JP2005532705A - インターネットプロトコルを用いた無線通信システムにおけるデータパケット転送のための方法および装置。 - Google Patents
インターネットプロトコルを用いた無線通信システムにおけるデータパケット転送のための方法および装置。 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 無線通信システムで複数の受信者へのデータ送信の効率的および確実な方法、同報通信データを複数の使用者に転送する方法を提供する。
【解決手段】 同報通信をサポートする無線送信システムでデータパケットを運ぶための方法および装置。マルチキャストツリーが近隣のルータを介してノード間に構築される。マルチキャストツリーは同報通信コンテンツが送信されるトンネルを形成し、同報通信メッセージはマルチキャストツリー内での送信のためにインターネットプロトコルパケットにカプセル化される。最低1つのマルチキャストツリーがアクセスネットワーク等のシステムの無線部分およびインターネット部分の間に形成される。1つの実施形態において、外部マルチキャストツリーがコンテンツの発信源とパケットデータサービスノードとの間に形成され、内部マルチキャストツリーがパケットデータサービスノードとパケット制御機能ノードとの間に形成される。
【解決手段】 同報通信をサポートする無線送信システムでデータパケットを運ぶための方法および装置。マルチキャストツリーが近隣のルータを介してノード間に構築される。マルチキャストツリーは同報通信コンテンツが送信されるトンネルを形成し、同報通信メッセージはマルチキャストツリー内での送信のためにインターネットプロトコルパケットにカプセル化される。最低1つのマルチキャストツリーがアクセスネットワーク等のシステムの無線部分およびインターネット部分の間に形成される。1つの実施形態において、外部マルチキャストツリーがコンテンツの発信源とパケットデータサービスノードとの間に形成され、内部マルチキャストツリーがパケットデータサービスノードとパケット制御機能ノードとの間に形成される。
Description
本発明は、無線通信システムに関し、総体的に、また特に無線通信システムにおける多層コンテンツの送信を準備するための方法および装置に関する。
無線通信システム上でのパケット化されたデータのサービスに対する需要が増えている。従来の無線通信システムは、音声通信用に設計されているため、データサービスに対応するよう拡張することには多くの困難が伴う。帯域幅を節約することは、大半の設計者にとって非常に大きな懸念である。同報通信(broadcast)等の一方向送信では、1つの同報通信コンテンツが複数の使用者に供給される。使用者は、アドレス情報に含まれている固有の識別子により識別される。このようなシステムでは、対象となっている複数の受信者の各々を識別するために、複数のインフラ要素が同報通信のパケットを複製することが必要である。送信信号を複製することにより、貴重な帯域幅が使い尽くされ、よって通信システムの効率が低下し、媒介インフラの処理要求が増加する。特に同報通信サービスに関しては、対象の受信者が非常に多く、よって資源の割り当ておよび利用可能な帯域幅の浪費の問題が発生する。
したがって、無線通信システムにおける複数の受信者へのデータ送信の効率的および確実な方法が求められる。さらに、対象の受信者として各使用者が一意に認識される場合、同報通信データを複数の使用者にルーティング(route)する方法が求められる。
1つの側面において、多層コンテンツを提供するための方法は、情報コンテンツを、第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層、および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な第2の層、を含む複数の層に分割し、ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信し、前記ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信する、ことを具備する。
他の側面において、多層コンテンツを供給する方法は、情報コンテンツを、第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層、および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な少なくとも第2の層、の少なくとも2つの層に分割し、前記少なくとも2つの別々の層のそれぞれを送信のために準備し、無線リンク上で少なくとも前記第1の層を送信する、ことを具備する。
本明細書において開示される実施形態は、無線通信システムにおける多層コンテンツの送信を提供することにより、上記した要求に対処する。
語句「例示的な(exemplary)」は、本明細書において専ら「例(example)、事例(instance、実例(illustration)として供する」を意味するものとして用いられる。本明細書において「例示的に」記載された全ての実施形態は、他の実施形態に対して好ましい、または有利であると解釈されるべきではない。
利用可能な帯域幅を効率よく使用することは、システムの性能および広さに影響を与える。その目的に対して、データまたはコンテンツ情報と共に送信されるオーバーヘッド情報のサイズを小さくするために種々の技術が適用されてきた。例えば、デジタル送信では、データはフレーム内で送信される。情報のフレームは、典型的には、ヘッダー情報、データペイロード情報、および尾部を含む。フレームは、データのパケット一部であるかもしれないし、データメッセージの一部であるかもしれないし、音声または/および映像ストリームのような情報のストリーム内の連続したフレームかもしれない。データ(およびメッセージまたは各パケット)の各フレームには、フレーム内に含まれる情報を受信器が理解できるようにする処理情報を含むヘッダーが付加される。このヘッダー情報は、オーバーヘッド、すなわち情報コンテンツと共に送信される処理情報とみなされる。情報コンテンツはペイロードと称される。
データフレームは、種々のインフラ要素を介して通信システムの全体に亘って送信される。従来のシステムでは、複数の使用者に情報を送信するにために、パケットデータサービスノード(Packet Data Service Node (PDSN))等の中心的なパケットデータ制御ポイントで情報を複製することが求められる。このような複製を行うことにより、PDSNの処理要求が増加し、貴重な帯域幅を消費する。例えば、あるシステムを拡張するためには、PDSNの近くのルータおよび幹線(trunk)が、複製されたトラフィックを扱うのに十分な大きさを有することが求められる。PDSNは基地局に複数のコピーを送信し、基地局は各使用者に情報を送信する。従来の手法では、複数の使用者が同報通信を受信するような一方向同報通信サービスにおいて特に不都合が生じる。このような場合におけるPDSNは、複数のコピーを生成し、固有のアドレスを各コピーに付加し、コピーを個別に送信しなければならない。
PDSNには、典型的には、各対象の受信者を識別する付加的なヘッダー情報を供給することが求められる。同報通信サービスについては、対象の受信者の数が非常に大きいため、資源の割り当ておよび利用可能な帯域幅の浪費といった問題が生じる。
無線通信システムの例示的な実施形態では、システムの送信要求と正確性を満たしながら、インフラ要素により用いられる帯域幅を小さくするデータ転送の方法が採用される。例示的な実施形態では、BSまたはパケット制御ファンクション(Packet Control Function (PCF))において複製が行われることによりPDSNまたは中心的なパケットデータルータを解放し、同報通信に関わる各BSまたはPCFにマルチキャストのヘッダーが付加されたメッセージが送信される。例えば、メッセージは、MCツリーを介してPCFへ到達し、PCFは各BSCに対するメッセージを複製し、次いで個別のユニキャスト(Uni-Cast (UC))接続、すなわち接続またはPCFと特定のBSCとの間に設けられた安全なトンネルを介してメッセージを送信する。なお、UC接続は、ポイント対ポイント接続とみなされる。例示的な実施形態として、一方向同報通信サービスがサポートされる。同報通信サービスは複数の映像および/または音声ストリームを複数の使用者に供給する。同報通信サービスの受信契約者は、同報通信の送信にアクセスするために指定されたチャネルに「チューンイン(tune in)」する。映像同報通信を高速に送信するために要する帯域幅が大きくなるに連れ、ネットワーク内でのホップ上でのパケットの複製および複製パケットの送信の総数を小さくすることが望ましい。
以下、まず拡散スペクトル無線通信システムを代表として、例示的な実施形態の総括的な説明を進める。次に、高速同報通信サービス(High Speed Broadcast Service (HSBS))と称される同報通信サービスが紹介され、説明は例示的な実施形態のチャネル割り当てを挙げる。次いで、受信契約モデルを示す。これには、現在、テレビの送信に用いられるものと同様の、料金の支払いが成される受信契約、無料の受信契約、複合型の受信契約のプラン、が含まれる。同報通信サービスへのアクセス仕様の詳細を次いで説明し、ある特定の送信の仕様を定義するためのサービスオプションの利用について説明する。同報通信システム中でのメッセージの流れについて、システム、すなわちインフラ要素との比較(topology)に関して説明する。最後に、例示的な実施形態中でのヘッダーの圧縮について説明する。
