JP2010522458A - セルラシステム内でアプリケーションに関連する情報を配信する方法 - Google Patents

Abstract

セルラ無線システムにおいて、アプリケーションを実行中の移動局から当該セルラ無線システムへメッセージが送信されることで、当該アプリケーションの状態が当該無線システムへ通知される。それにより、無線システムの設計の最適化に使用するために、又は無線システムネットワークの問題を検出及び解決する際の入力パラメータとして、そのようなデータを当該無線システムのオペレータが収集することを可能にする。

Description

本発明は、セルラ無線システムにおいて無線リソースを管理する方法及び装置に関するものである。

今日の無線システムにおいては、音声の他にも多数の種々のサービスが無線ネットワークのユーザに対して提供されている。無線システムを介して加入者に提供されるそのような付加的なサービスには、ショート・メッセージ・サービス（ＳＭＳ及びＭＭＳ）のようなサービスが含まれる。付加的なサービスは出現し始めたばかりであり、ユーザは、現在、音楽ダウンロード、テレビ電話（Video Telephony）、携帯テレビ、ＭＢＭＳ、及び種々のＷｅＳｈａｒｅアプリケーションのようなサービスに加入することも可能である。

さらに、無線システムの設計（planning）を目的として、及びリソース管理のために、一般的に、セルラ無線システムのオペレータが、システムの種々の部分の性能、及び種々のタイプのアプリケーションについての性能に関する関連データを収集することは非常に重要である。今日、無線システムネットワークの性能に関する情報は、特別な試験ユニットによって実行される運用試験（drive tests）によって収集されている。

しかしながら、音声ダウンロードや携帯テレビ等の新たなパケット交換サービスについては、サービスセッションが確立されたか否かをネットワークに知らせることが不可能である。例えば、加入者が連続的な音楽ダウンロード等のサービスに加入する場合、当該加入者にとって音楽が実際に連続的であることが重要である。即ち、再生された音楽に中断が生じてしまうため、受信バッファは空の状態となってはならない。同様に、無線システムのオペレータにとっては、そのような事象が再び生じないように適切な動作を行うために、当該事象について通知を受けることが重要である。しかしながら、上述したように、既存の無線システムネットワークは、種々の無線アプリケーションの性能に関する関連データを効率的に提供することができない。

従って、無線システムのオペレータは、移動局アプリケーションの再生バッファが空の状態となり、音楽の再生に中断が生じているかどうかを監視することが不可能である。

結果的に、期待したサービスレベルを有するサービスをセルラ無線ネットワークのあらゆる部分において提供することを可能にするために、いつ無線ネットワークを改善する必要があるかを知ることは非常に困難である。それと同時に、無線ネットワークで無用な投資をしないように、期待されたサービスレベルでサービスが配信されるエリアを対象とすることが可能であることが重要である。従って、品質を高めるべく、又は無線機の数を増やすべく、このような改善が必要なエリアにおいてセル容量を増加させるためにオペレータが周波数配置（frequency plan）を正確に変更及び改善できるようにすることが重要である。

従って、セルラ無線システムネットワークのリソースを効率的に管理するために、オペレータがセルラ無線ネットワークにおけるパケット交換アプリケーションの性能に関連する問題を特定できるようにする方法及びシステムが必要である。

本発明の目的は、既存のセルラ無線ネットワークに関連する問題のうちのいくつかを克服すること、あるいは少なくとも低減することであり、それにより、セルラ無線ネットワークのオペレータが、当該ネットワークの種々の部分におけるパケット交換サービスの性能を連続的に監視可能な手段を提供することである。

本発明の別の目的は、実行中の特定のアプリケーションにおける問題を、ネットワークのオペレータへ報告することが可能な方法及び装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、オペレータがサービスについて正しく課金するために、アプリケーションの性能のフィードバックをセルラ無線ネットワークのオペレータに対して提供することが可能な方法及び装置を提供することである。

