JP4668990B2 - 単一ベアラサービスを介したマルチキャストサービス/ブロードキャストサービスのための適応型かつスケーラブルなQoSアーキテクチャ - Google Patents

単一ベアラサービスを介したマルチキャストサービス/ブロードキャストサービスのための適応型かつスケーラブルなQoSアーキテクチャ Download PDF

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Description

本発明は、コアネットワークまたは移動通信システムの無線アクセスネットワークのネットワークエンティティにおいて、多重化パケットストリームをフィルタリングする方法に関する。多重化パケットストリームはマルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供し、ネットワークエンティティを介して、サービスセンターから移動端末に配送される。さらに、ネットワークエンティティは、サービス品質管理機能を提供するサービスマネージャを含む。本発明はさらに、フィルタリング能力を備えたネットワークエンティティと、このネットワークエンティティを含む通信システムとに関する。
符号化技術における最近の進歩により、ブロードキャスト/マルチキャストサービスのデータを、例えば代替的(サイマルキャスト)または選択的(階層化マルチキャスト)に、複数のストリーム上に伝送することが可能となった。このような手法は、マルチキャスト通信において、きめの粗い(coarse−grained)品質の適応を可能にするインターネット社会の注目を集め、複数の研究がこの研究に基礎を置いている。例えば、DiffServe(Differentiated Services:非特許文献1、http://www.ietf.orgで入手可能な非特許文献2参照)、RSVP(非特許文献3参照)またはNSIS(非特許文献4参照)である。しかし、例えば3GPPネットワークのような3G通信ネットワークのアーキテクチャはインターネットのものとは異なるので、異なる解決策または追加的な解決策を必要とする。
帯域幅集約型(bandwidth−intensive)マルチメディアアプリケーションの普及が異種の(heterogeneous)ユーザグループに広がることにより、インターネットにおけるマルチキャスト速度および輻輳制御の領域における集中的な研究がなされるようになった。McCanneらの先駆的研究(非特許文献5参照)以来、マルチレートマルチキャストは、ストリーミングシナリオにおける速度整合のために極めて有望な手法と考えられている。累積層型データ構成(階層符号化)またはストリーム複製(単一ストリームと代替ストリーム)に基づき、相異なる品質水準にマッピングする複数のマルチキャストグループを使用することにより同一のコンテンツを送信するための技術が提案された。さらに、両手法の組合せ、例えば、様々なデータ速度または様々な損失率に対して強固な標準符号化体系により符号化された単一の音声ストリームおよび複数の代替的な映像ストリームのセッションもまた可能である。
一般的には、インターネットマルチキャストモデルは、様々なQoSパラメータを有するデータをマルチキャスト配信ツリーのサブセットへ配布するための基本的なメカニズムを提供する。インターネットグループ管理プロトコル(IGMP:http://www.ietf.orgで入手可能な非特許文献6参照)を使用してマルチキャストルータと通信するホストは、原理的には、マルチキャストグループに加わり、マルチキャストグループから離れることにより、サブツリーにおいてQoSに能動的に適合することができる。
しかし、すべての通信ネットワーク、例えば移動体通信ネットワークがインターネットのエンドツーエンドのパラダイム(end−to−end paradigm)に従うとは限らない。この点に関し、エンドツーエンドの原理に従うことは、末端ホストが潜在的なネットワークシグナリング、すなわちパケットのドロップや遅延変動のみに基づいてネットワーク状態に適応する責任を負うことを意味する。
一方、移動体通信ネットワークは、通常、QoS提供のためのネットワーク中枢的な(network−centric)手法に従い、結果的に、異なるブロードキャスト/マルチキャストサービスモデルとなる。加入者ユーザは、個別ネットワークノードへのIGMPまたは同様なシグナリングにより、マルチキャストセッションについての関心を示すことができる。しかし、サービスデータが提供されるデータ分散ツリーは自律的に構築され、必要な場合に、例えばハンドオーバに応答してネットワークにより変更される。無線ネットワーク制御装置は利用可能な資源の知識を持つ(例えば、リソース制御機能を提供する)ので、この手法は特に有利であり、多かれ少なかれエンドユーザにシームレスサービスを提供することができる。
インターネットにおいて異種の通信サービスを提供するためのネットワーク中枢的な手法もまた開発された。非特許文献7、非特許文献8に提案されるように、ネットワーク内の拡張機能を配置するよく知られた方法は、トランスポートレベルもしくはアプリケーションレベルのゲートウエイを設定すること、または能動的なネットワークノードを導入することである。
前者の手法は、コード変換操作のためにかなりのオーバーヘッドを課すが、後者の手法は、ネットワーク特有の機能およびメカニズムを提供するそれぞれの場合において適応されなければならないフレームワークを提供する。
MBMSアーキテクチャにおける異種のQoSの最初の概念は、http://www.3gpp.orgで入手可能な非特許文献9のオプションGとして提案された。それぞれが単一のRTPインスタンスにマッピングされる複数のストリーム(選択的または代替的)を含むことができるMBMSベアラサービスが定義される。各ストリームは、MBMSサービス持続期間中保持されるGGSN(ゲートウエイGPRSサポートノード)とRNC(無線ネットワーク制御装置)との間の固有のトンネルを通じて伝送される。
したがって、RNCが、セッション中にストリームを変更/追加するだけでなく、セッション開始時にMBMSサービスのストリームを選択することは原理的に可能である。しかし、この機能を可能にするためには、適切なメカニズムを無線アクセスネットワーク(RAN)において実現しなければならない。必要な前提条件は、ストリームの状態と関係の伝達と管理であり、これにより、RANノードは、セルまたは下流側ノードの現在の状態に従って適切なストリーム(セット)を選択できるようになる。
3GPPマルチメディアブロードキャスト/マルチキャストサービス(MBMS)アーキテクチャは今日、極めて単純なQoSモデルを支援するのみである。それは、基本的には、MBMS配送ツリーのすべての枝が同じQoSで設定されるか、あるいは全体のサービスが取り消されるかのいずれかである非スケーラブルな適応性の無いサービスを提供する。ネットワークノード間でのQoS値のネゴシエーションは存在しなく、このことは、QoS要件がネットワークノードにより満たされない場合、一部の枝が確立され得ないことを意味する。これは、配送ツリーの新しい枝を生成し/取り壊す必要がある場合におけるセッションの初めとセッション中の双方、例えば各ハンドオーバ時に当てはまる。
一方、移動端末は、具備する能力、すなわち処理電力や表示サイズ等については極めて異種である。現在のMBMSアーキテクチャは、この異種性に対処できず、あるいは、すべての端末(高い能力を備えたものと低い能力を備えたもの)を最低品質に適合させるといった最悪のシナリオに従わせることにより対処することができる。
Blake et al., "An Architecture for Differentiated Services", RFC 2475, 1998 all RFCs and Internet Drafts by the IETF Braden et al., "Resource ReSerVation Protocol (RSVP) - Version 1 Message Processing Rules", RFC 2209, 1997 Hancock, "Next Steps in Signaling: Framework", Internet Draft (draft-ietf-nsis-fw-05.txt), 2003 McCanne et al., "Receiver-driven Layered Multicast", Proceedings of ACM SIGCOMM '96, p. 117 to 130, 1996 Fenner, "Internet Group Management Protocol, Version 2", RFC 2236 Amir et al., "An application level video gateway", Proceeding of ACM Multimedia '95, SanFrancisco, CA, USA, November 1995 Metzler et al., "AMnet: Heterogeneous Multicast Services based on Active Networking", Proceedings of the 2nd Workshop on Open Architectures and Network Programming (OPENARCH99), New York, NY, USA, March 1999 3GPP TR 23.846: "Multimedia Broadcast/Multicast (MBMS); Architecture and functional description (Release 6)", V6.1.0, December 2002 3GPP TS 22.246: "Multimedia Broadcast/Multicast (MBMS) user service; stage 1 (Release 6)" (version 6.4.0, March 2004) 3GPP TS 23.246: "Multimedia Broadcast/Multicast (MBMS); Architecture and functional description (Release 6)" (version 6.1.0, December 2003) Braden et al., "Integrated Services in the Internet Architecture: an Overview", RFC1633, 1994 section 6.2.1.1 of 3GPP TS 23.107: "Technical Specification Group Services and System Aspects; Quality of Service (QoS) concept and architecture (Release 6)" (version 6.1.0, March 2004) 3GPP TS 29.060: "General Packet Radio Service (GPRS); GPRS Tunneling Protocol (GTP) across the Gn and Gpinterface (Release 6)", version 6.4.0, March 2004 Video Transcoding Architectures and Techniques: An Overview" by A. Vetro et al., (IEEE Signal Processing Magazine, March 2003 M. Yong, Q. F. Zhu, and V. Eyuboglu, "VBR transport of CBR-encoded video over ATM networks," in Proc. 6th Int. Workshop Packet Video, Portland, OR, Sept. 1994 Y.C. Lin, CN. Wang, T. Chiang, A. Vetro, and H. Sun, "Efficient FGS-to-single layer transcoding," in Proc. IEEE Int. Conf. Consumer Electronics, Los Angeles, CA, June 2002, pp. 134-135 Section 6.2 of 3GPP TS 23.107
本発明の目的は、多数のユーザに対しスケーラブルな、適応型のマルチメディアブロードキャスト/マルチキャストサービスQoSアーキテクチャを提供することである。別の目的は、異種の端末に対処することができるブロードキャスト/マルチキャストサービスQoSアーキテクチャを提供することである。さらに別の目的は、変化するネットワーク状態への適応を可能にするアーキテクチャを設計することである。
この目的は、独立請求項の主題により解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項の主題である。
本発明の実施態様によると、コアネットワークまたは移動通信システムの無線アクセスネットワークのネットワークエンティティにおいて、多重化パケットストリームをフィルタリングする方法が提供される。多重化パケットストリームは、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供し、かつネットワークエンティティを介してサービスセンターから移動端末に配信される。さらに、ネットワークエンティティは、サービス品質管理機能を提供するサービスマネージャを有する。
