JP2007306623A - 無線基地局、移動局、無線通信システム、及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイムスタンプの付与による処理遅延を生じさせない効率的な無線基地局を提供する。
【解決手段】本発明に係る無線基地局２は、複数の移動局との間でパケット通信を行う無線基地局であって、それぞれの移動局から送信されるデータ発生時刻に関する情報を受信する受信部１９と、受信部１９によって受信したデータ発生時刻に基づいて複数の移動局のうちどの移動局からパケットを受信するかをスケジューリングすることにより、移動局からのパケット受信を優先制御するスケジューリング処理部１４と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、複数の移動局と無線基地局とによって構成される無線通信システムと、その移動局、無線通信局、及び無線通信方法に関する。

マルチメディアサービスの実現が期待される今後の無線通信システムにおいては、多様な要求品質（ＱｏＳ：Quality of Service）を意識した通信制御を行うことが不可欠である。特に、音声通信、テレビ会議、ストリーミングといったリアルタイム通信においては、送信側から受信側までの伝送遅延が最も重要なＱｏＳファクターである。すなわち、リアルタイムアプリケーションのＱｏＳ要求を満足するためには、送信側から受信側までの伝送遅延を、要求される遅延の最大値（最大許容遅延）以下に抑えることが肝要である。さらに、将来の移動通信システムでは、音声、画像、データ伝送、メールといった様々な種類のトラフィックがすべてパケットという形で一元的に取り扱われようとしている。多様な種類のパケットトラフィックが同一の無線チャネル上を流れるため、ＱｏＳを意識した制御はいっそう欠かせないものとなり、伝送遅延、伝送レート、誤り率、非受信率といったＱｏＳファクターは、すべてパケット単位で考慮することとなる。

本発明では、無線リンクにおける伝送遅延に着目する。リアルタイム通信の伝送遅延をサポートするためには、無線リンクにおいて伝送レートを確保するだけでは不十分である。これは送信側において単位時間当たりにパケットが発生するレートと、伝送するレートとが対応しないために、送信バッファに滞留するデータ量が増加してしまうケース、あるいは、無線リンクの受信品質が劣化し、受信側で正しく受信できず、送信バッファでの滞留時間が増加するケースなどがあるためである。この点について、図９（ａ）及び（ｂ）を用いて具体的に説明する。図９（ａ）は無線基地局９０に用意された移動局９１〜移動局９３宛ての送信バッファの様子を説明する図、図９（ｂ）は本例における各移動局９１〜９３と無線基地局９０との間の伝送レートについて説明する図である。図９（ｂ）に示されるように、ここでは下りチャネルを想定しており、移動局９１〜移動局９３に対し、それぞれ、２Ｍｂｐｓ、３２ｋｂｐｓ、１Ｍｂｐｓの伝送レートが確保されているものとする。図９（ａ）に示されるように、無線基地局９０で用意された各移動局９１〜移動局９３宛ての送信バッファにパケットが到着する。このとき、コアネットワークから送信バッファに到着するパケットの伝送レートがこの伝送レートとは独立である。図９（ａ）における移動局９１のように、無線リンクの伝送レート（２Ｍｂｐｓ）より小さいレート（１．５Ｍｂｐｓ）でコアネットワークからパケットが到着しているときには円滑にパケット送信が行われるが、図９（ａ）における移動局９３のように、無線リンクの伝送レート（１Ｍｂｐｓ）より大きいレート（４Ｍｂｐｓ）で次々とパケットが送信バッファに到着すると、パケットが送信バッファに滞留し、伝送遅延が増大してしまう。

このような問題を解決するために、基地局の送信バッファに到着した後の遅延時間を認識できるように、パケット毎に到着時刻等をタイムスタンプとして書き込む手法が特許文献１などにより従来から知られていた。
特開２００２−３４０６２号公報

