特開 2022-46434 通信ネットワークのための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022046434

(43)【公開日】2022-03-23

(54)【発明の名称】通信ネットワークのための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H04L 41/0803 20220101AFI20220315BHJP

   H04W 72/12 20090101ALI20220315BHJP

【ＦＩ】

H04L41/0803

H04W72/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】17

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021142320

(22)【出願日】2021-09-01

(31)【優先権主張番号】20195416

(32)【優先日】2020-09-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】ギンサー デビッド オサム

【テーマコード（参考）】

5K067

【Ｆターム（参考）】

5K067AA33

5K067EE71

(57)【要約】      （修正有）

【課題】データストリームをエンド・ツー・エンドで最適化する方法及び装置を提供する。
【解決手段】装置１００は、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータｃｐ＃１、２及び関連するＱｏＳ要件ＱｏＳ＃１、２を受信し、複数のストリームパラメータのうちの少なくとも１つは、通信ネットワークＣＮの関連するサイクリック・データ・ストリーム及び関連する通信エンドポイントフレームの到着を特徴付け、夫々の有線リンクの能力を特徴付ける第１の能力情報ｃｉ１＃１～３を受信し、夫々の無線リンクの能力を特徴付ける第２の能力情報ｃｉ２＃４、５を受信し、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ、関連するＱｏＳ要件、第１のネットワーク能力情報及び第２の能力情報に基づいて、プリスケジュールを決定し、決定したプリスケジュールに基づいて、通信ネットワークＣＮのネットワーク・エンティティＮＥ＃１～６を構成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって、
複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ（ｃｐ＃１、ｃｐ＃２）および関連するＱｏＳ要件（ＱｏＳ＃１、ＱｏＳ＃２）を受信する（１０２）ステップであって、前記複数のストリームパラメータ（ｃｐ＃１、ｃｐ＃２）のうちの少なくとも１つは、通信ネットワーク（ＣＮ）の関連するサイクリック・データ・ストリームおよび関連する通信エンドポイント（Ａｐｐ＃１、Ａｐｐ＃２、Ａｐｐ＃ｉ）の少なくともフレームの到着を特徴付ける、受信する（１０２）ステップと、
前記通信ネットワーク（ＣＮ）のそれぞれの有線リンク（ｌ１、ｌ２、ｌ３）の能力を特徴付ける第１の能力情報（ｃｉ１＃１－３）を受信する（１０４）ステップと、
前記通信ネットワーク（ＣＮ）のそれぞれの無線リンク（ｌ３、ｌ５）の能力を特徴付ける第２の能力情報（ｃｉ２＃４－５）を受信する（１０６）ステップと、
前記複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ（ｃｐ＃１、ｃｐ＃２）、前記関連するＱｏＳ要件（ＱｏＳ＃１、ＱｏＳ＃２）、前記第１のネットワーク能力情報（ｃｉ１＃１－３）、および前記第２の能力情報（ｃｉ２＃４－５）に基づいて、プリスケジュール（ＰＳ）を決定する（１０８）ステップと、
前記決定された少なくとも１つのプリスケジュール（ＰＳ）に基づいて、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の少なくとも１つのネットワーク・エンティティ（ＳＣＨＥＤ＃１、ＮＥ＃１－６）を構成する（１１０）ステップと、
を含む方法。

【請求項2】

前記プリスケジュール（ＰＳ）を決定する（１０８）ステップが、
前記第１のネットワーク能力情報（ｃｉ１＃１－３）、および前記第２の能力情報（ｃｉ２＃４－５）に基づいて、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の少なくとも１つのセグメント（ｓｅｇ＃１－３）を順次選択する（２０４）ステップと、
前記複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ（ｃｐ＃１－２）、前記関連するＱｏＳ要件（ＱｏＳ＃１－２）、および前記第１のセグメント（ｓｅｇ＃１－３）に関連するネットワーク能力情報（ｃｉ）に基づいて、前記通信ネットワーク（ＣＮ）のセグメント（ｓｅｇ＃１－３）のうちの選択された１つのセグメントに対するプリスケジュール（ＰＳ）の少なくとも１つの予備インスタンスを決定する（２１２）ステップと、
を含む、請求項１記載の方法。

【請求項3】

前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃２、ｓｅｇ＃１）は、無線リンクまたは有線リンク（ｌ４－ｌ５、ｌ１－３）を含み、前記第２セグメント（ｓｅｇ＃１、ｓｅｇ＃２）は、有線リンクまたは無線リンク（ｌ１－３、ｌ４－５）を含む、請求項２記載の方法。

【請求項4】

前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）の選択（２０４）が、
提供された前記第１および第２の能力情報（ｃｐ１、ｃｐ２）に基づいて、前記有線および無線リンク（ｌ１－５）に関連する複数の現在の使用状況を決定する（３０２）ステップと、
前記関連する現在の使用量が使用量の閾値を超えているリンク（ｌ１－５）のうち複数の接続されたリンクを含む前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）を決定する（３０４）ステップと、
を含む、請求項２記載の方法。

【請求項5】

前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）の選択（２０４）が、
前記提供された第１および第２の能力情報（ｃｐ１、ｃｐ２）に基づいて、前記有線および無線リンク（ｌ１－ｌ５）の複数の帯域幅を決定する（４０２）ステップと、
前記関連する帯域幅が帯域幅の閾値を下回るリンク（ｌ１－５）のうち複数の接続されたリンクを含む前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）を決定する（４０４）ステップと、
を含む請求項２記載の方法。

【請求項6】

前記プリスケジュール（ＰＳ）は、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の前記有線リンク（ｌ１、ｌ２、ｌ３）の少なくとも１つにサービスを提供するネットワーク・エンティティ（ＮＥ＃１－４）に関連付けられた少なくとも１つのゲート制御リストを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

【請求項7】

前記プリスケジュール（ＰＳ）は、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の前記無線リンク（ｌ４、ｌ５）の少なくとも１つにサービスを提供する少なくとも１つのネットワーク・エンティティ（ＮＥ＃４－６）をスケジューリングするように構成されたスケジューラ・エンティティ（ＳＣＨＥＤ＃１）のための、時間単位ごとおよび無線リンク（ｌ４、ｌ５）ごとの予測サイクリックトラフィック量を少なくとも含んでいる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。

【請求項8】

前記プリスケジュール（ＰＳ）は、ネットワーク・トランスレータ・エンティティ（ＮＥ＃４）の少なくとも１つの前記有線リンク（ｌ３）に対する前記少なくとも１つのゲート制御リストと、前記ネットワーク・トランスレータ・エンティティ（ＮＥ＃４）に関連する前記無線リンク（ｌ４、ｌ５）のうち少なくとも１つにサービスを提供する前記ネットワーク・トランスレータ・エンティティ（ＮＥ＃４）をスケジューリングするように構成された前記スケジューラ・エンティティ（ＳＣＨＥＤ＃１）に対する時間単位ごと・無線リンク（ｌ４、ｌ５）ごとの前記予測サイクリックトラフィック量を含む、請求項６および７記載の方法。

