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特許7625777無線ブリッジのＴＳＮ能力を計算する方法、通信システム及び無線ブリッジ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-27

(45)【発行日】2025-02-04

(54)【発明の名称】無線ブリッジのＴＳＮ能力を計算する方法、通信システム及び無線ブリッジ

(51)【国際特許分類】

H04W 28/20 20090101AFI20250128BHJP

H04W 24/02 20090101ALI20250128BHJP

【ＦＩ】

H04W28/20

H04W24/02

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023555877

(86)(22)【出願日】2021-09-28

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-07

(86)【国際出願番号】 JP2021036538

(87)【国際公開番号】W WO2022201605

(87)【国際公開日】2022-09-29

【審査請求日】2023-05-31

(31)【優先権主張番号】21305345.7

(32)【優先日】2021-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】503163527

【氏名又は名称】ミツビシ・エレクトリック・アールアンドディー・センター・ヨーロッパ・ビーヴィ

【氏名又は名称原語表記】ＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩＥＬＥＣＴＲＩＣＲ＆ＤＣＥＮＴＲＥＥＵＲＯＰＥＢ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｃａｐｒｏｎｉｌａａｎ４６，１１１９ＮＳＳｃｈｉｐｈｏｌＲｉｊｋ，ＴｈｅＮｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並順

(74)【代理人】

【識別番号】100122437

【弁理士】

【氏名又は名称】大宅一宏

(74)【代理人】

【識別番号】100147566

【弁理士】

【氏名又は名称】上田俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100188514

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡隆裕

(72)【発明者】

【氏名】ボリスキン、アルテム

(72)【発明者】

【氏名】ボノビル、エルベ

(72)【発明者】

【氏名】グレッセ、ニコラ

【審査官】米倉明日香

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／０３６９１１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／０１３３３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／０３５１２７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｗ４／００－９９／００

３ＧＰＰＴＳＧＲＡＮＷＧ１－４

ＳＡＷＧ１－４

ＣＴＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のサブネットワークと第２のサブネットワークとを備えるタイムセンシティブネットワーク（ＴＳＮ）内の通信システムにおける無線ブリッジの能力を計算する方法であって、前記通信システムは、前記無線ブリッジを備えるとともに少なくとも２つの終端局を更に備え、
前記無線ブリッジは、少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティと、少なくとも１つの基地局と、少なくとも１つのユーザー機器とを備え、
前記少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティは、前記少なくとも１つの基地局と前記第１のサブネットワークとの間の通信を可能にする少なくとも１つのネットワーク側ポートを備え、
前記少なくとも１つのユーザー機器は、前記少なくとも１つの基地局に無線接続され、
前記少なくとも１つのユーザー機器は、前記第２のサブネットワークとの通信を可能にする少なくとも１つのデバイス側ポートを備え、
前記少なくとも２つの終端局のうちの少なくとも１つは、対応するユーザー機器の対応するデバイス側ポートに接続されており、
該方法は、前記無線ブリッジにおいて実行され、
前記無線ブリッジは、前記少なくとも１つのネットワーク側ポートと、前記少なくとも１つのデバイス側ポートからなるポートペアを含み、前記ポートペアは、独立遅延と依存遅延とを合計した遅延に関連付けられており、前記独立遅延は、ハンドリングするデータの量による影響を受けない遅延であり、前記依存遅延は、ハンドリングするデータの量に依存する遅延であり、
該方法は、
前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいて、前記少なくとも１つの基地局と前記少なくとも１つのユーザー機器との間の前記無線接続の性能容量を推定することと、
前記推定された性能容量に対応する前記無線ブリッジの前記ＴＳＮにおける前記能力を計算することであって、当該ＴＳＮにおける前記能力の計算には、前記ポートペアについて、前記無線接続の前記性能容量に基づいて前記依存遅延を決定することが含まれることと、
を含む、方法。

【請求項2】

前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいて、前記少なくとも１つの基地局と前記少なくとも１つのユーザー機器との間の前記無線接続の性能容量を推定することは、
前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための前記ネットワーク使用目的に関する前記情報を取得することと、
前記取得された情報に基づいて、前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための前記ネットワーク使用目的に対応する性能メトリックを表すサービス品質テンプレートを生成することと、
前記生成されたサービス品質テンプレートに基づいて、前記少なくとも１つの基地局と前記少なくとも１つのユーザー機器との間の前記無線接続の前記性能容量を推定することと、
を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

少なくとも１つのポートについて、少なくとも１つの動作モードにおいて該ポートに関連した性能指標を求めることを更に含み、
前記サービス品質テンプレートを生成することは、求められた各性能指標に更に基づいている、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記タイムセンシティブネットワークは、前記終端局と通信するように構成される集中型ユーザー構成エンティティを更にサポートし、
前記方法は、前記集中型ユーザー構成エンティティとして動作する前記無線ブリッジと前記終端局のうちの少なくとも１つとの間の通信に基づいて、前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための前記ネットワーク使用目的に関する前記情報の少なくとも一部分を取得することを更に含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記タイムセンシティブネットワークは、集中型ＴＳＮモデルに従ってネットワーク発見を行うように構成される集中型ネットワーク構成エンティティを更にサポートし、
前記方法は、前記集中型ネットワーク構成エンティティとして動作する前記無線ブリッジによって行われるネットワーク発見に基づいて、前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための前記ネットワーク使用目的に関する前記情報の少なくとも一部分を取得することを更に含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記タイムセンシティブネットワークは、前記終端局を前記無線ブリッジに接続する複数のＴＳＮブリッジを更に備え、前記ＴＳＮブリッジのうちの少なくとも１つは、分散型ＴＳＮモデルに従ってネットワーク発見を行うように構成され、
前記方法は、前記ネットワーク発見に基づいて、前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための前記ネットワーク使用目的に関する前記情報の少なくとも一部分を取得することを更に含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

【請求項8】

第１のサブネットワークと第２のサブネットワークとを備えるタイムセンシティブネットワーク（ＴＳＮ）内の通信システムにおける無線ブリッジの能力を計算する方法であって、前記通信システムは、前記無線ブリッジを備えるとともに少なくとも２つの終端局を更に備え、
前記無線ブリッジは、少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティと、少なくとも１つの基地局と、少なくとも１つのユーザー機器とを備え、
前記少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティは、前記少なくとも１つの基地局と前記第１のサブネットワークとの間の通信を可能にする少なくとも１つのネットワーク側ポートを備え、
前記少なくとも１つのユーザー機器は、前記少なくとも１つの基地局に無線接続され、
前記少なくとも１つのユーザー機器は、前記第２のサブネットワークとの通信を可能にする少なくとも１つのデバイス側ポートを備え、
前記少なくとも２つの終端局のうちの少なくとも１つは、対応するユーザー機器の対応するデバイス側ポートに接続されており、
該方法は、前記無線ブリッジにおいて実行され、
前記無線ブリッジは、前記少なくとも１つのネットワーク側ポートと、前記少なくとも１つのデバイス側ポートからなるポートペアを含み、前記ポートペアは、独立遅延と依存遅延とを合計した遅延に関連付けられており、前記独立遅延は、ハンドリングするデータの量による影響を受けない遅延であり、前記依存遅延は、ハンドリングするデータの量に依存する遅延であり、
前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいて、前記少なくとも１つの基地局と前記少なくとも１つのユーザー機器との間の前記無線接続の性能容量を推定することと、
前記推定された性能容量に対応する前記無線ブリッジの前記ＴＳＮにおける前記能力を計算することであって、当該ＴＳＮにおける前記能力の計算には、前記ポートペアについて、前記無線接続の前記性能容量に基づいて前記依存遅延を決定することが含まれることと、を含み、
前記情報の少なくとも一部分を取得することは、構成エンティティによって送出され、少なくとも１つの終端局を宛先とする通信をインターセプトすることよって行われる、方法。

【請求項9】

前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための前記ネットワーク使用目的に関する前記情報は、ポートごとのタイムセンシティブトラフィック負荷と、パケットロス率と、ストリームごとの決定論的終端局間レイテンシーと、ＴＳＮブリッジごとの遅延とからなるリストにおける少なくとも１つの要素を含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

前記サービス品質テンプレートに基づいて、前記無線ブリッジの複数の内部無線リンクの間での無線リソース割り当てを調整することによって前記無線ブリッジの性能をバランスさせることを更に含む、請求項２または３に記載の方法。

【請求項11】

前記推定された性能容量に対応する前記無線ブリッジの前記能力を計算することは、基地局とユーザー機器との間の無線リンクの性能容量に基づいて遅延を計算することを含む、請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法。

【請求項12】

前記タイムセンシティブネットワークを管理することを考慮して、前記無線ブリッジの前記計算された能力を前記通信システムの別のエンティティに送信することを更に含む、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項13】

前記送信される計算された能力に基づいて求められたタイムセンシティブネットワークスケジューリング情報を取得することと、
前記取得されたタイムセンシティブネットワークスケジューリング情報に基づいて、前記少なくとも１つの基地局と前記少なくとも１つのユーザー機器との間の前記無線接続の調整された性能容量を推定することと、
前記推定された性能容量に対応する前記無線ブリッジの調整された能力を計算することと、
を更に含む、請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

第１のサブネットワークと第２のサブネットワークとを備えるタイムセンシティブネットワーク内の通信システムであって、該通信システムは、無線ブリッジを備えるとともに、少なくとも２つの終端局を更に備え、
前記無線ブリッジは、少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティと、少なくとも１つの基地局と、少なくとも１つのユーザー機器とを備え、
前記少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティは、前記少なくとも１つの基地局と前記第１のサブネットワークとの間の通信を可能にする少なくとも１つのネットワーク側ポートを備え、
前記少なくとも１つのユーザー機器は、前記タイムセンシティブネットワーク内において、前記少なくとも１つの基地局に無線接続され、
前記少なくとも１つのユーザー機器は、前記第２のサブネットワークとの通信を可能にする少なくとも１つのデバイス側ポートを備え、
前記少なくとも２つの終端局のうちの少なくとも１つは、対応するユーザー機器の対応するデバイス側ポートに接続されており、
前記無線ブリッジは、前記少なくとも１つのネットワーク側ポートと、前記少なくとも１つのデバイス側ポートからなるポートペアを含み、前記ポートペアは、独立遅延と依存遅延とを合計した遅延に関連付けられており、前記独立遅延は、ハンドリングするデータの量による影響を受けない遅延であり、前記依存遅延は、ハンドリングするデータの量に依存する遅延であり、
前記無線ブリッジは、
前記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいて、前記少なくとも１つの基地局と前記少なくとも１つのユーザー機器との間の前記無線接続の性能容量を推定することと、
前記推定された性能容量に対応する前記無線ブリッジの能力を計算することであって、当該能力の計算には、前記ポートペアについて、前記無線接続の前記性能容量に基づいて前記依存遅延を決定することが含まれることと、
を行うように構成される、通信システム。

