JP2013516875A - ボイストラフィックのオーバーヘッドの減少 - Google Patents

Abstract

【課題】パケットベースの通信システム内のボイストラフィックのオーバーヘッドを減少するための方法、装置、ゲートウェイ及びコンピュータプログラム製品を提供する。
【解決手段】マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集し、所定の期間内の受信パケットの数を測定し、そして受信パケットの数が所定値に達した場合に、収集したパケットを含む集合フレームを送信する、ことを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイストラフィックのオーバーヘッドを減少することに係る。

無線アクセス技術は、システム容量を改善し、エンドユーザデータレートを高くし且つレイテンシを減少するために完全なパケットベースのフラットアーキテクチャー解決策に向かって進化している。フラットアーキテクチャー及び完全パケットベース技術は、費用効果の高い解決策で、３ＧＰＰ技術の競争力を更に高めるものである。第１の進化ステップは、３Ｇシステムから長期進化（ＬＴＥ）への進化経路を合理化するインターネット高速パケットアクセス（Ｉ−ＨＳＰＡ）である。Ｉ−ＨＳＰＡは、回路交換インフラストラクチャーを段階的に除去し、そしてパケット交換のみとして動作し、従って、複雑さ及びコストを減少する。この進化と並列に、レガシー３Ｇ技術も、ＲＵ１０及びその後に発売されるものでＩＰベースのトランスポートレイヤがサポートされて、パケットベーストランスポートへと進化している。しかしながら、３Ｇでは、サービスレベルにおいて、回路交換サービスが、まだ、パケット交換サービスに置き換わっていない。

高レートの、完全パケットベースの無線アクセス解決策は、良く知られたパケットサービスをインターネットから移動環境へと移行できるようにする。更に、Ｉ−ＨＳＰＡ及びＬＴＥのケースでは、レガシー回路交換サービスがパケットベースサービスによって段階的に除去され、例えば、ボイスサービスは、ボイスオーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）技術を使用している。その欠点は、ペイロードのオーバーヘッドが高く、例えば、適応マルチレート（ＡＭＲ）１２．２ボイスコーデックは、トークスパート中に２０ｍｓごとに３２バイト長さのデータフレームを発生し、一方、Ｉ−ＨＳＰＡベーストランシーバステーション（ＢＴＳ）をＧＧＳＮに接続するＧｎインターフェイスに蓄積される合計オーバーヘッドは、イーサネットトランスポートを仮定すると、少なくとも１１０バイトである。同様に、小さなセグメントを発生する各接続又はアプリケーションの場合にも、オーバーヘッドは高い。高いオーバーヘッドは、帯域巾が限定されたリソースであるラストマイルリンクの場合に大きな問題である帯域巾使用に関して移動バックホールの効率を低下させる。サービスクオリティを低下することなく、オーバーヘッドをどのように軽減できるかについて多数の代替え的オプションがある。

本発明は、Ｉ−ＨＳＰＡ ＮｏｄｅＢ又はＬＴＥ ｅＮｏｄｅＢ（ｅＮＢ）を経てシステムに取り付けられたユーザ装置（ＵＥ）が、ボイスコール（ＶｏＩＰベースの）を有するか、又は小さなデータパケットを発生する他のアプリケーションを使用するような移動ネットワークシナリオに適用できるのが好ましい。ユーザトラフィックは、図１（ａ）に示すように、Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳと、ゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）（Ｉ−ＨＳＰＡゲートウェイ（ＧＷ））との間でＧｎ−Ｕインターフェイス（Ｉ−ＨＳＰＡの場合）を経て転送されるか、或いは図１（ｂ）に示すように、ｅＮＢとＳ−ＧＷとの間でＳ１インターフェイス（ＬＴＥの場合）を経て転送される。その目的は、以下の理由、即ち限定されたラストマイルリンク容量、一時的に増加するボイストラフィック強度（負荷）、又は小さなエリアのもとでのボイストラフィック需要、のうちの１つによるサービスＶｏＩＰコールの数に関してシステム容量を増加することである。別の目的は、提案される解決策がボイスサービスのクオリティを下げるものではないのでデータトラフィックに利用できる帯域巾の量を増加することである（マルチプレクシングによって導入される付加的な遅延は、任意の低い値にセットすることができる）。

更に、本発明は、ソフトハンドオーバーの接続のボイストラフィックが２つのＩ−ＨＳＰＡ ＮｏｄｅＢ間でＩｕｒインターフェイスを経て転送されるような移動ネットワークシナリオにも適用することができる（図２を参照）。

Ｉ−ＨＳＰＡ又はＬＴＥのような進化型無線アクセスシステムは、無線インターフェイス及びトランスポートネットワークの両方がパケットベースであるような完全なパケットベース解決策を導入する。上述したように、これらシステムのその後に発売されるものにおいて、レガシー回路交換ボイスサービスは、ＶｏＩＰ技術に置き換えられる。ＶｏＩＰプロトコルスタック（リアルタイムトランスポートプロトコル（ＲＴＰ）／ユーザデータグラムプロトコル（ＵＤＰ）／インターネットプロトコル（ＩＰ））のユーザプレーンでも、２つのエンドポイント間でトランスポートされるボイスフレームのサイズに匹敵するオーバーヘッド（４０バイト）を付加する。Ｇｎ−Ｕ−Ｉｕｒ又はＳ１−Ｘ２プロトコルスタックは、オーバーヘッドを更に増加し、これは、図３に示すテーブルに例示されるように、特に、帯域巾制限のあるラストマイルリンクの場合にはシステムの効率を低下させる。

ソフトハンドオーバーの場合には、Ｉｕｒインターフェイスを経て転送されるトラフィックのためにトランスポートオーバーヘッドが更に増加される（図３を参照）。転送されるトラフィックは、それがルーティングされる各リンク上の負荷を増加し、そしてトポロジー及びトランスポートサービスに基づき、容量制限のあるラストマイルリンク又は他のリンクのリソースに対してＭＤＣ合成トラフィックと競合する。例えば、移動バックホールが、キャリアイーサネットＥラインサービスで実現される場合には、ハンドオーバートラフィックが、バックボーンルーターである第１ルーター又はＩ−ＨＳＰＡ ＧＷのサイトルーターまで転送される。同様に、Ｅ−ＬＡＮサービスの場合には、ハンドオーバートラフィックが、集合ドメインのバーチャルスイッチインスタンス（ＶＳＩ）を通して転送される。Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳをルーター又はＶＳＩに接続するリンクは、全て、Ｉｕｒ及びＧｎ−ｕインターフェイスを経て転送されるトラフィックにより共有される。

その結果、進化型システムは、同じリンク上でレガシー３Ｇシステムより少ないボイス接続にしかサービスできず、又はプライオリティの高いボイストラフィックはバックグランドトラフィックのために少ない容量しか残さない。明らかに、この効率の問題は、小さなサイズのパケットを送信することにより通信する他のアプリケーション又はサービスの場合にも現れる。

システムの効率は、ＶｏＩＰパケットのような小さなパケットのオーバーヘッドをマルチプレクシング（異なるＶｏＩＰ接続に属する小さなボイスパケットを同じトランスポートフレームへ集合させる）で減少することにより、改善することができる。

単一のＶｏＩＰ接続にサービスするのに要求されるリソース（帯域巾）の量は、マルチプレクシングで大幅に減少することができ、即ち、図５に示すテーブルに例示されたように、異なるＶｏＩＰ接続のボイスパケットが１つのトランスポートフレームで送信されて、多数のトランスポートプロトコルヘッダを共用できるようにし、これにより、トランスポートオーバーヘッドを減少することができる。図５のテーブルは、Ｇｎ−Ｕ及びＳ１−ＵプロトコルレイヤのＵＤＰ又はＩＰレイヤにおいてマルチプレクシングが行われたときに一緒にマルチプレクスされるパケットの数の関数で達成できるマルチプレクシング利得を示している。リアルタイムサービスが厳密な遅延要求を有し、そして端末装置が（移動及びハンドオーバーのために）接続の寿命中にそれらの取り付けポイントを変化していく移動バックホールの場合には、特殊なマルチプレクシング解決策が要求される。

