtained by the LTE transmission process to the addition unit 1520. Also, the LTE radio transmission / reception unit 1530 performs LTE reception processing on the signal output from the addition unit 1520. Then, the LTE wireless transmission / reception unit 1530 outputs the packet obtained by the LTE reception process to the packet transmission / reception unit 1550.
  • the WLAN wireless transmission / reception unit 1540 transmits and receives WLAN wireless signals using at least one of the first to nth bands. For example, the WLAN wireless transmission / reception unit 1540 generates a wireless frame based on the packet output from the packet transmission / reception unit 1550, and performs WLAN transmission processing on the generated wireless frame. Then, the WLAN wireless transmission / reception unit 1540 outputs the WLAN signal obtained by the WLAN transmission processing to the addition unit 1520. Further, the WLAN wireless transmission / reception unit 1540 performs a WLAN reception process on the signal output from the addition unit 1520. Then, the WLAN wireless transmission / reception unit 1540 outputs the packet obtained by the WLAN reception process to the packet transmission / reception unit 1550.
  • the packet transmission / reception unit 1550 transmits / receives packets in the base station 110.
  • the packet transmission / reception unit 1550 converts the data output from the application processing unit 1560 into a packet frame format. Then, the packet transmission / reception unit 1550 outputs the LTE packet among the changed packets to the LTE wireless transmission / reception unit 1530. Further, the packet transmitting / receiving unit 1550 outputs the WLAN packet among the changed packets to the WLAN wireless transmitting / receiving unit 1540.
  • the packet transmission / reception unit 1550 can determine whether the packet output from the application processing unit 1560 is an LTE or WLAN packet based on the IP address of the transmission destination of the packet.
  • the transmission destination of the packet is, for example, a higher-level device of the base station 110.
  • the packet transmission / reception unit 1550 extracts application data from the packet output from the LTE wireless transmission / reception unit 1530 or the WLAN wireless transmission / reception unit 1540, and outputs the extracted data to the application processing unit 1560.
  • Application processing unit 1560 performs application processing based on the data output from packet transmission / reception unit 1550. Further, the application processing unit 1560 outputs data obtained by the application processing to the packet transmitting / receiving unit 1550. The application processing unit 1560 selects a communication system and a band to be used for data transmission / reception based on broadcast information from the base station 110 (for example, broadcast information according to the state management tables 910 and 920).
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the base station according to the embodiment. 16, the same parts as those shown in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the terminal station 101 includes an antenna 1510, an RF module 1610, an adder 1620, a DSP 1631, an ASIC 1632, an MPU 1640, and a flash memory 1650.
  • the RF module 1610 is a module that performs RF processing of signals transmitted and received by the antenna 1510.
  • the antenna 1510 and the RF module 1610 are shared by LTE and WLAN.
  • the DSP1631 is a DSP that can update software.
  • the ASIC 1632 is an application specific ASIC.
  • the MPU 1640 is an MPU that governs overall control of the terminal station 101.
  • the flash memory 1650 is a nonvolatile memory that stores data.
  • the WLAN wireless transmission / reception unit 1540 shown in FIG. 15 can be realized by the ASIC 1632, for example.
  • the packet transmission / reception unit 1550 and the application processing unit 1560 illustrated in FIG. 15 can be realized by the MPU 1640, for example.
  • the communication system used by the base station 110 of WLAN and LTE for wireless communication in a predetermined band. can be set.
  • the communication system used by the base station 110 can be set to LTE and the throughput can be improved.
  • the communication system used by the base station 110 can be set to WLAN, and communication interruptions of some terminal stations that cannot be connected to LTE can be reduced. For this reason, it is possible to improve the throughput of the base station 110 according to the situation while suppressing communication disconnection of some terminal stations that cannot be connected to LTE in a limited predetermined band. By improving the throughput, for example, QoS deterioration can be suppressed.
  • the bandwidth control method is not limited to this, and for example, control for adjusting each bandwidth used for LTE and WLAN is also possible.
  • the configuration for selecting the communication system for each band that can be used by the base station 110 has been described, but the communication system is selected for only a part of the bands that can be used by the base station 110, and the remaining bands For this, a configuration using a fixed communication system may be used.
  • the control device As described above, according to the wireless communication system, the control device, the base station, and the control method, it is possible to improve throughput while suppressing communication interruption.
  • WLAN is a technology that provides a relatively high throughput to a limited area using a simple configuration, and is a service not limited to mobile operators.
  • an end user can use a UE (terminal station) to select one from a plurality of providers via a WLAN AP (Access Point) and connect to the network.
  • a provider selection function of WLAN AP is used.
  • One form of the provider selection function is a method of providing a portal web page as the provider selection function, referring to the web page when an end user accesses the WLAN AP, and manually selecting an appropriate provider. .
  • This is a form in which after making a manual selection, an inquiry is made to the corresponding provider to perform authentication confirmation. In such a form, when authentication is confirmed, the UE performs connection setting to the provider as authorization, and connection to the network is started.
  • Another type of provider selection function has an 802.11u passpoint function as the provider selection function, which broadcasts information that can identify the provider from the WLAN AP, and the terminal that receives the broadcast information is contracted. This is a method for automatically connecting to a provider. This is a form in which when a contracted provider's radio waves can be received without an end user operation, the provider is inquired for authentication and authorization.
  • WLAN As a characteristic of WLAN, if authentication / authorization is performed, a certain band can be shared and used without depending on the provider. The mobile operator can also share and use this WLAN AP as one provider.
  • WLAN is based on an architecture that increases the number of bands that can be used simultaneously as an extension of the wireless system and improves throughput while sensing and selecting frequencies that can be used in the AP with an emphasis on backward compatibility. I have done it.
  • WLAN has improved throughput by using multiple bands simultaneously.
  • the frequency management architecture based on WLAN sensing limits the band that can be used depending on the interference level of the AP installation location, and it is difficult to increase the number of bands that can be used in actual operation. Under these circumstances, if the number of systems that share one WLAN AP among a plurality of providers and operators as a WLAN network architecture increases, it may become impossible to meet the end user's desired throughput in the future.
  • a method of improving the throughput by applying a communication system having a higher wireless utilization efficiency than WLAN can be considered.
  • a new wireless system such as LTE released later than WLAN may be used as a communication system with high wireless utilization efficiency.
  • the traffic volume of an operator having LTE with higher radio utilization efficiency than WLAN is used as a criterion, and the LTE for the operator is used instead of WLAN according to the traffic volume.
  • Can be applied to Thereby, throughput can be improved, end user's desired throughput can be satisfied, and QoS degradation can be avoided.
  • switching from WLAN to a radio system with high radio utilization efficiency only when the traffic volume is large it is possible to avoid as much as possible the disconnection of a UE that cannot connect to the radio system with high radio use efficiency.
  • the wireless system switching control is appropriately performed for each band depending on the situation to improve throughput, and QoS degradation due to insufficient throughput Can be avoided.