【請求項9】

装置（１００）であって、
複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ（ｃｐ＃１、ｃｐ＃２）および関連するＱｏＳ要件（ＱｏＳ＃１、ＱｏＳ＃２）を受信する受信手段（１０２）であって、前記複数のストリームパラメータ（ｃｐ＃１、ｃｐ＃２）のうちの少なくとも１つは、通信ネットワーク（ＣＮ）の関連するサイクリック・データ・ストリームおよび関連する通信エンドポイント（Ａｐｐ＃１、Ａｐｐ＃２、Ａｐｐ＃ｉ）の少なくともフレームの到着を特徴付ける、受信手段（１０２）と、
前記通信ネットワーク（ＣＮ）のそれぞれの有線リンク（ｌ１、ｌ２、ｌ３）の能力を特徴付ける第１の能力情報（ｃｉ１＃１－３）を受信する受信手段（１０４）と、
前記通信ネットワーク（ＣＮ）のそれぞれの無線リンク（ｌ３、ｌ５）の能力を特徴付ける第２の能力情報（ｃｉ２＃４－５）を受信する受信手段（１０６）と、
前記複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ（ｃｐ＃１、ｃｐ＃２）、前記関連するＱｏＳ要件（ＱｏＳ＃１、ＱｏＳ＃２）、前記第１のネットワーク能力情報（ｃｉ１＃１－３）、および前記第２の能力情報（ｃｉ２＃４－５）に基づいて、プリスケジュール（ＰＳ）を決定する決定手段（１０８）と、
前記決定された少なくとも１つのプリスケジュール（ＰＳ）に基づいて、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の少なくとも１つのネットワーク・エンティティ（ＳＣＨＥＤ＃１、ＮＥ＃１－６）を構成する構成手段（１１０）と、を備えた装置。

【請求項10】

前記プリスケジュール（ＰＳ）を決定する（１０８）前記決定手段が、
前記第１のネットワーク能力情報（ｃｉ１＃１－３）、および前記第２の能力情報（ｃｉ２＃４－５）に基づいて、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の少なくとも１つのセグメント（ｓｅｇ＃１－３）を順次選択する選択手段（２０４）と、
前記複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ（ｃｐ＃１－２）、前記関連するＱｏＳ要件（ＱｏＳ＃１－２）、および前記第１のセグメント（ｓｅｇ＃１－３）に関連するネットワーク能力情報（ｃｉ）に基づいて、前記通信ネットワーク（ＣＮ）のセグメント（ｓｅｇ＃１－３）のうちの選択された１つのセグメントに対するプリスケジュール（ＰＳ）の少なくとも１つの予備インスタンスを決定する（２１２）決定手段とを含む、請求項９記載の装置（１００）。

【請求項11】

前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃２、ｓｅｇ＃１）は、無線リンクまたは有線リンク（ｌ４－ｌ５、ｌ１－３）を含み、前記第２セグメント（ｓｅｇ＃１、ｓｅｇ＃２）は、有線リンクまたは無線リンク（ｌ１－３、ｌ４－５）を含む、請求項１０記載の装置（１００）。

【請求項12】

前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）を選択する選択手段（２０４）が、
前記提供された第１および第２の能力情報（ｃｐ１、ｃｐ２）に基づいて、前記有線および無線リンク（ｌ１－５）に関連する複数の現在の使用状況を決定する（３０２）決定手段と、
前記関連する現在の使用量が使用量の閾値を超えている前記リンク（ｌ１‐５）のうち複数の接続されたリンクを含む前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）を決定する（３０４）決定手段と、
を含む請求項１０記載の装置（１００）。

【請求項13】

前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）の選択（２０４）が、
前記提供された第１および第２の能力情報（ｃｐ１、ｃｐ２）に基づいて、前記有線および無線リンク（ｌ１－ｌ５）の複数の帯域幅を決定する（４０２）決定手段と、
前記関連する帯域幅が帯域幅の閾値を下回る前記リンク（ｌ１－５）のうち複数の接続されたリンクを含む前記第１選択セグメント（ｓｅｇ＃１－３）を決定する（４０４）決定手段とを備えている、請求項１０記載の装置（１００）

【請求項14】

前記プリスケジュール（ＰＳ）は、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の前記有線リンク（ｌ１、ｌ２、ｌ３）の少なくとも１つにサービスを提供するネットワーク・エンティティ（ＮＥ＃１－４）に関連付けられた少なくとも１つのゲート制御リストを含む、請求項９から１３までのいずれか１項記載の方法。

【請求項15】

前記プリスケジュール（ＰＳ）は、前記通信ネットワーク（ＣＮ）の前記無線リンク（ｌ４、ｌ５）の少なくとも１つにサービスを提供する少なくとも１つのネットワーク・エンティティ（ＮＥ＃４－６）をスケジューリングするように構成されたスケジューラ・エンティティ（ＳＣＨＥＤ＃１）のための、時間単位ごと・無線リンク（ｌ４、ｌ５）ごとの予測サイクリックトラフィック量を少なくとも含んでいる、請求項９から１４までのいずれか１項記載の方法。

【請求項16】

前記プリスケジュール（ＰＳ）は、ネットワーク・トランスレータ・エンティティ（ＮＥ＃４）の少なくとも１つの有線リンク（ｌ３）に対するゲート制御リストと、前記ネットワーク・トランスレータ・エンティティ（ＮＥ＃４）に関連する前記無線リンク（ｌ４、ｌ５）のうちの少なくとも１つにサービスを提供する前記ネットワーク・トランスレータ・エンティティ（ＮＥ＃４）をスケジューリングするように構成された前記スケジューラ・エンティティ（ＳＣＨＥＤ＃１）に対する時間単位ごと・無線リンク（ｌ４、ｌ５）ごとの前記予測サイクリックトラフィック量とを含む、請求項１４および１５のいずれか１項記載の方法。

【請求項17】

請求項１から８までのいずれか１項記載の方法の使用、または請求項９から１６までに記載の装置（１００）の使用。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信ネットワークのための方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インダストリー４．０では、無線通信が大規模で工場の現場に進出している。柔軟性の高いネットワークと垂直統合を工場に導入することで、未来の製造業は極めてカスタマイズ可能で高効率なものになるであろう。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかし、このような柔軟性の代償として、ネットワークの管理が複雑になる。特に、多くの産業用リアルタイムアプリケーションのように、厳しいＱｏＳ要件を満たす必要がある場合はなおさらである。ＴＳＮ（Ｔｉｍｅ－Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）などの有線通信システムでは、各ユーザをスケジューリングし、トラフィックシェーピングメカニズム（例えば、タイムアウェアシェーピング）を適用することで、制限されたレイテンシなどのエンド・ツー・エンドのサービス保証を実現している。

