WO2022176102A1 - ネットワーク選択システム、装置、方法及びプログラム - Google Patents

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WO2022176102A1
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network selection
network
area
optimization engine
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央也 小野
裕希 坂上
拓也 阿部
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/18—Selecting a network or a communication service

Definitions

  • the present invention relates to an access network selection method.
  • NW access means and networks
  • optical lines such as optical lines and wireless communication lines
  • IEEE 802.3 (Ethernet) (Ethernet is a registered trademark)
  • ITU-T G. 983/G. 984/G. 987/G There are communication standards such as G.989.
  • wireless communication lines there are communication standards such as 3GPP 36 Series (LTE, 5G), IEEE 802.11 (wireless LAN), and IEEE 802.16 (WiMAX).
  • User terminals can communicate by using multiple communication standards and communication lines. For example, with a smart phone, a user terminal can select which of LTE, wireless LAN, and Bluetooth is to be used. In addition, it is also possible to selectively use lines of different carriers using the same communication standard by using eSIM or the like. (For example, see Non-Patent Document 1.)
  • each access network has different communication qualities such as bandwidth and delay, so it is possible to improve the quality of the applications used by properly using these depending on the application.
  • appropriate access means selection is not performed. The reasons for this are that user terminals do not understand the characteristics of each access network, and that they make inappropriate NW selections. is occurring. From the above, there is a problem that the effective use of communication resources in the entire system and the improvement of user terminal satisfaction cannot be achieved in spite of having a plurality of access means.
  • Non-Patent Document 1 As a solution to the problem of Non-Patent Document 1, in a network system in which an overlay NW 82 and the Internet 83 are connected above NWs 81#1 to 81#3 connected to a user terminal 92 as shown in FIG. A method has been proposed in which access means used by the terminal 92 are centrally managed by an optimization engine existing in the overlay NW 82 or the like and optimally selected (see, for example, Non-Patent Documents 2 and 3). This method is automatic selection control that does not depend on the user's degree of understanding of the NWs 81#1 to 81#3. It is expected that #1-81#3 can be optimized.
  • the required processing can be roughly divided into four steps.
  • the optimization engine receives information such as the radio wave environment of the surrounding access means as seen from the user terminal and the location information of the user terminal itself. sent to.
  • the optimization engine derives the optimal NWs to which the user terminals should connect.
  • the variables optimized by the optimization engine are combinations of connection destinations of user terminals.
  • the optimization engine sends the optimal connection NW for each user terminal to the user terminal group.
  • the user terminal that receives the notification of the optimum connection NW performs switching processing to the corresponding access NW as necessary.
  • This technology centrally manages the access means of user terminals, and in the second step, the optimization engine needs to solve the combinatorial optimization problem.
  • solving a combinatorial optimization problem requires a huge amount of computation. For this reason, it is assumed that the physical area size that can be managed by one optimization engine is limited, and the physical area that can be managed by each optimization engine is determined.
  • the user terminal needs to execute the second step with an appropriate optimization engine that has jurisdiction over the area according to the location information.
  • no mechanism has been proposed for selecting and communicating an appropriate optimization engine from multiple optimization engines with different jurisdictions based on the location information of the user terminal.
  • the implementation method be capable of finding and switching the corresponding optimization engine in a short period of time while suppressing NW processing and terminal processing load when the user terminal moves.
  • the purpose of the present disclosure is to enable execution of connection destination selection processing by an optimization engine suitable for each user terminal, and to enable connection destination optimization in a wide range of networks.
  • the network selection system and network selection method of the present disclosure include: In a network selection system comprising a network selection device that selects a network to which each user terminal is connected, Equipped with a plurality of network selection devices that manage different areas according to the location information of the user terminal, A network of network selection devices that each network selection device controls an area to which the user terminal moves based on the position information notified from the user terminal to the user terminal existing in the area under the control of the network selection device. Notify the address above.
  • the network selection device of the present disclosure includes: A network selection device that selects a network to which a user terminal is connected, Having jurisdiction over a predetermined area according to the location information of the user terminal, Based on the location information notified from the user terminal, notify the address on the network of the network selection device that controls the area to which the user terminal moves to the user terminal existing within the area under the jurisdiction of the own device. .
  • a network selection program is a program for causing a computer to realize each functional unit provided in the network selection device according to the present disclosure. It is a program for executing
  • connection destination selection processing can be executed by an optimization engine suitable for each user terminal, and connection destination optimization in a wide range of networks is possible.
  • the network selection system of the present disclosure includes NW81#1 to NW81#3 connectable to user terminal 92, and overlay NW82 is connected above NW81#1 to NW81#3.
  • the Internet 83 may be connected above the overlay NW 82 .
  • An optimization engine 91 is arranged in the overlay NW82.
  • FIG. 2 shows an outline of the present disclosure.
  • the network selection system of the present disclosure has an optimization engine 91 for each area.
  • the user terminal 92 moves from area #1 under the jurisdiction of optimization engine 91#1 to area #2 under the jurisdiction of optimization engine 91#2.