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Abstract

基地局(110)は、所定帯域における無線通信に使用する通信システムを、前記無線通信に関する所定条件を満たす端末局および所定条件を満たさない端末局が接続可能な第1通信システムと、所定条件を満たす端末局のみが接続可能な第2通信システムと、に切り替え可能である。制御装置(120)は、基地局(110)に接続した端末局(101)が基地局(110)を介して行う無線通信のトラヒック量に基づいて、第1通信システムおよび第2通信システムのうち基地局(110)が無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する。

Description

無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法
 本発明は、無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法に関する。
 従来、WLAN(Wireless Local Area Network:無線構内通信網)等において利用される免許不要帯域(アンライセンスドバンド)に対して無線通信を割り当てる技術が知られている(たとえば、下記特許文献1~4参照。)。また、制御ノードによって決定した割当情報を基地局等へ通知する技術が知られている(たとえば、下記特許文献5参照。)。また、LTE(Long Term Evolution)等の、WLANよりも無線リソースの利用効率が高い通信システムが知られている。
特開2014-033261号公報 特表2015-507854号公報 特表2013-520938号公報 特開2007-325204号公報 特表2013-511216号公報
 しかしながら、上述した従来技術では、帯域が限られたアンライセンスドバンド等において、WLAN等の通信システムの拡張によってスループットを向上させることが困難である。また、アンライセンスドバンド等における通信システムをLTE等の通信システムに置き換えると、LTEを提供するオペレータに属していない端末局などの一部の端末局が通信断になる場合がある。
 1つの側面では、本発明は、通信断を抑制しつつスループットの向上を図ることができる無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の一側面によれば、所定帯域における無線通信に使用する通信システムを、前記無線通信に関する所定条件を満たす端末局および前記所定条件を満たさない端末局が接続可能な第1通信システムと、前記所定条件を満たす端末局のみが接続可能な第2通信システムと、に切り替え可能な基地局について、前記基地局に接続した端末局が前記基地局を介して行う無線通信のトラヒック量を示す情報を取得し、取得した前記情報に基づいて、前記第1通信システムおよび前記第2通信システムのうちの前記基地局が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法が提案される。
 本発明の一側面によれば、通信断を抑制しつつスループットの向上を図ることができるという効果を奏する。
図1は、実施の形態にかかる通信システムの一例を示す図である。 図2は、実施の形態にかかる通信システムの他の一例を示す図である。 図3は、実施の形態にかかる基地局が接続されたMNOおよびプロバイダの一例を示す図である。 図4は、実施の形態にかかる通信システムにおける処理の一例を示すシーケンス図である。 図5は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 図6は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおけるLTEの帯域数の決定テーブルの一例を示す図である。 図7は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおける優先順位および帯域数の決定の一例を示す図である。 図8は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおけるPhase3の一例を示すフローチャートである。 図9は、実施の形態にかかる基地局の状態管理テーブルの変化の一例を示す図である。 図10は、実施の形態にかかる基地局が形成する無線ネットワークの変化の一例を示す図である。 図11は、実施の形態にかかる基地局の一例を示す図である。 図12は、実施の形態にかかる基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。 図13は、実施の形態にかかる制御ノードの一例を示す図である。 図14は、実施の形態にかかる制御ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。 図15は、実施の形態にかかる端末局の一例を示す図である。 図16は、実施の形態にかかる基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。
 以下に図面を参照して、本発明にかかる無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法の実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態)
(実施の形態にかかる通信システム)
 図1は、実施の形態にかかる通信システムの一例を示す図である。図1に示すように、実施の形態にかかる通信システム100は、基地局110と、制御装置120と、端末局101と、を含む無線通信システムである。
 端末局101は、基地局110との間で無線通信を行うことが可能な端末局である。たとえば、端末局101は、基地局110との間の無線通信を介して、基地局110と接続されたネットワーク上の他の通信装置との間でデータ通信を行う。一例としては、端末局101は、3GPP(3rd Generation Partnership Project)に規定されたUE(User Equipment:ユーザ端末)である。また、端末局101には複数の端末局が含まれていてもよい。
 基地局110には、端末局101との間の無線通信に使用可能な所定帯域111が割り当てられている。基地局110は、この所定帯域111における無線通信に使用する通信システムを、第1通信システムと第2通信システムとに切り替え可能である。第1通信システムおよび第2通信システムは、たとえば互いに通信規格や通信方式が異なる通信システムである。
 第1通信システムは、無線通信に関する所定条件を満たす端末局と、所定条件を満たさない端末局と、が接続可能な通信システムである。すなわち、第1通信システムには、所定条件を満たすか否かによらずに接続することができる。第2通信システムは、上述した所定条件を満たす端末局のみが接続可能な通信システムである。すなわち、第2通信システムには、所定条件を満たさない端末局は接続することができない。
 所定条件とは、たとえば、第2通信システムを提供する特定のオペレータ(通信事業者)に属することである。この場合に、たとえば、特定のオペレータに属する端末局は、第1通信システムおよび第2通信システムのいずれにも接続可能である。一方、特定のオペレータに属さない端末局は、第1通信システムには接続できるが第2通信システムには接続できない。特定のオペレータに属さない端末局には、特定のオペレータとは異なるオペレータに属する端末局や、いずれのオペレータにも属していない端末局が含まれる。
 ただし、所定条件は、これに限らず、たとえば、第2通信システムを利用可能な通信サービスに加入していることや、第2通信システムによる通信機能を有していることや、第2通信システムによる通信機能が有効に設定されていることなどとしてもよい。
 また、第2通信システムは、たとえば第1通信システムより無線リソースの利用効率が高い通信システムとすることができる。すなわち、第2通信システムは、所定条件を満たす端末局しか接続できないが、第1通信システムより無線リソースの利用効率が高い。一方、第1通信システムは、所定条件を満たすか否かに関わらずに接続可能であるが、第2通信システムより無線リソースの利用効率が低い。利用効率は、たとえば、ある帯域幅において時間あたりに伝送可能なデータ量(スループット)である。
 一例としては、第1通信システムをWLANとし、第2通信システムをLTEとすることができる。WLANは、たとえばWi-Fi(登録商標)に準拠した無線構内通信網である。LTEは、特定のオペレータによって運用される高速な通信システムである。ただし、第1通信システムおよび第2通信システムはこれに限らず、各種の通信方式とすることができる。たとえば、第2通信システムには、LTEに限らず、LTE-Aや5Gなど各種の通信システムを用いることができる。
 所定帯域111は、一例としては、免許不要のアンライセンスドバンド(Unlicensed band)とすることができる。ただし、所定帯域111はこれに限らず、たとえば複数のプロバイダやオペレータで共有利用できるライセンスドバンド(Licensed band)など、第1通信システムと第2通信システムとを切り替えて使用可能な各種の周波数帯域とすることができる。
 基地局110は、所定帯域111の無線通信に第1通信システムを使用する場合は、所定帯域111において第1通信システムの待ち受け状態となり、基地局110の通信エリア内の端末局101に対して、第1通信システムに接続するための情報を報知する。また、基地局110は、所定帯域111の無線通信に第2通信システムを使用する場合は、所定帯域111において第2通信システムの待ち受け状態となり、基地局110の通信エリア内の端末局101に対して、第2通信システムに接続するための情報を報知する。
 これにより、端末局101は、基地局110から報知される情報に基づいて基地局110の第1通信システムまたは第2通信システムを検出し、検出結果に基づいて接続先の通信システムを選択することができる。その結果、基地局110の第1通信システムまたは第2通信システムが選択された場合は、端末局101が基地局110の第1通信システムまたは第2通信システムへ接続する。
 制御装置120は、第1通信システムおよび第2通信システムのうちの基地局110が所定帯域111の無線通信に使用する通信システムを設定する制御(ポリシ制御)を行う制御ノード(Control Node)である。また、制御装置120は、基地局110に接続した端末局(たとえば端末局101)が基地局110を介して行う無線通信のトラヒック量に基づいてポリシ制御を行う。
 トラヒック量は、たとえば基地局110が端末局へ送信する下りデータのトラヒック量である。ただし、トラヒック量はこれに限らず、たとえば基地局110が端末局から受信する上りデータのトラヒック量や、下りデータおよび上りデータの合計のトラヒック量などであってもよい。
