JP2008523709A - アップリンク無線通信チャンネル設定時の待ち時間の短縮 - Google Patents

Abstract

本発明は無線通信に関する。より詳細には、無線パケットデータ通信に関する。特に、≪ＳｐＳｔｏｐ≫受信時にダウンリンクデータへ≪ＲｅＳｔａｒｔ≫を応答する際の待ち時間の短縮に関する。

Description

本発明は無線通信に関する。より詳細には、無線パケットデータ通信に関する。特に、アップリンク無線通信チャンネル設定時の待ち時間の短縮に関する。

共有資源上の複数ユーザの多重化は、従来技術においてよく知られている。ＦＤＭ（Frequency Division Multiplex、周波数分割多重）、ＴＤＭ（Time Division Multiplex、時分割多重）およびＣＤＭ（Code Division Multiplex、符号分割多重）は多重化方式のよく知られた例である。

また、多重化資源のトラヒックをスケジュールするための多くの待ち行列方式も知られている。

ケント・フレッドホルム（Kenth Fredholm）、クリスチャン・ニルソン（Kristian Nilsson）著、「ＵＭＴＳネットワーク上の通信アプリケーションの実装と品質測定（Implementing an application for communication and quality measurements over UMTS networks）」、ＬｉＴＨ−ＩＳＹ−ＥＸ−３３６９−２００３、リンショーピン（Linkoping） ２００３年、は、ＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）におけるＩＰ（Internet Protocol、インターネットプロトコル）音声のシミュレーションについて述べている。この修士論文は、ＱｏＳ（Quality of Service、サービスの質）、ＡＭＲ（Adaptive Multi Rate、適応マルチレート）、ＲＴＰ（Realtime Transport Protocol、実時間トランスポートプロトコル）、ＲＴＣＰ（Realtime Transport Control Protocol、実時間トランスポート制御プロトコル）およびＳＩＰ（Session Initiation Protocol、セッション開始プロトコル）等の概念を含んでいる。

ＡＭＲは、１２．２および４．７５ｋｂｉｔ／ｓ等の様々なビットレートで動作可能である。バックグラウンドノイズは１．８ｋｂｉｔ／ｓで発生する。ＡＭＲフレームは、ＡＭＲヘッダー、ＡＭＲ補助情報およびＡＭＲコアフレームで構成される。
−ＡＭＲヘッダーは以下のもので構成される。
フレームタイプと、
フレーム品質表示。
−ＡＭＲ補助情報は以下のもので構成される。
モード表示と、
モード要求と、
ＣＲＣパリティビット。
−ＡＭＲコアフレームは、コンフォートノイズデータまたは以下の３クラスに分割されたデータビットの音声データで構成される。
クラスＡと、
クラスＢと、
クラスＣ。

コンフォートノイズはクラスＡのビットフィールドで転送される。（復号化された）結果の音声品質にとって、クラスＡのビットに分類される音声データは最も重要とされるビットであり、クラスＣは最も重要でないとされるビットである。ＵＭＴＳでは、ＳＣＲ（Source Controlled Rate、ソース制御レート）動作がＡＭＲに必須であり、これが転送データレートを制御する。

ＲＴＰは様々な低位プロトコルに対応するが、通常は図１に示すようにＵＤＰ（User Datagram Protocol、ユーザ・データグラム・プロトコル）上で動作する。ＲＴＰもＵＤＰも、一般に、図１に示すようなプロトコルスタックのトランスポート層のプロトコルとして参照される。アプリケーション層におけるマルチメディアアプリケーションのＡＭＲフレームは、ＲＴＰパケット中で送信される。前記修士論文の図３．２に、ＵＭＴＳネットワークを介する、２つのＡＭＲ機能付き電話機間のエンド−エンド通信セションの開始について概要が示されている。

ホッサム・ファター（Hossam Fattah）、シリル・レン（Cyril Leung）著、「無線マルチメディアネットワークにおけるスケジューリングアルゴリズムの概要（An Overview of Scheduling Algorithm in Wireless Multimedia Networks）」、ＩＥＥＥ無線通信、７６−８３頁、２００２年６月は、複数のスケジューリングアルゴリズム、中でも特にＣＤＭＡネットワークにおけるスケジューリングについて述べている。ひとつのアルゴリズム、スケジュールドＣＤＭＡは、ＢＳ（Base Station、基地局）とＭＳ（Mobile Station、移動局）との間の、カプセルと呼ばれる少なくとも１のパケットで構成される固定長単位でのデータ交換について明らかにしている。アップリンクスケジューリングでは、移動局は、転送すべき新パケットを有するときはいつでも、カプセル転送要求を基地局へ送信する。各タイムスロット毎に、スケジューラが、優先度または遅延影響度に従って順序付けされた共通待ち行列からカプセル転送要求を選択する。基地局は、カプセル転送時間および出力レベルを知らせるために、転送許可カプセルを選択された移動局に送信する。

