JP3893050B2

JP3893050B2 - パケット交換セルラシステムにおけるデータフローのスケジューリング方法

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Publication number: JP3893050B2
Application number: JP2001357013A
Authority: JP
Inventors: ペーターベルンハードウルス; グルールステファン; ムエッケンヘイムジェンス
Original assignee: ルーセントテクノロジーズインコーポレーテッド
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2021-11-22
Also published as: KR20020040611A; JP2004282108A; KR100445021B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルラネットワークのための効率的なパケット送信スケジューリングの方法と、そのような効率的パケット送信スケジューリング機能を有するパケット送信スケジューリングシステムに関する。
【０００２】
具体的には、本発明は、スケジューリングシステムを有するパケット交換ネットワークにおける、特に、パケット交換セルラ移動通信システム、とりわけ、ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunication Systems)のような符号分割多元接続システム（ＣＤＭＡ）やＧＰＲＳ(General Packet Radio Systems)のような時分割多元接続システム（ＴＤＭＡ）における、モビリティ処理の問題を解決する。
【０００３】
【従来の技術】
知られているように、パケット交換ネットワークでは、多重化のタスクは本質的に、パケットを順序づけした後にそれらを直列に共有リンクを通じて送信するというタスクに帰着する。この直列化のプロセスをスケジューリングという。一部のネットワークリンクの場合、特に、ワイヤレスリンクの場合には、プロトコルデータユニット（ＰＤＵ：protocol data unit)を送信するために、ある特定の量の所定のリンク特性を振り向けなければならない。これは従来、レイヤ３スケジューラによって実行されるレイヤ３ＰＤＵセグメント化によって解決されている。一方、下位のいわゆるＭＡＣスケジューラ（メディアアクセス制御スケジューラ）は、物理レイヤ（ＰＨＹレイヤ）を介しての送信データフローのためのそれぞれのトランスポートブロックの提供を含む、メディアアクセス制御を提供する。
【０００４】
しかし、最近のスケジューリング方法は、例えばＵＭＴＳに基づくネットワークの場合のように、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ：radio network controller）内の各セルの独立のスケジューリングシステムからなるため、一般に、これらのスケジューラどうしの間に相互接続がない。例えばハンドオーバ手続き、すなわち、ある移動局が現在のセル（カレントセル）のカバレジから出ようとしているため、その移動局のデータフローをよりよくサービスすることができる新たなセルにハンドオーバしなければならないとき、このような最近のデータ送信スケジューリング方式では、ハンドオーバ手続きは次のように記述することが可能である。
【０００５】
相異なるセルのスケジューリングシステムどうしの間に相互接続がないため、ハンドオーバ手続きは、ある機関によって実行されなければならない。パケット交換ネットワークでは、これは通常サービスゲートウェイサブノード（ＳＧＳＮ：Service Gateway Sub Node）である。
【０００６】
ハンドオーバ手続き中に、ＳＧＳＮは、新たなすなわちターゲットセルのスケジューラへ、最後のレイヤ３ＰＤＵ（旧セルスケジューラによって送信が完了しなかったもの）から、レイヤ３ＰＤＵを送信する。
【０００７】
その後、ターゲットセルスケジューラは、レイヤ３ＰＤＵからセグメント化された最初のトランスポートブロックから、送信を開始する。
【０００８】
このＰＤＵからのトランスポートブロックを受信することにより、移動局は、旧セルのスケジューラによって完全には送信されなかったＰＤＵからのトランスポートブロックを破棄しなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ハンドオーバプロセスは常にある機関を通じて実行されるため、新セルにおけるデータ送信を確立するためにかなりの遅延があり、その結果、移動局に関して、したがってそのユーザについて、データフローが不連続となる。さらに、新セルスケジューラは、その送信を常に現在のレイヤ３ＰＤＵからの最初のトランスポートブロックから開始しているため、資源の浪費もある。
【００１０】
スケジューリングステータスは新セルにサービスするスケジューラには転送されないため、フローが潜在的に未処理（バックログ）として残っていること、すなわち、要求したより少ないサービスしか過去に受けていないことが、新スケジューラによって考慮されない。
【００１１】
