(57)【要約】【課題】本発明は共存する複数の異種無線ネットワークにおけるダイナミックスペクトルリソース割当方法を開示する。【解決手段】MSは自分のサービスAP及び共存するcAPを検出し、今回通信の帯域需要量及びcAP IDが携帯されているサービス要求メッセージをサービスAPに送信するステップと、サービスAPは、前記サービス要求メッセージを受信した後、自分のAP ID、及び一つ又は複数のMSからの前記サービス要求メッセージから得られる当該サービスAPのスペクトルリソース需要量とそのcAP IDとが携帯されているスペクトルリソース要求メッセージをDSAMに送信するステップと、DSAMは受信されたスペクトルリソース需要量、AP ID及びcAP IDに基づいて、一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムを通じてダイナミックスペクトルリソース割当を行い、スペクトルリソース割当結果をサービスAPに送信するステップとを含む。【選択図】図３
2007325260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共存する複数の異種無線ネットワークにおけるダイナミックスペクトルリソース割当方法であって、
移動端末MSは、自分のサービスアクセスポイントAP及び当該サービスAPの共存アクセスポイントcAPを検出し、前記cAPの識別子cAP IDを取得し、今回通信の帯域需要量及び前記cAP IDが携帯されているサービス要求メッセージを前記サービスAPに送信するステップと、
前記サービスAPは、前記サービス要求メッセージを受信した後、自分のAP IDと一つ又は複数のMSの前記サービス要求メッセージから得られる当該サービスAPのスペクトルリソース需要量とそのcAP IDとが携帯されているスペクトルリソース要求メッセージをダイナミックスペクトルリソース割当モジュールDSAMに送信するステップと、
前記DSAMは、受信されたスペクトルリソース需要量、AP ID及びcAP IDに基づいて、一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムを通じてダイナミックスペクトルリソース割当を行い、スペクトルリソース割当結果を前記サービスAPに送信するステップと、
前記サービスAPは、前記DSAMからのスペクトルリソース割当結果に基づいて、相応の帯域幅を前記MSに割当てるステップと、
を含むことを特徴とするダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項２】
前記APがスペクトルリソース要求メッセージを送信することは、前記APが一つのサービス要求メッセージを受信した後、受信されたサービス要求メッセージに対応する一つのスペクトルリソース要求メッセージを前記DSAMに送信することを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項３】
前記APがスペクトルリソース要求メッセージを送信することは、前記APが複数のサービス要求メッセージを受信した後、複数の帯域要求を一緒に合併し、一つの総括のスペクトルリソース要求を前記DSAMに送信することを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項４】
前記APは予め設定されたスペクトルリソース需要量の閾値又は予め設定されたスペクトルリソース要求時間間隔又はその組み合わせに基づいてスペクトルリソース要求メッセージを送信するタイミングを決定する、
ことを特徴とする請求項3に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項５】
前記ダイナミックスペクトルリソース割当は、
受信されたスペクトルリソース要求メッセージからスペクトルリソース需要量及びAP IDとcAP IDとを取得するステップと、
前記AP IDに基づいて自分に記憶されている当該AP IDに対応するスペクトルリソース割当表SATを検索し、当該SATが存在しない場合に、当該AP IDに対応するSATを確立し、前記サービスAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソースを0とするステップと、
前記SATにおいてcAP IDに対応するスペクトルリソース割当記録を検索し、当該SATに前記スペクトルリソース割当記録が存在しない場合に、前記SATに前記cAP IDに対応するスペクトルリソース割当記録を追加し、前記cAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソースを0とするステップと、
前記スペクトルリソース割当記録から当該MSのサービスAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソース及びそのサービスAPのcAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソースを取得し、スペクトルリソース要求メッセージにより前記サービスAPのスペクトルリソース需要量及び前記cAPのスペクトルリソース需要量を取得するステップと、
前記サービスAPのスペクトルリソース需要量と前記cAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断し、大きければ、混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当を行い、そうでなければ、前記サービスAPの実際の需要に応じてそれに相応のスペクトルリソースを割当てるステップと、
スペクトルリソース割当結果に基づいて前記SATにおける対応のスペクトルリソース割当記録を更新するステップと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１〜請求項4のいずれか1項に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項６】
前記混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当は、優先度に基づくスペクトルリソース割当であり、
具体的に、より高い優先度を有するスペクトルリソース要求を優先に満たすことを含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項７】
前記混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当は、予約に基づくスペクトルリソース割当であり、
