JP2003518852A - パケットデータサービスのための効果的な資源管理 - Google Patents
パケットデータサービスのための効果的な資源管理Info
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Abstract
Description
る。このように普及している無線通信システムの1つとして、移動局(または受
話器)と基地局とを有するセルラー方式電話がある。セルラー方式電話は、ユー
ザが固定した場所に留まる必要なく電話機を介して会話をすることを可能とする
。これによって、ユーザは例えば電話機で会話をしながら地域を動き回ることが
できるようになる。
帯域スペクトラム拡散セルラーシステムの移動局−基地局互換性規格」に記載さ
れているように、セルラー方式電話は符号分割多元接続(CDMA)セルラー方
式電話を含む様々な規格のもとで機能する。CDMAは独自の符号列を用いて複
数のチャネルを生成するスペクトラム拡散多元接続デジタル通信技術である。C
DMAシステムでは、高レベルの干渉のある中で信号を受信することが可能であ
り、実際に受信する。信号の受信の実際的な制約はチャネルの状態に依存するが
、先述したIS−95規格に記載のシステムによるCDMA受信は、静的チャネ
ル用の信号よりも18dB大きい干渉のある中でも行うことができる。典型とし
ては、このシステムは低レベルの干渉と動的チャネル条件において機能する。
動局と通信を行う。そしてこの信号は1.2288MHzの伝送ビットレート、
すなわちチップレートに拡散される。拡散はデジタル符号をデータビットにかけ
るが、これはCDMAシステムに冗長性を付加する一方データレートを増大させ
ることになる。このセル内の全てのユーザのチップは加算され、1つの合成デジ
タル信号を形成する。そしてこの合成デジタル信号は、帯域幅の限定のためにフ
ィルタリングされた4値位相変移変調(QPSK)方式で伝送される。
のシステムに属する全ての基地局との通信に共通の周波数帯域が用いられる。2
人以上の移動ユーザが、IS−707を用いたシステムにおいて同時に1つの空
きパケットデータチャネルの使用を競合した場合、このシステムはこのチャネル
に1つのアクセスしか許可しない。このチャネルにアクセスすることに不成功と
なった移動ユーザは、データパケットの伝送をシステムに受け入れられるまで繰
り返さなければならない。移動ユーザへのデータパケットを伝送しているシステ
ムユーザもまた、待ち行列に置かれることでダウンリンクの使用を競合する。
ができないとき、このシステムユーザはあらかじめ決められた待ち時間の後に接
続を再度試みる。この待ち時間の長さはIS−707規格によって規定されてお
り、またどのシステムユーザに対しても同じである。システムへの接続アテンプ
トが不成功になる度に、その後の待ち時間の長さはある最大値に到達しない限り
増大する。しかし、複数のシステムユーザが同時に1つの空きチャネルへアクセ
スアクセスを試みることでユーザがこのチャネルへのアクセスを拒否された場合
、それぞれのユーザはこのチャネルへ一度に再アクセスを試み、更なる衝突を引
き起こすことになる。
接続が開放されているチャネルをシステムユーザが待てるようにすることが必要
とされる。
テンプトを広範なタイムウィンドウに渡って分配するシステムである。本発明は
、適切な再接続時間を決定するためのデータを基地局または移動局が処理できる
ようにする。このデータは、資源可用性、優先度、クライアント接続未処理、お
よび接続要求未処理状態のデータのタイミングと量を含むことができる。このデ
ータの情報を用いて、より効果的な再接続スキームを開発することができる。あ
るインテリジェントな再接続スキームのもとでは、システムユーザの同時再接続
の可能性は低減され、それによって再接続衝突の機会が減ることになる。
であるという一面がある。この方法は、接続要求に関するデータの収集と、その
収集されたデータに基づいた個々の接続要求の再接続タイミングの算出から成る
。この方法はさらに、収集されたデータあるいはその一部の移動局への伝送から
