JP2014239272A - 移動体通信システムおよび基地局 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＱｏＳ管理処理と併用可能であり、無線リピータの段数その他の状況に対応可能な送信優先制御を行うことのできる移動体通信システムおよび基地局を提供する。【解決手段】基地局１２０と、無線リピータ１１４と、移動局１０４とを含む移動体通信システム１００において、通信チャネルに付随する制御チャネル情報の要素として通信経路上の無線リピータの段数および種別を示すパラメータを含み、基地局１２０は通信経路が決定した際に段数および種別のパラメータを設定し、基地局１２０、無線リピータ１１４または移動局１０４は、データ通信において、段数および種別のパラメータに基づいて予想される遅延の量が大きい場合には早期に送信するように送信優先制御を行うことを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、無線リピータを含む移動体通信システムにおいてデータ通信を行う際に遅延を緩和することが可能な移動体通信システムおよび基地局に関する。

従来から有線回線が敷設されていないエリアとの通信、また山間部などにおいてエリアカバレッジを拡張するために、無線リピータ（中継器）が使用されている。さらに近年では、ＣＡＰＥＸ（capital expenditure：設備投資）やＯＰＥＸ（operating expenditure：運用コスト）を一層低減するために、都市部でも無線リピータを積極的に設置して、ビル影や地下街などにおける通信環境改善を図っている。

無線リピータは遅延が発生するため、無線リピータが多段接続されると合計の遅延時間が増大する。特許文献１には、送信器から受信器までの中継器の段数を用いて、複数の中継器内のデータ中継処理の最大時間を規定する手段と、最大時間内に中継器からデータを送出する手段を有し、複数の中継器を経由するデータ通信の遅延時間を制御するネットワークＱｏＳ制御システムが提案されている。具体的には、キューを最大遅延時間（許容遅延時間）の異なる複数のレベルに分け、無線リピータの段数に応じて通信データをそれぞれのレベルのキューに格納し、レベルの高さに従って各レベルの最大遅延時間以内に各レベルのキューから通信データを取り出して、ネットワークへ送出すると説明している（段落００２８−００３０）。

特開２００４−２５３９８９号公報

ところで、従来から移動体通信システムのＱｏＳ管理処理としては、サービスごとに優先度を設定して、優先度の高いサービスの通信データを優先的に送出することが行われている。例えば、ＶｏＩＰなどの音声サービスやストリーミングなどのリアルタイム性が要求されるサービスの優先度を高く、ウェブやメール等のデータ通信の優先度を低く設定している。そして、優先度ごとにキューの許容遅延時間を設定し、到着したキューを許容遅延時間内に送出することで送信優先制御を行っている。

これに対し特許文献１では、優先度を用いた制御を排して、中継器の段数のみによってキューをレベルに振り分けている。したがって特許文献１の技術では、サービスに応じたＱｏＳを確保することはできず、単に無線リピータの段数による遅延を緩和できるにすぎないという問題がある。

さらに、無線リピータは主にＡＦ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）方式またはＤＦ（Ｄｅｃｏｄｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）方式に大別される。ＤＦ方式を採用する無線リピータにおいては、受信した無線信号をいったんデジタルデータに復調して、その後に再び変調処理を行う。このため、ＤＦ方式では信号品質に関連する特性劣化は少ないが、遅延が大きくなるという問題がある。すると、通信経路上にＤＦ方式の無線リピータが含まれていると、ことさらに遅延が大きくなり、必要とされるＱｏＳグレードを満足させることができなくなるおそれがある。

なお、無線リピータと同様に遅延を発生させる要因として、有線部分のルータやスイッチ等がある。しかし、それらの装置の遅延は数十マイクロ〜数ミリ秒程度にあるのに対し、ＤＦ方式の無線リピータでは数ミリ〜十ミリ秒程度の遅延が発生する。このことからも、無線リピータの遅延はシステムに著しい影響を与えることがわかる。

また、無線空間を伝搬路とする移動体通信システムでは、無線伝搬路での回線品質に大きく依存したデータの誤りが発生することがあり、その誤り発生に起因する再送処理が必要となる。この場合にも、再送処理の遅延により必要とされるＱｏＳグレードを満足させられなくなるおそれがある。

そこで本発明は、ＱｏＳ管理処理と併用可能であり、無線リピータの段数その他の状況に対応可能な送信優先制御を行うことのできる移動体通信システムおよび基地局を提供することを目的とする。

