JP7310324B2 - 無線基地局、無線通信システム、フロー制御方法及びプログラム - Google Patents

無線基地局、無線通信システム、フロー制御方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、無線基地局、無線通信システム、フロー制御方法及びプログラムに関する。
3GPP(Third Generation Partnership Project)では、LTE(Long Term Evolution)に続く、5G(Fifth Generation)NR(New Radio)と称されるLTEの後継システムの仕様化が進められている。
5Gでは、無線基地局(gNodeB)構成として、集約ノード(CU;Central Unit)と、当該集約ノードの設置位置から張り出して遠隔に配置される分散ノード(DU;Distributed Unit)と、を含む構成が検討されている。
このような無線基地局の構成は、C-RAN(Centralized Radio Access Network)型と称される。C-RAN型の無線基地局では、種々の機能分離が想定されている。
例えば、PDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤを集約ノードCUに設け、RLC(Radio Link Control;無線リンク制御)レイヤより下位のレイヤを分散ノードDUに設けるHLS(Higher Layer Split)が存在する。
HLS構成では、分散ノードDUに、RLCレイヤ、MAC(Medium Access Control)レイヤ、物理(PHY:Physical)レイヤ、RF(Radio Frequency)が設置される構成となっている。例えば、特許文献1の図2には、上記HLS構成の無線基地局が開示されている。
国際公開第2019/031541号
上述のように、3GPPにおいて、5Gの集約ノードCUと分散ノードDU間の機能分離が見直された。HLSでは、PDCPレイヤとRLCレイヤ間で機能分離が行われ、集約ノードCUと分散ノードDU間のインターフェイスとしてF1インターフェイスが規定されている。
集約ノードCUは、コアネットワーク(CN;Core Network)からの下りデータを入力する。集約ノードCUは、当該下りデータをPCDPにて蓄積(バッファリング)する。集約ノードCUは、当該バッファリングされた下りデータを、F1インターフェイスを介して分散ノードDUに配信する。
分散ノードDUは、RLCにて当該配信された下りデータを蓄積(バッファリング)する。当該バッファリングされたデータは、MACのスケジューラに従って、レイヤ1(L1)以下に送出される。
上記集約ノードCUから分散ノードDUへ下りデータが配信される際、ノード間のデータ量を適切に制御するためのフロー制御が行われる。具体的には、分散ノードDUが、ベアラごとの許容データ量を集約ノードCUに通知する。集約ノードCUは、当該通知されたベアラごとの許容データ量に従いフロー制御を行う。
上記説明したように、5GのHLS構成では、ベアラ単位でフロー制御が行われる。分散ノードDUによるベアラごとの許容データ量の決定は、例えば以下のように行われる。
分散ノードDUは、集約ノードCU、あるいは、UE(User Equipment)に関し、RLCにおける空きバッファサイズを各ベアラのスループットで案文して求め、予め定めた最小値から最大値の範囲内で許容データ量を決定する。
あるいは、分散ノードDUは、空きバッファサイズの代わりに割り当てサイズ(割り当てバッファサイズ)を集約ノードCUに通知してもよい。なお、割り当てバッファサイズは、各ベアラに関する、既に消費されているバッファサイズと空きバッファサイズの合算値である。あるいは、分散ノードDUは、各ベアラについてのデータレート(データ送信レート)を集約ノードCUに通知してもよい。
許容データ量の通知に使用されるフォーマットの一例を図12に示す。分散ノードDUは、データ送信状況と併せて許容データ量を通知する。
図12の例では、バッファサイズ(Desired buffer size for the data radio bearer)又はデータレート(Desired Data Rate)に許容データ量が設定され、分散ノードDUから集約ノードCUに許容データ量が通知される。
集約ノードCUは、当該通知された許容データ量(バッファサイズ、データレート)を上限として分散ノードDUに配信する下りデータのフロー制御を行う。例えば、集約ノードCUは、分散ノードDUに配信する下りデータのサイズを調整する。
ここで、分散ノードDUのデータバッファは、複数UE(User Equipment)、複数ベアラの下りデータを蓄積する。その際、バッファの有効活用を目的として、ベアラごとにバッファを確保するのではなく、各UE、ベアラでバッファが共有されることが多い。具体的には、1台のUEについて複数ベアラのデータをバッファする領域が共有されたり、複数UE及び複数ベアラでバッファする領域が共有されたりする。
さらに、複数UE及び複数ベアラでバッファを共有する場合、特定のUEに関するデータが共有バッファを占有することがないように、UEごとに下りデータを蓄えるバッファサイズに制限を設けることも多い。このような状況のため、特定UEの特定ベアラでバッファ滞留量が変化すると、バッファを共有している他のベアラ、又は、他のUEに関する全てのベアラの許容データ量(バッファ量)が変化する。
上述したように、現状の集約ノードCUと分散ノードDU間のフロー制御は、ベアラごとに実行される。そのため、分散ノードDUは、ベアラごとにフロー制御を指示(ベアラごとに許容データ量を通知)する必要がある。その結果、集約ノードCUと分散ノードDU間には、上記指示をするためのメッセージが大量且つ短時間に送受信され、ノード間のトラフィック負荷が上昇する。
本発明は、集約ノードと分散ノード間のトラフィック負荷上昇を抑制することに寄与する、無線基地局、無線通信システム、フロー制御方法及びプログラムを提供することを主たる目的とする。
本発明の第1の視点によれば、少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノードと、少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する、分散ノードと、を含み、前記分散ノードは、複数のユーザ端末からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノードに送信し、前記集約ノードは、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する複数のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う、無線基地局が提供される。
