JP2009543451A - トランスポートネットワークの輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失削減 - Google Patents

Abstract

トランスポートネットワークにおける輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失を削減するための方法および装置が提供される。本方法は、パケットデータサービスに関連したデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローにおいて一定時間にわたるパケット損失レートを測定して、データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローが、一定時間内の輻輳中の特定の期間における所望のトラフィック能力レベルの変動に直面しているか否かを決定するステップを含む。本方法はさらに、データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つが、所望のトラフィック能力レベルの変動に直面する場合に、パケット損失レートに基づきデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つのフローレートを削減するために要求を始動するステップを含む。

Description

本発明は、一般に遠隔通信に関し、より詳細には、無線通信に関する。

無線通信システムまたは移動体遠隔通信システムは、一般に、異なる種類のサービスを無線通信装置の様々な利用者または加入者に提供する。無線通信装置は、移動体または固定ユニットであり、かつ１つまたはそれ以上の無線ネットワークにわたる地理的領域内に置かれうる。移動局（ＭＳＳ）、アクセス端末または利用者装置のような、無線ユニットまたは通信装置の利用者または加入者は、特定の無線ネットワーク内（および外側）で絶えず移動する可能性がある。

無線通信システムは、一般に、無線通信リンクを無線ユニットと確立することができる１つまたはそれ以上の基地局（ＢＳＳ）を含む。各無線ユニットは、通信することができる１組の基地局を含むアクティブセットを有する。

基地局はまた、Ｎｏｄｅ−Ｂまたはアクセスネットワークと呼ばれうる。無線ユニットと基地局間の無線通信リンクを形成するために、無線ユニットは、基地局によりブロードキャストされる利用可能なチャネル（または搬送波）のリストにアクセスする。

パケットデータサービスのような無線サービス、特に、汎用パケットデータアプリケーションを含む、汎用パケットデータサービスは、技術に精通している顧客の間で人気が出始めている。コンピューティングおよびネットワーキングにおける利点にもかかわらず、ネットワークトラフィックの搬送は、一般に、多くのパケットデータサービスに対する実時間ネットワーク能力に依存する。

通常、データネットワークは、利用者との対話を伴う音声および動画サービスのような、様々なパケットデータサービスに関連したネットワークトラフィックを搬送するために展開される。しかしながら、パケットデータサービスおよび他のサービス数の増加は、サービストラフィックの搬送のためのデータネットワーク使用に利用者要望を課す。サービス品質（ＱｏＳ）要求条件のような、これらの利用者要望は、スループットおよびエンドツウエンド遅延を使用して表現することができる。

汎用パケットデータアプリケーションを含む、このような汎用パケットデータサービスを提供する目的のために、無線ネットワークにおいて（あるいは有線ネットワークにおいてさえ）、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）上のネットワークアクセスサポートを提供する基地局は、通常は、Ｔｉライン、Ｅｉラインまたはイーサネット（登録商標）のようなバックホール設備を介して他のネットワーク構成要素に接続される。無線アクセスネットワークは、一般に、順方向リンク（ＦＬ）無線周波数（ＲＦ）資源、逆方向リンク（ＲＬ）ＲＦ資源およびバックホールトランスポートネットワークの資源を含む無線アクセス資源を管理する。すなわち、サービス能力に影響を及ぼす可能性がある資源ボトルネックの１つは、バックホール資源を含む。汎用パケットデータサービスに対して、これは、アプリケーションスループットおよびサービス応答時間両者を含む。

データトランスポートネットワークのようなトランスポートネットワーク上で、汎用パケットデータサービスは、なんらの特定のエンドツウエンド能力要件がないことから、通常「ベストイフォート」トラフィックと呼ばれる。このようなサービスの能力は、持続的なパケット遅延および／またはパケット損失の増加を伴う段階的な低下を被る可能性があり、汎用パケットデータサービスは、通常実時間マルチメディアアプリケーションのような、サービス品質（ＱｏＳ）希求サービスより比較的低い優先度で取り扱われる可能性がある。したがって、バックホール設備が輻輳してくるとき、汎用パケットデータサービスに関連したベストイフォートデータパケットは、パケット伝送経路に沿ったトランスポート構成要素の特定の実装形態に応じて最初に遅れ、または捨てられる可能性がある。さらに、多くの汎用パケットデータアプリケーションは、通常、バースト的トラフィックを伴う可能性があり、ベストイフォートデータパケットが、ネットワーク輻輳中にバッファーオーバフローに直面する可能性は、他の型のトラフィックよりもはるかに大きい。

一方、大部分のパケットデータアプリケーションは、伝送制御プロトコル／インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）プロトコル群を利用する。ＴＣＰプロトコルは、正常の見込み値を超えるパケット損失表示または過度のエンドツウエンドパケット遅延によって始動される、内蔵の輻輳検出および回避機構を有する。ＴＣＰ輻輳制御機構が始動されたとき、ＴＣＰは、直ちにかつ急激にサービスレートを削減する。一方、回復過程には、より長い時間が掛かる。結果として、ＴＣＰベースのデータアプリケーション能力は、ネットワーク輻輳期間中のパケット損失に非常に敏感である。したがって、データトランスポートネットワークが、トラフィックバースト（例えば、データトラフィックバーストまたは高優先度ＱｏＳトラフィックバースト）のために一時的に輻輳しているとき、ベストイフォートデータトラフィックからのネットワークパケット損失およびＴＣＰタイムアウトは、顕著なアプリケーション能力低下を引き起こす。

