JP2009141519A

JP2009141519A - 無線通信端末、無線基地局及びパケット通信方法

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Publication number: JP2009141519A
Application number: JP2007313920A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kano; 淳加納
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-12-04
Filing date: 2007-12-04
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-04
Also published as: JP5033603B2

Abstract

【課題】複数の通信セッションが設定される場合において、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択する。
【解決手段】本発明に係る無線通信端末１００は、ＲＴＰパケットを含む複数種別のパケットを通信先装置（ＰＤＳＮ３００、ＳＩＰ電話機５００、又はＳＩＰサーバ６００）と送受信する。無線通信端末１００は、ＲＴＰパケットの伝送に用いられる補助サービスインスタンスＡＳＩと、他種別のパケットの伝送に用いられるメインサービスインスタンスＭＳＩとを、通信先装置との間に設定する。無線通信端末１００は、無線品質情報に応じて、サービスインスタンスを識別するサービスインスタンス・フローＩＤをＲＴＰパケットに付加する伝送方式、又はサービスインスタンス・フローＩＤの付加を省略する伝送方式のいずれか一方を選択する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数種別のパケットを送受信する無線通信端末、無線基地局及びパケット通信方法に関する。

無線通信システムにおいて、符号化された音声データを含むパケットなど、伝送遅延を抑制することが要求されるパケットを伝送することが一般的になりつつある。一方で、通信の確立や維持に用いられる制御データを含む制御パケットなど、伝送遅延を抑制する必要性が低いパケットも伝送される。

このため、無線通信端末と当該無線通信端末の通信先装置との間に、第１通信セッションと第２通信セッションとを設定する手法が知られている（（X.S0011-004-D "cdma2000 Wireless IP Network Standard: Quality of Service and Header Reduction" (3GPP2)を参照）。第１通信セッションは、特定種別のパケット、具体的には、伝送遅延を抑制することが要求されるパケットの伝送に用いられる論理通信路である。第２通信セッションは、特定種別のパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である。

このような手法では、第２通信セッションを用いて伝送されるパケットよりも第１通信セッションを用いて伝送されるパケットを優先するＱｏＳ制御が可能となり、第１通信セッションによって伝送されるパケットの伝送遅延を抑制することができる。

また、第１通信セッション及び第２通信セッションのそれぞれを用いて伝送される各パケットのヘッダに、通信セッションを識別するセッション識別子を付加する手法が提案されている（特許文献１参照）。
特開２００７−３００２３６号公報（［０００２］，［００２２］段落）

ところで、無線通信端末と無線基地局との無線通信において、第１通信セッションを用いて伝送されるパケットを、第２通信セッションを用いて伝送されるパケットと区別するためには、以下の（ａ）又は（ｂ）のパケット伝送方式を使用することが考えられる。

（ａ）特許文献１に記載の方式、すなわち、第１通信セッション及び第２通信セッションのそれぞれを用いて伝送される各パケットのヘッダにセッション識別子を付加する方式。

（ｂ）第１通信セッションを用いて伝送されるパケットに対するセッション識別子の付加を省略する方式。具体的には、第１通信セッションに専用の無線通信チャネルを設定することによって、第１通信セッションを用いて伝送されるパケットが、第２通信セッションを用いて伝送されるパケットと区別される。

方式（ａ）では、同一の無線通信チャネル上に第１通信セッション及び第２通信セッションを設定可能となるため、無線通信チャネル当たりの伝送速度が高速である場合に、当該伝送速度を最大限に活用可能となる。

方式（ｂ）では、第１通信セッションを用いて伝送されるパケットにおいてヘッダが占める割合（すなわち、オーバーヘッドの割合）を低減することができるため、無線通信チャネル当たりの伝送速度が低速である場合に有効である。

通常、無線通信システムにおいては、無線通信品質の変化によって無線通信チャネル当たりの伝送速度が変化する。しかしながら、特許文献１に記載の手法では、方式（ａ）を常に使用するため、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択することができない問題があった。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の通信セッションが設定される場合において、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択することが可能な無線通信端末、無線基地局及びパケット通信方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、無線基地局（無線基地局２００）を介して、特定種別のパケット（例えば、ＲＴＰパケット）を含む複数種別のパケットを通信先装置（例えば、ＰＤＳＮ３００、ＳＩＰ電話機５００、又はＳＩＰサーバ６００）と送受信する無線通信端末であって、前記特定種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第１通信セッション（補助サービスインスタンスＡＳＩ）と、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第２通信セッション（メインサービスインスタンスＭＳＩ）とを、前記通信先装置との間に設定する通信セッション設定部（制御部１１０）と、前記無線基地局との間の無線品質を示す無線品質情報（例えば、変調クラス）を取得する無線品質情報取得部（無線品質情報取得部１６３）と、前記無線品質情報取得部によって取得された前記無線品質情報に応じて、前記第１通信セッションを用いた伝送であることを識別するセッション識別子（サービスインスタンス・フローＩＤ）を前記特定種別のパケットに付加する第１パケット伝送方式（チャネル共有方式）、又は前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する第２パケット伝送方式（チャネル占有方式）のいずれか一方を選択するパケット伝送方式選択部（方式選択部１６４）と、前記パケット伝送方式選択部によって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、前記セッション識別子を前記特定種別のパケットに付加するセッション識別子付加部（制御部１１０）とを備え、前記セッション識別子付加部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略することを要旨とする。

このような特徴によれば、複数の通信セッションが設定される場合において、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択することが可能な無線通信端末を提供することができる。

本発明の第２の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記パケット伝送方式選択部は、前記無線品質情報に基づいて、前記無線品質が良化したか否かを判定し、前記無線品質が良化したと判定される場合に、前記第１パケット伝送方式を選択することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記パケット伝送方式選択部は、前記無線品質情報に基づいて、前記無線品質が劣化したか否かを判定し、前記無線品質が劣化したと判定される場合に、前記第２パケット伝送方式を選択することを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、物理資源により規定される少なくとも１つの物理チャネルを用いて構成される無線通信チャネル（無線通信チャネルＣＨ）を前記無線基地局との間に設定する無線通信チャネル設定部（無線通信部１０２）をさらに備え、前記通信セッション設定部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、同一の前記無線通信チャネル上に前記第１通信セッション及び前記第２通信セッションを設定することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、本発明の第４の特徴に係り、前記無線通信チャネル設定部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記第１通信セッション専用の前記無線通信チャネルを設定し、前記通信セッション設定部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記第１通信セッション専用の前記無線通信チャネル上に前記第１通信セッションを設定することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、本発明の第１の特徴に係り、前記特定種別のパケットは、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットと比較して、小さい伝送遅延が要求されるパケットであることを要旨とする。

本発明の第７の特徴は、特定種別のパケットを含む複数種別のパケットを無線通信端末（無線通信端末１００）と送受信する無線基地局（無線基地局２００）であって、前記特定種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第１通信セッションと、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第２通信セッションとを、前記無線通信端末と前記無線通信端末の通信先装置（例えば、ＰＤＳＮ３００、ＳＩＰ電話機５００、又はＳＩＰサーバ６００）との間に設定する通信セッション設定部（制御部２１０）と、前記無線通信端末との間の無線品質を示す無線品質情報を取得する無線品質情報取得部（無線品質情報取得部２６３）と、前記無線品質情報取得部によって取得された前記無線品質情報に応じて、前記第１通信セッションを用いた伝送であることを識別するセッション識別子を前記特定種別のパケットに付加する第１パケット伝送方式、又は前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する第２パケット伝送方式のいずれか一方を選択するパケット伝送方式選択部（方式選択部２６４）と、前記パケット伝送方式選択部によって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、前記セッション識別子を前記特定種別のパケットに付加するセッション識別子付加部（制御部２１０）とを備え、前記セッション識別子付加部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略することを要旨とする。

このような特徴によれば、複数の通信セッションが設定される場合において、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択することが可能な無線基地局を提供することができる。

