(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワーク構成要素においてネットワーク内のネットワーク機器の無線アクセスネットワーク（RAN）協調を提供するための方法であって、前記方法が、
前記ネットワーク構成要素によって、ネットワーク機器から受信した輻輳情報に応じて、前記ネットワーク内の複数の無線ノードにおいて輻輳した無線ノードを判定するステップと、
前記ネットワーク構成要素によって、前記輻輳した無線ノードと関連している無線ノードのクラスタを生成するステップであって、複数のクラスタが生成された場合、前記複数のクラスタには優先順位が付けられる、ステップと、
前記ネットワーク構成要素によって、前記輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するように構成されるクラスタ最適化の結果をもたらすように、前記クラスタ内の前記無線ノードの無線リソースを最適化するステップと、
前記ネットワーク構成要素によって、前記輻輳を緩和するために、前記クラスタ最適化の結果を前記クラスタ内の前記無線ノードに送信するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記クラスタ内の前記無線ノードの前記無線リソースを最適化するステップが、前記無線ノードの能力に従って最適化技法を選択するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記無線ノードの前記能力が、バックホール容量、電力制御、協調空間ビームフォーミング、および搬送波選択のうちの1つ以上を含む、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記輻輳情報が、輻輳検出サーバから受信され、かつ前記クラスタ内の無線ノードを通るトラフィックフローのデータレートと関連している、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記無線ノードにおける輻輳が、前記トラフィックフローがサービスの品質要件を超えたことと関連している遅延に従って判定される、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記輻輳情報が、前記無線ノードの帯域幅と関連し、前記無線ノードの要求された帯域幅が前記無線ノードの利用可能な帯域幅を超えたことに従って、前記無線ノードにおける輻輳が判定される、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
無線ノードの前記クラスタが、前記ネットワーク内の前記複数の無線ノードのうちの1つ以上の伝送パラメータの変更と関連しているコスト関数に少なくとも部分的に基づいて生成される、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
無線ノードの複数のクラスタを生成するステップであって、各クラスタが、1つ以上の輻輳した無線ノードと関連している、生成するステップと、
前記ネットワーク構成要素の利用可能なリソースに従って前記複数のクラスタに優先順位を付けるステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記無線ノードのうちの1つ以上を通るトラフィックフローと関連している体感品質情報に従って前記複数のクラスタに優先順位を付けるステップをさらに含む、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
前記ネットワーク内の無線ノードのリソース利用を監視するステップと、
前記無線ノードの前記リソース利用が閾値未満であることに応じて、現在のトラフィックフローを停止させることなく前記無線ノードの前記リソース利用を低減するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記リソース利用と関連しているリソースが、スペクトルおよび伝送電力のうちの少なくとも1つを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
ネットワーク内のネットワーク機器の無線アクセスネットワーク（RAN）協調を提供するための装置であって、前記装置が、
プロセッサと、
前記プロセッサに接続され、命令を含むメモリであって、前記命令が、前記プロセッサによって実行された場合、
ネットワーク機器から受信した輻輳情報に応じて、前記ネットワーク内の複数の無線ノードにおいて輻輳した無線ノードを判定するステップと、
前記輻輳した無線ノードと関連している無線ノードのクラスタを生成するステップであって、複数のクラスタが生成された場合、前記複数のクラスタには優先順位が付けられる、ステップと、
前記輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するように構成されるクラスタ最適化の結果をもたらすように、前記クラスタ内の前記無線ノードの無線リソースを最適化するステップと、
前記輻輳を緩和するために、前記クラスタ最適化の結果を前記クラスタ内の前記無線ノードに送信するステップと、
を含むオペレーションを前記装置に実行させる、メモリと、
を備える、装置。
【請求項１３】
前記プロセッサによって実行された場合、
前記無線ノードの能力に従って最適化技法を選択するステップであって、前記無線ノードの前記能力が、バックホール容量、電力制御、協調空間ビームフォーミング、および搬送波選択のうちの1つ以上を含む、選択するステップ
を含むオペレーションを前記装置に実行させる、命令をさらに含む、請求項12に記載の装置。
【請求項１４】
前記無線ノードにおける輻輳が、前記複数の無線ノードのうちの1つ以上を通るトラフィックフローがサービスの品質要件を超えたことと関連している遅延に従って判定される、請求項12に記載の装置。
【請求項１５】
前記輻輳情報が、前記無線ノードの帯域幅と関連し、前記無線ノードの要求された帯域幅が前記無線ノードの利用可能な帯域幅を超えたことに従って、前記無線ノードにおける輻輳が判定される、請求項12に記載の装置。
【請求項１６】
無線ノードの前記クラスタが、前記ネットワーク内の前記複数の無線ノードのうちの1つ以上の伝送パラメータの変更と関連しているコスト関数に少なくとも部分的に基づいて生成される、請求項12に記載の装置。
【請求項１７】
前記プロセッサによって実行された場合、
無線ノードの複数のクラスタを生成するステップであって、各クラスタが、1つ以上の輻輳した無線ノードと関連している、生成するステップと、
ネットワーク構成要素の利用可能なリソースに従って前記複数のクラスタに優先順位を付けるステップと、
を含むオペレーションを前記装置に実行させる、命令をさらに含む、請求項13に記載の装置。
【請求項１８】
前記プロセッサによって実行された場合、
前記無線ノードのうちの1つ以上を通るトラフィックフローと関連している体感品質情報に従って前記複数のクラスタに優先順位を付けるステップ