【課題を解決するための手段】

【0004】

先行技術の問題は、請求項１に記載の方法およびさらなる請求項に記載の装置によって解決される。

【0005】

本明細書の第１の態様によれば、方法は以下を含む：複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータおよび関連するＱｏＳ要件を受信するステップであって、前記複数のストリームパラメータのうちの少なくとも１つは、関連するサイクリック・データ・ストリームの少なくとも１つのフレーム到着および通信ネットワークの関連する通信エンドポイントを特徴付けるステップと、通信ネットワークのそれぞれの有線リンクの能力を特徴付ける第１の能力情報を受信するステップと、通信ネットワークのそれぞれの無線リンクの能力を特徴付ける第２の能力情報を受信するステップと、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ、関連するＱｏＳ要件、第１のネットワーク能力情報、および第２の能力情報に基づいて、プリスケジュールを決定するステップと、決定された少なくとも１つのプリスケジュールに基づいて、通信ネットワークの少なくとも１つのネットワーク・エンティティを構成するステップとを含む。

【0006】

有利には、有線のＴＳＮと無線ネットワークからなるヘテロジニアスネットワーク上の適切なプリスケジュールが決定される。異なる制約はそれぞれのシステムによって与えられ、このアプローチにより、各データストリームをエンド・ツー・エンドで最適化することができる。

【0007】

有利な実施例は、プリスケジュールの決定が、第１のネットワーク能力情報と、第２の能力情報とに基づいて、通信ネットワークの少なくとも１つのセグメントを順次選択するステップと、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータと、第１のセグメントに関連付けられた関連ＱｏＳ要件とに基づいて、通信ネットワークのセグメントのうち選択された１つのセグメントに対するプリスケジュールの少なくとも１つの予備インスタンスを決定するステップとを含むことを特徴とする。

【0008】

有利なことに、ネットワークセグメントは、ネットワーク全体のプリスケジュールを一度に計算するのと比較して、プリスケジュールの高速な計算を可能にする。

【0009】

有利な実施例は、第１選択セグメントが無線リンクまたは有線リンクを含み、第２セグメントが有線リンクまたは無線リンクを含むことを特徴とする。

【0010】

有利なことに、この分別は、それぞれのリンク特性によって決定され得る。

【0011】

有利な実施例は、第１選択セグメントの選択が、提供された第１および第２の能力情報に基づいて、有線および無線リンクに関連する複数の現在の使用量を決定するステップと、関連する現在の使用量が使用量の閾値を上回るリンクのうち複数の接続されたリンクを含む第１選択セグメントを決定するステップとを含むことを特徴とする。

【0012】

ネットワークのセグメントがリアルタイムクロストラフィックの高負荷下にある場合、考慮されるエンド・ツー・エンドのサイクリック・データ・ストリームのための通信ネットワークのボトルネックとなるため、低レイテンシ向けのこのセグメントの最適化されたプリスケジュールが最初に決定される。

【0013】

有利な実施例は、第１選択セグメントの選択が、提供された第１および第２の能力情報に基づいて、有線および無線リンクの複数の帯域幅を決定するステップと、関連する帯域幅が帯域幅のしきい値を下回るリンクのうち複数の接続されたリンクを含む第１選択セグメントを決定するステップとを含むことを特徴とする。

【0014】

ネットワークセグメントの１つで、通信ネットワークの残りの部分よりも利用可能な帯域幅が著しく低い場合、他のユーザがスターブすることを防ぐために、リソース効率の最適化が有益である。

【0015】

有利な実施例は、プリスケジュールが、通信ネットワークの有線リンクの少なくとも１つにサービスを提供するネットワーク・エンティティに関連付けられた少なくとも１つのゲート制御リストを含むことを特徴とする。

【0016】

有利には、少なくとも１つのゲート制御リストは、通信ネットワークのそれぞれの無線リンクの能力を特徴付ける第２の能力情報に依存して決定される。

【0017】

有利な実施例は、プリスケジュールが、通信ネットワークの無線リンクの少なくとも１つにサービスを提供する少なくとも１つのネットワーク・エンティティをスケジューリングするように構成されたスケジューラ・エンティティのための、時間単位ごと・無線リンクごとの予測サイクリックトラフィック量を少なくとも含むことを特徴とする。

【0018】

有利なことに、時間単位ごと・無線リンクごとの予測サイクリックトラフィック量は、それぞれの有線リンクの能力を特徴付ける第１の能力情報に依存して決定される。

【0019】

有利な実施例は、プリスケジュールが、ネットワーク・トランスレータ・エンティティの少なくとも１つの有線リンクに対する少なくとも１つのゲート制御リストと、ネットワーク・トランスレータ・エンティティがネットワーク・トランスレータ・エンティティに関連付けられた無線リンクのうちの少なくとも１つにサービスを提供するようにスケジューリングするように構成されたスケジューラ・エンティティに対する時間単位ごと・無線リンクごとの予測サイクリックトラフィック量とを含むことを特徴とする。

【0020】

有利なことに、ネットワーク・トランスレータ・エンティティは、プリスケジュールを介して中央で事前にスケジュールされる。

【0021】

本明細書の第２の態様により、以下の構成を有する装置が提供される：複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータおよび関連するＱｏＳ要件を受信する受信手段であって、複数のストリームパラメータのうちの少なくとも１つは、関連するサイクリック・データ・ストリームおよび通信ネットワークの関連する通信エンドポイントの少なくともフレームの到着を特徴付ける、受信手段と、通信ネットワークのそれぞれの有線リンクの能力を特徴付ける第１の能力情報を受信する受信手段と、通信ネットワークのそれぞれの無線リンクの能力を特徴付ける第２の能力情報を受信する受信手段と、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ、関連するＱｏＳ要件、第１のネットワーク能力情報、および第２の能力情報に基づいて、プリスケジュールを決定する決定手段と、決定された少なくとも１つのプリスケジュールに基づいて、通信ネットワークの少なくとも１つのネットワーク・エンティティを構成する構成手段。

【0022】

有利な実施例は、プリスケジュールを決定する決定手段が、第１のネットワーク能力情報、および第２の能力情報に基づいて、通信ネットワークの少なくとも１つのセグメントを順次選択する選択手段と、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ、第１のセグメントに関連付けられた関連ＱｏＳ要件に基づいて、通信ネットワークのセグメントのうち選択された１つのセグメントに対するプリスケジュールの少なくとも１つの予備インスタンスを決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。

【0023】

有利な実施例は、第１選択セグメントが無線リンクまたは有線リンクを含み、第２セグメントが有線リンクまたは無線リンクを含むことを特徴とする。

【0024】

有利な実施例は、第１選択セグメントの選択が、提供された第１および第２の能力情報に基づいて、有線および無線リンクに関連付けられた複数の現在の使用量を決定するステップと、関連付けられた現在の使用量が使用量閾値を上回るリンクのうち複数の接続されたリンクを含む第１選択セグメントを決定するステップと、を含むことを特徴とする。

