JP3824584B2 - 基地局制御器と基地局との間のパケットデータ伝送制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
図1を参照すると、移動通信網は、使用者である移動端末(Mobile Station: MS)11及び12、前記移動端末と無線で接続されて無線で通信する基地局(BTSs)20及び30、及び前記基地局20、30と有線で接続されて有線で通信する基地局制御器(BSC)40を含む。前記基地局制御器40は、移動交換器(Mobile Switching Center: MSC)50及びゲートウェイ(Gateway: GW)60に接続される。前記移動交換器50は、公衆電話網(Public Switching Telephone Network: PSTN)に接続され、前記ゲートウェイ60は、インターネット(Internet)/パケットデータ網(Public Serving Data Network: PSDN)に接続される。従って、前記基地局制御器40の制御下で、前記移動端末11が前記移動交換器50を通してPSTNに接続される場合、前記移動端末11には音声サービスが提供される。前記移動端末11が前記ゲートウェイ60を通してインターネット/PSDNに接続される場合は、前記移動端末11にパケットデータサービスが提供される。
図2を参照すると、前記基地局制御器40は、ゲートウェイ60からパケットデータトラヒックが受信されるか、前記基地局20からバッファ貯蔵量が報告されることを待機する(S201段階)。前記基地局20からバッファ貯蔵量が報告されると、前記基地局制御器40は、前記報告されたバッファ貯蔵量を基地局20の現在バッファのサイズBTS_BUFにアップデート(update)する(S209段階)。
図3を参照すると、図1の基地局20は、制御メッセージ送信時間を待機する(S301段階)。前記制御メッセージ送信時間になると(S302段階の“Yes”)、前記基地局20は、BTS現在バッファのサイズ情報であるBTS_BUF及びBTS_Q_SIZEを含む制御メッセージを基地局制御器40に伝送する(S303段階)。ここで、“制御メッセージ送信時間”は、予め設定された周期または前記基地局制御器40にトラヒックが伝送される時間に設定されることができる。前記基地局制御器40にトラヒックが伝送される場合、BTSの現在バッファのサイズ情報BTS_BUFは、対向するトラヒックのインバンド(in-band)情報として伝送される。
図4を参照すると、ゲートウェイ60から基地局制御器40に64個のパケットが受信されたと仮定する場合(40a段階)、前記基地局制御器40は、前記受信されたパケットを内部バッファに貯蔵し、BSC_BUFを64に増加させる。前記基地局制御器40は、現在基地局20に貯蔵されている(重なっている)パケットの個数が0であるので、64個のパケットを送信することができると決定し、64個のパケットを前記基地局20に送信する(40b段階)。前記基地局制御器40によって送信された64個のパケットは、前記基地局20に受信される(40c段階)。前記64個のパケットが受信された後、前記基地局20は、予め設定された制御メッセージ送信時間に制御メッセージを送信することによって基地局の現在バッファのサイズが64パケットに増加したことを報告する(40d段階)。前記基地局制御器40は、前記基地局20から制御メッセージが受信されると、基地局の現在バッファのサイズBTS_BUFを64パケットに設定する。この時、基地局の現在バッファのサイズBTS_BUFが基地局の最大バッファのサイズBTS_Q_SIZEと同一であるので、前記基地局制御器40は、それ以上のパケット伝送が不可能であることを認知する。
次に、前記基地局20は、移動端末11に32パケットを伝送し(40f段階)、基地局の現在バッファのサイズが32パケットであることを前記基地局制御器40に報告する(40g段階)。それから、前記基地局制御器40は、前記基地局20に伝送できるパケットの量が32パケットに増加したと決定し、前記決定に基づいて、前記内部バッファに貯蔵された64個のパケットのうち32個のパケットを前記基地局20に伝送する。
図5を参照すると、ゲートウェイ60から基地局制御器40に64個のパケットが受信されたと仮定する場合(50a段階)、前記基地局制御器40は、前記受信されたパケットを内部バッファに貯蔵し、BSC_BUFを64に増加させる。この時、前記基地局制御器40は、64(=BTS_Q_SIZE[64]−BTS_BUF[0])個のパケットを伝送することができるので、64個のパケットを前記基地局20に伝送する(50b段階)。