本発明の第８の特徴は、無線通信端末と前記無線通信端末の通信先装置との間で、無線基地局を介して特定種別のパケットを含む複数種別のパケットを送受信するパケット通信方法であって、前記特定種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第１通信セッションと、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第２通信セッションとを、前記無線通信端末と前記通信先装置との間に設定するステップと、前記無線通信端末と前記無線基地局との間の無線品質を示す無線品質情報を取得するステップと、前記取得するステップによって取得された前記無線品質情報に応じて、前記第２通信セッションを用いた伝送であることを識別するセッション識別子を前記特定種別のパケットに付加する第１パケット伝送方式、又は前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する第２パケット伝送方式のいずれか一方を選択するステップと、前記選択するステップによって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、前記セッション識別子を前記特定種別のパケットに付加するステップと、前記選択するステップによって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略するステップとを備えることを要旨とする。

このような特徴によれば、複数の通信セッションが設定される場合において、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択することが可能なパケット通信方法を提供することができる。

本発明によれば、複数の通信セッションが設定される場合において、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択することが可能な無線通信端末、無線基地局及びパケット通信方法を提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施形態に係る通信システムを説明する。以下の実施形態における図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。

以下においては、（１）通信システムの概要、（２）通信システムの構成、（３）チャネル共有方式及びチャネル占有方式、（４）各サービスインスタンスにおけるパケット構成、（５）パケットフロー制御処理、（６）通信フレーム構成及び適応変調、（７）通信システムの詳細動作、（８）作用及び効果、（９）その他の実施形態、の順に説明する。

（１）通信システムの概要
まず、図１〜図３を用いて、本実施形態に係る通信システムの概略構成について説明する。具体的には、（１．１）通信システムの全体構成、（１．２）通信システムの概略動作、（１．３）プロトコルスタックについて説明する。

（１．１）通信システムの全体構成
図１は、本実施形態に係る通信システム１０の全体概略構成図である。本実施形態では、ＶｏＩＰ（Voice over Internet Protocol）アプリケーションに適用される通信システム１０について説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る通信システム１０は、無線通信端末１００、無線基地局２００、ＰＤＳＮ(Packet Data Serving Node)３００、インターネット４００、ＳＩＰ(Session Initiation Protocol : RFC 3261 IETF)電話機５００、及びＳＩＰサーバ６００を有する。

無線通信端末１００及び無線基地局２００は、高速通信可能な無線通信システムであるｉＢｕｒｓｔ（登録商標）システムに基づく構成を有している（ｉＢｕｒｓｔについては、”High Capacity - Spatial Division Multiple Access (HC-SDMA)”ATIS - PP - 0700−00４.2007 (ATIS / ANSI)を参照）。なお、ｉＢｕｒｓｔシステムでは、ＴＤＭＡ及びＳＤＭＡ／ＴＤＤ通信方式が用いられる。

無線通信端末１００、無線基地局２００、及びＰＤＳＮ３００は、上述したＸ．Ｓ００１１−００４−Ｄに従ったＱｏＳ制御に対応している。Ｘ．Ｓ００１１−００４−Ｄでは、帯域予約のメカニズムにより、リアルタイムアプリケーションが送受信するパケットフローのＱｏＳを保証する。

Ｘ．Ｓ００１１−００４−ＤにおけるＱｏＳ制御では、１つのＰＰＰ(Point to Point Protocol)コネクションにおいて複数のサービスインスタンスが構成される。本実施形態において、サービスインスタンスとは、パケットフローを運搬する伝搬路の抽象例であり、Ｘ．Ｓ００１１−００４−Ｄではそれぞれ異なる機能を付与されたサービスオプション（ＳＯ）種別できていされる。

このように、複数のサービスインスタンスを設定し、サービスインスタンス毎に異なるＱｏＳを与えることで、きめ細かいＱｏＳ制御が実現される。

（１．２）通信システムの概略動作
図２は、通信システム１０の概略動作を説明するための機能ブロック構成図である。図２において、無線通信端末１００は、ＳＩＰクライアント部１５１及びＧ７２９Ａコーデック１５２を有している。ＳＩＰ電話機５００は、Ｇ７２９Ａコーデック５５１を有している。

まず、無線通信端末１００は、無線接続を無線基地局２００に要求する。無線基地局２００は、無線通信端末１００からの無線接続要求を受け付ける。

そして、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、無線通信チャネルＣＨを設定する。無線通信チャネルＣＨは、少なくとも１つの物理チャネルを用いて構成される。本実施形態では、タイムスロットが物理チャネルに相当する。

無線基地局２００は、無線通信端末１００とＰＤＳＮ３００との間で送受信されるパケットフローを中継する機能を有する。また、無線基地局２００は、Ａ１１シグナリングプロトコルを用いて、ＰＤＳＮ３００との間にＡ１０コネクションを設定する。

無線通信端末１００、無線基地局２００、及びＰＤＳＮ３００は、無線通信チャネルＣＨ及びＡ１０コネクションの設定後において、無線通信端末１００とＰＤＳＮ３００との間に、メインサービスインスタンス（第２通信セッション）ＭＳＩを確立する。

無線通信端末１００は、電源投入時などの通信開始時においては、まずメインサービスインスタンスＭＳＩを確立させる。本実施形態では、メインサービスインスタンスＭＳＩは、無線通信端末１００とＰＤＳＮ３００とのＰＰＰコネクション確立時に、１つの物理チャネル上に確立される。

無線通信端末１００、無線基地局２００、及びＰＤＳＮ３００は、無線通信端末１００がサービスインスタンスを確立していない状態においてサービスインスタンスが確立された場合、確立されたサービスインスタンスをメインサービスインスタンスＭＳＩとして認識する。

メインサービスインスタンスＭＳＩは、１つのＰＰＰコネクションにつき１つのみ存在する。メインサービスインスタンスＭＳＩは、他のサービスインスタンスを通過しない全てのパケットフローの伝送に用いられる。

具体的には、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、メインサービスインスタンスＭＳＩと無線通信チャネルＣＨとの対応付けを記憶する。無線基地局２００及びＰＤＳＮ３００は、メインサービスインスタンスＭＳＩとＡ１０コネクションとの対応付けを記憶する。

そして、無線通信端末１００は、メインサービスインスタンスＭＳＩを介して、ＰＰＰ接続要求をＰＤＳＮ３００に送信する。

ＰＤＳＮ３００は、ＰＰＰサーバとしての機能を有し、無線通信端末１００からのＰＰＰ接続要求を受け付けると共に、グローバルＩＰアドレスを無線通信端末１００に割り当てる。

その結果、無線通信端末１００は、ＰＤＳＮ３００から割り振られたグローバルＩＰアドレスを用いて、インターネット４００に接続されたネットワーク機器と通信可能になる。本実施形態では、無線通信端末１００は、ＳＩＰ電話機５００とＳＩＰ電話を実行するものとする。

ＳＩＰ電話を開始する際、無線通信端末１００は、ＳＩＰサーバ６００とネゴシエーションする。そして、無線通信端末１００は、Ｘ．Ｓ００１１−００４−Ｄが規定するＲＳＶＰ (Resource reSerVation Protocol)に従ってＰＤＳＮ３００とネゴシエーションを行い、補助サービスインスタンス（第１通信セッション）ＡＳＩを確立する。

具体的には、無線通信端末１００、無線基地局２００、及びＰＤＳＮ３００は、既にメインサービスインスタンスＭＳＩを確立している状態から追加のサービスインスタンスを確立した場合は、当該サービスインスタンスを補助サービスインスタンスＡＳＩであると認識する。この場合、無線通信端末１００は、ＰＤＳＮ３００との間でのＰＰＰ確立のための情報交換及びグローバルＩＰアドレスの取得は行わない。

補助サービスインスタンスＡＳＩには、ＲＳＶＰによってネゴシエーションされたパケット種別選択方法及び伝送方法が適用される。パケット種別選択方法としては、例えば、ＳＩＰ電話機５００のＩＰアドレスや、使用するＵＤＰポート番号、ＲＴＰペイロードがＧ７２９Ａ(8Kbps)であるといった内容がネゴシエーションされる。伝送方式としては、例えば、ＲＯＨＣ(RObust Header Compression : RFC 3095 IETF)を適用することがネゴシエーションされる。

このようにして、補助サービスインスタンスＡＳＩに流れるパケット種別を制限することにより、リアルタイムアプリケーションが送受信するパケットフローに対して、特別なＱｏＳを与えることができる。

無線通信端末１００及び無線基地局２００は、補助サービスインスタンスＡＳＩと無線通信チャネルＣＨとの対応付けを記憶する。無線基地局２００及びＰＤＳＮ３００は、補助サービスインスタンスＡＳＩとＡ１０コネクションとの対応付けを記憶する。

