JP2007036805A - ユーザ毎のサービス種別に応じた無線スケジューリング機能を有する基地局及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 様々なユーザの通信利用形態に応じて、無線リンクの無線スケジューリングを制御する基地局及び無線通信システムを提供する。
【解決手段】 パケット種別毎に第１の優先度が対応付けられた第１のテーブルを有し、無線リンクへ送信すべきパケットの送出順序を制御する無線スケジューリング機能を有する基地局において、パケットの送信元又は宛先アドレス毎にユーザ識別子が対応付けられた第２のテーブルと、該ユーザ識別子毎にサービス種別が対応付けられた第３のテーブル情報と、該サービス種別毎に第２の優先度が対応付けられた第４のテーブル情報とを用いて、第１の優先度及び第２の優先度に基づいて、送信すべきパケットの送出順序を制御する。サービス種別は、ユーザ識別子毎の契約サービス種別である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、無線スケジューリング機能を有する基地局及び無線通信システムに関する。

無線スケジューリングとは、基地局が、無線リンクに対して「どのスロットにどのユーザを割り当てるか」ということを決定する機能をいう。無線リンクは、複数の端末を収容するために多重化されている。多重化方式としては、ＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access、直交波周波数分割多元接続）（例えば非特許文献１参照）や、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access、時分割多重）等がある。ＴＤＭＡの場合、ある一定時間間隔（例えば非特許文献２によれば１／６００秒）をスロットという単位で区分し、１スロット当たり１ユーザしか送信を許さない。スロット毎に、異なるユーザを割り当てることにより、複数のユーザが送信可能となる。

無線スケジューリングは、ほぼ同時に受信され且つバッファに蓄積されたパケットをどの順序で送信するかについて、一定の規則を有する。優先的に送信されないパケットについては、バッファリングが生じる場合があり、サービス品質を示すＱｏＳ(Quality of Service)が低下する。具体的には、伝送レート、遅延及びジッタに影響する。

ＩＰ(Internet Protocol)通信を要するアプリケーション、例えばＶｏＩＰ(Voice over IP)又はテレビ電話等は、一定のＱｏＳを要求する。この場合、無線スケジューラが、当該アプリケーションのパケットを優先的に送信することもできる。これは、アプリケーションが使用するプロトコル種別（パケット種別）に基づいて、当該パケットの送信の優先度を決定している。

図１は、従来技術におけるシステム構成図である。

基地局１は、無線リンク６を介して、例えばパーソナルコンピュータ又は携帯電話機のような端末２に接続されている。また、基地局１は、例えば移動体通信事業者ネットワークのような無線アクセスネットワークＲＡＮ(Radio Access Network)４に接続されている。無線アクセスネットワーク４は、課金ノード７を介して、サーバ３が接続されたインターネット５にも接続されている。これにより、端末２は、無線リンク６を介して基地局１と通信し、更に、無線アクセスネットワーク４及びインターネット５を介してサーバ３と通信をすることができる。

一般に、移動体通信事業者は、課金ノード７を備えており、パケット通信量に応じて課金する従量制サービスを提供している。課金ノード７は、端末の送信元又は宛先アドレスに対応してユーザ識別子を管理し、そのユーザ識別子毎に累積パケット通信量を計測する。

図１によれば、基地局１は、ＩＰインタフェース部１１と、優先度判定部１２と、優先度毎のバッファ１３１〜１３３と、バッファ取出部１４と、無線リンクインタフェース部１５と、ＩＰレイヤ優先度蓄積部１６とを有する。

ＩＰインタフェース部１１は、無線アクセスネットワーク４に接続されＩＰパケットを送受信する。また、無線リンクインタフェース部１５は、無線リンク６に接続され無線フレームを送受信する。

ＩＰレイヤ優先度蓄積部１６は、パケット種別毎に優先度を蓄積する。例えば、以下の表１のような第１のテーブルを蓄積している。尚、優先度の数字が小さいほど、優先的に送信されることを示すとする。

優先度判定部１２は、ＩＰレイヤ優先度蓄積部１６に蓄積された第１のテーブルを参照し、ＩＰインタフェース部１１から通知されたパケットを、そのパケット種別の優先度に応じたバッファ１３１〜１３ｎに配分する。表１によれば、ＶｏＩＰパケット及びＲＴＰパケットがほぼ同時に優先度判定部１２に到着した場合、ＶｏＩＰパケットをＲＴＰパケットよりも高い優先度のバッファへ配分する。

