路径控制系统、路径控制装置、路径控制方法和程序的制作方法

专利名称：路径控制系统、路径控制装置、路径控制方法和程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于被配置为发送数据的通信网络的路径控制系统、路径控制装置和 路径控制方法，并且涉及用于允许计算机执行该方法的程序。
背景技术：
随着信息化的近来进步，已经存在对于用于数据通信的数据通信业务的增长的需 求。因此，已经要求网络的通信频带的增加和操作代价的减小。移动电话网络等利用由无线电链路形成的网络，诸如FWA(固定宽带无线接入)网 络，其使用利用诸如在其中能够执行宽带传输的毫米波段中的频率的无线电方案。图1示出了调制模式的SNR(信噪比)和传输速率之间的相互关系的图。在图1 的图中，横坐标轴指示SNR，并且纵坐标轴指示带宽。无线电链路的通信质量取决于接收信 号的SNR而改变。因此，许多注意力已经被放在自适应调制技术上，以便进一步提高无线电 链路的带宽。自适应调制技术基于经由无线电链路的无线电通信的状态自适应地发现和使用 具有最高传输效率的调制方案。自适应调制技术允许根据无线电环境来执行最佳的无线电 通信。这使得能够改善频率效率。如果能够预测在未来要由每一个无线电链路使用的调制模式，则能够保证流过网 络的业务的通信质量。在JP2006-505221A(以下称为文件1)和JP2004-363679A (以下称 为文件2)中公开了用于预测调制模式的方法的示例。如在文件1中所公开，使用自适应调制技术的无线电链路可以与过去的历史有一 定相关度。因此，能够预测(估计)要由无线电链路使用的调制模式。而且，如文件2中所 示，能够通过利用天气信息来预测(估计)调制模式。在下文中公开了在无线电网络中执行的路径控制的示例M. S. Kodialam等人的 "Minimum interference routing with applications to mpls traffic engineering，，， INF0C0M, 2000 (以下称为文件3)。如果在文件3中公开的路径控制被应用到使用自适应调制技术的FWA网络，则不 像在有线通信的情况下那样，无线电链路的通信速率将依与路径控制有关的自适应调制而 改变。因此，可能发生拥塞等而使得业务的通信质量变差。另一方面，JP2006-313992A(以下称为文件4)提出了利用自适应调制的用于FWA 网络的负载分布技术。在文件4中公开的方法是其中在用于中继传输的多个路由路径中的 无线电链路之间分布业务的方案。这种方案的使用允许分布业务，使得能够改善整个网络 的利用率。然而，在这种方案中，分组可能通过不同的路径，由于延迟等而导致可能的抖动。 在该情况下，该方案不适合于诸如需要保证通信质量的VoIP (IP承载语音)的业务。这样 的业务要求允许业务通过同一路径的路径控制。而且，如果没有任何修改地使用该方案，则 因为不能指定路径，所以难以估计需要什么优先级来保持业务的质量。结果，保持和管理优先业务的通信质量较为困难。在下文中公开了考虑了路径控制的现有技术的示例J.Sangiamwong等人 StJ "QoS-based adaptive modulation under rainfal 1 environment in gigabit millimeter-wave broadband wireless access system, "IEEE RAWCON, 2003 (以下禾尔为文 件5)。文件5提出了用于具有自适应调制功能的FWA网络的路径控制方案。在文件5中 提出的方案搜索对于每一个流最佳的调制模式和路径。然而，这种方案是基于当前的无线 电链路状态的路径控制。因此，不能保证在未来保持调制模式。而且，在每一个基站中，对 于每一个流选择调制模式，不利地导致较大的开销。如上所述，需要一种技术，其中，依自适应调制而改变的要由每一个无线电链路使 用的调制模式被预测或估计以允许执行路径控制。

发明内容
因为自适应调制改变无线电链路的传输速率，所以简单的路径控制可能使得流过 网络的业务的通信质量不利地变差。本发明的一个示例性目的是提供路径控制系统、路径控制装置和路径控制方法， 它们都被设计为在由具有不同的传输速率的链路形成的网络中实现高质量通信，本发明的 一个示例性目的也是提供由计算机执行的程序。根据本发明的示例性方面的一种路径控制系统包括网络，所述网络包括通信装 置，所述通信装置经由使用自适应调制的无线电链路来进行通信；以及，路径控制装置，预 测用于所述无线电链路的未来调制模式，并且基于作为所述预测的调制模式的预测模式来 设置网络的通信路径。而且，根据本发明的一个示例性方面的一种路径控制装置包括调制模式预测部， 用于预测在网络中的无线电链路的未来调制模式，所述无线电链路使用自适应调制，所述 网络包括经由所述无线电链路来进行通信的通信装置；以及，路径控制部，用于基于作为所 述预测的调制模式的预测模式来设置所述网络的通信路径。而且，根据本发明的一个示例性方面的一种路径控制方法包括预测在网络中的 无线电链路的未来调制模式，所述无线电链路使用自适应调制，所述网络包括经由所述无 线电链路来进行通信的通信装置；以及，基于作为所述预测的调制模式的预测模式来设置 所述网络的通信路径。而且，根据本发明的示例性方面的程序由计算机来执行，所述计算机为网络设置 通信路径，所述网络包括通信装置，所述通信装置经由使用自适应调制的无线电链路来进 行通信，并且所述程序允许所述计算机执行下述处理预测用于无线电链路的未来调制模 式，并且基于作为所述预测的调制模式的预测模式来设置所述网络的通信路径。