マルチプレクシングの効率は、集合ボイスパケットの量を増加するために集合フレームをより長く遅延することにより、上げることができる。集合ボイスパケットの最大数は、最大転送単位（ＭＴＵ）サイズによって与えられるが（イーサネットの場合には、ＭＴＵが１５００バイトである）、あるケースでは、集合フレームがいっぱいになる（集合ボイスパケットの最大許容数に到達する）まで、集合フレームを遅延するポイントがない。１つの集合フレームへと一体化されるボイスパケットの最適量を推定する適応マルチプレクシング解決策を適用することができる。

マルチプレクシングにより導入される付加的な遅延によってクオリティの低下を招き、従って、ボイス接続に与えられるサービスのクオリティと帯域巾利得との間にはトレードオフがある。

マルチプレクサの動作は、クオリティの低下を招く唯一のファクタではない。トランスポートネットワークの実際の状態（負荷、混雑）によっても影響を受ける。全体的なネットワーク性能は、マルチプレクサがその動作を検出された負荷、端−端遅延、及び混雑に適応させるときに適応マルチプレクシングにより高めることができる。

例えば、負荷が高い場合に、データ接続は、混雑のために長い端−端遅延を経験する。これは、マルチプレクシング利得を上げる（一緒にマルチプレクスされる接続の数を増加する）ことにより軽減できる。付加的な例は、所与のＢＴＳによりサービスされるボイス接続が遅延の増加を経験するケースであり、これは、合計遅延を減少するためにマルチプレクシングを行わないことが要求される状況である。

多数の会議論文及び特許が、ＩＰベースのパケットネットワークにおいてマルチプレクシング解決策を提案することにより小サイズボイスパケットの送信のプロトコルオーバーヘッドを減少する問題に向けられている。

既知の解決策によれば、例えば、文書ＵＳ２００６／０１２０３４７ Ａ１は、汎用ＩＰベースネットワークのためのトランスポートレイヤにおけるマルチプレクシングを提案し、そして文書ＵＳ２００６／０１３３３７２ Ａ１は、移動ネットワークのための同様のＵＤＰベースのマルチプレクシングスキームを提案している。又、移動ネットワークについての文書ＵＳ６９２０１２５ Ｂ１、及び汎用ＩＰベースネットワークについての、１９９４年８月、ＲＦＣ １６９２、Ｐ．キャメロン氏等による文書“Transport Multiplexing Protocol (TMux)”によって提案されたように、マルチプレクシングは、ネットワークレイヤのＩＰプロトコルにおいて実行することもできる。更に、１９９９年、リオデジャネイロ、Ｇｌｏｂｅｃｏｍ ‘９９、第１１２１−１１２７ページ、Ｂ．スビア氏等による文書“RTP payload multiplexing between IP telephony gateways”は、ＩＰ電話ゲートウェイのためのＲＴＰレイヤにおいて作用するマルチプレクシング解決策を提案している。

これら解決策は、非適応マルチプレクシング動作を提案するという意味で共通であり、即ちマルチプレクスされる最大パケットの数は、先験的な所定スレッシュホールド（待機時間／パケット数スレッシュホールド）に基づいて決定され、実際のネットワーク状態が動作に影響することはない。

更に、マルチプレクシングパラメータの適応設定のための適応マルチプレクシング解決策は、文書ＵＳ２００９／０１０３５０４ Ａ１；２００９年、フランス、コルマー、2009 Fourth International Conference on Digital Telecommunications、第５３−５８ページ、Ｒ．Ｍ．ペリラ氏等の文書“Adaptive Multiplexing Based on E-model for Reducing Network Overhead in Voice over IP Security Ensuring Conversation Quality”、ＩＳＮＢ：９７８−０−７６９５−３６９５−８；２００２年５月、IEEE Communications Letters、第６巻、第５号、Ｈ．キム氏等による文書“Measurement-Based Multi-Call Voice Frame Grouping in Internet Telephony”；及びフランス、カンヌ、２００８年９月１５−１８日、ＰＩＭＲＣ２００８、Ａ．トラッド氏等による文書“Voice-TFCC: A TCP-Friendly Congestion Control Scheme for VoIP Flows”に提案されている。ペリラ、キム及びトラッド氏は、一般的なＩＰベースネットワークにおいてマルチプレクシングを考えるが、文書ＵＳ２００９／０１０３５０４ Ａ１は、ＬＴＥ通信ネットワークを仮定している。文書ＵＳ２００９／０１０３５０４ Ａ１は、受信バッファの残りの記憶容量に基づいてマルチプレクスされるパケットの最大数をセットすることを提案している。この解決策は、静的なタイマー値を使用し、従って、マルチプレクシングにより追加される遅延は、実際のネットワーク状態に適応させることができない。

ペリラ氏は、ボイスコールのクオリティに基づきマルチプレクシングタイマー値をセットすることを提案している。これは、ボイスコールを個々に評価することを必要とする。この解決策は、複雑であるために、テレコミュニケーションシステムに適用するのが困難である。

キム氏によれば、マルチプレクスタイマーの値は、測定された口−耳遅延から決定される。この遅延は、予想される口−耳遅延の変化を調節するためにトランスポートコントロールプロトコル（ＴＣＰ）の再送信時間切れ計算アルゴリズムを使用して測定値から予想される。移動通信ネットワークでは、口−耳遅延の顕著な部分は、エアインターフェイス遅延であり、従って、この解決策を適用するには、各接続の遅延の測定を必要とするが、複雑さのために実現できない。

更に、トラッド氏は、マルチプレクスされるボイスコールの数を、ＴＣＰに馴染み深いレート設定方程式に基づいてセットすることを提案している。この解決策は、マルチプレクスされるボイスコールの数だけを変化させるもので、固定のマルチプレクスタイマーを使用し、従って、追加遅延を最小にすることができない。

従って、上述した解決策は、接続のクオリティに関する受信エンティティからの情報に基づいて動作する。それとは対照的に、以下に述べる本発明の実施形態による解決策は、マルチプレクサエンティティ側で得られる情報のみに基づいて動作する。

本発明によれば、個別のＶｏＩＰ接続からの小さなボイスパケットを大きなトランスポートフレームにおいて適応集合させることに基づく解決策が提案される。この集合は、マルチプレクシングと称される。

本発明は、トランスポートオーバーヘッドを減少しそしてシステム容量を増加するためにＧｎ及びＳ１インターフェイスを経てＶｏＩＰフレームを適応マルチプレクシングすることを提案する。

この解決策は、パケットベースの移動バックホールネットワーク（Ｉ−ＨＳＰＡ、ＬＴＥ）環境において動作するのが好ましく、そしてマルチプレクシングは、実際のトラフィック混合及び移動バックホールネットワークの状態に動的に適応するように実行される。

本発明の実施形態は、移動通信ネットワークを参照して説明するが、本発明は、移動通信ネットワークに限定されず、いかなる種類のワイヤードパケットベースネットワークにも適用できることに注意されたい。

この解決策は、小さなパケットを発生するいかなるトラフィックにも適用できるが、本書では、ＶｏＩＰパケットのマルチプレクシングのみを一例として詳細に説明する。これを、他の用途にも拡張することができる。

本発明によれば、ボイストラフィックのオーバーヘッドを減少するための方法、装置、ゲートウェイ及びコンピュータプログラム製品が提供される。

本発明の１つの態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集し、
所定の期間内の受信パケットの数を測定し、そして
受信パケットの数が所定値に達した場合に、収集したパケットを含む集合フレームを送信する、
ことを含む方法が提供される。

本発明の別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集し、
マルチプレクシングバッファにおいてパケットの最大許容待機時間をセットし、
所定の期間内の受信パケットの数及びマルチプレクシングバッファにおける第１パケットの待機時間を測定し、
受信パケットの数が所定値に達するか、又は第１パケットの待機時間が最大許容待機時間に達した場合に、収集したパケットを含む集合フレームを送信する、
ことを含む方法が提供される。

前記態様のもとで定義された本発明の更に別の形態によれば、前記方法は、更に、
集合フレームで送信されたマルチプレクスされたパケットの平均数を検出し、
マルチプレクスされるべきパケットの数が測定平均数に達した後に更に別の各パケットが到着した際に、集合フレームを送信すべきかどうか確率分布関数に基づいて決定する、
ことを含む。

