JP4931681B2 - 帯域割当方法および通信システム - Google Patents

Description

本発明は、ＱｏＳ（Quality of Service）制御を行う場合の帯域割当方法および通信システムに関するものである。

従来、基地局が複数の端末局に通信時間の割り当てを行う無線通信システムにおけるＱｏＳ制御の技術では、たとえば、下記特許文献１に開示されているようにＱｏＳタイプに基づいて通信時間の割り当てを行っていた。下記特許文献１の技術では、データの通信状況に応じて、基地局が端末局の通信タイプ（ＣＢＲ：Constant Bit Rate，ＶＢＲ：Variable Bit Rate，ＡＢＲ（Available Bit Rate，ＵＢＲ：Unspecified Bit Rate)）に応じてスケジューリングを実施して帯域幅の割り当てを行っている。

特開２００１−２２３７１６号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、端末局ごとの残留（残留）データ量を考慮していないため、たとえば、ＵＢＲのようにデータの伝送速度が不定、かつデータ発生周期が不定の通信タイプの端末局が接続された場合、上りデータがない場合にも、帯域（通信時間）の割付を行う。このため、無通信時間が発生し、結果としてシステム全体のスループットを低下させるといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、要求ＱｏＳを保証し、かつ、無通信時間の発生を抑制して帯域の利用効率を向上させ、また、通信量の公平性を保持することができる帯域割当方法および通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、前記端末局が、送信データの蓄積量である端末残留量を監視し、その端末残留量と、帯域保障の要求を示すＱｏＳタイプ、通信時間間隔に関する要求を示す通信時間間隔情報および伝送レートを含む前記送信データのＱｏＳ情報と、を前記基地局へ送信する端末情報送信ステップと、前記基地局が、前記ＱｏＳ情報および前記端末残留量に基づき前記端末局に上り回線の帯域を割当て、その割当結果を前記端末局に通知するスケジューリングステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、端末局が残留データ量と、ＱｏＳのタイプを含むＱｏＳ情報を基地局に送信し、基地局が、ＱｏＳ情報に基づいて端末局への通信時間の割当を行うようにしたので、要求ＱｏＳを保証し、かつ、無通信時間の発生を抑制して帯域の利用効率を向上させ、また、通信量の公平性を保持することができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる帯域割当方法および通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる通信システムの実施の形態１の機能構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の通信システムは、基地局１と端末局８−１〜８−３と機器９−１〜９−３で構成されている。基地局１は、上位ネットワーク７に接続している。上位ネットワーク７と機器９−１〜９−３は、基地局１および端末局を介して通信を行う。なお、本実施の形態では、端末局の数を３局としているが、端末局の数は、これに限らず、任意の数としてよい。

本実施の形態の基地局１は、上位ネットワーク７との間でデータの送受信を行う有線アクセス部２と、端末局８−１〜８−３との間で無線によりデータの送受信を行う無線アクセス部３と、端末局８−１〜８−３への送信データを蓄積するためのバッファである送信Ｑｕｅｕｅ部４と、端末局８−１〜８−３からの受信データを蓄積するためのバッファである受信Ｑｕｅｕｅ部５と、端末局８−１〜８−３に対して通信のスケジューリングを行うスケジューリング部６と、で構成される。

また、本実施の形態の端末局８−１は、機器９−１と間でデータの送受信を行う機器アクセス部１０と、基地局１との間で無線によりデータの送信を行う無線アクセス部１１と、基地局１への送信データを蓄積するためのバッファである送信Ｑｕｅｕｅ部１２と、基地局１からの受信データを蓄積するためのバッファである受信Ｑｕｅｕｅ部１３と、基地局１へＱｏＳタイプ，残留Ｑｕｅｕｅ量（送信Ｑｕｅｕｅ部１２に蓄積しているデータ量）などを含む情報を基地局１に通知するための情報を生成する帯域要求部１４と、で構成される。端末局８−２および端末局８−３も端末局８−１と同一の機能構成とする。

つづいて、本実施の形態における帯域割当方法について説明する。なお、本実施の形態では、説明のため、端末局８−１〜８−３はそれぞれが単一のＱｏＳタイプのデータの送受信を行うこととする。まず、端末局８−１は、つぎのような手順で、基地局１へＱｏＳタイプを含むＱｏＳ情報と、残留Ｑｕｅｕｅ量を通知する。

