JP3644677B2 - スペクトラム拡散マルチユーザチャネルの優先順位づけおよび流れ制御 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
この発明は、概括的には無線符号分割多元接続スペクトラム拡散通信システムにおいて複数のユーザの用いるチャネルに関する。より詳しくいうと、この発明はスペクトラム拡散通信システムの共通共用チャネルのためのデータの流れの優先順位づけおよび制御のシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
図１は無線スペクトラム拡散符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）通信システム１８を概略的に示す。このシステム１８のノードＢ２６は関連のユーザ装置（ＵＥ）２０−２４と信号授受する。ノードＢ２６は、単一の基地局２８（図１）または複数の基地局２８と関連づけた単一のサイトコントローラ（ＳＣ）３０を備える。一群のノード（２６、３２、３４）を無線網コントローラ（ＲＮＣ）３６に接続する。ＲＮＣ３６−４０相互間で通信信号の転送には、これらＲＮＣ相互間のインタフェース装置（ＩＵＲ）４２を用いる。ＲＮＣ３６−４０の各々は移動局交換センタ（ＭＳＣ）４４に接続してあり、このＭＳＣ４４は中核通信網４６に接続してある。
【０００３】
システム１８の中の交信のために、専用チャネル、共用チャネル、共通チャネルなど多様な通信チャネルを用いる。専用チャネルはノードＢ２６とＵＥ２０−２４の特定の一つとの間のデータ転送を行う。共通チャネルおよび共用チャネルは複数のユーザ、すなわちＵＥ２０−２４が用いる。これらチャネルはすべて、トラフィックデータ、制御データおよびシグナリングデータなど多様なデータを搬送する。
【０００４】
共用チャネルおよび共通チャネルは互いに異なるユーザへのデータを搬送するので、データをプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）すなわちパケットを用いて送る。図２に示すとおり、互いに異なる供給源４８−５２からチャネル５６へのデータの流れを制御するためにコントローラ５４を用いる。
【０００５】
データをＵＥ２０−２４に伝送するのに用いる一つの共通チャネルは順方向アクセス共通チャネル（ＦＡＣＨ）５８である。図３に示すとおり、ＦＡＣＨ５８はＲＮＣ３６を起点とし、ＵＥ２０−２４へのスペクトラム拡散信号としての無線伝送のためにノードＢ２６−３４に接続される。ＦＡＣＨ５８は、共通制御チャネル（ＣＣＣＨ）、専用制御チャネルおよびトラフィックチャネル（ＤＣＣＨおよびＵＳＣＨ）、制御シグナリングなど多様な供給源からの数種類のデータを搬送する。また、ＦＡＣＨ５８はハイブリッド自動反復要求（Ｈ−ＡＲＱ）などの帯域外制御シグナリング、およびＣＣＣＨ、ＤＣＣＨ、ＤＴＣＨ、Ｈ−ＡＲＱ制御データなど上記以外のＲＮＣ３８−４０からＩＵＲ６２経由で伝送される同様のデータを搬送する。
【０００６】
データの流れを制御するために、ＲＮＣ３６は種々のコントローラを用いる。無線リンクコントローラ（ＲＬＣ）６４はＣＣＣＨを制御する。専用媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｄ）６６はＤＣＣＨ、ＤＴＣＨ、およびいくつかの帯域外Ｈ−ＡＲＱシグナリングを制御する。共用媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｓｈ）６８はＤＳＣＨ、ＵＳＣＨ制御シグナリングおよび帯域外Ｈ−ＡＲＱ制御シグナリングを制御する。ＦＡＣＨ５８の制御は共通媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｃ）６０によって行う。
【０００７】
共通チャネルまたは共用チャネル経由で伝送できる複数のデータ供給源４８−５２があるので、チャネルコントローラ５４は伝送の前にデータを待ち行列にかける。その待ち行列に大きい滞貨が生ずると、待ち行列の中のデータに待ち時間を生ずる。制御データなど特定のデータの待ち時間が長くなると、チャネルの故障の原因となる。この問題を回避するために従来技術ではデータ輻輳の軽減のために待ち行列を一斉消去するかデータの経路変更を行う。待ち行列の一斉消去はデータ逸失の原因となり、再伝送を必要とし望ましくない。待ち行列収容ずみのデータの経路変更はシステム内のデータの重複を生じ、既存のデータ輻輳を解消しない。
