(57)【要約】  リレー拡張ネットワーク、特に３ＧＰＰ  ＬＴＥアドバンストアーキテクチャにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する方法を提供する。前記ネットワークは、関連づけられたリレーノードにワイヤレスアクセスを提供するドナーｅＮＢとして機能する複数のｅＮＢを有し、前記リレーノードはＵＥから見てｅＮＢとして機能する。前記ネットワークは、各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含み各リレーノードが任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられるようなクラスタに分割され、ドナーｅＮＢの負荷ならびにリレーノード間およびドナーｅＮＢとリレーノードとの間のハンドオーバーレートが監視および／または推定され、ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、前記監視および／または推定の結果に基づいて実行される。また、リレー拡張ネットワークにおける集中化されたリレーノード設定を実行する装置が開示される。
2013543688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リレー拡張ネットワークにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する方法において、
前記ネットワークは、関連づけられたリレーノードにワイヤレスアクセスを提供するドナーｅＮＢとして機能する複数のｅＮＢを有し、前記リレーノードはＵＥから見てｅＮＢとして機能し、
前記ネットワークは、各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含み各リレーノードが任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられるようなクラスタに分割され、
ドナーｅＮＢの負荷ならびにリレーノード間およびドナーｅＮＢとリレーノードとの間のハンドオーバーレートが監視および／または推定され、
ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、前記監視および／または推定の結果に基づいて実行されることを特徴とする、リレー拡張ネットワークにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する方法。
【請求項２】
ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、集中化管理エンティティによって制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、相互に協調するドナーｅＮＢによって分散方式で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
それぞれの新規リレーノードが、前記ネットワークに追加されると、ドナーｅＮＢに関連づけられるべきリレーノードとして自分自身をアドバタイズすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
新規リレーノードからアドバタイズメッセージを受信したドナーｅＮＢが、前記集中化管理エンティティにおける該新規リレーノードのための自己設定手続きを起動することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
新規リレーノードからアドバタイズメッセージを受信したドナーｅＮＢが、該新規リレーノードの位置に関連する負荷および／またはハンドオーバーレートに関する推定を前記集中化管理エンティティに通知することを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
新規リレーノードからアドバタイズメッセージを受信したドナーｅＮＢが、相互に協調し、分散方式で該リレーノードのための設定手続きを実行することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
協調プロセスにおいて、ドナーｅＮＢが、設定手続きを担当するドナーｅＮＢとして最小負荷のドナーｅＮＢを選択することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
協調プロセスにおけるドナーｅＮＢ間の衝突が、近隣のｅＮＢのステータスを考慮することによって解決されることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
ドナーｅＮＢが、関連づけられたリレーノードに関する負荷、モビリティおよび／または地理的位置の情報を提供することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
近隣のドナーｅＮＢ間の負荷分散、および／または、クラスタ間ハンドオーバーレート低減が、リレーノードの関連づけを変更することによって実行されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
リレーノード関連づけ変更が、考慮対象の特定クラスタに対して、該特定クラスタに関連づけられた各リレーノードの負荷に関連する重みと、特定の近隣クラスタへのリレーノードの移動から生じるノード利得とを考慮する反復アルゴリズムに従って実行されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記アルゴリズムが、負荷および／またはハンドオーバーレートに関して問題を生じているドナーｅＮＢを有する、問題のあるクラスタからトリガされることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記集中化管理エンティティは、トリガによって通知されると、最大負荷ドナーｅＮＢおよびそれに関連づけられた最大負荷リレーノードを選択し、それを最小負荷の近隣ドナーｅＮＢへ移動させようと試みることによって更新手続きを実行することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
更新手続きを実行する前に、関連するリレーノード移動の数が記憶され、２番目に大きい負荷のドナーｅＮＢに対して計算された代替更新手続きと比較されることを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記アルゴリズムが、考慮対象の前記特定クラスタの直接の近隣クラスタおよび２ホップ離れた近隣クラスタを考慮することを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
相異なる近隣間リレーノード移動解が考慮されて相互に比較され、該相異なる解によって導入される変更を追跡するメカニズムが提供されることを特徴とする請求項１２ないし１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記アルゴリズムを同時に実行しようとしている複数のドナーｅＮＢから生じる衝突により同時に少なくとも１つの近隣クラスタに影響を及ぼす場合に、ドナーｅＮＢが優先順位付けされることを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
クラスタが同時にただ１つのリレーノード再設定プロセスのみに関与することが許容されるようなポリシーが各ドナーｅＮＢ上で規定されることを特徴とする請求項１２ないし１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
問題のあるドナーｅＮＢが、近隣ドナーｅＮＢおよびそれに関連づけられたリレーノードに関する負荷および／またはモビリティの情報を受信したとき、地理的制約に関して該近隣ドナーｅＮＢの適用可能性を査定することを特徴とする請求項１２ないし１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記アルゴリズムは、前のドナーｅＮＢから別のドナーｅＮＢに移動したリレーノードが、設定可能な期間に前のドナーｅＮＢに戻ることを許可しないように構成されることを特徴とする請求項１２ないし２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記アルゴリズムが、複数のドナーｅＮＢの関連づけを変更するために共有リレーノードに適用されることを特徴とする請求項１２ないし２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
