JP2008527908A - 無線アクセス・ネットワーク内のノード間におけるアップリンクの輻輳検出および制御 - Google Patents

Abstract

無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）において、１つ以上の移動端末から発せられるアップリンク情報の伝達に関連する輻輳が検出される。その検出されたＲＡＮ輻輳は、任意の適切な手法（いくつかの例が説明されている）を用いて緩和され、そしてＲＡＮ内の１つ以上のノードで実現可能である。都合よく（しかし限定されることなく）適用されるものの１つは、高速のアップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）および／または１つ以上のエンハンストアップリンク専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）をサポートするＲＡＮに対してである。

Description

本技術分野は、移動データ通信に関するものであり、そしてさらには特に、無線アクセス・ネットワークにおいて移動無線端末からのアップリンク通信を規制することに関するものである。

無線通信端末がさまざまなアプリケーションを実行することに対する需要が絶え間なく増大している。それらアプリケーションのいくつかは大量の帯域幅を必要とする。たとえば、次世代無線通信システムは、高速のダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）および高速のアップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）を用意し、インターネット・アクセスおよびマルチメディア・タイプのアプリケーションをサポートするために無線インタフェースで高速データ・レートを提供することができる。

第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）で目下検討中の強化拡張されたアップリンクの構想は、アップリンク方向の無線インタフェース上に十分により高いピーク・データ・レートを導入することを目的としている。エンハンストアップリンク・データ通信は、恐らく無線基地局でソフトを組み合わせて高速のスケジューリングおよび高速のハイブリッド自動転送要求（ＨＡＲＱ）を採用するであろう。高速のスケジューリングによって、無線端末がアップリンク方向で、そしてどんなデータ伝送速度で送信中であっても、無線基地局が制御できるようになる。データ伝送速度と送信電力は密接に関連しており、そしてスケジューリングは、それ故また、エンハンストアップリンク上で送信するために移動端末により使用される送信電力を変更する仕組みとも考えることができる。というのは、送信時には、送信されるアップリンク・データ量または移動端末で使用できる送信電力の双方とも、無線基地局では分からないからである。結果として、データ・レートの最終的な選択は、恐らく移動端末で実行されるであろう。しかし、無線基地局は、移動端末がエンハンストアップリンク・データ・チャネル上で送信するために使用できるデータ・レートおよび／または送信電力に上限を設定することができる。

エンハンストアップリンクの主要な焦点は、無線インタフェースの性能および効率に関するものであるが、“ボトルネック”は、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）におけるノード間におけるアップリンク上の情報（アップリンク情報）のトランスポート（伝達）であり、無線インタフェースからさらに上流においてよく生じうる。たとえば、ＲＡＮにおける無線基地局ノードとＲＡＮにおける無線ネットワーク制御装置ノードとの間のインタフェース（Ｉｕｂインタフェースと呼ばれる）上で利用できるアップリンク・ビット・レートは、無線インタフェース上で利用できるアップリンク・ビット・レートの一部である場合がある。このような状況では、高速のアップリンク・パケット・アクセスは、ビット・レートのピーク中に無線基地局と無線ネットワーク制御装置との間のＩｕｂインタフェースを過負荷にする可能性がある。無線インタフェース上のダウンリンクＨＳＤＰＡビット・レートが、アップリンクのＨＳＵＰＡビット・レートより高いにもかかわらず、無線ネットワーク制御装置と無線基地局との間における高速パケット・アクセス・データに対して利用できる帯域幅は、アップリンクＨＳＵＰＡビット・レートよりもさらに少ないということを、図１は説明している。Ｉｕｂ高速パケット・アクセス（ＨＳＰＡ）帯域幅の上限が、ＨＳＤＰＡおよびＨＳＵＰＡの帯域幅よりも狭いことを破線が示している。

次のような簡単な例を考える。無線基地局（３ＧＰＰ用語を用いてときには“ノードＢ”と呼ばれる）が、エンハンストアップリンク・データ伝送能力を有する３つのセルを制御している。無線基地局から無線ネットワーク制御装置へのエンハンストアップリンク・データの送信をサポートするために、無線基地局が、一本の４Ｍｂｐｓリンクを使用して無線ネットワーク制御装置に接続されているものと仮定する。エンハンストアップリンクの能力がセルあたり最大で４Ｍｂｐｓまでありうると仮定する。このような状況では、容量一杯または容量に近い３つのセルからのエンハンストアップリンク通信データを、単一の４Ｍｂｐｓリンク上で無線基地局から無線ネットワーク制御装置に伝達することは不可能である。その結果は、輻輳状態または過負荷状態である。このような輻輳は、長い遅延とデータの損失をもたらすに至り、このことがサービス品質を劣化させる。

