JP2010537549A - 無線ネットワークにおけるスケジューリング - Google Patents

Abstract

基本的着想は、ネットワーク全体におけるユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質を表わす情報に基づき、ユーザのスケジューリング優先度を決定し、決定したスケジューリング優先度に基づき、ネットワーク全体の無線サブネットワーク（１００；２００）における通信資源をユーザに割り当てることである。例えば、本サブネットワーク（１００；２００）はネットワーク全体内の無線アクセス・ネットワークであってもよく、そして、アクセス・ネットワークにおけるローカル・スケジューリング手順において、ネットワーク全体に関するエンド・ツー・エンド品質情報を考慮してもよい。

Description

本発明は一般的には通信システムに関し、より具体的には無線ネットワークにおけるスケジューリングと資源割り当てに関する。

無線通信システムでは、通信用にユーザをスケジューリングする手順は、全体の性能にとって重要な役割を果たす。通常、スケジューリングは一般的な資源管理の一部であり、典型的には、幾つかの優先順位によるユーザに対して、共用無線媒体の送信資源のような通信資源を割り当てることを含む。

スケジューリングは、ユーザ対ユーザ通信サービスをサポートするＩＰマルチメヂア・サブシステム（ＩＭＳ）のような、多くの無線アプリケーションおよびシステム環境において、普通でない重要性をもつ。例えば、リアル・タイムのユーザ対ユーザ・マルチメディア電話（ＭＭＴｅｌ）サービスは、各種のサービスのニーズを満足するため、そして知覚的品質を改善するため、鍵となる役割を果たす。多くのユーザがマルチメディア・サービスを同時に享受する場合、利用可能な通信資源を効率的に割り当てる必要がある。これは、ユーザが通信資源をアクセスするスケジューリングのため、効率的な戦略と実現が必要である。

特許文献１は遅延型スケジューリングに関する。移動局がスケジューリングする下りリンク送信速度と、移動局のために待ち行列に入れられたデータの失効を示す遅延係数とで直接変化する、ランキング・メトリックに基づいてパケット・データ・トラヒックをスケジュールする。

特許文献２は、無線方式無線アクセス・ネットワークにおける最小／最大スループットおよび／または遅延のようなローカル・サービス品質（ＱｏＳ）を満たしつつ、共用下りリンク・チャネルのユーザを如何にスケジュールしてそのユーザに適切にサービスするかを述べている。特に、ユーザの選択は、ユーザの空間的情報に基づいて行われる。

特許文献３は、スケジュールすべきパケット・データに関連する受信遅延と対応するエンド・ツー・エンド遅延の割当量に関する知識を使用して通信ネットワーク・ノードが行う、パケット・データ配信のスケジューリング方法に関する。受信遅延を、例えば、タイムスタンプのようなパケット時間情報から計算してもよく、および／または呼型、ネットワーク型、ネットワーク距離／位置、ネットワーク条件等に基づいて測定してもよい。

特許文献４は、下りリンク・データ通信セッションの終わりに１つ以上の上りリンク・チャネルの確立を開始することにより、待ち時間を低減する方式に関する。

国際公開第２００６／０５５１７３号パンフレットＡ２ 米国特許出願公開第２００６／００６７２６９号明細書Ａ１ 国際公開第２００６／１３０２７０号パンフレットＡ１ 国際公開第２００６／０６５１７４号パンフレットＡ１

"ＨＳＤＰＡにおけるパケット・スケジューリングとサービス品質、Ｐａｃｋｅｔ Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｉｎ ＨＳＤＰＡ"、Ｐ．ＪｏｓｅおよびＰｈ．Ｄ．Ｔｈｅｓｉｓ、２００３年１０月 "ＲＴＰ：リアルタイムアプリケーションのための伝送プロトコル、Ａ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ ｆｏｒ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ"、ＲＲＣ ３５５０、２００３年７月

本発明は、従来技術の装置の欠点およびその他の欠点を克服する。

無線通信ネットワークのおける通信のため、ユーザをスケジューリングするための改善した戦略を提供することが、本発明の一般的な目的である。

特に、通信ネットワーク全体の無線サブネットワークにおいて、ユーザをスケジューリングする方法と装置を提供することは望ましいことである。

また、ユーザの効率的なスケジューリングのためにネットワーク・ノードを提供することが、本発明の目的である。

添付の特許請求範囲によって定める本発明により、これらおよびその他の目的を満足させる。

基本的な着想は、ネットワーク全体において経験したユーザ通信のエンド・ツー・エンド品質を表わす情報に基づき、ユーザのスケジューリング特性を決定し、決定したスケジューリング特性に基づき、ネットワーク全体の中の無線サブネットワークにおいて、通信資源をユーザに割り当てることである。例えば、サブネットワークはネットワーク全体内の無線アクセス・ネットワークであってもよく、次に、アクセス・ネットワークにおけるローカル・スケジューリング手順で、ネットワーク全体に関係するエンド・ツー・エンド品質情報を考慮してもよい。

従来技術では、ローカル・サブネットワークのみにおけるサービス品質（ＱｏＳ）測定を考慮し、ユーザに通信資源を割り当てていた。選択的には、ローカル・サービス品質情報および／またはその他の要因と組み合わせ、経験したエンド・ツー・エンド品質の情報を考慮することにより、スケジューリング動作を一般的に改善する。

