JP2010526501A - 重み付けを使用してネットワークエレメントのために負荷測定量を検出する方法 - Google Patents

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Abstract

本明細書および図面は、ネットワークエレメント(例えばevolved−Node B、eNB、または一般的にノードB、ゲートウエイまたは他のネットワークエレメント)により負荷測定量を決定し、通信ネットワーク(例えばワイヤレス通信システム)における情報トラフィックを最適化する新規の方法、システム、装置およびソフトウエア製品を提供する。この負荷測定量は、所定のネットワークエレメントが伝送することができる使用可能/過剰トラフィックの量を表すものであり、システムで使用可能な全リソース量(例えばシステムバンド幅に依存する)で考慮されるべき相対的測定量であり、かつ「重要な」または「必須の」トラフィックだけを伝送するために自由に使用できるリソース量である。このことは重み付け方法を使用して行われる。

Description

優先権および関連出願へのクロスレファレンス
本出願は、米国特許出願番号60/927,967号、2007年5月7日出願からの優先権を主張する。
本発明は一般的に、ワイヤレス通信に関するものであり、より詳細には、(例えばダウンリンクまたはアップリンクでのノードBに対する)ネットワークエレメントのための負荷量検出に関する。
3GPP(第3世代パートナーシッププロジェクト)のLTE(long term evolution)に対する新たな概念では、広帯域周波数ドメイン・パケット・スケジューリング(FDPS)を、高いスペクトル効率を達成するために使用することが前提である。3GPPのLTEは、種々の展開ノードBs(eNBs)間でハンドオーバを提供する無線システムをターゲットにしているから、これら各eNBsはネットワークの最適化のために隣接eNBsにおけるトラフィック状況を知る必要がある。各eNBに対して付加状況をモニタする中央エンティティがネットワークには存在しないから、種々異なる隣接eNBs間で負荷情報を交換する必要がある。
所定のセルでの負荷測定に関連して、結果としてネットワークパフォーマンスのコントロールに役立つ情報を他のeNBsに提供する測定量が所望される。この形式の測定量を使用することのできる機能/エンティティは以下のものを含む(限定ではないが)。
・負荷ベースのハンドオーバ。これにより、高負荷されるセルがトラフィック/UEを、さほど負荷されていない隣接eNBに潜在的にハンドオフすることができる;
・どのセル/キャリアにUE(ユーザエクイップメント)を仮設すべきか決定するために;
・ネットワークパフォーマンスのモニタと最適化。
これらの測定量を効率的に利用するためには、セル負荷の目下の状態を知ることが有益である。この目下の状態は、使用できる/使用できない情報トラフィックの量を記述する。伝統的にこれら形式の負荷測定は、ネットワーク(例えばノードB)による全受信電力、または周波数分割多重化の場合にはチャネルに割当てられた占有周波数の数を使用して行われる。
本発明の課題は、ネットワークエレメント(例えばevolved−Node B、eNB、または一般的にノードB、ゲートウエイまたは他のネットワークエレメント)により負荷測定量を決定し、通信ネットワーク(例えばワイヤレス通信システム)における情報トラフィックを最適化する新規の方法、システム、装置およびソフトウエア製品を提供することである。
本発明の第1の側面によれば、この方法は、・ネットワークエレメントで使用可能な複数の物理的リソースブロックのすべてまたは選択されたブロックを使用して、ネットワークエレメントにより情報トラフィックを提供し、そして
・情報トラフィックの負荷測定量を、所定の時間インターバルで所定のアルゴリズムを使用して決定する。これは、すべてのブロック数または選択されたブロックの数を、情報トラフィックのうち予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、この情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けすることにより、または情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントの各ユーザエクイップメントにより使用されたすべてのブロックまたは選択されたブロックの数を加算し、予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、各ユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けすることにより行われる。
