JP6311766B2 - 通信制御装置、通信制御方法、媒体及び通信システム - Google Patents
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Description
1.システムの概要
1−1.システムの全体的な構成
1−2.機能エンティティの説明
1−3.意思決定に使用される情報の例
1−4.機能エンティティの配置例
2.第1の制御モデル
2−1.装置の構成
2−2.処理の流れ
3.第2の制御モデル
3−1.装置の構成
3−2.処理の流れ
4.第3の制御モデル
4−1.装置の構成
4−2.処理の流れ
5.複合的な制御モデル
6.まとめ
[1−1.システムの全体的な構成]
図1は、本発明の一実施形態に関連する通信システムの概要について説明するための説明図である。
(1)CM(Coexistence Manager)
CMは、共存のための意思決定(decision-making)を行う機能エンティティである。CMは、一次システムに関する情報、利用可能なチャネルに関する情報及び二次システムに関する情報を取得する。CMによる情報の取得元は、CDIS、他のCM及び(CEを介してアクセスされる)二次利用ノードなどである。CMは、これら情報に基づいて、自らの制御下にある二次利用ノードがどの周波数チャネルを用いて二次システムを運用すべきかを決定する。CMは、各二次利用ノードについて、最大送信電力、推奨される無線アクセス方式、及び位置データの更新の周期などの追加的な制御パラメータをさらに決定してもよい。そして、CMは、決定したパラメータに従って、各二次利用ノードに二次システムを運用させ又は二次システムを再構成させる。
CEは、CMと二次利用ノードとの間の命令の伝達や情報の交換を仲介するインタフェースとなる機能エンティティである。例えば、CEは、二次利用ノードが有する情報をCMが使用し得る形式に変換し、変換した情報をCMへ伝達する。また、CEは、CMからの二次システムの共存についての命令を二次利用ノードが実行し得る形式に変換し、変換した命令を二次利用ノードに伝達する。
CDISは、複数の二次システムの情報を管理するサーバとなる機能エンティティである。例えば、CDISは、各二次利用ノードからCE及びCMを介して二次システムに関する情報を収集する。また、CDISは、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報をデータサーバ20から収集する。そして、CDISは、収集した情報をデータベースに蓄積する。CDISにより蓄積された情報は、CMによる共存のための意思決定の際に使用される。また、CDISは、あるCMの近傍に位置する近傍CM(Neighbor−CM)の発見(Neighbor Discovery)を支援する。さらに、CDISは、後に説明するマスタCMの選択を行ってもよい。
二次システムの共存のための意思決定は、主に、一次システムに関する情報、利用可能なチャネルに関する情報及び二次システムに関する情報に基づいて行われる。一次システムに関する情報は、例えば、次の情報のうち少なくとも1つを含む:
・一次利用ノードの位置、アンテナ高さ及び送信電力
・一次システムのサービスエリア及びガードエリアの位置
・一次システムの許容干渉量
・チャネル番号のリスト
・チャネルごとの許容最大送信電力
・スペクトラムマスク
・チャネル分類(channel Classification)
・干渉計算用のパラメータ
なお、チャネル分類とは、例えば、一般的な送信電力と比較して低い送信電力とするような制限が課せられる制限付きチャネル(Restricted Channel)と、そのような制限が課せられない通常のチャネル(Normal Channel)という分類であってよい。一例として、米国のFCC(Federal Communications Commission)の規定における所謂Mode-Iクライアントについて、Personal/Portableの場合、あるチャネルの隣接チャネルが一次システムにより利用されていなければ、100m[W]の最大送信電力が認められる。このようなチャネルは、通常のチャネルとして扱われ得る。一方、あるチャネルの隣接チャネルが一次システムにより利用されていれば、最大送信電力は40m[W]に制限される。このようなチャネルは、制限付きチャネルとして扱われ得る。干渉計算用のパラメータは、例えば、近傍チャネル漏れ率(ACLR:Adjacent Channel Leakage Ratio)、フェージングマージン、シャドウイングマージン、保護比率及びACS(Adjacent Channel Selection)などを含み得る。
・二次システムに属するアクティブなノード数
・二次システムにより使用される無線アクセス方式
