(57)【要約】  本発明は、無線通信システムにおいてデータパケットに対して無線リソースを管理する方法に係る。この方法によれば、送信されるべきデータパケットが受け取られる。更に、この方法によれば、送信されるべきパケットデータに対して無線リソースが管理される。更に、この方法によれば、送信されるべきパケットデータから搬送層プロトコルソースポート番号が検索され、種々の搬送層プロトコルポート番号に関連したトラフィックのポート番号特有の統計学的モデルが発生され、そして検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づいて、送信されるべきパケットデータに対して無線リソースが割り当てられる。
2005512431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいてパケットデータに対して無線リソースを管理する方法であって、送信されるべきパケットデータを受け取り、そしてその送信されるべきパケットデータに対して無線リソースを管理する段階を備えた方法において、無線リソースを管理する上記段階は、更に、
送信されるべきパケットデータから搬送層プロトコルソースポート番号を検索し、
種々の搬送層プロトコルポート番号に関連したトラフィックのポート番号特有の統計学的モデルを発生し、そして
検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づいて、送信されるべきパケットデータに対して無線リソースを割り当てる、
という段階を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
無線リソースを割り当てる上記段階は、更に、
パケットをスケジューリングし、
送信されるべきパケットデータに対して電力制御設定を管理し、
ハンドオーバーを管理し、
解除タイマーを制御し、
無線通信システムの負荷を制御し、そして
受け入れ制御を行う、
という段階の少なくとも１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記無線通信システムは、１つ以上の専用の搬送チャンネルと、１つ以上の共有及び／又は共通の搬送チャンネルとを備えた請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
無線リソースを割り当てる上記段階は、更に、
検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、データの送信に使用されるべき適切な搬送チャンネルを選択する、
という段階を含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
上記方法は、更に、
検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、上記選択された搬送チャンネルに対する適切なビットレートを選択する、
という段階を含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
ポート番号特有の統計学的モデルを発生する上記段階は、更に、
トラフィックの特性を分析し、そして
その分析されたトラフィックの特性に基づいてポート番号特有の統計学的モデルを構築する、
という段階を含む請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
上記方法は、更に、
トラフィックについての少なくとも１つの一般的な統計学的モデルを構築する、
という段階を含む請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
上記トラフィックの特性は、
開始時における小さなパケットの数及びサイズと、
終了時における小さなパケットの数及びサイズと、
パケットコールの数及びサイズと、
インアクティビティ周期と、
を含む請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
上記方法は、更に、
パケットデータに対する共有又は共通の搬送チャンネルを、バースト状トラフィックに関連したポート番号で選択する、
という段階を含む請求項４ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
上記方法は、更に、
パケットデータに対する専用の搬送波チャンネルを、安定なトラフィックに関連したポート番号で選択する、
という段階を含む請求項４ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
搬送チャンネルを選択する段階において無線リソース管理パラメータが考慮される請求項４ないし１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
上記無線通信システムは、ＷＣＤＭＡベースのものである請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
上記専用チャンネルは、ＤＣＨチャンネルより成る請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記共有及び共通のチャンネルは、ＲＡＣＨ、ＦＡＣＨ、ＣＰＣＨ、及びＤＳＣＨチャンネルより成る請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記搬送層プロトコルは、ＴＣＰプロトコルである請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
上記搬送層プロトコルは、ＵＤＰプロトコルである請求項１ないし１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
