JP2004260261A - パケットスケジューリング方法及び移動通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】移動端末毎の無線リンク品質、及びＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮して送信機会を割り当てることが可能なパケットスケジュールング方法及び移動通信システムを提供する。
【解決手段】複数の移動端末が共通のチャネルにアサインされ、端末毎にＰｒｉｏｒｉｔｙが設定されている場合に、無線基地局は、ＷＲＲ法にしたがって送信待機データが存在する複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから１つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙを持つ移動端末の集合のなかから無線リンク品質の高いものに対して送信機会を与える。また、最低レートの保証が要求されたＰｒｉｏｒｉｔｙが存在し、そのＰｒｉｏｒｉｔｙの移動端末に対する送信データ量が予め決められた値以下となった場合は、要求された最低レートを保証するように強制的に送信する。
【選択図】 図２
【解決手段】複数の移動端末が共通のチャネルにアサインされ、端末毎にＰｒｉｏｒｉｔｙが設定されている場合に、無線基地局は、ＷＲＲ法にしたがって送信待機データが存在する複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから１つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙを持つ移動端末の集合のなかから無線リンク品質の高いものに対して送信機会を与える。また、最低レートの保証が要求されたＰｒｉｏｒｉｔｙが存在し、そのＰｒｉｏｒｉｔｙの移動端末に対する送信データ量が予め決められた値以下となった場合は、要求された最低レートを保証するように強制的に送信する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線リンクを介して無線基地局と移動端末間でパケット通信を行う移動通信システムに関し、特に無線基地局から移動端末に対する送信機会を割り当てるためのパケットスケジューリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固定通信網だけでなく移動通信網においてもデータトラフィックの大幅な増加が予想され、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式等では、下り回線（無線基地局から移動端末への無線リンク）におけるデータトラフィックの増加に対応するために、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）のＲｅｌｅａｓｅ ５にてＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ａｃｃｅｓｓ）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＨＳＤＰＡは、誤り訂正技術であるＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）を採用すると共に、多数の移動端末毎の下りデータを時間多重及びコード多重し、無線リンク品質を考慮して各移動端末に対する送信機会を一つの共通チャネル上に割り当てるスケジューリングを行う。このＨＳＤＰＡを採用した移動通信システムでは、様々な電波環境下にある多数の移動端末に対して無線基地局から共通のチャネルを用いてパケットが送信されるため、通信相手の移動端末が多いほどシステムスループットの改善効果が期待できる。
【０００４】
しかしながら、ＨＳＤＰＡでは、移動端末に複数のＰｒｉｏｒｉｔｙ（送信機会の優先度）に属するデータフローを設定し、無線基地局でＰｒｉｏｒｉｔｙに応じた送信データ量を適切に割り振る必要がある。さらに、近年は移動通信網においてもストリーミングサービスを提供できることが要求されるため、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を保証する必要がある。
【０００５】
システムスループットを最大にすることとＱｏＳを満たすこととは相反する要求であるため、ＨＳＤＰＡでは移動端末毎の無線リンク品質とＰｒｉｏｒｉｔｙの両者を考慮したバランスの良いスケジューリングが望まれる。
【０００６】
従来から提案されている無線リンク品質を考慮したパケットスケジューリング方法としてＰＦ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｆａｉｒｎｅｓｓ）法が知られている。ＰＦ法は、複数の移動端末に対して送信機会を公平に割り当てることを目的としたスケジューリング方法であり、例えば、移動端末との（瞬時無線リンク品質）／（平均無線リンク品質）をメトリックとして用い、メトリックが大きい移動端末に対して優先的に送信機会を割り当てる手法である。
【０００７】
また、無線リンク品質を考慮した他のパケットスケジューリング方法として、送信待機状態にある全ての移動端末のうち、瞬時無線リンク品質の最も良好な移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ（Ｍａｘｉｍｕｍ ＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ））法が知られている。ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法は、無線リンク品質が最良の移動端末に対して常に送信機会を割り当てるため、システムスループットが最大となる効果がある。
【０００８】
一方、Ｐｒｉｏｒｉｔｙを考慮したパケットスケジューリング方法としては、重み付けラウンドロビン（以下、ＷＲＲ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ）と称す）法が知られている。ＷＲＲ法はＰｒｉｏｒｉｔｙを重みとして考慮し、Ｐｒｉｏｒｉｔｙの大きい移動端末ほど多くの送信機会を割り当てる方法である。
【０００９】
【非特許文献１】
３ＧＰＰ ＴＲ２５．８４８ Ｖ４．０．０ （２００１−０３）， ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＵＴＲＡ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ”
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来のパケットスケジューリング方法のうち、ＰＦ法及びＭＡＸ Ｃ／Ｉ法では、移動端末毎の無線リンク品質は考慮されるが、Ｐｒｉｏｒｉｔｙを考慮して送信機会を割り当てることができないという問題がある。
【００１１】
一方、ＷＲＲ法では、移動端末毎のＰｒｉｏｒｉｔｙは考慮されるが、無線リンク品質を考慮して送信機会を割り当てることができないため、無線リソースを無駄に消費し、結果としてシステムスループットが悪化する問題がある。
【００１２】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、移動端末毎の無線リンク品質、及びＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮して送信機会を割り当てることが可能なパケットスケジュールング方法及び移動通信システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のパケットスケジューリング方法は、複数の移動端末に対する無線基地局からの送信機会を割り当てるためのパケットスケジューリング方法であって、