一般に、複数のトランスポートノードを含むトランスポートネットワークに対して、トランスポートネットワーク輻輳は、総トラフィックパケット損失レートの測定値が検出されうるように、総トラフィックの能力を測定することにより検出される。この手法は、ＱｏＳシステムに対していくつかの欠点を有する。
１．転送経路に沿ったトランスポートノード中にホップ毎の挙動構成の異なるＱｏＳを有する場合、特定のＱｏＳクラストラフィック能力を総パケット損失から導出することは、困難である。
２．総トラフィック能力測定基準のみを使用する場合、バースト的トラフィック混在のシナリオに望まれるトラフィック削減のレベルを決定することは困難である。

以下に、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を可能にするために本発明の簡単化された概要を示す。本概要は、本発明の網羅的な要約ではない。本概要は、本発明の核となるまたは重要な要素を特定することあるいは本発明の範囲を描くことを意図するものではない。本概要の唯一の目的は、後述されるより詳細な説明の導入部として簡単化した形でいくつかの概念を示すことである。

本発明は、上記の問題の１つまたはそれ以上の影響を克服または少なくとも削減することに向けられる。

本発明のある例示的実施形態では、データトランスポートネットワークの輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失を削減する方法が、提供される。本方法は、パケットデータサービスに関連したデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローにおけるパケット損失レートを一定時間にわたって測定して、データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローが、一定時間内の輻輳中の特定の期間における所望のトラフィック能力レベルの変動に直面しているか否かを決定することを含む。本方法はさらに、データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つが、所望のトラフィック能力レベルの変動に直面する場合、パケット損失レートに基づきデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つのフローレートを削減するために要求を始動することを含む。

本発明の別の例示的実施形態では、データトランスポートネットワーク中の輻輳の間のパケットデータサービスに対するパケット損失を削減するための装置が、提供される。本装置は、データトランスポートネットワークの無線アクセスネットワーク部分中に配置される検出器を具備する。パケットデータサービスに関連したデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフロー中の一定時間にわたるパケット損失レートを測定して、データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローが、一定時間内の輻輳中の特定の期間における所望のトラフィック能力レベルの変動に直面しているか否かを決定するための検出器。データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つが、所望のトラフィック能力レベルの変動に直面する場合、パケット損失レートに基づきデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つのフローレートを削減するために、さらに要求を始動する検出器。

本発明は、同一の参照番号が、同一の要素を特定する添付の図面と関連付けられた以下の説明を参照することにより理解されうる。

輻輳制御装置が、本発明のある例示的実施形態による、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）のようなアクセスネットワークおよびバックホールトランスポートネットワークを含む、データトランスポートネットワークにおける輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失を削減することができる通信システムを概略的に示す図である。 本発明のある例示的実施形態による、図１に示すデータトランスポートネットワーク中に輻輳検出器および輻輳救済制御装置を分散させる輻輳制御プラットフォームの定型化された表現を示す図である。 本発明のある例示的実施形態に従った、図２に示される輻輳制御プラットフォームを使用してベストイフォートパケットの輻輳を制御することによりデータトランスポートネットワークの輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失を削減する方法を実装するための定型化された表現を示す図である。

本発明は、様々な修正および代替形態の影響を受けやすいが、これらの特定の実施形態は、図面中の例を使って示され、かつ本明細書中で詳細に説明される。しかしながら、特定の実施形態についての本明細書中の説明が、本発明を開示された特定の形に限定することを意図するものではなく、逆に本発明が、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の精神と範囲内に入る全ての修正、等価物および代替物を含むことが理解されるべきである。

本発明の例示的実施形態は、以下に説明される。明確化するために、実際の実装の全ての機能は、本明細書中では説明されない。無論、任意のこのような実際の実施形態の開発において、多数の実装固有の判断が、実装毎に変わることになるシステムに関連したおよび事業に関連した制約順守のような、開発者の固有の目標を達成するためになされるべきであることが理解されよう。さらに、このような開発努力は、複雑でありかつ時間が掛かりうるが、それにも拘らず、本開示の利益を受ける当業者が取りうる定常業務となりうることが理解されるべきである。

