JP4014533B2 - 無線アクセスシステムおよび無線アクセス方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線データ受信装置と複数の無線データ送信装置との間の無線回線を介して接続された通信に使用される無線帯域を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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のアクセス方式は、無線基地局により全無線端末の送信タイミングを管理する集中制御方式と、基地局と各無線端末を含む全ての無線装置が、それぞれ独立に送信タイミングを決め、送信を行う分散制御方式とがある。
【０００３】
分散制御方式は、無線基地局と無線端末とで、送信方法における差異がなく、集中制御方式に比べ基地局構成が簡易となる。また、基地局から無線端末を制御する必要がないことから、制御用信号が不要であり、高いスループットが実現できる。
【０００４】
分散制御方式では、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等の分散制御アルゴリズムを無線区間のアクセス方式に用いるが、これらの方式では、無線基地局および無線端末局の各無線装置でのデータ送信は、各無線端末がデータ送信タイミングを独自に判断して行われることから、無線装置が使用する無線帯域の量は端末毎に異なる。
【０００５】
例えば、無線端末の発生データ量が多い端末では、無線帯域を多く使用し、逆に発生データが少ない端末では無線帯域の使用量も少ない。つまり、無線帯域の使用量は早い者勝ちで決まってしまう（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ ｓｔｄ ８０２．１１−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような無線アクセスシステムにおいて、ある無線端末が非常に多くのトラヒックを発生すると、その無線端末が多くの無線帯域を使用することになり、同一システム内の無線端末間で使用無線帯域量の不均衡が生じ、他の無線端末では、その使用無線帯域量が抑制されスループットが低下してしまうという問題がある。また、ある特定の無線端末について帯域保証を行うサービスを考えると、帯域制御の手段がないことから、サービス実施が不可能であるといった問題点もある。このように、分散制御方式を用いる無線アクセスシステムでは、無線端末間で使用無線帯域の不均衡が生じうる。
【０００８】
本発明は、このような背景に行われたものであって、このような不均衡を是正し、各無線端末に対しサービス品質を保証することができる無線アクセスシステムおよび方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の観点は、無線回線を介してデータを送信する複数の無線データ送信装置と、無線データ送信装置群から送信されたデータを受信する無線データ受信装置とを備えた無線アクセスシステムである。
【００１０】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記無線データ受信装置は、前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視する手段と、この監視する手段が閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信する手段とを備え、前記無線データ送信装置は、前記輻輳情報を受信して送信データ量を調整する手段を備えたところにある。これにより、同一システム内の無線端末間での使用無線帯域量の不均衡を是正することができる。
【００１１】
また、無線データ受信装置は、同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出する手段と、この割合に応じて前記閾値を変更する手段とを備えることを特徴とする。これによれば、閾値を一律に決めた場合と比較してシステム内の輻輳状態の現状に則した適正な制御を行うことができる。例えば、多数の無線データ送信装置が閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定することは差し控え、現在の閾値を小さく変更することがよいと判断する。また、ごく少数の無線データ送信装置だけが閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定しても支障は無いと判断する。
【００１２】
前記送信する手段は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載する手段を備えることができる。これにより、前記輻輳情報の送受信を行うために別途シグナリング手順を設ける必要がなく、従来から行われているシグナリング手順をそのまま用いることができる。
【００１３】
前記送信データ量を調整する手段は、前記受信確認信号の所定受信回数中の前記輻輳情報の含有頻度に応じて送信データ量を増減する手段を備えることができる。これにより、送信データ量の調整を細かく行うことができるため、必要最小限の送信データ量の制限が実現できる。
【００１４】