本発明の更に別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集し、
所定の期間を複数の等しいインターバルに分割し、
複数の各インターバル内の受信パケットの数を測定し、そして
受信パケットの測定数が所定値を越えたときに、収集したパケットを含む集合フレームを送信する、
ことを含む方法が提供される。

前記態様のもとで定義された本発明の更に別の形態によれば、前記方法は、更に、
第１パケットの到着時にタイマーを所定値にセットし、
受信パケットの測定数が所定値を越えるか、又はタイマーが時間切れしたときに、収集したパケットを含む集合フレームを送信し、
次の所定期間の複数の各インターバル内に受信されるべきパケットの数を、以前の所定の期間の複数の各インターバル内に受信したパケットの測定数に基づいて予想し、
次の所定期間の複数のインターバルのうちのどのインターバルでタイマーが時間切れするか決定し、
その決定されたインターバル内に受信されるべきパケットの予想数が０であるかどうか検出し、
パケットの予想数が０である場合には、前記決定されたインターバルの以前のインターバルに対して、受信されるべきパケットの予想数が０以外であるインターバルが決定されるまで、前記検出を繰り返し、次いで、パケットの予想数が０以外であるインターバルの終了までの時間としてタイマーを定義する、
ことを含む。

本発明の別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するように構成された収集ユニットと、
所定期間内に受信パケットの数を測定するように構成された測定ユニットと、
受信パケットの数が所定値に達した場合に、収集したパケットを含む集合フレームを送信するように構成された送信ユニットと、
を備えた装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するように構成された集合ユニットと、
マルチプレクシングバッファにおいてパケットの最大許容待機時間をセットするように構成された設定ユニットと、
所定の期間内の受信パケットの数及びマルチプレクシングバッファにおける第１パケットの待機時間を測定するように構成された測定ユニットと、
受信パケットの数が所定値に達するか又は第１パケットの待機時間が最大許容待機時間に達した場合に、収集したパケットを含む集合フレームを送信するように構成された送信ユニットと、
を備えた装置が提供される。

前記態様のもとで定義された本発明の更に別の形態によれば、前記装置は、更に、
集合フレームで送信されたマルチプレクスされたパケットの平均数を検出するように構成された検出ユニットと、
マルチプレクスされるべきパケットの数が測定平均数に達した後に更に別の各パケットが到着した際に、集合フレームを送信すべきかどうか確率分布関数に基づいて決定するように構成された決定ユニットと、
を更に備えている。

本発明の更に別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するように構成された収集ユニットと、
所定の期間を複数の等しいインターバルに分割するように構成された分割ユニットと、
複数の各インターバル内の受信パケットの数を測定するように構成された測定ユニットと、
受信パケットの測定数が所定値を越えたときに、収集したパケットを含む集合フレームを送信するように構成された送信ユニットと、
を備えた装置が提供される。

前記態様のもとで定義された本発明の更に別の形態によれば、前記装置は、更に、
第１パケットの到着時にタイマーを所定値にセットするように構成された設定ユニットであって、受信パケットの測定数が所定値を越えるか又はタイマーが時間切れしたときに、収集したパケットを含む集合フレームを前記送信ユニットが送信するようにも構成された設定ユニットと、
次の所定期間の複数の各インターバル内に受信されるべきパケットの数を、以前の所定の期間の複数の各インターバル内に受信したパケットの測定数に基づいて予想するように構成された予想ユニットと、
次の所定期間の複数のインターバルのうちのどのインターバルでタイマーが時間切れするか決定するように構成された決定ユニットと、
その決定されたインターバル内に受信されるべきパケットの予想数が０であるかどうか検出するように構成された検出ユニットであって、パケットの予想数が０である場合は、前記決定されたインターバルの以前のインターバルに対して、受信されるべきパケットの予想数が０以外であるインターバルが決定されるまで、動作を繰り返す検出ユニットと、
パケットの予想数が０以外であるインターバルの終了までの時間としてタイマーを定義するように構成された定義ユニットと、
を備えている。

本発明の更に別の態様によれば、
上述した装置と、
混雑を検出するように構成された混雑検出ユニットと、
ゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を測定するように構成された遅延測定ユニットと、
混雑が検出された場合には、装置がターンオンされたときのゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を推定するように構成された推定ユニットと、
混雑が検出された場合に、帯域巾利得を計算するように構成された計算ユニットと、
前記推定遅延を、前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドと比較すると共に、前記帯域巾利得を第２の所定スレッシュホールドと比較するように構成された比較ユニットと、
前記推定遅延が前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドより低く且つ前記帯域巾利得が第２の所定スレッシュホールドより高い場合に、装置をアクチベートするように構成されたアクチベートユニットと、
を備えたゲートウェイが提供される。

本発明の更に別の態様によれば、処理装置のためのプログラムを含み、処理装置でプログラムが実行されるときに上述した方法のステップを遂行するソフトウェアコード部分を備えたコンピュータプログラム製品が提供される。

本発明の更に別の態様によれば、前記ソフトウェアコード部分が記憶されるコンピュータ読み取り可能な媒体を備えた上述したコンピュータプログラム製品が提供される。

本発明の更に別の態様によれば、前記処理装置の内部メモリにプログラムを直接ロードすることのできる上述したコンピュータプログラム製品が提供される。

本発明の別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するための収集手段と、
所定の期間内の受信パケットの数を測定するための測定手段と、
受信パケットの数が所定値に達した場合に、収集したパケットを含む集合フレームを送信するための送信手段と、
を備えた装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するための収集手段と、
マルチプレクシングバッファにおいてパケットの最大許容待機時間をセットするための設定手段と、
所定の期間内の受信パケットの数及びマルチプレクシングバッファにおける第１パケットの待機時間を測定するための測定手段と、
受信パケットの数が所定値に達するか、又は第１パケットの待機時間が最大許容待機時間に達した場合に、収集したパケットを含む集合フレームを送信するための送信手段と、
を備えた装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、
マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するための収集手段と、
所定の期間を複数の等しいインターバルへと分割するための分割手段と、
複数の各インターバル内の受信パケットの数を測定するための測定手段と、
受信パケットの測定数が所定値を越えたときに、収集したパケットを含む集合フレームを送信するための送信手段と、
を備えた装置が提供される。

本発明の別の態様によれば、
上述した装置と、
混雑を検出するための混雑検出手段と、
ゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を測定するための遅延測定手段と、
混雑が検出された場合には、装置がターンオンされたときのゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を推定するための推定手段と、
混雑が検出された場合に、帯域巾利得を計算するための計算手段と、
前記推定遅延を、前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドと比較すると共に、前記帯域巾利得を第２の所定スレッシュホールドと比較するための比較手段と、
前記推定遅延が前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドより低く且つ前記帯域巾利得が第２の所定スレッシュホールドより高い場合に、装置をアクチベートするためのアクチベート手段と、
を備えたゲートウェイが提供される。

これら及び他の目的、特徴、細部及び効果は、添付図面を参照した本発明の実施形態の以下の詳細な説明から完全に明らかとなろう。

Ｉ−ＨＳＰＡトランスポートネットワークを経てのＶｏＩＰコールを示す概略図である。 ＬＴＥトランスポートネットワークを経てのＶｏＩＰコールを示す概略図である。 Ｉ−ＨＳＰＡトランスポートネットワークを経て行われるソフトハンドオーバーにおけるＶｏＩＰコールを示す概略図である。 トランスポートオーバーヘッドを示すテーブルである。 トランスポートトポロジーを経てソフトハンドオーバーする場合に転送されるＶｏＩＰトラフィックを示す概略図である。 マルチプレクシング帯域巾利得を示すテーブルである。 本発明の態様によるマルチプレクシングエンティティの一例を示す図である。 本発明の態様によるデマルチプレクシングエンティティの一例を示す図である。 本発明の態様によるマルチプレクシングエンティティの一例を示す図である。 本発明の態様によるマルチプレクシングエンティティの一例を示す図である。 本発明の態様によるＭ＝６でのパケットパターン検出を概略的に示す図である。 本発明の態様によるＭ＝６でのアルゴリズムのメカニズムを概略的に示す図である。 本発明の態様によるマルチプレクシングエンティティの一例を示す図である。 本発明の態様により送信の瞬間を決定するための確率関数を示す図である。 本発明の態様によるマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティの負荷駆動アプリケーションを概略的に示す図である。 本発明の態様により遅延測定及び混雑検出に基づくマルチプレクシング／デマルチプレクシングを概略的に示す図である。 本発明の実施形態の一例によるマルチプレクサの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の一例によるマルチプレクサの機能的ブロック図である。 本発明の実施形態の別の例によるマルチプレクサの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の別の例によるマルチプレクサの機能的ブロック図である。 本発明の実施形態の更に別の例によるマルチプレクサの動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態の更に別の例によるマルチプレクサの機能的ブロック図である。 本発明の実施形態の一例によるマルチプレクサを含むゲートウェイの機能的ブロック図である。

