JP3357066B2 - 無線通信システムの方法と装置 - Google Patents

無線通信システムの方法と装置

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JP3357066B2 JP52924496A JP52924496A JP3357066B2 JP 3357066 B2 JP3357066 B2 JP 3357066B2 JP 52924496 A JP52924496 A JP 52924496A JP 52924496 A JP52924496 A JP 52924496A JP 3357066 B2 JP3357066 B2 JP 3357066B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術的背景 この発明は、予約を伴うメッセージ同期式ALOHAプロ
トコルにおける、パケットデータ伝送に用いる無線通信
システムのプロセスに関する。この発明は、一時的に過
負荷になった移動体無線システム内でアクセスを要求す
るプロセスに関するもので、ここでは、基地局は移動局
の第１のグループ内の各移動局からアクセス要求を受け
ても、これに応じて前記移動局の第１グループに対して
チャンネル予約を行うことができない。
またこの発明は、パケットデータ伝送用の無線通信シ
ステム内の基地距と移動局に関する。
従来の技術 パケットデータ伝送に用いる移動体無線通信システム
では、基地局と移動局の間の１つまたは複数の時分割チ
ャンネルにより、基地局は複数の移動局と通信すること
ができる。時分割チャンネルは時間スロットに分割され
る。多数の情報ビットを持つデータバーストは、各時間
スロット内で伝送することができる。各移動局は基地局
と連続的に通信するわけではないので、複数の移動局が
同じ時分割チャンネルを取り合うことがある。チャンネ
ルは動的に、移動局のチャンネル要求とは別個に割り当
てられ、このチャンネル割当ては基地局が制御する。
移動局はアクセス要求を基地局に送ってチャンネルを
要求する。このアクセス要求は予約相中に、伝送用の時
分割チャンネルで移動局から基地局に送られる。アクセ
ス要求とチャンネル割当てを制御するのに、いろいろの
プロトコルが用いられる。時分割無線チャンネルの動的
な割当てに用いられる従来のプロトコルは、予約を伴う
メッセージ同期式ALOHAプロトコルである。このプロト
コルでは、各パケット伝送を行う前に予約する。移動局
は基地局に、チャンネル予約を要求する短いメッセージ
を無作為に送る。ALOHA予約プロトコルでは、基地局は
このアクセス要求の結果をフィードバックして、移動局
に時分割チャンネルの少なくとも一部にアクセスさせ
る。
多数の移動局がパケットデータ伝送を希望するので、
多数の移動局がアクセス要求を同時に送ると衝突が起こ
る可能性がある。これは、最もうまくいった場合に、基
地局は同時に送られたメッセージの中の１つのメッセー
ジを受信することができる（いわゆる「捕獲」効果を用
いて）ことを意味する。衝突が起こった場合は、チャン
ネル予約を受けていない送信移動局はアクセス要求を繰
り返さなければならない。衝突がさらに起こる可能性を
減らすために、各移動局によって異なる所定の時間が経
過した後に再送信を行う。この時間間隔は、移動局毎に
無作為に変わることが知られている。
無線通信システム内の全ての空きチャンネル容量が通
信のために予約されたときに、別の移動局が基地局にア
クセス要求を送ると過負荷になる。基地局は移動局から
アクセス要求を受信するが、空きチャンネル容量がない
ので、所定の時間間隔内にこの要求に応じることができ
ない。すると移動局は、衝突の場合と同様に、所定の時
間が経過した後にアクセス要求を繰り返す必要がある。
このためチャンネルに不必要な負荷がかかり、移動シス
テム内に不必要な遅れが発生し、送信を繰り返すと衝突
が起こる可能性が生じる。
たとえばUS−Ａ−５ 166 929は、多元接続プロトコ
ルを開示している。これは、アクセスチャンネルの状態
を基地局から移動局にフィードバックするものである。
これにより移動局はアクセス要求の結果に関する情報、
たとえば衝突が起こったことや、新しくアクセス要求を
送ったときに次の時間スロットが空いているかどうか、
を受信することができる。この情報により、新しくアク