なお、以下の説明の全体に亘って、例示的な実施形態は典型例として提供される。しかしながら、他の実施形態は、本発明の範疇から逸脱しない種々の側面を包含する。特に、本発明は、データ処理システム、無線通信システム、一方向同報通信システム、情報を効率的に送信するよう設計された他のあらゆるシステム対して適用可能である。
(無線通信システム)
例示的な実施形態として、拡散スペクトル無線通信システムを採用し、同報通信サービスがサポートされる。無線通信システムは、音声、データ等の種々のタイプの通信を提供するために広く採用される。これらのシステムは、符号分割多元接続(CDMA)、時間分割多元接続(TDMA)、他の変調技術に基づくことができる。CDMAシステムは、他のタイプのシステムに対していくつかの利点を有し、これには、システム容量の増大が含まれる。
例示的な実施形態として、拡散スペクトル無線通信システムを採用し、同報通信サービスがサポートされる。無線通信システムは、音声、データ等の種々のタイプの通信を提供するために広く採用される。これらのシステムは、符号分割多元接続(CDMA)、時間分割多元接続(TDMA)、他の変調技術に基づくことができる。CDMAシステムは、他のタイプのシステムに対していくつかの利点を有し、これには、システム容量の増大が含まれる。
システムは、1つ以上の標準規格をサポートするように設計される。このような標準規格には、以下のものが含まれる。すなわち、本明細書でIS-95規格と称する規格 "TIA/EIA/IS-95-B Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System"が含まれる。また、本明細書で3GPPと称する、"3rd Generation Partnership Project"という団体により提供された規格が含まれる。また、本明細書でW−CDMA規格と称する、Document NO. 3G TS 25.211, 3G TS 25.212, 3G TS 25.213, 3G TS 25.214, 3G TS 25.302,を含む一連の文書において具体化される規格が含まれる。また、本明細書において3GPP2と称する、"3rd Generation Partnership Project 2"という団体が提供する規格が含まれる。また、本明細書でcdma2000規格と称するTR-45.5が含まれる。これは、以前IS-2000MCと呼ばれていたものである。これらの規格は、参照として本明細書に明白に組み込まれる。
各規格は、基地局から移動局への送信のためのデータの処理等を詳細に規定している。例示的な実施形態として、以下の説明では、cdma2000規格に従った拡散スペクトル通信システムをプロトコルの標準として扱う。他の実施形態として、他の規格が含まれていてもよい。さらに、他の実施形態として、本明細書において開示される圧縮方法を他のデータ処理システムに適用することができる。
図1は、多数の使用者をサポートし、本発明の少なくとも幾つかの側面および実施形態を実現可能な通信システム100の例として供する。システム100において、送信の時間管理を行うために、あらゆる種類のアルゴリズムおよび方法を用いることができる。システム100は、通信を複数のセル102A〜102Gに対して供給する。各セル102A〜102Gは、対応する基地局104A〜104Gにより、それぞれサービスの提供を受ける。例示的な実施形態として、複数の受信アンテナを有する基地局104もあれば、ただ1つの受信アンテナを有する基地局104もある。同様に、複数の送信アンテナを有する基地局104もあれば、1つの送信アンテナを有する基地局104もある。送信アンテナおよび受信アンテナの組み合わせにはいかなる制限も無い。したがって、基地局104が複数の送信アンテナと1つの受信アンテナを有していても良いし、複数の受信アンテナと1つの送信アンテナを有していても良いし、ともに1つまたは複数の送信アンテナおよび受信アンテナを有していても良い。
受信地域内の端末106は、固定されていても良い(静止していても良い)し、移動していても良い。図1に示すように、種々の端末106は、システム中に亘って分布している。各端末106は、例えば滑らかな(soft)ハンドオフが採用されているかまたは端末が複数の基地局からの送信を(同時または連続的に)受信するように設計および動作しているかに応じて、ある時点において少なくとも1つまたは場合によっては2つ以上の基地局104と下りリンクおよび上りリンク上で通信する。CDMA通信システム中での滑らかなハンドオフは、公知であり、また本発明の譲受人に譲渡された、"Method and system for providing a Soft Handoff in a CDMA Cellular Telephone System"と題する米国特許番号5,101,501に詳細に記載されている。
下りリンクとは、基地局から端末への送信を意味し、上りリンクとは端末から基地局への送信を意味する。例示的な実施形態として、複数の受信アンテナを有する端末も有れば、ただ1つの受信アンテナを有するものもある。図1において、基地局104Aは、下りリンク上で端末106Aおよび106Jにデータを送信し、基地局104Bは端末106Bおよび106Jにデータを送信し、基地局104Cは端末106Cにデータを送信する。以下、同様である。
無線データ送信および無線通信技術を介して利用可能なサービスを拡大することに対する要求は、特定のデータサービスの発展につながった。このようなサービスの1つとして、高データ転送速度(High data Rate(HDR))が挙げられる。例示的なHDRサービスは、"EIA/TIA/-IS856 cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification"(HDR規格と称する)によって提案されている。HDRサービスは、概して、無線通信システムにおけるデータのパケットの送信の効率的な方法を提供する音声通信システムを基礎としている。送信データの増加および送信数の増加に伴い、無線送信に利用できる、限られた帯域幅が重要な資源となる。したがって、利用可能な帯域幅を最大限に利用でき、無線通信における効率的で有望な、送信を制御する方法が求められる。例示的な実施形態では、図1に示されるシステム100は、HDRサービスを有するCDMAタイプのシステムと整合している。
(高速同報通信システム(High Speed Broadcast System (HSBS))
無線通信システム200が図2に示されている。図2において、映像および音声情報がパケットデータサービスノード(Packet Data Service Node (PDSN))202に供給されている。映像および音声情報はテレビにより受信されるプログラム(televised program)または無線送信によるものとすることができる。情報は、IPパケット内等のパケット化されたデータとして供給される。PDSN202は、アクセスネットワーク(Access Network (AN))内で分配するためのIPパケットの処理を行う。図示されるように、ANは、複数のMS206と通信中のBS204を含むシステムの一部として定義される。PDSN202は、BS204と接続される。HSBSサービスを行うために、BS204はPDSN202から情報のストリームを受信し、この情報を指定されたチャネル上でシステム200内の加入者に供給する。
無線通信システム200が図2に示されている。図2において、映像および音声情報がパケットデータサービスノード(Packet Data Service Node (PDSN))202に供給されている。映像および音声情報はテレビにより受信されるプログラム(televised program)または無線送信によるものとすることができる。情報は、IPパケット内等のパケット化されたデータとして供給される。PDSN202は、アクセスネットワーク(Access Network (AN))内で分配するためのIPパケットの処理を行う。図示されるように、ANは、複数のMS206と通信中のBS204を含むシステムの一部として定義される。PDSN202は、BS204と接続される。HSBSサービスを行うために、BS204はPDSN202から情報のストリームを受信し、この情報を指定されたチャネル上でシステム200内の加入者に供給する。
あるセクタにおいてHSBS同報通信サービスを採用する手段には、幾つかのものがある。システムの設計に関する要素として、サポートされているHSBSセッション、割り当てられた周波数の数、サポートされている同報通信物理チャネル、が含まれる。しかしながら、これに限られるものではない。
HSBSは、無線通信システム内の無線インターフェース上で供給される、情報のストリームである。「HSBSチャネル」は、同報通信のコンテンツによって定義される1つの論理的なHSBS同報通信セッションを意味する。なお、あるHSBSチャネルの内容は時刻により変化する。例えば、7時はニュース、8時は天気、9時は映画、というようにである。時刻に基づいて時間割をすることは、ある1つのテレビチャンネルに類似している。「同報通信チャネル(Broadcast channel)」は、1つの順方向リンク物理層、すなわち同報通信トラフィックを搬送するウェルシュ符号等を意味する。同報通信チャネル(BCH)は、1つの符号分割多元チャネルに対応する。
ある1つの同報通信チャネルは、1つ以上のHSBSチャネルを搬送できる。この場合、HSBSチャネルは、1つの同報通信チャネル内で時間分割多元(TDM)の方法により多元化される。1つの実施形態として、1つのHSBSチャネルが、セクタ内の1つ以上の同報通信チャネル上で供給される。他の実施形態として、1つのHSBSチャネルが、複数の周波数内の加入者に供するために、複数の周波数上で供給される。
