JP2009543456A - 転送ネットワークにおいてマルチメディアのパケットデータサービスのサービス品質を維持すること - Google Patents

Abstract

転送ネットワークにおいてマルチメディアのパケットデータサービスのサービス品質（ＱｏＳ）を維持する方法および装置を提供する。この方法は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローについての第１のパケット損失表示を決定することを含む。この方法はさらに、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローについての第２のパケット損失表示を決定することを含み、このＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローについての第１のパケット損失表示の決定は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローについての第２のパケット損失表示の決定から独立している。この方法はさらに、第１のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローを廃棄するかどうか、または第２のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローを廃棄するかどうかを決定することを含む。

Description

本発明は、概して電気通信に関し、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電気通信システムは、一般に無線通信機器の様々なユーザまたは加入者に様々なタイプのサービスを提供する。無線通信機器は、モバイル装置または固定装置であって、１つまたは複数の無線ネットワークにわたる地理的領域内に位置している場合がある。移動局（ＭＳ）もしくはアクセス端末もしくはユーザ装置などの無線装置または通信機器のユーザまたは加入者は、特定の無線ネットワークの内部を（および外部に）絶えず移動することができる。

無線通信システムは一般に、無線装置と無線通信リンクを確立することができる１つまたは複数の基地局（ＢＳ）を含む。各無線装置は、アクティブセットを有し、アクティブセットは一組の基地局を含み、これを用いて通信することができる。基地局は、ノードＢまたはアクセスネットワークと呼ばれることもある。無線装置と基地局との間に無線通信リンクを形成するために無線装置は、基地局によって放送される利用可能なチャネル（またはキャリア）のリストにアクセスする。

パケットデータサービスなどの無線サービス、特にマルチメディアのアプリケーションを含むエンドツーエンドのパケットデータサービスが、技術に精通している消費者の間で普及している。コンピューティングおよびネットワーキングの進歩にもかかわらず、ネットワークのトラフィックの転送は一般に、多くのパケットデータサービスについてリアルタイムのネットワーク性能に左右される。通常、データネットワークは、ユーザからの対話を含む音声および映像サービスなど、様々なパケットデータサービスと関連するネットワークのトラフィックを転送するように配置されている。しかしながら、パケットデータサービスおよびその他のサービスの数の増加により、サービスのトラフィックの輸送にデータネットワークを使用することに関するユーザの要求が起こっている。サービス品質（ＱｏＳ）の要件など、このようなユーザの要求は、スループットおよびエンドツーエンド遅延に関して表される場合がある。

無線ネットワークにおいて（または有線ネットワークにおいても）マルチメディアのアプリケーションなど、このようなパケットデータサービスを提供する目的で、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）上でネットワークアクセスのサポートを行う基地局は、通常、Ｔ１回線、Ｅ１回線、またはイーサネット（登録商標）などのバックホール設備を介して他のネットワークのコンポーネントに接続されている。無線アクセスネットワークは一般に、順方向リンク（ＦＬ）の無線（ＲＦ）リソースおよび逆方向リンク（ＲＬ）のＲＦリソースを含む無線アクセスリソースと、バックホール転送ネットワークのリソースとを管理する。しかしながら、ＲＡＮにおいてエンドツーエンドのパケットデータサービスまたはマルチメディアのアプリケーションの所望のサービス品質（ＱｏＳ）のサポートを上手く行うことは、第一に、バックホール転送ネットワークにさらに費用をかけることによるバックホール転送ネットワークの品質および信頼性によって決まる可能性がある。例えば、バックホールのリソースと関連するボトルネック／輻輳は、特に比較的厳しい遅延要件およびジッタ要件を有するリアルタイムのアプリケーションに関しては、サービスのＱｏＳに悪影響を与える可能性がある。

様々なアプリケーションの様々なＱｏＳ要件をサポートするために、転送のＱｏＳ戦略はしばしば、アプリケーションレベルのＱｏＳを転送のＱｏＳのクラスにマップするように用いられる。転送のＱｏＳについての１つの手法は、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（ＤｉｆｆＳｅｒｖ、ディフサーブ）と呼ばれるＱｏＳプロトコルなど、インターネットプロトコル（ＩＰ）ベースのＱｏＳ方法を使用して、インターネット上で様々なＱｏＳを有するパケットの差別的処理を保証する。ＤｉｆｆＳｅｒｖを使用することによって、様々な提供業者が、インターネットの様々なユーザに様々なレベルのサービスを実現し、および／またはネットワークのトラフィックが混雑している間は（例えば音声品質を保護するために）ＩＰ音声およびデータのトラフィックを優先させることができる。例えば、ＤｉｆｆＳｅｒｖに基づくＩｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ（ＩＥＴＦ）標準がレイヤ３で機能し、ネットワークで集約されたフローに帯域外ネゴシエーションを可能にする。詳細には、様々なＱｏＳのフローにＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔｓ（ＤＳＣＰ）を割り当て、様々なＱｏＳのフローの優先度をルータに指示し、よって適切なホップごとの動作（ｐｅｒ−ｈｏｐ−ｂｅｈａｖｉｏｒ）を得ることができる。一般にＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔとは、トラフィックにマーキングを行うために、ＩＰデータグラムのＴｙｐｅ ＯＦ Ｓｅｒｖｉｃｅ（ＴＯＳ）フィールドにコード化された整数値であり、その値は、パケットがネットワークを横断するときの好ましいＱｏＳに対応している。すなわち、ＤＳＣＰ値は、特定のＱｏＳに対応している。

