JP2008245011A - Wireless unit and radio network equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、無線装置およびそれを備えた無線ネットワークに関し、特に、複数の無線リンクを用いて無線通信を行なう無線装置およびそれを備えた無線ネットワークに関するものである。 The present invention relates to a wireless device and a wireless network including the wireless device, and more particularly to a wireless device that performs wireless communication using a plurality of wireless links and a wireless network including the wireless device.
従来、無線リソースを有効に利用するために、複数の無線通信方式によって同時に無線通信を行なう無線装置を備えたコグニティブ無線ネットワークが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a cognitive radio network including a radio apparatus that performs radio communication simultaneously using a plurality of radio communication schemes in order to effectively use radio resources is known.
このコグニティブ無線ネットワークにおいては、複数の無線デバイスを同時に利用可能な無線装置は、無線デバイスごとに異なる遅延時間を見積もり、その見積もった遅延時間に基づいて、EDF(Earliest Delivery Fast)とWFQ(Weighted Fair Queuing)とを組み合わせてパケットの分配を決定する(非特許文献1)。 In this cognitive radio network, a radio apparatus that can simultaneously use a plurality of radio devices estimates a different delay time for each radio device, and based on the estimated delay time, an EDF (Early Delivery Fast) and a WFQ (Weighted Fairy) Packet distribution is determined in combination with (Queuing) (Non-patent Document 1).
これにより、複数のアプリケーションフローに対し、効率的に帯域を割り当てることが可能となり、ネットワーク全体のスループットを向上できる。
しかし、従来のコグニティブ無線ネットワークにおいては、各無線装置は、パケット単位での送信時間に基づいてパケットの分配を決定していたため、無線デバイスの利用効率を考慮してパケットを分配することが困難であるという問題があった。 However, in conventional cognitive radio networks, each wireless device determines packet distribution based on transmission time in units of packets, so it is difficult to distribute packets in consideration of the utilization efficiency of wireless devices. There was a problem that there was.
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、無線デバイスの利用効率を考慮してパケットを分配可能な無線装置を提供することである。 Accordingly, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a wireless device capable of distributing packets in consideration of the utilization efficiency of the wireless device.
また、この発明の別の目的は、無線デバイスの利用効率を考慮してパケットを分配可能な無線装置を備えた無線ネットワークを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a wireless network including a wireless device capable of distributing packets in consideration of utilization efficiency of wireless devices.
この発明によれば、無線装置は、n(nは2以上の整数)個の無線機と、パケット割当手段とを備える。n個の無線機は、各々が割り当てられたパケットを送信する。パケット割当手段は、n個の無線機のうちパケットを送信可能なm(mは1≦m≦nを満たす整数)個の無線機におけるパケットの送信所要時間の合計が最小になるようにm個の無線機にパケットを割り当てる。 According to the present invention, the wireless device includes n (n is an integer of 2 or more) wireless devices and packet allocation means. Each of the n radios transmits a packet assigned thereto. The packet allocating means is m so that the total required transmission time of packets in m radios (m is an integer satisfying 1 ≦ m ≦ n) among n radios is minimized. Allocate packets to other radios.
好ましくは、送信所要時間は、1つのパケットが1つの無線機に割り当てられた第1のタイミングから1つのパケットを受信したことを示す確認応答を送信先から受信する第2のタイミングまでの時間長である。 Preferably, the required transmission time is a time length from a first timing at which one packet is assigned to one radio to a second timing at which an acknowledgment indicating that one packet has been received is received from the transmission destination. It is.
好ましくは、パケット割当手段は、1つの無線機における送信所要時間の実績である実績送信所要時間を1つの無線機がパケットを送信しようとするときの推定送信所要時間として求め、その求めた推定送信所要時間の合計が最小になるようにパケットをm個の無線機に割り当てる。 Preferably, the packet allocating means obtains an actual transmission required time, which is an actual result of the required transmission time in one radio device, as an estimated transmission required time when one radio device attempts to transmit a packet, and the obtained estimated transmission. Packets are allocated to m radio units so that the total required time is minimized.
好ましくは、無線装置は、バッファを更に備える。バッファは、パケットを保持する。そして、パケット割当手段は、バッファからm個のパケットを読み出し、その読み出したm個のパケットを推定送信所要時間の合計が最小になるようにm個の無線機に割り当てる。 Preferably, the wireless device further includes a buffer. The buffer holds the packet. Then, the packet allocating unit reads m packets from the buffer, and allocates the read m packets to m radio devices so that the total estimated transmission time is minimized.
好ましくは、パケット割当手段は、演算手段と、決定手段と、割当手段とを含む。演算手段は、m個の無線機におけるm個の推定送信所要時間を演算する。決定手段は、演算手段によって演算されたm個の推定送信所要時間の合計が最小になるようにm個のパケットとm個の無線機との組合せを決定する。割当手段は、決定手段によって決定された組合せに従ってm個のパケットをm個の無線機に割り当てる。 Preferably, the packet allocation unit includes a calculation unit, a determination unit, and an allocation unit. The calculating means calculates m estimated transmission required times in the m radio devices. The determining means determines a combination of m packets and m radio devices so that the total of m estimated transmission required times calculated by the calculating means is minimized. The assigning means assigns m packets to m radio devices according to the combination determined by the determining means.
好ましくは、演算手段は、1つの無線機がパケットを送信したときの実効スループットを1つの無線機がパケットを送信しようとするときの推定スループットとして演算し、その演算した推定スループットによってパケットのサイズを除算して1つの無線機における推定送信所要時間を求める演算処理をm個の無線機について実行してm個の推定送信所要時間を演算する。 Preferably, the calculation means calculates an effective throughput when one radio device transmits a packet as an estimated throughput when one radio device attempts to transmit a packet, and calculates a packet size by the calculated estimated throughput. A calculation process for obtaining an estimated transmission time in one radio device is performed for m radio devices to calculate m estimated transmission time times.
好ましくは、パケット割当手段は、バッファに格納されたパケットの個数がm個の無線機の個数よりも小さいとき、バッファに格納されたパケットの全てを読み出し、その読み出したパケットをバッファに格納されたパケットの個数と同じ個数の無線機に割り当てる。 Preferably, when the number of packets stored in the buffer is smaller than the number of m radio units, the packet allocating unit reads all the packets stored in the buffer and stores the read packets in the buffer. Assign to the same number of radios as the number of packets.
好ましくは、パケット割当手段は、各無線機がパケットの送信動作を実行可能な送信可能時間をm個の無線機の各々に与え、m個の無線機のうち送信可能時間が正である無線機にm個のパケットを割り当てる。 Preferably, the packet allocating unit provides each of the m radio devices with a transmittable time during which each radio device can execute a packet transmission operation, and the radio device having a positive transmittable time among the m radio devices. Assign m packets to.
好ましくは、パケット割当手段は、1つの無線機に1つのパケットが割り当てられると、1つの無線機において1つのパケットが割り当てられる前の送信可能時間から1つの無線機における推定送信所要時間を減算して送信可能時間を更新する更新処理をm個の無線機について実行し、m個の無線機のうち更新された送信可能時間が正である無線機にm個のパケットを割り当てる。 Preferably, when one packet is assigned to one radio device, the packet assigning means subtracts an estimated transmission time required for one radio device from a transmittable time before one packet is assigned to one radio device. An update process for updating the transmittable time is executed for the m radio devices, and m packets are allocated to the radio device having the positive transmittable time among the m radio devices.