本発明の目的は、パケット交換セルラシステム内のデータフローの送信を同時に最適化することによって上記の問題点を回避した、パケット送信スケジューリングのための改善されたアプローチを提供することであり、特に、ＵＭＴＳやＧＰＲＳシステムのために用いられるのに適している。
【００１２】
本発明の解決法は、請求項１、８、９および１０の構成をそれぞれ含む方法、システム、ベーストランシーバ局およびインプリメンテーションソフトウェアによって得られる。
【００１３】
好ましい、あるいは、有効な実施例ないし改良は、それぞれの従属請求項の構成により実現される。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パケット交換セルラシステムにおいて、特に、パケット交換移動通信システムにおいて、複数のデータフローを処理するためのＱｏＳスケジューリングを提案し、使用する。特定のセルのスケジューリングメカニズムは、少なくとも１つの第２のセルのスケジューリングメカニズムと結合される。これは、特に、その特定セルと、少なくとも１つの第２のセルとの間で、特定セル内の実際のデータフローに関するステータス情報を含むデータを転送することによって行われる。
【００１５】
相異なるセルに対するスケジューリングメカニズムを結合することによって、実際のスケジューリングプロセスについてのデータフローの過去からの情報が使用される。その結果、本発明のステータス転送の付加的使用により、上位レイヤＰＤＵの連続するデータフローが達成される。さらに、特に移動局のハンドオーバを実行する場合、ターゲットセルのスケジューリング手段が提供され、このスケジューリング手段は、サービスされるデータフローの現在のステータスについて知っており、したがって、移動局によってすでに正常に受信されたトランスポートブロックを新たに送信する必要がなく、その結果、使用可能な無線資源がさらに最適化される。
【００１６】
実際的には、本発明の好ましい実施例によるターゲットセルのスケジューリングメカニズムの結合によれば、サービスされるデータフローの現在のステータスに関する情報は、ターゲットセル内のそのフローのデータ送信を最適化するために使用可能であり、その結果、ユーザに割り当てられるデータフローレートのセル間補償が得られる。
【００１７】
こうして、データフローレートの補償によって、資源利用を最適化しながら、要求されるデータフローのサービス品質（ＱｏＳ）が保証される。さらに、すべてのデータフローが、要求されるＱｏＳを有するようにサービスされることが保証される。なおも空き容量がある場合、スケジューリング手段は、補償、または、最大データフローレートを処理する。他方、同じ原理は、移動ユーザが低負荷のセルから高負荷のセルに来た場合に、高い負荷を受けている他のユーザのほうに多くの資源を与えるために、データフローレートを低下させるためにも使用可能である。
【００１８】
好ましい実施例によれば、本発明は、セルごとの２つのスケジューリングメカニズムに依拠する。これらのスケジューリングメカニズムは、上位レイヤのスケジューリング手段がある程度の予測可能な挙動を提供し、下位レイヤのスケジューリング手段がメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アクセスを提供するとともに帯域幅保存セグメント化および割当てストラテジをも考慮するように、互いにリンクされる。
【００１９】
本発明によれば、具体的なネットワークあるいはシステムに依存して、これらのスケジューリング手段は、すべて無線ネットワークの地上部分の一部であることが可能であり、しかも、１つのネットワークエレメント内または複数の別々のエレメント内に配置されることが可能である。したがって、本発明のスケジューリングアプローチは、好ましくは、１つのネットワークエレメントのスケジューリング手段内のステータス転送、あるいは、複数のエレメントどうしの間のステータス情報の転送を可能にするのに適しており、例えば、ＵＭＴＳシステムにおいて重要であると考えられるＲＮＣ間ハンドオーバがサポートされる場合にも適している。
【００２０】
実際的には、本発明はさらに、セルクラスタごとに単一の上位レイヤスケジューリング手段、あるいは、セルごとに別個の上位レイヤスケジューリング手段を有するネットワークにおいて使用されるのに適している。
【００２１】
特に、１つのネットワークコントローラが多数のセルのデータフローを処理するＵＭＴＳに基づくネットワークでは、セルクラスタごとに単一の上位レイヤスケジューリング手段を提供することが提案される。しかし、下位レイヤスケジューリング手段が相異なるネットワークエレメントに配置され、単一の上位レイヤスケジューリング手段内でのデータフローの処理が困難になる場合には、セルごとに別個の上位レイヤスケジューリング手段を提供することが提案される。さらに、その付加的効果として、セル間のタイムスタンプドリフトの処理のパフォーマンスが改善される可能性がある。すべての探索およびソートの操作が、より小さい項目セットに対して行われるからである。
【００２２】
非常に好ましい実施例によれば、結合されたレイヤ３とＭＡＣ（メディアアクセス制御）レイヤの組合せが使用される。このような組合せの基礎については、欧州特許出願第００３１０３４４．７号および欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載されている。
