(57)【要約】本発明は少なくとも１つの基地局を伴う方法を提供し、少なくとも１つのモバイル・ユニットが提供される。本方法は、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのモバイル・ユニットとの間の少なくとも１つのワイヤレス通信チャネルに関連した速度制御情報を受信するステップを含む。本方法はまた、速度制御情報に基づいて、少なくとも１つの基地局への少なくとも１つの流出速度を判定するステップを含む。
2009519680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのモバイル・ユニットとの間の少なくとも１つのワイヤレス通信チャネルに関連した速度制御情報を受信するステップと、
前記速度制御情報に基づいて、前記少なくとも１つの基地局への少なくとも１つの流出速度を判定するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記速度制御情報を受信するステップが、前記少なくとも１つの基地局に関連した少なくとも１つのキューの長さ、前記少なくとも１つの基地局から前記少なくとも１つのモバイル・ユニットへの少なくとも１つの流出速度、およびタイムスタンプを示す情報を受信するステップを含み、前記少なくとも１つの基地局から前記少なくとも１つのモバイル・ユニットへの前記少なくとも１つの流出速度を示す情報を受信するステップが、選択された期間の前記少なくとも１つのワイヤレス・チャネル上の流出速度を示す情報を受信するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記速度制御情報を求める要求を提供するステップであって、前記速度制御情報を受信するステップが、前記速度制御情報を求める要求を提供するステップに応答して、前記速度制御情報を受信するステップを含むステップと、
前記速度制御情報を求める前記要求および前記受信された速度制御情報に基づいて、往復遅延を判定するステップであって、前記少なくとも１つの基地局への前記少なくとも１つの流出速度を判定するステップが、前記速度制御情報を求める前記要求を提供するステップに応答して、前記速度制御情報を受信しないことに基づいて、前記速度制御情報を含む少なくとも１つのメッセージが失われたことを判定するステップと、前記速度制御情報を含む少なくとも１つのメッセージが失われたことを判定するステップに応答して、前記少なくとも１つの基地局への前記少なくとも１つの流出速度を減少させるステップとを含むステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの流出速度を判定するステップが、前記少なくとも１つの基地局に関連した少なくとも１つのキューの少なくとも１つの長さを制御するために、前記少なくとも１つの流出速度を判定するステップと、前記制御情報に基づいて、前記少なくとも１つの基地局に関連した前記少なくとも１つのキューの少なくとも１つの長さを推定するステップとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの基地局への前記少なくとも１つの流出速度で、情報を前記少なくとも１つの基地局に提供するステップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのモバイル・ユニットに関連した少なくとも１つのワイヤレス通信チャネルに関連した速度制御情報を提供するステップと、
前記速度制御情報に基づいて判定された流出速度で、情報を受信するステップとを含む方法。
【請求項７】
前記速度制御情報を提供するステップが、少なくとも１つのキューの長さ、前記少なくとも１つのモバイル・ユニットへの少なくとも１つの流出速度、およびタイムスタンプを示す情報を提供するステップを含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記速度制御情報を求める要求を受信するステップであって、前記制御情報を提供するステップが、前記速度制御情報を求める要求を受信するステップに応答して、前記速度制御情報を提供するステップを含むステップと、
前記速度制御情報を求める要求を受信するステップに応答して、前記速度制御情報を判定するステップとを含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１つの流出速度で、ネットワーク・コントローラから情報を受信するステップを含む請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記受信された情報の一部を少なくとも１つのキューの中に記憶するステップと、前記少なくとも１つのワイヤレス通信チャネル上で、前記少なくとも１つのモバイル・ユニットに前記受信された情報の一部を提供するステップとのうちの少なくとも１つを含み、前記ネットワーク・コントローラから前記情報を受信するステップが、前記少なくとも１つのキューの少なくとも１つの長さを制御するために選択された少なくとも１つの流出速度で、前記ネットワーク・コントローラから情報を受信するステップを含む請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に通信システムに関し、より詳細にはワイヤレス通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤレス通信システムは、１つまたは複数のエア・インタフェースを介して、１つまたは複数のモバイル・ユニットにワイヤレス接続性を提供する。モバイル・ユニットは、ユーザ機器、モバイル端末、アクセス端末およびその他などの用語を使用して言及されてもよい。例示的なモバイル・ユニットは携帯電話、携帯情報端末、多機能電話、テキスト・メッセージング装置、ワイヤレス・ネットワーク・インタフェース・カード、ラップトップ・コンピュータ、デスクトップ・コンピュータおよびその他を含む。ワイヤレス接続性は、１つまたは複数のワイヤレス通信プロトコルを使用して提供されてもよい。例示的なワイヤレス通信プロトコルはユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）・プロトコル、モバイル通信のためのグローバル・システム（ＧＳＭ）・プロトコル、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００）・プロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、ＩＥＥＥ８０２プロトコルおよびその他を含む。