このような種類の過負荷状態を避けることのできる１つの解は、無線ネットワーク制御装置と無線基地局との間の通信用に、無線アクセス・ネットワークに帯域幅リソースを“過剰供給する”ことであろう。しかし、これは、非効率、高コスト、そして一部の現存する移動通信ネットワークでは、現実的ではない。高速のダウンリンクに対しては、利用可能なダウンリンクＨＳＤＰＡビットレートをＩｕｂインタフェースの帯域幅に適合するレベルまで減らすために、ＨＳＤＰＡフロー制御アルゴリズムが、無線基地局により採用可能であろう。しかし、上で説明したように、移動端末から送信されてくるアップリンクのデータ量が無線基地局には分からないので、この制御手法は、反対側のアップリンク方向では採用不可能である。万一、無線インタフェース上でアップリンクの高速ビット・レートが、著しくＩｕｂアップリンクの帯域幅を超えると、長い遅延、および場合によってはデータ・フレームの損失またはさもなければ破損を伴って、輻輳が恐らく発生するであろう。したがって、必要なことは、無線アクセス・ネットワークにおけるノード間で伝達されるアップリンクでの移動端末による通信の結果として、無線アクセス・ネットワーク内での過負荷状態または他の輻輳状態を検出し、そしてそのときに制御する方法である。

本明細書で説明する技術は、この必要性のほかに他の必要性をも満たす。１つ以上の移動端末からアップリンク上で発信された情報（アップリンク情報）について、ＲＡＮ内でのトランスポート（伝達）に関連して発生した輻輳が検出される。検出された輻輳は、それから任意の適切な手法を用いて緩和される。緩和は、ＲＡＮ内の１つ以上のノードで実現可能である。都合よく（しかし限定されることなく）適用されるものの１つは、高速のアップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）および／または１つ以上のエンハンストアップリンク専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）をサポートするＲＡＮに対してである。アップリンクの輻輳は、無線ネットワーク制御装置と無線基地局との間のインタフェース（Ｉｕｂインタフェース）および／または無線ネットワーク制御装置間のインタフェース（Ｉｕｒインタフェース）上で検出可能である。

輻輳の緩和は、任意の適切な方法で実行可能であるが、１つの例は、アップリンク上での移動端末からの情報がＲＡＮを通してトランスポートされる際のビット・レートに関連したパラメータを低減することである。たとえば、アップリンク上での移動端末からの情報がアップリンク・データ・フローを使用してトランスポートされるところでは、ビット・レートを示すパラメータは、１つ以上のアップリンク・データ・フローのビット・レートを低下させることにより低減可能である。ＲＡＮ内で輻輳を実際に引き起こす１つ以上のアップリンク・データ・フローのビット・レートを制限することが、適切な解決方法となりうる。あるいは、優先順位がより低い１つ以上のアップリンク・データ・フローのビット・レートが、低下されようにしてもよい。

ビット・レート・パラメータを低減可能な色々な方法が数多くある。たとえば、ビット・レート・パラメータの値が、ビット・レート・パラメータの絶対値、あるいは１つ以上の移動端末に送信されるビット・レート・パラメータの相対値、たとえば、最大のビット・レートまたは最大の送信電力、あるいは現在のビット・レートまたは現在の送信電力の百分率または変化量（比率）に相当してもよい。もう１つの手法は、容量制限メッセージを用いてビット・レート・パラメータを低減することである。もしＲＮＣがＲＡＮ内で輻輳状態を検出すると、ＲＮＣは無線基地局に容量制限メッセージを送信し、基地局は、受信した容量制限メッセージから、たとえば、スケジューリングの許可（grant）または承認（credit）を用いて、移動端末からのアップリンク方向の送信をスケジューリングすることでその容量制限を達成する。

場合によっては、ビット・レート・パラメータを低減するために、１つ以上のアップリンク方向における移動端末の通信のうち１つ以上のフレームを廃棄（ドロップ）するなど、より思い切った措置が必要となる場合がある。ソフト・ハンドオーバ／ソフター・ハンドオーバが実行されている状況では、１つ以上のダイバーシティ・ハンドオーバ・リンクが、ビット・レート・パラメータを低減するために開放されてもよい。別の手法は、受信したパケットに対する否定応答メッセージを移動端末に返送し、移動端末にそれら否定応答されたパケットを再送させる措置を採ることである。このようにしてＲＡＮを通過するアップリンク・ビット・レートが効率的に低減される。

輻輳制御は、個別の制御信号チャネル上か、それとも制御信号がデータ・チャネル上のデータと一緒に送られるユーザ・データ・プレーン内のいずれかで、制御情報を送信することにより実現可能である。