本方法は、ネットワークエンティティが、ブロードキャストサービスまたはマルチキャストサービスを、それぞれがサービス品質属性に関連する複数のパケットストリームを含む多重化パケットストリームを単一ベアラの形式で受信するステップと、ネットワークエンティティが、複数のパケットストリームおよび/または多重化パケットストリームの組合せの、それぞれのサービス品質属性を示す情報と多重化パケットストリームを逆多重化するための情報とを、単一ベアラのコンテキストとして、ネットワークエンティティの上流側のネットワークエンティティからを受信するステップとを含む。
さらに、ネットワークエンティティは、下流側データ伝送のために利用可能なサービス品質を示すサービス品質制約を、サービス品質管理機能から取得することができる。一般的には、サービス品質管理機能は、ネットワークエンティティの下流側インターフェース毎にサービス品質制約を提供することができる。別のステップでは、ネットワークエンティティは、サービス品質管理機能から取得したサービス品質制約内で、受信した単一ベアラのコンテキストの多重化パケットストリームのサービス品質の属性に基づいて、複数のパケットストリームから、移動端末に送信することができるパケットストリームを選択し、単一ベアラコンテキストの逆多重化するための情報に基づきパケットストリームを逆多重化することができる。マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供する多重化パケットストリームのパケットストリームを選択し、逆多重化すると、それらは移動端末に送信される。
この実施態様によると、ネットワークエンティティはフィルタリング能力を具備する。この能力により、ネットワークエンティティは、サービス品質機能から取得されたサービス品質制約内で移動端末に向かって下流側に送信することができるストリームまたはその組合せを選択することにより、複数の個別ストリームを含む合成パケットストリームをフィルタリングできる。複数のサービスのストリームのうち、どのストリーム(または、どの組合せのストリーム)が下流側に中継され得るかを判定するために、ネットワークエンティティにより受信されたサービス品質属性を用いて、ストリームのサービス品質要件と利用可能な下流側資源とを整合させる。これにより、無線ベアラ(より正確にはそのトランスポートチャネル)に多重化された代替的、階層的または捕捉的ストリームを使用することによりマルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供することができる。
この実施態様の変形によると、組合せについてのサービス品質属性は、可能なストリーム組合せの属性を明示的に示すこと、あるいは複数のパケットストリームのそれぞれの個々の属性とそれらの相互関係、例えばどのストリームが組み合わせ可能で、どのストリームが代替的ストリームかなどを暗黙的に示すこと、のいずれかで示すことができることにさらに留意されたい。
別の実施態様では、ネットワークエンティティは、サービス品質管理機能を有する無線アクセスネットワークの任意のエンティティ、あるいはサービス品質管理機能を有するコアネットワークの任意のエンティティとすることができる。さらに、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスが移動端末に提供される分散ツリーに沿って提供される多重化パケットストリームをフィルタリングする2つ以上のネットワークエンティティが存在し得ることに留意されたい。
別の実施態様によれば、ネットワークエンティティはさらに、多重化データストリームから個々のパケットストリームを逆多重化するためのトランスポート識別子を示す情報を受信することができる。個別ストリームは多重化形式で提供されるので、ネットワークエンティティは、サービス品質管理機能から取得されたサービス品質制約内で下流側に送信することができるベアラサービスのトランスポートチャネルからパケットストリームを選択し逆多重化するために、トランスポート識別子を使用することができる。したがって、このトランスポート識別子により、ネットワークエンティティは、受信された多重化データストリームの個々のパケットストリームを認識することができる。
この実施態様の変形では、パケットストリームのUDPパケットに含まれるUDPポート番号、パケットストリームを配信するIPパケットに含まれるIPヘッダのサービス領域の形式において設定された値、パケットストリームを配信するIPパケットに含まれるIPヘッダにおいて設定されたDiffServ CodePoint値、あるいは多重化パケットストリームのパケットストリームを伝送するデータパケットのヘッダに割り当てられたMPLSラベルを、トランスポート識別子として使用することができる。
別の実施態様によれば、ネットワークエンティティは、下流側に転送する前に、選択されたパケットストリームを新しい多重化パケットストリームに多重化する。
別の実施態様では、ネットワークエンティティは、多重化パケットストリームのフィルタリングに関連する情報を含むコンテキストを設定することができる。この点に関し、コンテキストは、各ストリームの状態、すなわちストリームがネットワークエンティティにより転送されるかドロップされるかどうかを示すことができる。したがって、本方法は、多重化パケットストリームと、および/または多重化パケットストリームと転送のために選択されたパケットストリームの組合せとに、必要なサービス品質属性を示す情報を含むマルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスに関連するコンテキストを形成するステップをさらに含むことができる。別の実施態様では、パケットを下流側に転送するためのパケットストリームの選択は上記コンテキストに基づく。
本発明の別の実施態様は、例えば、ダウンリンクサービス品質制約の変更またはフィルタリング能力を備えた他のダウンリンクネットワークエンティティにより保持されたコンテキストの変更などのダウンリンク能力を変更するフィルタリング手順の適応化に関する。
この点に関し、ネットワークエンティティは、ネットワークエンティティのサービス品質管理機能を用いて、ネットワークエンティティのインターフェースで利用可能な下流側資源を監視することができ、それにしたがってコンテキストを更新することができる。この更新は、例えば、監視された利用可能な下流側資源により明示される制約内で複数のパケットストリームから、移動端末に提供することができるパケットストリームを選択し、監視結果において変化が観察された場合に、上記選択に基づいてコンテキスト内の情報を更新することにより実施することができる。
さらに、ネットワークエンティティは、ネットワークエンティティのコンテキストが更新された場合、ネットワークエンティティのコンテキストを示す情報を、上流側ネットワークエンティティの少なくとも1つに送信することができる。さらに詳細に説明されるように、受信する上流側ネットワークエンティティは、必要に応じて、保持された自身のコンテキストを更新し、それにしたがって、この情報を使用してフィルタリング手順を適合させることができる。
この実施態様の変形では、ネットワークエンティティは、提供可能なそれぞれの下流側のサービス品質を示す下流側ネットワークエンティティから、少なくとも1つのコンテキストを示す情報を受信することができる。少なくとも1つのコンテキストを示すこの情報に基づいて、ネットワークエンティティは、必要に応じてそのコンテキストを更新することができる。
ネットワークエンティティのコンテキストの更新、フィルタリング手順をコンテキストに保持された情報に基づかせること、およびフィルタリング手順の適応、すなわちストリームの選択とそれらの転送は、変化するダウンリンク能力への適応を可能にするために実行することができる。例えば、次の下流側ネットワークエンティティ向けのダウンリンク資源は音声ストリームと映像ストリームを転送するのに十分であるが、保持されたコンテキストが、映像ストリームをさらに下流側には転送できないということを示す場合でも、ネットワークは音声ストリームだけを転送することができる。
本発明の別の実施態様は、変化するダウンリンク能力に対するフィルタリング手順の適応を可能にするために採用されるシグナリングに関する。この実施態様によれば、ネットワークエンティティは、下流側エンティティから、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを伝送する多重化パケットストリームのために提供されるサービス品質レベルをアップグレードまたはダウングレードする要求を受信することができ、それに応答して、サービス品質を、要求元である下流側エンティティに提供することができるか否かを示すメッセージを送信することができる。
後者のメッセージが、要求されたサービス品質を提供することができないことを示した場合は、サービス品質管理機能から取得されたサービス品質制約が、要求されたサービス品質を提供することができることを示すとすぐに、ネットワークエンティティは、要求されたサービス品質を提供することができることを示すメッセージを、要求元である下流側ネットワークエンティティに送信することができる。
この実施態様の変形では、要求元である下流側ネットワークエンティティは、要求されたサービス品質を提供できないことを示すメッセージ対する要求に対応するサービス品質をアップグレードまたはダウングレードする要求を送信することが許可されない。これにより、アップグレード/ダウングレード要求を繰り返し送信すること、および要求を繰り返し拒否することによる揺らぎ(oscillation)を回避することができる。例えば、これらの揺らぎは、複数のユーザがセル内のサービスに相次いで参加しようとする場合に発生し得る。1番目のユーザについては、RNCは、要求元ユーザにサービスを提供する要求に関して否定応答を受信できたと仮定する。提案するメカニズムによると、最初に拒否されたサービス要求がようやく許可されたということを上流側ノードからの「通知」が示すまで、RNCは、セル内の他のユーザからの同じサービスに対するいかなる要求も転送しない。この変形により提案された解決策は、上流側ノードと下流側ノードは何を最後に行ったかを記憶できるので、処理状態を把握することができる(stateful)。
したがって、本発明の実施態様によれば、上述の処理状態を把握することができる解決策、および処理状態を把握することができない(stateless)解決策、すなわち各ユーザに対して要求を送信するものがサポートされる。
サービスの様々な符号化をサポートするために、本発明の別の実施態様では、多重化パケットストリームを形成するパケットストリームがネットワークエンティティにおいて階層的パケットストリームか、代替的パケットストリームか、または捕捉的パケットストリームかを示すストリームタイプに関する情報を受信すること、およびこのストリームタイプ情報をコンテキスト内に格納することができる。
既に上に示したように、それぞれのパケットストリームがネットワークエンティティにより転送されるか否かを示す多重化パケットストリームのそれぞれに関するステータス情報は、ネットワークエンティティにより保持することができる。この情報を保持するための1つの可能性は、ネットワークエンティティのコンテキスト内にこれを格納することであろう。
本発明の別の実施態様によると、多重化パケットストリームを形成する複数のパケットストリームは、個々の優先順位を有するパケットストリームに階層化され、多重化パケットストリームは、基本的なサービス品質を提供する基本パケットストリームと、この基本パケットストリームにより提供されるサービス品質を拡張する少なくとも1つの拡張パケットストリームとを含む。
本発明の別の実施態様では、多重化パケットストリームを形成する複数のパケットストリームのパケットストリームは、同じ優先順位と個々のサービス品質属性を有する代替的パケットストリームである。
この実施形態の変形によると、ネットワークエンティティは、デフォルトのパケットストリーム関する情報、または複数のパケットストリームのデフォルトのパケットストリームの組合せに関する情報を受信し、この情報をコンテキストに格納することができる。
別の変形では、ネットワークエンティティは、複数のパケットストリーム代替的組合せに関する情報を受信し、この情報をコンテキストに格納することができる。
本発明の別の実施態様によれば、多重化パケットストリームを形成する複数のパケットストリームのパケットストリームは、同じ優先順位を有するとともに1つのメディアタイプに属する捕捉的パケットストリームである。
別の実施態様では、サービス品質管理機能はネットワークエンティティのインターフェース毎にサービス品質制約を提供し、ネットワークエンティティは、インターフェース毎に転送用パケットストリームの個々の選択を行う。
別の実施態様では、ネットワークエンティティは、選択された少なくとも1つのストリームを、サービス品質管理機能から取得されたサービス品質制約内で伝送可能なストリームに変換することができる。したがって、例えば、ネットワークエンティティにより受信されたストリームのいずれもがサービス品質制約内で下流側に送信できない状態では、ネットワークエンティティは、選択されたストリームの1つまたは複数を、下流側のサービス品質制約に整合するように適応させることができる。この変換は、コーデックタイプの変換、空間的分解能または時間的分解能の変換、複数層ストリームから単一層ストリームへの変換、一定ビットレートから可変ビットレートストリームへの変換、および可変ビットレートから一定ビットレートへの変換のうち、少なくとも1つを含むことができる。
本発明の別の実施態様によると、多重化パケットストリームに必要なサービス品質属性に関する受信情報は、各パケットストリームの最大帯域幅および保証帯域幅、サービスデータユニットの配送順番、サービスデータユニットの最大サイズ、サービスデータユニットのフォーマット、サービスデータユニットの誤り率、残留ビットの誤り率、誤ったサービスデータユニットを配信すべきか廃棄すべきかの指示、転送遅延パラメータ、ベアラサービスのトラフィック処理優先順位、および無線ベアラサービスの割り当て/保持優先順位のうちの少なくとも1つを示す。
