(57)【要約】      （修正有）【課題】多元接続パケット予約型プロトコールでのシステムのパフォーマンスを向上させる通信システムを提供する。【解決手段】パケット予約型プロトコルを使用するパケット転送に必要な物理チャネルは、１つの移動局（１６）（“ＶＩＰＭＳ”と呼ぶ）に特別に割り当てられる。ＶＩＰＭＳ（１６）は、パケットデータ用に割り当てられているこれらの物理チャネルを、必要に応じ使用する排他的優先順位を持っている。したがって、ＶＩＰ ＭＳ（１６）は、常に、パケット転送に使用できるネゴシエートされた帯域幅を常に持っている。さらに、ＶＩＰＭＳ（１６）には、ＶＩＰ ＭＳ専用の予約ランダムアクセスチャネルを割り当てることで、これらの物理チャネルにアクセスする最高排他的優先順位（「ＶＩＰ優先順位」）が与えられている。そのため、従来の移動局に発生していた各種可変ランダムアクセス遅れは発生しない。【選択図】図１
2006333508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも多元接続パケット予約プロトコルを使用する移動通信システムのパフォーマンスを向上させる方法であって、
ダウンリンクパケットトラフィックを送信するために、前記移動通信システムで少なくとも１つの第１のチャネルの排他的使用を割り当てるステップと、
アップリンクパケットトラフィックが競合せずにアクセスできるように、前記移動通信システムで第２のチャネルを予約するステップと、
前記アップリンクパケットトラフィックを送信するために、前記移動通信システムで少なくとも第３のチャネルの排他的使用を割り当てるステップと、
を備える前記方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記移動通信システムがＴＤＭＡ通信システムを含む、前記方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法であって、前記移動通信システムがデジタルセルーラ無線システムを含む、前記方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、前記移動通信システムがＧＳＭ型システムを含む、前記方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法であって、前記多元接続パケット予約プロトコルはスロットＡＬＯＨＡ多元接続プロトコルを含む、前記方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、前記第１のチャネルが第１の物理チャネルを含む、前記方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記第３のチャネルが第３の物理チャネルを含む、前記方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、前記第１および第３のチャネルが物理チャネルを含む、前記方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のチャネルがランダムアクセスチャネルを含む、前記方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記第２のチャネルがパケットランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）を含む、前記方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法であって、前記第１のチャネルと前記第３のチャネルがパケットデータトラフィックチャネル（ＰＤＴＣＨ）を含む、前記方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、第２のチャネルを予約する前記ステップが、アップリンクトラフィック間のランダムアクセス衝突率が従来の率より減少するようにランダムアクセスチャネルの大きさを決める、前記方法。
【請求項１３】
移動通信ネットワークと有線通信ネットワーク間でパケットトラフィックを送信する方法で、
ダウンリンクパケットトラフィックを送信するために、前記移動通信ネットワークで、第１のネゴシエートされた帯域幅と第１の処理遅れを持つ少なくとも第１のチャネルの排他的使用優先順位を割り当てるステップと、
アップリンクパケットトラフィックにより前記移動通信ネットワークに対し競合のないアクセスができるように、前期移動通信ネットワークに第２の処理遅れを持つ第２のチャネルを予約するステップと、
前記アップリンクパケットトラフィックを送信するために前記移動通信ネットワークで、第３のネゴシエートされた帯域幅と第３の処理遅れを持つ少なくとも第３のチャネルの排他的使用優先順位を割り当てるステップと、
前記第１および第３のネゴシエートされた各帯域幅を対応する第１および第３の有線通信ネットワークの各帯域幅にそれぞれ変換するステップと、
前記第１、第２および第３の各処理遅れを関連する第１、第２および第３の有線通信ネットワークの各処理遅れにそれぞれ変換するステップと、
前記パケットトラフィックを送信するために、前記移動通信ネットワークが前期有線通信ネットワークに対し、前期第１および第３の有線ネットワークの帯域幅の少なくとも１つと前記第１、第２および第３の有線処理遅れの少なくとも１つを割り当てるように要求するステップと、