前記複数の移動端末に対する送信データフローを、移動端末毎、及び前記移動端末に対して予め設定された少なくとも一つの送信機会の優先度を示すＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配し、
複数の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てる方法である。
【００１４】
このとき、前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みとして用いる重み付けラウンドロビン法により前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法、及び無線リンク品質が最良の移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ法のうち、少なくともいずれか一方を用いて送信機会を割り当てる移動端末を選択してもよく、
前記ＰＦ法により送信機会を割り当てる移動端末候補を複数選択した後、該移動端末候補のなかから前記ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により送信機会を割り当てる一つの移動端末を選択してもよい。
【００１５】
さらに、前記ＰＦ法により選択する前記移動端末候補の数を変更可能に設定してもよく、
前記移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、
前記送信データ量が前記保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当ててもよい。
【００１６】
一方、本発明の移動通信システムは、送信機会の優先度を示す少なくとも一つのＰｒｉｏｒｉｔｙが設定された移動端末と、
前記移動端末に対する送信データフローを、移動端末毎、及び前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配し、複数の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てる、複数の前記移動端末と無線リンクを介して通信を行う無線基地局と、
前記移動端末に対する送信データフローを前記無線基地局に配信する、複数の前記無線基地局と接続された無線ネットワーク制御装置と、
を有する構成である。
【００１７】
このとき、前記無線基地局は、
前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みとして用いる重み付けラウンドロビン法により前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法、及び無線リンク品質が最良の移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ法のうち、少なくともいずれか一方を用いて送信機会を割り当てる移動端末を選択してもよく、
前記ＰＦ法により送信機会を割り当てる移動端末候補を複数選択した後、該移動端末候補のなかから前記ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により送信機会を割り当てる一つの移動端末を選択してもよい。
【００１８】
さらに、前記無線基地局は、
前記ＰＦ法により選択する前記移動端末候補の数を変更可能に設定してもよく、
前記移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、
前記送信データ量が前記保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当ててもよい。
【００１９】
上記のようなパケットスケジューリング方法及び移動通信システムでは、複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てることで、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及びの無線リンク品質の両者を考慮したパケットスケジューリングが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の移動通信システムの構成を示すブロック図であり、図２は図１に示した無線基地局の一構成例を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の移動通信システムは、複数の移動端末（ＵＥ）１０と、移動端末１０と無線リンクを介して通信を行う複数の無線基地局（Ｎｏｄｅ−Ｂ）２０と、複数の無線基地局２０と接続された無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３０とを有する構成である。
【００２３】
移動端末１０は、ＣＰＵやＤＳＰ等の処理部及び記憶装置を備えた制御装置と、表示装置や音声入出力装置及び入力キー等を備えた入出力部と、無線通信のための送受信装置とを有する構成である。また、無線ネットワーク制御装置３０は、ＣＰＵやＤＳＰ等の処理部及び記憶装置を備えた制御装置と、データフローを切り換えるスイッチ部と、複数の無線基地局２０と通信するための通信制御装置とを備えた構成である。無線ネットワーク制御装置３０は、各移動端末１０の位置情報をそれぞれ管理し、例えば、ネットワーク上のサーバ装置から所定の移動端末１０へ配信されるダウンロードデータ等を、該移動端末１０と無線通信を行う無線基地局２０に対して送信する。
【００２４】
図２に示すように、無線基地局２０は、データフロー制御部１、バッファ２、スケジューラ３、ＨＡＲＱ制御部４、及び符号化処理部５を有する構成である。なお、これらの構成要素は、ＤＳＰ等から成る専用回路、あるいはプログラムにしたがって処理を行うＣＰＵ等によって実現される。
【００２５】
データフロー制御部１は、複数の移動端末１０に対する送信データフローを移動端末毎、またはＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配するフロー制御を行う。移動端末１０に送信する送信データには、複数あるいは一つのＰｒｉｏｒｉｔｙが設定されている。データフロー制御部１によって分配された送信データは、移動端末毎及び複数のＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に記憶領域が設けられたバッファ２にそれぞれ格納される。なお、図２ではｎ番目の移動端末（＃ｎ）のｘ番目のＰｒｉｏｒｉｔｙ（＃ｘ）の送信データがバッファ２の所定の記憶領域に格納される様子を示している。
【００２６】
スケジューラ３は、バッファ２内に格納された送信データを、どの移動端末１０に対して送信するかを割り当てるスケジューリングを行う。ＨＡＲＱ制御部４は、過去に送信したデータに誤りがあった場合、誤りを検出した移動端末１０から該検出結果が上りリンクで通知されるため、その誤りが検出されたデータの再送制御を行う。符号化処理部５は送信データを符号化する。符号化された送信データは、不図示の送信装置によって時間多重及びコード多重されて各移動端末１０に送信される。
【００２７】
次に、図２に示したスケジューラ３の動作について図３及び図４を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図３は図２に示したスケジューラの処理手順を示すフローチャートであり、図４は図２に示したスケジューラの処理内容を示す模式図である。
【００２９】
本実施形態のスケジューラ３は、任意の移動端末１０に対して送信機会を割り当てるまでに以下に記載する３段階の処理を実行する。
【００３０】
