JP4091080B2 - パケットスケジューリング - Google Patents

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Description

本発明は例えば無線通信システムで使用するためのパケットスケジューリング方法及び装置に関連する。
図1は、無線通信システム1の一部を示す。システムは、図1では1つしか示されていないが複数の基地局2を含む。基地局2は、複数のユーザがそれぞれ位置してもよいセルにサービス提供する。各ユーザは、各自のユーザ装置(UE)を有する。図1では、ユーザ装置UE2,UE11及びUE50しか示されていない。各UEは例えば携帯用端末(ハンドセット)又は携帯用コンピュータである。
周知のように、符号分割多重アクセス(CDMA)システムでは、(「ノードB」としても知られている)基地局から送信された別のUEへの信号は、異なるチャネリゼーションコードを使用することで区別される。いわゆる第3世代無線通信システムでは、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)技術が、(基地局からUEへの)ダウンリンク方向でのデータ伝送に提案されている。この技術では、データを伝送するのに複数のチャネルが利用可能である。これらのチャネルは異なるチャネリゼーションコードを有する。例えば、所与のセル又はセルのセクタ内でHSDPAに利用可能な異なるチャネルC1乃至C10があってもよい。HSDPAでは、ダウンリンク伝送は、一連の送信時間間隔(TTI)に分割され、選択されたUEに利用可能な様々なチャネルの各々でデータのパケットが送信される。UEがサービス提供を受けるチャネルの新たな選択は、各TTIで実行可能である。
図2は一連の送信時間間隔TTI1乃至TTI9にわたるHSDPA法による動作例を示す。図2に示されるように、TTI1では、2つのパケットがUE50に送信され、4つのパケットがUE11に送信され、4つのパケットがUE2に送信されるよう定められている。従って、UE50に2チャネルが割り当てられ、UE11及びUE2に4チャネルがそれぞれ割り当てられる。即ち、図1に示されるように、UE50にはC1及びC2が割り当てられ、UE11にはC3乃至C6が割り当てられ、UE2にはC7乃至C10が割り当てられる。
次の送信時間間隔TTI2では、新たなユーザ装置UE1に1つのパケットが送信され、TTI1で指定された残りのUEは、パケットを受信し続ける。
従って、HSDPAシステムは、基地局から様々なUEへパケット形式でデータを伝送するために、多数の同様な共用チャネル(shared channel)を使用する。このシステムを利用して、例えばワールドワイドウェブ(WWW)ブラウジング機能をサポートすることが予想される。
各TTIでどのUEがどのチャネルでサービス提供を受けるかを決定するために、パケットスケジューリング法が使用される。HSDPAでは、従来2つの基本的なスケジューリング法があり、それらは:ラウンドロビン(RR)スケジューリング法及び最大キャリア対干渉比(max C/I)法である。
基本的なラウンドロビン法は、送信機(基地局)で送信を待機しているデータを現在有しているUEのリストを先ず編集する(コンパイルする)。各TTIに対して、リストの中で最後のUEは次のTTIで最高の優先度を有する。従って、UEはラウンドロビン形式でサービスされる。最も簡易なラウンドロビンスケジューリング法では、最高の優先度を有するUEが総てのチャネルを取得する。しかしながら、パケット重み付けラウンドロビン法も知られている。これは、様々なUEについての相対的なデータ量に基づいて、利用可能なチャネルを各TTIでユーザのグループに割り当てる。このパケット重み付け法では、送信を待機しているより多くのデータを有するUEに、より多くのチャネルが割り当てられる。
ラウンドロビンスケジューリング法は、競合するユーザ間で、無線リソース割り当ての観点からの公平性(fairness)を促進する。しかしながら、これは、全体的に貧弱なデータスループットを比較的提供する傾向にある。
最大C/Iスケジューリング法は、ラウンドロビンスケジューリング法と同様であるが、データを待機しているUEのリストが、各UEから報告されるキャリア対干渉比(C/I)に基づいて各TTIで格納される点が異なる。C/Iはチャネルの品質の測定値である。C/Iに基づいてUEのリストを並べ換える(ソーティングする)ことで、より良いチャネル品質を有するUEの選択される機会がより多く与えられる。この手法の最も簡易な形式では、データを待機している最高のC/Iを有するUEに総てのチャネルが割り当てられる。パケット重み付けの変形も可能であり、最高のC/Iを有する単独のUEを選択するのではなく、UEが伝送を待機しているデータの相対量に基づいて、利用可能なチャネルがUEのグループ内で分けられる。
最大C/Iスケジューリング法は、データの全体的なスループットを最大化する傾向にあるが、公平性を犠牲にする。例えば基地局から遠いことに起因して又は近辺で他の多くの干渉するUEが存在することに起因して、貧弱なC/I値を報告するUEは非常にまれにしか選択されなくなることが、理解されるであろう。従って、これらのUEはパケットを受信する場合に許容できない遅延の弊害を被りやすい。
他のスケジューリング法は、非特許文献1に開示されている。このパケットスケジューリング法は、無線リンク品質及び要求されるサービス品質(QoS)レベルに従って、タイムスロットを適応的に割り当てることで、様々なUEのQoS要請に応じ、システム容量を最大化することを目的とする。この手法は、最大C/Iスケジューラ、均衡した公平性(PF)スケジューラ、重み付けラウンドロビン(WRR)スケジューラ及び優先度ラウンドロビン(PRR)を含む様々なスケジューラ個々の階層を利用する。スケジュールされるパケットは、様々なUEの様々なQoS要求に従って、分類部によって事前に分類される。異なるクラスに属するパケットは、その階層における第1段階のスケジューラで異なるスケジューラで処理される。更なるスケジューリングは、階層の第2及び第3段階で実行される。このように、複数のスケジューラ各々を利用して、異なるクラスのサービスに関する異なる要求に応じる。しかしながら、固定された方法で又は緩やかに変化する動的な方法でスケジューリングするプロセスを区別することは、無線チャネルの動的な高速変化に起因して、困難且つ非効率的である。その結果、ある区分(サービスクラス)の割り当てられたスケジューラは、要求されたQoSレベルを提供するために逼迫するかもしれないが、他の区分(サービスクラス)に割り当てられたスケジューラは十分に活用されておらず、空き容量を有するかもしれない。そのような区分けされたスケジューラの効率及びパフォーマンスは、共用される帯域量及び異なる条件を有するサービスの範囲が増えるにつれて劣化してしまうことも分かる。そのような区分けされたスケジューラで失われる効率のいくらかを改善する試みは、実際には、演算の複雑さや付随するコストを増やすに過ぎない。
Masahiro Ono,et al.,"A proposal of all−IP mobile wireless network architecture−QoS packet scheduler for base stations",NEC Corporation, Technical Report of IEICE,MoMuC2002−3(2002−5),pp.13−18 S.Abedi,S.Vadgama,"Hybrid Genetic Packet Scheduling and radio Resource Management for High Speed Downlink Packet Access",WPMC 2002 Conference,Hawaii,pp.1192−1196 S.Abedi,S.Vadgama,"A Radio Aware Rondom Iterative Scheduling Technique for High Speed Downlink Packet Access",VTC 2002,Fall,vol.4,pp.2322−2326,24−28,Sept.2002 R.Agrawal,et.al.,"Class and Channel Condition Based Scheduler for EDGE/GPRS",Proc.of SPIE,vol.#4531,Aug 2001 A.Jalali,R.Padovani,R.Pankaj,"Data throughput of CDMA−HDR a high efficiency−high data rate personal communication wireless system",VTC 2000,Spring,vol.3,pp.1854−1858,May 2000
本願が優先権の基礎にする英国特許出願第0303859.3号では、本願発明者等が、例えば無線通信ネットワークのHSDPAシステムで、少なくとも1つのチャネルにより複数の受信機に対して、送信機から送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング方法を提案している。例えばサービス品質、遅延及び公平性のようなスケジューリングパフォーマンスの異なる少なくとも1つの態様(属性)に重みが割り当てられる。各自の受信機について、異なる属性におけるスケジューリングパフォーマンスの少なくとも1つの結合された測定値(結合測定値)が、割り当てられた重みに従って生成される。様々な受信機についてそれぞれ合成された測定値は、パケットが送信される受信機を決定するのに使用される。この特許出願と同日に出願されたPCT出願(代理人参照番号:P84315PC00)は、GB0303859.3に関連する。GB0303859.3及びPCT出願の全内容は本願に組み入れられ、これらの出願の写しが本願と共に提出されている。
このパケットスケジューリング法は、異なるサービスタイプのような異なるスケジューリングクラスに受信機を分類する必要性なしに、総ての受信機を単独のグループのように、データのスケジューリングを実行可能にする。この方法は、スケジューリングにいくつかの異なるパフォーマンスを考慮することも可能にする。
この方法では、予測されたトラフィック状況(シナリオ)を考慮して、ウエイトに値が割り当てられる。例えば、全部で40台のUEが存在するシミュレーショントラフィック環境に関連する様々なシミュレーションが実行された。これらのUEのうち10台が、リアルタイムの映像を受信しようと試みており、残りの30台のUEはWWWブラウジングセッションを試みているものとする。あるシミュレーションでは、全トラフィックの結集した負荷は、一連の5,000TTI(10秒)にわたって近似的に一定であることが想定された。他のシミュレーションでは、WWWユーザは、スタガード形式でアクティブになり、スケジューラで可変入力負荷を生じさせることが想定された。第3のシミュレーションでは、WWWブラウジングに対してスローイング機構がHSDPAシステムによって提供されることが想定された。そのようなスローイング機構は、以前のセッションが完全に良好にダウンロードされるまで、新たなセッションのダウンロードを行わない。
異なる属性のスケジューリングパフォーマンスに適用される必要のあるウエイトは、様々なトラフィック状況に対して非常に異なっている必要のあることが、これらのシミュレーションから分かった。これにより、予想されるトラフィック状況が変化する場合にウエイトも変化できるように、ウエイトがスケジューラのオペレータによって調整されることが予想される。そのウエイトは装置の動作中に自動的に調整可能であることが、英国特許出願第0303859.3号でも予想される。
非特許文献2では、本願発明者は、遺伝的アルゴリズムを使用するパケットスケジューリング法も提案している。この手法では、スケジューリングソリューション(解)の複数の候補が、各TTIで生成される。各候補のソリューションは、遺伝的アルゴリズムにおける個体に対応し、どの受信機が関連するTTI内のチャネルに割り当てられるかを指定する。各候補のスケジューリングソリューションの適合性が判定される。適合性は、例えばスループット、遅延及び公平性のような関連するスケジューリングソリューションのパフォーマンスに関するいくつかの異なる測定値を考慮してもよい。個々のパフォーマンス測定値は、候補ソリューション各々についての適合性を判定する場合に重み付けがなされてもよい。現在の生成における個々は、対応する候補ソリューションの適合性値に基づく親(ペアレント)として選択される。より適合するソリューションは、親として選択される、より多くの機会を有する。子(次の生成に関する候補ソリューション)は、クロスオーバ及び変化のような遺伝オペレータに従って選択された親によって生成される。このようにして、一連の反復(生成)により、遺伝的アルゴリズムは、単独の最良のソリューションが考察対象のTTIの間に選択される、ある時点まで、候補のスケジューリングソリューションを改善する。