上記トラフィックの特性は、更に、ＴＣＰスロースタートの存在を含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
上記搬送層プロトコルポート番号は、ＷＣＤＭＡ層２のＰＤＣＰプロトコルにより実行される搬送層プロトコルヘッダ圧縮を使用して、搬送層プロトコルヘッダを処理し、そしてその後、それらヘッダからポート番号を検索することにより、検索される請求項１２ないし１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
無線通信システム(WCDMA)のパケットデータに対する無線リソース管理システムであって、受信された送信パケットデータに対して無線リソースを管理するための無線リソースマネージャー(RRM)を備えた無線リソース管理システムにおいて、上記無線リソースマネージャーは、更に、
送信されるべきパケットデータから搬送層プロトコルソースポート番号を検索するためのポート番号レトリーバー(PNR)と、
種々の搬送層プロトコルポート番号に関連したトラフィックのポート番号特有の統計学的モデルを発生するためのモデルジェネレータ(MG)と、
検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づいて、送信されるべきパケットデータに対して無線リソースを割り当てるための無線リソースアロケーター(RRA)と、
を備えたことを特徴とする無線リソース管理システム。
【請求項２０】
上記無線リソースアロケーターは、更に、
パケットのスケジューリング、
送信されるべきパケットデータに対する電力制御設定の管理、
ハンドオーバーの管理、
解除タイマーの制御、
無線通信システムの負荷の制御、及び
受け入れ制御、
のうちの少なくとも１つに対する手段(M)を備えた請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
上記無線通信システムは、１つ以上の専用の搬送チャンネル(DCH1, DCH2,・・・DCHN)と、１つ以上の共有及び／又は共通の搬送チャンネル(SCH1, SCH2,・・・SCHN)とを備えた請求項１９又は２０に記載のシステム。
【請求項２２】
上記無線リソースアロケーターは、更に、
検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、データの送信に使用されるべき適切な搬送チャンネルを選択するためのチャンネルセレクタ(CS)を備えた請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
上記無線リソースマネージャーは、更に、
検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、割り当てられた搬送チャンネルに対する適切なビットレートを割り当てるためのビットレートアロケーター(BRA)を備えた請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
上記モデルジェネレータは、更に、
トラフィックの特性を分析するトラフィックアナライザー(TA)と、
その分析されたトラフィックの特性に基づいてポート番号特有の統計学的モデルを構築するモデルビルダー(MB)と、
を備えた請求項１９ないし２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
上記モデルジェネレータは、更に、
トラフィックについての少なくとも１つの一般的な統計学的モデルを構築するための一般的モデルビルダー(GMB)を備えた請求項１９ないし２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
上記トラフィックの特性は、
開始時における小さなパケットの数及びサイズと、
終了時における小さなパケットの数及びサイズと、
パケットコールの数及びサイズと、
インアクティビティ周期と、
を含む請求項２４又は２５に記載のシステム。
【請求項２７】
上記チャンネルセレクタは、更に、
パケットデータに対する共有又は共通の搬送チャンネルを、バースト状トラフィックに関連したポート番号で選択するための共有／共通チャンネルセレクタ(SCS)を備えた請求項２２ないし２６のいずれかに記載のシステム。
【請求項２８】
上記チャンネルセレクタは、更に、
パケットデータに対する専用の搬送波チャンネルを、安定なトラフィックに関連したポート番号で選択するための専用のチャンネルセレクタ(DCS)を備えた請求項２２ないし２７のいずれかに記載のシステム。
【請求項２９】
搬送チャンネルを選択する間にチャンネルセレクタに無線リソース管理パラメータが考慮される請求項２２ないし２８のいずれかに記載のシステム。
【請求項３０】
上記無線通信システムは、ＷＣＤＭＡベースのものである請求項１９ないし２９のいずれかに記載のシステム。
【請求項３１】
上記専用チャンネルは、ＤＣＨチャンネルより成る請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
上記共有及び共通のチャンネルは、ＲＡＣＨ、ＦＡＣＨ、ＣＰＣＨ、及びＤＳＣＨチャンネルより成る請求項３０又は３１に記載のシステム。
【請求項３３】
上記搬送層プロトコルは、ＴＣＰプロトコルである請求項１９ないし３２のいずれかに記載のシステム。
【請求項３４】
上記搬送層プロトコルは、ＵＤＰプロトコルである請求項１９ないし３２のいずれかに記載のシステム。
【請求項３５】
上記トラフィックの特性は、更に、ＴＣＰスロースタートの存在を含む請求項３３に記載のシステム。
【請求項３６】
上記ポート番号レトリーバーは、更に、
