説明

バックホール接続において無線リンクを用いる方法及びシステム

通信システムの一実施例は交換機、少なくとも1つの基地局、及び少なくとも1つの基地局を交換機に接続する少なくとも1つの無線リンクを含むバックホール接続を含む。無線リンクはWiMaxキャリア及びWiFiキャリアの少なくとも1つを含み得る。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は電気通信のシステム及び方法に関する。より具体的には、本発明は、基地局を配備する際のバックホールとしてWorldwide Interoperability for Microwave Access(WiMax)技術及び/又はWireless Fidelity(WiFi)を用いるシステム及び方法に関する。WiMaxはIEEE802.16無線ブロードバンド標準に関し、WiFiはIEEE802.11b無線ネットワーク標準に関係する。
【背景技術】
【0002】
従来の無線通信ネットワークは通常、無線接続を1以上の地理的エリア(それらは普通セルと言われる)に提供する複数の基地局を含む。移動局は、ユニバーサル移動体通信サービス(UMTS)、移動体通信のためのグローバルシステム(GSM)、符号分割多重アクセス(CDMA、CDMA2000)等の1以上の無線通信プロトコルに従って1以上の基地局と無線通信リンクを確立することができる。ここで使用するにあたり、移動局とは、携帯電話、パーソナルデータアシスタント、スマートフォン、テキストメッセージング装置、ラップトップコンピュータ等を含む。
【0003】
基地局は通常、バックホール接続によって無線ネットワークコントローラ(RNC)又は移動体交換センター(MSC)のような交換機によって無線通信ネットワークに接続されている。複数の基地局及び交換機は同じ物理バックホールを共有することができる。バックホールの容量は通常、サービスプロバイダが時々バックホール接続の一部を借りることに少なくともある程度起因して、無線通信ネットワークにおける最も供給の少ないリソースの1つと考えられている。例えば、サービスプロバイダはT1接続の一部を借りてバックホール接続として使用することができる。そして、サービスプロバイダはバックホール接続を、それが最悪の場合のシナリオを含まないように処理することができる。最悪の場合のシナリオとは、全基地局がそれら個々の最大容量で同時に送信及び受信するシナリオである。バックホール接続のこの計画的な処理過程によって、バックホール接続は異なるユーザ間及び/又は異なるデータフロー間で発生し続けることになる。
【0004】
従来的にはバックホール接続は有線接続であった。例えば、従来のバックホール接続は、例えば、T1キャリア、E1キャリア及びSTM/OC3キャリアを含む。T1、E1及びSTM/OC3は周知の有線ネットワークラインであり、従って、説明の簡明のため、これらのキャリアの詳細はここでは議論しない。しかし、これらのキャリアが有線接続であるがために、それらのキャリアをバックホール接続用に使用することに関連する種々の不利益及びコストが存在する。例えば、都市エリアにケーブルを敷設するのは困難及び/又は高コストとなる。都市によっては地上にキャリアを配備することについて禁止規定を有している場合もあり、従って、全てのバックホールケーブルは地中に配備することが必要となり、追加のコストがかかってしまう。
【0005】
本発明の実施例(本願の以降の項目で詳述される)は従来のバックホールシステムに関する問題に対処することに向けられ、WiMax及びFiWi接続のような無線接続を実施するバックホールシステム及び方法に関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明はバックホール接続において無線リンクを用いるシステム及び/又は方法に関する。
【0007】
例えば、通信システムの一実施例は、交換機、少なくとも1つの基地局、及び少なくとも1つの基地局と交換機を接続する少なくとも1つの無線リンクを含むバックホール接続を含む。無線リンクはWiMaxキャリア及びWiFiキャリアの少なくとも一方を含むことができる。
【0008】