ダイナミックスペクトルリソース割当過程で、予約スペクトルリソースが既に設定されている共存する一つの無線アクセス技術RATにおけるAPに実際に得られるスペクトルリソースは、前記予約スペクトルリソースNrevとそのスペクトルリソース需要量との間の最小値であり、他の予約スペクトルリソースが設定されていない共存するRATにおけるAPに得られることが可能なスペクトルリソースは、共有のスペクトルリソース総量と予約スペクトルリソースのAPに実際に得られるスペクトルリソースとの差と、そのスペクトルリソースの需要量との間の最小値であることを含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項８】
前記予め共存するRATのために設定された予約スペクトルリソースはスペクトル過負荷確率及び/又は共存するRATから得られる総収益によって設計された準則により決定されるものである、
ことを特徴とする請求項7に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項９】
前記混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当は、予め各共存するRATに設定されたスペクトルリソース割当確率に従ってスペクトルリソースのダイナミック割当を行うことを含むことを特徴とする請求項5に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項１０】
前記予め共存するRATに設定されたスペクトルリソース割当確率はスペクトル過負荷確率及び/又は共存するRATから得られる総収益によって設計された準則に従って決定されるものであることを特徴とする請求項9に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項１１】
予め共存するRATにおけるAPに一定のスペクトルリソース量を割当て、
前記サービスAPのスペクトルリソース需要量と前記cAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断する前に、一つのサービスAPのスペクトルリソース需要量が予め割当てられるスペクトルリソース量より小さいか等しければ、当該サービスAPはスペクトルリソースを要求するMSに相応のスペクトルリソースを直接割当て、スペクトルリソース割当結果に基づいて前記SATにおける対応のスペクトルリソース割当記録を更新し、そうでなければ、前記サービスAPのスペクトルリソース需要量と前記cAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断することを更に含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項１２】
MSの移動によってそのcAPが変化する場合に、前記MSにスペクトルリソースを再割当てることを更に含む、
ことを特徴とする請求項1に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項１３】
前記スペクトルリソースを再割当てることは、
当該MSのサービスAPのスペクトルリソース需要量とそのcAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断し、大きければ、混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当を行い、そうでなければ、前記サービスAPの実際の需要に応じてそれに相応のスペクトルリソースを割当て、
スペクトルリソース割当結果に基づいて前記SATにおける対応のスペクトルリソース割当記録を更新する、
ことを含むことを特徴とする請求項12に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項１４】
RATのサービスAPのセクターを単位としてスペクトルリソースの割当を行う場合に、
前記MSはセクターのIDを検出し、このセクターのIDを前記サービス要求メッセージに携帯させ、
前記DSAMは各セクターに対応するスペクトルリソース割当表を維持しており、共存の異種無線ネットワーク間のサービスAPの各セクターにおいて前記スペクトルリソースの割当を行う、
ことを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のダイナミックスペクトルリソース割当方法。
【請求項１５】
ダイナミックスペクトルリソース割当装置であって、主に、
種々の無線アクセス技術におけるアクセスポイントAPからのスペクトルリソース要求メッセージを受信し、その中からスペクトルリソース要求の関連パラメータを取得するスペクトルリソース要求処理モジュールと、
無線アクセス技術におけるサービスAPと共存APに対応するスペクトルリソース割当記録を記憶するスペクトルリソース割当表SAT記憶モジュールと、
前記スペクトルリソース要求処理モジュール及び前記SAT記憶モジュールに接続され、スペクトルリソース要求処理モジュールからのスペクトルリソース要求の関連パラメータに基づき、前記SAT記憶モジュールに記憶されているSAT記録を検索することにより、一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムに基づきダイナミックスペクトルリソース割当を行うダイナミックスペクトルリソース割当モジュールと、
前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールに接続され、前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールからのダイナミックスペクトルリソース割当結果を、スペクトルリソース要求メッセージを送信するAPに出力するスペクトルリソース割当結果出力モジュールと、
を含むことを特徴とするダイナミックスペクトルリソース割当装置。
【請求項１６】
前記ダイナミックスペクトルリソース割当装置は有線又は無線の方式により前記サービスAP及び共存APと通信する、
ことを特徴とする請求項15に記載のダイナミックスペクトルリソース割当装置。
【請求項１７】
前記スペクトルリソース割当表SAT記憶モジュールは更にRAT中のサービスAPの各セクターに対応するSATを記憶し、
前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールは更にRAT間の各セクターにおいてスペクトルリソースの割当を行い、
前記スペクトルリソース割当結果出力モジュールは更にサービスAPの各セクターにおけるスペクトルリソース割当結果をレポートする、
ことを特徴とする請求項15に記載のダイナミックスペクトルリソース割当装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異種ネットワークにおけるスペクトルリソース割当技術に関し、特に共存する複数の異種ネットワークにおけるダイナミックスペクトルリソース割当方法及びダイナミックスペクトルリソース割当装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
