JP2003229896A - パケット伝送のスケジューリング装置及びパケット伝送のスケジューリング方法 - Google Patents
パケット伝送のスケジューリング装置及びパケット伝送のスケジューリング方法Info
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Abstract
プットを向上させ、且つ遅延を解消するとともに、無線
リソースとの親和性が良いパケット伝送のスケジューリ
ング装置及びパケット伝送のスケジューリング方法を提
供する。 【解決手段】 並列に入力される複数のパケットフロー
をフロー毎の出力待ちパケット用バッファに格納し、パ
ケット優先度、伝送路品質及びバッファ監視手段より通
知される待ち行列長の各条件のいずれか一つに基づい
て、各パケットフローの出力優先順位を決定し、割当て
可能な無線リソースを推定し、無線リソース割当て手段
において推定された割当て可能な無線リソースをバッフ
ァリング手段に格納されたパケットフローに対して割当
てる。
Description
う移動通信において、様々な要求品質を持つパケットを
限られた無線リソースを使って効率よく伝送するための
パケット伝送のスケジューリング装置及びスケジューリ
ング方法に関する。
アクセスの普及等により、移動通信の分野でも高速パケ
ット伝送は必須のサービスとなり、移動環境でのパケッ
ト伝送技術の開発が盛んに行われている。
は様々な種類のものがあり、その各々における所謂QoS
(Quality of Service)要求も様々である。一方、それら
の情報が経由する無線リンクはフェージングやシャドゥ
イング等により、非常に不安定なアクセス環境であり、
伝送するパケットの要求品質を安定して保証するための
技術が必要となる。
に、いくつかのスケジューリング方法が用いられてい
る。
1を説明するための図である。図20においては、バー
スト的に流れてくるパケットフロー1〜Mは、クラス分
け部201によりそれぞれの要求品質に応じたいくつか
のクラス(QoSクラスという)1〜Nに分類される。こ
こで、パケットの要求品質とは一般的にスループット、
遅延、パケット破棄率などで規定される。QoSクラスに
分類されたパケットは、クラス毎のキュー202−1〜
202−Nにバッファリングされる。次いでキューイン
グ部203にて任意のキューイング方式に従った順序で
各キューのパケットが取り出され、出リンクへ出力され
る。
2を説明するための図である。図21の例では、パケッ
トフロー1〜Mをその各々にキューを持たせてキュー2
11−1〜211−Mにバッファリングし、キューイン
グ212にて任意のキューイング方式に従った順序で各
キューのパケットが取り出され、出リンクへ出力され
る。キューイング部203や212にて優先順位の高い
キューからパケットが先に出力され、そのキューに出力
すべきパケットが無い場合に次の優先順位のキューから
パケットが出力される方法がとられる場合がある。これ
をPQ(Priority Queuing)という。この方法を用いると、
優先度の高いパケットフローは確実に帯域を確保するこ
とが出来るが、反面優先度の低いパケットフローは、遅
延が大きくなるか、最悪の場合、全く帯域を得ることが
出来なくなる。また、無線リンクにおいては、フェージ
ング等により伝送路品質の劣化が起こった場合、たとえ
優先的に帯域を割当てても、伝送誤りによってスループ
ットが低下してしまう。
である。図22の例は、無線リンクの状態を考慮して、
QoSクラス毎のキューにおいて、出力時に伝送路状態の
良好なパケットのみ出力する方法であるが、この場合、
図示のように出力パケットの伝送路状態が悪く、出力待
ちになった場合、そのパケットに続くパケットの伝送路
状態がたとえ良好でも、出力待ちになってしまう。
ビンやWFQ(Weighted Faire Queuing)といった方法があ
る。ラウンドロビンは各キューを輪番で出力してゆくも
のである。WFQはラウンドロビンと同様に輪番でパケッ
トを出力するが、出力リンクの帯域を各パケットフロー
の必要帯域に応じた重み付けで分割して割当てる。これ
らは各パケットフローまたはクラス間の公平性を考慮し
たキューイングを行うが、何れの場合も、PQのように全
く帯域を確保できないパケットフローが生じない代わり
にパケットフロー毎の要求品質を反映させることが難し
くなる。
クは有線系のリンクを想定しているため、出力パケット
は時間多重されることになるが、無線リンクの場合、必
ずしも時間多重ばかりではない。即ち、有線系のリンク
でスケジューリングを行ってリソース配分を行う場合、
時間を分割することによって帯域を割当てるが、無線リ
ンクの場合、TDMA方式のような時分割のほか、CD
MA方式では符号によって帯域を割当てる。しかしなが
ら、従来のスケジューリングではそのような符号によっ
て帯域を割当てる処理は考慮していなかった。
ケットまたはクラスの要求品質を反映させたスケジュー
リングを行った場合、パケットまたはクラス間の公平性
が犠牲になり、最悪の場合まったく帯域を割当てられな
くなるという問題点がある。逆に、ラウンド・ロビンや
WFQ等のようなパケットまたはクラス間の公平性を重視
したスケジューリングを行った場合、パケットの要求品
質を反映できないという問題点がある。
質が変化するため、優先度が高いキューの先頭のパケッ
トが必ずしも伝送路品質が良いとは限らないため、伝送
誤りを起こし、優先的に帯域を割当てたにも関わらず、
スループットが低下するという問題点がある。逆に、伝
送路品質が回復するまでパケットの出力を待てば、遅延
が大きくなるという問題がある。
系列に出力されるため、CDMA等、時間以外のパラメ
ータで表現される無線リソースとは親和性が良くないと
いう問題点がある。
問題を解決するために、本発明により提供されるもの
は、並列に入力される複数のパケットフローを該複数の
パケットフロー毎の出力待ちパケット用バッファに格納
