JP6819772B2 - 通信装置、基地局、及び無線リソース割当方法 - Google Patents

Description

本開示は通信装置、基地局、無線リソース割当方法、及びプログラムに関する。

現在、モバイルネットワークを介した超低遅延サービスを提供することが検討されている。超低遅延サービスは、例えば、モバイルネットワークを介して車載センサー情報、交通カメラ情報、及び地図情報等を伝送する自動運転サービスであってもよい。

モバイルキャリア（モバイル通信事業者）は、ユーザに対して超低遅延サービスを提供するために、ＳＬＡ（Service Level Agreement）を保証する必要がある。ＳＬＡは、例えば、超低遅延サービスにおいて保証する遅延時間等が規定されていてもよい。

例えば、特許文献１には、サービス品質を良好に保つために、ＵＥ（User Equipment）に対して、無線リソースを効率的に割り当てることが記載されている。具体的には、アプリケーションの遅延制約等に関する情報を考慮して、無線リソースの割当を最適化することが記載されている。言い換えると、特許文献１には、基地局が、アプリケーションサービスを提供する際に許容される遅延時間を超えないように、無線リソースの割当を最適化することによって、サービス品質を良好に保つことが記載されている。

特表２０１４−５２２１４５号公報

基地局がアプリケーションサービスを提供する際に許容される遅延時間を超えないようにする場合、次のように無線リソースを割り当てることが考えられる。例えば、基地局は、アプリケーションサービスの提供を受けている無線端末において、許容された遅延時間を超えそうな場合、その無線端末に対して優先的に無線リソースを割り当ててもよい。しかし、許容された遅延時間の終了間際に、無線端末に対して優先的に無線リソースを割り当てても全てのデータを送信することができないほど無線端末の送信バッファにデータが蓄積されていることがある。このような場合、許容された遅延時間の終了間際に、無線端末に対して優先的に無線リソースの割り当てるのみでは、ＳＬＡを保証することができないという問題が発生する。

本開示の目的は、許容された時間内において無線端末がデータ送信を完了させることができるように、効率的に無線リソースのスケジューリングを行うことができる通信装置、基地局、無線リソース割当方法、及びプログラムを提供することにある。

本開示の第１の態様にかかる通信装置は、無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングから前記フローの送信デッドラインまでの第１の期間に前記フロー全体のデータの送信を完了できるように、前記無線端末が前記フローの発生時から前記所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量を算出する算出部と、を備える。

本開示の第２の態様にかかる基地局は、無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングから前記フローの送信デッドラインまでの第１の期間に前記フロー全体のデータの送信を完了できるように、前記無線端末が前記フローの発生時から前記所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量に関する情報を通信装置から受信する通信部と、前記無線端末が前記第２の期間に送信すべきデータ量に基づいて前記第２の期間に前記フローに割り当てる無線リソースを決定する割当部と、を備える。

本開示の第３の態様にかかる無線リソース割当方法は、無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングから前記フローの送信デッドラインまでの第１の期間に前記フロー全体のデータの送信を完了できるように、前記無線端末が前記フローの発生時から前記所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量を算出する。

本開示の第４の態様にかかるプログラムは、無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングから前記フローの送信デッドラインまでの第１の期間に前記フロー全体のデータの送信を完了できるように、前記無線端末が前記フローの発生時から前記所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量を算出することをコンピュータに実行させる。

本開示により、許容された時間内において無線端末がデータ送信を完了させることができるように、効率的に無線リソースのスケジューリングを行うことができる通信装置、基地局、無線リソース割当方法、及びプログラムを提供することができる。

実施の形態１にかかる通信装置の構成図である。 実施の形態２にかかる通信システムの構成図である。 実施の形態２にかかるＭＥＣサーバの構成図である。 実施の形態２にかかる制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を説明する図である。 実施の形態２にかかるｅＮＢの構成図である。 実施の形態２にかかる制御対象フローの通常期間におけるデータ送信処理を説明する図である。 実施の形態２にかかる制御対象フローの通常期間におけるデータ送信処理を説明する図である。 実施の形態２にかかるＭＥＣサーバにおける制御対象フローの通常期間における送信すべきデータ量の算出処理の流れを示す図である。 実施の形態３にかかるＭＥＣサーバにおける制御対象フローの通常期間における送信すべきデータ量の算出処理を説明する図である。 それぞれの実施の形態にかかるｅＮＢの構成図である。 それぞれの実施の形態にかかる通信装置及びＭＥＣサーバの構成図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。図１を用いて実施の形態１にかかる通信装置１０の構成例について説明する。通信装置１０は、は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって動作するコンピュータ装置であってもよい。

通信装置１０は、例えば、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）において規定されているＳＣＥＦ（Service Capability Exposure Function）エンティティ（以下、ＳＣＥＦと称する）であってもよい。ＳＣＥＦは、例えば、モバイル通信事業者もしくはアプリケーションサービスプロバイダー等が管理するアプリケーションサーバに関する認証処理等を実行する。また、ＳＣＥＦは、３ＧＰＰにおいて定められたリファレンスポイントを介して基地局であるｅＮＢ（evolved NodeB）と通信する。ＳＣＥＦエンティティは、例えば、コアネットワーク内において、制御データを伝送する。制御データは、例えば、無線端末に関するユーザデータを伝送する通信経路の設定等を行うために用いられる。ＳＣＥＦエンティティは、例えば、制御データを伝送するノード装置であるＣＰＦ（C-Plane Function）エンティティと称されてもよい。