一般に、アクセスネットワーク、例えば、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）を含むデータトランスポートネットワーク内の輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失をベストイフォート（ＢＥ）パケットの輻輳を制御することにより削減するための方法が提供される。本明細書中で使用されるように、ある実施形態では、ベストイフォートパケットは、独立に取り扱われうる、すなわち、ルーティングの判断が、パケット毎になされうるように、各パケットは、受信機および送信機のアドレスを付けられうる。トランスポートネットワーク内の輻輳が、総トラフィックパケット損失レートのような、総トラフィック能力測定により検出される他のデータサービス輻輳制御機構とは異なり、分散された輻輳検出および救済方式が提供される。輻輳の特定の瞬間におけるバースト的トラフィックを発生するこのようなトラフィックフローのみが輻輳を検知し、したがって、関連付けられたレート削減動作を始動する。輻輳に直面しない他のフローは、影響されない可能性がある。本明細書中で使用されるように、ある実施形態では、データフローは、一般に時間制限付の配送を必要とするので、ある時間ウインドウ内に宛先に到着しないパケットは、パケット損失とみなされうる。ある実施形態では、方法は、パケットデータサービスに関連したデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフロー中の一定時間にわたるパケット損失レートを測定して、データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローが、一定時間内の輻輳中の特定の期間に所望のトラフィック能力レベルの変動に直面しているか否かを決定することを含む。本方法はさらに、データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つが、所望のトラフィック能力レベルの変動に直面する場合、データが、バックホール輻輳中一時的にバッファリングされて、パケット損失レートに基づきデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つのフローレートを削減することができるように、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）から要求を始動することを含む。データトランスポートネットワークの輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失を削減するための装置は、データトランスポートネットワークの無線アクセスネットワーク部分に配置された検出器を具備する。例えば、データトランスポートネットワークが、トラフィックのバースト（例えば、データトラフィックバーストまたは高優先度サービス品質（ＱｏＳ）トラフィックバースト）のために一時的に輻輳に直面するとき、輻輳制御装置は、ベストイフォート（ＢＥ）データトラフィックおよび伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）タイムアウトからのネットワークパケット損失を最小化して、汎用パケットデータアプリケーションの能力低下をほぼ回避することができる。顧客は、データトランスポートネットワークの所望のＱｏＳ能力を、特定の顧客サービスおよび／または目的に合致するように調節することができるように、輻輳始動閾値並びに輻輳検出ウインドウを制御することができる。迅速にバースト的データトラフィックレートに適応させることにより、トランスポートネットワーク輻輳期間中のパケット損失は、これらの期間中のデータバーストを持つフローが、影響されうるので最少化することができる。このようにして、エンドツウエンド能力低下は、所与の最小レベルに保たれうる。したがって、分散されたトランスポート輻輳制御は、比較的速い応答を実現し、かつデータトランスポートネットワーク中の総パケット損失を最小化することができるので、ベストイフォートデータトラフィックは、トラフィックバーストまたはＱｏＳ実施のために短期間のトランスポート輻輳に対処することができる。本発明のある実施形態において、分散されたトランスポート輻輳制御は、高位レイヤープロトコルのパケット損失に対する反応のためにバックホール上のパケット損失を削減することができる。

図１を参照して、本発明のある例示的実施形態による、輻輳制御装置１０２ａおよびトラフィックレート制御装置１０２ｂが、データトランスポートネットワーク１１５中に分散されて、輻輳中の汎用パケットデータサービス１０５および／または汎用パケットデータアプリケーション１１０に対するパケット損失を削減することができる通信システム１００が示される。データサービスまたは非実時間アプリケーションと関連したベストイフォート（ＢＥ）パケットの輻輳を検出することにより、ある実施形態では、輻輳制御装置１０２ａおよびトラフィックレート制御装置１０２ｂは、ベストイフォートパケットにわたる総パケット損失を削減して、最終利用者に対するサービスまたはアプリケーション能力を著しく低下させることなしにデータサービスまたは非実時間アプリケーションを提供することができる。本明細書中で使用されるように、ある実施形態では、汎用パケットデータサービス１０５は、パケット単位にサービス品質（ＱｏＳ）を保証するベストイフォートデータ配送サービスでありうる。

本発明のある実施形態に従って、データトランスポートネットワーク１１５は、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１２０およびバックホールトランスポートネットワーク１２５のような、アクセスネットワークを含むことができる。データトラフィックパケット１２８の１つまたはそれ以上のフロー中のベストイフォートパケットにわたる総パケット損失を削減するために、無線アクセスネットワーク１２０において、トランスポート受信機１１８は、バックホールトランスポートネットワーク１２５中の輻輳を検出する輻輳制御装置１０２ａを含むことができる。同様に、ベストイフォートパケットの輻輳を制御するために、バックホールトランスポートネットワーク１２５におけるトランスポート送信機１２２は、データトラフィックパケット１２８の少なくとも１つのフロー中のトラフィックレートを削減するためにトラフィックレート制御装置１０２ｂを含むことができる。

ある例示的実施形態によれば、バックホールトランスポートネットワーク１２５に結合されたサービスプロバイダ１３０は、最終利用者に汎用パケットデータサービス１０５および／または汎用パケットデータアプリケーション１１０を提供することができる。汎用パケットデータサービス１０５は、パケット型のベストイフォートサービスでありうるが、汎用パケットデータアプリケーション１１０の例は、データトランスポートネットワーク１１５上で非実時間データを配送することができるディジタルメディアおよび娯楽アプリケーションを含む。ある例のように、データトランスポートネットワーク１１５のバックホールトランスポートネットワーク１２５は、無線バックホールネットワークでありうる。

通信システム１００において、最終利用者と関連した移動局（ＭＳ）１３５は、本発明のある実施形態による無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１２０およびバックホールトランスポートネットワーク１２５上でサービスプロバイダ１３０と無線により通信することができる。無線アクセスネットワーク１２０は、順方向リンク（ＦＬ）１４０無線周波数（ＲＦ）資源、逆方向リンク（ＲＬ）１４５ＲＦ資源およびバックホールトランスポートネットワーク１２５の資源を含む無線アクセス資源を管理することができる。例えば、バックホールトランスポートネットワーク１２５は、設備が高価でありうる、Ｔｉライン、Ｅｉラインおよび／またはイーサネット（登録商標）のようなバックホール設備を具備することができる。