【０００３】
ワイヤレス通信システムのネットワーク環境は典型的に、システムによって実装されるワイヤレス通信プロトコルによって決まる。例えば、標準的なＵＭＴＳネットワーク環境は、１つまたは複数のゲートウェイ汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）・サポート・ノード（ＧＧＳＮ）、サービングＧＰＲＳサポート・ノード（ＳＧＳＮ）、無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＳ）および基地局（ノードＢとも呼ばれる）を含む。ＧＧＳＮおよびＳＧＳＮは典型的に、ワイヤレス・コア・ネットワークの一部であるとみなされる。ＲＮＣおよびノードＢは典型的に、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を形成する。ＧＧＳＮ、ＳＧＳＮ、およびＲＮＣの一部はＩＰトンネリング機能およびマクロ・モビリティを提供し、ＲＮＣおよびノードＢはワイヤレス送受信機能およびマイクロ・モビリティ機能を提供する。
【０００４】
動作の中で、ＧＧＳＮおよびＳＧＳＮは、インターネットから受信されたパケットをシェーピングおよび／またはトンネリングし、シェーピングされた／トンネリングされたトラフィックをＲＮＣに提供してもよい。ＲＮＣはトラフィックを（例えば輸送ブロックの形態で）、１つまたは複数のモバイル・ユニットとのワイヤレス・チャネル通信を提供するノードＢに転送してもよい。ワイヤレス・チャネルが再配置されなければならない場合、ＲＮＣは、モバイル・ユニットの近隣にある別のノードＢに、ワイヤレス無線チャネルをホストするように命じてもよい。ＲＮＣが機能するエリアの端部か、またはその付近にモバイル・ユニットがある場合、ワイヤレス・チャネルは現在のＲＮＣから別のＲＮＣへ再配置されることが可能であるが、これにはＳＧＳＮがトラフィックを現在のＲＮＣから別のＲＮＣへルート変更することが必要である。このルート変更には、同様にＳＧＳＮを変更することが伴う場合がある。インターネットへの接続点であるＧＧＳＮは、これらのハンドオフの間に変化する必要はない。モバイル・ユニットは、ＩＰアドレスに関係している限り、同じＧＧＳＮに接続されたままである。
【０００５】
モバイルＩＰに応じて動作するワイヤレス通信ネットワークは、異なるネットワーク環境を利用する。例えば、モバイルＩＰに応じて動作する基地局ルータ（ＢＳＲ）・ネットワークは、モバイルＩＰのホーム・エージェント（ＨＡ）および１つまたは複数のＢＳＲネットワーク要素を含んでもよい。ＨＡは、ＢＳＲの内部に埋め込まれた外部エージェント（Ｆｏｒｅｉｇｎ  Ａｇｅｎｔ）（ＦＡ）と共同で、マクロ・モビリティのサポートを提供する。このＦＡはさらに、ＢＳＲの内部のマイクロ・モビリティ・プロシージャと緊密に統合されている。例えば、無線チャネルがマイクロ・モビリティ・プロシージャを経由して、１つのＢＳＲから別のＢＳＲへ再配置される場合にはいつでも、ＨＡは、おそらくはＢＳＲ内部のプロキシ・モバイルＩＰ機能によって開始されるモバイルＩＰ登録プロシージャによって、この変更を通知される。この登録プロシージャは、ワイヤレス無線チャネルをホストするＢＳＲと一致する、ＨＡの内部の新たなモバイルＩＰ気付アドレスを登録する。一部の実施形態では、ＦＡはモバイルＩＰ非認識型のモバイル・ユニットを支援するために、ＢＳＲに組み込まれてもよいプロキシ・モバイルＩＰ機能を含んでもよい。ＢＳＲのための典型的な配置シナリオは、適切にネットワーク化された位置で移動ＩＰＨＡをホストすることであるが、一方でＢＳＲ自体は、典型的には低速のラスト・マイル銅線によって接続されたフィールドの中に配置される。新たに配置されたＢＳＲは現在のワイヤレス基地局を置き換えるために使用されてもよく、これらの基地局の大部分は依然としてＥＩ／ＴＩによって接続されている。一部の場合では、ＢＳＲはケーブル・モデム、ＤＳＬリンクおよびその他の低速の媒体によって配線されてもよい。
【０００６】
データがネットワーク要素の間で伝送される速度は、適切なワイヤレス通信プロトコルに応じて判定されてもよい。セルラーＵＭＴＳシステムの中で、ＧＧＳＮおよびＳＧＳＮはＩＰトラフィックがインターネットからＲＡＮへ下るときに、それを形成することができる。ＲＡＮは各モバイル・ユニットのために流出速度を判定し、モバイル・ユニットのための呼び出しの設定の間に、流出速度をＧＧＳＮに与えてもよい。次いでＧＧＳＮは、呼び出しの設定の間に判定された出力速度に基づいて、ＲＡＮへのダウンリンク・トラフィックをシェーピングしてもよい。呼び出しの間、ＲＡＮからモバイル・ユニットへの流出速度は異なってもよいが、ＧＧＳＮは典型的に、呼び出しの設定の間に判定された流出速度に基づいてＲＡＮへのダウンリンク・トラフィックをシェーピングし続け、例えばＵＭＴＳシステムの中の速度制御は動的なものではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在のモバイルＩＰ  ＨＡは、任意のサービス品質（ＱｏＳ）またはトラフィック・シェーピング機能を支援することはない。これは、エア・インタフェース上でデータをモバイル・ユニットに送信するために使用されてもよい流出速度に関係なく、ＨＡに到達するすべてのデータが直ちにＢＳＲに転送されるということを意味する。その結果、ＢＳＲの外部、すなわちワイヤレス無線チャネル上のデータ流出速度がＢＳＲへの流入速度よりも小さい場合、ＢＳＲの中でＩＰキューが蓄積されてもよい。大型のキューによって、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）は、予想外および／または望ましくない方法で作動する場合がある。例えば、複数のＴＣＰセッションが同じワイヤレス・チャネルを通じてモバイルにトンネリングされている場合、ＢＳＲ（またはこれに関するＲＮＣ）内部の大型のキューと、無線リンク制御（ＲＬＣ）リンク層の再伝送との組み合わせられた効果によって、ＴＣＰセッションは変動する場合がある。さらに、ダウンリンク・パケットが失われる場合、大型のネットワーク・バッファは長いリカバリ期間につながる場合がある。
