JP4981139B2 - パケットスケジューリング - Google Patents

Description

本発明は、モバイル通信システムにおけるパケットスケジューリング方法に関する。

以下のようなモバイル無線システム、すなわち、アップリンクにて、複数のユーザ側端末（ＵＥ）間における無線容量のダイナミック割り当てが機能しているモバイル無線システム、例えばユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）のエンハンスド・アップリンク個別チャネル（Ｅ−ＤＣＨ）伝送においては、効率のために、時間間隔内に使用できる無線資源を、ユーザ側端末がデータを送信するために使用している個々のベアラに基づいて割り当てるのではなく、ユーザ側端末に基づいて割り当てることが可能である。このために、ユーザ側端末に以下の規則を適用する必要がある。すなわち、例えばシグナリング、通話、ベストエフォートサービスに対して割り当てられたベアラ間において、それぞれのベアラに対して時間間隔内にどれだけ容量を割り当てるかについての規則を適用する必要があるのである。

ＵＭＴＳのＥ−ＤＣＨのために従来使用されてきた規則は、以下のとおりである。それぞれの伝送機会、すなわち伝送時間間隔（ＴＴＩ）の間に、スケジューラは、空でない（non-empty）伝送バッファを有する優先度の最も高いベアラに対して容量を割り当てる。原則は、最も優先度の高いものが最初である。しかし不運にもセル負荷が高い場合、すなわちユーザ側端末に、全てのベアラにバッファされているデータが必要とする全容量を割り当てることができない場合には、優先度の低いベアラが飢餓状態に陥ってしまうことがある。

UMITSの長期的進化（ＬＴＥ）におけるアップリンク伝送のために、この飢餓状態を回避し、複数のベアラ間での資源割り当てにおけるフレキシビリティを拡大することが望まれている。またその一方で、この資源割り当てを、ユーザ側端末のベアラによってではなく、ユーザ側端末によって行うことは維持したい。

容量を割り当てるための１つの提案は、以下のとおりである。すなわち、全てのベアラがそれぞれ自分自身の最小データレートに等しい割り当てを受け取るまで、各ベアラに対して優先度順に資源を割り当て、その後いくらでも追加的な容量を、例えば優先度順にベアラに割り当てるのである。

本発明の方法の第１の特徴によれば、モバイル通信システムにおけるパケットスケジューリング方法において、各時間間隔にて、端末の各ベアラにクレジットが割り当てられる。資源を使用できる各時間間隔において、ベアラからのデータパケットは、優先度、バッファ内容、およびクレジットの所定の制約に基づいて受諾される。この際、受諾されるデータパケットのサイズは、使用可能なクレジットを、所定の範囲内の量だけ上回ってもよい。

本発明において、クレジットは、セグメンテーションを低減するために伝送されるパケットサイズの最大化を可能にするために使用される。これにより、サービスデータユニット全体が伝送されるので、不要なセグメンテーションが回避される。通常であればパケットの一部しか伝送することができないが、クレジットを使用することにより、パケット全体を伝送することが可能となる。

有利には、優先度、バッファ内容、クレジットの前記制約はそれぞれ、最も高い優先度、空でないバッファ、そして正のクレジットである。

有利には、ベアラが上記制約を満たすと、バッファ内容が、クレジットの限界まで、もしくは次のサービスデータユニット境界の限界まで伝送データブロックに加算される。

有利には、前記所定の範囲は、セグメント分けされていないパケットを収容するように設定される。

有利には、超過したクレジット量は全て、負のクレジットとして次の時間間隔に繰り越される。

有利には、使用されなかったクレジット量は全て、正のクレジットとして次の時間間隔に繰り越される。

有利には、繰り越される正または負のクレジットの上限が設定される。

この方法は以下のことを条件としてもよい。すなわちクレジットが、設定された範囲より大きくは超えないこと、また、サービスデータユニット（ＳＤＵ）全体が、グラント（許可）と同じサイズの伝送された伝送ブロックに適合することを条件としてもよい。

