JP4511567B2 - データ伝送レートを制御する方法とシステム - Google Patents

Description

優先権の主張

本特許出願は、２００６年２月２１日、および、２００６年２月２７日にそれぞれ出願され、ここに参照によりその全体の内容が組み込まれている、「移動体通信ネットワーク中のパケットデータ伝送レートを制御する方法およびそのシステム」、および、「ＨＳＤＰＡデータ伝送レートを制御する方法およびそのシステム」と題する、中国特許出願第２００６１００２４０３１．６号、および、中国特許出願第２００６１００２４１７２．８号に対して優先権を主張する。

発明の分野

本発明は移動体通信技術に関連し、さらに詳細には、データ伝送レートを制御する方法およびシステムに関連する。

発明の背景

１９８０年代から、セルラ移動体通信は、その利便性と柔軟性の特性のために、現代社会での人々の仕事および生活の通信における要求を満たすことができるので、急速に発展している傾向にある。現在、ＷＣＤＭＡ（広帯域コード分割多元接続）は、３つの主な３Ｇ（第３世代）接続方法のうちの１つである。高速ダウンリンクパケット接続（ＨＳＤＰＡ）および高速アップリンクパケット接続（ＨＳＵＰＡ）は、３Ｇ技術の２つの重要な発展である。ＨＳＤＰＡおよびＨＳＵＰＡ中のデータパケットのスケジューリングおよび再送信を、基地局ノード（ノードＢ）によって制御する。

ダウンリンク高速データパケット接続技術、ＨＳＤＰＡは、２００２年に第３世代パートナーシッププロジェクト（３ＧＰＰ）のリリース５（Ｒ５）で導入された。ＨＳＤＰＡはより短い２ミリ秒の送信タイミングインターバル（ＴＴＩ）を採用し、そのため、迅速な適応的制御が実現した。適応的変調およびコーディング（ＡＭＣ）と、ハイブリッド自動繰り返し要求（ＨＡＲＱ）は、物理レイヤで使用される。

ＷＣＤＭＡによって代表される、３Ｇエアインターフェイス技術は、広く採用されている。図１は、無線エアインターフェイス（Ｕｕインターフェイス）中のＨＳＤＰＡ関連プロトコルを示している。制御プレーンから、Ｕｕインターフェイスは３つのプロトコルレイヤ、すなわち、物理レイヤ（Ｌ１）、データリンクレイヤ（Ｌ２）、ネットワークレイヤ（Ｌ３）に分けることができる。Ｌ２はさらに以下のサブレイヤ、すなわち、媒体アクセス制御（ＭＡＣ）、無線リンクコントローラ（ＲＬＣ）、パケットデータコンバージェンスプロトコル（ＰＤＣＰ）、ブロードキャスト／マルチキャスト制御（ＢＭＣ）等に分けることができる。対応している無線リソース制御（ＲＲＣ）レイヤはＬ３である。

物理レイヤは伝送チャネルによりＭＡＣレイヤにサービスを提供し、伝送チャネルの特性は伝送されるデータのタイプと特性により決定される。ＭＡＣレイヤは論理チャネルによりＲＬＣレイヤにサービスを提供し、論理チャネルの特性は伝送されるデータのタイプによっても決定される。ＲＲＣレイヤはＲＬＣレイヤにより提供されるサービスを使用して信号を伝送する。

ＭＡＣレイヤはデータ伝送の間に、主に、論理チャネルから伝送チャネルへのマッピングを行い、制御プレーンの命令中で無線リソースの一部の再設定および試験を行う。ＭＡＣレイヤプロトコルは、媒体アクセス制御共有（ＭＡＣＣ）と、媒体アクセス制御専用（ＭＡＣ−ｄ）とに分けることができる。セルはＭＡＣＣインスタンスを有し、ＵＥはＭＡＣ−ｄインスタンスを有している。

ＭＡＣレイヤは３つの論理エンティティ、ＭＡＣ−ｂエンティティ、すなわちブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）を処理する媒体アクセス制御エンティティと、ＭＡＣ−ｃ／ｓｈエンティティ、すなわちページングチャネル（ＰＣＨ）、フォワードアクセスチャネル（ＦＡＣＨ）およびランダムアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を処理する媒体アクセス制御エンティティと、ＭＡＣ−ｄエンティティとを含む。ある１つのＭＡＣ−ｂエンティティは、各ＵＥ中と、ノードＢのようなネットワーク側の各セル中とでそれぞれ設定され、ある１つのＭＡＣ−ｃ／ｓｈエンティティは共有チャネルを使用して各ＵＥ中で設定され、ある１つのＭＡＣ−ｃ／ｓｈエンティティは制御無線ネットワークコントローラ（ＣＲＮＣ）中に配置され、ネットワーク側の各セル中で設定され、ある１つのＭＡＣ−ｄエンティティは各ＵＥ中で設定される。

ＨＳＤＰＡの物理レイヤプロセスをサポートするために、高速ＤＳＣＨ（ＨＳ−ＤＳＣＨ）がＨＳＤＰＡ中に追加された。ＭＡＣ−ｈｓがＵＥと、ノードＢのようなネットワーク側のＭＡＣレイヤとの両方で追加された。そのため、アクション、すなわち、ＨＡＲＱ、ＡＭＣおよびＨＳ−ＤＳＣＨならびにフロー制御等を処理することができる。

図２は、ＨＳＤＰＡ技術が導入された後の、ＵｕインターフェイスプロトコルおよびＩｕｂインターフェイスプロトコルのフレームワークを示す。ノードＢ中のＭＡＣ−ｈｓエンティティのフロー制御はＨＳＤＰＡのユーザプレーンに対するものであり、ＭＡＣ−ｄ中の各優先キューは独立して制御され、そのため、データ遅延を減少させることができ、Ｕｕインターフェイスの容量の不足によるデータ損失を回避することができる。同時に、ＲＮＣ中でキャッシュされたデータは、ノードＢのキャッシュブロックを超過しないことを条件として、可能な限り早く、ノードＢに伝送されるべきである。