本発明の第1の側面によればさらに、ネットワークエレメントはワイヤレス通信のために構成されたノードBとすることができる。
さらに本発明の第1の側面によれば、所定の時間インターバルは1msとすることができる。
さらに本発明の第1の側面によれば、情報トラフィックはダウンリンクの情報トラフィックとすることができる。
さらに本発明の第1の側面によれば、情報トラフィックはアップリンクの情報トラフィックとすることができる。
さらに本発明の第1の側面によれば、この方法は、負荷測定量を隣接のネットワークエレメントに提供する。
さらに本発明の第1の側面によれば、実質的情報は以下の少なくとも一つまたはすべてを有する:保証されたビットレートベアラ、無線リソースコントロールメッセージ、および媒体アクセス制御(MAC)プロトコルデータユニット。
さらに本発明の第1の側面によれば、各物理的リソースブロックは、直交周波数分割多重化の12の連続するサブキャリアを有する。
さらに本発明の第1の側面によれば、負荷測定量は、ゼロとネットワークエレメントで使用可能な複数の物理的リソースブロックとの間の範囲である。
本発明の第2の側面によれば、コンピュータプログラム製品が、コンピュータプログラムコードを具現するコンピュータ読み出し可能記憶構造を有し、これに基づいてコンピュータプロセッサによりコンピュータプログラムコードが実行される。ここでコンピュータプログラムコードは、本発明の第1の側面を実行するための命令を有し、これは任意のコンピュータまたはネットワークエレメントのコンポーネントの組合せにより実行されたとして示される。
本発明の第3の側面によれば、ネットワークエレメントは、
・ネットワークエレメントで使用可能な複数の物理的リソースブロックのすべてまたは選択されたブロックを使用して、情報トラフィックを提供するように構成された送信器および受信器と、
・情報トラフィックの負荷測定量を、所定の時間インターバルで所定のアルゴリズムを使用して決定するように構成された負荷検出モジュールとを有し、これは、すべてのブロック数または選択されたブロックの数を、情報トラフィックのうち予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、この情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けすることにより、または情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントの各ユーザエクイップメントにより使用されたすべてのブロックまたは選択されたブロックの数を加算し、予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、各ユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けすることにより行われる。
本発明の第3の側面によればさらに、ネットワークエレメントはワイヤレス通信のために構成されたノードBとすることができる。
さらに本発明の第3の側面によれば、所定の時間インターバルは1msとすることができる。
さらに本発明の第3の側面によれば、情報トラフィックはダウンリンクの情報トラフィックとすることができる。
さらに本発明の第3の側面によれば、情報トラフィックはアップリンクの情報トラフィックとすることができる。
さらに本発明の第3の側面によれば、ネットワークエレメントは、負荷測定量を隣接のネットワークエレメントに伝送するように構成された負荷伝送モジュールを有する。
さらに本発明の第3の側面によれば、実質的情報は以下の少なくとも一つまたはすべてを有する:保証されたビットレートベアラ、無線リソースコントロールメッセージ、および媒体アクセス制御(MAC)プロトコルデータユニット。
さらに本発明の第3の側面によれば、各物理的リソースブロックは、直交周波数分割多重化の12の連続するサブキャリアを有する。
さらに本発明の第3の側面によれば、負荷測定量は、ゼロとネットワークエレメントで使用可能な複数の物理的リソースブロックとの間の範囲である。
さらに本発明の第3の側面によれば、集積回路が負荷検出モジュールと、送信器および受信器を有する。
本発明の特質と対象をより良く理解するために、図面と関連して本発明を詳細に説明する。
本発明の実施例による負荷測定量決定(例えば計算)のためのネットワークエレメント(例えばノードB)のブロック回路図である。 本発明の実施例による、ネットワークエレメントに対する負荷測定量決定を示すフローチャートである。
