JP2004015761A

JP2004015761A - Congestion control method of radio access and system

Info

Publication number: JP2004015761A
Application number: JP2002170607A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Komura; 小村　道昭
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: JP4029670B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that transfer of signals requiring a real time property is remarkably affected and deteriorated when congestion of the traffic occurs in a radio access block via a radio base station. <P>SOLUTION: The receiving terminal (c) is provided with a congestion detecting part (d), monitors the congestion in the radio block, and notifies the radio base station (a) when the congestion is detected. The radio base station is provided with a congestion control function (b) and instructs a transcoder (e) to convert the bit rate when the station is notified of the congestion from the terminal. The transcoder outputs the bit rate of an inputted stream after converting it by the instruction from the congestion control unit (b) of the radio base station (a). Also, a flow control unit (f) changes the bandwidth of the signals to be flowed into the radio base station (a) from the Internet network (g). By this, detection of the congestion and control in the radio access block at the radio base station can be executed and deterioration of the real time signal is suppressed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線アクセスの輻輳制御方法に関し。とくに輻輳時に、無線基地局から端末への送信データレートを制御して、輻輳時におけるリアルタイム信号のパケットの欠落を回避することができる無線アクセスの輻輳制御方法並びに輻輳制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３に従来のインターネットと無線アクセスを介したコンテンツ配信の構成を示す。端末１１は、無線ＬＡＮのアクセスポイントＡＰ１２経由でＷｅｂにアクセスし、Ｗｅｂ上から希望するストリーミングコンテンツを選択する。選択されたコンテンツを蓄積しているコンテンツサーバー１３から無線ＬＡＮ経由でストリーミングコンテンツが配信される。
【０００３】
現在、無線ＬＡＮの主流となっている規格であるＩＥＥＥ　８０２．１１ｂでは、下りの最大転送速度は１１Ｍｂｐｓであるため、ある１つのＡＰにアクセスする端末の数が増加し、そのＡＰから各端末への下り転送速度の合計が１１Ｍｂｐｓを超えると、伝送レートの低下を引き起こす。この伝送レートの低下による影響は、端末への配信情報がメールやＷｅｂの閲覧や蓄積タイプの画像であれば、転送時間が長くなったり、Ｗｅｂの画面表示に時間がかかるなどの不具合が生じることになる。
一方、端末への配信情報が、ライブ映像のストリーミングなどのリアルタイム性を要求されるデータの場合は、画像データを一定間隔で再生しなければならないため、これは前者のように単なるダウンロードの遅延ではなく、パケットロスが生じ、画像が劣化することになる。したがって、ライブ映像配信のようなリアルタイム性が要求される配信情報に関しては、アクセスしているＡＰが輻輳した場合に、その遅れを補償する手段が必要となってくる。
またＶｏＩＰやＴＶｏＩＰ（ＩＰ上での音声と画像の双方向通信を本明細書ではＴＶｏＩＰと呼ぶことにする）の場合、音声の片側の許容遅延はおよそ２００ｍｓｅｃといわれており、それ以上の遅延が生じると会話に不具合が生じることになる。さらに、リアルタイム信号と非リアルタイム信号を同時に受信している場合、例えば、ＶｏＩＰで会話している途中でＷｅｂを閲覧する場合などには、無線ＬＡＮの輻輳時でもリアルタイム信号の遅延を小さく抑えるため帯域を確保し、非リアルタイム信号の帯域を抑えることが必要になってくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現在主流となっているＩＥＥＥ８０２．１１ｂまたは８０２．１１ａには上記のような輻輳制御や、ＱｏＳ制御の機能はない。本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、無線基地局への流入量制御、無線区間の輻輳検出、輻輳制御やトランスコーダ（機能）を付加することで、無線ＬＡＮの輻輳時にもリアルタイム信号の遅延を抑えることができる、無線アクセスの輻輳制御方法並びにシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の無線アクセスにおける輻輳制御方法は、無線基地局から無線端末へ無線アクセスを経由して、リアルタイム性が要求されるデータ信号とリアルタイム性が要求されないデータ信号とのいずれか一方または両方同時に転送する情報配信システムにおいて、前記無線基地局と前記無線端末の間の無線区間における輻輳を監視し、前記輻輳を検出した時、前記無線基地局への前記データの流入速度と、前記無線基地局からの前記データの流出速度、の少なくとも一つを制御し、前記輻輳の解消を検出した時、前記制御を解除して、前記輻輳時に前記リアルタイム性が要求されるデータ信号を優先的に前記無線端末に転送することを特徴とする。
また、前記輻輳の検出は、前記無線端末が行い、前記無線端末は、輻輳通知を前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記輻輳通知を受信した時、前記制御を行うか、前記輻輳の検出は、前記無線基地局が行い、前記無線基地局は、前記輻輳を検出した時、前記制御を行う。
そして、前記輻輳解消の検出は、前記無線基地局が行い、前記無線基地局は、前記輻輳解消を検出した時、前記制御を解除することを特徴とする。
また、前記輻輳の検出は、２段階であって、第１の前記輻輳の検出は、前記無線基地局が行い、前記無線基地局は、前記輻輳を検出した時、前記無線基地局への前記データの流入速度と、前記無線基地局からの前記データの流出速度、の少なくとも一つを制御する第１の制御を行い、前記第１の制御の後、なお輻輳が継続している時、前記無線端末が、第２の輻輳の検出を行って、輻輳通知を前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記輻輳通知を受信した時、前記無線基地局からの前記データの流出速度をさらに制御する第２の制御を行うことを特徴とする。
前記リアルタイム性が要求されるデータ信号は、音声データまたは画像データであり、前記リアルタイム性が要求されないデータ信号は、ファイル転送データ、Ｗｅｂデータ、電子メールのデータである。
【０００６】
また、本発明の無線アクセスにおける輻輳制御システムは、無線基地局から無線端末へ無線アクセスを経由して、リアルタイム性が要求されるデータ信号とリアルタイム性が要求されないデータ信号とのいずれか一方または両方同時に転送する情報配信システムであって、前記無線基地局と前記無線端末の間の無線区間における輻輳を監視する輻輳監視手段と、前記輻輳監視手段が、前記輻輳を検出した時、前記無線基地局への前記データの流入速度と、前記無線基地局からの前記データの流出速度、の少なくとも一つを制御し、前記輻輳の解消を検出した時、前記制御を解除する輻輳制御手段、を備え、前記輻輳時に前記リアルタイム性が要求されるデータ信号を優先的に前記無線端末に転送することを特徴とする。前記輻輳の検出は、前記無線端末が行い、前記無線端末は、輻輳通知を前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記輻輳通知を受信した時、前記制御を行うか、または、前記輻輳の検出は、前記無線基地局が行い、前記無線基地局は、前記輻輳を検出した時、前記制御を行う。
また、前記輻輳解消の検出は、前記無線基地局が行い、前記無線基地局は、前記輻輳解消を検出した時、前記制御を解除する。
また、前記輻輳の検出は、２段階であって、第１の前記輻輳の検出は、前記無線基地局が行い、前記無線基地局は、前記輻輳を検出した時、前記無線基地局への前記データの流入速度と、前記無線基地局からの前記データの流出速度、の少なくとも一つを制御する第１の制御を行い、前記第１の制御の後、なお輻輳が継続している時、前記無線端末が、第２の輻輳の検出を行って、輻輳通知を前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記輻輳通知を受信した時、前記無線基地局からの前記データの流出速度をさらに制御する第２の制御を行うことを特徴とする。
前記リアルタイム性が要求されるデータ信号は、音声データまたは画像データであり、前記リアルタイム性が要求されないデータ信号は、ファイル転送データ、Ｗｅｂデータ、電子メールのデータである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態では、無線アクセスの１つである無線ＬＡＮの場合を考え、無線ＬＡＮを経由したリアルタイム信号の情報配信サービスとして、（１）無線ＬＡＮを利用したストリーミング配信サービス、（２）無線ＬＡＮを利用したＶｏＩＰサービス、（３）無線ＬＡＮを利用したＴＶｏＩＰサービスの場合を挙げる。また、リアルタイム信号と非リアルタイム信号の同時配信のサービスとして、（４）無線ＬＡＮを利用したＶｏＩＰとＷｅｂ閲覧の同時配信サービスの場合を挙げる。