バックホール接続において無線リンクの帯域幅(例えば、少なくとも1つのWiMaxキャリア及び/又は少なくとも1つのWiFiキャリア)を割り当てる方法の実施例は、無線リンク帯域幅の第1の帯域幅分量をWiMAxサービスに、及び無線リンク帯域幅の第2の帯域幅分量を他の通信サービスに割り当てることを含む。通信システムの少なくとも1つの条件が変化したことをシグナリングするトリガが受信されると、そのトリガに応じて第1の帯域幅分量及び第2の帯域幅分量が調整される。
【0009】
例えば、方法は通信システムの少なくとも1つの条件をモニタすることを含むことができる。少なくとも1つの条件は、バックホール使用量、バックホール輻輳、第1の帯域幅分量の第1の不使用分量、第2の帯域幅分量の第2の不使用分量、及び時間のうちの少なくとも1つを含む。トリガは、その少なくとも1つのモニタされる条件が関連のしきい値に到達したことに基づいて生成される。
【0010】
本発明の実施例は以下に与えられる詳細な説明及び添付図面からより完全に理解される。ここで、同様の要素は同様の符号で表されている。これらは例示のみのために与えられ、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】図1は本発明による通信システムにおいてバックホール用の無線接続を用いるシステム及び関連の方法を実施するための例示の通信ネットワークアーキテクチャのブロック図である。
【図2】図2は図1の例示の通信ネットワークアーキテクチャにおいて提供される通信サービスを割り当てるための方法の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の実施例が以下に記載される。説明の簡明のため、実際の実施の全ての可能な構成が本明細書に記載されているわけではない。そのようなあらゆる実際の実施例の開発では、システム関係の要求及び事業関係の制約等、実施例によって変わり得る開発者の具体的な目的を達成するために多数の実施特有の決定がなされるべきであることが分かるはずである。さらに、そのような開発の労力は複雑で時間のかかるものではあるが、それでもこの開示の利益を受けた当業者にとっては日常的な試行となるであろうことが分かるはずである。
【0013】
実施例は添付の図面を参照して説明される。図面においては、説明の目的のみのために、そして、当業者には周知の詳細事項によって本発明を分かり難くしないために、種々の構造、システム及び装置は概略的に描かれている。ここで使用される用語及び表現は当業者によるそれらの用語及び表現の理解に従う意味を持つものとして理解及び解釈されるべきである。用語又は表現の特別な定義、即ち、当業者に理解されるような通常かつ慣例の意味とは異なる定義は、ここでの用語及び表現の一貫した使用によって示唆されることはない。用語及び表現が特別の意味、即ち、当業者に理解されるもの以外の意味を持つ場合には、そのような特別の定義は当該用語又は表現に特別の定義を直接的に明確に与える定義的態様で明細書において明確に説明される。
【0014】
図1は本発明による通信システムにおいてバックホール用の無線接続を用いるシステム及び関連の方法を実施するための例示の通信ネットワークアーキテクチャのブロック図である。
【0015】
図1において、1以上の基地局105は無線接続を各基地局105に関連する地理的エリア(以下、セル115という)内の移動局110に提供する。当業者であれば、基地局105、移動局110及びセル115の具体的な数は本発明の本質ではなく、任意数の基地局105、移動局110及びセル115が無線通信システム100に含まれ得ることが分かるはずである。種々の代替実施例では、基地局105は、限定するわけではないが、例えば、ユニバーサル移動体通信サービス(UMTS)プロトコル、移動体通信のためのグローバルシステム(GSM)プロトコル、符号分割多重アクセス(CDMA、CDMA2000)プロトコル、Evolved Data Optimized(EVDO)プロトコル、ブルートゥース(登録商標)及び1以上のIEEE802.11プロトコル等の任意の所望のプロトコルに従って無線通信接続を提供することができる。
【0016】
図1に示すように、ルータ120は専用リンク130(ロングホールリンク130ともi