セス要求を送るべきかどうかを容易に決定することがで
きる。このプロトコルの欠点は、過負荷の状態を管理で
きないことである。過負荷のために基地局内で一時的に
チャンネルを割り当てることができないとき、すなわち
空きチャンネルがないときは、基地局はアクセス要求を
繰り返して受けなければならない。
モトローラの論文「媒体アクセス優先権」が、1995年
３月７日のエジンバラでのETSI STC SMG2内の標準化
会議に提出されており、移動局から基地局にアクセス要
求を行った場合の受信確認の必要性について述べてい
る。この論文によると、基地局がアクセス要求を正しく
受信したかどうかを移動局に知らせる必要がある。しか
しアクセス要求を確認する方法については述べられてい
ない。
発明の説明 この発明の目的は、パケットデータ伝送に用いる無線
通信システム内のプロセスを提案することである。この
発明は、一時的に過負荷になってデータ伝送用の空きチ
ャンネル容量のない無線通信システムにおける、移動局
の第１のグループ内の各局から基地局に行うアクセス要
求を管理するプロセスである。
この目的は、予約を伴うメッセージ同期式ALOHAプロ
トコルを用いることにより達成される。パケットデータ
伝送は、基地局と移動局の間の１つまたは複数の時分割
チャンネルにより行う。このプロトコルを用いる移動無
線システムの予約相中に、移動局は基地局にアクセス要
求を送る。基地局は第１の移動局からアクセス要求を受
信し、これに応じてチャンネル予約を含むチャンネル予
約メッセージを相手に送る。このチャンネル予約の結
果、前記第１移動局から基地局へのパケットデータ伝送
用の時間スロットが確保される。基地局はさらに移動局
の第１のグループからアクセス要求を受信するが、これ
に対しては一時的にチャンネル予約を行うことができな
い。この発明のプロセスでは、通常の方法でチャンネル
予約を行うことができないときは、移動局の第１グルー
プからアクセス要求を受信したことを確認する。確認は
アクセス確認の形で送られる。これは第１移動局に送っ
た前記チャンネル予約と同じチャンネル予約メッセージ
内に含まれ、第１グループ内の各移動局はこのチャンネ
ル予約メッセージを受信する。各移動局は繰り返してア
クセス要求を行わずに、チャンネル予約を待つ。アクセ
ス確認を行うと、第１グループ内の移動局の待ち行列が
移動体無線システム内に作られる。第１グループ内の移
動局のチャンネル予約は、この待ち行列内での位置に従
って行われる。
またこの発明は、パケットデータ伝送用の無線通信シ
ステム内の基地局と移動局に関する。この発明の基地局
と移動局は、この発明のプロセスを実現する。
この発明のプロセスによりシステム内のアクセス要求
の繰返し回数が減少するので、基地局へのアクセスチャ
ンネルの負荷を減らすことができる。もちろん、これに
より移動局と基地局の間のデータ伝送の平均遅れが減少
する。さらにアクセス要求を再開する前の所定の時間間
隔が短くなるので、平均アクセス遅れが短くなる。
図面の説明 図１は、移動局と基地局を含む移動体無線システムを
示す。
図２は、基地局から移動局へのチャンネル予約メッセ
ージを示す。
好ましい実施の形態 以下に、図面を参照してこの発明を詳細に説明する。
図１は、移動局MS1−MS3と基地局BSを含む移動体無線通
信システム内の、たとえば時間多元チャンネル（TDMA）
による通信用のGSMシステム内のセル１を示す。
好ましい実施の形態では、パケットデータ伝送には単
一通信チャンネルCh1を用いる。これは、データパケッ
トも関連する制御信号も、同じチャンネルで伝送するこ
とを意味する。
パケットデータ伝送では、移動局MS1はまずデータパ
ケットチャンネルにより基地局BSにアクセス要求を送
る。このアクセス要求は、たとえばランダムフィグア
（random figure）の形の送信移動局の識別と、場合に
よっては所望のサービスの等級（たとえば優先度）につ
いての情報を含む。複数の移動局がアクセス要求を同時
に送る可能性を少なくするためにアクセス要求は無作為
に発信するが、この要求は、この種の伝送のために確保
された所定の時間間隔内に送らなければならない。この
時間間隔は、たとえば周期的に繰り返す多数の時間フレ
ーム内の時間スロットから成る。アクセス要求が受信さ
れ、且つこのパケットデータ伝送に利用できるだけのチ
