JP2012165301A - Radio base station device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線回線を介して接続される無線データ受信装置(無線基地局)と複数の無線データ送信装置(無線中継局又は無線端末局)との間での通信を行うための技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for performing communication between a wireless data receiving device (wireless base station) connected via a wireless line and a plurality of wireless data transmitting devices (wireless relay stations or wireless terminal stations). It is.
有線ネットワークのアクセス系として用いられる無線アクセスシステムにおけるパケットの送信に適用するアクセス方式は、各無線端末局が個別に送信タイミングを決めて送信を行う分散制御方式と、無線基地局が全ての無線端末局の送信タイミングを管理する集中制御方式の2つの方式に大別できる。 An access method applied to packet transmission in a wireless access system used as an access system of a wired network includes a distributed control method in which each wireless terminal station individually determines a transmission timing and performs transmission, and a wireless base station includes all wireless terminals. It can be broadly divided into two systems, a centralized control system that manages the transmission timing of the stations.
分散制御方式は、集中制御方式に比べ、無線基地局の構成が簡易となる。また、無線基地局から無線端末局を制御する必要がないことから、制御信号が不要であり、高い帯域利用効率が実現できる。一方、各無線端末局が個別に送信タイミングを決定するため、複数の無線端末局においてパケットの送信が行われた場合、送信パケットが衝突する可能性がある。特に輻輳状態においては、送信パケットの衝突が頻繁に発生し、再送の増加により、伝送特性が劣化する。そのため、分散制御方式では、衝突回避アルゴリズムが用いられる。 In the distributed control method, the configuration of the radio base station is simplified compared to the centralized control method. Further, since there is no need to control the radio terminal station from the radio base station, no control signal is required, and high band utilization efficiency can be realized. On the other hand, since each wireless terminal station individually determines the transmission timing, there is a possibility that transmission packets collide when packets are transmitted at a plurality of wireless terminal stations. Particularly in a congested state, transmission packet collisions frequently occur, and transmission characteristics deteriorate due to an increase in retransmission. Therefore, a collision avoidance algorithm is used in the distributed control method.
IEEE802.11では、アクセス方式に分散制御方式の一つであるランダムアクセスが用いられ、また、衝突回避アルゴリズムにExponential back offアルゴリズムが用いられる。IEEE802.11で用いられる衝突回避アルゴリズムにおけるバックオフの動作を図1に示す。このアルゴリズムを用いてパケットの送信を行う場合、0からある規定値(ウィンドウサイズ)の間の乱数を算出し、その値だけ送信を遅らせて(バックオフさせて)、パケットの送信を行う。最初に送信する場合の乱数の最大値は、初期バックオフウィンドウサイズとして規定される。衝突などでパケットの送信に失敗した場合、ウィンドウサイズをx倍し、その範囲でバックオフ時間を算出し、その値だけパケットの送信を遅らせて再送する。ウィンドウサイズを大きくさせる値(上記のx)はパーシステントファクタ(PF)と呼ばれる。再びパケットの送信に失敗した場合、更にウィンドウサイズをx倍し、バックオフ時間を算出し、その値だけパケットの送信を遅らせて再送する。Exponential back offアルゴリズムでは、この動作をパケットの送信が成功するまで、又は、再送回数が予め設定された最大再送回数に達するまで繰り返す。 In IEEE 802.11, random access, which is one of distributed control methods, is used as an access method, and an exponential back off algorithm is used as a collision avoidance algorithm. FIG. 1 shows a back-off operation in the collision avoidance algorithm used in IEEE 802.11. When a packet is transmitted using this algorithm, a random number between 0 and a specified value (window size) is calculated, and the transmission is delayed (backed off) by that value, and the packet is transmitted. The maximum random number for the first transmission is defined as the initial backoff window size. When packet transmission fails due to collision or the like, the window size is multiplied by x, the back-off time is calculated within that range, and the packet transmission is delayed by that value and retransmitted. The value that increases the window size (x above) is called the persistent factor (PF). If the packet transmission fails again, the window size is further multiplied by x, the back-off time is calculated, and the packet transmission is delayed by that value and retransmitted. In the exponential back off algorithm, this operation is repeated until the packet transmission is successful or the number of retransmissions reaches a preset maximum number of retransmissions.
従来技術(分散制御方式)では、無線端末局が個別に送信タイミングを決めて送信を行い、パケットの衝突をExponential back offアルゴリズムを用いて回避することから、発生トラヒックが少ない無線端末局が多数存在するような無線アクセスシステムにおいて、良好な伝送特性を実現できる。しかし、無線アクセスシステムに加わるトラヒックが増加すると、送信パケットの衝突が発生する確率が高くなる。その結果、再送の増加により、算出されるバックオフ値が大きくなるため、伝送特性が劣化するという問題がある。 In the prior art (distributed control method), wireless terminal stations individually determine the transmission timing and perform transmission, and avoid collision of packets using the exponential back off algorithm, so there are many wireless terminal stations that generate less traffic In such a radio access system, good transmission characteristics can be realized. However, if the traffic added to the radio access system increases, the probability of transmission packet collisions increases. As a result, since the calculated back-off value increases due to an increase in retransmission, there is a problem that transmission characteristics deteriorate.
一方、集中制御方式では、無線基地局が全ての無線端末局の送信タイミングを管理することから、送信パケットの衝突が発生することはない。そのため、上述の無線アクセスシステムに加わるトラヒックが多く、分散制御方式を適用すると伝送特性が劣化するような状況において、集中制御方式を適用して送信パケットの衝突を回避することで良好な伝送特性を実現できる可能性がある。しかし、本方式は、無線端末局単位で制御信号を必要とするため、無線端末局が多数存在する場合、制御信号用の帯域が増加し、各無線端末局に対する制御信号(例えば、ポーリング信号)の割当周期が長くなり、伝送特性が劣化するという問題がある。 On the other hand, in the centralized control method, since the radio base station manages the transmission timings of all radio terminal stations, there is no transmission packet collision. Therefore, in a situation where there is a lot of traffic added to the above-described wireless access system and the transmission characteristics deteriorate when the distributed control method is applied, the centralized control method is applied to avoid the collision of the transmission packets, thereby improving the transmission characteristics. There is a possibility of realization. However, since this method requires a control signal for each wireless terminal station, when there are a large number of wireless terminal stations, the bandwidth for the control signal increases, and a control signal (for example, a polling signal) for each wireless terminal station There is a problem that the allocation period becomes longer and the transmission characteristics deteriorate.
そこで、前記問題を解決するためには、トラヒックの増加、あるいは、無線中継局数や無線端末局数の増加に柔軟に対応でき、伝送特性の劣化を防止できる無線アクセスシステムの実現が課題となる。本発明は、上記無線アクセスシステムを実現する無線基地局装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problem, it is necessary to realize a radio access system that can flexibly cope with an increase in traffic or the number of radio relay stations and radio terminal stations and prevent deterioration of transmission characteristics. . An object of the present invention is to provide a radio base station apparatus that realizes the radio access system.
上記目的を達成するために、本発明に係る無線基地局装置は、トラヒック特性に応じて伝送特性の優劣が異なる両方式に対して、伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定し、推定結果をもとに、トラヒック特性に応じて最適な方式をアクセス方式として選択することとした。なお、以降では、無線中継局と無線端末局をあわせて無線局と表記することがある。 In order to achieve the above object, the radio base station apparatus according to the present invention estimates the transmission delay time and / or the throughput for both systems having different transmission characteristics according to the traffic characteristics, Based on the estimation results, the optimum method is selected as the access method according to the traffic characteristics. Hereinafter, the wireless relay station and the wireless terminal station may be collectively referred to as a wireless station.
