JP5588070B2 - データ送信を管理するための装置、方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、通信システムに関し、特に、通信システムにおいてデータ送信を管理するための方法及び装置に関する。

ネットワークにおいて送信機から受信機へデータが送信されることを可能にする通信システム、特に無線通信システムは、周知であり、一般的に用いられる。その例には、（「ＷｉＦｉ」と呼ばれることもある）ＩＥＥＥ８０２．１１標準のセットに従って構成されるシステム、及び３ＧＰＰ標準に従って構成されるモバイル通信ネットワークが含まれる。３ＧＰＰシステムは、汎用パケット無線システム（ＧＰＲＳ：General Packet Radio System）を用いる通信システム、（高速アップリンクパケットアクセス（ＨＳＵＰＡ：High Speed Uplink Packet Access）と呼ばれることもある）エンハンストアップリンク（ＥＵＬ：Enhanced Uplink）を採用するＵＭＴＳシステム、及びごく最近定義されたＬＴＥ（Long Term Evolution）標準に従って構成されるシステムを含む。

これらの通信システムは、典型的に、ロバストな無線リンク上で高いデータレートを提供する一方、現在のところ必ずしも全てのデータ通信アプリケーションに適しているわけではない。例えば、（マシンツーマシン（Ｍ２Ｍ）システムと呼ばれることもある）ＭＴＣ（machine type communication）システムは、自律型又は半自律型装置が従来のモバイル通信ネットワークなどの無線ネットワークにわたりデータを送信することを許容する。ＭＴＣ通信システムの例には、送信デバイスが建物内に位置し、電気又は水道といったユーティリティのユーザによる消費に関するデータをセントラルサーバに送信するいわゆる「スマートメータ」システムが含まれる。ＭＴＣ通信装置は、典型的に、比較的少ない量のタイムクリティカルでないデータの比較的低頻度の間隔での送信に関与する。そのようなデータは、送信されるべきデータの量に比較してシグナリングデータの量が比較的大きくなり得るため、従来の無線通信システムを用いて送信することは非効率となり得る。従って、比較的少量のデータの送信をサポートするために不釣り合いに多い量のシグナリングデータが送信され得る。

本発明の第１の態様によれば、通信システムにおいてデータ送信を管理するための装置であって、当該装置は、１つ以上のデータのソースからデータを受信し、当該データを送信のために送信機に転送するように構成されるバッファユニットを備え、当該バッファユニットは、前記データを前記送信機に転送する前にデータを蓄積し、前記バッファユニットおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合に、蓄積されたデータを前記送信機に転送するように構成される装置が提供される。

従って、幾つかの点において、バッファユニットは、データを送信機に転送する前に、当該データをしばらくの間格納することによって、データの送信を遅延させ、当該バッファユニットにおいて格納されるデータの量が所定の閾値に到達する場合（又は、送信をトリガするための別の条件が満たされる場合、より早期に）、データが送信機に転送されるように構成されるものとして理解され得る。

通信システムによっては、データが送信可能になり次第、当該データを送信することは非常に非効率的となり得る。例えば、少ない量のデータのバーストでデータが断続的に送信される場合である。無線データ送信システムなどのシステムにおいて、これは、貴重なネットワークリソースの非効率的な使用となり得る。なぜなら、小さなデータのバーストの各々が送信される前に、データ送信装置と受信機との間でシグナリング情報が交換されなければならないためである。少量のデータを送信するためのシグナリング情報の交換は、システムにおける他の装置がネットワークリソースにアクセスする能力を低下させるため、システム全体の効率を低下させる。さらに、ネットワークとのシグナリング情報の頻繁な交換は、非常に電力を消費するものとなるので、例えば、バッテリなど送信装置における内部の電源が電力を提供できる期間の長さが削減される。

従って、本発明の実施形態によれば、データ送信装置から送信されるべきデータは、送信に先立ってバッファにおいて格納される（蓄積される）。バッファにおけるデータは、当該バッファにおいて格納されるデータの量が所定のデータ閾値に到達する場合に送信される。従って、小さな量のデータを多数のバーストで送信するのではなく、代わりにデータ送信装置は、各々増加された量のデータを有する低減された数のバーストを送信する。これは、同じデータを送信するために送信装置とネットワークとの間で低減された量のシグナリング情報が必要とされる（即ち、低減されたシグナリングオーバーヘッドが存在する）ため、ネットワークリソースのより効率的な使用を提供する。さらに、送信装置についての電力効率、即ち、低減される電力消費の観点においても、改善される。

本発明の一例によれば、バッファユニットは、バッファにおいて所定の期間を超えて格納されているデータが存在する場合、バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する前に、蓄積されたデータを送信機に転送するように構成され得る。

本発明のこの例によれば、所定の量のデータが蓄積される／アグリゲートされるまで、データは送信に先立ってバッファに格納され得る一方、手元の（at hand）実装について許容可能な最大期間と考えられるよりも長くバッファにデータが残存しないことを確保するように、期間も予め定義される。結果として、データソースからバッファによって受け取られるデータのレートが低下する場合、バッファに既に存在するデータは、定義された最大期間を超えない間、送信されないまま残存するであろう。例えば、装置は、送信についての所定のトリガ閾値を満たすための他のデータがバッファで受け取られない場合であっても、遅延されたデータを２４時間後に送信するように構成され得る。

本発明の別の例によれば、バッファユニットは、遅延されるべきではないデータとして分類されるさらなるデータがバッファユニットによって受け取られる場合、バッファユニットにおいて格納されるデータの量が所定の閾値に到達する前に、格納されたデータを送信のために送信機に転送するように構成され得る。