を備える前記方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、前記移動通信ネットワークがＧＳＭネットワークを含む、前記方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法であって、前記有線通信ネットワークがインターネットネットワークを含む、前記方法。
【請求項１６】
実現可能なサービス品質を向上させるために複数の共用パケットデータチャネルを使用するセルーラパケットデータ通信システムで使用する方法であって、
前記複数の共用パケットデータチャネルの複数のアップリンクおよびダウンリンクデータチャネルをネゴシエーションにより優先使用するために第１の移動端末に同時に割り当てるステップと、
前記割り当てられた複数のアップリンクおよびダウンリンクパケットデータチャネルの使用を保証されている前記第１の移動端末および前記セルーラパケットデータ通信システムのネットワークの少なくとも１つからの信号に応答して、前記割り当てられた複数のアップリンクとダウンリンクパケットデータチャネルを解放するステップと、
を備える前記方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、前記第１の移動局が前記複数のアップリンクおよびダウンリンクパケットデータチャネルを使用し、当該チャネル上の他のすべてのパケットデータトラフィックが割り込まれる、前記方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の方法であって、前記アップリンクパケットデータトラフィックのスケジュールがアップリンク状態フラグで制御される、前記方法。
【請求項１９】
少なくとも多元接続パケット予約プロトコルを使用する移動通信システムであって、
パケットトラフィックを送受信する第１の移動端末手段であって、前記移動通信システムで少なくとも第１のアップリンクチャネルと第２のダウンリンクチャネルの排他的使用を割り当てられる前記第１の移動端末手段と、
前記移動通信システムのアップリンクのアクセスチャネルと、
前記第１の移動端末手段に前記アクセスチャネルに対する競合のないアクセスを予約する予約手段と、
を備える前記移動通信システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の移動通信システムであって、ＴＤＭＡ通信システムをさらに備える、前記移動通信システム。
【請求項２１】
請求項１９に記載の移動通信システムであって、デジタルセルーラ無線システムをさらに備える、前記移動通信システム。
【請求項２２】
請求項１９に記載の移動通信システムであって、前記アクセスチャネルがランダムアクセスサブチャネルを含む、前記移動通信システム。
【請求項２３】
請求項１９に記載の移動通信システムであって、前記第１の移動端末手段が優先（ＶＩＰ）移動局を含む、前記通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に遠隔通信フィールドに関し、特に、多元接続予約型プロトコルを使用するパケット通信システムのパフォーマンスを向上させる方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、従来の移動パケット無線通信システムでは、基地局（ＢＳ）は１つ以上の共用パケット無線チャネルを介して、複数の移動局（ＭＳ）と通信する。この際、ＢＳがダウンリンクパケットトラフィックをスケジュールし、ＭＳ間のダウンリンク競合を回避している。しかし、ＭＳがアップリンクでＢＳにアクセスする場合、ＭＳはランダム多元接続プロトコルを使用してアクセス権を争うため、アップリンク上で必然的に競合および衝突が発生する。
【０００３】
時分割多元接続（ＴＤＭＡ）通信システム（ＴＤＭＡセルーラ無線システム等）で使用する多元接続型プロトコルの１つは、予約スロットＡＬＯＨＡ多元接続プロトコルである。例えば、アップリンクでは、ＭＳは従来のスロットＡＬＯＨＡ多元接続プロトコルに従い、大気インターフェースを介してＢＳにランダムアクセス要求メッセージを送信できる。ＢＳがそのランダムアクセス要求メッセージを正常に受け取ると、そのＭＳに対しトラフィックチャネルを割り当てるかまたは予約し、その後、当該ＭＳとＢＳ間で競合のないパケット転送が行われる。
【０００４】
通常、ＭＳがトラフィックチャネル予約を所定時間内にＢＳから受信しないと、当該ＭＳはランダムアクセス要求メッセージを再送信する。ＢＳは、様々な理由で、チャネル予約を行なわないことがある。例えば、ランダムアクセス要求メッセージはアップリンク上で他のメッセージと衝突したり、送信中にエラーになったりする。さらに、ＢＳが瞬間的に容量過負荷になることもあり。その結果、ＢＳは過負荷時間にランダムアクセス要求を正しく受け取っても、その要求を処理しないこともある。
【０００５】
上記で説明したように、ダウンリンクでは、ＢＳ（またはシステムのネットワーク側の別のノード）側で各種ＭＳへの送信をスケジュールする。しかし、ダウンリンク送信のスケジュール対象となるＭＳの優先レベルが異なっている場合、ＢＳ（またはスケジュールネットワークノード）は各種ＭＳの優先順位を考慮しながら送信をスケジュールしなければならない。したがって、各種ダウンリンク送信のスケジューリング優先順位を決めなければならないため、個別ＭＳに対する送信をスケジュールする際、可変の遅れが発生する。これは、特にトラフィック輻輳時に顕著である。この遅れは、その時点での、同等または上位優先順位を持つ競合トラフィック量により変わる可能性がある。通常、低優先順位のＭＳはスケジューリングの遅れが長くなる。