さらに、本発明の実施態様は、多重化パケットストリームをフィルタリングするためのネットワークエンティティを提供する。このネットワークエンティティは、コアネットワークあるいは移動通信システムの無線アクセスネットワークの一部とすることができる。
多重化パケットストリームは、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供し、ネットワークエンティティを介してサービスセンターから移動端末に配信される。ネットワークエンティティは、サービス品質機能を提供するサービスマネージャと、ブロードキャストサービスまたはマルチキャストサービスを、それぞれがサービス品質属性に関連する複数のパケットストリームを含む多重化パケットストリームを単一ベアラの形式で受信するための受信手段とを含むことができる。
受信手段は、複数のパケットストリーム、または多重化パケットストリームの組合せの、それぞれのサービス品質属性を示す情報と多重化パケットストリームを逆多重化するための情報とを、単一ベアラのコンテキストとして、ネットワークエンティティの上流側のネットワークエンティティから受信するようにさらに適合される。さらに、ネットワークエンティティは、下流側データ伝送のために利用可能なサービス品質を示すサービス品質制約をサービスマネージャのサービス品質機能から取得するための通信手段と、取得されたサービス品質制約内で、受信した単一ベアラのコンテキストの多重化パケットストリームのサービス品質の属性に基づいて、パケットストリームから、移動端末に提供可能なパケットストリームを選択し、単一ベアラコンテキストの逆多重化するための情報に基づきパケットストリームを逆多重化するように適合された処理手段と、移動端末に、逆多重化したパケットストリームを送信する手段とを含む。
この実施態様の変形では、ネットワークエンティティは、上に概要を述べた様々な実施態様によるフィルタ方法を実行するように適合された手段をさらに含むことができる。例えば、ネットワークエンティティは、多重化ストリームからの個別ストリームを逆多重化するためのデマルチプレクサと、選択されたストリームに基づいて下流側に転送される新しい多重化ストリームを形成するマルチプレクサとをさらに含むことができる。
さらに、別の実施態様による本発明は、サービスセンターと、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを多重化されたデータストリームの形式で受信する少なくとも1つの移動端末と、上述した少なくとも1つのネットワークエンティティとを含む移動通信システムを提供する。
さらに、本発明の別の実施態様は、プロセッサにより実行されると、このプロセッサに、コアネットワークまたは移動通信システムの無線アクセスネットワークのネットワークエンティティにおいて多重化パケットストリームをフィルタリングさせる命令を格納するためのコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。この多重化パケットストリームは、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供することができ、サービス品質管理機能を提供するサービス管理プログラムを有するネットワークエンティティを介して、サービスセンターから移動端末に配信することができる。プロセッサは、ブロードキャストサービスまたはマルチキャストサービスを、それぞれがサービス品質属性に関連する複数のパケットストリームを含む多重化パケットストリームを単一ベアラの形式で受信し、複数のパケットストリーム、または多重化パケットストリームの組合せの、それぞれのサービス品質属性を示す情報と多重化パケットストリームを逆多重化するための情報とを、単一ベアラのコンテキストとして、ネットワークエンティティの上流側のネットワークエンティティから受信し、サービス品質管理機能から、下流側データ伝送のために利用可能なサービス品質を示すサービス品質制約を取得し、取得されたサービス品質制約内で、受信した単一ベアラのコンテキストの多重化パケットストリームのサービス品質の属性に基づいて、複数のパケットストリームから、移動端末に提供可能なパケットストリームを選択し、単一ベアラコンテキストの逆多重化するための情報に基づきパケットストリームを逆多重化し、そして移動端末に、逆多重化したパケットストリームを転送することにより、多重化パケットストリームがフィルタリングされる。
さらにこの実施態様の変形では、コンピュータ読み取り可能な媒体は、プロセッサ上で実行されると、このプロセッサに、上述の様々な実施態様のいずれか1つに記載のフィルタ方法のステップを実行させる命令を格納するステップをさらに含む。
以下、添付図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。各図面における同様な、または対応する詳細部には同じ参照符号が付与される。
以下の段落では、本発明の様々な実施形態が説明される。例示的な目的のみのため、大部分の実施形態はUMTS通信システムに関連して概説され、以降の節で使用される用語は主にUMTS用語に関連する。但し、使用される用語と、UMTSアーキテクチャに関する実施形態の説明は、本発明の原理と概念をこれらのシステムに限定するように意図するものではない。
また、上述の背景技術に記載の詳細説明は、以下に説明される主としてUMTS特有の例示的な実施形態をよりよく理解することのみを意図しており、本発明を、説明する移動通信ネットワークにおける処理と機能の特定の実施形態に限定するものとして理解すべきではない。
本発明は、主に帯域幅要件とそれぞれのQoS適応に関して説明されることにさらに留意されたい。しかし、QoSの識別および適応もまた、他の任意のQoSパラメータ、例えば損失率やパラメータの組合せに適用することができる。
拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャの設計面
本発明の上記目的を解決するマルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャを設計する際、次の側面を考慮することができる。
http://www.3gpp.orgで入手可能な非特許文献10および非特許文献11に規定されるMBMSアーキテクチャは実用化が近い。速やかにかつ広範囲に配置することを考えると、拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャは、そのアーキテクチャ仕様に従って、合理的な範囲に限りこの仕様と異なるとよい。したがって、ネットワークノード間のQoSのネゴシエーションは回避され、シグナリングとフィルタリングに関し生成されるオーバーヘッドはできるだけ小さく保たれる。
さらに、拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャを設計する際の別の態様は、コンテンツの適応化に対する広範な可能性を網羅することである。例えば、入手可能な適応型メディアコーデックを取り扱ってもよく、将来の拡張のためのフレームワークを設けてもよい。
現在のMBMSアーキテクチャの限界を克服するためにとり得る手法の1つは、適応型メディアコーデックを使用することであろう。適応型メディアコーデックの例は、MPEG2またはMPEG4のような階層型コーデックである。これらのコーデックは、通常、最下位層が最も重要な層となる(少なくとも)2つ以上の層におけるメディア情報を符号化する。続く(上位)層は前の(下位)層に依存する。
コンテンツはまた、例えば、様々な帯域幅要件または様々なエラー強度を有する代替ストリームを提供することができるMPEG−1符号器を使用することにより、複数の独立した表現で符号化することができる。
適応型メディアコーデックの別の例は、複数記述コーデック(MDC)の類である。このタイプの符号化では、コンテンツはいくつかの捕捉的な層において符号化される。すなわち、基本層および前の層への依存性の概念は消える。特に、受信されるMDC符号化パケットの数が多いほど、得られる品質は高くなる。
別の設計留意点は無線アクセスネットワーク資源の有用であろう。先に概説したように、一般性を失わずに、無線アクセスネットワークは通常、トランスポートベアラの設定が乏しい無線リソースによるボトルネックを意味し得る基幹システム(critical system)と見なすことができる。したがって、拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャは、無線ネットワーク制御装置において適応機能を考慮することができる。
エンドノードの移動性のために、分散ツリーは継続セッション中に変化し得る。最終的に、拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャは、セッション開始時と、例えばハンドオーバでのセッション中との双方における適応を可能にする。
拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャの別の可能な設計態様は、ネットワークおよび無線構成要素において変化する状況に対する適応性を提供することである。MBMSデータは、多くのRNCと多くのSGSNを通過することができるMBMS分散ツリーを介して、複数のユーザに配布することができる。
これにより、ユーザの観点からは、単一のMBMSサービスを含む様々なメディア構成要素が、構成要素毎のQoS識別を可能にする別々のGTP(GPRSトンネリングプロトコル)トンネル(GGSN<−>SGSN,SGSN<−>RNC、図5参照)および無線ベアラ(RNC<−>UE)を通じ、提供することができる。したがって、拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャは、無線アクセスとコアネットワークの双方においてQoS問題に取り組むことができる。
特定のネットワークのQoSを実現するために、明確に定義された特性と機能を有するベアラサービス(例えば、MBMSベアラ)を、ソースからユーザサービス(例えば、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービス)の宛先まで設定することができる。ベアラサービスは、縮められたQoSの提供を可能にするすべての態様を含む。これらの態様は、制御シグナリング、ユーザプレーントランスポート、およびQoS管理機能である。図1に、UMTSベアラサービス階層化QoSアーキテクチャを示す。特定層の各ベアラサービスは、下位層により提供されるサービスを利用して、個々のサービスを提供する。
特定のQoSを有するUMTSベアラサービスを特定し、設定し、変更し、保持するために必要なノード(GGSN、SGSN、RNC等)間における機能の特定の関係は、実施形態に固有であってよい。このことは、DiffServ、IntServ(非特許文献12を参照)、RSVP、またはMPLS等のいくつかの技術を使用できるということを意味する。
UMTSの例を考えると、これらの機能のUMTSエンティティへの割り当ては、これらのエンティティが、UMTSベアラサービスに対してネゴシエーションされたQoSコミットメントを実施できることを意味する。これらの機能の具体的な実現は実施形態に依存するが、特定されたQoS特性を維持さえできればよい。すべてのUMTSエンティティのQoS管理機能は、連携して、UMTSベアラサービスのアクセスポイント間でネゴシエーションされたサービスの提供を保証することができる。
新しい拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャを確立することについては、非特許文献13に記載されるサービスマネージャの機能は特に興味深い。サービスマネージャは、責任を負うサービスを設定し、変更し、保持するための制御プレーン(例えば、MBMSベアラコンテキスト、MBMSユーザサービスコンテキスト)の機能を調整する(図15を参照)。サービスマネージャはさらに、関連する属性(例えば、保証ビットレート、最大ビットレート、最大パケットサイズ、損失率等)をすべてのユーザプレーンQoS管理機能に提供する。
サービスマネージャはさらに、他のインスタンス(例えば、MBMSベアラコンテキスト管理機能)にサービスを提供し、ピアサービスマネージャによりシグナリングし、他のインスタンスによって提供されるサービスを利用することができる。サービスマネージャはさらに、より下位の層のサービスを要求するために、属性変換(例えば、アプリケーションパケット損失率からRLC SDU損失率へ、SDU損失率から層1/層2ブロック誤り率へ)を実行することができる。さらに、サービス提供の許可を受信するために他の制御機能に問い合わせることができる。
したがって、このようなインフラが提供されることと、MBMSベアラとQoS管理機能との間の相互作用が付与されることを仮定してよい。これにより、どのようにしてユーザが利用可能な資源を利用するか、および他の予知できない事象に関する不確実性のために本質的に異なり得るネットワーク(CN)状態と無線アクセスネットワーク状態の双方を、MBMSサービスのコンテキスト管理機能に知らせることが可能となる。
例えば、後者の具体例は典型的なフラッシュクラウド現象であり、ここでは特定のサーバおよび関連するネットワークセグメントがユーザ要求により混み過ぎてしまう(overloaded)。別の例は、経路上の一部ノードの故障、あるいはどれだけのユーザが3GPP PSSのようなユニキャストサービスに加わるかに関する不確実性であろう。
拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャを設計する際の別の態様は、ネットワーク資源の効率的な利用であろう。共通ノードを持つ可能性がある異なるQoS値を有する並列分散ツリーを設定する代わりに、このQoSアーキテクチャは、可能な限り多くの共通データを可能な限り遠くの下流側に中継することにより、ネットワーク帯域幅とネットワーク資源を再利用できるようにする。典型的なシナリオは、様々な利用可能な資源、例えば様々なビットレートを有する様々な基地局をサポートするRNCの場合と考えられる。この場合、サポートされるすべてのメディア符号化率をRNCまで1つの(または複数の)ベアラで転送し、どのコンテンツがどの基地局に転送されるかをRNCに判断させるほうが合理的である。
さらに、拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャを設計する際の別の態様は、マルチキャスト/ブロードキャストサービスのネットワーク駆動型適応(network−driven adaptation)を可能にすることである。現在のMBMSアーキテクチャでは、MBMSユーザは通常、セッション配送の詳細をサーバ(例えば、BM−SC)とネゴシエーションする機会はほとんどないか全くないであろう。ここが、ネットワーク駆動型適応が重要になる点である。
拡張マルチキャスト/ブロードキャストサービスアーキテクチャ
本発明の一実施形態によれば、MBMS伝送サービスとMBMSユーザサービスの概念が拡張される。マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービス(例えば、MBMSサービス)を提供するための単一ベアラサービス(例えば、MBMSベアラ)を利用する手法を検討する。QoSアーキテクチャは、ユーザサービスのストリーム/ベアラの識別がネットワークノード(ネットワークエンティティ)において可能になるように拡張される。このようにして、変化する資源、異種の端末、および様々なネットワーク構成要素へのネットワーク駆動型適応は、この情報を用いることにより可能となる。
例示的な目的のためだけに以下で検討するMBMSサービスの時系列(timeline)は、次のようになるであろう。データプレーンにおいては、要求されたマルチメディアブロードキャストまたはマルチキャストサービスのための選択的/代替的/捕捉的ストリームは、QoS要件(制約)が中間ネットワークエンティティのいずれか1つにより満たされる限り、多重化パケットストリームの形式で下流側に転送される。中間ノードがユーザサービスに属するすべてのパケットストリームを転送できない場合、その中間ノードは、全体のセッションストリームを利用可能なQoSに適合させるために、ストリームをフィルタにかけることによって除去する。中継されたコンテキスト情報(すなわち、拡張MBMSベアラコンテキスト内の情報)により、ネットワークノードはこのフィルタリングを実行できるようになる。
このノードは利用可能であろう残りの選択肢を知っているので、コンテキスト情報によってさらに、ネットワークは突然の能力変化(アップグレード/ダウングレード)に応答できるようになる。中継されたコンテキスト情報は、サービス構成(すなわち、サービスセマンティクス(service semantics))の選択肢を記述しており、そしてこのコンテキスト情報は、例えば、MBMSベアラコンテキスト内に格納することができる。別の設計可能性は、下流側にドロップされたストリームとドロップされなかったストリームの状態に関する情報を転送することであろう。その詳細は以下の段落に示す。
一般性を失うことなく、無線アクセスネットワークは3GPPアーキテクチャのボトルネックと考えられ、コアネットワークは過剰供給(over−provisioned)されていると考えられる。本発明はこの仮定の元でのみ適用可能であると限定すべきでないことに留意されたい。したがって、RNCは自身の無線ドメインにおける利用可能な資源についての知識を持つので、フィルタエンティティ(すなわち、「適応ノード」)を、図2、3、4に示すように、RNC内に例示することができる。これにより、フィルタエンティティをこの機能に適切なものにする。このようにして、RNCは「適応ノード」として動作する。
一般的には、RANまたはCNにおけるあらゆるネットワークエンティティは、フィルタエンティティとして動作することができる。しかし、これらのエンティティを、要求されたサービスを受信する移動端末に向かう下流側リンク上の資源を知るフィルタリングエンティティとして選択することは可能である。
適応するネットワークエンティティにおけるフィルタの初期化は、制御メッセージを使用することによりトリガすることができる。したがって、以下に説明するMBMS手順を用いることにより、サービスセマンティクスを、対応するRNCに向けて下流側にシグナリングすることができる。サービスセマンティクスは、ユーザサービスと、それらの相互関係と、それらのQoSプロファイルとを伝送するストリームに関する情報を参照するためのものと理解することができる。
本発明の一実施形態によれば、サービスセマンティクスを反映するこれらの情報要素は、特定されたMBMSシグナリングメッセージの選択的な領域内に与えられる。さらに、GGSNおよびSGSNのような中間ノードは、メッセージ拡張の値を理解しない場合、それらを解析および処理する必要はなく、それらを下流側に転送するだけでよい。
本発明の別の実施形態によれば、上に概説した適応型QoSの概念はさらに、与えられたコンテンツ、例えば階層的コンテンツ、代替的コンテンツ、および捕捉的コンテンツを符号化するための様々なパラダイムをサポートするサービスを可能にすることを目的とする。これは、MBMSサービスを提供するための新規な手法であるので、現在のアーキテクチャにはまだ反映されていない。現在、必要なMBMSコンテキスト情報のシグナリングおよび管理用のプレースホルダ(placeholder)のみが定義されるが、様々な可能性をどのように実現するかについては定義されていない。したがって、サービスセマンティクス(例えば、サービス、それらの相互関係、それらのQoSプロファイル等に属するストリームに関する情報)を格納する拡張MBMSベアラコンテキストの使用は、現在のMBMSアーキテクチャと互換性がある。
さらに、現在のMBMSアーキテクチャでは、ストリームの概念が明確ではない、つまり、QoSレベル毎に別々のMBMSベアラを設定するか、あるいは同じMBMSベアラに対して別々のトンネルを設定するかどうかは規定されていないということに留意すべきである。しかしこの問題は、次には、サービス通知、サービス起動、およびサービスコンテキスト仕様に厳しい影響を及ぼす。
拡張MBMSベアラコンテキスト
以下では、適応ノードに保持される、本発明の一実施形態による拡張MBMSベアラコンテキストについて説明する。提案するコンテキストはストリームの関係についての追加情報を含み、それらのプロファイルのリストは、その情報を理解するRANおよびCNのネットワークエンティティ、いわゆる「適応ノード」において保持される。そうでなければ、ネットワークノードは、後方互換性(backwards−compatibility)を保証するために上記拡張を無視することができる。
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各ストリーム情報要素は、ストリームの相互関係に依存する相異なる領域を含み得る。例示された各タイプ(階層的、代替的、捕捉的)についてその情報要素を次に説明する。
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MBMSベアラコンテキスト拡張のシグナリング
サービスのストリームがユーザに提供される分散ツリー内の中間ノードは、「(複数の)適応ノード」を対象としたMBMSメッセージにおけるストリーム情報を中継することができる。
例えば、GPRSに基づいたトンネリングプロトコル(GTP−C)とRANアプリケーション部(RANAP)のような標準シグナリングプロトコルは、ストリーム/ベアラ関係とMBMSサービスの特性とを反映する情報構造を伝送するために使用することができる。MBMSベアラコンテキストの拡張を伝送するために他のプロトコルも使用し得るということに留意されたい。
本発明の別の実施形態によると、情報構成を伝送するために、GTP−Cメッセージフォーマットのプライベート拡張情報要素(Private Extension Information Elements)を使用することができる。図10に、これらの追加情報部分を伝送することができるプライベート拡張領域を示すGTP−C MBMSセッション開始要求を例示的に図示する。プライベート拡張情報要素は選択的であり、通常、プライベート情報を求めるオペレータまたはベンダにより使用される。代替的には、必須領域もまた、MBMSベアラコンテキスト拡張を伝送するために、プロトコルメッセージ内に規定することができる。
さらに、MBMSベアラを設定し、MBMSセッション開始またはMBMSセッション登録のようなMBMS手順を実行するために、RANAP制御メッセージに、これらの情報の要素の対応するマッピングを規定することができる(例えば、上記非特許文献11を参照)。
単一ベアラ手法
本発明の一実施形態によれば、ユーザサービスは、単一ベアラ、すなわち単一トランスポートチャネルを用いて提供される。例えば、ユーザサービスは、単一のMBMSベアラサービスを用いて提供することができる。
この実施形態によれば、以下の機能エンティティがブロードキャスト/マルチキャストサービスのアーキテクチャに導入される。この新しいアーキテクチャは、パケットフィルタエンティティを実現できる少なくとも1つの「適応ノード」を含む。RANまたはCNのこのネットワークエンティティは、ユーザサービスを提供するパケットストリームを、関連する無線ベアラのトランスポートチャネルを介して、ネットワーク制約に適応させることができる。本発明の別の実施形態によると、2つ以上の適応ノードがユーザサービスの分散ツリー内に提供される。
ユーザサービスの分散ツリー内の適応ノードは、ストリーム情報とストリーム相互関係を含むコンテキスト情報を提供することができる。このコンテキスト情報は、例えば、上述のように拡張MBMSベアラコンテキストの形式で格納することができる。
提案する単一ベアラ手法は、異種のQoSを有する分散ツリーの枝、例えばユーザサービスが異なるQoSを受信する異なる基地局を有することを許容する。また、非適応ノードにいかなる機能を実装する必要はない。適応ノードにパケットレベルのフィルタを実装し、適応ノードに追加のMBMSベアラコンテキスト情報を導入することにより、公知のアーキテクチャに優る上述の利点を有する新しいサービスアーキテクチャを提供することができる。
異なるストリームに属するデータパケットは、唯一のマルチキャストグループアドレスが割り当てられる単一トランスポートチャネル上に多重化される。このようにして、多重化パケットストリームは、ユーザサービスを提供するために、複数の個別ストリームを含む。サービスセンター、例えばブロードキャスト/マルチキャストサービスセンター(BM−SC)は、異なる手段により、例えば(第三者の)コンテンツプロバイダから符号化生データ(例えば、MPEG2)として、あるいはインターネット上の複数のIPマルチキャストチャネルを通じて、ストリームを受信することができる。
サービスセンターは、内在するサービスアーキテクチャに依存して、データ多重化を実行するためにいくつかの方法を選択することができる。例えば、符号化ストリームを、異なるUDPポート番号を使用することにより、RTP/UDPパケットにカプセル化することができる。次に、UDPデータパケットは、通知されたサービスに対応するIPマルチキャストグループアドレス上に多重化される(図7を参照)。ユーザサービスを記述するサービスセマンティクスは、トランスポートチャネルを介して提供される個別ストリームのポート番号を示すことができる。
この情報は、ユーザサービスの記述を含むコンテキストの形式で各適応ノードに格納することができ、サービスセマンティクス、例えば上述の拡張MBMSベアラコンテキストを含む。個別ストリームのポート番号に関する情報は、トランスポートチャネルを使用して提供される多重化データストリームからの個別ストリームを逆多重化するために、適応ノードにより使用することができる。
代替的には、IPヘッダのIP TOS(サービスのタイプ)領域は、個別ストリームを識別するために使用することができる。サービスセンターは、通知されたサービスに対応するマルチキャストグループアドレス上にデータパケットを多重化し、それによって、元のストリームのそれぞれをサービスタイプ領域の唯一のTOS領域値にマッピングすることができる。したがって、この手法は、サービス識別のための手段、すなわち適応ノードがユーザサービスを提供する様々なストリームを検出できるようにするラベルを提供するためにTOS領域を使用する(図8を参照)。
さらに、DiffServ DSCP(DiffServ Code Point)またはMPLSラベル(マルチプロトコルラベルスイッチング)のような他のラベルもまた、多重化領域として、すなわち単一ベアラを介してユーザサービスの個別ストリームを提供する際にそれらを識別するために使用することができることにも留意されたい。
上に概説したように、データパケットは、採用された多重化方式に従って、すなわちポート番号、TOS領域等に基づいて、「適応ノード」において識別することができる。
サービスが代替的(互いに排他的な)ストリーム/ストリームのグループを提供する場合、「適応ノード」は、現在のネットワーク状態に従って、かつサービスセンターから受信した逆多重化情報に従って、コンテキスト情報内に含まれ得る代替的ストリームのうちの1つのストリーム/1つのストリームグループだけを転送することができる。このコンテキスト情報は、上に概説した拡張MBMSベアラコンテキストを設定するために使用することができる。この状態は、各適応ノードのサービスマネージャにより検出することができる。
