JP5667284B2 - リンクのそれぞれのセグメントのサービス品質を決定するための方法、装置、およびノード - Google Patents

Description

本発明は、中継の技術分野に関し、より詳細には、リンクのセグメントのそれぞれのサービス品質（ＱｏＳ）を決定するための方法、装置、およびネットワーク・ノードに関する。

既存の通信システムでは、事業者は、多様なサービスたとえばマルチメディア電話、モバイルＴＶ、オンライン・ゲームなどを顧客に提供することができる。これらのサービスは独自の特徴を持ち、サービスの種類が異なれば、ビット・レート、パケット遅延などのパフォーマンスに関する要件も異なる。たとえば、音声セッションおよび映像セッションの場合、時間遅延が少ないことが必要とされ、ある一定のビット誤り率は許容されうる。一方、ファイル転送などのサービスの場合は、比較的低いビット誤り率が必要とされ、ある一定の時間遅延は許容されうる。

これらの問題は、オーバープロビジョン（ｏｖｅｒ−ｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇ）によって解決することができる。しかし、セルラ・アクセス・ネットワークでは、伝送容量のコスト、特に無線スペクトルおよび基地局からのバックホールのコストは、比較的高い。したがって、このようなオーバープロビジョンを行う技術方式は、通常、経済的ではない。したがって、アクセス事業者がサービスを差別化し、特定のサービスのパケット・トラフィックで発生するパフォーマンスを制御できるために、簡単かつ有効な標準化されたＱｏＳ機構が必要とされている。

ポリシーおよび課金制御（ＰＣＣ）は、一貫性のある制御された手段でサービス関連の接続を管理する手段を提供する。ＰＣＣは、どのようにサービス・フローがベアラに割り当てられるか、それらのベアラはどのようなＱｏＳ特性を有するのか、最後に、どのような種類の会計および課金ポリシーが適用されるのかを含めて、どのようにベアラ・リソースが所与のサービスに割り当てられるかを決定する。たとえば、３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ（３ＧＰＰ）の仕様では、各サービス・データ・フロー（ＳＤＦ）は、唯一無二のＱｏＳクラス識別子（ＱＣＩ）と関連付けられ、各ＱＣＩは、対応するＱｏＳ、たとえば優先順位、許容されるパケット遅延時間（ＰＤＢ：ｐａｃｋｅｔ ｄｅｌａｙ ｂｕｄｇｅｔ）、パケット・エラー損失率（ＰＥＬＲ）に対応する。

現在の３ＧＰＰの仕様では、基地局から直接的にユーザ機器へのシングルホップ技術が適用されている。したがって、３ＧＰＰの仕様では、ＱｏＳ保証は、たとえば異なるＱＣＩに許容されるパケット遅延時間（ＰＤＢ）、パケット・エラー損失率（ＰＥＬＲ）などを指定するために、シングルホップだけに対して設計されている。

マルチホップ中継技術は、３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔの次のｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＬＴＥ）−ａｄｖａｎｃｅｄ（３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａ）で導入されている。マルチホップ中継技術は、比較的低い設備投資（ＣａｐＥＸ）および運用コスト（ＯｐＥＸ）での適用範囲（ｃｏｖｅｒａｇｅ）の拡張およびスループットの向上に有効な解決策であり、ＬＴＥ−Ａ Ｒｅｌ−１０で受け入れられた。マルチホップ中継技術によれば、ユーザ機器と基地局の間のデータ伝送は、１つまたは複数の中継局を介して転送されなければならない。

しかし、従来技術では、マルチホップ中継シナリオに対するＱｏＳ保証はない。たとえば、従来技術では、ＱＣＩ＃２が単純な２ホップ中継システムに適用されるシナリオが考慮されている。３ＧＰＰの仕様におけるＱＣＩ＃２に関する要件に基づけば、対応するＰＥＬＲは１０^−３であるべきである。しかし、発展型ノードＢ（ｅＮＢ）と中継ノード（ＲＮ）の間のリンクおよびＲＮとユーザ機器（ＵＥ）の間のリンクがともに、必要とされるＰＥＬＲすなわち１０^−３のＰＥＬＲを満たす場合でも、全リンクｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥは、必要とされる総ＰＥＬＲを１０^−３で達成することはできない。

したがって、マルチホップ中継システムにおけるＱｏＳ保証が当技術分野で必要とされている。

この目的で、本発明では、３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａなどのマルチ中継システムに対するリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定する技術的な解決策が提供される。

本発明の一態様によれば、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法が提供される。この方法は、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳと全体ＱｏＳの関係に従って、リンクのＱｏＳに関する全体要件に少なくとも基づいて、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するステップを含むことができる。

本発明の一実施形態によれば、この方法は、ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータを収集するステップをさらに含むことができ、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するステップは、収集されたパラメータに基づいてさらに実行されることができる。この場合、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するステップは、好ましくは、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を取得するように、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値の達成可能性および無線リソース利用率の最大化を目標として、関係、全体要件、および収集されたパラメータの制約のもとで最適化動作を実行するステップを含むことができる。

本発明の別の実施形態では、この方法は、セグメントのＱｏＳ目標値が達成できないことに応答して、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値の再決定をトリガするステップをさらに含むことができる。