例えば、前記送信データ量を増減する手段は、前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれる毎に送信間隔を所定時間ずつ延長する手段と、送信間隔の延長が行われた後に受信した前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれないときには当該送信間隔を復旧させる手段とを備える。前記復旧させる手段は、前記輻輳情報が含まれない前記受信確認信号を受信する毎に送信間隔を所定時間ずつ復旧させる手段を備えることもできる。
【００１５】
すなわち、前記輻輳情報の１回の受信につき、延長する送信間隔をｔ時間とすれば、連続してｎ回前記輻輳情報を受信したらｎ×ｔ時間の延長を行うことにすれば、制御が簡単である。さらに、前記輻輳情報を複数回受信して送信間隔の延長が行われた後に、前記輻輳情報が受信されなければ、延長された送信間隔を、例えば、ｔ時間ずつ戻して行くことにすればよい。この場合には、ｎ×ｔ時間の送信間隔延長が行われた後に、ｎ回以上連続して前記輻輳情報を含まない受信確認信号を受信したならば、送信間隔は、短縮される以前の時間に復旧する。あるいは、前記輻輳情報を複数回受信して送信間隔の延長が行われた後に、前記輻輳情報が受信されなければ、延長された送信間隔を、一気に元に戻してもよい。
【００１６】
本発明の第二の観点は、無線回線を介してデータを送信する複数の無線データ送信装置と、無線データ送信装置群から送信されたデータを受信する無線データ受信装置とを備えた無線アクセスシステムに適用される前記無線データ受信装置である。
【００１７】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視する手段と、この監視する手段が閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信する手段と、同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出する手段と、この割合に応じて前記閾値を変更する手段とを備えたところにある。
【００１８】
また、前記送信する手段は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載する手段を備えることができる。
【００１９】
本発明の第三の観点は、無線回線を介して複数の無線データ送信装置から送信された無線データを一つの無線データ受信装置が受信する無線アクセス方法である。
【００２０】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記無線データ受信装置は、前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視し、閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信し、同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出し、この割合に応じて前記閾値を変更し、前記無線データ送信装置は、前記輻輳情報を受信して送信データ量を調整するところにある。
【００２１】
前記無線データ受信装置は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載することができる。
【００２２】
前記無線データ送信装置は、前記受信確認信号の所定受信回数中の前記輻輳情報の含有頻度に応じて送信データ量を増減させることができる。
【００２３】
前記無線データ送信装置は、前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれる毎に送信間隔を所定時間ずつ延長し、送信間隔の延長が行われた後に受信した前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれないときには当該送信間隔を復旧させることができる。前記輻輳情報が含まれない前記受信確認信号を受信する毎に送信間隔を所定時間ずつ復旧させることもできる。
【００２４】
同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出し、この割合に応じて閾値を変更することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明実施形態の一つである無線アクセスシステムを図１に示す。図中の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端末Ｂと、その有線接続された無線端末Ｂを経由して有線ネットワークに接続する複数の無線端末＃１〜＃３から構成される。無線を介した無線端末同士の通信には分散制御アルゴリズムを用いたアクセス方式（例えばＣＳＭＡ）を用いる。
【００２６】
図２に無線端末の送信側の機能構成を、図３に無線端末の受信側の機能構成を示す。通常の無線端末では一つの端末に送信側と受信側との両方の機能を有する。
【００２７】
送信側は、図２に示すように、通信相手にデータを送信するデータ送信部１１と、相手側から送られてくる、データ受信成功を知らせる確認信号を受信する受信部１４と、受信信号に含まれる輻輳情報を検出する輻輳情報検出部１３と、データの送信タイミングを制御し端末の送信データ量を調整するトラヒック制御部１２とから構成される。
【００２８】