まず、上り回線について説明する。端末局８−１の機器アクセス部１０は、機器９−１から送信データを受け取り、送信Ｑｕｅｕｅ部１２に出力する。帯域要求部１４は、送信Ｑｕｅｕｅ部１２の蓄積量（残留Ｑｕｅｕｅ量）を監視する。そして、帯域要求部１４は、送信データのＱｏＳタイプ，保障送信間隔，伝送レートを含むＱｏＳ情報と、残留Ｑｕｅｕｅ量を無線アクセス部１１に出力する。そして、無線アクセス部１１は、ＱｏＳ情報と残留Ｑｕｅｕｅ量を無線信号として基地局１へ送信する。ここでは、端末局８−１を例にして動作を説明したが、端末局８−２，８−３も、同様の動作によりＱｏＳ情報を基地局１へ送信する。

基地局１の無線アクセス部３は、端末局８−１から送信された無線信号を受信して受信処理を行い、ＱｏＳ情報と残留Ｑｕｅｕｅ量をスケジューリング部６に出力する。スケジューリング部６は、ＱｏＳ情報と残留Ｑｕｅｕｅ量に基づいて、後述のスケジューリング手順で端末局８−１〜８−３との通信のスケジューリングを行い、スケジューリングにより各端末への割り当て結果を無線アクセス部３に出力する。無線アクセス部３は、端末局８−１〜８−３に、割り当て結果を無線信号として送信する。端末局８−１〜８−３の帯域要求部１４は、各々の無線アクセス部１１経由で割り当て結果を取得する。

これ以降、端末局８−１〜８−３および基地局１は、その割り当て結果に従った通信を行う。具体的には、端末局８−１がデータ送信を行う場合を例にとると、まず、端末局８−１の帯域要求部１４が、送信Ｑｕｅｕｅ部１２から割り当て結果に基づいて送信データを取り出し、無線アクセス部１１に出力する。無線アクセス部１１は、送信データを無線信号として送信する。基地局１の無線アクセス部３は、端末局８−１から送信された無線信号を受信し受信処理を行い、受信処理後の送信データを受信Ｑｕｅｕｅ部５に出力する。そして、有線アクセス部２は、受信Ｑｕｅｕｅ部５から送信データをとりだし、上位ネットワーク７に送信する。

つぎに、下り回線について説明する。基地局１の有線アクセス部２は、上位ネットワーク７からの送信データを受信すると、送信Ｑｕｅｕｅ部４に出力する。送信Ｑｕｅｕｅ部４は、送信データの宛先（端末局８−１〜８−３）ごとに蓄積されているとする。スケジューリング部６は、送信Ｑｕｅｕｅ部４の宛先ごとの残留Ｑｕｅｕｅ量を監視する。そして、後述のスケジューリング手順にしたがって、スケジューリングを行う。そして、スケジューリングの結果に基づいて送信Ｑｕｅｕｅ部４から送信データをとりだして、無線アクセス部３に出力する。無線アクセス部３は、端末局８−１〜８−３へ無線信号として送信データを送信する。

端末局８−１の無線アクセス部１１は、基地局１から送信された無線信号を受信して受信処理を行って送信データを受信Ｑｕｅｕｅ部１３に出力する。そして、機器アクセス部１０は、受信Ｑｕｅｕｅ部１３から送信データをとりだして、機器９−１に送信する。端末局８−２，８−３の動作も端末局８−１の動作と同様である。

つぎに、スケジューリング部６におけるスケジューリング手順について説明する。本実施の形態においては、ＱｏＳタイプとしては、最低帯域以上で通信を行うことを要求する最低帯域保障，固定の帯域を要求する固定帯域保障，帯域保障無しの３つのタイプが用いられているとする。さらに、そのそれぞれのタイプは、保障送信時間間隔の要求の有る場合と、無い場合に分けられる。本実施の形態では、ＱｏＳタイプが最低帯域保障および固定帯域保障である場合には、それぞれの保障帯域ＱｏＳ情報に含ませることとし、保障送信時間間隔の要求の有る場合には、要求される保障送信時間間隔をＱｏＳ情報に含ませることとする。ここでは、端末局８−１〜８−３および基地局１の状態を示すパラメータを以下のように仮定した場合を、具体例として説明する。