【0025】

有利な実施例は、第１選択セグメントを選択するための選択手段が、提供された第１および第２の能力情報に基づいて、有線および無線リンクの複数の帯域幅を決定する決定手段と、関連する帯域幅が帯域幅の閾値を下回るリンクのうち複数の接続されたリンクを含む第１選択セグメントを決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。

【0026】

有利な実施例は、プリスケジュールが、通信ネットワークの有線リンクの少なくとも１つにサービスを提供するネットワーク・エンティティに関連付けられた少なくとも１つのゲート制御リストを含むことを特徴とする。

【0027】

有利な実施例は、プリスケジュールが、通信ネットワークの無線リンクの少なくとも１つにサービスを提供する少なくとも１つのネットワーク・エンティティをスケジューリングするように構成されたスケジューラ・エンティティ向けの、時間単位ごと・無線リンクごとの予測サイクリックトラフィック量を少なくとも含むことを特徴とする。

【0028】

有利な実施例は、プリスケジュールが、ネットワーク・トランスレータ・エンティティの少なくとも１つの有線リンクに対するゲート制御リストと、ネットワーク・トランスレータ・エンティティに関連付けられた無線リンクの少なくとも１つにサービスを提供するネットワーク・トランスレータ・エンティティをスケジュールするように構成されたスケジューラ・エンティティのための、時間単位ごと・無線リンクごとの予測サイクリックトラフィック量とを含むことを特徴とする。

【0029】

本明細書の別の態様は、第１の態様による方法の使用または第２の態様による装置の使用を対象とする。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】通信ネットワークと、通信ネットワークのプリスケジュールを決定するための装置の模式図である。

【図2】模式流れ図である。

【図3】模式流れ図である。

【図4】模式流れ図である。

【図5】それぞれのサイクリック・データ・ストリームのパケットの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

図１は、通信ネットワークＣＮと、通信ネットワークＣＮのためのプリスケジュールＰＳを決定するための装置１００とを模式的に示している。例示的な通信ネットワークＣＮは、ＴＳＮおよび５ＧベースのＴＳＮネットワーク・エンティティで構成されている。

【0032】

装置１００は、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータｃｐ＃１，ｃｐ＃２および関連するＱｏＳ要件ＱｏＳ＃１，ＱｏＳ＃２を受信する（１０２）受信手段を備える。複数のストリームパラメータｃｐ＃１，ｃｐ＃２のうちの少なくとも１つは、関連するサイクリック・データ・ストリームのフレーム到着、関連するフレームサイズ、および通信ネットワークＣＮの関連する通信エンドポイントＡｐｐ＃１，Ａｐｐ＃２，Ａｐｐ＃ｉを少なくとも特徴付ける。エンドポイントＡｐｐ＃１、Ａｐｐ＃２、Ａｐｐ＃ｉは、通信ネットワークＣＮのネットワーク・エンティティＮＥ＃１－６のそれぞれの１つで実行される、または直接リンクされる、産業制御アプリケーションなどのリアルタイムアプリケーションを表す。

【0033】

装置１００は、通信ネットワークＣＮのそれぞれの有線リンクｌ１、ｌ２、ｌ３の能力を特徴付ける第１能力情報ｃｉ１＃１－３を受信する（１０４）受信手段または受信インターフェースを備える。

【0034】

装置１００は、通信ネットワークＣＮのそれぞれの無線リンクｌ３、ｌ５の能力を特徴付ける第２能力情報ｃｉ２＃４－５を受信する（１０６）受信手段を備える。

【0035】

一例によれば、能力情報ｃｉ２は、ユーザまたはネットワーク・エンティティＮＥ＃４－６ごとの現在のチャネル状態に関する情報である。この情報は、エンド・ツー・エンドのスケジューリングにおいて考慮され得る。例えば、より長いタイムスロットをスケジューリングすることにより、障害のあるチャネル状態であっても、ユーザのより高い、また矛盾したリソース要求に対するより良い回復力が達成される。

【0036】

第１および第２の能力情報ｃ１＃１－３、ｃ２＃４－５は、通信ネットワークＣＮのリンクまたはネットワーク・エンティティの対応する特性を記述する静的または動的なパラメータを含む。

【0037】

装置１００は、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータｃｐ＃１，ｃｐ＃２と、関連するＱｏＳ要件ＱｏＳ＃１，ＱｏＳ＃２と、第１ネットワーク能力情報ｃｉ１＃１－３と、第２能力情報ｃｉ２＃４－５とに基づいて、プリスケジュールＰＳを決定する（１０８）決定手段を備える。

【0038】

装置１００は、決定された少なくとも１つのプリスケジュールＰＳに基づいて、通信ネットワークＣＮの少なくとも１つのネットワーク・エンティティＳＣＨＥＤ＃１，ＮＥ＃１－６を構成する（１１０）構成手段を備える。一例によると、構成１１０は、プリスケジュールＰＳの少なくとも一部を送信することを含む。

【0039】

プリスケジュールＰＳは、通信ネットワークＣＮの有線リンクｌ１、ｌ２、ｌ３のうちの少なくとも１つにサービスを提供するネットワーク・エンティティＮＥ＃１－４に関連付けられた少なくとも１つのゲート制御リストを含む。データ送信の優先順位付けは、それぞれの有線リンクｌ１－ｌ３にサービスを提供するそれぞれのネットワーク・エンティティＮＥ＃１－４のエグレスポートで行われる。送信は、送信選択アルゴリズムＴＳＡに基づいて決定される。特定のキューからのデータが選択された場合、対応するゲートが開かれ、データが送信される。ゲートオープンイベントはゲート制御リストによって決定される。したがって、異なるデータストリーム間の調整が保証され、保護ウィンドウが提供されて、高優先度のデータが特定の瞬間にネットワークへのアクセスが保証されるようになる。特定のトラフィッククラスの送信は、特定の期間に許可される。

【0040】

一例によれば、プリスケジュールＰＳは、通信ネットワークＣＮの無線リンクｌ４、ｌ５のうちの少なくとも１つにサービスを提供する少なくとも１つのネットワーク・エンティティＮＥ＃４－６をスケジューリングするように構成されたスケジューラ・エンティティＳＣＨＥＤ＃１用の、時間単位ごと・無線リンクｌ４、ｌ５ごとの予測サイクリックトラフィック量を少なくとも含んでいる。したがって、スケジューラ・エンティティＳＣＨＥＤ＃１は、事前にスケジューリングされたサイクリック・データ・ストリームに関連するパケットをオンラインでスケジューリングするために、無線リソースの量を独占的に事前予約することができる。

