WO2016063365A1 - 基地局及び移動体通信システム - Google Patents

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WO2016063365A1
WO2016063365A1 PCT/JP2014/078037 JP2014078037W WO2016063365A1 WO 2016063365 A1 WO2016063365 A1 WO 2016063365A1 JP 2014078037 W JP2014078037 W JP 2014078037W WO 2016063365 A1 WO2016063365 A1 WO 2016063365A1
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WO
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core network
traffic
base station
priority
scheduler
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/078037
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English (en)
French (fr)
Inventor
小野　豪
玉木　剛
茂規 早瀬
仁志 石田
栄里子 武田
Original Assignee
株式会社日立製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社日立製作所 filed Critical 株式会社日立製作所
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/04—Arrangements for maintaining operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/04—Error control
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
    • H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
    • H04W28/10—Flow control between communication endpoints
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W92/00—Interfaces specially adapted for wireless communication networks
    • H04W92/04—Interfaces between hierarchically different network devices
    • H04W92/14—Interfaces between hierarchically different network devices between access point controllers and backbone network device

Definitions

  • the present invention relates to priority control of radio resource allocation in a base station connected to a plurality of core networks having different QoS requirements.
  • LTE Long Term Evolution
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • OFDMA Orthogonal Frequency Division Multiple Access
  • LTE Radio Access Network
  • RAN Radio Access Network
  • core network The core network in LTE is called EPC (EvolvedvolvePacket Core) by design.
  • the RAN has a base station (eNB: e-NodeB), and the base station accommodates a mobile communication terminal (UE: User Equipment) by radio.
  • eNB e-NodeB
  • UE User Equipment
  • the core network consists of a mobile communication terminal management server called MME (Mobility Management Entity), an S-GW (Serving-Gateway) that handles packet transfer between the RAN and the core network, an external network (PDN: Public Domain Network), and a core. It has a P-GW (PDN-GW) that handles packet transfer between networks.
  • P-GW Packet Management Entity
  • a switch L2 / L3 switch
  • a router may be interposed between these devices as necessary.
  • these devices do not necessarily have to exist physically as separate enclosures. For example, although S-GW and P-GW are logically arranged as separate entities, they are actually the same device. Sometimes deployed within.
  • the RAN is managed (in this case, “equipment is constructed / maintained and services are provided using the facility”).
  • the operator and the operator managing the core network are usually the same. That is, operator A manages RAN-A and core network A, and operator B manages RAN-B and core network B.
  • operator A and operator B manage separate core network A or core network B, respectively, while regarding RAN, operator A and operator B have the same RAN-X connected to core network A and core network B. It is a form to manage.
  • IP packets transmitted / received by the mobile communication terminal A subscribed to the operator A are jointly managed by the operator A and the operator B via the P-GW and S-GW in the core network A. Transmission / reception is performed between the PDN and the mobile communication terminal A via the base station X. Similarly for the operator B, the IP packet transmitted / received by the mobile communication terminal B is transmitted / received to / from the PDN via the P-GW, S-GW and base station X in the core network B.
  • the required number of RAN construction that is, installation of eNB
  • the installation cost and operation cost are high, and the cost is reduced by joint management by multiple operators.
  • the service area of the mobile communication system is expanded, and the dead zone (a place where the mobile communication service cannot be used because the radio wave from the eNB does not reach) may be reduced.
  • a base station in wireless communication, when a base station wirelessly transmits a packet received from a core network to a mobile communication terminal, the base station does not simply transmit in the order received from the core network but uses limited wireless resources. In order to use it, it is common to change the transmission order or set the transmission method in consideration of various RAN situations. In this way, determining which radio resource is allocated to which packet of which mobile communication terminal in radio communication and what is used for the transmission method is called RAN scheduling, and an entity that manages RAN scheduling is called a RAN scheduler. .
  • the following policies are widely known as the RAN scheduling mechanism.
  • the radio resource is allocated with priority over the high-quality mobile communication terminal, thereby improving the efficiency of the entire mobile communication system.
  • fairness among mobile communication terminals is ensured by allocating radio resources in preference to mobile communication terminals with a small radio resource allocation amount.
  • the QoS of the mobile communication system is ensured by preferentially allocating radio resources to high priority packets in consideration of the priority required for each packet.
  • PFS Proportional ⁇ ⁇ Fair Scheduling
  • the RAN scheduler determines to which UE radio resources are allocated and what transmission method to use.
  • determination of transmission method there are several specific things to be determined, but the determination of MCS (Modulation Coding Scheme) is the first.
  • MCS is the combination of the modulation method used for wireless transmission and the coding rate of the error correction coding method. The higher the MCS (the higher the modulation rate and the higher the coding rate), the higher the communication speed. Although the speed is increased, the packet loss probability due to reception decoding failure increases. Conversely, the smaller the MCS (the lower the modulation level and the lower the coding rate), the lower the communication speed, but the lower the packet loss probability.
  • the communication speed and the packet loss probability are in a trade-off relationship, and it is also the role of the RAN scheduler to determine an optimum value in consideration of the communication quality between the mobile communication terminal and the base station.
  • ⁇ determination of transmission method '' includes SISO (Single Input Single Output) / MIMO (Multi Input Input Multi Output) selection, Precoding matrix selection, SU (Single User) -MIMO / MU (Multi User ) -MIMO selection, CoMP application presence / absence selection, etc. are the tasks that the RAN scheduler is responsible for.
  • retransmission processing is performed between the base station and the mobile communication terminal in order to guarantee a certain amount of packet loss in the radio section.
  • HARQ Hybrid Automatic Repeat Request
  • CIP Cosmetic Infrastructure Protection
  • BE Best Effort network
  • traffic transmitted on a CIP / BE network is referred to as CIP / BE traffic.
  • packet loss occurs as a result of failure in decoding processing at the receiver due to influence of radio wave attenuation in the wireless section or noise generated at the receiver. Also, as a result of RAN scheduling performed by the base station, the opportunity to allocate radio resources while the packets are loaded in the queue of the base station (downlink) / mobile communication terminal (uplink) is missed, resulting in packet loss. There is also a thing.
  • mobile communication terminals at the cell edge far from the base station have low SINR (Signal to Interference Noise Ratio) as a result of radio attenuation and interference from neighboring cells, and in addition to the possibility of decoding failure, and wireless communication using the RAN scheduler There is no resource allocation, and it tends to be left behind, and packet loss is likely to occur.
  • SINR Signal to Interference Noise Ratio
  • IP packet retransmission procedures are prepared to deal with such packet loss.
  • TCP Transmission Control Protocol
  • UDP User Datagram Protocol
  • HTTP Hyper Text Transfer Protocol
  • the HTTP server waits for the return of TCP ACK from the mobile communication terminal, and after TCP ACK has timed out (predetermined time) ,resend. Therefore, a time for waiting until timeout and a time for the packet to reach the mobile communication terminal again from the HTTP server are required, and the arrival delay of the packet increases. Packet arrival delay is an obstacle to quality degradation in applications that require real-time performance such as VoIP (Voice over IP).
  • VoIP Voice over IP
  • the S-GW1 may take over the bearer of the UE to which the failed S-GW2, 3 is assigned.
  • traffic concentrates on S-GW1
  • the load on the entire CIP core network increases, and the upper limit of the amount of packets that can be transferred is lower than before the failure occurs.
  • the CIP core network has a virtual network configuration and the CPU or memory assigned to any of S-GW1, 2, and 3 fails, the processing capacity of the CIP core network as a whole is reduced. descend.
  • the decrease in processing capacity results in a decrease in end-to-end packet reachability, making it difficult to guarantee the reachability required for the CIP core network.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which radio resources are preferentially allocated to calls related to fire fighting or emergency medical care.
  • the mobile communication system including the base stations to which a plurality of core networks having different priorities are connected as described above it is not considered to deal with the shortage of processing of the core network.
  • the disclosed base station connects to a plurality of core networks having QoS requests with different priorities, and receives a notification requesting a reduction in traffic volume of the core network from one of the plurality of core networks.
  • the priority of the radio resource allocation to the traffic of the other core network of the reception unit and the other core network of the plurality of core networks having a low priority of the QoS request is lower than before the notification, and the radio resource allocation A scheduler for allocating radio resources generated as a result of lowering the priority to traffic of one core network that reduces the amount of traffic.
  • the disclosed base station it is possible to reduce retransmission at the end-end in a high-priority network and to reduce deterioration of the packet arrival rate at the end-end.
  • MME monitors S-GW It is a sequence diagram which MME instruct
  • FIG. 1 is a network configuration diagram of a mobile communication system.
  • the mobile communication system is assumed to be LTE, and the RAN configuration and core network configuration shown in FIG. 1 are assumed. That is, an LTE mobile communication system in which the CIP core network and the BE core network share the eNB is assumed.
  • the present invention is not limited to this configuration, and can be applied to any mobile communication system in which a plurality of core networks having different priority QoS requests share a RAN.
  • the mobile communication system in FIG. 1 has a configuration in which the eNB 100 is connected to two core networks, a CIP core network 200-1 and a BE core network 200-10.
  • the CIP core network 200-1 is a core network that accommodates important traffic used for social infrastructure, it is a network that takes into account improvements in transmission throughput and redundancy in the event of a failure.
  • MMEs 220-1, 220-2, and 220-3 and S-GWs 240-1, 240-2, and 240-3 are connected to the eNB 100 via switches 270-1 and 270-2.
  • P-GWs 260-1, 260-2, and 260-3 connect the CIP core network 200-1 and the PDN 280.
  • the P-GW 260-1, 260-2, and 260-3 are also connected to the dedicated network CIP-compatible dedicated network 281 used for social infrastructure applications and the CIP core network 200-1.
  • MME220-10 and S-GW240-10 are connected to eNB100 via switch 270-10, and are connected to PDN280 via P-GW260-10.
  • the UEs 150 using the CIP core network 200-1 and the BE core network 200-10 are CIP UE150-1 and BE UE150-10, respectively, and HTTP servers 290 serving as communication partners of both UEs 150 are respectively 290-1. And 290-10.
  • the eNB 100 needs to allocate the UE 150 that has initially accessed to the appropriate core network 200, but the connection is rejected by using MNC (Mobile Network Code) allocation, virtual MME 220 allocation, or random allocation. If so, use one of the other MME220 allocations.
  • MNC Mobile Network Code
  • FIG. 2 is a configuration diagram of the eNB (base station) 100.
  • a RAN (Radio Access Network) scheduler 101 allocates radio resources to a radio section between the eNB 100 and the UE 150.
  • the UE management unit 102 manages a UE 150 that is connected to the eNB 100, and has a UE management table 400 (described later) used for managing the UE 150.
  • the RAN control unit 110 transmits and receives a control signal (RRC signal in LTE) between the eNB 100 and the UE 150 necessary for wireless data transmission with the UE 150.
  • RRC signal in LTE control signal
  • TB processing unit 111 is a format for wirelessly transmitting a downlink IP packet from the core network input from IP packet processing unit 121 and a control signal generated by RAN control unit 110 in accordance with an instruction from RAN scheduler 101. Convert to (Transport Block). Specifically, the conversion includes header compression and encryption by PDCP (Packet Data Convergence Protocol) layer, header addition and packet merging / division required for order control by RLC (Radio Link Control) layer, MAC (Medium Access Control) layer packet merging / division and header assignment. Also, the TB processing unit 111 converts the uplink TB from the radio section input from the RAN queue 112 into an IP packet (generally the reverse process of the downlink process described above). The RAN queue 112 holds the TB input from the TB processing unit 111 and outputs the TB to the BB transmitting / receiving unit 113 in accordance with an instruction from the RAN scheduler 101.
  • PDCP Packet Data Convergence Protocol
  • RLC Radio Link Control
  • the BB transmission / reception unit 113 executes BB (baseband) transmission processing on the TB input from the RAN queue 112 in accordance with an instruction from the RAN scheduler 101. Specifically, error correction coding (Turbo code or LDPC code in the case of LTE), baseband modulation, subcarrier mapping to OFDMA, layer by MCS (Modulation Coding Scheme) specified by the RAN scheduler 101 Executes mapping and generates OFDM baseband symbols through processing such as IFFT. Also, the BB transceiver 113 performs demodulation / decoding processing on the uplink baseband signal input from the RF transceiver 114, decodes the uplink TB, and outputs it to the RAN queue 112.
  • error correction coding Transmissionbo code or LDPC code in the case of LTE
  • baseband modulation baseband modulation
  • subcarrier mapping to OFDMA OFDMA
  • layer by MCS Modulation Coding Scheme
  • the RF transmission unit 114 converts the baseband signal input from the BB transmission / reception unit 113 to the RF (Radio Frequency) signal for the downlink, wirelessly transmits from the antenna 115, and the RF signal input from the antenna 115 for the uplink. It converts into a baseband signal and outputs it to the BB transceiver 113.
  • RF Radio Frequency
  • the S1 control unit 120 manages transmission / reception of control signals to / from the MME 220 and data signal bearers to / from the S-GW 240.
  • the IP packet processing unit 121 executes a process for returning to the original IP packet form by removing the GTP-U header of the IP packet received from the core network regarding the downlink.
  • the IP packet processing unit 121 adds the GTP-U header to the IP packet input from the TB processing unit 111 with reference to the bearer information managed by the S1 control unit 120, and outputs the IP packet to the IP packet queue 122. .
  • the IP packet output to the IP packet queue 122 is transmitted to the core network by the IP packet transfer unit 123 via the NIC (Network Interface Card) 124. Conversely, the IP packet received by the NIC 124 from the core network is output to the IP packet processing unit 121 via the IP packet transfer unit 123 and the IP packet queue 122.
  • FIG. 3 is a block diagram of the MME220.
  • the UE management unit 222 has a UE management table 450, and manages the type and bearer of the UE 150.
  • the S1 control unit 223 transmits and receives control signals to and from the S1 control unit 120 in the eNB 100.
  • the S11 control unit 224 transmits and receives control signals to and from the S11 control unit 243 (described later) of the S-GW 240.
  • IP packets transmitted / received by the S1 control unit 223 or the S11 control unit 224 are transmitted / received to / from the eNB 100 or the S-GW 240 by the IP packet processing unit 231, the IP packet queue 232, the IP packet transfer unit 233, and the NIC 234, respectively.
  • FIG. 4 is a block diagram of the S-GW240.
  • the UE management unit 242 manages the type and bearer of the UE 150.
  • the S11 control unit 243 transmits and receives control signals to and from the S11 control unit 224 in the MME 220.
  • the S5 / S8 control unit 244 transmits and receives control signals to and from the S5 / S8 control unit (described later) of the P-GW 260.
  • IP packets transmitted / received by the S11 control unit 243 or the S5 / S8 control unit 244 are transmitted / received to / from the MME 220 or the P-GW 260 by the IP packet processing unit 251, the IP packet queue 252, the IP packet transfer unit 253, and the NIC 254, respectively.