具体的には、本発明に係る無線基地局装置は、
ランダムアクセス方式又はポーリング方式をアクセス方式に採用し、複数の無線局との間で無線フレームを用いて無線通信を行う無線基地局装置であって、
前記無線局毎に単位時間内に発生したトラヒック量を測定し、前記単位時間内に発生したトラヒック量が予め定めた基準値を超える前記無線局を高トラヒック無線局とし、前記単位時間内に発生したトラヒック量が前記基準値以内の前記無線局を低トラヒック無線局とし、前記高トラヒック無線局の数を算出するパラメータ測定部と、
前記パラメータ測定部が算出した前記高トラヒック無線局の数、及び前記無線フレームにおいて割り当てることができるポーリング信号の数に基づいて、前記高トラヒック無線局にポーリング方式を適用した時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記ポーリング方式適用時の伝送遅延時間が所定の伝送遅延時間の閾値よりも小さい状態と前記ポーリング方式適用時のスループットが所定のスループットの閾値よりも大きい状態の両方又はいずれか一方である場合に、前記高トラヒック無線局とのアクセス方式としてポーリング方式を選択し、前記ポーリング方式適用時の伝送遅延時間が所定の伝送遅延時間の閾値よりも大きい状態と前記ポーリング方式適用時のスループットが所定のスループットの閾値よりも小さい状態の両方又はいずれか一方である場合に、前記高トラヒック無線局とのアクセス方式としてランダムアクセス方式を選択し、いずれの場合も前記低トラヒック無線局とのアクセス方式としてランダムアクセス方式を選択する方式選択部と、
前記方式選択部が選択したアクセス方式を用いて前記無線局と通信を行う通信部と、
を備えることを特徴とする。
Specifically, the radio base station apparatus according to the present invention is:
A radio base station apparatus that adopts a random access method or a polling method as an access method and performs radio communication with a plurality of radio stations using radio frames,
The amount of traffic generated within a unit time is measured for each wireless station, and the amount of traffic generated within the unit time exceeds a predetermined reference value as a high traffic wireless station, and is generated within the unit time. A parameter measurement unit that calculates the number of the high traffic radio stations, the radio station having the traffic amount within the reference value as a low traffic radio station,
Based on the number of high traffic radio stations calculated by the parameter measurement unit and the number of polling signals that can be assigned in the radio frame, transmission delay time and throughput when a polling method is applied to the high traffic radio stations An estimation unit that estimates both or either of
Either or both of a state in which the transmission delay time when applying the polling method estimated by the estimation unit is smaller than a predetermined transmission delay time threshold and a state in which the throughput when applying the polling method is larger than a predetermined throughput threshold On the other hand, when a polling method is selected as an access method with the high traffic radio station, a state in which a transmission delay time when the polling method is applied is larger than a predetermined transmission delay time threshold value and when the polling method is applied. A random access method is selected as an access method with the high-traffic radio station when the throughput is lower or lower than a predetermined throughput threshold, and in either case, the access with the low-traffic radio station is selected. A method selection unit for selecting a random access method as an access method;
A communication unit that communicates with the wireless station using the access method selected by the method selection unit;
It is characterized by providing.
本無線基地局装置は、各高トラヒック無線局に対して、分散制御方式の一つであるランダムアクセスと集中制御方式の一つであるポ−リングのうち、伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方が優れると推定される方式をアクセス方式として選択する。 This radio base station apparatus, for each high-traffic radio station, out of transmission delay time and / or throughput of random access that is one of distributed control methods and polling that is one of centralized control methods. The method that is presumed to be superior is selected as the access method.
従って、本発明は、トラヒックの増加、あるいは無線中継局数や無線端末局数の増加に柔軟に対応でき、伝送特性の劣化を防止できる無線基地局装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide a radio base station apparatus that can flexibly cope with an increase in traffic, or an increase in the number of radio relay stations or radio terminal stations, and can prevent deterioration of transmission characteristics.
本発明に係る無線基地局装置の前記パラメータ測定部は、前記無線局について、データ信号を受信する間隔であるデータ受信間隔の平均値をさらに測定し、
前記推定部は、前記パラメータ測定部が測定した前記データ受信間隔の平均値を用いてランダムアクセス方式適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方をさらに推定し、
前記方式選択部は、前記推定部が推定した前記ランダムアクセス方式適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方をそれぞれ前記所定の伝送遅延時間の閾値と前記所定のスループットの閾値として用いることを特徴とする。
The parameter measurement unit of the radio base station apparatus according to the present invention further measures, for the radio station, an average value of data reception intervals, which are intervals of receiving data signals,
The estimation unit further estimates the transmission delay time and / or throughput at the time of applying the random access method using the average value of the data reception interval measured by the parameter measurement unit,
The method selection unit uses the transmission delay time and / or the throughput when the random access method estimated by the estimation unit is applied as the threshold for the predetermined transmission delay and the threshold for the predetermined throughput, respectively. It is characterized by.
本無線基地局装置は、ランダムアクセス方式適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を、高トラヒック無線局が用いるアクセス方式としてポーリング方式を選択する際の閾値として利用する。このため、本無線基地局装置は、ポーリング方式を適用した時の方がランダムアクセス方式を適用した時より伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方が優れると推定される場合に、高トラヒック無線局が用いるアクセス方式としてポーリング方式を選択することで、伝送遅延時間又はスループットが悪化することを防止できる。 This radio base station apparatus uses the transmission delay time and / or throughput when the random access scheme is applied as a threshold when selecting a polling scheme as an access scheme used by a high traffic radio station. For this reason, the radio base station apparatus is configured to perform high traffic radio when it is estimated that the transmission delay time and / or throughput is superior when the polling method is applied than when the random access method is applied. By selecting the polling method as the access method used by the station, it is possible to prevent the transmission delay time or throughput from deteriorating.
本発明に係る無線基地局装置は、
前記ランダムアクセス方式適用時の伝送遅延時間を実測し、前記推定部が推定した前記ランダムアクセス方式適用時の伝送遅延時間との差が閾値よりも大きい場合には、トラヒックが少ないと判断するトラヒック状況検出部をさらに備え、
前記方式選択部は、前記トラヒック状況検出部がトラヒックが少ないと判断した場合に、前記高トラヒック無線局が用いるアクセス方式としてポーリング方式を選択する場合であってもランダムアクセス方式を選択することを特徴とする。
A radio base station apparatus according to the present invention,
A traffic situation in which the transmission delay time when applying the random access method is measured, and when the difference between the transmission delay time when applying the random access method estimated by the estimation unit is larger than a threshold value, it is determined that the traffic is small A detection unit;
The method selection unit selects a random access method even when the polling method is selected as the access method used by the high traffic radio station when the traffic state detection unit determines that the traffic is low. And
本発明に係る無線基地局装置は、
前記無線フレームに設定されたランダムアクセススロットのうち、使用されている使用スロットの数を測定し、前記使用スロットの数と前記ランダムアクセススロットの数との比が閾値よりも小さい場合には、トラヒックが少ないと判断するトラヒック状況検出部をさらに備え、
前記方式選択部は、前記トラヒック状況検出部がトラヒックが少ないと判断した場合に、前記高トラヒック無線局が用いるアクセス方式としてポーリング方式を選択する場合であってもランダムアクセス方式を選択することを特徴とする。
A radio base station apparatus according to the present invention,
Of the random access slots set in the radio frame, the number of used slots used is measured, and if the ratio between the number of used slots and the number of random access slots is smaller than a threshold, traffic A traffic condition detection unit that determines that the
The method selection unit selects a random access method even when the polling method is selected as the access method used by the high traffic radio station when the traffic state detection unit determines that the traffic is low. And
本無線基地局装置は、高トラヒック無線局が用いるアクセス方式としてポーリング方式を選択する条件であっても、トラヒックが少ないと判断した場合にはランダムアクセス方式を選択する。トラヒックが少ない場合、ランダムアクセス方式の方がポーリング方式より伝送遅延時間又はスループットが良好である。このため、本無線基地局装置は、トラヒックが少ないと判断した場合に、高トラヒック無線局が用いるアクセス方式にランダムアクセス方式を選択することで、伝送遅延時間又はスループットが悪化することを防止できる。 The radio base station apparatus selects the random access method when it is determined that the traffic is low even if the polling method is selected as the access method used by the high traffic radio station. When the traffic is low, the random access method has better transmission delay time or throughput than the polling method. For this reason, this radio base station apparatus can prevent the transmission delay time or the throughput from deteriorating by selecting the random access method as the access method used by the high traffic radio station when it is determined that the traffic is low.
本発明に係る無線基地局装置は、
ランダムアクセス方式又はポーリング方式をアクセス方式に採用し、複数の無線局との間で無線フレームを用いて無線通信を行う無線基地局装置であって、
前記無線局からポーリング方式のアクセス方式での接続要求があったときに、前記無線局毎に単位時間内に発生したトラヒック量を測定し、前記単位時間内に発生したトラヒック量が予め定めた基準値を超える前記無線局を高トラヒック無線局とし、前記単位時間内に発生したトラヒック量が前記基準値以内の前記無線局を低トラヒック無線局とし、前記高トラヒック無線局の数を算出するパラメータ測定部と、
前記パラメータ測定部が算出した前記高トラヒック無線局の数、及び前記無線フレームにおいて割り当てることができるポーリング信号の数に基づいて、前記高トラヒック無線局のポーリング方式適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記ポーリング方式適用時の伝送遅延時間が所定の伝送遅延時間の閾値よりも小さい状態と前記ポーリング方式適用時のスループットが所定のスループットの閾値よりも大きい状態の両方又はいずれか一方である場合に、接続要求があった前記無線局と通信を開始する通信部と、
を備えることを特徴とする。
A radio base station apparatus according to the present invention,
A radio base station apparatus that adopts a random access method or a polling method as an access method and performs radio communication with a plurality of radio stations using radio frames,
When there is a connection request in the polling access method from the wireless station, the amount of traffic generated within a unit time is measured for each wireless station, and the amount of traffic generated within the unit time is a predetermined standard. Parameter measurement for calculating the number of the high traffic radio stations, wherein the radio station exceeding the value is a high traffic radio station, the radio station in which the amount of traffic generated within the unit time is within the reference value is a low traffic radio station And
Based on the number of high traffic radio stations calculated by the parameter measurement unit and the number of polling signals that can be allocated in the radio frame, both transmission delay time and throughput when applying the polling method of the high traffic radio station Or an estimation unit for estimating either one of them,
Either or both of a state in which the transmission delay time when applying the polling method estimated by the estimation unit is smaller than a predetermined transmission delay time threshold and a state in which the throughput when applying the polling method is larger than a predetermined throughput threshold On the other hand, a communication unit that starts communication with the wireless station that has requested connection;
It is characterized by providing.