リレー拡張ネットワーク、特に３ＧＰＰ  ＬＴＥアドバンストアーキテクチャにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する装置において、該装置は好ましくは請求項１ないし２２のいずれか１項に記載の方法を実行し、
前記ネットワークは、関連づけられたリレーノードにワイヤレスアクセスを提供するドナーｅＮＢとして機能する複数のｅＮＢを有し、前記リレーノードはＵＥから見てｅＮＢとして機能し、
該装置は、
各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含み各リレーノードが任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられるようなクラスタに前記ネットワークを分割し、
ドナーｅＮＢの負荷ならびにリレーノード間およびドナーｅＮＢとリレーノードとの間のハンドオーバーレートに関して監視および／または推定された情報を受信し、
前記監視および／または推定された情報の結果に基づいてドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけを実行する
ように構成された集中化管理エンティティを有することを特徴とする、リレー拡張ネットワークにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー拡張ネットワーク、特に３ＧＰＰ  ＬＴＥアドバンストアーキテクチャにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する方法および装置に関する。前記ネットワークは、関連づけられたリレーノードにワイヤレスアクセスを提供するドナーｅＮＢとして機能する複数のｅＮＢを有し、前記リレーノードはＵＥから見てｅＮＢとして機能する。
【背景技術】
【０００２】
リレー通信（中継通信）は重要なネットワーク拡張オプションであり、全体的なコスト上昇を抑えながら、目的サービスにおけるユーザあたりの平均収益を向上させて投資収益率を改善すると期待されている。リレー技術は、有線コネクションの設置を避けてワイヤレスネットワークアクセスを提供するとともに、動的最適化方法の開発を促すネットワークフレキシビリティの手段を提供する。
【０００３】
基本的な３ＧＰＰ  ＬＴＥアドバンストのリレーアーキテクチャは、非特許文献１に記載されたプロキシＳ１／Ｘ２である。このアーキテクチャでは、ドナーと呼ばれる一部のｅＮＢ（evolved NodeB、これは３ＧＰＰの用語における基地局である）、すなわちドナーｅＮＢが、下位のリレーノードにワイヤレスアクセスおよびプロキシ機能を提供することが可能である。そして、リレーノードは、コアネットワークから隠蔽されたドナーｅＮＢによって管理されるセルとみなされると同時に、ＵＥから見てｅＮＢとみなされることが可能である。このようなＬＴＥアドバンストアーキテクチャにおいて、リレーノードは、自己設定手続きおよび自己バックホーリング（self-backhauling）を実行し、最適化あるいは耐故障性の目的でポイントオブアタッチメントすなわちドナーｅＮＢを変更することができる必要がある。
【０００４】
将来のネットワーク配備戦略の展望は、より小さいセルを用いたネットワーク構成に向かっているので、ドナーｅＮＢによるリレー要素の（再）設定／（再）関連づけは、再関連づけ選択肢の数の増大のために現在よりも複雑となり、結果として、全体的なネットワーク性能にとってさらに重要となる。
【０００５】
ドナーｅＮＢとのリレーノードの関連づけを指定する最適化方法がこれまで研究され、非特許文献２に記載されているように、いくつかの数学的方法が開発されている。このような解決法は、スペクトル効率、カバレジ、負荷およびその他の最適化制約を考慮するが、主として次の２つの大きな問題がある。第１の問題は、広い解空間を有するＮＰ完全問題を解こうとするため、妥当な応答時間内で設定解を得ることが実行不可能なことによるものである。第２に、上記文献に提案されているクラスタリング手法のような発見法は、ｅＮＢおよびリレーが特定の位置を有していないようなネットワーク計画プロセスを考えているため、ネットワーク管理の目的で利用するには向かない。また、発見法を用いた場合でも応答時間は長く、考慮対象のｅＮＢおよびリレーノードの数に応じて７〜４０秒の範囲である。
【０００６】
３ＧＰＰ  ＲＡＮ３グループ（非特許文献３および４に記載）における現在の検討や、いくつかの学術的提案（非特許文献５に記載）では、次のような２段階のリレーノード設定プロセスを考察している。
【０００７】
フェーズ１で、リレーノードはユーザ機器（User Equipment, ＵＥ）としてＬＴＥにアタッチし、ＵＥとしてネットワークからデタッチする前に、対応するリレーノードＯＡＭ（Operation, Administration and Maintenance）から初期パラメータを取得する。このフェーズで、リレーノードには、リレーがアタッチされることが可能なドナーｅＮＢ（donor eNB, ＤｅＮＢ）のリストを含む無線アクセスネットワーク（Radio Access Network, ＲＡＮ）情報と、候補ＭＭＥ（ＧＵＭＭＥＩ）およびＳ／Ｐ−ＧＷのリストのようなコアネットワーク情報が提供される。
【０００８】
その後のフェーズ２で、リレーノードは、ドナーｅＮＢに接続し、リレー固有のアクティビティを開始する。最初に、ＭＭＥがリレー認可をドナーｅＮＢに通知し、Ｓ１／Ｘ２ベアラを設定する。リレーノードが、ドナー機能を備えてもいなければリレーノードＯＡＭによって指定されてもいないｅＮＢにアタッチされている場合、リレーノードはデタッチされ、適当なドナーｅＮＢに再アタッチされる。そして、最大パイロット電力、周波数帯、モビリティしきい値、トラッキングエリア情報等のさらなる設定情報がＯＡＭによって提供される。
【０００９】
なお、注意すべき点であるが、リレーノードは、２段階プロセスで、通常は無線特性に基づいて、そのＯＡＭによってドナーｅＮＢを選択するよう指示される。このような解決法は、リレーＯＡＭまたは通知されたドナーｅＮＢにおける障害の場合に、重大なフレキシビリティの問題を生じる。また、性能および経験されるＱｏＳの観点から、ドナーｅＮＢの設定選択に影響を及ぼす可能性のある変動するトラフィックおよびモビリティ条件を捕捉するのは困難である。さらに、リレーノードが、指定されたドナーｅＮＢに対して設定され、このｅＮＢが機能しない場合、従来の２段階設定プロセスで生じる再設定遅延は、ネットワークサービス品質を大幅に劣化させる。このような途絶は、リレーが再設定プロセスを完了するまで少なくとも一時的に起こり、また、対応するＯＡＭが代替設定情報を有していない場合には長期間となる。
【００１０】
リレーノードの設定を考慮する自己組織的手法が非特許文献６で導入されている。この文献で著者は、新規のリレー要素の追加的配備はフリースケールパラダイム（ここでフリースケールとは、べき乗分布に従うネットワーク編成を指す）に従うと主張し、ネットワーク構成を最適に探査するルーティングプロトコルを開発している。
【００１１】
リレー要素に対する別の自己組織化手法が非特許文献７で考察されている。これは、トラフィック揺らぎおよびドナーｅＮＢ障害を含む動的再設定状況に注目している。前の提案とは異なり、この手法は、適当なドナーｅＮＢを選択するプロセスにおける負荷条件を考慮している。負荷パラメータが、リレー要素と、特定のドナーｅＮＢのカバレジエリア内の特定のモバイルユーザに関連づけられる。再設定方式は、負荷および地理的位置の制約を考慮したアルゴリズムに基づく。地理的位置決定制約は、リレーノードおよびモバイルユーザの位置に関連する。再設定アルゴリズムは、ネットワークの負荷を監視する集中化管理エンティティ上に存在する。あるドナーｅＮＢの負荷が通常の条件よりも高くなると、管理エンティティは、適当な負荷情報および地理的情報を収集し、再設定アルゴリズムを起動し、指示された変更を対応するリレーノードおよびモバイル端末に通知する。これにより、リレーノードおよびモバイル端末は、異なるドナーｅＮＢとの再関連づけを実行することが可能である。そして、リレーノードは、適当なハンドオーバー、すなわち再設定手続きを実行する。