無線ネットワーク制御装置３０から送信されたデータが不図示の上位インタフェースを介して無線基地局２０に流入すると、該データは、データフロー制御部１によって送信先の移動端末１０及びＰｒｉｏｒｉｔｙが認識され、対応するバッファ２の記憶領域にそれぞれ分配されて格納される。また、無線基地局２０にデータが流入すると、データフロー制御部１によって生成された該当するＰｒｉｏｒｉｔｙのトークンがキュー内に格納される。本実施例では、Ｐｒｉｏｒｉｔｙが１〜１６まで存在し、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ１５及び１６は、最低レート保証（Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）が要求されたＰｒｉｏｒｉｔｙであり、ＱｏＳクリティカルキューに格納されるものとする。また、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ１〜１４は、最低レート保証が要求されていないＰｒｉｏｒｉｔｙであり、ＱｏＳノンクリティカルキューに格納されるものとする（図４参照）。
【００３１】
スケジューラ３は、まず、ＱｏＳクリティカルキュー及びＱｏＳノンクリティカルキュー内を検索し、少なくとも一つのＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンがあるか否かを判定する（ステップ１０１）。いずれかのＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンがある場合は第１段階の処理に移行する。また、全てのＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンが無い場合は処理を停止する。
【００３２】
第１段階の処理では、Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みにしてＷＲＲを実行し、複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択する（ステップ１０２）。そして、ＷＲＲで選択したＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンがある場合は第２段階の処理に移行する。また、トークンが無い場合は、そのＰｒｉｏｒｉｔｙを除いて再度ＷＲＲを実行し、トークンのあるＰｒｉｏｒｉｔｙが選択されるまで続行する。なお、図４では第１段階でＰｒｉｏｒｉｔｙ＃ｑが選択され、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＃ｑに対応して移動端末＃１、＃５、＃３１、…、＃１２１が選択された様子を示している。ここで、各Ｐｒｉｏｒｉｔｙのトークンの数は、対応するバッファ２の記憶領域にデータが存在する移動端末の個数に等しくなる。また、移動端末１０へデータが送信されることでバッファ２内の所定の記憶領域が空になった場合は、該当するＰｒｉｏｒｉｔｙのトークンをデクリメントする。
【００３３】
ＷＲＲでは、例えば、Ｐｒｉｏｒｉｔｙが１〜１６まである場合、各Ｐｒｉｏｒｉｔｙが下記の確率で選択されるようなテーブルを作成することで、各Ｐｒｉｏｒｉｔｙの選択機会に重みを反映させることが可能である。
【００３４】
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝１ ： １／１３６の選択確率にする。
【００３５】
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝２ ： ２／１３６の選択確率にする。
【００３６】
・
・
・
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝１６ ： １６／１３６の選択確率にする。
【００３７】
ここで、選択確率の分母の数値１３６は、
【００３８】
【数１】
【００３９】
である。
【００４０】
続いて、スケジューラ３は、第１段階で選択されたＰｒｉｏｒｉｔｙ ＃ｑに対応する移動端末１０のうち、バッファ２内にデータが在る（送信待機データを有する）移動端末１０を抜き出す（ステップ１０３）。そして、送信待機データを有する移動端末１０の数が０であるか否かを判定し（ステップ１０４）、送信待機データを有する移動端末１０の数が０である場合はステップ１０２の処理に戻って第１段階の処理を再度実行する。また、送信待機データを有する移動端末の数が０でない場合は、第２段階の処理に移行する。
【００４１】
第２段階の処理では、ステップ１０３の処理で抜き出したＳ個の移動端末１０のなかから、例えば、（瞬時無線リンク品質）／（平均無線リンク品質）をメトリックにしてＰＦ法を実行し、メトリック値が大きい上位Ｎ個の移動端末１０を選択する（ステップ１０５）。このとき、下記式を用いることでパラメータαの値により選択する移動端末の数Ｎを変更できる。但し、Ｎは整数であるためＲＯＵＮＤ＃ＤＯＷＮ（）により小数点以下は切り捨てる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
次に、スケジューラ３は、第３段階の処理として、第２段階で選択されたＮ個の移動端末１０の中からＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を用いて瞬時無線リンク品質が最も高い移動端末１０を選択する（ステップ１０６）。図４では第３段階で移動端末♯ｘのＰｒｉｏｒｉｔｙ＃ｑが選択された様子を示している。そして、無線リソースが余っているか否か（例えば、共通チャネル上に空きがあるか否か）を判定し（ステップ１０７）、無線リソースが余っている場合はステップ１０１の処理に戻ってステップ１０１〜１０６の処理を繰り返し、送信機会を割り当てる他の移動端末１０を選択する。また、無線リソースが余っていない場合は処理を停止する。
【００４４】
送信機会を割り当てる移動端末１０が選択されると、対応する送信データがバッファ２から読み出されてＨＡＲＱ制御部４へ渡され、符号化処理部５で符号化された後、不図示の送信装置を介して該当する移動端末１０へ送信される。
【００４５】
このとき、スケジューラ３は、ＱｏＳクリティカルキューにトークンが格納されたＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する移動端末１０の送信データ量をそれぞれ測定し、最低レート保証が要求された移動端末１０毎、及びそのＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に送信レートの監視を行う。
【００４６】
スケジューラ３は、保証すべき最低レートに対してマージンを加えたしきい値を保持し、最低レート保証が要求され、かつ送信データ量がしきい値に達していない移動端末１０またはＰｒｉｏｒｉｔｙを検出した場合は、第１段階〜第３段階の処理にその結果をそれぞれ反映させる。
【００４７】
第１段階の処理では、送信レートの監視結果により、しきい値に達していない移動端末１０またはＰｒｉｏｒｉｔｙが通知された場合は、対応するＰｒｉｏｒｉｔｙを強制的に選択する。また、第２段階及び第３段階の処理においても、しきい値に達していない移動端末１０またはＰｒｉｏｒｉｔｙが通知された場合は、対応する移動端末１０を強制的に選択する。ここで、送信データ量がしきい値に達しない移動端末１０が複数通知された場合は、通知された移動端末１０の数が第２段階で選択する移動端末の個数Ｎとなる。
【００４８】
このように送信レートの監視結果を第１段階〜第３段階の各処理にそれぞれ反映させることで最低レート保証が可能となる。
【００４９】
なお、上記説明では、第２段階の処理でＰＦ法を実行し、第３段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行する例を示したが、例えば、第２段階で実行するＰＦ法でメトリック値が最も大きい一つの移動端末１０を選択すれば、第３段階の処理を実行せずに送信機会を割り当てる移動端末を選択することも可能である。また、第２段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行し、無線リンク品質の最も良好な移動端末を選択する場合も、第３段階の処理を実行せずに送信機会を割り当てる移動端末を選択することが可能である。
