JP2006197605A - 無線通信システム内で多重化された制御トラフィックとベアラ・トラフィックをサポートするための自動化されたバックホール・ネットワーク管理 - Google Patents

Abstract

【課題】制御トラフィックとベアラ・トラフィックを効率的かつ信頼性良く輸送するためにバックホール・ネットワークを効率的に使用する配列を提供すること。
【解決手段】無線通信システム（２０）は、バックホール・ネットワーク（２６）上で複数の基地局（２４）と通信する無線ネットワーク（２２）を有する。開示される範例はバックホール・ネットワーク（２６）上で制御トラフィックの量をモニタする工程、およびその制御トラフィックを取り扱うためのバックホール・リソースの割り当て量を動的かつ自動的に調節する工程を含む。開示される範例はバックホール・リソースの残り分の量をベアラ・トラフィックを取り扱うために自動的に割り当てる。
【選択図】図１

Description

本発明は概して電気通信に関する。さらに特定すると、本発明は無線通信システムに関する。

無線通信システムはよく知られており、広く普及した用途である。地理的領域はいわゆるセルへと分割され、通常ではそれらの各々が移動局（すなわち携帯電話器）と無線通信ネットワークとの間の通信を中継するために少なくとも１つの基地局を有する。移動局、基地局、および無線通信ネットワークの間では多様な制御情報が交換されなければならない。知られている多様な目的のために制御情報および信号情報が重要である。

知られているシステムは、基地局と無線通信ネットワーク制御装置のような他の適切な部分との間で無線ユーザもしくはベアラのトラフィックおよび信号もしくはネットワーク制御のトラフィックを輸送するバックホール・ネットワークを含む。知られているバックホール・ネットワークは回路に基づいており、例えばＴ１のようなチャンネル化された接続を使用する。そのようなバックホール・ネットワークは制御トラフィック部分とベアラ・トラフィック部分に区分化される。そのような配列の大きな短所は、バックホールのリソースの各々の部分がその他の部分からトラフィックのために使用されることが不可能であるということである。そのような柔軟性のない区分化は結果としてバックホール・リソースの脆弱で非効率な使用法につながる。

知られているシステムでは、或る一定量のバックホール・リソースが信号トラフィックまたは制御トラフィックに割り当てられる。この割り当ては設計段階で発生し、制御トラフィックを搬送するために予想される必要な帯域幅の先験的試算を含む。そのような試算が多様かつ変化する制御トラフィック状況にとって良好に適していることはあり得ない。通常では、大部分の時間に生じるであろう量よりも重い制御トラフィック負荷に適応するために充分な帯域幅よりも多くが割り当てられなければならない。結果として、考え得る使用可能な帯域幅のかなりの部分が基本的に未使用となる。これは、例えばベアラ・トラフィックを搬送するために利用可能な帯域幅を減少させる。

そのようなシステムの設計者が遭遇する１つの課題は制御トラフィックとベアラ・トラフィックそれぞれにどのようにバックホール・リソースを割り当てるかということである。ベアラ・トラフィックは一層継続的になる傾向があり、例えば制御トラフィックと比べて異なった待ち時間の要求条件を有する。制御トラフィックは性質として一層集中的になる傾向がある。付け加えると、例えば制御トラフィック・パケットの落ち込みに付随する重大な結末を回避するために制御トラフィックは最大限の信頼性を必要とする。したがって、バックホール・ネットワークを設計するときにはトラフィックの各々のタイプの異なった品質特性に対処する対応もやはり入れられなければならない。

最近になって、無線通信システムのためのバックホール・ネットワークとしてインターネット・プロトコル・ネットワークのようなパケット交換ネットワークを使用することが提案された。そのような配列でもって、上述した柔軟性のない区分化がもはや不必要となるように制御トラフィックとベアラ・トラフィックが多重化されることが可能である。しかしながら、制御トラフィックとベアラ・トラフィックを効率的かつ信頼性良く輸送するためのシステムを設計することが課題である。

例えば、多過ぎるバックホール・リソースが制御トラフィックのために留保されれば、それはバックホール・ネットワーク上でベアラ・トラフィックを搬送することに関して不本意な低効率につながる可能性が高い。他方で、少な過ぎるバックホール・リソースが制御トラフィックのために留保されれば、それは制御輸送の混雑状態およびシステムの性能の低下につながる可能性が高い。

