JP3652555B2 - Radio bandwidth control method and apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線回線を介して接続された無線基地局と複数の無線端末局との間の通信に使用される無線帯域を、無線基地局において集中管理し制御するための無線帯域制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の無線端末局と無線回線を介して通信する無線基地局において、無線帯域を集中的に管理し制御する無線帯域制御が行われている。例えば、無線端末局側がデータを送信しようとする場合、まず無線端末局から無線基地局に向けて、送信するデータ量に応じた無線帯域数（スロット数）の割当を要求するための無線帯域割当要求が発せられ、この要求に応じて無線基地局側がこの無線端末局に対する無線帯域を割り当てる。そして、この無線帯域を使用して無線基地局と無線端末局との間の通信が行われる。このように、無線基地局において各無線端末が使用する無線帯域は、集中的に管理制御されている。
【０００３】
ところで、無線端末局の無線帯域割当要求を行うための代表的な動的無線帯域制御方法として、以下に説明するランダムアクセス方式とポーリング方式とが知られている。
（１）ランダムアクセス方式
ランダムアクセス方式は、無線端末局において送信データが発生じた場合に、ランダムアクセス用のチャネルを用いて無線帯域割当要求を無線端末局から無線基地局に送信する方式であり、無線基地局がその要求を受信すると、データ送信用の無線帯域が要求元の無線端末局に対して割り当てられる。
【０００４】
このランダムアクセス方式によれば、無線端末から送信するデータのバースト性が高い場合、すなわち、無線端末局は頻繁にデータを送信するわけではないが、送信するときは大きなデータを送信する場合、無線帯域割当要求を送信する制御回線を複数の無線端末局の間で共用することが可能となる。このため、無線回線を効率的に使用することができ、データ送信における伝送遅延を小さく抑えることができる。
【０００５】
（２）ポーリング方式
ポーリング方式は、無線基地局において各無線端末局に対し順番に無線帯域割当要求を送信するための制御用スロットを割り当て、その制御用スロットを使用して無線端末局が無線帯域割当要求を無線基地局に送信する方式である。無線基地局がその要求を受信すると、データ送信用の無線帯域が要求元の無線端末局に対して割り当てられる。
【０００６】
このポーリング方式によれば、無線端末局は、ある周期で無線帯域割当要求を無線基地局に送信することができるため、送信データのバースト性が低い場合でも、ランダムアクセス方式のように各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突することがなく、したがってデータ送信における伝送遅延が増加することはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のランダムアクセス方式によれば、無線端末局から送信されるデータのバースト性が低い場合、すなわち、送信されるデータの規模は小さいが頻繁に送信する場合、各無線端末局から制御回線上に送信される無線帯域割当要求が衝突する確率が高くなる。このため、無線帯域割当要求が無線基地局に届くまでに時間がかかり、データ送信における伝送遅延が大きくなるという問題がある。
【０００８】
また、上述のポーリング方式によれば、送信要求のない無線端末局に対しても無線帯域割当要求を行うための制御用スロットが割り当てられるため、バースト性が高い場合は、システム全体のスループットが低下し、データ送信における伝送遅延が増加するという問題点がある。この伝送遅延は、収容無線端末局の数の増加に伴って増える。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、送信データのトラヒックによらず、無線回線の無線帯域割当要求を行うための制御に必要となる帯域及び遅延時間を低減することができ、データ送信における伝送遅延を低減することができる無線帯域制御方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
すなわち、この発明にかかる無線帯域制御方法は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを有する無線帯域制御方法であって、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合に、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行することを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合、無線帯域割当要求を行う手順がランダムアクセス方式により実行され、その他の場合はポーリング方式により無線帯域割当要求を行う手順が実行される。換言すれば、無線端末局と無線基地局との間の無線回線のトラヒックに応じて、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式またはランダムアクセス方式の何れかが選択されて無線帯域割当要求を行う手順が実行される。
【００１２】
ここで、一般にデータの送信間隔が長い場合（例えばバースト性が高い場合）、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が低くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が低くなる。そこでこの場合、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を随時行うことにより、空き状態にある無線回線を効率的に使用することができ、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
【００１３】
また、その他の場合、例えばデータの送信間隔が短い場合（例えばバースト性が低い場合）、無線帯域割当要求を行う手順がポーリング方式により実行される。ここで、一般にデータの送信間隔が短くなると、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が高くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が高くなる。そこでこの場合、ポーリング方式により無線帯域割当要求を分散させて周期的に行うことにより、各無線端末局の無線帯域割当要求の衝突を回避する。これにより、混雑状態にある無線回線を効率的に使用することができ、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
したがって、この発明によれば、送信データのトラヒックによらず、無線回線の無線帯域割当要求を行うための制御に必要となる帯域及び遅延時間を低減することが可能となり、データ送信における伝送遅延を低減することが可能となる。
【００１４】
また、この発明にかかる無線帯域制御方法は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを有する無線帯域制御方法であって、（ａ）初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された後に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させ、（ｂ）前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した後に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出し、前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合に、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させることを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば、各無線端末局に対して初期状態においてランダムアクセス方式が設定されて無線帯域割当要求が行われる。一旦ランダムアクセス方式で無線帯域割当要求が行われると、この後、無線帯域割当要求方式がポーリング方式に移行する。この後、ポーリング方式で無線帯域割当要求が処理されるが、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が長くなった場合、すなわちデータの送信頻度が小さくなった場合には無線帯域割当要求方式がポーリング方式からランダムアクセス方式に移行し、初期状態に戻る。
【００１６】
ここで、一般にデータの送信間隔が長い場合、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が低くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が低くなる。そこで、この場合、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を随時行うことにより、空き状態にある無線回線を効率的に使用することが可能となり、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
【００１７】
一方、前記送信間隔が予め設定された基準に満たない場合、すなわちデータの送信間隔が比較的短い場合、無線帯域割当要求を行う手順がポーリング方式により実行される。ここで、一般にデータの送信間隔が短くなると、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が高くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が高くなる。そこで、この場合、ポーリング方式により無線帯域割当要求を分散させて周期的に行うことにより、各無線端末局の無線帯域割当要求の衝突を回避する。これにより、混雑状態にある無線回線を効率的に使用することが可能となり、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
【００１８】
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の内容が「帯域不要」を示す回数を前記無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
【００１９】