未来の無線通信は、ユーザからの時間や場所を問わない通信需要を満たすことが期待されている。移動設備や無線ネットワークの著しい進歩に従って、このビジョンが次第に可能になる。ユビキタス通信需要をサポートするために、カバレッジエリアの角度から分けられた無線ネットワークには、小範囲のエリアカバレッジにおけるローカル短距離無線ネットワークやマイクロセルラーネットワークや広範囲のエリアカバレッジにおけるマクロセルラーネットワークが含まれることができる。ここで、小範囲のエリアカバレッジの無線ネットワーク技術、例えば、無線ローカルエリアネットワーク（WLAN，Wireless Local Area Network）は、ローカル自己組織化通信サービスをサポートできる。一方、移動体通信事業者によって構築されたマクロセルラーネットワークシステムは、広範囲のエリアカバレッジ内のユーザに通信サービスを提供できる。実際のネットワーキング過程で、異なる位置で相互補充の通信サービスをユーザに提供するために、これらの小範囲のエリアカバレッジ及び広範囲のエリアカバレッジの無線通信ネットワークは一緒に統合される可能性がある。従って、未来の無線通信ネットワークの環境は、広範囲のエリアカバレッジの無線ネットワークや小範囲のエリアカバレッジの無線通信ネットワークとが統合される異種ネットワークの環境に変遷され、即ち、複数タイプの無線ネットワークが空間と時間上に共存する。
【０００３】
このような無線ネットワーク通信環境で、異なる無線ネットワークの業務負荷はユーザ密度の不等分布及びサービス活性率によって空間と時間上変化される。従って、無線リソース管理、特にスペクトル管理は有限な無線リソースの有効利用を実現するべきである。
【０００４】
伝統的な固定スペクトル管理ポリシーとして、特定の無線アクセス技術（RAT，Radio Access Technology）にスペクトルライセンスを発行してスペクトルを独占使用させる。しかし、このようなスペクトル管理方式は空間と時間上でダイナミックに変化するスペクトルの需要を適時に適応することができない。これにより、不均一なスペクトル利用率及び人為的なスペクトル不足を招く。スペクトル不足の問題を解決するために、如何にスペクトル利用率を高め、更に精細なスペクトルリソース割当方法を採用するかは現在の急務になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明実施例は、共存する複数の異種無線ネットワークにおいて時間と空間上でスペクトルリソースのダイナミック割当を実現することができる、共存する複数の異種無線ネットワークにおけるダイナミックスペクトルリソース割当方法を提供している。
【０００６】
また、本発明実施例は、スペクトルリソースのダイナミック割当を実現するダイナミックスペクトルリソース割当装置を提供している。当該装置は共存する複数の異種無線ネットワークにおいて時間と空間上でスペクトルリソースのダイナミック割当を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
共存する複数の異種無線ネットワークにおけるダイナミックスペクトルリソース割当方法であって、
移動端末MSは、自分のサービスアクセスポイントAP及び当該サービスAPの共存アクセスポイントcAPを検出し、前記cAPの識別子cAP IDを取得し、今回通信の帯域需要量及び前記cAP IDが携帯されているサービス要求メッセージを前記サービスAPに送信するステップと、
前記サービスAPは、前記サービス要求メッセージを受信した後、自分のAP IDと一つ又は複数のMSの前記サービス要求メッセージから得られる当該サービスAPのスペクトルリソース需要量とそのcAP IDとが携帯されているスペクトルリソース要求メッセージをダイナミックスペクトルリソース割当モジュールDSAMに送信するステップと、
前記DSAMは、受信されたスペクトルリソース需要量、AP ID及びcAP IDに基づいて、一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムを通じてダイナミックスペクトルリソース割当を行い、スペクトルリソース割当結果を前記サービスAPに送信するステップと、
前記サービスAPは、前記DSAMからのスペクトルリソース割当結果に基づいて、相応の帯域幅を前記MSに割当てるステップと、を含む。
【０００８】
前記APがスペクトルリソース要求メッセージを送信することは、前記APは一つのサービス要求メッセージを受信次第、受信されたサービス要求メッセージに対応する一つのスペクトルリソース要求メッセージを前記DSAMに送信すること、又は、前記APは複数のサービス要求メッセージを受信した後、複数の帯域要求を一緒に合併し、一つの総括のスペクトルリソース要求を前記DSAMに送信することを含む。ここで、前記APは予め設定されたスペクトルリソース需要量の閾値又は予め設定されたスペクトルリソース要求時間間隔又はその組み合わせに基づいてスペクトルリソース要求メッセージを送信するタイミングを決定する。
【０００９】
前記ダイナミックスペクトルリソース割当は、
受信されたスペクトルリソース要求メッセージからスペクトルリソース需要量及びAP IDとcAP IDとを取得するステップと、
前記AP IDに基づいて自分に記憶されている当該AP IDに対応するスペクトルリソース割当表SATを検索し、当該SATが存在しない場合に、当該AP IDに対応するSATを確立し、前記サービスAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソースを0とするステップと、
前記SATにおいてcAP IDに対応するスペクトルリソース割当記録を検索し、当該SATに前記スペクトルリソース割当記録が存在しない場合に、前記SATに前記cAP IDに対応するスペクトルリソース割当記録を追加し、前記cAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソースを0とするステップと、
前記スペクトルリソース割当記録から当該MSのサービスAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソース及びそのサービスAPのcAPに実際に割当てられる初期のスペクトルリソースを取得、スペクトルリソース要求メッセージにより前記サービスAPのスペクトルリソース需要量及び前記cAPのスペクトルリソース需要量を取得するステップと、
前記サービスAPのスペクトルリソース需要量と前記cAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断し、大きければ、混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当を行い、そうでなければ、前記サービスAPの実際の需要に応じてそれに相応のスペクトルリソースを割当てるステップと、