本発明の基本構成を図１に示す。本発明は、インターネットｇと無線基地局ａと端末ｃの無線区間を介してコンテンツサーバーｈからのコンテンツ配信において、無線基地局ａと端末ｃとの無線区間における輻輳監視手段として、図１に示す輻輳検出部ｄを持つ。輻輳検出時に、無線基地局へのデータの流入量を制御する手段として、フロー制御部ｆを持つ。また、無線基地局と端末間のデータフローの帯域を変化させる手段として、トランスコーダｅを持つ。
【０００８】
実施形態の構成について説明する。
（１）ストリーミング配信の場合
図２に、本発明のストリーミング配信の場合の構成を示す。本発明では、従来の図１３の構成と比較して、ＡＰ１内に輻輳制御部２を持ち、また端末４内に輻輳検出部５を持ち、更にＡＰ１には、トランスコーダ３が接続されている。輻輳制御部２および輻輳検出部５は、それぞれＡＰ内部および端末内部にハードを追加して機能追加する場合と、ソフトによる機能追加が考えられる。また、フロー制御部６では、インターネット網からＡＰ１へ流入する信号の帯域を変化させ、ＡＰでの輻輳を制御する。
（２）ＶｏＩＰの場合
図３に、ＶｏＩＰ端末をＡＰ経由で使用する場合の構成を示す。ＶｏＩＰ端末の通話相手は、固定電話の場合と携帯端末の場合がある。ＡＰ２１の横には、トランスコーダ２３を配置する。端末２４は、輻輳検出部２５を持つ。ＡＰ２１が備える輻輳制御部２２では、端末２４が備える輻輳検出部２５からの通知を受け、トランスコーダ２３に対してビットレートの変換を指示する。トランスコーダ２３は、ＡＰからの指示により、音声コーデック（例えばＡＭＲ：Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｍｕｌｔｉ　Ｒａｔｅ）のビットレートを変換し、音声通話の使用帯域を無線区間のトラフィック状態に応じてビットレートを調整する。ＡＭＲの場合は、ビットレートが１２．２ｋｂｐｓから４．７５ｋｂｐｓの間で８段階に可変可能である。また、フロー制御部２６では、ＡＰ２１へ流入する信号の帯域を変化させ、ＡＰでの輻輳を制御する。
（３）ＴＶｏＩＰの場合
ＴＶｏＩＰ端末をＡＰ経由で使用する場合の構成は図３と同じである。ＴＶｏＩＰ端末の通話相手は、固定電話の場合、携帯端末の場合がある。ＡＰ２１の横にはトランスコーダ２３を配置する。ＶｏＩＰの場合との違いは、トランスコーダ２３の機能であり、トランスコーダ２３は、ＡＰ２１からの指示により、音声コーデック（例えばＡＭＲ）のビットレート［ｂｐｓ］を変換する機能（ＶｏＩＰと同じ）に加え、画像のビットレートと画像のフレーム速度［ｆｐｓ］の変換、または画面サイズの変更を行い、ＴＶ電話で使用する帯域を無線区間のトラフィック状態に応じて調整する。
（４）リアルタイム信号と非リアルタイム信号を同時転送する場合
リアルタイム信号と非リアルタイム信号をＡＰ経由で使用する場合の構成を図４に示す。図４でフロー制御部７６では、ＡＰへ流入する非リアルタイム信号の速度制御を行う。トランスコーダ７３は、ＡＰからの指示により、音声コーデック（例えばＡＭＲ）のビットレート［ｂｐｓ］を変換する機能（ＶｏＩＰと同じ）に加え、画像のビットレートと画像のフレーム速度［ｆｐｓ］の変換、または画面サイズの変更を行う。
【０００９】
次に、実施形態の動作について説明する。
（１）ストリーミング配信の場合
ストリーミング配信の場合の動作について、図５の輻輳制御フローを参照して説明する。
ストリーミング配信サービスにおいて、受信側端末で正常にストリーミングが再生できるためには、画像データが一定間隔で再生されなければならない。無線区間の輻輳による遅延が原因で次に再生すべきデータが到着しない場合に配信映像に乱れが生じる。
端末４の輻輳検出部５では、リアルタイムに音声や動画を送受信するためのプロトコル（ＲＴＰ：Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に基づく、ＲＴＰパケットのヘッダのシーケンスナンバーをチェックして、シーケンスナンバーｎとシーケンスナンバーｎ＋１のＲＴＰパケットの間隔が一定間隔から遅れた場合に、輻輳が発生していると判断する（Ｓ１）。ＡＰの輻輳制御部は、輻輳の通知をうけると（Ｓ２）、トランスコーダ３にビットレートの変換を指示して（Ｓ３）、レートを低く抑える。
輻輳していたＡＰでの使用帯域が減り、輻輳状態が解消されると、ＡＰの送信レート検出部が輻輳の解消を検出し（Ｓ４）、トランスコーダに対して、ビットレートを元に戻すように指示する（Ｓ５）。
（２）ＶｏＩＰの場合
ＶｏＩＰの場合の動作について、図６の輻輳制御フローを参照して説明する。
ＶｏＩＰの場合、片側２００ｍｓｅｃまでの音声の遅延は許容されるが、それ以上の遅延が生じると会話に不具合をきたす。音声がＲＴＰパケット上で転送される場合、端末の輻輳検出部でＲＴＰパケットヘッダのシーケンスナンバーをチェックして、シーケンスナンバーｎとｎ＋１（ｎは任意の整数）のＲＴＰパケットの間隔が一定のしきい値、例えば、音声コーデックのフレーム長×Ｎ（Ｎは任意の整数）ｍｓｅｃ以上になった場合、輻輳が発生していると判断する（Ｓ１１）。または、パケットロス率があるしきい値を超えた場合、輻輳が発生していると判断する。端末で、輻輳を検出した場合、ＡＰは輻輳の通知をうけると（Ｓ１２）トランスコーダに対し、音声コーデック（例えばＡＭＲ）のビットレートを抑えるように指示する（Ｓ１３）。
【００１０】
ＡＰにて輻輳解消を検出した場合（Ｓ１４）、トランスコーダに対して音声コーデックのビットレートを元に戻すように指示する（Ｓ１５）。
（３）ＴＶｏＩＰの場合
ＴＶｏＩＰの場合の動作について、図７の輻輳制御フローを参照して説明する。ＴＶｏＩＰの場合、ＶｏＩＰの場合と同じく、音声通話に２００ｍｓｅｃ以上の遅延が生じると会話に不具合をきたす。上記と同じく、端末の輻輳検出部でＲＴＰパケットヘッダのシーケンスナンバーをチェックして、シーケンスナンバーｎとｎ＋１のＲＴＰパケットの間隔が一定のしきい値以上になった場合、輻輳が発生していると判断する（Ｓ２１）。ＡＰは輻輳の通知をうけると（Ｓ２２）トランスコーダに対し、音声コーデックのビットレートと画像データの送信レートを低く抑えるように指示する（Ｓ２３）。音声の方は、トランスコーダで音声コーデックのビットレートを１２．２ｋｂｐｓから７．９５ｋｂｐｓの低レートに変換し、画像はトランスコーダで１秒あたりのコマ数ｆｐｓを間引く方法（図６では１０ｆｐｓから５ｆｐｓの低フレーム数に変換）（Ｓ２４）と、コマ数はそのままで、トランスコーダにて画像サイズ表示を小さなものへ（ＣＩＦ→ＱＳＩＦ）と変換することで、転送速度を低く抑える方法がある。
【００１１】
ＡＰにて輻輳解消を検出した場合（Ｓ２５）、トランスコーダに対して音声コーデックのビットレートと画像のコマ数または画像サイズを元に戻すように指示する（Ｓ２６）。
（４）リアルタイム信号と非リアルタイム信号の同時転送の場合
リアルタイム信号と非リアルタイム信号の同時転送の場合動作について、図８の輻輳制御フローを参照して説明する。
上記（２）や（３）の動作において、通話中に、ファイルの転送またはＷｅｂの閲覧といったように、リアルタイム信号と非リアルタイム信号を同時に転送する場合がある。この場合に、輻輳に対する処置がないと、リアルタイム信号も非リアルタイム信号も同じように転送レートの低下につながる。Ｗｅｂの閲覧など非リアルタイム信号の転送には帯域を小さくし、多少時間がかかっても、リアルタイム信号に帯域はできるだけ確保して、遅延を小さく抑える必要があるので、ＡＰの輻輳により、例えば通信速度が１／２に低下した場合、リアルタイム信号と非リアルタイム信号をそれぞれ半分にするのではなく、非リアルタイム信号を大幅に抑え、リアルタイム信号の通信速度低下を緩和する。
【００１２】
非リアルタイム信号の帯域を小さくし、リアルタイム信号を優先にしてもなお輻輳が発生する場合には、トランスコーダを用いて音声コーデックまたは画像コーデックのレートを抑える。このため、図８では２段階の輻輳制御をしており、輻輳検出も２段階になっている。最初の輻輳検出は、非リアルタイム信号の輻輳をＡＰにて検出して制御し、次の輻輳制御は、リアルタイム信号の輻輳検出を端末にて行う。
図８では、ＶｏＩＰで会話をしながらＷｅｂを閲覧している。ＶｏＩＰとＷｅｂ閲覧の下り合計速度は６４ｋｂｐｓであり、音声の帯域が１２．２ｋｂｐｓ、Ｗｅｂのデータ帯域が５１．８ｋｂｐｓとなっている。最初の輻輳検出は、非リアルタイム信号の輻輳をＡＰ７１の輻輳制御部７２にて検出し（Ｓ３１）、フロー制御部７６へ輻輳を通知する（Ｓ３２）。フロー制御部７６では、ＡＰ７１への流入量を監視し、ＡＰからの下り速度（例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂならば１１Ｍｂｐｓ、８０２．１１ａならば５４Ｍｂｐｓ）以上の流入がないようにする（Ｓ３３）。それ以上の速度でデータが到達した場合には、まず、Ｗｅｂの転送速度を５１．８ｋｂｐｓから２４ｋｂｐｓに抑えて、音声の帯域には影響がないよう制御する（Ｓ３４）。
しかし、Ｗｅｂのデータ転送帯域を抑えてもなお端末７４の輻輳検出部で音声データの大きな遅延を検出した場合（Ｓ３５）には、ＡＰ７１へ輻輳を通知し（Ｓ３６）、ＡＰ７１は、トランスコーダ７３にビットレートの変換を指示する（Ｓ３７）。ビットレートの変換指示を受けたトランスコーダは、音声コーデックを１２．２ｋｂｐｓから７．９５ｋｂｐｓに変換して端末に送信することにより（Ｓ３８）、音声の遅延を最小限に抑える。
【００１３】
上記の実施例における輻輳検出や信号速度制御の機能や構成は、変形することもできる。
ストリーミング配信の場合の構成である図２において、輻輳検出を端末４の輻輳検出部５で行うのではなく、ＡＰ１の輻輳制御部２で端末４への転送レートが低下したことを検出し、トランスコーダ３にレート変換を指示する方法が考えられる。また、図５の制御フローにおいて、ストリーミングのレートを抑えるのではなく、優先制御によりストリーミング配信用の通信速度を低下させないで、他の遅延を許容できるサービスの帯域をしぼる方法が考えられる。
【００１４】
また、ビットレート変換用のトランスコーダをＡＰの横にハードとして追加するのではなく、ＡＰにソフト的にトランスコーダ機能を追加する方法も考えられる。
図１のストリーミング配信における輻輳制御部２の機能を、図９に示すようにＡＰの外に輻輳制御部３２として実装することも可能である。また、図３のＶｏＩＰやＴＶｏＩＰにおける輻輳制御部２２の機能を、図１０に示すように、ＡＰの外に輻輳制御部４２として実装することも可能である。