これによれば、ポーリング方式により周期的に行われる無線帯域割当要求において、要求の内容として「帯域不要」を受信した回数を計数する。この要求の内容は、データを送信するための例えばスロットの要求数を表すもので、この要求の内容として「帯域不要」を受信した回数を計数することにより、送信データのない周期数が検出され、データの送信間隔が検出される。そして、このデータの送信間隔からトラヒックの状態が把握され、上述のように、トラヒックに応じた無線帯域割当要求方式が選択されて無線帯域割当要求などの各手順が実行される。
【００２０】
また、前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に前記無線端末局から前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
【００２１】
これによれば、ポーリング方式により周期的に行われる無線帯域割当要求において、無線端末局側の送信バッファが空である時間を計測する。この時間は、例えば送信データが存在しない時間を表すもので、この時間を計測することにより、送信データのない期間が検出され、データの送信間隔が検出される。そして、このデータの送信間隔からトラヒックの状態が把握され、上述のように、トラヒックに応じた無線帯域割当要求方式が選択されて無線帯域割当要求などの各手順が実行される。
【００２２】
次に、この発明にかかる無線帯域制御装置は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを実行する無線帯域制御装置（例えば後述する無線端末局ＭＴおよび無線基地局ＡＰからなるシステムに相当する構成要素）であって、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合は、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行する手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、この発明にかかる無線帯域制御装置は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを実行する無線帯域制御装置（例えば後述する無線端末局ＭＴおよび無線基地局ＡＰからなるシステムに相当する構成要素）であって、初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された場合に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させる第１の方式移行手段と、前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した場合に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出して前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなったときに、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させる第２の方式移行手段と、を備えたことを特徴とする。
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の内容が「帯域不要」を示す回数を前記無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
また、前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に前記無線端末局から前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
【００２４】
上述の発明を要約すれば、この発明は、複数の無線帯域割当要求方式の中から、無線端末局から送信されるデータのトラヒック特性に応じて、伝搬遅延を低減させるように、適切な無線帯域割当要求方式を動的に選択して帯域割当を行うことを特徴とするものである。これにより、トラヒックによらず、無線回線の無線帯域を割り当てるための制御に必要となる無線帯域および遅延時間を低減させ、データ送信における伝搬遅延を抑制することを可能としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態を説明する。
図１に、この発明の実施の形態にかかる無線帯域制御方法および装置が適用された通信システムの全体構成を示す。
【００２６】
同図において、符号ＡＰは、無線基地局であり、有線網ＷＮに接続されている。有線網ＷＮには、複数の無線基地局が接続されており、各無線基地局は、有線網ＷＮを介して接続されている。符号ＭＴは、携帯電話などの無線端末局であり、複数の無線端末局ＭＴが無線回線ＲＬを介して一つの無線基地局と通信を行う。各無線端末局ＭＴが使用する無線帯域は、無線基地局ＡＰにおいて集中管理され、無線基地局ＡＰにより動的に帯域割当が行われる。
【００２７】
ここで、無線回線ＲＬにおいて使用される無線回線フォーマットを図２に示す。同図に示すように、無線回線ＲＬは、無線フレームであるところのＭＡＣフレーム（MAC：Media Access Control）を単位として構成され、ＭＡＣフレームは、無線基地局ＡＰから無線端末局ＭＴへの通信に使用されるダウンリンク（下り回線）と、逆に無線端末局ＭＴから無線基地局ＡＰへの通信に使用されるアップリンク（上り回線）から構成される。
【００２８】
また、ダウンリンクは、無線基地局に関する情報（ＡＰ情報）およびＭＡＣフレームの構成を通知するための報知用チャネルＢｃｈと、ＡＲＱおよび無線帯域割当要求に用いられる制御用チャネルＣｃｈと、ユーザデータの送信に用いられるデータ用チャネルＤｃｈとから構成される。一方、アップリンクは、上述の制御用チャネルＣｃｈおよびデータ用チャネルＤｃｈと、ランダムアクセス用チャネルＲｃｈとから構成される。
【００２９】
ここで、報知用チャネルＢｃｈは、ＭＡＣフレームの先頭で送信され、各無線端末局ＭＴは、報知用チャネルＢｃｈを受信することにより、無線基地局ＡＰにより割り当てられたデータ用チャネルＤｃｈの送受信位置（ＭＡＣフレーム上のチャネル位置）を把握することができるようになっている。
【００３０】
次に、この実施の形態の動作について説明する。
この実施の形態では、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式とランダムアクセス方式とを併用し、無線端末局側のトラヒックに応じて何れかの方式を選択して無線帯域割当要求を行う。
以下、ポーリング方式およびランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を行う場合の各動作を説明した後に、この実施の形態の動作、すなわちポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作を詳細に説明する。
【００３１】
（１）ポーリング方式により無線帯域割当要求を行う場合の動作
図３に、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式を用いた場合の帯域割当シーケンスを示す。
無線基地局ＡＰは、スロット割り当てスケジューラ（Slot assignment scheduler）１０により制御用チャネルＣｃｈのスロット割当（Slot assignment）ＳＡ１を発し、メディアアクセスコントロール（MAC）２０により、報知用チャネルＢｃｈを用いて各無線端末局ＭＴに報知する。これにより、各無線端末局ＭＴに対し、無線帯域割当要求を送信するための制御用チャネルＣｃｈを周期的に割り当てる。
【００３２】
無線端末局ＭＴは、メディアアクセスコントロール（MAC）３０により、無線基地局ＡＰから報知チャネルＢｃｈを受信することにより、自分に割り当てられた制御用チャネルＣｃｈの送受信位置（ＭＡＣフレーム上のチャネル位置）を知る。そして、送信すべきユーザデータがある場合、この制御用チャネルＣｃｈを用いて、先ずデータ量に応じた無線帯域数（スロット数）の割当を要求する無線帯域割当要求（Assignment request）ＡＲ１を無線基地局ＡＰに送信する。
【００３３】
無線基地局ＡＰは、無線端末局ＭＴから無線帯域割当要求ＡＲ１受信すると、スロット割り当てスケジューラ１０により、要求された無線帯域分のスロット数のデータ用チャネルＤｃｈを後続のＭＡＣフレームにおいて割り当て、スロット割当ＳＡ２を発する。そしてメディアアクセスコントロール（MAC）２０により、報知用チャネルＢｃｈを用いて各無線端末局ＭＴに報知する。各無線端末局ＭＴは、割り当てられたデータ用チャネルＤｃｈを用いて無線基地局ＡＰにデータＵＤを送信する。
【００３４】
以上のように、ポーリング方式によれば、各無線端末局ＭＴは、無線基地局ＡＰにより周期的に各無線端末局に割り当てられる制御用チャネルＣｃｈを用いて順番に無線帯域割当要求を無線基地局に送信する。
【００３５】
（２）ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を行う場合の動作
図４に、無線帯域割当要求方式としてランダムアクセスを用いた場合の帯域割当シーケンスを示す。
ランダムアクセス方式を用いた場合、無線端末局ＭＴは、送信データが発生すると、先ず無線基地局ＡＰから報知用チャネルＢｃｈを受信してランダムアクセス用チャネルＲｃｈの送受信位置（ＭＡＣフレーム上のチャネル位置）を知り、そのランダムアクセス用チャネルＲｃｈを用いて無線帯域割当要求ＡＲ１を無線基地局ＡＰに送信する。
無線帯域割当要求ＡＲ１が無線基地局ＡＰに到達してからの動作は、上述のポーリング方式を用いた場合と同様である。
【００３６】
（３）ポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作
図５および図６に、この実施の形態にかかる無線帯域割当要求方式としてポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作のフローを示す。
【００３７】
以下、図５および図６に示すフローに沿って説明する。
初期状態では、無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式が選択され、無線端末局ＭＴはランダムアクセスモードにある。ランダムアクセスモードにある無線端末局ＭＴにおいて送信データが発生すると、無線端末局ＭＴは、上述のように、ランダムアクセス方式により無線基地局ＡＰに無線帯域割当要求ＡＲ１を送信した後、以下のステップが実行される。
【００３８】
ステップＳ１０：すなわち、無線基地局ＡＰが無線端末局ＭＴから送信された無線帯域割当要求ＡＲ１を受信すると、帯域割当処理が実行され、この無線帯域割当要求ＡＲ１の送信元の無線基地局ＭＴに対して、送信データの規模に応じた無線帯域（スロット数）が割り当てられる。
【００３９】
ステップＳ１１：続いて、後述する変数ｎに「０」を設定する。この変数ｎは、ポーリング方式による無線帯域割当要求において、送信データがない場合の受信の回数を表すもので、後述するようにデータの送信間隔を把握するために用いられる。変数ｎに「０」を設定することにより、データの送信間隔の始点が与えられる。