（Ａ）基地局１の仮定パラメータ
システムの帯域割当周期（SuperFrame時間）（Ｂｉ）：５ ｍｓ
単位Ｓｌｏｔ時間（１ｓｌｏｔの時間）（Ｓｔ）：４ μｓ／ｓｌｏｔ
システムの帯域割当周期当たりの割当て不能スロット数（Beaconなどのオーバヘッド）（Ｓｏ）：４５ ｓｌｏｔ
送信フレーム当たりのオーバヘッドスロット数（プリアンブル、ガードインタバルなど送信データ量に依存しないオーバヘッド）（Ｆｏ）：５ ｓｌｏｔ

（Ｂ）端末局８−１の仮定パラメータ
ＱｏＳタイプ：最低帯域保障
保障帯域（Ｒｂ（１））：１０ Ｍｂｐｓ
保障送信間隔（Ｒｉ（１））：無し
伝送レート（単位Ｓｌｏｔ当たりの送信データ量）（（Ｕｄ（１））：２５００ ｂｉｔ／ｓｌｏｔ
残留Ｑｕｅｕｅ量（ＱＬ（１））：１５００ Ｋｂｉｔ

（Ｃ）端末局８−２の仮定パラメータ
ＱｏＳタイプ：最低帯域保障
保障帯域（Ｒｂ（２））：５ Ｍｂｐｓ
保障通信時間間隔（Ｒｉ（２））：２０ ｍｓ
伝送レート（単位Ｓｌｏｔ当たりの送信データ量）（（Ｕｄ（２））：５００ ｂｉｔ／ｓｌｏｔ
残留Ｑｕｅｕｅ量（ＱＬ（２））：２５００ Ｋｂｉｔ

（Ｄ）端末局８−３の仮定パラメータ
ＱｏＳタイプ：帯域保障なし（Ｒｂ（３））
保障帯域：無し（ベストエフォート）
保障送信間隔（Ｒｉ（３））：なし
伝送レート（単位Ｓｌｏｔ当たりの送信データ量）（Ｕｄ（３））：３００ ｂｉｔ／ｓｌｏｔ
残留Ｑｕｅｕｅ量（ＱＬ（３））：６０００ Ｋｂｉｔ

以上のような条件を仮定するとき、基地局１は以下のステップ１〜ステップ６の手順でスケジューリングを行う。

ステップ１：スケジューリング部６は、各端末局８−１〜８−３から通知されたＱｏＳ情報に含まれるＱｏＳタイプを取得する。そして、ＱｏＳタイプが、最低帯域保障または固定帯域保障であるＱｏＳ情報を選択し、選択したＱｏＳ情報ごとに、伝送レート、保障通信時間間隔およびシステムの帯域割当周期（SuperFrame時間）に基づいて割当データＳｌｏｔ数をそれぞれ算出する。このとき、保障送信間隔が要求されているか否かによって算出式が異なり、保障送信間隔の要求が有る場合には以下の式（１）に従い、保障送信間隔の要求が無い場合には以下の式（２）に従って算出する。

帯域割付周期あたりの割当送信データ量Ｄｓ（ｎ）＝Ｒｂ（ｎ）×Ｂｉ
帯域割付周期あたりの割当データＳｌｏｔ数Ｖｂｓ（ｎ）＝Ｄａ（ｎ）／Ｕｄ（ｎ） …（１）

保障通信時間間隔あたりの送信データ量Ｄｒ（ｎ）＝Ｒｂ（ｎ）×Ｒｉ（ｎ）
保障通信時間間隔あたりの割当データＳｌｏｔ数Ｖｂｒ（ｎ）＝
Ｄｒ（ｎ）／Ｕｄ（ｎ） …（２）

なお、ｎは、ＱｏＳ情報を識別するための番号とし、ｎ番目のＱｏＳ情報に対応する通信に割り当てるデータＳｌｏｔ数をＶｂ（ｎ）とする。この場合は、端末局８−１〜８−３とＱｏＳ情報が一対一に対応するため、ｎは端末番号と同じになり、ｎ＝１，ｎ＝２，ｎ＝３のＱｏＳ情報がそれぞれ端末局８−１，８−２，８−３に対応するとする。

上述の式（１），式（２）に、（Ａ）〜（Ｄ）で仮定した数値をいれて具体例として計算すると、以下のようになる。ここでは、端末局８−１と端末局８−２のＱｏＳタイプが、最低帯域保障であるため、この２つについてデータｓｌｏｔ数を計算する。端末局８−１については、保証通信時間間隔の要求が無いため、システムの帯域割当周期あたりのデータｓｌｏｔ数を求めることになり、Ｖｂｓ（１）＝５［ｍｓ］×１０［Ｍｂｐｓ］／２５００［ｂｉｔ／ｓｌｏｔ）＝２０［ｓｌｏｔ］となる。

