JP4844751B2

JP4844751B2 - ネットワークリソース管理システム、方法及び無線制御装置

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Publication number: JP4844751B2
Application number: JP2007090571A
Authority: JP
Inventors: 正彦小島
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Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2011-12-28
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Description

本発明は、無線システムに関し、特に、ＩＰ（Internet Protocol）網で構築されたＲＡＮ（Radio Access Network）におけるリソース管理システムに関する。

ＲＡＮの基本構成は、無線基地局装置であるノードＢと、無線制御装置であるＲＮＣ（Radio Network Controller）とからなる。ノードＢは、移動機であるＵＥ（User Equipment）と無線インタフェースを介して接続される。ＲＮＣは、無線リソースの管理、ノードＢの制御、ＣＡＣ（Connection Admission Control）処理、ハンドオーバー制御などを行う。ノードＢとＲＮＣの間のインタフェースとしてＩｕｂインタフェースが規定されており、ＲＮＣ間のインタフェースとしてＩｕｒインタフェースが規定されている。

ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）網で構築されたＲＡＮでは、ＡＴＭトランスポートを用いてユーザデータを転送するための土管が構築される。ユーザデータ転送には、ＴＢ（Transport Block）が用いられる。

上記のＲＡＮでは、土管（ＴＢ）のためのリソース番号（AAL2 Path ID、CID）をＡＬＣＡＰというプロトコルで確立、解放するために、ノード間でネゴシエーションをする。これにより、ネットワークリソースの管理を行う。

以下に、ＡＴＭトランスポートにおけるリソース管理について説明する。ここでは、ＲＮＣとして、ＳＲＮＣ（Serving ＲＮＣ）およびＤＲＮＣ（Drift ＲＮＣ）が配置されていると仮定する。

図７に、リソース捕捉時のリソース管理手順を示す。図７を参照すると、まず、ＳＲＮＣが、ＤＲＮＣに対してＲＮＳＡＰメッセージ「Radio Setup Request」を送信し、そのメッセージを受信したＤＲＮＣが、ノードＢに対してＮＢＡＰメッセージ「Radio Setup Request」を送信する。ＤＲＮＣからのＮＢＡＰメッセージに応じて、ノードＢが、ＮＢＡＰメッセージ「Radio Setup Response」をＤＲＮＣに送信する。ノードＢからの応答メッセージを受信したＤＲＮＣは、ＲＮＳＡＰメッセージ「Radio Setup Response」をＳＲＮＣに送信する。このように、ＳＲＮＣ、ＤＲＮＣおよびノードＢの各ノード間で、ＲＮＳＡＰメッセージおよびＮＢＡＰメッセージを受け渡すことで無線リンク設定（コネクション設定）が行われる。

無線リンク設定後、ＳＲＮＣ、ＤＲＮＣおよびノードＢの各ノード間で、ＡＬＣＡＰを利用したメッセージを送受信することで、ＩｕｒおよびＩｕｂの各インタフェースにおけるリソース割り当ておよびＣＡＣが実施される。ＣＡＣは、コネクション設定時の受付けの可否判断を行うソフトウェア制御であって、通信品質を保証するため、帯域と要求するＱｏＳ（Quality of Service）条件とを考慮し、ネットワークリソース不足により品質を保証することができない場合は、呼の受付けを拒否する。

Ｉｕｒの場合は、ＥＲＱ（Establish Request）メッセージがＳＲＮＣからＤＲＮＣへ渡される。ＥＲＱメッセージは、「Peak CPS SDU Bit rate」、「Peak CPS SDU Size」、「Average CPS SDU Bit rate」、「Average CPS SDU size」、「AAL2 path ID (VPCI+VCI)」、「CID」といったパラメータを含む。ここで、リソースに関連するパラメータは、「AAL2 path ID」および「CID」であり、これらパラメータを用いてリソースの割り当てを行う。

ＣＡＣについては、「Average CPS SDU Bit rate」および「Average CPS SDU size」のパラメータを用いて、[既にアサインしたリソースの帯域]＋[Average CPS SDU Bit rate／Average CPS SDU size]の値を計算し、その計算結果とＶＣＩの帯域の許容値を比較する。計算結果が許容値以下であれば、リソースの受け入れを許容し、計算結果が許容値を超えた場合は、リソースの受け入れを拒絶する。

Ｉｕｂの場合も、Ｉｕｒと同様に、ＥＲＱメッセージがＤＲＮＣとノード間で受け渡され、このＥＲＱメッセージに含まれるパラメータを用いたリソースの割り当ておよびＣＡＣが行われる。

図８に、リソース開放時のリソース管理手順を示す。図８を参照すると、まず、ＳＲＮＣが、ＤＲＮＣに対してＲＮＳＡＰメッセージ「Radio Reconfiguration Prepare」を送信し、そのメッセージを受信したＤＲＮＣが、ＮＢＡＰメッセージ「Radio Reconfiguration Prepare」をノードＢに送信する。ＤＲＮＣからのメッセージを受信したノードＢは、ＮＢＡＰメッセージ「Radio Reconfiguration Ready」をＤＲＮＣに送信する。ノードＢからのメッセージを受信したＤＲＮＣは、ＲＮＳＡＰメッセージ「Radio Reconfiguration Response」をＳＲＮＣに送信する。