補助サービスインスタンスＡＳＩが確立されると、ＳＩＰサーバ６００は、無線通信端末１００とＳＩＰ電話機５００との間に、ＳＩＰ電話用のＲＴＰセッションを確立する。なお、ＳＩＰは、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰプロトコルを用いたパケットストリームを任意のインターネットノード間で接続するプロトコルである。そして、ＲＴＰセッションが確立されると、無線通信端末１００は、ＳＩＰ電話機５００とのＳＩＰ電話を実行可能になる。

なお、補助サービスインスタンスＡＳＩにおいては、パケットフローごとに種別が予めネゴシエーションされているため、パケットフロー特有のオーバーヘッドを省略することができる。例えば、Ｘ．Ｓ００１１−００４−Ｄにおけるサービスオプション６７（ＳＯ６７）では、補助サービスインスタンスＡＳＩは、ＰＰＰフローのうちＲＯＨＣが適用されるパケットのみを透過させる。ＳＯ６７では、ＰＰＰのオーバーヘッドが省略される。

（１．３）プロトコルスタック
次に、図３及び図４を用いて、通信システム１０におけるプロトコルスタックについて説明する。

図３は、通信システム１０においてメインサービスインスタンスＭＳＩに適用されるプロトコルスタックを示す図である。図４は、通信システム１０において補助サービスインスタンスＡＳＩに適用されるプロトコルスタックを示す図である。

メインサービスインスタンスＭＳＩには、補助サービスインスタンスＡＳＩを通過しない全てのパケットフローの伝送に用いられるため、ＲＯＨＣ圧縮が施されず、ＰＰＰよりも上位のレイヤで特別な処理が行われない。

一方、補助サービスインスタンスＡＳＩは、音声や動画等のメディアパケットを伝送するため、ＩＰ（RFC 791 IETF）を下位レイヤとして、ＵＤＰ(RFC 768 IETF)、ＲＴＰ(RFC 1889 IETF)が用いられている。また、無線通信端末１００と無線基地局２００の間では、ＰＰＰヘッダのオーバーヘッドが取り除かれている。

無線通信端末１００及びＰＤＳＮ３００には、ＲＯＨＣが実装されている。ＲＯＨＣは、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケットヘッダの合計４０バイトを最小で２バイトまで圧縮する。なお、ＶｏＩＰによる音声通信では、２つのＧ７２９Ａ（８Ｋｂｐｓ）コーデックパケットが１つのＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケットに格納される。

無線基地局２００とＰＤＳＮ３００との間のサービスインスタンスは、ＧＲＥ(Generic Routing Encapsulation RFC 2784)プロトコルに従ったＡ１０コネクションで実現されている。Ａ１０コネクションを１つのＰＰＰコネクションにおいて複数確立させることで、無線基地局２００とＰＤＳＮ３００との間で複数のサービスインスタンスが確立される。

（２）通信システムの構成
次に、図５〜図７を用いて、通信システム１０を構成する無線通信端末１００、無線基地局２００、及びＰＤＳＮ３００の構成について説明する。

（２．１）無線通信端末の構成
図５は、無線通信端末１００の機能ブロック構成図である。図５に示すように、無線通信端末１００は、アンテナ１０１、無線通信部１０２、キーパッド１０３、マイク１０４、スピーカ１０５、Ｇ７２９Ａコーデック１５２、及び制御部１１０を有する。

本実施形態において、制御部１１０は、メインサービスインスタンスＭＳＩ（第２通信セッション）及び補助サービスインスタンスＡＳＩ（第１通信セッション）を設定する通信セッション設定部として機能する。また、制御部１１０は、補助サービスインスタンスＡＳＩを識別する識別子をパケットに付加する識別子付加部として機能する。

さらに、制御部１１０は、受信データバッファ１１１、受信フロー制御部１１２、ＲＯＨＣ展開部、ＩＰプロトコルスタック管理部１１４、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケット管理部１１５、ＲＳＶＰクライアント部１１６、ＰＰＰクライアント部１１７、ＤＨＣＰクライアント部１１８、ＳＩＰプロトコル管理部１１９、ＲＯＨＣ圧縮部１２０、Ｌ４パケット構築部１２１，１２２、送信フロー制御部１２３、無線品質情報取得部１６３、及び方式選択部１６４を有する。

無線通信部１０２は、無線通信チャネルＣＨを無線基地局２００との間に設定する。また、無線通信部１０２は、受信ＳＩＮＲに基づく適応変調（リンク・アダプテーション）を実行する。

送信フロー制御部１２３は、無線基地局２００とネゴシエーションする機能を有する。送信フロー制御部１２３は、補助サービスインスタンスＡＳＩのパケットコンテキスト、サービスオプション種別、及びフローＩＤ等のコンテキストの記憶保持を行う。

無線品質情報取得部１６３は、無線通信部１０２から、無線基地局２００との間の無線品質を示す無線品質情報を取得する。方式選択部１６４は、無線品質情報に応じて、後述するチャネル共有方式又はチャネル占有方式のいずれかを選択する。

Ｇ７２９Ａコーデック１５２は、マイク１０４からの音声データをサンプリングすると共に、コーデックペイロードに変換する。

変換された音声データは、ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケット管理部１１５を経由してＲＯＨＣ圧縮部１２０によって圧縮される。ＲＯＨＣ圧縮が施されたＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰパケットは、Ｌ４パケット構築部１２１及び送信フロー制御部１２３を経由して送信される。

その際、無線通信部１０２は、補助サービスインスタンスＡＳＩに対応する無線通信チャネルＣＨを用いて無線基地局２００に送信する。

補助サービスインスタンスＡＳＩに対応する無線通信チャネルＣＨから無線通信部１０２がパケットを受信すると、受信されたパケットは、受信データバッファ１１１を経由して受信フロー制御部１１２に入力される。

受信フロー制御部１１２は、無線通信チャネルＣＨに対応付けされたサービスインスタンスの種別により、受信したパケットをＲＯＨＣ展開部１１３に入力するかＩＰプロトコルスタック管理部１１４に入力するかを制御する。

Ｇ７２９Ａコーデック１５２は、無線基地局２００から受信したＧ７２９Ａ(8Kbps)音声データを音声データに変換し、スピーカ１０５から音声として出力する。

なお、各バッファ（データキュー）の詳細動作については後述する。

（２．２）無線基地局２００の構成
図６は、無線基地局２００の機能ブロック構成図である。図６に示すように、無線基地局２００は、アンテナ２０１、無線通信部２０２、Ａ１０／ＧＲＥ通信部２０３、及び制御部２１０を有する。

制御部２１０は、受信パケットバッファ２１１、受信フロー制御部２１２、Ａ１０／ＧＲＥパケット構築部２１３，２１４、送信バッファ２１５，２１６、受信フロー制御部２１７、Ｌ４パケット構築部２１８，２１９、及び送信フロー制御部２２０を有する。

Ａ１０／ＧＲＥ通信部２０３は、ＰＤＳＮ３００とのインターフェースを実現する機能ブロックとなる。Ａ１０／ＧＲＥ通信部２０３からの受信パケットは、受信フロー制御部２１７に送られる。

送信フロー制御部２２０は、Ａ１０コネクションに対応付けされたサービスインスタンス種別に従い、受信パケットをメインサービスインスタンスＭＳＩに対応付けされた無線通信チャネルＣＨへの送信バッファに送信するか、補助サービスインスタンスＡＳＩに対応付けされた無線通信チャネルＣＨへの送信バッファに送信するかを切り替える。

また、送信フロー制御部２２０は、無線通信端末１００との間でネゴシエーションし、補助サービスインスタンスＡＳＩのパケットコンテキストの記憶保持を行う。

無線通信部２０２は、無線通信端末１００との間に無線通信チャネルＣＨを確立し、無線通信端末１００とのインターフェースを実現する機能ブロックとなる。

受信フロー制御部２１２は、無線通信チャネルＣＨに対応付けされたサービスインスタンス種別に従い、受信パケットをメインサービスインスタンスＭＳＩに対応付けされたＡ１０コネクションチャネルへの送信バッファに送信するか、補助サービスインスタンスＡＳＩに対応付けされたＡ１０コネクションチャネルへの送信バッファに送信するかを切り替える。