・二次システムの所要品質
・二次利用ノードのレギュレーションID及び製造者ID
・二次利用ノードの位置、アンテナ高さ及び送信電力
・管理者情報
なお、無線アクセス方式は、例えば、IEEE802.11af、11g若しくは11n、IEEE802.22、IEEE802.16、又はECMA−392などの個々の無線アクセス方式を特定する番号(又はそのリスト)の形式で表され得る。レギュレーションIDとは、二次利用のために使用可能なデバイスとして認証された際に各デバイスに付与されるIDである。
上述した3つの機能エンティティは、例えば、図3〜図6に示すように各装置に配置され得る。なお、ここで説明する機能エンティティの配置は一例に過ぎず、他の配置もまた使用されてよい。
図3の例では、通信制御装置30aにCDIS、通信制御装置30b及び30cにそれぞれCMが配置されている。さらに、二次利用ノード40dにもCMが配置されている。これらCMのうち通信制御装置30bのCMは、マスタCMに指定されている。他のCMは、スレーブCMとなる。通信制御装置30bには、二次利用ノード40a及び40bが属している。通信制御装置30cには、二次利用ノード40c及び40dが属している。二次利用ノード40a、40b、40c及び40dには、それぞれCEが配置されている。このように、各二次システムを運用するマスタデバイス(マスタCMとは異なる。例えば、マスタTVBD)である各二次利用ノード40は、CMとインタラクションするためのCEを少なくとも有する。
図4の例では、通信制御装置30にCDISが配置されている。一方、CMは、二次利用ノード40a、40b、40c及び40dにそれぞれ配置されている。これらCMのうち二次利用ノード40aのCMは、マスタCMに指定されている。他のCMは、スレーブCMとなる。さらに、二次利用ノード40a、40b、40c及び40dには、それぞれCEが配置されている。このように、CMは、二次利用ノード上に配置されてもよく、又はパケットベースネットワーク上に配置されてもよい。
図5の例では、通信制御装置30にCDIS及びCMが配置されている。このように、CDISとCMとが1つの装置上に配置されてもよい。さらに、通信制御装置30に属する二次利用ノード40bにもCMが配置されている。いずれのCMも、マスタCMでもスレーブCMでもない。二次利用ノード40a及び40bには、それぞれCEが配置されている。
図6の例では、通信制御装置30にCDISが配置されている。さらに、通信制御装置30に属する二次利用ノード40a及び40bに、それぞれCMが配置されている。図6の例においても、いずれのCMも、マスタCMでもスレーブCMでもない。二次利用ノード40a及び40bには、それぞれCEが配置されている。
第1の制御モデルは、1つのマスタCMが集中的に意思決定を行う制御モデルである。スレーブCMは、マスタCMによる決定に従う。第1の制御モデルは、例えば、図3に例示したような機能エンティティの配置に適している。
図7は、第1の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図7を参照すると、CDISを有する通信制御装置30a、CMを有する通信制御装置30b、及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
通信制御装置30aは、通信部111、記憶部112及び制御部113を備える。
・マスタCMとしてのケイパビリティを有するCMであること
・ノードの階層構造においてCDISのより近くに配置されていること
・CDISとの間でより高いレートで通信可能であること
そして、制御部113は、マスタCMを選択すると、選択結果を各CMに通知する。
通信制御装置30bは、通信部121、記憶部122及び制御部123を備える。
二次利用ノード40は、通信部131、記憶部132及び制御部133を備える。
図8は、第1の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図8を参照すると、まず、CMは、自装置に属する二次利用ノード40のCEから、二次システムに関する情報を収集する(ステップS102)。また、CDISは、各CMから二次システムに関する情報を収集する(ステップS104、S106)。また、CDISは、一次システムに関する情報及び利用可能なチャネルに関する情報をデータサーバ20から取得する。