【００１２】
この文献に記載された再設定アルゴリズムを検討すると、このアルゴリズムは、貪欲法により、最小の負荷のドナーｅＮＢから開始して、ドナーｅＮＢを、そのカバレジエリア内のなるべく多くのモバイル端末およびリレーノードとマッチングさせようとする。この手法の背後にある主要な問題は、スケーラビリティ、精度および反応の問題に集中する。スケーラビリティは、問題のサイズに関係する。すなわち、アルゴリズムはネットワーク全体を考慮する必要がある。著者は（特定の解決法を明示することなしに）この問題は、問題となるエリアのみにアルゴリズムを集中させることによって回避可能であると示唆しているが、このようなエリアを分離することは自明ではない。また、スケーラビリティは、再設定アルゴリズムに不可欠な情報を取得することにも関係する。負荷および地理的位置の情報は、アルゴリズムによって考慮されるドナーｅＮＢとともに存在する各リレーノードおよび各モバイル端末について必要である。さらに、再設定アルゴリズムは、ユーザごとおよびリレーごとに動作して、リレーノードおよびさらには個々のユーザを移動するプロセスが負荷およびカバレジの目標を満たすかどうかを検査する。これは、モバイルユーザ情報およびユーザモビリティの感度を考慮すると、精度の問題を生じるアクティビティである。また、ドナーｅＮＢ障害の場合、このようなプロセスは、必要な情報を集中化管理システムに収集し別の解を再設定する際に遅い可能性がある。
【００１３】
上記の欠点のほか、上記文献で提示された再設定アルゴリズムはモビリティパターンを考慮していないため、頻繁なハンドオーバーに関与している可能性のあるリレーノードを相異なるドナーｅＮＢに関連づける結果となる。これは、コアネットワークにおけるシグナリングオーバーヘッドと、ベアラ再確立の手間を増大させる。さらに、この再設定アルゴリズムは、ハンドオーバー手続き中にユーザ関連データを転送するための事前バッファリングの場合において、ユーザ端末とコアネットワーク（すなわち、ソースおよびターゲットのドナーｅＮＢならびにリレー要素）の間での追加的な同期の問題を生じる。また、この再設定手続きは、近隣のドナーｅＮＢの間で負荷分配を最適化することを目標として、ドナーｅＮＢとのリレーノードの再関連づけをゼロから考慮する。これは、既存のネットワーク構成に重大な変更を導入する可能性のあるプロセスである。その場合、このような変更は、再設定の手間を増大させるとともに、選択されたリレーノードを相異なるドナーｅＮＢに関連づけるための複雑さおよびシグナリングオーバーヘッドを増大させる。
【００１４】
３ＧＰＰ  ＬＴＥアドバンストネットワークに注目した、リレーノードをドナーｅＮＢと動的に関連づける別の自己組織化ネットワーク手法が非特許文献８で導入されている。この手法は、固定的なリレー・ドナーｅＮＢの関連づけの限界を認識し、トラフィック揺らぎ、将来のモバイルリレーノード、および一部のドナーｅＮＢが低エネルギー消費の待機状態に入るような省エネルギー状況に対応するために、自律的リレー再設定を取り入れてフレキシビリティを導入しようとしている。注意すべき重要な点であるが、この提案は、初期リレーノード設定および再設定の両方のプロセスに注目している。
【００１５】
特に、この研究は、１段階の（再）設定を実現するために、リレーノードとドナーｅＮＢとの間で適当な情報を通信するメカニズムが必要であることを示唆している。このようなメカニズムでは、ドナーｅＮＢが自己の負荷条件、省エネルギー状態、および機能停止問題を生じている地理的位置に関する情報を定期的にブロードキャストする必要があるか、あるいは、リレーノードが、無線リソース制御（Radio Resource Control, ＲＲＣ）プロトコルを用いて候補ドナーｅＮＢに対してこのような情報を問い合わせる必要がある。このようにして、リレーノードは、非ドナーｅＮＢや、利用可能なリソースのないドナーｅＮＢや、待機状態に入る予定のドナーに接続されることを回避する。さらに、リレーノードは、問題のあるドナーｅＮＢをより強く示唆する機能停止位置に関する知識を有する。この再設定プロセスを考慮すると、ドナーｅＮＢは、近隣のドナーｅＮＢからの測定値に基づいて、関連づけられたリレーノードをハンドオーバーすることを決定する。必要なリソースがドナーｅＮＢで利用可能になると、ハンドオーバープロセスが実行される。
【００１６】
なお、ドナーｅＮＢ発見のための提案されたメカニズムの一変形例では、ドナーは、負荷、エネルギーステータス、カバレジおよび機能停止等の大量の情報をリレーノードへアドバタイズしなければならない。これは、シグナリングに導入する変更のため、多大な標準化の手間がかかるプロセスである。さらに、このプロセスにおけるいずれの変形例でも、初期設定および再設定の決定（すなわちドナーｅＮＢ選択）は、ローカルな情報のみを提供するリレーノードで行われる。この手法における事業者の制御の欠如およびセキュリティの問題に加えて、利用可能な情報の範囲の制限により、ドナーｅＮＢ選択の品質に関して重大な性能の問題もある。
【００１７】
また、注意すべき点であるが、この自己組織化リレーの提案は、いくつかの一般的な示唆を提供し、堅牢な（再）設定の方法またはアルゴリズムに寄与することなくリレーハンドオーバープロセスのほうに注目している。さらに、前の方式と同様、この手法は、（再）設定プロセスにおけるモビリティを考慮しておらず、リレーノード・ドナーｅＮＢの再関連づけの数を最小化するような解を求めることも考慮していない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】3GPP TR 36.806, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Relay architectures for E-UTRA (LTE-Advanced); (Release 9), v9.0.0, March 2010
【非特許文献２】Y. Yu, S. Murphy, L. Murphy, "A Clustering Approach to Planning Base Station and Relay Station Location in IEEE 802.16j Multi-hop Relay Networks", IEEE ICC, Beijing, May 2008
【非特許文献３】3GPP R3-102027, RN Initial Attachment Procedure, New Postcom, August 2010
【非特許文献４】3GPP R3-102285, O&M and addressing Requirements, Alcatel-Lucent, August, 2010
【非特許文献５】H. Hu, et. al, "Self-Configuration and Self-Optimization for LTE Networks", IEEE Communication Magazine, Vol.48, No.2, February 2010
【非特許文献６】S. Dixit, E. Yanmaz, O. K. Tonguz, "On the Design of Self-Organized Cellular wireless Networks", IEEE Communications Magazine, Vol.43, No.7, July 2005
【非特許文献７】P. Jiang, J. Bigham, J. Wu, "Self-organizing Relay Stations in Relay based Cellular Networks", Computer communications, Vol.31, No.13, Aug 2008
【非特許文献８】O. Teyeb, et al., "Dynamic Relaying in 3GPP LTE-Advanced Networks", EURASIP Journal on WCN, Vol.2009, Article No.6, March 2009
