JP6433491B2 - タイムクリティカルな機能の最大持続期間を調整するための方法およびシステム - Google Patents

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（関連特許出願）
本願は、２０１３年６月２４日に出願され、“Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｔｏ Ａｄｊｕｓｔ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｉｍｅ−Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，”と題された、仮出願第６１／８３８，６３１号に対する３５ Ｕ．Ｓ．Ｃ． §１１９（ｅ）に基づく優先権の利益を主張するものであり、該仮出願の全体は、参照により本明細書中に援用される。

本発明は、概して、タイムクリティカルな機能を実施する、自動化されたタイムクリティカルな機能およびシステムに関する。

現代の産業プロセスは、多くの場合、中央または分散制御システムによって制御される、１つまたはそれを上回るタイムクリティカルな機能を含む。これは、数例を挙げれば、自動製造および組立プロセス、コンピュータネットワーク、コンテンツ配信、ならびに通信システムにおいて実施される機能を含み得る。現代のワイヤレス通信システムは、そのようなシステムが、通信ネットワークを横断して、１秒あたり数百万回も実行される、チャネル割当、ライブ通信、およびコールハンドオフ等の動作をサポートするために実施されなければならない多数の機能を含むため、特に関連がある。

最も単純なレベルにおいて、機能は、具体的なアクション（例えば、データ出力を発生させるデータ入力上の処理）のセットを伴う動作である。アルゴリズムが、機能の一実施例である。アルゴリズムの説明に関しては、Ｃｏｒｍｅｎ ｅｔ ａｌによる「Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ」（３^ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ，ＭＩＴ Ｐｒｅｓｓ，２００９）を参照されたい。通信システムは、多数の機能の周囲に構築されている。例えば、１つのそのような機能は、マルチユーザワイヤレス４Ｇ通信システムにおけるスケジューリング手順である。４ＧＬＴＥ通信システムの説明に関しては、Ｄａｈｌｍａｎ、Ｐａｒｋｖａｌｌ、Ｓｋｏｌｄによる「４Ｇ ＬＴＥ／ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ」（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，２０１１）を参照されたい。

通信システム等のシステムでは、多くの機能が、反復的かつ連続的に、実施される。また、そのようなシステムは、所与の時間的瞬間において、複数の機能の同時アクティブインスタンス（例えば、マルチコア処理ユニット内における多重コア上に異なる入力を伴う同一のアルゴリズムの並行実行）を有し得る。典型的には、機能のアクションを実施するために、有限時間を要する。この時間は、処理時間と称される。この時間は、決定論的（すなわち、所与の入力のために同一）である、またはランダムであってもよい。

本開示全体を通して、かつ以下に続く請求項において、用語「ｎｏｄｅ（ノード）」は、機能の文脈において使用される。機能におけるデータ処理、データ入力または出力等のアクションは、多くの場合、ノード内で生じる、またはそれによって実行される。ノードは、プロセッサ、プロセッサコア、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、回路基板、コンピュータ、無線ベースステーション、これらの組み合わせ、またはいくつかの他の好適な構造であることができる。言い換えれば、ノードは、多くのハードウェアレベルおよび抽出の多くのレベル上に存在し得る。

分散機能は、複数のノード内に生じるアクションを伴う機能の一種であって、ノードのうちの少なくとも２つは、物理的かつ／または論理的に分離される。２つのノードは、一方のノードの出力が他方のノードに即座に入力できない場合、分散される。分散機能では、一方のノードの出力と次のノードに対応する入力との間に正の時間遅延Ｄが存在する。本開示および以下に続く請求項に使用されるように、２つのノードの間の物理的および／または論理的リンクは、バックホールと称され、データがバックホールを経由して進行するための正の時間遅延は、バックホール遅延と称される。バックホール遅延は、決定論的またはランダムであり得る。決定論的である場合、バックホール遅延は、既知または未知であり得る。そうではなく、バックホール遅延がランダムである場合、その統計的特性（または、その一部）は、既知または未知であり得る。例えば、バックホール遅延は、ランダムであり得るが、平均遅延および分散は、少なくともいくつかの正確性を伴うことが把握され得る。一実施例では、バックホールは、パケットがジッタとして知られる遅延時間の変動を受けるため、遅延がランダムである、インターネットを経由する。

分散機能を含む機能は、典型的には、開始時間と呼ばれる、ある時間に開始する。本文脈における時間は、離散的または連続的であり得る。例えば、ＬＴＥ通信システムでは、時間は、伝送がサブフレームタイミングおよびパターンに従って行われることが必要であるため、サブフレーム内で離散的に測定され得る。機能がその動作を終了する時間は、機能完了時間と称される。機能の完了は、結果の出力を伴い、また、機能の最終的アクションが終了されることを表すことができる。例えば、ソートアルゴリズムは、入力がメモリ内にソートかつ記憶されると完了する。別の実施例は、ＬＴＥ通信ネットワークにおけるスケジューリング手順であり、これは、スケジューリング決定が適切に分散されると完了されるものと見なされ得る。

例示的分散機能が、図１に例証される。図１の機能１００は、バックホールリンクによって相互接続される、２つのノード１およびノード２から構成される。機能１００を囲繞する点線は、純粋に記号的であり、任意の物理的境界を画定することを意図するものではない。この機能１００では、機能が始動した後に、いくつかの処理が、出力を発生させるノード１内で生じる。出力は、バックホールを経由して、機能が完了する前にさらなる処理が生じるノード２に進行する。

