JP6460221B2 - バックホールリンク上の輻輳制御のための通信システム、制御ノード、基地局、方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

バックホールリンク上の輻輳制御のための通信システム、制御ノード、基地局、方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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Description

本発明は、セルラ遠距離通信ネットワーク又は無線遠距離通信ネットワークに関し、限定するものではないが特に、無線アクセスネットワークにおけるバックホール輻輳の軽減に関する。本発明は、限定するものではないが特に、第3世代パートナーシッププロジェクト(3GPP)仕様のロングタームエボリューション(LTE)標準規格に従って実装される無線遠距離通信ネットワークに関する。
3GPP LTEネットワークでは、無線アクセスネットワーク(RAN)の基地局(すなわち、発展型NodeB、eNB)が、コアネットワーク(CN)と、基地局のカバレッジエリア内に位置するユーザ機器(UE)との間でデータ及びシグナリングを送信する。RANの基地局は、一般に、複数の「通常」の基地局又は「マクロ」基地局と、複数の「スモールセル」基地局又は「ピコ」基地局(低電力ノード、LPNと呼ばれることが多い)とを含む。LTEでは、RANは、発展型ユニバーサル地上無線アクセス(E−UTRA)ネットワーク(E−UTRAN)と呼ばれ、コアネットワークは、発展型パケットコア(EPC)ネットワークと呼ばれる。ユーザ機器は、例えば、移動電話機、移動通信デバイス、ユーザ通信デバイス、ラップトップコンピュータ等から成ってよい。以下の説明では、移動通信デバイスという用語が用いられるが、これは、任意のタイプのそのようなユーザ機器(移動及び静止)を包含するように意図されている。
アクティブ状態又は接続状態では、移動通信デバイスは、ネットワークに登録され、基地局との無線リソース制御(RRC)接続を有し、それによって、このネットワークは、ユーザ通信デバイスがどの基地局(又はそのセル)に属しているのかを知り、このユーザ通信デバイスに対してデータを送受信することができるようになっている。各ユーザ通信デバイスは、コアネットワークにおいて、当該ユーザ通信デバイスから、基地局、通常はゲートウェイ(パケットデータネットワークゲートウェイである「PDN−GW」又は「P−GW」等)を越えてエンドポイントへのデフォルトの発展型パケットシステム(EPS)ベアラ(すなわち、エンドツーエンド専用通信パス)も確立する。
移動通信デバイスに固有のEPSベアラは、ネットワークを通る伝送パスを規定し、インターネットプロトコル(IP)アドレスをこの移動通信デバイスに割り当てる。このアドレスにおいて、別のUE等の他の通信デバイスは、この移動通信デバイスに到達することができる。EPSベアラは、サービス品質(QoS)、データレート及びフロー制御パラメータ等のデータ伝送特性のセットも有する。これらの特性は、移動通信デバイスに関連付けられた加入によって規定され、ネットワークへの移動通信デバイスの登録の際に移動管理エンティティ(MME)によって確立される。データ伝送特性のEPSベアラのセットは、EPSベアラを搬送するいずれかの基本ベアラ(underlying bearers)にも関連付けられている。そのような基本ベアラは、とりわけ、無線ベアラ(移動通信デバイスとサービング基地局との間)とトランスポートベアラ(基地局とコアネットワークとの間)とを含む。
移動通信システム(LTEシステム等)では、基地局が最大負荷近く又は最大負荷において動作しているときであっても、この基地局が、高優先度のベアラをアドミット(admit:許可)して、そのような高優先度のベアラに関連付けられたサービス品質(QoS)要件をサポートすることができる場合がある。これは、適切な場合、例えば、基地局の無線ネットワークリソース及び/又はトランスポートネットワークリソースが高負荷状態にあるときに、基地局が既存の低優先度のベアラを解放することによって達成される。特定のベアラに関連付けられたそのような(「高」又は「低」)優先度は、LTEでは割り当て保持優先度(ARP)と呼ばれ、ベアラの解放(の検討)の手順は、プリエンプション手順と呼ばれる。
したがって、セル内の無線リソースが限界である場合には、そのセル内のより高い優先度を有するベアラをサービング(又はアドミット)するのに必要とされるリソースを解放するために、より低い優先度を有する幾つか(又は全て)の通信ベアラが、そのセルを運用する基地局によってドロップされる場合がある。このプリエンプション判定は、検討対象のセルの無線負荷測定に基づいて基地局によって行われる。トランスポートリソースが限界である場合には、プリエンプション判定は、ボトルネックを経験している(及び/又は引き起こしている)リンクを共有する全てのセル内の進行中のベアラの関連付けられた優先度に基づいて基地局によって行われる。そのようなプリエンプションが実施されない場合、1つのセル内の高優先度のベアラは、基地局の他のセル内の既存のより低い優先度のベアラに起因して拒絶又はドロップされる可能性がある。しかしながら、自身の収益を最大にしたいネットワーク事業者は、(他のより低い優先度のベアラをドロップする必要があっても)高優先度のベアラを可能な限り多くアドミットするように自身の基地局をセットアップする。さらに、緊急呼を(他のタイプの呼よりも)優先することも必要であり、これも、基地局においてプリエンプションを必要とする場合がある。
プリエンプション手順は、アドミッション制御(AC)実行フェーズ又は輻輳制御(CC)実行フェーズ(又はそれらの双方)の間に基地局によって起動されてよい。ACは、着信したベアラ確立/変更要求を受理することができるか否かを、システム容量(許可された同時並行ベアラの最大数及び全リソース使用量/負荷等)と、確立/変更される新規のベアラに関連付けられた優先度及びQoS要件とに基づいて判断する。ACの場合、プリエンプション機能は、新規の/変更されたベアラを許可するためにどのベアラをプリエンプトする必要があるのかも判断する。既存のベアラのそのようなプリエンプションが、例えば、新規のベアラよりも低い優先度のベアラによって用いられているリソースが十分に存在しないために可能でない場合、新規のベアラの確立/変更は拒絶される。CCは、環境変動(例えば、基地局のマイクロ波リンクの無線状態変化)、ACフェーズ中の不正確な推定等に起因して負荷が過度に高いときのシステムの負荷を低減する方法を提供することを意図している。CCの場合、プリエンプション機能は、進行中のより高い優先度のベアラのQoS要件をサポートするためにどの(より低い優先度の)ベアラをプリエンプトする必要があるのかを判断する。
しかしながら、上記プリエンプション手順は、各基地局がそれ自身のベアラを優先することができることを確保するが、基地局をコアネットワークに接続するバックホールネットワークにおける利用可能なネットワークリソースの最適な利用を常にもたらすとは限らない場合がある。これは、一連の通信リンクを介して接続された複数のルータ(及び/又は同様のもの)を介してコアネットワークに結合された基地局に特に当てはまる。この場合、コアネットワークと基地局との間の一連の通信リンクは、これらのリンクのうちの幾つかが1つの基地局のみをサービングするものとすることができる一方、他のリンクを複数の基地局(例えば、複数の隣接/近傍基地局及び/又はより広い地理的エリアに配置された基地局のクラスタ)間で共有することができるように(例えば、分岐ネットワークトポロジとして)配置される場合がある。
本発明者らは、このシナリオ(例えば、基地局がバックホールネットワークを共有する)において、1つの基地局によるベアラの優先順位付け(任意の関連付けられたプリエンプションを含む)が、他の基地局がそれら自身のベアラに関連付けられたQoSをサポートする能力に悪影響を与える場合があることを認識している。例えば、新規のベアラをアドミットする基地局は、この基地局自身の無線/トランスポートベアラ負荷が低い場合があっても、上記新規のベアラによっても利用されるバックホールネットワークのリンクにわたって過負荷を引き起こす場合がある。これは、ひいては、このバックホールリンクを共有する他の基地局においてプリエンプション手順をトリガする場合があり、したがって、その結果、新規のベアラをアドミットする基地局は、関係のある標準規格によって必要とされるとおりにそれ自身のベアラを優先することができるにもかかわらず、ネットワークリソースの利用は準最適なものになる場合がある。
したがって、本発明の目的は、通信ネットワークの性能を改善すること、及びコアネットワークに向かう通信リンクを共有する基地局についてバックホール輻輳を軽減することができる方法を改良することである。
1つの態様において、本発明は、コントローラノードと、少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局とを備える通信システムを提供する。コントローラノードは、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段と;解放することができる、少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別する手段と;前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つの解放を要求するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートする手段と;を備える。基地局は、前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記コントローラノードから受信する手段と;前記受信された要求に応答して、少なくとも1つの通信リソースを解放する手段と;を備える。