  • S-GW240 receives the downlink user data packet from P-GW260 from NIC254, and replaces GTP-U header in IP packet processor 251 (or deletes GRE header and adds GTP-U header) Is transferred to the eNB 100 via the IP packet queue 252, the IP packet transfer unit 253, and the NIC 254. Similarly, the uplink user data packet received from the eNB 100 is transferred to the P-GW 260 after the header is replaced.
  • FIG. 5A is a UE management table 400 that the UE management unit 102 of the eNB 100 has.
  • the UE management table 400 is a UID (UE) ID) 401 for the eNB 100 to uniquely identify the UE 150, and the UE 150 is connected to the CIP core network 200-1 or connected to the BE core network 200-10. It includes a UE type 402 indicating whether it is a thing, a CQI (Channel-Quality-Indicator) 403 reported from each UE 150, a traffic amount 404 of the corresponding UE 150, and a cost function 405.
  • CQI 403 is a value indicating the quality of the radio channel between eNB 100 itself and UE 150.
  • the cost function 405 is an evaluation function referred to by the RAN scheduler 101 at the time of radio resource allocation.
  • the cost function for example, Proportional Fair Scheduling
  • the cost function is calculated by the instantaneous throughput / average throughput, and a radio resource is preferentially assigned to the UE 150 having a higher value.
  • FIG. 5A shows an example in which entries (rows) 400-1 and 400-3 of the UE management table 400 are CIP UE150-1, and entries 400-2 and 400-4 are BE UE150-10.
  • FIG. 5B is an MCS table 410 that the RAN scheduler 101 of the eNB 100 has.
  • the MCS table 410 includes MCS 411, frequency utilization efficiency (frequency efficiency in the figure) 412, required resource amount 413, and transmission failure rate 414.
  • the MCS 411 is a numerical value for designating MCS, and the modulation and coding scheme is uniquely determined based on this value based on the standard specification. Note that the higher the MCS value, the greater the number of multi-level modulations and the higher coding rate coding schemes.
  • the frequency utilization efficiency 412 indicates the frequency utilization efficiency when the corresponding MCS is applied, and the frequency utilization efficiency increases as the numerical value of MCS increases.
  • the required resource amount 413 is a radio resource amount necessary for transmitting a predetermined data amount, and decreases as the MCS value increases.
  • the transmission failure rate 414 is a transmission failure rate (packet loss occurrence rate due to an error in the wireless section or the reception side) when transmitting with the corresponding MCS, and increases as the MCS increases.
  • the RAN scheduler 101 refers to the MCS table 410 and designates a desired MCS corresponding to a desired error rate (transmission failure rate 414) for the traffic of each core network.
  • a desired error rate transmission failure rate 4114
  • the RAN scheduler 101 designates an MCS having a smaller value than the desired MCS for the channel in the radio section corresponding to the core network.
  • the wireless modulation and coding scheme is changed to another modulation and coding scheme with a lower error rate and a lower error rate, and a desired error rate is ensured.
  • FIG. 5C is a RAN scheduler operation table 420 included in the RAN scheduler 101 of the eNB 100.
  • the RAN scheduler operation table 420 includes UE type 421, RAN retransmission priority 422, MCS reduction 423, allowable RB number 424, cost function addition value 425, and retransmission number 426.
  • the UE type 421 indicates the type of UE 150 to be operated.
  • entry 420-1 defines the operation for CIP UE150-1
  • entry 420-2 defines the operation for BE UE150-10.
  • RAN retransmission priority 422 indicates ON / OFF of RAN retransmission priority, and indicates whether radio resources are allocated (ON) or not (OFF) with higher priority than initial transmission (first transmission that is not retransmission) during RAN retransmission.
  • MCS decrease 423 indicates ON / OFF of MCS decrease, and the RAN scheduler 101 selects a lower value than the original appropriate MCS (desired MCS corresponding to the aforementioned desired error rate) when determining the radio transmission method (ON ) Or not (OFF).
  • the allowable RB number 424 indicates the number of RBs (Resource Block) that can be used per wireless resource allocation.
  • RB is a radio resource allocation unit defined by LTE, and is composed of a plurality of 12 subcarriers (180 kHz). In the case of a mobile communication system other than LTE, a unit corresponding to RB is used.
  • RBs are assigned to CIP UE150-1 as long as radio resources allow (“-” in the figure).
  • only up to 4 radio resources can be allocated to BE UE150-10. That is, if four RBs have already been assigned to BE UE 150-10, no matter what other BE UE 150-10 has a large cost function, no other BE UE 150-10 is assigned a radio resource.
  • the cost function addition value 425 is a value added to the value of the cost function 405 in the UE management table 400.
  • 5.0 is added to CIP UE150-1, and no addition is added to BE UE150-10.
  • the original value in FIG. 5A is that BE UE150-10 in entry 400-4 has a higher cost function than CIP UE150-1 in entry 400-3, and radio resources should be preferentially allocated.
  • the addition value 5.0 increases the priority of CIP UE150-1 of entry 400-3.
  • the number of retransmissions 426 indicates an allowable maximum number of retransmissions.
  • FIG. 6A is a UE management table 450 that the UE management unit 222 of the MME 220 has.
  • the UE management table 450 includes a UID 451 for identifying the UE 150, a UE type 452 for distinguishing between the CIP UE 150-1 and the BE UE 150-10, the number of bearers 453 corresponding to the UE 150, a GBR (Guaranteed Bit Bit Rate) flag 454, And GBR455.
  • GBR Guard Bit Bit Rate
  • FIG. 6B is a RAN scheduler operation determination table 460 that the S1 control unit 223 of the MME 220 has.
  • the RAN scheduler operation determination table 460 is a table used for determining the RAN scheduler operation according to the state of the core network 200.
  • the MME 220 (or another device in the core network 200) refers to the RAN scheduler operation determination table 460, determines the operation of the RAN scheduler 101 in the eNB 100, and notifies the eNB 100 of this.
  • the RAN scheduler operation determination table 460 classifies the status of the core network 200 into a two-dimensional classification of the device status 461 and the traffic status 462.
  • the device status 461 indicates a state in which there is no particular problem with the devices in the core network 200 (461-1), and indicates that a problem (device failure, overload, etc.) has occurred in one or two S-GWs 240, respectively. (461-2, 461-3). Similarly, it indicates that one or two switches 270 have a problem (461-4, 461-5).
  • the vertical axis shows the traffic state 462, and the traffic volume ratio is shown with the basic traffic volume being 1.0. For example, a hatched cell in FIG. 6B means that a problem has occurred in the two S-GWs 240 and the traffic volume is 1.0.
  • FIG. 6B shows an element 470 of each square of the RAN scheduler operation determination table 460.
  • the element 470 includes a processing type 471 to be processed, a type 472 of the UE 150, and a value 473 corresponding to the processing type 471.
  • FIG. 6B shows that entry 470-1 turns on RAN retransmission priority for CIP UE150-1.
  • entry 470-2 means that RAN retransmission priority is not applied to BE traffic.
  • Entry 470-3 means turning MCS degradation on for CIP traffic.
  • the entry 470-4 means that the number of RBs allocated to the BE UE 150 per unit time is set to 2.
  • MME220 judges.
  • the contents of the RAN scheduler operation table 460 are determined based on evaluation by simulation, past actual measurement values, and the like.
  • the MME 220 determines an operation to be performed by the RAN scheduler 101, the MME 220 notifies the RAN scheduler 101 (that is, the eNB 100) of this.
  • the signal used for this notification is the RAN scheduler operation notification message 500 shown in FIG.
  • the RAN scheduler operation notification message 500 is generated by the S1 control unit 223 in the MME 220, and is transmitted to the eNB 100 as an S1 message (a control signal between the eNB and the MME in LTE).
  • the RAN scheduler operation notification message 500 includes a header 501 used for session management of S1, the RAN scheduler operation valid period 502, an operation mode 503, and 504 corresponding to the number of elements indicating the scheduler operation, RAN Retransmission priority 505, MCS reduction 506, allowable RB number 507, cost function addition value 508, and retransmission count 509 are included.
  • RAN retransmission priority 505 is set to ON / OFF of RAN retransmission priority, and RAN retransmission priority is set to OFF (505-2) for BE traffic (505-1).
  • the MCS decrease 506 is set to ON / OFF of the MCS decrease, and notifies the CIP traffic (506-1) that the MCS decrease is turned ON (506-2).
  • the allowable RB number 507 notifies that the allowable RB number of the BE (507-1) is two (507-2).
  • the cost function addition value 508 notifies the UE 150 of CIP (508-1) that 5.0 (508-2) is added to the cost function.
  • the number of retransmissions 509 notifies the BE 150 (UE-1) UE 150 that the number of retransmissions is set to 2 (509-2).
  • FIG. 8A is a processing flowchart executed by the S11 control unit 224 in order for the MME 220 to detect a failure of the S-GW 240.
  • This process is basically always operating, and starts when the MME 220 is activated (601).
  • the subsequent processes operate in parallel for the number of monitoring target S-GWs 240 (in the example of FIG. 1, three S-GWs 240-1, 2, and 3) (602, 610).
  • Survival monitoring of S-GW240 is realized by periodically executing the SCTP HB (Heart Beat) processing (603, 609).
  • HB (Heart Beat) processing means that the monitoring side (MME220) periodically sends the HB Req (HB Request) message to the monitored side (S-GW240) periodically, and HB ACK is returned. Whether or not to survive is standardized by the IETF as an SCTP procedure.
  • HB Req transmission and HB Ack transmission are executed by the S11 control unit 223 in the MME 220 and the S11 control unit 243 in the S-GW 240, respectively.
  • MME 220 transmits HB Req (604) and waits for HBHACK (605) from S-GW240.
  • HBHACK 605
  • the S11 control unit 223 determines that the S-GW 240 is normal (606), and repeats the same processing at the next HB Req transmission timing. If the HB ⁇ ACK cannot be received, the S11 control unit 223 counts the number of times it cannot be received continuously (607), and if the number exceeds a predetermined value, determines that an abnormality has occurred in the S-GW240 (608). If it does not exceed the predetermined value, the process returns to step 604 to transmit HB Req again. Since this process is a process that is regularly executed, it does not basically end (611).
  • FIG. 8B is a process flowchart executed by the S11 control unit 224 of the MME 220 when the MME 220 changes the operation of the RAN scheduler 101 in the eNB 100 for some reason (that is, instructs to update the RAN scheduler operation table 420). is there.
  • the timing at which this process is activated there is an S-GW240 abnormality determination shown at step 608 in FIG. 8A.
  • the S11 control unit 224 of the MME 220 refers to the RAN scheduler operation determination table 460 and determines the RAN scheduler operation (622). Based on the determined RAN scheduler operation, a RAN scheduler operation notification message 500 is generated and transmitted to the eNB 100 (623), and the process ends (624).
  • FIG. 9A is a flowchart of processing executed by the RAN scheduler 101 when the entries in the RAN scheduler operation table 420 are 420-3 and 420-4 in FIG. 5C.
  • RAN retransmission priority is set to ON for both CIP and BE, and radio resources are assigned with priority over RAN retransmission.
  • the MCS drop is off for both CIP and BE, and an appropriate MCS is selected.
  • the number of retransmissions is the same for both CIP and BE. From this point of view, TCP retransmission is suppressed to an appropriate amount in both the CIP core network 200-1 and the BE core network 200-10. Also, The number of allowable RBs is set only for BE.
  • Cost function value addition is performed only for CIP. From this point of view, the CIP UE 150 is favored over the BE UE 150 in terms of radio resource allocation. From the above, the entries of 420-3 and 420-4 in the RAN scheduler operation table 420 are particularly suitable as a RAN scheduler when no problem occurs in the core network 200.
  • the process of FIG. 9A is started for each time unit of wireless resource allocation (1 msec in LTE) (641).
  • the RAN scheduler 101 executes the subsequent processing for each RB (642, 655).
  • the RAN scheduler 101 checks whether or not there is retransmission of CIP UE150-1 in the corresponding RB (643). This check is performed at this timing, whether or not there is CIP UE150-1 to be retransmitted at this RB, and the number of retransmissions of this CIP UE150-1 is the number of retransmissions set in the RAN scheduler operation table 420 (426) It is not exceeding.
  • the decision result in the step 643 is YES, this RB is assigned for retransmission of the CIP UE 150-1 (651).
  • the RAN scheduler 101 checks whether there is a retransmission of the BE UE 150 (644). If the decision result in the step 644 is YES, this RB is assigned to the retransmission of the BE UE 150
  • the RAN scheduler 101 determines the cost of all UEs 150 (both CIP and BE) in order to determine which UE 150's initial transmission (new transmission that is not retransmitted) is assigned the corresponding RB.
  • the function is calculated (645).
  • PFS instantaneous throughput / average throughput + cost function added value (425 in FIG. 5C).
  • the RAN scheduler 101 selects the UE 150 having the maximum cost function (646), and checks whether the selected UE is CIP UE 150-1 with reference to the UE management table 400 (FIG. 5A) (647).
  • this RB is assigned to the initial transmission of this CIP UE 150-1 (653). If NO (BE UE150-10), the RAN scheduler 101 checks whether the allowable number of RBs for BE (424 in FIG. 5C) is exceeded (648). If not exceeded (NO in step 648), this RB is assigned to the first transmission of BE UE150-10 (654). If exceeded, the RAN scheduler 101 checks whether all connected UEs 150 have been checked (649). If the determination result is YES, the RAN scheduler 101 moves the process to the next RB. If NO, the RAN scheduler 101 selects the UE 150 having the next highest cost function (650), and returns to the process of step 647. The RAN scheduler 101 executes the above processing for all RBs, and ends the processing (656).
  • FIG. 9B is a process flowchart executed by the RAN scheduler 101 of the eNB 100 when the RAN scheduler operation notification message 500 transmitted from the MME 220 (623 in FIG. 8B) is received.
  • the RAN scheduler operation notification message 500 is received, this process starts (671), and the RAN scheduler 101 analyzes the received message (672).
  • the RAN scheduler 101 updates the RAN scheduler operation table 420 based on the analysis result (673). Based on this update result, the RAN scheduler 101 starts the process of FIG. 9A (674), and ends this process (675).
  • FIG. 10 is a process flowchart executed by the RAN scheduler 101 in this case.
  • RAN retransmission priority is ON only for CIP, and radio resources are allocated with priority over RAN retransmission.
  • Only CIP has MCS reduction ON, and an MCS lower than the appropriate value is selected. That is, wireless transmission is performed at a low speed but with little packet loss.
  • the number of resends for CIP traffic is often better than the number of resends for BE.
  • the allowable number of RBs for BE is set lower than 420-4.