【００２３】
好ましい実施例によれば、本発明は、基本的なスケジューリング方法を実質的に改良し適応させて、とくにＣＤＭＡまたはＴＤＭＡに基づく移動通信システムに適した、さらに改良されたスケジューリング方法を提供する。欧州特許出願第００３１０３４４．７号および第００３１０３４３．９号の両方の内容も、すべて本願の開示に含まれる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、モビリティ処理を改善するためにセル境界を超えてスケジューラを結合する主要なアイデアを示す。図１の例によれば、この結合は、現在のスケジューラＳ_ｃから新たなすなわちターゲットセルのスケジューラＳ_ｔへハンドオーバされるべきデータフローに関するステータス情報の明示的転送によって達成される。
【００２５】
注意すべき点であるが、制御シグナリングメッセージデータフローのみが図示されている。簡単のために、シグナリングメッセージ転送の重要部分を形成する最終的に必要な肯定応答（ＡＣＫ）あるいは否定応答（ＮＡＣＫ）は無視している。これらは当業者に一般的に知られているからである。しかし、以下の例示的説明では、肯定応答（ＡＣＫ）あるいは否定応答（ＮＡＣＫ）がシステムによって適切に処理されることを常に仮定する。
【００２６】
図１に示される、ハンドオーバ手続き中の情報更新の例は、ＵＭＴＳに基づくネットワークの１つの移動局ＭＳおよび１つの無線ネットワークサブシステム（ＲＮＳ：radio network subsystem）を含む。無線ネットワークサブシステム内には、無線資源管理エンティティＲＲＭ(radio resource management)がある。これは、ある個数のセルの無線資源を管理する。通常、ハンドオーバ判定機能は、無線資源管理ブロック機能内に含まれる。
【００２７】
第１のスケジューラＳ_ｃは、ハンドオーバ前に移動局ＭＳのデータフローをサービスする現在のセルに属する一方、第２のスケジューラＳ_ｔは、新たなすなわちターゲットセルの移動局に対するデータフローを処理する。この例によれば、無線資源管理ＲＲＭ、第１および第２のスケジューラＳ_ｃ、Ｓ_ｔはすべて、地上無線ネットワークの一部である。これらは、１つのネットワークエレメント、例えば、１つの無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）内に配置されることも、別々のエレメント、例えば、２つ以上の無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）に配置されることも可能である。
【００２８】
基本的なシグナリングメッセージデータフローは、好ましくは、図１の参照符号に対応する以下のステップからなる。
【００２９】
１．移動局ＭＳが、いくつかの測定（結果）報告をネットワークに送信する。これらの報告は通常、無線リンクの現在の品質に関する情報を含む。ＵＭＴＳのようなＣＤＭＡシステムに関しては、セルのパイロットチャネルからのＥ_ｃ／Ｉ_ｏの報告が使用可能である。ただし、Ｅ_ｃは、実際のセル内の受信信号エネルギーを表し、Ｉ_ｏは、移動局ＭＳにおける干渉を表す。定期的報告とともに、ネットワークによって指定されるイベント時の報告がサポートされる。例えば、測定報告は、現在スケジューリングされているデータフロー上にデータをピギーバックすることによって（インバンドシグナリング）、または、別個のトラフィックチャネルを介して（アウトオブバンドシグナリング）、資源管理エンティティＲＲＭへ通知されることが可能である。
【００３０】
２．報告された測定結果に基づいて、無線資源管理エンティティＲＲＭは、現在のセルから別のすなわちターゲットセルへのハンドオーバ（ＨＯ：handover）の必要性について判定をする。このハンドオーバ判定について、いくつかの判定基準が使用可能である。例えば、ＵＭＴＳのようなＣＤＭＡシステムでは、相異なるセルのパイロットチャネルからのＥ_ｃ／Ｉ_ｏに関する報告された信号品質の比較が広く用いられる。
【００３１】
３．無線資源管理エンティティＲＲＭは、現在のセルからターゲットセルへのハンドオーバが実行されなければならないと判定すると、すべての関連するエンティティ、すなわち、移動局ＭＳ、現在のセルのスケジューラＳ_ｃおよびターゲットセルのスケジューラＳ_ｔへ送信されるべきハンドオーバコマンドメッセージを生成する。このメッセージは（好ましくは、欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載されているように）、ハンドオーバが必要であるという情報と、例えばトランスポートフォーマットセットや拡散ファクタなどに関するもののような、エンティティの（再）設定に必要なデータとを含む。しかし、前述のように、図１には、厳密な順序とは無関係に、メッセージのシーケンスの一例が示されているだけであり、他の解決法も使用可能である。
【００３２】
４．現在のセルのスケジューラＳ_ｃは、ハンドオーバコマンドメッセージを受信すると、移動局ＭＳのデータフローに対するスケジューリング手続きを、そのコンテクストをスケジューラＳ_ｃから削除することによって停止する。
【００３３】