ＷＣＤＭＡ  Ｌ２のＰＤＣＰ層により実行される搬送層プロトコルヘッダ圧縮を使用して、それらヘッダから搬送層プロトコルポート番号を検索することにより、搬送層プロトコルヘッダを処理するためのヘッダプロセッサ(HP)を更に備えた請求項３０ないし３５のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレコミュニケーションに係る。より詳細には、本発明は、無線通信システムにおいてパケットデータに対しポート番号ベースの無線リソース管理を行う新規で且つ改良された方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
移動ネットワークのような無線通信システムは、最近数年間の回路交換サービスに加えてユーザに対しパケットデータサービスの提供を開始した。パケットデータサービスとは、通常、情報記号がデータパケット内で送信されるサービスである。データパケットのサイズ及び長さは可変である。情報記号は、通常、パケットデータベアラとしばしば称される手段により搬送される。ベアラの送信速度は、ビットレートと称されるパラメータにより定義される。より詳細には、ビットレートは、パケットデータサービスのユーザに対して割り当てられるビットレートを定義する。例えば、ＷＣＤＭＡ（ワイドバンドコード分割多重アクセス）ベースのシステムでは、１６、３２、６４、１２８及び３８４ｋビット等のビットレート値を使用することができる。
【０００３】
パケットデータトラフィックは、色々な種類のデータ、例えば、ショートメッセージやテキストのみのｅ−メール、バックグランドにおける大きな文書の送信、及びワールドワイドウェブ（ＷＷＷ）の双方向ブラウザを含む。パケットデータトラフィックに関する例を挙げるために、ＥＴＳＩ（ヨーロピアン・テレコミュニケーションズ・スタンダーズ・インスティテュート）パケットデータモデルをここで簡単に説明する。パケットサービスセッションは、アプリケーションに基づき１つ又は多数のパケットコールを含んでもよい。又、パケットデータコールは、非リアルタイム（ＮＲＴ）パケットデータサービスに基づいてもよい。パケットコールの間に、多数のパケットを発生することができるが、これは、パケットコールが、通常、パケットのバーストシーケンスを構成することを意味する。一例を挙げるために、ウェブブラウジングセッションでは、パケットコールが文書（ＷＷＷ−ページ）の一部分のダウンローディングに対応する。各パケットコールは、更に、パケットに分割することができる。文書がユーザターミナルにより完全に受け取られた後に、ユーザは、受け取ったばかりの情報を検討することによりある程度の時間を費やし、その後、更に別のデータを要求するといった更に別のアクションをとることになる。従って、トラフィックは、かなりバースト的となり、トラフィックの量を予想することは困難となる。
【０００４】
エアインターフェイスを経ての非リアルタイムパケットサービスは、エアインターフェイスを経てのリアルタイム（ＲＴ）サービス（即ち回路交換サービス）とは異なる。第１に、上述したように、パケットデータは、バースト状である。必要とされるビットレートは、ゼロから数百キロビット／秒まで急速に変化し得る。パケットデータは、回路交換サービスの場合より大きな遅延時間を許容する。それ故、パケットデータトラフィックは、無線アクセスネットワークの観点から更に容易に制御することができる。例えば、双方向サービスでは、ユーザは、適度な時間内にリソースを得なければならないが、バックグランド型のサービスでは、空いた無線インターフェイス容量を送信に割り当てできるときにデータを送信することができる。非リアルタイムサービスに加えて、リアルタイムサービスも送信することができ、例えば、ＵＭＴＳ  ＱｏＳ（ユニバーサル移動テレコミュニケーションシステム；サービスクオリティ）クラス、例えば、会話クラス（電話会話、ビデオ）及びストリーミングクラス（ストリーミングマルチメディア）のデータ送信を、パケットネットワークを経て行うことができる。リアルタイムパケットデータトラフィックの一例は、ボイスオーバーＩＰ（インターネットプロトコル）、即ちいわゆるインターネットコールの送信である。ＮＲＴ  ＱｏＳクラスは、インタラクティブ（例えば、ウェブブラウジング、ゲーム）及びバックグランド（例えば、ｅ−メールのダウンローディング）クラスとしばしば称される。
【０００５】
パケットデータベアラがもち得る「空き」容量を埋めるために使用される機能は、パケットスケジューリングとして一般に知られている。空き容量は、例えば、回路交換データ、スピーチ又はシグナリングトラフィックにより現在使用されていない潜在的容量を指す。換言すれば、パケットスケジューリングは、パケットデータに対し潜在的な残留ネットワーク容量を見出すように試みる。より詳細には、パケットスケジューリングの機能は、特定の所定パラメータに基づく搬送チャンネルにおいてパケットデータサービスのユーザに対しビットレートを割り当て、変更しそして解除することである。
【０００６】
従って、パケットスケジューラは、最良の努力に基づいてパケット交換パケットデータユーザに対して無線リソースを割り当てる無線通信システムの機能的エンティティである。通常、パケットスケジューラは、無線リソース管理機能の一部分である。パケットスケジューラは、需要に基づいて無線リソースを割り当て、これは、送信すべきデータがあるときだけリソースが予約されることを意味する。
【０００７】
公知のパケットスケジューラは、現在の割り当て、システム負荷、異なる搬送チャンネルの無線性能、共通チャンネルの負荷、及び搬送チャンネルのトラフィック量に基づいて、パケット交換ユーザに対し適切な搬送チャンネル及びビットレートを選択する。データが送信されてインアクティビティが生じたときには、インアクティビティがインアクティビティタイマーによって決定されたある時間周期中継続する場合にリソースが解除される。ＷＣＤＭＡベースのシステムでは、パケットデータ転送に適用できる搬送チャンネルは、アップリンク及びダウンリンク方向の専用搬送チャンネル（ＤＣＨ）、アップリンク方向のランダムアクセスチャンネル（ＲＡＣＨ）、ダウンリンク方向の順方向アクセスチャンネル（ＦＡＣＨ）、アップリンク方向の共通パケットチャンネル（ＣＰＣＨ）、及びダウンリンク方向のダウンリンク共有チャンネル（ＤＳＣＨ）である。