以下の明細書では、特定のノード、機能要素、手法、プロトコル、標準などの具体的な詳細が説明されているが、これは、本発明を限定する目的ではなく単なる説明目的に過ぎない。たとえば、都合よく適用されるものの１つは、３ＧＰＰ仕様書に従ったエンハンストアップリンク通信に対してである。しかし、他の適用および他の標準も採用可能である。他の実施形態が、以下で明らかにされている具体的な詳細とは別に実施可能であることは、当業者には明白であろう。他の例では、よく知られた方法、装置、手法等の詳細な説明が、無用な詳細で明細書を分かりにくくしないように、割愛されている。個々の機能ブロックが図で示されている。当業者は、それらのブロックの機能が、個々のハードウェア回路を使用したり、適切にプログラムが組まれたマイクロプロセッサまたは汎用コンピュータとともにソフトウェア・プログラムおよびデータを使用したり、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を使用したり、および／または１つ以上のディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を使用して実現されることができることを、十分理解するであろう。

図２を参照すると、無線通信をサポートするネットワーク１０の例が説明されている。ネットワーク１０は、第３世代移動体通信システム（ＵＭＴＳ）、および符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、ＧＰＲＳ／ＥＤＧＥに基づく他のシステム、そして時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムに基づく他のシステム等を含む１つ以上の標準的な基本設計概念を包含して構築することができる。ＣＤＭＡでは、異なる無線チャネルが、異なるチャネライゼーション・コードまたはシーケンスを用いて識別され、（これらの独特なコードは異なる情報ストリームを符号化するために用いられる）、これらのコードは、それから同時に送信するため１つ以上の異なる搬送周波数で変調可能である。受信機は、受信信号を復号するために適切なコードまたはシーケンスを用いて、受信信号に対する特定のストリームまたはフローを復元することができる。ＴＤＭＡでは、無線周波数スペクトルが、タイムスロットに分割される。個々のタイムスロットは、唯一人のユーザにのみ送信および／または受信できるようにする。ＴＤＭＡは、個々のユーザが割り当てられたタイムスロットの中でその情報を送信することができるように、送信機と受信機との間で正確なタイミングが必要である。

ネットワーク１０は、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）１４および１つ以上のコア・ネットワーク１２を含む。無線アクセス・ネットワークの１つの実例は、第３世代セルラー方式で使用されているＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク（ＵＴＲＡＮ）である。コア・ネットワーク１２は、通常、回線交換ベースの通信もパケット交換ベースの通信もサポートする。ＲＡＮ１４は、１つ以上の無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１６を含む。個々のＲＮＣは、Ｎｏｄｅ Ｂ（ノードＢ）と呼ばれることもある、１つ以上の無線基地局（ＲＢＳ）１８と接続されている。Ｎｏｄｅ ＢとＲＮＣとの間の通信インタフェースは、Ｉｕｂインタフェースと呼ばれ、そしてＲＮＣ相互間の通信インタフェースは、Ｉｕｒインタフェースと呼ばれる。ＩｕｂおよびＩｕｒ上での情報の伝達は、通常、非同期転送モード（ＡＴＭ）またはインターネット・プロトコル（ＩＰ）に基づいて実行される。無線端末２０（以下では移動端末と呼ばれる）は、エア・インタフェースまたは無線インタフェースでＲＡＮ１４と通信する。無線インタフェースは、Ｕｕインタフェースと呼ばれる。真ん中の２つの移動端末は、両方のＲＢＳ１８と通信しているように示されている。

近年、高速のダウンリンク・パケット・アクセス（ＨＳＤＰＡ）が注目されてきているが、高速のアップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）にも関心が集まってきている。これは、また“エンハンストアップリンク”と呼ばれ、そしてエンハンストアップリンク専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）とも呼ばれる。エンハンストアップリンクは、図３で説明されているように稼動中のアップリンク接続を有する個々の移動端末からの数個のアップリンク・チャネルを採用している。エンハンスト専用物理データ・チャネル（Ｅ−ＤＰＤＣＨ）は、正規のアップリンク・データ通信用に使用される標準の専用物理データ・チャネル（ＤＰＤＣＨ）に加えて、エンハンストアップリンク・データ（より高いビット・レートで）を配信する。専用物理制御チャネル（ＤＰＣＣＨ）は、パイロット・シンボルおよび帯域外周波数制御信号を配信する。エンハンストアップリンクに関連する帯域外周波数制御信号、たとえば、アップリンク・スケジューリング要求は、エンハンスト専用物理制御チャネル（Ｅ−ＤＰＣＣＨ）で配信可能である。

