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特許7334180データの送信をセルラネットワークから単方向ポイントツーマルチポイントネットワークに動的に切り替えるシステムおよび方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-18
(45)【発行日】2023-08-28
(54)【発明の名称】データの送信をセルラネットワークから単方向ポイントツーマルチポイントネットワークに動的に切り替えるシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
H04W 36/14 20090101AFI20230821BHJP
H04W 76/20 20180101ALI20230821BHJP
H04W 4/06 20090101ALI20230821BHJP
H04W 76/40 20180101ALI20230821BHJP
H04W 88/06 20090101ALI20230821BHJP
H04W 88/14 20090101ALI20230821BHJP
【ＦＩ】
H04W36/14
H04W76/20
H04W4/06
H04W76/40
H04W88/06
H04W88/14
【請求項の数】
25
(21)【出願番号】P 2020552252
(86)(22)【出願日】2019-09-12
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-01-31
(86)【国際出願番号】 IN2019050661
(87)【国際公開番号】W WO2020053889
(87)【国際公開日】2020-03-19
【審査請求日】2022-01-13
(31)【優先権主張番号】201841034480
(32)【優先日】2018-09-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IN
(73)【特許権者】
【識別番号】520366190
【氏名又は名称】サーンキャ ラブズ ピーブイティー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107847
【弁理士】
【氏名又は名称】大槻 聡
(72)【発明者】
【氏名】ナイク・パラグ
(72)【発明者】
【氏名】チァクラボーティ・アリンダム
(72)【発明者】
【氏名】クルカルニー・マカランド
(72)【発明者】
【氏名】サハ・アニンディア
(72)【発明者】
【氏名】カヤールガッディ・ヴィシュワ
(72)【発明者】
【氏名】エイトケン・マーク・アンドリュー
【審査官】野村 潔
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５２８８３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３３７９０２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１８８８７８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２０８４９９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４
ＳＡ ＷＧ１－４
ＣＴ ＷＧ１、４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
選択されたデータの送信を分析結果に基づいてセルラ・コア・ネットワークから単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークに、または前記単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークから前記セルラ・コア・ネットワークに動的に切り替えるシステムにおいて、セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（４１２）を制御して、（ｉ）ブロードキャスト受信機、または（ｉｉ）衛星受信機、の少なくとも１つおよび一般的なセルラモデム機能を使用して単方向ダウンリンク信号を受信する統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）に双方向接続性を提供し、セルラ・パケット・コア（２０６）および前記セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（４１２）を介して前記選択されたデータを送信または受信するセルラ・パケット・コア（２０６）と、
ブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を制御するブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）と、を備え、
前記ブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）は、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）を含み、
前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）は、（ｉ）前記選択されたデータを前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）から前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）に送信し、（ｉｉ）単方向ダウンリンクパスを前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）に提供し、前記ブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）から前記選択されたデータを受信するように構成され、
前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）は、（ｉ）単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）として動作することによりブロードキャストトラフィックに対応し、（ｉｉ）補助ダウンリンク（ＳＤＬ）として動作することによりユニキャストトラフィックに対応し、
前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）は、
レガシーＩＰバックホールネットワーク（３１２）を介して（ｉ）少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）および（ｉｉ）＜ｉ＞ユニキャストリンクまたは＜ｉｉ＞マルチキャストリンク、の少なくとも１つを介する衛星ヘッドエンドに接続されるブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）（４０６）と、
（ｉ）前記セルラ・パケット・コア（２０６）、若しくは（ｉｉ）セルラネットワークからのコンテンツまたは前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）を介した前記単方向ダウンリンクパスからのコンテンツを受信するように構成される改良型ユーザ機器である前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）、の少なくとも１つから得られるトラフィック・フロー・データを分析して入力を生成し、
（ｉ）前記セルラ・パケット・コア（２０６）、および（ｉｉ）前記セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（４１２）、の少なくとも１つから収集された前記トラフィック・フロー・データ以外のメトリックのセットを分析して分析結果を生成するように構成される分析エンジン（４０８）と、
前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）によって要求されるサービスの性質を監視し、
前記分析エンジン（４０８）によって生成された前記分析結果に基づいて（ｉ）前記セルラネットワーク、または（ｉｉ）前記単方向ダウンリンクパス、の少なくとも１つを通過するトラフィックフローを制御し、
前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）が要求するサービスを、前記分析エンジン（４０８）によって生成される前記入力に基づいて、前記セルラ・パケット・コア（２０６）から前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（３０２）に、または前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（３０２）から前記セルラ・パケット・コア（２０６）に切り替え、
前記選択されたデータの送信を、前記分析エンジン（４０８）によって生成された前記分析結果に基づいて、（ｉ）前記セルラ・パケット・コア（２０６）のダウンリンクトラフィックから前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）の単方向ダウンリンク、または（ｉｉ）前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）の前記単方向ダウンリンクから前記セルラ・パケット・コア（２０６）の前記ダウンリンクトラフィック、の少なくとも１つから動的に切り替えるかどうかを決定するように構成される負荷マネージャ（２０２）と、
を備えるシステム。
【請求項2】
前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）が、加入者（ＳＵＢＳ）データベース（４０２）と、ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）（４０４）とを更に含み、前記加入者（ＳＵＢＳ）データベース（４０２）が、前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）の一意のＩＤを含むユーザ情報を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）（４０４）が、前記ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）（４０４）と関連づけられた前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）の前記単方向ダウンリンクを介して送信されるトラフィックフローをスケジュールし、前記ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）（４０４）が、ロバストヘッダ圧縮（ＲｏＨＣ）、前記選択されたデータのストリームごとのデータ暗号化、およびアプリケーションレイヤ順方向誤り訂正、から選択された少なくとも１つのタスクを実行する、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記レガシーＩＰバックホールネットワーク（３１２）が、（ｉ）前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）を通過するユニキャスト・トラフィック・フローのポイントツーポイント・トンネルと、（ｉｉ）前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）を通過するブロードキャスト・トラフィック・フローのポイントツーマルチポイント・バーチャル・プライベート・ネットワークとを提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記レガシーＩＰバックホールネットワーク（３１２）がブロードキャストサービスのデータ送信のための前記ブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）（４０６）から前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）へのマルチキャストグループを生成する、請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）が（ｉ）前記単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または前記複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）から前記補助ダウンリンクへ、および（ｉｉ）前記補助ダウンリンクから前記単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または前記複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）へ前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）を、前記分析エンジン（４０８）によって決定される条件のセットに基づいて変更するネットワークアーキテクチャを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）が、人口統計学的分布に基づいて、前記単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）から前記複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）に、または前記複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）から前記単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）に動的に切り替わる、請求項１に記載のシステム。
【請求項8】