従って、幾つかのデータソースからのデータには「遅延を許容し（delay tolerant）」得る、すなわち、特定のデータストリームに関連付けられるアプリケーションはデータを受け取るにあたり当該データがタイムクリティカルではないため遅延を許容することが容易に可能であり得る一方、他のデータソースは遅延を許容しないデータ、即ちバッファにおいて遅延されることができないデータに関連し得る。例えば、ある品物が倉庫から移動されたことを示す在庫管理メッセージに関連付けられるデータパケットは「リアルタイムで」送信される必要はない一方、当該倉庫における火事の可能性を示すセンサからの警告メッセージに関連付けられるデータのパケットは、できるだけ小さい遅延で送信されるべきである。従って、この例によれば、遅延を許容しないデータ（タイムクリティカルなデータ）がバッファユニットによって受け取られる場合、バッファユニットの中身は一括して送信され得る。つまり、データ送信装置と受信側のネットワークとの間の接続は遅延を許容しないデータについていずれにしても確立される必要があるので、遅延を許容するデータも同時に送信された方がよい。

従って、バッファユニットを提供することに関連付けられる上記利点は依然として実現される一方で、これは、遅延を許容しないデータストリームからのデータをより迅速に送信することにおける低減されたパフォーマンスを代償にしない。

本発明の別の例によれば、１つ以上のデータのソースから受信されるデータは、異なる送信優先度のデータを含んでもよく、バッファユニットは、当該異なる送信優先度に応じて異なる手法でデータの送信を管理するように動作可能であり得る。

例えば、幾つかの実装において、データストリームは、異なる程度の遅延許容範囲に関連づけられてもよい。例えば、第１のデータストリームからのデータに関連付けられるアプリケーションは、データを受信するにあたり数時間又は数日間の遅延を許容することが可能であり得る一方、他のアプリケーションは、数分の遅延のみを許容することが可能であり得る。一般に、遅延に対する許容の程度は、データがどのくらい迅速に対処される必要があるかに依存するであろう。例えば、大規模な倉庫における在庫水準を表すデータは、数時間の遅延が問題とならないように、毎日、単一の棚卸の期間にのみ調査されてもよい。同様に、ユーティリティの消費を表すデータは、月次での請求書の作成のために必要であり得るが、この場合、１日又はそれ以上の遅延は容認可能と見なされ得る。他の場合において、例えば警告センサからのデータについては、いかなる遅延も回避することが好適であり得る。

従って、この幾つかの例示的な実施形態によれば、異なるデータは、当該データの異なる遅延許容範囲に依存して、異なる程度まで遅延させられることができる。

幾つかの例において、データについての異なる送信優先度は、データのソース又はデータの性質に基づいて予め定義されてもよい。他の例において、データについての異なる送信優先度は、自己学習プロセスに基づいて割り当てられてもよい。

幾つかの例において、バッファユニットを実質的にバイパスし、送信機に直接送信されるべきデータをバッファユニットにおいて遅延されることなく送るように動作可能なスイッチを装置は備え得る。

通信システムは、３ＧＰＰ／ＬＴＥシステムなどの無線通信システムであってよい。装置は、無線加入者ユニット（ユーザ機器／端末）、例えばＭＴＣ（machine-type communication）デバイスを備え得る。他の例において、装置は、ネットワークインフラストラクチャ要素を含み得る。例えば、装置は、基地局／送受信機又はコアネットワーク要素の機能ユニットであってもよい。

送信のための１つ以上のデータのソースから受信されるデータは、当該データの送信元である当該１つ以上のデータのソースの識別子を含むパケットデータを含み得る。

本発明の別の態様によれば、１つ以上のデータのソースと、当該１つ以上のデータのソースからデータを送信するための送信機と、当該送信機によって送信されるデータを受信するための受信機とを備え、当該１つ以上のデータのソースからデータを受信し、当該データを受信機への送信のために送信機に転送するように構成されるバッファユニットをさらに備える通信システムであって、当該バッファユニットは、データを送信機に転送する前に当該データを蓄積し、バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合、蓄積されたデータを送信のために送信機に転送するように構成される通信システムが提供される。

本発明の別の態様によれば、通信システムにおいてデータ送信を管理する方法であって、当該方法は、１つ以上のデータのソースからデータを受信することと、受信されるデータをバッファユニットにおいて蓄積することと、バッファユニットにおける蓄積されるデータの量を判定することと、バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合、蓄積されるデータをバッファユニットから送信のために送信機へ転送することと、を含む、方法が提供される。

本発明のまた別の態様によれば、無線通信システムにおいてデータを送信するためのＭＴＣ（machine type communication）デバイスであって、当該装置は、１つ以上のデータのソースからのデータを蓄積するバッファユニットであって、当該バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合、データを送信のために送信機に転送するように構成されるバッファユニットを備える、ＭＴＣデバイスが提供される。

本発明の種々のさらなる態様及び実施形態は、添付の特許請求の範囲において定義される。

本発明の実施形態は、同様の部分が対応する符号によって表される添付の図面を参照しつつ、ほんの一例として説明されるであろう。

従来の通信システムの一例を図示する概略図である。 本発明の一実施形態の第１の例を図示する概略図である。 タイマ及び制御ユニットを備える、本発明の一実施形態の第２の例を図示する概略図である。 バッファスイッチを備える、本発明の一実施形態の第３の例を図示する概略図である。 ３ＧＰＰ ＬＴＥ（Long Term Evolution）通信ネットワークにおける本発明の一例の実装を図示する概略図である。 本発明の一実施形態に従って構成される通信システムの送信機ノードＴｘ及び受信機ノードＲｘの簡略化されたプロトコルスタックの一例を図示する概略図である。 本発明の一実施形態に係る方法を図示する処理フローの概略図である。

