JP2006054869A - モバイル通信システムにおけるデータフロー制御のための方法 - Google Patents

モバイル通信システムにおけるデータフロー制御のための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】HSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムのRNC Rと基地局BSの間のデータフローをLUBインターフェースI2を介して制御するための方法を提供すること。
【解決手段】この方法では、HS−DSCHフレームプロトコルメカニズムがLUBインターフェースI2に実装されてRNCと基地局の間のHSDPAユーザデータの通信のために制御とデータサービスを提供し、キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUがLUBインターフェースの実際のデータ伝送フローIDFに関する情報を監視して、定められたLUBインターフェースI2伝送キャパシティ値に達すると、LUBインターフェースI2のデータ伝送フローが削減される。
【選択図】 図4

Description

本発明は、無線通信システムに関する。より具体的には、モバイル通信システムにおけるデータフロー制御に関する。
一般にUniversal Mobile Telecommunications Systems(UMTS)として知られている第3世代(3G)のGlobal Systems for Mobile communications(GSM)ネットワークの発展により、最高約10Mbpsのデータレートを提供してパケットベースのマルチメディアサービスをサポートする高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)が利用可能となっている。
UMTS HSDPA対応システムは、ダウンリンク方向に高速ダウンリンク共有チャネル(HS−DSCH)という追加の伝送チャネルタイプをサポートする。この論理チャネルは、データ転送のための論理伝送メカニズムを提供する。
現在、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)が、HSDPAの技術仕様に取り組んでいる。3GPP仕様TS 25.435 v5.6.0、2003−12には、ラジオネットワークコントローラ(RNC)と基地局の間のインターフェース(LUBインターフェース)についての説明が提供されている。この文献、より具体的には、第5.1.6章では、RNCから基地局へのHS−DSCHデータフレームの伝送のためのデータ転送手順が定義されている。この手順では、RNCと基地局の間のユーザデータフローを制御するためのメカニズムも黙示されている。
LUBインターフェースの実際の伝送キャパシティには限界があるため、基地局は2.048Mbps(E1)リンクや155Mbps(STM−1)リンクといった1つまたは複数の物理通信リンクを介してRNCに接続されるということから、仕様が定められている現況技術のRNCと基地局間のユーザデータフロー制御アプローチの不利な点は、これは個々のユーザデータフローのみを制御する、つまり、個々のユーザがRNCからどれだけのHSDPAトラフィックを受信できるかということのみを制御する、ということである。ユーザ端末の分散と、HSDPAトラフィックを持つラジオセルのエアインターフェースの品質に基づいて、例えば、基地局がこのようなセルのいくつかにサービスを提供する必要がある場合は、LUBインターフェースの合計データ伝送フロー、つまり、すべての個々のユーザデータフローインスタンスの合計が、LUBインターフェースで可能な最大伝送キャパシティを超える、つまりLUBインターフェースでキャパシティ過負荷の状況が発生する可能性がある。
3GPP仕様TS 25.435 v5.6.0、2003−12
本発明の目的は、前記の技術的な問題を解決して、RNCと基地局の間のLUBインターフェースに改善されたデータフロー制御方法を提供することである。
この目的は、請求項1に記載のHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムのRNCと基地局の間のデータフローを制御するための方法、請求項7に記載のキャパシティ過負荷制御エンティティ、請求項8に記載のラジオネットワークコントローラ、および請求項9または10に記載の基地局によって達成される。
本発明の有利な構成は、従属請求項、以下の説明、および図面から明らかになる。例えば、提案されている発明を使用することで、HSDPAトラフィックのためのLUBインターフェースの伝送キャパシティの効率的な使用が達成される、という点が利点であると分かる。また、以下に説明されているLUBインターフェースのデータフロー制御方法は、選択されたユーザグループに使用されているため、モバイルネットワークの運営会社にはユーザのサービス品質を差別化してそれに従ってそのようなサービスに料金を請求する方法が提供される、という点が利点であることも分かる。
さらに、本発明は、LUBインターフェース上のHSDPAトラフィックのために総合的なデータフロー制御を提供する。
以下に、本発明の一実施形態について、図1〜図4を使って説明していく。
図1は、従来のモバイル通信システムの基本的なネットワーク要素アーキテクチャの例を示している。このモバイル通信システムには、エアインターフェースI1を介して8台のユーザ端末T1〜T8と通信するラジオアクセスネットワークRANにインターフェースI3を介して接続されるコアネットワークCNが含まれている。ラジオアクセスネットワークRANには、4つの基地局BS1〜BS4が含まれ、これらは2つのラジオネットワークコントローラR1とR2によって制御される。RNC R1とR2はインターフェースI4を介して相互に接続し、LUBインターフェースI2を介して基地局に接続される。LUBインターフェースI2と他のネットワーク要素インターフェースI1、I3、I4も、3GPPによって仕様が定義されている。また、この仕様では一般的に、端末はユーザ機器(UE)と呼ばれ、基地局はノードBと呼ばれる。
図2は、RNC RがHS−DSCHデータフレームHDTを使いLUBインターフェースI2を介してユーザデータUDを基地局BSに転送し、基地局がこのユーザデータをユーザ端末Tに伝送する一実施形態を示している。
オペレーションでは、RNCがユーザデータUD、例えば、ビデオシーケンスのようなマルチメディアデータをコアネットワークから受信する。ユーザデータUDは、メディアアクセス制御(MAC)プロトコルエンティティMU1にRNC Rでセグメント化されて、MAC−dプロトコルデータユニット(PDU)とも呼ばれるMACデータパケットを提供する。RNCの前記MAC−d PDUは、RNC Rと基地局BSの間のHSDPA LUBインターフェース通信を担当するHS−DSCHフレームプロトコルエンティティHFPU1に渡される。その後、MAC−d PDUの形のユーザデータは、HS−DSCHフレームプロトコルエンティティHFPU1とHFPU2の制御とデータサービスを使用して、HS−DSCHデータフレームHDTで基地局BSに転送される。
基地局BSで受信されたHS−DSCHフレームプロトコルエンティティHFPU2は、ユーザデータMAC−d PDUをMACプロトコルエンティティMU2に渡し、MACプロトコルエンティティMU2はこのようなMAC−d PDUをいくつか連結して、HSDPA対応ユーザ端末Tに伝送されるMAC−hs PDUを形成する。
図3には、HS−DSCHデータフレームHDTをRNC Rから基地局BSに伝送するためのHSDPA LUBインターフェースI2 HS−DSCHフレームプロトコルサービスについてより詳細に示されている。
HS−DSCHキャパシティリクエスト手順は、RNC RがHS−DSCHキャパシティをリクエストするための手段を提供する。つまり、RNCでデータパケットが受信されると、HS−DSCHキャパシティリクエスト制御メッセージHCRを使って基地局BSに向けて信号が送られる。このメッセージには、待機中データの合計量、つまりRNCのユーザバッファサイズが含まれる。
基地局BSは、HS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージHCAを使って、RNCに対して伝送リソースを認可する。このメッセージは、データの量、つまりMAC−d PDUのサイズと数を定義する。RNCは、定義された期間内に送信することが許可される。基地局BSは、HS−DSCHキャパシティリクエストに応じて、または他の任意のタイミングで、HS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージHCAを生成することができ、基地局BSはこのメッセージを使って個々のユーザデータフローを制御し、報告されたユーザバッファステータスに関係なく、いつでもキャパシティを変更することができる。
基地局によって認可された転送キャパシティに基づいて、RNCはHS−DSCHデータフレームHDTでユーザデータを基地局に送信することで続行する。それぞれのHS−DSCHデータフレームには、MAC−d PDU以外に、残りのユーザデータ、つまりRNCのバッファサイズについてのインジケーションも含まれ、これは新しいHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージHCAを発行するために基地局によって使用される場合もある。
図4は、本発明によるRNC Rと基地局BSの間のデータフロー制御方法を示す一実施形態を示している。図4の実施形態は、本発明によるネットワーク要素RNC、基地局、およびキャパシティ過負荷制御エンティティCOCUを含むHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムを示している。キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUはRNC Rに接続され、RNCはLUBインターフェースI2を介して基地局BSに接続されている。
本発明によるキャパシティ過負荷制御エンティティCOCUは、LUBインターフェースの実際のデータ伝送フローIDFについての情報を監視するように設計されている。つまり、例えば、これは、専用チャネル(DCH)トラフィック、HSDPAトラフィック、制御トラフィック、および基地局BSへのデータ伝送に使用することが可能な合計LUBインターフェースキャパシティについての情報を検出および/または計算および/または受信するための手段を備えている。さらに、キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUは、定められたLUBインターフェース伝送キャパシティ値に達した場合は、キャパシティしきい値インジケーションCIを生成して、これをRNCに送信するように設計されている。
本発明によれば、RNCはキャパシティ過負荷制御エンティティCOCUからキャパシティしきい値インジケーションCIを受信すると、このキャパシティしきい値インジケーションCIをHS−DSCHフレームプロトコルメッセージで基地局に送信し、基地局はRNCが期間内に送信することを許可されるデータの量を減らすHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージをRNCに向けて送信することで、このメッセージに反応する。
LUBインターフェースI2の伝送キャパシティ値は、例えば、LUBインターフェースI2の最大伝送キャパシティ未満の特定パーセンテージ値に定めることも、またはそのLUBインターフェースの最大伝送キャパシティに設定することもできる。最大伝送キャパシティ未満の特定パーセンテージ値に設定した場合は、その値に達すると、重大な負荷状況が発生したというキャパシティしきい値インジケーションCIをキャパシティ過負荷制御エンティティCOCUがRNCに送信する。LUBインターフェースの最大伝送キャパシティに設定した場合は、過負荷状況が発生したというキャパシティしきい値インジケーションCIをキャパシティ過負荷制御エンティティCOCUがRNCに送信する。
例えば、キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUがRNCに過負荷状況を知らせ、このインジケーションが基地局に転送されると、基地局はRNCが送信することを許可されるデータ量を値ゼロに減らすことができる。
RNCは、キャパシティしきい値インジケーションCIを基地局に送信するために、例えば、HS−DSCHデータフレームメッセージを使い、このメッセージの定められたビットフィールドに特定のキャパシティしきい値インジケーションCIをコード化することができる。ただし、RNCは、他のHS−DSCHフレームプロトコルメッセージを使用することも可能である。
また、キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUが現在のLUBインターフェースのI2伝送キャパシティまたはデータ伝送フロー情報を一定間隔でRNCに送信して、RNCがこの情報に反応し、それに基づいて決定を行うことができるようにすることも可能である。
本発明によれば、特定LUBインターフェースI2の伝送キャパシティ値に達したことを基地局に知らせるための代替方法を以下のようにして行うことができる。RNCは、キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUからキャパシティしきい値インジケーションCIを受信したら、基地局によって認可されたあらかじめ割り当てられたデータ量より少ないユーザデータ量をその基地局に伝送する。基地局は、期間内にRNCが送信することを許可されるデータ量を減らすHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージをRNCに向けて送信することで、RNCのこの動作に反応する。例えば、キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUが、LUBインターフェースの過負荷状況を示すキャパシティしきい値インジケーションCIを生成した場合は、RNCは中にユーザデータを含まないHS−DSCHデータフレームメッセージを基地局に送信することで反応し、これによって基地局はこのRNCの動作の意味を認識してこれを過負荷状況と解釈する。この場合、基地局は、期間内にRNCが送信することを許可されるデータの量をゼロに減らすHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージをRNCに向けて生成することで反応することができる。
すでに前述されているように、本発明によるデータフロー制御方法を使用することで、モバイル通信ネットワークの運営会社はLUBインターフェースの過負荷状況を回避して、ラジオネットワークコントローラと基地局の間により信頼性が高く効率的なデータユーザ伝送サービスを提供することができる、という点が利点であることが分かる。さらに、LUBインターフェースで定められた負荷状況に達すると、運営会社は該当するユーザに提供されているデータ優先度の低さや品質サービスの低さに基づいて、定められた数のユーザに対するデータ伝送フローを削減して、他の高品質サービスの顧客が過負荷状況に影響されないでデータを受信し続けることが可能になるようにすることができる。
本発明の好ましい一実施形態では、キャパシティ過負荷制御エンティティCOCUはRNC内に配置され、このキャパシティ過負荷制御エンティティはハードウェアおよび/またはソフトウェアの形で実装されているが、これはモバイル通信システムの他のネットワーク要素に配置することも、このようなネットワークシステムのスタンドアロンエンティティとして配置することもできる。
一般化するために、ここで説明されているHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムのRNCと基地局の間のデータフローを制御するための方法や方法の特定のステップを実行するための手段は、モバイル通信システムの任意の場所、つまりモバイル通信システムの基地局や任意のリソースマネージャエンティティに配置することができることも理解される必要がある。前記の手段はハードウェアまたはソフトウェアの形で実装される。
従来のモバイル通信システムの簡素化された基本的ネットワーク要素アーキテクチャを示す図である。 従来のUMTS HSDPAモバイル通信システムにおけるRNC、基地局、およびユーザ端末の間の通信を示す簡素化された構成図である。 RNCから基地局へのHS−DSCHデータフレームの伝送のための従来のデータ転送手順を示す構成図である。 本発明によるHSDPA機能を備えたモバイル通信システムのRNCと基地局の間のデータフローを制御するための方法を示す構成図である。
符号の説明
T、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8 ユーザ端末
BS、BS1、BS2、BS3、BS4 基地局
I1 エアインターフェース
I2 LUBインターフェース
I3、I4 インターフェース
R、R1、R2 ラジオネットワークコントローラ(RNC)
RAN ラジオアクセスネットワーク
CN コアネットワーク
HFPU1、HFPU2 HS−DSCHフレームプロトコルエンティティ
HDT HS−DSCHデータフレーム
UD ユーザデータ
MU1、MU2 メディアアクセス制御(MAC)プロトコルエンティティ
MAC−d PDU MAC−dプロトコルデータユニット(PDU)
MAC−hs PDU HSDPA対応ユーザ端末Tに伝送される、MAC−d PDUがいくつか連結されたもの
HCR HS−DSCHキャパシティリクエスト制御メッセージ
HCA HS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージ
COCU キャパシティ過負荷制御エンティティ
IDF LUBインターフェースのデータ伝送フロー
CI キャパシティしきい値インジケーション

Claims (10)

  1. LUBインターフェース(I2)を介してHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムのRNC(R)と基地局(BS)の間のデータフローを制御する方法であって、このLUBインターフェース(I2)にはHS−DSCHフレームプロトコルメカニズムが実装されてRNCと基地局の間のHSDPAユーザデータの通信のための制御とデータサービスを提供し、この方法は、
    データ伝送キャパシティをリクエストするためにRNCで待機中の合計ユーザデータ量を示すHS−DSCHキャパシティリクエスト制御メッセージ(HCR)をRNCから基地局に向けて送信するステップと、
    期間内にRNCが送信することが許可されるデータ量を認可するHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージ(HCA)を基地局からRNCに向けて送信するステップと、
    認可されたユーザデータ量の情報をHS−DSCHデータフレームメッセージ(HDT)を使ってRNCが基地局に送信するステップとを含む方法であり、
    キャパシティ過負荷制御エンティティ(COCU)はLUBインターフェースの実際の合計データ伝送フロー(IDF)に関する情報を監視して、定められたLUBインターフェース(I2)伝送キャパシティ値に達すると、LUBインターフェース(I2)のデータ伝送フローが削減されることを特徴とする方法。
  2. 定められたLUBインターフェース(I2)伝送キャパシティ値に達するとキャパシティ過負荷制御エンティティ(COCU)がキャパシティしきい値インジケーション(CI)を生成してこれをRNCに送信し、
    RNC(R)は前記キャパシティしきい値インジケーション(CI)をHS−DSCHフレームプロトコルメッセージで基地局に送信し、
    基地局(BS)は期間内にRNCが送信することを許可されるデータ量を減らすHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージ(HCA)をRNCに向けて送信することで前記メッセージに反応することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 定められたLUBインターフェース(I2)伝送キャパシティ値に達するとキャパシティ過負荷制御エンティティ(COCU)がキャパシティしきい値インジケーション(CI)を生成してこれをRNCに送信し、
    RNC(R)は基地局によって認可されたあらかじめ割り当てられたデータ量より少ないユーザデータ量をその基地局(BS)に伝送し、
    基地局は期間内にRNCが送信することを許可されるデータ量を減らすHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージ(HCA)をRNCに向けて送信することで前記RNC動作に反応することを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. キャパシティ過負荷制御エンティティ(COCU)によって監視されるLUBインターフェースの実際のデータ伝送フロー(IDF)についての情報は、専用チャネルトラフィック、HSDPAトラフィック、制御トラフィック、および基地局(BS)へのデータ伝送に使用可能な合計LUBインターフェース(I2)キャパシティであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. キャパシティしきい値インジケーション(CI)は、LUBインターフェース(I2)の最大伝送キャパシティ未満の特定パーセンテージ値に達したことを知らせる重大な負荷状況のインジケーションであるか、またはLUBインターフェース(I2)の最大伝送キャパシティ値に達したことを知らせる過負荷状況インジケーションであることを特徴とする請求項2または3に記載の方法。
  6. 運営会社と顧客のサービス基準に応じて、定められた個々のユーザのデータ伝送フローを削減することでLUBインターフェース(I2)でデータ伝送フローが削減されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. LUBインターフェースの実際のデータ伝送フロー(IDF)についての情報を検出および/または計算および/または受信する手段、前記情報を分析してそれが特定しきい値に達したかどうかを判断する手段、ラジオネットワークコントローラ(R)と通信する手段、ならびにLUBインターフェースの実際のデータ伝送フロー(IDF)についての情報またはLUBインターフェースの実際の合計データ伝送フローが特定のLUBインターフェース伝送キャパシティ値に達したというインジケーションをラジオネットワークコントローラ(R)に送信する手段を含むことを特徴とするHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムのキャパシティ過負荷制御エンティティ(COCU)。
  8. HS−DSCHフレームプロトコルメカニズムを使いLUBインターフェース(I2)を介して基地局と通信する手段を含むHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムのラジオネットワークコントローラ(R)であって、LUBインターフェースの実際のデータ伝送フロー(IDF)についての情報を検出および/または計算および/または受信および/または送信する手段、前記情報を分析して特定のLUBインターフェース伝送キャパシティ値に達したかどうかを判断する、またはLUBインターフェースの実際の合計データ伝送フローが特定のLUBインターフェース伝送キャパシティ値に達したというインジケーションを受信する手段、キャパシティしきい値インジケーション(CI)をHS−DSCHフレームプロトコルメッセージで基地局に送信する手段、あるいは基地局によって認可されたあらかじめ割り当てられたデータ量より少ない量のユーザデータをその基地局に伝送する手段をさらに含むことを特徴とするラジオネットワークコントローラ(R)。
  9. HS−DSCHフレームプロトコルメカニズムを使いLUBインターフェース(I2)を介してRNCと通信するための手段を含むHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムの基地局(BS)であって、キャパシティしきい値インジケーション(CI)を受信する手段と、前記キャパシティしきい値インジケーション(CI)を分析して期間内にRNCが送信することが許可されるデータ量を削減するHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージ(HCA)をRNCに向けて送信することでキャパシティしきい値インジケーション(CI)に反応する手段とをさらに含むことを特徴とする基地局(BS)。
  10. HS−DSCHフレームプロトコルメカニズムを使いLUBインターフェース(I2)を介してRNCと通信する手段を含むHSDPA機能を備えたUMTSモバイル通信システムの基地局(BS)であって、基地局によって認可されてあらかじめ割り当てられたデータ量より少ない量のユーザデータをRNCがその基地局に伝送しているかどうかを検出する手段と、期間内にRNCが送信することを許可されたデータ量を削減するHS−DSCHキャパシティ割り当て制御メッセージ(HCA)をRNCに向けて送信することでこの動作に反応する手段とをさらに含むことを特徴とする基地局(BS)。
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