【００４０】
ステップＳ１２：続いて、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式を選択し、無線無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式からポーリング方式に移行させる。つまり、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求などの手順が一度実行されると、その後、無線帯域割当要求方式が必ずポーリング方式に移行する。
【００４１】
以上、ステップＳ１０〜Ｓ１２をまとめると、初期状態においては各無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式が設定され、この初期状態において無線帯域割当要求があると、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求や帯域割当処理などの手順が実行される。その後、無線帯域割当要求方式がポーリング方式に移行する。要するに、無線基地局ＡＰがランダムアクセス方式による無線帯域割当要求を受信すると、無線帯域割当要求方式がポーリングモードに移行する。
【００４２】
次に、図６に示すフローに沿って、無線帯域割当要求方式がポーリングモードに移行した後の動作を説明する。
ステップＳ２０：無線基地局ＡＰが無線帯域割当要求ＡＲ１をポーリング方式で受信すると、データを送信するために必要とされる無線帯域（スロット数）の要求値が「０」か否かを判定する。
【００４３】
ステップＳ２１：ここで、要求値が「０」でない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、すなわち送信データが無線端末局ＭＴ側にある場合、変数ｎに「０」を設定し直す。これにより、データの送信間隔の始点となるフレームが現在のフレームに更新される。
ステップＳ２２：続いて、要求値に応じた帯域割当処理が行われる。この場合、要求値は「０」ではない「１」以上の値であり、この値に応じたスロット数の帯域が、要求元の無線端末局ＭＴに割り当てられる。
【００４４】
以上のステップＳ２０〜Ｓ２２を要約すると、ポーリング方式に一旦移行すると、無線端末局ＭＴに送信データがある限り、ポーリング方式が維持されて無線帯域割当要求や帯域割当処理などの各手順が繰り返し実行される。換言すると、データの送信間隔が短く、例えばデータのバースト性が低い場合には、ポーリング方式により無線帯域割当要求や帯域割当処理が実行される。
【００４５】
ステップＳ２３：また、無線端末局ＭＴの送信データが途絶え、上述のステップＳ２０において、要求値が「０」となった場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、変数ｎに「１」が加算されて、変数ｎをインクリメントする。この変数ｎは、無線基地局ＡＰにおいて無線帯域割当要求の要求値として「０」を受信する度にインクリメントされ、変数ｎは、要求値が「０」を示す受信回数を表す。したがって、無線基地局ＡＰにおいて要求値「０」の受信回数を変数ｎとして計数することにより、この変数ｎの値から送信データがない期間、すなわちデータの送信間隔を検出することができる。
【００４６】
ステップＳ２４：続いて、変数ｎが閾値Ｎを超えたか否かが判定される。ここで、閾値Ｎは、無線端末局ＭＴの送信トラヒック（バースト性が高いか低いか）を判断するための基準を与えるものとして予め設定される。そして、変数ｎが閾値Ｎを超えた場合には、例えばバースト性が高くなったと見なせる程にデータの送信間隔が長くなったと考え、後述するように無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に切り替える。つまり、このステップでは、データの送信間隔が、トラヒックを判断するために予め設定された基準よりも長くなったか否かが判定される。
【００４７】
ここで、要求値が「０」であって、変数ｎが閾値Ｎ以下の場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、上述のステップＳ２０（ＹＥＳ）〜Ｓ２３〜Ｓ２４（ＮＯ）が、無線帯域割当要求の受信の度に繰り返し実行されて、変数ｎがインクリメントされ、要求値「０」の受信回数の計数値が増加していく。
【００４８】
ステップＳ２５：そして、要求値「０」がＮ回以上受信され、変数ｎが閾値Ｎを超えた場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、すなわち、例えば無線端末局ＭＴにおいて送信データが無くなり、データの送信間隔が長くなった場合、無線帯域割当要求方式がポーリング方式から元のランダムアクセス方式に移行され、初期状態に戻される。
【００４９】
以上、ステップＳ１０〜Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ２５をまとめると、ランダムアクセス方式からポーリング方式に一旦移行した後は、要求値が連続して「０」を示す受信回数（送信データがない受信回数）を計数してデータの送信間隔を検出する。そして、要求値「０」が連続して、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合、無線帯域割当要求方式がランダムアクセス方式に戻される。また、その他の場合、すなわち送信データが連続して受信される場合（ステップＳ２０：ＮＯ〜Ｓ２１〜Ｓ２２）や、送信データが受信されても変数ｎが閾値Ｎに達していない場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ〜Ｓ２３〜Ｓ２４：ＮＯ）には、ポーリング方式が維持され、無線帯域割当要求や帯域割当処理などの各手順が実行される。
【００５０】
要するに、この実施の形態によれば、無線端末局のトラヒック特性に応じて適切な無線帯域割当要求方式が選択され、この方式により無線帯域割当要求や帯域割当処理などの各手順が実行される。具体的には、例えばデータのバースト性が高い場合にはランダムアクセス方式が選択され、逆にバースト性が低い場合にはポーリング方式が選択される。これにより無線回線の使用効率が改善され、全体として伝送遅延が向上することとなる。
【００５１】
なお、上述の例では、無線基地局ＡＰにおいて無線帯域割当要求の要求値が「０」を示す受信回数を計数することにより、データの送信間隔を検出するものとしたが、これに限定されることなく、例えば無線端末局ＭＴでの送信データの有無からデータの送信間隔を検出するものとしてもよい。すなわち、無線端末局ＡＰにおいて、送信データが一時的に格納される送信用バッファ（図示なし）が空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に無線端末局ＭＴから前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して、無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。この場合、無線基地局ＡＰにおいて無線帯域割当要求方式を移行させるための判断を行う必要がなくなり、無線基地局ＡＰの処理上の負荷が軽減される。
【００５２】
次に、図７に、ポーリング方式を使用した場合と、ランダムアクセス方式を使用した場合と、これらの方式を併用した場合の各伝送特性（遅延特性）について、計算機によるシミュレーション結果を示す。また、図８に、このシミュレーションで用いられたパラメータを示す。
【００５３】
なお、図７において、横軸は、レイヤ３のＰＤＵ（Protocol Data Unit）の発生間隔（単位：フレーム）を表し、縦軸は、ＭＡＣフレームにより正規化された伝送遅延を表す。また、図８において、「ＭＴ数」は一つの無線基地局に接続される無線端末局の数を表し、「DLC Tx buffer size」は、ＤＬＣ（Data Link Control)Ｔｘのバッファサイズを表し、「MAC frame size」は、ＭＡＣ（Media Access Control）のフレームサイズを表し、「Bch slot size」は、Ｂチャネル（報知用チャネル）のスロットサイズを表し、「DLC SDU size」は、ＤＬＣ（Data Link Control) ＳＤＵ（Service Data Unit）のサイズを表し、「DLC PDU size」は、ＤＬＣ（Data Link Control) ＰＤＵ（Protocol Data Unit）のサイズを表し、「DLC control message size」はＤＬＣ（Data Link Control)コントロールメッセージのサイズを表し、「traffic of MTs in network layer」はネットワークレイヤにおける無線端末局ＭＴのトラヒックを表し、「Distribution of PDU length」はＰＤＵ長の分布を表し、「Distribution of occurence」は送信データの発生分布を表し、「Poisson」は、ポアソン分布を表す。
【００５４】
図７に示すように、ランダムアクセス方式のみを無線帯域割当要求方式として用いた場合、送信データのバースト性が高くなると、ランダムアクセスにおける制御回線の多重化効果により、帯域利用効率の向上が図られ、ポーリング方式よりも伝送遅延を抑えることができる。しかしながら、バースト性が低くなると、各無線端末からの無線帯域割当要求の衝突が発生してランダムアクセスにおける再送が必要になるために遅延が大きくなり、これによってユーザデータの伝送遅延が著しく増大する。
【００５５】
また、ポーリング方式のみを用いた場合、バースト性が低くなると良好な伝送特性を示すものの、バースト性が高くなると、送信データを持たない無線端末局ＭＴに対しても制御用チャンネルが割り当てられるため、制御回線で用いられる帯域の使用効率が低下し、その影響で伝送遅延が増大する。
【００５６】
これに対して、ポーリング方式とランダムアクセス方式とを併用した本実施の形態にかかる方式によれば、バースト性が低い場合に無線帯域割当要求方式としてポーリング方式が選択されるため、伝送遅延はポーリング方式と同様の良好な特性を示す。一方、バースト性が高い場合には、無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式が選択されるため、ポーリング方式のみを使用した場合に比べて伝送遅延が小さく抑えられる。
すなわち、本実施の形態にかかる方式によれば、トラヒックによらず、伝送遅延の増加が抑えられる。
【００５７】
なお、この実施の形態では、初期状態においてランダムアクセス方式が選択されるものとしたが、この「初期状態」とは、データの送信間隔が基準よりも長く続いた状態であれば足りる。したがって、ポーリング方式からランダムアクセス方式に戻された後の状態も初期状態として取り扱われる。