【０００６】
汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）は新しいパケットデータサービスで、デジタルのＧｌｏｂａｌ
Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ
Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）で使用するように指定されている。ＧＰＲＳ標準では、パケットデータ用の最適化通信チャネルセットを使用する必要がある。個別ユーザ（つまりＭＳ）に必要な帯域幅は、トランクマルチチャネル操作により与えられる。つまり、パケットは複数の並列チャネルを介して、ＭＳとの間で送受信できる。パケット転送をスケジュールする際（アップリンクもダウンリンクも）、複数の優先順位レベルを使用する。ＧＰＲＳは新しいサービスであるが、ＧＰＲＳ（例えばＧＳＭにおける）に付随するパフォーマンス最適化問題は、他のパケットデータサービスおよび多元接続予約システムにも同じである。ＧＳＭの概要、特に、ＧＳＭのチャネル資源管理および割当てについては、Ｍ．ＭｏｕｌｙおよびＭ．Ｂ．Ｐａｕｔｅｔ著“Ｔｈｅ
ＧＳＭ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ
Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”Ｃｅｌｌ＆Ｓｙｓ．、版権１９９２（ＩＳＢＮ：２−９５０７１９０−０−７）を参照。
【０００７】
例えば、現行ＧＰＲＳ標準では（ＧＳＭ技術仕様ＧＳＭ ０４．６０、バージョン０．９．１、１９９６年９月２６日）、ＧＰＲＳにおけるパケットデータ転送専用物理チャネルをパケットデータチャネル（ＰＤＣＨ）と呼んでいる。ＧＰＲＳ移動局発信パケット転送では、ＭＳがパケットランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）を介してＰＤＣＨアップリンクでランダムアクセス要求を出し、パケット転送を開始する。ＰＲＡＣＨを「ランダムアクセスサブチャネル」と呼ぶことがある。ランダムアクセスサブチャネルと関連するアップリンク状態フラグ（ＵＳＦ）が「空き」に設定されていると、ＭＳはランダムアクセスサブチャネルを選択してアクセス要求を出すことができる。ＵＳＦは、ダウンリンクで送られる各無線リンク制御（ＲＬＣ）ブロックの先頭の数ビットで構成され、アップリンクトラフィックを多重化するためにＰＤＣＨで使用する。現在、ＧＰＲＳの場合、１つのＵＳＦ値を使用してランダムアクセスサブチャネルが「空き」であることを示し、他の３つのＵＳＦ値を使用して３つの異なったＭＳ用のアップリンクを予約している。ＵＳＦを使用してランダムアクセスサブチャネルの可用性を判別する代わりに、ＭＳは事前定義された規則に従ってランダムアクセスサブチャネルを選択することもできる。ＧＰＲＳアクセス要求にはＭＳ識別情報が含まれていて、また、当該ＭＳの優先順位レベル情報を含むこともできる。
【０００８】
ネットワークは、パケットアクセス認可チャネル（ＰＡＧＣＨ）を介してＰＤＣＨダウンリンクにチャネル予約コマンドを送信し、ランダムアクセス要求に応答する。チャネル予約コマンドは当該ＭＳに対し将来のタイムスロットを割り当て（予約し）、可変長パケットをアップリンク転送できるようにする。ネットワークがＭＳのランダムアクセス要求に応答しない場合、ＭＳは所定の（またはランダム）時間後に再び要求を出す。ＭＳは、予約タイムスロットを使用して可変長パケットを送信する。ＧＰＲＳでは、パケットはパケットデータトラフィックチャネル（ＰＤＴＣＨ）を介してＰＤＣＨで送信される。ネットワークは、パケット全体を正常に受け取ると、ＭＳに対し肯定応答メッセージを送信する。正常でない場合は、ＭＳはパケット全体を再送信するかまたは送信エラーが発生したパケットの部分を再送信する。
【０００９】
ＧＰＲＳ移動局終端パケット転送の場合、ネットワークはパケットの宛先であるＭＳに対し（オプションで）ページング処理を実行することで、ＭＳへの転送を開始する。ＧＰＲＳでは、ページはパケットページチャネル（ＰＰＣＨ）を介してＰＤＣＨで転送されるかまたは従来のＧＳＭページチャネル（ＰＣＨ）で転送される。しかし、ネットワーク側でＭＳの現在セル位置がわかっていれば、宛先ＭＳに対しページ処理を行う必要はない。正常にページ処理が行われたら、ＭＳはＰＲＡＣＨまたはＲＡＣＨでパケットチャネル要求を送信してページ応答を開始する。ネットワークは、パケット関連制御チャネル（ＰＡＣＣＨ）でパケット資源割当てメッセージを応答として戻す。次にパケットは、ＰＤＴＣＨを介してＭＳに送信される。このパケット送信に関するネットワーク側のスケジューリングは、現在のトラフィック負荷とパケットに与えられている優先順位を基に行われる。ＭＳは、パケット全体が正しく受信されたら、ネットワークに対し肯定応答メッセージを送信する。完全なパケットが正常に受け取られなかった場合は、ネットワークはパケット全体を再送信するかまたはエラーが発生したパケットの部分も再送信する。
【００１０】
このようなランダムアクセス予約型のプロトコルの問題点は、ＭＳ側でさまざまなパケット転送遅れが発生することである。例えば、すべてのアップリンクパケット転送が行われる前に、常に、チャネル予約プロセスが実行される（転送対象となっているパケットが連結されているものでない限り）。ＭＳはランダムアクセス要求メッセージをネットワークに送り、ネットワークはこのメッセージを正常に受信しなければならない。したがって、アクセスが可能になるまでに、遅れが発生する。また、ＭＳがチャネル予約メッセージを受け取らないと、アクセス要求メッセージの再送信のタイミングは独立タイマにより制御されるため、さらに遅れが発生する。さらに、ネットワークのアクセス容量が瞬間的に過負荷状態になると、その時間内に処理できるランダムアクセス要求数より多くの要求が受け取られることがあり、次のアクセスを実行できるまで待たされることにもなる。これら様々な遅れが組み合わされ、アップリンクパケット転送の優先順位割当てに関連する遅れがさらに長くなる。これが、アップリンクチャネルのアクセスでは、様々な可変遅れにつながる。
【００１１】
一方、ダウンリンクでは、現在のトラフィック負荷の大きさおよびダウンリンクパケット転送の優先順位処理が問題で、これも、パケットデータサービス送信に割り当てられているチャネル資源が不十分な場合は、可変の遅れが発生する可能性がある。このように、アップリンクおよびダウンリンクの両方のパケット転送はサービス品質（ＱｏＳ）にばらつきが発生する。これを、可変の時間遅れおよびスループットの低下の両方で表すことができる。
【００１２】
ＧＰＲＳ標準では４種類のＱｏＳレベルを指定していて、各種大気インターフェースの各種通信層にマップされる。下位の２つの層（メディアアクセス制御層と物理層）では、これらの４種類のＱｏＳレベルは、４つの優先順位レベルにマップされる。これら４つの優先順位レベルは、システムに対するアクセスの優先順位付けに使用される。ＧＰＲＳ専用ＰＤＣＨすべては共用資源で、各種ＭＳの送受信パケットがこれらの資源についてお互いにアクセス競合する。システムの資源マネージャの作業は十分な数の専用ＰＤＣＨを割り当てることである。これにより、割り当てられた負荷を処理し、４種類すべての優先順位レベルのＱｏＳ要件を満たすことができる。しかし、低位優先順位レベルを抑止すると、重大な問題が発生する。これは、上位優先順位レベルが要求する負荷が所定のチャネル資源の容量を超える可能性があるからである。現在の所、資源マネージャは余分な資源を割り当てるか（他のサービスを犠牲にし）またはＱｏＳを低下させて操作を実行するかのいずれかを余儀なくされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、回線交換サービスのＱｏＳレベルと同等なパケットデータサービスＱｏＳを提供することにある。
【００１４】
本発明の別の目的は、パケットデータサービスのために移動局にネゴーシエイト帯域幅を保証することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、パケットデータサービスのために移動局に固定の遅れを保証することにある。
【００１６】
本発明のさらに別な目的は、ワイヤバウンドネットワークのパケットデータサービスの無線エンドユーザのシステムスループットを向上させコストを低下させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によれば、上記およびその他の目的は、多元接続パケット予約型プロトコルを使用するシステムで実現できる。これは、１移動局（“ＶＩＰ
ＭＳ”と呼ぶ）へのパケット転送に必要な物理チャネルを特別に割り当てることで行われる。例えば、これらの特別に割り当てた物理チャネルは、複数のアップリンクおよびダウンリンクパケットデータチャネルで構成する。これらの専用チャネルが割り当てられたＶＩＰ
ＭＳには、必要に応じそれらのチャネルを使用する排他的優先順位が割り当てられる。したがって、ＶＩＰ ＭＳはパケット転送用に常にこのネゴシエート帯域幅を利用できる。
【００１８】
さらに、ＶＩＰ ＭＳ専用の予約ランダムアクセスチャネルを割り当てることで（例えば、割り当てられているアップリンクチャネル上で）、ＶＩＰ
ＭＳにはこれらの物理チャネル（「ＶＩＰ優先順位」）にアクセスするための最高排他的優先順位が与えられる。そのため、従来の移動局に発生していた各種可変ランダムアクセス遅れは発生しない。ダウンリンクではＶＩＰ
ＭＳは最初にスケジュールされて送信可能になり、アップリンクではＶＩＰ ＭＳ用の予約アクセスが用意されているため、アップリンク送信でもおよびダウンリンク送信でも一定の遅れしか発生しないことになる。言い換えると、ＶＩＰ
ＭＳは、パケット転送用の帯域幅が保証され、アップリンクおよびダウンリンクの遅れも一定であることが保証されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の方法と装置は、以下の詳細な説明と添付図面を参照することで、より完全に理解できる。
【００２０】
本発明の選好実施例およびその利点は、図面の図１〜図７を参照することで理解できる。これらの図面では、同じ構成要素または対応する構成要素には、同じ数字を使用している。
【００２１】
特に、多元接続パケット予約型プロトコルを使用する本発明による通信システムでは、パケット送信に必要な物理チャネルは１つのＭＳにだけ特別に割り当てられる。このＭＳを、「ＶＩＰ
ＭＳ」と呼ぶ。例えば、ＧＰＲＳの場合、特別に割り当てられたこれらの物理チャネルは複数のアップリンクチャネルとダウンリンクチャネルを備えることができる。具体的には、ＧＰＲＳにおける１つのＰＤＣＨは１つのアップリンクチャネルと１つのダウンリンクチャネルとを備え、パケットデータ専用の物理チャネルとして定義する。割り当てるアップリンクチャネル数と割り当てるダウンリンクチャネル数とは、同数でも良く、また異なっていても良い。ＶＩＰ
ＭＳにはこれらの専用チャネルが割り当てられ、必要に応じそれらのチャネルを使用する権が与えられる。したがって、ＶＩＰ ＭＳはパケット転送のための帯域幅を常に利用できる。しかし、これらの専用チャネルで使用されていない容量については、他のＭＳが使用できる。
【００２２】
言い換えると、ＶＩＰ ＭＳにはこれらの物理チャネルにアクセスする最大の排他的優先順位（以下「ＶＩＰ優先順位」と呼ぶ）が与えられる。したがって、ＶＩＰ
ＭＳ専用の予約ランダムアクセスサブチャネルを割り当てることで（例えば、割り当てられたアップリンクチャネルで）、ランダムアクセス時に従来のシステムで発生していた可変の遅れに関する既存の問題は解決する。ダウンリンクではＶＩＰ
ＭＳは最初にスケジュールされて送信可能になり、アップリンクではＶＩＰ ＭＳ用の予約アクセスが用意されているため、アップリンク送信でもおよびダウンリンク送信でも一定の遅れしか発生しないことになる。言い換えると、ＶＩＰ
ＭＳは、パケット転送用の帯域幅が保証され、アップリンクおよびダウンリンクの遅れも一定であることが保証されている。
【００２３】
図１は、本発明の選好実施例による、ＶＩＰ移動局を使用したパケット転送の方法を実現するために使用できる遠隔通信システムの簡単なブロック図である。システム１０には、通信ネットワーク１２が含まれている。ネットワーク１２には、基地局／トランシーバ部１４が含まれている。ネットワーク１２は、ローカルエリアネットワークまたは広域ネットワーク（ＬＡＮまたはＷＡＮ）でも、ＧＳＭのセルーラネットワークのようなパブリックランド移動ネットワーク（ＰＬＭＮ）でも良い。一般的に、ネットワーク１２は、共用パケットデータチャネルを使用してパケットデータサービスを行う任意の通信ネットワークで良い。図示している選考実施例では（説明のためにだけ図示したもの）、ネットワーク１２はデジタルＴＤＭＡセルーラ移動無線ネットワークである。
【００２４】
ネットワーク１２は、ネットワークの基地局／トランシーバ部１４および大気インターフェースを介して、特に大気インターフェースと切替え通信プロトコルを使用し、ＶＩＰ
ＭＳ １６と通信する。ＶＩＰ ＭＳ １６には、資源スケジューリングとアップリンクランダムアクセスで優先処理を実行するためのＶＩＰ優先順位が与えられている。典型的なスケジューリング優先順位階層では、ＶＩＰ優先順位は０または最大排他レベル優先順位である。また、このＶＩＰ優先順位は、システム資源マネージャが従来のどのスケジューリング優先順位より常に高いと見なすレベルであれば、特殊優先順位レベルでも良い。
【００２５】
ネットワーク１２は、ネットワーク内の第２の基地局および／またはトランシーバ部１８を介してＶＩＰ以外の移動局（移動電話２０で表される）、公衆電話網（ＰＳＴＮ）の固定電話（電話２２等）、および端末ワークステーション（コンピュータ端末２４および２６等）とも通信する。図で示すように、端末２４とネットワーク１２間の通信は、有線接続である。端末２６とネットワーク間の通信は、基地局および／またはトランシーバ部１４を介した無線接続である。したがって、電話２２、端末２４および２６と移動局２０またはＶＩＰ
ＭＳ １６との通信は、ネットワーク１２により経路選択される。
【００２６】
図２は、本発明の選好実施例による、移動局終端データパケットの転送を示すシーケンス図である。図２では、シーケンス３０のステップ３２で、ネットワーク１２はＶＩＰ
ＭＳ １６へのデータパケットの転送を開始する。これは、ダウンリンクでパケットページング物理チャネルを介してパケットページングメッセージを送信することで行う。ＧＰＲＳの場合、パケットページングメッセージは、ダウンリンクパケットページングチャネル（ＰＰＣＨ）またはページングチャネル（ＰＣＨ）を介して送信できる。ネットワーク側でＶＩＰ
ＭＳ １６の現在セル位置がわかっている場合、ページングメッセージを送信する必要はない。
【００２７】
ステップ３４で、ＶＩＰ ＭＳ １６はアップリンクでランダムアクセスサブチャネルを介してチャネル予約要求メッセージを送信する。この要求メッセージでは、ＶＩＰ ＭＳ １６がＶＩＰ優先順位を持っていることを示すことができる。ＧＰＲＳでは、ＶＩＰチャネル予約要求メッセージは、アップリンクＰＲＡＣＨまたはランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を介して送信できる。また、ネットワークは、直前のＱｏＳネゴシエーションあるいは加入者データから、ＶＩＰ優先順位をすでに知っている場合がある。特に、ＱｏＳネゴシエーションは、「インターネットプロトコル」に指定されている資源予約プロトコル（“ＲＳＶＰ”）機能の使用に基づいている。ＲＳＶＰ機能は、インターネットによる通信で資源を予約するために用意されている機能である。また、テーブルなどを用意し（データベース内など）、移動大気インターフェースを介した帯域幅と遅れに関する要求を変換し、それぞれ、インターネット帯域幅および遅れに合わせて増減することができる。
【００２８】
それに応答して、ステップ３６では、ネットワーク１２はダウンリンクでパケットアクセス認可チャネルまたは制御チャネルを介して、専用物理トラフィックチャネル割当てメッセージを送信する。この割当てメッセージには、転送に使用する専用パケットデータトラフィックチャネルのリストが含まれている。ＧＰＲＳでは、ネットワークは「ダウンリンクで」ダウンリンク論理リンク制御（ＬＬＣ）フレーム転送のためのパケット資源割当てメッセージを送信できる。このパケット資源割当てメッセージには、使用する専用ＰＤＣＨのリストが含まれている。ステップ３８で、ネットワーク１２はダウンリンクパケットデータチャネル（ＧＰＲＳのＰＤＴＣＨ等）を介してパケットを送信する。要するに、ダウンリンクパケット転送に「保証された帯域幅」または物理チャネルを用意することで、転送用に割り振る資源は十分なはずであり、ＶＩＰ
ＭＳの遅れは一定になり、ダウンリンクトラフィックは可変ＱｏＳの影響を受けない。
【００２９】
図３は、本発明の選好実施例による、ネットワークとＶＩＰ ＭＳ間のパケット転送のためのダウンリンクとアップリンクフレームを示す図である。実施例による説明のために、一連のＴＤＭＡフレームが示してあり、各フレームごとに８つのタイムスロットがある。例えば、ＧＳＭでは、各ＴＤＭＡフレームに８つのタイムスロットを使用する。しかし、本発明では各フレームのタイムスロット数には制限を設けていない。実際に可能であれば、各フレームのＴＤＭＡタイムスロット数は任意である。図示してあるように、ＶＩＰ
ＭＳ用に専用割当てするダウンリンク物理チャネルは、各フレームで専用タイムスロットとして用意する。これらは、第１に、ＶＩＰ ＭＳ用に予約されている。しかし、以下で説明するように、ＶＩＰパケット間の空き時間には、予約されたこれらのＶＩＰ ＭＳタイムスロットは、他のトラフィックに一時的に利用できる。したがって、従来のシステムに比べネットワークのスループットは格段に改善されている。これは、空き時間には、これらのＶＩＰ
ＭＳ物理チャネルを他の移動局とのパケットデータ転送に使用する目的でアクセスできるからである。
【００３０】
ＴＤＭＡフレームの１タイムスロットで送信する情報形式を「バースト」と呼ぶ。トラフィックチャネルおよび特定の制御チャネルでの情報送信には、「ノーマルバースト」が使用する。図４は、ＴＤＭＡフレームで単ータイムスロットにノーマルバーストがマップされる様子を示した図である。連続ＴＤＭＡフレームに現れる１つのタイムスロットを、物理チャネルとして定義する。したがって、一連の（情報の）ノーマルバーストをいくつかのタイムスロットで送信し、物理チャネルを構成する。
【００３１】
図５は、図２に説明したシーケンスに従って、ＶＩＰ ＭＳと他のパケットトラフィックがダウンリンク物理チャネルを介して送信される様子を示した図である。ＶＩＰ ＭＳへ送られる入力パケットトラフィックは、予約ダウンリンク物理チャネル（図５に示した１つのチャネル）を介して、ネットワークにより送信される（次に使用可能なタイムスロットから始まる）。図で示してあるように、これらのパケット転送は必ずしも連結していない。したがって、ＶＩＰ
ＭＳのパケットが転送されていない空き時間には、ＶＩＰ以外の移動局のための他の入力パケットトラフィックをＶＩＰ ＭＳチャネルを介して送信できる。
【００３２】
図６は、本発明の選好実施例による、移動発信パケットデータの転送を実行する様子を示したシーケンス図である。シーケンス５０のステップ５２では、ＶＩＰ
ＭＳ １６はアップリンクで予約ランダムアクセスサブチャネルを介してＶＩＰパケットチャネル要求メッセージを送信する。そのＶＩＰ
ＭＳに対し予約ランダムアクセスサブチャネルを割り当てることで（例えば、割り当てられた１つのアップリンクチャネル上で）、アップリンクランダムアクセスの可変遅れの問題は解決する。また、好ましい解決方法ではないが、アップリンク上でランダムアクセスサブチャネルの大きさを決めるという方法もある。これは、ＶＩＰ
ＭＳと他のＭＳ間のチャネルアクセス衝突がなるべく発生しないようにするためである。ＧＰＲＳでは、ＶＩＰ ＭＳパケットチャネル要求をアップリンクで予約ＰＲＡＣＨを介して送信できる。
【００３３】
ステップ５４では、ネットワーク１２はダウンリンクでパケットアクセス認可チャネルまたは制御チャネルを介して専用トラフィックチャネル割当てメッセージを送信する。この割当てメッセージには、転送に使用する専用パケットデータトラフィックチャネルのリストが含まれている。ＧＰＲＳでは、ネットワークは（ダウンリンクを介し）ダウンリンク論理リンク制御（ＬＬＣ）フレーム転送のパケット資源割当てメッセージを送信できる。このパケット資源割当てメッセージには、使用する専用ＰＤＣＨのリストが含まれている。ステップ５６では、ＶＩＰ
ＭＳ １６はアップリンクパケットデータチャネル（たとえば、ＧＰＲＳにおける専用ＰＤＴＣＨ）を介してパケットを送信する。
【００３４】
図７は、図６に説明したシーケンスに従い、アップリンク物理チャネルを介してＶＩＰ ＭＳおよび他のパケットトラフィックが送信される様子を示した図である。ネットワークに送信するパケットトラフィックは、予約アップリンク物理チャネル（図７で示されているチャネル）を介してＶＩＰ
ＭＳにより送られる（次の予約アクセスタイムスロットの後ろの２番目に使用可能なタイムスロットから開始し）。パケット転送は、連結していてもいなくても構わない。したがって、ＶＩＰ
ＭＳのパケットが転送されていない空き時間には、ネットワークへ送信される他のパケットトラフィックをＶＩＰ ＭＳチャネルを介して送信できる。図７は、アップリンクアクセス衝突を避けるために、ＶＩＰ ＭＳに排他的に予約されている特定のランダムアクセスチャネル（縞模様のタイムスロット）の使用方法も図示している。
【００３５】
特に、上記の実施例により得られる利点以外に、ＧＰＲＳにおけるダウンリンク転送の優先順位付けは、すべての２０ｍｓ無線リンク制御（ＲＬＣ）ブロックの一部である「一時フレーム識別」（ＴＦＩ）と呼ばれる短い識別子を使用してダウンリンク送信をスケジュールすることで微調整できる。したがって、これらすべてのブロックを特定の論理リンク制御（ＬＬＣ）フレームと特定の移動局に関連付けることができる。また、同様の順位付けレベルはアップリンクでも可能で、この場合は、アップリンク状態フラグ（ＵＳＦ）を使用してアップリンク送信スケジュールを制御する（これも、２０ｍｓ単位で行う）。したがって、パケットデータチャネル（ＰＤＣＨ）を、特定の移動局についてオープンしたりクローズしたりできる。このようにして、チャネルの利用率を最大限にすることができ、従来の回線交換接続で得られるＱｏＳと同等のＱｏＳが得られる。
【００３６】
特に、ＶＩＰ ＭＳ（例えば、あるセルに存在する）が別のセルに移動する時、そのＭＳには同じ排他資源を付与することができる。この付与は、ＭＳが新しいセルでこれら資源をネゴシエートして得るか、またはネットワーク内のシグナリングにより同じ効果を得ることができる。後者の場合、あるセルから別のセルへのハンドオーバ時に（例えば、ＭＳが新しいセルに自分自身を「提示」するとき）、ＭＳはセル更新処理を実行でき、その場合に新しいセルに十分な資源がある場合でも、ネットワークは古いセルからＶＩＰの資源を自動的に「転送」または再割当てできる。このような自動的な資源再割当ては、従来のハンドオーバで使用しているような特殊シグナリング手順を使用するなどして実行できる。
【００３７】
本発明の方法および装置の選好実施例を添付図面に示し上記の詳細な説明で説明したが、本発明は開示した実施例に限定されず、以下の請求の範囲で述べて定義する本発明の主旨から逸脱することなく各種再配置、変形および代用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の選好実施例による、ＶＩＰ移動局を使用したパケット転送の方法を実現するために使用できる遠隔通信システムの簡単なブロック図である。
【図２】本発明の選好実施例による、移動局終端データパケットの転送を示すシーケンス図である。
【図３】本発明の選好実施例による、ネットワークとＶＩＰ ＭＳ間のパケット転送のためのダウンリンクとアップリンクフレームを示す図である。
【図４】ＴＤＭＡフレームで単ータイムスロットにノーマルバーストがマップされる様子を示した図である。
【図５】図２に説明したシーケンスに従って、ＶＩＰ ＭＳと他のパケットトラフィックがダウンリンク物理チャネルを介して送信される様子を示した図である。
【図６】本発明の選好実施例による、移動発信パケットデータの転送を実行する様子を示したシーケンス図である。
【図７】図６に説明したシーケンスに従い、アップリンク物理チャネルを介してＶＩＰ ＭＳおよび他のパケットトラフィックが送信される様子を示した図である。
【図１】
2006333508.tif 000003
【図２】
2006333508.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも多元接続パケット予約プロトコルを使用する移動通信システムのパフォーマンスを向上させる方法であって、
ダウンリンクパケットトラフィックを送信するために、前記移動通信システムで少なくとも第１のチャネルの排他的使用優先順位を割り当てるステップと、
アップリンクパケットトラフィックが競合せずにアクセスできるように、前記移動通信システムで第２のチャネルを予約するステップと、
前記アップリンクパケットトラフィックを送信するために、前記移動通信システムで少なくとも第３のチャネルの排他的使用優先順位を割り当てるステップと、
を備える前記方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、パケットトラフィックが送信されていない時は、前記第１および第３のチャネルの少なくとも１つを他のトラフィック用に解放するステップをさらに含む、前記方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記移動通信システムがＴＤＭＡ通信システムを含む、前記方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の方法であって、前記移動通信システムがデジタルセルーラ無線システムを含む、前記方法。
【請求項５】
請求項１または２に記載の方法であって、前記多元接続パケット予約プロトコルはスロットＡＬＯＨＡ多元接続プロトコルを含む、前記方法。
【請求項６】
請求項１または２に記載の方法であって、前記第１のチャネルが第１の物理チャネルを含む、前記方法。
【請求項７】
請求項１または２に記載の方法であって、前記第３のチャネルが第３の物理チャネルを含む、前記方法。
【請求項８】
請求項１または２に記載の方法であって、前記第１および第３のチャネルが物理チャネルを含む、前記方法。
【請求項９】
請求項１または２に記載の方法であって、前記第２のチャネルがランダムアクセスチャネルを含む、前記方法。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の方法であって、前記第２のチャネルがパケットランダムアクセスチャネル（ＰＲＡＣＨ）を含む、前記方法。
【請求項１１】
請求項１または２に記載の方法であって、前記第１のチャネルと前記第３のチャネルがパケットデータトラフィックチャネル（ＰＤＴＣＨ）を含む、前記方法。
【請求項１２】