われる)によって交換機125に通信可能に結合されている。ルータ120は基地局105によって提供される情報を収集し、収集された情報を交換機125に専用リンク130を介して送信することを試行できる。ルータ120はまた、交換機125から専用リンク130を介して基地局105の1以上に送信されることを意図された情報を受信することもできる。そして、ルータ120は交換機125から受信された情報を適切な基地局105に中間リンク122を介して供給することを試行できる。
【0017】
基地局105は移動局110からデータを受信し、このデータをルータ120に中間リンク122を介して供給することができる。基地局105はまた、ルータ120から移動局110の1以上に向けられたデータを受信することができる。一実施例では、ルータ120に供給され、又はそこから受信されたデータは1以上のデータパケットを含み、それはインターネットプロトコル(IP)のようなプロトコルに従って形成され得る。
【0018】
ルータ120に供給され、又はそこから受信されたデータは1以上のアプリケーションデータフローに関連付けられる。ここで使用する用語「アプリケーションデータフロー」は、移動局110の1以上に関連する特定のアプリケーションに関連するデータフローを意味する。アプリケーションデータフローとは、パケットを形成し、送信し、受信し及び/又は復号するために使用されるハードウェア及び/又はソフトウェアと同様に、アプリケーション及び/又は移動局110によって形成され、送信され、受信され、及び/又は復号されたパケットを意味する。種々の代替の実施例では、移動局110は単一のアプリケーションデータフロー及び/又は複数の同時アプリケーションデータフローをサポートする能力がある。例えば、移動局110は、VoIPアプリケーション及び双方向ギャンブルアプリケーションのような遅延の影響を受け易い複数のアプリケーションに対する同時アプリケーションデータフロー(複数)をサポートすることができる。他の例では、移動局110はVoIPアプリケーション及びインターネットブラウジングアプリケーションのような遅延の影響を受け易いアプリケーション及び遅延の影響を受け難いアプリケーションのための同時アプリケーションデータフローをサポートすることができる。
【0019】
本発明の実施例によると、中間リンク122、ルータ120及び専用リンク130は移動局110と交換機125の間のバックホール接続を形成する。ここで使用する用語「バックホール接続」は1以上のアクセスポイント又は基地局105と1以上の交換機125の間で情報を送信する接続を意味する。1以上の交換機125は他のネットワーク(不図示)に接続され得る。無線通信システムのある実施例では、バックホール接続は1以上の基地局105と交換機125としての無線ネットワークコントローラ(RNC)の間の通信リンクを提供する。しかし、当業者であれば、バックホール接続は他のタイプの装置を接続することもできることが分かるはずである。例えば、バックホール接続の終点は無線アクセスポイント、移動体スイッチングセンター(MSC)等を含み得る。さらに、当業者であれば図1に示した実施例は例示であり本発明を限定するものではないことが分かるはずである。例えば、代替の実施例はより多い又はより少ない基地局、ルータ及び/又は交換機を含み得る。
【0020】
実施例によると、バックホール接続に含まれるリンクの1以上は無線リンクである。第1の例として、リンク122及び130の一方がWiMax又はWiFiキャリアである。第2の例として、通信システムのためのバックホールに関連するリンク122及び130の全てがWiMax又はWiFiキャリアである。
【0021】
一般的に、WiMaxは種々のデータ特化アプリケーションのための帯域幅を増加させる手段として使用され得る。本発明の実施例によると、従来のT1及びE1キャリアではなくWiMaxキャリアが、通信システムにバックホールを提供するためのリンクの少なくとも1つにおいて使用されてバックホールに関連するコストを低減する。発展途上国における制限された有線インフラを考慮すると、既存のセルラタワー(又は個別のハブとして)との関連でWiMaxを導入するコストは、従来の有線による解決手段と比べて低くできそうである。人口密度が低く平らな地形のエリアはWiMaxに特に適しており、WiMaxキャリアによって提供される範囲を最大限活かすことになる。
【0022】