【請求項15】

請求項１４に記載の通信システムの無線ブリッジ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電気通信の分野に属する。本開示は、包括的には、タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ：time-sensitive networking）の方法及びシステムに関し、より詳細には、５Ｇシステム（５ＧＳ）等の無線ブリッジを含むＴＳＮネットワークに関する。

【背景技術】

【0002】

特に、タイムセンシティブネットワークにおける無線ブリッジの能力を計算する方法並びに対応する通信システム及びその無線ブリッジが開示される。

【0003】

高速で信頼できる通信及び情報ネットワーキング、特に、タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）は、スマートファクトリー環境にとって不可欠である。このようなネットワーキングは、個々の生産ステップ並びに生産計画及びロジスティクスを密接に接続することによってファクトリーにわたる統合を可能にする。

【0004】

求められている接続性を提供するために、産業ネットワークは、決定論的性能を必要とする機械及びサービスに対するリアルタイム制御に使用されるタイムセンシティブ（ＴＳ）トラフィックを含む様々なタイプのトラフィックをサポートする必要がある。

【0005】

タイムセンシティブネットワーキング（ＴＳＮ）は、決定論的遅延を有する産業ネットワークを提供してＴＳトラフィックをハンドリングするために、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑによって標準化されている。エンドツーエンド通信デッドライン及び限定ジッターが、ネットワーク内の全ての構成要素について生成されたストリームごと及びポートごとのゲート制御リストに関して、個々のフレーム及びストリームの時間同期及びＴＳＮスケジューリング等の複数のメカニズムを通じて保証される。

【0006】

当初、ＴＳＮネットワーキングは、センサー、アクチュエーター、コントローラーとＩＴセンターとの間の高速通信をサポートすることが可能なワイヤーラインネットワークを対象としていた。有線のセンサー及びアクチュエーターから無線のセンサー及びアクチュエーターへの移行は、移動性、拡張性、及びメンテナンスコスト削減等の付加的な利点をもたらす。無線デバイスをＴＳＮネットワークに接続するために、３ＧＰＰ（登録商標）において定義されているような無線伝送技術が必要である。

【0007】

有線技術と無線技術との間の統合は、規格互換性並びに（限定型）有線媒体及び（開放型）無線媒体を通じたデータ伝送の特質等のまだ十分に解決されていない複数の課題を提起する。

【0008】

本発明が取り組む有線技術と無線技術との間の特定の互換性問題は、５ＧＳを通過するデータストリームが経験する決定論的レイテンシーを変更することができる無線ブリッジの可変スループット容量（又は帯域幅）に関係している。

【0009】

以下の無線ブリッジ（ＷＢ：wireless bridge）の説明は、３ＧＰＰ／５Ｇネットワークに焦点を当てているが、この説明は、任意の無線通信システムに一般化することができる。

【0010】

いくつかのＴＳＮスケジューリングユースケース及びＴＳＮルーティングユースケースは、計算が複雑であり、全ＴＳＮネットワーク内の各構成要素のストリームごと及び／又はポートごとのゲート制御リストの多くの時間を要する計算を必要とする。この種のユースケースに対応するには、ネットワーク内の各構成要素の最良のネットワーク構成及びスケジュールを見つけるために、ネットワーク全体についての情報を収集することが可能な単一の集中型エンティティに計算を集中化することが有益である。そのようなモデルは、一般に集中型と呼ばれる。

【0011】

ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格によって定義されているように、集中型モデルによれば、集中型ユーザー構成（ＣＵＣ：Centralized User Configuration）エンティティ１は、終端局（ＥＳ：end station）２を発見し（１１）、これらの終端局のＴＳＮ能力及びユーザー要件、換言すれば、これらの終端局におけるトラフィック仕様を取り出し（１２、１３）、これらの終端局においてＴＳＮ特徴部を構成する（１４）。構成情報は、その後、集中型ネットワーク構成（ＣＮＣ：Centralized Network Configuration）エンティティ３に提供される（１５）。ＣＮＣエンティティは、ＴＳＮネットワーク４の物理トポロジ（すなわちリンク及びブリッジ）を発見し（１６）、全ての上記ブリッジのＴＳＮ能力を読み取り（１７）、その後、スケジュールを生成し（１８）、スケジュールの生成に成功した場合には、ＴＳ通信用の全てのブリッジを構成する（１９）。このタスクを遂行するために、ＣＮＣは、ネットワークの物理トポロジと全てのブリッジのＴＳＮ能力との全体像を必要とする。

【0012】

ＣＮＣが、ＣＵＣを通じて取得された全てのストリーム要求の要件を満たすＴＳＮスケジューリングを見つけることができない場合には、ＴＳＮ構成ループの新たな反復が、初期ストリーム要求の調整を通じて開始される（２０）。ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格によって定義されているような有線ＴＳＮ用に提案されたそのような構成ループは、図１に概略的に示され、その後に、図２に提供される詳細なワークフローの説明が続いている。

【0013】

図１における実施形態は、ネットワーク物理トポロジ及び全ての構成要素（＝ブリッジ）のＴＳＮ能力が固定され、ＴＳＮスケジューリングが決定される前に既知であることを前提する。有線構成要素の静的な性質、特に固定された帯域幅によって、ＣＮＣは、ネットワーク物理トポロジ及び有線ＴＳＮブリッジ能力を１度だけ読み取り、その後、初期（又は調整された）ストリーム要求に対応する成功したＴＳＮスケジューリングを生成するのに必要とされる反復の数がいくつであっても、これらのデータをＴＳＮスケジューリング手順に使用することが可能になる。

【0014】

これに反して、５ＧＳ等の無線ブリッジの場合には、その内部無線リンクのスループット容量は固定されていない。その代わりに、このスループット容量は、５ＧＳによって使用される無線リソース（ＲＲ：radio resource）割り当て方式と、このＲＲについて競合する無線デバイスの間のこのＲＲの相互依存配分（interdependent repartition）とに依存する。すなわち、１つのリンクに提供されるリソースが多いほど、他のリソース（複数の場合もある）に利用可能な状態にあるリソースは少なくなる。

【0015】

一方において、無線ブリッジ（ＷＢ）が、適切な内部構成を選ぶことによってトラフィック負荷に従ってリンクスループット容量を調整することができることによって、有線ＴＳＮブリッジと比較して大きな利点がもたらされる。他方において、ＷＢ間での限られたＲＲの上記適切な配分（repartition）を計算する最適化問題には、５ＧＳがそのＴＳＮ能力を宣言するように要求された時点において利用可能でない将来のトラフィック負荷についての事前知識が必要とされる。これは、５ＧＳ／ＴＳＮ統合を複雑にするチキンエッグ問題を生み出す。

【0016】

実際、ＷＢの場合には、全ての内部無線リンクが、共有された無線媒体を通過する。無線媒体における衝突に起因し、空間及び時間における無線チャネルの変化を原因とする異なるポート間のクロストークを回避するために、異なる無線リソース割り当て技法及び時間／周波数多重化技法が使用され、その結果、ＷＢのＴＳＮ能力は異なることになる。

【0017】

これは、少なくとも、異なるＲＲ割り当てを通じて利用可能であるＷＢの異なる可能な内部構成の中での適切な内部構成の選択に関係するものにおいて、図２に表される標準的なＴＳＮネットワークスケジューリング手順を非効率にする。

【0018】

その意図した使用の事前知識がない場合に、ＷＢのＴＳＮ能力は、実際のトラフィック負荷ではなく、仮定的な最悪の場合のシナリオに基づいてしか定義することができない。そのような「当て推量」は、５ＧＳを通過するストリームの更なる遅延及びジッターをもたらす場合がある。これは、ＷＢ内部構成の適切な選択によって潜在的に回避することができる。

【0019】

従来技術は、無線ブリッジが、ＴＳＮ能力宣言の時点でまだ定義されていない所与のトラフィック負荷をサポートするために使用することができる異なるリソース割り当てに関連した可変のＴＳＮ能力を有することを特徴とする上記ＷＢを備える全てのＴＳＮネットワークに依然として備わっているこの課題を解決する方法を教示していない。

【0020】

特に、非特許文献１は、「５ＧＳとＣＮＣとの間のインターフェースが、ＣＮＣが５Ｇ仮想ブリッジの特性を学習することを可能にする」ことを教示しているが、５ＧＳがそのＴＳＮ能力を宣言するようにＣＮＣによって要求された時点でまだ定義されていないトラフィック負荷について、これらの特性が推定及び保証されるか否か、並びに、どのように推定及び保証されるのかを説明していない。

【0021】

特許文献１では、３ＧＰＰＷＢとＩＥＥＥＴＳＮネットワークとの間の通信を可能にする解決策が、ＴＳＮネットワークトランスレーター（ＴＴ：TSN network translator）の使用に基づいて提案されている。このＴＴは、ＷＢが理解できる内部仕様パラメーター（例えば３ＧＰＰによって定義されている）に関するＴＳＮデータ（例えばＩＥＥＥ８０２．１に従って符号化される）の変換及びその逆の変換によって、制御情報及びデータ情報の双方について５ＧＳとＴＳＮネットワークとの間の双方向通信を可能にするために提案されたものである。特に、これによって、ＣＮＣは、標準的な有線ＴＳＮブリッジと同じ特性を有する仮想ＴＳＮブリッジと同様に５ＧＳを取り扱うことが可能になる。ＴＴを使用することによって、ＴＳＮと５ＧＳとの間の統合が簡単になるが、５ＧＳの可変のＴＳＮ能力に関する課題は解決されない。

【0022】

特許文献２では、この課題は、５ＧＳの種々の可能な内部構成の連続した評価と、ＣＮＣによって実行されるＴＳＮスケジューリング手順の成功度に少なくとも関連した性能指数関数に基づく、テストされた構成の中の最良な構成の選択とを特徴とする反復的な最適化手順を提案することによって部分的に解決されている。この手順は、５ＧＳを備えるＴＳＮネットワークの全体的な性能の改善をもたらすが、５ＧＳが、最適化時間をより長くするおそれがあるトラフィック負荷をどのように予想することができるのかを教示していない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0023】

【文献】国際特許出願公開第２０２０／０８１０６２号

【文献】欧州特許出願第２０３０６１３６．１号（まだ公開されていない）

【非特許文献】

【0024】

【文献】J. Farkas他著「5G-TSN integration for industrial automation」（Ericsson Tech. Review, 2019）

【文献】A. Boriskin及びR. Sauleau著「Hybrid genetic algorithm for fast electromagnetic synthesis」（Book chapter in Real-world applications of genetic algorithms, O. Roeva (ed), IntechOpen, 2012, DOI: 10.5772/38099）

【文献】A. Galan、R. Sauleau、及びA. Boriskin著「Floating boundary particle swarm optimization algorithm」（Optim. Lett. 7, 1261-1280 (2013), DOI:10.1007/s11590-012-0502-8）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0025】

したがって、５ＧＳの意図した使用を予測する（及び、特にポートごとのトラフィック負荷を予想する）手段を５ＧＳに提供することが必要とされている。そのような予測は、チキンエッグ問題を解決し、ひいては、無線ネットワークと有線ネットワークとの間のより効率的な統合を可能にするのに役立つことができる。