制御トラフィックとベアラ・トラフィックを効率的かつ信頼性良く輸送するためにバックホール・ネットワークを効率的に使用する配列に関してニーズが存在する。本発明はそのニーズに対処する。

通信の範例の方法は制御トラフィックを取り扱うためのバックホール・リソースの割り当て量を自動的に調節する工程を含む。
１つの範例では、本方法は制御トラフィックの量をモニタする工程、およびモニタされた量に対応する制御トラフィックの量を取り扱うためのバックホール・リソースの量を判定する工程を含む。その後、制御トラフィックを取り扱うためのバックホール・リソースの割り当て量が、判定された量に対応するように調節されることが可能である。

１つの範例では、制御トラフィックは音声またはデータといったベアラ・トラフィックと多重化される。１つの範例では、いったん適切な割り当てが制御トラフィックのために為されると、バックホール・ネットワークの残りの帯域幅はベアラ・トラフィックのために利用可能である。１つの範例は、バックホール・ネットワークの過負荷の原因となりかねないいずれの新たな呼び出し要求も、現在のベアラ・トラフィック負荷および割り当て量に基づいて拒否する処理である。
本発明の様々な特徴および利点は以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。詳細説明に付随する図面は下記のように簡単に述べられることが可能である。

図１は無線通信システム２０を概略で示している。無線通信ネットワーク２２はバックホール・ネットワーク２６を使用して複数の基地局２４（１つだけが例示されている）と通信する。知られているように、基地局２４は多様な知られている装置を含む可能性の高い１つまたは複数の移動局２８と通信する。

バックホール・ネットワーク２６は基地局２４と無線ネットワーク２２との間のベアラ・トラフィックの通信を可能にする。この説明で使用されるようなベアラ・トラフィックは移動局の加入者もしくはユーザによって意図される音声、データ、映像、またはこれらの組み合わせの通信に関する。

バックホール・ネットワーク２６はまた、基地局２４と無線ネットワーク２２との間の制御トラフィックの通信を容易にする。この説明で使用されるような制御トラフィックは移動局、基地局、または無線通信ネットワーク制御装置３０のような通信ネットワーク２２の適切な部分のうちの１つまたは複数によって使用される制御メッセージおよび信号に関する。様々な知られている制御信号およびメッセージがバックホール・ネットワーク２６上で通信されることが可能である。

１つの範例では、バックホール・ネットワーク２６はパケット交換ネットワークである。１つの範例はバックホール・ネットワーク上でインターネット・プロトコルを使用する。１つの範例のバックホール・ネットワーク２６に付随する輸送設備はチャンネル化されておらず、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）またはＳＯＮＥＴといった輸送メカニズムを有する。そのような輸送メカニズムは知られている。

バックホール・ネットワーク２６は或る一定の容量または帯域幅を有し、これはこの説明ではバックホール・リソースと称される。例示された範例は制御トラフィックを取り扱うためのバックホール・リソースの少なくともいくらか、およびベアラ・トラフィックを取り扱うための残りを自動的に割り当てる能力を有し、２つのトラフィック・タイプがバックホール・ネットワーク２６に沿って多重化されることを可能にする。

例示された範例は各々のバックホール設備インターフェースに付随する制御トラフィックの量をモニタするモニタ用モジュール３２を有する。トラフィックの量をモニタするための知られている技術が１つの範例で使用される。この説明、および所定の状況について使用されるバックホール・ネットワークのタイプが与えられると、当業者は制御トラフィックの量をモニタするためのモニタ用モジュール３２を開発することが可能であろう。

例示された範例では、モニタ用モジュール３２は現在の制御トラフィック負荷を搬送するために必要とされる帯域幅を動的かつ自動的に試算することで制御トラフィックに関して所望のサービス品質を達成する。範例となるサービス品質要求条件は過剰な待ち時間を回避すること、およびどのような落ち込んだ信号もしくは制御メッセージも回避することを含む。

