JP2007097174A

JP2007097174A - サービス品質を制御および監視する方法

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Publication number: JP2007097174A
Application number: JP2006261637A
Authority: JP
Inventors: Andreas Wilde; ヴィルデアンドレアス; Stefan Schmidt; シュミットシュテファン
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-04-12
Also published as: DE102005046253A1; US20070097861A1

Abstract

【課題】ワイヤレスネットワークにおけるサービス品質（ＱｏＳ）を制御および監視する方法を提供する。
【解決手段】ネットワークは少なくとも１つの移動局を含み、サービスの個々の品質パラメータが設定可能である。本発明によれば、サービス品質の制御をできるだけ包括的に行うため、稼働中のコネクションのＱｏＳに加えて、非稼働中のコネクションおよび／またはコネクションの確立に関する他のサービスのＱｏＳも制御および監視される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワイヤレスネットワークにおけるサービス品質（ＱｏＳ）を制御および監視する方法に関する。ここで、ネットワークは少なくとも１つの移動局を含み、サービスの個々の品質パラメータが設定可能である。

多くの通信システムでは、音声、ビデオもしくはデータの伝送またはシステム管理におけるさまざまなタスクのようなサービスについて、ある最小限の要求を満たす必要がある。例えば、音声データパケットは、伝送遅延がユーザに悪影響を及ぼしたり、ユーザに気づかれたりしないように、ある設定された期間内に２つの端末間で伝送しなければならない。また、伝送音声データの品質を一定かつ良好にするため、最小伝送レートおよび最大ビット誤り率を連続的に保証しなければならない。サービス品質（ＱｏＳ）に関して、特にワイヤレス通信システムの場合には、高度の要求を満たさなければならないことが多い。したがって、多くの通信標準は既に、ＱｏＳのための手法を含んでいる。例えば、ＵＭＴＳネットワークにおけるＱｏＳに関する３ＧＰＰの２つの技術仕様として、非特許文献１および非特許文献２が挙げられる。他の多くの通信標準にも同様の要素がある。

ＱｏＳ概念はさまざまなシステムレベルで用いられ、ＯＳＩ（開放型システム間相互接続）階層モデルのすべての層に関係し得る。例えばビットレート、誤り率あるいは配信オプションのようなさまざまな品質パラメータが、特定のデータパスに対して設定される。

3GPP TS 23.107 "Quality of Service (QoS) concept and architecture" 3GPP TS 23.207 "End-to-end QoS concept and architecture"

すべての既知のＱｏＳ概念について、省電力モードでデバイスをどのように扱えばよいかが問題となる。連続的な特定のサービス品質を保証する必要がある場合、省電力モードへの切り替えは現在のところ可能でない。というのは、その場合、システムの時間的挙動について具体的に指定できないからである。このことは特に移動端末の場合には、連続的で、一部は不要な電力消費のゆえに重大である。移動端末は一般に、電池、充電式電池あるいは燃料電池の形で、極めて制限された電力リソースしか利用できないからである。

そこで、本発明は、上記のような方法において、省電力モードを含むすべての基本的な動作状況においてサービス品質を保証することができるような方法を実現し、さらに改良するという課題を解決しようとするものである。

本発明によれば、上記の課題は請求項１に記載の特徴を備えた方法によって解決される。これによれば、本発明の方法は、稼働中のコネクションのＱｏＳに加えて、非稼働中のコネクションや、コネクションの確立に関する、例えばページングといったサービスのＱｏＳも制御・監視されることを特徴とする。

本発明により初めて認識されたこととして、従来のＱｏＳ概念は稼働中のコネクションに関するものである。特に、省電力モードの移動局の場合、すべての動作状況においてサービス品質を保証するためには、稼働中のコネクションがない時やコネクションの確立時に、ある最小限の基準を満たす必要がある。本発明によれば、稼働中のコネクションに加えて、非稼働中のコネクションや、コネクションの確立についてもＱｏＳを制御・監視できるようにＱｏＳ概念が設計される。

特に有利な態様として、本発明による方法は、特定のネットワーク内だけでの使用に限定されない。例えば、本方法を限定するものではないが、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）およびＩＥＥＥ８０２．１１標準によるＷＬＡＮ（ワイヤレスローカルエリアネットワーク）における本方法の適用が考えられる。