好ましくは、パケット割当手段は、更新された送信可能時間が負になった無線機へのパケットの割当を停止する。 Preferably, the packet allocating unit stops allocating the packet to the wireless device whose updated transmission available time has become negative.
好ましくは、パケット割当手段は、m個の無線機の全てにおいて送信可能時間が負になると、m個の無線機のm個の送信可能時間に一定値を加算するリセット処理を行ない、リセット処理後のm個の送信可能時間を用いてm個のパケットをm個の無線機に割り当てる。 Preferably, the packet allocating unit performs a reset process of adding a fixed value to the m transmittable times of the m radios when the transmittable time is negative in all of the m radios, and after the reset process M packets are assigned to m radio devices using m possible transmission times.
また、この発明によれば、無線ネットワークは、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の無線装置を備える。
According to the present invention, a wireless network includes the wireless device according to any one of
この発明においては、n個の無線機のうち、パケットを送信可能なm個の無線機におけるパケットの送信所要時間の合計が最小となるようにパケットがm個の無線機に分配され、送信される。そして、パケットを送信可能なm個の無線機における送信所要時間の合計が最小になるようにパケットを無線機に分配することは、送信能力が相対的に高い、即ち、送信所要時間が相対的に短い無線機に相対的に多くのパケットを分配し、送信能力が相対的に低い、即ち、送信所要時間が相対的に長い無線機に相対的に少ないパケットを分配することになる。また、送信能力が相対的に高い無線機に相対的に多くのパケットを分配し、送信能力が相対的に低い無線機に相対的に少ないパケットを分配することは、無線機の利用効率を考慮してパケットを無線機に分配することになる。 In the present invention, packets are distributed and transmitted to m radio units so that the total time required for packet transmission among m radio units capable of transmitting packets among n radio units is minimized. The Distributing the packets to the radios so that the total transmission time required in the m radios that can transmit the packet is minimized is that the transmission capability is relatively high, that is, the transmission time is relative. Therefore, a relatively large number of packets are distributed to short wireless devices, and a relatively low number of packets are distributed to wireless devices having a relatively low transmission capability, that is, a relatively long transmission time. Distributing a relatively large number of packets to a radio device having a relatively high transmission capability and distributing a relatively small number of packets to a radio device having a relatively low transmission capability takes the use efficiency of the radio device into consideration. Thus, the packet is distributed to the wireless devices.
従って、この発明によれば、無線機の利用効率を考慮してパケットを分配できる。 Therefore, according to the present invention, packets can be distributed in consideration of the utilization efficiency of the wireless device.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、この発明の実施の形態による無線ネットワークの概略図である。この発明の実施の形態による無線ネットワーク10は、コグニティブ基地局1と、無線装置2〜5とを備える。
FIG. 1 is a schematic diagram of a wireless network according to an embodiment of the present invention. A
コグニティブ基地局1は、有線ケーブル31によってコグニティブゲートウェイ30に接続される。コグニティブゲートウェイ30は、有線ケーブル41によってネットワーク40に接続される。
The
コグニティブ基地局1は、後述する方法によって無線装置2〜5との間で複数の無線通信方式を用いて無線通信を行なうとともに、有線ケーブル31を介してコグニティブゲートウェイ30との間で通信を行なう。
The
無線装置2〜5の各々は、後述する方法によって、コグニティブ基地局1との間で無線通信を行なう。
Each of the
従って、無線装置2〜5の各々は、コグニティブ基地局1、有線ケーブル31、コグニティブゲートウェイ30、有線ケーブル41およびネットワーク40を介して他のコグニティブゲートウェイ(図示せず)にアクセスする無線装置との間で無線通信を行なうことができる。
Accordingly, each of the
図2は、図1に示すコグニティブ基地局1の構成を示す概略ブロック図である。コグニティブ基地局1は、無線機11〜13と、モニターモジュール14と、分配モジュール15と、キュー16と、通信モジュール17とを含む。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the
無線機11〜13は、データリンク層に属し、それぞれ、キュー11A,12A,13Aを有する。そして、無線機11〜13は、相互に異なる無線通信方式によって無線装置2〜5との間で無線通信を行なう。より具体的には、無線機11〜13の各々は、分配モジュール15によって分配されたパケットを無線装置2〜5へ送信するとともに、無線装置2〜5から受信したパケットを通信モジュール17へ出力する。
The
モニターモジュール14は、コグニティブ層に属し、後述する方法によって、一定期間ごとに無線機11〜13の各々における実効スループットを検出する。そして、モニターモジュール14は、その検出した複数の実効スループットを分配モジュール15へ出力する。
The
分配モジュール15は、コグニティブ層に属し、モニターモジュール14から複数の実効スループットを受けると、その受けた複数の実効スループットに基づいて、後述する方法によって、各無線機11〜13における送信所要時間を求める。また、分配モジュール15は、一定周期でキュー16に格納されたパケットの個数Pqを検索する。そして、分配モジュール15は、パケットの個数Pqが正(Pq>0)であるとき、後述する方法によって、キュー16から読み出したパケットを3個の無線機11〜13における送信所要時間の合計が最小になるように無線機11〜13に分配する。更に、分配モジュール15は、無線機11〜13にパケットを割り当てたときの各無線機11〜13における負荷をパケットの送信所要時間で管理するための時間資源(RT:Resource Time)を用いて、後述する方法によって、無線機11〜13におけるロードバランスを取る。
When the
キュー16は、コグニティブ層に属し、通信モジュール17から受けたパケットPKTを保持する。
The
通信モジュール17は、インターネット層、トランスポート層およびアプリケーション層に属する各種のモジュールからなる。そして、通信モジュール17は、データに基づいてTCP(Transmission Control Protocol)パケットを生成し、その生成したTCPパケットに基づいて、IPパケットを生成する。IPパケットは、IPヘッダと、TCPパケットを格納するためのIPデータ部とからなる。そして、通信モジュール17は、TCPパケットを生成すると、その生成したTCPパケットをIPデータ部に格納してIPパケットを生成し、その生成したIPパケットをキュー16に格納する。
The
なお、図1に示す無線装置2〜5の各々は、図2に示すコグニティブ基地局1と同じ構成からなる。
1 has the same configuration as that of the
図3は、送信所要時間の概念図である。無線機11〜13は、それぞれ、キュー11A,12A,13Aを有する。そして、各無線機11〜13において、パケットPKTは、タイミングt1でキュー11A,12A,13Aに格納され、タイミングt2でキュー11A,12A,13Aの先頭に達する。
FIG. 3 is a conceptual diagram of the required transmission time. The
その後、パケットPKTは、タイミングt3でキュー11A,12A,13Aから取り出されて送信先へ送信される。そして、パケットPKTを送信した無線機(無線機11〜13のいずれか)は、タイミングt4で送信先から確認応答(ACK:Acknowledge)を受信する。
Thereafter, the packet PKT is extracted from the
この発明においては、タイミングt1からタイミングt4までの時間が計測され、その計測された時間のa(aは2以上の整数)個のパケット分についての平均値が各無線機11〜13における送信所要時間と定義される。 In the present invention, the time from timing t1 to timing t4 is measured, and the average value of the measured time for a (a is an integer of 2 or more) packets is required for transmission in each of the radio devices 11-13. Defined as time.
