JP7033037B2 - 無線ネットワークシステム - Google Patents
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Description
本発明は、無線ネットワークシステムに係り、特に、ユーザデータ信号を取り扱うプロトコル階層のユーザプレーン（U-plane）と、制御信号を取り扱うプロトコル階層の制御プレーン（C-plane）とを分離（C/U分離）し、各プレーンが異なる周波数帯域で通信することが可能な無線ネットワークシステムに関する。
ユーザ端末UEと無線基地局BSとは、接続を制御する「C-plane」（制御信号）および実際のデータが流れる「U-plane」（ユーザデータ信号）の各信号を送受する。C/U分離された無線ネットワークでは、スモールセルを収容するマクロセルはC-Planeを用いて接続や移動の管理を行うことにより接続性を維持し、スモールセルは、広帯域の周波数を用いたU-Planeを扱うことにより高スループットを提供する
特許文献１には、C-planeとU-planeを分離したSoftware-Defined Network（SDN）におけるネットワーク構成方法として集中制御方式が開示されている。
特許文献２には、マクロセルとスモールセルとで構成される無線ネットワークにおいて、C-planeの通信をマクロセルが行い、U-planeの通信をスモールセルが行う方式が開示されている。
図４は、従来のC/U分離ネットワークの構成を示した図であり、ユーザ端末UEを収容する複数のスモールセルsと、ユーザ端末UEおよび複数のスモールセルsを収容するマクロセルmとから構成される。
スモールセルsに在圏するユーザ端末UEは、ユーザデータ信号をスモールセル基地局BS3との間でU-planeにより通信する。U-planeの通信にはC-planeの通信よりも相対的に低い周波数帯（例えば、2GHz帯）が用いられる。
ユーザ端末UEは、制御信号をC-planeによりマクロセル基地局BS1と直接通信する。C-planeの通信にはU-planeの通信よりも相対的に高い周波数帯（例えば、3.5GHz帯）が用いられる。スモールセルsから移動したユーザ端末UEは、ユーザデータ信号を他のスモールセル基地局BS1を経由して、またはマクロセル基地局BS1と直接、U-planeにより通信する。
A. Gudipati, D. Perry, L. E. Li, S. Katti, and B. Labs, "SoftRAN:Software Defined Radio Access Network," in ACM HotSDN, 2013.
H. Ishii, Y. Kishiyama, and H. Takahashi, "A novel architecture for LTE-B :C-plane/U-plane split and phantom cell concept," in Proc. IEEE Globecom Workshops, 2012.
特許文献１の構成方法では、集中制御方式を用いているためスケーラビリティに欠けるという問題点がある。特許文献２の構成方法では、C-planeの通信を全てマクロセルに委ねるため、マクロセルに通信負荷が集中し、特許文献１と同様にスケーラビリティに欠けるという問題点がある。
本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、C-planeの通信による処理負荷がマクロセルに集中することを防止し、スケーラビリティに優れた無線ネットワークを提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、無線端末を収容する複数のスモールセルと、前記無線端末およびスモールセルを収容する複数のミドルセルと、前記無線端末、スモールセルおよびミドルセルを収容するマクロセルとを含み、制御信号を取り扱うC-Planeとユーザデータ信号を取り扱うU-Planeとが分離した無線ネットワーク装置であって、以下の構成を具備した点に特徴がある。
(1) マクロセルおよびミドルセルの各コントローラが、各無線端末の制御信号を分散処理するようにした。
(2) ミドルセルに収容されるスモールセルに在圏する無線端末は、制御信号をマクロセルまたはミドルセルの各コントローラとC-Planeで通信するようにした。
(3) ミドルセルに在圏する無線端末は、制御信号をマクロセルのコントローラとC-Planeで通信するようにした。
(4) ミドルセルに在圏する無線端末は、ユーザデータ信号をミドルセルのコントローラとU-Planeで通信するようにした。
(5) マクロセルのコントローラは、当該マクロセル、当該マクロセルに収容される各ミドルセルおよび当該各ミドルセルに収容される各スモールセルによる通信処理を制御するようにした。
(6) 各ミドルセルのコントローラは、当該ミドルセルおよび当該ミドルセルに収容される各スモールセルによる通信処理を制御するようにした。
本発明によれば、以下のような効果が達成される。
(1) 無線端末およびスモールセルを収容する複数のミドルセルを設け、マクロセルが各ミドルセルを収容し、スモールセルに在圏する無線端末は、制御信号をマクロセルまたはミドルセルのコントローラとC-Planeで通信するので、C-Planeによる通信処理をマクロセルおよびミドルセルの各コントローラに分散させることができ、スケーラビリティを確保できるようになる。
(2) マクロセルのコントローラの配下に各ミドルセルのコントローラが接続されて階層構造化されるので、C-Planeによる通信処理をマクロセルおよびミドルセルの各コントローラで分散処理できるようになる。