しかしながら、発生したすべてのパケットにタイムスタンプを付与するには相応の時間を要し、その結果タイムスタンプを付与する時間の分だけ処理遅延が増大してしまうおそれがあった。図１０（ａ）はパケットが到着した時刻を示す図、図１０（ｂ）はパケットに付与されたタイムスタンプを示す図である。図１０（ｂ）に示されるように、送信バッファに到着した大量のパケットの一つ一つにタイムスタンプを付与する処理を行っていると、それだけで遅延が生じ、図１０（ａ）に示されるパケット１〜１３のように同時刻に到着したにもかかわらず、図１０（ｂ）に見られるように付与されたタイムスタンプにずれが生じ、結局タイムスタンプが正しく付与されないという問題が生じる。移動通信システムにおいて送受信されるデータ量は、動画配信等のアプリケーションを考えると増加の一途をたどっており、発生したすべてのパケットにタイムスタンプを付与するとすれば、処理遅延の増加という問題は、今後さらに深刻になることが予想される。

そこで本発明は、リアルタイム通信の伝送遅延に対するＱｏＳ要求を満足するために必要な手段であるタイムスタンプの付与について、処理遅延を生じさせないより効率的な方法を採用した、無線基地局、移動局、及びこれらを備えた無線通信システムと、無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明に係る無線基地局は、複数の移動局との間でパケット通信を行う無線基地局であって、それぞれの移動局から送信されるデータ発生時刻に関する情報を受信する受信手段と、受信手段によって受信したデータ発生時刻に基づいて複数の移動局のうちどの移動局からパケットを受信するかをスケジューリングすることにより、移動局からのパケット受信を優先制御する優先制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る無線基地局では、移動局から送信されるデータ発生時刻に関する情報を受信する受信手段を備えており、それぞれの移動局において送信すべきパケットが発生した時刻を把握することができる。そして、無線基地局は、優先制御手段を有し、それぞれの移動局におけるデータ発生時刻に基づいて優先制御を行い、これにより移動局から無線基地局に送信されるデータの送信遅延を低減させることができる。

本発明に係る移動局は、上記無線基地局との間でパケット通信を行う移動局であって、送信すべきパケットを蓄積する送信バッファと、送信バッファへのパケットの蓄積が開始された時刻をその送信バッファに関するデータ発生時刻として記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されたデータ発生時刻に関する情報を無線基地局に送信する送信手段と、を備える、ことを特徴とする。

本発明に係る移動局は記憶手段を有し、送信バッファへのパケットの蓄積が開始された時刻をデータ発生時刻として記憶しているので、バーストデータの先頭パケットが蓄積された時刻を記憶し（タイムスタンプを付与し）、その他のパケットについては管理しないので、移動局における処理遅延を低減させることができる。また、本発明に係る移動局は、データ発生時刻に関する情報を無線基地局に送信する送信手段を有しているので、無線基地局において各移動局におけるデータ発生時刻に基づいて、移動局から無線基地局へのデータ送信の優先制御を行うことができる。

上記移動局において、記憶手段は、送信バッファに蓄積されたパケットをすべて送信したときに、その送信バッファに関するデータ発生時刻をリセットする、ことを特徴としてもよい。

送信バッファに蓄積されたパケットがすべて送信されたときには、それらのパケットが構成するバーストデータが送信されたことになるので、データ発生時刻をリセットすることが好ましい。

本発明に係る無線通信方法は、無線基地局と移動局とを有する無線通信システムにおいてパケット通信を行う無線通信方法であって、移動局におけるパケットの発生間隔を移動局が計測する発生間隔計測ステップと、送信バッファへのデータの蓄積が開始された時刻をその送信バッファに関するデータ発生時刻として移動局が記憶する記憶ステップと、記憶ステップにおいて記憶されたデータ発生時刻に関する情報を移動局が無線基地局に送信する送信ステップと、送信ステップにおいて送信されたデータ発生時刻に基づいて複数の移動局のうちどの移動局からパケットを受信するかをスケジューリングすることにより、無線基地局が移動局からのパケット受信を優先制御する優先制御ステップと、を有することを特徴とする。

