JP4643101B2

JP4643101B2 - 共通チャネル負荷に基づく共通チャネルから専用チャネルへのチャネルタイプの切替方法

Info

Publication number: JP4643101B2
Application number: JP2001533775A
Authority: JP
Inventors: クリストフェルアンデルソン，; ヨハンシュデルベルイ，
Original assignee: テレフオンアクチーボラゲットエルエムエリクソン（パブル）
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: JP2003513534A; CN1191726C; DE60036020D1; US6519461B1; ES2291224T3; AU1319401A; WO2001031950A1; EP1243146A1; TW546972B; CN1402946A; AR029187A1; EP1243146B1; ATE370621T1

Description

【０００１】
【関連発明】
本出願は、「共通チャネル負荷に基づく共通チャネルへのチャネルタイプの切替方法：Channel-Type Switching ti a Common Channel Based on Common Channel Load」という名称の、本出願と共通の譲渡人に譲渡された１９９９年１０月２９日出願（弁理士整理番号第２３８０−１５０）の特許出願第０９／４２９，４９７号に関連する。
【０００２】
【発明の分野】
本発明はデータ通信に関し、より詳細には、チャネルタイプの切替決定を行う場合に現在の伝送チャネル負荷又はスループットを考慮に入れることによってデータ通信を改善することに関するものである。
【０００３】
【発明の背景及び概要】
現在及び将来の移動体無線通信システムでは、様々な異なるサービスが提供されており、あるいは又、提供されることになろう。移動体無線通信システムは、従来、例えば音声呼出しをサポートするために回線交換サービスを提供してきたが、パケット交換データサービスもますます重要になってきている。パケットデータサービスの例としては、電子メール、ファイル転送、及びインターネットを用いた情報検索を含む。パケットデータサービスは、データパケットセッションの過程で変化するような方法でシステム資源を使用することがよくあるので、パケットの流れはしばしば「バースト性」で特徴付けられる。送信されるパケットバーストにはパケットが送信されない期間が点々と挿入されており、従って、パケットの「密度」は短期間だけ高まり、長期間にわたって非常に低くなることがしばしばである。
【０００４】
移動体通信システムは、回線交換サービスとパケット交換サービスの両方に対処する必要がある。しかし同時に、限りある無線帯域幅は有効活用されなければならない。無線インタフェースを介して搬送されるべき異なるタイプのトラヒックにより有効に対処するために、異なるタイプの無線チャネルが利用される。例えば、ある種の無線チャネルは回線交換トラフィックをより効率よく搬送するように構成することができ、別の種の無線チャネルはパケット交換トラフィックをより効率よく搬送するように構成することができる。
【０００５】
移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ:Grobal Syatem for Mobile communications）は、移動体交換局（ＭＳＣ:Mobile Switching Center）ノードを介する回線交換サービスと、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ:General Packet Radio Service）ノードを介するパケット交換サービスとを提供する移動体通信システムの一例である。回線交換の保証型サービスの場合、専用トラフィックチャネルが利用される。無線チャネルは、（移動体接続の存続する限り）特定の移動体ユーザの一時的専用であり、大幅な遅延なく受信されるように情報のフレームを引き渡す。通常、専用チャネルは、より高いデータスループットを実現する。パケット交換のベストエフォート型サービスの場合、共通チャネルが利用され、複数の移動体ユーザが同時に共通チャネルを共有する。通常、共通チャネルは、専用チャネルよりも低いデータスループットで情報のパケットを引き渡す。従って、例えば音声又は同期通信、ソフトハンドオーバー／よりソフトなハンドオーバー等々のために、１つ又は複数の要求されるサービスパラメータの品質が比較的高品質である場合、専用チャネルを選択する。例えば電子メールメッセージのために要求されるサービスの品質が比較的低い場合、共通チャネルを選択する。
【０００６】
適切なチャネルタイプの選定は、広帯域符号分割多重アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）を利用する第３世代の移動体システムで特に重要である。第３世代の広帯域ＣＤＭＡシステムは、例えばキロビット／秒からメガビット／秒の、広範なビット速度による様々な回線交換サービス及びパケット交換サービスをサポートする必要がある。そのようなサービスをサポートすることが必要とされる広帯域ＣＤＭＡにおける最もクリティカルな２つの無線資源は、チャネル化コードと伝送電力である。チャネル化コードは、干渉を低減し、異なるユーザ間で情報を分離するために使用される。より多くのチャネル容量が要求されるほど、より多くのチャネル化コードが必要である。クリティカルな別の無線関連資源パラメータは、伝送電力及び干渉レベルを含む。専用チャネルは、干渉とビット誤り率を低減することになる、より正確な電力割当てを実現する閉ループ伝送電力制御を利用する。共通チャネルは、通常、正確さで劣り、大量のデータの伝送に適さない開ループ電力制御を利用する。
【０００７】