前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）が、隣接セル情報と、不要な干渉源と、セルラネットワークの輻輳とを含む無線環境を監視するＲＦスニッフィング機能を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）のバックホールリンクとして機能する衛星リンクを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記メトリックのセットが、（ｉ）トラフィック・フロー・レート、（ｉｉ）前記セルラ・パケット・コア（２０６）および前記セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（４１２）での輻輳のレベル、（ｉｉｉ）セルラ接続のスループット、（ｉｖ）パケットジッタ、（ｖ）前記単方向ダウンリンクでのチャネル占有率、および（ｖｉ）予め決定されたポリシーメトリック、を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記輻輳のレベルが、少なくとも１つのセルラ基地局の送信バッファキューのサイズにより推定され、前記送信バッファキューが、（ｉ）要素管理システム（ＥＭＳ）、または（ｉｉ）レイテンシおよびジッタの測定に基づく前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）からの間接的な導出、の少なくとも１つから得られ、前記要素管理システム（ＥＭＳ）が、前記少なくとも１つのセルラ基地局を制御および監視する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
前記予め決定されたポリシーメトリックを用いて、（ｉ）前記ユニキャストトラフィック、または（ｉｉ）前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）を介して送信することができる前記ブロードキャストトラフィック、のいずれか１つを特定する、請求項１０に記載のシステム。
【請求項13】
前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）が、セルラモデムで第１のスケジューリング要求と実際のデータ転送との間の経過時間の測定を実行することにより、地理的領域でのトラフィック強度を推定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項14】
前記負荷マネージャ（２０２）がブロードキャストストリームの「目次」を生成して前記統合ＵＥ（２０４）で利用できるようにし、前記統合ＵＥ（２０４）が前記「目次」で所望のコンテンツを識別すると、前記統合ＵＥ（２０４）が前記ブロードキャストストリームから直接的に前記所望のコンテンツの消費を開始し、前記セルラネットワークを用いて消費されるコンテンツについて前記負荷マネージャ（２０２）および前記分析エンジン（４０８）に通知し、前記分析エンジン（４０８）およびコンテンツ配信ネットワーク（ＣＤＮ）が、前記消費されるコンテンツの情報を有し、前記消費されたコンテンツの情報をデータベースに追加する、請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
前記統合ＵＥ（２０４）がＳＤＲ受信機（１１１８）を備え、前記ＳＤＲ受信機（１１１８）が、セルラ信号を監視し、所与のデータチャンクを送信するためのスケジュール要求の頻度、およびセルラダウンリンク信号要求に対する否定応答（ＮＡＣＫ）の頻度を検出し、それにより前記セルラネットワークでのネットワーク輻輳について洞察し、前記統合ＵＥ（２０４）がネットワーク輻輳情報を前記分析エンジン（４０８）に伝える、請求項１に記載のシステム。
【請求項16】
前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）が、（ｉ）ゲートウェイ・モバイル・ロケーション・センター（ＧＭＬＣ）、または（ｉｉ）他の位置サーバ、の少なくとも１つとインタフェースして前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）の位置情報を取得し、前記単方向ダウンリンクが前記ユニキャストトラフィックに使用されている場合に、ハンドオフ機構を提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項17】
前記分析エンジン（４０８）が無線環境データベースを含み、前記無線環境データベースが地理的位置に関するデータ、緯度、経度、およびさまざまな無線周波数ＲＦパラメータを含み、前記さまざまな無線周波数ＲＦパラメータが、基準信号レベル、ノイズおよび干渉レベル、トラフィックパターンを含み、所与の位置でのカバレッジおよびサービス品質を定量化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項18】
前記分析エンジン（４０８）が前記トラフィック・フロー・データに対してトラフィックパターン分析を実行し、前記単方向ダウンリンクまたは前記セルラネットワークを介して送信されるのに適した前記トラフィックフローを決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項19】
前記分析エンジン（４０８）が、（ｉ）ユニキャストまたはマルチキャストの配信モード、または（ｉｉ）ブロードキャストの配信モードのいずれか１つとして前記単方向ダウンリンクを介して送信されるコンテンツおよびストリームを選択する、請求項１に記載のシステム。
【請求項20】
前記負荷マネージャ（２０２）が複数の動的スレッドを含み、前記負荷マネージャ（２０２）が各アクティブユーザのユーザセッションのためにポーリングし、
少なくとも１つの統合ユーザ機器（ＵＥ）から発信された新しいユーザセッションの追加時にスレッドを生成し、
既存のユーザセッションを終了するかどうかを決定し、前記既存のユーザセッションが終了する場合は、終了したユーザセッションに対応するスレッドを強制終了して、計算リソースおよびストレージリソースを解放するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項21】
前記負荷マネージャ（２０２）が、セッションのスレッドを生成し、前記負荷マネージャ（２０２）がセッション固有スレッドのために前記統合ＵＥ（２０４）の位置をクエリし、
ダウンリンクで接続するための最良の手段を決定するために前記分析エンジン（４０８）にクエリし、
前記トラフィックがセルラダウンリンクまたは前記単方向ダウンリンクにスケジュールされているかを決定し、
プロトコルタイムスタンプの詳細な検査を実行して、前記セルラネットワークのレイテンシおよびジッタを測定し、
前記ブロードキャストまたは前記ユニキャストのためのＢＯ－ＳＣ（４０４）を構成して前記単方向ダウンリンクへの切り替えを開始する、請求項２０に記載のシステム。
【請求項22】
前記負荷マネージャ（２０２）が、コンテンツ配信ネットワーク（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と対話して、前記統合ＵＥ（２０４）が前記セルラネットワークを介して前記コンテンツをプルするのか、あるいは前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）を介して前記コンテンツをプッシュするのかを決定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項23】
前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）が、２Ｇネットワーク、３Ｇネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、４Ｇネットワーク、および５Ｇネットワークと協働する、請求項１に記載のシステム。
【請求項24】
第１の領域内の前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）が、特定のトラフィック用の単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）として動作するように構成され、第２の領域内の前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）が、前記負荷マネージャ（２０２）および前記分析エンジン（４０８）による決定に基づいて、他のトラフィック用の複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）として同時に動作するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項25】
選択されたデータの送信を分析結果に基づいてセルラ・コア・ネットワークから単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークに、または前記単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークから前記セルラ・コア・ネットワークに動的に切り替える方法において、セルラ・パケット・コア（２０６）およびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（４１２）を使用して、統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）に双方向接続性を提供し、前記セルラ・パケット・コア（２０６）および前記セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（４１２）を介して、前記選択されたデータを送信または受信することと、
（ｉ）ブロードキャスト受信機、または（ｉｉ）前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）に対応する衛星受信機、の少なくとも１つおよび一般的なセルラモデム機能を使用して単方向ダウンリンク信号を統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）で受信することと、
少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）を使用して（ｉ）単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）として動作することによりブロードキャストトラフィックに対応し、（ｉｉ）補助ダウンリンク（ＳＤＬ）として動作することによりユニキャストトラフィックに対応することと、
ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）のブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）（４０６）を使用して、レガシーＩＰバックホールネットワーク（３１２）を介して（ｉ）前記少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）（３２２）および（ｉｉ）＜ｉ＞ユニキャストリンクまたは＜ｉｉ＞マルチキャストリンク、の少なくとも１つを介する衛星ヘッドエンドに接続されることと、
前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）の分析エンジン（４０８）を使用して（ｉ）前記セルラ・パケット・コア（２０６）、または（ｉｉ）前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）、の少なくとも１つから得られるトラフィック・フロー・データを分析し、入力を生成することと、
前記分析エンジン（４０８）を使用して、（ｉ）前記セルラ・パケット・コア（２０６）、または（ｉｉ）前記セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（４１２）、の少なくとも１つから収集されたメトリックのセットを分析し、前記分析結果を生成することと、
負荷マネージャ（２０２）を使用して、前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）によって要求されるサービスの性質を監視することと、
前記負荷マネージャ（２０２）を使用して、前記分析エンジン（４０８）によって生成された前記分析結果に基づいて、（ｉ）セルラネットワーク、または（ｉｉ）単方向ダウンリンクパス、の少なくとも１つを通過するトラフィックフローを制御することと、
前記負荷マネージャ（２０２）を使用して、前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）が要求するサービスを、前記分析エンジン（４０８）によって提供される前記入力に基づいて、前記セルラ・パケット・コア（２０６）から前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）に、または前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（３０２）から前記セルラ・パケット・コア（２０６）に切り替えることと、
前記負荷マネージャ（２０２）を使用して、前記選択されたデータの送信を、前記分析エンジン（４０８）によって生成された前記分析結果に基づいて、（ｉ）前記セルラ・パケット・コア（２０６）のダウンリンクトラフィックから前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）の単方向ダウンリンク、または（ｉｉ）前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（３０２）の前記単方向ダウンリンクから前記セルラ・パケット・コア（２０６）の前記ダウンリンクトラフィック、の少なくとも１つから切り替えるかどうかを決定することと、
前記ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）を（ｉ）ゲートウェイ・モバイル・ロケーション・センター（ＧＭＬＣ）、または（ｉｉ）他の位置サーバ、の少なくとも１つとインタフェースさせることにより、前記統合ユーザ機器（ＵＥ）（２０４）の位置情報を取得し、前記単方向ダウンリンクが前記ユニキャストトラフィックに使用される場合のハンドオフ機構を提供すること、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年９月１２日に提出されたインド特許仮出願第２０１８４１０３４４８０号の優先権を主張し、その完全な開示は、全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
本願は、２０１８年９月１２日に提出されたインド特許仮出願第２０１８４１０３４４８０号の優先権を主張し、その完全な開示は、全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本明細書の実施形態は、概してブロードバンドネットワークに関し、より詳細には、選択されたデータの送信をトラフィックフロー分析に基づいてセルラ・コア・ネットワークから単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークに動的に切り替えるシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【0003】
