JP6126914B2 - Method and apparatus for accessing multiple radio bearers - Google Patents
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本発明は、各種無線サービスへのアクセスに関し、より具体的には、複数の異なる無線サービスに接続する複数の異なる無線ベアラに対して状況に応じた適切なアクセスを行う方法と装置とに関する。 The present invention relates to access to various radio services, and more specifically, to a method and apparatus for appropriately accessing a plurality of different radio bearers connected to a plurality of different radio services according to the situation.
無線LAN、WiMAX、UMTS等の3Gセルラー携帯電話網あるいはLTE網などの様々な無線通信サービスは、複数の異なる無線アクセス技術(RAT(Radio Access Technology))にそれぞれ対応する。そして、無線ベアラは、これら様々な無線通信サービスに接続して利用者無線端末(UE)からアクセスするための無線接続手段を提供するものである。 Various wireless communication services such as a 3G cellular mobile phone network such as wireless LAN, WiMAX, and UMTS or an LTE network correspond to a plurality of different wireless access technologies (RAT (Radio Access Technology)). The radio bearer provides a radio connection means for connecting to these various radio communication services and accessing from a user radio terminal (UE).
UMTS網やLTE網などのセルラー無線網は、地理的に広範囲にわたって単一の通信事業者網により、ユーザに無線網接続サービスを提供している。その反面、セルラー無線網に対する無線アクセスは、多くの場合、当該セルラー無線網が提供する通信サービスに加入しているユーザの無線端末だけに限定され、無料で提供されている場合も多い無線LANサービスよりも通信料金が一般に高額である。他方、一般公衆が利用可能な無線LANサービスは、通信料金が安価であり、通信速度が比較的安定している反面、良好に通信可能な範囲が限られた狭い地域内に限定される。 A cellular radio network such as a UMTS network or an LTE network provides a radio network connection service to users through a single carrier network over a wide geographical area. On the other hand, in many cases, wireless access to a cellular wireless network is limited only to the wireless terminals of users who subscribe to the communication service provided by the cellular wireless network and is often provided free of charge. Communication charges are generally higher than On the other hand, a wireless LAN service that can be used by the general public has a low communication fee and a relatively stable communication speed. However, the wireless LAN service is limited to a narrow area where a good communication range is limited.
近年の無線端末の利用態様として、利用する無線アクセス網を、セルラー無線網と無線LANサービスとの間でユーザ自身により状況に応じて切り替えることが一般的である。無線端末のこのような利用態様を可能とするには、複数の異なるRAT(例えば、LTE、WiMAXおよび無線LANなど)にそれぞれ対応した複数の無線インターフェース回路を装備したマルチモード無線端末を使用してユーザが無線網アクセスを行うことが前提となる。この場合、マルチモード無線端末は、同時利用可能な複数の異なるRATのそれぞれに接続する複数の無線ベアラを確立し、当該複数の無線ベアラ上での同時並列無線伝送を実行することが可能であり、これはリンク・アグリゲーションとして知られている。また、別の態様として、マルチモード無線端末は、同時利用可能な複数の異なるRATの間で状況に応じて一の無線ベアラが接続するRATを選択的に切り替えて無線通信することも可能であり、これは異種RAT間接続切替と呼ばれる。上記のように異なるRATに接続する複数の無線ベアラ間で無線端末の通信トラフィックを配分制御することにより、無線帯域幅の集約、異種RAT間での通信負荷分散、弾力的なネットワーク利用可能性などの利点を達成することができる。 As a usage mode of a wireless terminal in recent years, it is common to switch a wireless access network to be used between a cellular wireless network and a wireless LAN service according to a situation by a user himself / herself. In order to enable such usage of the wireless terminal, a multi-mode wireless terminal equipped with a plurality of wireless interface circuits respectively corresponding to a plurality of different RATs (for example, LTE, WiMAX, wireless LAN, etc.) is used. It is assumed that the user performs wireless network access. In this case, the multi-mode wireless terminal can establish a plurality of radio bearers connected to each of a plurality of different RATs that can be used simultaneously, and can execute simultaneous parallel radio transmission on the plurality of radio bearers. This is known as link aggregation. Further, as another aspect, the multi-mode wireless terminal can perform wireless communication by selectively switching the RAT to which one radio bearer is connected according to the situation between a plurality of different RATs that can be used simultaneously. This is called connection switching between different types of RATs. As described above, by distributing and controlling communication traffic of wireless terminals among a plurality of radio bearers connected to different RATs, aggregation of wireless bandwidth, communication load distribution among different RATs, flexible network availability, etc. The benefits of being able to be achieved.
特許文献1記載の発明は、地理的エリア毎に特定RATの利用可能性の高さを記述する地理的な通信エリア配置に関する情報を無線端末が無線網側から受信する。その上で、特許文献1記載の発明において、無線端末は、無線網側から受信した上記情報から地理的エリア毎の各種RATの利用可能性を判定する。さらに無線端末は、現在位置において無線端末から利用可能なRATに応じて、複数のRATにそれぞれ接続する複数の無線ベアラ間でトラフィック配分や無線ベアラ切り替えを実行する。このように、複数の無線ベアラ間のトラフィック配分や無線ベアラ切り替えを無線網側から提供される参照情報や制御情報に基づいて制御する場合、ポリシー制御の仕組みを導入することが有効である。この場合、複数の無線ベアラ間のトラフィック配分や無線ベアラ切り替えは、一つ以上の無線ベアラを通るエンド・ツー・エンド通信経路に対するルーティング制御を不可避的に実行することになるので、当該ポリシー制御は通信経路ポリシー制御の一形態であると言える。
In the invention described in
特許文献2は、国際標準化団体3GPPが定めるPCC(Policy and Charging Control)アーキテクチャを前提として、無線網内の無線ベアラ終端ノードと無線端末との間で伝送されるトラフィック・フローの通信経路を通信経路制御ポリシーに基づいて制御する仕組みを開示している。具体的には、特許文献2記載の発明は、以下の手順を実行する。まず、無線端末は、3GPPコア網内に実装されたアプリケーション機能に対してシグナリングにより通信経路制御ポリシーを伝達する。続いて、当該アプリケーション機能は伝達された通信経路制御ポリシーを解析する。続いて、当該アプリケーション機能は、当該解析の結果を3GPPコア網内のPCEF(ポリシー制御施行機能)に対してシグナリングにより伝達する。最後に、3GPPコア網内のPCEFは、当該通信制御ポリシーを無線網内で実行される通信経路制御に反映されるために、無線端末の上りリンク伝送経路と下りリンク伝送経路の上に位置する3GPPコア網内の中継ノード(ルータ機器など)に対して、当該通信制御ポリシーを反映した動作設定を行う。
しかしながら、特許文献1記載の発明は、無線端末が滞在中の地理的エリアにおける各RATの利用可能性に応じて無線端末からの無線接続をRAT間で切り替えるだけであり、以下の問題を回避するような態様で無線端末の無線接続を最適なRATに切り替えることが出来ない。
(A1)同一のRATに無線接続する多数の無線端末が同時にシグナリングを送信することにより、特定のRATや当該特定のRATに接続するための基地局に通信負荷が集中する。
(A2)同一のRATに同時接続して通信する無線端末が非常に多いことにより、特定のRATや当該特定のRATに接続するための基地局に多数の無線端末からの接続要求や通信リソース要求が集中する。
(A3)多数の無線端末からの同一のRATへのアクセスや接続要求の集中が生じた際に、各無線端末からの端末トラフィック負荷をアクセスや接続要求が集中していないRATにオフロードすることができない。
However, the invention described in
(A1) A large number of wireless terminals that are wirelessly connected to the same RAT simultaneously transmit signaling, so that a communication load is concentrated on a specific RAT or a base station for connecting to the specific RAT.
(A2) Due to the large number of wireless terminals that connect to and communicate with the same RAT at the same time, a connection request or a communication resource request from a large number of wireless terminals to a specific RAT or a base station for connection to the specific RAT Concentrate.
(A3) When the access to the same RAT from a large number of wireless terminals and the concentration of connection requests occur, the terminal traffic load from each wireless terminal is offloaded to the RAT where the access and connection requests are not concentrated. I can't.
このような問題が生じるのは、多種多様なRATを介して無線網と通信する多数の無線端末の各々が、お互いに他の無線端末のトラフィック伝送特性を考慮することなく、ランダムかつ自由にRAT接続やトラフィック伝送を行うからである。その結果、多数の無線端末から同一RATへのアクセスや接続が集中することにより、上述した問題が発生する。この場合、上述したトラフィック伝送特性の例としては、各無線端末によるトラフィック送受信タイミングの所定の時系列パターン、各無線端末がトラフィック伝送を要求する頻度、端末上で実行される通信アプリケーションによる接続要求のタイミングや頻度、または各無線端末がトラフィック伝送のために要求する通信帯域幅などが考えられる。 Such a problem occurs because each of a large number of wireless terminals that communicate with a wireless network via a wide variety of RATs randomly and freely without considering the traffic transmission characteristics of other wireless terminals. This is because connection and traffic transmission are performed. As a result, the above-described problems occur due to the concentration of access and connection to the same RAT from many wireless terminals. In this case, examples of the traffic transmission characteristics described above include a predetermined time series pattern of traffic transmission / reception timing by each wireless terminal, a frequency at which each wireless terminal requests traffic transmission, and a connection request by a communication application executed on the terminal. The timing and frequency, or the communication bandwidth requested by each wireless terminal for traffic transmission can be considered.
上述した問題を解決するために、既存の網運用管理システムに特許文献2が開示するような網ポリシー制御技術を適用したとしても、多数の無線端末間で、互いのトラフィック伝送特性に関する知識を共有する仕組みを実現するのは困難である。従って、既存の網運用管理システムに特許文献2が開示するような網ポリシー制御技術を適用したとしても、上述した問題の直接の解決策とはならない。より具体的には以下のとおりである。
In order to solve the above-mentioned problems, even when the network policy control technology disclosed in
特許文献2が開示するような通信経路ポリシー制御技術は、無線網を構成する多数のネットワーク機器から当該機器の稼働状況や動作状態に関する情報を収集し、収集した情報に基づいて無線網を通る多数の通信経路の上の通信負荷や無線網内の輻輳箇所を推測することが可能である。しかしながら、特許文献2が開示するような網ポリシー制御技術は、個々のRATの網構成に依存してポリシーに基づく通信経路制御を行っているため、網接続ポイント、網接続状態および機器アドレスが常に変化する無線端末から機器動作情報を収集することが出来ない。その結果、特許文献2が開示するような網ポリシー制御技術においては、無線網内の通信経路上の負荷や輻輳箇所に基づいて各無線端末に関する現在のトラフィック伝送特性を、無線網内の状況から間接的に推測しようとしても、正確でリアルタイムな推測は非常に困難である。以上から、既存の網運用管理システムに特許文献2が開示するような網ポリシー制御技術を適用したとしても、多数の無線端末間で、互いのトラフィック伝送特性に関する知識を共有する仕組みを実現するのは困難である。
The communication path policy control technology as disclosed in
他方、個々のRATの網構成に依存することなく無線網に接続する多数の無線端末から機器情報を収集し、収集した端末機器情報に基づいて網ポリシー制御を実行する公知技術の一例として特許文献3記載の技術がある。特許文献3は、無線網に接続された各端末装置上におけるソフトウェア・リソース構成を無線網側で集約的に管理する技術を開示する。具体的には、特許文献3記載の発明においては、無線網側のポリシー管理機構は、各端末装置との間の通信を監視し、網ポリシーに適合しないと判定した端末装置の各々から端末情報を収集する。その上で、特許文献#記載の発明は、収集した端末情報から各端末装置の機種に関する情報および各端末装置の上でポリシー適合用ソフトウェアの導入可否を識別する。最後に、特許文献#記載の発明は、ポリシー適合用ソフトウェアの導入が可能な端末に対して、ソフトウェア提供元装置からポリシー適合用ソフトウェアをダウンロードしてインストールするよう指示する。
On the other hand, as an example of a known technique for collecting device information from a large number of wireless terminals connected to a wireless network without depending on the network configuration of individual RATs and executing network policy control based on the collected terminal device information There are three techniques. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for centrally managing the software resource configuration on each terminal device connected to a wireless network on the wireless network side. Specifically, in the invention described in
以上から本発明は、多数の無線端末の各々におけるトラフィック伝送特性の知識を集約し、当該集約した知識に基づいて同一RATに対するアクセスや接続要求を無線端末間で調整する仕組みを実現することを目的とする。その結果として、本発明は、多数の無線端末から同一RATに対するアクセスや接続要求が集中することを防止することを目的とする。また、本発明は、同一RATに対するアクセスや接続要求を無線端末間で調整することにより、アクセスや接続要求が集中しているRATから他のRATへ無線端末からのトラフィック負荷をオフロードするための仕組みを実現することを目的とする。 From the above, the present invention aims to realize a mechanism for aggregating knowledge of traffic transmission characteristics in each of a large number of wireless terminals and adjusting access and connection requests for the same RAT between wireless terminals based on the aggregated knowledge. And As a result, an object of the present invention is to prevent concentration of access and connection requests for the same RAT from a large number of wireless terminals. In addition, the present invention adjusts access and connection requests for the same RAT between wireless terminals, thereby offloading the traffic load from the wireless terminal from the RAT where access and connection requests are concentrated to another RAT. The purpose is to realize the mechanism.