また、図１の３に示すトランスコーダを、図１１に示すように、ＡＰの内部にトランスコーダ機能５３として実装することも可能である。同様に図３に示すトランスコーダ２３を、図１２に示すようにＡＰの内部にトランスコーダ機能６３として実装することも可能である。
【００１５】
【発明の効果】
本発明を用いることで、１つのＡＰへの接続が集中し輻輳が発生した場合にも、リアルタイム信号の遅延を最小限にし、ストリーミング配信であれば画像の乱れをなくし、ＶｏＩＰやＴＶｏＩＰであれば、遅延による通話の不具合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のストリーミング配信における輻輳制御方法を実施するネットワーク構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のＶｏＩＰ並びに第３の実施形態のＴＶｏＩＰにおける輻輳制御方法を実施するネットワーク構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施形態のリアルタイム信号／非リアルタイム信号同時転送における輻輳制御方法を実施するネットワーク構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態のストリーミング配信における輻輳制御フローを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態のＶｏＩＰにおける輻輳制御フローを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態のＴＶｏＩＰにおける輻輳制御フローを示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態のリアルタイム信号／非リアルタイム信号同時転送における輻輳制御フローを示す図である。
【図９】図２の別なる実施例を示す図である。
【図１０】図４の別なる実施例を示す図である。
【図１１】図２の更に別なる実施例を示す図である。
【図１２】図４の更に別なる実施例を示す図である。
【図１３】従来の輻輳制御方法を実施するネットワークの構成を示す図である。
【符号の説明】
１　　ＡＰ
２　　輻輳制御部
３　　トランスコーダ
４　　端末
５　　輻輳検出部
６　　フロー制御部
２１　　ＡＰ
２２　　輻輳制御部
２３　　トランスコーダ
２４　　端末
２５　　輻輳検出部
２６　　フロー制御部
１１　　端末
１２　　ＡＰ
１３　　コンテンツサーバー
２１　　ＡＰ
２２　　輻輳制御部
２３　　トランスコーダ
２４　　端末
２５　　輻輳検出部
２６　　フロー制御部
７１　　ＡＰ
７６　　フロー制御部
７４　　端末[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio access congestion control method. Particularly, the present invention relates to a congestion control method and a congestion control system for radio access, which can control a transmission data rate from a radio base station to a terminal during congestion and can avoid a packet loss of a real-time signal during congestion.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 shows a conventional content distribution configuration via the Internet and wireless access. The terminal 11 accesses the Web via the access point AP12 of the wireless LAN, and selects a desired streaming content from the Web. The streaming content is distributed via the wireless LAN from the content server 13 storing the selected content.
[0003]
At present, in IEEE 802.11b, which is the mainstream standard of wireless LAN, the maximum downlink transfer rate is 11 Mbps, so the number of terminals accessing a certain AP increases, and from that AP to each terminal. If the sum of the downstream transfer rates exceeds 11 Mbps, the transmission rate decreases. The effect of the decrease in the transmission rate is that if the distribution information to the terminal is an image of a mail or Web browsing or storage type, problems such as a longer transfer time and a longer time required to display the Web screen occur. become.
On the other hand, if the delivery information to the terminal is data that requires real-time performance such as streaming of live video, image data must be played back at regular intervals. Instead, a packet loss occurs and the image is degraded. Therefore, with regard to distribution information that requires real-time properties such as live video distribution, if the AP being accessed is congested, a means for compensating for the delay is required.
In the case of VoIP or TVoIP (two-way communication between voice and image over IP is referred to as TVoIP in this specification), the permissible delay of one side of voice is said to be about 200 msec, and a delay longer than that is about 200 msec. If it does, the conversation will fail. Further, when a real-time signal and a non-real-time signal are received simultaneously, for example, when browsing the Web while talking in VoIP, the bandwidth of the real-time signal is reduced even during wireless LAN congestion. It is necessary to secure the bandwidth of non-real-time signals.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the currently mainstream IEEE 802.11b or 802.11a does not have the above-described functions of congestion control and QoS control. The present invention has been made in view of such conventional problems, and has as its object to control the amount of inflow to a radio base station, detect congestion in a radio section, control congestion, and use a transcoder (function). It is an object of the present invention to provide a wireless access congestion control method and system capable of suppressing a delay of a real-time signal even when wireless LAN is congested.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, a congestion control method in wireless access according to the present invention provides a data signal requiring real-time performance and a data signal requiring no real-time performance from a wireless base station to a wireless terminal via wireless access. In one or both of the information distribution system to transfer simultaneously, monitoring the congestion in the radio section between the radio base station and the radio terminal, when detecting the congestion, the data of the data to the radio base station Controlling at least one of an inflow rate and an outflow rate of the data from the radio base station, and when detecting the elimination of the congestion, cancels the control, and the real-time property is required at the time of the congestion. A data signal is preferentially transferred to the wireless terminal.