以下、本発明の実施形態は、その一般的な例及び特定の例を参照することにより説明する。しかしながら、この説明は、一例に過ぎず、ここに述べる実施形態は、本発明をそれに限定するものではないことを理解されたい。

本発明の一実施形態によれば、パケットベースの移動バックホールネットワーク（Ｉ−ＨＳＰＡ、ＬＴＥ）環境において動作し、そしてマルチプレクシングが、実際のトラフィック混合及び移動バックホールネットワークの状態に動的に適応するように実行される解決策が提案される。レポートでは、Ｇｎ−Ｕインターフェイスを経てＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳへ／から送られるか又はＳ１−Ｕ（ＬＴＥ）インターフェイスを経てｅＮＢへ送られるＶｏＩＰトラフィックをマルチプレクシング／デマルチプレクシングするＧＷノード（Ｉ−ＨＳＰＡ ＧＷ又はＳ−ＧＷ）にマルチプレクシング／デマルチプレクシングポイントが導入される。同様に、Ｇｎ−Ｕ又はＳ１−Ｕインターフェイスを経てＩ−ＨＳＰＡ ＧＷ又はＳ−ＧＷへ／から送られるＶｏＩＰトラフィックをマルチプレクシング／デマルチプレクシングするＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢにもマルチプレクシング／デマルチプレクシングポイントが導入される。更に、Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳのケースでは、Ｉｕｒインターフェイスを経て他のＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳへ送られるＶｏＩＰトラフィックをマルチプレクスするマルチプレクシングエンティティが具現化される。これらのノードは、Ｇｎ−Ｕ、Ｓ１−Ｕ又はＩｕｒインターフェイスを経て送られる全トラフィックを制御するので、ここに提案する機能にとって良好な位置である。

本発明の一実施形態によれば、Ｉ−ＨＳＰＡ ＧＷ又はＳ−ＧＷに配置されるマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティが提案される。

実施形態の１つの態様では、各Ｇｎ−Ｕ又はＳ１−Ｕインターフェイスに対して１つのエンティティが具現化される。マルチプレクサは、Ｇｎ−Ｕ／Ｓ１−Ｕインターフェイスを経てＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ／ｅＮＢへ送られるＶｏＩＰトラフィックを評価し、そしてマルチプレクスされるＶｏＩＰパケットの量を定義するか、又は評価の結果に基づいてマルチプレクシングタイマーを調整する。

それとは別に又はそれに加えて、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、ダウンリンクコールアドミッションコントロール（ＤＬ ＣＡＣ）と通信し、そしてＶｏＩＰコールの量が、マルチプレクシングなしにシステムがサービスできるコールの量を越えて増加する（トラフィック強度が増加する）場合には、マルチプレクシング／デマルチプレクシングがターンオンされ、そして各ＶｏＩＰコールに対して予約されるべき帯域巾の変化（減少）量がＣＡＣに通知され、これは、付加的なＶｏＩＰコールのアドミッション及びサービスを可能にする。

更に、それとは別に又はそれに加えて、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、ＶｏＩＰトラフィックに対する遅延測定、及び低プライオリティトラフィックに対する混雑検出を遂行する。混雑が検出された場合に、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、遅延測定を基準として考慮することにより、ＶｏＩＰサービスのクオリティに対するマルチプレクシングの影響を評価する。評価が肯定結果を与え、即ち推定遅延が規定のスレッシュホールドを越えて増加しない場合には、トランスポートリンクを、混雑が測定されたインターフェイスとで共用するインターフェイスごとにマルチプレクシングがターンオンされる。

本発明の別の実施形態によれば、Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢに配置されるマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティが提案される。

この実施形態の１つの態様において、改善型マルチプレクシング機能は、Ｉ−ＨＳＰＡＧＷ又はＳ−ＧＷのみで具現化され、一方、Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢは、Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢで具現化される簡単なエンティティであって、Ｉ−ＨＳＰＡ ＧＷ又はＳ−ＧＷからＧｎ−Ｕ又はＳ１−Ｕインターフェイスを経て受信される１つのトランスポートフレーム内のＶｏＩＰパケットの量を監視しそしてこの値を使用してアップリンク（ＵＬ）ボイストラフィックをマルチプレクスするようなエンティティを有する。

それとは別に、マルチプレクサは、Ｇｎ−Ｕ／Ｓ１−Ｕインターフェイスを経てＩ−ＨＳＰＡ ＧＷ／Ｓ−ＧＷへ送られるＶｏＩＰトラフィックを評価し、そして評価の結果に基づいて１つのマルチプレクスにあるべきＶｏＩＰパケットの数を定義する。

それとは別に又はそれに加えて、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、ＵＬ ＣＡＣと通信し、そしてＶｏＩＰコールの量が、マルチプレクシングなしにシステムがサービスできるコールの量を越えて増加する（トラフィック強度が増加する）場合には、マルチプレクシング／デマルチプレクシングがターンオンされ、そして各ＶｏＩＰコールに対して予約されるべき帯域巾の変化（減少）量がＣＡＣに通知され、これは、付加的なＶｏＩＰコールのアドミッション及びサービスを可能にする。

それとは別に又はそれに加えて、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、ＶｏＩＰトラフィックに対する遅延測定、及び低プライオリティトラフィックに対する混雑検出を遂行する。混雑が検出された場合に、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、遅延測定を基準として考慮することにより、ＶｏＩＰサービスのクオリティに対するマルチプレクシングの影響を評価する。評価が肯定結果を与え、即ち推定遅延が規定のスレッシュホールドを越えて増加しない場合には、マルチプレクシングがターンオンされる。

それに加えて、Ｉｕｒインターフェイスを経て送られるＶｏＩＰトラフィックを評価しそして評価の結果に基づいて１つのマルチプレクスにあるべきＶｏＩＰパケットの数を定義するマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティが各Ｉｕｒインターフェイスに対して具現化される。或いは又、ボイス負荷の増加が検出された場合だけマルチプレクシングをターンオンすることができる。

以下、Ｉ−ＨＳＰＡシステム及びＬＴＥシステムを参照して本発明の実施形態の具現化例を説明する。

この具現化例によれば、Ｉ−ＨＳＰＡシステムにおいて、ボイスコールを行うユーザにＩ−ＨＳＰＡ ＧＷ及びＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳが与えられる。ＬＴＥシステムでは、ボイスコールを行うユーザにＳ−ＧＷ及びｅＮＢが与えられる。

マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、Ｉ−ＨＳＰＡ ＧＷ（Ｓ−ＧＷ）で実行されるか又はそれに取り付けられるソフトウェアコンポーネントであり、Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ（ｅＮＢ）で実行されるか又はそれに取り付けられるピアエンティティは、Ｇｎ−Ｕ（Ｓ１−Ｕ）インターフェイスを経てＩ−ＨＳＰＡ ＧＷ（Ｓ−ＧＷ）に接続される（図６及び図７を参照）。Ｉ−ＨＳＰＡ ＧＷ（Ｓ−ＧＷ）において、Ｇｎ−Ｕ（Ｓ１−Ｕ）インターフェイスごとにマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティの個別インスタンスがある。ＤＬでは、マルチプレクシングがＩ−ＨＳＰＡ ＧＷ又はＳ−ＧＷで行われ、そしてデマルチプレクシングがＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢで行われ、一方、ＵＬでは、マルチプレクシングがＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ（ｅＮＢ）で行われ、そしてデマルチプレクシングがＩ−ＨＳＰＡ ＧＷ（Ｓ−ＧＷ）で行われる。

