JP2008011539A

JP2008011539A - 通信システムにおけるデータパケットをスケジューリングする装置及び方法

Info

Publication number: JP2008011539A
Application number: JP2007169756A
Authority: JP
Inventors: Zaiko Ri; 李　在鎬; Seiko Ri; 政昊李; Jung-Won Kim; 正元金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: US20070297415A1; EP1873979B1; CN101115012A; KR20080000480A; JP4559451B2; US7864778B2; CN101115012B; KR100969768B1; EP1873979A1

Abstract

【課題】通信システムにおけるデータパケットをスケジューリングする装置及び方法を提供する。
【解決手段】通信システムにおけるスケジューラは、第１のタイプのデータパケットの中で予め定められた条件に従って優先的に送信される第１のタイプのデータパケットの個数を決定し、決定された個数の第１のタイプのデータパケットを送信した後に、第２のタイプのデータパケットを送信するように、決定された個数の第１のタイプのデータパケット及び第２のタイプのデータパケットをスケジューリングする。
【選択図】図３

Description

本発明は、通信システムに関し、特に、通信システムにおけるデータパケットをスケジューリング（scheduling）する装置及び方法に関する。

図１は、典型的な通信システムの構成を概略的に示す図である。
図１を参照すると、通信システムは、マルチセル構造（multi-cell structure）を有し、すなわち、セル１００及びセル１５０を含み、セル１００を管理する基地局（Base Station：以下、“ＢＳ”と称する）１１０と、セル１５０を管理するＢＳ１４０と、複数の端末機（Mobile Station：以下、“ＭＳ”と称する）１１１、１１３、１３０、１５１、及び１５３とを含む。

通信システムは、高速の大容量データパケット転送サービス、特に、多様なサービス品質（Quality of Service：以下、“ＱｏＳ”と称する）を有するサービスをＭＳに付加的に提供するための形態で発展している。ここで、データパケットのＱｏＳを決定するパラメータは、許容転送遅延時間と、フェーディング（fading）特性と、送信装置と受信装置との間の接近度と、ダイバーシティ（diversity）方式の使用または非使用などがある。従って、高信頼性のデータパケットを送受信するためには、データパケットのＱｏＳを考慮してスケジューリングしなければならない。

図２を参照して、典型的な通信システムにおけるスケジューラが許容転送遅延時間に従って決定されたデータパケットのＱｏＳを満足するようにスケジューリングする動作について説明する。

図２は、典型的な通信システムにおけるスケジューラが許容転送遅延時間に従って決定されたデータパケットのＱｏＳを満足するようにデータパケットをスケジューリングする動作を示すフローチャートである。

図２を説明するに先立って、ＱｏＳが許容転送遅延時間に従って決定されるので、データパケットは、実時間（real time）データパケットと非実時間（non-real time）データパケットとに分類される。また、データパケットのパッキング（packing）が可能な場合、上記スケジューラは、データ接続（connection）の個数に基づいて、上記データパケットをスケジューリングする。一方、上記データパケットのパッキングが不可能な場合、上記スケジューラは、上記データパケットの個数に基づいて、上記データパケットをスケジューリングする。説明の便宜上、図２では、上記スケジューラは、上記データパケットの個数に基づいてスケジューリングすると仮定し、また、上記スケジューリングは、フレーム（frame）単位で行われると仮定する。

従って、図２を参照すると、ステップＳ２１１で、上記スケジューラは、スケジューリング時点で実時間データパケットが存在するか否かを検査する。上記検査の結果、上記実時間データパケットが存在しない場合、上記スケジューラは、ステップＳ２１３で、非実時間データパケットに対して送信優先順位を付け、上記付けられた送信優先順位に従って、上記非実時間データパケットをスケジューリングする。この後、上記スケジューラは、上記アルゴリズムを終了する。

一方、上記検査の結果、ステップＳ２１１で、上記実時間データパケットが存在する場合、上記スケジューラは、ステップＳ２１５で、実時間データパケットに対して送信優先順位を付け、上記付けられた送信優先順位に従って、上記実時間データパケットをスケジューリングする。この後、ステップＳ２１７で、上記スケジューラは、上記非実時間データパケットに対して送信優先順位を付け、上記付けられた送信優先順位に従って、上記非実時間データパケットをスケジューリングする。この後、上記スケジューラは、上記アルゴリズムを終了する。