本発明に係る無線通信方法は、移動局において送信バッファへのパケットの蓄積が開始された時刻をデータ発生時刻として記憶する記憶ステップを有しているので、バーストデータの先頭パケットが蓄積された時刻を記憶し（タイムスタンプを付与し）、その他のパケットについては管理しないので、移動局における処理遅延を低減させることができる。また、本発明に係る無線通信方法は、送信ステップにおいて、データ発生時刻に関する情報を移動局から無線基地局に送信しているので、優先制御ステップにおいて、無線基地局は各移動局におけるデータ発生時刻に基づいて、移動局から無線基地局へのデータ送信の優先制御を行うことができる。

本発明によれば、リアルタイム通信の伝送遅延に対するＱｏＳ要求を満足するために必要な手段であるタイムスタンプの付与について、処理遅延を生じさせないより効率的な方法を採用した、無線基地局、移動局、及びこれらを備えた無線通信システムと、無線通信方法を提供することができる。

以下、図面と共に本発明に係る無線通信システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明が適用される無線通信システム１の概要を示す図である。ここでは、それぞれの移動局３０において様々なアプリケーションが使用され、多様なＱｏＳ要求が存在するセルラシステムを例に挙げる。移動局３０は音声通信、テレビ会議、ストリーミングといったリアルタイム性を必要とするアプリケーションを使用しており、これらの移動局３０に対しては遅延時間をサポートすることが最重要課題である。

図２は、第１実施形態に係る無線通信システム１の構成を示す図であり、下り回線において無線基地局１０から移動局３０へパケットを送信する場合の無線基地局１０及び移動局３０の構成を示す図である。無線基地局１０は、図２に示されるように、到着間隔計測部１１、判定部１２、パケット分類部１３、スケジューリング処理部１４、無線リソース割当処理部１５、送信バッファ１６、記憶部１７、送信部１８、受信部１９を有している。送信バッファ１６は、コアネットワークから到着したパケットを移動局３０に送信するまでの間、一時的に蓄積しておく機能を有する。送信バッファ１６は複数の送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅからなり、パケットの到着順に送信するだけではなく、緊急性の高いパケットを優先的に送信する優先制御を行うことができる。なお、ここでは、送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅの数は任意であり、５つに限られない。到着間隔計測部１１は、コアネットワークから到着したパケットの到着間隔を計測する機能を有する。ここで計測されたパケット到着間隔Ｔｉの情報は判定部１２に入力される。判定部１２は、到着間隔計測部１１から入力されたパケット到着間隔Ｔｉに基づいて、到着したパケットが先に到着したパケットと同じバーストデータを構成するパケットであるか、あるいは先に到着したパケットとは異なるバーストデータを構成するパケットであるか判定する機能を有する。具体的には、パケット到着間隔Ｔｉがあらかじめ定められた閾値Ｔｔｈ以下である場合には、先に到着したパケットと同じバーストデータを構成するパケットであると判定し、パケット到着間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈより大きい場合には、先に到着したパケットとは異なるバーストデータを構成するパケットであると判定する。パケット分類部１３は、到着したパケットを分類して送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅのいずれかに蓄積する機能を有する。パケット分類部１３は、同じバーストデータを構成するパケットは同じ送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅに蓄積されるように分類する。記憶部１７は、それぞれの送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅにパケットの蓄積が開始された時刻をデータ到着時刻として記憶する機能を有する。なお、記憶部１７に記憶されたそれぞれのデータ到着時刻は、その送信バッファのパケットがすべて送信されたときにリセットされることが好ましい。スケジューリング処理部１４は、記憶部１７に記憶されたデータ到着時刻に基づいて、パケット送信の優先制御を行う機能を有する。具体的には、送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅのうち、データ到着時刻が古い送信バッファに蓄積されたパケットから優先的に送信することが好ましく、これにより送信バッファ１６にパケットが長時間滞留して通信品質を低下させるという不都合を防止できる。無線リソース割当処理部１５は、パケットを送信するための無線リソースを割り当てる機能を有する。

移動局３０は、ＱｏＳ制御情報作成部３１、送信部３２、受信部３３を有している。送信部３２及び受信部３３は、無線基地局１０と通信する機能を有している。ＱｏＳ制御情報作成部３１は、伝送誤り率や受信電力に関する情報などの通信品質に関する情報をＱｏＳ制御情報として作成する機能を有する。作成されたＱｏＳ制御情報は送信部３２によって無線基地局１０に送信される。