WiMaxキャリアと同様に、WiFiキャリアもローカルアクセスネットワーク(LAN)がケーブル敷設なしに配備されることを可能とし、通常はネットワーク配備及び拡張のコストを低減する。本発明の実施例によると、WiFiキャリアも通信システムのバックホールのための1以上のキャリアとして使用され得る。
【0023】
本発明の実施例によると、基地局105、ルータ120又は交換機125の1以上がバックホールコントローラ135を含む。図1では、バックホールコントローラ135は交換機125に含まれるものとして示されている。バックホールコントローラ135は図1の通信システムにおいてWiMax又はWiFiキャリアの帯域幅の割当てを制御する。バックホールコントローラ135はバックホール使用量、輻輳状態、WiMax帯域幅使用量、及び他の通信サービス使用量を測定し、バックホール使用量、輻輳状態又はWiMax帯域幅を考慮したアルゴリズムに基づいて帯域幅の割当てを調整することができる。代替的に、バックホールコントローラ135は一般的な使用パターンに基づいて帯域幅の割当てを調整することができる。バックホールコントローラ135によって実行される例示の方法が図2に関して記載される。
【0024】
図2は図1の例示の通信ネットワークアーキテクチャ100に提供される通信サービスを割り当てるための方法の実施例を示す。例示の通信ネットワークアーキテクチャ100では、リンク122及び130の1以上が無線接続である。例えば、リンク122及び130の全てがWiMaxキャリアであってもよい。
【0025】
本発明の実施例によると、WiMaxサービス及び通信サービスは図1のネットワークアーキテクチャを用いて提供される。WiMaxサービスを提供するために、システムはWiMaxサービス帯域幅としてWiMaxキャリアの第1の分量の帯域幅を使用する。図1のWiMax移動局110はこの第1の分量の帯域幅を用いて基地局と通信する。さらに、システムはWiMaxサービスと同時に他の通信サービスを提供する。これらの通信サービスは、限定するわけではないが、GSM、WCDMA、CDMA2000、CDMA95、TD−SCDMA等を含む。これらの通信サービスを提供するために、システムはWiMaxキャリアの第2の分量の帯域幅を使用する。しかし、システムはまた、WiMax及び通信サービス双方に対してバックホールとして作用する所定量の帯域幅を使用し、他の無線通信システムとバックホールを共有し、又はローカルマネージドIPネットワーク(不図示)に直接接続しなければならない。
【0026】
WiMaxサービス及び通信サービスの使用量は、WiMaxサービス及び通信サービスに必要なバックホールの量に影響する。従って、使用されているWiMaxサービスの量が使用されている通信サービスの量よりも多い場合、WiMaxサービスは通信サービスよりも多い量の帯域幅を必要とする。(1)より多い量のWiMaxサービスが使用されているため、及び(2)使用されているWiMaxサービスの量が増加するにつれてWiMaxサービスを提供するのに必要なバックホールが増加するため、より多い量の帯域幅が必要とされる。
【0027】
従って、図2のステップS610は、バックホールコントローラ135がWiMaxキャリアの帯域幅の第1の分量をWiMaxサービスに割り当て、WiMaxキャリアの帯域幅の第2の分量を他の通信サービスに割り当てることを示している。例えば、バックホールコントローラ135の初期設定中に、バックホールコントローラ135は、WiMaxの利用可能な帯域幅の半分が他の通信サービス及びそれらの他の通信サービスに関係するバックホールに提供され、WiMaxキャリアの利用可能な帯域幅の残りの半分がWiMaxサービス及びWiMaxサービスに関するバックホールに提供されるように構成された設定をデフォルトとする。
【0028】
ステップS620において、バックホールコントローラ135はトリガが受信されたかを判定する。トリガは内部又は外部トリガとすることができる。トリガは、例えば、測定されたバックホール使用量、輻輳、WiMax帯域幅、他の通信サービスの帯域幅、又は使用パターンに基づくものとすることができる。使用量パターンに基づく例、及び測定され及び/又はモニタされたパラメータに基づく他の例が以下に記載される。
【0029】