このように、送信所要時間は、各無線機11〜13においてパケットPKTがキュー11A,12A,13Aに格納されてから送信先へ送信され、送信先からACKが戻ってくるまでの時間(タイミングt1からタイミングt4まで)のa個のパケット分についての平均値と定義される。
Thus, the transmission required time is the time from when the packet PKT is stored in the
従って、送信所要時間は、MAC(Media Access Control)層における再送を含む概念であり、各無線機11〜13が各無線通信方式に従って行なう無線通信の無線通信環境によって変化し得る。また、ACKフレームが各無線通信方式によって異なるので、送信所要時間は、無線通信方式によっても変化し得る。
Therefore, the time required for transmission is a concept including retransmission in a MAC (Media Access Control) layer, and may vary depending on the wireless communication environment of wireless communication performed by each
送信所要時間を求める方法について説明する。モニターモジュール14は、ある送信先xに対して送信したパケットをpx={p1,p2,・・・,pm}とし、無線リンクlk(無線機11〜13による無線リンクのいずれか)における最新のa個のパケット分についての実効スループットを次式によって検出する。
A method for obtaining the transmission time will be described. The
なお、モニターモジュール14は、単位時間当たりに送信先への送信が成功したパケット数を検出し、その検出したパケット数のパケットに含まれるビット数を演算することによって実効スループットを検出する。
Note that the
モニターモジュール14は、無線機11〜13における実効スループットRe(l11)〜Re(l13)を検出すると、その検出した実効スループットRe(l11)〜Re(l13)を分配モジュール15へ出力する。
分配モジュール15は、モニターモジュール14から実効スループットRe(l11)〜Re(l13)を受け、その受けた実効スループットRe(l11)〜Re(l13)とパケットサイズS(Pn)とを次式に代入して各無線リンクにおける送信所要時間Te(Pn,lk)を求める。
The
各無線リンクにおける送信所要時間Te(Pn,lk)は、パケットPnと無線機11〜13との組み合わせによって変化し得る。式(2)から明らかなように、各無線リンクにおける送信所要時間Te(Pn,lk)は、パケットサイズS(Pn)を実効スループットRe(lk)で除算したものに相当し、パケットPnと無線機11〜13との組み合わせによって、式(2)に代入するパケットサイズS(Pn)および実効スループットRe(lk)が変わるからである。
The required transmission time T e (P n , l k ) in each radio link can vary depending on the combination of the packet P n and the
パケットP1〜P3を無線機11〜13に分配する場合を想定する。この場合、パケットP1〜P3は、それぞれ、パケットサイズS(P1)〜S(P3)を有する。
Assume that the packets P 1 to P 3 are distributed to the
パケットP1〜P3をそれぞれ無線機11〜13に分配するとき、分配モジュール15は、パケットサイズS(P1)および実効スループットRe(l11)を式(2)に代入して無線機11における送信所要時間Te(P1,l11)を演算し、パケットサイズS(P2)および実効スループットRe(l12)を式(2)に代入して無線機12における送信所要時間Te(P2,l12)を演算し、パケットサイズS(P3)および実効スループットRe(l13)を式(2)に代入して無線機13における送信所要時間Te(P3,l13)を演算する。
When distributing the packets P 1 to P 3 to the
また、パケットP2,P3,P1をそれぞれ無線機11〜13に分配するとき、分配モジュール15は、パケットサイズS(P2)および実効スループットRe(l11)を式(2)に代入して無線機11における送信所要時間Te(P2,l11)を演算し、パケットサイズS(P3)および実効スループットRe(l12)を式(2)に代入して無線機12における送信所要時間Te(P3,l12)を演算し、パケットサイズS(P1)および実効スループットRe(l13)を式(2)に代入して無線機13における送信所要時間Te(P1,l13)を演算する。このように、各無線機における送信所要時間Te(Pn,lk)は、パケットPnと無線機11〜13による無線リンクlkとの組み合わせによって変化する。
Further, when distributing the packets P 2 , P 3 , and P 1 to the
式(2)によって演算した送信所要時間Te(Pn,lk)は、各無線機11〜13がa個のパケットを送信したときの各無線機11〜13における送信所要時間の実績であり、パケットサイズを反映したものである。
The required transmission time T e (P n , l k ) calculated by the equation (2) is a record of the required transmission time in each of the
そして、この発明においては、既に送信したa個のパケット分の送信所要時間を、これから割り当てるパケットの推定送信所要時間とする。つまり、パケットの無線機11〜13への分配が生じたときに、それ以前に実際に送信されたa個のパケット分の送信所要時間を、これから割り当てられるパケットを各無線機11〜13が送信するのに要する時間とする。
In the present invention, the required transmission time for a packets that have already been transmitted is set as the estimated required transmission time for the packet to be assigned. That is, when distribution of packets to the
次に、パケットの分配方法について説明する。分配モジュール15は、上述した式(2)に従って各無線機11〜13における推定送信所要時間Te(Pn,lk)を演算すると、その演算した推定送信所要時間Te(Pn,lk)を次式に代入して3個の無線機11〜13における推定送信所要時間の合計Te totalを演算する。
Next, a packet distribution method will be described. When the
式(3)において、Nは、無線機11〜13の個数である。また、a(Pi)は、i個のパケットを3個の無線機11〜13へ分配するときのi個のパケットと3個の無線機11〜13との組合せを示す集合である。
In Expression (3), N is the number of
分配モジュール15は、推定送信所要時間の合計Te totalを演算すると、その演算した推定送信所要時間の合計Te totalを次式に代入して推定送信所要時間の合計Te totalが最小になるときのパケットPnと無線機11〜13との最適組合せを決定する。
なお、式(4)において、/A* Kは、パケットPnと無線機11〜13との最適組合せを示すベクトル集合である。
In Expression (4), / A * K is a vector set indicating the optimal combination of the packet P n and the
そして、分配モジュール15は、パケットPnと無線機11〜13との最適組合せを決定すると、その決定した最適組合せに従ってパケットを無線機11〜13に分配する。
Then, when the
分配モジュール15は、パケットを無線機11〜13に分配するとき、時間資源RTを各無線機11〜13に与え、無線機11〜13におけるロードバランスを取る。
When distributing the packet to the
図4は、時間資源RTの概念を説明するための図である。分配モジュール15は、パケットの分配が開始された場合、時間資源RTの初期値RT0を各無線機11〜13に与える(図4の(a)参照)。
FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of the time resource RT. When the distribution of the packet is started, the
そして、分配モジュール15は、キュー16から3個のパケットPKT1〜PKT3を読み出し、その読み出した3個のパケットPKT1〜PKT3と3個の無線機11〜13との最適組合せを3個の無線機11〜13における3個の推定送信所要時間の合計が最小になるように決定する。その結果、パケットPKT1は、無線機11に分配され、パケットPKT3は、無線機12に分配され、パケットPKT2は、無線機13に分配されるものとする。
Then, the
そうすると、分配モジュール15は、時間資源RTの初期値RT0から無線機11の推定送信所要時間Te(Pn,l11)を減算して無線機11における時間資源RTを初期値RT0から値RT1_11に更新する。分配モジュール15は、同様にして、時間資源RTの初期値RT0から無線機12の推定送信所要時間Te(Pn,l12)を減算して無線機12における時間資源RTを初期値RT0から値RT1_12に更新し、時間資源RTの初期値RT0から無線機13の推定送信所要時間Te(Pn,l13)を減算して無線機13における時間資源RTを初期値RT0から値RT1_13に更新する(図4の(b)参照)。
Then, the
以後、分配モジュール15は、各無線機11〜13にパケットを分配するごとに各無線機11〜13における時間資源RTの現在の値から各無線機11〜13における推定送信所要時間Te(Pn,lk)を減算して各無線機11〜13における時間資源RTを更新する。そして、時間資源RTは、分配モジュール15が各無線機11〜13における時間資源RTの更新を繰り返し行なうことによってプラスからマイナスになる。従って、この発明における時間資源は、プラスからマイナスに変化する概念からなる。
Thereafter, the
図5は、時間資源RTを用いたパケット分配の第1の例を示す図である。分配モジュール15が上述した方法によってパケットを無線機11〜13に分配する動作を繰り返した結果、無線機11における時間資源RT11は、値RT2_11に更新され、無線機12における時間資源RT12は、値RT2_12に更新され、無線機13における時間資源RT13は、値RT2_13に更新される。この場合、値RT2_11,RT2_13は、正であり、値RT2_12は、負である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a first example of packet distribution using the time resource RT. As a result of the
