JP5462396B2 - 基地局及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動局に送信されるデータを一時的に蓄え、複数の移動局で共有される第２層レベルのバッファであるレイヤ２バッファを備える基地局及び通信制御方法に関する。

3rd Generation Partnership Project（3GPP）において標準化されているLong Term Evolution（LTE）では、移動局（UE）に送信されるデータ（IPパケット）を一時的に蓄えるレイヤ２レベル（RLC/PDCP）のバッファ（以下、レイヤ２バッファ）が基地局（eNB）に設けられている。レイヤ２バッファに蓄えられたデータは、移動局に送信され、移動局が当該データを正常に受信したことをRLCレイヤにおけるACKにより確認した後、破棄される。

レイヤ２バッファは、基地局が形成するセルに在圏する複数の移動局／ベアラで共有される。このようにレイヤ２バッファを複数の移動局が共有することによって、レイヤ２バッファを効率的に利用することができる。

3GPP TS 36.300 V10.3.0, 3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (Release 10)、２０１１年３月

しかしながら、上述した従来のレイヤ２バッファには、次のような問題があった。すなわち、滞留するデータによってレイヤ２バッファがオーバーフローすると、オーバーフローしたデータは順次破棄される。レイヤ２バッファは、複数の移動局によって共有されているため、特定の移動局宛てのデータが大量に発生すると、当該データによってレイヤ２バッファが占有されてしまう場合がある。

特に、File Transfer Protocol（FTP）のように上位レイヤから到来するデータ量に上限がある場合には、このような状態は生じ難いが、User Datagram Protocol（UDP）のように送信側がデータの送達確認を行わないようなプロトコルの場合には、このような状態が生じやすい。

特定の移動局宛てのデータによってレイヤ２バッファが占有されてしまうと、後から基地局に到来した他の移動局のデータは、オーバーフローして破棄されるため、移動局間のフェアネスを維持することできない。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、移動局間のフェアネスを確保しつつ、レイヤ２バッファに滞留するデータを制御する基地局及び通信制御方法の提供を目的とする。

本発明の第１の特徴は、移動局（移動局200A, 200B）に送信されるデータを一時的に蓄え、複数の前記移動局で共有される第２層レベルのバッファであるレイヤ２バッファ（レイヤ２バッファ103）を備える基地局（基地局100）であって、前記レイヤ２バッファに蓄えられているデータのうち、前記レイヤ２バッファから破棄するデータを制御するバッファ制御部（バッファ制御部105）と、前記レイヤ２バッファに蓄えることが可能なデータの前記移動局毎の上限値を取得する上限値保持部（上限値保持部107）とを備え、前記バッファ制御部は、前記上限値保持部によって取得された前記上限値に基づいて、前記移動局毎に前記上限値を超えたデータ、及び無線リンク制御層における送信処理が開始されていないデータを前記レイヤ２バッファから破棄することを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、移動局に送信されるデータを一時的に蓄え、複数の前記移動局で共有される第２層レベルのバッファであるレイヤ２バッファを備える通信装置を用いた通信制御方法であって、前記レイヤ２バッファに蓄えることが可能なデータの前記移動局毎の上限値を取得するステップと、取得された前記上限値に基づいて、前記移動局毎に前記上限値を超えたデータ、及び無線リンク制御層における送信処理が開始されていないデータを前記レイヤ２バッファから破棄するステップとを有することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、移動局間のフェアネスを確保しつつ、レイヤ２バッファに滞留するデータを制御する基地局及び通信制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。 本発明の実施形態に係る基地局100の機能ブロック構成図である。 本発明の実施形態に係る基地局100によるレイヤ２バッファ103の制御動作フローを示す図である。 本発明の実施形態に係るレイヤ２バッファ103にデータが格納される様子を示す図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）無線通信システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る無線通信システムの全体概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る無線通信システムは、Long Term Evolution（LTE）方式を採用しており、コアネットワーク50、基地局100（eNB）及び移動局200A, 200B（UE）を含む。