【０００８】
大型のキューはまた、ハンドオフの間にワイヤレス通信システムの性能に影響を与える。例えば、ソースのＢＳＲから目標のＢＳＲへの損失のない再配置を実行するために、無線チャネルに関連したすべての状態は、ソースＢＳＲから目標ＢＳＲへコピーされなければならない。この状態は、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）、ＲＬＣおよびパケット・データ・コンバージェンス・プロトコル（Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）（ＰＤＣＰ）のパラメータなど、層２の状態を含んでもよい。この状態はまた、ＢＳＲによって受信されているが、まだワイヤレス無線チャネル上で送信されていない、すべての保留ＩＰパケットも含む。上述のように、典型的にＢＳＲは、ラスト・マイル銅線リンク、ＥＩ／ＴＩリンク、ケーブル・モデム、ＤＳＬリンクおよびその他などの低速リンクによって、バックホール・リンクに接続されている。したがって大型のＩＰキューをコピーすることは、例えばＩＰトラフィックを運搬する無線チャネルなどのライブのワイヤレス無線チャネルの最大ハンドオーバ速度を減少させる場合がある。ＢＳＲが、６４ＫＢの典型的な最大サイズのＴＣＰ輻輳ウィンドウをキューに入れることになっている場合、ＴＩに対するハンドオーバ時間は最小の３００ｍｓとなる。換言すると、ＢＳＲ内部のキューの長さが６４ＫＢにだいたい等しい場合、最大で秒当たり３回のハンドオーバがＴＩ／ＥＩベースのＢＳＲバックホールでサポートされることが可能である。
【０００９】
ＴＣＰの性能および／またはハンドオーバの問題点を回避するために、ＢＳＲなどのルータ内部のキューの長さを比較的短いキューに制限することがよく行われている。ＦｌｏｙｅｄおよびＪａｃｏｂｓｏｎ[ＦｖＪ９３]は、ルータ内のキューの長さが特定のしきい値を超えるとすぐにパケットをマークしてドロップする、ランダム初期ドロップ（Ｒａｎｄｏｍ  Ｅａｒｌｙ  Ｄｒｏｐ）（ＲＥＤ）方式を提案した。Ｂｒａｋｍｏ、Ｏ’ＭａｌｌｅｙおよびＰｅｔｅｒｓｏｎ[ＢＯＰ９４]は、ＴＣＰがパケット・ドロップではなく、往復遅延の変化に徐々に応じられるようにして、急激な速度の減少および長いリカバリ期間を回避することができる方式（ＴＣＰ  Ｖｅｇａｓ）を示している。最近では、Ｊｉｎ、ＷｅｉおよびＬｏｗ[ＪＷＬ０４]が、特に高速、高レイテンシのＴＣＰフローを取り扱う輻輳制御方式を示した。提案された技術はネットワーク内部のキューを管理し、ＴＣＰ／ＩＰセッションからＩＰフレームを選択的にドロップする。エンド・トゥ・エンドのインターネット・アークテクチャと矛盾しない方法で、それらの技術は信号を出し、ソースが増加した遅延を検出する、および／またドロップして、しかるべくそれらの速度を減少させるということを仮定することによって、間接的にトラフィック・ソースの入力速度を制御する。
【００１０】
提案された技術はまた、キューがボトルネック・リソースの直前に配置されるということを仮定する。したがって、キューはボトルネック・リンクの直前に蓄積する。しかしながらキューの容量は典型的に、ハンドオフで転送されるデータの量を最小化し、ハンドオフ時間を短くしておくために、小さなものに限定される。その結果、たとえホーム・エージェント（ＨＡ）とＢＳＲとの間のリンクが大切なリソースであっても、実際のボトルネックは、ＢＳＲとモバイル・ユニットとの間のチャネルとなる。インターネットの設定では、キューのサイズはエンドポイントからのフィードバックによって制御される。しかしながら往復時間は、ボトルネック・キューからの流出速度の変化の速度と比べて長い。提案された技術はまた、ＨＡおよび／またはＢＳＲが低速のバックホール・リンク上でデータを伝送し、有用なＨＡ−ＢＳＲリンク上のトラフィックを制御する従来の方法は存在しないということを仮定する。したがって、制御されないソース（例えばＵＤＰトラフィック）は、ＢＳＲとモバイル・ユニットとの間のリンク上ですぐにドロップされるように定められたトラフィックで、ＨＡ−ＢＳＲリンクをあふれさせる可能性がある。輻輳認識型のソースでさえ、流出速度の変化に十分に迅速に反応することができないので、ＨＡ−ＢＳＲリンクはＴＣＰソースの間でさえ非効率的に使用されることになる。
【００１１】
無線ダウンリンク・チャネルの流出速度は固定されておらず、時間とともに異なる。例えば、高速ダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）技術、ＥＶ−Ｄａｔａ（ＤＯ）技術および様々な８０２．１６技術などの高速のデータ速度技術は、ワイヤレス・チャネルの効率性を改良するために、実際のワイヤレス・チャネルの条件に基づいてダウンリンクをスケジュールすることができる。別の例については、再伝送および制御メッセージのオーバーヘッドが、ワイヤレス無線チャネル上の帯域幅について通常のトラフィックと競合することがあるため、ＣＤＭＡ、１×ＲＴＴおよびＵＭＴＳ  Ｒ９９などの従来の回線交換技術についての流出速度は予測不可能である。
【００１２】