を含むオペレーションを前記装置に実行させる、命令をさらに含む、請求項17に記載の装置。
【請求項１９】
前記プロセッサによって実行された場合、
前記ネットワーク内の無線ノードのリソース利用を監視するステップであって、前記リソース利用と関連しているリソースが、スペクトルおよび伝送電力のうちの少なくとも1つを含む、監視するステップと、
前記無線ノードの前記リソース利用が閾値未満であることに応じて、現在のトラフィックフローを停止させることなく前記無線ノードの前記リソース利用を低減するステップと、
を含むオペレーションを前記装置に実行させる、命令をさらに含む、請求項12に記載の装置。
【請求項２０】
コンピュータプログラムを記録する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記コンピュータプログラムが、
ネットワーク機器から受信した輻輳情報に応じて、ネットワーク内の複数の無線ノードにおいて輻輳した無線ノードを判定するステップと、
前記輻輳した無線ノードと関連している無線ノードのクラスタを生成するステップであって、複数のクラスタが生成された場合、前記複数のクラスタには優先順位が付けられる、ステップと、
前記輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するように構成されるクラスタ最適化の結果をもたらすように、前記クラスタ内の前記無線ノードの無線リソースを最適化するステップと、
前記輻輳を緩和するために、前記クラスタ最適化の結果を前記クラスタ内の前記無線ノードに送信するステップと、
のためのコンピュータ可読プログラムコードを含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「On−Demand Radio Coordination In A Software−Defined Network」と題する2013年12月24日に出願された米国特許仮出願第61／920650号明細書、および「On−Demand Radio Coordination In A Software−Defined Network」と題する2014年12月23日に出願の米国特許出願第14／581867号明細書の優先権を主張するものであり、これらの内容は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は、ソフトウェア定義ネットワークにおける無線ノードの協調のためのフレームワークを提供する。
【背景技術】
【０００３】
セルラーネットワークにおいて、周波数再利用に因る同一チャネル干渉（CCI）は、システム容量を制限する要因の1つである。CCIを緩和するための多くの手段が研究され、セルラーシステムに適用されてきた。例えば、電力および周波数領域におけるソフト周波数再利用、時間領域における拡張セル間干渉協調（enhanced inter−cell interference coordination，eICIC）、ならびに多地点協調（CoMP）によるダウンリンク送信およびアップリンク受信が、LTEリリースにおいて指定されてきた。
【０００４】
4G LTEシステムの発展に伴って、多地点協調（CoMP）伝送は、実用的であると示されてきた。CoMP伝送では、集中コントローラによって複数の無線ノードの伝送パラメータを調和させて、干渉を効果的に回避され得るようにする。しかしながら、CoMPスキームは、しばしば、追加的なシグナリングオーバーヘッドおよび計算能力を要する。現行のLTEネットワークアーキテクチャでは、一部のCoMPスキームを配備するのは高くつく可能性がある。加えて、拡張パケットコア（enhanced packet core，EPC）アーキテクチャのクローズドな設計のために、ベンダー独自のCoMPスキームのみが可能であることもある。
【発明の概要】
【０００５】
本開示は、オンデマンド無線協調のためのシステムおよび方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態によれば、ネットワーク構成要素において、ネットワーク内のネットワーク機器の無線アクセスネットワーク（RAN）協調を提供するための方法が提供される。本方法は、少なくとも1つのネットワーク機器から受信した輻輳情報に応じて、ネットワーク内の複数の無線ノードにおいて輻輳した無線ノードを判定するステップを含む。本方法は、輻輳した無線ノードと関連している無線ノードのクラスタを生成するステップを含む。本方法はまた、輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するように構成されるクラスタ最適化の結果をもたらすように、クラスタ内の無線ノードの無線リソースを最適化するステップを含む。本方法は、輻輳を緩和するために、クラスタ最適化の結果をクラスタ内の無線ノードに送信するステップをさらに含む。
【０００７】
別の実施形態では、ネットワーク内のネットワーク機器の無線アクセスネットワーク（RAN）協調を提供するための装置が提供される。本装置は、プロセッサと、前記プロセッサに接続され、命令を含むメモリであって、命令が、プロセッサによって実行された場合、ネットワーク機器から受信した輻輳情報に応じて、ネットワーク内の複数の無線ノードにおいて輻輳した無線ノードを判定するステップと、輻輳した無線ノードと関連している無線ノードのクラスタを生成するステップと、輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するように構成されるクラスタ最適化の結果をもたらすように、クラスタ内の無線ノードの無線リソースを最適化するステップと、輻輳を緩和するために、クラスタ最適化の結果をクラスタ内の無線ノードに送信するステップと、を含むオペレーションを装置に実行させる、メモリと、を備える。
【０００８】
別の実施形態では、コンピュータプログラムを記録する非一時的コンピュータ可読媒体が提供される。コンピュータプログラムは、ネットワーク機器から受信した輻輳情報に応じて、ネットワーク内の複数の無線ノードにおいて輻輳した無線ノードを判定するステップと、輻輳した無線ノードと関連している無線ノードのクラスタを生成するステップと、輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するように構成されるクラスタ最適化の結果をもたらすように、クラスタ内の無線ノードの無線リソースを最適化するステップと、輻輳を緩和するために、クラスタ最適化の結果をクラスタ内の無線ノードに送信するステップと、のためのコンピュータ可読プログラムコードを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本開示、およびその利点をより完全に理解するために、ここで、添付の図面と併せて読まれる、以下の説明を参照するものであり、ここで、類似の番号は、類似の対象物を指定する。
【００１０】
【図１】一実施形態による、ソフトウェア定義ネットワーク（SDN）におけるオンデマンド無線協調（RC）のためのシステムのブロック図である。