次に、この無線通信システム１によって無線基地局１０から移動局３０にパケットを送信する動作について図３を参照しながら説明し、併せて本発明の実施形態に係る無線通信方法について説明する。図３は、無線基地局１０の動作を示すフローチャートである。

まず、無線基地局１０は、コアネットワークから到着したパケットを受信し（Ｓ１０）、到着したパケットの到着間隔を計測する（Ｓ１２）。先に到着したパケットとの到着間隔Ｔｉを算出する。次に、到着したデータが先に到着したデータと同じバーストデータを構成するパケットであるか否かを判定部１２によって判定する。具体的には、到着間隔Ｔｉとあらかじめ定められた閾値Ｔｔｈとの大小を比較し（Ｓ１４）、到着間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈ以下である場合には先のパケットと同じバーストデータを構成するパケットであると判定し、到着間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈより大きい場合には先のパケットとは異なるバーストデータを構成するパケットであると判定される。なお、異なるバーストデータと判定された場合には、そのパケットはバーストデータの先頭パケットであることがわかる。

到着間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈ以下であると判定された場合には、パケット分類部１３は、先のパケットが蓄積されたパケットと同じ送信バッファ１６にパケットを蓄積する（Ｓ１６）。到着間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈより大きいと判定された場合には、パケット分類部１３は、容量に余裕のある任意の送信バッファ１６にパケットを蓄積する（Ｓ１８）。この際に、パケットを蓄積すべき送信バッファ１６に残存パケットがあるか否か判定する（Ｓ２０）。送信バッファ１６に残存パケットが存在しない場合には、現在時刻をその送信バッファ１６に関するデータ到着時刻Ｔｏとして記憶部１７に記憶させる（Ｓ２２）。送信バッファ１６に残存パケットが存在する場合には、現在時刻を第２のデータ到着時刻Ｔｎとして記憶部１７に記憶させ、また残存データ量をカウンタＤに記憶させる（Ｓ２４）。ここで、記憶部１７に記憶される情報について図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照しながら説明する。図４（ａ）は第１のバーストデータが蓄積された送信バッファ１６Ａに第２のバーストデータが蓄積されるときの状態を示す。図４（ａ）を参照すると、第１のバーストデータの先頭バッファが到着したのが時刻Ｔｏ、第２のバーストデータの先頭バッファが到着したのが時刻Ｔｎであることがわかる。このような場合、図４（ｂ）に示されるように記憶部１７には、時刻Ｔｏ、時刻Ｔｎの情報と残存データ（第１のバーストデータ）のデータ量をカウンタＤとして格納している。なお、これらの情報は、図４（ｂ）では省略しているが、各送信バッファ１６Ｂ〜１６Ｅについても同様に格納されている。本実施形態において、第２のデータ到着時刻Ｔｎを記憶させているのは以下のような理由による。残存パケットがある場合に、現在時刻をデータ到着時刻Ｔｏとしてしまうと、残存パケットについても新たなデータ到着時刻Ｔｏを基準に制御され、パケット送信が遅れてしまう不都合が生じる。例えば、図４（ｂ）を参照すると、残存パケットについてのデータ到着時刻Ｔｏは１６：３２：２２であるが、第２のバーストデータが到着した現在時刻１６：３２：２４によってデータ到着時刻を更新してしまうと、残存パケットについても新しいデータ到着時刻１６：３２：２４を基準にスケジューリングがなされ、すでに２秒間滞留しているのにかかわらず、現在時刻に蓄積されたものとして制御されてパケット送信が遅れてしまう。本実施形態においては、このような事態を回避するため、ステップＳ２４における処理によって、残存パケットが送信されてしまうまではデータ到着時刻Ｔｏを更新しないこととしている。