各ノードにおける処理時間およびバックホール遅延を含む、開始時間と完了時間との間の時間は、機能持続期間と呼ばれる。機能持続期間もまた、処理および／またはバックホール遅延に起因して、決定論的またはランダムであり得る。図１に示されるもの等の分散機能の時系列は、図２に例証される。

図２は、２つの分散ノードを伴う、分散機能に関する例示的時系列を提供する。機能の動作は、開始時間Ｔ_０でノード１において始動する。ノード１内にある間、アクション１．１、１．２、および１．３が、ノード１のサブ機能プロセスを完了させるために実施される。これは、バックホールを経由して、ノード２に送信される出力をもたらす。バックホール遅延の後に、ノード２は、その入力を受信し、アクション２．１に進行する。機能は、アクション２．１が終了されると完了する。ノード１の開始時間とノード２の完了時間との間の時間は、時系列でマークされた持続期間を基に測定される。

通信システム機能は、多くの場合、タイムクリティカルである。タイムクリティカルな機能は、ある完了期限が過ぎる前に、完了されなければならないものである。完了が、完了期限が過ぎた後に生じる場合、機能失敗が生じる。機能失敗は、異なるシステムにおいて多少深刻であり得るが、しかしながら、概して、システムに否定的な影響をもたらす。同様に、タイムクリティカルな機能が時間内に完了する場合、機能成功が生じる。本開示の文脈における機能失敗または成功は、完了期限前の機能完了を指し、失敗または成功の任意の他の観念を指すものではないことに留意されたい。

開始時間および完了期限を前提として、タイムクリティカルな機能は、最大持続期間と呼ばれる最大持続期間を有する。機能が最大持続期間を上回る時間（持続期間）を要する場合、機能失敗が生じる。タイムクリティカルな機能の一実施例は、ＬＴＥ通信システムにおけるあるサブフレームのダウンリンクスケジューリングである。スケジューリング決定は、決定およびデータが指定されたサブフレーム内で適切に伝送され得るように、サブフレーム始動の前に、システムにおいて行われ、かつ適切に分散される必要がある。サブフレームのスケジューリングおよび伝送準備がサブフレーム始動の前に完了しない場合、機能失敗が存在する。そのような失敗は、無駄な無線リソースおよびシステム性能の低下をもたらす可能性が高い。

図３は、本発明の種々の実施形態と併用可能であるバックホール遅延を伴う、２つのノード分散通信システムにおけるデータフローを例証する、時系列である。図３に示される実施例は、ＬＴＥ通信システムにおけるダウンリンクスケジューリングを実施する機能である。本例示的機能では、サブフレームｎのスケジューリングは、ノード１において実施され、ノード２は、伝送機である。２つのノードは、バックホールリンクと接続される。

サブフレームｎのダウンリンクスケジューリング機能は、開始時間としてマークされたノード１に関する時系列上の点におけるノード１において始まる。スケジューリング決定を行うために要求される処理時間に起因する遅延の後に、決定は、バックホールを経由して、ノード１からノード２に送信される。決定がノード１から送信されるときと決定がノード２によって受信されるときとの間の時間差が、バックホール遅延である。ノード２は、バックホール遅延に加えたノード１の処理時間に等しい機能開始時間の後の時点において決定を受信する。ノード２はまた、受信されたスケジューリング決定に基づいて、伝送を準備かつ完了するために、ある量の処理時間を要求する。ノード２の動作は、ノード２に関する時系列上に示された完了時間で止まる。スケジューリング決定が、伝送を準備するために適切な時間が存在するように、サブフレームｎの前に十分な時間を伴ってノード２内で受信される必要がある。これが起こる場合、機能成功をもたらす。機能の完了時間が完了期限の後である場合（例えば、通常より長いバックホール遅延に起因して）、機能失敗が存在する。

別の実施例では、ＬＴＥのランダムアクセス手順を検討する。ＵＥが、あるサブフレーム（開始時間）内においてプリアンブルを伝送する。応答は、ある構成可能時間窓内（時間窓の終了、すなわち、完了期限の前）において、ネットワークによって伝送されなければならない。ＵＥがこの時間窓内において応答を受信しない場合、ランダムアクセス試行失敗（機能失敗）と見なす。これは、図４に例証され、機能は、分散され、３つのノード（ノード１、ノード２、およびノード３）において実施される。開始時間は、例えば、ランダムアクセスプリアンブルがＵＥによって伝送され得る、サブフレームの始まりである。プリアンブル検出は、ノード１における受信機内で実施される。プリアンブル検出結果は、次いで、バックホールを経由して、スケジューラが位置する、ノード２に送信される。応答は、スケジューリングされ、スケジューリング決定は、バックホールを経由して、伝送機が位置する、ノード３に送信される。応答の伝送は、実際の伝送の前に準備される必要がある。これは、応答が伝送されるサブフレームの開始（完了期限）の前に完了される必要があり、そうでなければ、機能失敗が生じる。