例示された範例は、モニタ用モジュール３２から得られる動的な試算に基づいて制御トラフィックを搬送するための適切な量のバックホール・リソースを割り当てるかまたは留保する割り当て用モジュール３４を含む。１つの範例では制御トラフィックを搬送するために割り当てられるバックホール・リソースの量はモニタ用モジュール３２によって供給される自動的に作り出された帯域幅の試算に対応するが、必ずしも同じである必要はない。

１つの範例では、割り当て用モジュール３４は制御トラフィックを取り扱うためのバックホール・リソースの割り当て量を予め選定された期間に基づいて更新する。別の範例では、割り当て用モジュール３４は現在の制御トラフィック負荷状況に関してモニタ用モジュールから情報を集め、それを現在のバックホール・リソースの割り当て量を設定するために使用されるレベルと比較する。もしも複数の制御トラフィックの状況の間の差異がバックホール・リソースの割り当て量の変更の正当な理由になるほど充分である（すなわちこの差異が予め選定された閾値を超える）場合、割り当て用モジュール３４が新たな割り当て量を作り出す。この説明の恩典を得る当業者は、彼らの特定のニーズを満たすためにどの程度の頻度で制御トラフィックを取り扱うためのバックホール・リソースの割り当て量を自動的に調節するべきかを決定することが可能となるであろう。

いったん適切な量のバックホール・リソースが制御トラフィックの搬送に割り当てられると、割り当て用モジュール３４は残りの帯域幅もしくはバックホール・リソースをベアラ・トラフィック（すなわち音声またはデータの通信）へと自動的に割り当てる。１つの範例では、現在の割り当て量を前提として、サービス品質要求条件を譲歩させるかあるいはバックホールの過負荷を引き起こすいずれのベアラ・トラフィックも拒否される。制御トラフィックのためのバックホール・リソースの割り当て量は自動的に更新されるので、ベアラ・トラフィックのために利用可能な帯域幅は変化し、いずれかの所定の時間に搬送されることが可能なベアラ・トラフィックの量が変化する。例示された範例はどの程度多くのベアラ・トラフィックが所定のサービス品質要求条件を受け取ることが可能であるか、およびベアラ・トラフィックのために利用可能なバックホール・リソースの量を判定する能力を有する。

制御トラフィックを搬送するためのバックホール・リソースの量を自動的に割り当てることによって、例示された範例はベアラ・トラフィックのみ、または制御トラフィックのみを搬送する専用のバックホール・リソースの柔軟性のない区分化を有するシステムに付随する短所を回避する。さらに、制御トラフィック搬送専用の多過ぎる利用可能な帯域幅を有することによる無駄なリソースが存在しない。さらに、例示された範例は制御トラフィックのために留保されるバックホール・リソースの量を動的に調節することを可能にし、それにより、状況が変化し得るときに異なる制御トラフィックの要求条件に対応する。

いくつかの範例では、バックホール・リソースの割り当ておよび管理は少なくとも或る一定量の制御トラフィックに一層高い優先順位を与えるように設計され、それは経験の多い制御トラフィックの判定された量に基づいている。別の範例では、バックホール・リソースの割り当ておよび管理は少なくとも或る一定量のベアラ・トラフィックに一層高い優先順位を与えるように設計され、それは選択されたサービス品質要求条件に基づいている。

例示された範例はまた、バックホール・ネットワーク２６上での制御トラフィックとベアラ・トラフィックの多重通信を容易にする。１つの範例では、輸送用モジュール３６がバックホール・ネットワーク２６上での制御トラフィックとベアラ・トラフィックのための知られているＤｉｆｆＳｅｒｖ輸送のようなサービス輸送の品質を提供する。１つの範例は設備もしくはノードの故障のケースで信号の信頼性を最大限にするための知られているＳＣＴＰ方策のようなマルチホーミング方策を有する。付け加えると、１つの範例では制御トラフィックに付随するそれよりも高いサービス品質の等級を有するベアラ・トラフィックとの各々の設備インターフェースにリンク共有メカニズムが使用される。それと同時に、１つの範例では選択された帯域幅が各々の設備インターフェース上の制御トラフィックに割り当てられ、それにより、たとえ設備の故障または減少した帯域幅の場合でも制御トラフィックは激しく過密状態にならず、かつベアラ・トラフィックの後方で本質的に遮断されることはないであろう。１つの範例では、故障に起因していくらかの予期しない設備の帯域幅の減少が生じる事態に、混雑状態を緩和するためにシステムが選択された呼び出しに関して強制的呼び出し終了を開始するであろう。各々の設備に関するサービスの仕組みのリンク共有品質は、マルチホーミング輸送策と一体となっていずれかのバックホールの設備もしくはノードの故障の場合に輸送効率を低下させることなく制御トラフィックの通信の信頼性を最適化させる。