ＤＲＮＣからの応答メッセージを受信したＳＲＮＣは、ＲＲＣメッセージ「Radio Bearer Release Request」をノードＢに送信する。その後、ＳＲＮＣ、ＤＲＮＣおよびノードＢの各ノード間で、ＡＬＣＡＰを利用したＲＥＬ（Release Request massage）およびＲＬＣ（Release Complete massage）を受け渡すことで、ＩｕｒおよびＩｕｂの各インタフェースにおけるリソース開放とＣＡＣ帯域積み上げ値の変更が行われる。

ユーザがBear確立の際に申告した帯域値がＡＴＭトランスポートで処理可能な帯域であるかを判定するために、既に確立済みのユーザのBear帯域の合計値に、新規ユーザがBear確立の際に申告した帯域値を加算し、その加算値とＡＴＭトランスポートの容量（物理的なパイプの太さ）とを比較する。既に確立済みのユーザのBear帯域の合計値に、新規ユーザが申告した帯域値を加算することを、ＣＡＣ帯域積み上げと呼ぶ。ＣＡＣ帯域積み上げ値は、[Σ（既に確立済みのユーザ毎のBear帯域値）＋（今回新規に確立されるBear帯域値）]で与えられる。

ところで、次世代ネットワークには、ＩＰ（Internet Protocol）網で構築されたＲＡＮを用いるものがある。このＩＰベースのＲＡＮにおいては、ＩＰサービスを前提としたリソース管理の方法が提案されている。

特許文献１には、パケットベースのアクセスネットワークにおいて１つまたは複数のＩＰベースのリソースを管理する方法が開示されている。このリソース管理方法では、まず、特定のユーザに対して第１のインタフェースを経由する第１のワイヤレス接続と、第２のインタフェースを経由して同時にアクティブになる第２のワイヤレス接続の少なくとも１つを有効化する。次に、特定のユーザに対する特定のサービスの間に、第１および第２のワイヤレス接続とワイヤライン接続を介して複数のパケットの伝送を示す情報を配信する。そして、関連の情報に基づいて、第１および第２のワイヤレス接続とワイヤライン接続のうちから少なくとも１つの接続を選択し、パケットベースのアクセスネットワークにおいて複数のパケットのルーティングを決定する。
特開２００６−２７９９２３号公報

ＩＰベースのＲＡＮにおいては、ＡＬＣＡＰのようなＴＢを確立するための特別なプロトコルは存在しないため、図７および図８に示したようなＡＬＣＡＰでのリソース管理を適用することはできない。

特許文献１に記載されたＩＰベースのリソース管理方法は、ＵＥおよびＨＡ（Home agent）で終端するＩＰ網におけるＩＰサービスを前提としており、ユーザデータレイヤにおける処理が対象とされる。したがって、このリソース管理方法は、ＲＮＣレベルでのＩＰトランスポートにおけるリソース管理に適用することは困難である。

このように、ＩＰベースのＲＡＮにおいて、ＲＮＣレベルでのＩＰトランスポートにおけるリソース管理は、これまで実現されていない。

本発明の目的は、上記問題を解決し、ＲＮＣレベルでのＩＰトランスポートにおけるリソース管理を行うことが可能なネットワークリソース管理システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のネットワークリソース管理システムは、
トランスポートブロックを単位とするデータがＩＰトランスポートを通じて送受信される第１のインタフェースを介して無線基地局装置と接続される第１の無線制御装置と、
前記データが前記ＩＰトランスポートを通じて送受信される第２のインタフェースを介して前記第１の無線制御装置と接続される第２の無線制御装置と、を有し、
前記第２の無線制御装置は、前記トランスポートブロックの集合であるトランスポートブロックセットで送信される最大ブロック数、前記トランスポートブロックのサイズ、および前記トランスポートブロックセットが送信される時間間隔を含む無線パラメータが付与されたプロトコルメッセージを前記第１の無線制御装置に送信し、
前記第１の無線制御装置は、
前記トランスポートブロックセットで送信されたデータについて予め取得した、前記トランスポートブロックの平均値である第１のファクタと前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズの平均値である第２のファクタとを、それぞれ定義し、
前記第２の無線制御装置から受信したプロトコルメッセージに含まれている最大ブロック数、トランスポートブロックのサイズ、および時間間隔に基づいて得られる前記トランスポートブロックの最大ビットレートに前記第１のファクタを乗じてユーザプレーンのデータ量を算出し、
予め与えられている前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズを前記時間間隔で割った値に前記第２のファクタを乗じて前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を算出し、
前記ユーザプレーンのデータ量および特有部分のデータ量の加算値を前記第１および第２のインタフェースにおけるコネクション受付制御のための帯域積み上げ値として用い、該帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲内であれば、前記第１および第２のインタフェースにおけるリソースの割り当てを実行し、該帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、前記第１および第２のインタフェースにおけるリソースの割り当てを拒絶する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、無線パラメータであるＴＦＳ（Transport Format Set）の情報が、プロトコルメッセージ（ＲＮＳＡＰメッセージ）を通じて、第２の無線制御装置（ＳＲＮＣ）から第１の無線制御装置（ＤＲＮＣ）へ供給される。このＴＦＳの情報は、最大ブロック数、トランスポートブロックのサイズ、および時間間隔を含み、第１の無線制御装置（ＤＲＮＣ）は、これらパラメータからトランスポートブロックの最大ビットレートを計算することができる。