また、通信装置１０は、ＭＥＣ（Mobile Edge Computing）サーバであってもよい。ＭＥＣサーバは、基地局と直接的に通信できる位置に配置されてもよい。直接的に通信できる位置とは、モバイル通信事業者が管理するコアネットワークを介することなく通信することができる位置である。例えば、ＭＥＣサーバは、基地局と物理的に統合されてもよい。もしくは、ＭＥＣサーバは、基地局と同じ建物に配置され、基地局と通信できるように、建物内のＬＡＮ（Local Area Network）に接続されてもよい。ＭＥＣサーバは、基地局の近傍に配置されることによって、無線端末との間の伝送遅延を短くすることができる。ＭＥＣサーバは、例えば、超低遅延のアプリケーションサービスを提供するために用いられる。

また、通信装置１０は、無線端末へＩｏＴサービスを提供するサーバ群を有するＩｏＴプラットフォーム内に配置されてもよい。もしくは、通信装置１０は、基地局と直接もしくはネットワークを介して通信することができるサーバ装置であってもよい。通信装置１０は、上記で例示した装置である場合であってもその他の装置であっても、Ｃｏｎｔｒｏｌ ＰｌａｎｅおよびＵｓｅｒ Ｐｌａｎｅいずれの機能を有していてもよい。通信装置１０はさらに、基地局であってもよい。

続いて、通信装置１０の構成例について説明する。通信装置１０は、算出部１２を有している。算出部１２は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。また、算出部１２は、チップもしくは回路等のハードウェアであってもよい。

算出部１２は、無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングからフローの送信デッドラインまでの第１の期間にフロー全体のデータの送信を完了できるように、無線端末がフローの発生時から所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量を算出する。第１の期間の長さおよび所定のタイミングは、各フローにおいて互いに異なってもよいし、同じであってもよい。第１の期間は例えば、アプリケーションサービスに基づいて決定されるものであってもよい。また第１の期間はネットワークの混雑度、例えばトラフィック量に基づいて決定されても良い。ネットワークの混雑度が大きいほど、第１の期間は長くなってもよい。さらに第１に期間は、基地局に接続している無線端末の数に基づいて決定されてもよい。基地局に接続している無線端末の数が多いほど、第１の期間は長くなってもよい。

無線端末に関するフローは、例えば、無線端末に提供されるアプリケーションサービスにおいて伝送される１又は複数のデータを含む。また、フローに含まれるデータは、データパケットと称されてもよい。無線端末に関するフローは、無線端末から基地局へ送信されるフローもしくは基地局から無線端末へ送信されるフローであってもよい。もしくは、無線端末に関するフローは、無線端末から基地局へ送信されるフロー及び基地局から無線端末へ送信されるフローを含んでもよい。無線端末から基地局へ送信されるフローに含まれるデータを、ＵＬ（Uplink）データと称する。また、基地局から無線端末へ送信されるフローに含まれるデータを、ＤＬ（Downlink）データと称する。アプリケーションサービスにおいて伝送されるデータ（例えば、アプリケーションデータ）は、例えば、画像データもしくは動画データ等であってもよい。また、アプリケーションデータには、画像データ等の送信を要求する要求メッセージもしくは要求メッセージに応答する応答メッセージ等が含まれてもよい。

送信デッドラインは、１回のフローに含まれる複数のデータパケットの送信を完了するべき期限を意味する。送信デッドラインは、アプリケーションによって要求される。送信デッドラインは、送信期限と言うこともできる。あるいは、送信デッドラインは、アプリケーションによって許容される最大送信遅延と言うこともできる。送信デッドラインは、様々に定義することができる。例えば、送信デッドラインは、アプリケーション・レイヤの発信者（sender）による送信の完了期限を示してもよい。あるいは、送信デッドラインは、無線レイヤの発信者による送信の完了期限を示してもよい。あるいは、送信デッドラインは、アプリケーション・レイヤの受信者（receiver）による受信の完了期限を示してもよい。あるいは、送信デッドラインは、無線レイヤの受信者による受信の完了期限を示してもよい。あるいは、より具体的に、送信デッドラインは、アプリケーションレイヤの発信者（sender）が１回のフローに関する最初のデータパケットを送信開始してからアプリケーションレイヤの受信者（receiver）が１回のフローに関する最後のデータパケットを受信完了する期限を示してもよい。あるいは、また、送信デッドラインは、無線レイヤの発信者が１回のフローに関する最初のデータパケットを送信開始してから無線レイヤの受信者が１回のフローに関する最後のデータパケットを受信完了する期限を示してもよい。

送信デッドラインに関する情報は、通信装置１０がアプリケーションサーバから受信してもよい。通信装置１０は、通信装置１０のユーザープレーンに届くデータについて、そのデータに適用されるサービスを判断し、そのサービスに基づいて送信デッドラインを判断してもよい。また通信装置１０は、アプリケーションサーバから、データに適用されるサービスの情報を受信し、そのサービスに基づいて送信デッドラインを判断してもよい。なお通信装置１０は、ｅＮＢのバッファの情報をｅＮＢから受け取り、バッファに溜まっているフローには優先的にリソースブロックを割り当ててもよい。

以上説明したように、通信装置１０は、第２の期間において、無線端末が送信すべきデータ量を算出することができる。つまり、第２の期間において無線端末が所定のデータ量の送信を行っておくことによって、無線端末が第１の期間において全てのデータの送信を完了することができないとの事象を回避することができる。