それに加えて、Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳでは、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、Ｉｕｒインターフェイスごとに具現化することができる。この場合には、マルチプレクシング／デマルチプレクシングが、Ｉｕｒトラフィックを有するピアエンティティで行われる。マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、以下に述べるように、ＶｏＩＰトラフィックを観察して、その測定に基づきマルチプレクシングを遂行する。

それに加えて、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティは、ＣＡＣと通信し、そして以下に述べるように、トラフィック強度に関する受信情報に基づいてマルチプレクシングをスイッチオン又はオフすることを決定する。

それに加えて又はそれとは別に、マルチプレクシングエンティティは、例えば、リンク故障検出のために設計され且つ遅延測定目的でも使用できる両方向性転送検出プロトコル（ＢＦＤ）を使用して、測定ループで遅延及び混雑測定を遂行する。１つのＢＦＤセッションは、ＶｏＩＰトラフィックに指定されねばならず、一方、第２セッションは、低及び中間プライオリティのトラフィック（例えば、データトラフィック、等）に指定されねばならない。測定結果の相違を監視することにより、トランスポートネットワークに関する絶対的な細部を知ることなく、ネットワークリンククオリティを著しく正確に評価することができる。混雑が検出された場合には、以下に詳細に述べるように、マルチプレクシングエンティティは、マルチプレクシングをスイッチオンする。マルチプレクシングエンティティのＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢ側の実現には、限定された具現化しかなく、即ちＧｎ−Ｕ又はＳ１−Ｕインターフェイスを経て受信されたパケットから抽出される観察されたマルチプレクシングパラメータに基づいてマルチプレクシングパラメータをセットすることができる。

マルチプレクシングは、異なるプロトコルレイヤにおいて具現化することができ、レイヤがプロトコルスタックの上位にあるほど、得られる利得が高くなる。

上述したように、アプリケーションレイヤのＲＴＰプロトコルにおけるマルチプレクシングは、スビア氏等によって提案されたものである。しかしながら、それを規定する規格がなく、ＲＴＰレベル集合を実現するのに、Ｉ−ＨＳＰＡ ＧＷ（Ｓ−ＧＷ）及びＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ（ｅＮＢ）においてオリジナルＲＴＰセッションを終了させそして新たなセッションを設定する必要があり、これは、著しい複雑さの追加及び拡張性の問題を導入し、Ｉ−ＨＳＰＡ及びＬＴＥシステムにこの解決策を使用することが実現不能となる。

図８は、本発明の一実施形態によるマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティのマルチプレクサの一例を示す。ここで、デマルチプレクシングエンティティは、図７に基づいて具現化される。図８に示すマルチプレクサは、ＯＮ状態における接続の量を推定し、そしてその推定結果に基づき、一緒にマルチプレクスされるＶｏＩＰパケットの数を定義する。この場合には、マルチプレクシングタイマーが要求されず、或いはそれが具現化される場合には、セキュリティの理由で使用され、即ち大幅な遅延を防止するために使用される。推定は、ｋ・Ｔ測定ウインドウにわたり受信したＶｏＩＰパケットの量を測定することにより行われ、但し、ｋは、正の整数値をとるパラメータであり、一方、Ｔは、ＶｏＩＰパケットの到着間隔（例えば、ＡＭＲコーデックの場合には２０ｍｓ）である。

測定ウインドウ中に測定されたＶｏＩＰパケット到着（ｘ）は、ＯＮ状態における接続の数（Ｎ^*）を与える。

ｋ＝１の場合には、ＯＮ状態の各接続は、観察ウインドウ内に１つのパケット到着を有することになる。というのは、ＶｏＩＰコーデックが周期Ｔでスピーチフレームを規則的に発生し、従って、ＯＮにおける接続の量が推定されるからである。ｋが１より大きくセットされる場合も、結果は同様であり、ジッタによる不正確さは、比例的に小さくなるが、トークスパートの開始及び終了のための不正確さは増大する。ｋ・Ｔは、トークスパートの平均長さ（数秒）より相当に小さく保持されねばならない。

τが望ましい平均遅延を表わすものとする。マルチプレクサによって収集されて１つの集合フレームへとマルチプレクスされる（異なるＶｏＩＰソースからの）パケットの数が、システムにおけるアクティブな接続の数に正比例するｎに達したときに、マルチプレクスされたフレームが集合されて送信される。

これは、マルチプレクシングにより導入される平均遅延が、アクティブな接続の数とはほぼ独立したままになることを保証する。更に、ｎが、マルチプレクスされたＶｏＩＰパケットの最大許容数（ｎ_max）より大きいことが式によって決定された場合には、ｎは、ｎ_maxに等しくない

従って、マルチプレクサは、マルチプレクスにおける最大パケット数（ｎ_max）と、マルチプレクシングバッファにおけるＶｏＩＰパケットの最大許容待機時間（ｔ_max）との２つのパラメータを有する。バッファ内のＶｏＩＰパケットの数がｎ_maxを越えるか又は第１パケットの待機時間がｔ_maxに到達した場合に、集合フレームが送信される。マルチプレクシングエンティティの別の具現化では、これら２つのパラメータの両方が使用されるか又は一方しか使用されない。又、これらパラメータの値も、具現化特有である。

ピアエンティティのデマルチプレクサは、トランスポートフレーム及びマルチプレクシングヘッダを単に剥離し、そして各ＶｏＩＰをそれに対応する行先へ配送する。

図９は、本発明の一実施形態によるマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティのマルチプレクサの更に別の例を示す。ここで、デマルチプレクシングエンティティは、図７に基づいて具現化される。マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティのこの例では、ＶｏＩＰパケット到着パターンが規定の粒度で測定され、このパターンに基づいてマルチプレクシングが行われる。新たな集合フレームが生成されるときには、検出されたパターンに基づいてマルチプレクシングタイマー値が定義される。

第１に、到着パターン検出が遂行される。基本的な時間周期、即ちＶｏＩＰパケットの到着間隔Ｔが、Ｍ個（例えば、Ｍ＝２０）の等しいインターバルに分割され、そしてこれらインターバルの各々におけるパケット到着の数ｎ_i（ｉ＝０、１、・・・Ｍ−１）が各時間周期に測定され更新される。図１０は、Ｍ＝６でのパケットパターン検出の一例を示す。Ｍは、アルゴリズムのパラメータである。Ｍの大きな値は、微細な粒度及び高い効率に通じるが、高い計算リソースも要求する。このパラメータの値は、アクティブな接続の数に基づいて適応式に定義される。ｎ_iの和は、アクティブな接続の数Ｎ^*を与える。アルゴリズムの他のパラメータは、マルチプレクシングバッファにおけるＶｏＩＰパケットの最大許容待機時間ｔ_max（ｔ_max＜Ｔ）と、ＭＴＵサイズに基づいて定義されたマルチプレクスにおける最大パケット数ｎ_maxとである。バッファ内のＶｏＩＰパケットの数がｎ_maxを越えるか、又は第１パケットの待機時間がｔ_maxに到達した場合には、集合フレームが送信される。

（適応パラメータチューニングなしの）標準的な方法によって得られる平均マルチプレクシング遅延は、検出されたＶｏＩＰパケットパターンに基づいて将来のパケット到着を予想することにより減少することができる。この方法は、時間Ｔ内にｎ_iが変化する確率が低いというもっともらしい仮定に基づく。というのは、アクティブなＶｏＩＰユーザのＯＮ及びＯＦＦ状態の平均長さが典型的にＴより非常に大きく、そしてＯＮ状態にあるアクティブなＶｏＩＰ接続に対応するパケットが、周期的に、即ち各周期内で常に同じインターバルｉに到着することが予想されるからである（典型的なジッタは、Ｔ／Ｍ未満であると仮定する）。従って、次の周期において、その前と同じ数のパケットが各インターバルｉに到着すると予想される。特に、検出されたパケットが、あるインターバルに全く到着しない（ｎ_i＝０）場合には、次の周期のそれらインターバルに到着が予想されるパケットはない。この予想を使用して、デフォールトタイマーを越える前であって、最後に予想されるＶｏＩＰパケットの到着後に、マルチプレクスを送信することができる。