  • the optimization engines 91 of the connection destination are distributed, it is possible to notify the network address of the optimization engine 91#2 that has jurisdiction over the destination area as the user terminal 92 moves. allows execution of the NW selection sequence with the appropriate optimization engine 91 .
  • the following methods can be exemplified.
  • Optimization engine 91 # 1 stores optimization engine 91 # 2 that has jurisdiction over area # 2 adjacent to area # 1 under its own jurisdiction together with the area under its jurisdiction, and is notified from user terminal 92 . Based on the terminal information, the optimization engine 91#2 with which the user terminal 92 should communicate is newly determined.
  • the optimization engine 91#1 that has exchanged in the past does not derive the optimum connection NW for the user terminal 92, and only notifies the user terminal 92 of the address of the optimization engine 91#2 that is newly exchanged.
  • the optimization engine 91 #2 that has jurisdiction over the destination area acquires the latest IP address of the user terminal 92 from the optimization engine 91 #1 that has jurisdiction over the source area, and after deriving the optimal connection NW, the user terminal 92 can be immediately notified.
  • FIG. 3 shows an example of functional blocks in the network selection system of the present disclosure.
  • the user terminal 92 in this embodiment functions as a communication device of the present disclosure, and includes a terminal information notification function unit 21, a network selection function unit 22, and a usage engine storage unit 23.
  • the user terminal 92 can also be realized by a computer and a program, and the program can be recorded on a recording medium or provided through a network.
  • the information aggregation function unit 11 aggregates terminal information from the terminal information notification function unit 21 of the user terminal 92 and optimization engine information from the adjacent optimization engines 91 .
  • the optimization engine information includes the location information of the optimization engine 91, the address on the network, and the area under the jurisdiction of the optimization engine 91.
  • the jurisdictional area filter 13 stores its own jurisdictional area, and classifies the user terminals 92 within the jurisdictional area from the user terminals 92 outside the jurisdictional area based on the location information of the user terminals 92 .
  • the area change notification function unit 12 notifies the user terminal 92 of the user terminal 92 outside its area of jurisdiction that the optimization engine 91 has been changed, and transfers the terminal information to the adjacent optimization engine 91 .
  • the search candidate selection function unit 14 extracts candidate connection patterns from among the realizable connection patterns of the user terminal 92 .
  • the quality estimation function unit 15 performs quality simulation or estimation for candidate connection patterns.
  • the objective function evaluation function unit 16 derives the value of the objective function based on the communication quality of each user terminal 92 and the like.
  • the evaluation result determination function unit 17 determines whether to search for alternatives again or end the search.
  • the optimum network notification function unit 18 notifies the derived optimum network 81 to the user terminal 92 .
  • FIG. 4 is a flowchart of an example of control when the user terminal 92 moves the area under the jurisdiction of the optimization engine.
  • the optimization engine 91#1 controls area #1
  • the optimization engine 91#2 controls area #2. It is assumed that user terminal 92A has just moved from area #1 to #2, and user terminal 92B is in area #2 as in the previous state, and both control flows are shown.
  • the user terminals 92A and 92B send terminal information such as location information, radio wave environment information, application information to be used, and available NW to the optimization engines 91#1 and 91#2 that have inquired about the connection NW until just before. (S111 and S121).
  • the position information may be two-dimensional information based on latitude and longitude, or three-dimensional information including altitude. Also, a time stamp for acquiring the position information may be added.
  • the radio wave environment information includes information such as a network name such as an SSID (Service Set Identifier), taking IEEE 802.11 wireless LAN as an example, and information such as a received radio wave intensity (RSSI) of a beacon signal in the case of wireless access.
  • SSID Service Set Identifier
  • Each of the optimization engines 91#1 and 91#2 determines whether the user terminal (for example, the user terminal 92A) exists within its own jurisdictional area (for example, area #1) based on the location information of the terminal information. is detected, and user terminals 92 that do not exist within the jurisdictional area are extracted (S131, S141). If the user terminal 92A does not exist in the area #1, the optimization engine 91#1 controls the area containing the location information for the user terminal 92A that does not exist in the area #1. 91#2), and the network of the optimization engine 91#2 that controls the destination area (area #2 in the example) for the user terminal 92A. Notify the address above. A method of judging the jurisdiction area will be described later.
  • the usage engine storage unit 23 of the user terminal 92 that has acquired the address on the network of the new optimization engine 91 stores the acquired address (S112).
  • the newly stored address of the optimization engine 91 is inquired about the network to be connected.
  • Each optimization engine 91 starts executing the NW selection sequence for the user terminals 92 within its own jurisdiction area, and derives the optimum NW connection pattern (S132, S142). As a result, the network connected to the user terminal 92 is determined.
  • any optimization engine 91 and user terminal 92 involved in NW switching execute steps. For example, when the optimization engine 91 #1 notifies the user terminal 92 #A of switching the connection NW, in the NW selection sequence, the optimization engine 91 #1 executes steps S132 and S133, and the user terminal 92 #A performs step S113 and S114 are executed.
  • the optimization engine 91 determines whether or not the location information of the user terminal 92 is within the jurisdiction area.