発展する広帯域ＣＤＭＡシステムには、新規かつ多様なサービスを提供し、同時に、限りあるシステム資源を有効分配するためにさらなる難問がある。例えば、データトラフィックは上記の通り元来「バースト性」なので、トラフィックパターンは、使用される特定の伝送プロトコルによって影響を受ける。例えば、現在インターネット上で最も一般的に使用される伝送プロトコルは伝送制御プロトコル（ＴＣＰ:Transmission Control Protocol）である。ＴＣＰは、バイトストリームの信頼ある順番通りの引き渡しを実現し、フロー制御メカニズム及び輻輳制御メカニズムを利用する。伝送するために引き渡されるデータ量は、検出された輻輳量、すなわち過度に多いパケットに基づいて調節される。この調節を達成するために、ＴＣＰは、少数のパケットの消失を感知した場合に、伝送速度を半分以下まで落とし、次いでスループットを徐々に高めるためにその速度を少しずつ高める。この輻輳応答メカニズムは、無線ネットワークスループットに悪影響を与える場合がある。
【０００８】
考慮すべきもう１つの要因は、異なるサービス品質（ＱｏＳ）クラスを使用することである。例えば、次の３つの異なる優先順位クラスがネットワークのユーザに提供される場合がある。すなわち、低い優先順位はスループット及び遅延において要求の少ないユーザ（例えば電子メールのユーザ）を含み、中程度の優先順位のユーザ（例えばウェブサービス）はより高いレベルのスループットを要求し（例えばウェブサービス）、高い優先順位のユーザ（例えば音声、ビデオ、等々）は少ない遅延で高いスループットを要求する。
【０００９】
パケットデータ伝送のバースト政の性質、輻輳に影響されやすい伝送プロトコル、ＱｏＳパラメータ、及びパケットデータ伝送を極めて動的にする他の要因により、ユーザ接続を効率的にサポートするために最適なチャネルタイプは、そのユーザ接続の存続期間中にしばしば変化することがある。ある時点では、ユーザ接続は専用チャネルによってサポートされることの方がよい場合があるが、別の時点では、ユーザ接続は共通チャネルによってサポートされる方がよい場合がある。本発明は、特定のユーザ接続に関してチャネルタイプの切替を行うか否か、行うとしたらいつ行うかを判定し、具体的には、低い容量又は品質（例えば、共通チャネル）から高い容量又は品質（例えば、専用チャネル）にいつ切替えるかを決定する。その決定を行う１つの方法は、しきい値比較操作である。低い容量又は品質のチャネルによってサポートされるユーザ接続に関してデータ量のしきい値を越える場合、その接続は、より高い容量又は品質のチャネルに切替えられる。
【００１０】
図１は、共通チャネルによって現在サポートされているユーザ接続の数に応じてセルラシステム全体のスループットをメガバイトで示したグラフである。シミュレートされたトラフィックは、「専用寄り」すなわちより大きなパケットが送信されるものであり、従って、ユーザは専用チャネル上で最適に処理される。０バイトの、チャネルタイプを切替えるユーザ接続送信バッファ量のしきい値に対応する実線と、２０００バイトのしきい値に対応する破線と、３５００バイトのしきい値に対応する鎖線とを含む、３つの異なる線が示されている。専用寄りのトラフィックがシミュレートされているので、ユーザ接続ができるだけ早く専用チャネル、すなわち０バイトのしきい値に切替えられる場合に最適のスループットが達成される。しかし、これは常に最良の戦略であるとは限らない。ユーザが送信すべき少量のデータしか有さない場合、そのユーザ接続が即座に専用チャネルに切替えられるならば無線資源は浪費されることになる。一方、しきい値が高すぎる場合（例えば、３５００バイト）、トラフィックが共通チャネルから専用チャネルにほとんど又は全く切替えられないので、システムのスループットは比較的低くなる。共通チャネル上には過度のトラフィックがある。無線資源を適度に効率よく有効に活用するよりよいスループットは、２０００バイトのより低いチャネル切替しきい値によって達成される。このしきい値でのスループットは、ほぼすべてのトラフィックが専用チャネルで送信され、何も共通チャネルで送信されない０バイトの理想的なチャネルタイプ切替しきい値とほぼ同様に良好である。従って、折衷案のしきい値は、どのユーザ接続が共通チャネルによって適切にサポートすることができ、どのユーザ接続が専用チャネルによってよりよくサポートされるかを決定するにはよりよい値である。
【００１１】
図２は、５０人のユーザを共通チャネル上に有しており、３５００バイトのチャネルタイプ切替しきい値を有する共通チャネル負荷を示すグラフである。５０人のユーザのうち４０人以上のユーザが共通チャネル上で送信することを試みており、そのほとんどで０．４キロビット／秒だけの平均スループットを生じる。低いスループットは、共通チャネルの輻輳に由来する。
【００１２】
本発明は、共通タイプのチャネルのような低い容量又はより低品質のチャネルから、専用タイプのチャネルのようなより高い容量又はより高品質のチャネルへのユーザ接続の切替を決定する場合に、共通チャネル上の現在の負荷又はスループットを考慮に入れることによって、上記の問題を解消する。ある時点で、より低い容量又はより低品質のチャネルがユーザ接続をサポートする。その後、共通チャネル上の現在の負荷又はスループットが検出される。検出された負荷又はスループットに基づいて、データ量しきい値が提供される。様々な負荷が様々なしきい値に関連付けられている。ユーザ接続を介して送信されるべき現在のデータ量が検出される。ユーザ接続を共通チャネルからより高い容量又はより高品質のチャネルに切替えるか否かの判定は、（１）検出されたユーザ接続を介して送信されるべきデータ量と、（２）提供されたデータ量しきい値に基づいて行われる。検出された送信されるべきデータ量がデータ量しきい値よりも大きい場合に、ユーザ接続はより高い容量又はより高品質のチャネルに切替えられる。そうでない場合、ユーザ接続は第１タイプのチャネル上に留まる。
【００１３】
共通チャネルの負荷又はスループットは、共通チャネル上で現行でサポートされているユーザ接続の数と、共通チャネルのデータ転送率又はデータ容量に基づいて決定することができる。ユーザ接続に関して送信されるべきデータ量は、ユーザ接続に関連付けられた送信バッファに現在記憶されているデータパケットの数又はバイト数を計数することによって決定することができる。データ量しきい値の決定は、第１タイプのチャネルの効率的な使用と、チャネルタイプ切替を実施することによって生じる非効率性を考慮することもできる。非限定的な例示的な一実施形態では、本発明は、無線ネットワーク制御ノードで実施される。
【００１４】