モバイル・データ・オフロードは、元来セルラネットワークを対象としたデータ配信のための補完的ネットワーク技術の活用である。オフロードにより、セルラバンドで伝送されるデータの量は減少し、帯域幅が他のユーザに解放される。ローカルセルの受信状態が悪い可能性がある状況でも活用され、ユーザは代替の無線または有線サービスを介して、より良い接続性で接続することができる。
【0004】
インターネット・データ・トラフィックの爆発的増加、特にモバイルネットワークを経由するトラフィックの増大により、オフロードソリューションの必要性が高まっている。この状況は、高解像度の画面を備えたスマートフォンデバイスと、ブラウザからビデオおよびオーディオのストリーミングアプリケーションまで、さまざまなインターネットアプリケーションとによって可能になった。特に問題となるのは、増え続けるビデオトラフィックであり、広い帯域幅だけでなく、レイテンシおよびジッタに関する高品質のサービス（ＱｏＳ）も必要となる。ライブスポーツおよびニュースイベントなどのユニキャストネットワークを介してストリーミングされる、広く視聴されるコンテンツは、セルラネットワークで深刻な輻輳を引き起こす可能性がある。オーバー・ザ・トップ（ＯＴＴ）コンテンツの登場により、セルラ・ブロードバンド・サービスは大きな課題に直面しており、ユーザが従来のテレビから個人のモバイルデバイスに移行しているという事実が事態を悪化させている。Ｗｉ－Ｆｉは、現在推奨されるオフロード機構であるが、ダウンリンクが送信リソース（周波数帯域およびタイムスロット）に関してアップリンクと競合するため、ビデオおよび高ＱｏＳ要求サービスには最適なソリューションではない。また、Ｗｉ－ＦｉネットワークでＱｏＳを維持することは、セルラネットワークまたはブロードキャストネットワークと比較してより困難である。ブロードキャストネットワークがビデオダウンロードを提供する最良の方法であるという事実を認識して、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）は"ｅｖｏｌｖｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ｅＭＢＭＳ）"を組み込んでいる。これは、２０１８年６月２９日に公開された"Ｂｒｏａｄｃａｓｔ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎａｂｌｅｒｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｆｉｆｔｈ－Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ"というタイトルの論文（ｈｔｔｐ：／／５ｇ－ｘｃａｓｔ．ｅｕ／ｗｐ－ｃｏｎｔｅｎｔ／ｕｐｌｏａｄｓ／２０１９／０４／５Ｇ－Ｘｃａｓｔ＿Ｄ３．１＿ｖ１．１＿ｗｅｂ．ｐｄｆ）で説明されており、ブロードキャスト規格のスペクトル効率はｅＭＢＭＳと比較して優れていると報告されている。
【0005】
ただし、ｅＭＢＭＳサービスはリニアＴＶでのみ機能し、セルラトラフィックと同一のスペクトルリソースを共有する。したがって、一般的に輻輳の問題は解決されず、非常に少数の広く視聴されているコンテンツに些細な救済を提供するのみである。さらに、ＬＴＥの３ＧＰＰによるユニキャストＰＨＹは、ＱｏＳ要件が競合しているため、ビデオ配信には適さない。ビデオトラフィックは、より優れたドップラ管理のために高いレイテンシを許容することができる。
【0006】
ほとんどの場所では、元来はＴＶ放送用に考えられた超短波／極超短波（ＶＨＦ／ＵＨＦ）帯域で、活用されていないスペクトルの大きなチャンクがある。ＶＨＦ／ＵＨＦ周波数は、特に密集した都市条件でのセルラバンドと比較してはるかに優れた伝搬特性を有する。
【0007】
ほとんどの地域では、地上波放送局がＶＨＦ／ＵＨＦ周波数の独占権を有する。地上波テレビ放送の成長はほぼ停滞しているが、先進のデジタルＴＶ規格に組み込まれた優れた圧縮技術により、放送局がテレビサービスを提供するために必要とするスペクトルの量は減少している。これにより、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯域では他のアプリケーションで利用できる予備の帯域幅が増加した。
【0008】
遠隔地に光ファイバリンクを展開し維持するのは経済的でないため、広大な地域でネットワークリーチを拡大することは困難である。通常、ライセンスされていないスペクトル上の低コストポイントツーポイント無線リンクがバックホールに使用されるが、これは帯域幅に制約がある。階層的なバックホール通信ネットワークは、多くの場合複数のホップを必要とし、各ノードでのキューイングのためにＱｏＳを保証することが困難になる。衛星通信ベースのバックホールでは、各ノードへのホップが１つになるため、ＱｏＳは向上するが、コストが高くなり、帯域幅が比較的低くなるという問題がある。
【0009】
したがって、選択されたデータの送信をトラフィックフロー分析に基づいてセルラ・コア・ネットワークから単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークに動的に切り替えるシステムおよび方法の必要性は依然残る。
【発明の概要】
【0010】
上記の観点から、本明細書の実施形態は、選択されたデータの送信をトラフィックフロー分析に基づいてセルラ・コア・ネットワークから単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークに、または単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークからセルラ・コア・ネットワークに動的に切り替えるシステムを提供する。このシステムは、セルラ・パケット・コアと、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）と、負荷マネージャとを含む。セルラ・パケット・コアは、セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を制御して統合ユーザ機器（ＵＥ）に双方向接続性を提供し、セルラ・パケット・コアおよびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を介して、選択されたデータを送信または受信する。ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）は、ブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を制御する。ブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）は、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）を含んで統合ユーザ機器（ＵＥ）に単方向ダウンリンクパスを提供し、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）を介して、選択されたデータを受信する。ブロードキャスト・オフロード－パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）は分析エンジンを含む。分析エンジンは、（ｉ）セルラ・パケット・コア、または（ｉｉ）統合ユーザ機器（ＵＥ）、の少なくとも１つからトラフィック・フロー・データを収集するように構成される。統合ユーザ機器（ＵＥ）は、改良型ユーザ機器である。統合ユーザ機器（ＵＥ）は、セルラネットワークからのコンテンツ、またはブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）を介した単方向ダウンリンクパスからのコンテンツを受信するように構成される。少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、選択されたデータをブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）から統合ユーザ機器（ＵＥ）に送信するように構成される。負荷マネージャは、統合ユーザ機器（ＵＥ）によって要求されるサービスの性質を監視するように構成される。負荷マネージャは、分析エンジンによって実行されたデータ分析に基づいて（ｉ）セルラネットワーク、または（ｉｉ）単方向ダウンリンクパス、の少なくとも１つを通過するトラフィックフローを制御する。分析エンジンは、（ｉ）セルラ・パケット・コア、および（ｉｉ）セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、の少なくとも１つから収集されたメトリックのセットを分析する。負荷マネージャは、統合ユーザ機器（ＵＥ）が要求するサービスを、分析エンジンによって提供される入力に基づいてセルラ・パケット・コアからブロードキャスト・オフロード・パケット・コアに、またはブロードキャスト・オフロード・パケット・コアからセルラ・パケット・コアに切り替える。負荷マネージャは、選択されたデータの送信を、分析エンジンによって提案された分析結果に基づいて、（ｉ）セルラ・パケット・コアのダウンリンクトラフィックからブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）の単方向ダウンリンク、または（ｉｉ）ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）の単方向ダウンリンクからセルラ・パケット・コアのダウンリンクトラフィック、の少なくとも１つから切り替えるかどうかを決定する。
【0011】
一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）は、加入者（ＳＵＢＳ）データベースと、ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）と、ブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）とを含む。加入者（ＳＵＢＳ）データベースは、統合ユーザ機器（ＵＥ）の一意のＩＤによって特定されるユーザ情報を含み、セルラ・パケット・コアと統合ユーザ機器（ＵＥ）との間のトラフィック・フロー・データから選択されたデータを抽出する。
【0012】
一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）は、ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）制御下のすべてのＢＲＨについて単方向ダウンリンクを介して送信されるトラフィックフローをスケジュールする。一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）は、ロバストヘッダ圧縮（ＲｏＨＣ）、および選択されたデータのストリームごとのデータ暗号化を実行する。
【0013】
一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）は、レガシーＩＰバックホールネットワークにインタフェースするように構成され、ユニキャストリンクまたはマルチキャストリンクを介してすべてのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）を接続する。ブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）は、ターゲットのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）に向かうＩＰバックホールネットワークを介して、ヘッダ圧縮ＩＰパケットをトンネリングする。一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワークは、要素管理システム（ＥＭＳ）から構成される。
【0014】
一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワークは、（ｉ）セルラ基地局、（ｉｉ）少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）、（ｉｉｉ）衛星ヘッドエンド、の少なくとも１つを接続する。
【0015】
一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワークは、「レイヤ２仮想プライベートネットワーク（Ｌ２－ＶＰＮ）」サービスをブロードキャストトラフィックに提供し、Ｌ２トンネルサービスをユニキャストトラフィックに提供する。一部の実施形態では、Ｌ２トンネルは、ＢＯ－ＧＷと個々のブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）との間に作成される半永久的なポイントツーポイントパスである。
【0016】
一部の実施形態では、新しいＩＰストリームがブロードキャストネットワークに追加されると、少なくとも１つのＢＲＨが「インターネットグループ管理プロトコル（ＩＧＭＰ）」要求を開始する。一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワークは、ＩＧＭＰスヌーピングを使用して新しいＩＰストリームをＬ２－ＶＰＮ内のマルチキャストに追加する。
【0017】
一部の実施形態では、ＢＯ－ＧＷは、Ｌ２トンネルのアドレスおよびＶＬＡＮタグをルックアップし、少なくとも１つのＢＲＨの宛先ＩＰアドレスに基づいて、対応するＬ２トンネルまたはＬ２ ＶＰＮにフレームを転送する。
【0018】
一部の実施形態では、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）または複数のブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）として動作することによりブロードキャストトラフィックに対応し、補助ダウンリンク（ＳＤＬ）として動作することによりユニキャストトラフィックに対応する。一部の実施形態では、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）または補助ダウンリンクから変更されるネットワークアーキテクチャは、分析エンジンによって決定される条件のセットに基づく。
【0019】
一部の実施形態では、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、隣接セル情報と、不要な干渉源と、セルラネットワークの輻輳とを含む無線環境を監視するＲＦスニッフィング機能を含む。
【0020】
一部の実施形態では、システムは、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）のためのバックホールリンクとして機能する衛星リンクを含む。
【0021】
一部の実施形態では、統合ユーザ機器（ＵＥ）は、（ｉ）ブロードキャスト受信機、または（ｉｉ）単方向ダウンリンク信号を受信する衛星受信機、の少なくとも１つ、および一般的なセルラモデム機能を含む。