【０００８】
公知のパケットスケジューリングチャンネルでは、データの性質が未知であるので、形式の選択及びビットレートの割り当てが問題となる。従って、インアクティビティタイマーの長さを定義することも困難である。アプリケーションが異なると、シグナリングシーケンス、パケットサイズ及びデータ量の統計学的分布の特性も異なるので、アプリケーションへの関連付け（即ち、ＴＣＰ／ＵＤＰ（送信コントロールプロトコル／ユーザデータプロトコル）ポート番号）及びそのアプリケーションの典型的な特性への関連付けを行える場合には、パケットデータトラフィックを予想し易くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、アプリケーション及びそのアプリケーションの典型的な特性への上記関連付けを行えるようにすることにより、一般的には無線リソース管理の性能を、そしてより詳細にはパケットスケジューラの性能を改善する解決策が要望される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、無線通信システムにおいてパケットデータに対する無線リソースを管理するための方法及びシステムに関する。送信されるべきパケットデータが受け取られる。パケットデータは、パケット交換トラフィックで構成され、これは、多種類のサービス、例えば、ウェブブラウジング、ＷＡＰ（ワイヤレスアプリケーションプロトコル）、ＳＭＳ（ショートメッセージサービス）、ＭＭＳ（マルチメディアメッセージングサービス）、ストリーミングサービス及びｅ−メールを含む。送信されるべき上記パケットデータに対して無線リソースが管理される。
【００１１】
この技術では、無線リソース管理は、エアインターフェイスリソースの利用に対して責任を負う機能を指す。この技術では、無線リソース管理は、通常、ハンドオーバー、電力制御、受け入れ制御、負荷制御及びパケットスケジューリング機能に分割される。
【００１２】
本発明によれば、無線リソースの管理は、送信されるべきパケットデータから搬送層プロトコルソースポート番号を検索することを含む。搬送層プロトコルは、この技術で通常知られた用語で、ＯＳＩ基準モデル（オープンシステムズインターコネクション）において搬送層機能として定義された機能を与えるテレコミュニケーションプロトコルを指す。搬送層は、ＯＳＩモデルにおける第４の層であり、その機能は、端−端制御を管理し（例えば、全てのデータパケットが到着したかどうか決定し）、エラーチェックを行い、そして完全なデータ転送を確保することを含む。搬送層プロトコルは、例えば、ＴＣＰプロトコル（送信コントロールプロトコル）及びＵＤＰプロトコル（ユーザデータグラムプロトコル）である。ソースポート番号は、送信側アプリケーションを識別するのに使用される。更に、本発明によれば、無線リソースの管理は、種々の搬送層プロトコルポート番号に関連したトラフィックのポート番号特有の統計学的モデルを発生することを含む。各ポート番号に対し、例えば、パケットサイズ、アプリケーション及び搬送プロトコルの振舞い、ダウンロードされるユーザデータの合計量及びアップロードされるユーザデータの合計量の統計学的情報を収集することができる。従って、利用されるサービスは何かそしてポート番号が既知であるときにダウンロード及びアップロード中に上記サービスの振舞いは何かの両方をある確率で決定することができる。統計学的モデルは、システムを始動する間に一度発生され、その後は、同じモデルが繰返し利用されるのが好ましい。しかしながら、これらモデルは、所定の間隔で、或いは無線リソース管理の実行と並列に、その一部分又は全体が再発生されてもよい。更に、本発明によれば、無線リソースの管理は、検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、送信されるべきパケットデータに対して無線リソースを割り当てることを含む。
【００１３】
本発明の一実施形態において、無線リソースの割り当ては、更に、パケットをスケジューリングし、送信されるべきパケットデータに対し電力制御設定を管理し、ハンドオーバーを管理し、解除タイマーを制御し、無線通信システムの負荷を制御し、そして受け入れ制御を行うといった動作の少なくとも１つを含む。
【００１４】
無線通信システムが高い負荷を有し、そして統計学的モデルが、パケットデータが少量の容量しか必要としないことを指示する場合には、受け入れ制御が、送信されるべきパケットデータを受け入れる。接続が通常大きな容量を必要とすることを統計学的モデルが示す場合には、その接続が拒絶される。無線通信システムの負荷を制御することは、１つのセル又は多数のセルの負荷制御を指す。
【００１５】
本発明の一実施形態において、無線通信システムは、１つ以上の専用の搬送チャンネルと、１つ以上の共有及び／又は共通の搬送チャンネルとを備えている。搬送チャンネルという語は、専用のチャンネル及び共有／共通のチャンネルの両方を指すのに使用される。専用の搬送チャンネルは、一度に１つのサービスのデータパケットを送信するのに使用される搬送チャンネルの形式を指す。共有又は共通の搬送チャンネルは、多数のサービスのデータパケットを同時に送信するのに使用される搬送チャンネルの形式を指す。
【００１６】
本発明の一実施形態において、無線リソースの割り当ては、更に、検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、データの送信に使用されるべき適切な搬送チャンネルを選択することを含む。本発明の一実施形態では、統計学的モデルの発生及び搬送チャンネルの選択は、並列に実行される。
本発明の一実施形態では、検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、選択された搬送チャンネルに対する適切なビットレートが選択される。
【００１７】
本発明の一実施形態では、ポート番号特有の統計学的モデルの発生は、更に、トラフィックの特性を分析し、その後、その分析されたトラフィックの特性に基づいてポート番号特有の統計学的モデルを構築することを含む。
本発明の一実施形態では、トラフィックについての少なくとも１つの一般的な統計学的モデルが構築される。一般的とは、ここでは、ポート番号特有でないことを指す。
【００１８】
本発明の一実施形態では、トラフィックの特性は、開始時における小さなパケットの数及びサイズを含む。上記小さなパケットは、通常、サービスを設定するために接続の開始に交換される。上記特性は、更に、終了時における小さなパケットの数及びサイズを含む。というのは、接続の終りにも幾つかの小さなパケットが通常交換されるからである。上記特性は、更に、パケットコールの数及びサイズと、パケットコール間の時間を指すインアクティビティタイムとを含む。例えば、ウェブブラウジングの状況において、インアクティビティタイムは、ユーザが受け取った文書を読むのに費やす時間である。
【００１９】
本発明の一実施形態において、共有又は共通の搬送チャンネルは、バースト状トラフィックに関連したポート番号でパケットデータに対して選択される。
本発明の一実施形態では、専用の搬送チャンネルは、安定及び又は長い持続トラフィックに関連したポート番号でパケットデータに対して選択される。更に、本発明の一実施形態では、共有及び／又は共通の搬送チャンネルは、トラフィックのＱｏＳ要求を満足するためにソフトハンドオーバーの利点を必要としないポート番号に関連したパケットデータに割り当てられる。従って、他のベースステーションから、及びソフトハンドオーバーに通常関連した搬送ネットワークインターフェイスからの容量が、他のトラフィックに対してセーブされる。これは、ＷＣＤＭＡベースのＵＴＲＡＮのような無線アクセスネットワークにおいて、ソフトハンドオーバーをサポートする唯一の搬送チャンネルがＤＣＨチャンネルだからである。
【００２０】
本発明の一実施形態において、無線リソース管理パラメータは、搬送チャンネルを選択する段階において考慮される。無線リソース管理パラメータは、次のものの少なくとも１つを含む。即ち、現在セルの負荷、異なる搬送チャンネルの負荷、隣接セルの負荷、及び多無線システムの場合には異なるシステム（ＧＳＭ、ＷＬＡＮ、ＵＴＲＡＮ、ＧＥＲＡＮ、ＩＰ  ＲＡＮ）の負荷。
【００２１】
本発明の一実施形態では、無線通信システムは、ＷＣＤＭＡ（ワイドバンドコード分割多重アクセス）ベースのものである。ＷＣＤＭＡベースの無線通信システムは、例えば、ＵＭＴＳシステム（ユニバーサル移動テレコミュニケーションサービス）のような第三世代の移動テレコミュニケーションシステムである。本発明のこの実施形態では、専用チャンネルは、ＤＣＨチャンネル（専用搬送チャンネル）を含むことができる。ＤＣＨチャンネル及び専用搬送チャンネルという語は、ＷＣＤＭＡシステムのＤＣＨチャンネルを特に指すのに使用され、一方、専用チャンネル及び専用搬送チャンネルという語は、一般に、専用搬送チャンネルを指すのに使用される。更に、本発明のこの実施形態では、共有及び／又は共通のチャンネルは、ＲＡＣＨ（ランダムアクセスチャンネル）、ＦＡＣＨ（順方向アクセスチャンネル）、ＣＰＣＨ（共通パケットチャンネル）及び／又はＤＳＣＨチャンネル（ダウンリンク共有チャンネル）を含むことができる。
【００２２】
本発明の一実施形態では、搬送層プロトコルは、ＴＣＰプロトコル（送信制御プロトコル）である。ＴＣＰポート番号は、この技術において単一のソース／行先ターミナルで実行される多数のプログラム間を区別するのに使用される。
本発明の一実施形態では、搬送層プロトコルは、ＵＤＰプロトコル（ユーザデータグラムプロトコル）である。ＵＤＰポート番号は、この技術において単一のソース／行先ターミナルで実行される多数のプログラム間を区別するのに使用される。又、ある上位レベルプロトコルをポート番号から区別することもでき、そして統計学的モデルの発生は、その情報を利用するように構成することができる。これら上位レベルプロトコルの一例は、ＷＡＰのワイヤレストランザクションプロトコル（ＷＴＰ）である。
【００２３】
本発明の一実施形態において、統計学的モデルの構築に使用される特性は、更に、ＴＣＰスロースタートの存在を含む。というのは、パケットの分布に衝撃を与えるからである。
本発明の一実施形態では、ＷＣＤＭＡ層２のＰＤＣＰ層（パケットデータコンバージェンスプロトコル）により実行される搬送層プロトコルヘッダ圧縮アルゴリズムを使用して、搬送層プロトコルヘッダを処理し、そしてその後、それらヘッダからポート番号を検索することにより、搬送層プロトコルポート番号が検索される。ＩＥＴＦ（インターネット・エンジニアリング・タスク・フォース）によるＲＦＣ２５０７に規定されたもののようなヘッダ圧縮アルゴリズムがこの技術で知られており、これらアルゴリズムは、ＴＣＰ／ＵＤＰ及びＩＰヘッダにおける全てのフィールドを経て進み、ヘッダのデルタ、即ち書くヘッダにおいて変化するフィールド（例えば、チェック和）だけを送信する。従って、ＰＤＣＰプロトコルは、ヘッダ圧縮アルゴリズムを実行する間にＴＣＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダを処理するので、「ソースポート」フィールドが取り出されて、例えば、無線リソース管理へ送り込まれ、これは、更に、ポート番号を処理し、そしてそれを統計学的トラフィックモデルに関連させる。
【００２４】
無線リソースの管理は、必要なサービスクオリティ（ＱｏＳ）要求を達成し、そして上記ＱｏＳ要求を満足することのできるシステム又はネットワーク又はセルからリソースを割り当てる。
本発明の一実施形態では、送信されるべきパケットデータに最も適したネットワーク層（即ちマイクロセル、マクロセル、ピコセル）から無線リソースが割り当てられる。