以上から、本発明は、2つ以上の異なるRATに接続して通信する1つ以上の無線端末の各々に対して、各無線端末が接続すべきRATを無線網内の制御装置がスケジューリングする方法であって:前記1つ以上の無線端末から通信アプリケーション種別毎のトラフィック伝送特性を記述する情報を前記制御装置が収集するステップ;前記収集したトラフィック伝送特性に基づいて、前記無線端末の各々毎に、前記2つ以上のRATの各々について接続先としての好適性を前記制御装置が評価するステップ;および、前記好適性の評価に基づいて、各RATに対する無線端末毎のアクセス機会をスケジューリングし、前記スケジューリングの結果を前記無線端末の各々に通知するステップ。 As described above, the present invention provides a method for scheduling a RAT to be connected to each wireless terminal by a control device in the wireless network for each of one or more wireless terminals that connect to and communicate with two or more different RATs. The controller collecting information describing traffic transmission characteristics for each communication application type from the one or more wireless terminals; for each of the wireless terminals based on the collected traffic transmission characteristics; The controller evaluates the suitability of each of the two or more RATs as a connection destination; and, based on the suitability assessment, schedules an access opportunity for each radio terminal for each RAT, and Notifying each of the wireless terminals of a scheduling result;
さらに本発明の第1の側面においては、前記トラフィック伝送特性は、前記RATの各々を介した送受信データ量、前記RATの各々への接続時刻、前記RATの各々への再接続回数を含むメトリックを、通信アプリケーション毎に一定の測定周期で前記無線端末の各々の上で測定した測定値を具備し、前記好適性を前記評価するステップは:一つ以上の測定周期において測定された一つ以上の前記測定値に評価関数を適用することにより測定周期毎の評価値を前記制御装置が算出するステップ;前記一つ以上の測定周期にわたって前記測定周期毎の評価値を前記制御装置が重み付け加算するステップ;および、前記重み付け加算の結果を前記好適性の評価として前記制御装置が出力するステップ;を備えることを特徴とする。 Further, in the first aspect of the present invention, the traffic transmission characteristic includes a metric including an amount of transmitted / received data via each RAT, a connection time to each RAT, and a reconnection number to each RAT. , Comprising measuring values measured on each of the wireless terminals at a fixed measurement period for each communication application and evaluating the suitability: one or more measured in one or more measurement periods The control device calculates an evaluation value for each measurement cycle by applying an evaluation function to the measurement value; the control device weights and adds the evaluation value for each measurement cycle over the one or more measurement cycles And the control device outputs the result of the weighted addition as the evaluation of the suitability.
さらに本発明の第2の側面においては、前記トラフィック伝送特性は、前記RATの各々を介した送受信データ量、前記RATの各々への接続時刻、前記RATの各々への再接続回数を含むメトリックを、通信アプリケーション毎に一定の測定周期で前記無線端末の各々の上で測定した測定値を具備し、前記好適性を前記評価するステップは:前記測定値に基づいて、無線端末から前記RATの各々と接続する各無線ベアラ上の未使用通信帯域幅および通信品質を前記無線端末の各々の上で推定した結果を、前記制御装置が受信するステップ;および、前記受信した推定結果に基づいて、前記RATの各々への前記アクセス機会を前記無線端末の各々にスケジューリングすることの好適性を無線端末毎に出力するステップ;を備えることを特徴とする。 Further, in the second aspect of the present invention, the traffic transmission characteristic includes a metric including an amount of transmitted / received data through each RAT, a connection time to each RAT, and a reconnection number to each RAT. , Comprising measuring values measured on each of the wireless terminals at a fixed measurement period for each communication application and evaluating the suitability: from the wireless terminal to each of the RATs based on the measured values The controller receives a result of estimating the unused communication bandwidth and communication quality on each radio bearer connected to each of the radio terminals; and based on the received estimation result, Outputting for each wireless terminal a preference for scheduling said access opportunity to each of the RATs to each of said wireless terminals. To.
さらに本発明においては、前記無線端末に前記通知される前記スケジューリングの結果は、前記無線端末が前記RATの各々に接続を許可されるタイミングと通信リソース割り当てを定義し、前記タイミングと前記通信リソース割り当ては、複数の無線端末から同一RATへのアクセスと接続要求の集中を防止するために、無線端末間でRATへのアクセスを調整するような態様で定義される、ことを特徴とする。 Further, in the present invention, the scheduling result notified to the radio terminal defines a timing at which the radio terminal is allowed to connect to each of the RATs and communication resource allocation, and the timing and the communication resource allocation. Is defined in such a manner that the access to the RAT is adjusted between the wireless terminals in order to prevent the access from the plurality of wireless terminals to the same RAT and the concentration of connection requests.
さらに本発明においては、前記制御装置は、前記無線網内においてポリシー制御機構として実装され、前記制御装置が前記無線端末の各々に前記スケジューリングの結果を通知する動作は、前記ポリシー制御機構が前記無線端末の各々に機器設定ポリシーを設定する動作として実装される、ことを特徴とする。 Further, in the present invention, the control device is implemented as a policy control mechanism in the wireless network, and the operation of the control device notifying each of the wireless terminals of the scheduling result is performed by the policy control mechanism. It is implemented as an operation for setting a device setting policy in each terminal.
以上より、本発明は、多数の無線端末の各々におけるトラフィック伝送特性に関する知識を集約し、当該集約した知識に基づいて同一RATに対するアクセスや接続要求を無線端末間で調整する仕組みを実現することができる。その結果として、本発明は、多数の無線端末から同一RATに対するアクセスや接続要求が集中することを防止することができる。また、本発明は、同一RATに対するアクセスや接続要求を無線端末間で調整することにより、アクセスや接続要求が集中しているRATから他のRATへ無線端末からのトラフィック負荷をオフロードするための仕組みを実現することができる。 As described above, the present invention realizes a mechanism that aggregates knowledge about traffic transmission characteristics in each of a large number of wireless terminals and adjusts access and connection requests for the same RAT between wireless terminals based on the collected knowledge. it can. As a result, the present invention can prevent concentration of access and connection requests for the same RAT from a large number of wireless terminals. In addition, the present invention adjusts access and connection requests for the same RAT between wireless terminals, thereby offloading the traffic load from the wireless terminal from the RAT where access and connection requests are concentrated to another RAT. The mechanism can be realized.
本実施の形態は、多数の無線端末から同一RATに対するアクセスや接続要求の集中を防止するような態様で、マルチモード無線端末が、無線網側のポリシー制御機構と連携しながら、異なるRATに対応する複数の無線ベアラの切り替えや同時並列アクセスを制御する仕組みを開示する。上述したポリシー制御機構は、無線網に接続する多数の無線端末から収集した端末動作情報を無線網上に集約し、当該集約した端末動作情報から、無線端末毎のトラフィック伝送特性を識別する。その上で、上述したポリシー制御機構は、当該識別した結果に基づいて、当該多数の無線端末が一つ以上のRATにアクセスする動作をスケジューリングするポリシーを各無線端末に配信する。 In this embodiment, a multi-mode wireless terminal supports different RATs in cooperation with a policy control mechanism on the wireless network side in a manner that prevents concentration of access requests and connection requests from a large number of wireless terminals to the same RAT. A mechanism for controlling switching of a plurality of radio bearers and simultaneous parallel access is disclosed. The policy control mechanism described above aggregates terminal operation information collected from a large number of wireless terminals connected to the wireless network on the wireless network, and identifies traffic transmission characteristics for each wireless terminal from the aggregated terminal operation information. Then, the policy control mechanism described above distributes to each wireless terminal a policy that schedules an operation in which the plurality of wireless terminals access one or more RATs based on the identified result.
以下、図面を使用して、本実施の形態について具体的に説明する。以下の説明においては、まず、本実施の形態が実現される無線通信システムのネットワーク構成と当該無線通信システム内においてユーザが使用する無線端末のハードウェア構成を図1および図2を使用して説明する。続いて、図1に示すネットワーク構成および図2に示す無線端末の装置構成を前提として本実施の形態が実現するポリシー制御の概要を、従来技術におけるポリシー制御との間の相違点を中心に説明する。続いて、図1を使用して、本実施の形態に係るポリシー制御の仕組みを図1に示すネットワーク構成と図2に示す無線端末の上でそれぞれ実現するための機能モジュール構成を説明する。続いて、本実施の形態に係るポリシー制御の動作の流れと共に、無線端末が当該ポリシー制御動作と連携しながら、端末消費電力を節約するような態様で、異なるRATに対応する複数の無線ベアラの切り替えや同時並列アクセスを制御する仕組みを説明する。最後に、本実施の形態に従って、多数の無線端末から同一RATに対するアクセスや接続要求の集中を防止するような態様で、無線端末が、上述したポリシー制御機構と連携しながら、異なるRATに対応する複数の無線ベアラの切り替えや同時並列アクセスを制御する仕組みを説明する。 Hereinafter, this embodiment will be specifically described with reference to the drawings. In the following description, first, a network configuration of a wireless communication system in which the present embodiment is realized and a hardware configuration of a wireless terminal used by a user in the wireless communication system will be described using FIG. 1 and FIG. To do. Next, an overview of policy control realized by the present embodiment on the premise of the network configuration shown in FIG. 1 and the device configuration of the wireless terminal shown in FIG. 2 will be described focusing on differences from the policy control in the prior art. To do. Next, a functional module configuration for realizing the policy control mechanism according to the present embodiment on the network configuration shown in FIG. 1 and the wireless terminal shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. Subsequently, together with the flow of the policy control operation according to the present embodiment, the radio terminal saves power consumption while cooperating with the policy control operation, and a plurality of radio bearers corresponding to different RATs are saved. A mechanism for controlling switching and simultaneous parallel access will be described. Finally, in accordance with the present embodiment, the wireless terminal supports different RATs in cooperation with the policy control mechanism described above in a manner that prevents concentration of access requests and connection requests from a large number of wireless terminals. A mechanism for controlling switching of multiple radio bearers and simultaneous parallel access will be described.