これまでに説明したように、特にエンハンストアップリンク・データによる通信状態では、エア・インタフェース上でのエンハンストアップリンク・ビット・レートが、無線アクセス・ネットワークにおけるノード相互間の通信用アップリンク帯域幅の上限を超える可能性がある。この点が図１で説明されている。無線アクセス・ネットワークにおけるノード相互間のこのような帯域幅の制約は、無線アクセス・ネットワークがより拡大またはより複雑になるにつれて、より深刻になる可能性をもたらすだけである。たとえば、複数のＲＮＣ（ＲＮＣ１、ＲＮＣ２、．．．、ＲＮＣｎ）が、１つ以上の集約（集線）ノード２２を経由して複数の無線基地局（ＲＢＳ１、ＲＢＳ２、．．．、ＲＢＳｎ）と連結している、図４に示されている無線アクセス・ネットワークを考える。集約ノード２２は、たとえば、ＡＴＭスイッチ、ＩＰルータ等であってもよく、そして選択自由である。個々の集約ノードは、（１）ＲＢＳからＲＮＣへのデータ・トラヒックを集約し、（２）ＲＮＣからＲＢＳの個々にそのデータ・トラヒックを分配する。このようなより複雑な無線アクセス・ネットワークでは、上限のある帯域幅能力を有することができる複数のＩｕｒインタフェースおよびＩｕｂインタフェースがある。これらのＲＡＮインタフェースのうちのいずれかで、その時点に伝達可能なものより大きなレートで、無線インタフェース上のアップリンク・データを受信することにより引き起こされる、輻輳、遅延、そして過負荷状態を避けるために、一種の輻輳制御が実施されるべきである。

アップリンク輻輳制御ルーチンを説明している図５のフローチャートについて、これから説明する。アップリンク情報はＲＡＮを通過するが、アップリンク情報の伝達に関与しているＲＡＮ内で輻輳が監視されている（ステップＳ２）。たとえば、フレーム（または他のデータ・ユニット）損失を検出することにより、アップリンク情報に関係しているＲＡＮ内のノード間で過負荷状態または輻輳状態が検出される（ステップＳ４）。フレーム損失は、フレーム・シーケンス番号（ＦＳＮ）を用いて検出可能である。ＲＮＣと無線基地局との間で伝達される個々の伝達ベアラは、自己を表すシーケンス番号を有している。フレーム・シーケンス番号が紛失していると検出されたとき、その対応するフレームが輻輳のために失われていると推定される。

これに代えて又はこれとともに、遅延の増大が、輻輳状態を検出するために監視されてもよい。大きなバッファを含む伝達網では、輻輳は普通、フレーム損失をもたらさず、むしろパケットが送信されるまでのバッファ内での遅延時間の増大をもたらす可能性がある。深刻な遅延をもたらす可能性があるフレーム損失の検出に頼るよりはむしろ、基地局のアップリンクからＲＮＣに送信される個々のユーザ・プレーン・フレームに頼るとよいだろう。ユーザ・プレーン・フレームは、実時間スタンプ、たとえば、制御フレーム番号（ＣＦＮ）に加えてサブフレーム番号のフィールドを含むからである。もし、ＲＮＣが、遅延が増加してきていることを意味する時刻スタンプの“ドリフト”を検出すると、そのＲＮＣは、そのとき、輻輳が発生していると決定することができる。たとえば、もし、アップリンク・フレームが、輻輳が生じていない状況で最も一般的である遅延に加えて３０秒以上多く遅延していると、このことは、ＲＡＮにおけるアップリンク輻輳のよい指標である。

図５に戻って、過負荷状態または輻輳状態が検出されるとすぐに、１つ以上の措置（処理）が、ＲＡＮ内で検出されたアップリンク輻輳を緩和するために講ぜられる（実行される）（ステップＳ６）。ＲＡＮ内で検出されたアップリンク輻輳を緩和するためのさまざまな手法や実装がある。いくつかの限定されない例を以下に説明する。

無線ネットワーク制御装置１６および無線基地局１８の双方がアップリンクＲＡＮ輻輳を緩和する際に、あるタスクを実行する、図６に示されている実装例を考える。ＲＮＣ１６は、アップリンクＲＡＮ輻輳検出器３０およびアップリンクＲＡＮ輻輳制御装置３２、そしてハンドオーバ制御装置３４を含む。ＲＮＣ１６は、本明細書には関係がなく、そしてそれ故示されていない他の機能構成要素を含む。無線基地局１８は、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０、自動再送要求（ＡＲＱ）制御装置４２、（これは、より好ましい実装ではハイブリッドＡＲＱ（ＨＡＲＱ）制御装置である）、移動端末アップリンク・スケジューラ４４、および無線回路４６を含む。無線基地局１８は、本明細書には関係がなく、そしてそれ故示されていない機能を実行するための他の構成要素および回路構成を有する。

アップリンクＲＡＮ輻輳検出器３０は、いままでに説明したように、たとえば、フレーム損失の検出または遅延増大の検出を用いて、アップリンクＲＡＮ輻輳を監視し、そして輻輳を検出する。他の手法も採用可能である。アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置３２は、検出器３０により提供された輻輳検出情報を処理し、輻輳している１つ以上のアップリンク・フローの特性に基づいて、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置３２が、任意の適切な方法を用いて、ＲＡＮにおけるアップリンク負荷を制限するように決定することができる。たとえば、輻輳制御装置３２は、移動端末アップリンク・スケジューラ４４が特定の移動端末に対して、またはある移動端末のアップリンク・データ・フローに対して割り当てることができる、許可可能な最大のデータ・レート／送信電力を制限することができる。この最大データ・レート／送信電力の制限に従う移動端末は、１つ以上のフロー上で輻輳に遭遇している同じ移動端末またはデータフローである可能性があり、あるいは、恐らく優先順位の低い異なる端末またはデータフローである場合がある。