本無線基地局装置は、無線基地局が無線局から接続要求を受信した場合に、各高トラヒック無線局に対して所望の条件を満たすポーリング周期を割り当てることができる場合にのみ、当該無線局を接続することができる。 When the radio base station apparatus receives a connection request from a radio station, the radio base station apparatus assigns the radio station only when a polling cycle that satisfies a desired condition can be assigned to each high traffic radio station. Can be connected.
従って、本発明は、トラヒックの増加、あるいは無線中継局数や無線端末局数の増加に柔軟に対応でき、伝送特性の劣化を防止できる無線基地局装置を提供することができる。 Therefore, the present invention can provide a radio base station apparatus that can flexibly cope with an increase in traffic, or an increase in the number of radio relay stations or radio terminal stations, and can prevent deterioration of transmission characteristics.
本発明は、トラヒックの増加、あるいは無線中継局数や無線端末局数の増加に柔軟に対応でき、伝送特性の劣化を防止できる無線基地局装置を提供することができる。 The present invention can provide a radio base station apparatus that can flexibly cope with an increase in traffic or an increase in the number of radio relay stations and radio terminal stations and can prevent deterioration in transmission characteristics.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
(実施形態1)
本実施形態では、無線基地局が、ランダムアクセス又はポーリング適用時の伝送遅延時間を推定し、伝送遅延時間が優れると推定される方式をアクセス方式として選択する方法について説明する。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a method will be described in which a radio base station estimates a transmission delay time when random access or polling is applied, and selects a method estimated to be superior in transmission delay time as an access method.
本実施形態における無線アクセスシステムの構成を図2に示す。図2に示す無線アクセスシステムは、有線ネットワークに接続された一つの無線基地局101と、無線基地局101を経由して有線ネットワークに接続する複数の無線中継局102及び無線端末局103と、無線中継局102を経由して無線基地局101と接続する複数の無線端末局103から構成される。
The configuration of the wireless access system in this embodiment is shown in FIG. The wireless access system shown in FIG. 2 includes one
本実施形態における無線アクセスシステムで用いるMACフレームの構成を図3に示す。図3において、アクセス方式としてはTDMA/TDDを用い、多次元接続および双方向通信を実現する。MACフレームの長さは固定長であり、MACフレームの前半が無線基地局から無線局へ向かうダウンリンクであり、MACフレームの後半が逆方向のアップリンクである。 FIG. 3 shows the configuration of the MAC frame used in the wireless access system in this embodiment. In FIG. 3, TDMA / TDD is used as an access method, and multidimensional connection and bidirectional communication are realized. The length of the MAC frame is fixed, the first half of the MAC frame is a downlink from the radio base station to the radio station, and the second half of the MAC frame is an uplink in the reverse direction.
ダウンリンクは報知情報を送信するブロードキャスト領域とユーザデータを送信するデマンドアサイン領域から構成され、ブロードキャスト領域ではBCCH、FCCH、RFCHが送信される。BCCHは無線基地局ID、MACフレーム番号などのシステム共通情報の報知に用いられ、FCCHはそのMACフレームの構成を示す情報の報知に用いられ、RFCHは前MACフレームにおけるランダムアクセスの成否、無線局で用いられるランダムアクセスパラメータ(初期バックオフウィンドウサイズ、PF)、そのMACフレームにおけるランダムアクセススロットの数、ランダムアクセススロットの位置の報知に用いられる。 The downlink is composed of a broadcast area for transmitting broadcast information and a demand assignment area for transmitting user data. BCCH, FCCH, and RFCH are transmitted in the broadcast area. BCCH is used for reporting system common information such as a radio base station ID and a MAC frame number, FCCH is used for reporting information indicating the configuration of the MAC frame, and RFCH is the success or failure of random access in the previous MAC frame. Is used to report the random access parameters (initial backoff window size, PF) used in the above, the number of random access slots in the MAC frame, and the position of the random access slot.
アップリンクはユーザデータを送信するデマンドアサイン領域とランダムアクセススロットで構成されるランダムアクセス領域から構成される。すなわち、ダウンリンク、アップリンクともデマンドアサイン領域では、ユーザデータが送信される。なお、無線基地局−無線局間での通信で用いるMACフレームと、無線中継局−無線端末局間での通信で用いるMACフレームの構成は同じである。 The uplink includes a demand assignment area for transmitting user data and a random access area composed of random access slots. That is, user data is transmitted in the demand assignment area for both downlink and uplink. The configuration of the MAC frame used for communication between the radio base station and the radio station is the same as that of the MAC frame used for communication between the radio relay station and the radio terminal station.
ここで、アップリンクにおいて、帯域割当要求の送信に適用するアクセス方式としてランダムアクセスを選択した場合のアクセスシーケンスを図5に示す。アクセスシーケンスは、大別すると、帯域割当要求フェーズ、データ送信フェーズ、ACK受信フェーズの3つのフェーズから成る。 Here, FIG. 5 shows an access sequence when random access is selected as an access method applied to transmission of a bandwidth allocation request in the uplink. The access sequence is roughly divided into three phases: a bandwidth allocation request phase, a data transmission phase, and an ACK reception phase.
帯域割当要求フェーズでは、無線局は個別に送信タイミングを決めてランダムアクセス領域において帯域割当要求(ランダムアクセス信号)を送信する。帯域割当要求の送信が成功した場合、データ送信フェーズへ移行する。この後、無線基地局は帯域割当処理を行う。このとき、無線基地局は、アップリンクデータの割当と同時に次MACフレームのダウンリンクのACKも割り当てる。 In the bandwidth allocation request phase, the wireless station individually determines a transmission timing and transmits a bandwidth allocation request (random access signal) in the random access area. When the transmission of the bandwidth allocation request is successful, the process proceeds to the data transmission phase. Thereafter, the radio base station performs band allocation processing. At this time, the radio base station also allocates a downlink ACK for the next MAC frame simultaneously with the allocation of the uplink data.
無線局は、データ送信フェーズにおいて、無線基地局によりデータ送信用帯域が割り当てられることを待つ。帯域の割当はFCCHにより指示される。帯域が割り当てられた場合、無線局はその帯域を用いてデータを送信し、ACK受信フェーズへ移行する。ACK受信フェーズでは、無線基地局が正常にデータを受信したことを示すACKが無線基地局から送られてくることを待つ。無線局が無線基地局から送られたACKを受信することで一つのアクセスシーケンスが終了する。なお、無線基地局−無線局間でのアップリンクにおいてランダムアクセスを適用して帯域割当要求の送信を行う場合のアクセスシーケンスと、無線中継局−無線端末局間でのアップリンクにおいてランダムアクセスを適用して帯域割当要求の送信を行う場合のアクセスシーケンスは同じである。 In the data transmission phase, the radio station waits for a data transmission band to be allocated by the radio base station. Bandwidth allocation is indicated by the FCCH. When the band is allocated, the wireless station transmits data using the band, and proceeds to the ACK reception phase. In the ACK reception phase, the wireless base station waits for an ACK indicating that the data has been received normally from the wireless base station. One access sequence is completed when the wireless station receives the ACK sent from the wireless base station. In addition, an access sequence in the case of transmitting a band allocation request by applying random access in the uplink between the radio base station and the radio station, and applying random access in the uplink between the radio relay station and the radio terminal station Thus, the access sequence when transmitting the bandwidth allocation request is the same.
ランダムアクセスを適用して帯域割当要求の送信を行う場合、各無線局から送信されるパケットの衝突を回避するため、バックオフを実施する。ランダムアクセスにおけるバックオフシーケンスを図7に示す。 When transmitting a bandwidth allocation request by applying random access, backoff is performed in order to avoid collision of packets transmitted from each wireless station. FIG. 7 shows a back-off sequence in random access.
無線基地局の通信部は、MACフレームの先頭に位置するブロードキャスト領域において、RFCHを用いて初期バックオフウィンドウサイズ、PF、そのMACフレームにおけるランダムアクセススロット数、ランダムアクセススロットの位置を示す情報を送信する[1]。無線局の通信部は、毎MACフレーム、RFCHを受信することで、上記のパラメータを最新の値に更新する[2]。 The communication unit of the radio base station transmits information indicating the initial backoff window size, PF, the number of random access slots in the MAC frame, and the position of the random access slot using the RFCH in the broadcast area located at the head of the MAC frame. Do [1]. The communication unit of the wireless station updates each parameter to the latest value by receiving each MAC frame and RFCH [2].