  • CIP cost function value addition is set higher than 420-3. From this point of view, excessive resources are allocated to CIP traffic, and as a result, TCP retransmissions in the CIP core network 200-1 are further suppressed from those described above, reducing the network load on the entire CIP core network 200-1. Can be reduced.
  • the BE core network 200-10 is further disadvantageous from the viewpoint of radio resource allocation, TCP retransmission increases, and the network load increases.
  • the entries of 420-1 and 420-2 in the RAN scheduler operation table 420 are particularly problematic in the CIP core network 200-1, and even if the BE core network 200-10 is somewhat sacrificed, the CIP core It is suitable as a RAN scheduler for reducing the load on the network 200-1 and protecting CIP traffic.
  • the processing flowchart of FIG. 10 has many parts in common with the processing flowchart of FIG. 9A, the description will focus on differences and points to be noted.
  • the RAN scheduler 101 confirms that there is a retransmission of the BE UE 150-10 (644), it adds 1 to the variable CNT RB (661). Processing for unconditionally allocating radio resources for RAN retransmission to BE UE150-10 is not performed.
  • the variable CNT RB is a variable for managing the number of RBs that have floated by seeing off the RAN retransmission of BE UE150-10.
  • RAN scheduler 101 checks whether CNT RB > 0 and determines whether MCS reduction is possible ( 662). This determination is, "the results of the MCS were prescribed price cuts, or RB the required number of additional is equal to or less than the CNT RB?", MCS decrease Once you grant the "CNT RB below a predetermined RB in the corresponding CIP UE150-1 It may be based on criteria such as “is it possible?”. If the determination result of whether or not the MCS can be lowered is YES, the RAN scheduler 101 lowers the MCS (663) and allocates an RB to the initial transmission of the UE 150 (653).
  • FIG. 11 is a sequence diagram when the MME 220 monitors the S-GW 240 in accordance with the processing flowchart of the S11 control unit 224 of the MME 220 shown in FIG. 8A.
  • a sequence in which the MME 220 monitors three S-GWs 240-1, 2, and 3 and detects a failure occurring in the S-GW 240-3 is shown.
  • MME220 periodically sends SCTP HB Req (Heart Beat Request) to S-GW240-1,2,3 (801-1,2,3). Receiving this, the S-GW 240-1, 2, 3 returns an HB ACK signal in order to notify the MME 220 of its own existence (802-1, 2, 3).
  • MME220 continues to transmit HB Req (803-1,2,3), but S-GW240-1,2 without any problem responds with HB ACK (804-1,2) S-GW240-3 does not respond.
  • the MME 220 repeats transmission of HB Req to the S-GW 240-3 (805).
  • the MME 220 determines that a problem has occurred in the S-GW 240-3, and transmits a RAN scheduler operation notification message 500 to the eNB 100 according to the processing flowchart of FIG. 8B) (810) .
  • FIGS. 12 and 13A show that the MME 220 that has detected a problem in the S-GW 240-3 from the state in which there is no particular problem in the CIP core network 200-1 and has detected it in the eNB 100 based on the RAN scheduler operation determination table 460.
  • 6 is a sequence diagram for instructing an operation change of the RAN scheduler 101.
  • FIG. FIG. 12 is a sequence diagram mainly showing the ON / OFF effect of RAN retransmission priority
  • FIG. 13A is a sequence diagram mainly showing the effect of MCS lowering ON / OFF.
  • CIP UE 150-1 is downloading a file from CIP HTTP server 290-1
  • BE UE 150-10 is downloading a file from BE HTTP server 290-10.
  • the entries in the RAN scheduler operation table 420 are 420-3 and 420-4 in FIG. 5C.
  • the packet transmitted from the CIP HTTP server 290-1 reaches the eNB 100 (821), and the eNB 100 transmits to the CIP UE 150-1.
  • the CIP UE 150-1 failed to receive the initial transmission (822-1), but succeeded to receive the retransmission (822-2), and the TCP ACK was returned to the CIP HTTP server 290-1 ( 823).
  • the packet transmitted by the BE HTTP server 290-10 reaches the eNB 100 (824), and is wirelessly transmitted from the eNB 100 to the BE UE 150-10, which results in an error (825-1).
  • the packet transmitted by the CIP HTTP server 290-1 reaches the eNB 100 (826).
  • the eNB 100 needs to select whether to allocate radio resources for RAN retransmission to BE UE150-10 or to allocate radio resources to RAN initial transmission to CIP UE150-1, but the entry in the RAN scheduler operation table 420 Referring to 420-4, since the BE RAN retransmission priority is ON, the RAN retransmission to the BE-UE 150-10 in which an error has occurred is executed (825-2). The BE UE 150-10 succeeds in receiving the retransmitted packet and responds with TCP ACK (827). During this time, the TCP initial transmission (826) of the packet transmitted by the CIP HTTP server 290-1 and the packet reaching the eNB 100 times out, and the CIP HTTP server 290-1 executes TCP retransmission (828). The eNB 100 that has received this wirelessly transmits to the CIP UE 150-1 (829-1, 2), and a TCP ACK is returned (830).
  • the MME 220 generates a RAN scheduler operation notification message 500 and notifies the eNB 100 of this message (841).
  • entries in the RAN scheduler operation table 420 of the eNB 100 are updated as 420-1 and 420-2 in FIG. 5C.
  • an event similar to that described above occurs. That is, the packet transmitted by the BE HTTP server 290-10 reaches the eNB 100 (842), and is wirelessly transmitted to the BE UE 150-10, which results in an error (843).
  • the packet transmitted by the CIP HTTP server 290-1 reaches the eNB 100 (844).
  • the eNB 100 needs to select whether to allocate radio resources for RAN retransmission to BE UE150-10 or to allocate radio resources to RAN initial transmission to CIP UE150-1, but the RAN scheduler operation table 420-2 Since the RAN retransmission priority of BE is OFF, prioritization by the cost function is executed.
  • a large cost function addition value may be set in CIP UE150-1, so radio resources are allocated to CIP UE150-1. Suppose you decide to assign.
  • the eNB 100 wirelessly transmits the TCP initial transmission of the packet (844) from the CIP HTTP server 290-1 to the CIP UE 150-1 (845-1, 845-2). CIP UE 150-1 succeeds in receiving this packet and responds with TCP ACK (846). On the other hand, the TCP initial transmission (842) of the packet transmitted by the BE HTTP server 290-10 times out, and the BE HTTP server 290-10 executes the TCP retransmission (847). Receiving this, the eNB 100 performs wireless transmission toward the BE UE 150-10 (848-1, 2), and a TCP ACK is returned (849).
  • FIG. 13A is a sequence diagram in which the effect of MCS lowering ON / OFF is noticeable.
  • the eNB 100 refers to the RAN scheduler operation table 420 in order to allocate radio resources to these packets. Since the MCS degradation is OFF for both CIP / BE in entries 420-3 and 420-4 of the RAN scheduler operation table 420, the eNB 100 allocates radio resources as shown in FIG. 13B and transmits (863). That is, the eNB 100 assigns one of the two RBs to the CIP UE 150-1 and assigns the other one to the BE UE 150-10.
  • both CIP UE150-1 and BE UE150-10 fail to receive and the eNB 100 executes RAN retransmission (864).
  • BE-10UE 150-10 succeeds in reception, but CIP UE 150-1 fails to receive again.
  • CIP HTTP server 290-1 executes TCP retransmission (866). This reaches the CIP UE 150-1 (867) and a TCP ACK is returned (868).
  • a problem occurs in the CIP core network 200-1, and the MME 220 generates a RAN scheduler operation notification message 500 and notifies the eNB 100 of this (869). Similar to the sequence of FIG. Assume that the entries in the scheduler operation table 420 are updated as 420-1 and 420-2 in FIG. 5C. Thereafter, as described above, it is assumed that the packets transmitted by the CIP HTTP server 290-1 and the BE HTTP server 290-10 reach the eNB 100 (870, 871). Here, the eNB 100 refers to the RAN scheduler operation table 420.
  • eNB100 assigns two RBs to CIP UE150-1 and executes transmission with reduced MCS as shown in FIG. 13C. (872). Due to the effect of transmission with an MCS lower than the appropriate value, the CIP UE 150-1 succeeds in reception with one RAN transmission (872) and responds with TCP ACK (873). On the other hand, no radio resource is assigned to BE UE150-10.
  • the BE traffic is retransmitted later and the CIP traffic is transmitted for the first time.
  • the radio resource allocation to BE traffic is reduced, and the remaining radio resources are used to set the original appropriate value to CIP traffic (desired MCS corresponding to the aforementioned desired error rate).
  • the reachability of the radio section of CIP traffic is improved, and as a result, TCP retransmission within the CIP core network 200-1 is reduced, and the load on the CIP core network is reduced. It can be said that the eNB 100 supports the CIP core network 200-1 by allocating radio resources excessively to the CIP traffic while sacrificing BE traffic in accordance with instructions from the CIP core network.
  • the entire network (both CIP and BE core network) is optimized by applying appropriate RAN scheduling to both CIP and BE traffic during normal times. Also, when a problem occurs in the CIP core network, according to instructions from the core network side, the BE core network is sacrificed, radio resources are allocated excessively to CIP traffic, the load on the CIP core network is reduced, and TCP By reducing retransmission, the end-to-end reachability of CIP traffic is improved and the delay is reduced.
  • the MME 220 not the MME 220 but another device checks the status in the CIP core network 200-1 and determines the operation of the RAN scheduler 101.
  • a device called a TMS (Traffic Management Solution) server 295 as shown in FIG. 14 is installed in the CIP core network 200-1.
  • the TMS server 295 monitors the traffic between the switch 270 and the S-GW 240 and investigates the traffic volume. The investigation result is also used when referring to the RAN scheduler operation table 460.
  • the traffic volume can be estimated to some extent from the bearer information managed by the MME 220, the TMS server 295 can actually monitor to acquire a more real-time traffic volume.
  • the RAN scheduler operation table 460 of the first embodiment shows the device status 461 and the traffic status 462 as the status of the core network 200.
  • the following information monitored by the TMS server 295 is shown. Can also be used.
  • RTT Real Trip Time
  • the network load from the RTT to each device and from the TMS server 295 to each device can be grasped to some extent.
  • TMS server 295 analyzes packets using DPI (Deep Packet Inspection). For example, TCP retransmissions occur frequently, (b) There is a lot of traffic sensitive to delay such as voice / video. Information obtained from a server that manages QoS information related to multimedia such as PCRF and CSCF.
  • DPI Deep Packet Inspection
  • the device to be monitored does not have to be the S-GW 240, and may be another device such as the switch 270, P-GW 260, or MME 220.
  • the MME 220 can grasp the detailed situation rather than grasping the situation of the core network 200, and can instruct the operation of the RAN scheduler 101 more finely.
  • This embodiment shows a method for simplifying each element of the RAN scheduler operation determination table 460.
  • Each element of the RAN scheduler operation determination table 460 of the first embodiment is composed of a plurality of elements as indicated by 470, and as a result, the generated RAN scheduler operation notification message 500 may have a large size accordingly. is there. In this embodiment, an example for simplifying this will be shown.
  • FIG. 15A is a priority table 480 in which the priority of initial transmission / retransmission of CIP traffic / BE traffic is associated with ID481.
  • the priority table 480 includes CIP initial transmission priority 482, CIP retransmission 483, BE initial transmission 484, and BE retransmission 485 associated with ID481.
  • the MME 220 can instruct the eNB 100 to perform the RAN scheduler operation by specifying this ID.
  • the RAN scheduler operation instruction can be performed with a small message size, although the RAN scheduler operation instruction as detailed as the first embodiment cannot be performed.
  • the eNB 100 that has received the RAN scheduler operation notification message 500 from the MME 220 may perform uplink radio resource allocation as instructed by this message.
  • Example 1 for MCS decrease, limit on allowable RB number, and cost function addition value (corresponding to MCS decrease 423, allowable RB number 424, cost function addition value 425 in RAN scheduler operation table 420 shown in FIG. 5C, respectively) It may be applied to uplink RAN scheduling in the same manner as in FIG.
  • eNB100 controls ACK before BE ⁇ UE150-10 failed to receive uplink traffic before BE UE150-10 HARQ retransmission (4msec before LTE). Transmit on top (PHICH in LTE). BE UE150-10 that received ACK does not perform HARQ retransmission, so eNB100 assigns RB used for retransmission to uplink HARQ initial transmission of CIP UE150-1, which corresponds to RAN retransmission priority OFF of BE traffic Can be realized.
  • the eNB 100 may restart the retransmission of the BE ⁇ UE 150-10 that has stopped the HARQ retransmission by transmitting a false ACK to the BE UE 150-10.
  • This uses the LTE specification that requires that the UE 150 retain the data without discarding it even when the ACK is received.
  • the eNB 100 may transmit a radio resource allocation signal requesting retransmission to the BE ⁇ UE 150-10. Specifically, NDI (New Data Indicator) is turned off in PDCCH DCI and uplink grant is applied.
  • NDI New Data Indicator
  • the same effect as that of the first embodiment can be expected for uplink traffic.
  • the RAN scheduler operation table 420 sets entries corresponding to the three core networks of High, Middle, and Low.
  • An entry 420-11 is an entry for High traffic, and each parameter is set so as to be advantageous from the viewpoint of radio resource allocation.
  • An entry 420-13 is an entry for Low traffic, and each parameter is set so as to be disadvantageous from the viewpoint of radio resource allocation.
  • the entry 420-12 is an entry for the Middle traffic, and is positioned between the High traffic and the Low traffic in terms of radio resource allocation.
  • the traffic control described in the first embodiment can be performed even for a core network having three or more different priority QoS requests.
  • radio resources are preferentially allocated to specific packets related to session establishment and maintenance according to the state of the core network 200.
  • many applications operating on an IP network establish a session for that purpose prior to transmission of the data packet of the application itself. For example, it is necessary to establish a TCP session prior to browsing a web page from an HTTP server (downloading an HTML file). Since transmission / reception of data cannot be started unless a TCP session is established, it is necessary to preferentially transmit packets used for establishing a TCP session.
  • TCP sessions In addition to TCP sessions, many applications often cause inconvenience to users when sessions are disconnected for some reason. For example, if a TCP session is disconnected while downloading a file via FTP, the file may be downloaded again from the beginning. In addition, there is a service in which the use of a service is forcibly blocked when a session of an application such as some multimedia services or online games is disconnected. Further, in order to reestablish the session after the session is disconnected, the control signal traffic for session establishment may be transmitted to increase the network load.
  • radio resources are preferentially allocated to specific packets for session establishment / maintenance in accordance with instructions of the RAN scheduler operation notification message 500 from the core network 200.
  • target packets include the following.
  • TCP SYN When a TCP session is established, a packet with the SYN flag in the TCP header turned on is transmitted.