図４は、本発明の種々の実施形態と併用可能であるバックホール遅延を伴う、３つのノード分散通信システムにおけるデータフローを例証する時系列である。図４では、ノード１は、アップリンク受信機であり、ノード２は、スケジューラであり、ノード３は、ダウンリンク伝送機である。ノードは、バックホールリンクと接続される。本実施例における機能は、ＬＴＥ通信システムにおいて採用されるもの等のランダムアクセス手順の一部である。ランダムアクセスプリアンブルは、ノード１において検出される。検出結果は、バックホールを経由して、ノード２に送信される。検出結果がノード１から送信されるときとノード２において受信されるときとの間の時間が、図４のｄ_１として識別される正のバックホール遅延である。受信の後に、ノード２は、ノード１から受信された検出結果を使用して、スケジューリング決定をもたらす、スケジューリングプロセスを実施する。ノード２は、バックホールを経由して、ノード３における伝送機にスケジューリング決定を送信する。ノード２がスケジューリング決定を送信するときとノード３において受信されるときとの間の時間が、バックホール遅延ｄ_２である。伝送機およびノード３は、受信されたスケジューリング決定を使用して、伝送を準備し、ノード３時系列上に示される完了時間の終了においてその伝送を完了する。応答が対応する完了期限（例えば、ＬＴＥにおける対応するランダムアクセス応答窓内の最後のサブフレーム）の前に、ノード３によって伝送され得る場合、機能は、成功したと見なされる。そうではなく、機能の完了時間が完了期限の後である場合、機能は、失敗したと見なされ、図４のＬＴＥ実施例では、ランダムアクセス手順は、進行できない。

図２−４に描写されるもの等のシステムに関して、ランダムまたは未知の機能持続期間の統計的または他の特性を明示的に推定する必要がなく、システムを最適化し、容認可能標的機能失敗率を達成する機構を有することが望ましいであろう。

本発明は、ワイヤレス通信システム等の分散システムにおけるタイムクリティカルな機能に利用可能である、システムおよび方法を提供する。本発明の種々の実施形態によると、そのようなタイムクリティカルな機能は、完了期限の前に完了しない場合、失敗したと見なされる。本発明の種々の実施形態では、タイムクリティカルな機能は、２つまたはそれを上回る分散ノードから構成される分散機能である。種々の実施形態では、分散は、正の遅延時間が一方のノードの出力から別のノードの入力まで存在するように、ノードが物理的または論理的に分離されることを意味する。種々の実施形態では、この遅延時間は、決定論的であり、他の実施形態は、ランダムであり得る。

本発明の種々の実施形態は、機能の最大許容可能持続期間を動的に調節し、標的機能失敗率を達成するための方法およびシステムを提供する。本発明の種々の実施形態では、標的機能失敗率を満たすために、機能の統計的または履歴的成功および失敗に基づいて、機能の最大持続期間を動的に調節する方法およびシステムが、提供される。最大持続期間は、開始時間および／または完了期限を適応させ、機能の標的機能失敗率を達成することによって調節される。種々の他の実施形態では、標的機能失敗率は、分散機能の各反復の成果に基づいて、最大持続期間を調節することによって、達成される。種々の実施形態では、これは、機能が失敗する場合、最大持続期間を延長するステップと、機能が成功する場合、最大持続期間を短縮するステップとを含む。

本発明のこれらのそして他の特徴および実施形態ならびに本発明の種々の実施形態の構造および動作が、付随の図面を参照して下記に詳細に説明される。
本明細書は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
タイムクリティカルな機能に関する標的機能失敗率を達成する方法であって、
機能を実行するステップと、
上記標的機能失敗率が、機能開始時間または機能完了期限のうちの少なくとも１つを調節することによって達成されるまで、過去の機能失敗および成功に基づいて、最大許容可能機能持続期間を調節するステップと、
を含む、方法。
（項目２）
上記機能は、２つまたはそれを上回る分散ノード内に生じるアクションを含む、分散機能である、項目１に記載の方法。
（項目３）
上記分散ノードは、正のバックホール遅延を伴うバックホールを経由して接続される、項目２に記載の方法。
（項目４）
過去の機能失敗および成功に基づいて上記最大許容可能機能持続期間を調節するステップは、測定された機能失敗率に基づいて調節するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目５）
最大許容可能機能持続期間を調節するステップは、上記機能の１つまたはそれを上回る前の反復の失敗または成功に基づいて調節するステップを含む、項目１に記載の方法。
（項目６）
上記機能の１つまたはそれを上回る前の反復の失敗または成功に基づいて調節するステップは、１つまたはそれを上回る前の失敗に起因して最大持続期間を延長させるステップと、１つまたはそれを上回る前の成功に起因して上記最大持続期間を短縮させるステップとを含む、項目５に記載の方法。
（項目７）
上記機能は、通信システムにおいて実施される機能である、項目１に記載の方法。
（項目８）
上記機能は、タイムスロットをスケジューリングし、最大機能持続期間の調節は、上記タイムスロットに対する開始時間を調節するステップを含む、項目７に記載の方法。
（項目９）
上記機能は、ランダムアクセス機能であり、上記最大許容可能機能持続期間を調節するステップは、ランダムアクセス試行に応答するために、上記期限を早める、またはそれを延期するステップを含む、項目７に記載の方法。
（項目１０）
タイムクリティカルな機能の第１の部分を実施する第１のノードと、
上記機能の第２の部分を実施する第２のノードと、
最大許容可能機能持続期間を調節し、標的機能失敗率を達成するためのコントローラと、
を備える、システム。
（項目１１）
上記第１のノードおよび第２のノードは、物理的離散場所にある、項目１０に記載のシステム。
（項目１２）
分散ノードが、正のバックホール遅延を伴うバックホールを経由して接続される、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
最大許容可能機能持続期間を調節するステップは、機能開始時間または機能完了期限のうちの少なくとも１つを調節するステップを含む、項目１０に記載のシステム。
（項目１４）
最大許容可能機能持続期間を調節するステップは、上記機能の１つまたはそれを上回る前の反復の成功または失敗に基づいて調節するステップを含む、項目１０に記載のシステム。
（項目１５）
上記機能の１つまたはそれを上回る前の反復の成功または失敗に基づいて調節するステップは、機能失敗に基づいて上記最大許容可能機能持続期間を延長させるステップと、機能成功に基づいて上記最大許容可能機能持続期間を短縮させるステップとのうちの１つを含む、項目１４に記載のシステム。
（項目１６）
上記機能は、通信システムにおいて実施される機能である、項目１０に記載のシステム。
（項目１７）
上記通信システムは、ワイヤレス通信システムであり、上記機能は、ワイヤレスアップリンクまたはワイヤレスダウンリンク機能のうちの１つである、項目１６に記載のシステム。
（項目１８）
上記機能は、タイムスロットをスケジューリングし、最大機能持続期間の調節は、上記タイムスロットに対する開始時間を調節するステップを含む、項目１７に記載のシステム。
（項目１９）
上記機能は、ランダムアクセスであり、上記最大許容可能機能持続期間を調節するステップは、ランダムアクセス試行に応答するために、上記期限を早める、またはそれを延期するステップを含む、項目１６に記載のシステム。
（項目２０）
タイムクリティカルな機能に関する標的機能失敗率を達成するためのシステムであって、
上記タイムクリティカルな機能の第１の部分を実施する第１のノードと、
上記機能の第２の部分を実施する第２のノードと、
最大許容可能機能持続期間を調節し、標的機能失敗率を達成するためのコントローラであって、上記第１のノードおよび第２のノードは、分散され、それらの間に非ゼロバックホール遅延を伴うバックホールを経由して接続される、コントローラと、
を備える、システム。