<1>本実施の形態に係る無線通信システムのネットワーク構成
以下、図1を使用して、本実施の形態に係る無線通信システムのネットワーク構成を説明する。図1の無線通信システムは、UE10、一つ以上の無線アクセス網40A〜40C、無線アクセス網40A〜40Cとコア網ゲートウェイ61〜62を介して接続された一つ以上のコア網(CN: Core Network)51/52、コア網51/52とPDNゲートウェイ71/72を介して接続されたインターネット網80およびインターネット網80に接続されたサーバ20から構成される。
<1> Network Configuration of Radio Communication System According to this Embodiment Hereinafter, a network configuration of a radio communication system according to this embodiment will be described using FIG. The radio communication system of FIG. 1 includes a
無線アクセス網40A〜40Cは、無線通信を介したコア網への無線アクセス経路をUE10に対して提供するネットワークであり、無線アクセス網40A〜40Cの各々は、互いに異なるRATに基づくことが可能である。例えば、無線アクセス網40Aは、3GPPが標準化を進めるE−UTRAN標準に基づいたLTE網とすることが出来、無線アクセス網40Bは、IEEE802.16e標準に基づいたWiMAX網とすることが出来、無線アクセス網40Cは、Wi−Fiのような無線LAN網とすることが出来る。なお、無線アクセス網40Cは、一つ以上の無線LANアクセス・ポイントとそれらを結ぶイーサネット・ハブ、ブロードバンド・ルータおよびケーブルモデム等から構成されることが可能である。
The
コア網51および52は、無線通信サービス提供事業者内において多数のルータ機器やネットワーク制御用サーバ機器を高速回線で接続することによって形成され、UEのインターネットへの接続(E−UTRANのコア網においてはP−GW(PDN-Gateway)の機能に相当する)、UEの端末モビリティ管理(E−UTRANのコア網においてはMMEの機能に相当する)またはUEの通信サービス認証(E−UTRANのコア網においてはHSSの機能に相当する)などの機能を実行する。例えば、コア網51は、無線アクセス網40Aおよびコア網ゲートウェイ61を介してUE10から無線アクセスが可能である。他方、コア網52は、無線アクセス網40Bおよびコア網ゲートウェイ62を介してUE10から無線アクセスが可能である。図2には示されていないが、2つ以上の異なる無線アクセス網を介して同一のコア網に無線アクセスすることも可能である。
The core networks 51 and 52 are formed by connecting a number of router devices and network control server devices through high-speed lines within a wireless communication service provider, and connecting the UE to the Internet (in the E-UTRAN core network) Corresponds to a P-GW (PDN-Gateway) function), UE terminal mobility management (corresponding to the MME function in the E-UTRAN core network) or UE communication service authentication (E-UTRAN core network) , Which corresponds to the HSS function). For example, the
ISP網53は、無線LAN網40Cをルータ網(PDN: Packet Data Network)54に接続するためのFTTH(Fiber-To-The-Home)回線、DSL(Digital Subscriber Line)回線、LAN間接続広域網、広域イーサネット等とすることが可能である。
The
PDNゲートウェイ71/72は、コア網51/52をルータ網(PDN: Packet Data Network)54にそれぞれ接続し、これにより、コア網51/52は、ルータ網(PDN: Packet Data Network)54を経由してインターネット網80との間でトラフィックを通信することが可能となる。コア網51がE−UTRAN標準に基づいて構成されている場合には、PDNゲートウェイ71は、P−GW(PDN-Gateway)とすることが可能である。
The PDN gateway 71/72 connects the
ルータ網(PDN: Packet Data Network)54は、コア網51/52とインターネット網80との間およびISP網53とインターネット網80との間に介在するパケット交換型のネットワークであり、無線通信事業者網間でのローミング・トラフィックの転送制御も提供する。
A router network (PDN: Packet Data Network) 54 is a packet exchange type network that is interposed between the
図1に示すネットワーク構成において、無線網内の通信に対するポリシー制御動作を管理するポリシー制御サーバをコア網51/52内、ルータ網(PDN: Packet Data Network)54内またはインターネット網80内に設置することが可能である。コア網51/52が3GPPリリース7の規定に従って構成されている場合、当該ポリシー制御サーバはコア網51/52内のP−GW(PDN-Gateway)の機能の一部として実装することが可能である。この場合、P−GW(PDN-Gateway)は図1のコア網51内に設置された外部接続ゲートウェイ71としても良い。なお、本実施の形態に係るポリシー制御サーバは特定のコア網や特定の無線アクセス網に限定されないポリシー制御を実行する。そのため、当該ポリシー制御サーバが例えば、コア網51内に設置されている場合であっても、当該ポリシー制御サーバは、インターネット網80を介して他のコア網内のネットワーク機器との間でポリシー制御に関する通信を実行することが可能である。また、当該ポリシー制御サーバがインターネット網80内に設置される場合、当該ポリシー制御サーバは、コア網51/52との間でポリシー情報を通信するためにTCP/IPプロトコル層構造と互換性を有するCOPS(Common Open Policy Service)プロトコルを使用しても良い。また、コア網51内に設置されたポリシー制御サーバがインターネット網80を介して他のコア網52内のネットワーク機器との間でポリシー情報を通信するために、TCP/IPプロトコル層構造と互換性を有するCOPS(Common Open Policy Service)プロトコルを使用しても良い。
In the network configuration shown in FIG. 1, a policy control server that manages policy control operations for communication in a wireless network is installed in a
図1において、無線ベアラ30Aは、UE10をLTE網である無線アクセス網40Aに接続する無線接続手段である。同様に、無線ベアラ30Bは、UE10をWiMAX網である無線アクセス網40Bに接続する無線接続手段である。無線ベアラ30Cは、UE10をWi−Fi網である無線アクセス網40Cに接続する無線接続手段である。
In FIG. 1, a
図1において、UE10は、無線ベアラ30A〜30Cのいずれか一つ以上を使用して、無線アクセス網40A〜40Cのいずれか一つ以上と無線接続する。続いて、UE10は、無線アクセス網、コア網51/52およびインターネット網80を経由してサーバ20との間でTCP/IPに基づくエンド・ツー・エンド通信を行う。
In FIG. 1, the
<2>本実施の形態において使用されるUEのハードウェア構成
以下、図2を使用して、本実施の形態に係る無線通信システム内において使用されるUE10のハードウェア構成を説明する。
<2> Hardware configuration of UE used in the present embodiment Hereinafter, a hardware configuration of
図2において、UEは、無線信号を送受信するアンテナ101、アンテナ101と接続された無線インターフェース102a〜102n、メモリ103、制御プロセッサ104、制御プロセッサ104との間で入出力データをやり取りしながらユーザとUE10との間のユーザ・インターフェースを制御するユーザ入出力装置105、およびUE10の設定パラメータなどを記憶する永続的な記憶媒体であるストレージ106およびバス107から構成される。上述したメモリ103、制御プロセッサ104、ユーザ入出力装置105、およびストレージ106は、バス107を介して相互に接続されている。
In FIG. 2, the UE communicates with the user while exchanging input / output data with the
無線インターフェース102a〜102nの各々は、受信したRF信号を周波数ダウンコンバートしてデジタル化し、復調し、そして復号化することにより、デジタル情報に変換して後続の情報処理のために提供する。これとは逆に、無線インターフェース102a〜102nの各々は、UE10内で生成されたデジタル情報を、符号化し、変調し、そして周波数アップコンバートすることによりRF信号に変換して無線送信のためにアンテナ101に提供する。無線インターフェース102a〜102nの各々は、LTE、WiMAXまたは無線LANなどのような複数の異なる種類のRATに対応した信号処理を実行可能となるように構成されている。すなわち、無線インターフェース102a〜102nの各々は、n種類のRATの各々と一対一に対応する。例えば、無線インターフェース102aは、LTE網に対応した無線信号の送受信処理を実行可能に構成され、無線インターフェース102bは、WiMAX網に対応した無線信号の送受信処理を実行可能に構成され、無線インターフェース102cは、無線LAN網に対応した無線信号の送受信処理を実行可能に構成されている。
Each of the wireless interfaces 102a to 102n converts the received RF signal by frequency down-converting, digitizing, demodulating, and decoding, thereby converting it into digital information and providing it for subsequent information processing. In contrast, each of the radio interfaces 102a-102n converts the digital information generated in the
メモリ103は、無線インターフェース102a〜102nが後述する制御プロセッサ104との間でやり取りするデジタル情報やUE10全体を制御するプログラムなどを記憶する。
The
制御プロセッサ104は、メモリ103からプログラムを読み出してUE10全体の制御、無線インターフェース102a〜102nを介してアンテナ101から送信されるデジタル情報の生成、無線インターフェース102a〜102nを介してアンテナ101から受信したデジタル情報の更なる処理などを実行する。
The
制御プロセッサ104は、無線インターフェース102a〜102nの中のいずれか一つ以上を選択的にイネーブルし、バス107を介して当該イネーブルされた無線インターフェースのみを介してデジタル情報をやり取りすることにより、特定のRATを選択的に使用して通信することが出来る。また、制御プロセッサ104は、無線インターフェース102a〜102nの全てをイネーブルし、バス107を介して全ての無線インターフェース102a〜102nを介してデジタル情報をやり取りすることにより、同時利用可能な全てのRAT(無線アクセス網)を同時に使用して通信することが出来る。
The
ユーザ入出力装置105は、UE10上に設けられた画面表示ディスプレイやキーパッドと制御プロセッサ104との間で入出力データのやり取りを行うと同時に、ユーザとUE10の間のユーザ・インターフェースの制御を行う。加えて、ユーザ入出力装置105は、UE10上に設けられた画面表示ディスプレイやキーパッドのデバイス状態や入出力ステータスが変化した際に、バス107を介して当該変化と関係付けられた割り込み処理を制御プロセッサ104に対して指示する。このような割り込み制御を可能とするために、ユーザ入出力装置105は、自身が管理する画面表示ディスプレイやキーパッドなどの入出力デバイス状態を電気的にモニタリングする機能を備えている。
The user input /
<3>無線通信システム内における通信経路のポリシー制御の概要
(3−1)無線網内におけるポリシー制御の一般的な説明
ポリシー制御におけるポリシーは、運用ポリシーと機器設定ポリシーの2種類に大別される。運用ポリシーは無線網のネットワーク運用管理者が定めた網運用指針を記述するもの、無線網上で実行される個々の通信アプリケーション毎に、当該通信アプリケーションが要求する通信サービスの機能や品質を記述するもの等である。また運用ポリシーは、無線端末の通信制御機能の中でユーザが選択したい機能を記述するものであっても良い。他方、機器設定ポリシーは、運用ポリシーを無線網内の個々のネットワーク機器の動作に反映させるために、ポリシー制御の主体が運用ポリシーを解析した結果から生成するものであり、ポリシー制御主体によって個々のネットワーク機器に対して設定されるポリシーである。
<3> Outline of policy control of communication path in wireless communication system (3-1) General description of policy control in wireless network Policy in policy control is roughly classified into two types: operation policy and device setting policy. The The operation policy describes the network operation guidelines set by the network operation manager of the wireless network, and describes the function and quality of the communication service required by the communication application for each communication application executed on the wireless network. Things. The operation policy may describe a function that the user wants to select from among the communication control functions of the wireless terminal. On the other hand, the device setting policy is generated from the result of analysis of the operation policy by the policy control entity in order to reflect the operation policy on the operation of each network device in the wireless network. This is a policy set for network devices.
無線端末が無線網を経由して通信するトラフィック・フローに対してポリシーに基づく通信経路制御を行う場合、ポリシー制御動作の各々は、判断段階と施行段階とに分けられる。判断段階は、無線端末側または無線網側からの要求によって開始され、無線端末側または無線網側から受信したトラフィック・フロー記述情報や無線網内のネットワーク機器の稼動情報に基づいて、当該トラフィック・フローに適用すべきポリシーの具体的内容を判断する。施行段階は、判断段階において決定されたポリシーの具体的内容を無線端末または無線網内のいずれか一つ以上のネットワーク機器に設定し、設定されたポリシーに従ってトラフィック・フローを転送するように、当該無線端末または当該ネットワーク機器に対して指示する。 When a communication path control based on a policy is performed for a traffic flow communicated via a wireless network by a wireless terminal, each policy control operation is divided into a determination stage and an enforcement stage. The determination stage is started by a request from the wireless terminal side or the wireless network side. Based on the traffic flow description information received from the wireless terminal side or the wireless network side and the operation information of the network device in the wireless network, Determine the specific content of the policy to be applied to the flow. In the enforcement stage, the specific contents of the policy determined in the judgment stage are set in one or more network devices in the wireless terminal or the wireless network, and the traffic flow is transferred according to the set policy. Instructs the wireless terminal or the network device.