図１は、従来の無線通信システムの一例を図示する概略図を示す。通信システムは、送信機ユニット１０１を備え、当該送信機ユニット１０１はネットワーク１０２にデータを通信するように構成される。送信機ユニット１０１は、第１のデータストリーム１０３と、第２のデータストリーム１０４と、第３のデータストリーム１０５と、を備える。データストリームは、データをデータゲートウェイ１０６に送る。データゲートウェイ１０６は、データストリーム１０３、１０４、１０５から受信されるデータを無線送信に適したフォーマットに変換し、当該データを送信機１０７に送る。送信機１０７は、無線インタフェースを介してネットワーク１０２における受信機１０８にデータを無線で送信する。受信されるデータは、ネットワークルーティング１０９を介してアプリケーションサーバ１１０に送られ、当該アプリケーションサーバ１１０は、受信されたデータを必要に応じて処理する。データストリームは各々、種々のテレメトリ情報をアプリケーションサーバ１１０に提供するセンサなどの異なるデバイスに由来してもよい。

無線インタフェースは、従来のセルラ通信ネットワーク技法を用いて提供され得る。従って、データが送信機ユニット１０１からネットワーク１０２へ送信されるたびに、論理データチャネル及び無線ベアラといった通信リソースが、ネットワーク１０２の無線アクセス要素と送信機ユニット１０１との間で確立されなければならない。

図１に示される通信システムは、データゲートウェイ１０１によってデータが受信されるたびに、データを送信機ユニット１０１からネットワーク１０２に送信する。本願発明者は、少ない量のデータを断続的に送信する場合、このようにデータを送信することは非常に非効率的となり得ることを認識した。例えば、ＭＴＣなどの幾つかの適用において、送信機ユニットは、１時間に１度又は２度、数キロバイトのデータを送信するにすぎないことがある。これは、無線インタフェースが毎秒１メガバイトよりも大きいアップリンクデータ伝送レートをサポートし得るとすると、無線リソースの非効率的な使用という結果となり得る。さらに、データが送信機ユニット１０１から送られるたびに、論理データチャネル及び物理無線チャネルといったネットワークリソースが送信機ユニット１０１とネットワーク１０２との間で確立され、相当な量のシグナリングデータが送信機ユニット１０１とネットワーク１０２との間でやり取りされることを要求する。これらのリソースを確立することは、計算集約的かつリソース集約的となり得る。送信機ユニット１０１からのデータの送信についてネットワークリソースを頻繁に交渉することは、送信機ユニット１０１が望ましいよりも多くの電力を消費するという結果にもなり得る。これは、例えば、送信機ユニット１０１内の内部電源の寿命を減少させ得る。

図２は、本発明の一実施形態の一例を図示する概略図を示す。図２に示される通信システムの幾つかの要素は、図１に示される通信システムの対応する要素と同様であり、それに応じて対応する符号で表され、当該要素から理解されるであろう。通信システムのこれらの側面は、従来と同じであり、これ以上説明されない。図２に示される通信システムの例は、送信機ユニット２０１と、ネットワーク１０２と、を備える。図１に示される通信システムと同様に、送信機ユニット２０１は、アプリケーションサーバ１１０に送信されるべきデータを提供する複数のデータストリーム１０３、１０４、１０５を備える。データストリームは、例えば、ＭＴＣを提供するためのマシン型の端末からのデータを表してもよい。

ただし、図１に示される送信機ユニットとは異なり、図２に示される送信機ユニット２０１は、遅延バッファ２０２を含むバッファユニットを備える。バッファユニットは、データゲートウェイ１０６とデータストリーム１０３、１０４、１０５との間に位置する。遅延バッファ２０２は、データストリーム１０３、１０４、１０５から送られるデータを格納するバッファメモリ２０３を含む。バッファメモリ２０３に格納されるデータの量が閾値に到達する場合、遅延バッファ２０２は、バッファメモリ２０３の中身をデータゲートウェイ１０６に送る。データゲートウェイ１０６は、データを無線送信に適したフォーマットに変換し、当該データを送信機１０７に送る。送信機１０７は、ネットワーク１０２における受信機１０８にデータを無線で送信する。送信をトリガするためのデータの量（即ち、閾値）は、手元のアプリケーション、例えば、データ集約の期待されるレート及び許容され得る遅延の量に依存するであろう。１つの例において、閾値は、数十又は数百キロバイトのオーダー、例えば６４キロバイトであってもよい。

遅延バッファ２０２は、データストリーム１０３、１０４、１０５からのデータを集約し、図１に示される従来の通信システムにおける場合のように少量のデータを繰り返し送信するのではなく、単一の「バースト」で送信機ユニット２０１からデータが送信されることを可能にする。

幾つかの例における閾値は、バッファメモリ２０３のサイズによって判定されてもよい。換言すれば、データストリームから受信されるデータをそれ以上受け入れるスペースが残っていない場合、データはネットワーク１０２への送信のために遅延バッファから送信機１０７に送られる。他の例において、閾値は動的であってもよい。例えば、特定の実装について１日に約１回ほどの更新レートが適当であり得ると決定される場合、過去の（preceding）数日間における送信について典型的に受信されたデータの平均量に基づいて閾値は設定され得る。

図２に示される例において、遅延バッファ２０２は、データゲートウェイ１０６とデータストリーム１０３、１０４、１０５との間に位置する。ただし、理解されるであろうように、バッファは、データストリーム１０３、１０４、１０５と送信機１０７との間の任意の適当な位置に配置されることが可能である。さらに、データゲートウェイ１０６及び送信機１０７は別個のエンティティとして示されるが、幾つかの例において、これらのエンティティは単一の送信機ブロックで実現されてもよいことが理解されるであろう。典型的なネットワーク実装において、送信機ユニット２０１は、多くの受信機を備えるネットワークにおける多くの送信機ユニットのうちの１つであってもよいことも理解されるであろう。

図３は、本発明の別の実施形態の一例を図示する概略図を示す。図３は、図２に示される通信システムに対応する通信システムを示す。ただし、図３に示される例において、送信機ユニット３０１は、タイマ３０２に接続されるバッファ制御ユニット３０３を備える。

