JP4498941B2 - Radio scheduling apparatus, radio scheduling method, and radio apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、移動体通信システムに係り、特に、無線スケジューリング装置、無線スケジューリング方法および無線装置に関する。 The present invention relates to a mobile communication system, and more particularly, to a radio scheduling apparatus, a radio scheduling method, and a radio apparatus.
近年の移動体通信ビジネスでは、通信データ量の増大と通信の多様化を実現する通信サービスがユーザから求められつつある。例えば、従来の音声通話やデータ通信(電子メール、Webページの閲覧、小容量のコンテンツのダウンロード)などに加えて、大容量の動画コンテンツをリアルタイムにストリーミング形式で配信したり、マルチキャスト形式で配信することなどが要望されている。従来の移動体通信システムでは、一般的にパケットを用いたデータ通信をサポートするように構成されているが、そのような多種多様な通信の要求に応えるためには、移動体通信システムの広帯域化、大容量化に加えて、通信の種類に応じたQoS(Quality of Service)を保証することが必要となる。また、ユーザやコンテンツの課金状態などから決定される優先度など、コンテンツの種類だけでなくサービスの多様化にも柔軟に対応してゆく必要がある。 In recent mobile communication business, users are demanding a communication service that realizes an increase in communication data amount and diversification of communication. For example, in addition to conventional voice calls and data communications (e-mail, web page browsing, small-capacity content download), etc., large-capacity video content is distributed in streaming format in real time or in multicast format There is a demand. Conventional mobile communication systems are generally configured to support data communication using packets. However, in order to meet such a wide variety of communication demands, it is necessary to increase the bandwidth of mobile communication systems. In addition to increasing capacity, it is necessary to guarantee QoS (Quality of Service) according to the type of communication. In addition, it is necessary to flexibly deal with not only the type of content but also the diversification of services such as the priority determined from the charging status of the user and the content.
従来の移動体通信システムにおけるパケット通信では、無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリング(以下、無線スケジューリングと称する)を行う際、QoS保証を行わない“Best Effort”や、その派生技術であるプロポーショナルフェアネスアルゴリズムなどに基づいてアクセス権の割当てを行っている(例えば、非特許文献1、2参照)。これらの技術は無線周波数の利用効率の最大化を基本的な設計指針としており、各ユーザの無線伝播路状態に応じて無線フローのスケジューリングを行っている。なお、無線フローとは、無線区間へのアクセスが発生する通信単位のことをいう。
しかし、上述した従来の移動体通信システムでは、無線スケジューリング時にQoS保証を行っていないので、上記した通信データ量の増大とコンテンツやサービスの多様化に対して充分に対応することができない。 However, since the above-described conventional mobile communication system does not guarantee QoS at the time of wireless scheduling, it cannot sufficiently cope with the increase in the amount of communication data and the diversification of contents and services.
また、無線パケット通信におけるQoSは、遅延および伝送レート、パケット廃棄率などにより規定されるが、QoS保証と無線周波数利用効率の両方を考慮した無線スケジューリングを行う場合には、QoS保証の中で特に遅延保証が課題となる。通常、無線周波数利用効率の向上を図るためには各ユーザの無線伝播路状態に適応させた伝送レートの割り当てを行うが、遅延保証のためには無線伝播路状態に関わらず各ユーザの遅延品質に対する要求に応じた通信制御を行う。つまり、遅延保証時には無線周波数利用効率が低下する。このように従来の無線スケジューリング技術では遅延保証と無線周波数利用効率とはトレードオフの関係にあり、それら両方をともに実現する技術は未だ確立されていない。 In addition, QoS in wireless packet communication is defined by delay, transmission rate, packet discard rate, etc., but when performing wireless scheduling considering both QoS guarantee and radio frequency utilization efficiency, it is particularly in QoS guarantee. Delay guarantee is an issue. Usually, in order to improve the radio frequency utilization efficiency, the transmission rate is allocated according to the radio propagation path state of each user. However, in order to guarantee the delay, the delay quality of each user regardless of the radio propagation path state. It performs communication control according to the request for. That is, the radio frequency utilization efficiency decreases when delay is guaranteed. As described above, in the conventional radio scheduling technique, there is a trade-off relationship between delay guarantee and radio frequency utilization efficiency, and a technique for realizing both of them has not been established yet.
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、無線区間における遅延保証を実現するとともに無線周波数利用効率の向上を図ることができる無線スケジューリング装置、無線スケジューリング方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a radio scheduling apparatus and a radio scheduling method capable of realizing delay guarantee in a radio section and improving radio frequency utilization efficiency. There is to do.
また、本発明の他の目的は、本発明の無線スケジューリング装置を備えた無線装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a radio apparatus provided with the radio scheduling apparatus of the present invention.
上記の課題を解決するために、本発明に係る無線スケジューリング装置は、無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う無線スケジューリング装置において、無線フローが要求するQoSの情報を有するフロー情報を入力するフロー情報入力手段と、前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する無線状態パラメータ入力手段と、前記アクセス権の割当て状況を記憶する記憶手段と、前記フロー情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する緊急度算出手段と、前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別するとともに、遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う長区間選別手段と、前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別手段とを備え、前記短区間選別手段は、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a radio scheduling apparatus according to the present invention inputs flow information having QoS information required by a radio flow in a radio scheduling apparatus that performs scheduling for assigning access rights in radio sections according to radio flows. Flow information input means, wireless state parameter input means for inputting a wireless state parameter representing the state of the wireless propagation path in the wireless section, storage means for storing the access right assignment status, the flow information and the access An urgent level calculating means for calculating an urgent level indicating a degree of urgency when a radio flow acquires a right to access a radio section based on a right allocation status; and one access based on the urgent level The access right is allocated in a long section including a plurality of periods during which the right is valid. Long section selection means for classifying radio flows based on a request for delay quality, and for each period in which the access right is valid from the selected candidates, Short section selection means for selecting a radio flow to which the access right is assigned, and the short section selection means controls selection of the radio flow according to a request for delay quality for each type of radio flow. To do.
本発明に係る無線スケジューリング装置は、無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う無線スケジューリング装置において、無線フローが要求するQoSの情報を入力するQoS情報入力手段と、無線フローに与えられた優先度情報を入力する優先度情報入力手段と、前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する無線状態パラメータ入力手段と、前記アクセス権の割当て状況を記憶する記憶手段と、前記QoS情報、前記優先度情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する緊急度算出手段と、前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別するとともに、遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う長区間選別手段と、前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別手段とを備え、前記短区間選別手段は、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御することを特徴とする。 The radio scheduling apparatus according to the present invention is a radio scheduling apparatus that performs scheduling for assigning radio section access rights by radio flow, QoS information input means for inputting QoS information required by the radio flow, and a radio flow provided to the radio flow Priority information input means for inputting priority information; radio condition parameter input means for inputting a radio condition parameter representing a state of a radio propagation path in the radio section; and storage means for storing the access right assignment status; An urgent level calculating means for calculating an urgent level indicating a degree of urgency when a radio flow acquires a right to access a radio section based on the QoS information, the priority information, and the access right allocation status; Based on the urgency level, includes a plurality of periods during which one access right is valid In the section, a candidate for the wireless flow to which the access right is assigned is selected, and a long section selecting means for classifying the wireless flow based on a request for delay quality, and the access right is effective from the selected candidates. Short section selecting means for selecting a radio flow to which the access right is assigned for each period, the short section selecting means selecting the radio flow according to a request for delay quality for each type of radio flow. It is characterized by controlling.
本発明に係る無線スケジューリング装置においては、前記短区間選別手段は、前記無線状態パラメータに基づいた無線伝播路状態の変動傾向に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御することを特徴とする。 In the radio scheduling apparatus according to the present invention, the short interval selecting means controls which radio flow is selected according to a fluctuation tendency of a radio propagation path state based on the radio state parameter. To do.
本発明に係る無線スケジューリング装置においては、前記短区間選別手段は、前記無線伝播路状態が良化傾向にある無線フローに関しその選択の優先順位を下げることを特徴とする。 The radio scheduling apparatus according to the present invention is characterized in that the short section selection means lowers the selection priority for the radio flow whose radio propagation path state tends to be improved.
本発明に係る無線スケジューリング装置においては、前記短区間選別手段は、前記アクセス権の割当て対象の長区間内の伝送容量の割当て状況に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御することを特徴とする。 In the radio scheduling apparatus according to the present invention, the short interval selecting means controls which radio flow is selected according to the transmission capacity allocation status in the long interval to which the access right is allocated. Features.