ネットワークエレメント(例えばevolved−Node B、eNB、または一般的にノードB、ゲートウエイまたは他のネットワークエレメント)により負荷測定量を決定し、通信ネットワーク(例えばワイヤレス通信システム)における情報トラフィックを最適化する新規の方法、システム、装置およびソフトウエア製品が提供される。本発明の実施例によれば、この負荷測定量は、所定のネットワークエレメントが伝送することができる使用可能/過剰トラフィックの量を表すものであり、システムで使用可能な全リソース量(例えばシステムバンド幅に依存する)で考慮されるべき相対的測定量であり、かつ「重要な」または「必須の」トラフィックだけを伝送するために自由に使用できるリソース量である。このことは以下に説明する重み付け方法を使用して行われる。
本発明の枠内で負荷測定量は、所定のシステムバンド幅内のセルに対して規定される。または、伝送(ダウンリンクまたはアップリンク)のために同時にサポートされる最大数の物理的リソースブロック(PRB)にマッピングすることのできる情報容量に対して規定されるものである。その他の例として、PRBは1msの期間に対して、12の連続するサブキャリア(直交周波数分割多重化、OFDMAを使用して)のセットとして定義することができる。したがってPRBは、UE(ユーザエクイップメント)を割当てることのできる最小のアロケーション粒度と解釈することができる。さらに各セル内でトラフィックを、アップリンクまたはダウンリンクに関係なくスケジュールすることができる。したがって負荷測定量はアップリンクとダウンリンクに対して別個に計算することができる。例えばeNBで計算される負荷測定量について、ダウンリンクに対しては送信器で計算し、アップリンクに対しては受信器で計算することができる。
明白で即時の負荷測定量は、所定の時間にわたって使用される、または使用されないPRBの平均数を考慮する測定を定義すべきである。このことの欠点は、「重要」または「必須」の情報トラフィックを、リアルタイム(RT)トラフィックまたはノンリアルタイム(NRT)トラフィックに等価の「ベストエフォート」または「必須でない」情報トラフィックから区別できないことである。ここでRTおよびNRTの用語は伝統的に使用される(例えば3GPP TS 25.423参照)。QoS(quality of service)パラメータ:GBR(guaranteed bit rate)ベアラ(例えば、3GPP TS 25.401 V8.1.0, section 4.7で定義されている)はRTに対するものであり、ノンGBRベアラ(例えば3GPP TS 25.401 V8.1.0, section 4.7で定義されている)はNRTに対するものである。
したがって本発明の実施例によれば、負荷測定量は、「ベストエフォート」(または「必須でない」)情報トラフィックが、トラフィックを要求するUEに対して何も保証されずにネットワークで伝送されるトラフィックであることを考慮することによって生成することができる。本発明に対しては、「重要な」または「必須の」トラフィックは、UEに対して、または必要なネットワーク操作に対して保証されたトラフィックであると見なされる。この「必須の」情報トラフィックは、本発明の実施例による負荷測定量決定のために予選択することができる。例えばネットワークに必要なトラフィック(「必須の」トラフィック)は以下を含むことができる(限定ではないが):SAE(system architectural evolution)ベアラ、GBR(保証されたビットレート)、RRC(無線リソースコントロール)メッセージ、および媒体アクセス制御(MAC)プロトコルデータユニット(PDU)。SAEベアラは、最近の3GPPドキュメント(例えば3GPP TS 25.401 V8.1.0, section 4.7参照)ではEPS(evolved packet system)ベアラと称される。後者の2つは、例えばUEにネットワークのコンフィギュレーションおよびアサインメントを通知するために必要なコントロールメッセージであり、ネットワーク操作に対して重要である。
したがって本発明の実施例によれば、「必須」情報(RTに等価)トラフィックの負荷測定量を、(計算された)所定の時間間隔(例えば伝送タイミングインターバル、TTIごとに)で、スケジュールされたユーザに対して使用されたPRBの重み付けされた合計として、トラフィックの予選択された必須情報を使用し以下のように決定することができる。
Figure 2010526501
ここで指数nは、あらかじめ決定された時間インターバル(例えばTTI)で、n番目にスケジュールされたユーザイクイップメント(またはユーザ)を表す。したがって一人のユーザで使用されるPRBの数PRBused(n)は、個別のユーザに対して使用されたGBRベアラ+RRCメッセージ+MAC C−PDUs,(TBSSAE_GBR(n)+TBSRRC(n)+TBSMac-C(n)のビット数(分子)と、相応する個別ユーザに対して伝送された総ビット数(TBStotal(n))(分母)の比である。伝送された全ペイロードを割り算することにより「必須」トラフィックに対して使用された有効PRBの測定量が得られる。したがってこの数を、典型的には一つのノードBによりサポートされるセルで使用可能なPRBの総数から減算することによって使用可能なトラフィックを計算することができる。式1は、ダウンリンクトラフィック、アップリンクトラフィック、またはダウンリンクトラフィックとダウンリンクトラフィックの組合せに適用することができる。