あるいは、アップリンク・スケジューラ４４が移動端末のグループに割り当てることができる最大のデータ・レート／送信電力を、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置３２が制限してもよい。上りＲＡＮ輻輳制御装置３２は、図７で説明されているように、容量制限メッセージを用いて無線基地局１８に最大のデータ・レート／最大の送信電力を通知することができる。その容量制限通知メッセージは、アップリンク・スケジューラ４４が１つ以上の移動端末アップリンク・フローに割り当てできる最大のビット・レート／送信電力を含む。その容量制限メッセージは、また、最大のビット・レート／送信電力の制限が適用され続ける時間区間を含むことができる。一方、その上限値は、新しい容量制限メッセージが受信されるまで、引き続き効力を保つようにしてもよい。アップリンク容量制限通知は、データに埋め込まれている制御フレームを用いるＲＡＮの“ユーザ・プレーン”内か、あるいは明示的な制御チャネル上の制御信号を用いるＲＡＮの“制御プレーン”内のいずれかで送信可能である。制御信号プロトコルの例は、Ｎｏｄｅ Ｂアプリケーション部（ＮＢＡＰ）／ＲＮＳアプリケーション部（ＲＮＳＡＰ）を含む。

最大のビット・レート／送信電力は、たとえば、２００Ｋｂｐｓのような上限の絶対値として、またはトランスポート・フォーマット・インジケータ（ＴＦＩ）を用いて、ＴＦＩ１２のような特定の値の超過禁止として表現可能である。送信電力の絶対値の観点での例は、最大許容送信電力オフセットであってよいし、そして上限の相対値の例は、現時点のビット・レート／送信電力を低減する百分率、たとえば５０％であってもよいであろう。さらに、その負荷は、影響を受けている移動端末、影響を受けているアップリンク・フロー、複数の移動端末の集約された負荷、あるいは影響を受けているものより低く優先順位付けられている他の移動端末または他のフローに関して低減可能である。

あるいは、無線基地局１８内のアップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０が、ＲＮＣ１６内のアップリンクＲＡＮ輻輳制御装置３２についての容量制限通知を受信すると、輻輳制御装置４０は、特定の移動端末または特定の移動端末のグループに割り当てられているスケジューリング許可を制限することができる。ソフト・ハンドオーバをサポートしているＲＡＮでは、移動端末は１つまたは数個の無線基地局により制御されている複数のセルに接続可能である。この“使用可能セット（使用可能なセルのグループ（集合））”内のセルのうち、（パイロット信号の観点から）最も強いものが、通常、その移動端末の初期の制御を担当する“在圏セル（サービス提供セル）”として選択される。この在圏セルを経由して、無線基地局は移動端末の最大のビット・レート／送信電力を制限する絶対値許可を割り当てることができる。セル間干渉を制御するために、無線基地局は、また、非在圏セルを経由して相対値許可を送信することができる。相対値許可は、１つまたはグループの移動端末がそれぞれの現時点でのビット・レート／送信電力を増加、維持、減少するべきかどうかを示している。これらの許可のいずれも、移動端末から無線基地局へのアップリンクで送信されるスケジューリング要求に基づくことができる。そのようなスケジューリング要求は、通常、たとえば所望のビット・レートまたは移動端末内の現行のバッファ満杯レベルを示す情報を含む。

無線基地局が移動端末の在圏セルを制御している状況では、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０は、その移動端末の絶対値許可を制限しているか、あるいは、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０が、ＲＮＣの容量制限が満たされるように相対値許可（上げる／維持／下げる）を割り当てる。アップリンク・スケジューラ４４は、移動端末のデータ伝送速度／送信電力の上限を制御するために、移動端末にスケジューリング情報を提供することができる。“絶対値許可チャネル”は、（ａ）その許可が有効である移動端末（または移動端末のグループ）の識別情報、および（ｂ）この移動端末（または移動端末のグループ）が使用できる最大のリソースを含む、共用チャネルについての絶対値スケジューリング許可を伝達することができる。“相対値許可チャネル”は、専用チャネルについての相対値スケジューリング許可を伝達し、そして上げる／維持／下げるの付加分を記録する少なくとも１ビットを含む。絶対値許可チャネルは、在圏セルから読み取られる。相対値許可チャネルは、付加的なセル、たとえば、ソフト・ハンドオーバの場合は使用可能セット内のすべてのセルから読み取り可能である。もし、移動端末が一連のセルから相対値許可チャネルを読み出すように割り当てられていると、その移動端末は、使用可能セット中の任意のセルが維持の信号を送信する場合、そのデータ・レートまたは電力オフセットを増やしてはいけない。同様に、セルの相対値許可のいずれもが、下げるに設定されていると、移動端末は、いくらかの所定の刻み幅でそのレートまたは電力オフセットを減らさなければならない。無線基地局が移動端末の使用中セルを制御していないときは、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０が、ＲＮＣの容量制限を満たすために相対値許可表示（上げる／維持／下げる）を割り当てる。