本発明に係る無線スケジューリング装置においては、前記短区間選別手段は、前記伝送容量の未割当て分に余裕があるときには、遅延品質に対する要求がない無線フローを優先してアクセス権を割当てることを特徴とする。 In the radio scheduling apparatus according to the present invention, the short section selection means assigns an access right in preference to a radio flow that does not require a delay quality when the transmission capacity is unallocated. To do.
本発明に係る無線スケジューリング装置においては、前記緊急度算出手段は、前記QoS情報に含まれるパケット許容可能最大遅延時間と、前記無線区間へのパケットの送信停止継続期間とに基づき、無線フローのパケットを無線区間に送信しなければならない時点までの残り時間の度合いを算出することを特徴とする。 In the radio scheduling apparatus according to the present invention, the urgency level calculating means is configured to determine a packet of a radio flow based on a packet allowable maximum delay time included in the QoS information and a packet transmission stop duration for the radio section. Is calculated by calculating the degree of remaining time up to the time point when it is necessary to transmit to the wireless section.
本発明に係る無線スケジューリング装置においては、前記長区間選別手段は、前記無線状態パラメータに基づき、前記緊急度算出手段の計算結果に対して重み付けを行うことを特徴とする。 In the radio scheduling apparatus according to the present invention, the long interval selecting means weights the calculation result of the urgency level calculating means based on the radio condition parameter.
本発明に係る無線装置は、無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てて前記無線区間の通信を制御する無線装置において、無線フローごとに、無線フローが要求するQoSの情報を有するフロー情報を取得するフロー情報取得手段と、前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを無線フローに対応する前記無線伝播路ごとに測定する無線状態測定手段と、前記フロー情報および前記無線状態パラメータを使用して、前記無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う請求項1に記載の無線スケジューリング装置とを備えたことを特徴とする。
The radio apparatus according to the present invention acquires flow information having QoS information required by a radio flow for each radio flow in a radio apparatus that controls access in the radio section by assigning radio section access rights for each radio flow. Flow information acquisition means, wireless state measurement means for measuring a wireless state parameter representing a state of a wireless propagation path in the wireless section for each wireless propagation path corresponding to a wireless flow, and the flow information and the wireless state parameter. The wireless scheduling apparatus according to
本発明に係る無線装置は、無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てて前記無線区間の通信を制御する無線装置において、無線フローごとに、無線フローが要求するQoSの情報を取得するQoS情報取得手段と、無線フローごとに、無線フローに与えられた優先度情報を取得する優先度情報取得手段と、前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを無線フローに対応する前記無線伝播路ごとに測定する無線状態測定手段と、前記QoS情報、前記優先度情報および前記無線状態パラメータを使用して、前記無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う請求項2に記載の無線スケジューリング装置とを備えたことを特徴とする。
The wireless apparatus according to the present invention acquires QoS information required for a wireless flow for each wireless flow in a wireless apparatus that controls access in the wireless section by assigning wireless section access rights for each wireless flow. Means, priority information acquisition means for acquiring priority information given to the radio flow for each radio flow, and radio status parameters indicating the status of radio propagation paths in the radio section corresponding to the
本発明に係る無線スケジューリング方法は、無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う無線スケジューリング方法であって、無線フローが要求するQoSの情報を有するフロー情報を入力する過程と、前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する過程と、前記フロー情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する過程と、前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別する過程と、遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う過程と、前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別過程と、前記アクセス権の割当て状況を記憶する過程とを含み、前記短区間選別過程において、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御することを特徴とする。 A radio scheduling method according to the present invention is a radio scheduling method for performing scheduling for assigning access rights of radio sections for each radio flow, the step of inputting flow information having QoS information required by a radio flow, and the radio section The degree of urgency when a wireless flow acquires a right to access a wireless section based on the process of inputting a wireless state parameter representing the state of the wireless propagation path in FIG. A process of calculating an urgent level to represent, a process of selecting a radio flow candidate to which the access right is assigned in a long section including a plurality of periods in which one access right is valid based on the urgency level, and a delay quality The process of classifying the radio flow based on the request and the selected candidates A short section selection process for selecting a radio flow to which the access right is assigned, and a process for storing the access right assignment status, for each period in which the access right is valid, and in the short section selection process, The selection of the radio flow is controlled according to the request for the delay quality for each radio flow type.
本発明に係る無線スケジューリング方法は、無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う無線スケジューリング方法であって、無線フローが要求するQoSの情報を入力する過程と、無線フローに与えられた優先度情報を入力する過程と、前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する過程と、前記QoS情報、前記優先度情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する過程と、前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別する過程と、遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う過程と、前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別過程と、前記アクセス権の割当て状況を記憶する過程とを含み、前記短区間選別過程において、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御することを特徴とする。 A radio scheduling method according to the present invention is a radio scheduling method for performing scheduling for assigning access rights in a radio section for each radio flow, a process of inputting QoS information required by the radio flow, and a priority given to the radio flow. The wireless flow is wireless based on the process of inputting the degree information, the process of inputting the wireless state parameter indicating the state of the wireless propagation path in the wireless section, and the QoS information, the priority information, and the access right assignment state. A process of calculating an urgent level indicating a degree of urgency when acquiring a right to access a section, and the access in a long section including a plurality of periods in which one access right is valid based on the urgency level Based on the process of selecting the radio flow candidates to which the right is assigned and the delay quality requirement, And a short section selection process for selecting a radio flow to which the access right is assigned for each period in which the access right is valid from among the selected candidates, and the assignment of the access right. Storing the situation, and in the short section selection process, the selection of the radio flow is controlled according to the request for the delay quality for each radio flow type.
本発明に係る無線スケジューリング方法においては、前記短区間選別過程において、前記無線状態パラメータに基づいた無線伝播路状態の変動傾向に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御することを特徴とする。 In the radio scheduling method according to the present invention, in the short section selection process, it is controlled which radio flow is selected according to a variation tendency of a radio propagation path state based on the radio state parameter. To do.
本発明に係る無線スケジューリング方法においては、前記短区間選別過程において、前記無線伝播路状態が良化傾向にある無線フローに関しその選択の優先順位を下げることを特徴とする。 The radio scheduling method according to the present invention is characterized in that, in the short section selection process, the selection priority is lowered with respect to a radio flow whose radio propagation path state tends to be improved.
本発明に係る無線スケジューリング方法においては、前記短区間選別過程において、前記アクセス権の割当て対象の長区間内の伝送容量の割当て状況に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御することを特徴とする。 In the radio scheduling method according to the present invention, in the short section selection process, it is controlled which radio flow is selected according to a transmission capacity allocation state in the long section to which the access right is to be allocated. Features.
本発明に係る無線スケジューリング方法においては、前記短区間選別過程において、前記伝送容量の未割当て分に余裕があるときには、遅延品質に対する要求がない無線フローを優先してアクセス権を割当てることを特徴とする。
The radio scheduling method according to the present invention is characterized in that, in the short section selection process, when there is a margin in the unallocated portion of the transmission capacity, an access right is preferentially assigned to a radio flow that does not require delay quality. To do.
本発明によれば、緊急度や優先度に応じた長区間での無線フローの選別を行うとともに遅延品質に対する要求に基づいた無線フローのタイプ分けを行い、該選別結果に対して無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じた無線フローの選択制御を行うことにより、パケットの許容可能な最大遅延時間を保証するとともに伝送レートの向上を図ることができ、無線区間における遅延保証を実現するとともに無線周波数利用効率の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, the radio flow is classified in a long section according to the urgent level and the priority, the radio flow is classified based on the request for the delay quality, and the radio flow type is determined based on the selection result. Separately, by selecting and controlling the radio flow according to the request for the delay quality, the maximum allowable delay time of the packet can be guaranteed and the transmission rate can be improved, and the delay guarantee in the radio section can be realized. The radio frequency utilization efficiency can be improved.