1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局を備える通信システムのコントローラノードを提供し、そのコントローラノードは、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段と;解放することができる、少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別する手段と;前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つの解放を要求するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートする手段と;を備える。
1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局を提供し、その基地局は、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段と;解放することができる、少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの更なる基地局を識別する手段と;前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つの解放を要求するための要求を前記少なくとも1つの識別された更なる基地局に送信して、それによって、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートする手段と;を備える。
1つの態様において、本発明は、コントローラノードと、基地局をコアネットワークに接続する少なくとも1つの通信リンクとを備える通信システムの基地局を提供し、その基地局は、少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された少なくとも1つの通信リソースを解放するための要求を、コントローラノードから受信する手段と;前記受信された要求に応答して、少なくとも1つの通信リソースを解放する手段と;を備える。
1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの他の基地局とコアネットワークとの間の通信をサポートする少なくとも1つの通信リンクを介して前記コアネットワークと通信する手段と;前記少なくとも1つの他の基地局に関連付けられたリソース使用量を含む、前記少なくとも1つの通信リンクにわたるリソース使用量を表す情報を、コントローラノードから取得する手段と;前記少なくとも1つの通信リンクにわたるベアラをアドミットするための要求を受信する手段と;前記通信リンクにわたるリソース使用量を表す前記取得された情報に基づいて、前記ベアラをアドミットすべきか又は拒絶すべきかを判断する手段と;前記判断の結果に応じて前記ベアラをアドミットする手段と;を備える。
1つの態様において、本発明は、コントローラノードと、少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局とを備える通信システムにおいて実行される方法を提供し、その方法は、コントローラノードにおいて、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断することと;解放することができる、少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別することと;前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つの解放を要求するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートすることと;前記基地局において、前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記コントローラノードから受信することと;前記受信された要求に応答して、少なくとも1つの通信リソースを解放することと;を含む。
1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局を備える通信システムにおけるコントローラノードによって実行される方法を提供し、その方法は、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断することと;要求に応答して解放することができる、少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別することと;前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つの解放を要求するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートすることと、を含む。
1つの態様において、本発明は、コントローラノードと、基地局をコアネットワークに接続する少なくとも1つの通信リンクとを備える通信システムにおける、前記基地局によって実行される方法を提供し、その方法は、少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された少なくとも1つの通信リソースを解放するための要求を、コントローラノードから受信することと;前記受信された要求に応答して、少なくとも1つの通信リソースを解放することと;を含む。
1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの他の基地局とコアネットワークとの間の通信をサポートする少なくとも1つの通信リンクを介して前記コアネットワークと通信するように構成された基地局によって実行される方法を提供し、その方法は、前記少なくとも1つの他の基地局に関連付けられたリソース使用量を含む、前記少なくとも1つの通信リンクにわたるリソース使用量を表す情報を、コントローラノードから取得することと;前記少なくとも1つの通信リンクにわたるベアラをアドミットするための要求を受信することと;前記通信リンクにわたるリソース使用量を表す前記取得された情報に基づいて、前記ベアラをアドミットすべきか又は拒絶すべきかを判断することと;前記判断の結果に応じて前記ベアラをアドミットすることと;を含む。
本発明は、開示される全ての方法に対して、対応する機器において実行するための対応するコンピュータプログラム又はコンピュータプログラム製品、機器自体(基地局、ネットワークコントローラノード又はその構成要素)及び機器を更新する方法を提供する。
ここで、本発明の例示的な実施形態を、例として、添付の図面を参照しながら説明する。
本発明を適用することができるタイプの移動遠距離通信システムを概略的に示す図である。 図1の移動遠距離通信システムにおける使用に適した基地局のブロック図である。 図1の移動遠距離通信システムにおける使用に適したコントローラノードのブロック図である。 本発明の一例示的な実施形態を実行している間に図1の移動遠距離通信システムの要素間で交換されるメッセージを示すタイミング図である。 図4に示す例示的な実施形態の一変更形態を示すタイミング図である。 本発明を適用することができるタイプの移動遠距離通信システムを概略的に示す図である。
概略
図1は、複数の移動通信デバイス3(これらのそれぞれは移動電話機又は他の互換性のあるユーザ機器から成る)と、複数の基地局5−1〜5−3とを備える移動(セルラ)遠距離通信システム1を概略的に示している。これらの複数の基地局のそれぞれは、関連付けられたセル(図示せず)を運用する。基地局5−1〜5−3はいずれも、通常のマクロeNB及び/又はスモールセル基地局(ホーム発展型ノードB(HeNB)、ピコ基地局又はフェムト基地局等)から成ってよい。
この例では、基地局5−1及び5−2はそれぞれ、3つの移動通信デバイス3をサービングし、基地局5−3は、2つの移動通信デバイス3をサービングする。当業者であれば理解するように、図1には、例示の目的で、8つの移動通信デバイス3及び3つの基地局5が示されているが、追加のユーザ機器及び/又は基地局が、展開されたシステムに存在してもよい。各基地局5は、2つ以上のセルを運用してもよいことも理解されるであろう。
基地局5のそれぞれとコアネットワーク7との間の通信は、いわゆる「S1」インターフェースを介している。このインターフェースは、複数のネットワークルータ6A〜6Dを備えるバックホールにわたって提供される。この例では、通信リンクAがルータ6Aと6Cとの間に設けられ、通信リンクBがルータ6Bと6Cとの間に設けられ、通信リンクCがルータ6Cと6Dとの間に設けられている。
見て取ることができるように、基地局5−1及び5−2の双方は、バックホールの通信リンクA及びCを介してコアネットワーク7に結合され、基地局5−3は、通信リンクB及びCを介してコアネットワーク7に結合されている。換言すれば、通信リンクAは、2つの基地局5−1及び5−2(全部で6つの移動通信デバイス3をサービングしている)のトラフィック(データ及びシグナリング)を搬送し、通信リンクBは、単一の基地局5−3(2つの移動通信デバイス3をサービングしている)のトラフィックを搬送し、通信リンクCは、3つの全ての基地局5−1〜5−3のトラフィック(したがって、全部で8つの移動通信デバイス3のトラフィック)を搬送する。
コアネットワーク7は通常は、とりわけ、ホーム加入者サーバ(HSS)、移動管理エンティティ(MME)9、サービングゲートウェイ(S−GW)11、及びパケットデータネットワーク(PDN)ゲートウェイ(P−GW)12を備える。
図1に図示していないが、近傍の基地局5の間の通信用に「X2」インターフェースも提供して、(直接、又はスモールセルゲートウェイ、X2ゲートウェイ、バックホール等の他のノードを介してのいずれかで)それらの基地局間のデータ交換を容易にすることができる。
バックホール(したがって、基地局5及びコアネットワーク7のノード)には、ネットワークコントローラノード20(例えば、ソフトウェア定義ネットワーク(SDN)コントローラ、サーバ等)も接続されている。