３Ｇパートナーシップ・プロジェクト（3^rd Generation Partnership Project、３ＧＰＰ）：技術規格グループ コアネットワーク、移動無線インタフェース レイヤー３規格、（１９９８年公開）、３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０８ ｖ７．２１．０、フランス、２００３年１２月、は、無線リンク制御（Radio Link Control、ＲＬＣ）の手順を規定しており、また呼制御（Call control、ＣＣ）、移動度管理（Mobility Management、ＭＭ）、無線資源（Radio Resource、ＲＲ）管理およびセション管理（Session Management、ＳＭ）のための無線インタフェースに使われる手順を規定している。３．５．２．１．２項は、パケット接続手順の開始およびチャンネル要求について述べている。移動機は、ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴメッセージのＲＡＣＨへの送信のスケジューリングおよびパケット・アイドル・モードからの離脱により、パケット接続手順を開始する。移動機のＲＲエンティティがＲＡＣＨへのＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴメッセージをスケジュールする。

３Ｇパートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）：技術規格グループ ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線接続ネットワーク、汎用パケット無線サービス（General Packet Radio Service、ＧＰＲＳ）、移動局（Mobile Station、ＭＳ）−基地局システム（Base Station System、ＢＳＳ）インタフェース、無線リンク制御（ＲＬＣ）／メディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル、（１９９９公開）、３ＧＰＰ ＴＳ ０４．６０ ｖ７．２１．０、フランス、２００３年１２月は、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、メディアアクセス制御／無線リンク制御（ＭＡＣ／ＲＬＣ）層のための無線インタフェース（参照点Ｕｍ）で使われる手順を規定する。この文書は、ＧＰＲＳおよびＥＧＰＲＳ（汎用パケット無線サービスおよび高度化汎用パケット無線サービス）無線インタフェースＵｍのＲＬＣ／ＭＡＣ層機能について全体的な説明を与える。このＴＳでは、ＧＰＲＳという用語は、そうでない旨明記されないなら、ＧＰＲＳおよびＥＧＰＲＳを指す。７．１．２．１．１項はＰＲＡＣＨ（Packet Random Access Channel、パケットランダム接続チャンネル）上の接続持続制御に関している。ＰＲＡＣＨの制御パラメータＩＥは、接続持続制御パラメータを含んでおり、ＰＢＣＣＨ（Packet Broadcast Control Channel、パケットブロードキャスト制御チャンネル）およびＰＣＣＣＨ（Packet Common Control Channel、パケット共通制御チャンネル）にブロードキャストされるものとされる。ＰＲＡＣＨ制御パラメータＩＥに含まれるパラメータは、
−ＭＡＸ＿ＲＥＴＲＡＮＳ（各無線優先度ｉ（ｉ＝１、２、３、４）に対して）、
−ＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬ（各無線優先度ｉ（ｉ＝１、２、３、４）に対するＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬ Ｐ（ｉ）を含む。ここで、Ｐ（ｉ）∈｛０、１、・・・１４、１６｝である。もし、ＰＲＡＣＨ制御パラメータＩＥがＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬを含まないならば、これは全ての無線優先度についてＰ（ｉ）＝０と解するものとされる）、
−Ｓ（次のＴＤＭＡフレームの決定に使われる）、
−ＴＸ＿ＩＮＴ（これの値Ｔが次のＴＤＭＡフレームの決定に使われる）。

移動局は、ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ（または、ＥＧＰＲＳ ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージの送信を最大Ｍ＋１回試行するものとされる。ここで、Ｍは特定の優先度についてのパラメータＭＡＸ＿ＲＥＴＲＡＮＳの受信値である。各ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ（または、ＥＧＰＲＳ ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージの送信後、移動局は（そのＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰに対応する）全てのＰＣＣＣＨを聴取（リッスン）するものとされる。

移動局は、パケット接続手順を始めるに当たりタイマーＴ３１８６を起動するものとされる。タイマーＴ３１８６が満了すると、パケット接続手順が打ち切られてパケット接続の失敗が上位層に提示されるものとされ、移動局はパケット・アイドル・モードに戻るものとされる。ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ（または、ＥＧＰＲＳ ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージ送信の第１の試行が、その移動局についてのＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰで規定されるＰＤＣＨ（Packet Data Channel、パケット・データ・チャンネル）上の最初の利用可能なＰＲＡＣＨブロックにおいて開始されることがあってもよい。移動局は、選ばれたＰＲＡＣＨブロック中の４つのＴＤＭＡフレームの１つを、均等確率分布でもって無作為に選ぶものとされる。各試行毎に、移動局は乱数値Ｒを、集合（０、１、・・・１５）から均等確率分布でもって取り出すものとされる。Ｐ（ｉ）がＲより小さいか等しい場合、移動局はＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴメッセージの送信を許される。ここで、ｉは構築されるＴＢＦ（Temporary Block Flow、一時的ブロックフロー）の無線優先度である。各試行の後、次回の試行がそこで許されるかもしれない次のＴＤＭＡフレームを決定するために、前記ＳおよびＴパラメータが使われる。その移動局に対するＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰで規定されるＰＤＣＨ上のＰＲＡＣＨに属するＴＤＭＡフレームであって、ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ（または、ＥＧＰＲＳ ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージ送信の連続する２試行間のＴＤＭＡフレームの数は、メッセージそのものを潜在的に含むＴＤＭＡフレームは除いて、各送信毎に集合｛Ｓ、Ｓ＋１、・・・Ｓ＋Ｔ−１｝から均等確率分布でもって取り出された乱数値である。８．１．２．５項は、ダウンリンクＲＬＣデータブロック転送の間のアップリンクＴＢＦの構築について述べている。移動局は、ＰＡＣＫＥＴ ＤＯＷＮＬＩＮＫ ＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージにチャンネル要求記述情報要素を含めることにより、ダウンリンクＴＢＦの間にアップリンク転送を構築するよう要求することがあってもよい。上位層からのＬＬＣ ＰＤＵ（Protocol Data Unit、プロトコルデータ単位）転送の要求によって開始が起動される。上位層からの前記要求は、前記パケット転送に関連する無線優先度を規定する。そのような要求があると、
−ネットワークへの接続が許される場合には、移動局はパケット接続手順を開始する。
−許されない場合には、移動局のＲＲ副層がその要求を拒絶する。