スペクトルリソース割当結果に基づいて前記SATにおける対応のスペクトルリソース割当記録を更新するステップと、を含む。
【００１０】
ここで、前記混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当は、優先度に基づくスペクトルリソース割当であり、具体的に、より高い優先度を有するスペクトルリソース要求を優先に満たすことを含む。又は、前記混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当は、予約に基づくスペクトルリソース割当であり、ダイナミックスペクトルリソース割当過程で、予約スペクトルリソースが既に設定されている共存する一つの無線アクセス技術RATにおけるAPに実際に得られるスペクトルリソースは、前記予約スペクトルリソースNrevとそのスペクトルリソース需要量との間の最小値であり、他の予約スペクトルリソースが設定されていない共存するRATにおけるAPに得られることが可能なスペクトルリソースは、共有のスペクトルリソース総量と予約スペクトルリソースのAPに実際に得られるスペクトルリソースとの差と、そのスペクトルリソースの需要量との間の最小値であることを含む。又は、予め設定された個々の共存APのスペクトルリソース割当確率に従ってスペクトルリソースのダイナミック割当を行う。
【００１１】
ここで、前記予め共存するRATのために設定された予約スペクトルリソース又はスペクトルリソース割当確率はスペクトル過負荷確率及び/又は共存するRATから得られる総収益に設計された準則により決定されるものである。
【００１２】
前記方法は、共存するRATにおけるAPに予め一定のスペクトルリソース量を割当てることを更にふくみ、
前記サービスAPのスペクトルリソース需要量と前記cAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断する前に、一つのサービスAPのスペクトルリソース需要量が予め割当てられたスペクトルリソース量より小さいか等しければ、当該サービスAPはスペクトルリソースを要求するMSに相応のスペクトルリソースを直接に割当て、スペクトルリソース割当結果に基づいて前記SATにおける対応のスペクトルリソース割当記録を更新し、そうでなければ、前記サービスAPのスペクトルリソース需要量と前記cAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断することを更に含む。
【００１３】
MSの移動によってそのcAPが変化する場合に、前記方法は前記MSにスペクトルリソースを再割当てることを更に含む。ここで、前記スペクトルリソースを再割当てることは、当該MSのサービスAPのスペクトルリソース需要量とそのcAPのスペクトルリソース需要量との和が全部共有可能なスペクトルリソース量より大きいかどうかを判断し、大きければ、混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当を行い、そうでなければ、前記サービスAPの実際の需要に応じてそれに相応のスペクトルリソースを割当て、スペクトルリソース割当結果に基づいて前記SATにおける対応のスペクトルリソース割当記録を更新することを含む。
【００１４】
本発明の他のアスペクトに基づいて、前記ダイナミックスペクトルリソース割当装置は、主に、
各種の無線アクセス技術RATにおけるアクセスポイントAPからのスペクトルリソース要求メッセージを受信し、その中からスペクトルリソース要求の関連パラメータを取得するスペクトルリソース要求処理モジュールと、
無線アクセス技術における各APに対応するスペクトルリソース割当記録を記憶するスペクトルリソース割当表SAT記憶モジュールと、
前記スペクトルリソース要求処理モジュール及び前記SAT記憶モジュールに接続され、スペクトルリソース要求処理モジュールからのスペクトルリソース要求の関連パラメータに基づき、前記SAT記憶モジュールに記憶されているSAT記録を検索することにより、一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムに基づきダイナミックスペクトルリソース割当を行うダイナミックスペクトルリソース割当モジュールと、
前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールに接続され、前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールからのダイナミックスペクトルリソース割当結果を、スペクトルリソース要求メッセージを送信するAPに出力するスペクトルリソース割当結果出力モジュールと、を含む。
【００１５】
ここで、前記ダイナミックスペクトルリソース割当装置は有線又は無線の方式により前記サービスAP及び共存APと通信する。
【発明の効果】
【００１６】
ここからわかるように、本発明に係る共存する複数の無線ネットワークにおけるダイナミックスペクトルリソース割当方法及び装置において、DSAMによりメンテナンスされるSAT及び一定のスペクトルリソース割当アルゴリズムを通じて共存するRAT中の複数のAP間にダイナミックなスペクトルリソース共有を実現できる。従って、各無線ネットワークの業務量の空間と時間上のダイナミック変化に適応することができ、共存する無線ネットワークのスペクトルリソース利用率を顕著に向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る共存する複数の無線ネットワークにおけるダイナミックスペクトルリソース割当方法及び装置において、混雑時のスペクトルリソース割当アルゴリズムを通じて複数の共存のAPのスペクトルリソース要求の混雑が発生する場合に、スペクトルリソースのダイナミック割当を実現することができ、スペクトル過負荷確率を低減させ、又は共存するRATから得られる総収益を最大化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の目的、技術方案及びメリットを更に明確にするため、以下、図面を参照し実施例を挙げながら本発明を更に詳しく説明する。
【００１９】
本発明に係るダイナミックスペクトルリソース割当方法及び装置は複数の無線ネットワークが共存するネットワーク環境に適用される。図１は、複数の異なる通信サービスをサポートできる二種類の無線ネットワークが共存するネットワーク環境を示している。説明すべきものとして、本発明は二つ以上の無線ネットワークが共存する通信シーンにも適用されることができ、これも本発明の保護範囲内に属する。
【００２０】