また、端末局８−２については、保証通信時間間隔の要求が有り２０ ｍｓであることから、保障通信時間間隔のデータｓｌｏｔ数を求めることになり、Ｖｂｒ（ｎ）＝５［ｍｓ］×２０［Ｍｂｐｓ］／５００［ｂｉｔ／ｓｌｏｔ］＝２００［ｓｌｏｔ］となる。

ステップ２：システムの帯域割当周期内の総データＳｌｏｔ数から、Beaconなどのオーバヘッド，ステップ１で計算した結果の合計データのデータＳｌｏｔ数，送信フレーム毎のオーバヘッドを差し引いて、残割当Ｓｌｏｔ数を算出する。具体的には、まず、下記式（３）に従って、システムの帯域割当周期あたりの総Ｓｌｏｔ数を求める。
帯域割付周期当たりの総Ｓｌｏｔ数Ｓａ＝Ｂｉ／Ｓｔ ・・・（３）

そして、求めたＳａから、下記式（４）に従って残割付可能スロット数Ｓｅを求める。
Ｓｅ＝Ｓａ−周期オーバヘッドＳｏ
−Ｆｏ×周期内に送信するフレームの数（ここではＱｏＳ情報の数）
−（ΣＶｂｓ（ｎ）＋ΣＶｂｒ（ｎ）） ・・・（４）

なお、ΣＶｂｓ（ｎ）はステップ１で保証通信時間間隔の要求が無いＱｏＳ情報について計算された全てのＶｂｓ（ｎ）の加算を示し、ΣＶｂｒ（ｎ）はステップ１で保証通信時間間隔が要求されているＱｏＳ情報について計算された全てのＶｂｓ（ｎ）の加算を示す。

上述の（Ａ）〜（Ｄ）の数値をいれて具体的に計算すると、
Ｓａ＝５［ｍｓ］／４［μｓ／ｓｌｏｔ］＝１２５０［ｓｌｏｔ］
Ｓｅ＝１２５０［ｓｌｏｔ］−４５［ｓｌｏｔ］―５［ｓｌｏｔ］×３
―２０［ｓｌｏｔ］−２００［ｓｌｏｔ］＝９７０［ｓｌｏｔ］ …（５）

ステップ３：ＱｏＳ情報ごとに、そのＱｏＳ情報に対応する残留Ｑｕｅｕｅ量と伝送レートを用いて式（６）に従って、残留Ｑｕｅｕｅ量をＳｌｏｔ数に変換し、残留Ｓｌｏｔ数Ｌｓ（ｎ）を求める。
Ｌｓ（ｎ）＝ＱＬ（ｎ）÷Ｕｄ（ｎ） …（６）

上述の（Ａ）〜（Ｄ）の数値を用いて、具体例としてＬｓ（ｎ）を求めると以下の式（７）のようになる。
Ｌｓ（１）＝ＱＬ（１）÷Ｕｄ（１）
＝１５００［Ｋｂｉｔ］÷２５００［ｂｉｔ／ｓｌｏｔ］
＝６００ ［ｓｌｏｔ］
Ｌｓ（２）＝ＱＬ（２）÷Ｕｄ（２）
＝２５００［Ｋｂｉｔ］÷５００［ｂｉｔ／ｓｌｏｔ］
＝５０００ ［ｓｌｏｔ］
Ｌｓ（３）＝ＱＬ（３）÷Ｕｄ（３）
＝６０００［Ｋｂｉｔ］÷３００［ｂｉｔ／ｓｌｏｔ］
＝２００００ ［ｓｌｏｔ］ ・・・（７）