  • the jurisdiction area A1 of the optimization engine 91# 1 is Therefore, whether or not the user terminal 92 is within the jurisdictional area can be determined using the coordinates of the user terminal 92 as (x user , y user ). It can be determined by whether
  • the optimization engine 91 stores the x, y coordinates (x 1 , x 2 , y 1 , y 2 ) of the endpoints of its jurisdiction area, and the optimization engine of the adjacent areas in both positive and negative directions on the x and y axes. store the network address for 91;
  • the optimization engine 92 that controls the area in the direction in which the user terminal 92 exists
  • the optimization engine 91 provisionally supervises the engine 91, and the provisional optimization engine 91 supervises the area in the direction in which the user terminal 92 exists as a new provisional optimization engine 91. and By hopping between jurisdictional areas in this way, even if the location information of the user terminal 92 suddenly changes, the optimization engine 91 that is finally suitable for the location information of the user terminal 92 is notified.
  • the IP addresses and location information of the other optimization engines 91 stored by the optimization engine 91 may not necessarily belong to the adjacent area.
  • the optimization engine 91#1 stores optimization engine information that controls eight adjacent areas A 21 to A 28 , and controls areas A 51 to A 54 that are significantly distant from each other. Information of the optimization engine 91 may be stored. By arranging in this way, the number of handovers required to match the location of the user terminal 92 and the jurisdiction optimization engine 91 can be reduced.
  • each optimization engine 91 holds only the optimization engine information of eight adjacent areas, optimization of the user terminal 92 and the corresponding area from the area A 1 under the jurisdiction of the optimization engine 91#1 in FIG. Three handovers are required until engine 91 communication is realized.
  • optimization engine 91 #1 holds optimization engine information for areas A 51 to A 54 distant from area A 1 , handover to optimization engine 91 closer to user terminal 92 is performed. can be realized with two handovers. For example, if the power of the user terminal 92 has been turned off for a long period of time and the position has changed significantly during that time, the area when the power was turned on may be the area under the jurisdiction of the optimization engine 91 in the past.
  • matching between the user terminal 92 and the optimization engine 91 can be performed in a short time.