この例の主たる考え方は、デフォールトタイマーを越えるときまでに予想されるパケット到着がもはやない場合には、到来するＶｏＩＰパケットを更に待機せずにマルチプレクスを送信し、従って、マルチプレクスにおけるＶｏＩＰパケットの予想数を減少せずに、平均マルチプレクシング遅延を減少することができる。接続中に発生されるサイレンスフレームは、ＯＦF状態にあり、ＯＮ周期中に送られるボイスフレームと同様に個別に取り扱われねばならない。

第１のパケットがマルチプレクシングバッファに到着し、そして集合フレームの生成がスタートすると、タイマーは、検出されたパケット到着パターンに基づいてｔ_max以下の値（ｔ_modified）にセットされる。第１に、ｔ_maxにセットされたタイマーがどのインターバルに時間切れするか決定される。このインターバル中の予想されるパケット到着数（ｎ_i）が非ゼロである場合には、最大待機時間が変更されない（ｔ_modified＝ｔ_max）。さもなければ、ｎ_i＝０の場合には、手前のインターバルｉ＝ｉ−１（ｍｏｄ Ｍ）が考慮され、このインターバル中に到着が予想されるＶｏＩＰパケットがあるかどうかチェックされる。このプロセスは、ｎ_i＞０とすれば、空でないインターバルが見つかるまで繰り返される。ｔ_modifiedは、このインターバルの終わりまでの時間として定義される。これは、Ｍ＝６でのアルゴリズムのメカニズムを示す図１１に示されている。ｔ_modifiedが決定された後に、最大待機時間ｔ_modified及び最大ＶｏＩＰパケット数ｎ_maxをもつ標準マルチプレクサが使用され、即ちマルチプレクスにおけるＶｏＩＰパケットの数がｎ_maxに到達するか又はタイマーがｔ_modifiedに到達した場合に、パケットが送信される。

この方法は、アクティブな接続の数Ｎ^*がｎ_maxＴ／ｔ_maxに比較して低いときに最も効率的である。というのは、この場合には、インターバルが空である（ｎ_i＝０）確率が高いからである。この方法が正しく機能することを保証するために、パラメータｔ_maxは、好ましくは、Ｔ−Ｔ／Ｍ未満でなければならない。

アクティブな接続の数が変化するために、ｎ_iの値が時間的に変化し、それ故、最初にパケット到着が予想されない（ｎ_i＝０の）インターバルでは、パケットが到着すると、時間当たりの送信パケットの平均数に若干の増加を生じることが考えられる。しかしながら、シミュレーションでは、この増加は、取るに足らないものであることが分かった。

ピアエンティティのデマルチプレクサは、トランスポートフレーム及びマルチプレクシングヘッダを単に剥離し、そして各ＶｏＩＰパケットをそれに対応する行先へ配布する。

図１２は、本発明の一実施形態によるマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティのマルチプレクサの別の例を示す。ここでは、デマルチプレクシングエンティティは、図７に基づいて具現化される。マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティのこの例では、マルチプレクサは、指数移動平均（ＥＭＡ）方法を使用して集合トランスポートフレームにおいて送信された平均ボイスパケット数（ｎ_avg）を測定する。集合フレームの送信の瞬間は、マルチプレクスされるべきボイスパケット数がｎ_avgに到達した後に確率分布関数に基づいて決定される。更に別のボイスパケットが到着するたびに、確率分布関数Ｆ（ｎ）に基づき集合フレームの送信について判断がなされる。図１３は、送信の瞬間を決定するための確率関数Ｆ（ｎ）を示す図である。アルゴリズムの他のパラメータは、マルチプレクシングバッファにおけるＶｏＩＰパケットの最大許容待機時間ｔ_maxと、ＭＴＵサイズに基づいて定義されたマルチプレクスにおける最大パケット数ｎ_maxとである。バッファ内のＶｏＩＰパケットの数がｎ_maxを越えるか、又は第１パケットの待機時間がｔ_maxに到達した場合には、集合フレームが送信される。

トランスポートフレームの送信時に、ｎ_avgの値は、トランスポートフレームにおいて送信されるボイスパケット数（ｎ_sent）で更新され、そしてｎ_avgの新たな値がマルチプレクサへ伝播される。送信の瞬間を決定するのに使用される確率分布関数は、任意であるが、ｎ_avgに到達した直後にしばしばマルチプレクスを送信する機能がｎ_avgを０に向かってシフトさせる。

ピアエンティティのデマルチプレクサは、トランスポートフレーム及びマルチプレクシングヘッダを単に剥離し、そして各ＶｏＩＰパケットをそれに対応する行先へ配布する。

上述した例に加えて又はそれとは別に、一時的に増加したトラフィック需要／負荷を取り扱うための簡単な手段として適応マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティを適用することもできる。所与のＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢにおけるＶｏＩＰトラフィック量の増加がリソース管理で検出された場合に、マルチプレクシングをターンオンするか又は増加するコマンドがマルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティへ送られる。図１４は、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティの負荷駆動アプリケーションの概略を示す。マルチプレクシングエンティティがターンオンされるか又は新たなマルチプレクシングパラメータが構成されると、マルチプレクシングがオンであるか又はマルチプレクシングファクタが増加されることを反映するＣＡＣパラメータを使用するためにＣＡＣに確認が送られる。これらのパラメータで、ＣＡＣは、それまで以上のＶｏＩＰ接続をシステムに対して許す。

考えられる更に別の形態は、各Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢに向かうＶｏＩＰ接続の遅延を測定すると同時に、データトラフィックのための混雑検出を遂行する遅延及び混雑測定エンティティをＩ−ＨＳＰＡ ＧＷ又はＳ−ＧＷにおいて具現化することである。図１５は、本発明の態様による遅延測定及び混雑検出に基づくマルチプレクシング／デマルチプレクシングを概略的に示す。例えば、この目的のためＢＦＤプロトコルを使用することができる。１つのＢＦＤセッションがＶｏＩＰトラフィックに指定される一方、第２のセッションが低及び中間プライオリティのトラフィックに指定されねばならない。測定結果の差を監視することにより、トランスポートネットワークに関する絶対的な細部を知ることなく、ネットワークリンククオリティを著しく正確に評価することができる。Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢに向かって混雑が検出された場合には、評価エンティティは、マルチプレクシングがターンオンされた場合に、帯域巾利得を計算し、そしてＶｏＩＰ接続の端−端遅延を推定する。推定遅延が測定遅延より悪くなく（又は規定の最大許容値より低く）そして帯域巾利得が規定のスレッシュホールドより高い場合には、マルチプレクシングがターンオンされる。同様に、共通のトランスポートリンクを、混雑が検出されたものとで共用しているＩ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢのＶｏＩＰ接続のマルチプレクシングが評価され、そしてその結果が肯定である場合には、マルチプレクシングがターンオンされ、従って、著しい帯域巾利得を得ることができる。これは、評価エンティティにおいてトランスポート容量に関する知識を要求する。

以下、図１６及び１７を参照して、本発明の実施形態の一例に基づくマルチプレクサの動作を説明する。

図１６は、本発明の実施形態の一例に基づくマルチプレクサの動作のフローチャートであり、そして図１７は、本発明の実施形態の一例に基づくマルチプレクサの機能的ブロック図である。

先ず、ステップＳ１１において、収集ユニット１１は、例えば、ＶｏＩＰパケットのような複数のパケットを収集する。次いで、ステップＳ１２において、測定ユニット１２は、収集ユニット１１により収集されたパケットの数を測定し、そしてステップＳ１３において、収集されたパケットの数が所定値を越えるかどうか決定される。ステップＳ１３において、収集されたパケットの数が所定値を越えることが検出された場合には、送信ユニット１３は、ステップＳ１４において、マルチプレクスされたパケットを含む集合フレームを送信する。ステップＳ１３において、収集されたパケットの数が所定値を越えないことが決定された場合には、プロセスがステップＳ１１へ戻る。

以下、図１８及び１９を参照して、本発明の実施形態の別の例に基づくマルチプレクサの動作を説明する。

図１８は、本発明の実施形態の別の例に基づくマルチプレクサの動作のフローチャートであり、そして図１９は、本発明の実施形態の別の例に基づくマルチプレクサの機能的ブロック図である。