本発明の一実施形態によれば、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するステップが、リンクに関連するネットワーク・ノードのうちの１つにおいて実行されることができる。この実施形態では、この方法は、それぞれのネットワーク・ノードがＱｏＳ目標値に基づいてリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作（ｌｉｎｋ ａｄａｐｔｉｖｅ ａｎｄ ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）を実行するように、リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードに決定されたＱｏＳ目標値を送信するステップをさらに含むことができる。

本発明の別の実施形態によれば、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するステップは、リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードにおいて同一の規則に基づいて実行されることができる。この実施形態によれば、この方法は、それぞれのネットワーク・ノードにおいて、それに関連しＱｏＳに影響を及ぼすパラメータを取得するステップと、ＱｏＳに影響を及ぼす取得されたパラメータを共有するように、これらのパラメータをリンクに関連する他のネットワーク・ノードに送信するステップとをさらに含むことができる。

本発明の実施形態によれば、ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータは、ある一定の期間における統計的パラメータに基づいており、ネットワーク展開特性パラメータ、ユーザのトラフィック特性パラメータ；システム・パラメータ構成特性パラメータ；およびネットワーク・ノードのアプリケーション特性パラメータのうちの１つまたは複数を含むことができる。

本発明の実施形態によれば、ＱｏＳは、エラー・ビット・レート、符号誤り率、シンボル誤り率、パケット誤り率、パケット・エラー損失率、信号対干渉雑音比、およびパケット遅延のうちの１つを含むことができる。

本発明の第２の態様によれば、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための装置がさらに提供される。この装置は、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳと全体ＱｏＳの関係に従ってリンクのＱｏＳに関する全体要件に少なくとも基づいてそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するように構成された目標値決定モジュールを備えることができる。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様による装置を備えるネットワーク・ノードがさらに提供される。

本発明の第４の態様によれば、その上で実施されるコンピュータ・プログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム製品がさらに提供され、このコンピュータ・プログラム・コードは、コンピュータにロードされると、本発明の第１の態様による方法を実行する。

本発明において提供される技術的な解決策を用いることにより、本発明は、マルチホップ中継システムに対するリンクのそれぞれのセグメントの目標ＱｏＳを決定する解決策を提供でき、これにより、マルチホップ中継システムの全体ＱｏＳを保証することができる。さらに、好ましい実施形態では、最も適切なＱｏＳ目標値は、ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータに基づいてそれぞれのセグメントに提供されることができる。

さらに、本発明の解決策は、大きなスケーラビリティを有し、任意の数のホップを持つ中継システムに容易に拡張することができる。さらに、本発明において提供される解決策は、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）の範囲でのＱｏＳ制御を最適化することを意図しており、したがって、コア・ネットワーク（ＣＮ）に対して透過的であり、ＣＮに何ら影響を及ぼさない。その上、本発明による解決策は、現在の３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａの仕様に非常に軽微な変更を加えたものであり、したがって、良好な下位互換性を有する。さらに、本発明による解決策は、ＬＴＥ Ｒｅｌ−８／９／１０に対しても透過的であり、これらに何ら影響を及ぼさない。本発明の上記およびその他の特徴は、添付の図面を参照しながら好ましい実施形態の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。同じ参照符号は、本発明の添付の図面の全体を通して同じまたは類似の構成要素を表す。

本発明による２ホップ中継システムのセグメント構成を示す図である。 本発明の一実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法の流れ図である。 本発明の別の実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法の流れ図である。 本発明の一実施形態による、２ホップ中継システムに対するＱｏＳ保証の動作の概略図である。 本発明の一実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための装置のブロック図である。 本発明の別の実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための装置のブロック図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法および装置に対して詳細な説明を行う。

前述のように、無線中継システムでは、リンクの各セグメントが３ＧＰＰの仕様におけるＱｏＳ要件を満たす場合でも、リンクが全体としてＱｏＳ要件を満たすことを保証することはできない。したがって、全リンクｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥのＱｏＳ要件を満たすために、新しい仕組みがリンク全体のＱｏＳ要件を保証するように設計されるべきである。

まず、本発明の実施形態が基づく基本原理を説明するために、図１に示されている中継システムを参照する。図１は、バックホール・リンクｅＮＢ−ＲＮとアクセス・リンクＲＮ−ＵＥとを備える２ホップ中継システムを示す。本発明の実施形態によれば、まず、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳ（Ｑ_{バックホール}およびＱ_アクセス）と全体ＱｏＳ（Ｑ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}）の関係が確立され、すなわち、以下の関係式
Ｑ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}＝Ｆ（Ｑ_{バックホール},Ｑ_アクセス） 式１
が見出される。