１つまたはそれを上回る種々の実施形態による、本発明は、以下の図を参照して詳細に説明される。これらの図面は、例証のみの目的のために提供され、単に、本発明の例示的実施形態を描写する。これらの図面は、本発明の読者の理解を促進するために提供され、本発明の範疇、範囲、または適用性の制限と見なされるべきではない。例証の明確性および容易性のために、これらの図面は、必ずしも、縮尺通りではないことに留意されたい。
図１は、本発明の種々の実施形態と併用可能である例示的分散機能を描写する、ブロック図である。 図２は、本発明の種々の実施形態と併用可能であるバックホール遅延を伴う、２つのノード分散機能におけるデータフローを例証する、時系列である。 図３は、本発明の種々の実施形態と併用可能であるバックホール遅延を伴う、２つのノード分散通信システム機能におけるデータフローを例証する時系列である。 図４は、本発明の種々の実施形態と併用可能であるバックホール遅延を伴う、３つのノード分散通信システム機能におけるデータフローを例証する時系列である。 図５は、本発明の種々の実施形態による、標的機能失敗率を達成するために、分散機能によって実施される反復ステップを例証する、機能ブロック図である。 図６は、本発明の種々の他の実施形態による、標的機能失敗率を達成するために、分散機能によって実施される反復ステップを例証する、機能ブロック図である。

本発明のアプローチは、同一参照が類似要素を示す、付随の図面の図において、限定としてではなく、実施例として例証される。本開示における「ある（ａｎ）」または「一（ｏｎｅ）」または「いくつかの（ｓｏｍｅ）」実施形態という言及は、必ずしも、同一の実施形態ではなく、そのような言及は、少なくとも１つを意味することに留意されたい。

例示的実施形態の以下の説明では、その一部を形成し、かつ本発明が実践され得る具体的実施形態の例証として示される付随の図面を参照する。他の実施形態が利用されてもよく、構造上の変更が、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、行われてもよいことを理解されたい。

概して、本発明は、タイムクリティカルな機能を対象とする。いくつかの実施形態では、本発明は、また、分散されるタイムクリティカルな機能を対象とする。より具体的には、本発明のいくつかの実施形態は、通信システムにおいて実施される、タイムクリティカルな分散機能を対象とする。さらに、より具体的には、本発明は、そのような機能に関する標的機能失敗率を達成するためのシステムおよび方法を対象とする。しかしながら、本発明は、例示的にすぎない、これらの具体的な実施形態および詳細に限定されないことを認識されたい。さらに、具体的な設計および他の必要性に応じて、他のタイムクリティカルな機能を用いて、当業者が、既知のシステムおよび方法に照らして、任意の数の代替実施形態におけるその意図される目的および利点のために本発明の使用を認識するであろうことを理解されたい。

ここで図５を参照すると、この図は、本発明の種々の実施形態による、分散機能における標的機能失敗率を達成するためのシステムに関する機能ブロック図を描写する。図５では、コントローラ５０５が、フィードバックループを介して、入力ならびに観察されたまたは実際の機能失敗率として標的機能失敗率を受け取る。そのような機能は、ほぼ任意のタイプの自動プロセスであり得る。

現実世界用途では、特に、システムのいくつかの特性がランダムである場合、失敗確率がゼロであるようなシステムを設計することは、実現不可能である、または費用がかかり得る。したがって、多くのシステムでは、低い正の失敗率は、許容される、または容認可能であり得る。同様に、通信ネットワーク内における規格準拠機能は、低い正の機能失敗率を可能にし得る。いったん標的機能失敗率が定義されると、システムは、失敗率に対する平衡機能速度に可能な限り近い標的率を満たすことを追求するはずである。また、標的機能失敗率を下回る機能失敗率（すなわち、あまりに低率）は、機能のための開始時間を不必要に早期にもたらし、またはシステムおよび／または処理リソースを過度に利用し、それら両方が、システム性能に否定的な影響をもたらし得るため、回避されるべきであることに留意されたい。