【図２】一実施形態による、無線アクセスネットワーク協調システムにおける無線ノードコーディネータの実施形態のブロック図である。
【図３】一実施形態による、例示的なクラスタの構成およびクラスタ内の様々な無線ノードの表記を示す図である。
【図４】一実施形態による、オンデマンド無線協調のための方法例を示す図である。
【図５】一実施形態による、オンデマンド無線協調のための通信システム例を示す図である。
【図６Ａ】一実施形態による、オンデマンド無線協調を実施し得る装置例を示す図である。
【図６Ｂ】一実施形態による、オンデマンド無線協調を実施し得る装置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は、特定の文脈、すなわち、ソフトウェア定義ネットワークにおけるオンデマンド無線協調のための通信システムにおける実施形態例に関して説明される。本開示は、第3世代パートナーシッププロジェクト（3GPP）、IEEE 802．11などに準拠した通信システム、技術基準、ならびに高度な多元接続技術を用いる、標準に非準拠の通信システムに適用されてもよい。説明の際、LTEなどの特定の無線技術に言及することがある。しかしながら、GSM（登録商標）（グローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーション（Global System for Mobile Communication））、UMTS（ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（Universal Mobile Telecommunication System））および将来の無線通信技術、例えば、セルIDを持たないセルラー無線ネットワークなどの他の技術に実施形態を適用してもよいことが理解されるべきである。
【００１２】
LTEネットワークでは、無線ノードのオペレーションパラメータは、セルフ・オーガナイジング・ネットワーク（Self−Organizing Network，SON）エンティティによって自動的に構成され得る。SONは、無線リソースの使用状況を監視することによって、eNB間の負荷分散および／または電力オン／オフを行うことができる。SONは、分散または集中アーキテクチャにおいて実施され得る。分散アーキテクチャにおいて実施される場合、各eNBは、情報を処理するためのSON機能を有する。集中アーキテクチャにおいて実施される場合、eNBからのデータは、集中的に処理される。SONの1つの欠点は、SONがeNBに来たトラフィック量に反応するだけであるという点で、オペレーションが受動的であることである。
【００１３】
無線ノードのオペレーションは、無線コーディネータと呼ばれるエンティティによって集中的に制御され得る。LTEネットワークアーキテクチャでは、無線コーディネータは、E−UTRAN領域または拡張パケットコア（EPC）領域に常駐し得る。
【００１４】
無線コーディネータがE−UTRAN領域にある場合、無線コーディネータをeNBと同じ場所に一緒に配置して、無線ノードのいくつかのベースバンドユニットを制御し得る。この構成は、無線ノードの1クラスタ当たり1つの無線コーディネータを要し、これにより、無線コーディネータのプロセッサが使用中でない時に専用コンピュータのプロセッサの計算能力の共有を防止し得る。
【００１５】
無線コーディネータは、EPC領域に論理的または物理的に配置され得る。EPCは、標準化されたインターフェースおよび専用ハードウェアによるクローズドなシステムであるため、無線コーディネータは、専用ハードウェアを必要とするだけではなく、他のベンダーのEPCと連携できないこともある。これらの問題はまた、投資およびオペレーションコスト（例えば、CAPEXおよびOPEX）を増やす。
【００１６】
無線協調の配備および運用のコストに加えて、現行のLTEアーキテクチャが、無線協調の有効性を制限することがある。例えば、トラフィックフローのデータレートが分からないことがあり、無線コーディネータは、無線ノードのバッファ統計値を見ることだけにより、無線ノードにおける輻輳に受動的に気づくことがある。将来のネットワークは、輻輳が起こる前に、これを防止可能であるべきである。
【００１７】
ソフトウェア定義ネットワーキング（SDN）ベースのアーキテクチャによるフレームワークのための、無線アクセスネットワーク（RAN）の協調のための、アーキテクチャ、システム、および方法が本明細書に開示される。このフレームワークは、トラフィックエンジニアリング情報を利用して、オンデマンドで無線ノード（RN）のパラメータを先を見越して制御する。フレームワークは、柔軟であって、時間領域または地理的領域において、ネットワークに関する輻輳制御および／またはエネルギー消費最適化のためのオンデマンドサービスを提供する。
【００１８】
図1は、SDNにおけるオンデマンドRAN協調のためのシステム100の実施形態のブロック図である。システム100は、コントロールプレーン102と、データプレーン104と、ユーザプレーン105とを含む。
【００１９】
ユーザプレーン105は、接続のタイプ（例えば、有線接続または無線接続）および／またはサービスのクラスによって分類される、複数組のユーザ（例えば、有線ユーザ107および／または無線ユーザ109）を含んでもよい。ユーザプレーン105は、ユーザ機器（UE）128を含む。UE128は、無線信号または有線信号を送信および／または受信するように構成される。
【００２０】
データプレーン104は、ユーザ間でデータ転送を行い、有線ネットワーク106と無線ネットワーク108とを含む。有線ネットワーク106は、入口サーバ114と、複数のコアルータ116とを含む。無線ネットワーク108は、複数の無線ノード（RN）126を含む。各RN126は、データパケットを無線ユーザに転送するためにローカルスケジューラ（図示せず）を有するが、ローカルスケジューラのオペレーションは、高位のスケジューラが協調し得る。
【００２１】
コントロールプレーン102は、ネットワーク制御機能を提供し、体感品質（quality−of−experience，QoE）マネージャ118と、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120と、輻輳検出サーバ122と、無線ノードコーディネータ124と、データベース119とを含む。  
【００２２】
QoEマネージャ118は、ユーザから送信されたサービスの品質またはQoEレポートを収集および処理するように構成される。QoEマネージャ118は、コントロールプレーン102の他のエンティティのオペレーションを操作するためにQoEレポートを使うように構成され、データプレーン104内のRN126のオペレーションを操作してもよい。例えば、QoEマネージャ118は、ユーザのアプリケーションからのQoE指標のフィードバックまたはRN126およびルータ116などのデータプレーン104のデータ転送装置からのフィードバックに基づいて、トラフィックフローのQoEパフォーマンス（例えば、ユーザ満足度）を解析するように構成される。