【非特許文献９】3GPP TS. 25.111, Technical Specification Group RAN; LMU performance specification; UE positioning in UTRAN, (Rel 9), Dec 2009
【非特許文献１０】L.A. Sanchis, "Multi-way Network Partitioning", IEEE Transactions on Computers, Vol.38, No.1, January 1989
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
したがって、本発明の目的は、頭書のようなリレー拡張ネットワークにおけるリレーノード設定を実行する方法および装置において、高いフレキシビリティおよび堅牢性がリレーノード設定に提供されると同時に、全体的なネットワーク性能が最適化されるような改良およびさらなる展開を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明によれば、上記の目的は、請求項１の構成を備えた方法によって達成される。この請求項に記載の通り、本方法は、以下のことを特徴とする。すなわち、前記ネットワークは、各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含み各リレーノードが任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられるようなクラスタに分割され、
ドナーｅＮＢの負荷ならびにリレーノード間およびドナーｅＮＢとリレーノードとの間のハンドオーバーレートが監視および／または推定され、
ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、前記監視および／または推定の結果に基づいて実行される。
【００２１】
また、上記の目的は、請求項２３の構成を備えた装置によって達成される。この請求項に記載の通り、本装置は、
各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含み各リレーノードが任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられるようなクラスタに前記ネットワークを分割し、
ドナーｅＮＢの負荷ならびにリレーノード間およびドナーｅＮＢとリレーノードとの間のハンドオーバーレートに関して監視および／または推定された情報を受信し、
前記監視および／または推定された情報の結果に基づいてドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけを実行する
ように構成された集中化管理エンティティを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明によって認識されたこととして、フレキシブルかつ自律的な方式で、あるいは自己組織化ネットワーク方式で、リレーノードの（再）設定あるいはドナーｅＮＢとのリレーノードの（再）関連づけの最適化は、負荷分散を提供するためにドナーｅＮＢおよびリレーノードの負荷を最適化プロセスにおいて考慮することによって達成することができる。これに加えて、または別法として、ドナーｅＮＢ間ハンドオーバーおよび関連するシグナリングならびに相異なるドナーｅＮＢに属するリレーノード間のベアラ再確立の手間を最小化するために、ユーザモビリティパターンも考慮される。負荷分散およびハンドオーバー最適化の融合は、相異なるドナーｅＮＢ間のセルのエッジ付近に位置するリレーノードにとって特に重要である。これに関して注意すべき重要な点であるが、本発明による方法は、新規リレーノードの位置を考慮するのではなく、代わりに最適なドナーｅＮＢとの関連づけを考慮する。
【００２３】
負荷分散プロセスおよびハンドオーバー最適化への寄与に加えて、本発明による方法は、高速な応答時間のために一部のドナーｅＮＢが機能しない場合や、ドナーｅＮＢが待機モードに入る予定であるときに特に有効である。というのは、影響を受けるリレーノードを他の近隣のドナーとフレキシブルに関連づけることが可能なためである。
【００２４】
本発明のもう１つの最適化の側面は、既存のリレー拡張ネットワーク構成に導入される変更を最小限にして全体的な再設定コストを低下させるように、リレーノード・ドナーｅＮＢの再関連づけの数も考慮する。本発明は、ドナーｅＮＢとリレーノードとの間および同一または相異なるドナーｅＮＢに属するリレーノード間のハンドオーバーレートを考慮することによって、これらの問題を考慮し解決する。さらに、本発明は、既存のネットワーク構成から開始して、リレーノードとドナーｅＮＢとの間の関連づけに反復的に変更を導入する。その目的は、所定の負荷およびモビリティレートの目標を満たしながら、導入される変更を最小限にすることである。このようにして、新規なネットワーク構成を設定するプロセスにおけるオーバーヘッドおよび複雑さが低下する。さらに、これらの問題を解決するため、本発明は、１段階解決法を提供することを目的とする。これにより、ドナーｅＮＢまたはＯＡＭの障害の場合に再設定応答を改善し、設定決定機能を無線アクセスネットワークに近づけて、自己組織化ネットワーク（self-organized network, ＳＯＮ）の性質を示すようにする。
【００２５】
要約すれば、本発明による方法および装置は、新規の要素が配備されるとき、またはトラフィック負荷およびモビリティパターン、故障に関して、もしくは省エネルギーの目的でネットワーク変更が生じるときに、リレーノードの設定を最適化する。本発明は、ステップ数、すなわちネットワーク変更の数を最小化するこれまで知られた唯一の分散的な解決法を提供する。さらに、関連づけられたリレーノードが頻繁にドナーｅＮＢ間ハンドオーバーに関与するときに、ドナーｅＮＢの性能およびエンドユーザが受ける品質を向上させるために、モビリティ情報を考慮するこれまで知られた唯一の解決法を提供する。最後に、本発明は、関連するオーバーヘッドコストを最小化するために、リレー拡張ネットワークに導入される変更の数を最小化しようとする唯一の解決法を提供する。
【００２６】
特定実施形態によれば、ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけは、集中化管理エンティティによって制御されてもよい。管理エンティティは、例えばコアネットワーク内に存在してもよい。別法として、ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけは、分散的手法を適用することによって実行されてもよい。分散的手法は、相互に協調するドナーｅＮＢ内に存在してもよい。これにより、集中的手法よりも無線アクセスネットワークに近づく。分散的手法の利点は、再設定プロセスにおいてさらに明らかになる。この場合、一部のドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが変更されるが、分散的手法の利点は主として高速な反応に関係する。これは、例えばドナーｅＮＢの障害の場合に望まれる。提案する方法、すなわち集中的手法および分散的手法の両方とも、機能しないドナーｅＮＢや待機モードに入る予定のドナーｅＮＢも考慮しながら、リレーノードおよびドナーｅＮＢを含む無線ネットワーク要素間の負荷およびハンドオーバーレートを利用する。
【００２７】
有利な態様として、それぞれの新規リレーノードは、ネットワークに追加されると、ドナーｅＮＢに関連づけられるべきリレーノードとして自分自身をアドバタイズする。換言すれば、新規リレーノードは、起動されると、自分がリレーであることを付近のドナーｅＮＢにアドバタイズする。このようにして、初期設定手続きが必要であることをそれらのドナーｅＮＢに通知する。ドナーｅＮＢは、分散的方法に従って協調するか、または、このような設定要求を集中化管理エンティティへ転送する。分散的協調方法では、最も負荷の少ないドナーｅＮＢが残りのドナーに対して、自分がリレーノード設定を担当することを通知する。集中的方法あるいは分散的方法のいずれでも、最終的なリレー設定決定のためのアルゴリズムが実行される。このようなアルゴリズムの詳細は以下で説明する。