ステップ４：ＱｏＳタイプが最低帯域保障のＱｏＳ情報について、ステップＳ３で算出した残留Ｓｌｏｔ数からステップ１で算出したデータｓｌｏｔ数を減算し、減算した値をそのＱｏＳ情報に対応する滞留Ｓｌｏｔ数Ｌｓｒ（ｎ）とする。このとき、ＱｏＳタイプによって、また、保障通信時間間隔の要求が有るか否かによって場合分けして、以下の式（８）に従って滞留Ｓｌｏｔ数Ｌｓｒ（ｎ）を算出する。
ＱｏＳタイプが最低帯域保障または固定帯域保障の場合、かつ、保障通信時間間隔の要求の無い場合：
Ｌｓｒ（ｎ）＝Ｌｓ（ｎ）−Ｖｂｓ（ｎ）
ＱｏＳタイプが最低帯域保障または固定帯域保障の場合、かつ、保障通信時間間隔の要求が有る場合：
Ｌｓｒ（ｎ）＝Ｌｓ（ｎ）−Ｖｂｒ（ｎ）
ＱｏＳタイプが帯域保障の要求が無い場合：
Ｌｓｒ（ｎ）＝Ｌｓ（ｎ） …（８）

上述の（Ａ）〜（Ｄ）の数値を用いて、具体例として計算すると、以下の式（９）のようになる。
Ｌｓｒ（１）＝６００［ｓｌｏｔ］―２０［ｓｌｏｔ］＝５８０［ｓｌｏｔ］
Ｌｓｒ（２）＝５０００［ｓｌｏｔ］―２００［ｓｌｏｔ］＝４８００［ｓｌｏｔ］
Ｌｓｒ（３）＝２０００［ｓｌｏｔ］ ・・・（９）

ステップ５：固定帯域保障以外のＱｏＳタイプ（最低帯域保障，帯域保障無し）のＱｏＳ情報について、ステップで算出した残Ｓｌｏｔ数を、上記式（８）に従って求めた滞留Ｓｌｏｔ数の比に応じて各ＱｏＳ情報に対応する通信に割り当てる。各ＱｏＳ情報に対応する通信に対する割当Ｓｌｏｔ数（残分配Ｓｌｏｔ数Ｄｓ（ｎ）)は以下の式（１０）に従って算出する。このとき、小数点以下は切り捨てて算出する。
残留Ｓｌｏｔ比＝Ｒｓ（１）：Ｒｓ（２）：Ｒｓ（３）：・・・
Ｄｓ（ｎ）＝Ｓｅ×（Ｒｓ（ｎ）／ΣＲｓ（ｉ）） …（１０）

上述の（Ａ）〜（Ｄ）の数値を用いて具体例として計算すると、以下の式（１１）のようになる。
残留Ｓｌｏｔ比＝５８０：４８００：２００００
Ｄｓ（１）＝９７０×（５８０／（５８０＋４８００＋２００００） ［ｓｌｏｔ］
≒２２ ［ｓｌｏｔ］（小数点以下は切り捨て）
Ｄｓ（２）＝９７０×（４８００／（５８０＋４８００＋２００００） ［ｓｌｏｔ］
≒１８３ ［ｓｌｏｔ］
Ｄｓ（３）＝９７０×（２００００／（５８０＋４８００＋２００００）［ｓｌｏｔ］ ＝７６４ ［ｓｌｏｔ］ …（１１）

ステップ６：ステップ１で算出した結果とステップ５で算出した結果の合計を以下の式（１２）のように、ＱｏＳタイプによって、また、保障通信時間間隔の要求が有るか否かによって場合分けして求める。そして、求めた数値をそのシステムの帯域割当周期においてＱｏｓ情報に対応するそれぞれの通信に割り当てる総Ｓｌｏｔ数（Ａｓ（ｎ））とする。
ＱｏＳタイプが最低帯域保障または固定帯域保障の場合、かつ、保障通信時間間隔の要求の無い場合：
Ａｓ（ｎ）＝Ｄｓ（ｎ）＋Ｖｂｓ（ｎ）
ＱｏＳタイプが最低帯域保障または固定帯域保障の場合、かつ、保障通信時間間隔の要求が有る場合：
Ａｓ（ｎ）＝Ｄｓ（ｎ）＋Ｖｂｒ（ｎ）
ＱｏＳタイプが帯域保障の要求が無い場合：
Ａｓ（ｎ）＝Ｄｓ（ｎ） ・・・（１２）

上述の（Ａ）〜（Ｄ）の数値を用いて、具体例として計算すると以下の式（１３）のようになる。
Ａｓ（１）＝２２＋２０ ［ｓｌｏｔ］＝４２［ｓｌｏｔ］
Ａｓ（２）＝１８３＋２００ ［ｓｌｏｔ］＝３８３［ｓｌｏｔ］
Ａｓ（３）＝７６４［ｓｌｏｔ］ ・・・（１３）