一実施形態では、繰り返して実施されるタイムクリティカルな機能に関して、機能失敗率は、タイムクリティカルな機能が実施される合計回数に対する機能失敗の数の比率である。本発明の種々の実施形態では、機能失敗率は、ある時間窓内において算出されてもよく、等しい加重が、機能が実施される時間毎に与えられる。種々の実施形態では、機能失敗率は、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタで算出されてもよい。種々の他の実施形態では、機能失敗率は、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタで算出されてもよい。ＦＩＲおよびＩＩＲの説明に関しては、Ｍａｎｏｌａｋｉｓ，Ｉｎｇｌｅによる「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ」（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ， ２０１１）を参照されたい。

図５に戻って参照すると、種々の実施形態では、コントローラ５０５は、最大機能持続期間を抑止する目的のために機能の開始時間を制御する（例えば、機能開始信号を送信し、機能５１０を開始することによって等）。機能の最大持続期間は、開始時間と完了期限との間の時間差として定義される。最大持続期間は、開始時間、完了期限、またはそれら両方を変更することによって、調節されることができる。種々の実施形態では、図５の機能５１０は、図１−４に示される、種々の分散機能の１つまたはそれを上回るものの形態をとり得る。

ブロック５１０における機能が完了した後、機能成功または機能失敗のいずれかの結果をもたらす。本明細書に議論されるように、種々の実施形態では、機能は、完了期限の満了の前に完了される場合、成功し、その時間の前に完了しない場合、失敗したと見なされる。種々の実施形態では、成功または失敗を表す信号は、図示されない機能またはいくつかの他の構造によって、機能失敗率算出モジュール５１５に出力される。種々の実施形態では、機能失敗率算出モジュール５１５は、その機能に関する機能失敗の累計を保ち得る。

種々の実施形態では、機能失敗率算出モジュール５１５は、機能５００の反復が生じる度に、入力として最新の算出された機能失敗率を制御モジュール５０５に供給してもよい。したがって、機能失敗率および標的機能失敗率は、開始時間を動的に調節することによって、測定された機能失敗率と標的機能失敗率との間の差を減少させることを目標として、図５のコントローラ５０５等のコントローラに入力されることができる。種々の実施形態では、制御モジュール５０５はまた、算出された機能失敗率を、またコントローラ５０５に入力された標的機能失敗率と比較し、最大機能持続期間を調節するかどうかを判定してもよい。種々の実施形態では、コントローラ５０５は、これに対して利用可能である機構を使用し、最大機能持続期間を延長または短縮するであろう。種々の実施形態では、これは、早期に機能を始動すること（連続時間において）、または完了期限が遅らされるようにシステムを構成することのいずれかによって、最大機能持続期間を延長するステップを含む。完了期限が、機能の各使用において、動的に移動され得ないことに留意されたい。

種々の実施形態では、コントローラ５０５は、機能失敗率が更新される度に、開始時間をＰ×Δ時間単位だけ早めてもよい（式中、Ｐは、正の定数であり、Δは、実際に観察された機能失敗率と標的機能失敗率との間の差である）。この公式によると、実際の率が標的率を超えると、開始時間は、早められる一方、実際の率が標的率を下回る場合、開始時間は、遅らされ、それによって、最大持続期間を短縮するであろう。種々の実施形態では、図５に示されるシステムおよび方法において、機能失敗率が更新される度に、コントローラ５０５は、標的機能失敗率に可能な限り近い機能失敗率を達成することを目標として、開始時間を更新する。図５に示される実施形態では、コントローラ５０５と機能失敗率算出モジュール５１５との両方は、特定の機能５１０と関連付けられるが、モジュール５１５ならびにコントローラ５０５は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、複数の機能をサポートし得ることが当業者によって認識されるであろう。

概して、所与の機能の機能失敗率は、機能の最大持続期間を延長することによって低下されることができる。そうすることで、機能失敗を伴わずに（すなわち、完了する前に最大機能持続期間を超えずに）生じるために、持続期間の予測不可能な変動により多くの余地をもたらす。例えば、ＬＴＥ通信システムにおけるダウンリンクスケジューリングの機能失敗率は、スケジューリングを早期に始動することによって低下され、機能が分散される場合、バックホール遅延のランダム変動により多くの余地を生み出し得る。対照的に、機能の失敗率は、概して、そのような変動にほとんど時間をもたらさないため、最大持続期間を短縮させことによって延長される。

上記に議論されるように、ある状況では、機能におけるバックホール遅延の量は、ランダムまたは未知であり得る。したがって、ランダムまたは未知の遅延を受ける実施形態では、機能における個々のプロセスの持続期間を推定し、適切な最大持続期間を判定することが必要であり得る。最大持続期間を判定するステップが、図５のコントローラ５０５等のコントローラによって実施されてもよく、または他の構造によって判定または提供され、図５に示されるようなコントローラ５０５に入力として供給されてもよい。

本発明の他の実施形態は、ノード内のアクションの持続期間またはバックホール遅延を推定する必要を回避する。そのような実施形態では、個々の時間または合計持続期間のいずれも、事前に、推定または把握される必要はない。代わりに、機能の開始時間が、機能の反復が経時的に生じるにつれて、ある標的機能失敗率を達成するように調節されてもよい。そのような実施形態では、適切な標的機能失敗率の選択は、所望のシステム性能特徴に基づいて、判定されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、通信規格仕様において定義された失敗率等の失敗率の外部要件が存在し得る。他の実施形態では、システム性能を最大限にする標的機能失敗率は、外部コンピュータシミュレーションによって判定され、入力としてシステムに供給されることができる。