【００５８】
以上、この発明の一実施の形態を説明したが、この発明は、この実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施の形態では、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式とランダムアクセス方式を採用したが、これに限定されることなく、これら以外の方式を採用することも可能である。また、これらの方式に加えて他の方式を採用し、３種類以上の複数の無線帯域割当要求方式の中から適切な方式を選択するように構成することも可能である。これにより、トラヒック特性に応じて、より適切な無線帯域割当要求方式を選択することが可能となる。
【００５９】
また、上述の実施の形態では、データの送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合にポーリング方式からランダムアクセス方式に移行するものとしたが、例えばデータの送信間隔が予め設定された基準に達した場合（等しくなった場合）にランダムアクセス方式に移行するものとしてもよい。要するに、データの送信間隔が長くなったことを判断することができる限度において、「基準」をどのように定義してもよく、この発明の本質は、この「基準」の定義内容により限定的に解釈されるべきではない。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合はランダムアクセス方式を用い、その他の場合にはポーリング方式を用いて無線帯域を割り当てるようにしたので、送信データのトラヒックによらず、無線回線の無線帯域割当要求を行うための制御に必要とされる帯域や遅延時間を低減することができ、したがってデータ送信における伝送遅延を低減することができる。
【００６１】
また、無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の要求値が「０」を示す受信回数を無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしたので、データの送信間隔を検出して、データの送信間隔が長くなった場合に無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させることが可能となる。
【００６２】
さらに、無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に無線端末局から無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしたので、無線基地局の処理上の負荷を増やすことなく、データの送信間隔を検出して、データの送信間隔が長くなった場合に無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態にかかる無線帯域制御方法および装置が適用された通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態にかかる無線フレーム（ＭＡＣフレーム）のデータフォーマットを説明するための図である。
【図３】 この発明の実施の形態にかかるポーリング方式による帯域割当シーケンスを示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態にかかるランダムアクセス方式による帯域割当シーケンスを示す図である。
【図５】 ポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作（ランダムアクセス方式での状態遷移）を説明するためのフローチャートである。
【図６】 ポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作（ポーリング方式での状態遷移）を説明するためのフローチャートである。
【図７】 送信データのバースト性に対する伝送遅延特性のシミュレーション結果の一例を示す特性図である。
【図８】 送信データのバースト性に対する伝送遅延特性のシミュレーションで用いられるパラメータの一例を示す図である。
【符号の説明】
ＡＰ：無線基地局
ＭＴ：無線端末局
ＲＬ：無線回線
ＷＮ：有線網
Ｂｃｈ：報知用チャネル
Ｃｃｈ：制御用チャネル
Ｄｃｈ：データ用チャネル
Ｒｃｈ：ランダムアクセス用チャネル
Ｓ１０〜Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ２５：ステップ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio band control method for centrally managing and controlling a radio band used for communication between a radio base station and a plurality of radio terminal stations connected via a radio line in the radio base station. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a radio base station that communicates with a plurality of radio terminal stations via a radio channel, radio band control for centrally managing and controlling radio bands has been performed. For example, when the wireless terminal station side wants to transmit data, first, wireless band allocation for requesting allocation of the number of wireless bands (slot number) according to the amount of data to be transmitted from the wireless terminal station to the wireless base station. A request is issued, and the radio base station side allocates a radio band for this radio terminal station in response to this request. Communication between the radio base station and the radio terminal station is performed using this radio band. As described above, the radio band used by each radio terminal in the radio base station is centrally managed and controlled.
[0003]
By the way, as a typical dynamic radio bandwidth control method for making a radio bandwidth allocation request of a radio terminal station, a random access method and a polling method described below are known.
(1) Random access method
The random access method is a method for transmitting a wireless band allocation request from a wireless terminal station to a wireless base station using a random access channel when transmission data is generated in the wireless terminal station. When the request is received, a wireless band for data transmission is allocated to the requesting wireless terminal station.
[0004]
According to this random access method, when the burstiness of data transmitted from a wireless terminal is high, that is, the wireless terminal station does not frequently transmit data, but when transmitting large data, A control line for transmitting a bandwidth allocation request can be shared among a plurality of wireless terminal stations. For this reason, a wireless line can be used efficiently and the transmission delay in data transmission can be suppressed small.
[0005]
(2) Polling method
The polling method assigns a control slot for transmitting a radio band allocation request to each radio terminal station in turn in the radio base station, and the radio terminal station uses the control slot to send a radio band allocation request to the radio base station. This is a method for transmitting to a station. When the wireless base station receives the request, a wireless band for data transmission is allocated to the requesting wireless terminal station.