一方、バックホール転送ネットワーク上でアプリケーションのＱｏＳ性能を保証するには、投入されるトラフィックに適応するため所定の位置に十分なリソースがある必要がある。このために、１つの手法は、呼／フローのアドミッション制御メカニズムを用いて、利用可能なバックホールのリソースに基づいて、許可される全ＱｏＳフローの数を抑制する。上記のすべてのＱｏＳ方法を実施しても、依然としてバックホール転送ネットワークが輻輳状態になる現実の可能性がある。輻輳の理由には、以下のものがあるが、これらに限定されない。
１．バックホールのリソースの不足を引き起こす設備またはネットワークコンポーネントの障害または故障。
２．呼のアドミッションおよびＱｏＳスケジューリングでは完全に緩和されない、一時的に設備の過負荷を引き起こすトラフィックのバースト。これは特に、無線のバックホール設備について当てはまり、無線のバックホール設備は実施に費用がかかることが多く、ゆえにまれに過剰に備えられることがある。

設備が輻輳するとパケットは、パスに沿った転送コンポーネントの実装に応じて遅延するか、または廃棄される。輻輳が続く場合、この設備で続行される大部分のトラフィックが影響を受け、アプリケーションの性能が著しく下がる可能性がある。すなわち、データ転送ネットワークで転送の輻輳が起こるとき、集約されたＱｏＳのトラフィックに最適な全体的性能を維持することが困難になる。

１つのＱｏＳシステムでは、転送ネットワークの輻輳は、集約されたトラフィックのパケット損失率など、集約されたトラフィックの性能測定によって検出される。この手法は、次のようないくつかの欠点を有する。
１．転送パスに沿った転送ノードにおいて様々なＱｏＳのホップごとの動作の構成を用いて、集約されたパケット損失から特定のＱｏＳクラスのトラフィックの性能を導出することが困難であるまたは不可能ですらある。
２．集約されたトラフィックの性能メトリックのみを測定することによっては、廃棄される必要があって、バックホールの輻輳状態に影響を与える可能性があるトラフィックの一部を状況に応じて選択することが困難である、または不可能ですらある。

したがって、設備の障害または故障の場合に持続する転送の輻輳にＱｏＳトラフィックが対処することはさらに困難である。

以下は、本発明のいくつかの態様の基本的な理解を得られるように、本発明の平易な要約を示すものである。この要約は、本発明の包括的な概要ではない。本発明の主要な要素もしくは決定的な要素を断定すること、または本発明の範囲を明確に示すことを目的とするものではない。その唯一の目的は、後に述べるより詳細な説明への前置きとして、いくつかの概念を平易な形で示すことである。

本発明は、上述した問題の１つまたは複数の影響を克服すること、あるいは少なくとも削減することに向けられている。

本発明の１つの説明的な実施形態では、データ転送ネットワークにおいてサービス品質（ＱｏＳ）を維持するための方法を提供する。この方法は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローに関する第１のパケット損失表示を決定することを含む。この方法はさらに、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローに関する第２のパケット損失表示を決定することを含み、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローに関する第１のパケット損失表示の決定は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローに関する第２のパケット損失表示の決定から独立している。この方法はさらに、第１のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローを廃棄するかどうか、または第２のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローを廃棄するかどうかを決定することを含む。

本発明の別の説明的な実施形態では、データ転送ネットワークにおいて複数のサービス品質（ＱｏＳ）のフローの輻輳を制御するための装置を提供する。この装置は、データ転送ネットワークのバックホール転送ネットワーク部分における輻輳を検出するためにデータ転送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る検出器を含む。この検出器は、第１のＱｏＳのフローの第１のパケット損失表示を、第２のＱｏＳのフローの第２のパケット損失表示から独立して決定する。この検出器はさらに、第１のパケット損失表示に基づいて第１のＱｏＳのフローを廃棄するかどうか、または第２のパケット損失表示に基づいて第２のＱｏＳのフローを廃棄するかどうかを決定し、このデータ転送ネットワークのバックホール転送ネットワーク部分は、無線バックホールネットワークである。

同じ参照符号が同じ要素を示す添付の図面と併せて行う次の説明を参照して、本発明を理解することができる。

本発明の１つの説明的実施形態により、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）およびバックホール転送ネットワークなどのアクセスネットワークを含むデータ転送ネットワークにおいて、輻輳制御装置がパケットデータサービスまたはマルチメディアのアプリケーションのサービス品質（ＱｏＳ）を維持することができる通信システムを表す概略図である。 本発明の１つの説明的実施形態により、中央に集められた輻輳緩和制御装置と併せて使用するように、図１に示すデータ転送ネットワークにおいて輻輳検出器を分散する輻輳制御プラットフォームを様式化した図である。 本発明の１つの例示的実施形態と一致する、図２に示す輻輳制御プラットフォームを使用して複数のＱｏＳのフローの輻輳を制御することによって、データ転送ネットワークにおけるＱｏＳを維持する方法を実施するための様式化した図である。

本発明は、様々な修正および代替形態が可能であるが、そのうちの特定の実施形態を図面に例として示し、本明細書で詳細を説明する。しかしながら、特定の実施形態についての本明細書の説明は、本発明を開示した特定の形態に限定しようとするものではなく、むしろ特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨と範囲内にあるあらゆる修正物、均等物、および代替物を包含しようとするものであることを理解されたい。

