JP4176576B2 - データ流入量制御方法、基地局及び制御局 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信システムにおける制御局から基地局へのデータ流入量制御、特に、無線区間の伝送レートが時間的に変動する移動体通信システムにおけるデータ流入量制御方法、基地局及び制御局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在普及している携帯電話のような移動通信システムにおいて用いられるパケット通信方式では、所定の無線伝送帯域を複数の移動局が共用するため、各移動局が使用することができる無線リソース、すなわち無線区間の伝送レートは、当該無線伝送帯域を共用する移動局数や当該移動局宛てに送出されるデータ量によって時間的に変動することとなる。
【０００３】
そこで、基地局に設けられているバッファに滞留している移動局宛てのデータ量に基づいて、制御局から当該基地局に流入する当該移動局宛てのデータ量、つまり制御局のデータ送出レートを制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−０７７９８７号公報（第５−７頁、第８図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した移動通信システムにおいて、HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)やHDR(High Data Rate)など、移動局における無線通信の状態に応じて、動的に無線区間の伝送レートを変更することができる適応変復調方式（Adaptive Modulation and Coding）を用いたベストエフォット型の高速パケット通信方式が提供もしくは開発されている。
【０００６】
しかしながら、このような高速パケット通信方式を用いる移動体通信システムでは、無線区間の伝送レートの変動幅が、数kbps〜数Mbpsと非常に広範囲となるため、基地局のバッファに滞留する移動局宛てのデータ量に基づいて、制御局のデータ送出レートを制御する方法では、効率的な制御が難しいという問題があった。
【０００７】
具体的には、基地局のバッファの閾値として無線区間の伝送レートが10kbpsのときに最適となるデータ量が設定されている場合に、無線区間の伝送レートが1Mbpsに上昇すると、制御局がデータ送出レートを変更する前に、当該バッファのアンダーフローが発生し易くなり、無線伝送帯域の使用効率が低下するという問題があった。
【０００８】
一方、当該バッファの閾値として無線区間の伝送レートが1Mbpsのときに最適となるデータ量が設定されている場合に、無線区間の伝送レートが10kbpsに降下すると、制御局がデータ送出レートを変更する前に、当該バッファのオーバフローが発生し易くなり、オーバーフローが発生すると、破棄されたデータが再送されるため、移動体通信システムとしての伝送効率が低下するという問題があった。
【０００９】
また、移動体通信システムとしての伝送効率の低下を抑制するために、上述した無線区間の通信状態に加え、有線区間、すなわち制御局と、基地局との間の通信状態に応じて、制御局のデータ送出レートを制御することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、上述した移動体通信システムでは、制御局と基地局とが、交換装置などを含む複数の有線リンクを介して接続される場合が発生し得る「加入者線延長呼制御方式」が用いられているため、基地局や制御局が、刻一刻と変化する、それぞれの有線リンクの通信状態を監視し、その監視結果に応じて、制御局のデータ送出レートを適宜制御することは、処理負荷や、時間的に変動する無線区間の伝送レートにも追従する制御が必要なことに鑑みると、現実的には、困難であるといった問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、無線区間の伝送レートが時間的に変動する移動体通信システムにおいて、無線伝送帯域の使用効率を向上するとともに、データの再送などによるシステムの伝送効率の低下を抑制することができるデータ流入量制御方法、基地局及び制御局を提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の第１の特徴は、移動局宛てのデータを中継する制御局と、前記制御局から送出された前記データを一時的にバッファに格納して前記移動局に送出する基地局とにおいて用いられる前記基地局へのデータ流入量制御方法であって、前記基地局と前記移動局との無線リンクの伝送レートと、前記バッファに滞留している前記データの量とに基づいて、前記データが前記移動局に送出されるまでに前記バッファに滞留するバッファ滞留予定時間を決定するステップと、決定した前記バッファ滞留予定時間に基づいて、前記制御局から送出される前記データの送出量を制御するステップとを備えることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第２の特徴は、移動局宛てのデータを中継する制御局から送出された前記データを一時的にバッファに格納して前記移動局に送出する基地局であって、前記移動局との無線リンクの伝送レートと、前記バッファに滞留している前記データの量とに基づいて、前記データが前記移動局に送出されるまでに前記バッファに滞留するバッファ滞留予定時間を決定するバッファ滞留予定時間決定部を備え、決定された前記バッファ滞留予定時間に基づいて、前記制御局から送出される前記データの送出量が制御されることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第３の特徴は、本発明の第２の特徴において、決定した前記バッファ滞留予定時間に基づいて、前記制御局から送出される前記データの送出量を制御する送出量制御情報を前記制御局に通知する通知部をさらに備えることを要旨とする。
【００１５】