  • This method can also be applied when communication becomes possible after a state in which communication has been disabled for a long time, such as in airplane mode.
  • the optimization engine 91 stores the coordinates of the end point of its own jurisdiction area A 1 (x 1 , x 2 in FIG. 7) and the coordinates of the end point of the adjacent jurisdiction area A (x 3 , x 4 in FIG. 7). memorize The same is true for the Y coordinate.
  • a method of selecting the optimization engine 91 to which the user terminal 92 belongs based on the moving speed information of the user terminal 92 included in the terminal information is conceivable. be done. For example, the past position information of the user terminal 92 is stored, and if the positional change in the x direction between the past and the present is in the positive direction, handover processing is performed so as to belong to the optimization engine 91 #2.
  • This disclosure can be applied to the information and communications industry.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本開示は、ユーザ端末毎に適切な最適化エンジンによる接続先選択処理の実行することを可能とし、広範囲なネットワークにおける接続先の最適化を可能にすることを目的とする。　本開示は、各ユーザ端末の接続先のネットワークを選択するネットワーク選択装置を備えるネットワーク選択システムにおいて、ユーザ端末の位置情報に応じた互いに異なるエリアを管轄する複数のネットワーク選択装置を備え、各ネットワーク選択装置が、自装置の管轄するエリア内に存在するユーザ端末に対して、当該ユーザ端末から通知される位置情報に基づき、当該ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置のネットワーク上のアドレスを通知する、ネットワーク選択システムである。

Description

ネットワーク選択システム、装置、方法及びプログラム
　本発明は、アクセスネットワークの選択方法に関する。
　ユーザ端末がネットワークサービスを利用するとき、通信キャリアの提供する通信回線を利用することがある。利用できるものとして、光回線や無線通信回線など様々なアクセス手段およびネットワーク（以下、ＮＷを表記する場合がある。）が存在する。例えば、光回線の場合、ＩＥＥＥ　８０２．３（イーサネット）（イーサネットは登録商標）や　ＩＴＵ－Ｔ　Ｇ．９８３／Ｇ．９８４／Ｇ．９８７／Ｇ．９８９等の通信規格が存在する。無線通信回線の場合、３ＧＰＰ　３６Ｓｅｒｉｅｓ（ＬＴＥ，５Ｇ）やＩＥＥＥ８０２．１１（無線ＬＡＮ）、ＩＥＥＥ　８０２．１６（ＷｉＭＡＸ）等の通信規格が存在する。
　ユーザ端末は、複数の通信規格や通信回線を使い分けて通信ができる。例えば、スマートホンは、ＬＴＥと無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのどれを利用するかユーザ端末が選択することができる。また、ｅＳＩＭなどを利用して、同一の通信規格を利用した異種キャリアの回線を使い分けることも可能である。（例えば、非特許文献１を参照。）
　非特許文献１では、各アクセスネットワークは帯域や遅延等の通信品質が異なっているため、これらをアプリケーションに応じて適切に使い分けることで、利用アプリケーションの品質を向上させることが可能となる。しかしながら、多くの場合で適切なアクセス手段選択は行われていない。その原因として、ユーザ端末がアクセスネットワーク毎の特徴を理解できておらず、不適切なＮＷ選択を実施してしまうことや、複数ユーザ端末の偏ったアクセス手段・ＮＷ選択によって、ユーザ端末間の干渉が生じていることが挙げられる。以上のことから、複数のアクセス手段を持つにもかかわらず、系全体での通信資源の有効利用やユーザ端末の満足度向上が達成できない課題がある。
　非特許文献１の課題問題の解決手法として、図１に示すようなユーザ端末９２と接続されるＮＷ８１＃１～８１＃３の上位にオーバーレイＮＷ８２及びインターネット８３が接続されているネットワークシステムにおいて、ユーザ端末９２が利用するアクセス手段をオーバーレイＮＷ８２等に存在する最適化エンジンが集中管理し、最適に選択させる手法が提案されている（例えば、非特許文献２及び３参照。）。この方法は、ＮＷ８１＃１～８１＃３に関するユーザの理解度に依存しない自動選択制御であるとともに、複数ユーザ端末間のＮＷ選択の競合が起きないようにするなど、ユーザ端末９２と接続するＮＷ８１＃１～８１＃３を最適化できることが期待されている。
　本技術を通じてアクセスＮＷの選択を行うことを想定すると、必要な処理は大まかに４つのステップに分けられる。
　初めに、ユーザ端末から最適化エンジンへ、最適化に必要な情報を通知するステップであり、ここではユーザ端末から見た周辺アクセス手段の電波環境や、ユーザ端末自身の位置情報などが最適化エンジンへ送付される。
　次の２つ目のステップでは、最適化エンジンが、ユーザ端末群が接続すべき最適なＮＷを導出する。ここでは最適化エンジンが最適化する変数は、ユーザ端末群の接続先組み合わせである。