本発明の代表的な構成は、基地局と、無線リピータと、移動局とを含む移動体通信システムにおいて、通信チャネルに付随する制御チャネル情報の要素として通信経路上の無線リピータの段数および種別を示すパラメータを含み、基地局は通信経路が決定した際に段数および種別のパラメータを設定し、基地局、無線リピータまたは移動局は、データ通信において、段数および種別のパラメータに基づいて予想される遅延の量が大きい場合には早期に送信するように送信優先制御を行うことを特徴とする。

無線リピータの種別のパラメータとは、ＡＦ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）方式であるかＤＦ（Ｄｅｃｏｄｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）方式であるかを示すパラメータであることが好ましい。

基地局、無線リピータまたは移動局はデータ通信のサービスに応じてキューのタイマー管理を行うＱｏＳ管理処理を行い、かつ、該ＱｏＳ管理処理においてキューのタイムインデックスを段数および種別のパラメータに応じて補正することが好ましい。

通信チャネルに付随する制御チャネル情報の要素として、さらに通信経路上の伝搬路の回線品質の分散値を示すパラメータを含み、基地局は通信経路が決定した際に段数および種別のパラメータを設定し、基地局、無線リピータまたは移動局は、分散値のパラメータに基づいて求められる分散の程度が大きい場合には早期に送信するように送信優先制御を行うことが好ましい。

本発明の他の代表的な構成は、無線リピータを介して移動局と通信を行う基地局であって、通信経路が決定した際に該通信経路上の無線リピータの段数および種別のパラメータを設定するパラメータ設定部と、通信データと共にキューをバッファに書き込むキュー書込制御部と、キュー書込制御部が書き込むタイムインデックスを補正する書込タイムインデックス補正部とを備え、書込タイムインデックス補正部は、段数および種別のパラメータに基づいて予想される遅延の量が大きい場合には早期に送信するように補正することを特徴とする。

本発明によれば、通信経路に無線リピータが存在する場合において、ＱｏＳ管理処理と併用可能であり、無線リピータの段数その他の状況に対応可能な送信優先制御を行うことのできる移動体通信システムおよび基地局を提供することができる。

実施形態にかかる基地局を含む通信システムを説明する図である。 従来の基地局の構成を説明する図である。 従来のＱｏＳ管理処理を説明する図である。 実施形態にかかる基地局の構成を説明する図である。 実施形態にかかるＱｏＳ管理処理を説明する図である。 補正係数について説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、実施形態にかかる基地局１２０を含む通信システム１００を説明する図である。図１に示す通信システム１００では、複数の基地局１２０ａ、１２０ｂがネットワーク１１２に接続されている。基地局１２０ａには、無線リピータ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃがこの順に多段接続されている。本実施形態では、無線リピータ１１４ｃに接続した移動局１０４ａと、基地局１２０ｂに接続した移動局１０４ｂとがデータ通信（パケット通信）を行う場合について説明する。なお以下の説明において、複数の同種の装置を区別する必要がない場合は、それぞれ基地局１２０、無線リピータ１１４、移動局１０４と表記する。

まず、基本動作となる従来のＱｏＳ管理処理について説明する。図２は従来の基地局１２１の構成を説明する図、図３は従来のＱｏＳ管理処理を説明する図である。

図２、図３に示す例において、ユーザＡはサービスＸ０として許容遅延の厳しいＶｏＩＰ通信と、サービスＸ１として許容遅延が比較的大きく許される電子メールの通信を行っているものとする。また、ユーザＢはサービスＸ１として許容遅延が比較的大きく許される電子メールの通信を行っているものとする。

１）通信開始時に、制御部１２２はユーザＡのサービスＸ０に対して許容される遅延時間（Ｄ０）および使用帯域幅等のＱｏＳ制御情報をＱｏＳ制御部１２６に設定する。

２）データ通信が開始されると、データ受信部１２４がこれを受信する。ユーザＡのサービスＸ０のパケットがデータ受信部１２４に届いたとき、タイマー１２８の値が３、７、８であったとする。そのパケットに対してキュー書込制御部１３０は、各パケットに対してそれぞれタイムインデックス３、７、８を付加して、データとともにバッファ＃０に書き込みを行う。同様にして、ユーザＡのサービスＸ１、ユーザＢのサービスＸ１のパケットも、それぞれのタイムインデックスを付加した上で、キュー書込制御部１３０がバッファ＃１、＃２に書き込む。

３）キュー読出制御部１３２は、タイマー１２８の値が、各パケットに対してそれぞれ３＋Ｄ０，７＋Ｄ０および８＋Ｄ０となるまでに読み出しを行い、データ送信部１３４に転送する。データ送信部１３４は、通信経路上の次のノードへとパケットを送信する。