本発明の他の目的は、移動通信網の基地局制御器と基地局との間のパケットデータ伝送の時、基地局内部バッファにおいて発生するオーバーフローを除去する方法及び装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、移動通信網の基地局制御器と基地局との間のパケットデータ伝送の時、パケットデータの再伝送による遅延を除去する方法及び装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、移動通信網の基地局制御器から基地局に伝送されるパケットデータの数を正確に判断する方法及び装置を提供することにある。
本発明の第1見地(aspect)によると、パケットデータを受信する基地局制御器、及び移動端末に伝送するためのパケットデータを前記基地局制御器から受信して貯蔵するバッファを備える基地局を含む移動通信網で、前記基地局制御器によって前記基地局へのパケットデータ伝送を制御する方法において、パケットデータが受信される時、前記基地局のバッファのサイズと、前記基地局制御器から前記基地局に伝送されているが、前記基地局から前記移動端末にはまだ伝送されていないパケットデータの数とを比較する過程と、前記基地局のバッファのサイズが前記移動端末に伝送されていないパケットデータの数より大きい場合、前記受信されたパケットデータを前記基地局に伝送する過程とを含む。
以下の説明において、本発明の実施形態によるパケットデータ伝送動作は、図1の移動通信網に適用される。本発明の実施形態は、IS−95A/B、GSM(Global System for Mobile communication)、IS−2000、WCDMA、UMTS、CDMA2000 1xEV−DO、及びGPRSにも適用することができる。本発明の実施形態によるパケットデータ伝送動作は、前記移動通信網の基地局制御器(具体的に、SDU)及び基地局によって遂行される。
図6を参照すると、前記基地局制御器40は、主制御器(Main Controller)410、ラインインターフェース(Line Interface)420、スイッチ(Intra-BSC Switch(または、ルータ(Router))430、ラインインターフェース(Line Interface)440、及びSDU/RLPプロセッサ41を含む。
前記SDU/RLPプロセッサ41は、本発明の実施形態による動作のためにそれぞれの使用者に対して図9のようなレコード(record)を管理する。
図7を参照すると、前記基地局20は、主制御器(Main Processor)210、ラインインターフェース(Line Interface)220、スイッチ(Intra-BTS Switch)(または、ルータ(Router))230、チャネルカード(Channel Cards)241乃至243、高周波(Radio Frequency: RF)送受信器(Transmitter/Receiver)250及びRFスケジューラ(Scheduler)21を含む。
図8は、図7に示すチャネルカードの詳細構成を示す図である。ここでは、前記チャネルカードがチャネルカード241であると仮定するが、他のチャネルカード242乃至243も同一の構成を有する。
前記入/出力インターフェース24−1は、前記スイッチ230との連結のために提供される。前記変調器24−4は、前記RF送信器251を通して前記移動端末11に送信されるデータ及び制御信号を変調する。前記復調器24−5は、前記RF受信器252を通して前記移動端末11から受信されるデータ及び制御信号を復調する。前記メモリ24−3は、前記移動端末11に伝送されるパケットデータを前記基地局制御器40から受信してバッファリング(一時的に貯蔵)する内部バッファを含む。さらに、前記メモリ24−3は、各種制御情報を貯蔵することができる。前記主プロセッサ24−2は、本発明の実施形態によるパケットデータ伝送動作を制御する。前記主プロセッサ24−2は、図7に示すRFスケジューラ21の機能を有することができる。
図10を参照すると、1001段階で、前記BSC40は、ゲートウェイ(GW)60からのパケットデータトラヒックの受信または基地局(BTS)20からの制御メッセージの受信を待機する。1002段階で、前記ゲートウェイ60からパケットデータトラヒック(以下、パケットと称する)が受信されたと判断される場合、前記BSC40は、1003段階で、前記受信されたパケットを内部バッファに貯蔵する。次に、前記BSC40は、1004段階で、前記BTS20に伝送できる使用可能パケットの個数をQBTS_Q_PER_USERの値及びNUMTX_SDU2BTSの値を利用して計算する。