するバッファリング手段と、パケット優先度、伝送路品
質及びバッファ監視手段より通知される待ち行列長の各
条件を総合的に考慮して、各パケットフローの出力優先
順位を決定する出力優先順位判定手段と、割当て可能な
無線リソースを推定する無線リソース推定手段と、無線
リソース割当て手段において推定された割当て可能な無
線リソースをバッファリング手段に格納されたパケット
フローに対して割当てる無線リソース割当て手段とを備
えることを特徴とするパケット伝送のスケジューリング
装置及びパケット伝送のスケジューリング方法である。
設けることで、従来のようにバッファの先頭のパケット
が送信待ちになると伝送路品質に関わらずそれに続くパ
ケットまで送信が遅延してしまうという問題を回避でき
る。
パケット優先度、伝送路品質などそれぞれ単独の条件で
送信時の優先順位を決定せず、パケット優先度、伝送路
品質、待ち行列長の3つの条件から総合的に評価するた
め、各パケットの要求品質を反映しつつ、パケット間の
公平性を考慮し、伝送路状態に応じた効率的な無線リソ
ースの割当てを行うことが出来る。
力するという従来方式とは異なり、出力優先順位を別途
決定し、更に割当て可能な無線リソースを推定し、優先
順位に従って割当てる構成のため、各種アクセス方式に
おいて、様々なパラメータで表現される無線リソースを
扱うことが可能となる。
の実施例を説明する。
ト伝送のスケジューリング装置の基本構成を示すブロッ
ク図である。図において、スケジューリング装置は、並
列に入力される複数のパケットフロー#0〜#N−1を
該複数のパケットフロー毎の出力待ちパケット用バッフ
ァ10、11、・・・1(N−1)に格納するバッファ
リング手段1と、パケット優先度、伝送路品質及びバッ
ファ監視手段2より通知される待ち行列長の各条件のい
ずれか一つに基づいて、各パケットフローの出力優先順
位を決定する出力優先順位判定手段3と、割当て可能な
無線リソースを推定する無線リソース推定手段4と、無
線リソース推定手段4において推定された割当て可能な
無線リソースをバッファリング手段1に格納されたパケ
ットフローに対して割当てる無線リソース割当て手段5
とを備えている。
ッファリング手段1には複数のパケットフロー#0〜#
N−1が並列して入力される。バッファリング手段1に
おいては、各パケットフロー毎に出力待ちパケットを格
納するバッファ10〜1(N−1)を持つ。バッファ1
0〜1(N−1)の各々内では先に到着したパケットか
ら順次出力候補となる。パケットフロー毎のバッファに
おける待ち行列長をバッファ監視手段2により監視し、
出力優先度決定手段3において、パケット優先度、伝送
路品質及びバッファ監視手段2において監視される待ち
行列長を考慮し、無線リソース割当て時の優先順位を決
定する。ここで、パケット優先度とは、パケットの要求
品質(スループット、遅延、パケット破棄率など)から
決まる。例えば3GPP(3rd Generation Partnership
Project)で規定されるQoSクラスは以下のようになって
いる。
(Voice over Internet Protocol)など。情報ブロック間
の時刻関係の保持、厳しい低遅延要求。
グビデオなど。時刻関係の保持。低遅延。
ウジングなど。要求−応答のトラヒックパターンでデー
タ内容の保持を要求される。
ータベースダウンロードなど。ある時間内にデータ転送
する必要はない。データ内容の保持を要求される。
ケット優先度を上から1、2、3、4と規定してもよ
い。
NR(信号対雑音電力比)やSIR(信号対干渉電力
比)等を測定して評価してもよい。また、送信電力制御
が適用されている場合には、送信電力の大小も伝送路品
質の目安となる。即ち伝送速度で規格化された送信電力
が他のユーザと比較して小さく設定された場合は、相対
的に伝送路品質が良いと考えられる。同様にAMC(Ada
ptive Modulation Coding: 適応変調・適応符号化)方式
を用いている場合には、そのMCSレベル(変調多値数
と符号化率)によっても、伝送路状態を推定できる。な
ぜならば、MCSレベルは受信信号のSIR(信号対干
渉電力比)など伝送路状態を示すパラメータに従って決
定されているからである。そして、パケット優先度にお
いては、パケット優先度が高いものほど、リソース割当
ての優先度を高くする。伝送路品質においては、伝送路
品質のより良好なパケットの優先度を高くする。待ち行
列長においては、待ち行列長が長いパケットフローのパ
ケットの優先度を高くする。以上の観点から、例えば図
3〜図11に示すようなアルゴリズムのいずれかでリソ
ース割当ての優先順位を決定する。
用可能な無線リソースを推定する。例えばCDMA方式
の場合、各ユーザに対しては拡散符号を割当てる。同じ
ユーザに複数の符号を割当てることで、伝送速度を大き
くすることも可能である。また、拡散率を変えること
で、伝送速度を変化させることもできる。他の用途(例
えば特定の制御チャネルなど)で使用済みの符号は、あ
らかじめ割当てリソースから除外しておく必要がある。
力優先度判定手段3で決定された優先順位に従ってリソ
ースを割当てて行く。前述したCDMAを例に取れば、
優先順位の高いパケットから順に、符号を割当てて行
く。
4において逐次割当て可能リソースから除外される。こ
のようにして、全ての使用可能な符号を割当てる。優先
順位の低いパケットは、場合によっては、リソースを割
当てられない場合が起こりうるが、この場合は、バッフ
ァの待ち行列長が次第に大きくなり、結果的に優先順位
決定手段において、高い優先順位を与えられることにな
る。
ケットフロー毎に出力待ちバッファを設けることによ
り、図21に示した従来例におけるバッファの先頭のパ
ケットが送信待ちになることで、伝送路品質に関わらず
それに続くパケットまで送信が遅延するという問題を回
避できる。
パケット優先度、伝送路品質などそれぞれ単独の条件で