かかる特徴によれば、基地局のバッファに滞留するデータが、無線区間を介して移動局に送出されるまでに当該バッファに滞留するバッファ滞留予定時間に基づいて、制御局から送出される移動局宛てのデータの送出量、つまり、制御局のデータ送出レートが制御されるため、無線区間の伝送レートが大きく変動するHSDPAなどの高速パケット通信方式が用いられている移動体通信システムにおいても、基地局のバッファのオーバーフローやアンダーフローが発生することを抑制することができる。すなわち、かかる特徴によれば、無線伝送帯域の使用効率を向上するとともに、データの再送などによるシステムの伝送効率が低下することを抑制することができる。
【００１６】
特に、無線区間の伝送レートが上昇し、当該バッファに滞留するデータ量が減少する状況においては、基地局が、当該バッファのアンダーフローが発生する前に、制御局のデータ送出レートを上昇させるように制御することができる。
【００１７】
例えば、制御局のデータ送出レートの変更に伴う制御に１秒を要する場合、当該データのバッファ滞留時間が３秒となった時点で、基地局が、制御局のデータ送出レートを上昇させるように制御すれば、当該バッファのアンダーフローを発生させないように制御することができる。
【００１８】
本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴において、前記データの欠落を検出するデータ欠落検出部をさらに備え、前記通知部が、前記バッファ滞留予定時間と、検出した前記データの欠落とに基づいて、前記送出量制御情報を前記制御局に通知することを要旨とする。
【００１９】
かかる特徴によれば、輻輳の発生などによる有線区間の通信状態の悪化に伴い、移動局宛てのデータが欠落したことを基地局が検出すると、無線区間の伝送レートが高い場合であっても、基地局が、制御局のデータ送出レートを降下させるように制御するため、移動局宛てのデータが連続して欠落することが回避され、欠落したデータの再送によって移動体通信システムとしての伝送効率が低下することを抑制することができる。
【００２０】
さらに、かかる特徴によれば、基地局において検出された移動局宛てのデータの欠落に基づいて、制御局のデータ送出レートが制御されるため、複数の有線リンクを介して制御局と基地局とが接続される場合があり得る「加入者線延長呼制御方式」が用いられている移動体通信システムにおいても、それぞれの有線リンクの通信状態を監視することなく、有線区間、すなわち基地局と制御局との間の通信状態に応じて、適切な制御局のデータ送出レートを設定することができる。
【００２１】
本発明の第５の特徴は、本発明の第３の特徴において、前記通知部が、前記バッファ滞留予定時間と、所定の最大データ送出量とに基づいて、前記送出量制御情報を前記制御局に通知することを要旨とする。
【００２２】
本発明の第６の特徴は、前記通知部が、前記バッファ滞留予定時間と、検出した前記データの欠落と、所定の最大データ送出量とに基づいて、前記送出量制御情報を前記制御局に通知することを要旨とする。
【００２３】
かかる特徴によれば、上述した無線区間及び有線区間の通信状態に加え、所定の最大データ送出量に基づいて、制御局のデータ送出レートが制御されるため、例えば、有線リンクの物理的な伝送帯域の制限や、移動局の処理能力または当該移動局が加入するサービスによる伝送レートの制限を加味した上で、制御局のデータ送出レートを制御することができる。
【００２４】
また、上述した本発明の第２乃至第６の特徴に係る基地局に代えて、制御局が、基地局から取得した情報に基づいて、移動局宛てのデータの送出量、つまりデータ送出レートを決定することもできる。
【００２５】
つまり、本発明の第７の特徴は、移動局宛てのデータを一時的にバッファに格納して前記移動局に送出する基地局に前記データを中継する制御局であって、前記移動局との無線リンクの伝送レートと、前記バッファに滞留している前記データの量とに基づいて、前記データが前記移動局に送出されるまでに前記バッファに滞留するバッファ滞留予定時間を示すバッファ滞留予定時間情報を前記基地局から取得する情報取得部と、取得した前記バッファ滞留予定時間情報に基づいて、前記データの送出量を制御するデータ送出量制御部とを備えることを要旨とする。
【００２６】
本発明の第８の特徴は、本発明の第７の特徴において、前記情報取得部が、前記基地局に送出された前記データの欠落が検出されたことを示すデータ欠落情報を前記基地局からさらに取得し、前記データ送出量制御部が、前記バッファ滞留予定時間情報と、前記データ欠落情報とに基づいて、前記データの送出量を制御することを要旨とする。
【００２７】
本発明の第９の特徴は、本発明の第７の特徴において、前記データ送出量制御部が、前記バッファ滞留予定時間情報と、所定の最大データ送出量とに基づいて、前記データの送出量を制御することを要旨とする。
【００２８】
本発明の第１０の特徴は、本発明の第８の特徴において、前記データ送出量制御部が、前記バッファ滞留予定時間情報と、前記データ欠落情報と、所定の最大データ送出量とに基づいて、前記データの送出量を制御することを要旨とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
[第１実施形態]
（基地局及び制御局の構成）
本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施形態に係る基地局及び制御局を含む移動体通信システムの概略構成を示している。
【００３０】
同図に示すように、本実施形態に係る移動体通信システムは、無線ゾーン３００ａ乃至３００ｅをカバーする基地局５００ａ乃至５００ｅと、基地局５００ａ乃至５００ｅとの間に無線リンクを設定して通信を行う移動局４００ａ乃至４００ｃと、基地局５００ａ乃至５００ｅを管理する制御局６００ａ乃至６００ｃとによって構成されている。また、制御局６００ａ乃至６００ｃは、交換装置などを含む幹線網１００と接続されている。
【００３１】
同図に示す移動体通信システムでは、例えば、移動局４００ａ宛ての音声信号や、パケットなどのデータは、幹線網１００から、制御局６００ａと、基地局５００ａとを経由して移動局４００ａに到達することとなる。特に、有線区間、すなわち、制御局６００ａ〜基地局５００ａ間と、無線区間、すなわち、基地局５００ａ〜移動局４００ａ間との伝送レートの差を吸収するため、基地局５００ａは、幹線網１００側から送出されるデータを一時的に格納、つまりバッファリングする機能を有している。
