JP5610074B2 - エネルギ効率の良いモバイルオーバレイネットワークの遷移メカニズム - Google Patents
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Description
用語「クラスタ」は、ここでは、この本願明細書で議論される状態遷移の目的で集合的に及び望ましくは独立して検討されるネットワーク内の少なくとも2つの無線局のグループを有する。したがって、最も単純な実施形態では、2つの無線局を含むクラスタが提供され、一方の無線局はオフに切り替えられ、他方は2状態の間の調整された遷移において自身の無線パラメータを適応する。
(1)高さ及び/又は方位角は遠隔に調整できない。ソフトウェアコマンド(又は電気信号)がモータを作動できる(線形又は角度に関する機械的動きを生じる)としても、可動部分が故障する可能性が高く、それらの調整は常に推奨されない。
(2)現在、アンテナの高さも方位角も、状態間の遷移では十分であり、両者とも電力及び/又はチルト調整と一緒に実行される必要がない。
本発明の実施形態によるオーバレイネットワークにおける状態間の遷移は、無線パラメータが関連する状態の動作に適応されるよう、トラフィック要求の時間的変動に依存して動的にトリガされる。解決策は、次の動作を実行するエンティティによる。
(1)マイクロ←→マクロ遷移のトリガが適用される時点を決定する。
(2)上述のような遷移がUEのサービス品質に最小限の影響しか与えないよう又は如何なる影響も与えないように、無線基地局とシグナリングメッセージを交換する。
所与のネットワーク領域内のトラフィック負荷は、空間又は時間領域で均一ではない。例えば、自動車道、劇場、学校、商業複合施設等の存在は、ネットワーク領域内のトラフィック負荷に影響を与えるだろう。本発明の実施形態のオーバレイメカニズムは、近隣のeNBがカバレッジの変化を補償する間、少数のeNBがオフ又はオンに切り替えることによる。したがって、このオーバレイメカニズムは、個々のeNBではなくeNBのグループに適用される必要がある。しかしながら、トラフィック負荷の空間的及び時間的変動のために、オンーオフ遷移をネットワーク全体に適用することは、最適ではなく、実現可能な解決策でもない。したがって、ネットワークは、小さいクラスタ(eNBのグループ)に分解され、小さいクラスタは、該クラスタを構成する全てのeNBの間で事実上相関するトラフィック負荷を有すると考えられる。これらのクラスタは、(オーバレイスキームを実施するために必要な近隣eNBの数に基づき)最小サイズの粒度を有する。しかしながら、eNBの数には上限がない。
上述のように、クラスタ内の無線基地局は、所定の送信電力及びアンテナダウンチルトパラメータを有する任意の適用可能な状態で動作できる。例えば、「n」個の状態で動作するクラスタでは、電力及びダウンチルトパラメータは、n番目の状態でアクティブなeNBの各々について、以下に示す表1のように定めることができる。最小状態はn==1により表される。
(1)「2」から「1」へのクラスタ状態遷移
a)BS1: P1,2T1,2→P1,1T1,1
b)BS2: P2,2T2,2→P2,0T2,0→オフ
c)BS‘x’&‘x+1: 参加しない(オフに切り替えられたまま)
(2)「n」から「2」へのクラスタ状態遷移
a)BS1: P1,nT1,n→P1,2T1,2
b)BS2: P2,nT2,n→P2,2T2,2
c)BS‘x’: Px,nTx,n→Px,0Tx,0→オフ
d)BS‘x+1’: Px+1,nTx+1,n→Px+1,0Tx+1,0→オフ
オーバレイネットワークにおいて2状態のクラスタを考える場合、このクラスタではn=2であり、つまりクラスタは2つの状態でのみ動作する。状態1及び状態2は次の通りである。
・状態1では、クラスタ内の幾つかの無線基地局がアクティブモードであり、その数を「x」とする。このような無線局の1つは、送信電力P1及びアンテナダウンチルトT1で動作する。
・状態2では、クラスタ内の全ての無線基地局がアクティブモードであり、その数を「y」とする。y>xであり、(より高い容量の状態であり)送信電力P2及びアンテナダウンチルトT2で動作する。
・状態2→状態1の遷移中