現在の負荷が増えるにつれてチャネル切替しきい値が低下するような、共通チャネル上の現在の負荷又はスループットと対応する量のしきい値との間の関係を確立することができる。例示的な一実施形態では、この関係は単純な線形タイプの関係であってよい。あるいは、この関係は、複数のチャネル負荷値と複数のデータ量しきい値との間の特定の「マッピング」を確立する。更に別の実施例では、共通チャネル上のユーザ接続送信バッファ内の現在のデータ量を、様々な共通チャネル負荷又はスループットで空にするための推定された時間に基づいて、関係がデータ量しきい値を確立する。ユーザ接続に対してデータ量しきい値を設定するために、最大遅延時間、又は、ユーザ接続に関連付けられた他のサービス品質（ＱｏＳ）パラメータを使用することができる。最大遅延時間の場合、その時間に関連付けられ確立されたバッファしきい値は、ユーザ接続に関するチャネル切替の決定のために設定される。
【００１５】
本発明によれば、システムの現在の容量に基づいてより良好なチャネルタイプ切替の決定を行って、そのようなチャネル切替の決定を効率的にサポートすることができる。例示的な実施形態では、共通チャネルの現在の負荷又はスループットを考慮に入れることによって、専用チャネル又は他のより高い容量又はより高品質のチャネルへの不要な又は不適格なチャネルタイプの切替が防止される。共通チャネル上の現在の負荷又はスループットがユーザ接続の需要を満たすことができるような場合、専用チャネルの無線資源をより効率よく使用することができるように、ユーザ接続は共通チャネル上に留まる。
【００１６】
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点は、以下の好ましい例示的実施形態の説明ならびにに示されるものから明らかになろう。添付の図面では、全体を通して同じ部分を参照文字が示している。個々の機能ブロックと構成要素とは多くの図面によって示されるが、当業者には、個々のハードウェア回路、適切にプログラミングされたデジタルマイクロプロセッサ又は汎用コンピュータ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び／又は１つ又は複数のデジタル信号処理（ＤＳＰ）によって実現することができることを理解されたい。
【００１７】
以下の説明では、本発明を理解できるように、例示目的であって限定目的でなく、特定の実施形態、ネットワークアーキテクチャ、信号送受のフロー、プロトコル、技術、等々の特定の詳細例が記載される。しかし、本発明はこれらの特定の詳細例とは別の実施形態においても実施することができることが、当業者には明らかになろう。例えば、本発明は、移動体無線通信システムにおいてユーザ接続を共通から専用無線チャネルに切替えるか否かを判定することに関する例示目的の非限定的な一実施例で開示しているが、当業者ならば、本発明には、例えばより低い容量又はより低品質のチャネルからより高い容量又はより高品質のチャネルへの、いかなるタイプの通信システムのいかなるタイプのチャネルタイプ切替の決定にも適用することができることが理解されよう。別の例では、不要な詳細例によって本発明の説明を不明瞭にすることがないように、よく知られた方法や、インタフェース、装置、プロトコル、及び信号送受技術の詳細な説明は省略する。
【００１８】
次に、図３のフローチャート形式で示されるチャネルタイプの切替方法を参照して本発明の一般的な例示的実施形態を説明する。この方法は、ユーザ接続をある種のチャネルから別のタイプのチャネルに切替えることができる（有線と無線の両方を含む）任意のタイプの通信システムでも実施することができる。ここでも又、共通チャネルと専用チャネルとは、以下の例で使用される様々なタイプのチャネルの一例であり、チャネル切替は２つの異なる共通チャネル（異なる程度に負荷を掛けられた）、２つの異なる専用チャネル（異なる容量の）、及び他の区別できるチャネルタイプの間で実施することができる。
【００１９】
通信チャネル割り振りエンティティは、ユーザ接続をサポートするために、例えば共通タイプなどの第１タイプの通信チャネルを提供する（ブロック１）。現在の負荷又はスループット又はそのチャネルにおける他の類似のパラメータが決定される（ブロック２）。次いでデータ量しきい値は、検出された負荷、スループット、又は他のパラメータを使用して得られる（ブロック３）。ユーザ接続に関して送信されるべき現在のデータ量が、得られた量しきい値と比較される（ブロック４）。例えば、専用タイプなどの第２タイプのチャネルにユーザ接続を切替えるか否かの判定が、比較の結果に基づいて行われる（ブロック５）。この決定は、現在の通信条件を改善しないユーザ接続の不要な切替を防止又は少なくとも低減する。
【００２０】
より具体的には、共通チャネル上の現在の負荷又はスループットが、ユーザ接続のため送信の準備ができている現在のデータ量を満足な方法で処理することができない場合には、ユーザ接続は共通チャネルに切替えられない。従って、送信する準備のできているデータ量が少なかったとしても、現在の共通チャネル負荷が十分に低いか又は共通チャネルスループットが十分に高く、このデータ量が所望の時間枠内又は所望のサービス品質で十分に送信することができることを保証しない限り、チャネルタイプの切替は行われない。
【００２１】
共通チャネル上の現在の負荷によってその値が異なる動的しきい値を使用することは、すべてのチャネル上のシステム全体のスループットが最適化されることを意味する。共通チャネルは、未使用の専用チャネル資源とチャネルセットアップオーバーヘッドを犠牲にせずに、低い分量のトラフィックを効率よく搬送する。共通チャネル上のより重いトラフィック条件はしきい値を低下させ、その結果、良好な全体のスループットを維持するために、より容易に専用チャネルに切替えられる。無線ネットワーク全体で良好なスループットを維持することによって、例えばＴＣＰ速度低減対策などの外部ネットワークにおけるこの他の悪影響／副作用が防止される。
【００２２】