以上のスケジューリング手順は、上り回線のデータについての割当の例を説明したが、下り回線についても、上述の手順において、各端末局８−１〜８−３の残留Ｑｕｅｕｅ量の替わりに、基地局１の残留Ｑｕｅｕｅ量を用いることにより同様の割当が実施できる。また、この場合、伝送レートが上り回線と下り回線で異なる場合には、基地局１が保持している下り回線の伝送レートを用いて計算すればよい。

なお、本実施の形態では、端末局８−１〜８−３は、それぞれが単一のＱｏＳタイプのデータの通信を行うこととしたが、ひとつの端末局が複数のＱｏＳタイプの通信を行う場合にも本実施の形態と同様に実施できる。この場合、各端末局８−１〜８−３は、ＱｏＳタイプごとにＱｏＳ情報を生成して通知し、基地局１のスケジューリング部はＱｏＳ情報ごとに、上述のスケジューリング手順に従って割当を行えばよい。

このように、本実施の形態では、端末局８−１〜８−３が、ＱｏＳタイプ，保障送信間隔，伝送レートを含むＱｏＳ情報と残留Ｑｕｅｕｅ量を基地局１に送信し、基地局１のスケジューリング部６は、ＱｏＳタイプ，保障送信間隔，伝送レート，残留Ｑｕｅｕｅ量に基づいてそれぞれＱｏＳ情報に対応する通信にｓｌｏｔの割当を行うようにした。このため、要求ＱｏＳを保証し、かつ、無通信時間の発生を抑制して帯域の利用効率を向上させ、また、通信量の公平性を保持することができる。

実施の形態２．
本発明にかかる実施の形態２の帯域割当方法について説明する。本実施の形態の通信システムの機能構成例は、図１に示す実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と同様の部分は説明を省略し、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態においては、端末局８−１〜８−３は、上りデータの送信時に残留Ｑｕｅ量を送信データに付加して送信する。ＱｏＳ情報については、時間的に変化しない項目であるため、割当周期ごとに送信する必要はないが、残留Ｑｕｅｕｅ量は時間的に変動する量であるため、ある程度の頻度で送信を行う必要があるためである。

実施の形態１で説明したスケジューリングの手順に従うと、ＱｏＳタイプが帯域保障の要求無しであり、かつ、保障通信時間間隔の要求の無い場合で、さらに、端末局に残留Ｑｕｅｕｅ量が“０”の場合には、基地局１は帯域割付け周期にその端末局に対して上りデータＳｌｏｔを割当てないことになる。このような状態になると、それ以降、その端末局は上りデータを送信できず、送信Ｑｕｅｕｅ１２にデータが蓄積されても、データＳｌｏｔが割当られていないために残留Ｑｕｅｕｅ量を送信することもできず、データＳｌｏｔが割当てられない状態が続いてしまう。

したがって、本実施の形態においては、このような状態を避けるために、データＳｌｏｔではなく、帯域要求用のアロハＳｌｏｔ（システムの帯域割当周期ごとに帯域要求のみに使用されるＳｌｏｔ）を用いて基地局１に対して残留Ｑｕｅｕｅ量を送信することとする。

ここで、さらに、以下のような条件１または条件２を満たしたときのみ、アロハｓｌｏｔで残留Ｑｕｅｕｅ量を送信するようにすると、頻繁な残留Ｑｕｅｕｅ量の送信を避けることができる。なお、ここでは、条件２の判断のために、送信Ｑｕｅｕｅ部１２は、データの蓄積が開始された時点で起動するタイマを備えることとし、あらかじめ設定されたタイマ時間が経過するとその旨を帯域要求部１４に通知するものとする。

条件１：残留Ｑｕｅｕｅ量があらかじめ設定されている残留Ｑｕｅｕｅ量の閾値を超えたとき。
条件２：送信Ｑｕｅｕｅ部１２にデータの蓄積が開始された時点で開始されるタイマ値があらかじめ設定されているタイマ時間を超えたとき。

条件１の判断をすることにより、少量のデータ送信にはＳｌｏｔが割当られない（ある程度データがたまらないとＳｌｏｔの割付が行われない）ため、オーバヘッドを抑制することができ、システム全体のスループット向上が効果としてあらわれる。