特に有利な態様として、本発明による方法は、移動局を発見する際、あるいは移動局を省電力モードからウェイクアップする際に、ページングシグナリングを実行するために利用可能である。ＱｏＳ概念は、移動局を省電力モードからウェイクアップするのに要する時間を設定することができる。また、ページングシグナリングに対する移動局の応答が利用可能になるまでに要する時間を、品質パラメータによって設定することもできる。さらに、ページングシグナリングの後、移動局への使用可能なコネクションを確立するのに要する時間を指定する最小限の要求を設定することができる。

特に、移動局とワイヤレスネットワークとのアソシエーションプロセスの継続時間を含めることができる。

ネットワークにおける妨害や伝送遅延等に関する条件をできるだけ包括的に考慮するために、品質パラメータは、ネットワークと移動局との間でネゴシエートされることが可能である。妨害の影響を強く受ける環境の場合、比較的不良な誤り率および比較的低いビットレートしか保証できない。高負荷のネットワークでは、個々のユーザは限定されたビットレートしか享受できない。また、非常に長い伝送路の場合や多数の中継局を介した伝送の場合、極めて制約された応答時間しか実現できない。これに対して、いくつかのサービスでは、サービスの円滑な利用を保証するために、ある最小限の要求を課している。例えば、電話通話の場合にはページング（呼出）は短時間にすべきであるが、テキストメッセージの伝送の場合にはより長い遅延を許容し得る。与えられた環境条件を考慮することによりすべての要求をできるだけ良好に満たすため、ネットワークと移動局との間で、関連する品質パラメータをネゴシエートすることができる。

個々の品質パラメータをできるだけ有効に保存するため、サービスの少なくとも１つの品質パラメータを保存するＱｏＳプロファイルを定義することができる。ここで、ＱｏＳプロファイルは、特定のアプリケーションおよび／または特定のサービスに関係し、これに割り当てることができる。ＱｏＳプロファイルは、例えば、電話アプリケーション、データ伝送アプリケーション、あるいはＳＭＳアプリケーションに関係し得る。アプリケーションに応じて、例えば、ページングシグナリングやこのシグナリングに対するその後の反応のタイミング要求のように、対応して異なる要求が必要となる。ユーザが重要な電話呼を待機する場合、その呼をできるだけ迅速にユーザに接続すべきである。この場合、それに対応して高速なページングが要求される。一方で緊急の電話呼を待機していない場合には、ユーザはページングに対してかなり長い時間を許容するであろう。このことは、移動局がセンサシステムを含み、センサデータがワイヤレスネットワークを通じて送信される場合にも同様に当てはまる。

例えば、更新されたシステム情報のみをセンサシステムにダウンロードすべき場合には、センサシステムを省電力モードからウェイクアップするためにかなり長い時間が許容されるであろう。しかし、リアルタイム測定の場合、非常に迅速な反応時間が必要である。すなわち、この場合には非常に高い要求が設定される。

また、ＱｏＳプロファイルは、無線コネクションが非アクティブである間に移動局の通信および／またはリソースのコンテクストに関する情報を保存することができる。保存するのはコンテクストの一部でも全部でもよい。ネットワークアソシエーションやＵＥ（ユーザ機器）コンテクストもこれに含めることができる。この情報は、移動局を省電力モードからウェイクアップする際に、移動局が再び利用可能になるまでの時間を短縮するために必要である。

有利な態様として、ＱｏＳプロファイルは、サービスのユーザの初期設定に基づいて構成される。前述のセンサシステムでは、リアルタイム測定を実行する場合には、かなり高いサービス品質を保証しなければならない。長期間の測定の平均値のみを移動体センサシステムから取得すればよい場合には、それに対応して、より長い応答時間を許容し得る。この情報は、対応するデータをユーザから取得することによって、最も簡単かつ安全に得られる。このようなデータを用いて、例えば、すべての状況下で尊重すべき品質パラメータはどれか、望ましいパラメータはどれか、そして必要な場合に無視できるのはどれかを設定することができる。

また、ＱｏＳプロファイルによってその他の情報を考慮することもできる。例えば、ＱｏＳプロファイルを定義する際に、それぞれの遂行されるタスクの優先度、特定のアプリケーションまたは特定のサービスに対して要求される応答時間、あるいは要求される可能性のあるリアルタイム条件を考慮することができる。