【００２８】
具体的には、好ましい実施形態によれば、新規リレーノードからこのようなアドバタイズメッセージを受信した付近のドナーｅＮＢは、集中化管理エンティティにおける新規リレーノードのための自己設定手続きを起動してもよいし、分散的に新規リレーノードの自己設定を実行することが可能なドナーｅＮＢを指定するために相互に協調してもよい。特に、集中的手法を考慮すると、すべての候補ドナーｅＮＢ、すなわち、無線特性に基づいてリレーノードにワイヤレスアクセスを提供することが可能なｅＮＢは、新規リレーノードの地理的位置に関連する負荷およびハンドオーバーレートに関する推定を集中化管理エンティティに通知する。負荷およびハンドオーバーの情報は、例えば、非特許文献９（その開示は参照により本明細書に援用される）に記載された方法を用いて、新規リレーノードが動作することになるエリア内のモバイル端末の位置決定を通じて、各候補ドナーｅＮＢにおいて推定されてもよい。
【００２９】
上記のように、分散的手法によれば、候補ドナーｅＮＢ（すなわち、与えられた無線特性の結果として、それぞれのリレーノードにワイヤレスアクセスを提供する可能性のあるドナーｅＮＢ）間の協調により、設定プロセスを担当するものとして負荷が最小のドナーｅＮＢを選択する。このような協調の代替法は、各ドナーが負荷分散の目的で管理するローカルな負荷情報とともに、各ドナーｅＮＢ上に存在する明示的ルールに基づいて事前に調整されてもよい。
【００３０】
好ましい実施形態において、協調プロセスにおけるドナーｅＮＢ間の（例えばタイブレイクの形での）衝突が、例えば関連する複数のｅＮＢがほぼ同じ負荷を有することにより起こり得る。この衝突は、近隣のｅＮＢのステータスを考慮することによって解決されてもよい。これは、タイブレイクが、関連するドナーｅＮＢによって、別の近隣のｅＮＢの負荷を考慮して調整されることを意味する。このアクティビティを適用することにより、近い将来に別の負荷分散プロセスに関わる可能性の少ないドナーｅＮＢを選択することが可能であり、より安定な解を保証する。
【００３１】
最適なドナーｅＮＢへのリレーノードの（初期配備段階における）関連づけおよび（その後の動作段階における）再関連づけが効率的かつフレキシブルな形で実行可能であることを保証するために、ドナーｅＮＢは、関連づけられたリレーノードに関する負荷、モビリティおよび／または地理的位置の情報を提供してもよい。この情報は、集中化管理エンティティに通知されてもよく、また、分散的手法の場合には、ドナーｅＮＢ自身で更新し続けてもよい。
【００３２】
好ましい実施形態によれば、近隣のドナーｅＮＢ間の負荷分散、および／または、クラスタ間、すなわちドナーｅＮＢ間のハンドオーバーレートの低減が、リレーノードの関連づけを変更することによって実行される。
【００３３】
さらなるリレーノード・ドナーｅＮＢ間の調整が、各ドナーｅＮＢのエネルギーを節約するために、負荷分散の場合と同様の方法で実行されてもよい。この提案の背後にある仮定は、各ｅＮＢが、例えば特定のトラフィック負荷レベルに対応する特定のキャリア数のような、ある機能を動作させるための特定のエネルギー量を消費することである。このようなエネルギー消費は、個々の消費レベルに応じて増減するので、リレーノードの関連づけを変更することにより近隣のドナーｅＮＢ間で負荷を分散させることは、各ドナーのエネルギー消費に大きく影響する。さらに、このような負荷分散プロセスは、トラフィック需要が増大する場合に待機モードにある一部のドナーｅＮＢの再起動を遅らせる可能性があるので、このようにしてさらにエネルギーが節約される。
【００３４】
特に、近隣クラスタ間のリレーノード関連づけ変更は、クラスタ間ハンドオーバーレートを低減し、近隣クラスタ間で負荷分散を行うように構成されたアルゴリズムに従って実行されるようにしてもよい。このような目標を達成するため、一連のリレーノード・ドナーｅＮＢ関連づけ変更を実行する反復的改善アルゴリズムを採用してもよい。このようなアルゴリズムは、特定のリレーおよびドナーｅＮＢ要素に関する負荷、モビリティおよび地理的位置の情報を必要とする。上記ですでに述べたように、ドナーｅＮＢは、関連づけられたリレーノードを含めて、自分の側に関する負荷およびモビリティの定期的監視に基づいてこのような情報を提供してもよい。ドナーｅＮＢに関連する地理的情報は、事前に提供されてもよいし、例えば非特許文献９に記載されているような位置決定情報を用いてリレーノードと同様に発見されてもよい。
【００３５】
特定実施形態において、考慮対象の特定のクラスタに対して、アルゴリズムは、その特定クラスタに関連づけられた各リレーノードの負荷に関連する重みと、特定の近隣クラスタへのリレーノードの移動から生じるノード利得とを考慮するようにしてもよい。この場合における「ノード利得」という用語は、非特許文献１０に定義されているように、リレーノードがあるドナーｅＮＢから別のドナーｅＮＢに移動する際の全体的なハンドオーバーレートの節減を指す。
【００３６】
アルゴリズムは、負荷および／またはハンドオーバーレートに関して問題を生じているドナーｅＮＢを有する、問題のあるクラスタから起動（トリガ）されてもよい。集中的手法では、管理エンティティは、トリガによって通知されると、負荷が最大のドナーｅＮＢおよびそれに関連づけられた負荷が最大のリレーノードを選択し、それを負荷が最小の近隣ドナーｅＮＢへ移動させようと試みることによって、更新手続きを実行するように構成されてもよい。
【００３７】
別の好ましい実施形態によれば、更新手続きを実行する前に、関連するリレーノード移動の数が記憶され、代替移動リレーの選択と比較されるようにしてもよい。有利な態様として、相異なるリレーノード移動解が考慮されて相互に比較される。この場合、相異なる解によって導入される変更を追跡するメカニズムが提供されてもよい。これにより、最適解の選択が保証される。さらに、この手法は、過負荷クラスタが、明らかな理由で高負荷の近隣を有する場合に、解空間を拡張してもよい。
【００３８】
さらに別の好ましい実施形態によれば、アルゴリズムは、考慮対象の問題のあるクラスタに直接隣接するクラスタだけでなく、問題のあるクラスタから２ホップ離れた近隣クラスタも考慮するようにしてもよい。近隣クラスタの可能性のこのような探索により、解空間は拡大するが、変更の数を最小化することができる。特に、ある近隣クラスタが追加的な負荷を収容できないとき、提案するアルゴリズムは、いずれかのリレーノードを他の近隣に移動することができるかどうかをチェックしてもよい。こうして、このような近隣クラスタが、最初のリレーノード移動試行に対応するのに十分な利用可能な負荷スペースを生成してもよい。なお、このようなプロセスは、モビリティ制約が満たされるときにのみ実行される。
【００３９】
複数のドナーｅＮＢが同時に問題を生じているとき、提案するアルゴリズムは、それらに優先順位を付けてもよい（この後に集中化方式が用いられる）。あるいは、協調方式を適用して、分散化バージョンが各ドナーに対して独立に実行される際の衝突を回避する。また、クラスタが同時にただ１つのリレーノード再設定プロセスのみに関与することが許容されるようなポリシーを各ドナーｅＮＢ上で規定してもよい。
【００４０】
なお、注意すべき点であるが、近隣クラスタ間でリレーノードを移動すると、振動を生じる場合がある。このような問題を解決するため、もとのクラスタに戻されるリレーノードは、ある期間の間、再び移動することが許容されないようにしてもよい。これは、分散アルゴリズムの場合に特に有効である。ただし、集中アルゴリズムの場合には振動は重大ではない。
【００４１】
問題のあるドナーｅＮＢが、近隣ドナーｅＮＢおよびそれに関連づけられたリレーノードに関する適当な負荷およびモビリティの情報を受信したとき、それらの一般的利用あるいは適用可能性を査定するようにしてもよい。例えば、近隣クラスタが、地理的制約により、問題のあるクラスタからのリレーノードを収容できない場合、それはさらに別の近隣クラスタでのプロセスから排除されるべきである。同じことは、負荷制約を考慮した場合にも当てはまる可能性がある。このようにして、分散アルゴリズムは、他の再設定の場合のほうが有効な可能性のある近隣クラスタには不必要に関与しない。
【００４２】