無線端末に送信すべきデータが存在する場合、データ送信部１１は、トラヒック制御部１２から指示された送信タイミングにおいてデータを送信する。データ送信後、無線端末は通信相手側からの受信確認信号を待ち、それを受信できれば送信手順は完了する。また、送信側では受信確認信号を受信した際に、それに含まれる輻輳情報を輻輳情報検出部１３で検出し、その情報をトラヒック制御部１２に通知する。トラヒック制御部１２では、輻輳情報に従い、輻輳の場合は、送信データの送信間隔を長くし、輻輳で無い場合は送信データの送信間隔を短くすることで送信トラヒックの調整を行う。
【００２９】
受信側は、図３に示すように、通信相手側から送信されるデータを受信するデータ受信部１５と、通信相手に対し、データ信号の受信成功を知らせる受信確認信号を送信する確認信号送信部１６と、通信相手から送信されるデータのトラヒック量を監視するトラヒック監視部１７とから構成される。
【００３０】
通信相手からデータが送信された場合、受信側ではデータ受信部１５で送信データを受信する。受信した際にデータ受信部１５はトラヒック監視部１７に対し、受信データのサイズを通知する。トラヒック監視部１７は、データ受信部１５から通知されるデータサイズを一定時間計数し、計数期間内に届いたデータの総量と計数期間の時間的長さから、相手側のトラヒック量を算出する。算出されたトラヒック量があらかじめ設定された閾値を越える場合には、トラヒック監視部はその端末からの送信データによりシステムが輻輳にあると判断し、輻輳であることを確認信号送信部１６に通知する。確認信号送信部１６では、通信相手に対し受信確認信号を送る際に、トラヒック監視部１７から通知された輻輳情報をデータ受信確認と併せて相手側に送信する。具体的には、受信確認信号の中の１ビット分を輻輳情報用に確保し、“１”であれば“輻輳有り”とし、“０”であれば“輻輳無し”とする。あるいは“輻輳無し”の場合は、“０”とするのではなく、単に“ｎｕｌｌ”としてもよい。
【００３１】
輻輳状態にない場合の送信側と受信側の動作シーケンスを図４に示す。送信側からデータが送信された場合、それを受信した受信側は確認信号送信部１６から受信確認信号を送信する。その際、輻輳状態に無いことを示す情報を載せて送信する。それを受けた送信側では、次のデータを直ちに送信する。輻輳状態に無い場合、送信側では、あるだけのデータが連続で送信されるため、送信トラヒックが抑制されることはない。
【００３２】
輻輳状態にある場合の送信側と受信側の動作シーケンスを図５に示す。送信側からデータが送信された場合、受信側の確認信号送信部１６から受信確認信号と同時に輻輳情報も送信され、それを受けた送信側では、次のデータの送信タイミングを時間的に後ろにずらす。輻輳情報が連続で送られてくる場合、送信側でのデータ送信間隔は徐々に長くなり、送信トラヒックが抑制される。
【００３３】
また、トラヒック監視部１７が輻輳を判断するための閾値は、同一システム内の全ての無線端末に対する閾値を超えたデータ量を送信している無線端末の割合を算出し、この割合に応じて閾値を変更する。例えば、多数の無線端末が閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定することは差し控え、現在の閾値を小さく変更することがよいと判断する。また、ごく少数の無線端末だけが閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定しても支障は無いと判断する。
【００３４】
このように、同一システム内の送信データ量の増減により、閾値が変更されるため、これまで閾値を超える送信データ量であると判断され、輻輳情報を通知されていた無線端末に対し、その通信の途中から輻輳情報が通知されず、代わりに、輻輳状態に無いことを示す情報が通知される場合がある。
【００３５】
このような輻輳状態にある場合と輻輳状態にない場合とが混在する場合の送信側と受信側の動作シーケンスを図６に示す。送信側からデータが送信された場合、受信側の確認信号送信部１６から受信確認信号と同時に輻輳情報も送信され、それを受けた送信側では、次のデータの送信タイミングを時間的に後ろにずらす。輻輳情報が連続で送られてくる場合、送信側でのデータ送信間隔は徐々に長くなり、送信トラヒックが抑制される。その通信の途中で前述したように閾値が変更され、送信側からデータが送信された場合、それを受信した受信側は確認信号送信部１６から受信確認信号を送信する。その際、輻輳状態に無いことを示す情報を載せて送信する。それを受けた送信側では、次のデータの送信タイミングを前に戻す。このときに、図６の例では、前回の送信タイミングが２ｔ時間遅れていたところをｔ時間の遅れまで戻す。この後に受信する受信確認信号に輻輳状態に無いことを示す情報が載せられている場合には、さらに、送信タイミングをｔ時間前に戻す。これにより、送信タイミングの遅れは無くなる。あるいは、輻輳状態にあることを示す情報をｎ回連続して受信して送信タイミングがｎｔ時間遅れていたところに、輻輳情報に無いことを示す情報が受信された場合には、一気に送信タイミングの遅れを無くす（元に戻す）という制御を行ってもよい。
【００３６】
前者の徐々に戻す方法では、送信データ量の変動幅を少なく抑えることができる利点がある。また、後者の一気に戻す方法では、輻輳解消後のスループットを大きく改善することができる利点がある。いずれの方法を適用するかはシステムの運用状況に応じて判断する。
【００３７】