先ず、ステップＳ２１において、収集ユニット２１は、複数のパケットを収集し、それらパケットは、集合フレームへとマルチプレクスされる。次いで、ステップＳ２２において、設定ユニット２２は、マルチプレクシングバッファにおけるパケットの最大許容待機時間をセットし、そして測定ユニット２３は、ステップＳ２３において、マルチプレクシングパケットの第１パケットの待機時間を測定する。次いで、ステップＳ２４において、第１パケットの測定待機時間が、設定ユニット２２によりセットされた最大許容待機時間に到達したかどうか決定される。第１パケットの測定待機時間が、ステップＳ２４において、最大許容待機時間に到達したと決定された場合には、送信ユニット２４は、ステップＳ２５において、収集パケットを含む集合フレームを送信する。第１パケットの測定待機時間が、ステップＳ２４において、最大許容待機時間に到達しないと決定された場合には、プロセスがステップＳ２３へ戻る。

以下、図２０及び２１を参照して、本発明の実施形態の更に別の例に基づくマルチプレクサの動作を説明する。

図２０は、本発明の実施形態の更に別の例に基づくマルチプレクサの動作のフローチャートであり、そして図２１は、本発明の実施形態の更に別の例に基づくマルチプレクサの機能的ブロック図である。

先ず、ステップＳ３１において、収集ユニット３１は、複数のパケットを収集する。次いで、分割ユニット３２は、ステップＳ３２において、パケット到着間隔である所定時間周期を、複数の等しいインターバルへと分割する。更に、測定ユニット３３は、ステップＳ３３において、収集ユニット３１により収集されたパケットの数を測定し、そしてステップＳ３４において、設定ユニット３４は、収集ユニット３１に第１パケットが到着した際にタイマーをセットする。次いで、ステップＳ３５において、収集されたパケットの数が所定値を越えるか又はタイマーが時間切れするか決定される。ステップＳ３５において、収集されたパケットの数が所定値を越えるか又はタイマーが時間切れしたと決定された場合には、ステップＳ３６において、送信ユニット３６は、収集したパケットを含む集合フレームを送信する。ステップＳ３５において、収集されたパケットの数が所定値を越えずそしてタイマーが時間切れしないと決定された場合には、プロセスは、ステップＳ３１へ戻る。

以下、図２２を参照して、本発明の実施形態の一例によるマルチプレクサを含むゲートウェイの動作を説明する。

図２２は、本発明の実施形態の一例によるマルチプレクサを含むゲートウェイの機能的ブロック図である。

ゲートウェイ４０は、Ｉ−ＨＳＰＡ ＧＷ又はＳ−ＧＷであり、トラフィックデータに対する混雑検出を遂行する混雑検出ユニット４１を備えている。更に、ゲートウェイは、各Ｉ−ＨＳＰＡ ＢＴＳ又はｅＮＢに向かうＶｏＩＰ接続の遅延を測定する遅延測定ユニット４２を備えている。更に、ゲートウェイは、ＶｏＩＰ接続の端−端遅延を推定する推定ユニット４３と、マルチプレクシングがターンオンされる場合に帯域巾利得を計算する計算ユニット４４とを備えている。次いで、比較ユニット４５は、推定遅延を測定遅延又は所定スレッシュホールドと比較すると共に、計算された帯域巾利得を所定スレッシュホールドと比較する。推定遅延が測定値より悪くないか又は所定の最大許容スレッシュホールドより低く且つ帯域巾利得が所定スレッシュホールドより高い場合には、アクチベーションユニット４６が、上述した例の１つに基づきマルチプレクシング動作を遂行するためにマルチプレクサ４７をターンオンする。

本発明の実施形態は、移動通信ネットワーク、特に、Ｉ−ＨＳＰＡ及びＬＴＥを参照して説明したが、本発明は、移動通信ネットワークに限定されず、いかなる種類のワイヤードパケットベースネットワークにも適用できることに注意されたい。

更に、上述した解決策は、スピーチ又は混雑状態に限定されないことに注意されたい。更に、上述した実施形態及び実施例は、適当な仕方で結合されてもよい。

要約すれば、本発明は、クロスレイヤ機能を要求しない簡単なものから、測定ループを伴う改善されたものまで多数の別々の解決策を提案する。多数の既知の解決策があるが、合理的な適応パラメータ化を伴うものはない。適応式解決策の利点は、簡単な手段に基づいて、マルチプレクシングが実際の状況に対してそれ自身で構成を行い、従って、パラメータ構成を必要とせず、又はシステムが遭遇する各情況に適さない規定のデフォールトを必要としないことである。

マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティ及びゲートウェイの前記規範的な説明において、本発明の原理を理解する上で関係のあるユニットだけを、機能的ブロックを使用して説明した。マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティ及びゲートウェイは、マルチプレクシング／デマルチプレクシングエンティティとして動作するために必要な更に別のユニットも備えている。しかしながら、これらユニットの説明は、本書から除去される。装置の機能的ブロックの配置は、本発明を限定するものではなく、又、それら機能は、１つのブロックにより遂行されてもよいし、サブブロックへと更に分割されてもよい。

上述した本発明の目的に対して、次のことに注意されたい。
−おそらくソフトウェアコード部分として具現化され、そして（デバイス、装置及び／又はそのモジュールの例として、或いは装置及びそのモジュールを含むエンティティの例として）ネットワークコントロール要素又はターミナルにプロセッサを使用して実行される方法ステップは、ソフトウェアコード独立であり、そして方法ステップにより定義される機能が保存される限り、既知の又は将来開発されるプログラミング言語を使用して指定することができ、
−一般的に、いかなる方法ステップも、具現化される機能に関して実施形態及びその変形例の考え方を変えずにソフトウェアとして又はハードウェアにより具現化されるのに適したものであり、
−方法ステップ、及び／又はおそらく上述した装置又はそのモジュールにおいてハードウェアコンポーネントとして具現化されるデバイス、ユニット又は手段（例えば、上述した実施形態に基づいて装置の機能を実行するデバイス、ＵＥ、ｅＮｏｄｅ−Ｂ、等）は、ハードウェア独立であり、そして既知の又は将来開発されるハードウェア技術又はそれらの混成、例えば、ＭＯＳ（金属酸化物半導体）、ＣＭＯＳ（相補的ＭＯＳ）、ＢｉＭＯＳ（バイポーラＭＯＳ）、ＢｉＣＭＯＳ（バイポーラＣＭＯＳ）、ＥＣＬ（エミッタ結合ロジック）、ＴＴＬ（トランジスタ−トランジスタロジック）、等を使用し、例えば、ＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ（集積回路））コンポーネント、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）コンポーネント、ＣＰＬＤ（コンプレックスプログラマブルロジックデバイス）コンポーネント、又はＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）コンポーネントを使用して具現化することができ、
−デバイス、ユニット又は手段（例えば、上述した装置及びゲートウェイ、或いはそれらの各ユニット／手段のいずれか１つ）は、個々のデバイス、ユニット又は手段として具現化できるが、これは、デバイス、ユニット又は手段の機能が保存される限り、それらがシステム全体にわたって分散型形態で具現化されることを除外するものではなく、
−装置は、半導体チップ、チップセット、或いはそのようなチップ又はチップセットを含む（ハードウェア）モジュールにより表されるが、これは、装置又はモジュールの機能が、ハードウェアで具現化されるのではなく、（ソフトウェア）モジュールのソフトウェア、例えば、プロセッサで実行するための／実行される実行可能なソフトウェアコード部分を含むコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム製品、として具現化される可能性を除外するものではなく、
−デバイスは、例えば、機能が互いに協働するものであるか、又は互いに独立しているが同じデバイスハウジングにあるかに関わらず、装置、又は２つ以上の装置のアッセンブリとみなすことができる。

以上に述べた実施形態並びに一般的及び特定の実施例は、例示のためのものに過ぎず、本発明をそれに限定するためのものではないことに注意されたい。むしろ、特許請求の範囲内で種々の変更や修正が考えられる。