本発明を好ましい態様で実施するにはいくつもの可能性がある。このためには、請求項１に従属する諸請求項を参照しつつ、図面により例示された本発明の好ましい実施形態についての以下の説明を参照されたい。図面を用いて本発明の好ましい実施形態を説明する際には、本発明の教示による好ましい実施形態一般およびその変形例について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】本発明の第１の実施形態による無線アクセスネットワークのモデリングならびに負荷分散およびハンドオーバー最適化プロセスを例示する無線アクセスネットワークの模式図である。
【図１ｂ】本発明の第１の実施形態による無線アクセスネットワークのモデリングならびに負荷分散およびハンドオーバー最適化プロセスを例示する無線アクセスネットワークの模式図である。
【図２ａ】本発明の第２の実施形態による省エネルギーおよび自己組織化リレーノード関連づけプロセスを例示する無線アクセスネットワークの模式図である。
【図２ｂ】本発明の第２の実施形態による省エネルギーおよび自己組織化リレーノード関連づけプロセスを例示する無線アクセスネットワークの模式図である。
【図３】本発明の第３の実施形態によるノード利得の概念を例示する無線アクセスネットワークの模式図である。
【図４ａ】本発明の第４の実施形態による近隣ドナーｅＮＢの関与するリレーノード関連づけプロセスを例示する無線アクセスネットワークの模式図である。
【図４ｂ】本発明の第４の実施形態による近隣ドナーｅＮＢの関与するリレーノード関連づけプロセスを例示する無線アクセスネットワークの模式図である。
【図５】本発明の第５の実施形態による集中化手法におけるリレーノード関連づけを例示する高レベル流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の主要な手続きは、クラスタリングの発見的手法に基づいており、これはグラフ理論に依拠する。例えば図１ａに示した無線アクセスネットワーク１は、関連づけられたリレーノードにワイヤレスアクセスを提供するドナーｅＮＢとして機能する複数のｅＮＢを有する。リレーノードは、ＵＥから見てｅＮＢとして機能する。明確にするため、リレーノードによってサービスされるＵＥは図１ａには示していない。
【００４５】
無線アクセスネットワークは、重み付き無向グラフＧ（Ｖ，Ｅ）によって表現される。ここで、Ｖは、ｅＮＢまたはリレーノードのいずれかであるネットワークノードの集合を示し、Ｅは、２つの無線アクセス要素間の隣接性に対応するリンクの集合を表す。集合Ｖの要素である各ノードｕには、そのトラフィック負荷を表す正の重みｗｕ≧０と、その地点あるいは地理的位置のインジケータと、リレーノードをｅＮＢから区別するための２進フラグとが関連づけられる。２つのリレーノード間またはリレーノードとドナーｅＮＢとの間の各リンク（ｕ，ｖ）は、対応するハンドオーバーレートを表す正の重みｒ（ｕ，ｖ）≧０を有する。図１において、および図２〜図４において、クラスタ内のリンク（クラスタ内リンク）は実線で表し、相異なるクラスタに属する２つのネットワークノード間のリンク（クラスタ間リンク）は破線で表している。
【００４６】
最初は、計画ツールが、リレーノードとドナーｅＮＢとの間のいくつかの関連づけも定義する無線アクセスネットワーク配置を決定すると仮定する。グラフＧを考慮すると、リレーノードとドナーｅＮＢとの間のこのような関連づけは、どの２つの集合も相異なる要素を有するような（すなわち、すべてのｉ≠ｊについてＳｉ∩Ｓｊ＝φとなるような）集合Ｓ１，Ｓ２，...，Ｓｎへとグラフを分割するクラスタとしてモデル化される。こうして、ネットワークは、各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含むような複数のクラスタに分割される。また、注意すべきであるが、各リレーノードは、任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられる。
【００４７】
無線アクセスネットワークがどのようにモデル化されるかを示す簡単な例を図１ａに例示する。図１ａには、全部で３個のクラスタ、すなわちクラスタＡ、ＢおよびＣが示されている。クラスタＡは、４個の関連づけられたリレーノードを有する。一方、クラスタＢおよびＣはそれぞれ、３個の関連づけられたリレーノードを有する。隣り合うクラスタどうしを分けるカットが、実線の二重線で示されている。
【００４８】
図１ａの実施形態において、クラスタＡは、高負荷のエリア（楕円形の曲線で示す）を含むという問題を生じている。この高負荷は、クラスタＡのドナーｅＮＢに関連づけられたリレーノードのうちの２つに影響を及ぼしている。同時に、クラスタＡのドナーｅＮＢとクラスタＢのドナーｅＮＢに関連づけられたリレーノードとの間では、クラスタ間ＵＥハンドオーバーレートが高い。
【００４９】
この問題をどのようにして効率的に解決することができるかを図１ｂに例示する。高いクラスタ間ＵＥハンドオーバーレートを解決するため、当該リレーノードの関連づけをクラスタＢからクラスタＡに移動することにより、高いクラスタ間ＵＥハンドオーバーレートを高いクラスタ内ハンドオーバーレートに転換する。高いクラスタ内ハンドオーバーレートのほうがはるかに安価である。結果として、クラスタＡのドナーｅＮＢの全体的負荷は増大し、所定の最大しきい値を超える可能性がある。この問題を解決するため、高負荷エリアのリレーノードのうちの１つをクラスタＡからクラスタＣに移動する（これも図１ｂに例示している）ことによって負荷分散を実行することができる。
【００５０】
図２ａは、クラスタＢのｅＮＢがクラスタＡおよびクラスタＣの同等のｅＮＢよりもはるかに多くのエネルギーを消費する（それぞれ棒グラフで示す）ような別の簡単な例を示している。リレーノードの関連づけを図２ｂに示すように再配置することによって、すなわち、１つのリレーノードをクラスタＢからクラスタＡに移動し（あるいはより正確には、１つのリレーノードの関連づけをクラスタＢのドナーｅＮＢからクラスタＡのドナーｅＮＢに変更し）、その代わりに別のリレーノードをクラスタＡからクラスタＣに移動することによって、クラスタＢのエネルギー消費を減少させることで、クラスタＡおよびＣにおけるトラフィック負荷増大にもかかわらず、エネルギー消費レベルの増減により全体的なネットワークエネルギー消費が低下することが期待される。
【００５１】
図３は、「ノード利得」の概念をより詳細に示す本発明の実施形態の簡単な例である。前述のように、本発明の目的は、クラスタ間ハンドオーバーレートを低減し近隣クラスタ間で負荷分散を行うために、近隣クラスタ間でリレー局を交換することである。このような目標を達成するため、一連のリレーノード・ドナーｅＮＢ関連づけ変更を実行する反復的改善アルゴリズムが採用される。このようなアルゴリズムは、特定のリレーおよびドナーｅＮＢ要素に関する負荷、モビリティおよび地理的位置の情報を必要とする。ドナーｅＮＢは、関連づけられたリレーノードを含めて、自分の側に関する負荷およびモビリティの定期的監視に基づいてこのような情報を提供してもよい。ドナーｅＮＢに関連する地理的情報は、事前に提供されてもよいし、位置決定情報を用いてリレーノードと同様に発見されてもよい。
【００５２】
このような入力データは、集中化管理エンティティまたは特定のｅＮＢに提供される。特定のｅＮＢは、問題のあるクラスタおよびそこから２ホップまでの近隣に関する情報を収集する。というのは、これが、提案するアルゴリズムの範囲だからである。特に、アルゴリズムは、各リレーノードの負荷に関連する重みと、リレーノードを特定の近隣クラスタに移動することに伴うノード利得とを考慮する。ノード利得は、リレーノードをあるクラスタから別のクラスタに移動する場合のハンドオーバーレートに関する利益、あるいはグラフ理論の用語ではカット改善（cut improvement）を定量化し、図３の簡単な例に示すように、クラスタの内部および外部のハンドオーバーレートのコストに基づいて計算される。
【００５３】
なお、再び注意すべき点であるが、提案するアルゴリズムの目的は、最適解を求めることではなく、代わりに、課された負荷およびハンドオーバーレートの目標を満たす解を提供することである。換言すれば、提案するアルゴリズムの出力は、クラスタ間ハンドオーバーコストがほぼ等しい、ほぼ一様な負荷のクラスタを有する無線アクセスネットワークではなく、各クラスタ負荷およびクラスタ間ハンドオーバーレートが所定のしきい値を下回るような無線アクセスネットワークである。さらに、本発明のアルゴリズムは、ゼロから出発するのではなく既存のネットワーク構成から出発する。このようにして、リレーノードとドナーｅＮＢのとの再関連づけに関する変更が生じる可能性が少なくなる。