次に、本発明の有利な１つの応用例を、図４に示す移動体遠隔通信システムの非限定的な例として説明する。雲形１２で示した代表的な回線交換の外部コアネットワークは、例えば公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）、及び／又は統合サービスデジタル網（ＩＳＤＮ）であってよい。別の回線交換の外部コアネットワークは、別の公衆地上移動体無線ネットワーク（ＰＬＭＮ:Public Mobile radio Network）１３に対応することができる。雲形１４で示されている代表的なパケット交換の外部コアネットワークは、例えばインターネットなどのＩＰネットワークであってよい。コアネットワークは、対応するネットワークサービスノード１６に結合されている。ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮネットワーク１２及び他のＰＬＭＮネットワーク１３は、回線交換サービスを提供する移動体交換局（ＭＳＣ）などの回線交換コアノード（ＣＳＣＮ:Circui-Switched Core Node）に結合されている。既存のセルラネットワークモデル、ここでは移動体通信用グローバルシステム（ＧＳＭ）では、ＭＳＣ１８はインタフェースＡを介して基地局のサブシステム（ＢＳＳ）２２に結合されており、基地局のサブシステム（ＢＳＳ）２２は、インタフェースＡ’を介して無線基地局２３に結合されている。パケット交換ネットワーク１４は、例えば、サービングＧＰＲＳサービスノード（ＳＧＳＮ:Seiving GPRS Service Node）と呼ばれることのあるＧＳＭにおいてパケット交換サービスを提供するように調節された、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ:General Packet Radio Service）ノード２０などのパケット交換コアノード（ＰＳＣＮ:Pachet-Switched Core Node）に結合されている。コアネットワークサービスノード１８及び２０のそれぞれは、無線アクセスネットワークインタフェースを介してＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ:UTMS terrestrial radio access network）２４にも結合されている。ＵＴＲＡＮ２４は、それぞれが複数の基地局（ＢＳ）２８とＵＴＲＡＮ２４内のＲＮＣとに結合される無線ネットワークコントローラ（ＲＮＳ:Radio Network Controller）２６を有する、１つ又は複数の無線ネットワークシステム（ＲＡＮ）２５を含む。
【００２３】
ＧＳＭシステム内での無線アクセスでは、明確なＴＤＭＡ原理を使用する。ＵＭＴＳシステムにおける無線インタフェースを介した無線アクセスは、個々の無線チャネルがＣＤＭＡチャネル化又は拡散コードを用いて割り振られている広帯域の符号分割多重アクセス（ＷＣＤＭＡ）に基づくことが好ましい。当然ながら、他のアクセス方法を使用することもできる。ＷＣＤＭＡは、マルチメディアサービス及び他の高い伝送速度需要に対して広帯域を提供し、又、周波数の変化する環境において高品質の通信サービスを保証するためにダイバーシチハンドオフとＲＡＫＥ受信機のような堅固な機能を提供する。各移動体局には、基地局２８が特定の移動体局からの送信を識別するために各移動体局独自のスクランブリングコードが割り当てられている。移動体局は、一般同報通信又は共通チャネルのどちらかによる基地局からの送信、又はその移動体局を特別に対象とした送信を識別するためにも、独自のスクランブリングコードを使用する。そのスクランブリングコードは、スクランブルされた信号を、他の送信のすべてから、又、同じエリア内にあるノイズから区別する。
【００２４】
異なるタイプの制御チャネルは無線インタフェースをブリッジするように示される。例えば、順方向すなわちダウンリンク方向には、一般同報通信チャネル（ＢＣＨ）、ページングチャネル（ＰＣＨ）、及び移動体局に対して様々なタイプの制御メッセージを提供するための順方向アクセスチャネル（ＦＡＣＨ）を含めて、いくつかのタイプの同報通信チャネルがある。逆方向すなわちアップリンク方向には、位置登録、呼発信、ページ応答、及び他のタイプのアクセス動作を実行するためにアクセスが望まれるときはいつでも、移動体局によってランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）が使用される。
【００２５】
図５に、無線ネットワークコントローラ２６と基地局２８の簡約化された機能ブロック図を示す。無線ネットワークコントローラ２６は、その制御機能を実施し、ＲＮＣと、コアネットワークサービスノード、他のＲＮＣ、及び基地局などの別のエンティティとの間で通信を行うために必要とされる無数の無線及びデータ処理操作を実行するデータ処理回路５２に結合されるメモリ５０を含む。データ処理回路５２は、上記のように、適切にプログラムされ又は構成された汎用コンピュータ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、専用論理回路、ＤＳＰ、ＡＳＩＣ等々の任意の１つ又はこれらの組合せを含むことができる。基地局２８は、ＲＮＣ２６との通信に関係する処理動作の実行に加えて、１つ又は複数のアンテナ５８に接続さるトランシーバ５６を含む基地局の無線装置に関連するいくつかの測定及び制御動作を実行するデータ処理制御ユニット５４を含む。
【００２６】
図６に、移動体局３０の簡約化された機能ブロック図が示される。移動体局３０は、基地局２８に対して信号を送信し信号を受信するためのアンテナ７４を含む。アンテナ７４は、送信機７２に結合される変調器７０と受信機８０に結合さる復調器７６とを含む無線送受信回路に結合される。無線送受信された信号には、図３に示される広帯域ＣＤＭＡシステムに適用可能なエアインタフェース基準に準拠した信号送受情報が含まれる。データ処理制御ユニット６０とメモリ６２には、移動体局の音声機能、論理機能、及び制御機能を実施するために必要とされる回路が含まれる。メモリ６２はプログラムとデータの両方を記憶する。ユーザインタフェースを構成するために、従来型の拡声器又はイアホン８２、マイクロフォン８４、キーパッド６６、及びディスプレイ６４がデータ処理制御ユニット６０に結合される。バッテリ６８は、移動体局を稼動させるために必要とされる様々な回路に電力を供給する。
【００２７】