今までに既に説明した別の代案のように、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０は、ＲＮＣにより割り当てられたＲＡＮ容量制限がスケジューリング許可に影響することなく満たされるように、ＲＡＮデータ・フレームを廃棄する場合がある。フレームを廃棄するよりはむしろ、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０は、個々の受信しそして廃棄されたデータ・ユニットに対するＮＡＣＫメッセージを移動端末に返送するように、Ｈ／ＡＲＱ制御装置４２に指示することができる。非サービス中のセルからの廃棄データ・フレームＮＡＣＫ応答は、他の何らかのリンクがそれらのデータ・フレームを正しく受信していない場合、それらの廃棄データ・フレームを再送するきっかけとなる。その効果は、ＲＡＮトランスポートに加わる強制を緩和することである。

ＨＳＵＰＡ当たりの標準ビット・レート／送信電力に対してビット・レート／送信電力を相対的に低減するように、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置４０に通知される容量制限制御フレームを送信することは、次のような作用をもたらすであろうと考えられる。もし、ＨＳＵＰＡフローのビット・レートを制御するアップリンク・スケジューラ４４が、そのスケジューリング許可を修正することにより、複数ある移動端末のうちの１つからのフローのビット・レートを低減すると、アップリンク・スケジューラ４４は、その代わりに別の移動端末に送信するようにスケジュールするであろうと思われる。さらに、ＲＡＮ輻輳に関連している移動端末は、優れたアップリンクの無線／エア・インタフェース特性を有していると思われる。それ故、輻輳している移動端末の代わりに別の移動端末がアップリンクで送信するようにスケジュールして、アップリンクＲＡＮの輻輳しているフローの輻輳を緩和するべきである。

アップリンクＲＡＮ輻輳検出器３０により検出された輻輳状態から回復した後は、アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置３２が無線基地局に通知を送信することにより元のデータ・レートまたは送信電力に復帰させることができる。代替的には、今までに説明しているように、設定可能な期間または予め定められた期間が設定されてもよい。なお、その期間後にアップリンク・スケジューラ４４への一時的な制約が解除される。後者の方法は、ＲＮＣからの明示的な信号が必要とされないので、好ましいであろう。

図８に説明されているように、ＲＡＮ輻輳を受けやすい移動端末２０がソフト・ハンドオーバ中である状況を考える。この例では、移動端末２０は、３台の基地局ＲＢＳ１、ＲＢＳ２、およびＲＢＳ３のそれぞれに対して三つのソフト・ハンドオーバ・リンクＬ１、Ｌ２、およびＬ３を所有している。輻輳している無線リンクＬ３は“サービス提供中”のハンドオーバ・リンクではないと仮定する。通常、サービス提供中のリンクは、検出された信号強度測定に基づいて、ハンドオーバ・リンクのうちの最強度のリンクである。アップリンクＲＡＮ輻輳制御装置３２は、ＲＡＮにおいて輻輳を受けやすい、他より劣るハンドオーバ無線リンクＬ３を解放し、そしてリンクＬ１およびＬ２を残すように決定することができる。この輻輳緩和の方法は、無線インタフェース上のビット・レートに影響しないという利点がある。エア・インタフェース上のマクロ・ダイバーシティの損失に関連するどのような容量損失も、リンクＬ３に関連するＲＡＮ輻輳よりも影響が少ない。

ＲＡＮＩｕｂおよびＩｕｒインタフェースは、それぞれアップリンク帯域幅の最大総量を有していると思われる。各々の最大帯域幅のうち若干の、比較的少量が、制御信号に割り当てられる。残りの帯域幅（残量）は、アップリンク専用データ・チャネル（Ｘ）およびエンハンストアップリンク専用データ・チャネル（Ｙ）との間で要求どおり配分可能である。ここで、帯域幅の残量＝（Ｘ＋Ｙ）である。ＲＮＣがインタフェースのうちの１つでアップリンクの輻輳を検出すると、エンハンストアップリンク・サービスに過度に影響を与えることなく、輻輳を緩和するように選択された、ある百分率だけエンハンストアップリンク専用データ・チャネル帯域幅を減らすために、ＲＮＣはＲＢＳにメッセージを送信する。輻輳状態が緩和されるか、または所定の期間の経過後に、エンハンストアップリンク専用データ・チャネル帯域幅が、Ｙに復帰可能である。

上記の手法は、ＲＡＮ伝達網に過剰供給しなくてもアップリンクＲＡＮ輻輳の問題を解決できる。アップリンク移動端末送信負荷を現時点のアップリンクＲＡＮのリソース状況に合うように変更することにより、ＲＡＮの輻輳が緩和される。言い換えると、ＲＡＮ内のデータ・フレームのビット・レートは現時点のＲＡＮ帯域幅制限に適合可能である。結果として、アップリンク無線インタフェースが、ＲＡＮ伝達網が提示できるものより高いビット・レートを提供しうるような場合でさえ、データ・フレームの遅延および損失は最小化できる。