使用量パターンは、例えば、営業時間中にはWiMaxサービスのためにより大きな帯域幅が必要とされる一方で、非営業時間中には通信サービスのためにより大きな帯域幅が必要とされることを示し得る。営業時間が通常は午後5:00に終わるものとすると、コントローラ135は営業時間の終了をシグナリングするトリガを午後5:00に生成及び/又は受信する。
【0030】
他の例として、バックホールコントローラ135はWiMaxサービスについての不使用の第1の帯域幅の分量及び他の通信サービスのための不使用の第2の帯域幅の分量をモニタする。上側及び下側のしきい値が、WiMaxサービスの不使用帯域幅及びその他の不使用帯域幅の双方について設定される。WiMaxサービスの不使用の第1の帯域幅の分量が、追加のWiMaxサービス及び関係するバックホールをサポートするために利用できる帯域幅の第1の分量について比較的少ない部分しかないことを示す下側のしきい値を下回った場合、及び通信サービスの不使用の第2の帯域幅の分量が、追加の他の通信サービス及び関係するバックホールをサポートするためにさらに利用できる帯域幅の第2の分量について比較的大きい部分があることを示す上側のしきい値を上回った場合、バックホールコントローラ135はWiMaxキャリアの帯域幅が帯域幅の第1の分量及び第2の分量を再割り当てすべきことを示すトリガを生成及び/又は受信する。
【0031】
ステップS620でトリガが受信されると、図2の方法はステップS630に進み、そこでは通信システムのバックホールのために十分な帯域幅があることを確実にするために帯域幅の第1の分量及び帯域幅の第2の分量が再割り当てされる。例えば、WiMaxサービス及び関係するバックホールに割り当てられた帯域幅の第1の分量が当初WiMaxキャリアの帯域幅の50%であり、他の通信サービス及び関係するバックホールに割り当てられた帯域幅の第2の分量が当初50%である場合、より多くの帯域幅がWiMaxサービスについて必要であることを示すトリガに応じて、バックホールコントローラ135はWiMaxサービス及び関係するバックホールに割り当てられた帯域幅の第1の分量をWiMaxキャリアの帯域幅の75%になるように、そして他の通信サービスに割り当てられた帯域幅の第2の分量をWiMaxキャリアの帯域の25%となるように調整する。
【0032】
二者択一的に、ステップS620でトリガが受信されない場合、図2の方法はステップS640に進み、バックホールコントローラはWiMaxキャリアの帯域幅を再割り当てしない。
【0033】
本発明の実施例に従って上記に説明したように、WiMaxキャリアの帯域幅は、WiMaxサービス、他の通信サービス、並びにWiMax及び他の通信サービスに関係するバックホールをサポートするように十分な帯域幅が提供されることを確実にするために動的又は静的に調整されることができる。
【0034】
上記の技術の1以上が従来の実施に対して有利な効果を有する。例えば、バックホール接続における輻輳の表示に基づいてリソースを割り当てることによってパケット遅延及び/又は廃棄され得るパケット数を低減できる。従って、バックホール接続における輻輳の表示に基づいてリソースを割り当てるワイヤレス無線アクセスネットワークは、ビデオ・オーバー・インターネット・プロトコル(VoIP)、ビデオ電話及び/又は双方向ギャンブルに使用され得る遅延の影響を受け易いデータパケットのようなデータパケットに関連するサービス品質要件を満たすことができる。
【0035】
発明は、この開示の利益を受けた当業者には明らかな、異なっていても同様の態様に修正され実施され得るので、上記の特定の実施例は例示のみのものである。さらに、以下の特許請求の範囲に記載されるもの以外に、ここに開示した構成又は設計の詳細について限定は意図されていない。従って、上記に開示した特定の実施例は変更又は修正することができ、そのような全ての変形例は本発明の範囲と精神内のものとみなされることは明らかである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信システムであって、
交換機(135)、
少なくとも1つの基地局(105)、及び
該少なくとも1つの基地局を該交換機に接続する少なくとも1つの無線リンク(122、130)を含むバックホール接続
からなる通信システム。
【請求項2】