従来の方式を用いた場合の伝送特性と、本発明を用いた場合の伝送特性について、計算機によるシミュレーション結果をそれぞれ図７、図８に示す。図７（従来方式）、図８（本発明）では、それぞれ、横軸に無線端末＃２の発生トラヒック（Ｍｂｐｓ）をとり、縦軸に各無線端末のスループット（Ｍｂｐｓ）をとる。また、シミュレーションに用いた無線アクセスシステムの構成とシミュレーション・パラメータを図９に示す。
【００３８】
計算機シミュレーションでの無線アクセスシステムは、有線ネットワークに接続している一台の無線端末と、その端末を介して有線ネットワークにアクセスする２台の無線端末（無線端末＃１、無線端末＃２）で構成される。計算機シミュレーションでは、無線端末＃１での発生トラヒックを一定値とし、無線端末＃２の発生トラヒックは変化させ、無線端末＃１のスループットに対する無線端末＃２の発生トラヒックの影響をみる。
【００３９】
従来の方式を用いた場合、図７に示すように、無線端末＃１の発生トラヒックが一定であるにも関わらず、無線端末＃２の発生トラヒックが増加すると、無線端末＃１のスループットが低下する。このシミュレーションモデルでは、無線回線速度が３６Ｍｂｐｓであり、その帯域を２つの無線端末で使用していることから、システム内の合計トラヒックが回線容量を超える場合、１端末当たり１８Ｍｂｐｓの帯域が各端末で使用できることが望ましいが、従来方式を用いた場合、無線端末＃１の発生トラヒックが８Ｍｂｐｓであるにも関わらずスループットが低下し、平等性が維持できないという問題が発生することがわかる。
【００４０】
一方、本発明を用いた場合、図８に示すように、無線端末＃１のスループットは、無線端末＃２の発生トラヒックと関係なく、一定の値が保持され、本発明の効果により他端末の影響を排除し、平等性を維持できることが分かる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、分散制御方式を用いた無線アクセスシステムで、受信側で発生し得る輻輳を回避することができる。また、ある送信相手に対し所望の無線帯域を割当てることができる。また、複数の無線端末に対し無線帯域の平等な割当てを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の無線アクセスシステムを示す図。
【図２】本実施形態の無線端末の送信側の機能構成を示す図。
【図３】本実施形態の無線端末の受信側の機能構成を示す図。
【図４】本実施形態の輻輳状態にない場合の送信側と受信側の動作シーケンスを示す図。
【図５】本実施形態の輻輳状態にある場合の送信側と受信側の動作シーケンスを示す図。
【図６】本実施形態の輻輳状態にある場合と輻輳状態にない場合とが混在する場合の送信側と受信側の動作シーケンスを示す図。
【図７】従来方式を用いた場合の伝送特性を示す図。
【図８】本発明を用いた場合の伝送特性を示す図。
【図９】計算機シミュレーションモデルを示す図。
【符号の説明】
＃１〜＃３、Ｂ 無線端末
１１ データ送信部
１２ トラヒック制御部
１３ 輻輳情報検出部
１４ 受信部
１５ データ受信部
１６ 確認信号送信部
１７ トラヒック監視部
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線データ受信装置と複数の無線データ送信装置との間の無線回線を介して接続された通信に使用される無線帯域を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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のアクセス方式は、無線基地局により全無線端末の送信タイミングを管理する集中制御方式と、基地局と各無線端末を含む全ての無線装置が、それぞれ独立に送信タイミングを決め、送信を行う分散制御方式とがある。
【０００３】
分散制御方式は、無線基地局と無線端末とで、送信方法における差異がなく、集中制御方式に比べ基地局構成が簡易となる。また、基地局から無線端末を制御する必要がないことから、制御用信号が不要であり、高いスループットが実現できる。
【０００４】
分散制御方式では、ＣＳＭＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）等の分散制御アルゴリズムを無線区間のアクセス方式に用いるが、これらの方式では、無線基地局および無線端末局の各無線装置でのデータ送信は、各無線端末がデータ送信タイミングを独自に判断して行われることから、無線装置が使用する無線帯域の量は端末毎に異なる。
【０００５】
例えば、無線端末の発生データ量が多い端末では、無線帯域を多く使用し、逆に発生データが少ない端末では無線帯域の使用量も少ない。つまり、無線帯域の使用量は早い者勝ちで決まってしまう（例えば、非特許文献１参照）。
【０００６】
【非特許文献１】
ＩＥＥＥ ｓｔｄ ８０２．１１−Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ ＭｅｄｉｕｍＡｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ）ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ
Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ）ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような無線アクセスシステムにおいて、ある無線端末が非常に多くのトラヒックを発生すると、その無線端末が多くの無線帯域を使用することになり、同一システム内の無線端末間で使用無線帯域量の不均衡が生じ、他の無線端末では、その使用無線帯域量が抑制されスループットが低下してしまうという問題がある。また、ある特定の無線端末について帯域保証を行うサービスを考えると、帯域制御の手段がないことから、サービス実施が不可能であるといった問題点もある。このように、分散制御方式を用いる無線アクセスシステムでは、無線端末間で使用無線帯域の不均衡が生じうる。
【０００８】
本発明は、このような背景に行われたものであって、このような不均衡を是正し、各無線端末に対しサービス品質を保証することができる無線アクセスシステムおよび方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の観点は、無線回線を介してデータを送信する複数の無線データ送信装置と、無線データ送信装置群から送信されたデータを受信する無線データ受信装置とを備えた無線アクセスシステムである。
【００１０】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記無線データ受信装置は、前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視する手段と、この監視する手段が閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信する手段とを備え、前記無線データ送信装置は、前記輻輳情報を受信して送信データ量を調整する手段を備えたところにある。これにより、同一システム内の無線端末間での使用無線帯域量の不均衡を是正することができる。
【００１１】
また、無線データ受信装置は、同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出する手段と、この割合に応じて前記閾値を変更する手段とを備えることを特徴とする。これによれば、閾値を一律に決めた場合と比較してシステム内の輻輳状態の現状に則した適正な制御を行うことができる。例えば、多数の無線データ送信装置が閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定することは差し控え、現在の閾値を小さく変更することがよいと判断する。また、ごく少数の無線データ送信装置だけが閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定しても支障は無いと判断する。
【００１２】
前記送信する手段は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載する手段を備えることができる。これにより、前記輻輳情報の送受信を行うために別途シグナリング手順を設ける必要がなく、従来から行われているシグナリング手順をそのまま用いることができる。
【００１３】
前記送信データ量を調整する手段は、前記受信確認信号の所定受信回数中の前記輻輳情報の含有頻度に応じて送信データ量を増減する手段を備えることができる。これにより、送信データ量の調整を細かく行うことができるため、必要最小限の送信データ量の制限が実現できる。
【００１４】
例えば、前記送信データ量を増減する手段は、前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれる毎に送信間隔を所定時間ずつ延長する手段と、送信間隔の延長が行われた後に受信した前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれないときには当該送信間隔を復旧させる手段とを備える。前記復旧させる手段は、前記輻輳情報が含まれない前記受信確認信号を受信する毎に送信間隔を所定時間ずつ復旧させる手段を備えることもできる。
【００１５】
すなわち、前記輻輳情報の１回の受信につき、延長する送信間隔をｔ時間とすれば、連続してｎ回前記輻輳情報を受信したらｎ×ｔ時間の延長を行うことにすれば、制御が簡単である。さらに、前記輻輳情報を複数回受信して送信間隔の延長が行われた後に、前記輻輳情報が受信されなければ、延長された送信間隔を、例えば、ｔ時間ずつ戻して行くことにすればよい。この場合には、ｎ×ｔ時間の送信間隔延長が行われた後に、ｎ回以上連続して前記輻輳情報を含まない受信確認信号を受信したならば、送信間隔は、短縮される以前の時間に復旧する。あるいは、前記輻輳情報を複数回受信して送信間隔の延長が行われた後に、前記輻輳情報が受信されなければ、延長された送信間隔を、一気に元に戻してもよい。
【００１６】
本発明の第二の観点は、無線回線を介してデータを送信する複数の無線データ送信装置と、無線データ送信装置群から送信されたデータを受信する無線データ受信装置とを備えた無線アクセスシステムに適用される前記無線データ受信装置である。
【００１７】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視する手段と、この監視する手段が閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信する手段と、同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出する手段と、この割合に応じて前記閾値を変更する手段とを備えたところにある。
【００１８】
