JP2005522961A - 高速ダウンリンク・パケット・データ・サービスのために無線ネットワークコントローラおよびノードbリソース管理デバイスを連係するための方法および装置 - Google Patents

高速ダウンリンク・パケット・データ・サービスのために無線ネットワークコントローラおよびノードbリソース管理デバイスを連係するための方法および装置 Download PDF

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Abstract

ノードB(14’)とインターフェースする無線ネットワークコントローラ(RNC)(12”)のリソース管理(18)を可能にするための方法および装置であって、RNC(12”)はリアルタイムおよび非リアルタイムのユーザーにリソースを割り当てるための手段(18)と、RTリソースに物理チャンネル割り当てを提供するための手段(20)と、カップリングのための手段(16)とを有し、ノードB(14’)はNRTリソースに物理チャンネル割り当てを提供するための手段(26’)と、各NRTユーザーに現在の割り振りの報告を提供するための手段(26’)とを有する。

Description

本発明は無線通信システムにおける無線リソース管理に関する。より詳細には、本発明は高速ダウンリンク・パケット・アクセス・サービスにおけるリソース管理に必要なデータの通信に関する。
TDDおよびFDDの第3世代のセルラーシステムにおいて、ほとんどすべてのリソースはノードB無線リソースを制御するC−RNC(Controlling Radio Network Controller)により完全に割り振られ、制御されている。専用チャンネル(DCH:Dedicated Channel)に対して、C−RNCはリソースプールから固定量のリソースを割り振り、DCHにサービスするためにそれを割り当てる。DCHサービスの一例には、音声サービスがある。データタイプのサービスに対して、C−RNCはダウンリンク共有チャンネル(DSCH:Downlink Shared Channel)を割り振ることができる。DSCHサービスの例には、Webダウンロード、ファイル転送プロトコル(FTP)サービスまたは電子メールのようなデータサービスがある。複数のユーザーが時間を通じてこのチャンネルを共有し、チャンネルのスケジューリング、たとえばどのユーザーがそのチャンネルへのアクセスを得るかは、C−RNCで行われている。
これらのリソースは、セルのリソースについてどの程度をDCHサービスに割り振り、どの程度をDSCHサービスに割り振るかを決定することができるC−RNCによって管理されている。というのは、各リソースはある瞬間には1つのタイプのサービス(DCHかDSCH)しかサービスすることができないからである。しかし、リソースは、必要に応じて、2つのリソースプールの間で相互に移動することができる。
C−RNCにおけるDSCHのリソース割り振りでは、可変データレートの複数のサービスを取り扱う共有リソースなので、さらなる複雑性が生じる。ユーザーの総和によって要求されるリソースの最大量は、頻繁にこのタイプのサービスに割り振られたプールのリソースの量を超えることがある。これが起こり得るのは、すべてのユーザー、統計的にはデータサービスユーザーをモニターして、無線リソースが効率的に利用されていることだけでなく、ユーザーが利用可能なリソースに関して過度に供給されすぎていないことを判定する必要があるためである。というのは、いずれの条件もユーザーのサービス品質(QoS)を悪化させる原因となるであろうためである。
C−RNCは、高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)サービスの動作について最適な知識を得るために次の一般的な問に答えなくてはならない。第1の問は、「QoS要求がそれぞれのユーザーについてどの程度良好に満たされているか?」である。特に、動作上のパラメーターのすべてが共有および専用のサービスの両方に対して最適なレベルに設定されているかどうか判定する必要があるであろう。第2の問は、「全体のリソースが2つのタイプのサービス(専用および共有サービス)によりどの程度良好に利用されているか?」である。それぞれのサービスの現在の使用/需要を前提として、専用および共有サービスの間に最適なリソース分割がなされているか?