BS2は無線パラメータをP22からP20へ及びT22からT20へ変更し、オフに切り替える。
・状態1→状態2の遷移中
非アクティブな無線基地局BS2は、オンに切り替わり、無線パラメータをP20からP22へ及びT20からT22へ変更する。
BS1: P12→P11
BS2: P22→P20→オフに切り替える
理論上は、P22==P20が可能であり、この場合には、BS2の遷移はP22→オフに切り替えるように見える。
BS1:状態0でN/A、3→2→1に遷移。
BS2:状態1でN/A、3→2→0に遷移。
BS3:状態2及び1でN/A、3→0に遷移。
この遷移は、トラフィック/スループット要求が設定された閾より下に落ちて、クラスタ内の幾つかの無線基地局をオフに切り替えるトリガが起こった結果として生じる。基本的に、クラスタ内の全ての無線局についてトラフィックアクティビティがモニタ及び統合され、全システムトラフィック要件が遷移後に満たされることを保証する。
「SONサーバ」は、1又は複数のクラスタのトラフィックアクティビティを監視及び記録し、遷移の瞬間を決定し、図6に示したフローのように遷移をトリガする。図6は、マイクロ→マクロモード遷移中のSONサーバのシグナリングフローを示す。
[オプション1]
ステップ6.6:SONサーバは、時点Ts1でマイクロ→マクロモード遷移のパラメータ調整を実行することを、マクロeNBに通知する。時点は、OFDMAに基づくシステムの場合の「フレーム番号」を含む任意の形式で示すことができる。
ステップ6.6a:SONサーバは、時刻Ts1でマイクロ→マクロモード遷移のパラメータ調整を実行することを、マクロ及びマイクロeNBに通知する。時点は、OFDMAに基づくシステムの場合の「フレーム番号」を含む任意の形式で示すことができる。
ステップ6.9a:Void
(以下のステップは、上述のどちらのオプションにも適用される)
ステップ6.9.5:SONサーバは、ステップ6.3の後及びステップ6.10の前の任意の時点でオフへの切り替え手順を取り消すために、マクロ及び/又はマイクロ基地局にシグナリングする。つまり、ステップ2の遷移状態がオフへの切り替え手順の課程中に逆である場合、SONサーバは、このステップを用いて、基地局がオフへの切り替え手順全体を行うことなく、オン状態である元の状態に戻れるようにする。これにより、遷移(オン→オフ→オン)時間を短縮し、アクティブUEに良好なQoE(Quality of Experience)をもたらす。
マイクロ→マクロモード遷移中の無線基地局(ここではeNBと称する)端におけるイベントの対応するフローは、オプション1について図7に、オプション2について8に、対応するステップと一緒に示す。
ステップ7.1:(オプション)マイクロモードeNBは、SONサーバからUE分布プロファイルを報告するよう要求を受信する。
ステップ8.1:(オプション)マイクロモードeNBは、SONサーバからUE分布プロファイルを報告するよう要求を受信する。
・マクロモードeNBは、送信電力を「xj」dBだけ増大させ、時間期間「tj」の間待ち、送信電力に達するまで処理を繰り返す。
・マイクロモードeNBは、送信電力を「xj」dBだけ減少させ、時間期間「tj」の間待ち、送信電力に達するまで処理を繰り返す。
・マクロモードeNBは、アンテナダウンチルトを「yj」度だけ増大させ、時間期間「tj」の間待ち、目標アンテナダウンチルト値に達するまで処理を繰り返す。
・マイクロモードeNBは、アンテナダウンチルトを「yj」度だけ減少させ、時間期間「tj」の間待ち、目標アンテナダウンチルト値に達するまで処理を繰り返す。
この遷移は、トラフィック/スループット要求が設定された閾より上に上昇し、クラスタ内の幾つかの又は全ての無線基地局をオンに切り替えるトリガが起こった結果として生じる。クラスタ内の全ての基地局についてトラフィックアクティビティがモニタ及び統合され、全システムトラフィック要件が遷移後に満たされることを保証する。
「SONサーバ」は、1又は複数のクラスタのトラフィックアクティビティを監視及び記録し、遷移の瞬間を決定し、図9に示したフローのように遷移をトリガする。
・クラスタ内のオフに切り替わった(マイクロ)無線基地局(eNB)に、オンへの切り替え手順の準備をするよう通知する。