幾つかの例において、異なるデータストリームからのデータは、異なる送信優先度要件を有してもよい。図３に示される例において、第１のデータストリーム１０３及び第２のデータストリーム１０４からのデータは、アプリケーションサーバ１１０によって直ちに受信される必要がないかもしれないデータに関連する。従って、第１のデータストリーム１０３及び第２のデータストリーム１０４からのデータは、「遅延を許容する（delay tolerant）」データとして分類され得る。他方、第３のデータストリーム１０５からのデータは、できるだけより短い遅延でアプリケーションサーバ１１０によって受信されなければならないデータに関連する。従って、第３のデータストリーム１０５からのデータは「遅延を許容しない（delay intolerant）」データとして分類される。このように、異なるソースからのデータは異なる送信優先度を有する（他の例においては、同じソースからの異なるタイプのデータ／データストリームが、異なる送信優先度を有してもよい）。

図２に関連して上述された実施形態の例と同様に、図３に示される通信システムにおいて、バッファメモリ２０３において格納されるデータの量が閾値に到達する場合、バッファメモリ２０３に格納されるデータストリームからのデータは、データゲートウェイ１０６、次いで送信機１０７に送られる。送信機１０７は、ネットワーク１０２における受信機１０８にデータを無線で送信する。ただし、図３に示される例において、制御ユニット３０２は、データストリーム１０３、１０４、１０５から遅延バッファ２０２に送られるデータをモニタするように構成される。遅延バッファ２０２に送られるデータが遅延を許容しないデータストリームからのデータ（即ち、第３のデータストリーム１０５から送られるデータ）を含むことを制御ユニット３０２が検出した場合、当該遅延を許容しないデータストリームからのデータが遅延バッファ２０２に入るときに、遅延を許容しないデータストリームからのデータを含むバッファメモリ２０３の中身が、ネットワークへの送信のために送信機に送られる。これは、バッファメモリが閾値に到達したか否かを問わない。

従って、この例において、遅延を許容しないデータが遅延バッファ２０２に入る場合、遅延バッファにおけるデータは、送信のために送信機に送られる。これは、遅延を許容しないデータが遅延バッファにおいて過度に遅延されないことを意味する。遅延バッファにおいて過度に遅延されることは、幾つかの実装において望ましくないことがあり得る。

制御ユニット３０２は、所与のデータストリームが遅延を許容するデータであるのか又は遅延を許容しないデータであるのかを任意の適当な技法を用いて判定するように構成される。例えば、種々のデータストリーム１０３、１０４、１０５上で送られるデータは、当該データストリームからのデータが遅延を許容するのか又は遅延を許容しないのかを示す（又は、２つの間のどこかに適宜等級が付される）遅延許容範囲指標データを含んでもよい。他の例において、制御ユニット３０２には、遅延バッファ２０２と接続される各データストリームからのデータの遅延許容範囲を示す遅延許容範囲／ソースマップが提供されてもよい。従って、図３に示される例において、遅延バッファへ入力される新たに受信されたデータが第３のデータストリーム１０５からであることを制御ユニット３０２が検出する場合、遅延許容範囲／ソースマップは当該データが遅延を許容しないデータであることを示し、それ故に、制御ユニット３０２は遅延バッファ２０２を制御して、閾値を超えたか否かに関わらずバッファメモリ２０３における全てのデータを送信機ユニット３０１に送るであろう。

理解されるであろうように、データが遅延バッファ２０３に低頻度で送られる場合、特に、遅延を許容しないデータが遅延バッファ２０３に低頻度で送られる場合、データは送信機ユニットからネットワークへ低頻度で送信されるであろう。送信をトリガするための閾値が比較的大きく、データストリーム１０３、１０４、１０５上で送られるデータの頻度が比較的低い場合、第１及び第２のデータストリーム１０３、１０４からのデータは、不適切に長期間バッファメモリ２０３に残存し得る。第１及び第２のデータストリーム１０３、１０４からのデータは遅延を許容するものとして分類されるが、それでもなお、当該データの送信を過度に長期間遅延させることは望ましくないことがある。従って、図３に示される例においては、タイマ３０３が提供される（他の実施形態に関連して、同様のタイマ機能が提供されてもよい）。タイマ３０３は、データが所定の最大期間を超えてバッファメモリ２０３に残存しないことを確保するように構成される。

１つの例において、これは、データがバッファからデータゲートウェイ１０６に送られるたびにタイマ３０３をリセットすることによって実装され得る。データが遅延バッファ２０２から最後に送られてから所定の期間が経過したことをタイマ３０３が示した後、制御ユニット３０２は、遅延バッファ２０２を制御して、バッファメモリ２０３の中身をネットワーク１０２への送信のためにデータゲートウェイ１０６へ送らせ、タイマを再びリセットする。これは、データストリーム１０３、１０４、１０５からのデータが所定の期間を超えない期間について遅延バッファ２０２において残存することを確保する。理解されるであろうように、データが所定の最大期間を超えて遅延バッファ２０２において残存しないことを確保する任意の適当な方法を用いることができる。例えば、バッファが最後に空にされた後、送信のための最初のデータが受信された場合に、タイマが開始されてもよい。

図３においては共に示されているが、幾つかの例において、送信機ユニット３０１は、タイマの機能無しに、所与のデータストリームからのデータが遅延を許容するか否かを判定する制御ユニット３０２の機能を含んでもよい。あるいは、他の例において、送信機ユニット３０１は、データが遅延を許容するか否かを判定する制御ユニット３０２の機能無しに、タイマ３０３の機能を含んでもよい。

図４は、本発明の別の実施形態の一例を図示する概略図を示す。図４は、図３に示されるシステムに対応する通信システムを示す。ただし、図４に示される例においては、送信機ユニット４０１がバッファスイッチ４０２を備える。バッファスイッチ４０２は、データを遅延バッファ２０２に送ることとデータゲートウェイ１０６に直接送ることとの間で切り替えるように構成される。データが遅延バッファ２０２に送られる第１の位置にバッファスイッチがある場合、送信機ユニットは、図３を参照しつつ上述されたように動作する。しかしながら、スイッチが第２の位置にある場合、遅延バッファ２０２はバイパスされ、データはネットワーク１０２への即時送信のためにデータゲートウェイ１０６に直接送られる。