本発明の第2の視点によれば、ユーザ端末と、前記ユーザ端末に無線接続を提供する、無線基地局と、を含み、前記無線基地局は、少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノードと、少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する、分散ノードと、を含み、前記分散ノードは、複数の前記ユーザ端末からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノードに送信し、前記集約ノードは、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する複数のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う、無線通信システムが提供される。
本発明の第3の視点によれば、少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノードと、少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する、分散ノードと、を含む無線通信システムにおいて、複数のユーザ端末からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノードに送信するステップと、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する複数のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行うステップと、を含む、フロー制御方法が提供される。
本発明の第4の視点によれば、少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する分散ノードに搭載されたコンピュータに、複数のユーザ端末からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を生成する処理と、前記生成されたフロー制御情報を、少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する集約ノードに送信する処理と、を実行させるプログラムが提供される。
本発明の各視点によれば、集約ノードと分散ノード間のトラフィック負荷上昇を抑制することに寄与する、無線基地局、無線通信システム、フロー制御方法及びプログラムが、提供される。なお、本発明により、当該効果の代わりに、又は当該効果と共に、他の効果が奏されてもよい。
一実施形態の概要を説明するための図である。 第1の実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る第2の無線基地局の構成の一例を示す図である。 第1の実施形態に係る第2の無線基地局の処理構成の一例を示す図である。 分散ノードに設けられたバッファを説明するための図である。 フロー制御情報を説明するための図である。 集約ノードのPDCP部と分散ノードのRLC部が備えるサブモジュールの一例を示す図である。 フロー制御情報生成部の動作を説明するための図である。 フロー制御情報生成部の動作を説明するための図である。 第1の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。 集約ノードのハードウェア構成の一例を示す図である。 許容データ量の通知に使用されるフォーマットの一例を示す図である。
はじめに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。なお、本明細書及び図面において、同様に説明されることが可能な要素については、同一の符号を付することにより重複説明が省略され得る。
一実施形態に係る無線基地局100は、集約ノード101と分散ノード102を含む(図1参照)。集約ノード101は、少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する。分散ノード102は、少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する。分散ノード102は、複数のユーザ端末からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を集約ノード101に送信する。集約ノード101は、フロー制御情報に基づいて、グループに属する複数のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う。
上述したように、既存のC-RAN型の無線基地局では、分散ノードから集約ノードへ、ベアラごとの許容データ量が通知されている。また、各ベアラのバッファ領域は共有されていることが多く、共有されたバッファにて特定のユーザ端末に関する許容データ量が変化すると、他のユーザ端末に関する許容データ量も連動して変化する。そのため、分散ノードから集約ノードに対し、非常に多くのメッセージが通知されることになる。
このような問題に対し、無線基地局100では、バッファを共有する複数のユーザ端末をグループとして扱い、グループごとの許容データ量が分散ノード102と集約ノード101の間で送受信される。グループごとの許容データ量が集約ノード101に通知されるので、グループ内のユーザ端末間で多少、許容データ量が変化してもグループ全体で許容データ量が変化しなければ、分散ノード102から集約ノード101に対してメッセージを送信する必要ない。その結果、集約ノードと分散ノード間のトラフィック負荷上昇が抑制される。即ち、既存の無線基地局では、フロー制御実現のための信号(メッセージ)が集約ノードと分散ノード間で大量に送受信されていた。本願開示では、フロー制御の単位を複数のユーザ端末(複数の複数ベアラ)とすることで、フロー制御に関する信号量の削減を実現する。
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。
[第1の実施形態]
第1の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
図2は、第1の実施形態に係る無線通信システムの概略構成の一例を示す図である。図2に示す無線通信システムは、LTEとその後継システムである5G NRを含む、所謂、NSA(Non Standalone;非スタンドアロン)方式を採用する。但し、無線通信システムの方式を限定する趣旨ではなく、第1の実施形態に係る無線通信システムは、5G NR単独で実現されるSA(Standalone;スタンドアロン)方式であってもよい。