1004段階で、QBTS_Q_PER_USERの値がNUMTX_SDU2BTSの値より大きい場合、前記BSC40は、1005段階で、QBTS_Q_PER_USER−NUMTX_SDU2BTSの値だけのパケットを前記BTS20に伝送する。QBTS_Q_PER_USERの値は、前記BTS20の内部バッファのサイズを示す値である。NUMTX_SDU2BTSの値は、前記BSC40が前記BTS20に伝送しているが、まだ前記BTS20が無線で前記移動端末に伝送していないパケットの個数を示し、前記BTS20から報告(伝送)される制御メッセージに含まれる値である。前記BTS20にパケットを伝送した後、前記BSC40は、1006段階で、NUMTX_SDU2BTSの値を前記BTSに前記伝送されたパケットの個数の分だけ増加させる。つまり、NUMTX_SDU2BTSは、前記BSC40によって前記BTS20に伝送されるパケットの数を示す。
図12を参照すると、120a段階で、ゲートウェイ60からパケットデータトラヒックが受信されると、前記BSC40は、前記BTS20に伝送できるパケットの伝送量を計算する(図10の1004段階を参照)。この場合、前記BSC40から前記BTS20には何のパケットも伝送されないので、前記BSC40は、64(= QBTS_Q_PER_USER−NUMTX_SDU2BTS)パケットを前記BTS20に伝達することができると決定する。従って、前記BSC40は、120b段階で、前記BTS20に64パケットを送信し、前記BSC40から前記BTS20に送信されたパケットの数を示すNUMTX_SDU2BTSを64にアップデートする。
図13を参照すると、130a段階で、前記BSC40に48パケットが到着する。前記BSC40は、前記48パケットを受信すると、前記BTS20に伝送できるパケットの伝送量を計算する(図10の1004段階を参照)。この時、前記BSC40から前記BTS20には何のパケットも伝送されなかったので、前記BSC40は、64(=QBTS_Q_PER_USER−NUMTX_SDU2BTS)パケットを前記BTS20に伝達することができると決定する。従って、前記BSC40は、130b段階で、前記BTS20に48パケットを送信し、前記BSC40から前記BTS20に送信されたパケットを示すNUMTX_SDU2BTSを48にアップデートする。
前記伝送されたパケットの数が報告されると、前記BSC40は、130e段階で、NUMTX_BTS2AIRの値を36にアップデートし、130f段階で、NUMTX_SDU2BTSの値をアップデートする。前記アップデートされたNUMTX_SDU2BTSの値は、以前のNUMTX_SDU2BTSの値から前記アップデートされたNUMTX_BTS2AIRの値を減算することによって計算される。つまり、前記アップデートされたNUMTX_SDU2BTSの値は、以前のNUMTX_SDU2BTSの値48から前記アップデートされたNUMTX_BTS2AIRの値36を減算することによって計算されて、12になる。前記BSC40は、前記アップデートされたNUMTX_SDU2BTSの値及び前記BTS20の内部バッファのサイズを示すQBTS_Q_PER_USERの値を利用して、前記BTS20に伝送できるパケットの数を決定する。つまり、前記BSC40は、52(=QBTS_Q_PER_USER−NUMTX_SDU2BTS=64−12)パケットを前記BTS20に伝達することができると決定する。ここで、前記ゲートウェイ60から新しい52パケットが受信されたと仮定する。従って、前記BSC40は、130g段階で、前記BTS20に52パケットを送信し、前記BSC40から前記BTS20に送信されたパケットの数を示すNUMTX_SDU2BTSを64(以前に送信されたパケットの数12に現在送信されたパケットの数52を加算することによって計算される数)にアップデートする。
前記伝送されたパケットの数が報告されると、前記BSC40は、130m段階で、NUMTX_BTS2AIRの値を36にアップデートし、130n段階で、NUMTX_SDU2BTSの値をアップデートする。前記アップデートされたNUMTX_SDU2BTSの値は、以前のNUMTX_SDU2BTSの値から前記アップデートされたNUMTX_BTS2AIRの値を減算することによって計算される。つまり、前記アップデートされたNUMTX_SDU2BTSの値は、以前のNUMTX_SDU2BTSの値64から前記アップデートされたNUMTX_BTS2AIRの値36を減算することによって、28になる。前記BSC40は、前記アップデートされたNUMTX_SDU2BTSの値及び前記BTS20の内部バッファのサイズを示すQBTS_Q_PER_USERの値を利用して前記BTS20に伝送できるパケットの数を決定する。つまり、前記BSC40は、36(=QBTS_Q_PER_USER−NUMTX_SDU2BTS=64−28)パケットを前記BTS20に伝達することができるものと決定する。従って、前記BSC40は、前記BTS20に36パケットを送信する。
