JP2009049974A - 端末移動速度に基づく網資源予約方法、網資源予約装置、及び、網資源予約システム、並びに、これに用いられる移動端末 - Google Patents

端末移動速度に基づく網資源予約方法、網資源予約装置、及び、網資源予約システム、並びに、これに用いられる移動端末 Download PDF

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Abstract

【課題】端末の予想移動方向を予測して不要な網資源の予約を最小化するための方法、装置及びシステム並びにこれに用いられる移動端末を提供する。
【解決手段】移動端末から網資源の予約要求を受ける段階と、前記移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現される速度に基づく移動確率モデル、前記移動端末の移動速度及び前記移動端末の位置情報に基づいて、前記移動端末の予測移動方向を計算する段階と、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行う段階と、を含む。
【選択図】図１０

Description

本発明は、網資源予約方法、網資源予約装置及び網資源予約システム並びにこれに用いられる移動端末に関し、特に、端末の移動速度による網資源予約方法、網資源予約装置及び網資源予約システム並びにこれに用いられる移動端末に関する。
本発明は、韓国情報通信部のＩＴ新成長動力核心技術開発事業の一環として行った研究から導き出されたものである［課題管理番号：２００６−Ｓ−０３８−０１、課題名：モバイルコンバージェンスコンピューティングのための端末適応型埋め込み運営体制技術開発］。
従来、網資源の予約は、主にＩＥＴＦ（Internet Engineering Task Force)のＲＳＶＰ（ReSource ReSerVation Protocol）を用いて終端端末間のネットワーク網資源を予約する方式を採用している。しかし、ＲＳＶＰチャンネルの構成が固定的なので、端末の移動が発生する場合に終端端末間に網資源を再割当しなければならない問題が生じる。この時、資源割当時間が長くかかることがあるため、これによる通信品質の低下が発生する。
前述のような問題点を解決するために、ＩＥＴＦ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰとＲＳＶＰとを結合させたＭＲＳＶＰ（Mobile-RSVP）方法が提案された。ＭＲＳＶＰ方法は、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰの通信構造、すなわちホームエージェントと地域エージェントを中心にして移動端末の位置を追跡し、ＲＳＶＰチャンネルの再構成を迅速化する方法である。
しかし、ＲＳＶＰチャンネルの形成を速やかにするために、移動端末の現在位置を基準にして周辺の全ての無線セルに対して網資源の予約を行うため、端末が移動しない無線網に対しても不要な網資源の予約を行ってしまうという問題点がある。以下、前述のような問題点を図１を参照して説明する。
図１は、従来のＭＲＳＶＰ方式を利用する網資源予約方式を説明するための例示図である。
図１を参照すれば、現在移動端末の位置は、‘Ｃｅｌｌ １’であり、前記移動端末が‘Ｃｅｌｌ ２’方向に移動しようとしていることが分かる。この時、従来のＭＲＳＶＰ方式は、移動端末の移動方向を考慮していないので、‘Ｃｅｌｌ １’の周辺セルである‘Ｃｅｌｌ ２’乃至‘Ｃｅｌｌ ７’に対して全て網資源の予約を行う。このため、‘Ｃｅｌｌ ３’乃至‘Ｃｅｌｌ ７’に対する不要な網資源の予約が発生するようになり、‘Ｃｅｌｌ ３’乃至‘Ｃｅｌｌ ７’に対する他の移動端末の網資源予約の試みが失敗する可能性が大きくなるという短所がある。
一方、最近、無線網が多様化され、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）網のような広域網、ＷｉＢｒｏ（Wireless Broadband Internet）網のような都市型ネットワーク網及びＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）網のような小型ネットワーク網まで構造的に多重化された形態のネットワークを利用することができる移動端末が登場した。このような多重化されたネットワークに従来のＭＲＳＶＰのような方式を適用する場合、不要な網資源の予約による損失がさらに大きくなる。以下、このような問題点を図２を参照して説明する。
図２は、多重化された異種無線網環境に従来のＭＲＳＶＰを適用した例を示す例示図である。
図２を参照すれば、現在移動端末の位置は、ＷＬＡＮ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ １’、ＷｉＢｒｏ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ １１’及びＣＤＭＡ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ ２１’の信号領域に属する。この時、前記移動端末が移動しようとする位置がＷＬＡＮ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ ２’、ＷｉＢｒｏ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ １２’及びＣＤＭＡ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ ２２’の信号領域のみに属する位置であったとしても、従来のＭＲＳＶＰを適用すれば、現在移動端末が位置するセルに隣接する全てのセル（ＷＬＡＮ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ ２’乃至‘Ｃｅｌｌ ７’、ＷｉＢｒｏ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ １２’乃至‘Ｃｅｌｌ １７’及びＣＤＭＡ網の無線セル‘Ｃｅｌｌ ２２’乃至‘Ｃｅｌｌ ２７’）に対して網資源の予約を行う。すなわち、現在、端末が位置する無線セルに隣接するセル全てに対して網資源の予約を行うことになり、多重化された異種無線網環境で不要な網資源の予約による網資源の損失が非常に大きくなるという問題点がある。
したがって、端末の予想移動方向を考慮して端末が移動しようとする方向にある網資源に対する予約を選択的にすることによって、不要な網資源の浪費を低減することが求められている。
米国特許公開ＵＳ２００７／００４７５０８Ａ１ 米国特許公開ＵＳ２００６／００８３２３８Ａ１ ＨＭＲＳＶＰ：Hierarchical Mobile RSVP Protocol, 2001 IEEE