また、前記送信する手段は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載する手段を備えることができる。
【００１９】
本発明の第三の観点は、無線回線を介して複数の無線データ送信装置から送信された無線データを一つの無線データ受信装置が受信する無線アクセス方法である。
【００２０】
ここで、本発明の特徴とするところは、前記無線データ受信装置は、前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視し、閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信し、同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出し、この割合に応じて前記閾値を変更し、前記無線データ送信装置は、前記輻輳情報を受信して送信データ量を調整するところにある。
【００２１】
前記無線データ受信装置は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載することができる。
【００２２】
前記無線データ送信装置は、前記受信確認信号の所定受信回数中の前記輻輳情報の含有頻度に応じて送信データ量を増減させることができる。
【００２３】
前記無線データ送信装置は、前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれる毎に送信間隔を所定時間ずつ延長し、送信間隔の延長が行われた後に受信した前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれないときには当該送信間隔を復旧させることができる。前記輻輳情報が含まれない前記受信確認信号を受信する毎に送信間隔を所定時間ずつ復旧させることもできる。
【００２４】
同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出し、この割合に応じて閾値を変更することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明実施形態の一つである無線アクセスシステムを図１に示す。図中の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端末Ｂと、その有線接続された無線端末Ｂを経由して有線ネットワークに接続する複数の無線端末＃１〜＃３から構成される。無線を介した無線端末同士の通信には分散制御アルゴリズムを用いたアクセス方式（例えばＣＳＭＡ）を用いる。
【００２６】
図２に無線端末の送信側の機能構成を、図３に無線端末の受信側の機能構成を示す。通常の無線端末では一つの端末に送信側と受信側との両方の機能を有する。
【００２７】
送信側は、図２に示すように、通信相手にデータを送信するデータ送信部１１と、相手側から送られてくる、データ受信成功を知らせる確認信号を受信する受信部１４と、受信信号に含まれる輻輳情報を検出する輻輳情報検出部１３と、データの送信タイミングを制御し端末の送信データ量を調整するトラヒック制御部１２とから構成される。
【００２８】
無線端末に送信すべきデータが存在する場合、データ送信部１１は、トラヒック制御部１２から指示された送信タイミングにおいてデータを送信する。データ送信後、無線端末は通信相手側からの受信確認信号を待ち、それを受信できれば送信手順は完了する。また、送信側では受信確認信号を受信した際に、それに含まれる輻輳情報を輻輳情報検出部１３で検出し、その情報をトラヒック制御部１２に通知する。トラヒック制御部１２では、輻輳情報に従い、輻輳の場合は、送信データの送信間隔を長くし、輻輳で無い場合は送信データの送信間隔を短くすることで送信トラヒックの調整を行う。
【００２９】
受信側は、図３に示すように、通信相手側から送信されるデータを受信するデータ受信部１５と、通信相手に対し、データ信号の受信成功を知らせる受信確認信号を送信する確認信号送信部１６と、通信相手から送信されるデータのトラヒック量を監視するトラヒック監視部１７とから構成される。
【００３０】
通信相手からデータが送信された場合、受信側ではデータ受信部１５で送信データを受信する。受信した際にデータ受信部１５はトラヒック監視部１７に対し、受信データのサイズを通知する。トラヒック監視部１７は、データ受信部１５から通知されるデータサイズを一定時間計数し、計数期間内に届いたデータの総量と計数期間の時間的長さから、相手側のトラヒック量を算出する。算出されたトラヒック量があらかじめ設定された閾値を越える場合には、トラヒック監視部はその端末からの送信データによりシステムが輻輳にあると判断し、輻輳であることを確認信号送信部１６に通知する。確認信号送信部１６では、通信相手に対し受信確認信号を送る際に、トラヒック監視部１７から通知された輻輳情報をデータ受信確認と併せて相手側に送信する。具体的には、受信確認信号の中の１ビット分を輻輳情報用に確保し、“１”であれば“輻輳有り”とし、“０”であれば“輻輳無し”とする。あるいは“輻輳無し”の場合は、“０”とするのではなく、単に“ｎｕｌｌ”としてもよい。
【００３１】
輻輳状態にない場合の送信側と受信側の動作シーケンスを図４に示す。送信側からデータが送信された場合、それを受信した受信側は確認信号送信部１６から受信確認信号を送信する。その際、輻輳状態に無いことを示す情報を載せて送信する。それを受けた送信側では、次のデータを直ちに送信する。輻輳状態に無い場合、送信側では、あるだけのデータが連続で送信されるため、送信トラヒックが抑制されることはない。
