JP2012004950A - 基地局、及び、無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハンドオーバー時に発生する、基地局と端末装置間の一時的な下りスループットの低下を補う。
【解決手段】無線通信によって端末装置と接続される基地局であって、前記基地局は、前記端末装置への通信に無線リソースを割り当てるスケジューラを備え、前記端末装置が接続される前記基地局を切り替えた直後、前記切替先の第1の基地局の前記スケジューラは、前記基地局を切り替えた端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当て、前記第1の基地局は、前記割り当てられた無線リソースによって、前記端末装置へデータを送信する。
【選択図】図1
【解決手段】無線通信によって端末装置と接続される基地局であって、前記基地局は、前記端末装置への通信に無線リソースを割り当てるスケジューラを備え、前記端末装置が接続される前記基地局を切り替えた直後、前記切替先の第1の基地局の前記スケジューラは、前記基地局を切り替えた端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当て、前記第1の基地局は、前記割り当てられた無線リソースによって、前記端末装置へデータを送信する。
【選択図】図1
Description
本発明は、基地局に関し、特に、端末装置のハンドオーバー後に端末装置と通信をする基地局に関する。
モバイルデータ通信、すなわち、1xEV−DO又はLTEなどの、3.5G以降の移動体通信技術において、移動する端末は、基地局(BS)から別の基地局へハンドオーバーする(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。ハンドオーバーの前後の手順には、基地局と端末との接続の切り替え等の手順がある。そして、ハンドオーバーの手順には、基地局と端末との接続が切り替わるため、一時的に基地局と端末との通信ができない時間があり、これに伴い、基地局から端末への下りスループットが低下する。
1xEV−DO又はLTEにおいて、ハンドオーバーは、接続手順の途中を除き、1way接続である。ハンドオーバーでは、端末と移動元の基地局との切断、及び、端末と移動先基地局との接続が、呼処理によって実施される。この間、移動元基地局から移動先基地局へ、端末に送るべき下りトラフィックデータが転送(データフォワーディング)される。
移動元基地局から端末へ送信されていない下りトラフィックデータは、データフォワーディングによって移動先基地局に転送される。そして、データフォワーディングにおいて下りトラフィックデータの途切れや欠落が発生しないように、未送信の下りトラフィックデータは、基地局間の通信路を介して、移動先基地局に転送される。前記データは、移動先基地局に備わるスケジューラによって、端末装置へ送信される。
3GPP2 C.S0024、Version 3.0、December 5,2001
3GPP TS 36.300 (V8.0.0)、March 2007、(10.1.2.3 Data forwarding)
端末のハンドオーバー前後において基地局間の下りトラフィックデータの転送処理をする場合、無線区間において、端末へ下りトラフィックデータを通信できないことによるタイムラグが発生し、基地局から端末への下りスループットが低下する。本発明の課題は、この下りスループットの低下を抑えるシステムの提供である。
本発明の代表的な一形態によると、無線通信によって端末装置と接続される基地局であって、前記基地局は、前記端末装置への通信に無線リソースを割り当てるスケジューラを備え、前記端末装置が接続される前記基地局を切り替えた直後、前記切替先の第1の基地局の前記スケジューラは、前記基地局を切り替えた端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当て、前記第1の基地局は、前記割り当てられた無線リソースによって、前記端末装置へデータを送信する。
本発明の一実施形態によると、ハンドオーバー直後の移動端末の下りスループットが改善する。
本発明は、基地局に備わるスケジューラが、端末装置がハンドオーバーした際の下りスループット低下を補うためのアルゴリズムを用いることによって、実装する。
ハンドオーバーの移動元基地局は、ハンドオーバーを準備するために、端末装置に送信できなかった下りトラフィックデータをデータフォワーディングパケットに含め、そのデータフォワーディングパケットを、移動先基地局に転送する。移動先基地局は、データフォワーディングパケットを受信した場合、あらかじめ実装された設定に従って、所定期間、又は、データフォワーディングパケットをすべて処理するまで等の条件において、ハンドオーバーしてきた端末装置へ送る下りトラフィックデータ(パケット)に、優先度を設定する。移動先基地局に備わるスケジューラは、下り送信順序を制御することによって、パケットに設定された優先度に従って、パケットを端末に送信する。
(第1の実施形態)
(概要)
図1は、本発明の実施形態の移動通信システムを示すブロック図である。
(概要)
図1は、本発明の実施形態の移動通信システムを示すブロック図である。
本実施形態の移動通信システムは、ゲートウェイ(GW)100、基地局(BS)101(101−1、101−2)、端末装置(UE)102(102−1〜102−6)、IP網103、サーバ104、S1インタフェース(S1IF)105、X2インタフェース(X2IF)106、及び、セル107(107−1、107−2)を備える。
GW100は、IP網103を介してサーバ104と接続され、サーバ104から送られるデータ等を基地局101に転送し、また、基地局101から送られるデータ等をサーバ104に送る。
基地局101は、端末装置102から送られたデータを、GW100を介してIP網103に送り、IP網103から送られるデータを、端末装置102に送る。また、複数の基地局101間でデータを送受信する。端末装置102は、携帯端末等であり、無線通信によって基地局101にデータを送信する。
IP網103は、インターネットにおいて用いられるIP通信用ネットワークである。サーバ104は、機能及びデータを端末装置102へ提供するコンピュータである。
基地局101及びGW100間は、S1IF105によって接続される。また、基地局101間は、X2IF106によって接続される。
セル107は、基地局101と端末装置102とが無線通信できる空間の範囲であり、セル107の範囲における端末装置102は、そのセル107を生成した基地局101と通信する。