従って、本発明の目的は、端末の予想移動方向を予測して不要な網資源の予約を最小化するための方法と、装置及びシステム並びにこれに用いられる移動端末を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、多重化された異種無線網環境で効果的な網資源の予約を行うための方法と、装置及びシステム並びにこれに用いられる移動端末を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、下記の説明及び本発明の一実施例によって把握されることができる。
本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法は、移動端末から網資源の予約要求を受ける段階と、移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現される速度に基づく移動確率モデル、移動端末の移動速度及び移動端末の位置情報に基づいて移動端末の予測移動方向を計算する段階と、計算された予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行う段階とを含む。
また、本発明の他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムは、移動端末、移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現される速度に基づく移動確率モデル、網資源地域制御装置及び網資源中央制御装置を含む本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムであって、移動端末は、網資源中央制御装置に網資源の予約要求を行う網資源予約処理モジュールを含み、網資源中央制御装置は、速度に基づく移動確率モデル、移動端末の移動速度及び移動端末の位置情報に基づいて移動端末の予測移動方向を計算し、計算された移動端末の予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源地域制御装置に網資源の予約要求を行う網資源予約処理メインモジュールを含み、網資源地域制御装置は、網資源中央制御装置からの網資源の予約要求によって網資源の予約を行う網資源予約処理サブモジュールを含む。
また、本発明のさらに他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約装置は、移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現される速度に基づく移動確率モデル、移動端末の移動速度及び移動端末の位置情報に基づいて移動端末の予測移動方向を計算し、計算された移動端末の予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行う網資源予約管理ユニットを含む。
また、本発明のさらに他の実施例に係る移動端末は、現在位置する無線セルの信号領域から外れる場合、使用する網資源の予約を要求する網資源予約処理モジュールと、網資源の予約要求によって予約された網資源のうち網資源の信号強度、移動端末のバッテリー使用可能時間、移動端末の移動速度及びユーザ選好度のうち少なくとも１つに基づいて予約された網資源のうち移動端末で利用する網資源を選択する網選択モジュールと、を含む。
本発明は、端末の移動方向を予測して不要な網資源の予約を最小化することができるという利点がある。
また、本発明は、重畳された異種無線網環境で効果的な網資源の予約を行うことができるという利点がある。
図３は、本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの概要図である。以下、図３を参照して本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの構成及び動作について説明する。
本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムは、移動端末３１０、網資源地域制御装置３２０、網資源中央制御装置３３０及び速度に基づく移動確率モデル３４０を含む。
本発明の一実施例に係る移動端末３１０は、現在使用中の網資源の信号領域から外れる場合に使用する網資源に対して網資源中央制御装置３３０に網資源の予約要求を行う。また、本発明の一実施例による移動端末３１０は、異種無線網との信号処理のためのインタフェースＩＦ １〜ＩＦ Ｎを含む。
本発明の一実施例に係る網資源中央制御装置３３０は、移動端末３１０から網資源の予約要求があれば、速度に基づく移動確率モデル３４０に基づいて、移動端末３１０の予測移動方向を計算し、前記計算された予測移動方向に含まれる網資源を予約するように網資源地域制御装置３２０に網資源の予約要求を行う。
本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置３２０は、網資源中央制御装置３３０から移動端末の予測移動方向による網資源の予約要求があれば、前記予約要求によって網資源を予約する役目を行う。
以下、本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの構成及び動作について図４乃至図８を参照してさらに詳細に説明する。
図４は、本発明の一実施例に係る移動端末３１０のブロック構成図である。以下、図４を参照して本発明の一実施例に係る移動端末３１０の構成及び動作について詳細に説明する。
本発明の一実施例に係る移動端末３１０は、網資源予約処理モジュール４０２、網選択モジュール４０４及びハンドオーバー処理モジュール４０６を含む。
本発明の一実施例に係る網資源予約処理モジュール４０２は、現在使用中の網資源の信号領域から外れる場合に使用する網資源に対して網資源中央制御装置３３０に網資源の予約要求を行う。
本発明の一実施例に係る網選択モジュール４０４は、網資源の予約要求によって予約された網資源のうち前記移動端末３１０で利用する網資源を選択する。前記網資源の選択は、予約された網資源の信号強度、前記移動端末３１０のバッテリー使用可能時間、前記移動端末３１０の移動速度及びユーザ選好度などを考慮して行うことができる。
予約された網資源の信号強度を考慮するということは、例えば、前記移動端末３１０の予想移動方向に対して予約された無線網が１つ以上の異種無線網である場合、前記無線網のうち信号強度がさらに大きい無線網を選択することを意味している。
前記移動端末３１０のバッテリー使用可能時間及び移動速度を考慮するということは、例えば、移動速度が速い移動端末３１０に対して異種無線網に属する無線セルを予約する場合、信号領域が大きい無線網を選択することを意味している。なぜなら、移動端末３１０の予想移動方向に対して予約された無線セルとして、信号領域が小さい無線網を選択すれば、頻繁に信号が途切れることとなり、頻繁なハンドオーバー処理に起因してバッテリーが速く消耗されることがあり得るからである。