WO 96/08935はＧＳＭシステム用の優先順位づけ機構を記載している。互いに異なる種類のパケットに共通チャネル経由の伝送のための優先順位を与える。それぞれの優先順位に基づいてその共通チャネル経由でデータパケットを送出する。
米国特許第5,802,310号は通信網におけるデータ待ち行列制御のシステムを記載している。データを一つのチャネルのための待ち行列に転送する。その待ち行列に収容されたデータの量が第１の限界値よりも大きい場合はその待ち行列を機能抑止し、待ち行列に収容されたデータの量が第２の閾値よりも小さい場合はその待ち行列をイネーブルする。したがって、これら従来技術の問題を伴うことなく共用チャネルおよび共通チャネルのデータの待ち時間を減らすのが望ましい。
【０００８】
【発明の概要】
複数の供給源からのパケットデータをマルチユーザチャネル関連のコントローラで受ける。パケットデータの各パケットをデータ種類のクラスの経路変更可能性に一部基づき優先順位づけする。その優先順位づけに基づきマルチユーザチャネル経由の伝送に各パケットをスケジュールする。待ち行列に収容したパケットデータの滞貨をマルチユーザチャネル経由の転送のために追跡する。追跡した待ち行列に一部基づき、各データ供給源からのデータの流れを制限する。
【０００９】
【好ましい実施例の詳細な説明】
マルチユーザチャネルコントローラ５４におけるデータ待ち時間を減らすために、図４に示すデータ優先順位づけ機構７０を用いる。特定の共通チャネルまたは共用チャネルについては、そのチャネルに特定のデータを伝送する必要があり、同図に「必須」８８と表示してある。それ以外のデータはその特定のチャネルで送るのが好ましいが、専用チャネルなど他のチャネルに経路変更することもできる。そのデータを「最善努力」９０と称する。「必須」データ８８は経路変更不可能であるので、「最善努力」データ９０よりも高い優先順位を保持する。
【００１０】
制御データ９６、シグナリングデータ９８、トラフィックデータ１００などのパケット内データの種類も優先順位づけに用いる。データ種類の優先順位づけを達成するために、制御データパケット９６およびシグナリングデータパケット９８をトラフィックデータパケット１００から分離する。これらパケットの分離のための一つの手法は、コントローラ５４で受ける前に、各チャネルによる伝送パケットにそのパケットのデータの種類を表示する識別子をつける。
【００１１】
制御データ９６またはシグナリングデータ９８の転送の遅延が大きくなるとチャネル凍結が生ずるので、制御データ９６およびシグナリングデータ９８にはトラフィックデータ１００よりも高い優先順位を与える。また、複数ユーザに関連する共通データまたは共用データ９２は単一ユーザのための専用データ９４よりも高い優先順位を有する。データ優先順位づけ機構はマルチユーザチャネルのコントローラのソフトウェアに通常蓄積する。
【００１２】
輻輳度が高いあいだはデータはその優先順位７０に基づき他のチャネルに経路変更する。例えば、最善努力専用トラフィックデータは経路変更され、必須共通制御データは経路変更されない。待ち行列収容前にデータを経路変更することによって、再送信は不要になる。したがって、待ち行列収容のデータの量は少なくなり、データ待ち行列は短くなる。また、経路変更されたデータは待ち行列にかけられないので、従来技術でみられたデータの重複は解消する。
【００１３】
ＦＡＣＨ５８で用いる優先順位づけ機構７２を図５に示す。供給源ＭＡＣ−ｓｈのＤＳＣＨ、Ｈ−ＡＲＱは必須の共用制御データを有するので、優先順位が最も高く、「最高」の優先順位が与えられる。供給源ＭＡＣ−ｄのＨ−ＡＲＱは必須の制御データを有するが、専用であるので、少し低い優先順位「高」が与えられる。ＣＣＣＨおよびＤＣＣＨはシグナリングに用いられ、優先順位は次のレベルであるので、順位「中程度」が与えられる。最低の優先順位はＤＴＣＨに与えられる。すなわち、最善努力専用トラフィックデータを有するからである。