【００２５】
本発明の一実施形態では、無線リソースの割り当ては、ハンドオーバーの管理を含む。ハンドオーバーの判断がなされている間に、異なるポート番号に対する統計学的モデルが考慮される。エアインターフェイスを経て送信されるべきデータパケットがまだ多数ありそしてハンドオーバーの必要性があることを統計学的モデルが示す場合には、システムがハンドオーバーを実行する。しかしながら、送信されるべきデータ量が統計学的モデルに基づいて少ない場合には、ハンドオーバーが実行されない。例えば、特定のポート番号からのトラフィック又はパケットコールがｘバイトの典型的なサイズを有し、そしてｘ−１００バイトが送信された後にハンドオーバー（リロケーション又はアンカーリング）を行う必要があることを統計学的モデルが指示する場合には、本発明の無線リソース管理システムは、クオリティの低下を引き起こす場合にはハンドオーバーを行わないと判断する。これは、送信されるべきデータが少量しか残されていないことを無線リソース管理が知っているからである。
【００２６】
本発明の一実施形態では、異なるベースステーション間でハンドオーバーが実行される。多無線環境では、ＧＳＭ（移動通信用のグローバルシステム）、ＣＤＭＡ（コード分割多重アクセス）、ブルーツース又はＷＬＡＮ（ワイヤレスローカルエリアネットワーク）をベースとする無線アクセスネットワークのような他のネットワーク又はシステムへのハンドオーバーが行われる。
【００２７】
本発明は、アプリケーション及びそのアプリケーションの典型的な特性への関連付けを行えるようにすることにより無線リソース管理の性能を改善する。更に、本発明は、不必要で且つ非効果的なチャンネル割り当てシグナリングオーバーヘッドを減少する。更に、本発明は、無益に予約されるリソースがほとんどないので、無線リソース管理の効率を高める。更に、本発明は、リソース割り当てがアプリケーション特有のニーズを考慮するので、無線リソース管理の効率を高め、ひいては、割り当てられるビットレートが、公知技術でしばしばそうであったように、大き過ぎたり小さ過ぎたりすることはもはやない。更に、良好に割り当てられたリソースは、通常、エンドユーザに対して良いセンスのサービスを提供する。更に、本発明は、通常ビットレートを著しく低下させる不適切な無線ネットワークへのハンドオーバーを禁止させ、例えば、ＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク）ネットワークからＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービス）又はＧＥＲＡＮ（ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線アクセスネットワーク）ネットワークへのハンドオーバーを禁止させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明を更に理解するために含まれ、本明細書の一部分を形成する添付図面は、本発明の実施形態を示すもので、本発明の原理を説明するための助けとなるものである。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２９】
図１は、無線通信システムにおいて非リアルタイム又はリアルタイムパケットデータに対して無線リソースを管理する方法を示す。図１に示す本発明の実施形態では、種々の搬送層プロトコルポート番号に関連したトラフィックが段階１０において分析される。次いで、その分析されたトラフィックに対するポート番号特有の統計学的モデルが、段階１１において、トラフィックの特性に基づいて構築される。トラフィックの特性は、開始時における小さなパケットの数及びサイズと、終了時における小さなパケットの数及びサイズと、パケットコールの数及びサイズと、インアクティビティ周期と、ＴＣＰスロースタートの存在とを含む。トラフィックに対する少なくとも１つの一般的な統計学的モデルも、段階１２において構築される。次いで、段階１３では、送信されるべきパケットデータが受け取られる。送信されるべきパケットデータから搬送層プロトコルソースポート番号が段階１４において検索される。段階１５では、その検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づいて無線リソースが割り当てられる。
【００３０】
段階１０−１５は、並列に行うこともでき、そして統計学的モデルは、動的に調整されてもよいことに注意されたい。更に、段階１５では、他の無線リソース管理パラメータを考慮するのが好ましいことにも注意されたい。これは、搬送チャンネルが選択される間に、対応するセルの負荷又は混雑状態並びにセルの異なるチャンネル形式を、統計学的モデルと共に考慮できることを意味する。例えば、専用チャンネルが非常に混雑しており、そして共有／共通の搬送チャンネルが空き容量を有する場合には、アルゴリズムは、共有／共通の搬送チャンネルを好む。
【００３１】
図２は、専用の搬送チャンネルＤＣＨ１と、共有及び／又は共通の搬送チャンネルＳＣＨ１及びＳＣＨ２とを備えたＷＣＤＭＡ無線通信システムにおいてパケット交換データに対し無線リソースを管理するシステムを示す。図２に示された無線通信システムは、ＷＣＤＭＡベースのシステムであり、従って、専用チャンネルは、ＤＣＨチャンネルであり、そして共有／共通のチャンネルは、ＲＡＣＨ、ＦＡＣＨ、ＣＰＣＨ及び／又はＤＳＣＨチャンネルである。図２に示された無線通信システムは、更に、複数の移動ステーションＭＳ１、ＭＳ２及びＭＳ３を備えている。ＷＣＤＭＡシステムでは、移動ステーションをユーザ装置とも称することに注意されたい。図２に示された無線通信システムは、更に、ベーストランシーバステーション（又はベースステーション）ＢＴＳも備えている。ＷＣＤＭＡシステムでは、ベーストランシーバステーションをノードＢとも称することに注意されたい。図２に示された無線通信システムは、更に、コアネットワークに属する移動交換センターＭＳＣ又はＳＧＳＮ（サービングＧＰＲＳサポートノード、図示せず）にも接続される。移動ステーション、ベーストランシーバステーション及び移動交換センター、それらの相互接続及び機能は、公知であり、それ故、ここでは、詳細に説明しない。