【００２３】
無線ノードコーディネータ124は、（図2および図3に関して以下にさらに詳細に説明されるように）最適化のために無線ノードクラスタを選択する際、QoEマネージャ118によって提供されるフローのQoEパフォーマンスを使う。無線ノードコーディネータ124は、最適化および非最適化クラスタの両方のケースに関して、一部のフローに対する輻輳の影響を解析するように、QoEマネージャ118に要求を送信する。次いで、無線ノードコーディネータ124は、最適化を実行し、ネットワークにおいて解決策を実施するためのコスト（例えば、伝送コスト）と共に、フローのQoE情報を使って、最適化のためのクラスタを選択する。
【００２４】
データベース119は、ネットワークの状態を格納するように構成される。例えば、データベース119は、RN126における負荷状態、ユーザのアプリケーションのQoE状態、フローレートの割り当て、無線ノードのスペクトル効率などを格納してもよい。
【００２５】
トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120は、トラフィックの送信元から送信先までの経路を判定し、各フローのレート割り当てなどの各経路についてフロー需要およびリソース割り当て情報を判定するように構成される。例えば、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120は、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120が決定を行った時はいつでも、各ネットワークリンクについて割り当てられたフローレートでデータベース119を更新するように構成される。トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120は、無線ノードコーディネータ124に輻輳した無線ノードを通知するように構成される。
【００２６】
無線ノードのクラスタが、輻輳を解決するように再構成されたとしても、ユーザの無線チャネルの容量が限られているために、無線ノードのバッファには、依然として書き込みされ得る。このケースでは、無線ノードコーディネータ124は、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120に無線ノードの最新のパラメータを通知できて、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120が他の、輻輳の少ない無線ノードへトラフィックをそらすための新しい経路設定の決定をなし得るようにする。
【００２７】
輻輳検出サーバ122は、負荷を解析することによって、および／またはトラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120から受信したトラフィックエンジニアリング情報を解析することによって、RN126における輻輳を検出するように構成される。輻輳検出サーバ122は、輻輳を、これが起こる前（プロアクティブ型検出）または起こった後（リアクティブ型検出）のいずれかで検出するように構成される。輻輳検出サーバ122が輻輳を検出すると、無線ノードコーディネータ124は、図2および図3に関して以下にさらに詳細に説明されるような解決策を最適化および実施するためのコストに基づいて、無線ノードの1つ以上のクラスタを構成する。輻輳が複数の無線ノードで起こった場合、複数のクラスタを作ることができる。無線ノードコーディネータ124は、フローのQoEおよび最適化の解決策を実行および実施するためのコストを解析する。次いで、無線ノードコーディネータ124は、どのクラスタを最適化すべきかを判定する。
【００２８】
無線ノードコーディネータ124は、オンデマンドまたは定期的のいずれかでRAN協調機能を提供するように構成され、かつ複数の無線ノードのオペレーションを協調するように構成される。ある実施形態では、無線ノードコーディネータ124は、オンデマンドで動的に使われ得る計算リソースプールを含む。例えば、計算リソースは、無線ノードクラスタの伝送パラメータを最適化する最適化処理を実行するために使われてもよい。
【００２９】
無線ノードコーディネータ124は、RN126で生じた輻輳に応じて「起動される」。例えば、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120は、輻輳検出サーバ122に潜在的または存在している輻輳状態を通知でき、輻輳検出サーバ122は、輻輳状態が「偽（false）」の警報なのか「真（true）」の警報なのかを判定することによって、輻輳状態を検証できる。輻輳検出サーバ122は、輻輳状態を検証すると、無線ノードコーディネータ124に通知する。
【００３０】
輻輳の解消に加えて、無線ノードコーディネータ124はまた、スペクトル利用およびエネルギー節約を改善するために、無線リソース利用を監視する。例えば、無線ノードコーディネータ124は、RN126のリソース利用を解析することによって起動できる。説明のために、無線ノードコーディネータ124は、無線ノードに状態更新について要求を送信して、最新のリソース利用情報、バッファ情報、およびUEチャネル情報を取得できる。無線ノードのリソース利用が、特定の期間にわたって閾値よりも少ない場合、無線ノードコーディネータ124を起動して、現在のトラフィックフローを停止させることなしに、未使用リソース（例えば、スペクトルおよび送信電力）を最小化できる。
【００３１】
ある実施形態では、トラフィックフローの名目的需要は、フローがネットワークに許容された時に分かると仮定される。それにもかかわらず、例えばビデオストリームにおける、瞬間的なフローレートは、時間と共に変わり得る。ネットワークリソースの割り当ては、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120によって管理される。トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120は、フローの経路および対応する帯域割り当てを選択するように構成される。パケットがRN126に到着すると、RN126は、ユーザにパケットを転送することに関する決定を行う。
【００３２】
ユーザ側では、アプリケーション層におけるトラフィックシンクが受信したパケットを消費する。トラフィックシンクは、ユーザ体感のオンライン監視および改善のために、QoEマネージャ118にQoEフィードバックメッセージを送信できる。QoE指標は、個々のトラフィックについて規定できる。説明に役立つ例として、3GPP LTEは、ビデオ・プログレッシブ・ダウンローディング（video progressive downloading）サービスおよびダイナミック・アダプティブ・ストリーミング・オーバーHTTP（dynamic adaptive streaming over HTTP）サービスのためのQoE指標を指定する。