サービスが階層化ストリーム形式で提供される場合、「適応ノード」は、生成される複合ストリームが現在のネットワーク状態を浸食せず、かつコンテキスト情報内に表現されるストリーム依存性に従うように、ストリームをフィルタリングすることができる。ストリームタイプと逆多重化に関して必要なコンテキスト情報は、サービスセンターから「適応ノード」に提供され、ローカルMBMSベアラコンテキスト内に格納することができる(上記表のストリームIEを参照)。
動作
以下では、MBMSサービスの提供の例示的な動作について、現在のMBMS標準(非特許文献11を参照)を参照して概説する一方、本発明の一実施の形態による手順またはそれぞれのシグナリング情報に対する変更を説明する。MBMSセッション起動およびMBMS登録手順後、標準MBMSベアラコンテキストは、分散ツリーの一部である各中間ノードに設定される。現在のMBMSベアラコンテキストは、ベアラパラメータだけでなく、伝送されるデータの一部の特性も反映する。しかしそれは、上に概説したようにネットワークノードがMBMSサービス適応を実行できるのに十分な情報を提供しない。
したがって、本発明の一実施形態によると、分散ツリー内の各適応ノードに格納されたMBMSベアラコンテキストは、上記表1に記載した新しい追加のエントリを導入することにより拡張される。
ストリーム情報要素(IE)は、「適応ノード」におけるストリームの逆多重化およびフィルタエンティティの初期化のための情報を提供する。ストリーム情報要素(IE)はさらに、ストリームのタイプ、例えば、階層的、選択的または捕捉的、ストリームの優先順位または適用可能ならばその組合せ、割り当てられたトランスポート識別子、QoSプロファイル、および下流ノード側への各下流側インターフェースの転送状態を含むことができる。さらに、ストリーム間の様々な関係により必要なQoS属性も規定することができる。
各ストリームについては、別々のQoSプロファイル、下流側インターフェース毎の転送状態識別子、およびトランスポート識別子がコンテキスト内に格納されることに留意されたい。この実施形態の変形によれば、各ストリームが単一ベアラを使用して伝送される場合、拡張コンテキストのストリームIE内のストリーム毎のQoSプロファイルに規定されたパラメータは、MBMSベアラコンテキストのパラメータに対応する。
さらに、上記表1に示す拡張MBMSベアラコンテキストの「QoS」領域は、MBMSベアラサービスのために必要なサービス品質を含むことに留意されたい。ベアラが複数のストリームを含む場合、「QoS」領域のパラメータは、アクティブであるすべてのストリームにより必要とされる累積的(cumulative)サービス品質を反映することができる。したがって、提案する解決策は、現在のアーキテクチャに対して後方互換性を有する。
非特許文献11に規定されるMBMSアーキテクチャによれば、MBMS UEコンテキストは、MBMSサービス起動メッセージの結果として、UEと中間ノードにおいて生成される。さらに、MBMSベアラコンテキストは、MBMS登録手順の結果として、中間ノードにおいて生成される。次に、MBMS登録メッセージは、サービスに対して第1番目のMBMS UEコンテキストが生成されたとき、そして、例えば、継続セッションへの新しい参加者または現在関与する端末のハンドオーバのために新しい下流側ノードが継続セッション中にMBMSベアラコンテキスト設定を要求しているときは常に、セッションの最初にトリガすることができる。
本発明の一実施形態によれば、「適応ノード」は、それぞれの適応ノードにおいて拡張MBMSベアラコンテキストを設定することを可能にするサービスセマンティクスを受信することへの関心をシグナリングすることができる。「適応ノード」は、図11に示すMBMS登録要求のプライベート拡張IEを使用することにより、このような情報への関心を表すことができ、それ以外は標準登録手順と違わない処理である。MBMS登録要求メッセージのプライベート拡張IEを使用する代わりに、このメッセージ内の追加の必須領域を規定してもよい。他の代替案は、サービスセマンティクスの要求およびトランスポートについての新メッセージ/新手順を規定することであろう。単純化のため、プライベート拡張IEの使用についてここでは例示する。
本実施形態の変形によると、サービスセンターが、デフォルトで分散ツリーのすべてのノードに対する拡張MBMSベアラコンテキストの設定を可能にする追加サービスセマンティクスをシグナリングできるということにも留意されたい。この場合、サービスセマンティクスを理解しないノードは、追加サービスセマンティクスを単に無視すればよい。
MBMS標準による登録手順を図16に示す。点線は、MBMSベアラコンテキストがアクティブに設定された場合に、MBMSセッション開始が登録手順後にトリガされることを例示するように意図している。なお、別の実施形態によれば、上の表2.1、2.2、3.1、3.2、4.1、4.2のストリームIEは、MBMS登録手順中にMBMS登録応答のプライベート拡張で送信することができる。
代替的には、別の実施形態は、表2.1、2.2、3.1、3.2、4.1、4.2のストリームIEもまた、MBMSセッション開始手順を実行する際に伝送することができるということを予測する。MBMSベアラコンテキスト設定に従って、MBMSセッション開始手順はBM−SCによりトリガされる。本実施形態のこの実施形態によれば、MBMSセッション開始要求は、MBMSサービスのための実際のQoSパラメータ、すなわち表1の「QoS」領域と、MBMS登録手順中に既に完了していなければ、上記表2.1、2.2、3.1、3.2、4.1、4.2に示すサービスセマンティックスとを伝送するために使用することができる。
一般的には、MBMS開始手順(要求メッセージおよび応答メッセージ)もまた、サービスのための実際の資源(ベアラプレーン)を設定するために使用することができる。すなわち、MBMSセッション開始手順がトリガされるまでの実際の資源の予約は無い。
標準のMBMSセッション開始要求と他のMBMS制御メッセージはGTP−Cプロトコル規定(http://www.3gpp.orgで入手可能な非特許文献14参照)に規定される。これらのメッセージの規定では、サービスエンドユーザアドレス、アクセスポイント名およびQoSプロファイルに対する必須エントリが規定される。さらに、オペレータがネットワークノードに追加制御情報をシグナリングできるようにするプライベート拡張IEを、選択的に提供することができる。
本発明の一実施形態によると、拡張コンテキスト情報−ストリームIEコンテンツ(表2.1、2.2、3.1、3.2、4.1、4.2を参照)の全てまたは一部のいずれか−は、図10に示すように、プライベート拡張IE領域にカプセル化される。代替的には、これらのメッセージに対する必須の拡張を規定し、あるいはこれらの情報を伝送するために既存のIEを再利用してもよい。他の代替案は、これらの情報要素を伝送するための新しいメッセージおよび手順を規定することであろう。
上に概説したように、分散ツリーに沿った中間ノードは、提供される選択的情報を理解しなくてもよい。この場合、これらのノードは、その目的地、すなわち「適応ノード」に到達するようにこの情報を中継すればよい。
さらに、本発明の一実施形態によると、MBMSセッション開始要求は、RANのRNCまで中継することができることに留意されたい。コアネットワークにおけるGGSNとSGSNとの間のGTP−C(図6を参照)にMBMSセッション開始要求を中継するために使用されるものと同様のメッセージを、SGSNとUTRAN(例えば、RNC)との間の通信のために使用することができる。これらの新しいメッセージは,拡張RANAPプロトコルを使用してUTRANに送信することができる。
「適応ノード」がMBMSセッション開始要求を受信したと仮定すると、「適応ノード」はメッセージを解析し、その中に含まれる情報を拡張MBMSベアラコンテキスト内に格納することができる。本発明の実施態様によれば、適応ノードは、各ストリームおよび/またはストリームの可能な組合せのQoSプロファイルを検査する。
ユーザサービスが代替的ストリームの形式で提供され、かつ下流側のQoS制約により、ストリームの少なくとも1つが、与えられた下流側制約内で転送することができるQoS要件と関連付けられると規定された場合、適応ノードはMBMSセッション開始応答「要求受容」により返答することができる。
ユーザサービスを提供するために階層的ストリームが使用される場合は、下流側QoS制約が基本層を運ぶストリームの提供を少なくとも許容すれば、等価な応答を送信することができる。
捕捉的ストリームの場合、各ノードにおけるQoS制約がそれを許可する限り各ストリームは転送される。肯定応答は、ストリームの少なくとも1つが下流側に転送される限り、通知される。
したがって、上記の場合、適応ノードは、サポートすることができる最良のQoSレベルを有する下流側ベアラを設定し、ベアラ状態を「アクティブ」に更新し、そしてストリームの状態を、適切に、例えば転送かドロップに設定することができる。
一方、ノードの下流側インターフェース毎のQoS検査が、ベアラ内に提供されるストリーム毎に失敗した場合、MBMSベアラは設定されない。
本発明の別の実施形態では、適応ノードが、例えば、サービスの1つまたは複数のストリームを下流側QoS制約に整合させるためにパケットストリームの変換を可能にする手段をさらに具備することを提案する。これは、例えば、ノードの下流側インターフェース毎のQoS検査が、ベアラ内に提供されるストリーム毎に失敗した状況において適用可能である。
可能なストリーム(または、ストリームの組合せ)の変換の概要は、非特許文献15に提案されている。コード変換技術は、例えば、以下のように様々な要求に対応することができる。
1.様々なコーデック間を切り替えるためのコーデック変換
2.時間分解能またはフレーム率の低減
3.空間分解能の低減
4.一定ビットレートから可変ビットレートへの変換
5.複数層ストリームから単一層ストリームへの変換
コーデック変換の適用は、相異なるアーキテクチャ同士または専用ネットワーク同士がインターフェースする場合、例えばMPEGファイルからウインドウズ専用WMAコーデックへの変換に適切であろう。フレーム率低減は、符号化された画像の品質を保持し、処理ニーズを低減しつつ、ビットレートを低減するために有用であろう。フレーム率低減の典型的な使用例は、画像分解能を保持する低減率が記憶装置能力の点から許容される妥協点である監視アプリケーションである。
空間分解能の低減は、移動端末のような小型装置に媒体を適応させる場合に有用であろう。典型的な変換は、MPEG2画像(5.3Mbps、30fps、720x480)からMPEG4単一プロファイルレベル2(128Kbps、10fps、352x240)への変換である。
一定ビットレートストリームから可変ビットレートストリームへの変換は、非特許文献16に例示される。その目的は、可変ビットレートサービスネットワークにおいて一定ビットレートストリームに対処することである。
さらに、複数階層ストリーム、例えばMPEG−4 FGSの単一層ストリームへの変換は、適応ノードが実行できる変換の別の例である。これは、非特許文献17に例示される。
本発明の先の実施形態によれば、RNCが分散ツリー内の唯一の「適応ノード」であったとしても、RNCは、サービス受信側UEに向かってストリームの一部を単に転送するだけでよいにもかかわらず、サービスに属するすべてのストリーム(図12を参照)を受信する。
これと対照的に、本発明による別の実施形態では、RNCは、ストリームのサブセットのみ、すなわちその下流側ノード(例えば、基地局)によりサポートされたストリームを受信することが想定される。これは、次の上流側ノード、例えばSGSNもまた、不要なストリームをRNCの前にドロップするために、「適応ノード」として動作することを意味する。
本発明の別の実施形態によるブロードキャスト/マルチキャストサービスアーキテクチャの別の拡張例を、図13と図14に例示する。図13と図14において、RNCとSGSNの双方は「適応ノード」である。この例では、1つの基地局だけがより高いQoSをサポートし、この情報はそれに応じて上流側ノードであるSGSNとGGSNのそれぞれに伝送される。上流側ノードであるSGSNとGGSNは、サポートされたストリームだけを下流側エンティティへ転送するという点で、下流側ネットワーク制約を適合させることができる。
正常なMBMSセッション開始手順の終りに、必要な資源(QoSパラメータ)を含むデータ配布ツリーを設定することができる。要求されたユーザサービスを提供するための個別ストリームを含む多重化パケットストリームは、内在するアーキテクチャのユーザプレーンプロトコル、例えばGPRSベースのネットワークの場合のGTP−Uを利用することにより、下流側の「適応ノード」に透過的に伝送することができる。
データパケットが「適応ノード」に一旦到達すると、そのパケットは、用いられたトランスポート識別子に基づいて逆多重化される。
本発明の一実施形態によると、適応ノードは、無線リソース、例えばRNCを制御するノードに設置される。3GPPアーキテクチャのRNCは、無線リソースをより効率的に使用するために、IPパケットのヘッダ圧縮を実行することができる。ヘッダ圧縮は、パケットデータ変換プロトコル(PDCP)によって、RNCとUEとの間で実行することができる。