ＱＣＩのパケット・エラー損失率（ＰＥＬＲ）を一例として挙げる。この例では、Ｐ_{バックホール}およびＰ_アクセスは、それぞれバックホール・リンクおよびアクセス・リンクに関する必要とされるＰＥＬＲを表す。Ｐ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}は、リンク全体ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥに関する必要とされるＰＥＬＲを表す。中継の特性に基づいて、バックホール・リンクおよびアクセス・リンクは、直列に接続された２つのリンクとして見なされることができる。したがって、ＱｏＳ指標の性質に基づいて、リンク全体の正しい率（ｃｏｒｒｅｃｔ ｒａｔｅ）は、
１−Ｐ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}＝（１−Ｐ_{バックホール}）・（１−Ｐ_アクセス） 式２
として決定されることができる。

したがって、単純化により以下の式を得ることができる。
Ｐ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}＝Ｐ_{バックホール}＋Ｐ_アクセス−Ｐ_{バックホール}・Ｐ_アクセス 式３

このようにして、それぞれのセグメントに対するＰ_{バックホール}およびＰ_アクセスと全体要件Ｐ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}の関係式を得ることができる。

その上、式３では、Ｐ_{バックホール}・Ｐ_アクセスは高次の項であり、リンク全体のＰＥＬＲに対する貢献度は比較的低い。したがって、Ｐ_{バックホール}・Ｐ_アクセスは無視でき、次に、以下の達成式がされる。
Ｐ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}≒Ｐ_{バックホール}＋Ｐ_アクセス 式４

計算を簡単にするため、式４は、実際の適用例では関係式の役割を果たすことができる。

関係式を決定した後、リンクのそれぞれのセグメントの目標ＰＥＬＲ値（すなわち、Ｐ_{バックホール}およびＰ_アクセス）は、関連式およびリンクの全体要件Ｐ_{ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥ}に基づいて取得されることができる。次に、協調操作が、各リンクに関する目標ＰＥＬＲを実現するようにそれぞれのセグメントの目標ＰＥＬＲ値に基づいてｅＮＢとＲＮの間で実行され、それによってエンドツーエンドのＱｏＳ要件を保証することができる。

３以上のホップのシナリオは、２ホップのシナリオと類似である。したがって、この方法は、上記の記述に基づいて３以上のホップのシナリオに容易に拡張することができる。たとえば、３以上のホップの中継シナリオでは、その関係を表す関数は、以下に
Ｑ_全体＝Ｆ（Ｑ_ｓ１，Ｑ_ｓ２，．．．Ｑ_ｓｎ） 式５
と表されることができ、上式で、Ｑ全体は、リンクのＱｏＳに関する全体要件を表す。Ｑｓ１、Ｑｓ２、およびＱｓｎは、それぞれ第１のセグメント、第２のセグメント、およびｎ番目のセグメントのＱｏＳを表す。ｎは、リンク全体のセグメントの数または中継システムのホップの数である。

さらに、他のＱｏＳ指標では、パラメータの性質が異なることにより、適用可能な式は、式３および式４と異なることがある。しかし、当業者は、類似の原理に基づいて、他のＱｏＳ指標に対する関係式を得ることができる。

本発明の実施形態は、上述の基本原理に基づいて、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定する解決策を提供する。次に、図２を参照して、本発明の実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法を説明する。ここで、図２は、本発明の一実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法の概略的な流れ図である。

図２に示されるように、まずステップＳ２０１では、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値が、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳと全体ＱｏＳの関係に従って、リンクのＱｏＳに関する全体要件に少なくとも基づいて決定されることができる。

具体的には、異なるＱｏＳ指標では、式５に表される関係式が取得できる、すなわち、全体ＱｏＳとそれぞれのセグメントのＱｏＳの関係モデルまたは関係式が確立されることができる。この式に基づいて、それぞれのセグメントの目標ＱｏＳは、サービスによって必要とされるリンクの総合ＱｏＳから決定されることができる。

図１に示される例示的なシナリオを一例として挙げると、一実施形態では、アクセス・リンクおよびバックホール・リンクのためのＰＥＬＲは、これらＰＥＬＲの総和が必要とされる全体的なＰＥＬＲを満たす限り、同一の値として設定されることができる。

上記の設定様式では、それぞれのセグメントの実際の状態が考慮されていない。一代替実施形態では、それぞれのセグメントのためのＱｏＳ目標値は、それぞれのセグメントの状態をさらに考慮することによって設定されることができる。特に、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定する前に、点線ブロック２０２に示されるステップＳ２０２では、ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータが収集される。これらのパラメータは、それぞれのセグメントに関連し、ＱｏＳを制限するパラメータとすることができ、たとえば、ネットワーク展開特性パラメータ、ユーザのトラフィック特性パラメータ、システム・パラメータ構成特性パラメータ、ネットワーク・ノードのアプリケーション特性パラメータなどとすることができる。異なるＱｏＳ指標の場合、それらのＱｏＳ指標に影響を及ぼすパラメータもやや異なることに留意されたい。以下に、ＱｏＳに影響を及ぼす以下のパラメータについて、ＰＥＬＲを一例として詳細に説明する。