本実施形態において、端末装置102−1は、基地局101−2と通信ができるセル107−2から基地局101−1と通信ができるセル107−1に移動する。そして、他の端末装置102−2〜102−6は、各々のセル107の外には移動しない。
基地局101−1のセル107−1と基地局101−2のセル107−2とは、互いに隣接する。また、本実施形態の移動通信システムは、基地局101を複数備えてもよく、セル107が複数存在してよい。
各基地局101は、端末装置102又は無線ベアラ各々の上下リンクについてスループットを測定し、プロポーショナルフェアネス法によってスケジューリングする。
本発明において、端末装置102−1がハンドオーバーする際に、その端末装置102−1について移動元基地局101−2によって計算済みのスループットの平均値(又は信号品質の平均値)が、移動先基地局101−1にX2IF106を介して通知される。移動先基地局101−1は、ハンドオーバーしてきた端末装置102−1のデータについての優先度を高く設定し、スケジューリングする。
(基地局)
図2は、本発明の実施形態の基地局101の論理的な構成を示すブロック図である。
図2は、本発明の実施形態の基地局101の論理的な構成を示すブロック図である。
図2は、下り通信のための基地局101の要素のみを示す。基地局101は、網インタフェース1010、優先判断部1011、スケジューラ1012、データ格納部1013、RF部1014、アンテナ1015、及び、バッファ1016を備える。
基地局101は、GW100、又は、隣接する基地局101からデータを送られた場合、網インタフェース1010によってデータ(パケット)を受信する。そして、受信したデータを優先判断部1011に送る。
優先判断部1011は、ハンドオーバーしてきた端末装置102に関するデータか否かを判定し、判定結果をデータに含まれるヘッダに付与する。そして優先判断部1011は、判定結果をヘッダに付与したデータをスケジューラ1012に送る。
スケジューラ1012は、送られたデータに含まれるヘッダに基づいて、優先設定するか否かを判定し、判定結果に従って、端末装置102に送るデータをスケジューリングする。
データ格納部1013は、スケジューラ1012でスケジューリングされたデータを、基地局101に備わるバッファ1016に格納し、スケジューラ1012によるスケジューリングに従って、RF部1014及びアンテナ1015を介して、順次端末装置102−1へ送信する。
RF部1014は、データを端末装置102に送るため、データを含む信号の周波数を、無線周波数帯へ変換し、さらにその周波数を増幅するなどの処理をデータに行う。そして、アンテナ1015は、RF部1014から送られたデータを含む信号を、無線通信によって端末装置102に送信する。バッファ1016は、端末装置102に送るデータを保持する。
なお、スケジューラ1012によるスケジューリング方法には、ラウンドロビン、フェアネス、又は、プロポーショナルフェアネス等のスケジューリング方法がある。
本実施形態のプロポーショナルフェアネスは、端末装置102毎に又は無線ベアラ毎に、スループットの平均値と瞬時値との比率を算出し、その比率の大小に基づいて無線リソースを割り当てるアルゴリズムである。
すなわち、移動元基地局101−2は、自身が作るセル107−2から出ていく端末装置102−1について測定されたスループットの平均値を、基地局間インタフェースX2IF106を介して、移動先基地局101−1に通知する。そして移動先基地局101−1は、自身が生成するセル107−1に新たに入ってきた端末装置102−1のスケジューリング情報の平均値と、自身が生成するセル107−1内に既にいた端末装置102のスケジューリング情報の平均値とを比較する。さらに移動先基地局101−1は、新たに入ってきた端末装置102−1のスループットの平均値を上げることによって、優先度を上げてスケジューリングする。
具体的には、スケジューラ1012は、M番目の端末装置102(又は無線ベアラ)のN番目の論理チャネルに関し、過去のスループットに関する平均値T(M,N)と、瞬時的なスループットの推定値、すなわち、伝搬環境から瞬時的に達成できると推測される伝送レートR(M,N)とを取得する。そして、平均値T(M,N)と、伝送レートR(M,N)とから、比率Pri(M,N)を式(1)を用いて算出する。
Pri(M,N)={R(M,N)/T(M,N)}・・・(1)
そして、スケジューラ1012は、より大きな比率Pri(M,N)をもたらす端末装置102に、優先的に無線リソースを割り当てる。
そして、スケジューラ1012は、より大きな比率Pri(M,N)をもたらす端末装置102に、優先的に無線リソースを割り当てる。
従って、プロポーショナルフェアネス法において、ある端末装置102の比率Pri(M,N)の瞬時的なスループットR(M,N)が他の端末装置102のR(M,N)に比較して優良であったとしても、R(M,N)が自身の比率Pri(M,N)の過去のスループットの平均値T(M,N)と比較してかなり優れていなければ、端末装置102のPri(M,N)に無線リソースは割り当てられない。
逆に、ある端末装置102のPri(M,N)について瞬時的なスループットR(M,N)が他の端末装置102のR(M,N)に比較して劣っていたとしても、それが自身の比率Pri(M,N)の過去のスループットの平均値T(M,N)と比較してかなり優れていれば、端末装置102のPri(M,N)に無線リソースが割り当てられる。これによって、スケジューラ1012は、システム全体のスループットの向上を図りつつ、端末装置102間のスループットに公平を期することができる。
そして、移動先基地局101−1は、個々に優先度を設定されたスループットの平均値に基づいて、ハンドオーバー後の端末装置102−1に送信されるパケットをスケジューリングするため、ハンドオーバー後の端末装置102−1の下りスループットを改善できる。
なお、本実施形態において、基地局101からのスループットは適切な方法によって測定されていればいずれの値でもよく、データ伝送効率(bps)、又は、送受信するパケット量等のような何らかの通信量を示す量によって測定されてよい。
また、適切な方法であれば、如何なる無線リソース管理情報であっても移動元基地局101−2から移動先基地局101−1に通知されてよい。すなわち、本実施形態のスケジューリングにおける平均値T(M,N)は、上りリンクの受信SIR、端末装置102から報告されたCQI(下りリンクの受信SIRから導出される)、若しくは、伝搬損失などの信号品質、又は、パケットのバッファ滞留時間によって算出されてよい。