【００３２】
また、本実施形態に係る移動体通信システムは、HSDPAなどの高速パケット通信方式が用いられている。さらに、本実施形態に係る移動体通信システムは、移動局が、呼の生起時に在圏していた無線ゾーンから他の無線ゾーンに移動した場合においても、制御局を呼発生時の制御局に固定し、移動局の移動時における呼制御を当該制御局が主体的に実行することができる「加入者線延長呼制御方式」が用いられている。
【００３３】
例えば、移動局４００ｃが、在圏する無線ゾーン３００ｅから無線ゾーン３００ｄに移動した場合においても、移動局４００ｃに対する呼制御は、制御局６００ｃが実行する。
【００３４】
図２は、図１に示す移動局４００ａと、基地局５００ａと、制御局６００ａとにおいて用いられるプロトコルスタックをそれぞれ示している。なお、図１に示す各移動局、各基地局ならびに各制御局では、移動局４００ａ、基地局５００ａまたは制御局６００ａと同様のプロトコルスタックが使用されるとともに、同様の構成を有している。
【００３５】
移動局４００ａにおけるプロトコルスタックは、基地局５００ａと対向する物理レイヤと、制御局６００ａと対向するデータリンクレイヤとから構成されている。
【００３６】
また、基地局５００ａにおけるプロトコルスタックは、移動局４００ａと対向する物理レイヤと、制御局６００ａと対向する物理レイヤならびにサブレイヤとから構成されている。
【００３７】
制御局６００ａにおけるプロトコルスタックは、基地局５００ａと対向する物理レイヤならびにサブレイヤと、移動局４００ａと対向するデータリンクレイヤとから構成されている。また、制御局６００ａにおけるプロトコルスタックは、幹線網１００側と対向するレイヤ（不図示）も備えている。
【００３８】
特に、本実施形態では、上述したプロトコルスタックのうち、移動局４００ａ宛てのデータを制御局６００ａが送出する際のデータ送出レートを制御する制御情報は、サブレイヤを用いて制御局６００ａと基地局５００ａとにおいて送受される。
【００３９】
図３は、基地局５００ａの論理ブロック構成を示している。同図に示すように、基地局５００ａは、有線物理レイヤ処理部５０１と、サブレイヤ処理部５０２と、信号処理部５０３と、無線物理レイヤ処理部５０４と、信号送出量計算部５０５とを備えている。
【００４０】
有線物理レイヤ処理部５０１は、制御局６００ａと通信を行うものであり、本実施形態では、有線リンクを介して制御局６００ａと接続されている。
【００４１】
サブレイヤ処理部５０２は、制御局６００ａと制御情報に関する通信を行うものである。特に、本実施形態では、移動局４００ａ宛てのデータを制御局６００ａが送出する際のデータ送出レートを制御する情報を処理する。
【００４２】
信号処理部５０３は、移動局４００ａと幹線網１００との間において送受される音声信号や、パケットなどのデータを中継処理するものであり、当該データを一時的に格納するバッファを有している。
【００４３】
無線物理レイヤ処理部５０４は、移動局４００ａと通信を行うものであり、無線リンクを介して移動局４００ａと接続される。
【００４４】
信号送出量計算部５０５は、制御局６００ａから送出される移動局４００ａ宛ての信号送出量を計算するものである。
【００４５】
具体的には、信号送出量計算部５０５は、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートと、信号処理部５０３が有するバッファに滞留している移動局４００ａ宛てのデータの量とに基づいて、当該データが移動局４００ａに送出されるまでにバッファに滞留するバッファ滞留予定時間を決定するものであり、本実施形態では、バッファ滞留予定時間決定部を構成する。
【００４６】
より具体的には、信号送出量計算部５０５は、無線物理レイヤ処理部５０４を介して、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートを監視する。また、信号送出量計算部５０５は、信号処理部５０３が有するバッファに滞留している移動局４００ａ宛てのデータ量を監視する。さらに、信号送出量計算部５０５は、信号処理部５０３が有するバッファに滞留している、移動局４００ａ宛てのデータ量を移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートで除算することにより得られる、バッファに滞留しているすべてのデータが、移動局４００ａに送出されるまでの予定時間を決定する。
【００４７】
また、信号送出量計算部５０５は、制御局６００ａから送出される移動局４００ａ宛てのデータの送出量を制御する送出量制御情報を制御局６００ａに通知するものであり、本実施形態では、通知部を構成する。
【００４８】
具体的には、信号送出量計算部５０５は、決定したバッファ滞留予定時間に基づいて、移動局４００ａ宛てのデータを制御局６００ａが送出する際のデータ送出レートを示す情報である送出量制御情報をサブレイヤ処理部５０２を介して制御局６００ａに通知する。
【００４９】
ここで、図５（ａ）及び（ｂ）は、信号送出量計算部５０５が、制御局６００ａのデータ送出レートを制御局６００ａに通知する際に用いられるテーブルの例を示している。
【００５０】
図５（ａ）に示すテーブルは、移動局４００ａ宛てのデータの送出を規制する、つまり、制御局６００ａのデータ送出レートを降下させる場合のバッファ滞留予定時間の閾値である規制開始閾値と、当該規制を解除する、つまり、制御局６００ａのデータ送出レートを上昇させる場合のバッファ滞留予定時間の閾値である規制解除閾値と、規制の開始後に制御局６００ａのデータ送出レートとして適用される伝送レートによって構成されている。
【００５１】
なお、具体的なバッファ滞留予定時間の閾値や伝送レートは、移動体通信システムの構成や採用されているパケット通信方式などに応じて、適切な値を設定すればよい。また、図５（ａ）に示すテーブルでは、規制開始閾値と、規制解除閾値とを異なる値としているが、同一の値を用いることも勿論可能である。
【００５２】