前記ユーザ選好度を考慮するということは、例えば、設定によって信号領域が大きい無線網よりも、通信品質は高いが信号領域は小さい無線網を選択することを意味している。
本発明の一実施例に係るハンドオーバー処理モジュール４０６は、網選択モジュール４０４で選択された無線網のうち移動端末３１０で利用する無線セルへのハンドオーバーを行う。
図５は、本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置３２０のブロック構成図である。以下、図５を参照して本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置３２０の構成及び動作について詳細に説明する。
本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置３２０は、網資源予約処理サブモジュール５０２、端末移動情報収集モジュール５０４、トポロジー（topology）情報収集モジュール５０６及び網資源状態収集モジュール５０８を含む。
本発明の一実施例に係る網資源予約処理サブモジュール５０２は、網資源中央制御装置３３０から出力される網資源の予約要求によって該当する網資源を予約する。
また、本発明の一実施例に係る網資源予約処理サブモジュール５０２は、網資源中央制御装置３３０から出力される網資源の解約要求によって該当する網資源を解約する役目を行う。
本発明の一実施例に係る端末移動情報収集モジュール５０４は、移動端末３１０の移動速度を周期的に収集し、網資源中央制御装置３３０に出力する。
本発明の一実施例に係るトポロジー情報収集モジュール５０６は、移動端末３１０の位置情報を周期的に収集し、網資源中央制御装置３３０に出力する。移動端末３１０の位置情報収集は、例えば、ネットワークトポロジー情報を収集し、前記ネットワーク上に存在する基地局などの位置を把握した後、三角測定法によって行うことができ、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いた技法によって行うこともできる。
本発明の一実施例に係る網資源状態収集モジュール５０８は、周期的に各無線網の網資源状態を収集し、網資源中央制御装置３３０に出力する。網資源状態とは、例えば、或る特定の無線セルに対する網資源の予約が多すぎて、前記無線セルを利用できない状況に至る場合、または基地局などの装備の損傷に起因して前記無線セルを利用できない場合などの状態を言う。網資源状態収集モジュール５０８は、このような網資源状態を収集し、網資源中央制御装置３３０に出力することによって、効果的な網資源の予約を行うことができるようにする。
図６は、本発明の一実施例に係る網資源中央制御装置３３０のブロック構成図である。以下、図６を参照して本発明の一実施例に係る網資源中央制御装置３３０の構成及び動作について詳細に説明する。
本発明の一実施例に係る網資源中央制御装置３３０は、網資源予約処理メインモジュール６０２、端末移動情報処理メインモジュール６０４、トポロジー情報処理メインモジュール６０６及び網資源状態処理メインモジュール６０８を含む。
本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、移動端末３１０から網資源の予約要求がある場合、速度に基づく移動確率モデル３４０、移動端末３１０の移動速度及び移動端末３１０の位置情報に基づく移動端末３１０の予測移動方向を計算し、前記計算された移動端末３１０の予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源地域制御装置３２０に網資源の予約要求を行う。
速度に基づく移動確率モデル３４０とは、移動端末３１０が搭載されるであろう多様な交通手段などの速度を考慮して、一定の基準に分類された速度区分で移動端末３１０の予測移動方向を確率密度関数で表現した確率モデルである。以下、前記速度に基づく移動確率モデル３４０について図７ａ乃至図７ｄを参照して詳細に説明する。
図７ａ乃至図７ｄは、端末の移動速度による速度に基づく移動確率モデル３４０を示す例示図である。図７ａ乃至図７ｄのような速度に基づく移動確率モデル３４０は、移動体の速度による慣性力、道路及び鉄道の形態などを考慮して構築することができる。
図７ａは、移動端末３１０が時速０ｋｍ〜１５ｋｍで移動する時の予測移動方向に対する確率モデルを構成した例を示す。これは、人間が歩いたり走ることができる程度の速度を考慮して定めた速度区分である。
図７ａで、横軸は、移動端末３１０の移動方向転換が可能な範囲を示し、縦軸は、移動端末３１０の移動速度に基づいて求めた移動端末３１０の予測移動方向に対する確率密度関数（ｆ（θ））を示す。これは、図７ｂ乃至図７ｄにも同一に適用される。また、移動端末３１０の移動方向転換が可能な範囲は、実質的に２πであるが、以下、説明の便宜上、移動端末３１０の移動方向転換が可能な範囲を現在移動端末３１０の移動方向を基準にして左右各々π／２にして説明する。
図７ａのような速度に基づく移動確率モデル３４０の確率密度関数は、数式１で表現される。θは、移動端末３１０の無線セルに進入する時の進入角度を示す。
Figure 2009049974
すなわち、図７ａのように、移動端末３１０の移動速度が時速０ｋｍ〜１５ｋｍで遅い場合、移動端末３１０は、移動方向転換可能範囲−π／２≦θ≦π／２で同じ確率１／πで移動可能であることが分かる。
図７ｂは、移動端末３１０が時速１５ｋｍ〜８０ｋｍで移動する時の予測移動方向に対する確率モデルを構成した例を示す。これは、都市部における車両の速度を考慮して定めた速度区分である。
図７ｂのような速度に基づく移動確率モデル３４０の確率密度関数は、数式２で表現される。
Figure 2009049974
すなわち、図７ｂのように移動端末３１０の移動速度が時速１５ｋｍ〜８０ｋｍである場合、移動端末３１０は、現在進行している方向に継続して進行する確率が最も高く、左右各々の方向に対して１次関数で表現される確率密度関数を有することが分かる。
図７ｃは、移動端末３１０が時速８０ｋｍ〜１５０ｋｍで移動する時の予測移動方向に対する確率モデルを構成した例を示す。これは、高速道路での車両の速度を考慮して定めた速度区分である。
図７ｃのような速度に基づく移動確率モデル３４０の確率密度関数は、数式３で表現される。
Figure 2009049974
すなわち、図７ｃのように、移動端末３１０の移動速度が時速８０ｋｍ〜１５０ｋｍである場合、移動端末３１０は、現在進行している方向に継続して進行する確率が最も高く、左右各々の方向に対して２次関数で表現される確率密度関数を有することが分かる。
図７ｄは、移動端末３１０が時速１５０ｋｍ以上で移動する時の予測移動方向に対する確率モデルを構成した例を示す。これは、高速道路での車両の速度を考慮して定めた速度区分である。
図７ｄのような速度に基づく移動確率モデル３４０の確率密度関数は、数式４で表現される。
Figure 2009049974