そのような遺伝的アルゴリズムは、ラウンドロビンスケジューリングや最大C/Iスケジューリングような従来の手法よりも良好なスケジューリングパフォーマンスを達成する可能性を与える。
別のパケットスケジューリング法が、非特許文献3にて本願発明者により提案されている。この方法も、各TTIについてスケジューリングソリューションの複数の候補を生成する。少なくとも1つの候補ソリューションがランダムに生成される。候補ソリューション各々の適合性は、上述の遺伝的アルゴリズムに基づく提案のスケジューリング法と同様に決定されてもよい。
そのようなパケットスケジューリング法の成功は、候補ソリューション各々についての適合性を決定する際に、パフォーマンス測定値各々を重み付けする適切なウエイトの選択に強く依存する。特に、異なるトラフィック状況を処理するには異なるウエイトが必要とされる。
異なる条件下で適切なウエイトを割り当てる同様な問題が、無線ネットワークでの使用を想定している他のタイプのパケットスケジューラでも生じる。例えば、比例した公平性(PF)スケジューラは、非特許文献4,5に記載されている。PFスケジューラも、様々なトラフィックロード及びチャネル状態の下で適切なウエイトの割当を要する。
動的な移動セルラ環境は、適切なウエイトの設定を困難な作業にする。先ず、チャネル状態間に膨大な変動があるかもしれない。
図3Aは、4つの異なるUEについて報告されたC/Iが、第1のチャネル状態における一連のN個のTTIにわたってどのように変化するかを概略的に示すグラフである。この場合に、C/I値は比較的安定的であるが、UE毎にC/I値に矛盾のない相違が存在する。あるUEは一連のN個のTTI全体にわたって比較的貧弱なチャネル状態を有し、他のものは一連の全体にわたって比較的良好なチャネル状態を有する。これらのチャネル状態の下で、上述した多くのスケジューリング法では、様々なUE間で公平性を達成することに困難な傾向がある。全体的なスループットのようなスケジューリングパフォーマンスの他の側面は、問題にはならないであろう。
図3Bは、図3Aとの第1のチャネル状態とは異なる第2のチャネル状態の下で、4つの異なるUEについてのC/I値の変動を示す。この場合は、個々のUE各々のC/I値の変動は図3Aにおけるものより大きく、一連のN個のTTIの中の異なる時点で、異なるUEが良好なチャネル状態をそれぞれ有している。このような状況では、公平性を達成することは困難ではない。むしろ、全体的な高スループット性や、スケジューリングパフォーマンスの何らかの他の望まれる性質を達成することが困難かもしれない。
図3A及び3Bを参照しながら説明したこの種の変動するチャネル状態を取り扱うことに加えて、実際のパケットスケジューリング法は、入力トラフィックの負荷変動(可変入力パイプ)や、移動する場合に及び異なるサービスを利用するように変更する場合にプロファイルが急速に変化するUEを取り扱う必要もある。特に、UEはあるセルから別のものへ急速に移動するかもしれない。この場合に、既存のノードBに既に記憶(バッファリング)されているパケットデータは、新たなノードBに転送される必要がある。そのような転送が多数なされると、所与のノードBでパケットスケジューラで処理される全負荷に関し、階段関数(ステップ関数)状の変化が頻繁に生じるかもしれない。場合によっては、本明細書で後述されるように、この負荷変動は、重みが固定されている場合に、いわゆる「逃避(run−away)」現象を招き、パケットスケジューラの不安定性をもたらすことが経験的に分かっている。後述の実験結果は、極端な入力パイプ変動が、スケジューリングパフォーマンスの1以上の望ましい属性に関するパフォーマンスで顕著な劣化を招くかもしれないことを示す。
パフォーマンスの劣化は、例えばリアルタイムサービスのようなあるクラスのサービスにしか影響せず、非会話的なサービスのような他のサービスクラスに影響しないかもしれない。PFスケジューラのようなあるスケジューラは、サービスのタイプに従ってスケジューリングを区分けし、異なる区分けに異なる固定ウエイトを割り当てることでその問題に対処しようとする。しかしながら、実際にはこれは非効果的かもしれない。なぜなら、各タイプのサービスを利用するUE数は変化し、考察されるサービスに対して良好なQoSを固定ウエイトが提供できないかもしれないからである。例えば、異なるサービスに割り当てられたウエイトが固定されており、WWWセッションをダウンロードする高ビットレートの非リアルタイムユーザ数が顕著に増えると、ノードBは、リアルタイムの映像会話セッションに許容可能なQoSを提供するように過剰に逼迫されるであろう。
従って、スケジューリングパフォーマンスの異なる測定値に適用されるウエイトを自動的に調整可能にし、様々に異なるトラフィック状況下でスケジューラが効率的に動作できるようにするパケットスケジューリング法を提供することが望まれている。
本発明の一態様によれば、少なくとも1つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機に送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング方法が使用され、当該方法は、スケジューリングパフォーマンスの第1測定値を少なくとも2つの異なる性質で生成し、前記第1測定値を各自の関連するウエイトで結合することで生成される前記第1測定値の重み付け結合を用いて、パケットが伝送されるべき受信機を決定するステップ;スケジューリングパフォーマンスの少なくとも1つの第2測定値を生成するステップ;該又は各々の前記第2測定値についての、考察する前記第2測定値に予測されるウエイトを、起こりそうな影響に従って少なくとも2つの異なるウエイトのクラスに分類するステップ;及び該又は各々の第2測定値のウエイトの分類と共に、該又は各々の第2測定値を用いてウエイトを調整するステップを有する。
そのような方法では、第1の測定値の重み付け結合されたようなものが、(GB0303859.3に記載の方法のように)受信機各自毎に生成され、例えば異なる受信機に対する各自の重み付け結合が、パケットが送信されるべき受信機を決定するために互いに比較できるようにされてもよい。或いは、S.Abede,S.Badgama,“Hybrid Genetic Packet Scheduling and radio Resource Manegement for High Speed Downlink Packet Access”,WPMC 2002 Conference,Hawaii,pp.1192−1196、及びS.Abedi,S.Vadgama,“A Radio Aware Random Iterative Scheduling Technique for High Speed Downlink Packet Access”,VTC 2002,Fall,vol.4,pp.2322−2326,24−28,Sept.2002 に記載された方法のように、第1の測定値のそのような重み付け結合は、候補のスケジューリングソリューション毎に形成されてもよい。これらの場合に異なる候補スケジューリングソリューションについて生成された重み付け結合の各々は、最良のスケジューリングソリューション候補を選択するために又は(遺伝的アルゴリズムの場合には)次の世代を発展させる候補スケジューリングソリューションを選択するために比較されてもよい。
好ましくは、少なくとも1つの第1測定値は、前記第1測定値の別のものに影響する少なくとも1つの性質とは独立である。これは、測定値が互いに独立であるようにし、スケジューリングパフォーマンスの正確な制御が、ウエイトを制御することで達成されるようにする。
少なくとも1つの第1測定値は、受信機に提供されるサービスの種別(例えば、WWWブラウジング、映像)に割当てられる優先度の影響を受けてもよい。
好ましくは、少なくとも1つの第1の測定値が調整され、第1の測定値に関するそれと別のものとの間の不適合性を減らす。測定値は、それら総てが同じ範囲内にあり(例えば、0乃至1までの範囲内にあり)、重みが同じなら異なる測定値にも同じ影響を持たせるように調整されてもよい。
1以上の第1の測定値は正規化されてもよい。例えば、総ての受信機に対する合計値に関して、どの受信機に関する値でもそれは正規化されもてよい。
好適実施例では、その又は各々の重み付け結合は、考察する受信機の第1の測定値の積を得ることで生成される。受信機にデータを伝送するために、HSDPAシステムのように、複数の利用可能なチャネルが存在してもよい。この場合に、本発明を使用する1つの方法は:第1及び第2の第1測定値の重み付け結合を各受信機についてそれぞれ生成するステップ;第1の重み付け結合各々に基づいて受信機をランキングし、ランキングされた順序で受信機のリストを作成するステップ;及び前記リスト内で最も高く格付けされた受信機から始めて、第2の重み付け結合各々に基づいて、リスト中の受信機にチャネルを割当てるステップを更に有する。
この態様では、パケットが送信されるべき受信機の決定に、第1及び第2の重み付け結合による影響が及び、スケジュール判定に更なる柔軟性を与える。
考察することが望ましい多くの様々なスケジューリングパフォーマンスの属性が存在する。それらは、許容可能な遅延閾値の範囲内でデータを受信機へ配信することの成功又は失敗;送信機及び受信機間のチャネルの品質;受信機にどの程度多くのデータが配信可能に推定されるか;受信機へ送信するのにどの程度多くのデータが送信機で待機しているか;受信機へのデータ配信の遅延;及び様々な受信機間の公平性を含んでもよい。これらの属性が操作可能であることは必須ではない。例えば、純粋に商業的な属性は、受信機にサービスを提供する場合にオペレータにとって収益性のように考察できる。
本方法は、例えば複数のTTIのような一連のスケジューリングの場合に反復的に実行されることが望ましい。一実施例では、各々のスケジューリングの瞬間に対して、新たに重み付け結合がその受信機について作成され、パケットが送信されるべき受信機に関する新たな判断がなされる。
送信は無線送信でもよいし、送信機は無線通信システムの基地局の一部でもよいし、各受信機はそのシステムのユーザ装置の一部でもよい。
本発明の第2の態様によれば、少なくとも1つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機に送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング装置が使用され、当該装置は:スケジューリングパフォーマンスの第1測定値を少なくとも2つの異なる性質で生成し、前記第1測定値を各自の関連するウエイトで結合することで生成される前記第1測定値の重み付け結合を用いて、パケットが伝送されるべき受信機を決定する手段;スケジューリングパフォーマンスの少なくとも1つの第2測定値を生成する手段;該又は各々の前記第2測定値について、考察する前記第2測定値に予測されるウエイトを、起こりそうな影響に従って少なくとも2つの異なるウエイトのクラスに分類する手段;及び該又は各々の第2測定値のウエイトの分類と共に、該又は各々の第2測定値を用いてウエイトを調整する手段を有する。
本発明の第3の態様による送信装置は、上述の本発明の第2態様によるパケットスケジューリング装置;及び前記パケットスケジューリング装置に動作可能に接続され、前記パケットスケジューリング装置で決定された受信機にパケットが伝送されるようにする送信手段を有する。
以下、添付図面に関連して、例示的な説明がなされる。
図4は本発明を使用するパケットスケジューリング装置10のブロック図を示す。装置10は、少なくとも1つのチャネルを介するある送信機から複数の受信機へのデータ伝送用のパケットをスケジューリングするために使用される。スケジューリングの判断は、連続的なスケジューリングの瞬間毎に(例えばTTI毎に)なされる。送信機は例えば無線通信システム内の基地局(ノードB)である。この場合の複数の受信機は、その基地局配下の様々なUEである。
装置10は第1測定値生成部12を有し、スケジューリング装置のパフォーマンスに関連するデータを受信する。データは例えばキャリア対干渉比(C/I)の報告内容やソースキューの充填度に関する情報等を含んでもよく、送信機におけるそのソースキュー内に、様々な受信機宛のデータは送信に先立ってバッファリングされる。
