WO2007108448A1 - 上位局及びパケット送信方法 - Google Patents

上位局及びパケット送信方法 Download PDF

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Minami Ishii
Yasuhiro Kato
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    • H04W28/16—Central resource management; Negotiation of resources or communication parameters, e.g. negotiating bandwidth or QoS [Quality of Service]

Definitions

  • the present invention relates to an upper station that transmits a received packet to a mobile station via a base station, and to a packet transmission method that transmits a packet received by the upper station to the mobile station via a base station.
  • Diffserv designates the following types of DSCP (Diffserv Code Point) in the packet header, and prioritizes packets for each type of DSCP.
  • DSCP Diffserv Code Point
  • BE Best Effort: Used for Best Effort type transmission.
  • AF sured Forwarding: Used for transmission of adaptive applications. Specifies the best F auto with minimum bandwidth guarantee.
  • CF Class Selector: Realizes transmission compatible with the pre-defined priority field in the IPv4 TOS field.
  • Non-Patent Document 1 RFC2475 "An Architecture for Differentiated Services"
  • Diffserv uses four types of classes.
  • these four types of classes alone may not be able to meet various data quality requirements.
  • VoIP Voice over IP
  • videophone packets videophone packets
  • streaming packets best-f-auto packets, etc.
  • more classes must be used. The point arises. It is preferable to be able to realize more flexible QoS when wirelessly transmitting various services in the future.
  • each class defined by Diff serv indicates a relative transfer priority. Therefore, since quality information such as the packet loss rate is not taken into account, Diffserv cannot guarantee sufficient quality.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art.
  • By multiplexing packets having the same QoS requirement in an upper layer of the protocol layer various QoS data can be efficiently obtained.
  • the purpose is to wirelessly transmit.
  • an upper station includes:
  • An upper station that transmits a received packet to a mobile station via a base station, and: a quality information extraction unit that extracts quality information from the received packet; and for each of the extracted quality information, the reception A multiplexing unit that multiplexes the received packets by mapping them to bearer services;
  • One of the features is to have
  • a packet transmission method includes:
  • a packet transmission method for transmitting a packet received by a host station to a mobile station via a base station :
  • An extraction step of extracting quality information from the received packet An extraction step of extracting quality information from the received packet.
  • FIG. 1 is a diagram showing a wireless communication system to which an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correspondence relationship between a radio communication system to which an embodiment of the present invention is applied and a bearer service.
  • FIG. 3 is a block diagram of an upper station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a quality information management table of a higher station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration example in which various data are multiplexed.
  • FIG. 6 is a data flow according to a packet transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 Diagram showing an example of the correspondence between bearer service and Diffserv
  • FIG. 1 is a diagram showing a wireless communication system 10 to which an embodiment of the present invention is applied.
  • the wireless communication system 10 includes an upper station 101, a base station 103, and a mobile station 105.
  • the upper station 101 is a control device that receives data from another network and transmits the received data to the mobile station via the base station, like an access gateway (aGW).
  • aGW access gateway
  • packets having the same QoS requirement are multiplexed in an upper layer of the protocol layer.
  • the upper station 101 has a multiplexing control device MUX, which identifies packet quality information and multiplexes packets for each QoS requirement.
  • the upper station 101 can transmit the packet to the mobile station 105 via the base station 103 in accordance with the QoS requirement.
  • Bearer service is a physical or logical service for transferring packets in a wireless network.
  • Each bearer service has attributes that characterize the bearer service (capacity, loss rate, delay, etc.). ) And its value.
  • the bearer service may be set as a default at the time of initial connection, like a signaling information bearer service or a best-effort type bearer service. Also, it can be set at the time of call connection like VoIP service or IP-TV service!
  • the bearer service defined by 3GPP includes an access bearer provided between the upper station 101 and the base station 103. Services and radio bearer services provided between the base station 103 and the mobile station 105 are included.