例示的な実施形態によれば、図1に示されるシステム100は、高速同報通信サービス(HSBS)として参照される高速マルチメディア同報通信サービスをサポートする。サービスが同報通信する能力は、映像および音声通信をサポートするのに十分なデータ転送速度におけるプログラミングを提供できることが目的とされる。例えば、HSBSの応用例(application)として映画、スポーツイベント等の映像ストリーミングが含まれる。HSBSサービスは、インターネットプロトコル(IP)に基づいたパケットデータサービスである。
例示的な実施形態によれば、コンテンツサーバ(Content Server (CS))によって、システム使用者にこのような高速同報通信サービスが利用できることを宣伝が行われる。HSBSサービスを受信することを希望する使用者は、CSと受信契約を結ぶことができる。次いで、この受信契約者は、例えばCSが提供する種々の方法によって同報通信サービスの時間割を検索することができる。例えば、同報通信の時間割は、広告、ショートマネージメントシステム(Short Management System (SMS))メッセージ、無線アプリケーションプロトコル(Wireless Application Protocol (WAP))、および/または、概して移動無線通信に適合し且つ都合の良い幾つかの方法を介して伝達される。移動中の使用者は、移動局(Mobile Station (MS))と称される。基地局(Base Station (BS))は、制御および情報用に指定された周波数および/またはチャネル上での送信、オーバーヘッドメッセージ、すなわち非ペイロードメッセージ等内でHSBSに関するパラメータを送信する。ペイロードは、送信の情報コンテンツを意味し、同報通信セッションの場合、ペイロードは同報通信コンテンツ、すなわちビデオプログラム等である。同報通信サービス受信契約者が、同報通信セッション、すなわち特定の同報通信される予定のプログラムを受信することを望む場合、MSはオーバーヘッドメッセージを読み取り、適切な設定を知得する。次いで、MSは、HSBSチャネルを含む周波数に合わせ、同報通信サービスのコンテンツを受信する。
例示的な実施形態のチャネル構成は、cdma2000規格に従っている。ここで、順方向補助チャネル(Forward Supplemental Channel (F-SCH))がデータ送信をサポートする。1つの実施形態として、データサービスのより高いデータ転送速度の要求を満たすために、多数の順方向基礎チャネル(Forward Fundamental Channel (F-FCH))または順方向専用制御チャネル(Forward Dedicated Control Channel (F-DCCH))が設けられる。例示的な実施形態として、64kbpsのペイロード(RTPオーバーヘッドを除く)をサポートするBSCHの基礎としてF−SCHが用いられる。F−BSCHは、例えば64kbpsのペイロード転送速度をより低い転送速度のサブストリームに分割することにより、他のペイロード転送速度をサポートするように変更されていても良い。
1つの実施形態として、複数の方法におけるグループ通話をもサポートされる。例えば、現行の順方向および逆方向の両リンク上のF−FCH(またはF−DCCH)のユニキャストチャネル、すなわち共有のないMSごとに1つの順方向リンクチャネルを用いることにより、である。他の例として、順方向リンク上の(同じセクタ内のグループメンバーにより共有される)F−SCHおよびF−DCCH(大半の場合、順方向電力制御サブチャンネル(Forward Power Control Subchannel)のみのフレーム)、および逆方向リンク上のR−DCCHが適用される。さらに他の例として、順方向リンク上での高転送速度のF−BSCH、および逆方向リンク上でのアクセスチャネル(または高度(enhanced)アクセスチャネル/逆方向共通制御チャネルの組み合わせ)が用いられる。
高データ転送速度を有するため、例示的な実施形態での順方向同報通信補助チャネル(Forward Broadcast Supplemental Channel (F-BSCH))は、十分な受信地域を提供するために基地局の順方向リンクの電力の非常に大きな部分を利用する。したがって、HSBCの物理層の設計は、同報通信環境内での効率の向上に焦点が当てられる。
映像サービスを適切にサポートするために、システムの設計には、対応する映像の質と共に、チャネルを送信するための種々の方法に対して要求される基地局の電力が考慮される。この設計の1つの側面は、受信地域の端において認識される映像の質とセルのサイトに近い場合でのそれとの間の主観的な(subjective)トレードオフである。ペイロードの転送速度が減少するに連れて、実効的な誤り訂正符号の転送速度が増加するため、基地局の送信電力のある1つのレベルによって、セルの端においてもより良い受信地域が提供される。基地局の近くに位置する移動局にとって、チャネルの受信はエラー無しを維持し、またソースの転送速度が低下したために映像の質は低下する。この同様のトレードオフは、他の、F−BSCHがサポートする非映像の応用例にも当てはまる。チャネルによりサポートされるペイロードの転送速度を下げることにより、これらの応用例に対するダウンロードのスピードが低下することと引き換えに受信地域を大きくすることができる。映像の質とデータのスループット対受信地域と間の相対的な重要度のバランスをとることは、客観的(objective)である。選択された設定は、全ての可能性の中の妥当な範囲で最適化された応用例ごとに特化された設定を探し出す。
F−BSCHのペイロードの転送速度は、重要な設計パラメータである。以下の条件を、例示的な実施形態に係る同報通信をサポートするシステムを設計する際に用いることができる。(1)目安のペイロード転送速度は64kbpsである。これによれば、許容範囲内の映像の質を提供できる。(2)ストリーミング映像サービスに関しては、ペイロード転送速度が、RTPパケットのパケットオーバーヘッド毎に128バイトを含むものとされる。RTPと物理層との間の全ての層に対する平均的なオーベーヘッドはほぼ64であり、パケット当たり8ビットバイトとF−SCHフレームオーバーヘッド当たり8ビットがMUXPDUヘッダーによって用いられる。
例示的な実施形態では、非映像の同報通信サービスに対して、サポートされる最大の転送速度は64kbpsである。しかしながら、他の多くの64kbps未満の可能なペイロード転送速度もまた実現可能である。
(受信契約のモデル)
HSBSサービスには、種々の考え得る受信契約/収入のモデルがある。これには、無料のアクセス、制限アクセス、一部制限アクセスが含まれる。無料のアクセスでは、サービスを受けるために受信契約を行う必要は無い。BSは、コンテンツを暗号化せずに送信し、興味を持った移動局はこのコンテンツを受信できる。サービス提供者の収入は、同報通信チャネルで送信できる広告によって得ることができる。例えば、上映予定の映画の一場面が送信され、これに対して映画スタジオがサービス提供者に料金を支払う。
HSBSサービスには、種々の考え得る受信契約/収入のモデルがある。これには、無料のアクセス、制限アクセス、一部制限アクセスが含まれる。無料のアクセスでは、サービスを受けるために受信契約を行う必要は無い。BSは、コンテンツを暗号化せずに送信し、興味を持った移動局はこのコンテンツを受信できる。サービス提供者の収入は、同報通信チャネルで送信できる広告によって得ることができる。例えば、上映予定の映画の一場面が送信され、これに対して映画スタジオがサービス提供者に料金を支払う。
制限アクセスでは、MSの使用者は、サービスに対して受信契約を行い、同報通信サービスを受信するのに見合った料金を支払う。受信契約をしていない使用者は、HSBSサービスを受けることができない。制限アクセスは、受信契約を行った使用者がコンテンツを解読できるようにHSBS送信/コンテンツを暗号化することにより実現することができる。このために、無線暗号化鍵交換手順が用いられる。この手法により、強固なセキュリティーが提供され、サービスが盗聴されることを防止できる。
一部制限アクセスと称される複合型のアクセス手法によって、受信契約に基づいたサービスとして、断続的に暗号化が解かれた広告の送信とともにHSBSサービスが提供される。これらの広告は、暗号化されたHSBSサービスへの受信契約を促すことを目的としている。これらの暗号化が解かれた部分の予定は、外部の手段を介してMSに知らせることができる。
(HSBSサービスオプション)
HSBSサービスオプションは、(1)プロトコルスタック、(2)プロトコルスタック中のオプション、(3)サービスのセットアップおよび同期化の手法、により定義される。例示的な実施形態に係るプロトコルスタックは、図3および図4に例示される。図3に例示されるように、プロトコルスタックはインフラ要素、すなわち実施形態中のMS、BS、PDSN、CSに対して固有である。
HSBSサービスオプションは、(1)プロトコルスタック、(2)プロトコルスタック中のオプション、(3)サービスのセットアップおよび同期化の手法、により定義される。例示的な実施形態に係るプロトコルスタックは、図3および図4に例示される。図3に例示されるように、プロトコルスタックはインフラ要素、すなわち実施形態中のMS、BS、PDSN、CSに対して固有である。