ャンネル容量がある場合は、基地局BSはチャンネル予約
メッセージ２を移動局MS1に送る。このチャンネル予約
メッセージは、移動局から基地局に伝送する時間スロッ
トを割り当てるチャンネル予約を含む。チャンネル予約
は、受け付けられたアクセス要求への参照も含む。この
参照は、アクセス要求で受信したものと同じ情報を含
み、またアクセス要求を受信した時分割チャンネルCh1
内の時間フレームすなわち時間スロットへの参照を含
む。これにより移動局MS1は、チャンネル予約がこの移
動局に対して行われるかどうかの情報を受信する。この
ようにして、アクセス要求を発信した移動局MS1は、パ
ケットデータ伝送用の時間スロットが割り当てられたと
いう情報を受信する。
予約されたチャンネルで移動局MS1がパケットデータ
伝送を行っている間は、他の移動局MS2、MS3はこのチャ
ンネルで伝送を開始しようとしないことが重要である。
したがって、１つまたは複数の時間スロットが空いてい
ることを基地局BSが知らせたときだけ、これらの移動局
はアクセス要求を行うことができる。基地局は、移動局
MS1−MS3へのチャンネルにフラグをたてることにより、
アクセス要求を送ってよいことを示す。割り当てられた
時間スロット内のパケットデータ伝送が終わると、基地
局は、移動局から基地局へのチャンネル内にアクセス要
求に用いてよい多数の時間スロットが再び空いたことを
示す。ここで再び、基地局にアクセス要求を無作為に送
ることができる。
移動局から基地局への異なるデータパケットの伝送の
間の、空いたすなわちアクセス要求ができる時間スロッ
トの間は、複数の移動局MS1−MS3は基地局BSにアクセス
要求を送ることができる。移動局MS1−MS3のいくつかが
同時に送信を行った場合は、送信の間で衝突が起こる。
この衝突した状態では基地局BSは対象とする２台以上の
移動局からのメッセージを理解することができないの
で、アクセス要求を繰り返さなければならない。
複数の移動局MS1−MS3が重ならずにアクセス要求を基
地局に送る場合は、これらの移動局の１つまたはそれ以
上に対してだけチャンネル予約を行うことができる。第
１の移動局MS1に対してチャンネル予約を行うと、基地
局が他の移動局MS2、MS3からのアクセス要求を正しく受
信したにもかかわらず、これらの移動局はチャンネル容
量が空くまで待たなければならない。再送信を行う場合
は、同じデータパケットに関するシーケンスに含まれる
異なる送信の間に、アクセス要求も無作為に受信するこ
とができる。これは、シーケンス内の隙間を用いてアク
セス要求を受信することが望ましいかどうかに依る。こ
の発明では、これらの移動局MS2、MS3からアクセス要求
の新しい波が来るのを防ぐために、基地局はアクセス要
求を正しく受信する度に（所定の限界内で）通常は応答
する。従って、受け付けられたチャンネル予約３を直ぐ
に持てない少なくとも多数の移動局MS2、MS3に、アクセ
ス確認４、５が送られる。これらのアクセス確認は、ア
クセス要求に応じてチャンネルを割り当てられた移動局
のMS1へのチャンネル予約３と共に、チャンネル予約メ
ッセージ２内に含まれる。このチャンネル予約メッセー
ジ２を図２に示す。このチャンネル予約３は全ての制御
メッセージに共通した形式、たとえば４個の時間スロッ
トを含む形式でメッセージ２に含めて送られるので、ま
た所与の制御データが一緒に使用されるので、同じメッ
セージ２に含まれるアクセス確認４、５の数は限られ
る。
したがってこれらのアクセス確認により、チャンネル
の負荷が増えることはない。
多数の移動局から正しく受信したアクセス要求の確認
により、パケットデータ伝送の自分の番を待つ移動局の
待ち行列を移動体無線システム内に作ることができる。
GSMシステムでパケットデータ伝送を用いるときは、
チャンネル予約と共にメッセージ内に限定された数のア
クセス確認を含めることができる。移動局からの問い合
わせを受信したときの時間フレームへの参照に関して、
このアクセス確認は２つの方法で行われる。一つの方法
は、チャンネル予約３と同様に、チャンネル予約メッセ
ージ２の一部である時間フレーム（システム内で用いら
れている所与の多重フレーム構造に関連する）の数を示
すことである。もう一つの方法は、通常のチャンネル予
約メッセージ内に与えられる時間フレームに関する参照
を用いることである。
