JP5093124B2

JP5093124B2 - 無線伝送装置、その制御方法及びプログラム

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Publication number: JP5093124B2
Application number: JP2009004551A
Authority: JP
Inventors: 悟史園部
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-01-13
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2029-01-13
Also published as: JP2010166131A

Description

本発明は、無線伝送装置、その制御方法及びプログラムに関し、特に、伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースを有する無線伝送装置、その制御方法及びプログラムに関する。

適応変調方式を採用する無線伝送装置に関する技術分野においては、例えば、特許文献１，２等が本願に先行して出願されている。

特許文献１には、例えば段落０００５，００１６，００２７，００２８等を参照すると、パケット割り当てバッファの待ち行列長Ｑを監視して、Ｑが所定の範囲以外の場合は速度Ｒを段階的に増加させることについて記載があり、要求通信量に合わせて無線回線の伝送帯域を変更する内容となっている。

特開２００３−３２４３７６号公報特開２００７−２５８８６５号公報

現在、様々な通信サービスが混在するネットワーク上において音声や動画のリアルタイム配信、テレビ電話等、通信の遅延や停止が許されないサービスへの対応として、伝送帯域確保や低遅延、低パケット損失率等データ伝送品質を確保する技術が求められている。また、前記ネットワークを構成する無線伝送装置については、無線伝送路の回線状況に合わせて変調方式を変更し、最適な無線伝送容量を確保する適応変調方式が提案されている。

例えば、特許文献２には、適応変調方式に対応し、ＬＡＮのようなデータがバースト的に発生する伝送速度可変のデータ信号とＩＴＵ−ＴＧ．７０３等で規定されているような伝送速度一定のデータ信号が無線伝送帯域に混在して多重される無線伝送装置において、変調方式変更による無線伝送容量の変動に対応するため、伝送速度一定のデータ信号を最も多値数の低い変調方式つまり最低伝送帯域以下に割り当て、残りの帯域に伝送速度可変のデータ信号を割り当てる方式が提案されている。

しかし、前述の方式では変調方式変更による無線伝送容量の変動に対して、伝送速度一定のデータ信号については考慮されているが、伝送速度可変のデータ信号（以下、ＬＡＮデータと記載する）については考慮されていない。このために、次のような問題点がある。

第１の問題点は、ＬＡＮデータ入力用バッファにおいて変調方式変更時のデータ蓄積量によっては、変調方式の変更における無線伝送容量の変動をＬＡＮデータ入力用バッファにて吸収することができず、バッファ溢れやパケットロスが発生し伝送効率が低下するという点である。

第２の問題点は、前述の第１の問題点を防ぐためには、ＬＡＮデータ入力用バッファにおいてサイズの大きなメモリを搭載する必要があり、回路規模が大きくなるという点である。