ＰＥＬＲの場合、ネットワーク展開特性パラメータは、それぞれのセグメントの干渉状態とすることができる。セグメントの干渉が大きいほど、エラーが発生する確率が高くなり、したがって、おそらく実施されるＰＥＬＲが大きくなる。反対に、セグメントの干渉が小さいほど、エラーが発生する確率は低くなり、したがって、おそらく実施されるＰＥＬＲが小さくなる。ＰＥＬＲの場合、ユーザのトラフィック特性パラメータは、それぞれのセグメントの平均スループットおよび無線リソース利用率などとすることができる。リンクのセグメントのスループットが高いほど、または無線リソース利用率が高いほど、それは、リンクが有するＰＥＬＲが大きいことを意味する。逆に、それぞれのセグメントのスループットが低いほど、または無線リソース利用率が小さいほど、それは、ＰＥＬＲが小さいことを意味する。さらに、ＰＥＬＲの場合、システム・パラメータ構成特性パラメータは、伝送のためにそれぞれのセグメントに割り当てられるサブフレームの数とすることができる。異なるセグメント（たとえば、バックホール・リンクとアクセス・リンクに対して）を分離するために時分割多重化技術が用いられるとき、リンクのそれぞれのセグメントを伝送するために割り当てられるサブフレームの数は、ＰＥＬＲに影響を及ぼしうるパラメータである。バックホール・リンクに割り当てられるサブフレームの数が比較的少ない場合、特定の許容されるパケット遅延時間を保証するために、それに応じて、ＰＥＬＲの増加に対応するＨＡＲＱ／ＡＲＱ再伝送時間が減少することが好ましい。さらに、ＰＥＬＲの場合、ネットワーク・ノードのアプリケーション特性パラメータは、ＲＮの適用シナリオ、ＵＥの適用シナリオなどとすることができる。たとえば、ＲＮが走行中の車両に展開され、車両でモバイル・ユーザ機器の役目を果たすとき、安定したアクセス・リンクが生成でき、したがってアクセス・リンクは、比較的小さなＰＥＬＲを実現することができる。逆に、ＵＥが移動状態にあり、ＲＮが固定された状態にあるとき、アクセス・リンクは、ＰＥＬＲの増加に対応する。

したがって、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するステップ（ステップＳ２０１）は、ＱｏＳに影響を及ぼしうるこれらの取得されたパラメータに基づいて、さらに実行されることができる。言い換えれば、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値は、ＱｏＳに対応する関係式に従って、これらの取得されたパラメータおよび必要とされる全体ＱｏＳに基づいて決定される。このようにして、それぞれのセグメントの目標値を決定する際に、それぞれのセグメントに対する達成可能なＱｏＳ目標値を設定するように、それぞれのセグメントの実際の状態が考慮されることができ、それによって、効率の向上を実現する。

本発明の一代替実施形態によれば、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値の達成可能性および無線リソース利用率の最大化を目標として、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を取得するように、上述した関係、全体要件、および収集されたパラメータの制約のもとで最適化動作が実行される。具体的な最適化動作は、システムの状態に適するように設計されることができる。当業者は、本明細書における教示およびそれにより理解される技術的知識に基づいて、この最適化動作を完全に実施できよう。したがって、本発明をわかりにくいものにしないために、本明細書では、最適化動作については詳細に説明しない。

ＱｏＳに影響を及ぼすことができる上記のパラメータは、好ましくは、かなり長期の期間にわたる統計値に基づく。これは、リンクのそれぞれのセグメントに対して半静的な構成プロセスを実行することを意味する。言い換えれば、構成は、上記のパラメータが変化しても動的に実行されず、この構成は、構成が上記のパラメータに基づいて完了した後は維持されない（これについては、以下で詳細にさらに説明する）。

図２の実施形態によれば、上記の決定されたプロセスは、リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードのうちの１つにおいて実行され、たとえばｅＮＢまたは任意の中継ノードで一元的に実施されることができる。したがって、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値が決定された後、ステップＳ２０３では、それぞれのネットワーク・ノードがＱｏＳ目標値に基づいてリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作を実行するように、ＱｏＳ目標値が、リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードに送信されることができる。

各ネットワーク・ノードがそれ自体のＱｏＳ目標値を取得した後、時間領域、空間領域、および周波数領域で適切なスケジューリングを実行することによって目標ＱｏＳを達成するように、適切なリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作がＱｏＳ目標値に基づいて実行されることができる。たとえば、ＱｏＳ目標値は、適切な変調および符号化、パワーの割り当て／制御、ＨＡＲＱ機構、ＡＲＱ機構、周波数選択スケジューリング、空間ダイバーシティ技術などをＱｏＳ目標値に基づいて採用することによって達成されることができる。ＱｏＳ目標値を実現するためにリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作を実行することは、当技術分野で知られている技術であり、これについては本明細書ではさらに詳述しない。

上記のようにそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定する動作を実行することは、セグメントＱｏＳの構成プロセスと呼ばれることもある。

さらに、本発明者らは、実際の適用例では、リンク状態、システム・パラメータ構成、およびネットワーク展開のような状態は、すべて動的に変更されると考えている。したがって、最初に決定されたＱｏＳ目標値は、ある期間の後で新しいシナリオに適合しないことがあり、いくつかのネットワーク・ノードは、リンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作をどのように実行するかに関係なく、それに対して指定されたＱｏＳ目標値を達成しないことがある。