上述したポリシー制御動作を無線網内において実装するためには、(1)ポリシー制御の対象となるネットワーク機器上において、外部から受信した機器設定ポリシーにより設定されたポリシー内容に従って、トラフィック・フローを転送するためのポリシー実施機能を実装し、さらに(2)無線網内において、ポリシー制御の対象となるネットワーク機器に対して設定すべき機器設定ポリシーを運用ポリシーの解析結果と状況に応じて判断し、当該ネットワーク機器に対して当該判断した機器設定ポリシーを設定するポリシー制御機構を実装することが必要となる。3GPPリリース7の規定によれば、3GPPコア網(図1のコア網51など)内において、ポリシー制御の対象となるネットワーク機器(図1のコア網ゲートウェイ61〜63など)に対して設定すべき機器設定ポリシーを運用ポリシーと状況に応じて判断する主体は、PCRF(ポリシーおよび課金ルール機能)であり、ネットワーク機器に対して当該判断した機器設定ポリシーを設定する主体は、PCEF(ポリシーおよび課金施行機能)である。PCRFおよびPCEFは、コア網(図1のコア網51など)内においてポリシー制御機構を実装するポリシー制御サーバ(図1の外部接続ゲートウェイ71/72など)の機能として実現することが出来る。
In order to implement the policy control operation described above in the wireless network, (1) on the network device subject to policy control, the traffic flow is transferred according to the policy contents set by the device setting policy received from the outside. (2) In the wireless network, determine the device setting policy that should be set for the network device subject to policy control according to the analysis result and status of the operation policy, It is necessary to implement a policy control mechanism for setting the determined device setting policy for the network device. According to the rules of 3GPP Release 7, it should be set for the network devices (
(3−2)本実施の形態が従来技術における通信経路ポリシー制御と相違する点
3GPPコア網内でのポリシー制御フレームワークであるPCCアーキテクチャを実装基盤として、無線端末が通信するトラフィック・フローの通信経路制御のために実行される特許文献2および特許文献3記載のポリシー制御は、本実施の形態とは以下の2つの点で異なっている。
(a)第1の相違点
本実施の形態においては、無線網内のポリシー制御機構から設定された機器設定ポリシーに従って通信経路制御の動作を調整するのは無線端末(図1および図4に示すUE10)のみである。これに対して、特許文献2を含む従来の通信経路ポリシー制御においては、無線網内のポリシー制御機構から設定された機器設定ポリシーに従って通信経路制御の動作を調整する対象となる機器は無線端末のみならず、無線端末の通信経路上に位置する無線網(図1のコア網51/コア網52など)内の全てのルータ機器やネットワーク機器(図1のコア網ゲートウェイ61〜63など)も含まれる。例えば、無線端末の通信経路上に位置する各ルータ機器は、ポリシー制御機構から異なる機器設定ポリシーを設定されることにより、同一の無線端末が通信するトラフィック・フローを異なる出力側網インターフェースにルーティングする場合がある。
(b)第2の相違点
また、本実施の形態においては、ポリシー制御フレームワークに基づく通信経路の制御とは、無線端末が異なるRATにそれぞれ接続するための複数の無線ベアラを無線端末上で切り替えたり同時使用したりする通信経路制御であり、無線アクセス網の先にあるコア網(図1のコア網51など)内での通信経路制御には関知しない。加えて、本実施の形態においては、無線端末上での複数の無線ベアラ間の切り替えや同時使用の設定変更動作は、無線網側のポリシー制御機構から一方的に指示されるものではなく、無線端末が当該ポリシー制御機構から受信したポリシーを参照しながら無線端末側の主導の下に実行される。従って、本実施の形態においては、通信経路制御に関する現在のポリシー設定状態は無線端末上でのみ管理すればよいので、本実施の形態に係るポリシー制御は端末主導型の通信経路ポリシー制御であると言える。
(3-2) This embodiment differs from communication path policy control in the prior art Communication of traffic flows communicated by wireless terminals using the PCC architecture as a policy control framework in the 3GPP core network as an implementation base The policy control described in
(A) First Difference In the present embodiment, it is the wireless terminal (shown in FIGS. 1 and 4) that adjusts the operation of the communication path control according to the device setting policy set from the policy control mechanism in the wireless network. UE10) only. On the other hand, in the conventional communication path policy control including
(B) Second difference In the present embodiment, the control of the communication path based on the policy control framework means that a plurality of radio bearers for connecting each radio terminal to a different RAT are arranged on the radio terminal. This is communication path control that is switched or used simultaneously, and is not concerned with communication path control in a core network (such as the
これに対して、特許文献2を含む従来の通信経路ポリシー制御においては、無線端末の通信経路上に位置するコア網(図1のコア網51など)内の全てのルータ機器やネットワーク機器(図1のコア網ゲートウェイ61〜63など)のルーティング動作が制御される。この場合、ルータ機器やネットワーク機器(図1のコア網ゲートウェイ61〜63など)に対するルーティング動作の設定変更は、無線網側のポリシー制御機構から一方的に指示されるものであり、ポリシー設定対象となるルータ機器やネットワーク機器(図1のコア網ゲートウェイ61〜63など)が自律的に判断するものではない。また、このような従来の通信経路ポリシー制御においては、無線端末が通信するトラフィック・フローに対して実行されるポリシー制御によってコア網(図1のコア網51など)内の通信経路自体が直接の制御対象とされる。その結果、ポリシー制御によってコア網内の通信経路が変更されると、当該変更を無線端末に対応するコア網(図1のコア網51など)内のモビリティ・アンカー(3GPPコア網においては、MMEまたはPDN−GWとして実装される)や無線ベアラ終端ノード(3GPPコア網においては、GGSNとして実装される)に反映させる必要が生じる。そのため、当該無線端末は、当該モビリティ・アンカーや当該無線ベアラ終端ノードとの間で、ポリシー設定変更に関する同期をとらなくてはならなくなる。言い換えれば、特許文献2を含む従来の通信経路ポリシー制御は、ポリシー設定変更をコア網全体で同期をとりながら管理する必要のあるネットワーク主導型のポリシー制御であると言える。
On the other hand, in conventional communication path policy control including
<4>本実施の形態に係るポリシー制御機能を実現する機能モジュール構成
以下、図3を参照しながら、図1に示すネットワーク構成と図2に示す無線端末の上で、本実施の形態に係るポリシー制御の仕組みを実現するための機能モジュール構成を説明する。本実施の形態におけるポリシー制御の仕組みは以下の構成(i)および(ii)を具備する。
(i)無線網側から供給されるポリシーを参照しながら、無線端末(UE)10上において異なるRATにそれぞれ接続する複数の無線ベアラの切り替えや同時並列アクセスを制御する無線端末(UE)10側の仕組み。
(ii)無線端末(UE)10に対して供給するポリシーを決定し、当該決定されたポリシーを無線網から無線端末内に設定する無線網側のポリシー制御機構。
<4> Functional Module Configuration for Implementing Policy Control Function According to this Embodiment Hereinafter, referring to FIG. 3, the network configuration shown in FIG. 1 and the wireless terminal shown in FIG. A functional module configuration for realizing the policy control mechanism will be described. The policy control mechanism in this embodiment includes the following configurations (i) and (ii).
(I) The radio terminal (UE) 10 side that controls switching of a plurality of radio bearers connected to different RATs and simultaneous parallel access on the radio terminal (UE) 10 while referring to the policy supplied from the radio network side Mechanism.
(Ii) A policy control mechanism on the radio network side that determines a policy to be supplied to the radio terminal (UE) 10 and sets the determined policy in the radio terminal from the radio network.
図1に示したネットワーク構成においては、上記(ii)のポリシー制御機構は、コア網51/52内またはインターネット網80内に設置されたポリシー制御サーバが実行する機能として実装することが可能である。上述した(i)および(ii)の仕組みの詳細については後述する。
In the network configuration shown in FIG. 1, the policy control mechanism (ii) can be implemented as a function executed by a policy control server installed in the
(4−1)全体構成の概観
図3において、上記(ii)で述べた無線網側のポリシー制御機構に相当するポリシー制御機構200は、外部ベアラ設定部210、外部情報取得部220およびオペレーション・システム(網運用管理システム)230の3つの機能モジュールから構成される。外部ベアラ設定部210および外部情報取得部220は、無線網内に設置されたポリシー制御サーバが、専用のサーバ・ソフトウェアを実行することにより実現される。図3に示すポリシー制御機構200は特定の無線コア網や特定の無線アクセス網に限定されない共通のポリシー制御の仕組みを、無線端末(UE)10から利用可能な全ての無線網に対して提供する。そのため、ポリシー制御機構200を実装するポリシー制御サーバはインターネット網80や特定の無線コア網から独立したルータ網(PDN(Packet Data Network))54の中に設置するのが好適である。ポリシー制御サーバが特定のコア網内に設置される場合は、当該ポリシー制御サーバは、他のコア網内のポリシー設定対象機器との間でCOPSプロトコルなどを使用してポリシー情報のやり取りをする。
(4-1) Overview of Overall Configuration In FIG. 3, the policy control mechanism 200 corresponding to the policy control mechanism on the wireless network side described in (ii) above includes an external
図3に示すとおり、ポリシー制御機構200は、無線ベアラ1、無線ベアラ2、…、無線ベアラNを介して無線端末(UE)10と接続されており、無線ベアラ1〜無線ベアラNを介したN本の無線通信経路は、それぞれN個の異なる無線アクセス網(第1のRAT〜第NのRAT)を経由し、さらにそれら無線アクセス網の背後にある一つ以上の無線コア網のいずれかを経由する。ポリシー制御機構200が特定の無線ベアラと関連した機器設定ポリシーを無線端末(UE)10に設定する際には、当該特定の無線ベアラを介して当該機器設定ポリシーを配信する。図3においては、無線ベアラ1〜無線ベアラNがそれぞれ接続する無線アクセス網を、それらの背後にある無線コア網とまとめた形で、無線網3001〜無線網300nとして図示している。例えば、図3の無線網3001は、LTE網などのセルラー無線網とその背後にある無線コア網とを一体的に図示するものであり、図3の無線網300nは、無線LANとその背後にある無線コア網とを一体的に図示するものである。
As shown in FIG. 3, the policy control mechanism 200 is connected to a radio terminal (UE) 10 via a
(4−2)無線網側のポリシー制御機構200の機能モジュール構成
次に、ポリシー制御機構200の機能モジュール構成を以下のとおりに説明する。
(4-2) Functional Module Configuration of Policy Control Mechanism 200 on Wireless Network Side Next, the functional module configuration of the policy control mechanism 200 will be described as follows.