图1是示出调制模式的SNR和传输速率之间的相互关系的图。图2是示出根据第一示例性实施例的网络的配置的示例的框图。图3是示出根据第一示例性实施例的路径控制装置的配置的示例的框图。
图4是示出根据第一示例性实施例的通信装置的配置的示例的框图。图5是示出由路径控制装置执行的用于路径设置的操作过程的流程图。图6是示出根据第二示例性实施例的通信装置的配置的示例的框图。图7是示出根据第三示例性实施例的路径控制装置的配置的示例的框图。图8是示出根据第四示例性实施例的由路径控制装置执行的操作过程的流程图。图9是示出用于第一示例中的路径控制装置的操作过程的流程图。图10是示出在第一示例中的网络的配置的示例的框图。图11是示出在第一示例中的路径控制的操作过程的时序图。图12是示出用于第二示例中的路径控制装置的操作过程的流程图。
具体实施例方式(第一示例性实施例)将描述根据本示例性实施例的路径控制装置。图2是示出根据本示例性实施例的网络的配置的示例的框图。在图2中所示的网 络包括被配置为传送分组的多个无线电链路和通信装置202至206。被配置为执行路径计 算的路径控制装置201通过无线电或通过导线连接到每一个通信装置202至206。在图2 中，通过实线来示出基于无线电通信的在通信装置之间的连接。通信装置202至206是路 由器或交换机。图3是示出根据本示例性实施例的路径控制装置的配置的示例的框图。如图3中 所示，路径控制装置201包括通信部301、路径控制部302、业务信息管理部303、拓扑信息管 理部304、链路信息管理部305和调制模式预测部306。路径控制装置201经由通信部301 向通信装置202至206发送数据并从通信装置202至206接收数据。不管其名称表达如何，调制模式预测部306可以通过统计计算来执行估计处理。业务信息管理部303管理业务信息，业务信息包括用于指示业务通过网络流向何 处和多少业务通过网络流动的信息以及关于由业务使用的频带的信息。作为用于指示业务 通过网络流向何处和多少业务通过网络流动的信息，例如，可获得关于业务的源和目的地 的信息。拓扑信息管理部304管理连接信息，所述连接信息包括指示如何配置网络的信息 和关于在节点之间的连接的信息。链路信息管理部305累积从每一个通信装置202至206接收的链路状态信息。链 路信息管理部305管理链路信息，所述链路信息包括每一个无线电链路的误码率(BER)和 关于迄今由无线电链路使用的调制模式的历史信息。而且，在从调制模式预测部306接收 到关于新预测的调制模式的信息时，链路信息管理部305将该信息传送到路径控制部302。调制模式预测部306基于由链路信息管理部305管理的链路信息来周期地或响应 于在业务上的改变来预测调制模式。调制模式预测部306将预测的调制模式传送到链路信 息管理部305。在从链路信息管理部305接收到关于新预测的调制模式的信息时，路径控制部 302参考由业务信息管理部303管理的业务信息、由拓扑信息管理部304管理的连接信息和 由链路信息管理部305管理的链路信息，以收集关于形成网络的链路的状态和性能的网络信息。路径控制部302然后基于网络信息来设置业务流过的路径。具体地说，基于网络信 息，路径控制部302执行路径计算来计算要对于其设置路径的、在通信装置之间的业务流 过的路径。然后，路径控制部302向在网络中的通信装置202至206通知从路径计算得出 的路径信息。路径控制部302由此为网络设置业务路径。路径控制部302、业务信息管理部303、拓扑信息管理部304、链路信息管理部305 和调制模式预测部306的每一个包括存储部件(在附图中未示出)，在其中记录了信息； 以及，专用电路，其对应于每一个部的操作。在每一个部中，有可能在存储部件中预先存储 与该部的操作对应的程序，并且可能提供CPU(中央处理单元)(在附图中未示出)，而不使 用如上所述的专用电路。在该情况下，CPU根据该程序来执行处理，以允许每一个部执行如 上所述的操作。而且，如果提供了 CPU，则不必提供与相应的部对应的所有CPU。现在，将描述通信装置202至206的配置。通信装置202至206的配置是类似的。 因此，将描述通信装置202的配置作为代表。图4是示出通信装置的配置的示例的框图。如图4中所示，通信装置202包括与 多个无线电链路对应的无线电通信部401至403 ；分组处理部404，其被配置为执行分组传 送处理；路径表管理部405，其被配置为管理指示用于分组传送的路径的路径表；以及，链 路状态管理部406。无线电通信部401至403的每一个包括自适应调制功能，以使用预设调制模式来 作为用于无线电链路的调制模式，或根据无线电环境动态地改变调制模式。路径表管理部405管理其本身的路径表。在从路径控制装置201接收到关于新的 路径的信息的通知时，路径表管理部405根据所接收的通知来更新路径表。链路状态管理部406记录其本身的无线电通信部401至403的状态，并且管理链 路状态信息，该链路状态信息包括由链路状态管理部406管理的链路的BER和关于由每一 个链路使用的调制模式的信息。每一个无线电通信部的状态可以包括关于由无线电链路使 用的调制模式的持续时间的信息。分组处理部404根据由路径表管理部405管理的路径表来执行分组传送处理。