受信したデータに基づいて、第1測定値生成部12は、スケジューリングパフォーマンスに関する一群の第1測定値を生成する。第1測定値は、スケジューリングパフォーマンスの少なくとも2つの異なる性質に関連する。例えば、後に詳細に説明されるように、ある第1測定値はスループットに関連するかもしれないが、別の第1測定値は遅延に関連するかもしれない。(以下に説明する)装置で使用されるスケジューリングアルゴリズムの種別に依存して、一群の第1測定値は、受信機(UE)毎に又は候補のスケジューリングソリューション毎に生成されてもよい。
装置10は判定部16を更に有し、判定部は、第1測定値生成部12で生成された一群の第1測定値を受信する。判定部16はウエイト調整部20から一群のウエイトも受信する。第1測定値の各々について、個々に対応するウエイトがある。判定部16は、各自の対応するウエイトに従って第1測定値を合成することで、第1測定値に関する重み付け結合を生成する。
判定部16は、考察中のスケジューリングする時点でパケットが伝送される受信機を決定するために、第1測定値の重み付け結合を使用する。例えば、(GB0303859.3の場合のように)一群の第1測定値が受信機毎に生成される場合に、判定部16は、受信機毎に第1測定値の重み付け結合を生成し、パケットが伝送される受信機を決定するために様々な受信機についての各自の重み付け結合を比較してもよい。或いは、(前に参照されたアベディ等(Abedi et al.)による2つの論文の方法のように)一群の第1測定値が候補のスケジューリングソリューション毎に生成される場合には、判定部16は候補のスケジューリングソリューション毎に重み付け結合を生成してもよい。この重み付け結合は例えば様々な候補ソリューションを比較するために使用される適合度関数(fitness function)でもよい。様々な候補ソリューションの重み付け結合は、パケットが伝送されるべき受信機を決定するスケジューリングアルゴリズムによって以後使用され、例えば1つの最良の候補のスケジューリングソリューションを選択することによって、又は遺伝的発達用にいくつかの候補スケジューリングソリューションを選択することによって使用される。本発明において、パケットが伝送されべき受信機を決定するのに第1測定値の重み付け結合が使用されるかもしれない方法は、上記の例に限定されない。
装置10は上述のウエイト調整部20、第2測定値生成部24及びウエイト分類部28を更に有する。第2測定値生成部は、スケジューリング装置のパフォーマンスに関連するデータ(第1測定値生成部12に供給されるデータ)の全部又は一部を受信する。図4には示されていないが、第2測定値生成部24は、第1測定値生成部12で生成された1以上の第1測定値を受信してもよい。第2測定値生成部24は、スケジューリングパフォーマンスに関する少なくとも1つの第2測定値を生成する。その又は各々の第2測定値は、集合的に総ての受信機を考慮する全体的なスケジューリングパフォーマンスのある性質に関連する。例えば、後に詳細に説明されるように、第2測定値は、全体的なQoS、全体的なスループット、様々な受信機に関する平均的なスループット及び公平性に関連してもよい。
その又は各々の第2測定値に関し、ウエイト分類部28は、判定部16に供給される以前に言及したウエイトを、関連するウエイトが第2測定値について有するように予測される起こりそうな(確からしい)影響に従って、少なくとも2つの異なるウエイトのクラスに分類する。例えば、友好的な(friendly)、敵対的な(hostile)及び中立的な(neutral)クラスにウエイトが分類されてもよい。友好的な(助力的な)クラスは、それがもしあれば、第2測定値についての起こりそうな影響が正であることが期待されるウエイト各々より成るかもしれない。敵対的な(非助力的な)クラスは、それがもしあれば、第2測定値についての起こりそうな影響が負であることが期待されるウエイト各々より成るかもしれない。中立的なクラスは、それがもしあれば、第2測定値についての影響が不定であるウエイト各々より成るかもしれない(明確に正又は明確に負であるようには予測されない)。
ウエイト調整部20は、第2測定値生成部24からその又は各々の第2測定値を受信し、ウエイト分類部28からウエイトの分類に関する情報も受信する。ウエイト調整部20は、その又は各々の第2測定値に関するウエイトの分類と共に、その又は各々の第2測定値を利用して、そのウエイトを適合させる。例えば、第2測定値について友好的なクラスのウエイト各々は、第2測定値が減少している又は変化しない場合に増えるかもしれない。第2測定値について敵対的なクラスのウエイト各々は、第2測定値が減少している又は変化していない場合に減少するかもしれない。第2測定値について中立的なクラスのウエイト各々は、第2測定値の変化によらず不変に維持されるかもしれない。
装置10は送信部32に動作可能に接続され、判定部16がスケジューリング判定を行ったスケジューリングする時点が生じると、選択された受信機にパケットが送信されることを引き起こす。
次に、HSDPAシステムに使用するのに相応しい本発明の実施例が詳細に説明される。本実施例は、サービス品質(QoS)、チャネル品質、配信可能なデータパケット、送信機で待機しているデータ及び遅延特性等に関する測定値の観点からHSDPAシステムのパフォーマンスを最適化しようとする。
本実施例では、スケジューリングパフォーマンスに関する5つの第1測定値一式が各UEについて生成される。スケジューリングパフォーマンスに関するこれら5つの測定値の第1のものは、QoS測定値である。この測定値を生成するために、許容可能な遅延閾値(Tolerance_Delay)が、HSDPAシステムで利用可能なサービス種別各々について定められる。例えば、リアルタイム映像サービスに関して、この許容可能な遅延閾値は、100msであるように想定されてもよい。ワールドワイドウエブ(WWW)ブラウジングセッションでは、許容可能な遅延閾値は1.5sであるように想定されてもよい。一般に、HSDPAシステムは、定められた許容可能な遅延閾値の範疇で、送信機(ノードB)から各UEへ、可能な最大数のデータパケットを配信しようとする。
NがUEの総数であり、それらのUEに目下のTTIの間にパケットが送信されているものとする。OctReceived_nは、n番目のUEに良好に(誤りなしに)配信されたオクテット数である。これらの誤り無く配信されたオクテットは、QoS具備及びQoS不備オクテットに分けることができる。QoS不備オクテット、許容可能な遅延閾値外で伝送されたオクテットである。従って、各UEに関し、QoSを具備した受信オクテット数は、次のように決定されてもよい。
Figure 0004091080
ここで、OctReceived_Satisfied_QoS_nはQoSを満たすオクテット数であり、OctReceived_Failed_QoS_nはn番目のUEに関してQoSを満たさないオクテット数である。
ところで、ノードBはパケットの配信遅延を見出すことができ、そのパケットは、ノードBが、UEによる受信後にノードBに返送されたアクノリッジメッセージACKに基づいて、各UEに送信するものである。これらアクノリッジメッセージ(肯定応答)に関する更なる情報は、例えば、本件の出願人による英国特許出願第0216245.1号に記載されている。
各UEに関し、QoS条件を満たすスループットの割合は、次のように定義されてもよい。
Figure 0004091080
ここで、OctArrived_Node_Bnは、ノードBでn番目のUEに関してソースキューに当初配信されたオクテット数である。
n番目のUEに対してノードBに何らのパケットも到来しなかった場合は、そのUEに対して、Throughput_Satisfy_QoSn=0 であるように仮定される。
この値は、次式のように非線形関数に従うようになる。
Figure 0004091080
そして、各UEに関するQoS測定値は次式のように決定される。
Figure 0004091080
この正規化は、QoS測定値を0及び1の範囲に対応させるために、最終的な測定値に適用される。
本実施例における5つの第1測定値の2番目のものは、UEから受信したC/I値の報告に基づく。各UEについてのC/I測定値を0乃至1の範囲にマッピングするために、報告されたC/I値の各々は、報告されたC/I値総ての総和に関してスケーリングされる(尺度変更される):
Figure 0004091080
ここで、C/Inはn番目のUEに対するC/Iの報告値である。
本実施例における5つの第1測定値の3番目のものは、各UEについて有効に配信可能な推定オクテット数Eff_Octnに関連する。この場合に仮定されることは、HSDPAシステムは適応変調及び符号化(AMC)技法を使用し、様々なチャネル状態の下で、様々な変調及び/又は符号化法を送信機(ノードB)が選択可能なことである。AMC法では、各UEはダウンリンクチャネル品質(基地局からのダウンリンクで体験する品質)の測定値を生成し、ノードBにその測定値を報告する。測定値は、例えば、ダウンリンクチャネルに関するC/I値である。そして、ノードBは各UEに関して報告されたチャネル測定値に加えて、システムの制約に関する情報や、利用可能な変調及び符号化法(MCS)に関する情報を使用して、その特定のUEについて最も有効なMCSレベルを確認する。従って、より良好なチャネルを有する或いはノードBの近辺に位置するUEは、より高いMCSレベルを使用することができ、従って、より高い伝送レートの恩恵を受けることができる。この選択は、例えば、次のMCSレベルへ移るC/I閾値(例えば、−8dB,−2dB,+4dB)を設定することよって実行できる。事実上、この結果は、各UEのチャネル品質に基づく伝送レートの分類になる。
本実施例では、各UEはTTI毎にC/I値を報告すること、及びノードBはTTI毎に利用可能なチャネル各々について新たなMCSレベルを設定できることが想定されている。
各UEに関する有効な配信オクテット数に影響する他の要因は、誤って受信したパケットを処理する方法である。本実施例では、そのように誤って受信されたパケット(良好でないパケット)にいわゆる追跡結合(chase combining)法が適用されることが想定される。追跡結合法では、良好でないパケットがノードBにより再送され、その後にUEは同一パケットに関して受信した全ての複製を(例えば最大比合成法を利用して)「ソフトに」合成する。実効的なキャリア対干渉比(C/I)は、合成される2パケットの各C/Iの和になる。従って、追跡合成法は伝送されたパケットのC/Iを改善する。
総ての再送は最初の伝送よりも高い優先度を有することも想定されている。これは、総ての再送パケットは新たなパケットの最初の送信前に送信される機会が与えられることを意味する。
あるUEについて有効に配信可能なオクテット数を推定するために、先ず、そのUEnに対する最も効率的なMCSレベルが判定される。次に、そのUEnが(第1の時間に新たなパケットを受信する準備の整った)伝送モードにあるか否か又は(そのUEによって以前に誤って受信されたパケットをノードBが再送するのを待機している)再送モードにあるか否かを判定する。
UEが再送モードにあるならば、送信に利用可能なオクテット数Octnは次式に基づいて決定される。
Figure 0004091080
ここで、Oct(MCSn)はn番目のUE用に選択されたMCSレベルで配信可能な最大オクテット数であり、Oct_Retransmitnは再送に利用可能なオクテット数である(即ち、ノードBでUEに再送されるのを待機しているオクテット数である。)。
UEが伝送モードにあるならば、送信に利用可能なオクテット数は次式に基づいて決定される。
Figure 0004091080
ここで、Oct_Waiting_in_Queuenはn番目のUEに送信するためのノードBのキュー内のオクテット数を表す。
UEのどれでもそれによる送信に利用可能な最大オクテット数は次式で決定される。
Figure 0004091080
ここで、nmaxは送信に利用可能な最大オクテット数を有するUE数を表し、Octnmaxはその最良のUEへの伝送に利用可能な最大オクテット数である。
最良のUEに対する有効推定配信可能オクテットは、次式に基づいて決定される。
Figure 0004091080
ここで、FERnmaxは、nmax番目のUEについて推定されたフレームエラーレートである。
n番目のUEに対する配信可能な有効オクテット数は、第3の個々の測定値が次式のようになるように、この最大値に対して正規化される。
