JP4703445B2

JP4703445B2 - 上位局及びパケット送信方法

Info

Publication number: JP4703445B2
Application number: JP2006077817A
Authority: JP
Inventors: 篤原田; 康博加藤; 美波石井
Original assignee: NTT Docomo Inc
Current assignee: NTT Docomo Inc
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: TW200737854A; JP2007258840A; TWI332337B; WO2007108448A1; EP1998512A4; US20100008238A1; EP1998512A1; KR20090006829A; CN101444049A

Description

本発明は、受信したパケットを基地局を介して移動局に送信する上位局に関し、また、上位局で受信したパケットを基地局を介して移動局に送信するパケット送信方法に関する。

ＩＰ（Internet Protocol）通信の発展により、コンピュータが扱うデータから音声や画像のリアルタイムデータまでの様々なデータを無線ネットワークでサポートする必要が生じてきている。このための技術がＱｏＳ（Quality of Service）であり、ＱｏＳを実現する１つの方式にＤｉｆｆｓｅｒｖと呼ばれる品質保証技術がある（非特許文献１参照）。

Ｄｉｆｆｓｅｒｖは、パケットヘッダで以下の種類のＤＳＣＰ（Diffserv Code Point）を指定し、このＤＳＣＰの種類毎にパケットの優先付けを行う。
１．ＢＥ（Best Effort）：ベストエフォート型の伝送に用いる。
２．ＡＦ（Assured Forwarding）：適応型アプリケーションの伝送に用いる。最低帯域保証のあるベストエフォートを規定する。
３．ＣＦ（Class Selector）：IPv4のTOSフィールド内の既に規定されていた優先フィールドとの互換性のある伝送を実現する。
４．ＥＦ（Expedited Forwarding）：エンド・エンドの伝送帯域を保証する。
RFC2475"An Architecture for Differentiated Services"

上記のようにＤｉｆｆｓｅｒｖは４種類のクラスを使用する。しかし、Ｄｉｆｆｓｅｒｖを様々なデータを伝送する無線ネットワークに適用しようとしたときに、この４種類のクラスだけでは十分に様々なデータの品質要件を満たすことができない場合がある。例えば、シグナリング情報パケット、ＶｏＩＰ（Voice over IP）パケット、ＴＶ電話パケット、ストリーミングパケット、ベストエフォート型パケット等を伝送する場合に、更に多くのクラスを用いる必要が生じる。将来的に様々なサービスを無線伝送するときに、より柔軟性の高いＱｏＳを実現できることが好ましい。

また、上記のように、Ｄｉｆｆｓｅｒｖで規定されている各クラスは相対的な転送優先度を示すものである。従ってパケットの損失率のような品質情報を考慮していないため、Ｄｉｆｆｓｅｒｖで十分に品質を確保できるとは限らない。

このように、Ｄｉｆｆｓｅｒｖによる品質保証技術だけでは、様々なＱｏＳのデータを効率的に無線伝送することができないという問題がある。将来的に様々なサービスを無線伝送するときには、このような問題は更に顕著になる。

本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、ＱｏＳ要件が同じパケットをプロトコルレイヤの上位層で多重化することにより、様々なＱｏＳのデータを効率的に無線伝送することを目的とする。

本発明の前記の目的は、
受信したパケットを基地局を介して移動局に送信する上位局であって：
移動局毎にパケットのヘッダ情報と割り当てるベアラサービスとを対応付ける品質情報管理テーブル；
前記の受信したパケットからヘッダ情報を含む品質情報を抽出する品質情報抽出部；及び
前記品質情報管理テーブルを参照して、前記の受信したパケットのヘッダ情報からベアラサービスを特定し、前記の受信したパケットを特定されたベアラサービスにマッピングすることにより多重化する多重化部；
を有し、
前記多重化部は、前記ベアラサービスの識別子をフレームプロトコルのヘッダに含めることによりマッピングすることを特徴とする上位局、により解決することができる。