次に、無線局の通信制御部は、送信データが発生すると、初期バックオフウィンドウサイズからバックオフスロット数を算出する[3]。ここで、算出されるバックオフスロット数は、「0〜{初期バックオフウィンドウサイズ−1}」の範囲の乱数を用いる。 Next, when transmission data is generated, the communication control unit of the wireless station calculates the number of backoff slots from the initial backoff window size [3]. Here, the calculated number of back-off slots uses a random number in the range of “0 to {initial back-off window size−1}”.
そして、無線局は、MACフレームのランダムアクセス領域において、算出したバックオフスロット数だけバックオフを実施した後、ランダムアクセススロットにおいて帯域割当要求を通信部より送信する。送信データの発生したMACフレームにおけるランダムアクセススロット数が、算出したバックオフスロット数より少ない場合、バックオフの動作は次のMACフレームにおいて引き続き実施される。なお、無線基地局−無線局間での通信で用いるバックオフシーケンスと、無線中継局−無線端末局間での通信で用いるバックオフシーケンスは同じである。 The wireless station performs backoff in the random access area of the MAC frame by the calculated number of backoff slots, and then transmits a bandwidth allocation request from the communication unit in the random access slot. When the number of random access slots in the MAC frame in which the transmission data is generated is smaller than the calculated back-off slot number, the back-off operation is continuously performed in the next MAC frame. Note that the back-off sequence used in communication between the radio base station and the radio station is the same as the back-off sequence used in communication between the radio relay station and the radio terminal station.
一方、アップリンクにおいて、帯域割当要求の送信に適用するアクセス方式としてポーリングを選択した場合のアクセスシーケンスを図6に示す。帯域割当要求フェーズでは、無線基地局が主導で帯域割当要求を送信するための帯域を無線局に割り当て、無線局はアップリンクのデマンドアサイン領域において割り当てられた帯域を用いて帯域割当要求(ポーリング信号)を送信し、データ送信フェーズへ移行する。帯域の割当はFCCHにより指示される。この後、無線基地局は帯域割当処理を行う。このとき、無線基地局は、アップリンクデータの割当と同時に次MACフレームのダウンリンクのACKも割り当てる。 On the other hand, FIG. 6 shows an access sequence when polling is selected as an access method applied to transmission of a bandwidth allocation request in the uplink. In the bandwidth allocation request phase, a wireless base station takes the initiative in allocating a bandwidth for transmitting a bandwidth allocation request to the wireless station, and the wireless station uses the bandwidth allocated in the uplink demand assignment area to perform a bandwidth allocation request (polling signal). ) To move to the data transmission phase. Bandwidth allocation is indicated by the FCCH. Thereafter, the radio base station performs band allocation processing. At this time, the radio base station also allocates a downlink ACK for the next MAC frame simultaneously with the allocation of the uplink data.
無線局は、データ送信フェーズにおいて、無線基地局によりデータ送信用帯域が割り当てられることを待つ。帯域の割当はFCCHにより指示される。帯域が割り当てられた場合、無線局はその帯域を用いてデータを送信し、ACK受信フェーズへ移行する。ACK受信フェーズでは、無線基地局が正常にデータを受信したことを示すACKが無線基地局から送られてくることを待つ。無線局が無線基地局から送られたACKを受信することで一つのアクセスシーケンスが終了する。なお、本実施形態では、無線中継局−無線端末局間でのアップリンクにおいてポーリングを適用して帯域割当要求の送信を行うことはないものとする。 In the data transmission phase, the radio station waits for a data transmission band to be allocated by the radio base station. Bandwidth allocation is indicated by the FCCH. When the band is allocated, the wireless station transmits data using the band, and proceeds to the ACK reception phase. In the ACK reception phase, the wireless base station waits for an ACK indicating that the data has been received normally from the wireless base station. One access sequence is completed when the wireless station receives the ACK sent from the wireless base station. In the present embodiment, it is assumed that the bandwidth allocation request is not transmitted by applying polling in the uplink between the radio relay station and the radio terminal station.
このようなアクセス方式を採用した場合の、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間及びポーリング適用時の伝送遅延時間を算出する方法について説明する。 A method of calculating the transmission delay time when applying random access and the transmission delay time when applying polling when such an access method is employed will be described.
まず、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間(ユーザデータに対する帯域割当要求の送信開始から送信成功までの時間)を算出する方法について説明する。 First, a method for calculating a transmission delay time (a time from the start of transmission of a bandwidth allocation request for user data to successful transmission) when random access is applied will be described.
ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間Drは、無線局の送信動作を表すマルコフモデルを適用することで、データ発生確率Pg、送信確率τ、送信失敗確率p、初期バックオフウィンドウサイズW0、無線基地局と接続している無線局の台数N、最大再送回数mの関係式を求め、それを解析的に解くことにより算出する。なお、データ発生確率Pgは、無線局ごとに無線基地局に到着したデータの受信間隔(データ発生間隔)を測定することにより求めることができる。ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間時間Drは、数1及び数2に基づいて求められる。すなわち、送信確率τと送信失敗確率pの連立方程式である数1及び数2を解くことにより、送信確率τと送信失敗確率pを算出する。
次に、数1及び数2から送信確率τ及び送信失敗確率pを求めると、数3よりユーザデータに対する帯域割当要求の送信開始から送信成功までに無線局が送信した帯域割当要求の送信回数を表す帯域割当要求送信回数Mが求まる。
この数3から帯域割当要求送信回数Mを求めると、数4よりユーザデータに対する帯域割当要求の送信開始から送信成功までに必要な平均バックオフスロット数bo_slot_numが求まる。
この数4から平均バックオフスロット数bo_slot_numを求めると、数5よりランダムアクセス適用時の伝送遅延時間Drが求まる。なお、ra_slot_numは各MACフレームにおけるランダムアクセススロットの数である。すなわち、数5は、無線局ごとに、バックオフに基づいて帯域割当要求を送信することができるMACフレームの周期を求めることをもってランダムアクセス適用時の伝送遅延時間を算出する。
次に、ポーリング適用時の伝送遅延時間(ポーリング周期)を算出する方法について述べる。ポーリング適用時の伝送遅延時間Dpは、各MACフレームにおいてポーリング信号に割当可能な帯域量bandpと発生トラヒックが基準値を超える無線局(高トラヒック無線局)の台数Nから算出する。ここで、ポーリング信号に割当可能な帯域量とは、1つのMACフレームに割り当てることができる帯域量から、BCCH、FCCH、RFCH、LCCH(ACK用)、UDCH、RACHに割り当てられた帯域量を差し引いた残りの帯域に相当する。 Next, a method for calculating a transmission delay time (polling cycle) when applying polling will be described. Transmission delay time D p at the polling application is calculated from the number N of radio stations generating the assignable bandwidth quantity band 'p to the polling signal traffic exceeds the reference value in each MAC frame (heavy traffic radio station). Here, the bandwidth amount that can be allocated to the polling signal is obtained by subtracting the bandwidth amount allocated to BCCH, FCCH, RFCH, LCCH (for ACK), UDCH, and RACH from the bandwidth amount that can be allocated to one MAC frame. This corresponds to the remaining bandwidth.
各MACフレームにおいてポーリング信号に割当可能な帯域量bandpと高トラヒック無線局の台数Nは、伝送遅延時間算出用パラメータ測定部により算出され、bandpは、数6から求められる。なお、bandallはMACフレームサイズ、bandBは各MACフレームにおいてBCCHに割り当てられる帯域量、bandFは各MACフレームにおいてFCCHに割り当てられる帯域量、bandRFは各MACフレームにおいてRFCHに割り当てられる帯域量、bandLは各MACフレームにおいてLCCH(ACK用)に割り当てられる帯域量、bandUは各MACフレームにおいてUDCHに割り当てられる帯域量、bandRAは各MACフレームにおいてRACHに割り当てられる帯域量である。
この数6から各MACフレームにおいてポーリング信号に割当可能な帯域量bandpを求めると、数7より各MACフレームに割り当てられるポーリング信号の数p_numが求まる。なお、Lpはポーリング信号のサイズである。
この数7から各MACフレームに割り当てられるポーリング信号の数p_numを求めると、数8よりポーリング適用時の伝送遅延時間Dpが求まる。なお、このDpが、各高トラヒック無線局に対して割当可能なポーリング周期の範囲の中で最短の値となるため、割当可能なポーリング周期の範囲はDp以上となる。すなわち、N台の高トラヒック無線局に対して、順番にポーリング信号を送信するための帯域を割り当てた場合に、その割当周期をMACフレーム周期で表したものがポーリング適用時の伝送遅延時間となる。
ここで、図2に示した無線アクセスシステムの機能を説明するブロック図を図4に示す。また、無線基地局の動作を示すフローチャートを図8に示す。 Here, FIG. 4 shows a block diagram for explaining the functions of the radio access system shown in FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the radio base station.