無線アクセスネットワーク１２０は、無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）１６０に結合された複数の無線基地局装置（ＢＴＳ５）１５５（１−ｍ）を具備することができる。無線アクセスネットワーク１２０上のネットワークアクセスサポートを提供するために、各無線基地局装置１５５は、バックホールトランスポートネットワーク１２５を介してサービスプロバイダ１３０に結合されうる。汎用パケットデータサービス１０５の最終利用者に対する輻輳中のパケット損失を削減する目的のために、輻輳制御装置１０２ａは、無線基地局装置１５５および無線ネットワーク制御装置１６０に分散されうる。このようにして、輻輳制御装置１０２ａのような、第１の制御装置は、データトラフィックパケット１２８の１つまたはそれ以上のフローにわたって分散されて、ベストイフォート（ＢＥ）パケットの輻輳を制御するために輻輳救済の表示を始動することができる。同様に、トラフィックレート制御装置１０２ｂのような、第２の制御装置は、データトラフィックパケット１２８の１つまたはそれ以上のフローにわたって分散されて、ベストイフォート（ＢＥ）パケットの輻輳を制御するためにデータトラフィックパケットのフローの少なくとも１つ中のトラフィックレートを削減することができる。

バックホールトランスポートネットワーク１２５中の輻輳を検出するために、輻輳制御装置１０２ａは、ある例示的実施形態では、第１の検出器部、すなわち無線基地局装置１５５中に配置されたＦＬトラフィックバックホール輻輳検出器１７０ａを具備して、移動局１３５に対する順方向リンク（ＦＬ）トラフィック１４０上のＦＬ中のバックホール輻輳を検出することができる。輻輳制御装置１０２ａはさらに、第２の検出器部、すなわち無線ネットワーク制御装置１６０中に配置されたＲＬトラフィックバックホール輻輳検出器１７０ｂを具備して、移動局１３５から無線基地局装置１５５に対する逆方向リンク（ＲＬ）１４５上のＲＬトラフィック中のバックホール輻輳を検出することができる。

動作中、ＦＬトラフィックバックホール輻輳検出器１７０ａおよびＲＬトラフィックバックホール輻輳検出器１７０ｂは、ある例示的実施形態では、バックホールトランスポートネットワーク１２５中の輻輳を検出して、移動局１３５における最終利用者のデータパケットフロー１２８（１）のベストイフォート（ＢＥ）の輻輳を制御することができる。したがって、データトランスポートネットワーク１１５は、トラフィックバースト（例えば、データトラフィックバースト１７５または高優先度サービス品質（ＱｏＳ）トラフィックバースト１８０）のために輻輳に直面するとき、輻輳制御装置１０２ａは、データパケットフロー１２８（１）のベストイフォート（ＢＥ）からのパケット損失を最小化して、汎用パケットデータアプリケーション１１０の能力低下をほぼ回避することができる。さらに、輻輳制御装置１０２ａは、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）タイムアウトを最小化して、汎用パケットデータアプリケーション１１０の能力低下を大幅に削減することができる。

ある実施形態に従って、輻輳制御装置１０２ａは、図１に示すように、さらに無線基地局装置１５５中に配置されたＦＬ輻輳救済制御装置１８５ａを具備することができる。ＦＬ輻輳救済制御装置１８５ａは、１つまたはそれ以上のＢＥフロー１２８にわたって分散され、ベストイフォートパケットの輻輳を制御するために移動局１３５に対して順方向リンク１４０上のトラフィック中の輻輳救済の表示を始動することができる。データトランスポートネットワーク１１５のバックホールトランスポートネットワーク１２５が、無線バックホールネットワークであるとき、例えば、ＦＬ輻輳救済制御装置１８５ａは、無線基地局装置１５５において実行され、ＲＬ輻輳救済制御装置１８５ａは、無線ネットワーク制御装置１６０において実行されうる。ベストイフォートパケットの輻輳を制御するために、ＲＬ輻輳救済制御装置１８５ｂは、１つまたはそれ以上のフロー１２８にわたって分散されて、移動局１３５に対する逆方向リンク１４５上のトラフィック中の輻輳救済の表示を始動することができる。

ある例示的実施形態によれば、ＦＬ輻輳救済制御装置１８５ａは、ＦＬ評価器１８８ａおよびＦＬフィードバック供給器１９０ａを具備することができる。同様に、ＲＬ輻輳救済制御装置１８５ａは、ＲＬ評価器１８８ｂおよびＲＬフィードバック供給器１９０ｂを具備することができる。ＦＬ評価器１８８ａは、トランスポート受信機１１８におけるベストイフォートデータトラフィックパケット１２８の各フローのパケット損失レートを周期的に評価すことができる。フィードバック制御ループを使用することにより、ＦＬフィードバック供給器１９０ａは、データトラフィックパケットの少なくとも１のフローに関連したトラフィックレート制御装置１０２ｂ用のトランスポート送信機１２２に所望のフローレート削減レベルをフィードバックすることができる。トラフィックレート制御装置１０２ｂは、１つまたはそれ以上のフローにわたって分散させて、データトラフィックパケットの少なくとも１つのフロー中のトラフィックレートを削減することができる。

動作中、サービスプロバイダ１３０は、データトランスポートネットワーク１１５を通じて移動局１３５とメッセージを交換することにより、汎用パケットデータアプリケーション１１０および／または汎用パケットデータサービス１０５へのアクセスを可能とすることができる。例えば、サービスプロバイダ１３０は、データトランスポートネットワーク１１５を通じて加入者に対する一連のディジタル無線サービスに対して統合されたデータアクセスを可能とすることができる。

ある実施形態に従って、移動局１３５は、逆方向リンク１４５を通じてデータトランスポートネットワーク１１５にメッセージを送信することができる。通信システム１００において、無線アクセスネットワーク１２０と移動局１３５間の無線通信は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを使用して複数の利用者をサポートすることができる無線周波数（ＲＦ）媒体を介した無線インタフェース上で発生する可能性がある。順方向リンク１４０は、移動局１３５に対してトラフィックパケットおよび信号メッセージを含むメッセージを提供することができる。