【0022】
一部の実施形態では、メトリックのセットは、（ｉ）トラフィック・フロー・レート、（ｉｉ）セルラ・パケット・コアおよびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）での輻輳のレベル、（ｉｉｉ）セルラ接続のスループット、（ｉｖ）パケットジッタ、（ｖ）単方向ダウンリンクでのチャネル占有率、（ｖｉ）予め決定されたポリシーメトリック、を含む。
【0023】
一部の実施形態では、輻輳のレベルは、（ｉ）セルラ基地局を制御および監視する要素管理システム（ＥＭＳ）、または（ｉｉ）第１のスケジューリング要求と実際のデータ転送との間の経過時間を測定することによる統合ユーザ機器（ＵＥ）からの間接的な導出、の少なくとも１つから得られるセルラ基地局の送信バッファキューサイズにより推定される。
【0024】
一部の実施形態では、統合ユーザ機器（ＵＥ）は、セルラモデムで第１のスケジューリング要求と実際のデータ転送との間の経過時間の測定を実行することにより、地理的領域でのトラフィック強度を推定することができる。
【0025】
一部の実施形態では、負荷マネージャは、ブロードキャストストリームの「目次」を生成して、統合ＵＥで利用できるようにする。一部の実施形態では、統合ＵＥが「目次」で所望のコンテンツを識別すると、統合ＵＥは、所望のコンテンツの消費を開始し、消費されたコンテンツをセルラアップリンク経由で負荷マネージャに通知する。一部の実施形態では、分析エンジンおよびコンテンツ配信ネットワーク（ＣＤＮ）は、消費を認識して、消費されたコンテンツの情報をデータベースに追加する。
【0026】
一部の実施形態では、統合ＵＥは、セルラ信号を監視するＳＤＲ受信機を含む。一部の実施形態では、セルラネットワークでのネットワーク輻輳についての洞察は、所与のデータチャンクを送信するためのスケジュール要求の頻度、およびセルラダウンリンク信号要求に対する否定応答（ＮＡＣＫ）の頻度を検出することによって得られる。一部の実施形態では、ネットワーク輻輳情報は分析エンジンに通信される。
【0027】
一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）は、ゲートウェイ・モバイル・ロケーション・センター（ＧＭＬＣ）とインタフェースして統合ユーザ機器（ＵＥ）の位置情報を取得し、単方向ダウンリンクがユニキャストトラフィックに使用されている場合に、ハンドオフ機構を提供する。
【0028】
一部の実施形態では、分析エンジンは、無線環境データベースを含む。一部の実施形態では、無線環境データベースは、地理的位置に関するデータ、緯度、経度、およびさまざまな無線周波数ＲＦパラメータを含む。一部の実施形態では、さまざまな無線周波数ＲＦパラメータは、基準信号レベル、ノイズおよび干渉レベル、トラフィックパターンを含み、所与の位置でのカバレッジおよびサービス品質を定量化する。
【0029】
一部の実施形態では、分析エンジンは、トラフィック・フロー・データに対してトラフィックパターン分析を実行し、単方向ダウンリンクまたはセルラネットワークを介して送信されるのに適したトラフィックを決定する。
【0030】
一部の実施形態では、分析エンジンは、ユニキャストまたはマルチキャストまたはブロードキャストの配信モードとして単方向ダウンリンクを介して送信されるコンテンツおよびストリームを選択する。
【0031】
一部の実施形態では、負荷マネージャは複数の動的スレッドを含み、負荷マネージャは、（ｉ）ユーザセッションのためにポーリングし、各ユーザセッションを分析してユーザセッションが新しいユーザセッションであるか既存のユーザセッションであるかを決定し、（ｉｉ）少なくとも１つの統合ユーザ機器（ＵＥ）から発信された新しいユーザセッションの追加時にスレッドを生成し、（ｉｉｉ）既存のユーザセッションを終了するかどうかを決定する、ように構成される。一部の実施形態では、既存のユーザセッションが終了する場合、終了したユーザセッションに対応するスレッドを強制終了して、計算リソースおよびストレージリソースを解放する。
【0032】
一部の実施形態では、負荷マネージャは、（ｉ）セッションのスレッドを生成し、（ｉｉ）ダウンリンクで接続する最良の手段を決定するために分析エンジンにクエリし、（ｉｉｉ）トラフィックがセルラまたは単方向ダウンリンクにスケジュールされているかを決定し、（ｉｖ）ＲＴＰタイムスタンプの詳細な検査を実行して、セルラネットワークのレイテンシおよびジッタを測定し、（ｖ）ブロードキャストまたはユニキャストのためのＢＯ－ＳＣを構成し、単方向ダウンリンクへの切り替えを開始する。一部の実施形態では、負荷マネージャは、セッション固有のスレッドのために統合ＵＥの位置をクエリする。
【0033】
一部の実施形態では、負荷マネージャは、コンテンツ配信ネットワーク（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）またはコンテンツ配信ネットワーク（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＣＤＮ）と対話して、コンテンツをプルまたはプッシュする。
【0034】
一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）は、２Ｇネットワーク、３Ｇネットワーク、ＷｉＦｉネットワーク、４Ｇネットワーク、および５Ｇネットワークの一部である。
【0035】
一部の実施形態では、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、人口統計学的分布に基づいて、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）から複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）に、または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）から単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）に動的に切り替わる。
【0036】
一部の実施形態では、第１の領域内の少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）モードまたは複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）モードで動作するように構成され、第２の領域内の少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、負荷マネージャおよび分析エンジンによる決定に基づいて、ユニキャストモードで同時に動作するように構成される。
【0037】
一態様では、選択されたデータの送信をトラフィックフロー分析に基づいてセルラ・コア・ネットワークから単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークに、または単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークからセルラ・コア・ネットワークに動的に切り替える方法が提供される。この方法は、（ａ）セルラ・パケット・コアおよびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）によって、統合ユーザ機器（ＵＥ）に双方向接続性を提供し、セルラ・パケット・コアおよびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を介して、選択されたデータを送信または受信することと、（ｂ）ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）およびブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）によって、統合ユーザ機器（ＵＥ）に単方向パスを提供し、選択されたデータを少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）を介して受信することと、（ｃ）負荷マネージャを使用して、統合ユーザ機器（ＵＥ）によって要求されるサービスの性質を監視することと、（ｄ）負荷マネージャを使用し、分析エンジンによって実行されたデータ分析に基づいて（ｉ）セルラネットワーク、または（ｉｉ）単方向ダウンリンクパス、の少なくとも１つを通過するトラフィックフローを制御することと、（ｅ）分析エンジンを使用して（ｉ）セルラ・パケット・コア、または（ｉｉ）セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）、の少なくとも１つから収集されたメトリックのセットを分析することと、（ｆ）負荷マネージャによって、統合ユーザ機器（ＵＥ）が要求するサービスを、分析エンジンによって提供される入力に基づいて、セルラ・パケット・コアからブロードキャスト・オフロード・パケット・コアに、またはブロードキャスト・オフロード・パケット・コアからセルラ・パケット・コアに切り替えることと、を含む。ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）は、分析エンジンを含む。分析エンジンは、（ｉ）セルラ・パケット・コア、または（ｉｉ）統合ユーザ機器（ＵＥ）、の少なくとも１つからトラフィック・フロー・データを収集するように構成される。統合ユーザ機器（ＵＥ）は、セルラネットワークからのコンテンツ、またはブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）を介した単方向ダウンリンクパスからのコンテンツを受信するように構成された改良型ユーザ機器である。
【0038】
少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、選択されたデータをブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）から統合ユーザ機器（ＵＥ）に送信するように構成される。負荷マネージャは、選択されたデータの送信を分析エンジンによって提案された分析結果に基づいて、（ｉ）セルラ・パケット・コアのダウンリンクトラフィックからブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）の単方向ダウンリンク、または（ｉｉ）ブロードキャスト・オフロード・パケット・コアの単方向ダウンリンクからセルラ・パケット・コアのダウンリンクトラフィック、の少なくとも１つから切り替えるかどうかを決定する。
【0039】
一部の実施形態では、方法は、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）をゲートウェイ・モバイル・ロケーション・センター（ＧＭＬＣ）とインタフェースさせて統合ユーザ機器（ＵＥ）の位置情報を取得し、単方向ダウンリンクがユニキャストトラフィックに使用されている場合に、ハンドオフ機構を提供することを含む。
【0040】
一部の実施形態では、方法は、（ｉ）セルラ基地局を制御および監視する要素管理システム（ＥＭＳ）、または（ｉｉ）第１のスケジューリング要求と実際のデータ転送との間の経過時間を測定することによる統合ユーザ機器（ＵＥ）からの間接的な推測、の少なくとも１つから得られるセルラ基地局の送信バッファキューサイズにより、輻輳のレベルを推定することを含む。
【0041】
本明細書の実施形態のこれらの態様および他の態様は、以下の説明および添付の図面と併せて検討されると、よりよく評価および理解されよう。ただし、以下の説明は、好ましい実施形態およびその多数の特定の詳細を示しているが、例示のためであり、限定を目的とするものではないことを理解されたい。本明細書の実施形態の範囲内で、その精神から逸脱することなく、多くの変更および修正を行うことが可能であり、本明細書の実施形態は、そのような修正をすべて含む。
【図面の簡単な説明】
【0042】
本明細書の実施形態は、以下の図面を参照するとともに、以下の詳細な説明によって更によく理解することができる。
【0043】
【図1】本明細書の一部の実施形態による、既存のセルラネットワーク上のオーバーレイとしての超短波／極超短波（ＶＨＦ／ＵＨＦ）デジタル地上ネットワークを示す図である。
【0044】
【図2】本明細書の一部の実施形態による、統合コアネットワークによって処理されるサービスを示すブロック図である。
【0045】
【図3】本明細書の一部の実施形態による、統合コアネットワークを示すブロック図である。
【0046】
【図4A】本明細書の一部の実施形態による、「ブロードキャスト／オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）」のさまざまな要素と、４Ｇネットワーク用の３ＧＰＰに組み込まれた既存のセルラの「改良型パケット・コア（ＥＰＣ）」との間の相互作用を示すブロック図である。
【0047】
【図4B】本明細書の一部の実施形態による、ＢＯ－ＰＣのさまざまな要素と２Ｇ／３Ｇコアネットワークとの間の相互作用を示すブロック図である。
【0048】
【図4C】本明細書の一部の実施形態による、ＢＯ－ＰＣのさまざまな要素と公衆Ｗｉ－Ｆｉネットワークとの間の相互作用を示すブロック図である。
【0049】
【0050】
【0051】
【図6】本明細書の一部の実施形態による、「ブロードキャスト／オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）」と、「ブロードキャスト／オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）」と、バックホールネットワークと、少なくとも１つの「ブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）」との間の相互作用を示す図である。
【0052】
【図7】本明細書の一部の実施形態による、統合ユーザ機器（ＵＥ）と、負荷マネージャと、ＢＯ－ＳＣと、ＢＯ－ＧＷと、少なくとも１つのＢＲＨとの間のデータトラフィックを示す相互作用図である。
【0053】
【図8】本明細書の一部の実施形態による、セル・サイト・ルータと、セルラ基地局と、少なくとも１つのＢＲＨとを、関連するアンテナとともに組み込んだタワーサイトを示すブロック図である。
【0054】
【図9】本明細書の一部の実施形態による、少なくとも１つのＢＲＨのブロック図である。
【0055】
【図10】本明細書の一部の実施形態による、ＢＯ－ＧＷと、バックホールネットワークと、少なくとも１つのＢＲＨとの間の分散型論理「レイヤ２（Ｌ２）」スイッチを示す図である。
【0056】
【図11】本明細書の一部の実施形態による、統合ネットワークを利用する統合ＵＥを示すブロック図である。
【0057】
【図12】本明細書の一部の実施形態による、統合ＵＥで実行されているプロトコルスタックを示す図である。