図５に示されるもの等の種々の実施形態では、機能失敗率は、機能失敗率算出モジュール５１５内において測定または計算される。他の実施形態では、図６に関連して下記にさらに詳細に議論されるように、標的機能失敗率は、その率を測定することなく、達成される。種々の実施形態では、これらの２つの方法は、並行機能において使用される。他の実施形態では、それらは、順次に使用され、失敗率を測定するステップと測定しないステップとの間を交互する。

通信システムにおける完了期限調節の実施例として、ＬＴＥネットワークにおけるランダムアクセススケジューリング機能の一部を検討する。そのような機能における完了期限は、ランダムアクセス応答窓内における最後のサブフレームによって与えられる。ＬＴＥでは、ランダムアクセス応答窓は、再構成されることができ、これは、完了期限が、対応するランダムアクセスプリアンブルが伝送されたサブフレーム（例えば、開始時間）に対して調節され得ることを意味する。より長時間のランダムアクセス応答窓を用いた場合、機能の最大持続期間は、より長くなる一方、より短時間のランダムアクセス応答窓が、より短い最大機能持続期間をもたらすであろう。

上記に議論されるように、種々の他の実施形態では、機能失敗率は、明示的に測定されない場合がある。しかしながら、失敗率を測定しない場合でさえ、依然として、開始時間を動的に調節することによって、実際の機能失敗率と標的機能失敗率との間の差を減少させることを目指す制御システムを設計することが可能である。例えば、ワイヤレス通信におけるＣＲＣベース（「ＡＣＫ／ＮＡＣＫベース」）のリンク適応に類似する方法が、使用されることができる。ＣＲＣベースのリンク適応の説明に関しては、ＮＥＣ，Ｔｅｌｅｃｏｍ ＭＯＤＵＳによる「Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＭＣＳ ｌｅｖｅｌｓ ｉｎ ＨＳＤＰＡ」（３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｄｏｃｕｍｅｎｔ，Ｒ１−０１−０５８９，２００１−０５ ａｔ ｅｘａｍｐｌｅ ｍｅｔｈｏｄ ３）を参照されたい。

コントローラへの入力として推定された機能失敗率を使用する代わりに、各機能実行の個々の結果（機能成功または機能失敗）は、入力として使用される。一実施形態では、開始時間は、機能失敗が生じる場合、開始時間をＤ時間単位だけ早め、機能成功が生じる場合、開始時間をＤ＊（標的機能失敗率／（１−標的機能失敗率）（式中、Ｄは正数である）時間単位だけ遅らせるように、機能成功または機能失敗が取得される度に調節される。一実施形態では、数値Ｄは、コントローラが機能失敗率の変化に対してどれくらい迅速に反応すべきかと、開始時間におけるノイズ性との間のトレードオフを決定する。Ｄが小さいほど、機能失敗率の突然の変化にゆっくり反応する円滑な開始時間を生み出す。Ｄが大きいほど、機能失敗率と標的機能失敗率との間における大きな相違により迅速に反応し得る、ノイズの多い開始時間を生み出す。種々の実施形態では、Ｄの適切な値が、コンピュータシミュレーションによって外部から判定され、システムに供給されることができる。一実施形態では、開始時間は、離散時間変数であり得る。これは、例えば、上記のような中間（連続）開始時間変数を適応させることによって、対処されることができ、これは、次いで、最近傍有効開始時間に四捨五入され、次いで、機能によって使用される。このアプローチでは、機能失敗率が、任意の場所で明示的に測定されないことに留意されたい。明示的な機能失敗率測定を用いない本発明の実施形態が、図６に関連して例証される。

図６は、本発明の種々の他の実施形態による、標的機能失敗率を達成するために、分散機能モジュールによって実施される反復ステップを例証する、機能ブロック図である。図６では、システム６００は、開始時間、ひいては、機能６１０の最大持続期間を調節する、コントローラ６０５を含む。機能が実行され、機能成果が取得される（すなわち、成功または失敗）度に、機能結果は、コントローラ６０５に入力される。コントローラ６０５は、標的機能失敗率に可能な限り近い機能失敗率を達成することを目標として、機能の次の実行の開始時間を更新する。

本発明の種々の実施形態が、上記に説明されているが、それらは、限定としてではなく、単に実施例として提示されていることを理解されたい。同様に、種々の図は、本発明に関する例示的アーキテクチャまたは他の構成を描写し得、これは、本発明に含まれることができる特徴および機能性の理解を補助するために行われる。本発明は、例証される例示的アーキテクチャまたは構成に制限されず、様々な代替アーキテクチャおよび構成を使用して、実装されることができる。加えて、本発明は、種々の例示的実施形態および実装の観点から上記に説明されるが、そのような実施形態が説明されるかどうか、およびそのような特徴が説明される実施形態の一部として提示されるかどうかにかかわらず、１つまたはそれを上回る個々の実施形態に説明される種々の特徴および機能性は、それらが説明される特定の実施形態へのその適用性に限定されず、代わりに、単独またはいくつかの組み合わせで、本発明の１つまたはそれを上回る他の実施形態に適用されることができることを理解されたい。したがって、本発明の範疇および範囲は、上記に説明される例示的実施形態のいずれかによって限定されるべきではない。