上記の状況に基づいて、本発明者らは、再構成機構を提供する。本発明の一実施形態によれば、点線ブロック（代替ステップを示す）で示されるステップＳ２０４では、セグメントに対するＱｏＳ目標値が満たされることができないことにさらに応答して、リンクのそれぞれのセグメントに対するＱｏＳ目標値の再決定がトリガされる。

本発明の一実施形態によれば、各ネットワーク・ノードにおいて、その実際のＱｏＳが測定される。ある期間内に目標ＱｏＳが満たされることができないことが判明した場合、再構成を要求するためにそれぞれのセグメントに対するＱｏＳ目標値を決定するメッセージがネットワーク・ノードに送信されることができる。再構成要求を受信した後、ＱｏＳ目標値を決定するためのネットワーク・ノードは、必要とされるパラメータを再収集し、それぞれのセグメントに対する適切なＱｏＳ目標値を再決定することができる。その上、それぞれのネットワーク・ノードは、構成の再実行が必要とされるかどうかをネットワーク・ノードが決定するように、それぞれのセグメントに対するＱｏＳ目標値を決定するネットワーク・ノードに、ＱｏＳを決定するパラメータを定期的に送信することもできる。ネットワーク・ノードでは、他のネットワーク・ノードから送信されるパラメータに基づいて、再構成が必要とされることが決定されると、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値は、これらの受信されたパラメータに基づいて再決定されることができる。

したがって、この実施形態で提供される技術的な解決策は、リンクのそれぞれのセグメントに対する半静的な構成を実行するプロセスである。このプロセスは、これらのパラメータの変化により構成を動的に実行する動的構成様式および構成が完了した後に構成を常に維持する静的構成様式とは異なり、ある期間中の観察（ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ）に基づいて再構成を実行する技術的な解決策である。したがって、この構成様式は、動的構成によって必要とされる種々のオーバーヘッドを減少でき、一方、静的構成が状況の変化に適応できないという欠点を克服することができる。

図２に関して上述した実施形態では、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を一元的に決定する、すなわち、リンクに関連する１つのネットワーク・ノードにおいてＱｏＳ目標値を決定する動作を実行する解決策が説明されている。しかし、本発明はこれに限定されず、分散的に実施されることもできる。次に、本発明の別の実施形態による解決策について、図３を参照して説明する。

図３を参照すると、図３は、本発明の別の実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するための方法の流れ図である。この実施形態では、目標値を決定する動作は、リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードにおいて実施される。

図２に示される実施形態と同様に、まずステップＳ３０１では、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値が、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳと全体ＱｏＳの関係に従って、リンクのＱｏＳに関する全体要件に少なくとも基づいて決定される。

好ましくは、決定するステップＳ３０１の前に、ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータが、点線のブロック（代替ステップを示す）に示されるＳ３０２ステップで収集でき、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値は、収集されたパラメータに基づいてさらに決定されることができる。好ましい一実施形態では、最適化動作は、それぞれのセグメントに最も適したＱｏＳ目標値を取得するように、ＱｏＳの全体要件を目標として、収集されたパラメータの制約のもとで実行される。さらに好ましくは、点線ブロック（代替ステップを示す）に示されるステップＳ３０４では、セグメントのＱｏＳ目標値が満たされることができないことに応答して、リンクのそれぞれのセグメントに対するＱｏＳ目標値を再決定するプロセスがトリガされる。

上記のステップＳ３０１、Ｓ３０２、およびＳ３０４は、図２に示される実施形態におけるＳ２０１、Ｓ２０２、およびＳ２０４と実質的に同一である。ステップＳ３０１、Ｓ３０２、およびＳ３０４の詳細な動作および関係する実施形態については、図２に関する記述を参照されたい。

図３に示される実施形態では、各ネットワーク・ノードによって決定されるＱｏＳ目標値の間の整合性を保証するために、各ネットワーク・ノードは、ＱｏＳ目標値を決定する動作を同じ規則に基づいて実行しなければならない。さらに、それぞれのネットワーク・ノード間でのパラメータの共有を実現することも必要とされる。

したがって、ステップＳ３０５では、各ネットワーク・ノードで、ＱｏＳに影響を及ぼす、それぞれの関係するパラメータが取得されることができる。パラメータは、図２を参照しながら上で述べたパラメータであり、これらのパラメータは、測定および／または算出によって取得されることができる。その後、ステップＳ３０６では、ＱｏＳに影響を及ぼすこれらの取得されたパラメータが、これらのパラメータを共有するように、リンクに関連する他のネットワーク・ノードに送信される。このようにして、各ネットワーク・ノードは、同じ規則および同じパラメータに基づいて、それぞれのセグメントに対する同じＱｏＳ目標値を決定することができる。しかし、各ネットワーク・ノードは、自分のＱｏＳ目標値に対するリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作を実行することのみを要求され、決定された他のＱｏＳ目標値を他のネットワーク・ノードに送信する必要はない。