本発明の説明な実施形態について以下に説明する。明瞭にするために、本明細書では実際の実施の特徴をすべて述べているわけではない。このような実際の実施形態の開発においては、開発者の特定の目標を達成するために、システム関連の制約およびビジネス関連の制約に従うなど、実施によって異なる数多くの実施時特有の決定をすることができるということは当然理解される。さらに、このような開発努力は複雑で時間のかかるものであるが、それでもやはり本開示の恩恵を受ける当業者には日常的な取組みである可能性があることを理解すべきである。

概して、例えば無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）などのアクセスネットワークを含むデータ転送ネットワークにおいてパケットデータサービスまたはマルチメディアのアプリケーションのようなサービスのサービス品質（ＱｏＳ）を維持する方法を提供する。転送ネットワークにおける輻輳が、集約されたトラフィックのパケット損失率など集約されたトラフィックの性能測定によって検出される他の輻輳制御メカニズムとは異なり、各ＱｏＳのフローを調整せず、そこから廃棄する特定の１つを選択する分散化された輻輳検出方法を提供する。一実施形態では方法は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローに関する第１のパケット損失表示を、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローに関する第２のパケット損失表示とは独立して決定することを含む。この方法はさらに、第１のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローを廃棄するかどうか、または第２のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローを廃棄するかどうかを決定することを含む。装置は、データ転送ネットワークにおいて複数のサービス品質（ＱｏＳ）のフローの輻輳を制御することができる。エンドユーザにとっては、このような輻輳制御は、ＱｏＳのフローを廃棄するペースを調整することができ、ゆえに特定のフローの廃棄を中断することは、所望のＱｏＳ性能の低下と高い相関関係を有する。輻輳を制御するためにこの装置は、データ転送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る検出器を含み、データ転送ネットワークのバックホール転送ネットワーク部分における輻輳を検出することができる。例えば、データ転送ネットワークのバックホール転送ネットワーク部分は、無線バックホールネットワークとすることができる。顧客は、ＱｏＳを意識した輻輳のきっかけならびに輻輳緩和率を制御することができる。このように転送ネットワークの所望のＱｏＳ性能は、特定の顧客のサービスおよび／または目的にかなうように適応されることが可能である。所望のＱｏＳ性能に最も悪影響を有する１つまたは複数のＱｏＳのフローを廃棄することによって、最小数のＱｏＳのフローを廃棄して、転送ネットワークを輻輳から回復させることができる。言い換えれば、フローごとに独立したパケット損失の統計を利用してそのフローを廃棄すべきかどうかを決定し、所望のＱｏＳ性能に最も影響を有するＱｏＳのフローを徐々に廃棄すると、減少した数のＱｏＳのフローを廃棄してデータ転送ネットワークを輻輳から回復させることができる。例えば、中央制御装置は、輻輳の語法および反作用によって独立したフローの廃棄を統制することができる。この統制によって、一実施形態ではＱｏＳのフロー群の一部のみを（例えばそれ自体の性能に基づいて）廃棄することができ、他のＱｏＳのフローが回復するのに十分な時間を残すことができる。これにより、ＱｏＳのフローがすべてバックホールの輻輳に遭遇するためにこれらのフローすべてを廃棄する「電子なだれ効果」を回避することができる。

図１を参照すると、輻輳制御装置１０２が、本発明の１つの説明的実施形態によりデータ転送ネットワーク１１５内のサービスまたはアプリケーションのサービス品質（ＱｏＳ）を維持することができる通信システム１００が示してある。サービスの例には、パケットデータサービス１０５があり、一方アプリケーションの１つの例は、マルチメディアのアプリケーション１１０である。一実施形態では、エンドユーザにサービスまたはアプリケーションを提供するために、データ転送ネットワーク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転送ネットワーク１２５などのアクセスネットワークを含むことができる。例えば、バックホール転送ネットワーク１２５につながれたサービス提供業者１３０は、エンドユーザにパケットデータサービス１０５および／またはマルチメディアのアプリケーション１１０を提供することができる。パケットデータサービス１０５は、パケットベースのエンドツーエンドサービスである可能性があり、一方マルチメディアのアプリケーション１１０の例は、データ転送ネットワーク１１５を通じて音声および／またはデータを配信することができるデジタルメディアおよびエンターテイメントのアプリケーションを含む。

通信システム１００では、エンドユーザと関連する移動局（ＭＳ）１３５は、本発明の一実施形態により、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）１２０およびバックホール転送ネットワーク１２５を通じてサービス提供業者１３０と無線で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（ｆｏｒｗａｒｄ）リンク（ＦＬ）１４０の無線（ＲＦ）リソースおよび逆方向（ｒｅｖｅｒｓｅ）リンク（ＲＬ）１４５のＲＦリソースを含む無線アクセスリソースと、バックホール転送ネットワーク１２５のリソースとを管理することができる。例えば、バックホール転送ネットワーク１２５は、Ｔ１回線、Ｅ１回線および／またはイーサネット（登録商標）など、バックホール設備を含むことができ、これらは配備するのに費用がかかることがある。しなしながら、例えば無線アクセスネットワーク１２０においてパケットデータサービス１０５またはマルチメディアのアプリケーション１１０など、エンドツーエンドのパケットデータサービスの所望のサービス品質（ＱｏＳ）のサポートを提供することは、Ｔ１回線、Ｅ１回線、および／またはイーサネット（登録商標）を含むバックホール設備の質および信頼性によって左右される可能性がある。