【0026】

本発明は、添付の独立請求項によって定義される。本明細書に開示される概念の更なる特徴及び利点が以下の記載において示される。

【0027】

本開示は状況の改善を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0028】

このために、本開示は、第１のサブネットワークと第２のサブネットワークとを備えるタイムセンシティブネットワーク内の通信システムにおける無線ブリッジ（ＷＢ）の能力を計算する方法であって、通信システムは、無線ブリッジを備えるとともに少なくとも２つの終端局（ＥＳ）を更に備え、
－無線ブリッジは、少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティ（ＵＰＦ：User Plane Function）と、少なくとも１つの基地局（ｇＮＢ）と、少なくとも１つのユーザー機器（ＵＥ：user equipment）とを備え、
－上記少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティは、少なくとも１つの基地局と第１のサブネットワークとの間の通信を可能にする少なくとも１つのネットワーク側ポート（ＮＷ）を備え、
－上記少なくとも１つのユーザー機器は、上記少なくとも１つの基地局に無線接続され、
－上記少なくとも１つのユーザー機器は、第２のサブネットワークとの通信を可能にする少なくとも１つのデバイス側ポート（ＤＳ）を備え、
－少なくとも２つの終端局のうちの少なくとも１つは、対応するユーザー機器の対応するデバイス側ポートに接続され、
－本方法は、無線ブリッジにおいて実行され、
○無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいて、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量（performance capacity）を推定することと、
○推定された性能容量に対応する無線ブリッジのＴＳＮ能力を計算することと、
を含む、方法について記載する。

【0029】

本開示に関して、無線ブリッジは、少なくとも１つの基地局を少なくとも１つのユーザー機器に接続するその内部リンクが無線であるネットワークブリッジと解釈される。

【0030】

本開示に関して、性能容量は、スループット容量及び／又は遅延、レイテンシー、ジッター等の少なくとも１つのサービス品質パラメーターに関する容量を含むものと解釈される。

【0031】

提案されている方法は、従来技術の方法と比較して、ＷＢＴＳＮ能力のより正確で信頼できる計算を可能にする。従来技術の方法は、ＷＢにおいてあらゆる形態の実際の将来的なトラフィック負荷の予測も推定も行わず、代わりに、仮定的な最悪の場合のシナリオにのみ依拠するものである。

【0032】

その結果、より正確且つ確実に計算されたＷＢＴＳＮ能力を使用して、一般的にはサービス品質を改善することができ、特に、ＷＢのポートペアごとの依存遅延を削減することができる。データパケットをハンドリングするためにネットワークデバイスによって誘発される遅延は、ハンドリングするデータの量による影響を受けない上記遅延の部分である独立遅延と、これに反して、ハンドリングするデータの量に依存する上記遅延の部分である依存遅延とを合計したものである。これらの依存遅延を削減することは、少なくともＷＢを通過するストリームについて、終端局の間の通信の全体的な遅延（ｅ２ｅ遅延）の削減を促進する鍵である。追加の利点として、以下のものがある。
－このスケジューリングタスクが総当り最適化によって行われる場合に非常に多くの時間を要する場合があるか又は不可能でさえあり得ることを考慮して、データフローがＷＢを通過することができるＥＳのニーズに最もよく応えることができるＷＢの適切な内部構成を見つけるためにＣＮＣによって必要とされる時間が削減されること、
－有線ネットワーク／ブリッジと無線ネットワーク／ブリッジとの間の統合がより効率化されること、並びに
－ＣＵＣ及び／又はＣＮＣからの支援なしに（又は限られた支援で）自律的にＷＢによって実行することができるサブネットワーク発見の提案された方法によって達成される、相互運用性の改善、及び、種々のベンダーからの既製のハードウェア製品のマーケットへのアクセスの改善。

【0033】

任意選択で、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいて、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を推定することは、
－無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報を取得することと、
－取得された情報に基づいて、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための上記ネットワーク使用目的に対応する性能メトリックを表すサービス品質テンプレートを生成することと、
－生成されたサービス品質テンプレートに基づいて、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を推定することと、
を含む。

【0034】

本発明に関して、サービス品質テンプレートは、例えば、ＤＳポート単位、ストリーム単位、又は、例えばＵＥごと、ポートペアごと等のブリッジＴＳＮ能力の定義に使用されるポートペア単位にマッピングすることができる他の任意の単位のサービス品質（ＱｏＳ：quality-of-service）又はアプリケーションサービス品質ポリシー（ＡＱＰ：application quality-of-service policy）に関するパラメーター等の所望の性能メトリックを定義する。

【0035】

第１の例では、サービス品質テンプレートは、均等共有（equal sharing）に基づいている。すなわち、同じ性能メトリックが、各ポート、各ストリーム又は各ユーザー機器に設定される。均等共有は、ネットワーク使用目的（intended network usage）に関する情報が不十分である場合のデフォルト選択肢として使用することができる。

【0036】

第２の例では、サービス品質テンプレートは、バランス共有（balanced sharing）に基づいており、具体的にはポート単位、ストリーム単位又はユーザー機器単位に基づいている。バランス共有は、ネットワーク使用目的に関する情報が上記ポート単位、上記ストリーム単位又は上記ユーザー機器単位で区別される場合における精緻化された選択肢として使用することができる。そのような共有は、例えば、サブネットワーク発見に基づいてバランスさせることができる。サブネットワーク発見は、第１のサブネットワーク（すなわち上流側サブネットワーク）又は第２のサブネットワーク（すなわち下流側サブネットワーク）に適用することができる。下流側サブネットワークは、ＴＳＮネットワークの分離されたサブネットワークであり、このサブネットワークは、ＷＢのデバイス側ポート（複数の場合もある）に関連付けられ、少なくとも１つの終端局（ＥＳ）を備え、ＷＢのネットワーク側ポート（複数の場合もある）に関連付けられている上流側サブネットワークとのバイパス接続（有線でも無線でもない）を有しない。サブネットワーク発見を実施することは、少なくとも対応するサブネットワーク内のＥＳの数に関する情報を取得することと、ＵＥ／ＤＳポートごとのトラフィック負荷を予想するのにこの情報を使用することとを意味する。

【0037】

任意選択で、方法は、少なくとも１つのポートについて、少なくとも１つの動作モードにおいて上記ポートに関連した性能指標を求めることを更に含み、サービス品質テンプレートを生成することは、求められた各性能指標に更に基づいている。動作モードは、ダウンリンクモード及び／又はアップリンクモードを含むものと解釈される。

【0038】

第１の例では、２つのＥＳが、下流側サブネットワークに位置し、対応するＵＥの対応するＤＳポートを通じて一方向ダウンリンクモード（一例示的な動作モードとして）で通信する一方、少なくとも１つのＥＳが、上流側サブネットワークに位置し、ｇＮＢを通じてアクセス可能である。ＷＢは、したがって、上記ｇＮＢと無線リソースを得るために競合する上記２つのＵＥとのそれぞれの間の２つの無線リンクをサポートする。そのような例によれば、ＱｏＳテンプレートは、ＵＥごとのトラフィック負荷に基づくことができ、ＷＢポートペアごとのＴＳＮ能力は、対応する無線リンク帯域幅の関数として定義することができる。

【0039】

第２の例では、ＥＳが、下流側サブネットワークに位置し、第１のサブネットワークに位置する別のＥＳと双方向ダウン／アップリンクモード（別の例示的な動作モードとして）で通信する。これらのＥＳの間の通信は、単一のｇＮＢと単一のＵＥとの間の無線リンクを通じてＷＢにおいて行われる。これらの２つのモードは、例えば、時間ドメインにおけるリソースを共有することができる。実際、多くの場合において、ＵＥは、ダウンリンク及びアップリンクを同時にサポートすることができない。この第２の例によれば、帯域幅配分の観点から周波数ドメインに更にマッピングされる時間ドメインにおけるダウンリンクモードとアップリンクモードとの間でのトラフィック負荷配分をＱｏＳテンプレートとして定義することが可能である。その場合に、ダウンリンク及びアップリンクのＷＢのＴＳＮ能力は、ダウンリンク及びアップリンク用に割り当てられる比帯域幅の関数として定義することができる。

【0040】

以下では、ネットワーク使用目的についての情報を取得する様々な選択肢が、ＱｏＳテンプレートを生成する観点から、又は、直接的に少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を推定する観点から示される。もちろん、これらの選択肢は組み合わせることができる。

【0041】

任意選択で、タイムセンシティブネットワークは、終端局と通信するように構成される集中型ユーザー構成エンティティ（ＣＵＣ）を更にサポートし、例えば、集中型ユーザー構成エンティティ（ＣＵＣ）を含み、方法は、集中型ユーザー構成エンティティと終端局のうちの少なくとも１つとの間の通信に基づいて、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する上記情報の少なくとも一部分を取得することを更に含む。この情報は、例えば、無線ブリッジエンティティと集中型ユーザー構成エンティティとの間の通信から取得することができる。或いは、この情報は、集中型ユーザー構成エンティティと終端局のうちの少なくとも１つとの間で交換されるシグナリングメッセージをインターセプトすることによって無線ブリッジエンティティにおいて取得することができる。或いは、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関するそのような情報は、集中型ユーザー構成エンティティとして動作する無線ブリッジエンティティと終端局のうちの少なくとも１つとの間の通信に基づいて取得することができる。換言すれば、そのような場合には、タイムセンシティブネットワークが集中型ユーザー構成エンティティを更に備えることは要件ではない。代わりに、無線ブリッジエンティティは、終端局に対して集中型ユーザー構成エンティティをエミュレーションすることができる。

【0042】

ＣＵＣとＥＳとの間の通信によって、例えば、ＥＳの識別情報（例えばＭＡＣアドレス）、ＥＳのタイプ、又はトラフィック仕様を取り出すことが可能になる。

【0043】

任意選択で、タイムセンシティブネットワークは、例えば、集中型ＴＳＮモデルに従ってネットワーク発見を行うように構成される集中型ネットワーク構成エンティティ（ＣＮＣ）を更にサポートし、例えば、集中型ネットワーク構成エンティティ（ＣＮＣ）を含み、方法は、上記ネットワーク発見に基づいて、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する上記情報の少なくとも一部分を取得することを更に含む。ネットワーク発見についての情報は、例えば、無線ブリッジエンティティと集中型ネットワーク構成エンティティとの間の通信から取得することができる。或いは、この情報は、ネットワーク発見を行うために集中型ネットワーク構成エンティティと終端局のうちの少なくとも１つとの間で交換されるシグナリングメッセージをインターセプトすることによって、無線ブリッジエンティティにおいて取得することができる。或いは、集中型ネットワーク構成エンティティとして動作する無線ブリッジ自身が、そのようなネットワーク発見を行うことができる。換言すれば、そのような場合には、タイムセンシティブネットワークが集中型ネットワーク構成エンティティ（ＣＮＣ）を実際に備えることは要件ではない。代わりに、無線ブリッジエンティティは、終端局に対して集中型ネットワーク構成エンティティをエミュレーションすることができる。