図４に示される例によれば、概して従来の手法で、データストリーム１０３、１０４、１０５からのデータを格納するために遅延バッファを用いることと、データストリーム１０３、１０４、１０５からのデータをゲートウェイ２０６に直接送ることとの間で切り替えることが可能である。これは、遅延バッファ２０２がバイパスされることを可能にする。このことが望まれ得る複数のシナリオが存在する。例えば、所与の実装において、ネットワークリソースの消費が第一の関心事ではない場合（例えば、ネットワークと通信する他のデバイスがほとんど存在しない場合）、データストリームからのデータは、遅延無しにネットワーク１０２に送信された方がよい。従って、送信機ユニット４０１が、時には外部の電源によって電力を供給され、それ以外の時にはバッテリによって提供される内部電源によって電力を供給される場合、外部の電源が利用可能である間、バッファスイッチ４０２は第２の位置に設定され、遅延バッファ２０２はバイパスされることができる。

ただし、外部の電源からの電力が利用できない期間は、バッテリの寿命を増加させるために送信機４０１の電力消費を低減させることが望ましいことがあり得る。従って、制御ユニット３０２は、送信機４０１が内部の電源によって電力を供給される場合を検出し、データがデータストリーム１０３、１０４、１０５から遅延バッファ２０２に送られる第１の位置にバッファスイッチ４０２を設定するように構成されることができる。これにより、ネットワーク１０２との通信を確立するために必要である電力集約的な処理を送信機ユニット４０１が引き受けることを要求される頻度がより低くなるので、電力消費が低減される。

幾つかの例において、制御ユニット３０２は、トラフィックシェーピング機能としての役割を果たし、遅延バッファ２０３へデータを送る種々のデータストリームのトラフィッククラス（例えば、遅延を許容しない又は遅延を許容する）を自身で判定し得る。例えば、制御ユニットは、あるデータストリーム（即ち、特定のソースからのデータ）をあるトラフィッククラスと明示的に関連付ける外部のソースからの情報（例えば、遅延許容範囲／ソースマップ）を受信してもよい。

代替的に又は付加的に、制御ユニット３０２は、特定のデータストリームがどのトラフィッククラスに属するのかを当該制御ユニット３０２が判定することを可能にする自己学習能力を含んでもよい。これは、上述したような遅延許容範囲／ソースマップを提供することがあまり現実的でないことがある、３つよりも多くのデータストリームを含むシステムにおいて、特に有益となり得る。例えば、特定のアプリケーションについて、制御ユニット３０２は、遅延を許容するデータのプロファイル及び遅延を許容しないデータのプロファイルの知識を前もってプログラムされ得る。種々のデータストリーム上で送られるデータを観察した後、制御ユニット３０２は、例えば既知のニューラルネットワーク技法又は既知のファジー理論技法を用いて、特定のデータストリームからのデータが遅延を許容するデータであるのか又は遅延を許容しないデータであるのかの判断を下すように構成されることができる。この後、制御ユニット３０２は、特定のデータストリームに特定のトラフィッククラスを割り当てるように構成されることができる。

幾つかの例において、制御ユニットは、幾つかのクラスのデータストリームに適応するように適合され得る。第１のクラスは、全く遅延を許容しないものと見なされ、上述された遅延を許容しないデータに従って扱われ得る。ただし、遅延許容範囲の複数の「中間的な（intermediate）」クラスが存在し、そのようなデータが遅延バッファ２０３においてどのくらい残存できるのかを判定する異なるレベルの遅延許容範囲を各々が有することもあり得る。そのような例において、制御ユニット３０２は、現在遅延バッファ２０３において「最も」遅延を許容しないクラスをモニタし、タイマを適宜制御することによって、データが遅延バッファ２０３において保持される所定の時間を適合させるように構成されることができる。下記の表は、この概念を図示する：

ＬＴＥ実装
図５は、３ＧＰＰ ＬＴＥ（Long Term Evolution）通信ネットワークにおける本発明の一例の実装を図示する概略図を示す。ＬＴＥネットワークは、充分に理解され充分に確立された標準から理解されるであろうように、３ＧＰＰの機能要素の観点から説明される。図５に示される例は、遠隔装置におけるセンサからＭＴＣアプリケーションサーバにＭＴＣデータを送信するためのＭＴＣシステムである。

図５は、倉庫管理システムを実装する複数のセンサ５０２、５０３、５０４に接続されるＭＴＣユニット５０１を示す。第１のセンサ５０２は、保管場所に保管される在庫品「Ａ」の量に対応するセンサ入力を受信し、第２のセンサ５０３は、当該保管場所に保管される在庫品「Ｂ」の量に対応するセンサ入力を受信する。第３のセンサ５０４は、当該保管場所の温度に対応するセンサデータを受信する。センサ入力に応答して、複数のセンサ５０２、５０３、５０４の各々は、当該センサ入力に対応するデータパケットを、バッファスイッチ５０５を介してＭＴＣユニット５０１へ出力するように構成される。データパケットは、任意の適当なパケットデータプロトコル、例えばインターネットプロトコル（ＩＰ）に従って構成されることができ、バッファスイッチは、必ずしも物理的なスイッチである必要はなく、センサから出力されるデータパケットを導くことができる任意の適当な物理的又は論理的な機構とすることができる。