５．次に、現在のセルのスケジューラＳ_ｃは、ターゲットセルのスケジューラＳ_ｔへステータス情報を転送する。実際的には、ステータス情報は、少なくとも、移動局ＭＳによって正常に確認されたデータフローの識別子、レイヤ３ＰＤＵの数およびトランスポートブロック（ＴＢ：transport block）の数を含んでいる。図１は論理的なデータフローのみを示しているが、物理的には、フローは無線資源管理エンティティＲＲＭを通ることも可能である。
【００３４】
６．ターゲットセルのスケジューラＳ_ｔは、ステータス転送メッセージを受信した後、フロー識別子で識別された移動局ＭＳのフローに対しても、そのコンテクストをスケジューラＳ_ｔに含めることによって、スケジューリングプロセスを開始する。開始トランスポートブロックは、移動局ＭＳによって最後に肯定応答されたトランスポートブロックに関する後続のトランスポートブロックである。
【００３５】
上記のメッセージシグナリングフローの記述は、スケジューラＳ_ｃからスケジューラＳ_ｔへのレイヤ３ＰＤＵのリルーティング(rerouting)の問題を考慮していない。しかし、スケジューリングの観点からは、ステップ６の最初に、スケジューラＳ_ｔは、移動局ＭＳに対して次にスケジューリングされるべきレイヤ３ＰＤＵにアクセス可能であることが保証されなければならない。２つの結合されたスケジューラで本発明のスケジューリング方法を使用するときには、欧州特許出願第００３１０３４３．９号で提案されているように、ルーティング方法は、ＰＤＵスケジューラのインプリメンテーション（実現）の種類に依存する。本発明のスケジューリングアプローチは、以下で詳細に説明するように、ある特定の個数のセルからなるクラスタからのデータフローを処理する単一のＰＤＵスケジューラをサポートするとともに、１つのセルに対するデータフローを処理する複数のＰＤＵスケジューラもサポートする。
【００３６】
本発明によれば、それぞれが相異なるセルに関連するスケジューラＳ_ｃおよびＳ_ｔの結合によって、実際のスケジューリングプロセスに対して、データフローの過去からの情報を利用することが可能となる。これは、さらに、データフローレートの補償について、資源利用を最適化しながら、要求されるデータフローのサービス品質（ＱｏＳ）を満たすために使用可能である。このような方法は、「セル間補償」(inter-cell compensation)と呼ばれる。セル間補償の原理を図２に示す。図２は、ユーザ＃ｎのために使用されるデータフローレートＲ_ｎを、時間ｔに対して示す。図示した例は、移動ユーザが、Ｉで示したエリアによって表される低負荷のセルから、ＩＩで示したエリアによって表される高負荷のセルに移動した後、ＩＩＩで示したエリアによって表される低負荷のセルに戻ったときの状況に基づいている。エリアＩ内のユーザ＃ｎに割り当てられる使用データフローレートＲ_ｎは、要求される関連サービスのＱｏＳによるデータフローレートＲ_ＱｏＳに等しいと仮定される。移動局が高負荷のエリアＩＩに移動した場合、欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載されているようなレート保存ポリシーに従って、このエリアのスケジューラは、もともと割り当てられたデータレートより低い、すなわち、Ｒ_ＱｏＳより低い可能性のあるデータレートＲ_ｎを割り当てる。移動ユーザが再び低負荷のエリアＩＩＩに移動すると、通常のスケジューリング方法は、要求されるサービスのＱｏＳに従って選択されるデータフローレートＲ_ＱｏＳを割り当てる。これは、１０ａで示した線によって表される。この従来の方法に対して、本発明のアプローチを使用すると、エリアＩＩＩ内のユーザがエリアＩＩで経験した低いデータレートを「補償」することを可能にするために、１０ｂで示した線によって表される、より高いデータレートＲ_ｎが、ある長さの時間の間、エリアＩＩＩ内のユーザに割り当てられる。これは、短期のＱｏＳが、ある期間ｔ_ｉの間、侵害される場合であっても、関連サービスの長期のＱｏＳをなお維持するのに有効である。
【００３７】
データレートＲ_ｎと「補償」段階の継続時間の割当ては、エリアＩＩ内のフローレートの減少と時間間隔ｔ_ｉに従って行われなければならない。しかし、注意すべき点であるが、この時間間隔ｔ_ｉの継続時間は、本発明の方法のパフォーマンスにとって重大である。それぞれの具体的なシステムおよび環境パラメータに依存して、時間間隔ｔ_ｉが大きすぎる場合には、セル間補償１０ｂはサービスＱｏＳに対する効果がないことがあり、この場合にはしたがって不要である。
【００３８】
したがって、セル間補償の目的のためには、欧州特許出願第００３１０３４３．９号に与えられているように、データフローに対するトランスポートフォーマットセット（ＴＦＳ：transport format set）の割当てと、最小値および最大値の提案に関するスケジューリングポリシーを改善することが提案される。
【００３９】
本発明によれば、トランスポートフォーマットの、次のように定義される３つの主要な値が好ましい。
【００４０】
・最小値。例えば欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載されているように、これに従って、トランスポートフォーマットは、各データサービスに対してちょうど要求されるＱｏＳを達成するための最小要件に関して、割り当てられなければならない。
【００４１】