 たとえば、制御装置120は、図1に示すように、基地局110の装置と別の装置によって実現することができる。この場合は、制御装置120は、トラヒック量の検出結果を基地局110から受信し、受信した検出結果に基づいて生成した制御信号を基地局110へ送信することによって上述した制御を行う。この制御信号は、たとえば、所定帯域111においてLTEおよびWLAN(LTE or WLAN)のいずれを使用するかを指示する制御信号である。または、制御装置120は、基地局110の装置によって実現してもよい。この場合は、制御装置120は、基地局110の装置内において、トラヒック量を検出し、検出したトラヒック量に基づいて上述したポリシ制御を行う。
 このように、通信システム100においては、基地局110における無線通信のトラヒック量に基づいて、第1通信システムおよび第2通信システムのうちの基地局110が無線通信に使用する通信システムを設定することができる。
 これにより、たとえば、基地局110における無線通信のトラヒック量が多い場合は、基地局110が使用する通信システムを第2通信システムに設定し、スループットを向上させることができる。また、基地局110における無線通信のトラヒック量が少ない場合は、基地局110が使用する通信システムを第1通信システムに設定し、所定の条件を満たさない一部の端末局の通信断を減らすことができる。通信断とは、たとえば、端末局が基地局110との間で無線通信できない状態(不通)となることである。
 このため、限られた所定帯域111において、所定の条件を満たさない一部の端末局の通信断を抑制しつつ、状況に応じて基地局110におけるスループットの向上を図ることができる。スループットの向上を図ることにより、たとえばQoS(Quality of Service)の劣化を抑制することができる。
 なお、所定帯域111を第2通信システムに設定しても、第2通信システムに接続できない端末局は、通信断になるとは限らない。たとえば、このような端末局は、基地局110が形成する所定帯域111とは異なる帯域の第1通信システムや、基地局110とは異なる基地局が形成する第1通信システムに接続することによって通信を継続できる場合がある。ただし、このような第1通信システムがない場合も有り得る。これに対して、たとえばトラヒック量が少ない場合には所定帯域111を第1通信システムにしておくことで、第2通信システムに接続できない端末局の通信断の可能性を低減することができる。
 つぎに、WLANおよびLTEについて説明する。第1通信システムに適用可能なWLANは、簡素な構成を用いて比較的高いスループットを限定されたエリアに提供する技術であり、プロバイダやオペレータを限定せずに提供できる方式である。このように、WLANは、たとえば、信号処理が少ないため消費電力が少ないという特徴を有する。また、WLANは、スケジューリングなしでユーザ割り当てができるため、プロバイダやオペレータに関わらず利用可能であるという特徴を有する。
 また、第2通信システムに適用可能なLTEは、複雑な符号化技術、スケジューリング機能、高機能な再送等を用いて幅広いエリアを安定してカバーする、または、スモールセルで高いスループットを提供できる方式である。ただし、LTEは、高性能を提供する結果、信号処理量が多く消費電力が大きい。また、LTEにおいては、スケジューラが端末局毎の無線品質を考慮して通信リソース割り当てするため、一定時間はLTEシステムで占有する特定のオペレータによるサービスとなり、その帯域/時間帯は特定のオペレータ以外の端末局は接続できない。このように、LTEは、信号処理が多いが、信号復元力が高いためカバレッジが広く、周波数利用効率(スループット)が高いという特徴を有する。また、LTEは、スケジューリング機能と連動して動作するため、一定時間をオペレータが占有して動作するという特徴を有する。
 これらのWLANとLTEのそれぞれの特徴を有効に利用するために、各種の切り替え方式を用いることができる。たとえば、バックワードコンパティビリティを重視して端末局の接続を限定しないWLANをベースとしつつ、基地局110に流れるトラヒック量の増加に応じてWLANに用いている帯域を無線利用効率のよいLTEに段階的に切り替える構成とすることができる。ただし、通信システムの切り替え方法はこれに限らず、たとえば、LTEをベースとしつつ、トラヒック量に基づいて段階的にWLANに切り替える方法を用いてもよい。
 また、制御装置120がポリシ制御で参照するトラヒック量は、基地局110に接続した端末局のうちの所定の条件を満たす端末局のトラヒック量の合計値としてもよい。これにより、制御装置120は、第2通信システムに接続可能な端末局のトラヒック量に応じて通信システムを設定することが可能になる。
 たとえば、第2通信システムに接続できない端末局のトラヒック量が多い場合に、第2通信システムに接続可能な端末局のトラヒック量が少ないにも関わらず第2通信システムを設定してスループットが低下することを回避することができる。また、第2通信システムに接続できない端末局のトラヒック量が少ない場合に、第2通信システムに接続可能な端末局のトラヒック量が多いにも関わらず第1通信システムを設定してスループットの増加を図ることができないことを回避することができる。このため、効率よくスループットの増加を図ることができる。
 また、第2通信システムは、複数の通信システムを含んでもよい。この複数の通信システムは、それぞれ異なるオペレータによって提供される第2通信システムであって、対応するオペレータに属する端末局のみが接続可能な第2通信システムである。この場合に、制御装置120は、基地局110に接続した端末局が属するオペレータ毎のトラヒック量に基づいて、第1通信システムと、第2通信システムに含まれる複数の通信システムと、のうちの基地局110が無線通信に使用する通信システムを設定する。
 これにより、たとえば、第2通信システムに含まれる第2通信システム#1に接続可能な端末局のトラヒック量が少ないにも関わらず第2通信システム#1を設定してスループットが低下することを回避することができる。また、第2通信システム#1に接続可能な端末局のトラヒック量が多いが、第2通信システムの全体で見るとトラヒック量が少ない場合に、第1通信システムを設定してスループットの増加を図ることができないことを回避することができる。このため、効率よくスループットの増加を図ることができる。
 図2は、実施の形態にかかる通信システムの他の一例を示す図である。図2において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図2に示すように、基地局110がLTEとWLANを切り替えて使用可能な所定帯域111は複数存在してもよい。図2に示す例では、所定帯域111として第1~第4帯域(Band1~Band4)があるとする。第1~第4帯域は、それぞれ所定の帯域幅(一例としては20[MHz])を有する帯域である。基地局110は、たとえば第1~第4帯域のそれぞれについて通信システム(LTE or WLAN)を切り替えて使用する。
 たとえば、基地局110は、制御装置120に対して、基地局110がLTEとWLANを切り替えて使用可能な帯域の数(帯域数)と、基地局110におけるオペレータ毎のトラヒック量と、を通知する。制御装置120は、基地局110から通知された帯域数およびオペレータ毎のトラヒック量に基づいて、第1~第4帯域のそれぞれについてLTEおよびWLANのうちの基地局110が無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する。
 たとえば、制御装置120は、第1~第4帯域のうちの何個の帯域においてLTEを使用し、第1~第4帯域のうちの何個の帯域においてWLANを使用するかを決定し、決定結果を基地局110へ通知する。この場合は、基地局110は、制御装置120から通知された個数に基づいて、第1~第4帯域のうちのいずれの帯域においてLTEを使用し、第1~第4帯域のうちのいずれの帯域においてWLANを使用するかを決定する。そして、基地局110は、決定結果に応じて第1~第4帯域の各通信システムを切り替える。
 また、制御装置120は、第1~第4帯域のうちのいずれの帯域においてLTEを使用し、第1~第4帯域のうちのいずれの帯域においてWLANを使用するかを決定し、決定結果を基地局110へ通知してもよい。この場合は、基地局110は、制御装置120から通知された決定結果に従って第1~第4帯域の各通信システムを切り替える。
 このように、第1~第4帯域のそれぞれについて基地局110が無線通信に使用する通信システムを切り替えることにより、状況に応じてWLAN(第1通信システム)およびLTE(第2通信システム)を柔軟に運用することができる。たとえば、WLANおよびLTEを共存させることで、LTEを使用可能でない一部の端末局の通信断を抑制しつつ、LTEを使用可能な端末局のスループットを増加させることができる。また、オペレータ毎のトラヒック量に基づいて、WLANに使用する帯域数とLTEに使用する帯域数を調整することにより、状況に応じて、一部の端末局の通信断を抑制しつつスループットを増加させることができる。
(実施の形態にかかる基地局が接続されたMNOおよびプロバイダ)
 図3は、実施の形態にかかる基地局が接続されたMNOおよびプロバイダの一例を示す図である。図3において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図3に示すように、基地局110は、たとえば、EPC310,320およびプロバイダ330に接続されている。
 EPC310,320は、それぞれMNO_AおよびMNO_BのEPC(Evolved Packet Core:進化したパケットコア)である。MNO_AおよびMNO_Bは、互いに異なるオペレータ(MNO:Mobile Network Operator:移動体通信事業者)である。また、MNO_AおよびMNO_Bは、それぞれLTEの通信サービスを提供するオペレータであるとする。
 EPC310,320のそれぞれには、たとえば、HSS、S-GW、MME、ePDGおよびP-GWなどの、コアネットワーク側の各処理部が含まれる。なお、HSSはHome Subscriber Serverの略である。S-GWはServing-Gatewayの略である。MMEはMobility Management Entityの略である。ePDGはenhanced Packet DataGatewayの略である。P-GWはPacket data network-Gatewayの略である。
 基地局110は、基地局110がLTEとWLANを切り替えて使用可能な所定帯域毎に、EPC310,320およびプロバイダ330のうちの、その帯域について選択した通信システムに対応するネットワーク(局社側装置)に接続する。たとえば、基地局110は、一般網のWLANを選択した帯域についてはプロバイダ330に接続する。また、基地局110は、MNO_Aが運用するWLANまたはLTEを選択した帯域についてはMNO_AのEPC310に接続する。また、基地局110は、MNO_Bが運用するWLANまたはLTEを選択した帯域についてはMNO_BのEPC320に接続する。