Further, the detection of the congestion is performed by the wireless terminal, the wireless terminal transmits a congestion notification to the wireless base station, when the wireless base station receives the congestion notification, performs the control, The detection of the congestion is performed by the radio base station, and the radio base station performs the control when detecting the congestion.
The detection of the congestion cancellation is performed by the radio base station, and the radio base station cancels the control when detecting the congestion cancellation.
Further, the detection of the congestion is a two-stage, the first detection of the congestion is performed by the radio base station, the radio base station, when detecting the congestion, the radio base station to the radio base station Performing a first control to control at least one of an inflow speed of data and an outflow speed of the data from the wireless base station, and after the first control, when congestion still continues, The wireless terminal detects a second congestion and transmits a congestion notification to the radio base station. When the radio base station receives the congestion notification, the outflow rate of the data from the radio base station The second control is further performed to further control.
The data signal requiring the real-time property is audio data or image data, and the data signal not requiring the real-time property is file transfer data, Web data, and e-mail data.
[0006]
Further, the congestion control system in the wireless access of the present invention, via a wireless access from the wireless base station to the wireless terminal, one or both of a data signal that requires real-time and a data signal that does not require real-time An information distribution system for simultaneously transferring data, wherein the congestion monitoring means for monitoring congestion in a radio section between the radio base station and the radio terminal, and when the congestion monitoring means detects the congestion, the radio base station Congestion control means for controlling at least one of the inflow rate of the data to and the outflow rate of the data from the radio base station, and detecting the elimination of the congestion, releasing the control. During the congestion, the data signal requiring the real-time property is preferentially transferred to the wireless terminal. The detection of the congestion is performed by the radio terminal, the radio terminal transmits a congestion notification to the radio base station, and the radio base station receives the congestion notification, performs the control, or The detection of the congestion is performed by the radio base station, and the radio base station performs the control when detecting the congestion.
The detection of the congestion resolution is performed by the radio base station, and the radio base station cancels the control when detecting the congestion resolution.
Further, the detection of the congestion is a two-stage, the first detection of the congestion is performed by the radio base station, the radio base station, when detecting the congestion, the radio base station to the radio base station Performing a first control to control at least one of an inflow speed of data and an outflow speed of the data from the wireless base station, and after the first control, when congestion still continues, The wireless terminal detects a second congestion and transmits a congestion notification to the radio base station. When the radio base station receives the congestion notification, the outflow rate of the data from the radio base station The second control is further performed to further control.
The data signal requiring the real-time property is audio data or image data, and the data signal not requiring the real-time property is file transfer data, Web data, and e-mail data.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present embodiment, a wireless LAN, which is one of wireless accesses, is considered. As information distribution services for real-time signals via the wireless LAN, (1) a streaming distribution service using the wireless LAN, and (2) a wireless LAN. The case of the used VoIP service and (3) the case of the TV VoIP service using the wireless LAN will be described. As a service for simultaneous distribution of a real-time signal and a non-real-time signal, a case of (4) a simultaneous distribution service of VoIP and Web browsing using a wireless LAN will be described.