択一的に本発明の別の実施例によれば、式1はすべてのユーザに同時に、合計なしで適用するための次のように変形することができる。
Figure 2010526501
式1と2で測定された負荷は、0からN(整数に丸められる)の範囲とすることができる。ここでNは、(システムバンド幅に依存する)PRBの最大数である。したがってセルが、SAE GBRを備えるすべてのPRBで伝送により完全に負荷されれば、負荷はNに等しくなる。決定された負荷測定量は、1つまたは複数の隣接ネットワークエレメント(例えばノードB)に対して、ネットワークで情報トラフィックを効率的にコントロールするために報告することができる。式1と2での負荷測定量は、1つまたは複数の隣接ネットワークエレメント(セル)に報告する前に複数の時間インターバル(例えば複数のTTI)にわたって平均することができる。所定の時間インターバル(TTI)は、例えば1msとすることができる。
実現の観点からは、(式1または2で決定された)セルにおいて使用された負荷を報告するか、または相補的に使用されない負荷、すなわちNから式1または2で決定された使用負荷の平均を引いたものを報告するかは重要でない。
上記と同じアプローチであれば、「必須でない」(NRTに等価)トラフィックのTTI負荷測定ごとの等価式は次のようにそれぞれ(式1と2に類似して)表すことができる。
Figure 2010526501
式1と3で使用される3つの項(式2と4で使用される3つの項に類似する)TBSSAE_GBR(n)+TBSRRC(n)+TBSMac-C(n)の和によって表されるトラフィックの予選択された「必須」情報は単に一つの可能なシナリオを表すだけであり、予選択された「必須」情報を別のやり方で定義することもできる。
さらに本発明の実施例によれば、「必須」情報と「必須でない」情報の両方の負荷測定量を、例えばレイヤー2(ネットワークレイヤー)のノードBで計算することができる。
図1は、本発明の実施例による、ネットワークエレメント10に対して負荷測定量を決定する(例えば計算する)ための、ワイヤレスネットワーク11におけるネットワークエレメント10(例えばノードB、基地送信局BTS等)のブロック回路図の例を示す。
図1の例で、ネットワークエレメント10は送信器12、受信器18、アロケーションおよびスケジューリングモジュー14、負荷決定モジュール15および負荷伝送モジュール17を有する。
負荷決定モジュール15は、ここに説明する本発明の実施例により負荷測定量を決定(計算)するために使用される。この負荷測定量の決定は、ダウンリンク情報トラフィックに関するアロケーションおよびスケジューリングモジュール14からの入力信号20を使用して行われる(信号20は信号20aとして相応のUEに伝送される)。信号20はアップリンクトラフィックに関する情報も、モジュール14がアップリンクトラフィックをスケジュールするために使用されるならば同様に有することができる。図1に示すようにモジュール15にはまた、UEから受信したアップリンク信号22に関する入力信号22aを受信器18から入力することができる。これは本発明の実施例により(式1〜4参照)、アップリンク負荷測定量を決定するためである。負荷測定量がモジュール15により決定(計算)された後、この負荷測定量を負荷伝送モジュール17を使用して隣接するエレメント(例えばノードB、および他のネットワークのエレメント、ゲートウエイ等)に伝送することができる。これはネットワークパフォーマンスを最適化するためである。
本発明の実施例によれば、モジュール15、17または14はソフトウエアとして、またはハードウエアモジュールとして、またはそれらの組合せとして実現することができる。さらにモジュール15、17または14は別個のブロックとして、または他の標準ブロックと組み合わせて、またはそれらの機能に応じて複数のブロックに分割して実現することができる。送信器12と受信器18は、公知のトランシーバーとして実現することができる。ネットワークエレメント10のすべてのモジュールまたは選択されたモジュールは、集積回路を使用して実現することができる。
図2は、本発明の実施例による、ネットワークエレメント(例えばノードB)に対する負荷測定量決定を示すフローチャートの例である。