有利には、前記上限は、１つの時間間隔においてベアラに割り当てられるクレジット量の整数倍である。

有利には、資源を使用できる全ての時間間隔において、各ベアラには、繰り越されたクレジットを使用するベアラよりも優先的に、自身の最小データレートが供給される。

有利には、前記モバイル通信システムは、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）である。

本発明の第２の特徴によれば、通信システム端末における資源割り当てを制御する方法において、ネットワーク制御エンティティからモバイル機器に対して時間間隔がシグナリングされ、該時間間隔は、前記第１の特徴を備える方法に基づいて使用される。

タイマが、モバイル機器、通常はユーザ側端末へと伝送され、最小ビットレートの達成を制御するために使用される。しかしユーザ側端末がユーザ側端末自身の内部タイマを設定する場合には、付加的なシグナリングなしにクレジットを使用することが可能である。

有利には、タイマの値は、ネットワークによって送信される無線資源制御シグナリングの無線インターフェースを介してユーザ側端末に伝送されるか、もしくは、タイマはユーザ側端末内で内在的に所定の値に設定されている。

例えばこのタイマは、基地局（ＵＭＴＳ ＬＴＥ内のｅＮＢ）によって伝送することができるか、もしくはこのタイマを、関連のある標準規格における所定の値に設定することができる。

有利には、タイマはユーザ側端末内で使用され、このユーザ側端末が、ベアラのために設定された最小ビットレート基準および／または最大ビットレート基準を満たすことが保証される。

有利には、タイマはユーザ側端末のテスト体制において以下のような時間間隔に対する測定基準として使用される。すなわち、ユーザ側端末がベアラの最小および／または最大ビットレートを満たさなければならない時間間隔である。

有利には、モバイル機器は通信システムの端末であるか、もしくは端末の動作を検証するために使用されるテスティング・エンティティ（testing entity）である。

以下、本発明の方法および装置の実施例を、添付図面を参照して説明する。

次に使用されるクレジットを増分するための、スケジューラにおけるタイマＴの使用方法を示す。 ネットワークからユーザ側端末へ伝送される時間値Ｔを示す。 スケジュール期間において、割り当てられたグラントをどれだけベアラに割り当てるかを決定するための、クレジットを使用したスケジューラのフローチャートを示す。

フレキシブルかつ最小限のビットレート基準を可能にする本発明の方法は、以下のようにして実施することができる。各期間Ｔ（伝送時間間隔ＴＴＩより長いかもしくは同じ長さとすることができる）において、スケジューラはそれぞれのベアラに対して、該ベアラの、期間Ｔにおける最小ビットレートに等しいクレジットを割り当てる。この割り当て量は、先行する時間間隔から繰り越された正のクレジットにも負のクレジットにも加算することができる。

図１に示すように、スケジューラのクレジットはタイマを用いて制御される。クロックがスタートされ１、このクロックは、経過時間Ｔを超えない間は継続する２。経過時間を超えると３、クロックはリセットされ４、クレジットはＴ×最小ビットレート分だけ増分される５。累積したクレジットが最大クレジットに達したか否かがチェックされる６。クレジットが最大値を超えていない場合７、タイマおよび増分ステップが継続され、クレジットが最大クレジットと同じである場合８、チェックはストップする９。

本発明では、セルラーネットワーク、例えば基地局またはネットワーク・コントロール・エンティティから、モバイル装置、例えば３ＧＰＰ・ＬＴＥ・ユーザ側端末に対して、時間間隔（ここではＴと呼んでいる）についてのシグナリングが行われる。図２に示すように、制御時間パラメータＴはメッセージ１０において、ｅＮｏｄｅＢ１２によってユーザ側端末１１へと送信される。

図３に示すフローチャートは、本発明のステップをより詳細に説明している。伝送間隔においてグラントが受信される２０。最初は、使用可能なグラント＝グラントである。各ベアラに対し、優先度順２１に、クレジットが０より大きいか否かがチェックされる２２。ノーである場合２３にはチェックは継続され、クレジットが０より大きい場合２４には、データバッファが空でない（non-empty）か否かがチェックされる２５。ノーである場合２６にはチェック２１が継続され、データバッファが空でない場合２７には、グラントがクレジット以下であるか否かがチェックされる２８。グラントがクレジットよりも小さい場合２９、グラントがバッファ以下であるか否かがチェックされる３０。ノーである場合３１には、３２において、伝送ブロックにバッファが加算され、使用可能なグラントはバッファ分だけ減算され、クレジットはバッファ分だけ減算される。使用可能なグラントがバッファ以下である場合３３には、３４において、伝送ブロックは使用可能なグラントの分だけバッファで満たされ、そしてクレジットはこの使用可能なグラントの分だけ減算される。