基地局100は、コアネットワーク50に接続されている。基地局100は、セルC1を形成し、移動局200A及び200BとLTE方式に従った無線通信を実行する。特に、本実施形態では、基地局100は、後述するように、移動局200A（及び移動局200B）に送信されるデータを一時的に蓄えるレイヤ２バッファを備え、レイヤ２バッファに蓄えられるデータを制御（送信または破棄）する。なお、基地局100が制御の対象とする移動局は移動局200A及び移動局200Bに限定されるものでなく、基地局100は、さらに多数の移動局を制御することができる。

（２）無線通信システムの機能ブロック構成
次に、本実施形態に係る無線通信システムの機能ブロック構成について説明する。具体的には、基地局100の機能ブロック構成について説明する。図２は、基地局100の機能ブロック構成図である。図２に示すように、基地局100は、上位レイヤ処理部101、レイヤ２バッファ103、バッファ制御部105、上限値保持部107、データ種別取得部109及び無線通信部111を備える。

上位レイヤ処理部101は、上位レイヤ、具体的には、RLC/PDCPレイヤにおける処理を実行する。特に、本実施形態では、上位レイヤ処理部101は、RLC/PDCP SDU（Service Data Unit）を生成し、生成したRLC/PDCP SDUをレイヤ２バッファ103に順次出力する。なお、RLC/PDCP SDUには、FTPやUDPに従ったデータが含まれる。

レイヤ２バッファ103は、基地局100を介して移動局200A, 200Bに送信されるデータを一時的に蓄える。レイヤ２バッファ103は、複数の移動局で共有される第２層レベルのバッファである。

具体的には、レイヤ２バッファ103は、RLC/PDCP SDU（Service Data Unit）を一時的に蓄える。レイヤ２バッファ103（RLC/PDCPバッファ）は、複数の移動局（ユーザ）及び無線アクセスベアラによって共有される。

バッファ制御部105は、レイヤ２バッファ103を制御する。特に、バッファ制御部105は、レイヤ２バッファ103に蓄えられているデータのうち、レイヤ２バッファ103から破棄するデータ（SDU）を制御する。

具体的には、バッファ制御部105は、上限値保持部107によって保持されている移動局毎の上限値（Discard Buffer Threshold）に基づいて、移動局毎に上限値を超えたデータをレイヤ２バッファ103から破棄する。バッファ制御部105は、特定の移動局に対して、レイヤ２バッファ103に蓄えられている、つまり滞留しているデータ量がDiscard Buffer Thresholdを超過した場合、超過した分だけ滞留しているデータを破棄する。

なお、レイヤ２バッファ103内に蓄えられている（滞留している）データの移動局（ユーザ）の識別は、SDUに付与されている送達先識別子であるTEID（Tunnel Endpoint Identifier）を確認することによって可能である（3GPP TS29.060参照）。

また、バッファ制御部105は、データ種別取得部109によって取得されたデータの種別に基づいて、所定の移動局宛てのRLC/PDCP SDU 300のうち、所定の種別のデータ（例えば、通常のデータ通信のデータパケット）のみをレイヤ２バッファ103から破棄する。具体的には、バッファ制御部105は、データ種別取得部109によって取得された論理チャネルの優先度（LCP）に基づいて、所定の優先度の論理チャネルにマッピングされるデータのみをレイヤ２バッファ103から破棄する。具体的には、破棄対象となるデータと対応付けられるLCPに対して、破棄対象とするか否かを示すフラグが設定される。なお、バッファ制御部105は、QoS（Quality of Service）またはQCI（QoS Class Identifier）に基づいて、所定の優先度の論理チャネルにマッピングされるデータのみをレイヤ２バッファ103から破棄することもできる。