【0058】
【図13】本明細書の一部の実施形態による、統合ＵＥの統合コアネットワークへのオンボーディングプロセスの方法を示す流れ図である。
【0059】
【図14】本明細書の一部の実施形態による、選択されたデータの送信をトラフィックフロー分析に基づいて、セルラ・コア・ネットワークから単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークへ動的に切り替える方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0060】
添付の図面に示し、以下の説明で詳述する非限定的な実施形態を参照して、本明細書の実施形態ならびにそのさまざまな特徴および有利な詳細をより完全に説明する。本明細書の実施形態を不必要に不明瞭にしないように、周知のコンポーネントおよび処理技術の説明は省略する。本明細書で使用される例は、本明細書の実施形態を実行することができる方法の理解を容易にすること、およびさらに当業者が本明細書の実施形態を実行できるようにすることのみを意図する。したがって、これらの例は、本明細書の実施形態の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【0061】
前述のように、ブロードキャストトラフィックおよびユニキャストトラフィックを処理するメカニズムを組み込むことに加えて、容量とカバレッジを拡張するために単方向ポイント・ツー・マルチポイント・チャネル、あるいはセルラネットワークまたは公衆Ｗｉ－Ｆｉネットワークへのチャネルを組み込むためのシステムおよび方法の必要性は依然残る。本明細書の実施形態は、コアネットワークからユーザ端末に向けた単方向ポイント・ツー・マルチポイント通信リンクの使用によってこれを達成し、ブロードキャストネットワークとユニキャストネットワークとに動的に分割して広範囲のＱｏＳクラスのセルラネットワークトラフィックをオフロードすることができる。ブロードキャストネットワークの場合、共通コンテンツはすべてのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）によって、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）の概念を利用するために時間調整された方法で送信されるが、ユニキャストの場合、データは選択された数のＢＲＨによって送信される。ＳＦＮベースのブロードキャストネットワークは、地上波リニアＴＶの配信に非常に適している。ＳＦＮネットワークの信号対干渉雑音比（ＳＩＮＲ）が高いため、高いデータレートのストリームを伝送することができる高い変調とコーディングの使用が可能である。
【0062】
セル境界でのユニキャスト信号の受信状態を改善するために、ＵＥに近接する複数のＢＲＨによって同一コンテンツを同期的に送信することができる。これにより、ＵＥ受信機は複数の信号を干渉するものではなく強め合うものとして見る。モバイルユーザ（ＵＥ）へのユニキャストのサポートにより、セルラネットワーク内と同様の完全なモビリティが提供される。これは、ユーザが異なるセルを跨いで移動する場合のハンドオフ機構を含む。ここで図面、より具体的には図１～図１４を参照すると、図面では同一の参照符号が対応する特徴を図面全体を通して一貫して意味し、好ましい実施形態を示す。
【0063】
図１は、本明細書の一部の実施形態による、既存のセルラネットワークにオーバーレイして展開される超短波／極超短波（ＶＨＦ／ＵＨＦ）地上デジタルネットワーク１００を示す。ＶＨＦ／ＵＨＦ地上デジタルネットワーク１００は、セルラネットワークと同様の方法で展開された複数の低電力ロータワー（ＬＰＬＴ）と共に、高電力ハイタワー（ＨＰＨＴ）送信機または低電力ロータワー（ＬＰＬＴ）送信機または中電力ミディアムタワー（ＭＰＭＴ）送信機の組み合わせを含む。図１は、ブロードキャストサービスおよびユニキャストサービスの少なくとも１つにサービス提供可能な、ＶＨＦ／ＵＨＦ帯で動作する単方向ダウンリンクネットワークのタワーを示す。一部の実施形態では、オフロードタワーは、カバーされる地形および所望のカバレッジに基づいて、高電力ハイタワー（ＨＰＨＴ）、低電力ロータワー（ＬＰＬＴ）または中電力ミディアムタワー（ＭＰＭＴ）などの１つまたは複数の構成を含む。一部の実施形態では、単方向ダウンリンクタワーは、セルラネットワークの単一または複数のセルに及ぶカバレッジを有することができる。一部の実施形態では、単方向ダウンリンク送信機のネットワーク構想は、アップリンクパスのリンクバジェットによって制約されないため、従来のセルラ構想とは異なる。ＶＨＦ／ＵＨＦ地上デジタルネットワーク１００は、屋内送信機などの非常に低電力の小型セルを含む一般的な送信インフラストラクチャに対応する。ブロードキャストアプリケーションでは、同一コンテンツは、適切な変調方式、例えば直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）を使用して、時間調整された方法で送信される。一部の実施形態では、ユーザ機器（ＵＥ）で受信される「シンボル」は、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）を作成するタワーからの全送信のオーバーラップである。タワーからの全送信のオーバーラップであるため、信号の「信号対干渉および雑音比（ＳＩＮＲ）」は、単方向ダウンリンクネットワーク全体で所望の閾値よりも常に大きい可能性がある。タワーからの全送信のオーバーラップは、セルラネットワークとは対照的であり、セルラネットワークでは、周波数再利用係数が１の場合、セルエッジでＳＩＮＲが大幅に低下する。ＳＩＮＲの所望の閾値は、ＳＦＮ全体にわたる最小の所望のデータスループットを保証する値に到達する。
【0064】
ブロードキャストと同様に、ユニキャストトラフィックは単方向ダウンリンクネットワークにオフロードされる。一部の実施形態では、ＳＦＮは、ユニキャストオフロードの場合に限定された利益を含む。そのような場合、ユニキャストオフロードデータの伝送に使用される最適なブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、他のブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）による帯域幅の再利用を可能にする信号を送信することができる。ユニキャストオフロードでは、複数のブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）からの受信信号が同等の強度となる地域にユーザ機器（ＵＥ）が位置する場合、同一コンテンツがそれらのすべてから同期して送信され、周波数再利用を少し犠牲にして、カバレッジを向上させ、干渉を緩和することができる。より一般的には、単方向ダウンリンクネットワークは複数のクラスタに分割され、調整されたダウンリンクがブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）のプールを使用して実装される。
【0065】
前述のオーバーレイメカニズムはＶＨＦ／ＵＨＦ周波数帯域で動作するが、単方向ダウンリンクネットワークの概念は、任意の周波数帯域またはスペクトルに拡張可能であり、将来のブロードキャスト技術にも対応可能である。
【0066】
図２は、本明細書の一部の実施形態による、統合コアネットワークによって処理されるサービスを示すブロック図２００である。ブロック図２００は、負荷マネージャ２０２と、統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４と、セルラ・パケット・コア２０６と、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）２０８とを含む。一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２は、統合ＵＥ２０４のプロキシサーバとして機能する。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４で作成された各セッションは、負荷マネージャ２０２で中間的に終了されてもよい。一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２は、意図されたホストとの元のセッションに対応する別のセッションを作成する。負荷マネージャ２０２は、要求されたサービスの性質と、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）２０８およびセルラ・パケット・コア２０６の単方向ダウンリンクでの輻輳レベルとに基づいて、サービスを（ｉ）単方向パス、または（ｉｉ）双方向パス、の少なくとも１つに切り替えることができる。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４での切り替えアクションは、ユーザまたはクライアントによって行われる。一部の実施形態では、切り替えアクションは、データパスに埋め込まれたチャネルを介して負荷マネージャ２０２によって制御されてもよい。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４は、（ｉ）ブロードキャスト受信機、または（ｉｉ）単方向ダウンリンク信号を受信する衛星受信機、の少なくとも１つを含む。統合ＵＥ２０４は、一般的なセルラモデム機能を含む。
【0067】
図３は、本明細書の一部の実施形態による、統合コアネットワークを示すブロック図３００である。統合コアネットワークは、「ブロードキャスト／オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２と、セルラ・パケット・コア２０６とを含む。一部の実施形態では、統合コアネットワーク３００は、既存の要素のグループ３０６を含む。既存の要素のグループ３０６は、コンテンツ配信ネットワーク（ＣＤＮ）３０８と、ワールド・ワイド・ウェブ３１０と、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２と、セルラ・パケット・コア２０６とを含む。統合コアネットワーク３００は、衛星地上局３０４と、セルラ基地局３１８と、第２のセルラ基地局３２０と、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２とを使用して（ｉ）統合セルラＤＴＴ ＵＥ３１４、または（ｉｉ）統合セルラ／衛星ＵＥ３１６、の少なくとも１つにサービスを提供する。一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２は、少なくとも１つのＢＲＨ３２２への接続のために再利用される。ＢＯ－ＰＣ３０２は、ＵＨＦ／ＶＨＦベースの「地上デジタル伝送（ＤＴＴ）」と衛星ベースの単方向ダウンリンクとを提供する。レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２を使用して、地上デジタル伝送（ＤＴＴ）ベースの単方向ダウンリンクのために第２のセルラ基地局３２０と併置された少なくとも１つのＢＲＨ３２２に（ｉ）オフロードトラフィック、（ｉｉ）ブロードキャスト、（ｉｉｉ）ユニキャスト、を配信することができる。一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２は、（ｉ）セルラ基地局、（ｉｉ）少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２、（ｉｉｉ）衛星ヘッドエンド、の少なくとも１つをサポートする。一部の実施形態では、衛星リンクは、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２のためのバックホールリンクとして機能する。一部の実施形態では、衛星リンクは、地上単方向ダウンリンクのためのブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を形成する。一部の実施形態では、セルラ接続は、バックホールが不十分な場所では、スループットが低い可能性がある。一部の実施形態では、衛星ダウンリンクを使用してレガシーＩＰバックホールネットワーク３１２をバイパスし、ユーザがアクションを開始することなく統合セルラ／衛星ＵＥ３１６に直接コンテンツ、例えばリッチビデオを配信することができる。一部の実施形態では、このタスクは、ＢＯ－ＰＣ３０２自体によって行われる。一部の実施形態では、任意のホームネットワークは、さらに個人用デバイスにコンテンツを配信する。一部の実施形態では、個人用デバイスは、以下に限定するものではないが、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレット、デスクトップコンピュータ、またはラップトップであってもよい。
【0068】
セルラ・パケット・コア２０６は、セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を制御して統合ユーザ機器（ＵＥ）に双方向接続性を提供し、データを送信または受信する。ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２は、ブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を制御する。ブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）は、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２を含んで統合ユーザ機器（ＵＥ）に単方向ダウンリンクパスを提供し、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２を介して、選択されたデータを受信する。ブロードキャスト・オフロード－パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２は、（ｉ）セルラ・パケット・コア２０６、または（ｉｉ）統合ユーザ機器（ＵＥ）、の少なくとも１つからトラフィック・フロー・データを収集するように構成される分析エンジンを含む。一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）（３０２）は、２Ｇネットワーク、３Ｇネットワーク、Ｗｉ－Ｆｉネットワーク、４Ｇネットワーク、および５Ｇネットワークの一部である。
【0069】
分析エンジンは、トラフィック・フロー・データに対してトラフィックパターン分析を実行してトラフィックフローを決定し、単方向ダウンリンクまたはセルラネットワークを介して送信されるのに適したトラフィックフローを決定する。一部の実施形態では、分析エンジンは、単方向ダウンリンクパスの一部として補助ダウンリンク（ＳＤＬ）チャネルを使用して、屋内ユーザのためにユニキャストパイプを介して送信されるコンテンツおよびストリームを選択する。