この発明は上述の実施の形態に限定されるのではな
く、請求の範囲の保護の範囲内にある任意の実施の形態
を含むものである。
フロントページの続き (56)参考文献 特表 平２−501020（ＪＰ，Ａ) 米国特許5166929（ＵＳ，Ａ) 国際公開94／10767（ＷＯ，Ａ１) 欧州特許出願公開491494（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04L 12/28 H04Q 7/24 - 7/26

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基地局（BS）と移動局（MS1−MS3）の間の
    少なくとも１つの時分割チャンネル（Ch1）によるパケ
    ットデータ伝送のために配置された無線通信システムの
    ためのプロセスであって、前記移動局（MS1−MS3）は基
    地局（BS）にアクセス要求を送るために配置されてお
    り、前記基地局は少なくとも第１の移動局（MS1）から
    アクセス要求を受信し、これに応えてチャンネル予約
    （３）を含むチャンネル予約メッセージ（２）を相手に
    送り、これにより前記第１移動局（MS1）と基地局（B
    S）の間のパケットデータ伝送のための時間スロットが
    確保され、また直ちにチャンネル予約を行うことができ
    ない移動局の第１のグループ（MS2、MS3）からのアクセ
    ス要求を受信するために配置されており、 ・ 移動局の前記第１グループ（MS2、MS3）からアクセ
    ス要求を受信したことを、前記基地局（BS）から前記第
    １グループに属する各移動局（MS2、MS3）に対してアク
    セス確認（４、５）の形で確認を与え、 ・ このアクセス確認（４、５）を、前記第１移動局
    （MS1）へのチャンネル予約（３）を含むチャンネル予
    約メッセージ（２）に含め、 ・ 無線通信システム内の前記アクセス確認に関連する
    第１グループの待ち行列を作って、このグループ内の各
    移動局に待機位置を割り当て、 ・ その待機位置に従って各移動局のチャンネル予約を
    行う、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の無線通信システムのプロ
    セスであって、 ・ 前記チャンネル予約メッセージ（２）は、前記基地
    局がアクセス要求を受信した全ての移動局によって読ま
    れ、 ・ このチャンネル予約メッセージ（２）に含まれるア
    クセス確認（４、５）は、前記移動局（MS2、MS3）が受
    信して、これによりこれらの各移動局はアクセス要求を
    繰り返さずにチャンネル予約を待つ、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。
  3. 【請求項３】前記請求項1,2のどちらかに記載の無線通
    信システムのプロセスであって、 ・ 第１の参照が前記第１移動局へのチャンネル予約
    （３）の中で与えられ、前記第１参照は時分割チャンネ
    ル（Ch1）の中の第１の時間スロットの参照であり、前
    記基地局（BS）はこの第１時間スロットで、前記第１移
    動局（MS1）からのアクセス要求を受信し、 ・ 第２の参照が各アクセス確認（４、５）の中で与え
    られ、前記第２参照は時分割チャンネル（Ch1）の中の
    第２の時間スロットの参照であり、前記基地局（BS）は
    この第２時間スロットで、アクセス確認が意図されてい
    る各移動局（MS2、MS33）からアクセス要求を受信し
    た、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の無線通信システムのプロ
    セスであって、 ・ 前記第２参照は、前記第１時間スロットと第２時間
    スロットの間の時間スロットの数から成る、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。
  5. 【請求項５】基地局と移動局の間の少なくとも１つの時
    分割チャンネルによるパケットデータ伝送に用いる無線
    通信システム内の基地局内のプロセスであって、 ・ 前記移動局からアクセス要求を受信し、 ・ 少なくとも第１の移動局からのアクセス要求に応え