上述したように、典型的な通信システムにおいて、上記スケジューラが上記許容転送遅延時間を考慮して決定されたデータパケットのＱｏＳを満足するように、上記データパケットをスケジューリングする場合、実時間データパケットに対するスケジューリングを優先的に行った後、非実時間データパケットに対するスケジューリングを行う。上記許容転送遅延時間内に実時間データパケットの送信に失敗する確率を予め設定された値以下で維持することが重要なので、送信にあたって、上記実時間データパケットは、上記非実時間データパケットより優先順位を有する。

通常、通信システムの無線チャンネル環境は、ＭＳの移動速度等に対応して可変であり、上記通信システムの全性能を向上させるためには、無線チャンネル環境が良好な場合データパケットを送信することが好ましい。しかしながら、上述したように、上記実時間データパケットが上記非実時間データパケットより常に優先順位を有するようにスケジューリングする場合、比較的よくない無線チャネル環境において、許容転送遅延時間が十分に残っているとしても、実時間データパケットは、送信にあたって、非実時間データパケットより優先順位を有する。これとは反対に、無線チャンネル環境が比較的良好であっても、実時間データパケットに対するスケジューリングが完了した後に、非実時間データパケットに対するスケジューリングが行われるので、非実時間データパケットに使用可能なリソースが存在しない場合には、上記非実時間データパケットの送信は不可能である。このことより、許容転送遅延時間に加えて、無線チャンネル環境を考慮する新たなスケジューリング方案に対する必要性が高まっている。

上記背景に鑑みて、本発明の目的は、通信システムにおけるデータパケットをスケジューリングする装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、通信システムにおける無線チャンネル環境を考慮してデータパケットをスケジューリングする装置及び方法を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、通信システムにおける許容転送遅延時間を考慮してデータパケットをスケジューリングする装置及び方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の１つの特徴によると、通信システムにおけるデータパケットスケジューリング装置のデータパケットをスケジューリングする方法は、第１のタイプのデータパケットの中で予め定められた条件に従って優先的に送信される第１のタイプのデータパケットの個数を決定するステップと、上記決定された個数の第１のタイプのデータパケットを送信した後、第２のタイプのデータパケットを送信するように、上記決定された個数の第１のタイプのデータパケット及び第２のタイプのデータパケットをスケジューリングするステップとを具備することを特徴とする。

本発明の他の１つの特徴によると、通信システムにおけるデータパケットスケジューリング装置は、第１のタイプのデータパケットの中で、予め定められた条件に従って優先的に送信される第１のタイプのデータパケットの個数を決定し、上記決定された個数の第１のタイプのデータパケットを送信した後に、第２のタイプのデータパケットを送信するように、上記決定された個数の第１のタイプのデータパケット及び第２のタイプのデータパケットをスケジューリングするスケジューラを具備することを特徴とする。

本発明のまた他の特徴によると、通信システムにおけるデータスケジューリング装置のデータパケットをスケジューリングする方法は、実時間データパケットの許容転送遅延時間に従って、上記実時間データパケットを実時間データパケットグループにグルーピングするステップと、上記実時間データパケットグループの各々で、予め定められた条件に従って、優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定するステップと、上記実時間データパケットグループの上記決定された個数の実時間データパケットに優先順位を付け、上記付けられた優先順位に従って、上記決定された個数の実時間データパケットを送信するようにスケジューリングするステップとを具備することを特徴とする。

本発明のさらなる特徴によると、通信システムにおけるデータパケットスケジューリング装置は、実時間データパケットの許容転送遅延時間に従って、上記実時間データパケットを実時間データパケットグループにグルーピングし、上記実時間データパケットグループの各々で、予め定められた条件に従って、優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定し、上記実時間データパケットグループの上記決定された個数の実時間データパケットに優先順位を付け、上記付けられた優先順位に従って、上記決定された個数の実時間データパケットを送信するようにスケジューリングするスケジューラを具備することを特徴とする。

本発明は、許容転送遅延時間だけではなく、無線チャンネル環境も考慮してスケジューリングを遂行できるようにし、これによって、通信システムの全性能を向上させることができるという長所を有する。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭にするために、公知の機能又は構成についての詳細な説明は省略する。