条件１を満たしたときのみ送信する場合には、通信を行う上位アプリケーションが遅延時間の保証を要求する場合に対応できないが、条件２の判断をすることにより、遅延時間の保証が可能となる。さらに、条件１および条件２により、帯域要求用のアロハＳｌｏｔの頻繁な使用を避けることができ、結果として、アロハＳｌｏｔの輻輳が軽減される。

このように、本実施の形態では、端末局８−１〜８−３は、残留Ｑｕｅｕｅ量があらかじめ設定されている残留Ｑｕｅｕｅ量の閾値を超えたとき、または、送信Ｑｕｅｕｅ部１２にデータの蓄積が開始された時点で開始されるタイマ値があらかじめ設定されているタイマ時間を超えたときにアロハＳｌｏｔを用いて残留Ｑｕｅｕｅ量を送信するようにした。このため、残留Ｑｕｅｕｅ量が“０”になった場合でも、残留Ｑｕｅｕｅ量を送信することができ、また、オーバヘッドを抑制し、アロハＳｌｏｔの輻輳を軽減することができる。

以上のように、本発明にかかる帯域割当方法および通信システムは、基地局が複数の端末局に通信時間の割り当てを行う無線通信システムに、特に、ＱｏＳ制御を行う無線通信システム適している。

本発明にかかる通信システムの実施の形態１の機能構成例を示す図である。

符号の説明

１ 基地局
２ 有線アクセス部
３，１１ 無線アクセス部
４，１２ 送信Ｑｕｅｕｅ部
５，１３ 受信Ｑｕｅｕｅ部
６ スケジューリング部
７ 上位ネットワーク
８−１〜８−３ 端末局
９−１〜９−３ 機器
１０ 機器アクセス部
１４ 帯域要求部

Claims (7)