これらの目的及び他の目的は、添付の特許請求の範囲に記載した方法、装置及びシステムによって得られよう。従って、アプリケーションを実行中の移動局からセルラ無線システムに対して、場合によってはサービスが正常に動作していない場合に、上りリンクでメッセージを送信して、当該アプリケーションの状態を当該無線システムに通知する枠組みを提供する。それにより、当該無線システムのオペレータは、そのようなデータを収集できるとともに、当該無線システムの設計を最適化する際に、又は、当該無線システムネットワークにおける問題を検出及び解決する際の入力パラメータとして、当該データを使用できる。

従って、アプリケーションの性能を報告する機能が低レベルのノード、即ち、ＧＳＭシステムの基地局制御局（ＢＳＣ）及び無線基地局装置（ＢＴＳ）等に導入される。それにより、オペレータがＫＰＩ（Key Performance Indicators）を監視し、無線ネットワーク上のセルの調整を実行することを可能にする。このタイプのＫＰＩ用の受信ノードは、ＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）ノードであると有益である。

移動局から無線ネットワークへ返送されるメッセージに含まれる典型的な情報には、ダウンロードされたアプリケーションのデータ容量、あるいはアプリケーションの失敗／成功等のエンドユーザ・エクスペリエンス（experience）を示すパラメータといったパラメータが含まれる。

好適な実施形態では、サービス状態をシステムへ通知するためにすべての種々の移動局アプリケーションが同一のメッセージを使用できるように、当該メッセージは規格化される。ユーザが種々のサービスをどのように受けたかに関するメッセージ情報は、リソースの管理及びネットワークにおける問題解決の観点で非常に有用なツールを有するオペレータ及び技術者に対して提供される。

セルラ無線システムの概略図である。 状態メッセージの構造を示す図である。 移動局によって実行されるアプリケーションの状態を報告する際に、無線システム・ネットワーク内で実行される種々のステップを示すフローチャートである。

以下では、限定的ではない例示のために、添付する図面を参照して本発明について説明する。

図１は、セルラネットワーク１００を示す図である。以下では、無線システム１００としてＧＳＭシステムについて説明するが、本発明はＧＳＭシステムに限定されるものではなく、当該システムは一例としてのみ与えられる。従って、本明細書で説明する方法及び装置は、広帯域符号分割多元接続ネットワーク（ＷＣＤＭＡ）やその他のネットワーク等の任意のセルラ無線ネットワークシステムに対して適用され得る。

ネットワーク１００は、基地局１０１を含む。基地局１０１は、当該基地局１０１がカバーするエリア内に位置する多数の移動局（ＭＳ）１０３のために動作する。基地局１０１は、基地局制御装置（ＢＳＣ）１０５にも接続される。ＢＳＣ１０５は、さらに、１つ又は多数のサービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）１０９を介してＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）ノード１０７に接続される。

ネットワーク内で特定のサービスがどのように動作しているかについての情報をオペレータに提供するために、当該システムはサービス性能プロトコルを提供される。今日では、サービスの良好な機能性を確保するために運用試験（drive tests）又は簡易試験（walk tests）が通常行われている。しかしながら、本明細書で説明するように、サービス性能プロトコルを使用することによって、ネットワーク内のすべてのユーザに対するすべてのサービスの性能が連続的に監視され、それにより、費用のかかる運用試験を回避すると同時に、無線設計（radio planning）用の入力データの品質を改善する。

従って、使用中のデータサービスの状態を報告する移動局によって実行されるアプリケーションから小規模なメッセージを送信することによって、オペレータはネットワーク内で生じる問題を通知され得る。