また、本発明の前記の目的は、
上位局で受信したパケットを基地局を介して移動局に送信するパケット送信方法であって：
前記の受信したパケットからヘッダ情報を含む品質情報を抽出する抽出ステップ；及び
移動局毎にパケットのヘッダ情報と割り当てるベアラサービスとを対応付ける品質情報管理テーブルを参照して、前記の受信したパケットのヘッダ情報からベアラサービスを特定し、前記の受信したパケットを特定されたベアラサービスにマッピングすることにより多重化する多重化ステップ；
前記の多重化されたパケットを、前記基地局を介して前記移動局に送信する送信ステップ；
を有し、
前記多重化ステップは、前記ベアラサービスの識別子をフレームプロトコルのヘッダに含めることによりマッピングすることを特徴とするパケット送信方法、によっても解決することができる。

本発明の実施例によれば、様々なＱｏｓのデータを効率的に無線伝送することが可能になる。

本発明の実施例について、図面を参照して以下に詳細に説明する。

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施例が適用される無線通信システム１０を示す図である。

無線通信システム１０は、上位局１０１と、基地局１０３と、移動局１０５とで構成される。上位局１０１は、アクセスゲートウェイ（aGW）のように、他のネットワークからデータを受信して、受信したデータを基地局を介して移動局に送信する制御装置である。

本発明の実施例では、様々なＱｏＳのデータを無線伝送するために、ＱｏＳ要件が同じパケットをプロトコルレイヤの上位層で多重化する。すなわち、上位局１０１は多重化制御装置ＭＵＸを有し、この多重化制御装置ＭＵＸでパケットの品質情報を識別して、ＱｏＳ要件毎にパケットを多重化する。

このように多重化されたパケットをベアラサービスにマッピングすることにより、上位局１０１は、基地局１０３を介して移動局１０５に、ＱｏＳ要件に従ってパケットを伝送することができる。

なお、ベアラサービスとは無線ネットワークでパケットを転送するための物理的又は論理的なサービスのことをいい、各ベアラサービスはベアラサービスを特徴付ける属性（容量、損失率、遅延等）とその値とにより定義される。

ベアラサービスは、シグナリング情報用ベアラサービスやベストエフォート型ベアラサービスのように、初期接続時にデフォルト設定されてもよい。また、ＶｏＩＰサービスやＩＰ−ＴＶサービスのように、呼接続時に設定されてもよい。

図２に示すように、３ＧＰＰ（The 3rd Generation Partnership Project）で定義されているベアラサービスには、上位局１０１と基地局１０３との間で提供されるアクセスベアラ（Access Bearer）サービス、及び基地局１０３と移動局１０５との間で提供される無線ベアラ（Radio Bearer）サービスが含まれる。

このように定義されているベアラサービスを用いると、上位局１０１は、ＱｏＳ要件毎にパケットを多重化して基地局１０３に送信する。このときに、フレームプロトコル（ＦＰ）のヘッダに（無線）ベアラサービスの識別子であるベアラＩＤを含めて送信する。基地局１０３は、無線ベアラサービスが提供するＡＲＱ（Automatic Repeat request）処理並びにスケジューリング及びＨＡＲＱ処理を実行し、多重化されたパケットを移動局１０５に送信する。

このように、本発明の実施例によれば、様々なＱｏＳのデータを効率的に無線伝送することが可能になる。

また、様々なＱｏＳのデータを無線伝送するときに、その種類の増加に伴って同じＱｏＳのデータであってもＡＲＱエンティティが増加するという問題がある。この問題に対して、本発明の実施例によれば、上位層でＱｏＳのデータを多重化しているため、ＡＲＱエンティティを削減することができるという効果も期待できる。

＜上位局の構成＞
図３を参照して、図１の上位局の構成について詳細に説明する。図３は、本発明の実施例に係る上位局１０１の構成図であり、特に図１の多重化制御装置ＭＵＸを詳細に示している。