FIG. 1 shows the basic configuration of the present invention. The present invention is shown in FIG. 1 as congestion monitoring means in a wireless section between a wireless base station a and a terminal c in content distribution from a content server h via a wireless section between the Internet g, a wireless base station a and a terminal c. It has a congestion detection unit d. As a means for controlling the amount of data flowing into the radio base station when congestion is detected, a flow control unit f is provided. Further, as means for changing the band of the data flow between the radio base station and the terminal, a transcoder e is provided.
[0008]
The configuration of the embodiment will be described.
(1) In the case of streaming distribution FIG. 2 shows a configuration in the case of streaming distribution of the present invention. In the present invention, the congestion control unit 2 is provided in the AP 1, the congestion detection unit 5 is provided in the terminal 4, and the transcoder 3 is connected to the AP 1 as compared with the conventional configuration of FIG. . The congestion control unit 2 and the congestion detection unit 5 can be considered to add functions by adding hardware inside the AP and inside the terminal, or to add functions by software. The flow control unit 6 changes the band of the signal flowing from the Internet network to the AP 1 to control congestion at the AP.
(2) In the case of VoIP FIG. 3 shows a configuration when a VoIP terminal is used via an AP. The call partner of the VoIP terminal may be a fixed telephone or a mobile terminal. A transcoder 23 is arranged beside the AP 21. The terminal 24 has a congestion detection unit 25. The congestion control unit 22 included in the AP 21 receives the notification from the congestion detection unit 25 included in the terminal 24 and instructs the transcoder 23 to convert the bit rate. The transcoder 23 converts the bit rate of an audio codec (for example, an adaptive multi rate (AMR)) in accordance with an instruction from the AP, and adjusts the bit rate of the band used for the voice call according to the traffic state of the wireless section. In the case of AMR, the bit rate can be changed in eight steps between 12.2 kbps and 4.75 kbps. The flow control unit 26 changes the band of the signal flowing into the AP 21 to control congestion at the AP.
(3) In the case of TVoIP The configuration when the TVoIP terminal is used via the AP is the same as that of FIG. The call partner of the TVoIP terminal may be a fixed telephone or a mobile terminal. A transcoder 23 is arranged beside the AP 21. The difference from the case of VoIP is the function of the transcoder 23. The transcoder 23 has a function of converting the bit rate [bps] of the audio codec (for example, AMR) according to an instruction from the AP 21 (same as VoIP). , The image bit rate and the image frame rate [fps] are converted, or the screen size is changed, and the band used by the TV phone is adjusted according to the traffic condition of the wireless section.
(4) Simultaneous Transfer of Real-Time Signal and Non-Real-Time Signal FIG. 4 shows a configuration in which a real-time signal and a non-real-time signal are used via an AP. In FIG. 4, the flow control unit 76 controls the speed of the non-real-time signal flowing into the AP. The transcoder 73 has a function of converting a bit rate [bps] of an audio codec (for example, AMR) in accordance with an instruction from the AP (same as VoIP), a conversion of an image bit rate and an image frame rate [fps], Or change the screen size.
[0009]
Next, the operation of the embodiment will be described.
(1) In the case of streaming distribution The operation in the case of streaming distribution will be described with reference to the congestion control flow of FIG.
In the streaming distribution service, image data must be reproduced at regular intervals so that streaming can be normally reproduced on the receiving terminal. When data to be reproduced next does not arrive due to a delay due to congestion in the wireless section, the distribution video is disturbed.
The congestion detection unit 5 of the terminal 4 checks the sequence number of the header of the RTP packet based on a protocol (RTP: Real-time Transport Protocol) for transmitting and receiving audio and video in real time, and checks the sequence number n and the sequence number. If the interval of the (n + 1) RTP packets is delayed from the fixed interval, it is determined that congestion has occurred (S1). Upon receiving the notification of the congestion (S2), the congestion control unit of the AP instructs the transcoder 3 to convert the bit rate (S3), and keeps the rate low.