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につながれた複数の無線基地局（ＢＴＳ）１５５（１−ｍ）を含むことができる。無線アクセスネットワーク１２０上でネットワークアクセスのサポートを提供するために、各無線基地局１５５が、バックホール転送ネットワーク１２５を介してサービス提供業者１３０につながれることが可能である。例えばパケットデータサービス１０５などエンドツーエンドのパケットデータサービスのエンドユーザに所望のサービス品質（ＱｏＳ）のサポートを提供するために、無線基地局１５５および無線ネットワーク制御装置１６０に、輻輳制御装置１０２が分散されることが可能である。このようにして輻輳制御装置１０２は、データ転送ネットワーク１１５の中で複数のＱｏＳのフローの輻輳を独立して制御することができる。

１つの説明的実施形態において輻輳制御装置１０２は、移動局１３５においてエンドユーザのあるＱｏＳのフロー１５０の輻輳を独立して制御するために無線アクセスネットワーク１２０に配置された転送輻輳検出器１７０を含むことができる。転送輻輳検出器１７０は、データ転送ネットワーク１１５のバックホール転送ネットワーク１２５における輻輳を検出することができる。バックホール転送ネットワーク１２５における輻輳を検出するために、転送輻輳検出器１７０は、第１の検出部、すなわち移動局１３５へのＦＬ１４０上の順方向リンク（ＦＬ）のトラフィック１７５でバックホールの輻輳を検出するために無線基地局１５５に配置されたＦＬトラフィックのバックホール輻輳検出器１７０ａを備えることができる。転送輻輳検出器１７０はさらに、第２の検出部、すなわち移動局１３５から無線基地局１５５へのＲＬ１４５上の逆方向リンク（ＲＬ）トラフィック１８０でバックホールの輻輳を検出するために配置されたＲＬトラフィックのバックホール輻輳検出器１７０ｂを備えることができる。

一実施形態に従って、図１に示すように輻輳制御装置１０２は、呼制御装置１９０に配置された輻輳緩和制御装置１８５を備えることができる。データ転送ネットワーク１１５のバックホール転送ネットワーク１２５が、例えば無線バックホールネットワークであるとき、呼制御装置１９０は、無線基地局１５５および／または無線ネットワーク制御装置１６０で実行されることが可能である。

作動中、転送輻輳検出器１７０は、ＱｏＳフロー１５０など、第１のＱｏＳのフローの第１のパケット損失表示を、第２のＱｏＳのフローの第２のパケット損失表示から独立して決定することができる。転送輻輳検出器１７０は、第１のパケット損失表示に基づいて第１のＱｏＳのフローを廃棄するかどうか、または第２のパケット損失表示に基づいて第２のＱｏＳのフローを廃棄するかどうかを決定することができる。輻輳緩和制御装置１８５は、輻輳緩和の表示をトリガすることができる。輻輳緩和の表示をトリガするために輻輳緩和制御装置１８５は、第１および第２のＱｏＳのフローのうち少なくとも１つのＱｏＳのフローを選択して終了させることができる。すべてのＱｏＳのフローではなく、所望のＱｏＳ性能に最も悪影響を与える１つまたは複数のＱｏＳのフローを廃棄することによって、輻輳制御装置１０２は、データ転送ネットワーク１１５を輻輳から回復させるために求められるＱｏＳのフローの最小数を廃棄することができる。

サービス提供業者１３０は、データ転送ネットワーク１１５を通じて移動局１３５とメッセージを交換することによって、マルチメディアのアプリケーション１１０およびパケットデータサービス１０５へのアクセスを可能にすることができる。例えば、サービス提供業者１３０は、データ転送ネットワーク１１５を通じて加入者に、一連のデジタル無線サービスへの統合データアクセスを可能にすることができる。

一実施形態に従って、移動局１３５は、逆方向リンク１４５を通じてデータ転送ネットワーク１１５へメッセージを送信することができる。通信システム１００では、無線アクセスネットワーク１２０と移動局１３５との間の無線通信は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）プロトコルを使用して複数のユーザをサポートすることができる無線周波数（ＲＦ）媒体を介して無線インターフェースによって行われることがある。順方向リンク１４０は、トラフィックのパケットを含むメッセージおよびシグナリングメッセージを移動局１３５に提供することができる。

無線アクセスネットワーク１２０は、いかなる所望のプロトコルによっても移動局１３５に無線接続性を与えることができる。このようなプロトコルの例には、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ、ｃｄｍａ２０００）のプロトコル、Ｅｖｏｌｖｅｄ Ｄａｔａ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ（ＥＶＤＯ、ＩＸＥＶＤＯ）のプロトコル、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ（ユニバーサル移動体通信システム、ＵＭＴＳ）のプロトコル、Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＧＳＭ）のプロトコル、などがある。

移動局１３５の例には、通信システム１００を使用してセルラまたは移動体データネットワークなどのデータ転送ネットワーク１１５で動作する携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、全地球測位システム（ＧＰＳ）を含む無線通信装置のホストがあるが、これらに限定されない。移動局１３５の他の例には、スマートフォン、テキストメッセージング装置などがある。移動局１３５は、従来の携帯電話で一般に利用できる以外の追加の特徴および用途を含むことができる。異なる特徴および用途の例には、電子メールサービス、インターネット接続、音楽および映像コンテンツのストリーミング用のＡＶインターフェースがある。