本方法のできるだけ一般的な応用に関して、ＱｏＳプロファイルは、所定の有効範囲を有し、システムの所定部分に関係する。例えば、ＱｏＳプロファイルは、無線基地局、無線アクセスあるいはコアネットワークに関係し得る。

動作状況やそれぞれの必要に応じて、ＱｏＳプロファイルは動的に切り替え可能となるように設計することができる。これにより、ユーザのそれぞれの要求に対応してサービス品質を調整することが可能となる。上記の電話の例の場合、緊急呼の受信後、高速なページングに対するＱｏＳプロファイルが、標準のページング時間のＱｏＳプロファイルと切り替わる。別法として、あるいはこれに加えて、変化する必要性に合わせてそれぞれのＱｏＳプロファイルを調整することも考えられる。そこで、上記の例で、着信電話呼の場合には、高速ページングではなく標準応答時間のページングのみを実行するように、それぞれのパラメータを変更することができる。

ＱｏＳプロファイルをできるだけ扱いやすくするため、必要な場合には一時的に別のＱｏＳプロファイルと切り替えることが可能な標準のＱｏＳプロファイルを定義することができる。上記の例の場合、標準ページングプロファイルの電話機には標準ページング時間が設定され、これは必要な場合にはより高速または低速のプロファイルと切り替え可能である。

また、複数のＱｏＳプロファイルを同時にアクティブにすることも考えられる。この場合、最高の品質要求を定義する品質パラメータおよび／またはプロファイルが選択される。

有利な態様として、ＱｏＳプロファイルに基づいてＱｏＳクラスを定義することができる。ＱｏＳクラスを用いると、例えば特定の種類の移動局、アプリケーション、サービスあるいはユーザプロファイルに関するＱｏＳプロファイルをまとめることができる。この点、電話サービスの場合よりもセンサシステムの場合のほうが、相異なるパラメータが重要となる。移動局で実行されるアプリケーションに応じて、異なる前提条件を満たさなければならない。例えば、ＳＭＳアプリケーションの場合には、電話アプリケーションの場合とは異なるパラメータおよび判断基準が適用される。

本発明によれば、稼働中のコネクションに加えて、非稼働中のコネクションや、コネクションの確立についてもＱｏＳを制御・監視できるようにＱｏＳ概念を設計することで、省電力モードを含むすべての基本的な動作状況においてサービス品質を保証することができる。

本発明を有利な態様で実施し改良するためのいくつかの選択肢がある。これに関しては、一方で請求項１に従属する請求項を参照し、他方で本発明の好ましい実施例に関する以下の説明を図面とともに参照されたい。好ましい実施例および図面の説明においては、一般的に本発明の好ましい実施形態および改良形態も説明される。

図１は、ページングのためのＱｏＳをサポートするＱｏＳアーキテクチャを模式的に示している。ワイヤレスネットワークとしてＵＭＴＳが用いられ、移動端末１が無線アクセスネットワーク２を通じてコアネットワーク３に接続される。コアネットワーク３は、ゲートウェイ５に接続された少なくとも１つのエッジノード４からなる。諸コンポーネント１、２、４、５は縦方向のバーで図示されている。

横方向には、サポートされるさまざまなサービスが図示されている。明らかなように、それぞれのサービスはＵＴＭＳネットワーク内の相異なる部分をカバーする。図示されている４つのネットワークコンポーネント１、２、４、５のすべてがページングシグナリングに寄与する。無線アクセスページング７の場合には、端末１、無線アクセスネットワーク２およびコアネットワークエッジノード４のみが含まれる。コアネットワーク３では、コアネットワークページング８がさらに提供され、これにはコアネットワークエッジノード４およびコアネットワークゲートウェイ５が寄与する。最下位レベルでは、無線ページング９が提供され、これには端末１および無線アクセスネットワーク２が寄与する。

図２はＱｏＳ概念に関する実装例を示す。ＱｏＳコンフィグレーション１０は異なる方法で実行可能である。例えば、
・ＵＳＩＭ(Universal Subscriber Identity Module)、移動端末内部メモリ、あるいはネットワーク（例えば、ＨＳＳ(Home Subscriber Server)）に予め構成／格納される。
・移動端末とネットワーク（好ましくはコアネットワーク）との間でネゴシエートされる（たとえば、非特許文献２のセクション６．３．２．１に記載されたリソース予約と同様に）。
・現時点の移動端末の状況に基づくＱｏＳプロファイルあるいはパラメータの更新（これは、ネットワークサイドでの測定あるいは監視により、あるいは、移動端末からネットワークへの特定の要求により、トリガされうる。）。