実際上、コントローラノード20は、リンクA〜C(例えば、その負荷状態)を監視し、監視されたリンクのステータスに応じて、接続された基地局5の動作を最適化することによって、バックホールネットワーク用の集中型インテリジェンスを提供する。コントローラノード20は、バックホールトポロジに関する情報と、ルーティングに関する情報と、実際の負荷状態に関する情報と、各基地局5及びそれらのパス上の各バックホールリンクA〜C用の「プリエンプト可能」なリソースの量に関する情報とを取得/記憶するように構成されていることが理解されるであろう。
したがって、図1に示すシステムでは、コントローラノード20に利用可能な情報を用いて、以下のように、ACフェーズにおいてプリエンプションを有利に実行することができる。
ベアラ確立/変更要求が基地局5に到着すると、この要求(必要とされるトランスポートリソースを識別する情報を含む)は、全ての適切でローカルな(基地局固有の)検査(例えば、無線リソース使用量検査等)に合格した場合に、コントローラノード20に転送される。
コントローラノード20は、この基地局5において新規ベアラ/ベアラ変更要求をアドミットすることができるか否かを、この特定の基地局5からコアネットワーク7へのパス上の各バックホールリンク(例えば、基地局5−1及び5−2のリンクA及びC、並びに基地局5−3のリンクB及びC)の負荷及び「プリエンプト可能」なリソースに基づいて判定するように構成されている。新規ベアラ要求は、パス上の各バックホールリンクにわたって利用可能な十分なリソースがある場合及び/又はいずれかの輻輳リンク(例えば、リンクC)のプリエンプションを実行することによって十分なリソースを(パス上で)解放することができる場合にアドミットされる。
コントローラノード20は、新規ベアラ/ベアラ変更要求を(プリエンプションを必要として又は必要とせずに)アドミットすることができると判断した場合、この判定を要求側基地局5に送信し、それによって、基地局5がベアラ確立/ベアラ変更を進めることができるようにする。
プリエンプションが必要とされる場合、コントローラノード20は、いずれかの輻輳リンク(ら)を共有する各基地局5(要求側基地局5及び他の基地局5を含む)によって解放されるリソースの量も計算する。コントローラノード20は、各基地局5に、その基地局5がベアラ確立/変更要求に対応するために解放する必要があるリソースのそれぞれの量を(例えば、0よりも多い場合に)通知する。
有利には、コントローラノード20からリソース解放要求を受信する各基地局5は、(その基地局が、それ自身では、ベアラのアドミッションの結果として輻輳を経験しないときであっても)要求されたリソースの量を解放するために、適切なローカルプリエンプション手順を実行するように構成されている。
したがって、図1に示す例示的なシステムでは、コントローラノード20は、基地局5−3によるベアラ確立/変更要求に対応するために、基地局5−1/5−2に、そのリソースのうちの幾つかを解放するように要求してよく、それによって、各基地局5によって共有されるリンクCの潜在的な過負荷を軽減する。同様に、コントローラノード20は、基地局5−1によるベアラ確立/変更要求に対応するために、基地局5−2に、そのリソースのうちの幾つかを解放するように要求してよく、それによって、基地局5−1及び5−2によって共有されるリンクA及び各基地局5−1〜5−3によって共有されるリンクCの潜在的な過負荷を軽減する。
さらに、図1に示すシステムでは、コントローラノード20に利用可能な情報を用いて、CCフェーズにおいてもプリエンプションを実行してよい。この場合、コントローラノード20は、いずれかのリンク(例えば、リンクA〜Cのうちの1つ又は複数)が輻輳状態にある(又は潜在的にある)か否かを各バックホールリンク用に関連付けられた負荷情報(例えば、そのバックホールリンク用に確保されたリソースによって表されるような情報)に基づいて(例えば、周期的に及び/又は要求/トリガの受信時に)調べるとともに、(潜在的な)輻輳リンク(ら)についてプリエンプションが必要とされる(及び/又は許可される)か否かを調べるように構成されている。
ACフェーズと同様に、プリエンプションがCCフェーズにおいて必要とされる場合、コントローラノード20は、輻輳リンク(ら)を共有する各基地局5によって解放されるリソースの量を、バックホールリンクの「プリエンプト可能」なリソースに関する情報に基づいて計算する。コントローラノード20は、次に、各基地局5(少なくとも、解放されるそれぞれの量が0よりも多い基地局)に、バックホールネットワークにおいて(例えば、リンクA〜Cにわたり)経験される輻輳を軽減するためにその基地局5が解放する必要があるリソースの量を通知する。
有利には、コントローラノード20からリソース解放要求を受信する各基地局5は、要求されたリソースの量を解放するために、適切なローカルプリエンプション手順を実行するように構成され、これによって、ひいては、バックホールネットワーク内の輻輳リンク(ら)の利用も削減される。
したがって、図1に示す例示的なシステムでは、コントローラノード20は、基地局5−1〜5−3の任意のものに、基地局5とコアネットワーク7との間の1つのリンク(又は複数のリンク)にわたり経験される過負荷/輻輳を軽減するために(適切なローカルプリエンプション手順を実行することによって)それらのリソースのうちの幾つかを解放するように要求してよい。
プリエンプション手順
図1に示すシステムにおいてバックホール輻輳を軽減することができる具体的な方法を論述する前に、コントローラノード20によって要求されたときに基地局5によって適用されるローカルプリエンプション手順の簡単な説明を与えることにする。
ローカルプリエンプション手順は、基地局5がアドミッション制御(AC)の一部として新規のベアラを要求したとき、又はコントローラノード20が、輻輳制御(CC)の一部として、バックホールリンクのうちの1つ又は複数のために確保されたリソースが潜在的な輻輳を示す所定の閾値を越えていると判断したとき、コントローラノード20によって起動され得る。ACは、要求されたベアラをサポートするのに必要とされるバックホールリンクの容量(許可される同時並行ベアラの最大数及びそのバックホールリンクを介した既存のベアラによる全リソース使用量等)と、要求されたベアラに関連付けられた優先度及びQoS要件とに基づいて、着信したベアラ確立/変更要求を受理することができる(又は拒否すべきである)か否かを判断するように機能する。
ACの場合、十分なベアラのプリエンプションが可能でない場合、着信したベアラ要求は、(適切な応答を送信することによって)拒絶される。そうではなく、適切なプリエンプションを条件とするものの、ベアラをアドミットすることができる場合、着信したベアラ要求は、コントローラノード20によって受理される。コントローラノード20は、どの基地局5が、プリエンプトすることができる既存のベアラを有するのかを判断し、プリエンプト可能なベアラを有すると判断された各基地局5においてローカルプリエンプション手順を起動する。
CCの場合、(例えば、確保されたリソース使用量によって示されるような)負荷が(少なくとも一時的に)過度に高い(例えば、所定の閾値を越えている)とき、CCは、バックホールリンク上の負荷を低減/最適化する方法を提供するように機能する。コントローラノード20のプリエンプション機能は、どの基地局5がプリエンプトすることができる既存のベアラを有するのか(すなわち、解放される十分に低優先度の確保された「プリエンプト可能」なリソースを有する基地局)を判断し、プリエンプト可能なベアラを有すると判断された各基地局5においてローカルプリエンプション手順を起動する。
ローカルプリエンプションがトリガされると、コントローラノード20は、各基地局5が進行中の/新規にアドミットされたより高い優先度のベアラ(すなわち、プリエンプトされるベアラよりも相対的により高い優先度を有するベアラ)のQoS要件をサポートするために解放する必要があるリソースの量を、影響を受ける基地局5に知らせる。
影響を受ける基地局5は、次に、進行中の/新規にアドミットされたより高い優先度のベアラのQoS要件をサポートするために要求されたリソースの量を解放するには、どのベアラをプリエンプトする必要があるのかを識別する。
ベアラレベルQoSパラメータが、3GPP技術仕様書(TS)23.401に定義されている。このTSの内容は、引用することによって本明細書の一部をなす。TS23.401に記載されているように、いわゆるQoSクラス識別子(QCI)は、(例えば、基地局5における媒体アクセス制御(MAC)レベルスケジューリングによって)ベアラレベルパケット転送処置を制御する。さらに、従来の基地局制御型プリエンプションでは、特定のベアラ確立(又はベアラ変更)要求を受理することができるのか又は拒絶しなければならない(例えば、基地局5において利用可能なリソースが限られている場合)のかを基地局が判定する際に、いわゆる割り当て保持優先度(ARP)が基地局5によって用いられる。ARPは、AC実行フェーズ及び/又はCC実行フェーズ中にどのベアラ(ら)をドロップさせる必要があるのか判定する際にも、基地局5によって用いられる。加えて、各保証ビットレート(GBR)ベアラが、そのGBRベアラについて予想されるビットレート(例えば、最小/平均ビットレート)を示すGBRパラメータに付加的に関連付けられている。最小予想スループットも非GBRベアラに関連付けられてよい。
3GPP TS36.413によれば、いわゆる「ARPプリエンプション能力(ARP Pre-emption Capability)」情報要素(IE)は、ベアラ要求がプリエンプション手順をトリガすることを許可されるか否かを判断する。さらに、(特定のベアラに関連付けられた)いわゆる「ARPプリエンプション脆弱性(ARP Pre-emption Vulnerability)」IEは、そのベアラがプリエンプションの候補となることを許可されるか否か(すなわち、そのベアラをプリエンプトして他のより高い優先度のベアラを優先することができるか否か)を判断する。各ベアラについて、いわゆる「ARP優先レベル(ARP Priority Level)」IE(範囲0〜15から選択された整数値を有する)は、そのベアラに関連付けられた優先度を示す。1〜14の優先度値は、優先度の降順に順序付けられる。すなわち、「1」が最も高く、「14」が最も低い。値15は、「優先度なし」を意味する。すなわち、15の優先度値を有するベアラは、プリエンプションをトリガしないものとし、プリエンプト可能でない。
