JP4234680B2 - 通信システムにおけるビットレート制御手段 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、２．５世代、第３世代、及び無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）におけるパーソン−ツウ−パーソン（Ｐ２Ｐ）パケット交換サービスのためのエンドユーザサービス品質（ＱｏＳ）の最適化に関するものである。

それは特に、通信システムにおけるＰ２Ｐサービスのためのネットワークによって開始されるビットレート制御のための方法及び構成に関する。

２．５世代、第３世代、及びＷＬＡＮ移動体システムは、異なるタイプのパケット交換（ＰＳ）サービスをサポートしている。２．５世代システムの例は、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）システムであり、第３世代システムの例は、全球規模移動体通信システム（ＵＭＴＳ）である。ＷＬＡＮシステムは高速な無線インターネットアクセスを提供している。あるアプリケーションにとって、そのアプリケーションレイヤに対するビットレート適合に対するサポートが利用可能であることは極めて重大なことである。アプリケーションデータが無線インタフェースにより送信される場合、このことは特に、真実と言える。アプリケーションのビットレートの適合は、無線リンクのビットレートが変更されるときに必要である。

無線アクセスレイヤにおいて、例えば、バンド幅のような提供された能力は時間とともに変化する。先進的な無線ネットワークアルゴリズムは、システムがエンドユーザのサービス品質の契約が壊れてしまうような不安定な所に達する危険性を少なくし、同時にそのエンドユーザに対して提供するサービス品質を最大限にする目的をもっている。

ＰＳシステムで今日動作しているように、その無線アクセスレイヤは迅速に反応するが、アプリケーションレイヤは、それが新しい無線条件に適応する前には、長い潜伏期間がある。無線アクセスとアプリケーションレイヤとの間のミスマッチは、運用者のネットワークにおけるユーザの数からすれば低い能力と、エンドユーザに対するサービス品質の低下を意味する。

サービスは、パーソン−ツウ−パーソン（Ｐ２Ｐ）サービスと、パーソン−ツウ−コンテンツ（Ｐ２Ｃ）サービスに分けられるかもしれない。パケット交換Ｐ２Ｐサービスの例は、ビデオ＋会話サービスである。ビットレート適合という観点から、主な相違は、Ｐ２Ｐの場合には、アップリンクとダウンリンクの両方が適合を必要とするのに対し、Ｐ２Ｃの場合には、それらのリンクの１つだけが適合を必要とする点にある。しかしながら、Ｐ２Ｐの場合には、送信トラフィックはしばしば即時的な感度があるが、Ｐ２Ｃでは送信トラフィックには通常は他の要求がある。

Ｐ２Ｐサービスの１つの場合には、両方のエンドユーザは移動体システムに位置している。この場合には、無線インタフェースを制御するエンティティ間の調整が必要である。なぜなら、無線条件が時間と共に変化し、異なる無線インタフェースが互いに独立に変化するからである。

そのアプリケーションレイヤでは、変化した無線ネットワーク条件に即座に適合する機構は存在しない。移動体端末に常駐するアプリケーションが、知覚されるサービス品質についてのフィードバック情報を送信元、例えば、パケット交換で会話を行うというシナリオでは話し手に送信するのに用いている検出機構は“貧しい”ものである。

現在のところ、リアルタイムサービスのサービス品質は、ユーザ・データグラム・プロトコル（ＵＤＰ）上にあるリアルタイム制御プロトコル（ＲＴＣＰ）を用いて監視されている。ＲＴＣＰはリアルタイム・プロトコル（ＲＴＰ）の一部であり、データパケットと同じ配信機構を用いて、セションにおける参加者に制御パケットを定期的に送信することに基づいたものである。ＲＴＣＰの第１の機能は、データ配信の品質についてのフィードバックを提供することであり、それはさらに、トランスポートプロトコルとしてのＲＴＰの役割の不可欠な部分である。ユーザデータの受信機はＲＴＣＰ受信機レポートを送信する。そのレポートは受信品質の評価を含んでいる。送信者はスループット評価についての受信したＲＴＣＰ ＲＲを用いて、ビットレートのアップ或いはダウンスイッチ、即ち、現在の無線リンクレイヤのビットレートの増加／減少を検出する。ＲＴＣＰ ＲＲは、ＲＴＣＰについてのインターネット技術特別委員会（ＩＥＴＦ）により規定されたルールに従って、トータルなセションバンド幅の５％（２．５％がＵＬ、２．５％がＤＬ）以上にそのメッセージを乱用してはならないので、高速検出に対して必要とされるほどに頻繁に送信されることは許されていない。例えば、２つのＲＴＰフロー、即ち、１２．２ｋｂｐｓのオーディオと４８ｋｂｐｓのビデオをもつ会話サービスの場合には、各フローは別々に制御され、ＲＲは通常はオーディオストリームに対して２秒に１回より、ビデオストリームに対して１秒に２回より頻繁に送ることは許されていない。しかしながら、送信者にとっては、信頼できるスループット評価を実行するためには、１つ以上のＲＲが必要である。