【００５０】
ＰＦ法は、上述したように、例えば移動端末の（瞬時無線リンク品質）／（平均無線リンク品質）をメトリックとして用いることで、図５に示すＵＥ１のように、通常は無線リンク品質が低く、ある期間だけ無線リンク品質が高くなる移動端末１０にも送信機会を割り当てることができる。それに対して、ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法は、無線リンク品質が最良の移動端末１０に対してのみ送信機会を割り当てるため、図５に示すＵＥ２のように無線リンク品質が常に良好な移動端末１０に送信機会を割り当てる。仮に第２段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行すると、無線リンク品質が良好な上位の移動端末１０を複数個選択しても、図５に示すＵＥ１のような移動端末１０に送信機会が割り当てられることは無い。したがって、本実施形態のように第２段階の処理でＰＦ法を実行し、第３段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行する手順が、移動端末１０に割り当てる送信機会をより公平にできるために好ましい。
【００５１】
以上説明したように本実施形態のパケットスケジューリング方法によれば、第１段階の処理によりＰｒｉｏｒｉｔｙを考慮して送信機会の割り当て候補の移動端末１０を複数選択し、第２段階及び第３段階の処理により同一Ｐｒｉｏｒｉｔｙを備えた移動端末１０の中から無線リンク品質を考慮して移動端末１０に送信機会を割り当てるため、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及びの無線リンク品質の両者を考慮したパケットスケジューリングが可能になり、統計多重効果によりシステムスループットが向上する。
【００５２】
また、第２段階の処理で選択される移動端末１０の数をパラメータにより変更できるようにすることで、システムスループットの最大化と全ての移動端末１０に対して均等に送信機会を割り当てるという相反する２つの要求の割合を容易に変更できる。
【００５３】
さらに、最低レート保証が要求された移動端末１０の送信データ量の測定結果を第１段階〜第３段階の処理にそれぞれ通知し、送信データ量が所定のしきい値に達していないＰｒｉｏｒｉｔｙまたは移動端末１０を強制的に選択することで、移動端末１０毎の無線リンク品質、及びＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮して送信機会を割り当てつつ最低レート保証も実現できる。特に、送信データ量が保証すべき最低レートを満たしている場合は、送信データ量の測定結果が第１段階〜第３段階の処理にそれぞれ通知されないため、基本的に無線リンク品質やＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮しながら、最低レート保証が可能なパケットスケジューリングを達成できる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【００５５】
複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てることで、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び無線リンク品質の両者を考慮したパケットスケジューリングが可能になり、統計多重効果によりシステムスループットが向上する。
【００５６】
また、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てる手法として所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法を採用し、ＰＦ法により選択する移動端末候補の数を変更可能に設定することで、システムスループットの最大化と全ての移動端末に対して均等に送信機会を割り当てるという相反する２つの要求の割合を容易に変更できる。
【００５７】
さらに、移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応するＰｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、送信データ量が保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応するＰｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当てることで、移動端末毎の無線リンク品質、及びＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮して送信機会を割り当てつつ、最低レート保証も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した無線基地局の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示したスケジューラの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図２に示したスケジューラの処理内容を示す模式図である。
【図５】ＰＦ法及びＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により選択される移動端末とその無線リンク品質の関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１ データフロー制御部
２ バッファ
３ スケジューラ
４ ＨＡＲＱ制御部
５ 符号化処理部
１０ 移動端末
２０ 無線基地局
３０ 無線ネットワーク制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線リンクを介して無線基地局と移動端末間でパケット通信を行う移動通信システムに関し、特に無線基地局から移動端末に対する送信機会を割り当てるためのパケットスケジューリング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固定通信網だけでなく移動通信網においてもデータトラフィックの大幅な増加が予想され、Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式等では、下り回線（無線基地局から移動端末への無線リンク）におけるデータトラフィックの増加に対応するために、３ＧＰＰ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）のＲｅｌｅａｓｅ ５にてＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ａｃｃｅｓｓ）が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＨＳＤＰＡは、誤り訂正技術であるＨＡＲＱ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｒｅｐｅａｔ ｒｅＱｕｅｓｔ）を採用すると共に、多数の移動端末毎の下りデータを時間多重及びコード多重し、無線リンク品質を考慮して各移動端末に対する送信機会を一つの共通チャネル上に割り当てるスケジューリングを行う。このＨＳＤＰＡを採用した移動通信システムでは、様々な電波環境下にある多数の移動端末に対して無線基地局から共通のチャネルを用いてパケットが送信されるため、通信相手の移動端末が多いほどシステムスループットの改善効果が期待できる。
【０００４】
しかしながら、ＨＳＤＰＡでは、移動端末に複数のＰｒｉｏｒｉｔｙ（送信機会の優先度）に属するデータフローを設定し、無線基地局でＰｒｉｏｒｉｔｙに応じた送信データ量を適切に割り振る必要がある。さらに、近年は移動通信網においてもストリーミングサービスを提供できることが要求されるため、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を保証する必要がある。