外部ベアラ設定部210は、異なるRATに接続する複数の無線ベアラを無線端末(UE)10が選択する動作をポリシーに基づいて制御するために、当該無線端末に対して所定の機器設定ポリシーを設定する。この時、当該無線端末に対する機器設定ポリシーの設定は、以下のようにして達成される。まず最初に、当該ポリシー制御サーバが当該無線端末に対してCOPSプロトコルなどのポリシー伝達プロトコルを使用して設定すべき機器設定ポリシーの内容を送信する。続いて、当該無線端末内のポリシー実施機構が、当該送信された機器設定ポリシーの内容に従って、自身の動作制御パラメータなどを設定変更する。
The external
外部ベアラ設定部210は、取得情報分析部211とポリシー配信部212とから構成される。取得情報分析部211は、無線網のネットワーク運用管理者が手動で設定した運用ポリシーや無線網を構成する多数のネットワーク機器から収集したネットアーク機器情報を分析して個々の無線端末(UE)10に設定すべき機器設定ポリシーの内容を決定する。加えて、取得情報分析部211は、無線網を構成する多数のネットワーク機器から収集したネットワーク機器情報を分析して個々の無線端末(UE)10に送信すべき網側情報を決定する。網側情報が果たす役割とその具体的な構成については後述する。ポリシー配信部212は、無線ベアラ1〜無線ベアラNのいずれか一つ以上を介して無線端末(UE)10と接続される。ポリシー配信部212は、取得情報分析部211が決定した機器設定ポリシーをポリシー制御対象となる無線端末に設定するために、無線端末(UE)10に対して当該決定された機器設定ポリシーを、無線ベアラ1〜無線ベアラNのいずれか一つ以上を介して配信する。同時に、ポリシー配信部212は、取得情報分析部211が決定した網側情報を無線端末(UE)10に対して伝達するために、当該基地局情報を無線ベアラ1〜無線ベアラNのいずれか一つ以上を介して配信する。
The external
外部情報取得部220は、ネットワーク情報取得部221とオペレーター・ポリシー取得部222から構成される。ネットワーク情報取得部221は、無線網内の各ネットワーク機器からその機器の現在の稼動状態や現在の通信能力に関するネットワーク機器情報を収集する。例えば、ネットワーク情報取得部221は、無線ベアラ1〜無線ベアラNがそれぞれ接続する無線網3001〜無線網300nを構成するルータ機器やネットワーク機器から、その機器の構成、機能、稼働状況および通信性能に関するネットワーク機器情報を収集する。オペレーター・ポリシー取得部222は、無線網のネットワーク運用管理者が手動で設定した運用ポリシーを取得する。外部情報取得部220は、ネットワーク情報取得部221とオペレーター・ポリシー取得部222がそれぞれ取得したネットワーク機器情報と運用ポリシーを取得情報分析部211に伝達する。
The external
トラフィック特性情報収集部223は、外部ベアラ設定部210を介して、無線網に接続中の多数の無線端末10から無線端末毎のトラフィック伝送特性を記述する情報を収集する。この場合、上述したトラフィック伝送特性の例としては、通信アプリケーション種別毎の各無線端末によるトラフィック送受信タイミングの所定の時系列パターン、通信アプリケーション種別毎に各無線端末がトラフィック伝送を要求する頻度、端末上で実行される通信アプリケーションによる接続要求のタイミングや頻度、または通信アプリケーション種別毎に各無線端末がトラフィック伝送のために要求する通信帯域幅などが考えられる。トラフィック特性情報収集部223により収集された無線端末毎のトラフィック伝送特性は、後述する方法により、無線端末から複数のRATへのアクセス・タイミングや通信リソース要求を多数の無線端末間で調整するために分析処理される。この分析処理により、多数の無線端末の各々について複数のRATに対するアクセス機会のスケジューリングが生成され、各無線端末が当該スケジューリングに従ってRATアクセスを実行することにより、同一RATへのアクセスや接続要求が集中するのを防止することができる。
The traffic characteristic
(4−3)無線端末(UE)10側の機能モジュール構成
次に、図3における無線端末(UE)10側の機能モジュール構成について説明する。この機能モジュール構成は、無線網側から供給されるポリシーを参照しながら、無線端末(UE)10上において異なるRATにそれぞれ接続する複数の無線ベアラの切り替えや同時並列アクセスを制御するための上記(i)の仕組みに相当する。無線端末(UE)10側の機能モジュール構成は、内部ベアラ設定部110および内部情報取得部120の2つの機能モジュールから構成される。無線端末(UE)10側の上述した機能モジュールは、無線端末(UE)10内の制御プロセッサ104が、ストレージ106からメモリ103上に読み込んだ専用のソフトウェア・プログラムを実行することによって実現される。
(4-3) Functional Module Configuration on Radio Terminal (UE) 10 Side Next, a functional module configuration on the radio terminal (UE) 10 side in FIG. 3 will be described. This functional module configuration refers to the above-described (for controlling switching and simultaneous parallel access of a plurality of radio bearers respectively connected to different RATs on the radio terminal (UE) 10 while referring to a policy supplied from the radio network side. This corresponds to the mechanism of i). The functional module configuration on the radio terminal (UE) 10 side includes two functional modules, an internal bearer setting unit 110 and an internal
切替部111および同時通信処理部112は、無線端末10から同時アクセス可能な複数のRATにそれぞれ接続する無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から無線端末10が通信するために使用する一つ以上の無線ベアラを取捨選択する機能を実行する。切替部111は、無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から無線端末10が通信するために使用する単一の無線ベアラを選択する。無線端末10が無線網に接続するために、2つ以上の無線ベアラが選択される場合には、同時通信処理部112は、当該2つ以上の無線ベアラ上で通信するトラフィック量を当該2つ以上の無線ベアラの間で最適に配分する動作を実行する。この時、切替部111および同時通信処理部112が上述のとおり実行する無線ベアラの選択、および当該選択された無線ベアラ間でのトラフィック最適配分は、オフロード効果を最大化するような基準に従って実行される。この場合のオフロード効果とは、同一RATに対する無線端末からのアクセスや接続要求を無線端末間で調整した結果として生じるオフロード効果である。具体的には、多数の無線端末からのアクセスや接続要求が集中しているRATから他のRATへと無線端末のトラフィック負荷がオフロードされることにより、負荷の重いRATにおける通信負荷が軽減される度合いである。
The switching unit 111 and the simultaneous
切替部111および同時通信処理部112は、まず最初に、ポリシー配信部212から配信された機器設定ポリシーを受信する。続いて、切替部111および同時通信処理部112は、当該機器設定ポリシーからRATアクセス・スケジューリング情報を抽出する。このRATアクセス・スケジューリング情報は、同時接続可能な一つ以上のRATに対して無線端末10がアクセスするための機会の時系列的な割り当てを記述する。同時接続可能な一つ以上のRATに対する上述したアクセス機会の割り当ては、無線網側のポリシー制御機構200が決定する。ポリシー制御機構200による上述したアクセス機会の割り当ては、無線端末から複数のRATへのアクセス・タイミングや通信リソース要求を無線端末間で調整することにより、多数の無線端末から同一RATへのアクセスや接続要求が集中するのを防止するような態様で実行される。切替部111および同時通信処理部112は、上述したRATアクセス・スケジューリング情報に従って、同時アクセス可能な複数のRATにそれぞれ接続する無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から無線端末10が通信に使用する一つ以上の無線ベアラを取捨選択する動作を時系列的に実行する。切替部111は、端末トラフィックの送受信のために選択された無線ベアラを介して上りリンク信号を送信し、下りリンク信号を受信する。無線ベアラを取捨選択する動作の実行を、切替部111または同時通信処理部112のいずれが実行すべきであるかは、後述するようにアクティベート部113によって決定される。同時通信処理部112は、まず最初に、無線端末10から同時アクセス可能な複数のRATにそれぞれ接続する複数の無線ベアラの各々について上述したオフロード効果を評価する。その上で、同時通信処理部112は、無線ベアラ毎に評価したオフロード効果の評価値に基づいて、無線ベアラ毎に伝送可能な情報信号のビット数を割り当てる。続いて、同時通信処理部112は、各無線ベアラを介して、各無線ベアラに割り当てたビット数だけ上りリンク信号を送信する。なお、同時通信処理部112は、無線ベアラ1〜無線ベアラNの一つ以上を介して下りリンク信号を無線網側から受信する場合にも、上記と同様の制御を行う。この時、無線ベアラ1〜無線ベアラNの中で、上りリンク信号または下りリンク信号の送受信のために選択されない無線ベアラに関しては、同時通信処理部112は、伝送可能な情報信号のビット数として0ビットを割り当てることにより、当該無線ベアラを選択対象から外すことができる。以上のようにして、同時通信処理部112は、上述したオフロード効果を最大化するような態様で、複数の無線ベアラ間での上りリンクおよび下りリンクのトラフィック配分を最適化する。
The switching unit 111 and the simultaneous
アクティベート部113は、無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から通信に使用する単一の無線ベアラを選択する機能を実行開始するタイミングを切替部111に対して指示する。代替的に、アクティベート部113は、無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から通信に使用する一つ以上の無線ベアラの間でトラフィックの最適配分を実行開始するタイミングを同時通信処理部112に対して指示する。アクティベート部113は、切替部111または同時通信処理部112による無線ベアラ間の取捨選択動作の実行を上述したRATアクセス・スケジューリング情報に従って指示する。
The activating
また、アクティベート部113は、無線端末10が通信に使用する無線ベアラを取捨選択する動作を切替部111または同時通信処理部112のいずれに実行させるかを決定する。当該決定動作は、無線網側のポリシー制御機構200が無線端末10に設定した機器設定ポリシーに従って、アクティベート部113が実行してもよい。
In addition, the
トラフィック特性情報取得部120は、無線端末10に関するトラフィック伝送特性を推定し、当該推定されたトラフィック伝送特性を記述する情報を生成し、切替部111または同時通信処理部112を介して当該情報を無線網側のポリシー制御機構200に送信する。図3に示すとおり、トラフィック特性情報取得部120は、トラフィック特性情報分析部121、内部情報取得部122および外部情報取得部123から構成される。
The traffic characteristic
トラフィック特性情報分析部121は、内部情報取得部122から内部情報を受け取り、当該内部情報に基づいて無線端末10に関するトラフィック伝送特性を通信アプリケーション種別毎に推定する。内部情報とは、無線端末10の動作中に無線端末10上において生じた通信イベントを内部情報取得部122がログ情報として記録したものであり、無線端末10上でのパケット送受信時刻や送受信されたパケットのサイズに関する記録を含む。
The traffic characteristic
また、トラフィック特性情報分析部121は、外部情報取得部123から外部情報を受け取り、当該外部情報に基づいて複数のRATにそれぞれ接続する無線ベアラ1〜無線ベアラNの各々についてオフロード効果を推定する。この場合のオフロード効果とは、同一RATに対する無線端末からのアクセスや接続要求を無線端末間で調整した結果として生じるオフロード効果である。具体的には、多数の無線端末からのアクセスや接続要求が集中しているRATから他のRATへと無線端末のトラフィック負荷がオフロードされることにより、負荷の重いRATにおける通信負荷が軽減される度合いである。外部情報とは、外部情報取得部123が、無線網側のポリシー配信部212から上述した機器設定ポリシーと共に網側情報を受信し、当該受信した網側情報から抽出した情報である。外部情報の例としては、図3の無線ベアラ1〜無線ベアラNをそれぞれ経由して無線端末10からインターネット網80へと至るN本のエンド・ツー・エンド通信経路の各々における未使用の通信帯域幅を推定した推定値などがある。外部情報の別の例としては、複数のRATの各々の配下にある基地局のうち、図3の無線ベアラ1〜無線ベアラNがそれぞれ接続する複数の基地局におけるパケット送受信バッファーの空き容量や未使用の周波数チャネルなどがある。
Further, the traffic characteristic
内部情報取得部122は、無線端末10の通信ログを記録し、無線端末10内部の通信性能、通信設定、通信品質(無線信号の受信品質)および通信状態などを計測し、当該通信ログおよび当該計測の結果を内部情報として内部に記憶しておく。そして内部情報取得部122は、当該記憶しておいた内部情報をアクティベート部113からの要求に応じてトラフィック特性情報分析部121に伝達する。内部情報取得部122が、無線端末10内部の通信性能、通信設定、通信品質(無線信号の受信品質)および通信状態などを計測する動作は、以下のように実現することが出来る。例えば、無線端末10内において、内部情報取得部122を実行中の制御プロセッサ104(図3)が、メモリ103(図3)上に常駐するオペレーティング・システムによって提供される通信動作モニタリング用のAPIを呼び出して実行することにより上述した計測を行える。内部情報取得部122からトラフィック特性情報分析部121に伝達されたこの内部情報は、トラフィック特性情報分析部121が無線端末10に関するトラフィック伝送特性を推定するために使用される。
The internal
外部情報取得部123は、無線網側のポリシー制御機構200が生成した網側情報をポリシー配信部212から受信し、当該受信した網側情報から上述した外部情報を抽出して記憶する。
The external
<5>ポリシー制御動作の流れ
以下、図3〜図4を参照しながら、図3に示された無線網側と無線端末側の機能モジュール群が互いに連携してポリシー制御動作を実現する際の動作の流れを説明する。
<5> Flow of Policy Control Operation Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 4, when the functional modules on the wireless network side and the wireless terminal side shown in FIG. The flow of operation will be described.