リアルタイムの会話サービスの場合、適合遅延を補償するかもしれないアプリケーションのバッファはない。従って、無線インタフェースにより送信されないパケットは棄却される。６４ｋｂｐｓから３２ｋｂｐｓへダウンスイッチする場合には、このことは数秒間に５０％以上のパケット損失へと導くものとなる。適合遅延は特に、Ｐ２Ｐ会話サービスの場合には致命的である。

ＲＴＣＰを用いる時、無線リンクのビットレートのアップスイッチを検出し、それ故に、利用可能なバンド幅を増やす効率的な方法はない。従って、ＲＲは受信品質の評価を含むに過ぎないので、利用可能なバンド幅の増加を検出するＲＴＣＰ ＲＲを用いることは難しい。さらにその上、チャネル探索方策（channel probing strategy）はリアルタイムサービスには適用できない。なぜなら、それは少なくともいくつかのデータが前もってバッファされることが必要であり、従って、遅延要求を破ることになってしまう。さらにその上、“試行錯誤的な方法”のアップスイッチは、誤ったアップスイッチ毎に長い時間のパケット損失の原因になるので適用できない。

従って、移動体ネットワークにおけるパケット交換のパーソン−ツウ−パーソン（Ｐ２Ｐ）サービスにはそのアプリケーションレイヤのビットレートを無線リンクレイヤのビットレートに適合させるための問題がある。

上記問題を解決することが本発明の目的である。

上記目的は、請求項１に従うシステム、請求項９に従う方法、請求項１７及び１８に従うコンピュータプログラム、及び請求項１９に従うレート制御手段により達成される。

本発明により備えられる通信システムは、第１の移動体端末への第１の無線リンクのビットレートを制御するために構成された無線制御エンティティＲＣＥに常駐する第１のレート制御手段と、第２の端末への第２のリンクのビットレートを制御するために構成された第２のレート制御手段と、第１のネゴシエーション手段と、第２のネゴシエーション手段とを少なくとも有しており、前記第１のレート制御手段は、前記第１の無線リンクのビットレートの変更について前記第２のレート制御手段に通知する手段を有し、前記第１及び第２のネゴシエーション手段は、前記第２のリンクレイヤのビットレートの対応する変更をネゴシエートする手段を有し、前記第１及び第２のレート制御手段は、各移動体端末に通知をしてそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜変更する手段を有しており、そのアプリケーションレイヤのビットレートを無線リンクレイヤのビットレートに適合させることができる。

本発明により備えられる方法は、前記第１の無線リンクのビットレートの変更について、前記第２のレート制御手段に通知する工程と、第１のネゴシエーション手段と第２のネゴシエーション手段との間で、前記第２のリンクレイヤのビットレートの対応する変更をネゴシエートする工程と、第１及び第２の移動体端末にそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜変更するよう通知する工程を有しており、そのアプリケーションレイヤのビットレートを無線リンクレイヤのビットレートに適合させることができる。

本発明により備えられる、無線制御エンティティＲＣＥに常駐するレート制御手段は、第１の移動体端末への第１の無線リンクのビットレートを制御する手段と、第１の無線リンクのビットレートの変更について第２の移動体端末への第２の無線リンクのビットレートを制御する第２のレート制御手段に通知する手段と、第１のネゴシエーション手段と第２のネゴシエーション手段の間において、第２のリンクレイヤのビットレートの対応する変更のネゴシエーションによる結果を受信する手段と、第１の移動体端末に通知をしてそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜変更する手段を有しており、そのアプリケーションレイヤのビットレートを無線リンクレイヤのビットレートに適合させることができる。

好適な実施例は従属項に説明されている。

本発明の利点とは、レート制御メッセージが、特定のパケット交換セションについての無線インタフェースにより本当に割当てられ／用いられるバンド幅を利用する点にある。このバンド幅情報は、例えば、ＲＮＣのような無線アクセスネットワークから直接に取り出され、それ故に、パケット交換会話サービスについてのエンド−ツウ−エンドのサービス品質の向上を容易にする。

本発明の他の利点とは、無線アクセスネットワークから直接得られた利用される情報は即座に、提供された無線リンクレイヤのビットレートとアプリケーションレイヤのビットレートとの間のミスマッチについてのバランスをとる点にある。その結果、例えば、バッファなどの必要とされるハードウェアユニットはより少なくて済む。

本発明のさらに別の利点とは、２つの異なる無線制御エンティティにより制御されるとき、無線リンクによるビットレート適合が調整される点にある。従って、これにより、無線リンクの１つによる過剰な負荷や、資源、即ち、バンド幅の浪費を避けることが可能になる。