 基地局110は、EPC310,320およびプロバイダ330のうちのいずれの上位装置に接続するかについて、接続先の上位装置のIPアドレスを用いて判別することが可能である。
(実施の形態にかかる通信システムにおける処理)
 図4は、実施の形態にかかる通信システムにおける処理の一例を示すシーケンス図である。図4において、図1,図2に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図4に示す端末局131~133は、図1に示した端末局101に対応する端末であって、それぞれ基地局110に接続している。端末局131はMNO_Aに属する端末局である。端末局132はMNO_Bに属する端末局である。端末局133は、MNO_AおよびMNO_Bのいずれにも属しておらず、プロバイダ330に属する端末局である。
 まず、基地局110が、制御装置120に対して、基地局110がLTEとWLANを切り替えて使用可能な帯域の数(帯域数)と、基地局110におけるオペレータ毎のトラヒック量と、を通知する(ステップS401)。図4に示す例では、帯域数は2であり、オペレータ毎のトラヒック量は端末局131(MNO_A)および端末局132(MNO_B)の各トラヒック量である。なお、図4に示す例ではMNO_Aに属する端末局として端末局131のみが基地局110に接続されているが、MNO_Aに属する複数の端末局が基地局110に接続している場合もある。この場合は、MNO_Aのトラヒック量は、MNO_Aに属する複数の端末局のトラヒック量の合計値とすることができる。
 つぎに、制御装置120が、ステップS401によって通知された帯域数およびオペレータ毎のトラヒック量をポリシ制御に反映させる所定のシステム選択アルゴリズムを実行する(ステップS402)。これにより、基地局110がLTEとWLANを切り替えて使用可能な帯域毎に通信システムを選択することができる。また、基地局110が切り替え可能なLTEの中に、オペレータが異なる複数のLTEが存在する場合は、システム選択アルゴリズムにおいて、複数のLTEをそれぞれ別の通信システムとして区別して通信システムを選択するようにしてもよい。ステップS402における制御装置120によるシステム選択アルゴリズムについては後述する(たとえば図5~図8参照)。
 つぎに、制御装置120が、基地局110に対して、ステップS402のシステム選択アルゴリズムの実行によって得られた帯域毎の情報(パラメータ)を通知する(ステップS403)。帯域毎の情報は、たとえば帯域毎の通信システムの選択結果を示す情報である。図4に示す例では、第1帯域についてはMNO_BのLTE、第2帯域および第3帯域についてはWLAN、第4帯域についてはNA(Not Available)が選択され、その選択結果が制御装置120から基地局110へ通知されている。
 つぎに、基地局110が、ステップS403によって制御装置120から通知された帯域毎の情報を自局に適用(Set the informed parameters)する(ステップS404)。図4に示す例では、基地局110は、第1帯域によってMNO_BのLTEのセルを形成し、第2帯域および第3帯域によってWLANを形成する。また、基地局110は、第4帯域については使用しない(NA)。
 つぎに、基地局110が、ステップS404によって形成したLTEのセルやWLANの報知情報の無線送信(Broadcast information)を開始する(ステップS405)。ステップS404,S405により、基地局110が形成する無線ネットワークが更新される。
 つぎに、端末局131~133のそれぞれが、自局の接続先の無線ネットワークをアップデートする(ステップS406)。たとえば、端末局131~133のそれぞれは、ステップS404,S405によって基地局110が形成する無線ネットワークが更新されたことにより、自局の接続先の無線ネットワークが接続不可となると、自局が接続可能な無線ネットワークをサーチする。そして、端末局131~133のそれぞれは、サーチの結果に応じて選択した無線ネットワークに新たに接続する。
 このときに選択される無線ネットワークは、基地局110が形成する無線ネットワーク(LTEまたはWLAN)であってもよいし、基地局110とは異なる基地局が形成する無線ネットワークであってもよい。また、ステップS404,S405により基地局110が形成する無線ネットワークが更新されたことにより、それまで基地局110に接続していなかった端末局が、基地局110の無線ネットワーク(MNO_BのLTEまたはWLAN)に接続する場合もある。
 つぎに、端末局131が、ステップS404,S405による更新後の基地局110の無線ネットワークにより通信を開始する(ステップS407)。また、端末局132が、ステップS404,S405による更新後の基地局110の無線ネットワークにより通信を開始する(ステップS408)。また、端末局133が、ステップS404,S405による更新後の基地局110の無線ネットワークにより通信を開始する(ステップS409)。図4に示す例では、端末局131,133は基地局110のWLANを選択して通信を開始し、端末局132は基地局110のLTE(MNO_B)を選択して通信を開始している。
 また、たとえば通信システム100において、ANDSF(Access Network Discovery and Selection Function)を用いることも可能である。たとえば、図4に示したステップS404,S405によって基地局110が形成する無線ネットワークが更新された後に、更新後の無線ネットワークにおいてANDSFのポリシ制御が動作する構成とすることができる。これにより、端末局131~133や他の端末局は、ANDSFのポリシ制御に応じて、接続先の無線ネットワークを選択することができる。
(実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズム)
 図5は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図4に示したステップS402のシステム選択アルゴリズムとして、制御装置120は、たとえば図5に示す各ステップを実行する。
 まず、制御装置120は、システム選択アルゴリズムの入力として、基地局110から情報を取得する(ステップS501)。ステップS501において制御装置120が基地局110から取得する情報には、たとえば、基地局110がLTEとWLANを切り替えて使用可能な帯域の数(帯域数)と、基地局110が対応するオペレータ毎のトラヒック量と、が含まれる。図5に示す例では、帯域数として4個の帯域(第1~第4帯域とする)と、MNO_A~MNO_Nの各トラヒック量が取得されたとする。
 つぎに、制御装置120は、システム選択アルゴリズムのPhase1として、各オペレータの処理の順番を決定するために、基地局110から通知されたトラヒック量の多さでオペレータ順をソートする(ステップS502)。図5に示す例では、トラヒック量の多い順に、MNO_B>MNO_D>…>MNO_NのようにMNO_A~MNO_Nがソートされたとする。
 つぎに、制御装置120が、システム選択アルゴリズムのPhase2として、各オペレータについて、ステップS503によってソートした順(トラヒック量の多い順)に、LTEで用いる帯域数を決定する(ステップS503)。たとえば、制御装置120は、トラヒック量が多いオペレータほど、LTEで用いる帯域数が多くなるように各オペレータについてLTEで用いる帯域数を決定する。図5に示す例では、トラヒック量の多い順に、MNO_Bの帯域数>MNO_Dの帯域数>…>MNO_Nの帯域数となるように各オペレータについてLTEで用いる帯域数が決定されたとする。LTEで用いる帯域数が0の場合は、そのオペレータについてはWLANを使用することになる。ステップS503における決定方法については後述する(たとえば図6参照)。
 つぎに、制御装置120が、システム選択アルゴリズムのPhase3として、WLANに利用可能な帯域数を算出する(ステップS504)。たとえば、ステップS504において、制御装置120は、ステップS501によって取得した利用可能な帯域数から、ステップS503によって決定したオペレータ毎にLTEで用いる帯域数の合計を減算することにより、WLANに利用可能な帯域数を算出する。ステップS504におけるPhase3については後述する(たとえば図8参照)。
 つぎに、制御装置120が、システム選択アルゴリズムのPhase4として、ステップS504によって算出したWLANに利用可能な帯域数のうち、最大の2のべき乗となる帯域数を、WLANに割り当てる帯域数として算出する(ステップS505)。たとえば、ステップS504によって算出したWLANに利用可能な帯域数が10個であるとすると、(23<10<24)であるため、WLANには23=8の帯域数を割り当てることになる。2のべき乗は、たとえば1,2,4,8,16,…である。WLAN(Wi-Fi)の規格において、アクセスポイントが形成可能なWLANの数は2のべき乗であるため、制御装置120は、WLANに利用可能な帯域数以下であり、かつ最大の2のべき乗となる帯域数を算出する。これにより、WLANの規格を満たしつつWLANによるスループットを向上させることができる。
 ステップS504,S505によって算出された各帯域数の差分、すなわち残った帯域については、たとえばNA(未使用)とすることができる。または、残った帯域数のうち最大の2のべき乗となる帯域数を2つ目のWLANに割り当て、複数のWLANを形成するようにしてもよい(たとえば図10参照)。
 つぎに、制御装置120が、システム選択アルゴリズムの出力として、帯域毎に選択された通信システムを示す情報を基地局110へ通知し(ステップS506)、一連の処理を終了する。図5に示す例では、第1帯域についてはMNO_BのLTE、第2帯域および第3帯域についてはWLAN、第4帯域についてはNAが選択されたことを示す情報が、システム選択アルゴリズムの出力として基地局110へ通知されている。
 なお、第1~第4帯域は、基地局110が使用可能な実際の帯域と対応付けられていなくてもよい。この場合に、基地局110は、制御装置120から通知された第1~第4帯域についての各通信システムを、基地局110が使用可能な4個の帯域に適宜割り当てて使用することができる。
(実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおけるLTEの帯域数の決定テーブル)