図2を参照すると、第1の実施形態に係る無線通信システムは、コアネットワーク10と、第1の無線基地局20と、第2の無線基地局30と、複数のユーザ端末(UE;User Equipment)40-1~40-5と、を含む。
なお、以降の説明において、ユーザ端末40-1~40-5を区別する特段の理由がない場合には単に「ユーザ端末40」と表記する。他の構成に関する表記も同様とする。
コアネットワーク10は、EPC(Evolved Packet Core)とも称され、MME(Mobility Management Entity)、S-GW(Serving Gateway)及びP-GW(Packet data network Gateway)等の装置(ノード)を含んで構成される。
第1の無線基地局20は、LTE(LTE-Advanced等を含む)規格に従った無線基地局(eNodeB)である。第1の無線基地局20は、S1インターフェイスを介してコアネットワーク10と接続されている。
第2の無線基地局30は、5G NR規格に従った無線基地局(gNodeB)である。第2の無線基地局30は、S1インターフェイスを介してコアネットワーク10と接続されている。第1の無線基地局20と第2の無線基地局30は、X2インターフェイスを介して接続されている。
ユーザ端末40は、第1の無線基地局20、第2の無線基地局30と無線通信を行う。ユーザ端末40には、スマートフォン、携帯電話機、ゲーム機、タブレット等の携帯端末装置が例示される。あるいは、ユーザ端末40は、電波を発信するIoT(Internet of Things)端末、MTC(Machine Type Communication)端末等であってもよい。但し、ユーザ端末40をこれらの例示に限定する趣旨ではない。本願開示における「ユーザ端末」は、電波を送信する任意の機器とすることができる。
なお、図2に示す構成は例示であって、システムに含まれるユーザ端末40等の数を限定する趣旨ではないことは勿論である。
図3は、第1の実施形態に係る第2の無線基地局30の構成の一例を示す図である。図3を参照すると、第2の無線基地局30は、集約ノード31と、複数の分散ノード32-1~32-N(Nは正の整数、以下同じ)と、を含む。
第2の無線基地局30は、集約ノード31が少なくともPDCPレイヤの機能を実現し、分散ノード32が少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する、HLS構成を備える。
なお、第2の無線基地局30は、集約ノード31及び分散ノード32以外の装置(ノード)を含んでもよい。また、図3に示す構成は例示であって、集約ノード31、分散ノード32の個数等を限定する趣旨ではない。第2の無線基地局30には、少なくとも1以上の集約ノード31と少なくとも1以上の分散ノード32が含まれていればよい。
集約ノード31と分散ノード32は、F1インターフェイスにより接続されている。
図4は、第1の実施形態に係る第2の無線基地局30の処理構成(処理モジュール)の一例を示す図である。図4を参照すると、集約ノード31は、通信部201と、PDCP部202と、を含んで構成される。
通信部201は、コアネットワーク10とS1インターフェイスにより通信し、第1の無線基地局20とX2インターフェイスにより通信し、分散ノード32とF1インターフェイスにより通信する。
PDCP部202は、PDCPレイヤの機能を実現する。PDCP部202は、IP(Internet Protocol)パケットヘッダの圧縮、解凍、暗号化等を行う。
分散ノード32は、通信部301と、RLC部302と、MAC部303と、PHY部304と、無線(RF;Radio Frequency)部305と、を含む。
通信部301は、F1インターフェイスにより集約ノード31と通信する。
RLC部302は、RLCレイヤの機能を実現する。RLC部302は、パケットの再送制御、重複検出、順序整列等を行う。
MAC部303は、MACレイヤの機能を実現する。MAC部303は、無線リソースの割り当て、データマッピング等を行う。
PHY部304は、無線物理レイヤ(L1)を実現する。PHY部304は、送信データの変調や符号化、アンテナの制御等を行う。
無線部305は、無線送受信モジュール等が該当する。
図3、図4に示すように、第2の無線基地局30は、集約ノード31と分散ノード32から構成される。集約ノード31は、コアネットワーク10から取得したデータを分散ノード32に配信する。集約ノード31は、分散ノード32から通知される情報に基づいてフロー制御を実施する。
本願開示では、分散ノード32から集約ノード31に通知されるフロー制御のための情報を「フロー制御情報」と表記する。分散ノード32は、集約ノード31から適切なデータ量が配信されるように、上記フロー制御情報を集約ノード31に通知する。
コアネットワーク10からの下りデータは、集約ノード31に入力される。集約ノード31は、PDCP部202において、当該下りデータをバッファリングする。
PDCP部202は、バッファリングした下りデータをFIインターフェイスにより分散ノード32に配信(送信)する。
分散ノード32は、RLC部302において、当該取得した下りデータをバッファリングする。
例えば、RLC部302は、図5に示すように、ユーザ端末40に割り当てられたベアラに送信されるデータを格納するバッファ(以下、RLCバッファと表記する)を備える。RLCバッファは、各ユーザ端末40に割り当てられたベアラで送信されるデータ(下りデータ)をバッファリングする。
分散ノード32は、図5に示すように、同一のバッファを複数のユーザ端末40用のデータバッファとして使用する。なお、図5に示すように、ユーザ端末40には1つのベアラが割り当てられていてもよいし、複数のベアラが割り当てられていてもよい。
RLCバッファにてバッファリングされた下りデータは、MAC部303のスケジューラに従い、PHY部304、無線部305の順に送出される。無線部305は、対向のユーザ端末40に無線信号を送信する。
対向のユーザ端末40から受信した上りデータは、PHY部304、MAC部303、RLC部302を経て、分散ノード32から集約ノード31へ配信される。集約ノード31は、受信した上りデータを、PDCP部202を介してコアネットワーク10に送信する。
集約ノード31は、下りデータの受信側である分散ノード32においてバッファオーバーフロー(バッファオーバーラン)が発生しないように、集約ノード31から分散ノード32にデータを転送する際の送信レートを制御する。集約ノード31は、分散ノード32へ下りデータを配信する際に適切なデータ量(RLC部302のバッファがオーバーフローしないようなデータ量)が配信されるようにフロー制御を行う。