具体的な用語が本明細書に採用されているが、限定の目的のためではなく、一般的かつ記述的意味のみに使用される。同様に、種々の図または略図は、本開示に関する例示的アーキテクチャまたは他の構成を描写し得、これは、本開示に含まれることができる特徴および機能性の理解を補助するために行われる。本開示は、例証される例示的アーキテクチャまたは構成に制限されず、様々な代替アーキテクチャおよび構成を使用して、実装されることができる。

本書に説明される１つまたはそれを上回る機能は、上記に説明されるような１つまたはそれを上回るノード内に位置する、１つまたはそれを上回る適切に構成されるモジュールによって実施されてもよい。本明細書に使用されるように、「ｍｏｄｕｌｅ（モジュール）」は、本明細書に説明される関連付けられる機能を実施するためのソフトウェアを実行する、ハードウェア、ファームウェアソフトウェア、および任意の関連付けられたハードウェアと、これらの要素の任意の組み合わせを実行するものとを指すことができる。加えて、当業者に明白であろうように、種々のモジュールは、離散モジュールであってもよいが、しかしながら、２つまたはそれを上回るモジュールが、関連付けられる機能を実施する単一のモジュールを形成するように組み合わせられる、または単一のモジュールの機能が、本発明の種々の実施形態に従って、２つまたはそれを上回るモジュールの間に分割されてもよい。

加えて、本書に説明される１つまたはそれを上回る機能は、概して、メモリストレージデバイスまたはストレージユニット等の媒体を指すために本明細書で使用される、「コンピュータプログラム製品」、「非一過性コンピュータ可読媒体」、および同等物内に記憶されるコンピュータプログラムコードを用いて実施されてもよい。コンピュータ可読媒体のこれらおよび他の形態は、プロセッサに規定の動作を行なわせるために、プロセッサによる実行のための１つまたはそれを上回る命令を記憶することに関与し得る。そのような命令は、概して、実行されると、コンピューティングシステムが所望の動作を実施することを可能にする、「コンピュータプログラムコード」（コンピュータプログラムまたは他のグループ化の形態でグループ化され得る）と称される。

明確性の目的のために、上記の説明は、異なる機能的ユニットおよびプロセッサを参照して、本発明の実施形態を説明していることが認識されるであろう。しかしながら、異なる機能的ユニット、プロセッサ、または領域の間での機能性の任意の好適な分配が、本発明から逸脱することなく、使用されてもよいことが明白であるであろう。例えば、別個のユニット、プロセッサ、またはコントローラによって実施され得るように例証される機能性は、同一のユニット、プロセッサ、またはコントローラによって実施されてもよい。故に、具体的な機能的ユニットの言及は、厳密な論理的または物理的な構造あるいは編成を示すのではなく、説明された機能性を提供するための好適な手段の言及にすぎないと見なされる。

Claims (15)