　３つ目のステップでは最適化エンジンが、各ユーザ端末の最適接続ＮＷを、ユーザ端末群へ送付する。
　最後に、最適接続ＮＷの通知を受けたユーザ端末は必要に応じて該当のアクセスＮＷへ切替処理を行う。
　本技術はユーザ端末群のアクセス手段を集中管理するものであり、２つ目のステップにおいて、最適化エンジンは組み合わせ最適化問題を解く必要がある。一般的に、組み合わせ最適化問題を解くには、必要な演算量が膨大となる。このことから、一つの最適化エンジンが管理できる物理的なエリアサイズは制限されることが想定され、各最適化エンジンはそれぞれ管理できる物理的なエリアが決まってしまう。
　ユーザ端末はその位置情報に応じて、そのエリアを管轄する適切な最適化エンジンと前記２つ目のステップを実行する必要がある。しかしながら、ユーザ端末の位置情報を基に、管轄エリアの分かれた複数の最適化エンジンから適切なものを選択・通信する仕組みは提案されていない。また、その実現手法は、ユーザ端末の移動に対して、ＮＷ処理・端末処理負荷を抑えつつも短時間で該当最適化エンジンを発見・切り替えできるものであることが望ましい。
　例えば、ユーザ端末が多数の最適化エンジンのＩＰアドレスをすべて記憶しておき通信可能な最適化エンジンをＮＷ上で探索しようとすると、ユーザ端末負荷やＮＷ負荷が増大してしまう。また、最適化エンジンの数が少なく、その発見が素早く行えたとしても、新たな最適化エンジンとの通信は再び１つ目のステップから開始されることとなるため、エリア移動を伴わない場合と比べて接続ＮＷが最適化されるまでの所要時間は長くなることが懸念され、効率的なハンドオーバーではない。
"Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ　ｅＳＩＭ"　ｈｔｔｐｓ：／／ｓｏｕｒｃｅ．ａｎｄｒｏｉｄ．ｇｏｏｇｌｅ．ｃｎ／ｄｅｖｉｃｅｓ／ｔｅｃｈ／ｃｏｎｎｅｃｔ／ｅｓｉｍ－ｏｖｅｒｖｉｅｗ 小野，　"ベイズ最適化を用いたマルチアクセス環境における最適ユーザ収容アルゴリズムの検討"，　電子情報通信学会　総合大会２０２０，　Ｂ６－２６，　２０２０年３月ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｅｉｃｅ－ｔａｉｋａｉ．ｊｐ／２０２０ｇｅｎｅｒａｌ／ｊｐｎ／ｗｅｂｐｒｏ／＿ｈｔｍｌ／ｃｓ．ｈｔｍｌ Ｉ．　Ｂ．　Ｄｈｉａ，　"Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｐｏｉｎｔｓ　Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ"，　２８　ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｉｎｄｏｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｒａｄｉｏ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＰＩＭＲＣ），　２０１７，　Ｍｏｎｔｒｅａｌ　，　ＱＣ，　Ｃａｎａｄａ
　本開示は、ユーザ端末毎に適切な最適化エンジンによる接続先選択処理の実行を可能とし、広範囲なネットワークにおける接続先の最適化を可能にすることを目的とする。
　本開示のネットワーク選択システム及びネットワーク選択方法は、
　各ユーザ端末の接続先のネットワークを選択するネットワーク選択装置を備えるネットワーク選択システムにおいて、
　ユーザ端末の位置情報に応じた互いに異なるエリアを管轄する複数のネットワーク選択装置を備え、
　各ネットワーク選択装置が、自装置の管轄するエリア内に存在するユーザ端末に対して、当該ユーザ端末から通知される位置情報に基づき、当該ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置のネットワーク上のアドレスを通知する。
　本開示のネットワーク選択装置は、
　ユーザ端末の接続先のネットワークを選択するネットワーク選択装置であって、
　ユーザ端末の位置情報に応じて予め定められたエリアを管轄し、
　自装置の管轄するエリア内に存在するユーザ端末に対して、当該ユーザ端末から通知される位置情報に基づき、当該ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置のネットワーク上のアドレスを通知する。
　本開示のネットワーク選択プログラムは、本開示に係るネットワーク選択装置に備わる各機能部としてコンピュータを実現させるためのプログラムであり、本開示に係るネットワーク選択装置が実行するネットワーク選択方法に備わる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
　本開示によれば、ユーザ端末毎に適切な最適化エンジンによる接続先選択処理を実行することができ、広範囲なネットワークにおける接続先の最適化が可能となる。
本開示のネットワーク構成の一例を示す。 本開示の概略を示す。 本開示のネットワーク選択システムにおける機能ブロックの一例を示す。 ユーザ端末がエリアの移動を行うときの制御の一例を示すフローチャートである。 最適化エンジンがユーザ端末の位置情報から管轄エリア内であるか否かを判別する方法の説明図である。 最適化エンジンの管轄エリアの一例を示す。 最適化エンジンの管轄エリアが重なっている場合の説明図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
（本開示のポイント）
　本開示のネットワーク選択システムは、図１に示すように、ユーザ端末９２と接続可能なＮＷ８１＃１～ＮＷ８１＃３を備え、ＮＷ８１＃１～ＮＷ８１＃３の上位にオーバーレイＮＷ８２が接続されている。オーバーレイＮＷ８２の上位には、インターネット８３が接続されていてもよい。オーバーレイＮＷ８２に最適化エンジン９１が配置される。