図2のフローチャートは、可能なシナリオの一つを示すだけである。図2に示したステップの順番は絶対的に必要なものではなく、一般的に種々のステップを別の順番で実行することができる。本発明の方法の実施例では、第1のステップ32でネットワークエレメント、例えばノードBが、情報トラフィック(ダウンリンクおよび/またはアップリンク)を、ネットワークエレメントで使用可能な複数の物理的リソースブロック(PSB)のすべてまたは選択されたブロック(例えばPSBは12のサブキャリアを有することができる。または180kHzの周波数チャンクと等価であり、アップリンクとダウンリンクに対して同じである)を使用して供給する。次のステップ34で、ネットワークエレメントは情報トラフィックの負荷測定量を所定の時間インターバル(例えばTTI)で、本発明の実施例による重み付け方法を使用して決定する。次のステップ36で、ネットワークエレメントは負荷測定量を一つまたは複数の隣接ネットワークエレメントに、ネットワークで情報トラフィックを効率的にコントロールするために伝送する。
上に述べたように、本発明は方法と、この方法のステップを実施するための機能を提供する種々のモジュールからなる相応の装置を提供するものである。モジュールはハードウエアとして実現することができる。またはコンピュータプロセッサにより実行されるソフトウエアまたはファームウエアとして実現することができる。とりわけファームウエアまたはソフトウエアの場合、本発明は、コンピュータプロセッサにより実行されるためのコンピュータプログラムコード(すなわちソフトウエアまたはファームウエア)を実現するコンピュータ読み出し可能記憶構造を含むコンピュータプログラム製品として提供される。
上記の論点は、本発明の技術思想適用の単なる例である。種々の変形および択一的構成が、本発明の技術思想を逸脱することなく当業者により想到でき、従属請求項はこのような変形および構成を網羅することを意図するものである。

Claims (26)

  1. ・ネットワークエレメント(10)で使用可能な複数の物理的リソースブロックのすべてまたは選択されたブロックを使用して、前記ネットワークエレメント(10)により情報トラフィックを提供し、そして
    ・前記情報トラフィックの負荷測定量を重み付け方法により、前記情報トラフィックに関与する前記すべてのブロックまたは選択されたブロックにより供給された前記情報トラフィックの予選択された情報を使用して決定する方法。
  2. 請求項1記載の方法であって、前記重み付け方法は、
    すべてのブロックの数または選択されたブロックの数を、情報トラフィックのうち予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、この情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けする方法。
  3. 請求項1記載の方法であって、前記重み付け方法は、
    情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントの各ユーザエクイップメントにより使用されたすべてのブロックの数または選択されたブロックの数を加算し、予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、各ユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けする方法。
  4. 請求項1記載の方法であって、
    前記負荷測定量は、所定の時間インターバルで決定される方法。
  5. 請求項4記載の方法であって、
    前記所定の時間インターバルは1msである方法。
  6. 請求項1記載の方法であって、
    前記ネットワークエレメント(10)は、無線通信用に構成されたノードBである方法。
  7. 請求項1記載の方法であって、
    前記情報トラフィックはダウンリンクの情報トラフィックである方法。
  8. 請求項1記載の方法であって、
    前記情報トラフィックはアップリンクの情報トラフィックである方法。
  9. 請求項1記載の方法であって、さらに
    前記負荷測定量を一つまたは複数の隣接のネットワークエレメントに提供する方法。
  10. 請求項1記載の方法であって、
    前記予選択された情報は必須情報トラフィックに対するものであり、以下の少なくとも一つまたはすべてを有する、
    ・保証されたビットレートベアラ、
    ・無線リソースコントロールメッセージ、
    ・メディアアクセスコントロールMAC−cプロトコルデータユニット、
    方法。
  11. 請求項1記載の方法であって、
    前記物理的リソースブロックの各々は、直交周波数分割多重アクセスの12の連続サブキャリアを有する方法。
  12. 請求項1記載の方法であって、
    前記負荷測定量は、0から前記ネットワークエレメントで使用可能な前記複数の物理的リソースブロックまでの範囲である方法。
  13. コンピュータプログラム製品であって、