而 且，分组处理部404周期地或响应于在业务中的改变来向路径控制装置201传送由链路状 态管理部406管理的链路状态信息。分组处理部404、路径表管理部405和链路状态管理部406的每一个包括存储部 件(在附图中未示出)，在其中记录了信息；以及，与每一个部的操作对应的专用电路。在每 一个部中，有可能在存储部件中预先存储与该部的操作对应的程序，并且可能提供执行程 序的CPU(中央处理单元)(在附图中未示出)，而不使用所述专用电路。在该情况下，CPU 根据程序来执行处理，以允许每一个部执行上述的操作。现在，将描述路径控制装置201的操作。图5是示出根据本示例性实施例的、用于路径控制装置的操作过程的流程图。调制模式预测部306基于由链路信息管理部305管理的链路信息，周期地或响应 于在业务上的改变来导出作为对于预定无线电链路预测的调制模式的预测模式(501)。随 后，在经由链路信息管理部305从调制模式预测部306接收关于预测模式的信息时，路径控 制部302使用预测模式和网络信息来确定用于在预定的通信装置之间的业务的路径(步骤 502)。
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在步骤502中的路径设置过程中，路径控制部302通过下述方式来搜索和设置路 径通过基于当利用调制模式时获得的无线电链路的传输速率和关于由当前的现有业务使 用的频带的信息来加权由无线电链路引起的代价(cost)。现在，将描述由调制模式预测部306执行的调制模式预测方法。在本示例性实施例中，为了预测在被配置为执行自适应调制的无线电链路中被估 计保持的最小传输速率，即，作为用于预测允许保持最小期望的通信质量的调制模式的方 法，下面的大致四种方法是可能的1)最小速率的使用，2)统计信息的利用，3)过去的历史 信息的利用，以及，4)天气预测信息的利用。导出方法1)，使用最小速率的方法，通过下述方式来导出预测模式在可用于无 线电链路的调制模式中关注至少保持了实现最小传输速率的调制模式。如果可以通过M来 表示调制模式的集合，则预测模式是在M中包括的、实现最小传输速率的调制模式。因此， 给出下面的表达式预测模式=Min(M)导出方法O)，利用统计信息的方法，在要由无线电链路使用的调制模式的分布如 在例如正态分布的情况下那样具有预定形式的情况下，使用分布的平均和方差来导出预测 模式。该平均和方差对应于在统计信息中包括的分布信息。如果通过μ来表示该平均值， 并且通过σ来表示该方差，则预测模式在99. 74%的概率如下。预测模式=[μ-3σ]因此，这个表达式的值被确定为预测模式。在该情况下，[*]是高斯符号，其指示不 大于*的最大整数值。通过预先与相应的调制模式相关联来设置整数值。例如，如果调制 模式是 QPSK、16QAM、32QAM 和 64QAM，则对应的整数值是 QPSK = 1、16QAM = 2、32QAM = 3 和 64QAM = 4。导出方法3)，利用过去的历史信息的方法，可以包括使用由无线电链路先前利 用的调制模式的历史来导出预测模式。假定调制模式的集合被表示为M，并且其间使用每 一个调制模式的一部分给定时间T被表示为T_m。在该情况下，例如，下面的确定方式是可 能的确定预测模式，对于该预测模式而言，这些调制模式的每一个的时间T_m与具有较高 传输速率的其他调制模式的时间T_m的和等于或大于预设阈值，并且具有最大和的这些调 制模式之一被确定为预测模式。而且，可以将每一个调制模式的过去的BER用作过去的历 史来预测调制模式。在此，将BER用作指示电波环境的信息。然而，该信息不限于BER，而 是可以是SNR或CINR(载波对干扰加噪声比)。替代地，可以将多个这些信息组合在一起。 在链路信息中包括用于指示电波环境的信息。导出方法4)包括使用诸如预先获取的天气信息的气象信息来预测调制模式。这 种预测方法利用关于哪里下雨的信息和关于无线电链路的位置信息来预先预测哪个无线 电链路在下雨的影响下使用哪个调制模式。现在，将描述由路径控制部302执行的路径设置方法。在调制模式预测部306通过上述方法的任何一种来预测用于无线电链路的调制 模式后，路径控制部302使得所有的无线电链路e e L引起代价。例如通过下式来表达所 引起的代价l/(Bff(m) -D (e))
m表示用于经历预测的无线电链路e的预测模式。BW(m)表示当m被用作调制模 式时获得的传输速率。D(e)表示由利用无线电链路e的业务使用的频带。在该情况下，不特别限制用于预测用于每一个无线电链路的调制模式的方法。如 果D(e) >BW(m)，则无穷⑴作为代价被提供，以便防止选择无线电链路。随后，路径控制部 302基于由链路引起的代价来选择路径。此时，若干路径搜索方法是可能的。然而，选择具 有最小代价的路径。现在，将使用在图2中所示的网络来描述路径设置的具体示例。在图2中所示的网络中，如果具有传输速率R的业务被允许从通信装置202向通 信装置204流动，则可能的路径可以包括通信装置202至通信装置204和通信装置202至 通信装置205至通信装置204。 在此，假定在通信装置202至通信装置204之间的传输速率通过自适应调制在R/2 和2R之间改变，并且在通信装置202至通信装置205至通信装置204之间的传输速率通过 自适应调制在R和3/2R之间改变。在该情况下，不预测无线电链路的传输速率，简单地选 择具有高传输速率的在通信装置202至通信装置204之间的路径。然而，其后，如果在通信 装置202至通信装置204之间的传输速率改变为R/2，则业务的通信质量可能变差。