第1に、前記BSC40によって伝送されたパケットが、前記BSC40とBTS20との間のリンクの損失のためで前記BTS20に到着できない場合、前記BSC40が、前記損失されたパケットがまだ前記BTS20の内部バッファにバッファリングされていると誤認識する問題点がある。例えば、前記BSC40が64個のパケットを前記BTS20に伝送したが、前記パケットの1つが前記BSC40と前記BTS20との間のリンクで損失された場合を仮定することができる。この場合、前記BSC40は、NUMTX_SDU2BTSを64に設定する。しかしながら、前記BTS20は、実際63個のパケットのみを受信し、それによって、前記63個のパケットを全て移動端末11に伝送した後、前記63パケットを伝送したことを前記BSC40に報告するようになる。従って、NUMTX_SDU2BTSは1(=64−63)にアップデートされる。前記BTS20にはそれ以上伝送するパケットがないが、前記BSC40は、継続してNUMTX_SDU2BTSを1に維持するので、前記BSC40は前記BTS20を通して伝送するパケットが1つ存在すると誤判断するようになる。結果的に、前記BSC40から前記BTS20に伝達できる使用可能パケットの数が低減するようになる。
さらに、本発明は、BSC40とBTS20との間のリンクにおいて発生する損失によって生ずる問題点を解決する方案を提案する。前記問題点を解決するために、前記BTS20及び前記BSC40のSDU41は、以下のような機能を遂行する。
前記BSC40のSDU41は、前述した変数QBTS_Q_PER_USER、NUMTX_SDU2BTS、及びNUMTX_BTS2AIR以外にも、OLD−NUMTX_SDU2BTS、NUMreset、及びMAXresetの変数を管理する。ここで、OLD−NUMTX_SDU2BTSの値は、前記BTS20から以前の報告が受信された時点のNUMTX_SDU2BTSの値を示す。その他の変数NUMreset及びMAXresetは、後で説明する。
図14を参照すると、前記BTS20から制御メッセージが受信されたと1401段階で判断される場合、前記BSC40は、1402段階で、前記受信された制御メッセージのフィールドを分析する。その分析の結果によって、前記BTS20によって無線リンクを通して移動端末11に伝送されたパケットの数が0であり、前記BTS20のバッファのサイズも0である場合、前記BSC40は、1403段階で、現在報告時点におけるNUMTX_SDU2BTSの値が以前報告時点におけるOLD−NUMTX_SDU2BTSの値と同一であるか否かを検査する。前記検査結果からその値が同一であると、前記BSC40は、1404段階で、NUMresetを1だけ増加させ、1405段階で、NUMresetの値がMAXresetの値と同一であるか否かを判断する。前記NUMresetの値が前記MAXresetの値と同一である場合、つまり、前記NUMresetの値が予め設定された値と同一である場合は、前記BSC40は、1406段階で、NUMTX_SDU2BTSの値を0に設定する。しかしながら、前記NUMresetの値が前記MAXresetの値と同一でない場合は、前記BSC40は、1401段階に戻る。前記MAXresetの値は、移動通信網の運用者によって適した値に設定することができる。
図15(A)を参照すると、最大限界値が30パケットに設定されているが、最大に約140パケットがBTSに提供されていることが分かる。従って、最大110パケットが前記BTSバッファのオーバーフローのためで捨てられる可能性がある。
前述の如く、本発明の詳細な説明では具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は前記実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
20,30…基地局
21…RFスケジューラ
210…主制御器
220…ラインインターフェース
230,430…スイッチ(または、ルータ)
241,243…チャネルカード
24−1…入/出力インターフェース
24−2…主プロセッサ
24−3…メモリ
24−4…変調器
24−5…復調器
250…高周波送受信器
40…基地局制御器
410…主制御器
420…ラインインターフェース
440…ラインインターフェース
41…SDU/RLPプロセッサ
60…ゲートウェイ
Claims (10)