【００３２】
輻輳状態にある場合の送信側と受信側の動作シーケンスを図５に示す。送信側からデータが送信された場合、受信側の確認信号送信部１６から受信確認信号と同時に輻輳情報も送信され、それを受けた送信側では、次のデータの送信タイミングを時間的に後ろにずらす。輻輳情報が連続で送られてくる場合、送信側でのデータ送信間隔は徐々に長くなり、送信トラヒックが抑制される。
【００３３】
また、トラヒック監視部１７が輻輳を判断するための閾値は、同一システム内の全ての無線端末に対する閾値を超えたデータ量を送信している無線端末の割合を算出し、この割合に応じて閾値を変更する。例えば、多数の無線端末が閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定することは差し控え、現在の閾値を小さく変更することがよいと判断する。また、ごく少数の無線端末だけが閾値を超えた送信データ量であるとすれば、現在の閾値をこれ以上大きく設定しても支障は無いと判断する。
【００３４】
このように、同一システム内の送信データ量の増減により、閾値が変更されるため、これまで閾値を超える送信データ量であると判断され、輻輳情報を通知されていた無線端末に対し、その通信の途中から輻輳情報が通知されず、代わりに、輻輳状態に無いことを示す情報が通知される場合がある。
【００３５】
このような輻輳状態にある場合と輻輳状態にない場合とが混在する場合の送信側と受信側の動作シーケンスを図６に示す。送信側からデータが送信された場合、受信側の確認信号送信部１６から受信確認信号と同時に輻輳情報も送信され、それを受けた送信側では、次のデータの送信タイミングを時間的に後ろにずらす。輻輳情報が連続で送られてくる場合、送信側でのデータ送信間隔は徐々に長くなり、送信トラヒックが抑制される。その通信の途中で前述したように閾値が変更され、送信側からデータが送信された場合、それを受信した受信側は確認信号送信部１６から受信確認信号を送信する。その際、輻輳状態に無いことを示す情報を載せて送信する。それを受けた送信側では、次のデータの送信タイミングを前に戻す。このときに、図６の例では、前回の送信タイミングが２ｔ時間遅れていたところをｔ時間の遅れまで戻す。この後に受信する受信確認信号に輻輳状態に無いことを示す情報が載せられている場合には、さらに、送信タイミングをｔ時間前に戻す。これにより、送信タイミングの遅れは無くなる。あるいは、輻輳状態にあることを示す情報をｎ回連続して受信して送信タイミングがｎｔ時間遅れていたところに、輻輳情報に無いことを示す情報が受信された場合には、一気に送信タイミングの遅れを無くす（元に戻す）という制御を行ってもよい。
【００３６】
前者の徐々に戻す方法では、送信データ量の変動幅を少なく抑えることができる利点がある。また、後者の一気に戻す方法では、輻輳解消後のスループットを大きく改善することができる利点がある。いずれの方法を適用するかはシステムの運用状況に応じて判断する。
【００３７】
従来の方式を用いた場合の伝送特性と、本発明を用いた場合の伝送特性について、計算機によるシミュレーション結果をそれぞれ図７、図８に示す。図７（従来方式）、図８（本発明）では、それぞれ、横軸に無線端末＃２の発生トラヒック（Ｍｂｐｓ）をとり、縦軸に各無線端末のスループット（Ｍｂｐｓ）をとる。また、シミュレーションに用いた無線アクセスシステムの構成とシミュレーション・パラメータを図９に示す。
【００３８】
計算機シミュレーションでの無線アクセスシステムは、有線ネットワークに接続している一台の無線端末と、その端末を介して有線ネットワークにアクセスする２台の無線端末（無線端末＃１、無線端末＃２）で構成される。計算機シミュレーションでは、無線端末＃１での発生トラヒックを一定値とし、無線端末＃２の発生トラヒックは変化させ、無線端末＃１のスループットに対する無線端末＃２の発生トラヒックの影響をみる。
【００３９】
従来の方式を用いた場合、図７に示すように、無線端末＃１の発生トラヒックが一定であるにも関わらず、無線端末＃２の発生トラヒックが増加すると、無線端末＃１のスループットが低下する。このシミュレーションモデルでは、無線回線速度が３６Ｍｂｐｓであり、その帯域を２つの無線端末で使用していることから、システム内の合計トラヒックが回線容量を超える場合、１端末当たり１８Ｍｂｐｓの帯域が各端末で使用できることが望ましいが、従来方式を用いた場合、無線端末＃１の発生トラヒックが８Ｍｂｐｓであるにも関わらずスループットが低下し、平等性が維持できないという問題が発生することがわかる。
【００４０】
一方、本発明を用いた場合、図８に示すように、無線端末＃１のスループットは、無線端末＃２の発生トラヒックと関係なく、一定の値が保持され、本発明の効果により他端末の影響を排除し、平等性を維持できることが分かる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明を用いることにより、分散制御方式を用いた無線アクセスシステムで、受信側で発生し得る輻輳を回避することができる。また、ある送信相手に対し所望の無線帯域を割当てることができる。また、複数の無線端末に対し無線帯域の平等な割当てを実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の無線アクセスシステムを示す図。
【図２】本実施形態の無線端末の送信側の機能構成を示す図。