そうすると、分配モジュール15は、負の値RT2_12からなる時間資源RT12を有する無線機12をパケット分配の対象から除外し、正の値RT2_11,RT2_13からなる時間資源RT11,13を有する2個の無線機11,13へパケットPKT4,PKT5を分配する。即ち、分配モジュール15は、正の時間資源RT11,13を有する無線機11,13を利用可能な無線機と看做し、その利用可能な無線機11,13の個数と同じ個数のパケットPKT4,PKT5を無線機11,13に分配する。
Then, the
図6は、時間資源RTを用いたパケット分配の第2の例を示す図である。無線機11の時間資源RT11は、値RT3_11(>0)からなり、無線機12の時間資源RT12は、値RT3_12(>0)からなり、無線機13の時間資源RT13は、値RT3_13(>0)からなる。従って、分配モジュール15は、無線機11〜13の全てを利用可能な無線機と判定する。
FIG. 6 is a diagram illustrating a second example of packet distribution using the time resource RT. The time resource RT11 of the
そして、分配モジュール15は、キュー16に格納されたパケットPKT6,PKT7の個数(=2個)を検出する。
Then, the
そうすると、分配モジュール15は、キュー16に格納されたパケットPKT6,PKT7の個数(=2個)を利用可能な無線機11〜13の個数(=3個)と比較し、キュー16に格納されたパケットの個数が利用可能な無線機の個数よりも小さいと判定する。
Then, the
分配モジュール15は、キュー16からパケットPKT6,PKT7を読み出し、その読み出したパケットPKT6,PKT7と無線機11,13との最適組合せをパケットを分配しない無線機の推定送信所要時間を“0”とすることで上述した方法によって決定し、その決定した最適組合せに従ってパケットPKT6,PKT7をそれぞれ無線機11,13に分配する。
The
このように、キュー16に格納されたパケットの個数が利用可能な無線機の個数よりも小さいとき、キュー16に格納されたパケットの個数と同じ個数の無線機を推定送信所要時間の和が最小となる組合せに基づき選択する。これにより、無線機11〜13の時間資源RTの総和の更なる減少を抑制し、複数の無線機11〜13間における時間資源RTを効率的に利用できる。
As described above, when the number of packets stored in the
図7は、時間資源RTを用いたパケット分配の第3の例を示す図である。無線機11の時間資源RT11は、値RT4_11(<0)からなり、無線機12の時間資源RT12は、値RT4_12(<0)からなり、無線機13の時間資源RT13は、値RT4_13(<0)からなる(図7の(a)参照)。
FIG. 7 is a diagram illustrating a third example of packet distribution using the time resource RT. The time resource RT11 of the
分配モジュール15は、無線機11〜13における時間資源RT11〜RT13の全てが負になると、時間資源RT11〜RT13をリセットするために、時間資源RT11〜RT13の全てに一定値Tを加算する。これによって、無線機11の時間資源RT11は、値RT5_11(>0)に更新され、無線機12の時間資源RT12は、値RT5_12(>0)に更新され、無線機13の時間資源RT13は、値RT5_13(>0)に更新される(図7の(b)参照)。
When all of the time resources RT11 to RT13 in the
そして、分配モジュール15は、更新された時間資源RT11〜RT13を用いて、上述した方法によって、パケットを無線機11〜13に分配するときの無線機11〜13間におけるロードバランスを取る。
Then, the
図7の(b)に示すように、一定値Tは、値RT4_11〜RT4_13に加算されるため、更新された値RT5_11〜RT5_13は、更新前の値RT4_11〜RT4_13が反映される。即ち、更新前のマイナス分を一定値Tから減算した後の値が時間資源RT11〜RT13として無線機11〜13に与えられる。
As shown in FIG. 7B, the constant value T is added to the values RT4_11 to RT4_13, so that the updated values RT5_11 to RT5_13 reflect the values RT4_11 to RT4_13 before the update. That is, a value obtained by subtracting the minus amount before update from the constant value T is given to the
その結果、時間資源RTが相対的に長い無線機に相対的に多くのパケットが分配され、時間資源RTが相対的に短い無線機に相対的に少ないパケットが分配され、パケットを無線機11〜13に分配するときの無線機11〜13間のロードバランスを取ることができる。
As a result, a relatively large number of packets are distributed to a radio device having a relatively long time resource RT, and a relatively small number of packets are distributed to a radio device having a relatively short time resource RT. Therefore, it is possible to balance the load between the
上述した時間資源RTが正である無線機は、パケット分配の対象となるのであるから、以下においては、時間資源RTを「送信可能時間」と言う。 Since the above-described radio with a positive time resource RT is a target of packet distribution, the time resource RT is hereinafter referred to as “transmittable time”.
図8は、パケットの分配動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、分配モジュール15は、キュー16が空であるか否かを判定し(ステップS1)、キュー16が空でないとき、キュー16に格納されたパケット数Pqをカウントする(ステップS2)。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the packet distribution operation. When a series of operations is started, the
そして、分配モジュール15は、全ての無線リンク(無線機11〜13の全てによる無線リンク)の送信可能時間が負であるか否かを判定する(ステップS3)。
Then, the
ステップS3において、全ての無線リンクの送信可能時間が負であると判定されたとき、分配モジュール15は、全ての無線リンクの送信可能時間に一定値Tを加算する(ステップS4)。これにより、送信可能時間は、更新される。
When it is determined in step S3 that the transmittable time of all radio links is negative, the
一方、ステップS3において、全ての無線リンクの送信可能時間が負でないと判定されたとき、またはステップS4の後、分配モジュール15は、送信可能時間が正である無線機による無線リンクをカウントすることによって利用可能な無線リンクの個数laをカウントする(ステップS5)。
On the other hand, when it is determined in step S3 that the transmittable time of all the radio links is not negative, or after step S4, the
そして、分配モジュール15は、パケット数Pqが無線リンクの個数laよりも小さいか否かを判定する(ステップS6)。
The
ステップS6において、パケット数Pqが無線リンクの個数laよりも小さいと判定されたとき、分配モジュール15は、キュー16からPq個のパケットを読み出す(ステップS7)。
In step S6, when the number of packets P q is determined to be smaller than the number l a radio link, the
一方、ステップS6において、パケット数Pqが無線リンクの個数laよりも小さくないと判定されたとき、分配モジュール15は、キュー16からla個のパケットを読み出す(ステップS8)。
On the other hand, in step S6, when the number of packets P q is determined to not less than the number l a radio link, the
そして、分配モジュール15は、ステップS7またはステップS8の後、パケットの割当を行ない(ステップS9)、パケットが割り当てられた各無線機において送信可能時間から推定送信所要時間を減算して送信可能時間を更新することによって、パケットが割り当てられた無線リンクの送信可能時間を更新する(ステップS10)。
Then, after step S7 or step S8, the
その後、一連の動作は、ステップS1へ戻り、ステップS1において、キュー16が空であると判定されるまで、上述したステップS1〜ステップS10が繰り返し実行される。そして、ステップS1において、キュー16が空であると判定されたとき、一連の動作は終了する。
Thereafter, the series of operations returns to step S1, and step S1 to step S10 described above are repeatedly executed until it is determined in step S1 that the
図9は、図8に示すステップS9の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図8に示すステップS7またはステップS8の後、分配モジュール15は、la個のパケットとla個の無線機との全ての組合せ(またはPq個のパケットとPq個の無線機との全ての組合せ)を設定する(ステップS91)。例えば、3個のパケットPKT1〜PKT3を3個の無線機11〜13に分配する場合、3個のパケットPKT1〜PKT3と3個の無線機11〜13との全ての組合せとして、[PKT1→無線機11/PKT2→無線機12/PKT3→無線機13],[PKT1→無線機11/PKT3→無線機12/PKT2→無線機13],[PKT2→無線機11/PKT1→無線機12/PKT3→無線機13],[PKT3→無線機11/PKT1→無線機12/PKT2→無線機13],[PKT2→無線機11/PKT3→無線機12/PKT1→無線機13],[PKT3→無線機11/PKT2→無線機12/PKT1→無線機13]の6通りの組合せを設定する。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the detailed operation of step S9 shown in FIG. After step S7 or step S8 shown in FIG. 8, the