（２．３）ＰＤＳＮ３００の構成
図７は、ＰＤＳＮ３００の機能ブロック構成図である。図７に示すように、ＰＤＳＮ３００は、Ａ１０／ＧＲＥ通信部３０１、ＬＬ／ＰＬ送受信部３０２、及び制御部３１０を有する。

ＬＬ／ＰＬ送受信部３０２は、リンクレイヤ（ＬＬ）及び物理レイヤ（ＰＬ）レベルにおけるインターネット４００とのインターフェースを実現する機能ブロックとなる。Ａ１０／ＧＲＥ通信部３０１は、無線基地局２００とのインターフェースを実現する機能ブロックとなる。

制御部３１０は、受信パケットバッファ３１３、受信フロー制御部３１４、Ａ１０／ＧＲＥパケット除去部３１５，３１６、ＩＰプロトコルスタック管理部３１７、ＰＰＰサーバ部３１８、ＲＳＶＰサーバ部３１９、ＤＨＣＰサーバ部３２０、ＲＯＨＣ展開部３２１、送信バッファ３２２、受信パケットバッファ３２３、パケットフィルタ３２４、ＲＯＨＣ圧縮部３２５、Ａ１０／ＧＲＥパケット構築部３２６，３２７、及び送信フロー制御部３２８を有する。

ＬＬ／ＰＬ送受信部３０２からのパケットは、ＲＳＶＰにより無線通信端末１００とネゴシエーションされた基準に従い、パケットフィルタ３２４により分配される。具体的には、パケットフィルタ３２４は、補助サービスインスタンスＡＳＩに対応付けされたＡ１０／ＧＲＥパケット構築部３２６、又はメインサービスインスタンスＭＳＩに対応付けされたＡ１０／ＧＲＥパケット構築部３２７のいずれかにパケットを分配する。

また、送信フロー制御部３２８は、無線通信端末１００との間でＰＤＳＮ３００との間でＲＳＶＰプロトコルを用いてネゴシエーションを行い、サービスオプションやフローＩＤ等のコンテキストの記憶保持を行う。

Ａ１０／ＧＲＥ通信部３０１からの受信パケットのうち、メインサービスインスタンスＭＳＩに含まれるパケットには、無線通信端末１００からＰＤＳＮ３００へ向けての、例えばＰＰＰやＲＳＶＰといったパケットが存在する。受信フロー制御部３１４は、ＰＤＳＮ３００向けのパケットをＩＰプロトコルスタック管理部３１７に入力する。

メインサービスインスタンスＭＳＩを経由したＰＤＳＮ３００宛以外のパケットは、Ａ１０／ＧＲＥパケット除去部３１５，３１６によってＡ１０／ＧＲＥヘッダが除去された後ＬＬ／ＰＬ送受信部３０２に送られる。

受信フロー制御部３１４は、受信パケットのうち、補助サービスインスタンスＡＳＩを経由したパケットを受信した場合、Ａ１０／ＧＲＥを除去した後、当該パケットをＲＯＨＣ展開部３２１に入力する。ＲＯＨＣ展開部３２１は、ＲＯＨＣ展開によってＩＰパケットを復元した後、当該ＩＰパケットをＬＬ／ＰＬ送受信部３０２に送る。

（３）チャネル共有方式及びチャネル占有方式
次に、図８を用いて、チャネル共有方式及びチャネル占有方式について説明する。具体的には、無線通信端末１００と無線基地局２００との無線通信においてサービスインスタンスを設定する具体的方法について説明する。

（３．１）チャネル共有方式（第１パケット伝送方式）
図８に示すように、チャネル共有方式では、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、１つの無線通信チャネルＣＨ上に、メインサービスインスタンスＭＳＩ及び補助サービスインスタンスＡＳＩを設定する。

このため、チャネル共有方式では、サービスインスタンスを識別するための識別子が、補助サービスインスタンスＡＳＩを介して伝送されるパケットＰ１のヘッダにオーバーヘッドとして埋め込まれる。本実施形態においては、当該識別子をサービスインスタンス・フローＩＤ（セッション識別子）と呼ぶ。

このようにすると、オーバーヘッドと引き換えに、１つの無線通信チャネルＣＨを複数のサービスインスタンスが共有することが可能となる。無線通信チャネルＣＨの帯域幅が広く、オーバーヘッドが十分に小さい場合、このようなオーバーヘッドに起因する帯域の減少が支配的ではなくなる。

したがって、チャネル共有方式によれば、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、無線通信チャネルＣＨの帯域幅が広い場合に、帯域を有効活用することができる。なお、本実施形態においては、無線通信端末１００と無線基地局２００との通信開始時において、チャネル共有方式が選択されるものとする。

さらに、他の優先順位の落ちる用途のパケットＰ１を、メインサービスインスタンスＭＳＩを用いて透過させることができる。この時、無線通信チャネルＣＨは１つしか使用していないため、他の無線通信チャネルＣＨは他の用途に用いることが可能となり、無線通信リソースを有効利用することができる。

一方で、無線通信端末１００が例えばセルエッジに位置する場合、非常に狭い帯域幅しか確保できない場合が存在する。よって、サービスインスタンス・フローＩＤによるオーバーヘッドがもたらす帯域幅減は相対的に無視できないものとなることがある。

また、チャネル共有方式では、無線帯域が著しく低くなった場合に、優先順位の低いパケットの伝達が不能になる。あるいは、当該パケットの伝達をさせると、優先順位の高いパケットＰ１のスループットを低下させてしまう。

なお、優先順位の低いパケットＰ２は、ＲＯＨＣ等の圧縮が施されていないので、大きなサイズとなることが多い。ＦＴＰやＨＴＴＰ等のデータパケットの場合、頻度が低くても一時的に使用する帯域が大きくなる傾向が高い。

さらに、チャネル共有方式では、物理レイヤに密着した木目細かいＱｏＳ制御をサービスインスタンス毎に施すことが難しくなる。

（３．２）チャネル占有方式（第２パケット伝送方式）
チャネル占有方式では、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、補助サービスインスタンスＡＳＩ専用の無線通信チャネルＣＨ２を設定する。そして、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、補助サービスインスタンスＡＳＩ専用の無線通信チャネルＣＨ２上に補助サービスインスタンスＡＳＩを設定する。

チャネル占有方式によれば、補助サービスインスタンスＡＳＩを介して伝送されるパケットＰ１に共通するオーバーヘッドが自明となることから、補助サービスインスタンスＡＳＩを識別するためのサービスインスタンス・フローＩＤによるオーバーヘッドを省略することが可能となる。

さらに、メインサービスインスタンスＭＳＩにも別の無線通信チャネルＣＨ１が割り当て可能であるため、優先順位の低いパケットＰ２も、メインサービスインスタンスＭＳＩを用いて伝送することができる。

一方で、無線通信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の余力となる帯域を使うことが困難になる。つまり無線通信チャネルＣＨ２を占有する代わりにオーバーヘッドの省略のメリットを得ているため、無線通信チャネルＣＨ１，ＣＨ２の余剰帯域が犠牲になる。

（３．３）チャネル共有方式及びチャネル占有方式の切り替え処理
無線通信端末１００は、無線基地局２００との間の無線品質に応じて、チャネル共有方式及びチャネル占有方式を切り替える。具体的には、無線通信端末１００は、無線品質を閾値と比較して、比較結果に応じてチャネル共有方式及びチャネル占有方式のいずれかを選択する。通信品質の判断基準の具体例については後述する。

無線通信端末１００は、無線品質が良化した場合にはチャネル共有方式を選択し、無線品質が劣化した場合にはチャネル占有方式を選択する。

無線品質が良く、１つの無線通信チャネルＣＨにサービスインスタンスを割り当てても余剰な帯域が十分ある場合、無線通信端末１００は、チャネル共有方式を選択する。チャネル共有方式では、余剰のスループットを他の優先順位の落ちる用途に使えるようにする。

一方、無線品質が悪く、帯域確保が困難である場合、無線通信端末１００は、チャネル占有方式を選択する。チャネル占有方式では、オーバーヘッドを最少とし、できる限り補助サービスインスタンスＡＳＩが使用可能な帯域を保証することができる。

チャネル共有方式においては、ＱｏＳは共通となってしまう部分が発生するが、帯域が十分にあるため、それほど綿密なＱｏＳ制御を与えなくても十分なパケット伝送品質を確保できる。