さまざまな実施形態を示し、そして詳細に説明してきたが、特許請求の範囲は特定の実施形態のいずれにも限定されるものではない。上記の明細書のどの部分も、任意の特定要素、ステップ、範囲、または機能が特許請求の範囲に含められなければならないほど本質的であるということを意味していると読み取られるべきではない。特許発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によってのみ規定される。法的保護の程度は、特許として許可された特許請求の範囲の中で列挙された言葉およびそれらの均等物により規定される。

図１は、アップリンクおよびダウンリンク方向の双方に対する高速のパケット・アクセス帯域幅を、ＲＡＮの帯域幅と比較して説明するグラフである。 図２は、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）の実例を含む移動通信システムのブロック図である。 図３は、無線／エア・インタフェース上でＲＡＮと通信するために、移動端末により使用されるさまざまなアップリンク・チャネルを説明する図である。 図４は、無線アクセス・ネットワークにおける複数のノード間のさまざまなインタフェースを説明する機能ブロック図である。 図５は、アップリンクＲＡＮの輻輳検出および制御に対する工程の例を説明するフローチャート図である。 図６は、アップリンクＲＡＮの輻輳検出および制御に対する１つの実現例を説明する機能ブロック図である。 図７は、ＲＡＮにおいて検出された輻輳または負荷を緩和するためにＲＮＣから無線基地局に送信される容量制限メッセージを説明する図である。 図８は、ソフト・ハンドオーバ中の移動端末を説明する図で、図では、アップリンクＲＡＮの輻輳を緩和するために、より劣化しているソフト・ハンドオーバ区間が切り離されている。

Claims (30)