図３は、本発明の実施形態による通信システムにおけるスケジューラが許容転送遅延時間を考慮して決定されたデータパケットのサービス品質（Quality of Service：以下、“ＱｏＳ”と称する）を満足するようにスケジューリングする動作を示すフローチャートである。

図３を説明するに先立ち、ＱｏＳが許容転送遅延時間に従って決定されるので、データパケットは、実時間（real time）データパケットと非実時間（non-real time）データパケットとに分類される。また、データパケットのパッキング（packing）が可能な場合、上記スケジューラは、データ接続（connection）の個数に基づいて、上記データパケットをスケジューリングする。一方、上記データパケットのパッキングが不可能な場合、上記スケジューラは、上記データパケットの個数に基づいて、上記データパケットをスケジューリングする。説明の便宜上、図３では、上記スケジューラは、上記データパケットの個数に基づいてスケジューリングすると仮定し、また、上記スケジューリングは、フレーム（frame）単位で行われると仮定する。

従って、図３を参照すると、ステップＳ３１１で、上記スケジューラは、スケジューリング時点で実時間データパケットが存在するか否かを検査する。上記検査の結果、上記実時間データパケットが存在しない場合、上記スケジューラは、ステップＳ３１３で、非実時間データパケットに対して送信優先順位を付け、上記付けられた送信優先順位に従って、上記非実時間データパケットをスケジューリングする。この後、上記スケジューラは、上記アルゴリズムを終了する。

一方、上記検査の結果、ステップＳ３１１で、上記実時間データパケットが存在する場合、上記スケジューラは、ステップＳ３１５で、上記実時間データパケットの許容転送遅延時間に対応して、上記実時間データパケットをグルーピングする。ここで、上記グルーピングについて具体的に説明すると、次の通りである。

上記実時間データパケットは、上記実時間データパケットの許容転送遅延時間内に送信されなければならず、相互に異なる許容転送遅延時間を有することができる。従って、上記スケジューラは、同一の許容転送遅延時間を有する実時間データパケットを一つのグループにグルーピングする。このように、全実時間データパケットは、その許容転送遅延時間に従ってグルーピングされることができる。

上記グルーピング動作が完了すると、上記スケジューラは、ステップＳ３１７で、下記式（１）に従って、該当フレームで送信されるように、グループ別にスケジューリングされる実時間データパケットの個数を決定する。以下、説明の便宜上、該当フレームでの送信のためにスケジューリングされる実時間データパケットを“実時間送信データパケット”と呼ぶ。

上記式（１）において、下記式（２）

は、実時間データパケットが送信されるようにスケジューリング可能な総割当機会（total allocation opportunity）を示し、割当比率（allocation ratio）は、一種のウェイト（weight）である。上記割当比率が‘１’である場合には、実時間データパケットを送信する際にマージン（margin）がないことを意味し、上記割当比率が‘１’未満である場合には、上記総割当機会が基準割当て機会（reference allocation opportunity）より小さいことを意味するので、上記実時間データパケットが許容転送遅延時間を超過して送信される確率は、増加する。従って、上記割当比率が‘１’以上に設定されることが好ましい。上記割当比率が上記式（２）以上である場合には、実時間データパケットが非実時間データパケットに無条件に優先して送信されることを意味するので、一般的な通信システムにおける実時間データパケットの送信と同一となる。

このように、上記スケジューラは、ステップＳ３１９で、上記実時間データパケットグループの実時間送信データパケットに優先順位を付ける。上記優先順位づけは、多様な方式で遂行されることができる。これら中の１つは、最小の許容転送遅延時間を有する実時間データパケットグループに最優先順位が与えられるように、上記実時間データパケットグループに優先順位を付ける方式である。もう１つは、上記スケジューラによって上記実時間データパケットグループのすべての実時間データパケットに与えられた優先順位に従って、上記実時間データパケットグループの実時間送信データパケットに優先順位を付ける方式である。

ステップＳ３２１で、上記スケジューラは、上記非実時間データパケットに送信優先順位を付け、上記付けられた送信優先順位に従って、上記非実時間データパケットをスケジューリングする。ステップＳ３２３で、上記スケジューラは、上記各グループで、すでにスケジューリングされた実時間送信データパケット以外の残りの実時間データパケットをスケジューリングした後、上記アルゴリズムを終了する。

