JP5207011B2 - バッファ状態報告 - Google Patents
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Description
図1は、移動(セルラー)通信システム1を概略的に示している。該システムにおいて、移動電話(MT)3−0、3−1及び3−2のユーザが、基地局5−1又は5−2のうちの1つ及び電話網7を介して、他のユーザ(図示せず)と通信することができる。移動電話3と基地局5との間の無線リンクのために、多数のアップリンク及びダウンリンク通信資源(サブキャリア、タイムスロット等)を利用することができる。この実施形態において、移動電話3に送信されるデータの量に応じて、基地局5は、各移動電話3にダウンリンク資源を割り当てる。同様に、移動電話3が基地局5に送信しなければならないデータの量及びタイプに応じて、基地局5は、各移動電話3にアップリンク資源を割り当てる。これを行うことを可能にするために、各移動電話3は、その基地局5に定期的なバッファ状態報告を送信し、移動電話3が送信のためにそのバッファ内に有するデータの量及びタイプを基地局5に通知する。この実施形態において、移動電話3は、2つのタイプのバッファ状態報告を送信するように構成される。
1.移動電話のバッファ内のデータの量を指示する絶対バッファ状態報告。
2.直前の絶対バッファ状態報告以後の移動電話のバッファ内のデータの量の変化を指示する相対バッファ状態報告。
図2は、この実施形態において用いられる基地局5のそれぞれの主な構成要素を示すブロック図である。図に示されるように、各基地局5はトランシーバ回路21を備えており、該トランシーバ回路は、1つ又は複数のアンテナ23を介して移動電話3に対し信号を送受信するように動作することができ、且つネットワークインタフェース25を介して電話網7に対し信号を送受信するように動作することができる。コントローラ27が、メモリ29に格納されるソフトウエアに従って、トランシーバ回路21の動作を制御する。そのソフトウエアは、中でも、オペレーティングシステム31、資源割当てモジュール33及びダウンリンクスケジューラ35を含む。資源割当てモジュール33は、各移動電話3に、アップリンク及びダウンリンク通信のための上記の通信資源を割り当てるように動作することができ、ダウンリンクスケジューラは、割り当てられた資源に基づいて、各移動電話3へのダウンリンクデータの送信をスケジュールする。
図3は、図1に示される移動電話3のそれぞれの主な構成要素を示すブロック図である。図に示されるように、移動電話3は、1つ又は複数のアンテナ73を介して基地局5に対し信号を送受信するように動作することができるトランシーバ回路71を備える。図に示されるように、移動電話3はコントローラ75も備えており、該コントローラは、移動電話3の動作を制御し、且つトランシーバ回路71に接続され、スピーカ77、マイクロフォン79、ディスプレイ81及びキーパッド83に接続される。コントローラ75は、メモリ85内に格納されるソフトウエア命令に従って動作する。図に示されるように、これらのソフトウエア命令は、中でも、オペレーティングシステム87、アップリンクスケジューラ89及びバッファ状態報告モジュール90を含む。この実施形態では、メモリは、アップリンクデータバッファ91も提供する。アップリンクスケジューラ89は、そのアップリンク送信のために基地局5によって移動電話3に割り当てられる資源に従って、バッファ91からのアップリンクデータの送信をスケジュールするための役割を担う。バッファ状態報告モジュール90は、バッファ状態情報を求め、それを基地局に通知するための役割を担う。
図4は、移動電話3及び基地局5において用いられるプロトコルスタックの一部(下位の3つの層)を示す。最初の層は物理層(L1)であり、無線通信チャネルを介してデータを実際に送信するための役割を担う。その上には第2の層(L2)があり、L2は3つの副層、すなわち、無線インタフェースへのアクセスを制御するための役割を担う媒体アクセス制御層(L2/MAC)と、必要に応じて、データパケットの連結及びセグメント化、パケットの肯定応答、並びにデータパケットの再送のための役割を担う外部ARQ層(L2/OARQ)と、ヘッダ圧縮及び暗号化のための役割を担うPDCP層(L2/PDCP)とに分割される。第2の層上には、基地局5と移動電話3との間の無線インタフェースにおいて用いられる無線資源を制御するための役割を担う無線資源制御(RRC)層(L3/RRC)がある。図に示されるように、L2/外部ARQ層は、Cプレーンデータ及びUプレーンデータの送信を管理するために用いられる多数の外部ARQエンティティ95を含み、L2/PDCP層は、Cプレーン及びUプレーンデータを処理するために用いられるPDCPエンティティ97を含む。