図２に示される実施形態は、図２の実施形態が一元的に実現されるが、図３の実施形態が分散的に実現されるという点において、図３に示される実施形態と異なる。図２の実施形態は、パラメータを一元的に収集し、ＱｏＳ目標値を一元的に決定し、決定された目標値が共有のために他のネットワーク・ノードに送信されることであるが、図３の実施形態は、それぞれのネットワーク・ノード間のパラメータを共有し、同じ規則に基づいて決定プロセスを実行し、それによって同じ決定結果を取得することである。図２の実施形態のシナリオでは、目標値を一元的に決定することを担当するネットワーク・ノードが、他のネットワーク・ノードからパラメータを収集し、他のネットワーク・ノードに決定結果を送信する。一方、図３の実施形態のシナリオでは、決定を実行するのに必要とされるすべてのパラメータを各ネットワーク・ノードが取得できるように、各ノードは、ＱｏＳに影響を及ぼす自分自身の取得されたパラメータを他のノードに相互に送信する。

サービスが異なれば、それらに対応するＱｏＳレベルも異なり、したがって、リンクに関する全体要件も異なることに留意されたい。したがって、異なるサービスに関してそれぞれのセグメントに対するＱｏＳ目標値を決定することが必要とされる。

さらに、アップリンクおよびダウンリンクについては、アップリンクＱｏＳに影響を及ぼすパラメータとダウンリンクＱｏＳに影響を及ぼすパラメータが異なることがあるので、同じＱｏＳ要件であっても、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値が場合によっては異なることがあることに留意されたい。したがって、アップリンクおよびダウンリンクそれぞれに対してそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定する動作を実行することが必要とされる。

次に、本発明によりＱｏＳを保証するための特定の実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、本発明の一実施形態による、２ホップ中継システムに対するＱｏＳ保証の動作の概略図である。

図４に示されるように、外側ループ制御および内側ループ制御は、ＱｏＳ要件を保証するように各セグメントのＱｏＳ指標（たとえばＰＥＬＲ）を調整するために用いられる。外側ループ制御は、図４において一点鎖線で示されており、サービスの初期化を行い、本発明で上述した方法に基づいてリンクのそれぞれのセグメントの目標ＱｏＳを決定し（ＯＬＣ１）、比較的長期の測定に応答してリンクのそれぞれのセグメントの目標ＱｏＳを調整し、関係するネットワーク・ノード（たとえば基地局ｅＮＢまたは中継ノードＲＮ）から報告する、すなわち目標値を再決定する動作を実行すること（ＯＬＣ２）を主に担当する。内側ループ制御は、図４において実線で示されており、目標ＰＥＬＲを達成するために、何らかのリンク・アダプテーション測定および適正なスケジューリング、たとえば、適応変調および符号化、パワー割り当て／制御、ＨＡＲＱ、ＡＲＱ、周波数選択スケジューリング、空間ダイバーシティ技術などを実行することを担当する。その上、データ伝送を実行する間またはその後に、再構成し、再構成のためにパラメータを収集するかどうかを決定するように、実際的なＱｏＳ計算およびパラメータ取得動作も実行されることができる。

図４に示されるように、最初に、外側ループ制御ＯＬＣ１では、サービス初期化が実行される。ｅＮＢ−ＲＮ−ＵＥのＱｏＳに関する全体要件に基づいて、それぞれのセグメント（アクセス・リンクおよびバックホール・リンク）のＵＬ／ＤＬ ＱｏＳ目標が、図２および図３に関して上述した方法に従って決定される。

次に、内側ループ制御ＩＬＣ１およびＩＬＣ２では、ｅＮＢおよびＲＮは、リンクのそれぞれのセグメントの目標ＱｏＳを目標として、適切なリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作を実行し、ＤＬ／ＵＬデータ伝送を実行する。対応するデータ伝送を実行する間またはその後に、ｅＮＢおよびＲＮはそれぞれ、実現されたＱｏＳを計算し、ＱｏＳに影響を及ぼすいくつかのパラメータを測定する。これらのパラメータは、場合によっては将来的に実行されるＱｏＳ再構成に使用される。イベントによってトリガされたまたは定期的な報告様式は、それぞれのセグメントに対して将来的にありうるＱｏＳ再構成で使用する目的でそれぞれのネットワーク・ノード間でそれぞれのパラメータ情報を交換するために用いられることができる。

少なくとも１つのセグメントの目標ＱｏＳを実施することが不可能であると決定されるとき、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値の再決定は、たとえば外側ループ制御ＯＬＣ２すなわち再構成で実行されることができる。

本発明で提供される解決策を用いることにより、本発明は、マルチホップ中継システムのそれぞれのリンクのセグメントの目標ＱｏＳを決定するための技法を提供することができる。この解決策は、マルチホップ中継システムの全体ＱｏＳを保証することができる。さらに、好ましい実施形態では、最も適切なＱｏＳ目標値は、ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータに基づいてそれぞれのセグメントに提供されることができる。

さらに、本発明の技術的な解決策は、大きな拡張性を有し、任意の数のホップを持つ中継システムに容易に拡張することができる。さらに、本発明において提供される技術的な解決策は、無線アクセス・ネットワーク（ＲＡＮ）の範囲でのＱｏＳ制御を最適化することを意図している。最適化は、コア・ネットワーク（ＣＮ）に対して透過的であり、ＣＮに何ら影響を及ぼさない。その上、本発明による技術的な解決策は、現在の３ＧＰＰ ＬＴＥ−Ａの仕様に非常に軽微な変更を加えたものであり、したがって、良好な下位互換性を有する。さらに、本発明による技術的な解決策は、ＬＴＥ Ｒｅｌ−８／９／１０に対しても透過的であり、これらに何ら影響を及ぼさない。