好適な実施形態では、ネットワーク全体において実際に経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値を提供するため、エンド・ツー・エンド品質情報は、ネットワーク全体内で通信に使用するエンド・ツー・エンド伝送プロトコルに関連する制御プロトコルから抽出したサービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報に基づいている。

本発明は、少なくとも、スケジューリング方法、対応するスケジューリング装置またはシステムおよびスケジューリングのためのネットワーク・ノードを対象とする。

本発明の実施形態についての以下の記述を読むと、本発明が提供するその他の利点を理解するであろう。

そのさらなる目的および利点とともに、以下の添付の図面と一緒に下記の説明を参照することにより、本発明について最もよく理解されるであろう。

ネットワークの観点からの本発明の好適な実施形態に係る基本的原理を示す概略図である。 本発明の好適な実施形態に係る方法の概略フロー図である。 本発明の一実施形態に係る概略ネットワーク図である。 本発明の一実施形態に係る中間コア・ネットワークが相互接続する無線アクセス・ネットワークを示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るスケジューラの概略ブロック図である。 本発明の好適な実施形態に係る一方法の概略フロー図である。 ＲＴＣＰパケット交換を示す概略図である。 ＲＴＣＰ ＲＲパケット・フォーマットを示す概略図である。 無線ネットワーク・シナリオにおける本発明の一実施形態に係る上りリンクおよび下りリンクにおける改善したスケジューリング・ポリシーを示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るＲＴＣＰ型下りリンク・スケジューリング・ポリシーを示す概略フロー図である。 本発明の一実施形態に係るＲＴＣＰ型上りリンク・スケジューリング・ポリシーを示す概略フロー図である。

対応する、または類似の要素には、図面を通して同じ参照文字列を使用する。

無線ネットワークにおけるＭＭＴｅＬサービスのような通信サービスの増大する利用とともに、ユーザへの資源の効率的な割り当てに対してニーズが生じている。

図１は、ネットワークの観点からの本発明の好適な実施形態に係る基本的原理を示す概略図である。ネットワーク全体には、中間ネットワーク３００を介して接続する２つのサブネットワーク１００、２００を備えられる。ネットワーク全体（overall network）の中の無線サブネットワークにおける通信のためにユーザをスケジューリングする場合、ネットワーク全体においてユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質を表わす情報を考慮することは有益なことである、と発明者は認識している。この意味するところは、少なくとも１つのサブネットワークのローカル・スケジューリング手順において、ネットワーク全体に関係する経験したエンド・ツー・エンド品質の情報を使用するであろう、ということである。
図１では単に２つのサブネットワークを示しているが、２つ以上のサブネットワークを有するネットワーク・シナリオに本発明を適用できる、ということを理解すべきである。サブネットワークは同じ形式であってもよく、異なる形式であってもよい。また、サブネットワークの一部のみがスケジューリングをサポートするようなネットワーク・シナリオにおいても、本発明を使用することが可能である。

具体的には、図２に示すように、ネットワーク全体において、ユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質を表わす情報に基づき、ユーザのスケジューリング優先度を決定する（Ｓ１）。次に、決定したスケジューリング優先度に基づき、ネットワーク全体の中で考慮する無線サブネットワークにおいて、通信資源をユーザに割り当てる（Ｓ２）。実際には、この意味するところは、決定したスケジューリング優先度により、無線サブネットワークにおける通信のためにユーザをスケジュールするということである。通常は、より高い優先度を有するユーザにまずサービスを提供する。考慮するサブネットワークで割り当てる通信資源には、例えば、共用無線媒体の送信資源を含めてもよい。エンド・ツー・エンド品質情報は、例えば、経験したエンド・ツー・エンド遅延、エンド・ツー・エンド損失およびエンド・ツー・エンド・ジッタの少なくとも１つのような要因に関係してもよい。

サブネットワークは、例えば、図３に概略を示すように、中間コア・ネットワークが相互に接続する無線アクセス・ネットワークであってもよい。この例では、各アクセス・ネットワーク１００、２００には、無線サービス・エリア内の多くのユーザ１１０、２１０にサービスを提供するノードＢのような基地局１２０、２２０が備えられる。次に、アクセス・ネットワーク１００、２００の少なくとも１つにおいて、対応するスケジューラ１３０、２３０が実行する上りリンクおよび下りリンクの少なくとも一方のスケジューリング手順で、ネットワーク全体（相互接続されたアクセス・ネットワークおよび中間コア・ネットワークを含む。）におけるユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質の情報をローカル的に使用することが望ましい。

図３の例は、セルラ無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）を主として対象としているが、考慮するアクセス・ネットワークは、構内無線通信網（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＷＬＡＮ）、Ｗｏｒｌｄ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ（ＷｉＭａｘ）型アクセス・ネットワーク、または同等の個人用無線ネットワーク（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＷＰＡＮ）のような任意の形式のアクセス・ネットワークであってもよい。任意の形式のアクセス・ネットワークをコア・ネットワークを通して相互接続するネットワーク・シナリオに、本発明を適用でき、１つ以上のアクセス・ネットワークのローカル・スケジューリング手順で、エンド・ツー・エンド品質を考慮する。