上記の例において、サービスＸ０に対して許容される遅延時間（Ｄ０）は、サービスＸ１の許容遅延時間（Ｄ１）よりも短く設定される。このように制御することにより、遅延が許されないサービスＸ０のパケットは早期に送出されることとなり、各サービスのＱｏＳ管理処理が行われる。

しかしながら、上述した通り、通信経路上に無線リピータが存在すると、これに応じた遅延が発生する。また無線リピータがＡＦ方式の場合より、ＤＦ方式の場合である方が大きな遅延が発生する。そこで本実施形態では、次の構成と動作を行う。

図４は実施形態にかかる基地局１２０の構成を説明する図、図５は実施形態にかかるＱｏＳ管理処理を説明する図、図６は補正係数について説明する図である。図４、５において、図２、３と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

１）通信開始時に、制御部１２２はユーザＡのサービスＸ０に対して許容される遅延時間（Ｄ０）および使用帯域幅等のＱｏＳ制御情報をＱｏＳ制御部１２６に設定する。

１）データ通信が開始されると、データ受信部１２４がこれを受信する。制御部１２２は、通信開始時にユーザＡのサービスＸ０に対して許容される遅延時間（Ｄ０）および使用帯域幅等のＱｏＳ制御情報をＱｏＳ制御部１２６に設定する。

２）また通信開始時に、パラメータ設定部１３６によって、通信チャネルに付随する制御チャネル情報の要素として、移動局１０４と基地局１１０の通信経路上にある無線リピータの段数および種別を示すパラメータを設定する。通信経路には、発信側と着信側の両方の基地局１２０に接続された無線リピータ１１４が含まれる。

さらにパラメータ設定部１３６は、回線品質の分散値の初期値についても通信チャネルに付随する制御チャネル情報のパラメータとして設定する。回線品質の分散値とは、例えばＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）の分散値を用いることができる。具体的には、制御部１２２がデータ受信部１２４を介してＳＮＲを複数回継続的に測定し、その分散値（ばらつきの程度）を算出する。分散値が大きいときはデータの誤りが発生する可能性が高いため、再送処理による遅延が発生する可能性がある。

制御チャネル情報送信部１３８が上記の制御チャネル情報を送信すると、通信経路上にある各無線リピータ１１４、移動局１０４、および通信相手側の基地局１２０の書込タイムインデックス補正部１４０がこれを受信する。

３）書込タイムインデックス補正部１４０は、受信した段数、種別、分散値のパラメータから、次の補正係数α、β（初期値）を算出する。

補正係数αは、通信経路上の無線リピータ段数分のリピータ種別より算出される”Ｎｃｌａｓ”の総和である。例えば、図１に例示するように通信経路上に無線リピータ１１４ａ（ＡＦ方式）、無線リピータ１１４ｂ（ＤＦ方式タイプα）および無線リピータ１１４ｃ（ＤＦ方式タイプγ）がある場合には、図６（ａ）の無線リピータ種別と補正係数（Ｎｃｌａｓ）より、α＝０＋２＋６＝８となる。

補正係数βは、回線品質の分散値のパラメータから求め、分散値が大きいほどβが小さくなる比率とする。補正係数βは、予め設定している時間間隔で定期的に更新する。

まず図６（ｂ）に示すように、回線品質の分散値からＤｓｎｒを求める。Ｄｓｎｒの初期値は１（減衰なし）とし、分散値をＸとしたとき１−Ｘ／１００として求めることができる。Ｄｓｎｒをそのまま補正係数βとして使用してもよいが、分散値を複数回測定し、Ｄｓｎｒの変動を緩和した補正係数βを用いることもできる。具体例として、通信経路の分散値が１０ｄＢ，５ｄＢおよび０ｄＢである場合には、補正係数β＝（１−１０／１００）×（１−５／１００）×（１−０／１００）＝０．８５５ とすることができる。

そして書込タイムインデックス補正部１４０は、上記のようにして求めたα、βを用いて、パケットのタイムインデックス（Ｔ）からタイムインデックス補正値Ｔ’＝Ｔ＋α／βを算出する。

４）データ通信が開始されると、データ受信部１２４がこれを受信する。ユーザＡのサービスＸ０のパケットがデータ受信部１２４に届いたとき、タイマー１２８の値が３、７、８であったとする。そのパケットに対してキュー書込制御部１３０は、各パケットに対してそれぞれタイムインデックス３、７、８を付加する。そして書込タイムインデックス補正部１４０は、タイムインデックスＴをα、βを用いて補正し、各パケットに補正値Ｔ’を付加してバッファ＃０に書き込みを行う。