移動局は、チャンネル要求記述情報要素をＰＡＣＫＥＴ ＤＯＷＮＬＩＮＫ ＡＣＫ／ＮＡＣＫメッセージに入れてＰＡＣＣＨ(Packet Associated Control Channel、パケット関連制御チャンネル)に送信し、またタイマーを始動することにより、パケット接続手順を開始する。

３ＧＰＰ ＴＳ ４４．０６０は、３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０８および３ＧＰＰ ＴＳ ０４．６０中の手順の別案を述べている。

３Ｇパートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）：技術規格グループ ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線接続ネットワーク、汎用パケット無線サービス（General Packet Radio Service、ＧＰＲＳ）、移動局（Mobile Station、ＭＳ）−基地局システム（Base Station System、ＢＳＳ）インタフェース、無線リンク制御（ＲＬＣ）／メディアアクセス制御（ＭＡＣ）プロトコル、（リリース５）、３ＧＰＰ ＴＳ ０４．０６０ ｖ５．１３．０、フランス、２００４年９月は、無線リンク制御（ＲＬＣ）層およびメディアアクセス制御（ＭＡＣ）層のための手順を、ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線接続ネットワーク（ＧＥＲＡＮ）と基地局（ＭＳ）との間の無線インタフェースの物理リンク制御機能を含めて、規定する。アップリンク状態フラグ（Uplink State Flag、ＵＳＦ）が、異なる移動局からのアップリンク無線ブロックの多重化を可能とするために、パケット・データ・チャンネル（Packet Data Channel、ＰＤＣＨ）上で使われる。ＲＲ（無線資源）接続は、移動局とネットワークとの間での情報流の交換に対応するために構築される物理接続である。ＴＢＦ（Temporary Block Flow、一時的ブロックフロー）は、Ａ／Ｇｂモードにおいて、パケットデータ物理チャンネル上のＬＬＣ（Logical Link Control、論理リンク制御） ＰＤＵの一方向転送に対応するために２つのＲＲピアエンティティによって使われる物理接続である。（Ａ／Ｇｂモードは、ＧＥＲＡＮおよびＡおよび／またはＧｂインタフェースを介して基幹ネットワーク（Core network、ＣＮ）に接続されたときのＭＳの動作モードである。ここで、ＡインタフェースはＢＳＳ（基地局システム）と２Ｇ ＭＳＣ（Mobile Switching Center、移動交換センタ）との間のインタフェースであり、また、ＧｂインタフェースはＢＳＳと２Ｇ ＳＧＳＮ（Serving GPRS Support Node、サービングＧＰＲＳサポートノード）との間のインタフェースである。）Ｉｕモードでは、ＴＢＦは、基本物理サブチャンネル上のＲＬＣ ＰＤＵの一方向転送に対応するために２つのＭＡＣエンティティによって提供される論理接続である（Ｉｕモードは、ＧＥＲＡＮまたはＵＴＲＡＮおよびＩｕインタフェースを介してＣＮに接続されたときのＭＳの動作モードである。ここで、Ｉｕインタフェースは、ＢＳＳまたはＲＮＣ（Radio Network Controller、無線ネットワーク制御装置）と３Ｇ ＭＳＣまたは３Ｇ ＳＧＳＮとの間のインタフェースである。）拡張アップリンクＴＢＦモードでは、移動局が送るべきＲＬＣ情報を有しない一時的な不活性期間中、アップリンクＴＢＦが保持されることがあってもよい。

移動局は、そのＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰ（Packet Common Control Channel Group、パケット共通制御チャンネルグループ）に対応するＰＲＡＣＨ（Packet Random Access Channel、パケットランダム接続チャンネル）へのＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴメッセージの送信をスケジュールし、同時にパケット・アイドル・モードから離脱することにより、パケット接続手順を開始するものとされる。前記ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴメッセージへの応答を待つ間、移動局はそのＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰに対応する全ＰＣＣＣＨ（Packet Common Control Channel、パケット共通制御チャンネル）をモニターするものとされる。全ＰＣＣＣＨをモニターする間、移動局は、ＰＣＣＣＨで受信されるメッセージに含まれるどのようなＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬパラメータについてもデコードを行うものとされる。移動局がＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬパラメータを受信すると、そのＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬパラメータの値は、後続する次のＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴの試行において、考慮に入れられるものとされる。ＰＥＲＳＩＳＴＥＮＣＥ＿ＬＥＶＥＬパラメータは、各無線優先度ｉ（ｉ＝１、２、３、４）に対する持続レベルＰ（ｉ）で構成される。ここで、Ｐ（ｉ）∈｛０、１、・・・１４、１６｝である。ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ（またはＥＧＰＲＳ ＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴ）メッセージ送信の第１の試行は、移動局のＰＣＣＣＨ＿ＧＲＯＵＰによって規定されるＰＤＣＨ（Packet Data Channel、パケット・データ・チャンネル）の最初に利用可能なＰＲＡＣＨブロックにおいて開始されることがあってもよい。移動局は、選択されたＰＲＡＣＨブロック中の４つのＴＤＭＡフレームの１つを均等確率分布で無作為に選択するものとされる。各試行について、移動局は、集合｛０、１、・・・１５｝から均等確率分布で乱数値Ｒを取り出すものとされる。Ｐ（ｉ）がＲより小さいか等しい場合、移動局はＰＡＣＫＥＴ ＣＨＡＮＮＥＬ ＲＥＱＵＥＳＴメッセージを送信することを許される。したがって、Ｐ（ｉ）が小さいほど持続性は大きくなる。