図２を参照すると、本発明の１つの説明的実施形態によりバックホール転送ネットワーク１２５における輻輳を制御するために、図１に示したデータ転送ネットワーク１１５で中央に集められた輻輳緩和、すなわち輻輳緩和制御装置１８５と共に使用するように輻輳検出器１０２を分散する輻輳制御プラットフォーム２００の様式化された図が描かれている。輻輳制御プラットフォーム２００に基づいて、輻輳検出器１０２は、無線アクセスネットワーク１２０内など、データ転送ネットワーク１１５の受信側に分散されることが可能である。輻輳制御プラットフォーム２００に基づいて輻輳検出器１０２を分散することによって、サービス提供業者１３０は、データ転送ネットワーク１１５においてパケットベースのエンドツーエンドのサービス、すなわちパケットデータサービス１０５を所望のＱｏＳに維持することができる。例えば、輻輳制御プラットフォーム２００は、輻輳検出器１０２がデータ転送ネットワーク１１５のバックホール転送ネットワーク１２５における輻輳を検出できるようにすることができる。

第１の転送輻輳検出器部分１７０（１）は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフロー１５０（１）における第１のパケット損失率を、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローの１５０（２）における第２のパケット損失率を監視する第２の転送輻輳検出器部分１７０（２）から独立して監視することができる。パケット損失率を独立して監視するために、輻輳検出器１０２は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１および第２のフロー１５０（１、２）のＱｏＳトラフィックのパケットの各フロー１５０に、パケットレベルで転送の輻輳の表示を個々に検出させることができる。このために、ＱｏＳトラフィックのパケットの複数のフロー１５０（１−Ｎ）のうちのＱｏＳトラフィックのパケットの各フローは、ある期間にわたるパケット廃棄の統計を評価することができる。パケットレベルでの転送の輻輳の表示およびパケット廃棄の統計に基づく、マルチメディアのアプリケーション１１０などのアプリケーションにおける性能低下の表示に応じて、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１および第２のフロー１５０（１、２）のうちのＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローは、そのフローのＱｏＳトラフィックのパケットを終了させる要求を独立してトリガすることができる。

輻輳検出器１０２は、第１および第２のパケット損失率に基づいて、データ転送ネットワーク１１５が輻輳に遭遇するかどうかを判定し、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１または第２のフロー１５０（１、２）のうちのＱｏＳトラフィックのパケットの少なくとも１つのフローを選択的に終了させることができる。詳細には、データ転送ネットワーク１１５が輻輳に遭遇するかどうかを判定するために、輻輳検出器１０２は、第１および第２のパケット損失率を、少なくとも２つの連続した評価ウィドウと関連するしきい値と比較することができる。例えば、第１および第２のパケット損失率をしきい値と比較するために、輻輳検出器１０２は、所与の数の予想されるパケットの重複しないパケットベースのウィンドウを使用して、第１および第２のパケット損失率を最適化することができる。第１または第２のパケット損失率がしきい値を超える場合、輻輳検出器１０２は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１または第２のフロー１５０（１、２）のうちのＱｏＳトラフィックのパケットの少なくとも１つのフローを選択的に終了させる。

データ転送ネットワーク１１５が輻輳に遭遇すると、輻輳緩和制御装置１８５は、１つまたは複数のパケットウィンドウにわたって所与の時間内にＱｏＳトラフィックのパケットの第１または第２のフロー１５０（１、２）に対してＱｏＳトラフィックのパケットのフローの廃棄率を制御することができる。ＱｏＳトラフィックのパケットのフローの廃棄率を制御するために、輻輳緩和制御装置１８５は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１または第２のフロー１５０（１、２）を選択的に終了させることによって、輻輳緩和の表示をトリガすることができる。ＱｏＳトラフィックのパケットの第１または第２のフロー１５０（１、２）のフロー廃棄率を制御するために、輻輳緩和制御装置１８５は、ＱｏＳトラフィックのパケットの複数のフロー１５０（１−Ｎ）のうちの最小数のフローを廃棄することによって輻輳を徐々に緩和して、データ転送ネットワーク１１５における輻輳から回復することができる。

本発明の１つの説明的実施形態により、輻輳緩和制御装置１８５は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１および第２のフロー１５０（１、２）のうちのＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローが廃棄を要求するかどうかを判定することができる。輻輳緩和制御装置１８５は、次にＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローの廃棄が拒否されるかどうかを判定することができる。ＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローが廃棄を要求するが、フローの廃棄が拒否される場合、輻輳緩和制御装置１８５は、次のパケットウィンドウでＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローについてパケット廃棄率を評価することができる。ＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローに対して廃棄のトリガが続く場合、輻輳緩和制御装置１８５は、ＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローに自動的に再び廃棄を要求させることができる。このように輻輳緩和制御装置１８５は、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１および第２のフロー１５０（１、２）のうちの残るフローに、回復してフローのトリガを再評価する機会を提供することができる。

図３を見ると、本発明の１つの例示的実施形態に従って、図２に示した輻輳制御プラットフォーム２００を使用して複数のＱｏＳのフロー１５０（１−Ｎ）の輻輳を制御することによりデータ転送ネットワーク１１５においてＱｏＳを維持する方法を実施するための様式化した図が示してある。本発明の１つの例示的実施形態により、第１の転送輻輳検出器部分１７０（１）は、ブロック３００ａに示すように、データ転送ネットワーク１１５内のＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフロー１５０（１）におけるパケット廃棄または損失率など、第１のパケット損失の統計を定期的に評価することができる。同様にブロック３００ｂでは、第２の転送輻輳検出器部分１７０（２）が、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフロー１５０（１）とは独立してＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフロー１５０（２）における第２のパケット損失の統計を定期的に評価する。