 図6は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおけるLTEの帯域数の決定テーブルの一例を示す図である。図5に示したステップS503において、制御装置120は、たとえば図6に示す決定テーブル600を用いて、LTEで用いる帯域数を決定する。決定テーブル600は、たとえば制御装置120のメモリに記憶されている。
 決定テーブル600は、オペレータ(MNO_A,MNO_B,…,MNO_N)毎に、LTEで用いる帯域数毎のトラヒック量の判定値を示す。たとえば、制御装置120は、MNO_Bの現在のトラヒック量が400[Mbps]であるとすると、1バンド以上2バンド未満のトラヒック量であるため、MNO_BについてLTEで用いる帯域数を1(1バンド)に決定する。
 また、制御装置120は、MNO_Aの現在のトラヒック量が400[Mbps]であるとすると、1バンド未満のトラヒック量であるため、MNO_AについてLTEで用いる帯域数を0(使用なし)に決定する。
 また、制御装置120は、MNO_Nの現在のトラヒック量が1.8[Gbps]であるとすると、3バンド以上4バンド未満のトラヒック量であるため、MNO_NについてLTEで用いる帯域数を3(3バンド)に決定する。
 また、各オペレータについてLTEで用いる帯域まで選択する場合は、たとえば、制御装置120は、使用可能な帯域の中で周波数がより低い帯域を優先的に選択するようにしてもよい。これにより、トラヒック量の多いオペレータに対して優先的に低い帯域でLTEを使用させ、無線リソースの利用効率の向上を図ることができる。
(実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおける優先順位および帯域数の決定)
 図7は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおける優先順位および帯域数の決定の一例を示す図である。図5に示したステップS502,S503(Phase1,Phase2)による処理結果は、一例としては図7に示すテーブル700のようになる。テーブル700の優先順位(優先度)は、たとえばステップS502によるソート結果の順位であり、トラヒック量が多いほど高くなる(最高が1)。
 また、図7に示す例では、MNO_Bはトラヒック量が多いためLTEで使用する帯域数が1に設定され、MNO_AやMNO_Nはトラヒック量が少ないためLTEで使用する帯域数が0に設定されている。
(実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおけるPhase3)
 図8は、実施の形態にかかる制御ノードによるシステム選択アルゴリズムにおけるPhase3の一例を示すフローチャートである。制御装置120は、図5に示したステップS504のPhase3として、たとえば図8に示す各ステップを実行する。図8において、W、N、iおよびX(i)は、制御装置120のメモリに記憶される情報である。
 まず、制御装置120は、ステップS501によって取得した帯域数(利用可能な帯域数)をWに設定し、基地局110が対応するオペレータの数(オペレータ数)をNに設定する(ステップS801)。つぎに、制御装置120は、iを初期化(i=1)する(ステップS802)。iは、図5のステップS502のソート結果による優先順位を示す変数である。すなわち、優先順位iのオペレータは、自身に属する端末局の基地局110におけるトラヒック量の合計がi番目に高いオペレータである。
 つぎに、制御装置120は、iがNより大きいか否かを判断する(ステップS803)。iがNより大きくない場合(ステップS803:No)は、制御装置120は、X(i)に優先順位iのオペレータの帯域数を設定する(ステップS804)。優先順位iのオペレータの帯域数は、図5のステップS503によって優先順位iのオペレータについて決定したLTEで用いる帯域数である。
 つぎに、制御装置120は、W-X(i)が0より小さいか否かを判断する(ステップS805)。W-X(i)が0より小さくない場合(ステップS805:No)は、制御装置120は、WからX(i)を減算(W-X(i))し、iをインクリメント(i++)する(ステップS806)。そして、制御装置120は、ステップS803へ戻る。
 ステップS805において、W-X(i)が0より小さい場合(ステップS805:Yes)は、制御装置120は、優先順位i~Nのオペレータの帯域数を0とし(ステップS807)、ステップS808へ移行する。この場合に、優先順位i~NのオペレータのLTEは使用されないことになる。
 ステップS803において、iがNより大きい場合(ステップS803:Yes)は、制御装置120は、WLANを利用可能な帯域数として現在のWの値を設定し(ステップS808)、一連の処理を終了する。
 図8に示したように、Phase3において、制御装置120は、優先順位が高い(トラヒック量の多い)オペレータから順に、図5のステップS501によって取得した帯域数(利用可能な帯域数)からそのオペレータに割り当てたLTEの帯域数を減算する。割り当てる帯域については、たとえば周波数の低い帯域から順に割り当てることができる。
 また、制御装置120は、利用可能な帯域数(W-X(i))がマイナスの値になった場合は、異常状態として、最後に減算を行ったオペレータにはLTEを利用させず、かつ、優先順位がそれ以下のオペレータにもLTEを利用させずにPhase3を終了する。この場合はWの更新は行われない。また、制御装置120は、異常状態が発生せず、全てのオペレータに割り当てたLTEの帯域数を減算しきった場合も、Phase3を終了する。これらの演算で残った帯域数(W)が、WLANに利用可能な帯域数となる。
(実施の形態にかかる基地局の状態管理テーブルの変化)
 図9は、実施の形態にかかる基地局の状態管理テーブルの変化の一例を示す図である。図9に示す状態管理テーブル910は、たとえば、図4に示したステップS404(帯域毎の情報を適用)の前の状態(たとえば初期状態)において基地局110が形成する無線ネットワークの状態を示している。状態管理テーブル910に示す例では、基地局110は、第1~第4帯域の全てにおいてWLANを形成している。
 図9に示す状態管理テーブル920は、たとえば、図4に示したステップS404の後の状態において基地局110が形成する無線ネットワークの状態を示している。状態管理テーブル920に示す例では、基地局110は、第1帯域においてMNO_BのLTEのセルを形成し、第2帯域および第3帯域においてWLANを形成している。すなわち、基地局110は、第1帯域についてはWLANの通信運用を終了し、新たにMNO_BのLTEの通信運用を開始している。また、状態管理テーブル920に示す例では、基地局110は、第4帯域においては無線ネットワークを形成していない。
(実施の形態にかかる基地局が形成する無線ネットワークの変化)
 図10は、実施の形態にかかる基地局が形成する無線ネットワークの変化の一例を示す図である。無線ネットワーク状態1010は、たとえば、図4に示したステップS404の前の状態(初期状態)において基地局110が形成する無線ネットワークの状態を示している。無線ネットワーク状態1010に示す例では、基地局110は、全ての帯域(たとえば第1~第4帯域)において1個のWLAN(WLAN#1)を形成している。
 無線ネットワーク状態1010において、たとえば基地局110におけるトラヒック量が増加し、スループット不足によるQoS(Quality of Service)劣化が発生したとする。このような場合に、基地局110は、たとえばオペレータ毎のトラヒック量に基づく制御装置120からの制御によって無線ネットワークを更新する。
 図10に示す無線ネットワーク状態1020は、たとえば、図4に示したステップS404の後の状態において基地局110が形成する無線ネットワークの状態を示している。無線ネットワーク状態1020に示す例では、基地局110は、WLANを形成していた帯域の一部をLTE(LTE#1)に切り替えている。これにより、基地局110の周辺の端末局のうちのLTE#1に接続可能な端末局がLTE#1へ接続することにより、基地局110におけるスループットの向上を図ることができる。
 また、無線ネットワーク状態1020に示す例では、基地局110は、残った3個の帯域について、それぞれ2のべき乗の帯域数となるように、WLAN#1(2バンド)およびWLAN#2(1バンド)を形成している。ただし、たとえば図9に示した例のように、基地局110は、残った3個の帯域について、WLAN#1(2バンド)のみを形成し、さらに残った1個の帯域をNA(未使用)としてもよい。
(実施の形態にかかる基地局)
 図11は、実施の形態にかかる基地局の一例を示す図である。図11に示すように、基地局110は、たとえば、アンテナ1111~111nと、加算部1121~112nと、LTE無線送受信部1130と、WLAN無線送受信部1140と、制御部1150と、パケット送受信部1160と、を備える。
 アンテナ1111~111nは、それぞれ第1~第n帯域の無線信号を送受信するアンテナである。加算部1121~112nは、それぞれアンテナ1111~111nに対応して設けられた加算部である。たとえば、アンテナ1111によって受信された信号は、加算部1121によってLTE無線送受信部1130およびWLAN無線送受信部1140のそれぞれへ出力される。同様に、アンテナ1112~111nによって受信された各信号は、それぞれ加算部1122~112nによってLTE無線送受信部1130およびWLAN無線送受信部1140のそれぞれへ出力される。
 また、たとえば、加算部1121は、LTE無線送受信部1130またはWLAN無線送受信部1140から出力された信号を、アンテナ1111へ出力することによって無線送信する。同様に、加算部1122~112nは、LTE無線送受信部1130またはWLAN無線送受信部1140から出力された信号を、それぞれアンテナ1112~111nへ出力することによって無線送信する。
 LTE無線送受信部1130は、制御部1150からの制御にしたがって、第1~第n帯域の少なくともいずれかを用いてLTEの無線信号の送受信を行う。たとえば、LTE無線送受信部1130は、パケット送受信部1160から出力されたパケットに基づく、無線制御部1151から指定されたデータサイズの無線フレームを生成し、生成した無線フレームに対するLTEの送信処理を行う。
 LTEの送信処理には、たとえば、暗号化などの符号化、変調、デジタル信号からアナログ信号への変換などが含まれる。LTE無線送受信部1130は、LTEの送信処理により得られたLTEの信号を、加算部1121~112nのうちの、制御部1150の制御によって動作中の帯域に対応する加算部へ出力する。
 また、LTE無線送受信部1130は、加算部1121~112nのうちの、制御部1150の制御によって動作中の帯域に対応する加算部から出力される信号に対するLTEの受信処理を行う。LTEの受信処理には、たとえば、アナログ信号からデジタル信号への変換、復調、復号化などが含まれる。LTE無線送受信部1130は、LTEの受信処理により得られたパケットをパケット送受信部1160へ出力する。