送信時の優先順位を決定せず、パケット優先度、伝送路
品質、待ち行列長の3つの条件から総合的に評価するた
め、各パケットの要求品質を反映しつつ、パケット間の
公平性を考慮し、伝送路状態に応じた効率的な無線リソ
ースの割当てを行うことが出来る。
出力するという従来方式とは異なり、出力優先順位を別
途決定し、更に割当て可能な無線リソースを推定し、優
先順位に従って割当てる構成のため、各種アクセス方式
において、様々なパラメータで表現される無線リソース
を扱うことが可能となる。
ト伝送のスケジューリング装置の構成を示すブロック図
である。簡単のために入力パケットフローはflw#1,flw#
2,flw#3の3つ、各パケットフローの伝送速度はそれぞ
れm,2m,3mとする。1aはバッファ用に確保されたメモ
リ領域で、サイズはMバイトであるとする。2aはバッ
ファの監視に加えてバッファの割当て領域の制御も行う
バッファ監視・制御手段である。この時各パケットフロ
ーのバッファサイズはそれぞれM/6バイト,M/3バイト,M/
2バイトとなる。このようにパケットフローの伝送速度
に応じたバッファサイズを割当てることで、全てのパケ
ットフローに固定サイズのバッファを割当てた場合に起
こる、高速パケットフローのバッファはすぐにバッファ
溢れを起こし、低速パケットフローでは常に使用しない
領域が存在するといった非効率を回避することが出来
る。
のバッファの使用率(パケットフロー当たりの使用済み
バッファサイズ/パケットフロー当たりの総バッファサ
イズ)を待ち行列長と等価と考えてバッファ監視を行う
ことも出来る。
ュールング装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図において、ステップS31でパケットの優先度に
従って順位付けをし、ステップS32で順位の同じパケ
ットフローがあるかを判定し、あれば、ステップS33
で同じ順位内で伝送路品質に従って順位付けをし、ステ
ップS34で順位の同じパケットフローがあるかを判定
し、あれば、ステップS35で同じ順位内で待ち行列長
の長い順に順位付けをして、リソース割当て優先順位の
決定処理を終了する。ステップS32及びステップS3
4の判定で同じ順位のパケットフローが無ければステッ
プS31で決定された順序でリソース割当て優先順位を
決定して処理を終了する。
で、パケット優先度を最も優先的に考慮し、続いて伝送
路品質、待ち行列長の順で評価する。
ューリング装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図4において、図3と異なるところは、図3におけ
るステップS31,S33,S35の順番が図4におい
ては異なっていることである。すなわち、本実施例によ
る手順では3つの条件の中で、伝送路品質を最も優先的
に考慮し、続いて待ち行列長、パケット優先度の順で評
価する。
ューリング装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図5において、図3と異なるところは、この手順で
は3つの条件の中で、待ち行列長を最も優先的に考慮
し、続いてパケット優先度、伝送路品質の順で評価する
ことである。
ューリング装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図6において、図3と異なるところは、この手順で
は3つの条件の中で、パケット優先度を最も優先的に考
慮し、続いて待ち行列、伝送路品質の順で評価すること
である。
ューリング装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図7において、図3と異なるところは、この手順で
は3つの条件の中で、待ち行列長を最も優先的に考慮
し、続いて伝送路品質、パケット優先度の順で評価する
ことである。
ューリング装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図8において、図3と異なるところは、この手順で
は3つの条件の中で、伝送路品質を最も優先的に考慮
し、続いてパケット優先度、待ち行列長の順で評価する
ことである。
ューリング装置の動作を説明するフローチャートであ
る。図9において、図3と異なるところは、この手順で
は基本状態では実施例3の手順で優先順位を決定する。
但し、一定の処理単位毎にステップS902でパケット
フロー全体のスループットを監視し、その値が一定の値
を下回った場合にはステップS903でフラグ1を1に
して、ステップS910で実施例8の手順を実行する。
トフローの待ち行列長が一定値を超えた場合に発明ステ
ップS905にてフラグ2を2にして、ステップS91
2にて実施例5の手順を実行する。
ットが一定値を下回り、ステップS904の判定で待ち
行列が一定値を上回った場合には、フラグ1を1にし、
フラグ2を2にして、ステップS914にて実施例4の
手順を実行する。
K(またはNACK)をカウントすることで推定でき
る。一定時間内の送信パケット数Np、ACKの数をNack
(NACKの数をNnack)とすると、スループットはNac
k/Np(または(1-Nnack)/Np)となる。本実施例では伝送
路品質をスループットとして、トラヒックを待ち行列長
として評価し、それぞれの状態に見合った処理手順を選
択する方法である。よって、各条件をより詳細に評価
し、それに応じて図3〜図8の実施例による方法を適用
することも出来る。
ケジューリング装置の動作を説明するフローチャートで
ある。図10において、ステップS101で待ち行列長
を監視し、待ち行列長が一定値を超えたパケットフロー
があれば、ステップS102でそのパケットフローのパ
ケットの優先順位を最高位につけ、ステップS103で
順位の同じパケットフローがあるかを判定する。ステッ
プS101で待ち行列長が一定値を超えなかった場合又
はステップS103の判定で同じ順位のパケットフロー