【０００５】
システムスループットを最大にすることとＱｏＳを満たすこととは相反する要求であるため、ＨＳＤＰＡでは移動端末毎の無線リンク品質とＰｒｉｏｒｉｔｙの両者を考慮したバランスの良いスケジューリングが望まれる。
【０００６】
従来から提案されている無線リンク品質を考慮したパケットスケジューリング方法としてＰＦ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｆａｉｒｎｅｓｓ）法が知られている。ＰＦ法は、複数の移動端末に対して送信機会を公平に割り当てることを目的としたスケジューリング方法であり、例えば、移動端末との（瞬時無線リンク品質）／（平均無線リンク品質）をメトリックとして用い、メトリックが大きい移動端末に対して優先的に送信機会を割り当てる手法である。
【０００７】
また、無線リンク品質を考慮した他のパケットスケジューリング方法として、送信待機状態にある全ての移動端末のうち、瞬時無線リンク品質の最も良好な移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ（Ｍａｘｉｍｕｍ ＣＩＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ））法が知られている。ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法は、無線リンク品質が最良の移動端末に対して常に送信機会を割り当てるため、システムスループットが最大となる効果がある。
【０００８】
一方、Ｐｒｉｏｒｉｔｙを考慮したパケットスケジューリング方法としては、重み付けラウンドロビン（以下、ＷＲＲ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ）と称す）法が知られている。ＷＲＲ法はＰｒｉｏｒｉｔｙを重みとして考慮し、Ｐｒｉｏｒｉｔｙの大きい移動端末ほど多くの送信機会を割り当てる方法である。
【０００９】
【非特許文献１】
３ＧＰＰ ＴＲ２５．８４８ Ｖ４．０．０ （２００１−０３）， ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ＵＴＲＡ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ”
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記したような従来のパケットスケジューリング方法のうち、ＰＦ法及びＭＡＸ Ｃ／Ｉ法では、移動端末毎の無線リンク品質は考慮されるが、Ｐｒｉｏｒｉｔｙを考慮して送信機会を割り当てることができないという問題がある。
【００１１】
一方、ＷＲＲ法では、移動端末毎のＰｒｉｏｒｉｔｙは考慮されるが、無線リンク品質を考慮して送信機会を割り当てることができないため、無線リソースを無駄に消費し、結果としてシステムスループットが悪化する問題がある。
【００１２】
本発明は上記したような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、移動端末毎の無線リンク品質、及びＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮して送信機会を割り当てることが可能なパケットスケジュールング方法及び移動通信システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のパケットスケジューリング方法は、複数の移動端末に対する無線基地局からの送信機会を割り当てるためのパケットスケジューリング方法であって、
前記複数の移動端末に対する送信データフローを、移動端末毎、及び前記移動端末に対して予め設定された少なくとも一つの送信機会の優先度を示すＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配し、
複数の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てる方法である。
【００１４】
このとき、前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みとして用いる重み付けラウンドロビン法により前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法、及び無線リンク品質が最良の移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ法のうち、少なくともいずれか一方を用いて送信機会を割り当てる移動端末を選択してもよく、
前記ＰＦ法により送信機会を割り当てる移動端末候補を複数選択した後、該移動端末候補のなかから前記ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により送信機会を割り当てる一つの移動端末を選択してもよい。
【００１５】
さらに、前記ＰＦ法により選択する前記移動端末候補の数を変更可能に設定してもよく、
前記移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、
前記送信データ量が前記保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当ててもよい。
【００１６】
一方、本発明の移動通信システムは、送信機会の優先度を示す少なくとも一つのＰｒｉｏｒｉｔｙが設定された移動端末と、
前記移動端末に対する送信データフローを、移動端末毎、及び前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配し、複数の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てる、複数の前記移動端末と無線リンクを介して通信を行う無線基地局と、
前記移動端末に対する送信データフローを前記無線基地局に配信する、複数の前記無線基地局と接続された無線ネットワーク制御装置と、
を有する構成である。
【００１７】
このとき、前記無線基地局は、
前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みとして用いる重み付けラウンドロビン法により前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法、及び無線リンク品質が最良の移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ法のうち、少なくともいずれか一方を用いて送信機会を割り当てる移動端末を選択してもよく、
前記ＰＦ法により送信機会を割り当てる移動端末候補を複数選択した後、該移動端末候補のなかから前記ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により送信機会を割り当てる一つの移動端末を選択してもよい。
【００１８】
さらに、前記無線基地局は、
前記ＰＦ法により選択する前記移動端末候補の数を変更可能に設定してもよく、
前記移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、
前記送信データ量が前記保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当ててもよい。
【００１９】