その際、分散ノード32は、上記フロー制御を実現するためのフロー制御情報を集約ノード31に送信する。具体的には、分散ノード32は、複数のユーザ端末40からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を集約ノード31に送信する。より詳細には、分散ノード32は、バッファを共有する複数のユーザ端末40をグループ分けし、グループごとの許容データ量をフロー制御情報として集約ノード31に通知する。
例えば、図5に示すように、ユーザ端末40-1~40-5が1つのバッファを共有している場合には、これら5つのユーザ端末40がグループ分けの対象となる。
例えば、分散ノード32は、ユーザ端末40-1~40-3を一つのグループに設定し、ユーザ端末40-4及び40-4を他のグループに設定する(図6参照)。
なお、ユーザ端末40のグループ分けは、種々の規則等に基づいて行うことができる。例えば、グループ数が予め決まっている場合には、各グループに属するメンバの数がなるべく均等になるようにグループ分けされてもよい。
分散ノード32は、グループごとの許容データ量を計算し、フロー制御情報として集約ノード31に通知する。例えば、図6の例では、ユーザ端末40-1~40-3のグループ1には「UEG(User Equipment Group) Number=01」の識別情報が与えられ、当該グループ1の許容データ量(バッファサイズ、データレート)がフロー制御情報として集約ノード31に通知される。
なお、許容データ量は、複数のユーザ端末40(ユーザ端末40に割り当てられたベアラ)をメンバとするグループが受け入れることのできるデータ量である。上述のように、許容データ量として、「バッファサイズ」や「データレート」が例示される。許容データ量として「バッファサイズ」が選択された場合には、当該バッファサイズにより示されるデータ量が分散ノード32に設けられたRLCバッファが蓄積できるデータ量(グループごとの蓄積可能データ量)となる。
あるいは、許容データ量として「データレート」が選択された場合には、当該データレートよりも速くデータが集約ノード31から分散ノード32に送信されると、RLCバッファがオーバーフローする。即ち、許容データ量が「データレート」として示された場合、当該許容データ量は、グループを構成するユーザ端末40に割り当てられたベアラに向けて送信できるデータレートの上限を示す。
グループを構成するメンバが異なれば、各グループの許容データ量も異なる。例えば、図6の例では、グループ1とグループ2の許容データ量が異なるのが通常である。このように、分散ノード32は、複数のユーザ端末40からなるグループが受け入れることのできるデータ量に関する情報を許容データ量としてフロー制御情報に含め、集約ノード31に送信する。
集約ノード31は、受信したフロー制御情報に基づいて、グループに属する複数のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う。集約ノード31は、同じグループに属するユーザ端末40のベアラに関しては、一律、同じデータ送信レートで分散ノード32にデータ送信する。
例えば、図6の例では、集約ノード31は、ユーザ端末40-1~40-3に割り当てられたベアラに関しては、同じ送信レートで分散ノード32にデータ送信を行う。
上記フロー制御の実現のため、集約ノード31のPDCP部202と分散ノード32のRLC部302は、図7に示すようなサブモジュールを備える。
集約ノード31のPDCP部202は、フロー制御実行部211を備える。フロー制御実行部211は、分散ノード32から通知される「フロー制御情報」に基づきグループごと(複数のユーザ端末40ごと)にフロー制御を行う。
分散ノード32のRLC部302は、フロー制御情報生成部311と、バッファ管理部312と、を備える。
フロー制御情報生成部311は、フロー制御情報を生成する手段である。
フロー制御情報生成部311は、予め定めた規則等に従い、同一のバッファを共有する複数のユーザ端末40をグループ分けする。ここでは、フロー制御情報生成部311は、図6に示すようなグループ分けを行ったものとする。
なお、フロー制御情報生成部311のグループ分けに関し、1つの分散ノード32のRLC部302で処理を行う全てのユーザ端末40を1つのグループとしてもよい。例えば、図3を参照すると、分散ノード32-1が無線接続を提供する全てのユーザ端末40を1つのグループに設定し、分散ノード32-2が無線接続を提供する全てのユーザ端末40を別のグループに設定してもよい。
あるいは、フロー制御情報生成部311は、ユーザ端末40の種類(例えば、スマートフォン等の端末、IoT端末)やユーザ端末40が利用しているサービスの種類に応じてグループ分けを行ってもよい。
あるいは、1つの分散ノード32に複数の集約ノード31接続されている場合には、フロー制御情報生成部311は、集約ノード31が異なる(PDCP部202が異なる)ユーザ端末40は別のグループとなるようにグループ分けをしてもよい。
あるいは、図5に示すように、1つのユーザ端末40に複数のベアラが割り当てられている場合には、フロー制御情報生成部311は、当該複数のベアラを1つのグループに設定してもよい。即ち、複数のベアラが纏められフロー制御が行われてもよい。
フロー制御情報生成部311は、各グループに関する、フロー制御情報を生成する。フロー制御情報の生成に関する詳細は後述する。
バッファ管理部312は、上述のRLCバッファを管理する手段である。
バッファ管理部312は、ユーザ端末40ごとのバッファ消費量を監視し、RLCバッファ全体の空き容量(空きバッファサイズ)を計算する。また、バッファ管理部312は、各ユーザ端末40のバッファ消費量の変化量から各ユーザ端末40のスループット(RLC部302からMAC部303にデータが送信される際のスループット)を計算する。
フロー制御情報生成部311は、バッファ管理部312が計算した値に基づき各グループに割り当て可能なバッファサイズを算出する。例えば、フロー制御情報生成部311は、RLCバッファ全体の空きバッファサイズを、グループごとのスループットで案分することで、各グループに割り当て可能なバッファサイズを算出する。
なお、グループごとのスループットは、各グループを構成するユーザ端末40のスループットの最小値を選択してもよいし、各ユーザ端末40のスループットの平均値であってもよい。