- パケットデータを受信する基地局制御器、及び移動端末に伝送するためのパケットデータを前記基地局制御器から受信して貯蔵するバッファを備える基地局を含む移動通信網で、前記基地局制御器と前記基地局との間のパケットデータ伝送を制御する方法において、
前記基地局によって、前記基地局制御器から受信された後に前記移動端末に伝送されたパケットデータの数を前記基地局制御器に報告する過程と、
前記報告されたパケットデータの数に基づいて、前記基地局制御器から前記基地局に伝送されているが、前記基地局から前記移動端末にはまだ伝送されていないパケットデータの数を計算する過程と、
パケットデータが受信される時、前記基地局制御器によって、前記バッファのサイズと前記伝送されていないパケットデータの数とを比較する過程と、
前記バッファのサイズが前記伝送されていないパケットデータの数より大きい場合、前記基地局制御器から前記受信パケットデータを前記基地局に伝送する過程と
を含むことを特徴とする方法。 - 前記伝送されたパケットデータの数は、予め設定された周期で前記基地局によって前記基地局制御器に報告されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記伝送されたパケットデータの数は、前記基地局が前記移動端末にパケットデータを伝送する時、前記基地局によって前記基地局制御器に報告されることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記基地局に伝送される前記受信パケットデータの数は、前記バッファのサイズと前記伝送されていないパケットデータの数との差と同一であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 移動端末に伝送するためのパケットデータを貯蔵するバッファを備える基地局から構成される移動通信網で、パケットデータ伝送を制御する装置において、
前記基地局によって報告される前記移動端末に伝送されたパケットデータの数に基づいて、基地局制御器から基地局に伝送されているが、前記基地局から前記移動端末にはまだ伝送されていないパケットデータの数を計算し、パケットデータが受信される時、前記基地局のバッファのサイズが前記伝送されていないパケットデータの数より大きい場合、前記受信パケットデータを前記基地局に伝送する基地局制御器を含むことを特徴とする装置。 - 前記基地局制御器は、予め設定された周期で前記基地局によって報告される、前記基地局から前記移動端末に伝送された第1パケットデータの数を、前記基地局制御器から前記基地局に伝送された第2パケットデータの数から減算することによって、前記伝送されていないパケットデータの数を計算することを特徴とする請求項5記載の装置。
- 前記基地局制御器は、前記移動端末にパケットデータを伝送した後に前記基地局によって報告される、前記基地局から前記移動端末に伝送された第1パケットデータの数を、前記基地局制御器から前記基地局に伝送された第2パケットデータの数から減算することによって、前記伝送されていないパケットデータの数を計算することを特徴とする請求項5記載の装置。
- 前記基地局に伝送された前記受信パケットデータの数は、前記バッファのサイズと前記伝送されていないパケットデータの数との差と同一であることを特徴とする請求項5記載の装置。
- パケットデータを受信する基地局制御器、及び移動端末に伝送するためのパケットデータを前記基地局制御器から受信して貯蔵するバッファを備える基地局を含む移動通信網で、前記基地局制御器から前記基地局に伝送されたパケットデータの数を計算する方法において、
前記基地局から前記移動端末に伝送されたパケットデータの数を示す第1数及び前記バッファに貯蔵されたパケットデータの数を示す第2数を、前記基地局によって前記基地局制御器に報告する過程と、
前記第1数及び前記第2数が0である場合、前記基地局制御器から以前の報告 時点で前記基地局に伝送されているが、前記基地局から前記移動端末にはまだ伝送されていないパケットデータの数を示す第3数と、現在の報告時点で前記基地局制御器から前記基地局に伝送されているが、前記前記基地局から前記移動端末に伝送されていないパケットデータの数を示す第4数が同一であるか否かを検査する過程と、
前記第3数と前記第4数が同一である場合、前記基地局制御器から前記基地局に伝送されたパケットデータの数を0に設定する過程と
を含むことを特徴とする方法。 - 予め設定された回数だけ前記第3数と前記第4数が相互同一である場合、前記基地局制御器から前記基地局に伝送されたパケットデータの数を0に設定することを特徴とする請求項9記載の方法。
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