トラフィック・シェーピングは、流出速度の変化を説明するために、ＢＳＲで実行されてもよい。しかしながら入力速度、したがってＢＳＲの中のキューのサイズは、トラフィックがＢＳＲ上を進むエンドポイントの集合体によって判定されることになる。エンドポイントが適時の方法で反応しない場合、（短い）ＢＳＲキューはあふれ出し、場合によっては多数のパケットが廃棄されることになる。インターネットの設定では、キューのサイズはエンドポイントからのフィードバックによって制御される。例えば、エンドポイント間の往復時間は、ボトルネックＢＳＲキューからの流出速度の変化の速度に比べて長くなる場合があり、これは、エンドポイントが流出速度の変化に応じることを妨げる場合があり、廃棄パケットにつながる。
【００１３】
さらに、ユニバーサル・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）・アプリケーションは、ＢＳＲバックホール・リンクをあふれさせる可能性がある。例えば、アプリケーションがＵＤＰ／ＩＰトラフィックをモバイル・クライアントに送信し、ダウンリンクの中で利用可能な速度制御が存在しない場合、ＵＤＰアプリケーションは簡単にバックホールをあふれさせる可能性があり、それによって別のアプリケーションに、またはＢＳＲの基本動作にさえ干渉する。上述のように、動的な速度制御はまた、典型的な３ＧＰＰ配置の中にも存在しない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上述の問題の１つまたは複数の影響に対処することに関する。以下には、本発明の一部の態様の基本的な理解を与えることを目的として、本発明の簡略化された要約を示す。この要約は、本発明の網羅的な概要ではない。本発明の主要な、または重要な要素を特定し、本発明の範囲を正確に概説することが意図されているわけではない。その唯一の目的は、後に論じられるより詳細な説明への前文として、一部の概念を簡略化された形態で示すことである。
【００１５】
本発明の１つの実施形態で、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのモバイル・ユニットとを伴う方法が提供される。この方法は、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのモバイル・ユニットとの間の少なくとも１つのワイヤレス通信チャネルに関連した速度制御情報を受信するステップを含む。この方法はまた、速度制御情報に基づいて、少なくとも１つの基地局に対する少なくとも１つの流出速度を判定するステップも含む。
【００１６】
本発明の別の実施形態で、ネットワーク・コントローラと少なくとも１つのモバイル・ユニットとを伴う方法が提供される。この方法は、少なくとも１つのモバイル・ユニットに関連した少なくとも１つのワイヤレス通信チャネルに関連した速度制御情報を提供するステップを含む。この方法はまた、速度制御情報に基づいて判定された流出速度で情報を受信するステップも含む。
【００１７】
本発明は、同じ参照符号が同じ要素を特定する添付の図面と合わせて、以下の説明を参照することによって理解されるであろう。
【００１８】
本発明は、様々な変更形態および代替形態の影響を受けやすいが、本発明の特定の実施形態が例として図面の中で示されており、本明細書で詳細に説明される。しかしながら、本明細書での特定の実施形態の説明は、本発明を開示される特定の形態に限定することを目的とするわけではなく、反対に、その目的は、添付の特許請求項によって定義される本発明の精神および範囲内に入るすべての変更形態、等価物および代替形態を包含することであることを理解されたい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の例示的な実施形態が以下で説明される。明快であるために、本明細書では実際の実装のすべての特徴が説明されるわけではない。当然のことながら、任意の前述のような実際の実施形態の開発の中で、１つの実装から別の実装で異なる、例えばシステム関連およびビジネス関連の制約とのコンプライアンスなどの開発者に特有の目標を達成するために、多数の実装に特有の判定が下されなければならないということが理解されよう。さらに、そうした開発上の努力は複雑で時間のかかるものであるかもしれないが、それでもやはり本開示の利益を有する当業者にとっては、日常的な仕事であるということが理解されよう。
【００２０】
本発明の部分および対応する詳細な説明は、ソフトウェアに関して、またはコンピュータ・メモリ内のデータ・ビット上の動作のアルゴリズムおよびシンボル表示に関して示される。これらの説明および表示は、当業者がその成果の要旨を別の当業者に効果的に伝えるためのものである。本明細書で、および一般的に使用される際、アルゴリズムとは、所望の結果につながるステップの首尾一貫した連続であると理解される。これらのステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。必ずしもというわけではないが、通常これらの数量は、記憶、転送、結合、比較およびそれ以外に操作されることが可能な光、電気または磁気信号の形態をとる。主に一般的な用法上の理由で、時にこれらの信号をビット、値、要素、シンボル、特性、期間、数またはその他と呼ぶことが便利であることがわかっている。
【００２１】
しかしながら、これらの用語および類似の用語のすべては、適切な物理量に関連すべきものであり、これらの数量に適用される便利なラベルに過ぎないということに留意されたい。別途述べられない限り、または考察から明らかであるように、「処理」または「計算」または「算出」または「判定」または「表示」またはその他などの用語は、コンピュータ・システムのレジスタおよびメモリ内で物理的、電子的な数量として表されたデータを操作し、コンピュータ・システムのメモリまたはレジスタまたはその他のそのような情報の記憶、伝送もしくは表示デバイス内で同様に物理量として表されたその他のデータに変換するコンピュータ・システム、または同様の電子計算デバイスの行為および処理のことを指す。