[0006]
According to this polling method, since the wireless terminal station can transmit a wireless band allocation request to the wireless base station in a certain cycle, each wireless terminal can be transmitted as in the random access method even when the transmission data has low burstiness. Station radio bandwidth allocation requests do not collide, and therefore transmission delays in data transmission do not increase.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the random access method described above, when the burstiness of data transmitted from a radio terminal station is low, that is, when the data to be transmitted is small but frequently transmitted, the control circuit receives a control circuit from each radio terminal station. The probability that radio band allocation requests transmitted on the line will collide increases. For this reason, there is a problem that it takes time until the wireless band allocation request reaches the wireless base station, and transmission delay in data transmission increases.
[0008]
Further, according to the above-described polling method, a control slot for making a wireless bandwidth allocation request is assigned even to a wireless terminal station having no transmission request, so that when the burst property is high, the throughput of the entire system is lowered. However, there is a problem that transmission delay in data transmission increases. This transmission delay increases as the number of accommodated wireless terminal stations increases.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can reduce the bandwidth and delay time required for control for making a wireless bandwidth allocation request for a wireless line, regardless of the transmission data traffic. An object of the present invention is to provide a radio band control method and apparatus capable of reducing transmission delay in transmission.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
That is, in the radio band control method according to the present invention, as a procedure for allocating a radio band to a plurality of radio terminal stations communicating with a radio base station via a radio channel, the radio terminal station transmits the radio base station to the radio base station. A radio bandwidth control method comprising a procedure for making a radio bandwidth assignment request and a procedure for making a bandwidth assignment in response to the radio bandwidth assignment request in the radio base station, wherein a transmission interval of data transmitted from the radio terminal station Is longer than a preset criterionIn the wireless terminal stationBy random access methodProcedure for making said wireless bandwidth allocation request, OtherwiseIn the wireless terminal stationDepending on the polling methodProcedure for making said wireless bandwidth allocation requestIt is characterized by performing.
[0011]
According to this method, when the transmission interval of data transmitted from a wireless terminal station is longer than a preset reference, a wireless band allocation request is made.HandOrder is executed by random access method, otherwise by polling methodProcedure for requesting wireless bandwidth allocationIs executed. In other words, either the polling method or the random access method is selected as the wireless band allocation request method according to the traffic on the wireless line between the wireless terminal station and the wireless base station.Procedure for requesting wireless bandwidth allocationIs executed.
[0012]
Here, in general, when the data transmission interval is long (for example, when the burst property is high), the frequency of the radio band allocation request transmitted from the radio terminal station becomes low, and the probability that the radio band allocation requests of each radio terminal station collide with each other Becomes lower. Therefore, in this case, by making a wireless band allocation request at any time using the random access method, a free wireless line can be used efficiently, and transmission delay in data transmission can be suppressed.
[0013]
In other cases, for example, when the data transmission interval is short (for example, when the burst property is low), a wireless bandwidth allocation request is made.HandThe order is executed by a polling method. Here, in general, when the data transmission interval is shortened, the frequency of the radio band allocation request transmitted from the radio terminal station increases, and the probability that the radio band allocation requests of the radio terminal stations collide with each other increases. Therefore, in this case, collision of radio band allocation requests of each radio terminal station is avoided by periodically distributing and distributing radio band allocation requests by a polling method. As a result, a wireless line in a congested state can be used efficiently, and a transmission delay in data transmission can be suppressed.
Therefore, according to the present invention, it becomes possible to reduce the bandwidth and delay time required for the control for making a wireless bandwidth allocation request for a wireless line regardless of the transmission data traffic, and to reduce the transmission delay in data transmission. It becomes possible to reduce.
[0014]
Also, the radio band control method according to the present invention provides a procedure for allocating a radio band to a plurality of radio terminal stations that communicate with a radio base station via a radio line, from the radio terminal station to the radio base station. A radio band control method comprising: a procedure for performing a radio band allocation request; and a procedure for performing bandwidth allocation in response to the radio band allocation request in the radio base station, wherein: (a) for the radio terminal station in an initial state A random access method is set as a wireless band allocation request method, and the random access method is used in the initial state.Procedure for making said wireless bandwidth allocation request(B) detecting the transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station after the bandwidth request allocation method has shifted to the polling method. , When the transmission interval becomes longer than a preset reference,In the wireless terminal stationThe wireless band allocation request method is shifted to a random access method.
[0015]
According to this method, a random access scheme is set in an initial state for each wireless terminal station, and a wireless band allocation request is made. Once a wireless bandwidth allocation request is made by the random access method, the wireless bandwidth allocation request method then shifts to the polling method. Thereafter, the wireless bandwidth allocation request is processed by the polling method. However, when the transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station becomes long, that is, when the data transmission frequency becomes low, the wireless bandwidth allocation request method Shifts from the polling method to the random access method and returns to the initial state.
[0016]
Here, in general, when the data transmission interval is long, the frequency of the radio band allocation request transmitted from the radio terminal station is low, and the probability that the radio band allocation requests of the radio terminal stations collide with each other is low. Therefore, in this case, by making a wireless band allocation request as needed using the random access method, it is possible to efficiently use a wireless line in an idle state, and transmission delay in data transmission can be suppressed.
[0017]
On the other hand, if the transmission interval does not meet a preset standard, that is, if the data transmission interval is relatively short,I doThe procedure is executed by a polling method. Here, in general, when the data transmission interval is shortened, the frequency of the radio band allocation request transmitted from the radio terminal station increases, and the probability that the radio band allocation requests of the radio terminal stations collide with each other increases. Therefore, in this case, the wireless band allocation requests of each wireless terminal station are prevented from colliding by periodically distributing and distributing the wireless band allocation requests by the polling method. As a result, it is possible to efficiently use a wireless line in a congested state, and transmission delay in data transmission can be suppressed.
[0018]
In order to detect the transmission interval of the data, a radio band allocation request issued from the radio terminal stationNumber of times the content indicates "no bandwidth required"Is counted at the radio base station, and when the number of receptions reaches a preset threshold,In the wireless terminal stationThe wireless band allocation request method may be shifted from the polling method to the random access method.
[0019]
According to this, in the wireless bandwidth allocation request periodically performed by the polling method,Content of requestAs"No bandwidth required"Is counted. This essentialContent of requestThis indicates the number of requests for slots, for example, for transmitting data.Content of requestAs"No bandwidth required"Is counted, the number of cycles without transmission data is detected, and the data transmission interval is detected. Then, the traffic state is grasped from the data transmission interval, and as described above, the radio band allocation request method corresponding to the traffic is selected, and each procedure such as the radio band allocation request is executed.
[0020]
In addition, in order to detect the data transmission interval, the wireless terminal station measures the time when the transmission buffer is empty, and when this time reaches a preset threshold, the wireless terminal station Sending notification of change of wireless bandwidth allocation request method to stationIn the wireless terminal stationThe wireless band allocation request method may be shifted from the polling method to the random access method.
[0021]
According to this, in the wireless band allocation request periodically performed by the polling method, the time when the transmission buffer on the wireless terminal station side is empty is measured. This time represents, for example, a time when there is no transmission data. By measuring this time, a period without transmission data is detected, and a data transmission interval is detected. Then, the traffic state is grasped from the data transmission interval, and as described above, a radio band allocation request method corresponding to the traffic is selected, and each procedure such as a radio band allocation request is executed.
