JP4536779B2 - 通信システムにおけるリソースの割り当て - Google Patents

Description

本開示は、通信システムに関し、詳細には限定ではないが、リソースの割り当てに関し、例えば通信システムのユーザに無線通信を提供する通信システムにおけるデータパケットのスケジューリングに関する。

通信システムは、ユーザ装置及び／又は通信システムの一部であるか又はそれ以外に関連する他のノードなど、２つ又はそれ以上のエンティティ間の通信セッションを可能にする設備とみなすことができる。通信は、例えば、音声、データ、マルチメディアなどの通信を含むことができる。通信システムに接続されたユーザ装置は、例えば、双方向通話又は多方向電話会議、或いはデータ接続を備えることができる。ユーザ装置は、サーバエンティティとのやりとりで、又は２つ又はそれ以上のユーザ装置間で、或いはそれ以外ではユーザ装置と通信システムとの間のインタフェース上でパケットデータを通信することができる。

通信システムは通常、所与の規格又は仕様に従って動作し、この規格又は仕様は、システムに関連する種々のエンティティが実行できること、及び達成すべき方法を定めている。例えば、規格又は仕様は、ユーザ装置が回線交換サービス又はパケット交換サービス、或いはその両方を備えているかどうかを定めることができる。接続に関して使用されるべき通信プロトコル及び／又はパラメータも通常は定められる。例えば、ユーザ装置が通信システムにアクセスできる方法、及びユーザ装置と通信ネットワークの要素との間で通信を実装すべき方法は、通常、事前定義された通信プロトコルに基づく。すなわち、ユーザ装置が通信システム経由で通信できるようにするために、通信の基礎となりうる一連の特定の「規則」を定義する必要がある。

ユーザ装置の無線通信を証明する通信システムは公知である。これらのシステムは一般にモバイルシステムと呼ばれているが、一部のシステムではモビリティが非常に狭い範囲に限られる場合がある。モバイルシステムの例としては、公衆陸上移動ネットワーク（ＰＬＭＮ）がある。ＰＬＭＮは一般に、セルラーアーキテクチャに基づく。他の例としては、少なくとも一部が通信衛星の利用に基づくモバイルシステムがある。移動通信はまた、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）を用いるなど、他のモバイルシステムにより提供することもできる。モバイルユーザは一般に、ユーザが加入しているネットワーク以外のネットワークにローミングできるようにされるので、従って、モビリティを提供する無線通信システムには共通の規格及びプロトコルが不可欠となる。

一般的な無線システムでは、基地局が複数のユーザ装置にサービスを提供する。ユーザ装置はまた、同時に２つ又はそれ以上の基地局と無線通信することができる。ユーザ装置と基地局間の無線インタフェース上の通信は、適切な通信プロトコルに基づくことができる。当業者は、ネットワークへの無線アクセスに必要な基本的な動作原理及び要素を理解している。これらの例としては、ＣＤＭＡ（符号分割多元接続）、ＷＣＤＭＡ（広帯域ＣＤＭＡ）、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）、ＦＤＭＡ（周波数分割多元接続）、ＳＤＭＡ（空間分割多元接続）などのアクセスシステム、及びこれらの混成がある。

各基地局は、適切な制御装置によって制御される。基地局及び通信のための他の装置の動作は、１つ又は複数の制御エンティティによって制御することができる。２つ又はそれ以上の基地局を、１台のコントローラによって制御できる。例えば、第３世代（３Ｇ）広帯域符号分割多元接続（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）（ＷＣＤＭＡ）ネットワークは、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）として知られる制御エンティティを、無線アクセスネットワークの動作を制御するために採用する。ＷＣＤＭＡの無線ネットワークコントローラは通常、アクセスネットワークの幾つかの局、場合によっては全ての局を制御する。

アクセスネットワークコントローラは、コアネットワークエンティティに接続される。通信ネットワークを他のネットワークに接続するために、１つ又はそれ以上のゲートウェイノードを設けることができる。例えば、モバイルネットワークは、ＩＰ（インターネットプロトコル）及び／又は他のパケットデータネットワークなどの通信ネットワークに接続することができる。

上述したように、ユーザ装置は、アクセスシステムとの無線インタフェースを介してデータを通信することができる。ユーザ装置のバッファ内に送信すべき十分なデータ量があるときには、アクセスシステムによりこのユーザ装置にいくらかの容量を割り当てる必要が生じ、とりわけ、基地局に対してエアインタフェース容量が必要とされる。