が存在すれば、ステップS104に進む。即ち、待ち行
列長は一定値を超えない限りは、優先順位決定時に考慮
されない。
6にて、図3のステップS31〜ステップS33と同じ
処理をする。即ち、パケット優先度を最も優先的に考慮
し、続いて伝送路品質を評価する。
ケジューリング装置の動作を説明するフローチャートで
ある。図11において、ステップS111でパケット優
先度における評価ポイントaを付け、ステップS112
でパケット優先度における評価ポイントbを付け、ステ
ップS113でパケット優先度における評価ポイントc
を付ける。次いでステップS114で評価ポイントの加
算値pを計算する。そしてステップS115で、3条件
の合計ポイントpが高いパケットフローから高優先順位
とする。ポイント付けの一例を表1に示す。
けるパケット優先度のポイント付けの例を示している。
この場合は単純に優先度のより高い評価基準のパケット
フローにより高いポイントをつける。
けるパケット優先度のポイント付けの例を示している。
この場合は、信号対干渉電力比SIRがSIR>SIR
maxの時はポイントbを5にし、SIRmax>SIR>S
IRminの時はポイントbを3にし、SIRmin>SIR
の時はポイントbを1にする。
けるパケット優先度のポイント付けの例を示している。
この場合は、待ち行列長LがL>Lmaxの時はポイント
cを5にし、Lmax>L>minの時はポイントcを3に
し、Lmin>Lのときはポイントcを1にする。
り決定されたリソース割当て優先順位にしたがって、パ
ケットが実際にどのように割当てられるのかを説明する
図である。
のバッファ10にはパケットa,b,…がこの順番に格
納されており、パケットフロー#1のバッファ11には
パケットc,d,e…がこの順番に格納されており、パ
ケットフロー#1(N−1)のバッファ1(N−1)に
はパケットf,g…がこの順番に格納されているとす
る。
先順位は、フレーム1についてはパケットフロー#0、
#1、#N−1とし、フレーム2については#1、#N
−1、#0であるとする。
MA(時分割多元接続)の場合で割当て可能スロットが
1フレーム当たり2スロットの場合は、フレーム1には
優先順位に従ってパケットa,cが割当てられる。1フ
レーム当たり2スロットしかないので、優先順位が3番
目のフレーム#N−1の先頭パケットfはフレーム1に
は割当てられない。同様にしてフレーム2には優先順位
に従ってパケットd、fが割当てられる。
号分割多重接続)の場合で割当て可能符号が1フレーム
当たり2符号の場合は、フレーム1内の符号C1に対応
するスロットにはパケットaが割当てられ、符号C2に
対応するスロットにはパケットcが割当てられる。ま
た、フレーム2内の符号C1に対応するスロットにはパ
ケットdが割当てられ、符号C2に対応するスロットに
はパケットfが割当てられる。
波数分割多元接続)の場合で割当て可能周波数の数が1
フレーム当たり2の場合は、フレーム1内の周波数f1
に対応するスロットにはパケットaが割当てられ、周波
数f2に対応するスロットにはパケットcが割当てられ
る。
る場合における階層化直交符号とその回送化ツリー構造
を示す図である。
拡散率SF(Spreading Factor)=2 n(n:任意)とな
る符号を再帰的に構成することが出来、同じ系列の符号
同士を除いて、拡散率が異なる符号を使った信号同士を
多重できる。
ム当たりに割当て可能な符号数は1個のみ(C
ch1,0)であり、SF=2の場合は1フレーム当た
りに割当て可能な符号数は2個(Cch2,0とC
ch2,1(図示せず))であり、SF=4の場合は1
フレーム当たりに割当て可能な符号数は4個(C
ch4,0とCc h4,1とCch4,3(図示せず)
とCch4,4(図示せず))であり、等々である。
号の再帰的構成を説明している。この行列式において、
SF=1の符号Cch1,01であり、SF=2の符号
Cc h2,0とCch2,1は前段のSF=1の符号を
用いて直交符号となるように定まり、等々である。
その符号と同系列の符号を使用するとSIRが悪くなるの
で、使用できない。例えば、図13においてSF=8の
クロスハッチングで示した符号CHch8,2が使用済
みであれば、その符号とその符号の同系列の斜線で示し
た符号CHch4,1、CHch16,4、CHch
16,5、…も使用できない。
ビットに拡散して送信する。拡散率が4の場合は1ビッ
トのデータを4ビットに拡散して送信する。従って、拡
散率の大きくなるほど1フレーム当たりの送信可能なデ
ータ量は少なくなる。
ケジューリング装置における無線リソース推定手段4お
よび無線リソース割当て手段内でのリソース推定および
リソース割当て方法を説明するフローチャートである。
CDMA方式では、リソース(帯域)は符号を使って割
当てられる。例えば図13に示した階層化直交符号を用
いる場合について説明する。
無線リソース推定手段4内の割当てリストにおける割当
て対象の優先順位の初期化を行い、ステップS1402
にて、図1の無線リソース推定手段4で、既に割当てが
決まっている符号に関しては、割当て候補からはずす処
理を行い、且つ割当て済みの符号と同じ系列の符号も候
補からはずす(図13のクロスハッチングした符号及び
斜線の符号を参照)。
ース推定手段4における割当て対象の優先順位の更新を
する。すなわち、このステップでは、既に割当て済みの
フローを割当て対象からはずす。
符号は無線リソース推定手段4内の符号リストに存在す
るかを判定し、存在すればステップS1405に進んで
割当て対象パケットフローの要求拡散率を満たす符号が
無線リソース推定手段4内の符号リストに存在するかを
判定する。
ば、ステップS1406に進んで拡散率を変えてもよい
かを判定し、変えてもよければステップS1407にて
拡散率を変更する。拡散率が可変かどうかはシステムの
設計により決まり、例えば、伝送路の状態やトラフィッ
クに依存して拡散率を変更する場合がある。