次に、無線基地局１０は、スケジューリング処理部１４によってスケジューリングをして、送信すべきパケットの優先制御を行う（Ｓ２６）。ここでは、スケジューリング処理部１４は、記憶部１７に記憶されているデータ到着時刻Ｔｏが古い送信バッファ１６から優先的にパケットを取り出す。続いて、無線リソース割当処理部１５によって、移動局３０との通信を行うための無線リソースを割り当て、送信部１８によってパケットを送信する（Ｓ２６）。カウンタＤに残存データ量が記憶されている送信バッファ１６からパケットを取り出して送信した場合には、送信されたパケット数分カウンタＤから減じる（Ｓ２８）。そして、カウンタＤが０になったか否か判定する（Ｓ３０）。カウンタＤが０になった場合には、データ到着時刻Ｔｏに第２のデータ到着時刻Ｔｎを代入して更新する（Ｓ３２）。これにより、送信バッファ１６に蓄積されたパケットは新たなデータ到着時刻Ｔｏによって優先制御されることになる。本実施形態に係る無線基地局１０は、コアネットワークから到着するパケットを受信し（Ｓ１０）、上記で説明したフローを繰り返す。なお、図３においては、説明の便宜上、パケット到着のステップＳ１０に戻ることとしているが、必ずしもコアネットワークからパケットが到着しない場合でも、パケット送信のためのスケジューリング及びパケット送信は行われる。

第１実施形態に係る無線基地局１０（無線通信システム１）は、それぞれの送信バッファ１６に蓄積されるバーストデータのデータ到着時刻を記憶部１７に記憶させ、そのデータ到着時刻に基づいてスケジューリング処理部１４が優先制御の処理を行うので、コアネットワークからパケットが到着してから移動局３０に送信するまでの遅延時間を制御して、ＱｏＳ要求を満たすことができる。また、バーストデータの先頭パケットが到着した時刻をそのデータ到着時刻として記憶し、それぞれのパケットの到着時刻については管理しない構成なので、それぞれのパケットにタイムスタンプを付与することによって生じる処理遅延をなくし、遅延時間のサポートを行うことができる。

また、第１実施形態に係る無線通信方法も同様に、それぞれのパケットにタイムスタンプを付与することによって生じる処理遅延をなくすと共に、遅延時間のサポートを行ってＱｏＳ要求を満たすことができる。

上記実施形態においては、送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅのそれぞれに複数のバーストデータが蓄積される場合について説明したが、送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅのそれぞれに一のバーストデータしか蓄積されない場合には、以下のようなフローによって無線基地局１０を動作させることができる。図５は、無線基地局１０の動作を説明するフローチャートである。

まず、無線基地局１０は、コアネットワークから到着したパケットを受信する（Ｓ１０）と、到着間隔計測部１１によってパケットの到着間隔Ｔｉを計測し、判定部１２によって到着間隔Ｔｉを閾値Ｔｔｈとの判定を行った後、パケットを送信バッファ１６に蓄積する（Ｓ１６）。ここまでの流れは、図３で説明したフローと同じである。送信バッファ１６Ａ〜１６Ｅのいずれかにパケットを蓄積する際、その送信バッファにパケットが存在するか否か判定する（Ｓ３２）。送信バッファにパケットが存在しない場合には、その送信バッファに関するデータ到着時刻を現在時刻によって更新し（Ｓ３４）、記憶部１７に記憶させる。送信バッファ１６にパケットが存在する場合には、データ到着時刻に関する処理を行わないで、次のステップに移行する。

次に、スケジューリング処理部１４が記憶部１７に記憶されたデータ到着時刻に基づいてパケット送信の優先制御を行う。そして、スケジューリング処理部１４による制御に基づいて、無線リソース割当処理部１５が無線リソースを割り当て、移動局３０にパケットを送信する（Ｓ３６）。

このように送信バッファ１６にパケットが蓄積され始めた時刻をデータ到着時刻として記憶部１７に記憶させる構成とすれば、簡単な構成でデータ到着時刻を記憶させることができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る無線通信システム１について説明する。図６は、上り回線において移動局３０ａから無線基地局１０ａにパケット送信する場合の無線基地局１０ａ及び移動局３０ａの構成を示す図である。