これは、無線ベアラグループ毎のバッファ状態を含むことになり、アプリケーションが開始されたばかりであり且つビット速度が安定した値に達する前に時間的に変化しているセッション開始段階中に送信することができる。絶対バッファ状態報告は基本的に、移動電話のバッファ91内(又は代わりに、トラフィックフロー内)のデータの量が、所定のしきい値より高く(又は低く)なるときに起動される事象であろう。
これは、直前の絶対バッファ状態報告に対する差分バッファ状態(瞬間のビット速度の変化を指示する)のみを含むことになり、アプリケーションが相対的に安定したビット速度に達しているときに周期的に送信することができる。相対バッファ状態報告は、小さいサイズを有し、データPDU(プロトコルデータユニット)を使ってバッファ状態情報をピギーバックすることを可能にし、それによって、アップリンク資源を要求するために絶対バッファ状態報告を周期的に送信することから生じるアップリンクオーバーヘッドを大きく低減するであろう。相対バッファ状態報告は、無線ベアラグループ毎の差分バッファ状態情報を含み、それによって、基地局5が、該基地局がサービスを提供している移動電話3間のQoS認識アップリンク資源割当てを実行することができることを可能にするであろう。
1.直前の絶対バッファ状態報告以後に、無線ベアラグループ毎に追加されるか若しくはバッファから除去されるバイト数(所定のしきい値内)、又は
2.直前のABSRにおいて報告されたサイズのパーセンテージとしての現在のバッファサイズ、たとえば、25%単位で0〜200パーセント、又は
3.基地局5及び移動電話3は、さらに上位の層によって、基準バッファサイズに関して合意することができ、その後、相対バッファ状態報告は、この基準のパーセンテージとして現在のサイズを通知することができる。
これまでのRAN2会合において、E−UTRANのためのバッファ報告が、バッファ報告の内容及びグラニュラリティに関して積極的に議論されてきた。現在、RAN2内では、全バッファ状態及び最も優先度の高い論理チャネルのバッファ状態だけがNBに報告されるHSUPAに比べて、QoS認識スケジューリングをさらに良好に支援するために、さらに詳細なバッファ状態情報がeNBに報告されるべきであると一般的に理解されている。一般的に、QoS認識スケジューリングを行なうために、そして同時に、無線ベアラ毎に報告することに比べて制御シグナリングオーバーヘッドを制限するために、LTEにおいて、無線ベアラグループに基づくバッファ状態報告が採用されることが好ましい。これに貢献するために、本発明者らは、種々のアプリケーションのためのアップリンクトラフィックモデルを研究し、制御シグナリングオーバーヘッドを最小限に抑える最適な報告を提案する。
ソーストラフィックモデルは基本的に、2つの部分:ユーザ活動のための到着過程及び活動段階を記述する過程から成る。到着過程は、ユーザが自分の活動を開始した瞬間を決定する。そのような瞬間は到着時刻として表される。WWWユーザについて考えると、HTTPアプリケーションの場合に、ユーザが自分のウェブブラウジングセッションを開始する瞬間が到着時刻である。ここでは、簡単にするために、到着時刻のためのモデル化手法は考慮せず、種々のアプリケーションの場合に同じであると仮定する。
簡単な形のウェブブラウジングモデルは、オン/オフモデルであり、オン状態は、1つのウェブ要求を受け付けた後に、そのウェブ要求に属する全てのオブジェクトを取り出すための活動を表し、オフ状態は、1つのウェブ要求内の全てのオブジェクトが取り出された後の沈黙期間を表す。ウェブトラフィックは基本的には、図8に示されるように、オン期間中に、ダウンリンクにおいて大量のデータが送信され、そのストリームは安定しており、アップリンクではTCP/ARQ肯定応答が行なわれる。
1つのみのウェブ要求を有し、活動段階が長時間に及ぶウェブセッションのようなFTPファイル転送を説明することによって、FTPサービスを包括することができる。FTPファイル転送は、図9に示されるようにして実行される。
リアルタイムビデオ共有のようなイメージングサービスは、電話接続の自分の側において起こっていることを他方の側に表示することである。現在のネットワークにおけるビデオストリーミングコーデックからの初期推定に基づくと、持続時間が数十秒から数分まで変化する場合に、ビット速度の下限は典型的には約40kbps〜64kbpsである。ストリーミングトラフィックの場合、その資源は、図10に示されるように、持続的に割り当てることができるが、ストリーミングトラフィックは、MBRとGBRとの間で絶えず変化し得るので、本発明者らは、資源を動的に割り当てる方が効率的な場合があると考える。
これらのアプリケーションは、ユーザ活動に応じて不規則な時間間隔で短いデータバーストが生じることによって特徴付けられる。一般的なパターンが図11に示される。
VoIPアプリケーションは、図12に示されるようにして、有音期間中に20ms毎に一定サイズのパケットを生成するであろう。