【００１４】
ＦＡＣＨ５８に対する上記優先順位づけ機構７２を容易化するには、ＲＮＣ３６に変形を加える必要がある。図３に示すとおり、従来技術によるＭＡＣ−ｄ６６はＤＣＣＨ、ＤＴＣＨおよびＭＡＣ−ｄのＨ−ＡＲＱを制御する。図５に示すとおり、これら供給源の各々は互いに異なる優先順位を有する。このデータは優先順位づけの前にＭＡＣ−ｄ６６で多重化されるので、ＭＡＣ−ｄ６６のマルチプレクサを、ＭＡＣ−ｃ６０における優先順位づけを可能にするためにＭＡＣ−ｃ６０に移す。代わりに、ＭＡＣ−ｄ６６から多重化ずみデータの各パケットのフラグまたは識別子などの優先順位表示および識別表示をＭＡＣ−ｃ６０における優先順位づけのために送ることもできる。ＲＬＣ６４およびＭＡＣ−ｓｈ６８の制御するデータは優先順位が互いに等しいので、いずれも変形を必要としない。蓄積ずみの優先順位リストを用いて、種々の供給源からのデータを輻輳時の伝送および経路変更に備えてスケジュールする。
【００１５】
優先順位づけの結びつき得るデータの待ち時間を短縮するもう一つの手法は、種々のコントローラ間のデータの流れを制御する手法である。図６に示すとおり、共通または共用チャネル５６に入るデータを規制するためにスケジューリング機構７４を用いる。このスケジューリング機構７４はコントローラの待ち行列におけるデータの滞貨を追跡する。この機構７４が輻輳を認識しデータがある期間にわたり伝送されないことを認識した場合は、チャネル５６へのアクセスが個々のデータ供給源からのデータの流れを制限する。それら個々のデータ供給源はデータの経路変更または伝送試行見送りの必要があることを認識する。ＦＡＣＨ、ＭＡＣおよびＲＬＣ（レイヤ２）について流れ制御機構を用いて、シグナリングの待ち時間を短縮し、効率を高める。
【００１６】
一つのデータ源４８−５２が共通または共用チャネル５６を独占することを防止するために、図７に示す種々の可変窓７６−８６を用いる。データ供給源４８−５２の各々は許される待ち行列の中の未決のデータの一つの窓または複数の窓７６−８６を有する。窓７６の大きさは特定のデータ供給源の要求に基づいて定まる。窓７６は待ち行列の使用可能性に応答して動的に調整される。チャネル利用可能性が高いほど窓は大きくなり、未処理パケットの数が大きくなる。逆にチャネル利用可能性が下がると、窓の大きさは減り、未処理パケットの数は小さくなる。窓が小さくなると、データ供給源は経路変更するか窓へのパケット送出を止める。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線スペクトラム拡散通信システムの単純化した説明図。
【図２】共通チャネルまたは共用チャネルに流入するデータの図解。
【図３】ＲＮＣ内のＦＡＣＨチャネルに流入するデータの図解。
【図４】優先順位づけの機構の図解。
【図５】ＦＡＣＨチャネル用の優先順位づけの機構の図解。
【図６】共通チャネルまたは共用チャネルで用いる予約機構の図解。
【図７】共通チャネルまたは共用チャネルで用いるデータ源窓の図解。
【符号の説明】
１８ 無線スペクトラム拡散符号分割多元接続
（ＣＤＭＡ）通信システム
２０、２２、２４ ユーザ装置
２８ 基地局
３０ サイトコントローラ
２６、３２、３４ ノード
３６、３８、４０ 無線網コントローラ
４２、６２ インタフェース装置（ＩＵＲ）
４４ 移動加入者局交換センタ
４６ 中核通信網
４８ シグナリングデータ（専用、共通および共用）供給源
５０ 制御データ（専用、共通および共用）供給源
５２ トラフィックデータ（専用、共通および共用）供給源
５４ コントローラ
５６ チャネル（共通または共用）
５８ 順方向アクセス共通チャネル（ＦＡＣＨ）
６０ 共通媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｃ）
６４ 無線リンクコントローラ（ＲＬＣ）
６６ 専用媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｄ）
６８ 共用媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｓｈ）