 WLAN無線送受信部1140は、制御部1150からの制御にしたがって、第1~第n帯域の少なくともいずれかを用いてWLANの無線信号の送受信を行う。たとえば、WLAN無線送受信部1140は、パケット送受信部1160から出力されたパケットに基づく、無線制御部1151から指定されたデータサイズの無線フレームを生成し、生成した無線フレームに対するWLANの送信処理を行う。
 WLANの送信処理には、たとえば、暗号化などの符号化、変調、デジタル信号からアナログ信号への変換などが含まれる。WLAN無線送受信部1140は、WLANの送信処理により得られたWLANの信号を、加算部1121~112nのうちの制御部1150の制御によって動作中の帯域に対応する加算部へ出力する。
 また、WLAN無線送受信部1140は、加算部1121~112nのうちの、制御部1150の制御によって動作中の帯域に対応する加算部から出力される信号に対するWLANの受信処理を行う。WLANの受信処理には、たとえば、アナログ信号からデジタル信号への変換、復調、復号化などが含まれる。WLAN無線送受信部1140は、WLANの受信処理により得られたパケットをパケット送受信部1160へ出力する。
 制御部1150は、LTE無線送受信部1130およびWLAN無線送受信部1140による通信を制御する。たとえば、制御部1150は、無線制御部1151と、トラヒック報告部1152と、システム選択部1153と、を備える。
 無線制御部1151は、LTE無線送受信部1130による無線送受信を制御する。たとえば、無線制御部1151は、たとえばLTE無線送受信部1130におけるLTEの無線品質をモニタし、LTE無線送受信部1130によって送信する無線フレームのデータサイズを設定する。また、無線制御部1151は、モニタした無線品質と閾値との比較結果に応じて、LTE無線送受信部1130によるLTEの無線送受信のパラメータ設定の変更を行う。また、無線制御部1151は、LTE無線送受信部1130と同様にWLAN無線送受信部1140による無線送受信を制御してもよい。
 トラヒック報告部1152は、基地局110の能力として利用可能なアンライセンスドバンド数として、利用可能な帯域を全て抽出する。また、トラヒック報告部1152は、オペレータ毎のトラヒック量をカウントする。そして、トラヒック報告部1152は、カウントしたトラヒック量を、パケット送受信部1160を介して制御装置120へ通知する。たとえば、トラヒック報告部1152は、オペレータ毎のトラヒック量の移動平均値を制御装置120へ通知する。
 トラヒック量については、たとえば、基地局110から上位装置に流れるデータ信号量に関して、パケット送受信部からオペレータの上位装置と通信しているパケットをIPアドレス頼りにカウントすることができる。上位装置は、たとえば図3に示したS-GWやePDGなどの基地局110の上位装置である。
 システム選択部1153は、制御装置120からのポリシ決定(Policy Control)の結果を示す情報を、パケット送受信部1160を介して取得する。そして、システム選択部1153は、取得した情報に基づいてLTE無線送受信部1130およびWLAN無線送受信部1140を制御する。たとえば、システム選択部1153は、帯域(第1~第n帯域)毎に、LTE無線送受信部1130の動作の有無や、LTE無線送受信部1130を動作させる場合はいずれのオペレータの報知情報を送信するのかを制御する。また、システム選択部1153は、帯域毎に、WLAN無線送受信部1140を動作させるのか否かを制御する。
 一例として、第1帯域をMNO_BのLTEで使用する場合について説明する。この場合に、システム選択部1153は、LTE無線送受信部1130に対して、第1帯域をMNO_BのLTEで使用することを指示する「Band 1,True,MNO_B」を出力する。また、システム選択部1153は、WLAN無線送受信部1140に対して、第1帯域を使用しないことを指示する「Band 1,False」を出力する。
 パケット送受信部1160は、基地局110におけるパケットの送受信を行う。たとえば、パケット送受信部1160は、上位装置から基地局110へ転送されたデータのうちのLTEのデータに基づくパケットをLTE無線送受信部1130へ出力する。また、パケット送受信部1160は、上位装置から基地局110へ転送されたデータのうちのWLANのデータに基づくパケットをWLAN無線送受信部1140へ出力する。
 たとえば、パケット送受信部1160は、上位装置から転送されたデータについて、そのデータの送信元(上位装置)のIPアドレスに基づいて、LTEおよびWLANのいずれのデータであるかを判定することができる。一例として、図3に示した例において、パケット送受信部1160は、送信元のIPアドレスがEPC310,320における装置を示すデータについて、LTEのデータと判定してLTE無線送受信部1130へ出力する。また、パケット送受信部1160は、送信元のIPアドレスがプロバイダ330における装置を示すデータについて、WLANのデータと判定してWLAN無線送受信部1140へ出力する。
 また、パケット送受信部1160は、LTE無線送受信部1130またはWLAN無線送受信部1140から出力されたパケットに基づくデータを、基地局110の上位装置へ転送する。たとえば、パケット送受信部1160は、LTE無線送受信部1130またはWLAN無線送受信部1140から出力されたパケットに基づくデータの転送先を、そのパケットの送信先(上位装置)のIPアドレスに基づいて判定することができる。
 また、パケット送受信部1160は、制御装置120との間で通信を行う。たとえば、パケット送受信部1160は、上述した帯域数やトラヒック量などを示す情報をトラヒック報告部1152から取得し、取得した情報を制御装置120へ送信する。また、制御装置120は、制御装置120へ送信した情報に基づく制御装置120によるシステム選択アルゴリズムの処理結果を制御装置120から受信し、受信した処理結果をシステム選択部1153へ出力する。
 所定帯域における無線通信を行う通信部は、たとえばアンテナ1111~111n、1121~112n、LTE無線送受信部1130およびWLAN無線送受信部1140により実現することができる。WLAN(第1通信システム)およびLTE(第2通信システム)のうちの通信部が無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する制御部は、たとえばトラヒック報告部1152およびシステム選択部1153により実現することができる。
(実施の形態にかかる基地局のハードウェア構成)
 図12は、実施の形態にかかる基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。図12において、図11に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。基地局110は、たとえば、図12に示すように、アンテナ1111~111nと、RFモジュール1211~121nと、加算部1121~112nと、を備える。また、基地局110は、たとえば、DSP1231と、ASIC1232と、MPU1240と、NWP1250と、を備える。
 RFモジュール1211~121nは、それぞれアンテナ1111~111nによって送受信される信号のRF(Radio Frequency:高周波)処理を行うモジュールである。RF処理には、たとえば、周波数変換や増幅などが含まれる。アンテナ1111~111nおよびRFモジュール1211~121nは、LTEとWLANで共有される。たとえば、近接する各帯域については1個のアンテナおよびRFモジュールによって無線信号が送受信され、離れた各帯域については複数のアンテナおよびRFモジュールによって無線信号が送受信される。
 DSP1231は、ソフトウェア更新が可能なDSP(Digital Signal Processor)である。ASIC1232は、特定用途向けのASIC(Application Specific Integrated Circuit)である。MPU1240は、基地局110の全体の制御を司るMPU(Micro Processing Unit)である。NWP1250は、基地局110の上位装置との間で通信を行うためのNWP(NetWork Processor)である。
 図11に示したLTE無線送受信部1130は、たとえばDSP1231により実現することができる。図11に示したWLAN無線送受信部1140は、たとえばASIC1232により実現することができる。図11に示した制御部1150は、たとえばMPU1240により実現することができる。図11に示したパケット送受信部1160は、たとえばMPU1240およびNWP1250により実現することができる。
(実施の形態にかかる制御ノード)
 図13は、実施の形態にかかる制御ノードの一例を示す図である。図13に示すように、制御装置120は、たとえば、アルゴリズム処理部1311~1313と、パケット送受信部1320と、を備える。アルゴリズム処理部1311~1313は、それぞれ基地局#1~#3について、上述したシステム選択アルゴリズムの処理(ポリシ制御)を行う処理部である。たとえば、基地局#1は基地局110であり、基地局#2,#3は、基地局110と同様の基地局である。
 たとえば、アルゴリズム処理部1311は、基地局110(基地局#1)についての上述した帯域数やトラヒック量などの情報を、パケット送受信部1320を介して基地局110から取得する。そして、アルゴリズム処理部1311は、取得した情報およびシステム選択アルゴリズムに基づく処理結果を、パケット送受信部1320を介して基地局110(基地局#1)へ送信する。
 また、アルゴリズム処理部1312は、基地局#2についての上述した帯域数やトラヒック量などの情報を、パケット送受信部1320を介して基地局#2から取得する。そして、アルゴリズム処理部1312は、取得した情報およびシステム選択アルゴリズムに基づく処理結果を、パケット送受信部1320を介して基地局#2へ送信する。
 また、アルゴリズム処理部1313は、基地局#3についての上述した帯域数やトラヒック量などの情報を、パケット送受信部1320を介して基地局#3から取得する。そして、アルゴリズム処理部1313は、取得した情報およびシステム選択アルゴリズムに基づく処理結果を、パケット送受信部1320を介して基地局#3へ送信する。
 パケット送受信部1320は、アルゴリズム処理部1311~1313がそれぞれ基地局#1~#3とやり取りする各情報を送受信する。パケット送受信部1320による基地局#1~#3との間の通信には、有線通信や無線通信など各種の通信方式を用いることができる。
 このように、制御装置120によって複数の基地局#1~#3を集中管理する場合は、基地局#1~#3のそれぞれに対応するアルゴリズム処理部1311~1313を設けることにより、基地局#1~#3を個別に管理する構成とすることができる。