引き続き図3に示すように、MSのアプリケーション層に関しては、ここのプロトコルにより音声コーデック、映像コーデック、が特定される。他のあらゆる映像プロファイルに関しても同じである。さらに、このプロトコルにより、無線送信プロトコル(Radio Transport Protocol (RTP))が用いられる場合、RTPペイロードのタイプが特定される。MSのトランスポート層に関しては、ここのプロトコルにより、ユーザーデータグラムプロトコル(User Datagram Protocol)ポートが規定される。MSのセキュリティー層は、ここのプロトコルにより規定され、セキュリティーがCSと最初に結びつく際に帯域幅外のチャネルを介してセキュリティーパラメータが特定される。ネットワーク層は、IPヘッダー圧縮パラメータを特定する。1つの実施形態として、リンク層において、データパケットが圧縮され、次いで適切なフレーム化プロトコルが、圧縮されたデータに施される。
(メッセージフロー)
図4は、あるシステムのトポロジーに対する1つの実施形態の通話のフローを例示している。このシステムは、水平軸上に並べられたMS、BS、PDSN、CSを含む。垂直軸は、時間を示している。時刻t1において、MSおよびCSは同報通信サービスに対する受信契約のセキュリティーの折衝を行う。折衝には、例えば同報通信チャネル上での同報通信のコンテンツを受信するために用いられる暗号鍵の交換および維持が含まれる。使用者は、暗号化情報の受信を受け、CSとセキュリティーの連携を確立する。暗号化情報には、例えばCSからの、同報通信アクセス鍵(Broadcast Access Key (BAS))または鍵の組み合わせが含まれる。1つの実施形態によれば、CSは、パケットデータセッション中に、PPP、WAPまたは他の帯域幅外の方法等の専用のチャネル上で暗号化の情報を供給する。
図4は、あるシステムのトポロジーに対する1つの実施形態の通話のフローを例示している。このシステムは、水平軸上に並べられたMS、BS、PDSN、CSを含む。垂直軸は、時間を示している。時刻t1において、MSおよびCSは同報通信サービスに対する受信契約のセキュリティーの折衝を行う。折衝には、例えば同報通信チャネル上での同報通信のコンテンツを受信するために用いられる暗号鍵の交換および維持が含まれる。使用者は、暗号化情報の受信を受け、CSとセキュリティーの連携を確立する。暗号化情報には、例えばCSからの、同報通信アクセス鍵(Broadcast Access Key (BAS))または鍵の組み合わせが含まれる。1つの実施形態によれば、CSは、パケットデータセッション中に、PPP、WAPまたは他の帯域幅外の方法等の専用のチャネル上で暗号化の情報を供給する。
時刻t2において、MSは同報通信チャネルに合わせ、パケットの受信を開始する。この時点において、MSは、受信したパケットを処理することはできない。その理由は、IP/ESPヘッダーがROHCを介して圧縮されており、MSの解凍器(decompressor)は起動していないからである。PDSNは、ヘッダーの圧縮情報(後に詳述する)を時刻t3において供給する。ROCHパケットヘッダーから、MSは、PDSNが定期的に同報通信チャネルに送信するROHC初期化およびリフレッシュ(Initialization & Refresh (IR))を検出し、取得する。ROHC IRパケットは、MS内での解凍器の状態を初期化するために用いられる。これにより、解凍器は受信したパケットのIP/ESPヘッダーを解凍することができる。次いで、MSは、受信したパケットのIP/ESPヘッダーを処理することができる。しかしながら、ペイロードが短期鍵(Short-term Key (SK))によって暗合化されている場合は、MSはESPペイロードを処理するためのさらなる情報を要求する。SKはBAKとの協力の下に動作する。すなわち、SKは、BAKを用いて受信器において解読される。CSは、最新の鍵情報または現在のSK等のさらなる暗号化情報を時刻t4において供給する。なお、CSは、同報通信の進行中のセキュリティーを確保するために定期的にこの情報をMSに供給する。MSは、CSから時刻t5において同報通信コンテンツを受信する。なお、他の実施形態として、ヘッダー情報を効率的に送信できる他の圧縮および解凍方法を用いても良い。また、他の実施形態として、同報通信のコンテンツを保護するために、種々のセキュリティーの方策を導入することができる。さらに、他の実施形態として、安全でない(non-secure)同報通信サービスを用いることもできる。MSは、SK等の暗号化情報を用いて暗号化および同報通信のコンテンツの表示を行う。
(アクセスネットワーク)
システム300に対する一般的なアクセスネットワークのトポロジーが、図5に例示されている。図5は、CS326、2つのPDSN320、322、PCF310、共通に配置されたPCFおよびBSC312、3つのBSC302、304、306を含んでいる。CS326は、PDSN320、322とIPクラウド(cloud)324により接続されている。IPクラウド324は、IPクラウド314、308も同様に、基本的には、相互接続された複数のルータの構成である。この相互接続された複数のルータの構成は、CSから、CSからのデータの種々の受信者への経路を構成する。IPクラウド308内の仮想トンネル(A8トンネルと称する)は、PCF310からBSC302およびBSC304へ情報を送信するために形成される。トンネルはGREトンネルとすることができる。A9と称されるプロトコルが、A8トンネルを確立するために用いられる。IPクラウド308を、A8/A9クラウドとして表示することができる。IPクラウド314内の仮想的なトンネル(A10トンネルと称する)が、PDSN320からPCF310およびPCF/BSC312のそれぞれに情報を送信するために形成される。なお、1つのA10トンネルがPDSN320からPCF310まで形成され、2つ目のA10トンネルがPDSN320からPCF/BSC312まで形成される。A11と称されるプロトコルが、A10トンネルを確立するために用いられる。IPクラウド314を、A10/A11プロトコルとして表示することができる。1つの実施形態は、上記したcdma2000およびHDR規格内で特定されたものに適合している。アクセスネットワーク(Access Network (AN))は、PDSNから例えばMS等の末端使用者への要素および接続として定義される。
システム300に対する一般的なアクセスネットワークのトポロジーが、図5に例示されている。図5は、CS326、2つのPDSN320、322、PCF310、共通に配置されたPCFおよびBSC312、3つのBSC302、304、306を含んでいる。CS326は、PDSN320、322とIPクラウド(cloud)324により接続されている。IPクラウド324は、IPクラウド314、308も同様に、基本的には、相互接続された複数のルータの構成である。この相互接続された複数のルータの構成は、CSから、CSからのデータの種々の受信者への経路を構成する。IPクラウド308内の仮想トンネル(A8トンネルと称する)は、PCF310からBSC302およびBSC304へ情報を送信するために形成される。トンネルはGREトンネルとすることができる。A9と称されるプロトコルが、A8トンネルを確立するために用いられる。IPクラウド308を、A8/A9クラウドとして表示することができる。IPクラウド314内の仮想的なトンネル(A10トンネルと称する)が、PDSN320からPCF310およびPCF/BSC312のそれぞれに情報を送信するために形成される。なお、1つのA10トンネルがPDSN320からPCF310まで形成され、2つ目のA10トンネルがPDSN320からPCF/BSC312まで形成される。A11と称されるプロトコルが、A10トンネルを確立するために用いられる。IPクラウド314を、A10/A11プロトコルとして表示することができる。1つの実施形態は、上記したcdma2000およびHDR規格内で特定されたものに適合している。アクセスネットワーク(Access Network (AN))は、PDSNから例えばMS等の末端使用者への要素および接続として定義される。
1つの実施形態として、同報通信CS326は暗号化された同報通信コンテンツを含むパケットをクラスDマルチキャストIPアドレスにより特定されるマルチキャストグループに送信する。このアドレスは、IPパケットの宛先アドレスフィールド内で用いられる。任意のPDSN320が、これらのパケットのマルチキャストルーティンングに参加する。圧縮の後、PDSN320は送信のために各パケットをHDLCフレーム内に配置する。HDLCフレームはジェネリックルーティングカプセル化(Generic Routing Encapsulation (GRE))パケットによりカプセル化される。なお、GREカプセル化は上記したA10トンネルを形成する。GREパケットヘッダーの鍵のフィールドは、同報通信を担う接続であることを示すために特別の値を取る。GREパケットはPDSN320のIPアドレスを識別するための起点(source)アドレスフィールドを有する20バイトのIPパケットヘッダーに付加される。宛先アドレスフィールドはクラスDマルチキャストIPアドレスを用いる。マルチキャストIPアドレスは、CS326からの元のIPパケットが用いるものと同じである。同報通信接続内で配信されたパケットは順に供給される。1つの実施形態においては、GRE順序付け(sequence)の特徴を用いるができる。IPマルチキャストパケットの複製が、マルチキャストが可能なルータ内で行われる。なお、他の実施形態として、IPクラウド314では、ポイント対ポイント、またはユニキャスト、個別の受信者PCFへのトンネルが実施される。この接続ポイントに対してマルチキャストリンクまたはユニキャストリンクのいずれを用いるかの決定は、より高い層により行われる。これにより、UCトンネルがより強固なセキュリティーを提供でき、MCツリーの提供する効率が上昇する。