・クラスタ内のマクロeNBに、(マイクロeNBの)オンへの切り替え手順の準備をするよう通知する。
(1)全てのeNBが、SONサーバに、オンへの切り替えの準備が完了したことを示している。
(2)UEがマクロからマイクロeNBへのハンドオーバを完了するのに要する時間。これは、新しいカバレッジリング(オフへの切り替え手順と異なり、マイクロeNBに接続されたままの全てのUEはハンドオーバされる)及び(可能な場合)UE分布プロファイルに基づき予測される。
[オプション1]
ステップ9.7:SONサーバは、時点Ts1でマクロ→マイクロモード遷移のパラメータ調整を実行することを、マイクロ無線基地局(eNB)に通知する。時点は、OFDMAに基づくシステムの場合の「フレーム番号」を含む任意の形式で示すことができる。
ステップ9.7a:SONサーバは、以下を同時に通知する。
・マイクロeNBに、マクロ→マイクロモード遷移のパラメータ調整を実行するよう通知する。
・マクロeNBに、マクロ→マイクロモード遷移のパラメータ調整を実行するよう通知する。
ステップ9.10a:Void
<eNBのフロー>
マイクロ→マクロモード遷移中の無線基地局(ここではeNBと称する)端におけるイベントの対応するフローは、オプション1について図10に、オプション2について図11に、対応するステップと一緒に示す。
ステップ10.1:マイクロモード又はオフに切り替わったeNBは、SONサーバからオンへの切り替え手順の準備をするための信号を受信する。マクロモードeNBは、SONサーバからオンへの切り替え手順の準備をするための信号を受信し、(オプション)UE分布プロファイルを要求する。
ステップ11.1:マイクロモード又はオフに切り替わったeNBは、SONサーバからオンへの切り替え手順の準備をするための信号を受信する。マクロモードeNBは、SONサーバからオンへの切り替え手順の準備をするための信号を受信し、(オプション)UE分布プロファイルを要求する。
・マクロモードeNBは、アンテナダウンチルトを「yj」度だけ減少させ、時間期間「tj」の間待ち、目標アンテナダウンチルト値に達するまで処理を繰り返す。
・マイクロモードeNBは、アンテナダウンチルトを「yj」度だけ増大させ、時間期間「tj」の間待ち、目標アンテナダウンチルト値に達するまで処理を繰り返す。
・マクロモードeNBは、送信電力を「xj」dBだけ減少させ、時間期間「tj」の間待ち、送信電力に達するまで処理を繰り返す。
・マイクロモードeNBは、送信電力を「xj」dBだけ増大させ、時間期間「tj」の間待ち、マクロモードeNBにより送信電力が達成されるまで処理を繰り返す。
<UE分布プロファイル>
用語「UE分布プロファイル」は、単にアクティブモードUEを表すので、より正確には用語「アクティブUE分布プロファイル」であって良い。分布プロファイルは、絶対位置又は相対位置又はセル内の全てのアクティブモードUEのサービングセルからの距離を表す。これを表すある方法は、信号強度(RSRQ/RSRP)の観点である。このようなUE分布プロファイルの使用は、状態遷移の各ステップについてハンドオーバ手順の見込み数を決定するためである。
「x」dB及び「y」度のステップを定める目的は、eNBの送信パラメータの変化が、結果として該eNB及び近隣eNBの無線カバレッジの変化をもたらすことである。したがって、これは、カバレッジの影響を受ける領域内のアクティブUEのうちの幾つかが、自身の無線リンクを維持するために、呼をドロップすることなく、ハンドオーバする必要のある状況を生成する。したがって、1又は複数のeNBの送信パラメータの変化に対して、ハンドオーバアクティビティの増大するバーストが予測される。所要のハンドオーバ数は、所与の変化に対して十分大きいと、遷移中に、幾つかのUEは呼のドロップ又はRLF(radio link failures、無線リンク障害)を経験し得る。ステップサイズ「x」dB及び「y」度は、ステップ変化毎のハンドオーバ数の制御を提供する。