如上所述，在本示例性实施例中，预测每一个无线电链路要使用的调制模式。因 此，取代在通信装置202至通信装置204之间的路径，选择保持最小值R的传输速率的在通 信装置202至通信装置205至通信装置204之间的路径。因此，可以保证业务的通信质量。 当设置路径时，如果在通信装置之间的业务的通信质量被设置使得其等于或高于在自适应 调制之前所获得的，则在自适应调制前后均将保证通信质量。而且，对于以分组为单位的负载分布，不能指定由分组遵循的路径。因此难以保证 通信质量，即，难以为业务保留频带。然而，本示例性实施例允许通过路径控制来控制业务 流过的路径。因此，不像以分组为单位的负载分布那样，本示例性实施例允许容易地保证业 务的通信质量。在本示例性实施例中，预测有可能被每一个无线电链路在未来使用的调制模式。 预测其中无线电链路可以保持最小通信质量的调制模式，并且，基于该信息来执行路径控 制。因此，当执行路径控制时，选择使用更稳定的无线电链路的通信路径。而且，虽然由于 自适应调制导致传输速率降低，但是可以提供负载分布以便防止业务被影响。而且，路径控 制允许控制属于同一流的分组的路径。这使得能够实现高质量。可以在具有有线链路和无线电链路的混合的网络中实现本示例性实施例。而且， 一个或多个通信装置可以包括在路径控制装置中提供的调制模式预测部。在该情况下，从 通信装置向路径控制装置发送的链路状态信息包括关于由调制模式预测部预测的调制模 式的信息。而且，路径控制部302可以参考从每一个通信装置收集的链路信息，以基于无线 电链路的过去状态来预测调制模式的持续时间。路径控制部302然后可以对于每一个持续 时间重新设置路径。如果在持续时间内执行路径控制，则可以避免改变调制模式。而且，可 以提供多个路径控制装置，并且将该多个路径控制装置分布在网络上。(第二示例性实施例)在本示例性实施例中，每一个通信装置也包括在第一示例性实施例中的路径控制装置的功能。如图3中所示配置根据本实施例的每一个通信装置。图6是示出根据本示例性实施例的通信装置的配置的示例的框图。通信装置2002 不仅进一步包括在图4中所示的配置，而且包括路径控制部607、业务信息管理部608、拓扑 信息管理部609、链路信息管理部610和调制模式预测部611。在此，也描述当从外部接收到准入请求时执行的控制，该准入请求用于允许利用 网络。以下将响应于准入请求的控制称为准入控制。在经由网络向无线电通信部401输入准入请求消息后，准入请求消息经由分组处 理部604被输入到路径控制部607。在接收到准入请求消息后，路径控制部607执行与在第 一示例性实施例中所述类似的路径控制。其后，在本示例性实施例中，向其他通信装置通知 作为关于通过路径控制设置的路径的信息的路径信息。在本示例性实施例中，可以通过多个装置来分布地执行路径控制。(第三示例性实施例)在本实施例中，如果业务具有不同的优先级，则用于预测调制模式的方法取决于 业务的优先级等级而改变。需要保证的通信质量的业务具有较高的优先级。图7是示出根据本示例性实施例的路径控制装置的配置的示例的框图。如图7中 所示，路径控制装置2001包括优先级等级1调制模式预测部701至优先级等级N调制模式 预测部70N，而不是在图3中所示的调制模式预测部306。当存在从高优先级等级到低优先级等级的多个等级时，路径控制部302和链路信 息管理部305允许优先级等级1调制模式预测部701至优先级等级N调制模式预测部70N 的每一个根据优先级等级的次序来预测调制模式。根据本示例性实施例，允许具有低优先级等级的许多流移动通过网络，并且保持 具有高优先级等级的流的通信质量。即，能够接受具有不同要求水平的通信质量的业务的 混合，并且，能够提供所要求水平的通信质量。而且，路径控制允许控制用于业务的路径。因此，可以将路径控制与诸如优先级控 制的通信质量保证技术组合。这提供了用于优先级等级的业务的高质量通信。(第四示例性实施例)根据本示例性实施例，当设置用于业务的路径时，也设置当故障发生时要使用的 备份路径。根据本示例性实施例的路径控制装置类似于根据第一示例性实施例的路径控制 装置。因此，省略根据本示例性实施例的路径控制装置的配置的描述，并且将描述与在第一 实施例中的那些不同的操作。图8是示出根据本示例性实施例的路径控制装置的操作过程的流程图。如图8中 所示，如第一实施例的情况那样，调制模式预测部306预测调制模式(步骤801)，并且路径 控制部302设置通常使用的路径(步骤80 。在本实施例中，在设置通常路径后，路径控制 部302如通常路径的情况那样设置备份路径(步骤803)。如上所述，在由业务实际使用的路径之外，设置备份路径(步骤80 。即使设置了 备份路径，但是调制模式预测部306可以预测其中每一个链路能够保持最小期望的质量的 调制模式并且保留用于备份路径的频带。在本实施例中，设置当发生故障时要使用的备份路径。而且，即使当设置备份路径 时，也能够通过利用由预测确定的调制模式来减小自适应调制对于备份路径的影响。