ネットワークから移動端末へのページングメッセージの実際の送信は、ネットワークの任意の部分（すなわち、無線アクセスネットワーク２、エッジノード４あるいはゲートウェイ５）によりトリガされうる。ページング１１は、アクティブなＱｏＳプロファイルに従って、ページングパラメータ、例えば３ＧＰＰの標準化仕様で規定されている、
・無線ページングのＤＲＸサイクル
・適当なページンググループ
・適当なページングあるいはトラッキングエリア、
を用いて実行される。

ページングパラメータは、ネットワークの異なる部分（すなわち、無線アクセスネットワーク２、エッジノード４およびゲートウェイ５）に作用しうる。たとえば、ＤＲＸサイクルは典型的には無線アクセスネットワーク２のコンフィグレーション部分であり、ページングエリアは典型的にはコアネットワーク３により構成される。

ネットワークは、システムブロードキャストメッセージにより、その他の共通シグナリングメッセージにより、あるいは専用のシグナリングメッセージによって、パラメータのいくつかについて移動端末へ通知してもよい。

ページングリアクション１２は、通常、たとえばセル更新(CELL UPDATE)メッセージをネットワークへ向けて送信することにより移動端末からネットワークへ送信されるメッセージとなるであろう。

最後に、留意すべき特に重要な点であるが、上記実施例は全く任意に選択されたものであり、本発明による教示の実例としての役割を果たすに過ぎず、本発明を上記実施例に限定するものでは全くない。

ページングのためのＱｏＳをサポートするＱｏＳアーキテクチャの概略図である。ＱｏＳ概念に関する実装例を示すＱｏＳアーキテクチャの概略図である。

符号の説明

１移動端末
２無線アクセスネットワーク
３コアネットワーク
４コアネットワークエッジノード
５コアネットワークゲートウェイ
６ＵＭＴＳページング
７無線アクセスページング
８コアネットワークページング
９無線ページング

Claims

ワイヤレスネットワークにおけるサービス品質（ＱｏＳ）を制御および監視する方法において、前記ネットワークは少なくとも１つの移動局を含み、サービスの個々の品質パラメータが設定可能であり、
稼働中のコネクションのＱｏＳに加えて、非稼働中のコネクションおよび／またはコネクションの確立に関する他のサービスのＱｏＳも制御および監視されることを特徴とする、サービス品質を制御および監視する方法。
前記他のサービスがページングシグナリングを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記他のサービスが移動局間または移動局と前記ネットワークとの間のアソシエーションプロセスを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
前記品質パラメータが前記ネットワークと前記移動局との間でネゴシエートされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
サービスの少なくとも１つの品質パラメータを保存するＱｏＳプロファイルが定義可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
前記ＱｏＳプロファイルに基づいてＱｏＳクラスが定義されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
ＱｏＳクラスが、特定の種類の移動局および／またはアプリケーションおよび／またはユーザプロファイルに割り当てられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
ＱｏＳプロファイルがそれぞれ、特定のアプリケーションおよび／または特定のサービスに割り当てられることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
前記ＱｏＳプロファイルは、該ＱｏＳプロファイルが関係するそれぞれのサービスに依存することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記ＱｏＳプロファイルが、サービスのユーザの要求に基づいて定義されることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載の方法。
ＱｏＳプロファイルが、所定の有効範囲を有し、および／またはシステムの所定部分に関係することを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載の方法。
前記ＱｏＳプロファイルが動的に切り替え可能および／または調整可能であることを特徴とする請求項５〜１１のいずれか１項に記載の方法。
別のＱｏＳプロファイルと一時的に切り替えられる標準ＱｏＳプロファイルが定義され、サービスに対してアクティブにされることを特徴とする請求項５〜１２のいずれか１項に記載の方法。
複数のアクティブなＱｏＳプロファイルがある場合、常に、最高の品質要求を定義する品質パラメータおよび／またはプロファイルが選択されることを特徴とする請求項５〜１３のいずれか１項に記載の方法。