例示的な実施形態によれば、CS326はマルチキャストIPアドレスを介してデータをPDSN320に送信し、PDSNはやはりマルチキャストIPアドレスを介してデータをPCF310およびOCF/BSC312にさらに送信する。次いで、PCF310は、例えば宛先の受信契約者のグループ内にある、活動状態(active)の個人使用者の数を決定し、CS326から受信したフレームを、これらの使用者のそれぞれに対して複製する。PDSN PCF310は、受信契約者のグループ内の各使用者に対応するBSCを決定する。
1つの実施形態として、BSC304は近くのBSCに送信するように形成されている。そして、BSC304は受信したパケットを複製し、近隣の1つ以上のBSCにそれらを送信する。BSCを連結させることにより、より良好な滑らかなハンドオフの性能を得られる。BSCを「括りつける(anchor)」という方法によって、より良好な滑らかなハンドオフの性能を得られる。BSCを括りつけることにより、送信フレームが複製され、それを同じ時間スタンプ(time-stamp)によって近隣のBSCに送信することができる。時間スタンプの情報は、滑らかなハンドオフ動作において重要である。その理由は、移動局が異なるBSCからの送信フレームを受信するためである。
(マルチキャストサービス)
同報通信サービスの1つのタイプは、マルチキャスト(Multi Cast(MC))サービスまたは、「グループ通話(Group Call(GC))」と称される。「GCグループ」は、GCに参加するであろう使用者を含み、使用者のグループは、与えられたMCコンテンツにより特定される。この使用者のグループは、例えばMCグループと呼ばれる。MCコンテンツは、MCグループのメンバーのみをその対象としている。MCグループ内のそれぞれの動作中の使用者がANに対する登録を行う。次いで、ANは、登録された使用者の位置を探知し、これらの位置へのMCメッセージの送信に的を絞る。詳しくは、ANは、セル、セクタ、および/または中でMCグループの各使用者の位置が特定される地理的な範囲を決定し、次いで、これらのセル、セクタ、および/または地理的な範囲に関連づけられているPCFにメッセージを送信する。
同報通信サービスの1つのタイプは、マルチキャスト(Multi Cast(MC))サービスまたは、「グループ通話(Group Call(GC))」と称される。「GCグループ」は、GCに参加するであろう使用者を含み、使用者のグループは、与えられたMCコンテンツにより特定される。この使用者のグループは、例えばMCグループと呼ばれる。MCコンテンツは、MCグループのメンバーのみをその対象としている。MCグループ内のそれぞれの動作中の使用者がANに対する登録を行う。次いで、ANは、登録された使用者の位置を探知し、これらの位置へのMCメッセージの送信に的を絞る。詳しくは、ANは、セル、セクタ、および/または中でMCグループの各使用者の位置が特定される地理的な範囲を決定し、次いで、これらのセル、セクタ、および/または地理的な範囲に関連づけられているPCFにメッセージを送信する。
受信者および受信契約者の位置および活動に関する知識無しにBCメッセージが送信される他の形式の同報通信サービスと異なり、MCサービスは活動中の使用者の知識、特に活動中の使用者の位置に関する知識を用いて動作する。さらに、使用者はANに位置情報を提供する。1つの実施形態として、MCグループ内の活動中の使用者は、IP通信を介して、詳しくはインターネットグループ管理プロトコル(Internet group management protocol (IGMP))メッセージを用いてANに対する登録を行う。MCサービスが各使用者の位置を特定でき、MCがこれらの位置への送信に的を絞れるため、MCサービスはPCFとPDSNとの間のルータを使用することができる。MCサービスは、CSからMCグループ内で活動中の使用者と通信中のPCFに至る経路を提供する接続のツリーを構築する。このツリーはMCツリーと称される。MCツリーの一例は図6に例示され、後述する。
従来のIPネットワーク、またはインターネットと接続されたコンピュータネットワーク等のシステムにおいて、使用者がMCタイプ情報(MCコンテンツと称する)を受信することを希望する際、使用者はインターネットグループ管理プロトコル(Internet Group Management Protocol)を用いて最も近くのルータに対して登録を行う。次いで、ルータは、隣接する次のルータに対して登録を行うことにより、MCツリーの構築の処理を開始する。次いで、CSはMCコンテンツをMC IPパケットの形で送信する。次いで、MC IPパケットはMCツリーを介して元のルータにルーティングされる。このルータは、MCコンテンツを要求している各使用者に対してデータを複製する。コンピュータネットワーク内の一般的な同報通信メディアはイーサネット(登録商標)ハブであり、イーサネット(登録商標)ハブによって複数の使用者は同じ情報ストリームに接続する。
無線通信システムを用いたIPネットワークとインターネットとを組み合わせることにより、幾つかの明確な問題が生じる。1つの問題は、無線ネットワークを介したIPネットワークからの情報のルーティングである。無線システムにおいて幾つかの相互接続が予め定義されている。例えば、上記したように、BSCとPCFとの間のインターフェースはA8/A9接続により規定される。同様に、PCFからPDSNへの接続は、A10/A11接続により規定される。1つの実施形態により、PDSNとPCFとの間のMCツリーが形成され、PDSNとCSとの間の外部MCツリーが形成される。次いで、PCFはMCコンテンツを要求する種々のBSCへの固有のトンネルを形成する。この実施形態(後述する)により、動作の効率が向上する。他の実施形態として、PDSNとCSとの間の外部MCツリーが形成され、MCコンテンツを受信する個別のPCFのそれぞれに対するトンネルが用意される。この実施形態によれば安全な(secure)通信を提供できる。
一般に、MC経路は、MCコンテンツが起点(source)から発生して末端使用者に送信されるエンド対エンドとみなされる。末端使用者は、例えばMSである。または、MSは、MSコンテンツをネットワークにルーティングする移動ルータであっても良い。末端使用者は、MCコンテンツを転送しない。なお、MC経路は複数の異なる形式の相互接続を含んでいても良い。例えば、1つの実施形態として、PCFを終点とする上記の内部MCツリーと、PDSNを終点とする外部MCツリーと、が盛り込まれていてもよい。同様に、MC経路は、各トンネルが1つのノードと個別の独立したノードとの間で各トンネルが形成されるポイント対ポイントトンネルを含んでいても良い。
図5に例示される例示的な実施形態によれば、通信システム300には、PDSN320、322とIPクラウド324を介して通信中のCS326が含まれる。なお、CS326は図示せぬ他のPDSNとも通信中である。IPクラウド324は、上記のマルチキャストルータおよびクラウド324を介してデータ送信を渡すための他のルータ等のルータの構成を含む。IPクラウド324を介した送信はIP通信である。IPクラウド324内のルータは、BCメッセージおよびMCメッセージ等の、目的の受信者に対する通信にインターネットエンジニアリングタスクフォース(Internet Engineering Task Force(IETF))プロトコルに従ってアクセスする。
引き続き図5に示すように、PDSN320、322は、PCF310、312と、また図示せぬ他のPCFとも同様に、他のIPクラウド314を介して通信する。IPクラウド314は、マルチキャストルータおよびクラウド314を介したデータ送信を渡すための他のルータ等のルータの構成を含む。IPクラウド314を介した送信はIP通信である。IPクラウド314内のルータは、BCメッセージおよびMCメッセージ等の、目的の受信者に対する通信にインターネットエンジニアリングタスクフォース(Internet Engineering Task Force(IETF))プロトコルに従ってアクセスする。さらに、PCF310は、さらに別のIPクラウド308を介してBSC304と通信する。IPクラウド314は、マルチキャストルータおよびクラウド314を介したデータ送信を渡すための他のルータ等のルータの構成を含む。IPクラウド314を介した通信はIP通信である。PCF312は、BSCとしても機能し、システム300内の任意の使用者(図示せぬ)と通信している。なお、簡略化のために3つのBSC、すなわちBSC302、304、306が例示されている。システム300は、任意の数のさらなるBSC(図示せぬ)を含んでいてもよい。なお、他の実施形態として、IPクラウド308、314、324等の複数のIPクラウドにより示される任意の接続がポイント対ポイント接続と置き換えられた他の構成が取り入れられていても良い。ポイント対ポイント接続は、PCF等の1つのポイント上での装置と、BSC等の他のポイントとの間の安全な(secure)接続である。ポイント対ポイント接続は、IPクラウド308等のIPクラウド上において、トンネリングと呼ばれる方法を用いて実現することができる。トンネリングの基本的な思想は、IPパケットを取り込み、GRE/IP内にカプセル化し、得られたカプセルを目的地に送信することである。外部IPヘッダーの宛先アドレスが、ユニキャストIPアドレスである場合、このプロセスによりポイント対ポイントトンネルが実現される。宛先アドレスがマルチキャストIPアドレスである場合、このプロセスによりポイント対複数ポイントトンネルが実現される。なお、これらは全て同じIPクラウド内で行われる。例えば、IPクラウド314において、複数の適用可能な方法が存在する。1つの方法によれば、ポイント対ポイントトンネルが形成され、2つ目の方法によれば、ポイント対複数ポイントトンネルが形成される。このことは、GREトンネリングが用いられずに元のマルチキャストIPパケットが送信される、クラウド324内で用いられる接続方法と対照的である。