一方、チャネル占有方式においては、ＱｏＳ制御が必要な優先順位の高い補助サービスインスタンスＡＳＩに無線通信チャネルＣＨ２を占有させることにより、物理レイヤ及びＬ２（ＯＳＩ参照モデルの第２層に相当）に密着した綿密なＱｏＳ制御を個別に行うことが可能となる。したがって、狭い帯域を慎重にケアすることが可能になり、十分な伝送品質を確保できる。

ただし、リソースは有限であるため、チャネル占有方式では、無線通信端末１００に対して無線通信チャネルＣＨ２を必ずしも割り当可能であるとは限らない。

これに対し、チャネル共有方式では、論理的なチャネル分割になるが故に、リソースの制限を遥かに緩くすることができる。このため、無線通信端末１００からの要求に従い無線通信チャネルＣＨを割り当てることができる可能性が高い。

したがって、通信開始時において、チャネル共有方式を選択すると、リソースの割り当て不可によるＶｏＩＰセッション確立不能となることを回避できる。

（４）各サービスインスタンスにおけるパケット構成
次に、図９〜図１１を用いて、各サービスインスタンスにおけるパケット構成について説明する。

（４．１）メインサービスインスタンスにおけるパケット構成
図９は、メインサービスインスタンスＭＳＩにおけるペイロード及びヘッダのサイズを示す表である。

図９において、ＰＰＰヘッダとは、RFC1662: ＰＰＰ in HDLC-like Framingで規定されるヘッダである。

サービスインスタンス・フローＩＤは、上述したように、サービスインスタンスを識別するための識別子であり、各サービスインスタンスを確立させる時、無線基地局２００と無線通信端末１００とのネゴシエーションにより決定される。

なお、Ｌ３デリミタとは、物理レイヤ及びＬ２よりも上位レイヤでのオクテットストリームで運搬されるオクテット列から、Ｌ３パケットを切り出すためのデリミタタグであり、次のデリミタタグの位置を表示する。

Ｌ２でのＡＲＱ（自動再送制御）の働きにより、物理レイヤからのオクテットストリームは送信側の意図する順番に並び替えられて、上位レイヤに渡される。

しかしながら、オクテットストリームとして渡されるが故に、Ｌ３パケットを切り出すための仕組みが必要となる。Ｌ３デリミタは、次のデリミタまでの位置を指定して、Ｌ３パケットの区切りを明示するためのオーバーヘッドとなり、受信側はデリミタに基づいてＬ３パケットの切り出しを実現する。

（４．２）補助サービスインスタンス（チャネル共有方式時）におけるパケット構成
図１０は、補助サービスインスタンスＡＳＩ（チャネル共有方式時）におけるペイロード及びヘッダのサイズを示す表である。

図１０において、各オーバーヘッドの意味は、メインサービスインスタンスの場合と同様であるが、補助サービスインスタンスＡＳＩとしてサービスオプション６７(ＳＯ６７)が選択されているため、ＰＰＰヘッダのオーバーヘッドは省略されている。代わりに、上位に流通するプロトコルはＲＯＨＣに限定される。

なお、補助サービスインスタンスＡＳＩでは、ＰＰＰヘッダにおけるオーバーヘッドが省略される。プロトコルフィールド等のコンテキスト情報は、ＲＳＶＰプロトコルによりＰＤＳＮ３００と無線通信端末１００の間でネゴシエーションされることにより、暗黙の送信となる。

また、固定の値を持つフィールドは、暗黙の送信として、受信側で固定値を補完する。ＦＣＳフィールドも、暗黙の送信とし、受信側はＬ３デリミタによりデータレングスを計算した後、ＦＣＳを再計算することにより補完する。

（４．３）補助サービスインスタンス（チャネル占有方式時）におけるパケット構成
図１１は、補助サービスインスタンスＡＳＩ（チャネル占有方式時）におけるペイロード及びヘッダのサイズを示す表である。

図１１において、各オーバーヘッドの意味は、メインサービスインスタンスの場合と同様である。チャネルを占有しているため、サービスインスタンス・フローＩＤは自明となり省略される。

（５）パケットフロー制御処理
次に、無線通信端末１００及び無線基地局２００において実行されるパケットフロー制御処理について説明する。

ＶｏＩＰアプリケーションにおいてＵＤＰプロトコルを用いる場合、上位レイヤでのデータ再送は行われない。遅延によって再生機会を逸したＣＯＤＥＣペイロードはアプリケーションにより廃棄される。

従って、ＶｏＩＰアプリケーションでは、遅延したデータの伝達確実性確保のために、後続するデータの到着遅延を発生させるよりも、許容を超えて遅延するパケットは積極的に廃棄し、後続するデータが実時間で到着する可能性を向上させる方が、主観的音声品質の維持には有効となる場合がある。

よって、限度を超えて遅延するパケットの再送は抑制すると、ＶｏＩＰアプリケーションに適した伝送路を提供することができる。

無線通信端末１００から無線基地局２００に対するデータも、無線基地局２００から無線通信端末１００へのデータも無線品質の劣化により伝達が滞る場合がある。

このような場合、送信データは送信側の送信バッファに蓄えられ、無線品質が改善し送信可能になるのを待つ。ただし、無線品質が改善されない場合もありえる。その場合は後続データの到着により送信バッファが溢れることになり、より古いデータを廃棄しなければならない。

補助サービスインスタンスＡＳＩを介して伝送されるパケットはＧ７２９Ａ音声データをＲＴＰペイロードとするＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰであるので、再送により到着の信頼性を高めるよりパケット廃棄してでも到着の実時間性を確保した方が主観的音声品質は良いといえる。

よって、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、補助サービスインスタンスＡＳＩに対して、送信バッファのサイズを小さくし、３秒程度以上過去のパケットが積極的に廃棄されるよう制御を行う。

一方で、メインサービスインスタンスＭＳＩについては、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、ＳＩＰ電話を維持するための重要なデータが流通することを考慮して、比較的大きな送信バッファを用意する。これにより、パケットの廃棄ができる限り発生しないように制御される。

メインサービスインスタンスＭＳＩと補助サービスインスタンスＡＳＩの送信バッファサイズの差により、メインサービスインスタンスＭＳＩにはパケット欠落を回避しデータの到着信頼性を高めるＱｏＳが与えられ、補助サービスインスタンスＡＳＩにはデータの実時間到着の確度を高めるＱｏＳが与えられることとなる。

（５．１）チャネル共有方式におけるパケットフロー制御処理
図１２は、チャネル共有方式におけるパケットフロー制御処理を説明するための図である。図１２に示す各機能ブロックは、図５〜図７に示した各送信フロー制御部、各受信フロー制御部、各バッファに設けられる。

図１２（ａ）に示すように、送信時おいては、全てのサービスインスタンスを流れるパケットは、一旦、それぞれのサービスインスタンスに独立して用意されている送信データキュー８０１Ａ，８０１Ｂに蓄えられるとともに、対応するサービスインスタンス・フローＩＤが付加される。更に、補助サービスインスタンスＡＳＩの場合は、ＰＰＰヘッダが除去される。

その後、フロー制御部８０２は、流量に合わせて、Ｌ３へのキュー８０４に優先順位に応じてパケットを転送する。帯域が十分にある場合は全てのパケットがＬ３へのキュー８０４に転送される。

帯域が狭い場合、帯域制御部８０３は、補助サービスインスタンスＡＳＩを優先的にＬ３へのキュー８０４に転送する。更に帯域が狭くなってきた場合、帯域制御部８０３は、補助サービスインスタンスＡＳＩのデータキューに留まっているパケットのうち、古いものから順に廃棄する制御を行う。

図１２（ｂ）に示すように、受信時おいては、Ｌ４フロー分離部６０６は、Ｌ３からのパケットを、サービスインスタンス・フローＩＤを目印に各サービスインスタンスに振り分ける。補助サービスインスタンスＡＳＩについては、フロー制御部８０２は、補助サービスインスタンスＡＳＩ毎のコンテキスト情報から、ＰＰＰヘッダを再構築して、上位データパケットを再構築する。

（５．２）チャネル占有方式におけるパケットフロー制御処理
図１３は、チャネル占有方式におけるパケットフロー制御処理を説明するための図である。図１３に示す各機能ブロックは、図５〜図７に示した各送信フロー制御部、各受信フロー制御部、各バッファに設けられる。