本発明の一実施形態によると、ユーザサービスを提供するパケットストリームをフィルタリングするネットワークエンティティは、図7と図8に示すように、GTP−U終端エンドポイントとPDCPインスタンスとの間に設置されたRNCとすることができる。したがって、RNCはPDCPを実行することができるので、RNCは、IPデータパケットを処理して、ヘッダ圧縮のようなそれらのヘッダに関する操作を実行する機能を備えることができる。したがって、RNCもまた、サービスを提供するトランスポートチャネルからのデータパケットを、例えば上に概説したUDPポート番号、IPヘッダのTOS領域値等に基づいて逆多重化するように適合させることができる。
サービスデータの伝送中に、適応ノードは、対応するトランスポートベアラの各データパケットのヘッダを照合し、拡張MBMSベアラコンテキスト内に格納された状態情報に従って、パケットの転送とドロップを実行することができる。
単一ベアラを介したサービス配送の手法を要約するために、本発明の別の例示的な実施形態による、2つの階層ストリームを含むMBMSサービスの提供について、以下に説明する。階層的ストリームは、低い帯域幅要件(例えば、8kbps)を有する音声ストリームと、適度な帯域幅要件(56kbps)を有する映像ストリームとを含む。音声ストリームは、より高い優先順位を有し、通常、その低い資源要件のためにすべてのユーザに提供することができる。映像ストリームは、選択的であって、ネットワーク状態が全体の要件と整合しない場合はフィルタリングすることができる。ユーザは、例えばMBMSサービス加入手順により、ユーザサービスに加入する。
ステップ1:セッション通知
ユーザは、例えば、SMSメッセージ内のセッション通知プロトコル(SAP)にカプセル化された、あるいはウェブサイトに掲示された、セッション記述プロトコル(SDP)で符号化されたセッション記述を受信し、または検索する。
以下に、ユーザ端末により受信されたセッション通知の例示的な抜粋を示す。各コードラインに続くコメントは、各コードラインの意味を説明する。
C=IN IP4 232.255.255.112 //トランスポートチャネルに割り当てられたIPマルチキャストアドレス
m=audio 64000 RTP/AVP XY //音声ストリームのポート番号とアプリケーションプロトコル
b=AS:8 //音声ストリームに必要な帯域幅
m=video 64002 RTP/AVP YZ //映像ストリームのポート番号とアプリケーションプロトコル
b=AS:56 //映像ストリームに必要な帯域幅
ステップ2:サービス起動
ユーザはセッション通知で提供されたIPマルチキャストアドレスを使用して、サービス起動を実行する。図9に示すように、UEコンテキストの生成は、UEおよびネットワークノードにおいてトリガされ、必要に応じて、MBMS登録手順は、必要な拡張MBMSベアラコンテキストを分散ツリーに沿った中間ノードに与えるためにトリガされる。
ステップ3:セッション開始
セッション開始時、または新しいノードがMBMS登録手順をトリガして拡張MBMSベアラコンテキストが継続セッション中にアクティブである場合は常に、MBMSセッション開始要求を下流側に送信することができる。このメッセージは、ノードが分散ツリーを設定するとともに必要な資源を割り当てることができるように、ノードにQoS要件を与える。
この実施形態によると、MBMSセッション開始要求メッセージにおいて通常は伝送されるMBMSベアラコンテキストパラメータは、適応ノードを対象とした追加のストリーム情報を含む。本例では、この情報は次の通りである。ストリーム関係=選択的;音声ストリーム(8kbps等)のQoSプロファイル、優先順位=1、トランスポート識別子TOS=1;映像ストリーム(56kbps等)のQoSプロファイル、優先順位=2、トランスポート識別子TOS=2。
この情報またはその一部は、図10に示すように、MBMSセッション開始要求メッセージのプライベート拡張領域で伝送することができる。さらに、ベアラプレーン(実際の資源)は予約される。
なお、上に説明したように、各ストリームのQoSプロファイル、それらの相互関係等を含むストリームIEはまた、MBMS登録応答におけるMBMS登録手順中に伝送することができる。この場合、MBMSベアラQoSプロファイルの伝送、および実際の資源の予約は、MBMSセッション開始手順中に今までどおり実行することができる。
さらに、「適応ノード」は、生成された2つのQoSレベル(音声、音声および映像)を検査することができ、少なくとも音声ストリームを転送することができるということを考えると、「適応ノード」は、次の上流側ノードに肯定的なMBMSセッション開始応答を送信することができる。さらに、この適応ノードは、追加ベアラ情報をその拡張MBMSベアラコンテキスト内に格納し、MBMSベアラ状態を「アクティブ」に設定する。
この例では、第2のQoSレベル(音声および映像)を適応ノードの下流側に提供できないので、拡張MBMSベアラコンテキストにおける音声ストリームおよび映像ストリームの状態は、「転送」と「ドロップ」にそれぞれ設定されるものとさらに想定される。
さらに、下流側のQoS制約がその転送を許可しない限り、適応ノードはストリームの転送状態に従ってパケットフィルタを設定し、そしてトランスポート識別子を使用して、(IPヘッダのTOS領域値に基づき)映像ストリームのデータパケットをフィルタにかけることによって除去する。
ステップ4:データ伝送
肯定的なセッション開始応答メッセージがBM−SCに一旦到達すると、必要に応じて、データを生成し、音声データパケットおよび映像データパケットを、割り当てられたIPマルチキャストチャネル(232.255.255.112)上に多重化する。この手順は、例えば、各音声パケットおよび映像パケットに対して、TOS領域を「1」と「2」にそれぞれ適切に設定することを含む。この実施形態の変形では、TOS領域値はストリームの優先順位に従って設定され、例えば、TOS値が低いほど、パケットが属するストリームの優先順位は高くなる。
これら2つのパケットストリーム(音声および映像)は、「適応ノード」に到達するまで分散ツリーに沿って転送される。「適応ノード」は、ストリームを運ぶIPパケットを、そのフィルタリングエンティティまで転送し、このフィルタリングエンティティは、映像ストリームの拡張コンテキストの状態領域の値によって示される「2」(例えば、「ドロップ」)に設定されたTOS領域を有するパケットをすべて廃棄する。音声ストリームに属する他のパケットは、下流側ノードに転送される。
MBMSサービス中の動的適応−利用可能な資源のハンドオーバと変更
上記から理解されるように、動的適応の基本部分が確立された。すなわち、下流側ノードのいずれか1つに提供することができるQoSをアップグレードまたはダウングレードする場合に、「適応ノード」はこのような要求を処理することができる。MBMSユーザサービスコンテキストを利用し、「適応ノード」は、どのストリームまたはどのストリームグループが特定の下流側ノードに対して活性化/非活性化されるかを判定し、対応する手順を開始することができる。適応ノードが、サービスマネージャから、そのインターフェース上の能力が変化した(例えば、増加した)という情報を受信し、そして適応ノードから、下流側の資源をアップグレードする要求を受信した場合、適応ノードは、要求されたストリームを、利用可能にアップグレードされた能力に整合させ、要求元である下流側の適応ノードにそれを中継することができる。
アップグレードされた能力に整合するストリームが適応ノードにおいて利用可能ではない場合(例えば、別の上流側の適応ノードによってフィルタリングされた場合)、適応ノードは要求を上流側に転送し、上流側の適応ノードのそれぞれにおける処理を繰り返すことができる(存在すれば)。これについては以下の章で説明する。
MBMSベアラの適応は、MBMSユーザサービスコンテキストのパラメータをアップグレード、ダウングレード、あるいは多少なりとも変更する処理として規定することができる。適応は、いくつかの場合、例えば、移動端末(UE)が、RNCがホストする1つのセルから異なるRNCがホストする別のものへ移動する場合、移動端末が継続MBMSサービスの途中でサービスを受信することを要求した場合、または適応ノードが良かれ悪しかれ利用可能資源が変化したということを理解した場合に必要であろう。
上述のように、2つのタイプの適応、すなわち第1に、サービスの初めの静的な適応(MBMSセッション開始手順中の)と、サービス中に発生する動的適応とが考えられる。さらに、通常、適応は、ネットワーク内に1つまたは複数の適応ノードが存在する場合に実行することができる。
図12に、本発明の一実施形態によるQoSアーキテクチャを示す。ネットワーク構成のRNCとSGSNは適応ノードとして動作する。サービスは、QoS1、QoS2、QoS3、QoS4の各QoS要件を有する4つの相異なるストリームを含む単一ベアラを介して提供される。ストリームの相互関係、すなわち4つのストリームが表す選択的ストリームの情報だけでなく、サービスの個別ストリームについてのこれらのQoS要件が、SGSNおよびRNCにおけるサービスセンターから下流側の適応ノードに提供される。すべての適応ノードは、下流側ノードに向かうインターフェースのQoS制約を提供するQoS管理機能であるサービスマネージャを含む。例えば、SGSN1のQoS管理機能は、RNC1とRNC2へのリンクのQoS制約を示すことができる。
QoS管理機能によって提供されるこのQoS制約を使用することにより、適応ノードは、これらのQoS制約内で、下流側インターフェースのそれぞれを介して次の下流側ノードへ提供することができるストリームを選択することができる。
例えば、SGSN1を再び考えると、QoS管理機能は、例えば、RNC1へのインターフェース上で、資源が、QoS1とQoS3を有するストリーム1とストリーム3をそれぞれ転送するためだけには十分であるということを示すことができる。RNC2へのインターフェース上で、資源は、ストリーム2、3、4(QoS2、QoS3、QoS4をそれぞれ有する)の転送を許容する。したがって、SGSN1は、選択されたストリームを取得するためにGSGNからの多重化ストリームをフィルタリングし、次の下流側ノード、ここではRNC1とRNC2にそれらを転送する。
以下では、2つ以上の適応ノード、例えばRNCとSGSNが存在する一般的な場合の動的適応について説明する。
例えば、MBMSユーザサービスの適応を実行するために、適応ノードは、各適応ノードで提供されるQoS管理機能、すなわち上述のようなサービスマネージャとインターフェースすることができる。QoS管理機能は、無線アクセスネットワークまたはコアネットワークの一部であるネットワークにおいて利用可能な資源を制御し、割り当て、監視する責任を負う。非特許文献18には、このようなフレームワークの動作に関する詳細が記載されている。
各適応ノードがQoS管理機能にアクセスすると仮定すると、各適応ノードは、そのネットワークインターフェースの能力または有用性の変化を知ることができる。これらの変化の例は、MBMSサービスを提供する下流側ノードまたは上流側ノードに設定されるトンネルの数または能力の増加または減少であろう。この仮定の元に、継続セッション中に適応を実行するためにとり得るステップを、以下に紹介する。
ハンドオーバの場合、すなわち移動端末が新しいセルの方へ移動している場合、そのMBMS UEコンテキストは、このコンテキストが未だ存在していなければ、ハンドオーバの結果としての分散ツリーにおける新しいノード/枝において生成することができる。したがって、新しいセルの上流側ノードが分散ツリーの一部でない場合、UEコンテキスト転送は、上記ステップ2において説明したようにMBMS登録とコンテキスト生成をトリガすることができる。こうして、続くステップ3とステップ4で、新しい枝へのデータ伝送が行われる。
1つまたは複数の下流側ノードがその能力を増加し、追加のユーザサービスのストリームを受信したいということを、(例えば、シグナリングによって)適応ノードが検出した場合、適応ノードは、拡張MBMSベアラコンテキスト内のストリームの現在の状態を変更し、この更新された状態情報によりMBMS登録要求を生成し、これを上流側の次のノードへ転送することができる。こうして、ローカル拡張MBMSベアラコンテキストにおける変化は、受信する上流側の適応ノードがそのコンテキストと、必要ならばそれに応じてフィルタの設定を更新できるように、それぞれの適応ノードによって上流側に伝播される。
必要な追加のストリームが、増加した有用性を検出した適応ノードに存在しないが、必要な追加のストリームが、増加した有用性を検出した適応ノードの上流側のノードに存在する場合、後者の適応ノードは、下流側ノードから受信した増加された資源を示すMBMS登録要求を中継することができる。このメッセージは、要求された追加のストリームを転送することができる上流側ノードが見つかるまで上流側に中継される。そうでなければ、ストリームが利用可能ではないことを意味する否定のメッセージを、適応ノードにより送信することができる。
同様の考察はサービスのダウングレードにも当てはまる。適応ノードは常に、ストリームをまずドロップし、それからその拡張MBMSベアラコンテキストを更新し、例えばMBMS登録要求を用いて、更新情報を上流側に伝播することができる。その要求に応答して受信された肯定的なMBMS登録応答は、ストリームがすべての上流側ノードによりドロップされたということを示すものと考えられる。
この要求を受信する上流側ノードのいずれか1つが、現在の転送状態においてストリームを保持すると判断した場合、否定応答メッセージをその要求に対して返すことができる。この場合、ストリームは、分散ツリーに沿ったそのノードの下流側の中間ノードにおいてのみドロップされる。この中間ノードは、MBMS登録要求の発信者を含む。
本発明の別の実施形態によると、変化を下流側のネットワーク資源に伝送するために、以下のメッセージが適応ノードによって使用され得る(すなわち、上記MBMS登録およびセッション開始手順の過負荷バージョンまたは変更バージョンの代わりに)。MBMSベアラアップグレード(ダウングレード)要求および応答メッセージが規定される。