1. 端末局が、送信データの蓄積量である端末残留量を監視し、その端末残留量と、帯域保障の要求を示すＱｏＳタイプ、通信時間間隔に関する要求の有無を示す通信時間間隔情報および伝送レートを含む前記送信データのＱｏＳ情報と、を基地局へ送信する端末情報送信ステップと、
   前記基地局が、前記ＱｏＳ情報および前記端末残留量に基づき前記端末局に上り回線の帯域を割当て、その割当結果を前記端末局に通知するスケジューリングステップと、
   前記基地局が、前記端末局宛の送信データの蓄積量である基地局残留量を監視する基地局残留量監視ステップと、
   を含み、
   前記通信時間間隔情報が通信時間間隔の要求有りの場合は、さらに、前記ＱｏＳ情報に、要求される通信時間間隔を含め、
   前記スケジューリングステップは、
   前記ＱｏＳタイプが最低帯域保障または固定帯域保障の場合には、ＱｏＳ情報ごとに、伝送レート、通信時間間隔およびシステムの帯域割当周期に基づき、その帯域割当周期内で割当てるデータＳｌｏｔ数を算出するデータＳｌｏｔ数算出ステップと、
   前記帯域割当周期から、所定のオーバヘッドＳｌｏｔ数および前記データＳｌｏｔ数算出ステップで算出した全てのデータＳｌｏｔ数の合計値を減算し、その結果を残割当Ｓｌｏｔ数とする残割当Ｓｌｏｔ数算出ステップと、
   上り回線の場合には、ＱｏＳ情報ごとに、前記端末残留量と前記伝送レートに基づき滞留Ｓｌｏｔ数を算出し、下り回線の場合には、前記基地局残留量と前記伝送レートに基づき滞留Ｓｌｏｔ数を算出する滞留Ｓｌｏｔ数算出ステップと、
   前記ＱｏＳタイプが最低帯域保障の場合に、ＱｏＳ情報ごとに、それぞれＱｏＳ情報に対応する前記滞留Ｓｌｏｔ数から前記データＳｌｏｔ数算出ステップで算出したデータＳｌｏｔ数を減じて、その結果を残留Ｓｌｏｔ数とする残留Ｓｌｏｔ数算出ステップと、
   前記ＱｏＳタイプが最低帯域保障または帯域保障無しのＱｏＳ情報に対して、そのＱｏＳ情報に対応する残留Ｓｌｏｔ数に基づいて前記残割当Ｓｌｏｔ数を配分し、前記ＱｏＳタイプが固定帯域保障のＱｏＳ情報に対する残割当Ｓｌｏｔ数の配分値を０とする残割当Ｓｌｏｔ割当ステップと、
   ＱｏＳ情報ごとに、前記データＳｌｏｔ数算出ステップで算出したデータＳｌｏｔ数に前記残割当Ｓｌｏｔ割当ステップで配分した残割当Ｓｌｏｔ数を加算し、その加算結果をそれぞれのＱｏＳ情報に対応する通信に割当てるＳｌｏｔ割当ステップと、
   を含むことを特徴とする帯域割当方法。
2. 前記ＱｏＳタイプを、最低帯域保障、固定帯域保障、帯域保障無しの３つとし、
   前記ＱｏＳタイプが最低帯域保障または固定帯域保障の場合は、さらに、前記ＱｏＳ情報に保障帯域を含めることを特徴とする請求項１に記載の帯域割当方法。
3. 前記端末情報送信ステップにおいては、前記ＱｏＳ情報および前記端末残留量を前記送信データに付加して送信することを特徴とする請求項１または２に記載の帯域割当方法。
4. 前記端末情報送信ステップにおいては、さらに、前記端末残留量を、帯域割当を要求するためのアロハスロットを用いて通知することを特徴とする請求項３に記載の帯域割当方法。
5. 前記端末情報送信ステップにおいては、前記端末残留量があらかじめ設定されている所定の閾値を超えたとき、または、送信データの蓄積開始時点から所定の時間が経過したときに、前記端末残留量を、前記アロハスロットを用いて通知することを特徴とする請求項４に記載の帯域割当方法。
6. 前記端末残留量を前記送信データの種別ごとに監視し、
   前記ＱｏＳ情報および前記端末残留量を前記送信データの種別ごとに送信し、
   前記端末局にさらに前記ＱｏＳ情報ごとに帯域を割当てることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の帯域割当方法。
7. 端末局は、
   自局における送信データの蓄積量である端末残留量を監視し、帯域保障の要求を示すＱｏＳタイプ、通信時間間隔に関する要求の有無を示す通信時間間隔情報および伝送レートを含む前記送信データのＱｏＳ情報と、そのＱｏＳ情報に対応する送信データの前記端末残留量と、を出力する帯域要求手段と、
   前記ＱｏＳ情報および前記端末残留量を基地局へ送信する無線アクセス手段と、
   を備え、
   前記基地局は、
   前記ＱｏＳ情報および前記端末残留量に基づき前記ＱｏＳ情報に対応する送信データに上り回線の帯域を割当て、その割当結果を前記端末局に通知し、前記端末局宛の送信データの蓄積量である基地局残留量を監視するスケジューリング手段、
   を備え、
   前記通信時間間隔情報が通信時間間隔の要求有りの場合は、さらに、前記ＱｏＳ情報に、要求される通信時間間隔を含め、
   前記スケジューリング手段は、前記ＱｏＳタイプが最低帯域保障または固定帯域保障の場合には、ＱｏＳ情報ごとに、伝送レート、通信時間間隔およびシステムの帯域割当周期に基づき、その帯域割当周期内で割当てるデータＳｌｏｔ数を算出し、前記帯域割当周期から、所定のオーバヘッドＳｌｏｔ数および全ての前記データＳｌｏｔ数の合計値を減算し、その結果を残割当Ｓｌｏｔ数とし、上り回線の場合には、ＱｏＳ情報ごとに、前記端末残留量と前記伝送レートに基づき滞留Ｓｌｏｔ数を算出し、下り回線の場合には、前記基地局残留量と前記伝送レートに基づき滞留Ｓｌｏｔ数を算出し、前記ＱｏＳタイプが最低帯域保障の場合に、ＱｏＳ情報ごとに、それぞれＱｏＳ情報に対応する前記滞留Ｓｌｏｔ数から前記データＳｌｏｔ数を減じて、その結果を残留Ｓｌｏｔ数とし、前記ＱｏＳタイプが最低帯域保障または帯域保障無しのＱｏＳ情報に対して、そのＱｏＳ情報に対応する残留Ｓｌｏｔ数に基づいて前記残割当Ｓｌｏｔ数を配分し、前記ＱｏＳタイプが固定帯域保障のＱｏＳ情報に対する残割当Ｓｌｏｔ数の配分値を０とし、ＱｏＳ情報ごとに、前記データＳｌｏｔ数に前記残割当Ｓｌｏｔ割当ステップで配分した残割当Ｓｌｏｔ数を加算し、その加算結果をそれぞれのＱｏＳ情報に対応する通信に割当てることを特徴とする通信システム。

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