図１３（ａ）に示すように、帯域制御部８０３は、補助サービスインスタンスＡＳＩを流れるパケットのみを破棄の対象としている。その他の点は、図１２（ａ）と同様である。

図１３（ｂ）に示すように、補助サービスインスタンスＡＳＩについては、無線通信チャネルの識別情報（具体的には、タイムスロット番号）と補助サービスインスタンスＡＳＩのフローＩＤとの関連情報とを用いた振り分けが行われる。その他の点は、図１２（ｂ）と同様である。

（６）通信フレーム構成及び適応変調
次に、図１４及び図１５を用いて、通信フレーム構成及び適応変調について説明する。

（６．１）通信フレーム構成
図１４は、無線通信端末１００と無線基地局２００との無線通信に用いられる通信フレームのフレーム構成図である。

無線基地局２００は、無線通信端末１００からの無線接続要求により、ＴＤＭＡ-ＴＤＤに従ったタイムスロット（物理チャネル）１つを用いた無線通信チャネルＣＨを確立する。

図１４では、ＴＤＭＡ方式によりアップリンク（無線通信端末１００から無線基地局２００へ向かう方向）及びダウンリンク（無線基地局２００から無線通信端末１００へ向かう方向）共に３多重されている。

タイムスロットは、アップリンクとダウンリンクで非対称な構成となっている。タイムスロット番号１のアップリンクスロット及びダウンリンクスロットは対となり、１つの無線通信端末１００に割り当てられる。

なお、メインサービスインスタンスＭＳＩは、スロット番号１のタイムスロット上で確立され、サービスインスタンス・フローＩＤとして１が割り当てられる。

（６．２）適応変調
図１５は、無線通信端末１００及び無線基地局２００において実行される適応変調の変調クラスを示す図である。

無線通信端末１００及び無線基地局２００は、複数の変調方式とコーディングレートの組で表される変調クラスをサポートする。図１５におけるスループットは、物理チャネル１つ当たり物理チャネルのスループットを示している。

変調クラスには、所要ＳＩＮＲが規定されている。所要ＳＩＮＲが高い変調クラスであるほどスループットが大きくなる。所要ＳＩＮＲが低い変調クラスであるほどスループットが小さくなる。

無線通信端末１００及び無線基地局２００は、受信ＳＩＮＲが所要ＳＩＮＲを上回っている場合は、可能な限り高い変調クラスを選択することにより、高いスループットを確保する。

無線通信端末１００及び無線基地局２００は、受信ＳＩＮＲが低い場合は、より低い変調クラスを選択することにより、通信を継続可能とする制御を行う。

補助サービスインスタンスＡＳＩがチャネル占有方式である場合、無線通信端末１００は、送信と受信に用いている変調クラスを監視する。変調クラスのどちらかが３未満である場合、無線通信端末１００は、当該物理チャネルの送信余力が十分では無いと判断し、チャネル占有方式を継続する。

変調クラスの両方が３以上である場合、無線通信端末１００は、当該物理チャネルの送信余力が十分であると判断し、チャネル占有方式から、チャネル共有方式に変更を行う。

この結果、高いスループットを持つ変調クラスが選択されている状況下では、チャネル共有方式を用いて、補助サービスインスタンスＡＳＩに帯域を割り当て好適なＶｏＩＰを行うことを可能とする。一方、低いスループットが支配的に選択されている状況下では、チャネル占有方式を用いて、オーバーヘッドを極限まで削減する。

（７）通信システムの詳細動作
次に、図１６〜図１８を用いて、通信システム１０の詳細動作について説明する。

（７．１）サービスインスタンスの設定動作
図１６は、通信システム１０におけるサービスインスタンスの設定動作を示すシーケンス図である。

ステップＳ１０２において、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、スロット番号０のタイムスロットを用いて無線通信チャネルＣＨを確立する。

ステップＳ１０４において、無線通信端末１００は、メインサービスインスタンスの割り当て要求メッセージを無線基地局２００に送信する。この時、無線通信端末１００は、フローのプロファイルを指定する。指定されるプロファイルは、メインサービスインスタンスであるので、フローＩＤは１とし、サービスオプションをＳＯ５９とし、追加属性として新規及び共有を指定する。

ステップＳ１０５において、無線基地局２００は、無線通信端末１００から要求されたプロファイルの内容に従って、Ａ１１シグナリングプロトコルを用いてメインサービスインスタンスの確立をＰＤＳＮ３００に要求する。

ステップＳ１０６において、ＰＤＳＮ３００は、ステップＳ１０５における要求に対する応答メッセージを無線基地局２００に送信する。

ステップＳ１０７において、無線基地局２００は、メインサービスインスタンスの割り当て応答メッセージを無線通信端末１００に送信する。

ステップＳ１０８において、無線通信端末１００と無線基地局２００とＰＤＳＮ３００との間に、メインサービスインスタンスＭＳＩが確立する。

ステップＳ１０９において、無線通信端末１００は、ＰＤＳＮ３００との間でＰＰＰコネクションの確立シーケンスを実行する。ＰＰＰコネクションの確立シーケンスにおいて、ＰＤＳＮ３００は、無線通信端末１００にグローバルＩＰアドレスを割り当てる。

ステップＳ１１０において、無線通信端末１００と無線基地局２００とＰＤＳＮ３００との間に、ＰＰＰコネクションが確立する。

ステップＳ１１１〜ステップＳ１１７において、無線通信端末１００は、ユーザーによるＳＩＰ電話の使用を認識し、メインサービスインスタンスＭＳＩを用いて以下を行う。
・ＳＩＰサーバ６００との間でのＳＩＰ通話のためのメッセージ交換
・ＰＤＳＮ３００との間でのＲＳＶＰによる補助サービスインスタンスＡＳＩのコンテキスト交換
・無線基地局２００との間の補助サービスインスタンスＡＳＩ確立のためのメッセージ交換

無線通信端末１００と無線基地局２００との間の補助サービスインスタンスＡＳＩは、この時点では確立していないため、チャネル共有方式により確立を行う。具体的には、スロット番号１の物理チャネルを共有する形で、補助サービスインスタンスＡＳＩが割り当てられる。この時、無線通信端末１００は、フローのプロファイルを指定する。

ステップＳ１１３において、無線通信端末１００は、指定するプロファイルが補助サービスインスタンスＡＳＩであるので、フローＩＤは２以上のユニークな番号とし、サービスオプションをＳＯ６７とし、追加属性として新規及び共有を指定する。

ステップＳ１１４において、無線基地局２００は無線通信端末１００から要求されたプロファイルの内容を用いて、Ａ１１シグナリングプロトコルを用いて、ＰＤＳＮ３００に対して補助サービスインスタンスＡＳＩの確立を要求する。ステップＳ１１５及びステップＳ１１６において、応答メッセージが無線通信端末１００に送信される。

ステップＳ１１７において、無線通信端末１００と無線基地局２００とＰＤＳＮ３００との間に、補助サービスインスタンスＡＳＩが確立する。その後、無線通信端末１００は、ＰＤＳＮ３００との間でＲＳＶＰによるパケットコンテキストの交換を行う。

以上のシーケンスにより、無線通信端末１００と無線基地局２００とＰＤＳＮ３００との間に、メインサービスインスタンスと補助サービスインスタンスＡＳＩが確立される。サービスインスタンス・フローＩＤとスロット番号、サービスインスタンスのコンテキストは、無線基地局２００と無線通信端末１００でそれぞれ関連付けされて記憶される。

なお、無線通信端末１００と無線基地局２００との間の補助サービスインスタンスＡＳＩは、チャネル共有方式により実現されている。

（７．２）チャネル共有方式からチャネル占有方式への切り替え動作
図１７は、チャネル共有方式からチャネル占有方式への切り替え動作を示すシーケンス図である。

ここで、チャネル共有方式による補助サービスインスタンスＡＳＩは、スロット番号１の物理チャネル上でメインサービスインスタンスと共有するように確立されている。また、サービスインスタンス・フローＩＤは２以上のユニークな番号が割り当てられている。