【００５４】
本発明による上記のアルゴリズムの適用シナリオの例を図４ａ／４ｂに示す。例示した手法は、リレーノード・ドナーｅＮＢ関連づけ変更の総数を最小化することに寄与する。というのは、過負荷の問題にその中心で、すなわち、過負荷が位置しているエリアで対処しようとするからである。そうでない場合には、より多くの変更が必要となる可能性がある。最適解の選択を保証するために、近隣間リレーノード移動方式によって導入される変更を追跡しそれを１つ以上の代替解と比較するメカニズムも使用される。さらに、この手法は、過負荷クラスタが、明らかな理由で高負荷の近隣を有する場合に、解空間を拡張してもよい。
【００５５】
図４ａにおいて、アルゴリズムは、高負荷エリア（楕円形の曲線で示す）が生じているクラスタＡのドナーｅＮＢによって起動される。問題の解は、クラスタＡの高負荷エリアの曲線で囲まれたリレーノードのうちの１つを隣接するクラスタに、すなわち図４の状況ではクラスタＣに移動することである。しかし、クラスタＣはすでに負荷が高いと仮定されているので、原理的には、別のリレーノードを収容することはできない。このような場合、直接隣接するクラスタだけでなく、２ホップ離れたクラスタも考慮するポリシーを使用すると特に有効であることがわかる。図４の状況では、これは、例えば、クラスタＤも考慮することを意味する。クラスタＤは、軽い負荷しかなく、十分に大きい未使用リソース量を有すると仮定される。この状況を利用するため、２段階手続きが実行される。一方では、図４ｂに例示するように、クラスタＡの高負荷エリアのリレーノードのうちの１つがクラスタＣに移動される。他方では、同時に、クラスタＣがクラスタＡからの高い負荷を収容することを可能にするために、クラスタＣのあるリレーノード（図４ａ／ｂにおいて円で囲まれたリレーノード）がクラスタＣからクラスタＤに移動される。上記の手続きを実行するために必要な情報は、集中化管理エンティティで管理されても、あるいは分散方式で、関与するドナーｅＮＢとリレーノードとの間で交渉されてもよい。
【００５６】
本発明による集中化アルゴリズムの実施形態の高レベル流れ図を図５に提示する。アルゴリズムは、問題のあるクラスタからの起動により開始する。集中化管理エンティティＯＡＭは、通知を受けると、対応する近隣ドナーｅＮＢおよび関連づけられたリレーノードからすべての適当な情報を収集する。そして、問題を査定し、過負荷があるか、それともモビリティ固有の問題があるかに応じて異なるアクションをとる。なお、二重の問題の場合、すなわち負荷およびモビリティの問題の場合、アルゴリズムはまず負荷を解決してからモビリティを解決する。
【００５７】
具体的には、問題が負荷に関係する場合、すべてのドナーｅＮＢを負荷の増大する順序でソートし、すべてのリレーノードおよび問題のあるドナーを負荷の減少する順序でソートする。そして、負荷が最大の問題のあるドナーｅＮＢを選択し、それに関連づけられたリレーノードのうちから最大負荷のものを選び、モビリティ制約が満たされればそのリレーノードを最小負荷の近隣ドナーに移動しようと試みる。このような移動が実行可能な場合、対応する負荷およびハンドオーバーレートの更新を実行し、再び最初から開始して次に高い負荷のリレーノードを選択する。そうでない場合、すなわちこのような移動が実行不可能な場合、他の近隣クラスタへの近隣リレーノード移動が、最初に選択されたリレーノードの負荷を収容するのに十分な容量を生じる可能性があるかどうかをチェックする。負荷スペースが、最初に選択されたリレーノードを収容するのに十分な場合、アルゴリズムは、適当な更新を実行して先に進む。
【００５８】
上記の手続きの後に更新手続きを実行する前に、アルゴリズムは、関連する移動の数を記憶してからロールバックし、次に高い負荷のリレーノードを選択して同じプロセスを繰り返すことが推奨される。このようにして、アルゴリズムは、移動数および性能に関して選択品質を保証することが可能である。このようなステップはオプションである。というのは、ほとんどの場合、最大負荷のリレーを移動することは過負荷の問題を解決する可能性があると期待されるからである。アルゴリズムは、問題のあるすべてのクラスタが過負荷でなくなるまで、負荷の減少する順序でドナーｅＮＢを考慮することを継続する。すべてのドナーｅＮＢが過負荷でなくなるか、または、最初の問題がハンドオーバー最適化に関するものであった場合、アルゴリズムは、問題のあるクラスタを特定し、それらのリレーノードをノード利得に従ってソートする。そして、各リレーノードを検査し、ノード利得が正である場合、すなわち、クラスタ間ハンドオーバーレートが減少する場合に、負荷に関してそのリレーノードを収容することが可能な近隣クラスタへの移動を実行する。そうでない場合、モビリティ最適化問題が解決されるまで、または考慮すべきリレーノードがなくなるまで、次のリレーノードを選択する。
【００５９】
対応する分散アルゴリズムは、集中アルゴズムに類似しているが、問題のある各ドナーｅＮＢにおいて、または協調ドナーｅＮＢによって選択された各ドナーｅＮＢにおいて実行される。アルゴリズムの各ステップは同じであるが、その性能に重大な影響を及ぼす可能性のある２つの主要な相違点がある。第１の相違点は、情報の範囲に関係する。すなわち、問題のあるそれぞれの分割が、その近隣および近隣の近隣のみを考慮することである。第２の相違点は、問題のあるドナーｅＮＢ間の同期に関係する。いずれの相違点も、問題のある複数のｅＮＢが、同時に同じ近隣クラスタに影響を及ぼすアルゴリズムを同時に実行する可能性があることに基づく。このようなクラスタ上でのさらなる問題を避けるため、以下のポリシーが各ドナーｅＮＢ上で規定される。
【００６０】
・あるクラスタが、問題のある複数の分割によって同時に要求されたら、より必要なほうの再設定プロセスに参与すべきである。例えば、高い過負荷またはモビリティ固有の問題を生じているクラスタが優先される。
・クラスタが、ある再設定プロセスに関与したら、同時に別の再設定プロセスに参与することはできない。
【００６１】
アルゴリズムの詳細に関するさらなる相違点として、問題のあるドナーｅＮＢに対するソーティングメカニズムと、最高負荷のものの選択プロセスの欠如が挙げられる。というのは、分散バージョンでは、問題のあるドナーは１つしかなく、それがアルゴリズムを実行するからである。
【００６２】
しかし、いずれの場合でも、アルゴリズムを実行するネットワークエンティティ、すなわち集中化管理エンティティまたはドナーｅＮＢは、再設定アルゴリズムの起動に関する何らかの情報と、それを実行するための追加的な処理パワーとを必要とする。
【００６３】
注意すべき点であるが、いずれのアルゴリズムも、共有リレーノードのオプションを容易に考慮することも可能である。この場合、リレーノードは、複数のドナーｅＮＢへの複数のインタフェースを有する。共有リレーを考慮する主要な利点は、モビリティおよびハンドオーバーレートを最適化することである。これは、ピンポン効果を生じる場合に特に有効である。別のオプションとして、特定のリレーノードとドナーｅＮＢとの間の高度なピンポンハンドオーバーを捕捉するために、共有リレーの関連づけを適応的に変更する方式がある。主要な相違点は、リレーノードをあるドナーｅＮＢに移動する利得を考慮する代わりに、特定のリンクのハンドオーバー重みが考慮されることである。
【００６４】
上記の説明および添付図面の記載に基づいて、当業者は本発明の多くの変形例および他の実施形態に想到し得るであろう。したがって、本発明は、開示した具体的実施形態に限定されるものではなく、変形例および他の実施形態も、添付の特許請求の範囲内に含まれるものと解すべきである。本明細書では特定の用語を用いているが、それらは総称的・説明的意味でのみ用いられており、限定を目的としたものではない。
【図１ａ】
2013543688.tif 000003
【図１ｂ】
2013543688.tif 000004
【図２ａ】
2013543688.tif 000005
【図２ｂ】
2013543688.tif 000006
【図３】