  • Heart Beat signal A signal for confirming the existence of the opposite entity after the session is established. In addition to using the transmission layer such as SCTP, there are cases where the application is implemented by itself.
  • Keep-Alive A special signal for maintaining a session like Heart Beat is not used, but if there is no valid traffic on the session, the session may be disconnected. Therefore, radio resources are preferentially allocated to traffic on the target session at least once in a predetermined period.
  • the RAN scheduler operation determination table 460 has the configuration shown in FIG. 15C. That is, the operations of the normal network 464 and the abnormal network 465 are defined corresponding to the packet 463 to which the radio resource is preferentially allocated. Then, according to the network status (normal / abnormal), the RAN scheduler operation notification message 500 is used to notify the eNB 100 of the operation to be performed by the RAN scheduler 101 as in the first embodiment.
  • the eNB 100 grasps the contents of the packet such as “Which packet is TCP SYN?”.
  • the eNB 100 realizes this as follows. Which of the following is realized by the eNB 100 is selected appropriately depending on the mounting cost, the presence / absence of IPsec application, and the like.
  • eNB100 inspects the contents of the packet by DPI.
  • the TMS server 295 monitors the traffic of user data and inspects the packet contents by DPI. If it is a packet whose priority should be increased, such as a TCP SYN packet, the IP packet of the packet is forwarded with a flag indicating that the priority is increased (for example, using the TOS field).
  • the RAN scheduler operation notification packet is notified not only to the eNB 100 but also to the S-GW 240.
  • the S-GW 240 inspects the contents of the packet by DPI, attaches a flag related to the priority to any of the IP header, GTP-U header, or UDP header that is assigned when the packet is transferred to the eNB 100 and transfers the packet.
  • the present embodiment even when a problem occurs in the core network, it is possible to reduce the difficulty of launching a session and various inconveniences of various applications associated with session disconnection, and improve the user's QoE.
  • MU-MIMO improves the overall system capacity by simultaneously transmitting multiple UEs 150 using a common radio resource.
  • the MME 220 stops applying MU-MIMO to the CIP UE 150-1 and reduces packet loss in the radio section.
  • CoMP improves the SINR and throughput of a UE 150 when multiple eNBs 100 transmit data to a single UE 150.
  • the threshold used to determine whether or not to apply CoMP according to the status of the core network 200, the CIP UE150-1 is actively contacted when a problem occurs in the CIP core network 200.
  • CoMP can be applied to reduce packet loss in the wireless section.
  • scheduler operation variations can be increased, and finer packet loss control can be performed.
  • the MME 220 acquires information from a server (news site, weather forecast site, etc.) that notifies weather information and disaster information, and determines the operation of the RAN scheduler 101 based on the acquired information. For example, if you obtain the information “An earthquake occurred in the XX region”, you can expect an increase in urgent traffic in the XX region, so MME220 reduces the load on the core network 200 that houses the XX region.
  • the eNB 100 is instructed to perform radio resource allocation.
  • the MME 220 acquires information from a server that notifies train operation information, and determines the operation of the RAN scheduler 101 based on the acquired information. For example, if you obtain the information that “XX line is waiting for operation”, you can predict the increase in traffic related to train operation between the operation command center, station staff, and crew, so MME220 is related to train operation.
  • the eNB 100 is instructed to perform radio resource allocation that reduces the load on the core network 200 that accommodates traffic.
  • the MME 220 instructs the eNB 100 to perform a RAN scheduler operation corresponding to the increase / decrease of the core network 200.
  • a usage form in which a core network is added as necessary is also considered. For example, when a large number of people gather at a point that is a limited-time event, a temporary network that accommodates it can be considered.
  • the MME 220 uses the RAN scheduler operation notification message 500 to notify the eNB 100 of what policy the eNB 100 uses to allocate radio resources for the traffic of this network.

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Abstract

　基地局は、異なる優先度のQoS要求を持つ複数のコアネットワークに接続し、複数のコアネットワークのうちの一つのコアネットワークからのそのコアネットワークのトラフィック量の低減を要求する通知を受信する受信部、および、前記QoS要求の優先度が低い、前記複数のコアネットワークのうちの他のコアネットワークのトラフィックへの無線リソースの割り当ての優先度を、通知の以前より低下させ、無線リソースの割り当ての優先度を低下させた結果として生じた無線リソースを、トラフィック量を低減する一つのコアネットワークのトラフィックに割り当てるスケジューラを有する。

Description

基地局及び移動体通信システム
　本発明は、異なるQoS要求を持つ複数のコアネットワークに接続された基地局における、無線リソース割り当ての優先制御に関する。
　近年の、スマートフォン増加や移動体通信端末向けアプリケーションの充実により移動通信トラフィックは増加し続けている。このような状況に対応するため、移動通信事業者はより高速な無線通信システム構築に取り組んでおり、標準化団体3GPP（3rd Generation Partnership Project）が策定した移動体通信システムであるLTE（Long Term Evolution）による商用サービスを開始した。LTEは無線方式としてMIMO（Multiple Input Multiple Output）-OFDMA（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）を採用する事で無線区間を高速化し、従来の回線交換方式を全てIP(Internet Protocol)ベースのネットワークに置き換える事で低コスト化を実現している。2014年現在、国内、国外いずれにおいても、今後の移動体通信システムはLTE及びその後継のものに移行していくことが確実視されている。
　一般に、移動体通信システムは、RAN（Radio Access Network）と呼ばれる無線区間と、コアネットワークと呼ばれる有線ネットワーク区間から構成される事が多い。LTEも例外ではなく、RANとコアネットワークから構成されるLTE移動体通信システムを前提として説明する。尚、LTEにおけるコアネットワークは仕様上EPC(Evolved Packet Core)と呼ばれる。RANは基地局(eNB：e-NodeB)を有し、基地局が無線により移動体通信端末（UE：User Equipment）を収容する。コアネットワークはMME(Mobility Management Entity)と呼ばれる移動体通信端末管理サーバと、RANとコアネットワーク間のパケット転送を担うS-GW（Serving-Gateway）と、外部ネットワーク（PDN：Public Domain Network）とコアネットワーク間のパケット転送を担うP-GW（PDN-GW）を有する。またこれらの装置間のパケット転送は全てIPベースでなされるので、これらの装置の間に必要に応じてスイッチ(L2/L3スイッチ)、ルータが介在する事もある。さらに、これらの機器が必ずしも物理的に別の筺体として存在する必要はなく、例えばS-GWとP-GWは論理的には別のエンティティとして配置されるものの、実際にはそれらが同一の装置内に配備されることもある。
　現在の一般的なLTE移動体通信システムの運用形態においては、RANを管理（ここでは、「設備を構築／メンテナンスする事や、その設備を用いてサービスを提供する事」を意味する。）するオペレータとコアネットワークを管理するオペレータは同一であることが普通である。すなわち、オペレータAはRAN-AとコアネットワークAを管理し、オペレータBはRAN-BとコアネットワークBを管理する。その一方で、LTEの移動体通信システムはその仕様上、複数のオペレータがRANを共用する事も可能である。すなわちオペレータA及びオペレータBは、それぞれ別個のコアネットワークA又はコアネットワークBを管理する一方で、RANに関してはオペレータAとオペレータBが、コアネットワークA及びコアネットワークBに接続する同一のRAN-Xを管理する形態である。この形態においては、オペレータAに加入した移動体通信端末Aが送受信するIPパケットは、コアネットワークA内のP-GW、S-GWを経由して、さらに、オペレータAとオペレータBが共同管理する基地局Xを経由してPDNと移動体通信端末Aの間で送受信される。オペレータBに関しても同様に、移動体通信端末Bが送受信するIPパケットは、コアネットワークB内のP-GW、S-GW及び基地局Xを経由してPDNとの間で送受信される。
　一般に、RANの構築（すなわちeNBの設置）は、その必要数が多いため、設置コスト及び運用コストが高く、複数オペレータが共同で管理する事でコスト低減を図る。また、複数のオペレータのRANを合わせる事で、移動体通信システムのサービスエリアを拡大し、不感地帯（eNBからの電波が届かない為に移動体通信サービスが利用できない場所）を減らすこともある。
　一般に無線通信においては、基地局はコアネットワークから受信したパケットを移動体通信端末に向けて無線伝送する時、単純にコアネットワークから届いた順番に送信するのではなく、限られた無線リソースを有効利用する為に、RANの様々な状況を考慮して送信順番を前後させたり、送信方式を設定するのが普通である。このように、無線通信においてどの移動体通信端末のどのパケットにどの無線リソースを割り当てるのか、送信方式には何を使うのかを決める事をRANスケジューリングと呼び、RANスケジューリングを司るエンティティをRANスケジューラと呼ぶ。RANスケジューリングの仕組みとしては以下のようなポリシーが広く知られている。
(1)基地局と無線通信端末の間の無線伝搬状況を参照して、品質の良い移動体通信端末に優先して無線リソースを割り当てる事で移動体通信システム全体としての効率を上げる。
(2)過去の無線リソース割り当ての状況を参照して、無線リソース割り当て量が少ない移動体通信端末に優先して無線リソースを割り当てる事で移動体通信端末間の公平性を確保する。
(3)各パケットが必要としている優先度を考慮して、優先度の高いパケットに対して優先的に無線リソースを割り当てる事で、移動体通信システムのQoSを確保する。
　実際にはこれらを組み合わせて無線リソース割り当ての決定を行うのが主流である。例えば、(1)と(2)を組み合わせる事で移動体通信端末間の公平性をある程度保証しつつ、移動体通信システム全体としての効率向上も確保するPFS（Proportional Fair Scheduling）がよく知られている。PFSでは、移動体通信端末間の優先順位を決定するのに用いる指標値であるコスト関数として、無線伝搬状況から算出される該当移動体通信端末がその瞬間に達成できるスループット（瞬時スループット）を該当移動体通信端末がその時点までに実際に送信したデータ量から算出されるスループット（平均スループット）で除算した値が用いられる。すなわち、コスト関数＝瞬時スループット／平均スループットで計算され、この数値が高い移動体通信端末から優先的に無線リソースが割り当てられる。