1405の判定でイエスであれば、ステップS1408
に進み伝送速度を満たすだけの符号数が無線リソース推
定手段4内の符号リストに存在するかを判定する。
ばステップS1409にて無線リソース推定手段4は要
求伝送速度を下回ってもいいかを判定する。その判定結
果がイエスであればステップS1410にて割当て可能
数の最大値を決定する。
ば、ステップS1411にて割当て符号数を決定する。
411の後に、ステップS1412にて無線リソース割
当て手段5において符号を割当て、ステップS1413
にて全ての符号を割当てたかを判定する。その判定値結
果が否であればステップS1402に戻り同様の処理を
繰り返す。
は存在するかの判定で否となれば処理を終了する。
では、出力優先度判定手段3で決定された優先順位に従
って無線リソース推定手段4で推定したリソース(符
号)を割当てて行く。各パケットはその要求伝送速度に
見合った拡散率を選択することも可能である。例えば高
速のパケットは拡散率の小さい符号、低速パケットは拡
散率の大きい符号とすることが出来る。また、割当てる
符号の数も伝送速度に見合った数に決定される。以上を
考慮し割当てられた符号は、使用済み符号として無線リ
ソース推定手段4に通知され、無線リソース推定手段4
ではこれらの符号を割当て候補からはずす。このよう
に、1)無線リソース推定手段4において使用済み符号
の削除、2)無線リソース推定手段4において割当て候
補符号の決定、3)無線リソース割当て手段5において
符号割当て、4)無線リソース割当て手段5において割
当て符号を無線リソース推定手段4に通知、を割当て可
能な符号がなくなるまで繰り返す。
例によるスケジューリング装置における符号割当て手順
を説明するフローチャートである。図15と図14との
相違点は図15においてステップS1502にて前回送
信時の総送信電力と伝送速度の総和から最大総送信電力
を超えない総伝送速度を推定するステップを加えたこと
だけである。
グ方法において、図1の無線リソース推定部4で前回の
送信時の総送信電力と伝送速度の総和から最大総送信電
力超えない総伝送速度を推定し、この総伝送速度を超え
ない範囲で符号割当てを行う。求める総伝送速度をR、
前回送信時の伝送速度、総送信電力、最大総送信電力を
それぞれRlast, Plast, Pmaxとすると R=(Pmax/Plast)・Rlast となる。そして、前述の図14での符号割当て手順での
1)の使用済み符号の削除の前に1)’割当て可能な伝
送速度(総送信電力)を推定することになる。但し、T
PC(送信電力制御)が適用される場合は、単純に伝送
速度を推定することが出来ない。
例によるスケジューリング装置における符号割当て手順
を説明するフローチャートである。図16と図14との
相違点は、図16のステップS1612で直接送信電力
を積算し、ステップS1613で積算送信電力が最大送
信電力を超えないかを判定するステップが追加されてい
るだけである。このように、総送信電力が最大総送信電
力を超えないように、割当てリソースを制御すること
で、リソースの過剰な割当てによる符号間干渉、セル間
干渉の増大を防ぐことが出来る。
ケジューリング装置におけるビームフォーミングを説明
する図である。
リング方法に下りビームフォーミングを適用する。下り
ビームフォーミングとは上りリンクで行った到来方向
(DOA)推定結果を元に下りリンクの指向性パターン
を生成し、指向性ビーム送信を行うものである。ビーム
の重なりやサイドローブによる干渉は、ビーム間に一定
の間隔を置いたり、ビーム毎に異なるスクランブリング
符号を適用する等の方法で小さく出来るため、干渉が一
定以下のビーム同士では、同じ符号または同じ系列の符
号を重複して割当てることも可能である。
つの基地局のカバーする領域を4つのビームで分担する
と仮定し、この中で符号割当てを行う方法を説明する。
ビーム1とビーム3はお互いに十分干渉が小さいとす
る。また、ビーム2とビーム4も同様に、十分干渉が小
さいとする。干渉を小さくする方法としては、先に延べ
たように、ビーム間隔を十分にあける方法、ビーム選択
用のスクランブリングコードを用いる方法などが考えら
れる。このときビーム1内にある端末とビーム3内にあ
る端末には同じ符号または同じ系列の符号を重複して割
当てることが出来る。同様にビーム2内にある端末とビ
ーム4内にある端末には同じ符号または同じ系列の符号
を重複して割当てることが出来る。
を持ち、セル内の端末に送信される全てのパケットの優
先順位を決定する。そして、その優先順位に従って、符
号を割当てて行く。例えばビーム1内の端末へ送信する
パケットに対して、ビーム1の割当て可能リストから符
号C1を割当てた場合は、ビーム1、ビーム2及びビー
ム4の全ての割当て可能符号リストからC1及び同系列
の符号を削除する。更に優先順位に従って、ビーム2に
ある端末のパケットに符号C2を割当てた場合は、ビー
ム1、2、3の割当て可能リストからC2及び同系列の
符号を削除する、という手順を繰り返し、割当て可能リ
ストにある全ての符号を割当てる。当然ビーム3内の端
末へのパケットにはC1及び同系列の符号を割当て可能
であるし、ビーム4内の端末へのパケットにはC2及び
同系列の符号を割当て可能である。加えて、ビーム毎に
図15又は図第13の実施例を適用し、割当て符号を制
限し、干渉の増大を防ぐことが可能である。
例による符号割当手順を説明するフローチャートであ
る。
図18においてステップS1802〜ステップS180
8が図4のステップS1401とステップS1402の
間に追加されていることだけである。
02で端末がビーム1内に存在するかを判定し、存在す
ればステップS1803にてビーム1及び、ビーム1と
の干渉が大きいビーム2、ビーム4のリストから割当済
み符号を削除する。
ばステップS1804に進み、端末がビーム2内に存在
するかを判定し、存在すればステップS1805にてビ