すなわち、図７ｄのように、移動端末３１０の移動速度が時速１５０ｋｍ以上である場合、移動端末３１０は、現在進行している方向のみに移動するものと予測される。
図７ａ乃至図７ｄは、説明の便宜上、任意に定めた速度区分での確率モデルを例として示すもので、前述した数式に限定されて本発明が適用されるわけではない。
さらに図６を参照して説明すれば、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、あらかじめ設定した臨界確率を満足する移動端末３１０の予測移動方向を計算する。臨界確率を満足する移動端末３１０の予測移動方向を計算すれば、図７ａ乃至図７ｄのような確率モデルに基づいて計算された予測移動方向のうちさらに高い移動確率を有する方向のみに対して網資源の予約を行うことによって、不要な網資源の予約による浪費を低減することができるという利点がある。あらかじめ設定した臨界確率をαとすれば、臨界確率αを満足する移動端末３１０の予測移動方向は、数式５で表現することができる。
Figure 2009049974
数式５を図７ｃの確率モデルを示す数式３に適用した例は、数式６に示された通りである。この時、あらかじめ設定した臨界確率αは、０．６であると仮定する。
Figure 2009049974
すなわち、臨界確率（α＝０．６）を満足する範囲−π／７．７≦θ≦π／７．７のみに対して網資源を予約して、不要な網資源を予約することによって生じる網資源の浪費を最小限にすることができる。これについて図８を参照して説明する。
図８は、臨界確率を満足する網資源予約範囲を示す例示図である。
図７ｃのような速度に基づく移動確率モデル３４０で移動端末３１０が進行可能な方向は、現在移動端末３１０が進行している方向に対して−π／２からπ／２の範囲を有する。この時、図７ｃのような速度に基づく移動確率モデル３４０に数式５のように臨界確率を適用して、移動端末３１０の予測移動方向をさらに計算すれば、上記の数式６のようになり、図８は、かくしてさらに計算された予測移動方向の範囲を示す。すなわち、図８で実線で表現された移動端末３１０の移動方向に対して±ｘの範囲が臨界確率を満足する移動端末３１０の予測移動方向を示す。この時、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、臨界確率を満足する移動端末３１０の予測移動範囲内に存在する無線セルに対して網資源の予約を行うための網資源の予約要求を、網資源予約処理サブモジュール５０２にするようになる。
さらに図６を参照して説明すれば、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち移動端末３１０が現在位置する無線セルに隣接する隣接セルに対して網資源を予約するように網資源地域制御装置３２０に要求する。
また、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち移動端末３１０が現在位置する無線セルから所定の距離以内に位置する無線セルに対して網資源を予約するように網資源地域制御装置３２０に要求することもできる。これは、例えば、隣接無線セルの信号領域が半径１ｋｍであり、移動端末３１０が現在時速１００ｋｍの速度で移動している場合、隣接無線セルを通る時間が非常に短いため、遠距離の無線セルをあらかじめ予約しておくことによって、利用する網資源をあらかじめ確保するためである。
また、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、ＷＬＡＮ網、ＣＤＭＡ網、ＷｉＢｒｏ網など異種無線網に属する無線セルが前記計算された予測移動方向に含まれる場合、前記異種無線網信号のうち信号領域が最も大きい無線網（例えば、ＣＤＭＡ網）に属する無線セルに対して網資源の予約をするように要求することができる。これは、信号領域が小さい無線網（例えば、ＷＬＡＮ）を予約する場合、頻繁なハンドオーバー処理を行わなければならない問題点もあり、このため、移動端末３１０のバッテリーが速く消耗され、システムに過負荷を引き起こす問題点もあり得るからである。
また、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルに対して網資源の予約をするように要求する場合、前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルに含まれる異種無線網の無線セルを全て予約することができる。この時、前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルに含まれる異種無線網の無線セルを予約する場合、前記信号領域が最も大きい無線網で移動端末３１０が留まることができる最大滞留時間を計算し、前記計算された最大滞留時間の間に前記異種無線網の無線セルを予約することができる。
信号領域が最も大きい無線網で移動端末３１０が留まることができる最大滞留時間ｔＭＡＸは、前記信号領域が最も大きい無線網の信号領域内で確率密度関数（ｆ（θ））を考慮して移動端末３１０の平均移動距離Ｅを計算した後、前記計算された平均移動距離を移動端末３１０の速度で割ることによって計算することができる。これを数式で表せば、数式７の通りである。
Figure 2009049974
数式７で、Ｓは、端末の進入角度θによる端末の移動距離、Ｒは、前記無線セルの信号領域の半径を意味する。
数式８は、数式７によって計算された平均移動距離を用いて、移動端末３１０が無線セル内で留まることができる最大滞留時間ｔＭＡＸを求める式を示す。
Figure 2009049974
数式８で、ｖは、移動端末３１０の現在移動速度を意味する。
移動端末３１０が無線セル内で留まることができる最大滞留時間ｔＭＡＸを求めるための数式７及び数式８を、数式１乃至数式４で表現される速度に基づく移動確率モデル３４０に適用すれば、数式９乃至数式１３の通りである。
数式９は、数式１で表現される速度に基づく移動確率モデル３４０に数式７を適用して確率密度関数（ｆ（θ））を考慮した移動端末３１０の平均移動距離を計算した式である。
Figure 2009049974
数式９を参照すれば、数式１で表現される速度に基づく移動確率モデル３４０での移動端末３１０の平均移動距離は、４Ｒ／πであることが分かる。
移動端末３１０の平均移動距離を求めた数式９を数式８に適用すれば、数式１０の通りである。
Figure 2009049974
すなわち、数式１で表現される速度に基づく移動確率モデル３４０で最も大きい無線セルに移動端末３１０が留まることができる最大滞留時間は、４Ｒ／（πｖ）になり、網資源予約処理メインモジュール６０２は、４Ｒ／（πｖ）の時間の間に移動端末３１０の予測進行方向に含まれる全ての無線セルに対する網資源の予約を網資源地域制御装置３２０に要求する。
数式２乃至数式４で表現される速度に基づく移動確率モデル３４０での移動端末３１０の最大滞留時間を計算すれば、各々数式１１乃至数式１３の通りである。
Figure 2009049974
Figure 2009049974