無線アクセスネットワーク１２０は、任意の所望のプロトコルによる移動局１３５に対する無線接続性を提供することができる。このようなプロトコルの例は、符号分割多重接続（ＣＤＭＡ、ｃｄｍａ２０００）プロトコル、Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶＤＯ、１ＸＥＶＤＯ）プロトコル、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）プロトコル、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）プロトコルなどを含む。

移動局１３５の例は、携帯または移動体データネットワークのようなデータトランスポートネットワーク１１５内で動作するように通信システム１００を用いる、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、および全地球測位システム（ＧＰＳ）を含むが、これらに限定されない無線通信装置のホストを含むことができる。移動局１３５の他の例は、スマートフォン、テキストメッセージング装置などを含むことができる。移動局１３５は、従来の携帯電話上で通常利用可能なもの以上の追加的機能およびアプリケーションを網羅することができる。異なる機能およびアプリケーションの例は、電子メールサービス、インターネットアクセス、音楽およびメディアコンテンツストリーミング用オーディオビデオインタフェースを含む。

図２を参照して、輻輳検出器１０２ａ、ＦＬおよびＲＬ輻輳救済制御装置１８５ａ、１８５ｂを図１に示されるデータトランスポートネットワーク１１５内に分散させる輻輳制御プラットフォーム２００の定型化された表現が、本発明のある例示的実施形態により示される。輻輳制御プラットフォーム２００に基づき、トランスポート輻輳検出器１７０は、複数のベストイフォート（ＢＥ）データトラフィックパケットフロー１２８（１−Ｎ）にわたって複数のＦＬ／ＲＬトランスポート輻輳検出器１７０（１−Ｎ）として、無線アクセスネットワーク１２０内のような、データトランスポートネットワーク１１５の受信端に分散されうる。同様に、輻輳救済制御装置１８５は、複数のベストイフォート（ＢＥ）データトラフィックパケットフロー１２８（１−Ｎ）にわたって複数のＦＬ／ＲＬ輻輳救済制御装置１８５（１−Ｎ）として分散されうる。このようにして、輻輳制御プラットフォーム２００は、複数のトランスポート輻輳検出器１７０（１−Ｎ）および複数の輻輳救済制御装置１８５（１−Ｎ）が、複数のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１−Ｎ）にわたるデータトランスポートネットワーク１１５のバックホールトランスポートネットワーク１２５内の輻輳を独立に検出可能とすることができる。

トランスポート送信機１２２において、トラフィックレート制御装置１０２ｂは、複数のトラフィックレート制御装置１０２ｂ（１−Ｎ）として複数のベストイフォート（ＢＥ）データトラフィックパケットフロー１２８（１−Ｎ）にわたって分散されうる。第１のトラフィックレート制御装置１０２ｂ（１）は、第２のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（２）内のトラフィックレートを削減する第２のトラフィックレート制御装置１０２ｂ（２）と独立に、第１のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１）内のトラフィックレートを削減することができる。各ベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１−Ｎ）は、ＦＬ１４０およびＲＬ１４５上のトラフィック中のバックホール輻輳の表示を個別に検出することができる。さらに、各ベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１−Ｎ）は、複数の輻輳救済制御装置１８５（１−Ｎ）の対応する輻輳救済制御装置を使用して、ベストイフォートパケットの輻輳を制御するために輻輳救済の表示を始動することができる。

図３を参照すると、本発明のある例示的実施形態に従って、図２に示された輻輳制御プラットフォーム２００を使用することによりデータトランスポートネットワーク１１５内の輻輳中の汎用パケットデータサービス１０５に対するパケット損失を削減する方法を実装するための定型化された表現が示される。本発明のある例示的実施形態によれば、汎用パケットデータサービス１０５に関連したベストイフォートパケットの輻輳を制御するために、ＦＬ／ＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、ブロック３００に示されるように、データトランスポートネットワーク１１５内の第１のベストイフォートデータトラフィックパケット１２８（１）中のパケット欠落または損失レートのような、第１のパケット損失統計を周期的に評価することができる。汎用パケットデータサービス１０５と関連した第１のベストイフォートデータトラフィックパケット１２８（１）内の一定時間にわたるパケット損失レートを測定することにより、ＦＬ／ＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、第１のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１）が、一定時間内の輻輳中の特定の期間に所望のトラフィック能力レベルの変動に直面しているか否かを決定することができる。輻輳中の特定の期間に所望のトラフィック能力レベルの変動を測定するために、ＦＵＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、第１のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１）に対する閾値およびウインドウに基づき輻輳の特定の期間における輻輳期間を特定することができる。

判断ブロック３０５において、ＦＬ／ＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、輻輳検出ウインドウと関連した始動閾値とパケット損失レートを比較することができる。パケット損失レートが、始動閾値を超える場合、ＦＵＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、第１のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１）における所望のトラフィック能力レベルの変動を示すことができる。逆に、ＦＵＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、パケット損失レートを周期的に評価し続けることができる。しかしながら、第１のベストイフォートデータトラフィックパケット１２８（１）が、所望のトラフィック能力レベルのこのような変動に直面していることを決定することに応答して、第１の輻輳救済制御装置１８５（１）は、データが、バックホール輻輳の間一時的にバッファリングされて、ブロック３１０に示されるように、表示されたパケット損失レートに基づき第１のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１）のフローレートを削減することができるように、無線ネットワーク制御装置１６０からの要求を始動することができる。第１のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１）のフローレートを削減するための要求を始動するために、第１の輻輳救済制御装置１８５（１）は、オーバラップしないパケットベースの検出または所与の予想パケット数の伝送ウインドウを使用して、輻輳状態を緩和するためにパケット損失レートを最適化することができる。