まず、無線基地局101は、ハードウェアとしては中央処理装置(CPU)や記憶装置(メモリ)から構成され、機能ブロックとしては、伝送遅延時間算出用パラメータ測定部11、方式選択部13、報知信号生成部17、通信部14を持つ。方式選択部13は、伝送遅延時間算出部12a及び所望ポーリング周期算出部12bを含み、伝送遅延時間算出部12aはポーリング周期算出部16を含む。
First, the
伝送遅延時間算出用パラメータ測定部11は、無線局からデータを受信した際に受信間隔の平均値を無線局ごとに求めることにより、データ発生間隔を算出する(ステップS11及びステップS12)。当該データ発生間隔は、ランダムアクセス時の伝送遅延時間を算出するために用いられる(数1)。また、無線局ごとに発生トラヒック量を測定し、発生トラヒック量が基準値を超えているか否かを判断し、発生トラヒック量が基準値を超える無線局(高トラヒック無線局)の台数を更新することにより、高トラヒック無線局の台数を算出する(ステップS13)。これらの高トラヒック無線局がポーリングの対象となる。なお、基準値は、実施形態ごとに予め定められた値が用いられ、この値は、伝送遅延時間算出用パラメータ測定部11内の所定のメモリ領域内に記憶される。
The transmission delay time calculation
また、伝送遅延時間算出用パラメータ測定部11は、各MACフレームにおいてBCCH、FCCH、RFCH、LCCH(ACK用)、UDCH、RACHに割り当てられた帯域量の合計から、ポーリング信号に割当可能な帯域量の平均値を求めることにより、ポーリング信号用帯域量を算出する(数6、ステップS14)。
Further, the transmission delay time calculation
ポーリング周期算出部16は、ポーリング適用時に、各高トラヒック無線局に対して割当可能なポーリング周期(各高トラヒック無線局にポーリング信号が割り当てられる周期)の範囲の算出を行う(数8、ステップS16)。なお、ポーリング周期算出部16は、伝送遅延時間算出部12aに含まれるところ、ポーリング適用時の伝送遅延時間の算出に相当する役割を担うことになる。
The polling
伝送遅延時間算出部12aは、伝送遅延時間算出用パラメータ測定部11により測定されたデータ発生間隔に基づいて、数1〜5を行うことによって、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間(ユーザデータに対する帯域割当要求の送信開始から送信成功までの時間をランダムアクセス適用時の伝送遅延時間とみなす)の算出を行う(ステップS15)。また、ポーリング周期算出部16により、各高トラヒック無線局に対して割当可能な各ポーリング周期適用時の伝送遅延時間(このポーリング周期をポーリング適用時の伝送遅延時間とみなす)の算出を行う(ステップS17)。
Based on the data generation interval measured by the transmission delay time calculation
所望ポーリング周期算出部12bは、ポーリング適用時に、所望の条件を満たすポーリング周期(所望のポーリング周期)を算出する(ステップS18)。所望の条件とは、本実施形態では、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間より優れる(ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間より短い)ことである。なお、伝送遅延時間算出部12aとポーリング周期算出部16を合わせて推定部ともいう。
The desired polling
方式選択部13は、算出した割当可能なポーリング周期の範囲と所望のポーリング周期を比較する。比較結果において、所望のポーリング周期が割当可能である、すなわち、割当可能なポーリング周期の範囲の中で所望のポーリング周期(ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間)より短い周期がある場合はアクセス方式としてポーリングを選択する。逆に、所望のポーリング周期が割当不可である、すなわち、割当可能なポーリング周期の範囲の中で所望のポーリング周期より短い周期がない場合はアクセス方式としてランダムアクセスを選択する(ステップS19)。
The
報知信号生成部17は、選択されたアクセス方式を表す報知信号を生成する。
The notification
通信部14は、無線局と通信を行う機能と、報知信号生成部17が生成した選択されたアクセス方式を表す報知信号を無線局に送信する機能を持つ。
The
一方、無線中継局102は、ハードウェアとしては、中央処理装置(CPU)や記憶装置(メモリ)から構成され、機能ブロックとしては通信部51と通信制御部52を持つ。
On the other hand, the
通信部51は、無線基地局101又は無線端末局103と通信を行う。
The
通信制御部52は、無線基地局101から送信される選択されたアクセス方式を表す報知信号に従って、帯域割当要求を送信する制御を行う。
The
一方、無線端末局103は、ハードウェアとしては、中央処理装置(CPU)や記憶装置(メモリ)から構成され、機能ブロックとしては通信部51と通信制御部52を持つ。
On the other hand, the
無線基地局101と接続している無線端末局103の通信部51は、無線基地局101と通信を行う。無線中継局102と接続している無線端末局103の通信部51は、無線中継局102と通信を行う。
The
無線基地局101と接続している無線端末局103の通信制御部52は、無線基地局101から送信される選択されたアクセス方式を表す報知信号に従って、帯域割当要求を送信する制御を行う。無線中継局102と接続している無線端末局103の通信制御部52は、ランダムアクセスを適用して帯域割当要求を送信する制御を行う。
The
無線中継局台数と無線端末局の平均伝送遅延時間の関係を表す図を図9に示す。 FIG. 9 shows a relationship between the number of wireless relay stations and the average transmission delay time of wireless terminal stations.
ここでは、全ての無線端末局が無線中継局を経由して、無線基地局と接続しているものとした。また、推定した各無線中継局に対して割当可能なポーリング周期の範囲の中に、推定したランダムアクセス適用時の無線中継局の伝送遅延時間より短い伝送遅延時間を実現できるポーリング周期がない場合は、アクセス方式としてランダムアクセスを選択し、逆に、推定した各無線中継局に対して割当可能なポーリング周期の範囲の中に、推定したランダムアクセス適用時の無線中継局の伝送遅延時間より短い伝送遅延時間を実現できるポーリング周期がある場合は、アクセス方式としてポーリングを選択するようにした。本実施形態のアクセス方式選択方法により、平均伝送遅延時間を低減できたことが確認できる。 Here, it is assumed that all wireless terminal stations are connected to the wireless base station via wireless relay stations. Also, if there is no polling cycle that can realize a transmission delay time shorter than the transmission delay time of the wireless relay station when applying the estimated random access within the range of polling cycles that can be assigned to each estimated wireless relay station Select random access as the access method, and conversely, within the range of polling cycles that can be allocated to each estimated radio relay station, transmission shorter than the transmission delay time of the estimated radio relay station when applying random access When there is a polling cycle that can realize the delay time, polling is selected as the access method. It can be confirmed that the average transmission delay time can be reduced by the access method selection method of this embodiment.
本実施形態によれば、無線基地局が、測定したデータ発生間隔をもとに、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間を推定する。また、無線基地局が、測定した各MACフレームにおいてポーリング信号に割当可能な帯域量と高トラヒック無線局の台数をもとに、各高トラヒック無線局に対して割当可能なポーリング周期の範囲を推定し、そして、各ポーリング周期適用時の伝送遅延時間を推定する。次に、無線基地局が、ポーリング適用時に、所望の条件を満たす所望のポーリング周期を算出する。そして、推定した割当可能なポーリング周期の範囲と算出した所望のポーリング周期を比較し、ランダムアクセスとポーリングのうち、最適な方式をアクセス方式として選択するようにした。例えば、所望の条件は、ポーリング適用時の伝送遅延時間がランダムアクセス適用時の伝送遅延時間より短いことである場合、無線端末局の伝送遅延時間を低減することが可能である。 According to this embodiment, the radio base station estimates the transmission delay time when applying random access based on the measured data generation interval. Also, based on the amount of bandwidth that can be allocated to polling signals and the number of high traffic radio stations in each measured MAC frame, the radio base station estimates the range of polling cycles that can be allocated to each high traffic radio station. Then, the transmission delay time when each polling period is applied is estimated. Next, the wireless base station calculates a desired polling period that satisfies a desired condition when applying polling. Then, the estimated range of the assignable polling cycle is compared with the calculated desired polling cycle, and an optimum method is selected as an access method among random access and polling. For example, when the desired condition is that the transmission delay time when applying polling is shorter than the transmission delay time when applying random access, it is possible to reduce the transmission delay time of the wireless terminal station.
(実施形態2)
本実施形態では、無線基地局が、ランダムアクセス又はポーリング適用時のスループットを推定し、スループットが優れると推定される方式をアクセス方式として選択する方法について説明する。なお、無線アクセスシステムの構成、MACフレーム構成、アクセスシーケンス、バックオフシーケンスについては、上述した実施形態1と同じであるため、その説明を省略する。本実施形態における無線アクセスシステムの機能を説明するブロック図を図10に示す。また、基地局の動作について図11に示す。ここでは、実施形態1と同じ機能については、その説明を省略し、相違点を以下に説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a method will be described in which a radio base station estimates a throughput when random access or polling is applied, and selects a method that is estimated to be excellent in throughput as an access method. Note that the configuration of the wireless access system, the MAC frame configuration, the access sequence, and the back-off sequence are the same as those in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted. FIG. 10 is a block diagram illustrating functions of the wireless access system in the present embodiment. Also, the operation of the base station is shown in FIG. Here, the description of the same functions as those in the first embodiment will be omitted, and differences will be described below.