例えば、ＷＬＡＮのためには２つの動作モード；分散協調機能（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＤＣＦ）モードおよび集中協調機能（Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＰＣＦ）モードがある。ＰＣＦモードでは、これはいわゆる中心制御モードであるが、コア・ネットワークにアクセスするため、所定の中心アクセス点がその他のノードをスケジューリングするであろう。次に、各コンテンション・フリー期間の間、その領域でノードをスケジューリングする場合、中心アクセス点に１つ以上のエンド・ツー・エンドＱｏＳ要因を、ローカルＱｏＳ要因と選択的に合成して、考慮させることが可能である。

用語“ユーザ”は、携帯機、携帯局、ユーザ機器、顧客、加入者、遠隔局、ユーザ端末などと呼称されるが、通常それらと同義であり、それはまた、無線ネットワークにおけるその他の形式のノードに関係してもよい。

本発明をよりよく理解するため、高速パケット・アクセス（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ、ＨＳＰＡ）またはＬｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）システムのような現行／次世代の無線通信システムに似た典型的ネットワーク環境で、ユーザ・スケジューリングについて簡単で一般的な概説を続けることは有益であり得る。

多くの通信システムでは、ネットワーク側からユーザのスケジューリングを実行し、従って、ネットワーク型マルチ・ユーザ・スケジューリングと呼称されることもある。例えば、以前の生成システムでは、通常、スケジューリングはネットワーク制御装置における動作ユニットとして機能した。ＨＳＰＡおよび類似の現行のシステムでは、スケジューリングをノードＢに再配置した。
例えば、ＨＳＰＡは一般的に、下りリンクでは高速下りリンク・パケット・アクセス（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ、ＨＳＤＰＡ）および上りリンクでは拡張型上りリンク（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ、ＥＵＬ）に基づいている。拡張型上りリンク（ＥＵＬ）は、時には、高速上りリンク・パケット・アクセス（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ、ＨＳＵＰＡ）と称される。

ＨＳＤＰＡは、より高速のデータ速度に対してスムーズな発展経路を提供するＷＣＤＭＡへの拡張版である。ＨＳＤＰＡは３ＧＰＰリリース５で規定されており、高速下りリンク共用チャネル（Ｈｉｇｈ−Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｓｈａｒｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ、ＨＳ−ＤＳＣＨ）のような追加の伝送および制御チャネルを含む。ＥＵＬは３ＧＰＰリリース６で規定されており、拡張型専用チャネル（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ Ｃｈａｎｎｅｌ、Ｅ−ＤＣＨ）のような追加の伝送および制御チャネルを含む。

ＨＳＤＰＡ（高速データ・パケット・アクセス、Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄａｔａ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）は、多数のユーザ間でセル内の共通資源の効率的な共用、瞬時無線チャネル条件への送信資源の高速適応、増加したピーク・ビット速度および減少した遅延により、容量とエンドユーザ知覚における改善を可能にする。高速スケジューリングは、所定の送信時間間隔（ＴＴＩ）でどのユーザに送信すべきか選択するメカニズムである。ユーザ間の共用資源の割り当てを制御し、システムの全体的動作の大部分を決定するので、パケット・スケジューラはＨＳＤＰＡシステムの設計において鍵となる要素である。実際、スケジューラは、どのユーザにサービスすべきか、リンク適応メカニズムと密接に協力して、どの変調、電力およびどれほど多くの符号を各ユーザに使用すべきか決定する。これは、実際のエンドユーザ・ビット速度とシステム容量を生成する。利用可能な無線資源を最もよく利用するために有益なチャネル条件を活用するため、チャネル依存スケジューリングを使用して、ＨＳ−ＤＳＣＨ下りリンク・チャネルをユーザ間で共用する。

下りリンクにおけるＨＳＤＰＡと類似して、上りリンクにおけるＥ−ＤＣＨのためにパケット・スケジューラがあるが、要求−許可原理で通常は動作するであろう。ユーザ機器（ＵＥ）または端末は、データを送信するために許可を要求し、ネットワーク側のスケジューラは、いつ、どれだけの端末をそうするよう許可するかを決定する。通常、送信のための要求には、送信データ・バッファの状態および端末側での待ち行列についてのデータとその利用可能な電力マージンを含むであろう。その標準は２つの基本的スケジューリング方法を予測している。符号多重化を使用して、複数の端末に、同時にそれらのデータを送信することができる長期間許可（Long term grants）を発行する。一方、短期間許可（Short term grants）は、時間領域で端末の多重化を許容する。

上述のように、典型的には、幾つかの優先順位により、スケジューリングには通信資源をユーザに割り当てることを含む。一般的に、スケジューリング・アルゴリズムは、１つ以上の計量値を使用してユーザの優先度を決定する。例えば、ＭＭＴｅＬサービスでは、無線アクセス・ネットワークにおける遅延は重要な計量値である。次に、ユーザに対してスケジューリング優先度を許可するため、遅延係数および選択的には無線チャネル品質に基づくその他の要因を使用する。下りリンクのいわゆる遅延に敏感なスケジューラは、ボイス・オーバＩＰ（Ｖｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ、ＶｏＩＰ）トラヒックのようなＭＭＴｅＬサービスに対しては、むしろ良い性能を実現できるということが知られている。例えば、特許文献１は遅延型スケジューリングに関する。

一般的に、ラウンド・ロビン（Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ、ＲＲ）、Ｍａｘ Ｃ／Ｉ、プロポーショナル・フェア（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｆａｉｒ、ＰＦ）のような従来のスケジューリング・アルゴリズムおよび遅延型または遅延敏感型スケジューリング・アルゴリズムは、ローカル無線品質およびＨＡＲＱ（ハイブリッド自動再送要求、Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ）待ち行列などにおける待ち時間の少なくとも一方に依存する係数により、各種の移動ユーザのためにスケジューリング優先度を計算する。しかしながら、これらの要因は、無線アクセス・ネットワーク（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ、ＲＡＮ）部分のみにおけるＱｏＳ測定に関する。エンド・ツー・エンド測定に関する要因は全くない。発明者は、このことは２つの異なる観点間のＱｏＳ測定のミスマッチの結果である可能性がある、と認識している。

この問題をもっと明確に明示するため、図４に遅延型スケジューリングの例を示す。例えば、ユーザ機器（ＵＥ）ＡがＶｏＩＰ呼によりＵＢ Ｂと通信していると仮定する。ＵＥ ＡとＵＥ Ｂに対して、通常、ノードＢで下りリンクおよび上りリンク・スケジューリング・ユニットにより、受信および送信ＶｏＩＰパケットをスケジュールする。通常、スケジューリング・ユニットは、ＨＡＲＱ待ち行列におけるパケット待ち時間のような、ＲＡＮ部分におけるＱｏＳ測定に関する要因で動作する。したがって、より長い待ち時間を有するユーザはより高い優先度でサービスを受けるであろう。このことは、ＲＡＮ部分における遅延を削減するよう彼等を助けるであろう。しかしながら、より短いＲＡＮパケット遅延を持つユーザは、より長いエンド・ツー・エンド遅延を経験する可能性がある。さらに、例えば、ＶｏＩＰ知覚性能は主として、ＲＡＮ遅延ではなく、エンド・ツー・エンド遅延によって決定される。ユーザをスケジューリングする場合、ネットワーク全体で経験するエンド・ツー・エンドＱｏＳに関する、少なくとも幾つかの要因を導入することにより、ＲＡＮ部分におけるＱｏＳ測定とエンド・ツー・エンドＱｏＳ測定との間で、良好で合理的なトレードオフを実現することが可能である。

図４に示す例を参照して、本発明は、ノードＢで動作する改善した上りリンクまたは下りリンク・スケジューリングを提供してもよい。

好ましくは、ＲＡＮ部分におけるＱｏＳ測定に関する要因に基づくのみならず、ＶｏＩＰトラヒックのために経験したエンド・ツー・エンド遅延のようなエンド・ツー・エンドＱｏＳ測定に関する幾つかの要因に基づいても、スケジューリング優先度を計算する。ある環境のもとでは、ネットワーク全体におけるユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質のみを、または少なくともそれを主体に考慮することは望ましい可能性がある。通常、より低いエンド・ツー・エンド品質（例えば、より長いエンド・ツー・エンド遅延またはより高いエンド・ツー・エンド・パケット損失）を経験するユーザには、スケジューラにおいて比較的より高い優先度を許可すべきである。いずれにしても、エンド・ツー・エンド・品質情報を考慮して、特にサービス情報のローカル品質および／またはその他の要因と組み合わせた場合、スケジューリング決定の基本的な基礎は一般的に改善されるであろう。

特許文献３では、エンド・ツー・エンド品質の側面は、最大許容遅延のような希望の目標を単に表わす、エンド・ツー・エンド割当量の形式で考慮されるのみである。受信遅延は、基地局までの累積した遅延であり、スケジューラから移動ユーザまでの無線アクセス・ネットワーク部分における下りリンク遅延を含まない。実際、受信遅延の知識で、考慮するパケット・データ・トラヒックに定めたエンド・ツー・エンド遅延割当量に残っている時間に基づき、下りリンク・スケジューラはスケジューリングを実行する。エンド・ツー・エンド遅延割当量を超える前に残っている時間帯を、下りリンク・スケジューラの許容スケジューリング遅延と称する。当然、より少ない許容スケジューリング遅延を持つユーザのパケットには、スケジューリング手順でより高い優先度を与えるであろう。エンド・ツー・エンド遅延割当量を満足する前に残っている時間に基づくスケジューリングの実行は、ユーザ・パケット・データが経験する実際のエンド・ツー・エンド遅延に基づくスケジューリングの実行とは明らかに同じではない。割当量は単に目標値であり、実際に経験したエンド・ツー・エンド遅延における変動を示すことはできない。

ローカル品質情報とエンド・ツー・エンド品質情報の両方を使用する場合、本発明は、いわゆるインナ・ループ（ローカル）スケジューリングとアウタ・ループ（エンド・ツー・エンド）スケジューリングの、異なる２つの精度を考慮する。

図５は、本発明の一実施形態に係るスケジューラの概略ブロック図である。この例では、パケット・スケジューラ１３０には、ネットワーク全体におけるユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質の情報の編集および測定の少なくとも一方のためのユニット１３１、ユーザのスケジューリング優先度（即ち、優先度順位）を動的に決定する優先順位付けユニット１３２、資源割り当てユニット１３３、同じく、ユーザのパケット・データを格納する１つ以上の従来のパケット・バッファ（データ待ち行列）１３４を備える。エンド・ツー・エンド品質情報ユニット１３１は、エンド・ツー・エンドＱｏＳフィードバック情報を受信してもよい。好ましくは、ネットワーク全体でユーザ通信に使用するエンド・ツー・エンド伝送プロトコルと関連する制御プロトコルから、このＱｏＳフィードバック情報を抽出する。例えば、各考慮するユーザに対して、ネットワーク全体の実際経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値を提供するため、ＱｏＳフィードバック情報を使用するであろう。経験したエンド・ツー・エンド品質に関するこの、または類似の情報を優先順位付けユニット１３２に伝送し、その受信情報に基づいてユーザのスケジューリング優先度を決定する。例えば、通常はユーザ毎を基本に、経験したエンド・ツー・エンド品質を対応する品質（ＱｏＳ）要求条件と比較し、各ユーザの個々の優先度を決定する。ユーザ毎に、エンド・ツー・エンドＱｏＳ要求条件を設定し、更新する。優先順位付けユニット１３２は、スケジューリング手順のその他の要因と同じく、ローカルＱｏＳ情報、ユーザ・チャネル品質情報のような追加情報を選択的に使用してもよい。一度スケジューリング優先度を決定すると、資源割り当てユニット１３３における実際の資源割り当ては一般的に受け入れている技術に従い、当業者がよく知っている共用通信資源についての詳細な情報に基づく。したがって、パケット・バッファ１３４に格納した対応するユーザ・パケット・データの送信のため、送信時間間隔（ＴＴＩ）のような所定のスケジューリング期間の間サービスを受けるように決定したユーザに通信資源を割り当てるだろう。

数個のノードおよび／またはユニット間でスケジューラの機能を分配してもよく、または、ネットワーク制御装置または基地局（例えば、ノードＢ）のような単一のネットワーク・ノードに実装してもよい。

基本的媒体アクセス技術（周波数分割多重、時分割多重、符号分割多重および空間分割多重の少なくとも１つ）に関係なく、全ての無線サブネットワークで通信資源を割り当てるめに本発明を使用できる。

興味のあるユーザは、非特許文献１のＨＳＤＰＡの特定の文脈で、パケット・スケジューリングに関して更なる情報を見付け出してもよい。

上記に示すように、通信に使用するエンド・ツー・エンド伝送プロトコルに関連する制御プロトコルからサービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報を抽出することは有用である可能性がある。一般には、伝送プロトコルは、ネットワーク全体でユーザ・データのエンド・ツー・エンド配信を提供し、付随する制御プロトコルは、配信したユーザ・トラヒックに関するサービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報を提供するため、ユーザ・データのエンド・ツー・エンド配信を監視する。本発明の好適な実施形態によれば、ユーザの経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値を提供可能にするため、制御プロトコルからＱｏＳフィードバック情報を抽出する。例えば、スケジューラは制御プロトコルの制御パケットを解析し、ＱｏＳフィードバック情報を抽出する。或いは、ユーザ側でＱｏＳフィードバック情報を抽出し、その後ユーザ側からスケジューリング・ノードに配信する。

図６は、本発明の好適な実施形態に係る制御プロトコルからＱｏＳフィードバック情報を使用する典型的方法の概略フロー図である。ステップＳ１１で、使用したエンド・ツー・エンド伝送プロトコルに関連する制御プロトコルから、各関連ユーザのＱｏＳフィードバック情報を抽出する。次に、抽出したＱｏＳフィードバック情報に基づき、ステップＳ１２で、考慮した各ユーザのために、ネットワーク全体のユーザ・パケット・データが実際に経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値を決定する。ステップＳ１３で、経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値に少なくとも部分的に基づき、ユーザのスケジューリング優先度を決定する。好ましくは、比較的低いエンド・ツー・エンド品質を経験するユーザに比較的高い優先度を許可するというように、経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値に依存して、スケジューリング優先度を決定する。ステップＳ１４で、決定したスケジューリング優先度により、通信資源を割り当てる。

当然、最新の情報を提供するため、ステップＳ１１乃至Ｓ１４を個々におよび選択的に繰り返す。このようにして、エンド・ツー・エンド品質情報を動的に変更してもよく、従って、スケジューリング優先度を適応させてもよい。これについては、あとで更に詳細に説明する。

以下では、本発明について、リアルタイム伝送プロトコル（ＲＴＰ）および付随するリアルタイム伝送制御プロトコル（ＲＴＣＰ）を参照して、本発明について主に説明する。しかしながら、本発明はそれに限定されず、その他のエンド・ツー・エンド・プロトコルおよび付随する制御プロトコルを使用してもよい、ということを理解すべきである。

マルチメディア・サービスでは、ＲＴＰ／ＲＴＣＴ（非特許文献２）プロトコルの一式は、非常に有益な伝送メカニズムである、ということが分かっている。ＲＴＰはリアルタイム・トラヒックにエンド・ツー・エンド配信サービスを提供する。しかし、それは、資源予約に対応できないし、リアルタイム・サービスのためにＱｏＳ（サービス品質）を保証することはできない。しかしながら、ＲＴＣＰは、ＲＴＰデータの配信を監視し、配信したデータに関するＱｏＳフィードバック情報を提供する。具体的には、ＲＴＣＰは、データ・フローの経験した特性のポイント・ツー・ポイント報告を可能とするために設計された。ＲＴＣＰ報告では、多くの異なる特性を報告することが可能であり、非常に大量のデータを含むことのできる、いわゆる拡張ＲＴＣＰ報告（ＲＴＣＰ−ＸＲ）を使用するための規定がある。これらのフィードバック報告の受信により、送信する希望者／ユニットがその動作を変更して、利用可能なチャネル資源をより良く利用できるようになる。

発明者が認識したことは、全体のエンド・ツー・エンド・ネットワークの中の無線サブネットワークにおけるパケット・スケジューラが、通信中のユーザ間で送信するＲＴＣＰフィードバック報告からある情報を入手することができることは有益であろう、ということである。この理由のため、測定をして制御パケットからエンド・ツー・エンドＱｏＳフィードバック情報を抽出すること、例えば、スケジューラにＲＴＣＰ制御パケットを解析させること、または、ユーザ側からスケジューラにＱｏＳフィードバック情報の配信を許可すること、を暗示している。

好適な実施形態において、ＭＭＴＥＬにＱｏＳフィードバック情報とＨＳＰＡおよびＬＴＥのようなシステムにおける類似のサービスとを配信するよう、ＲＴＣＰプロトコルに暗示する。非特許文献２はＲＴＣＰプロトコルの詳細な定義を与えている。ＲＴＣＰは５つの形式の制御パケットを定義し、その中にＳＲ（送信報告）とＲＲ（受信報告）には、パケット損失、ジッタおよび遅延情報のようなフィードバック情報を含む。２名の顧客ＡとＢとの間のＲＴＣＰ ＳＲ／ＲＲパケット交換のための基本的シナリオの例を図７に示す。ＲＴＣＰ ＲＲのパケット・フォーマットを図８に示す。

次式により、ＡからＢへの往復遅延を一般的に測定できる：
往復遅延＝ｔ_ｒｃｖ−ＬＳＲ−ＤＬＳＲ （１）
ここで、ｔ_ｒｃｖは、考慮したＲＴＣＰパケットの受信時間を示し、ＬＳＲとＤＬＳＲは、最後のＳＲと最後のＳＲ以降の遅延をそれぞれ示す、ＲＲ／ＳＲパケットにおけるフィールドである。次式により、例えばエンド・ツー・エンド遅延を大まかに測定できる：
ＥＴＥ遅延＝往復遅延／２ （２）
ＲＴＣＰフィードバック情報からパケット損失とジッタとを見積もることもできる。

ここで、基地局またはノードＢのようなスケジューリング・ノードが、エンド・ツー・エンド要求条件のような、トラヒックのエンド・ツー・エンドＱｏＳ要求条件について、その知識を持つと仮定する。これらのＱｏＳ要求条件は、好ましくは、ユーザごとに設定してもよい。

残念ながら、ＲＴＣＰプロトコルは、ネットワーク・レイヤの上のある伝送レイヤに属する。一般的に、エンド・ツー・エンドＲＴＰ型メディア通信を持つ２つの移動ユーザ間で、ＲＴＣＰパケットを交換するであろう。異なるシナリオそれぞれに、以下の例示的な解決策を使用することができる：
例えば、ＬＴＥシステムに対して、３ＧＰＰ ＲＡＮ２では、ｅノードＢで直接ＲＴＣＰパケットを解析することができ、関連するＲＴＣＰ関連ＱｏＳフィードバック情報をスケジューラに配信する。

ＨＳＰＡシステムに対しては、３ＧＰＰ仕様変更を必要とするプロトコル拡張により、ＲＴＣＰ関連情報をＵＥからノードＢに配信できる。

エンド・ツー・エンドＱｏＳ要因の更新間隔は、ＲＴＣＰ送信間隔などの秒のオーダ内であってもよいが、一方で、スケジューラはミリ秒の単位内で動作する可能性がある。エンド・ツー・エンドＱｏＳ要因更新間隔とスケジューラ動作間隔との間の時間不一致を解決するため、アウタ・ループおよびインナ・ループと同様な概念を使用できる。好ましくは、エンド・ツー・エンドＱｏＳ要因がスケジューラに利用可能である場合、エンド・ツー・エンドＱｏＳ評価のためのスケジューリング要因を更新するであろう。ＲＴＣＰ送信の間、通常は、スケジューリング要因を不変となるように保つであろう。これは、考慮したネットワークの各送信時間間隔（ＴＴＩ）で、通常のように、スケジューリングを実行する一方で、各ＲＴＣＰ送信間隔でエンド・ツー・エンド品質情報を更新することが望ましいことを意味する。

以下に、下りリンク・チャネルおよび上りリンク・チャネルで移動端末をスケジュールする、中央無線資源管理とスケジューリングを有する無線またはセルラ・ネットワークの中で、一実施形態について説明する。

拡張型上りリンク（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｕｐｌｉｎｋ、ＥＵＬ）および高速下りリンク・パケット・アクセス（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ、ＨＳＤＰＡ）を使用する広帯域符号分割多元接続（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＷＣＤＭＡ）ネットワークにより、セルラ・ネットワークを例示してもよい。もう１つのシナリオでは、基本的上りリンクと下りリンク・スケジューラがｅノードＢと呼ぶユニットで動作する、ロング・ターム・エボルーション（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ、ＬＴＥ）移動システムを考慮する。

本実施形態において、基本的な着想は、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）におけるＱｏＳ評価に関係する要因に基づくばかりでなく、エンド・ツー・エンド遅延、ジッタまたはパケット損失のようなエンド・ツー・エンドＱｏＳ要因にも基づいて、ユーザをスケジュールすることである。図９は、無線ネットワーク・シナリオにおける本発明の典型的実施形態による、上りリンクおよび下りリンクにおける改善したスケジューリング・ポリシーを示す概略図である。基本的に、コア・ネットワークにより、２つのセルラ無線アクセス・ネットワークを相互接続している。各アクセス・ネットワークには、移動ユーザの上りリンクと下りリンク・スケジューリングのための機能を持つノードＢ／ｅノードＢまたは同様な基地局ノードを含む。

図１０は、本発明の一実施形態によるＲＴＣＰ型下りリンク・スケジューリング・ポリシーを示す概略フロー図である。好ましくは、スケジューリング優先度の計算に、新しい種類のＲＴＣＰ要因を含む。一般的に、各ＲＴＣＰ送信間隔の間、ＲＴＣＰ要因を更新するだろうが、一方、スケジューラは各々のＴＴＩで動作するだろう。アウタ・ループおよびインナ・ループと類似の概念を使用する。そのことは、新しい、更新したＲＴＣＰ情報がスケジューラに利用可能である場合のみ、エンド・ツー・エンド品質評価のためにＲＴＣＰ要因を更新することができる、ということを意味する。そうでなければ、ＲＴＣＰ要因を一定に保つ。各ＴＴＩの開始で、新しいＲＴＣＰフィードバック情報が利用可能かどうかをチェックする。もしそう（はい）なら、エンド・ツー・エンド遅延のようなエンド・ツー・エンド要因を計算／更新し、それに応じてＲＴＣＰ要因を更新する。次に、下りリンク・スケジューラは、好ましくはＣＱＩ（チャネル品質指標、ｃｈａｎｎｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）と平均速度要因等のような補完的情報と一緒に、測定したＲＴＣＰ要因（アウタ・ループ）をスケジューリング手順で使用するであろう。新しいＲＴＣＰフィードバックを全く利用可能でない期間では、スケジューラは、次のＲＴＣＰ更新まで変化しない同じＲＴＣＰ要因（インナ・ループ）を使用するだろう。

図１１に概略的に示すように、本手順は上りリンク・スケジューリングに対しても同様である。伝統的には、最も高いＴＦＣ（伝送フォーマット結合、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｆｏｒｍａｔ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）要求条件を有するユーザは最も低い優先度を獲得し、各スケジューリング期間の間、もしセルが過負荷であれば、ＴＦＣ割り当てにより最も低い優先度を有するユーザが最初に解放される。また、本セルが利用可能なＴＦＣ資源を持つなら、最も高い優先度を有するユーザに最初にＴＦＣ割り当てを許可する。図１１に例示する改善した上りリンク・スケジューリングに対して、エンド・ツー・エンド遅延、ジッタまたはパケット損失のようなエンド・ツー・エンドＱｏＳ情報に基づいて、ＲＴＣＰ要因と組み合わせたＴＦＣ要求条件により、ユーザ優先度順位を決定することが好ましい。選択的には、また、トラヒック型情報のような付加的情報をスケジューリング手順で使用してもよい。

本発明は、無線アクセス・ネットワークにおいて、中央資源管理とネットワーク型マルチユーザ・パケット・スケジューリングのようなユーザ・スケジューリングとを持つ任意の通信システムで応用可能である。前に述べたように、例えばＨＳＤＰＡおよびＬＴＥシステムで、本発明は有効である可能性がある。

上記の実施形態は例として単に与えたものであり、これらに本発明は限定されないということを理解すべきである。さらに、本明細書で開示し、請求した基本的基礎原理を保持した修正、変更および改善は、本発明の範囲内にある。

Claims (29)