ＲＬＣは主に、セグメント化と再アセンブリ、連結、充填、ユーザデータ伝送、シーケンス内の高レイヤデータ配信、コピー検出、フロー制御、プロトコルエラー検出と回復、暗号化等のために使用される。上記の機能を実施するとき、３つのデータ伝送モード、すなわち、応答確認モード（ＡＭ）、非応答確認モード（ＵＭ）およびトランスペアレントモード（ＴＭ）が使用される。これらのうちでは、ＡＭ中でのデータ伝送が最も高く信頼可能であり、エラーなく確実にデータを送出するために、スライディングウィンドウメカニズムが提供される。

ＡＭでは、プロトコルデータユニット（ＰＤＵ）は、応答確認モードデータ（ＡＭＤ）ＰＤＵ、および、制御ＰＤＵを含む。前者はデータの伝送に対して使用され、後者は制御およびステータス情報の伝送に対して使用される。各ＡＭＤ ＰＤＵはシーケンス番号（ＳＮ）を伝える。ＳＮは増加し、０および５０９５の間を循環する。ステータスＰＤＵは制御ＰＤＵの１つであり、送出パーティと受信パーティとの間のステータス情報を伝送する。１つ以上のステータスＰＤＵはステータスレポートとして呼ばれる。

ＡＭ中でのＲＬＣデータ伝送のためのスライディングウィンドウメカニズムでは、送出ウィンドウおよび受信ウィンドウのサイズは、両方とも設定可能である。受信パーティはステータス変数、ＶＲ（Ｒ）およびＶＲ（Ｈ）を維持する。前者は受信されることになる次のＡＭＤ ＰＤＵのＳＮを指し、後者は受信されたＡＭＤ ＰＤＵの最大ＳＮプラス１を指す。ＶＲ（Ｒ）およびＶＲ（Ｈ）がお互いに等しくない場合、そのことはＡＭＤ ＰＤＵの損失が存在することを意味する。

データ伝送の信頼性を確実にするために、自動繰り返し要求（ＡＲＱ）メカニズムがＡＭ中で採用される。３ＧＰＰのＲＬＣプロトコル中で、ＡＲＱメカニズムは以下の通りに実現される。第１に、送出パーティは受信パーティにデータを送り、次に受信パーティはＶＲ（Ｒ）およびＶＲ（Ｈ）にしたがって、データの損失が存在しているかどうかを決定する。データの損失が存在している場合、ステータスレポートが送られ、送出パーティは損失データを再送信するように要求される。送出パーティはステータスレポートの指示にしたがって、データを再送信する。

ＷＣＤＭＡシステムのダウンリンク帯域利用を増加させるために、帯域割当解決方法の「オーバーブック」が通常採用される。すなわち、ユーザが認可されるとき、ユーザの要求するピークレートにしたがって送信リソースが割り当てられるのではなく、代わりに、特定の起動比にしたがって送信リソースが割り当てられる。

ＨＳＤＰＡ技術が導入されるとき、ＲＮＣ ＭＡＣ−ｄエンティティがノードＢから容量割当メッセージを受信した後、配信されるデータ量を制御することにより、対応している優先のＭＡＣ−ｄエンティティのデータフローが、ノードＢにより割り当てられた容量を確実に超過しないようにする。図３に示されるように、ノードＢによりＲＮＣに送られた容量割当メッセージ中で特定されたパラメータは、キュー優先（ＣｍＣＨ−Ｐｌ）、最大ＭＡＣ−ｄＰＤＵ長、ＨＳ−ＤＳＣＨクレジット、ＨＳ−ＤＳＣＨインターバル、ＨＳ−ＤＳＣＨ繰り返し期間（繰り返し期間）を含む。そのことは、「ＨＳ−ＤＳＣＨインターバル」長の期間中に、キュー優先が「ＣｍＣＨ−Ｐｌ」であるＭＡＣ−ｄデータストリームに対して、「最大ＭＡＣ−ｄＰＤＵ長」の最大ＰＤＵサイズを有するデータフレームの「ＨＳ−ＤＳＣＨクレジット」の最大数をＲＮＣによって送ることができること、および、「ＨＳ−ＤＳＣＨインターバル」の期間は「ＨＳ−ＤＳＣＨ繰り返し期間」の最大数に対して、繰り返すことができることを意味する。

実際の使用では、上記の解決方法は以下の通りの問題を有している。すなわち、輻輳の場合に、トランスポートレイヤの帯域利用およびアプリケーションレイヤのレートは両方とも低下する。

主な原因は以下の通りである。すなわち、余りに数多くのユーザがシステムにアクセスし、結果としてトランスポートレイヤ中で輻輳が発生した場合、Ｉｕｂ伝送の実際の帯域はすべてのユーザのピークレートを満たさない。そのような場合に大量データが同時発生するとき、何のフロー制御処理も実行されない場合、Ｉｕｂ伝送の帯域利用は実際の帯域のおよそ２０％と非常に低くなり、ユーザに対するサービス品質は劇的に劣化する、ということが実験により検証されている。

ＨＳＤＰＡのユーザに対して、ＭＡＣ−ｄエンティティのデータ容量は、ＭＡＣ−ｈｓエンティティのデータ容量制御機能により十分に制御することができ、そのため、Ｕｕインターフェイスの輻輳を効果的に回避することができる。しかしながら、Ｉｕｂインターフェイス輻輳により引き起こされる、低下した送信リソース利用の問題は解決できない。