ーム2及び、ビーム2との干渉が大きいビーム1、ビー
ム3のリストから割当済み符号を削除する。
ばステップS1806に進み、端末がビーム3内に存在
するかを判定し、存在すればステップS1807にてビ
ーム3及び、ビーム3との干渉が大きいビーム2、ビー
ム4のリストから割当済み符号を削除する。
ばステップS1808に進み、ビーム4及び、ビーム4
との干渉が大きいビーム1、ビーム3のリストから割当
済み符号を削除する。
S1813は図14のステップS1403〜ステップS
1407と同じであり、図19のステップS1901〜
ステップS1906は図14のステップS1408〜ス
テップS1413と同じであるので説明を省略する。 (付記1) 並列に入力される複数のパケットフローを
該複数のパケットフロー毎の出力待ちパケット用バッフ
ァに格納するバッファリング手段と、パケット優先度、
伝送路品質及びバッファ監視手段より通知される待ち行
列長の各条件を総合的に考慮して、各パケットフローの
出力優先順位を決定する出力優先順位判定手段と、割当
て可能な無線リソースを推定する無線リソース推定手段
と、前記無線リソース割当て手段において推定された割
当て可能な無線リソースを前記バッファリング手段に格
納されたパケットフローに対して割当てる無線リソース
割当て手段と、を備えることを特徴とするパケット伝送
のスケジューリング装置。 (付記2) 前記バッファリング手段において、入力パ
ケットフロー全体のバッファリング用メモリ領域の容量
をMバイトとし、パケットフローのそれぞれの伝送速度
をm0, m1, …, m(N=1)とすると、前記パケットフローの
バッファリング用には、前記バッファリングメモリ領域
のうち
1記載のスケジューリング装置。(2) (付記3) 前記出力優先順位判定手段は、最初にパケ
ット優先度に従って出力優先順位を決定し、同じ出力優
先順位のパケットフローがあれば伝送路品質によって優
先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパケットフロ
ーがあれば、待ち行列長に従って優先順位を決定する第
1の優順位判定手段と、最初に伝送路品質に従って出力
優先順位を決定し、同じ出力優先順位のパケットフロー
があれば待ち行列長よって優先順位を決定し、更に同じ
出力優先順位のパケットフローがあれば、パケット優先
度に従って優先順位を決定する第2の優先順位判定手段
と、最初に待ち行列長に従って出力優先順位を決定し、
同じ出力優先順位のパケットフローがあればパケット優
先度によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位
のパケットフローがあれば、伝送路品質に従って優先順
位を決定する第3の出力優先順位判定手段と、最初にパ
ケット優先度に従って出力優先順位を決定し、同じ出力
優先順位のパケットフローがあれば待ち行列長によって
優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパケットフ
ローがあれば、伝送路品質に従って優先順位を決定する
第4の出力優先順位判定手段と、最初に待ち行列長に従
って出力優先順位を決定し、同じ出力優先順位のパケッ
トフローがあれば伝送路品質によって優先順位を決定
し、更に同じ出力優先順位のパケットフローがあれば、
パケット優先度に従って優先順位を決定する第5の出力
優先順位判定手段と、最初に伝送路品質に従って出力優
先順位を決定し、同じ出力優先順位のパケットフローが
あればパケット優先度によって優先順位を決定し、更に
同じ出力優先順位のパケットフローがあれば、待ち行列
長に従って優先順位を決定する第6の出力優先順位判定
手段と、のいずれか一つであることを特徴とする付記1
記載のスケジューリング装置。 (付記4) 前記出力優先順位判定手段は、基本状態で
は前記第1の出力優先順位判定手段により出力優先順位
を決定し、入力パケットフロー全体のスループット及び
各パケットフローの待ち行列長を監視しながら、伝送路
及びトラヒックの状態に応じて第1の出力優先順位判定
手段から第6の出力優先順位判定手段のいずれか一つを
用いることを特徴とする付記3記載のスケジューリング
装置。 (付記5) 前記出力優先順位判定手段は、前記第1の
出力優先順位判定手段から前記第6の出力優先順位判定
手段のいずれか、又は最初にパケット優先度に従って出
力優先順位を決定し、同じ順位のパケットフローがあれ
ば伝送路品質によって順位決定し、待ち行列長が一定値
を超えた場合に、そのパケットフローの優先順位を一時
的に最も高くし、次の送信時には再びパケット優先度、
伝送路品質の順で優先順位を決定する第7の出力優先順
位判定手段であることを特徴とする付記3記載のスケジ
ューリング装置。 (付記6) 前記出力優先順位判定手段は、前記第1の
出力優先順位判定手段から前記第6の出力優先順位判定
手段のいずれか、又はパケット優先度、伝送路品質、待
ち行列長の各条件を、一定のポイントで表わし、各条件
の総ポイントで優先順位を判定する第8の出力優先順位
判定手段であることを特徴とする付記3記載のスケジュ
ーリング装置。 (付記7) 前記無線リソース推定手段は、CDMA方
式に適用された各パケットフローに割当てるべき無線リ
ソースを拡散符号として、使用可能な拡散符号を調査す
るものであり、前記無線リソース割当て手段は、前記出
力優先順位判定手段により決定された優先順位の高い順
に、各パケットフローの伝送速度を満たす数の拡散符号
を割当てるものであることを特徴とする付記1記載のス
ケジューリング装置。 (付記8) 前記無線リソース推定手段は、前回送信時
の各パケットフローの送信電力の総和と、各パケットフ
ローの伝送速度の総和から、最大総送信電力を上回らな
い総伝送速度を推定し、これに従って割当て可能な拡散
符号を推定するものであることを特徴とする付記7記載
のスケジューリング装置。 (付記9) 前記無線リソース推定手段は、ビームフォ