2013543688.tif 000007
【図４ａ】
2013543688.tif 000008
【図４ｂ】
2013543688.tif 000009
【図５】
2013543688.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月1日(2013.4.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リレー拡張ネットワークにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する方法において、
前記ネットワークは、関連づけられたリレーノードにワイヤレスアクセスを提供するドナーｅＮＢとして機能する複数のｅＮＢを有し、前記リレーノードはＵＥから見てｅＮＢとして機能し、
前記ネットワークは、各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含み各リレーノードが任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられるようなクラスタに分割され、
ドナーｅＮＢの負荷ならびにリレーノード間およびドナーｅＮＢとリレーノードとの間のハンドオーバーレートが監視および／または推定され、
ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、前記監視および／または推定の結果に基づいて実行されることを特徴とする、リレー拡張ネットワークにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する方法。
【請求項２】
ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、集中化管理エンティティによって制御されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけが、相互に協調するドナーｅＮＢによって分散方式で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
それぞれの新規リレーノードが、前記ネットワークに追加されると、ドナーｅＮＢに関連づけられるべきリレーノードとして自分自身をアドバタイズすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
新規リレーノードからアドバタイズメッセージを受信したドナーｅＮＢが、前記集中化管理エンティティにおける該新規リレーノードのための自己設定手続きを起動すること、および／または
新規リレーノードからアドバタイズメッセージを受信したドナーｅＮＢが、該新規リレーノードの位置に関連する負荷および／またはハンドオーバーレートに関する推定を前記集中化管理エンティティに通知することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
新規リレーノードからアドバタイズメッセージを受信したドナーｅＮＢが、相互に協調し、分散方式で該リレーノードのための設定手続きを実行することを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
協調プロセスにおいて、ドナーｅＮＢが、設定手続きを担当するドナーｅＮＢとして最小負荷のドナーｅＮＢを選択すること、および／または
協調プロセスにおけるドナーｅＮＢ間の衝突が、近隣のｅＮＢのステータスを考慮することによって解決されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ドナーｅＮＢが、関連づけられたリレーノードに関する負荷、モビリティおよび／または地理的位置の情報を提供すること、および／または
近隣のドナーｅＮＢ間の負荷分散、および／または、クラスタ間ハンドオーバーレート低減が、リレーノードの関連づけを変更することによって実行されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
リレーノード関連づけ変更が、考慮対象の特定クラスタに対して、該特定クラスタに関連づけられた各リレーノードの負荷に関連する重みと、特定の近隣クラスタへのリレーノードの移動から生じるノード利得とを考慮する反復アルゴリズムに従って実行されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記アルゴリズムが、負荷および／またはハンドオーバーレートに関して問題を生じているドナーｅＮＢを有する、問題のあるクラスタからトリガされること、および／または
前記集中化管理エンティティは、トリガによって通知されると、最大負荷ドナーｅＮＢおよびそれに関連づけられた最大負荷リレーノードを選択してもよく、それを最小負荷の近隣ドナーｅＮＢへ移動させようと試みることによって更新手続きを実行すること、および／または
更新手続きを実行する前に、関連するリレーノード移動の数が記憶され、２番目に大きい負荷のドナーｅＮＢに対して計算された代替更新手続きと比較されてもよいことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記アルゴリズムが、考慮対象の前記特定クラスタの直接の近隣クラスタおよび２ホップ離れた近隣クラスタを考慮することを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
相異なる近隣間リレーノード移動解が考慮されて相互に比較され、該相異なる解によって導入される変更を追跡するメカニズムが提供されること、および／または
前記アルゴリズムを同時に実行しようとしている複数のドナーｅＮＢから生じる衝突により同時に少なくとも１つの近隣クラスタに影響を及ぼす場合に、ドナーｅＮＢが優先順位付けされることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
クラスタが同時にただ１つのリレーノード再設定プロセスのみに関与することが許容されるようなポリシーが各ドナーｅＮＢ上で規定されること、および／または
問題のあるドナーｅＮＢが、近隣ドナーｅＮＢおよびそれに関連づけられたリレーノードに関する負荷および／またはモビリティの情報を受信したとき、地理的制約に関して該近隣ドナーｅＮＢの適用可能性を査定することを特徴とする請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルゴリズムは、前のドナーｅＮＢから別のドナーｅＮＢに移動したリレーノードが、設定可能な期間に前のドナーｅＮＢに戻ることを許可しないように構成されること、および／または
前記アルゴリズムが、複数のドナーｅＮＢの関連づけを変更するために共有リレーノードに適用されることを特徴とする請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
リレー拡張ネットワーク、特に３ＧＰＰ  ＬＴＥアドバンストアーキテクチャにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する装置において、該装置は好ましくは請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の方法を実行し、
前記ネットワークは、関連づけられたリレーノードにワイヤレスアクセスを提供するドナーｅＮＢとして機能する複数のｅＮＢを有し、前記リレーノードはＵＥから見てｅＮＢとして機能し、
該装置は、
各クラスタがただ１つのドナーｅＮＢを含み各リレーノードが任意の一時点において少なくとも１つのドナーｅＮＢに関連づけられるようなクラスタに前記ネットワークを分割し、
ドナーｅＮＢの負荷ならびにリレーノード間およびドナーｅＮＢとリレーノードとの間のハンドオーバーレートに関して監視および／または推定された情報を受信し、
前記監視および／または推定された情報の結果に基づいてドナーｅＮＢへのリレーノードの関連づけを実行する
ように構成された集中化管理エンティティを有することを特徴とする、リレー拡張ネットワークにおけるリレーノードの設定および再設定を実行する装置。
【国際調査報告】
2013543688.tif 000011
2013543688.tif 000012
2013543688.tif 000013