  • the upper station 101 When the bearer service defined as described above is used, the upper station 101 multiplexes packets for each QoS requirement and transmits the multiplexed packets to the base station 103. At this time, the frame protocol (FP) header is transmitted including the bearer ID which is the identifier of the (wireless) bearer service.
  • the base station 103 executes scheduling and HARQ processing along with ARQ (Automatic Repeat request) processing provided by the radio bearer service, and transmits the multiplexed packet to the mobile station 105.
  • FP frame protocol
  • various QoS data can be efficiently wirelessly transmitted.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the upper station 101 according to the embodiment of the present invention, and particularly shows the multiplexing control device MUX of FIG. 1 in detail.
  • the upper station 101 includes a packet reception unit 111, a quality information extraction unit 113, and a multiplexing unit 115.
  • the packet receiving unit 111 also receives a packet with the connected network power.
  • the quality information extraction unit 113 extracts quality information from the packet received by the packet reception unit 111.
  • the quality information may be any information that characterizes the bearer service that includes only the QoS class information. For example, the source (src) and destination (dest) included in the IP packet header are the same (or within the same range), and either the protocol or the port number is the same (or within the same range) If this is the case, such packets are likely to be using the same service and are considered to have the same QoS requirements. In this way, IP bucket header information may be treated as quality information. Also, if there is a delay requirement in the packet, treat this delay condition as quality information.
  • the multiplexing unit 115 multiplexes the packet received by the packet receiving unit 111 by mapping to the bearer service for each quality information extracted by the quality information extracting unit 113.
  • the bearer service may be set at the time of initial connection or may be set at the time of call connection.
  • Multiplexing section 115 may assign an identifier called bearer ID to the packet and map it to each bearer service. Specifically, mapping may be performed by including the bearer ID in the header of the frame protocol (FP) and using the IP header used for transport between the upper station and the base station.
  • FP frame protocol
  • the upper station 101 may further include a quality information management table 117 for multiplexing the packets, and the multiplexing unit 115 refers to the quality information management table 117 and transfers the packet for each quality information. You can map it to ibis.
  • a quality information management table Figure 4 shows an example.
  • the quality information management table 117 is a table for managing the header information of the IP packet and the bearer service to be assigned in association with each mobile station.
  • the quality information management table 117 manages a table for each mobile station, and manages a transmission source IP address, a destination address, a transport layer protocol, a port number, and an assigned bearer ID for each mobile station.
  • the source IP address is an arbitrary address of the source network
  • the destination IP address is an address that identifies the destination mobile station.
  • the service is specified by the transport layer protocol and the port number. As mentioned above, the address, protocol and port number may be specified within a certain range.
  • Fig. 5 shows a configuration example in which various data are multiplexed.
  • the upper station multiplexes packets for different QoS requirements according to the data, and maps packets with the same QoS requirements to the same bearer service.
  • the mapped bearer service is mapped to a class corresponding to Diffserv in the transport channel between the upper station and the base station, for example.
  • FIG. 6 is a data flow according to the packet transmission method according to the embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a correspondence relationship between a bearer service and Diffserv.
  • the packet (D01) When the upper station receives the packet (D01), the packet (D01) is header-compressed (D03) and ciphered (D05) according to the header compression and secrecy provided by the bearer service.
  • the packet (D07) to which the bearer ID is assigned is based on the bearer ID! / (D09).
  • a plurality of bearer IDs may be associated with Si Diffdiff classes.
  • This packet (D09) is transmitted to the base station in the lower layer (Dll) o
  • the base station also restores the packet with the received packet (Dl 1) power (D13).
  • the base station performs ARQ processing provided by the radio bearer service and adds an ARQ header (D15).
  • a HARQ header is generated using the bearer ID (D19).
  • UE ID mobile station ID
  • the base station transmits a packet to the mobile station via the transport channel.
  • the mobile station restores the received packet (D21, D23) power packet (D25, D27, D29), and finally restores the original packet (D31).
  • various QoS data can be efficiently wirelessly transmitted.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