上記のようなパケットスケジューリング方法及び移動通信システムでは、複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てることで、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及びの無線リンク品質の両者を考慮したパケットスケジューリングが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の移動通信システムの構成を示すブロック図であり、図２は図１に示した無線基地局の一構成例を示すブロック図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の移動通信システムは、複数の移動端末（ＵＥ）１０と、移動端末１０と無線リンクを介して通信を行う複数の無線基地局（Ｎｏｄｅ−Ｂ）２０と、複数の無線基地局２０と接続された無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３０とを有する構成である。
【００２３】
移動端末１０は、ＣＰＵやＤＳＰ等の処理部及び記憶装置を備えた制御装置と、表示装置や音声入出力装置及び入力キー等を備えた入出力部と、無線通信のための送受信装置とを有する構成である。また、無線ネットワーク制御装置３０は、ＣＰＵやＤＳＰ等の処理部及び記憶装置を備えた制御装置と、データフローを切り換えるスイッチ部と、複数の無線基地局２０と通信するための通信制御装置とを備えた構成である。無線ネットワーク制御装置３０は、各移動端末１０の位置情報をそれぞれ管理し、例えば、ネットワーク上のサーバ装置から所定の移動端末１０へ配信されるダウンロードデータ等を、該移動端末１０と無線通信を行う無線基地局２０に対して送信する。
【００２４】
図２に示すように、無線基地局２０は、データフロー制御部１、バッファ２、スケジューラ３、ＨＡＲＱ制御部４、及び符号化処理部５を有する構成である。なお、これらの構成要素は、ＤＳＰ等から成る専用回路、あるいはプログラムにしたがって処理を行うＣＰＵ等によって実現される。
【００２５】
データフロー制御部１は、複数の移動端末１０に対する送信データフローを移動端末毎、またはＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配するフロー制御を行う。移動端末１０に送信する送信データには、複数あるいは一つのＰｒｉｏｒｉｔｙが設定されている。データフロー制御部１によって分配された送信データは、移動端末毎及び複数のＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に記憶領域が設けられたバッファ２にそれぞれ格納される。なお、図２ではｎ番目の移動端末（＃ｎ）のｘ番目のＰｒｉｏｒｉｔｙ（＃ｘ）の送信データがバッファ２の所定の記憶領域に格納される様子を示している。
【００２６】
スケジューラ３は、バッファ２内に格納された送信データを、どの移動端末１０に対して送信するかを割り当てるスケジューリングを行う。ＨＡＲＱ制御部４は、過去に送信したデータに誤りがあった場合、誤りを検出した移動端末１０から該検出結果が上りリンクで通知されるため、その誤りが検出されたデータの再送制御を行う。符号化処理部５は送信データを符号化する。符号化された送信データは、不図示の送信装置によって時間多重及びコード多重されて各移動端末１０に送信される。
【００２７】
次に、図２に示したスケジューラ３の動作について図３及び図４を用いて詳細に説明する。
【００２８】
図３は図２に示したスケジューラの処理手順を示すフローチャートであり、図４は図２に示したスケジューラの処理内容を示す模式図である。
【００２９】
本実施形態のスケジューラ３は、任意の移動端末１０に対して送信機会を割り当てるまでに以下に記載する３段階の処理を実行する。
【００３０】
無線ネットワーク制御装置３０から送信されたデータが不図示の上位インタフェースを介して無線基地局２０に流入すると、該データは、データフロー制御部１によって送信先の移動端末１０及びＰｒｉｏｒｉｔｙが認識され、対応するバッファ２の記憶領域にそれぞれ分配されて格納される。また、無線基地局２０にデータが流入すると、データフロー制御部１によって生成された該当するＰｒｉｏｒｉｔｙのトークンがキュー内に格納される。本実施例では、Ｐｒｉｏｒｉｔｙが１〜１６まで存在し、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ１５及び１６は、最低レート保証（Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ Ｂｉｔ Ｒａｔｅ）が要求されたＰｒｉｏｒｉｔｙであり、ＱｏＳクリティカルキューに格納されるものとする。また、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ１〜１４は、最低レート保証が要求されていないＰｒｉｏｒｉｔｙであり、ＱｏＳノンクリティカルキューに格納されるものとする（図４参照）。
【００３１】
スケジューラ３は、まず、ＱｏＳクリティカルキュー及びＱｏＳノンクリティカルキュー内を検索し、少なくとも一つのＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンがあるか否かを判定する（ステップ１０１）。いずれかのＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンがある場合は第１段階の処理に移行する。また、全てのＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンが無い場合は処理を停止する。
【００３２】
第１段階の処理では、Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みにしてＷＲＲを実行し、複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択する（ステップ１０２）。そして、ＷＲＲで選択したＰｒｉｏｒｉｔｙにトークンがある場合は第２段階の処理に移行する。また、トークンが無い場合は、そのＰｒｉｏｒｉｔｙを除いて再度ＷＲＲを実行し、トークンのあるＰｒｉｏｒｉｔｙが選択されるまで続行する。なお、図４では第１段階でＰｒｉｏｒｉｔｙ＃ｑが選択され、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＃ｑに対応して移動端末＃１、＃５、＃３１、…、＃１２１が選択された様子を示している。ここで、各Ｐｒｉｏｒｉｔｙのトークンの数は、対応するバッファ２の記憶領域にデータが存在する移動端末の個数に等しくなる。また、移動端末１０へデータが送信されることでバッファ２内の所定の記憶領域が空になった場合は、該当するＰｒｉｏｒｉｔｙのトークンをデクリメントする。
【００３３】
ＷＲＲでは、例えば、Ｐｒｉｏｒｉｔｙが１〜１６まである場合、各Ｐｒｉｏｒｉｔｙが下記の確率で選択されるようなテーブルを作成することで、各Ｐｒｉｏｒｉｔｙの選択機会に重みを反映させることが可能である。
【００３４】
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝１ ： １／１３６の選択確率にする。
【００３５】
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝２ ： ２／１３６の選択確率にする。
【００３６】
・
・
・
Ｐｒｉｏｒｉｔｙ＝１６ ： １６／１３６の選択確率にする。
【００３７】
ここで、選択確率の分母の数値１３６は、
【００３８】
【数１】
である。
【００４０】
続いて、スケジューラ３は、第１段階で選択されたＰｒｉｏｒｉｔｙ ＃ｑに対応する移動端末１０のうち、バッファ２内にデータが在る（送信待機データを有する）移動端末１０を抜き出す（ステップ１０３）。そして、送信待機データを有する移動端末１０の数が０であるか否かを判定し（ステップ１０４）、送信待機データを有する移動端末１０の数が０である場合はステップ１０２の処理に戻って第１段階の処理を再度実行する。また、送信待機データを有する移動端末の数が０でない場合は、第２段階の処理に移行する。
【００４１】