制御トラフィックに割り当てられるバックホール・リソースの量の動的かつ自動的な調節に基づいた範例となる帯域幅留保の仕組みは、サービスの仕組みのリンク共有品質と一体となってバックホール・ネットワーク２６上でのベアラ・トラフィックおよび制御トラフィックのために柔軟性があって堅牢な輸送システムを提供する。開示された範例では、ベアラ・リソースの割り当て方法は制御トラフィック割り当てを考慮に入れており、したがって、バックホール設備上での不断の混雑の機会を最小限にする。それと同時に、制御トラフィックおよび考え得るベアラ・トラフィックは、サービスの仕組みの品質と共にリンク共有の仕組みがバックホール・リソースの利用を最大限にし、かつトラフィック当たりの等級性能を最適化するように集中化されることが可能である。

開示された範例の他の利点は、すべての状況に関して或る一定量の制御トラフィックを搬送するためにバックホール・ネットワークを構成もしくは設計する負担を取り除くことである。開示された範例の自動的かつ動的な割り当て方法はバックホール輸送効率の長期間の最適化を保証し、トラフィックの増大およびネットワークの増大を一層容易にする。

前述の説明は性質として限定的なものではなく、範例である。開示された範例に対する変形例および改造例当業者に明らかになるであろうが、それらは必ずしも本発明の本質から逸脱するものではない。本発明に与えられる法的保護の範囲は添付の特許請求項を調べることによってのみ決定される。

無線通信ネットワークの選択された部分を概略で例示する図であって、本発明の実施形態に従って設計されたバックホール・リソースの割り当てを含む。

Claims (10)

1. 通信の方法であって、
   制御トラフィックを取り扱うためのバックホール・リソースの割り当て量を自動的に調節する工程を含む方法。
2. 制御トラフィックの量に応答して前記割り当て量を自動的に調節する工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記制御トラフィックの量をモニタする工程と、
   前記モニタされた制御トラフィックの量に対応する制御トラフィックの量を取り扱うためのバックホール・リソースの量を判定する工程と、
   前記判定されたバックホール・リソースの量に対応するように前記割り当て量を調節する工程を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記バックホール・リソースが容量を有し、ベアラ・トラフィックを取り扱うために前記容量の残り分を自動的に割り当てる工程を含み、前記残り分が制御トラフィックを取り扱うための前記割り当て量と前記容量との間の差分である、請求項１に記載の方法。
5. 前記制御トラフィックを前記バックホール・リソースの他のトラフィックと多重化させる工程を含み、前記他のトラフィックが音声またはデータの通信のうちの少なくとも一方を含む、請求項１に記載の方法。
6. 取り扱われることが可能なベアラ・トラフィックの量を、制御トラフィックを取り扱うための前記バックホール・リソースの前記割り当て量に基づいて判定する工程と、
   前記判定された量に対応するベアラ・トラフィックの量を維持する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記ベアラ・トラフィックの容量が現在のベアラ・トラフィックの量に対応すれば追加の呼び出しを拒否する工程を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記バックホール・リソースに付随する設備インターフェースで制御トラフィックを取り扱うために少なくとも最小限の量の帯域幅を割り当てる工程を含む、請求項１に記載の方法。
9. 取り扱われることが可能な制御トラフィックのための容量および制御トラフィックの量を、制御トラフィックを取り扱うための前記バックホール・リソースの前記割り当て量に基づいて判定する工程と、
   前記制御トラフィックの容量が現在の制御トラフィックの量に対応すれば追加の呼び出しを拒否する工程とを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記バックホール・リソースに付随する設備インターフェースでベアラ・トラフィックを取り扱うために少なくとも最小限の量の帯域幅を割り当てる工程を含む、請求項１に記載の方法。
    

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