【0044】

ＣＮＣ状ネットワーク発見、すなわち、集中型ＴＳＮモデルに従ったネットワーク発見によって、ＴＳＮネットワークの少なくともサブネットワークの物理トポロジ及び／又はこのサブネットワークにおけるリンク及びブリッジのＴＳＮ能力を取り出すことが可能になる。

【0045】

任意選択で、タイムセンシティブネットワークは、終端局を無線ブリッジに接続する複数のＴＳＮブリッジを更に備え、上記ＴＳＮブリッジのうちの少なくとも１つは、分散型ＴＳＮモデルに従ってネットワーク発見を行うように構成され、方法は、このネットワーク発見に基づいて、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する上記情報の少なくとも一部分を取得することを更に含む。

【0046】

ブリッジ状ネットワーク発見、すなわち、分散型ＴＳＮモデルに従ったネットワーク発見によって、例えば、下流側サブネットワークのトポロジと、所与のブリッジに接続された任意のＥＳのＴＳＮ能力とを取得することも可能になる。

【0047】

任意選択で、上記情報の少なくとも一部分を取得することは、構成エンティティによって送出され、無線ブリッジを宛先とする通信を受信することによって行われる。

【0048】

実際、ＷＢは、例えば、ＴＳＮネットワークにおけるＥＳの物理アドレス又はＭＡＣアドレスをＣＵＣに要求するように、又は、上流側サブネットワーク及び／又は下流側サブネットワークのトポロジの表示をＣＮＣに要求するように構成することができる。ＣＵＣ及び／又はＣＮＣとの直接通信によって、ＷＢは、（ＣＵＣからの）ストリーム要求及び（ＣＮＣからの）ネットワークトポロジについての少なくとも部分的な情報を得ることが可能になる。ＣＮＣ／ＣＵＣとＷＢとの間のそのような交換の時に、ＣＮＣは、ＷＢのＴＳＮ能力についての情報がないことに起因して、ＴＳＮスケジューリングを計算することがまだ可能でなく、したがって、ストリームのパスはまだ決定されず、それゆえに、前文において「部分的な情報」という言い回しがなされていることに留意されたい。

【0049】

任意選択で、上記情報の少なくとも一部分を取得することは、構成エンティティによって送出され、少なくとも１つの終端局を宛先とする通信をインターセプトすることよって行われる。

【0050】

ＷＢを通過し、下流側サブネットワークにおける所与のＥＳを当初目的とした、ＣＵＣ又はＣＮＣからのメッセージをＷＢにおいてインターセプトすることによって、ネットワーク使用目的に関する情報を秘密裏に且つシームレスに取得することが可能になる。そのようなインターセプトによって、ＷＢは、以前の要求をＣＵＣ／ＣＮＣに能動的に送信する必要なく、基地局と上記ＥＳに関連したユーザー機器との間の無線接続の性能容量を受動的に推定することが可能になる。無線ブリッジの能力を計算する方法の範囲外のものまで、様々な他のアプリケーションも可能である。例えば、複数のそのようなインターセプトされたメッセージにタイムスタンプを付けて時系列を形成し、それらのメッセージを記憶することができる。そのような時系列は、例えば、ＣＮＣ及び／又はＣＵＣの通常動作に関する受動的でシームレス且つ秘密裏の統合という同じ利点を伴う、ＷＢにおける将来のネットワーク使用目的の推測又は予測を行うことを可能にすることができる。

【0051】

もちろん、終端局の識別情報、例えば終端局のＩＰアドレス又はＭＡＣアドレスを取り出す標準的な既知の発見プロトコルを含む他の発見プロトコルも実施することができる。

【0052】

任意選択で、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する上記情報は、（デバイス側及び／又はネットワーク側）ポートごとのタイムセンシティブトラフィック負荷と、パケットロス率と、ストリームごとの決定論的終端局間レイテンシーと、ＴＳＮブリッジごとの遅延とからなるリストにおける少なくとも１つの要素を含む。

【0053】

このリストの要素は、ＱｏＳテンプレートを求めるのに使用することができる全てのタイプのメトリックである。

【0054】

任意選択で、方法は、サービス品質テンプレートに基づいて、無線ブリッジの複数の内部無線リンクの間での無線リソース割り当てを調整することによって無線ブリッジの性能をバランスさせることを更に含む。

【0055】

その結果、最初に、所望のＱｏＳテンプレートを求め、次に、所望のＱｏＳテンプレートに一致するように無線ブリッジの性能をバランスさせることが可能である。

【0056】

任意選択で、推定された性能容量に対応する無線ブリッジの能力を計算することは、基地局とユーザー機器との間の無線リンクの性能容量に基づいて遅延を計算することを含む。

【0057】

そのような遅延は、例えば、無線リンクによって接続されるＵＰＦのＮＷポートとＵＥのＤＳポートとからなるポートペアに関するものとして定義される依存遅延とすることができる。或いは、そのような遅延は、例えば、上記依存遅延と専らブリッジハードウェアに関係する独立遅延とを合計したものとすることができる。

【0058】

任意選択で、方法は、タイムセンシティブネットワークを管理することを考慮して、無線ブリッジの計算された能力を通信システムの別のエンティティに送信することを更に含む。

【0059】

例えば、ＣＮＣは、ＷＢの計算された能力を受信することができ、これらの計算された能力に基づいてＴＳＮスケジューリングを生成することができる。

【0060】

任意選択で、方法は、
－上記送信される計算された能力に基づいて求められたタイムセンシティブネットワークスケジューリング情報を取得することと、
－取得されたタイムセンシティブネットワークスケジューリング情報に基づいて、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の調整された性能容量を推定することと、
－推定された性能容量に対応する無線ブリッジの調整された能力を計算することと、
を更に含む。

【0061】

これは、ＷＢの初期ＴＳＮ能力を受信した後にＣＮＣによって提供されるＴＳＮスケジューリング情報に基づいてＱｏＳテンプレートを精緻化するインターラクティブ最適化ループに対応する。もちろん、このインターラクティブ最適化ループは、上記無線接続の調整された性能容量を推定するのに使用することができる、ネットワーク使用目的に関する更新された情報等の追加の情報も考慮することができる。

【0062】

本開示は、別の態様において、第１のサブネットワークと第２のサブネットワークとを備えるタイムセンシティブネットワーク内の通信システムであって、該通信システムは、無線ブリッジを備えるとともに、少なくとも２つの終端局（ＥＳ）を更に備え、
無線ブリッジは、少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティ（ＵＰＦ）と、少なくとも１つの基地局（ｇＮＢ）と、少なくとも１つのユーザー機器（ＵＥ）とを備え、
上記少なくとも１つのユーザープレーン機能エンティティは、少なくとも１つの基地局と第１のサブネットワークとの間の通信を可能にする少なくとも１つのネットワーク側ポート（ＮＷ）を備え、
上記少なくとも１つのユーザー機器は、タイムセンシティブネットワーク内において、上記少なくとも１つの基地局に無線接続され、
上記少なくとも１つのユーザー機器は、第２のサブネットワークとの通信を可能にする少なくとも１つのデバイス側ポート（ＤＳ）を備え、
少なくとも２つの終端局のうちの少なくとも１つは、対応するユーザー機器の対応するデバイス側ポートに接続され、
無線ブリッジは、
－無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいて、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を推定することと、
－推定された性能容量に対応する無線ブリッジの能力を計算することと、
を行うように構成される、通信システムについても記載する。

【0063】

本開示は、他の態様において、
－上記の通信システムの無線ブリッジ、
－処理ユニットによって実行されると、処理ユニットに、本明細書に記載の方法を実行させる命令を含むコンピューター可読ストレージ媒体、
－処理ユニットがアクセス可能であるとともに、処理ユニットによって実行されると、処理ユニットに、本明細書に記載の方法を実行させる命令の１つ以上の記憶されたシーケンスを含むコンピュータープログラム、及び、
－メモリに動作可能に接続された処理ユニットを備える、本明細書に記載の方法を実行するように構成された処理回路、
についても記載する。

【図面の簡単な説明】

【0064】

【図1】従来技術から知られているような完全集中型モデルに対応するＴＳＮ構成ループを示す図である。

【図2】従来技術から知られているような図１のＴＳＮ構成ループに関連したＴＳＮスケジューリングワークフローを示す図である。

【図3】本発明の一例示的な実施形態による無線ブリッジの一般モデルを示す図である。

【図4】本発明の一例示的な実施形態による、３つのＤＳポートを備えるＷＢを備えるＴＳＮネットワークを示す図である。

【図5】本発明の一例示的な実施形態による、ＥＳのプロファイルに基づいてトーカー及びリスナーとして識別される下流側サブネットワークに位置するＥＳを有するＴＳＮネットワークを示す図である。

【図6】本発明の一例示的な実施形態による、一部重複するカバレッジゾーンを有する２つの基地局を有するＷＢと、３つのＵＥとを備え、それらの３つのＵＥのうちの１つが重複するカバレッジゾーン内に位置するＴＳＮネットワークを示す図である。

【図7】本発明の一例示的な実施形態による、１つのＵＥのみを備えるＴＳＮネットワークを示す図である。

【図8】本発明の一例示的な実施形態による、下流側サブネットワークに位置する１つのｇＮＢと、２つのＵＥと、及び２つのＥＳとを備えるＴＳＮネットワークを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0065】

本発明は、ＴＳＮネットワークにおける無線ブリッジのＴＳＮ能力を計算する方法に関する。無線ブリッジ（ＷＢ）は、その機能が上流側サブネットワークを下流側サブネットワークと無線手段を通じて互いに接続することであるＴＳＮネットワークのエンティティである。無線ブリッジの一例は、３ＧＰＰ／５Ｇシステムである。ＷＢの一般モデルを図３に示す。ＷＢ３１は、以下のものを備える。
－３ＧＰＰ５Ｇコアインフラストラクチャシステムアーキテクチャの構成要素を表すユーザープレーン機能（ＵＰＦ）３２、
－少なくとも１つの基地局（ｇＮＢ）３３、及び
－少なくとも１つのユーザー機器（ＵＥ）３４。

【0066】

少なくとも１つのＵＥは、上記少なくとも１つのｇＮＢに無線接続され、少なくとも１つのデバイス側（ＤＳ）ポート３５を備える。図３は、Ｋ個のそのようなＤＳポートを表しており、Ｋは任意の正の整数である。ＵＰＦは、上記少なくとも１つのｇＮＢへの有線接続を有し、通常、少なくとも１つのネットワーク側（ＮＷ）ポート３６を備える。図３は、Ｎ個のそのようなＮＷポートを表しており、Ｎは任意の正の整数である。最後に、各ポートは、非特許文献１に定義されているようなＴＳＮトランスレーター（ＴＴ）を備えることができ、その目的は、ＷＢの内部の特徴部をＣＮＣ及び他のネットワークエンティティから隠蔽することである。いくつかの利用可能なＮＷポート及びＤＳポートは、ＴＳ通信に使用されない場合があり、したがって、ＷＢＴＳＮ能力計算から省かれることに留意されたい。