・補償値。これに従って、トランスポートフォーマットは、例えば高負荷のセルから来るデータフローのセル間補償のために割り当てられることが可能である。
【００４２】
・最大値。例えば欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載されているように、トランスポートフォーマットに対する最大値は、例えばプロアクティブスケジューリングになおも利用可能な資源があるときに、スケジューリング判定を最適化するために使用される。
【００４３】
欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載されているように、大きいパディングを低減するため、データレートのグラニュラリティ（粒度）を高くするように、上記の主なものより多くのトランスポートフォーマットを割り当てることも可能である。しかし、欧州特許出願第００３１０３４３．９号で提案されているＭＡＣスケジューリングポリシーは、セル間補償を行うためにはわずかに修正される必要がある。したがって、ＭＡＣスケジューラが、最高の優先度（すなわち、すべてのデータフローが、要求されるＱｏＳを有するようにサービスされることを保証しようとする）で最小トランスポートフォーマットをとることが提案される。なおも空き容量がある場合、スケジューラは、「補償トラフィック」および「最大トラフィック」を処理する。ただし、「補償トラフィック」が優先される。
【００４４】
低負荷のセルから高負荷のセルに来た移動ユーザに対して、高負荷を受けている他のユーザのほうにより多くの資源を与える目的で、ある時間、データフローレートを低下させるためにも、同じ原理が使用可能である。
【００４５】
本発明のスケジューリングアプローチの第１の非常に好ましい実現は、セルクラスタごとに単一のＰＤＵスケジューラの実現からなる。
【００４６】
当業者に知られているように、ＵＭＴＳに基づくネットワークでは、１つの無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）が、多数のセルに対するデータフローを処理する。この場合、１つのＰＤＵスケジューラを、１つのセルに対してだけでなく、ある連結エリアからのセルを含むセルクラスタに対しても適用することが合理的である。このような共通スケジューラの原理を図３に示す。図３によれば、１つのＰＤＵスケジューラが、例として３個のセルを有するセルクラスタに対して使用されている。
【００４７】
欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載された原理によれば、上位のＰＤＵスケジューラは、レイヤ３からの入力データ、すなわちプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）に作用する。このスケジューラは、各データフローのＱｏＳ要求を受信する。スケジューリング可能なＰＤＵの利用可能性がＱｏＳスケジューラに通知されると、このスケジューラは、どのＰＤＵがサービスを受けるべきかの順序を決定する。それぞれのＭＡＣスケジューラは、このリストからのそのセルに関係するＰＤＵのみにサービスし、リスト内の順序を反映しようとする一方、タイミングおよびパワー制約も考慮に入れる。ＭＡＣスケジューラは、フレームごとに（例えば、１０ｍｓごとに）アクティブであり、そのセルに関連するデータフローをスケジューリングする。ＰＤＵスケジューラは、セルクラスタのすべてのアクティブな（すなわち、ＰＤＵフローキューが空でない）データフローに対して作用する。
【００４８】
直列に分離したスケジューラからなる従来のシステムは好ましくない挙動を示すことがあるため、ＭＡＣスケジューリングがＰＤＵスケジューラの状態によって駆動されるようにすることにより、両方のスケジューラが互いにリンクされる。これは、図３において、各ＭＡＣスケジューラごとに影部分として示されている。このようなリンクにより、セルクラスタごとにただ１つのＰＤＵリストが管理されればよいため、同じクラスタによってサービスされるセルへのハンドオーバを実行する場合には、ターゲットセルのスケジューラＳ_ｔ（図１）は、旧セルすなわち前のセルのスケジューラからステータス情報転送メッセージを受信した後、その送信を直接に開始することができる。ターゲットセルのスケジューラＳ_ｔは同じＰＤＵリストにアクセスするからである。「ルーティング」は、単に、上記のステータス情報転送によって行われる。したがって、追加のＰＤＵリルーティングは不要である。
【００４９】
知られているように、例えば、J. Cobb, M. Gouda and A. El Nahas, "Flow timestamps", Annual Joint Conference of Information Sciences 1995、によって議論されているような、フロータイムスタンプによる作業は、処理時間の評価を容易にする。その理由は、ＰＤＵスケジューラのサービスリスト内の要素の上限を、システム内のフローの最大数に制限することができるからである。しかし、例えばこの文献に記載されているように、特に、ＰＤＵスケジューリングに対して相対的動的優先度を使用するときには、単一ＰＤＵスケジューラの方法は、以下で説明するように、ハンドオーバを行う際に好ましくない挙動を示すことがある。
【００５０】