1. 少なくとも１つのノードを含むシステムにおいて、タイムクリティカルな機能に関する標的機能失敗率を達成する方法であって、前記方法は、
   前記少なくとも１つのノードにおいて起こるアクションを含むタイムクリティカルな機能を実行することであって、前記タイムクリティカルな機能は、機能開始時間と機能完了期限とを有する、ことと、
   前記機能開始時間または前記機能完了期限のうちの少なくとも１つを調節することによって前記標的機能失敗率が達成されるまで、過去の機能失敗および過去の機能成功に基づいて、最大許容可能機能持続期間を調節することと
   を含み、
   前記標的機能失敗率は、前記タイムクリティカルな機能が実行された合計回数に対する機能失敗の数の比率を含み、
   前記機能開始時間は、前記タイムクリティカルな機能が開始する時間であり、前記機能完了期限は、その時間までに前記タイムクリティカルな機能が完了される必要がある時間であり、前記最大許容可能機能持続期間は、前記タイムクリティカルな機能の前記機能開始時間と前記機能完了期限との間の期間であり、
   前記最大許容可能機能持続期間を調節することは、前記タイムクリティカルな機能の１つ以上の過去の実行の成功または失敗に基づいて調節することを含み、
   前記タイムクリティカルな機能の１つ以上の過去の実行の成功または失敗に基づいて調節することは、前記１つ以上の過去の実行の１つ以上の失敗に起因して前記最大許容可能機能持続期間を増加させることと、前記１つ以上の過去の実行の１つ以上の成功に起因して前記最大許容可能機能持続期間を減少させることとを含み、
   前記機能開始時間または前記機能完了期限は、失敗が起こる度にＤ時間単位の分だけ適合され、成功が起こる度にＤ＊（標的機能失敗率）／（１−標的機能失敗率）時間単位の分だけ適合される、方法。
2. 前記システムは、２つ以上のノードを含み、前記タイムクリティカルな機能は、前記２つ以上のノード内で起こるアクションを含む機能である、請求項１に記載の方法。
3. 前記２つ以上のノードは、リンクを介して接続され、前記リンクは、前記リンクを介して進行するデータに時間遅延を生じさせる、請求項２に記載の方法。
4. 前記タイムクリティカルな機能は、通信システムにおいて実行される機能である、請求項１に記載の方法。
5. 前記タイムクリティカルな機能は、サブフレームの伝送期間をスケジューリングすることであり、前記伝送期間は、開始時間を有し、
   前記最大許容可能機能持続期間の調節は、前記サブフレームの前記伝送期間の前記開始時間に対して前記機能開始時間を調節することを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記タイムクリティカルな機能は、ランダムアクセス機能であり、前記最大許容可能機能持続期間を調節することは、ランダムアクセス試行に応答するために、前記機能完了期限を早めるまたは延期することを含む、請求項４に記載の方法。
7. 複数のサブ機能を有するタイムクリティカルな機能を実行するためのシステムであって、前記システムは、
   前記複数のサブ機能のうちの少なくとも第１のサブ機能を実行する第１のノードと、
   前記複数のサブ機能のうちの少なくとも第２のサブ機能を実行する第２のノードと、
   最大許容可能機能持続期間を調節することにより、標的機能失敗率を達成するためのコントローラと
   を備え、
   前記標的機能失敗率は、タイムクリティカルな機能が実行された合計回数に対する機能失敗の数の比率を含み、
   前記タイムクリティカルな機能は、機能開始時間と機能完了期限とを有し、
   前記機能開始時間は、前記タイムクリティカルな機能が開始する時間であり、前記機能完了期限は、その時間までに前記タイムクリティカルな機能が完了される必要がある時間であり、前記最大許容可能機能持続期間は、前記タイムクリティカルな機能の前記機能開始時間と前記機能完了期限との間の期間であり、
   前記最大許容可能機能持続期間を調節することは、前記タイムクリティカルな機能の１つ以上の過去の実行の成功または失敗に基づいて調節することを含み、
   前記タイムクリティカルな機能の１つ以上の過去の実行の成功または失敗に基づいて調節することは、前記１つ以上の過去の実行の１つ以上の失敗に起因して前記最大許容可能機能持続期間を増加させることと、１つ以上の過去の実行の１つ以上の成功に起因して前記最大許容可能機能持続期間を減少させることとを含み、
   前記機能開始時間または前記機能完了期限は、失敗が起こる度にＤ時間単位の分だけ適合され、成功が起こる度にＤ＊（標的機能失敗率）／（１−標的機能失敗率）時間単位の分だけ適合される、システム。
8. 前記第１のノードおよび前記第２のノードは、物理的に離れた場所にある、請求項７に記載のシステム。
9. 前記第１のノードおよび前記第２のノードは、リンクを介して接続され、前記リンクは、前記リンクを介して進行するデータに時間遅延を生じさせる、請求項８に記載のシステム。
10. 最大許容可能機能持続期間を調節することは、失敗が起こる度にＤ時間単位の分だけ早くなるように前記機能開始時間を移動させることによって、かつ、成功が起こる度にＤ＊（標的機能失敗率）／（１−標的機能失敗率）時間単位の分だけ遅くなるように前記機能開始時間を移動させることによって、前記機能開始時間を調節することを含む、請求項７に記載のシステム。
11. 最大許容可能機能持続期間を調節することは、失敗が起こる度にＤ時間単位の分だけ遅くなるように前記機能完了期限を移動させることによって、かつ、成功が起こる度にＤ＊（標的機能失敗率）／（１−標的機能失敗率）時間単位の分だけ早くなるように前記機能完了期限を移動させることによって、前記機能完了期限を調節することを含む、請求項７に記載のシステム。
12. 前記タイムクリティカルな機能は、通信システムにおいて実行される機能である、請求項８に記載のシステム。
13. 前記通信システムは、ワイヤレス通信システムであり、
    前記タイムクリティカルな機能は、サブフレームの伝送期間をスケジューリングすることであり、前記伝送期間は、開始時間を有し、
    前記最大許容可能機能持続期間の調節は、前記サブフレームの前記伝送期間の前記開始時間に対して前記機能開始時間を調節することを含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記タイムクリティカルな機能は、ランダムアクセスであり、前記最大許容可能機能持続期間を調節することは、ランダムアクセス試行に応答するために、前記機能完了期限を早めるまたは延期することを含む、請求項１２に記載のシステム。
15. 複数のサブ機能を有するタイムクリティカルな機能に関する標的機能失敗率を達成するためのシステムであって、前記システムは、
    前記複数のサブ機能のうちの少なくとも第１のサブ機能を実行する第１のノードと、
    前記複数のサブ機能のうちの少なくとも第２のサブ機能を実行する第２のノードと、
    最大許容可能機能持続期間を調節することにより、標的機能失敗率を達成するためのコントローラと
    を備え、
    前記第１のノードおよび前記第２のノードは、リンクを介して接続され、前記リンクは、前記リンクを介して進行するデータに時間遅延を生じさせ、
    前記標的機能失敗率は、タイムクリティカルな機能が実行された合計回数に対する機能失敗の数の比率を含み、
    前記タイムクリティカルな機能は、機能開始時間と機能完了期限とを有し、
    前記機能開始時間は、前記タイムクリティカルな機能が開始する時間であり、前記機能完了期限は、その時間までに前記タイムクリティカルな機能が完了される必要がある時間であり、前記最大許容可能機能持続期間は、前記タイムクリティカルな機能の前記機能開始時間と前記機能完了期限との間の期間であり、
    前記最大許容可能機能持続期間を調節することは、前記タイムクリティカルな機能の１つ以上の過去の実行の成功または失敗に基づいて調節することを含み、
    前記タイムクリティカルな機能の１つ以上の過去の実行の成功または失敗に基づいて調節することは、１つ以上の過去の実行の１つ以上の失敗に起因して前記最大許容可能機能持続期間を増加させることと、１つ以上の過去の実行の１つ以上の成功に起因して前記最大許容可能機能持続期間を減少させることとを含み、
    前記機能開始時間または前記機能完了期限は、失敗が起こる度にＤ時間単位の分だけ適合され、成功が起こる度にＤ＊（標的機能失敗率）／（１−標的機能失敗率）時間単位の分だけ適合される、システム。

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