使用可能なグラントがクレジット以下でない場合３５には、クレジットがバッファ以下であるか否かがチェックされる３６。ノーである場合３７には、３８において、伝送ブロックにバッファが加算され、使用可能なグラントはバッファ分だけ減算され、クレジットはバッファ分だけ減算される。クレジットがバッファ以下である場合３９には、バッファが伝送ブロックに、増分されたクレジット値まで加算され、必要であれば、次のサービスユニット境界まで加算されるが、但しこれは、この次のサービスユニット境界がクレジットを所定の範囲より大きく超えない場合、もしくは使用可能なグラントを超えない場合である。さらに、含まれるデータのサイズ分だけクレジットが減算され、この含まれたデータのサイズ分だけ使用可能なグラントが減算される。その後、チェックステージ２１に戻る。バッファが伝送ブロックに加算される２つのケースにおいては、チェックサイクル２１が継続される。

各伝送時間間隔ＴＴＩにおいて（この伝送時間間隔ＴＴＩの間、スケジューラは、資源を使用可能な状態で保持している）、スケジューラは、以下のようなベアラ、すなわち優先度が高く、空でない伝送バッファを有し、かつ正のクレジットを有するベアラから、データを取得する。ベアラからデータを受諾すると、伝送されたデータの容量と同じ量だけこのベアラのクレジットが減算される。このメカニズムによって以下のことが保証される。すなわち、伝送時間間隔ＴＴＩ内にある正のクレジットを有する優先度のより高いベアラのためにデータが到着すると、この優先度のより高いベアラ上のデータは次の伝送時間間隔ＴＴＩに保存されるということが保証されるのである。

使用されなかった最小容量クレジットは、次の時間間隔Ｔに割り当てられているクレジットに加算する、すなわち繰り越すことができる。優先度の低いベアラが一時的な飢餓状態に陥ることを防ぐために、繰り越されるクレジットに上限が設定される。例えばこの上限は、間隔Ｔにおいてベアラに割り当てられる容量のＶ倍以下に設定される。択一的に、時間Ｔにおける最小容量は全て、容量が繰り越される前に保存される。

最小ビットレートクレジット割り当てを備える全てのベアラが、ゼロクレジットを有するか、もしくは空のバッファを有する場合には、全ての使用可能な資源がベアラに割り当てられ、最小容量の要求が既に満たされている場合に適用すべき基準が満たされる。

本発明では、上記ステップ２においてベアラからデータを受諾する際に、スケジューラが、ベアラの最小クレジットが許容するよりも大きなパケットを許可すると、ベアラのクレジットが負になるという結果となる。このことは、例えば無線という見地からそのようにすることが効果的である場合、例えばパケットのセグメンテーションを阻止する場合に実行することができる。負のクレジットは、次の時間間隔Ｔへと繰り越すことができる。この許容される超過クレジットに、上限を設定することができ、例えば、"ｎ"個の間隔Ｔに割り当てるべきクレジット以下と設定することができる。

このようにして時間間隔Ｔは、以下のことを保証するための基礎を形成する。すなわち、ユーザ側端末における資源割り当て機能が、実施するために必要な最小ビットレート基準を満たすことを保証するための基礎を形成するのである。この資源割り当て機能が、特定のベアラに対する最大ビットレート要求を超えないことを保証するためにも同様の手順を使用することができる。モバイルネットワークが、ユーザ側端末内で使用される時間間隔Ｔを定める場合には、それぞれのユーザ側端末に対して一貫した動作が可能である。