請求項１または２に記載の方法であって、第２のチャネルを予約する前記ステップが、アップリンクトラフィック間のランダムアクセス衝突率が従来の率より減少するようにランダムアクセスチャネルの大きさを決める、前記方法。
【請求項１３】
請求項１または２に記載の方法であって、第１のセルから第２のセルへ移動局をハンドオーバするステップと、前記第２のセルへ前記割当ておよび予約ステップを繰り返すステップとをさらに含む、前記方法。
【請求項１４】
請求項１または２に記載の方法であって、第１のセルから第２のセルへ移動局をハンドオーバするステップと、前記移動局が排他的優先順位を使用できるように前記第１のチャネル、前記第２のチャネルおよび前記第３のチャネルに対応するチャネルを再割当てするステップとをさらに含む、前記方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法であって、
前記第１のチャネルは、第１のネゴシエートされた帯域幅と第１の処理遅れを持ち、
前記第２のチャネルは、第２の処理遅れを持ち、
前記第３のチャネルは、第３のネゴシエートされた帯域幅と第３の処理遅れを持ち、
前記第１および第３のネゴシエートされた各帯域幅を対応する第１および第３の有線通信ネットワークの各帯域幅にそれぞれ変換するステップと、
前記第１、第２および第３の各処理遅れを関連する第１、第２および第３の有線通信ネットワークの各処理遅れにそれぞれ変換するステップと、
前記パケットトラフィックを送信するために、前記移動通信ネットワークが前記有線通信ネットワークに対し、前記第１および第３の有線ネットワークの帯域幅の少なくとも１つと前記第１、第２および第３の有線処理遅れの少なくとも１つを割り当てるように要求するステップと、
をさらに含む、前記方法。
【請求項１６】
請求項１、２または１５に記載の方法であって、前記移動通信ネットワークがＧＳＭネットワークを含む、前記方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法であって、前記有線通信ネットワークがインターネットネットワークを含む、前記方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法であって、実現可能なサービス品質を向上させるために複数の共用パケットデータチャネルを使用するセルーラパケットデータ通信システムで使用する方法であって、
前記複数の共用パケットデータチャネルの複数のアップリンクおよびダウンリンクデータチャネルをネゴシエーションにより優先使用するために第１の移動端末に同時に割り当てるステップと、
前記割り当てられた複数のアップリンクおよびダウンリンクパケットデータチャネルの使用を保証されている前記第１の移動端末および前記セルーラパケットデータ通信システムのネットワークの少なくとも１つからの信号に応答して、前記割り当てられた複数のアップリンクとダウンリンクパケットデータチャネルを解放するステップと、
を備える前記方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記第１の移動端末の空き時間に、少なくとも第２の移動端末が、前記割り当てられた複数のアップリンクおよびダウンリンクパケットデータチャネルにアクセスする、前記方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、前記第１の移動局が前記複数のアップリンクおよびダウンリンクパケットデータチャネルを使用し、当該チャネル上の他のすべてのパケットデータトラフィックが割り込まれる、前記方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法であって、前記アップリンクパケットデータトラフィックのスケジュールがアップリンク状態フラグで制御される、前記方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法であって、前記第１の移動端末以外の移動端末との衝突を避けるために別の予約されたアクセスサブチャネルを前記第１の移動端末に割り当て、これによりアップリンクチャネルアクセス遅れを減少させるステップをさらに含む、前記方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記別の予約アクセスサブチャネルが予約ランダムアクセスサブチャネルを含む、前記方法。
【請求項２４】
少なくとも多元接続パケット予約プロトコルを使用する移動通信システムであって、
パケットトラフィックを送受信する第１の移動端末手段であって、前記移動通信システムで少なくとも第１のアップリンクチャネルと第２のダウンリンクチャネルの排他的使用を割り当てられる前記第１の移動端末手段と、
前記移動通信システムのアップリンクのアクセスチャネルと、
前記第１の移動端末手段に前記アクセスチャネルに対する競合のないアクセスを予約する予約手段と、
を備える前記移動通信システム。
【請求項２５】
請求項２４に記載の移動通信システムであって、ＴＤＭＡ通信システムをさらに備える、前記移動通信システム。
【請求項２６】
請求項２４に記載の移動通信システムであって、デジタルセルーラ無線システムをさらに備える、前記移動通信システム。
【請求項２７】
請求項２４に記載の移動通信システムであって、前記アクセスチャネルがランダムアクセスサブチャネルを含む、前記移動通信システム。
【請求項２８】
請求項２４に記載の移動通信システムであって、前記第１の移動端末手段が優先（ＶＩＰ）移動局を含む、前記通信システム。