Figure 0004091080
本実施例におけるパフォーマンスに関する5つの第1測定値の4番目のものは、どの程度多くのデータが各UEへの送信をノードBで待機しているかの測定値である。これは、各UEへのデータのスループットと逆向きの関係にある。
n番目のUEに関し、スループットは次式のように定められる。
Figure 0004091080
配信を待機しているデータの比率Metric_Waiting_Rationは、次のように定められる。
Figure 0004091080
本実施例におけるパフォーマンスの5つの第1測定値の最後のものは、各UEで観測される遅延に関連する。先ず、そのUEへの伝送を待機している最古の未配信オクテットが考察され、そのオクテットが受ける遅延量が判定される。
Figure 0004091080
ここで、M.TTIは現在時間を表し、Arrival_Time_EarliestnはそのUEに関して最も古い未配信オクテットがノードBソースキューに到着した時間を表す。
次に、第1の測定値に関して上述したような様々なサービスに設定された同じ許容可能な遅延閾値を用いて、その許容可能な閾値から、UEで観測される最長の遅延をもたらす距離が次式により計算される。
Figure 0004091080
ここで、Delay_Distancenはn番目のUEに関する閾値による距離である。
総てのUEに関する遅延距離は正の値にマッピングされる。正のマッピングを行うために、先ず、最小距離が次式のように決定される。
Figure 0004091080
調整された遅延距離は次式のように決定される。
Figure 0004091080
そして、非線形マッピングが適用される。その結果は次式のようになる。
Figure 0004091080
ここで、Mapped_Delaynはn番目のUEに関してマッピングされた遅延の値であり、βnはn番目のUEに与えられるサービスの優先度を指定するパラメータである。ここで、例えば、サービスはWWWブラウジング又はリアルタイム映像である。より高いβnであるほど、サービスの優先度は高くなる。
遅延に関する最終的な測定値は次式のように決定される。
Figure 0004091080
これは、測定値Metric_Delaynが0乃至1の間の値に対応付けられることを保証する。
本実施例では、各UEに関する第1測定値の第1の重み付け結合は、次のように、パフォーマンス測定値各々の重み付けされた積を形成することによって計算される。
Figure 0004091080
ここで、Wk(m)はm番目のTTIにおける第1群のk個の重み(ランキングウエイト)を表し、インデックスnはn番目のUEを示し、Metric_QoSn(m),Metric_C/In(m),Metric_Octn(m),Metric_Waiting_Ration(m)及びMetric_Delayn(m)は、数式(1)乃至(18)で定義される5つの第1測定値のm番目のTTIでの値である。
γ(m,j)は可変遅延トレランス関連ウエイトであり、同じ遅延許容度を有するUEのグループjに割り当てられ、サービスの優先度の微調整に使用される。後に詳細に説明されるように、γ(m,j)は重み調整部20に加えてウエイトWk(m)によっても調整される。パラメータβは数式(18)で定義されるMetric_Delayn(m)に含まれ、サービスの優先度を指定する固定値である。上述したように、同じ遅延トレランスを有するUEのグループj各々について、サービスウエイトβjが割り当てられ、これは適応化に委ねられない。
数式(19)で使用されるγ(m,j)の値は、UEnが所属するグループに従って選択される。即ち、UE27がグループ2に属するとすると、Ranking_Metric27を計算する数式(19)の最後の項は、(1+W5(m)・γ(m,2)・Metric_Delay27(m))になる。
本実施例では、各UEについての第1測定値の第2の重み付け結合は、次式のように計算される。
Figure 0004091080
ここで、Vk(m)は、m番目のTTIにおける第2群のk個のウエイト(チャネル割当部)を表す。
図5は本発明の図4の装置における判定部の動作例を示すフローチャートである。図5に示される一連のステップは、考察対象のスケジューリングの瞬間毎に(例えばTTI毎に)実行される。
最初のステップS1では、判定部16は各UEについて数式(19)に従って関連するそのUEの第1測定値の第1の重み付け結合(ランキングメトリック)を算出する。第1測定値は、この第1の重み付け結合を形成する場合に、第1群のウエイト(ランキングウエイト)Wk(m)の現在値を用いて重み付けされる。
ステップS2では、判定部16はそれら各自のランキングメトリックに基づいてUEを格付けする。判定部はランクによるUEのリストを作成し、最高ランクのUEはリストのトップに位置する。このリストはあるUEのみを含み、そのUEは、考察されるUEへの伝送のために送信機のソースキューの中でデータを待機させている。
ステップS3では、判定部16は各UEについて数式(20)に従って関連するUEに対する第1測定値の第2の重み付け結合(チャネル割当メトリック)を算出する。第1測定値は、第2の重み付け結合を生成する場合に、第2群のウエイト(チャネル割当ウエイト)を用いて重み付けされる。チャネル割当ウエイトはランキングウエイトと相違してもよい。
ステップS4では、判定部16はステップS2で生成したUEのリストを参照する。リストのトップから始めて、決定部16は、図6を参照しながら詳細に説明されるように、リスト中のUEにそれら各自のチャネル割当メトリックに基づいてチャネルを割り当てる。ステップS4での処理は、割り当てるチャネルが残っていなくなるまで続く。
これは、目下スケジューリングする瞬間(TTI m)で処理を完了する。この処理は次のスケジューリングする瞬間(TTI m+1)で反復される。
ステップS4のチャネル割当プロセスは、ランキングされたUEのリストのトップから始まり、数式(20)で生成されたチャネル割当測定値の相対値に従ってチャネルを割り当てる。
このプロセスは図6で図式的に説明される。
UEのリストが全部で5つのUEを含み、リストのトップにUE30があり、UE2,9,11及び17がそれに続くものとする。また、これらのUEについて数式(20)により生成されるチャネル割当測定値は、それぞれ1.5,4.3,1.2,2.0及び3.2であったとする。
第1ステップでは、まだチャネルを割り当てられてない総てのUE(即ち、この場合は総てのUE)についてのチャネル割当測定値の総和が計算され、それは12.2になる。未割当の最高ランクのUEはUE30である。そのチャネル割当測定値1.5は、全チャネル割当測定値の総和に関して「正規化」され、それは0.12になる。この例では、全部で10個の利用可能なチャネルがあるとする。従って、UE30に対する正規化されたチャネル割当測定値に10が乗算され、それは1.23になる。そして、これは「フロア関数」を用いて端数が切り捨てられ、UE30に1チャネルを割り当てる最終的な結果を与える。これは9チャネルを残し、それらは以後のステップでの割当用に残る。なお、最終的な結果が1より少なかったならば、本実施例では1に設定され、最低限のチャネル割当が1チャネルであるようにする。
第2ステップでは、割当てられるように残っているUE(UE2,9,11,17)のチャネル割当測定値の総和が計算され、それは10.7になる。残っている最高ランクのUE(UE2)のチャネル割当測定値4.3は、新たな総和に対して正規化され、0.40になる。これに残りのチャネル数(即ち、9)が乗算され、3.62チャネルの結果となり、端数が切り捨てられて最終的な割当では3チャネルになる。これは6チャネルを残し、それらが次のステップに残る。第3ステップでもこの手順が再びなされ、UE9に1チャネルが割当てられる結果となり、5チャネルが残る。第4ステップでは、UE11にも1チャネルが割当てられるよう計算され、この段階で4チャネル残る。最後に、第5ステップでは、UE17に4チャネル割り当てられ、プロセスは終了する。
本発明の実施例において他のチャネル割当プロセスも可能であることが理解されるであろう。
本実施例では、スケジューリングパフォーマンスに関する4つの第2測定値一式が生成される。スケジューリングパフォーマンスのこれら4つの第2測定値の第1のものは、全体的なQoS測定値である。
各UEについて、考察されるそのUEに関する個々のQoS条件を満たすスループットの生成は、上記の数式(2)により定められる。スケジューリングプロセスの全体的なQoSに関する第2測定値は、様々なUEに関するThroughput_Satisfy_QoSの個々の値の単なる平均値として定義される:
Figure 0004091080
ここで、上記の数式(19)や(20)のように、「(m)」は単にそのパラメータのm番目のTTIにおける値を示す。
4つの第2測定値の第2のものは、全UEに対するm番目のTTIにおける全スループットに関連する。この全スループット測定値は次式のように計算される。
Figure 0004091080
ここで、OctReceived_i(m)は、i番目のUEに配信されるm番目のTTIにおける全オクテット数である。
本実施例における4つの第2測定値の第3のものは、m番目のTTIにおける様々なUEに対するスループットの平均値に関連する。これは単に上記の数式(11)で計算される個々のスループットの平均である。
Figure 0004091080
4つの第2測定値の最後のものは公平性に関連する。本実施例では、公平性(fairness)は、各UEに対するスループットの分散の範囲に関連して考察される。上記の数式(11)から始まり、各自のスループットのベクトルは次式のようになる。
Figure 0004091080
各スループットのベクトルの分散を次式のように定義する。
Figure 0004091080
公平性は次式のように定義される。
Figure 0004091080
容易に理解されるように、スケジューリングプロセスの一部として判定部16で使用される、ランキングウエイトWk(m)及びチャネル割当ウエイトVk(m)は、スケジューリングパフォーマンスの異なる属性に関し、起こりそうな影響も様々であることが予測できる。チャネル状態及びトラフィック負荷に依存して、あるウエイトは特定の第2測定値の改善に寄与するように高い確率で予測されるが、別のウエイトは特定の第2測定値の劣化に寄与するように高い確率で予測される。4つの第2測定値に関する本実施例では、一群のウエイト各々における5つのウエイト各々の起こりそうな影響は、5つのウエイト各々を個々に増やす或いは減らしつつ(ウエイトの)群中の他の総てのウエイトを1に設定することで調査された。この調査結果は、以下の表1に示される。
表1
Figure 0004091080
表1では、ウエイトの増加が第2測定値が改善することとなるように高い確率で予測されるならば、第2測定値に関するウエイトの友好的なクラス(F)に属するようにウエイトが分類される。ウエイトの増加が第2測定値の劣化になるように高い確率で予測されるならば、第2測定値に関するウエイトの敵対的なクラス(H)に属するようにウエイトが分類される。何らかの高い確率で第2測定値の改善になることも劣化になることも予測されないウエイトは、中立的なクラスに属するように分類される(表1では空白で示される)。
ウエイトによる第2測定値に関して起こりそうな影響は、それらのウエイトが対応する第1測定値(スケジューリングパフォーマンスの様々な性質)を考察し、様々な第2測定値の各々にそれらがどのように影響しそうであるかを考察することで、評価できる。
例えば、全体的なスループットに関連する第2測定値Total_Th(m)を考察する。
第1測定値Metric_C/In(m)は現在報告済みのキャリア対干渉(C/I)比で定められ、第1測定値Metric_Octn(m)はn番目のUEに対して配信可能な有効オクテット数に基づいて定められる。全体的なスループットに関する第2測定値の履歴がパフォーマンスの劣化を明確に示すならば、おそらくは、ランキング及びチャネル割当プロセス双方でこれら第1測定値に関連するウエイトW2(m),W3(m),V2(m)及びV3(m)を強化することで、スループット全体が回復するであろう。従って、これらのウエイトは友好的として分類される。これに対して、高い確率でMetric_Waiting_Ration(m)は全スループットに対して反作用する。この第1測定値に関するウエイトW4(m),V4(m)は、全スループットに対して敵対的として分類できる。高い確率でこれらのウエイトを減らすことは、スループットの回復に導く。つまり、いくつかのTTIに関してこの方法でW2(m),W3(m),V2(m),V3(m),W4(m)及びV4(m)を処理することは、判定部の動作を、最大C/Iパケットスケジューラの動作に変えるであろう。