移動局は、一般に、ＲＬＣデータＰＤＵについてのスライド式転送窓による動作を行う。技術規格３ＧＰＰ ＴＳ ４４．０６０の拡張アップリンクＴＢＦでは、窓中に利用可能なＲＬＣデータブロックがない場合、移動局はＲＬＣデータブロックの送信を停止するものとされる。窓中にＲＬＣデータブロックが利用可能になると、移動局は、ＲＬＣデータブロックの送信を続けるものとされる。

ＵＭＴＳにおける、ＧＳＭ／ＧＰＲＳおよびＧＳＭ／ＥＧＰＲＳにおけるＴＢＦの対応物は、ＲＡＢ（Radio Access Bearers、無線接続ベアラー）である。

３Ｇパートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）：技術規格グループ ＧＳＭ／ＥＤＧＥ無線接続ネットワーク、無線パス上の多重化および多元接続（リリース５）、３ＧＰＰ ＴＳ ４５．００２ ｖ５．１２．０、フランス、２００４年４月は、論理チャンネルへの対応に必要とされる無線サブシステムの物理チャンネルを規定している。それは、論理チャンネルの記述および、周波数ホッピング、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access、時分割多元接続）フレーム、タイムスロットおよびバーストの定義を含む。ＰＲＡＣＨ（Packet Random Access Channel、パケットランダム接続チャンネル）またはＣＰＲＡＣＨ（Compact Packet Random Access Channel、コンパクトパケットランダム接続チャンネル）上の接続バーストとして転送されるＰＡＣＣＨ（Packet Associated Control Channel、パケット関連制御チャンネル）以外のチャンネルに対するアップリンク部では、論理チャンネルタイプは、ブロックのヘッダー部に含まれるメッセージタイプにより提示されるものとされる。接続バーストとして転送されるＰＡＣＣＨについては、論理チャンネルタイプは、ダウンリンク上の対応するポーリングメッセージにより提示される。ＰＲＡＣＨまたはＣＰＲＡＣＨの場合、論理チャンネルタイプは、ダウンリンク上でブロック毎に設定されるＵＳＦより提示される。

ＭＡＣ層は、共有の通信資源（エアインタフェース）を割り当て戦略に従ってデータおよび音声のユーザに分配することに責任を持つ。

例えば、ＧＳＭ／ＧＰＲＳでは、ＢＳＳ（Base Station Subsystem、基地局サブシステム）のＭＡＣが、利用可能なタイムスロット上の異なるＴＢＦに属するＲＬＣブロックのアップリンクおよびダウンリンクのスケジューリングの管理に責任を持ち、要求の衝突等に起因する争いを解決し、利用可能なタイムスロットがある場合には、要求しているＭＴ（Mobile Terminal、移動端末）にアップリンクＴＢＦを割り当て、所定の期間にわたってＭＴが不活性であった場合には、アップリンクＴＢＦの割り当て削除を知らせ、それぞれの音声呼をタイムスロットの対に関連づけ、またタイムスロット対を音声通信に利用可能とするべくＴＢＦの割り当て削除が必要な場合には信号を送る。アップリンク方向では、ＭＴのＭＡＣが、ＴＢＦが未構築なデータの転送のために、アップリンクＴＢＦ要求のＢＳＳへの送信の開始に責任を持つ。ＴＢＦの設定が承認されると、ＭＴのＭＡＣは、少なくとも１の分割されたＬＬＣ ＰＤＵを運ぶＬＲＣ ＰＤＵを、ＢＳＳによって割り当てられたタイムスロットを介して転送する。ＭＴは、送るべきデータが無くなるまで、または許された最大数のＲＬＣブロックを送信してしまうまで、送信し続ける。その後、ＴＢＦは解放される。各ＴＢＦは、両方向について一義性を有する、一時的な流通のための識別情報（temporary flow identity、ＴＦＩ）をネットワークによって割り当てられる。