本発明のさらに別の利点とは、ネットワーク運用者がサービス品質を制御して最適化するための可能性を提供している点にある。

本発明のさらに別の利点とは、これが、少なくとも１つの端末が移動体通信ネットワークにあり、何らかのパケット交換移動体システムのためのものであるような場合に、２つの端末間のパケット交換Ｐ２Ｐサービスの全てのタイプの適合型ビットレートに適用可能な点にある。

より良い理解のために、図面と本発明の好適な実施例を参照する。

図１は本発明が実施可能なパケット交換移動体通信システム１００の例を示している。前記システムを例示するためにＧＰＲＳシステムが用いられる。システム１００は、少なくとも１つのサービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）１０４に接続された少なくとも１つのゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）１０２を有する第１のコアネットワーク（ＣＮ）１２０を有している。第１のＣＮは、ＧＧＳＮによりＰＳＴＮ或いは他の移動体ネットワークのような他のネットワーク１３０、１４０に接続可能である。ＳＧＳＮ１０４は複数の無線制御エンティティ（ＲＣＥ）１１４に接続可能である。各ＲＣＥ１１４は、基地局制御局（ＢＳＣ）１０６とＢＳＣ１０６に接続された少なくとも１つの基地局（ＢＳ）１０８とを有している。複数のＢＳＣは自分に接続された基地局（ＢＳ）１０８を制御し、複数のＢＳは、各ＢＳのカバレッジに位置する複数の移動体端末１１０との無線通信を行う手段を有している。少なくとも２つのＲＣＥ１１４は、その無線リンクレイヤのビットレートを制御するレート制御手段１１２を有している。

図２は本発明に従うＵＭＴＳシステムにおけるパーソン−ツウ−パーソン（Ｐ２Ｐ）のビットレート適合の例を示している。図２に示されたＵＭＴＳシステムは２つのコアネットワークＣＮＡ、ＣＮＢを有している。各コアネットワークＣＮＡ、ＣＮＢは、サービングＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）に接続されたゲートウェイＧＰＲＳサポートノード（ＧＧＳＮ）を有している。ＧＧＳＮは複数のＳＧＳＮに接続されても良い。ＧＧＳＮはＰＳＴＮや他の移動体ネットワークのような外部ネットワークに対するゲートウェイであり、ＳＧＳＮは少なくとも１つの無線制御エンティティ（ＲＣＥ）（図２では不図示）に接続されている。即ち、各ＲＣＥは、ＵＭＴＳネットワークにおいて、無線ネットワーク制御局（ＲＮＣ）とそのＲＮＣに接続された少なくとも１つの基地局（図２では不図示）とを有している。各基地局は、移動体端末ＵＥ Ａ、ＵＥ Ｂとの無線通信を提供している。少なくとも１つのＲＣＥは、その無線リンクＵｕのビットレートを制御するレート制御手段を有している。

図１と図２とにおいて、前記レート制御手段は好適には無線資源管理（ＲＲＭ）の一部である。前記レート制御手段は、本発明の１つの実施例では、ネゴシエーション手段を有している。そのネゴシエーション手段は、２つのレート制御手段の間の無線リンクレイヤのネゴシエーションを実行するために構成されている。

無線リンクＡによるアップリンクとダウンリンクの内、少なくともいずれかのアプリケーションレイヤのビットレートが、その無線リンクの変化した条件のために変更が必要とされるとき、無線リンクＡの第１のレート制御手段は変更情報を第２の無線リンクＢの第２のレート制御手段に送信する。その時、提案されたアプリケーションレイヤのビットレートの変更が、第２のレート制御手段と第１のレート制御手段との間で、ネゴシエーション手段によってネゴシエートされる。そのネゴシエーション手段は前記ネゴシエーションの結果を前記レート制御手段の少なくとも１つに対して通信するように構成されている。その時、各移動体端末ＵＥ Ａ、ＵＥ Ｂは、各レート制御手段から要求されて、その送信アプリケーションレイヤのビットレートと受信アプリケーションレイヤのビットレートとの内、少なくともいずれかを適宜変更する。各レート制御手段は無線メッセージをそれら自身が接続する端末に対して、例えば、無線資源制御（ＲＲＣ）プロトコルのような無線通信プロトコルを用いて送信し、その移動体端末に対して新しいアプリケーションレイヤのビットレートに適合させるように要求する。従って、無線メッセージがアプリケーションレイヤにマップされて、そのアプリケーションレイヤのビットレートのネゴシエートされた変更を実行する。

それ故に、第１のレート制御手段は第１のＲＣＥに常駐し、一方、第２のレート制御手段は次の場所の１つに常駐する。即ち、
ａ）第１のレート制御手段と同じＲＣＥ、
ｂ）第１のレート制御手段のＲＣＥとは異なるＲＣＥ、
ｃ）固定ネットワークのような他のネットワークの中
である。