図1に示すシステムでは、上記で説明したARPプリエンプション能力、ARPプリエンプション脆弱性、及びARP優先度パラメータは、コントローラノード20によってその判定実行の際に有利に用いられる。例えば、コントローラノード20は、ACフェーズ中に、新規ベアラ確立/変更要求がいずれかのプリエンプション手順をトリガすることを許可されるか否かを、そのベアラに関連付けられたARPプリエンプション能力に基づいて調べる。コントローラノード20は、そのようなベアラ固有の情報が対応する基地局5によって提供されることを前提として、(より高い優先度のベアラを優先して)特定のベアラがAC及び/又はCCの間にプリエンプションの候補となることを許可されるか否かも、そのベアラに関連付けられたARPプリエンプション脆弱性に基づいて調べることができる。コントローラノード20は、各影響を受ける基地局によって解放されるリソースの量を判断するその計算の際に、バックホールリンクを介してベアラ(例えば、対応するリソース確保)に関連付けられたARP優先度パラメータ及び/又はQoSパラメータを用いる。
したがって、1つ又は複数のバックホールリンクのリソース限界の場合、そのリンクを介したより低いARP優先度を有する幾つかのベアラを、同じリンクを介したより高いARP優先度を有するベアラに必要とされるリソースを解放するためにドロップされてよい。プリエンプション判定は、コントローラノード20によって行われ、コントローラノードが解放するように要求するリソースの量に基づいて、影響を受ける基地局5によって実施される。
基地局
図2は、図1に示す基地局5−1〜5−3の主な構成要素を示すブロック図である。図示するように、基地局5は、移動通信デバイス3に対して1つ又は複数のアンテナ53を介して信号を送受信するように動作可能であるとともにコアネットワーク7及び/又は他の基地局5に対してネットワークインターフェース55を介して信号を送受信するように動作可能であるトランシーバ回路51を備える。ネットワークインターフェース55は、通常、(バックホールを介して)コアネットワーク7と通信するS1インターフェースと、他の基地局と通信するX2インターフェースとを備える。コントローラ57は、メモリ59に記憶されたソフトウェアに従ってトランシーバ回路51の動作を制御する。このソフトウェアは、とりわけ、オペレーティングシステム61、通信制御モジュール63、アドミッション制御モジュール65、プリエンプションモジュール67、及びサービス品質(QoS)モジュール69を含む。
通信制御モジュール63は、基地局5と移動通信デバイス3との間の通信を制御するように動作可能であるとともに、基地局5と基地局5に接続された他のネットワークエンティティ(例えば、他の基地局及びコアネットワークエンティティ)との間の通信を制御するように動作可能である。通信制御モジュール63は、アップリンクユーザトラフィック及びダウンリンクユーザトラフィックと、例えば、移動通信デバイス3の動作を管理する制御データを含む、基地局5によってサービングされる移動通信デバイス3に送信される制御データとの個々のフローも制御する。
アドミッション制御モジュール65は、適切なローカル検査(例えば、無線リソース使用量検査)を実行することによる(基地局5によってサービングされる移動通信デバイス3用の)基地局5を介した、新規の通信ベアラの確立の認可及び既存のベアラの変更の認可を担当する。そのようなローカル検査は、アドミッション制御モジュール65が、移動通信デバイス3のベアラ確立/変更手順を開始するように基地局5に要求するメッセージを(移動通信デバイス3及び/又は移動通信デバイス3をサービングするMME9から)受信することに応答して実行される。この手順の一部として、アドミッション制御モジュール65は、移動通信デバイス3のためのベアラ確立/変更に対応するために(基地局5及び/又は他の基地局において)利用可能及び/又はプリエンプト可能な十分な容量があるか否かを検証するために、他のエンティティ、例えばコントローラノード20から情報を取得してよい。アドミッション制御モジュール65は、バックホールネットワーク全体を通じて確立/変更されるベアラに関連付けられたQoSをサポートするためにプリエンプションが(この基地局5及び/又は別の基地局において)必要とされるか否かを確かめるために、コントローラノード20とも通信してよい。
プリエンプションモジュール67は、基地局5が通信リソースを解放するように命令されたとき、プリエンプション手順を処理する。プリエンプションモジュール67は、基地局5によって解放されるリソースの量を指定する1つ又は複数のメッセージをコントローラノード20から(例えば、その基地局通知モジュール89を介して)受信するように構成されている。この場合、プリエンプションモジュール67は、どのベアラがプリエンプション用に最も適切な候補であるのかを判断し、そのようなベアラを解放するように通信制御モジュール63に命令する。代替的に、コントローラノード20は、(例えば、バックホールネットワーク内の特定のリンクにわたる輻輳を軽減するために)どのベアラを解放する必要があるのかを正確に指定してよく、この場合、プリエンプションモジュール67は、どのベアラがプリエンプション用に最も適切な候補であるのかを検討する必要がない場合がある。
QoSモジュール69は、基地局5を介して提供された既存の通信ベアラ(いずれかの新規に要求されたベアラを含む)がそれらのそれぞれの関連付けられたサービス品質要件を満たすことを確保することを担当する。それを行うために、QoSモジュール69は、(移動通信デバイス3に向かう)無線ベアラ及び(コアネットワーク7に向かう)トランスポートベアラの容量及び/又は負荷を含む、基地局5の利用可能な容量及び/又は現在の負荷を監視する。QoSモジュール69は、負荷状態及び基地局5によって利用されるプリエンプト可能なリソースの量に関する情報も保持し、この情報を適宜、コントローラノード20に提供する。
コントローラノード
図3は、図1に示すコントローラノード20の主な構成要素を示すブロック図である。図示するように、コントローラノード20は、ネットワークインターフェース75を介してコアネットワーク7及び/又は基地局5に対して信号を送受信するように動作可能なトランシーバ回路71を備える。コントローラ77は、メモリ79に記憶されたソフトウェアに従ってトランシーバ回路71の動作を制御する。このソフトウェアは、とりわけ、オペレーティングシステム81、通信制御モジュール83、リンク情報モジュール85、プリエンプション制御モジュール86、アドミッション制御モジュール87、輻輳制御モジュール88、及び基地局(eNB)通知モジュール89を含む。
通信制御モジュール83は、コントローラノード20と、コントローラノード20に(例えば、バックホールを介して)接続された基地局5及び/又は他のネットワークエンティティ(例えば、コアネットワークエンティティ)との間の通信を制御するように動作可能である。
リンク情報モジュール85は、バックホールネットワークの通信リンク(例えば、図1のリンクA〜C)に関する情報を取得する(及びメモリ79に記憶する)。この情報には、バックホールトポロジ、基地局5とコアネットワーク7との間のルーティング、負荷状態、及びコアネットワーク7に向かう基地局のパスに沿って(例えば、リンクごとに)各基地局5によって利用されるプリエンプト可能なリソースの量に関する情報が含まれる。この情報のうちの幾つか又は全ては、基地局5自身(例えば、そのQoSモジュール69)、バックホールネットワーク(例えば、ルータ6)、及び/又は他のソース(例えば、運用保守エンティティ)から取得され得ることが理解されるであろう。
プリエンプション制御モジュール86は、バックホールネットワーク内の1つ又は複数の通信リンクについてプリエンプション要請を起動することが必要である(及び/又は可能である)か否かを(リンク情報モジュール85によって取得された情報に基づいて)判断することを担当する。1つ又は複数の通信リンクについてプリエンプションを起動する必要があると(例えば、アドミッション制御モジュール87/輻輳制御モジュール88によって)判断されると、プリエンプション制御モジュール86は、そのリンクを利用している各基地局が、バックホールネットワークの通信リンク(ら)の(潜在的な及び/又は存在する)輻輳を軽減するために解放する必要があるリソースの量を計算する。
アドミッション制御モジュール87は、(リンク情報モジュール85によって提供される通信リンクに関する情報を用いた)コントローラノード20によってサービングされる基地局5を介した新規の通信ベアラの確立の認可及び既存のベアラの変更の認可を担当する。それを行うために、アドミッション制御モジュール87は、各基地局5(例えば、そのアドミッション制御モジュール65)に、その基地局によってコアネットワークとの通信に用いられる各バックホールリンクに関する情報(例えば、関連付けられた負荷状態、プリエンプト可能なベアラを識別する情報等)を提供してよい。そのような情報は、適切なアドミッション制御を、例えばベアラ確立/変更手順の一部として実行するときに、基地局5によって用いられてれよい。
アドミッション制御モジュール87は、移動通信デバイス3ためのベアラ確立/変更手順の開始を要求するメッセージを(サービング基地局5から)受信してもよい。この場合、アドミッション制御モジュール87は、要求されたベアラ確立/変更に対応するために(コントローラノード20によってサービングされる基地局5において)利用可能な及び/又はプリエンプト可能な十分な容量があるか否かを検証するために、リンク情報モジュール85から情報を取得してよい。要求されたベアラ確立/変更に対応することができて、かつ、プリエンプションが必要とされる場合、アドミッション制御モジュール87は、確立/変更されるベアラに関連付けられたQoSをサポートするために適切なローカルプリエンプションを実行するように基地局5に要求するメッセージを生成して、プリエンプトされるべき通信リソースを有する各基地局5に送信する。このアドミッション制御モジュール87のメッセージは、その特定の基地局5が解放する必要があるリソースの量を識別する(プリエンプション制御モジュール86から取得された)情報を含む。