図４に示される無線インタフェースは、いくつかのプロトコル層に分割されており、いくつかの低い層は図７に示される。具体的には、移動体局は、ＵＴＲＡＮで類似のプロトコル層と通信するためにこれらのプロトコル層を使用する。どちらのプロトコルスタックも物理層、データリンク層、ネットワーク層、及びそれ以上の上位層を含む。データリンク層は、無線リンク制御（ＲＬＣ:radio link control）層と媒体アクセス制御（ＭＡＣ:medium access control）層の２つの層に分割される。ネットワーク層は、この例では、制御プレーンプロトコル（ＲＲＣ:control plane protocol）とユーザプレーンプロトコル（ＩＰ:uaer plane protocol）に分割される。
【００２８】
物理層は、広帯域ＣＤＭＡを用いてエアインタフェースを介した情報転送サービスを提供し、以下の機能を実施する。すなわち、順方向誤り訂正符号化及び復号、マクロダイバーシチ分配／結合、ソフトハンドオーバー実行、誤り検出、転送チャネルの多重化及び多重分離、転送チャネルの物理チャネルへのマッピング、物理チャネルの変調及び拡散／復調及び逆拡散、周波数及び時間同期、電力制御、ＲＦ処理、及び他の機能である。
【００２９】
媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層は、同等のＭＡＣエンティティ間におけるサービスデータユニット（ＳＤＵ）の非送達確認型伝送を提供する。ＭＡＣ機能には、データ転送率に基づく各転送チャネルに対する適切な転送形式の選定、一人のユーザのデータの流れの間と異なるユーザのデータの流れの間の優先順位の処理、制御メッセージのスケジューリング、それ以上の上位層のＰＤＵの多重化及び多重解除、及び他の機能が含まれる。具体的には、ＭＡＣ層は、動的な無線転送チャネル切替機能を実施する。ＲＬＣは、ＲＬＣ接続の設定、解除、及び維持、様々な長さの細分化及び再アセンブリ、それ以上の上位層のＰＤＵからより小さいＲＬＣＰＤＵへ／より小さいＲＬＣＰＤＵからそれ以上の上位層のＰＤＵへ、連結、再伝送による誤り訂正（ＡＲＱ）、それ以上の上位層のＰＤＵの順次配送、複製検出、フロー制御、及び他の機能を含めて様々な機能を実施する。移動体ユーザ接続に割り当てられた送信バッファはＲＬＣ層で制御される。
【００３０】
ＵＴＲＡＮにおけるネットワーク層の制御プレーン部分は、無線資源制御プロトコル（ＲＲＣ:radio resource control protocol）から構成される。ＲＲＣプロトコルは、無線資源を割り振り、無線インタフェースを介した制御信号送受、例えば無線アクセスベアラ制御信号送受、測定値報告及びハンドオーバー信号送受などを処理する。ネットワーク層のユーザプレーン部分は、良く知られたインターネットプロトコル（ＩＰ）などの層３プロトコルによって実施される従来型の機能を含む。
【００３１】
次に、本発明の例示的な一実施形態による図８に示される共通チャネル（ＣＣ）から専用チャネル（ＤＣ）への無線チャネルを切替える方法（ブロック１００）を参照する。ここでも又、本発明のこの例示的な実施形態は、共通タイプの無線チャネルから専用タイプの無線チャネルへの切替えを、例えば広帯域ＣＤＭＡ移動体通信システムで折りに触れて遭遇することのある非限定的な状況で開示されている。この例示的な実施態様では、本発明は上記のＲＬＣ及びＭＡＣプロトコル層で有利に実施することができる。
【００３２】
まず、ユーザ接続送信バッファしきい値と共通チャネル負荷、スループット、又は他のパラメータとの間に関係が確立される。本明細書では、説明を簡単にするためにチャネル負荷又はスループットを使用する。例えば、マッピングは、共通チャネル負荷が増えるにつれ、量しきい値が減少するというような逆線形関係に基づいている。あるいは、マッピングは、スループットが増えるにつれ、しきい値が増加するように、スループットとしきい値の間の比例関係に基づくこともできる。共通チャネル上のスループットが増大するということは、共通チャネルが追加のトラフィックを処理することができ、従って、ユーザ接続上のトラフィックが増加した場合、ユーザ接続を専用チャネルに切替える必要性が減少することを意味している。従って、より高い切替しきい値が提供される。さらなる別の実施例では、関係は、複数の送信バッファしきい値と対応する複数の共通チャネル負荷値又はスループット値の１対１のマッピングに基づくこともできる。３つの送信バッファＡ、Ｂ、Ｃの３つの共通チャネル負荷１〜３へのマッピングを示す図１０が参照される。
【００３３】
再び図８に戻って、送信バッファしきい値と共通チャネル負荷又はスループットとの間に確立された関係は、例えば参照テーブル、ＲＮＣなどの無線ネットワーク制御ノードなどに記憶されることが好ましい（ブロック１０４）。無線ネットワークと移動体局との間のチャネルネゴシエーション及びユーザ接続セットアップによって、ユーザ接続をサポートするためにある時点では共通チャネルが提供されることになる（ブロック１０６）。現在の負荷（又はスループット）は共通チャネル上で測定される（ブロック１０８）。共通チャネル上の現在の負荷は、共通チャネルの容量又はデータ転送率によって除算される、共通チャネル上で現在送信しているアクティブなユーザの現在の数から決定することができる。あるいは、共通チャネルのスループットは、アクティブなユーザの現在の数によって除算される共通チャネルの容量から決定することができる。スループット又は負荷を推定するために、別のパラメータを使用することもできる。フローチャートに戻って、対応する送信バッファしきい値は、測定された現在の共通チャネル負荷と確立された関係とを使用して決定される（ブロック１１０）。例えば、現在の共通チャネル負荷又はスループットは、参照テーブルから対応する送信バッファしきい値を抽出するための入力として使用することができる。あるいは、現在の負荷（又はスループット）を入力として使用してしきい値を計算するために、数式又は他の関係を使用することができる。
【００３４】
ユーザ接続に関連付けられた送信されるべき現在のデータ量は、例えばそのユーザ接続に関連付けられた送信バッファに記憶されているパケットの数を計数することによって決定することができる（ブロック１１２）。決定された送信バッファ内のデータ量が、送信バッファしきい値と比較される（ブロック１１４）。バッファ量がバッファしきい値よりも大きい場合、ユーザ接続は専用チャネルに切替えられる（ブロック１１６）。示されてはいないが、バッファ量がバッファしきい値よりも小さい場合に、専用チャネルから共通チャネルに切替えるために類似のアルゴリズムを使用することができる。