無線基地局１０ａは、移動局分類部２０、スケジューリング処理部１４、無線リソース割当処理部１５、送信部１８、受信部１９を有している。移動局分類部２０は、各移動局より受信したＱｏＳ情報に基づいて最大許容遅延等により移動局を分類する機能を有する。スケジューリング処理部１４は、移動局３０ａから送信されたＱｏＳ制御情報に基づいて、移動局３０ａから送信されるパケットの受信に関して優先制御を行う機能を有する。無線リソース割当処理部１５は、移動局３０ａからパケットを受信するための無線リソースを割り当てる機能を有する。

移動局３０ａは、発生間隔計測部３４、判定部３５、送信バッファ３６、記憶部３７、ＱｏＳ制御情報作成部３１、送信部３２、受信部３３を有する。送信バッファ３６は、移動局３０ａで発生したパケットを無線基地局１０ａに送信するまでの間、一時的に蓄積しておく機能を有する。ここでは、送信バッファ３６が一つである場合を例として説明するが、送信バッファ３６の数は一つに限られず、複数あってもよい。発生間隔計測部３４は、移動局３０ａで発生するパケットの発生間隔Ｔｉを計測する機能を有する。ここで計測されたパケット発生間隔Ｔｉの情報は判定部３５に入力される。移動局３０ａでパケットが発生する場合とは、例えば、移動局３０ａにおいてメールを作成したり、画像を撮像したりした場合である。判定部３５は、発生間隔計測部３４から入力されたパケット発生間隔Ｔｉに基づいて、発生したパケットが先に発生したパケットと同じバーストデータを構成するパケットであるか、あるいは先に発生したパケットとは異なるバーストデータを構成するパケットであるか判定する機能を有する。具体的には、パケット発生間隔Ｔｉがあらかじめ定められた閾値Ｔｔｈ以下である場合には、先に発生したパケットと同じバーストデータを構成するパケットであると判定し、パケット発生間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈより大きい場合には、先に発生したパケットとは異なるバーストデータを構成するパケットであると判定する。記憶部３７は、送信バッファ３６にパケットの蓄積が開始された時刻をデータ発生時刻として記憶する機能を有する。なお、記憶部３７に記憶されたデータ発生時刻は、送信バッファ３６のパケットがすべて送信されたときにリセットされることが好ましい。ＱｏＳ制御情報作成部３１は、伝送誤り率や受信電力に関する情報などの通信品質に関する情報をＱｏＳ制御情報として作成する機能を有する。ここでは、記憶部３７に記憶されたデータ発生時刻に関する情報もＱｏＳ制御情報に含められる。作成されたＱｏＳ制御情報は送信部３２によって無線基地局１０ａに送信される。

次に、第２実施形態に係る無線通信システム２の動作について、図７を参照しながら説明し、併せて第２実施形態に係る無線通信方法について説明する。

まず、移動局３０ａにおいてパケットが発生する（Ｓ４０）。移動局３０ａは、発生したパケットを送信バッファ３６に蓄積する（Ｓ４２）。この際に、送信バッファ３６に残存パケットが存在するか否か判定する（Ｓ４４）。送信バッファ３６に残存パケットが存在しない場合には、データ発生時刻を現在時刻に更新し、記憶部３７に記憶させる（Ｓ４６）。送信バッファ３６にパケットが存在する場合には、データ発生時刻に関して処理を行わないで、次のステップに移行する。

次に、ＱｏＳ制御情報作成部３１によってＱｏＳ制御情報を作成する（Ｓ４８）。この際に、記憶部３７に記憶されたデータ発生時刻に関する情報をＱｏＳ制御情報に含める。移動局３０ａは、作成されたＱｏＳ制御情報を無線基地局１０ａに送信する（Ｓ４８）。