決定ブロック３０５ａにおいて第１の転送輻輳検出器部分１７０（１）は、別の決定ブロック３０５ｂにおいて第２のパケット損失の表示を第２の過負荷しきい値と比較することとは独立して、第１のパケット損失の統計を第１の過負荷しきい値と比較することができる。ブロック３１０ａにおいて第１のパケット損失の統計が第１の過負荷しきい値を超えると判定することに応じて、第１の転送輻輳検出器部分１７０（１）は、データ転送ネットワーク１１５が輻輳に遭遇する可能性があるためＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフロー１５０（１）を廃棄する第１の要求を出すことができる。同様に、決定ブロック３０５ｂにおいて第２の転送輻輳検出器部分１７０（２）は、第２のパケット損失の表示が第２の過負荷しきい値を超えると判定する場合、ブロック３１０ｂにおいてＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフロー１５０（２）を廃棄する第２の要求が出されることがある。

このように、輻輳検出器１０２はパケットレベルの性能を監視することによって、各個々のＱｏＳのフロー１５０が独立して転送の輻輳を検出できるようにすることができる。例えば、各ＱｏＳのフロー１５０は、それぞれのパケット損失／廃棄の統計を時間の経過につれて評価し、パケット損失率をメトリックとして使用してデータ転送ネットワーク１１５が輻輳に遭遇するかどうかを判定することができる。１つの実施形態に従い、厳密な待ち時間の要件を有する複数のＱｏＳのフロー１５０（１−Ｎ）については、過度の遅延を有するパケットも、パケット損失率の決定で損失パケットとみなされる場合がある。しかしながら、パケット損失率は、特定のネットワークに適合するように最適化されることが可能である。下記は、パケット損失率を決定する例示的実施である：

ここでｎは、Ｋ個の予想されるパケットの重複しないウィンドウを表すものである。パケットの到着時間間隔は、トラフィックの特性および転送性能によるため、本発明の一実施形態では、パケットベースのウィンドウを使用すると、時間ベースのウィンドウより強くなる。

ＱｏＳフロー１０５の検出されたパケット損失率が、連続した評価ウィンドウのトリガしきい値を超えると、持続する輻輳が、アプリケーションの性能の大幅な低下を引き起こす可能性がある。したがってこの状況は、輻輳を軽減するためにフローの終了要求をトリガすることができる。トリガしきい値およびウィンドウ数は共に、ＱｏＳフローのＱｏＳ要件に基づいて決定されることが可能であり、ゆえにトリガもまたＱｏＳを意識することが可能である。

ブロック３１５において、輻輳緩和制御装置１８５は、フローを廃棄する第１および第２の要求に基づいて、ＱｏＳトラフィックのパケットの第１および第２のフロー１５０（１、２）のうちの少なくとも１つを選択的に終了させることができる。言い換えれば、輻輳緩和制御装置１８５は、ＱｏＳフローの廃棄率を調整して、第１および第２のＱｏＳのフローを廃棄する要求を徐々に受け入れるまたは許可することによって、ＱｏＳフローの廃棄を制限することができる。輻輳緩和制御装置１８５に基づく中央に集められた輻輳緩和と共に転送輻輳検出器１７０を使用して分散化された輻輳制御を行うことによって、輻輳制御装置１０２は、本発明のいくつかの実施形態において、設備の障害または故障の場合に起因して持続する転送の輻輳にＱｏＳトラフィックを対処させることができる。したがって、輻輳制御装置１０２は、転送の輻輳が発生するとき、集約されたＱｏＳのトラフィックに最適な全体的性能を維持することができる。

例えば、持続するネットワークの輻輳の間に多くのＱｏＳフロー１５０が影響を受ける場合があり、ゆえに短い時間にいくつものフロー廃棄要求がトリガされる場合がある。しかしながら、すべてのフロー廃棄要求がすぐに承諾されて輻輳状態を軽減するとは限らないことがある。輻輳緩和制御装置１８５は、中央に集められたペーシングメカニズムがフローの廃棄率を制御し、輻輳が徐々に緩和され、残ったフローが回復してフローのトリガを再評価する機会を得るようにする。あるＱｏＳのフローが廃棄を要求するが、中央に集められたペーシングメカニズムによって拒否された場合、トラフィックは、その次のパケットウィンドウでパケット廃棄率の評価をさらに続ける。しかしながらフロー廃棄のトリガが続く場合、このＱｏＳのフローは自動的に再び廃棄を要求することができる。しかしパケット損失状態が改善される場合は、このＱｏＳのフローはもはや廃棄を要求することはない。このＱｏＳのフローは、このようにして廃棄を免れる。

したがって、たとえ輻輳が続いても、バックホール転送ネットワーク１２５で搬送されるトラフィックのすべてが影響を受けるわけではなく、マルチメディアのアプリケーション１１０の性能が著しく低下されることはない。ＱｏＳトラフィックのこのような分散化された輻輳制御は、データ転送ネットワーク１１５において所望のＱｏＳ性能が維持される可能性を最大にすることができる。