発明の概要

本発明により解決すべき技術的問題は、データ伝送レートを制御する方法およびそのシステムを提供することである。そのため、Ｉｕｂ輻輳のため送信リソース利用およびアプリケーションレイヤのレートが低下するという先行技術での問題が解決する。

上記の技術的問題を解決するために、本発明はＨＳＤＰＡデータ伝送レートを制御する方法を提供し、それは以下の通りのステップを含む。

無線リンクコントローラ（ＲＬＣ）エンティティによりデータブロックの再送信レートを検出するステップ。

検出結果を出力するステップ。

検出結果にしたがってデータ伝送レートを制御するように媒体アクセス制御専用（ＭＡＣ−ｄ）に命令するステップ。

加えて、本発明はデータ伝送レートを制御するシステムをさらに提供し、それは以下のものを具備する。

データブロックの再送信レートを検出し、決定結果を出力する無線リンクコントローラエンティティ。

媒体アクセス制御専用。

決定結果にしたがって、データ伝送レートを制御するように媒体アクセス制御専用に命令する制御デバイス。

上に開示した技術的解決方法から、本発明の実施形態では、データブロックの再送信レートをＲＬＣエンティティにより検出し、そのため、リンクの輻輳状態を追跡することができ、検出結果にしたがってデータ伝送レートを対応して制御するようにＭＡＣ−ｄに命令し、そのため、Ｉｕｂインターフェイスのトランスポートレイヤ帯域を適応的に変化させることができ、輻輳のためアプリケーションレイヤのレートが劇的に低下するという問題を効果的に解決することができる、ということが理解される。結果として、輻輳の場合に、トランスポートレイヤの帯域利用を最大限まで増加させることができる。

実施形態の詳細な説明

図面および実施形態に関連して、ここに本発明をさらに詳細に説明する。

本発明の１つの実施形態にしたがった、データ伝送レートを制御する方法の概念フローチャートである図４を参照すると、以下のステップが含まれる。

ステップ４０１：ＲＬＣエンティティがデータブロックの再送信レートを検出する。

ステップ４０２：検出結果にしたがってデータ伝送レートを制御するようにＭＡＣ−ｄに命令する。

詳細には、再送信レートが再送信レートの予め設定された上側しきい値よりも大きい場合、ＲＬＣエンティティは、次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を減少させるように、または、現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限するように、ＭＡＣ−ｄに命令することができ、そのため、データ伝送レートを制御することができる。そうではなく、検出された再送信レートが再送信レートの予め設定された下側しきい値よりも小さい場合、ＲＬＣエンティティは、次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を増加させるように、または、制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用を回復するように、ＭＡＣ−ｄに命令することができ、そのため、データ伝送レートを制御することができる。

本発明の実施形態では、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）により、主に、リアルタイムで確認応答モード（ＡＭ）中の無線リンク制御（ＲＬＣ）レイヤの再送信レートを検出することによって、現在のリンク中で輻輳が発生しているかどうかを追跡する。再送信レートが高すぎる場合、より大きいレートまたは送ることができるデータブロックの最大数を有する送信フォーマットは、媒体アクセス制御専用（ＭＡＣ−ｄ）によりスケジュールされている間に制限され、ＭＡＣ−ｄのスループットを低下させることにより、Ｉｕｂインターフェイスの輻輳は解放されるだろう。ＡＭ中のＲＬＣの再送信レートが通常に回復する場合、それはより大きいレートを有する送信フォーマットをスケジュールしようとするか、または、送ることができるデータブロックの最大数を回復しようとする。ＭＡＣ−ｄの唯一の現在スケジュール可能な非ゼロトランスポートフォーマット（ＴＦ）が残っているときに、ＲＬＣの再送信レートが依然として非常に高い場合、ＲＬＣレイヤの送出ウィンドウを調整することによって、アプリケーションレイヤのレートは制限され、再送信レートが通常に回復した後で、送出ウィンドウは次第に回復するだろう。すなわち、ＨＳ−ＤＳＣＨを処理するためのノードＢのＭＡＣ−ｈｓ容量制御の容量への要求が確実に守られることを前提として、ＡＭ中のＲＬＣの再送信レートは常時適度な範囲で制御されるだろう。したがって、Ｉｕｂインターフェイス輻輳のため、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）のユーザアプリケーションレイヤのレートが劇的に低下するという問題は、本発明の実施形態にしたがった解決方法を使用することにより効果的に解決されるだろう。そのため、輻輳の場合、ＨＳＤＰＡサービス中で、Ｉｕｂインターフェイスのトランスポートレイヤの帯域利用が増加するだろう。

当業者によるさらなる理解のため、データ伝送レートを制御する方法をそれぞれここで図示する。

図４に示された制御方法の第１の実施形態の概念フローチャートである図５を参照する。

ステップ５０１では、無線リソース制御（ＲＲＣ）レイヤがＲＬＣエンティティに対して検出パラメータを設定し、エンティティ（すなわち、ＲＬＣエンティティ）をセットアップし、ＭＡＣ−ｄはＨＳＤＰＡサービスのスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を理想的値に初期化する。理想的値は、送信タイミングインターバル（ＴＴＩ）中に送ることができるデータブロックの最大数であり、これはノードＢの容量割当にしたがって決定される。検出パラメータは以下のパラメータを含むが、それらに制限されるわけではない。

再送信レート検出の初期遅延時間（Ｐａ）、再送信レート検出期間（Ｐｓ）、上側しきい値トリガ時間（Ｐｔｔ１）、上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間（Ｐｂ）、下側しきい値トリガ時間（Ｐｔｔ２）、下側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間（Ｐｃ）、データブロック数の下降ステップサイズ（Ｐｄ）、データブロック数の上昇ステップサイズ（Ｐｕ）、および、再送信レートの上側しきい値（Ｐｔｈ１）、とともに、再送信レートの下側しきい値（Ｐｔｈ２）。