これらのメッセージは、適応ノードと上流側の適応ノードによって交換することができる。MBMSベアラアップグレード(ダウングレード)要求は、上流側の適応ノードがその下流側の能力のアップグレード(ダウングレード)のいずれかを検出した場合に、上流側の適応ノードにより送信することができる。次に、この適応ノードは、現在の拡張MBMSベアラコンテキストを考慮して、新たに提案する活性(非活性)ストリームの組を構成することができる。
1.下流側からのMBMSベアラアップグレード(ダウングレード)要求を受信すると、メッセージを受信した各適応ノードは、その下流側の能力を変更して要求において示されたストリームを転送(ドロップ)できるかどうかを検査する。適応ノードが下流側の能力を増加して、要求されたストリームを転送することができる場合、肯定MBMSベアラアップグレード応答を送信し、そして要求されたストリームを、下流側の要求元である適応ノードに提供することができる。
2.上流側の適応ノードが要求されたストリームを有しないが、下流側の能力を割り当てる能力を有する場合、要求されたストリームを提供することができる適応ノード(この適応ノードは、BM−SCとすることができるということに留意されたい)に到達するまで、MBMSベアラアップグレード要求をさらに上流側に転送することができる。この場合、上記項目1における動作が繰り返される。
3.上流側の適応ノードが要求されたストリームを有さず、および/または下流側の能力を割り当てる能力を有しない場合、この状況を示すMBMSユーザサービスアップグレード応答、例えば「不許可」が下流側に送信される。
本発明の一実施形態による、リンク上で変化する資源に対する例示的な適応について、図13と図14を参照して説明する。単純化のために、RNC1とSGSN1の拡張MBMSベアラコンテキストのみが示される。図13に示す初期状態では、RNC1は、QoS管理機能から取得されたQoS制約内で、QoS1を有するストリーム1のみを下流側のBS1とBS2に転送できると判断している。
この情報はまた、SGSN1に伝送される。ストリーム2〜4はRNC1によりさらに下流側には配布されないので、SGSN1は、結果として、既にストリーム2〜4をドロップしている。この例では、RNC1におけるQoS管理機能が、BS2へのインターフェース上の資源が著しく増加したことを示すものと仮定しているので、RNC1は、ストリーム1と4(QoS1とQoS4を含む)を、BS2に転送することができる。
サービスを提供する多重化パケットストリーム内において、ストリーム4はSGSN1から受信されないので、ストリーム4はSGSN1において既に上流側でドロップされていると、RNC1は判断する。したがって、ストリーム4(QoS4を有する)をRNC1に転送することを要求するためのアップグレード要求が、RNC1からSGSN1に送信される。
この要求を受信すると、SGSN1は、RNC1にストリーム1と4を転送するのに十分な資源が利用可能か否かを判断するために、RNC1へのインターフェースに関するQoS制約をそのQoS管理機能から取得する。資源が利用可能であれば、SGSN1はそのようにし、図14に示すようにその拡張MBMSベアラコンテキストを更新することができる。さらに、この要求が許可されたという通知を受信し、あるいはSGSN1から受信された多重化パケットストリーム内に(新しい)ストリーム4が存在することを検出すると、RNC1はまた、その拡張MBMSベアラコンテキストを更新し、ストリーム1と4をBS2へ転送することができる。この最終状態を図14に示す。
本発明の別の実施形態によると、要求を拒否した上流側の適応ノードが肯定的なMBMSベアラアップグレード応答を同じ元々の要求に対して送信する場合、MBMSベアラアップグレード要求の発信者は、新しい要求を1回だけ発行することができる。この動作は、要求送信と否定応答送信との揺らぎを回避するのに利用可能である。要求を初めに拒否した上流側ノードに後でその更新を許可する応答メッセージを送信することを許容するために、その上流側ノードはその要求を格納し、利用可能な資源の変化によりアップグレードが可能になったか否かを監視することができる。
ストリームまたは複数のストリームをドロップする、すなわちダウングレードを実行することについて、原理は上記概説したアップグレードの場合と同様であり、適応ノードは選択されたストリームをまずドロップし、次に、上流側にMBMSベアラダウングレード要求を送信することができる。肯定的な応答は、すべての上流側ノードがストリームをドロップしたことを示し、否定的な応答は、少なくとも1つの上流側ノードがそうしないことを決定したことを示す。
MBMSブロードキャストサービスのための適応型かつスケーラブルなQoSアーキテクチャ
上術のこれまでの実施形態では、マルチキャストサービスのためのQoSアーキテクチャについて説明してきた。以下の節では、ブロードキャストサービス配送に関する課題に対処するために、このアーキテクチャの適応性について説明する。ブロードキャストモードは、ブロードキャストサービス領域における単一ソースエンティティからすべてのユーザへのマルチメディアデータ(例えば、テキスト、音声、画像、映像)の単方向性のポイントツーマルチポイントの伝送として規定することができる。ブロードキャストモードは、無線/ネットワーク資源を効率的に使用することを目的とし、例えば、データは共通の無線チャネルを通じて送信される。データは、ネットワーク(家庭環境)により規定されるブロードキャストサービス領域において送信される。
マルチキャスト/ブロードキャストサービスでは、データ伝送は、例えばMBMSデータのビットレートを低減することにより、様々なRAN能力または様々な無線リソースの有用性に適応することができる。
移動端末により受信されるブロードキャストサービスは、1つまたは複数の連続ブロードキャストセッションを含むことができる。ブロードキャストサービスは、例えば、単一の継続セッション(例えば、メディアストリーム)から構成されてもよいし、あるいは長期間にわたるいくつかの断続的なセッション(例えば、メッセージ)を含んでもよい。
ブロードキャストサービスがどのようにして、変化するネットワーク状態および無線状態に適応することができるかが明らかになる。適応を可能にするために、上記マルチキャストサービスについて説明した我々の提案のアーキテクチャが拡張される。
しかし、マルチキャストMBMSサービスとブロードキャストMBMSサービスとの間には根本的な差異がある。MBMSブロードキャストサービスにおいては、移動端末の予約も加入もない。ブロードキャストセッション開始手順は、移動端末のサービスの起動とは独立に開始される。すなわち、セッションの開始は、BM−SCがデータ送信の準備ができた時点でよい。セッション開始は、ユーザによるサービス起動とは独立して発生することができる。すなわち、与えられたユーザは、セッションの開始の前または後にサービスを起動することができる。セッション開始は、実際には、ベアラ資源ブロードキャスト/マルチキャストデータ転送の設定および予約をトリガする。
ユーザは、ブロードキャストサービス受信の起動を判断する。例えば、移動端末(UE)によるMBMSブロードキャストサービスの非活性化は、移動端末に独特なものであり、UTRANとの相互作用なしで実行することができる。端末におけるサービスの起動について必要とされるネットワークとの相互作用はないので、MBMSブロードキャストのMBMS起動手順もなく、したがってMBMS登録手順はない。
MBMSブロードキャストサービスのMBMSベアラコンテキストは、MBMSブロードキャストセッション開始手順によって直接生成される。したがって、このアーキテクチャをブロードキャストの場合に拡張するために、本発明のこの実施形態によると、MBMSブロードキャストセッション開始メッセージは、上記拡張MBMSベアラコンテキスト(表1、2.1、2.2、3.1、3.2、4.1、4.2を参照)を生成するために必要な情報が、変更されたMBMSブロードキャストセッション開始メッセージに含まれるという点において拡張される。
上記から明らかになったように、MBMSブロードキャストを考慮する際にMBMS登録手順は存在しないため、適応ノードにおいて拡張コンテキストを設定するためにこの手順を用いる可能性はない。拡張MBMSブロードキャストセッション開始メッセージを使用する代わりに、追加のメッセージまたは追加の手順もまた、適応ノードにおいて拡張MBMSベアラコンテキストを設定するために必要な情報を伝送するために規定されなければならないであろう。
それ以外は、マルチキャストサービスを参照して上に概説したのと同じ適応能力がブロードキャストサービスに適用される。したがって、本発明のこの実施形態によると、適応ノード内で拡張MBMSベアラコンテキストを使用すること、および単一無線ベアラのトランスポートチャネルを介して提供される多重化パケットストリームをフィルタにかけることにより除去するのに必要なフィルタリング能力を適応ノードに備えることについての原理を、ブロードキャストサービスにも適用する。
進化したUTRANにおけるスケーラブルで適応型のQoSアーキテクチャ
将来のUTRANアーキテクチャは、さらに多くのインテリジェンス(拡張制御および管理機能)の提供がネットワークの端まで、例えばノードB(基地局)までさらに押し進められることを想定する。これを行う1つの理由は、RNCが現在影響を及ぼしている単一点(single point)障害を取り除くことである。この将来のUTRANアーキテクチャは、上記様々な実施形態による適応型QoSアーキテクチャを完全に取り込むことができるということに留意すべきである。
上に概説した原理を利用するために、MBMSベアラコンテキストは、新しいノードに、そおよび適応ノード、例えば新しいUTRANアーキテクチャのノードB+として動作するノード内のMBMSユーザサービスコンテキストにおいて、それに応じて複製することができる。他の機能と要件は、上の章において概説したものと同様である。
本発明の別の実施形態は、ハードウェアとソフトウェアを使用することにより上述の様々な実施形態を実施することに関する。上記様々な論理ブロック、モジュール、回路および上記様々な方法は、例えば、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向けIC(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、または他のプログラマブルロジックデバイス等の演算装置を使用することにより、実施または実行することができるということが理解される。本発明の様々な実施形態は、また、これらの装置の組み合わせにより実行または具現化することができる。
さらに、本発明の様々な実施形態はまた、プロセッサにより、またはハードウェアで直接実行されるソフトウェアモジュールによって実施することができる。また、ソフトウェアモジュールとハードウェア実装とを組み合わせることが可能である。上記ソフトウェアモジュールは、例えば、RAM、EPROM、EEPROM、フラッシュメモリ、レジスタ、ハードディスク、CD−ROM、DVD等の任意のタイプのコンピュータ読取り可能な記憶媒体上に格納することができる。
UMTSのQoSアーキテクチャの概要を示す図 本発明の様々な実施形態による代替的なパケットストリームをフィルタリングする適応ノード(例えばRNC)を示す図 本発明の様々な実施形態による選択的なパケットストリームをフィルタリングする適応ノード(例えばRNC)を示す図 本発明の様々な実施形態による階層的なパケットストリームをフィルタリングする適応ノード(例えばRNC)を示す図 3GPP MBMSアーキテクチャのユーザプレーンプロトコルスタックを示す図 3GPP MBMSアーキテクチャの制御プレーンプロトコルスタックを示す図 本発明の様々な実施形態によるIPヘッダのUDPポート番号に基づいてパケットストリームをフィルタリングする適応ノード(例えばRNC)を示す図 本発明の様々な実施形態によるIPヘッダのTOS領域に基づいてパケットストリームをフィルタリングする適応ノード(例えばRNC)を示す図 MBMSの起動手順のメッセージシーケンスを示す図 GTP−C MBMSセッション開始要求メッセージを示す図 GTP−C MBMS登録要求メッセージを示す図 本発明の一実施形態による単一ベアラのQoSアーキテクチャを示す図 変化するネットワーク資源への適応を実行する前における本発明の一実施形態による単一ベアラのQoSアーキテクチャの分散ツリーを示す図 変化するネットワーク資源への適応を実行した後における本発明の一実施形態による単一ベアラのQoSアーキテクチャの分散ツリーを示す図 制御プレーンにおけるUMTSベアラサービスのQoS管理機能を示す図 MBMS標準によるMBMS登録手順を示す図

Claims (30)

  1. コアネットワークまたは移動通信システムの無線アクセスネットワークの、サービス品質管理機能を提供するサービスマネージャを有するネットワークエンティティにおいて、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供し、かつ前記ネットワークエンティティを介してサービスセンターから移動端末に配信される多重化パケットストリームをフィルタリングする方法であって、
    ブロードキャストサービスまたはマルチキャストサービスを、それぞれがサービス品質属性に関連する複数のパケットストリームを含む多重化パケットストリームを単一ベアラの形式で受信するステップと、