1. 通信ネットワーク全体の無線サブネットワークにおけるユーザ通信をスケジュールする方法であって、
   前記通信ネットワーク全体におけるユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質を表す情報に基づき、複数のユーザのスケジューリング優先度を決定するステップと、
   決定した前記スケジューリング優先度に基づき、前記通信ネットワーク全体の前記無線サブネットワークにおける通信資源を前記複数のユーザに割り当てるステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記サブネットワークは、無線アクセス・ネットワークであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記エンド・ツー・エンド品質の情報は、前記複数のユーザごとに、前記通信ネットワーク全体における実際に経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値を提供するために、エンド・ツー・エンド伝送プロトコルに関連する制御プロトコルから抽出したサービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 伝送プロトコルは、前記通信ネットワーク全体におけるユーザ・トラフィックのエンド・ツー・エンド配信を提供し、付随の制御プロトコルは、配信された前記ユーザ・トラフィックに関するサービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報を提供するために、ユーザ・トラフィックの前記エンド・ツー・エンド配信を監視し、
   前記付随の制御プロトコルから各ユーザのＱｏＳフィードバック情報を抽出するステップと、
   抽出された前記ＱｏＳフィードバック情報に基づき、前記通信ネットワーク全体におけるユーザ・パケット・データによって実際に経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値として、ユーザごとに前記エンド・ツー・エンド品質の情報を決定するステップと
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記スケジューリング優先度は、比較的低いエンド・ツー・エンド品質を経験するユーザに比較的高い優先度を許可するように、経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値に従って決定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記サブネットワークにおけるスケジューリング・ノードは、前記ＱｏＳフィードバック情報を抽出するために、前記制御プロトコルの制御パケットを解析することを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
7. 前記ＱｏＳフィードバック情報は、ユーザ側で抽出され、その後、前記ユーザ側から前記サブネットワークにおけるスケジューリング・ノードへ配信されることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
8. 前記伝送プロトコルは、リアルタイム伝送プロトコル（ＲＴＰ）であり、
   前記付随の制御プロトコルは、リアルタイム伝送制御プロトコル（ＲＴＣＰ）であり、
   前記サービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報は、前記無線サブネットワークにおいてＲＴＣＰ支援スケジューリングを提供するために、ＲＴＣＰ制御パケットから抽出されることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
9. スケジューリングが前記サブネットワークの各送信時間間隔（ＴＴＩ）で実行される一方で、前記エンド・ツー・エンド品質の情報は、各ＲＴＣＰ送信間隔で更新されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記エンド・ツー・エンド品質の情報は、エンド・ツー・エンド遅延、エンド・ツー・エンド・パケット損失、エンド・ツー・エンド・ジッタの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記スケジューリング優先度を決定する前記ステップは、さらに、
    前記無線サブネットワークにおけるユーザ通信のローカル品質を表す情報に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記スケジューリング優先度を決定する前記ステップは、さらに、
    前記ユーザの伝送フォーマット結合（ＴＦＣ）要求に基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記スケジューリングは、下りリンク・スケジューリング及び上りリンク・スケジューリングの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記通信資源は、無線アクセス・ネットワークにおける共用無線媒体の送信資源を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
15. 通信ネットワーク全体の無線サブネットワークにおけるユーザ通信をスケジュールする装置であって、
    前記通信ネットワーク全体におけるユーザ通信の経験したエンド・ツー・エンド品質を表す情報に基づき、複数のユーザのスケジューリング優先度を決定する手段と、
    決定した前記スケジューリング優先度に基づき、前記通信ネットワーク全体の前記無線サブネットワークにおける通信資源を前記複数のユーザに割り当てる手段と
    を備えることを特徴とする装置。
16. 前記サブネットワークは、無線アクセス・ネットワークであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記エンド・ツー・エンド品質の情報は、前記複数のユーザごとに、前記通信ネットワーク全体における実際に経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値を提供するために、エンド・ツー・エンド伝送プロトコルに関連する制御プロトコルから抽出したサービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報に基づくことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
18. 伝送プロトコルは、前記通信ネットワーク全体におけるユーザ・トラフィックのエンド・ツー・エンド配信を提供するように実装され、付随の制御プロトコルは、配信された前記ユーザ・トラフィックに関するサービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報を提供するために、ユーザ・トラフィックの前記エンド・ツー・エンド配信を監視するように実装され、
    前記付随の制御プロトコルから各ユーザのＱｏＳフィードバック情報を抽出する手段と、
    抽出された前記ＱｏＳフィードバック情報に基づき、前記通信ネットワーク全体におけるユーザ・パケット・データによって実際に経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値として、ユーザごとに前記エンド・ツー・エンド品質の情報を決定する手段と
    をさらに備えることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
19. 前記スケジューリング優先度を決定する前記手段は、比較的低いエンド・ツー・エンド品質を経験するユーザに比較的高い優先度を許可するように、経験したエンド・ツー・エンド品質の測定値に従って決定するように動作可能であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. 前記サブネットワークにおけるスケジューリング・ノードは、前記ＱｏＳフィードバック情報を抽出するために、前記制御プロトコルの制御パケットを解析するように構成されることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の装置。
21. 前記サブネットワークにおけるスケジューリング・ノードは、ユーザ側からの前記ＱｏＳフィードバック情報を受信するように構成されることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の装置。
22. 前記伝送プロトコルは、リアルタイム伝送プロトコル（ＲＴＰ）であり、
    前記付随の制御プロトコルは、リアルタイム伝送制御プロトコル（ＲＴＣＰ）であり、
    前記ＱｏＳフィードバック情報を抽出する前記手段は、前記無線サブネットワークにおいてＲＴＣＰ支援スケジューリングを提供するために、ＲＴＣＰ制御パケットから前記サービス品質（ＱｏＳ）フィードバック情報を抽出するように構成されることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の装置。
23. 抽出された前記ＱｏＳフィードバック情報に基づき、前記エンド・ツー・エンド品質の情報を決定する前記手段は、各ＲＴＣＰ送信間隔で前記エンド・ツー・エンド品質の情報を更新するように構成され、
    前記スケジューリング優先度を決定する前記手段は、前記サブネットワークの各送信時間間隔（ＴＴＩ）で動作するように構成されることを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 前記スケジューリング優先度を決定する前記手段は、さらに、前記無線サブネットワークにおけるユーザ通信のローカル品質を表す情報に基づいて前記スケジューリング優先度を決定するように構成されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
25. 前記スケジューリング優先度を決定する前記手段は、さらに、前記ユーザの伝送フォーマット結合（ＴＦＣ）要求に基づいて前記スケジューリング優先度を決定するように構成されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
26. 前記スケジューリングは、下りリンク・スケジューリング及び上りリンク・スケジューリングの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
27. 前記通信資源は、無線アクセス・ネットワークにおける共用無線媒体の送信資源を含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
28. 前記装置は、ネットワーク・ノードに実装されることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
29. 前記ネットワーク・ノードは、ネットワーク制御装置又は無線アクセス・ネットワークにおけるノードＢなどの基地局であることを特徴とする請求項２８に記載の装置。

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