輻輳制御モジュール88は、例えば、(バックホールリンクを介して提供される)1つ又は複数の通信ベアラをプリエンプトすべきか否かを判断することによって、バックホールネットワーク内の輻輳を軽減することを担当する。プリエンプションが必要とされる場合、輻輳制御モジュール88は、バックホールネットワーク内の輻輳を軽減するために適切なローカルプリエンプションを実行するように基地局5に要求するメッセージを生成し、プリエンプトされるべき通信リソースを有する各基地局5に送信する。この輻輳制御モジュール88のメッセージは、その特定の基地局5が解放する必要があるリソースの量を識別する(プリエンプション制御モジュール86から取得された)情報を含む。
基地局通知モジュール89は、基地局5と交換されるメッセージを処理(生成、送信、及び受信)する。これらのメッセージには、(プリエンプション制御モジュール86によって判断されたような)プリエンプション手順を実行するように基地局5に要求するメッセージが含まれる。
上記の説明において、基地局5及びコントローラノード20は、理解を容易にするために、複数の別個のモジュール(通信制御モジュール、プリエンプションモジュール、及びプリエンプション制御モジュール等)を有するものとして説明されている。これらのモジュールは、或る特定の応用形態の場合、例えば、本発明を実施するために既存のシステムが変更された場合には、このようにして設けることができるが、他の応用形態、例えば、最初から本発明の特徴を念頭に置いて設計されるシステムでは、これらのモジュールはオペレーティングシステム又はコード全体の中に組み込まれてよく、これらのモジュールは別個の実体として区別可能でなくてよい。これらのモジュールは、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア又はこれらの組合せにおいて実施されてもよい。
動作
図4は、本発明の一例示的な実施形態を実行している間に図1の移動遠距離通信システムの要素間で交換されるメッセージを示すタイミング図である。
見て取ることができるように、この手順はステップS400から開始し、このステップにおいて、基地局5−3は、当該基地局5−3において受信されたベアラ確立/ベアラ変更要求に関するアドミッション制御手順を開始する。
基地局5−3は、ステップS401において、当該基地局5−3において受信されたベアラ確立/ベアラ変更要求を進めることができるか否かを判断するようにコントローラノード20に要求する適切にフォーマットされたメッセージ(例えば、「ベアラ確立要求」RRCメッセージ又は「ベアラ変更要求」RRCメッセージ)を(そのアドミッション制御モジュール65を用いて)上記のように生成して送信する。
ステップS403において、コントローラノード20は、基地局5−3においてベアラ要求をアドミットすることができるか否かを(そのリンク情報モジュール85/アドミッション制御モジュール87を用いて)判断する。コントローラノード20は、いずれかのプリエンプションがこのベアラ要求に関係して必要とされるか否かも(そのプリエンプション制御モジュール86を用いて)判断する。
ステップS405に示すように、コントローラノード20は、ベアラ(確立/変更)要求をアドミットするのか又は拒絶するのかを基地局5−3に通知する適切にフォーマットされたシグナリングメッセージを(そのeNB通知モジュール89を用いて)生成して送信する。
次に、ステップS407に一般的に示すように、コントローラノード20は、ベアラが基地局5−3を介して確立/変更される少なくとも1つのバックホールリンク(例えば、この場合はリンクC)を共有する各基地局5によって解放される必要があるリソースの量(もしあれば)を(そのプリエンプション制御モジュール86を用いて)計算する。
コントローラノード20の計算が、プリエンプションが必要とされる(すなわち、少なくとも1つの基地局5が、新規にアドミットされたベアラ確立/変更に起因して非ゼロのリソースの量を解放する必要がある)ことを示している場合、コントローラノード20は次のステップに進む。そうでない場合(例えば、プリエンプションが必要とされない/可能でない/有効にされない場合)、本手順はS407において終了する。
ステップS411〜S415に一般的に示すように、コントローラノード20は、適切にフォーマットされたシグナリングメッセージを(そのeNB通知モジュール89を用いて)生成し、ベアラが基地局5−3を介して確立/変更される少なくとも1つのバックホールリンク(例えば、リンクC)を共有するとともに、新規にアドミットされたベアラ確立/変更に起因して非ゼロのリソースの量を解放する必要がある各基地局5に送信する。
したがって、基地局5−1がリソースを解放する必要がある場合、コントローラノード20は、ステップS411において、この基地局5−1によって解放されるリソースの量を示す。コントローラノード20のこのメッセージに応答して、基地局5−1は、続いて、ステップS421において、適切な(ローカル)プリエンプション手順を(そのプリエンプションモジュール67を用いて)実行し、それによって、少なくともコントローラノードによって要求されたリソースの量を解放する。
基地局5−2又は5−3も、S407における計算に基づいてリソースを解放する必要がある場合、それぞれステップS413及びS415において、適切なプリエンプションをコントローラノード20によって要求することができ、これらの要求は、それぞれステップS423及びS425において基地局5−2及び5−3によって順守されることになる。
図5は、図4に示す例示的な実施形態の一変更形態(又はその後の動作)を示すタイミング図である。この場合、基地局5及びコントローラノード20は、輻輳制御トリガに応答してプリエンプションを実行するように構成されている。
この場合、この手順はステップS500において開始し、このステップにおいて、コントローラノード20は、バックホールネットワークのリンクA〜Cのうちの少なくとも1つに関する輻輳制御手順を開始するトリガを(その輻輳制御モジュール88を用いて)受信する。例えば、リンク情報モジュール85は、そのリンクCが輻輳していると判断し、適切な表示を輻輳制御モジュール88に提供してよい。
したがって、ステップS503において、コントローラノード20は、この手順をトリガした輻輳に対処するためにいずれかのプリエンプションが必要とされる/可能であるか否かを(そのリンク情報モジュール85/輻輳制御モジュール88を用いて)判断する。次に、ステップS507に一般的に示すように、コントローラノード20は、輻輳したバックホールリンクCを共有する各基地局5によって解放される必要があるリソースの量(もしあれば)を(そのプリエンプション制御モジュール86を用いて)計算する。
コントローラノード20の(S507における)計算が、プリエンプションが必要とされ(すなわち、少なくとも1つの基地局5が非ゼロのリソースの量を解放する必要がある)及び/又は可能である(すなわち、リンクCを介したプリエンプト可能なリソースがある)ことを示している場合、コントローラノード20は次のステップに進む。そうでない場合(例えば、プリエンプションが必要とされない/可能でない/リンクCに有効とされていない場合)、本手順はS507において終了する。
ステップS511〜S525は、図4を参照して上記で説明したステップS411〜S425に対応し、したがって、ここでは、簡略にするためにそれらの論述は省略される。
バックホール輻輳に対処する協調的なプリエンプションの上記で説明した一般的な枠組み及び手順は、バックホールリンクに関連付けられた負荷及び「プリエンプト可能」なリソース量がネットワークにおいてどのように定義されるのか、及び基地局5がベアラをプリエンプトするコントローラノードによってどのように選択されるのかに応じて、複数の方法を用いて実施されてよいことが理解されるであろう。
以下は、図1に示すシステムにおける上記例示的な実施形態の一例示的な実施態様の説明である。展開されたネットワークには、基地局5とコアネットワーク7との間に、例えば、複数のP−GW及び/又は様々なバックホールネットワークを介して複数のパスが存在する場合があることが理解されるであろう。これは、通例、トラフィックエンジニアリング/最適化によって判断される。
しかしながら、通例、スモールセル基地局(例えば、HeNB)をマクロサイト基地局(eNB)に接続する単一のパスが存在し、この場合、HeNB及びeNBは、少なくとも幾つかのバックホールリンクを共有するように構成されている。説明を簡略にするために、特定の基地局5の全てのベアラは同じパスをトラバースするものと仮定される。ただし、この実施例は、ベアラ情報をパス単位で記録することによって複数のパスの場合を包含するように拡張することもできる。
リンク状態更新
各バックホールリンクk(例えば、図1におけるリンクA〜C)について、コントローラノード20は、その特定のバックホールリンクを共有する全ての基地局5の識別情報を含む集合Nを(そのリンク情報モジュール85を用いて)保持するように構成されている。コントローラノード20は、以下の式の各バックホールリンクkの負荷を(例えば、パーセンテージで)監視するように構成されている。
Figure 0006460221
ここで、bは、バックホールリンクkの帯域幅であり、total_rは、eNBn(基地局n)に属する全てのベアラの必要とされるビットレートの合計である。
コントローラノード20は、各ARP優先度値jの各eNBnの「プリエンプト可能」なベアラの必要とされるビットレートR[j]を(そのリンク情報モジュール85を用いて)記録するようにも構成されている。
各基地局5及び/又はMME9は、周期的に又は或る特定のイベント(例えば、輻輳、ベアラ確立/変更等)によってトリガされたときにtotal_r及びR[j]の値を報告するように構成されている。eNBnにおけるベアラiの必要とされるビットレートをr[i]で示すことにする。total_r及びR[j]は、以下のように記述することができる。