基地局は、異なるユーザ装置から多数の容量割り当て要求を実質的に同時に受け取る可能性がある。エアインタフェースを介して利用可能なリソースには限界があるので、基地局は、何らかの理由で、よりプライオリティの高いデータを送信すべきユーザ装置に容量を割り当て得るようにすることが必要となる場合がある。すなわち、基地局は、データ送信のための容量を割り当てる前に、ユーザ装置による送信にプライオリティを付け得るようにすることが必要となる場合がある。

従来、プライオリティ付けは、チャネル間で異なるプライオリティを有する専用チャネルに異なるサービスをマッピングすることで行われてきた。ネットワーク側のパケットスケジューリング機能は、ＷＣＤＭＡのＲＮＣなどの無線アクセスネットワークコントローラレベルに配置される。これは、非常にわかりやすいソリューションであり、その理由としては、例えば、ＷＣＤＭＡでは無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）が、いわゆる媒体アクセス制御（Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）のｄ（ＭＡＣ−ｄ）層上の異なる無線ベアラのプライオリティについての認識しているからである。

一部のアプリケーションでは、異なるプライオリティを有する異なる無線ベアラ上で伝送されるデータを１つのトランスポートチャネルに多重化することが可能である。例えば、ユーザ装置と基地局との間の無線通信は、移動端末の媒体アクセス制御のｅ（ＭＡＣ−ｅ）層の拡張専用チャネル（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ）（Ｅ−ＤＣＨ）上で信号を送信することができる。この層は、上述したＭＡＣ−ｄ層よりも階層的には下位の層であり、ユーザ装置及び基地局によってのみ使用される。

異なるプライオリティを有する専用チャネルに異なるサービスをマッピングする上述の方法は、高速のパケットスケジューリングを基地局（ＷＣＤＭＡではＮｏｄｅ Ｂと呼ばれる）で行い、利用可能なＥ−ＤＣＨリソースを共有チャネル方式で他のユーザと共有しなければならないＥ−ＤＣＨなどの技術の場合には、最適とはみなされない。

高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）では、この問題は、ＲＮＣからＮｏｄｅ Ｂへの異なるベアラに関連するスケジューリングプライオリティインジケータ（Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ、ＳＰＩ）を使用することで解決される。しかしながら、このソリューションをＥ−ＤＣＨに常に適用することは可能ではなく、これは、例えば、シグナリングに利用できるリソースが限られているので、品質インジケータをプロトコルスタックの第１層で明示的に信号伝達することができないことに起因する。

従って、アクセスネットワークの基地局レベルにおいて、無線インタフェース上のデータ送信のスケジューリングに対するソリューションの改善が必要となる。

本発明の実施形態は、上記の問題の１つ又は複数に対処することを目的としている。

１つの実施形態によれば、複数のユーザ装置が専用チャネルでデータを通信できる通信システムにおいてリソースを割り当てる方法が提供され、該方法は、第１プロトコル層でユーザ装置から通信システムの局に通信リソース要求を送信する段階と、プライオリティベースのリソース割り当ての要求を検出する段階と、局において、第２プロトコル層でデータフローからプライオリティ情報を取得する段階と、プライオリティ情報に基づいて第１プロトコル層での通信にリソースを割り当てる段階とを含む。

別の実施形態によれば、通信システム用の局が提供され、該局は、ユーザ装置との通信のための無線部と、第１プロトコル層でユーザ装置から通信リソース要求を受け取り、プライオリティベースのリソース割り当てが要求されたことを検出し、局において、第２プロトコル層でデータフローからプライオリティ情報を取得し、更に、プライオリティ情報に基づいて第１プロトコル層での通信にリソースを割り当てる、ように構成された少なくとも１つのコントローラとを備える。

更に別の実施形態によれば、上述の局を含む通信システムが提供される。

本発明の実施形態は、特に無線インタフェース上でシグナリングのオーバーフローを回避できる利点をもたらすことができる。更に、幾つかの実施形態では、アクセスネットワーク内の１つの無線インタフェース及び／又は複数の無線インタフェースのリソースの最適化及び／又はより効率的利用を可能にすることができる。実施形態の一部はまた、エンドユーザへのより高いサービス品質（ＱｏＳ）を可能にし、プライオリティの高いサービスを最初に提供し、及び／又はプライオリティの高いユーザに最初にサービスを提供することができる。例えば、ストリーミングはベストエフォートトラフィックよりも先に提供ことができるなどである。更に、本発明は、既存のユーザ装置になんらかの変更を加えることなく実装することができる。