図２は、ＬＬＣ ＰＤＵおよびＲＬＣ ＰＤＵの分割／再組み立ての概略を示す。ＬＬＣ ＰＤＵは、フレームヘッダー≪ＦＨ≫、ＬＬＣデータまたは制御情報≪情報フィールド≫、およびフレーム・チェック・シーケンス≪ＦＣＳ≫で構成される。無線ブロックは、１バイトのＭＡＣヘッダー≪ＢＨ≫、これに続くＲＬＣデータ≪情報フィールド≫、またはＲＬＣ／ＭＡＣ制御ブロック≪情報フィールド≫、最後に１６ビットのブロック・チェック・シーケンス≪ＢＣＳ≫で構成される。無線ブロックは４つの通常のバーストにより、物理チャンネル上で運ばれる。

以上で引用した文献のいずれも、関連するユーザまたはユーザ装置が送信すべきデータを有するか否かには依存しない、アップリンクのパケットデータ転送のスケジューリングまたはダウンリンクセションの終了によって起動されるアップリンクＴＢＦの構築について開示していない。

多元接続システムの一般的な問題は、セションの様々な要求、例えばＱｏＳ等に関する要求を充足することにある。もう１つの問題は、トラヒックを通信資源へ割り当てて個々の転送をスケジュールするときに、そのような要求を如何に組み込むかにある。

マルチユーザ接続では、遅延または待ち時間が極めて重要なことがしばしばである。短遅延または短待ち時間への要請は、例えば、音声等の実時間アプリケーションがパケット交換接続を介して提供されるとき、差し迫ったものとなる。そのようなアプリケーションの一例は、プッシュ・ツー・トーク・オーバ・セルラー（Push-to-talk over Cellular、ＰｏＣ）である。

一般に、これはアップリンク方向において特に問題となり、その場合、ユーザが例えばボタンを押下しても遅延後まで応答を得られなかったり、または、会話に際して相手が話すのを止めて返答を待っているに関わらず、こちらからの音声メッセージが通じなかったりする。通常の現行システムでは、ＧＳＭ／ＧＰＲＳまたはＧＳＭ／ＥＧＰＲＳにおけるＴＢＦの構築、ＵＭＴＳにおけるＲＡＢの構築、およびＣＤＭＡ２０００における対応する構築、に責任を持つのは無線接続のネットワーク側であることに思いを致すならば、これらの構築の遅延はダウンリンク方向ではそれほど問題とはならない。その場合は、基地局が複数のユーザにデータを送信しており、送信側で利用可能な情報との関係から、資源の効率的な割り当てやスケジュールが可能である（無線ユーザ装置までの伝播時間遅延がないとしてであるが）。

アップリンク方向では、基地局が情報を複数のユーザ装置から受信しており、移動エンティティの待ち行列状態が必ずしも利用可能ではない。少なくとも、限られた時間制約を充たす必要もある場合は利用可能ではない。さらに、そのような情報を基地局（ＢＳ）または基地局制御装置（ＢＳＣ）等のスケジューリングエンティティへ伝えるために通信資源を費やすことが効率的でない場合もある。

したがって、アップリンク通信チャンネルのスケジューリング、および、無線伝送の用語を使えば、一時的に不活性状態にあって活性状態に入ろうとしているユーザへのパケットデータ転送の構築を、効率的に提供する必要がある。

本発明の目的は、ユーザ装置またはユーザが活性状態に入るとき、アップリンク通信チャンネルの構築に要する時間を短縮することである。

もう１つの目的は、アップリンク通信チャンネルのスケジューリングおよびアップリンク通信チャンネルの構築を開始するための、送信バッファ中のデータの量に依存しない信号方式を提供することである。

アップリンクＴＢＦを効率的にスケジュールし構築するための、またはこれに対応して、種々の通信システムのための、方法およびシステムを提供することもまた目的とする。

さらにもう１つの目的は、ＰｏＣを有用なものとする、アップリンク通信チャンネルおよび構築の方法およびシステムを提供することである。

最後に、ＳＩＰ信号方式を統合する、アップリンク通信チャンネルおよび構築の方法およびシステムを提供することを目的とする。

これらの目的は、アップリンクのスケジューリングまたはアップリンク通信チャンネルの構築の方法およびシステム、および関連する信号方式により達成される。

遅延の影響を受け易いアプリケーションでは、待ち時間を短くすることが重要である。

マルチユーザ接続では、遅延または待ち時間がしばしば極めて重要である。短遅延または短待ち時間への要請は、例えば、音声等の実時間アプリケーションがパケット交換接続を介して提供されるとき差し迫ったものとなる。そのようなアプリケーションの一例が、プッシュ・ツー・トーク・オーバ・セルラー（ＰｏＣ）である。

本発明は、多くのアプリケーションについて、ダウンリンクセションの終了を条件として開始された少なくとも１の一時的に不活性な（そのときデータを運んでいない）ＴＢＦのスケジューリングが、関連するユーザまたはユーザ装置が送るべきデータを有するか否かには依存せずに、遅延および待ち時間を短縮することを特徴とする。ユーザ装置またはユーザが構築されたＴＢＦを利用しない場合、そのＴＢＦは当技術分野で既知の解放基準に従って解放される。

本発明によって遅延および待ち時間を一層短縮するには、転送のスケジューリングが持続的であることが好ましい。そのとき、通常の転送スケジューリングにおけるよりも頻繁にＵＳＦフラグが送信され、これによって、スケジューリング情報を活発に受信可能にするよう移動局への要求が強まり、その結果、最適化しても電力消費がある程度増大する。なお、この電力消費の増大は、あまり好ましくない通常の非持続的スケジューリングを本発明に適用した場合と比較してのことである。そのとき得られる利点は、ユーザ装置の他のエンティティへの潜在的な待ち合わせの必要がないならば、ユーザ装置のエンティティまたはユーザはより多数のブロックを一時に送信できることである。