一実施形態では、輻輳制御プラットフォーム２００を使用することによって、高速無線データネットワークは、個人のユーザまたは企業に所望の速度および受信可能範囲で移動体データを無線通信することができる。一実施形態によれば、この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システム（ＰＳＴＮ）を含むインターネットプロトコル（ＩＰ）のネットワークなどの１つまたは複数のデータネットワークを含むことができる。第３世代（３Ｇ）の移動体通信システム、すなわちユニバーサル移動体通信システム（ＵＭＴＳ）は、第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）の規格によりマルチメディアのサービスをサポートする。高帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ）とも呼ばれるＵＭＴＳは、例えばＩＰベースのネットワークなどパケット交換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結合により、ＵＭＴＳのユーザは電気通信リソースとインターネットリソースの両方にアクセスすることができる。ユーザにエンドツーエンドのサービスを提供するために、ＵＭＴＳネットワークは、ＵＭＴＳのベアラサービスに第３世代プロジェクトパートナーシップ（３ＧＰＰ）標準によって規定される階層化アーキテクチャを配備することができる。エンドツーエンドのサービスの提供は、いくつかのネットワークを通じて行われ、プロトコル層の相互作用によって実現される。

本発明の部分および対応する詳細な説明は、ソフトウェア、またはコンピュータのメモリ内のデータビットで動作するアルゴリズムおよび記号表現に関して示されている。これらの説明および表示は、当業者が自身の作業の内容を他の当業者に効果的に伝えるためのものである。本明細書で使用され、また一般に使用されるアルゴリズムは、所望の結果につながるステップの首尾一貫したシーケンスであると考える。ステップは、物理量の物理的操作を必要とするものである。必ずしもそうではないが、通常これらの量は、格納、転送、結合、比較、およびその他の操作が可能である光信号、電気信号、または磁気信号の形態をとる。主として一般的な用法という理由により、これらの信号をビット、値、要素、符号、文字、項、数字などと呼ぶことが、場合によっては好都合であることがわかっている。

しかしながら、これらの用語および同様の用語のすべては、適切な物理量と関連づけられなければならず、これらの量につけられた便宜的表示にすぎないということを、心に留めるべきである。特に別段の指定がなければ、記述から明らかなように、「処理」または「演算」または「計算」または「決定」または「表示」などの用語は、コンピュータシステムまたは同様の電子計算装置の動作およびプロセスのことを指し、このコンピュータシステムとは、コンピュータシステムのレジスタおよびメモリ内の物理量、電子量として表されるデータを操作し、コンピュータシステムのメモリもしくはレジスタまたはこのような他の情報記憶装置、転送装置、もしくは表示装置内の物理量として同様に表される他のデータに変換するものである。

また、本発明のソフトウェア実施態様は、典型的に何らかの形態のプログラム記憶媒体上に符号化される、または何らかの形態の伝送媒体上に実施されることにも注意する。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、もしくはハードドライブ）または光学的（例えばコンパクトディスクのリードオンリーメモリすなわち「ＣＤ ＲＯＭ」）とすることができ、またリードオンリーもしくはランダムアクセスとすることができる。同様に、伝送媒体は、ツイストペア線、同軸ケーブル、光ファイバー、または当技術に知られるその他の好適な伝送媒体とすることができる。本発明は、いかなる所与の実施のこれらの態様にも限定されない。

添付の図を参照して、上記の本発明を説明する。単に説明の目的のために、また当業者にはよく知られた詳細で本発明をわかりにくくしないように、図面では様々な構造、システム、および装置を概略的に示している。しかしながら、本発明の説明的実施例を記載して説明するために、添付の図面が含まれている。本明細書で使用する語および語句は、当業者によるこれらの語および語句の理解と一致する意味を有するものと理解され、解釈されたい。用語または語句の特別な定義、すなわち当業者によって理解される通常の従来通りの意味とは異なる定義は、本明細書でのこの用語または語句の一貫した使用に包含しないものとする。用語または語句が特別な意味、すなわち当業者によって理解されるもの以外の意味を有することを意図する範囲については、このような特別な定義を、この用語または語句に特別な定義を直接かつ明白に与える定義方法で、本明細書において明示的に説明する。

本発明は、電気通信ネットワークの環境において有益であると本明細書で説明したが、他の接続環境における用途も有する。例えば、上述の装置の２つ以上は、ケーブル布線、無線周波数信号（例えば８０２．１１（ａ）、８０２．１１（ｂ）、８０２．１１（ｇ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなど）、赤外線接続、電話回線とモデム、または同様のものによってなど、装置間の接続を介して共に結合されることが可能である。本発明は、２人以上のユーザが相互に接続され、互いに通信することができるいかなる環境においても適用することができる。

本明細書の様々な実施形態で説明した様々なシステムの層、ルーチン、またはモジュールは、実行可能な制御ユニットとすることができることを当業者は理解するであろう。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、デジタル信号プロセッサ、プロセッサカード（１つまたは複数のマイクロプロセッサもしくはコントローラを含む）、または他の制御装置もしくはコンピューティング装置、ならびに１つまたは複数の記憶装置の中に含まれてい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格納するための１つまたは複数の機械可読記憶媒体を含むことができる。記憶媒体は、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）もしくはスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、消去可能および書き込み可能なリードオンリーメモリ（ＥＰＲＯＭ）、電気的に消去可能および書き込み可能なリードオンリーメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、ならびにフラッシュメモリなどの半導体メモリ素子と、固定ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、リムーバブルディスクなどの磁気ディスクと、テープを含む他の磁気媒体と、コンパクトディスク（ＣＤ）もしくはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）などの光媒体とを含む様々な形態のメモリを含むことができる。様々なシステムにおいて様々なソフトウェアの層、ルーチン、またはモジュールを作り上げる命令は、それぞれの記憶装置に格納されることが可能である。命令は、それぞれの制御ユニットにより実行されると、対応するシステムにプログラムされた動作を行わせる。