【0041】

一例によると、プリスケジュールＰＳは、特にネットワーク・トランスレータと呼ばれるネットワーク・エンティティＮＥ＃４の少なくとも１つの有線リンクｌ３に対するゲート制御リストと、スケジューラ・エンティティＳＣＨＥＤ＃１に対する時間単位および無線リンクｌ４、ｌ５ごとの予測サイクリックトラフィック量とを含む。スケジューラ・エンティティＳＣＨＥＤ＃１は、ネットワーク・トランスレータ・エンティティＮＥ＃４に関連する無線リンクｌ４、ｌ５の少なくとも１つにサービスを提供するネットワーク・トランスレータ・エンティティＮＥ＃４をスケジューリングするように構成される。少なくとも１つのゲート制御リストは、有線リンクｌ３にサービスを提供するネットワーク・エンティティＮＥ＃４によって使用される。

【0042】

論理ブリッジ概念により、ネットワークセグメントｓｅｇ＃２は単一のＴＳＮノードを表している。したがって、個々の５ＧノードＮＥ＃４－６も、外部へのＴＳＮノードとして機能するトランスレータを有する。その結果、ネットワーク・エンティティＮＥ＃５とＮＥ＃６は、アプリケーションＡｐｐ＃１、２、３へのトランスレータも有する（ただし、この場合、アプリケーションへのリンクはスケジューリングされないため、スケジューリング上の機能はない）。

【0043】

ヘテロジニアスネットワーク上のエンド・ツー・エンドのサイクリック・データ・ストリームの最適なスケジュールを見つけるためには、ネットワーク・エンティティ上のすべてのストリームを共同で最適化する必要がある。ネットワークはタイムトリガシステムであり、すべてのネットワーク・エンティティ間で共有される共通の時間に基づいて、各フレームの送信時間がエンドポイントアプリケーション並びにすべてのネットワーク・エンティティで正確にトリガされ得る。

【0044】

スケジューリングは２つのクラスに大別されるが、１つ目のクラスは、フレーム単位でスケジューリングする。あるネットワーク・エンティティに到着した各フレームに対して、スケジューラは何時そのフレームをスケジューリングするかを決定する。このスケジューリングを「オンライン・スケジューリング」と呼ぶ。第２のクラスは、例えば、通信が確定的なサイクルで実行される産業用アプリケーションのために、フレームの到着に関する知識に基づいて、それぞれのフレームがネットワーク・エンティティに到着する前に、リソースを含むプリスケジュールＰＳを提供する。プリスケジュールは事前に決定されるため、これを「オフライン・スケジューリング」と呼ぶ。本説明では、後者の事前設定されたスケジュールである「プリスケジュールＰＳ」を扱う。

【0045】

提供されるフレームワークは、どのネットワークノードがどのフレームのためにリソースを確保しなければならないかを決定するプリスケジュールＰＳの一部として、ユーザまたはアプリケーションに一連の送信時間オフセットを提供する。この設定は、ＴＳＮネットワーク・エンティティのそれぞれのゲート制御リスト、または５Ｇシステムのそれぞれのリソース割り当てに変換されてもよく、それらを含んでもよい。５Ｇシステムでは、チャネルの不確実性のため、このような事前設定されたスケジュールは低レベルでは決定されない（すなわち、物理層の単一リソース要素の予約）。そこで、２段階のアプローチを採用している。まず、チャネルの適切な推定に基づいて、それぞれのタイムスロットを予約するためのプリスケジュールＰＳが決定される。次に、オンライン・スケジューラＳＣＨＥＤ＃１が、物理層の正確なリソース割り当てをフレーム単位レベルで決定する。

【0046】

この概念は、図６に示すように、ＴＳＮブリッジと５Ｇバーチャルブリッジのシステムのフレームワークにも採用されている。ＴＳＮシステムでは、エンド・ツー・エンドのスケジューラが各フレームを直接スケジューリングすることで、ゲート制御リストが決定され得る。５Ｇの場合、まず、プリスケジュールＰＳが、利用可能な送信リソースの近似値に基づいたスケジュールを含む。次に、このプリスケジュールＰＳを、スケジューラＳＣＨＥＤ＃１としてオンライン５Ｇ ＭＡＣスケジューラで使用して、無線リンク上の特定のリソースを割り当てる。このようなエンド・ツー・エンドのスケジューリングを行うためには、ブリッジの能力情報と利用可能なインターフェースの設定が必要である。ＴＳＮブリッジやネットワーク・トランスレータ・エンティティの場合、ゲート制御リストは外部から決定される。ネットワーク・トランスレータ・エンティティは、リモート・コンフィギュレーション・プロトコルを介して、ゲート制御リストをブリッジのエグレスポートに適用する。

【0047】

有利なことに、ユーザおよびサイクリック・データ・ストリームごとの遅延およびビットレートは時間が経過しても一定であり、これに基づいてプリスケジュールが計算され得る。実装例としては、ネットワーク・トランスレータ・エンティティの意味で、５ＧＳブリッジの能力情報を公開することが考えられる。この情報には、バッファの状態、リンク品質、サービスを受けたユーザ、経験した遅延などが含まれ、ＴＳＮ－ＡＦ（ＴＳＮ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で利用可能になり、外部のＴＳＮネットワーク制御プレーンへの既存の接続を介して公開される。別の例では、ＵＥ内部（ＤＳ－ＴＴとＵＥ ＡＮの間）の遅延、ＵＥからＮＷ－ＴＴまでの遅延、伝搬遅延やその他の遅延、チャネル／リンク品質、パケット遅延バジェット、ＱｏＳフローなどのＵＥ固有のパラメータは、ＵＥから報告されてＴＳＮ－ＡＦに送信されるか、ＤＳ－ＴＴとＮＷ－ＴＴの間で測定される。これらの値はＴＳＮ－ＡＦに報告され、ＴＳＮ－ＡＦはこれらの値をＴＳＮネットワークに伝達する。その後、スケジューラは、例えば、ＴＳＮ－ＡＦの外部に配置され得る。

【0048】

一例によれば、ＴＳＣＡＩ（ＴＳＣ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）は、スケジューラＳＣＨＥＤ＃１の意味で、コアネットワーク（ＣＮ）からｇＮＢに送信される。前者の送信順序は、ＴＳＮ－ＡＦからセッション管理機能（ＳＭＦ）へ、そしてスケジューラＳＣＨＥＤ＃１の意味でのｇＮＢへ、となっている。ＴＳＮ－ＡＦは、ＰＳＦＰ（ＩＥＥＥ ８０２．１Ｑ）を取得し、ストリームごと、または複数のストリームのコンテナを作成する役割を担う。ＳＭＦは、ＱｏＳフローとバーストの周期性を付加し、コンテナをｇＮＢに送信する。

【0049】

ＳＭＦは、ＴＳＮクロックから到着したバースト／周期性を５Ｇクロックにマッピングする。その後、ユーザプレーン機能（ＵＰＦ）は、ミスマッチがある場合、累積レートレシオ（ｒａｔｅＲａｔｉｏ）を更新することでＳＭＦを更新する。後者の値に基づいて、ＳＭＦはＴＳＣＡＩを修正し、ｇＮＢに返送する。