如上所述的第一至第四示例性实施例不仅可以被独立地实现，而且多个示例性实 施例可以被组合在一起。第一示例在本示例性实施例中，将描述由根据第一示例性实施例的路径控制装置执行的准 入控制的示例。图9是示出包括准入控制的用于路径控制操作的过程的流程图。在接受外部准入请求时(步骤900)，调制模式预测部306首先导出用于每一个无 线电链路的预测调制模式(步骤901)。随后，路径控制部302搜索路径(步骤902)。在路径搜索期间，路径控制部302基于当使用预测模式时获得的无线电链路的通 信速率和关于由当前存在的业务使用的频带的信息来加权每一个链路引起的代价。路径控 制部302搜索最小代价的路径，除了没有足以允许业务通过的额外频带的链路之外。如果 存在任何这样的路径，则路径控制部302允许在请求中的准入(步骤90；3)。如果没有这样 的路径，则拒绝准入请求(步骤S904)。如果路径搜索成功，则路径控制部302向在搜索路径上的所有通信装置发送用于 指示业务和业务要遵循的路径的路径信息的消息。路径控制部302然后允许每一个通信装 置更新路径表。现在，将描述在10中所示的网络上执行的路径控制的操作。如图10中所示，网络 包括通信装置1002至1004。每一个通信装置1002至1004连接到路径控制装置1001。图11是示出用于路径控制的操作过程的时序图。图11示出其中设置在通信装置 1002和通信装置1003之间的路径的示例。在接收到外部流准入请求时(步骤1110)，路径控制装置1001预测用于无线电链 路的调制模式(步骤S1111)。其后，路径控制装置1001搜索满足请求的路径(步骤1112)。 如果找到适当的路径，则路径控制装置1001允许所请求的流的准入(步骤1113)。路径控 制装置1001向在路径上的通信装置1002和1003提供通知，以促使通信装置1002和1003 更新路径表(步骤1114)。其后，开始通信(步骤1115)。在预测其中在图11中所示的步骤1111中执行操作的调制模式的操作中，路径控 制部302预测由每一个无线电链路保持的最小传输速率和用于无线电链路的调制模式。然 而，存在用于预测的若干方法。在此，预测值对应于可用于具有最低传输速率的每一个无线 电链路的调制模式之一。第二示例取代每次业务发生时执行路径计算，本示例性实施例预测用于每一个无线电链路 的调制模式，然后使用预先获取的业务需求信息来确定用于要控制的业务的所有路径。根 据本示例性实施例的路径控制装置类似于根据第一示例性实施例的路径控制装置。因此， 省略根据本示例性实施例的路径控制装置的配置的描述，并且将描述本示例性实施例的特 征。在本示例性实施例中，路径控制部302周期地或响应于在业务上的改变来从业务 信息管理部303获取指示预期的业务量的业务需求信息。业务需求信息对应于要经历路径 控制的业务上的数据。而且，路径控制部302使用业务需求信息和关于由调制模式预测部 306预测的调制模式的信息来设置用于要控制的业务的所有路径。
图12是示出根据本示例性实施例的路径控制装置的操作过程的流程图。如图12中所示，路径控制装置201获取指示预期的业务量的业务需求信息(步骤
1201)。而且，路径控制装置201通过预测来确定用于每一个无线电链路的调制模式(步骤
1202)。路径控制装置201使用在步骤1201和1202中的结果来设置用于要控制的业务的 所有路径(步骤1203)。在步骤1203中执行的路径设置过程中，基于预测的调制模式和业务需求信息，路 径控制部302设置用于线性编程问题的目标函数和限制，并且设置用于业务的路径，以便 最大化或最小化目标函数。如果目标函数最大化流过网络的业务量，则在路径设置过程中， 确定允许业务量最大化的路径。第三示例本示例性实施例对应于第二示例性实施例。每一个包括由在第一实施例中描述的 路径控制装置提供的路径控制功能的装置分布在网络上。每一个所述装置执行准入控制， 并且控制业务流过的路径。例如，假定如图6中所示配置在图10中所示的通信装置1003和1004。因此，通 信装置1003和1004包括向根据第一示例性实施例的路径控制装置201提供的路径控制功 能。在接受准入请求时，每一个通信装置1003和1004执行路径控制来搜索用于业务的路 径。此时，通信装置1003和1004向彼此通知执行路径控制的结果，以交换指示多少业务量 正在流过网络的哪个部分的业务信息。第四示例本示例性实施例是指示即使多个优先级等级可用于业务，路径控制也有效地操作 的示例。在本示例性实施例中，将描述包括准入控制的路径控制操作，并且当应用第三实施 例时并且当存在总共两个优先级等级时，即高优先级业务和低优先级业务，执行该路径控 制操作。假定如图7中所示配置根据本示例性实施例的路径控制装置，并且如图10中所示 配置网络。在此，省略这些配置的详细描述。将描述根据本示例性实施例的路径控制的操作。在本示例性实施例中，根据在图 11中所示的过程来进行控制。在步骤1111中预测调制模式的操作如下。对于高优先级业 务，预测模式是可用于具有最低传输速率的每一个无线电链路的调制模式之一。对于低优 先级业务，预测模式是现在被无线电链路使用的调制模式之一。在本示例性实施例中，假定在图10中所示的通信装置1002和1003通过两个无线 电链路el (在图10中所示的附图标记1005)和e2(在图10中所示的附图标记1006)连接 在一起。而且，假定可用于每一个无线电链路的调制模式是QPSK、16QAM、32QAM和64QAM。 假定在各个调制模式中实现的传输速率分别是10Mbps、20Mbps、30Mbps和40Mbps。将描述 路径设置的操作，在上述条件下当新允许I-Mbps业务在通信装置1002和1003之间流动时 由路径控制部302执行该操作。如果无线电链路el使用30Mbps (32QAM)的传输速率并且当高优先级业务使用 8-Mbps链路而低优先级业务使用12-Mbps链路时，通过下式来给出由无线电链路el引起的 代价w (el)w (el) = l/(BW(m)_D_P(e))