　図２に、本開示の概略を示す。本開示のネットワーク選択システムは、エリアごとに最適化エンジン９１が備わる。例えば、ユーザ端末９２が最適化エンジン９１＃１の管轄するエリア＃１から最適化エンジン９１＃２の管轄するエリア＃２に移動する。このように、接続先の最適化エンジン９１が分散配置されているとき、ユーザ端末９２の位置移動に伴って、移動先エリアを管轄する最適化エンジン９１＃２のネットワーク上のアドレスを通知することで、適切な最適化エンジン９１とのＮＷ選択シーケンス実行を可能とする。具体的には、以下のような方法が例示できる。
　最適化エンジン９１は、自身の管轄エリアを示す位置座標を保持しておき、ユーザ端末９２が通知する端末情報内にある位置情報が、その管轄エリアを逸脱していた場合は、そのユーザ端末９２の位置座標をカバーする最適化エンジン９１に、ＮＷ選択シーケンスを実行するようを指示する。
　最適化エンジン９１＃１は、自身の管轄するエリア＃１に隣接するエリア＃２を管轄する最適化エンジン９１＃２を、その管轄エリアと併せて記憶しておき、ユーザ端末９２から通知された端末情報に基づいて、新たにユーザ端末９２がやり取りすべき最適化エンジン９１＃２を決定する。
　この時、過去にやり取りしていた最適化エンジン９１＃１はユーザ端末９２の最適接続ＮＷ導出を行わず、新たにやり取りする最適化エンジン９１＃２のアドレスのみをユーザ端末９２に通知する。
　また、ユーザ端末９２からすでに取得した端末情報は、新たにユーザ端末９２とやり取りする最適化エンジン９１＃２へ転送し、端末情報を新たに受け取った最適化エンジン９１＃２が、ユーザ端末９２の最適ＮＷを導出する。
　また、移動先エリアを管轄する最適化エンジン９１＃２は、移動元を管轄する最適化エンジン９１＃１から、ユーザ端末９２の最新のＩＰアドレスを取得しておき、最適接続ＮＷ導出後にユーザ端末９２へ即座に通知可能とする。
（本開示による効果）
　接続先の最適化エンジン９１を分散配置してもＮＷ選択シーケンスを矛盾なく実行させるとともに、最適化エンジン９１のスケールアウトの規模に依存せず、軽量処理によって通信先の最適化エンジン９１の変更を実現する。これにより、広範囲で動的な利用ＮＷ最適化が実現でき、付随してアプリケーション品質の向上を実現することができる。
　図２及び以下の実施形態では、本開示の一例として、ネットワーク選択システムが２つの最適化エンジン９１を備える例を示すが、最適化エンジン９１の数は２以上の任意の数でありうる。以下の説明においては、最適化エンジン９１＃１及び９１＃２を区別する必要のない場合には、最適化エンジン９１と記載する。
　図３に、本開示のネットワーク選択システムにおける機能ブロックの一例を示す。
　本実施形態におけるユーザ端末９２は、本開示の通信装置として機能し、端末情報通知機能部２１、ネットワーク選択機能部２２、及び利用エンジン記憶部２３を備える。ユーザ端末９２はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　端末情報通知機能部２１は、端末情報を最適化エンジン９１へ通知する。ここで、端末情報は、最適化エンジン９１が利用可能な任意の情報であり、ユーザ端末９２の位置情報を含む。端末情報は、ユーザ端末９２の周辺の電波環境情報、ユーザ端末９２の利用アプリケーション、ユーザ端末９２の利用可能なアクセス手段を含んでいてもよい。
　ネットワーク選択機能部２２は、最適化エンジン９１からの指示を受けて、自装置の利用するネットワーク８１を切り替える。
　利用エンジン記憶部２３は、最適アクセス手段を問い合わせる最適化エンジン９１のネットワーク上のアドレスを記憶する。ネットワーク上のアドレスは、ネットワーク上において最適化エンジン９１を特定可能な任意の識別情報であり、例えば、ＩＰアドレス又はＤＮＳ（Ｄｏｍａｉｎ　Ｎａｍｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）アドレスが含まれる。
　本実施形態における最適化エンジン９１は、本開示のネットワーク選択装置として機能し、情報集約機能部１１、エリア移動通知機能部１２、管轄エリアフィルタ１３、探索候補選択機能部１４、品質推定機能部１５、目的関数評価機能部１６、評価結果判断機能部１７、最適ネットワーク通知機能部１８を備える。最適化エンジン９１はコンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
　情報集約機能部１１は、ユーザ端末９２の端末情報通知機能部２１からの端末情報や、隣接する最適化エンジン９１からの最適化エンジン情報を集約する。最適化エンジン情報は、最適化エンジン９１の位置情報、ネットワーク上のアドレス、最適化エンジン９１の管轄エリア、を含む。
　管轄エリアフィルタ１３は、自身の管轄エリアを記憶し、ユーザ端末９２の位置情報から管轄エリア内のユーザ端末９２と管轄エリア外のユーザ端末９２を分別する。
　エリア移動通知機能部１２は、自身の管轄エリア外のユーザ端末９２について、ユーザ端末９２への最適化エンジン９１の変更通知を行い、隣接する最適化エンジン９１に端末情報の引継ぎを行う。
　探索候補選択機能部１４は、実現しうるユーザ端末９２の接続パターンの中から候補となる接続パターンを抽出する。
　品質推定機能部１５は、候補となる接続パターンについて、品質のシミュレーションもしくは推定を行う。
　目的関数評価機能部１６は、各ユーザ端末９２の通信品質などを基に、目的関数の値を導出する。
　評価結果判断機能部１７は、再度選択肢の探索を行うか、或いは終了するか、を判断する。
　最適ネットワーク通知機能部１８は、導出した最適なネットワーク８１をユーザ端末９２へ通知する。
　図４は、ユーザ端末９２が最適化エンジンの管轄エリア移動を行うときの制御の一例をフローチャート化したものである。例として、最適化エンジン９１＃１がエリア＃１を管轄し、最適化エンジン９１＃２がエリア＃２を管轄している状況を考える。ユーザ端末９２Ａはエリア＃１から＃２へ移動した直後であるとし、ユーザ端末９２Ｂは直前の状態と同様にエリア＃２内に存在するものとして、双方における制御フローを示した。
　ユーザ端末９２Ａ及び９２Ｂは、それぞれ、自身が直前まで接続ＮＷを問い合わせていた最適化エンジン９１＃１及び９１＃２に対して、位置情報、電波環境情報、利用アプリケーション情報、利用可能ＮＷといった端末情報を通知する（Ｓ１１１及びＳ１２１）。