【００３５】
図９に、本発明による無線搬送チャネルタイプの切替方法（ブロック１５０）の別の一例を示す。この例示的な実施形態では、サービス品質（ＱｏＳ）パラメータ、共通チャネル負荷又はスループット、対応する送信バッファしきい値の間に関係が確立される（ブロック１５２）。この確立された関係は、ＲＮＣなどの無線ネットワーク制御ノードに記憶される（ブロック１５４）。上記のように、チャネルネゴシエーションとユーザ接続セットアップによって、ある時点ではユーザ接続をサポートするために提供される共通タイプの無線チャネルがもたらされる（ブロック１５６）。現在の共通チャネル負荷又はスループットが測定される（ブロック１５８）。ユーザ接続に関連付けられた送信バッファのデータ量が決定される（ブロック１６０）。送信バッファの現在のデータ量は、ユーザ接続に関連付けられた１つ又は複数のサービス品質パラメータに対応するバッファしきい値及び現在検出された制御チャネル負荷と比較される（ブロック１６２）。現在のバッファ値がバッファしきい値よりも大きい場合、ユーザ接続は専用チャネルに切替えられる（ブロック１６４）。同様に、この手法は、専用タイプから共通タイプのチャネルに切替えるために使用することもできる。
【００３６】
ユーザ接続に関連付けられたサービス品質パラメータの一例として、パケットが送信される前の最大許容遅延時間が挙げられる。次に、確立された関係を示す。
【００３７】
Ｔ＝（Ｄ＊Ｃ）／Ｎ
上式で、Ｔはデータ量しきい値、Ｄはデータパケットが送信される前に記憶される最大許容時間、Ｃは共通チャネルの容量、Ｎは共通チャネルで現在送信しているアクティブなユーザの数である。アクティブなユーザの数（Ｎ）が増加した場合（より低いスループット又はより高い負荷）、又は最大許容遅延時間（Ｄ）が減少した場合に、しきい値は減少することに留意されたい。最大許容時間遅延は、ユーザ接続が確立されるとき、又はその後のある時点において指定することができるサービス品質パラメータである。理解されるように、確立された関係において、共通チャネル負荷又はスループット及び対応する送信バッファしきい値と共に、異なる又は追加のサービス品質パラメータを考慮に入れることができる。
【００３８】
図１１は、シミュレートされたチャネル切替シナリオで、本発明によって得られる利点を示すグラフである。システムスループット（メガバイトによる）が共通チャネルを介してアクティブに通信しているユーザの数に対してプロットされている。チャネル対切替決定が送信バッファにあるデータ量に単純に基づいている場合、システムスループットは減少し、次いで約３０人のユーザの５メガバイトの時点で横ばいになる。反対に、バッファ内容に基づくチャネル切替決定に対するシステムスループットが既に劣化し始める２０人のユーザでは、共通チャネル負荷又はスループットと送信バッファ内容に基づくチャネル切替戦略によって達成されるシステムスループットは、１００人のユーザまで増大し続ける。従って、重要な追加のシステムスループットが本発明を使用して達成される。実際に、本発明によって達成されるシステムスループットは、バッファ量のみの手法と比較して、制御チャネル上の３０人から１００人のユーザに対してそれぞれ３倍から６倍大きくなる。
【００３９】
図１２は、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）で実施される本発明の例示的な実施態様を示す。この例では、３つの例示的ユーザデータ接続１、２、及び３が、例えばＲＬＣバッファなどの対応する送信バッファ１〜３（３００〜３０４）に結合される。この３つの送信バッファのそれぞれに現在記憶されているデータ量が、測定コントローラ（ＭＣ）３１４に提供される。測定コントローラ３１４は、共通チャネルスループット又は負荷の測定値と、移動体局バッファ量測定報告も受信する。各送信バッファは対応するチャネルタイプスイッチ（ＣＴＳ）３０６、３０８、及び３１０にそれぞれ結合される（ＭＡＣ層で実施される）。各チャネルタイプスイッチは、測定コントローラ３１４から測定入力を受信し、所望ならば無線資源コントローラ３１６とサービス品質コントローラ３１８から追加の入力を受信するチャネルタイプ切替コントローラ３１２によって制御される。無線資源コントローラ３１６は、チャネルタイプ切替コントローラ３１２に無線資源の可用性に関する情報を提供する。移動体ユーザ接続に関連付けられた最大許容時間遅延、優先順位などの１つ又は複数のサービス品質パラメータが、サービス品質コントローラ３１８によって提供される。測定コントローラ３１４は、チャネルタイプスイッチをどのように制御するかを決定するために、上記のようにしきい値比較を行うチャネルタイプ切替コントローラ３１２に測定情報を提供する。例えばユーザ接続１に対して共通チャネルから専用チャネルにチャネルタイプの切替が正当化される場合、送信バッファ３００からのデータパケットはチャネルタイプスイッチ３０６によって専用チャネルに経路指定される。従って、送信バッファのそれぞれに記憶されているデータ量、共通チャネル上の現在のスループット又は負荷及び／又はサービス品質、使用可能な無線資源などの他の要因に基づいて、チャネルタイプ切替えコントローラ３１２は、送信バッファのそれぞれからそれぞれのチャネルタイプスイッチ３０６〜３１０を介して選択されたタイプのトラフィックチャネルにデータを適切に経路指定する。
【００４０】
図１３に、移動体局（ＭＳ）における本発明の例示的な一実施態様を機能ブロック形式で示す。ユーザデータが、例えばＲＬＣバッファなどの送信バッファ２００で受信されて記憶される。伝送バッファ２００からのパケットは、１つ又は複数の共通チャネル２１２又は専用チャネル（ＤＣ１〜ＤＣ３）２１４〜２１８を含む適切な通信チャネルへのチャネルタイプスイッチ（ＣＴＳ）２０２（例えば、ＭＡＣ層で実施される）に経路指定される。チャネルタイプスイッチ２０２は、ＲＮＣからのチャネル切替え制御信号によって制御される。送信バッファ２００のパケットの合計数が検出され、測定信号又はアラームが、周期的に又は指定されたイベント後にＲＮＣに送信される場合がある。この実施態様によって、移動体端末に対して最低限の変更が可能になる。