本発明は、本明細書の教示の恩恵を受ける当業者には明白である、異なるが等価な方法で変更して実施することができるため、上記で開示した特定の実施形態は一例にすぎない。さらに、特許請求の範囲に記載する以外に、本明細書に示す構成または設計の詳細に限定するつもりはない。したがって、上記の特定の実施形態を変更または修正することができるのは明らかであり、このようなすべての変形は本発明の範囲および趣旨の内であるとみなす。よって、本明細書で求める保護は、特許請求の範囲に示す通りである。

Claims (10)

1. データ転送ネットワークにおいてサービス品質（ＱｏＳ）を維持する方法であって、
   ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローについて第１のパケット損失表示を決定することと、
   ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローについての第２のパケット損失表示を決定することであって、ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１のフローについての前記第１のパケット損失表示の決定が、ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第２のフローについての前記第２のパケット損失表示の決定から独立していることと、
   前記第１のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１のフローを廃棄するかどうか、または前記第２のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの前記第２のフローを廃棄するかどうかを決定することと
   を含む、方法。
2. 前記第１のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１のフローを廃棄するかどうか、または前記第２のパケット損失表示に基づいてＱｏＳトラフィックのパケットの前記第２のフローを廃棄するかどうかを決定することがさらに、
   フローを廃棄する第２の要求を発行するように前記第２のパケット損失表示を第２のしきい値と比較することとは独立して、フローを廃棄する第１の要求を発行するように前記第１のパケット損失表示を第１のしきい値と比較することと、
   前記第１および第２のフローを廃棄する要求に基づいて、ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１または第２のフローのうちのＱｏＳトラフィックのパケットの少なくとも１つのフローを選択的に終了させることと
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローについての第２のパケット損失表示から独立してＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローについての第１のパケット損失表示を決定することがさらに、
   ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１のフローにおける第１のパケット損失率を、ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第２のフローにおける第２のパケット損失率から独立して監視することと、
   ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１および第２のフローのうちのＱｏＳトラフィックのパケットの少なくとも１つのフローを選択的に終了させるように、前記第１および第２のパケット損失率に基づいて前記データ転送ネットワークが輻輳に遭遇するかどうかを判定することと、
   前記データ転送ネットワークが輻輳に遭遇するとき、１つまたは複数のパケットウィンドウにわたって所与の時間内でＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１および第２のフローについてＱｏＳトラフィックのパケットのフローの廃棄率を制御することと
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローにおける第１のパケット損失率を、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローにおける第２のパケット損失率から独立して監視することがさらに、
   検出器を前記データ転送ネットワークの無線アクセスネットワーク部分に設けることによって前記データ転送ネットワークのバックホール転送ネットワーク部分における輻輳を検出して前記輻輳を制御するように前記データ転送ネットワークの受信側で検出器を分散することを含み、前記データ転送ネットワークの前記バックホール転送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る、請求項３に記載の方法。
5. 前記データ転送ネットワークの無線アクセスネットワーク部分に前記検出器を設けることがさらに、
   移動局への順方向リンクにおけるトラフィックでバックホールの輻輳を検出するように、無線ネットワーク制御装置につながれた少なくとも１つの無線基地局に前記検出器の第１の部分を設けることと、
   前記移動局からの逆方向リンクにおけるトラフィックでバックホールの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前記検出器の第２の部分を設けることと、
   ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１または第２のフローのうちのＱｏＳトラフィックのパケットの前記少なくとも１つのフローを選択的に終了させることによって、輻輳緩和の表示をトリガするように、前記少なくとも１つの無線基地局および前記無線ネットワーク制御装置のうちの少なくとも１つに制御装置を設けることと
   を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記データ転送ネットワークが輻輳に遭遇するかどうかを判定することがさらに、
   前記第１および第２のパケット損失率を、少なくとも２つの連続した評価ウィドウと関連するしきい値と比較することと、
   前記第１または第２のパケット損失率のうちの少なくとも１つが前記しきい値を超える場合、ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１または第２のフローのうちのＱｏＳトラフィックのパケットの前記少なくとも１つのフローを選択的に終了させることと
   を含む、請求項３に記載の方法。
7. 前記第１および第２のパケット損失率を、少なくとも２つの連続した評価ウィドウと関連するしきい値と比較することがさらに、
   前記第１および第２のパケット損失率を最適化するように、所与の数の予想されるパケットの重複しないパケットベースのウィンドウを使用すること
   を含む、請求項６に記載の方法。
8. ＱｏＳトラフィックのパケットの第１のフローにおける第１のパケット損失率を、ＱｏＳトラフィックのパケットの第２のフローにおける第２のパケット損失率から独立して監視することがさらに、
   ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１および第２のフローのＱｏＳトラフィックのパケットの各フローが個々に、パケットレベルで転送の輻輳の表示を検出するようにすること
   を含む、請求項３に記載の方法。
9. ＱｏＳトラフィックのパケットの前記各フローが、ある時間にわたるパケット廃棄の統計を評価するようにすること
   をさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. パケットレベルでの転送の輻輳の前記表示および前記パケット廃棄の統計に基づくアプリケーションの性能の低下の表示に応じて、ＱｏＳトラフィックのパケットの前記第１および第２のフローのうちのＱｏＳトラフィックのパケットの特定のフローを終了させる要求をトリガすること
    をさらに含む、請求項９に記載の方法。

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