Figure 0006460221
コントローラノード20は、各ARP優先度値j(1≦j≦14)について、バックホールリンクkを共有する基地局5に属する「プリエンプト可能」なベアラの必要とされるビットレートの合計を以下のように計算することができる。
Figure 0006460221
ACプリエンプショントリガ
ベアラ確立/変更要求i(ARP優先度値j、必要とされるビットレートr[i]を有する)がeNBnから受信されると、この要求は、以下の条件が(ダウンリンク及びアップリンクの双方について)満たされる場合、直ちにアドミットされる。
Figure 0006460221
ここで、Lは、eNBnのパス上の全てのバックホールリンクの集合を示し、
Figure 0006460221
は、バックホールリンクkの関連付けられたAC閾値を(パーセンテージで)表す。上記条件が満たされない場合、輻輳リンクの集合は、
Figure 0006460221
として構築され、コントローラノード20は、以下の条件が満たされるか否かを調べる。
Figure 0006460221
この条件が満たされる場合、着信したベアラ要求はアドミットされ、プリエンプション実行手順がコントローラノード20によってトリガされる。そうでない場合、着信したベアラ要求は、コントローラノード20によって(例えば、そのeNB通知モジュール89を用いて)拒絶される。
CCプリエンプショントリガ
CCプリエンプションは、以下の条件が、少なくとも1つのバックホールリンクkについて(ダウンリンク及び/又はアップリンクについて)満たされる場合にトリガされる。
Figure 0006460221
ここで、
Figure 0006460221
は、バックホールリンクkに関連付けられた(パーセンテージによる)CC閾値である。この場合、輻輳リンクの集合は、
Figure 0006460221
として構築される。
コントローラノードにおけるプリエンプション実行
プリエンプション実行手順が、コントローラノード20又は別のノード(MME9又は基地局5のうちの1つ等)のいずれかによって(例えば、図4のステップS400又は図5のステップS500において)トリガされた場合、コントローラノード20が、以下のステップを(そのプリエンプション制御モジュール86を用いて)実行するように構成されてよいことが理解されるであろう。
(1)コントローラノード20は、各eNB
Figure 0006460221
について、j=14及びΔR=0と初期化する。各eNBnについて、jよりも大きなARP優先度値を有する全てのベアラは、(これらのベアラがプリエンプト可能であると仮定して)解放されることになり、ΔRは、ARP優先度値jの解放されるリソース量である。
(2)各k∈Cについて、コントローラノード20は、解放される全リソース量を以下のように計算する。
Figure 0006460221
(3)各k∈Cについて、Δtotal_r≦0である場合、コントローラノード20は、Cからkを削除する。
Figure 0006460221
である場合、コントローラノード20はステップ(13)に進み、そうでない場合、コントローラノード20はステップ(4)に進む。
(4)各k∈Cについて、コントローラノード20は、ARP優先度値jごとの解放されるリソース量を以下のように計算する。
Figure 0006460221
(5)各k∈Cについて、コントローラノード20は、Δsum_R[j]>0を満たす最も低いjの値
Figure 0006460221
を見つける。
(6)コントローラノード20は、
Figure 0006460221
を選択する。この条件を満たすリンクが複数存在する場合、最も大きな
Figure 0006460221
を有するものが選択される。
(7)コントローラノード20は、各eNB
Figure 0006460221
について、
Figure 0006460221
に設定する。
(8)コントローラノード20は、R[j]>0を有する全てのeNB
Figure 0006460221
を含む一時リストを作成する。コントローラノード20は、このリスト内の各eNBについて「一時」パラメータ
Figure 0006460221
に設定する。
(9)コントローラノード20は、
Figure 0006460221
値の降順に一時リストをソートする。ここで、I(*)は、その値が、括弧内の条件*が満たされる場合には1に設定され、そうでない場合には「0」に設定される指示関数である。同じ
Figure 0006460221
値を有するeNBは、それらの関連付けられたR[j]値の降順にソートされる。
(10)コントローラノード20は、最初の要素nを一時リストから削除する。R[j]≧Δsum_R[j]である場合、コントローラノード20は、
Figure 0006460221
に設定し、ステップ(11)に進み、そうでない場合、コントローラノード20は、
Figure 0006460221
及びΔsum_R[j]=Δsum_R[j]−R[j]に設定し、その後、ステップ(10)を繰り返す。
(11)コントローラノード20は、各eNB
Figure 0006460221
についてtotal_r及びR[j](j≦j≦14)を以下のように順に更新する。
Figure 0006460221
コントローラノード20は、それに応じて、その特定のeNBnがトラバースする各バックホールリンクkについてρ及びsum_R[j]を更新し、
Figure 0006460221
に更新する。
(12)コントローラノード20は、Cからkを削除する。
Figure 0006460221

である場合、コントローラノード20はステップ(13)に進み、そうでない場合、コントローラノード20はステップ(2)に進む。
(13)コントローラノード20は、プリエンプション要求を(例えば、図4のステップS411〜S415及び図5のステップS511〜S515に示すように)j及びΔRとともに、解放される少なくとも1つのベアラ(非ゼロのリソースの量)を有する各eNBnに送信する。
上記手順の背後にある基本原理は、基地局5(すなわち、そのベアラ)が複数のリンク(例えば、他の基地局によっても用いられるリンク)の輻輳に寄与する場合があるので、どの基地局5がプリエンプションに選択されるのかを判定するときに、コントローラノード20がネットワークのトポロジ関係を考慮するように構成され、それによって、解放される必要があるベアラの数を最小にするというものである。
図1に示すシナリオを考慮した数値例を以下に与える。この例では、バックホールリンクA、リンクB、及びリンクCの帯域幅は、それぞれ100Mbps、100Mbps、及び200Mbpsである。各リンクの負荷閾値は、80%に設定されている。簡略にするために、この例では、全てのベアラは「プリエンプト可能」であると仮定される。したがって、各ARP優先度値の各基地局5の「プリエンプト可能」なリソースR[j]は、以下の表1に与えられる。
Figure 0006460221
したがって、リンクA、リンクB及びリンクCの負荷は、それぞれ100%(=(50(eNB1)+50(eNB2))/100*100)、80%(=80(eNB3)/100*100)及び90%(=(50(eNB1)+50(eNB2)+80(eNB3))/200*100)である。リンクA及びリンクCは輻輳しているとみなされる、すなわち、C={リンクA,リンクC}であるとみなされるので、CCプリエンプションが(例えば、図5のステップS500に示すように)トリガされる。
sum_R[j](すなわち、「プリエンプト可能」なベアラの必要とされるビットレートの合計)は、以下の表2に示すように各リンクについて計算される。
Figure 0006460221
プリエンプションが実行されるとき、リンクA及びリンクCにおいて解放される全リソース量は、それぞれの負荷を80%(又はそれ未満)に低減するために、それぞれ20Mbps及び20Mbps、すなわち、リンクA及びリンクCの双方についてΔtotal_r=20Mbpsとして計算される。
各輻輳リンクにおいてARP優先度値ごとの解放されるリソース量(Δsum_R[j])は、以下の表3に示すように計算される。
Figure 0006460221
リンクAは、Δsum_R[j]>0を満たす最も低いj値(すなわち、12)を有するので、リンクAが最初に処理に選択される。ステップ(8)において、基地局5−1及び基地局5−2を含む一時リストが構築される。ステップ(9)において、このリストは、{eNB5−1,eNB5−2}として順序付けられる。なぜならば、それらの双方について、
Figure 0006460221
であるが、R[12]>R[12]であるからである。ARP12を有する5Mbpsベアラを基地局5−1から解放すべきであると(例えば、図5のステップS507の一部として)判定される。したがって、ステップ(12)の後、j=12、j=12、ΔR=5Mbps及びΔR=0Mbpsが得られ、リンクAはCから削除される。ステップ(2)が繰り返されると、リンクAを処理したときに20Mbpsが解放されるので、リンクCにおいて解放される全リソース量は0である。したがって、基地局5−3の全てのベアラは、リンクCを通過することを許可される。プリエンプション手順を実施した後の最終的なsum_R[j]は、以下の表4に示されている。
Figure 0006460221
単一の基地局の観点からすれば、より低い優先度を有するベアラは、それよりも高い優先度を有するいずれかのベアラがドロップされるよりも前に、常に最初にドロップされるべきであるが、しかしながら、単一のバックホールリンク(例えば、リンクC)の観点からすれば、ベアラが不必要にドロップされることを回避することは常に正しいとは限らないことは言及に値する。
基地局におけるプリエンプション実行
基地局5(eNBn)が、コントローラノード20からプリエンプション要求をj及びΔRとともに受信したとき、この基地局は、(そのプリエンプションモジュール67を用いて)以下のステップを実行するように構成することができることが理解されるであろう。