在此，D_P(e)表示对于每一个业务而言的、由具有与这个业务相同的优先级等级 或比这个业务高的优先级等级的业务使用的链路频带。因此，对于高优先级等级，D_P(e)= 8。对于低优先级等级，D_P(e) = 8+12 = 20。因此，对于高优先级业务，代价是w(el) = 1/(10-8) =0.5。对于低优先级业务， 代价是 w (el) = 1/(30-20) = 0. 1。类似地，假定另一个无线电链路e2具有20Mbps (16QAM)的传输速率，并且高优先 级业务使用2-Mbps链路，而低优先级业务使用IO-Mbps链路。在该情况下，由无线电链路 e2引起的代价对于高低优先级业务都是= 0. 125。在本示例性实施例中，如上所述，在无线电链路中存在空闲频带。因此，可以接受 业务。结果，对于高优先级业务，具有较低代价的无线电链路e2被选择为路径。对于低优 先级业务，对于低优先级业务的具有较低代价的无线电链路el被选择为路径。而且，在路径上的通信装置根据业务的优先级等级来执行优先级控制，以保证 QoS0第五示例本示例性实施例对应于第四示例性实施例，并且不仅设置路径而且设置备份路 径。根据本示例性实施例的路径控制装置类似于根据第四示例性实施例的路径控制装置。 因此，省略根据本示例性实施例的路径控制装置的配置的描述。在设置备份路径中，根据本示例性实施例的路径控制装置使用被执行来设置通常 使用的通常路径的调制模式预测或在设置备份路径时新预测调制模式。然后，基于结果产 生的信息，路径控制装置搜索备份路径。将参考图8中的流程图来描述作为根据本示例性实施例的控制装置的用于路径 的操作过程。调制模式预测部306预测要由每一个链路使用的调制模式(步骤801)。路径 控制部302搜索并设置通常使用的通常路径(步骤80 。然后，路径控制部302使用在步 骤801中执行的预测的结果来搜索和设置备份路径(步骤803)。第六示例本示例性实施例是其中调制模式预测与在示例性实施例1和4中的不同的示例。 根据本示例性实施例的路径控制装置与根据第一示例性实施例的路径控制装置类似。因 此，省略根据本示例性实施例的路径控制装置的配置的描述。将参考在图5中所示的流程图来描述根据本示例性实施例的路径控制装置的操 作。在此，将主要描述由在图3中所示的调制模式预测部306执行的在图5中的步骤501 中的操作。在本示例性实施例中，假定预先知道要由无线电链路使用的调制模式的分布。调 制模式预测部306能够通过利用要由无线电链路使用的调制模式的分布或BER的分布来预 测用于无线电链路的调制模式。调制模式预测部306利用调制模式的分布来操作如下。假定QPSK、16QAM、32QAM 和 64QAM 分别对应于 QPSK = 1、16QAM = 2、32QAM = 3 和 64QAM = 4。由特定无线电链路所利用的调制模式的使用频率和使用时间遵循正态分布。通 过μ (e) =3来给出平均。通过ο (e) =0.4来给出方差。在该情况下，调制模式预测部 306利用上述的特性来预测用于每一个无线电链路的调制模式。在计算用于高优先级业务的路径中，调制模式预测部306将预测的调制模式确定为m= [μ (e)-3 0 (e)]。调制模式预测部306因此将在至少99. 97%的概率等于或大于上 述值的调制模式选择为预测模式。因此，下式成立。m = [3-3X0. 4] = 1对于高优先级业务，预测模式是QPSK。而且，在计算用于低优先级业务的路径中，调制模式预测部306将调制模式预测 为m= [μ (e)_3o (e)]，以使得低优先级业务可更容易接受。这改善了整个网络的利用率。 在该情况下，下式成立。m = [3-0. 4] = 2调制模式预测部306将16QAM选择为预测模式。BER用作指示电波环境的信息。 然而，不仅BER而且SNR、CINR或多个这些类型的信息的组合可以被使用。第七示例本示例性实施例对应于其中执行与在示例性实施例1、4和6中的那些情况进一步 不同的调制模式预测的情况并且对应于其中使用过去的历史的示例。在本示例性实施例 中，将描述基于先前由每一个无线电链路使用的调制模式的信息来预测未来的调制模式的 方法。根据本示例性实施例的路径控制装置类似于根据第一示例性实施例的路径控制装 置。因此，省略根据本示例性实施例的路径控制装置的配置的描述。将参考在图5中所示的流程图来描述根据本示例性实施例的路径控制装置的操 作。在此，将主要描述由在图3中所示的调制模式预测部306执行的、在图5中的步骤501 中的操作。可以通过下述方式来预测要由无线电链路在未来使用的调制模式执行计算来确 定可用于在过去的给定时间期间使用的对无线电链路可用的多种类型的调制模式的比例 和在该给定时间期间使用的调制模式的长度。在此，假定可用于特定无线电链路的调制模式是QPSK、16QAM、32QAM和64QAM。由 无线电链路使用的调制模式和使用每一个调制模式的时间是64QAM 2个小时、32QAM 1个 小时和16QAM 1个小时。在该情况下，调制模式在四小时时间段中占用的比例是64QAM = 1/2、32QAM = 1/4U6QAM = 1/4 和 QPSK = 0。在此，限定每一个调制模式的稳定水平是等于或大于这个调制模式的调制模式在 这个调制模式中占用的比例，因此，上述调制模式的稳定水平是64QAM = 1/2、32QAM = 3/4、 16QAM = 1 禾口 QPSK = 1。调制模式预测部306取决于业务所需要的稳定水平来预测调制模式。在此，调制 模式预测部306选择具有最高传输速率的满足业务所需要的稳定水平的调制模式之一。因 此，如果业务所需要的稳定水平是1，则将16QAM选择为预测模式。而且，如果低优先级业务 请求等于或大于预设阈值0. 6的稳定水平，则将32QAM确定为预测模式。对于高优先级业务，预测低调制模式。因此，除非调制模式等于或小于QPSK，能够 提供稳定通信。而且，对于低优先级业务，估计较高的调制模式。因此，低优先级业务可能 被在自适应调制中涉及的调制模式中的改变影响。然而，可获得高优先级业务不使用的空 闲频带。这使得能够提高整个网络的利用率。第八示例本示例性实施例是其中使用BER来预测调制模式的示例。本示例性实施例类似于