ーミングを適用し、ビーム方向が異なり、ビーム間の干
渉が十分小さいパケットフロー同士には、同じ拡散符号
を重複して割当てるようにしたものであることを特徴と
する付記7記載のスケジューリング装置。 (付記10) 並列に入力される複数のパケットフロー
を該複数のパケットフロー毎の出力待ちパケット用バッ
ファに格納するステップ、パケット優先度、伝送路品質
及びバッファ監視手段より通知される待ち行列長の各条
件のいずれか一つに基づいて、各パケットフローの出力
優先順位を決定するステップ、伝送速度情報に基づい
て、割当て可能な無線リソースを推定するステップ、及
び前記推定された割当て可能な無線リソースを前記パケ
ット用バッファに格納されたパケットフローに対して割
当てるステップ、を備えることを特徴とするパケット伝
送のスケジューリング方法。 (付記11) 前記出力待ちパケット用バッファに格納
するステップにおいて、入力パケットフロー全体のバッ
ファリング用メモリ領域の容量をMバイトとし、パケッ
トフローのそれぞれの伝送速度をm0, m1, …, m(N=1)と
すると、前記パケットフローのバッファリング用には、
前記バッファリングメモリ領域のうち
10記載のスケジューリング方法。 (付記12) 前記出力優先順位を決定するステップ
は、最初にパケット優先度に従って出力優先順位を決定
し、同じ出力優先順位のパケットフローがあれば伝送路
品質によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位
のパケットフローがあれば、待ち行列長に従って優先順
位を決定する第1の優順位判定ステップと、最初に伝送
路品質に従って出力優先順位を決定し、同じ出力優先順
位のパケットフローがあれば待ち行列長よって優先順位
を決定し、更に同じ出力優先順位のパケットフローがあ
れば、パケット優先度に従って優先順位を決定する第2
の優先順位判定ステップと、最初に待ち行列長に従って
出力優先順位を決定し、同じ出力優先順位のパケットフ
ローがあればパケット優先度によって優先順位を決定
し、更に同じ出力優先順位のパケットフローがあれば、
伝送路品質に従って優先順位を決定する第3の出力優先
順位判定ステップと、最初にパケット優先度に従って出
力優先順位を決定し、同じ出力優先順位のパケットフロ
ーがあれば待ち行列長によって優先順位を決定し、更に
同じ出力優先順位のパケットフローがあれば、伝送路品
質に従って優先順位を決定する第4の出力優先順位判定
ステップと、最初に待ち行列長に従って出力優先順位を
決定し、同じ出力優先順位のパケットフローがあれば伝
送路品質によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先
順位のパケットフローがあれば、パケット優先度に従っ
て優先順位を決定する第5の出力優先順位判定ステップ
と、最初に伝送路品質に従って出力優先順位を決定し、
同じ出力優先順位のパケットフローがあればパケット優
先度によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位
のパケットフローがあれば、待ち行列長に従って優先順
位を決定する第6の出力優先順位判定ステップと、のい
ずれか一つであることを特徴とする付記10記載のスケ
ジューリング方法。 (付記13) 前記出力優先順位を決定するステップ
は、基本状態では前記第1の出力優先順位判定ステップ
により出力優先順位を決定し、入力パケットフロー全体
のスループット及び各パケットフローの待ち行列長を監
視しながら、伝送路及びトラヒックの状態に応じて第1
の出力優先順位判定ステップから第6の出力優先順位判
定ステップのいずれか一つを用いることを特徴とする付
記12記載のスケジューリング方法。(4) (付記14) 前記出力優先順位を決定するステップ
は、前記第1の出力優先順位判定ステップから前記第6
の出力優先順位判定ステップのいずれか、又は最初にパ
ケット優先度に従って出力優先順位を決定し、同じ順位
のパケットフローがあれば伝送路品質によって順位決定
し、待ち行列長が一定値を超えた場合に、そのパケット
フローの優先順位を一時的に最も高くし、次の送信時に
は再びパケット優先度、伝送路品質の順で優先順位を決
定する第7の出力優先順位判定ステップであることを特
徴とする付記12記載のスケジューリング方法。 (付記15) 前記出力優先順位を決定するステップ
は、前記第1の出力優先順位判定ステップから前記第6
の出力優先順位判定ステップのいずれか、又はパケット
優先度、伝送路品質、待ち行列長の各条件を、一定のポ
イントで表わし、各条件の総ポイントで優先順位を判定
する第8の出力優先順位判定ステップであることを特徴
とする付記12記載のスケジューリング方法。 (付記16) 前記無線リソースを推定するステップ
は、CDMA方式に適用された各パケットフローに割当
てるべき無線リソースを拡散符号として、使用可能な拡
散符号を調査するステップであり、前記無線リソースを
前記パケット用バッファに格納されたパケットフローに
対して割当てるステップは、前記出力優先順位判定ステ
ップにより決定された優先順位の高い順に、各パケット
フローの伝送速度を満たす数の拡散符号を割当てるステ
ップであることを特徴とする付記10記載のスケジュー
リング方法。 (付記17) 前記無線リソース推定手段は、前回送信
時の各パケットフローの送信電力の総和と、各パケット
フローの伝送速度の総和から、最大総送信電力を上回ら
ない総伝送速度を推定し、これに従って割当て可能な拡
散符号を推定するものであることを特徴とする付記16
記載のスケジューリング方法。(8) (付記18) 前記無線リソースを推定するステップ
は、ビームフォーミングを適用し、ビーム方向が異な
り、ビーム間の干渉が十分小さいパケットフロー同士に
は、同じ拡散符号を重複して割当てるようにしたもので
あることを特徴とする付記16記載のスケジューリング