【００３３】
QoEマネージャ118は、フローのリソース割り当て優先順位の推奨を提供するように構成される。この推奨は、ユーザ間のより良い公正性のために、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120および無線ノードスケジューラ、ならびに、無線ノードコーディネータ124などの他のエンティティからなど、リソース割り当て決定の際に考慮される。例えば、一部のフローが劣悪なQoEを報告した場合、QoEマネージャ118は、これらのフローのトラフィックエンジニアリング優先順位を調整して、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120が、これらのユーザを助けるために、RN126のうちの1つ以上のより多くのリソースを割り当てるようにすることを推奨できる。加えて、QoEマネージャ118は、RN126のうちの1つ以上のスケジューラについてパケット優先順位を計算できる。
【００３４】
図2は、RAN協調システム200を示す図である。システム200は、無線ノードコーディネータ124の実施形態のブロック図を含む。無線ノードコーディネータ124は、プライマリノード識別モジュール202と、クラスタ構成モジュール204と、クラスタ優先順位付けモジュール206と、無線コーディネータ技術選択モジュール208と、クラスタ最適化モジュール210とを含む。
【００３５】
プライマリノード識別モジュール202は、輻輳したノードを識別するように構成される。プライマリノード識別モジュール202は、輻輳検出サーバ122およびトラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120から情報を受信して、輻輳が起こり得るかどうかを判定する。輻輳を識別するためのいくつかの技法がある。従来の手法は、輻輳を判定するためにフローのサービスの品質（QoS）の統計的測定を含む。QoS指標は、パケット遅延、ジッタなどと関連し得る。加えて、無線ノードのリソース利用の統計値はまた、輻輳検出のために使われ得る。
【００３６】
高度な輻輳検出方法は、例えば、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120からのリソース割り当て情報を解析することによって、輻輳をそれが起こる前に先を見越して検出可能であるべきである。フロー需要を満たすために要求される無線リソースが、RN126の利用可能なリソースよりも多い場合、輻輳が将来起こり得る。いかなるケースでも、トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120は、一定期間にわたって平均リソース割り当てを提供できる。リアルタイム動画などの一部のフローは、高いピークレート対平均レート比を有することがあり、短時間の停止を引き起こすことがある。瞬間的なフローレートを監視することによって、補足の輻輳検出が発生することがある。このようにして、システムは、一部のサービスクラスについて高品質のQoE保証を提供できる。
【００３７】
輻輳したノードが識別されると、クラスタ構成モジュール204によって、輻輳したノードを取り囲むRNのクラスタが生成される。各クラスタは、1つ以上の輻輳したノードを含んでもよい。輻輳したノードまたは複数のノードの輻輳を緩和するのを助けるために、各クラスタにおける無線リソースの利用が後に最適化されてもよい。
【００３８】
無線ノードコーディネータ124からクラスタへの無線協調のための計算リソースの割り当てが、コスト関数によって判定される。コスト関数は、伝送コストに少なくとも部分的に基づき得るものであり、最適化されるべきクラスタ内のフローのQoEと、計算リソースのコストと、無線ノードにおいて解決策を実施するために予測されるコストとを含んでもよい。
【００３９】
QoEマネージャ118およびデータベース119からの情報は、クラスタを構築するために利用され得る。例えば、無線協調を実行するためのコストが高ければ、一部の無線ノードがクラスタから除外され得る。あるいは、または加えて、ベストエフォート型トラフィックなどの低いQoE要件でフローに作用する一部の無線ノードは、最適化の複雑さを低減するためにクラスタから外してもよい。
【００４０】
図3は、例示的なクラスタ300の構成、およびプライマリノード302と、負荷共有ノード304と、被干渉ノード306と、直接干渉ノード308と、間接干渉ノード310とを含む、クラスタ300内の様々な無線ノードの表記を示す。説明のために、輻輳したノードは、プライマリノード302と呼ばれる。負荷共有ノード304は、輻輳したノード302が対応するユーザ（例えば、ユーザ303）にデータを送信するノードである。被干渉ノード306は、プライマリノード302からユーザ（例えば、ユーザ305）が干渉を受けるノードである。直接干渉ノード308は、プライマリノード302のユーザ（例えば、ユーザ307）に干渉を引き起こすノードである。間接干渉ノード310は、負荷共有ノード304のユーザ、または直接干渉ノード308のユーザ（例えば、それぞれ、ユーザ309およびユーザ311）に干渉を引き起こすノードである。ノード312などのユーザを持たないノードは、切断できるため、クラスタ300に含まれない。当業者であれば、クラスタ300が、被干渉ノードおよび間接干渉ノードがなくても構成され得ることを理解するはずである。加えて、複数のRNにおいて輻輳が識別された場合、複数のクラスタを作成できる。クラスタの一部は、著しく重なるようであれば、統合できる。
【００４１】
再び図2を参照すると、クラスタが構成されるのに応じて、以下にさらに詳細に説明されるように、クラスタ最適化モジュール210によって、クラスタのオペレーションパラメータが最適化されてもよい。しかしながら、計算リソースの数よりもクラスタが多い場合、クラスタに優先順位を付けてもよい。クラスタ優先順位付けモジュール206は、クラスタに優先順位を付けるように構成されて、輻輳したノードにおいてより多くのユーザを有するクラスタなど、より高い優先順位を有するクラスタが先に処理されるようにする。
【００４２】
例えば、複数のクラスタが構成され、それが無線ノードコーディネータ124の処理能力を超える場合、クラスタの一部を他よりも先に処理する。以下のようにクラスタに優先順位を付けてもよい、すなわち、QoEマネージャ118が、フローの短期および長期QoEパフォーマンスを含むデータベース119を更新してもよい。輻輳のケースでは、無線ノードコーディネータ124は、輻輳が固定されていなければ、フローの短期および長期QoEパフォーマンスを解析するようにQoEマネージャ118に要求する。解決策を実施するために利用可能な計算リソースと併せて、影響を受けたフローのQoE情報に従って、無線ノードコーディネータ124は、クラスタに優先順位付けできる。
【００４３】