さらに、本発明は、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための装置をさらに提供する。以下に、図５および図６を参照して説明を行う。

最初に、図５を参照すると、図５は、本発明の一実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための装置５００のブロック図である。装置５００は、リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳと全体ＱｏＳの関係に従ってリンクのＱｏＳに関する全体要件に少なくとも基づいてそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するように構成できる目標値決定モジュール５０１を備えることができる。

図５に示されるように、装置５００は、ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータを収集するように構成されたパラメータ収集モジュール５０２（代替モジュールを示す点線のブロックで示されている）をさらに備えることができる。このシナリオでは、目標値決定モジュール５０１は、収集されたパラメータに基づいてリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値をさらに決定するように構成されることができる。本発明の一実施形態では、目標値決定モジュール５０１は、収集されたパラメータの条件下でＱｏＳの全体要件を目標として最適化動作を実行するように構成され、それによってそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を取得することができる。本発明の別の実施形態によれば、目標値決定モジュール５０１は、アップリンクおよびダウンリンクそれぞれに対してリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するように構成されることができる。

本発明の一実施形態によれば、目標値決定モジュール５０１は、リンクに関連するネットワーク・ノードのうちの１つにおいてリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するように構成されることができる。この実施形態では、装置５００は、それぞれのネットワーク・ノードがＱｏＳ目標値に基づいてリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作を実行するように、決定されたＱｏＳ目標値をリンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードに送信するように構成された目標値送信モジュール５０３をさらに備えることができる。

その上、本発明の別の実施形態では、装置５００は、それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を再決定するようにセグメントのＱｏＳ目標値が達成できないことに応答してそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を再決定するために目標値決定モジュール５０１をトリガするように構成された再決定トリガ・モジュール５０４（代替モジュールを示す点線のブロックで示されている）をさらに備えることができる。

本発明の実施形態によれば、収集されたパラメータは、ある期間にわたる統計的パラメータに基づく。このパラメータは、ネットワーク展開特性パラメータ、ユーザのトラフィック特性パラメータ；システム・パラメータ構成特性パラメータ；およびネットワーク・ノードのアプリケーション特性パラメータのうちの１つまたは複数を含むことができる。

その上、図６は、本発明の別の実施形態によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための装置を示す。図６に示されるように、装置６００は、目標値決定モジュール６０１と、任意選択のパラメータ収集モジュール６０２と、任意選択の再決定トリガ・モジュール６０４とを備えることができ、これらのモジュールはそれぞれ、目標値決定モジュール５０１、パラメータ収集モジュール５０２、および再決定トリガ・モジュール５０４に相当する。図５のモジュールおよび関係する実施形態に類似した図６のモジュールおよび関係する実施形態に関しては、図５の説明を参照されたい。わかりやすくするため、これらについては、ここには詳述しない。

図５と異なることは、図６に示される目標値決定モジュール６０１は、リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードにおいて同じ規則に基づいてそれぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するように構成できることである。この実施形態では、装置は、それぞれのネットワーク・ノードにおいて、ＱｏＳに影響を及ぼすそれぞれの関係するパラメータを取得するように構成されたパラメータ取得モジュール６０５と、ＱｏＳに影響を及ぼす取得したパラメータを共有するように、これらのパラメータをリンクに関連する他のネットワーク・ノードに送信するように構成されたパラメータ送信モジュール６０６とをさらに備えることができる。

その上、本発明は、図５および図６のすべての実施形態に関して説明した装置を備えるネットワーク・ノードをさらに提供することができる。このネットワーク・ノードは、中継ノードであってもよいし、基地局であってもよい。

さらに、本発明は、コンピュータ・プログラムによって実施されることもできる。このために、本発明は、その上で実施されるコンピュータ・プログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム製品をさらに提供し、このプログラム・コードは、コンピュータにロードされると、本発明によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定する方法を実行する。

図５および図６に関して説明する種々の実施形態におけるそれぞれのモジュールの詳細な動作については、図２から図４に関して上述した、本発明によりリンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法を参照されたい。

上記において、２ホップ中継を一例として本発明に関する記述を行ってきた。しかし、本発明はこれに限定されず、３以上のホップを有する中継システムに適用されることができる。さらに、２ホップ中継に関する上記の記述に基づいて、当業者は、本発明を複数ホップのシナリオに拡張するであろう。

上記において、本発明は、ＱＣＩのＰＥＬＲをＱｏＳ指標として使用する一例により説明してきた。しかし、本発明はこれに限定されない。当業者は、本明細書において提供した教示に基づいて、本発明を、たとえばＱＣＩの許容されるパケット遅延時間に適用でき、または、エラー・ビット・レート、符号誤り率、シンボル誤り率、パケット誤り率、パケット・エラー損失率、および信号対干渉雑音比などの他のＱｏＳ指標にさらに適用することができる。