    て相手にチャンネル予約を送り、これにより前記第１移
    動局と前記基地局の間のパケットデータ伝送に用いる時
    間スロットを確保し、 ・ 直ちにチャンネル予約を行うことができない移動局
    の第１のグループからアクセス要求を受信すると、前記
    移動局の第１グループ内の各移動局にアクセス確認を与
    え、 ・ これらのアクセス確認を前記第１移動局のチャンネ
    ル予約と同じメッセージに含めて送り、 ・ 前記アクセス確認に関連して、前記第１グループ内
    の移動局の待ち行列を前記無線通信システム内に作っ
    て、各移動局に待機位置を割り当て、 ・ その待機位置に従って前記移動局のチャンネル予約
    を行う、 無線通信システム内の基地局内のプロセス。
  6. 【請求項６】基地局（BS）と移動局（MS1−MS3）の間の
    少なくとも１つの時分割チャンネル（Ch1）によるパケ
    ットデータ伝送のために配置された無線通信システム内
    の基地局であり、前記移動局（MS1−MS3）は前記基地局
    （BS）にアクセス要求を送るために配置され、前記基地
    局は少なくとも第１の移動局（MS1）からアクセス要求
    を受信し、これに応えてチャンネル予約（３）を含むチ
    ャンネル予約メッセージ（２）を相手に送り、これによ
    り前記第１移動局（MS1）と基地局（BS）の間のパケッ
    トデータ伝送のための多数の時間スロットを確保し、ま
    た直ちにチャンネル予約を行うことができない移動局の
    第１のグループ（MS2、MS3）からのアクセス要求を受信
    するために配置されており、 ・ 前記基地局（BS）は、前記第１グループに含まれか
    つアクセス要求を受信した相手の各移動局（MS2、MS3）
    にアクセス確認（４、５）を与えるために配置され、 ・ 前記基地局（BS）は、前記第１移動局（MS1）のた
    めの前記チャンネル予約（３）と同じチャンネル予約メ
    ッセージ（２）内にこれらのアクセス確認を含めるため
    に配置され、 ・ 前記基地局（BS）は、前記第１グループ内の移動局
    （MS2、MS3）の待ち行列を作って、各移動局に待機位置
    を割り当てるために適応したものであり、 ・ 前記基地局はその待機位置に従って前記第１グルー
    プ内の移動局のためのチャンネル予約を行うために配置
    されている、 ことを特徴とする、無線通信システム内の基地局。
  7. 【請求項７】基地局（BS）と移動局（MS1−MS3）の間の
    少なくとも１つの時分割チャンネル（Ch1）によるパケ
    ットデータ伝送のために配置された無線通信システム内
    の移動局であって、前記移動局は前記基地局にアクセス
    要求を送るために配置され、前記基地局は少なくとも第
    １の移動局（MS1）からアクセス要求を受信し、これに
    応えてチャンネル予約（３）を含むチャンネル予約メッ
    セージ（２）を相手に送り、これにより前記第１移動局
    （MS1）と基地局（BS）の間のパケットデータ伝送のた
    めの時間スロットを確保し、また直ちにチャンネル予約
    を行うことができない少なくとも第２の移動局（MS2）
    からのアクセス要求を受信するために配置され、 ・ 前記基地局にアクセス要求を送った移動局（MS2）
    は時分割チャンネル（Ch1）内の各チャンネル予約メッ
    セージ（２）を読むように配置され、 ・ 前記基地局にアクセス要求を送った前記移動局（MS
    2）は、前記チャンネル予約（３）が直ちに行なわれな
    いときはこのチャンネル予約メッセージ（２）内のアク
    セス確認（４）を受信するように配置され、これにより
    前記移動局（MS2）はさらにアクセス要求を送らずにチ
    ャンネル予約を待つようにされている、ことを特徴とす
    る、無線通信システム内の移動局。
JP52924496A 1995-03-31 1996-03-07 無線通信システムの方法と装置 Expired - Lifetime JP3357066B2 (ja)

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