(5−1)ポリシー制御機構200側の動作の流れ
まず、外部情報取得部220内のネットワーク情報取得部221は、無線網3001〜300n内において無線ベアラ1〜無線ベアラNに接続する通信経路上に位置する全てのルータ機器やネットワーク機器の機器稼動情報を収集する。図3の無線網3001は、LTE網などのセルラー無線網とその背後にあるコア網とを一体的に図示するものであり、図3の無線網300nは、無線LANとその背後にあるコア網とを一体的に図示するものである。
(5-1) Flow of Operations on the Policy Control Mechanism 200 First, the network
これと並行して、オペレーター・ポリシー取得部222は、ネットワーク運用管理者から無線網の運用ポリシーを手動で入力されると、当該入力された運用ポリシーを取得情報分析部211に送信する。
In parallel with this, when a network operation administrator manually inputs a wireless network operation policy, the operator
さらに、これと並行して、トラフィック特性取得部223は、外部ベアラ設定部210を経由して無線網3001〜300n内に接続する多数の無線端末10の各々に対して、各無線端末上で推定された通信アプリケーション種別毎のトラフィック伝送特性を送信するよう要求する。すなわち、図4のイベント・フロー図においてm1として示すとおり、外部情報取得部220内のトラフィック特性取得部223は、外部ベアラ設定部210を経由して各無線端末10に対してトラフィック伝送特性の報告要求を送信する。外部ベアラ設定部210内のポリシー配信部212から無線網内に配信された上記の報告要求は、図4のイベント・フロー図においてm2として示すとおり、無線網3001〜300nの配下にあるセルラー基地局または無線アクセスポイントに一旦蓄積される。その後に、この報告要求は、当該セルラー基地局または無線アクセスポイントの通信カバレージ・エリア内に在圏する各無線端末10にブロードキャストされる(図4のイベント・フロー図のm2)。当該要求に応答する形で、各無線端末10は、自端末上で通信アプリケーション種別毎に計測されたトラフィック伝送特性を記述する情報を現在通信中の基地局または無線アクセスポイントに送信する(図4のイベント・フロー図のm3)。この際、各無線端末10が2つ以上の基地局のセル内に在圏しており、2つ以上の基地局と同時通信可能な場合には、同時通信可能な全ての基地局にトラフィック伝送特性を記述する情報を送信する。各無線端末10からトラフィック伝送特性を記述する情報を受信した基地局又は無線アクセスポイントは、当該情報を外部ベアラ設定部210を介してトラフィック特性取得部223に転送する(図4のイベント・フロー図のm4)。当該情報は、無線端末10上での通信アプリケーション種別毎のトラフィック伝送特性を表す情報として、無線端末10内のトラフィック特性情報取得部120により生成される。上述したトラフィック伝送特性の例としては、通信アプリケーション種別毎の各無線端末によるトラフィック送受信タイミングの所定の時系列パターン、通信アプリケーション種別毎に各無線端末がトラフィック伝送を要求する頻度、または通信アプリケーション種別毎に各無線端末がトラフィック伝送のために要求する通信帯域幅などが考えられる。
Further, in parallel with this, the traffic
続いて、外部情報取得部220は、トラフィック特性情報取得部223により多数の無線端末10から収集された各無線端末10のトラフィック伝送特性に関する情報を外部ベアラ設定部210に出力する。同時に、外部情報取得部220は、ネットワーク情報取得部221により無線網内のネットワーク機器から収集されたネットワーク機器情報を外部ベアラ設定部210に出力する(図4のイベント・フロー図のm5)。
Subsequently, the external
続いて、外部ベアラ設定部210内の取得情報分析部211は、ネットワーク情報取得部221から取得した無線網内のネットワーク機器の機器稼動情報およびオペレーター・ポリシー取得部222から取得した運用ポリシーに基づいて、網側情報を決定する。上述した網側情報の一例として、無線ベアラ1〜無線ベアラNをそれぞれ経由して無線端末10からインターネット網80へと至るN本のエンド・ツー・エンド通信経路の各々における未使用の通信帯域幅を推定した推定値を考える。この場合、取得情報分析部211は、以下の(S1)〜(S3)のようにして上記エンド・ツー・エンド通信経路の各々における未使用の通信帯域幅を推定することが可能である。
(S1)取得情報分析部211は、まず、一つ以上の無線通信事業者網に対応する無線網3001〜300nのそれぞれから収集したネットワーク機器情報を分析する。収集したネットワーク機器情報(例えば、網運用管理プロトコルSNMPによって規定されるMIB情報)は、無線網3001〜300nのそれぞれを構成するルータ機器やネットワーク機器の構成、機能、稼働状況および通信性能を表す。
(S2)続いて、取得情報分析部211は、当該分析の結果から、無線網3001〜300nを構成する無線アクセス網、コア網またはルータ網と各基地局との間のエンド・ツー・エンド通信経路上での接続関係を導出する。例えば、取得情報分析部211は、上記(S1)の分析の結果から、無線網3001〜300n内のルータ機器間の接続トポロジーやエンド・ツー・エンド通信経路を流れるパケットの追跡情報を抽出することができる。そして、取得情報分析部211は、これらの抽出結果に基づいて無線網3001〜300nを構成する無線アクセス網、コア網またはルータ網と各基地局との間のエンド・ツー・エンド通信経路上での接続関係を導出することが可能である。
(S3)続いて、取得情報分析部211は、上記(S1)および(S2)の分析の結果から、無線ベアラ1〜無線ベアラNの各々を通るエンド・ツー・エンド通信経路上にある無線アクセス網、コア網またはルータ網について、未使用の通信帯域幅などを推定する。具体的には、各網を構成するルータ機器やネットワーク機器の現在のパケット転送レートと最大パケット転送レートとを対比し、エンド・ツー・エンド通信経路全体に渡る当該対比の結果から上述した未使用通信帯域幅を推定することが出来る。
Subsequently, the acquisition
(S1) The acquisition
(S2) Subsequently, the acquired
(S3) Subsequently, the acquired
続いて、取得情報分析部211は、同時アクセス可能な複数のRATの各々に対して多数の無線端末10からアクセスまたは接続するためのアクセス機会を無線端末間でタイミング調整するためのスケジューリングを生成する。取得情報分析部211が上述したスケジューリングを生成する方法の詳細内容については後述する。
Subsequently, the acquired
続いて、外部ベアラ設定部210内のポリシー配信部212は、取得情報分析部211が上述のように生成したスケジューリング結果を取得情報分析部211から受け取り、当該スケジューリング結果から無線端末10に設定すべき機器設定ポリシーを生成する。また、ポリシー配信部212は、取得情報分析部211が無線ベアラ1〜無線ベアラNの各々に対応するエンド・ツー・エンド通信経路毎に決定した網側情報を取得情報分析部211から受け取る。
Subsequently, the
最後に、外部ベアラ設定部210内のポリシー配信部212は、無線端末10に設定するために生成した機器設定ポリシーと取得情報分析部211から受け取った網側情報を無線ベアラ1〜無線ベアラNのいずれかを介して無線端末10に配信する。すなわち、図4のイベント・フロー図においてm6として示すとおり、ポリシー配信部212により配信された機器設定ポリシーと網側情報は、無線網3001〜300nの配下にあるセルラー基地局または無線アクセスポイントに一旦蓄積される。その後に、上記の機器設定ポリシーと網側情報とは、当該セルラー基地局または無線アクセスポイントの通信カバレージ・エリア内に在圏する各無線端末10にブロードキャストされる(図4のイベント・フロー図のm7)。
Finally, the
(5−2)無線端末(UE)10側の動作の流れ
以下、無線端末10側の動作の流れとして、(B1)ポリシー制御機構200から網側情報を受信した際の動作の流れ、(B2)ポリシー制御機構200から機器設定ポリシーを受信した際の動作の流れ、および(B3)ポリシー制御機構200から無線端末10上のトラフィック特性をポリシー制御機構200に報告すべき旨の要求を受けた際の動作を説明する。無線端末10の制御プロセッサ104(図2)は、これら3つの動作(B1)〜(B3)は、互いに並行に実行することが可能である。
(5-2) Operation Flow on the Radio Terminal (UE) 10 Side Hereinafter, as an operation flow on the
(B1)無線端末10が無線網側のポリシー制御機構から網側情報を受信した際の動作の流れ
まず最初に、外部情報取得部123は、無線網側のポリシー制御機構200により生成され、ポリシー配信部212から配信された網側情報を、切替部111または同時通信処理部112を介して受信し、当該受信した網側情報から上述した外部情報を抽出して記憶する。続いて、トラフィック特性情報分析部121は、外部情報取得部123から外部情報を受け取り、当該外部情報に基づいて複数のRATにそれぞれ接続する無線ベアラ1〜無線ベアラNの各々についてオフロード効果を推定する。例えば、無線網側のポリシー制御機構200から受信した網側情報には、無線ベアラ1〜無線ベアラNの各々を経由して無線端末10からインターネット網80へ至る複数のエンド・ツー・エンド通信経路における未使用の通信帯域幅が含まれている。従って、トラフック特性情報分析部121は、エンド・ツー・エンド通信経路における未使用の通信帯域幅が大きな無線ベアラほどオフロード効果が大きいと評価することが可能である。続いて、トラフィック特性情報分析部121は、アクティベート部113を介して、無線ベアラ毎に評価したオフロード効果に関する評価値を同時通信処理部112に出力する。
(B1) Operation flow when the
(B2)無線端末10が無線網側のポリシー制御機構から機器設定ポリシーを受信した際の動作の流れ
切替部111および同時通信処理部112は、ポリシー配信部212から配信された機器設定ポリシーを受信する。続いて、切替部111および同時通信処理部112は、当該機器設定ポリシーからRATアクセス・スケジューリング情報を抽出する。このRATアクセス・スケジューリング情報は、同時接続可能な一つ以上のRATに対して無線端末10がアクセスするための機会の時系列的な割り当てを記述する。同時接続可能な一つ以上のRATに対する上述したアクセス機会の割り当ては、無線網側のポリシー制御機構200が決定する。ポリシー制御機構200による上述したアクセス機会の割り当ては、無線端末から複数のRATへのアクセス・タイミングや通信リソース要求を無線端末間で調整することにより、多数の無線端末から同一RATへのアクセスや接続要求が集中するのを防止するような態様で実行される。切替部111および同時通信処理部112は、上述したRATアクセス・スケジューリング情報に従って、同時アクセス可能な複数のRATにそれぞれ接続する無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から無線端末10が通信に使用する一つ以上の無線ベアラを取捨選択する動作を時系列的に実行する。
(B2) Operation flow when the
切替部111は、端末トラフィックの送受信のために選択された無線ベアラを介して上りリンク信号を送信し、下りリンク信号を受信する。 The switching unit 111 transmits an uplink signal via a radio bearer selected for transmission / reception of terminal traffic and receives a downlink signal.