ウエイトを適応させる或いは調整するために、ウエイトの分類と共に、第2測定値を用いることで、より効率的なスケジューラになるように、即ち様々な状態に応じて様々に動作するようにスケジューリング装置を変えることができる。第2測定値を用いてウエイトを生成及び調整することで、それらが測定するパフォーマンスの性質の中で均衡をとることができる。
以下、ウエイトの適用される方法例が数式(24)乃至(64)を参照しながら説明される。
各ウエイト(ランキングウエイト及びチャネル割当ウエイト)について、2つの値が維持され及び使用される。第1の値は「実際の(real)」値であり、この値は、パケットが伝送される受信機に関する判定を行うために、判定部で使用するように、ウエイト調整部20から判定部16に与えられる値である。この第1の値は、上述のある状態に従うものである。例えば本実施例ではそれは常にゼロ以上でなければならず、しかもある所定の最大値を超えてはならない。例えば、最大値は、装置が最初に起動したときに装置のオペレータによって与えられる初期の一群のウエイト値の中での最高値でもよい。適切な初期のウエイト値群は、GB0303859.3に記載されている。
各ウエイトについての第2の値は「仮想的な(virtual)値であり、ウエイト調整部20内部で使用されるが判定部16には与えられない。この第2の値は、ウエイト調整部20がウエイトを調整するために使用するものである。各TTIの中で、以前の仮想的な値から新たな仮想的な値が、ウエイト調整部20内で計算される。これらの仮想的な値は実際の値に適用する規定の状態には従わず、自由に調整される。実際の値は数学的な変換法を用いて仮想的な値から導出され、このことは、その実際の値が規定された状態に適合することを保証する。
m番目のTTIでのランキングウエイトの実際の値は、
Figure 0004091080
であり、m番目のTTIでのチャネル割当ウエイトの実際の値は、
Figure 0004091080
である。
同様に、目下のm番目のTTIに関するランキングウエイトVirtual_Wバーの仮想的な値は、
Figure 0004091080
によって表現され、チャネル割当ウエイトVirtual_Vバーの仮想的な値は、
Figure 0004091080
によって表現される。実際の値と仮想的な値(Virtual_W(m)バー及びW(m)バー)の間には1対1の関係が構築される。例えば、W1がTotal_QoS(m)に対して友好的ならば、Virtual_W1もTotal_QoS(m)に対して友好的である。
本実施例では、そのウエイトに関する仮想的な値の調整は各TTIにおける一連の4ステップで実行される。数式(26)及び(27)におけるインデックスsはステップ数を表し、Virtual_Wi(m,s)(又はVirtual_Vi(m,s))は、m番目のTTI中のステップsにおけるウエイトWiの仮想的な値を表す。以下、4つのステップで実行される調整が詳細に説明される。
ステップ1:
第2測定値の第1のものTotal_QoS(m)に関し、その測定値の変動履歴を利用して、終わりからL個のTTI(例えば、L=100)にわたるその測定値の傾向を評価する:
Figure 0004091080

第2測定値の第1のものTotal_QoS(m)における傾向に基づいて及び表1のウエイトの分類に基づいて、以前のTTI(m−1番目のTTI)に関する最後のステップ(ステップ4)により維持された仮想的な値が、ステップ1に適用される。
Total_QoS(m)に友好的なランキングウエイトに関し、次式の関係を利用する。
Figure 0004091080
ここで、εは0.001乃至0.01間の値に関する一定の実数である。
Total_QoS(m)に友好的なチャネル割当ウエイトに関し、次式の関係を利用する。
Figure 0004091080
Total_QoS(m)に敵対的なランキングウエイトに関し、次式の関係を利用する。
Figure 0004091080
Total_QoS(m)に敵対的なチャネル割当ウエイトに関し、次式の関係を利用する。
Figure 0004091080
数式(29)乃至(32)の結果として、Total_QoS(m)に友好的なウエイトの仮想的な値は、第2測定値が減少している或いは変化していないならば増やされ、第2測定値が増加しているならば不変に維持されることが理解できる。一方、Total_QoS(m)に敵対的なウエイトの仮想的な値は、第2測定値が減少している或いは変化していないならば減らされ、第2測定値が増えているならば不変に維持される。
本実施例では、ステップ1では何らの中立的な値もない。
ステップ2:
このステップでは、ウエイトに関する仮想的な値は、最新のL個のTTIにわたる公平性に関連する第2測定値Var_Thの傾向に応じて更に調整される。この傾向は次式に基づいて判断される。
Figure 0004091080
公平性に友好的なウエイトの仮想的な値は、次のように調整される。
Figure 0004091080
公平性に敵対的なウエイトの仮想的な値は、次のように調整される。
Figure 0004091080
残りのウエイトは中立的であり、それらは不変のままに残される
Figure 0004091080
上記の数式(34)乃至(37)は、ステップ1で使用された関連する数式(29)乃至(32)と相違する。その理由は、第2測定値Var_Thはスループットの分散に関連し、従ってそれは公平性と逆の関係にあるからである。
ステップ3:
このステップでは、平均的スループットに関連する第2測定値Avg_Thの傾向が評価される:
Figure 0004091080
平均的スループットに友好的なウエイトの仮想的な値は、
Figure 0004091080
及び
Figure 0004091080
のように調整される。
平均的スループットに敵対的なウエイトの仮想的な値は、
Figure 0004091080
及び
Figure 0004091080
のように調整される。
残りのウエイトは中立的であり、それらは、
Figure 0004091080
及び
Figure 0004091080
のように不変のまま残される。
ステップ4:
全スループットに関する第2測定値Total_Thの傾向は、
Figure 0004091080
のように評価される。
全スループットに友好的なウエイトの仮想的な値は、
Figure 0004091080
及び
Figure 0004091080
のように調整される。
全スループットに敵対的なウエイトの仮想的な値は、
Figure 0004091080
及び
Figure 0004091080
のように調整される。
中立的なウエイトは、
Figure 0004091080
及び
Figure 0004091080
のように不変のままに残される。
この段階にて、仮想的な値は実際の値を更新するのに使用される。それを行うために、先ず、最小の仮想的な値が、
Figure 0004091080
のようにして判定される。
それらを正にするために、その仮想的な値に更なる調整が行われる。
Figure 0004091080
ここで、Virtual2_Wi(m)及びVirtual2_Vi(m)は、正の値に調整される。
次に、これらの調整された正の値に関する最大値が見出される。
Figure 0004091080
上述したように、本実施例では、実際の値を、使用される初期のウエイト群中での最大ウエイトを超えさせるウエイトは何ら許容されず、その最大ウエイトは、例えばオペレータにより与えられる。
Figure 0004091080
ウエイトの実際の値に関し、
Figure 0004091080
及び
Figure 0004091080
の関係を利用する。
(54)乃至(59)により導入される数式は、ウエイトの実際の値の成長(増加)に制限を設け、QoS供給に関する1以上のパフォーマンス測定値が発散することを防ぐ。これらの数式は、広範な実験的研究を通じて導出される。
数式(19)及び(20)を再び参照するに、判定部16は遅延トレランスに関する更なる調整ウエイトγ(m,j)も使用する。同じ遅延トレランスを有するUEのグループj毎にそのような適応ウエイトγ(m,j)がある。これらのグループ毎の適応ウエイトγ(m,j)も重み調整部20によって調整される。各グループjについて、そのグループに属するUEがm番目のTTIの間に経験するサービスの平均品質の測定値Avg_Group_QoS(m,j)は、次のように計算される
Figure 0004091080
ここで、Njはグループj内のUE数であり、Throughput_Satisfy_QoSは上記の数式(2)によりグループ内のUE各々について計算される。
最新のL個のTTIにわたるグループj各々についてのサービス品質のグループ平均の傾向は、
Figure 0004091080
のように評価される。
この傾向は、パラメータω(m,j)を計算するために以後使用され、そのパラメータは、
Figure 0004091080
のように定められる。
グループ毎の適応QoSウエイトγ(m,j)は、
γ(m,j)=ω(m,j)/ωmin(m), j=1...J (63)
のように更新され、ここで、
ωmin(m)=min(ω(m,j)), j=1...J (64)
である。
(62)乃至(64)で導入された数式は、最低優先度のサービスに関するグループがウエイト値に常に1をとり、総てのUEが正の値のグループQoSウエイトγ(m,j)をとることを保証する。これらの数式は、グループQoSウエイトγ(m,j)が制限なしに増大することを防ごうともする。UEの個々のQoS及び全体的なQoSに関するパフォーマンス測定値における発散を防ぐために、これらのマッピングは好ましい。これらの数式は実験的に導出及び確認される。
この段階で、総てのウエイトがm番目のTTIの間に更新されている。それらは判定部に与えられ、(19)及び(20)で定められるランキング及びチャネル割当メトリックを生成可能にすることができる。そして、図5のフローチャートのステップが判定部で実行されてもよい。
次に、本発明の好適実施例に関する様々なシミュレーション結果が与えられる。これらのシミュレーション結果は、複数のUEが存在するシミュレーションされるトラフィック環境に関連する。これらUEの第1グループはリアルタイムの映像データを受信しようとしていることが仮定され、UEの第2グループはWWWブラウジングセッションを試みているように仮定される。この状況は図7に概略的に描かれている。図7に示されるように、WWWダウンロードパケットは、インターネットを通じて及びHSDPAシステムを通じて、アプリケーション受信機バッファに配信される。リアルタイム映像は、HSDPAシステムを通じてUEのアプリケーション受信機バッファに直接的に配信される。
リアルタイム映像データは、リアルタイムプロトコル(RTP)パケットより成る。目下のシミュレーションでは、ITU H.263を確証する映像トラフィックモデルが使用される。このトラフィックモデルは、映像符号化及びRTPパケット伝送に関連するトラフィック特性に着目する。このモデルは、32kbpsの出力映像ストリームの目標ビットレートで毎秒7.5映像フレームを生成する。映像フレームのサイズに依存して、映像フレームは、1以上のRTPパケットに分割される。
WWWブラウジングセッションは、TR25.848,バージョン1.0.0,RP−010191,TSG−RAN#11,2001年3月で定められる一連のパケットコールから成るように考えられる。WWWブラウジングセッションに、スローイング機構(遅延機構)が適用されるように仮定される。このスローイング機構は、先行するセッションが良好に完全にダウンロードされるまで、新たなセッションのダウンロードを禁止する。例えば、第1のウェブページが第2のウェブページへのリンクを有する場合に、スローイング機構は、第1ページの総てが良好にダウンロードされるまで、第2ページがダウンロードされるのを許可しない。
リアルタイム映像データ及びWWWデータは、HSDPAシステムにて同じチャネリゼーションコード(チャネル)を共用する。
図8に、目下のシミュレーションで想定されるセルラ環境が概略的に描かれている。図8では、隣接する基地局(ノードB)30の間の間隔は6kmであるように仮定される。セルの各々に1つの基地局がある。各セルは3つのセクタに分けられ、セクタ境界が図8に示されている。図8に示されているように、当初UEはセル内に一様に分散しており、その後それらは近辺を移動することが仮定される。