例えば、バッファ制御部105は、レイヤ２バッファ103からデータを破棄する場合、バッファ滞留時間の長いデータ（古いデータ）から破棄してもよい。また、バッファ制御部105は、Signal Radio Bearer（SRB）に含まれる制御データ（C-Planeデータ）、音声パケット及び通常のデータ通信のデータパケットなど種別に基づいて、通常のデータ通信のデータパケットを優先的に破棄するようにしてもよい。これにより、破棄による影響が大きい制御データや音声パケットの破棄を抑制できる。

或いは、バッファ制御部105は、レイヤ２バッファ103のオーバーフローが発生した場合、無線リンク制御（RLC）層における送信処理が開始されていないデータをレイヤ２バッファ103から破棄してもよい。具体的には、バッファ制御部105は、レイヤ２バッファ103に蓄えられているRLC/PDCP SDUのうち、RLCにおける送信処理が開始していないSDUを破棄する。より具体的には、バッファ制御部105は、RLC/PDCP SDUの一部であって、まだトランスポートブロックにマッピングされていないSDUのみ破棄することができる。

上限値保持部107は、レイヤ２バッファ103に蓄えることが可能なデータの移動局毎の上限値（Discard Buffer Threshold）を保持する。具体的には、上限値保持部107は、移動局の種別毎（またはシステム帯域幅毎、移動局のカテゴリ毎、上位レイヤにおいて用いられるプロトコル毎、トラヒック種別毎、上位で用いられるアプリケーション毎でもよい）のDiscard Buffer Thresholdを記憶しており、移動局の種別に応じたDiscard Buffer Thresholdをバッファ制御部105に通知する。

また、上限値保持部107は、外部の通信装置を介して移動局毎のDiscard Buffer Thresholdを取得し、保持するようにしてもよい。

データ種別取得部109は、レイヤ２バッファ103に蓄えられているデータの種別を取得する。具体的には、データ種別取得部109は、上述したように、データの種別として、データがマッピングされる論理チャネルの優先度（LCP）を取得する。なお、データ種別取得部109は、QoSまたはQCIを取得することもできる。データ種別取得部109は、取得したLCPをバッファ制御部105に通知する。

無線通信部111は、移動局200A（200B）とLTE方式に従った無線通信を実行する。特に、本実施形態では、無線通信部111は、レイヤ２バッファ103から出力されたデータ（SDU）を、当該データの種別などに基づいて、対応する無線リソースブロックにスケジューリングし、移動局200A（及び移動局200B）に向けて送信する。

（３）無線通信システムの動作
次に、本実施形態に係る無線通信システムの動作について説明する。具体的には、基地局100によるレイヤ２バッファ103の制御動作について説明する。図３は、基地局100によるレイヤ２バッファ103の制御動作フローを示す。

図３に示すように、基地局100は、上位レイヤ（RLC/PDCPレイヤ）から到来したデータをレイヤ２バッファ103に順次格納する（S10）。ここで、図４は、レイヤ２バッファ103にデータが格納される様子を示す。

図４に示すように、基地局100は、RLC/PDCPレイヤから到来したRLC/PDCP SDU 300を順次レイヤ２バッファ103に格納する。上述したように、レイヤ２バッファ103は、複数の移動局によって共有されており、図４に示す例では、ユーザAとユーザB（移動局）のRLC/PDCP SDU 300（データ）がレイヤ２バッファ103に格納される。

また、図４に示す例では、レイヤ２バッファ103に滞留可能な移動局毎の上限値Discard Buffer Thresholdは、「９」に設定されているものとする。

基地局100は、移動局毎のレイヤ２バッファ103に滞留するデータがDiscard Buffer Threshold以上であるか否かを判定する（S20）。

レイヤ２バッファ103に滞留するデータがDiscard Buffer Threshold以上である場合、基地局100は、当該移動局（例えば、ユーザA、図４参照）宛てのRLC/PDCP SDU 300を破棄する（S30）。