ステップ５０２では、ＲＬＣエンティティがセットアップされるとき、ＲＬＣエンティティは初期遅延時間Ｐａ後のデータブロックの再送信レートの定期的検出を開始し、その検出期間はＰｓである。ＲＬＣエンティティによりデータブロックの再送信レートを検出することによりリンクの輻輳ステータスを迅速に追跡することができる。

ステップ５０３では、ＲＬＣエンティティが再送信レートの大きさを決定し、条件１が満たされる場合、すなわち、検出された再送信レートが再送信レートの上側しきい値Ｐｔｈ１よりも連続的に大きい場合の時間が、予め設定された上側しきい値トリガ時間Ｐｔｔ１を超過する場合、それは上側しきい値イベントとして呼ばれ、ステップ５０４に進む。条件２が満たされる場合、すなわち、検出された再送信レートが再送信レートの下側しきい値Ｐｔｈ２よりも連続的に小さい場合の時間が、予め設定された下側しきい値トリガ時間Ｐｔｔ２を超過する場合、それは下側しきい値イベントと呼ばれ、ステップ５０７に進む。条件１および条件２のいずれも満たされない場合、すなわち、条件３が満たされる場合、ステップ５０２に戻り、再送信レートを再検出する。

ステップ５０４では、ＲＬＣエンティティはＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数をデータブロック数の下降ステップサイズＰｄだけ減少させるように、ＭＡＣ−ｄに命令する。

ステップ５０５では、ＭＡＣ−ｄが減少の後に送ることができるデータブロックの最大数がゼロよりも少ないかどうか決定し、そうである場合、ステップ５０６に進み、そうでない場合、遅延時間Ｐｂの後、ステップ５０２に戻る。

ステップ５０６では、ＭＡＣ−ｄにより、ＨＳＤＰＡサービスのスケジュールされている期間中に送ることができる、データブロックの最大数の範囲はゼロより多くまたはゼロに等しく、第１の理想的値より少なくまたは第１の理想的値に等しくあるべきであるので、ＭＡＣ−ｄはＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を０として直接設定し、遅延時間Ｐｂの後、ステップ５０２に戻る。

ステップ５０７では、ＲＬＣエンティティはＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数をデータブロック数の上昇ステップサイズＰｕだけ増加させるように、ＭＡＣ−ｄに命令する。

ステップ５０８では、ＭＡＣ−ｄは増加の後に送ることができるデータブロックの最大数が第１の理想値よりも多いかどうか決定し、そうである場合、ステップ５０９に進み、そうでない場合、遅延時間Ｐｃの後、ステップ５０２に戻る。

ステップ５０９でも、ＭＡＣ−ｄにより、ＨＳＤＰＡサービスのスケジュールされている期間中に送ることができる、データブロックの最大数の範囲はゼロより多くまたはゼロに等しく、第１の理想的値より少なくまたは第１の理想的値に等しくあるべきであるので、ＭＡＣ−ｄはＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を第１の理想的値として直接設定し、遅延時間Ｐｃの後、ステップ５０２に戻る。

再送信レート中の変化にしたがって、ＭＡＣ−ｄスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を調整することによって、Ｉｕｂインターフェイスのトランスポートレイヤの帯域を適応的に変化させることができ、輻輳のためアプリケーションレイヤのレートが劇的に低下するという問題を効果的に解決することができ、輻輳の場合に、トランスポートレイヤの帯域利用を最大限まで増加させることができる。一般的に、輻輳の場合、Ｉｕｂインターフェイスのトランスポートレイヤの帯域利用を３倍より多く増加させることができる。

対応して、図４に示された制御方法の第２の実施形態の概念フローチャートである、図６を参照する。

ステップ６０１では、ＲＲＣレイヤはＲＬＣに対して検出パラメータを設定し、エンティティをセットアップする。検出パラメータは以下のパラメータを含むが、それらに制限されるわけではない。すなわち、初期遅延時間（Ｐａ）、再送信レート検出期間（Ｐｓ）、上側しきい値トリガ時間（Ｐｔｔ１）、上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間（Ｐｂ）、下側しきい値トリガ時間（Ｐｔｔ２）、下側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間（Ｐｃ）、および、応答ループバック遅延（Ｐｒ）、とともに、再送信レートの上側しきい値（Ｐｔｈ１）と再送信レートの下側しきい値（Ｐｔｈ２）。ＰｒはＬ３において設定された応答フレームと送出フレームとの間のインターバルＴ_Ackである。

ステップ６０２では、ＲＬＣエンティティがセットアップされるとき、ＲＬＣエンティティは遅延Ｐａ後のデータブロックの再送信レートの定期的検出を開始し、その検出期間はＰｓである。ＲＬＣエンティティによりデータブロックの再送信レートを検出することにより、リンクの輻輳ステータスを迅速に追跡することができる。

ステップ６０３では、ＲＬＣエンティティが再送信レートの大きさを決定し、条件１が満たされる場合、すなわち、検出された再送信レートが再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間が、予め設定された上側しきい値トリガ時間を超過する場合、それは上側しきい値イベントとして呼ばれ、ステップ６０４に進む。条件２が満たされる場合、すなわち、検出された再送信レートが再送信レートの下側しきい値よりも連続的に小さい場合の時間が、予め設定された下側しきい値トリガ時間を超過する場合、それは下側しきい値イベントと呼ばれ、ステップ６０７に進む。条件１および条件２のいずれも満たされない場合、すなわち、条件３が満たされる場合、ステップ６０２に進み、現在のＭＡＣ−ｄのＴＦセット中のＴＦ（トランスポートフォーマット）を保持し、再送信レートを再検出する。