物理層の性能およびフローのデータタイプに応じて、クラスタ最適化のために無線協調技術の具体的なタイプを選択できる。無線協調技術選択モジュール208は、そのような技術を選択するように構成される。例えば、電力制御、空間協調、スペクトル割り当て、またはこれらの組み合わせなど、クラスタに関して無線リソースを最適化するためのいくつもの方法が利用可能であり得る。クラスタサイズおよびユーザの位置に基づいて、適切な技法を選択し得る。セルの縁部に多くのユーザがいる場合、多地点協調（CoMP）技法が役立ち得る。一部のユーザがセルの中心にいる場合、対応するセルが、電力制御を行って、輻輳したノードを助けてもよい。例えば、ジョイント・ビームフォーミング（joint beamforming）は、セル縁部にいる多くのユーザに役立ち得る一方、多くのユーザが均一に分散している場合、狭帯域電力制御を使用できる。
【００４４】
クラスタのオペレーションパラメータは、無線協調技術選択モジュール208によって選択された最適化方法に従って、クラスタ最適化モジュール210によって最適化される。クラスタ最適化は、データベース119から受信されるフロー経路設定および無線ノード情報と、QoEマネージャ118から受信されるフローのQoE情報とに従って行われる。
【００４５】
クラスタ最適化による結果は、無線ノードコーディネータ124からRN126に送信される。当業者であれば、RNの伝送パラメータを著しく変更できることを認識するはずである。その結果、クラスタの外にある他のノードは、適切な調整をなすために、これらの変化を知らされるべきである。例えば、検討されるクラスタの外側にあるノードは、干渉ならびに信号対雑音および干渉比（signal−to−noise−plus−interference，SINR）を再予測するように、それらのユーザに知らせてもよい。
【００４６】
図4は、一実施形態による、オンデマンド無線協調のための方法例400を示している。説明を容易にするために、図1〜図3における1つ以上の構成要素と共に使われるものとして、方法400を説明する。
しかしながら、方法400は、任意の適切な装置によって、または任意の適切なシステムもしくはネットワークにおいて使われ得る。
【００４７】
方法400は、ステップ402において、ネットワーク機器から受信した輻輳情報に応じて、ネットワーク内の複数の無線ノードにおいて輻輳した無線ノードを、ネットワーク構成要素によって判定するステップを含む。例えば、プライマリノード識別モジュール202は、輻輳検出サーバ122およびトラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ120から情報を受信して、輻輳が起こり得るかどうかを判定する。
【００４８】
ステップ404において、輻輳した無線ノードと関連している無線ノードのクラスタが生成される。例えば、輻輳したノードが識別されると、クラスタ構成モジュール204によって、輻輳したノードと関連している無線ノードのクラスタが生成される。QoEマネージャ118およびデータベース119からの情報は、クラスタを生成するために利用され得る。例えば、無線協調を実行するためのコスト（例えば、伝送コスト）が高い場合、または一部の無線ノードが、低いQoE要件でフローに作用する場合、一部の無線ノードがクラスタから除外され得る。
【００４９】
クラスタ内の無線ノードの無線リソースは、ステップ406において、輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するように構成されるクラスタ最適化の結果をもたらすように最適化される。例えば、クラスタのオペレーションパラメータは、無線協調技術選択モジュール208によって選択された最適化方法に従って、クラスタ最適化モジュール210によって最適化される。このことは、輻輳した無線ノードの輻輳を緩和するために、複数の無線協調技術から無線協調技術を選択するステップを含む。例えば、無線協調技術選択モジュール208は、物理層の性能およびフローのデータタイプに従って、特定のタイプの無線協調技術を選択するように構成される。例えば、ジョイント・ビームフォーミング（joint beamforming）は、セル縁部にいる多くのユーザに役立ち得る一方、多くのユーザが均一に分散している場合、狭帯域電力制御を使用できる。クラスタ最適化は、データベース119から受信されるフロー経路設定および無線ノード情報と、QoEマネージャ118から受信されるフローのQoE情報とに従って行われる。
【００５０】
ステップ408において、輻輳を緩和するために、クラスタ最適化の結果が、クラスタ内の無線ノードに送信される。例えば、クラスタ最適化による結果は、無線ノードコーディネータ124からRN126に送信される。
【００５１】
ある実施形態では、方法400は、コンピュータ実行可能命令としてコンピュータ可読媒体上に格納され、1つ以上のプロセッサによって実行される。図4は、オンデマンド無線協調のための方法400の一例を示しているが、図4に様々な変更をなしてもよい。例えば、一連のステップとして示されているが、図4の様々なステップは、オーバーラップする、並列に生じる、異なる順番で生じる、または任意の回数生じることができる。
【００５２】
図5は、ソフトウェア定義ネットワークにおけるオンデマンド無線協調を実施できる通信システム例500を示している。一般に、システム500は、複数の無線ユーザがデータおよび他のコンテンツを送信および受信できるようにする。システム500は、符号分割多元接続（code division multiple access，CDMA）、時分割多元接続（time division multiple access，TDMA）、周波数分割多元接続（frequency division multiple access，FDMA）、直交FDMA（OFDMA）、またはシングルキャリアFDMA（SC−FDMA）などの、1つ以上のチャネルアクセス方法を実施し得る。
【００５３】
この例では、通信システム500は、ユーザ機器（UE）510a〜510eと、無線アクセスネットワーク（RAN）520a〜520bと、コアネットワーク530と、公衆交換電話網（PSTN）540と、インターネット550と、他のネットワーク560と、1つ以上の中央処理装置またはサーバ580とを含む。図5には、特定の数のこれらの構成要素または要素が示されているが、システム500には、任意の数のこれらの構成要素または要素を含んでもよい。
【００５４】
UE510a〜510eは、システム500において動作および／または通信するように構成される。例えば、UE510a〜510eは、無線または有線通信チャネルを介して送信および／または受信するように構成される。各UE510a〜510eは、任意の適切なエンドユーザ装置を表し、無線送受信装置（WTRU）、移動局、固定または移動加入者装置、ポケットベル、携帯電話、携帯情報端末（PDA）、スマートフォン、ラップトップ、コンピュータ、タッチパッド、無線センサ、または家庭用電子機器などの装置を、ユーザ機器／装置（UE）として含んでもよく（または、呼んでもよく）、これらすべてが、ブラウザアプリケーションを含み、かつ組み込む。