【0067】

ＴＳＮネットワークの目的は、複数の終端局の間の通信を可能にすることであると仮定されるので、ＴＳＮネットワークは、本発明の状況では、少なくとも２つの終端局（ＥＳ）を更に備える。いくつかの実施形態において、ＴＳＮネットワークは、集中型ネットワーク構成（ＣＮＣ）エンティティ３７及び／又は集中型ユーザー構成（ＣＵＣ）エンティティも備えることができる。後者は、終端局（ＥＳ）を発見し、それらのユーザー要件を読み取り、それらのＴＳＮ特徴部を構成する。前者は、ネットワークインフラストラクチャ（例えばリンク及びブリッジ）の物理トポロジ及びＴＳＮ能力を発見し、ＴＳＮスケジューリングを計算し、ＴＳＮスケジューリングに従って上記ブリッジのＴＳＮ特徴部を構成し、したがって、ＥＳから直接取得されるか又はＣＵＣを通じて取得されるストリーム要求に従って少なくとも２つのＥＳの所望の接続性を可能にする。上記ＴＳＮネットワークは、そのＴＳＮ能力を、ＴＳＮパラメーターの単一のセット、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格によるポートごと又はポートペアごとの最小／最大依存遅延及び独立遅延によって特徴付けることができるという意味で、固定された構成を有する少なくとも１つの有線ＴＳＮブリッジを更に備えることができる。

【0068】

有線ブリッジと異なり、ＷＢは、無線通信に関するＷＢの内部特徴部を調節することによって、要求に応じて調整することができる可変のＴＳＮ能力を有することを特徴とする。特に、これは、対応する無線リンクのスループット容量に関するポートペアごとの依存遅延に関係し得る。ポートペアごとの依存遅延は、送信用に周期的に確保されるリソースの量と、上記送信に関連した無線リンク品質とも関係し得る。ＵＥ間で使用される無線リソースの競合は、結果として無線リンクの相互依存特性をもたらす：所与のリンクに提供されるリソースが多いほど、他のリンクに残っているリソースは少なくなる。ＵＥごとのＷＢスループット容量のそのような敏捷性は、トラフィック負荷に従ってＷＢ性能を調整するとともに、そのような方法で、その性能を最適化することを潜在的に可能にする。しかしながら、図２に記載されている確立されたＴＳＮ構成ワークフローは、ブリッジがそのＴＳＮ能力を宣言するように要求される時までにブリッジが関連情報を取得する手段を提供していない。これによって、本発明が取り組むチキンエッグ問題が生み出される。

【0069】

ＷＢのＴＳＮ能力を計算する提案された方法は、ＷＢによって実行される以下のステップ、すなわち、
－無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報を取得するステップと、
－任意選択で、取得された情報に基づいて、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のための上記ネットワーク使用目的に対応する性能メトリックを表すサービス品質テンプレートを生成するステップと、
－取得された情報に直接に基づいて又はこの情報から導出されたサービス品質テンプレートに基づいて、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を推定するステップと、
－推定された性能容量に対応する無線ブリッジのＴＳＮ能力を計算するステップと、
を特徴とする。

【0070】

少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を推定することによって、本発明による方法はチキンエッグ問題を解決する。

【0071】

無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する上述の情報は、１つ以上のタイプの取り出された情報に基づいて、ＷＢ又はＴＳＮの他の任意のエンティティのいずれかにおいて予測することができる。例えば、ＷＢ、又はＴＳＮの他の任意のエンティティは、最初に、任意の標準的な又は既知のネットワーク発見方法を実施すること等によって、下流側サブネットワーク内においてＥＳに関する情報を取り出すことができ、その後、取り出された情報に基づいて、ネットワーク使用目的に関する情報を予測することができる。ＷＢにおけるタイムセンシティブ（ＴＳ）通信のためのネットワーク使用目的についての予測品質は、例えば、ＥＳタイプ、トラフィック仕様、ネットワークトポロジ、ＴＳＮネットワーク内の他の任意のネットワークエンティティ（リンク及びブリッジ）のＴＳＮ能力、及び／又はＴＳＮスケジューリングに関係し得る追加のタイプの情報を使用することによって改善することができる。この追加のタイプの情報は、自律的に（他のネットワークエンティティ、例えばＥＳ及びブリッジとの直接通信を通じて）又はＣＵＣ及び／又はＣＮＣの援助を受けて、任意の利用可能な手段によって取得することができる。

【0072】

取得された情報は、ＷＢにおける事前設定又は事前構成された無線リソース割り当てを前提として、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を推定するのに直接使用することができる。或いは、いくつかの実施形態において、下流側サブネットワーク内の無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報は、ＷＢによって取得又は予測されると、ＷＢがサービス品質（ＱｏＳ）テンプレートを生成するために使用される。そのようなＱｏＳテンプレートは、その後、無線通信に関するＷＢの内部特徴部の調整を通じてＷＢ性能をバランスさせるのに使用することができる。そのような調整によって、ＷＢは、改善された性能、換言すれば、改善されたスループット容量、又は改善されたＱｏＳパラメーター（パケットロス率、レイテンシー、又はジッター等）若しくは予想トラフィック負荷に適応したパラメーターのセットを提供するために、利用可能な無線リソース（ＲＲ）をより効率的に使用することが可能になる。これらの実施形態において、取得された情報は、ＷＢ性能をバランスさせるとともに、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の性能容量を最適化するのに使用される。そのような場合に、取得された情報は、少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の最適化された性能容量を推定するのに使用される。

【0073】

少なくとも１つの基地局と少なくとも１つのユーザー機器との間の無線接続の（最適化された又は最適化されていない）性能容量を推定した後、（例えばＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格に従った）そのような推定に基づいて、５ＧＳブリッジのＴＳＮ能力を計算し、ＴＳＮネットワーク全体のＴＳＮスケジューリングを計算するＣＮＣに提供することができる。

【0074】

以下では、最初に、この方法の各ステップが、図４に示す簡単な例示的ＴＳＮネットワークを参照して説明される。次に、この方法は、ＷＢが２つ以上の基地局を備え、高度なチャネル符号化及び時間／周波数多重化を行うことができる場合について一般化される。最後に、単一のＵＥを伴う２つの特定のミニマリズム的な例も提供される。

【0075】

以下では、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報を取得する方法が説明される。この情報は、例えば、ＤＳポートごとのトラフィック負荷に関係し得る。

【0076】

この点に関して、ＷＢは、ＴＳＮネットワークを２つのサブネットワーク、又はサブネットワークに分割するものと仮定される。これらの２つのサブネットワークの間にサイド接続はないものと更に仮定される。換言すれば、これらの２つのサブネットワークの間の唯一の接続は、ＷＢを経由するものである。これらの２つのサブネットワークは、以下では、任意に「上流側」サブネットワーク４１及び「下流側」サブネットワーク４２とそれぞれ呼ばれ（図３）、上流側ドメインは、ＮＷポートを通じてアクセス可能であり、下流側ドメインは、ＤＳポートを通じてアクセス可能である。

【0077】

この仮定の下、上流側サブネットワークに位置する第１のＥＳと、下流側サブネットワークに位置する第２のＥＳとの間の全てのデータフローは、ＷＢを通過することになる。したがって、ＤＳポートを通るデータフローを予想するには、下流側サブネットワークの対応するブランチ内のエンティティについての情報を取得することで十分である。そのようなエンティティは、ＥＳ４３と、存在する場合にはブリッジ４４とを備える。このことが、図４には、この例ではＭ＝６個の終端局４３をサポートするＫ＝３個のブランチを備える下流側サブネットワーク４２のトポロジに反して、上流側ドメイン４１のトポロジがあまり詳細に表されていない理由である。より正確には、この例において、下流側サブネットワークでは、
－第１のブランチが、２つの終端局ＥＳ１及びＥＳ２にリンクされた単一のブリッジＢ１を備え、
－第２のブランチが、単一の終端局ＥＳ３を備え、
－第３のブランチが、第１の終端局ＥＳ５及び第２のブリッジＢ３にリンクされた第１のブリッジＢ２を備え、第２のブリッジＢ３自体は、第２の終端局ＥＳ４及び第３の終端局ＥＳ６に更にリンクされる。

【0078】

逆に、ＮＷポートを通るデータフローを予想するには、上流側サブネットワークの対応するブランチ内のＥＳについての情報を取得することで十分である。

【0079】

本明細書の全体を通して、主として、ＤＳポートを通るトラフィック負荷と、下流側サブネットワークに位置するＥＳとに焦点が当てられるが、当業者であれば、同じ教示及び方法ステップが、ＮＷポートを通るトラフィック負荷と、上流側サブネットワークに位置するＥＳとに同様に当てはまることを認識するであろう。

【0080】

ＥＳに関する情報は、任意の既知の方法によって取得することができる。例えば、これは、Ｃｉｓｃｏ発見プロトコル（ＣＤＰ：Cisco Discovery Protocol）等の独自開発の発見プロトコル又はリンクレイヤ発見プロトコル（ＬＬＤＰ：Link Layer Discovery Protocol）等の非独自開発の発見プロトコルを使用して行うことができる。後者は、ネットワークデバイスがローカルエリアネットワーク上でのそれらの同一性、能力、及び近傍をアドバタイズするのに使用されるリンクレイヤプロトコルである。そのようなプロトコルを使用して取り出すことができる情報は、ネットワークデバイスのシステム名及びポート名と、それらのＭＡＣ／ＰＨＹ情報及びシステム能力とを含む。

【0081】

最も基本的な実施形態において、全てのＥＳがトーカーとして挙動し、同一のトラフィック仕様によって特徴付けられるものと仮定することができる。換言すれば、全てのＥＳは、同じ帯域幅によって特徴付けられるデータフローを生成し、これらの全てのフローは、リスナーを備える上流側サブネットワークに向けてＷＢを通過する。これらの仮定の下で、Ｌ_ｋ ^ＤＳで示すＤＳポートごとのトラフィック負荷は、下流側サブネットワーク４２の対応するブランチに位置するＥＳによって生成されるストリームの合計として以下のように定義することができる。

【数1】

ここで、ｋは、ＤＳポートの参照番号であり、Ｐ_ｋは、第ｋのＤＳポートに接続された下流側サブネットワークの対応するブランチにおけるＥＳの数であり、Ｌ_ｋｐ ^Ｔは、第ｐのＥＳによって生成されるデータフローである。

【0082】

全てのトーカーが同一であるとの仮定の下で、ＤＳポートごとのトラフィック負荷は、下流側サブネットワークのブランチごとのＥＳの数に比例する。すなわち、以下の式となる。

【数2】

ここで、Ｌ^Ｔは、トーカーによって生成される任意の定義されたデータフローである。

【0083】

最後に、全てのＤＳポート間でのトラフィック負荷の配分は、以下の式のように、Ｔで示すベクトル形式で定義することができる。

【数3】

【0084】

一例として、３つのＤＳポート（Ｋ＝３）と、下流側サブネットワークの対応するブランチごとにそれぞれ２つのＥＳ、１つのＥＳ、及び３つのＥＳとを有するＷＢを備える図４に示すＴＳＮネットワークの場合に、ＤＳポートごとの予想される相対的なトラフィック負荷は、以下のように符号化することができる。