次に、フロー制御情報生成部311は、算出したグループごとのバッファサイズが予め定めた所定の範囲(最小値と最大値により定まる範囲)に含まれるか否かを判定する。算出したバッファサイズが所定の範囲に含まれれば、フロー制御情報生成部311は、上記算出したバッファサイズをグループのバッファサイズに設定する。
算出したバッファサイズが所定の範囲に含まれなければ、フロー制御情報生成部311は、上記最小値又は最大値をグループのバッファサイズに設定する。算出したバッファサイズが最小値以下であれば、最小値がグループのバッファサイズとして採用され、算出したバッファサイズが最大値以上であれば、最大値がグループのバッファサイズとして採用される。
フロー制御情報生成部311は、各グループのバッファサイズを、各グループの許容データ量として集約ノード31に通知する(フロー制御情報を送信する)。
例えば、図6に示すようにユーザ端末40-1~40-5がグループ分けされた場合、フロー制御情報生成部311は、グループ1及びグループ2のそれぞれについて許容データ量を算出する。
例えば、フロー制御情報生成部311は、各グループのメンバ(ユーザ端末40)のスループットのうち最小のスループットをグループのスループットに関する代表値として選択する。
図6の例では、ユーザ端末40-1のスループットが、ユーザ端末40-2、40-3のスループットよりも小さければ、フロー制御情報生成部311は、ユーザ端末40-1のスループットをグループ1のスループットとして選択する。同様に、ユーザ端末40-4のスループットが、ユーザ端末40-5のスループットよりも小さければ、フロー制御情報生成部311は、ユーザ端末40-4のスループットをグループ2のスループットとして選択する。
次に、フロー制御情報生成部311は、RLCバッファ全体の空きバッファサイズを、上記2つのスループットで案分することで、各グループのバッファサイズ(許容データ量)を計算する。例えば、グループ1のスループットが、グループ2のスループットの2倍であれば、空きバッファサイズが2:1に案分され、グループ1、2のバッファサイズとして計算される。
例えば、フロー制御情報生成部311は、図8に示すようなフォーマットによりフロー制御情報を集約ノード31に送信する。図6に示すグループ1に関するフロー制御情報が集約ノード31に通知される場合には、図8の「UEG Number」には「1」が設定され、「Desired buffer size for the data radio bearer」には上記算出されたグループ1のバッファサイズが設定される。
なお、フロー制御情報には、上記バッファサイズに加えて、あるいは、バッファサイズに代えて、データレートが含まれていてもよい。例えば、フロー制御情報生成部311は、上記グループごとのスループットを各グループのデータレートに設定してもよい。例えば、図8に示すフォーマットでは、「Desired Data Rate」に各グループのデータレート(スループット)が設定されてもよい。このように、フロー制御情報生成部311は、グループごとのバッファサイズ又はグループごとのデータレートを許容データ量として計算し、集約ノード31に通知する。
なお、図8に示すフォーマットには、グループのメンバ(ユーザ端末40)に関する情報が含まれてないので、フロー制御情報生成部311は、当該情報をフロー制御情報とは別に集約ノード31に通知する。具体的には、フロー制御情報生成部311は、グループを識別するためのUEG Numberと、当該グループに含まれ、分散ノード32のRLC部302で処理を行うユーザ端末40を特定する識別子(ID;Identifier)と、を集約ノード31に通知する。
あるいは、フロー制御情報生成部311は、フロー制御情報にグループに関する詳細を含めてもよい。具体的には、フロー制御情報生成部311は、図9に示すようなフォーマットによりフロー制御情報を集約ノード31に通知してもよい。
例えば、図6に示すグループ1に関するフロー制御情報を集約ノード31に通知する場合には、図9の「UEG Number」には「1」が設定され、「Number of UE」には「3」が設定される。さらに、「UE ID #1」~「UE ID #n」に、ユーザ端末40-1~40-3の識別子が設定される。また、図9の「Data rate Ind. UEG」に上記グループごとのデータレートが設定され得る。ユーザ端末40を識別するためのUE IDには、IPアドレスやMAC(Media Access Control)アドレス等を用いることができる。
あるいは、フロー制御情報生成部311は、図9に示すフォーマットによるフロー制御情報の送信と図8に示すフォーマットによるフロー制御情報の送信を適宜使い分けてもよい。例えば、分散ノード32は、図9に示すフォーマットで示される情報を「設定情報」として、分散ノード32の動作開始時に送信する。当該情報送信により、集約ノード31は、グループのIDと、各グループに属するユーザ端末40のUE IDを対応付けて記憶する。
システムの稼働中にグループ分けが変更になった、あるいは、システムのユーザ端末40が削除された、追加された場合に、集約ノード31は、図9に示す情報を再び送信してもよい。例えば、ベアラごとに使用するコアネットワーク10、集約ノード31、分散ノード32が割り振られる。しかし、ユーザ端末40が移動するなどして無線環境が変化した場合は、当初とは異なる集約ノード31、分散ノード32にベアラが割り当てられることもある。このような場合に、分散ノード32は、図9に示すようなフォーマットによりグループごとの許容データ量、ユーザ端末40に関するグループ構成を集約ノード31に再送信する。
グループ分けの構成等に変更がない場合には、分散ノード32は、図8に示すフォーマットにより各グループの許容データ量を送信してもよい。
続いて、第1の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。図10は、第1の実施形態に係る無線通信システムの動作の一例を示すシーケンス図である。
分散ノード32は、RLCバッファの状況からフロー制御情報を生成する(ステップS01)。
分散ノード32は、当該生成したフロー制御情報を集約ノード31に送信する(ステップS02)。なお、分散ノード32のフロー制御情報生成部311は、特定のベアラに関し、データの配信を停止したい場合には、許容データ量(バッファサイズ、データレート)に「0」を設定する。即ち、分散ノード32は、グループに属する複数のユーザ端末40それぞれに割り当てられたベアラへのデータ送信を停止する場合には、許容データ量に予め定めた値を設定する。集約ノード31は、許容データ量に予め定めた値が設定されているグループに属する複数のユーザ端末40に割り当てられたベアラに対するデータ転送を停止する。