ステップ６０４では、ＲＬＣエンティティが、ＭＡＣ−ｄの現在スケジュール可能な非ゼロレートＴＦセット中に、唯一のスケジュール可能な非ゼロＴＦが存在しているかどうか決定し、そうである場合、ステップ６０５に進み、そうでない場合、ステップ６０６に進む。

ステップ６０５では、ＲＬＣエンティティはその現在の送出ウィンドウのサイズを減少させ、上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間の後、ステップ６０２に戻る。ＲＬＣの現在の送出ウィンドウのサイズを以下のシーケンスにしたがって減少させ、または、送出ウィンドウのサイズを以下のシーケンスの逆シーケンスにしたがって回復させる。すなわち、初期設定された最大値、Ｗ_ideal、Ｗ_ideal／２、Ｗ_ideal／４、Ｗ_ideal／８、…、１。第２の理想値は応答ループバック遅延中で伝送されるデータブロックの数である。

ステップ６０６では、ＲＬＣエンティティはＭＡＣ−ｄの現在スケジュール可能な非ゼロレートＴＦセット中で最大レートを有するＴＦの使用を制限し、上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間の後、ステップ６０２に戻る。

この実施形態では、ＲＬＣエンティティによりＭＡＣ−ｄ中のＴＦを制限することとともに、送出ウィンドウのサイズを減少させることによって、制御粒度を正確にすることができ、輻輳のためアプリケーションレイヤのレートが劇的に低下するという問題を効果的に解決することができ、輻輳の場合に、トランスポートレイヤの帯域利用を最大限まで増加させることができる。一般的に、輻輳の場合、トランスポートレイヤの帯域利用を既存の２０％から約９０％に増加させることができる。

ステップ６０７では、ＲＬＣエンティティはその現在の送出ウィンドウのサイズが初期設定されたその最大値よりも小さいかどうか決定し、そうである場合、ステップ６０８に進む。そうでない場合、ステップ６０９に進む。

ステップ６０８では、ＲＬＣエンティティはＭＡＣ−ｄの制限されたＴＦ中で最小レートを有するＴＦの使用を回復し、下側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間の後、ステップ６０２に戻る。

ステップ６０９では、ＲＬＣエンティティはその現在の送出ウィンドウのサイズを増加させ、上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間の後、ステップ６０２に戻る。ＲＬＣの送出ウィンドウのサイズは以下のシーケンスの逆シーケンスにしたがって増加する。すなわち、初期設定された最大値、Ｗ_ideal、Ｗ_ideal／２、Ｗ_ideal／４、Ｗ_ideal／８、…、１。

したがって、この実施形態では、ＡＭ中のＲＬＣによって担われるパケットスイッチング（ＰＳ）データサービスが採用され、現在のリンクステータスはリアルタイムでＡＭ中のＲＬＣの再送信レートを検出することにより追跡されることが理解されるだろう。一度再送信レートが高すぎることがわかると、それはリンク輻輳が発生したことを示し、したがって、より大きいレートを有する送信フォーマット（ＴＦ）はＭＡＣ−ｄのスケジューリングの間に制限され、および、リンク輻輳はＭＡＣ−ｄのスループットを低下させることにより軽減される。

さらに、上記の実施形態に基づいた本発明では、ＲＬＣ送出ウィンドウ調整とともにＴＦ調整によって、ＡＭ中で、ＲＬＣの再送信レートを常時適度な範囲に保持するように確実に制御することができる。すなわち、ＭＡＣ−ｄの唯一の現在スケジュール可能な非ゼロレートＴＦが残っているときに、ＲＬＣの再送信レートが依然として非常に高い場合、ＲＬＣの送出ウィンドウのサイズを減少させることによって、アプリケーションレイヤのレートを制限する。ＡＭ中のＲＬＣの再送信レートが通常に回復するとき、ＲＬＣの送出ウィンドウのサイズは次第に回復し、ＭＡＣ−ｄ中で最小レートを有するＴＦのスケジューリングは回復するだろう。

再送信のない理想的な環境では、ＲＬＣの送出ウィンドウのサイズは、図７に示すようにＴＦにしたがって計算することができる。現在のＴＦ中の送信タイミングインターバル（ＴＴＩ）はＴ_ttiであり、時間Ｔ_tti中で伝送されるデータブロックの数はＮ_blockであり、応答フレームと送出フレームとの間のインターバルはＴ_Ack、すなわち、送信エンドがフレームを送出したときの時間から、それが対応する応答を受信するときの時間までのインターバル、例えば、ＰＫＴ１が送出されたときの時間から、ＡＣＫ１が受信されたときの時間までのインターバルであることを仮定する。したがって、再送信のない理想的状況では、ＲＬＣの送出ウィンドウのサイズの理想値（Ｗ_ideal）は、Ｔ_Ack中で伝送されるデータブロックの数であり、その計算式は以下の通りである。

使用される実際のシステムでは、ＲＬＣ再送信は避けられないため、ＲＬＣの送出ウィンドウのサイズはＷ_idealよりも大きく設定される。

加えて、データ伝送レートを制御するシステムがさらに提供される。システムの１つの実施形態の構造的表現が図８に示され、そこでは、システムは検出および決定デバイス８１、ならびに、制御デバイス８２を具備する。検出および決定デバイス８１はデータブロックの再送信レートを検出し決定するためにＲＬＣエンティティに対して使用され、制御デバイス８２は検出および決定結果にしたがって、データ伝送レートを制御するようにＭＡＣ−ｄに命令するのに使用される。

検出および決定デバイスは、検出手段８１１、比較手段８１２および／または検出パラメータ設定ユニット８１３を備える。検出パラメータ設定ユニット８１３は検出手段８１１に接続され、ＲＬＣエンティティの検出パラメータを設定し、エンティティをセットアップする。検出手段８１１はデータブロックの再送信レートを検出するためにＲＬＣエンティティに対して使用される。比較手段８１２は検出手段８１１に接続され、検出結果から取得された再送信レートを予め設定された再送信レートしきい値と比較し、または、再送信レートが再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間を上側しきい値トリガ時間と比較する。検出パラメータは以下の任意の１つ以上を含む。