【0070】
図４Ａは、本明細書の一部の実施形態による、ブロードキャスト／オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２のさまざまな要素と、４Ｇネットワークのための３ＧＰＰで組み込まれた既存のセルラの「改良型パケットコア（ＥＰＣ）との間の相互作用を示すブロック図４００である。負荷マネージャ２０２は、（４Ｇネットワークの）レガシーＥＰＣの「パケットゲートウェイ（Ｐ－ＧＷ）」と外界との間に配置される。ＢＯ－ＰＣ３０２は、負荷マネージャ２０２と、加入者（ＳＵＢＳ）データベース４０２と、ブロードキャスト／オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）４０４と、ブロードキャスト／オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）４０６と、分析エンジン４０８とを含む。一部の実施形態では、４Ｇネットワークは、レガシー「ゲートウェイ・モバイル・ロケーション・センター（ＧＭＬＣ）」およびＢＯ－ＰＣ３０２の一部である分析エンジン４０８との制御リンクを含むことができる。ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２は、ゲートウェイ・モバイル・ロケーション・センター（ＧＭＬＣ）とインタフェースして統合ＵＥ２０４の位置情報を取得し、単方向ダウンリンクがユニキャストトラフィックに使用されている場合にハンドオフ機構を提供する。
【0071】
加入者（ＳＵＢＳ）データベース４０２は、統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４の一意のＩＤによって特定されるユーザ情報を含み、セルラ・パケット・コア２０６と統合ＵＥ２０４との間のトラフィック・フロー・データから選択されたデータを抽出する。ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）４０４は、ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）４０４の制御下にあるすべてのＢＲＨの単方向ダウンリンクを介して送信されるトラフィックフローをスケジュールする。ブロードキャスト・オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）４０４は、ロバストヘッダ圧縮（ＲｏＨＣ）、および選択されたデータのストリームごとのデータ暗号化も実行する。
【0072】
一部の実施形態では、ブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）４０６は、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２にインタフェースし、ユニキャストリンクまたはマルチキャストリンクを介してすべてのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）を接続するように構成される。ブロードキャスト・オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）４０６は、ターゲットのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）に向かうレガシーＩＰバックホールネットワーク３１２を介してヘッダ圧縮ＩＰパケットをトンネリングする。一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２は、要素管理システム（ＥＭＳ）から構成される。一部の実施形態では、ＢＯ－ＧＷ４０６は、ＯＳＩプロトコルスタックの下位層で動作し、送信シーケンスに従ってパケットをシーケンスし、ユニキャストトラフィックとブロードキャストトラフィックとを分離して、それらをレガシーＩＰバックホールネットワーク３１２に送信する。
【0073】
分析エンジン４０８は、（ｉ）セルラ・パケット・コア２０６、または（ｉｉ）統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４、の少なくとも１つからトラフィック・フロー・データを収集するように構成される。統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４は、セルラネットワークからのコンテンツ、およびブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２を介した単方向ダウンリンクパスからのコンテンツを受信するように構成されている改良型ユーザ機器である。一部の実施形態では、分析エンジン４０８は、（ｉ）「要素管理システム（ＥＭＳ）」、または（ｉｉ）「自己最適化ネットワーク（ＳＯＮ）」、の少なくとも１つを介したセルラネットワークのトラフィックデータ、および統合ＵＥ２０４と、通過するすべてのフローを監視する負荷マネージャ２０２とによって報告されたセルラネットワークのトラフィックデータを収集する。一部の実施形態では、分析エンジン４０８は、緯度および経度を含む地理データベースと、さまざまな無線周波数（ＲＦ）パラメータ、例えば推定信号強度、ＳＩＮＲ、時刻に基づく容量使用率など、とを含む。さまざまな無線周波数ＲＦパラメータは、基準信号レベル、ノイズおよび干渉レベル、トラフィックパターンを含み、所与の位置のカバレッジおよびサービス品質を定量化する。地理データベースと、トラフィック・フロー・データに対するトラフィックパターン分析により、単方向ダウンリンクを介して送信されるのに適したトラフィックフローが決定される。一部の実施形態では、分析エンジン４０８は、無線環境データベースを含む。無線環境データベースは、地理的位置に関するデータ、緯度、経度、およびさまざまな無線周波数ＲＦパラメータを含む。一部の実施形態では、さまざまな無線周波数ＲＦパラメータは、基準信号レベル、ノイズおよび干渉レベル、トラフィックパターンを含み、所与の位置でのカバレッジおよびサービス品質を定量化する。
【0074】
少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２は、選択されたデータをブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）から統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４に送信するように構成される。一部の実施形態では、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２は、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）から複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）に、または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）から単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）に動的に切り替わる。一部の実施形態では、動的切り替えは、人口統計学的分布に基づく。一部の実施形態では、第１の領域内の少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２は、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）モードまたは複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）モードで動作するように構成され、第２の領域内の少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２は、負荷マネージャ２０２および分析エンジン４０８による決定に基づいて、ユニキャストモードで同時に動作するように構成される。
【0075】
負荷マネージャ２０２は、統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４によって要求されるサービスの性質を監視するように構成される。一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２は、分析エンジン４０８によって実行されたデータ分析に基づいて、（ｉ）セルラネットワーク、または（ｉｉ）単方向ダウンリンクパス、の少なくとも１つを通過するトラフィックフローを制御する。分析エンジン４０８は、（ｉ）セルラ・パケット・コア２０６、および（ｉｉ）セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）４１２、の少なくとも１つから収集されたメトリックのセットを分析する。一部の実施形態では、メトリックのセットは、（ｉ）トラフィック・フロー・データ、（ｉｉ）セルラ・パケット・コア２０６およびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）４１２での輻輳のレベル、（ｉｉｉ）セルラ接続のスループット、（ｉｖ）パケットジッタ、（ｖ）単方向ダウンリンクのチャネル占有率、（ｖｉ）予め決定されたポリシーメトリック、を含む。一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２内のパケットジッタ測定は、ネットワーク輻輳についての洞察を提供することができる。一部の実施形態では、輻輳のレベルは、（ｉ）セルラ基地局を制御および監視する要素管理システム（ＥＭＳ）、または（ｉｉ）第１のスケジューリング要求と実際のデータ転送との間の経過時間を測定することによる統合ＵＥ２０４からの間接的な推測、の少なくとも１つから得られるセルラ基地局の送信バッファキューサイズにより推定される。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４は、セルラモデムで第１のスケジューリング要求と実際のデータ転送との間の経過時間の測定を実行することにより、地理的領域でのトラフィック強度を推定することができる。一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２は、ブロードキャストストリームの「目次」を生成し、統合ＵＥ２０４で利用できるようにする。統合ＵＥ２０４が「目次」で所望のコンテンツを識別すると、統合ＵＥ２０４は、所望のコンテンツの消費を開始し、消費されたコンテンツをセルラアップリンク経由で負荷マネージャ２０２に通知する。一部の実施形態では、分析エンジン４０８およびコンテンツ配信ネットワーク（ＣＤＮ）は、消費を認識して、消費されたコンテンツの情報をデータベースに追加する。
【0076】
一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２は、（ｉ）地上波ＴＶ信号、または（ｉｉ）衛星ＴＶ信号、の少なくとも１つを受信して、地上波ＴＶ信号または衛星ＴＶ信号をＩＰパケットに変換するブロードキャスト受信機にインタフェースすることができる。ＩＰパケットは、単方向ダウンリンクネットワークを使用して、例えば統合セルラ／ＤＴＴ ＵＥ３１４または統合セルラ／衛星ＵＥ３１６などの任意の統合ユーザ機器に配信される。したがって、一般的な意味では、ＣＤＮサービス（図３に示す）は、負荷マネージャ２０２へのリアルタイムのライブＴＶ配信のために最適化され、構築されたＴＶ ＣＤＮサービスを含むと見なされる。
【0077】
負荷マネージャ２０２は、統合ＵＥ２０４が要求するサービスを、分析エンジン４０８によって提供される入力に基づいて、セルラ・パケット・コア２０６からブロードキャスト・オフロード・パケット・コア３０２に、またはブロードキャスト・オフロード・パケット・コア３０２からセルラ・パケット・コア２０６に切り替える。
【0078】
負荷マネージャ２０２は、選択されたデータの送信を分析エンジン４０８によって提案された分析結果に基づいて、（ｉ）セルラ・パケット・コア２０６のダウンリンクトラフィックからブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２の単方向ダウンリンク、または（ｉｉ）ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２の単方向ダウンリンクからセルラ・パケット・コア２０６のダウンリンクトラフィック、の少なくとも１つから切り替えるかどうかを決定する。一部の実施形態では、分析エンジン４０８は、ユニキャストまたはマルチキャストまたはブロードキャストの配信モードとして単方向ダウンリンクを介して送信されるコンテンツおよびストリームを選択する。
【0079】
図４Ｂは、本明細書の一部の実施形態による、ＢＯ－ＰＣ３０２のさまざまな要素と２Ｇ／３Ｇコアネットワークとの間の相互作用を示すブロック図である。ＢＯ－ＰＣ３０２は、負荷マネージャ２０２と、加入者（ＳＵＢＳ）データベース４０２と、ブロードキャスト／オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）４０４と、ブロードキャスト／オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）４０６と、分析エンジン４０８とを含む。２ＧコアネットワークのＲＡＮ４１２は、基地局コントローラ（ＢＳＣ）と、複数の基地局（ＢＴＳ）とを含むことができる。３ＧコアネットワークのＲＡＮ４１２は、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）と、１つまたは複数のノードＢとを含むことができる。一部の実施形態では、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２は、依然として４ＧコアネットワークのＲＡＮ４１２の一部である。これらのコンポーネントの機能は上記で説明されている。
【0080】