Figure 2009049974
このように、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、速度に基づく移動確率モデル３４０で最も大きい無線セルに移動端末３１０が留まることができる最大滞留時間を計算し、計算された最大滞留時間の間に移動端末３１０の予測進行方向に含まれる全ての無線セルに対する網資源の予約を網資源地域制御装置３２０に要求することができる。
また、本発明の一実施例に係る網資源予約処理メインモジュール６０２は、移動端末３１０に対して既に予約した網資源が計算された予測移動方向に含まれない場合に、前記既に予約した網資源を解約するように網資源地域制御装置３２０に要求する。
本発明の一実施例に係る端末移動情報処理メインモジュール６０４は、網資源地域制御装置３２０から出力される移動端末３１０の移動情報を受信し、これを保存及び網資源予約処理メインモジュール６０２に出力する。
本発明の一実施例に係るトポロジー情報処理メインモジュール６０６は、網資源地域制御装置３２０から出力されるネットワークトポロジー情報を受信し、これを貯蔵及び網資源予約処理メインモジュール６０２に出力する。
本発明の一実施例に係る網資源状態処理メインモジュール６０８は、網資源地域制御装置３２０から出力される網資源状態を受信して網資源状態を分析し、網資源予約処理メインモジュール６０２は、前記分析された網資源状態を用いて網資源の予約を網資源地域制御装置３２０に要求することができる。例えば、網資源状態を分析した結果、移動端末３１０の予測移動方向に含まれる無線網のうちＣＤＭＡ網に属する無線セルを現在使用することができないと判断した場合、このような情報に基づいて網資源予約処理メインモジュール６０２は、ＣＤＭＡ網の代わりにＷｉＢｒｏ網に属する無線セルに対して予約を行うことができる。
図９は、本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法を示す流れ図である。以下、図９を参照して本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法について説明するが、図３乃至図８を参照した本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの説明と重複する内容は省略する。
段階９０１で移動端末３１０から網資源の予約要求があれば、段階９０３で網資源中央制御装置３３０は、前記移動端末３１０の予測移動方向を計算した後、段階９０５に進行する。
段階９０５で網資源中央制御装置３３０は、段階９０３で計算された移動端末３１０の予測移動方向に含まれた各無線網の網資源地域制御装置３２０に網資源の予約を要求する。
段階９０７で網資源地域制御装置３２０は、網資源中央制御装置３３０の要求によって該当する網資源を予約する。
段階９０９で移動端末３１０は、段階９０７で予約された網資源のうち利用する網を選択した後、段階９１１に進行する。
段階９１１で移動端末３１０は、利用する網に対してハンドオーバー処理を行う。
一方、段階９０３で計算された移動端末３１０の予測移動方向に属しない不要な網資源が予約されている場合、段階９１３に進行し、網資源中央制御装置３３０は、網資源地域制御装置３２０に不要な網資源に対する解約を要求する。その後、段階９１５で網資源地域制御装置３２０は、前記不要な網資源を解約する。
図１０は、本発明の他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの概要図である。以下、図１０を参照して本発明の他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの構成及び動作について説明するが、図３を参照して説明した本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの説明と重複する内容は省略する。
本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムは、移動端末３１０、網資源予約装置１０１０及び速度に基づく移動確率モデル３４０を含む。
本発明の他の実施例に係る移動端末３１０は、現在使用中の網資源の信号領域から外れる場合に使用する網資源に対して網資源中央制御装置３３０に網資源の予約を要求する。
本発明の他の実施例に係る網資源予約装置１０１０は、本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置３２０及び網資源中央制御装置３３０の役目を行う。
すなわち、本発明の他の実施例に係る網資源予約装置１０１０は、移動端末３１０から網資源の予約要求があれば、速度に基づく移動確率モデル３４０に基づいて移動端末３１０の予測移動方向を計算し、前記計算された予測移動方向に含まれる網資源を予約する役目を行う。以下、本発明の他の実施例に係る端末速度に基づく網資源予約装置の構成について図１１を参照して詳細に説明する。
図１１は、本発明の他の実施例に係る網資源予約装置のブロック構成図である。本発明の他の実施例に係る網資源予約装置は、前述したように、本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置３２０及び網資源中央制御装置３３０の役目を行う。したがって、以下、図１１を参照した本発明の一実施例に係る網資源予約装置の構成及び動作について説明するが、図５乃至図８を参照して説明した本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置３２０及び網資源中央制御装置３３０の説明と重複する内容は省略する。
本発明の他の実施例に係る網資源予約装置１０１０は、網資源予約管理ユニット１０１２、網資源状態管理ユニット１０１４、端末移動情報管理ユニット１０１６及びトポロジー情報管理ユニット１０１８を含む。
本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、本発明の一実施例に係る網資源予約処理サブモジュール５０２及び網資源予約処理メインモジュール６０２の役目を行う。
すなわち、本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、移動端末３１０から網資源の予約要求がある場合、速度に基づく移動確率モデル３４０、移動端末３１０の移動速度及び移動端末３１０の位置情報に基づいて移動端末３１０の予測移動方向を計算し、前記計算された移動端末３１０の予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行う。
また、本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、あらかじめ設定した臨界確率を満足する移動端末３１０の予測移動方向を計算する。