15第七示例，除了调制模式预测操作之外。因此，省略配置和操作的详细描述。在本示例性实施例中，在图5中的步骤501中的操作中，将每一个无线电链路的过 去的BER用作过去的历史。在该情况下，链路信息管理部305收集在无线电链路的每一个 调制模式中的过去的BER。调制模式预测部306选择具有最高传输速率的满足业务所需要 的BER的调制模式之一。例如，如果调制模式的过去的BER 是 QPSK= 10~-4、16QAM= 10~-3、32QAM= 10"-3 和64QAM = 10"-2并且业务所需要的BER是10~_3，则调制模式预测部306将32QAM选择为 调制模式的预测值。BER被用作通信质量信息。然而，本发明不限于BER的使用。可以使用SNR、CINR 或多个这些类型的信息的组合。第九示例本示例性实施例是其中使用气象信息来预测调制模式的示例。本示例性实施例类 似于第七示例，除了调制模式预测操作之外。因此，省略该配置和操作的详细描述。根据本示例性实施例，在图5中的步骤501中的调制模式预测操作被执行如下。 为了允许改善预测精度，基于从预先获取的降雨信息获得的降雨强度的分布、雨云的移动 速度、路径的使用的预测结果和关于无线电链路的位置信息来预测要由每一个无线电链路 使用的调制模式。关于无线电链路的位置信息被预先包括在由拓扑信息管理部304管理 的连接信息内。在基于预测结果来确定雨将降在某无线电链路时，调制模式预测部306将 QPSK——用于该链路的最小模式确定为预测模式。在上述示例性实施例的任何一个中，预测要由无线电链路使用的调制模式，并且 基于预测结果来执行路径控制，以控制流过网络的业务。这使得能够抑制由自适应调制导 致的传输速率上的改变对于业务的不利作用。而且，路径控制有助于网络资源的管理，使能 保持整个网络的通信质量的更灵活的控制。产业上的适用性本发明适用于无线电宽带系统和移动网络系统，两者都是由无线电链路形成。作为本发明的效果的示例，通过预测由无线电链路使用的调制模式，能够基于预 测结果来执行路径控制，以控制流过网络的业务。因此，能够抑制由自适应调制导致的传输 速率上的改变对于业务的不利作用。以上已经参考示例性实施例描述了本发明。然而，本发明不限于上述示例性实施 例。在不偏离本发明的范围的情况下，可以对于本发明的配置和细节进行本领域内的技术 人员可明白的各种改变。本申请基于并且要求在2008年8月5日提交的日本专利申请No. 2008-201758的 优先权，其内容通过引用被包含在此。附图标记列表201、1001 路径控制装置202-206 和 1002-1004 通信装置302 路径控制部306 调制模式预测部
权利要求
1.一种路径控制系统，包括网络，包括通信装置，所述通信装置经由使用自适应调制的无线电链路来通信；以及路径控制装置，预测用于所述无线电链路的未来调制模式，并且基于作为预测的调制 模式的预测模式来设置所述网络的通信路径。
2.根据权利要求1所述的路径控制系统，其中，在基于所述预测模式来设置所述通信路径中，所述路径控制装置设置所述通信 路径，使得业务将具有等同于或高于在设置所述通信路径之前实现的通信质量的通信质量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的路径控制系统，其中，所述路径控制装置预测与所述业务所属的优先级等级对应的所述调制模式，并 且根据所述优先级等级来设置所述通信路径。
4.根据权利要求1至3的任何一项所述的路径控制系统， 其中，所述路径控制装置使用所述预测模式来不仅设置所述通信路径而且设置所述网 络的备份路径。
5.根据权利要求1至4的任何一项所述的路径控制系统，其中，所述路径控制装置基于由所述无线电链路先前使用的调制模式的历史或指示所 述无线电链路的电波环境的信息的历史来确定用于所述无线电链路的所述预测模式。
6.根据权利要求5所述的路径控制系统，其中，当确定所述预测模式时，使用基于所述 调制模式的所述历史或指示所述电波环境的所述信息的所述历史的统计分布信息来确定 所述预测模式。
7.根据权利要求5或权利要求6所述的路径控制系统，其中，指示所述电波环境的所述 信息包括BER、SNR和CINR中的至少一个。
8.根据权利要求1至4的任何一项所述的路径控制系统，其中，所述路径控制装置与在所述无线电链路的位置处的气象信息相关联地预测用于 所述无线电链路的所述调制模式。
9.一种路径控制装置，包括调制模式预测部，预测用于在网络中的、使用自适应调制的无线电链路的未来调制模 式，所述网络包括经由所述无线电链路来通信的通信装置；以及路径控制部，基于作为预测的调制模式的预测模式来设置所述网络的通信路径。