また、第１の無線制御装置（ＤＲＮＣ）は、トランスポートブロックの平均値である第１のファクタ（ＡＦ＃１）とＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズの平均値である第２のファクタ（ＡＦ＃２）とを、それぞれ定義する。第１のファクタ（ＡＦ＃１）をトランスポートブロックの最大ビットレートに乗じることで、ユーザプレーンのデータ量を計算することができる。ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズを時間間隔で割った値に第２のファクタを乗じることで、ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を算出することができる。このユーザプレーンのデータ量とＩＰトランスポートの特有部分のデータ量の加算値が、コネクション受付制御（ＣＡＣ）のための帯域積み上げ値である。この帯域積み上げ値に基づいて、リソースの割り当ての可否を判断する。

このように、ＡＬＣＡＰのようなＴＢの確立・変更のための特別なプロトコルを備えていないＩＰベースのＲＡＮにおいて、ＵＥとＳＲＮＣの間に位置するＤＲＮＣが、ＣＡＣにおける帯域積み上げを行うのに必要なパラメータを取得することができ、それに基づいてリソース管理を行うことが可能となっている。

本発明によれば、ＩＰベースのＲＡＮにおいて、ＡＴＭベースのＲＡＮと同様に、一定以上のサービス品質を確保することができ、致命的な輻輳の発生を抑制することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるＩＰベースのネットワークリソース管理システムを適用したＩＰトランスポートネットワークシステムの構成を示す模式図である。

図１を参照すると、ＩＰトランスポートネットワークは、移動機であるＵＥ１４と無線インタフェースを介して接続される複数のノードＢ１３と、これらノードＢ１３がＩＰトランスポート１０を介して接続されるＤＲＮＣ１２と、ＤＲＮＣ１２がＩＰトランスポート１０を介して接続されるＳＲＮＣ１１とからなる。

ＩＰトランスポート１０、ＳＲＮＣ１１、ＤＲＮＣ１２及びノードＢ１３によりＩＰベースのＲＡＮが構成される。ノードＢ１３とＤＲＮＣ１２の間のインタフェースとしてＩｕｂインタフェースが規定されており、ＤＲＮＣ１２とＳＲＮＣ１１間のインタフェースとしてＩｕｒインタフェースが規定されている。ノードＢ１３は無線基地局装置である。

ＳＲＮＣ１１およびＤＲＮＣ１２はいずれも無線制御装置（ＲＮＣ）であって、ノードＢの制御やハンドオーバー制御など既存のＲＮＣにおける動作に加えて、ＩｕｂおよびＩｕｒの各インタフェースにおけるリソースの管理およびＣＡＣ処理を行う。ＳＲＮＣ１１には、ＭＳＣ（Mobile Switching center）１６およびＳＧＳＮ(Serving GPRS Support Node)１７がＩＰトランスポート１０を介して接続される。

ＭＳＣ１６は、限られたサイズのテキストデータの転送制御を行う。ＳＧＳＮ１７は、ＲＡＮと接続される加入者ノードであって、在圏する移動機の加入者に関する情報（提供可能なＱｏＳサービスクラス、接続可能な接続先情報、認証情報など加入者情報）を管理する。加入者情報は、ＵＥの電源投入時にＨＬＰ（Home Location Register）からＳＧＳＮ１７へ供給される。ＳＧＳＮ１７は、ＵＥの発着信時に、加入者情報に基づく接続制御を行う。ＵＥ１４、ＭＳＣ１６およびＳＧＳＮ１７は、既存のものであるので、ここでは、その詳細な説明は省略する。

ＳＲＮＣ１１およびＤＲＮＣ１２は、基本的に同じ構成である。図２に、ＳＲＮＣ１１およびＤＲＮＣ１２に適用されるＲＮＣの主要部を示す。図２を参照すると、ＲＮＣ１００は、制御部１０１、リソース管理／ＣＡＣ部１０２、ＮＢＡＰプロトコル部１０３およびＲＮＳＡＰプロトコル部１０４からなる。リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、リソース管理機能部とＣＡＣ機能部を有する。制御部１０１は、データ定義部１０１ａおよびタイマー部１０１ｂを備える。

以下、ＳＲＮＣ１１およびＤＲＮＣ１２のそれぞれにおける各部の動作を説明する。

（１）ＳＲＮＣ１１：
リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、局データの管理、Ｉｕｒインタフェースにおけるリソース管理およびＣＡＣ処理を実施する。ＣＡＣ処理では、ＴＦＳ（Transport Format Set）を参照して必要な帯域計算（帯域積み上げ）が行われる。局データは、局ごとに定義されたデータベースであって、後述するアクティビティファクタＡＦ＃１、ＡＦ＃２、ＴＦＳの各パラメータがサービス毎に定義される。