また、本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち移動端末３１０が現在位置する無線セルに隣接する隣接セルに対して網資源の予約を行う。
また、本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち移動端末３１０が現在位置する無線セルから所定の距離以内に位置する無線セルに対して網資源の予約を行う。
また、本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、ＷＬＡＮ、ＣＤＭＡ、ＷｉＢｒｏなど異種無線網に属する無線セルが前記計算された予測移動方向に含まれる場合、前記異種無線網信号のうち信号領域が最も大きい無線網、例えば、ＣＤＭＡ網に属する無線セルに対して網資源の予約を行うことができる。
また、本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルに対する網資源の予約を行う場合、前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルに含まれる異種無線網の無線セルを全て予約することができる。この時、前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルに含まれる異種無線網の無線セルを予約する場合、前記信号領域が最も大きい無線網で移動端末３１０が留まる最大滞留時間を計算し、前記計算された時間の間に前記異種無線網の無線セルを予約することができる。
また、本発明の他の実施例に係る網資源予約管理ユニット１０１２は、移動端末３１０に対して既に予約した網資源が前記計算された予測移動方向に含まれない場合、前記既に予約した網資源の解約を行う。
本発明の他の実施例に係る網資源状態管理ユニット１０１４は、本発明の一実施例に係る網資源状態収集モジュール５０８及び網資源状態処理メインモジュール６０８の役目を行う。
すなわち、本発明の他の実施例に係る網資源状態管理ユニット１０１４は、周期的に各無線網の網資源状態を収集し、網資源予約管理ユニット１０１２に出力することによって、網資源予約時に効果的な網資源の予約を行うことができるようにする。
本発明の他の実施例に係る端末移動情報管理ユニット１０１６は、本発明の一実施例に係る端末移動情報収集モジュール５０４及び端末移動情報処理メインモジュール６０４の役目を行う。
すなわち、本発明の他の実施例に係る端末移動情報管理ユニット１０１６は、移動端末３１０の移動速度を周期的に収集し、網資源予約管理ユニット１０１２に出力する。
本発明の他の実施例に係るトポロジー情報管理ユニット１０１８は、本発明の一実施例に係るトポロジー情報収集モジュール５０６及びトポロジー情報処理メインモジュール６０６の役目を行う。
すなわち、本発明の他の実施例に係るトポロジー情報管理ユニット１０１８は、移動端末３１０の位置情報を周期的に収集し、網資源予約管理ユニット１０１２に出力する。
図１２は、本発明の他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法を示す流れ図である。図１２は、本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法を示す流れ図である。以下、図１２を参照して本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法に対して説明するが、図１０及び図１１を参照した本発明の他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システム及び装置の説明と重複する内容は省略する。
段階１２０１で移動端末３１０から網資源の予約要求があれば、段階１２０３で網資源予約管理ユニット１０１２は、端末の予測移動方向を計算した後、段階１２０５に進行する。
段階１２０５で網資源予約管理ユニット１０１２は、段階１２０３で計算された端末の予測移動方向に含まれた各無線網の無線セルに対して網資源の予約を行う。
段階１２０７で移動端末３１０は、段階１２０５で予約された網資源のうち利用する網を選択した後、段階１２０９に進行する。
段階１２０９で移動端末３１０は、利用する網に対してハンドオーバー処理を行う。
一方、段階１２０３で計算された移動端末３１０の予測移動方向に属しない不要な網資源が予約されている場合、段階１２１１に進行し、網資源予約管理ユニット１０１２は、不要な網資源に対する解約を行う。
以上において説明した本発明は、本発明が属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で、様々な置換、変形及び変更が可能であるので、上述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。
従来のＭＲＳＶＰ方式を利用する網資源予約方式を説明するための例示図である。 多重化された異種無線網環境に従来のＭＲＳＶＰを適用した例を示す例示図である。 本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの概要図である。 本発明の一実施例に係る移動端末のブロック構成図である。 本発明の一実施例に係る網資源地域制御装置のブロック構成図である。 本発明の一実施例に係る網資源中央制御装置のブロック構成図である。 端末の移動速度による速度に基づく移動確率モデルを示す例示図である。 端末の移動速度による速度に基づく移動確率モデルを示す例示図である。 端末の移動速度による速度に基づく移動確率モデルを示す例示図である。 端末の移動速度による速度に基づく移動確率モデルを示す例示図である。 臨界確率を満足する網資源予約範囲を示す例示図である。 本発明の一実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法を示す流れ図である。 本発明の他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約システムの概要図である。 本発明の他の実施例に係る網資源予約装置のブロック構成図である。 本発明の他の実施例に係る端末移動速度に基づく網資源予約方法を示す流れ図である。
符号の説明
３２０ 網資源地域制御装置
３３０ 網資源中央制御装置
３４０ 速度に基づく移動確率モデル
１０１０ 網資源予約装置

Claims (32)

  1. 移動端末から網資源の予約要求を受ける段階と、
    前記移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現される速度に基づく移動確率モデル、前記移動端末の移動速度及び前記移動端末の位置情報に基づいて、前記移動端末の予測移動方向を計算する段階と、
    前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行う段階と、