７０ 優先順位づけ機構
７２ ＦＡＣＨ優先順位づけ
７４ スケジューリング機構
７６−８６ 可変窓
８８ 必須
９０ 最善努力
９２ 共通または共用
９４ 専用
９６ 制御
９８ シグナリング
１００ トラフィック
ＣＣＣＨ 共通制御チャネル
ＤＣＣＨ 専用制御チャネル
ＤＴＣＨ 専用トラフィックチャネル
ＤＳＣＨ ダウンリンク共用チャネル
ＵＳＣＨ アップリンク共用チャネル
Ｈ−ＡＲＱ ハイブリッド自動反復要求

Claims (8)

1. 共通媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｃ）制御用および共用媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｓｈ）制御用のエンティティを有する符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線網コントローラ（ＲＮＣ）に用いる方法において、
   前記ＭＡＣ−ｃ制御用およびＭＡＣ−ｓｈ制御用エンティティにスケジューリング機構および流れ制御エンティティを設ける過程と、
   前記スケジューリング機構を用いて順方向アクセス共通チャネル（ＦＡＣＨ）のリソースを管理する過程と、
   前記スケジューリング機構を用いて前記ＦＡＣＨ経由のデータ転送のためのデータのスケジューリングをそのデータの優先順位とそのデータの優先順位のインジケータを有するデータとにしたがって行う過程と、
   前記ＦＡＣＨ経由の複数のデータ源からのデータの流れを前記流れ制御エンティティにより制御する過程と、
   前記データ源の各々が前記ＦＡＣＨ経由のデータ転送のために特定の量のデータをバッファ蓄積できるようにする過程と、
   前記データ源の各々についてのデータの流れを、前記特定の量およびそのデータ源についての前記データの優先順位に応答して、前記流れ制御エンティティにより制御する過程と
   を含む方法。
2. 前記ＦＡＣＨ経由で転送されるデータを前記ＭＡＣ−ｃ制御用およびＭＡＣ−ｓｈ制御用エンティティにより制限する過程をさらに含む請求項１記載の方法。
3. 前記制限する過程が前記データの前記供給源と関連づけられている請求項２記載の方法。
4. 特定のデータ供給源についての前記制限する過程を、その供給源に関連づけられたウィンドウのサイズの制御により行う請求項３記載の方法。
5. 符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線網コントローラ（ＲＮＣ）において、
   順方向アクセス共通チャネル（ＦＡＣＨ）のリソースを管理するスケジューリング機構であって、前記ＦＡＣＨ経由のデータ転送のためのデータのスケジューリングをそのデータの優先順位とそのデータの優先順位のインジケータを有するデータとにしたがって行うスケジューリング機構と、前記ＦＡＣＨ経由のデータ転送のためのバッファ蓄積の可能な特定の量のデータを各々が有する複数のデータ源からの前記ＦＡＣＨ経由のデータの流れを制御する流れ制御エンティティであって、前記複数のデータ源の各々について前記データの流れを前記特定の量およびそのデータ源についての前記データの優先順位に応答して制御する流れ制御エンティティとを有する共通媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｃ）制御用および共用媒体アクセスコントローラ（ＭＡＣ−ｓｈ）制御用のエンティティ
   を含む符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）無線網コントローラ（ＲＮＣ）。
6. 前記ＭＡＣ−ｃ制御用およびＭＡＣ−ｓｈ制御用エンティティが前記ＦＡＣＨ経由で転送されるデータを制限する請求項５記載のＣＤＭＡ ＲＮＣ。
7. 前記転送されるデータの制限がそのデータの前記供給源と関連づけられている請求項６記載のＣＤＭＡ ＲＮＣ。
8. 特定のデータの供給源の制限を、その供給源に関連づけられたウィンドウのサイズの制御によって行う請求項７記載のＣＤＭＡ ＲＮＣ。

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