本実施形態では、無線基地局101は、伝送遅延時間算出用パラメータ測定部11の代わりにスループット算出用パラメータ測定部21、伝送遅延時間算出部12aの代わりにスループット算出部22aを持つ。なお、スループット算出部22aとポーリング周期算出部16を合わせて推定部ともいう。
In this embodiment, the
スループット算出用パラメータ測定部21は、無線局からデータを受信した際に受信間隔の平均値を無線局ごとに求めることにより、データ発生間隔を算出する(ステップS11及びステップS12)。また、無線局ごとに発生トラヒック量を測定し、発生トラヒック量が基準値を超えているか否かを判断し、発生トラヒック量が基準値を超える無線局(高トラヒック無線局)の台数を更新することにより、高トラヒック無線局の台数を算出する(ステップS13)。これらの高トラヒック無線局がポーリングの対象となる。なお、基準値には、実施形態ごとに予め定められた値が用いられ、この値は、スループット算出用パラメータ測定部21内の所定のメモリ領域内に記憶される。
The throughput calculation
また、スループット算出用パラメータ測定部21は、各MACフレームにおいてBCCH、FCCH、RFCH、LCCH(ACK用)、UDCH、RACHに割り当てられた帯域量の合計から、ポーリング信号に割当可能な帯域量の平均値を求めることにより、ポーリング信号用帯域量を算出する(ステップS14)。
Further, the throughput measurement
スループット算出部22aは、下記の数9に従って、ランダムアクセス適用時のスループットの算出を行う(ステップS25)。なお、ここで、ユーザデータの送信に必要な帯域量(ユーザデータ信号サイズ)と帯域割当要求の送信開始からユーザデータの送信完了までに必要な帯域量の比率をランダムアクセス適用時のスループットとみなす。また、下記の数10に従って、ポーリング周期算出部16が算出した高トラヒック無線局に対して割当可能な各ポーリング周期適用時のスループットの算出を行う(ステップS27)。なお、ここで、ユーザデータの送信に必要な帯域量(ユーザデータ信号サイズ)とユーザデータ発生からユーザデータの送信完了までに必要な帯域量の比率をポーリング適用時のスループットとみなす。
The
所望ポーリング周期算出部12bは、ポーリング適用時に、所望の条件を満たすポーリング周期(所望のポーリング周期)を算出する(ステップS18)。所望の条件とは、本実施形態では、ランダムアクセス適用時のスループットより優れる(ランダムアクセス適用時のスループットより高い)ことである。
The desired polling
ここで、ランダムアクセス適用時のスループット及びポーリング適用時のスループットを算出する方法について述べる。 Here, a method for calculating the throughput when applying random access and the throughput when applying polling will be described.
まず、ランダムアクセス適用時のスループット(ユーザデータ信号サイズとユーザデータに対する帯域割当要求の送信開始からユーザデータの送信完了までに必要な帯域量の比率)を算出する方法について述べる。 First, a method for calculating the throughput when applying random access (the ratio of the user data signal size and the amount of bandwidth necessary from the start of transmission of a bandwidth allocation request to user data until the completion of transmission of user data) is described.
スループット算出部22aは、実施形態1で述べた手順に従い、ユーザデータに対する帯域割当要求の送信開始から送信成功までに無線局が送信した帯域割当要求の送信回数を表す帯域割当要求送信回数Mを求める。なお、帯域割当要求送信回数Mを求めるために必要なデータ発生確率は、スループット算出用パラメータ測定部21が算出したデータ発生間隔から求める。
The
帯域割当要求送信回数Mを求めると、数9よりランダムアクセス適用時のスループットTrが求まる。なお、Ldはユーザデータ信号サイズ、Lrはランダムアクセス信号サイズである。
次に、ポーリング適用時のスループット(ユーザデータ信号サイズとユーザデータ発生からユーザデータの送信完了までに必要な帯域量の比率)を算出する方法について述べる。 Next, a method for calculating the throughput when applying polling (the ratio of the user data signal size and the amount of bandwidth necessary from the generation of user data to the completion of transmission of user data) will be described.
スループット算出部22aは、実施形態1で述べた手順に従い、各高トラヒック無線局に対して割当可能なポーリング周期の範囲を求める(ステップS16)。なお、割当可能なポーリング周期の範囲を求めるために必要な各MACフレームにおいてポーリング信号に割当可能な帯域量と高トラヒック無線局の台数は、スループット算出用パラメータ測定部21により算出される。
The
割当可能なポーリング周期の範囲を求めると、数10より各ポーリング周期適用時のスループットTpが求まる。なお、Ldはユーザデータ信号サイズ、Lpはポーリング信号サイズ、Cdはデータ発生間隔、Cpはポーリング周期である。なお、データ発生間隔は、スループット算出用パラメータ測定部21により算出される。
本実施形態によれば、無線基地局が、測定したデータ発生間隔をもとに、ランダムアクセス適用時のスループットを推定する。また、無線基地局が、測定した各MACフレームにおいてポーリング信号に割当可能な帯域量と高トラヒック無線局の台数をもとに、各高トラヒック無線局に対して割当可能なポーリング周期の範囲を推定し、そして、測定したデータ発生間隔をもとに、各ポーリング周期適用時のスループットを推定する。次に、無線基地局が、ポーリング適用時に、所望の条件を満たす所望のポーリング周期を算出する。そして、推定した割当可能なポーリング周期の範囲と算出した所望のポーリング周期を比較し、ランダムアクセスとポーリングのうち、最適な方式をアクセス方式として選択するようにした。 According to this embodiment, the radio base station estimates the throughput when applying random access based on the measured data generation interval. Also, based on the amount of bandwidth that can be allocated to polling signals and the number of high traffic radio stations in each measured MAC frame, the radio base station estimates the range of polling cycles that can be allocated to each high traffic radio station. Then, based on the measured data generation interval, the throughput when applying each polling period is estimated. Next, the wireless base station calculates a desired polling period that satisfies a desired condition when applying polling. Then, the estimated range of the assignable polling cycle is compared with the calculated desired polling cycle, and an optimum method is selected as an access method among random access and polling.
(実施形態3)
本実施形態では、無線基地局が、ランダムアクセス又はポーリング適用時の伝送遅延時間及びスループットを推定し、伝送遅延時間及びスループットが優れると推定される方式をアクセス方式として選択する方法について説明する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, a method will be described in which a radio base station estimates a transmission delay time and throughput when random access or polling is applied, and selects a method that is estimated to have excellent transmission delay time and throughput as an access method.
本実施形態における無線アクセスシステムの機能を説明するブロック図を図12に示す。また、基地局の動作について図13に示す。ここでは、実施形態(1〜2)と同じ機能については、その説明を省略し、相違点を以下に説明する。 FIG. 12 is a block diagram illustrating functions of the wireless access system in the present embodiment. FIG. 13 shows the operation of the base station. Here, the description of the same function as the embodiment (1-2) is omitted, and the difference will be described below.