そして、分配モジュール15は、その設定した全ての組合せの各々について、上述した式(1)〜(3)を用いて推定送信所要時間の合計を演算する(ステップS92)。
Then, the
その後、分配モジュール15は、演算した複数の推定送信所要時間の合計のうち、最小の推定送信所要時間の合計を選択し(ステップS93)、その選択した最小の推定送信所要時間の合計が得られたときのパケットと無線機との組合せを検出する(ステップS94)。
Thereafter, the
そうすると、分配モジュール15は、その検出した組合せに従って、パケットを無線機に分配する(ステップS95)。そして、ステップS95の後、一連の動作は、図8に示すステップS10へ移行する。
Then, the
上述したように、この発明においては、無線機11〜13のうち、利用可能な無線機における推定送信所要時間の合計が最小になるようにパケットの無線機への分配が行なわれる。そして、利用可能な無線機における推定送信所要時間の合計が最小になるようにパケットを無線機に分配することは、送信能力が相対的に高い、即ち、推定送信所要時間が相対的に短い無線機に相対的に多くのパケットを分配し、送信能力が相対的に低い、即ち、推定送信所要時間が相対的に長い無線機に相対的に少ないパケットを分配することになる。また、送信能力が相対的に高い無線機に相対的に多くのパケットを分配し、送信能力が相対的に低い無線機に相対的に少ないパケットを分配することは、無線機の利用効率を考慮してパケットを無線機に分配することになる。
As described above, in the present invention, the packets are distributed to the radio devices so that the total estimated transmission time in the available radio devices among the
従って、この発明によれば、無線機の利用効率を考慮してパケットを分配できる。 Therefore, according to the present invention, packets can be distributed in consideration of the utilization efficiency of the wireless device.
図1に示す無線装置2がコグニティブ基地局1との間で通信を行なう動作について説明する。一連の動作が開始されると、無線装置2の通信モジュール17は、パケットを生成してキュー16に格納し、キュー16は、パケットを保持する。
An operation in which the
そして、無線装置2のモニターモジュール14は、上述した方法によって無線機11〜13のキュー11A,12A,13Aにおける実効スループットRe(l11)〜Re(l13)を検出し、その検出した実効スループットRe(l11)〜Re(l13)を分配モジュール15へ出力する。
Then, the
そうすると、分配モジュール15は、図8および図9に示すフローチャートに従って、キュー16からla個(またはPq個)のパケットを読み出し、その読み出したla個(またはPq個)のパケットを無線機11〜13のうちの利用可能な無線機に分配する。また、分配モジュール15は、時間資源RTを用いてパケット分配のロードバランスを取る。
Then, the
そして、パケットを割り当てられた無線機は、パケットをコグニティブ基地局1へ送信する。
Then, the radio device to which the packet is assigned transmits the packet to the
コグニティブ基地局1の無線機(無線機11〜13のうち、利用可能な無線機)は、無線装置2から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを通信モジュール17へ出力する。そして、コグニティブ基地局1の通信モジュール17は、無線装置2から送信されたパケットを受信する。
The wireless device of the cognitive base station 1 (available wireless device among the
また、コグニティブ基地局1は、上述した無線装置2の動作と同じ動作によってパケットを無線装置2へ送信する。
The
そして、無線装置2の無線機(無線機11〜13のうち、利用可能な無線機)は、コグニティブ基地局1から送信されたパケットを受信し、その受信したパケットを通信モジュール17へ出力する。これによって、無線装置2の通信モジュール17は、コグニティブ基地局1から送信されたパケットを受信する。
Then, the wireless device (available wireless device among the
無線装置3〜5とコグニティブ基地局1との間の通信も、無線装置2とコグニティブ基地局1との間の通信と同じように行なわれる。
Communication between the
この発明によるパケット分配を行なったときのシミュレーション結果について説明する。なお、シミュレーションは、無線リンクとしてIEEE802.11aによる無線リンクML1とIEEE802.11bによる無線リンクML2とが用いられ、無線リンクML1における送信レートは、12Mbpsに設定され、無線リンクML2における送信レートは、5.5Mbpsに設定された。 A simulation result when packet distribution according to the present invention is performed will be described. In the simulation, the wireless link ML1 based on IEEE802.11a and the wireless link ML2 based on IEEE802.11b are used as wireless links, the transmission rate in the wireless link ML1 is set to 12 Mbps, and the transmission rate in the wireless link ML2 is 5 Set to 5 Mbps.
図10は、時間資源RTを変えたときのスループットと平均遅延との関係を示す図である。図10において、横軸は、スループットを表し、縦軸は、平均遅延を表す。また、時間資源RTは、1ms,5ms,10ms,20ms,50msと変えられた。 FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the throughput and the average delay when the time resource RT is changed. In FIG. 10, the horizontal axis represents the throughput, and the vertical axis represents the average delay. Further, the time resource RT has been changed to 1 ms, 5 ms, 10 ms, 20 ms, and 50 ms.
図10に示す結果から、時間資源RTが5msのとき、最も高いスループットおよび最も短い平均遅延が得られた。 From the results shown in FIG. 10, the highest throughput and the shortest average delay were obtained when the time resource RT was 5 ms.
従って、以下のシミュレーション結果は、5msの時間資源RTを用いた場合のシミュレーション結果である。 Therefore, the following simulation results are simulation results when the time resource RT of 5 ms is used.
図11は、スループットと入力トラフィック量との関係を示す図である。図11の(a)において、縦軸は、平均スループットを表し、横軸は、入力トラフィック量を表す。また、曲線k1は、ラウンドロビン(RR:Round Robin)方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k2は、重み付けラウンドロビン(WRR:Weighted Round Robin)方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k3は、IEEE802.11a(=無線リンクML1)によってパケットを送信したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k4は、この発明による方法によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示す。 FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between throughput and input traffic volume. In FIG. 11A, the vertical axis represents the average throughput, and the horizontal axis represents the amount of input traffic. A curve k1 shows the relationship between the average throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio links ML1 and ML2 by the round robin (RR) method, and the curve k2 shows a weighted round robin (WRR: The relationship between the average throughput and the amount of input traffic when a packet is distributed to the radio links ML1 and ML2 by the Weighted Round Robin) method is shown. A curve k3 is a graph when the packet is transmitted by IEEE802.11a (= radio link ML1). The relationship between the average throughput and the input traffic amount is shown, and a curve k4 shows the relationship between the average throughput and the input traffic amount when packets are distributed to the radio links ML1 and ML2 by the method according to the present invention.