図1に示されるネットワーク環境において、二種類の無線ネットワークに使用されるRATはそれぞれRAT#1とRAT#2である。これら二種類のRATは同じサービスエリアに共存する。換言すれば、これら二種類のRATのサービスカバレッジエリアは空間的にオーバーラップする。例えば、図１に示すように、RAT#1のAP 例えばRAT#1-AP1の無線カバレッジエリアに、RAT#2のAP例えばRAT#2-AP1やRAT#2-AP2やRAT#2-AP3の無線カバレッジエリアも存在する。実際の無線通信システムにおいて、いわゆるAPはセルラーネットワーク中の一つの基地局でもいいし、無線LAN中の一つのAPでもよい。図１に示されたRAT#1-MS1、RAT#1-MS2、RAT#1-MS3及びRAT#1-MS4はRAT#1によりサービスを提供するMSを表し、図1にRAT#2によりサービスを提供するMS表示されていない。
【００２１】
RAT#1によりサービスする一つのMS、例えば、RAT#1-MS1にとって、RAT#1-AP1の無線カバレッジエリア内にあり、かつ、RAT#1-AP1によりサービスを提供されるため、RAT#1-AP1はRAT#1-MS1のサービスAPである。このほか、RAT#1-MS1はRAT#2-AP1の無線カバレッジエリア内にもあるため、RAT#2-AP1は前記RAT#1-MS1のサービスAPと共存するAP（cAP）である。図１に示すように、このとき、RAT#1-MS1のサービスAPはRAT#1-AP1であり，そのサービスAPのcAPはRAT#2-AP1である。なお、RAT#1-MS1がRAT#2-AP2の無線カバレッジエリア内に移動して来たとき、そのサービスAPはRAT#1-AP1として変わらず、そのサービスAPのcAPがRAT#2-AP2に変わる。
【００２２】
図１に示すネットワーク環境において、RAT#1とRAT#2との二つのRATのスペクトルリソース需要は自分の業務負荷の変化によって空間・時間的にダイナミック変化する。スペクトルリソースの使用効率を高めるために、本発明に係るダイナミックスペクトルリソース割当方法で、二つのRATはすべてのスペクトルリソースをダイナミックに共有するすることにより、ダイナミックに変化するスペクトルリソースの需要に適応することができる。
【００２３】
ここで、割当待ちのスペクトルリソースに対して、区分可能と割当可能の最小ユニットがfであり、複数のRATにより共有されるすべてのスペクトルリソースがNfであると仮定する。説明を簡単にするために、以下、スペクトルリソースの最小ユニット符号fを省略し、Nのみを用いてすべての共有スペクトルリソースを表す。図2は複数のRATにより共有されるすべてのスペクトルリソースNを示している。
【００２４】
複数のRAT間でスペクトルリソースNの共有を実現するために、本発明の実施例として、複数の共存するRAT間で前記スペクトルリソースをダイナミックに割当てる方法が示されている。このダイナミックにスペクトルリソースを割当てる方法の実現過程は図3に示されるように、主に以下のステップを含む。
【００２５】
ステップAで、MSは、今回通信に必要のスペクトルリソースを要求する前に、自分のサービスAP及び当該サービスAPのcAPを検出し、自分のサービスAPの識別子AP ID及び前記cAPの識別子cAP IDを取得する。
【００２６】
ステップAを実現するため、従来のMSを改良すべきであり、その付近の自分のサービスAPと共存する他のAPを検出することができるようにする。当分野の業者は、このようなMS機能に対する改良が非常に容易に実現され、MSに複雑なスペクトル感知技術を追加する必要はないことが理解できる。具体的に、デュアルモードやマルチモードのMSは、他のRAT中の共存APの情報を直接取得することができ、シングルモードのMSについては、共存するRATに一本の共通チャネルを追加することにより移動端末の共存APの情報を通知し、又はビーコンを送信して移動端末に共存APが検出されるようにする。
【００２７】
ステップBで、前記MSは、今回通信の帯域需要量及びステップAで得られたcAP IDが携帯されているサービス要求メッセージを自分のサービスAPに送信する。
【００２８】
ステップCで、前記サービスAPは、前記サービス要求メッセージを受信した後、その中に携帯されている今回通信に必要の帯域需要量に基づいて前記サービスAPのスペクトルリソース需要量を取得し、自分のAP IDや前記スペクトルリソース需要量及びcAP IDが携帯されているスペクトルリソース要求メッセージを、ダイナミックスペクトルリソース割当を担当するDSAMに送信する。
【００２９】
本ステップにおいて、前記APは多様な方式を用いて前記スペクトルリソース要求メッセージを送信することができる。例えば、前記APは一つのサービス要求メッセージを受信してから、すぐに当該サービス要求メッセージに対応する一つのスペクトルリソース要求メッセージを前記DSAMに送信することができる。別の例として、前記APは複数のサービス要求メッセージを受信した後、複数の帯域要求を一緒に合併して、一つのスペクトルリソース要求を前記DSAMに送信することもできる。ここで、当該スペクトルリソース要求メッセージに携帯されているスペクトルリソース需要量は前記複数の帯域要求の需要のスペクトルリソース需要量の総和でなければならない。後者の実現方法に対して、スペクトルリソース要求メッセージを送信するタイミングは、予め設定されたスペクトルリソース需要量の閾値、又は予め設定されたスペクトルリソース要求時間間隔、又はスペクトルリソース需要量の閾値とスペクトルリソース要求時間間隔との両方によって決定されることができる。MSからAPに送信されたサービス要求メッセージにMS通信の業務タイプが更に携帯されていると、APはMS通信の業務タイプ、例えば、リアルタイム業務又は非リアルタイム業務に基づいて、異なるスペクトルリソース需要量の閾値やスペクトルリソース要求時間間隔を設定することができる。
【００３０】
本ステップに係るDSAMは一つのロジックエンティティであり、一つの独立のネットワークデバイスでもいいし、一つのロジックモジュールとして既存のネットワークデバイスに統合されていてもよい。例えば、ある無線ネットワークRATのAPに統合されることができる。また、あるRATのAPから前記DSAMまでの接続は有線でもいいし、無線でもよい。前記DSAMが図１に示されたようなRAT#1-AP1に統合されると、RAT#2中のあるAPに対応するスペクトルリソース要求メッセージは、当該RAT#2のAPから直接前記DSAMに送信され、又は、まず当該RAT#2のAPからRAT#1-AP1に送信され、次にRAT#1-AP1から前記DSAMに転送されることが可能である。
【００３１】
ステップDで、前記DSAMは受信されたスペクトルリソース需要量とAP ID及びcAP IDに基づいて、所定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムを用いてダイナミックスペクトルリソース割当を行い、スペクトルリソース割当結果を、前記スペクトル要求メッセージを送信したAPに送信する。