セルラ環境に関連して、ノードBは一定の送信電力を有することも仮定される。これは、電力制御法を利用しないフルに負荷のかかった(fully−loaded)HSDPAシステムにとって現実的な仮定である。隣接セル干渉は、隣接するノードBからの伝送の結果である。隣接セル干渉のレベルは、送信するノードBからの一定の送信電力に基づいて定められる。他の仮定は、経路損失があり、信号品質に影響することである。本発明を利用するスケジューリング装置は、セクタ内の総てのUEに関するデータを処理するためにセクタ毎に設けられることも仮定される。
レイリーフェージングの影響をモデル化するために、ETSI6パスレイリー移動Aチャネルモデルが使用される。各UEの速度は3.6km/hであるとする。以下の表2は、チャネルを構成する6つのパス個々についての相対的な遅延及び平均電力を示す。
(表2)
Figure 0004091080

シャドーイングは、ログノーマル(log−normal)分布を有するように想定される。想定されるシャドーイングパラメータは、以下の表3に示される。
(表3)
Figure 0004091080
図9は、第1のシミュレーション例における様々なUEについて、到来するよう想定されるデータパケットの様子を示す。UE1乃至10は映像ユーザである。UE11乃至90はWWWユーザである。第1のシミュレーション例では、全体的なトラフィック負荷合計は、一連の30,000TTI(60秒の期間)にわたって近似的に一定であるように仮定される。図9から理解できるように、映像ユーザ(UE1乃至UE10)各々は、ほとんど連続的にパケットが到来している。WWWユーザ(UE11乃至UE90)についてのパケットの到来は離散的である。しかしながら、データが到来すると、瞬間的なデータレートは、32kbpsの映像データレートより非常に大きくてもよい。従って、WWWユーザに提供される負荷総計は、映像ユーザに対するものと比較して大きいように仮定される。言い換えれば、映像ユーザは狭いパイプを有するが、WWWユーザは広いパイプを有する。
各UEで行われるチャネル推定は完全であり、そのフィードバック通知に誤りはないものと仮定される。また、報告する最小遅延は3TTIであるように想定される。
また、WWWセッションで許容可能な遅延閾値は1.5秒であると仮定される。映像サービスに対して、許容可能な遅延閾値は100ミリ秒であるように仮定される。追跡合成法が実行され、パケットの最大伝送数は6である。パケットは、6回の再送の間に配信できなかったならば欠落する。映像ユーザはサービスグループj=1に所属し、WWWユーザはサービスグループj=2に所属するように仮定される。以下の総てのシミュレーションでは、映像ユーザに関するサービス優先度パラメータβ1は10に固定され、WWWユーザに関するサービス優先度パラメータは1に固定される。L=100TTIに関する第2測定値の傾向が考慮に入れられること、及びε=0.001であることも仮定される。γ(m,j)は総てのUEに対して1であるように仮定される。
図10乃至22に関連する以下の説明では、本発明を利用するスケジューリング装置のパフォーマンスが、従来のFIFO重み付け最大C/Iスケジューラのパフォーマンスと、及び固定ウエイトを有するGB0303859.3に記載の上述したスケジューラと比較される。
先ず、図10,11は、図9に示されるトラフィック状況の下での、最大C/Iスケジューラのパフォーマンスに関連する。図10は、数式(21),(22),(23)及び(26)で定められる4つの第2測定値が、30,000TTIのシミュレーション期間にわたってどのように変化するかを示す。図10は、数式(60)で定められる映像サービスについて及びWWWサービスについてのグループ測定値Avg_Group_QoSの変動も示す。
図11は、図10に対応するグラフであるが、最初の2,000TTI(即ち、4秒)にわたる変動のみを示す。リアルタイム映像ユーザ及びWWWユーザの総ては同じチャネルを共用するので、シミュレーション期間の開始時に、映像及びWWWコール総ての突然の許可に応じて、リアルタイム映像のQoS及び公平性の観点からのHSDPAシステムパフォーマンスは初期に急落していることが理解できる。リアルタイム映像のQoSは、初期に約0.6まで上昇するが、以後0.3近辺までパフォーマンスが劣化していることが理解できる。以後パフォーマンスは回復するが、映像ユーザに対して、この「ランアウェイ(ran−away)」現象は満足できるものではない。WWWユーザのQoSではそのような「ランアウェイ」現象は生じておらず、そのパフォーマンスはシミュレーション期間と共に着実に上昇している。
次に、図12,13は、図10,11と同様な情報を表すが、GB0303859.3に記載されているようなスケジューラに関するものであり、そのスケジューラは、
Figure 0004091080
のような大ざっぱに割当てられた固定ウエイトを有する。
これらの値は、GB0303859.3に開示されている最適値ではない。むしろ、それらは非最適値であるように選択される。なぜなら、実際には、そのようなスケジューラで固定ウエイトを最適に初期化することは不可能かもしれないからである。
図13が示すように、最初の1,000TTI(即ち、2秒)にてランアウェイ効果が依然として存在する。WWWユーザのQoS及びリアルタイム映像ユーザのQoSは、図13では明らかに2つの相反する傾向性を有する。
更に、シミュレーション期間の最初の2秒間では、スループットの分散は着実に増加している。図13での回復は図11(最大C/Iスケジューラ)におけるものより速やかであることが分かる。しかしながら、環境によっては、復元の期間及び安定的なパフォーマンスの最終的に達成されるレベルは、リアルタイム映像ユーザにとって許容できないかもしれない。
図14は、本発明の実施例によるパフォーマンスを示し、ウエイトは、上述した大ざっぱな初期値から始まって調整される。図10乃至13で説明されたのと同じパフォーマンス測定値が示されている。しかしながら、この例では、仮想的な値からウエイトの実際の値を導出する際に、(54)乃至(59)及び(62)乃至(64)の数式は適用されていない。従って、制限なしに調整された仮想的な値が、図4の判定部に実際に直接的に適用される。
WWWユーザのQoSは、シミュレーション期間の最初の30秒の間に、映像ユーザのQoSより顕著に低くなっていることが、図14から分かる。WWWユーザのQoSに関する平坦なレベル(フラットレベル)は、その初期時間の間に、映像ユーザに対する送信が、ほぼ全体的に支配的であり、WWWユーザへのいかなるデータ配信も制限していることを意味する。このサービス出力ビットパイプ不均衡は、配信される最終的な出力ビットレートへの直接的な影響を有し、そのビットレートは、従来のFIFO重み付け最大C/Iスケジューラ及び大ざっぱに割当てられた固定ウエイトを有するGB0303859.3のスケジューラ双方より低く、500kbpsより多い。この理由により、(54)乃至(59)及び(62)乃至(64)の数式(正規化)は、QoS供給の様々な性質総ての中で均衡性を与えるため、混合サービス状況で好ましい。
図15は、数式(54)乃至(59)及び(62)乃至(64)が適用される場合における、本発明を使用するスケジューラのパフォーマンスを示す。図12,13に示される結果を作成するのに使用されたのと同じ粗いウエイト群でスケジューラが初期化されていることが仮定されている。そのウエイトはスケジューラにより以後調整される。
適応制御機構は、GB0303859.3に記載の固定ウエイトスケジューラと比較して、かなりの程度で(図12参照)、パフォーマンスを改善するように処理を行うことは明白である。
図16は、(a)FIFO重み付け最大C/Iスケジューラ、(b)粗く割り当てられたウエイトを有するGB0303859.3の固定ウエイトスケジューラ及び(c)本発明を使用するスケジューラの時間に関するスループット変化を比較する。本発明を使用するスケジューラは、ランアウェイ現象に対して効率的な速やかな応答特性を有することが分かる。
図17は、3つの様々なスケジューラ(a)乃至(c)の時間に関する映像ユーザのQoSを比較するグラフである。再び、本発明を使用するスケジューラによるランアウェイ現象に対する実効的に速やかな応答が明白である。
図18(A)乃至18(F)は、3つのスケジューラ(a)乃至(c)のパフォーマンスに関する他の比較例を与える。
図18(A)は、3つのスケジューラにおけえる全スループット(WWW及び映像)を比較するグラフを与える。グラフの線は、全UEのスループットに関する累積密度関数(CDF)を示す。
図18(B)は、3つのスケジューラにおける平均の映像スループットを比較するグラフである。グラフの線は、映像サービスを受けているUE1乃至UE10のスループットの平均CDFを示す。
図18(C)は図18(B)に関連するグラフであるが、3つのスケジューラの平均のWWWスループットを比較するものである。グラフの線は、WWWサービスを受けているUE11乃至90のスループットの平均CDFを示す。
図18(D)は、3つのスケジューラの映像ユーザに関するQoSを比較するグラフである。
図18(E)は、3つのスケジューラのWWWユーザに関するQoSを比較するグラフである。
図18(F)は、3つのスケジューラにおける全ユーザに関する全体的なスループットを比較するグラフである。
以下の表4は、第1のシミュレーション例に関する量的形式でのパフォーマンス比較例を与える。パフォーマンス比較の測定値は、配信されるビットレート(60秒に分けられた30,000TTIにわたる全スループット)、平均スループット、平均的な遅延、WWWサービスに関するQoS及び映像サービスに関するQoSである。平均的なスループットは、数式(23)で定められるような個々のスループットの平均である。平均的な遅延は、良好に配信されたパケットが体験する遅延各々の平均である。各サービスについてのQoSは、考察するサービスにとって許容可能な遅延閾値の範疇で、関連するUEに誤り無く配信されたオクテットと、ノードBに到達した全オクテット数との比率である。
(表4)
Figure 0004091080
表4から、本発明を使用するスケジューラ(c)が、全システムパフォーマンス特性をどの程度効率的に改善するかが分かる。総ての無線エンドユーザに関し、たとえ短期間であっても、公平な出力を配信するように良好に処理している。
シミュレーション期間終了時点での一群の仮想的なウエイト値は:
Figure 0004091080
である。その期間終了時点での(最適化され且つ調整された)実際の一群のウエイト値は、
Figure 0004091080
である。
図19(A)乃至(C)は、シミュレーション期間にわたる各UE各々のスループットのCDFの観点から、3つのスケジューラ(a)乃至(c)のパフォーマンスをそれぞれ示す。図19(A)乃至19(C)では、破線は映像ユーザのUEを表し、実線はWWWユーザのUEを表す。本発明を利用するスケジューラ(c)ではパケットが非常に速く配信されることが分かる。
次に、第2のシミュレーション例が説明され、その条件は第1のシミュレーション例のものと概ね同様であるように仮定される。しかしながら、第2のシミュレーション例では、第1のシミュレーション例で使用されたものよりもその状況に更に適切な「良い(good)」初期ウエイト群が想定されている。この「良い」ウエイト群は、スローイング機構がWWWブラウジングに適用される場合に使用するGB0303859.3に開示されているものであり、即ちそれは:
Figure 0004091080
である。
「良い」ウエイト群は、以下の結果において、GB0303859.3に開示されたスケジューラ(b)に適用された一定のウエイト群であるように想定される。
第2シミュレーション例に関する図20(A)乃至20(F)は、第1しミューレション例での図18(A)乃至18(F)に関するものに対応する。GB0303859.3のスケジューラ(b)のパフォーマンスは、「良い」ウエイト群(固定されたウエイト)を用いることで、大幅に改善されることが分かる。しかしながら、この場合でさえも、本発明を使用するスケジューラ(c)は、ウエイトを調整することで更にパフォーマンスを改善し、これは特に図20(D)に示されている。
以下の表5は、上記の表4と同様に、第2のシミュレーション例に関するスケジューラ(b)及び(c)のパフォーマンスを量的形式で比較する。
(表5)
Figure 0004091080