ステップＳ２０１において、無線通信端末１００は、無線基地局２００との間にスロット番号２の物理チャネルを確立する。

ステップＳ２０２において、無線通信端末１００は、補助サービスインスタンスの割り当て要求メッセージを無線基地局２００に送信する。この時、指定されるプロファイルにおいて、サービスインスタンス・フローＩＤとサービスオプション番号については、既に補助サービスインスタンスＡＳＩに割り当てたものと同じ値とする。無線通信端末１００は、タイムスロット番号を２と指定すると共に、追加属性として切り替え及び占有を指定する。

ステップＳ２０３において、無線基地局２００は、フロー割り当て応答メッセージを無線通信端末１００に送信する。

ステップＳ２０４において、無線通信端末１００と無線基地局２００とＰＤＳＮ３００とにおいて、補助サービスインスタンスＡＳＩの切り替えが実行される。具体的には、補助サービスインスタンスＡＳＩが、タイムスロット番号１の物理チャネル（無線通信チャネル）から、タイムスロット番号２の物理チャネル（無線通信チャネル）へ切り出される。

ステップＳ２０５及びステップＳ２０６においては、切り替え後の補助サービスインスタンスＡＳＩを用いて、パケットが伝送される。

以上のシーケンスにより、チャネル共有方式からチャネル占有方式への切り替えが実現される。

（７．３）チャネル占有方式からチャネル共有方式への切り替え動作
図１８は、チャネル占有方式からチャネル共有方式への切り替え動作を示すシーケンス図である。

ここで、チャネル占有方式による補助サービスインスタンスＡＳＩは必ずスロット番号１以外で確立され、サービスインスタンス・フローＩＤは２以上のユニークな番号が割り当てられている。

ステップＳ３０１において、無線通信端末１００は、補助サービスインスタンスの割り当て要求メッセージを無線基地局２００に送信する。プロファイルでは、タイムスロット番号を１と指定すると共に、追加属性として切り替え及び共有を指定する。

補助サービスインスタンスＡＳＩの切り替えが完了した後、ステップＳ３０４において、無線通信端末１００及び無線基地局２００は、不要となるスロット番号２の物理チャネルの切断を行う。なお、ＰＤＳＮ３００は、このシーケンスには特に関係しない。

（８）作用及び効果
本実施形態によれば、無線基地局２００を介して、ＲＴＰパケットを含む複数種別のパケットをＰＤＳＮ３００と送受信する無線通信端末１００は、ＲＴＰパケットの伝送に用いられる論理通信路である補助サービスインスタンスＡＳＩと、ＲＴＰパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路であるメインサービスインスタンスＭＳＩとを、ＰＤＳＮ３００との間に設定する。

無線通信端末１００は、無線基地局２００との間の無線品質に対応する変調クラスを識別する変調クラス識別情報を通信品質情報として取得する。

そして、無線通信端末１００は、通信品質情報に応じて、補助サービスインスタンスＡＳＩを用いた伝送であることを識別するサービスインスタンス・フローＩＤをＲＴＰパケットに付加するチャネル共有方式、又はＲＴＰパケットに対するサービスインスタンス・フローＩＤの付加を省略するチャネル占有方式のいずれか一方を選択する。

無線通信端末１００は、チャネル共有方式が選択された場合、サービスインスタンス・フローＩＤをＲＴＰパケットに付加する。一方で、無線通信端末１００は、チャネル占有方式が選択された場合、ＲＴＰパケットに対するサービスインスタンス・フローＩＤの付加を省略する。

したがって、複数のサービスインスタンスが設定される場合において、無線通信品質に応じたパケット伝送方式を選択することが可能な無線通信端末１００を提供することができる。

本実施形態によれば、無線通信端末１００は、無線品質情報に基づいて、無線品質が良化したか否かを判定し、無線品質が良化したと判定される場合に、チャネル共有方式を選択する。チャネル共有方式では、無線通信端末１００は、同一の無線通信チャネルＣＨ上に補助サービスインスタンスＡＳＩ及びメインサービスインスタンスＭＳＩを設定する。

また、本実施形態によれば、無線通信端末１００は、無線品質情報に基づいて、無線品質が劣化したか否かを判定し、無線品質が劣化したと判定される場合に、チャネル占有方式を選択する。チャネル占有方式では、無線通信端末１００は、補助サービスインスタンスＡＳＩ専用の無線通信チャネルＣＨ上に補助サービスインスタンスＡＳＩを設定する。

したがって、無線品質が良い場合での余剰帯域の有効利用性と、無線品質が悪い場合でのオーバーヘッドの削減や物理レイヤに密着した木目細かいＱｏＳ制御とを両立することができる。

（９）その他の実施形態
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

（９．１）通信品質情報の変更例
上述した実施形態では、チャネル占有方式とチャネル共有方式との切り替え基準として、選択している変調クラスと切り替える規準となる閾値との比較を行う手法を用いていた。

しかしながら、より木目細かい制御方法として、Ｌ２を透過するデータースループットを計測する手段と、このスループットと比較を行う閾値を記憶するテーブルとを設け、この両者の比較により切り替えを行う方法も効果的である。

使用している変調クラスは高いが、ＦＥＲも多い状況は実際の運用では多発する。このような場合では、実際にスループットがどの程度得られているかを判断基準に入れるとより良い結果が得られる。

（９．２）補助サービスインスタンスの変更例
図１９は、補助サービスインスタンスの変更例を示す図である。図１９に示すように、補助サービスインスタンスＡＳＩは複数であっても良い。

テレビ電話のようなアプリケーションの場合、音声パケットフローと画像パケットフローでは、欠落時の影響やデータのサイズ等の条件が大きく異なり、要求されるＱｏＳが異なることが普通である。

このため、個別の補助サービスインスタンスを用いて、それぞれに異なるＱｏＳを施した方が、全体としてより良い品質のテレビ電話を提供することができる。

このようなＱｏＳ要求である場合、図１９に示すように、音声パケットフローＰ１と画像パケットフローＰ３にそれぞれ別の独立した補助サービスインスタンスＡＳＩ_１，ＡＳＩ_２を割り当てる方法が考えられる。例えば、テレビ電話セッション開始直後は、メインサービスインスタンスＭＳＩと補助サービスインスタンスＡＳＩ_１，ＡＳＩ_２をチャネル共有方式で確立させる。

電波状況が劣化して変調クラスが落ち、スループットの確保が難しくなった場合、先ず音声パケットフローＰ１を運搬している補助サービスインスタンスＡＳＩ_１を、チャネル占有方式に切り替えると、音声の欠落を防ぐことができる。

画像データの欠落は欠落しても、テレビ電話アプリケーションの処理により、画像が停止するのみである。これに対して、音声データの欠落は、通常不快感を伴うノイズとなる。このため、音声データを先に保護する制御は有効となる。

無論、画像パケットフローを運搬する補助サービスインスタンスＡＳＩ_２も、必要ならば、チャネル占有方式に切り替えるように制御してもよい。電波状況が改善してきて、変調クラスが上がってきて、十分なスループットになった場合、再度チャネル共有方式に戻せば、チャネル占有方式により使えなかった余剰となる帯域を他の用途に使用可能となる。

（９．３）無線通信チャネルＣＨの変更例
上述した実施形態では、物理チャネルがそのまま、サービスインスタンスを運搬する無線通信チャネルＣＨとなる例を説明した。

近年では、複数の物理チャネルを纏めて、１つの無線通信チャネルＣＨにするチャネルアグリゲート技術も実現されている。

チャネルアグリゲート技術を用いる場合、最初、スロット番号１〜３までの物理チャネルをアグリゲートさせて、１つの無線通信チャネルＣＨとして、その中にチャネル共有方式により複数のサービスインスタンスを確立させる方法も有効である。

無線品質が劣化してきた場合、無線通信チャネルＣＨから、スロット番号３の物理チャネルを取り外し、独立した無線通信チャネルＣＨとして再確立させ、このチャネルにチャネル占有方式で、補助サービスインスタンスＡＳＩを確立させる。

これにより、電波状況が良好な場合に広い帯域を確保できると共に、電波状況が劣化した場合での補助セッションのスループットの最低保証を両立するチャネルを提供することができる。

（９．４）無線通信端末及び無線基地局の変更例
上述した実施形態において、無線通信端末１００が実行すると説明した各種の処理は、無線基地局２００が適宜実行してもよい。この場合、図６に示した方式選択部２６４は、無線品質情報取得部２６３を用いてチャネル占有方式又はチャネル共有方式のいずれかを選択する。