第1の制御モデルでは、1つのマスタCMが、当該マスタCMに属する二次利用ノードのみならず、スレーブCMに属する二次利用ノードについての利用チャネルをも一元的に決定する。この場合、複数のCMによる決定が互いに競合する可能性がないことから、比較的容易にCMの機能を実現することができるという利点がある。しかし、第1の制御モデルでは、チャネルの割当てを決定するための多量の情報がマスタCMに集められる。そのため、マスタCMと他のノードとの間のシグナリングの負荷がネットワークの性能を低下させる恐れがある。また、CMが二次利用ノード上に配置される場合、性能面で1つのCMをマスタCMとして選択することが難しい状況も考えられる。従って、本節で説明する第2の制御モデルのように、CMの権限の一部を二次利用ノードに委譲することも有益である。
図9は、第2の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図9を参照すると、CDISを有する通信制御装置30a、CMを有する通信制御装置30b、及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
通信制御装置30aは、通信部111、記憶部112及び制御部213を備える。
通信制御装置30bは、通信部121、記憶部122及び制御部223を備える。
二次利用ノード40は、通信部131、記憶部132及び制御部233を備える。
・二次システムの所要品質を満たすことのできるチャネルであること
・一次システム又は他の二次システムに与える干渉がより小さいと判断されるチャネルであること
なお、チャネルの選択の基準は、ここで説明した例に限定されず、他の基準であってもよい。制御部233は、いずれか1つ又は複数のチャネルを選択すると、選択結果をCMに通知する。また、制御部233は、選択したチャネル上で二次システムの運用を開始し、又は二次システムを再構成する。
図10は、第2の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図10を参照すると、まず、CEからCMへ協調制御要求が送信され(ステップS202)、CMからCEへ応答が送信される(ステップS204)。第2の制御モデルにおける通信制御処理は、このような要求をきっかけとして行われてもよく、又は他のイベントの検出に応じて行われてもよい。
第3の制御モデルは、各二次利用ノードに分散して配置されるCMが個別に意思決定を行う制御モデルである。第3の制御モデルは、例えば、図6に例示したような機能エンティティの配置に適している。
図11は、第3の制御モデルにおける装置の構成の一例を示すブロック図である。図11を参照すると、CDISを有する通信制御装置30、並びにCM及びCEを有する二次利用ノード40が示されている。
通信制御装置30は、通信部111、記憶部112及び制御部313を備える。
二次利用ノード40は、通信部121、記憶部122及び制御部323を備える。
図12は、第3の制御モデルにおける通信制御処理の流れの一例を示すシーケンス図である。図12を参照すると、まず、二次利用ノード40のCMからCDISへ自律制御要求が送信される(ステップS302)。次に、CMは、CDISにより自律制御要求が承認されると(ステップS304)、チャネルリストの提供をCDISに要求する(ステップS306)。すると、CDISは、利用可能なチャネルをリスト化したチャネルリストをCMに提供する(ステップS308)。
上述した3つの制御モデルは、システムの要件に依存して、複合的に使用されてもよい。また、3つの制御モデルは、適応的に選択されてもよい。
ここまで、二次システムの共存を制御するための3つの制御モデルについて詳細に説明した。第1の制御モデルによれば、複数の二次システムにより利用されるチャネルが1つのマスタCMによりセントリックに決定される。従って、複数のCMによる決定が互いに競合する可能性がない。また、第2の制御モデルによれば、二次システムにより利用されるチャネルが、CMと二次利用ノードとの間で協調的に決定される。即ち、CMの権限の一部を二次利用ノードに委譲することができる。それにより、CMに求められる性能を軽減することができる。また、多量の情報を1つのCMに集中させなくてよいため、ネットワーク上のシグナリングの負荷を緩和することができる。また、第3の制御モデルによれば、二次システムにより利用されるチャネルが、分散して配置されるCMの各々により自律的に決定される。この場合にも、CMに求められる性能を軽減し、及びネットワーク上のシグナリングの負荷を緩和することができる。
20 データサーバ
30 通信制御装置
40,42 二次利用ノード
124 情報取得部
125 決定部
126 通知部
224 情報取得部
225 生成部
226 通知部
324 情報取得部
325 選択部
326 二次システム制御部
Claims (12)
- 1つ以上の二次システムについての情報を蓄積しているサーバから二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得し、