その上、異なるＱｏＳ指標では、それぞれのセグメントのＱｏＳと全体ＱｏＳの関係式が若干異なる場合があることにさらに留意されたい。しかし、当業者は、本発明における一例としてＰＥＬＲを用いた記述に基づいて、本発明を他のＱｏＳ指標に確実に拡張できよう。

さらに、主に３ＧＰＰシステムに関して本発明を上述してきた。しかし、本発明が類似のシナリオで他の通信ネットワークにも適用できることは、当業者には理解されよう。

本発明の実施形態は、ソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組み合わせを用いて実施できることに留意されたい。ハードウェア部分は、専用論理回路（ｓｐｅｃｉａｌ ｌｏｇｉｃ）によって実施されることができる。ソフトウェア部分は、メモリに格納され、マイクロプロセッサまたは設計固有ハードウェア（ｄｅｓｉｇｎ−ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈａｒｄｗａｒｅ）などの適切な命令実行システムによって実行されることができる。

現在考慮される実施形態に関して本発明を記述してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されないことを理解されたい。反対に、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲に含まれる種々の変更および等価な構成を包含することを意図するものである。添付の特許請求の範囲は、最も広い説明に一致し、このようなすべての変更ならびに等価な構造および機能を包含する。

Claims (13)

1. リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための方法であって、
   前記ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータを収集するステップと、
   前記リンクの前記それぞれのセグメントのＱｏＳと全体ＱｏＳの関係に従って、少なくとも前記リンクのＱｏＳに関する全体要件に基づいて前記それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するステップを含み、
   少なくとも前記リンクのＱｏＳに関する前記全体要件に基づいて前記それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定する前記ステップが、収集された前記パラメータに基づいて実行される、方法。
2. 前記それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定する前記ステップが、前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を取得するように、前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値の実行可能性および無線リソース利用率の最大化を目標として、前記関係、前記全体要件、および収集されたパラメータの制約のもとで最適化動作を実行するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. セグメントのＱｏＳ目標値が達成できないことに応答して、前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値の再決定をトリガするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を決定する前記ステップが、前記リンクに関連するネットワーク・ノードのうちの１つにおいて実行され、前記方法が、
   それぞれのネットワーク・ノードが前記ＱｏＳ目標値に基づいてリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作を実行するように、前記リンクに関連する前記それぞれのネットワーク・ノードに前記ＱｏＳ目標値を送信するステップ
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を決定する前記ステップが、前記リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードにおいて同一の規則に基づいて実行される、請求項１に記載の方法。
6. 前記それぞれのネットワーク・ノードにおいて、それに関連し前記ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータを取得するステップと、
   前記ＱｏＳに影響を及ぼす取得された前記パラメータを共有するように、前記パラメータを前記リンクに関連する他のネットワーク・ノードに送信するステップと
   をさらに含む、請求項５に記載の方法。
7. リンクのそれぞれのセグメントのＱｏＳを決定するための装置であって、
   前記ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータを収集するように構成されたパラメータ収集モジュールと、
   前記リンクのそれぞれのセグメントの前記ＱｏＳと全体ＱｏＳの関係に従って、少なくとも前記リンクのＱｏＳに関する全体要件に基づいて前記それぞれのセグメントのＱｏＳ目標値を決定するように構成された目標値決定モジュールを備え、
   前記目標値決定モジュールが、収集された前記パラメータに基づいて前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を決定するように構成される、装置。
8. 前記目標値決定モジュールが、前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を取得するように、前記パラメータの条件下で前記ＱｏＳの前記全体要件を目標として最適化動作を実行するように構成される、請求項７に記載の装置。
9. セグメントのＱｏＳ目標値が達成できないことに応答して前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を再決定するために前記目標値決定モジュールをトリガするように構成された再決定トリガ・モジュールをさらに備える、請求項７に記載の装置。
10. 前記目標値決定モジュールが、前記リンクに関連する前記ネットワーク・ノードのうちの１つにおいて前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を決定するように構成され、前記装置が、
    それぞれのネットワーク・ノードが前記ＱｏＳ目標値に基づいてリンク・アダプテーションおよびスケジューリング動作を実行するために、前記リンクに関連する前記それぞれのネットワーク・ノードに前記ＱｏＳ目標値を送信するように構成された目標値送信モジュールをさらに備える、請求項７に記載の装置。
11. 前記目標値決定モジュールが、前記リンクに関連するそれぞれのネットワーク・ノードにおいて同一の規則に基づいて前記それぞれのセグメントの前記ＱｏＳ目標値を決定するように構成される、請求項７に記載の装置。
12. 前記それぞれのネットワーク・ノードにおいて、それに関連し前記ＱｏＳに影響を及ぼすパラメータを取得するように構成されたパラメータ取得モジュールと、
    前記ＱｏＳに影響を及ぼす取得された前記パラメータを共有するように、前記パラメータを前記リンクに関連する他のネットワーク・ノードに送信するように構成されたパラメータ送信モジュールと
    をさらに備える、請求項１１に記載の装置。
13. 請求項７に記載の装置を備えるネットワーク・ノード。

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