集約ノード31は、フロー制御情報を受信(ステップS03)し、当該フロー制御情報に基づきフロー制御を実行する(ステップS04)。具体的には、集約ノード31は、フロー制御情報に含まれる許容データ量を上限として、下りデータのフロー制御を行う。
例えば、図6に示すようなグループ分けが行われ、集約ノード31が、各グループの許容データ量(バッファサイズ、データレート)を受信した場合を考える。この場合、集約ノード31は、グループ1に関しては、ユーザ端末40-1~40-3それぞれに割り当てられたベアラ向けのデータ送信を上記許容データ量に従って行う。
例えば、バッファサイズが許容データ量としてフロー制御情報に含まれる場合、集約ノード31は、ユーザ端末40-1~40-3に送信するデータ量の合計値がグループ1のバッファサイズに達するまでデータを送信する。集約ノード31は、グループ1に属するユーザ端末40に割り当てられたベアラ向けのデータ送信量が上記グループ1のバッファサイズに達したら、所定の期間経過後、再び、データ送信を開始する。
あるいは、データレートが許容データ量としてフロー制御情報に含まれる場合には、集約ノード31は、ユーザ端末40-1~40-3それぞれに割り当てられたベアラ用のデータを当該データレートより低いデータレートで送信する。
続いて、集約ノード31、分散ノード32のハードウェアについて説明する。図11は、集約ノード31のハードウェア構成の一例を示す図である。
集約ノード31は、図11に例示する構成を備える。例えば、集約ノード31は、プロセッサ411、メモリ412及び通信インターフェイス413等を備える。上記プロセッサ411等の構成要素は内部バス等により接続され、相互に通信可能に構成されている。
但し、図11に示す構成は、集約ノード31のハードウェア構成を限定する趣旨ではない。集約ノード31は、図示しないハードウェアを含んでもよい。また、集約ノード31に含まれるプロセッサ411等の数も図11の例示に限定する趣旨ではなく、例えば、複数のプロセッサ411が集約ノード31に含まれていてもよい。
プロセッサ411は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等のプログラマブルなデバイスである。あるいは、プロセッサ411は、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のデバイスであってもよい。プロセッサ411は、オペレーティングシステム(OS;Operating System)を含む各種プログラムを実行する。
メモリ412は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等である。メモリ412は、OSプログラム、アプリケーションプログラム、各種データを格納する。
通信インターフェイス413は、他の装置と通信を行う回路、モジュール等である。例えば、通信インターフェイス413は、NIC(Network Interface Card)等を備える。
集約ノード31の機能は、各種処理モジュールにより実現される。当該処理モジュールは、例えば、メモリ412に格納されたプログラムをプロセッサ411が実行することで実現される。また、当該プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント(non-transitory)なものとすることができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。また、上記プログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。
なお、分散ノード32のハードウェア構成も集約ノード31と同様とすることができるので、説明を省略する。
以上のように、第1の実施形態では、複数ベアラの下りデータがRLC部302においてバッファリングされる。その際、RLC部302に設けられたバッファのサイズは有限であるため、適切なデータ量が集約ノード31から分散ノード32に配信されるようにフロー制御が実施される。即ち、第1の実施形態に係る集約ノード31のPDCP部202は、複数のユーザ端末40に関する複数のベアラのバッファが共有されている場合であっても、適切なデータ量を分散ノード32に配信することができる。
即ち、本願開示は、集約ノード31と分散ノード32からなる無線基地局において、分散ノード32から送信データの滞留量等に基づいてデータ量の配信、停止を集約ノード31に要求する際、適切なデータ量を要求・停止する方法を提供する。具体的には、分散ノード32から集約ノード31へ許容データ量(許容バッファ量、データレートの上限)の通知をする際、同一バッファを共用する複数のユーザ端末40をグループ化し、複数のユーザ端末40に共通して適用する許容データ量が通知される。
[変形例]
なお、上記実施形態にて説明した無線通信システムの構成、動作等は例示であって、システムの構成等を限定する趣旨ではない。例えば、上記実施形態では、無線基地局として5Gの無線基地局(gNodeB)を前提として説明したが、5G以降の方式で使用される無線基地局に本願開示を適用してもよい。
あるいは、マクロ基地局(MeNB)/スモール基地局(SeNB)のDual Connectivityシステムに本願開示を適用してもよい。
上記実施形態では、スループットに基づき各グループの許容データ量を決定する場合について説明したが、フロー制御情報生成部311は、複数のユーザ端末が共有するバッファに関する情報に基づいて、許容データ量を決定(変更、調整)してもよい。例えば、フロー制御情報生成部311は、グループごとのデータ滞留に関する情報(例えば、データ滞留量、滞留時間)に基づいて許容データ量を決定してもよい。具体的には、フロー制御情報生成部311は、グループ全体のデータ滞留量(バッファ消費量)が閾値よりも多い場合や滞留時間が閾値よりも長い場合に、算出した許容データ量よりも小さい値を集約ノード31に通知してもよい。
上記実施形態では、分散ノード32から通知されるグループの許容データ量に基づきフロー制御が実施される場合を説明したが、集約ノード31は、当該フロー制御に許容データ量以外の情報を用いてもよい。例えば、集約ノード31は、PDCP部202のバッファにおけるデータ滞留量や滞留時間に基づきフロー制御を行ってもよい。例えば、集約ノード31は、PDCP部202のバッファにおけるデータ滞留量が多いベアラや滞留時間が長いベアラを優先して処理してもよい(優先してデータを配信してもよい)。
上記実施形態では、同一の第2の無線基地局30に収容された集約ノード31、分散ノード32の間でフロー制御情報をやり取りする場合について説明したが、異なる第2の無線基地局30に設置された集約ノード31にフロー制御情報が送信されてもよい。この場合、別のノード(無線基地局)に配信する場合のインターフェイスとしてX2インターフェイスが規定されているので、X2インターフェイスを介して無線基地局間でフロー制御情報を送受信してもよい。