(3) ミドルセルに在圏する無線端末は、制御信号をマクロセルのコントローラとC-Planeで通信するので、無線端末がミドルセル間を移動する場合でもハンドオーバの発生回数を減じることができるようになる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る無線ネットワークの構成を示した図であり、無線端末としてのユーザ端末UEを収容する複数のスモールセルsと、ユーザ端末UEおよび複数のスモールセルsを収容できる複数のミドルセルMと、ユーザ端末UE、複数のスモールセルsおよび複数のミドルセルMを収容できるマクロセルmとから構成される。マクロセルmを管理するマクロセル基地局BS1は、ゲートウェイGWを中継してバックボーン（インターネット）に接続される。
図２は、C-planeに関してマクロセルmおよびミドルセルMを制御するコントローラ間の階層化構造を示した図であり、ゲートウェイGWを制御するGWコントローラ１の配下にマクロセルmを制御するマクロセルコントローラ２が接続され、マクロセルコントローラ２の配下には、各ミドルセルMを制御するミドルセルコントローラ３が接続されている。
前記GWコントローラ１は、配下のマクロセルコントローラ２およびミドルセルコントローラ３を制御する。マクロセルコントローラ２は、マクロセルおよび配下の各ミドルセルコントローラ３を制御する。各ミドルセルコントローラ３は、各ミドルセルMをそれぞれ制御する。
図３は、U-planeに関して各セルm，M，sを制御するコントローラの階層化構造を示した図であり、GWコントローラ１の配下にマクロセルコントローラ２が接続され、マクロセルコントローラ２の配下にミドルセルコントローラ３が接続され、各ミドルセルコントローラ３の配下に各スモールセルsを制御するスモールセルコントローラ４が接続され、各スモールセルsに多数のユーザ端末UEが収容される。
GWコントローラ１は、配下のマクロセルコントローラ２、ミドルセルコントローラ３およびスモールセルコントローラ４を制御する。マクロセルコントローラ２は、マクロセルm、配下の各ミドルセルコントローラ３および各スモールセルコントローラ４を制御する。各ミドルセルコントローラ３は、各ミドルセルおよび配下の各スモールセルコントローラ４を制御する。各スモールセルコントローラ４は、それぞれ各スモールセルを制御する。
このような構成において、ミドルセルMに収容されるスモールセルsに在圏するユーザ端末UEは、図１に示したように、制御信号をマクロセルmまたはミドルセルMの各コントローラとC-Planeで通信する。したがって、配下に多数のユーザ端末UEが収容されている場合でも、その制御信号に関する処理負荷をマクロセルmおよびミドルセルMに分散させることができ、処理負荷がマクロセルmに集中することを防止できるようになる。
また、ミドルセルMに収容されるスモールセルsに在圏するユーザ端末UEは、ユーザデータ信号を、在圏するスモールセルsのコントローラBS3とU-Planeで通信するので、速度低下を抑えることができる。
一方、ミドルセルMまたはマクロセルmに在圏するユーザ端末UEは、制御信号をマクロセルmのコントローラとC-Planeで通信することができるので、ハンドオーバを起こりにくくすることができる。また、ユーザデータ信号は、在圏するミドルセルMのコントローラBS2とU-Planeで通信するので、速度低下を抑えることができる。
１…GWコントローラ，２…マクロセルコントローラ，３…ミドルセルコントローラ，４…スモールセルコントローラ
Claims (6)
- 無線端末を収容する複数のスモールセルと、
無線端末およびスモールセルを収容する複数のミドルセルと、
無線端末、スモールセルおよびミドルセルを収容するマクロセルとを含み、
無線端末の制御信号を取り扱うC-Planeとユーザデータ信号を取り扱うU-Planeとが分離した無線ネットワークシステムであって、
前記マクロセルおよびミドルセルの各コントローラが、各無線端末の制御信号を分散処理することを特徴とする無線ネットワークシステム。 - 前記ミドルセルに収容されているスモールセルに在圏する無線端末は、制御信号をマクロセルまたはミドルセルの各コントローラとC-Planeで通信することを特徴とする請求項１に記載の無線ネットワークシステム。
- 前記ミドルセルに在圏する無線端末は、制御信号をマクロセルのコントローラとC-Planeで通信することを特徴とする請求項１または２に記載の無線ネットワークシステム。
- 前記ミドルセルに在圏する無線端末は、ユーザデータ信号をミドルセルのコントローラとU-Planeで通信することを特徴とする請求項３に記載の無線ネットワークシステム。
- 前記マクロセルのコントローラは、当該マクロセル、当該マクロセルに収容される各ミドルセルおよび当該各ミドルセルに収容される各スモールセルによる通信処理を制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線ネットワークシステム。
- 前記各ミドルセルのコントローラは、当該ミドルセルおよび当該ミドルセルに収容される各スモールセルによる通信処理を制御することを特徴とする請求項５に記載の無線ネットワークシステム。
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| NEC，5G RAN Architecture & Radio Technologies, Time Plan[online]， 3GPP workshop 2015-09-17_18_RAN_5G RWS-150018，インターネット＜URL:http://www.3gpp.org/ftp/workshop/2015-09-17_18_RAN_5G/Docs/RWS-150018.zip＞，2015年09月18日 |
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