第２段階の処理では、ステップ１０３の処理で抜き出したＳ個の移動端末１０のなかから、例えば、（瞬時無線リンク品質）／（平均無線リンク品質）をメトリックにしてＰＦ法を実行し、メトリック値が大きい上位Ｎ個の移動端末１０を選択する（ステップ１０５）。このとき、下記式を用いることでパラメータαの値により選択する移動端末の数Ｎを変更できる。但し、Ｎは整数であるためＲＯＵＮＤ＃ＤＯＷＮ（）により小数点以下は切り捨てる。
【００４２】
【数２】
次に、スケジューラ３は、第３段階の処理として、第２段階で選択されたＮ個の移動端末１０の中からＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を用いて瞬時無線リンク品質が最も高い移動端末１０を選択する（ステップ１０６）。図４では第３段階で移動端末♯ｘのＰｒｉｏｒｉｔｙ＃ｑが選択された様子を示している。そして、無線リソースが余っているか否か（例えば、共通チャネル上に空きがあるか否か）を判定し（ステップ１０７）、無線リソースが余っている場合はステップ１０１の処理に戻ってステップ１０１〜１０６の処理を繰り返し、送信機会を割り当てる他の移動端末１０を選択する。また、無線リソースが余っていない場合は処理を停止する。
【００４４】
送信機会を割り当てる移動端末１０が選択されると、対応する送信データがバッファ２から読み出されてＨＡＲＱ制御部４へ渡され、符号化処理部５で符号化された後、不図示の送信装置を介して該当する移動端末１０へ送信される。
【００４５】
このとき、スケジューラ３は、ＱｏＳクリティカルキューにトークンが格納されたＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する移動端末１０の送信データ量をそれぞれ測定し、最低レート保証が要求された移動端末１０毎、及びそのＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に送信レートの監視を行う。
【００４６】
スケジューラ３は、保証すべき最低レートに対してマージンを加えたしきい値を保持し、最低レート保証が要求され、かつ送信データ量がしきい値に達していない移動端末１０またはＰｒｉｏｒｉｔｙを検出した場合は、第１段階〜第３段階の処理にその結果をそれぞれ反映させる。
【００４７】
第１段階の処理では、送信レートの監視結果により、しきい値に達していない移動端末１０またはＰｒｉｏｒｉｔｙが通知された場合は、対応するＰｒｉｏｒｉｔｙを強制的に選択する。また、第２段階及び第３段階の処理においても、しきい値に達していない移動端末１０またはＰｒｉｏｒｉｔｙが通知された場合は、対応する移動端末１０を強制的に選択する。ここで、送信データ量がしきい値に達しない移動端末１０が複数通知された場合は、通知された移動端末１０の数が第２段階で選択する移動端末の個数Ｎとなる。
【００４８】
このように送信レートの監視結果を第１段階〜第３段階の各処理にそれぞれ反映させることで最低レート保証が可能となる。
【００４９】
なお、上記説明では、第２段階の処理でＰＦ法を実行し、第３段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行する例を示したが、例えば、第２段階で実行するＰＦ法でメトリック値が最も大きい一つの移動端末１０を選択すれば、第３段階の処理を実行せずに送信機会を割り当てる移動端末を選択することも可能である。また、第２段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行し、無線リンク品質の最も良好な移動端末を選択する場合も、第３段階の処理を実行せずに送信機会を割り当てる移動端末を選択することが可能である。
【００５０】
ＰＦ法は、上述したように、例えば移動端末の（瞬時無線リンク品質）／（平均無線リンク品質）をメトリックとして用いることで、図５に示すＵＥ１のように、通常は無線リンク品質が低く、ある期間だけ無線リンク品質が高くなる移動端末１０にも送信機会を割り当てることができる。それに対して、ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法は、無線リンク品質が最良の移動端末１０に対してのみ送信機会を割り当てるため、図５に示すＵＥ２のように無線リンク品質が常に良好な移動端末１０に送信機会を割り当てる。仮に第２段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行すると、無線リンク品質が良好な上位の移動端末１０を複数個選択しても、図５に示すＵＥ１のような移動端末１０に送信機会が割り当てられることは無い。したがって、本実施形態のように第２段階の処理でＰＦ法を実行し、第３段階の処理でＭＡＸ Ｃ／Ｉ法を実行する手順が、移動端末１０に割り当てる送信機会をより公平にできるために好ましい。
【００５１】
以上説明したように本実施形態のパケットスケジューリング方法によれば、第１段階の処理によりＰｒｉｏｒｉｔｙを考慮して送信機会の割り当て候補の移動端末１０を複数選択し、第２段階及び第３段階の処理により同一Ｐｒｉｏｒｉｔｙを備えた移動端末１０の中から無線リンク品質を考慮して移動端末１０に送信機会を割り当てるため、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及びの無線リンク品質の両者を考慮したパケットスケジューリングが可能になり、統計多重効果によりシステムスループットが向上する。
【００５２】
また、第２段階の処理で選択される移動端末１０の数をパラメータにより変更できるようにすることで、システムスループットの最大化と全ての移動端末１０に対して均等に送信機会を割り当てるという相反する２つの要求の割合を容易に変更できる。
【００５３】
さらに、最低レート保証が要求された移動端末１０の送信データ量の測定結果を第１段階〜第３段階の処理にそれぞれ通知し、送信データ量が所定のしきい値に達していないＰｒｉｏｒｉｔｙまたは移動端末１０を強制的に選択することで、移動端末１０毎の無線リンク品質、及びＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮して送信機会を割り当てつつ最低レート保証も実現できる。特に、送信データ量が保証すべき最低レートを満たしている場合は、送信データ量の測定結果が第１段階〜第３段階の処理にそれぞれ通知されないため、基本的に無線リンク品質やＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮しながら、最低レート保証が可能なパケットスケジューリングを達成できる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、以下に記載する効果を奏する。
【００５５】
複数のＰｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てることで、Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び無線リンク品質の両者を考慮したパケットスケジューリングが可能になり、統計多重効果によりシステムスループットが向上する。
【００５６】
また、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てる手法として所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法を採用し、ＰＦ法により選択する移動端末候補の数を変更可能に設定することで、システムスループットの最大化と全ての移動端末に対して均等に送信機会を割り当てるという相反する２つの要求の割合を容易に変更できる。
【００５７】