【００３２】
ステップEで、前記APは前記DSAMからのスペクトルリソース割当結果に基づいて、相応のスペクトルリソースを前記MSに割当てる。
【００３３】
ステップFで、MSが他の共存APエリアに移動することにより、そのcAPが変化するとき、当該MSにスペクトルリソースを再割当てる。
【００３４】
具体的に、当該ステップにおける前記スペクトルリソースの再割当は後述する図4に示されるステップD6〜D9により実現されることができる。
【００３５】
上記ステップDにおけるダイナミックスペクトルリソース割当を実現するために、前記DSAMはスペクトルリソースを要求するRAT各々のAPに、当該APとその共存APとの間の実際のスペクトルリソース割当状況を記録するSATを確立する必要がある。表1は図１に示されるRAT#1-AP1のSATの例である。
【表１】
2007325260.tif 000003
【００３６】
表1に示されているRAT#1-AP1のSATに一つ又は複数のスペクトルリソース割当記録が含まれる。ここで、割当記録各々は当該表に対応するAPの一つの共存APに対応し、当該表に対応するAPとその共存APと共通するカバレッジエリアで当該APに実際に割当てられるスペクトルリソースn1、及びその共存APに実際に割当てられるスペクトルリソースn2が記録されている。表１に示されているスペクトルリソース割当記録により、DSAMはRAT#1-AP1とその共存APとしての例えばRAT#2-AP1やRAT#2-AP3やRAT#2-AP3との間の実際のスペクトルリソース割当状況を取得することができる。
【００３７】
本ステップにおいて、DSAMは実際に前記SAT及び一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムに基づいて前記ダイナミックスペクトルリソース割当を行う。図４に示されたように、その具体的な方法は主に以下のステップを含む。
【００３８】
ステップD1で、受信されたスペクトルリソース要求メッセージからスペクトルリソース需要量及びAP IDとcAP IDを取出す。
【００３９】
ステップD2で、前記AP IDに基づいて自分に記憶されている当該AP IDに対応するSATを検索し、当該AP IDに対応するSATが存在しなければ、当該AP IDに対応するSATを確立し、前記サービスAPに実際に割当てられるスペクトルリソースn1を0とする。
【００４０】
ステップD3で、得られた前記SATでcAP IDに対応するスペクトルリソース割当記録を検索し、前記cAP IDに対応する記録がなければ、前記SATに前記cAP IDに対応する記録を追加し、このとき、前記共存APに実際に割当てられるスペクトルリソースn2を0とする。
【００４１】
ステップD4で、前記スペクトルリソース割当記録から当該MSのサービスAPに実際に割当てられるスペクトルリソースn1及びそのサービスAPの共存APに実際に割当てられるスペクトルリソースn2を取得する。
【００４２】
ステップD5で、スペクトルリソース要求メッセージに基づいて、前記サービスAPのスペクトルリソース需要量r1及び前記共存APのスペクトルリソース需要量r2を取得する。
【００４３】
ステップD6で、スペクトルリソースの混雑が現れるかどうかを判断し、即ち前記サービスAPのスペクトルリソース需要量r1と前記共存APのスペクトルリソース需要量r2との和が全部共有可能なスペクトルリソース量Nより大きいかどうかを判断し、大きければ、ステップD7を実行し、そうでなければ、ステップD8を実行する。
【００４４】
ステップD7で、混雑時のスペクトルリソースのダイナミック割当を行う。
【００４５】
ステップD8で、前記サービスAPの実際の需要に従って前記サービスAPに相応のスペクトルリソースを割当てる。
【００４６】
ステップD9で、スペクトルリソース割当結果に基づいて前記SATにおける対応のスペクトルリソース割当記録を更新する。
【００４７】
上記ステップD7を実現するように、本実施例は三種類の混雑時の割当方法を示している。
【００４８】
方法１は、優先度に基づくスペクトルリソースの割当である。
【００４９】
優先度に基づくスペクトルリソース割当ポリシーでは、より高い優先度を有するスペクトルリソース要求が所要のスペクトルリソースを取得する。
【００５０】
ここで、優先度はスペクトルリソース要求を開始するRATによって簡単に決定することができる。例えば、RAT#1から開始されたスペクトルリソース要求がRAT#2から開始されたスペクトルリソース要求より高い優先度を有すると設定し、この場合に、RAT#1のスペクトルリソース要求が先に満たされ、具体的に、次の式を用いてスペクトルリソース割当を行う。
【００５１】
n1=min(r1, N)，n2=N-n1。
【００５２】
また、帯域要求の業務の重要度によって前記優先度を決定することができる。ここで、前記業務の重要度は業務タイプ又は通信事業者がその中から得られる収益などに基づいて等級に区分することができる。例えば、音声業務はそのリアルタイム性要求のため、データ業務より高い優先度を設定すべきであり、非リアルタイム業務に比べてリアルタイム業務はより高い優先度を有すべきであり、低収益の業務に比べて高収益の業務はより高い優先度を有すべきである、等等。実際のスペクトルリソース割当過程で、業務のタイプに基づいてスペクトルリソース要求の優先度を決定すると、MSはステップAでのサービス要求メッセージに通信の業務タイプを更に追加すべきであり、前記ダイナミックスペクトルリソース割当を行うように、APはステップBでのスペクトルリソース要求メッセージ中の前記業務タイプをDSAMに送信すべきである。
【００５３】
より高い優先度の業務の帯域需要を満たすために、現在サービスされる業務に対して、中断可能な業務と中断不可能な業務に設計することができる。現在サービスされる業務が中断可能な業務であれば、スペクトルリソースの混雑が現れる場合に、当該業務が中止され、それのリリースしたスペクトルリソースは他のより高い優先度を有する業務に割当てられることができる。一方、現在サービスされる業務が中断不可能な業務であれば、新しいスペクトルリソース要求は現在サービスされる業務が完了するまで、相応のスペクトルリソースを取得することができない。
【００５４】
上記優先度に基づくスペクトルリソース割当方法から分かるように、より高い優先度をサポートするRATが全部使用可能なスペクトルリソースを独占する可能性があり、従って、より低い優先度をサポートするRATのサービス品質（QoS，Quality of Service）が低くなる恐れがある。
【００５５】
方法2は、予約に基づくスペクトルリソース割当である。
【００５６】