【数4】

【0085】

このポートごとの相対的なトラフィック負荷は、ここでは簡潔にするために行列形式で表されているが、ＵＥ／ＤＳポートの間でのＲＲの最適な配分を可能にすることができ、ひいては、ＤＳポートごとの非同一のトラフィック負荷を最良にハンドリングすることができるように、ＷＢ内部特徴部を調整するＱｏＳテンプレートとして使用することができる。

【0086】

以下では、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報を予測するときの予測品質を改善する、いくつかの実施形態による可能な方法が説明される。

【0087】

ＤＳポートごとのトラフィック負荷についての予測品質は、下流側サブネットワーク４２に位置するＥＳに関する追加の情報を収集することで改善することができる。特に、トーカー（Ｔ）として動作するＥＳとリスナー（Ｌ）として動作するＥＳとを区別することは更に有益であり得る。前者（すなわちトーカー）は、リスナーに向かう発信トラフィックフローを生成することを目的とする一方、後者（すなわちリスナー）は、トーカーからの着信トラフィックフローを受信することを目的とする。そのような区別は、終端局４３がトーカー４５として動作するのか又はリスナー４６として動作するのかを除いて図４と完全に同一である図５に示されている。具体的には、図４においてラベルＥＳ１、ＥＳ３、ＥＳ４及びＥＳ５を有する終端局４３は、トーカー４５として動作し、図５ではラベルＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を有する一方、図４においてラベルＥＳ２及びＥＳ６を有する終端局４３は、リスナー４６として動作し、図５ではラベルＬ１及びＬ２を有する。

【0088】

いくつかの実施形態において、ＥＳプロファイルに関する情報は、ダウンリンク（ＤＬ）モード及びアップリンク（ＵＬ）モードにおけるＤＳポートごとのトラフィック負荷を予想するのに使用することができる。全てのトラフィックフローが上流側サブネットワークとの間で往来するとの仮定の下で、それぞれＴ^ＤＬ及びＴ^ＵＬで示すＤＬモード及びＵＬモードの予想トラフィック負荷は、図５の例について、以下の式のように定義することができる。

【数5】

【0089】

このＤＳポートごとの相対的なトラフィック負荷は、ＤＬモード及びＵＬモードにおけるＤＳポートごとの非対称のトラフィック負荷をそれぞれ最良にハンドリングすることを可能にすることができるようにＷＢ内部特徴部を調整する目標テンプレートとして使用することができる。

【0090】

更に別の実施形態において、各ＥＳによってサポートされるトラフィック仕様についての情報を取得することが更に有益であり得る。この情報を使用すると、下流側サブネットワーク４２に位置する各リスナーへのストリーム及び下流側サブネットワーク４２に位置する各トーカーからのストリームのパラメーターを推定することができ、その結果、ＤＬモード及びＵＬモードにおいて各ＤＳポートを通る集計されたトラフィックフローをそれぞれ以下の式のように推定することができる。

【数6】

ただし、ｋ＝１，２，．．．，Ｋである。
ここで、Ｐ_ｋ ^Ｌ及びＰ_ｋ ^Ｔは、下流側サブネットワークの第ｋのブランチにおけるそれぞれリスナー（Ｌ）及びトーカー（Ｔ）の数であり、Ｌ_ｋｐ ^Ｌ及びＬ_ｋｐ ^Ｔは、上記Ｌ／Ｔ終端局によってそれぞれ受信／送信されるストリームの帯域幅である。

【0091】

図５に示す例示的なＴＳＮネットワークの場合には、これは、以下の式に対応する。

【数7】

ここで、Ｌ_１１ ^Ｌ及びＬ_３１ ^Ｌは、それぞれＬ１及びＬ２によって受信されるストリームの帯域幅であり、Ｌ_１１ ^Ｔ、Ｌ_１２ ^Ｔ、Ｌ_３１ ^Ｌ、及びＬ_３２ ^Ｌは、それぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４によって送信されるストリームの帯域幅である。

【0092】

式（７）におけるＤＳポートごとのトラフィック負荷（ストリーム帯域幅に比例する）の配分は、ＤＬモード及びＵＬモードにおけるＤＳポートごとのトラフィック負荷をそれぞれより良好にハンドリングすることを可能にすることができるように５ＧＳの内部特徴部を調整する精緻化されたテンプレートとして使用することができる。

【0093】

全てのＴＳストリーム要求についての網羅的な情報を有することは、同じストリームに関連したＴ終端局及びＬ終端局の双方が下流側サブネットワーク内に位置する特定の場合を識別するのに使用こともできる。Ｔ及びＬのペアの間のストリームパスがＷＢを通過しない場合（例えば、いくつかの実施形態において、Ｂ１ブリッジを通じて両者間で通信するデバイスのペアを構成することができるＴ１及びＬ１について図５に観察される）には、これらの２つのＥＳは、ＷＢトラフィック負荷テンプレートから除外することができる。

【0094】

一方、Ｔ及びＬのペアの間のストリームパスがＷＢを通過する場合（例えば、１つの実施形態において、ＷＢを通じて通信するデバイスのペアを構成することができるＴ２及びＬ２について図５に観察される）には、このトラフィックフローは、２つのイベントの間の適切な時間多重化を用いたＴ２からＷＢ／ＵＰＦへの及びＷＢ／ＵＰＦからＬ２へのＵＬストリーム及びＤＬストリームのシーケンスとして表すことができる。

【0095】

最後に、ＴＳ通信を実際に必要とする全てのＥＳの知識は、トラフィックがより低い優先度に基づいてサービス提供を受けることができ、したがって、そのＴＳＮ能力を計算するのに使用されるＷＢ性能テンプレートから除外することができるベストエフォート（ＢＥ：best effort）モードで動作しているＥＳを識別するのに役立つことができる。ＴＳタイプのＥＳとＢＥタイプのＥＳとの区別は、例えば、ＣＵＣから取得されるＴＳタイプのＥＳのＭＡＣアドレスのリストを、ＬＬＤＰプロトコル又は他の任意の発見プロトコルを使用して発見される下流側サブネットワークに位置する全てのデバイスのＭＡＣアドレスのリストと照合することによって行うことができる。

【0096】

以下では、無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に関する情報に基づいてＷＢにおいて生成することができるサービス品質（ＱｏＳ）テンプレートが定義される。ＱｏＳテンプレートは、上記無線ブリッジにおけるタイムセンシティブ通信のためのネットワーク使用目的に対応する性能メトリックを表す。

【0097】

ＱｏＳテンプレートのいくつかの例は、式３～７に既に紹介されており、性能メトリックは、これらの例ではトラフィック負荷である。これらの例は、
－パケットロス率、
－エンドツーエンド（ｅ２ｅ）遅延又はレイテンシー、及び
－通常はサービス品質（ＱｏＳ）と呼ばれる前述のメトリックの任意の組み合わせ、
等の、個々のストリーム及び／又は集計されたデータフローに関連した他の性能メトリックについて更に一般化することができる。

【0098】

次に、そのような多基準ＱｏＳテンプレートは、以下の式のように定義することができる。

【数8】

ここで、Ｑ_ｋ ^Ｄ及びＱ_ｋ ^Ｕ（ｋ＝１，２，．．．，Ｋ）はそれぞれ、ＤＬモード及びＵＬモードにおけるＷＢの第ｋのＤＳポートを通過する個々のストリーム又は集計されたデータフローごとのそれぞれのＱｏＳ要件を表す。

【0099】

そのようなＱｏＳテンプレートは、保証されたＱｏＳ（例えば、パケットロス率に関するもの）を有する実際のトラフィック負荷をハンドリングするＷＢの能力を改善することと、個々のストリームごとに最大許容ｅ２ｅレイテンシーを満たすためにブリッジ遅延を削減することとを目的としたＷＢ性能の多目的最適化に使用することができる。

【0100】

後者の目標（すなわちｅ２ｅレイテンシーの最小化）を達成するために、無線リソース割り当てにおける優先権を、無線リンクの最も低い品質を有するとともにｅ２ｅレイテンシーに対するより厳しい要件（例えばストリーム要求から取り出される）及び／又はより長いネットワークパス（例えばＴＳＮスケジューリング及びネットワーク物理トポロジに関する情報から取り出される）を有するストリームに提供することができる。

【0101】

最後に、役立つこととして、いくつかのストリームを他のストリームよりも優先するのに使用することができる種々のトラフィッククラスを考慮して、ＱｏＳテンプレートを更に定義して適用することができることに言及しておく。これは、提案された方法の直接的な一般化である各トラフィッククラスのテンプレートを定義することによって行うことができる。

【0102】

以下では、ＥＳに関する情報を取得する種々の可能性が説明される。

【0103】

ＥＳプロファイル（トーカー／リスナー）、トラフィックタイプ（ＴＳ／ＢＥ）及びトラフィック仕様に関する情報は、
－例えば、ＣＵＣ（集中型ＴＳＮネットワークの場合）又はＴＳＮブリッジ（分散型ＴＳＮネットワークの場合）によるＥＳのＴＳＮ能力の発見及び読み出しのためのＩＥＥＥ８０２．１Ｑ規格及びＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格に提案されている方法のうちの１つを使用するＷＢとＥＳとの間の直接通信を介して取得することができる。前者の場合に、ＥＳに関する上記情報は、ＴＳＮネットワーク全体内の全てのＥＳのＭＡＣアドレスと、それらのプロファイルと、例えば、ＥＳ動作間隔、間隔ごとのフレームの数、フレームサイズ、並びに可能な送信オフセット及びジッター、又はストリーム帯域幅（通常、トラフィック負荷と同じＭｂｐｓを単位として定義される）を推定してＴＳＮスケジューリングを計算することを可能にする他の任意のデータに関して定義されるトラフィック仕様とについての情報を含むストリーム要求のリストの形態で取得することができる。

【0104】

或いは、この情報は、別のネットワークエンティティから少なくとも一部分を取得することができる。例えば、この情報は、
－ＣＮＣによって生成されるＴＳＮスケジューリングの初期（又は調整された）要件として使用されるストリーム要求を生成するために、集中型ＴＳＮネットワークにおいてＥＳに関する情報を収集して処理するのに使用されるＣＵＣから、又は
－ＴＳＮネットワーク全体の上記ＴＳＮスケジューリングを計算するために、ＥＳに関する情報及びストリーム要求をＣＵＣから受信するＣＮＣから、
取得することができる。

【0105】

更に別の実施形態において、この情報は、ＥＳと、ＷＢを通過する他のネットワークエンティティ（例えばＣＵＣ）との間の通信をインターセプトすることによって取得することができる。