また、図５（ｂ）に示すテーブルは、バッファ滞留予定時間の閾値と、現在の制御局６００ａのデータ送出レートに対する相対的な割合を示す情報（相対レート）によって構成されている。
【００５３】
信号送出量計算部５０５は、図５（ａ）または（ｂ）に示した何れかのテーブルを参照して、バッファ滞留予定時間に応じた伝送レートを選択し、選択した伝送レートを制御局６００ａのデータ送出レートとして、制御局６００ａに通知することができる。
【００５４】
また、信号送出量計算部５０５は、制御局６００ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータの欠落を検出するものであり、本実施形態では、データ欠落検出部を構成する。
【００５５】
具体的には、制御局６００ａと基地局５００ａとの間の有線リンクにおいて輻輳が発生し、当該有線リンクにおける実効伝送レートが低下した状況において、制御局６００ａが当該実効伝送レートを上回る伝送レートで移動局４００ａ宛てのデータを送出した場合、当該有線リンク上で、データの破棄が発生する。そこで、基地局５００ａが、制御局６００ａから送出される移動局４００ａ宛てのデータが、有線リンク上で破棄されたことを検出した場合、制御局６００ａのデータ送出レートを降下させることにより、有線リンクの実効伝送レートに応じたデータ送出レートを設定することができる。
【００５６】
より具体的には、信号送出量計算部５０５は、サブレイヤ処理部５０２を介して、制御局６００ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータに付加されているシーケンス番号を監視し、中継処理されるデータのシーケンス番号が連続しているか否かを確認する。なお、移動局４００ａ宛てのデータへのシーケンス番号の付加は、例えば、制御局６００ａがパケットとして当該データを送出する際に、パケット毎に付与することができる。
【００５７】
また、信号送出量計算部５０５は、上述したバッファ滞留予定時間と、制御局６００ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータの欠落とに基づいて、制御局６００ａのデータ送出レートを決定することもできる。
【００５８】
例えば、信号送出量計算部５０５は、制御局６００ａから受信した移動局４００ａ宛てのデータの欠落数量と、伝送レートとが対応付けられたテーブルを備え、当該テーブルに基づいて選択される伝送レートと、上述したバッファ滞留予定時間に基づく伝送レートとを比較して、値の低い伝送レートを適用するべきデータ送出レートとして、制御局６００ａに通知することができる。
【００５９】
さらに、信号送出量計算部５０５は、所定の最大データ送出量、例えば、制御局６００ａと基地局５００ａとの有線リンクの物理的な伝送帯域の制限、移動局４００ａの処理能力ならびに移動局４００ａが加入するサービスによる伝送レートの制限を加味した上で、制御局６００ａのデータ送出レートを決定することもできる。なお、有線リンクの物理的な伝送帯域の制限や移動局４００ａの処理能力などによって定まる伝送レートを示す情報は、制御局６００ａから基地局５００ａに通知すればよい。
【００６０】
すなわち、信号送出量計算部５０５は、バッファ滞留予定時間、中継処理されるデータの欠落数量及び所定の最大データ送出量に基づいて決定されるそれぞれの伝送レートの中から、例えば、最も値の低い伝送レートを制御局６００ａに適用するべきデータ送出レートとして、制御局６００ａに通知することができる。
【００６１】
図４は、制御局６００ａの論理ブロック構成を示している。同図に示すように、制御局６００ａは、有線物理レイヤ処理部６０１と、サブレイヤ処理部６０２と、データリンクレイヤ処理部６０３と、信号処理部６０４と、幹線網レイヤ処理部６０５とを備えている。
【００６２】
有線物理レイヤ処理部６０１は、基地局５００ａと通信を行うものであり、本実施形態では、有線リンクを介して基地局５００ａと接続されている。
【００６３】
サブレイヤ処理部６０２は、基地局５００ａと制御情報に関する通信を行うものである。特に、本実施形態では、移動局４００ａ宛てのデータを制御局６００ａが送出する際のデータ送出レートを制御する情報を処理する。
【００６４】
具体的には、サブレイヤ処理部６０２は、基地局５００ａから通知された送出量制御情報、つまり、移動局４００ａ宛てのデータを送出する際のデータ送出レートを示す情報を受信し、データ送出レートを制御する。
【００６５】
データリンクレイヤ処理部６０３は、移動局４００ａと通信を行うものであり、信号処理部６０４は、移動局４００ａと幹線網１００との間において送受される音声信号や、パケットなどのデータを中継処理するものである。また、幹線網レイヤ処理部６０５は、幹線網１００と通信を行うものである。
【００６６】
（基地局及び制御局を用いたデータ流入量制御方法）
次に、上述した第１の実施形態に係る基地局及び制御局を用いたデータ流入量制御方法について説明する。
【００６７】
図６は、制御局６００ａから移動局４００ａに対して送出されるデータのフロー制御の一例を示している。なお、説明に不要な信号は省略している。
【００６８】
まず、制御局６００ａは、制御局６００ａと基地局５００ａとの間の有線リンクの物理的な伝送帯域、移動局４００ａの処理能力ならびに移動局４００ａが加入するサービスによって定まる伝送レートの中から、最も低い伝送レートを決定する。さらに、決定した伝送レートを制御局６００ａが移動局４００ａに対して送出することができる「最高伝送レート」として、基地局５００ａに通知する。また、基地局５００ａは、通知された「最高伝送レート」の情報を保持する。
【００６９】
ステップＳ１０１において、制御局６００ａは、幹線網１００から移動局４００ａ宛のデータを受信すると、当該データをデータリンクレイヤ信号として、基地局５００ａに対して直ちに送出を開始する。
【００７０】
ここで、基地局５００ａは、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートを上回る伝送レートで移動局４００ａ宛てのデータを制御局６００ａから受信した場合、直ちに移動局４００ａに送出できないデータを一時的にバッファに格納する。
【００７１】