図11の(b)において、縦軸は、平均実効スループットを表し、横軸は、入力トラフィック量を表す。また、曲線k5は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k6は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k7は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k8は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k9は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k10は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示す。 In FIG. 11B, the vertical axis represents the average effective throughput, and the horizontal axis represents the amount of input traffic. Curve k5 shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 performing radio communication by IEEE802.11a by the round robin method, and the curve k6 is radio by IEEE802.11b. The relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 performing communication by the round robin method is shown. Further, a curve k7 shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a by the weighted round robin method, and the curve k8 shows the IEEE802.11b. Shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the wireless link ML2 performing wireless communication by the weighted round robin method. Further, a curve k9 shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 that performs radio communication by IEEE802.11a according to the method of the present invention, and the curve k10 is shown by IEEE802.11b. The relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 that performs radio communication by the method according to the present invention is shown.
図11の(a)に示すように、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均スループットは、IEEE802.11aによる通信方式によってパケットを分配したときの平均スループットよりも低い(曲線k1,k3参照)。ラウンドロビン方式は、無線リンクML1,ML2の状態を考慮せずに公平にパケットを各無線リンクML1,Ml2へ分配する。その結果、ラウンドロビン方式は、各無線リンクML1,ML2の容量を有効に利用できないため、通信帯域を有効に集約できない。 As shown in FIG. 11A, the average throughput when packets are distributed by the round robin method is lower than the average throughput when packets are distributed by the communication method according to IEEE 802.11a (see curves k1 and k3). . In the round robin method, packets are fairly distributed to the radio links ML1 and M12 without considering the state of the radio links ML1 and ML2. As a result, in the round robin method, the capacity of each of the radio links ML1 and ML2 cannot be used effectively, and thus communication bands cannot be effectively aggregated.
一方、重み付きラウンドロビン方式およびこの発明による方式は、IEEE802.11aよりも高い平均スループットを達成する(曲線k1,k2,k4参照)。重み付きラウンドロビン方式およびこの発明による方式は、各無線リンクML1,ML2の状態を考慮してパケットを分配するからである。 On the other hand, the weighted round robin method and the method according to the present invention achieve higher average throughput than IEEE 802.11a (see curves k1, k2, and k4). This is because the weighted round robin method and the method according to the present invention distribute packets in consideration of the states of the radio links ML1 and ML2.
図11の(b)に示すように、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットは、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へラウンドロビン方式または重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットよりも低い(曲線k6,k8,k10参照)。 As shown in FIG. 11B, the average effective throughput when packets are distributed to the radio link ML2 that performs radio communication by IEEE802.11b by the method according to the present invention is the radio link ML2 that performs radio communication by IEEE802.11b. It is lower than the average effective throughput when packets are distributed by the round robin method or the weighted round robin method (see curves k6, k8, and k10).
一方、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットは、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へラウンドロビン方式または重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットに比べ、十分に高い(曲線k5,k7,k9参照)。 On the other hand, the average effective throughput when packets are distributed to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a by the method according to the present invention is the round robin method or weighted round robin to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a. It is sufficiently higher than the average effective throughput when packets are distributed by the method (see curves k5, k7, and k9).
この発明によってパケットを分配した場合、相対的に大きいサイズを有するパケットは、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へ分配され、相対的に小さいサイズを有するパケットは、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へ分配される。この発明による方式においては、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1の推定送信所要時間とIEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2の推定送信所要時間との合計が最小になるようにパケットが2つの無線リンクML1,ML2へ分配されるからである。 When a packet is distributed according to the present invention, a packet having a relatively large size is distributed to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a, and a packet having a relatively small size is wirelessly communicated by IEEE802.11b. Is distributed to the radio link ML2. In the system according to the present invention, the packet is set such that the sum of the estimated transmission time of the radio link ML1 that performs radio communication by IEEE802.11a and the estimated transmission time of the radio link ML2 that performs radio communication by IEEE802.11b is minimized. Is distributed to the two radio links ML1 and ML2.
その結果、この発明によってパケットを無線リンクML1,ML2へ分配したときのトータルの平均実効スループットは、無線リンクML2で減少するが、無線リンクML1の容量が拡大されるため、ラウンドロビン方式または重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときのトータルの平均実効スループットよりも高くなる。 As a result, the total average effective throughput when packets are distributed to the radio links ML1 and ML2 according to the present invention is reduced in the radio link ML2, but the capacity of the radio link ML1 is expanded, so that the round robin method or weighted It becomes higher than the total average effective throughput when packets are distributed by the round robin method.
図12は、各無線機11〜13のキュー11A,12A,13Aに保持されるパケットの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す図である。図12において、縦軸は、MAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズを表し、横軸は、入力トラフィック量を表す。
FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the average data size of packets held in the
また、曲線k11は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k12は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k13は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k14は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k15は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k16は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す。 Curve k11 shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 that performs radio communication by IEEE802.11a by the round robin method, and the curve k12 is wireless by IEEE802.11b. The relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 that performs communication by the round robin method is shown. Further, a curve k13 shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a by the weighted round robin method, and the curve k14 shows the IEEE802.11b. Shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the wireless link ML2 performing wireless communication by the weighted round robin method. Further, a curve k15 shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 that performs radio communication by IEEE802.11a according to the method according to the present invention, and the curve k16 is shown by IEEE802.11b. The relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 that performs radio communication by the method according to the present invention is shown.
IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときのMAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズは、この発明による方式によってパケットを分配する場合に比べ、より低い入力トラフィック量で増加する(曲線k12,k16参照)。 The average data size of the packet held in the MAC layer queue when the packet is distributed by the round robin method to the wireless link ML2 that performs wireless communication by IEEE802.11b is larger than that when the packet is distributed by the method according to the present invention. Increase with lower input traffic (see curves k12, k16).
一方、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときのMAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズは、公平なパケット分配のために入力トラフィック量が増加しても殆ど増加しない(曲線k11参照)。 On the other hand, the average data size of packets held in the MAC layer queue when packets are distributed to the wireless link ML1 performing wireless communication by IEEE802.11a by the round robin method is such that the amount of input traffic is equal for fair packet distribution. Even if it increases, it hardly increases (see curve k11).
これは、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へ分配されるパケット数が多く、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へ分配されるパケット数が少ないからである。 This is because the number of packets distributed to the wireless link ML2 performing wireless communication by IEEE802.11b is large, and the number of packets distributed to the wireless link ML1 performing wireless communication by IEEE802.11a is small.
重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときのMAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズは、ラウンドロビン方式によってパケットを分配した場合と殆ど同じである(曲線k11〜k14参照)。 The average data size of the packet held in the queue of the MAC layer when the packet is distributed by the weighted round robin method is almost the same as that when the packet is distributed by the round robin method (see curves k11 to k14).
一方、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へこの発明による方式によってパケットを分配したときのMAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズは、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へこの発明による方式によってパケットを分配したときのMAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズと似ている(曲線k15,k16参照)。これは、トラフィックが十分にロードバランスされた2つの無線リンクML1,ML2(IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクおよびIEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンク)に分布していることを意味する。 On the other hand, the average data size of the packet held in the queue of the MAC layer when the packet is distributed to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a by the method according to the present invention is the wireless link that performs wireless communication by IEEE802.11b. This is similar to the average data size of packets held in the queue of the MAC layer when packets are distributed to ML2 by the method according to the present invention (see curves k15 and k16). This means that the traffic is distributed over two well-balanced radio links ML1, ML2 (radio link for radio communication by IEEE802.11a and radio link for radio communication by IEEE802.11b). .