 図13に示す例では、制御装置120の制御対象の基地局の数が3であり、3個のアルゴリズム処理部1311~1313を設ける構成について説明した。ただし、このような構成に限らず、制御装置120におけるアルゴリズム処理部の数は、たとえば制御装置120の制御対象の基地局の数とする。
 基地局110および制御装置120が異なる装置によって実現される構成について説明したが、基地局110および制御装置120が同一の装置によって実現される構成としてもよい。この場合は、1個のアルゴリズム処理部1311が基地局110の装置に設けられ、パケット送受信部1320は省いた構成とすることができる。
 基地局110に接続した端末局101が基地局110を介して行う無線通信のトラヒック量を示す情報を取得する取得部は、たとえばパケット送受信部1320により実現することができる。また、取得部によって取得された情報に基づいて基地局110が無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する制御部は、たとえばアルゴリズム処理部1311~1313およびパケット送受信部1320により実現することができる。
(実施の形態にかかる制御ノードのハードウェア構成)
 図14は、実施の形態にかかる制御ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。図14に示すように、制御装置120は、CPU1411~1413と、NWP1420と、を備える。CPU1411~1413のそれぞれは、上述したシステム選択アルゴリズムの処理を実行可能なCPU(Central Processing Unit:中央処理装置)である。NWP1420は、CPU1411~1413に接続され、基地局#1~#3と通信可能なネットワークプロセッサである。
 図13に示したアルゴリズム処理部1311~1313は、それぞれCPU1411~1413によって実現することができる。図13に示したパケット送受信部1320は、たとえばNWP1420により実現することができる。ただし、制御装置120のハードウェア構成はこれに限らない。たとえば、図13に示したアルゴリズム処理部1311~1313を、1個のCPU1411の並列処理によって実現する構成としてもよい。この場合は、CPU1411,1412を省いた構成としてもよい。
(実施の形態にかかる端末局)
 図15は、実施の形態にかかる端末局の一例を示す図である。図15に示すように、端末局101は、たとえば、アンテナ1510と、加算部1520と、LTE無線送受信部1530と、WLAN無線送受信部1540と、パケット送受信部1550と、アプリケーション処理部1560と、を備える。
 アンテナ1510は、第1~第n帯域の無線信号を送受信するアンテナである。加算部1520は、アンテナ1510に対応して設けられた加算部である。アンテナ1510によって受信された信号は、加算部1520によってLTE無線送受信部1530およびWLAN無線送受信部1540のそれぞれへ出力される。また、加算部1520は、LTE無線送受信部1530またはWLAN無線送受信部1540から出力された信号を、アンテナ1510へ出力することによって無線送信する。
 LTE無線送受信部1530は、第1~第n帯域の少なくともいずれかを用いてLTEの無線信号の送受信を行う。たとえば、LTE無線送受信部1530は、パケット送受信部1550から出力されたパケットに基づく無線フレームを生成し、生成した無線フレームに対するLTEの送信処理を行う。そして、LTE無線送受信部1530は、LTEの送信処理により得られたLTEの信号を加算部1520へ出力する。また、LTE無線送受信部1530は、加算部1520から出力される信号に対するLTEの受信処理を行う。そして、LTE無線送受信部1530は、LTEの受信処理により得られたパケットをパケット送受信部1550へ出力する。
 WLAN無線送受信部1540は、第1~第n帯域の少なくともいずれかを用いてWLANの無線信号の送受信を行う。たとえば、WLAN無線送受信部1540は、パケット送受信部1550から出力されたパケットに基づく無線フレームを生成し、生成した無線フレームに対するWLANの送信処理を行う。そして、WLAN無線送受信部1540は、WLANの送信処理により得られたWLANの信号を加算部1520へ出力する。また、WLAN無線送受信部1540は、加算部1520から出力される信号に対するWLANの受信処理を行う。そして、WLAN無線送受信部1540は、WLANの受信処理により得られたパケットをパケット送受信部1550へ出力する。
 パケット送受信部1550は、基地局110におけるパケットの送受信を行う。たとえば、パケット送受信部1550は、アプリケーション処理部1560から出力されたデータをパケットのフレームフォーマットに変換する。そして、パケット送受信部1550は、変化したパケットのうちのLTEのパケットをLTE無線送受信部1530へ出力する。また、パケット送受信部1550は、変化したパケットのうちのWLANのパケットをWLAN無線送受信部1540へ出力する。
 たとえば、パケット送受信部1550は、アプリケーション処理部1560から出力されたパケットについて、そのパケットの送信先のIPアドレスに基づいて、LTEおよびWLANのいずれのパケットであるかを判定することができる。パケットの送信先は、たとえば基地局110の上位装置である。また、パケット送受信部1550は、LTE無線送受信部1530またはWLAN無線送受信部1540から出力されたパケットからアプリケーションのデータを抽出し、抽出したデータをアプリケーション処理部1560へ出力する。
 アプリケーション処理部1560は、パケット送受信部1550から出力されたデータに基づくアプリケーション処理を行う。また、アプリケーション処理部1560は、アプリケーション処理により得られたデータをパケット送受信部1550へ出力する。また、アプリケーション処理部1560は、データの送受信に使用する通信システムおよび帯域を、基地局110からの報知情報(たとえば状態管理テーブル910,920に応じた報知情報)に基づいて選択する。
(実施の形態にかかる基地局のハードウェア構成)
 図16は、実施の形態にかかる基地局のハードウェア構成の一例を示す図である。図16において、図15に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。端末局101は、たとえば、図16に示すように、アンテナ1510と、RFモジュール1610と、加算部1620と、DSP1631と、ASIC1632と、MPU1640と、フラッシュメモリ1650と、を備える。
 RFモジュール1610は、アンテナ1510によって送受信される信号のRF処理を行うモジュールである。アンテナ1510およびRFモジュール1610は、LTEとWLANで共有される。
 DSP1631は、ソフトウェア更新が可能なDSPである。ASIC1632は、特定用途向けのASICである。MPU1640は、端末局101の全体の制御を司るMPUである。フラッシュメモリ1650は、データ保存を行う不揮発メモリである。
 図15に示したLTE無線送受信部1530は、たとえばDSP1631により実現することができる。図15に示したWLAN無線送受信部1540は、たとえばASIC1632により実現することができる。図15に示したパケット送受信部1550とアプリケーション処理部1560は、たとえばMPU1640により実現することができる。
 このように、実施の形態にかかる通信システム100によれば、基地局110における無線通信のトラヒック量に基づいて、WLANおよびLTEのうちの基地局110が所定帯域の無線通信に使用する通信システムを設定することができる。
 これにより、たとえば、基地局110における無線通信のトラヒック量が多い場合は、基地局110が使用する通信システムをLTEに設定し、スループットを向上させることができる。また、基地局110における無線通信のトラヒック量が少ない場合は、基地局110が使用する通信システムをWLANに設定し、LTEに接続できない一部の端末局の通信断を減らすことができる。このため、限られた所定帯域において、LTEに接続できない一部の端末局の通信断を抑制しつつ、状況に応じて基地局110におけるスループットの向上を図ることができる。スループットの向上を図ることにより、たとえばQoSの劣化を抑制することができる。
 なお、上述した実施の形態においては、既存のWLANとのバックワードコンパティビリティを想定し、所定の帯域幅の帯域の数を調整する制御を行う場合について説明した。ただし、帯域の制御方法はこれに限らず、たとえば、LTEとWLANに使用する各帯域幅を調整する制御とすることも可能である。
 また、基地局110が使用可能な各帯域について通信システムを選択する構成について説明したが、基地局110が使用可能な各帯域のうちの一部の帯域のみについて通信システムを選択し、残りの帯域については固定の通信システムを使用する構成としてもよい。
 また、基地局110が対応する各オペレータについてトラヒック量に基づいて通信システムを切り替える構成について説明したが、基地局110が対応する一部オペレータのみについてトラヒック量に基づいて通信システムを切り替える構成としてもよい。
 以上説明したように、無線通信システム、制御装置、基地局および制御方法によれば、通信断を抑制しつつスループットの向上を図ることができる。
 たとえば、従来、アンライセンスドバンドを用いるWLANを有効に利用しつつ、そのアンライセンスドバンド内において更なる周波数利用効率向上を狙ってLTE等と連携していくLTE-WLANのインタワーキングが検討されている。WLANは簡素な構成を用いて比較的高いスループットを限定されたエリアに提供する技術で、モバイルオペレータには限定されないサービスである。
 たとえば、エンドユーザはUE(端末局)を用いて、WLANのAP(Access Point)を経由して複数のプロバイダから一つを選択してネットワークに接続できる。複数のプロバイダから適切な接続先を選択するには、WLAN APのプロバイダ選択機能を用いるが、プロバイダ選択機能には主に2つの形態がある。
 プロバイダ選択機能の形態の一つは、プロバイダ選択機能としてポータルのWebページを提供し、エンドユーザがWLAN APにアクセスした際にそのWebページを参照し、適切なプロバイダを手動で選択する方法である。これは、手動で選択後に該当するプロバイダに問い合わせに行き、認証確認を行う形態である。このような形態においては、認証が確認されるとUEは認可としてそのプロバイダへの接続設定を行い、ネットワークへの接続が開始される。