ある状況では、優先度（この例では仮想タイムスタンプの性質を有する）は、相異なるセルに関連するＰＤＵに対して、互いに離れていってしまうこと（ドリフト）が起こる。通常、タイムスタンプは、近接した範囲に自然に保たれる。その理由は、常に先頭パケットはサービスされるため、すべてのタイムスタンプの距離はスケジューリングプロセスによって狭められるからである。ただ１つのＰＤＵのみが、その最近にサービスしたセルによってサービスされることができるという事実により、このことがサービスリスト内のクラスタリングにつながる。１つの理由は、クラスタ内では、低負荷のセルと、より高負荷の他のセルとが、ＰＤＵスケジューリングのために組み合わされるからである。
【００５１】
この場合、高負荷のセルのスケジューラによって現在処理されているタイムスタンプが、低負荷のセルのスケジューラによって処理されているものから大幅に異なることがある。仮想クロックスケジューリングの言葉で言えば、高負荷のセルにおいて認識されるサービス時間は、低負荷のセルにおいてよりも遅く進行する。こうして、高負荷のセルは、小さいタイムスタンプ、したがって、高い優先度のＰＤＵを生じ、一方、過去にサービスされた他のＰＤＵは、大きいタイムスタンプ、したがって、低い優先度を有することになる。
【００５２】
そこで、例えば高負荷のセルから低負荷のセルへユーザをハンドオーバする場合、スケジューラは、ハンドオーバフローへのサービスのみを認め、過去におけるそのサービスの欠如を十分に補償することになる。これは、部分的にだけ好ましい可能性もある。欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載されているような、無線資源割当てエンティティ（ＲＲＡ：radio resource allocation）は、現在のセル負荷と、データフローのＱｏＳ要求とに従い、無線資源の適切な割当てによってこれを回避しようとすべきであるが、この状況はそれでもなお起きる可能性がある。この場合、好ましくは、ハンドオーバが実行されているときのセル間のデータフローの「同期」が適用される。この同期手続きは、実際的には、図４に示すように、ハンドオーバが実行されるときのタイムスタンプをシフトすることによって行われる。図４において、ｔ_ｂは、旧セルに関する、すなわち、ハンドオーバが実行される前の時間を表しており、ｔ_ａは、新セル（ターゲットセル）に関する、すなわち、ハンドオーバが実行された後の時間を表している。
【００５３】
そこで、制限された公平なスケジューリングを維持するため、現在のセルとターゲットセルのタイムスタンプどうしの間の差を、タイムスタンプシフティングによって減少させる。図４は、タイムスタンプシフティングの前後の状況を示す。制限された公平なスケジューリングを維持するというこの規定された目標を達成するため、好ましくは、現在サービスされているデータフローのタイムスタンプに従って、タイムスタンプウィンドウが定義される。図４に関して、タイムスタンプウィンドウは次のものにより定義される。
【００５４】
ｍｉｎは、このセルに関連する、現在スケジューリングされているデータフローのすべてのＰＤＵの最小のタイムスタンプ値を表す。
【００５５】
ｍａｘは、このセルに関連する、現在スケジューリングされているデータフローのすべてのＰＤＵの最大のタイムスタンプ値を表す。
【００５６】
δは、上で説明したセル間補償のために用いられるタイムスタンプオフセット値を表す。
【００５７】
タイムスタンプシフティングを実行するため、以下のステップが提案される。
【００５８】
旧セルでのデータフローのタイムスタンプがターゲットセルのｍｉｎ−δによって定まる値より小さい場合、ターゲットセルへのハンドオーバを実行するときに、タイムスタンプはｍｉｎ−δへシフトされる。
【００５９】
旧セルでのデータフローのタイムスタンプがターゲットセルのｍａｘ＋δによって定まる値より大きい場合、ターゲットセルへのハンドオーバを実行するときに、タイムスタンプはｍａｘ＋δへシフトされる。
【００６０】
旧セルでのデータフローのタイムスタンプがターゲットセルのｍｉｎ−δおよびｍａｘ＋δによってそれぞれ定まる値の間にある場合、ターゲットセルへのハンドオーバを実行するときに、タイムスタンプはシフトされない。
【００６１】
このようなアルゴリズムの利用により、移動局を現在のセルから別のすなわち新しいセルにハンドオーバするときに、タイムスタンプ変動を制限することが可能となる。しかし、シフティング手続きを実行することにより、ＰＤＵスケジューラでのサービスリストの探索操作が必要になることがある。
【００６２】
上記の単一ＰＤＵスケジューラの実施例を用いると、補償されるべきトラフィックは最高の優先度を取得し、常に、ターゲットセル内のＭＡＣスケジューラから最初にサービスされることになる。
【００６３】
しかし、ある場合には、これは、所望されるスケジューリングポリシーに違反する可能性があるため、本発明の非常に好ましい実施例は、セルごとに別個のＰＤＵスケジューラを有する。その原理を図５に例示する。
【００６４】
上記のように、セルごとに別個のＰＤＵスケジューラを有することが好ましいことがあり、それは特に次の理由による。
【００６５】
・セル間のタイムスタンプドリフトの処理は、すべての探索およびソートの操作がより小さい項目セットに対して行われる点で、別個のＰＤＵスケジューラによるほうが改善されたパフォーマンスを示す可能性がある。