また、基地局５００ａは、制御局６００ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータに付加されているシーケンス番号を監視し、シーケンス番号が連続しているか否かを確認する。
【００７２】
さらに、基地局５００ａは、バッファに滞留している、移動局４００ａ宛てのデータ量を移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートで除算することにより得られる、バッファに滞留しているすべてのデータが、移動局４００ａに送出されるまでの予定時間、つまり、バッファ滞留予定時間が、閾値を上回ったか否かを監視する。
【００７３】
図６の左側部分には、当該データが移動局４００ａに送出されるまでのバッファ滞留予定時間が変動する状況が示されている。基地局５００ａが、制御局６００ａから、移動局４００ａ宛てのデータの受信を開始する時点では、バッファに滞留するデータは存在しないため、バッファ滞留予定時間は、非常に小さい値となっている（図中のｔｂ１）。
【００７４】
ステップＳ１０２において、基地局５００ａは、バッファ滞留予定時間が閾値を上回ったため（図中のｔｂ２）、図５に示したテーブルを参照して、対応する伝送レートを選択し、選択した伝送レートと、「最高伝送レート」とのうち、低い値を有する伝送レートを制御局６００ａのデータ送出レートとする。さらに、基地局５００ａは、サブレイヤ信号を用いて、当該データ送出レートを示す情報を制御局６００ａに通知し、移動局４００ａ宛てのデータの送出規制を実行する。
【００７５】
ステップＳ１０３において、制御局６００ａは、基地局５００ａによって通知されたデータ送出レートを示す情報に基づいて、データ送出レートを降下させる。
【００７６】
その後、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートが上昇し、バッファ滞留予定時間が、閾値を下回ったため（図中のｔｂ３）、ステップＳ１０４において、基地局５００ａは、図５に示したテーブルを参照して、対応する伝送レートを選択し、選択した伝送レートと、「最高伝送レート」とのうち、低い値を有する伝送レートを制御局６００ａのデータ送出レートとする。さらに、基地局５００ａは、サブレイヤ信号を用いて、当該データ送出レートを示す情報を制御局６００ａに通知し、ステップＳ１０２において実行した送出規制を解除する。
【００７７】
ステップＳ１０５において、制御局６００ａは、基地局５００ａによって通知されたデータ送出レートを示す情報に基づいて、データ送出レートを上昇させる。
【００７８】
その後、制御局６００ａは、制御局６００ａと基地局５００ａとの間の有線リンクの実効伝送レートを上回るデータ送出レートで移動局４００ａ宛てのデータを送出したため、当該データが基地局５００ａによって受信されずに欠落する。
【００７９】
ステップＳ１０６において、基地局５００ａは、制御局６００ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータに付加されているシーケンス番号が不連続となったことにより、データが欠落したことを検出し、欠落したデータの数量と対応付けられた伝送レートと、「最高伝送レート」とのうち、低い値を有する伝送レートを制御局６００ａのデータ送出レートとする。さらに、基地局５００ａは、サブレイヤ信号を用いて、当該データ送出レートを示す情報を制御局６００ａに通知し、移動局４００ａ宛てのデータの送出規制を実行する。
【００８０】
ステップＳ１０７において、制御局６００ａは、基地局５００ａによって通知されたデータ送出レートを示す情報に基づいて、データ送出レートを降下させる。
【００８１】
その後、制御局６００ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータに付加されているシーケンス番号が、所定の時間不連続とならなかったため、ステップＳ１０８において、基地局５００ａは、現在のデータ送出レートを上回る伝送レートを制御局６００ａのデータ送出レートとする。さらに、基地局５００ａは、サブレイヤ信号を用いて、当該データ送出レートを示す情報を制御局６００ａに通知し、ステップＳ１０６において実行した送出規制を解除する。
【００８２】
その後、制御局６００ａは、基地局５００ａによって通知されたデータ送出レートを示す情報に基づいて、データ送出レートを上昇させる。
【００８３】
図７は、上述したステップＳ１０１乃至ステップＳ１０８における、（１）制御局６００ａと基地局５００ａとの間の有線リンクの物理的な伝送帯域、移動局４００ａの処理能力ならびに移動局４００ａが加入するサービスによる制限よって定まる最高伝送レートと、（２）バッファ滞留予定時間に基づく伝送レートと、（３）制御局６００ａと基地局５００ａとの間の有線リンクの通信状況に応じて変動する有線リンクの実効伝送レートと、（４）移動局４００ａ宛てのデータを制御局６００ａが送出する際のデータ送出レートとの関係を示している。
【００８４】
同図に示すように、ステップＳ１０２では、上述した（１）乃至（３）の伝送レートの中で最も低い、バッファ滞留予定時間に基づく伝送レート（２）を下回るように、データ送出レート（４）が制御される。
【００８５】
ステップＳ１０４にでは、上述した（１）乃至（３）の伝送レートの中で最も低い、最高伝送レート（１）を下回るように、データ送出レート（４）が制御される。
【００８６】
ステップＳ１０６では、上述した（１）乃至（３）の伝送レートの中で最も低い、有線リンクの実効伝送レート（３）を下回るように、データ送出レート（４）が制御される。
【００８７】
ステップＳ１０８では、上述した（１）乃至（３）の伝送レートの中で最も低い、有線リンクの実効伝送レート（３）を下回るように、データ送出レート（４）が制御される。
【００８８】
同図に示すように、上述した（１）乃至（３）の伝送レートのうち、その変動状況に応じて、最も低い伝送レートとなるように、制御局６００ａのデータ送出レートが制御される。
【００８９】