【0106】

以下では、ＱｏＳテンプレートに従ってＷＢ性能特性をどのようにバランスさせるのかの種々のシナリオが説明される。

【0107】

簡単にするために、図３に示すように、１つのｇＮＢ３３（Ｍ＝１）のみを備えるＷＢ３１を最初に考えることにする。各ＵＥ３４は、１つのＤＳポート３５のみを備える。この仮定の下で、ＤＳポートごとのトラフィック負荷は、ＵＥとｇＮＢとの間の無線リンクのペイロードに直接マッピングすることができる。その上、通常はポートペアについて定義されるブリッジＴＳＮパラメーターを、代わりにＤＳポート（又はＵＥ）用に割り当てることができる。したがって、ＤＳポートごとの所与のペイロードを最良に満たすために、無線リンクごとの相対的なリンク容量は、ＤＳポート及び／又はストリームごとの予想トラフィックフローを定義するＱｏＳテンプレートに対応することになる。例えば、予想トラフィック負荷が式（３）によって記述される、トーカーとして動作する全て同一のＥＳを有する最も基本的な実施形態の場合には、ＷＢ無線リンクの相対的な容量は、対応するＤＳポートに接続された下流側サブネットワークのブランチごとのＥＳの数の関数として定義することもできる。

【0108】

ＱｏＳテンプレートに従ったＷＢの無線リンク容量の調整は、無線通信システムに本来備わっている特徴である上記無線リンク間の相互依存性によって可能である。有線接続と異なり、全ての無線リンクは、通常は、その全体的な容量が、利用可能な周波数帯域と、ＵＥによって使用される時間及び周波数におけるリソース割り当てとに依存する無線チャネルの観点から特徴付けられる共有された無線媒体を通過する。衝突を回避するために、全体的な容量は、全てのＵＥの間で共有される。適切な時間／周波数多重化手法及び空間多重化手法及び／又は干渉緩和方法が、無線チャネルの全体的な容量の拡大を可能にする限られた無線リソース（ＲＲ）の少なくとも部分的な再利用を可能にするために使用される。

【0109】

以下では、具体的な言及がない限り、時間多重化の最も簡単な場合が参照される。しかしながら、ＲＲ割り当てのより高度な方法を得るためのこの基本的な定義の一般化は、提案された方法のロジックを変えるものではない。

【0110】

一般的な場合に、基地局（ｇＮＢ）と、ＵＥ（ｋ）でも示す第ｋのＵＥとの間の無線リンクのＣ_ｋで示すスループット容量は、以下の式のように定義することができる。

【数9】

ここで、Ｒ_Σは、全体的な利用可能ＲＲであり、α_ｋは、全体的なＲＲのうちのＵＥ（ｋ）に割り当てられた部分であり、η_ｋは、ＲＲ割り当て方式及び無線チャネル特性の関数であるＵＥ（ｋ）によるＲＲの上記部分の使用効率である。そのような定義によって、無線リンク容量の所望の配分に従ってリソース割り当て問題を解決することが可能になる。

【0111】

ＤＳポートごとの等しい予想トラフィック負荷又はＤＳポートごとの未知のトラフィック負荷のいずれかを特徴とする１つの実施形態において、全てのＵＥに提供される等しいスループット容量を得るためにＲＲ割り当て問題を定式化して解くことができる。対応する最適化問題は、最小リンク容量の最大化、すなわち、

【数10】

として定式化することができ、対応するＵＥによってサポートされる種々のリソース割り当て方式によって可能にされるＵＥの効率の値の所与のセットについてのＵＥ（α_ｋ）間のＲＲの最適な配分に関する様々な利用可能な解析的手法及び数値的手法によって解くことができる。

【0112】

式（１０）の解は、ＷＢの意図した使用についての情報を有しない、適用することができる無線ブリッジのデフォルト構成としても使用することができる。その上、これは、全てのＵＥの利用可能なＲＲの公平な共有及び等しいスループット容量をもたらす基準無線リソース割り当てを求めることを目的としたＷＢバランス手順の第１のステップとみなすことができる。

【0113】

同じバランス手順は、ＤＳポートごとのトラフィック負荷の所与の配分に更に適用することができる。例えば、このトラフィック負荷配分が、最も基本的な実施形態に対応する式（３）によって定義される場合に、上記最適化問題は、以下のように書き換えることができる。

【数11】

ここで、Ｐ_ｋは、第ｋのＤＳポートに接続された下流側サブネットワークのブランチ内のＥＳの数である。

【0114】

Ｌ_ｋで示すＤＳポートごとのトラフィック負荷が既に知られているか又は予想されている別の実施形態において、最適化問題は、次のように書き換えることができる。

【数12】

ここで、Ｃ_ｋは、式（９）によって定義される推定された無線リンク容量である。

【0115】

最適化問題は、この最適化問題を、以下のような２つの（又はそれより多くの）独立した最適化問題に分割することを可能にする複数のシナリオについて更に一般化することができる
－ＵＬモード及びＤＬモード（式７によって記述される場合と同様）、及び／又は
－種々のトラフィック優先度、及び／又は
－二重周波数接続性。

【0116】

これらの全ての場合において、最適化問題は、各モード、例えばＤＬモード、同じ優先度のトラフィックのみ、及び１つの選択された周波数サブ帯域に対応するＲＲのＤＳポートごとのトラフィック負荷に関して個別に定式化されて解かれる少なくとも２つの独立した最適化問題に分割することができる。

【0117】

最後に、同じ手法は、以下に導入するシナリオ等、例えば、
－少なくとも２つの異なる基準（例えば、トラフィック負荷及びパケットロス率）を含むＷＢ性能メトリックの定義における多基準ＱｏＳ最適化テンプレート、及び／又は
－２つ以上の基地局（Ｍ＞１）を備えるＷＢ、及び／又は
－ＲＲ割り当てが周波数再利用を可能にするための高度な時間／周波数／空間多重化、
のうちの任意のものに対応する多目的最適化問題を取り扱うために使用することができる。

【0118】

以下では、ＱｏＳテンプレートを使用する多基準最適化が更に論述される。ＱｏＳテンプレートは、トラフィック負荷に加えて、パケットロス率及び決定論的ｅ２ｅレイテンシー等の他のいくつかの性能メトリックを考慮に入れることができることに留意されたい。これらの追加の基準は、その結果、最適化問題の定式化に含めることができる。例えば、これは、以下のように行うことができる。

【数13】

及び

【数14】

ここで、Ｒ^ＰＬは、リンク容量のオーバーフローに起因する、パケットロス率の閾値であり、Ｄ_ｄ（Ｃ_ｋ，Ｌ_ｋ）は、トラフィック負荷と無線リンク容量との間の比に依存するＷＢ遅延であり、Ｄ_ｄ ^ｍａｘは、例えば、ＤＳポートを通過する対応するストリーム（複数の場合もある）について定義される制限されたｅ２ｅレイテンシーへのＷＢの部分的な寄与として推定されるＷＢ遅延の最大許容値である。

【0119】

もちろん、これらの簡単な例は、干渉、シャドーイング及びマルチパス伝播、並びに、ＱｏＳ制御のための既知の方法であるビームフォーミング、干渉緩和、チャネル符号化及び適応的冗長化に起因した無線チャネル特性の変化等の無線ネットワークのＱｏＳを改善するために利用可能である現実的なＰＨＹ／ＭＡＣレベルの特徴及び技法をより良く説明するために更に詳述することができる。これらの特徴は、最適化問題を誘導するのに使用される性能指数（ＦｏＭ：Figure of Merit）の定義に反映されることになるが、任意のシングルパラメーターＦｏＭ関数又はマルチパラメーターＦｏＭ関数とともに使用することができる基準解（reference solution）の定義（予想トラフィック負荷を表すＱｏＳテンプレート及び任意選択で追加のＱｏＳ最適化基準の形で定義される）を目的とする提案された方法を変更するものではない。

【0120】

例示的な実施形態において、
－最適化パラメーターの許容値のプールを制限することによって探索空間を限定するために、又は
－ＷＢ性能の探し求められているメトリック、例えば、ポートごとのスループット容量及びストリームごとのパケットロス率を記述する少なくとも２つの依存性能指数（ＦｏＭ）関数又は独立性能指数（ＦｏＭ）関数の同時の改善を目的とするベクトルタイプの多目的最適化問題を定式化するために、
式（１３）及び（１４）等の追加の最適化基準を、式（１１）又は（１２）によって定式化された最適化問題とともに考慮することができる。

【0121】

前者の場合は、総当たりタイプの方法及び勾配タイプの方法を使用すると困難であるか又は可能でない離散時間区分的多重極値ＦｏＭ関数の大域的最大値の探索及び発見を可能にする遺伝的アルゴリズム（ＧＡ：genetic algorithm）によって効果的に解くことができる。例えば非特許文献２において定義されているようなハイブリッドＧＡ法を更に使用して、アルゴリズムの成功及び収束速度を増強することができる。

【0122】

後者は、競合するＦｏＭ関数の間の許容可能なトレードオフを提供する解決策のセットを見つけることを可能にするパレート最適化と一般に呼ばれる多目的最適化方法によって効果的に解くことができる。

【0123】

最後に、例えば非特許文献３において定義されているような高度な最適化方法を使用して、最適化パラメーターの初期変動範囲の画定において不確実性を有する起こり得る課題を克服することができる。

【0124】

以下では、図３に示すようなＷＢが２つ以上の基地局（Ｍ＞１）を備える一般的な場合が論述される。複数の基地局によって、信号レベルを高めることなく無線ネットワークのカバレッジエリアを拡大することが可能になる。その上、ｇＮＢ又はＵＥが、互いに十分離れて位置し、及び／又は、（例えばビームフォーミングを介して）空間多重化が可能であることを条件として、異なるｇＮＢが、ＵＥと通信するときに利用可能なＲＲの少なくとも一部分を再利用することができる。

【0125】

いくつかの実施形態において、したがって、最初に、ｇＮＢの間でトラフィック負荷をバランスさせ、次に、各ｇＮＢに関連した各グループ内のＵＥの間でトラフィック負荷をバランスさせることが有益であり得る。図５における例示的なＴＳＮネットワークに関して、手順及びその結果は、図６に示すように見える。そのようなネットワークトポロジは、以下の手順を使用して導出することができる。

【0126】

最初に、ＵＥ／ＤＳポートごとのトラフィック負荷が、例えば、式（３）と同様にＥＳの数に基づいて予想される。次に、基地局ごとの予想トラフィック負荷が、例えば、以下の式のように、ｇＮＢごとの最小負荷を最大化することによってバランスされる。

【数15】

ここで、

【数16】

は、ｇＮＢごとのトラフィック負荷であり、ｍは、所与の基地局３３を指定する１～Ｍの整数であり、Ｍは、基地局３３の総数であり（例えば、図６ではＭ＝２）、Ｋ_ｍは、Ｍ個の基地局の中の対応する基地局に割り当てられたＵＥ３４のリストを表す１～Ｋの一連の整数のサブセットであり、ΣＫ_ｍ＝Ｋとなるようになっている。したがって、第ｍのｇＮＢで示す所与の基地局３３を考えると、対応するトラフィック負荷は、上記第ｍのｇＮＢに関連したＫ_ｍ個のＵＥ３４の間でバランスされる。