本実施形態では、無線基地局101は、実施形態1の伝送遅延時間算出用パラメータ測定部11や実施形態2のスループット算出用パラメータ測定部21の代わりに伝送遅延時間/スループット算出用パラメータ測定部31、実施形態1の伝送遅延時間算出部12aや実施形態2のスループット算出部22aの代わりに伝送遅延時間/スループット算出部32aを持つ。なお、伝送遅延時間/スループット算出部32aとポーリング周期算出部16を合わせて推定部ともいう。
In the present embodiment, the
伝送遅延時間/スループット算出用パラメータ測定部31は、無線局からデータを受信した際に受信間隔の平均値を無線局ごとに求めることにより、データ発生間隔を算出する(ステップS11及びステップS12)。また、無線局ごとに発生トラヒック量を測定し、発生トラヒック量が基準値を超えているか否かを判断し、発生トラヒック量が基準値を超える無線局(高トラヒック無線局)の台数を更新することにより、高トラヒック無線局の台数を算出する(ステップS13)。これらの高トラヒック無線局がポーリングの対象となる。なお、基準値には、実施形態ごとに予め定められた値が用いられ、この値は、伝送遅延時間/スループット算出用パラメータ測定部31内の所定のメモリ領域内に記憶される。
The transmission delay time / throughput calculation
また、伝送遅延時間/スループット算出用パラメータ測定部31は、各MACフレームにおいてBCCH、FCCH、RFCH、LCCH(ACK用)、UDCH、RACHに割り当てられた帯域量の合計から、ポーリング信号に割当可能な帯域量の平均値を求めることにより、ポーリング信号用帯域量を算出する(ステップS14)。
Further, the transmission delay time / throughput calculation
伝送遅延時間/スループット算出部32aは、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間、及び、スループットの算出を行う(ステップS35)。なお、ここで、ユーザデータに対する帯域割当要求の送信開始から送信成功までの時間をランダムアクセス適用時の伝送遅延時間とみなし、ユーザデータの送信に必要な帯域量(ユーザデータ信号サイズ)と帯域割当要求の送信開始からユーザデータの送信完了までに必要な帯域量の比率をランダムアクセス適用時のスループットとみなす。また、ポーリング周期算出部16が算出した高トラヒック無線局に対して割当可能な各ポーリング周期適用時の伝送遅延時間及びスループットの算出を行う(ステップS37)。なお、ここで、このポーリング周期をポーリング適用時の伝送遅延時間とみなし、ユーザデータの送信に必要な帯域量(ユーザデータ信号サイズ)とユーザデータ発生からユーザデータの送信完了までに必要な帯域量の比率をポーリング適用時のスループットとみなす。
The transmission delay time /
所望ポーリング周期算出部12bは、ポーリング適用時に、所望の条件を満たすポーリング周期(所望のポーリング周期)を算出する(ステップS18)。所望の条件とは、本実施形態では、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間及びスループットより優れる(ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間より短い、かつ、ランダムアクセス適用時のスループットより高い)ことである。
The desired polling
本実施形態によれば、無線基地局が、測定したデータ発生間隔をもとに、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間及びスループットを推定する。また、無線基地局が、測定した各MACフレームにおいてポーリング信号に割当可能な帯域量と高トラヒック無線局の台数をもとに、各高トラヒック無線局に対して割当可能なポーリング周期の範囲を推定し、そして、各ポーリング周期適用時の伝送遅延時間を推定し、さらに、測定したデータ発生間隔をもとに、各ポーリング周期適用時のスループットを推定する。次に、無線基地局が、ポーリング適用時に、所望の条件を満たす所望のポーリング周期を算出する。そして、推定した割当可能なポーリング周期の範囲と算出した所望のポーリング周期を比較し、ランダムアクセスとポーリングのうち、最適な方式をアクセス方式として選択するようにした。 According to this embodiment, the radio base station estimates the transmission delay time and throughput when applying random access based on the measured data generation interval. Also, based on the amount of bandwidth that can be allocated to polling signals and the number of high traffic radio stations in each measured MAC frame, the radio base station estimates the range of polling cycles that can be allocated to each high traffic radio station. Then, the transmission delay time when each polling period is applied is estimated, and further, the throughput when each polling period is applied is estimated based on the measured data generation interval. Next, the wireless base station calculates a desired polling period that satisfies a desired condition when applying polling. Then, the estimated range of the assignable polling cycle is compared with the calculated desired polling cycle, and an optimum method is selected as an access method among random access and polling.
(実施形態4)
本実施形態では、ランダムアクセス又はポーリングのいずれを適用しても伝送特性に変化が見られないようなトラヒック状況を検出した場合、アクセス方式としてランダムアクセスを選択する方法について説明する。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a method for selecting random access as an access method when a traffic situation in which a change in transmission characteristics is not observed even when either random access or polling is applied will be described.
本実施形態における無線アクセスシステムの機能を説明するブロック図を図14に示す。また、無線基地局の動作について図15に示す。ここでは、実施形態(1〜3)と同じ機能については、その説明を省略し、相違点を以下に説明する。 FIG. 14 is a block diagram illustrating functions of the wireless access system in the present embodiment. FIG. 15 shows the operation of the radio base station. Here, descriptions of the same functions as those in the embodiments (1 to 3) are omitted, and differences will be described below.
本実施形態では、実施形態(1〜3)で説明した無線基地局101にトラヒック状況検出部45が新たに追加される。トラヒック状況検出部45は、トラヒックが少なく、アクセス方式にランダムアクセス又はポーリングのいずれを適用しても伝送特性に変化が見られないようなトラヒック状況(低トラヒック状況)を検出する。検出方法としては、例えば、実施形態1で述べた方法に従い推定したランダムアクセス適用時の伝送遅延時間と、測定したランダムアクセス適用時の平均伝送遅延時間との比較を行い、推定した伝送遅延時間と測定した平均伝送遅延時間の差が閾値以上であれば、低トラヒック状況であることを検出する。また、ランダムアクセスのMACフレーム単位での平均利用状況(使用ランダムアクセススロット数/総ランダムアクセススロット数)を測定し、それが閾値以下であれば、低トラヒック状況であることを検出する、等の方法がある。なお、閾値には、実施形態ごとに予め定められた値が用いられ、この値が、トラヒック状況検出部45内の所定のメモリ領域内に記憶される。
In the present embodiment, a traffic
また、無線基地局が持つ方式選択部43には、以下に説明する機能が追加される。
In addition, a function described below is added to the
方式選択部43は、トラヒック状況検出部45が低トラヒック状況を検出した場合、アクセス方式としてランダムアクセスを選択する。逆に、低トラヒック状況を検出していない場合は、実施形態(1〜3)で述べたように、ランダムアクセス適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定することに加え、発生トラヒックが基準値を超える無線局に対して割当可能な各ポーリング周期適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定する。そして、所望のポーリング周期を算出し、割当可能なポーリング周期の範囲と所望のポーリング周期を比較することにより、ランダムアクセスとポーリングのうち、最適な方式をアクセス方式として選択する。
The
本実施形態によれば、トラヒックが少なく、データの送信にランダムアクセス又はポーリングのいずれを適用しても伝送特性に変化がみられないようなトラヒック状況を検出した場合、アクセス方式としてランダムアクセスを選択するようにした。したがって、本発明を適用する無線アクセスシステムに供給されるトラヒックが少なく、ランダムアクセス又はポーリングのいずれを適用しても伝送特性に変化が見られないような場合において、送信データが発生した時のみ、帯域割当要求の送信を行うランダムアクセスを選択することで、高い帯域利用効率が期待できる。 According to this embodiment, when a traffic situation is detected in which there is little traffic and no change in transmission characteristics is observed even if either random access or polling is applied to data transmission, random access is selected as the access method. I tried to do it. Therefore, only when the transmission data is generated in the case where the traffic supplied to the radio access system to which the present invention is applied is small and no change is seen in the transmission characteristics even if either random access or polling is applied. By selecting random access for transmitting a bandwidth allocation request, high bandwidth utilization efficiency can be expected.
(実施形態5)
本実施形態では、無線基地局が、無線局から接続要求を受信した際に、ポーリング適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定し、所望の条件を満たすことができる場合にのみ、当該無線局を接続する方法について説明する。
(Embodiment 5)
In the present embodiment, when the radio base station receives a connection request from the radio station, it estimates the transmission delay time and / or throughput at the time of applying the polling, and can satisfy a desired condition. Only the method of connecting the radio station will be described.
本実施形態における無線アクセスシステムの機能を説明するブロック図を図16に示す。また、無線基地局の動作について図17に示す。ここでは、実施形態(1〜4)と同じ機能については、その説明を省略し、相違点を以下に説明する。 FIG. 16 is a block diagram illustrating functions of the wireless access system in the present embodiment. FIG. 17 shows the operation of the radio base station. Here, the description of the same functions as those of the embodiments (1 to 4) is omitted, and differences will be described below.
本実施形態では、実施形態(1〜4)における無線基地局101の方式選択部(13、23、33、43)の代わりに無線局接続可否判断部53を持つ。無線局接続可否判断部53は、無線局から接続要求を受信した際に、ポーリング周期算出部16が算出した発生トラヒックが基準値を超える各無線局に対して割当可能なポーリング周期の範囲と、所望ポーリング周期算出部12bが算出した所望のポーリング周期を比較する。比較結果において、所望のポーリング周期が割当可能である、すなわち、割当可能なポーリング周期の範囲の中で所望のポーリング周期より短い周期がある場合は当該無線局の接続を許可し、アクセス方式としてポーリングを選択する。逆に、所望のポーリング周期が割当不可である、すなわち、割当可能なポーリング周期の範囲の中で所望のポーリング周期より短い周期がない場合は当該無線局の接続を禁止する。
In the present embodiment, a wireless station connection
また、無線基地局101が持つ所望ポーリング周期算出部12b、報知信号生成部17、通信部14は、以下に説明する機能を持つ。
In addition, the desired polling
所望ポーリング周期算出部12bは、ポーリング適用時に、所望の条件を満たすポーリング周期(所望のポーリング周期)を算出する。ここで、所望の条件とは、規定伝送遅延時間を満たすことや、規定スループットを満たすこと、等であり、複数の条件がある場合は、最も厳しい条件が所望のポーリング周期の算出に適用される。
The desired polling
報知信号生成部17は、無線局の接続結果を表す報知信号及び選択されたアクセス方式を表す報知信号を生成する。
The broadcast
通信部14は、無線局と通信を行う機能と、報知信号生成部17が生成した無線局の接続結果を表す報知信号及び選択されたアクセス方式を表す報知信号を無線局に送信する機能を持つ。
The
無線中継局102が持つ通信制御部51は以下に説明する機能を持つ。通信制御部51は、無線基地局101から送信される無線局の接続結果を表す報知信号が無線基地局101と当該無線中継局102の接続を許可することを表している場合、無線基地局101から送信される選択されたアクセス方式を表す報知信号に従って、帯域割当要求を送信する制御を行う。
The
無線端末局103が持つ通信制御部53は以下に説明する機能を持つ。無線基地局101と接続している無線端末局103の通信制御部53は、無線基地局101から送信される無線局の接続結果を表す報知信号が無線基地局101と当該無線端末局103の接続を許可することを表している場合、無線基地局101から送信される選択されたアクセス方式を表す報知信号に従って、帯域割当要求を送信する制御を行う。無線中継局102と接続している無線端末局103の通信制御部53は、ランダムアクセスを適用して帯域割当要求を送信する制御を行う。
The
本実施形態によれば、無線基地局が、無線局から接続要求を受信した場合に、発生トラヒックが基準値を超える各無線局に対して所望の条件を満たすポーリング周期を割り当てることができる場合にのみ、当該無線局を接続するようにした。したがって、本実施形態を適用する無線アクセスシステムは、予め規定された通信品質を維持することが可能である。 According to the present embodiment, when the wireless base station receives a connection request from the wireless station, a polling period that satisfies a desired condition can be assigned to each wireless station whose generated traffic exceeds a reference value. Only connected to the radio station. Therefore, the wireless access system to which this embodiment is applied can maintain the communication quality defined in advance.