図１によれば、バッファ１３３〜１３３には、例えば以下のようにパケットが蓄積されている。
優先度１のバッファ：ユーザＡ／ＶｏＩＰのパケット
ユーザＣ／ＶｏＩＰのパケット
優先度２のバッファ：ユーザＢ／ＨＴＴＰのパケット
ユーザＡ／ＨＴＴＰのパケット
優先度３のバッファ：ユーザＣ／ＲＴＰのパケット
ユーザＡ／ＲＴＰのパケット
図１からも明らかなとおり、パケット種別に応じて各バッファにパケットが蓄積されている。即ち、ユーザ識別子に関係なく、優先度１のバッファにはＶｏＩＰのパケットが蓄積され、優先度２のバッファにはＨＴＴＰのパケットが蓄積され、優先度３のバッファにはＲＴＰのパケットが蓄積されている。

バッファ取出部１４は、優先度の高いバッファから順番にパケットを取り出し、無線リンクインタフェース部１５へ送信する。これにより、パケット種別に応じたパケットの優先度制御が可能となる。

IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16、「Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」、IEEE Std 802.16-2004、1 Oct. 2004、IEEE 「cdma2000 High Rate Packet Data Air Interface Specification」、3GPP2 C.S.0024-A Version 1.0、Mar. 2004, 3GPP2、［online］、［平成１７年６月３０日検索］、インターネット＜URL: http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/C.S0024-A_v1.0_040331.pdf＞

一般に、通信事業者は、様々なユーザの通信利用形態をカバーするために、複数の契約サービス種別を提供している。例えば、従量制サービス、定額制サービス又はプレミア（高価値）サービスがある。

従量制サービスは、累積パケット通信量に応じて課金され、パケット通信量が少ないユーザに適する。

定額制サービスは、一定金額を支払えば、パケット通信量に関係なく通信をすることができ、パケット通信量が多いユーザに適する。また、所定閾値金額までは、累積パケット通信量に応じて累積課金されるけれども、所定閾値金額に達した後は課金しないという累積課金定額サービスもある。ユーザにとっては、大量のパケットを通信しても、所定閾値金額以上を支払う必要がないという利点がある。一方、通信事業者にとっては、一定の通信料を確保できるという利点がある。

プレミアサービスは、高いＱｏＳの伝送路を提供する。勿論、プレミアサービスのユーザには高額が課金され、通信事業者としてはこのようなユーザを優遇する必要もある。

一方、ネットワーク設備から見ると、有線伝送路の伝送レートは高速であるのに対し、無線リンクの伝送レートは低速である。少ない無線リソースを複数のユーザによって共有するために、無線スケジューリングの優先度制御は、そのＱｏＳに大きく影響を与える。例えば、パケット種別に応じて優先度が決定される場合、特定のユーザがＶｏＩＰのパケットを大量に送受信すると、他のユーザのＨＴＴＰ又はＲＴＰのパケットの伝送レートが遅くなるという問題がある。

従って、本発明は、様々なユーザの通信利用形態に応じて、無線リンクの無線スケジューリングを制御する基地局及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明によれば、パケット種別毎に第１の優先度が対応付けられた第１のテーブルを蓄積した優先度蓄積手段を有し、無線リンクへ送信すべきパケットの送出順序を制御する無線スケジューリング機能を有する基地局において、
パケットの送信元又は宛先アドレス毎にユーザ識別子が対応付けられた第２のテーブルと、該ユーザ識別子毎にサービス種別が対応付けられた第３のテーブル情報と、該サービス種別毎に第２の優先度が対応付けられた第４のテーブル情報とを用いて、
第１の優先度の中で第２の優先度に基づいて、送信すべきパケットの送出順序を制御することを特徴とする。

本発明の他の実施形態によれば、サービス種別は、ユーザ識別子毎の契約サービス種別であってもよい。

また、本発明の他の実施形態によれば、サービス種別は、更に、ユーザ識別子毎の単位時間当たりの累積パケット通信量に対応するものであって、該累積パケット通信量が所定閾値量以上である場合に第２の優先度は低く設定されることも好ましい。

更に、本発明の他の実施形態によれば、
優先度毎に備えられたバッファと、
第１の優先度及び第２の優先度に基づいて、送信すべきパケットをバッファのいずれかに分配する優先度判定手段と、
バッファから、その優先度に応じてパケットを取り出すバッファ取出手段と
を有することも好ましい。