　またRANスケジューラは、どのUEに無線リソースを割り当てるかを決定すると共に、どのような送信方法を用いるかも決定する。「送信方法の決定」に関して、具体的に決定すべき事はいくつかあるが、MCS(Modulation Coding Scheme)の決定が第一に挙げられる。MCSとは、無線伝送に用いる変調方式と誤り訂正符号方式の符号化率の組み合わせの事で、MCSを高くするほど（変調の多値数を増やし符号化率を高くするほど）、通信速度は高速になるが、受信復号失敗によるパケットロス確率は高くなる。逆に、MCSを小さくするほど（変調の多値数を減らし符号化率を低くするほど）、通信速度は低速になるが、パケットロス確率は低くなる。通信速度とパケットロス確率はトレードオフの関係にあり、移動体通信端末と基地局の間の通信品質を考慮したうえで最適な値を決定するのもRANスケジューラの役割である。
　また「送信方式の決定」に関して、MCSの決定以外にもSISO(Single Input Single Output)/MIMO(Multi Input Multi Output)の選択、Precoding行列の選択、SU(Single User)-MIMO/MU(Multi User)-MIMOの選択、CoMP適用有無の選択などがRANスケジューラの担う作業となる。
　また、LTEをはじめ多くの移動体通信方式においては、無線区間でのパケットロスをある程度保障する為に、基地局と移動体通信端末間での再送処理を施す。LTEにおいては、HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)を採用しており、仮にデータの受信に失敗した場合でも、そのデータを廃棄せず保持しておいて、再送されてきたデータと合わせて受信する方式が取られている。再送をするか否かの判断、また再送時に送信するデータの位置（LTEではRedundancy Versionと呼ばれている）を決定するのもRANスケジューラの役割である。
特開2003-32753号公報
　異なるサービスを収容する複数のコアネットワークがeNBを共用する際に生じる課題を説明する。ここでは、2つのサービスを想定し、サービスのうち１つを社会インフラなどの重要サービスと位置付け、これを伝送する一方のコアネットワークを高度なトラフィック保護を要するネットワークという意味合いからCIP(Critical Infrastructure Protection)ネットワークと呼ぶ。他のサービスのための他方のネットワークを、CIPネットワークのトラフィックを保証したうえで、可能な限りのパケット伝送を行うネットワークという意味合いからBE(Best Effort)ネットワークと呼ぶ事にする。同様に、CIP／BEネットワークで伝送されるトラフィックの事をCIP／BEトラフィックと呼ぶ事にする。
　CIPネットワークとBEネットワークがeNBを共用する際に生じる課題の説明の前に、無線区間のパケットロスに伴う、上位レイヤ再送による弊害について説明する。
　一般に、無線通信においては、無線区間における電波減衰や受信器で発生する雑音などの影響に起因する受信器での復号処理失敗の結果、パケットロスが生じる。また、基地局が施すRANスケジューリングの結果、基地局（ダウンリンク）／移動体通信端末（アップリンク）のキューにパケットが積まれたまま無線リソースを割り当てられる機会を逸し、結果としてパケットロスになる事もある。特に基地局から遠いセル端にある移動体通信端末は電波減衰や隣接セルからの干渉の結果SINR（Signal to Interference Noise Ratio）が低く、復号処理失敗が発生しやすい事に加え、RANスケジューラによる無線リソース割り当てがないがしろにされがちであり、パケットロスが発生しやすい。
　一般に、多くのアプリケーションにおいては、このようなパケットロスに対処する為にIPパケットの再送手順を準備している。現在、最も主流な方法がトランスポートレイヤーのプロトコルとしてTCP（Transmission Control Protocol）を採用するやり方であり、特にアプリケーションで独自の再送処理を実装することなく、信頼性の高いデータ伝送を実現できる。また、一部の動画ソフトなどの転送では、トランスポートレイヤーのプロトコルとしてはUDP（User Datagram Protocol）を用いたうえで、アプリケーションレイヤで独自の再送処理を施す実装例も少なくない。これらのアプリケーションが動作する主体間での再送処理をEnd-End再送と呼ぶ事にする。例えば、ユーザーがWEBブラウジングをする為の移動体通信端末とWEBコンテンツが格納されているHTTP（Hyper Text Transfer Protocol）サーバ間でのTCP再送はEnd-End再送である。
　End-End再送によりパケットの到達性があがるものの、End-Endで再送が発生する為に全区間（End-End間）でトラフィック量が増えるという問題がある。HTTPサーバの例を考える。仮にHTTPサーバがPDNに配置されているとすると、HTTPサーバからユーザーの移動体通信端末へ再送を行うと、再送パケットがPDN、コアネットワーク、RANの全てを通過する為、これらのネットワークにおけるトラフィック量が増える。またEnd-End再送に伴う再送遅延も問題となる。上記のHTTPサーバの例において、仮にパケットロスが生じた際、HTTPサーバは移動体通信端末からのTCP ACKが帰ってくるまで待ち、TCP ACKにタイムアウトが発生した（あらかじめ決められた時間経過）後に、再送する。従って、タイムアウトまで待機する時間と再度HTTPサーバから移動体通信端末までパケットが到達する時間が必要となりパケットの到達遅延が大きくなる。パケットの到達遅延はVoIP(Voice over IP)などリアルタイム性を要するアプリケーションにおいて品質劣化などの障害になる。
　従って、End-End再送によるパケットロス対策（TCPなど）があるからといって、「無線区間でのパケットロスは問題ない」という事にはならず、移動体通信システムでは無線区間でのパケットロスを防ぐ仕組みが取り入られている。このパケットロスを防ぐ仕組みの管理もRANスケジューラの役割であり、例えば、「HARQなどの無線区間での再送を行う」、「通信対象となる基地局と移動体通信端末間の無線伝搬環境に適したMCSを選択する」、「その他、Precoding、SU-MIMO/MU-MIMOの選択、nonCoMP/CoMPの選択、を適切に行う」などである。
　次に、異なるQoS要求を持つ複数のコアネットワークに接続されたeNBを具備する移動体通信システムにおいて、パケットロスがもたらす問題を説明する。CIPコアネットワークの一部に障害が発生したときを考える。例として、CIPコアネットワークに含まれる複数のS-GW1,2,及び3のうち、S-GW2及び3に不具合が生じたケースを考える。S-GW2,3に発生した障害は、S-GW1,2,及び3に接続するMMEによって検出される。この検出には例えばSCTP（Stream Control Transmission Protocol）のHeartBeatシグナル等が用いられる。新たにeNBに接続しにきたCIP UEはMMEによって障害の発生していないS-GW1に割り当てられる事になる。また、場合によっては障害が発生したS-GW2,3が割り当てられていたUEのベアラをS-GW1が引き継ぐ事もありうる。この結果、S-GW1にトラフィックが集中し、CIPコアネットワーク全体としての負荷が高くなり、障害発生前に比べて転送可能なパケット量の上限が低下する。また、CIPコアネットワークが仮想ネットワーク構成である場合に、S-GW1,2,及び3のいずれかに割り当てられているCPUやメモリに障害が発生した場合も、CIPコアネットワーク全体としての処理能力が低下する。処理能力の低下は結果として、End-Endのパケット到達性低下を招き、CIPコアネットワークに必要とされる到達性の保証が困難になる。また、地震などの自然災害時に社会インフラに関するCIPトラフィックが一時的に急増した場合、CIPコアネットワークに仮想ネットワークとして新たに他のネットワークが割り振られた場合など、CIPコアネットワークが処理能力不足に陥り、End-Endのパケット到達性低下を招くこともある。
　単一のコアネットワークを有する移動体通信システムにおいて、RANの無線リソースが不足した際に、優先度の高いトラフィックを、優先度の低いトラフィックより優先して無線リソースを割り当てる事で、優先度の高いトラフィックを救済するようなRANスケジューリング技術は既に知られている例えば、特許文献１には、消防や救急医療などに関する呼に対して優先して無線リソースを割り当てる構成が開示されている。しかし、前述のような、異なる優先度を持つ複数のコアネットワークが接続された基地局を具備する移動体通信システムにおいて、コアネットワークの処理不足に対処することは考慮されていない。
　このように、異なる優先度を持つ複数のコアネットワークが接続された基地局において、高優先度のコアネットワークの処理能力不足が発生した際に、高優先度ネットワークにおいてEnd-Endでの再送に伴う、End-Endでのパケット到達率の劣化が課題となる。
　開示する基地局は、異なる優先度のQoS要求を持つ複数のコアネットワークに接続し、複数のコアネットワークのうちの一つのコアネットワークからのそのコアネットワークのトラフィック量の低減を要求する通知を受信する受信部、および、前記QoS要求の優先度が低い、前記複数のコアネットワークのうちの他のコアネットワークのトラフィックへの無線リソースの割り当ての優先度を、通知の以前より低下させ、無線リソースの割り当ての優先度を低下させた結果として生じた無線リソースを、前記トラフィック量を低減する一つのコアネットワークのトラフィックに割り当てるスケジューラを有する。
　開示する基地局によれば、高い優先度ネットワークにおける、End-Endでの再送を減らし、End-Endでのパケット到達率の劣化を低減できる。
移動体通信システムのネットワーク構成図である。 eNB（基地局）の構成図である。 MMEの構成図である。 S-GWの構成図である。 eNBのUE管理テーブルである。 MCSテーブルである。 RANスケジューラ動作テーブルである。 MMEのUE管理テーブルである。 RANスケジューラ動作決定テーブルである。 RANスケジューラ動作通知メッセージのフォーマットである。 MMEの処理フローチャートである。 MMEの処理フローチャートである。 eNBの処理フローチャートである。 eNBの処理フローチャートである。 eNBの処理フローチャートである。 MMEがS-GWを監視するシーケンス図である。 MMEがRANスケジューラの動作変更を指示するシーケンス図である。 MMEがRANスケジューラの動作変更を指示するシーケンス図である。 無線リソース割り当ての概念図である。 無線リソース割り当ての概念図である。 TMSサーバを設置したネットワーク構成図である。 優先順位テーブルである。 RANスケジューラ動作テーブルである。 RANスケジューラ動作決定テーブルである。
　いくつかの実施例を、図面を用いて説明する。図1は、移動体通信システムのネットワーク構成図である。以降の説明を通して、移動体通信システムとしてはLTEを前提とし、図１に示すRAN構成とコアネットワーク構成を前提とする。すなわち、CIPコアネットワークとBEコアネットワークがeNBを共用するLTE移動体通信システムを前提とする。ただし、本発明はこの構成に限られるものではなく、異なる優先度のQoS要求を持つ複数のコアネットワークがRANを共用する移動体通信システムであれば適用可能である。
　図１の移動体通信システムは、eNB100がCIPコアネットワーク200-1、BEコアネットワーク200-10の２つのコアネットワークに接続された構成である。
　CIPコアネットワーク200-1は、社会インフラに用いられる重要トラフィックを収容するコアネットワークである為、伝送スループットの向上、障害時の冗長性を考慮したネットワークである。MME220-1、220-2、及び220-3、並びにS-GW240-1、240-2、及び240-3が、スイッチ270-1、270-2を介してeNB100に接続されている。P-GW260-1、260-2、及び260-3が、CIPコアネットワーク200-1とPDN280を接続している。また、社会インフラ用途に利用する専用ネットワークCIP対応専用ネットワーク281とCIPコアネットワーク200-1の接続もP-GW260-1、260-2、及び260-3が担っている。
　BEコアネットワーク200-10は、MME220-10及びS-GW240-10がスイッチ270-10を介してeNB100に接続し、P-GW260-10を介してPDN280に接続されている。
　CIPコアネットワーク200-1及びBEコアネットワーク200-10のそれぞれを利用するUE150が、それぞれCIP UE150-1及びBE UE150-10であり、両UE150の通信相手となるHTTPサーバ290が、それぞれ290-1及び290-10である。この場合、eNB100は、初期アクセスしてきたUE150を適切なコアネットワーク200に割り振る必要があるが、MNC（Mobile Network Code）を用いた割り振り、仮想化MME220による割り振り、またはランダム割り振りを用い、接続が拒絶されたら、他のMME220による割り振りなどのいずれかを用いる。
　以下、移動体通信システムを構成する装置の説明をすると共に、RANスケジューラがHARQ再送と、MCSを調整する事で、障害時のCIPコアネットワーク200-1の負荷を低減する処理を説明する。
　図２は、eNB（基地局）100の構成図である。RAN（Radio Access Network）スケジューラ101は、eNB100とUE150との間の無線区間に無線リソースを割り当てる。UE管理部102は、eNB100に接続中のUE150を管理し、UE150の管理に利用するUE管理テーブル400（後述）を持つ。RAN制御部110は、UE150との無線データ伝送に必要なeNB100とUE150間の制御信号（LTEではRRCシグナル）を送受信する。
　TB処理部111は、IPパケット処理部121から入力したコアネットワークからのダウンリンクIPパケットやRAN制御部110が生成した制御信号を、RANスケジューラ101の指示に従い、無線伝送する為のフォーマットであるTB（Transport Block）に変換する。具体的には、その変換は、PDCP（Packet Data Convergence Protocol）層によるヘッダ圧縮や暗号化、RLC（Radio Link Control）層による順序制御に必要なヘッダ付与やパケットの併合／分割、MAC（Medium Access Control）層によるパケットの併合／分割やヘッダの付与である。またTB処理部111はRANキュー112から入力した無線区間からのアップリンクのTBをIPパケットに変換する（概ね前述のダウンリンクの処理の逆処理）。RANキュー112は、TB処理部111から入力したTBを保持し、RANスケジューラ101の指示に従ってBB送受信部113にTBを出力する。
　BB送受信部113は、RANキュー112から入力したTBに対して、RANスケジューラ101の指示に従ってBB（baseband）送信処理を実行する。具体的には、RANスケジューラ101から指定されたMCS（Modulation Coding Scheme）で誤り訂正符号化（LTEの場合はTurbo符号或いはLDPC符号）、ベースバンド変調を実行し、OFDMAへのサブキャリアマッピング、レイヤマッピングを実行し、IFFTなどの処理を経てOFDMベースバンドシンボルを生成する。また、BB送受信部113は、RF送受信部114から入力したアップリンクのベースバンドシグナルに対して復調／復号処理を実行し、アップリンクTBを復号して、それをRANキュー112に出力する。
　RF送信部114は、ダウンリンクに関してはBB送受信部113から入力したベースバンド信号をRF（Radio Frequency）信号に変換し、アンテナ115から無線送信し、アップリンクに関してはアンテナ115から入力したRF信号をベースバンド信号に変換し、BB送受信部113に出力する。
　S1制御部120は、MME220との間の制御信号の送受信や、S-GW240との間のデータ信号用ベアラを管理する。IPパケット処理部121は、ダウンリンクに関して、コアネットワークから受信したIPパケットのGTP-Uヘッダの除去などにより本来のIPパケットの形に戻す処理を実行する。IPパケット処理部121は、アップリンクに関して、TB処理部111から入力したIPパケットに、S1制御部120が管理するベアラ情報を参照してGTP-Uヘッダを付加してIPパケットキュー122に出力する。IPパケットキュー122に出力されたIPパケットは、IPパケット転送部123によりNIC（Network Interface Card）124を経由してコアネットワークに送信される。逆にNIC124がコアネットワークから受信したIPパケットは、IPパケット転送部123、IPパケットキュー122を経由してIPパケット処理部121に出力される。