上位局１０１は、パケット受信部１１１と、品質情報抽出部１１３と、多重化部１１５とで構成される。

パケット受信部１１１は、接続されたネットワークからパケットを受信する。

品質情報抽出部１１３は、パケット受信部１１１で受信したパケットから品質情報を抽出する。品質情報は、ＱｏＳのクラスを表す情報だけでなく、ベアラサービスを特徴付ける如何なる情報でもよい。例えば、ＩＰパケットのヘッダに含まれる送信元（src）と宛先（dest）とが同一（又は同一範囲内）であり、プロトコルとポート番号とのうちいずれか一方が同一（又は同一範囲内）である場合には、このようなパケットは同じサービスを使用している可能性が高く、ＱｏＳ要件が同じであると考えられる。このようにＩＰパケットのヘッダ情報を品質情報として扱ってもよい。また、パケット内に遅延要件が含まれている場合には、この遅延条件を品質情報として扱ってもよい。

多重化部１１５は、品質情報抽出部１１３で抽出された品質情報毎に、パケット受信部１１１で受信したパケットをベアラサービスにマッピングすることにより多重化する。上記のように、ベアラサービスは初期接続時にデフォルト設定されていてもよく、呼接続時に設定されてもよい。多重化部１１５は、パケットにベアラＩＤと呼ばれる識別子を付与して、各ベアラサービスにマッピングしてもよい。具体的にはフレームプロトコル（ＦＰ）のヘッダにベアラＩＤを含めてマッピングしてもよく、上位局と基地局との間のトランスポートに用いるＩＰヘッダを用いてマッピングしてもよい。

上位局１０１はパケットを多重化するために品質情報管理テーブル１１７を更に有してもよく、多重化部１１５は、品質情報管理テーブル１１７を参照して、品質情報毎にパケットをベアラサービスにマッピングしてもよい。このような品質情報管理テーブルの一例を図４に示す。品質情報管理テーブル１１７は、移動局毎に、ＩＰパケットのヘッダ情報と割り当てるベアラサービスとを対応付けて管理するテーブルである。品質情報管理テーブル１１７は、移動局毎にテーブルを管理しており、移動局毎に送信元ＩＰアドレスと宛先アドレスとトランスポートレイヤプロトコルとポート番号と割り当てベアラＩＤとを管理する。送信元ＩＰアドレスは送信元のネットワークの任意のアドレスが入り、宛先ＩＰアドレスは宛先の移動局を特定するアドレスである。トランスポートレイヤプロトコルとポート番号とでサービスが特定される。前記のように、アドレス、プロトコル及びポート番号は所定の範囲で特定されてもよい。このような情報が上位局で受信したパケットのヘッダから抽出されると、多重化部１１５は品質情報管理テーブル１１７の割り当てベアラＩＤを特定して、そのベアラＩＤで特定されるベアラサービスにパケットを多重化する。

様々なデータを多重化した構成例を図５に示す。上位局はデータに応じて異なるＱｏＳ要件毎にパケットを多重化し、同じＱｏＳ要件のパケットを同じベアラサービスにマッピングする。このようにマッピングされたベアラサービスは、例えば上位局と基地局との間のトランスポートチャネルでのＤｉｆｆｓｅｒｖに対応するクラスにマッピングされる。

このように、ベアラＩＤを転送プロトコルのヘッダ情報に含めることで、ベアラＩＤに従ってＱｏＳ要件を満たす品質制御が可能になる。

＜データフロー＞
図６及び図７を参照して、上位局から移動局までのデータフローを詳細に説明する。図６は、本発明の実施例に係るパケット送信方法に従ったデータフローであり、図７は、ベアラサービスとＤｉｆｆｓｅｒｖとの対応関係の一例を示す図である。

上位局でパケット（Ｄ０１）を受信すると、ベアラサービスの提供するヘッダ圧縮及び秘匿に従って、パケット（Ｄ０１）はヘッダ圧縮され（Ｄ０３）、秘匿（Ciphering）される（Ｄ０５）。