ａ）の場合、第１及び第２のレート制御手段が同じＲＣＥ内にあるので、２つのレート制御手段の間の通信とネゴシエーションとは、高速であり簡単である。さらなる説明は不要である。

ｂ）の場合、第１及び第２のレート制御手段は、ＧＰＲＳサポートノードのような中間ノードとゲートウェイの内、少なくともいずれかを介して通信を行う。ｃ）の場合の一例は図２に図示されている。図２に示されたようなＵＭＴＳネットワークの例により、以下に、第１と第２のレート制御手段の間での通信がどのように可能となっているのかについて説明する。

本発明に従えば、第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａは、第２の移動体端末ＵＥ ＢのＩＰアドレスを用いてレート制御メッセージを第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂに対して送信する。第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａは、第２の移動体端末ＵＥ ＢのＩＰアドレスを有するレート制御メッセージを送信する。このＩＰアドレスは、例えば、ＧＧＳＮのような中間ノードにより用いられ、そのメッセージを傍受する第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂにルーティングする。

第２の移動体端末ＵＥ ＢのＩＰアドレスは、本発明の１つの実施例に従えば、例えば、サービスセットアップ期間で、第１の移動体端末ＵＥ Ａにより第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａに通知される。第１の移動体端末ＵＥ Ａは、第２の移動体端末ＵＥ ＢのＩＰアドレスを、レート制御サービスセットアップの間に、第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａに受け渡す。第２の移動体端末ＵＥ ＢのＩＰアドレスは、例えば、ＳＤＰのような初期アプリケーションシグナリングにより、第１の移動体端末ＵＥ Ａに知られる。

本発明の別の実施例では、第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａは、“スニッフィング（sniffing）”により、即ち、セション中にユーザデータフロー、特に、ＩＰ／ＵＤＰヘッダを読み取ることにより、第２の移動体端末ＵＥ ＢのＩＰアドレスを取り出す。さらにその上、ＲＣＥは、その接続が、ビットレートの通知サービスを必要とするかどうかについて通知される必要があるが、その点についてはさらに後で述べる。

以下にさらに説明する本発明の１実施例では、ネゴシエーション手段は、図３ではプロキシと記された中間ノードに置かれている。中間ノード３０１は、ゲートウェイ或いはＣＮ、ＣＮの外側のネットワークであるサービスネットワークにあっても良い。中間ノードが図には示されているが、そのノードは本発明には本質的なものではない。

従って、ネゴシエーション手段は、レート制御手段、或いは、図３で示されているようにプロキシとしても記されている中間ノードに常駐している。図３に図示されたシステムは図２に図示されたようなＵＭＴＳであるが、２つのコアネットワーク、即ち、２つのＧＧＳＮ、ＧＧＳＮ ＡとＧＧＳＮ Ｂとの間で送信されるメッセージは、中間ノードを通過する。その中間ノードは、データフローをスニッフする手段を有し、異なるパラメータ、例えば、ＩＰアドレス、ポート番号、或いは他のアイデンティティに基づいて、メッセージを傍受する。中間ノードに常駐するネゴシエーション手段は、そのノードに接続されたコアネットワークにおいてレート制御手段と通信するように構成されている。

中間ノードにおいてネゴシエーションをもつことの利点は、そのレート制御サービスが移動体端末の代わりに前記ノードにより開始される点にある。そのことは、ネットワークに本発明を導入するときに移動体端末に新しい機能性を導入する必要はないことを示唆している。

以下の２つの例は、本発明に従うレート適合がＵＭＴＳネットワークにおいてどのように初期化されるのかについて説明している。

図２に図示された例において、第１のレート制御手段は第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａに位置し、第２のレート制御手段は第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂに位置している。ここで、第１と第２のレート制御手段の両方は、ネゴシエーション手段を有している。従って、当業者であれば、それは、以下に説明するレート適合に関係した機能を実行する各ＲＣＥ内のレート制御手段であることが理解されるであろう。

移動体端末としても言及されている第１のユーザ機器（ＵＥ）はメッセージを第２のＵＥ Ｂに送信することによりセションを開始する。このメッセージは、例えば、ＵＥ Ａの特性を記述したセション記述プロトコル（ＳＤＰ）ファイルを含んでいる。そのファイルは、例えば、レート制御アイデンティティ、ポート番号、ＩＰアドレス、ＵＥ Ａが本発明に従うレート制御適合サービスをサポートすることを示唆する属性などのレート制御サービスパラメータのセットを有している。ＵＭＴＳにおいて、レート制御アイデンティティが、無線リンクレイヤにおける無線アクセスベアラ（ＲＡＢ）とレート制御サイズが採用されたアプリケーションセションとの間でＲＮＣにおける結合情報として用いられても良い。その属性がＵＥ Ｂにより用いられて、第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂのために、ＵＥ Ａは前記レート制御適合サービスをサポートする無線アクセスネットワークに接続されていることを示しても良い。さらにその上、ＳＤＰファイルは、ＵＥ Ａによりサポートされるビットレートを示す属性を含んでいる。ＵＥ Ｂは、同じ情報をもつそのＳＤＰファイルを含むメッセージで返答する。