図２は、状態報告メッセージの典型的な構造を示す。このように、当該メッセージは、それぞれが予め定義された情報のセットを含む多数のフィールドを有する。従って、図２に示す典型的なメッセージ構造において、当該メッセージは、当該メッセージが関連付けられたアプリケーションを示す第１フィールド２０１を有する。第２フィールド２０３には、アプリケーションのタイプ（種類）が示されている。タイプの例としては、従来の又はその他の予め定義されたタイプのストリーミングデータである。第３フィールド２０５には、アプリケーションに関連する時間が示されている。時間の事象の例には、アプリケーション用の、メッセージの送信時間及び全ダウンロード時間のような事象が含まれる。第４フィールド２０７において、当該メッセージは、アプリケーションに生じるすべての問題に関連するデータを必要に応じて搬送する。第５フィールド２０９において、当該メッセージは、種々の事象がネットワーク内のどこで生じているかに関する情報を含む。例えば、フィールド２０９は、アプリケーションが起動されたセル、アプリケーションが実行されている（複数の）セル、アプリケーションに問題が生じている（複数の）セル、及び、アプリケーションが終了されたセルに関する情報を含んでいてもよい。最後に、当該メッセージは、アプリケーションのペイロードに関する情報を含むフィールドを有する。

本発明の好適な実施形態において、当該メッセージは各セッションの最後に送信される。代替的な実施形態において、当該メッセージは、予め定義された何らかの事象が生じた場合に送信されてもよい。例えば、移動局で実行されるアプリケーションは、携帯テレビのセッションの実行中にバッファが空の状態となった場合に、メッセージを送信してもよい。

当該メッセージは、好ましくは、ネットワークのオペレータが問題解決及びネットワーク設計に関するコストを最小限に抑えることを要する特定のアプリケーションの性能に関するすべての情報を含む。本発明の一実施形態によれば、当該メッセージはＬＬＣフレーム内に位置付けられてもよい。ＧＰＲＣ ＬＬＣ論理リンク制御（ＬＬＣ）については、文書“GSM 04.642”に記載されている。

当該メッセージは、好ましくは、ＩＰマルチメディア・サブシステム（ＩＭＳ）ノードへ経路制御され得る。この場合、同種のアプリケーションが異なるシステム内に同時に存在し得る（例えば、携帯テレビがＧＳＭ、ＷＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ等に使用され得る）ため、有益である。

さらに、当該メッセージがインターネット・プロトコル（ＩＰ）上で送信される場合、ＩＰレベル上のレベル・ファイアウォール又はその他のフィルタは、このタイプのメッセージに対して感度を有し、それにより、そのようなメッセージを拒否するであろう。

その代わりに、それらに関連付けられたメッセージ及び情報が、ＧＰＲＳシグナリング層上で送信され得る。従って、“GPRS GMM/SM GPRS Mobility Management/Session Management (GMM/SM): Mobile radio interface layer 3 specification GSM 04.082”に記載されているように、当該メッセージは、フレーム・スチール（stealing）モードの送信を使用して、無線インタフェースを介して送信される。

携帯アプリケーションに関する性能に関連するデータを提供するメッセージの情報は、サービスの、差別化された課金を提供するためにも使用され得る。例えば、当該サービスが事前に定められた標準規格に従って提供されていない場合には、使用量が低減されるか、又は当該セッションは全く課金されないことになる。

さらに、当該メッセージは、ネットワークを最適化し、かつ、監視するために、フィードバックをオペレータに提供するためにも使用され得る。例えば、多くの「アプリケーション実行中の空のバッファ」によって、特定のセルにおける携帯テレビサービスの性能が劣悪である場合、そのような情報は、当該問題を取り除くために、当該特定のセルにおいて当該サービス用にさらに広い帯域幅を利用可能にする基盤を形成し得る。

図３は、ネットワーク内のサービス性能を示すメッセージを送信する際に、セルラネットワーク内で実行されるステップを示すフローチャートを示す。このように、最初のステップ３０１で、アプリケーションを実行中の移動局が、当該移動局で実行されているアプリケーションに関するメッセージを生成する。上述のように、当該メッセージは、特定の事象が生じる際か、当該アプリケーションが終了される際か、又は他の何れかの適切な時点に、生成され得る。次に、ステップ３０３で、当該メッセージは、無線インタフェースを介して当該移動局が接続されたセルラ無線システムに対して送り返される。その結果、ステップ３０５で、セルラ無線システムは、上述のＩＭＳノード等の、セルラ無線システムに接続された適切なノードへ当該メッセージを経路制御し、当該ノードにおいて当該メッセージの内容が保存される。最終的に、ステップ３０７で、オペレータは、当該情報を入手できるとともに、それを任意の適切な目的に使用できる。ここで、当該目的については、その多くを本明細書で説明している。