予約に基づくスペクトルリソース割当ポリシーでは、共存する複数のRAT中の一つ又は幾つかのRATのためにそれぞれ一定のスペクトルリソースを予約し、ここで、予約されたスペクトルリソースを予約スペクトルリソースNrevと称する。当該予約スペクトルリソースは複数のRAT間にスペクトルリソースの混雑が存在するとき、前記一つ又は幾つかのRATに割当てられるスペクトルリソース量を保証できるようにするものである。実際のスペクトルリソース割当過程で、スペクトルリソースの混雑が現れると、予約に基づくスペクトルリソース割当を行う具体的な方法として、RATの予約スペクトルリソースNrevを設定し、当該RATの実際に得たスペクトルリソースは前記予約スペクトルリソースNrevとそのスペクトルリソース需要量との間の最小値であり、他の予約スペクトルリソースを設定していないRATが取得可能なスペクトルリソースは共有するスペクトルリソース総量と全ての予約スペクトルリソースとの差である。例えば、図１に示されるネットワーク環境において、RAT#2のために予約されたスペクトルリソースがNrev2であれば、RAT#2とRAT#1との二つのRAT間のスペクトルリソース割当はn2 =min(r2, Nrev2)、n1=N-n2である。上記スペクトルリソース割当方法から分かるように、一つのRATのスペクトルリソース需要量が当該RATのために予約されたスペクトルリソースより少なければ、予約されたスペクトルリソースは他のRATにも共有されることができる。
【００５７】
方法3は、確率に基づくスペクトルリソース割当である。
【００５８】
このポリシーで、スペクトルリソースの混雑が現れると、予め設定された各共存RATのスペクトルリソース割当確率に従ってスペクトルリソース割当を行う。例えば、図1に示されるネットワーク環境において、RAT#1とRAT#2とのスペクトルリソース混雑時のスペクトルリソース割当確率がそれぞれp1とp2であると予め設定してもいい。このとき、DSAMは前記スペクトルリソース割当確率に基づいてスペクトルリソース割当を行うことができる。ここで、p1とp2は後述する準則によって決定することができる。
【００５９】
上記方法2と方法3とでは、スペクトルリソースの割当過程で複数のRAT間のスペクトルリソース割当の公平性を一定の程度で実現すると共に、複数のRAT間のQoSのバランスをとることができる。
【００６０】
上記説明から分かるように、本実施例に示されたダイナミックスペクトルリソース割当方法は、複数の無線ネットワークが共存する場合にスペクトルの共有及びダイナミックスペクトルリソース割当を実現することができる。
【００６１】
本実施例によるダイナミックスペクトルリソース割当方法をさらに簡略化するために、本発明の他の好ましい実施例として、共存するRAT中のAPに予め一定のスペクトルリソース量を割当てることもできる。こうして、ステップD2とD3とで新しく追加された前記サービスAPと共存APとに実際に割当てられたスペクトルリソースn1とn2との初値は0でない。
【００６２】
一つのRAT中のAPのスペクトルリソース需要量が予め割当てられたスペクトルリソース量に比べて小さいか等しいとき、例えば、
【数１】
2007325260.tif 000004
【００６３】
であるとき、RAT APは、前記DSAMへ更に多いスペクトルリソースを要求する必要なく、スペクトルリソースを要求するMSに相応のスペクトルリソースを直接割当てることができる。一つのRAT中のAPのスペクトルリソース需要量が予め割当てられたスペクトルリソース量より大きいときのみ、例えば、r1>n1又はr2>n2であるとき、RAT中のAPはDSAMへ更に多いスペクトルリソースを要求する必要がある。スペクトルリソース要求過程につき上記ステップA〜Eを参照していい。このような好ましい実施例により実現されるスペクトルリソース割当過程によって、スペクトルリソース割当のシグナリング負荷が減少されることができる。
【００６４】
また、本実施例は予め設定された予約スペクトルリソースと予め設定された共存するRATのスペクトルリソース混雑時のスペクトルリソース割当確率を決定する準則を示している。以下、二種類のRATが共存するネットワーク環境を例として詳しく説明する。
【００６５】
ここで、一つのRATの中/長期間のスペクトルリソース需要量は離散確率密度関数p(r)として測定されることができる。ここで、rは当該RATのスペクトルリソース需要量を表す変数である。p(r)の値を取得するために、まず、短時間、例えば一分間や一時間及び一日ごとにおける当該RATの業務負荷変化を収集し、次に、同じ時間スケールで相応のスペクトルリソース需要の変化を導き出すことができる。こうして、短期間のスペクトルリソース需要の変化に基づいてRATの中/長期間（月、年を測定単位とする長時間スケール）のスペクトルリソース需要量を導き出すことができるようになる。図5は一つのRATのスペクトルリソース需要量rの時間に伴う変化状況を示している。図6は一つのRATのスペクトルリソース需要量の確率密度関数を示している。ここで、スペクトルリソース需要量の離散確率密度関数p(r)は収集された時間変動のスペクトルリソース需要量のヒストグラムから取得され、前記離散確率密度関数p(r)は連続の確率密度関数f(r)に近づくことである。図６において、nは当該RATに実際に割当てられたスペクトルリソース量を表す。
【００６６】
以下、F(r)を用いてスペクトルリソース需要変数rの累積分布関数を表し、さらに、スペクトル過負荷確率（SOP：Spectrum Outage Probability）G(n)を、スペクトルリソース需要量rが実際に割当てられたスペクトルリソース量nを超える際の確率として定義し、その具体的な計算式は以下の通りである。
【数２】
2007325260.tif 000005
【００６７】
図６において、SOP G(n)は曲線f(r)の下にあると共にスペクトルリソース割当縦線nの右側部分にある陰影領域として示されている。定義されたSOPはスペクトルリソースの角度からRATの提供できるQoSを測定することに用いられることができる。定義されたスペクトル過負荷確率SOPはスペクトルリソースの利用可能性の角度からRATの提供できるQoSを示している。
【００６８】
Gi（i=1,2）はそれぞれ二つのRATのSOP値を表す。上記ステップD9における方法2にて、Giは予め設定されたRATに予約されるスペクトルリソースNrev1、Nrev2の関数である。上記ステップD9における方法3にて、Giは予め設定された共存するRATのスペクトルリソース混雑時のスペクトルリソース割当確率p1、p2の関数である。
【００６９】
本実施例で、下記4種類の異なる準則を提供して、通信事業者に、予め設定されたRATに予約されるスペクトルリソースNrev1とNrev2、及び予め設定された共存するRATのスペクトルリソース混雑時のスペクトルリソース割当確率p1とp2を決定させる。
【００７０】
準則Iで、max R。
【００７１】