[0022]
Next, the radio band control device according to the present invention provides a procedure for assigning radio bands to a plurality of radio terminal stations that communicate with a radio base station via a radio line, from the radio terminal station to the radio base station. A wireless bandwidth control apparatus (for example, a wireless terminal station MT and a wireless base station AP, which will be described later) that executes a procedure for making a wireless bandwidth allocation request and a procedure for performing bandwidth allocation in response to the wireless bandwidth allocation request in the wireless base station. And a transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station is longer than a preset reference.In the wireless terminal stationBy random access methodProcedure for making said wireless bandwidth allocation request, OtherwiseIn the wireless terminal stationDepending on the polling methodProcedure for making said wireless bandwidth allocation requestHand to runStepIt is characterized by having.
[0023]
Further, the radio band control device according to the present invention provides a procedure for allocating a radio band to a plurality of radio terminal stations that communicate with a radio base station via a radio line, from the radio terminal station to the radio base station. A radio bandwidth control apparatus (for example, comprising a radio terminal station MT and a radio base station AP, which will be described later) that executes a procedure for making a radio bandwidth assignment request and a procedure for making a bandwidth assignment in response to the radio bandwidth assignment request in the radio base station A component corresponding to the system), and in the initial state, a random access method is set as a wireless band allocation request method for the wireless terminal station, and in the initial state,Procedure for making said wireless bandwidth allocation requestIs executed, the first method for transferring the wireless band allocation request method to the polling method is executed.SteppedWhen the bandwidth request allocation method shifts to the polling method, when the transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station is detected and the transmission interval becomes longer than a preset reference,In the wireless terminal stationSecond method transition method for transitioning the wireless bandwidth allocation request method to the random access methodStepped, Provided.
In order to detect the transmission interval of the data, the wireless base station counts the number of times that the content of the wireless band allocation request issued from the wireless terminal station indicates “band unnecessary”, and this reception number is a preset threshold value. When reaching the above, the wireless band allocation request method in the wireless terminal station may be shifted from the polling method to the random access method.
Also,In order to detect the transmission interval of the data, the time when the transmission buffer is empty in the wireless terminal station is measured, and when this time reaches a preset threshold, the wireless terminal station moves to the wireless base station. A change notification of the radio band allocation request method may be transmitted to shift the radio band allocation request method in the radio terminal station from the polling method to the random access method.
[0024]
To summarize the above-described invention, the present invention relates to an appropriate radio band so as to reduce the propagation delay according to the traffic characteristics of data transmitted from a radio terminal station, from among a plurality of radio band allocation request methods. The bandwidth allocation is performed by dynamically selecting the allocation request method. Thereby, it is possible to reduce the radio band and the delay time required for the control for assigning the radio band of the radio line, regardless of the traffic, and to suppress the propagation delay in the data transmission.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration of a communication system to which a radio band control method and apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
[0026]
In the figure, symbol AP is a radio base station and is connected to a wired network WN. A plurality of wireless base stations are connected to the wired network WN, and each wireless base station is connected via the wired network WN. The symbol MT is a wireless terminal station such as a mobile phone, and a plurality of wireless terminal stations MT communicate with one wireless base station via the wireless line RL. The radio band used by each radio terminal station MT is centrally managed in the radio base station AP, and band allocation is dynamically performed by the radio base station AP.
[0027]
Here, FIG. 2 shows a radio channel format used in the radio channel RL. As shown in the figure, the radio line RL is configured with a MAC frame (MAC: Media Access Control) as a unit, which is a radio frame, and the MAC frame is used for communication from the radio base station AP to the radio terminal station MT. It consists of the downlink (downlink) used and the uplink (uplink) used for communication from the radio terminal station MT to the radio base station AP.
[0028]
Also, the downlink is a broadcast channel Bch for notifying information (AP information) on the radio base station and the configuration of the MAC frame, a control channel Cch used for ARQ and a radio band allocation request, and transmission of user data. And a data channel Dch used in the above. On the other hand, the uplink includes the above-described control channel Cch and data channel Dch, and a random access channel Rch.
[0029]
Here, the broadcast channel Bch is transmitted at the head of the MAC frame, and each wireless terminal station MT receives the broadcast channel Bch, thereby transmitting and receiving the data channel Dch allocated by the radio base station AP ( The channel position on the MAC frame) can be grasped.
[0030]
Next, the operation of this embodiment will be described.
In this embodiment, a polling method and a random access method are used in combination as a wireless bandwidth allocation request method, and a wireless bandwidth allocation request is made by selecting one of the methods according to the traffic on the wireless terminal station side.
Hereinafter, after describing each operation when a wireless band allocation request is made by the polling method and the random access method, the operation of this embodiment, that is, the operation when the polling method and the random access method are used together will be described in detail.
[0031]
(1) Operation when making a wireless bandwidth allocation request using the polling method
FIG. 3 shows a bandwidth allocation sequence when the polling method is used as the wireless bandwidth allocation request method.
The radio base station AP issues a slot assignment SA1 of the control channel Cch by a
[0032]
The wireless terminal station MT receives the broadcast channel Bch from the wireless base station AP through the media access control (MAC) 30, thereby determining the transmission / reception position (channel position on the MAC frame) of the control channel Cch allocated to itself. know. When there is user data to be transmitted, the control channel Cch is used to send a radio band assignment request AR1 for requesting allocation of the radio band number (slot number) according to the data amount to the radio base. Transmit to the station AP.
[0033]
When the radio base station AP receives the radio band allocation request AR1 from the radio terminal station MT, the
[0034]
As described above, according to the polling method, each radio terminal station MT sequentially issues a radio band assignment request using the control channel Cch that is periodically assigned to each radio terminal station by the radio base station AP. Send to.
[0035]
(2) Operation when making a wireless bandwidth allocation request using the random access method
FIG. 4 shows a bandwidth allocation sequence when random access is used as the wireless bandwidth allocation request method.
When the random access method is used, when transmission data is generated, the radio terminal station MT first receives the broadcast channel Bch from the radio base station AP, and transmits / receives the random access channel Rch (channel position on the MAC frame). And transmit a radio band allocation request AR1 to the radio base station AP using the random access channel Rch.
The operation after the radio band allocation request AR1 reaches the radio base station AP is the same as that when the above-described polling method is used.
[0036]
(3) Operation when polling method and random access method are used together
5 and 6 show an operation flow when the polling method and the random access method are used together as the wireless band allocation request method according to this embodiment.
[0037]
Hereinafter, it demonstrates along the flow shown in FIG. 5 and FIG.
In the initial state, the random access method is selected as the wireless band allocation request method, and the wireless terminal station MT is in the random access mode. When transmission data is generated in the radio terminal station MT in the random access mode, the radio terminal station MT transmits the radio band allocation request AR1 to the radio base station AP by the random access method as described above, and then the following steps are performed. Executed.
[0038]
Step S10: That is, when the radio base station AP receives the radio band allocation request AR1 transmitted from the radio terminal station MT, a band allocation process is executed, and the radio base station MT that is the transmission source of the radio band allocation request AR1 is executed. Thus, a radio band (number of slots) corresponding to the size of transmission data is assigned.
[0039]
Step S11: Subsequently, “0” is set to a variable n described later. This variable n represents the number of times of reception when there is no transmission data in the wireless band allocation request by the polling method, and is used for grasping the data transmission interval as will be described later. Setting the variable n to “0” gives the starting point of the data transmission interval.