信号品質の平均値は、端末装置102毎に移動先基地局101−1に通知されてよい。バッファ滞留時間は、ハンドオーバー時に移動先基地局101−1が作るセル107−1へ、X2IF106を介して転送されるパケット各々の滞留時間であってよい。
プロポーショナルフェアネスによるスケジューリングアルゴリズムは、国際公開第2009/131099号パンフレット等において提案されている。
本発明は、基地局101に備わる下りスケジューラ1012が、端末装置102−1、又は、ハンドオーバー直後の端末装置102−1(UE1)に対応する無線ベアラの、通信の優先度を高く設定することによって、ハンドオーバー前後の端末における下りスループットの向上を図るものである。
(ハンドオーバー処理)
図3は、本発明の実施形態のハンドオーバー前後のスケジューリングを示すシーケンス図である。
図3は、本発明の実施形態のハンドオーバー前後のスケジューリングを示すシーケンス図である。
本実施形態の端末装置102−1のハンドオーバー処理は、Time1〜Time4の四つの段階に分割することができる。Time1は、端末装置102−1が移動する前の段階であり、ハンドオーバーする前の段階を示す。Time2は、端末装置102−1が移動した直後の段階であり、基地局101及び端末装置102−1がハンドオーバー処理を実施する段階である。
Time3は、移動先基地局101−1が、基地局101から端末装置102−1への通信を、本実施形態の優先度を用いてスケジューリングし、端末装置102へデータを送る段階である。Time4は、移動先基地局101−1が、本実施形態の優先度を用いたスケジューリングを終了し、通常のスケジューリングをする段階である。
Time1における端末装置102−1(UE1)は、移動元基地局101−2(BS2)と通信し、サーバ104から送られるデータを、GW100及び移動元基地局101−2を介して受信する(P1)。また、端末装置102−2及び102−3(UE2及びUE3)は、移動先基地局101−1(BS1)と通信し、サーバ104から送られるデータを、GW100及び移動先基地局101−1を介して受信する(P2、P3)。
端末装置102−1が移動することによって、端末装置102−1が移動元基地局101−2の電波より、移動先基地局101−1の電波を強く受信する場合、端末装置102−1は、移動元基地局101−2から移動先基地局101−1へハンドオーバーする旨の要求を、移動元基地局101−2に通知する。そして、移動元基地局101−2及び移動先基地局101−1は、ハンドオーバー処理を起動する。Time2は、ハンドオーバー処理が起動した時点から開始する。
ハンドオーバー処理において、移動元基地局101−2は、ハンドオーバー起動中にGW100から受信した端末装置102−1への未送信データを、データフォワーディングパケットとして、移動先基地局101−1に転送する。
ハンドオーバー処理後、端末装置102−1は、移動先基地局101−1と通信し、サーバ104から送られるデータを、GW100及び移動先基地局101−1を介して受信する(P4、P7、P10)。また、端末装置102−2及び102−3(UE2及びUE3)は、P2及びP3と同じく、移動先基地局101−1と通信する(P5、P6、P8、P9、P11、P12)。
基地局101−1は、Time3における各端末装置102−1〜102−3への通信を、本実施形態の優先度を用いてスケジューリングし、端末装置102−1〜102−3へ送る(P7〜P9)。Time2におけるデータフォワーディングパケットに含まれた未送信データも、Time3において優先度を用いてスケジューリングし、端末装置102−1へ送る。Time3は、後述する所定の時間、又は、所定のデータ量分を送信するまで続く。
また、Time4において基地局101−1は、各端末装置102への通信を、本実施形態の優先度を用いずにスケジューリングし、端末装置102−1〜3へパケットデータを送る(P10〜P12)。
Time2におけるハンドオーバー処理の詳細を、図4に示す。
図4は、本発明の実施形態のハンドオーバー処理を示すシーケンス図である。
以下、図4に示す処理を説明するが、図4に示す処理は一例に過ぎず、より多くの、より少数の又は別のプロセスが実行されてもよいし、適切ならばプロセスの順序が変わってもよい。特に、図4に示すA、B、C、Dの時点において、各基地局101は、各端末装置102との通信をスケジューリングするが、これらの時点においてのみスケジューリングが実施されるわけではなく、他の時点においてもスケジューリングが実施されてもよい。
まず、移動元基地局101−2は、各端末装置102との通信をスケジューリングし(A)、各端末装置102から移動元基地局101−2への上り通信のための無線リソースを割り当てる。本実施形態のスケジューリングは、前述の通り、プロポーショナルフェアネス法によって行われる。
移動元基地局101−2は、プロポーショナルフェアネス法によるスケジューリングのため、上りリンク及び下りリンクの各端末装置102又は各無線ベアラ各々についてスループットを測定する。そして、前述の通り、測定された値の瞬時値R、平均値T及びそれらの比率を算出し、比率の大小関係に基づいて無線リソースをどの端末装置102又は無線ベアラに割り当てるかを決定する。
そして移動元基地局101−2は、無線リソースの割り当てを示す具体的内容を、下りL1/L2制御チャネルに含まれる上りリンクスケジューリンググラント(UL grant201)に格納し、上りリンクスケジューリンググラントを含むパケットを、下りL1/L2制御チャネルによって端末装置102−1に送信する。
端末装置102−1は、常に又は一定周期において、現在所属するセル107−2を生成した移動元基地局101−2から受信される電波強度、及び、セル107−2の周辺のセル107を生成する基地局101から受信される電波強度などを、各々測定する。
そして、現在所属しているセル107−2を生成した移動元基地局101−2からの電波強度が、その隣接したセル107を生成した移動先基地局101−1からの電波強度よりも弱くなった場合、所定のハンドオーバーイベントを生成する。そして、ハンドオーバーイベントが生成された場合、移動元基地局101−2から移動先基地局101−1にハンドオーバーする旨を移動元基地局101−2に通知するため、端末装置102−1は、UL grant201に示された無線リソースを用いて、移動元基地局101−2にMeasurement Report202を送信する。