以上、本発明の一実施形態として、上述した（１）乃至（３）の伝送レートに基づいて、移動局４００ａ宛てのデータの伝送レートを制御する形態を例として説明したが、例えば、有線リンクの伝送レートや、移動局の処理能力及び当該移動局が加入するサービスに基づいて決定される伝送レートが、常に基地局５００ａと移動局４００ａとの間の無線リンクの伝送レート以上である場合などには、バッファ滞留時間のみに基づいて、移動局４００ａ宛てのデータの伝送レートを制御する形態を採ることも勿論可能である。
【００９０】
（作用・効果）
以上説明した本発明の第１の実施形態によれば、基地局５００ａのバッファに滞留するデータが無線リンクを介して移動局４００ａに送出されるまでに当該バッファに滞留するバッファ滞留予定時間に基づいて、制御局６００ａのデータ送出レートが制御されるため、無線リンクの伝送レートが大きく変動するHSDPAなどの高速パケット通信方式が用いられている移動体通信システムにおいても、基地局５００ａのバッファのオーバーフローやアンダーフローが発生することを抑制することができる。
【００９１】
特に、無線リンクの伝送レートが上昇し、当該バッファに滞留するデータ量が減少する状況においては、基地局５００ａが、当該バッファのアンダーフローが発生する前に、制御局６００ａのデータ送出レートを上昇させるように制御することができる。
【００９２】
例えば、制御局６００ａのデータ送出レートの変更に伴う制御に１秒を要する場合、当該データのバッファ滞留時間が３秒となった時点で、基地局５００ａが、制御局６００ａのデータ送出レートを上昇させるように制御すれば、当該バッファのアンダーフローを発生させないように制御することができる。
【００９３】
本実施形態によれば、輻輳の発生などによる有線区間の通信状態の悪化に伴い、移動局４００ａ宛てのデータが欠落したことを基地局５００ａが検出すると、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートが高い場合であっても、基地局５００ａが、制御局６００ａのデータ送出レートを降下させるように制御するため、移動局４００ａ宛てのデータが連続して欠落することが回避され、欠落したデータの再送によって移動体通信システムとしての伝送効率が低下することを抑制することができる。
【００９４】
本実施形態によれば、基地局５００ａにおいて検出された移動局４００ａ宛てのデータの欠落に基づいて、制御局６００ａのデータ送出レートが制御されるため、複数の有線リンクを介して制御局と基地局とが接続される場合があり得る「加入者線延長呼制御方式」が用いられている移動体通信システムにおいても、それぞれの有線リンクの通信状態を監視することなく、有線区間の通信状態に応じて、適切な制御局６００ａのデータ送出レートを設定することができる。
【００９５】
[第２実施形態]
（基地局及び制御局の構成）
上述した本発明の第１の実施形態は、基地局５００ａが、移動局４００ａ宛てのデータを制御局６００ａが送出する際のデータ送出レートを決定して制御局６００ａに通知する形態であったが、本発明の第２の実施形態は、制御局６００ａが、基地局５００ａから通知された情報に基づいて、移動局４００ａ宛てのデータを送出する際のデータ送出レートを決定する。
【００９６】
以下、本発明の第２の実施形態について、上述した本発明の第１の実施形態と異なる部分を主に説明する。図８及び図９は、本変更例に係る基地局５１０ａ及び制御局６１０ａの論理ブロック構成をそれぞれ示している。なお、基地局５１０ａ及び制御局６１０ａは、上述した基地局５００ａ及び制御局６００ａに代えて、図１に示した移動体通信システムにおいて用いられる。また、基地局５１０ａ及び制御局６１０ａにおいて用いられるプロトコルスタックは、図２に示したように、基地局５００ａ及び制御局６００ａと同様である。
【００９７】
図８に示すように、基地局５１０ａは、基地局５００ａが備える信号送出量計算部５０５に代えて、状態通知部５０６を備えている。
【００９８】
状態通知部５０６は、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートと、信号処理部５０３が有するバッファに滞留している移動局４００ａ宛てのデータの量とに基づいて、当該データが移動局４００ａに送出されるまでにバッファに滞留するバッファ滞留予定時間を決定するものであり、本実施形態では、バッファ滞留予定時間決定部を構成する。また、状態通知部５０６は、決定したバッファ滞留予定時間を示すバッファ滞留予定時間情報を、サブレイヤ処理部５０２を介して制御局６１０ａに通知することができる。
【００９９】
さらに、状態通知部５０６は、移動局４００ａ宛てのデータの欠落を検出し、当該データが欠落したことを示すデータ欠落情報を制御局６１０ａに通知するものである。
【０１００】
なお、バッファ滞留予定時間の決定方法や、移動局４００ａ宛てのデータの欠落の検出方法は、本発明の第１の実施形態で説明した基地局５００ａが備える信号送出量計算部５０５と同様である。
【０１０１】
また、図９に示すように、制御局６１０ａは、制御局６００ａが有する論理ブロック構成に加え、信号送出量計算部６０６をさらに備えている。
【０１０２】
信号送出量計算部６０６は、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートと、基地局５１０ａのバッファに滞留している移動局４００ａ宛てのデータの量とに基づいて、当該データが移動局４００ａに送出されるまでに当該バッファに滞留するバッファ滞留予定時間を示すバッファ滞留予定時間情報を基地局５１０ａから取得するものであり、本実施形態では、情報取得部を構成する。
【０１０３】
また、信号送出量計算部６０６は、取得したバッファ滞留予定時間情報に基づいて、移動局４００ａ宛てのデータの送出量、つまりデータ送出レートを制御するものであり、本実施形態では、データ送出量制御部を構成する。
【０１０４】
具体的には、信号送出量計算部６０６は、図５に示したようなテーブルを備え、当該テーブルを参照して伝送レートを決定する。さらに、信号送出量計算部６０６は、決定した伝送レートに基づいて、データ送出レートを制御することができる。
【０１０５】