[0040]
Step S12: Subsequently, the polling method is selected as the wireless bandwidth allocation request method, and the wireless wireless bandwidth allocation request method is changed from the random access method to the polling method. That is, once a procedure such as a wireless bandwidth allocation request is executed by the random access method, then the wireless bandwidth allocation request method always shifts to the polling method.
[0041]
As described above, when steps S10 to S12 are summarized, a random access method is set as a wireless band allocation request method for each wireless terminal station in the initial state, and if there is a wireless band allocation request in this initial state, wireless communication is performed using the random access method. Procedures such as a bandwidth allocation request and bandwidth allocation processing are executed. Thereafter, the wireless bandwidth allocation request method shifts to the polling method. In short, when the radio base station AP receives a radio band allocation request by the random access scheme, the radio band allocation request scheme shifts to the polling mode.
[0042]
Next, the operation after the radio band allocation request method shifts to the polling mode will be described along the flow shown in FIG.
Step S20: When the radio base station AP receives the radio band allocation request AR1 by the polling method, it is determined whether or not the required value of the radio band (slot number) required for transmitting data is “0”.
[0043]
Step S21: Here, when the request value is not “0” (step S20: NO), that is, when the transmission data is on the wireless terminal station MT side, “0” is reset to the variable n. As a result, the frame that is the starting point of the data transmission interval is updated to the current frame.
Step S22: Subsequently, bandwidth allocation processing according to the requested value is performed. In this case, the request value is not “0” but a value equal to or greater than “1”, and a band having the number of slots corresponding to this value is allocated to the requesting wireless terminal station MT.
[0044]
To summarize the above steps S20 to S22, once shifting to the polling method, as long as there is transmission data in the wireless terminal station MT, the polling method is maintained and each procedure such as a wireless bandwidth allocation request and bandwidth allocation processing is repeatedly executed. The In other words, when the data transmission interval is short, for example, when the data burstiness is low, a wireless bandwidth allocation request or bandwidth allocation processing is executed by the polling method.
[0045]
Step S23: If the transmission data of the wireless terminal station MT is interrupted and the required value becomes “0” in Step S20 described above (Step S20: YES), “1” is added to the variable n, and the variable Increment n. The variable n is incremented every time “0” is received as the request value of the radio band allocation request in the radio base station AP, and the variable n represents the number of times the request value indicates “0”. Therefore, by counting the number of receptions of the request value “0” as the variable n in the radio base station AP, it is possible to detect a period in which there is no transmission data, that is, a data transmission interval, from the value of the variable n.
[0046]
Step S24: Subsequently, it is determined whether or not the variable n exceeds a threshold value N. Here, the threshold value N is set in advance as providing a reference for determining the transmission traffic (whether the burstiness is high or low) of the radio terminal station MT. When the variable n exceeds the threshold value N, for example, it is considered that the data transmission interval has become long enough to be considered to have increased burstiness, and the wireless bandwidth allocation request method is changed from the polling method to the random access method as described later. Switch to. That is, in this step, it is determined whether or not the data transmission interval is longer than a reference set in advance for determining traffic.
[0047]
Here, when the request value is “0” and the variable n is equal to or less than the threshold value N (step S24: NO), the above-described steps S20 (YES) to S23 to S24 (NO) receive the wireless band allocation request. Each time, the variable n is incremented, and the count value of the number of receptions of the request value “0” is increased.
[0048]
Step S25: When the request value “0” is received N times or more and the variable n exceeds the threshold value N (step S24: YES), that is, for example, there is no transmission data in the wireless terminal station MT, and the data transmission interval Is increased, the wireless bandwidth allocation request method is shifted from the polling method to the original random access method and returned to the initial state.
[0049]
As described above, when steps S10 to S12 and S20 to S25 are summarized, after the transition from the random access method to the polling method, the number of receptions where the request value continuously indicates “0” (the number of receptions without transmission data) is counted. Then, the data transmission interval is detected. When the request value “0” continues and the transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station becomes longer than a preset reference, the wireless band allocation request method is returned to the random access method. In other cases, that is, when transmission data is continuously received (steps S20: NO to S21 to S22), or even when transmission data is received, the variable n has not reached the threshold value N (step S20: (YES to S23 to S24: NO), the polling method is maintained, and each procedure such as a wireless bandwidth allocation request and bandwidth allocation processing is executed.
[0050]
In short, according to this embodiment, an appropriate radio band allocation request method is selected according to the traffic characteristics of the radio terminal station, and each procedure such as a radio band allocation request and a band allocation process is executed by this method. Specifically, for example, when the burstiness of data is high, the random access method is selected, and conversely, when the burstiness is low, the polling method is selected. As a result, the use efficiency of the radio line is improved, and the transmission delay is improved as a whole.
[0051]
In the above-described example, the data transmission interval is detected by counting the number of receptions in which the request value of the wireless band allocation request indicates “0” in the wireless base station AP. However, the present invention is not limited to this. For example, the data transmission interval may be detected from the presence / absence of transmission data at the wireless terminal station MT. That is, in the wireless terminal station AP, the time when the transmission buffer (not shown) in which transmission data is temporarily stored is empty is measured, and when this time reaches a preset threshold, the wireless terminal station MT The wireless bandwidth allocation request method change notification may be transmitted from the polling method to the random access method by transmitting a change notification of the wireless bandwidth allocation request method from the wireless base station to the wireless base station. In this case, it is not necessary to make a determination for shifting the radio band allocation request method in the radio base station AP, and the processing load on the radio base station AP is reduced.
[0052]
Next, FIG. 7 shows simulation results by a computer for each transmission characteristic (delay characteristic) when the polling method is used, when the random access method is used, and when these methods are used together. FIG. 8 shows parameters used in this simulation.
[0053]
In FIG. 7, the horizontal axis represents the generation interval (unit: frame) of layer 3 PDU (Protocol Data Unit), and the vertical axis represents the transmission delay normalized by the MAC frame. In FIG. 8, “MT number” represents the number of radio terminal stations connected to one radio base station, “DLC Tx buffer size” represents the buffer size of DLC (Data Link Control) Tx, “MAC frame size” represents the frame size of MAC (Media Access Control), “Bch slot size” represents the slot size of the B channel (broadcast channel), and “DLC SDU size” represents DLC (Data Link Control) ) Indicates the size of SDU (Service Data Unit), “DLC PDU size” indicates the size of DLC (Data Link Control) PDU (Protocol Data Unit), and “DLC control message size” indicates DLC (Data Link Control) control It represents the size of the message, “traffic of MTs in network layer” represents the traffic of the wireless terminal station MT in the network layer, “Distribution of PDU length” represents the distribution of PDU length, and “Distribution of occurence” The generation distribution of transmission data is represented, and “Poisson” represents a Poisson distribution.
[0054]
As shown in FIG. 7, when only the random access method is used as the wireless bandwidth allocation request method, if the burst property of the transmission data becomes high, the bandwidth utilization efficiency is improved due to the multiplexing effect of the control line in the random access. The transmission delay can be suppressed as compared with the polling method. However, when the burst property is low, a collision of radio band allocation requests from each radio terminal occurs, and retransmission in random access becomes necessary, so that the delay becomes large, and thereby the transmission delay of user data increases remarkably.