バッファスイッチ５０５が第１の位置にある場合、センサからのデータパケットは、遅延バッファ５０６に導かれる。データパケットは、遅延バッファ５０５のバッファメモリ５０７において格納され、プロセッサ５０８の制御下で、バッファメモリ５０７に格納されるデータパケットは、イーサネットインタフェース又はＵＳＢインタフェースといったデータインタフェース５０９に転送される。データインタフェースは、ＬＴＥ端末装置（ＴＥ：terminal equipment）ユニット５１０にデータを転送する。ＴＥユニット５１０は、当技術分野で既知のようにＴＥユニット５０を識別する汎用加入者識別モジュール（ＵＳＩＭ：universal subscriber identity module）５０９に接続される。ＴＥユニット５１０及びＵＳＩＭ５１１は共に、ＬＴＥユーザ機器（ＵＥ：user equipment）に対応する機能を含む。ＴＥ５１０は、データをデータゲートウェイ５０９からＬＴＥネットワークに送信する。

ＬＴＥネットワーク５１２は、ｅノードＢ（evolved Node B）５１３、サービングゲートウェイ（Ｓ−ＧＷ）５１４、パケットデータネットワークゲートウェイ（Ｐ−ＧＷ）５１５、並びにポリシー及び課金リソース機能（ＰＣＲＦ：Policy and Charging resource Function）５１６を備える。ＬＴＥネットワーク５１０は、モビリティマネジメントエンティティ（ＭＭＥ）５１７、及びホームサブスクリプションサーバ（ＨＳＳ）５１８も備える。ＬＴＥネットワーク５１２の要素の機能は当技術分野において既知であるので、これ以上説明されない。

ＭＴＣアプリケーションサーバ５２０は、Ｐ−ＧＷ５１５に接続されるインターネットなどの外部のデータネットワーク５１９を介して、ＬＴＥネットワーク５１２に接続される。図５に示される例示的な実装において、ＭＴＣアプリケーションサーバ５２０は、ユーザ端末５２１に接続される。ユーザ端末５２１は、保管場所の温度と共に、在庫品「Ａ」及び「Ｂ」の量がモニタされることを可能にする。

第１の動作モードにおいて、ＭＴＣユニット５０１は外部の電源に接続されず、代わりに内部のバッテリによって電力を供給される。従って、電力消費を最小限にすることは有益である。このモードにおいて、プロセッサ５０８は、センサ５０２、５０３、５０４からの出力を遅延バッファ５０６に接続する第１の位置にバッファスイッチ５０５を制御するように構成される。

在庫品「Ａ」のユニット又は在庫品「Ｂ」のユニットが保管場所から移動される場合、対応する第１のセンサ５０２又は第２のセンサは、在庫水準が変化したことを示すデータパケットを遅延バッファに送る。プロセッサ５０８は、遅延バッファ５０６に送られる各データパケットを検査して、当該データパケットが遅延を許容するデータであるのか又は遅延を許容しないデータであるのかを判定するように構成される。これは、例えば、センサから送られる各パケットのヘッダにおいて示されることができる。

この例において、第１及び第２のセンサからのデータは、遅延を許容すると見なされる。従って、これらのセンサからのデータパケットは、遅延バッファ５０６のバッファメモリ５０７に格納される。プロセッサ５０８は、遅延バッファをモニタし、バッファメモリ５０７がいっぱいであることが検出される場合、又は遅延バッファ５０６からデータインタフェース５０９に最後にデータが送られてから所定の閾値時間、例えば２４時間が経過した場合、プロセッサ５０８は、遅延バッファを制御して、バッファメモリ５０７の中身をデータインタフェース５０９に送る。

あるいは、例えば保管場所の温度が閾値レベルを超えて上昇したことを示すデータパケットが第３のセンサ５０４から送られる場合、できるだけすぐにユーザ端末の警報を発することが望ましいことがあり得る。従って、第３のセンサ５０４から送られるデータパケットは遅延を許容しないと見なされ、これは第３のセンサ５０４から送られるパケットのヘッダにおいて示される。第３のセンサ５０４からのデータパケットが遅延バッファ５０６に送られたことをプロセッサ５０８が検出する場合、プロセッサ５０８は、遅延バッファを制御して、任意の既に格納されている遅延を許容しないデータパケットを含めてバッファメモリ５０７の中身をデータインタフェース５０９に送る。

遅延バッファ５０６からデータパケットを受け取ると、データインタフェース５０９は、データパケットを適当なフォーマットに変換し、それらをＴＥユニット５１０に転送する。データインタフェース５０９からデータパケットを受け取ると、ＴＥユニット５１０は、当技術分野で既知のように、ｅノードＢ５１３と無線接続を確立し、アップリンクデータ送信リソースへのアクセスを交渉するように構成される。図５に示される例において、これは、ＴＥユニット５１０がＲＲＣ＿ＩＤＬＥ状態からＲＲＣ＿ＣＯＮＮＥＣＴＥＤ状態に変化することと、物理的なアップリンク共有チャネル（ＰＵＳＣＨ：physical uplink shared channel）を介して論理的なアップリンク共有チャネル（ＵＬ−ＳＣＨ：uplink shared channel）上でデータを送ることに関与するであろう。ＴＥユニット５１０から送られるデータは、ＭＴＣアプリケーションサーバ５２０に向けられる。

ＴＥユニット５１０からのデータがｅノードＢ５１３によって受信された後、当該データは、Ｓ−ＧＷ５１４及びＰ−ＧＷ５１５に転送される。Ｐ−ＧＷ５１４は、次いで、データを外部のネットワーク５１９に送り、データはアプリケーションサーバ５２０へルーティングされる。ＭＴＣアプリケーションサーバ５２０は、データを解釈し、当該データが適切に表示される場合、当該データをユーザ端末５２１へ送る。

第２の動作モードにおいて、ＭＴＣユニットは外部の電源に接続されるので、電力の消費は問題ではない。この動作モードにおいて、プロセッサ５０８は、バッファスイッチ５０５を第２の位置に制御して、センサからの全てのデータパケットを、遅延バッファをバイパスしてデータインタフェース５０９に向けるように構成される。