一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルを示すチャネル情報を、前記利用可能なチャネルに関する情報に基づいて生成し、
生成された前記チャネル情報を前記二次利用ノードへ通知する、
ように構成される回路を備え、
前記回路は、前記二次利用ノードの各々により運用される二次システムの間の干渉が許容されるレベルを超えないように、各二次利用ノードのために推奨される前記チャネルを決定する、
通信制御装置。 - 前記回路は、前記二次利用ノードにより選択されたチャネルを前記サーバへ通知する、
請求項1に記載の通信制御装置。 - 前記回路は、前記二次利用ノードにより選択されたチャネルを他の通信制御装置へさらに通知する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記回路は、前記二次利用ノードからの要求に応じて前記チャネル情報を生成する、請求項1に記載の通信制御装置。
- 周波数チャネルの二次利用を制御するために通信制御装置により実行される通信制御方法であって、
1つ以上の二次システムについての情報を蓄積しているサーバから二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得することと、
一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルを示すチャネル情報を、前記利用可能なチャネルに関する情報に基づいて生成することと、
生成された前記チャネル情報を前記二次利用ノードへ通知することと、
を含み、
前記二次利用ノードの各々により運用される二次システムの間の干渉が許容されるレベルを超えないように、各二次利用ノードのために推奨される前記チャネルが決定される、
通信制御方法。 - 周波数チャネルの二次利用を制御する通信制御装置により実行された場合に、前記通信制御装置に、
1つ以上の二次システムについての情報を蓄積しているサーバから二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得することと、
一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルを示すチャネル情報を、前記利用可能なチャネルに関する情報に基づいて生成することと、
生成された前記チャネル情報を前記二次利用ノードへ通知することと、
を含む方法を実行させ、
前記二次利用ノードの各々により運用される二次システムの間の干渉が許容されるレベルを超えないように、各二次利用ノードのために推奨される前記チャネルは決定される、
プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記憶媒体。 - 1つ以上の二次システムについての情報を蓄積しているサーバから二次システムにとって利用可能なチャネルに関する情報を取得し、
一次システムに割り当てられた周波数チャネルのうち二次システムを運用する二次利用ノードのために推奨されるチャネルを示すチャネル情報を、前記利用可能なチャネルに関する情報に基づいて生成し、及び
生成される前記チャネル情報を前記二次利用ノードへ通知する、
回路を備える通信制御装置と、
前記通信制御装置から通知される前記チャネル情報に基づいて、二次利用のためのチャネルを選択する二次利用ノードと、
を含み、
前記回路は、前記二次利用ノードの各々により運用される二次システムの間の干渉が許容されるレベルを超えないように、各二次利用ノードのために推奨される前記チャネルを決定する、
通信システム。 - 前記回路は、マスタ制御モード、協調制御モード及び自律制御モードという3つの制御モードで動作するようにさらに構成される、請求項1に記載の通信制御装置。
- 前記マスタ制御モードで動作する場合、複数の二次システムにより使用されるチャネルが、前記回路により集中的に決定される、請求項8に記載の通信制御装置。
- 前記マスタ制御モードで動作する場合、前記回路は、当該回路の制御下にある二次利用ノードにより使用されるチャネルを決定し、前記回路は、さらに、スレーブ制御装置の制御下にある二次利用ノードにより使用されるチャネルを決定する、請求項8に記載の通信制御装置。
- 前記協調制御モードで動作する場合、二次システムにより使用されるチャネルが、前記回路と前記二次システム内で動作する前記二次利用ノードとの間で協調的に決定される、請求項10に記載の通信制御装置。
- 前記自律制御モードで動作する場合、二次システムにより使用されるチャネルが、分散ネットワーク内に配置される複数の制御装置の各々により自律的に決定される、請求項10に記載の通信制御装置。
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