同時通信処理部112は、まず最初に、無線端末10から同時アクセス可能な複数のRATにそれぞれ接続する複数の無線ベアラの各々について上述したオフロード効果を評価する。その上で、同時通信処理部112は、無線ベアラ毎に評価したオフロード効果の評価値に基づいて、無線ベアラ毎に伝送可能な情報信号のビット数を割り当てる。続いて、同時通信処理部112は、各無線ベアラを介して、各無線ベアラに割り当てたビット数だけ上りリンク信号を送信する。なお、同時通信処理部112は、無線ベアラ1〜無線ベアラNの一つ以上を介して下りリンク信号を無線網側から受信する場合にも、上記と同様の制御を行う。この時、無線ベアラ1〜無線ベアラNの中で、上りリンク信号または下りリンク信号の送受信のために選択されない無線ベアラに関しては、同時通信処理部112は、伝送可能な情報信号のビット数として0ビットを割り当てることにより、当該無線ベアラを選択対象から外すことができる。以上のようにして、同時通信処理部112は、上述したオフロード効果を最大化するような態様で、複数の無線ベアラ間での上りリンクおよび下りリンクのトラフィック配分を最適化する。
The simultaneous
アクティベート部113は、無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から通信に使用する単一の無線ベアラを選択する機能を実行開始するタイミングを切替部111に対して指示する。代替的に、アクティベート部113は、無線ベアラ1〜無線ベアラNの中から通信に使用する一つ以上の無線ベアラの間でトラフィックの最適配分を実行開始するタイミングを同時通信処理部112に対して指示する。アクティベート部113は、切替部111または同時通信処理部112による無線ベアラ間の取捨選択動作の実行を上述したRATアクセス・スケジューリング情報に従って指示する。
The activating
また、アクティベート部113は、無線端末10が通信に使用する無線ベアラを取捨選択する動作を切替部111または同時通信処理部112のいずれに実行させるかを決定する。当該決定動作は、無線網側のポリシー制御機構200が無線端末10に設定した機器設定ポリシーに従って、アクティベート部113が実行してもよい。
(B3)無線端末10が無線網側のポリシー制御機構200からトラフィック伝送特性の報告要求を受信した(無線端末10上のトラフィック伝送特性をポリシー制御機構200に報告するよう要求された)際の動作の流れ。
In addition, the
(B3) Operation when the
内部情報取得部122は、内部に記憶しておいた内部情報をアクティベート部113からの要求に応じてトラフィック特性情報分析部121に伝達する。トラフィック特性情報分析部121は、内部情報取得部122から内部情報を受け取り、当該内部情報に基づいて無線端末10に関するトラフィック伝送特性を通信アプリケーション種別毎に推定する。内部情報とは、無線端末10の動作中に無線端末10上において生じた通信イベントを内部情報取得部122がログ情報として記録したものであり、無線端末10上でのパケット送受信時刻や送受信されたパケットのサイズに関する記録を含む。
The internal
トラフィック特性情報取得部120は、無線端末10に関して推定されたトラフィック伝送特性をトラフィック特性情報分析部121から受け取り、当該推定されたトラフィック伝送特性を記述する情報を生成し、切替部111または同時通信処理部112を介して当該情報を無線網側のポリシー制御機構200に送信する。
The traffic characteristic
<6>無線端末間でのRATに対するアクセス機会のスケジューリング
以下、トラフィック特性情報収集部223が多数の無線端末から収集したトラフィック伝送特性に基づいて、取得情報分析部211が、同時接続可能な複数のRATに対する無線端末毎のアクセス機会のスケジューリングを生成する方法について説明する。
<6> Scheduling of RAT Access Opportunities Between Wireless Terminals Hereinafter, based on the traffic transmission characteristics collected from a large number of wireless terminals by the traffic characteristic
取得情報分析部211は、多数の無線端末から通信アプリケーション種別毎に収集したトラフィック伝送特性をトラフィック特性情報収集部223から受け取ると、当該収集されたトラフィック伝送特性から通信アプリケーション種別毎に図5に示すテーブルを生成する。
When the acquired
具体的には、以下のとおりである。まず、取得情報分析部211は、当該収集されたトラフィック伝送特性から無線端末10の各々における通信アプリケーション種別毎のトラフィック特性値として以下の特性値を計算する。
(C1)無線端末10の上で各通信アプリケーションが送受信する毎秒当たりのデータ量をbps(bit per second)単位で推定した値。
(C2)無線端末10上の各通信アプリケーションがインターネット網80上のアプリケーション・サーバまたは通信相手ノードとエンド・ツー・エンドで上位プロトコル層レベルの通信セッションを継続的に接続していた時間の長さ(セッション接続時間)。
(C3)無線端末10上の各通信アプリケーションがインターネット網80上のアプリケーション・サーバまたは通信相手ノードとエンド・ツー・エンドで上位プロトコル層レベルの通信セッションを再接続した回数。
(C4)無線端末10上の各通信アプリケーションからインターネット網80上のアプリケーション・サーバに同時接続している無線端末の個数
(C5)無線端末10上の各通信アプリケーションがインターネット網80上のアプリケーション・サーバまたは通信相手ノードとエンド・ツー・エンドで上位プロトコル層レベルの通信セッションを接続した時刻。
Specifically, it is as follows. First, the acquired
(C1) A value obtained by estimating the data amount per second transmitted / received by each communication application on the
(C2) The length of time that each communication application on the
(C3) The number of times each communication application on the
(C4) Number of wireless terminals simultaneously connected to application servers on the
続いて、取得情報分析部211は、無線端末10の各々における通信アプリケーション種別毎に推定した上記(C1)〜(C5)の値を図5に示すテーブルに格納する。図5のテーブルの各行は通信アプリケーション種別の各々(アプリケーション1〜アプリケーションk)に対応し、図5のテーブル中の各行には、通信アプリケーション種別毎に推定した上記(C1)〜(C5)の値が格納されている。続いて、取得情報分析部211は、複数の異なるRATの各々毎にRAT評価値を計算する。RAT評価値とは、同時接続可能な複数のRATの各々の無線接続手段としての好適性を通信アプリケーション種別毎に評価した値である。より具体的には、RAT評価値とは、無線端末10上で実行中の通信アプリケーション種別毎に、各無線端末から各通信アプリケーションのトラフィックを伝送する無線接続手段としてどの程度好適であるかを評価した値である。このRAT評価値は、取得情報分析部211により以下の手順に従って算出される。
Subsequently, the acquired
まず、複数の取得情報分析部211は、通信アプリケーション種別毎に推定した上記(C1)〜(C5)の値を、それぞれに対応する評価関数f1〜f5に適用して、評価値ev1〜ev5を生成する。この際、評価関数f1〜f5は複数の異なるRATの各々毎に固有の評価関数として定義される。すなわち、複数の異なるRATの各々は、互いに異なる評価関数f1〜f5を定義している。続いて、取得情報分析部211は、重み付け係数w1〜w5を使用して、通信アプリケーション種別毎に評価値ev1〜ev5を重み付け合計し、当該重み付け合計された値を通信アプリケーション種別毎のRAT評価値として出力する。
First, the plurality of acquired
すなわち、上記(C1)〜(C5)の値をU1、U2、…、U5と定義すると、通信アプリケーション種別毎のRAT評価値は、以下の式によって計算される。
That is, when the values of (C1) to (C5) are defined as U1, U2,..., U5, the RAT evaluation value for each communication application type is calculated by the following equation.
RAT評価値=w1×f1(U1)+w2×f2(U2)
+w3×f3(U3)+w4×f4(U4)+w5×f5(U5)
続いて、取得情報分析部211は、通信アプリケーション種別毎に複数の異なるRATの中からRAT評価値が最も高いRATを選択し、当該選択されたRATに接続する無線ベアラを通信アプリケーション種別毎の推奨ベアラとして図5のテーブル中の対応する行に書き込む。
RAT evaluation value = w1 × f1 (U1) + w2 × f2 (U2)
+ W3 × f3 (U3) + w4 × f4 (U4) + w5 × f5 (U5)
Subsequently, the acquired
また、取得情報分析部211がRAT評価値を計算するための別の実施形態として、一定の収集周期毎にトラフィック特性情報収集部223が周期的に収集したトラフィック伝送特性から上記(C1)〜(C5)の値の時系列を生成し、上記(C1)〜(C5)の値の時系列変動に基づいてRAT評価値を計算することも可能である。具体的には、取得情報分析部211は以下の手順に従って、複数のRATの各々に関する通信アプリケーション毎のRAT評価値を算出する。
Further, as another embodiment for the acquisition
一定の収集周期毎にトラフィック特性情報収集部223が周期的に収集したトラフィック伝送特性から、取得情報分析部211は、上記(C1)〜(C5)の値の時系列を生成する。当該時系列は、トラフィック伝送特性がトラフィック伝送特性を収集する複数の周期の各々毎に得られた上記(C1)〜(C5)の値を収集時刻の早い順番に並べたものである。例えば、時刻t1、t2、…、t5の5つの時刻において収集されたトラフィック伝送特性から(C1)の値の時系列として、v1、v2、…、v5の5個の値が得られる。続いて、上述した5個の値「v1、v2、…、v5」を5つの評価関数g1〜g5によりそれぞれ評価して5つの評価値EV1〜EV5を算出する。上述した5個の値「EV1、EV2、…、EV5」を5つの重み付け係数x1〜x5によってそれぞれ重み付けした上で合計し、(C1)の時間フィルタリング評価値を算出する。すなわち、(C1)の値の時間フィルタリング評価値は、以下の式にとって算出される。
The acquired
(C1)の時間フィルタリング評価値=x1×g1(v1)+x2×g2(v2)
+x3×g3(v3)+x4×g4(v4)+x5×g5(v5)
続いて、取得情報分析部211は、(C1)の時間フィルタリング評価値を通信アプリケーション種別毎のRAT評価値として出力する。続いて、取得情報分析部211は、通信アプリケーション種別毎に複数の異なるRATの中からRAT評価値が最も高いRATを選択し、当該選択されたRATに接続する無線ベアラを通信アプリケーション種別毎の推奨ベアラとして表7のテーブル中の対応する行に書き込む。
(C1) temporal filtering evaluation value = x1 × g1 (v1) + x2 × g2 (v2)
+ X3 * g3 (v3) + x4 * g4 (v4) + x5 * g5 (v5)
Subsequently, the acquired
さらに別の実施形態として、取得情報分析部211は、以下のようにRAT評価値を計算することも可能である。取得情報分析部211は、上記(C1)〜(C5)の値を全てについて上述した時間フィルタリング評価値を算出する。続いて、取得情報分析部211は、重み付け係数w1〜w5を使用して、通信アプリケーション種別毎に上記(C1)〜(C5)のそれぞれについて算出された5つの時間フィルタリング評価値を重み付け合計し、当該重み付け合計された値を通信アプリケーション種別毎のRAT評価値として出力する。
As yet another embodiment, the acquired
以上のようにして、トラフィック特性情報収集部223が最新の時刻に収集したトラフィック伝送特性に基づいて、取得情報分析部211は最新のRAT評価値をRAT毎に計算することにより、図5のテーブル内の推奨ベアラの欄を更新する。言い換えるならば、トラフィック特性情報収集部223が無線網内の多数の無線端末からトラフィック伝送特性を収集するたびに、取得情報分析部211は、収集したトラフィック伝送特性に基づいて最新のRAT評価値を計算する。そして、取得情報分析部211は、図5のテーブル内の推奨ベアラの欄を通信アプリケーション種別毎に更新する。
As described above, the acquired
以上より、取得情報分析部211は、無線端末からのトラフィック伝送特性を収集時刻毎に、通信アプリケーション種別毎の推奨ベアラの時系列変化を得ることが出来る。また、取得情報分析部211は、無線網内の多数の無線端末から収集したトラフィック伝送特性から、各無線端末上で実行中の通信アプリケーションの種別を把握することが可能である。従って、取得情報分析部211は、以下のようにして、各RATに対するアクセス機会を無線端末10に対してスケジューリングする。まず、取得情報分析部211は、トラフィック伝送特性を収集時刻毎に、無線端末10上で実行中の通信アプリケーションに対応付けて、図5のテーブル内の推奨ベアラの欄に記載されている無線ベアラを識別する。続いて、取得情報分析部211は、当該識別した無線ベアラが接続するRATへのアクセス機会を、当該収集時刻において無線端末10に割り当てる。
As described above, the acquired
<7>その他の実施形態
上述した実施形態においては、同時接続可能な複数のRATに対するアクセス機会の割り当てを無線網内の多数の無線端末間で調整するためのスケジューリングの生成処理を無線網側のポリシー制御機構200が実行していた。しかしながら、同時接続可能な複数のRATに対するアクセス・タイミングを各無線端末の上で局所的にスケジューリングすることも可能である。このような各無線端末上での局所的なスケジューリング処理は、図6のフローチャートに示す手順で実行することが出来る。
<7> Other Embodiments In the above-described embodiments, scheduling generation processing for adjusting allocation of access opportunities to a plurality of RATs that can be connected simultaneously is performed on the wireless network side. The policy control mechanism 200 was executing. However, it is also possible to locally schedule access timing for a plurality of RATs that can be connected simultaneously on each wireless terminal. Such local scheduling processing on each wireless terminal can be executed according to the procedure shown in the flowchart of FIG.