ＲＮＳＡＰプロトコル部１０４は、局データや上位装置から供給されるリソース管理に必要な情報を参照してＲＮＳＡＰメッセージを作成し、そのＲＮＳＡＰメッセージを、Ｉｕｒインタフェースを通じてＤＲＮＣ１２に送信する。ＲＮＳＡＰメッセージは、ＳＲＮＣ１１のＩＰアドレス、ＳＲＮＣ１１のＵＤＰポート番号およびＴＦＳなどの情報を含む。ここで、リソースはＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号である。

リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、Ｉｕｒインタフェースにおける使用されていないリソース（ＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号）の割り当てを行う。リソースの割り当てに際して、リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、ＣＡＣ処理での帯域計算結果が、規定された帯域の範囲内であれば、リソースの割り当てを実行する。ＣＡＣ処理での帯域計算結果が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、リソースの割り当てを拒絶する。

データ定義部１０１ａは、Ｉｕｒインタフェースを通じて伝送されるＴＢＳ（Transport Block Set）を監視するとともに、局データにおいて、ユーザプレーンの無線データスループットのため、ユーザプレーンのデータ量を計算するためのアクティブファクタＡＦ＃１をベアラサービスおよびレート毎に定義する。これと同様に、データ定義部１０１ａは、局データにおいて、ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を計算するためのアクティブファクタＡＦ＃２も定義する。アクティブファクタＡＦ＃１、ＡＦ＃２は、ＣＡＣ処理での帯域積み上げを算出する際に利用される。この帯域積み上げ値Ａは、以下の式で与えられる。

Ａ＝[ＴＢ最大値×ＴＢサイズ／ＴＴＩ]×ＡＦ＃１
＋[ヘッダサイズ／ＴＴＩ]×ＡＦ＃２・・・（式１）
ここで、アクティブファクタＡＦ＃１はＴＢの平均値とされ、アクティブファクタＡＦ＃２はＩＰトランスポートのヘッダサイズの平均値とされる。

ＮＢＡＰプロトコル部１０３は、ノードＢとの間で、ＲＲＣメッセージを受け渡す。制御部１０１は、ノードＢからのＲＲＣメッセージを受信すると、リソースを開放するための処理およびＣＡＣ帯域積み上げ値の変更を実施する。

（２）ＤＲＮＣ１２：
リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、ＳＲＮＣ１１のものと同様のものであり、局データの管理や、ＩｕｒおよびＩｕｂの各インタフェースにおけるリソース管理およびＣＡＣ処理を実施する。

ＲＮＳＡＰプロトコル部１０４は、ＳＲＮＣ１１との間で、Ｉｕｒインタフェースを通じてＲＮＳＡＰメッセージを送受信する。ＲＮＳＡＰプロトコル部１０４がＳＲＮＣ１１へ送信するＲＮＳＡＰメッセージは、ＤＲＮＣ１２のＩＰアドレス、ＤＲＮＣ１２のＵＤＰポート番号およびＴＦＳなどの情報を含む。ここで、リソースはＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号である。

リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、Ｉｕｒインタフェースにおける使用されていないリソース（ＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号）の割り当てを行う。リソースの割り当てに際して、リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、ＣＡＣ処理でのＩｕｒインタフェースの帯域計算結果が、規定された帯域の範囲内であれば、リソースの割り当てを実行する。帯域計算結果が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、リソースの割り当てを拒絶する。

データ定義部１０１ａは、Ｉｕｒインタフェースを通じて伝送されるＴＢＳを監視するとともに、局データにおいて、ユーザプレーンの無線データスループットのため、ユーザプレーンのデータ量を計算するためのアクティブファクタＡＦ＃１をベアラサービスおよびレート毎に定義する。これと同様に、データ定義部１０１ａは、局データにおいて、ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を計算するためのアクティブファクタＡＦ＃２も定義する。これらＩｕｒインタフェースに関するアクティブファクタＡＦ＃１、ＡＦ＃２は、ＣＡＣ処理での帯域積み上げを算出する際に利用される。この帯域積み上げ値も、上述した式１で与えられる。

ＮＢＡＰプロトコル部１０３は、ノードＢ１３との間で、Ｉｕｂインタフェースを通じてＮＢＡＰメッセージの受け渡しを行う。ＮＢＡＰメッセージは、ＤＲＮＣ１２のＩＰアドレス、ＤＲＮＣ１２のＵＤＰポート番号およびＴＦＳなどの情報を含む。ここで、リソースはＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号である。

リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、Ｉｕｂインタフェースにおける使用されていないリソース（ＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号）の割り当てを行う。リソースの割り当てに際して、リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、ＣＡＣ処理での帯域計算結果が、規定された帯域の範囲内であれば、リソースの割り当てを実行する。ＣＡＣ処理でのＩｕｂインタフェースの帯域計算結果が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、リソースの割り当てを拒絶する。