    コンピュータプログラムコードを具現するコンピュータ読み出し可能記憶構造を有し、これに基づいてコンピュータプロセッサによりコンピュータプログラムコードが実行され、
    前記コンピュータプログラムコードは、請求項1の方法を実施するための命令を有するコンピュータプログラム製品。
  14. ネットワークエレメント(10)は、
    ・当該ネットワークエレメントで使用可能な複数の物理的リソースブロックのすべてまたは選択されたブロックを使用して、情報トラフィックを提供するように構成された送信器(12)および受信器(18)と、
    ・前記情報トラフィックの負荷測定量を所定の時間インターバルで重み付け方法により、前記情報トラフィックに関与する前記すべてのブロックまたは選択されたブロックにより供給された前記情報トラフィックの予選択された情報を使用して決定するように構成された負荷決定モジュール(15)とを有するネットワークエレメント。
  15. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、前記重み付け方法は、
    すべてのブロックの数または選択されたブロックの数を、情報トラフィックのうち予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、この情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けするネットワークエレメント。
  16. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、前記重み付け方法は、
    情報トラフィックに関与するすべてのユーザエクイップメントの各ユーザエクイップメントにより使用されたすべてのブロックの数または選択されたブロックの数を加算し、予選択された情報に対してだけ使用されたデジタルビット数と、各ユーザエクイップメントに対しても使用された全デジタルビット数との相応の比により重み付けするネットワークエレメント。
  17. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    前記負荷測定量は、所定の時間インターバルで決定されるネットワークエレメント。
  18. 請求項17記載のネットワークエレメントであって、
    前記所定の時間インターバルは1msであるネットワークエレメント。
  19. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    前記情報トラフィックはダウンリンクの情報トラフィックであるネットワークエレメント。
  20. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    前記ネットワークエレメントは、無線通信用に構成されたノードBであるネットワークエレメント。
  21. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    前記情報トラフィックはアップリンクの情報トラフィックであるネットワークエレメント。
  22. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、さらに
    前記負荷測定量を一つまたは複数の隣接のネットワークエレメントに伝送するように構成された負荷伝送モジュールを有するネットワークエレメント。
  23. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    前記予選択された情報は必須情報トラフィックに対するものであり、以下の少なくとも一つまたはすべてを有する、
    ・保証されたビットレートベアラ、
    ・無線リソースコントロールメッセージ、
    ・メディアアクセスコントロールMAC−cプロトコルデータユニット、
    ネットワークエレメント。
  24. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    前記物理的リソースブロックの各々は、直交周波数分割多重アクセスの12の連続サブキャリアを有するネットワークエレメント。
  25. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    前記負荷測定量は、0から前記ネットワークエレメントで使用可能な前記複数の物理的リソースブロックまでの範囲であるネットワークエレメント。
  26. 請求項14記載のネットワークエレメントであって、
    集積回路が、負荷決定モジュールと前記送信器および受信器を有するネットワークエレメント。
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