(1)基地局5は、ARP優先度値j’>jを有する全ての「プリエンプト可能」なベアラをBearers_To_Be_Dropped(ドロップ対象ベアラ)リストに加える。
(2)ΔR>0である場合、基地局5はステップ(3)に進み、そうでない場合、基地局5は以下のステップ(7)に進む。
(3)基地局5は、ARP優先度値jを有する基地局(eNBn)の全ての「プリエンプト可能」なベアラを含む一時リストを作成する。
(4)基地局5は、必要とされるビットレートの降順に一時リストをソートする。
(5)一時リストが空でない場合、基地局5はステップ(6)に進み、そうでない場合、基地局5はステップ(7)に進む。
(6)基地局5は、最初の要素(必要とされるビットレートr[i]を有する)を一時リストから削除し、この要素をBearers_To_Be_Droppedリストに加える。r[i]≧ΔRである場合、基地局5はステップ(7)に進み、そうでない場合、基地局5はΔR=ΔR−r[i]に設定し、その後、ステップ(5)に進む。
(7)基地局5は、そのBearers_To_Be_Droppedリストに含まれる全てのベアラを解放する。
変更形態及び代替形態
上記で、幾つかの詳細かつ例示的な実施形態を説明した。当業者であれば理解するように、上記例示的な実施形態において具現される発明から依然として利益を享受しながら、上記例示的な実施形態に対して複数の変更形態及び代替形態を実施することができる。例示としてのみ、ここで、これらの変更形態及び代替形態のうちの幾つかを説明する。
上記例示的な実施形態では、移動電話機に基づく遠距離通信システムを説明した。当業者であれば理解するように、本出願において説明される技法は任意の通信システムにおいて用いることができる。一般的な例では、基地局及び移動通信デバイスは、互いに通信する通信ノード又はデバイスとみなすことができる。他の通信ノード又はデバイスは、アクセスポイント、及び、例えば携帯情報端末、ラップトップコンピュータ、ウェブブラウザ等のようなユーザデバイスを含んでよい。
上記例示的な実施形態では、コントローラノードを、バックホールネットワークに接続されたものとして説明した。コントローラノードの機能は、基地局のうちの1つ(例えば、図6の基地局5−1)及び/又は複数の基地局を備えるクラスタ内の(又はクラスタに接続された)ローカルなエンティティ(例えば、ゲートウェイ)によって実施されてよいことが理解されるであろう。(図1に一般的に示すような)基地局のクラスタは、バックホールトポロジ関係及び/又は他の基準(例えば、基地局のタイプ/範囲/製造業者等)に基づいて構築されてよいことが理解されるであろう。代替的に、クラスタは、ネットワーク内の全ての基地局(例えば、全てのLTE基地局)を備えてよい。このクラスタを制御するノードは、ローカルネットワーク状態を監視し、そのクラスタ内の全ての基地局のいずれのプリエンプションも制御してよいことが理解されるであろう。
図4のステップS405は、ステップS407の後(及び場合によってはステップS411〜S425の後)にのみ実行されてよいことが理解されるであろう。これは、有利には、いずれかの必要とされるプリエンプション手順が完了するまで、アドミットされたベアラ確立/変更が要求側基地局において実行されないことを確実にする。
上記例示的な実施形態は、特定のネットワークトポロジにおけるバックホール輻輳の場合のプリエンプションを説明している。しかしながら、提案した方法は、バックホールに用いられる物理媒体(例えば、マイクロ波リンク、光ファイバーリンク等)及び/又はバックホールトポロジの種類(例えば、ハブアンドスポーク、デイジーチェーン等)を問わず適用可能であってよいことが理解されるであろう。
説明を簡略にするために、本発明は、ダウンリンク処理とアップリンク処理とを区別していない。しかしながら、提案した方法は、ダウンリンク、アップリンク、又は双方に選択的に適用可能とされてよいことが理解されるであろう。例えば、着信したベアラ要求は、ダウンリンクリソース要件及びアップリンクリソース要件の双方が満たされる場合にのみ受理されてよい。CCは、ダウンリンクリソースの不足又はアップリンクリソースの不足のいずれかによってトリガされてよいことが理解されるであろう。
上記例示的な実施形態を、例として基地局(eNB)を用いて説明したが、提案した方法は、バックホールに(直接又はゲートウェイ等を介して)接続されたホーム基地局(HeNB)にも適用可能である。
図4を参照して説明した手順の一変形形態では、各基地局は、コアネットワークに向かう基地局自身のパス上の各バックホールリンクの現在の負荷及び「プリエンプト可能」なリソースの量を識別する情報を(コントローラノード20から)受信する。この場合、着信したベアラ要求を処理する際、基地局は、この要求をアドミットすることができるか否かを(受信された情報に基づいて)判断することができる。これは、新たな要求が受信される度にコントローラノードを関与させる必要がないので、有利には、ネットワークがベアラ確立/変更要求を処理するのに要する時間を削減する。この場合、基地局は、別の基地局におけるプリエンプションが必要とされる場合にのみ、リソース解放要求をコントローラノードに送信するように構成されてよい。コントローラノードは、輻輳リンクを共有する各基地局によって解放されるリソース量を計算し、対応する基地局(ら)においてローカルプリエンプションをトリガするように構成されてよい。
図4を参照して説明した手順の別の変形形態では、各基地局は、コアネットワークに向かう基地局自身のパス上の各バックホールリンクの現在の負荷を識別する情報を(コントローラノード20から)受信する。この場合、着信したベアラ要求を処理する際に、基地局は、バックホール負荷検査が(受信された負荷情報に基づいて)合格した場合にこの要求を直ちにアドミットするように構成されてよい。この場合、基地局は、この新たな要求のバックホール負荷検査が不合格である場合にのみ、リソース解放要求をコントローラノードに送信するように構成されてよい。コントローラノードは、ベアラ要求をアドミットすることができるか否かを判断し、それに応じて要求側eNBに通知するように構成されてよい。コントローラノードは、輻輳リンクを共有する各基地局によって解放されるリソース量を計算し、対応する基地局(ら)においてローカルプリエンプションをトリガするように構成されてよい。この変形形態は、有利には、バックホールが輻輳していないときのベアラ要求の全体的な処理時間を削減するとともに、上記の変形形態と比較してシグナリング負荷を低減することができる。
上記例示的な実施形態では、コントローラノードを、各バックホールリンクの負荷を考慮することによってプリエンプションを判定するように説明した。上記例では、バックホールリンクの「負荷」を、そのバックホールリンクの(各優先度レベルの)全リソースの確保に基づいて判断するように説明した。しかしながら、バックホールリンクに関連付けられた基地局又はルータのいずれかによって提供されるそのバックホールリンクの実際の(推定ではなく測定された)使用量を識別する情報に基づいて、バックホールリンクの負荷を判断してもよいことが理解されるであろう。リンクの実際の使用量を識別するそのような情報は、例えば、バックホールリンクにわたる許可されたベアラの総数に対するアクティブなベアラの数、バックホールリンクにわたる利用可能な全リソースに対する用いられるリソースの量、過負荷の表示、そのバックホールリンクの関連付けられた負荷閾値を上回る実際の(例えば、測定された)負荷の表示等を識別する情報を含んでよい。
上記例示的な実施形態では、複数のソフトウェアモジュールを説明した。当業者であれば理解するように、それらのソフトウェアモジュールは、コンパイル済みの形式又は未コンパイルの形式において提供されてよく、コンピュータネットワークを介して信号として、又は記録媒体において基地局及び/又はコントローラノードに供給されてよい。さらに、このソフトウェアの一部又は全部によって実行される機能は、1つ又は複数の専用のハードウェア回路を用いて実行されてよい。しかしながら、ソフトウェアモジュールを使用することによって、その機能を更新するために基地局及び/又はコントローラノードを更新することが容易になるので、ソフトウェアモジュールを使用することが好ましい。同様に、上記の実施形態はトランシーバ回路を利用したが、トランシーバ回路の機能のうちの少なくとも幾つかはソフトウェアによって実行され得る。
上記コントローラノードは、上記少なくとも1つの通信リンクにわたるベアラをアドミットするための要求を受信する手段と、上記ベアラをアドミットすべきか又は拒絶すべきかを判断する手段とを備えてよく、上記少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する上記手段は、上記ベアラをアドミットすべきか又は拒絶すべきかを判断する上記手段による、上記ベアラをアドミットすべきとの判断に応答して、少なくとも1つのリソースを解放する必要があると判断するように動作可能であってよい。
上記識別する手段は、上記要求されたベアラが提供される基地局と異なる少なくとも1つの基地局を識別するように動作可能であってよい。
上記コントローラノードは、通信リンクが潜在的に輻輳すると判断する手段を備えてよく、上記少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段は、上記通信リンクが潜在的に輻輳すると判断する手段による、通信リンクが潜在的に輻輳するとの判断に応答して、リソースが解放されるべきと判断するように動作可能であってよい。上記識別する手段は、解放することができる通信リソースを有する各識別された基地局によって解放されるリソースの量を判断するように動作可能であってよく、上記要求を送信する手段は、各識別された基地局に、その識別された基地局の上記識別する手段によって判断されたそれぞれの上記リソースの量を示す要求を送信するように動作可能であってよい。
上記識別する手段は、上記通信リンクを介した通信用に確保された他の通信リソースよりも低い優先度を有する確保された通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別するように動作可能であってよい。