一旦、ＵＥ ＡとＵＥ Ｂとが互いのセション特性を知るなら、それらは、例えば、３ＧＰＰ仕様２３．０６０に従って、ＰＤＰコンテキストアクティベーション手順を開始する。ＵＥ ＡからのアクティベートＰＤＰコンテキストメッセージは、ＵＥ Ｂのレート制御サービスパラメータを有している。この情報は、第１のＲＣＥが接続されているＳＧＳＮであるＳＧＳＮ Ａによって第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａに転送される。

第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａはレート制御サービスパラメータを含むメッセージを受信するとき、最初のビットレートが第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂとネゴシエートされねばならないことを理解する。第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａはレート制御サービスパラメータに含まれたＵＥ ＢのＩＰアドレスを用い、そのメッセージを第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂにルーティングする。そのメッセージは無線リンクＡによって利用可能なビットレートを含んでいる。

初期のビットレートがＲＣＥにおけるネゴシエーション手段の間でネゴシエートされた後、ＵＥ ＡとＵＥ Ｂとは、無線インタフェースにより、ＲＣＥによって許可された初期ビットレートについて通知される。

図３において図示された例では、第１のレート制御手段は第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａにあり、第２のレート制御手段は第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂにあるが、第１及び第２のレート制御手段に対するネゴシエーション手段は中間ノード３０１にある。その中間ノードを用いることにより、移動体端末としても言及されているユーザ機器（ＵＥ）は、レート制御適合サービスが中間ノードにより開始されるので、本発明に従うそのサービスに注意する必要はない。

ＵＥ Ａは、図３においてプロキシと記されている中間ノードを介して、メッセージをＵＥ Ｂに送信することにより、パケット交換の会話セションを開始する。このメッセージは中でも、そのセションについての適用可能なアプリケーションレイヤのビットレートを示唆するＳＤＰファイルを含んでいる。

それ以後、ＵＥ Ａは中間ノードを介してＵＥ Ｂに対して確認応答を送信する。前記ノードは、その応答確認を傍受した後、本発明に従うレート制御サービスを発行する。中間ノードは、本発明に従うレート制御サービスパラメータを有するレート制御メッセージを送信することにより、現在のセションについて第１と第２のＲＣＥを開始するように構成されている。前記パラメータのレート制御アイデンティティは、第１のＲＣＥが特定のセションに関し、本発明に従うレート制御メッセージを送信することができるために、そのＲＣＥにおける結合情報として必要とされる。それは、ＩＰアドレスとレート制御パラメータのポート番号に基づくメッセージを送信する。

以下の２つの更なる例は、本発明に従うレート適合がどのようにＵＭＴＳネットワークにおいて実行されるのかについて説明している。

第１の例は、図２に従うネットワークにおけるレート適合を例示するものであり、そのレート制御手段はネゴシエーション手段を有している。このことは、図５のシグナリングの図面に示されている。

無線リンクＡによるビットレートが変更されるとき、例えば、付加的な資源が利用可能であるとき（即ち、アップスイッチ）、第１のＲＣＥであるＲＮＣ Ａは制御メッセージを第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂに送信する。もし、要求されるビットレート変更を実行するのが可能であるなら、第２のＲＣＥであるＲＮＣ ＢはＡＣＫメッセージで返答し、その無線リンクレイヤのビットレートを切り換える。さもなければ、第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂは代替的なビットレートの値を提案しても良い。即ち、第１と第２のＲＣＥにおけるネゴシエーション手段はビットレートネゴシエーションを実行する。ＡＣＫメッセージの受信後、或いは時間切れ後に、ＲＣＥであるＲＮＣ ＡとＲＮＣ Ｂとは、無線リンクレイヤのビットレートを切り換える。ＲＣＥは、無線メッセージにより無線ビットレートの変更についてＵＥに通知する。ＲＲＣメッセージのような無線メッセージがアプリケーションレイヤ上にマップされ、ＵＥはそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜適合させる。

図３に図示された例では、第１と第２のレート制御手段のネゴシエーション手段はプロキシと記された中間ノードにある。レート適合手順の例が図６のシグナリングの図面に示されている。