【0050】

一実施例によると、能力情報は、以下の遅延測定値、５ＧＳ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｅｌａｙＭｉｎ、ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｅｌａｙＭａｘ、およびｔｘＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＤｅｌａｙのうち少なくとも１つを含む。

【0051】

さらに、スケジューラ・エンティティＳＣＨＥＤ＃１の意味での５ＧＳへの報告は、以下を含む：
－ＰＤＵセッション確立後に、ネットワーク変換エンティティの意味での５ＧＳブリッジｏｍのブリッジ情報をＴＳＮネットワークに報告する、
－タイムアウェアで効率的なスケジューリングのために、ＴＳＮネットワークから得られたＴＳＮストリーム要件を、対応するＰＤＵセッションのＱｏＳフローの５ＧＳ ＱｏＳ情報（例えば、５ＱＩ、ＴＳＣ支援情報など）にマッピングする、
－８０２．１Ｑｃｃで定義された５ＧＳブリッジの能力（トラフィッククラスごと・ポートペアごとの５ＧＳブリッジ遅延（フレームサイズに依存するものと依存しないもの、およびそれらの最大値と最小値：ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｅｌａｙＭａｘ、ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｅｌａｙＭｉｎ、ｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｅｌａｙＭａｘ、ｄｅｐｅｎｄｅｎｔＤｅｌａｙＭｉｎ）、イングレスポート番号、エグレスポート番号およびトラフィッククラスを含む、および／または、送信伝搬遅延、エグレスポート番号を含むポートごとの伝搬遅延（ｔｘＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎＤｅｌａｙ）。

【0052】

ＴＳＮ－ＡＦは、５ＧＳから５ＧＳブリッジのブリッジ情報を受信するとともに、この情報をＴＳＮネットワークに登録または更新する役割を担う。

【0053】

一例によると、本装置１００は、ＴＳＮ－ＡＦの外側に配置され、外部からＴＳＮ－ＡＦにインターフェースで接続されている。また、ＴＳＮ－ＡＦは、内部でＮＷ－ＴＴ（ＮＥｔｗｏｒｋ－Ｓｉｄｅ ＴＳＮ Ｔｒａｎｓｌａｔｏｒ）と接続されている。

【0054】

一例によると、装置１００は２つの部分に分割され、１つの部分はＴＳＮ－ＡＦの内部にあり、外部のＴＳＮネットワークセグメントに接続されている。装置１００の第２の部分は、ＴＳＮ－ＡＦの外部に配置され、内部部分に接続されている。接続は、ＣＮＣ（ＣＮＣ：Ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）とＴＳＮ－ＡＦの間に配置されている。

【0055】

通信ネットワークＣＮは共同で考慮される。ネットワークの規模が大きくなると、これは計算量の多いタスクになる可能性がある。そこで、問題緩和や、ヒューリスティックな手法を用いることで、実現可能な計算時間で解を求めることができる。さらに、最適化対象を異なるネットワークセグメントに適用することで、問題セットを削減し、ネットワーク固有の特性を考慮することができ、それを以下に例示する。

【0056】

図２は、図１のステップ１０８の模式流れ図を示している。決定手段は、第１および第２の能力情報を読み取る（２０２）ために設けられている。例えば、第１および第２の能力情報は、それぞれのノードの現在の状態を含むノード能力、それぞれのリンクの現在の状態を含むリンク能力のうちの少なくとも１つを含む。

【0057】

プリスケジュールを決定する決定手段は、第１のネットワーク能力情報、および第２の能力情報に基づいて、通信ネットワークの少なくとも１つのセグメントを順次選択する（２０４）選択手段を備える。したがって、選択２０４は、サブネットワークセグメントの選択を表している。発想としては、ネットワークを、反復的に最適化されるサブネットワークのセグメントに分割するということである。これにより、大域的に最適ではない可能性がある実現可能な解の計算を大幅に高速化することができる。選択されたネットワークセグメントのうち少なくとも１つは、ネットワークの残りの部分とは異なる特徴を示す。これは、セグメントの基本的なネットワーク技術が異なるため、または現在のトラフィックの影響を受けているためのいずれかであり得る。

【0058】

例えば、第１選択セグメントｓｅｇ＃２は無線リンクを含み、第２セグメントｓｅｇ＃１は有線リンクを含む。

【0059】

別の例では、第１選択セグメントｓｅｇ＃３は、リンクｌ３とｌ４の現在の使用量が平均以上である故に選択される。

【0060】

さらに別の例では、第１選択セグメントｓｅｇ＃３は、リンクｌ３およびｌ４が平均を下回る減少した帯域を提供している故に選択される。

【0061】

選択手段は、少なくとも１つの最適化対象を選択する（２０６）ために提供される。通信ネットワークの構成に応じて、制約問題を解決するために定式化できる複数の最適化目標が存在する。少なくとも１つの最適化目標の例は以下を含む：
－ワーストケースのエンド・ツー・エンドのレイテンシｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｄｅｌａｙを最小化する、
－各パケットのリンクごとのレイテンシｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｐａｃｋｅｔ（ｊ）．ｄｅｌａｙ（［ｌｉｎｋ（ｌ）］）を最小化する、
－ワーストケースのエンド・ツー・エンドのジッタｓｔｒｅａｍ（ｉ）．Δｄｅｌａｙを最小化する
－５Ｇリンクの利用率を最大化する、すなわち、すべてのリソースブロックＢに対するすべての５Ｇリンクのレートｌｉｎｋ（ｌ）．ｍａｘＲａｔｅ（ｔ，ｂ）の合計を最大化する
－サポートするユーザ数を最大化する。

【0062】

調整手段は、通信ネットワークの選択セグメントに対する制約を調整する（２０８）ために提供される。

【0063】

決定手段２１０は、選択された制約が通信ネットワークの選択セグメントによって満たされ得るかどうかを決定するために提供される。

【0064】

選択された制約が選択セグメントによって満たされ得ない場合、決定手段は、例えば、少なくとも１つの制約および／または少なくとも１つの最適化目標を調整することによって、競合に対する解を決定（２１８）する。

【0065】

選択された制約が選択セグメントによって満たされ得る場合、決定手段は、複数のサイクリック・データ・ストリームパラメータ、関連するＱｏＳ要件、および第１のセグメントに関連するネットワーク能力情報に基づいて、通信ネットワークのセグメントのうち選択された１つのセグメントに対するプリスケジュールの少なくとも１つの予備インスタンスを決定する（２１２）。特に、決定２１２は、選択されたターゲット（例えば、ネットワーク・エンティティのリンクに関連するオフセット）を最適化する解決策を決定することを含む。