次に、アクセスベアラサービスの提供するフレームプロトコル処理に従って、秘匿されたパケット（Ｄ０５）に対してフレームプロトコル（ＦＰ）に関する処理が行われ、ベアラＩＤが付与される（Ｄ０７）。

次に、ベアラＩＤが付与されたパケット（Ｄ０７）は、ベアラＩＤに基づいてＩＰバックボーンのＤｉｆｆｓｅｒｖドメインに対応付けられる（Ｄ０９）。図７に示すように、複数のベアラＩＤが１つのＤｉｆｆｓｅｒｖのクラスに対応付けられてもよい。

下位レイヤでこのパケット（Ｄ０９）が基地局に送信される（Ｄ１１）。基地局は、受信したパケット（Ｄ１１）からパケットを復元する（Ｄ１３）。これを移動局に送信するために、基地局は無線ベアラサービスの提供するＡＲＱ処理を行い、ＡＲＱヘッダを付与する（Ｄ１５）。また、基地局において無線ベアラサービスの提供するスケジューリング及びＨＡＲＱ処理を行うときに、ベアラＩＤを用いてＨＡＲＱヘッダを生成する（Ｄ１９）。ＨＡＲＱ処理を行うと、複数のベアラサービスが多重化されるため、移動局が多重化された情報から適切なパケットを抽出できるように、移動局ＩＤ（UE ID）が制御チャネルで使用される（Ｄ１７）。基地局はトランスポートチャネルで移動局にパケットを送信する。

移動局は、受信したパケット（Ｄ２１、Ｄ２３）からパケットを復元し（Ｄ２５、Ｄ２７、Ｄ２９）、最終的に元のパケットを復元する（Ｄ３１）。

本発明の実施例が適用される無線通信システムを示す図本発明の実施例が適用される無線通信システムとベアラサービスとの対応関係を示す図本発明の実施例に係る上位局の構成図本発明の実施例に係る上位局の品質情報管理テーブルの一例を示す図様々なデータを多重化した構成例本発明の実施例に係るパケット送信方法に従ったデータフローベアラサービスとＤｉｆｆｓｅｒｖとの対応関係の一例を示す図

符号の説明

１０無線通信システム
１０１上位局
１０３基地局
１０５移動局
ＭＵＸ多重化制御装置
１１１パケット受信部
１１３品質情報抽出部
１１５多重化部
１１７品質情報管理テーブル

Claims

受信したパケットを基地局を介して移動局に送信する上位局であって：
移動局毎にパケットのヘッダ情報と割り当てるベアラサービスとを対応付ける品質情報管理テーブル；
前記の受信したパケットからヘッダ情報を含む品質情報を抽出する品質情報抽出部；及び
前記品質情報管理テーブルを参照して、前記の受信したパケットのヘッダ情報からベアラサービスを特定し、前記の受信したパケットを特定されたベアラサービスにマッピングすることにより多重化する多重化部；
を有し、
前記多重化部は、前記ベアラサービスの識別子をフレームプロトコルのヘッダに含めることによりマッピングすることを特徴とする上位局。
上位局で受信したパケットを基地局を介して移動局に送信するパケット送信方法であって：
前記の受信したパケットからヘッダ情報を含む品質情報を抽出する抽出ステップ；及び
移動局毎にパケットのヘッダ情報と割り当てるベアラサービスとを対応付ける品質情報管理テーブルを参照して、前記の受信したパケットのヘッダ情報からベアラサービスを特定し、前記の受信したパケットを特定されたベアラサービスにマッピングすることにより多重化する多重化ステップ；
前記の多重化されたパケットを、前記基地局を介して前記移動局に送信する送信ステップ；
を有し、
前記多重化ステップは、前記ベアラサービスの識別子をフレームプロトコルのヘッダに含めることによりマッピングすることを特徴とするパケット送信方法。