請求項1の通信システムにおいて、該少なくとも1つの無線リンクがWiMaxキャリア及びWiFiキャリアの少なくとも1つを含む通信システム。
【請求項3】
請求項2の通信システムにおいて、
該交換機がWiMaxサービス及び他の通信サービスを受信し、該WiMaxサービス及び他の通信サービスを該少なくとも1つの基地局に該無線リンクを介して提供し、
該基地局が該WiMaxサービス及び該他の通信サービスをユーザに送信する
通信システム。
【請求項4】
請求項1の通信システムにおいて、
該スイッチ及び該少なくとも1つの基地局の少なくとも一方がバックホールコントローラを含み、
該バックホールコントローラが全無線リンク帯域幅の第1の帯域幅分量をWiMaxサービスに、全無線リンク帯域幅の第2の帯域幅分量を他の通信サービスに割り当て、該通信システムの少なくとも1つの条件が変化したことをシグナリングするトリガを受信し、該トリガに応じて該第1の帯域幅分量及び該第2の帯域幅分量を調整する
通信システム。
【請求項5】
請求項4記載の通信システムにおいて、該トリガが少なくとも1つのモニタされる条件に基づき、該モニタされる条件がバックホール使用量、バックホール輻輳、該第1の帯域幅分量のうちの第1の不使用分量、該第2の帯域幅分量のうちの第2の不使用分量、及び時間のうちの少なくとも1つである通信システム。
【請求項6】
通信システムにおいてバックホール接続における無線リンクの帯域幅を割り当てる方法であって、該方法が、
無線リンク帯域幅の第1の帯域幅分量をWiMaxサービスに、該無線リンク帯域幅の第2の帯域幅分量を他の通信サービスに割り当てるステップ(S610)、
該通信システムの少なくとも1つの条件が変化したことをシグナリングするトリガを受信するステップ(S620)、及び
該トリガに応じて該第1の帯域幅分量及び該第2の帯域幅分量を調整するステップ(S630)
からなる方法。
【請求項7】
請求項6の方法であって、さらに、
該通信システムの該少なくとも1つの条件をモニタするステップであって、該少なくとも1つの条件がバックホール使用量、バックホール輻輳、該第1の帯域幅分量のうちの第1の不使用分量、該第2の帯域幅分量のうちの第2の不使用分量、及び時間のうちの少なくとも1つである、ステップ、及び
該モニタされた少なくとも1つの条件が関連のしきい値に到達したことに基づいて該トリガを生成するステップ
からなる方法。
【請求項8】
請求項7の方法において、該調整するステップが、
該トリガに基づいて、該第1の帯域幅分量及び該第2の帯域幅分量の一方を増加させることを決定するステップ、
該第1の帯域幅分量及び該第2の帯域幅分量のうちの決定された一方を増加させるステップ、及び
該第1の帯域幅分量及び該第2の帯域幅分量のうちの他方を減少させるステップ
からなる方法。
【請求項9】
請求項6の方法であって、さらに、
該第1の帯域幅分量の第1の不使用量及び該第2の帯域幅分量の第2の不使用量をモニタするステップ、及び
該第1の不使用量が第1のしきい値量を超えた場合、及び該第2の不使用量が第2のしきい値量を下回った場合に該トリガを生成するステップ
を備え、
該調整するステップによって該トリガに応じて該第1の帯域幅分量を増加させ、該第2の帯域幅分量を減少させる方法。
【請求項10】
請求項6の方法において、該無線リンクがWiMaxキャリア及びWiFiキャリアの少なくとも1つを含む方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公表番号】特表2010−515350(P2010−515350A)
【公表日】平成22年5月6日(2010.5.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−544025(P2009−544025)
【出願日】平成19年12月17日(2007.12.17)
【国際出願番号】PCT/US2007/025732
【国際公開番号】WO2008/085327
【国際公開日】平成20年7月17日(2008.7.17)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.GSM
【出願人】(596092698)アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド (965)
【Fターム(参考)】