このように本発明は、ここでは記載していない様々な実施形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施形態に係る通信システムの全体概略構成図である。本発明の実施形態に係る通信システムの概略動作を説明するための機能ブロック構成図である。本発明の実施形態に係る通信システムにおいてメインサービスインスタンスＭＳＩに適用されるプロトコルスタックを示す図である。本発明の実施形態に係る通信システムにおいて補助サービスインスタンスＡＳＩに適用されるプロトコルスタックを示す図である。本発明の実施形態に係る無線通信端末の機能ブロック構成図である。本発明の実施形態に係る無線基地局の機能ブロック構成図である。本発明の実施形態に係るＰＤＳＮの機能ブロック構成図である。本発明の実施形態に係るチャネル共有方式及びチャネル占有方式を説明するための概念図である。本発明の実施形態に係るメインサービスインスタンスにおけるペイロード及びヘッダのサイズを示す表である。本発明の実施形態に係る補助サービスインスタンス（チャネル共有方式時）におけるペイロード及びヘッダのサイズを示す表である。本発明の実施形態に係る補助サービスインスタンス（チャネル占有方式時）におけるペイロード及びヘッダのサイズを示す表である。本発明の実施形態に係るチャネル共有方式におけるパケットフロー制御処理を説明するための図である。本発明の実施形態に係るチャネル占有方式におけるパケットフロー制御処理を説明するための図である。本発明の実施形態に係る無線通信端末と無線基地局との無線通信に用いられる通信フレームのフレーム構成図である。本発明の実施形態に係る無線通信端末及び無線基地局において実行される適応変調の変調クラスを示す図である。本発明の実施形態に係る通信システムにおけるサービスインスタンスの設定動作を示すシーケンス図である。本発明の実施形態に係るチャネル共有方式からチャネル占有方式への切り替え動作を示すシーケンス図である。本発明の実施形態に係るチャネル占有方式からチャネル共有方式への切り替え動作を示すシーケンス図である。本発明の実施形態に係る補助サービスインスタンスの変更例を示す図である。

符号の説明

１００…無線通信端末、１０１…アンテナ、１０２…無線通信部、１０３…キーパッド、１０４…マイク、１０５…スピーカ、１１０…制御部、１１１…受信データバッファ、１１２…受信フロー制御部、１１３…ＲＯＨＣ展開部、１１４…ＩＰプロトコルスタック管理部、１１５…パケット管理部、１１６…ＲＳＶＰクライアント部、１１７…ＰＰＰクライアント部、１１８…ＤＨＣＰクライアント部、１１９…ＳＩＰプロトコル管理部、１２０…ＲＯＨＣ圧縮部、１２１，１２２…Ｌ４パケット構築部、１２３…送信フロー制御部、１５１…ＳＩＰクライアント部、１５２…Ｇ７２９Ａコーデック、１６２…サービスインスタンス設定部、１６３…無線品質情報取得部、１６４…方式選択部、２００…無線基地局、２０２…無線通信部、２０３…Ａ１０／ＧＲＥ通信部、２０１…アンテナ、２１０…制御部、２１１…受信パケットバッファ、２１２…受信フロー制御部、２１３，２１４…Ａ１０／ＧＲＥパケット構築部、２１５，２１６…送信バッファ、２１７…受信フロー制御部、２１８，２１９…Ｌ４パケット構築部、２２０…送信フロー制御部、２６３…無線品質情報取得部、２６４…方式選択部、３００…ＰＤＳＮ、３０１…通信部、３０２…ＬＬ／ＰＬ送受信部、３１０…制御部、３１３…受信パケットバッファ、３１４…受信フロー制御部、３１５，３１６…Ａ１０／ＧＲＥパケット除去部、３１７…ＩＰプロトコルスタック管理部、３１８…ＰＰＰサーバ部、３１９…ＲＳＶＰサーバ部、３２０…ＤＨＣＰサーバ部、３２１…ＲＯＨＣ展開部、３２２…送信バッファ、３２３…受信パケットバッファ、３２４…パケットフィルタ、３２５…ＲＯＨＣ圧縮部、３２６，３２７…Ａ１０／ＧＲＥパケット構築部、３２８…送信フロー制御部、４００…インターネット、５００…ＳＩＰ電話機、５５１…Ｇ７２９Ａコーデック、６００…ＳＩＰサーバ

Claims

無線基地局を介して、特定種別のパケットを含む複数種別のパケットを通信先装置と送受信する無線通信端末であって、
前記特定種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第１通信セッションと、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第２通信セッションとを、前記通信先装置との間に設定する通信セッション設定部と、
前記無線基地局との間の無線品質を示す無線品質情報を取得する無線品質情報取得部と、
前記無線品質情報取得部によって取得された前記無線品質情報に応じて、前記第１通信セッションを用いた伝送であることを識別するセッション識別子を前記特定種別のパケットに付加する第１パケット伝送方式、又は前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する第２パケット伝送方式のいずれか一方を選択するパケット伝送方式選択部と、
前記パケット伝送方式選択部によって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、前記セッション識別子を前記特定種別のパケットに付加するセッション識別子付加部と
を備え、
前記セッション識別子付加部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する無線通信端末。
前記パケット伝送方式選択部は、
前記無線品質情報に基づいて、前記無線品質が良化したか否かを判定し、
前記無線品質が良化したと判定される場合に、前記第１パケット伝送方式を選択する請求項１に記載の無線通信端末。
前記パケット伝送方式選択部は、
前記無線品質情報に基づいて、前記無線品質が劣化したか否かを判定し、
前記無線品質が劣化したと判定される場合に、前記第２パケット伝送方式を選択する請求項１に記載の無線通信端末。
物理資源により規定される少なくとも１つの物理チャネルを用いて構成される無線通信チャネルを前記無線基地局との間に設定する無線通信チャネル設定部をさらに備え、
前記通信セッション設定部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、同一の前記無線通信チャネル上に前記第１通信セッション及び前記第２通信セッションを設定する請求項１に記載の無線通信端末。
前記無線通信チャネル設定部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記第１通信セッション専用の前記無線通信チャネルを設定し、
前記通信セッション設定部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記第１通信セッション専用の前記無線通信チャネル上に前記第１通信セッションを設定する請求項４に記載の無線通信端末。
前記特定種別のパケットは、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットと比較して、小さい伝送遅延が要求されるパケットである請求項１に記載の無線通信端末。
特定種別のパケットを含む複数種別のパケットを無線通信端末と送受信する無線基地局であって、
前記特定種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第１通信セッションと、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第２通信セッションとを、前記無線通信端末と前記無線通信端末の通信先装置との間に設定する通信セッション設定部と、
前記無線通信端末との間の無線品質を示す無線品質情報を取得する無線品質情報取得部と、
前記無線品質情報取得部によって取得された前記無線品質情報に応じて、前記第１通信セッションを用いた伝送であることを識別するセッション識別子を前記特定種別のパケットに付加する第１パケット伝送方式、又は前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する第２パケット伝送方式のいずれか一方を選択するパケット伝送方式選択部と、
前記パケット伝送方式選択部によって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、前記セッション識別子を前記特定種別のパケットに付加するセッション識別子付加部と
を備え、
前記セッション識別子付加部は、前記パケット伝送方式選択部によって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する無線基地局。
無線通信端末と前記無線通信端末の通信先装置との間で、無線基地局を介して特定種別のパケットを含む複数種別のパケットを送受信するパケット通信方法であって、
前記特定種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第１通信セッションと、前記特定種別のパケットと異なる種別のパケットの伝送に用いられる論理通信路である第２通信セッションとを、前記無線通信端末と前記通信先装置との間に設定するステップと、
前記無線通信端末と前記無線基地局との間の無線品質を示す無線品質情報を取得するステップと、
前記取得するステップによって取得された前記無線品質情報に応じて、前記第２通信セッションを用いた伝送であることを識別するセッション識別子を前記特定種別のパケットに付加する第１パケット伝送方式、又は前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略する第２パケット伝送方式のいずれか一方を選択するステップと、
前記選択するステップによって前記第１パケット伝送方式が選択された場合、前記セッション識別子を前記特定種別のパケットに付加するステップと、
前記選択するステップによって前記第２パケット伝送方式が選択された場合、前記特定種別のパケットに対する前記セッション識別子の付加を省略するステップと
を備えるパケット通信方法。