例示的な実施形態において、CS326はIPクラウド324内で用いられるマルチキャストIPアドレスの知識を用いてHSBSチャネルを構成する。CSは、MC IPアドレスを用いて、ペイロードであるHSBSコンテンツ情報を送信する。なお、図8の構成は、種々のBCサービスを同報通信するために用いることができる。
トンネルを形成するために、メッセージは外部IPパケット内にカプセル化される。カプセル化されたメッセージがトンネルを通過する際、内部IPアドレス、すなわち、元のIPパケットのIPアドレスは無視される。カプセル化により、元のIPパケットのインターネットルーティングに変化が生じる。例示的な実施形態では、MCトンネルは、BCまたはMCメッセージを、PDSNとPCFとの間のMCツリーを介してルーティングする。
例示的な実施形態では、PDSN320およびPCF310、312は、MCグループと関連付けされている。換言すれば、MCグループのメンバーは、PCF310、312が供している地理的な範囲および/またはセル、セクタ内でその位置を特定される。システム300は、CS326からPDSN320への外部MCツリー、およびPDSN320からPCF310、312への内部ツリーを構築する。PDSN320は、IPクラウド324内の近隣のマルチキャストルータに対して順次登録を行うことにより、外部MCツリーを構築する。外部MCツリーは、IPネットワークを介してPDSN320からCS326まで構築される。PDSN320は、外部MCツリーを介してMCグループのメンバーに対するMCメッセージを受信する。換言すれば、MCメッセージは、外部MCツリーにより構成される外部MCトンネルを介して送信される。PCF310、312は、それぞれ、IPクラウド314を介してPDSNへの内部MCツリーを構築する。PDSN320からのMCメッセージは、GRE/IPトンネル内で内部MCツリー上で送信される。
異なるサービスの質(Quality of Service(QoS))を有する情報ストリームを各端末が受信することが可能な場合において、1つ以上の端末に(マルチメディアコンテンツまたはアプリケーション等の)情報を送信する際に問題が生じる。ある1つの送信ストリームが複数の受信端末に対して供給されている。この送信ストリーム内に格納されている情報は、したがって「基本レベル(basic level)」によって送信される。基本レベルは、情報が各端末に対する最低のQoSレベルによって信頼性を持って配信されることを意味する。情報は、最小共通分母または全ての端末によって適切に受信される最小共通QoSレベルへとフォーマットされる。基本レベルにおいて送信された情報のタイプは、送信ストリームコンテンツを受信するのに必要な基本情報である。例えば、基本レベルによれば、受信者がグラフィックの最小の質、または音声のみ、または映像のみ、等の送信を受信することができる。
基本レベルを用いることにより、より良いQoSレベルを有する端末は、基本レベルが基本サービスのみを提供するがために、さらに良い質を享受することができない。この端末は、より低いレベルのQoSを有する端末と同じ情報を受信する。
1つの実施形態として、システムは、各端末が有する、異なるQoSレベルを上手く利用するような方法で情報を配信する。低QoS端末は、情報の基本的な記述を受信し、高QoS端末は、より高い質のサービスを得られるより高度の(enhanced)情報を受信する。このようなシステムによれば、端末に配信される際に、多層コンテンツを送信することにより、各端末のQoSを最大にすることができる。この多層送信は、ソースの符号化(およびコンテンツ記述と称される)技術において公知である。
このシステムによれば、異なるQoSレベルごとの、異なるトランスポートストリーム上で異なる層の送信を配信し、各端末が、関連付けされたQoSの機能としてのサービスのレベルを得られる。こうすることにより、基本QoSサービスのみを受信可能な端末は基本情報を受信し、基本および高度のQoSサービスの両方を受信可能な端末は2つの情報のストリーム、すなわち基本ストリームと高度ストリームを結合することにより、より高い質のコンテンツがもたらされる。
1つの実施形態として、インターネットプロトコル(IP)ネットワークにおいて、送信は、基本層および種々の高度層を含む種々の層へと分割される。異なる送信層は、無線送信プロトコル(Radio Transport Protocol(RTP))の一部およびユーザーデータグラムプロトコル(User Datagram Protocol(UDP))の一部を含む独立したIPストリーム上で送信することができる。各IPストリームは、割り当てられた固有のIPレベルQoSを有する。例示的な実施形態では、送信は、以下の累積的に高度化する方法に従って分解される。
1.基本記述層(Base Description Layer)は、IPパケットを送信するために、促進転送(Expedited Forwarding (EF))レベルQosを使用する。
2.高度層(Enhancement Layer)1は、IPパケットを送信するために、確証転送(Assured Forwarding (AF))レベルQosを使用する。
3. 高度層(Enhancement Layer)2は、IPパケットを送信するために、ベストエフォート転送(Best Effort Forwarding (BEF))レベルQosを使用する。
これらの層は、高度化されるに連れて積み重ねられていく。基本記述層は、送信を受信するのに十分な最少の量の情報を提供する。高度層1は、基本記述層の情報に情報を付加し、これらの情報は、より高い質の送信を提供する。高度層2は、基本記述層および高度層1の情報に情報を付加し、これらの累積された情報は、高度層1より高い質の送信を提供する。なお、他の実施形態として、複数の層のあらゆる組み合わせが可能である。例えば、他の層が介在することなく基本記述層に第2の高度層を直接付加することができる。
図8は、上記した多層を採用したシステムを例示している。基地局500は、3つの受信地域の1つに3つの送信ストリームを伝送する。第1の受信地域502では、BS500は基本記述層を送信する。基本記述層は、EFQosレベルに対応する。受信地域502は、他の受信地域504、506より大きい。受信地域506は、高度層1およびAFQoSレベルに対応する。受信地域508は、高度層2およびBEFQoSレベルに対応する。他の実施形態として、任意の数の層を導入し、任意の組み合わせでこれらを組み合わせることができる。
なお、EFパケットは、AFパケットより高い優先順位を有し、AFパケットは、BEFパケットより高い優先順位を有する。したがって、BEFパケットが、最も信頼性の低い配信を有する。1つの実施形態として、送信器はスポットビームまたは指向性を持ったアンテナを用いて所定の受信地域に向けて送信する。
許容される程度の信頼性を持った配信によるEFパケットを送信できる能力しか有さないネットワークに関しては、このネットワーク内の全ての端末が、少なくとも基本記述層を受信することが保証される。EF+AFQoSレベルパケットが許容される程度の信頼性を持った配信を有する他のネットワークでは、端末は高度層1の記述によって基本送信記述を高度化することができる。3つのQoSクラスが許容される程度の信頼性を持った配信を有する第3のネットワークでは、端末が3つの層の記述を受信することができ、この結果、システム中で最高の質を得られる。
多層送信は、同報通信および/またはマルチキャスト形式のサービスで特に有効であり、この結果、コンテンツサーバが多数ストリームを提供できるとともにどのストリームが対応する端末に配信されるのかを個々のネットワークごとに決定することができる。この配信を決定することは、ネットワークがサポートするQoSレベルの機能に従って行われる。
図6は、システム400を例示している。図6において、上記したように、CS402はPDSN404に3つの個別のIPストリームであるEF、AF、BEFを送信する。次いで、PDSN404は、IPストリームをカプセル化してトンネルを形成し、PCF406に個別のストリームを送信する。PCF406は、このシステムでは、BSCでもある。トンネルは、GREトンネル、またはシステムがIPパケットの並びを元に戻すことを可能とするパケットを認識できる、他のあらゆるカプセル化の手法を用いることができる。GRE手法は、シーケンス番号を各パケットに割り当て、この結果、パケットを末端使用者への送信の際に元のペイロードと同じ並びへと並べ替えることができる。PCF406は、個々のストリームの処理を決定し、このストリームをBS410、412、414に送信する。BS414は基本記述層情報のみの受信ができるため、PCF406は1つの送信ストリーム、すなわちEFストリームをBS414に送信する。BS412は、第1高度層を受信することができるため、PCF406は、2つの送信ストリーム、すなわちEFおよびAFストリームをBS412に送信する。BS414は、全ての高度レベルを受信できるので、PCF406は、3つの送信ストリーム、すなわちEF、AF、BEFをBS414に送信する。
図7(a)は、多層送信を分別する1つの方法を例示している。図7(a)に示すように、基本記述層は、時刻t0〜t1の間、第1の電力レベルで送信される。第1の電力レベルより低い第2の電力レベルは、時刻t1〜t2の間、高度層1の送信のために用いられる。第2の電力レベルより低い第3の電力レベルは、時刻t2〜t3の間、高度層2の送信のために用いられる。