移動元基地局101−2は、Measurement Report202を受信することによって、Measurement Report202を送信した端末装置102−1がハンドオーバーする旨を取得する(HO decision203)。なお、Measurement Report202には、端末装置102−1のハンドオーバー先である移動先基地局101−1を示す情報が含まれる。
移動元基地局101−2は、Measurement Report202を送信した端末装置102−1が、移動先基地局101−1をターゲットにしてハンドオーバーする旨を移動先基地局101−1に通知する(HO Request204)。本実施形態におけるHO Request204には、既に移動元基地局101−2において算出された、端末装置102−1への下りスループットの平均値Tが含まれる。
また、移動元基地局101−2は、HO Request204と共に、一般的な無線リソース管理情報(RRM:Radio Resource Management)を移動先基地局101−1に引き継いでもよい。移動元基地局101−2、及び、移動先基地局101−1は、前述の通り、基地局101間のインタフェースであるX2IF106を介して移動元基地局101−2と相互に通信する。
なお、無線リソース管理情報RRMは、HO Request204の送付時だけでなく、別のタイミングにおいて、移動元基地局101−2から移動先基地局101−1へ引き継がれてもよい。
但し、無線リソース管理情報RRMは、基地局101間で通信されるメッセージ数を減らすため、HO Request204と共に引き継がれることが望ましい。すなわち、無線リソース管理情報RRMをHO Request204とともに送信することによって、本実施形態の基地局101は、ハンドオーバーのための処理に複数のメッセージを用いた場合に生じる問題を回避することができる。例えば、本実施形態の基地局101は、片方のメッセージが届かなかった場合、または、伝送路上で順序が逆転した場合の複雑なハンドリングが発生する場合などの問題を回避することができる。
移動先基地局101−1は、HO Request204を受信した後、ハンドオーバーを許可するか否かを判定する(Admission Control205)。図4に示すAdmission Control205において、移動先基地局101−1は、ハンドオーバーを許可する。しかし、移動先基地局101−1のセル107−1の中の端末装置102が非常に混んでいたような場合、移動先基地局101−1は、ハンドオーバーを拒否してもよい。
移動先基地局101−1は、ハンドオーバーを許可する旨を移動元基地局101−2に通知する(HO Request ACK206)。
HO Request ACK206を受信した後、移動元基地局101−2は、端末装置102−1への下りリンクに関する通信をスケジューリングし(B)、端末装置102−1に下りリンクの無線リソースを割り当てる(DL Allocation207)。無線リソースの割り当て内容は、下りL1/L2制御チャネルの下りスケジューリンググラントのパケットに格納される。
移動元基地局101−2は、下りスケジューリンググラントによって指定される共有データチャネルPDSCHによって、ハンドオーバーを指示する旨を端末装置102−1に通知する(HO Command208)。
端末装置102−1にハンドオーバーする旨を送信した後、移動元基地局101−2は、その端末装置102−1宛のパケットのうち、未送信のパケットを移動先基地局101−1に転送する(UL Data Forwarding209)。すなわち、本実施形態のデータフォワーディングは、UL Data Forwarding209によって行われる。UL Data Forwarding209は、基地局間インタフェースX2IF106を介して行われる。
移動先基地局101−1は、移動元基地局101−2から転送されたパケットを、バッファ1016に蓄積する(Buffering packets210)。
前述のDL allocation207及びHO Command208の処理によって、端末装置102−1は、ハンドオーバーが許可された旨を取得する。その後端末装置102−1は、移動先基地局101−1が生成するセル107−1において、移動先基地局101−1と同期をとるため、移動先基地局101−1にランダムアクセスチャネル(RACH211)を送信する。
移動先基地局101−1は、端末装置102−1に上りリンクの無線リソースを割り当てるため、無線リソースの割り当て内容を含む上りリンクスケジューリンググラントを端末装置102−1に通知する。また、端末装置102−1から移動先基地局101−1に通信するタイミングを通知するため、上りリンクスケジューリンググラントと共に、必要に応じてタイミングアドバンスも端末装置102−1に通知する(UL Grant+Timing Advance212)。
端末装置102−1は、移動先基地局101−1からUL Grant+Timing Advance212によって指示された無線リソースを用いて、ハンドオーバーが終了したことを移動先基地局101−1に通知する(HO complete213)。
移動先基地局101−1は、移動先基地局101−1と通信する各端末装置102との通信をスケジューリングし(C)、端末装置102−1への通信に無線リソースを割り当てる。そして、移動先基地局101−1は、端末装置102−1宛のパケットを端末装置102−1に送信する(Packet Data214)。
移動先基地局101−1は、Cの時点においてスケジューリングする際に、移動元基地局101−2から通知されたスループットの平均値Tを使用する。この平均値Tは、移動先基地局101−1によって生成されるセル107−1に入ったばかりの端末装置102−1に、固有の情報であり、プロポーショナルフェアネス法のスケジューリングにおいて使用される。スループットの平均値Tの代わりに、信号品質(SIR,CQI等)の平均値Tが使用されてもよい。
Packet Data214において、基地局101より上位のGW100(MME/SAE−GW)は、端末装置102−1へパケットを送信するためのパスを切り替えていない。このためGW100は、端末装置102−1宛の下りパケットを受信した場合、移動先基地局101−1からハンドオーバーをする旨を通知されるまで、端末装置102−1宛の下りパケットを移動元基地局101−2に転送する(Packet Data215)。