無線リンクＡによるビットレートの変更が要求されるとき、例えば、付加的な資源が利用可能であるとき（即ち、アップスイッチ）、第１のＲＮＣ Ａは、レート制御サービスパラメータを有するレート制御メッセージを第２のＲＮＣ Ｂに送信する。その制御メッセージは中間ノードにおいてレート制御アイデンティティにより傍受される。中間ノードにおけるネゴシエーション手段は、無線リンクＡとＢについての利用可能な資源と夫々マッチしている。アップスイッチの場合、中間ノードにおけるネゴシエーション手段は、もし提案されたアップスイッチが許されるなら、第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂにおける第２のレート制御手段とチェックすることが要求される。中間ノードにおけるネゴシエーション手段は、ＲＣＥに対して、レート制御命令を発行する。

本発明に従うレート制御命令を中間ノードから受信後、ＲＣＥは、無線リンクレイヤのビットレートを適宜切り換える。ＲＣＥは、無線インタフェースによるメッセージにより無線ビットレートの変更についてＵＥに通知する。そのメッセージはアプリケーションレイヤ上にマップされ、ＵＥはそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜適合させる。

ダウンスイッチの場合、即ち、無線リンクＡによる資源が少なくなる場合、中間ノードのネゴシエーション手段は、新しいレートを決定する前に、第２のＲＣＥであるＲＮＣ Ｂとチェックすることは要求されないかもしれない。また、第１のＲＣＥであるＲＮＣ ＡからＵＥ Ａへの新しいレートを有するメッセージも、無線リンクＡによるビットレートが既に調整されているので、省略して良い。

中間ノードをもたない解決策での利点は、シグナリング潜伏期間が少ないために、より良く実行する点にある。しかしながら、中間ノードをもたないアーキテクチュアは、レート適合サービスが移動体端末により開始されるので、その移動体端末ＵＥに対しては影響が大きい。

さらに、次に、ＵＭＴＳパケット交換ネットワークの場合に、無線リンクＡの変更によるアプリケーションレイヤのビットレート適合の例を図２を参照しながら説明する。なお、しかしながら、以下の例もまた他のシステムにも適用可能である。このことは、ＲＮＣ ＡとＲＮＣ Ｂとが一般的な用語でのＲＣＥ ＡとＲＣＥ Ｂにより置換可能であり、ＵＥ ＡとＵＥ Ｂとが移動体端末Ａと移動体端末Ｂで置換可能であることを示唆している。さらにその上、先に検討したように、ＧＰＲＳシステムにおけるＲＣＥは基地局システム（ＢＳＳ）内のノード、例えば、基地局制御局（ＢＳＣ）である。以下の例では、ＲＮＣ ＡとＲＮＣ ＢとがＲＣＥであり、それらはネゴシエーション手段を含むレート制御手段を有していると仮定する。

ダウンリンク適合に関して、ＲＮＣ Ａが、ＵＥ Ａに対する無線リンクＡによるダウンリンクレイヤのビットレートを変更するとき、無線リンクＢによりＵＥ Ａと接続したＵＥ Ｂはその送信レートに適合しなければならない。即ち、そのビットレート変更は、ＲＮＣ Ｂとネゴシエートしなければならない。そのＲＮＣ Ｂは無線リンクＢに関してレート制御手段を有しており、ＵＥ Ｂに対して配信する。ダウンスイッチの場合は、特に、時間に関して条件が厳しい。チャネルビットレートが低速側に切り換えられたとき、送信パーティのアプリケーションレイヤのビットレートは、パケット損失を回避するためにできるだけ速く適合されねばならない。ＲＮＣ Ａはビットレート変更メッセージをＲＮＣ Ｂに送信する。そのＲＮＣ Ｂは応答確認（ＡＣＫ）で応答し、そのチャネルビットレートを切り換える。ＲＮＣ ＢはＵＥ Ｂに通知する。ＵＥ Ｂはその送信レートを適宜変更する。アップスイッチに関して、ＲＮＣ ＡとＲＮＣ Ｂとの間のネゴシエーションは、無線リンクＢによるビットレートが高速側に切り換えできない場合には、無線リンクＡによる資源の浪費を回避するために必要である。もし、ＲＮＣ Ａがそのダウンリンクにおいて付加的な資源をもっているなら、このことをＲＮＣ Ｂに通知する。ＲＮＣ Ｂは空中インタフェースＢによるアップリンクのレートを高速側に切り換えることが可能であるかどうかをチェックし、確認応答或いは否定応答（ＡＣＫ／ＮＡＣＫ）で返答する。確認応答の場合、ＵＥ Ｂは無線リンクＢの無線リンクレイヤのビットレートを高速側に切り換えるように通知を受け、それから、その送信アプリケーションレイヤのビットレートを高速側に切り換える。