10.根据权利要求9所述的路径控制装置，其中，在基于所述预测模式来设置所述通信路径中，所述路径控制部设置所述通信路 径，使得业务将具有等同于或高于在设置所述通信路径之前实现的通信质量的通信质量。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的路径控制装置，其中，所述调制模式预测部预 测与所述业务所属的优先级等级对应的所述调制模式，并且所述路径控制部根据所述优先级等级来设置所述通信路径。
12.根据权利要求9至11的任何一项所述的路径控制装置，其中，所述路径控制部使用所述预测模式来不仅设置所述通信路径而且设置所述网络 的备份路径。
13.根据权利要求9至12的任何一项所述的路径控制装置，其中，所述调制模式预测部基于由所述无线电链路先前使用的调制模式的历史或指示 所述无线电链路的电波环境的信息的历史来确定用于所述无线电链路的所述预测模式。
14.根据权利要求13所述的路径控制装置，其中，当确定所述预测模式时，使用基于所 述调制模式的所述历史或指示所述电波环境的所述信息的所述历史的统计分布信息来确 定所述预测模式。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的路径控制装置，其中，指示所述电波环境的 所述信息包括BER、SNR和CINR中的至少一个。
16.根据权利要求9至12的任何一项所述的路径控制装置，其中，所述调制模式预测部与在所述无线电链路的位置处的气象信息相关联地预测用 于所述无线电链路的所述调制模式。
17.一种路径控制方法，包括预测用于在网络中的、使用自适应调制的无线电链路的未来调制模式，所述网络包括 经由所述无线电链路来通信的通信装置；以及基于作为预测的调制模式的预测模式来设置所述网络的通信路径。
18.根据权利要求17所述的路径控制方法，其中，当基于所述预测模式设置所述通信 路径时，设置所述通信路径，使得业务将具有等同于或高于在设置所述通信路径之前实现 的通信质量的通信质量。
19.根据权利要求17或权利要求18所述的路径控制方法，其中，当预测所述调制模式 时，预测与所述业务所属的优先级等级对应的所述调制模式，并且当设置所述通信路径时，根据所述优先级等级来设置所述通信路径。
20.根据权利要求17至19的任何一项所述的路径控制方法，其中，当设置所述通信路 径时，使用所述预测模式来不仅设置所述通信路径而且设置备份路径。
21.根据权利要求17至20的任何一项所述的路径控制方法，其中，当预测所述调制模 式时，基于由所述无线电链路先前使用的调制模式的历史或指示所述无线电链路的电波环 境的信息的历史来确定用于所述无线电链路的所述预测模式。
22.根据权利要求21所述的路径控制方法，其中，当确定所述预测模式时，使用基于所 述调制模式的所述历史或指示所述电波环境的所述信息的所述历史的统计分布信息来确 定所述预测模式。
23.根据权利要求21或权利要求22所述的路径控制方法，其中，指示所述电波环境的 所述信息包括BER、SNR和CINR中的至少一个。
24.根据权利要求17至20的任何一项所述的路径控制方法，其中，当预测所述调制模 式时，与在所述无线电链路的位置处的气象信息相关联地预测用于所述无线电链路的所述 调制模式。
25.一种由计算机执行的、设置网络的通信路径的程序，所述网络包括通信装置，所述 通信装置经由使用自适应调制的无线电链路来通信，所述程序允许所述计算机来执行下述 处理预测用于所述无线电链路的未来调制模式；以及基于作为预测的调制模式的预测模式来设置所述网络的通信路径。
26.根据权利要求25所述的程序，其中，当基于所述预测模式设置所述通信路径时，设置所述通信路径，使得业务将具有等同于或高于在设置所述通信路径之前实现的通信质量 的通信质量。
27.根据权利要求25或权利要求沈所述的程序，其中，当预测所述调制模式时，预测与 所述业务所属的优先级等级对应的所述调制模式，并且当设置所述通信路径时，根据所述优先级等级来设置所述通信路径。
28.根据权利要求25至27的任何一项所述的程序，其中，当设置所述通信路径时，使用 所述预测模式来不仅设置所述通信路径而且设置备份路径。
29.根据权利要求25至观的任何一项所述的程序，其中，当预测所述调制模式时，基于 由所述无线电链路先前使用的调制模式的历史或指示所述无线电链路的电波环境的信息 的历史来确定用于所述无线电链路的所述预测模式。
30.根据权利要求四所述的程序，其中，当确定所述预测模式时，使用基于所述调制模 式的所述历史或指示所述电波环境的所述信息的所述历史的统计分布信息来确定所述预 测模式。
31.根据权利要求四或权利要求30所述的程序，其中，指示所述电波环境的所述信息 包括BER、SNR和CINR中的至少一个。
32.根据权利要求25至28的任何一项所述的程序，其中，当预测所述调制模式时，与在 所述无线电链路的位置处的气象信息相关联地预测用于所述无线电链路的所述调制模式。
全文摘要
提供了一种路径控制系统包括网络，具有通信装置(202)，其经由使用自适应调制的无线电链路来通信；以及，路径控制装置(201)，其根据作为预测的调制模式的预测模式来设置所述网络中的通信路径。
文档编号H04L12/56GK102119558SQ200980130998
公开日2011年7月6日 申请日期2009年8月4日 优先权日2008年8月5日
发明者山野悟, 西冈淳 申请人:日本电气株式会社