また、信号送出量計算部６０６は、制御局６１０ａから基地局５１０ａに送出された移動局４００ａ宛てのデータの欠落が検出されたことを示すデータ欠落情報を基地局５１０ａから取得し、バッファ滞留予定時間情報と、データ欠落情報とに基づいて、データ送出レートを制御することもできる。
【０１０６】
例えば、信号送出量計算部６０６は、取得したデータ欠落情報と、伝送レートとが対応付けられたテーブルを備え、当該テーブルに基づいて選択される伝送レートと、上述したバッファ滞留予定時間に基づく伝送レートとを比較して、値の低い伝送レートを適用するべきデータ送出レートとすることができる。
【０１０７】
さらに、信号送出量計算部６０６は、所定の最大データ送出量、例えば、制御局６００ａと基地局５００ａとの有線リンクの物理的な伝送帯域の制限、移動局４００ａの処理能力ならびに移動局４００ａが加入するサービスによる伝送レートの制限を加味した上で、移動局４００ａ宛てのデータ送出レートを制御することもできる。
【０１０８】
すなわち、信号送出量計算部６０６は、バッファ滞留予定時間情報、データ欠落情報及び所定の最大データ送出量に基づいて決定されるそれぞれの伝送レートの中から、例えば、最も値の低い伝送レートを適用するべきデータ送出レートとし、当該データ送出レートによって、移動局４００ａ宛てのデータを送出することができる。
【０１０９】
（基地局及び制御局を用いたデータ流入量制御方法）
次に、第２の実施形態に係る基地局及び制御局を用いたデータ流入量制御方法について説明する。第２の実施形態においても、図６に示すように、上述した第１の実施形態において説明した内容と同様にデータのフロー制御が行われるが、各ステップにおける処理の内容が異なるため、以下に相違する点を主に説明する。
【０１１０】
まず、制御局６１０ａは、制御局６１０ａと制御局６１０ａとの間の有線リンクの物理的な伝送帯域、移動局４００ａの処理能力ならびに移動局４００ａが加入するサービスによって定まる伝送レートの中から、最も低い伝送レートを決定する。さらに、制御局６１０ａは、決定した伝送レートを移動局４００ａに対して送出することができる「最高伝送レート」として保持する。
【０１１１】
ステップＳ１０１において、制御局６１０ａは、幹線網１００から移動局４００ａ宛のデータを受信すると、当該データをデータリンクレイヤ信号として、基地局５１０ａに対して直ちに送出を開始する。
【０１１２】
ステップＳ１０２において、基地局５１０ａは、バッファ滞留予定時間が閾値を上回ったため（図中のｔｂ２）、バッファ滞留予定時間を示すバッファ滞留時間情報を制御局６１０ａにサブレイヤ信号を用いて通知する。なお、基地局５１０ａは、バッファ滞留予定時間の閾値を設けることなく、所定の周期で、バッファ滞留時間情報を制御局６１０ａに通知してもよい。
【０１１３】
ステップＳ１０３において、制御局６１０ａは、基地局５１０ａによって通知されたバッファ滞留時間予定情報と、図５に示したようなテーブルを参照して、対応する伝送レートを選択し、選択した伝送レートと、上述した「最高伝送レート」とのうち、低い値を有する伝送レートをデータ送出レートとする。さらに、制御局６１０ａは、データ送出レートを降下させ、移動局４００ａ宛てのデータの送出規制を実行する。
【０１１４】
その後、移動局４００ａとの無線リンクの伝送レートが上昇し、バッファ滞留予定時間が、閾値を下回ったため（図中のｔｂ３）、ステップＳ１０４において、基地局５１０ａは、バッファ滞留予定時間情報をサブレイヤ信号を用いて、制御局６１０ａに通知する。
【０１１５】
ステップＳ１０５において、制御局６１０ａは、基地局５１０ａによって通知されたバッファ滞留時間情報に基づいて、図５に示したようなテーブルを参照して、対応する伝送レートを選択し、選択した伝送レートと、「最高伝送レート」とのうち、低い値を有する伝送レートをデータ送出レートとする。さらに、制御局６１０ａは、データ送出レートを上昇させ、ステップＳ１０３において実行した送出規制を解除する。
【０１１６】
その後、制御局６１０ａは、制御局６１０ａと基地局５１０ａとの間の有線リンクの実効伝送レートを上回るデータ送出レートで移動局４００ａ宛てのデータを送出したため、当該データが基地局５１０ａによって受信されずに欠落する。
【０１１７】
ステップＳ１０６において、基地局５１０ａは、制御局６１０ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータに付加されているシーケンス番号が不連続となったことにより、データが欠落したことを検出し、移動局４００ａ宛てのデータが欠落したことを示すデータ欠落情報を制御局６１０ａに通知する。
【０１１８】
ステップＳ１０７において、制御局６１０ａは、データ欠落情報と対応付けられた伝送レートと、上述した「最高伝送レート」とのうち、低い値を有する伝送レートをデータ送出レートとする。さらに、制御局６１０ａは、データ送出レートを降下させ、移動局４００ａ宛てのデータの送出規制を実行する。
【０１１９】
その後、制御局６１０ａから送出された移動局４００ａ宛てのデータに付加されているシーケンス番号が、所定の時間不連続とならなかったため、ステップＳ１０８において、基地局５１０ａは、データの欠落が所定時間発生していないことを示す情報を制御局６１０ａに通知する。
【０１２０】
制御局６１０ａは、基地局５１０ａによって通知された情報に基づいて、データ送出レートを上昇させ、ステップＳ１０７において実行した送出規制を解除する。
【０１２１】
なお、ステップＳ１０８において、基地局５１０ａが、制御局６１０ａに当該情報を通知せずに、所定の時間、新たにデータ欠落情報が、基地局５１０ａから制御局６１０ａに通知されない場合には、制御局６１０ａが、ステップＳ１０７において実行した送出規制を解除してもよい。
【０１２２】
（作用・効果）
