JP2008060852A - バックオフプロトコル最適制御方法、基地局、及び、端末局 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バックオフプロトコルによりランダムアクセスのトラヒック量を制御する無線通信システムにおいて、基地局10は、供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定し、推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率に基づき目標とする供給トラヒック量を算出する。そして、算出した値が現在の供給トラヒック量より大きければコンテンションウィンドウの初期値を小さくし、小さければコンテンションウィンドウ初期値を大きくする。端末局は、基地局10から受信したコンテンションウィンドウ初期値に基づきバックオフ時間を決定する。
【選択図】図4
Description
非特許文献3に記載されている方式では、各端末局が自律的にチャネルの状態を監視し、衝突が発生したスロットの数と、どの端末局からも送信がなかった空きスロットの数の割合とをパラメータとして用いて、その値が最適値より大きければコンテンションウィンドウの初期値を増加させ、小さければコンテンションウィンドウの初期値を減少させる。
ビアンチ、フラッタ、オリベリ(G. Bianchi, L.Fratta, M.Oliveri),"802.11 無線LANのためのCSMA/CA MAC プロトコルのパフォーマンス評価及び拡張(Performance Evaluation and Enhancement of the CSMA/CA MAC Protocol for 802.11 Wireless LANs)",IEEE PIMRC 1996,pp.392−396 チェン、ゾン、アグラワール(Y Chen, Q. A. Zeng, D. Agrawal),"IEEE802.11 MACプロトコルのパフォーマンス分析及び拡張(Performance Analysis and Enhancement for IEEE802.11 MAC Protocol)",ICT 2003,pp.860−867 ペン、ウー、チェン、ロン(Y. Peng, H.Wu, S. Cheng, K. Long),"新しい自己適用DCFアルゴリズム(A New Self-Adapt DCF Algorithm)",IEEE GLOBECOM 2002,pp.87−91
スループットが最大となるコンテンションウィンドウの初期値はアクティブ端末数に比例する。しかし、その比例係数は捕捉効果の発生確率によって違ってくる。捕捉効果の発生確率は、変調方式や基地局と端末局との距離に依存する。図1に、捕捉効果がない場合とある場合についての、アクティブ端末数Nと最適コンテンションウィンドウ初期値Wとの関係の一例を示す。同図に示すように、上記の捕捉効果がある状況で、捕捉効果がないときの比例係数を用いると、算出したコンテンションウィンドウの初期値は最適値の約3倍となる。
本発明の第一実施形態を、図4〜図7、図12及び図13を参照して説明する。図4は、本実施形態の無線通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。図5は、本実施形態における基地局と端末局との基本的なシーケンスを示す。図6は、基地局における動作フローを示す図である。図7は端末局における動作フローを示す図である。また、図12は、基地局の機能ブロック図を、図13は、端末局の機能ブロック図である。
下記においては、他の通信装置からランダムアクセスを受ける通信装置を基地局、ランダムアクセスを行なう通信装置を端末局として説明する。
W(Bf)制御部14は、さらに、S測定部141、W(Bf)算出部142、及び、記録部143を備える。受信部11により端末局20から受信したランダムアクセスパケットの数に基づき、S測定部141でスループットSを測定し、W(Bf)算出部142においてトラヒック状況に応じた最適なコンテンションウィンドウ初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bfを算出する。W(Bf)算出部142において算出された最適なコンテンションウィンドウ初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bfは記録部143において記録され、W(Bf)算出部142における次の算出過程で活用される。W(Bf)算出部142で算出されたコンテンションウィンドウ初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bf、及びランダムアクセスの成否は制御信号生成部15において、制御信号に実装され、送信部12を介して端末局20に同報される。
本発明の第二実施形態を、図8を参照して上述した第一実施形態との差分を中心に説明する。
本発明の第三実施形態を、図9を参照して上述した第一実施形態との差分を中心に説明する。
ここで、k個の干渉波と衝突して失敗する確率をPk、端末数をNとおくと、送信失敗確率Pfは次の(式8)のように表される。よって、送信失敗確率Pfは、供給トラヒック量Gと、k個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkによって表すことができる。つまり、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfとの関係はk個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkのみによって決定し、生起トラヒック量などの影響を受けない。
本発明の第四実施形態を、図10を参照して上述した第三実施形態との差分を中心に説明する。
k個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkがほぼ一定であれば、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの関係は変わらないため、それまでに算出した目標供給トラヒック量G・を用いても十分コンテンションウィンドウの初期値を制御することができる。そのため、W(Bf)算出部142は、第三実施形態における手順において、参照データの抽出条件に適合した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfのデータがデータベースに存在しない場合、それ以前に算出した目標供給トラヒック量G・を読み出して用いる。
本発明の第五実施形態を、図11を参照して上述した第四実施形態との差分を中心に説明する。
基地局10では、第四実施形態と同様に、目標供給トラヒック量G・を算出するにあたり、dPf/dGを、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの隣接値からの変化率ΔPf/ΔGで求めるとする。上述したように、推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfには推定誤差が含まれるため、ΔPf/ΔGを算出するにあたって供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの値が近すぎると算出したΔPf/ΔGは大きな誤差を含むことになる。