1. １つ以上の移動端端末（２０）から受信したデータをトランスポートする無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（１４）において複数のノード間で過負荷状態又は輻輳状態を管理する方法であって、
   前記ＲＡＮを通じた一つ以上の移動端末からのアップリンク方向の情報をトランスポートすることに関連して前記ＲＡＮにおいて発生する輻輳をモニターするステップと、
   前記ＲＡＮを通じた一つ以上の移動端末からのアップリンク方向の情報をトランスポートすることに関連して前記ＲＡＮにおいて発生した輻輳を検出するステップと、
   前記ＲＡＮを通じた一つ以上の移動端末からのアップリンク方向の情報をトランスポートすることに関連して前記ＲＡＮにおいて発生して検出された前記輻輳を緩和するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記複数の移動端末は、高速アップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）又はエンハンストアップリンク専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）を使用して前記ＲＡＮへ情報を送信することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ＲＡＮは、無線基地局（１８）に接続された無線ネットワーク制御装置（１６）を備え、前記無線ネットワーク制御装置は、前記無線基地局と前記無線ネットワーク制御装置との間にあるインタフェースにおいてアップリンクの輻輳を検出することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記ＲＡＮは、第２の無線ネットワーク制御装置に接続された第１の無線ネットワーク制御装置（１６）を備え、前記第１又は第２の無線ネットワーク制御装置は、前記第１の無線ネットワーク制御装置と前記第２の無線ネットワーク制御装置との間にあるインタフェースにおいてアップリンクの輻輳を検出することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記輻輳を緩和するステップは、
   前記ＲＡＮを通じた移動端末からのアップリンク方向での情報をトランスポートする際のビットレートに関連したパラメータを低減するための措置を実行するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記移動端末からのアップリンク方向の情報は、アップリンクデータフローを使用して通信される情報であり、前記ビットレートに関連したパラメータは、１つ以上のアップリンクデータフローのビットレートを低減することによって、低減されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 前記ビットレートに関連したパラメータは、絶対的なビットレートパラメータ値又は相対的なビットレートパラメータ値であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 前記絶対的なビットレートパラメータ値は、最大ビットレート又は最大送信電力に対応しており、前記相対的なビットレートパラメータ値は、現在のビットレート又は現在の送信電力に対する変化量又は百分率であることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記ビットレートに関連したパラメータは、制御プレーン又はユーザデータプレーンにおいて制御情報を送信することによって、低減されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
10. 前記ビットレートに関連したパラメータは、アップリンクにおける移動端末の通信についての承認又は許可のスケジューリングを使用することによって、低減されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
11. 前記ビットレートに関連したパラメータは、アップリンクにおける移動端末の通信についてのフレームを１つ以上廃棄することによって、低減されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
12. 前記ビットレートに関連したパラメータは、１つ以上のダイバーシチハンドオーバの無線リンクを開放することによって、低減されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
13. 前記ビットレートに関連したパラメータは、否定応答メッセージを使用することによって、低減されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
14. アップリンク専用チャネルには第１の帯域幅が割り当てられており、エンハンストアップリンク専用チャネルには第２の帯域幅が割り当てられており、前記無線ネットワーク制御装置は、前記ＲＡＮにおいてアップリンク方向の輻輳が検出されると、前記第２の帯域幅を低減するよう前記無線基地局にメッセージを送信することを特徴とする請求項３に記載の方法。
15. １つ以上の移動端端末（２０）から受信したデータをトランスポートする無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（１４）において複数のノード間で過負荷状態又は輻輳状態を管理する際に使用される装置であって、
    前記ＲＡＮを通じた一つ以上の移動端末からのアップリンク方向の情報をトランスポートすることに関連して前記ＲＡＮにおいて発生する輻輳をモニターして検出する輻輳検出器（３０）と、
    前記ＲＡＮを通じた一つ以上の移動端末からのアップリンク方向の情報をトランスポートすることに関連して前記ＲＡＮにおいて発生して検出された前記輻輳を緩和する輻輳制御器（３２）と
    を含むことを特徴とする装置。
16. 前記ＲＡＮは、高速アップリンク・パケット・アクセス（ＨＳＵＰＡ）又はエンハンストアップリンク専用チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）を使用して前記移動端末からの情報を受信するよう構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記ＲＡＮは、無線基地局（１８）に接続された無線ネットワーク制御装置（１６）を備え、前記装置は、前記無線ネットワーク制御装置に実装されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
18. 前記ＲＡＮは、第２の無線ネットワーク制御装置に接続された第１の無線ネットワーク制御装置（１６）を備え、前記第１又は第２の無線ネットワーク制御装置は、前記第１の無線ネットワーク制御装置と前記第２の無線ネットワーク制御装置との間にあるインタフェースにおいてアップリンクの輻輳を検出することを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 前記輻輳制御器は、前記ＲＡＮを通じた移動端末からのアップリンク方向での情報をトランスポートする際のビットレートに関連したパラメータを低減するよう構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
20. 前記移動端末からのアップリンク方向の情報は、アップリンクデータフローを使用して通信される情報であり、前記輻輳制御器は、１つ以上のアップリンクデータフローのビットレートを低減するための信号を前記無線基地局に送信するよう構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
21. 前記輻輳制御器は、前記移動端末からのアップリンク方向での１つ以上の送信についてのビットレート又は送信電力を低減させるために前記無線基地局によって使用される絶対的なビットレートパラメータ値又は相対的なビットレートパラメータ値を送信するよう構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
22. 前記輻輳制御器は、制御プレーン又はユーザデータプレーンにおいて制御情報を送信することによって、前記ビットレートに関連したパラメータを低減するよう構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
23. 前記輻輳制御器は、アップリンクにおける移動端末の通信についての承認のスケジューリング又は許可のスケジューリングを制限するための信号を前記無線基地局に送信するよう構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
24. 前記輻輳制御器は、検出された前記輻輳を緩和するために、１つ以上のダイバーシチハンドオーバの無線リンクを開放するよう構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
25. アップリンク専用チャネルには第１の帯域幅が割り当てられており、エンハンストアップリンク専用チャネルには第２の帯域幅が割り当てられており、前記無線ネットワーク制御装置は、前記ＲＡＮにおいてアップリンク方向の輻輳が検出されると、前記第２の帯域幅を低減するよう前記無線基地局にメッセージを送信するよう構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
26. 無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）（１４）において１つ以上の移動端端末（２０）からのアップリンク方向のデータをトランスポートすることに関連して前記ＲＡＮ内で発生した過負荷状態又は輻輳状態を管理する際に使用される装置であって、
    一つ以上の移動端末からのアップリンク方向の送信をスケジューリングするスケジューラ（４４）と、
    前記ＲＡＮを通じた一つ以上の移動端末からのアップリンク方向の情報をトランスポートすることに関連して前記ＲＡＮにおいて発生した輻輳を緩和する、前記スケジューラに接続された輻輳制御器（３２）と
    を含むことを特徴とする装置。
27. 前記輻輳制御器は、前記ＲＡＮの無線ネットワーク制御装置から１つ以上のメッセージを受信するよう構成されており、該メッセージには、前記ＲＡＮを通じた移動端末からのアップリンク方向での情報のトランスポートに関連して前記ＲＡＮ内で発生した輻輳を緩和させるための情報が含まれていることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
28. 前記輻輳制御機器は、前記１つ以上の移動端末から送信されたアップリンクでの送信許可又は送信承認を制限するよう前記スケジューラに指示するよう構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 前記輻輳制御機器は、アップリンクにおける移動端末の通信に関連したフレームを１つ以上廃棄するよう構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
30. 前記輻輳制御器は、否定応答メッセージを使用することによって、前記移動端末からのアップリンク方向の通信に関連したビットレート又は送信電力を低減するよう構成されていることを特徴とする請求項２７に記載の装置。

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