When the bandwidth used by the congested AP is reduced and the congestion state is resolved, the transmission rate detecting unit of the AP detects the resolution of the congestion (S4) and returns the bit rate to the transcoder. (S5).
(2) In the case of VoIP The operation in the case of VoIP will be described with reference to the congestion control flow of FIG.
In the case of VoIP, a voice delay of up to 200 msec on one side is permissible, but any delay longer than that will cause problems in conversation. When the voice is transmitted on the RTP packet, the congestion detection unit of the terminal checks the sequence number of the RTP packet header, and the interval between the sequence number n and the RTP packet of n + 1 (n is an arbitrary integer) is a fixed threshold. If the value is equal to or longer than the frame length of the audio codec × N (N is an arbitrary integer) msec, it is determined that congestion has occurred (S11). Alternatively, if the packet loss rate exceeds a certain threshold, it is determined that congestion has occurred. When the terminal detects congestion, upon receiving the congestion notification (S12), the AP instructs the transcoder to reduce the bit rate of the audio codec (for example, AMR) (S13).
[0010]
When the AP detects congestion resolution (S14), it instructs the transcoder to restore the bit rate of the audio codec (S15).
(3) In the case of TVoIP The operation in the case of TVoIP will be described with reference to the congestion control flow of FIG. In the case of TV VoIP, as in the case of VoIP, if a delay of 200 msec or more occurs in a voice call, a problem occurs in the conversation. Similarly to the above, the congestion detection unit of the terminal checks the sequence number of the RTP packet header, and if the interval between the sequence number n and the RTP packet of n + 1 exceeds a certain threshold, it is determined that congestion has occurred. A determination is made (S21). Upon receiving the notification of the congestion (S22), the AP instructs the transcoder to suppress the bit rate of the audio codec and the transmission rate of the image data (S23). For audio, a transcoder converts the bit rate of the audio codec from a low rate of 12.2 kbps to a low rate of 7.95 kbps, and the transcoder uses a transcoder to thin out the number of frames per second (fps from 10 fps to 5 fps in FIG. 6). (S24), and the transcoder converts the image size display into a smaller one (CIF → QSIF) while keeping the number of frames as it is, thereby suppressing the transfer speed.
[0011]
If the AP detects that the congestion has been resolved (S25), the AP instructs the transcoder to restore the bit rate of the audio codec and the number of frames or the image size of the image (S26).
(4) Case of Simultaneous Transfer of Real-Time Signal and Non-Real-Time Signal The operation of simultaneous transfer of a real-time signal and a non-real-time signal will be described with reference to the congestion control flow of FIG.
In the above operations (2) and (3), during a call, a real-time signal and a non-real-time signal may be simultaneously transferred, such as transferring a file or browsing the Web. In this case, if there is no countermeasure against congestion, the transfer rate of the real-time signal and the non-real-time signal is similarly reduced. For transferring non-real-time signals such as Web browsing, it is necessary to reduce the bandwidth, and even if it takes some time, it is necessary to secure the bandwidth for the real-time signal as much as possible and to suppress the delay as small as possible. Is reduced to half, the real-time signal and the non-real-time signal are not halved, but the non-real-time signal is greatly suppressed, and the reduction in the communication speed of the real-time signal is alleviated.
[0012]
If congestion still occurs even if the bandwidth of the non-real-time signal is reduced and the real-time signal is prioritized, the rate of the audio codec or the image codec is suppressed using a transcoder. For this reason, in FIG. 8, congestion control is performed in two stages, and congestion detection is also performed in two stages. The first congestion detection detects and controls the congestion of the non-real-time signal at the AP, and the second congestion control performs the real-time signal congestion detection at the terminal.