本発明をより良く理解するために、例証として添付図面を参照する。
本明細書において図示され詳細に説明される例示的な通信システムは、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）、又はＣＤＭＡ２０００の公衆陸上移動ネットワーク（ＰＬＭＮ）などの第３世代（３Ｇ）ＷＣＤＭＡ（広帯域符号分割多元接続）ネットワークの用語を利用しているが、提案するソリューションの実施形態は、本発明の実施形態を用いて同様の問題を解決することのできる、いかなる無線通信システムでも利用できることに留意されたい。

図１は、幾つかの基地局４を示している。基地局は、ＷＣＤＭＡアクセスネットワークなどではＮｏｄｅ−Ｂという用語で表記される場合がある点を理解されたい。各基地局４は、複数のモバイルユーザ装置１、２と無線で信号を送受信することができるような適切な無線部を備えている。モバイルユーザ装置は、移動局（ＭＳ）又は移動端末（ＭＴ）と呼ばれることがある。同様に、モバイルユーザ装置１、２の各々は、適切な基地局４と無線インタフェース上で無線信号を送受信することができる。

適切なユーザ装置は、必要な無線送信要素とコントローラ機能を備えているため、ネットワークとのデータの送受信、及びネットワークから受信する可能性のある制御命令の処理が可能となる。通常、モバイルユーザ装置は、１つ又はそれ以上の基地局によって提供されるアクセスネットワーク内で移動し、更にアクセスネットワークの１つの受信可能範囲から別の受信可能範囲に移動することもできる。従って、モバイルユーザ装置はモバイルシステムのサービスエリア内を自由に移動することができるので、移動局の位置は、時間と共に変わる可能性がある。

基地局の各々は、アクセスネットワークコントローラに接続される。図１は、２つのアクセスネットワークコントローラ、より詳細には無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）１０及び１１を示している。アクセスネットワークコントローラは一般に、適切な相互接続を介して、例えば適切な交換局１２、ゲートウェイノード１３などの他のネットワーク要素に接続される。

図２は、モバイルユーザ装置１、基地局４、及びアクセスネットワークコントローラ１０間の実施可能なインタフェースプロトコルアーキテクチャの詳細な実施例を示している。より詳細には、図２は、拡張専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）のトランスポートチャネル用のプロトコルアーキテクチャを示している。モバイルユーザ装置１では、無線ベアラの異なるプライオリティがＭＡＣ−ｄレベル８で認識されている。利用可能な送信リソースが十分でない場合、モバイルユーザ装置は、より高いプライオリティを有するデータを最初に送信するようにスケジューリングすることができる。

図２に示すように、ＭＡＣ−ｄプロトコルは、無線ネットワークコントローラ１０には位置しているが、基地局４にはない。ＭＡＣ−ｄは、専用チャネルと共に媒体アクセス制御機能、例えば、多重化、トランスポートチャネルへのマッピング、巡回冗長符号（ＣＲＣ）、フレームエラー率（ＦＥＲ）に関する機能を提供する。

これに対しＭＡＣ−ｅプロトコルは、基地局４、例えばＮｏｄｅ Ｂに位置する。ＭＡＣ−ｅは、例えば、異なるＭＡＣ−ｄフローを同じＥ−ＤＣＨチャネルに多重分離するように機能する。ＭＡＣ−ｅによって実行されるその他の機能には、Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ−Ｒｅｐｅａｔ−Ｒｅｑｕｅｓｔ（ハイブリッド自動再送制御、ＨＡＲＱ）の再送及びスケジューリングのハンドリングなどのタスクを含む。

本明細書で説明する実施形態では、ユーザ装置が送信を開始してＭＡＣ−ｄフローが多重分離されるまで、基地局４はデータのプライオリティを常に認識しているわけではない可能性がある。しかしながら、本実施形態ではリソースを短期間割り当てることができ、フローを多重分離し、ＭＡＣ−ｄフローでプライオリティをチェックすることができる。従って、図２のＮｏｄｅ−Ｂ４がユーザ装置１から容量要求を受け取ると、Ｎｏｄｅ−Ｂは短い時間間隔でこの要求にリソースを割り当てることができ、その間にＮｏｄｅ−Ｂは、ユーザ装置からＭＡＣ−ｅフローを多重分離する。Ｎｏｄｅ−Ｂはまた、モバイルユーザ装置によってＭＡＣ−ｄフローから送られてくるデータのプライオリティのチェックを行う。すなわち、ユーザ装置がＭＡＣ−ｅフローで、例えばスケジューリングプライオリティインジケータ（ＳＰＩ）においてプライオリティを与えない場合には、プライオリティは、ＭＡＣ−ｄフローの品質識別子（Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）（ＱＩＤ）からなど別のプロトコル層から検出することができる。