ＲＣＥは、それら自身に接続された各々の移動体端末の許可されたレートに注意している。

アップリンク適合に関し、ＲＮＣ Ａがアップリンク無線リンクレイヤのビットレートを変更するとき、ＵＥ Ａはそのアプリケーション送信レートを適合させなければならない。無線リンクＢによる無線資源の浪費を回避するために、そのような変更は、ＵＥ Ａがアップスイッチの場合にはアプリケーションレイヤのビットレートを適合させることが許可される前に、ＲＮＣ Ｂとネゴシエーションがなされねばならない。ダウンスイッチの場合には、例えば、急速に無線条件が悪化する場合には、そのダウンがＲＮＣ Ｂとネゴシエーションされる前に、ＵＥ Ａは、そのアプリケーション送信レートを下げることが許可される。アップスイッチとダウンスイッチとは、ダウンリンク適合に関して説明したのと同じ方法で実行される。

本発明で提供されたビットレート適合サービスは、異なるタイプのネットワーク間、例えば、ＧＰＲＳネットワークとＵＭＴＳネットワークとの間、ＵＭＴＳネットワークとＷＬＡＮとの間などでトランスペアレントに機能する。

さらにその上、本発明に従う方法と構成とは、エンド端末の１つが、ＰＳＴＮのような固定ネットワークにあるときにも適用可能である。その時、固定的な接続についてのレート制御手段は固定ネットワークのノードに常駐する。また、固定ネットワークにおけるネゴシエーション手段のために中間ノードを用いることも可能である。

本発明に従う方法は一般的な態様として図４に示すフローチャートで例示される。その方法は次の工程を有している。

４０１．第１の無線リンクのビットレートの変更について、第１のレート制御手段は第２のレート制御手段に通知する。

４０２．第１のネゴシエーション手段と第２のネゴシエーション手段との間で、第２のリンクレイヤのビットレートの対応する変更をネゴシエートする。

４０３．第１及び第２の移動体端末にそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜変更するよう通知する。

従って、本発明に従う前記方法は、変化した無線条件のために発生するかもしれない無線リンクレイヤのビットレートにアプリケーションレイヤのビットレートを適合させる方法を提供している。

その方法は、その方法の工程を実行するソフトウェアコード部を有したコンピュータプログラム製品により実現される。そのコンピュータプログラム製品は、ＲＣＥに格納されたコンピュータ、或いは、ＲＣＥとパケット交換無線通信システム内の中間ノードとに格納されたコンピュータで実行される。そのコンピュータプログラムは、直接に、或いはフロッピィディスク、ＣＤ、インターネットなどのコンピュータが利用可能な媒体からローディングされる。

本発明を現存する移動体通信システムで実施するとき、現存するソフトウェアとハードウェアの内、少なくともいずれかが当業者によって理解されるように変更されねばならないであろう。たいていの場合、その変更は主としてソフトウェアの変更であろう。ＲＣＥにおけるレート制御手段は、本発明に従う通知を他のユニット、例えば、他のＲＣＥや、或いはレート制御手段を有した中間ノードに対して通信できるように適合されねばならない。

本発明は上述の好適な実施例に限定されるものではない。種々の代替案、変更、同等物が用いられても良い。それ故に、上述の実施例は、添付した請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定するものとして理解されるべきではない。

本発明が実施可能な代表的な移動体通信システムを示している。 本発明に従うＵＭＴＳシステムにおけるＰ２Ｐビットレート適合の例を示している。 本発明に従う中間ノードをもつＵＭＴＳシステムにおけるＰ２Ｐビットレート適合の例を示している。 本発明に従う方法のフローチャートを示している。 本発明に従うレート制御適合のシグナリングを示した図である。 本発明に従うレート制御適合のシグナリングを示した図であり、ネゴシエーション手段が中間ノードに置かれた例である。

Claims (20)