【００５５】
ここでRAN520a〜520bは、それぞれ、基地局570a〜570bを含む。各基地局570a〜570bは、UE510a〜510cのうちの1つ以上と無線でインターフェースを取るように構成されて、コアネットワーク530、PSTN540、インターネット550、および／または他のネットワーク560へのアクセスを可能にする。例えば、基地局570a〜570bは、ベーストランシーバ基地局（BTS）、Node−B（NodeB）、発展形NodeB（eNodeB）、Home NodeB、Home eNodeB、サイトコントローラ、アクセスポイント（AP）、または無線ルータなど、いくつかの周知の装置のうちの1つ以上を含んでもよい（または、であってもよい）。UE510d〜510eは、インターネット550とインターフェースを取り、かつ通信するように構成され、コアネットワーク530、PSTN540、および／または他のネットワーク560にアクセスしてもよく、これは、基地局570との通信を含んでもよい。
【００５６】
図5に示されている実施形態では、基地局570aは、RAN520aの一部を形成し、RAN520aは、他の基地局、要素、および／または装置を含んでもよい。同様に、基地局570bは、RAN520bの一部を形成し、RAN520bは、他の基地局、要素、および／または装置を含んでもよい。各基地局570a〜570bは、「セル」と呼ばれることもある特定の地理的領域または場所の中で、無線信号を送信および／または受信するように動作する。一部の実施形態では、各セルに複数の送受信機を有する多入力多出力（multiple−input multiple−output，MIMO）技術を利用しても良い。
【００５７】
基地局570a〜570bは、無線通信リンクを用いて、1つ以上の無線インターフェース590を介してUE510a〜510cのうちの1つ以上と通信する。無線インターフェース590は、任意の適切な無線アクセス技術を利用してもよい。
【００５８】
システム500が、上に説明されたスキームなどを含む、多元チャネルアクセス機能を使い得ることが企図されている。特定の実施形態では、基地局およびUEは、LTE、LTE−A、および／またはLTE−Bを実施する。当然のことながら、他の多元アクセススキームおよび無線プロトコルを利用してもよい。
【００５９】
RAN520a〜520bは、コアネットワーク530と通信可能であって、UE510a〜510cに、音声、データ、アプリケーション、ボイス・オーバー・インターネット・プロトコル（Voice over Internet Protocol，VoIP）、または他のサービスを提供する。当然のことながら、RAN520a〜520bおよび／またはコアネットワーク530は、1つ以上の他のRAN（図示せず）と直接的または間接的に通信可能であってもよい。コアネットワーク530はまた、他のネットワーク（PSTN540、インターネット550、および他のネットワーク560など）のためのゲートウェイアクセスとして機能してもよい。加えて、一部またはすべてのUE510a〜510cは、異なる無線技術および／またはプロトコルを用いて、異なる無線リンクを介して異なる無線ネットワークと通信するための機能を含んでもよい。無線通信の代わりに（または、それに加えて）、UEは、サービスプロバイダまたはスイッチ（図示せず）まで、およびインターネット550までの有線通信チャネルを介して通信してもよい。
【００６０】
図5は、通信システムの一例を示しているが、図5に様々な変更をなしてもよい。例えば、通信システム500は、任意の数のUE、基地局、ネットワーク、または他の構成要素を任意の適切な構成で含み得る。
【００６１】
図6Aおよび図6Bは、本開示による方法および教示を実施し得る装置例を示している。特に、図6Aは、UE例510を示しており、図6Bは、基地局例570を示している。これらの構成要素は、システム500、または任意の他の適切なシステムにおいて使われ得る。
【００６２】
図6Aに示されているように、UE510は、少なくとも1つの処理装置600を含む。処理装置600は、UE510の様々な処理オペレーションを実施する。例えば、処理装置600は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、またはUE510がシステム500において動作できるようにする任意の他の機能を行うことができる。処理装置600はまた、上でより詳細に説明した方法および教示をサポートする。各処理装置600は、1つ以上のオペレーションを行うように構成される任意の適切な処理または計算装置を含む。各処理装置600は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル・シグナル・プロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、または特定用途向け集積回路を含み得る。
【００６３】
UE510はまた、少なくとも1つの送受信機602を含む。送受信機602は、データまたは他のコンテンツを、少なくとも1つのアンテナ604による伝送用に変調するように構成される。送受信機602はまた、少なくとも1つのアンテナ604によって受信したデータまたは他のコンテンツを復調するように構成される。各送受信機602は、無線伝送のための信号を生成するため、および／または無線で受信される信号を処理するための任意の適切な構造を含む。各アンテナ604は、無線信号を送信および／または受信するための任意の適切な構造を含む。1つまたは複数の送受信機602をUE510において使うことができ、1つまたは複数のアンテナ604をUE510において使うことができる。単一の機能装置として示されているが、送受信機602はまた、少なくとも1つの送信機と少なくとも1つの別個の受信機とを使って実施され得る。
【００６４】
UE510は、1つ以上の入出力装置606またはインターフェース（インターネット550への有線インターフェースなど）をさらに備える。入出力装置606は、ネットワークにおけるユーザまたは他の装置との相互作用（ネットワーク通信）を助ける。各入出力装置606は、スピーカ、マイクロホン、キーパッド、キーボード、ディスプレイ、またはタッチスクリーンなど、ユーザに情報を提供するため、または、ユーザからの情報を受信／提供するための任意の適切な構造を含み、ネットワークインターフェース通信を含む。
【００６５】
加えて、UE510は、少なくとも1つのメモリ608を含む。メモリ608は、命令と、UE510によって使用、生成、または収集されたデータとを格納する。例えば、メモリ608は、処理装置（複数可）600によって実行されるソフトウェアまたはファームウェア命令と、入力信号における干渉を低減または解消するために使用されるデータとを格納できる。各メモリ608は、任意の適切な揮発性および／または不揮発性の格納および検索装置（複数可）を含む。ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み出し専用メモリ（ROM）、ハードディスク、光ディスク、加入者識別モジュール（SIM）カード、メモリスティック、セキュア・デジタル（SD）メモリカードなど任意の適切なタイプのメモリを使用してよい。