再送信レート検出の初期遅延時間、再送信レート検出期間、上側しきい値トリガ時間、上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間、下側しきい値トリガ時間、下側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間、データブロック数の下降ステップサイズ、データブロック数の上昇ステップサイズ、および、再送信レートの上側しきい値、再送信レートの下側しきい値、とともに、応答ループバック遅延。

制御デバイス８２は、第１の制御手段８２１、データブロック調整手段８２２および／または第２の制御手段８２３、ならびに、送信フォーマット調整手段８２４を備える。第１の制御手段８２１は、比較手段８１２からの比較結果にしたがって、ＭＡＣ−ｄによってＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を減少または増加させる命令を発行するために使用される。データブロック調整手段８２２は、第１の制御手段８２１の命令にしたがって、ＭＡＣ−ｄによってＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を調整するために使用される。第２の制御手段８２３は、比較手段８１２からの比較結果にしたがって、ＭＡＣ−ｄの現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限または回復する命令を発行するために使用される。送信フォーマット調整手段８２４は、第２の制御手段８２３からの命令にしたがって、現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限するために使用され、または、ＭＡＣ−ｄの制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用を回復するために使用される。

加えて、制御デバイスは送出ウィンドウ調整手段８２５も備えることができ、送出ウィンドウ調整手段８２５は第２の制御手段８２３に接続され、ＲＬＣエンティティの送出ウィンドウのサイズを調整し、その調整プロセスは以下の通りである。

再送信レートが再送信レートの上側しきい値よりも大きいとき、現在ＭＡＣ−ｄの送信フォーマットセットが、２つ以上の非ゼロレート送信フォーマットを含む場合、第２の制御手段８２３は、ＭＡＣ−ｄの現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限するように、送信フォーマット調整手段８２４に命令する。そうでない場合、それはＲＬＣエンティティの送出ウィンドウのサイズを減少させるように、送出ウィンドウ調整手段８２５に命令する。

再送信レートが再送信レートの下側しきい値より小さいとき、ＲＬＣエンティティの現在の送出ウィンドウのサイズが、初期設定された最大値でない場合、第２の制御手段８２３はＲＬＣエンティティの送出ウィンドウのサイズを増加させるように、送出ウィンドウ調整手段８２４に命令する。そのようではない場合、それはＭＡＣ−ｄの制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用を回復するように、送信フォーマット調整手段８２５に命令する。

加えて、輻輳ステータスの追跡の正確さを増加させるために、第１の制御手段の実行状況は以下の通りにも設定することができる。すなわち、検出された再送信レートが再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間が、上側しきい値トリガ時間を超過した後、第１の制御手段８２１は、ＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を減少させるように、データブロック調整手段８２２に命令する。検出された再送信レートが再送信レートの下側しきい値よりも連続的に小さい場合の時間が、下側しきい値トリガ時間を超過した後、第１の制御手段８２１は、ＨＳＤＰＡサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を増加させるように、データブロック調整手段８２２に命令する。

または、第２の制御手段の実行状況は以下の通りに設定することができる。すなわち、検出された再送信レートが再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間が、上側しきい値トリガ時間を超過した後、第２の制御手段８２３は、現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限するように、送信フォーマット調整手段８２４に命令する。検出された再送信レートが再送信レートの下側しきい値よりも連続的に小さい場合の時間が、下側しきい値トリガ時間を超過した後、第２の制御手段８２３は、制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用を回復するように、送信フォーマット調整手段８２４に命令する。

したがって、提供された解決方法では、データブロックの再送信レートがＲＬＣエンティティによって検出され、再送信レート中の変化は検出結果にしたがって取得されるということが理解できる。一方では、ＭＡＣ−ｄのスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数は再送信レート中の変化にしたがって調整することができ、そのため、Ｉｕｂインターフェイスのトランスポートレイヤの帯域は適応的に変化させることができ、輻輳のためアプリケーションレイヤのレートが劇的に低下するという問題を効果的に解決することができ、輻輳の場合に、トランスポートレイヤの帯域利用を最大限まで増加させることができる。一般的に、輻輳の場合、Ｉｕｂインターフェイスのトランスポートレイヤの帯域利用を３倍より多く増加させることができる。他方、再送信レート中の変化にしたがって、ＭＡＣ−ｄ中のＴＦを制限することとともに、ＭＡＣ−ｄにより送出ウィンドウのサイズを減少させることにより、制御粒度を正確にすることができ、輻輳のためアプリケーションレイヤのレートが劇的に低下するという問題を効果的に解決することができる。そのため、輻輳の場合に、トランスポートレイヤの帯域利用を最大限まで増加させることができる。一般的に、輻輳の場合、トランスポートレイヤの帯域利用を既存の２０％から約９０％まで、制限なく増加させることができる。