図４Ｃは、本明細書の一部の実施形態による、「ＢＯ－ＰＣ３０２のさまざまな要素と公衆Ｗｉ－Ｆｉネットワークとの間の相互作用を示すブロック図である。ＢＯ－ＰＣ３０２は、負荷マネージャ２０２と、加入者（ＳＵＢＳ）データベース４０２と、ブロードキャスト／オフロード・サービス・センター（ＢＯ－ＳＣ）４０４と、ブロードキャスト／オフロード・ゲートウェイ（ＢＯ－ＧＷ）４０６と、分析エンジン４０８とを含む。一部の実施形態では、Ｗｉ－Ｆｉアクセスポイントのカバレッジが小さい場合、サービングアクセスポイント識別子が統合ＵＥ２０４の位置を提供し、接続に最適なブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）の選択を可能にする。一部の実施形態では、ワイヤレスＬＡＮコントローラ（ＷＬＣ）は、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２を介して接続された、Ｗｉ－Ｆｉアクセスポイントのクラスタとして機能する。一部の実施形態では、Ｗｉ－Ｆｉユーザは、許可認証およびアカウンティング（ＡＡＡ）サーバを使用して認証される。一部の実施形態では、動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）およびドメイン・ネーム・システム（ＤＮＳ）は、（ｉ）統合ＵＥ２０４へのＩＰアドレスの割り当て、および（ｉｉ）ウェブサイトのＩＰアドレスのクエリ、のためのＩＰアクセスの標準コンポーネントである。これらのコンポーネントの機能は上記で説明されている。
【0081】
図４Ｄは、本明細書の一部の実施形態による、ＥＰＣ（図４Ａに示す）およびＢＯ－ＰＣ３０２の両方の要素を組み合わせる将来の５Ｇネットワークのコアネットワーク実装を示すブロック図である。ＢＯ－ＰＣ３０２は、３ＧＰＰ ＴＳ２３．５０１で定義されているように、３ＧＰＰで定義された要素、例えばＮＳＳＦ、ＡＵＳＦ、一元的なデータ管理（ＵＤＭ）、アクセスおよびモビリティ管理機能（ＡＭＦ）、セッション管理機能（ＳＭＦ）、ＰＣＦ、ＡＦおよびユーザプレーン機能（ＵＰＦ）４２２、との直接対話を含む。一部の実施形態では、これらの要素はすべて、５Ｇコアネットワークのネットワーク関連情報を公開することを可能にする公開されたＡＰＩを含む。図４Ａに示される加入者（ＳＵＢＳ）データベース４０２機能は、一般的な「（ＵＤＭ）」と統合される。加入者（ＳＵＢＳ）データベース４０２は、統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４の一意のＩＤによって特定されるユーザ情報を含み、セルラ・パケット・コア２０６と統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４との間のトラフィック・フロー・データから選択されたデータを抽出する。一部の実施形態では、５Ｇ規格は、統合ＵＥ２０４とＵＤＭとの間の事前共有対称鍵を含む。追加の非対称鍵のセットがそれらの間で共有され、秘密鍵は統合ＵＥ２０４にあり、公開鍵はＵＤＭにあることが提案されている。ＵＰＦ４２２は、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２と対話するための統一インタフェースおよび一般化された制御メカニズムを提供し、ネットワークスライシングの概念を使用してさらにカスタマイズされる。図４Ａに示すＢＯ－ＳＣ４０４およびＢＯ－ＧＷ４０６は、"Ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｖｏｌｖｅｄ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＦｅＭＢＭＳ）"のように、セルラ周波数帯域自体に単方向アクセスを追加する機能を含むことができるため、ここではｇＢＯ－ＳＣ４２０およびｇＢＯ－ＧＷ４１８にさらに一般化されている。これについては、ＢＭ－ＳＣおよびＢＭ－ＧＷを含む、ｅＭＢＭＳサービスに必要な３ＧＰＰ要素をさらに一般化したものと考えることができる。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４の位置は、単方向ダウンリンクのハンドオフ機構に使用することができる位置サーバ４１４を介してＡＭＦから取得される。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４のＩＰアドレスは、「ＳＭＦから取得される。提案されたメカニズムは、ＳＡＴＣＯＭ地上局４１６からの衛星ダウンリンクの使用を含む「ブロードキャストオフロード」および「ユビキタスカバレッジ」に対処する５Ｇ技術の重要な実現要素である。
【0082】
図５Ａは、本明細書の一部の実施形態による、負荷マネージャ２０２の動作５００の流れ図を示す。一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２は、複数の動的スレッドを含む。ステップ５０２で、動作５００は、統合ユーザ機器（ＵＥ）のいずれかからの新しいセッションの追加時に各スレッドの作成を開始する。ステップ５０４で、動作５００は、負荷マネージャ２０２を初期化してユーザセッションのためにポーリングし、既存のユーザセッションを監視する。ステップ５０６で、動作５００は、各ユーザセッションをチェックしてユーザセッションが新しいユーザセッション（ｉ）であるか、既存のユーザセッション（ｊ）であるかを決定し、イエスならばステップ５１０に進み、そうでなければステップ５０８に進む。５１０で、動作５００は、少なくとも１つの統合ユーザ機器（ＵＥ）から発信された、新しいユーザセッション（ｉ）の追加時にスレッドを生成する。５０８で、動作５００は、既存のユーザセッション（ｊ）を終了するかどうかを決定する。一部の実施形態では、既存のユーザセッション（ｉ）を終了する場合、ステップ５１２で終了したユーザセッションに対応するスレッドを強制終了して、計算リソースおよびストレージリソースを解放する。
【0083】
図５Ｂは、本明細書の一部の実施形態による、負荷マネージャ２０２の動作５１０の流れ図を示す。ステップ５１４で、動作５００は、セッションのスレッドを生成することを含む。一部の実施形態では、セッションは、統合ＵＥ２０４に代わって、ステップ５１６でプロキシセッションを開くことにより、統合ＵＥ２０４で接続することを意図した元のセッションのホストにクライアントを作成する。ステップ５１８で、動作５００は、負荷マネージャ２０２によって、セッション固有のスレッドのために統合ＵＥ２０４の位置をクエリする。ステップ５２０で、動作５００は、分析エンジン４０８にクエリし、ダウンリンクで接続する最良の手段を決定する。ステップ５２２で、動作５００は、トラフィックがセルラまたは単方向ダウンリンクにスケジュールされているかどうかをチェックし、セルラならばステップ５２４に進み、そうでなければステップ５２６に進む。音声通話およびビデオ通話のような特定の二重フローでは、セルラネットワークのみを使用することができる。ステップ５２４で、動作５００は、負荷マネージャ２０２がＲＴＰタイムスタンプの詳細な検査を実行してセルラネットワークのレイテンシおよびジッタを測定することを含み、ステップ５２８で輻輳の測定値を提供する。ステップ５２６で、動作５００は、ブロードキャストまたはユニキャストのためのＢＯ－ＳＣを構成し、単方向ダウンリンクへの切り替えを開始する。ステップ５３０で、動作５００は、セッションを終了するかどうかをチェックし、イエスならばステップ５３２に進み、そうでなければステップ５１８に進む。ステップ５３２で、動作５００は、特定のセッションに対応して作成されたすべてのスレッドを終了することを含む。
【0084】
一部の実施形態では、負荷マネージャ２０２は、コンテンツ配信ネットワーク（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ）またはコンテンツ配信ネットワーク（Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（ＣＤＮ）と対話して、コンテンツをプルまたはプッシュする。「アプリケーション・プログラミング・インタフェース（ＡＰＩ）」は、同じ理由でＧｏｏｇｌｅ（登録商標）、ＹｏｕＴｕｂｅ（登録商標）、またはＮｅｔｆｌｉｘ（登録商標）のような選択されたコンテンツプロバイダに公開され、単方向ダウンリンクネットワークを利用してＱｏＳを向上させる。ブロードキャストまたはユニキャストのトリガーは、統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４に常駐するクライアントによって通知される。
【0085】
図６は、本明細書の一部の実施形態による、「ＢＯ－ＳＣ４０４と、ＢＯ－ＧＷ４０６と、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２と、少なくとも１つのＢＲＨ３２２との間の相互作用６００を示す。一部の実施形態では、少なくとも１つのＢＲＨ３２２または複数のブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）は、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）として動作することによりブロードキャストトラフィックに対応し、補助ダウンリンク（ＳＤＬ）として動作することによりユニキャストトラフィックに対応する。一部の実施形態では、単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）または複数周波数ネットワーク（ＭＦＮ）または補助ダウンリンクから変更されるネットワークアーキテクチャは、分析エンジン４０８によって決定される条件のセットに基づく。ＩＰバックホールネットワーク３１２は、「レイヤ２仮想プライベートネットワーク（Ｌ２－ＶＰＮ）」サービスをブロードキャストトラフィックに提供し、Ｌ２トンネルサービスをユニキャストトラフィックに提供する。一部の実施形態では、Ｌ２トンネルは、ＢＯ－ＧＷ４０６と個々のブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）との間に作成される半永久的なポイントツーポイントパスである。一部の実施形態では、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２は、要素管理システム（ＥＭＳ）から構成される。新しいＩＰストリームがブロードキャストネットワークに追加されると、少なくとも１つのＢＲＨ３２２が「インターネットグループ管理プロトコル（ＩＧＭＰ）」要求を開始する。レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２は、新しいＩＰストリームをＬ２－ＶＰＮ内のマルチキャストに追加する。ＢＯ－ＧＷ４０６は、（ユニキャストかブロードキャストかに基づいて）Ｌ２アドレスおよびＶＬＡＮタグをルックアップし、少なくとも１つのＢＲＨ３２２の宛先ＩＰアドレスに基づいて、対応するＬ２トンネルまたはＬ２ ＶＰＮにフレームを転送する。
【0086】
図７は、本明細書の一部の実施形態による、統合ＵＥ２０４と、負荷マネージャ２０２と、ＢＯ－ＳＣ４０４と、ＢＯ－ＧＷ４０６と、少なくとも１つのＢＲＨ３２２との間のデータトラフィックを示す相互作用図７００である。一部の実施形態では、ベアラは、負荷マネージャ２０２から統合ＵＥ２０４へのユーザパケットの搬送に関与する。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４のＩＰアドレスは、ＥＰＣのＰ－ＧＷによって割り当てられる。一部の実施形態では、ＩＰアドレスは、統合ＵＥ２０４によって負荷マネージャ２０２に報告される。ＩＰアドレスは、ベアラの別のセットを介してトンネリングすることにより、単方向ダウンリンク経由で統合ＵＥ２０４にアクセスするために使用される。ＢＯ－ＳＣ４０４は、ヘッダを圧縮し、宛先アドレスが選択されたＢＲＨである別のＩＰパケットを介してパケットをトンネリングする。統合ＵＥ２０４が移動した場合、負荷マネージャ２０２は、緯度、経度、タイムスタンプ、およびその位置の推定誤差を提供する、Ｌｅインタフェースを介したＧＭＬＣ（図４Ａ）の常時ポーリングと、少なくとも１つのＢＲＨ３２２配置データベースの地理的検索の実行とによって、統合ＵＥ２０４の位置を把握する。ＢＯ－ＧＷ４０６は、Ｌ２ヘッダを追加することができ、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２を介して所望のＢＲＨへのトンネリングが可能である。少なくとも１つのＢＲＨ３２２は、Ｌ２ヘッダおよびＩＰトンネルヘッダを削除し、圧縮ヘッダを有する元のパケットをブロードキャスト規格のリンク層および物理層にマッピングし、復調のために統合ＵＥ２０４に送信することができる。統合ＵＥ２０４は、圧縮ヘッダを解凍してＩＰパケットを終了することができる。
【0087】
図８は、本明細書の一部の実施形態による、セル・サイト・ルータ８０２と、セルラ基地局８０４と、少なくとも１つのＢＲＨ３２２とを、関連するアンテナ８０６とともに組み込んだタワーサイトを示すブロック図８００である。一部の実施形態では、地上デジタル伝送（ＤＴＴ）オフロードの単方向リンクを組み込むためのセルサイトの変更には、ブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）と名付けられた新しいネットワーク要素、セル・サイト・ルータ８０２と少なくとも１つのＢＲＨ３２２との間の追加のギガビット・イーサネット・リンク、および追加のＤＴＴアンテナ８０８を含む。一部の実施形態では、ネットワーク構想によって決定される少なくとも１つのＢＲＨ３２２の輻射電力に基づいて、追加の電力が必要とされる。一部の実施形態では、セルサイトは、ネットワーク構想に基づいて、少なくとも１つのＢＲＨ３２２が装備される必要がある場合もあれば、そうでない場合もある。
【0088】
図９は、本明細書の一部の実施形態による、少なくとも１つのＢＲＨ３２２のブロック図９００である。一部の実施形態では、ブロック図９００は、イーサネット物理層ＰＨＹ９０２と、アプリケーションプロセッサ９０４と、ソフトウェア無線（ＳＤＲ）プラットフォーム９０６と、無線周波数（ＲＦ）アップコンバージョン９０８と、無線周波数（ＲＦ）ダウンコンバージョン９１０とを含む。イーサネット物理層ＰＨＹ９０２は、（異なるＶＬＡＮタグに基づいて）２つの異なるネットワークに論理的に分割され、これは、（ｉ）第２のネットワークがユニキャストＬ２－トンネルに対応する場合のブロードキャストＳＦＮネットワークである。一部の実施形態では、無線インタフェース上で、両方のストリームは、同一のキャリアを時分割するか、またはコストが高くなるが、ネットワーク動作を簡素化するために異なるキャリアを割り当てることができる。一部の実施形態では、パケットが送信される必要がある順序で受信されることは、ＢＯ－ＧＷ４０６によって保証され、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２によって維持される。一部の実施形態では、ＢＯ－ＳＣ４０４で作成されたＩＰトンネルは、アプリケーションプロセッサ９０４によって終了される。アプリケーションプロセッサ９０４は、圧縮ヘッダを有するユーザＩＰパケットをマッピングして、固有のデータリンク層機能をブロードキャストし、その後、ＳＤＲプラットフォーム９０６に送信する。ＳＤＲプラットフォーム９０６は、ＲＦ周波数にアップコンバートして放射する前に、データの順方向誤り訂正符号化、変調および波形整形を実行する。一部の実施形態では、ＢＯ－ＳＣ４０４でスケジュールされた送信機能のタイムアライメントは、アプリケーションプロセッサ９０４で行われる。