理解されるであろうように、本発明の実施形態の実装は、上記の例示的なシステムに限定されない。より一般的には、本発明の実施形態は、送信機ノードから受信機ノードへのデータの送信に関与するネットワーク内の任意の適当なポイントにおいて実装されることができる。図６は、本発明の一例に従って構成される通信システムの送信機ノードＴｘ及び受信機ノードＲｘについての簡略化されたプロトコルスタックの例を図示する概略図を示す。

上記スタックは、非アクセス（ＮＡＳ：non-access stratum）層６０１、無線リソース制御（ＲＲＣ：radio resource control）層６０２、パケットデータコンバージェンスプロトコル（ＰＤＣＰ）層６０３、無線リンク制御（ＲＬＣ：radio link control）層６０４、メディアアクセス制御（ＭＡＣ：media access control）層６０５、及び送信機ノードＴｘ側を受信機ノードＲｘ側に接続する物理層６０６を含む。これら種々のネットワーク層の一般的な機能は、当技術分野で周知である。

送信機ノードＴｘ側のＲＬＣ層６０４ａは、トラフィックシェーピング機能６０４ｂ、及びアグリゲータ（aggregator）機能６０４ｃを含む。

アグリゲータ機能６０４ｃは、図２〜図４を参照しつつ説明された遅延バッファと同じ論理的な機能を提供する。即ち、送信されるべきデータが送信に先立って一時的に格納されることができるバッファを提供する。トラフィックシェーピング機能６０４ｂは、図２〜図４を参照しつつ説明された制御ユニットと同じ論理的な機能を提供する。例えば、より上位の層からのユーザ及び制御ストリームデータは、当該データの優先度及び遅延許容範囲に依存して可変の送信遅延が適用されることができるように、アグリゲータ機能６０４ｃによって収集される。より高い優先度の送信は、より低い優先度のデータが「ピギーバックされ（piggybacked）」、物理層を介してより少ない又は１つのバーストで送られるようにトリガすることができる。最大遅延タイマは、より低い優先度のストリームに過度の遅延が適用されることを防止するためのセーフガードとして定義される。

幾つかの例において、アグリゲータ機能６０４ｃは、ある期間にわたって収集される統計に基づいてベアラ設定／再設定を管理し得る。複数のベアラパラメータは、バケット（バッファ）タイプ及びそれらに関連付けられるトラフィックソースを反映する。バケット設定及びポリシーは、シグナリングを用いてユーザ及び／又はオペレータによって動的に管理されることができ、このプロセスは、トラフィックシェーピング機能によって実行される動的な再設定により強化され得る。

上記制御ユニットを参照しつつ説明されたように、トラフィックシェーピング機能６０４ｂは、より上位の層からの個別のデータストリームについてトラフィックシェーピングを実行し、これらのストリームの既知の基本性質（key properties）（例えば、アプリオリな知識又は自己学習能力）に基づいてデータストリームからのデータの収集についてアグリゲータ機能６０４ｃによって実行されるトラフィックアグリゲーションを制御する。上述したように、非常に遅延の影響を受けにくい（delay insensitive）トラフィックは、より高い優先度のリアルタイムデータがバッファに入り、無線リソースが要求されるまで、送信されなくてもよい。

図６に示される例において、トラフィックシェーピング機能６０４ｂ及びアグリゲータ機能６０４ｃは、ＲＬＣ層において実装されるものと示される。しかしながら、トラフィックシェーピング機能６０４ｂ及びアグリゲータ機能６０４ｃは、任意の適当な層において実装されることができることが理解されるであろう。例えば、ＵＭＴＳ又はＬＴＥネットワークにおいて動作するＵＥに由来するアップリンクデータについて、当該機能は、レイヤ２層（例えば、ＰＤＣＰ、ＲＬＣ又はＭＡＣ）のいずれか、又は代替的に、より高いレベルのオペレーティングシステム（ＯＳ）層（図６には図示せず）における任意の適当な位置に配置され得る。

さらに、ダウンリンクトラフィックについて、トラフィックシェーピング機能及びアグリゲータ機能は、ＵＭＴＳ通信システムのＲＮＣ及び／若しくはＳＧＳＮ、又は、ＬＴＥ通信システムのｅノードＢ及び／若しくはＳ−ＧＷに配置され得る。

図７は、本発明の一例に係る方法を図示する処理フローの概略図を示す。図示のように、データストリームからのデータは、遅延バッファにおいて受け取られる。遅延バッファが所定の量のデータを含む場合、所定の期間が経過する場合即ちデータが遅延バッファに最大期間残存した場合、又は遅延を許容しないデータが遅延バッファにおいて受け取られる場合、遅延バッファにおけるデータは送信される。

本明細書において前述された実施形態には種々の変形が為され得る。例えば、上記送信機ユニット及びＭＴＣユニットに含まれる特定のコンポーネント部分、例えば、遅延バッファ、バッファメモリ、制御ユニット及びプロセッサは実質的に論理的な意味（designation）であることが理解されるであろう。従って、これらのコンポーネント部分が提供する機能は、上述され及び図面に示された形態に正確には一致しない手法で表され得る。例えば、本発明の態様は、データキャリア、例えば、フロッピーディスク、光ディスク、ハードディスク、ＰＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ若しくはこれらの任意の組み合わせ又は他の記憶媒体といった非一時的な（non-transitory）媒体に格納され、又はイーサネット、無線ネットワーク、インターネット若しくはこれらの任意の組み合わせ又は他のネットワークといったネットワーク上のデータ信号を介して送信され、又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）又はＦＰＧＡ（field programmable gate array）又は従来の同等のデバイスを適合させるために用いるのに適した他の設定可能な若しくはカスタムメイドの回路ハードウェアにおいて実現される、プロセッサで実装され得る命令を含むコンピュータプログラムプロダクトの形態において実装され得る。

本発明の例は、ネットワークにおける受信機にデータを送信するための遠隔端末において実装される遅延バッファの観点から概して説明されたが、当該遅延バッファは当該遠隔端末における受信機にデータを送信するためのネットワークの送信機において実装されることができることが理解されるであろう。例えば、遅延バッファは、モバイル端末における受信機にデータを送信するための基地局における送信機に接続されることができる。