【００６６】
・ＭＡＣスケジューラが相異なるネットワークエレメントに配置される（これは、特に、ＲＮＣ間ハンドオーバが要求されるときに相異なる無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）によって制御される近隣のセルによって引き起こされる）とき、単一のＰＤＵスケジューラ内でのデータフローの処理は困難である。
【００６７】
図５は、３個のセルの、セルごとに別個のＰＤＵスケジューラの例を示す。あるセルから別のセルへのＲＮＣ内ハンドオーバは矢印１００によって示される。欧州特許出願第００３１０３４３．９号に記載された原理によれば、それぞれの上位のＰＤＵスケジューラは、レイヤ３からの入力データ、すなわちいわゆるプロトコルデータユニット（ＰＤＵ）に作用する。それぞれのＰＤＵスケジューラは、それぞれのセルの各データフローのＱｏＳ要求を受信する。スケジューリング可能なＰＤＵの利用可能性がＱｏＳスケジューラに通知されると、このスケジューラは、どのＰＤＵがサービスを受けるべきかの順序を決定する。ＭＡＣスケジューラは、このリストからのＰＤＵにサービスし、リスト内の順序を反映しようとする一方、タイミングおよびパワー制約も考慮に入れる。
【００６８】
ＭＡＣスケジューラは、フレームごとに（例えば、１０ｍｓごとに）アクティブとなる。ＭＡＣスケジューラは、１つのセルに関連するデータフローをスケジューリングする。ＰＤＵスケジューラは、セルのアクティブな（すなわち、ＰＤＵフローキューが空でない）データフローに対して作用する。前述のように、直列に分離したスケジューラからなるシステムは好ましくない挙動を示すことがあるため、ＭＡＣスケジューリングがＰＤＵスケジューラの状態によって駆動されるようにすることにより、両方のスケジューラが互いにリンクされる。これは、図５において、各ＭＡＣスケジューラごとに影部分として示されている。
【００６９】
２つのスケジューラ間のハンドオーバの場合、ステータス情報のみが、図１に関して説明したように、旧スケジューリングシステムからターゲットスケジューラへ転送されなければならないだけではない。レイヤ３ＰＤＵが新たなＰＤＵスケジューラにリルーティングされることがあり、これは、ＲＮＣ間ハンドオーバの場合に起こる。
【００７０】
ＲＮＣ内ハンドオーバの場合、ＰＤＵキューはこのネットワークエレメントで動作しているすべてのＭＡＣスケジューラにとってアクセス可能であり、個々のスケジューリングシステムは、ＬＬＣデータ、すなわち、論理リンク制御(logical-link-control)データを移動することを必要とせずに、既存のＰＤＵに依然としてアクセスすることが可能である。この場合を図５に示す。
【００７１】
図３に関して説明したような単一のＰＤＵスケジューラを有するスケジューリング方法とは異なり、セルごとに別個のスケジューラのスケジューリング方法によれば、大規模なＰＤＵリストを並べ替えることなく、データフローの同期が容易となる。内部スケジューリング計算について、各スケジューラは、そのセル内で新たに確立されたフロート同様にハンドオーバフローを処理する。セルごとに別個のＰＤＵスケジューラによる本発明を使用すると、補償されるべきトラフィックの優先度、したがって、ターゲットセルにおけるＭＡＣスケジューリング順序は、図２に関して説明したように、ＭＡＣスケジューリングポリシーと、トランスポートフォーマットセットの割当てによって、暗黙的に与えられる。
【００７２】
好ましい実施例についての上記の説明によれば、本発明の１つの主要なアプリケーションは、好ましくは結合されたレイヤ３とＭＡＣレイヤのスケジューラの組合せを用いた、ＭＡＣレベルのスケジューリングシステムである。しかし、本発明は、一般に、ＭＡＣレベルでの効率的なモビリティ処理のタスクが解決されなければならないようなスケジューリングシステムによって使用されるのに適した実施例もカバーしている。
【００７３】
さらに、当業者には明らかなように、提案したスケジューリングアプローチは特に、ＣＤＭＡまたはＴＤＭＡに基づくシステムのデータフローをスケジューリングすることに、あるいは、ＵＭＴＳやＧＰＲＳのようなパケット交換セルラ移動通信システムにおけるスケジューリングシステムに適しているが、これらの標準には限定されない。
【００７４】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明によれば、パケット交換セルラシステムにおいて、特に、パケット交換移動通信システムにおいて、複数のデータフローを処理するためのＱｏＳスケジューリングが実現される。データフローレートの補償によって、資源利用を最適化しながら、要求されるデータフローのサービス品質（ＱｏＳ）が保証される。さらに、すべてのデータフローが、要求されるＱｏＳを有するようにサービスされることが保証される。
【００７５】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号は、本発明の一実施例の対応関係を示すもので本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＵＭＴＳに基づくネットワークのステータス情報更新のための例示的なシグナリングフローを示す図である。
【図２】セル間補償の原理に関する例を示す図である。