[0055]
In addition, when only the polling method is used, a good transmission characteristic is exhibited when the burst property is low.However, when the burst property is high, a control channel is also assigned to the wireless terminal station MT having no transmission data. The use efficiency of the band used in the control line is lowered, and the transmission delay is increased due to the influence.
[0056]
On the other hand, according to the method according to the present embodiment in which the polling method and the random access method are used together, the polling method is selected as the wireless bandwidth allocation request method when the burstiness is low. It shows good characteristics similar to the system. On the other hand, when the burst property is high, the random access method is selected as the wireless band allocation request method, so that the transmission delay can be suppressed smaller than when only the polling method is used.
That is, according to the method according to the present embodiment, an increase in transmission delay can be suppressed regardless of traffic.
[0057]
In this embodiment, it is assumed that the random access method is selected in the initial state, but this “initial state” is sufficient if the data transmission interval lasts longer than the reference. Therefore, the state after returning from the polling method to the random access method is also handled as the initial state.
[0058]
As mentioned above, although one embodiment of the present invention has been described, the present invention is not limited to this embodiment, and design changes and the like within a scope not departing from the gist of the present invention are included in the present invention. For example, in the above-described embodiment, the polling method and the random access method are employed as the wireless band allocation request method, but the present invention is not limited to this, and other methods may be employed. In addition to these schemes, other schemes can be adopted and an appropriate scheme can be selected from a plurality of three or more types of radio band allocation request schemes. This makes it possible to select a more appropriate radio band allocation request method according to the traffic characteristics.
[0059]
In the above-described embodiment, when the data transmission interval becomes longer than a preset reference, the polling method is changed to the random access method. For example, the data transmission interval is set in advance. When the standard is reached (when it becomes equal), the random access method may be used. In short, as long as it is possible to determine that the data transmission interval has become longer, the “standard” may be defined in any way, and the essence of the present invention is limited by the definition of this “standard”. Should not be interpreted.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
That is, when the transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station is longer than a preset reference, the random access method is used, and in other cases, the polling method is used to allocate the wireless band. Regardless of data traffic, it is possible to reduce the bandwidth and delay time required for the control for making a wireless band allocation request for a wireless line, and thus reduce the transmission delay in data transmission.
[0061]
Further, the wireless base station counts the number of receptions where the request value of the wireless band allocation request issued from the wireless terminal station indicates “0”, and when the number of receptions reaches a preset threshold, the wireless band allocation request Since the method is shifted from the polling method to the random access method, it is possible to detect the data transmission interval and shift the wireless bandwidth allocation request method to the random access method when the data transmission interval becomes longer It becomes.
[0062]
Furthermore, the time when the transmission buffer is empty in the wireless terminal station is measured, and when this time reaches a preset threshold, a change notification of the wireless band allocation request method is transmitted from the wireless terminal station to the wireless base station. Since the wireless bandwidth allocation request method is shifted from the polling method to the random access method, the data transmission interval is increased by detecting the data transmission interval without increasing the processing load of the wireless base station. In this case, the wireless bandwidth allocation request method can be shifted to the random access method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a communication system to which a radio band control method and apparatus according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram for explaining a data format of a radio frame (MAC frame) according to the embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a diagram showing a bandwidth allocation sequence by a polling method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a bandwidth allocation sequence by a random access method according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation (state transition in a random access method) when a polling method and a random access method are used in combination.
FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation (state transition in the polling method) when the polling method and the random access method are used in combination.
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating an example of a simulation result of a transmission delay characteristic with respect to burst characteristics of transmission data.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of parameters used in a simulation of transmission delay characteristics with respect to burst characteristics of transmission data.
[Explanation of symbols]
AP: Radio base station
MT: Wireless terminal station
RL: Wireless line
WN: Wired network
Bch: Broadcast channel
Cch: Control channel
Dch: Data channel
Rch: Random access channel
S10 to S12, S20 to S25: Step
Claims (8)
前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合に、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行することを特徴とする無線帯域制御方法。As a procedure for assigning a radio band to a plurality of radio terminal stations communicating with a radio base station via a radio line, a procedure for making a radio band assignment request from the radio terminal station to the radio base station, A wireless bandwidth control method comprising a procedure for performing bandwidth allocation in response to the wireless bandwidth allocation request in a station,
Wherein when the transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station is longer than a predetermined reference, the steps for performing the wireless bandwidth allocation request by random access scheme in the radio terminal station, otherwise the A wireless bandwidth control method, wherein a wireless terminal station executes a procedure for making the wireless bandwidth allocation request by a polling method.
（ａ）初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された後に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させ、
（ｂ）前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した後に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出し、前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合に、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させる
ことを特徴とする無線帯域制御方法。As a procedure for assigning a radio band to a plurality of radio terminal stations communicating with a radio base station via a radio line, a procedure for making a radio band assignment request from the radio terminal station to the radio base station, A wireless bandwidth control method comprising a procedure for performing bandwidth allocation in response to the wireless bandwidth allocation request in a station,
(A) After a procedure for setting a random access scheme as a radio band allocation request scheme for the radio terminal station in the initial state and performing the radio band allocation request by the random access scheme in the initial state, Move the allocation request method to the polling method,
(B) after the bandwidth request allocation method has moved to the polling method, if the detected transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station, the transmission interval is longer than a preset reference, the A radio band control method, wherein the radio band allocation request method in a radio terminal station is shifted to a random access method.
前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合は、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行する手段を備えたことを特徴とする無線帯域制御装置。As a procedure for allocating a radio band to a plurality of radio terminal stations communicating with a radio base station via a radio line, a procedure for making a radio band allocation request from the radio terminal station to the radio base station; A radio bandwidth control apparatus that executes a procedure for performing bandwidth allocation in response to the radio bandwidth allocation request in a station,
Wherein when the transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station is longer than a predetermined criterion, the steps for performing the wireless bandwidth allocation request by random access scheme in the radio terminal station, otherwise the A radio band control apparatus comprising means for executing a procedure for making a radio band allocation request by a polling method in a radio terminal station .
初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された場合に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させる第１の方式移行手段と、前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した場合に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出して前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなったときに、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させる第２の方式移行手段と、
を備えたことを特徴とする無線帯域制御装置。As a procedure for allocating a radio band to a plurality of radio terminal stations communicating with a radio base station via a radio line, a procedure for making a radio band allocation request from the radio terminal station to the radio base station; A radio bandwidth control apparatus that executes a procedure for performing bandwidth allocation in response to the radio bandwidth allocation request in a station,
In the initial state, when a random access method is set as a wireless bandwidth allocation request method for the wireless terminal station, and the procedure for performing the wireless bandwidth allocation request by the random access method in the initial state is executed, the wireless bandwidth allocation request A first method transition means for shifting the method to the polling method, and when the bandwidth request allocation method shifts to the polling method, a transmission interval of data transmitted from the wireless terminal station is detected, and the transmission interval is determined in advance. Second method transition means for transitioning the wireless band allocation request method in the wireless terminal station to a random access method when it becomes longer than a set reference;
A wireless bandwidth control apparatus comprising:
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