本発明によれば、前述した基地局と、
第２、第３及び第４のテーブルを蓄積手段に蓄積し、通信事業者ネットワークに接続された課金装置とを有し、
基地局は、蓄積手段を参照することができるように課金装置に接続されていることも好ましい。

本発明の基地局及び無線通信システムによれば、様々なユーザの通信利用形態に応じて、無線リンクの無線スケジューリングを制御することができる。特に、本発明によれば、基地局の無線スケジューリングの優先度を、ユーザの契約サービス種別、又は、ユーザの累積パケット通信量に基づいて決定することにより、ユーザの通信利用における満足度を高めることができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図２は、本発明におけるシステム構成図である。

図２によれば、課金ノード７は、ＩＰパケット転送部７１と、課金部７２と、契約サービス情報蓄積部７３とを有する。本発明は、基地局１が、課金ノード７に蓄積されたユーザ毎の契約サービス情報又は累積パケット通信量を参照することができることに特徴がある。

ＩＰパケット転送部７１は、無線アクセスネットワーク４とインターネット５との間で、ＩＰパケットを相互に転送する。課金部７２は、そのパケットの送信元又は宛先アドレス毎に累積パケット通信量をカウントし、そのアドレスに対応するユーザ識別子毎に課金する。契約サービス情報蓄積部７３は、第２から第４のテーブルを蓄積する。基地局１は、これらテーブルを参照しつつ、無線スケジューリングの優先度を制御する。

図３は、本発明における基地局の機能構成図である。

図３によれば、図１の基地局１の機能構成と比較して、優先度判定部１２が、課金ノード７の契約サービス情報蓄積部７３を参照して、実優先度のテーブルを作成することが相違する。従って、実優先度に応じてバッファ１３１〜１３ｎが備えられている。基地局の無線スケジューリングに、ＩＰレイヤ優先度だけでなく、ユーザ毎の契約サービス情報又は累積パケット通信量も参照して、実優先度を導出することに特徴がある。

以下では、具体的にプレミアサービスの第１の実施形態と、定額制サービスの第２の実施形態とについて説明する。

プレミアサービスの第１の実施形態の場合、課金ノード７の契約サービス情報蓄積部７３は、以下の表２〜４の第２〜第４のテーブルを蓄積する。

第２のテーブルを参照することにより、当該パケットについていずれのユーザに課金するかを判定することができる。また、第３のテーブルを参照することにより、当該パケットのユーザが、いずれのサービス種別で契約しているかを判定することができる。更に、第４のテーブルを参照することにより、そのサービス種別に対応する第２の優先度を判定することができる。

プレミアサービスの第１の実施形態の場合、表１〜４に示した第１〜４のテーブルにより、以下の表５のような実優先度のテーブルが作成される。

表５によれば、例えばプレミアユーザＡのＶｏＩＰパケットと通常ユーザＢのＶｏＩＰパケットとが、同時に優先度判定部１２に到着したとしても、プレミアユーザＡのパケットが、通常ユーザＢのパケットよりも優先的に送信される。

定額制サービスの第２の実施形態の場合、以下の表６〜８の第２〜第４のテーブルを蓄積する。

定額制サービスによれば、特定のユーザが大量にパケットを送受信すると、無線リンクの容量の制限から、他のユーザが影響を受けることになる。そこで、第２の実施形態によれば、課金ノードが、単位時間当たりの累積パケット通信量をリアルタイムに計測し、所定閾値量以上のパケットを送受信するユーザのパケットについて、基地局がその優先度を強制的に下げることができる。これにより、他のユーザへの影響を少なくすることができる。尚、このような累積パケット通信量は、端末におけるユーザの操作、即ちその時点で実行しているアプリケーション種別に依存する。従って、基地局は、時系列的に動的な変化に対応する。

例えば、第３のテーブルによりユーザＡが定額制サービスであって、第２のテーブルにより単位時間当たりの累積パケット通信量が１０００パケット以上であるとする。この場合、第４のテーブルにより、第２の優先度は「１」から「３」に低減させられる。

定額サービスの第２の実施形態の場合、表１及び表６〜８に示した第１〜４のテーブルにより、以下の表９のような実優先度のテーブルが作成される。

ユーザ毎の契約サービス情報は、動的に変更されるものであってもよい。また、基地局１のＩＰレイヤ優先度蓄積部１６の優先度情報も、動的に変更されるものであってもよい。従って、基地局１の優先度判定部１２が導出する実優先度も、動的に変更される。