図５の例において、ユーザＡのサービスＸ０のデータのタイムインデックスＴが３，７，８、α＝８，β＝０．８５５のとき、補正値Ｔ’は１２．３６、１６．３６、１７．３６となる。ユーザＢのサービスＸ１のタイムインデックスＴが１１、３５、α＝２、β＝０．９５のとき、補正値Ｔ’は１３．１１、３７．１１となる。α、βは通信経路ごとに異なる値となるため、ユーザー毎に異なる値となる。

５）キュー読出制御部１３２は、タイマー１２８の値が、各パケットに対してそれぞれ３＋Ｄ０，７＋Ｄ０および８＋Ｄ０となるまでに読み出しを行い、データ送信部１３４に転送する。データ送信部１３４は、通信経路上の次のノードへとパケットを送信する。ここで読み出しタイミングの基準は補正前のタイムインデックスＴにもとづいていて、現在時刻は補正値Ｔ’から開始することから、実質的には許容遅延時間が短くなる。

このように制御することにより、通信経路上にある無線リピータの段数と種別に基づいて、予想される遅延の量が大きい場合には早期に送信するように送信優先制御を行うことができる。また分散の程度が大きい場合には、早期に送信するように送信優先制御を行うことができる。換言すれば、通信経路単位、すなわちユーザ単位で（サービス単位ではなく）送信優先制御を行うことができる。これにより、サービスに応じた送信優先制御と併用可能であり、かつ無線リピータの段数その他の状況に対応可能な送信優先制御を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態ではダウンリンク通信（基地局またはリピータ局から移動局方向の通信）について記載したが、アップリンク通信にも同様に適用が可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、無線リピータを含む移動体通信システムにおいてデータ通信を行う際に遅延を緩和することが可能な移動体通信システムおよび基地局として利用することができる。

１００…通信システム、１０４…移動局、１１２…ネットワーク、１１４…無線リピータ、１２０…基地局、１２１…従来の基地局、１２２…制御部、１２４…データ受信部、１２６…ＱｏＳ制御部、１２８…タイマー、１３０…キュー書込制御部、１３２…キュー読出制御部、１３４…データ送信部、１３６…パラメータ設定部、１３８…制御チャネル情報送信部、１４０…書込タイムインデックス補正部

Claims (5)

1. 基地局と、無線リピータと、移動局とを含む移動体通信システムにおいて、
   通信チャネルに付随する制御チャネル情報の要素として通信経路上の無線リピータの段数および種別を示すパラメータを含み、
   前記基地局は通信経路が決定した際に前記段数および種別のパラメータを設定し、
   前記基地局、無線リピータまたは移動局は、データ通信において、前記段数および種別のパラメータに基づいて予想される遅延の量が大きい場合には早期に送信するように送信優先制御を行うことを特徴とする移動体通信システム。
2. 前記無線リピータの種別のパラメータとは、ＡＦ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）方式であるかＤＦ（Ｄｅｃｏｄｅ ａｎｄ Ｆｏｒｗａｒｄ）方式であるかを示すパラメータであることを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システム。
3. 前記基地局、無線リピータまたは移動局はデータ通信のサービスに応じてキューのタイマー管理を行うＱｏＳ管理処理を行い、かつ、該ＱｏＳ管理処理においてキューのタイムインデックスを前記段数および種別のパラメータに応じて補正することを特徴とする請求項１または２に記載の移動体通信システム。
4. 通信チャネルに付随する制御チャネル情報の要素として、さらに通信経路上の伝搬路の回線品質の分散値を示すパラメータを含み、
   前記基地局は通信経路が決定した際に前記段数および種別のパラメータを設定し、
   前記基地局、無線リピータまたは移動局は、前記分散値のパラメータに基づいて求められる分散の程度が大きい場合には早期に送信するように送信優先制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の移動体通信システム。
5. 無線リピータを介して移動局と通信を行う基地局であって、
   通信経路が決定した際に該通信経路上の無線リピータの段数および種別のパラメータを設定するパラメータ設定部と、
   通信データと共にキューをバッファに書き込むキュー書込制御部と、
   前記キュー書込制御部が書き込むタイムインデックスを補正する書込タイムインデックス補正部とを備え、
   前記書込タイムインデックス補正部は、前記段数および種別のパラメータに基づいて予想される遅延の量が大きい場合には早期に送信するように補正することを特徴とする基地局。

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