ある実施形態では、ＦＬ／ＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、汎用パケットデータサービス１０５の加入者から始動閾値および検出ウインドウを受信することができる。実時間マルチメディアサービスと関連したトラフィックバーストおよび／またはサービス品質（ＱｏＳ）に対する表示に基づき、ＦＬ／ＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）は、輻輳期間中のデータトランスポートネットワーク１１５上の汎用パケットデータサービス１０５に対する所望のサービス能力レベルを取得することができる。

ブロック３１５において、パケット損失レートに基づき、第１の輻輳救済制御装置１８５（１）は、ブロック３１０におけるオーバラップしないパケットベースの検出または伝送ウインドウに対して所望のフローレート削減レベルを決定して、第１のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８（１）中のバースト的データトラフィックに対処することができる。ブロック３２０において、フィードバックループ制御を使用することにより、第１の輻輳救済制御装置１８５（１）は、次の検出または送信ウインドウに対するデータトランスポートネットワーク１１５中のトランスポート送信機１２２に所望のフローレート削減レベルを通知することができる。

このようにして、トランスポート受信機１１８は、各個別のベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８が、パケット損失レートを測定することにより個別にトランスポート輻輳を検出して、独立に所望のレベルにフローレートを削減可能とすることができる。例えば、各ベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８は、時系列にフロー自身のパケット損失／欠落統計を周期的に評価し、かつ測定基準としてこのパケット損失レートを使用して、輻輳中のトラフィックレートを削減することができる。ある実施形態に従って、バックホール輻輳に対する反応を評価することにより、第１の輻輳救済制御装置１８５（１）は、トランスポート送信機１２２がどの程度トラフィックレートを削減すべきであるかを決定することができる。バックホールトランスポートネットワーク１２５のトランスポート送信機１２２に決定をフィードバックすることにより、ＦＬ／ＲＬトラフィックトランスポート輻輳検出器１７０（１）にトラフィックレートを局所的に抑圧させる。したがって、トランスポート輻輳検出は、パケットレベル能力を独立に監視することにより個別のＢＥデータトラフィックパケットフロー１２８により実行されうる。例えば、各ＢＥデータトラフィックパケットフロー１２８は、時系列にフロー自身のパケット損失／欠落統計を評価し、かつ測定基準としてこのパケット損失レートを使用して、トランスポートネットワークが、輻輳に直面しているか否かを決定することができる。

ある実施形態では、ＢＥデータトラフィックパケットフロー１２８は、順序どおりの配送を必要とする可能性があるので、目標ウインドウ内に到着しない順序が狂ったパケットは、パケット損失と同様にみなされうる。例えば、遅延が超過したパケットもまた、パケット損失レートの測定において損失したパケットとみなされうる。しかしながら、パケット損失レートは、特定のネットワークに適合するように最適化されうる。次式は、パケット損失レートを決定する例示的実装法である：

ここで、ｎは、Ｋ個の期待パケットのオーバラップしないウインドウの指数である。パケットの到着間隔は、トラフィック統計およびトランスポート能力に依存するので、パケットベースのウインドウの使用は、本発明のいくつかの実施形態における時間ベースのウインドウより強固でありうる。

ＢＥデータトラフィックパケットフロー１２８の検出されたパケット損失レートが、特定の所与の時間において所定の始動閾値を超えるとき、エンドツウエンドＴＣＰ能力が、なんらの対応もとられない場合に影響されうることを意味する。したがって、この状態は、輻輳を緩和するためにフローレート削減要求を始動する。始動閾値は、パケット損失にわたるＴＣＰ能力感度に基づきうるので、このような始動は、能力指向でありうる。しかしながら、フローレート削減の範囲は、現在のパケット損失状況に依存する可能性がある。例えば、高いパケット損失は、データトラフィックバースト１７５が、現在の瞬間または特定の期間に取り扱うためのデータトランスポートネットワーク１１５に対して比較的に高いこと、したがって、トラフィックフローレートの即時削減が望まれるだけでなく、比較的高レートにあるべきフローレート削減が望まれる可能性があることを示す可能性がある。次式は、本発明のある実施形態によるレート削減の例示的実装法を示す：
ＲＲ（ｎ）＝（１＋ａ）ｍａｘ（ＰＥＲ（ｎ）−Ｔｈｒ，０）
ここで、ａは、バースト的エラーに直面したフローレート削減の度合を制御する係数であり、Ｔｈｒは、目標である。

所望のレート削減レベルの決定時に、トランスポート受信機１１８は、データトランスポートネットワーク１１５のトランスポート送信機１２２に次の送信ウインドウに対する所望のフローレート削減を通知することができる。バックホールトランスポートネットワーク１２５中の遅延は、汎用パケットデータアプリケーション１１０のような、エンドツウエンドアプリケーションの遅延より少ない可能性があるので、フィードバック制御ループは、ＴＣＰより比較的に早く輻輳に反応することができる。輻輳に迅速に反応することにより、データトランスポートネットワーク１１５は、ＴＣＰ輻輳制御を回避して、応答を実行することができる。