本発明の核となるコンセプトは、以下の通りである。確認応答モード（ＡＭ）中の無線リンク制御（ＲＬＣ）レイヤの再送信レートをリアルタイムで検出することにより、無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）により現在のリンク中で輻輳が発生しているかどうかを追跡する。再送信レートが高すぎる場合、媒体アクセス制御専用（ＭＡＣ−ｄ）のスケジューリングの間に、より大きいレートを有する送信フォーマットを制限し、または、送ることができるデータブロックの最大数を有する送信フォーマットを制限して、ＭＡＣ−ｄのスループットを低下させることにより、Ｉｕｂインターフェイスの輻輳は軽減されるだろう。ＡＭ中で、ＲＬＣの再送信レートが通常に回復する場合、より大きいレートを有する送信フォーマットをスケジュールしようとし、または、送ることができるデータブロックの最大数を回復しようとする。ＭＡＣ−ｄの唯一の現在スケジュール可能な非ゼロトランスポートフォーマット（ＴＦ）が残っているときに、ＲＬＣの再送信レートが依然として非常に高い場合、ＲＬＣレイヤの送出ウィンドウを調整することによって、アプリケーションレイヤのレートは制限されるだろう。再送信レートが通常に回復した後、送出ウィンドウは次第に回復するだろう。すなわち、ＨＳ−ＤＳＣＨを処理するためのノードＢのＭＡＣ−ｈｓ容量制御の容量への要求が確実に守られることを前提として、ＡＭ中のＲＬＣの再送信レートは常時適度な範囲で保持されるように制御されるだろう。したがって、Ｉｕｂインターフェイス輻輳のため、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）のユーザアプリケーションレイヤのレートが劇的に低下するという問題は、本発明の実施形態にしたがった解決方法を採用することにより効果的に解決されるだろう。そのため、ＨＳＤＰＡサービス中で、輻輳の場合、Ｉｕｂインターフェイスのトランスポートレイヤの帯域利用が増加する。

さらなる利点および修正が当業者にとって容易にもたらされるであろう。したがって、そのより広い観点での本発明はここで示し、説明した特定の詳細および代表的実施形態に制限されていない。したがって、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物により規定された本発明の精神または範囲から逸脱することなくさまざまな変化および修正が行われる。

図１は、無線インターフェイスプロトコルの全体構造を示している概念図である。 図２は、先行技術でのＨＳＤＰＡプロトコルのフレームワークを示している概念図である。 図３は、先行技術での基地局容量割当のデータフレーム構造を示している概念図である。 図４は、本発明の１つの実施形態にしたがったデータ伝送レートを制御する方法の概念フローチャートである。 図５は、図４で示した制御方法の第１の実施形態の概念フローチャートである。 図６は、図４で示した制御方法の第２の実施形態の概念フローチャートである。 図７は、ＡＭ中のＲＬＣ中で伝えられるデータブロックの伝送モードを示している概念図である。 図８は、本発明の実施形態にしたがったデータ伝送レートを制御するシステムの構造を示している概念図である。

Claims (18)