【００３２】
図２に示された無線リソース管理システムは、受信された送信パケットデータに対して無線リソースを管理するための無線リソースマネージャーＲＲＭを備えている。この無線リソースマネージャーは、更に、送信されるべきパケットデータから搬送層プロトコルソースポート番号を検索するためのポート番号レトリーバーＰＲＮを備えている。無線リソースマネージャーは、更に、種々の搬送層プロトコルポート番号に関連したトラフィックのポート番号特有の統計学的モデルを発生するためのモデルジェネレータＭＧも備えている。更に、無線リソースマネージャーは、検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づいて、送信されるべきパケットデータに対して無線リソースを割り当てるための無線リソースアロケーターＲＲＡも備えている。図２に示された無線リソースアロケーターは、更に、検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、データの送信に使用されるべき適切な搬送チャンネルを選択するためのチャンネルセレクタＣＳを備えている。図２に示された無線リソース管理システムにより使用される搬送層プロトコルは、ＴＣＰプロトコルである。或いは又、図２に示された無線リソース管理システムにより使用される搬送層プロトコルは、ＵＤＰプロトコル又は他の何らかの搬送層プロトコルでもよい。
【００３３】
図２に示された無線リソースアロケーターは、更に、パケットのスケジューリング、送信されるべきパケットデータに対する電力制御設定の管理、ハンドオーバーの管理、解除タイマーの制御、無線通信システムの負荷の制御、及び受け入れ制御、のうちの少なくとも１つに対する手段Ｍも備えている。
図２に示された無線リソースマネージャーは、更に、検索されたポート番号及びそれに関連した統計学的モデルに基づき、割り当てられた搬送チャンネルに対する適切なビットレートを割り当てるためのビットレートアロケーターＢＲＡも備えている。
【００３４】
図２に示されたモデルジェネレータは、更に、トラフィックの特性を分析するトラフィックアナライザーＴＡと、その分析されたトラフィックの特性に基づいてポート番号特有の統計学的モデルを構築するモデルビルダーＭＢとを備えている。図２に示されたモデルジェネレータは、更に、トラフィックについての少なくとも１つの一般的な統計学的モデルを構築するための一般的モデルビルダーＧＭＢも備えている。トラフィックの上記特性は、開始時における小さなパケットの数及びサイズと、終了時における小さなパケットの数及びサイズと、パケットコールの数及びサイズと、インアクティビティ周期と、ＴＣＰスロースタートの存在とである。
【００３５】
図２に示されたチャンネルセレクタは、更に、パケットデータに対する共有又は共通の搬送チャンネルを、バースト状トラフィックに関連したポート番号で選択するための共有／共通チャンネルセレクタＳＣＳと、パケットデータに対する専用の搬送波チャンネルを、安定なトラフィックに関連したポート番号で選択するための専用のチャンネルセレクタＤＣＳとを備えている。
【００３６】
図２に示されたポート番号レトリーバーは、更に、ＷＣＤＭＡ  Ｌ２のＰＤＣＰ層により実行される搬送層プロトコルヘッダ圧縮を使用して、それらヘッダから搬送層プロトコルポート番号を検索することにより、搬送層プロトコルヘッダを処理するためのヘッダプロセッサＨＰを更に備えている。要素ＰＮＲ、ＨＰ、ＢＲＡ、ＣＳ、ＳＣＳ、ＤＣＳ、ＭＧ、ＴＡ、ＭＢ及びＧＭＢは、ソフトウェア又はハードウェア或いはそれらの組合せで実施されてもよい。図２に示す本発明の実施形態では、無線リソースマネージャー（ＲＲＭ）エンティティは、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）に配置される。又、ＲＲＭの要素は、ＲＮＣから分離して配置されてもよい。本発明の一実施形態では、ＲＲＭは、ＢＴＳに配置され、これは、ＩＰ  ＲＡＮ（ＩＰベースの無線アクセスネットワーク）における好ましい実施である。
【００３７】
図３は、図２に示されたようなモデルビルダーによりポート番号特有の統計学的モデルを構築するのに使用されるパケット交換トラフィックの種々の特性を示す。図３に示されたトラフィックは、ＴＣＰデータパケットより成るパケット交換トラフィックである。ＴＣＰパケットを使用して、例えば、ＨＴＴＰ（ハイパーテキスト転送プロトコル）、ＦＴＰ（ファイル転送プロトコル）、Ｔｅｌｎｅｔ、ＳＭＴＰ（シンプルメール転送プロトコル）及びＩＭＡＰ（インターネットメッセージアクセスプロトコル）のようなサービスに関連したデータを搬送することが一般に知られている。ＴＣＰパケットのヘッダにおいて送信されるソースポート番号は、所与のＴＣＰパケットがどのサービスにおいて搬送されるかに関連したデータを指示する。図３には、２つの連続的な接続が示されている。図３に示されたように、スタート段階とも称される接続の開始時に、接続（図３の例ではＴＣＰ接続）又は搬送されるべきサービスを設定するために、幾つかの小さなメッセージが交換される。本発明のある実施形態では、アプリケーション層においてサービスが設定され、これは、アプリケーション層のサービスを利用できる前に小さなデータパケットが送信されることを意味する。エンド段階とも称される接続の終りにも、幾つかの小さなメッセージが交換される。パケットコールの数及びサイズは、図３に示すように、分布サイズと称されることもある。ＴＣＰスロースタートとは、図３に示すように、パケットコールのサイズが始めは比較的小さくそして終りに向かって増大するような、ＴＣＰパケットコールにとって典型的な現象を指す。