上記実施形態では、分散ノード32のRLC部302から集約ノード31のPDCP部202にグループに関する情報が通知されているが、当該通知に代えて、集約ノード31から分散ノード32にユーザ端末40に関する情報が通知されてもよい。
例えば、集約ノード31のPDCP部202は、各分散ノード32のRLC部302で処理するユーザ端末40、ベアラを把握して、UEGを分散ノード32のRLC部302に通知してもよい。即ち、ユーザ端末40のグループ分けを集約ノード31が行い、当該グループ分けの結果を分散ノード32に通知してもよい。
上記実施形態では、1つのグループには複数のユーザ端末40が含まれることを前提としてが、1つのグループに1つのユーザ端末40が含まれていてもよい。
上記の説明により、本発明の産業上の利用可能性は明らかであるが、本発明は、集約ノードCUと分散ノードDUからなる移動通信システムなどに好適に適用可能である。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
[付記1]
少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノード(101、31)と、
少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する、分散ノード(102、32)と、
を含み、
前記分散ノード(102、32)は、複数のユーザ端末(40)からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノード(101、31)に送信し、
前記集約ノード(101、31)は、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する複数のユーザ端末(40)に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う、無線基地局(100、30)。
[付記2]
前記分散ノード(102、32)は、前記複数のユーザ端末(40)からなるグループが受け入れることのできるデータ量に関する情報を許容データ量として前記フロー制御情報に含める、付記1に記載の無線基地局(100、30)。
[付記3]
前記分散ノード(102、32)は、前記グループに属する複数のユーザ端末(40)それぞれに割り当てられたベアラへのデータ送信を停止する場合には、前記許容データ量に予め定めた値を設定し、
前記集約ノード(101、31)は、前記許容データ量に予め定めた値が設定されているグループに属する複数のユーザ端末(40)に割り当てられたベアラに対するデータ転送を停止する、付記2に記載の無線基地局(100、30)。
[付記4]
前記分散ノード(102、32)は、前記複数のユーザ端末(40)が共有するバッファに関する情報に基づいて、前記許容データ量を決定する、付記2又は3に記載の無線基地局(100、30)。
[付記5]
前記分散ノード(102、32)は、グループごとのバッファサイズ又はグループごとのデータレートを前記許容データ量として計算する、付記2乃至4のいずれか一つに記載の無線基地局(100、30)。
[付記6]
前記分散ノード(102、32)は、ユーザ端末(40)の種別に基づき、前記バッファを共有する複数のユーザ端末(40)をグループ分けし、グループごとに前記フロー制御情報を生成する、付記4に記載の無線基地局(100、30)。
[付記7]
前記分散ノード(102、32)は、他の無線基地局(100、30)に設置された前記集約ノード(101、31)に対して、前記フロー制御情報を送信する、付記1乃至6のいずれか一つに記載の無線基地局(100、30)。
[付記8]
前記分散ノード(102、32)は、X2インターフェイスにより前記他の無線基地局(100、30)に対して前記フロー制御情報を送信する、付記7に記載の無線基地局(100、30)。
[付記9]
前記分散ノード(102、32)は、F1インターフェイスにより前記フロー制御情報を前記集約ノード(101、31)に送信する、付記1乃至8のいずれか一つに記載の無線基地局(100、30)。
[付記10]
ユーザ端末(40)と、
前記ユーザ端末(40)に無線接続を提供する、無線基地局(100、30)と、
を含み、
前記無線基地局(100、30)は、
少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノード(101、31)と、
少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する、分散ノード(102、32)と、
を含み、
前記分散ノード(102、32)は、複数の前記ユーザ端末(40)からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノード(101、31)に送信し、
前記集約ノード(101、31)は、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する複数のユーザ端末(40)に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う、無線通信システム。
[付記11]
少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノード(101、31)と、
少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する、分散ノード(102、32)と、
を含む無線通信システムにおいて、
複数のユーザ端末(40)からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノード(101、31)に送信するステップと、
前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する複数のユーザ端末(40)に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行うステップと、
を含む、フロー制御方法。
[付記12]
少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現する分散ノード(102、32)に搭載されたコンピュータ(411)に、
複数のユーザ端末(40)からなるグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を生成する処理と、