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る移動体通信システムの構成を示すブロック図である。図1において、基地局1は移動端末2との間で無線によりデータを送受信する。基地局1はパケット交換機能を有している。移動端末2は、基地局1を介して通話やパケット通信を行うことができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a mobile communication system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
図2は、本実施形態に係る基地局(無線装置)1の構成を示すブロック図である。図2に示される基地局1は、時分割複信(TDD;Time Division Duplex)方式であり、送受信に同じ無線周波数を使用して、移動端末1への送信と移動端末2からの受信とを時分割で行う。したがって、基地局1と移動端末2間の無線区間における無線伝播路は送受信で同じとなる。なお、図2には、TDD方式の基地局における、基地局から移動端末へ送信する際の無線スケジューリングを行う構成を示しており、その他の構成は省略している。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the base station (wireless device) 1 according to the present embodiment. The
図2において、送信バッファ11は、ネットワークから受信したユーザデータのパケットを記憶し、無線区間に送信するパケットを一時的に蓄積するためのものである。送信バッファ11は、無線フローごとにパケットを区別して記憶する。
In FIG. 2, a
無線フレーム生成部12は、無線区間に送出される無線フレームを生成する。無線フレーム生成部12は、スケジューラ16から指示された無線フローのパケットを送信バッファ11から読み出し、該読み出したパケットを格納した無線フレームを生成して無線部13へ出力する。
The radio
無線部13は、無線フレーム生成部12から受け取った無線フレームをアンテナ14を介して無線送信する。また、無線部13は、アンテナ14を介して受信した無線信号の受信状態を表す情報をCNR測定部15に出力する。
The
CNR測定部15は、無線部13から受け取った情報に基づき、移動端末2ごとにCNR(Carrier to Noise Ratio)を測定する。図2の基地局1はTDD方式であるので、該測定結果のCNRは無線区間の送受信の双方向に有効である。CNR測定部15は、移動端末2ごとに、瞬間的なCNR(瞬時CNR)と、該瞬時CNRを平均した平均CNRとを測定し、これら測定結果をスケジューラ16に出力する。
The
なお、本実施形態では、無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータとして、CNRを用いている。また、ある移動端末に対して測定されたCNRは、当該移動端末に係る無線フローに対応する無線伝播路の状態を表すものである。また、マルチキャリアシステムにおいては、CNRの測定はキャリアごとにも行われる必要がある。同様に平均CNRに関しても、キャリアごとの平均CNRや全キャリアの平均CNRを求める必要がある。 In the present embodiment, CNR is used as a radio condition parameter representing the state of the radio propagation path in the radio section. Further, the CNR measured for a certain mobile terminal represents the state of the radio propagation path corresponding to the radio flow related to the mobile terminal. In a multicarrier system, CNR measurement needs to be performed for each carrier. Similarly, regarding the average CNR, it is necessary to obtain the average CNR for each carrier and the average CNR for all carriers.
スケジューラ16は、無線フローごとにフロー情報をネットワークから受信する。フロー情報は、無線フローを特定可能な識別情報と、当該無線フローが要求するQoSの情報(QoS情報)および当該無線フローの優先度情報とを有する。スケジューラ16は、該QoS情報および優先度情報と、CNR測定部15から受け取ったCNR情報(瞬時CNRおよび平均CNR)とに基づいて、無線スケジューリングを行う。そして、そのスケジューリング結果に基づき、無線フレームごとに、パケットを格納する対象の無線フローを、該当する無線フロー識別情報を出力することにより無線フレーム生成部12に指示する。
The
図3は、本実施形態に係るスケジューラ(無線スケジューリング装置)16の構成を示すブロック図である。
図3において、フロータグ生成・更新部21は、フロー情報(QoS情報と優先度情報)およびCNR情報を使用して、無線フローごとにフロータグを生成する。そして、生成したフロータグを該当する無線フロー識別情報に対応付けてフロータグ記憶部22に記憶させる。また、フロータグ記憶部22に記憶されているフロータグの更新を行う。フロータグとは、無線フローに関するスケジューリングに係るパラメータセットのことをいう。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the scheduler (wireless scheduling apparatus) 16 according to the present embodiment.
In FIG. 3, the flow tag generation /
フロータグに有されるパラメータには、QoS情報、優先度情報、緊急度、経過フレーム数、瞬時CNR、平均CNR、送信フラグおよび無線フローのタイプ識別子が含まれる。 Parameters included in the flow tag include QoS information, priority information, urgency, number of elapsed frames, instantaneous CNR, average CNR, transmission flag, and radio flow type identifier.
上記優先度情報は、ユーザクラスを示すパラメータを有する。ユーザクラスには、通信サービスを提供する際のユーザやコンテンツの課金情報などに基づく優先度に応じた複数の種類のクラスが設けられている。例えば、最高の優先度を有するプレミアムユーザのクラスや標準の優先度を有するノーマルユーザのクラスなどである。 The priority information has a parameter indicating a user class. The user class is provided with a plurality of types of classes according to the priority based on the user at the time of providing the communication service and the charging information of the content. For example, a premium user class having the highest priority and a normal user class having a standard priority.
上記QoS情報は、当該無線フローが要求するQoSを表すものであり、QoSクラスを示すパラメータと、フローQoSを示すパラメータとを有する。
QoSクラスには、通信アプリケーションの種類に応じて複数の種類のクラスが設けられている。例えば、固定の通信速度が要求される通信アプリケーション用のCBR(固定ビットレート)クラス、リアルタイム性および可変の通信速度が要求される通信アプリケーション用のrt−VBR(リアルタイム可変ビットレート)クラス、リアルタイム性は要求されないが可変の通信速度が要求される通信アプリケーション用のnrt−VBR(非リアルタイム可変ビットレート)クラス、特に通信速度の要求がない通信アプリケーション用のUBR(未指定ビットレート)クラス、最小の通信速度のみが要求される通信アプリケーション用のABR(使用可能ビットレート)クラスなどである。なお、上記したCBR、rt−VBR、nrt−VBR、UBRおよびABRは、ATM(非同期転送モード)フォーラムで規定されている。
The QoS information represents the QoS required by the radio flow, and includes a parameter indicating the QoS class and a parameter indicating the flow QoS.
A plurality of types of classes are provided in the QoS class according to the type of communication application. For example, a CBR (fixed bit rate) class for communication applications that require a fixed communication speed, an rt-VBR (real time variable bit rate) class for communication applications that require a variable communication speed, and real-time characteristics Nrt-VBR (non-real-time variable bit rate) class for communication applications where variable communication speed is not required, especially UBR (unspecified bit rate) class for communication applications where communication speed is not required, the smallest ABR (Available Bit Rate) class for communication applications that require only communication speed. The CBR, rt-VBR, nrt-VBR, UBR, and ABR described above are defined by the ATM (Asynchronous Transfer Mode) forum.
フローQoSには、送信端末のパケット送信速度、パケットの許容可能な最大遅延時間(パケット許容可能最大遅延時間)、及びパケットの許容可能な損失率(パケット許容可能損失率)が含まれる。 The flow QoS includes the packet transmission rate of the transmitting terminal, the maximum allowable delay time of the packet (maximum packet allowable delay time), and the allowable loss rate of the packet (packet allowable loss rate).
上記緊急度は、当該無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表すものである。本実施形態の緊急度(P)は単調増加する関数によって与えられる。緊急度(P)の計算式の一例を(1)式に示す。この値Pが大きい程に、より緊急を要することを表す。
P=1/(待機可能フレーム数−経過フレーム数) ・・・(1)
但し、待機可能フレーム数は、当該無線フローのパケットを無線区間に送信することを停止し続けることが許される最大の期間に相当する無線フレーム数である。具体的には、待機可能フレーム数は、上記したフローQoS内のパケット許容可能最大遅延時間に相当する無線フレーム数として算出される。
また、経過フレーム数は、フロータグ内の一パラメータであって、当該無線フローのパケットに関し、無線区間への前回の送信時点から送信を停止し続けている期間に相当する無線フレーム数である。経過フレーム数は、無線区間のアクセス権の割当て状況を表すパラメータである。
なお、本実施形態の緊急度とは、言い換えれば、当該無線フローのパケットを無線区間に送信しなければならない時点までの残り時間の度合いである。
The degree of urgency represents the degree of urgency when the wireless flow acquires the right to access the wireless section. The urgency level (P) of this embodiment is given by a monotonically increasing function. An example of a formula for calculating the degree of urgency (P) is shown in Formula (1). The larger the value P, the more urgent it is required.
P = 1 / (number of frames that can be waited−number of elapsed frames) (1)
However, the number of frames that can be waited for is the number of radio frames corresponding to the maximum period during which it is allowed to continue to stop transmitting packets of the radio flow to the radio section. Specifically, the number of frames that can be waited for is calculated as the number of radio frames corresponding to the maximum allowable packet delay time in the flow QoS described above.
The number of elapsed frames is a parameter in the flow tag, and is the number of radio frames corresponding to a period during which transmission of a packet of the radio flow has been stopped from the previous transmission time to the radio section. The number of elapsed frames is a parameter representing the access right allocation status in the wireless section.
In addition, the urgency in this embodiment is, in other words, the degree of remaining time until the time point when the packet of the wireless flow must be transmitted to the wireless section.
上記送信フラグは、一定の期間(後述する長区間)において無線区間のアクセス権を割当てる無線フローの候補であることを表すフラグである。
上記無線フローのタイプ識別子は、無線フローのタイプを示す。このタイプについては後述する。
The transmission flag is a flag indicating that the wireless flow is a candidate for a wireless flow to which an access right for a wireless section is assigned in a certain period (a long section described later).
The wireless flow type identifier indicates the wireless flow type. This type will be described later.
図3に戻り、フロータグ記憶部22は、無線フロー識別情報およびフロータグを対応付けて記憶する。フロータグ記憶部22は、上記したフロータグ生成・更新部21の他、長区間選別部23および短区間選別部24からアクセス可能である。
Returning to FIG. 3, the flow tag storage unit 22 stores the wireless flow identification information and the flow tag in association with each other. The flow tag storage unit 22 is accessible from the long
長区間選別部23は、所定の期間(長区間)ごとに、次の長区間において無線区間のアクセス権を割当てる無線フローの候補およびそのタイプを選別する。この長区間での無線フローの選別は、フロータグ内のQoS情報、緊急度、優先度情報および平均CNRに基づいて行う。長区間選別部23は、該選別結果として、フロータグ内の送信フラグおよびタイプ識別子の設定を行い、この後、長区間選別の終了を短区間選別部24に通知する。無線フローのタイプ分けは、遅延品質に対する要求を基にして行う。
The long
なお、上記長区間は、複数の無線フレームを有する期間として予め設定される。また、一無線フレームの期間は、無線区間の一つのアクセス権が有効となる期間である。 The long section is preset as a period having a plurality of radio frames. The period of one radio frame is a period in which one access right in the radio section is valid.
短区間選別部24は、長区間選別部23から長区間選別の終了の通知を受けると、送信フラグがオンされている無線フローの中から、無線フレーム(短区間)ごとに実際に無線区間のアクセス権を割当てる無線フローを選択する。この短区間での無線フローの選別は、無線フローのタイプおよびCNRの変動値に基づいて行う。短区間での無線フローの選別結果は、上記図2の無線フレーム生成部12に出力される。これにより、次の長区間内の無線フレームごとに無線区間のアクセス権を割当てる無線フローが、無線フレーム生成部12に通知される。なお、短区間選別部24において選別される無線フローの数は、本発明が適用されるシステムにおいて同時間に送信可能な無線フローの数により決定される。
Upon receipt of the notification of the end of the long section selection from the long
また、短区間選別部24は、フロータグ生成・更新部21に対して、フロータグの更新を指示する。
Further, the short
次に、図4、図5、図6を参照して、上記図3のスケジューラ16に係る動作を説明する。
図4、図5、図6は、図3に示すスケジューラ16の動作フローを示すフローチャートであり、図4は全体の処理フローを示し、図5は長区間選別処理フローを示し、図6は短区間選別処理フローを示す。
Next, with reference to FIGS. 4, 5, and 6, the operation according to the
4, 5, and 6 are flowcharts showing the operation flow of the
初めに、図4を参照して、本実施形態に係る無線スケジューリング全体の動作を説明する。
図4において、先ず、各部の初期化を行う(ステップS1)。この初期化において、フロータグ生成・更新部21は、各無線フローのフロータグを生成してフロータグ記憶部22に記憶させる。フロータグ内のQoS情報、優先度情報、瞬時CNRおよび平均CNRには、スケジューラ16に入力された各情報がそのまま設定される。また、経過フレーム数は初期値“0”に設定される。また、送信フラグは初期値“オフ”に設定される。また、緊急度は、上記(1)式により算出された値Pが設定される。また、タイプ識別子はタイプ未選別(この実施例では便宜上、「タイプ0」とする)に設定される。
First, with reference to FIG. 4, the operation of the entire radio scheduling according to the present embodiment will be described.
In FIG. 4, first, each part is initialized (step S1). In this initialization, the flow tag generation /
次いで、長区間選別部23は、長区間での無線フローの選別を行い、長区間選別の終了を短区間選別部24に通知する(ステップS2)。このステップS2の長区間選別処理の詳細は後述する。なお、長区間選別部23は、ステップS2の長区間選別処理を長区間ごとに実行する。
Next, the long
次いで、短区間選別部24は、変数aを“0”に初期化する(ステップS3)。この変数aは、短区間での無線フローの選別回数を表す。
Next, the short
次いで、短区間選別部24は、短区間での無線フローの選別を行い、フロー選別結果を無線フレーム生成部12へ通知する(ステップS4)。これにより、次の長区間内の一無線フレームに係る無線区間アクセス権を割当てる一無線フローが、無線フレーム生成部12に通知される。このステップS4の短区間選別処理の詳細は後述する。なお、マルチキャリアシステムにおいては、上記ステップS4で、無線フローがキャリアごとに選択される。
Next, the short
次いで、短区間選別部24は、フロータグ生成・更新部21に対して短区間タグ更新を指示する。この指示により、フロータグ生成・更新部21は、新たに入力された瞬時CNRを使用して、各無線フローのフロータグ内の瞬時CNRを更新する書き込みをフロータグ記憶部22に対して行う(ステップS5)。
Next, the short
次いで、短区間選別部24は、変数aを1カウントアップする(ステップS6)。次いで、変数aと“長区間/短区間”の値とを比較する(ステップS7)。“長区間/短区間”の値は、一長区間の間に行う短区間選別回数を表すものであり、所定値である。その比較の結果、変数aが“長区間/短区間”の値に満たなければ(ステップS7がYES)、ステップS4に戻り、次の短区間での無線フローの選別を行う。
Next, the short
一方、変数aが“長区間/短区間”の値以上ならば(ステップS7がNO)、ステップS8に進み、短区間選別部24は、フロータグ生成・更新部21に対して長区間タグ更新を指示する。この指示により、フロータグ生成・更新部21は、新たに入力された平均CNRおよび瞬時CNRを使用して、各無線フローのフロータグ内の平均CNRおよび瞬時CNRを更新する書き込みをフロータグ記憶部22に対して行う。さらに、送信フラグがオンのままである無線フローに関し、そのフロータグ内の経過フレーム数に“長区間/短区間”の値を加算して当該経過フレーム数を更新する書き込みをフロータグ記憶部22に対して行う。さらに、各無線フローの緊急度を上記(1)式により再計算し、この計算結果の値Pにより緊急度を更新する書き込みをフロータグ記憶部22に対して行う。さらに、各無線フローの送信フラグを全てオフするとともにタイプ識別子を全てタイプ未選別の「タイプ0」とする書き込みをフロータグ記憶部22に対して行う。
On the other hand, if the variable a is equal to or greater than the value of “long section / short section” (NO in step S7), the process proceeds to step S8, and the short
次いで、無線スケジューリング処理が継続ならば(ステップS9がNO)、ステップS2に戻り、さらに次の長区間での無線フローの選別を行う。一方、無線スケジューリング処理が終了ならば(ステップS9がYES)、図4の処理を終了する。 Next, if the wireless scheduling process is continued (NO in step S9), the process returns to step S2 to further select the wireless flow in the next long section. On the other hand, if the wireless scheduling process is finished (YES in step S9), the process of FIG. 4 is finished.
次に、上記したステップS2の長区間選別処理およびステップS4の短区間選別処理について詳細に説明する。 Next, the long section selection process in step S2 and the short section selection process in step S4 will be described in detail.
ここで、具体的な説明に入る前に、本発明に係る技術的な特徴を説明する。
本発明では、無線区間における遅延保証と無線周波数利用効率の向上の両方を実現することを課題とするが、その遅延保証のあり方について考えてみると、従来のように遅延時間の平均値の最小化を目的とするよりも、実際に通信データを使用するアプリケーションの使用タイミングまでに通信が完了することを目的とする方がより重要である。つまり、アプリケーションが許容する最大遅延量の時間範囲内でパケット伝送が完了すれば実質的には問題はない。このような知見に基づき、本発明では、遅延保証はパケットの許容可能な最大遅延時間を保証することを目的とし、この遅延保証条件を満足する範囲内、つまりパケットの許容可能な最大遅延時間の範囲内であって最も無線伝播路状態が良いときに、無線フローに対して無線区間アクセス権を割当ててより高い伝送レートを確保することにより、無線区間における遅延保証を実現するとともに無線周波数利用効率の向上を図る。
Here, the technical features according to the present invention will be described before a specific description.
In the present invention, it is an object to realize both the delay guarantee in the radio section and the improvement of the radio frequency utilization efficiency. However, when considering the way of the delay guarantee, the minimum of the average value of the delay time as in the past is considered. It is more important to aim at completion of communication by the use timing of the application that actually uses the communication data, rather than aiming to make it easier. That is, there is virtually no problem as long as packet transmission is completed within the time range of the maximum delay amount allowed by the application. Based on such knowledge, in the present invention, the purpose of the delay guarantee is to guarantee the maximum allowable delay time of the packet, and within the range satisfying this delay guarantee condition, that is, the maximum allowable delay time of the packet. By ensuring the higher transmission rate by allocating radio section access rights to radio flows when the radio propagation path condition is within the range and the radio channel condition is the best, the delay guarantee in the radio section is realized and the radio frequency utilization efficiency To improve.
先ず、図5を参照して上記したステップS2の長区間選別処理について説明する。 First, the long section selection process in step S2 described above will be described with reference to FIG.
長区間選別処理では、上記した無線フローのタイプ分けを行うが、本実施形態では、以下の3つのタイプ(便宜上、「タイプ1」、「タイプ2」、「タイプ3」とする)を定義する。
タイプ1;遅延品質に対する要求があり、且つ、次の長区間で送信すべきもの。
タイプ2;遅延品質に対する要求があり、且つ、次の長区間で送信する必要はないもの。
タイプ3;遅延品質に対する要求がないもの。
In the long section selection process, the above-described wireless flow type classification is performed. In this embodiment, the following three types (for convenience, “
Type 1: There is a request for delay quality and it should be transmitted in the next long interval.
Type 2: There is a requirement for delay quality and it is not necessary to transmit in the next long interval.
Type 3: No requirement for delay quality.
遅延品質に対する要求があるものの例としては、CBRクラス、rt−VBRクラスなどがある。遅延品質に対する要求がないものの例としては、nrt−VBRクラス、ABRクラス、UBRクラスなどがある。 Examples of requirements for delay quality include CBR class and rt-VBR class. Examples of those that do not have a requirement for delay quality include an nrt-VBR class, an ABR class, and a UBR class.
本実施形態に係る長区間選別処理では、無線フローを上記タイプ1、2、3のいずれかに分類する。そして、「タイプ1」および「タイプ3」の無線フローについては送信フラグをオンする。「タイプ2」の無線フローの送信フラグはオフである。「タイプ3」の無線フローについて送信フラグをオンする理由は、「タイプ3」は遅延品質に対する要求がないので送信できるときに送信すればよいものであり、従って送信可能な機会があればいつでも送信可とするためである。
In the long section selection process according to the present embodiment, the wireless flow is classified into any of the
図5において、先ず、長区間選別部23は、フロータグ記憶部22から一無線フローのQoS情報を読み出し(ステップS101)、遅延品質に対する要求の有無を判断する(ステップS102)。この結果、遅延品質要求なしの場合は、当該無線フローのタイプ識別子を「タイプ3」に設定し、さらにその送信フラグをオンにする(ステップS103)。一方、遅延品質要求ありの場合はステップS104に進む。このとき、遅延品質要求ありの無線フローの識別情報を保持しておく。
In FIG. 5, first, the long
次いで、ステップS104では、全ての無線フローについてのタイプ3に係る選別が終了したか否かを判断し、選別未終了の場合は上記ステップS101に戻って次の無線フローに係る選別を行う。一方、選別終了の場合はステップS105に進む。
Next, in step S104, it is determined whether or not the sorting related to
次いで、ステップS105では、遅延品質要求ありの無線フローが存在しているか否かを判断し、存在しているときはステップS106に進む。一方、存在しないときには長区間選別処理を終了する。 Next, in step S105, it is determined whether or not there is a wireless flow with a delay quality request. If there is, the process proceeds to step S106. On the other hand, when it does not exist, the long section selection process is terminated.
次いで、ステップS106では、遅延品質要求ありの全無線フローの緊急度をフロータグ記憶部22から読み出す。次いで、その緊急度に基づいて無線フローの順位付けを行う(ステップS107)。この順位付けでは、無線フローを緊急度の高いものから順次に高順位を付ける。 Next, in step S106, the urgency level of all radio flows with a delay quality request is read from the flow tag storage unit 22. Next, the wireless flows are ranked based on the urgency (step S107). In this ranking, the radio flows are ranked in order from the one with the highest urgency.
なお、無線フローの順位付けにおいて、緊急度に基づいた順位付け結果に対して優先度又は平均CNRにより重み付けを行うようにしてもよい。優先度による重み付けの例としては、プレミアムユーザとノーマルユーザの優先度をそれぞれPrP、PrNとし、その値を緊急度による順位付け結果に積算して再度ランキング付けを行う。平均CNRによる重み付けの例としては、緊急度による順位付け結果に対して、平均CNRが一定の通信速度を確保できる値(例えば所定のCNR値)以上である場合に1を積算し、一方、確保できない場合には0を積算し、再度ランキング付けを行う。また、例えば、緊急度による順位付け結果が同順位の無線フローに対して、単純に平均CNRの良いものから順次に高い順位でさらに順位付けするようにしてもよい。 In the ranking of radio flows, the ranking result based on the degree of urgency may be weighted by priority or average CNR. As an example of weighting by priority, the priority of the premium user and the normal user is set to PrP and PrN, respectively, and the values are added to the ranking result based on the urgent level to perform ranking again. As an example of weighting by average CNR, 1 is added to the result of ranking by urgency when the average CNR is equal to or greater than a value (for example, a predetermined CNR value) that can ensure a constant communication speed, while ensuring If it is not possible, 0 is added and ranking is performed again. In addition, for example, radio flows having the same ranking result according to the degree of urgency may be further ranked in order of higher order simply from the one having a good average CNR.
次いで、一無線フローの順位を、長区間内で送信可能な無線フロー最大個数の条件(最低順位)と比較する(ステップS108)。この結果、長区間内で送信可能な順位であるならば、当該無線フローのタイプ識別子を「タイプ1」に設定し、さらにその送信フラグをオンにする(ステップS110)。一方、長区間内で送信可能な順位ではないならば、当該無線フローのタイプ識別子を「タイプ2」に設定し、その送信フラグはオフとする(ステップS111)。
Next, the order of one radio flow is compared with the condition (minimum order) of the maximum number of radio flows that can be transmitted in the long interval (step S108). As a result, if the transmission order is within the long section, the type identifier of the wireless flow is set to “
次いで、遅延品質要求ありの全無線フローについてのタイプ1/2に係る選別が終了したか否かを判断し(ステップS112)、選別未終了の場合は上記ステップS108に戻って次の無線フローに係る選別を行う。一方、選別終了の場合は長区間選別処理を終了する。
Next, it is determined whether or not the sorting related to the
次に、図6を参照して上記したステップS4の短区間選別処理について説明する。 Next, the short section selection process of step S4 described above will be described with reference to FIG.
短区間選別処理では、上記長区間選別された無線フローのスケジューリングを行うが、その際、時々刻々と変化する無線伝播路状態の変動の仕方を考慮することによって無線周波数利用効率の向上を充実させる。具体的には、無線伝播路状態が良化傾向にあるユーザの無線フローについては、時間経過とともに無線伝播路状態が良くなりより高い伝送レートを得ることができる可能性が高いので、できるだけ長区間の後の方でスケジューリングする。これに対して、無線伝播路状態が悪化傾向にあるユーザの無線フローについては、時間経過とともに無線伝播路状態が悪くなり伝送レートの低下を招く恐れがあるので、長区間の前の方でスケジューリングする。これにより、より高い伝送レートが得られ、無線周波数利用効率のさらなる向上に寄与することができる。 In the short section selection process, the radio flow selected by the above long section is scheduled. At that time, the improvement of the radio frequency utilization efficiency is enhanced by taking into account how the wireless propagation path state changes every moment. . Specifically, for radio flows of users whose radio propagation path conditions tend to improve, it is highly possible that the radio propagation path conditions will improve over time and a higher transmission rate can be obtained. Schedule later. On the other hand, for radio flows of users whose radio channel conditions tend to deteriorate, the radio channel conditions may deteriorate over time, leading to a decrease in transmission rate. To do. Thereby, a higher transmission rate can be obtained and it can contribute to the further improvement of radio frequency utilization efficiency.
本実施形態では、無線伝播路状態を表す無線状態パラメータにはCNRを用い、CNRが向上しているときは無線伝播路状態が良化傾向にあると判断し、一方、CNRが向上していないときは無線伝播路状態が良化傾向にはないと判断する。具体的には、CNRの変動値αを(2)式に従って算出し、その変動値αに基づき、CNRの向上中(無線伝播路状態の良化傾向)か否かを判断する。 In the present embodiment, CNR is used as a radio condition parameter representing the radio propagation path state, and when the CNR is improved, it is determined that the radio propagation path condition tends to be improved, while the CNR is not improved. Sometimes it is determined that the wireless propagation path state does not tend to improve. Specifically, the CNR fluctuation value α is calculated according to the equation (2), and based on the fluctuation value α, it is determined whether or not the CNR is being improved (radio propagation path state improving tendency).
CNRの変動値α=最新の瞬時CNR−過去の瞬時CNR ・・・(2)
但し、変動値αの算出に使用する過去の瞬時CNRは、所定の無線フレーム数だけ過去の時点の瞬時CNRである。また、所定の無線フレーム数分の過去の瞬時CNRは、無線フローごとにフロータグ記憶部22に保存しておく。
CNR fluctuation value α = latest instantaneous CNR−past instantaneous CNR (2)
However, the past instantaneous CNR used for the calculation of the fluctuation value α is the instantaneous CNR of the past point in time by a predetermined number of radio frames. Further, past instantaneous CNRs corresponding to a predetermined number of radio frames are stored in the flow tag storage unit 22 for each radio flow.
上記変動値αは正/負の符号を有するものであり、変動値αが正の値のときはCNRの向上中であると判断し、変動値αが0又は負の値のときはCNRの向上中ではないと判断する。 The fluctuation value α has a positive / negative sign. When the fluctuation value α is a positive value, it is determined that the CNR is improving. When the fluctuation value α is 0 or a negative value, the CNR Judge that it is not improving.
図6において、先ず、短区間選別部24は、フロータグ記憶部22から各無線フローの送信フラグを読み出して、送信フラグがオンである無線フローを探索する(ステップS201)。この結果、送信フラグがオンである無線フローが存在する場合はステップS203に進み(ステップS202、YES)、一方、送信フラグがオンである無線フローが一つも存在しない場合は短区間選別処理を終了する(ステップS202、NO)。
In FIG. 6, first, the short
次いで、ステップS203では、フロータグ記憶部22から各無線フローのタイプ識別子を読み出して「タイプ1」の無線フローを探索する。この結果、「タイプ1」の無線フローが存在する場合はステップS206に進み(ステップS204、YES)、一方、「タイプ1」の無線フローが一つも存在しない場合はステップS205に進む(ステップS204、NO)。
Next, in step S203, the type identifier of each wireless flow is read from the flow tag storage unit 22 to search for a “
ステップS205では、送信フラグがオンであり且つ「タイプ3」の無線フローを一つ選択し、この無線フローを送信対象フローとして無線フレーム生成部12へ通知する。そして、当該無線フローの送信フラグをオフに変更する。この後、短区間選別処理を終了する。これにより、送信フラグがオンであり且つ「タイプ3」の無線フローの中から一つの無線フローの送信を行うことができる。なお、「タイプ3」の無線フローを一つ選ぶ方法としては、例えば、瞬時CNRが最大のものを選ぶ、或いはプロポーショナルフェアネスアルゴリズムに基づいた選択を行うなどの方法がある。
In step S205, one wireless flow of “
ステップS206では、「タイプ1」の無線フローごとに、フロータグ記憶部22から最新の瞬時CNRおよび過去の瞬時CNRを読み出して、上記(2)式によりCNRの変動値αを計算する。
In step S206, the latest instantaneous CNR and past instantaneous CNR are read from the flow tag storage unit 22 for each “
次いで、それら変動値αの中から最小値を探索する(ステップS207)。次いで、この探索結果の最小値が負の値であるか否かを判断し(ステップS208)、負の値ならばステップS209に進み、一方、負の値ではないならばステップS210に進む。 Next, the minimum value is searched from these fluctuation values α (step S207). Next, it is determined whether or not the minimum value of the search result is a negative value (step S208). If it is a negative value, the process proceeds to step S209, and if it is not a negative value, the process proceeds to step S210.
ステップS209では、その変動値αが最小(但し、負の値)である「タイプ1」の無線フローを送信対象フローとして無線フレーム生成部12へ通知する。そして、当該無線フローの送信フラグをオフに変更するとともにタイプ識別子を「タイプ2」に変更する。この後、短区間選別処理を終了する。これにより、「タイプ1」の無線フローの中で、CNRの変動値αが最小且つ負、つまり無線伝播路状態が最も悪化傾向にあると判断できる無線フローの送信をいち早く行い、できる限り高い伝送レートを得るようにする。
In step S209, a radio flow of “
ステップS210では、「タイプ1」の全無線フローについて各々の送信要求データ量を合計し、送信要求データ量の総和を求める。次いで、その総和を長区間内の残りの期間の伝送容量と比較する(ステップS211)。この結果、伝送容量に余裕がある場合はステップS214に進む(ステップS212、YES)。
In step S210, the transmission request data amounts of all “
一方、伝送容量に余裕がない場合はステップS213に進む(ステップS212、NO)。ステップS213では、変動値αが最小(但し、正の値)である「タイプ1」の無線フローを送信対象フローとして無線フレーム生成部12へ通知する。そして、当該無線フローの送信フラグをオフに変更するとともにタイプ識別子を「タイプ2」に変更する。この後、短区間選別処理を終了する。これにより、「タイプ1」の無線フローの送信を先に行うが、「タイプ1」の無線フローの中で、CNRの変動値αが最小且つ正、つまり無線伝播路状態が最小の良化傾向にあると判断できる無線フローから順次に送信を行うこととなる。したがって、無線伝播路状態の良化傾向が大きい無線フローほど遅れて送信されるので、大きな無線伝播路状態の向上が期待でき、より一層高い伝送レートを得ることに寄与することができる。
On the other hand, if the transmission capacity is not sufficient, the process proceeds to step S213 (NO in step S212). In step S213, a radio flow of “
ステップS214では、送信フラグがオンであり且つ「タイプ3」の無線フローを探索する。この結果、送信フラグがオンであり且つ「タイプ3」の無線フローがなければ上記ステップS213に進む(ステップS215、NO)。一方、送信フラグがオンであり且つ「タイプ3」の無線フローがあればステップS216に進む(ステップS215、YES)。
In step S214, a search is made for a wireless flow of which the transmission flag is on and “
ステップS216では、上記ステップS205と同様に、送信フラグがオンであり且つ「タイプ3」の無線フローを一つ選択して送信対象フローとして無線フレーム生成部12へ通知し、当該無線フローの送信フラグをオフに変更する。この後、短区間選別処理を終了する。これにより、「タイプ3」の一無線フローの送信を行うことができるとともに、先に「タイプ3」の無線フローの送信を行うことによって、無線伝播路状態が良化傾向にあると判断できる無線フローの送信時期を遅らすことができる。したがって、良化傾向にある無線伝播路状態が良くなって一層高い伝送レートを得ることが期待できる。
In step S216, as in step S205, the radio flag is selected and one radio flow of “
短区間選別部24は、上記した送信対象フローの通知時には、当該無線フローの識別情報を無線フレーム生成部12へ通知する。これにより、次の長区間内の無線フレームに収容すべき無線フローが、無線フレーム生成部12に通知される。
The short
上述したように本実施形態によれば、長区間での無線フローの選別を行い、この選別結果に対してさらに短区間での無線フローの選別を行う二段階選別により、無線スケジューリングを行う。
その長区間での選別では、各無線フローの緊急度に応じて無線フローを選択することにより、無線区間におけるQoS保証を図ることができる。さらには平均CNRに基づいて重み付けを行うことにより、一定の通信速度を確保して無線区間の通信を行うようにするなどの制御を行うことができるので、無線区間の通信スループットを向上させることが可能となる。また、優先度による重み付けにより、課金情報などによるユーザの状態に応じたサービスを提供することが可能となる。また、遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う。
As described above, according to the present embodiment, radio scheduling is performed by two-stage selection in which radio flows are selected in a long section, and radio flows are further selected in a short section from the selection result.
In the selection in the long section, QoS guarantee in the wireless section can be achieved by selecting the wireless flow according to the urgency of each wireless flow. Further, by performing weighting based on the average CNR, it is possible to perform control such as ensuring a certain communication speed and performing communication in the wireless section, so that communication throughput in the wireless section can be improved. It becomes possible. Further, by weighting by priority, it is possible to provide a service according to the user's state based on billing information or the like. In addition, the radio flow is classified based on the request for delay quality.
一方、短区間での選別では、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じた無線フローの選択制御を行うことにより、パケットの許容可能な最大遅延時間を保証するとともに伝送レートの向上を図ることができる。 On the other hand, in the selection in a short section, by selecting the radio flow according to the request for the delay quality for each radio flow type, the maximum allowable delay time of the packet is guaranteed and the transmission rate is improved. be able to.
さらに、CNRの動値に基づいた無線伝播路状態の変動傾向に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御することにより、より一層高い伝送レートを得ることが期待できる。 Furthermore, it can be expected that a higher transmission rate can be obtained by controlling which radio flow is selected according to the fluctuation tendency of the radio propagation path state based on the dynamic value of the CNR.
これにより、遅延保証はパケットの許容可能な最大遅延時間を保証するとともに、この遅延保証条件を満足する範囲内、つまりパケットの許容可能な最大遅延時間の範囲内であって最も無線伝播路状態が良いときに、無線フローに対して無線区間アクセス権を割当ててより高い伝送レートを確保することができる。 As a result, the delay guarantee guarantees the maximum allowable delay time of the packet, and is within the range satisfying this delay guarantee condition, that is, within the range of the maximum allowable delay time of the packet and has the most radio propagation path state. When good, it is possible to secure a higher transmission rate by assigning a wireless section access right to the wireless flow.
上述したように本実施形態に係る移動体通信システムによれば、無線区間における遅延保証を実現するとともに無線周波数利用効率の向上を図ることが可能となる。 As described above, according to the mobile communication system according to the present embodiment, it is possible to realize delay guarantee in a radio section and improve radio frequency utilization efficiency.
なお、上述した実施形態では、緊急度、優先度および平均CNRに基づいて長区間での無線フローの選別を行ったが、緊急度のみに基づいて長区間での無線フローの選別を行ってもよい。 In the above-described embodiment, the radio flow selection in the long section is performed based on the urgency level, the priority, and the average CNR. However, the radio flow selection in the long section may be performed based only on the urgency level. Good.
また、上述した実施形態では、長区間選別部23が優先度に基づいて緊急度の重み付けを行ったが、フロータグ生成・更新部21が上記(1)式の緊急度の計算結果に対して予め優先度による重み付けを行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the long
なお、上述した実施形態では、図2に、TDD方式の基地局における、基地局から移動端末へ送信する際の無線スケジューリングを行う構成を示したが、周波数分割複信(FDD;Frequency Division Duplex)方式の基地局にも同様に適用可能である。FDD方式の場合には、送受信で異なる無線周波数を使用するので、基地局と移動端末間の無線区間における無線伝播路は送受信で異なる。したがって、基地局から移動端末へ送信する際の無線スケジューリングには、移動端末が受信した無線信号に基づいて測定したCNR情報(平均CNRおよび瞬時CNR)が必要となる。このため、移動端末が測定したCNR情報を取得する手段をFDD方式の基地局に設けることにより、FDD方式の基地局において基地局から移動端末へ送信する際の無線スケジューリングを行うことができる。 In the above-described embodiment, FIG. 2 illustrates a configuration in which radio scheduling is performed when transmitting from a base station to a mobile terminal in a TDD base station, but frequency division duplex (FDD) is shown. The present invention can be similarly applied to a system base station. In the case of the FDD scheme, since different radio frequencies are used for transmission and reception, radio propagation paths in the radio section between the base station and the mobile terminal are different for transmission and reception. Therefore, radio scheduling when transmitting from the base station to the mobile terminal requires CNR information (average CNR and instantaneous CNR) measured based on radio signals received by the mobile terminal. For this reason, by providing a means for acquiring CNR information measured by the mobile terminal in the FDD base station, it is possible to perform radio scheduling when transmitting from the base station to the mobile terminal in the FDD base station.
また、移動端末から基地局へ送信する際の無線スケジューリングを行う場合にも、本実施形態に係るスケジューラを同様に適用することができる。図7は、本実施形態に係る基地局(無線装置)1において、移動端末から基地局へ送信する際の無線スケジューリングを行う構成を示すブロック図である。この図7において図2の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。 Also, the scheduler according to the present embodiment can be similarly applied when performing radio scheduling when transmitting from a mobile terminal to a base station. FIG. 7 is a block diagram showing a configuration for performing radio scheduling when transmitting from a mobile terminal to a base station in the base station (wireless apparatus) 1 according to the present embodiment. In FIG. 7, parts corresponding to those in FIG. 2 are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
移動端末から基地局へ送信する際の無線スケジューリングには、基地局が受信した無線信号に基づいて測定したCNR情報(平均CNRおよび瞬時CNR)を使用する。このことから図7の構成はTDDおよびFDDの双方の方式に共通である。 For radio scheduling when transmitting from a mobile terminal to a base station, CNR information (average CNR and instantaneous CNR) measured based on radio signals received by the base station is used. Therefore, the configuration of FIG. 7 is common to both TDD and FDD systems.
図7では、フロー仮想部31が設けられている。
図7において、フロー仮想部31には、受信部13aにより移動端末から受信したフロー送信要求とネットワークからの優先度情報とが入力される。フロー送信要求は、移動端末が無線区間を介して行う通信のQoS情報を有する。フロー仮想部31は、該フロー送信要求とネットワークからの優先度情報とに基づいて、当該無線フローのフロー情報を生成する。このフロー情報はスケジューラ16に出力される。
In FIG. 7, a flow
In FIG. 7, the flow
CNR測定部15は、受信部13aによりアンテナ14を介して受信した無線信号に基づき、CNR情報(平均CNRおよび瞬時CNR)を測定する。このCNR情報はスケジューラ16に出力される。
The
スケジューラ16は、入力されたフロー情報およびCNR情報を使用して、上記図4の無線スケジューリング処理を実行する。この無線スケジューリング処理により選択した無線フローに対応する移動端末に対して、フロー送信要求に対する応答を送信部13bによりアンテナ14を介して送信する。
The
これにより、フロー送信要求に対する応答を受信した移動端末は、無線区間のアクセス権を得て無線送信することができる。さらに、そのアクセス権は、QoS保証および無線周波数の効率的使用を図ることができるように割当てられる。 Thereby, the mobile terminal that has received the response to the flow transmission request can obtain the access right in the wireless section and wirelessly transmit. Furthermore, the access rights are assigned so that QoS guarantees and efficient use of radio frequencies can be achieved.
以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上述した実施形態では、無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータとして、CNRを測定して無線スケジューリングに使用したが、他の種類のパラメータ(例えば受信強度やCIR(Carrier to Interference Ratio)など)を測定して無線スケジューリングに使用してもよい。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the CNR is measured and used for radio scheduling as the radio condition parameter indicating the state of the radio propagation path in the radio section. However, other types of parameters (for example, reception strength and CIR (Carrier to Interference) are used. Ratio) etc.) may be measured and used for radio scheduling.
1…基地局(無線装置)、2…移動端末、11…送信バッファ、12…無線フレーム生成部、13…無線部、13a…受信部、13b…送信部、14…アンテナ、15…CNR測定部、16…スケジューラ(無線スケジューリング装置)、21…フロータグ生成・更新部、22…フロータグ記憶部、23…長区間選別部、24…短区間選別部、31…フロー仮想部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
無線フローが要求するQoSの情報を有するフロー情報を入力するフロー情報入力手段と、
前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する無線状態パラメータ入力手段と、
前記アクセス権の割当て状況を記憶する記憶手段と、
前記フロー情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する緊急度算出手段と、
前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別するとともに、遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う長区間選別手段と、
前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別手段とを備え、
前記短区間選別手段は、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御すると共に、前記無線状態パラメータに基づいた無線伝播路状態の変動傾向に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御するものであって、前記無線伝播路状態が良化傾向にある無線フローに関しその選択の優先順位を下げることを特徴とする無線スケジューリング装置。 In a radio scheduling apparatus that performs scheduling for assigning radio section access rights by radio flow,
Flow information input means for inputting flow information having QoS information required by the wireless flow;
A radio condition parameter input means for inputting a radio condition parameter representing a state of a radio propagation path in the radio section;
Storage means for storing the access right assignment status;
Based on the flow information and the access right allocation status, an urgent level calculating means for calculating an urgent level indicating a degree of urgency when a radio flow acquires a right to access a radio section;
Based on the degree of urgency, a radio flow candidate to which the access right is assigned is selected in a long section including a plurality of periods during which one access right is valid, and the radio flow is classified based on a request for delay quality. Long section selection means to perform;
Short-term screening means for selecting a radio flow to which the access right is assigned for each period in which the access right is valid from the selected candidates,
The short interval selection means controls the selection of the radio flow in response to a request for the type separately the delay quality of the radio flow, according to the change trend of the radio state parameter radio channel state based on any of the It is one that controls whether to select a radio flow, radio scheduling apparatus, wherein the radio channel condition lowers the priority of the selected relates to a radio flow in the improved trend.
無線フローが要求するQoSの情報を入力するQoS情報入力手段と、
無線フローに与えられた優先度情報を入力する優先度情報入力手段と、
前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する無線状態パラメータ入力手段と、
前記アクセス権の割当て状況を記憶する記憶手段と、
前記QoS情報、前記優先度情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する緊急度算出手段と、
前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別するとともに、遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う長区間選別手段と、
前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別手段とを備え、
前記短区間選別手段は、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御すると共に、前記無線状態パラメータに基づいた無線伝播路状態の変動傾向に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御するものであって、前記無線伝播路状態が良化傾向にある無線フローに関しその選択の優先順位を下げることを特徴とする無線スケジューリング装置。 In a radio scheduling apparatus that performs scheduling for assigning radio section access rights by radio flow,
QoS information input means for inputting QoS information required by the wireless flow;
Priority information input means for inputting priority information given to the radio flow;
A radio condition parameter input means for inputting a radio condition parameter representing a state of a radio propagation path in the radio section;
Storage means for storing the access right assignment status;
An urgent level calculating means for calculating an urgent level indicating a degree of urgency when a radio flow acquires a right to access a radio section based on the QoS information, the priority information, and the access right allocation status;
Based on the degree of urgency, a radio flow candidate to which the access right is assigned is selected in a long section including a plurality of periods during which one access right is valid, and the radio flow is classified based on a request for delay quality. Long section selection means to perform;
Short-term screening means for selecting a radio flow to which the access right is assigned for each period in which the access right is valid from the selected candidates,
The short interval selection means controls the selection of the radio flow in response to a request for the type separately the delay quality of the radio flow, according to the change trend of the radio state parameter radio channel state based on any of the It is one that controls whether to select a radio flow, radio scheduling apparatus, wherein the radio channel condition lowers the priority of the selected relates to a radio flow in the improved trend.
無線フローごとに、無線フローが要求するQoSの情報を有するフロー情報を取得するフロー情報取得手段と、
前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを無線フローに対応する前記無線伝播路ごとに測定する無線状態測定手段と、
前記フロー情報および前記無線状態パラメータを使用して、前記無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う請求項1に記載の無線スケジューリング装置と、
を備えたことを特徴とする無線装置。 In a wireless device that controls access in the wireless section by assigning access rights in the wireless section for each wireless flow,
Flow information acquisition means for acquiring flow information having QoS information required by the wireless flow for each wireless flow;
A wireless state measuring means for measuring a wireless state parameter representing a state of a wireless propagation path in the wireless section for each wireless propagation path corresponding to a wireless flow;
The radio scheduling apparatus according to claim 1, wherein scheduling is performed to allocate an access right of the radio section for each radio flow using the flow information and the radio state parameter.
A wireless device comprising:
無線フローごとに、無線フローが要求するQoSの情報を取得するQoS情報取得手段と、
無線フローごとに、無線フローに与えられた優先度情報を取得する優先度情報取得手段と、
前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを無線フローに対応する前記無線伝播路ごとに測定する無線状態測定手段と、
前記QoS情報、前記優先度情報および前記無線状態パラメータを使用して、前記無線区間のアクセス権を無線フロー別に割当てるスケジューリングを行う請求項2に記載の無線スケジューリング装置と、
を備えたことを特徴とする無線装置。 In a wireless device that controls access in the wireless section by assigning access rights in the wireless section for each wireless flow,
QoS information acquisition means for acquiring QoS information required by the wireless flow for each wireless flow;
For each wireless flow, priority information acquisition means for acquiring priority information given to the wireless flow;
A wireless state measuring means for measuring a wireless state parameter representing a state of a wireless propagation path in the wireless section for each wireless propagation path corresponding to a wireless flow;
The radio scheduling apparatus according to claim 2, wherein scheduling is performed to allocate access rights of the radio section by radio flow using the QoS information, the priority information, and the radio condition parameter.
A wireless device comprising:
無線フローが要求するQoSの情報を有するフロー情報を入力する過程と、
前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する過程と、
前記フロー情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する過程と、
前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別する過程と、
遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う過程と、
前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別過程と、
前記アクセス権の割当て状況を記憶する過程とを含み、
前記短区間選別過程において、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御すると共に、前記無線状態パラメータに基づいた無線伝播路状態の変動傾向に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御するものであって、前記無線伝播路状態が良化傾向にある無線フローに関しその選択の優先順位を下げることを特徴とする無線スケジューリング方法。 A radio scheduling method for performing scheduling for assigning access rights of radio sections according to radio flows,
Inputting flow information having QoS information required by the radio flow;
Inputting a radio condition parameter representing a state of a radio propagation path in the radio section;
A step of calculating an urgency level representing an urgency level when a radio flow acquires a right to access a radio section based on the flow information and the access right allocation status;
Based on the urgency, selecting a radio flow candidate to which the access right is assigned in a long section including a plurality of periods during which the one access right is valid;
The process of categorizing radio flows based on delay quality requirements;
From the selected candidates, for each period in which the access right is valid, a short section selection process of selecting a radio flow to which the access right is assigned;
Storing the assignment status of the access right,
In the above short interval selection process, controls the selection of the radio flow in response to a request for the type separately the delay quality of the radio flow, according to the change trend of the radio state radio channel state based on the parameters, either A radio scheduling method for controlling whether to select a radio flow , wherein the priority of selection is lowered for a radio flow whose radio propagation path state tends to be improved.
無線フローが要求するQoSの情報を入力する過程と、
無線フローに与えられた優先度情報を入力する過程と、
前記無線区間における無線伝播路の状態を表す無線状態パラメータを入力する過程と、
前記QoS情報、前記優先度情報および前記アクセス権の割当て状況に基づき、無線フローが無線区間にアクセスするための権利を取得する際の緊急の度合いを表す緊急度を算出する過程と、
前記緊急度に基づいて、一つの前記アクセス権が有効となる期間を複数含む長区間において前記アクセス権を割当てる無線フローの候補を選別する過程と、
遅延品質に対する要求に基づいて無線フローのタイプ分けを行う過程と、
前記選別された候補の中から、前記アクセス権が有効となる期間ごとに、前記アクセス権を割当てる無線フローを選択する短区間選別過程と、
前記アクセス権の割当て状況を記憶する過程とを含み、
前記短区間選別過程において、無線フローのタイプ別にその遅延品質に対する要求に応じて前記無線フローの選択を制御すると共に、前記無線状態パラメータに基づいた無線伝播路状態の変動傾向に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御するものであって、前記無線伝播路状態が良化傾向にある無線フローに関しその選択の優先順位を下げることを特徴とする無線スケジューリング方法。 A radio scheduling method for performing scheduling for assigning access rights of radio sections according to radio flows,
A process of inputting QoS information required by the radio flow;
Entering the priority information given to the radio flow;
Inputting a radio condition parameter representing a state of a radio propagation path in the radio section;
Calculating a degree of urgency representing a degree of urgency when a wireless flow obtains a right to access a wireless section based on the QoS information, the priority information, and the access right assignment state;
Based on the urgency, selecting a radio flow candidate to which the access right is assigned in a long section including a plurality of periods during which the one access right is valid;
The process of categorizing radio flows based on delay quality requirements;
From the selected candidates, for each period in which the access right is valid, a short section selection process of selecting a radio flow to which the access right is assigned;
Storing the assignment status of the access right,
In the above short interval selection process, controls the selection of the radio flow in response to a request for the type separately the delay quality of the radio flow, according to the change trend of the radio state radio channel state based on the parameters, either A radio scheduling method for controlling whether to select a radio flow , wherein the priority of selection is lowered for a radio flow whose radio propagation path state tends to be improved.
前記アクセス権の割当て対象の長区間内の伝送容量の割当て状況に応じて、いずれの無線フローを選択するのかを制御することを特徴とする請求項9又は10に記載の無線スケジューリング方法。 In the short section selection process,
The radio scheduling method according to claim 9 or 10 , wherein which radio flow is to be selected is controlled according to a transmission capacity allocation status in a long section to which the access right is to be allocated.
前記伝送容量の未割当て分に余裕があるときには、遅延品質に対する要求がない無線フローを優先してアクセス権を割当てることを特徴とする請求項11に記載の無線スケジューリング方法。 In the short section selection process,
12. The radio scheduling method according to claim 11 , wherein when there is a margin in the unallocated transmission capacity, an access right is assigned with priority on a radio flow that does not require a delay quality .
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