【図３】本実施形態の無線端末の受信側の機能構成を示す図。
【図４】本実施形態の輻輳状態にない場合の送信側と受信側の動作シーケンスを示す図。
【図５】本実施形態の輻輳状態にある場合の送信側と受信側の動作シーケンスを示す図。
【図６】本実施形態の輻輳状態にある場合と輻輳状態にない場合とが混在する場合の送信側と受信側の動作シーケンスを示す図。
【図７】従来方式を用いた場合の伝送特性を示す図。
【図８】本発明を用いた場合の伝送特性を示す図。
【図９】計算機シミュレーションモデルを示す図。
【符号の説明】
＃１〜＃３、Ｂ 無線端末
１１ データ送信部
１２ トラヒック制御部
１３ 輻輳情報検出部
１４ 受信部
１５ データ受信部
１６ 確認信号送信部
１７ トラヒック監視部
Claims (12)
- 無線回線を介してデータを送信する複数の無線データ送信装置と、無線データ送信装置群から送信されたデータを受信する無線データ受信装置とを備えた無線アクセスシステムにおいて、
前記無線データ受信装置は、
前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視する手段と、
この監視する手段が閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信する手段と、
同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出する手段と、
この割合に応じて前記閾値を変更する手段と
を備え、
前記無線データ送信装置は、前記輻輳情報を受信して送信データ量を調整する手段を備えた
ことを特徴とする無線アクセスシステム。 - 前記送信する手段は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載する手段を備えた請求項１記載の無線アクセスシステム。
- 前記送信データ量を調整する手段は、前記受信確認信号の所定受信回数中の前記輻輳情報の含有頻度に応じて送信データ量を増減する手段を備えた請求項２記載の無線アクセスシステム。
- 前記送信データ量を調整する手段は、
前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれる毎に送信間隔を所定時間ずつ延長する手段と、
送信間隔の延長が行われた後に受信した前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれないときには当該送信間隔を復旧させる手段と
を備えた請求項２または３に記載の無線アクセスシステム。 - 前記復旧させる手段は、前記輻輳情報が含まれない前記受信確認信号を受信する毎に送信間隔を所定時間ずつ復旧させる手段を備えた請求項４記載の無線アクセスシステム。
- 無線回線を介してデータを送信する複数の無線データ送信装置と、無線データ送信装置群から送信されたデータを受信する無線データ受信装置とを備えた無線アクセスシステムに適用される前記無線データ受信装置において、
前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視する手段と、
この監視する手段が閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信する手段と、
同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出する手段と、
この割合に応じて前記閾値を変更する手段と
を備えたことを特徴とする無線データ受信装置。 - 前記送信する手段は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載する手段を備えた請求項６記載の無線データ受信装置。
- 無線回線を介して複数の無線データ送信装置から送信された無線データを一つの無線データ受信装置が受信する無線アクセス方法において、
前記無線データ受信装置は、前記無線データ送信装置毎に送信データ量を監視し、閾値を超えた送信データ量を送信する前記無線データ送信装置を検出したときにはその旨を通知する輻輳情報を当該無線データ送信装置に対して送信し、
同一システム内の全ての前記無線データ送信装置に対する前記閾値を超えたデータ量を送信している前記無線データ送信装置の割合を算出し、
この割合に応じて前記閾値を変更し、
前記無線データ送信装置は、前記輻輳情報を受信して送信データ量を調整する
ことを特徴とする無線アクセス方法。 - 前記無線データ受信装置は、前記輻輳情報をデータ受信確認に使用される受信確認信号の一部に搭載する請求項８記載の無線アクセス方法。
- 前記無線データ送信装置は、前記受信確認信号の所定受信回数中の前記輻輳情報の含有頻度に応じて送信データ量を増減する請求項９記載の無線アクセス方法。
- 前記無線データ送信装置は、前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれる毎に送信間隔を所定時間ずつ延長し、送信間隔の延長が行われた後に受信した前記受信確認信号に前記輻輳情報が含まれないときには当該送信間隔を復旧させる請求項９または１０に記載の無線アクセス方法。
- 前記無線データ送信装置は、前記輻輳情報が含まれない前記受信確認信号を受信する毎に送信間隔を所定時間ずつ復旧させる請求項１１記載の無線アクセス方法。
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