例えば、該当フレームでスケジューリングされるデータパケットは、実時間データパケットと非実時間データパケットとを含み、上記実時間データパケットは、同一の許容転送遅延時間を有し、これによって、１つのグループにグルーピングされ、上記実時間データパケットの個数がＡであると仮定すると、上記スケジューラは、上記式（１）に従って、実時間送信データパケットの個数Ａ’を決定する。従って、上記スケジューラは、Ａ個の実時間データパケットの中でＡ’個の実時間データパケットを最優先して送信し、上記非実時間データパケットを送信した後に、残りのＡ-Ａ’個の実時間データパケットを送信するようにスケジューリングする。

以上では、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内であれば、種々な変形が可能であることは言うまでもない。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及び該記載と均等なものにより定められるべきである。

典型的な通信システムの構成を概略的に示す図である。典型的な通信システムにおけるスケジューラが許容転送遅延時間に従って決定されたデータパケットのＱｏＳを満足するようにスケジューリングする動作を示すフローチャートである。本発明の実施形態による通信システムにおけるスケジューラが許容転送遅延時間に従って決定されたデータパケットのＱｏＳを満足するようにスケジューリングする動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００、１５０セル
１１０、１４０基地局
１１１、１１３、１３０、１５１、１５３端末機

Claims

通信システムにおけるデータパケットスケジューリング装置のデータパケットをスケジューリングする方法であって、
第１のタイプのデータパケットの中で予め定められた条件に従って優先的に送信される第１のタイプのデータパケットの個数を決定するステップと、
前記決定された個数の第１のタイプのデータパケットを送信した後、第２のタイプのデータパケットを送信するように、前記決定された個数の第１のタイプのデータパケット及び第２のタイプのデータパケットをスケジューリングするステップと
を具備することを特徴とする方法。
前記第２のタイプのデータパケットをスケジューリングした後、前記決定された個数の第１のタイプのデータパケット以外の残りの第１のタイプのデータパケットを送信するように、前記残りの第１のタイプのデータパケットをスケジューリングするステップをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の方法。
前記予め定められた条件は、許容転送遅延時間であることを特徴とする請求項２記載の方法。
前記第１のタイプのデータパケットは、実時間データパケットであり、前記第２のタイプのデータパケットは、非実時間データパケットであることを特徴とする請求項３記載の方法。
データパケットスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記個数を決定するステップは、総実時間データパケットの個数、許容転送遅延時間、フレーム長、及び前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示す割当比率に従って、前記実時間データパケットの中で優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定するステップを具備することを特徴とする請求項４記載の方法。
データパケットスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記個数を決定するステップは、下記式（１）に従って、前記実時間データパケットの中で優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定するステップを具備し、式（１）内の下記式（２）は、前記実時間データパケットの送信に使用可能な総割当機会を示し、前記割当比率は、前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示すことを特徴とする請求項４記載の方法。
通信システムにおけるデータパケットスケジューリング装置であって、
第１のタイプのデータパケットの中で、予め定められた条件に従って優先的に送信される第１のタイプのデータパケットの個数を決定し、前記決定された個数の第１のタイプのデータパケットを送信した後に、第２のタイプのデータパケットを送信するように、前記決定された個数の第１のタイプのデータパケット及び第２のタイプのデータパケットをスケジューリングするスケジューラを具備することを特徴とするデータパケットスケジューリング装置。
前記スケジューラは、前記第２のタイプのデータパケットをスケジューリングした後、前記決定された個数の第１のタイプのデータパケット以外の残りの第１のタイプのデータパケットを送信するように、前記残りの第１のタイプのデータパケットをスケジューリングすることを特徴とする請求項７記載のデータパケットスケジューリング装置。
前記予め定められた条件は、許容転送遅延時間であることを特徴とする請求項８記載のデータパケットスケジューリング装置。
前記第１のタイプのデータパケットは、実時間データパケットであり、前記第２のタイプのデータパケットは、非実時間データパケットであることを特徴とする請求項９記載のデータパケットスケジューリング装置。
データパケットスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記スケジューラは、総実時間データパケットの個数、許容転送遅延時間、フレーム長、及び前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示す割当比率に従って、前記実時間データパケットの中で優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定することを特徴とする請求項１０記載のデータパケットスケジューリング装置。
データパケットスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記スケジューラは、下記式（３）に従って、前記実時間データパケットの中で優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定し、式（３）内の下記式（４）は、前記実時間データパケットの送信に使用可能な総割当機会を示し、前記割当比率は、前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示すことを特徴とする請求項１０記載のデータパケットスケジューリング装置。
通信システムにおけるデータパケットスケジューリング装置のデータパケットをスケジューリングする方法であって、
実時間データパケットの許容転送遅延時間に従って、前記実時間データパケットを実時間データパケットグループにグルーピングするステップと、
前記実時間データパケットグループの各々で、予め定められた条件に従って、優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定するステップと、
前記実時間データパケットグループの前記決定された個数の実時間データパケットに優先順位を付け、前記付けられた優先順位に従って、前記決定された個数の実時間データパケットを送信するようにスケジューリングするステップと
を具備することを特徴とする方法。
前記優先順位を付けるステップは、最小の許容転送遅延時間を有する実時間データパケットグループに最優先順位が与えられるように、前記実時間データパケットグループに優先順位を付けるステップを具備することを特徴とする請求項１３記載の方法。
前記優先順位を付けるステップは、前記実時間データパケットグループの総実時間データパケットを考慮して、前記実時間データパケットグループの前記決定された個数の実時間データパケットに優先順位を付けるステップを具備することを特徴とする請求項１３記載の方法。
前記実時間データパケットグループの各々で、前記決定された個数の実時間データパケット以外の残りの実時間データパケットを送信するようにスケジューリングするステップをさらに具備することを特徴とする請求項１３記載の方法。
データスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記個数を決定するステップは、総実時間データパケットの個数、許容転送遅延時間、フレーム長、及び前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示す割当比率に従って、前記優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定するステップを具備することを特徴とする請求項１６記載の方法。
データパケットスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記個数を決定するステップは、下記式（５）に従って、前記優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定するステップを具備し、式（５）内の下記式（６）は、前記実時間データパケットの送信に使用可能な総割当機会を示し、前記割当比率は、前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示すことを特徴とする請求項１３記載の方法。
通信システムにおけるデータパケットスケジューリング装置であって、
実時間データパケットの許容転送遅延時間に従って、前記実時間データパケットを実時間データパケットグループにグルーピングし、前記実時間データパケットグループの各々で、予め定められた条件に従って、優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定し、前記実時間データパケットグループの前記決定された個数の実時間データパケットに優先順位を付け、前記付けられた優先順位に従って、前記決定された個数の実時間データパケットを送信するようにスケジューリングするスケジューラを具備することを特徴とするデータパケットスケジューリング装置。
前記スケジューラは、最小の許容転送遅延時間を有する実時間データパケットグループに最優先順位が与えられるように、前記実時間データパケットグループに優先順位を付けることを特徴とする請求項１９記載のデータパケットスケジューリング装置。
前記スケジューラは、前記実時間データパケットグループの総実時間データパケットを考慮して、前記実時間データパケットグループの前記決定された個数の実時間データパケットに優先順位を付けることを特徴とする請求項１９記載のデータパケットスケジューリング装置。
前記スケジューラは、前記実時間データパケットグループの各々で、前記決定された個数の実時間データパケット以外の残りの実時間データパケットを送信するようにスケジューリングすることを特徴とする請求項１９記載のデータパケットスケジューリング装置。
データパケットスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記スケジューラは、総実時間データパケットの個数、許容転送遅延時間、フレーム長、及び前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示す割当比率に従って、前記優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定することを特徴とする請求項２２記載のデータパケットスケジューリング装置。
データパケットスケジューリング周期がフレーム単位である場合、前記スケジューラは、下記式（７）に従って、前記優先的に送信される実時間データパケットの個数を決定し、式（７）内の下記式（８）は、前記実時間データパケットの送信に使用可能な総割当機会を示し、前記割当比率は、前記実時間データパケットの送信に対するウェイトを示すことを特徴とする請求項１９記載のデータパケットスケジューリング装置。