1. データ伝送レートを制御する方法において、
   無線リンクコントローラ（ＲＬＣ）エンティティにより、データブロックの再送信レートを検出することと、
   検出結果を出力することと、
   前記検出結果にしたがって、前記データ伝送レートを制御するように、媒体アクセス制御専用（ＭＡＣ−ｄ）に命令することと
   を含む方法。
2. 前記検出された再送信レートが前記再送信レートの予め設定された上側しきい値よりも大きい場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、高速ダウンリンクパケットアクセス（ＨＳＤＰＡ）サービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を減少させるように、前記媒体アクセス制御専用に命令し、
   前記検出された再送信レートが前記再送信レートの予め設定された下側しきい値よりも小さい場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、前記高速ダウンリンクパケットアクセスサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を増加させるように、前記媒体アクセス制御専用に命令する
   、請求項１記載のデータ伝送レートを制御する方法。
3. 前記検出された再送信レートが前記再送信レートの予め設定された上側しきい値よりも大きい場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限するように、前記媒体アクセス制御専用に命令し、
   前記検出された再送信レートが前記再送信レートの予め設定された下側しきい値よりも小さい場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、前記制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用を回復するように、前記媒体アクセス制御専用に命令する
   、請求項１記載のデータ伝送レートを制御する方法。
4. 前記媒体アクセス制御専用が、前記高速ダウンリンクパケットアクセスサービスのスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を第１の理想的値に初期化する、前記検出ステップを実行する前の手順をさらに含み、前記第１の理想的値はノードＢの容量割り当てにしたがって決定された送信タイミングインターバル（ＴＴＩ）中で送ることができるデータブロックの最大数である
   、請求項２記載のデータ伝送レートを制御する方法。
5. 前記無線リンクコントローラエンティティに対する検出パラメータを設定し、前記無線リンクコントローラエンティティを構成する、前記検出ステップを実行する前のステップをさらに含む
   、請求項４記載のデータ伝送レートを制御する方法。
6. 前記検出パラメータが、
   再送信レート検出の初期遅延時間、再送信レート検出期間、上側しきい値トリガ時間、前記上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間、下側しきい値トリガ時間、前記下側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間、データブロック数の下降ステップサイズ、データブロック数の上昇ステップサイズ、および、前記再送信レートの上側しきい値、前記再送信レートの下側しきい値、とともに、応答ループバック遅延
   のうちの任意の１つ以上を含む
   、請求項５記載のデータ伝送レートを制御する方法。
7. 前記最大数を減少または増加させる方法が、
   前記高速ダウンリンクパケットアクセスサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができる前記データブロックの最大数を前記データブロック数の下降ステップサイズだけ減少させることと、
   前記高速ダウンリンクパケットアクセスサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができる前記データブロックの最大数を前記データブロック数の上昇ステップサイズだけ増加させることと
   を含む
   、請求項２記載のデータ伝送レートを制御する方法。
8. 前記媒体アクセス制御専用により、前記高速ダウンリンクパケットアクセスサービスのスケジュールされている期間中に送ることができる、前記データブロックの最大数はゼロより多くまたはゼロに等しく、前記第１の理想的値より少なくまたは前記第１の理想的値に等しく、
   前記減少の後に送ることができるデータブロックの最大数がゼロよりも少ない場合、前記最大数をゼロとして設定し、
   前記増加の後に送ることができるデータブロックの最大数が前記第１の理想値よりも多い場合、前記送ることができるデータブロックの最大数を前記第１の理想値として設定する
   、請求項４記載のデータ伝送レートを制御する方法。
9. 前記検出された再送信レートが前記再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間が、上側しきい値トリガ時間を超過し、前記無線リンクコントローラエンティティは前記次のスケジュールされている期間中に送ることができる前記データブロックの最大数を減少させるように、前記媒体アクセス制御専用に命令し、
   前記検出された再送信レートが前記再送信レートの下側しきい値よりも連続的に小さい場合の時間が、下側しきい値トリガ時間を超過し、前記無線リンクコントローラエンティティは前記高速ダウンリンクパケットアクセスサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができる前記データブロックの最大数を増加させるように、前記媒体アクセス制御専用に命令する
   、請求項２記載のデータ伝送レートを制御する方法。
10. 前記検出された再送信レートが前記再送信レートの上側しきい値よりも大きく、前記媒体アクセス制御専用の送信フォーマットセット中に、唯一のスケジュール可能な非ゼロ送信フォーマットが現在存在している場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、現在の送出ウィンドウのサイズを減少させ、そうでない場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限するように、前記媒体アクセス制御専用に命令し、
    前記検出された再送信レートが前記再送信レートの下側しきい値よりも小さく、前記無線リンクコントローラエンティティの現在の送出ウィンドウのサイズが初期設定された最大値よりも小さい場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、その現在の送出ウィンドウのサイズを増加させ、そうでない場合、前記無線リンクコントローラエンティティは、前記制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用を回復するように、前記媒体アクセス制御専用に命令する
    、請求項３記載のデータ伝送レートを制御する方法。
11. 前記初期設定された最大値は第２の理想的値の１／２ⁿであり、ｎはゼロに等しいかゼロより大きい整数であり、前記初期設定された最大値の最小のものは１であり、前記第２の理想的値は前記応答ループバック遅延中で伝送された前記データブロックの数であり、
    前記送出ウィンドウのサイズは前記第２の理想的値のシーケンスにしたがって減少され、または、前記第２の理想的値の逆シーケンスにしたがって回復される
    、請求項１０記載のデータ伝送レートを制御する方法。
12. 前記検出された再送信レートが前記再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間が、前記上側しきい値トリガ時間を超過する場合、前記媒体アクセス制御専用は、前記現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限し、または、前記無線リンクコントローラエンティティの送出ウィンドウのサイズを減少させ、
    前記検出された再送信レートが前記再送信レートの下側しきい値よりも連続的に小さい場合の時間が、前記下側しきい値トリガ時間を超過する場合、前記エンティティの送出ウィンドウのサイズが増加され、または、前記媒体アクセス制御専用の制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用が回復される
    、請求項３記載のデータ伝送レートを制御する方法。
13. データ伝送レートを制御するシステムにおいて、
    データブロックの再送信レートを検出し、決定結果を出力する無線リンクコントローラエンティティと、
    媒体アクセス制御専用と、
    決定結果にしたがって、前記データ伝送レートを制御するように前記媒体アクセス制御専用に命令する制御デバイスと
    を具備するシステム。
14. 前記無線リンクコントローラエンティティが、
    前記データブロックの再送信レートを検出する検出手段と、
    前記検出された再送信レートを予め設定された再送信レートしきい値と比較し、または、前記再送信レートが前記再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間を上側しきい値トリガ時間と比較し、比較結果を出力し、前記検出手段に接続されている比較手段と
    を備え、
    前記制御デバイスが、
    前記比較結果にしたがって、前記媒体アクセス制御専用によって、前記高速ダウンリンクパケットアクセスサービスの次のスケジュールされている期間中に送ることができるデータブロックの最大数を変更させる命令を発行する第１の制御手段と、
    前記データブロックの最大数を調整する調整手段と
    を備える
    、請求項１３記載のデータ伝送レートを制御するシステム。
15. 前記検出手段が、前記無線リンクコントローラエンティティの検出パラメータを設定し、前記エンティティをセットアップする検出パラメータ設定ユニットをさらに備える
    、請求項１３記載のデータ伝送レートを制御するシステム。
16. 前記検出パラメータが、
    再送信レート検出の初期遅延時間、再送信レート検出期間、上側しきい値トリガ時間、上側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間、下側しきい値トリガ時間、下側しきい値イベントがトリガされた後の遅延時間、データブロック数の下降ステップサイズ、データブロック数の上昇ステップサイズ、および、前記再送信レートの上側しきい値、前記再送信レートの下側しきい値、とともに、応答ループバック遅延
    のうちの任意の１つ以上を含む
    、請求項１５記載のデータ伝送レートを制御するシステム。
17. 前記無線リンクコントローラエンティティが、
    前記データブロックの再送信レートを検出する検出手段と、
    前記検出された再送信レートを予め設定された再送信レートしきい値と比較し、または、前記再送信レートが前記再送信レートの上側しきい値よりも連続的に大きい場合の時間を上側しきい値トリガ時間と比較し、比較結果を出力し、前記検出手段に接続されている比較手段と
    を備え、
    前記制御デバイスが、
    前記比較手段からの比較結果にしたがって、現在の媒体アクセス制御専用のスケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限または回復する命令を発行する第２の制御手段と、
    前記第２の制御手段からの命令にしたがって、前記媒体アクセス制御専用中の現在スケジュール可能な非ゼロレート送信フォーマットセット中で最大レートを有する送信フォーマットの使用を制限し、または、前記媒体アクセス制御専用中の前記制限された送信フォーマット中で最小レートを有する送信フォーマットの使用を回復する送信フォーマット調整手段と
    を備える
    、請求項１３記載のデータ伝送レートを制御するシステム。
18. 前記制御手段が、前記第２の制御手段からの命令にしたがって、前記無線リンクコントローラエンティティの送出ウィンドウのサイズを対応して調整する送出ウィンドウ調整手段をさらに備える
    、請求項１７記載のデータ伝送レートを制御するシステム。

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