上記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための上記要求は、通信リソースをプリエンプトするための要求から成ってよい。上記少なくとも1つの通信リンクは、少なくとも1つのバックホールリンクから成ってよい。上記コントローラノードは、ゲートウェイから成ってよい。
上記基地局は、上記少なくとも1つの通信リンクにわたるベアラをアドミットするための要求を上記コントローラノードに送信する手段を備えてよい。
上記基地局は、上記アドミットする手段が上記ベアラをアドミットする前に、上記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段と、上記少なくとも1つの通信リソースの解放を要求するための要求を上記コントローラノードに送信する手段とを更に備えてよい。
種々の他の変更は当業者には明らかであり、ここでは、これ以上詳しくは説明しない。
この出願は、2014年7月11日に出願された英国特許出願第1412387.1号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (10)

  1. コントローラノードと、少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局とを備える通信システムであって、
    前記コントローラノードは、
    前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段と、
    解放することができる、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別する手段と、
    前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートする手段と、
    を備え、
    前記基地局は、
    前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記コントローラノードから受信する手段と、
    前記受信された要求に応答して、少なくとも1つの通信リソースを解放する手段と、
    を備え、
    前記判断する手段は、各通信リソースのARP優先度及びリソース量に基づいて、前記少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する、通信システム。
  2. 少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局を備える通信システムのコントローラノードであって、
    前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段と、
    解放することができる、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別する手段と、
    前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートする手段と、
    を備え、
    前記判断する手段は、各通信リソースのARP優先度及びリソース量に基づいて、前記少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する、コントローラノード。
  3. 少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局であって、
    前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断する手段と、
    解放することができる、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの更なる基地局を識別する手段と、
    前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記少なくとも1つの識別された更なる基地局に送信して、それによって、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートする手段と、
    を備える、基地局。
  4. コントローラノードと、基地局をコアネットワークに接続する少なくとも1つの通信リンクとを備える通信システムの該基地局であって、
    前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された少なくとも1つの通信リソースを解放するための要求と、解放される通信リソースに関するARP優先度と、当該ARP優先度の解放されるリソース量と、を、前記コントローラノードから受信する手段と、
    前記受信された要求に応答して、前記受信されたARP優先度及び当該ARP優先度の解放されるリソース量に基づいて、少なくとも1つの通信リソースを解放する手段と、
    を備える、基地局。
  5. 少なくとも1つの他の基地局とコアネットワークとの間の通信をサポートする少なくとも1つの通信リンクを介して前記コアネットワークと通信する手段と、
    前記少なくとも1つの他の基地局に関連付けられたリソース使用量を含む、前記少なくとも1つの通信リンクにわたるリソース使用量を表す情報を、コントローラノードから取得する手段と、
    前記少なくとも1つの通信リンクにわたるベアラをアドミットするための要求を受信する手段と、
    前記通信リンクにわたるリソース使用量を表す前記取得された情報に基づいて、前記ベアラをアドミットすべきか又は拒絶すべきかを判断する手段と、
    前記判断の結果に応じて前記ベアラをアドミットする手段と、
    を備える、基地局。
  6. コントローラノードと、少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局とを備える通信システムにおいて実行される方法であって、
    前記コントローラノードにおいて、
    前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断することと、
    解放することができる、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別することと、
    前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートすることと、
    前記基地局において、
    前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記コントローラノードから受信することと、
    前記受信された要求に応答して、少なくとも1つの通信リソースを解放することと、
    を含
    前記判断することは、各通信リソースのARP優先度及びリソース量に基づいて、前記少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断することを含む、方法。
  7. 少なくとも1つの通信リンクを介してコアネットワークに接続された基地局を備える通信システムにおけるコントローラノードによって実行される方法であって、
    前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートするために少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断することと、
    要求に応答して解放することができる、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された、通信リソースを有する少なくとも1つの基地局を識別することと、
    前記確保された通信リソースのうちの少なくとも1つを解放するための要求を前記少なくとも1つの識別された基地局に送信して、それによって、前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信をサポートすることと、
    を含
    前記判断することは、各通信リソースのARP優先度及びリソース量に基づいて、前記少なくとも1つの通信リソースを解放する必要があるか否かを判断することを含む、方法。
  8. コントローラノードと、基地局をコアネットワークに接続する少なくとも1つの通信リンクとを備える通信システムにおける、前記基地局によって実行される方法であって、
    前記少なくとも1つの通信リンクを介した通信用に確保された少なくとも1つの通信リソースを解放するための要求と、解放される通信リソースに関するARP優先度と、当該ARP優先度の解放されるリソース量と、を、前記コントローラノードから受信することと、
    前記受信された要求に応答して、前記受信されたARP優先度及び当該ARP優先度の解放されるリソース量に基づいて、少なくとも1つの通信リソースを解放することと、
    を含む、方法。
  9. 少なくとも1つの他の基地局とコアネットワークとの間の通信をサポートする少なくとも1つの通信リンクを介して前記コアネットワークと通信するように構成された基地局によって実行される方法であって、
    前記少なくとも1つの他の基地局に関連付けられたリソース使用量を含む、前記少なくとも1つの通信リンクにわたるリソース使用量を表す情報を、コントローラノードから取得することと、
    前記少なくとも1つの通信リンクにわたるベアラをアドミットするための要求を受信することと、
    前記通信リンクにわたるリソース使用量を表す前記取得された情報に基づいて、前記ベアラをアドミットすべきか又は拒絶すべきかを判断することと、
    前記判断の結果に応じて前記ベアラをアドミットすることと、
    を含む、方法。
  10. プログラマブル通信デバイスに請求項6〜9のいずれか1項に記載の前記方法を実行させるコンピュータ実施可能命令を含む、コンピュータプログラム。
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