成っていてもよい。収集されたデータは、特に、接続要求の量と分布、利用可能
な資源の数、1つの接続の予想継続時間、現時点の接続の予想継続時間、接続要
求の優先度の指標、および新しい接続要求の予想数から成る。
マ設定回路は再接続タイマとタイマ設定回路から成る。タイマ設定回路は、移動
局と移動通信システムとの間の接続アテンプト失敗後に、再接続タイマをある値
に設定する。タイマ設定回路はこの再接続タイマの値を接続要求に関する一連の
データに基づいて決定する。
ジェントに管理する方法である。この方法は利用可能な資源の数の決定と、利用
不能な資源の予想開放時刻の推定から成る。この方法はさらに、拒否された接続
アテンプトの数の決定と、利用可能な資源の数と利用不能な資源の予想開放時刻
とに基づく、これら個々の拒否された接続アテンプトの再接続タイミングの算出
から成る。この方法はさらに、これら個々の拒否された接続アテンプトの優先度
の設定と、この優先度に基づく、これら個々の拒否された接続アテンプトの再接
続タイミングの調整から成る。
ムである。再接続制御装置は、移動局とこの移動通信システムとの間の接続アテ
ンプトのタイミングを決定する。再接続制御装置は、接続要求に関する一連のデ
ータに基づいてこのタイミングを決定する。この一連のデータは、特に、接続要
求の量、利用可能な資源の数、1つの接続の予想継続時間、現時点の接続の予想
継続時間、接続要求の優先度の指標、および予想される新しい接続要求から成る
。再接続制御装置は、基地局と移動局のどちらの中に配置されていてもよい。
動通信システムである。このアクセス資源は共有され、特定の移動局に専用され
ることはない。それゆえ、複数のトラフィックチャネルが開放状態であったとし
ても、1つの移動局が同時にその資源全てを要求することはない。
参照することによって、一層明らかになるだろう。
04a−104k(1つの接続のみ図示)と通信する。基地局104a−104
k(まとめて104)はセル108a−108k(まとめて108)内の移動局
106に対してデータの送受信を行う。セル108は半径が35キロメートル以
内、または可能ならばそれ以上のおおよそ六角形をした地理的範囲である。
実施例では、この移動局106は符号分割多元接続(CDMA)規格に従ってデ
ータを送受信する。CDMAは、無線装置へのまたは無線装置からのデータを無
線信号が搬送する電話システムにより、移動中の無線通信装置ユーザがデータを
交換できる通信規格である。
d、および108eが付加されることにより、移動局106は通信を中断するこ
となくセル境界を越えることができる。これは、隣接セルの基地局104a、1
04c、104d、および104eが、移動局106のためにデータ送受信のタ
スクを引き受けるからである。交換局102は、複数セル領域内における移動局
との全ての通信を調整する。このように、交換局102は多数の基地局104と
通信できる。
動きまわることができる。他の電話システムユーザとアクティブな通信状態にな
い移動局106であっても、この移動局106に宛てられた電話呼び出しやペー
ジングメッセージを検知するために、セル108内の基地局104の送信をスキ
ャンできる。
中にセルラー電話の電源を入れておく歩行者によって使用される、セルラー電話
である。セルラー電話は、基地局104との通信を同期するため、ある周波数(
CDMAで使用されることが知られている周波数)をスキャンする。そしてセル
ラー電話は、CDMAネットワークのアクティブユーザであることを認知させる
ため、交換局102に登録する。
話呼び出しやページングメッセージを検出するために、基地局104からブロー
ドキャストされたデータフレームをスキャンする。この呼び出し検出モードでは
、このセルラー電話はページングメッセージデータを受信、記憶、検査し、この
データが当該セルラー電話の識別子と一致する移動局の識別子を含んでいるかど
うかを判定する。一致が検出された場合、このセルラー電話は基地局104を介
して交換局102への呼び出しを確立する。一致が検出されなかった場合、この