図13は、入力トラフィック量が4Mbpsから14Mbpsまで増加したときの平均遅延とスループットとの関係を示す図である。図13において、縦軸は、平均遅延を表し、横軸は、スループットを表す。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the average delay and the throughput when the input traffic volume increases from 4 Mbps to 14 Mbps. In FIG. 13, the vertical axis represents the average delay, and the horizontal axis represents the throughput.
また、曲線k17は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均遅延とスループットとの関係を示し、曲線k18は、重み付けラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均遅延とスループットとの関係を示し、曲線k19は、IEEE802.11aによってパケットを送信したときの平均遅延とスループットとの関係を示し、曲線k20は、この発明による方法によってパケットを分配したときの平均遅延とスループットとの関係を示す。 Curve k17 shows the relationship between average delay and throughput when packets are distributed by the round robin method, and curve k18 shows the relationship between average delay and throughput when packets are distributed by the weighted round robin method. Curve k19 shows the relationship between the average delay and the throughput when the packet is transmitted by IEEE802.11a, and curve k20 shows the relationship between the average delay and the throughput when the packet is distributed by the method according to the present invention.
この発明による方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配して送信した場合のスループットは、ラウンドロビン、重み付きラウンドロビンおよび単一のIEEE802.11aによってパケットを送信した場合のスループットよりも高く、この発明による方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配して送信した場合の平均遅延は、ラウンドロビン、重み付きラウンドロビンおよび単一のIEEE802.11aによってパケットを送信した場合の平均遅延よりも低い(曲線k17〜k20参照)。従って、この発明によるパケット分配方式を用いることによって、無線通信特性が向上する。 The throughput when packets are distributed and transmitted to the radio links ML1 and ML2 by the method according to the present invention is higher than the throughput when packets are transmitted by round robin, weighted round robin, and a single IEEE 802.11a. The average delay when packets are distributed and transmitted to the radio links ML1 and ML2 by the method according to the invention is lower than the average delay when packets are transmitted by round robin, weighted round robin, and a single IEEE 802.11a ( Curves k17 to k20). Therefore, wireless communication characteristics are improved by using the packet distribution method according to the present invention.
図14は、フェージングが生じる場合のスループットと入力トラフィック量との関係を示す図である。図14の(a)において、縦軸は、平均スループットを表し、横軸は、入力トラフィック量を表す。また、曲線k21は、ラウンドロビン方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k22は、重み付けラウンドロビン方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k23は、IEEE802.11aによってパケットを送信したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k24は、この発明による方法によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配したときの平均スループットと入力トラフィック量との関係を示す。 FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the throughput and the amount of input traffic when fading occurs. In FIG. 14A, the vertical axis represents the average throughput, and the horizontal axis represents the amount of input traffic. A curve k21 shows the relationship between the average throughput and the input traffic amount when packets are distributed to the radio links ML1 and ML2 by the round robin method, and a curve k22 shows the packets by the weighted round robin method. The curve shows the relationship between the average throughput and the input traffic amount when the packets are transmitted by IEEE802.11a, and the curve k24 shows the relationship between the average throughput and the input traffic amount when the packets are transmitted by IEEE802.11a. The relationship between the average throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio links ML1 and ML2 by the method is shown.
図14の(b)において、縦軸は、平均実効スループットを表し、横軸は、入力トラフィック量を表す。また、曲線k25は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k26は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k27は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k28は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k29は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k30は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示す。 In FIG. 14B, the vertical axis represents the average effective throughput, and the horizontal axis represents the amount of input traffic. Curve k25 shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 performing radio communication by IEEE802.11a by the round robin method, and the curve k26 is wireless by IEEE802.11b. The relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 performing communication by the round robin method is shown. Further, a curve k27 shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when a packet is distributed to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a by the weighted round robin method, and the curve k28 shows the IEEE802.11b. Shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the wireless link ML2 performing wireless communication by the weighted round robin method. Further, a curve k29 shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 that performs radio communication by IEEE802.11a by the method according to the present invention, and the curve k30 is shown by IEEE802.11b. The relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 that performs radio communication by the method according to the present invention is shown.
図14の(a)は、フェージングの度合いを示すライシャンファクターKが“0”であるとき(ライシャンファクターKの値が小さい方がフェージングが強いことを意味する)の平均スループットと入力トラフィック量との関係を示し、図14の(b)は、ライシャンファクターKが“0”であるときの平均実効スループットと入力トラフィック量との関係を示す。 FIG. 14A shows the average throughput and the amount of input traffic when the Leishan factor K indicating the degree of fading is “0” (a smaller value of the Leishan factor K means stronger fading). FIG. 14B shows the relationship between the average effective throughput and the amount of input traffic when the Leishan factor K is “0”.
全ての場合において、平均スループットは、フェージングによるパケットエラーのために低下する(曲線k21〜k24参照)。 In all cases, the average throughput drops due to packet errors due to fading (see curves k21-k24).
しかし、この発明による方式によってパケットを分配して送信した場合の平均スループットは、フェージングが生じている場合でも、IEEE802.11aによってパケットを送信した場合の平均スループットよりも高い(曲線k23,k24参照)。 However, the average throughput when packets are distributed and transmitted by the method according to the present invention is higher than the average throughput when packets are transmitted by IEEE 802.11a even when fading occurs (see curves k23 and k24). .
図14の(b)に示す平均実効スループットは、図11の(b)に示す平均実効スループットとほぼ同じである。 The average effective throughput shown in (b) of FIG. 14 is substantially the same as the average effective throughput shown in (b) of FIG.
図15は、フェージングが生じている場合に各無線機のキューに保持されるパケットの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between the average data size of packets held in the queue of each wireless device and the amount of input traffic when fading occurs.
図15において、縦軸は、MAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズを表し、横軸は、入力トラフィック量を表す。 In FIG. 15, the vertical axis represents the average data size of packets held in the MAC layer queue, and the horizontal axis represents the amount of input traffic.
また、曲線k31は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k32は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k33は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k34は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へ重み付きラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す。更に、曲線k35は、IEEE802.11aによって無線通信を行なう無線リンクML1へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示し、曲線k36は、IEEE802.11bによって無線通信を行なう無線リンクML2へこの発明による方式によってパケットを分配したときの平均データサイズと入力トラフィック量との関係を示す。 Curve k31 shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 performing radio communication by IEEE802.11a by the round robin method, and the curve k32 is radio by IEEE802.11b. The relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 that performs communication by the round robin method is shown. Furthermore, a curve k33 shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the wireless link ML1 that performs wireless communication by IEEE802.11a by the weighted round robin method, and the curve k34 shows the IEEE802.11b. Shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the wireless link ML2 performing wireless communication by the weighted round robin method. Further, curve k35 shows the relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML1 that performs radio communication by IEEE802.11a according to the method of the present invention, and the curve k36 is shown by IEEE802.11b. The relationship between the average data size and the amount of input traffic when packets are distributed to the radio link ML2 that performs radio communication by the method according to the present invention is shown.
フェージングが生じる場合にMAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズは、フェージングが生じない場合にMAC層のキューに保持されるパケットの平均データサイズと同じである(図12参照)。 The average data size of packets held in the MAC layer queue when fading occurs is the same as the average data size of packets held in the MAC layer queue when fading does not occur (see FIG. 12).