 プロバイダ選択機能の形態のもう一つは、プロバイダ選択機能として802.11uのパスポイント機能を有し、WLAN APからプロバイダを識別できる情報を報知し、その報知情報を受信した端末側が契約しているプロバイダに自動接続する方法である。これは、エンドユーザの操作を介さず、契約するプロバイダの電波が受信できる時にはそのプロバイダに問い合わせし、認証・認可を行う形態である。
 ここで、WLANの特徴として、認証・認可を実施すれば、ある帯域をプロバイダに依存せずに共有利用できるという特徴がある。なお、モバイルオペレータも一つのプロバイダとして、このWLAN APを共有利用できることになる。
 WLANは、無線システムの拡張として同時に利用できる帯域数を増やしてスループット向上をしつつも、従来とのバックワードコンパティビリティを重視してAPにおいて利用可能な周波数をセンシングして選択するアーキテクチャを踏襲してきた。
 また、WLANは複数の帯域を同時に利用することでスループット向上を実現してきた。しかしながら、WLANのセンシングによる周波数管理のアーキテクチャによりAPの設置場所の干渉レベルにより使用できる帯域が制限され、実運用上で利用できる帯域数を増やすことは難しい。この状況下で、WLANのネットワークアーキテクチャとして1つのWLAN APを複数のプロバイダやオペレータにより共有するシステムが増えていくと、将来的にはエンドユーザの所望スループットが満たせない状況となりえる。
 このように帯域数が増やせない状況下の対処法として、WLANより無線利用効率のよい通信システムを適用し、さらにスループット向上する方法が考えられる。無線利用効率のよい通信システムとして、WLANよりも後発にリリースされたLTE等の新規無線システムを用いればよい。
 ただし、無線利用効率がよい通信システムは、当然ながらWLANとは無線フォーマットが異なるため、既存のWLANとのバックワードコンパティビリティは保てない。これに対して、全ての帯域に対して無線利用効率のよいLTE等を適用してしまうと、スループット向上はするがLTEに接続できないUEは通信断となってしまう。
 これに対して、上述した実施の形態によれば、たとえば、WLANよりも無線利用効率のよいLTEを持つオペレータのトラヒック量を判断基準とし、トラヒック量に応じてそのオペレータ用のLTEをWLANの代わりに適用することができる。これにより、スループットを向上させ、エンドユーザの所望スループットを満たし、QoS劣化を回避することができる。また、トラヒック量が多い場合のみにWLANから無線利用効率のよい無線システムに切り替えるとすることで、無線利用効率のよい無線システムに接続できないUEの通信断をできる限り回避することができる。
 このため、帯域の限られたアンライセンスドバンド等において、一部のUEの通信断を回避しつつ、状況に応じて帯域毎に適切に無線システム切り替え制御してスループット向上し、スループット不足によるQoS劣化を回避することができる。
 100 通信システム
 101,131~133 端末局
 110 基地局
 111 所定帯域
 120 制御装置
 310,320 EPC
 330 プロバイダ
 600 決定テーブル
 700 テーブル
 910,920 状態管理テーブル
 1010,1020 無線ネットワーク状態
 1111~111n,1510 アンテナ
 1121~112n,1520,1620 加算部
 1130,1530 LTE無線送受信部
 1140,1540 WLAN無線送受信部
 1150 制御部
 1151 無線制御部
 1152 トラヒック報告部
 1153 システム選択部
 1160,1320,1550 パケット送受信部
 1211~121n,1610 RFモジュール
 1231,1631 DSP
 1232,1632 ASIC
 1240,1640 MPU
 1250,1420 NWP
 1311~1313 アルゴリズム処理部
 1411~1413 CPU
 1560 アプリケーション処理部
 1650 フラッシュメモリ

Claims (13)

  1.  所定帯域における無線通信に使用する通信システムを、前記無線通信に関する所定条件を満たす端末局および前記所定条件を満たさない端末局が接続可能な第1通信システムと、前記所定条件を満たす端末局のみが接続可能な第2通信システムと、に切り替え可能な基地局と、
     前記基地局に接続した端末局が前記基地局を介して行う無線通信のトラヒック量に基づいて、前記第1通信システムおよび前記第2通信システムのうちの前記基地局が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する制御装置と、
     を備えることを特徴とする無線通信システム。
  2.  前記所定条件は、前記第2通信システムを提供する特定のオペレータに属することであることを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3.  前記制御装置は、前記基地局に接続した端末局のうちの前記所定条件を満たす端末局の前記トラヒック量に基づいて前記基地局が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御することを特徴とする請求項1または2に記載の無線通信システム。
  4.  前記所定条件は、前記第2通信システムを提供する特定のオペレータに属することであり、
     前記第2通信システムは、複数のオペレータによって提供される複数の通信システムであって、それぞれのオペレータに属する端末局のみが接続可能な複数の通信システムを含み、
     前記制御装置は、前記基地局に接続した端末局が属するオペレータ毎の前記トラヒック量に基づいて、前記第1通信システムと、前記複数の通信システムと、のうちの前記基地局が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する、
     ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  5.  前記所定帯域は複数の帯域を含み、
     前記基地局は、前記複数の帯域のそれぞれについて前記無線通信に使用する通信システムを切り替え可能であり、
     前記制御装置は、前記複数の帯域のそれぞれについて前記基地局が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する、
     ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  6.  前記制御装置は、前記複数の帯域の数と前記トラヒック量とに基づいて、前記複数の帯域のうちの前記第2通信システムを使用する帯域の数を決定し、
     前記基地局は、前記複数の帯域のうちの前記制御装置によって決定された前記数の第1帯域において前記無線通信に前記第2通信システムを使用し、前記複数の帯域のうちの前記第1帯域と異なる第2帯域において、前記無線通信に前記第1通信システムを使用する、または前記無線通信を行わない、
     ことを特徴とする請求項5に記載の無線通信システム。
  7.  前記第1通信システムは無線構内通信網であり、
     前記制御装置は、決定した前記数を前記複数の帯域の数から減算して得た数以下であり、かつ2のべき乗の最大の数を、前記複数の帯域のうちの前記第1通信システムを使用する帯域の数として決定し、
     前記基地局は、前記制御装置によって前記第1通信システムを使用する帯域の数として決定された前記数の前記第2帯域において前記無線通信に前記第1通信システムを使用する、
     ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信システム。
  8.  前記第2通信システムは、前記第1通信システムより無線リソースの利用効率が高い通信システムであることを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  9.  前記基地局は、前記基地局の通信エリア内の端末局に対して、前記無線通信に前記第1通信システムを使用する場合は前記第1通信システムに接続するための情報を報知し、前記無線通信に前記第2通信システムを使用する場合は前記第2通信システムに接続するための情報を報知することを特徴とする請求項1~8のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  10.  前記制御装置は、前記基地局と異なる装置であり、前記トラヒック量を示す情報を前記基地局から受信し、受信した前記情報に基づいて前記通信システムの切り替えを制御する制御信号を前記基地局へ送信することを特徴とする請求項1~9のいずれか一つに記載の無線通信システム。
  11.  所定帯域における無線通信に使用する通信システムを、前記無線通信に関する所定条件を満たす端末局および前記所定条件を満たさない端末局が接続可能な第1通信システムと、前記所定条件を満たす端末局のみが接続可能な第2通信システムと、に切り替え可能な基地局による前記無線通信を制御する制御装置であって、
     前記基地局に接続した端末局が前記基地局を介して行う無線通信のトラヒック量を示す情報を取得する取得部と、
     前記取得部によって取得された前記情報に基づいて、前記第1通信システムおよび前記第2通信システムのうちの前記基地局が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する制御部と、
     を備えることを特徴とする制御装置。
  12.  所定帯域における無線通信を行う通信部であって、前記無線通信に使用する通信システムを、前記無線通信に関する所定条件を満たす端末局および前記所定条件を満たさない端末局が接続可能な第1通信システムと、前記所定条件を満たす端末局のみが接続可能な第2通信システムと、に切り替え可能な通信部と、
     自局に接続した端末局が自局を介して行う無線通信のトラヒック量に基づいて、前記第1通信システムおよび前記第2通信システムのうちの前記通信部が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する制御部と、
     を備えることを特徴とする基地局。
  13.  所定帯域における無線通信に使用する通信システムを、前記無線通信に関する所定条件を満たす端末局および前記所定条件を満たさない端末局が接続可能な第1通信システムと、前記所定条件を満たす端末局のみが接続可能な第2通信システムと、に切り替え可能な基地局による前記無線通信を制御する制御方法であって、
     前記基地局に接続した端末局が前記基地局を介して行う無線通信のトラヒック量を示す情報を取得し、
     取得した前記情報に基づいて、前記第1通信システムおよび前記第2通信システムのうちの前記基地局が前記無線通信に使用する通信システムの切り替えを制御する、
     ことを特徴とする制御方法。
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