さらに、本発明の例は、無線通信システムの観点から概して説明されたが、本発明は、インターネットシステム及び固定網通信システムといった他の通信システムにおいて実装されることもできることが理解されるであろう。本発明は、データがソフトウェアモジュール間で通信されるシステム、例えばデータがバーチャルポートを介して送信されるオペレーティングシステムにおいても実装され得る。

Claims (12)

1. 通信システムにおいてデータ送信を管理するための装置であって、当該装置は、
   １つ以上のデータのソースからデータを受信し、当該データを送信のために送信機に転送するように構成されるバッファユニットを備え、
   当該バッファユニットは、前記データを前記送信機に転送する前にデータを蓄積し、前記バッファユニットおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合に蓄積されたデータを前記送信機に転送し、および、前記バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が前記所定の閾値に到達しない場合であって前記データの遅延許容に対応する最大時間期間に到達した場合に前記蓄積されたデータを前記送信機に転送するように構成され、
   前記１つ以上のデータのソースから受信されるデータは、異なる遅延許容のデータを含み、前記バッファユニットは、当該異なる遅延許容に応じて異なる手法でデータの前記送信を管理するように動作可能であり、
   前記データについての前記異なる遅延許容は、自己学習プロセスに基づいて割り当てられる、装置。
2. 前記バッファユニットをバイパスし、それによって、前記送信機に送信されるべきデータを前記バッファユニットにおいて最初に蓄積されることなく送るように動作可能なスイッチを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記バッファユニットは、無線リンク制御層において実装される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記装置は、無線加入者ユニットを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
5. 前記無線加入者ユニットは、ＭＴＣ（machine-type communication）デバイスを含む、請求項４に記載の装置。
6. 前記装置は、ネットワークインフラストラクチャ要素を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
7. 前記データは、当該データの送信元である前記１つ以上のデータのソースの識別子を含むパケットデータを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記通信システムは、無線通信システムである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
9. １つ以上のデータのソースと、当該１つ以上のデータのソースからデータを送信するための送信機と、当該送信機によって送信されるデータを受信するための受信機とを備え、前記１つ以上のデータのソースからデータを受信し、当該データを前記受信機への送信のために前記送信機に転送するように構成されるバッファユニットをさらに備える通信システムであって、
   前記バッファユニットは、データを前記送信機に転送する前に当該データを蓄積し、前記バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合、蓄積されたデータを送信のために前記送信機に転送し、および、前記バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が前記所定の閾値に到達しない場合であって前記データの遅延許容に対応する最大時間期間に到達した場合に前記蓄積されたデータを前記送信機に転送するように構成され、
   前記１つ以上のデータのソースから受信されるデータは、異なる遅延許容のデータを含み、前記バッファユニットは、当該異なる遅延許容に応じて異なる手法でデータの前記送信を管理するように動作可能であり、
   前記データについての前記異なる遅延許容は、自己学習プロセスに基づいて割り当てられる、通信システム。
10. 通信システムにおいてデータ送信を管理する方法であって、当該方法は、
    １つ以上のデータのソースからデータを受信することと、
    受信される前記データをバッファユニットにおいて蓄積することと、
    前記バッファユニットにおける蓄積されるデータの量を判定することと、
    前記バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合、蓄積されるデータを前記バッファユニットから送信のために送信機へ転送することと、
    前記バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が前記所定の閾値に到達しない場合であって前記データの遅延許容に対応する最大時間期間に到達した場合に前記蓄積されたデータを前記送信機に転送することと、
    を含み、
    前記１つ以上のデータのソースから受信されるデータは、異なる遅延許容のデータを含み、前記バッファユニットは、当該異なる遅延許容に応じて異なる手法でデータの前記送信を管理するように動作可能であり、
    前記データについての前記異なる遅延許容は、自己学習プロセスに基づいて割り当てられる、方法。
11. コンピュータ実行可能な命令を有するコンピュータプログラムであって、コンピュータにロードされる場合に、当該コンピュータに、
    １つ以上のデータのソースからデータを受信することと、
    受信される前記データをバッファユニットにおいて蓄積することと、
    前記バッファユニットにおける蓄積されるデータの量を判定することと、
    前記バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達する場合、蓄積されるデータを前記バッファユニットから送信のために送信機へ転送することと、
    前記バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が前記所定の閾値に到達しない場合であって前記データの遅延許容に対応する最大時間期間に到達した場合に前記蓄積されたデータを前記送信機に転送することと、
    を実行させ、
    前記１つ以上のデータのソースから受信されるデータは、異なる遅延許容のデータを含み、前記バッファユニットは、当該異なる遅延許容に応じて異なる手法でデータの前記送信を管理するように動作可能であり、
    前記データについての前記異なる遅延許容は、自己学習プロセスに基づいて割り当てられる、コンピュータプログラム。
12. 無線通信システムにおいてデータを送信するためのＭＴＣ（machine type communication）デバイスであって、当該デバイスは、
    １つ以上のデータのソースからのデータを蓄積するバッファユニットであって、当該バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が所定の閾値に到達した場合、前記データを送信のために送信機に転送し、および、当該バッファユニットにおいて蓄積されるデータの量が前記所定の閾値に到達しない場合であって前記データの遅延許容に対応する最大時間期間に到達した場合に前記蓄積されたデータを前記送信機に転送するように構成される前記バッファユニット、
    を含み、
    前記１つ以上のデータのソースから受信されるデータは、異なる遅延許容のデータを含み、前記バッファユニットは、当該異なる遅延許容に応じて異なる手法でデータの前記送信を管理するように動作可能であり、
    前記データについての前記異なる遅延許容は、自己学習プロセスに基づいて割り当てられる、ＭＴＣデバイス。
    
    

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