無線基地局１０ａは、移動局３０ａから送信されたＱｏＳ制御情報を受信する（Ｓ５０）と、スケジューリング処理部１４によって、どの移動局３０ａからパケットを受信するかをスケジューリングする（Ｓ５２）。そして、無線基地局１０ａは、スケジューリング処理部１４におけるスケジューリングに従って、移動局３０ａから送信されるパケットを受信する（Ｓ５４、Ｓ５６）。図７では記載を省略しているが、スケジューリング処理部１４によって通信することが決定された移動局３０ａに対して、無線基地局１０ａが制御信号を送信し、その制御信号に基づいて移動局３０ａは無線基地局１０ａに対してパケットを送信し（Ｓ５４）、無線基地局１０ａはそのパケットを受信する（Ｓ５６）。

第２実施形態に係る無線通信システム２は、移動局３０ａにおいてデータが発生したデータ発生時刻を記憶し、そのデータ発生時刻をＱｏＳ制御情報に含めて無線基地局１０ａに送信することにより、無線基地局１０ａは、移動局３０ａから送信されたデータ発生時刻に基づいてパケット受信の優先制御を行うことができる。これにより、移動局３０ａにおいてパケットが発生してから無線基地局１０ａに送信するまでの遅延時間を制御して、ＱｏＳ要求を満たすことができる。また、バーストデータの先頭パケットが発生した時刻をそのデータ発生時刻として記憶し、それぞれのパケットの発生時刻については管理しない構成なので、それぞれのパケットにタイムスタンプを付与することによって生じる処理遅延をなくし、遅延時間のサポートを行うことができる。

また、本実施形態に係る無線通信方法についても同様に、それぞれのパケットにタイムスタンプを付与することによって生じる処理遅延をなくし、遅延時間のサポートを行うことができる。

なお、上記第２実施形態では、送信バッファ３６にパケットが存在していない場合にデータ発生時刻を更新する構成としたが、パケットの発生間隔に基づいてデータ発生時刻を更新することとしてもよい。図８は、第２実施形態に係る無線通信システム２の動作の他の例を示すフローチャートである。移動局３０ａにおいてパケットが発生する（Ｓ６０）と、発生間隔計測部３４によってパケットのデータ発生間隔Ｔｉを計測する（Ｓ６２）。次に、判定部３５は、データ発生間隔Ｔｉと閾値Ｔｔｈとの大小を判定し（Ｓ６４）、データ発生間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈ以下である場合にはデータ発生時刻を更新しないこととする。データ発生間隔Ｔｉが閾値Ｔｔｈより大きい場合には、送信バッファ３６に残存データがあるか否か判定し（Ｓ６６）、残存データが存在しない場合には、データ発生時刻Ｔｏを現在時刻で更新する（Ｓ６８）。送信バッファ３６に残存データが存在する場合には、現在時刻を第２のデータ到着時刻Ｔｎとして記憶部３７に記憶させ、残存データ量をカウンタＤに記憶させる（Ｓ７０）。そして、発生したパケットを送信バッファ３６に蓄積する（Ｓ７２）。その後、移動局３０ａは、データ発生時刻Ｔｏを含むＱｏＳ制御情報を作成し、無線基地局１０ａに送信する（Ｓ７４）。無線基地局１０ａは、移動局３０ａから送信されたＱｏＳ情報を受信する（Ｓ７６）と、受信したＱｏＳ情報に含まれるデータ発生時刻に基づいてパケット受信のスケジューリングを行い（Ｓ７８）、移動局３０ａが送信したパケットを受信する（Ｓ８０、Ｓ８２）。

次に、移動局３０ａでは、送信したパケット数分、カウンタＤを減じ（Ｓ８４）、カウンタＤが０であるか判定する（Ｓ８６）。カウンタＤが０になった場合には、データ発生時刻Ｔｏに第２のデータ発生時刻Ｔｎを代入して更新する（Ｓ８８）。このデータ発生時刻Ｔｏを含むＱｏＳ情報を基地局１０ａに送信することにより、移動局３０ａは新たなデータ発生時刻Ｔｏによってスケジューリングされることになる。

以上、本発明の無線通信システム、無線基地局、移動局について実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態においては、データ到着時刻に基づいて優先制御を行う場合を例として説明したが、データ到着時刻と共に残存データ量を用いて優先制御を行うこととしても良い。