一般に、従来技術での遅延を伴うアップリンクＴＢＦの構築は、アップリンク方向において特に問題となる。ダウンリンク方向では、基地局が複数のユーザにデータを転送しており、送信側で利用可能な情報との関係から、資源を効率的に割り当ててスケジュールすることが可能である（無線ユーザ装置への伝播遅延がないとしてであるが）。

複数のユーザ装置から情報を受信する基地局にとって、アップリンク方向では移動エンティティの待ち行列状態が必ずしも利用可能でないことも従来技術での問題である。少なくとも、限られた時間制約をも充たす必要があるときは利用可能ではない。さらに、そのような情報を、基地局および基地局制御装置等のスケジューリングエンティティへ通信するために通信資源を使うことが効率的でない場合もある。

ユーザ装置またはユーザが不活性となり、データ送信はしないがデータ受信中かもしれないとき、以前に構築されたデータ転送用のＴＢＦは、数秒オーダの時間フレーム中に新しいデータが到着しないと解放される。この時間フレームの後でデータが到着してユーザ装置またはユーザが活性になると、ＴＢＦを新たに構築する必要がある。構築には時間がかかる。本発明によるＴＢＦの構築およびスケジューリングにより、遅延を約０・２秒削減できることが確認されている。このような接続を介して会話中の二者には、感じられる効果は倍化する。この効果ははっきり感じられる。これが特に実感されるのは、ＰｏＣでの音声通信および携帯電話でのウェブブラウジングの際である。

資源の均等共有分割および通常のスケジューリングの例を図３に概略的に示す。この例では、通信資源Ｒ_ｊ（ｔ）の様々な時点ｔにおける≪Ｒ_ｊ（１）≫、≪Ｒ_ｊ（２）≫、≪Ｒ_ｊ（３）≫、≪Ｒ_ｊ（４）≫、≪Ｒ_ｊ（５）≫、に対してスケジュールされる３個のＴＢＦ、≪ＴＢＦ１≫、≪ＴＢＦ２≫、≪ＴＢＦ３≫、が存在する。通信資源は、例えば、図３で想定するように、時分割方式で繰り返し生起するタイムスロット（１個またはそれ以上）であってもよい。各ＴＢＦには、1個の対応するＵＳＦ、≪ＵＳＦ１≫、≪ＵＳＦ２≫、≪ＵＳＦ３≫、が先行する。

図３に示すスケジューリングのような通常のスケジューリングでは、２０ｍｓを下まわらない時間間隔を取ってＵＳＦを転送するのが一般である。

図４は、本発明による持続的スケジューリングのための、ダウンリンク上のＵＳＦの持続的転送を示す。本発明によるＴＢＦの持続的スケジューリングでは、ＴＢＦの構築がユーザデータの送信量に基づくことがないよう、資源を均等共有するよう分割するのが好ましい。しかし、もし基地局が本発明に従って動作するユーザ装置の１エンティティにのみサービスする場合は、このユーザにスケジュールされる分け前は増大する。これは図４において、継続する複数時点、≪Ｒ_ｊ（７）≫、≪Ｒ_ｊ（８）≫、≪Ｒ_ｊ（９）≫、≪Ｒ_ｊ（１０）≫、でのＴＢＦ≪ＴＢＦ１≫のスケジューリング、すなわち、少なくとも１の特定のＴＢＦに対して、均等共有分割によるスケジューリングよりもより頻繁に資源割り当てを行うスケジューリング、によって示される。

アップリンクＴＢＦのスケジューリングおよび構築は、国際特許出願ＰＣＴ／ＳＥ２００４／００１５９２に記載の方法およびシステムによっても達成できよう。

図５は、本発明による信号伝達図を示す。２つのユーザ装置エンティティ≪ＵＥ１≫、≪ＵＥ２≫、ＳＩＰに従って動作する情報管理サービス（ＩＭＳ）コアサーバ≪ＩＭＳｃｏｒｅ１≫、≪ＩＭＳｃｏｒｅ２≫、およびＰｏＣサーバ≪ＰｏＣｓｅｒｖｅｒ≫が存在する。第１のユーザ装置エンティティ≪ＵＥ１≫は、例えば、ハンドセットの通話ボタンの押下（ＰＴＴボタン押下）により、ＰＴＴ（プッシュ・ツー・トーク）の接続を開始する≪ＩｎｉＳｔａｒｔ≫。第１のユーザ装置エンティティ≪ＵＥ１≫とＰｏＣサーバ≪ＰｏＣｓｅｒｖｅｒ≫との間の信号伝達。第１のユーザ装置エンティティ≪ＵＥ１≫が通話情報の送信を開始する≪ＳｐＳｔａｒｔ≫まで、初期信号が続く。第１のユーザ装置エンティティのユーザが通話ボタンを解放し、そのエンティティが通話情報の送信を一時的にでも止めると≪ＳｐＳｔｏｐ≫、発言権解放信号がＰｏＣサーバ≪ＰｏＣｓｅｒｖｅｒ≫へ送られ、ＰｏＣサーバは発言権アイドル信号を通信への参加者全員に送信する≪Ｏｖｅｒ≫。この機会を捉えて応答する≪ＲｅＳｔａｒｔ≫相手側は、自分のユーザ装置エンティティ≪ＵＥ２≫の通話ボタンを押下する。これによりそのユーザ装置≪ＵＥ２≫が発言権要求信号を送信する。発言権要求信号の送信には、その通信に利用可能な構築されたアップリンクＴＢＦが必要である。もし、前の話者が不活性ＴＢＦの解放に規定された時間よりも長時間話し（通常は１．５秒）、その間第２のユーザ装置エンティティ≪ＵＥ２≫が不活性であった場合は、アップリンクＴＢＦを新たに構築する必要がある。