無線の世界において用いられている最も一般的なアプリケーションの場合のトラフィックパターンに基づいて、本発明者らは、以下の2つの要件を満たすために、最適化されたバッファ状態報告機構のための仕組みを明示することができる。
1.QoS認識スケジューリングを実行するのに十分であるバッファ状態報告のグラニュラリティ。
2.制御シグナリングオーバーヘッドを最小限に抑えること。
・絶対バッファ状態報告
・相対バッファ状態報告
1.直前の絶対バッファ状態報告以後に、所定のしきい値内で、追加されるか若しくはバッファから除去されるバイト数、又は
2.直前のABSRにおいて報告されたサイズのパーセンテージとしての現在のバッファサイズ、たとえば、25%単位で0〜200パーセント、又は
3.eNB及びUEは、さらに上位の層によって、基準バッファサイズに関して合意することができ、その後、相対バッファ状態報告は、この基準のパーセンテージとして現在のサイズを通知することができる。
4.RBSRは、VoIPサービスの場合に有音期間から無音期間に、又はその逆に切り替えるためのeNBへの指示として利用することもできる。UEからのこの指示に基づいて、eNBは、有音期間から無音期間に切り替えるときに、持続的に割り当てられた資源を解放することができるか、又は無音期間から有音期間に切り替えるときに、資源を再び割り当てることができる。
本発明者らは、絶対バッファ状態報告に加えて相対バッファ状態報告を有し、LTEにおけるバッファ状態報告のためのシグナリングオーバーヘッドを低減することを提案する。アプリケーションが安定したビット速度を達成した後に、UEは、絶対バッファ状態報告から相対バッファ状態報告に素早く切り替えることができる。シグナリングオーバーヘッドの減少を実証するために、単一のサービスを行なう場合及び多数のサービスを行なう場合の絶対バッファ状態報告及び相対バッファ状態報告の使用が示される。そのような方式によれば、アップリンクeNBスケジューラに与えられる情報のグラニュラリティを失うことなく、シグナリングオーバーヘッドを許容限度に抑えて、QoS認識スケジューリングを実行することができる。
[1]R2−060829「Buffer Reporting for E-UTRAN」(Nokia)
[2]R2−061915「Comparison of UL buffer reporting/scheduling schemes in LTE」(Motorola)
本発明人らは、絶対バッファ状態報告及び相対バッファ状態報告の組み合わせによって、アップリンクeNBスケジューラがQoS認識スケジューリングを実行するためのロバストな仕組みが提供されるものと考える。
移動通信デバイスのための現在のバッファ状態情報を求めること、
現在のバッファ状態情報と1つ又は複数の所定の判定基準との間の関係を求めること、及び
求められた関係に従って、現在のバッファ状態を指示する絶対バッファ状態報告、又は、先行するバッファ状態報告以後のバッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を基地局に送信することを含む、方法を示す。
移動通信デバイスから先行して受信された移動通信デバイス内の先行するバッファ状態を指示するバッファ状態情報を格納すること、
移動通信デバイスから、先行するバッファ状態報告以後の移動通信デバイス内のバッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を受信すること、
移動通信デバイス内の現在のバッファ状態を求めるため、格納されたバッファ状態情報及び相対バッファ状態報告を用いること、及び
移動通信デバイス内の求められた現在のバッファ状態に従って、移動通信デバイスに資源を割り当てることを含む、方法を示す。
該移動通信デバイスのための現在のバッファ状態情報を求める手段と、
現在のバッファ状態情報と1つ又は複数の所定の判定基準との間の関係を求める手段と、
求められた関係に従って、現在のバッファ状態を指示する絶対バッファ状態報告、又は、先行するバッファ状態報告以後のバッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を基地局に送信する手段とを備える、移動通信デバイスを示す。
コントローラを備え、該コントローラはプログラムの制御下で、
移動通信デバイスのための現在のバッファ状態情報を求め、
現在のバッファ状態情報と1つ又は複数の所定の判定基準との間の関係を求め、
求められた関係に従って、現在のバッファ状態を指示する絶対バッファ状態報告、又は先行するバッファ状態報告以後のバッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を基地局に送信するように動作することができる、移動通信デバイスを示す。