したがって、バースト的データトラフィックレートに迅速に適応することにより、トランスポートネットワーク輻輳期間中のパケット損失は、この期間中のデータバーストを伴うベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８が影響されうるように、最小化されうる。このようにして、エンドツウエンド能力低下は、所与の最小レベルに保たれうる。分散されたトランスポート輻輳制御は、比較的に速い応答を提供しかつデータトランスポートネットワーク１１５中の総パケット損失を最小化することができるので、ベストイフォートデータトラフィックパケットフロー１２８は、トラフィックバーストまたはＱｏＳ実施に関連した短期のトランスポート輻輳を克服する。

ある実施形態では、輻輳制御プラットフォーム２００の使用により、高速無線データネットワークは、個々の利用者または企業に望まれる速度および範囲で移動体データを無線により通信することができる。ある実施形態によれば、高速無線データネットワークは、インターネットおよび公衆電話網（ＰＳＴＮ）を含むインターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワークのような、１つまたはそれ以上のデータネットワークを具備することができる。第３世代（３Ｇ）移動体通信システム、すなわち、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ）は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）仕様によるマルチメディアサービスをサポートする。広帯域符号分割多重接続（ＷＣＤＭＡ）とも呼ばれるＵＴＭＳは、パケット交換ネットワーク、例えば、ＩＰベースのネットワークであるコアネットワーク（ＣＮ）を含む。インターネットおよび移動体アプリケーションの統合により、ＵＭＴＳ利用者は、遠隔通信およびインターネット資源両者にアクセスすることができる。エンドツウエンドサービスを利用者に提供するために、ＵＭＴＳネットワークは、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）標準により規定されたＵＭＴＳベアラサービスレイヤードアーキテクチャを展開することができる。エンドツウエンドサービスの規定は、いくつかのネットワークを通じて伝達され、かつプロトコルレイヤーの相互作用により認識される。

本発明の一部および対応する詳細な説明は、ソフトウェア、またはアルゴリズムおよびコンピュータメモリ内のデータビット上の動作の記号表現を用いて表現される。これらの説明および表現は、当業者が、他の当業者に自身の仕事の実体を効果的に伝達するものである。本明細書で使用されかつ一般的に使用される用語である、アルゴリズムは、所望の結果を導く自己矛盾のない一連のステップであると考えられる。当該ステップは、物理的量の物理的操作を要求するものである。通常、必須ではないが、これらの量は、記憶し、転送し、結合し、比較しかつその他操作する能力がある光学的、電気的、または磁気的信号の形を取る。これらの信号をビット、値、素子、記号、文字、用語、数などと呼ぶことは、主として一般的な用法という理由から時に便利であることがわかっている。

しかしながら、全てのこれらの用語や類似の用語は、適切な物理量と関連付けられるべきであり、また、これらの物理量に付けられた便宜上のラベルに過ぎないということに留意されるべきである。特に言及しない限り、あるいは説明から明らかなように、「処理する」、「演算する」または「計算する」、「決定する」、あるいは「表示する」などのような用語は、コンピュータシステムのレジスターおよびメモリ内で物理的、電子的量として表現されたデータを、コンピュータシステムのメモリ、レジスターまたは情報記憶装置、伝送または表示装置のような他の装置内で物理的量として同様に表現された他のデータに操作し、変換する、コンピュータシステムまたは類似の電子的演算装置の動作および処理を指す。

本発明の態様を実装したソフトウェアが、通常、いくつかの型のプログラム記憶媒体上に符号化され、またはいくつかの型の伝送媒体上に実装されることにもまた留意されたい。プログラム記憶媒体は、磁気的（例えば、フロッピー（登録商標）ディスクまたはハードドライブ）または光学的（例えば、コンパクトディスクリードオンリーメモリ、すなわち「ＣＤＲＯＭ」）であってもよく、またリードオンリーまたはランダムアクセスであっても良い。同様に、伝送媒体は、より線対、同軸ケーブル、光ファイバー、または技術的に知られているいくつかの適切な伝送媒体でありうる。本発明は、任意の所与の実装のこれらの態様に限定されない。

上述した本発明は、添付の図面を参照して説明されている。様々な構造、システムおよび装置は、説明のみの目的で、かつ当業者に良く知られている詳細で本発明をあいまいにしないように図面中に概略的に示される。それにもかかわらず、添付の図面は、本発明の例示的実施例を記述しかつ説明するために含まれる。本明細書中で使用される語および句は、関連技術における当業者によるこれらの語および句の理解と調和する意味を有すると理解されかつ解釈されるべきである。用語または句の特別な定義、すなわち、当業者により理解されるような普通のおよび慣例的意味と異なる定義も、本明細書中の用語または句の矛盾のない用法により暗示されることを意図するものではない。用語および句が特別な意味、すなわち、当業者により理解されるものではない意味を有することを意図する範囲に対して、このような特別の定義は、直接的にかつ明白に用語または句に対する特別の定義を提供する定義方法で本明細書中に明示的に記載されることになる。

本発明は、遠隔通信ネットワーク環境において有用であるものとして本明細書中で例示されているが、本発明はまた、他の関連した環境における用途を有する。例えば、上述の装置の２つまたはそれ以上は、ハードケーブル結合、高周波信号（例えば、８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、８０２．１１（ｇ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど）、赤外線結合、電話線およびモデムなどによるといった、装置間接続を介して相互に結合されうる。本発明は、２人またはそれ以上の利用者が、相互接続され、かつ相互に通信する能力がある任意の環境における用途を有することができる。