１１：収集ユニット／手段
１２：測定ユニット／手段
１３：送信ユニット／手段
２１：収集ユニット／手段
２２：設定ユニット／手段
２３：測定ユニット／手段
２４：送信ユニット／手段
３１：収集ユニット／手段
３２：分割ユニット／手段
３３：測定ユニット／手段
３４：設定ユニット／手段
３５：送信ユニット／手段
４１：混雑検出ユニット／手段
４２：遅延測定ユニット／手段
４３：推定ユニット／手段
４４：計算ユニット／手段
４５：比較ユニット／手段
４６：アクチベートユニット／手段
４７：マルチプレクサ

Claims (20)

1. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集する段階と、
   所定の期間内に受信パケットの数を測定する段階と、
   受信パケットの数が所定値に達した場合に、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信する段階と、
   を含む方法。
2. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集する段階と、
   マルチプレクシングバッファにおいてパケットの最大許容待機時間をセットする段階と、
   所定の期間内の受信パケットの数及びマルチプレクシングバッファにおける第１パケットの待機時間を測定する段階と、
   受信パケットの数が所定値に達するか、又は第１パケットの待機時間が最大許容待機時間に達した場合に、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信する段階と、
   を含む方法。
3. 集合フレームにおいて送信されたマルチプレクスされたパケットの平均数を検出する段階と、
   マルチプレクスされるべきパケットの数が測定平均数に達した後に更に別の各パケットが到着した際に、前記集合フレームを送信すべきかどうか確率分布関数に基づいて決定する段階と、
   を更に含む請求項２に記載の方法。
4. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集する段階と、
   所定の期間を複数の等しいインターバルに分割する段階と、
   複数の各インターバル内の受信パケットの数を測定する段階と、
   受信パケットの測定数が所定値を越えたときに、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信する段階と、
   を含む方法。
5. 第１パケットの到着時にタイマーを所定値にセットする段階と、
   受信パケットの測定数が所定値を越えるか、又はタイマーが時間切れしたときに、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信する段階と、
   を更に含む請求項４に記載の方法。
6. 次の所定期間の複数の各インターバル内に受信されるべきパケットの数を、以前の所定の期間の複数の各インターバル内に受信したパケットの測定数に基づき予想する段階と、
   次の所定期間の複数のインターバルのうちのどのインターバルでタイマーが時間切れするか決定する段階と、
   その決定されたインターバル内に受信されるべきパケットの予想数が０であるかどうか検出する段階と、
   パケットの予想数が０である場合には、前記決定されたインターバルの以前のインターバルに対して、受信されるべきパケットの予想数が０以外であるインターバルが決定されるまで、前記検出を繰り返し、次いで、パケットの予想数が０以外であるインターバルの終了までの時間としてタイマーを定義する段階と、
   を含む請求項５に記載の方法。
7. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するように構成された収集ユニットと、
   所定期間内に受信パケットの数を測定するように構成された測定ユニットと、
   受信パケットの数が所定値に達した場合に、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信するように構成された送信ユニットと、
   を備えた装置。
8. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するように構成された集合ユニットと、
   マルチプレクシングバッファにおいてパケットの最大許容待機時間をセットするように構成された設定ユニットと、
   所定の期間内の受信パケットの数及びマルチプレクシングバッファにおける第１パケットの待機時間を測定するように構成された測定ユニットと、
   受信パケットの数が所定値に達するか又は第１パケットの待機時間が最大許容待機時間に達した場合に、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信するように構成された送信ユニットと、
   を備えた装置。
9. 集合フレームで送信されたマルチプレクスされたパケットの平均数を検出するように構成された検出ユニットと、
   マルチプレクスされるべきパケットの数が測定平均数に達した後に更に別の各パケットが到着した際に、集合フレームを送信すべきかどうか確率分布関数に基づいて決定するように構成された決定ユニットと、
   を更に備えた請求項８に記載の装置。
10. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するように構成された収集ユニットと、
    所定の期間を複数の等しいインターバルに分割するように構成された分割ユニットと、
    複数の各インターバル内の受信パケットの数を測定するように構成された測定ユニットと、
    受信パケットの測定数が所定値を越えたときに、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信するように構成された送信ユニットと、
    を備えた装置。
11. 第１パケットの到着時にタイマーを所定値にセットするように構成された設定ユニットを更に備え、
    前記送信ユニットは、受信パケットの測定数が所定値を越えるか又はタイマーが時間切れしたときに、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信するように構成された、請求項１０に記載の装置。
12. 次の所定期間の複数の各インターバル内に受信されるべきパケットの数を、以前の所定の期間の複数の各インターバル内に受信したパケットの測定数に基づいて予想するように構成された予想ユニットと、
    次の所定期間の複数のインターバルのうちのどのインターバルでタイマーが時間切れするか決定するように構成された決定ユニットと、
    その決定されたインターバル内に受信されるべきパケットの予想数が０であるかどうか検出するように構成された検出ユニットであって、パケットの予想数が０である場合は、前記決定されたインターバルの以前のインターバルに対して、受信されるべきパケットの予想数が０以外であるインターバルが決定されるまで、動作を繰り返す検出ユニットと、
    パケットの予想数が０以外であるインターバルの終了までの時間としてタイマーを定義するように構成された定義ユニットと、
    を更に備えた請求項１１に記載の装置。
13. 請求項７から１２のいずれかに記載の装置と、
    混雑を検出するように構成された混雑検出ユニットと、
    ゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を測定するように構成された遅延測定ユニットと、
    混雑が検出された場合には、装置がターンオンされたときのゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を推定するように構成された推定ユニットと、
    混雑が検出された場合に、帯域巾利得を計算するように構成された計算ユニットと、
    前記推定遅延を、前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドと比較すると共に、前記帯域巾利得を第２の所定スレッシュホールドと比較するように構成された比較ユニットと、
    前記推定遅延が前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドより低く且つ前記帯域巾利得が第２の所定スレッシュホールドより高い場合に、装置をアクチベートするように構成されたアクチベートユニットと、
    を備えたゲートウェイ。
14. 処理装置のためのプログラムを含み、処理装置でプログラムが実行されるときに請求項１から６のいずれかに記載の段階を遂行するソフトウェアコード部分を備えたコンピュータプログラム製品。
15. 前記コンピュータプログラム製品は、前記ソフトウェアコード部分が記憶されるコンピュータ読み取り可能な媒体を備えた、請求項１４に記載のコンピュータプログラム製品。
16. 前記処理装置の内部メモリにプログラムを直接ロードすることができる、請求項１４に記載のコンピュータプログラム製品。
17. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するための収集手段と、
    所定の期間内の受信パケットの数を測定するための測定手段と、
    受信パケットの数が所定値に達した場合に、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信するための送信手段と、
    を備えた装置。
18. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するための収集手段と、
    マルチプレクシングバッファにおいてパケットの最大許容待機時間をセットするための設定手段と、
    所定の期間内の受信パケットの数及びマルチプレクシングバッファにおける第１パケットの待機時間を測定するための測定手段と、
    受信パケットの数が所定値に達するか、又は第１パケットの待機時間が最大許容待機時間に達した場合に、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信するための送信手段と、
    を備えた装置。
19. マルチプレクスされるべき複数のパケットを集合フレームにおいて収集するための収集手段と、
    所定の期間を複数の等しいインターバルへと分割するための分割手段と、
    複数の各インターバル内の受信パケットの数を測定するための測定手段と、
    受信パケットの測定数が所定値を越えたときに、前記収集したパケットを含む集合フレームを送信するための送信手段と、
    を備えた装置。
20. 請求項１７から１９のいずれかに記載の装置と、
    混雑を検出するための混雑検出手段と、
    ゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を測定するための遅延測定手段と、
    混雑が検出された場合には、装置がターンオンされたときのゲートウェイとベースステーションとの間の接続の遅延を推定するための推定手段と、
    混雑が検出された場合に、帯域巾利得を計算するための計算手段と、
    前記推定遅延を、前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドと比較すると共に、前記帯域巾利得を第２の所定スレッシュホールドと比較するための比較手段と、
    前記推定遅延が前記測定遅延又は第１の所定スレッシュホールドより低く且つ前記帯域巾利得が第２の所定スレッシュホールドより高い場合に、装置をアクチベートするためのアクチベート手段と、
    を備えたゲートウェイ。

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