移動通信デバイスから先行して受信された、該移動通信デバイス内の先行するバッファ状態を指示するバッファ状態情報を格納する手段と、
移動通信デバイスから、先行するバッファ状態報告以後の移動通信デバイス内のバッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を受信する手段と、
移動通信デバイス内の現在のバッファ状態を求めるため、格納されたバッファ状態情報及び相対バッファ状態報告を用いる手段と、
移動通信デバイス内の求められた現在のバッファ状態に従って、移動通信デバイスに資源を割り当てる手段とを備える、基地局を示す。
コントローラを備え、該コントローラはプログラムの制御下で、
移動通信デバイス内の先行するバッファ状態に関連するバッファ状態情報を格納し、
移動通信デバイスから、先行するバッファ状態報告以後の移動通信デバイス内のバッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を受信し、
格納されたバッファ状態情報及び相対バッファ状態報告を用いて、移動通信デバイス内の現在のバッファ状態を求め、
移動通信デバイス内の求められた現在のバッファ状態に従って、移動通信デバイスに資源を割り当てるように動作することができる、基地局を示す。
移動通信デバイスのための現在のバッファ状態情報を求めること、
現在のバッファ状態情報と1つ又は複数の所定の判定基準との間の関係を求めること、
求められた関係に従って、現在のバッファ状態を指示するバッファ状態報告を基地局に送信すること、及び
VoIPサービスの場合に、バッファ状態報告において基地局が有音期間と無音期間とを切り替えるべきであることを指示することを含む、方法を示す。
移動通信デバイスから基地局に異なるタイプのデータで、データのタイプのそれぞれはそれぞれの無線ベアラグループに関連付けられるデータを送信すること、
送信されるデータを送信バッファにバッファリングすること、
無線ベアラグループ毎に、送信バッファ内にバッファリングされたデータのためのバッファ状態情報を求めること、
求められたバッファ状態情報に従って、無線ベアラグループ毎の現在のバッファ状態を指示するバッファ状態報告を基地局に送信すること、及び
VoIPサービスの場合に、バッファ状態報告において基地局が有音期間と無音期間とを切り替えるべきであることの指示を含むことを含む、方法を示す。
移動通信デバイスからデータを受信すること、
VoIPサービスの場合に、移動通信デバイスから、基地局が有音期間と無音期間とを切り替えるべきであることを指示するバッファ状態報告を受信すること、及び
受信された指示に従って、持続的に割り当てられたアップリンク資源を解放するか又は移動通信デバイスに再び割り当てることを含む、方法を示す。
移動通信デバイスから異なるタイプのデータを受信すること、
データのタイプ毎のバッファ状態情報と、VoIPサービスの場合に、基地局が有音期間と無音期間とを切り替えるべきであることの指示とを有するバッファ状態報告を移動通信デバイスから受信すること、及び
受信された指示に従って、持続的に割り当てられたアップリンク資源を解放するか又は移動通信デバイスに再び割り当てることを含む、方法を示す。
Claims (20)
- 移動通信デバイスから基地局にバッファ状態情報を通知する方法であって、
前記移動通信デバイスのための現在のバッファ状態情報を求めること、
前記現在のバッファ状態情報と1つ又は複数の所定の判定基準との間の関係を求めること、及び
前記求められた関係に従って、前記現在のバッファ状態を指示する絶対バッファ状態報告、又は、先行するバッファ状態報告以後の前記バッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を前記基地局に送信することであって、前記1つ又は複数の判定基準は上限及び下限を含み、前記現在のバッファ状態情報が前記上限及び前記下限から外れる場合には、前記絶対バッファ状態報告を送信すること、並びに、前記現在のバッファ状態情報が前記上限及び前記下限内に入る場合には、前記相対バッファ状態報告を送信することを含み、
前記求められた関係は、前記現在のバッファ状態情報が前記上限及び前記下限内に入るか否かを判定することを特徴とする、方法。 - 前記バッファ状態情報は、前記バッファ内に現在保持されているデータの量を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記バッファ状態情報は、データが前記バッファに書き込まれている速度を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記絶対バッファ状態報告は、前記バッファ内に現在保持されているデータの総量を指示する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記絶対バッファ状態報告は、データが前記バッファに書き込まれている速度を指示する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記相対バッファ状態報告は、前記先行するバッファ状態報告以後の前記バッファ内に保持されるデータの量の変化を指示する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記相対バッファ状態報告は、直前の絶対バッファ状態報告以後に所定のしきい値内で追加されるか又は前記バッファから除去されるバイト数を指示する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記相対バッファ状態報告は、直前の絶対バッファ状態報告において報告されるバッファサイズのパーセンテージとして前記現在のバッファサイズを指示する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記相対バッファ状態報告は、所定の基準バッファサイズのパーセンテージとして前記現在のバッファサイズを指示する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記相対バッファ状態報告は、前記先行するバッファ状態報告以後の、データが前記バッファに書き込まれている速度の変化を指示する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記相対バッファ状態報告は、直前に送信された絶対バッファ状態報告以後の前記バッファ状態の変化を指示する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記直前に送信された絶対バッファ状態報告以後の前記バッファ状態の変化を求めるため、前記現在のバッファ状態情報と、前記直前の絶対バッファ状態報告に対応する前記バッファ状態情報との違いを求めるステップを含む、請求項11に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の判定基準は、データが前記バッファに書き込まれている速度の所定の変化を含み、前記現在のバッファ状態情報は、先行する測定以後の、データが前記バッファに書き込まれている速度の変化を含み、前記関係は、前記現在のバッファ状態情報が前記速度の所定の変化より大きいか又は小さいかである、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 前記移動通信デバイスは異なるタイプのデータを送信することができ、前記バッファ状態報告はデータのタイプ毎のバッファ状態情報を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 前記データのタイプのそれぞれは1つの無線ベアラグループに関連付けられ、前記バッファ状態報告は該無線ベアラグループ毎のバッファ状態情報を含む、請求項14に記載の方法。
- 各前記無線ベアラグループ内の多数のデータ源からデータを送信することを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記相対バッファ状態報告において、VoIPサービスの場合に前記基地局が有音期間と無音期間とを切り替えるべきであることを指示することを含む、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 移動通信デバイスであって、
該移動通信デバイスのための現在のバッファ状態情報を求める手段と、
前記現在のバッファ状態情報と1つ又は複数の所定の判定基準との間の関係を求める手段と、
前記求められた関係に従って、前記現在のバッファ状態を指示する絶対バッファ状態報告、又は、先行するバッファ状態報告以後の前記バッファ状態の変化を指示する相対バッファ状態報告を前記基地局に送信する手段であって、前記1つ又は複数の判定基準は上限及び下限を含み、前記現在のバッファ状態情報が前記上限及び前記下限から外れる場合には、前記絶対バッファ状態報告を送信し、前記現在のバッファ状態情報が前記上限及び前記下限内に入る場合には、前記相対バッファ状態報告を送信する前記送信手段を含み、
前記求められた関係は、前記現在のバッファ状態情報が前記上限及び前記下限内に入るか否かを判定することを特徴とする、移動通信デバイス。 - 請求項2〜17のいずれか一項に記載の方法を実行するように動作することができる請求項18に記載の移動通信デバイス。
- コンピュータデバイスに請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法を実行させるための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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