オン→オフ又はオフ→オンへの切り替え遷移中、ダウンチルト及び電力のような送信パラメータは、クラスタ内の複数のeNBにより増大及び/又は減少される。上述のように、送信パラメータのこの変化は、クラスタのカバレッジプロパティに影響を与える。無線カバレッジ及びアクティブモードUEのQoEが遷移中に維持されるためには、各反復(電力又はチルトのステップ変化)は、遷移が完了するまで、クラスタのeNB間で調整される。協調又は(幾つかの環境では)同期は、パラメータ、任意の2つの連続するステップ調整の開始時点間のオフセットのような固定時間遅延である時間間隔「t」を用いることにより達成できる。
信号がパラメータ調整の準備及び開始のためにSONサーバにより複数のeNBへ送信されるとき、信号は、(X2又はS1インタフェースの場合のように)IPネットワークを介して送信されても良い。したがって、メッセージは、eNBにより異なる時点で受信され得る。これは、再び、2.4.2章で述べた理由で、同期を用いる必要がある。パラメータ「パラメータ調整を開始する時点」、「Ts1」又は「Ts2」の使用は、遷移手順がクラスタ内の全てのeNBについて同期して同時に開始することを保証できる。
オン→オフ遷移又はその逆のトリガ条件が遷移課程中の逆である場合、遷移処理を中止させ、元の状態に戻ることは有利である。これは、トリガ条件が遷移課程中の逆である場合に、SONサーバによりeNBに対して発行される「取り消し」コマンドを定めることにより達成できる。
オン→オフ又はオフ→オン遷移のために設けられた2つのオプションは、無線パラメータ調整段階で主に異なる。無線パラメータ調整は、オプション2で、マイクロ及びマクロモードeNBに対して同期をとられる。利点は、遷移の応答時間が速く、したがって省エネルギの更なる最適化の可能性があることである。しかしながら、マイナス面は、ダウンチルトが、マイクロ→マクロ(又はその逆)に移っているUEにとって更に速いハンドオーバである。ハンドオーバのためにシステムで追加制御が必要な場合、無線パラメータ調整はマイクロ及びマクロレイヤで順次生じるので、オプション1が用いられて良い。これにより、自然ハンドオーバレートを減速させる。図12に、既に議論した速いハンドオーバを提供する第2のオプションを示す。グラフから分かるように、マイクロeNB及びマクロeNBは、それらの送信パラメータを一緒に調整する。
クラスタがx→y、ここで|x−y|==m且つm>1である状態を変化するシナリオでは、無線局が目標状態x+1又はx+mのパラメータを調整するか否かを知る方法がない。同じ問題は、オフへの切り替え手順にも存在する。
本発明の実施形態は、オン/オフへの切り替えシグナリングメカニズムに、主に以下を新たに提供する。
・状態間の遷移のための、SONサーバ(又は他の対応するエンティティ)と無線局との間のシグナリング手順。
・送信電力及びアンテナダウンチルトの増大調整及び増加の時間間隔のために、ステップサイズ「x」dB及び「y」度。これらは、各ステップ変化で期待される又は推定されたハンドオーバ数に基づき、ステップ毎に適応できる(つまり、適応ステップサイズを提供する)。これは、速いオン←→オフ遷移時間を可能にし、良好なエネルギ効率をもたらすと同時に、同時ハンドオーバ数を注意深く制御する。
・遷移のトリガが遷移課程中の逆である場合に、「取り消し」コマンドを発行することにより、オン→オフ又はオフ→オン手順を反転させるSONサーバの能力。これは、システムの安定性を向上させ、良好なエネルギ効率及びシステム性能の可能性を与える。
<本発明の実施形態の利点>
・実施形態は、遷移中にUEに信頼できるリンク及び十分なカバレッジを提供することを目的とするので、UEに対する信頼できるサービス品質。
Claims (9)
- 第1の数の無線局がアクティブな第1の状態と第2の別の数の無線局がアクティブな第2の状態との間の切り替えを有する通信ネットワーク内のセルのクラスタの方法であって、前記第2の状態は、前記第1の状態と同じ地理的カバレッジだが異なる容量を提供することを目的とし、状態間の遷移は送信パラメータ調整を用いて実行され、前記送信パラメータ調整は複数の無線局で時間的に協調して1又は複数のステップで行われ、
前記方法は、先ず、遷移により生成されると期待されるユーザ機器のハンドオーバの数に従って、遷移のステップ数及び/又はステップサイズを決定するステップ、を有する方法。 - 送信パラメータ調整の少なくとも1つのステップの後に、時間遅延が続き、ユーザ機器のハンドオーバを可能にし、前記時間遅延は、ステップ変化の結果として期待される全ての前記ユーザ機器のハンドオーバのためのハンドオーバ処理を完了するために必要な合計時間より多いか又はそれに等しい、請求項1に記載の方法。