【0089】
図１０は、本明細書の一部の実施形態による、ＢＯ－ＧＷ４０６と、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２と、少なくとも１つのＢＲＨ３２２との間の分散型論理「レイヤ２（Ｌ２）」スイッチ１０００を示す。分散型論理「レイヤ２（Ｌ２）」スイッチ１０００は、マルチキャストをサポートするＬ２－ＶＰＮ１００２およびＢＯ－ＧＷ４０６からのＬ２－トンネルに対応する２つの論理ポートを含み、少なくとも１つのＢＲＨ３２２のポートは、２つの仮想ＬＡＮをサポートする仮想４ポートイーサネットスイッチを形成する。アプリケーションプロセッサ９０４は、２つの仮想ＬＡＮのすべてのＬ２ヘッダを削除する。アプリケーションプロセッサ９０４は、ブロードキャスト規格によって要求されるすべての帯域内シグナリング関連情報と、運用および保守（ＯＡＭ）メッセージとを終了する。アプリケーションプロセッサ９０４は、ベアラをソフトウェア無線（ＳＤＲ）プラットフォーム９０６にプッシュする。ＳＤＲプラットフォーム９０６は、同一ハードウェアが任意のブロードキャスト規格、例えばＡＴＳＣ３．０、ＡＴＳＣ１．０、ＤＶＢ－Ｔ２、ＤＶＢ－Ｔ、ＤＶＢ－Ｔ２ Ｌｉｔｅ、ＦｅＭＢＭＳ、ＩＳＤＢ－Ｔ、ＤＴＭＢなどに対応可能であることを保証し、それにより、レガシーＩＰバックホールネットワーク３１２の展開を引き続きサポートすることができる。一部の実施形態では、分散型論理「レイヤ２（Ｌ２）」スイッチ１０００により、同一規格のさまざまなバリアントをオンザフライで構成し、地形、少なくとも１つのＢＲＨ３２２に配置されている物理イーサネットポート９０２および物理イーサネットポート１００４のためのＦＦＴサイズ、ガードインターバル、変調方式、およびコードレートの変更を含む統合ＵＥ２０４の速度などを処理することができる。一部の実施形態では、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２は、隣接セル情報と、不要な干渉源と、セルラネットワークの輻輳とを含む無線環境を監視するＲＦスニッフィング機能を含む。一部の実施形態では、自己干渉除去メカニズムを追加して（ｉ）帯域内干渉信号を見つけ、（ｉｉ）強いブロードキャスト信号の存在下で弱い信号を測定することができるように受信機のダイナミックレンジを改善し、受信機感度低下を防ぐ。分散型論理「レイヤ２（Ｌ２）」スイッチ１０００は、ブロードキャスト用の論理イーサネットポート１００６およびユニキャスト用の論理イーサネットポート１００８のセットを含む。一部の実施形態では、ＢＯ－ＧＷ４０６からのＬ２－トンネルの物理イーサネットポート１００４は、物理ケーブル１０１０を介して少なくとも１つのＢＲＨ３２２の物理イーサネットポート９０２に接続される。
【0090】
図１１は、本明細書の一部の実施形態による、統合ネットワークを利用する統合ＵＥ２０４を示すブロック図１１００である。一部の実施形態では、統合ＵＥ２０４は、以下に限定するものではないが、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、タブレット、デスクトップコンピュータ、ラップトップＣＰＥまたは車両搭載デバイスから選択することができる。ブロック図１１００は、アプリケーションプロセッサ９０４と、ＲＦスニッフィング１１０２と、ＧＮＳＳ１１２２と、フラッシュメモリ１１２４と、暗号モジュール１１２６と、内部センサ１１２８とを含む。ＲＦスニッフィング１１０２は、デュプレクサ１１０４と、ＰＡ１１０６と、ＬＮＡ１１０８と、無線周波数トランシーバ１１１０と、セルラモデム１１１２とを含む。統合ＵＥ２０４は、ブロードキャストベースの受信機であるＳＤＲ受信機１１１８を含む。ＳＤＲ受信機１１１８は、ＲＦダウンコンバータ１１１６から信号を受信する。ＳＤＲ受信機１１１８は、さまざまな地上波デジタルテレビ（ＤＴＴ）の規格および地上波デジタルテレビ（ＤＴＴ）の設定を処理すると考えられている。一部の実施形態では、ＳＤＲ受信機１１１８は、衛星信号を受信するために使用されてもよい。一部の実施形態では、ＳＤＲ受信機１１１８は、音声通話およびビデオ通話などの一部のピア・ツー・ピアサービスを除いて、任意のサービスをブロードバンドからブロードキャストにオフロードすることができる。ＳＤＲ受信機１１１８は、セルラ信号を監視する。一部の実施形態では、セルラネットワークでのネットワーク輻輳についての洞察は、所与のデータチャンクを送信するためのスケジュール要求の頻度、およびセルラダウンリンク信号要求に対する否定応答（ＮＡＣＫ）の頻度を検出することによって得られる。一部の実施形態では、ネットワーク輻輳情報は分析エンジン４０８に通信される。統合ＵＥ２０４の位置の決定は、提案されたスキームで重要な役割を果たす。したがって、統合ＵＥ２０４は、オンデマンドで、位置をセルＩＤ、ＧＮＳＳ１１１２座標に関して送信し、加速度センサ、ジャイロスコープ、および異方性磁気センサなどの内部センサ１１２８を使用して位置を補間する慣性ナビゲーションが、最新のＧＮＳＳ１１２２から適切な精度低下率を用いて確定する。一部の実施形態では、受信されたブロードキャスト信号の強度および品質も測定される。統合ＵＥ２０４は、特定の位置およびトラフィックに対する統合ＵＥ２０４の最良の変調およびコーディングを最適化するために、分析エンジン４０８によって要求されたときに、分析エンジン４０８にタイムスタンプを送信することができる。暗号モジュール１１２６は、単方向ダウンリンクネットワークに対応するデバイスアイデンティティを生成および格納する。ＲＦスニッフィング１１０２は、セルラ接続にアクセスするためのすべての基本コンポーネントを含む。
【0091】
図１２は、本明細書の一部の実施形態による、統合ＵＥ２０４で実行されているプロトコルスタック１２００を示す。統合ＵＥ２０４で実行されているプロトコルスタック１２００は、アプリケーションプロセッサ９０４と、ＳＤＲ受信機１１１８と、セルラモデム１１１２とを含む。セルラモデム１１１２では、プロトコルスタックの下位層、セルラ／Ｗｉ－Ｆｉ規格に対応するＩＰ層までが処理される。ＳＤＲ受信機１１１８では、物理層機能およびリンク層機能が実装される。一部の実施形態では、リンク層機能は、アプリケーションプロセッサ９０４に実装される。上位層機能（トランスポート層以上）は、アプリケーションプロセッサ９０４に実装される。図中のブリッジ機能は、単方向リンクのためにＳＤＲ受信機１１１８からデータを転送する。一部の実施形態では、ＳＤＲ受信機１１１８は、アプリケーションプロセッサ９０４およびセルラモデム１１１２からのセルラデータの移動のための追加のブリッジング機能を含む。一部の実施形態では、補助ダウンリンクチャネルおよびセルラダウンリンクチャネルは、同一のＩＰアドレスを使用する。「単方向トランスポートを介したファイル配信（ＦＬＵＴＥ）」または「単方向トランスポートを介したリアルタイムオブジェクト配信（ＲＯＵＴＥ）」などのブロードキャスト固有のファイル配信プロトコルを介して統合ＵＥ２０４で受信されたブロードキャストデータまたはユニキャスト単方向データは、レイヤ４（Ｌ４）プロキシを使用してアプリケーションに配信される。一部の実施形態では、データは、ＴＣＰなどの標準的なトランスポートプロトコルを介して配信され、ＨＴＴＰペイロードとしてアプリケーションに提示される。レイヤ４（Ｌ４）プロキシは、これらのさまざまなレイヤ２（Ｌ２）トランスポートを介して受信したデータを、リンク利用率を最適化するために統一された方法でアプリケーションに提示する。
【0092】
図１３は、本明細書の一部の実施形態による、統合ＵＥ２０４の統合コアネットワークへのオンボーディングプロセスの方法１３００を示す流れ図である。ステップ１３０２で、オンボーディングプロセス１３００は、公開鍵と秘密鍵を内部で生成し、秘密鍵を統合ＵＥ２０４に共有することを含む。一部の実施形態では、秘密鍵は安全な保管庫の内部に留まり、秘密鍵は外界に（アプリケーションプロセッサ９０４にさえも）さらされない。一部の実施形態では、公開鍵は抽出され、公開鍵は、図４Ａに示す加入者データベース内の自動化メカニズムによって入力される。ステップ１３０４で、オンボーディングプロセス１３００は、統合ＵＥ２０４をセルラネットワークに認証および登録することを含み、統合ＵＥ２０４をユーザが起動したときに、統合ＵＥ２０４がＩＰアドレスを取得することで終了する。ステップ１３０４で、オンボーディングプロセス１３００は、ＡＥＳ鍵などの対称鍵を生成してメッセージに追加し、対称鍵を秘密鍵で暗号化することを含む。一部の実施形態では、ＩＰアドレスは「国際携帯機器加入者識別情報（ＩＭＳＩ）」とともに負荷マネージャ２０２を介して加入者データベースサーバに通信される。一部の実施形態では、加入者データベース４０４は、ＩＭＳＩ番号に基づいてユーザを識別し、公開鍵を選択して対称ＡＥＳ鍵を抽出する。ステップ１３０８で、オンボーディングプロセス１３００は、補助ダウンリンクを通過するすべてのユニキャストトラフィックを暗号化することを含む。ブロードキャストトラフィックでは、すべての加入者ＵＥに共通鍵を使用することができる。したがって、このようなネットワークで使用される従来の鍵交換方法は再利用される。ステップ１３１０で、オンボーディングプロセス１３００は、エージングタイマを設定してセキュリティプロセスを強化することを含み、対称鍵は、エージングタイマによって定義される有限寿命を有する。ステップ１３１２で、オンボーディングプロセス１３００は、エージングタイマが期限切れか否かをチェックし、期限切れならば、新しい対称鍵を統合ＵＥ２０４が生成し、セルラネットワークを介して加入者データベース４０４に通知することができ、そうでなければステップ１３１０に進む。一部の実施形態では、統合コアネットワークは、ＯＮＡＰなどのフレームワークを使用し、ＮＦＶおよびＳＤＮなどの技術を組み込んでコアネットワークコンポーネントを実装する。一部の実施形態では、マルチコアサーバクラスのＣＰＵ、ネットワークスライシングをサポートするパケット転送エンジンなどを含む、将来の５Ｇコアネットワークで重要な役割を果たすと謳われているものに協調する技術を使用する。
【0093】
図１４は、本明細書の一部の実施形態による、選択されたデータの送信をトラフィックフロー分析に基づいてセルラ・コア・ネットワーク２０６から単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークに、または単方向ポイントツーマルチポイント・ダウンリンク・ネットワークからセルラ・コア・ネットワークに動的に切り替える方法１４００を示す流れ図である。ステップ１４０２で、方法１４００は、セルラ・パケット・コア２０６およびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）４１２によって、統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４への双方向接続性を提供し、セルラ・パケット・コア２０６およびセルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）４１２を介して、選択されたデータを送信または受信することを含む。ステップ１４０４で、方法１４００は、ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２およびブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）によって、統合ＵＥ２０４に単方向パスを提供し、少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２を介して、選択されたデータを受信することを含む。ブロードキャスト・オフロード・パケット・コア（ＢＯ－ＰＣ）３０２は、分析エンジン４０８を含む。分析エンジン４０８は、（ｉ）セルラ・パケット・コア２０６、または（ｉｉ）統合ＵＥ２０４、の少なくとも１つからトラフィック・フロー・データを収集するように構成される。少なくとも１つのブロードキャスト・ラジオ・ヘッド（ＢＲＨ）３２２は、選択されたデータをブロードキャスト無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）から統合ユーザ機器（ＵＥ）２０４に送信するように構成される。
【0094】
ステップ１４０６で、方法１４００は、負荷マネージャ２０２を使用して、統合ＵＥ２０４によって要求されるサービスの性質を監視することを含む。ステップ１４０８で、方法１４００は、負荷マネージャ２０２を使用し、分析エンジン４０８によって実行されたデータ分析に基づいて（ｉ）セルラネットワーク、または（ｉｉ）単方向ダウンリンクパス、の少なくとも１つを通過するトラフィックフローを制御することを含む。ステップ１４１０で、方法１４００は、分析エンジン４０８を使用して、（ｉ）セルラ・パケット・コア２０６、または（ｉｉ）セルラ無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）４１２、の少なくとも１つから収集されたメトリックのセットを分析することを含む。ステップ１４１２で、方法１４００は、負荷マネージャ２０２によって、統合ＵＥ２０４が要求するサービスを、分析エンジン４０８によって提供される入力に基づいて、セルラ・パケット・コア２０６からブロードキャスト・オフロード・パケット・コア３０２に、またはブロードキャスト・オフロード・パケット・コア３０２からセルラ・パケット・コア２０６に切り替えることを含む。負荷マネージャ２０２は、分析エンジン４０８によって提案された分析結果に基づいて（ｉ）セルラ・パケット・コア２０６のダウンリンクトラフィックからＢＯ－ＰＣ３０２の単方向ダウンリンク、または（ｉｉ）ＢＯ－ＰＣ３０２の単方向ダウンリンクからセルラ・パケット・コア２０６のダウンリンクトラフィック、の少なくとも１つから、選択されたデータの送信を切り替えるかどうかを決定する。
【0095】
特定の実施形態についての前述の説明は、本明細書の実施形態の一般的な性質を十分に明らかにしているため、現在の知識を適用することによって、包括的な概念から逸脱することなく、そのような特定の実施形態をさまざまな応用のために容易に修正および／または適合させることが可能であり、したがって、そのような適合および変更は、開示された実施形態の均等物の意味および範囲内で理解されるべきであり、理解されるように意図されている。本明細書で使用される表現または用語は、説明を目的としたものであり、限定を目的としたものではないことを理解されたい。したがって、本明細書の実施形態を好ましい実施形態に関して説明したが、当業者は、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内の変更で本明細書の実施形態が実行可能であることを認識されよう。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】