    前記複数のパケットストリーム、または前記多重化パケットストリームの組合せの、それぞれのサービス品質属性を示す情報と前記多重化パケットストリームを逆多重化するための情報とを、前記単一ベアラのコンテキストとして、前記ネットワークエンティティの上流側のネットワークエンティティから受信するステップと、
    前記サービス品質管理機能から、下流側データ伝送のために利用可能なサービス品質を示すサービス品質制約を取得するステップと、
    取得した前記サービス品質制約内で、受信した前記単一ベアラのコンテキストの前記多重化パケットストリームのサービス品質の属性に基づいて、前記複数のパケットストリームから、前記移動端末に送信可能なパケットストリームを選択し、前記単一ベアラコンテキストの前記逆多重化するための情報に基づき前記パケットストリームを逆多重化するステップと、
    前記移動端末に、前記逆多重化したパケットストリームを転送するステップと、を実行する方法。
  2. サービス品質属性を示す受信情報は、前記複数のパケットストリーム、および前記多重化パケットストリームの組合せの、それぞれのサービス品質属性を示す、請求項1記載の方法。
  3. 前記ネットワークエンティティは、サービス品質管理機能を有する無線アクセスネットワークのエンティティ、またはサービス品質管理機能を有するコアネットワークのエンティティである、請求項1または請求項2記載の方法。
  4. 前記多重化データストリームから前記個々のパケットストリームを逆多重化するためのトランスポート識別子を示す情報を受信するステップをさらに含む、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記トランスポート識別子に基づいて、受信した前記多重化データストリームの個々のパケットストリームを認識するステップをさらに含む、請求項4記載の方法。
  6. 前記トランスポート識別子は、前記パケットストリームのUDPパケットに含まれるUDPポート番号、前記パケットストリームを配信するIPパケットに含まれるIPヘッダのサービス領域の形式において設定される値、前記パケットストリームを配信するIPパケットに含まれる前記IPヘッダにおいて設定されるDiffServ CodePoint値、または前記多重化パケットストリームの前記パケットストリームを伝送する前記データパケットの前記ヘッダに割り当てられるMPLSラベルである、請求項5記載の方法。
  7. 選択した前記パケットストリームを転送するステップは、選択した前記パケットストリームを新しい多重化パケットストリームに多重化するステップを含む、請求項4乃至請求項6のいずれかに記載の方法。
  8. 前記多重化パケットストリームのパケットストリームと、前記多重化パケットストリームと転送のために選択されるパケットストリームの組合せとに必要なサービス品質属性を示す情報を含む、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスに関連するコンテキストを形成するステップをさらに含む、請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の方法。
  9. 下流側に転送するための前記パケットストリームの選択は、前記コンテキストに基づく、請求項8記載の方法。
  10. 前記ネットワークエンティティの前記サービス品質管理機能を使用することにより、前記ネットワークエンティティのインターフェースで利用可能な下流側資源を監視するステップと、
    監視した前記利用可能な下流側資源により明示される制約内で、前記複数のパケットストリームから、前記移動端末に提供することができるパケットストリームを選択し、前記監視結果における変化が観察される場合に、前記選択に基づいて前記コンテキスト内の情報を更新することにより、前記コンテキストを更新するステップと、
    前記ネットワークエンティティのコンテキストが更新される場合に、前記ネットワークエンティティのコンテキストを示す情報を、上流側のネットワークエンティティの少なくとも1つに送信するステップとをさらに含む、請求項8または請求項9記載の方法。
  11. 提供可能なそれぞれの下流側のサービス品質を示す下流側ネットワークエンティティから、少なくとも1つのコンテキストを示す情報を受信するステップと、前記少なくとも1つのコンテキストを示す前記受信情報に基づいて、前記ネットワークエンティティのコンテキストを更新するステップとをさらに含む、請求項8乃至請求項10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを伝送する前記多重化パケットストリームのために提供されるサービス品質レベルをアップグレードまたはダウングレードする要求を、下流側エンティティから受信するステップと、
    前記サービス品質を提供できるか否かを示すメッセージを、要求元である前記下流側ネットワークエンティティに送信するステップとをさらに含む、請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記メッセージが要求される前記サービス品質を提供できないことを示す場合に、前記サービス品質管理機能から取得されるサービス品質制約が、要求される前記サービス品質を提供することができることを示すとすぐに、要求される前記サービス品質を提供することができることを示すメッセージを、要求元である前記下流側ネットワークエンティティに送信するステップをさらに含む、請求項12記載の方法。
  14. 要求元である前記下流側ネットワークエンティティは、要求される前記サービス品質を提供することができないことを示すメッセージに対する要求に対応するサービス品質をアップグレードまたはダウングレードする要求を送信することが許可されない、請求項13記載の方法。
  15. 前記多重化パケットストリームを形成する前記パケットストリームが、階層的パケットストリームか、代替的パケットストリームか、または捕捉的パケットストリームかを示すストリームタイプに関する情報を受信するステップと、
    前記ストリームタイプ情報を前記コンテキストに格納するステップとをさらに含む、請求項8記載の方法。
  16. 各パケットストリームが前記ネットワークエンティティにより転送されるか否かを示す前記多重化パケットストリームのそれぞれに関するステータス情報を保持するステップをさらに含む、請求項8、請求項9または請求項13記載の方法。
  17. 前記多重化パケットストリームを形成する前記複数のパケットストリームは、個々の優先順位を有する階層的パケットストリームであり、
    前記多重化パケットストリームは、基本的なサービス品質を提供する基本パケットストリーム、および前記基本パケットストリームにより提供されるサービス品質を拡張する少なくとも1つの拡張パケットストリームを含む、請求項8、請求項9、請求項15または請求項16記載の方法。
  18. 前記多重化パケットストリームを形成する前記複数のパケットストリームのパケットストリームは、同じ優先順位と個々のサービス品質属性を有する代替的パケットストリームである、請求項8、請求項9、請求項15または請求項16記載の方法。
  19. デフォルトのパケットストリーム、または前記複数のパケットストリームのデフォルトのパケットストリームの組合せに関する情報を受信し、この情報を前記コンテキストに格納するステップをさらに含む、請求項18記載の方法。
  20. 前記複数のパケットストリームの代替的組合せに関する情報を受信し、この情報を前記コンテキストに格納するステップをさらに含む、請求項18または請求項19記載の方法。
  21. 前記多重化パケットストリームを形成する前記複数のパケットストリームのパケットストリームは、同じ優先順位を有し1つのメディアタイプに属する捕捉的パケットストリームである、請求項8、請求項9、請求項15または請求項16記載の方法。
  22. 前記サービス品質管理機能は前記ネットワークエンティティのインターフェース毎にサービス品質制約を提供し、転送のためのパケットストリームの個々の選択はインターフェース毎に行なわれる、請求項1乃至請求項21のいずれかに記載の方法。
  23. 選択される少なくとも1つのストリームを、前記サービス品質管理機能から取得される前記サービス品質制約内で伝送可能なストリームに変換するステップをさらに含む、請求項1乃至請求項22のいずれかに記載の方法。
  24. 前記変換は、前記ストリームのビットレートを変換すること、コーデックタイプを変換すること、空間的分解能または時間的分解能を変換すること、複数層ストリームから単一層ストリームに変換すること、一定ビットレートストリームから可変ビットレートストリームに変換すること、および可変ビットストリームから一定ビットストリームに変換することのうち少なくとも1つを含む、請求項23記載の方法。
  25. 多重化される前記パケットストリームに必要なサービス品質属性に関する受信情報は、各パケットストリームの最大帯域幅および保証帯域幅、サービスデータユニットの配送順番、サービスデータユニットの最大サイズ、サービスデータユニットのフォーマット、サービスデータユニットの誤り率、残留ビットの誤り率、誤ったサービスデータユニットを配信すべきか廃棄すべきかの指示、転送遅延パラメータ、ベアラサービスのトラフィック処理優先順位、および無線ベアラサービスの割り当て/保持優先順位のうちの少なくとも1つを示す、請求項1乃至請求項23のいずれかに記載の方法。
  26. コアネットワークまたは移動通信システムの無線アクセスネットワークの一部であり、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供し、ネットワークエンティティを介してサービスセンターから移動端末に配信される多重化パケットストリームをフィルタリングするためのネットワークエンティティであって、
    サービス品質機能を提供するサービスマネージャと、
    ブロードキャストサービスまたはマルチキャストサービスを、それぞれがサービス品質属性に関連する複数のパケットストリームを含む多重化パケットストリームを単一ベアラの形式で受信するための受信手段と、
    前記複数のパケットストリーム、または前記多重化パケットストリームの組合せの、それぞれのサービス品質属性を示す情報と前記多重化パケットストリームを逆多重化するための情報とを、前記単一ベアラのコンテキストとして、前記ネットワークエンティティの上流側のネットワークエンティティから受信する受信手段と、
    前記サービスマネージャの前記サービス品質機能から、下流側データ伝送のために利用可能なサービス品質を示すサービス品質制約を取得するための通信手段と、
    取得した前記サービス品質制約内で、受信した前記単一ベアラのコンテキストの前記多重化パケットストリームのサービス品質の属性に基づいて、前記パケットストリームから、前記移動端末に提供することができるパケットストリームを選択し、前記単一ベアラコンテキストの前記逆多重化するための情報に基づき前記パケットストリームを逆多重化する処理手段と、
    前記移動端末に、前記逆多重化したパケットストリームを転送する送信手段とを有する、ネットワークエンティティ。
  27. 請求項2乃至請求項25のいずれかに記載の方法のステップを実行するように適合される手段をさらに含む、請求項26記載のネットワークエンティティ。
  28. サービスセンターと、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを多重化データストリームの形式で受信する少なくとも1つの移動端末と、請求項26または27記載の少なくとも1つのネットワークエンティティとを含む移動通信システム。
  29. プロセッサにより実行されると、前記プロセッサに、コアネットワークまたは移動通信システムの無線アクセスネットワークのネットワークエンティティにおいて、マルチキャストサービスまたはブロードキャストサービスを提供し、かつ前記ネットワークエンティティを介してサービスセンターから移動端末に配信される多重化パケットストリームをフィルタリングさせる命令を格納するためのコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
    ブロードキャストサービスまたはマルチキャストサービスを、それぞれがサービス品質属性に関連する複数のパケットストリームを含む多重化パケットストリームを単一ベアラの形式で受信し、
    前記複数のパケットストリーム、または前記多重化パケットストリームの組合せの、それぞれのサービス品質属性を示す情報と前記多重化パケットストリームを逆多重化するための情報とを、前記単一ベアラのコンテキストとして、前記ネットワークエンティティの上流側のネットワークエンティティから受信し、
    前記サービス品質管理機能から、下流側データ伝送のために利用可能なサービス品質を示すサービス品質制約を取得し、
    取得した前記サービス品質制約内で、受信した前記単一ベアラのコンテキストの前記多重化パケットストリームのサービス品質の属性に基づいて、前記複数のパケットストリームから、前記移動端末に提供することができるパケットストリームを選択し、前記単一ベアラコンテキストの前記逆多重化するための情報に基づき前記パケットストリームを逆多重化し、
    前記移動端末に、前記逆多重化したパケットストリームを転送することによりサービス品質管理機能を提供するサービスマネージャを有する、
    コンピュータ読み取り可能な媒体。
  30. プロセッサ上で実行されると、前記プロセッサに、請求項2乃至請求項25のいずれかに記載の方法のステップを実効させる命令をさらに格納する、請求項29記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
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