そこで本発明は、上記実情に鑑みて、伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースを有する無線伝送装置において、バッファ溢れやパケットロスを防ぎ、伝送効率の向上を実現することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る無線伝送装置は、適応変調方式に対応する無線伝送装置であって、伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースである入出力手段と、前記入出力手段より入力される前記データ信号をバッファリング処理するバッファ制御手段と、前記バッファ制御手段より入力されるバッファ蓄積情報信号と所定のバッファ閾値とに基づいて変調方式変更可否信号を出力するバッファ監視手段と、前記バッファ監視手段から入力される前記変調方式変更可否信号に基づいて前記データ信号の変調方式の切替及び切替タイミングを決定し、変調方式を切り替える場合に変調方式制御信号を出力する適応変調制御手段と、前記変調方式制御信号に基づいて変調方式の切替を行い、切り替えられた変調方式で前記データ信号を変調する変復調手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る無線伝送装置の制御方法は、伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースである入力手段と、変調方式制御信号に基づいて変調方式の切替を行い、切り替えられた変調方式で前記データ信号を変調する変復調手段と、を備え、適応変調方式に対応する無線伝送装置の制御方法であって、前記入出力手段より入力される前記データ信号をバッファリング処理するバッファ制御ステップと、前記バッファ制御ステップにより入力されるバッファ蓄積情報信号と所定のバッファ閾値とに基づいて変調方式変更可否信号を出力するバッファ監視ステップと、前記バッファ監視ステップにより入力される前記変調方式変更可否信号に基づいて前記データ信号の変調方式切替及び切替タイミングを決定し、変調方式を切り替える場合に前記変調方式制御信号を出力する適応変調制御ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースである入力手段と、変調方式制御信号に基づいて変調方式の切替を行い、切り替えられた変調方式で前記データ信号を変調する変復調手段と、を備え、適応変調方式に対応する無線伝送装置に、前記入出力手段より入力される前記データ信号をバッファリング処理するバッファ制御処理と、前記バッファ制御処理により入力されるバッファ蓄積情報信号と所定のバッファ閾値とに基づいて変調方式変更可否信号を出力するバッファ監視処理と、前記バッファ監視処理により入力される前記変調方式変更可否信号に基づいて前記データ信号の変調方式切替及び切替タイミングを決定し、変調方式を切り替える場合に前記変調方式制御信号を出力する適応変調制御処理と、を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースを有する無線伝送装置において、バッファ溢れやパケットロスを防ぎ、伝送効率の向上を実現することが可能となる。

本発明による実施形態に係る無線伝送装置の構成を示すブロック図である。図１に示す装置の変調方式の切替タイミングを説明するためのフローチャートである。本発明による他の実施形態に係る無線伝送装置の構成を示すブロック図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

以下に説明する実施形態はＬＡＮデータ入出力用のインタフェースを有し、適応変調方式に対応した無線伝送装置において、ＬＡＮデータ入力用バッファのデータ蓄積量を監視し、バッファ内のデータ蓄積量により変調方式を切り替えるタイミングを調整することにより、バッファ溢れやパケットロスを防ぎ、伝送効率の向上を実現する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の構成について、図１を用いて説明する。

まず、入出力ポート１から入力された送信ＬＡＮ信号ｓ１０が、無線処理部６より無線送受信信号ｓ１４として出力されるまでの構成について説明する。

入出力ポート１より入力された送信ＬＡＮ信号ｓ１０はバッファ制御部２に入力され、バッファリング処理後、送信ＭＡＣフレーム信号ｓ１１として無線フレーム処理部４に出力される。前記バッファ制御部２はバッファ監視部３に対してバッファ蓄積量を示すバッファ蓄積情報信号ｔ１０を出力する。なお、バッファ制御部２はＩＥＥＥ８０２．３ｘにて規定されているＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌ制御またはＢａｃｋＰｒｅｓｓｕｒｅ制御により入出力ポート１に入力される送信ＬＡＮ信号ｓ１０のパケット流量を調整する機能を有しており、バッファ監視部３より入力されるＰＡＵＳＥ制御信号ｔ１１に従い、入出力ポート１よりＰＡＵＳＥフレーム信号またはコリジョン信号を出力する。

バッファ監視部３はバッファ制御部２より入力されるバッファ蓄積情報信号ｔ１０および適応変調制御部８より入力される無線帯域変更信号ｔ１９より変調方式の変更可否判断を行い、変調方式変更可否信号ｔ１８を適応変調制御部８に出力する。

無線フレーム処理部４に入力された送信ＭＡＣフレーム信号ｓ１１および送信変調方式変更信号ｔ１２は無線フレームへの多重処理後、送信ベースバンド信号ｓ１２として変復調部５に出力される。変復調部５に入力された送信ベースバンド信号ｓ１２は変調処理後、送信変調信号ｓ１３として無線処理部６に出力される。ここで、変復調部５は適応変調制御部８より入力される変調方式制御信号ｔ１５に従い変調方式の制御を行う。無線処理部６は変復調部５より入力された送信変調信号ｓ１３に対して、ＤＡ変換、周波数変換等の無線送信処理を行った後、無線送受信信号ｓ１４をアンテナ部７より送信する。