移動元基地局101−2は、移動元基地局101−2が生成するセル107−2からハンドオーバーした端末装置102−1宛のパケットを、GW100から受信した場合、UL Data Forwarding209のように、GW100から受信したパケットを、移動先基地局101−1に転送する(DL Data Forwarding216)。移動先基地局101−1は、移動元基地局101−2から転送されたパケットを、バッファ1016に蓄積する。
一方、移動先基地局101−1は、端末装置102−1から送られたHO Complete213の通知に従って、端末装置102−1が移動先基地局101−1にハンドオーバーした旨をGW100に通知する(HO Complete217)。
GW100は、端末装置102−1のハンドオーバーに従って、GW100から移動先基地局101−1を介して、端末装置102−1にパケットを送信できるように、GW100自身が保持する伝送経路(パス)を切り替える。具体的には、GW100は、端末装置102−1宛の下りパケットを移動元基地局101−2に転送せずに、以後端末装置102−1宛の下りパケットを移動先基地局101−1に転送するように切り替える(Path Switch218)。
GW100は、パスが切り替わった旨を移動先基地局101−1に通知する(HO Complete Ack219)。
移動先基地局101−1は、GW100から端末装置102−1へのパスが切り替わった旨を受信した後、移動元基地局101−2が端末装置102−1に関して保持していた無線リソース、メモリ等のリソースを解放するよう、移動元基地局101−2に通知する(Release Resources220)。
移動元基地局101−2は、移動先基地局101−1から送られた通知に従ってリソースを解放する(Release Resources221)。
GW100から端末装置102−1へのパスが切り替わった後に、GW100に端末装置102−1宛のパケットが届いた場合、GW100は、端末装置102−1宛のパケットを移動先基地局101−1に転送する(Packet Data223)。
移動先基地局101−1は、移動先基地局101−1と通信する各端末装置102との通信をスケジューリングし(D)、端末装置102−1にパケットを転送する(Packet Data223)。
図4に示すシーケンス図のMeasurement Report202からHO Complete213までが図3に示すTime2に相当し、Cの時点におけるスケジューリングがTime3におけるスケジューリングに相当する。但し、Cの時点においてスケジューリングをしない場合、または、Dの時点においても端末装置102−1への通信を優先してスケジューリングする場合、Time3は、Dの時点においても継続する。
図5は、本発明の実施形態の基地局101におけるスロット占有率を示す説明図である。
図5に示すテーブルは、Time1において端末装置102−2及び102−3が、移動先基地局101−1と通信をしており、Time2において端末装置102−1が移動先基地局101−1に移動する場合のテーブルを示す。
Time1において端末装置102−1は、移動元基地局101−2と通信をしているため、移動先基地局101−1は、端末装置102−2及び102−3にのみスロットを割り当てるよう、スケジューリングする。なお、本実施形態において移動元基地局101−2は、端末装置102−2及び102−3に等分にスロットを割り当てるが、あらかじめ定められた比率によってスロットを割り当ててもよい。
Time2において端末装置102−1は、移動元基地局101−2から移動先基地局101−1へハンドオーバーする。但し、図5に示すテーブルは、一定期間における平均値を示す。このため、移動先基地局101−1が端末装置102−1に割り当てるスロット数の割合は、ほぼ0%である。
Time3において端末装置102−1は、移動先基地局101−1と通信する。また、移動先基地局101−1は、端末装置102−1に対応する優先度に従って、端末装置102−1へ送信するパケットにスロットを割り当てることによって、パケットをスケジューリングする。図4に示す端末装置102−1は、Time3において50%のスロットが割り当てられる。端末装置102−2及び102−3は、25%ずつのスロットが割り当てられる。
Time4において端末装置102−1に対する優先度に基づいたスケジューリングは終了しているため、端末装置102−1、102−2及び102−3は、33%ずつの同じスロット数が割り当てられる。
図6は、本発明の実施形態の下りスループットを示す説明図である。
図6に示す説明図は、図5に示すスケジューリングをした場合の、移動先基地局101−1から各端末装置102への下りスループットを示す図である。
Time1における端末装置102−1は、移動先基地局101−1からスロットを割り当てられていないため、下りスループットが0%である。Time2における端末装置102−1は、ハンドオーバー起動のタイミングにおいて、移動元基地局101−2からも移動先基地局101−1からも、短時間、無通信状態になる。このため、Time2における端末装置102−1への下りスループットは、平均して0スループットである。
Time3における移動先基地局101−1は、端末装置102−1に対応する優先度に従って、端末装置102−1にスロットを割り当てる。これによって、下りスループットが高くなり、ハンドオーバー時に低下した平均下りスループットを改善できる。一方で、端末装置102−2、及び、端末装置102−3において、端末装置102−1に優先してスロットを割り当てたことによって、下りスループットが下がる。
Time4では、端末装置102−1に優先してスケジューリングする終了し、端末装置102−1、端末装置102−2、端末装置102−3のスロット占有率が一定となる。
通常、端末装置102がハンドオーバーによってセル107から出ていく(DROP)場合、本実施形態の基地局101は、出ていく端末装置102に割り当てられなくなったスロットを、ハンドオーバーによってセル107に入ってくる(ADD)別の端末装置102に割り当てる。これによって、基地局101は、セル107に入ってくる端末装置102のスループットを補正することができ、セクタ、すなわち基地局101のセル107内のスループットを向上できる。
パケットの優先度を設定する方法には、時間優先方法、パケット数優先方法、及び、データフォワーディング優先方法等がある。以下に時間優先方法、パケット数優先方法、及び、データフォワーディング優先方法によるスケジューリングを示す。
(優先方法によるスケジューリング)