【００４１】
本発明を特定の実施形態に関して説明したが、当業者ならば、本発明は本明細書に記載され図示されている特定の例示的実施形態に限定されないことを理解されよう。図示し説明したものの他に異なる形式、実施形態及び応用例ならびに多くの修正形態、変形形態、及び等価形態も本発明を実施するために使用することができる。従って、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】シミュレートされたチャネル切替シナリオにおけるシステムスループット対ユーザ数を示すグラフの図である。
【図２】図１のシミュレートされたシナリオにおける共通チャネル上でアクティブに送信しているユーザの数対時間を示すグラフの図である。
【図３】本発明の例示的な一実施形態によるチャネルタイプ切替方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明を有利に実施することができる移動体無線通信システムを示す機能ブロック図である。
【図５】図４に示されている無線ネットワークコントローラと基地局の機能ブロック図である。
【図６】移動体局の機能ブロック図である。
【図７】図４に示されている移動体無線通信システムで利用することができる送信プロトコル層を示す図である。
【図８】図４に示されている移動体無線通信システムで使用することができる無線チャネルタイプ切替方法の例示的な一実施形態を示す図である。
【図９】図４に示されている移動体無線通信システムで使用することができる無線チャネルタイプ切替方法の別の例示的な一実施形態を示す図である。
【図１０】様々な送信バッファしきい値の対応する共通チャネル負荷しきい値へのマッピングを示す図である。
【図１１】様々なチャネルタイプ切替戦略によるシミュレートされたチャネル切替シナリオで達成されるシステムスループット対共通チャネル上のユーザ数を示すグラフの図である。
【図１２】無線ネットワークコントローラにおける本発明の例示的な一実施態様を示す機能ブロック図である。
【図１３】図１２に示される無線ネットワークコントローラに関して使用することができる移動体局の簡約化された例示的な一実施態様を示す機能ブロック図である。

Claims

ユーザ接続をサポートするために提供された第１タイプのチャネルと第２タイプのチャネルとを含む２つの異なるタイプの通信チャネルを有する移動体無線通信システムにおける方法であって、
第１タイプのチャネルの現在の負荷又はスループットを検出する工程と、
前記検出した現在の負荷又はスループットに基づいてデータ量しきい値を更新する工程と、
ユーザ接続を介して送信されるべきデータ量を検出する工程と、
検出されたユーザ接続を介して送信されるべきデータ量と前記更新されたデータ量しきい値とに基づいて、ユーザ接続を第１タイプのチャネルから第２タイプのチャネルに切替えるか否かを判定する工程と
を有することを特徴とする方法。
前記検出された送信されるべきデータ量が前記データ量しきい値よりも大きい場合に、ユーザ接続を第２タイプのチャネルに切替える工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記検出された送信されるべきデータ量が前記データ量しきい値よりも大きくない場合に、ユーザ接続を第１タイプのチャネル上に留める工程を更に有することを特徴とする請求項２に記載の方法。
前記第１タイプのチャネルが複数のユーザ接続をサポートするために割り振られた共通無線チャネルであり、前記第２タイプのチャネルが１つのユーザ接続のために一時的に予約された専用無線チャネルであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
前記第１タイプのチャネルが前記第２タイプのチャネルよりも高い容量又は高品質のチャネルであることを特徴とする請求項３に記載の方法。
現在の負荷が増すにつれて又は現在のスループットが減少するにつれて前記データ量しきい値が減少するように、第１タイプのチャネルの現在の負荷又はスループットと前記データ量しきい値との間の関係を確立する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記関係が線形の関係であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
複数の第１タイプのチャネルの負荷値と複数のデータ量しきい値との間のマッピングを確立することにより前記関係が成立することを特徴とする請求項６に記載の方法。
第２タイプのチャネルの現在の負荷又はスループットと量しきい値との間に関係を確立する工程を更に有し、現在の負荷又はスループットで、第２タイプのチャネルのバッファを空にするための推定時間に基づいて、前記関係がデータ量しきい値のサイズを確立することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記データ量しきい値が、次式、Ｔ＝（Ｄ＊Ｃ）／Ｎに従って決定され、上式で、Ｔはデータ量しきい値であり、Ｄはデータパケットが送信される前に記憶される最大許容時間遅延であり、Ｃは第１タイプのチャネルの容量であり、Ｎは第１タイプのチャネル上で現行でアクティブなユーザの数であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
１つの最大許容遅延時間が１つのユーザ接続に対して定義されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
前記２つの異なるタイプの通信チャネルが、一人の移動体無線ユーザに対して一時的に予約されている専用タイプのチャネルと、複数の移動体無線ユーザによって共有されている共通タイプのチャネルとを含み、移動体ユーザ接続に対応するデータパケットが、その移動体ユーザ接続に割り当てられているチャネルを介して送信される前に送信バッファに記憶されており、複数の共通チャネルのスループット値又は負荷値を対応する複数の送信バッファしきい値に関係付ける工程と、