適応変調制御部８は後述する無線フレーム処理部４より入力される受信変調方式変更信号ｔ１３に従い、自局装置の変調方式を決定すると共に、バッファ監視部３より入力される変調方式変更可否信号ｔ１８により変調方式の変更タイミングを決定し、変調方式制御信号ｔ１５を変復調部５、無線処理部６に出力する。また、後述する変復調部５より入力されるビットエラー情報信号ｔ１４および無線処理部６より入力される受信無線レベル情報信号ｔ１７より無線対向装置の変調方式を決定し、送信変調方式変更信号ｔ１２を無線フレーム処理部４に出力する。

続いて、アンテナ部７より受信した無線送受信信号ｓ１４が、受信ＬＡＮ信号ｓ１８として入出力ポート１より出力されるまでの構成について説明する。

アンテナ部７より受信した無線送受信信号ｓ１４は無線処理部６にて周波数変換やＡＤ変換等の無線受信処理後、受信復調信号ｓ１５として変復調部５に出力される。変復調部５に入力された受信復調信号ｓ１５は復調処理後、受信ベースバンド信号ｓ１６として無線フレーム処理部４に出力される。前記変復調部５は適応変調制御部８より入力される復調方式制御信号ｔ１６に従い、復調方式の制御を行う。無線フレーム処理部４に入力された受信ベースバンド信号ｓ１６は、無線フレームよりペイロードデータの抽出処理後、受信ＭＡＣフレーム信号ｓ１７としてバッファ処理部２に出力される。

バッファ制御部２に入力された受信ＭＡＣフレーム信号ｓ１７はバッファリング処理された後、受信ＬＡＮ信号ｓ１８として入出力ポート１に出力される。また、バッファ制御部２はバッファ監視部３より入力されるＰＡＵＳＥ制御信号ｔ１１によりＦｌｏｗ制御またはＢａｃｋＰｒｅｓｓｕｒｅ制御を行い、ＰＡＵＳＥフレーム信号またはコリジョン信号を入出力ポート１より出力する。

次に、図１の回路の動作について図を参照して説明する。

はじめに図１の回路における信号の流れを説明し、続いて変調方式の切替タイミングについて説明する。

まず、図１の回路における信号の流れについて説明する。

バッファ制御部２は、入出力ポート１より入力される送信ＬＡＮ信号ｓ１０に対してバッファリング処理後、送信ＭＡＣフレーム信号ｓ１１を無線フレーム処理部４に出力すると共に、バッファ蓄積情報信号ｔ１０をバッファ監視部３に出力する。また、無線フレーム処理部４より入力された受信ＭＡＣフレーム信号ｓ１７に対してバッファリング処理を行い、受信ＬＡＮ信号ｓ１８を入出力ポート１に出力する。なお、バッファ制御部２はＩＥＥＥ８０２．３ｘにて規定されているＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌ制御またはＢａｃｋＰｒｅｓｓｕｒｅ制御に対応しており、バッファ監視部３より入力されるＰＡＵＳＥ制御信号ｔ１１に従い、受信ＬＡＮ信号ｓ１８に対してＰＡＵＳＥフレーム信号やコリジョン信号の割り込み制御を行う。

バッファ監視部３は、適応変調制御部８より入力される無線帯域変更信号ｔ１９に従い、後述するバッファ閾値を設定し、バッファ制御部２より入力されるバッファ蓄積情報信号ｔ１０とバッファ閾値より変調方式変更可否信号ｔ１８およびＰＡＵＳＥ制御信号ｔ１１を生成し、変調方式変更可否信号ｔ１８を適応変調制御部８に、ＰＡＵＳＥ制御信号ｔ１１をバッファ制御部２に出力する。

無線フレーム処理部４は、バッファ制御部２より入力される送信ＭＡＣフレーム信号ｓ１１および適応変調制御部８より入力される送信変調方式変更信号ｔ１２を無線フレームに多重処理し、送信ベースバンド信号ｓ１２を変復調部５に出力する。また、変復調部５より入力される受信ベースバンド信号ｓ１６より受信ＭＡＣフレーム信号ｓ１７および受信変調方式変更信号ｔ１３抽出し、受信ＭＡＣフレーム信号ｓ１７をバッファ制御部２に、受信変調方式変更信号ｔ１３を適応変調制御部８に出力する。

変復調部５は、無線フレーム処理部４より入力される送信ベースバンド信号ｓ１２に対して変調処理を行い、送信変調信号ｓ１３を無線処理部６に出力する。また、無線処理部６より入力された受信復調信号ｓ１５に対して復調処理を行い、受信ベースバンド信号ｓ１６を無線フレーム処理部４に出力する。ここで、変復調部５は、受信復調信号ｓ１５に対して、ビットエラー検出機能を有しており、ビットエラー情報信号ｔ１４を適応変調制御部８に出力する。

無線処理部６は、変復調部５より入力される送信変調信号ｓ１３に対してＤＡ変換、周波数変換等の無線送信処理を行い、無線送受信信号ｓ１４をアンテナ部７より送信する。また、アンテナ部７より受信した無線送受信信号ｓ１４に対して周波数変換やＡＤ変換等の無線受信処理を行い、受信復調信号ｓ１５を変復調部５に出力する。ここで、無線処理部６は、無線受信信号ｓ１４に対して、受信レベル監視機能を有しており、受信無線レベル信号ｔ１７を適応変調制御部８に出力する。

変調方式の決定および変調方式の切替は適応変調制御部８にて制御を行い、変復調部５および無線処理部６は適応変調制御部８より入出力される変調方式制御信号ｔ１５および復調方式制御信号ｔ１６に従い、変復調処理および無線送受信処理を行う。

適応変調制御部８は、変復調部５より入力されるビットエラー情報信号ｔ１４および無線処理部６より入力される受信無線レベル情報信号ｔ１７より対向装置の変調方式を決定すると共にバッファ監視部３より入力される変調方式変更可否信号ｔ１８により変調方式の切替タイミングを決定し、送信変調方式変更信号ｔ１２を無線フレーム処理部４に入力し、無線対向装置へ転送する。また、無線フレーム処理部４より入力される受信変調方式変更信号ｔ１３より自局装置の変調方式を決定し、変調方式制御信号ｔ１５を変復調部５および無線処理部６に出力する。本実施形態の無線伝送装置では、ビットエラー情報信号ｔ１４および受信無線レベル情報信号ｔ１７より、最適な変調方式を決定し、変調方式の切替を行うものとする。

続いて、変調方式の切替タイミングについて、図２を用いて説明する。

バッファ監視部３では、バッファ蓄積量に対するバッファ閾値を各変調方式毎に持っている。前述のバッファ閾値は、多値数の大きい変調方式から多値数の小さい変調方式に変更になった場合、つまり無線伝送帯域が小さくなる方向に変更になる場合、バッファが溢れることなく、ＩＥＥＥ８０２．３ｘにて規定されているＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌ制御またはＢａｃｋＰｒｅｓｓｕｒｅ制御にて、入出力ポート１に入力される送信ＬＡＮ信号ｓ１０のパケット流量を調整することができる閾値である。

以下に、前述のバッファ閾値Ｅの算出方法について説明する。バッファ制御部３の最大データ蓄積量をＡ、現在のデータ蓄積量をＢ、バッファ制御部２のデータ読み出し速度つまり無線伝送帯域をＣ、バッファ制御部２のデータ書き込み速度つまりＬＡＮ伝送帯域をＤとする。また、バッファ制御部２で生成したＰＡＵＳＥフレーム信号およびコリジョン信号を入出力ポート１より送信し、入出力ポート１と接続する前段の装置でパケット送信を停止するまでつまり入出力ポート１より入力される送信ＬＡＮ信号ｓ１０が停止するまでのＰＡＵＳＥ制御処理時間をＴとする。

このとき、バッファ閾値Ｅを下記式により算出する。
バッファ閾値Ｅ＝最大データ蓄積量Ａ−（ＬＡＮ伝送帯域Ｄ−無線伝送帯域Ｃ）×ＰＡＵＳＥ制御処理時間Ｔ

図２に示す動作例では、多値数の大きい変調方式から多値数の小さい変調方式に変更になった場合、つまり無線伝送帯域が小さくなる方向に変更になる場合の動作について説明する。

まず、バッファ制御部２の現在のデータ蓄積量Ｂと前述のバッファ閾値値Ｅを比較する（ステップＸ１）。データ蓄積量Ｂがバッファ閾値値Ｅよりも小さい場合、前述のようにバッファ制御部２ではバッファに十分な空き領域があり、無線伝送帯域の変動を吸収可能なため、変調方式の変更は即時可能となる（ステップＸ２）。また、データ蓄積量Ｂがバッファ閾値値Ｅよりも大きい場合、ＩＥＥＥ８０２．３ｘにて規定されているＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌ制御またはＢａｃｋＰｒｅｓｓｕｒｅ制御を実行し、入出力ポート１に入力される送信ＬＡＮ信号ｓ１０のパケット流量を調整する（ステップＸ３）。前述のＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌ制御またはＢａｃｋＰｒｅｓｓｕｒｅ制御を実行後、再度バッファ制御部２の現在のデータ蓄積量Ｂと前述のバッファ閾値値Ｅを比較する（ステップＸ１）。

また、多値数の小さい変調方式から多値数の大きい変調方式に変更になった場合、つまり無線伝送帯域が大きくなる方向に変更になる場合の動作について、バッファ制御部２のデータ読み出し速度が速くなるため、変調方式の変更は即時可能となる。

以上のようにして、ＬＡＮデータ用のバッファを監視し、バッファ内のデータ蓄積量により変調方式を切り替えるタイミングを調整することにより、バッファ溢れやパケットロスを防ぎ、伝送効率の向上を実現する。また、バッファ制御部２に無線伝送容量の変動を吸収するための大きいサイズのメモリが必要なく、回路規模の削減が可能になる。

以上説明したように、本実施形態においては以下に記載するような効果を奏する。

第１の効果は、適応変調方式に対応した無線伝送装置において、ＬＡＮデータ入力用バッファのデータ蓄積量を監視し、バッファ内のデータ蓄積量により変調方式を切り替えるタイミングを調整することにより、バッファ溢れやパケットロスを防ぎ、伝送効率の向上を実現することである。

第２の効果は、ＬＡＮデータ入力用バッファのデータ蓄積量を監視し、バッファ内のデータ蓄積量により変調方式を切り替えるタイミングを調整することにより、バッファ処理部に無線伝送容量の変動を吸収するための大きいサイズのメモリが必要なく、回路規模の削減が可能になることである。

＜第２の実施形態＞
次に本発明の他の実施形態について、図３を用いて説明する。

図３を参照すると、図１で示されているバッファ制御部２がＱｏＳ（ＱｕａｌｉｔｙｏｆＳｅｒｖｉｃｅ：帯域制御）制御部９に変更になっている。図３で示されている入出力ポート１および無線フレーム処理部４、変復調部５、無線処理部６、アンテナ部７、適応変調部８は第１の実施例で用いている回路と同等である。

ＱｏＳ制御部９では、入出力ポート１より入力された送信ＬＡＮ信号ｓ１０に対し、データ領域またはヘッダ領域に付加されたラベル情報を読み取り、クラス毎への割振りおよび各キューへのバッファリング後、優先制御や帯域制御に従い、送信ＭＡＣフレーム信号ｓ１１を無線フレーム処理部４に出力する。また、無線フレーム処理部４より入力された受信ＭＡＣフレーム信号ｓ１７はバッファリング処理後、受信ＬＡＮデータｓ１８として入出力ポート１より出力する。

バッファ監視部３は、ＱｏＳ制御部９の各キューに対してデータ蓄積量を監視する機能を追加している。

無線フレーム処理部４、変復調部５、無線処理部６、アンテナ部７、適応変調部８は第１の実施形態で説明した動作と同様の動作を行う。

以上のように、第２の実施形態では各キューに対してデータ蓄積量を監視し、変調方式を切り替えるタイミングを調整するため、各キューに対してバッファ溢れやパケットロスを防ぎ、伝送効率の向上を実現する。したがって、本発明は、ＱｏＳ制御を搭載した無線伝送装置に対しても適用可能である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

１入出力ポート
２バッファ制御部
３バッファ監視部
４無線フレーム処理部
５変復調部
６無線処理部
７アンテナ部
８適応変調制御部
９ＱｏＳ制御部

Claims

適応変調方式に対応する無線伝送装置であって、
伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースである入出力手段と、
前記入出力手段より入力される前記データ信号をバッファリング処理するバッファ制御手段と、
前記バッファ制御手段より入力されるバッファ蓄積情報信号と所定のバッファ閾値とに基づいて変調方式変更可否信号を出力するバッファ監視手段と、
前記バッファ監視手段から入力される前記変調方式変更可否信号に基づいて前記データ信号の変調方式の切替及び切替タイミングを決定し、変調方式を切り替える場合に変調方式制御信号を出力する適応変調制御手段と、
前記変調方式制御信号に基づいて変調方式の切替を行い、切り替えられた変調方式で前記データ信号を変調する変復調手段と、
を備えることを特徴とする、無線伝送装置。
前記バッファ制御手段は、複数のキューを用いて前記データ信号の入出力に係る帯域制御を行い、
前記バッファ監視手段は、前記複数のキューに対してデータの蓄積量を監視することを特徴とする、請求項１記載の無線伝送装置。
前記バッファ監視手段は、前記変復調手段が切り替え可能な変調方式毎に、バッファ蓄積量に対する前記バッファ閾値を関連付けて記憶していることを特徴とする、請求項１又は２記載の無線伝送装置。
前記適応変調制御手段は、前記バッファ閾値を下記式によって算出し、前記バッファ監視手段に出力することを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項記載の無線伝送装置。
Ｅ＝Ａ−（Ｄ−Ｃ）×Ｔ
（ただし、Ｅは前記バッファ閾値、Ａは最大データ蓄積量、Ｄは前記入出力手段の伝送帯域、Ｃは無線伝送帯域、Ｔは前記入出力手段に接続する装置に前記入出力手段が前記データ信号の入出力を一時停止することを示す信号を送信してから実際に前記データ信号が停止するまでの一時停止制御処理にかかる時間とする。）
伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースである入力手段と、変調方式制御信号に基づいて変調方式の切替を行い、切り替えられた変調方式で前記データ信号を変調する変復調手段と、を備え、適応変調方式に対応する無線伝送装置の制御方法であって、
前記入出力手段より入力される前記データ信号をバッファリング処理するバッファ制御ステップと、
前記バッファ制御ステップにより入力されるバッファ蓄積情報信号と所定のバッファ閾値とに基づいて変調方式変更可否信号を出力するバッファ監視ステップと、
前記バッファ監視ステップにより入力される前記変調方式変更可否信号に基づいて前記データ信号の変調方式切替及び切替タイミングを決定し、変調方式を切り替える場合に前記変調方式制御信号を出力する適応変調制御ステップと、
を含むことを特徴とする、無線伝送装置の制御方法。
伝送速度可変のデータ信号を入出力するためのインタフェースである入力手段と、変調方式制御信号に基づいて変調方式の切替を行い、切り替えられた変調方式で前記データ信号を変調する変復調手段と、を備え、適応変調方式に対応する無線伝送装置に、
前記入出力手段より入力される前記データ信号をバッファリング処理するバッファ制御処理と、
前記バッファ制御処理により入力されるバッファ蓄積情報信号と所定のバッファ閾値とに基づいて変調方式変更可否信号を出力するバッファ監視処理と、
前記バッファ監視処理により入力される前記変調方式変更可否信号に基づいて前記データ信号の変調方式切替及び切替タイミングを決定し、変調方式を切り替える場合に前記変調方式制御信号を出力する適応変調制御処理と、
を実行させることを特徴とする、プログラム。