セルラー電話は所定の期間アイドル状態に入り、それからアイドル状態から出て
、別のページングメッセージデータの送信を受信する。
トラフィックチャネルが利用可能な場合、移動局106は基地局に接続して、こ
のトラフィックチャネルで呼び出し情報を送信する。しかし、どのトラフィック
チャネルも利用可能でない場合、移動局106は所定の時間量だけ待機した後に
再接続を試みる。
失敗した後に用いるプロセス200を示す。このプロセス200はスタート状態
205から始まる。状態210に進むと、移動局106は再接続タイマを初期化
してタイムアウトを待つ。IS−707規格では、このタイマは約4秒に初期化
される。このタイマが経過した後、プロセス200は状態215に進み、再び基
地局104に再接続を試みる。
か拒否されたかを、すなわち移動局106は基地局104と接続不能かどうかを
判定する。基地局104との接続に成功すると、移動局106はYESの分岐を
進み、この接続プロセスはエンド状態250で終了する。
Oの分岐から状態225に進み、そこで移動局106はタイマが許容最大値にな
っているかどうかを判定する。
態235に進み、そこで移動局はタイマがタイムアウトするのを待つ。また状態
220で、タイムが最大値でない場合、移動局106はNOの分岐から状態23
0へ進み、そこでタイムの値は4倍にされる。タイマの値の4倍化の後、移動局
は状態235に進み、タイマのタイムアウトを待つ。
、基地局104に再接続を試みる。もし基地局104との接続が成功の場合、移
動局106はYESの分岐を進み、エンド状態250でこの接続プロセスが終了
する。また状態245で、基地局104との接続が不成功の場合、移動局106
はNOの分岐から状態225に進み、移動局106は再びタイマが許容最大値に
なっているかを判定する。移動局106の基地局104との接続アテンプトが失
敗する度に、移動局106は待ちタイマをそれが最大値になるまで4倍する。待
ちタイマのタイムアウトの後、この移動局は基地局104との接続を再び試みる
。
06の一例について、ここで説明する。再接続衝突が起こりそうなシナリオは、
複数の移動局106がほぼ同時に基地局との通信を試みる場合である。これは、
例えば、基地局104が警告メッセージを全ての移動局106にブロードキャス
トした後に起こりうる。他の例としては、移動局106が所定の時間に、あるい
は所定のイベントの後に基地局104と通信するようにプログラムされている場
合がありうる。例えば、10個の移動局106が基地局104の1つの利用可能
なチャネルに同時に接続を試みた場合、これらの移動局106のうち、ただ1つ
のみが接続に成功することができる。残りの9個の移動局106はその後初期化
して、それぞれの再接続タイマを4秒に初期化する。これらの移動局106のそ
れぞれは再接続タイマをほぼ同時に初期化するので、これらのタイマはほぼ同時
にタイムアウトする。この結果、9個の移動局106全てが同時に再接続を試み
、それは更なる再接続衝突を引き起こす。このとき、移動局106は再接続タイ
マの値を4倍にする。しかし、それぞれのタイマが4秒に設定されているので、
4倍化の後、それぞれのタイマは16秒に設定される。また再び、これらの再接
続タイマはほぼ同時にタイムアウトし、これら移動局106全てが再び同時に再
接続を試みる。このプロセスは繰り替えし、再接続タイマの値は4倍されて64
秒になる。しかし、それぞれの移動局106のタイムアウトは同時に起こり、こ
れら移動局106は再び基地局104への同時再接続を試み、その結果更なる再
接続衝突を引き起こす。その一方、タイマがカウントしている64秒の間、基地
局104が利用可能であることがあり得る。このプロセスは、再接続タイマが最
大値に達するまで(約4096秒)、そして全ての移動局106が最終的に基地
局104と通信をするまで、再接続タイマを4倍しながら繰り返す。
、再接続衝突率と再接続アテンプトの不成功を低減しようとする。現在の規格の
ように単純に設定値を増やすよりも、本発明は接続プロセスに関連するデータを
処理し、このデータに基づいてそれぞれの移動局106の再接続時間を決定する