方法。
によるスケジューリング装置及びスケジューリング方法
により、様々なパラメータで表現される無線リソースを
有効に利用し、リソース配分に際しては伝送路の状態を
考慮することで、高効率な伝送を実現し、多様なアプリ
ケーションによる要求品質の実現性を高めることが出来
るという効果がある。また、ビームフォーミングを適用
することで、更なる大容量化を実現可能とするという効
果がある。
装置の基本構成を示すブロック図である。
装置の基本構成を示すブロック図である。
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
方法を説明するフローチャートである。
ング方法を説明するフローチャートである。
ング方法を説明するフローチャートである。
れたリソース割当て優先順位にしたがって、パケットが
実際にどのように割当てられるのかを説明する図であ
る。
ける階層化直交符号とその回送化ツリー構造を示す図で
ある。
ング方法を説明するフローチャートである。
ューリング方法を説明するフローチャートである。
ジューリング方法を説明するフローチャートである。
ング装置におけるビームフォーミングを説明する図であ
る。
ング方法の一部を説明するフローチャートである。
ング方法の他の一部を説明するフローチャートである。
ための図である。
ための図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 並列に入力される複数のパケットフロー
を該複数のパケットフロー毎の出力待ちパケット用バッ
ファに格納するバッファリング手段と、 パケット優先度、伝送路品質及びバッファ監視手段より
通知される待ち行列長の各条件を総合的に考慮して、各
パケットフローの出力優先順位を決定する出力優先順位
判定手段と、 割当て可能な無線リソースを推定する無線リソース推定
手段と、 前記無線リソース推定手段において推定された割当て可
能な無線リソースを前記バッファリング手段に格納され
たパケットフローに対して割当てる無線リソース割当て
手段と、を備えることを特徴とするパケット伝送のスケ
ジューリング装置。 - 【請求項2】 前記バッファリング手段において、入力
パケットフロー全体のバッファリング用メモリ領域の容
量をMバイトとし、パケットフローのそれぞれの伝送速
度をm0, m1, …, m(N=1)とすると、前記パケットフロー
のバッファリング用には、前記バッファリングメモリ領
域のうち 【数1】 をそれぞれ割当てることを特徴とする請求項1記載のス
ケジューリング装置。 - 【請求項3】 前記出力優先順位判定手段は、 最初にパケット優先度に従って出力優先順位を決定し、
同じ出力優先順位のパケットフローがあれば伝送路品質
によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパ
ケットフローがあれば、待ち行列長に従って優先順位を
決定する第1の優順位判定手段と、 最初に伝送路品質に従って出力優先順位を決定し、同じ
出力優先順位のパケットフローがあれば待ち行列長によ
って優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパケッ
トフローがあれば、パケット優先度に従って優先順位を
決定する第2の優先順位判定手段と、 最初に待ち行列長に従って出力優先順位を決定し、同じ
出力優先順位のパケットフローがあればパケット優先度
によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパ
ケットフローがあれば、伝送路品質に従って優先順位を
決定する第3の出力優先順位判定手段と、 最初にパケット優先度に従って出力優先順位を決定し、
同じ出力優先順位のパケットフローがあれば待ち行列長
によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパ
ケットフローがあれば、伝送路品質に従って優先順位を
決定する第4の出力優先順位判定手段と、 最初に待ち行列長に従って出力優先順位を決定し、同じ
出力優先順位のパケットフローがあれば伝送路品質によ
って優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパケッ
トフローがあれば、パケット優先度に従って優先順位を
決定する第5の出力優先順位判定手段と、 最初に伝送路品質に従って出力優先順位を決定し、同じ
出力優先順位のパケットフローがあればパケット優先度
によって優先順位を決定し、更に同じ出力優先順位のパ
ケットフローがあれば、待ち行列長に従って優先順位を
決定する第6の出力優先順位判定手段と、 のいずれか一つであることを特徴とする請求項1記載の
スケジューリング装置。 - 【請求項4】 前記無線リソース推定手段は、CDMA
方式に適用された各パケットフローに割当てるべき無線
リソースを拡散符号として、使用可能な拡散符号を調査
するものであり、 前記無線リソース割当て手段は、前記出力優先順位判定
手段により決定された優先順位の高い順に、各パケット
フローの伝送速度を満たす数の拡散符号を割当てるもの
であることを特徴とする請求項1記載のスケジューリン
グ装置。 - 【請求項5】 並列して入力される複数のパケットフロ
ーを該複数のパケットフロー毎の出力待ちパケット用バ
ッファに格納するステップ、 パケット優先度、伝送路品質及びバッファ監視手段より
通知される待ち行列長の各条件のいずれか一つに基づい
て、各パケットフローの出力優先順位を決定するステッ
プ、 割当て可能な無線リソースを推定するステップ、及び前
記推定された割当て可能な無線リソースを前記パケット
用バッファに格納されたパケットフローに対して割当て
るステップ、を備えることを特徴とするパケット伝送の
スケジューリング方法。
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