データ定義部１０１ａは、Ｉｕｂインタフェースを通じて伝送されるＴＢＳを監視するとともに、局データにおいて、ユーザプレーンの無線データスループットのため、ユーザプレーンのデータ量を計算するためのアクティブファクタＡＦ＃１をベアラサービスおよびレート毎に定義する。これと同様に、データ定義部１０１ａは、局データにおいて、ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を計算するためのアクティブファクタＡＦ＃２も定義する。これらＩｕｂインタフェースに関するアクティブファクタＡＦ＃１、ＡＦ＃２は、ＣＡＣ処理での帯域積み上げを算出する際に利用される。この帯域積み上げ値も、上述した式１で与えられる。

タイマー部１０１ｂは、ＳＲＮＣ１１からＲＮＳＡＰメッセージ（Radio Link Reconfiguration Prepare）を受信したタイミングで起動され、起動後、一定時間を経過した後にタイムアウトするように設定されている。リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、このタイマー部１０１ｂのタイムアウトのタイミングで、ＩｕｂおよびＩｕｒの各インタフェースにおけるリソースの解放およびＣＡＣ帯域積み上げ値の変更を実施する。

次に、本実施形態のＩＰトランスポートネットワークシステムのリソース管理動作について具体的に説明する。

（リソース捕捉）
図３に、リソース捕捉時の動作を示す。図３を参照すると、まず、ＳＲＮＣ１１が、Ｉｕｒインタフェースのリソース割り当ておよびＣＡＣ処理を開始し、ＴＦＳ(ＴＢサイズ、ＴＴＩ、ＴＢ最大値）、ＳＲＮＣ１１のＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号を含むＲＮＳＡＰメッセージをＤＲＮＣ１２へ送信する。ＳＲＮＣ１１によるＩｕｒインタフェースのリソース割り当ておよびＣＡＣ処理は、ＤＲＮＣ１２へ送信するＲＮＳＡＰメッセージに含まれているＴＦＳ、ＳＲＮＣ１１のＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号に基づいて行う。

ＲＮＳＡＰメッセージを受信したＤＲＮＣ１２は、ＩｕｒおよびＩｕｂの各インタフェースについてのリソース割り当ておよびＣＡＣ処理を開始し、ＴＦＳ(ＴＢサイズ、ＴＴＩ、ＴＢ最大値）、ＳＲＮＣ１１のＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号を含むＮＢＡＰメッセージをノードＢ１３へ送信する。ＤＲＮＣ１２によるＩｕｒインタフェースのリソース割り当ておよびＣＡＣ処理は、ＳＲＮＣ１１から受信したＲＮＳＡＰメッセージに含まれているＴＦＳ、ＳＲＮＣ１１のＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号に基づいて行う。他方、ＤＲＮＣ１２によるＩｕｂインタフェースのリソース割り当ておよびＣＡＣ処理は、ノードＢ１３へ送信するＮＢＡＰメッセージに含まれているＴＦＳ、ＳＲＮＣ１１のＩＰアドレスおよびＵＤＰポート番号に基づいて行う。

ＮＢＡＰメッセージを受信したノードＢ１３は、応答メッセージをＤＲＮＣ１２に送信する。応答メッセージを受信したＤＲＮＣ１２は、ＳＲＮＣ１１から受信したＲＮＳＡＰメッセージの応答メッセージをＳＲＮＣ１１に送信する。

以上の手順では、ＳＲＮＣ１１によるＩｕｒインタフェースのリソース割り当ておよびＣＡＣ処理の実施のプロセスと、ＤＲＮＣ１２によるＩｕｒおよびＩｕｂの各インタフェースのリソース割り当ておよびＣＡＣ処理の実施のプロセスのそれぞれにおいて、リソース管理部／ＣＡＣ部１０２が、アクティブファクタＡＦ＃１、ＡＦ＃２を考慮した帯域積み上げを行う。

以下に、アクティブファクタＡＦ＃１、ＡＦ＃２を考慮したＣＡＣでの帯域積み上げを具体的に説明する。

図４に、Ｉｕｒインタフェースを通じて伝送されるＴＢＳを模式的に示す。図４を参照すると、ＴＢＳは、ＩＰｖ４に対応するものであって、ＩＰ特定ヘッダとＴＢからなる。ＩＰ特定ヘッダは、ＵＤＰ／ＩＰのヘッダを含む。ＴＢサイズは、３３６ビットである。ＴＴＩは、２０ｍｓである。ＦＰヘッダは１６ビットで、最大ビットレートは６８Ｋｂｐｓ（＝３３６×４＋１６）である。

図４の例では、第１のＴＴＩの期間で、ＴＢの数が４つのＴＢＳが送信される。第２、第３のＴＴＩの期間では、ＴＢは送信されない。第４のＴＴＩの期間で、ＴＢの数が２つのＴＢＳが送信される。第５のＴＴＩの期間では、ＴＢは送信されない。第６のＴＴＩの期間で、ＴＢの数が１つのＴＢＳが送信され、第７のＴＴＩの期間で、ＴＢの数が３つのＴＢＳが送信される。