    を含む端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  2. 前記移動端末の移動速度を複数の区分に分類し、前記分類された前記移動端末の移動速度による進行可能方向に対する速度に基づく移動確率モデルを構築する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  3. 前記移動端末の移動速度及び前記移動端末の位置情報を周期的に収集する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  4. 前記移動端末の予測移動方向を計算する段階は、
    あらかじめ設定した臨界確率を満足する前記移動端末の予測移動方向を計算する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  5. 前記網資源の予約を行う段階は、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち前記移動端末が現在位置する無線セルに隣接する隣接セルに対して網資源の予約を行う段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  6. 前記網資源の予約を行う段階は、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち前記移動端末が現在位置する無線セルから所定の距離内にある無線セルに対して網資源の予約を行う段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  7. 前記網資源の予約を行う段階は、異種無線網に属する無線セルが前記計算された予測移動方向に含まれる場合、前記異種無線網のうち信号領域が最も大きい無線網に属し且つ前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行う段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  8. 前記網資源の予約を行う段階は、
    前記異種無線網のうち信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルの信号領域に含まれ且つ前記計算された予測移動方向に含まれる全ての無線網の無線セルに対して網資源の予約を行う段階を含むことを特徴とする請求項７に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  9. 前記網資源の予約を行う段階は、
    前記確率密度関数に基づいて前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セル内で前記移動端末が移動可能な平均移動距離を求める段階と、
    前記移動端末の平均移動距離及び前記移動端末の移動速度に基づいて前記移動端末が前記信号領域の最も大きい無線網に属する無線セル内に留まることができる時間を計算する段階と、
    前記計算された時間の間に前記計算された予測移動方向に含まれる全ての無線網の無線セルに対して網資源の予約を行う段階と、
    を含むことを特徴とする請求項７に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  10. 前記移動端末に対して既に予約した網資源が前記計算された予測移動方向に含まれない場合、前記既に予約した網資源の解約を行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  11. 前記予約した網資源の信号強度、前記移動端末のバッテリー使用可能時間、前記移動端末の移動速度及びユーザ選好度のうち少なくとも１つに基づいて前記予約した網資源のうち前記移動端末で利用する網資源を選択する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  12. 前記選択された網資源を利用するためのハンドオーバーを行う段階をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約方法。
  13. 移動端末、前記移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現される速度に基づく移動確率モデル、網資源地域制御装置及び網資源中央制御装置を含む端末移動速度に基づく網資源予約システムであって、
    前記移動端末は、前記網資源中央制御装置に網資源の予約要求を行う網資源予約処理モジュールを含み、
    前記網資源中央制御装置は、前記速度に基づく移動確率モデル、前記移動端末の移動速度及び前記移動端末の位置情報に基づいて、前記移動端末の予測移動方向を計算し、前記計算された移動端末の予測移動方向に含まれる無線セルに対して前記網資源地域制御装置に網資源の予約要求を行う網資源予約処理メインモジュールを含み、
    前記網資源地域制御装置は、前記網資源中央制御装置からの網資源の予約要求によって網資源の予約を行う網資源予約処理サブモジュールを含む端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  14. 前記網資源予約処理メインモジュールは、
    あらかじめ設定した臨界確率を満足する前記移動端末の予測移動方向を計算することを特徴とする請求項１３に記載の端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  15. 前記網資源予約処理メインモジュールは、
    前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち前記移動端末が現在位置する無線セルに隣接する隣接セルに対して前記網資源地域制御装置に網資源の予約要求を行うことを特徴とする請求項１３に記載の端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  16. 前記網資源予約処理メインモジュールは、
    前記移動端末の移動速度に基づいて前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち前記移動端末が現在位置する無線セルから所定の距離内にある無線セルに対して前記網資源地域制御装置に網資源の予約要求を行うことを特徴とする請求項１３に記載の端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  17. 前記網資源予約処理メインモジュールは、