【００３８】
又、パケット交換トラフィックは、ＵＤＰデータパケットで構成されてもよい。ＵＤＰを搬送プロトコルとして使用するトラフィックは、例えば、ＷＡＰ（ワイヤレスアプリケーションプロトコル）及びＳＮＭＰ（シンプルネットワークマネージメントプロトコル）トラフィックである。
【００３９】
図３に示されたこれらの特性は、通常、搬送されるサービスに基づいて変化する。従って、トラフィックが分析され、そしてポート番号特有の統計学的モデルが分析に基づいて構築される場合には、利用されるサービスが何であり、そしてアップロード及びダウンロード中にそのサービスの振舞いが何であるかを、そのサービスに関連したポート番号が既知であるときには、ある確率で認識することができるようになる。又、特性が異なることは、その特性に基づいてトラフィックを搬送チャンネルに送り込まねばならないことを意味する。非常にバースト性のトラフィック、例えば、ＷＴＰプロトコルを使用したＷＡＰトランザクションは、好ましくは、ＷＣＤＭＡシステムにおいてＤＳＣＨチャンネルに送り込まねばならず、一方、長く持続し且つより安定なトラフィック、例えば、大きなｅ−メールダウンロードは、ＷＣＤＭＡシステムにおいてＤＣＨチャンネルに送り込んだ方が好都合である。又、安定なトラフィックは、バースト設定段階を有してもよいことに注意されたい。発生された統計学的モデルは、トラフィックが安定な状態になったときに共有又は共通のチャンネルをバースト性設定トラフィックに割り当てそして専用のチャンネルをパケットデータに割り当てることにより、それを考慮するのが好ましい。この種のトラフィックの一例は、ｅ−メールのダウンロードである。ｅ−メールセッションの設定は、非常にバースト性であり、そして設定後のｅ−メールのダウンロードは、非常に安定となる。一方、接続の開始時におけるＳＭＳサービス及び制御メッセージは、好ましくは、無線リソース管理パラメータがそれを許す場合、即ち共通チャンネルに充分な容量がある場合には、共通のチャンネルに送り込まれねばならない。
【００４０】
図４は、本発明による無線リソース管理システム、及びそれが実施される無線通信システムに使用される種々のプロトコル及び機能を示している。図４に示す無線通信システムは、ＷＣＤＭＡベースのＵＭＴＳネットワークである。図４は、システムにおける既存のプロトコルスタックに対して本発明によるパケットスケジューリング機能をいかに実施するかの一実施形態を更に示す。図４には、ユーザ装置ＵＥ、無線アクセスネットワークＲＡＮ及びサーバー、並びにそれらの各プロトコルスタックが示されている。ユーザ装置は、図２に示された移動ステーションに等しい。無線アクセスネットワークは、図２に示された無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）及びベーストランシーバステーション（ＢＴＳ）の組合せに等しい。サーバーは、データ接続の他端点を与える。ユーザ装置が例えばウェブブラウジングに対して使用される場合には、サーバーは、ブラウズされているコンテンツを与えるＷＷＷ−サーバー（ワールドワイドウェブ）であるのが好ましい。サーバーは、ＩＰネットワーク及びＵＭＴＳコアネットワークを経て無線アクセスネットワークと通信する。図４に示されたユーザ装置で実施されるプロトコルスタックは、ワイドバンドコード分割多重アクセスＷＣＤＭＡ  Ｌ１の物理層１を含む。図４のプロトコルスタックは、プロトコル層２（ＷＣＤＭＡ  Ｌ２）も含み、これは、多数のサブ層に分割することができる。これらのサブ層は、媒体アクセス制御ＭＡＣ、無線リンク制御ＲＬＣ、及びパケットデータコンバージェンスプロトコルＰＤＣＰを含む。ＷＣＤＭＡ  Ｌ２の上には、層３のインターネットプロトコルＩＰ、層４の送信制御プロトコルＴＣＰ、及びアプリケーションプロトコルがある。これらのプロトコル及びそれらの機能は公知であり、従って、ここでは詳細に説明しない。図４に示すサーバーにおいて実施されるプロトコルスタックは、インターネットプロトコルＩＰ、送信制御プロトコルＴＣＰ、及びアプリケーションプロトコルを含む。
【００４１】
図４に示す無線アクセスネットワークにおいて実施されるプロトコルスタックは、ワイドバンドコード分割多重アクセスＷＣＤＭＡ  Ｌ１のレベル１と、ＷＣＤＭＡの層２（媒体アクセス制御ＭＡＣ、無線リンク制御ＲＬＣ、及びパケットデータコンバージェンスプロトコルＰＤＣＰより成る）とを備えている。図４に示すように、本発明によるパケットスケジューリング機能ＰＳは、無線リソース管理ＲＲＭにおいてレベル２プロトコルに接近して実施されるのが好ましい。ＴＣＰ／ＵＤＰ／ＩＰヘッダ圧縮は、図４に示すように、ＰＤＣＰにより使用される。
【００４２】
当業者であれば、技術の進歩に伴い、本発明の基本的な考え方は、種々のやり方で実施できることが明らかであろう。従って、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態による方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態によるシステムを示すブロック図である。
【図３】パケット交換トラフィックの種々の特性を示す図である。
【図４】本発明による無線リソース管理システムに使用される種々のプロトコルを示す図である。
【図１】
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【図２】
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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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