図５に、図４に示したＴＢＳのＩＰ特定ヘッダおよびＴＢのそれぞれの平均値を示す。第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７のＴＴＩの期間におけるＴＢの値（ＴＢの数をＴＢの最大値で割った値）は、それぞれ４／４、０／４、０／４、２／４、０／４、１／４、３／４である。よって、第１から第７のＴＴＩの期間におけるＴＢの値の平均値は、０．３６である。データ定義部１０１ａは、このＴＢの平均値（０．３６）をアクティブファクタＡＦ＃１として定義する。そして、データ定義部１０１ａは、ＣＡＣの帯域積み上げのためのユーザプレーンのデータ量として、
（ＡＦ＃１×ＴＢ最大値×ＴＢサイズ＋ＦＰヘッダ長）／ＴＴＩ＝２５．０Ｋｂｐｓ
を算出する。

また、第１、第４、第６、第７のＴＴＩの期間においてのみＴＢＳが送信されているので、第１から第７のＴＴＩの期間におけるＩＰ特定ヘッダの値の平均値は、０．５７（＝４／７）である。データ定義部１０１ａは、このＩＰ特定ヘッダの平均値をアクティブファクタＡＦ＃２として定義する。そして、データ定義部１０１ａは、アクティブファクタＡＦ＃２を考慮したＣＡＣの帯域積み上げのためのＩＰトランスポートのデータ量を算出する。

ＵＤＰの場合で、ＩＰ特定ヘッダが、ヘッダ（８×８＝６４ビット）＋ＩＰｖ６、ヘッダ（２０×８＝１６０ビット）＋Ｌ２、ヘッダ（２２×８＝１７６ビット）の３つのヘッダに対応する場合は、ＩＰ特定ヘッダのサイズ（ビット長）は、それらヘッダの合計値である４００ビットとなる。この場合、データ定義部１０１ａは、ＣＡＣの帯域積み上げのためのＩＰトランスポートのデータ量として、
ＡＦ＃２×ＩＰ特定ヘッダ長／ＴＴＩ＝１１．４Ｋｂｐｓ
を算出する。

リソース管理／ＣＡＣ部１０２は、ユーザプレーンのデータ量（２５．０Ｋｂｐｓ）およびＩＰトランスポートのデータ量（１１．４Ｋｂｐｓ）の加算値に基づいてＣＡＣの帯域積み上げを実施する。すなわち、この加算値が、上述した式１で算出される帯域積み上げ値Ａである。

（リソース解放）
図６に、リソース解放時の動作を示す。図６を参照すると、まず、ＳＲＮＣ１１が、ＲＮＳＡＰメッセージ（Radio Reconfiguration Prepare）をＤＲＮＣ１２へ送信する。ＲＮＳＡＰメッセージを受信したＤＲＮＣ１２は、ＮＢＡＰメッセージ（Radio Reconfiguration Prepare）をノードＢ１３に送信すると同時に、タイマー部１０１ｂを起動する。

ＮＢＡＰメッセージを受信したノードＢ１３は、ＮＢＡＰメッセージ（Radio Reconfiguration Ready）をＤＲＮＣ１２に送信する。ＮＢＡＰメッセージを受信したＤＲＮＣ１２は、ＲＮＳＡＰメッセージ（Radio Reconfiguration Response）をＳＲＮＣ１１に送信する。

ＲＮＳＡＰメッセージを受信したＳＲＮＣ１１は、ＲＲＣメッセージ（Radio Bearer Release Request）をノードＢ１３に送信する。ノードＢ１３は、ＲＲＣメッセージの応答メッセージをＳＲＮＣ１１に送信する。ＳＲＮＣ１１は、応答メッセージを受信すると、Ｉｕｒインタフェースのリソース解放とＣＡＣの帯域積み上げ値の変更を実施する。

タイマー部１０１ｂがタイムアウトすると、ＤＲＮＣ１２は、ＩｕｒおよびＩｕｂの各インタフェースにおけるリソース解放とＣＡＣの帯域積み上げ値の変更を実施する。タイマー部１０１ｂは、ＳＲＮＣ１１とノードＢ１３の間でのＲＲＣメッセージの受け渡しが完了した後にタイムアウトするように設定されている。これにより、ＤＲＮＣ１２におけるリソース解放のタイミングが早すぎてデータが欠落する、といった問題を解決することができる。

ＳＲＮＣ１１におけるＩｕｒインタフェースのＣＡＣの帯域積み上げ値の変更およびＤＲＮＣ１２におけるＩｕｒおよびＩｕｂの各インタフェースにおけるＣＡＣの帯域積み上げ値の変更において、リソース捕捉で説明した帯域積み上げ値の算出手法を適用する。

以上説明した本実施形態のＩＰトランスポートネットワークシステムによれば、ＤＲＮＣおよびＳＲＮＣのそれぞれにおいて、局データとして、ユーザプレーンの無線データスループットのための、ユーザプレーンのデータ量を算出するためのファクタとしてＡＦ＃１を定義するとともに、ＩＰトランスポートの特有部分（具体的には、ＩＰ特定ヘッダ）のデータ量を算出するためのファクタとしてＡＦ＃２を定義する。こうして定義したＡＦ＃１およびＡＦ＃２を用いてユーザプレーンのデータ量およびＩＰトランスポートの特有部分のデータ量をそれぞれ算出し、その結果に基づいて帯域積み上げ値を算出する。これにより、ＩＰトランスポートにおけるリソース管理を実現することができ、その結果、ＡＴＭベースのＲＡＮと同様に、一定以上のサービス品質を確保することができ、致命的な輻輳の発生を抑制することができる。

また、過剰な帯域積み上げのために期待された加入者（TB数）が入らないことがないように、適切なファクタ（ＡＦ＃１、ＡＦ＃２）を定義することで、適切なＣＡＣを実施することができる。

ＩＰトランスポートにおけるリソース管理においては、ヘッダ部分のオーバーヘッダがある。具体的は、ＩＰの場合、ヘッダとしては複数のパターンがあり、それぞれのパターンでヘッダのサイズ（ビット長）が異なる。例えば、ＩＰｖ４の場合のヘッダのサイズは、ＩＰｖ６の場合のヘッダのサイズと異なる。このため、ＩＰｖ６のヘッダに対応するＡＦ＃２を考慮して帯域積み上げ値を算出した場合において、ＩＰｖ４のデータが流れてきた場合は、[ＩＰｖ６のヘッダサイズ]−[ＩＰｖ４のヘッダサイズ]の値（差分）だけ、余分に帯域が積み上げられることになる。本実施形態では、ＡＦ＃１、ＡＦ＃２はサービス毎に定義される。すなわち、ＡＦ＃２はＩＰｖ６、ＩＰｖ４についてそれぞれ定義される。よって、ＩＰｖ４の場合は、そのＩＰｖ４で定義したＡＦ＃２を使用することで、上記帯域積み上げの余剰の発生を抑制することができる。

なお、ＩＰｖ４かＩＰｖ６の判断は、ＲＡＮＡＰメッセージ（RAB Assignment Request）のTransport Layer Addressというパラメータで判断することができる。ＩＰｖ４の場合は４オクテットであり、ＩＰｖ６の場合は１６オクテットであり、この相違点を利用してＩＰｖ４かＩＰｖ６の判断を行う。

また、サービスよってユーザのデータ量が異なる場合は、サービスに応じてＡＦ＃１を切り替えることで、帯域積み上げの余剰の発生を抑制することができる。

以上説明した本実施形態のＩＰトランスポートネットワークシステムは、本発明の一例であり、その構成および動作は発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更することができる。

本発明の一実施形態であるＩＰベースのネットワークリソース管理システムを適用したＩＰトランスポートネットワークシステムの構成を示す模式図である。図１に示すＳＲＮＣおよびＤＲＮＣに適用されるＲＮＣの主要部を示すブロック図である。図１に示すＩＰトランスポートネットワークシステムのリソース捕捉時の動作を説明するための図である。Ｉｕｒインタフェースを通じて伝送されるＴＢＳを説明するための模式図である。図４に示すＴＢＳのＩＰ特定ヘッダおよびＴＢのそれぞれの平均値を説明するための図である。図１に示すＩＰトランスポートネットワークシステムのリソース解放時の動作を説明するための図である。ＡＴＭベースのＲＡＮにおけるリソース捕捉時のリソース管理手順を説明するための図である。ＡＴＭベースのＲＡＮにおけるリソース開放時のリソース管理手順を説明するための図である。

符号の説明

１００ＲＮＣ
１０１制御部
１０１ａデータ定義部
１０１ｂタイマー部
１０２リソース管理／ＣＡＣ部
１０３ＮＢＡＰプロトコル部
１０４ＲＮＳＡＰプロトコル部

Claims

トランスポートブロックを単位とするデータがＩＰトランスポートを通じて送受信される第１のインタフェースを介して無線基地局装置と接続される第１の無線制御装置と、
前記データが前記ＩＰトランスポートを通じて送受信される第２のインタフェースを介して前記第１の無線制御装置と接続される第２の無線制御装置と、を有し、
前記第２の無線制御装置は、前記トランスポートブロックの集合であるトランスポートブロックセットで送信される最大ブロック数、前記トランスポートブロックのサイズ、および前記トランスポートブロックセットが送信される時間間隔を含む無線パラメータが付与されたプロトコルメッセージを前記第１の無線制御装置に送信し、
前記第１の無線制御装置は、
前記トランスポートブロックセットで送信されたデータについて予め取得した、前記トランスポートブロックの平均値である第１のファクタと前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズの平均値である第２のファクタとを、それぞれ定義し、
前記第２の無線制御装置から受信したプロトコルメッセージに含まれている最大ブロック数、トランスポートブロックのサイズ、および時間間隔に基づいて得られる前記トランスポートブロックの最大ビットレートに前記第１のファクタを乗じてユーザプレーンのデータ量を算出し、
予め与えられている前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズを前記時間間隔で割った値に前記第２のファクタを乗じて前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を算出し、
前記ユーザプレーンのデータ量および特有部分のデータ量の加算値を前記第１および第２のインタフェースにおけるコネクション受付制御のための帯域積み上げ値として用い、該帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲内であれば、前記第１および第２のインタフェースにおけるリソースの割り当てを実行し、該帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、前記第１および第２のインタフェースにおけるリソースの割り当てを拒絶する、ネットワークリソース管理システム。
前記第１の無線制御装置は、前記第２の無線制御装置から特定のプロトコルメッセージを受信すると、該受信タイミングから一定時間経過した後に前記第１および第２のインタフェースにおけるリソースを解放する、請求項１に記載のネットワークリソース管理システム。
前記ＩＰトランスポートの特有部分が、ＩＰヘッダである、請求項１または２に記載のネットワークリソース管理システム。
前記第１の無線制御装置は、前記第１および第２のファクタをサービス毎に定義し、前記ユーザプレーンのデータ量およびＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を算出する際に、サービス毎に前記第１および第２のファクタを切り替える、請求項１から３のいずれか１項に記載のネットワークリソース管理システム。
トランスポートブロックを単位とするデータがＩＰトランスポートを通じて送受信されるインタフェースを介して別の無線制御装置と接続される無線制御装置であって、
前記トランスポートブロックの集合であるトランスポートブロックセットで送信される最大ブロック数、前記トランスポートブロックのサイズ、および前記トランスポートブロックセットが送信される時間間隔を含む無線パラメータが付与されたプロトコルメッセージを前記別の無線制御装置から受信するプロトコル部と、
前記トランスポートブロックセットで送信されたデータについて予め取得した、前記トランスポートブロックの平均値である第１のファクタと前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズの平均値である第２のファクタとを、それぞれ定義するデータ定義部と、
前記別の無線制御装置から受信したプロトコルメッセージに含まれている最大ブロック数、トランスポートブロックのサイズ、および時間間隔に基づいて得られる前記トランスポートブロックの最大ビットレートに前記第１のファクタを乗じてユーザプレーンのデータ量を算出し、予め与えられている前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズを前記時間間隔で割った値に前記第２のファクタを乗じて前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を算出し、該算出したユーザプレーンのデータ量および特有部分のデータ量の加算値を前記インタフェースにおけるコネクション受付制御のための帯域積み上げ値として用いるコネクション受付制御部と、を有し、
前記コネクション受付制御部は、前記帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲内であれば、前記インタフェースにおけるリソースの割り当てを実行し、前記帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、前記インタフェースにおけるリソースの割り当てを拒絶する、無線制御装置。
前記トランスポートブロックを単位とするデータが前記ＩＰトランスポートを通じて送受信される別のインタフェースを介して無線基地局装置と接続される別のプロトコル部をさらに有し、
前記コネクション受付制御部は、前記帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲内であれば、前記別のインタフェースにおけるリソースの割り当てを実行し、前記帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、前記別のインタフェースにおけるリソースの割り当てを拒絶する、請求項５に記載の無線制御装置。
前記コネクション受付制御部は、前記別の無線制御装置から特定のプロトコルメッセージを受信すると、該受信タイミングから一定時間経過した後に前記インタフェースおよび別のインタフェースにおけるリソースを解放する、請求項６に記載の無線制御装置。
前記ＩＰトランスポートの特有部分が、ＩＰヘッダである、請求項５から７のいずれか１項に記載の無線制御装置。
前記データ定義部は、前記第１および第２のファクタをサービス毎に定義し、
前記コネクション受付制御部は、前記ユーザプレーンのデータ量およびＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を算出する際に、サービス毎に前記第１および第２のファクタを切り替える、請求項５から８のいずれか１項に記載の無線制御装置。
トランスポートブロックを単位とするデータがＩＰトランスポートを通じて送受信されるインタフェースを介して別の無線制御装置と接続される無線制御装置において行われるネットワークリソース管理方法であって、
前記トランスポートブロックの集合であるトランスポートブロックセットで送信される最大ブロック数、前記トランスポートブロックのサイズ、および前記トランスポートブロックセットが送信される時間間隔を含む無線パラメータが付与されたプロトコルメッセージを前記別の無線制御装置から受信するステップと、
前記トランスポートブロックセットで送信されたデータについて予め取得した、前記トランスポートブロックの平均値である第１のファクタと前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズの平均値である第２のファクタとを、それぞれ定義するステップと、
前記別の無線制御装置から受信したプロトコルメッセージに含まれている最大ブロック数、トランスポートブロックのサイズ、および時間間隔に基づいて得られる前記トランスポートブロックの最大ビットレートに前記第１のファクタを乗じてユーザプレーンのデータ量を算出するステップと、
予め与えられている前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータサイズを前記時間間隔で割った値に前記第２のファクタを乗じて前記ＩＰトランスポートの特有部分のデータ量を算出するステップと、
算出した前記ユーザプレーンのデータ量および特有部分のデータ量の加算値を前記インタフェースにおけるコネクション受付制御のための帯域積み上げ値として用い、前記帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲内であれば、前記インタフェースにおけるリソースの割り当てを実行し、前記帯域積み上げ値が、規定された帯域の範囲を超えている場合は、前記インタフェースにおけるリソースの割り当てを拒絶するステップと、含む、ネットワークリソース管理方法。