その後、Ｎｏｄｅ−Ｂ４は、ＭＡＣ−ｅレベルで受け取ったプライオリティ情報を適切なリソーススケジューリングに利用することができる。例えば、Ｎｏｄｅ−Ｂは、このプライオリティ情報を、Ｕｕインタフェース３又はｌｕｂインタフェース５それぞれを介したパケットスケジューリングに利用することができる。

図３は、アップリンクでＥ−ＤＣＨを実装するＷＣＤＭＡネットワークに適用される実施形態を具体的に示したものである。詳細には、この実施形態では、ＷＣＤＭＡ無線アクセスネットワークのＮｏｄｅ Ｂは、要求に応じて異なるモバイルユーザ装置に無線リソースを割り当てるように構成されている。図４は、より一般的な用語でこの実施形態の動作を示している。

モバイルユーザ装置１及び２は、異なるプライオリティを有するデータを送信する。エアインタフェースを介して利用可能なリソースは、図３では「チューブ」１４で図示される帯域幅で制限される。Ｎｏｄｅ Ｂは、ＭＡＣ−ｅのＥ−ＤＣＨフローの多重分離を実行する際にプライオリティについて認識している。モバイルユーザ装置１及び２の両方が、ステップ４０で、実質的に同時に容量増強要求を行う場合、リソース割り当てが必要となり、Ｎｏｄｅ−Ｂ４は、よりプライオリティの高いデータを送信するモバイルユーザ装置の要求を認可する。図３では、これはモバイルユーザ装置１ということになる。必要な決定手続き及び他の必要な制御動作は、あらゆる適切なプロセッサ、又はＮｏｄｅ−Ｂで提供される幾つかのプロセッサにより提供することができる。

本実施形態では、（媒体アクセス制御ｄ）ＭＡＣ−Ｄフローの品質ＩＤ（ＱＩＤ）が、ステップ４６のＭＡＣ−ｅにおけるプライオリティベースのパケットスケジューリングに使用される。これが生じるのは、例えば、ユーザ装置１からＵｕインタフェース３を介してＮｏｄｅ−Ｂ４に対して明示的なスケジューリングプライオリティインジケータが全くシグナリングされないことをステップ４２で検出したことに応答した場合である。

ユーザ装置からＵｕインタフェースを介してＮｏｄｅ Ｂに送信される、レート要求の第１層メッセージにＳＰＩが含まれている場合には、動作は４２から４４に進み、データフローの通常の処理が続く。

ＳＰＩが全く受信されなかったことが検出されると、ステップ４６で取得した情報は、例えばステップ４８で、Ｕｕインタフェース及びｌｕｂインタフェースを介した最適なリソーススケジューリングに利用することができる。

上記のデータ処理機能は、１つ又はそれ以上のデータプロセッサエンティティによって提供することができる。例えば、計算及び検索の実行、マッチング、及び組み合わせ操作を実行するためにコンピュータにロードされる際には、本実施形態を実装するために適切に適合されたコンピュータプログラムコード製品を使用することができる。この操作を行うためのプログラムコード製品は、キャリアディスク、カード、テープなどのキャリア媒体上に格納され、これにより提供することができる。１つの可能性として、プログラムコード製品をデータネットワークを介してダウンロードする方法もある。実装には、ロケーションサーバに適切なソフトウェアを備えることもできる。従って、一部のアプリケーションでは、追加のハードウェアが必要でない場合もある。ロケーションサーバにおいて、追加のメモリ及び処理容量が必要となる場合もある。

本発明の実施形態は、移動局等のユーザ装置に関連して説明してきたが、本発明の実施形態は、適切な他のあらゆるタイプのユーザ装置にも適用可能であることを認識されたい。

本発明の他の実施形態も、本発明の範囲内に含まれる限りは実施可能であることを理解されたい。従って、本発明は、ＷＣＤＭＡ以外の他の移動技術にも適用可能である。

また、上記では本発明の例示的な実施形態について説明したが、添付の請求項で定義される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書で開示されたソリューションには幾つかの変形及び修正を加えることができる点にも留意されたい。