　図３は、MME220の構成図である。UE管理部222は、UE管理テーブル450を持ち、UE150の種別やベアラなどを管理する。S1制御部223は、eNB100内のS1制御部120との制御信号を送受信する。S11制御部224は、S-GW240のS11制御部243（後述）との間の制御信号を送受信する。S1制御部223またはS11制御部224が送受信するIPパケットは、IPパケット処理部231、IPパケットキュー232、IPパケット転送部233、及びNIC234によって、それぞれeNB100またはS-GW240と送受信される。
　図４は、S-GW240の構成図である。UE管理部242はUE150の種別やベアラなどを管理する。S11制御部243は、MME220内のS11制御部224との制御信号を送受信する。S5/S8制御部244は、P-GW260の持つS5/S8制御部（後述）との間の制御信号を送受信する。S11制御部243またはS5/S8制御部244が送受信するIPパケットは、IPパケット処理部251、IPパケットキュー252、IPパケット転送部253、及びNIC254によって、それぞれMME220またはP-GW260と送受信される。
　S-GW240は、P-GW260からのダウンリンクユーザデータパケットをNIC254から入力し、IPパケット処理部251にてGTP-Uヘッダの付け替え（または、GREヘッダを削除し、GTP-Uヘッダを付加）を実行し、IPパケットキュー252、IPパケット転送部253、及びNIC254を経てeNB100に転送する。eNB100から受信したアップリンクユーザデータパケットに関しても、同様にヘッダ等の付け替えを実行した上で、P-GW260に転送する。
　次に、eNB100とMME220が、各々のメモリに持つテーブル（データベース）について説明する。
　図５Ａは、eNB100のUE管理部102が持つUE管理テーブル400である。UE管理テーブル400は、eNB100がUE150を一意に識別する為のUID(UE ID)401、UE150がCIPコアネットワーク200-1に接続しているものか、BEコアネットワーク200-10に接続しているものかを示すUE種別402、各UE150から報告されたCQI(Channel Quality Indicator)403、該当のUE150のトラフィック量404、コスト関数405を含む。CQI403は、eNB100自身とUE150の間の無線チャネルの品質を示す値である。尚、CQI403に関しては１つのUE150毎に複数もつ事も可能である（例えば、サブバンド毎のCQI）。コスト関数405は、無線リソース割り当ての際にRANスケジューラ101によって参照される評価関数である。コスト関数としては、例えばProportional Fair Schedulingであれば、コスト関数＝瞬時スループット／平均スループットで計算され、この数値が高いUE150ほど優先的に無線リソースが割り当てられる。図５Ａでは、UE管理テーブル400のエントリー（行）400-1及び400-3がCIP UE150-1、エントリー400-2及び400-4がBE UE150-10の例を示している。
　図５Ｂは、eNB100のRANスケジューラ101が持つMCSテーブル410である。MCSテーブル410は、MCS411、周波数利用効率（図では周波数効率）412、必要リソース量413、及び送信失敗率414を含む。MCS411は、MCSを指定する数値であり、この値により標準仕様に基づき変調、符号化方式が一意に定まる。尚、MCSの数値が高いほど多い多値数の変調、高符号化率の符号化方式に対応する。周波数利用効率412は、該当のMCSを適用したときの周波数利用効率を示し、MCSの数値が大きくなるにつれて、周波数利用効率も高くなる。必要リソース量413は、所定のデータ量の送信に必要な無線リソース量であり、MCSの数値が大きくなるにつれて小さくなる。送信失敗率414は、該当のMCSで送信した際の送信失敗率（無線区間、または受信側でのエラーによるパケットロス発生率）であり、MCSが大きくなるにつれて大きくなる。図５Ｂの例では、エントリー410-7とエントリー410-8を比べると、MCS=8はMCS=7より多値の変調を用い（例えば8は64QAM、7は16QAM）、MCS=8の方が周波数利用効率412が高く、必要リソース量413が少なくて済む半面、送信失敗率414は高い。
　したがって、RANスケジューラ101は、MCSテーブル410を参照して、各コアネットワークのトラフィックに対して、所望の誤り率（送信失敗率414）に対応する所望のMCSを指定する。あるコアネットワークのトラフィックの誤り率が所望の値よりも大きくなった場合に、RANスケジューラ101は、そのコアネットワークに対応する無線区間のチャネルに対して所望のMCSより小さな値のMCSを指定することにより、無線の変調符号化方式を、より低速でより誤り率が少ない他の変調符号化方式に変え、所望の誤り率を確保する。
　図５Ｃは、eNB100のRANスケジューラ101が持つRANスケジューラ動作テーブル420である。RANスケジューラ動作テーブル420は、UE種別421、RAN再送優先422、MCS低下423、許容RB数424、コスト関数加算値425、及び再送回数426を含む。UE種別421は、動作の対象となるUE150の種別を示す。図５Ｃでは、エントリー420-1がCIP UE150-1に対する動作を定義し、エントリー420-2がBE UE150-10に対する動作を定義している。
　RAN再送優先422は、RAN再送優先のON/OFFを示し、RANでの再送時に、初送（再送ではない初回の送信）より優先的に無線リソースを割り当てる（ON）か否（OFF）かを示す。MCS低下423は、MCS低下のON/OFFを示し、RANスケジューラ101が無線送信方式決定時に本来の適正なMCS（前述の所望の誤り率に対応する所望のMCS）より低い値を選択する（ON）か否（OFF）かを示す。
　許容RB数424は、無線リソース割り当て１回あたりで利用可能なRB（Resource Block）数を示す。尚、RBとはLTEで規定されている無線リソースの割り当て単位の事で、複数の12個のサブキャリア（180kHz）から構成される。LTE以外の移動体通信システムの場合には、RBに相当する単位を用いる。図５Ｃの例では、CIP UE150-1に対しては、無線リソースが許す限りRBが割り当てられる（図中「‐」）。一方、BE UE150-10に対しては最大4までしか無線リソースは割り当てられない。つまり、既にBE UE150-10に4つのRBが割り当てられていると、どんなにコスト関数が大きい他のBE UE150-10が存在しても、他のBE UE150-10には無線リソースは割り当てられない。
　コスト関数加算値425は、UE管理テーブル400におけるコスト関数405の値に加算される値である。図５Ｃの例ではCIP UE150-1に対しては5.0が加算され、BE UE150-10に対しては、加算はない事を意味している。この結果、図５Ａの元々の数値は、エントリー400-4のBE UE150-10の方が、エントリー400-3のCIP UE150-1よりコスト関数が高く優先的に無線リソースが割り当てられるはずであるが、この加算値5.0によってエントリー400-3のCIP UE150-1の方の優先度が高くなる。再送回数426は、許容可能な最大再送回数を示す。
　図６Ａは、MME220のUE管理部222が持つUE管理テーブル450である。UE管理テーブル450は、UE150を特定する為のUID451、CIP UE150-1とBE UE150-10を区別するためのUE種別452、該当UE150に対応するベアラ数453、GBR（Guaranteed Bit Rate）フラグ454、及びGBR455を含む。UE管理テーブル450は、UE150が最初にコアネットワーク200に接続した時に、そのUE150の為のエントリーが追加され、以降、ベアラの追加／削除に伴い更新される。
　図６Ｂは、MME220のS1制御部223が持つRANスケジューラ動作決定テーブル460である。RANスケジューラ動作決定テーブル460は、コアネットワーク200の状況に応じたRANスケジューラ動作を決定する為に用いられるテーブルである。MME220（またはコアネットワーク200内の他の装置）が、RANスケジューラ動作決定テーブル460を参照し、eNB100内のRANスケジューラ101の動作を決定し、これをeNB100に通知する。RANスケジューラ動作決定テーブル460は、コアネットワーク200の状況を、装置状況461とトラフィック状況462の2次元分類している。装置状況461は、コアネットワーク200内の装置に特に問題がない状態を表し（461-1）、それぞれ一つまたは二つのS-GW240に問題（装置故障、過負荷など）が生じている事を表す（461-2、461-3）。同様に、一つまたは二つのスイッチ270に問題が生じている事を表す（461-4、461-5）。一方、縦軸はトラフィック状況462を示し、基本とするトラフィック量を1.0として、トラフィック量の比率を示している。例えば、図６Ｂにハッチングで示すマスは、２つのS-GW240に問題が生じており、トラフィック量1.0である事を意味する。
　図６Ｂに、RANスケジューラ動作決定テーブル460の各マスの要素470を示す。要素470は、対象となる処理種別471、UE150の種別472、及び処理種別471に対応する値473を含む。
　図６Ｂの例は、エントリー470-1が、CIP UE150-1に対してRAN再送優先をONにする事を示す。これは、CIPのトラフィックにおいて、RANにおける再送（HARQなど）に対して優先的に無線リソースを割り当てる事を示す。すなわち、RANでの再送が必要なCIPトラフィックを送信すべきタイミングにおいては（例えば、HARQ NACKを受信した際）、そのCIP UE150-1のコスト関数値によらず最優先で無線リソースを割り当てることを意味する。同様に、エントリー470-2は、BEトラフィックにおいて、RAN再送優先を適用しない事を意味する。エントリー470-3は、CIPトラフィックに対してMCS低下をONにする事を意味する。すなわち、本来の適正値（前述の所望の誤り率に対応する所望のMCS）よりあえて低いMCSを設定する事で、無線送信に必要となる無線リソース量は増加するもののパケットロスが生じる（誤り率が大きくなる）可能性を低減できる。エントリー470-4は、単位時間当たりにBE UE150に割り当てられるRB数を2に設定する事を意味する。以上をまとめると、コアネットワーク200にてトラフィック量が1.0で、２つのS-GW240に問題が発生した際には、eNB100のRANスケジューラ101には上記のような無線リソース割り当ての動作をさせるべきだとMME220は判断する。尚、RANスケジューラ動作テーブル460の中身はシミュレーションによる評価、過去の実測値などに基づき決定される。
　MME220は、RANスケジューラ101がとるべき動作を決定したら、これをRANスケジューラ101（すなわちeNB100）に通知する。この通知に用いる信号が、図７に示すRANスケジューラ動作通知メッセージ500である。RANスケジューラ動作通知メッセージ500は、MME220内のS1制御部223により生成され、S1メッセージ（LTEにおけるeNBとMME間の制御信号）としてeNB100に送信される。RANスケジューラ動作通知メッセージ500は、S1のセッション管理などに用いるヘッダ501、必要に応じて設定する、RANスケジューラ動作の有効期間502、動作モード503、スケジューラ動作を示す要素の個数に対応する504、RAN再送優先505、MCS低下506、許容RB数507、コスト関数加算値508、及び再送回数509を含む。
　図７の例では、RAN再送優先505は、RAN再送優先のON/OFFを設定しており、BEトラフィック（505-1）に対してはRAN再送優先をOFF（505-2）にする旨を通知する。MCS低下506は、MCS低下のON/OFFを設定しており、CIPトラフィック（506-1）に対してはMCS低下をON（506-2）にする旨を通知する。許容RB数507は、BE（507-1）の許容RB数を2つ（507-2）にする旨を通知する。コスト関数加算値508は、CIP（508-1）のUE150に対してコスト関数に5.0（508-2）加算する旨を通知する。再送回数509は、BE（509-1）のUE150に対して再送回数を2（509-2）に設定する旨を通知する。
　図８Ａは、MME220がS-GW240の障害を検知する為に、S11制御部224が実行する処理フローチャートである。この処理は基本的に常時動作しているものであり、例えばMME220起動時にスタートする（601）。以降の処理は、監視対象S-GW240の数だけ（図１の例では、S-GW240-1,2,3の３つ）並列して動作する（602、610）。S-GW240の生存監視は、SCTPのHB（Heart Beat）処理を定期的（603、609）に実行する事で実現する。HB（Heart Beat）処理とは、監視する側（MME220）が定期的にHB Req(HB Request)メッセージを監視される側（S-GW240）に定期的に送信し、HB ACKが返信されてくるか否かによって生存判断をするものであり、SCTPのプロシージャとしてIETFにて標準化されている。
　HB Req送信及びHB Ack送信は、それぞれ、MME220内のS11制御部223及びS-GW240内のS11制御部243により実行される。MME220はHB Reqを送信し（604）、S-GW240からのHB ACK（605）を待つ。S11制御部223は、HB ACKを受信すると、S-GW240は正常であると判定し（606）、また次のHB Req送信タイミングに同じ処理を繰り返す。S11制御部223は、HB ACKを受信できない場合、連続で受信できない回数をカウントし（607）、その回数が予め定めた所定値を超えたならば、S-GW240に異常が発生したと判定する（608）。所定値を超えていないならばステップ604に戻り再度HB Reqを送信する。本処理は定常的に実行する処理なので基本的に終了する（611）事はない。
　図８Ｂは、MME220が何らかの理由により、eNB100内のRANスケジューラ101の動作を変更させる（すなわち、RANスケジューラ動作テーブル420の更新を指示する）際に、MME220のS11制御部224が実行する処理フローチャートである。この処理が起動されるタイミングの例としては、図８Ａのステップ608で示したS-GW240異常判定などがある。本処理が起動されると（621）、MME220のS11制御部224は、RANスケジューラ動作決定テーブル460を参照し、RANスケジューラ動作を決定する（622）。決定されたRANスケジューラ動作に基づきRANスケジューラ動作通知メッセージ500を生成しeNB100に送信し（623）、処理を終了する（624）。
　eNB100の処理を説明する。図９Ａは、RANスケジューラ動作テーブル420のエントリーが図５Ｃの420-3、420-4であるときのRANスケジューラ101が実行する処理フローチャートである。尚、この場合、
CIP、BEともにRAN再送優先はONになっており、RAN再送に優先して無線リソースを割り当てられる。
CIP、BEともにMCS低下はOFFになっており、適正なMCSが選択される。
CIP、BEともに再送回数は同じである。
という観点から、CIPコアネットワーク200-1、BEコアネットワーク200-10のいずれにおいてもTCP再送が適正な量に抑制される。また、
BEにのみ許容RB数が設定されている。
CIPにのみコスト関数値加算が行われている。
という観点から、CIP UE150はBE UE150より無線リソース割り当ての観点から優遇されている。以上より、RANスケジューラ動作テーブル420の420-3、420-4のエントリーは特にコアネットワーク200内に問題が生じていないときのRANスケジューラとして適している。
　図９Ａの処理は、無線リソース割り当ての時間単位毎（LTEでは1m秒）に起動される（641）。RANスケジューラ101は、以降の処理をRB毎に実行する（642、655）。RANスケジューラ101は、該当のRBでCIP UE150-1の再送が有るかを検査する（643）。この検査は、このタイミング、このRBで再送を行うべきCIP UE150-1があるか否かの確認と、このCIP UE150-1の再送回数がRANスケジューラ動作テーブル420で設定された再送回数（426）を超えていないかである。ステップ643の判定結果がYESであるならば、このRBはCIP UE150-1の再送に割り当てられる（651）。NOであるならば、RANスケジューラ101は、BE UE150の再送があるかを検査する（644）。ステップ644の判定結果がYESであるならば、このRBはBE UE150-10の再送に割り当てられる（652）。
　ステップ644の判定結果がNOであるならば、どのUE150の初送（再送でない新規送信）に該当RBを割り当てるかを決定する為に、RANスケジューラ101は、全UE150（CIP、BE両方）のコスト関数を計算する（645）。PFSを用いる場合、このコスト関数＝瞬時スループット／平均スループット＋コスト関数加算値（図５Ｃの425）で計算できる。そして、RANスケジューラ101は、コスト関数が最大のUE150を選出し（646）、選出されたUEがCIP UE150-1かをUE管理テーブル400（図５Ａ）を参照し確認する（647）。ステップ647の判定結果がYESであるならば、このRBはこのCIP UE150-1の初送に割り当てられる（653）。NOであるならば（BE UE150-10であるならば）、RANスケジューラ101は、BEの許容RB数（図 ５Ｃの424）を超過していないかを検査する（648）。超過していなければ（ステップ648の判定結果がNO）、このRBはBE UE150-10の初送に割り当てられる（654）。超過しているならば、RANスケジューラ101は、接続している全てのUE150を検査したかを検査し（649）、判定結果がYESならば次のRBに処理を移す。NOであるならば、RANスケジューラ101は、コスト関数が次に高いUE150を選出し（650）、ステップ647の処理に戻る。RANスケジューラ101は、以上の処理を全てのRBに対して実行し、処理を終了する（656）。
　図９Ｂは、MME220が送信してきた（図８Ｂの623）RANスケジューラ動作通知メッセージ500を受信したした際のeNB100のRANスケジューラ101が実行する処理フローチャートである。RANスケジューラ動作通知メッセージ500を受信すると本処理がスタートし（671）、RANスケジューラ101は、受信したメッセージを解析する（672）。RANスケジューラ101は、解析結果に基づき、RANスケジューラ動作テーブル420を更新する（673）。この更新結果に基づきRANスケジューラ101は、図９Ａの処理を実行するようになり（674）、本処理を終了する（675）。
　次に、eNB100がRANスケジューラ動作通知メッセージ500を受信し、その結果、RANスケジューラ動作テーブル420のエントリーが図５Ｃの420-1、420-2になった場合の、RANスケジューラ101の処理を説明する。図１０は、この場合のRANスケジューラ101が実行する処理フローチャートである。尚、この場合、
CIPのみRAN再送優先がONになっており、RAN再送に優先して無線リソースを割り当てられる。
CIPのみMCS低下がONになっており、適正値より低いMCSが選択される。すなわち、低速だがパケットロスが生じにくい無線送信が行われる。
CIPトラフィックに対する再送回数はBEの再送回数よい多い。
BEの許容RB数が420-4より更に低く設定されている。
CIPのコスト関数値加算が420-3より更に高く設定されている。
という観点から、CIPトラフィックに過剰に無線リソースが割り当てられる状態になっており、結果としてCIPコアネットワーク200-1におけるTCP再送は前述の状態よりさらに抑制されCIPコアネットワーク200-1全体のネットワーク負荷を低減できる。その一方、BEコアネットワーク200-10においては、無線リソース割り当ての観点からさらに不利になり、TCP再送が増え、ネットワーク負荷があがる。
　以上より、RANスケジューラ動作テーブル420の420-1、420-2のエントリーは特にCIPコアネットワーク200-1内に問題が生じており、多少BEコアネットワーク200-10が犠牲になっても、CIPコアネットワーク200-1の負荷を下げ、CIPトラフィックを保護したい際のRANスケジューラとして適している。
　図１０の処理フローチャートは、図９Ａの処理フローチャートと共通する部分が多い為、差分と特筆すべき点を中心に説明する。RANスケジューラ101は、BE UE150-10の再送がある事を確認したら（644）、CNTRBという変数を1加算する（661）。BE UE150-10に無条件でRAN再送用の無線リソースを割り当てる処理はしない。尚、変数CNTRBは、BE UE150-10のRAN再送を見送る事で浮いたRB数を管理する為の変数である。さらに、初送に無線リソースを割り当てるUE150の候補がCIP UE150-1だったならば（647）、RANスケジューラ101は、CNTRB>0か否かを検査し、MCS低下が可能かを判定する（662）。この判定は、「MCSを所定値下げた結果、追加で必要となるRB数がCNTRB以下になっているか？」、「CNTRB以下の所定のRBを該当CIP UE150-1に付与したらMCS低下が可能か？」などの基準に基づけばよい。MCS低下が可能かの判定結果がYESであるならば、RANスケジューラ101は、MCSを低下したうえで（663）、このUE150の初送にRBを割り当てる（653）。
　図１１は、図８Ａに示したMME220のS11制御部224の処理フローチャートに従い、MME220がS-GW240を監視する際のシーケンス図である。ここでは、MME220が、３つのS-GW240-1,2,3を監視し、S-GW240-3に発生した障害を検出するシーケンスを示す。
　MME220は、定期的にS-GW240-1,2,3に向けてSCTPのHB Req（Heart Beat Request）を送信する（801-1,2,3）。これを受信したS-GW240-1,2,3は、各々自身の生存をMME220に通知する為に、HB ACK信号を返信する（802-1,2,3）。ここで、S-GW240-3に問題（ハード故障）が発生したとする。MME220は引き続きHB Reqの送信を継続するが（803-1,2,3）、問題が生じていないS-GW240-1,2は、これにHB ACKで応答する一方（804-1,2）、S-GW240-3は応答をしない。結果として、MME220は、S-GW240-3へのHB Reqの送信を繰り返す（805）。所定回数繰り返しても応答がなかった場合、MME220はS-GW240-3に問題が発生したと判定して、図８Ｂ)の処理フローチャートに従い、RANスケジューラ動作通知メッセージ500をeNB100に送信する（810）。
　図１２及び図１３Ａは、CIPコアネットワーク200-1に特に問題がなかった状態から、S-GW240-3に問題が生じ、それを検出したMME220が、RANスケジューラ動作決定テーブル460に基づき、eNB100にRANスケジューラ101の動作変更を指示するシーケンス図である。図１２は主にRAN再送優先のON/OFF効果を、図１３Ａは主にMCS低下ON/OFFの効果が顕著に見えるようにしたシーケンス図である。
　図１２においては、CIP UE150-1がCIP HTTPサーバ290-1から、BE UE150-10がBE HTTPサーバ290-10からファイルをダウンロードしているとする。また、初期状態ではRANスケジューラ動作テーブル420のエントリーは図５Ｃの420-3、420-4であるとする。
　CIP HTTPサーバ290-1が送信したパケットは、eNB100に到達し（821）、eNB100がCIP UE150-1に送信している。図１２では、CIP UE150-1は、初送では受信に失敗したものの（822-1）、再送で受信に成功し（822-2）、TCP ACKがCIP HTTPサーバ290-1に応答される（823）。次にBE HTTPサーバ290-10が送信したパケットが、eNB100に到達し（824）、eNB100からBE UE150-10に無線送信されるが、これがエラーとなる（825-1）。この直後に、CIP HTTPサーバ290-1が送信したパケットがeNB100に到達する（826）。ここでeNB100は、BE UE150-10へのRAN再送に無線リソースを割り当てるか、CIP UE150-1へのRAN初送に無線リソースを割り当てるかを選択する必要があるが、RANスケジューラ動作テーブル420のエントリー420-4を参照し、BEのRAN再送優先がONになっているので、エラーになったBE UE150-10へのRAN再送を実行する（825-2）。BE UE150-10は、再送されたパケットの受信に成功し、TCP ACKを応答する（827）。この間に、CIP HTTPサーバ290-1が送信し、パケットがeNB100に到達したパケットのTCP初送（826）がタイムアウトし、CIP HTTPサーバ290-1がTCP再送を実行する（828）。これを受信したeNB100は、CIP UE150-1に向けて無線送信し（829-1,2）、TCP ACKが応答される（830）。
　ここで、CIPコアネットワーク200-1内に問題が発生したとする。図８Ｂの処理フローチャートや図１１のシーケンスで示したように、MME220はRANスケジューラ動作通知メッセージ500を生成し、これをeNB100に通知する（841）。この結果、eNB100が持つRANスケジューラ動作テーブル420のエントリーが図５Ｃの420-1、420-2のように更新されたとする。この後、前述と同様な事象が生じたとする。すなわち、BE HTTPサーバ290-10が送信したパケットがeNB100に到達し（842）、BE UE150-10に無線送信されるが、これがエラーとなる（843）。さらにこの直後にCIP HTTPサーバ290-1が送信したパケットがeNB100に到達する（844）。ここでeNB100は、BE UE150-10へのRAN再送に無線リソースを割り当てるか、CIP UE150-1へのRAN初送に無線リソースを割り当てるかを選択する必要があるが、RANスケジューラ動作テーブル420-2を参照し、BEのRAN再送優先がOFFになっているので、コスト関数による優先付けを実行する。図５ＣのRANスケジューラ動作テーブル420の420-1のエントリーに示されるように、CIP UE150-1には大きめなコスト関数加算値が設定されている事もあって、CIP UE150-1に無線リソースを割り当てる事になったとする。この結果、eNB100は、CIP HTTPサーバ290-1からのパケット（844）のTCP初送をCIP UE150-1に無線送信する事になる（845-1、845-2）。CIP UE150-1は、このパケットの受信に成功し、TCP ACKを応答する（846）。一方、BE HTTPサーバ290-10が送信したパケットのTCP初送（842）がタイムアウトし、BE HTTPサーバ290-10がTCP再送を実行する（847）。これを受信したeNB100は、BE UE150-10に向けて無線送信を実行し（848-1,2）、TCP ACKが応答される（849）。
　図１３Ａは、MCS低下ON/OFFの効果が顕著に見えるようにしたシーケンス図である。CIP HTTPサーバ290-1とBE HTTPサーバ290-10が送信したパケットがeNB100に届いたとする（861、862）。eNB100は、これらのパケットに無線リソースを割り当てるためにRANスケジューラ動作テーブル420を参照する。RANスケジューラ動作テーブル420のエントリー420-3、420-4でCIP／BE共にMCS低下がOFFになっているので、eNB100は、図１３Ｂのように無線リソースを割り当てて、送信する（863）。すなわち、eNB100は、２つのRBの一つをCIP UE150-1に割当て、他の一つをBE UE150-10に割り当てる。ここでCIP UE150-1及びBE UE150-10の両方とも受信に失敗し、eNB100がRAN再送を実行したとする（864）。この結果、BE UE150-10は受信に成功したものの、CIP UE150-1は再度受信に失敗したとする。BE UE150-10はTCP ACKを応答する一方（865）、CIP HTTPサーバ290-1はTCP再送を実行する（866）。これが、CIP UE150-1に届き（867）、TCP ACKが応答される（868）。
　ここで、CIPコアネットワーク200-1内に問題が発生し、MME220がRANスケジューラ動作通知メッセージ500を生成し、これをeNB100に通知し（869）、図１２のシーケンスと同様に、eNB100が持つRANスケジューラ動作テーブル420のエントリーが図5Ｃの420-1、420-2のように更新されたとする。この後、前述と同様に、CIP HTTPサーバ290-1とBE HTTPサーバ290-10が送信したパケットがeNB100に届いたとする（870、871）。ここでeNB100は、RANスケジューラ動作テーブル420を参照する。RANスケジューラ動作テーブル420のエントリー420-1でCIPのMCS低下がONになっているので、eNB100は、図１３Ｃのように、2つのRBをCIP UE150-1に割当て、MCSを低下した送信を実行する（872）。適正値より低いMCSで送信した効果もあって、CIP UE150-1は、一回のRAN送信で受信に成功し（872）、TCP ACKを応答する（873）。一方、BE UE150-10には無線リソースが割り当てられない。
　図１２及び図１３Ａのシーケンスを用いて説明したように、本実施例では、CIPコアネットワーク200-1内に問題が生じたときは、BEトラフィックの再送を後回しにしてCIPトラフィックの初送に無線リソースを割り当てる事で（図１２）、また、BEトラフィックへの無線リソース割り当てを減らし、残った無線リソースを用いてCIPトラフィックへ本来の適正値（前述の所望の誤り率に対応する所望のMCS）より低いMCSを適用する事で、CIPトラフィックの無線区間の到達性を上げ、結果としてCIPコアネットワーク200-1内でのTCP再送を減らし、CIPコアネットワークの負荷を低減している。これは、CIPコアネットワークからの指示に従い、BEトラフィックを犠牲にする一方、CIPトラフィックに過剰に無線リソースを割り当てる事で、CIPコアネットワーク200-1をeNB100が支援しているともいえる。
　本実施例によれば、通常時はCIP、BEいずれのトラフィックにも適正なRANスケジューリングを適用する事で、ネットワーク全体（CIP、BEコアネットワーク両方）を最適化する。また、CIPコアネットワーク内に問題が発生した際には、コアネットワーク側からの指示に従い、BEコアネットワークを犠牲にし、CIPトラフィックに過剰に無線リソースを割り当て、CIPコアネットワークの負荷を低減し、TCP再送を減らす事でCIPトラフィックのエンド‐エンドでの到達性を向上し、遅延を低減する効果がある。
　本実施例では、MME220ではなく、他の装置がCIPコアネットワーク200-1内の状況をチェックし、RANスケジューラ101の動作を決定する。例えば図１４に示すようなTMS（Traffic Management Solution）サーバ295と呼ばれる装置をCIPコアネットワーク200-1内に設置する。TMSサーバ295は、スイッチ270とS-GW240間のトラフィックをモニタリングし、トラフィック量を調査する。そしてその調査結果も、RANスケジューラ動作テーブル460を参照するときに用いる。トラフィック量は、MME220が管理するベアラ情報からもある程度は推測できるが、TMSサーバ295が実際にモニタリングする事で、よりリアルタイムなトラフィック量の取得が可能となる。
　実施例１のRANスケジューラ動作テーブル460は、コアネットワーク200の状況として、装置状況461とトラフィック状況462の２つを示していたが、本実施例では、TMSサーバ295がモニタリングする以下のような情報を用いる事もできる。
TMSサーバ295が各装置へパケット送信し（例えばping request）、それに対する応答（例えば、ping reply）が返ってくるまでに要するRTT（Round Trip Time）。RTTから各装置や、TMSサーバ295から各装置に至るネットワークの負荷がある程度把握できる。
各装置からSNMP（Simple Network Management Protocol）で収集できる情報。
TMSサーバ295がトラフィックモニタリングする事で取得できる、各装置間におけるトラフィック量。
TMSサーバ295がDPI（Deep Packet Inspection）を用いてパケットを解析する事で得られる情報。例えば、
TCPの再送が頻発している、
(b)音声／動画などの遅延に敏感なトラフィックが多い。
PCRF、CSCFなどのマルチメディアに関するQoS情報を管理するサーバから取得した情報。
　さらに、監視される対象となる装置はS-GW240である必要はなく、スイッチ270、P-GW260、MME220など他の装置でも良い。
　本実施例によれば、MME220がコアネットワーク200の状況を把握するよりも、より詳細な状況が把握できるようになり、RANスケジューラ101の動作をよりきめ細やかに指示できるようになる。
　本実施例は、RANスケジューラ動作決定テーブル460の各要素を簡易化する方法を示す。実施例１のRANスケジューラ動作決定テーブル460の各要素は、470に示す通り複数の要素から構成されており、その結果、生成されるRANスケジューラ動作通知メッセージ500もそれに応じて大きなサイズとなる事もある。本実施例ではこれを簡易化する為の例を示す。
　図１５Ａは、CIPトラフィック／BEトラフィックそれぞれの初送／再送の優先度をID481に対応付けた優先順位テーブル480である。優先順位テーブル480は、ID481に対応付けた、CIP初送の優先順位482、CIP再送483、BE初送484、BE再送485を含む。ID=8を指定すると、無線リソース割り当ての優先度は、CIP再送が最も高く、ついで、CIP初送、BE再送、BE初送の順に低くなる。
　この優先順位テーブル480をeNB100とMME220（またはTMSサーバ295）で共有する事で、MME220はこのIDを指定することにより、eNB100にRANスケジューラ動作を指示できる。
　例えば、CIPコアネットワーク200-1内に問題がない時（平常時）は、ID=14としておきCIP再送＞BE再送＞CIP初送＞BE初送の無線リソース割り当て優先度としておく。CIPコアネットワーク200-1内に問題が発生した時（異常時）は、MME220がRANスケジューラ動作通知メッセージ500にて「ID=8」をeNB100に通知する事で、BE再送の優先度を下げ、CIP初送の優先度を上げる。CIPコアネットワーク200-1が平常時に戻ったら、再度「ID=14」を通知する事で、BE再送の優先度をCIP初送より上げる。この結果、CIPコアネットワーク200-1の異常時のみ、BE再送の優先度を下げ、CIPコアネットワーク200-1の負荷を低減する事ができる。
　本実施例によれば、実施例１ほどのきめ細やかなRANスケジューラ動作指示はできないものの、小さいメッセージサイズでRANスケジューラ動作指示が可能となる。