    異種無線網に属する無線セルが前記計算された予測移動方向に含まれる場合、前記異種無線網のうち信号領域が最も大きい無線網に属し且つ前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルに対して前記網資源地域制御装置に網資源の予約要求を行うことを特徴とする請求項１３に記載の端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  18. 前記網資源予約処理メインモジュールは、前記異種無線網のうち信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルの信号領域に含まれ、前記計算された予測移動方向に含まれる全ての無線網の無線セルに対して前記網資源地域制御装置で網資源の予約要求を行うことを特徴とする請求項１７に記載の端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  19. 前記網資源予約処理メインモジュールは、
    前記確率密度関数に基づいて前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セル内で前記移動端末が移動可能な平均移動距離を求め、
    前記移動端末の平均移動距離及び前記移動端末の移動速度に基づいて前記移動端末が前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セル内に留まることができる時間を計算した後、
    前記計算された時間の間に前記計算された予測移動方向に含まれる全ての無線網の無線セルに対して前記網資源地域制御装置で網資源の予約要求を行うことを特徴とする請求項１７に記載の端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  20. 前記網資源予約処理メインモジュールは、
    前記移動端末に対して既に予約した網資源が前記計算された予測移動方向に含まれない場合、前記網資源地域制御装置で前記既に予約した網資源の解約要求を行うことを特徴とする請求項１３に記載の端末移動速度に基づく網資源予約システム。
  21. 移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現される速度に基づく移動確率モデル、移動端末の移動速度及び前記移動端末の位置情報に基づいて前記移動端末の予測移動方向を計算し、前記計算された移動端末の予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行う網資源予約管理ユニットを含む端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  22. 前記速度に基づく移動確率モデルは、
    前記移動端末の移動速度の区分別に前記移動端末の移動速度による進行可能方向に対する確率密度関数で表現されることを特徴とする請求項２１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  23. 前記移動端末の移動速度を周期的に収集して前記網資源予約管理ユニットに出力する端末移動情報管理ユニットと、
    前記移動端末の位置情報を周期的に収集して前記網資源予約管理ユニットに出力するトポロジー情報管理ユニットとをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  24. 前記網資源予約管理ユニットは、
    あらかじめ設定した臨界確率を満足する前記移動端末の予測移動方向を計算することを特徴とする請求項２１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  25. 前記網資源予約管理ユニットは、
    前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち前記移動端末が現在位置する無線セルに隣接する隣接セルに対して網資源の予約を行うことを特徴とする請求項２１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  26. 前記網資源予約管理ユニットは、前記移動端末の移動速度に基づいて前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルのうち前記移動端末が現在位置する無線セルから所定の距離内にある無線セルに対して網資源の予約を行うことを特徴とする請求項２１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  27. 前記網資源予約管理ユニットは、
    異種無線網に属する無線セルが前記計算された予測移動方向に含まれる場合、前記異種無線網のうち信号領域が最も大きい無線網に属し、前記計算された予測移動方向に含まれる無線セルに対して網資源の予約を行うことを特徴とする請求項２１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  28. 前記網資源予約管理ユニットは、
    前記異種無線網のうち信号領域が最も大きい無線網に属する無線セルの信号領域に含まれ、前記計算された予測移動方向に含まれる全ての無線網の無線セルに対して網資源の予約を行うことを特徴とする請求項２７に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  29. 前記網資源予約管理ユニットは、
    前記確率密度関数に基づいて前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セル内で前記移動端末が移動可能な平均移動距離を求め、
    前記移動端末の平均移動距離及び前記移動端末の移動速度に基づいて前記移動端末が前記信号領域が最も大きい無線網に属する無線セル内に留まることができる時間を計算した後、
    前記計算された時間の間に前記計算された予測移動方向に含まれる全ての無線網の無線セルに対して網資源の予約を行うことを特徴とする請求項２７に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  30. 前記網資源予約管理ユニットは、
    前記移動端末に対して既に予約した網資源が前記計算された予測移動方向に含まれない場合、前記既に予約した網資源の解約を行うことを特徴とする請求項２１に記載の端末移動速度に基づく網資源予約装置。
  31. 現在位置する無線セルの信号領域から外れる場合、使用する網資源の予約を要求する網資源予約処理モジュールと、
    前記網資源の予約要求によって予約された網資源のうち前記網資源の信号強度、移動端末のバッテリー使用可能時間、前記移動端末の移動速度及びユーザ選好度のうち少なくとも１つに基づいて前記予約された網資源のうち前記移動端末で利用する網資源を選択する網選択モジュールを含む移動端末。
  32. 前記選択された網資源を利用するためのハンドオーバーを行うハンドオーバー処理モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載の移動端末。
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