図20(E)及び表5から、映像ユーザにとってより良いサービス品質を達成するため、本発明を利用するスケジューラ(c)は、WWWユーザのサービス品質を減らすことが分かる。この理由は、映像サービスに与えられた一定のサービス優先度パラメータ(β1=10)が、WWWサービスに与えられたもの(β2=1)より非常に高いためである。図20(D)は、本発明を利用するスケジューラが、映像サービスについてのQoS低下をどの程度良好に防ぐかを示す。
次に、変動するトラフィック負荷状況に関する第3のシミュレーション例が考察される。この第3の例では、全部で50台のUEがあり、UE1乃至10は映像ユーザであり、UE11乃至50はWWWユーザである。第2のシミュレーション例で様々なUEに到達するように想定されるパケットデータは、図21に示される。シミュレーション期間の初期では、10台全部の映像ユーザが認められ、1つのWWWユーザ(UE50)が認められている。10秒後に、最初の19台のWWWユーザが、WWWブラウジングセッションを始めることを許可される。30秒後に、残っているWWWユーザが、WWWブラウジングセッションを始めることを許可される。
図22(A)乃至22(F)は、第3のシミュレーション例における3つのスケジューラ(a)乃至(c)についてのパフォーマンス結果を示す。グラフは、第1のシミュレーション例の図18(A)乃至18(F)にそれぞれ対応する。
図22(E)から、QoSに関するスケジューラ(a)のパフォーマンスは、新たなWWWユーザが10秒後に認められた場合に顕著に落ちていることが分かる。本発明を利用するスケジューラ(c)は、その状況を回避するよう動作し、固定ウエイトスケジューラ(b)よりも大きなロバスト性を与える。
本発明を使用するスケジューラの均衡をとる役割は図22(A)で観測可能であり、図22(A)は、個々のスループットの分散が減少すること及び配信の公平性が全シミュレーション期間にわたって改善されていることを示す。更に、図22(B)及び22(C)の平均スループット曲線により、ウエイトを調整することが、類似する固定ウエイトスケジューラを上回ってパフォーマンスを改善することを確認できる。これらのグラフは、スケジューラ(c)が、映像サービス及びWWWサービスの双方について、スケジューラ(b)よりも良好なQoSを同時に達成できることも示す。図22(F)は、本発明を使用するスケジューラ(c)が、シミュレーション期間総てにわたって、より良好な瞬時的な全体的なスループットを与えるようにどの程度良好に処理するかを示す。
以下の表6は、上記の表4及び5と同様に、第3のシミュレーション例に関するパフォーマンス比較例を量的形式で示す。
(表6)
Figure 0004091080
第3のシミュレーション例は、負荷の重いトラフィック状況下で、変動するトラフィック負荷の影響に対するスケジューラのロバスト性を増やしつつ、本発明を使用するスケジューラが、全スループット、サービスのQoS及びパケットの平均配信度を同時に改善できることを示す。動的な移動セルラ環境では、様々なQoS条件及び遅延トレランスを有する多くの新たな呼(コール)が、基地局に認められることが可能である。従って、入力トラフィック負荷は、時間が進行するにつれて急激に変わる性質がある。そのような環境で動作することを要するスケジューラは、ビットレートの観点からは、一部が整合し、一部が変えられる多数の入力パイプに直面する。良好なパケットスケジューラは、混合的なサービス環境にてこれら変化する入力ビットパイプにもかかわらず、(無線環境とは異なる有線接続で達成される可能性のあるもののように)安定した出力品質を提供できることである。図22(A)乃至(F)に示される結果によれば、本発明を使用するスケジューラが、全送信期間にわたってそのような安定的な「有線」的な出力品質を提供できることを確認できる。
既に詳細に説明された本発明の実施例では、第1測定値の重み付け結合が、様々な受信機の各々について生成され、パケットが伝送されるべき受信機を決定するために、その様々な受信機についての各自の重み付け結合が互いに比較された。しかしながら、他の実施例では、本発明を次の文献に記載されているパケットスケジューリング法に適用することもでき、その文献は、S.Abedi,S.Vadgama,“Hybrid Genetic Packet Scheduling and radio Rsource Manegement for High Speed Downlink Packet Access”,WPMC 2002 Conference,Hawaii,pp.1192−1196、及びS.Abedi,S.Vadgama,“A Radio Aware Random Iterative Scheduling Technique for High Speed Downlink Packet Access”,VTC 2002,Fall,vol.4,pp.2322−2326,24−28,Spet.2002 である。例えば、後者の参考文献では、複数の候補のスケジューリングソリューションη1乃至ηnが生成される。各候補ソリューションηは、考察中のスケジューリングの瞬間(例えば、TTI)でパケットが伝送されるべき受信機を少なくとも指定する。少なくとも1つの候補ソリューションは、ランダムに生成される。各候補ソリューションηに関し、「適合性に関する標準測定値」が次の適合性関数(fitness function)に従って計算される:
Figure 0004091080
ここで、u(.),v(.),x(.)及びy(.)はマッピング関数であり、W1E,W2E,W1F,W2F,W1D,W2D,W1R及びW2Rは重み係数であり、Eff_Oct,Delay_Profile,Fairness及びRatio_Waiting_Octはこの場合における第1測定値である。第1測定値Eff_Octは、ソリューションηが選ばれた場合に配信されるオクテット数の推定値である。第1測定値Delay_Profileは、送信機に到達したが未だ配信されてない、最先の未配信オクテットが待機する遅延量の測定値である。第1測定値Fairnessは、パケットスケジューリングプロセスの公平性への、候補ソリューションηの予想される寄与の測定値である。第1測定値Ratio_Waiting_Octは、送信機で送信を待機しているオクテットと、考察される候補ソリューションにおけるUE用のノードBソースキューに到達したオクテット総数との比率の測定値である。
これらの第1測定値を導出する方法についての更なる情報は、上記に参照された本発明者等の論文に見出すことができ、その全内容は本願の参考に組み入れられる。
この例における第1測定値は受信機毎には計算されないことが理解されるであろう。素の代わりに、それらは候補のスケジューリングソリューション毎に計算される。これは、第1測定値を生成する場合に、1つのUEより多くのパフォーマンスの性質がしばしば考慮されなければならないことを意味する。例えば、候補スケジューリングソリューション中の総てのUEのスケジューリングパフォーマンスの性質が、考慮される必要があるかもしれない。
適合性関数は、この場合は、各受信機についてではなく候補スケジューリングソリューション各々について生成された、第1測定値の重み付け結合であることが、数式(65)から分かるであろう。各自の適合性関数(重み付け結合)が様々な候補スケジューリングソリューションについて生成されると、それらは互いに比較され、比較結果に基づいて、候補ソリューションの内の最良のものηbestを選択する。
同様な適合性関数は、S.Abedi,S.Vadgama,“Hybrid Genetic Packet Scheduling and radio Rsource Manegement for High Speed Downlink Packet Access”,WPMC 2002 Conference,Hawaii,pp.1192−1196 に記載されているパケットスケジューリング法で使用されている。この場合に、パケットスケジューリング法は遺伝的アルゴリズムに基づいており、次の世代の子を持つために、ある世代の親を選択するプロセスの一部として、様々な候補ソリューションの適合性関数が互いに比較される。この場合に、適合性関数は、最良の候補ソリューションに到達するために、一連の世代にわたって使用される。それでもなお適合性関数(重み付け結合)は、パケットが伝送されるべき受信機を決定するために依然として使用される。適合性関数を使用する方法の更なる詳細は、本発明者等の論文にて与えられ、その全内容は本願の参考に組み入れられる。
以上本発明の実施例が非同期パケットモードを有するワイドバンドCDMAネットワークに関連して説明されてきたが、スケジューリングの問題が生じる他のどのネットワークにも本発明が適用可能であることが理解されるであろう。これらのネットワークは、IS95ネットワークのような他のCDMAネットワークとすることも可能であり、或いはそのネットワークに適用されることも可能である。これらのネットワークは、時分割多重アクセス(TDMA)、波長分割多重アクセス(WDMA)、周波数分割多重アクセス(FDMA)及び空間分割多重アクセス(SDMA)のような多重アクセス法の1以上を利用するネットワークようなCDMAを用いない他の移動通信ネットワークとすることもできるし、それに適用することもできる。
以上本発明の実施例が個別的な「装置」を有するように説明されてきたが、当業者は、本発明の実施例における基地局(ノードB)及び/又はユーザ装置の機能の全部又は一部を実際に実現するのに、マイクロプロセッサやディジタル信号処理装置(DSP)が利用されてもよいことを理解するであろう。
ダウンリンク伝送にHSDPAを使用する無線通信システムの一部を示す図である。 図1のシステムにおけるHSDPA法での動作例を示す図である。 第1及び第2の異なるチャネル状態の下で、4つのUEのC/I値変動を示すグラフである。 本発明を使用するパケットスケジューリング装置のブロック図を示す。 本発明の好適実施例の動作を示すフローチャートである。 図5の実施例で行われるチャネル割当例を示す図である。 HSDPAシステムにおける混合したサービストラフィック状況を説明するのに使用する概念図である。 HSDPAシステムにおけるセルラ環境を説明するのに使用する概略図である。 第1のシミュレーション例によるHSDPAシステムでのパケット伝送の様子を示す図である。 第1のシミュレーション例による一連の送信時間間隔にわたる従来のFIFO重み付け最大C/Iスケジューラのパフォーマンスを示す図である。 図10に示される初期期間に関するパフォーマンスを詳細に示すグラフである。 第1のシミュレーション例による一連の送信時間間隔にわたる、GB0303859.3に記載されている大ざっぱに割り当てられた固定ウエイトを有するスケジューラのパフォーマンスを示すグラフである。 図12の初期期間に関するパフォーマンスを詳細に示すグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたる本発明の一実施例によるパケットスケジューリング装置のパフォーマンスを示すグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたる本発明の別の実施例によるパケットスケジューリング装置のパフォーマンスを示すグラフである。 本発明を使用するパケットスケジューリング装置及び他のスケジューラについて、第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたる様々なUEのスループットの分散の変化を示すグラフである。 本発明を使用するパケットスケジューリング装置及び他のスケジューラについて、第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたる、リアルタイム映像サービスを受信するUEのQoS変動を示すグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたって、本発明を使用するパケットスケジューリング装置のパフォーマンスに関する様々な性質を他の装置と比較するグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたって、本発明を使用するパケットスケジューリング装置のパフォーマンスに関する様々な性質を他の装置と比較するグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたって、本発明を使用するパケットスケジューリング装置のパフォーマンスに関する様々な性質を他の装置と比較するグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたって、本発明を使用するパケットスケジューリング装置のパフォーマンスに関する様々な性質を他の装置と比較するグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたって、本発明を使用するパケットスケジューリング装置のパフォーマンスに関する様々な性質を他の装置と比較するグラフである。 