本発明によれば、アップリンクＴＢＦは、好ましくは、ダウンリンクデータフローが一時的にでも終了すると≪Ｏｖｅｒ≫、構築され、知覚される応答遅延を削減する。第２のユーザ装置エンティティ≪ＵＥ２≫のアップリンクＴＢＦのスケジューリングおよび構築は、好ましくは、第１のユーザ装置エンティティ≪ＵＥ１≫について述べられたアップリンクＴＢＦのスケジューリングおよび構築に対応している。しかしこれは、簡明化のため、図５には含まれていない。

ＰｏＣ等の料金品質の向上には遅延の削減が必要である。本発明はそのような遅延の削減を提供する。それは携帯電話でのウェブブラウジング等をも改善する。

本発明の第１の実施形態によれば、ダウンリンクデータがユーザ装置エンティティへ送られる際に介在する基地局制御装置または対応するエンティティは、いつダウンリンクデータ転送が終了し、データフローが終了したかを検出する。好ましくは、例えば、発言権アイドルバーストの大きさに対応する所定の数以上のデータブロックを含むデータ転送は、アップリンクＴＢＦの構築を起動するものとみなされる。本発明の第１の実施形態によれば、ＴＢＦの構築は、ＴＢＦの構築を必要とするデータ転送の相手先ユーザ装置の関与を必要としない。基地局制御装置がアップリンクＴＢＦを構築し、ＵＳＦをユーザ装置へ送信する。

本発明の第２の実施形態によれば、ユーザ装置のエンティティは、ダウンリンクデータ転送の終了を自動的に検出し、好ましくは、ユーザの介入を必要とせずに、アップリンク方向へのダミーデータの送信を開始する。そのダミーデータが出力バッファを充たし、これによりＴＢＦの構築を起動する。セションの終了は、好ましくは、発言権アイドルまたは対応する信号の受信を監視することにより検出される。

本発明が、ＵＭＴＳの少なくとも１のＲＡＢの構築に適用されるとき、構築は、好ましくは、受信したＳＩＰ＿ＩＮＶＩＴＥ信号により開始される≪ＲｅＰｒｅ≫。これは図５では、≪ＵＥ２≫が受信する初期信号のところに示される。

図６は、本発明の第１の実施形態による装置≪Ａｐｐ１≫のブロック図を示す。処理手段≪μ１≫は、その装置が関係するダウンリンク≪ＤＬ≫データ通信セションの終了を条件に、少なくとも１のアップリンク≪ＵＬ≫ＴＢＦを条件付きで開始する。ダウンリンクデータ通信セションの終了は、好ましくは、受信手段≪Ｒ１≫中の装置によってネットワーク側≪Ｎｅｔｗｏｒｋ≫から受信され処理手段へ転送≪Ｒ１μ≫される、ダウンリンク≪ＤＬ≫データを監視することにより検出される。好ましくは、処理手段は、ダウンリンクデータ通信の、例えば、発言権アイドルバーストの大きさに対応する所定の数以上のデータブロックの転送の終了を監視するよう構成される。それほど好ましくないやり方では、処理手段≪μ１≫は、発言権アイドル信号または対応する信号のダウンリンク信号伝達を監視するよう構成され、検出するとアップリンクＴＢＦの構築を開始する。

図７は、本発明の第２の実施形態による装置≪Ａｐｐ２≫のブロック図を示す。受信手段≪Ｒ２≫はダウンリンクのデータおよび信号を受信し、処理手段≪μ２≫へ転送する≪Ｒ２μ≫。処理手段はアップリンクＴＢＦの構築を開始するダミーデータの送信を条件付きで開始する。その開始は、好ましくは、装置≪Ｒ２≫によってダウンリンク≪ＤＬ≫上で受信される発言権アイドル信号を、処理手段≪μ２≫が検出すると始められる。本発明の第２の実施形態の別のやり方では、処理手段≪μ２≫は、所定数のデータブロック、例えば５００ブロックのダウンリンクデータ転送の終了を監視するように構成される。ダミーデータまたは信号が、パケットチャンネル要求をアップリンクに送信する送信手段≪Ｔ２≫へ転送される≪μＴ２≫。

本特許出願では、ＩＰ、ＵＤＰ、ＲＴＰ、ＳＩＰ、ＴＢＦ、ＲＡＢ、ＢＳＳ、ＭＴ、ＭＳ、ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＥＧＰＲＳ、ＵＭＴＳまたはＣＤＭＡ２０００等の略語が使われる。しかし、本発明は、これらの略語を持つエンティティを有するシステムに限定されるものではなく、同様の動作を行う全ての通信システムに通用するものである。