図7(b)は、多層送信を分別する1つの方法を例示しており、ここでは、各層は、異なったレベルの前進型符号訂正(Forward Error Correcting(FEC))を持って送信される。図7(b)に示すように、基本記述層は、最も高い正確さによる配信を行うためにより長いFECを持つことを負う。各高度層は、長さの異なるFECを有する。最高のレベルの高度層は、最も低い正確さによる配信となることを負う。
他の実施形態として、同報通信および/またはマルチキャストサービスをサポートする無線通信システムは、無線リンク上で共通のチャネルを共用する。チャネルを共用することにより、各受信端末にコンテンツが送信される場合における回数を最小とすることができる。共通チャネルが、無線通信システム中のセルまたはセクタ上で共用されている場合、このセクタ内の端末は異なるQoSレベルで共通チャネルを受信する。例えば、BTS送信器に近い端末は、良好に受信することができ、受信器から遠いものは、粗末な受信を行う。最低のQoSを有する受信器に合わせるのに十分な電力レベルの共通チャネルを提供するのではなく、むしろ各使用者はこの使用者のQoSに従った信頼性の同報通信を受信することを保証される。基地局に近い端末は、同報通信を受信し、QoSがより高いことを利用して、高度化された送信にアクセスすることができる。
1つの実施形態として、基地局は、別個の異なるレベルの送信を受信でき、よって、それぞれが異なるQoSレベルを有する個別の同報通信チャネル上での多数送信ストリームを送信できる。基本記述層は、最も信頼性の高い同報通信チャネル上で送信され、比較的、より高い電力を用いる。さらに、基本記述層は、基本ストリームがセルまたはセクタの全体に亘って正しく受信されることを保証するために、強い前進型符号訂正符号を含んでいても良い。そして、高度層は、比較的信頼性の低い同報通信チャネル上で、より低い電力により送信される。高度層では、より弱い前進型符号訂正符号またはフォーゴー(forego)誤り訂正が導入される。高度層を送信するチャネルは、良好な受信状態、すなわち高いQoSで端末により受信されるため、これらの端末が高度化された記述を用いてより高い質のコンテンツを得ることが可能になる。
さらに他の実施形態として、基地局が異なる記述層を送信するか送信しないか、すなわちオフするかオンするかを動的に個別に選択することができる。この選択は、セルまたはセクタの負荷状態に基づいて行われる。例えば、基地局に掛かっている負荷が軽い場合、すなわち順方向リンクおよび所定の電力を用いて基地局からの送信を受信している端末の数があまり多くない場合、基地局は、基本記述層および高度層を送信する。一方、セルまたはセクタにより重い負荷が掛かっている場合、基地局は、基本記述ストリームのみを送信する等、より少ない送信ストリームを送信することを動的に決定することができる。
基本記述層および高度層等の多層を送信する場合、基地局は、異なる同報通信チャネル上で各ストリームを送信することにしてもよい。同様に、基地局は、1つの同報通信チャネル上で2層または多層を送信することにしてもよい。例えば、基本記述層は、1つのチャネル上で送信され、2つの高度層は、第2の同報通信チャネル上で送信される。複数のチャネルを用いることにより、基地局は、基本層より低い電力および/またはより弱い前進型符号訂正を用いて、高度層を送信することができる。さらに、高度層を搬送する同報通信チャネルをオフすることにより、基地局は高度層の送信を直ちに終了することができる。
また、基地局は、基本記述層と高度層とを、2つの記述ストリームに対応できるように広げられた帯域幅を有する1つの同じ同報通信チャネル上で送信しても良い。基地局が高度層をオフすることを望む場合、これに従い基地局は同報通信チャネルの転送速度を下げる。こうすることにより、ストリームごとの同じQoSの配信に関すれば、基地局の効率は、1つの同報通信チャネル上で多数ストリームを送信することにより、別個の同報通信チャネル上で多数ストリームを送信する場合とは対照的に、向上する。
基地局で受信される送信が多層を含むため、基地局が、種々の送信ストリーム、すなわち多層を区別できることが望ましい。図9に例示するように、CS402はIPカプセル化されたUDP/RTPパケットからなる個別のIPパケット内で異なる記述の層を送信する。CS402は、インターネット接続上でIPパケットをPDSN404に送信する。次いで、PDSN404は、このIPパケットをGREカプセル化することによりGREパケットを形成する。GREパケットは、GREトンネルを介してPCF406に送信される。PCF406は、個々のGREトンネルから異なるストリームを識別し、適切な同報通信チャネルへとこのストリームをマッピングする。幾つかの高度ストリームが送信される予定でない場合、BSCは他の記述ストリームに影響を与えることなく、このストリームからそのデータを単に廃棄する。
記述層が個別のRTP/UDP/IPストリームには分割されないが同じストリーム上で送信された場合、共通のストリーム内で送信された、異なる層を分割するために、基地局はさらなる処理を要する。基地局での分解、すなわち共通のRTP/UDP/IPストリームを個々の記述に分解することをサポートしていないネットワークアーキテクチャでは、PDSNが、ストリームを分解し、分解されたストリームを個別のトンネルで基地局に送信する。
端末が多数のストリームからの記述を受信した場合、端末はデータを再結合することにより、利用可能な情報を生成する。これを行う1つの手法は、セッションで用いられる、異なるストリームの全体の記述を提供することである。コンテンツサーバは、メディアの種類、異なる記述層、各記述がどのトランスポートで送信されるか、の一覧を示すSDP記述を送信する。
開示済みの範囲に記載された同報通信チャネルサービス上でこの情報が送信される場合、SDP記述は、個々のストリームのそれぞれが、どのHSBS ID上で送信されるかを示す必要がある。これにより、各HSBS IDチャネルからのデータを適切に複合し、結合するために必要な情報が端末に供給される。
BCメッセージはCSを起点とし、ここで元のメッセージがペイロードであるとみなされる。CSは、MC IPを適用することによりペイロードをカプセル化してMC IPパケットを生成する。MC IPパケットは、CSがパケットの起点であり、また宛先がMC IPアドレスとして与えられることを示す。換言すれば、MC IPパケットは、起点またはツリーの基部から外側の葉に向かってツリーを横断する。
当業者によれば、情報および信号が任意の種々の異なる技術を用いて表されることが理解される。例えば、上記において言及されたデータ、命令(instruction)、指令(command)、情報、信号、ビット、シンボル、チップは、電圧、電流、電磁波、磁波、磁性粒子、光界(optical field)、光学粒子(optical particle)、これらの組み合わせにより表すことができる。
当業者によれば、本明細書に開示される実施形態との関連において記載された種々の例示的な論理ブロック図、モジュール、回路、アルゴリズムのステップ、は、電気的ハードウェア、コンピュータソフトウェア、これらの組み合わせにより実現することができることは、理解されるであろう。ハードウェア、ソフトウェアにより可換であることを明確にするために、種々の例示的な要素、ブロック、モジュール、回路、ステップは、それらの機能という観点にたって記載されている。そのような機能がハードウェアとソフトウェアの何れで実現されるかは、特定の応用例(application)およびシステムに課される設計制限に応じて決定される。当業者は、各特定の応用例に対する種々の方法によって、上記された機能を実現できるが、このような実現の際の決定は、本発明の範囲からの逸脱を引き起こすと解釈されるべきではない。
本明細書に開示される実施形態との関連において記載された種々の例示的な論理ブロック、モジュール、および回路は、一般用途プロセッサ、DSP、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)またはプログラム可能なロジック装置、ディスクリートゲートまたはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア要素、またはこれらの組み合わせであって、本明細書に記載された機能を実行するように設計されたものを用いることができる。一般用途プロセッサは、マイクロプロセッサとすることができ、あるいはプロセッサは他の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、状態機械(state machine)とすることができる。プロセッサは、また、コンピュータ装置とすることができる。コンピュータ装置として、DSPおよび1つ以上のマイクロプロセッサ、DSPコアと結合された1つ以上のマイクロプロセッサ、または他の設定がある。
本明細書に開示される実施形態との関連において記載された方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア内、プロセッサにより実行されるソフトウェアモジュール内、またはこれらの組み合わせ内、において直接実現することができる。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ(ROM)、消去可能PROM(EPROM)、電気的消去可能PROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、コンパクトディスクROM(CDーROM)、または任意の形態の公知の保存メディア内に設けられる。このような保存メディアが、プロセッサが保存メディアから情報を読み出し、情報を書き込むことができるように、プロセッサに接続される。または、保存メディアがプロセッサに集積されていてもよい。ASICは使用者端末内に設けられてもよい。または、プロセッサおよび保存メディアは使用者端末内でディスクリート部品として設けられていてもよい。