図7は、本発明の実施形態の時間優先方法によるスケジューリングを示すフローチャートである。
図7は、本発明の実施形態の時間優先方法によるスケジューリングを示すフローチャートである。
時間優先方法によるスケジューリングは、端末装置102のハンドオーバー後、指定された期間を優先時間とし、その優先時間だけハンドオーバーした端末装置102へ送信するパケットを、他の端末装置102より優先してスケジューリングする。
移動先基地局101−1は、自らに入力された全てのパケットについて、図7に示すフローチャートを繰り返す(S300)。網インタフェース1010によって受信されたパケットは、図4に示すBuffering Packets210において、バッファ1016に蓄積される。移動先基地局101−1の優先判断部1011は、スケジュールのタイミングにおいて、バッファ1016を参照し、入力されたパケットを取得する。
まず移動先基地局101−1に備わる優先判断部1011は、入力されたパケットのヘッダを参照し、その結果、入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち、先頭のパケットであるか否かを判定する(S301)。入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち先頭のパケットではない場合、優先判断部1011は、S303に移行する。
入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち、先頭のパケットである場合、パケットを優先してスケジューリングする時間(優先設定時刻)を算出するため、S302において優先判断部1011は、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち先頭のパケットに含まれる優先時間(SOpt1)を取得する。
なお、データフォワーディングの先頭のパケットには、データフォワーディングの送信元の移動元基地局101−2、もしくは移動先基地局101−1によって、優先時間が格納される。優先時間は、あらかじめ管理者等によって定められる。
また、S302において優先判断部1011は、現在時刻(CTimer)を取得する。そして、取得された現在時刻(CTimer)と優先時間(SOpt1)とを加算して、優先設定時刻(DTimer(UEn))を算出する(S302)。
S301又はS302の後、優先判断部1011は、現在時刻が優先設定時刻を超えないか否かを判定する(S303)。現在時刻が優先設定時刻を超えない場合、優先判断部1011は、S301において判定されたパケットであり、かつ、移動先基地局101−1から端末装置102−1へ送信するパケットを、優先してスケジューリングすることを示すフラグを生成する(以後、「優先設定をONにする」と記載)(S304)。
S303において、現在時刻が優先設定時刻を超えた場合、優先判断部1011は、S301において判定されたパケットが送信されるべき端末装置102−1へ、基地局101−1から送信するパケットを、優先してスケジューリングする必要がないため、S304において作成されたフラグを削除する(以下、「優先設定をOFFにする」と記載)(S305)。
S304又はS305の後、スケジューラ1012は、優先設定がONであるか、又は、優先設定がOFFであるかを示すフラグに従って、端末装置102−1へ送るパケットの優先してスケジューリングする(S306)。
具体的にはS306において、スケジューラ1012は、優先設定がONである端末装置102−1へ送信するパケットの優先度を上げることによって、端末装置102−1へ送信するパケットにスロットを多く割り当て、QoSを向上させる。これによって、移動先基地局101−1と通信したままの端末装置102−2及び102−3へのスループットよりも、ハンドオーバーによって移動先基地局101−1のセル107−1に入ってきた端末装置102−1へのスループットが向上する。
そしてスケジューラ1012は、S306においてスケジューリングされたパケットを、データ格納部1013に格納する。その後、移動先基地局101−1は、割り当てられた下りスロットによって、パケットを送信する(S307)。S307の後、移動先基地局101−1は、別のパケットをバッファ1016から取得し、S301の処理に戻る(S300)。
なお、本実施形態の時間優先方法によれば、S304においてフラグをたてることによって、データフォワーディングによって端末装置102−1に送られるパケットも、IP網から端末装置102−1へ送られるパケットも、優先時間内であれば、いずれも優先してスケジューリングされる。また、図7に示す処理における優先時間は、図3に示すTime3に相当する。
図8は、本発明の実施形態のパケット数優先方法によるスケジューリングを示すフローチャートである。
パケット数優先方法は、ハンドオーバーした端末装置102のパケットを、指定されたパケット数分だけ、他の端末装置102より優先する方法である。
移動先基地局101−1は、図7に示すS300と同じく、自らに入力された全てのパケットについて、図8に示すフローチャートを繰り返す(S310)。
まず優先判断部1011は、入力されたパケットのヘッダを参照し、その結果、入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち、先頭であるか否かを判定する(S311)。入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち先頭のパケットではない場合、優先判断部1011は、S313に移行する。
入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち先頭のパケットである場合、優先してスケジューリングするパケット数を算出するため、優先判断部1011は、データフォワーディングによって入力されたパケットのうち、先頭のパケットに含まれる優先パケット数(SOpt2)を取得する。そして、取得されたパケット数を、パケットカウンター(PacketCounter(UEn))に入力する(S312)。
なお、データフォワーディングの先頭のパケットには、データフォワーディングの送信元の移動元基地局101−2、もしくは移動先基地局101−1によって、優先パケット数が格納され、優先パケット数は、あらかじめ管理者等によって定められる。