　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は、受信したパケットから品質情報を抽出する品質情報抽出部１１３；及び抽出された品質情報毎に、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多重化部１１５；を有する。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、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てもよい。

Description

明 細 書
上位局及びパケット送信方法
技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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)。
[0003] 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)：ベストエフオ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 証のあるべストエフオートを規定する。
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。
非特許文献 1 : RFC2475"An Architecture for Differentiated Services"
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 上記のように Diffservは 4種類のクラスを使用する。し力し、 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ょうとしたときに、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、ベストエフオ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 、。
[0005] また、上記のように、 Diff servで規定されて 、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、 D iffservで十分に品質を確保できるとは限らない。
[0006] このように、 Diff serv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。
[0007] 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。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明の前記の目的を解決するため、本発明の実施例にかかる上位局は、
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： 前記の受信したパケットから品質情報を抽出する品質情報抽出部;及び 前記の抽出された品質情報毎に、前記の受信したパケットをベアラサ一ビスにマツ ビングすることにより多重化する多重化部；
を有することを特徴の 1つとする。
[0009] また、本発明の前記の目的を解決するため、本発明の実施例に力かるパケット送信 方法は、
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品質情報を抽出する抽出ステップ;及び
前記の抽出された品質情報毎に、前記の受信したパケットをベアラサ一ビスにマツ ビ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；
を有することを特徴の 1つとする。 発明の効果
[0010] 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 會 になる。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]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
[図 2]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一ビスとの対応関係 を示す図
[図 3]本発明の実施例に係る上位局の構成図
[図 4]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 [図 5]様々なデータを多重化した構成例
[図 6]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
[図 7]ベアラサ一ビスと Diffservとの対応関係の一例を示す図
符号の説明
[0012] 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
発明を実施するための最良の形態
[0013] 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。
[0014] く全体構成〉
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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] このように多重化されたパケットをベアラサ一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 ることがでさる。
[0018] なお、ベアラサ一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 、 、、各べァラサービスはべァ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。
[0019] ベアラサ一ビスは、シグナリング情報用べァラサービスやべストエフオート型べァラ 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!、。
[0020] 図 2に示すように、 3GPP (The 3rd Generation Partnership Project)で定義されて いるベアラサ一ビスには、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。
[0021] 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)ベアラサ一ビスの識別子であるべァラ IDを含めて送信する。基地局 103は、無線ベアラサ一ビスが提供する 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。
[0022] 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。
[0023] 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 Q oS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、 AR Q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。
[0024] 〈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。
[0025] 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。
[0026] パケット受信部 111は、接続されたネットワーク力もパケットを受信する。
[0027] 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ぐ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ぐ QoS要件が同じであると考えられる。このように IPバケツ 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 、る場合には、この遅延条件を品質情報として扱ってもょ 、。
[0028] 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一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ぐ呼接 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、各ベアラサ一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ぐ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 、。
[0029] 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一ビスにマッピングしてもよ 、。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パケットのへッ ダ情報と割り当てるベアラサ一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 I D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ょ 、。このような情報が上位局で受信したパ ケットのヘッダ力も抽出されると、多重化部 115は品質情報管理テーブル 117の割り 当てべァラ IDを特定して、そのべァラ IDで特定されるベアラサ一ビスにパケットを多 重化する。
[0030] 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 Q oS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一ビスにマ ッビングする。このようにマッピングされたべァラサービスは、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。
[0031] 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 つて QoS要件を満たす品質制御が可能になる。
[0032] 〈データフロー〉
図 6及び図 7を参照して、上位局力 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、ベアラサ一ビスと Diffservとの対応関係の一例を示す図である。
[0033] 上位局でパケット (D01)を受信すると、ベアラサ一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（D 05)。
[0034] 次に、アクセスベアラサ一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)。
[0035] 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!/、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 力 Siつの Diffservのクラスに対応付けられてもよい。
[0036] 下位レイヤでこのパケット（D09)が基地局に送信される (Dl l) o基地局は、受信し たパケット（Dl 1)力も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一ビスの提供する ARQ処理を行!ヽ、 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一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（D 19)。 HAR Q処理を行うと、複数のベアラサ一ビスが多重化されるため、移動局が多重化された 情報力 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。
[0037] 移動局は、受信したパケット（D21、 D23)力 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)。
[0038] 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。
[0039] 本国際出願は 2006年 3月 20日に出願した日本国特許出願 2006— 077817号に 基づく優先権を主張するものであり、 2006 -077817号の全内容を本国際出願に 援用する。

Claims

請求の範囲
[1] 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：
前記の受信したパケットから品質情報を抽出する品質情報抽出部;及び 前記の抽出された品質情報毎に、前記の受信したパケットをベアラサ一ビスにマツ ビングすることにより多重化する多重化部；
を有する上位局。
[2] 前記多重化部は、前記ベアラサ一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請求項 1に記載の上位局。
[3] 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一ビスとを対応付ける品質 情報管理テーブルを更に有し、
前記多重化部は、前記品質情報管理テーブルを参照して、前記の受信したバケツ トのヘッダ情報力 ベアラサービスを特定して多重化することを特徴とする請求項 1に 記載の上位局。
[4] 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品質情報を抽出する抽出ステップ;及び
前記の抽出された品質情報毎に、前記の受信したパケットをベアラサ一ビスにマツ ビ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；
を有するパケット送信方法。
[5] 前記多重化ステップは、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へッ ダ情報力 ベアラサービスを特定して多重化することを特徴とする請求項 4に記載の パケット送信方法。
PCT/JP2007/055568 2006-03-20 2007-03-19 上位局及びパケット送信方法 Ceased WO2007108448A1 (ja)

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