当業者が本発明を実施、使用することができるように、開示された実施形態の先の記載が提供される。これらの実施形態に対する種々の変更は、当業者によれば容易に明らかとなるであろう。また、本明細書において定義された包括的な原理は、本発明の思想または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用することができる。したがって、本発明は本明細書において示された実施形態に限定されず、本明細書において開示された原理および新規な特徴に沿った最大の範囲で認められる。
Claims (22)
- 情報コンテンツを、第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層、および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な第2の層、を含む複数の層に分割し、
ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信し、
前記ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信する、
ことを具備する多層コンテンツを供給するための方法。 - 前記の、ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末の端末から送信することが、前記第1の層を宛先端末の第1の組へ配信することが可能なサービスの質で始点端末から前記第1の層を送信することを具備する請求項1の方法。
- 前記の、ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信することが、前記第2の層を宛先端末の前記第1の組の一部の組に配信することが可能なサービスの質で前記始点端末から前記第2の層を送信することを具備する請求項1の方法。
- ネットワークがサポートするサービスの第1の質を用いて配信された第1の層を、宛先端末において受信し、
第2の質を用いて少なくとも1つの付加的な層が配信された場合に前記第1の層と少なくとも1つの付加的な層とを前記宛先端末において処理する、
ことを具備する多層コンテンツを供給するための方法。 - 前記の、第2の質を用いて少なくとも1つの付加的な層が配信された場合に前記第1の層と少なくとも1つの付加的な層とを前記宛先端末において処理することが、前記第1の層の情報コンテンツを前記少なくとも1つの付加的な層の情報コンテンツと組み合わせることを具備する請求項4の方法。
- 情報コンテンツを、第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層、および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な第2の層、を含む複数の層に分割し、
ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信し、
前記ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信し、
宛先端末において前記第1の層を受信し、
前記第2の層を受信した場合に前記第1の層と、前記第2の層と、を処理する、
ことを具備する多層コンテンツを供給するための方法。 - 情報コンテンツを、第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層、および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な少なくとも第2の層、の少なくとも2つの層に分割し、
前記少なくとも2つの別々の層のそれぞれを送信のために準備し、
無線リンク上で少なくとも前記第1の層を送信する、
ことを具備する多層コンテンツを供給するための方法。 - 前記の、前記少なくとも2つの別々の層のそれぞれを送信のために準備することが、
層の各ユニットに連続番号を付し、
前記ユニットのそれぞれを、順番通りの配信を保証しない媒体を介して配信し、
配信された前記ユニットを、前記連続番号に従って並べなおす、
ことを具備する請求項7の方法。 - 前記の、前記少なくとも2つの別々の層のそれぞれを送信のために準備することが、前記少なくとも2つの別々の層のそれぞれをRTPを用いて準備することを具備する請求項7の方法。
- 前記の、無線リンク上で少なくとも前記第1の層を送信することが、前記無線リンクがサポートする第1の質で前記第1の層を送信することを具備する請求項7の方法。
- 前記の、前記無線リンクがサポートする第1の質で前記第1の層を送信することが、前記第1の層を宛先端末の第1の組へ配信することが可能なサービスの質で前記第1の層を送信することを具備する請求項10の方法。
- 前記無線リンクがサポートするサービスの第2の質で前記少なくとも第2の層を送信することをさらに具備する請求項10の方法。
- 前記の、前記無線リンクがサポートするサービスの第2の質で前記少なくとも第2の層を送信することが、前記少なくとも第2の層を宛先端末の前記第1の組の一部の組に配信することが可能なサービスの質で前記少なくとも第2の層を送信することを具備する請求項12の方法。
- 前記の、無線リンク上で少なくとも前記第1の層を送信することが、送信端末の負荷に従って無線リンク上で前記第1の層を送信することを具備する請求項7の方法。
- 前記の、無線リンク上で少なくとも前記第1の層を送信することが、少なくとも前記第1の層を1つの同報通信チャネル上で送信することを具備する請求項7の方法。
- 前記の、無線リンク上で少なくとも前記第1の層を送信することが、
少なくとも1つの層を同報通信チャネル上で送信し、
少なくとも1つの付加的な層を少なくとも1つの付加的な同報通信チャネル上で送信する、
ことを具備する請求項7の方法。 - 情報コンテンツを、第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層と、前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な第2の層と、を含む複数の層に分割する手段と、
ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信し、且つ前記ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信する手段と、
を具備する多層コンテンツを供給するための装置。 - メモリと、
情報コンテンツを第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な第2の層を含む複数の層に分割することと、ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信することを調整し且つ前記ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信することを調整することと、を含むデジタル信号処理が可能な、前記メモリと通信可能に接続された装置と、
を具備する多層コンテンツを供給するための装置。 - メモリと、
情報コンテンツを、複数の層および第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な第2の層に分割することと、ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信することを調整し且つ前記ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信することを調整することと、を含むデジタル信号処理が可能な、前記メモリと通信可能に接続された装置と、
を具備する多層コンテンツを供給するための装置。 - 前記の、ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信することが、前記第1の層を宛先端末の第1の組へ配信することが可能なサービスの質で始点端末から前記第1の層を送信することをさらに具備する請求項19の装置。
- 前記の、ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信することが、前記第2の層を宛先端末の前記第1の組の一部の組に配信することが可能なサービスの質で前記始点端末から前記第2の層を送信することをさらに具備する請求項19の装置。
- メモリと、
情報コンテンツを、第1の質で前記情報コンテンツを復元可能な第1の層および前記第1の層と組み合わさったときにより高い質の前記情報コンテンツを復元可能な第2の層を含む複数の層に分割することと、ネットワークがサポートするサービスの第1の質で前記第1の層を始点端末から送信することを調整し且つ前記ネットワークがサポートするサービスの第2の質で前記第2の層を前記始点端末から送信することを調整することと、を含むデジタル信号処理が可能な、前記メモリと通信可能に接続された第1の装置と、
第2のメモリと、
宛先端末において前記第1の層を受信することと、前記宛先端末おいて前記第2の層を受信した場合に前記第1の層および前記第2の層を処理することと、を含むデジタル信号処理が可能な、前記第2メモリと通信可能に接続された第2の装置と、
を具備する多層コンテンツを供給するための装置。
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