(57)【要約】トラフィックストリーム（１, ２, ３）のデータ（Ａ−Ｅ）が伝送チャネル（７）の前に接続された少なくとも１つのバッファ（４, ５, ６）に到着し、各トラフィックストリーム（１）のパケット（Ａ−Ｅ）の、伝送チャネル（７）を介した伝送に対して保証された帯域幅（ＢＧ１）を定め、各トラフィックストリーム（１）のパケット（Ａ−Ｅ）の、伝送チャネル（７）を介した伝送に対して最大帯域幅（Ｂ１ Ｍａｘ）を定め、保証帯域幅（ＢＧ１）を下回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到来した、トラフィックストリーム（１）のパケット（Ｄ Ｅ）を、保証帯域幅を上回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到着した、トラフィックストリームのパケット（黄色、赤）（ＡＢＣ）より時間的に前にチャネル（７）を介して伝送し、最大帯域幅（Ｂ１ Ｍａｘ）を下回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到着した、トラフィックストリームのパケット（ＡＢＣ）を、伝送チャネル（７）におけるトラフィックチャネルの最大帯域幅（Ｂ１ Ｍａｘ）を上回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到着した、トラフィックストリーム（１）のパケット（赤）（Ｃ）より時間的に前に伝送チャネル（７）を介して伝送する、ことを特徴とする、共通の伝送チャネル（７）を介してトラフィックストリーム（１，２，３）を伝送する方法によって、伝送チャネルを介して伝送するトラフィックストリームに対する保証帯域幅を保証しながら、伝送チャネルの容量を良好に最大に利用することを可能にする。
2005528823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の伝送チャネル（７）を介してトラフィックストリーム（１, ２, ３）を伝送する方法であって、
前記トラフィックストリーム（１, ２, ３）のデータ（Ａ−Ｅ）は前記伝送チャネル（７）の前に接続された少なくとも１つのバッファ（４, ５, ６）に到着し、
各トラフィックストリーム（１）のパケット（Ａ−Ｅ）の、伝送チャネル（７）を介した伝送に対して保証帯域幅（ＢＧ１）を定め、当該保証帯域幅によって前記トラフィックストリームのパケットを最小限、前記伝送チャネルを介して伝送し、
各トラフィックストリーム（１）のパケット（Ａ−Ｅ）の、伝送チャネル（７）を介した伝送に対して最大帯域幅（Ｂ１ｍａｘ）を定め、当該最大帯域幅によって前記トラフィックストリーム（１）のパケット（Ａ−Ｅ）を最大限、前記伝送チャネル（７）を介して伝送し、
前記トラフィックストリーム（１）に対して共通伝送チャネル（７）において保証された帯域幅（ＢＧ１）を下回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到着した、トラフィックストリーム（１）のパケット（Ｄ Ｅ）を、保証帯域幅を上回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到着した、前記トラフィックストリームのパケット（黄色、赤）（ＡＢＣ）より時間的に前に前記チャネル（７）を介して伝送し、
前記伝送チャネル（７）における前記トラフィックストリーム（１）に対する最大帯域幅（Ｂ１ｍａｘ）を下回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到着した、トラフィックストリーム（１）のパケット（ＡＢＣ）を、前記伝送チャネル（７）における前記トラフィックチャネルの最大帯域幅（Ｂ１ｍａｘ）を上回る伝送レートを伴ってバッファ（４）に到着したトラフィックストリーム（１）のパケット（赤）（Ｃ）より時間的に前に伝送チャネル（７）を介して伝送する、
ことを特徴とする、共通の伝送チャネルを介してトラフィックストリームを伝送する方法。
【請求項２】
前記伝送チャネル（７）が既に、それぞれ保証帯域幅を有する複数のトラフィックストリームによって占有されている場合、既に保証されている帯域幅と新たなトラフィックストリームの要請された帯域幅の合計が、所定のＱ定数と伝送チャネルが使用できる全体的なトラフィックチャネル帯域幅との積に最大限等しい場合にのみ、さらなるトラフィックストリームを当該共通の伝送チャネルを介して伝送するのを許可する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記定数は１に等しい、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記定数は１より大きい、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記定数は１より小さい、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記トラフィックチャネル（１）はネットワークデータに対する移動無線チャネルである、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記トラフィックチャネルは、ＧＡＴＥＷＡＹ、殊にＵＭＴＳ−ＧＡＴＷＡＹ上に延在している、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
他のパケット（ＡＢＣ）より前に前記共通伝送チャネル（７）を介して伝送される、パケット（Ｄ）の時間的な優先権を、当該パケット（Ｄ）内、殊に当該パケットのヘッダ内に格納する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
１０００を上回るトラフィックチャネルが伝送チャネル上に延在している、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実行する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共通の伝送チャネルを介してトラフィックストリームを伝送する方法および装置に関する。
【０００２】
（有効データ、すなわちパケット、例えば音声またはマルチメディアデータを有する）複数のトラッフィックストリームが１つの共通伝送チャネルを介して（例えば、移動無線網のコアネットワーク）を介して伝送されるべき場合、次のような形式のアクセスコントロールが必要である。すなわち、共通伝送チャネルの帯域幅を、この共通伝送チャネル内で伝送されるべきトラフィックストリームに配分する形式のアクセスコントロールが必要である。ここで各トラフィックストリームに「保証された帯域幅」が確約される。ここでこの保証帯域幅は、伝送チャネルの帯域幅の部分として、他のトラフィックストリームのトラフィック負荷に依存せずにトラフィックストリームが確実に使用することができる。さらに各ストリームにはいわゆる最大帯域幅が定められている。この最大帯域幅は、保証帯域幅よりも大きく、共通伝送チャネル上でこのトラフィックストリームがどのくらいの帯域幅（時間単位毎に伝送されるべきデータ量）を使用できるのかを示している。トラフィックストリームに対する最大帯域幅は通常は、当該トラフィックストリームに対して伝送チャネル内で保証されている帯域幅よりも格段に大きい。
【０００３】
コストを最適化するために共通伝送チャネルをできる限り実質的に最大限負荷するために、通常はたいていできる限り多くの、（それぞれ保証帯域幅を有している）トラフィックストリームが共通伝送チャネルに対して許可される。しかし同時に、伝送チャネルが受け入れ超過状態になり、多くのトラフィックストリームが許可された自身の帯域幅を最大限利用しようとしばしば試みる場合にも、個々のトラフィックストリームの帯域幅保証は侵されるべきではない。
【０００４】
３ＧＰＰ技術仕様２３．１０７（www.http：＼＼www.３GPP.org）では、そこで定められているトラフィッククラス「会話形（conversational）」等に対して、いわゆるＱｏＳ（Quality of Service：サービスの質）パラメータ、殊にまさに冒頭に記載された量「最大帯域幅」および「保証帯域幅」が設けられている。いわゆるＣＯＲＥ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  ＧＡＴＥＷＡＹＳ（ＣＮＧＷ）では、次のような状況が生じ得る。すなわちダウンリンクオウン指向ストリーム（Lenkstroeme）、すなわち外部ネットワークにおけるＵＭＴＳコアネットワークから見てＵＭＴＳコアネットワーク内へのストリーム（さらに移動端末の方向へ）に対して、最大帯域幅が監視されなければならず、コアネットワークの方向におけるこれらのストリームに、複数のダウンリンクスストリームの各々によって共通使用される１つまたは複数の伝送チャネル上で保証帯域幅が確約されなければならないという状況である。
【０００５】
トラフィックストリームでの伝送チャネル−帯域幅−容量を設計するための、当業者には公知のアクセス方法は、例えば統計的な平均値または、伝送チャネルを介して伝送されるべきトラフィックストリームにおける目下の負荷の測定に基づく。ここでこの平均値は各トラフィックストリームに対して想定されている（これには偶発的に多くのトラフィックストリームが同時に、予測された平均値を超える場合に対する安全較差が加えられる）。例えばトラフィックストリーム毎の待ち行列（queue）に対する重み付けされた公平な待ち行列スケジューラは、各トラフィックストリームが最低限１つの保証帯域幅と、最大限、自身に割り当てられた最大帯域幅を、共通伝送チャネルを介したパケット伝送に使用できることを保証する。この方法の欠点は、このスケジューラを実装するのにコストがかかり、トラフィックストリームが多い場合には効率に関する問題が生じ、実際には伝送チャネル毎に約１０００のトラフィックストリームの場合にしか使用できないことである。
【０００６】
本発明の課題は、多数のトラフィックストリームにも適した、共通伝送チャネルを介した伝送を容易かつ効果的に実現することである。ここでは、トラフィックストリームが多い場合にも、各トラフィックストリームに対して「保証帯域幅」が守られるにもかかわらず、伝送チャネルの伝送容量を効果的にできる限り負荷することが可能である。上述の課題は、共通の伝送チャネルを介してトラフィックストリームを伝送する方法であって、トラフィックストリームのデータは伝送チャネルの前に接続された少なくとも１つのバッファに到着し、各トラフィックストリームのパケットの、伝送チャネルを介した伝送に対して保証帯域幅を定め、保証帯域幅によってトラフィックストリームのパケットを最小限、伝送チャネルを介して伝送し、各トラフィックストリームのパケットの、伝送チャネルを介した伝送に対して最大帯域幅を定め、最大帯域幅によってトラフィックストリームのパケットを最大限、伝送チャネルを介して伝送し、トラフィックストリームに対して共通伝送チャネルにおいて保証された帯域幅を下回る伝送レートを伴ってバッファに到着した、トラフィックストリームのパケットを、保証帯域幅を上回る伝送レートを伴ってバッファに到着した、トラフィックストリームのパケットより時間的に前にチャネルを介して伝送し、伝送チャネルにおけるトラフィックストリームに対する最大帯域幅を下回る伝送レートを伴ってバッファに到着した、トラフィックストリームのパケットを、伝送チャネルにおけるトラフィックチャネルの最大帯域幅を上回る伝送レートを伴ってバッファに到着したトラフィックストリームのパケットより時間的に前に伝送チャネルを介して伝送する、ことを特徴とする、共通の伝送チャネルを介してトラフィックストリームを伝送する方法によって解決される。さらにこの課題は、上述の方法を実行する装置によって解決される。本発明では、トラフィックストリームの到来パケットに対して伝送チャネルを介した伝送のために（少なくとも）３つの優先順位が定められ、トラフィックストリームの、バッファに到来したパケットの、伝送チャネルを介した伝送に、どの帯域幅を伴ってパケットがバッファに到来したかに依存して相互に関連して優先順位が付けられるので、トラフィックストリーム内で確約された「保証帯域幅」を守ることが保証され、伝送チャネルの帯域幅の良好にできるだけ使用すること、およびトラフィックストリームのパケットの適切な優先順位付けが可能になる。
【０００７】
重み付けされた公平な待ち行列スケジューラによる方法と比較して非常に容易かつ効果的に実装可能な本発明による方法は、殊に１０００を越えるトラフィックストリームを１つの伝送チャネルを介して伝送するのにも適している。本発明による方法は殊に、有効データ（音声、英数字データ）に対する移動無線チャネルの形のトラフィックスチャネルに対して使用される。
【０００８】
本発明のさらなる特徴および利点を、図面に基づいた実施例の以下の説明に記載する。
【０００９】
図１には、共通の伝送チャネルを介した、複数のトラフィックストリームにおけるデータの本発明による伝送が例示されており、
図２には、伝送チャネルにおける帯域幅の使用が概略的に示されている。
【００１０】
図１では、第１のトラフィックストリーム１のパケットＡ−Ｅが第１のバッファ４に到達し、第２のトラフィックストリーム２のデータパケットＦ−Ｊが第２のバッファ５に到達し、第３のトラフィックストリーム３のデータパケットＫ−Ｏがバッファ６に到達している。ここでデータパケットＡ−Ｏは全て１つの（トラフィックストリーム１〜３に対して共通の）伝送チャネル７を介して（例えば移動無線網のコアネットワーク等を通じて）伝送されるべきである、ここでこれらのデータパケットは、共通伝送チャネル７を介した伝送後に再び、別個の転送のために、第１のトラフィックストリーム８、第２のトラフィックストリーム９および第３のトラフィックストリーム１０に分配される。
【００１１】
トラフィックストリームの、パケットＡ−Ｅ、Ｆ−ＪおよびＫ−Ｕ内の伝送されるデータは、例えば移動無線網の音声データまたは音声関連データ（ｅメール、インターネットサイト）であり得る。ここで例えば１つのトラフィックストリームは１つまたは複数の会話を１つの方向に伝送することができる。ここで図示されたように各トラフィックストリームに対するバッファを使用する代わりに、伝送チャネル７に到着する全てのトラフィックストリーム１〜３に対して１つの共通のバッファを使用することもできる。トラフィックストリームのパケットは、既にバッファ内に次のようにしるされているべきである。すなわち、これらのパケットがバッファの後で再び、個々のトラフィックストリーム８〜１０に分配されるようにしるされているべきである。
【００１２】
共通伝送チャネル７におけるパケット４〜６の伝送の本発明による順序を説明する前に、図２に基づいて、伝送チャネルの使用可能な帯域幅ＢｇＵを、共通伝送チャネル７における個々のトラフィックストリーム１〜３に対する保証帯域幅ＢＧ１，ＢＧ２，ＢＧ３へ分配することについてを説明する。
【００１３】
図２には、伝送チャネル内で使用可能な全帯域幅ＢｇＵが概略的に示されている。ここでこの帯域幅は、複数のトラフィックストリーム１〜３に分配されている。ここで本実施例の場合、トラフィックストリーム１には保証帯域幅ＢＧ１が確約され、トラフィックストリーム２には保証帯域幅ＢＧ２が確約され、トラフィックストリーム３には保証帯域幅ＢＧ３が確約されている。トラフィックストリームの保証帯域幅は、他のトラフィックストリームの実際に使用されている帯域幅に依存しないで与えられる（すなわち保証されている）。保証帯域幅の合計が伝送チャネルの全帯域幅よりも小さい場合、または、保証帯域幅とさらにトラフィックストリーム内で使用されている帯域幅の合計が伝送チャネルの全帯域幅よりも大きい場合、伝送チャネルによって実際に使用されている帯域幅は、この保証帯域幅よりも大きくなり得、伝送チャネル内にトラフィックストリームが多い場合には、帯域幅保証が侵害される可能性がより低くなる。トラフィックストリームに対する保証帯域幅と新たなトラフィックストリームに対して要求される保証帯域幅との合計が、Ｑファクター定数（Qualitaetsfaktorkonstante）と伝送チャネルの全帯域幅との積より小さい場合にのみ、既に伝送チャネル７内に受け入れられているトラフィックストリーム１〜３に対して付加的に、さらなるトラフィックストリームが許可される。Ｑファクター定数＝１の場合には、保証帯域幅を有する伝送チャネルが完全に負荷され（従って、トラフィックストリームの最大帯域幅はトラフィックストリームの保証帯域幅よりも大きくない、または僅かに大きいだけである）。バースト時にＱファクター定数＜１の場合には、バッファ内の渋滞が比較的迅速に解消され、Ｑファクター定数＞１の場合には、伝送チャネルがトラフィックストリームによって受け入れ超過状態になっており、帯域幅保証は場合によっては守られない。しかし伝送チャネルは統計的に実質的に受け入れ満杯状態である（ausgebucht）。
【００１４】
図２に基づいて説明されたモデルに相応して、各トラフィックストリームには確実に使用可能な、伝送チャネルにおける保証帯域幅と、通常は保証帯域幅よりも大きい、伝送チャネルにおける最大帯域幅が割り当てられている。トラフィックストリーム１に到着しているパケットが伝送チャネルを介して伝送される順序は、トラフィックストリームのパケットがどの伝送レートとともに（伝送チャネルの前のバッファに）到来するかに依存する。
【００１５】
ここでパケットがどのような時間間隔を有しているか（殊にパケットが同じ長さの場合）および／またはパケットがどのくらい幅広いか（殊にパケットの長さが異なる場合）が考慮される。バッファ内に到着したパケットには、このパケットのこのような伝送レート（バッファにおける到着帯域幅）を考慮したしるしが（例えばパケット内のヘッダ内に）付され、このしるしに基づいて伝送チャネル７を介して伝送されるパケットが選択される。これによって、自身の伝送順序が決まる。
【００１６】
例えば、トラフィックストリームに対する伝送チャネルによって保証された帯域幅を下回る伝送レートを有してバッファ４に到来するパケットにはマーク「緑」（または通常はパケットのヘッダ内に数字が）付され、トラフィックストリームの保証帯域幅と最大帯域幅の間にある伝送レートを有して到来するパケットにはマーク「黄色」（または通常はパケットのヘッダ内に数字）が付され、トラフィックストリームの最大帯域幅より大きい伝送レートを有して到来するトラフィックストリームのパケットにはマーク「赤」（または通常はパケットのヘッダ内に数字）が付される。トラフィックストリーム（１）のパケットにおけるマークはここで、このトラフィックストリーム（１）のパケットが伝送される順序を定める。しかしこの順序で他のトラフィックストリームのパケットが伝送されるのではない。
【００１７】
例えばパケットＡ，Ｂ（および場合によってはこれ以前に到来した多くのパケット）は、トラフィックストリーム１に対するバッファ４に、トラフィックストリームの保証帯域幅を越えているが、トラフィックストリーム１の最大帯域幅を下回る伝送レートとともに到来し、「黄色」とマーキングされる。パケットＢのすぐ後のパケットＣは、最大帯域幅を上回る伝送レートを伴って到来し、マーク「赤」が付けられる。パケットＤおよびＥは、トラフィックストリーム１の保証帯域幅を下回る伝送レートを伴ってバッファに到来し、マーク「緑」が、例えばヘッダの中に付される。
【００１８】
これに相応することがトラフィックストリーム２および３に当てはまる。このような場合には、トラフィックストリーム１〜３のパケットを共通伝送チャネル７を介して伝送する時に、各トラフィックチャネルに対する保証帯域幅が守られ、その際にできる限りトラフィックチャネル毎の最大帯域幅も守られる。本実施例のように、３つのトラフィックストリーム１〜３に対する帯域幅および最大帯域幅がそれぞれ同じ大きさである場合、最も簡単な場合には交互にトラフィックストリーム１，２，３のパケットが１つずつ伝送される。ここでバッファ４内に、伝送チャネル７に対するこのトラフィックストリーム１に対して保証された帯域幅を下回って到来した、トラフィックストリーム１の各パケットＤ，Ｅ（緑）は、バッファ４内に、このトラフィックストリームの保証帯域幅を上回る伝送レートを伴って到来した、パケット４内の全てのパケットＡ，Ｂ，Ｃ（黄色、赤）より時間的に前に伝送される。さらに（少なくとも１つの）バッファ４内に存在し、バッファ４内に、このトラフィックストリームの保証帯域幅と最大帯域幅の間にしるされた伝送レートを伴ってバッファ（４）内に到来したと示されるマークされるトラフィックストリームのパケットが、（伝送チャネル７における伝送に対する）トラフィックストリーム１の最大帯域幅を超えた伝送レートでバッファ４内に到来する、パケット内の全てのパケットＣ（赤）より時間的に前に、バッファから伝送チャネル７内に伝送される（すなわちＣの前にＢ，Ｄ）。
【００１９】
ここでは、比較可能な伝送レートを伴ってパケット内に到着する（全ての赤または全ての黄色または全ての緑の）パケットが時間的に相対的に相互に自身の入力幅（Eingangsweite）の順序で伝送される。
【００２０】
従ってトラフィックストリーム１のパケットはこれまでバッファ内に到着し、図１ではバッファ４に格納され、以下の順序で伝送される：ＤＥＡＢＣ。相応のことがトラフィックストリーム２，３のパケットに当てはまる。
【００２１】
従って伝送チャネル７内では例えば３つ目ごとのパケットがトラフィックストリーム１のパケットによってこれらのパケットに対する設定された順序（Ｄ，Ｅ，Ａ，Ｂ，Ｃ）で満たされる。この間に存在するパケットは、トラフィックストリーム２およびトラフィックストリーム３のパケットによって相応に満たされる。
【００２２】
伝送チャネル７を介した伝送の前にトラフィックストリーム１のパケットがそれぞれ、このトラフィックストリーム１が定めた記述（例えばパケットのヘッダ内の「１」）でマーキングされ、必要な場合には伝送チャネルの後で再びトラフィックストリームに分類される。従って伝送チャネル７の後でトラフィックストリームは再び個々に転送可能である。
【００２３】
さらに本実施例では、どの位の時間の後にパケット内で期限切れになる（verfallen）か、データパケットに対して種々異なる優先順位（優先順位赤のパケット、優先順位黄色のパケット、優先順位緑のパケット）が設定可能である。有利には緊急度が「赤」のパケットが緊急度「黄色」のパケットより前に、緊急度「黄色」のパケットが緊急度「緑」のパケットより前に期限切れになる。
【００２４】
この方法によって、伝送チャネル内のトラフィックストリームが多い場合でも、帯域幅を守ることも高い最大伝送レートを守ることも容易かつ効果的に実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】共通の伝送チャネルを介した、複数のトラフィックストリームにおけるデータの本発明による伝送の例を示した図である。
【図２】伝送チャネルにおける帯域幅の使用を概略的に示した図である。
【図１】
2005528823.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
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2005528823.tif 000009
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