さらにもう1つの問は、「セルにある特定のQoS要求のユーザーを加えることにより、全体的なシステム性能にどの程度のコストが生じるであろうか?」である。これは、ユーザーが本当に必要とするサービスレートが通常時間とともに可変であり、ユーザーに割り振られたリソースが通常過度に供給される共有サービスについて特に問題である。
ほとんどのサービスにおいてC−RNCはこれらの問に直に答えることができる。専用サービスのある特定のユーザーに対して、C−RNCは固定量のリソースを割り振る。というのは、そのユーザーにより使用されるリソースの量は時間的にかなりスタティックであるためである。共有サービスでの可変データレートのユーザーに対して、C−RNCはユーザー間でリソースがどの程度良好に使われているかを理解するのに十分な情報を有している。
しかしながら、高速ダウンリンク・パケット・アクセス(HSDPA)サービスは、DSCHより高いデータサービス用のデータレートを提供する高速ダウンリンク共有チャンネル(HS−DSCH)という新しいチャンネルを使用する。HS−DSCHサービスは伝送すべきデータを有するユーザーにより良いサービスを提供するために伝送をよりダイナミックに適応させるノードBに基づいている。それゆえ、C−RNCはもはやある特定の瞬間に伝送されるべきデータ、またはその伝送のために用いられる実際のリソースをスケジューリングしない。C−RNCは、基本的にデータリソースプールにおけるある所与の量のパワーおよびリソースをノードBに割り当て、ノードBがユーザーのデータを現在の無線条件に基づいて動的にスケジューリングする。
C−RNCにおけるデータサービスの機能性におけるこのアーキテクチャー変更により、他のサービスに対して有していた基本的な情報の一部を取り残すことになる。結果的に、先に問われた(1)QoSがどの程度良好に満たされたか;(2)全体的なリソースの利用;そして(3)システムにユーザーを加えることの影響;のような問に対して完全に答えることができなくなる。
高速の共有サービスのアーキテクチャーでは、データサービスが答える必要があったであろう3つの基本的な問に答える種々の情報をノードBが有することが重要性を持つ。本発明は、HSDPAに対応可能なノードBにリソースマネージャーが効率的にリソースを割り振ることができるようにする情報を提供するスケジューラーを提供する。
本発明は図面を考慮することにより理解されるであろう。これらの図面では、同様の要素は同様の数字により指定されている。
高速ダウンリンク・パケット・データ・アクセス(HSDPA)は、高速ダウンリンク共有チャンネル(HS−DSCH)を通して、容量を増大し、往復遅延を低減し、ピークデータレートを増大するために提供されている。さらに、密接に結合され、伝送パラメーターの瞬間的な無線条件への迅速な適応に依拠する3つの基本的な技術として下記のものを含む:
(a)フェーディングのピークやフェーディングの落ち込みのようなチャンネル条件に応じて変調の変更を使用できるようにする高速リンク適応技術;
(b)喪失データエンティティーの再送を迅速に要求し、メッセージを復号する試みがなされる前に元の伝送と任意の後続の再送からソフト情報を合成するための高速ハイブリッド自動繰り返し要求(ARQ)の技術;および、
(c)マルチユーザダイバーシティを通じて、好ましい無線条件でユーザーに伝送することができるHS−DSCHを共有しているユーザーの高速スケジューリング。
チャンネル条件に合致させるためにパラメーターの伝送の高速適応、および高速リンク適応や高速スケジューリングのような機能を利用するHSDPAによって採用された技術は、エアインターフェースの近く、すなわちノードBに配置され、以前は無線ネットワークコントローラ(RNC)において行われていた機能性の一部をノードBに移動するようにし、新しいノードBエンティティーであるMAC−HSDPAを形成する。このようにノードBの機能を拡張することにより高速データレートをサポートする非常に信頼性の高いチャンネルが提供される。
図1〜3は、適正な無線リソース管理(RRM)の機能性に必要な典型的な実装形態および種々のメッセージフローを示している。図1は、HSDPAが創作される以前の関連技術を示す図である。図2は、HSDPA変更に関わる関連技術を示す図である。図3は、本発明の概念を採用する正しい機能性を示す図である。
図1は、RNC12およびノードB14、そしてリアルタイム(RT)および非リアルタイム(NRT)サービスのRRMの割り振りの適正な機能性に必要ないくつかのハイレベル機能およびメッセージングを示している。ノード(RNCまたはノードB)内で定義された機能およびメッセージングは、実装形態に大いに依存する。ノード内で、ラベル付けされた機能は、専用のプロセッサにより実行することができ、または1つ以上の機能からなるタスク行う組み合わせのタスク内にあることができ、これらの機能を行うタスクは本発明と無関係な他の機能を行うことがある。RNC12とノードB14の間は、標準化されたIubインターフェース16があり、これによりメッセージングは、形式上適切な標準内で定義されている。
機能1(F1)はRTおよびNRTリソースマネージャー18である。この機能はトラフィックバランス機能を行い、リアルタイム(RT)および非リアルタイムの(NRT)機能にリソースのプールを与え、加えて現在の負荷を考慮して、そのセルが特定のタイプ、データレートおよびQoS属性の新規ユーザーを収容することができるかどうか判定するコールアドミッション制御機能を行う。
機能2(F2)はリアルタイムスケジューラー20である。リアルタイムスケジューラー20は、音声ユーザーのようなリアルタイム加入者にリソースを割り当てる役割を担う。トラフィックのタイプが与えられると、その割り振りは一旦割り当てられると通常スタティックである。
機能3(F3)は非リアルタイムスケジューラー22である。非リアルタイムスケジューラーは、非リアルタイムのユーザーに対してデータの各バーストのためのリソースを割り当てる役割を担う。トラフィックのタイプが与えられると、その割り振りは比較的頻繁であり、典型的な非リアルタイムのコールに対してたくさん生じるであろう。
機能4(F4)は物理層24である。レイヤ24は物理的なエアインターフェース機能のすべてを行って、エアインターフェースを介してユーザーのデータを適正に送る。各伝送に用いられるリソースは、リアルタイムまたは非リアルタイムスケジューラーによって割り当てられる。
F1からF3の機能のそれぞれは、いくつかのタイプのメッセージセットを用いてF1からF3の他の機能のそれぞれと通信する。これらのセットは標準(たとえば、Iubインターフェースを介して伝搬するメッセージセット)により形式上定義することができるか、または内部的に、すなわち実装形態に特有な形で定義することができる。実際、1つ以上の機能を行う単一タスクを用いた実装形態では、その通信は瑣末なことであり得る。しかしながら、この実装形態は、機能間で受け渡される必要がある論理的なメッセージに関係するだけであることに注意されたい。また、たとえ図に記載した通りに正確にソフトウェアで実装されたとしても、これらの機能は、他の機能と交換する必要があるであろう他のメッセージセットを、本発明の範囲外のものを含み、有するであろうことに注意されたい。
メッセージセット1(M1)18aは、RTおよびNRTリソースマネージャーがRTコールに現在のリソースのプールを割り当てることができ、リアルタイムスケジューラー(F2)が必要とする情報を得るために使用されるメッセージのセットである。
メッセージセット2(M2)20aは、RTおよびNRTリソースマネージャーがRTユーザーに対する現在の割り振りを知ることができるために使用されるメッセージのセットである。RTの割り振りが通常スタティックであるとすれば、これらのメッセージは、厳しい輻輳が存在しない限り、瑣末である。
メッセージセット3(M3)18bは、RTおよびNRTリソースマネージャー18がすべてのNRT割り振りのために現在のリソースのプールを割り当てることができ、非リアルタイムスケジューラー(F3)が必要とする情報を得てリソースを割り振りすることができるように使用されるメッセージのセットである。
メッセージセット4(M4)22aは、RTおよびNRTリソースマネージャー18が、NRTユーザーに対する現在の割り振り(すなわち、割り振りの結果または測定)を知ることができるように使用されるメッセージのセットである。リソースは、バースト的なトラフィックのために定期的に割り当てられるので、このフィードバックは重要であり、それでRTおよびNRTリソースマネージャー18は、過度の加入による一時的な(または一時的どころではない)輻輳によって引き起こされるいかなる輻輳をも軽減することができる。
メッセージセット5(M5)20bは、RTサービスのユーザーに対するリソースの割り振りについてレイヤ1(物理層)に伝えるためのメッセージのセットである。
メッセージセット6(M6)22bは、NRTサービスのユーザーに対するリソースの割り振りについてレイヤ1(物理層)に伝えるためのメッセージのセットである。
図2において、M1〜M4のメッセージセットはRNCの内部にあることに注意されたい。というのは、RTおよびNRTリソースマネージャーならびにRTおよびNRTスケジューラーもまたRNCに位置しているためである。メッセージセットM5およびM6は標準化されたIubメッセージの一部として送られる。
図2では、NRTサービスを取り扱うためのHS−DSCHチャンネルの付加を示している。新しいHS−DSCHについて、非リアルタイムスケジューラー26はノードBに移動され、メッセージセット3(18a)が今度は標準化されたIubインターフェースを介して送信されることに留意し、メッセージセット4が省かれていることに留意されたい。これは、RTおよびNRTリソースマネージャーが非リアルタイムスケジューラーからのフィードバックを持たずにRTおよびNRTサービス間のトラフィックをバランスしたり、NRTサービスに伴うコールアドミッション機能に入力を提供したりすることができるようにすることを意味する。
図3では、本発明を組み込むHS−DSCHを示している。標準化されたIubインターフェース上で定義された新しいメッセージM4(26a’)により、RTおよびNRTリソースマネージャーがフィードバックを得て適正なトラフィックバランスおよびコールアドミッション制御を提供することができるようになるであろう。新しいメッセージセットM4は、従来技術であるノードBにおける他の物理層の測定と同じように定義されることになる。従来技術のように、CRNCは報告および時間経過に対する所望の平均化をスケジュールして、その要求を満すことができる。上で指摘したようにデータサービスが答える必要のある基本的な問の例として、1つの例は「サービス品質(QoS)がどの程度良好に満たされるか?」である。この点に関して、ノードBは、データを伝送するために受信成功までに何回の試みを行ったかを知り、従って、どの時点においても伝送された実際のレートデータを知っている。この値はユーザーによって実際に伝送されたデータとは異なる値である。というのは、何回か再試行されねばならない伝送は、ユーザーがそのデータを1回しか送っておらず、それゆえそのユーザーのQoSがどのように満たされるかを判定するにあたって1回しかカウントされないとしても、それが伝送されるたびにチャンネルの容量を占有するためである。本発明は、しかしながら、その必要とされる情報を提供する。
さらに、本発明は、セルによって提供される他のサービスにより使われたパワーと比較して、高速データサービスにより使われる総パワーのような、その他のことを把握しており、これは、割り振られたパワーが処理されたデータ量に対してどの程度効率的に使われているかを知るにあたって、追加的な要因である。高速データサービスの品質を判定するにあたって有用でノードBが行うことができる他の多くの潜在的な測定がある。1つの例は、データが正確に、または不正確に受信されたとき、ノードBにユーザーにより送られた受信肯定または否定応答の信頼性である。
このタイプのデータが答えることができるその他の問は:
(a)2つのタイプのサービスによって全体のリソースがどの程度良好に利用されているか?
(b)各サービスの現在の使用/需要を前提として、専用およびデータサービスの間のリソース分割は最適になされているか? この質問に対してノードBは、ユーザーデータがどれほど効率的に伝送されたかを把握している。たとえば、他のノードBより多くの再送を有するノードBは、他のノードBが行うことができるのと同じくらい多くのユーザーデータを扱うことができない。
(c)ある特定のQoS要求のユーザーをセルに加えることにより、全体のシステム性能をどれぐらい犠牲にするか? ノードBは、この質問に答えるために、全体的なリソース利用に関する上記の答えを考慮して、新規ユーザーに利用可能である利用可能なリソースを推定することができる。
それゆえ、ノードBは、これらの機能を行うために必要なこの情報のすべてを有しているので、そして専用およびすべてのデータサービスの両方についてC−RNCリソース割り振りのすべてをノードBに移動するアーキテクチャー変更を行うことは効率的でないとすれば、ノードBがこれらのパラメーターをC−RNCに報告しなければならないということは極めて重要であり、これにより、C−RNCにこの情報を、DCHおよびDSCHのリソースについてC−RNCが有する他の情報と合体できるようにして、C−RNCが最適なリソース割り振りの決定を行うことが可能になる。潜在的な情報のリストは、ノードBからC−RNCへ受け渡されることが望ましく、セルの全体、またはユーザーの優先クラスによって測定されたものは、データのブロック数または伝送された実際のデータのサイズのような測定において単位時間当たりに成功伝送されたデータの量である。さらにリスト中に含まれるものには:成功伝送の数;1回目の伝送での成功;2回目の伝送での成功;3回目の伝送での成功;不成功伝送の数;1回目の伝送での破棄;2回目の伝送での破棄;3回目の伝送での破棄;総失敗;各変調スキームの使用;ソフトハンドオーバー状況と通常の状況の性能;ACK/NAK受信品質エラー;およびHSDPA伝送のパワー使用がある。
本発明について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、これらに種々の変更を為しうることを理解されたい。
高速ダウンリンク共有チャンネル(HS−DSCH)を有していないノードBとインターフェースされた無線ネットワークコントローラ(RNC)を示す図である。 高速ダウンリンク共有チャンネル(HS−DSCH)を有しているノードBとインターフェースされた無線ネットワークコントローラ(RNC)を示す図である。 HS−DSCHチャンネルを有し、本発明の原理を実装しているノードBとのRNCインターフェースを示す図である。

Claims (30)

  1. ノードBとインターフェースされ、リアルタイムおよび非リアルタイムユーザーにリソースを割り当てる無線ネットワークコントローラ(RNC)のリソース管理を可能にするための方法であって、
    (a)前記RNCは、リアルタイムリソースの割り当てに応答して物理チャンネル割り当てを前記ノードBに提供すること、
    (b)前記RNCは、非リアルタイムユーザーのリソースの割り当てを前記ノードBにカップリングすること、
    (c)前記ノードBは、前記RNCにより提供される非リアルタイムユーザーのリソースの割り当てに応答して非リアルタイムリソースの物理チャンネル割り当てを物理層に提供すること、および
    (d)前記ノードBは、各NRTユーザーの現在の割り振りの結果の報告を前記RNCに提供すること
    を特徴とする方法。
  2. ステップ(d)は、単位時間当たりに成功伝送されたデータの量を前記RNCに提供することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記単位時間当たりに成功伝送されたデータの量は、データのブロックの数および伝送された実際のデータのサイズのうちの1つを提示することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. ステップ(d)で提供される情報は、成功した1回目の伝送の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. ステップ(d)で提供される情報は、成功した2回目の伝送の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  6. ステップ(d)で提供される情報は、成功した3回目の伝送の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  7. ステップ(d)で提供される情報は、不成功の伝送の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  8. ステップ(d)で提供される情報は、破棄された1回目の伝送の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  9. ステップ(d)で提供される情報は、破棄された2回目の伝送の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  10. ステップ(d)で提供される情報は、破棄された3回目の伝送の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  11. ステップ(d)で提供される情報は、総失敗の数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  12. ステップ(d)で提供される情報は、各変調スキームの使用を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  13. ステップ(d)で提供される情報は、通常の状況に対してソフトハンドオーバー状況の性能を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  14. ステップ(d)で提供される情報は、応答/否定応答受信品質エラーの数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  15. ステップ(d)で提供される情報は、他のすべてのサ−ビスに対するHSDPA伝送のパワー使用の計算のためのパワー使用を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  16. 前記提供するための手段は、
    不成功の伝送の数、
    破棄された1回目の伝送の数、
    破棄された2回目の伝送の数、
    破棄された3回目の伝送の数、
    総失敗の数、
    各変調スキームの使用、
    通常の状況に対するソフトハンドオーバー状況の性能、
    応答/否定応答受信品質エラーの数、および
    HSDPA伝送のパワー使用
    のうちの1または複数を伝送することを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  17. ノードBとインターフェースされた無線ネットワークコントローラ(RNC)のリソース管理を可能にするための装置であって、
    前記RNCは、
    リアルタイム(RT)および非リアルタイム(NRT)ユーザーにリソースを割り当てるための手段と、
    リアルタイム(RT)リソースの割り当てに応答して前記ノードBに物理チャンネル割り当てを提供するための手段と、
    NRTユーザーのリソースの割り当てを前記ノードBにカップリングするための手段と
    を有することと、
    前記ノードBは、
    前記RNCにより提供されたNRTユーザーのリソースの割り当てに応答してNRTリソースの物理チャンネル割り当てを物理層に提供するための手段と、
    各NRTユーザーの現在の割り振りの報告を前記RNCに提供するための手段と
    を有することと
    を備えたことを特徴とする装置。
  18. 前記ノードBは、単位時間当たりに成功伝送されたデータの量を前記RNCに提供するための手段を含むことを特徴とする請求項17に記載の装置。
  19. 前記単位時間当たりに成功伝送されたデータの量を提供するための手段は、データのブロックの数および伝送された実際のデータのサイズのうちの1つを提示するための手段を含むことを特徴とする請求項18に記載の装置。
  20. 前記提供するための手段は、成功した1回目の伝送の数を伝送するための手段を含むことを特徴とする請求項18に記載の装置。
  21. 前記提供するための手段は、成功した2回目の伝送の数を伝送するための手段を含むことを特徴とする請求項18に記載の装置。
  22. 前記提供するための手段は、成功した3回目の伝送の数を伝送するための手段を含むことを特徴とする請求項18に記載の装置。
  23. 無線ネットワークの適正なリソース管理を確実にするために必要とされる情報を提供するためのノードBであって、
    非リアルタイム(NRT)ユーザーのリソースの割り当てを受け取ることに応答してNRTリソースの物理チャンネル割り当てを物理層デバイスに提供するためのデバイスと、
    適正なリソース管理を確実にするにあたっての使用のために各NRTの現在の割り振りの報告を提供するためのデバイスと
    を備えたことを特徴とするノードB。
  24. リアルタイム(RT)ユーザーのリソースの割り当てを受け取ることに応答してRTリソースの物理チャンネル要求を前記物理層デバイスに提供するためのデバイス
    をさらに備えたことを特徴とする請求項23に記載のノードB。
  25. 前記報告を提供するためのデバイスは、単位時間当たりに成功伝送されたデータの量を前記RNCに提供することをさらに含むことを特徴とする請求項23に記載のノードB。
  26. 前記報告を提供するためのデバイスは、データのブロックの数および伝送された実際のデータのサイズのうちの1つを表現するデータを提供することを含むことを特徴とする請求項23に記載のノードB。
  27. 前記報告を提供するためのデバイスは、成功した1回目の伝送の数をさらに報告することを特徴とする請求項23に記載の装置。
  28. 前記報告を提供するためのデバイスは、成功した2回目の伝送の数をさらに報告することを特徴とする請求項23に記載のノードB。
  29. 前記報告を提供するためのデバイスは、成功した3回目の伝送の数をさらに報告することを特徴とする請求項23に記載のノードB。
  30. 前記報告を提供するためのデバイスは、
    不成功の伝送の数、
    破棄された1回目の伝送の数、
    破棄された2回目の伝送の数、
    破棄された3回目の伝送の数、
    総失敗の数、
    各変調スキームの使用、
    通常の状況に対するソフトハンドオーバー状況の性能、
    応答/否定応答受信品質エラーの数、および
    HSDPA伝送のパワー使用
    のうちの1または複数をさらに提供することを特徴とする請求項23に記載のノードB装置。
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