【００６６】
図6Bに示されているように、基地局570は、少なくとも1つの処理装置650と、少なくとも1つの送信機652と、少なくとも1つの受信機654と、1つ以上のアンテナ656と、少なくとも1つのメモリ658とを含む。処理装置650は、信号符号化、データ処理、電力制御、入出力処理、または任意の他の機能などの基地局570の様々な処理オペレーションを実施する。処理装置650はまた、上でより詳細に説明した方法および教示をサポートし得る。各処理装置650は、1つ以上のオペレーションを行うように構成される任意の適切な処理または計算装置を含む。各処理装置650は、例えば、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル・シグナル・プロセッサ、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ、または特定用途向け集積回路を含み得る。
【００６７】
各送信機652は、1つ以上のUEまたは他の装置に対する無線伝送用に信号を生成するための任意の適切な構造を含む。各受信機654は、1つ以上のUEまたは他の装置から無線で受信した信号を処理するための任意の適切な構造を含む。別個の構成要素として示されているが、少なくとも1つの送信機652および少なくとも1つの受信機654は、送受信機にまとめることができる。各アンテナ656は、無線信号を送信および／または受信するための任意の適切な構造を含む。ここでは送信機652と受信機654との両方に接続されているとして共通のアンテナ656が示されているが、1つ以上のアンテナ656を送信機（複数可）652に接続でき、かつ1つ以上の別個のアンテナ656を受信機（複数可）654に接続できる。各メモリ658は、任意の適切な揮発性および／または不揮発性の格納および検索装置（複数可）を含む。
【００６８】
UE510および基地局570に関するさらなる詳細は、当業者には既知である。そのため、明確にするために、ここではこれらの詳細については省略する。
【００６９】
一部の実施形態では、装置のうちの1つ以上の機能または処理の一部またはすべては、コンピュータ可読プログラムコードから形成され、かつコンピュータ可読媒体に記録されたコンピュータプログラムによって実施またはサポートされる。「コンピュータ可読プログラムコード」の句は、ソースコード、オブジェクトコード、および実行可能コードを含む、任意のタイプのコンピュータコードを含む。「コンピュータ可読媒体」の句は、読み出し専用メモリ（ROM）、ランダムアクセスメモリ（RAM）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（CD）、デジタル・ビデオ・ディスク（DVD）、または任意の他のタイプのメモリなど、コンピュータによってアクセスされ得る任意のタイプの媒体を含む。
【００７０】
本明細書を通して使用される特定の語および句の定義を説明すると有利である場合がある。「含む（include）」および「備える（comprise）」の語ならびにその派生語は、限定することなく包含すること（inclusion without limitation）を意味する。「または（or）」の語は、包括的であり、「および／または」を意味する。「と関連している（associated with）」および「それと関連している（associated therewith）」の句ならびにその派生語は、「含む（include）」、「に含まれる（be included within）」、「と相互接続する（interconnect with）」、「含む（contain）」、「に含まれる（be contained within）」、「と接続する（connect to or with）」、「と接続する（couple to or with）」、「と通信可能である（be communicable with）」、「と協力する（cooperate with）」、「交互に扱う（interleave）」、「並置する（juxtapose）」、「に隣接する（be proximate to）」、「と結合する（be bound to or with）」、「有する（have）」、「という特性を有する（have a property of）」などを意味する。
本開示は、特定の実施形態および一般的に関連する方法について説明してきたが、これらの実施形態および方法の変更および並べ替えは、当業者にとって明らかであるはずである。したがって、上記の実施形態例の説明は、本開示を規定または制限するものではない。以下の特許請求の範囲によって定義される本開示の趣旨および範囲から逸脱することなしに、他の変更、置き換え、および変更もまた可能である。
【符号の説明】
【００７１】
100  システム
102  コントロールプレーン
104  データプレーン
105  ユーザプレーン
106  有線ネットワーク
107  有線ユーザ
108  無線ネットワーク
109  無線ユーザ
114  入口サーバ
116  コアルータ、ルータ
118  QoE（体感品質）マネージャ
119  データベース、オンラインデータベース
120  トラフィック・エンジニアリング・オプティマイザ
122  輻輳検出サーバ
124  無線ノードコーディネータ
126  無線ノード
128  ユーザ機器
200  RAN協調システム
202  プライマリノード識別モジュール
204  クラスタ構成モジュール
206  クラスタ優先順位付けモジュール
208  無線協調技術選択モジュール
210  クラスタ最適化モジュール
300  クラスタ
302  プライマリノード、輻輳したノード
303  ユーザ
304  負荷共有ノード
305  ユーザ
306  被干渉ノード
307  ユーザ
308  直接干渉ノード
309  ユーザ
310  間接干渉ノード
311  ユーザ
312  ノード
400  方法
402  判定するステップ
404  生成するステップ
406  最適化するステップ
408  送信するステップ
500  システム
510  UE
520a  無線アクセスネットワーク
520b  無線アクセスネットワーク
530  コアネットワーク
540  公衆交換電話網
550  インターネット
560  他のネットワーク
570a  基地局
570b  基地局
580  中央処理装置
590  無線インターフェース
600  処理装置
602  送受信機
604  アンテナ
606  入出力装置
608  メモリ
650  処理装置
652  送信機
654  受信機
656  アンテナ
658  メモリ
【図１】
0006323843.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
0006323843.tif 000007
【図６Ｂ】
0006323843.tif 000008