【００２２】
また本発明のソフトウェア実装態様は典型的に、プログラム記憶媒体の何らかの形態でコード化されるか、または何らかの型の伝送媒体を介して実装されるということにも留意されたい。プログラム記憶媒体は磁気（例えばフロッピー（登録商標）・ディスクまたはハード・ドライブなど）または光（例えばコンパクトディスク読み出し専用メモリ、または「ＣＤ  ＲＯＭ」）であってよく、読み出し専用またはランダム・アクセスであってもよい。同様に、伝送媒体はより対線、同軸ケーブル、光ファイバ、または当技術分野で知られている何らかのその他の適切な伝送媒体であってよい。本発明は、任意の所与の実装のこれらの態様によって限定されるわけではない。
【００２３】
ここで、本発明は添付の図面に関して説明される。様々な構造、システムおよびデバイスは、単に説明を目的として、したがって当業者にはよく知られている詳細を備えた本発明を不明瞭にしないように、図面の中で概略的に描かれている。しかしながら、添付の図面は本発明の解説用の例を記述し、説明するために含まれている。本明細書で使用される語および句は、関連技術の当業者による、それらの語および句の理解と矛盾しない意味を有するように理解され、解釈されるべきである。本明細書の用語または句の一貫した使用法に含有されることが意図されている用語または句の特別な定義、すなわち当業者によって理解される通常の慣習的な意味と異なる定義は存在しない。用語または句が特別な意味、すなわち当業者によって理解されるもの以外の意味を有することが意図されている限りにおいては、そのような特別な定義は、直接的かつ明確に用語または句に特別な定義を与える定義的な方法で、本明細書の中で明示的に言及される。
【００２４】
図１は、通信システム１００の１つの例示的な実施形態を概念的に示す。示されている実施形態中で、通信システム１００は公衆インターネット・プロトコル（ＩＰ）・ネットワークなどのネットワーク１０５を含む。しかしながら当業者には、本発明がＩＰ通信プロトコルに応じて動作するネットワーク１０５に限定されるわけではないことを理解されたい。ネットワーク１０５は、ホーム・エージェント１１０に通信上結合されている。示されている実施形態では、ホーム・エージェント１１０はモバイルＩＰプロトコルに応じて動作するモバイルＩＰホーム・エージェントである。しかしながら上述のように、本発明はモバイルＩＰ実装に限定されるわけではない。別のプロトコルを実装する代替実施形態では、無線ネットワーク・コントローラなどの別のネットワーク・コントローラが、モバイルＩＰホーム・エージェント１１０の代わりに使用されてもよい。したがって、「ネットワーク・コントローラ」という用語は、ホーム・エージェント、無線ネットワーク・コントローラおよびその他を含むように理解される。
【００２５】
ホーム・エージェント１１０は、１つまたは複数のキュー１１５を含んでもよい。示されている実施形態では、キュー１１５はネットワーク１０５によって提供される情報を記憶および／またはバッファするために使用され、ホーム・エージェント１１０によって送信されることが意図されている。しかしながら代替の実施形態では、キュー１１５または図１に示されていないその他のキューは、ホーム・エージェント１１０によって受信された情報を記憶および／またはバッファするために使用されてもよく、ネットワーク１０５に提供されることが意図されてもよい。キュー１１５は、任意の型または数のメモリ要素および／またはレジスタの中に実装されてもよい。
【００２６】
１つまたは複数の基地局ルータ１２０は、ホーム・エージェント１１０に通信上結合されてもよい。示されている実施形態の中で、基地局ルータ１２０はモバイルＩＰプロトコルに応じて動作する。しかしながら上述のように、本発明はモバイルＩＰ実装に限定されるわけではない。したがって別のプロトコルを実装する代替の実施形態では、モバイルＩＰ基地局ルータ１２０の代わりに別の基地局の型が使用されてもよい。したがって、「基地局」という用語は基地局、基地局ルータ、ノードＢ、アクセス・ポイントおよびその他を含むように理解される。
【００２７】
示されている実施形態では、基地局ルータ１２０は、ユーザをホーム・エージェント１１０に登録し、基地局ルータ１２０とホーム・エージェント１１０との間の通信を促進するために使用されてもよい外部エージェント１２５を含む。ホーム・エージェント１１０と外部エージェント１２５とは、総称ルーティング・カプセル化（ＧＲＥ）（Ｇｅｎｅｒｉｃ  Ｒｏｕｔｉｎｇ  Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）・トンネルなどの帯域内の通信経路によって通信上結合されてもよい。したがって、ホーム・エージェント１１０と外部エージェント１２５とは、以下で詳細に述べられるＧＲＥパケットを交換することによって通信してもよい。外部エージェント１２５を操作するための技術は当業者には知られており、明快であるために、本明細書では、本発明に関連した外部エージェント１２５の操作の態様のみがさらに述べられる。
【００２８】
基地局ルータ１２０は、１つまたは複数のモバイル・ユニット１３０（１〜３）にワイヤレス接続性を提供する。例えば、基地局ルータ１２０は、１つまたは複数のエア・インタフェース１３５（１〜３）を介して、１つまたは複数のモバイル・ユニット１３０（１〜３）にワイヤレス接続性を提供してもよい。以下の説明で、個々のデバイスまたはデバイスのサブセットを示すために、インデックス（１〜３）が使用されてもよい。しかしながら、明快であるために、デバイスのグループがまとめて言及される場合には、インデックス（１〜３）は省略されてもよい。例示的なモバイル・ユニット１３０は、以下のものに限定されるわけではないが、携帯電話１３０（１）、携帯情報端末１３０（２）およびラップトップ・コンピュータ１３０（３）を含んでもよい。基地局ルータ１２０は、モバイルＩＰプロトコルに応じてワイヤレス接続性を提供する。しかしながら上述のように、本発明はモバイルＩＰプロトコルを実装する実施形態に限定されるわけではなく、代替の実施形態で別のプロトコルが使用されてもよい。さらに、モバイル・ユニット１３０はモバイルＩＰ認識型のものであっても、そうでなくてもよい。