【0066】

例えば、制約条件は、一連の実現可能なスケジューリング実現を定義する。制約は、ＴＳＮおよびＴＳＮ－ｏｖｅｒ－５Ｇサブネットワークで構成されるヘテロジニアス通信ネットワークに対して定義される。例えば、プリスケジュールは、３種類の入力パラメータを介して決定することができ、パラメータは、すなわち、それぞれの能力情報の形式での所定の通信ネットワークのネットワークモデルおよび構成、サイクリック・データ・ストリームパラメータの形式での通信ネットワーク内のｉ番目のストリームのパラメータおよび構成であって、Ｉ＝１，２，．．．，Ｓ，Ｓはサイクリック・データ・ストリームの総数である、および関連するＱｏＳパラメータの形式でのサイクリック・データ・ストリームごとのユーザ要求である。

【0067】

本装置のタスクは、通信ネットワークの各ホップで計画されたパケットのプリスケジュールを決定することである。例えば、プリスケジュールは、図５に示すように、各ストリームｉ＝１．．．Ｓ、そのストリームの各パケットｊ＝１．．．Ｐｉ、およびパケットが通過する各リンクｌ＝１．．．Ｌｉの送信オフセットτｉ，ｊ，ｌによって一意に定義され得る。

【0068】

リンクの１つであるリンク（ｌ）、ｌ＝１．．．Ｌについて、少なくとも１つの能力情報は、以下の少なくとも１つを含む：
－リンクの種類（５Ｇ、ＴＳＮなど）：ｌｉｎｋ（ｌ）．ｔｙｐｅ、
－各リンクの利用可能な帯域幅：ｌｉｎｋ（ｌ）．ｍａｘＲａｔｅ、および
－リンクごとの伝送遅延：ｌｉｎｋ（ｌ）．ｄｅｌａｙ。

【0069】

サイクリック・データ・ストリームｓｔｒｅａｍ（ｉ）の１つについて、少なくとも１つのサイクリック・データ・ストリームパラメータは、以下の少なくとも１つを含む：
－ネットワーク構成：リンクの数：ｌｉｎｋ（ｌ）、
－フレームの到着時間（例えば、サイクルタイムとして）：ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｃｙｃｌｅＴｉｍｅ、および
－フレームあたりのペイロード：ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｐａｃｋｅｔＳｉｚｅ。

【0070】

サイクリック・データ・ストリームｓｔｒｅａｍ（ｉ）の１つについて、少なくとも１つのサイクリック・データ・ストリームパラメータに関連する少なくとも１つのＱｏＳパラメータは、以下のうちの少なくとも１つを含む：
－ネットワーク上の目標エンド・ツー・エンド遅延：ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｄｅｌａｙ、
－目標エンド・ツー・エンドジッタ：ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．Δｄｅｌａｙ
－目標パケットエラーレート：ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｅｒｒｏｒＲａｔｅ。

【0071】

少なくともステップ２１２で決定されたオフセットを更新する（２１６）更新手段が設けられている。

【0072】

制約は、能力情報に基づいて決定される。さらに別の例では、能力情報は制約条件を表す。制約は、一般的なネットワーク制約と、この場合のＴＳＮや５Ｇのような技術固有の制約とに類別され得る。

【0073】

ネットワーク制約は、以下のうちの少なくとも１つを含む：
－フレーム制約：各ストリームｉ＝１．．．Ｓに対して、そのフレームｊ＝１．．．Ｐは、正の送信オフセットｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｆｒａｍｅ（ｊ）を有し、そのサイクルタイムｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｃｙｃｌｅＴｉｍｅ内にスケジューリングされなければならない。
－送信順序：通信ネットワークの各フレームは、先行するリンクｌｉｎｋ（ｌ－１）で事前に完全に受信された後で、次のリンクｌｉｎｋ（ｌ）で送信される。
ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｐａｃｋｅｔ（ｊ）．ｏｆｆｓｅｔ［ｌｉｎｋ（ｌ－１）］＜ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｐａｃｋｅｔ（ｊ）．ｏｆｆｓｅｔ［ｌｉｎｋ（ｌ）］、
－エンド・ツー・エンド遅延：通信ネットワークの各フレームは、このフレーム内の遅延バジェットを持ち、それぞれのエンドポイントに送達されなければならない。
ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｐａｃｋｅｔ（ｊ）．ｏｆｆｓｅｔ［ｌｉｎｋ（Ｌｉ）］‐ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｐａｃｋｅｔ（ｊ）．ｏｆｆｓｅｔ［ｌｉｎｋ（１）］＜ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｄｅｌａｙ。

【0074】

さらに、ストリームごとに、ジッタｓｔｒｅａｍ（ｉ）．Δｄｅｌａｙやパケットロスｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｅｒｒｏｒＲａｔｅなど、より要件に基づいた制約が定義され得る。また、フレームをバーストで伝送しなければならない場合など、配信順序に関する制約も適用され得る。

【0075】

ＴＳＮ制約は、以下の少なくとも１つを含む：
－単一リンク使用：各有線ＴＳＮリンク（ｌｉｎｋ（ｌ）．ｔｙｐｅ＝ＴＳＮ）は、同時に１つのフレームによって独占的に使用される。したがって，ネットワーク上の２つのパケットｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｐａｃｋｅｔ（ｊ）が同じリンク上で干渉しないようにしなければならない、すなわち、各フレームの独占的アクセスを確実にスケジューリングしなければならない。
－明確に定義されたウィンドウ：有線ＴＳＮセグメントでは、各フレームは個別にスケジューリングされるのではなく、トラフィッククラスに基づいてスケジューリングされる。ＴＳＮは、同一または類似の要件を有する異なるストリームのフレームをグループ化する最大８つのトラフィッククラスをサポートしている。事前にスケジューリングされたパケットが単一のトラフィッククラスに属する場合、この制約により、ゲート制御リスト（ＧＣＬ）内のそれぞれのトラフィッククラスのゲートがそれぞれのエグレスポートで開かれることが保証される。
－複数のトラフィッククラスが同時にリンクにアクセスする場合のハンドリング制約
－イングレスフィルタリング
－キューイング挙動。

【0076】

無線ドメイン制約は、以下のうち少なくとも１つを含む。
－送信機会：任意の時点でフレームを送信できるイーサネットベースのシステムとは異なり、無線ドメインのフレームは特定の離散的な時点でしか送信できない。これらの送信機会は設定可能であるが、通常は動作中のストリームごとに固定されており、送信時間間隔（ＴＴＩ）に依存する：