図16は、フェージングが生じている場合に入力トラフィック量が4Mbpsから14Mbpsまで増加したときの平均遅延とスループットとの関係を示す図である。 FIG. 16 is a diagram illustrating the relationship between the average delay and the throughput when the input traffic volume increases from 4 Mbps to 14 Mbps when fading occurs.
図16において、縦軸は、平均遅延を表し、横軸は、スループットを表す。また、曲線k37は、ラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均遅延とスループットとの関係を示し、曲線k38は、重み付けラウンドロビン方式によってパケットを分配したときの平均遅延とスループットとの関係を示し、曲線k39は、IEEE802.11aによってパケットを送信したときの平均遅延とスループットとの関係を示し、曲線k40は、この発明による方法によってパケットを分配したときの平均遅延とスループットとの関係を示す。 In FIG. 16, the vertical axis represents the average delay, and the horizontal axis represents the throughput. Curve k37 shows the relationship between average delay and throughput when packets are distributed by the round robin method, and curve k38 shows the relationship between average delay and throughput when packets are distributed by the weighted round robin method. Curve k39 shows the relationship between the average delay and the throughput when the packet is transmitted by IEEE802.11a, and curve k40 shows the relationship between the average delay and the throughput when the packet is distributed by the method according to the present invention.
この発明による方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配して送信した場合のスループットは、ラウンドロビン、重み付きラウンドロビンおよび単一のIEEE802.11aによってパケットを送信した場合のスループットよりも高く、この発明による方式によってパケットを無線リンクML1,ML2に分配して送信した場合の平均遅延は、ラウンドロビン、重み付きラウンドロビンおよび単一のIEEE802.11aによってパケットを送信した場合の平均遅延よりも低い(曲線k37〜k40参照)。従って、この発明によるパケット分配方式は、フェージングが生じる無線通信環境においても、帯域を集約してパケットを高スループットで送信先へ送信するための有効なパケット分配方式である。 The throughput when packets are distributed and transmitted to the radio links ML1 and ML2 by the method according to the present invention is higher than the throughput when packets are transmitted by round robin, weighted round robin, and a single IEEE 802.11a. The average delay when packets are distributed and transmitted to the radio links ML1 and ML2 by the method according to the invention is lower than the average delay when packets are transmitted by round robin, weighted round robin, and a single IEEE 802.11a ( Curves k37 to k40). Therefore, the packet distribution method according to the present invention is an effective packet distribution method for aggregating bands and transmitting packets to a transmission destination with high throughput even in a wireless communication environment in which fading occurs.
上述したシミュレーション結果によって、この発明によるパケット分配方式は、異なる無線通信方式によって無線通信を行なう複数の無線機を用いて送信先へパケットを送信するときに高スループットでパケットを送信できる有効なパケット分配方式であることが実証された。 Based on the simulation results described above, the packet distribution method according to the present invention is an effective packet distribution that can transmit packets at a high throughput when transmitting packets to a destination using a plurality of wireless devices that perform wireless communication using different wireless communication methods. It proved to be a method.
なお、上記においては、コグニティブ基地局1および無線装置2〜5の各々は、3個の無線機11〜13を備えると説明したが、この発明においては、これに限らず、コグニティブ基地局1および無線装置2〜5の各々は、n(nは2以上の整数)個の無線機を備えていればよい。そして、コグニティブ基地局1および無線装置2〜5の各々は、n個の無線機の中から利用可能m(mは1≦m≦nを満たす整数)個の無線機を選択し、その選択したm個の無線機にPq個(またはm=la個)のパケットを上述した方法によって分配して送信先へ送信する。
In the above description, each of the
また、この発明においては、図8および図9に示すフローチャートに従ってパケットを利用可能な無線機(=無線機11〜13のうち、時間資源RTが正である無線機)に分配する分配モジュール15は、「パケット分配手段」を構成する。
Further, in the present invention, the
更に、この発明においては、キュー16は、「バッファ」を構成し、式(1),(2)に従って推定送信所要時間Te(Pn,lk)を演算する分配モジュール15は、「演算手段」を構成する。
Further, in the present invention, the
更に、この発明においては、推定送信所要時間の合計が最小になるようにパケットと無線機との最適組合せを決定する分配モジュール15は、「決定手段」を構成する。
Furthermore, in the present invention, the
最適組合せに従ってパケットを利用可能な無線機(=無線機11〜13のうち、時間資源RTが正である無線機)に分配する分配モジュール15は、「割当手段」を構成する。
The
更に、この発明においては、無線機11〜13の時間資源RT11〜RT13の全てが負であるときに一定値Tを時間資源RT11〜RT13に加算する処理は、「リセット処理」を構成する。
Furthermore, in the present invention, the process of adding the constant value T to the time resources RT11 to RT13 when all of the time resources RT11 to RT13 of the
更に、この発明においては、利用可能な無線機にパケットを分配したときに利用可能な無線機に与えられた時間資源RTの現在の値からパケットを分配した無線機の推定送信所要時間を減算して利用可能な無線機に与えられた時間資源RTの値を更新する処理は、「更新処理」を構成する。 Further, according to the present invention, the estimated transmission time of the radio that has distributed the packet is subtracted from the current value of the time resource RT given to the available radio when the packet is distributed to the available radio. The process of updating the value of the time resource RT given to the available wireless device constitutes an “update process”.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
この発明は、無線デバイスの利用効率を考慮してパケットを分配可能な無線装置に適用される。また、この発明は、無線デバイスの利用効率を考慮してパケットを分配可能な無線装置を備えた無線ネットワークに適用される。 The present invention is applied to a radio apparatus capable of distributing packets in consideration of utilization efficiency of a radio device. In addition, the present invention is applied to a wireless network including a wireless device capable of distributing packets in consideration of utilization efficiency of wireless devices.
1 コグニティブ基地局、2〜5 無線装置、10 無線ネットワーク、11〜13 無線機、11A,12A,13A,16 キュー、14 モニターモジュール、15 分配モジュール、17 通信モジュール、30 コグニティブゲートウェイ、31,41 有線ケーブル、40 ネットワーク。 1 cognitive base station, 2-5 wireless device, 10 wireless network, 11-13 wireless device, 11A, 12A, 13A, 16 queue, 14 monitor module, 15 distribution module, 17 communication module, 30 cognitive gateway, 31, 41 wired Cable, 40 networks.
Claims (8)
前記n個の無線機のうち前記パケットを送信可能なm(mは1≦m≦nを満たす整数)個の無線機におけるパケットの送信所要時間の合計が最小になるように前記m個の無線機に前記パケットを割り当てるパケット割当手段とを備える無線装置。 N (n is an integer greater than or equal to 2) radios each transmitting assigned packets;
The m radios so that the total required packet transmission time is minimized in m (m is an integer satisfying 1 ≦ m ≦ n) of the n radios. A wireless device comprising: packet allocating means for allocating the packet to a device.
前記パケット割当手段は、前記バッファからm個のパケットを読み出し、その読み出したm個のパケットを前記推定送信所要時間の合計が最小になるように前記m個の無線機に割り当てる、請求項3に記載の無線装置。 A buffer for holding packets;
The packet allocating means reads m packets from the buffer, and allocates the read m packets to the m radio devices so that the total estimated transmission time is minimized. The wireless device described.
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JP2009260955A (en) * | 2008-03-31 | 2009-11-05 | Mitsubishi Electric R & D Centre Europe Bv | Method, apparatus, and program for determining to which resource among plural resources, elements of group of elements have to be allocated |
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