前記生成されたフロー制御情報を、少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する集約ノード(101、31)に送信する処理と、
を実行させるプログラム。
なお、付記10~付記12の形態は、付記1の形態と同様に、付記2の形態~付記9の形態に展開することが可能である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は例示にすぎないということ、及び、本発明のスコープ及び精神から逸脱することなく様々な変形が可能であるということは、当業者に理解されるであろう。
10 コアネットワーク
20 第1の無線基地局
30 第2の無線基地局
31、101 集約ノード
32、31-1~31-N、102 分散ノード
40、40-1~40-4 ユーザ端末
100 無線基地局
201、301 通信部
202 PDCP部
211 フロー制御実行部
302 RLC部
303 MAC部
304 PHY部
305 無線部
311 フロー制御情報生成部
312 バッファ管理部
411 プロセッサ
412 メモリ
413 通信インターフェイス

Claims (10)

  1. 少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノードと、
    少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現し、複数のユーザ端末で前記RLCレイヤのデータが共有されるデータバッファを有する、分散ノードと、
    を含み、
    前記分散ノードは、所定の規則に基づいて前記複数のユーザ端末からグループ分けされた1以上のユーザ端末が属するグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノードに送信し、
    前記集約ノードは、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する1以上のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う、無線基地局。
  2. 前記分散ノードは、前記複数のユーザ端末からなるグループが受け入れることのできるデータ量に関する情報を許容データ量として前記フロー制御情報に含める、請求項1に記載の無線基地局。
  3. 前記分散ノードは、前記グループに属する複数のユーザ端末それぞれに割り当てられたベアラへのデータ送信を停止する場合には、前記許容データ量に予め定めた値を設定し、
    前記集約ノードは、前記許容データ量に予め定めた値が設定されているグループに属する複数のユーザ端末に割り当てられたベアラに対するデータ転送を停止する、請求項2に記載の無線基地局。
  4. 前記分散ノードは、前記複数のユーザ端末が共有するバッファに関する情報に基づいて、前記許容データ量を決定する、請求項2又は3に記載の無線基地局。
  5. 前記分散ノードは、グループごとのバッファサイズ又はグループごとのデータレートを前記許容データ量として計算する、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の無線基地局。
  6. 前記分散ノードは、ユーザ端末の種別に基づき、前記バッファを共有する複数のユーザ端末をグループ分けし、グループごとに前記フロー制御情報を生成する、請求項4に記載の無線基地局。
  7. 前記分散ノードは、他の無線基地局に設置された前記集約ノードに対して、前記フロー制御情報を送信する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の無線基地局。
  8. ユーザ端末と、
    前記ユーザ端末に無線接続を提供する、無線基地局と、
    を含み、
    前記無線基地局は、
    少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノードと、
    少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現し、複数のユーザ端末で前記RLCレイヤのデータが共有されるデータバッファを有する、分散ノードと、
    を含み、
    前記分散ノードは、所定の規則に基づいて前記複数のユーザ端末からグループ分けされた1以上のユーザ端末が属するグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノードに送信し、
    前記集約ノードは、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する1以上のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行う、無線通信システム。
  9. 少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する、集約ノードと、
    少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現し、複数のユーザ端末で前記RLCレイヤのデータが共有されるデータバッファを有する、分散ノードと、
    を含む無線通信システムにおいて、
    前記分散ノードにより、所定の規則に基づいて前記複数のユーザ端末からグループ分けされた1以上のユーザ端末が属するグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を前記集約ノードに送信するステップと、
    前記集約ノードにより、前記フロー制御情報に基づいて、前記グループに属する1以上のユーザ端末に割り当てられたベアラに向けて送信するデータのフロー制御を行うステップと、
    を含む、フロー制御方法。
  10. 少なくともRLC(Radio Link Control)レイヤの機能を実現し、複数のユーザ端末で前記RLCレイヤのデータが共有されるデータバッファを有する分散ノードに搭載されたコンピュータに、
    所定の規則に基づいて前記複数のユーザ端末からグループ分けされた1以上のユーザ端末が属するグループごとにフロー制御を行うためのフロー制御情報を生成する処理と、
    前記生成されたフロー制御情報を、少なくともPDCP(Packet Data Convergence Protocol)レイヤの機能を実現する集約ノードに送信する処理と、
    を実行させるプログラム。
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