【数1】

ｌｉｎｋ（ｌ）．ｔｙｐｅ＝５Ｇに関して。
－送信リソース：イーサネットシステムとは異なり、無線システムのフレームは、時間だけでなく、技術によっては周波数、コード、アンテナなども含めてスケジューリングされる。５Ｇの場合は、時間と周波数を考慮しており、異なる周波数で同時にフレームを送信することができる。イーサネット・リンクにおけるリンク依存の一定レートｌｉｎｋ（ｌ）．ｍａｘＲａｔｅとは対照的に、ここでは、通信ネットワーク内の各ユーザｉ（すなわちストリーム）ごとに異なる、チャネルの変動による時間ｔおよび周波数ｂでの動的な送信レートを考慮している。そのため、時間－周波数リソースブロックごとの送信レートを、それぞれの依存関係に基づいて定量化する異なる表記ｌｉｎｋ（ｌ）．ｍａｘＲａｔｅ（ｔ，ｂ，ｉ）を使用している。無線リンクのＴＴＩあたりの合計レートは、サポートされているリソースブロックの総数Ｂによって制約される。ｍａｘＲａｔｅ（ｔ，ｂ，ｉ）の挙動は非常に動的であるため、チャネルに関する仮定と推定に依存する。そのため、プリスケジュールの決定とそれに基づくオンライン・スケジュールの決定からなる２段階のスケジューリング手法を採用している。

【0077】

能力情報という制約条件に基づいて、プリスケジュールを決定する方法を以下に例示する。能力情報に基づくプリスケジュールの導出方法には複数の選択肢がある。可能なソルバーフレームワークは、例えば、（混合）整数線形計画（（Ｍ）ＩＬＰ）、制約プログラミング（ＣＰ）、または充足可能モジュール理論（ＳＭＴ）である。最適化に関しては、様々なアプローチが考えられる：
－最適化しない：制約条件に基づいて、必要な要件をすべて満たすスケジュールを導出することができる。通常、多くの解があるか、解がないかのどちらかである。したがって、制約条件は、スケジューリング問題の充足性が達成可能かどうかを判断するためにのみ使用される。
－単一最適化：単一の最適化目標、すなわち制約条件を満たしながら最小化または最大化すべき特定の値を設定することが可能である。例えば、すべてのストリームの最悪のエンド・ツー・エンドのレイテンシの合計を最小化することは、このような最適化目標である。

【数2】

－複数の最適化：複数のパラメータを一度に最適化することは、通常、制約ベースの問題には直接適用できない。しかし、複数のパラメータに基づいてコスト関数を定式化し、それを最小化または最大化することは可能である。例示的には、エンド・ツー・エンドのレイテンシとジッタを最小化することは、コスト関数Ｆ（．）を考慮することによって合わせて考慮することができる２つの最適化目標である。

【数3】

【0078】

それぞれの予備的スケジュールを決定するために、すべてのセグメントが訪問されたかどうかを決定する決定手段２０４が設けられている。肯定的であれば、予備的なプリスケジュールは最終的なプリスケジュールであると決定される。通信ネットワークのさらなるセグメントがそれぞれの予備的なプリスケジュールの決定を待っている場合には、手順はステップ２０４に続く。

【0079】

この方法は、適切に選択されたネットワークセグメントに対して良好に機能する。図１に例示したようなＴＳＮおよびＴＳＮ－ｏｖｅｒ－５Ｇの実装の場合、すべてのネットワーク参加者がネットワークの状態およびノード能力に関する情報を図１の装置１００に提供するため、適切なセグメント化を決定するための情報を容易に抽出することができる。これらの入力パラメータを使用して、中央装置はネットワークの適切なセグメンテーションを決定し、プリスケジュールの意味でネットワークに構成を展開する。

【0080】

可能なアプローチとしては、まず、各ネットワーク・エンティティ上のすべてのサイクリック・データ・ストリームによる利用可能な帯域幅と必要な帯域幅を調査することが挙げられる。同じリンクを共有するユーザの数が多いほど、事前スケジューリングによるエンド・ツー・エンドの全体的なパフォーマンスへの影響は大きくなる。そこで、まず、ネットワーク内で最も利用率の高いコヒーレント・ノードのセットを選択する。そして、このセグメントの最適化目標を決定し、制約条件を調整する。例えば、セグメントの１つに新たなレイテンシ制約を設定するが、もちろん、この制約は、ストリームのエンド・ツー・エンドのレイテンシ要件ｓｔｒｅａｍ（ｉ）．ｄｅｌａｙよりも低くなければならない。これで、このサブネットワークを最適化し、そのリンクを通過するサイクリック・データ・ストリームの送信オフセットを決定することができる。その後、通信ネットワークの残りのすべてのリンクのオフセットを繰り返し解決し続ける。

【0081】

サブネットワークが事前に決定された後に、スケジュールが実行不可能になる可能性がある。つまり、制約を満たさないスケジューリングコンフリクトが発生する。この場合、別のセグメンテーションを決定するか、サブネットワークの制約条件を再調整するかの２つの選択肢がある。このようなことが頻繁に起こるわけではないが、そうでない場合は、セグメンテーションが適切に選択されていないか、または一般的に考えられる通信ネットワークにうまく適用できないことを示している。ネットワークが異質であればあるほど、このアプローチはうまくいく。

【0082】

図３は模式流れ図である。第１選択セグメントを選択する選択手段は、提供された第１および第２の能力情報に基づいて、有線および無線リンクに関連する複数の現在の使用量を決定するステップ３０２と、関連する現在の使用量が使用量の閾値を上回るリンクのうち複数の接続されたリンクを含む第１選択セグメントを決定するステップ３０４とを備える。

【0083】

図４は、模式流れ図を示している。第１選択セグメントの選択２０４は、提供された第１および第２の能力情報に基づいて、有線および無線リンクの複数の帯域幅を決定するステップ４０２と、関連する帯域幅が帯域幅閾値未満のリンクのうち複数の接続されたリンクを含む第１選択セグメントを決定するステップ４０４とを備える。リソース効率の良い解（選択セグメントのレイテンシにある程度の上限を維持する）が見つかった後、ネットワークの残りの部分は、事前にスケジュールされたセグメントのエンド・ツー・エンドのレイテンシが最も低くなるように最適化され得る。

【0084】

図５は、通信ネットワークの各リンクにおいて、それぞれのサイクリック・データ・ストリームのパケットがオフセットによってスケジューリングされる様子を模式的に描写している。例えば、通信ネットワークの選択されたパスに沿ってオフセットを要約することで、レイテンシの観点から関連するＱｏＳパラメータが満たされ得るかどうかを確認することが可能となる。

【符号の説明】

【0085】

ｌ１、ｌ２、ｌ３ 有線リンク
ｌ４、ｌ５ 無線リンク
Ａｐｐ＃１、Ａｐｐ＃２、Ａｐｐ＃ｉ 通信エンドポイント
ｃｉ１＃１－３ 第１の能力情報
ｃｉ２＃４－５ 第２の能力情報
ＣＮ 通信ネットワーク
ｃｐ＃１、ｃｐ＃２ サイクリック・データ・ストリームパラメータ
ｌ１－５ リンク
ＮＥ＃１－６ ネットワーク・エンティティ
ＰＳ プリスケジュール
ＱｏＳ＃１、ＱｏＳ＃２ ＱｏＳ要件
ＳＣＨＥＤ＃１ スケジューラ・エンティティ
ｓｅｇ＃１、ｓｅｇ＃２ 第１選択セグメント

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【外国語明細書】