ここで、Rは二つのRATから得られる全部収益を表す。従って、当該準則はただ通信事業者の収益の角度からのみ考慮されている。上記ステップD9における方法2にて、Rは予め設定されたRATに予約されるスペクトルリソースNrev1、Nrev2の関数である。上記ステップD9における方法3にて、Rは予め設定された共存するRATのスペクトルリソース混雑時のスペクトルリソース割当確率p1、p2の関数である。
【００７２】
準則IIで、
【数３】
2007325260.tif 000006
【００７３】
ここで、Gi(i=1,2)はそれぞれ二つのRATのSOP値であり、δi（i=1,2）はそれぞれ二つのRATに設定されたSOP閾値を表す。従って、当該準則はただ二つのRATの提供できるQoSからのみ考慮されるものである。
【００７４】
準則IIIで、
【数４】
2007325260.tif 000007
【００７５】
を同時に満たす。
【００７６】
当該準則は実質上に通信事業者の収益及び各RATの提供できるQoSが同時に考慮し、運営収益と提供されるQoSとの間で一定のバランスが取られる。
【００７７】
準則IVで、
【数５】
2007325260.tif 000008
【００７８】
を同時に満たす。
【００７９】
ここで、Rmaxは準則Iの条件で通信事業者に得られる最大の収益を表し、αは予め設定された係数である。当該準則も実質上通信事業者の収益及び各RATの提供できるQoSを同時に考慮しており、運営収益と提供されるQoSとの間で一定のバランスが取れている。
【００８０】
また、以上のダイナミックスペクトルリソース割当方法により、RATのサービスAPのセクターを単位としてスペクトルリソースの割当を行うこともでき、これによって、共存する異種ネットワーク間のサービスAPのセクターごとに前記スペクトルリソースが割当てられる。
【００８１】
なお、セクターを単位としてスペクトルリソースの割当を行う場合に、ダイナミックスペクトルリソース割当方法の実現は以上の実施例に述べられたことと似ている。ただ、前記MSはさらにセクターのIDを検出し、このセクターのIDを前記サービス要求メッセージに携帯させ、前記DSAMは各セクターに対応するスペクトルリソース割当表を維持しており、スペクトルリソース要求、セクターのID、AP  ID及びｃAP  IDにより、ダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムを用いて、セクターごとにスペクトルリソースを割当てる。
【００８２】
また、本発明の他の方面で、上記ダイナミックスペクトルリソース割当方法を実現するために、本発明は更にダイナミックスペクトルリソース割当を行うことができるDSAMを提供しており、その内部構成は図7に示すように、主に、
各RAT中のAPからのスペクトルリソース要求メッセージを受信し、その中からスペクトルリソース要求の関連パラメータ、例えば、スペクトルリソース需要量、AP ID、cAP IDなどを取得するスペクトルリソース要求処理モジュールと、
各RAT中のAPに対応するSATを記憶するSAT記憶モジュールと、
前記スペクトルリソース要求処理モジュール及び前記SAT記憶モジュールに接続され、スペクトルリソース要求処理モジュールからのスペクトルリソース要求の関連パラメータに基づき、前記SAT記憶モジュールに記憶されるSATを検索することにより、一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムに基づきダイナミックスペクトルリソース割当を行うダイナミックスペクトルリソース割当モジュールと、
前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールに接続され、前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールからのダイナミックスペクトルリソース割当結果を、スペクトル要求メッセージを送信すたRAT APに出力するスペクトルリソース割当結果出力モジュールと、を含む。
【００８３】
ここで、前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールはステップD1〜D9によるスペクトルリソース割当方法に基づいてダイナミックスペクトルリソース割当を行うことができる。
【００８４】
セクターを単位としてスペクトルリソースの割当を行う場合に、前記SAT記憶モジュールは更にRAT中のサービスAPの各セクターに対応するSATを記憶し、前記ダイナミックスペクトルリソース割当モジュールは更にRAT間の各セクターにおいてスペクトルリソースの割当を行い、前記スペクトルリソース割当結果出力モジュールは更にサービスAPの各セクターにおけるスペクトルリソース割当結果を報告する。
【００８５】
上記構成のDSAMは、任意のRAT中のAPからのスペクトルリソース要求メッセージに対して処理を行い、APに所要のスペクトルリソースを割当てることができる。また、スペクトルリソース混雑の場合に、上記DSAMはスペクトルリソースに対してダイナミック割当を行うことができる。
【００８６】
上記は、本発明の好適な実施例にすぎない。本発明の範囲は説明した実施形態に局限せず、特許請求の範囲で定義されている範囲から逸脱することなく様々な修正や変更が可能であり、また構成要素を置き換えることにより本発明と均等なものが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】複数の異なる通信サービスをサポートできる二種類の無線ネットワークが共存するネットワーク環境を示す図である。
【図２】複数のRATにより共有されるすべてのスペクトルリソースNを示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施例によるダイナミックスペクトルリソース割当方法の実現フローチャートである。
【図４】図3に示されるダイナミックスペクトルリソース割当方法で、DSAMがSAT及び一定のダイナミックスペクトルリソース割当アルゴリズムに基づいて前記ダイナミックスペクトルリソース割当を行う方法フローチャートである。
【図５】一つのRATのスペクトルリソース需要量rの時間に伴う変化状況を示す図である。
【図６】一つのRATのスペクトルリソース需要量の確率密度関数を示す図である。
【図７】本発明の好ましい実施例によるDSAMの構成図である。
【符号の説明】
【００８８】
ＡＰ…サービスアクセスポイント、ＭＳ…移動端末
【図１】
2007325260.tif 000009
【図２】
2007325260.tif 000010
【図３】
2007325260.tif 000011
【図４】
2007325260.tif 000012
【図５】
2007325260.tif 000013
【図６】
2007325260.tif 000014
【図７】
2007325260.tif 000015