上述のように、本明細書で説明したメッセージの構造は、ＭＳにおけるアプリケーションからＢＳＣへ、アプリケーション状態／動作データを提供でき、それらのデータは、ネットワーク保守機構によって収集され得る。これにより、この情報は、アプリケーションの性能を改善するためにネットワークを最適化する際に、使用され得る。また、当該メッセージ構造は、課金システム（Billing System）に対してアプリケーション状態／動作データを提供できる。この情報は、アプリケーションの使用について、加入者に対して正確に課金するために使用されるべきである。音楽ストリーミング、テレビ、又はその他のアプリケーションが実行され、かつ、再生が中断された場合、即ちバッファが空の状態となった等の場合には、サービスの料金をより低くすべきである。

使用される技術に応じて、以下の表１に示す多くの種々の実装が想定され得る。表１の実装では、ＬＬＣ又はＩＰを主要なデータ転送プロトコル・レベルとして使用する。

ソリューション１、２及び３は、アプリケーション状態／動作データを、ＭＳ（アプリケーション）から関連するノード（ＢＳＣ及び課金システム）へ送信するためにＬＬＣ層を使用する。当該アプリケーション状態／動作データは、ＧＰＲＳ用モビリティ管理（ＧＭＭ）、ＳＮＤＣＰ及びＳＭＳの仕組みと同一の仕組みに従って有利に送信され得る。

ソリューション１、２及び３では、ＢＳＣは、ＬＬＣ層から要求される情報を取り出す。例えば、アプリケーション状態／動作データが新たなＳＡＰＩ番号で送信され得るとともに、ＢＳＣは当該番号を読み出すように設定される。

ソリューション２及び３は、オペレータが各アプリケーションのユーザから正しい金額を徴収することを可能にするために、アプリケーション状態／動作データを課金システムへ提供する。当該データは、適切なＬＬＣ機構を使用してＭＳからＳＧＳＮへ送信される。

アプリケーション状態／動作データ又はセッション・データは、ＬＬＣ機構を使用してＳＧＳＮへ送信される。その間では、ＳＧＳＮ及びＧＧＳＮ内部シグナリングが使用される。課金情報が、ＣＯＰＳ（Rel 5）及びＤＩＡＭＥＴＥＲ（Rel 6+）のプロトコルを用いて、ＧＧＳＮからＧ０インタフェースを介してＩＭＳノードへ送信され得る。ＩＭＳネットワーク・エンティティ（即ち、Ｐ＿ＣＳＣＦ、Ｉ＿ＣＳＣＦ、Ｓ＿ＳＣＳＦ、ＢＧＣＦ、ＭＲＦＣ、ＭＧＣＦ、ＡＳ）がセッションに含まれる場合、課金情報を、ＣＣＦ（課金収集機能、Charging Collection Function）、又はオンライン課金の場合には同一のドメインに位置するＥＣＦ（イベント課金機能、Event Charging Function）に送信するために、典型的にはＤＩＡＭＥＴＥＲ Ｒｆインタフェースが使用される。当該ＣＣＦは、すべての情報を収集し、当該ドメインの課金システムに送信されるＣＤＲ（通話詳細記録、Call Detail Record）を形成する。

ＩＭＳが存在しない場合、ＧＳＮは、ＣＤＲ（課金記録）をＣＧ（課金ゲートウェイ、Charging Gateway）を通じて課金システムへ送信するために、Ｇａインタフェースを使用する。