（４）作用・効果
基地局100によれば、移動局毎の上限値（Discard Buffer Threshold）に基づいて、上限値を超えた当該移動局宛てのデータがレイヤ２バッファ103から破棄される。このため、特定の移動局宛てのデータによってレイヤ２バッファ103が占有されてしまい、後から基地局100に到来した他の移動局のデータがオーバーフローして破棄されることを抑制できる。すなわち、基地局100によれば、移動局間のフェアネスを確保しつつ、レイヤ２バッファ103に滞留するデータを制御できる。

本実施形態では、データ種別取得部109によって取得されたRLC/PDCP SDU 300の種別に基づいて、所定の移動局宛てのRLC/PDCP SDU 300のうち、所定の種別のデータ（例えば、データパケット）のみをレイヤ２バッファ103から破棄する。このため、レイヤ２バッファ103がオーバーフローしても、データパケットなど、破棄されても再送によってユーザには実質的な影響が殆どないデータが優先的に破棄される。すなわち、基地局100によれば、制御データや音声パケットなど、破棄による影響が大きいデータをより確実に移動局200A, 200Bに送信し得る。

本実施形態では、無線リンク制御（RLC）層における送信処理が開始されていないデータがレイヤ２バッファ103から破棄される。このため、当該データを破棄しても、RLCレイヤにおける再送の発生を防止し得る。

（５）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなろう。

例えば、上述した実施形態では、RLC層における送信処理が開始されていないデータが上位レイヤ処理部101から破棄されていたが、このような動作も必ずしも必須ではない。また、上述した実施形態では、RLC/PDCP SDU 300の種別に基づいて、所定の移動局宛てのRLC/PDCP SDU 300のうち、所定の種別のデータのみがレイヤ２バッファ103から破棄されていたが、このような動作も必ずしも必須でない。つまり、基地局100は、当該移動局宛てのデータをデータ種別に拘わらず破棄してもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

50…コアネットワーク
100…基地局
101…上位レイヤ処理部
103…レイヤ２バッファ
105…バッファ制御部
107…上限値取得部
109…データ種別取得部
111…無線通信部
200A, 200B…移動局
300…RLC/PDCP SDU
C1…セル

Claims (2)

1. 移動局に送信されるデータを一時的に蓄え、複数の前記移動局で共有される第２層レベルのバッファであるレイヤ２バッファを備える基地局であって、
   前記レイヤ２バッファに蓄えられているデータのうち、前記レイヤ２バッファから破棄するデータを制御するバッファ制御部と、
   システム帯域幅毎、移動局のカテゴリ毎、上位レイヤにおいて用いられるプロトコル毎、トラヒック種別毎、または上位で用いられるアプリケーション毎に、前記レイヤ２バッファに蓄えることが可能なデータの上限値を保持する上限値保持部と
   を備え、
   前記バッファ制御部は、前記上限値保持部によって保持されている前記上限値に基づいて、前記上限値を超えたデータのうち、前記レイヤ２バッファに蓄えられているRLC/PDCP Service Data Unitの一部であって、まだトランスポートブロックにマッピングされていないService Data Unitのみを前記レイヤ２バッファから破棄する基地局。
2. 移動局に送信されるデータを一時的に蓄え、複数の前記移動局で共有される第２層レベルのバッファであるレイヤ２バッファを備える通信装置を用いた通信制御方法であって、
   システム帯域幅毎、移動局のカテゴリ毎、上位レイヤにおいて用いられるプロトコル毎、トラヒック種別毎、または上位で用いられるアプリケーション毎に、前記レイヤ２バッファに蓄えることが可能なデータの上限値を取得するステップと、
   取得された前記上限値に基づいて、前記上限値を超えたデータのうち、前記レイヤ２バッファに蓄えられているRLC/PDCP Service Data Unitの一部であって、まだトランスポートブロックにマッピングされていないService Data Unitのみを前記レイヤ２バッファから破棄するステップと
   を有する通信制御方法。

Images