S311又はS312の後、優先判断部1011は、パケットカウンターが0より大きいか否かを判定する(S313)。パケットカウンターが0よりも大きい場合、優先判断部1011は、S311において判定されたパケットが送信されるべき端末装置102−1へ、移動先基地局101−1から送られるパケットを、優先してスケジューリングすることを示すフラグを生成する(S314)。すなわち、優先設定をONにする。
そして優先判断部1011は、パケットカウンターの値から、一パケット分減らす(S315)。
S313において、パケットカウンターが0と同じか、0より小さい値であった場合、優先判断部1011は、S311において判定されたパケットのスケジューリングを優先しないため、S314において生成されたフラグを削除する(S316)。すなわち、優先設定をOFFにする。
S315又はS316の後、スケジューラ1012は、図7に示すS306と同じく、優先設定がONであるか、又は優先設定がOFFであるかを示すフラグに従って、パケットをスケジューリングする(S317)。
そしてスケジューラ1012は、スケジューリングされたパケットをデータ格納部1013に格納する。その後移動先基地局101−1は、割り当てられた下りスロットによって、パケットを送信する(S318)。S318の後、優先判断部1011は、別のパケットをバッファ1016から取得し、S311の処理に戻る(S310)。
なお、本実施形態のパケット数優先方法によれば、S314においてフラグをたてることによって、データフォワーディングによって端末装置102−1に送られるパケットも、IP網103から端末装置102−1へ送られるパケットも、一定のパケット数内であれば、いずれも優先してスケジューリングされる。また、図8に示す処理における優先パケット数のパケットがスケジューリングされるまで、図3に示すTime3は継続する。
図9は、本発明の実施形態のデータフォワーディング優先方法によるスケジューリングを示すフローチャートである。
データフォワーディング優先方法は、端末装置102−1のハンドオーバーに伴うデータフォワーディングによって受信したパケットだけ、他の端末装置102のパケットよりも、優先してスケジューリングする方法である。
移動先基地局101−1は、図7に示すS300と同じく、自らに入力された全てのパケットについて、図9に示すフローチャートを繰り返す(S320)。まず優先判断部1011は、入力されたパケットのヘッダを参照し、その結果、入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットであるか否かを判定する(S321)。
入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットである場合、優先判断部1011は、入力されたパケットが優先してスケジューリングされるよう、優先度を上げる設定をする(S322)。具体的には、データフォワーディングによって入力されたパケットに、優先してスケジューリングする旨の情報を付加する。
また、入力されたパケットが、データフォワーディングによって入力されたパケットではない場合、優先判断部1011は、あらかじめ定められたスケジューリングをするため、入力されたパケットに優先度を上げる設定をしない(S323)。
S322又はS323の後、スケジューラ1012は、パケットに優先設定されているか否かによって、パケットをスケジューリングする(S324)。パケットに優先設定がされている場合、そのパケットの優先度を上げてスケジューリングする。そしてスケジューラ1012は、スケジューリングされたパケットをデータ格納部1013に格納する。その後、移動先基地局101−1は、割り当てられたスロットによって、パケットを送信する(S325)。
なお、本実施形態のデータフォワーディング優先方法によれば、S321及びS322においてデータフォワーディングされた各パケットに優先設定することによって、データフォワーディングされたすべてのパケットを、優先してスケジューリングすることができる。また、図9に示す処理におけるデータフォワーディングされたパケットが、すべて優先してスケジューリングされるまで、図3に示すTime3は継続する。
図7に示すS306、図8に示すS317、及び、図9に示すS325において、スケジューリングアルゴリズムにプロポーショナルフェアネスを用いる場合、スケジューラ1012は、バッファ1016に格納されたデータに、各端末装置102からの受信データをチェックすることによって、各端末装置102への全QoSを取得し、スケジューラ1012が、QoS及びパケットの判定結果に基づいて、パケットをスケジューリングする。そして、スケジューリング結果に基づいて、順番にデータ格納部1013にパケットを格納する。
本発明において、ハンドオーバーした端末装置102に送るパケットの優先度を上げる方法は、データフォワーディングパケットに、QoSから1減算した値(βと定義する)をユーザ選択指標である前述の比率Pri(M,N)に乗算し、乗算した結果をスケジューリング指標として用いてもよい。QoSが低い値である場合、そのQoSによるパケットの送信がより優先される特徴があるため、移動先基地局101−1は、ユーザ選択指標が小さい端末装置102のスロットを送信する。
なお、LTEにおいて、HARQの再送用データがフォワーディングデータとして送られてくるため、端末装置102からHARQ再送要求が発生した場合、スケジューリングによらず、最も優先して送信してよい。
本発明の実施形態によれば、ハンドオーバーした端末装置102に関する下りスループットが、一時的に低下した場合においても、ハンドオーバーした端末装置102への通信を優先してスケジューリングすることによって、低下したスループットを補うことができる。
100 ゲートウェイ(GW)
101 基地局(BS)
101−1 移動先基地局(BS1)
101−2 移動元基地局(BS2)
102、102−1〜102−6 端末装置(UE)
103 IP網
104 サーバ
105 S1インタフェース(S1IF)
106 X2インタフェース(X2IF)
107、107−1、107−2 セル
1010 網インタフェース
1011 優先判断部
1012 スケジューラ
1013 データ格納部
1014 RF部
1015 アンテナ
1016 バッファ
101 基地局(BS)
101−1 移動先基地局(BS1)
101−2 移動元基地局(BS2)
102、102−1〜102−6 端末装置(UE)
103 IP網
104 サーバ
105 S1インタフェース(S1IF)
106 X2インタフェース(X2IF)
107、107−1、107−2 セル
1010 網インタフェース
1011 優先判断部
1012 スケジューラ
1013 データ格納部