。本発明によれば、全ての移動局106をサポートするには利用可能な資源が不
十分なとき、基地局104は、資源可用性、クライアント接続未処理、未処理状
態とアクティブ状態のデータのタイミングと量、あるいは再接続衝突または資源
競合に影響を与え得るどのような要素に関するデータをも収集する。基地局10
4は、このデータをそれぞれの移動局106に送信するか、またはこのデータを
それぞれの移動局の再接続時間の計算に使用してもよい。移動局106がデータ
を受信すると、移動局106はこのデータを新しい再接続時間の計算に用いても
よい。
に用いるプロセス300を示す。このプロセス300はスタート状態305から
始まる。状態310に進むと、基地局104は移動局106および基地局104
のメモリからデータを収集する。上述の通り、このデータは、資源可用性、クラ
イアント接続未処理、未処理状態とアクティブ状態のデータのタイミングと量、
あるいは再接続衝突または資源競合に影響を与え得るどのような要素を含んでい
てもよい。典型例としては、基地局104は資源可用性、アクティブ状態の接続
、および最近の接続要求の情報を有している。基地局はそれぞれの移動局106
から、接続の予想継続時間やこの要求の優先度のような付加情報を収集してもよ
い。
06のための適切な再接続タイミングのパターンを決定する。再接続タイミング
を決定する際、基地局104は、特に、接続要求のために用いられる資源の競合
、パケットデータサービス資源の要求の競合、移動局106が接続待ちをしてい
るときのパケットデータサービス資源の空き確率、および様々な移動局106の
サービス品質要求(例えば、データを送信する移動局106は音声通信のみを送
信する移動局106とは異なる品質のサービスを要求する)、を評価する。これ
らの複数の要素を評価することで、基地局104はそれぞれの移動局106に再
接続時間を割り当てる。
ミング指示を移動局106に送信する。再接続タイミング指示のみが送信される
場合、移動局106は新しい再接続時間を割り当てられる。再接続データのみが
送信される場合、移動局106はこのデータに基づいて自分自身の再接続時間を
計算することができる。再接続タイミング指示と再接続データが送信される場合
、移動局106は基地局104の再接続タイミングの推奨を受け入れるか、ある
いは新しい再接続時間の計算を行うことができる。そしてプロセス300はエン
ド状態325で終了する。
プトが失敗した後に用いるプロセス400を示す。プロセス400はスタート状
態405から始まる。状態410に進むと、移動局106は再接続データおよび
/または再接続タイミング指示を基地局104から受信する。状態415に進む
と、移動局は基地局104が上の再接続タイミングの指示を提供したかどうかを
判定する。上述の通り、基地局104は必要とする再接続タイミング指示を再接
続タイミングデータから計算してもよいし、あるいはただ再接続タイミングデー
タを移動局移動局に送ってもよい。
Sの分岐から状態425へ進み、このタイミング指示を受信するかを判定する。
移動局106はこの基地局からのタイミング指示を受け入れてもよいし、または
この指示を拒否してもよい。本発明の別の実施形態では、移動局106は基地局
104の指示を受け入れることが要求されていてもよい。この移動局106がタ
イミング指示を基地局104から受け入れる場合、次にプロセス400はYES
の分岐から状態430へ進む。また状態425で、移動局が基地局104からの
タイミング指示を拒否する場合、プロセス400はNOの分岐から状態420へ
進む。また状態415で、もし基地局415のがタイミング指示を提供しなかっ
た場合、プロセス400はNOの分岐から状態420へ進む。
処理し、適切な再接続タイミングのパターンを決定する。この再接続タイミング
を決定する際には、移動局106は、特に、提供されているならば推奨された待
ち時間、最後に許可された接続以降に拒否された移動局の数、資源を要求して拒
否されたクライアントの比率、または遅延タイムアウトテーブルへのインデック
スである遅延指標を評価する。遅延タイムアウトテーブルはあらかじめ規定され