11:伝送遅延時間算出用パラメータ測定部
12a:伝送遅延時間算出部
12b:所望ポーリング周期算出部
13:方式選択部
14:通信部
16:ポーリング周期算出部
17:報知信号生成部
21:スループット算出用パラメータ測定部
22a:スループット算出部
23:方針選択部
31:伝送遅延時間/スループット算出用パラメータ測定部
32a:伝送遅延時間/スループット算出部
33:方式選択部
43:方式選択部
45:トラヒック状況検出部
51:通信部
52:通信制御部
53:無線局接続可否判断部
101:無線基地局
102:無線中継局
103:無線端末局
11: Transmission delay time calculation
Claims (5)
前記無線局毎に単位時間内に発生したトラヒック量を測定し、前記単位時間内に発生したトラヒック量が予め定めた基準値を超える前記無線局を高トラヒック無線局とし、前記単位時間内に発生したトラヒック量が前記基準値以内の前記無線局を低トラヒック無線局とし、前記高トラヒック無線局の数を算出するパラメータ測定部と、
前記パラメータ測定部が算出した前記高トラヒック無線局の数、及び前記無線フレームにおいて割り当てることができるポーリング信号の数に基づいて、前記高トラヒック無線局にポーリング方式を適用した時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記ポーリング方式適用時の伝送遅延時間が所定の伝送遅延時間の閾値よりも小さい状態と前記ポーリング方式適用時のスループットが所定のスループットの閾値よりも大きい状態の両方又はいずれか一方である場合に、前記高トラヒック無線局とのアクセス方式としてポーリング方式を選択し、前記ポーリング方式適用時の伝送遅延時間が所定の伝送遅延時間の閾値よりも大きい状態と前記ポーリング方式適用時のスループットが所定のスループットの閾値よりも小さい状態の両方又はいずれか一方である場合に、前記高トラヒック無線局とのアクセス方式としてランダムアクセス方式を選択し、いずれの場合も前記低トラヒック無線局とのアクセス方式としてランダムアクセス方式を選択する方式選択部と、
前記方式選択部が選択したアクセス方式を用いて前記無線局と通信を行う通信部と、
を備えることを特徴とする無線基地局装置。 A radio base station apparatus that adopts a random access method or a polling method as an access method and performs radio communication with a plurality of radio stations using radio frames,
The amount of traffic generated within a unit time is measured for each wireless station, and the amount of traffic generated within the unit time exceeds a predetermined reference value as a high traffic wireless station, and is generated within the unit time. A parameter measurement unit that calculates the number of the high traffic radio stations, the radio station having the traffic amount within the reference value as a low traffic radio station,
Based on the number of high traffic radio stations calculated by the parameter measurement unit and the number of polling signals that can be assigned in the radio frame, transmission delay time and throughput when a polling method is applied to the high traffic radio stations An estimation unit that estimates both or either of
Either or both of a state in which the transmission delay time when applying the polling method estimated by the estimation unit is smaller than a predetermined transmission delay time threshold and a state in which the throughput when applying the polling method is larger than a predetermined throughput threshold On the other hand, when a polling method is selected as an access method with the high traffic radio station, a state in which a transmission delay time when the polling method is applied is larger than a predetermined transmission delay time threshold value and when the polling method is applied. A random access method is selected as an access method with the high-traffic radio station when the throughput is lower or lower than a predetermined throughput threshold, and in either case, the access with the low-traffic radio station is selected. A method selection unit for selecting a random access method as an access method;
A communication unit that communicates with the wireless station using the access method selected by the method selection unit;
A radio base station apparatus comprising:
前記推定部は、前記パラメータ測定部が測定した前記データ受信間隔の平均値を用いてランダムアクセス方式適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方をさらに推定し、
前記方式選択部は、前記推定部が推定した前記ランダムアクセス方式適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方をそれぞれ前記所定の伝送遅延時間の閾値と前記所定のスループットの閾値として用いることを特徴とする請求項1に記載の無線基地局装置。 The parameter measurement unit further measures an average value of data reception intervals, which are intervals of receiving data signals, for the wireless station,
The estimation unit further estimates the transmission delay time and / or throughput at the time of applying the random access method using the average value of the data reception interval measured by the parameter measurement unit,
The method selection unit uses the transmission delay time and / or the throughput when the random access method estimated by the estimation unit is applied as the threshold for the predetermined transmission delay and the threshold for the predetermined throughput, respectively. The radio base station apparatus according to claim 1.
前記方式選択部は、前記トラヒック状況検出部がトラヒックが少ないと判断した場合に、前記高トラヒック無線局が用いるアクセス方式としてポーリング方式を選択する場合であってもランダムアクセス方式を選択することを特徴とする請求項2に記載の無線基地局装置。 A traffic situation in which the transmission delay time when applying the random access method is measured, and when the difference between the transmission delay time when applying the random access method estimated by the estimation unit is larger than a threshold value, it is determined that the traffic is small A detection unit;
The method selection unit selects a random access method even when the polling method is selected as the access method used by the high traffic radio station when the traffic state detection unit determines that the traffic is low. The radio base station apparatus according to claim 2.
前記方式選択部は、前記トラヒック状況検出部がトラヒックが少ないと判断した場合に、前記高トラヒック無線局が用いるアクセス方式としてポーリング方式を選択する場合であってもランダムアクセス方式を選択することを特徴とする請求項2に記載の無線基地局装置。 Of the random access slots set in the radio frame, the number of used slots used is measured, and if the ratio between the number of used slots and the number of random access slots is smaller than a threshold, traffic A traffic condition detection unit that determines that the
The method selection unit selects a random access method even when the polling method is selected as the access method used by the high traffic radio station when the traffic state detection unit determines that the traffic is low. The radio base station apparatus according to claim 2.
前記無線局からポーリング方式のアクセス方式での接続要求があったときに、前記無線局毎に単位時間内に発生したトラヒック量を測定し、前記単位時間内に発生したトラヒック量が予め定めた基準値を超える前記無線局を高トラヒック無線局とし、前記単位時間内に発生したトラヒック量が前記基準値以内の前記無線局を低トラヒック無線局とし、前記高トラヒック無線局の数を算出するパラメータ測定部と、
前記パラメータ測定部が算出した前記高トラヒック無線局の数、及び前記無線フレームにおいて割り当てることができるポーリング信号の数に基づいて、前記高トラヒック無線局のポーリング方式適用時の伝送遅延時間とスループットの両方又はいずれか一方を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記ポーリング方式適用時の伝送遅延時間が所定の伝送遅延時間の閾値よりも小さい状態と前記ポーリング方式適用時のスループットが所定のスループットの閾値よりも大きい状態の両方又はいずれか一方である場合に、接続要求があった前記無線局と通信を開始する通信部と、
を備えることを特徴とする無線基地局装置。 A radio base station apparatus that adopts a random access method or a polling method as an access method and performs radio communication with a plurality of radio stations using radio frames,
When there is a connection request in the polling access method from the wireless station, the amount of traffic generated within a unit time is measured for each wireless station, and the amount of traffic generated within the unit time is a predetermined standard. Parameter measurement for calculating the number of the high traffic radio stations, wherein the radio station exceeding the value is a high traffic radio station, the radio station in which the amount of traffic generated within the unit time is within the reference value is a low traffic radio station And
Based on the number of high traffic radio stations calculated by the parameter measurement unit and the number of polling signals that can be allocated in the radio frame, both transmission delay time and throughput when applying the polling method of the high traffic radio station Or an estimation unit for estimating either one of them,
Either or both of a state in which the transmission delay time when applying the polling method estimated by the estimation unit is smaller than a predetermined transmission delay time threshold and a state in which the throughput when applying the polling method is larger than a predetermined throughput threshold On the other hand, a communication unit that starts communication with the wireless station that has requested connection;
A radio base station apparatus comprising:
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