　位置情報は緯度・経度を基にした２次元情報であっても、高度を含めた３次元情報でもよい。また、その位置情報を取得したタイムスタンプを加えても良い。
　電波環境情報は、ＩＥＥＥ　８０２．１１無線ＬＡＮを例に挙げるとＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ　Ｓｅｔ　Ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）のようなネットワーク名や、無線アクセスの場合にはビーコン信号の受信電波強度（ＲＳＳＩ）といった情報を含む。
　各最適化エンジン９１＃１及び９１＃２は、端末情報の位置情報を基に、そのユーザ端末（例えばユーザ端末９２Ａ）が自身の管轄エリア内（例ではエリア＃１）に存在するか否かを検知し、管轄エリア内に存在しないユーザ端末９２を抽出する（Ｓ１３１、Ｓ１４１）。ユーザ端末９２Ａがエリア＃１に存在しない場合、最適化エンジン９１＃１は、管轄エリア内に存在しないユーザ端末９２Ａについては、位置情報を内包するエリアを管轄する最適化エンジン（例では最適化エンジン９１＃２）に端末情報（例ではユーザ端末９２Ａの情報）を転送するとともに、そのユーザ端末９２Ａに対しては移動先エリア（例ではエリア＃２）を管轄する最適化エンジン９１＃２のネットワーク上のアドレスを通知する。管轄エリアの判断方法については、後述する。
　新たな最適化エンジン９１のネットワーク上のアドレスを取得したユーザ端末９２の利用エンジン記憶部２３は、取得したアドレスを記憶する（Ｓ１１２）。
　次回の制御フローの際には、新たに記憶した最適化エンジン９１のアドレスへ、接続すべきネットワークを問い合わせる。
　各最適化エンジン９１は、自身の管轄エリア内のユーザ端末９２について、ＮＷ選択シーケンスの実行を開始し、最適なＮＷ接続パターンを導出する（Ｓ１３２、Ｓ１４２）。これにより、ユーザ端末９２と接続するネットワークが決定される。
　最適パターン導出については、探索候補選択機能部１４、品質推定機能部１５、目的関数評価機能部１６、評価結果判断機能部１７のループ処理によって実現される。その具体的な手法は限定しないが、具体例を説明する。
　探索候補選択機能部１４は、ベイズ最適化のような数理最適化アルゴリズムによって実現されうる。
　品質推定機能部１５は、基地局のＮＷ帯域と接続台数等が変数の数理モデルを用いた予測や、ＮＷシミュレーション、機械学習モデルによる予測によって実現されうる。
　目的関数評価機能部１６では、ユーザ端末９２毎で得られる予想スループットの平均値や、スループットや遅延などを元に導出したアプリケーションの体感品質（ＱｏＥ：　Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ）の平均値などを設定する。最適化エンジン９１では、この目的関数が最大化となる、もしくは十分大きくなるような接続パターンが選ばれる。
　評価結果判断機能部１７は、最適化実行に対して許容できる時間や、最適化ループ回数、および実行中の目的関数の暫定評価値を閾値とするなどして、最適化プログラムを終了するか否かを判断する。
　最適化エンジン９１は、管轄エリア内の各ユーザ端末９２に対して、最適な接続ＮＷを通知する（Ｓ１３３、Ｓ１４３）。この機能は、３ＧＰＰで標準化されているＡＮＤＳＦ（Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ　ａｎｄ　Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）のメッセージフォーマットを用いて通知するなどの方法によって実現できる。
　ユーザ端末９２は、最適化エンジン９１からの通知を受けて接続ＮＷを切り替える（Ｓ１１３、Ｓ１１４、Ｓ１２３、Ｓ１２４）。これにより、ＮＷ選択シーケンスの実行が完了する。既存のスマートホンなどには、３ＧＰＰ回線と無線ＬＡＮ回線を切り替える機能や、その実現のための開発用ＡＰＩが存在するため、実現可能である。
　ＮＷ選択シーケンスでは、ＮＷの切り替えに関わる任意の最適化エンジン９１及びユーザ端末９２がステップを実行する。例えば、最適化エンジン９１＃１がユーザ端末９２＃Ａに接続ＮＷの切り替えを通知する場合、ＮＷ選択シーケンスでは最適化エンジン９１＃１がステップＳ１３２及びＳ１３３を実行し、ユーザ端末９２＃ＡがステップＳ１１３及びＳ１１４を実行する。
　図５を参照しながら、最適化エンジン９１がユーザ端末９２の位置情報から管轄エリア内であるか否かを判別する方法について、具体例を記述する。最適化エンジン９１の管轄エリアを２次元座標における四角形で分割する状況を考える。最適化エンジン９１＃１の管轄エリアＡ１は
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 であるから、ユーザ端末９２が管轄エリア内にいるか否かは、ユーザ端末９２の座標を（ｘｕｓｅｒ，ｙｕｓｅｒ）として
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 となるかによって判断できる。
　最適化エンジン９１は、自身の管轄エリア端点のｘ，ｙ座標（ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２）を記憶するとともに、ｘ及びｙ軸の正負双方向に隣接するエリアの最適化エンジン９１に関するネットワークアドレスを記憶する。
　記憶するべき配列の要素数は隣接するエリアの個数で考えると高々８つである。また、ユーザ端末９２の移動速度に対して単一の最適化エンジン９１のカバーエリアが小さく、短時間で複数エリアをまたぐ移動が発生しうる場合は、自身の管轄エリアから２エリア分以上離れた最適化エンジン９１の位置情報やＩＰアドレスなどの最適化エンジン情報を記憶し、ユーザ端末９２への通知に用いても良い。周囲のｎエリア分離れた最適化エンジン９１のＩＰアドレスや管轄エリアを記憶する際には、（２ｎ＋１）２－１個の最適化エンジン９１の最適化エンジン情報を記憶する必要がある。