以上説明した本発明の第２の実施形態によれば、上述した本発明の第１の実施形態と同様に、基地局５１０ａのバッファに滞留するデータが無線リンクを介して移動局４００ａに送出されるまでに当該バッファに滞留するバッファ滞留予定時間に基づいて、制御局６１０ａのデータ送出レートが制御されるため、無線リンクの伝送レートが大きく変動するHSDPAなどの高速パケット通信方式が用いられている移動体通信システムにおいても、基地局５１０ａのバッファのオーバーフローやアンダーフローが発生することを抑制するできる。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、無線区間の伝送レートが時間的に変動する移動体通信システムにおいて、無線伝送帯域の使用効率を向上するとともに、データの再送などによるシステムの伝送効率の低下を抑制することができるデータ流入量制御方法、基地局及び制御局を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る移動体通信システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る移動体通信システムにおいて用いられるプロトコルスタックを示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る基地局の論理ブロック構成を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る制御局の論理ブロック構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る移動体通信システムにおいて用いられる伝送レート決定用テーブルの例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る制御局から基地局へのデータのフロー制御の例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る伝送レートの制御状態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る基地局の論理ブロック構成を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る制御局の論理ブロック構成を示す図である。
【符号の説明】
１００…幹線網、３００ａ〜３００ｅ…無線ゾーン、４００ａ〜４００ｃ…移動局、５００ａ〜５００ｅ…基地局、５０１…有線物理レイヤ処理部、５０２…サブレイヤ処理部、５０３…信号処理部、５０４…無線物理レイヤ処理部、５０５…信号送出量計算部、５０６…状態通知部、５１０ａ…基地局、６００ａ〜６００ｃ…制御局、６０１…有線物理レイヤ処理部、６０２…サブレイヤ処理部、６０３…データリンクレイヤ処理部、６０４…信号処理部、６０５…幹線網レイヤ処理部、６０６…信号送出量計算部、６１０ａ…制御局

Claims (5)

1. 移動局宛てのデータを中継する制御局と、前記制御局から送出された前記データを一時的にバッファに格納して前記移動局に送出する基地局とにおいて用いられる前記基地局へのデータ流入量制御方法であって、
   前記基地局と前記移動局との無線リンクの伝送レートと、前記バッファに滞留している前記データの量とに基づいて、前記データが前記移動局に送出されるまでに前記バッファに滞留するバッファ滞留予定時間を決定するステップと、
   前記制御局と前記基地局との間における前記データの欠落を検出するステップと、
   前記バッファ滞留予定時間と検出した前記データの欠落とに基づいて、または前記バッファ滞留予定時間と所定の最大データ送出量とに基づいて、前記制御局から送出される前記データの送出量を制御する送出量制御情報を前記制御局に通知するステップと、
   通知された前記送出量制御情報に基づいて、前記制御局から送出される前記データの送出量を制御するステップと
   を備えることを特徴とするデータ流入量制御方法。
2. 移動局宛てのデータを中継する制御局から送出された前記データを一時的にバッファに格納して前記移動局に送出する基地局であって、
   前記移動局との無線リンクの伝送レートと、前記バッファに滞留している前記データの量とに基づいて、前記データが前記移動局に送出されるまでに前記バッファに滞留するバッファ滞留予定時間を決定するバッファ滞留予定時間決定部と、
   前記制御局と前記基地局との間における前記データの欠落を検出するデータ欠落検出部と、
   決定した前記バッファ滞留予定時間に基づいて、前記制御局から送出される前記データの送出量を制御する送出量制御情報を前記制御局に通知する通知部と
   を備え、
   前記通知部は、前記バッファ滞留予定時間と検出した前記データの欠落とに基づいて、または前記バッファ滞留予定時間と所定の最大データ送出量とに基づいて、前記送出量制御情報を前記制御局に通知し、
   前記基地局から通知された前記送出量制御情報に基づいて、前記制御局から送出される前記データの送出量が制御されることを特徴とする基地局。
3. 前記通知部は、前記バッファ滞留予定時間と、検出した前記データの欠落と、所定の最大データ送出量とに基づいて、前記送出量制御情報を前記制御局に通知することを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. 移動局宛てのデータを一時的にバッファに格納して前記移動局に送出する基地局に前記データを中継する制御局であって、
   前記移動局との無線リンクの伝送レートと、前記バッファに滞留している前記データの量とに基づいて、前記データが前記移動局に送出されるまでに前記バッファに滞留するバッファ滞留予定時間を示すバッファ滞留予定時間情報を前記基地局から取得する情報取得部と、
   取得した前記バッファ滞留予定時間情報に基づいて、前記データの送出量を制御するデータ送出量制御部と
   を備え、
   前記情報取得部は、前記基地局に送出された前記データの欠落が検出されたことを示すデータ欠落情報、または所定の最大データ送出量を前記基地局からさらに取得し、
   前記データ送出量制御部は、前記バッファ滞留予定時間情報と前記データ欠落情報とに基づいて、または前記バッファ滞留予定時間と前記所定の最大データ送出量とに基づいて、前記データの送出量を制御することを特徴とする制御局。
5. 前記データ送出量制御部は、前記バッファ滞留予定時間情報と、前記データ欠落情報と、所定の最大データ送出量とに基づいて、前記データの送出量を制御することを特徴とする請求項４に記載の制御局。

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