移動体ユーザ接続をサポートするために、関係付けられた共通チャネルスループット値又は負荷値と送信バッファしきい値とをチャネルタイプ選択決定に使用する工程と
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
現在の共通チャネルスループット又は負荷を検出する工程と、
検出された現在の共通チャネルスループット又は負荷に対応する送信バッファしきい値を、送信バッファに記憶されている現在のデータ量と比較する工程と、
送信バッファに記憶されている現在のデータ量が比較された送信バッファしきい値を越えない場合、移動体ユーザ接続に対して共通チャネルを選択する工程とを更に有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
前記２つの異なる通信チャネルが、一人の移動体無線ユーザに一時的に予約されている専用タイプのチャネルと、複数の移動体無線ユーザによって共有される共通タイプのチャネルとを含み、移動体ユーザ接続に対応するデータパケットが、選択されたチャネルを介して送信される前に送信バッファに記憶されており、複数の共通チャネルスループット値又は負荷値を対応するサービス品質パラメータの複数の値に関係付ける工程を更に備え、
前記ユーザ接続を第１タイプのチャネルから第２タイプのチャネルに切替えるか否かを判定する工程において、更に、前記関係付けられた共通チャネルスループット値又は負荷値と対応するサービス品質パラメータの複数の値がチャネルタイプ選択決定に使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
現在の共通チャネルのスループットまたは負荷を検出する工程と、
前記ユーザ接続を介して送信されるべきデータ量を、移動体ユーザ接続に関連付けられたサービス品質パラメータ、および、検出された現在の共通チャネルのスループット又は負荷に対応するデータ量しきい値と比較する工程と、
前記ユーザ接続を介して送信されるべきデータ量が前記データ量しきい値を超えない場合、専用チャネルから共通チャネルへの移動体ユーザ接続をサポートするために共通チャネルを選択する工程と
を更に有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
移動体ユーザ接続に関連付けられたサービス品質パラメータの値が、検出された共通チャネルのスループット又は負荷に対応するサービス品質パラメータ値によって満足されない場合、移動体ユーザ接続を共通チャネルから専用チャネルに切替える工程を更に有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
前記方法は、共通チャネル上で現在サポートされているユーザ接続の数と共通チャネルのデータ転送率とに基づいて、共通チャネルのスループット又は負荷を決定する工程を更に有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
前記選択する工程は移動体ユーザ接続に関連付けられた最大許容時間遅延、優先順位などの１つ又は複数のサービス品質パラメータを考慮に入れる工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
無線ネットワークコントローラ（２２、２６）に結合されている複数の基地局（２３、２８）を含み、無線インタフェースを介して移動体局（３０）と通信する移動体通信システム（図４）における無線ネットワーク制御ノードであって、
各バッファが移動体ユーザ接続をサポートするために割り当て可能であり、ユーザ接続を第１タイプの無線チャネルから第２タイプの無線チャネルに制御可能に切替えるか否かを判定するための第１のしきい値を有する複数のバッファ（３００、３０２、３０４）と、
前記複数のバッファに結合されており、前記ユーザ接続を第１タイプの無線チャネルから第２タイプの無線チャネルに制御可能に切替えるチャネルタイプ切替回路（３０６、３０８、３１０）と、
前記複数のバッファの各々に格納されている現在のデータ量の測定値と、第１タイプの無線チャネルの現在の負荷又はスループットのデータ量を得る測定コントローラ（３１４）と、
第１タイプの無線チャネルの現在の負荷又はスループットのデータ量に基づき、前記第１のしきい値を更新し、前記バッファの１つに記憶されている移動体ユーザ接続の１つに対応するデータを、現在サポートしている第１タイプの無線チャネルから第２タイプの無線チャネルに向けるように、前記チャネルタイプ切替回路を制御するチャネルタイプ切替コントローラ（３１２）と
を有することを特徴とする無線ネットワーク制御ノード。
前記無線ネットワーク制御ノードが、複数の基地局（２３、２８）に結合されている無線ネットワークコントローラ（２２、２６）に対応することを特徴とする請求項１９に記載の無線ネットワーク制御ノード。
前記第１タイプの無線チャネルが、一人の移動体ユーザに一時的に予約された専用無線チャネルと、複数の移動体ユーザによって共有される共通無線チャネルのうちの一方であり、前記第２タイプの無線チャネルが、該専用無線チャネルと該共通無線チャネルのうちの一方であることを特徴とする請求項１９に記載の無線ネットワーク制御ノード。
前記チャネルタイプ切替コントローラに結合されている無線資源コントローラ（３１６）を更に有し、前記チャネルタイプ切替コントローラが、無線資源コントローラによって提供される無線資源の可用性を考慮に入れて、チャネルタイプ切替を制御することを特徴とする請求項１９に記載の無線ネットワーク制御ノード。
前記チャネルタイプ切替コントローラにサービス品質パラメータ情報を提供するサービス品質コントローラ（３１８）を更に有し、前記チャネルタイプ切替コントローラが、サービス品質コントローラによって提供される移動体ユーザ接続に関連するサービス品質パラメータを考慮に入れて、チャネルタイプ切替を制御することを特徴とする請求項１９に記載の無線ネットワーク制御ノード。
前記第１のしきい値が、次式、Ｔ＝（Ｄ＊Ｃ）／Ｎに従って決定され、上式で、Ｔは第１のしきい値であり、Ｄはデータパケットが送信される前に記憶される最大許容時間遅延であり、Ｃは第２タイプの無線チャネルの容量であり、Ｎは第２タイプの無線チャネル上で現行でアクティブなユーザの数であることを特徴とする請求項１９に記載の無線ネットワーク制御ノード。