【図３】セルクラスタごとに１つのＰＤＵスケジューラを用いた、本発明による第１の好ましいアプローチを示す図である。
【図４】タイムスタンプシフティングによるセル間のデータフローの例示的な同期を示す図である。
【図５】セルごとに別個のＰＤＵスケジューラを用いた、本発明による第２の好ましいアプローチを示す図である。

Claims

パケット交換セルラシステムにおける、サービス品質調整のために複数のデータフローをスケジューリングする方法において、
第１のセルのスケジューリングメカニズム（Ｓ_ｃ）を第２のセルのスケジューリングメカニズムに結合するステップと、
先行時間中に保証されたデータフローレート（Ｒ _ｎ）に依存してユーザ機器（ＭＳ）に対するデータ伝送レート（Ｒ _ｎ）を調整することによって、データ伝送レート（Ｒ _ｎ）の規定可能な最小値、データフローの補償のためのデータ伝送レート（Ｒ _ｎ）の中間値、および、データ伝送レート（Ｒ _ｎ）の最大値のうちの一部または全部の値を提供するステップとを有することを特徴とする方法。
前記結合するステップは、第１のセルのスケジューリングメカニズム（Ｓ_ｃ）から第２のセルのスケジューリングメカニズム（Ｓ_ｔ）へハンドオーバされるべき実際のデータフローに関するステータス情報を有するデータ（５）を転送するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
スケジューリングメカニズム（Ｓ_ｃ，Ｓ_ｔ）のうちの少なくとも１つは、それぞれ相異なるプロトコルレイヤに作用する少なくとも２つのスケジューラをリンクすることによって保証され、
送信されるべき入データフローの各プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）は、上位レイヤのスケジューラ（ＰＤＵスケジューラ）によって、あらかじめ規定可能な関連するサービス品質要求に関して、下位レイヤのスケジューラ（ＭＡＣスケジューラ）によりサービスされるべき優先リストへとスケジューリングされることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
少なくとも２つのＰＤＵスケジューラ間でレイヤ３ＰＤＵをルーティングするステップと、
セルクラスタごとに単一のＰＤＵスケジューラを使用するステップと、
セルごとに別個のＰＤＵスケジューラを使用するステップとのうちの一部または全部のステップを有することを特徴とする請求項３記載の方法。
報告された測定結果に基づいて第１のセルから第２のセルへユーザ機器（ＭＳ）をハンドオーバする必要性に依存して、第１のセルに関する無線リンクの現在の品質の情報を含む測定報告を送信するステップ（１）と、
ハンドオーバコマンドメッセージをすべての関連するエンティティへ送信するステップ（３）と、
ユーザ機器（ＭＳ）のデータフローについて、第１のセルのスケジューリング手続きを終了するステップ（４）と、
ユーザ機器（ＭＳ）のデータフローについてのステータス情報を第２のセルに送信するステップ（５）と、
ユーザ機器（ＭＳ）のデータフローについて、第２のセルのスケジューリング手続きを開始するステップ（６）とを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
第１のセルに関連する現在スケジューリングされているデータフローのすべてのＰＤＵの最小タイムスタンプ値（ｍｉｎ）を規定するステップと、
第１のセルに関連する現在スケジューリングされているデータフローのすべてのＰＤＵの最大タイムスタンプ値（ｍａｘ）を規定するステップと、
セル間補償のために使用されるのに適したタイムスタンプオフセット値（δ）を規定するステップとのうちの一部または全部のステップを含む、ハンドオーバ中にタイムスタンプシフティングを行うステップを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
サービス品質調整のために複数のデータフローをスケジューリングする機能を有する、パケット交換セルラシステムにおいて、
ハンドオーバの前にユーザ機器（ＭＳ）のデータフローをサービスするのに適応した第１のセルに関連する第１のスケジューリング手段（Ｓ_ｃ）と、
ハンドオーバの後にユーザ機器（ＭＳ）のデータフローをサービスするのに適応した第２のセルに関連する第２のスケジューリング手段（Ｓ_ｔ）とを有し、
各スケジューリング手段（Ｓ_ｃ，Ｓ_ｔ）は、第２のセルのスケジューリング手段（Ｓ_ｔ）へハンドオーバされるべき実際のデータフローに関するステータス情報を転送するためにセル境界を超えて結合されるように適応しており、前記システムはさらに、
先行時間中に保証されたデータフローレート（Ｒ _ｎ）に依存してユーザ機器（ＭＳ）に対するデータ伝送レート（Ｒ _ｎ）を調整することによって、データ伝送レート（Ｒ _ｎ）の規定可能な最小値、データフローの補償のためのデータ伝送レート（Ｒ _ｎ）の中間値、および、データ伝送レート（Ｒ _ｎ）の最大値のうちの一部または全部の値を提供する手段を有することを特徴とする、パケット交換セルラシステム。
請求項７記載のシステムで使用するためのトランシーバユニットを有することを特徴とするベーストランシーバ局。
請求項１ないし６のいずれかに記載の方法を、請求項７のシステムで実行するためのインプリメンテーションソフトウェア。