ユーザ側端末に時間間隔Ｔをシグナリングすることによって、このユーザ端末は、特定のベアラへの資源割り当てを制御することができる。このことにより、例えば上述のクレジットシステムを使用して、別の目的で資源が使用される前に確実に目標最小ビットレートを達成することが可能となるか、もしくは、確実に目標最大ビットレートを超過しないようにすることが可能となる。択一的にこの時間間隔は、テスティング・エンティティにシグナリングされ、このテスティング・エンティティによって使用され、以下のことが検証される。すなわち、ユーザ側端末が自分自身に与えられた要求を満たしていることが検証され、ネットワークが指定した方法によって資源が割り当てられることが保証されるのである。

ネットワークは、保証されるビットレートを設定し、ユーザ側端末にこのビットレートを通知することができる。そしてユーザ側端末は、自身がどのバッファスペースを使用可能な状態で保持しているかを、バッファの優先度レベルを指定せずに示す。保証された最小ビットレートを有する全てのサービスに対して許可されたオーバーロードのパーセンテージを、無線ベアラ設定の中のベアラパラメータの一部としてシグナリングすることができる。本発明の方法は、ユーザ側端末のためのものであり、したがってサービスがセットアップされると、設定ステージの間に、適切なベアラ、例えば音声のためのＶＯＩＰなどがセットアップされる。全ての背景データは、ベストエフォートサービスを獲得するだけで、最小ビットレートの保証はない。

Claims (14)

1. モバイル通信システムにおけるパケットスケジューリング方法において、
   資源を使用できる各時間間隔において、
   端末の各ベアラに正のクレジットが割り当てられ、
   ベアラからのデータパケットは、優先度、バッファ内容、およびクレジットの所定の制約に基づいて受諾されるものであり、
   ベアラからデータパケットが受諾されたとき、受諾されたデータパケットのサイズだけ該ベアラのクレジットが減算され、
   受諾されたデータパケットのサイズが該ベアラのクレジットを上回る場合、超過したクレジット量は負のクレジットとして次の時間間隔に繰り越され、該次の時間間隔において該ベアラに割り当てられるクレジットは該繰り越された負のクレジットに加算される、
   ことを特徴とする方法。
2. 優先度、バッファ内容、クレジットの前記制約は、最も高い優先度、空でないバッファ、そして正のクレジットである、
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記ベアラが前記制約を満たす場合に、前記バッファ内容が、クレジットの限界まで、もしくは次のサービスデータユニット境界の限界まで伝送データブロックに加算される、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記所定の範囲は、セグメント分けされていないパケットを収容するように設定されている、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
5. 使用されなかったクレジット量は全て、正のクレジットとして次の時間間隔に繰り越される、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
6. 繰り越される前記正のクレジットまたは前記負のクレジットの上限が設定される、
   ことを特徴とする請求項４または５記載の方法。
7. 前記上限は、１つの時間間隔においてベアラに割り当てられるクレジット量の整数倍である、
   ことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 資源を使用できる全ての時間間隔において、各ベアラには、繰り越されたクレジットを使用するベアラよりも優先的に、自身の最小データレートで用いられる、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の方法。
9. 前記モバイル通信システムは、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーション・システム（ＵＭＴＳ）である、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の方法。
10. 通信システム端末における資源割り当てを制御する方法において、
    ネットワーク制御エンティティからモバイル機器に対して時間間隔がシグナリングされ、
    該時間間隔は、請求項１から９のいずれか一項記載の方法に基づいて使用される、
    ことを特徴とする方法。
11. 前記モバイル機器は、通信システムの端末であるか、もしくは端末の動作を検証するために使用されるテスティング・エンティティである、
    ことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. タイマの値が、ネットワークによって送信される無線資源制御シグナリングの無線インターフェースを介して前記モバイル機器に伝送されるか、もしくは、前記タイマは、前記モバイル機器内で内在的に所定の値に設定されている、
    ことを特徴とする請求項１０または１１記載の方法。
13. 前記モバイル機器が、ベアラのために設定された最小ビットレート基準および／または最大ビットレート基準を満たすことを保証するために、前記タイマは前記モバイル機器内で使用される、
    ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項記載の方法。
14. 前記タイマは、前記モバイル機器のテスト体制において、時間間隔に対する測定基準として使用され、
    該時間間隔では、前記モバイル機器は、ベアラの最小および／または最大ビットレートを満たさなければならない、
    ことを特徴とする請求項１０から１３のいずれか一項記載の方法。

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