- 調整される前記送信パラメータは、送信電力及び/又はアンテナダウンチルトを含み、送信電力及びアンテナダウンチルトは送信パラメータ調整の別個のステップで調整される、請求項1又は2に記載の方法。
- 次に、前記第2の状態と第3の状態との間で切り替えるステップを更に有し、前記第3の状態は、更に別の数の無線局がアクティブであり、前記第3の状態は、前記第1及び第2の状態と同じ地理的カバレッジだが更に異なる容量を提供することを目的とし、前記第2及び第3の状態間の遷移は送信パラメータ調整を用いて実行され、前記送信パラメータ調整は複数の無線局で行われ、該無線局に対して時間的に協調される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 高容量状態と低容量状態との間の遷移又はその逆では、両方の状態でアクティブなマクロ無線局及び高容量状態でのみアクティブなマイクロ無線局は、自身の送信パラメータを調整し、全てのマクロ無線局は自身の送信パラメータを一緒に調整し、全てのマイクロ無線局は自身のパラメータを一緒に調整する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
- 2つの状態間の遷移に対する送信パラメータ調整は、それぞれ各マイクロ無線局若しくはマクロ無線局の全ての送信パラメータ調整のための第1の段階及び各マクロ無線局若しくはマイクロ無線局の全ての送信パラメータ調整のための第2の段階の2つの連続する段階で実行され、高要求状態への切り替えにおいて、各マイクロ無線局は前記第1の段階で調整され、低要求状態への切り替えにおいて、各マクロ無線局は前記第1の段階で調整される、請求項5に記載の方法。
- 無線局を含む通信ネットワークであって、前記通信ネットワーク内の無線局のクラスタは、第1の数の無線局がアクティブな第1の状態と第2の別の数の無線局がアクティブな第2の状態との間で切り替えるよう動作可能であり、前記第2の状態は、前記第1の状態と同じ地理的カバレッジだが異なる容量を提供することを目的とし、前記無線局は、送信パラメータ調整を用いて状態間の遷移を実行するよう制御され、前記送信パラメータ調整は複数の無線局で時間的に協調して1又は複数のステップで行われ、先ず、遷移により生成されると期待されるユーザ機器のハンドオーバの数に従って、遷移のステップ数及び/又はステップサイズが決定される、通信ネットワーク。
- 通信ネットワーク内の無線局のクラスタ内の無線局であって、前記クラスタは、第1の数の無線局がアクティブな第1の状態と第2の別の数の無線局がアクティブな第2の状態との間で切り替えるよう動作可能であり、前記第2の状態は、前記第1の状態と同じ地理的カバレッジだが異なる容量を提供することを目的とし、前記無線局は、送信パラメータ調整を用いて状態間の遷移を実行するプロセッサを有し、前記送信パラメータ調整が前記クラスタ内の他の無線局と時間的に協調して1又は複数のステップで行われるよう時間指定され、先ず、遷移により生成されると期待されるユーザ機器のハンドオーバの数に従って、遷移のステップ数及び/又はステップサイズが決定される、無線局。
- 協調を制御する装置であって、第1の数の無線局がアクティブな第1の状態と第2の別の数の無線局がアクティブな第2の状態との間の切り替えを協調することにより、通信ネットワークの無線局のクラスタにおける遷移を制御するよう動作可能であり、前記第2の状態は、前記第1の状態と同じ地理的カバレッジだが異なる容量を提供することを目的とし、前記協調を制御する装置は、前記無線局に送信パラメータ調整を用いて状態間の遷移を実行するよう指示するプロセッサを有し、指示された送信パラメータ調整は、複数の無線局で時間的に協調して1又は複数のステップで行われ、先ず、遷移により生成されると期待されるユーザ機器のハンドオーバの数に従って、遷移のステップ数及び/又はステップサイズが決定される、協調を制御する装置。
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