1. 第１の移動体端末（１１０）への第１の無線リンクのビットレートを制御するために構成された無線制御エンティティＲＣＥ（１１４）に常駐する第１のレート制御手段（１１２）と、第２の移動体端末（１１０）への第２の無線リンクのビットレートを制御するために構成された第２のレート制御手段（１１２）と、第１のネゴシエーション手段と、第２のネゴシエーション手段とを少なくとも有する通信システムであって、
   前記第１のレート制御手段（１１２）は、無線条件の変化のために前記第１の無線リンクのビットレートの変更について前記第２のレート制御手段に通知する手段を有し、
   前記第１及び第２のネゴシエーション手段は、前記無線条件の変化による前記第２の無線リンクのビットレートの対応する変更をネゴシエートする手段を有し、
   前記第１及び第２のレート制御手段（１１２）は、各移動体端末（１１０）に通知をしてそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜変更する手段を有していることを特徴とするシステム。
2. 前記第２のレート制御手段は、前記第１のレート制御手段と同じＲＣＥ（１１４）内に常駐することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 前記第１のレート制御手段は、前記第１のネゴシエーション手段を有し、
   前記第２のレート制御手段は、前記第２のネゴシエーション手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
4. 前記第１及び第２のネゴシエーション手段は、中間ノードに置かれることを特徴とする請求項１又は２に記載のシステム。
5. 前記第１のレート制御手段は、前記第２の端末（１１０）のＩＰアドレスと、ポート番号と、レート制御アイデンティティとの内、少なくともいずれかのパラメータにより、前記第２のレート制御手段に通知する手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
6. 前記第１のレート制御手段は、データフローにおいて、ＩＰ／ＵＤＰ／ＴＣＰ／ＨＴＴＰヘッダをスニッフする手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記第１の移動体端末（ＵＥ Ａ）は、サービスセットアップの間に、前記第２の移動体端末（ＵＥ Ｂ）のＩＰアドレスと、ポート番号と、レート制御アイデンティティとの内、少なくともいずれかのパラメータを前記第１のレート制御手段（１１２）に受け渡すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記通信システムは、全球規模移動体通信システム（ＵＭＴＳ）と、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）システムと、ＷＬＡＮシステムとの内、少なくともいずれかを有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
9. 第１の移動体端末への第１の無線リンクのビットレートを制御する、無線制御エンティティＲＣＥに常駐する第１のレート制御手段と、第２の移動体端末への第２の無線リンクのビットレートを制御する第２のレート制御手段と、第１のネゴシエーション手段と、第２のネゴシエーション手段とを少なくとも有する通信システムにおける方法であって、
   前記方法は、
   無線条件の変化のために前記第１の無線リンクのビットレートの変更について前記第２のレート制御手段に通知する工程（４０１）と、
   前記第１のネゴシエーション手段と前記第２のネゴシエーション手段との間で、前記無線条件の変化による前記第２の無線リンクのビットレートの対応する変更をネゴシエートする工程（４０２）と、
   前記第１及び第２の移動体端末にそのアプリケーションレイヤのビットレートを適宜変更するよう通知する工程（４０３）を有していることを特徴とする方法。
10. 前記第２のレート制御手段は、前記第１のレート制御手段と同じＲＣＥ（１１４）内に常駐することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のレート制御手段は、前記第１のネゴシエーション手段を有し、
    前記第２のレート制御手段は、前記第２のネゴシエーション手段を有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
12. 前記第１及び第２のネゴシエーション手段は、中間ノードに置かれることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
13. 前記通知する工程（４０１）は、前記第２の移動体端末（１１０）のＩＰアドレスと、ポート番号と、レート制御アイデンティティとの内、少なくともいずれかのパラメータにより、実行されることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の方法。
14. 前記方法は、前記第２の端末（１１０）のＩＰアドレスと、ポート番号と、レート制御アイデンティティとの内、少なくともいずれかのパラメータを取得するために、データフローにおいて、ＩＰ／ＵＤＰ／ＴＣＰ／ＨＴＴＰヘッダをスニッフする工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記方法はさらに、サービスセットアップの間に、前記第２の端末（ＵＥ Ｂ）のＩＰアドレスと、ポート番号と、レート制御アイデンティティとの内、少なくともいずれかのパラメータを前記第１のレート制御手段（１１２）に受け渡す工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
16. 前記通信システムは、全球規模移動体通信システム（ＵＭＴＳ）と、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）システムと、ＷＬＡＮシステムとの内、少なくともいずれかを有していることを特徴とする請求項９乃至１５のいずれかに記載の方法。
17. 通信システムにおけるＲＣＥ内、或いはＲＣＥと中間ノード内のコンピュータの内部メモリに直接ローディング可能なコンピュータプログラムであって、
    請求項９乃至１６のいずれかに記載の工程を実行するソフトウェアコード部を有することを特徴とするコンピュータプログラム。
18. コンピュータ利用可能な媒体に格納されたコンピュータプログラムであって、
    通信システムにおけるＲＣＥ内、或いはＲＣＥと中間ノード内のコンピュータに請求項９乃至１６のいずれかに記載の工程の実行を制御させる可読プログラムを有することを特徴とするコンピュータプログラム。
19. 第１の移動体端末（１１０）への第１の無線リンクのビットレートを制御する手段を有する通信システムにおける無線制御エンティティＲＣＥ（１１４）に常駐するレート制御装置（１１２）であって、
    無線条件の変化のために前記第１の無線リンクのビットレートの変更について第２の移動体端末（１１０）への第２の無線リンクのビットレートを制御する第２のレート制御手段に通知する手段と、
    第１のネゴシエーション手段と第２のネゴシエーション手段の間における、前記無線条件の変化による前記第２の無線リンクのビットレートの対応する変更のネゴシエーションによる結果を受信する手段と、
    前記第１の移動体端末に通知をしてそのアプリケーションレイヤビットレートを適宜変更する手段を有していることを特徴とするレート制御装置（１１２）。
20. 前記第１のネゴシエーション手段は、前記レート制御装置に置かれることを特徴とする請求項１９に記載のレート制御装置（１１２）。

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