In FIG. 8, the Web is browsed while having a conversation with VoIP. The total downstream speed of VoIP and Web browsing is 64 kbps, the voice band is 12.2 kbps, and the Web data band is 51.8 kbps. In the first congestion detection, the congestion of the non-real time signal is detected by the congestion control unit 72 of the AP 71 (S31), and the congestion is notified to the flow control unit 76 (S32). The flow control unit 76 monitors the amount of inflow to the AP 71, and prevents the inflow from the AP at a downlink speed (for example, 11 Mbps for IEEE802.11b, 54 Mbps for 802.11a) or more (S33). When the data arrives at a speed higher than that, first, the Web transfer speed is suppressed from 51.8 kbps to 24 kbps, and control is performed so that the voice band is not affected (S34).
However, if the congestion detection unit of the terminal 74 detects a large delay of the voice data even after the data transfer band of the Web is suppressed (S35), the congestion is notified to the AP 71 (S36). Is instructed to convert the bit rate (S37). The transcoder that has received the bit rate conversion instruction converts the audio codec from 12.2 kbps to 7.95 kbps and transmits it to the terminal (S38), thereby minimizing audio delay.
[0013]
The functions and configurations of the congestion detection and the signal speed control in the above embodiments can be modified.
In FIG. 2, which is a configuration for streaming distribution, the congestion detection unit 5 of the terminal 4 does not detect congestion but the congestion control unit 2 of the AP 1 detects that the transfer rate to the terminal 4 has dropped, and A method of instructing the coder 3 to perform the rate conversion can be considered. In the control flow of FIG. 5, instead of suppressing the streaming rate, a method of narrowing down the bandwidth of a service that can tolerate other delays without lowering the communication speed for streaming distribution by priority control can be considered.
[0014]
Also, instead of adding a transcoder for bit rate conversion as hardware beside the AP, a method of adding a transcoder function in software to the AP may be considered.
The function of the congestion control unit 2 in the streaming distribution in FIG. 1 can be implemented as a congestion control unit 32 outside the AP as shown in FIG. Further, the function of the congestion control unit 22 in VoIP and TV VoIP of FIG. 3 can be implemented as a congestion control unit 42 outside the AP as shown in FIG.
Also, the transcoder shown in FIG. 1C can be implemented as a transcoder function 53 inside the AP as shown in FIG. Similarly, the transcoder 23 shown in FIG. 3 can be implemented as a transcoder function 63 inside the AP as shown in FIG.
[0015]
【The invention's effect】
By using the present invention, even when connection to one AP is concentrated and congestion occurs, the delay of a real-time signal is minimized, the image is not disturbed in the case of streaming distribution, and in the case of VoIP or TVoIP, In addition, it is possible to solve the problem of the call due to the delay.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the principle configuration of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a network configuration for implementing a congestion control method in streaming distribution according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a network configuration for implementing a congestion control method in VoIP according to a second embodiment of the present invention and TVVoIP according to a third embodiment;
FIG. 4 is a diagram showing a network configuration for implementing a congestion control method in real-time signal / non-real-time signal simultaneous transfer according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a congestion control flow in streaming distribution according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a congestion control flow in VoIP according to the second embodiment of this invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a congestion control flow in TV VoIP according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a congestion control flow in simultaneous transfer of a real-time signal and a non-real-time signal according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of FIG. 2;
FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of FIG. 4;
FIG. 11 is a view showing still another embodiment of FIG. 2;
FIG. 12 is a view showing still another embodiment of FIG. 4;
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a network that implements a conventional congestion control method.
[Explanation of symbols]
1 AP
2 Congestion control unit 3 Transcoder 4 Terminal 5 Congestion detection unit 6 Flow control unit 21 AP
22 Congestion control unit 23 Transcoder 24 Terminal 25 Congestion detection unit 26 Flow control unit 11 Terminal 12 AP
13 Content server 21 AP
22 Congestion control unit 23 Transcoder 24 Terminal 25 Congestion detection unit 26 Flow control unit 71 AP
76 Flow control unit 74 Terminal