【００２９】
基地局ルータ１２０は、１つまたは複数のモバイル・ユニット１３０に送信されることが可能な情報を記憶および／またはバッファするために使用されてもよい、１つまたは複数のキュー１４０を含んでもよい。１つの実施形態で、各モバイル・ユニット１３０（または対応するエア・インタフェース１３５）は、キュー１４０のうちの１つに関連付してもよい。例えば、キュー１４０（１）は、モバイル・ユニット１３０（１）（またはエア・インタフェース１３５（１））に呼び出しの設定の間に関連してもよい。その後、モバイル・ユニット１３０（１）に行き先を定められたパケットは、エア・インタフェース１３５（１）のダウンリンク・チャネル上でモバイル・ユニット１３０（１）に送信される前に、関連したキュー１４０（１）の中に記憶および／またはバッファされてもよい。しかしながら、本開示の利益を有する当業者には、このキュー１４０の特定の配置が例であり、本発明を限定することが意図されているわけではないということを理解されたい。代替の実施形態で、任意の数のキュー１４０は、１つまたは複数のモバイル・ユニット１３０に送信されるように意図された情報を記憶および／またはバッファするために使用されてもよい。
【００３０】
ホーム・エージェント１１０は、外部エージェント１２５に速度要求を提供することによって、エア・インタフェース１３５のダウンリンク・チャネルに関連した速度情報を要求してもよい。速度情報は、１つまたは複数のキュー１４０の長さ、エア・インタフェース１３５に関連した１つまたは複数の流出速度、タイムスタンプおよびその他を示す情報を含んでもよい。様々な代替の実施形態で、ホーム・エージェント１１０は、いつでも速度情報を要求してもよい。例えば、ホーム・エージェント１１０は所定の間隔で、または動作環境の変化に応じて速度情報を要求してもよい。１つの実施形態で、速度要求は外部エージェント１２５に送信されるパケットの中で提供される。例えば、速度要求は、ＧＲＥパケットのヘッダの中のビットを使用して示されてもよい。その後、速度要求ビットを含むＧＲＥパケットは、ＧＲＥトンネルを使用して外部エージェント１２５に送信されてもよい。
【００３１】
図２Ａは、ＧＲＥパケット２００の１つの例示的な実施形態を概念的に示す。示されている実施形態では、ＧＲＥパケット２００はヘッダ２０５およびメッセージ２１０を含む。ＧＲＥを経由してＩＰフレームをトンネリングするために、本来のＩＰフレームは、ＧＲＥパケット・ヘッダ２０５が続くＩＰヘッダを備えた新たなＩＰフレームでパッケージ化される。新たなＩＰフレーム・ヘッダは、ＦＡによって実装されるモバイルの気付アドレス（ＣｏＡ）に宛てられ、一方でＧＲＥパケット・ヘッダ２０５は転送されるＩＰフレームを記述する。ＧＲＥパケット・ヘッダ２０５は、４バイトの固定部分および可変部分から構成されている。固定部分のビット・フィールドは、どの可変部分がＧＲＥパケット・ヘッダ２０５の中に含まれるのかを記述する。
【００３２】
図２Ｂは、ヘッダ２０５の中に速度要求ビット２２０を含むＧＲＥパケット２１５の１つの例示的な実施形態を概念的に示す。示されている実施形態では、速度要求ビット２２０は、速度要求を示すためにバイナリ１に設定されている。しかしながら、本開示の利益を有する当業者には、速度情報が要求されているかどうかを示すために、任意の速度要求ビット２２０の値が使用されてもよいということを理解されたい。
【００３３】
再び図１を参照すると、基地局ルータ１２０は、ホーム・エージェント１１０に速度情報を提供してもよい。例えば、ホーム・エージェント１１０がＧＲＥパケットのヘッダの内部の速度情報ビットを使用可能にし、パケットを外部エージェント１２５に送信する場合、外部エージェント１２５は、１つまたは複数のエア・インタフェース１３５に関連した１つまたは複数の流出速度、キュー１４０に関連した１つまたは複数の長さ、タイムスタンプ、および任意のその他の要求された速度情報を判定してもよい。１つの実施形態で、流出速度情報は、前の期間の中の１つまたは複数のエア・インタフェース１３５上の実際の流出速度を表す。流出速度情報は、最後のレポート以来の送信された実際のデータ量を示してもよいが、基地局ルータ１２０内部の再伝送、制御情報およびスケジューリング判定は次の期間の中の有効な利用可能帯域幅を変える場合があるので、少なくとも部分的には、流出速度情報は今後の期間についての単なる推定された出力速度予想である場合がある。
【００３４】
１つの実施形態で、基地局ルータ１２０は、ホーム・エージェント１１０からの速度要求メッセージに応答して速度情報を提供してもよい。例えば、基地局ルータ１２０は空のＧＲＥメッセージの中で速度情報を提供してもよい。そのような空のＧＲＥメッセージは、任意のペイロードを伴わない、ＩＰパケット・ヘッダおよびＧＲＥヘッダから構成されていてもよい。１つの実施形態で、基地局ルータ１２０は、外部エージェント１２５が使用可能にされた速度要求ビットを備えたＧＲＥヘッダを受信した実質的にすぐ後で、空のＧＲＥメッセージで速度情報を返送する。本開示の利益を有する当業者には、「実質的にすぐ」という用語は、外部エージェント１２５が、速度要求メッセージなどのメッセージを受信した後で、できるだけ早く速度情報を提供してもよいということを意味することが意図されていることを理解されたい。しかしながら、「実質的にすぐ」という用語はまた、要求された情報を収集すること、この情報を送信する準備をすることに関連した遅延、または速度要求メッセージに応答して、速度情報を送信するために必要とされる場合のある処理の一部である任意のその他の遅延を包含することも意図されている。
【００３５】
図２Ｃは、ヘッダ２０５の中に速度情報２３０を含むＧＲＥパケット２２５の１つの例示的な実施形態を概念的に示す。示されている実施形態では、速度情報２３０は、１つまたは複数のキューの長さを示す情報２３５、１つまたは複数の流出速度を示す情報２４０、およびタイムスタンプを示す情報２４５を含む。しかしながら、本開示の利益を有する当業者には、本発明が上述の速度情報２３０に限定されるわけではないことを理解されたい。代替の実施形態で、任意の速度情報２３０は、ＧＲＥパケット２２５のヘッダ２０５の中で送信されてもよい。例示されている実施形態で、メッセージ２１０は空である。
【００３６】
再び図１を参照すると、ホーム・エージェント１１０は、ホーム・エージェント１１０から基地局ルータ１２０への流出速度を判定するために、提供された速度情報を使用してもよい。１つの実施形態で、ホーム・エージェント１１０は、速度情報の一部として基地局ルータ１２０によって報告される１つまたは複数の流出速度に対応するために、ホーム・エージェント１１０から基地局ルータ１２０への流出速度を調整してもよい。例えばホーム・エージェント１１０は、速度情報の一部として基地局ルータ１２０によって報告される１つまたは複数の流出速度の変化に対応するために、ホーム・エージェント１１０から基地局ルータ１２０への流出速度を下げても、または上げてもよい。
【００３７】
ホーム・エージェント１１０はまた、ホーム・エージェント１１０の流出速度を判定するために、速度情報とともに報告されたキューの長さを使用する。１つの実施形態で、ホーム・エージェント１１０は、基地局ルータ１２０からの出力速度の不適切な予測を調整するために、１つまたは複数のキューの長さを使用する。例えば、予測されたエア・インタフェース１３５上の流出速度が実際のエア・インタフェース１３５上の流出速度よりも大きく、ホーム・エージェント１１０が予測された流出速度で情報を基地局ルータ１２０に送信し続ける場合、１つまたは複数のキュー１４０の長さは増加しなければならない。したがって、ホーム・エージェント１１０が、１つまたは複数のキュー１４０の長さが増加していると判定するのであれば、ホーム・エージェント１１０はその基地局ルータ１２０への流出速度を減少させてもよい。別の例については、予測されたエア・インタフェース１３５上の流出速度予測が実際のエア・インタフェース１３５上の流出速度よりも小さく、ホーム・エージェント１１０が予測された流出速度で情報を基地局ルータ１２０に送信し続ける場合、１つまたは複数のキュー１４０の長さは減少しなければならない。したがって、ホーム・エージェント１１０が、１つまたは複数のキュー１４０の長さが減少していると判定するのであれば、ホーム・エージェント１１０はその基地局ルータ１２０への流出速度を増加させてもよい。
【００３８】
ホーム・エージェント１１０は、様々な目的のために、速度レポートの一部であるタイムスタンプを使用してもよい。１つの実施形態で、ホーム・エージェント１１０は正常性検査としてタイムスタンプを使用する。例えば、タイムスタンプが現在の時間と著しく異なる時間を示す場合、ホーム・エージェント１１０は、速度情報が間違いであることを判定してもよい。ホーム・エージェント１１０はまた、障害レポートを検出するためにタイムスタンプを使用してもよい。一部の実施形態で、その後ホーム・エージェント１１０は、レポートを再オーダーするためにタイムスタンプを使用してもよい。さらに、ホーム・エージェント１１０は、ホーム・エージェント１１０と外部エージェント１２５との間でどれだけのパケットが飛行中であるのかを判定するために、タイムスタンプを使用してもよい。
【００３９】
１つの実施形態で、ホーム・エージェント１１０は、ホーム・エージェント１１０と外部エージェント１２５との間の往復遅延を推定するために、受信された速度情報を使用してもよい。例えば上述のように、外部エージェント１２５は、ホーム・エージェント１１０から速度要求を受信した後で実質的にすぐに、空のＧＲＥメッセージを提供してもよい。その後、ホーム・エージェント１１０は、例えば速度要求メッセージが送信された時間と、速度情報メッセージが受信された時間とを比較することによって、ホーム・エージェント１１０と外部エージェント１２５との間の往復遅延を推定するために、空のＧＲＥメッセージを使用してもよい。ホーム・エージェント１１０は、どれだけのデータが外部エージェント１２５に対して飛行中である可能性があるのかを判定するために、往復遅延を使用してもよく、それによってホーム・エージェント１１０は、１つまたは複数のキュー１４０の長さについてのこの飛行中データの最大の可能な効果を計算することができてもよい。ホーム・エージェント１１０はまた、いつ速度要求メッセージが失われた可能性があるのかを判定するために、往復遅延情報を使用してもよい。ホーム・エージェント１１０が、速度要求メッセージが失われていると判定する場合、ホーム・エージェント１１０は基地局ルータ１１０への流出速度を減少することを決定してもよい。
【００４０】
基地局ルータ１２０内部の１つまたは複数のキュー１４０の長さを制御することに加えて、ホーム・エージェント１１０内部の速度制御メカニズムはまた、セッション毎の基準で速度制御を区別してもよい。例えば、サービス品質（ＱｏＳ）パラメータは、ホーム・エージェント１１０での個々のディフサーブ（Ｄｉｆｆｓｅｒｖ）・マーキングに関連してもよい。データのクラスはディフサーブ・マーキングによって判定され、その後ＨＡ  ＱｏＳスケジューラ（不図示）は、このラベルを通じて様々なクラスの間で優先順位を決定することができる。例えば、ＨＡ  ＱｏＳスケジューラは、基地局ルータ１２０の内部のキュー１４０が長くなりすぎた場合、またはホーム・エージェント１１０が固定ビット率（ＣＢＲ）と可変ビット率（ＶＢＲ）データとの両方をスケジュールしなければならない場合、データの様々なクラスのために異なる可能性範囲を使用することができ、ＶＢＲデータに対してＣＢＲデータを優先させることができる。代替として、その他のスケジューリング方式が使用されてもよい。ＱｏＳパラメータは、ＧＲＥトンネルを介して帯域内で、基地局ルータ１２０からホーム・エージェント１１０へ送信されてもよい。
【００４１】
図３は、流出速度を制御する方法３００の１つの例示的な実施形態を概念的に示す。１つの実施形態で、方法３００は、モバイルＩＰに応じて動作するワイヤレス通信システムで実装されてもよい。しかしながら上述のように、方法３００はモバイルＩＰに応じて動作するワイヤレス通信システムに限定されるわけではない。代替の実施形態で、方法３００は任意のプロトコルに応じて動作するワイヤレス通信システムで実装されてもよい。例えば、方法３００はユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）・プロトコル、モバイル通信のためのグローバル・システム（ＧＳＭ）・プロトコル、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２００）・プロトコル、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈプロトコル、ＩＥＥＥ８０２プロトコルおよびその他に応じて動作するワイヤレス通信システムで実装されてもよい。
【００４２】
示されている実施形態の中で、速度情報が要求される（３０５）。例えば、ホーム・エージェントまたはその他のネットワーク・コントローラは、速度情報要求メッセージを使用して、速度情報を要求してもよい（３０５）。速度情報は、例えば速度情報を求める要求を受信することに応答して、収集されてもよい（３１０）。例えば、基地局ルータまたはその他の基地局は、流出速度、キューの長さ、タイムスタンプおよびその他などの速度情報を収集してもよい（３１０）。その後速度情報は、例えばホーム・エージェントまたはその他のネットワーク・コントローラに提供されてもよい（３１５）。その後、ホーム・エージェントまたはその他のネットワーク・コントローラからの流出速度は、上で詳細に述べられているように、速度情報に基づいて判定されてもよい（３２０）。
【００４３】
図４は、速度制御を伴うシステム中の速度制御実験と、速度制御を伴わないシステム中の速度制御実験との比較を示す。上述の速度制御技術の実施形態は、基地局ルータの内部のＩＰキューの長さを減少させてもよい。図４は、ＵＭＴＳ  ＢＳＲシステムの中で、ホーム・エージェントを通る流出が３８４Ｋｂ／ｓのダウンリンク・ワイヤレス無線チャネルのために速度制御されている場合のＩＰキューの長さと、速度制御されていない場合のＩＰキューの長さとを示す。いずれの場合でも、１０個の並行ＴＣＰ／ＩＰセッションは、同じワイヤレス・チャネルを共有している。図４に示されているように、ワイヤレス・チャネルの速度制御は、ＢＳＲ  ＩＰキューの長さに対して大きな影響を有する。
【００４４】
上述の速度制御技術の実施形態には、従来の慣行に勝るいくつかの利点がある。例えば、ＢＳＲの内部のキューの長さは、適切に接続されたモバイルＩＰ  ＨＡで、モバイル毎の基準で、モバイルＩＰ  ＨＡからの流出速度を、実際のワイヤレス・チャネルのモバイルへの流出速度に調整することによって、減少されてもよい。その結果、システムがワイヤレス・チャネルの再配置を実行する場合にはいつでもコピーされなければならない状態情報の量は減少されることが可能であり、それによってハンドオーバに関連した遅延を減少させ、システムの効率を増加させることができる。例えば、ＢＳＲ  ＩＰキューの長さを減少させることによって、モバイルがＢＳＲからＢＳＲに再配置される場合に、システムがバックホールの中の最も遅いリンク上で大量のＩＰフレームをコピーしなければならないことを回避することができる。
【００４５】
上述の技術は、大部分のキューをボトルネックＢＳＲから適切に接続されたモバイルＩＰ  ＨＡへと移し、それによってモバイルＩＰ  ＨＡは低速のラスト・マイル銅線リンク上のトラフィックをよりよく管理することができる。上述の技術はまた、例えばＢＳＲなどの遠隔のネットワーク要素内部のキューの長さを制御する能力をＨＡに与えてもよい。ＨＡはまた、ＢＳＲ内部のＩＰキューの合計の長さではなく、ＩＰアドレス毎の基準でキューを制御してもよい。さらに、ＨＡの内部でキュー管理技術を使用することは、ワイヤレス・チャネル上のＴＣＰの動作を改良してもよい。
【００４６】
本発明は、異なってはいるが、本明細書の教示の利益を有する当業者には明らかな同等の方法で変更され、実行されてもよいことから、上で開示された特定の実施形態は単なる解説用のものである。さらに、特許請求の範囲で述べられているもの以外、本明細書で示されている構造または設計の詳細に限定されることは意図されていない。したがって明らかに、上で開示された特定の実施形態は改造または変更されてもよく、そのような変形形態のすべては本発明の範囲および精神の中に含まれるとみなされる。したがって本明細書で求められる保護事項は、特許請求の範囲の中で言及される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明によるワイヤレス通信システムの１つの例示的な実施形態を概念的に示す図である。
【図２Ａ】本発明によるＧＲＥパケットの例示的な実施形態を概念的に示す図である。
【図２Ｂ】本発明によるＧＲＥパケットの例示的な実施形態を概念的に示す図である。
【図２Ｃ】本発明によるＧＲＥパケットの例示的な実施形態を概念的に示す図である。
【図３】本発明による流出速度を制御する方法の１つの例示的な実施形態を概念的に示す図である。
【図４】本発明による速度制御を伴うシステム中の速度制御実験と、速度制御を伴わないシステム中の速度制御実験との比較を示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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