本発明を具現化することができる通信システムを示す図である。 モバイルユーザ装置とアクセスネットワークコントローラとの間で実施可能なインタフェースプロトコルアーキテクチャの詳細な実施例である。 一実施形態の原理を示す図である。 本発明の一実施形態を説明するフローチャートである。

符号の説明

１、２ モバイルユーザ装置
１４ 帯域幅

Claims (19)

1. 専用チャネルでデータを通信する複数のユーザ装置のうちの１つのユーザ装置から通信システムの局において、第１プロトコル層で通信リソース要求を受信する段階と、
   前記局において、前記第１プロトコル層とは異なる第２プロトコル層で前記ユーザ装置と前記局との間のデータフローからプライオリティ情報を取得する段階と、
   前記局によって前記プライオリティ情報に基づいて通信リソースを前記ユーザ装置に割り当てる段階と、
   を含む方法。
2. 前記通信リソース要求を受信する段階は、媒体アクセス制御プロトコルのｅ層で要求を受信する段階を含む請求項１に記載の方法。
3. 前記通信リソース要求を受信する段階は、プロトコルスタックの第１層で前記要求を受信する段階を含む請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記プライオリティ情報を取得する段階は、媒体アクセス制御プロトコルのｄ層をモニタする段階を含む請求項１から３のいずれかに記載の方法。
5. 前記プライオリティ情報を取得する段階は、媒体アクセス制御プロトコルのｄ層で品質識別子パラメータをモニタする段階を含む請求項４に記載の方法。
6. プライオリティ情報の取得は、媒体アクセス制御のｅフローをモニタする段階を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
7. 広帯域符号分割多元接続ネットワークの拡張専用チャネルにおける複数のユーザ装置からのデータの通信を実行する段階を更に含む請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記通信リソースを割り当てる段階は、前記ユーザ装置と前記局との間で無線リソースを割り当てる段階を含む請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 前記リソースを割り当てる段階は、前記局と前記通信システムの他のエンティティとの間のインタフェース上で通信リソースを割り当てる段階を含む請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 短い時間期間に通信リソースを割り当てる段階と、
    前記第２プロトコル層で前記データフローを多重分離する段階と、
    前記第２プロトコル層で前記データフローからプライオリティ情報を取得する段階と、を更に含む請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. コンピュータ読み取り可能媒体上に具現化されたコンピュータプログラムであって、
    第１プロトコル層で、ユーザ装置から通信システムの局に通信リソース要求を送信する段階と、
    前記局において、第２プロトコル層でデータフローからプライオリティ情報を取得する段階と、
    前記プライオリティ情報に基づいて通信リソースを割り当てる段階と、
    を含む方法を実行するためのプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム。
12. 機器であって、
    専用チャネルでデータを通信する通信システムの複数のユーザ装置のうちの１つのユーザ装置から、第１プロトコル層で通信リソース要求を受信する受信手段と、
    前記第１プロトコル層とは異なる第２プロトコル層で前記ユーザ装置と前記機器との間のデータフローからプライオリティ情報を取得する取得手段と、
    前記局によって前記プライオリティ情報に基づいて通信リソースを前記ユーザ装置に割り当てる割当手段と、
    を含む機器。
13. 前記通信リソース要求は、媒体アクセス制御プロトコルのｅ層で送信される要求を含む請求項１２に記載の機器。
14. 前記通信リソース要求は、プロトコルスタックの第１層で送信される要求を含む請求項１２又は１３に記載の機器。
15. 前記取得手段は、媒体アクセス制御プロトコルのｄ層からプライオリティ情報を取得する請求項１２から１４のいずれか１項に記載の機器。
16. 前記取得手段は、媒体アクセス制御のｅデータフローからプライオリティ情報を取得する請求項１２から１４のいずれか１項に記載の機器。
17. 前記機器は、拡張専用チャネルで前記ユーザ装置とデータを通信するように構成された広帯域符号分割多元接続ネットワークの局を含む請求項１２から１６のいずれか１項に記載の機器。
18. 前記機器が、第１プロトコル層でユーザ装置から通信システムの局において通信リソース要求を受信し、前記局において第２プロトコル層でデータフローからプライオリティ情報を取得し、更に、前記プライオリティ情報に基づいて通信リソースを割り当てる、ように構成されたコンピュータを含む請求項１２から１７のいずれか１項に記載の機器。
19. 専用チャネルでデータを通信する複数のユーザ装置を有する通信システムであって、
    請求項１２に記載の機器を備える通信システム。

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