　ユーザ端末９２の移動距離が非常に大きく、位置情報が最適化エンジン９１の記憶する周辺のエリアを逸脱してしまうような場合には、そのユーザ端末９２が存在する方向のエリアを管轄する最適化エンジン９１を暫定的に管轄する最適化エンジン９１とし、暫定的な最適化エンジン９１は、そのユーザ端末９２が存在する方向のエリアを管轄する最適化エンジン９１を新たな暫定的な最適化エンジ９１とする。このようにして管轄エリア間をホップすることで、ユーザ端末９２の位置情報が急激に変化したような場合でも、最終的にユーザ端末９２の位置情報に適した最適化エンジン９１が通知される。
　また、最適化エンジン９１が記憶する他の最適化エンジン９１のＩＰアドレス、位置情報は必ずしも隣接エリアのものでなくてもよい。例えば図６のように、最適化エンジン９１＃１が隣接する８つのエリアＡ２１～Ａ２８を管轄する最適化エンジン情報を記憶するとともに、著しく距離の離れたエリアＡ５１～Ａ５４を管轄する最適化エンジン９１の情報を記憶しても良い。このように配置することで、ユーザ端末９２の位置と管轄最適化エンジン９１の突合をするために必要なハンドオーバー回数が抑制できる。
　仮に各最適化エンジン９１が隣接する８つのエリアの最適化エンジン情報のみを保持している場合、図６の最適化エンジン９１＃１の管轄するエリアＡ１からユーザ端末９２と該当エリアの最適化エンジン９１の通信を実現させるまでに３回のハンドオーバーが必要である。一方で、最適化エンジン９１＃１がエリアＡ１から離れたエリアＡ５１～Ａ５４の最適化エンジン情報を保持している場合は、ユーザ端末９２と距離の近い最適化エンジン９１へのハンドオーバーを利用して２回のハンドオーバーで実現可能となる。例えば、ユーザ端末９２の電源が長時間にわたってＯＦＦの状態となっており、その間に大幅な位置の移動が行われた場合には、電源ＯＮ時のエリアは過去の最適化エンジン９１の管轄エリアと大きく乖離している場合があり、そのような状況でユーザ端末９２と最適化エンジン９１の突合を短時間で行うことができる。また、機内モードのように長時間通信不可能な状態が続いた後に通信可能となった場合にも、本方式は適用できる。
　次に、図７を参照して、最適化エンジン９１の管轄エリアが重なっている例について説明する。この場合には、自身の管轄エリアＡ１の端点の座標（図７のｘ１，ｘ２）を記憶するとともに、隣接する管轄エリアＡえの端点の座標（図７のｘ３，ｘ４）を記憶する。Ｙ座標についても同様である。
　ユーザ端末９２が複数の管轄エリアの重複部分に存在することが分かった場合、端末情報に含まれているユーザ端末９２の移動速度情報を基にして帰属する最適化エンジン９１を選択する方法が考えられる。例えば、ユーザ端末９２の過去の位置情報を記憶しておき、過去と現在のｘ方向の位置変化が正の方向であった場合、最適化エンジン９１＃２に帰属するようハンドオーバー処理を行う。
　本開示は情報通信産業に適用することができる。
１１：情報集約機能部
１２：エリア移動通知機能部
１３：管轄エリアフィルタ
１４：探索候補選択機能部
１５：品質推定機能部
１６：目的関数評価機能部
１７：評価結果判断機能部
１８：最適ネットワーク通知機能部
２１：端末情報通知機能部
２２：ネットワーク選択機能部
２３：利用エンジン記憶部
８１：ネットワーク
８２：オーバーレイネットワーク
８３：インターネット
９１：最適化エンジン
９２：ユーザ端末

Claims (5)

  1. 　各ユーザ端末の接続先のネットワークを選択するネットワーク選択装置を備えるネットワーク選択システムにおいて、
    　ユーザ端末の位置情報に応じた互いに異なるエリアを管轄する複数のネットワーク選択装置を備え、
    　各ネットワーク選択装置が、自装置の管轄するエリア内に存在するユーザ端末に対して、当該ユーザ端末から通知される位置情報に基づき、当該ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置のネットワーク上のアドレスを通知する、
    　ネットワーク選択システム。
  2. 　各ネットワーク選択装置は、ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置に、該当するユーザ端末の端末情報を転送し、
    　ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置は、取得したユーザ端末の端末情報を用いて、自装置の管轄するエリア内において当該ユーザ端末と接続するネットワークを決定する、
    　請求項１に記載のネットワーク選択システム。
  3. 　各ユーザ端末の接続先のネットワークを選択するネットワーク選択装置を備えるネットワーク選択システムにおいて、
    　前記ネットワーク選択システムは、ユーザ端末の位置情報に応じた互いに異なるエリアを管轄する複数のネットワーク選択装置を備え、
    　各ネットワーク選択装置が、自装置の管轄するエリア内に存在するユーザ端末に対して、当該ユーザ端末から通知される位置情報に基づき、当該ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置のネットワーク上のアドレスを通知する、
    　ネットワーク選択方法。
  4. 　ユーザ端末の接続先のネットワークを選択するネットワーク選択装置であって、
    　ユーザ端末の位置情報に応じて予め定められたエリアを管轄し、
    　自装置の管轄するエリア内に存在するユーザ端末に対して、当該ユーザ端末から通知される位置情報に基づき、当該ユーザ端末の移動先のエリアを管轄するネットワーク選択装置のネットワーク上のアドレスを通知する、
    　ネットワーク選択装置。
  5. 　請求項４に記載のネットワーク選択装置に備わる各機能部としてコンピュータを実現するためのネットワーク選択プログラム。
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WO2021024513A1 (ja) * 2019-08-06 2021-02-11 日本電信電話株式会社 最適化エンジン、最適化方法、及びプログラム

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