第1のシミュレーション例による一連のTTIにわたって、本発明を使用するパケットスケジューリング装置のパフォーマンスに関する様々な性質を他の装置と比較するグラフである。 本発明を使用するパケットスケジューリング装置について及び他のスケジューラについて、第1のシミュレーション例による時間に関する全UEのスループットの累積密度関数(CDF)を示すグラフである。 本発明を使用するパケットスケジューリング装置について及び他のスケジューラについて、第1のシミュレーション例による時間に関する全UEのスループットの累積密度関数(CDF)を示すグラフである。 本発明を使用するパケットスケジューリング装置について及び他のスケジューラについて、第1のシミュレーション例による時間に関する全UEのスループットの累積密度関数(CDF)を示すグラフである。 図18Aに対応する第2のシミュレーション例によるグラフである。 図18Bに対応する第2のシミュレーション例によるグラフである。 図18Cに対応する第2のシミュレーション例によるグラフである。 図18Dに対応する第2のシミュレーション例によるグラフである。 図18Eに対応する第2のシミュレーション例によるグラフである。 図18Fに対応する第2のシミュレーション例によるグラフである。 第3のシミュレーション例によるHSDPAシステムにおけるパケット伝送の様子を示す図である。 図18Aに対応する第3のシミュレーション例によるグラフである。 図18Bに対応する第3のシミュレーション例によるグラフである。 図18Cに対応する第3のシミュレーション例によるグラフである。 図18Dに対応する第3のシミュレーション例によるグラフである。 図18Eに対応する第3のシミュレーション例によるグラフである。 図18Fに対応する第3のシミュレーション例によるグラフである。

Claims (37)

  1. 少なくとも1つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機に送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング方法であって:
    スケジューリングパフォーマンスの第1測定値を少なくとも2つの異なる性質で生成し、前記第1測定値をそれぞれに対応したウエイトで結合することで生成される前記第1測定値の重み付け結合値を用いて、パケットが伝送されるべき受信機を決定するステップ;
    スケジューリングパフォーマンスの少なくとも1つの第2測定値を生成するステップ;
    該又は各々の前記第2測定値についての、考察する前記第2測定値に予測されるウエイトを、起こりそうな影響に従って少なくとも2つの異なるウエイトのクラスに分類するステップ;及び
    該又は各々の第2測定値のウエイトの分類と共に、該又は各々の第2測定値を用いてウエイトを調整するステップ;
    を有することを特徴とする方法。
  2. 該又は各々の第2測定値のウエイトの1つのクラスは、前記第2測定値についての起こりそうな影響が正の値であるウエイト各々より成る友好的クラスである
    ことを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 該又は各々の第2測定値のウエイトの1つのクラスは、前記第2測定値についての起こりそうな影響が負の値であるウエイト各々より成る敵対的クラスである
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
  4. 該又は各々の第2測定値のウエイトの1つのクラスは、前記第2測定値についての起こりそうな影響が不確実であるウエイト各々より成る中立的クラスである
    ことを特徴とする請求項1,2又は3の何れか1項に記載の方法。
  5. 第2測定値が減少している場合に、第2測定値の前記友好的クラス中のウエイトが増加する
    ことを特徴とする請求項2記載の方法。
  6. 第2測定値が増加している場合に、第2測定値の前記友好的クラス中のウエイトが不変に維持される
    ことを特徴とする請求項2又は5記載の方法。
  7. 第2測定値が変化していない場合に、第2測定値の前記友好的クラス中のウエイトが増加する
    ことを特徴とする請求項2,5又は6の何れか1項に記載の方法。
  8. 第2測定値が減少している場合に、第2測定値の前記敵対的クラス中のウエイトが減少する
    ことを特徴とする請求項3記載の方法。
  9. 第2測定値が増加している場合に、第2測定値の前記敵対的クラス中のウエイトが不変に維持される
    ことを特徴とする請求項3又は8記載の方法。
  10. 第2測定値が変化していない場合に、第2測定値の前記敵対的クラス中のウエイトが減少する
    ことを特徴とする請求項3,8又は9の何れか1項に記載の方法。
  11. 第2測定値の変化によらず、第2測定値の中立的クラス中のウエイトは不変に維持される
    ことを特徴とする請求項4記載の方法。
  12. 該又は各々の第2測定値の時間的な履歴を用いて、第2測定値が増加している、減少している又は変化していないかを判定するステップ
    を更に有することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の方法。
  13. 前記ウエイトの各々がそれぞれ第1及び第2の値を有し、前記第1の値は、前記第1測定値の重み付け結合を生成するために使用され且つ1以上の所定の制約に従い、前記第2の値は前記制約に従わず;
    前記分類に基づいて及び該又は各々の第2測定値に基づいて、以前の第2の値から新たな第2の値が計算され;及び
    第1の値が前記所定の制約に合致することを保証するように、第2の値から新たな第1の値が導出される;
    ことを特徴とする請求項1乃至12の何れか1項に記載の方法。
  14. 1つの前記制約は、第1の値の各々が0以上でなければならないことである
    ことを特徴とする請求項13記載の方法。
  15. 1つの前記制約は、どのウエイトについての最大の第1の値も所定の最大値を超えてはならないことである
    ことを特徴とする請求項13又は14記載の方法。
  16. 前記所定の最大値が、初期のウエイト群中の最も大きな第1の値である
    ことを特徴とする請求項15記載の方法。
  17. 少なくとも1つの第1測定値が、前記第1測定値の別のものに影響する少なくとも1つの性質とは独立である
    ことを特徴とする請求項1乃至16の何れか1項に記載の方法。
  18. 少なくとも1つの第1測定値が、受信機に提供されるサービスの種別に割当てられる優先度の影響を受ける
    ことを特徴とする請求項1乃至17の何れか1項に記載の方法。
  19. 前記第1測定値の少なくとも1つの重み付け結合が受信機の各々について生成され、異なる受信機についての重み付け結合各々は、パケットが伝送されるべき受信機を決定するのに使用される
    ことを特徴とする請求項1乃至18の何れか1項に記載の方法。
  20. 第1及び第2の第1測定値の重み付け結合を各受信機についてそれぞれ生成するステップ;
    第1の重み付け結合各々に基づいて受信機をランキングし、ランキングされた順序で受信機のリストを作成するステップ;及び
    前記リスト内で最も高く格付けされた受信機から始めて、第2の重み付け結合各々に基づいて、リスト中の受信機にチャネルを割当てるステップ;
    を更に有することを特徴とする請求項19記載の方法。
  21. 前記第1の重み付け結合は、第1測定値を各自の対応する第1のウエイトに従って結合することで生成され、前記第2の重み付け結合は、第1測定値を各自の対応する第2のウエイトに従って結合することで生成され、前記第1のウエイト及び/又は前記第2のウエイトは、前記第2測定値に基づいて及び前記の分類に基づいて、分類及び調整される
    ことを特徴とする請求項20記載の方法。
  22. パケットが伝送されるべき受信機を少なくとも指定する候補スケジューリングソリューションを複数生成するステップ;
    候補ソリューション各々について第1測定値及び重み付け結合を生成するステップ;及び
    異なる候補ソリューションに関する重み付け結合各々を使用して、パケットが伝送されるべき受信機を決定するステップ;
    を更に有することを特徴とする請求項1乃至18の何れか1項に記載の方法。
  23. 少なくとも1つの候補ソリューションが、遺伝的アルゴリズムを利用して生成される
    ことを特徴とする請求項22記載の方法。
  24. 少なくとも1つの候補ソリューションが、ランダムに生成される
    ことを特徴とする請求項22又は23記載の方法。
  25. 複数のチャネルが送信機から受信機にパケットを伝送するのに利用可能であり、候補ソリューションの各々は、指定される受信機が利用可能なチャネルにどのように割当てられるかを指定する
    ことを特徴とする請求項22乃至24の何れか1項に記載の方法。
  26. 重み付け結合が、適合度関数である
    ことを特徴とする請求項22乃至25の何れか1項に記載の方法。
  27. 前記異なる性質の1つは、許容可能な遅延閾値の範疇で、対象の受信機にデータを配信することの成否を示す
    ことを特徴とする請求項1乃至26の何れか1項に記載の方法。
  28. 前記異なる性質の1つは、送信機及び対象の受信機間のチャネル品質を示す
    ことを特徴とする請求項1乃至27の何れか1項に記載の方法。
  29. 前記異なる性質の1つは、対象の受信機にどの程度多くのデータが良好に配信可能であるかを示す
    ことを特徴とする請求項1乃至28の何れか1項に記載の方法。
  30. 前記異なる性質の1つは、どの程度多くのデータが対象の受信機への伝送を送信機で待機しているかを示す
    ことを特徴とする請求項1乃至29の何れか1項に記載の方法。
  31. 前記異なる性質の1つは、対象の受信機にデータを配信する遅延を示す
    ことを特徴とする請求項1乃至30の何れか1項に記載の方法。
  32. 前記異なる性質の1つは、商業上の性質である
    ことを特徴とする請求項1乃至31の何れか1項に記載の方法。
  33. スケジューリングの瞬間が繰り返し実行され、スケジューリングの瞬間の各々の間に、新たな重み付け結合が生成され、パケットが伝送されるべき受信機に関する新たな判定がなされる
    ことを特徴とする請求項1乃至32の何れか1項に記載の方法。
  34. 前記の伝送は無線伝送である
    ことを特徴とする請求項1乃至33の何れか1項に記載の方法。
  35. 前記送信機は無線通信システムの基地局の一部であり、前記受信機の各々は該システムのユーザ装置の一部である
    ことを特徴とする請求項1乃至34の何れか1項に記載の方法。
  36. 少なくとも1つのチャネルを通じて送信機から複数の受信機に送信するデータパケットをスケジューリングするパケットスケジューリング装置であって:
    スケジューリングパフォーマンスの第1測定値を少なくとも2つの異なる性質で生成し、前記第1測定値を各自の関連するウエイトで結合することで生成される前記第1測定値の重み付け結合を用いて、パケットが伝送されるべき受信機を決定する手段;
    スケジューリングパフォーマンスの少なくとも1つの第2測定値を生成する手段;
    該又は各々の前記第2測定値について、考察する前記第2測定値に予測されるウエイトを、起こりそうな影響に従って少なくとも2つの異なるウエイトのクラスに分類する手段;及び
    該又は各々の第2測定値のウエイトの分類と共に、該又は各々の第2測定値を用いてウエイトを調整する手段;
    を有することを特徴とする装置。
  37. 請求項36記載のパケットスケジューリング装置;及び
    前記パケットスケジューリング装置に動作可能に接続され、前記パケットスケジューリング装置で決定された受信機にパケットが伝送されるようにする送信手段;
    を有することを特徴とする送信装置。
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