なお、バックオフ因子の値Bfの値を変化させる場合には、上記処理において、コンテンションウィンドウの初期値Wを、バックオフ因子の値Bfと置き換えて考えればよい。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
11、16、21…受信部
12、17、25…送信部
13…転送部
14…W(Bf)制御部
141…S測定部
142…W(Bf)算出部
143…記録部
15…制御信号生成部
20…端末局
22…再送回数管理部
23…バックオフ時間管理部
24…パケット生成部
Claims (10)
- 複数の通信装置からなり、バックオフプロトコルによりランダムアクセスのトラヒック量を制御する無線通信システムにおけるバックオフプロトコル最適制御方法であって、
他の通信装置からランダムアクセスを受ける通信装置が、
前記他の通信装置からの供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定し、推定した現在の供給トラヒック量及び送信失敗確率と、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率とから目標とする供給トラヒック量を算出し、この算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より大きければ現在のコンテンションウィンドウの初期値を小さく、算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より小さければ現在のコンテンションウィンドウ初期値を大きくし、当該コンテンションウィンドウ初期値を前記他の通信装置へ通知し、
ランダムアクセスを行なう前記他の通信装置が、
前記通信装置から受信したコンテンションウィンドウ初期値によりバックオフ時間を決定する、
ことを特徴とするバックオフプロトコル最適制御方式。 - ランダムアクセスを行なう前記他の通信装置は、
ランダムアクセスパケットに再送回数を示す情報を埋め込んで送信し、
他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、
前記他の通信装置から受信したランダムアクセスパケット内の再送回数の情報を用い、再送回数毎のスループットを算出することにより供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 - 他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、
推定した供給トラヒック量と送信失敗確率の組み合わせを記録部へ記録し、適切な供給トラヒック量を算出するための所定の条件を満たす、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率のデータを当該記録部から読み出して、目標とする供給トラヒック量を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 - 他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、
目標供給トラヒック量を算出できず、かつ、これまでに目標供給トラヒック量を算出できていた場合、過去に算出した目標供給トラヒック量の値と現在の供給トラヒック量とを比較してコンテンションウィンドウの初期値を変化させる、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 - 他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、
目標とする供給トラヒック量を算出できず、かつ、これまでに目標とする供給トラヒック量を算出できていなかった場合、現在のコンテンションウィンドウの初期値を変動させて前記他の通信装置へ通知し、所定の時間後に、再び目標供給トラヒック量の算出を行ってコンテンションウィンドウの初期値を変化させ、他の通信装置へ通知する、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 - コンテンションウィンドウの初期値の代わりに、バックオフ因子の値を変化させることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載のバックオフプロトコル最適制御方式。
- 基地局と複数の端末局からなり、バックオフプロトコルにより前記端末局からのランダムアクセスのトラヒック量を制御する無線通信システムにおける前記基地局であって、
前記端末局からの供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定し、推定した現在の供給トラヒック量及び送信失敗確率と、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率とから目標とする供給トラヒック量を算出し、この算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より大きければ現在のコンテンションウィンドウの初期値を小さく、算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より小さければ現在のコンテンションウィンドウ初期値を大きくする制御部と、
前記制御部により変化させたコンテンションウィンドウ初期値を端末局へ通知する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記制御部は、コンテンションウィンドウの初期値の代わりに、バックオフ因子の値を変化させ、
前記制御信号生成部は、前記制御部により変化させたバックオフ因子の値を端末局へ通知する、
ことを特徴とする請求項7に記載の基地局。 - 基地局と複数の端末局からなり、バックオフプロトコルにより前記端末局からのランダムアクセスのトラヒック量を制御する無線通信システムにおける前記端末局であって、
前記基地局へ送信したランダムアクセスパケットの再送回数をカウントする再送回数管理部と、
前記再送回数管理部がカウントした再送回数を示す情報を、ランダムアクセスパケットに埋め込んで送信するパケット生成部と、
前記基地局から受信したコンテンションウィンドウ初期値によりバックオフ時間を決定するバックオフ時間管理部と、
を備えることを特徴とする端末局。 - 前記バックオフ管理部は、コンテンションウィンドウ初期値の代わりに、バックオフ因子の値を受信し、受信したバックオフ因子の値によりバックオフ時間を決定する、
ことを特徴とする請求項9に記載の端末局。
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