さらに、移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応するＰｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、送信データ量が保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応するＰｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当てることで、移動端末毎の無線リンク品質、及びＰｒｉｏｒｉｔｙをそれぞれ考慮して送信機会を割り当てつつ、最低レート保証も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の移動通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した無線基地局の一構成例を示すブロック図である。
【図３】図２に示したスケジューラの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図２に示したスケジューラの処理内容を示す模式図である。
【図５】ＰＦ法及びＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により選択される移動端末とその無線リンク品質の関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１ データフロー制御部
２ バッファ
３ スケジューラ
４ ＨＡＲＱ制御部
５ 符号化処理部
１０ 移動端末
２０ 無線基地局
３０ 無線ネットワーク制御装置
Claims (15)
- 複数の移動端末に対する無線基地局からの送信機会を割り当てるためのパケットスケジューリング方法であって、
前記複数の移動端末に対する送信データフローを、移動端末毎、及び前記移動端末に対して予め設定された少なくとも一つの送信機会の優先度を示すＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配し、
複数の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てるパケットスケジューリング方法。 - 前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みとして用いる重み付けラウンドロビン法により前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法、及び無線リンク品質が最良の移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ法のうち、少なくともいずれか一方を用いて送信機会を割り当てる移動端末を選択する請求項１記載のパケットスケジューリング方法。 - 前記ＰＦ法により送信機会を割り当てる移動端末候補を複数選択した後、該移動端末候補のなかから前記ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により送信機会を割り当てる一つの移動端末を選択する請求項２記載のパケットスケジューリング方法。
- 前記ＰＦ法により選択する前記移動端末候補の数を変更可能に設定する請求項３記載のパケットスケジューリング方法。
- 前記移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、
前記送信データ量が前記保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当てる請求項１乃至４のいずれか１項記載のパケットスケジューリング方法。 - 送信機会の優先度を示す少なくとも一つのＰｒｉｏｒｉｔｙが設定された移動端末と、
前記移動端末に対する送信データフローを、移動端末毎、及び前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配し、複数の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てる、複数の前記移動端末と無線リンクを介して通信を行う無線基地局と、
前記移動端末に対する送信データフローを前記無線基地局に配信する、複数の前記無線基地局と接続された無線ネットワーク制御装置と、
を有する移動通信システム。 - 前記無線基地局は、
前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みとして用いる重み付けラウンドロビン法により前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法、及び無線リンク品質が最良の移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ法のうち、少なくともいずれか一方を用いて送信機会を割り当てる移動端末を選択する請求項６記載の移動通信システム。 - 前記無線基地局は、
前記ＰＦ法により送信機会を割り当てる移動端末候補を複数選択した後、該移動端末候補のなかから前記ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により送信機会を割り当てる一つの移動端末を選択する請求項７記載の移動通信システム。 - 前記無線基地局は、
前記ＰＦ法により選択する前記移動端末候補の数を変更可能に設定する請求項８記載の移動通信システム。 - 前記無線基地局は、
前記移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、
前記送信データ量が前記保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当てる請求項６乃至９のいずれか１項記載の移動通信システム。 - 複数の移動端末と無線リンクを介して通信を行う無線基地局であって、
前記複数の移動端末に対する送信データフローを、移動端末毎及び前記移動端末に対して予め設定された少なくとも一つの送信機会の優先度を示すＰｒｉｏｒｉｔｙ毎に分配するデータフロー制御部と、
前記データフロー制御部によって分配された送信データを、送信先の移動端末毎または各移動端末の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎に格納するための記憶領域を備えたバッファと、
複数の前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙのなかから一つのＰｒｉｏｒｉｔｙを選択し、選択したＰｒｉｏｒｉｔｙに対応する複数の移動端末のなかから無線リンク品質の高い移動端末に対して送信機会を割り当てるスケジューラと、
を有する無線基地局。 - 前記スケジューラは、
前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを重みとして用いる重み付けラウンドロビン法により前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙを選択し、
所定のメトリックが大きい移動端末に対して送信機会を割り当てるＰＦ法、及び無線リンク品質が最良の移動端末に対して送信機会を割り当てるＭＡＸ Ｃ／Ｉ法のうち、少なくともいずれか一方を用いて送信機会を割り当てる移動端末を選択する請求項１１記載の無線基地局。 - 前記スケジューラは、
前記ＰＦ法により送信機会を割り当てる移動端末候補を複数選択した後、該移動端末候補のなかから前記ＭＡＸ Ｃ／Ｉ法により送信機会を割り当てる一つの移動端末を選択する請求項１２記載の無線基地局。 - 前記スケジューラは、
前記ＰＦ法により選択する前記移動端末候補の数を変更可能に設定する請求項１３記載の無線基地局。 - 前記スケジューラは、
前記移動端末に保証すべき最低の送信レートが要求されている場合、該移動端末の送信データ量及び該移動端末に対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ毎の送信データ量を測定し、
前記送信データ量が前記保証すべき最低の送信レートに対応して予め設定されたしきい値に達していないとき、対応する前記Ｐｒｉｏｒｉｔｙ及び移動端末に強制的に送信機会を割り当てる請求項１１乃至１４のいずれか１項記載の無線基地局。
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