また、通信装置１０は、無線端末が第２の期間に送信すべきデータ量に関する情報を、基地局へ送信してもよい。基地局は、無線端末に関するフローに無線リソースを割り当てるスケジューリングを実行する。基地局において実行されるスケジューリングは、ＭＡＣ（Medium Access Control）スケジューリング、もしくはパケットスケジューリング等と称されてもよい。基地局は、通信装置１０から無線端末が第２の期間に送信すべきデータ量に関する情報を受信することによって、制御対象フローに割り当てる無線リソースを決定することができる。もしくは、通信装置１０は、基地局の代わりに、無線端末が第２の期間に送信すべきデータ量に基づいて、制御対象フローに割り当てる無線リソースを決定してもよい。

（実施の形態２）
続いて、図２を用いて本開示の実施の形態２にかかる通信システムの構成例について説明する。図２の通信システムは、３ＧＰＰにおいて規定されている通信システムを示している。図２の通信システムは、ｅＮＢ６０、アプリケーションサーバ７０、コアネットワーク１００、及び複数のＵＥ８０を有している。ＵＥ８０は、３ＧＰＰにおいて用いられる通信端末の総称である。コアネットワーク１００は、モバイル通信事業者が管理するネットワークである。コアネットワーク１００は、ＭＥＣサーバ４０及びゲートウェイ５０を有している。ＭＥＣサーバ４０は、図１の通信装置１０に相当する。

ゲートウェイ５０は、例えば、コアネットワーク１００内において、ＵＥ８０に関するユーザデータを伝送するＳＧＷ（Serving Gateway）もしくはＰＧＷ（Packet Data Network Gateway）であってもよい。もしくは、ゲートウェイ５０は、ＵＥ８０に関するユーザデータを伝送するノード装置である、ＵＰＦ（U-Plane Function）エンティティであってもよい。ユーザデータは、例えば、画像データもしくは動画データ等であってもよい。

ＭＥＣサーバ４０は、ｅＮＢ６０の近傍に配置され、ｅＮＢ６０を介してＵＥ８０へアプリケーションサービスを提供する。また、ＭＥＣサーバ４０は、アプリケーションサーバ７０と連携して、アプリケーションサービスをＵＥ８０へ提供する。

アプリケーションサーバ７０は、ＵＥ８０へアプリケーションサービスを提供するサーバである。アプリケーションサーバ７０は、例えば、ユーザデータをゲートウェイ５０へ送信する。また、アプリケーションサーバ７０は、１回のフローにおいて送信するユーザデータのデータサイズ、さらに、１回のフローにおける送信デッドラインに関する情報をＭＥＣサーバ４０へ送信する。

ゲートウェイ５０は、アプリケーションサーバ７０から送信されたユーザデータをｅＮＢ６０へ送信する。また、ゲートウェイ５０は、ｅＮＢ６０から送信されたユーザデータをアプリケーションサーバ７０へ送信する。

ＭＥＣサーバ４０は、アプリケーションサーバ７０から送信された情報を用いて、ＵＥ８０に関するフローの緊急期間に送信可能なデータ量及び通常期間に送信すべきデータ量を算出する。ＭＥＣサーバ４０は、算出した結果に基づいて無線リソースのスケジューリングを行ってもよく、算出した結果をｅＮＢ６０へ送信してもよい。ＭＥＣサーバ４０は、無線リソースのスケジューリングを行った場合、スケジューリング結果をｅＮＢ６０へ送信する。

緊急期間は、実施の形態１における第１の期間に相当し、制御対象フローの送信期間のうち、所定のタイミングから制御対象フローの送信デッドラインまでの期間である。制御対象フローの緊急期間においては、制御フローに対して他のフローよりも優先的に無線リソースが割り当てられる。また、緊急期間の前の期間（実施の形態１における第２の期間に相当）、つまり、制御対象フローの発生時から所定のタイミングまでの期間（以下、通常期間とする）においては、無線品質の良好な無線端末に関するフローに多くの無線リソースが割り当てられる。そのため、無線品質が良好ではない無線端末に関するフローよりも、無線品質の良好な無線端末に関するフローに多くの無線リソースが優先的に割り当てられることが可能となる。

ｅＮＢ６０は、ＭＥＣサーバ４０から通常期間に送信すべきデータ量に関する情報を受信した場合、受信した情報に基づいてスケジューリングを行い、ＵＥ８０のフローに対して無線リソースを割り当てる。また、ｅＮＢ６０は、ＭＥＣサーバ４０からスケジューリング結果を受信した場合、受信したスケジューリング結果に従いＵＥ８０のフローに対して無線リソースを割り当てる。

続いて、図３を用いて実施の形態２にかかるＭＥＣサーバ４０の構成例について説明する。ＭＥＣサーバ４０は、リソース割当制御部４１、データ量算出部４２、及びｅＮＢ通信部４３を有している。リソース割当制御部４１、データ量算出部４２、及びｅＮＢ通信部４３等のＭＥＣサーバ４０の構成要素は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実施することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。また、ＭＥＣサーバ４０の構成要素は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。

リソース割当制御部４１は、ｅＮＢ６０において発生している複数のフローのそれぞれについて、通常期間と緊急期間とを設定する。ＭＥＣサーバ４０は、アプリケーションサーバ７０から、ｅＮＢ６０において発生している複数のフローに関する情報を取得している。例えば、ＭＥＣサーバ４０は、それぞれのフローの送信デッドライン及びデータサイズ（データ量）に関する情報を取得している。

例えば、リソース割当制御部４１は、フローが発生してから送信デッドラインまでの間の送信期間の特定の割合の期間であって、その期間の終期が送信デッドラインとなる期間を緊急期間と定めてもよい。具体的には、緊急期間は、送信期間の１０％の長さの期間と定められてもよい。

さらに、リソース割当制御部４１は、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数をカウントする。

制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間について、図４を用いて説明する。図４は、横軸が時間を示している。図４に示す直線の矢印は、それぞれフローの発生時期から送信デッドラインまでの送信期間を示している。点線にて示される期間は、制御対象フローの緊急期間を示している。図４においては、フローＡ及びフローＢが、制御対象フローと緊急期間が重複していることを示している。また、フローＣ及びフローＤは、制御対象フローと緊急期間が重複していないことを示している。

図４に示すフローの場合、リソース割当制御部４１は、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数は、制御対象フローも含めて３フローとカウントする。

次に、リソース割当制御部４１は、制御対象フローの緊急期間に、ＵＥ８０が制御対象フローによって送信可能なデータ量を推定する。制御対象フローが送信可能なデータ量をEstimation[bit]とすると、Estimationは、下記の式１を用いて算出される。
Estimation[bit]＝１フローあたりの割り当て期間×１フローあたりの割り当てRB数×送信能力・・・（式１）

１フローあたりの割り当て期間は、緊急期間[TTI]／カウント値、として定められる。緊急期間は、TTI（Transmission Time Interval）を単位として示される。カウント値は、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数である。

１フローあたりの割り当てRB（Resource Block）数は、1TTIあたりのRB数[RB/TTI]/同時可能スケジューリング数、として定められる。同時可能スケジューリング数は、1TTIあたりに同時に処理可能なUE数やフロー数を指している。同時に処理可能なUE数やフロー数としては、例えば同時にスケジューリング可能なUE数やフロー数の上限値であってもよい。

送信能力は、1RBあたりに送信可能なbit数である。例えば、送信能力は、ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）毎に定められているとする。式１において用いられる送信能力は、例えば、それぞれのフローが発生した時点におけるＭＣＳに基づいて決定されてもよい。もしくは、式１において用いられる送信能力は、過去のＭＣＳの変動を考慮して決定されてもよい。例えば、式１において用いられる送信能力は、過去のＭＣＳの平均値に基づいて決定されてもよい。もしくは、式１において用いられる送信能力は、ＭＣＳの変動から、ＭＣＳが上昇もしくは下降傾向にあるかを分析し、それぞれのフローの緊急期間において推定されるＭＣＳに基づいて決定されてもよい。
リソース割当制御部４１は、通常期間内の第１のタイミングに、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数をカウントしてもよい。リソース割当制御部４１はそのフロー数を用いて、制御対象フローの緊急期間にＵＥ８０が送信可能なデータ量を再計算してもよい。第１のタイミングとは、通常期間内の任意のタイミングを示す。

フローが発生した時点におけるＭＣＳもしくは過去のＭＣＳに関する情報は、ｅＮＢ通信部４３を介してｅＮＢ６０から受信してもよい。

次に、データ量算出部４２は、制御対象フローが、通常期間において送信すべきデータ量を算出する。制御対象フローが、通常期間において送信すべきデータ量をＤａｔａとし、制御対象フローのデータ量をＦｌｏｗＳｉｚｅとすると、下記の式２を用いて算出される。
Ｄａｔａ＝ＦｌｏｗＳｉｚｅ−Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ・・・（式２）

ｅＮＢ通信部４３は、データ量算出部４２において算出された、制御対象フローが通常期間において送信すべきデータ量に関する情報をｅＮＢ６０へ送信する。

続いて、図５を用いてｅＮＢ６０の構成例について説明する。ｅＮＢ６０は、コアネットワークノード通信部６１、無線環境取得部６２、リソース割当部６３、及び無線部６４を有している。コアネットワークノード通信部６１、無線環境取得部６２、リソース割当部６３、及び無線部６４等のｅＮＢ６０の構成要素は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することによって処理が実行されるソフトウェアもしくはモジュールであってもよい。または、ｅＮＢ６０の構成要素は、回路もしくはチップ等のハードウェアであってもよい。

無線環境取得部６２は、ＵＥ８０から無線部６４を介して受信したＵＬデータを用いて、ＵＬデータを伝送する無線リソースの通信品質を測定する。また、無線環境取得部６２は、ＵＥ８０においてＤＬデータを用いて測定されたＤＬデータを伝送する無線リソースの通信品質を、ＵＥ８０から受信する。無線環境取得部６２は、ＵＥ８０から無線部６４を介してＤＬデータを伝送する無線リソースの通信品質に関する情報を受信する。

無線環境取得部６２は、ＵＬ及びＤＬデータを送信する無線リソースの通信品質を、コアネットワークノード通信部６１を介してＭＥＣサーバ４０へ送信する。

リソース割当部６３は、コアネットワークノード通信部６１を介してＭＥＣサーバ４０から送信された制御対象フローが通常期間において送信すべきデータ量に関する情報を受信する。リソース割当部６３は、受信した情報に基づいて、通常期間において制御対象フローに割り当てる無線リソースを決定する。

例えば、リソース割当部６３は、制御対象フローの通常期間において、制御対象フローに関するＵＥ８０の無線品質が他のＵＥ８０の無線品質と比較して悪い場合であっても、送信すべきデータ量を送信できるように、制御対象フローに対して無線リソースを割り当ててもよい。例えば、リソース割当部６３は、制御対象フローの通常期間における任意の期間に、他のフローに優先して制御対象フローに無線リソースを割り当ててもよい。

無線部６４は、リソース割当部６３において決定された無線リソースを用いて、ＤＬデータをＵＥ８０へ送信する。また、無線部６４は、ＵＥ８０に対して、ＵＬデータの送信に用いる無線リソースに関する情報をＵＥ８０へ送信する。

ここで、リソース割当部６３は、コアネットワークノード通信部６１を介して、ＭＥＣサーバ４０から、割り当てる無線リソースが指定された無線リソースの割当情報を受信した場合、受信した情報に従って制御対象フローに割り当てる無線リソースを決定してもよい。

ここで、図６を用いてリソース割当部６３における制御対象フローの通常期間におけるデータ送信処理の一つの例について説明する。図６の縦軸をデータサイズとし、横軸を経過時間として説明する。図６は、制御対象フローが発生してから送信デッドラインまでの間の残りデータ量の推移を示している。実線の長方形は、制御対象フローのデータ量を示している。言い換えると、実線の長方形は、送信デッドラインまでに送信すべき制御対象フローの残りデータ量を示している。また、点線の長方形は、送信済みのデータ量を示している。

図６の矢印は、要求スループットを示している。要求スループットは、通常期間において送信すべきデータの残りデータ量を通常期間における残り時間を用いて除算した値である。通常期間において送信すべきデータの残りデータ量は、通常期間において送信すべきデータ量と、制御対象フローの発生時から通常期間における第２のタイミングまでの間に送信したデータ量との差である。また通常期間における残り時間は、通常期間における上記の第２のタイミングから、通常期間の終端である所定のタイミングまでの時間である。なお第２のタイミングとは、通常期間内の任意のタイミングを示す。図６における右肩上がりの矢印は、時間の経過とともに、要求スループットが上昇していることを示している。さらに、図６においては、要求スループットが要求スループット閾値に達した場合に、制御対象フローに優先的に無線リソースを割り当てて制御対象フローの残りデータ量を減少させるようにしている。制御対象フローのデータの一部が送信され、残りデータ量が減少することによって、要求スループットも低下する。その後、制御対象フローのデータが送信されない期間においては、要求スループットは上昇する。

要求スループット閾値は、制御対象フローの無線品質が低く制御対象フローに無線リソースが割り当てられない場合であっても、制御対象フローの通常期間に、データを優先的に送信するために用いられる値である。また、制御対象フローの無線品質が高い、つまり、無線品質が良好である場合、要求スループットが要求スループット閾値に達する前に、データが送信される。

図６においては、要求スループット閾値が一定の値であることを示しているが、要求スループット閾値は、残りデータ量が減少するたびに新たな値に更新されてもよい。

図６における制御対象フローの通常期間におけるデータ送信処理は、ＭＥＣサーバ４０のデータ量算出部４２において実行されてもよく、後述するｅＮＢ６０において実行されてもよい。

図６における要求スループット閾値を用いたデータの送信タイミングは、ＭＥＣサーバ４０において算出され、リソース割当部６３は、ＭＥＣサーバ４０において算出されたタイミングに従って制御対象フローに無線リソースを割り当ててもよい。

続いて、図７を用いて、図６とは異なるデータ送信処理の一つの例について説明する。図７の縦軸をデータサイズとし、横軸を経過時間として説明する。図７の縦軸には、式２において算出されたＤａｔａと制御対象フローのＦｌｏｗＳｉｚｅが示されている。図７の斜めの実線は、それぞれのタイミングにおいて送信すべきデータ量を示している。具体的には、図７の斜めの実線は、時間の経過とともに、通常期間及び緊急期間において送信すべきデータ量が上昇していることを示している。言い換えると、通常期間及び緊急期間において制御対象フローに無線リソースが割り当てられない場合、時間の経過とともに送信すべきデータ量が上昇していることを示している。

リソース割当部６３は、通常期間において送信したデータ量を図７のグラフにプロットする。通常期間において送信したデータ量はとりわけ、制御対象フローの発生時から通常期間における任意のタイミングまでの間に送信したデータ量であってもよい。この時、リソース割当部６３は、プロットした位置が斜めの実線を下回る位置の場合、制御対象フローに優先的に無線リソースを割り当てるようにしてもよい。また、リソース割当部６３は、プロットした位置が斜めの実線を上回る位置の場合、制御対象フローに優先的に無線リソースを割り当てることなく、無線品質が良好な場合に制御対象フローに無線リソースに割り当てるようにしてもよい。

続いて、図８を用いてＭＥＣサーバ４０における制御対象フローの通常期間における送信すべきデータ量の算出処理の流れについて説明する。はじめに、ＭＥＣサーバ４０は、ＵＥ８０において送信フローが発生したことを検出する（Ｓ１１）。例えば、ＭＥＣサーバ４０は、ＵＥ８０において送信フローが発生したことを、アプリケーションサーバ７０から通知されてもよい。発生した送信フローを、以降の説明において制御対象フローとして説明する。

次に、リソース割当制御部４１は、制御対象フローを含む、ｅＮＢ６０において無線リソースの割当対象となる複数のフローについて、通常期間と緊急期間とを設定する（Ｓ１２）。

次に、リソース割当制御部４１は、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数をカウントする（Ｓ１３）。次に、リソース割当制御部４１は、制御対象フローの緊急期間に、制御対象フローが送信可能なデータ量を推定する（Ｓ１４）。リソース割当制御部４１は、制御対象フローが送信可能なデータ量を推定する際に、制御対象フローが発生した時点におけるＵＥ８０とｅＮＢ６０との間の無線品質を示すＭＣＳを用いてもよく、制御対象フローの緊急期間におけるＭＣＳを推定し、推定されたＭＣＳを用いてもよい。

次に、データ量算出部４２は、制御対象フローが、通常期間において送信すべきデータ量を算出する（Ｓ１５）。データ量算出部４２は、制御対象フロー全体のデータ量から、ステップＳ１４において推定したデータ量を減算することによって、通常期間において送信すべきデータ量を算出する。

次に、ｅＮＢ通信部４３は、ステップＳ１５において算出されたデータ量に関する情報をｅＮＢ６０へ送信する。

以上説明したように、実施の形態２にかかるＭＥＣサーバ４０は、制御対象フローの緊急期間において送信可能なデータ量を推定することができる。さらに、ＭＥＣサーバ４０は、緊急期間において、制御対象フローの送信を完了することができるように、通常期間において送信すべきデータ量を算出することができる。

さらに、ｅＮＢ６０は、ＭＥＣサーバ４０において算出された通常期間において送信すべきデータ量に従って、制御対象フローの通常期間に、制御対象フローに対する無線リソースの割当を行うことができる。その結果、ＵＥ８０は、ＭＥＣサーバ４０において算出されたデータ量を通常期間に送信することができる。これより、ＵＥ８０は、緊急期間に制御対象フローの全てのデータの送信を完了することができる。その結果、ＵＥ８０は、送信デッドラインまでに制御対象フローの全てのデータの送信を完了することができる。

（実施の形態３）
続いて、図９を用いて実施の形態３にかかるＭＥＣサーバ４０における制御対象フローの通常期間における送信すべきデータ量の算出処理について説明する。

実施の形態２においては、リソース割当制御部４１が、制御対象フローが発生した時刻Ｔ１の時点において、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数をカウントすることについて説明した。実施の形態３においては、さらに、時刻Ｔ１から所定期間経過後の時刻Ｔ２に、リソース割当制御部４１が、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数を再度カウントする。

時刻Ｔ１においてカウントされたフロー数と、時刻Ｔ２においてカウントされたフロー数とが異なる場合がある。例えば、図９のフローＡについて、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間に多くの無線リソースが割り当てられた結果、フローＡの全てのデータの送信を完了するタイミングが早くなることがある。例えば、制御対象フローの緊急期間が開始される前に、フローＡの送信が完了した場合、制御対象フローの緊急期間とフローＡの緊急期間とは重複しなくなる。その結果、時刻Ｔ１においては、リソース割当制御部４１は、フローＡをカウントしていたが、時刻Ｔ２においてはフローＡをカウントしなくなる。

また、時刻Ｔ１においては、フローＤが発生していなかった場合であっても、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の間にフローＤが発生していることがある。ここで、フローＤの緊急期間と、制御対象フローの緊急期間とが図９のように重複している場合、時刻Ｔ２において、リソース割当制御部４１は、フローＤをカウントする。

このように時刻が経過した場合に、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数が変動することがある。リソース割当制御部４１は、時刻Ｔ２において制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数をカウントした場合、制御対象フローの緊急期間における送信可能データ量についても再度推定する。

例えば、時刻Ｔ２におけるフロー数の方が時刻Ｔ１におけるフロー数よりも少ない場合、制御対象フローに無線リソースが割り当てられる割り当て期間は増加する。そのため、制御対象フローの緊急期間における送信可能データ量は増加し、その結果、制御対象フローの通常期間に送信すべきデータ量は減少する。

また、制御対象フローの緊急期間に送信可能なデータ量を推定する際に、時刻Ｔ１時点における無線品質情報に従って送信能力を決定しているとする。このような場合、時刻Ｔ２時点における無線品質情報に従って送信能力を決定してもよい。

以上説明したように、実施の形態３にかかるＭＥＣサーバ４０における制御対象フローの通常期間における送信すべきデータ量の算出処理を実行することによって、通常期間における送信すべきデータ量をより正確に算出することができる。

（実施の形態４）
続いて、実施の形態４にかかるフロー数のカウント処理について説明する。実施の形態２及び３においては、リソース割当制御部４１は、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数をカウントした。これに対して、実施の形態４においては、リソース割当制御部４１は、制御対象フローの緊急期間内に送信デッドラインが存在するフロー数をカウントする。

例えば、図９において、フローＢは、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフロー数をカウントする場合、カウントの対象となる。一方、フローＢの送信デッドラインは、制御対象フローの緊急期間内に存在しない。図９のそれぞれのフローの送信デッドラインは、矢印の先端のタイミングである。そのため、制御対象フローの緊急期間内に送信デッドラインが存在するフロー数をカウントする場合、フローＢはカウントされない。リソース割当制御部４１は、通常期間内の第１のタイミングに、制御対象フローの緊急期間内に送信デッドラインが存在するフロー数をカウントしてもよい。リソース割当制御部４１はそのフロー数を用いて、制御対象フローの緊急期間にＵＥ８０が送信可能なデータ量を再計算してもよい。

以上説明したように、実施の形態４においては、制御対象フローの緊急期間と重複する緊急期間を有するフローであっても、送信デッドラインが制御対象フローの緊急期間内に存在しない場合、そのフローはカウントされない。これより、実施の形態４にかかるカウント処理を行った場合、実施の形態２及び３と比べてカウント数を減少させることができる。その結果、緊急期間に制御対象フローに無線リソースが割り当てられる期間が増加する。

制御対象フローに無線リソースが割り当てられる期間が緊急期間内で増加することによって、制御対象フローの通常期間に送信すべきデータ量を減少させることができる。その結果、ｅＮＢ６０が、通常期間に制御対象フローに割り当てる無線リソースを減少させることができるため、通常期間においては、より無線品質な良好なＵＥ８０に関するフローにより多くの無線リソースを割り当てることができる。

続いて以下では、上述の複数の実施形態で説明された、通信装置１０、ＭＥＣサーバ４０、及びｅＮＢ６０の構成例について説明する。図１０は、ｅＮＢ６０の構成例を示すブロック図である。図１０を参照すると、ｅＮＢ６０は、RFトランシーバ１００１、ネットワークインターフェース１００３、プロセッサ１００４、及びメモリ１００５を含む。RFトランシーバ１００１は、UEsと通信するためにアナログRF信号処理を行う。RFトランシーバ１００１は、複数のトランシーバを含んでもよい。RFトランシーバ１００１は、アンテナ１００２及びプロセッサ１００４と結合される。RFトランシーバ１００１は、変調シンボルデータ（又はOFDMシンボルデータ）をプロセッサ１００４から受信し、送信RF信号を生成し、送信RF信号をアンテナ１００２に供給する。また、RFトランシーバ１００１は、アンテナ１００２によって受信された受信ＲＦ信号に基づいてベースバンド受信信号を生成し、これをプロセッサ１００４に供給する。

ネットワークインターフェース１００３は、ネットワークノード（e.g., ゲートウェイ５０）と通信するために使用される。ネットワークインターフェース１００３は、例えば、IEEE 802.3 seriesに準拠したネットワークインターフェースカード（NIC）を含んでもよい。

プロセッサ１００４は、無線通信のためのデジタルベースバンド信号処理を含むデータプレーン処理とコントロールプレーン処理を行う。例えば、LTEおよびLTE-Advancedの場合、プロセッサ１００４によるデジタルベースバンド信号処理は、MACレイヤ、およびPHYレイヤの信号処理を含んでもよい。

プロセッサ１００４は、複数のプロセッサを含んでもよい。例えば、プロセッサ１００４は、デジタルベースバンド信号処理を行うモデム・プロセッサ（e.g., DSP）、及びコントロールプレーン処理を行うプロトコルスタック・プロセッサ（e.g., CPU又はMPU）を含んでもよい。

メモリ１００５は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１００５は、物理的に独立した複数のメモリデバイスを含んでもよい。揮発性メモリは、例えば、Static Random Access Memory（SRAM）若しくはDynamic RAM（DRAM）又はこれらの組み合わせである。不揮発性メモリは、マスクRead Only Memory（MROM）、Electrically Erasable Programmable ROM（EEPROM）、フラッシュメモリ、若しくはハードディスクドライブ、又はこれらの任意の組合せである。メモリ１００５は、プロセッサ１００４から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１００４は、ネットワークインターフェース１００３又は図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリ１００５にアクセスしてもよい。

メモリ１００５は、上述の複数の実施形態で説明されたｅＮＢ６０による処理を行うための命令群およびデータを含むソフトウェアモジュール（コンピュータプログラム）を格納してもよい。いくつかの実装において、プロセッサ１００４は、当該ソフトウェアモジュールをメモリ１００５から読み出して実行することで、上述の実施形態で説明されたｅＮＢ６０の処理を行うよう構成されてもよい。

図１１は、通信装置１０及びＭＥＣサーバ４０の構成例を示すブロック図である。図１１を参照すると、通信装置１０及びＭＥＣサーバ４０は、ネットワークインターフェース１２０１、プロセッサ１２０２、及びメモリ１２０３を含む。ネットワークインターフェース１２０１は、ネットワークノード（e.g., 基地局２０）と通信するために使用される。ネットワークインターフェース１２０１は、例えば、IEEE 802.3 seriesに準拠したネットワークインタフェースカード（NIC）を含んでもよい。

プロセッサ１２０２は、メモリ１２０３からソフトウェア（コンピュータプログラム）を読み出して実行することで、上述の実施形態においてシーケンス図及びフローチャートを用いて説明された通信装置１０及びＭＥＣサーバ４０の処理を行う。プロセッサ１２０２は、例えば、マイクロプロセッサ、MPU、又はCPUであってもよい。プロセッサ１２０２は、複数のプロセッサを含んでもよい。

プロセッサ１２０２は、無線通信のためのデジタルベースバンド信号処理を含むデータプレーン処理とコントロールプレーン処理を行う。例えば、LTEおよびLTE-Advancedの場合、プロセッサ１００４によるデジタルベースバンド信号処理は、PDCPレイヤ、RLCレイヤ、およびMACレイヤの信号処理を含んでもよい。さらに、プロセッサ１２０２による信号処理は、X2-Uインタフェース及びS1-UインタフェースでのGTP-U・UDP/IPレイヤの信号処理を含んでもよい。また、プロセッサ１００４によるコントロールプレーン処理は、X2APプロトコル、S1-MMEプロトコルおよびRRCプロトコルの処理を含んでもよい。

プロセッサ１２０２は、複数のプロセッサを含んでもよい。例えば、プロセッサ１００４は、デジタルベースバンド信号処理を行うモデム・プロセッサ（e.g., DSP）、X2-Uインタフェース及びS1-UインタフェースでのGTP-U・UDP/IPレイヤの信号処理を行うプロセッサ（e.g., DSP）、及びコントロールプレーン処理を行うプロトコルスタック・プロセッサ（e.g., CPU又はMPU）を含んでもよい。

メモリ１２０３は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ１２０３は、プロセッサ１２０２から離れて配置されたストレージを含んでもよい。この場合、プロセッサ１２０２は、図示されていないI/Oインタフェースを介してメモリ１２０３にアクセスしてもよい。

図１１の例では、メモリ１２０３は、ソフトウェアモジュール群を格納するために使用される。プロセッサ１２０２は、これらのソフトウェアモジュール群をメモリ１２０３から読み出して実行することで、上述の実施形態において説明された通信装置１０及びＭＥＣサーバ４０の処理を行うことができる。

図１０及び図１１を用いて説明したように、上述の実施形態における通信装置１０、ＭＥＣサーバ４０、及びｅＮＢ６０が有するプロセッサの各々は、図面を用いて説明されたアルゴリズムをコンピュータに行わせるための命令群を含む１又は複数のプログラムを実行する。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。

１０ 通信装置
１１ 割当制御部
１２ 算出部
４０ ＭＥＣサーバ
４１ リソース割当制御部
４２ データ量算出部
４３ ｅＮＢ通信部
５０ ゲートウェイ
６０ ｅＮＢ
６１ コアネットワークノード通信部
６２ 無線環境取得部
６３ リソース割当部
６４ 無線部
７０ アプリケーションサーバ
８０ ＵＥ

Claims (13)

1. 無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングから前記フローの送信デッドラインまでの第１の期間に前記フロー全体のデータの送信を完了できるように、前記無線端末が前記フローの発生時から前記所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量を算出する算出手段と、
   前記第２の期間に送信すべきデータ量に関する情報を、前記無線端末が前記第２の期間に送信すべきデータ量に基づいて前記第２の期間に前記フローに割り当てる無線リソースを決定する基地局へ送信する通信手段と、を備える通信装置。
2. 前記第１の期間において、前記無線端末における制御対象フローに対して他のフローよりも優先的に無線リソースを割り当てることを決定する割当制御手段を有する、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記割当制御手段は、
   前記無線端末が前記第１の期間に送信可能なデータ量を算出し、
   前記算出手段は、
   前記フロー全体のデータ量から前記第１の期間に送信可能なデータ量を減算して前記第２の期間に送信すべきデータ量を算出する、請求項２に記載の通信装置。
4. 前記割当制御手段は、
   制御対象フローの前記第１の期間と重複する期間が存在する第１の期間を有するフローの数を用いて、前記無線端末が前記制御対象フローの前記第１の期間に送信可能なデータ量を算出する、請求項３に記載の通信装置。
5. 前記割当制御手段は、
   制御対象フローの前記第１の期間内に送信デッドラインが存在するフローの数を用いて、前記無線端末が前記制御対象フローの前記第１の期間に送信可能なデータ量を算出する、請求項３に記載の通信装置。
6. 前記算出手段は、前記第２の期間において送信すべき前記データ量と、前記フローの発生時から前記第２の期間内の第２のタイミングまでの間に送信したデータ量との差を算出し、
   前記第２のタイミングから前記所定のタイミングまでの時間で前記差を除算した値が予め設定された閾値以上である場合に、前記無線端末における制御対象フローに対して他のフローよりも優先的に無線リソースを割り当てることを決定する割当制御手段を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信装置。
7. 前記フローの発生時から前記第２の期間内の第２のタイミングまでの間に送信したデータ量が、前記第２の期間において送信すべき前記データ量を下回っている場合に、前記無線端末における制御対象フローに対して他のフローよりも優先的に無線リソースを割り当てることを決定する割当制御手段を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の通信装置。
8. 無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングから前記フローの送信デッドラインまでの第１の期間に前記フロー全体のデータの送信を完了できるように、前記無線端末が前記フローの発生時から前記所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量に関する情報を通信装置から受信する通信手段と、
   前記無線端末が前記第２の期間に送信すべきデータ量に基づいて前記第２の期間に前記フローに割り当てる無線リソースを決定する割当手段と、を備える基地局。
9. 通信装置が、
   無線端末におけるフローの送信期間のうち、所定のタイミングから前記フローの送信デッドラインまでの第１の期間に前記フロー全体のデータの送信を完了できるように、前記無線端末が前記フローの発生時から前記所定のタイミングまでの第２の期間に送信すべきデータ量を算出し、
   前記第２の期間に送信すべきデータ量に関する情報を、前記無線端末が前記第２の期間に送信すべきデータ量に基づいて前記第２の期間に前記フローに割り当てる無線リソースを決定する基地局へ送信する、無線リソース割当方法。
10. 前記通信装置が、
    前記第１の期間において、前記無線端末における制御対象フローに対して他のフローよりも優先的に無線リソースを割り当てることを決定する、請求項９に記載の無線リソース割当方法。
11. 前記通信装置が、
    前記無線端末が前記第１の期間に送信可能なデータ量を算出し、前記フロー全体のデータ量から前記第１の期間に送信可能なデータ量を減算して前記第２の期間に送信すべきデータ量を算出する、請求項９または１０に記載の無線リソース割当方法。
12. 前記通信装置が、
    前記無線端末が前記第１の期間に送信可能なデータ量を算出する際に、
    制御対象フローの前記第１の期間と重複する期間が存在する第１の期間を有するフローの数を用いて、前記無線端末が前記制御対象フローの第１の期間に送信可能なデータ量を算出する、請求項１１に記載の無線リソース割当方法。
13. 前記通信装置が、
    前記無線端末が前記第１の期間に送信可能なデータ量を算出する際に、
    制御対象フローの第１の期間内に送信デッドラインが存在するフローの数を用いて、前記無線端末が前記制御対象フローの第１の期間に送信可能なデータ量を算出する、請求項１１に記載の無線リソース割当方法。

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