また、上記実施形態においては、発明の特徴を理解しやすくするため、無線基地局１０から移動局３０にパケットを送信する下り回線における遅延制御と、移動局３０ａから無線基地局１０ａにパケットを送信する上り回線における遅延制御とを別々の実施形態において説明したが、上り回線、下り回線の双方におけるパケット送信の遅延制御を行うことができる無線基地局、移動局、及びその無線通信システムを構成してもよい。

以上説明した本発明は、多様なＱｏＳ要求が存在するパケット無線通信システムにおいて、リアルタイム通信をサポートする制御方法として効果を発揮する。一般に、リアルタイムトラフィックにおいて遅延時間を短くするよう要求された場合、バッファ滞留時間を測定するため、送信バッファへの到着時刻を管理する目的でタイムスタンプを付与するといった処理を行っている。従来は、パケット一つ一つにタイムスタンプを付与するという膨大な処理を行っていたが、本発明によれば、遅延時間のサポートを行いつつ、複数のパケットが到着した時刻を記憶するのみの簡単な処理で済ませることが可能である。さらに、残存データを記憶することにより、すべてのパケットにタイムスタンプを付与しなくても、各バーストデータの到着時刻を把握することができる。

本発明が適用される無線通信システムの概要を示す図である。 第１実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。 第１実施形態に係る無線基地局の他の動作を示すフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、記憶部に記憶される情報について説明するための図である。 第１実施形態に係る無線基地局の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る無線通信システムの構成を示す図である。 第２実施形態に係る無線基地局の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る無線基地局の他の動作を示すフローチャートである。 リアルタイム通信における伝送遅延の原因について説明するための図である。 従来のタイムスタンプ付与における問題点を説明するための図である。

符号の説明

１・・・無線通信システム、１０・・・無線基地局、１１・・・到着間隔計測部、１２・・・判定部、１３・・・パケット分類部、１４・・・スケジューリング処理部、１５・・・無線リソース割当処理部、１６・・・送信バッファ、１７・・・記憶部、１８・・・送信部、１９・・・受信部、２０・・・移動局分類部、３０・・・移動局、３１・・・ＱｏＳ制御情報作成部、３２・・・送信部、３３・・・受信部、３４・・・発生間隔計測部、３５・・・判定部、３６・・・送信バッファ、３７・・・記憶部。

Claims (4)

1. 複数の移動局との間でパケット通信を行う無線基地局であって、
   それぞれの前記移動局から送信されるデータ発生時刻に関する情報を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信したデータ発生時刻に基づいて前記複数の移動局のうちどの移動局からパケットを受信するかをスケジューリングすることにより、前記移動局からのパケット受信を優先制御する優先制御手段と、
   を備えることを特徴とする無線基地局。
2. 請求項１に記載の無線基地局との間でパケット通信を行う移動局であって、
   送信すべきパケットを蓄積する送信バッファと、
   前記送信バッファへのパケットの蓄積が開始された時刻をその送信バッファに関するデータ発生時刻として記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されたデータ発生時刻に関する情報を前記無線基地局に送信する送信手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする移動局。
3. 前記記憶手段は、前記送信バッファに蓄積されたパケットをすべて送信したときに、送信バッファに関するデータ発生時刻をリセットする、ことを特徴とする請求項２に記載の移動局。
4. 無線基地局と移動局とを有する無線通信システムにおいてパケット通信を行う無線通信方法であって、
   前記移動局におけるパケットの発生間隔を前記移動局が計測する発生間隔計測ステップと、
   前記送信バッファへのデータの蓄積が開始された時刻をその送信バッファに関するデータ発生時刻として前記移動局が記憶する記憶ステップと、
   前記記憶ステップにおいて記憶されたデータ発生時刻に関する情報を前記移動局が前記無線基地局に送信する送信ステップと、
   前記送信ステップにおいて送信されたデータ発生時刻に基づいて前記複数の移動局のうちどの移動局からパケットを受信するかをスケジューリングすることにより、前記無線基地局が前記移動局からのパケット受信を優先制御する優先制御ステップと、
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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