、ダウンロードされ、あるいは基地局104によって更新されることができる。
遅延指標はまた、ある資源が利用可能な場合の予想される継続時間を指示すこと
ができる。これらの複数の要素を評価することで、移動局106は適切な再接続
時間を選択することができる。再接続時間が決定すると、プロセス400は状態
430に進む。
なわち特定の再接続時間に達することを待つ。このタイマの時間が経過すると、
プロセス400は状態435に進み、再び基地局104への接続を試みる。
か拒否されたかを、すなわち移動局106が基地局104と接続できなかったか
を判定する。基地局104との接続が成功の場合、移動局106はYESの分岐
を進み、この接続プロセスはエンド状態445で終了する。また状態440で、
基地局104との接続が不成功の場合、移動局106はNOの分岐から状態41
5に進み、そこで移動局106は新しい再接続時間の取得の処理を、基地局10
4への接続が成功するまで繰り返す。
初の資源要求時刻(t0)、最も最近の資源要求時刻(ta)、基地局104が移
動局106に送った最も最近の再接続指示(Ti)、資源の割り当ての時刻(ta )、および予想される資源割り当ての継続時間(Td)を含むデータを処理して
もよい。移動局106が資源に対して接続未処理状態にある場合、その資源の予
想割り当ては次の再接続アテンプト時となる(ta=tr+Ti)。さもなくば、
割り当ての時刻taは既知である。それゆえ、基地局104は予想完了時間(tc =ta+Td)を計算することができる。もし全ての資源が使用中なら、基地局1
04は1つの資源が開放されるまでの予想時間を計算することができる(tm=
min(tc−t)、tは現在時刻)。基地局104はまた、ある時刻に1つの
リソースが開放されると予想して、再接続時間を移動局106に割り当ててもよ
い。資源が早く利用可能になれば、基地局104はこの割り当てた移動局106
のために、その資源に対するあらゆる邪魔な要求を拒否する。
使用するcdma2000システムにおけるあるシナリオがある。基地局104
はページングチャネル、アクセスチャネル、およびその他のどのようなチャネル
への負荷をも決定することができる。この基地局104はまた、それぞれの移動
局106がどれだけ長く接続状態を維持できるかを近似することができる。基地
局104はこの情報を用いて移動局106が再接続できる予想最早時刻を決定し
、また再接続時間を適宜割り当ててもよい。例えば、基地局104には利用可能
な資源がないかもしれないが、単一の資源でも約30秒以内に利用可能となり、
一方他の資源はより長い期間使用中であると予想する。最初の移動局106が6
0秒の接続を要求し、2番目の移動局106が最初の移動局106の後に接続を
要求したとする。基地局104は1秒の再接続指示を最初の移動局106に送り
、61秒の再接続指示を2番目の移動局106に送信してもよい。それゆえ、2
番目の移動局106は最初の移動局106がこの資源の使用を終了すると予想さ
れるとき以後に再接続を試みることになるだろう。
明らかになるだろう。従って、本発明はその趣旨や主要な特徴から逸脱せずに他
の特定の形態で具体化されてもよい。詳細な実施形態は、あらゆる点でただ例示
として、そして限定的なものではないとしてみなされるものであり、発明の範囲
はそれゆえ、先の記述よりもむしろ付記される請求項によって指定される。請求
項の同等物の意味と幅の内に収まるあらゆる変化は、それら請求項の範囲に包含
される。
Claims (27)
- 【請求項1】 無線通信システムにおける接続要求の間の時間の長さを決定
する方法であって、 接続要求に関するデータの収集と、 前記収集されたデータに基づいた、それぞれの接続要求の再接続タイミングの
計算と、を有する。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記データの収集は基地局
によって行われる。 - 【請求項3】 請求項2に記載の方法において、さらに前記再接続タイミン