　本実施例では、アップリンクトラフィックへの適用について説明する。実施例１では、ダウンリンクトラフィックに対するシーケンスを示したが、アップリンクトラフィックへの適用も可能である。ここではアップリンクトラフィックへの適用例を説明する。すなわち、MME220からのRANスケジューラ動作通知メッセージ500を受信したeNB100は、このメッセージで指示された通りにアップリンクの無線リソース割り当てを行えばよい。MCS低下、許容RB数の制限、コスト関数加算値（それぞれ、図5Ｃで示したRANスケジューラ動作テーブル420のMCS低下423、許容RB数424、コスト関数加算値425に相当）については、実施例１と同様にアップリンクRANスケジューリングに適用すればよい。
　ただし、RAN再送優先422、再送回数426に係るRAN再送の制御に関しては工夫が必要になる場合もある。例えば、アップリンクのHARQ再送を同期的に行う、すなわちeNB100からの再送指示がなくても、UE150が周期的にアップリンクの再送を行うケースである。LTEも基本的にアップリンクのHARQ動作は同期的に行う仕様となっている。これに対しては以下の方法を使う事で、実施例１と同等の動作を提供する事ができる。
　例えば、BE UE150-10のHARQ再送を抑制し、代わりにそのRBで他のCIP UE150-1のHARQ初送を行いたいとする。これを実現する為に、eNB100はBE UE150-10のHARQ再送より前（LTEでは4m秒前）に、BE UE150-10に対して、アップリンクトラフィック受信に失敗したにも関わらずACKを制御信号上（LTEではPHICH）で送信する。ACKを受信したBE UE150-10はHARQ再送を行わないので、再送に使われるRBをeNB100がCIP UE150-1のアップリンクHARQ初送に割り当てる事で、BEトラフィックのRAN再送優先OFFに相当する動作が実現できる。また、eNB100がBE UE150-10に虚偽のACKを送信する事でHARQ再送を中止させたBE UE150-10に再送を再開させる事も可能である。これは、UE150はACKを受信した場合でもそのデータを破棄せずに保持していくことが義務付けられているLTEの仕様を利用する。eNB100は、BE UE150-10に対して、再送を要求する無線リソース割り当て信号を送信すればよい。具体的には、PDCCH DCIにてNDI（New Data Indicator）をオフにしてアップリンクグラントを施す。
　本実施例によれば、アップリンクトラフィックに対しても実施例１と同等の効果が期待できる。
　本実施例では、3つ以上のコアネットワーク200がeNB100を共用する形態について説明する。例として、優先度の高い順から、High優先度コアネットワーク、Middle優先度コアネットワーク、Low優先度コアネットワークがeNB100を共用する構成を説明する。このとき、図１５Ｂに示すように、RANスケジューラ動作テーブル420は、High、Middle、Lowの３つのコアネットワークに対応するエントリーを設定する。エントリー420-11がHighトラフィックに対するエントリーであり、無線リソース割り当ての観点から有利になるように各パラメタが設定されている。エントリー420-13がLowトラフィックに対するエントリーであり、無線リソース割り当ての観点から不利になるように各パラメタが設定されている。エントリー420-12がMiddleトラフィックに対するエントリーであり、無線リソース割り当てに関して、HighトラフィックとLowトラフィックとの中間的な位置づけとなっている。
　本実施例によれば、3つ以上の異なる優先度のQoS要求を持つコアネットワークに対しても、実施例１で説明したトラフィック制御が可能となる。
　本実施例では、コアネットワーク200の状況に応じて、セッションの確立や維持に関する特定のパケットに対して優先的に無線リソースを割り当てる。一般に、IPネットワーク上で動作する多くのアプリケーションは、アプリケーションそのもののデータパケットの送信に先立ち、その為のセッションを確立する。例えば、HTTPサーバからWEBページを閲覧する（HTMLファイルをダウンロードする）のに先立って、TCPセッションの確立が必要である。TCPセッションが確立されなければデータの送受信が開始できないので、TCPセッション確立に用いるパケットを優先的に送信する必要がある。
　また、TCPセッションだけでなく、多くのアプリケーションでは何らかの事情でセッションが切断されると、ユーザーに不都合を与える事が多い。例えば、FTPでファイルのダウンロード中にTCPセッションが切断されると、ファイルのダウンロードを最初からやり直す事がある。また、一部のマルチメディアサービスやオンラインゲームなどのアプリケーションのセッションが切断されると、サービスの利用が強制的に遮断されるサービスもある。さらに、セッションが切断された後、再度セッションを確立する為に、セッション確立用の制御信号トラフィックが送信され、ネットワーク負荷を上げる事もある。
　本実施例では、そのような問題を回避する為に、コアネットワーク200からのRANスケジューラ動作通知メッセージ500の指示に従い、セッション確立／維持用の特定のパケットに対して優先的に無線リソースを割り当てるようにする。対象とするパケットは例えば以下がある。
TCP SYN：TCPセッション確立時に、TCPヘッダ内のSYNフラグをオンにしたパケットが送信される。
Heart Beat信号：セッション確立後に対向エンティティの生存を確認する為の信号である。SCTPのようなトランスミッション層のものを利用する他に、アプリケーション独自で実装するケースもある。
Keep-Alive：Heart Beatのようなセッション維持用の特別な信号は用いないが、該当のセッション上で有効なトラフィックが流れないと、そのセッションを切断するケースがある。よって、対象とするセッション上のトラフィックに対して、少なくとも所定期間に一回は優先して無線リソースを割り当てる。
　これを実現する為に、RANスケジューラ動作決定テーブル460は、図１５Ｃに示す構成とする。すなわち、優先的に無線リソースを割り当てる対象のパケット463に対応して、ネットワーク正常時464とネットワーク異常時465の動作を規定しておく。そしてネットワークの状況（正常/異常）に応じて、実施例１と同様にRANスケジューラ動作通知メッセージ500を用いてeNB100にRANスケジューラ101が取るべき動作を通知する。
　ただし、これを実現する為にはeNB100が「どのパケットがTCP SYNなのか？」というように、パケットの中身を把握する必要がある。これをeNB100は、以下のように実現する。以下のいずれをeNB100に実現させるかは、実装のコストやIPsec適用の有無などによって適切なものが選択される。
eNB100がDPIによりパケットの中身を検査する。
図１４に示す構成において、TMSサーバ295がユーザデータのトラフィックを監視し、DPIによりパケットの中身を検査する。TCP SYNパケットなどの優先度を上げるべきパケットであるならば、そのパケットのIPパケットに、優先度を上げることを示すフラグを付けて（例えばTOSフィールドを利用する）、転送する。
RANスケジューラ動作通知パケットをeNB100だけでなく、S-GW240にも通知する。S-GW240はDPIによりパケットの中身を検査し、eNB100へ転送する際に付与するIPヘッダ、GTP-Uヘッダ、UDPヘッダのいずれかに優先度に関するフラグを付け、転送する。
　本実施例によれば、コアネットワーク内に問題が生じた場合などにおいても、セッションの立ち上げ困難や、セッション切断に伴う各種アプリケーションの不都合を低減する事ができ、ユーザーのQoEを改善できる。
　本実施例では、RANスケジューラ101がコアネットワーク200の負荷を低減する他の例を説明する。実施例１では、RAN再送優先、MCS低下などを用いたが、以下のようにしてもよい。
SU-MIMO/MU-MIMOの選択：MU-MIMOは、複数のUE150が共通の無線リソースを利用し同時に送信することで、システム全体の容量を改善する。その半面、UE150間の干渉が発生するので、MU-MIMOを適用されると、個々のUE150はパケットロスのリスクが高まる。そこで、MME220が、CIPコアネットワーク200-1内に問題があるときは、 CIP UE150-1へのMU-MIMO適用を止め、無線区間でのパケットロスを減らす。
CoMP適用の判断：CoMPは、複数のeNB100が単一のUE150へデータ送信することで、そのUE150のSINRやスループットを改善する。CoMP適用するか否かの判定に用いる閾値を、MME220がコアネットワーク200の状況に応じて切り替える事で、CIPコアネットワーク200に問題が発生している際には、CIP UE150-1に積極的にCoMPを適用し、無線区間でのパケットロスを減らす事ができる。
　本実施例によれば、MU-MIMOやCoMPを利用した際の、スケジューラの動作バリエーションを増やし、よりきめ細やかなパケットロス制御ができる。
　本実施例では、MME220によるRANスケジューラ動作決定にあたって、コアネットワークの状況以外に、外部の各種アプリケーションなどを利用する。以下のような構成がある。
MME220が、気象情報や災害情報を報知するサーバ（ニュースサイトや天気予報サイトなど）から情報を取得し、取得した情報をもとにRANスケジューラ101の動作を決定する。例えば、「○○地域で地震が発生しました。」という情報を取得したら、○○地域での緊急のトラフィックの増加を予想できるので、MME220は○○地域を収容するコアネットワーク200の負荷が低減するような無線リソース割り当てをするように、eNB100に指示を出す。
MME220が、列車の運行情報を報知するサーバから情報を取得し、取得した情報をもとにRANスケジューラ101の動作を決定する。例えば、「○○線が運行を見合わせています。」という情報を取得したら、運行指令所、駅係員、乗務員間に列車運行に関連するトラフィックの増加を予測できるので、MME220は列車運行に関連するトラフィックを収容するコアネットワーク200の負荷が低減するような無線リソース割り当てをするように、eNB100に指示を出す。
　本実施例によれば、社会状況や社会インフラの変化に対応するように、コアネットワークのトラフィック制御が可能になる。
　本実施例では、コアネットワーク200が新たに追加されたり削除されたりしたときにも、MME220はコアネットワーク200の増減に対応したRANスケジューラ動作をeNB100に指示する。近年、NFV/SDNなどの仮想ネットワーク技術（LTEではvEPC）の台頭により、必要に応じてコアネットワークを追加するような利用形態も考えられている。例えば、何らかの期間限定イベントである地点に人が多く集まるときなどに、それを収容する一時的なネットワークが考えられる。このときに、このネットワークのトラフィックをeNB100でどのようなポリシーで無線リソース割り当てを行うかを、MME220がRANスケジューラ動作通知メッセージ500を用いてeNB100に通知する。
　本実施例によれば、主に仮想ネットワークの追加／削除に伴う、RANスケジューラ動作の変更指示にも柔軟に対応できる。
　幾つかの実施例を用いて説明した移動体通信システムの実施形態によれば、高い優先度ネットワークにおける再送を減らし、End-Endでのパケット到達率の劣化を低減できる。
　１００：eNB（基地局）、１５０：UE（移動体通信端末）、２００：コアネットワーク、２２０：MME、２４０：S-GW、２６０：P-GW、２７０：スイッチ、２９５：TMSサーバ、４２０：RANスケジューラ動作テーブル、４６０：RANスケジューラ動作決定テーブル、５００：RANスケジューラ動作通知メッセージ。

Claims (14)

  1. 　異なるQoS要求を持つ複数のコアネットワークに接続する基地局であって、
    　前記複数のコアネットワークのうちの一つのコアネットワークからトラフィック量の低減を要求する通知を受信する受信部と、
    　前記QoS要求の優先度が前記一つのコアネットワークより低い他のコアネットワークのトラフィックへの無線リソースの割り当ての優先度を、前記受信部が前記通知を受信する以前より低下させ、前記無線リソースの割り当ての優先度を低下させた結果として生じた無線リソースを、前記一つのコアネットワークのトラフィックに割り当てるスケジューラと、
    　を有することを特徴とする基地局。
  2. 　請求項１記載の基地局であって、
    　前記受信部は、前記複数のコアネットワークの各々により検知された前記コアネットワークの状況に応じて決定された、前記コアネットワークへの前記無線リソースの割り当てを受信することを特徴とする基地局。
  3. 　請求項１記載の基地局であって、
    　前記スケジューラは、前記通知に従って、前記複数のコアネットワークのうちの前記QoS要求の優先度の高いコアネットワークのトラフィックと前記QoS要求の優先度の低いコアネットワークのトラフィックのそれぞれの、初回送信および再送への前記無線リソースの割り当ての優先度を変更することを特徴とする基地局。
  4. 　請求項３記載の基地局であって、
    　前記スケジューラは、前記QoS要求の優先度の高いコアネットワークのトラフィックの再送、前記QoS要求の優先度の低いコアネットワークのトラフィックの再送、前記QoS要求の優先度の高いコアネットワークのトラフィックの初期送信、および前記QoS要求の優先度の低いコアネットワークのトラフィックの初期送信の順の優先度で前記無線リソースを割り当て、
    　前記スケジューラは、前記通知の受信に応答して、前記QoS要求の優先度の高いコアネットワークのトラフィックの初期送信および前記QoS要求の優先度の低いコアネットワークのトラフィックの再送への前記無線リソースの割り当ての優先度を入れ替えることを特徴とする基地局。
  5. 　請求項１記載の基地局であって、
    　前記スケジューラは、前記通知に従って、前記一つのコアネットワークのトラフィックに対して、所望の誤り率に相当する無線の変調符号化方式を、より低速でより誤り率が少ない他の変調符号化方式に変えることを特徴とする基地局。
  6. 　請求項２記載の基地局であって、
    　前記スケジューラは、前記通知に従って、前記各々のトラフィックに対する前記無線リソースの割り当てにおける、単位時間当たりの許容無線リソース量、前記各々の前記トラフィックの優先度の決定に用いる評価関数の調整値、最大再送回数を変更することを特徴とする基地局。
  7. 　請求項２記載の基地局であって、
    　各々の前記コアネットワークの状況は、各々の前記コアネットワークを構成する装置の稼働状況と負荷状況、トラフィック量、QoS状況及びベアラ状況のいずれか一つ以上であることを特徴とする基地局。
  8. 　請求項４記載の基地局であって、
    　前記スケジューラは、無線区間を介して接続する移動体通信端末へACK信号を送信し、前記移動体通信端末からのアップリンクの再送を抑制することを特徴とする基地局。
  9. 　請求項１記載の基地局であって、
    　上位レイヤのセッション開始または維持に用いられるパケットを抽出したことを示すフラグを、各々の前記コアネットワークが付与した前記パケットの受信に応答して、前記スケジューラは、前記フラグが付与された前記パケットに対して優先的に前記無線リソースを割り当てることを特徴とする基地局。
  10. 　請求項１記載の基地局であって、
    　該基地局に仮想コアネットワークが追加接続された際に、前記スケジューラは、前記仮想コアネットワークのトラフィックに対する前記無線リソースの割り当てのポリシーを前記仮想コアネットワークから取得することを特徴とする基地局。
  11. 　異なるQoS要求を持つ複数のコアネットワークと、
    　前記複数のコアネットワークに接続する基地局と、を備え、
    　前記基地局は、
    　前記複数のコアネットワークのうちの一つのコアネットワークからトラフィック量の低減を要求する通知を受信する受信部と、
    　前記QoS要求の優先度が前記一つのコアネットワークより低い他のコアネットワークのトラフィックへの無線リソースの割り当ての優先度を、前記受信部が前記通知を受信する以前より低下させ、前記無線リソースの割り当ての優先度を低下させた結果として生じた無線リソースを、前記一つのコアネットワークのトラフィックに割り当てるスケジューラと、を有することを特徴とする移動体通信システム。
  12. 　請求項１１記載の移動体通信システムであって、
    　前記スケジューラは、前記通知に従って、前記複数のコアネットワークのうちの前記QoS要求の優先度の高いコアネットワークのトラフィックと前記QoS要求の優先度の低いコアネットワークのトラフィックのそれぞれの、初回送信および再送への前記無線リソースの割り当ての優先度を変更することを特徴とする移動体通信システム。
  13. 　請求項１１記載の移動体通信システムであって、
    　前記スケジューラは、前記通知に従って、前記一つのコアネットワークのトラフィックに対して、所望の誤り率に相当する無線の変調符号化方式を、より低速でより誤り率が少ない他の変調符号化方式に変えることを特徴とする移動体通信システム。
  14. 　請求項１１記載の移動体通信システムであって、
    　前記基地局は、上位レイヤのセッションの開始または維持に用いられるパケットに対して優先的に前記無線リソースを割り当てることを特徴とする移動体通信システム。
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