【0127】

図６を引き続き参照すると、トラフィック負荷が専らＥＳ４５、４６の数に基づいて定義される最も基本的な実施形態において、前述の手順の結果、以下の負荷の配分がｇＮＢの間で行われる。

【数17】

ここで、Ｔ^ｇＮＢは、Ｍ＝２個のｇＮＢの間で負荷を配分したものであり、Ｔ_ｍ ^ＵＥは、対応する第ｍのｇＮＢに関連したＵＥ／ＤＳポートごとの相対的なトラフィック負荷に対応する。例えば、Ｔ_２ ^ＵＥによって表される第２のｇＮＢ（ｍ＝２）の場合に、１つの無線リンクのみがサポートされ、これは、この第２のｇＮＢの全容量を対応するＵＥ／ＤＳポート用に提供することができることを意味することに留意されたい。

【0128】

上記手順は、式（７）で行われているのと同様に、各ＥＳの実際のトラフィック仕様を考慮に入れて一般化することができる。必要な場合には、ｇＮＢ１とｇＮＢ２との間でＵＥ２のハンドオーバーを行って、双方のｇＮＢとの信頼できる通信リンクを確立するために十分な信号レベルを有することを特徴とする重複ゾーン（各ｇＮＢのカバレッジエリアが、図６に影付きエリアによって概略的に表されている）内のＵＥ２の有利なロケーションによって、ｇＮＢごとのトラフィック負荷をバランスさせることができる。

【0129】

ｇＮＢごとの負荷をバランスさせる上記手順は、ＵＥ／ＤＳ負荷について上記で論述したように、種々のトラフィックタイプ及び種々の使用シナリオについて、ＤＬ／ＵＬ動作モードを考慮するように一般化することができる。

【0130】

最後に、役立つこととして、上記手順は、好ましくは、ｇＮＢ間の干渉レベルが無視できるという条件下で適用されるべきであることに言及しておく。そのような条件は、以下のうちの少なくとも１つが真である場合に満たされる。
－各ｇＮＢが、Σ_ｍ＝１ ^ＭＲ_ｍ＝Ｒ_Σとなるような全体的なＲＲの一部分を備え、それによって、所与の無線リソースについて、ｇＮＢ間の競合が存在しないこと、又は
－ｇＮＢが、同じＲＲを少なくとも部分的に再利用するが、互いに対して及び関連したＵＥに対して許容可能な信号対干渉比（ＳＩＲ：signal to interference ratio）を保証することができるほど十分遠くに位置していること、又は
－各ｇＮＢ及び関連したＵＥが、例えば、同じＲＲを共有するデバイスの間の相互の影響を許容可能なレベルにまで最小化することに役立つ空間ビームフォーミング、ＭＩＭＯ、ＯＦＤＭ若しくは他の任意の方法に基づいて干渉緩和及び／又は多重化を行うことが可能であること。

【0131】

これに反して、ｇＮＢによるＲＲの再利用が、無視できない干渉レベルをもたらす場合には、最適化問題は、関与する全てのエンティティ（すなわちｇＮＢ及びＵＥ）に対して最も一般的な方法で定式化することができ、リソース配分（α_ｋ）と、ＲＲ使用におけるＵＥの効率（η_ｋ）と、全体的なＲＲとに関する最適化パラメーターのフルセットは、ＲＲの再利用及び干渉緩和を行うｇＮＢ及びＵＥの能力に応じて拡大又は縮小することができる。

【0132】

ＲＲ割り当て最適化問題の一般定式化においてその計算複雑度を削減するために、計算的に重く、多くの場合に不良設定のマルチパラメーター多目的最適化問題を解くことなく、ＴＳＮネットワークにおけるＷＢの意図した使用の迅速且つ妥当な予測を取得することを可能にする本発明の教示に従うことが強く推奨される。これによって、提案された方法は、計算能力が限られているノード上で実行することができるアルゴリズムにとって魅力的なものとなる。

【0133】

以下では、本発明による方法のいくつかの例示的な実施態様が示される。簡単にするために、これらの実施態様は、可能な限り少数のエンティティを備える通信システムにおいて説明される。

【0134】

図７は、
－単一のＮＷポート３６、単一のＤＳポート３５を有する単一のＵＥ３４、単一のＵＰＦ３２を備えるＷＢ３１と、
－下流側サブネットワーク４２におけるブリッジ４４と、それらのペアが上流側サブネットワーク４１に位置する２つのＥＳ、例えばトーカー４５及びリスナー４６と、
を備えるＴＳＮネットワークの一例示的な実施形態を表している。

【0135】

この実施形態において、１つのみのｇＮＢと１つのみのＵＥとの間で１つの無線リンクしか利用可能でないが、ＷＢＴＳＮ能力を計算する提案された方法は引き続き適用することができる。実際、この単一の無線リンクのスループット容量は、例えば時間多重化を介して、例えばＤＬモードとＵＬモードとの間で引き続き共有することができる。下流側サブネットワーク４２がトーカー及びリスナーを備える（図７に示すとおり）と仮定し、これらの２つのＥＳの存在及びタイプについての情報を除く追加の情報を有しないと、ＤＬモードとＵＬモードとの間で利用可能なＲＲを等しく共有することに決定することができる。例えば、これは、時間ドメイン多重化又は周波数多重化を介して行うことができる。対応するＱｏＳテンプレート及びスループット容量は、以下の式として定式化することができる。

【数18】

ここで、Ｃ_ｋ ^ＵＬ及びＣ_ｋ ^ＤＬは、無線リンク容量のうちのそれぞれＵＬモード及びＤＬモードの部分であり、Ｃ_Σは、式（９）によって定義されるように無線リンクの総スループット容量Ｃ_ｋを指す。

【0136】

同様に、図４における例示的な実施形態を参照して既に説明したように、この例は、各ＥＳ及び／又はパケットロス率等の追加の性能メトリックを含むＱｏＳテンプレートについて定義される既知のトラフィック仕様の場合について更に調整することができる。

【0137】

最後に、図７における２つのＥＳが、ＤＬモード及びＵＬモードで順次動作する下流側サブネットワークに位置する１つのみのＥＳを表すものと仮定することができる。このモデルは、この仮定の下でも引き続き有効である。

【0138】

図８は、
－そのＮＷポートのいずれもがＴＳ通信に使用されないＵＰＦ３２と、単一のｇＮＢ３３と、ＵＥのそれぞれがＤＳポート３５を有する２つのＵＥ３４とを備えるＷＢ３１と、
－ともに下流側サブネットワーク４２に位置し、ＷＢ３１を通じて互いに通信する２つのＥＳ４５、４６と、
を備えるＴＳＮネットワークの一例示的な実施形態を示している。

【0139】

この例の特色は、上流側サブネットワークに位置するどのＥＳも考慮していないことである。しかしながら、ＷＢのＴＳＮ能力を計算する提案された方法は、それぞれＵＬモード及びＤＬモードで動作する２つのＵＥの間のＲＲ割り当てを計算及び最適化するために引き続き適用することができる。

【0140】

以下では、ＴＳＮ能力をどのように計算するのかが説明される。提案された方法の最後のステップは、無線通信に関するＷＢの内部設定をＴＳＮ能力に変換するものであり、これらのＴＳＮ能力は、他のネットワークエンティティがＷＢのこれらの内部設定を理解できる形態を表している。このステップは、提案された方法の適用に必須のものではなく、例えばＩＥＥＥ８０２．１Ｑ又はＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃの下で動作する有線ＴＳＮネットワークとＷＢ（例えば３ＧＰＰ／５ＧＳ）との相互運用性を可能にするために必要となる場合がある。

【0141】

ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格によれば、ブリッジのＴＳＮ能力は、依存遅延Ｄ_ｄとして参照されるフレームサイズに依存するブリッジ遅延を記述するパラメーターを含む。このパラメーターは、通常、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格によって定義されるようにポートペアごと及びトラフィックタイプごとに定義され、以下の式のように、２つの隣接する構成要素を接続するリンクのスループット容量の逆数に等しい。

【数19】

ここで、Ｃ_ｎｋ ^ｍｉｎは、第１のＴＳＮブリッジの第ｎの入口ポートと、この第１のブリッジの第ｋの出口ポートにケーブルによって接続された隣接する構成要素の入口ポートとの間のパスにおける最小リンク容量である。

【0142】

ＷＢの場合には、最小リンク容量（すなわちボトルネック）は、通常、無線リンクに関連している。このため、ＷＢのポートペアごとの依存遅延（Ｄ_ｄ ^ＷＢ）は、以下の式のように、無線リンク容量に基づいて定義することができる。

【数20】

ここで、Ｃ_ｋは、例えば式（１３）によって定義されるＱｏＳに関する追加の最適化基準と組み合わせることができる例えば式（１０）又は（１２）によって定義されるような対応する最適化問題を解くことによって求められる適切なα_ｋパラメーター値及びη_ｋパラメーター値を用いて式（９）によって定義されるｇＮＢとＵＥ（ｋ）との間の無線リンクのスループット容量である。

【0143】

式（２０）の右辺はＮＷポートの参照を含まないことに留意されたい。この理由は、この例では、ボトルネックを担当する無線リンクがｇＮＢ／ＵＥペアに関連している（及びＵＰＦ／ＮＷペアに関連していない）からである。

【0144】

ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格において提供される定義と一致して、ポートペアごとの全体的な遅延は、その後に、独立遅延（ブリッジハードウェアに関するもの）と式（２０）によって定義される依存遅延との合計として計算することができる。

【0145】

一実施形態において、ＴＳＮ計算のステップは、ＣＮＣからＴＳＮスケジューリングを受信した後に繰り返すことができる。

【0146】

これを行うために、初期ＴＳＮ能力の宣言後に取得される追加情報に基づいてテンプレートを調整するための最適化ループを追加することができる。これは、ＷＢがその初期宣言に基づいてＣＮＣによって計算されるＴＳＮスケジューリングを受信したときに行うことができる。スケジューリングに関する情報は、通常、ＩＥＥＥ８０２．１Ｑｂｖ規格及びＩＥＥＥ８０２．１Ｑｃｃ規格によって定義されるようなポートごとのスケジューリング及びストリームごとの情報を含み、これらの情報は、ＷＢが、
－ＷＢを実際に通過するストリームのリスト、
－下流側サブネットワークに位置する、関係するＥＳの識別情報（例えばＭＡＣアドレス）又は内部のストリームごとのルーティング情報（例えば、所与のストリーム用のＷＢの入口ポート及び出口ポート）、
－ストリームごと／ポートごと／トラフィッククラスごと／ＥＳごとの実際のトラフィック負荷、
を求めるために使用することができる。

【0147】

この情報に基づいて、ＱｏＳテンプレートを上述したような本発明の教示に従って調整することができ、ＷＢＴＳＮ能力を再計算するのに使用することができる。

【0148】

新たなＴＳＮ能力は、その後、必要に応じてＴＳＮスケジューリングを調整するＣＮＣに提供することができる。

【図1】