また、基地局１は、優先度判定部１２にパケットが入力された際に、実優先度のテーブルを更新する。入力されたパケットのパケット種別についてのみ、テーブルを拡張更新していく。例えば、ユーザＡ宛のＲＴＰパケットが優先度判定部１２に入力されない限り、実優先度のテーブルに登録されない。一方、ユーザＡ宛の当該パケット種別に対する入力されるパケットが一定期間入力されなくなると、そのパケットに対する優先度が削除され、優先度全体の繰り上がりがなされる。

バッファ取出部１４は、本来的に優先度順にバッファ１３からパケットを取得するものであるために、実優先度のテーブルを変更するだけで、送信される優先度が変更される。

前述したように、本発明の基地局及び無線通信システムによれば、様々なユーザの通信利用形態に応じて、無線リンクの無線スケジューリングを制御することができる。具体的には、通信事業者は、本発明によって次のようなサービスを展開することができる。

第１に、基地局からの無線リンクが混雑している状況においても、プレミアサービスを契約しているユーザに対しては、一定品質のＩＰ通信を保証することができる。特に、１つの基地局がカバーするユーザ数が多い場合に、基地局の無線スケジューリングの優先度制御は極めて有効である。

第２に、移動体通信事業者が定額制サービスを提供している場合に、少数のユーザが大量のパケットを送受信している場合に、そのユーザの送受信するパケットの優先度を下げることができる。これにより、他のユーザに与える影響を少なくし、ユーザ全体としてのサービス品質の維持を図ることができる。

第３に、移動体通信事業者が累積課金定額サービスを提供している場合、累積課金範囲にあるユーザの送受信するパケットの優先度を高くし、定額範囲にあるユーザの送受信するパケットの優先度を下げることができる。これにより、累積課金されているユーザ、即ち、そのパケットの送受信について料金を支払っているユーザには、良いサービス品質を提供することができる。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略を、当業者は容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

従来技術におけるシステム構成図である。 本発明におけるシステム構成図である。 本発明における基地局の機能構成図である。

符号の説明

１ 基地局
１１ ＩＰインタフェース部
１２ 優先度判定部
１３１〜１３ｎ バッファ
１４ バッファ取出部
１５ 無線リンクインタフェース部
１６ ＩＰレイヤ優先度蓄積部
２ 端末
３ サーバ
４ 無線アクセスネットワーク
５ インターネット
６ 無線リンク
７ 課金ノード
７１ ＩＰパケット転送部
７２ 課金部
７３ 契約サービス情報蓄積部

Claims (5)

1. パケット種別毎に第１の優先度が対応付けられた第１のテーブルを蓄積した優先度蓄積手段を有し、無線リンクへ送信すべきパケットの送出順序を制御する無線スケジューリング機能を有する基地局において、
   前記パケットの送信元又は宛先アドレス毎にユーザ識別子が対応付けられた第２のテーブルと、該ユーザ識別子毎にサービス種別が対応付けられた第３のテーブル情報と、該サービス種別毎に第２の優先度が対応付けられた第４のテーブル情報とを用いて、
   前記第１の優先度の中で前記第２の優先度に基づいて、送信すべきパケットの送出順序を制御することを特徴とする基地局。
2. 前記サービス種別は、前記ユーザ識別子毎の契約サービス種別であることを特徴とする請求項１に記載の基地局。
3. 前記サービス種別は、更に、前記ユーザ識別子毎の単位時間当たりの累積パケット通信量に対応するものであって、該累積パケット通信量が所定閾値量以上である場合に前記第２の優先度は低く設定されることを特徴とする請求項２に記載の基地局。
4. 優先度毎に備えられたバッファと、
   前記第１の優先度及び前記第２の優先度に基づいて、送信すべきパケットを前記バッファのいずれかに分配する優先度判定手段と、
   前記バッファから、その優先度に応じてパケットを取り出すバッファ取出手段と
   を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の基地局。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の基地局と、
   前記第２、第３及び第４のテーブルを蓄積手段に蓄積し、通信事業者ネットワークに接続された課金装置とを有し、
   前記基地局は、前記蓄積手段を参照することができるように前記課金装置に接続されていることを特徴とする無線通信システム。

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