本発明は、上記で詳細に説明された実施形態のみに限定されることを意図するものではない。変更および改良が、本発明から逸脱することなくなされもしよう。請求項に記載の範囲に含まれるすべての改良は本発明に含まれるものである。

従来技術による、マルチメディアアプリケーションを実行する、ＲＴＰ、ＵＤＰおよびＩＰトランスポートおよびネットワークプロトコル層からなるプロトコルスタックを原理的に示す。 従来技術による、ＬＬＣ ＰＤＵおよびＲＬＣ ＰＤＵの分割／再組み立てを概略的に示す。 従来技術による、資源の均等共有分割および標準的なスケジューリングの例を概略的に示す。 本発明による、持続的スケジューリングのための、ダウンリンク上のＵＳＦの持続的転送を示す。 本発明による、信号伝達図を示す。 本発明の第１の実施形態による、装置のブロック図を示す。 本発明の第２の実施形態による、装置のブロック図を示す。

Claims (33)

1. 無線アップリンクパケットデータ通信の方法であって、ダウンリンクデータ通信セションの終了によって少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を開始することを特徴とする方法。
2. ダウンリンクデータ転送が終了したとき、基地局制御装置が、少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を条件付きで開始することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築が、所定のデータブロック数より多いダウンリンクデータ転送の終了により開始されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記所定のデータブロック数が発言権アイドルバーストの大きさに対応することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. ダウンリンク信号が、ダウンリンクセションデータフローの終了を検出するべく監視されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記ダウンリンク信号が、発言権アイドル信号の受信を検出するべく監視されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記ダウンリンク信号がＳＩＰ信号であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. ユーザ装置が、少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を起動するダミーデータの送信を条件付きで開始することを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. ユーザ装置が、ダウンリンク上で発言権アイドル信号を受信した場合、少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を起動するダミーデータの送信を条件付きで開始することを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 開始された少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの前記構築が持続的スケジューリングを含むことを特徴とする請求項１から９のいずれかに１項記載の方法。
11. 少なくとも１の通信チャンネルの前記持続的スケジューリングが、特定のＴＢＦに関するＵＳＦの、２０ｍｓより小さい時間間隔での送信を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記少なくとも１の通信チャンネルが少なくとも１のＴＢＦであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記ダウンリンクデータ通信セションがＰｏＣセションの一部であることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記ダウンリンクデータ通信セションがＰｏＣセションの一部であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
15. 無線アップリンクパケットデータ通信の装置であって、該装置に関わるダウンリンクデータ通信セションの終了を条件に、少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を条件付きで開始する処理手段を特徴とする装置。
16. 前記装置が、基地局制御装置に含まれるか、または基地局制御装置であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. ダウンリンクデータ転送が終了したとき、前記基地局制御装置が少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を条件付きで開始することを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築が、所定のデータブロック数より多いダウンリンクデータ転送の終了により開始されることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記所定のデータブロック数が発言権アイドルバーストの大きさに対応することを特徴とする請求項１８に記載の装置。
20. ダウンリンク・セション・データの終了を検出するべくダウンリンク信号伝達を監視するように構成された処理手段を特徴とする請求項１７に記載の装置。
21. 前記処理手段が、受信された発言権アイドル信号を検出するように構成されることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
22. 前記ダウンリンク信号伝達がＳＩＰ信号伝達であることを特徴とする請求項２０に記載の装置。
23. 前記装置がユーザ装置に含まれるかまたはユーザ装置の構成要素であることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
24. 少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を起動するダミーデータの送信を条件付きで開始する処理手段を特徴とする請求項２３に記載の装置。
25. ダウンリンク信号伝達を監視する処理手段と、発言権アイドル信号を検出する検出手段と、前記ユーザ装置が、ダウンリンク上の発言権アイドル信号を受信したとき、少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの構築を起動するダミーデータの送信を条件付きで開始するように構成されていることとを特徴とする、請求項２４に記載の装置。
26. 前記装置がダウンリンク上で発言権アイドル信号を受信したとき、条件付きで開始されるダミーデータの送信のための転送手段を特徴とする請求項２３から２５のいずれか１項に記載の装置。
27. 少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの開始された前記構築が持続的スケジューリングを含むことを特徴とする請求項１５から２５のいずれか１項に記載の装置。
28. 少なくとも１のアップリンク通信チャンネルの前記持続的スケジューリングが、特定のＴＢＦに関するＵＳＦの、２０ｍｓより小さい時間間隔での送信を含むことを特徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 前記少なくとも１の通信チャンネルが少なくとも１のＴＢＦであることを特徴とする請求項１５から２５のいずれか１項に記載の装置。
30. 前記ダウンリンクデータ通信セションがＰｏＣセションの一部であることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. 前記ダウンリンクデータ通信セションがＰｏＣセションの一部であることを特徴とする請求項１５から２５のいずれか１項に記載の装置。
32. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の前記方法を実行する処理手段を含むことを特徴とする通信システム。
33. 請求項１５から３１のいずれか１項に記載の複数の装置を含むことを特徴とする通信システム。

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