グの移動局への送信を有する。 - 【請求項4】 請求項2に記載の方法において、さらに前記収集されたデー
タの移動局への送信を有する。 - 【請求項5】 請求項1に記載の方法において、前記収集されたデータは接
続要求の量と利用可能な資源の数とを有する。 - 【請求項6】 請求項5に記載の方法において、前記収集されたデータはさ
らに接続の予想継続時間を有する。 - 【請求項7】 請求項5に記載の方法において、前記収集されたデータはさ
らに前記接続要求の優先度の指標を有する。 - 【請求項8】 請求項7に記載の方法において、前記再接続タイミングは前
記収集されたデータを評価することによって計算される。 - 【請求項9】 移動通信システムに用いるタイマ設定回路であって、 再接続タイマと、 移動局と前記移動通信システムとの間の接続アテンプトが失敗した後に、前記
再接続タイマをある値に設定するタイマ設定回路を有し、前記タイマ設定回路は
接続要求に関する一連のデータに基づいて前記再接続タイマの前記値を決定する
。 - 【請求項10】 請求項9に記載のタイマ設定回路において、前記一連のデ
ータは接続要求の量と利用可能な資源の数を有する。 - 【請求項11】 請求項10に記載のタイマ設定回路において、前記一連の
データはさらに接続の予想継続時間を有する。 - 【請求項12】 請求項10に記載のタイマ設定回路において、前記一連の
データはさらに前記接続要求の優先度の指標を有する。 - 【請求項13】 請求項9に記載のタイマ設定回路において、前記タイマ設
定回路は基地局内に配置される。 - 【請求項14】 請求項9に記載のタイマ設定回路において、前記タイマ設
定回路は移動局内に配置される。 - 【請求項15】 請求項14に記載のタイマ設定回路において、前記移動局
は前記一連のデータを基地局から受信する。 - 【請求項16】 無線通信システムにおいてインテリジェントに再接続タイ
ミングを管理する方法であって、 利用可能な資源の決定と、 利用不可能な資源の予想開放時刻の推定と、 拒否された接続アテンプトの数の決定と、 前記利用可能な資源の数と前記利用不可能な資源の予想開放時刻とに基づいた
、それぞれの前記拒否された接続アテンプトの再接続タイミングの計算と、を有
する。 - 【請求項17】 請求項16に記載の方法において、さらにそれぞれの前記
拒否された接続アテンプトの優先度の設定を有する。 - 【請求項18】 請求項17に記載の方法において、さらに前記優先度に基
づいたそれぞれの前記拒否された接続アテンプトの前記再接続タイミングの調整
を有する。 - 【請求項19】 請求項16に記載の方法において、さらに前記拒否された
接続アテンプトの予想継続時間の推定を有する。 - 【請求項20】 請求項19に記載の方法において、さらに前記拒否された
接続アテンプトの前記予想継続時間に基づいた、前記拒否された接続アテンプト
の前記再接続タイミングの調整を有する。 - 【請求項21】 移動通信システムであって、 トランシーバと、 移動局と前記移動通信システムとの間の接続アテンプトのタイミングを決定す
る再接続制御装置とを有し、前記再接続制御装置は接続要求に関する一連のデー
タに基づいて前記タイミングを決定する。 - 【請求項22】 請求項21に記載の移動通信システムにおいて、前記一連
のデータは接続要求の量と利用可能な資源の数を有する。 - 【請求項23】 請求項22に記載の移動通信システムにおいて、前記一連
のデータはさらに接続の予想継続時間を有する。 - 【請求項24】 請求項22に記載の移動通信システムにおいて、前記一連
のデータはさらに前記接続要求の優先度の指標を有する。 - 【請求項25】 請求項21に記載の移動通信システムにおいて、前記再接
続制御装置は基地局内に配置される。 - 【請求項26】 請求項21に記載の移動通信システムにおいて、前記再接
続制御装置は移動局に配置される。 - 【請求項27】 請求項26に記載の移動通信システムにおいて、前記移動
局は前記一連のデータを基地局から受信する。
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