図6のフローチャートにおいて、処理フローはステップS10およびステップS20から開始する。ステップS10においては、無線端末10上の内部情報取得部122は、内部情報を計測する。この時、内部情報取得部122により計測される内部情報には、無線端末10が同時に接続中の一つ以上の無線ベアラの各々の上で、サービング基地局から受信する無線信号の受信品質や受信強度(RSSIやSINR)が含まれる。この場合の受信品質や受信強度(RSSIやSINR)は、無線端末10から同時接続中の一つ以上のRATへの網接続ポイントである一つ以上の基地局と無線端末10との間の無線伝送路(無線区間)上における無線信号品質に相当する。ステップS20においては、無線端末10上の外部情報取得部123は、ポリシー制御機構200から受信した網側情報に基づいて、外部情報を取得する。この時、外部情報取得部123により取得される外部情報には、無線端末10が同時に接続中の一つ以上の無線ベアラの各々から接続するエンド・ツー・エンド通信経路における未使用の通信帯域幅が含まれる。
In the flowchart of FIG. 6, the processing flow starts from step S10 and step S20. In step S10, the internal
続いて、図6のフローチャートにおいて、処理フローはステップS11に進み、トラフィック特性情報分析部121は、内部情報取得部122から内部情報を受け取り、外部情報取得部123から外部情報を受け取る。
Subsequently, in the flowchart of FIG. 6, the processing flow proceeds to step S <b> 11, and the traffic characteristic
続いて、図6のフローチャートにおいて、処理フローはステップS12に進み、トラフィック特性情報分析部121は、内部情報と外部情報に基づいて、無線ベアラ毎の好適性を評価する。具体的には、以下のとおりである。まず、トラフィック特性情報分析部121は、内部情報と外部情報にそれぞれ含まれる無線ベアラ毎の信号受信品質と無線ベアラ毎のエンド・ツー・エンド通信経路上の未使用の通信帯域幅を抽出する。続いて、トラフィック特性情報分析部121は、無線ベアラ毎に抽出した信号受信品質とエンド・ツー・エンドの未使用通信帯域幅から、無線ベアラ毎のオフロード効果の大きさを評価し、この評価の結果を無線ベアラ毎の好適性の評価値とする。
Subsequently, in the flowchart of FIG. 6, the process flow proceeds to step S12, and the traffic characteristic
続いて、図6のフローチャートにおいて、処理フローはステップS13に進み、トラフィック特性情報分析部121は、無線ベアラ毎の好適性の評価値をアクティベート部113に出力する。無線ベアラ毎の好適性の評価値を受け取ったアクティベート部113は、無線ベアラ毎の好適性の評価値が所定の閾値を上回る無線ベアラだけを使用可能な無線ベアラとして識別する。
Subsequently, in the flowchart of FIG. 6, the process flow proceeds to step S <b> 13, and the traffic characteristic
続いて、図6のフローチャートにおいて、処理フローはステップS14に進み、アクティベート部113は、使用可能な無線ベアラとして識別された無線ベアラの中からトラフィック伝送に使用すべき無線ベアラを取捨選択する動作の実行を切替部111または同時通信処理部112に指示する。アクティベート部113は、使用可能な無線ベアラとして識別された無線ベアラが一つだけの場合に、切替部111を起動して無線ベアラの取捨選択動作を指示し、使用可能な無線ベアラとして識別された無線ベアラが2つ以上の場合に、同時通信処理部112を起動して無線ベアラの取捨選択動作を指示する。この処理は、図6のフローチャートのステップS15およびステップS16に相当する。
Subsequently, in the flowchart of FIG. 6, the processing flow proceeds to step S <b> 14, and the activating
アクティベート部113により同時通信処理部112が起動された場合、同時通信処理部112は、無線ベアラ毎の好適性の評価値に応じて、同時接続可能な無線ベアラ間で端末トラフィックを配分する。この処理は、図6のフローチャートのステップS17およびステップS18に相当する。
When the simultaneous
最後に、切替部111または同時通信処理部112は、トラフィック伝送のために選択した無線ベアラ上で端末トラフィックの送受信を行う。
Finally, the switching unit 111 or the simultaneous
本発明は、複数の異なる種類の無線接続手段を同時利用可能な移動無線端末において、無線網側において利用可能な多種多様な回線接続を効率的に利用し、通信サービス品質および通信スループットを改善するための無線通信制御ソフトウェアまたは無線通信制御装置として利用することが出来る。 The present invention improves the communication service quality and communication throughput by efficiently using a wide variety of line connections available on the wireless network side in a mobile wireless terminal that can simultaneously use a plurality of different types of wireless connection means. Can be used as a wireless communication control software or a wireless communication control device.
10 UE
20 UEにネットワーク・サービスを提供するサーバ
30 無線ベアラ
40 無線アクセス網
50 コア網
60 コア網ゲートウェイ
70 外部接続ゲートウェイ
101 アンテナ
102 無線インターフェース
103 メモリ
104 制御プロセッサ
105 ユーザ入出力装置
106 ストレージ
107 バス
110 内部ベアラ設定部
111 切替部
112 同時通信処理部
113 アクティベート部
120 内部情報取得部
200 ポリシー制御機構
210 外部ベアラ設定部
211 取得情報分析部
212 ポリシー配信部
220 外部情報取得部
221 ネットワーク情報取得部
222 オペレーター・ポリシー取得部
10 UE
20 Server providing network service to
Claims (9)
前記1つ以上の無線端末から通信アプリケーション種別毎のトラフィック伝送特性を記述する情報を前記制御装置が収集するステップ;
前記収集したトラフィック伝送特性に基づいて、前記無線端末の各々毎に、前記2つ以上のRATの各々について接続先としての好適性を前記制御装置が評価するステップ;および、
前記好適性の評価に基づいて、各RATに対する無線端末毎のアクセス機会をスケジューリングし、前記スケジューリングの結果を前記無線端末の各々に通知するステップ、
を備える方法。 For each of one or more wireless terminals that connect to and communicate with two or more different RATs, a method in which a controller in a wireless network schedules a RAT to which each wireless terminal should connect:
The control device collecting information describing traffic transmission characteristics for each communication application type from the one or more wireless terminals;
The controller evaluates suitability of each of the two or more RATs as a connection destination for each of the wireless terminals based on the collected traffic transmission characteristics; and
Scheduling an access opportunity for each radio terminal for each RAT based on the evaluation of the suitability, and notifying each of the radio terminals of the scheduling result;
A method comprising:
前記好適性を前記評価するステップは:
一つ以上の測定周期において測定された一つ以上の前記測定値に評価関数を適用することにより測定周期毎の評価値を算出するステップ;
前記一つ以上の測定周期にわたって前記測定周期毎の評価値を重み付け加算するステップ;および、
前記重み付け加算の結果を前記好適性の評価として出力するステップ;
を備えることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The traffic transmission characteristic includes a metric including a transmission / reception data amount through each RAT, a connection time to each RAT, and a reconnection number to each RAT, at a predetermined measurement period for each communication application. Comprising measurements measured on each of the wireless terminals;
The step of evaluating the suitability includes:
Calculating an evaluation value for each measurement period by applying an evaluation function to one or more of the measurement values measured in one or more measurement periods;
Weighting and adding evaluation values for each measurement period over the one or more measurement periods; and
Outputting the result of the weighted addition as an evaluation of the suitability;
The method of claim 1, comprising:
前記好適性を前記評価するステップは:
前記測定値に基づいて、無線端末から前記RATの各々と接続する各無線ベアラ上の未使用通信帯域幅および通信品質を前記無線端末の各々の上で推定した結果を受信するステップ;および、
前記受信した推定結果に基づいて、前記RATの各々への前記アクセス機会を前記無線端末の各々にスケジューリングすることの好適性を無線端末毎に出力するステップ;
を備えることを特徴とする、請求項1記載の方法。 The traffic transmission characteristic includes a metric including a transmission / reception data amount through each RAT, a connection time to each RAT, and a reconnection number to each RAT, at a predetermined measurement period for each communication application. Comprising measurements measured on each of the wireless terminals;
The step of evaluating the suitability includes:
Receiving, from the wireless terminal, a result of estimating an unused communication bandwidth and communication quality on each radio bearer connected to each of the RATs from each wireless terminal on each of the wireless terminals; and
Outputting, for each wireless terminal, the suitability of scheduling the access opportunity to each of the RATs to each of the wireless terminals based on the received estimation result;
The method of claim 1, comprising:
前記タイミングと前記通信リソース割り当ては、複数の無線端末から同一RATへのアクセスと接続要求の集中を防止するために、無線端末間でRATへのアクセスを調整するような態様で定義される、
ことを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の方法。 The scheduling result notified to the wireless terminal defines when the wireless terminal is allowed to connect to each of the RATs and communication resource allocation,
The timing and the communication resource allocation are defined in such a manner that the access to the RAT is adjusted between wireless terminals in order to prevent the access to the same RAT and the concentration of connection requests from a plurality of wireless terminals.
The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記制御装置が前記無線端末の各々に前記スケジューリングの結果を通知する動作は、前記ポリシー制御機構が前記無線端末の各々に機器設定ポリシーを設定する動作として実装される、
ことを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の方法。 The control device is implemented as a policy control mechanism in the wireless network,
The operation in which the control device notifies each of the wireless terminals of the scheduling result is implemented as an operation in which the policy control mechanism sets a device setting policy in each of the wireless terminals.
The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記1つ以上の無線端末から通信アプリケーション種別毎のトラフィック伝送特性を記述する情報を前記制御装置が収集するトラフィック特性情報収集部;
前記収集したトラフィック伝送特性に基づいて、前記無線端末の各々毎に、前記2つ以上のRATの各々について接続先としての好適性を前記制御装置が評価する取得情報分析部;および、
前記好適性の評価に基づいて、各RATに対する無線端末毎のアクセス機会をスケジューリングし、前記スケジューリングの結果を前記無線端末の各々に機器設定ポリシーとして設定するポリシー配信部;
を備える、制御装置。 For each of one or more wireless terminals that connect to and communicate with two or more different RATs, a controller in the wireless network that schedules the RAT to which each wireless terminal should connect:
A traffic characteristic information collecting unit for collecting information describing traffic transmission characteristics for each communication application type from the one or more wireless terminals;
Based on the collected traffic transmission characteristics, for each of the wireless terminals, an acquisition information analysis unit in which the control device evaluates suitability as a connection destination for each of the two or more RATs; and
A policy distribution unit that schedules an access opportunity for each radio terminal for each RAT based on the evaluation of the suitability, and sets a result of the scheduling as a device setting policy in each of the radio terminals;
A control device comprising:
前記取得情報分析部は、前記好適性を前記評価するために:
一つ以上の測定周期において測定された一つ以上の前記測定値に評価関数を適用することにより測定周期毎の評価値を算出する手段;
前記一つ以上の測定周期にわたって前記測定周期毎の評価値を重み付け加算する手段;および、
前記重み付け加算の結果を前記好適性の評価として前記制御装置が出力する手段;
を備えることを特徴とする、請求項6記載の制御装置。 The traffic transmission characteristic includes a metric including a transmission / reception data amount through each RAT, a connection time to each RAT, and a reconnection number to each RAT, at a predetermined measurement period for each communication application. Comprising measurements measured on each of the wireless terminals;
In order to evaluate the suitability, the acquired information analysis unit:
Means for calculating an evaluation value for each measurement period by applying an evaluation function to one or more of the measurement values measured in one or more measurement periods;
Means for weighted addition of evaluation values for each measurement period over the one or more measurement periods; and
Means for the controller to output the result of the weighted addition as an evaluation of the suitability;
The control device according to claim 6, further comprising:
前記取得情報分析部は、前記好適性を前記評価するために:
前記測定値に基づいて、無線端末から前記RATの各々と接続する各無線ベアラ上の未使用通信帯域幅および通信品質を前記無線端末の各々の上で推定した結果を受信する手段;および、
前記受信した推定結果に基づいて、前記RATの各々への前記アクセス機会を前記無線端末の各々にスケジューリングすることの好適性を無線端末毎に出力する手段;
を備えることを特徴とする、請求項6記載の制御装置。 The traffic transmission characteristic includes a metric including a transmission / reception data amount through each RAT, a connection time to each RAT, and a reconnection number to each RAT, at a predetermined measurement period for each communication application. Comprising measurements measured on each of the wireless terminals;
In order to evaluate the suitability, the acquired information analysis unit:
Means for receiving from the wireless terminal a result of estimating an unused communication bandwidth and communication quality on each radio bearer connected to each of the RATs from each wireless terminal on each of the wireless terminals; and
Means for outputting, for each wireless terminal, the adequacy of scheduling each of the wireless terminals with the access opportunity to each of the RATs based on the received estimation result;
The control device according to claim 6, further comprising:
前記タイミングと前記通信リソース割り当ては、複数の無線端末から同一RATへのアクセスと接続要求の集中を防止するために、無線端末間でRATへのアクセスを調整するような態様で定義される、
ことを特徴とする、請求項6乃至請求項8のいずれか一項に記載の制御装置。 The scheduling result notified to the wireless terminal defines when the wireless terminal is allowed to connect to each of the RATs and communication resource allocation,
The timing and the communication resource allocation are defined in such a manner that the access to the RAT is adjusted between wireless terminals in order to prevent the access to the same RAT and the concentration of connection requests from a plurality of wireless terminals.
The control device according to claim 6, wherein the control device is characterized in that
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