当業者は、本明細書中の様々な実施形態中に例示された様々なシステムレイヤー、ルーチン、またはモジュールが、実行可能な制御ユニットでありうることを理解するであろう。制御ユニットは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタルシグナルプロセッサ、プロセッサカード（１つまたはそれ以上のマイクロプロセッサまたは制御装置を含む）、あるいは他の制御または演算装置並びに１つまたはそれ以上の記憶装置内に含まれる実行可能な命令を含むことができる。記憶装置は、データおよび命令を記憶するための１つまたはそれ以上の機械読取可能な記憶媒体を含むことができる。記憶媒体は、ダイナミックまたはスタティックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭ）、消去可能かつプログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能かつプログラム可能リードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）およびフラッシュメモリのような半導体メモリ装置、固定ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、リムーバルディスクのような磁気ディスク、テープを含む他の磁気媒体、およびコンパクトディスク（ＣＤ５）またはディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）のような光学的媒体を含む、異なる形式のメモリを含むことができる。様々なシステムにおける様々なソフトウェアレイヤー、ルーチンまたはモジュールを構成する命令は、それぞれの記憶装置中に記憶されうる。命令は、それぞれの制御ユニットにより実行されるとき、対応するシステムにプログラムされた動作を実行させる。

上記に開示された特定の実施形態は、本発明が本明細書中の教示の利益を受ける当業者に明らかな、異なるが等価的態様で修正され、実践されることができるので、例示のみのものである。さらに、以下の特許請求の範囲中に記載されたもの以外に、本明細書中に示された構築または設計の詳細に対してなんらの限定も意図していない。したがって、上記に開示された特定の実施形態は、変更されまたは修正され、かつ全てのこのような変形が本発明の範囲および精神の範囲内であるとみなされうることは明らかである。したがって、本明細書で求められる保護は、以下の特許請求の範囲に記載される。

Claims (10)

1. データトランスポートネットワークにおける輻輳中のパケットデータサービスに対するパケット損失を削減する方法であって、
   前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローが、前記一定時間内の輻輳中の特定の期間における所望のトラフィック能力レベルの変動に直面しているか否かを決定するように、前記パケットデータサービスと関連したデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローにおいてパケット損失レートを一定時間にわたって測定するステップと、
   前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの少なくとも１つが、所望のトラフィック能力レベルの前記変動に直面する場合、前記パケット損失レートに基づき前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの前記少なくとも１つのフローレートを削減するために要求を始動するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの前記少なくとも１つのフローレートを削減するために要求を始動するステップが、
   前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフロー中のベストイフォートパケットに対する始動閾値および検出ウインドウに基づき輻輳の前記特定の期間中の輻輳期間を特定するステップ
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記始動閾値および前記検出ウインドウを前記パケットデータサービスの加入者から受信して、実時間マルチメディアサービスに関連したトラフィックバーストおよびサービス品質（ＱｏＳ）に対する表示の少なくとも１つに基づき、前記輻輳期間中に前記データトランスポートネットワーク上で所望のサービス能力を取得するステップ
   をさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフロー中のベストイフォートパケットにわたる総パケット損失を削減するために前記データトランスポートネットワークのバックホールトランスポートネットワーク部分中の輻輳を検出するように、無線基地局装置および無線ネットワーク制御装置における前記データトランスポートネットワークのトランスポート受信機中の検出器を使用するステップと、
   輻輳救済の表示を始動するために前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフロー中のベストイフォートパケットにわたる前記トランスポート受信機中の第１の制御装置を使用するステップと、
   前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの前記少なくとも１つ中のトラフィックレートを削減するために、前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフロー中のベストイフォートパケットにわたる前記データトランスポートネットワークのトランスポート送信機中の第２の制御装置を使用するステップと、
   をさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記データトランスポートネットワークのトランスポート受信機中の検出器を使用するステップが、
   前記輻輳を制御するために前記データトランスポートネットワークの無線アクセスネットワーク部分中の前記検出器を使用するステップをさらに含むステップであって、
   前記データトランスポートネットワークの前記バックホールトランスポートネットワーク部分が、無線バックホールネットワークであり、前記データトランスポートネットワークの無線アクセスネットワーク部分中の前記検出器を使用するステップが、
   移動局に対する順方向リンク上のトラフィック中のバックホール輻輳を検出するように、前記無線ネットワーク制御装置に結合された前記少なくとも１つの無線基地局装置中の前記検出器の第１の部分を使用するステップと、
   前記移動局からの逆方向リンク上のトラフィック中のバックホール輻輳を検出するように、前記無線ネットワーク制御装置中の前記検出器の第２の部分を使用するステップと、
   をさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記パケットデータサービスと関連したデータトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフロー中の一定時間にわたるパケット損失レートを測定するステップが、
   前記パケット損失レートを輻輳検出ウインドウと関連した閾値と比較するステップと、
   前記パケット損失レートが、前記閾値を超える場合に、前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの前記少なくとも１つにおける所望のトラフィック能力レベルの前記変動を表示するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの前記少なくとも１つのフローレートを削減するために要求を始動するステップが、
   輻輳状態を緩和するために前記パケット損失レートを最適化するように、所与の期待パケット数のオーバラップしないパケットベースのウインドウを使用するステップ
   を含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記パケット損失レートに基づき前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの前記少なくとも１つにおけるバースト的データトラフィックに対して所望のフローレート削減レベルを決定するステップ、
   をさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記データトランスポートネットワークのトランスポート送信機に次の送信ウインドウに対する所望のフローレート削減レベルを通知するステップ
   をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記データトラフィックパケットの１つまたはそれ以上のフローの前記少なくとも１つのトラフィックレート制御装置用の前記トランスポート送信機に所望のフローレート削減レベルをフィードバックするためにフィードバック制御ループを使用するステップ
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。

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