本明細書で説明した方法及び装置の使用により、セルラ無線システムのオペレータに対して、特定のサービスがネットワークでどのように動作しているかに関する情報が提供される。当該情報は、多数の異なる目的に使用することができる。例えば、ネットワーク内のサービス品質の基準を提供するために使用することができる。

さらに、今日では、サービスの良好な機能性を保証するために運用試験又は簡易試験が通常行われ、本明細書の方法及び装置は、あらゆるユーザについてのあらゆるサービス性能を提供し、かつ、連続的に監視するとともに、それにより高額な運用試験を回避する。また、セルラ無線ネットワークのオペレータが、ユーザに対して良好な品質を保証することを可能にする。品質が満たされない場合、サービスの加入者は、当該サービスについて課金されないことによって補償され得る。

Claims (22)

1. セルラ無線システムにおける移動局で実行されるパケット交換用のアプリケーションに関する情報を配信する方法であって、
   前記移動局において、前記アプリケーションの性能に関する情報を含む状態メッセージを生成するステップ（３０１）と、
   前記セルラ無線システムに対して前記状態メッセージを送信するステップ（３０３）と、
   前記無線セルラシステムに接続されたノードにおいて、前記状態メッセージを保存するステップ（３０７）と
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記状態メッセージは、正常に動作していないサービスに関する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記状態メッセージは、エンドユーザ・エクスペリエンスを示すパラメータを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記状態メッセージは、バッファが空の状態であるか否かを示すことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記状態メッセージは、セッションの最後に送信されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記状態メッセージは、予め定義された事象が生じている際に送信されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の方法。
7. 前記保存された状態メッセージの情報は、無線設計のために使用されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
8. 前記保存された状態メッセージの情報は、サービスの課金のために使用されることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の方法。
9. セルラ無線システムに接続可能であり、パケット交換用のアプリケーションを実行する移動局であって、
   前記アプリケーションの性能に関する情報を含む状態メッセージを生成する手段と、
   前記セルラ無線システムに対して前記状態メッセージを送信する手段と
   を備えることを特徴とする移動局
10. 前記状態メッセージは、正常に動作していないサービスに関する情報を含むことを特徴とする請求項９に記載の移動局。
11. 前記状態メッセージは、エンドユーザ・エクスペリエンスを示すパラメータを含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の移動局。
12. 前記状態メッセージは、バッファが空の状態であるか否かを示すことを特徴とする請求項１１に記載の移動局。
13. 前記状態メッセージは、セッションの最後に送信されることを特徴とする請求項９乃至１３の何れか１項に記載の方法。
14. 前記状態メッセージは、予め定義された事象が生じている際に送信されることを特徴とする請求項９乃至１４の何れか１項に記載の方法。
15. セルラ無線システムにおける移動局で実行されるパケット交換用のアプリケーションに関する情報を配信するシステムであって、
    前記移動局において、前記アプリケーションの性能に関する情報を含む状態メッセージを生成する手段と、
    前記セルラ無線システムに対して前記状態メッセージを送信する手段と、
    前記無線セルラシステムに接続されたノードにおいて、前記状態メッセージを保存する手段と
    を備えることを特徴とするシステム。
16. 前記状態メッセージは、正常に動作していないサービスに関する情報を含むことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記状態メッセージは、エンドユーザ・エクスペリエンスを示すパラメータを含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のシステム。
18. 前記状態メッセージは、バッファが空の状態であるか否かを示すことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
19. 前記状態メッセージは、セッションの最後に送信されることを特徴とする請求項１５乃至１８の何れか１項に記載のシステム。
20. 前記状態メッセージは、予め定義された事象が生じている際に送信されることを特徴とする請求項１５乃至１９の何れか１項に記載のシステム。
21. 前記保存された状態メッセージの情報は、無線設計のために使用されることを特徴とする請求項１５乃至２０の何れか１項に記載のシステム。
22. 前記保存された状態メッセージの情報は、サービスの課金のために使用されることを特徴とする請求項１５乃至２０の何れか１項に記載のシステム。

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