1014 RF部
1015 アンテナ
1016 バッファ
Claims (10)
- 無線通信によって端末装置と接続される基地局であって、
前記基地局は、前記端末装置への通信に無線リソースを割り当てるスケジューラを備え、
前記端末装置が接続される前記基地局を切り替えた直後、前記切替先の第1の基地局の前記スケジューラは、前記基地局を切り替えた端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当て、
前記第1の基地局は、前記割り当てられた無線リソースによって、前記端末装置へデータを送信することを特徴とする基地局。 - 前記切替元の第2の基地局は、前記端末装置へ送信していないデータを前記第1の基地局へ転送し、
前記端末装置へ送信していないデータを前記第1の基地局が前記第2の基地局から受信した場合、前記スケジューラは、前記端末装置への通信のQoSを上げるために、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項1に記載の基地局。 - 前記切替元の第2の基地局は、前記端末装置へ送信していないデータを前記第1の基地局へ転送し、
前記スケジューラは、前記第2の基地局から転送されたデータを前記端末装置へ送信するために、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項1又は2に記載の基地局。 - 前記スケジューラは、前記端末装置が前記基地局を切り替えた後、所定量の前記データを前記端末装置への送信が完了するまで、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項1又は2に記載の基地局。
- 前記スケジューラは、前記端末装置が前記基地局を切り替えた後の所定時間、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項1又は2に記載の基地局。
- 無線通信によって端末装置と接続される基地局における無線通信方法であって、
前記基地局は、前記端末装置への通信に無線リソースを割り当てるスケジューラを備え、
前記方法は、
前記端末装置が接続される前記基地局を切り替えた直後、前記切替先の第1の基地局の前記スケジューラが、前記基地局を切り替えた端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当て、
前記第1の基地局が、前記割り当てられた無線リソースによって、前記端末装置へデータを送信することを特徴とする無線通信方法。 - 前記切替元の第2の基地局は、前記端末装置へ送信していないデータを前記第1の基地局へ転送し、
前記端末装置へ送信していないデータを前記第1の基地局が前記第2の基地局から受信した場合、前記スケジューラが、前記端末装置への通信のQoSを上げるために、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項6に記載の無線通信方法。 - 前記切替元の第2の基地局は、前記端末装置へ送信していないデータを前記第1の基地局へ転送し、
前記スケジューラは、前記第2の基地局から転送されたデータを前記端末装置へ送信するために、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項6又は7に記載の無線通信方法。 - 前記スケジューラは、前記端末装置が前記基地局を切り替えた後、所定量の前記データを前記端末装置への送信が完了するまで、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項6又は7に記載の無線通信方法。
- 前記スケジューラは、前記端末装置が前記基地局を切り替えた後の所定時間、前記端末装置への通信に通常より多い無線リソースを割り当てることを特徴とする請求項6又は7に記載の無線通信方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010139537A JP2012004950A (ja) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | 基地局、及び、無線通信方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010139537A JP2012004950A (ja) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | 基地局、及び、無線通信方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012004950A true JP2012004950A (ja) | 2012-01-05 |
Family
ID=45536400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010139537A Pending JP2012004950A (ja) | 2010-06-18 | 2010-06-18 | 基地局、及び、無線通信方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2012004950A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014181673A1 (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-13 | 株式会社Nttドコモ | 移動局 |
WO2017221349A1 (ja) * | 2016-06-22 | 2017-12-28 | 富士通株式会社 | 無線通信システム、無線通信方法、及び、基地局 |
-
2010
- 2010-06-18 JP JP2010139537A patent/JP2012004950A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014181673A1 (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-13 | 株式会社Nttドコモ | 移動局 |
JP2014220689A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 株式会社Nttドコモ | 移動局 |
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