Claims

In a data distribution system that simultaneously transfers one or both of a data signal requiring real-time performance and a data signal not requiring real-time performance via wireless access from a wireless base station to a wireless terminal,
Monitor congestion in a wireless section between the wireless base station and the wireless terminal,
When detecting the congestion, the inflow speed of the data to the radio base station, at least one of the outflow speed of the data from the radio base station, to control,
When detecting the resolution of the congestion, release the control,
When the congestion, the data signal required real-time property is transferred to the wireless terminal preferentially,
A congestion control method for wireless access.

The detection of the congestion is performed by the wireless terminal, the wireless terminal transmits a congestion notification to the wireless base station,
The radio base station, upon receiving the congestion notification, performs the control,
2. The congestion control method for wireless access according to claim 1, wherein:

The detection of the congestion is performed by the wireless base station,
The wireless base station performs the control when detecting the congestion,
2. The congestion control method for wireless access according to claim 1, wherein:

The detection of the congestion resolution is performed by the wireless base station,
The radio base station, when detecting the congestion resolution, release the control,
2. The congestion control method for wireless access according to claim 1, wherein:

The detection of the congestion is a two-step,
The first detection of the congestion is performed by the radio base station,
The wireless base station, when detecting the congestion, performs a first control to control at least one of an inflow speed of the data to the wireless base station and an outflow speed of the data from the wireless base station. Do
After the first control, when congestion still continues, the wireless terminal performs a second congestion detection, transmits a congestion notification to the radio base station,
The wireless base station, when receiving the congestion notification, performs a second control to further control the outflow rate of the data from the wireless base station,
2. The congestion control method for wireless access according to claim 1, wherein:

The data signal for which the real-time property is required is audio data or image data,
The data signals for which the real-time property is not required are file transfer data, Web data, and e-mail data.
2. The congestion control method for wireless access according to claim 1, wherein:

An information distribution system that simultaneously transfers one or both of a data signal whose real-time property is required and a data signal whose real-time property is not required via wireless access from a wireless base station to a wireless terminal,
Congestion monitoring means for monitoring congestion in a wireless section between the wireless base station and the wireless terminal,
When the congestion monitoring unit detects the congestion, the congestion monitoring unit controls at least one of an inflow speed of the data to the radio base station and an outflow speed of the data from the radio base station to eliminate the congestion. When detecting the congestion control means to release the control,
With
A congestion control system in wireless access, wherein a data signal requiring the real-time property is preferentially transferred to the wireless terminal during the congestion.

The detection of the congestion is performed by the wireless terminal, the wireless terminal transmits a congestion notification to the wireless base station,
The radio base station, upon receiving the congestion notification, performs the control,
The congestion control system for wireless access according to claim 7, wherein:

The detection of the congestion is performed by the wireless base station,
The wireless base station performs the control when detecting the congestion,
The congestion control system for wireless access according to claim 7, wherein:

The detection of the congestion resolution is performed by the wireless base station,
The radio base station, when detecting the congestion resolution, release the control,
The congestion control system for wireless access according to claim 7, wherein:

The detection of the congestion is a two-step,
The first detection of the congestion is performed by the radio base station,
The wireless base station, when detecting the congestion, performs a first control to control at least one of an inflow speed of the data to the wireless base station and an outflow speed of the data from the wireless base station. Do
After the first control, when congestion still continues, the wireless terminal performs a second congestion detection, transmits a congestion notification to the radio base station,
The wireless base station, when receiving the congestion notification, performs a second control to further control the outflow rate of the data from the wireless base station,
The congestion control system for wireless access according to claim 7, wherein:

The data signal for which the real-time property is required is audio data or image data,
The data signals for which the real-time property is not required are file transfer data, Web data, and e-mail data.
The congestion control system for wireless access according to claim 7, wherein: