JP4094626B2 - 無線制御装置および無線制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の移動局が使用する共通チャネルでデータの多重伝送を行なう無線通信において、共通チャネルへのパケットの流入を制御することによって伝送効率を高める無線制御装置と無線制御方法に関する。

Ｗ−ＣＤＭＡ（wideband-Code Division Multiple Access）等の符号分割多重方式を利用した移動通信システムにおいては、上り方向および下り方向の伝送方式として、無線基地局と移動局間で送受信される信号の特性に応じてチャネルを使い分ける技術が採用されている（たとえば、非特許文献１参照）。

例えば、ＳＣＣＰＣＨ（Secondary Common Control Physical Channel）等の共通チャネルは、複数の移動局に対して１つのチャネルを時分割で割り当てるものであり、移動局間で無線リソースを高効率に使用可能なチャネルとして有効である。これら複数の移動局宛のパケットは、無線制御装置内に存在する多重部にバッファリングされ、共通チャネルの伝送容量に従って移動局へ向かって送信される。

ところが、複数の移動局のほうは、常時共通チャネルを使用できるわけではないので、共通チャネルの伝送容量を超えて、パケットが多重部へ流入する可能性がある。その場合、多重部でのバッファリング時間の増大や、それに伴う上位レイヤでのパケット再送により、さらに多重部へのパケット流入量が増加するおそれがある。また、多重部でのバッファ量を越えるパケット流入が発生した場合は、パケットの破棄も発生する。

共通チャネルを利用したデータ多重伝送において、セッションごとに要求されるＱｏＳを確保しつつ、輻輳状態を解消する共通チャネルフロー制御方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この文献では、複数のセッションのデータを一括格納する共通バッファで輻輳状態が検知された場合に、優先度の低いＱｏＳクラスに対応するセッションの個別データのバッファへの流入を停止または制限する。ＱｏＳクラスに基づく優先度に従ってデータ流量が制限されるため、通信品質を確保しつつ、輻輳状態の解消が可能となる。
3rd Generation Partnership Project; Technical specification Group Radio Access Network; UTRAN Iur interface user plane protocols for Common Transport Channel data streams (Release 1999) 特開２００３−３２２９６号公報

共通チャネルでの混雑を回避するために、多重部において、パケットの流入の抑止および再開を指示する制御フレームを定義し、このような制御フレームを前段に出力することによって、共通チャネルへのパケットの流量を調節する方法が考えられる。

しかし、この方法によっても、多重部と前段の装置との間で、制御フレームが適切なタイミングで送受信されないと、共通チャネルへのパケットの流量を適切に調節することができないという問題がある。その場合は、パケットの送信や再送を十分に抑制できず、結局は伝送効率の低下を招く。

また、多重部と前段装置との間のネットワークの状況や、制御フレームを受信すべき前段の装置の処理能力不足等の原因によって、前段の装置が正しく制御フレームを受信または処理できない場合がある。対策として、前段の装置が制御フレームの受信応答信号を多重部へ送出する構成も考えられるが、多重部と前段装置との間のネットワークのトラヒック増加や、必要とする処理能力の増大を招くことになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、共通チャネルを使用するパケットの送信可否を確実に制御し、伝送効率を高める無線制御装置および無線制御方法を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明のひとつの側面では、無線基地局と複数の移動局との間における共通チャネルを利用した無線通信を制御する無線制御装置を提供する。無線制御装置は、
（ａ）前記複数の移動局に宛てられるデータをバッファリングし、前記共通チャネルで前記移動局の各々に送信されるデータの送信をスケジューリングする多重部と、
（ｂ）前記多重部へのデータの送信可否を決定する決定部と、
（ｃ）前記多重部の前段に、前記移動局の各々に独立して設けられ、前記データの送信可否決定に基づいて、前記各移動局宛のデータの前記多重部への送信を制御する複数の制御部と、
（ｄ）前記送信可否の決定結果を、前記共通チャネルを使用して通信を行なっている前記移動局へのデータ送信を制御するすべての前記制御部に対して通知する通知部と
を備える。

このような構成により、多重部へ流入するトラヒックを制御し、伝送効率の高い共通チャネルの使用を実現する。

良好な実施例では、決定手段は、データ送信不可を判断するための第１の基準値と、データ送信可能を判断するための第２の基準値を用い、多重部内でのデータ滞留量に基づいて前記データの送信可否を決定する。

第１および第２の基準値を、共通チャネルの伝送速度、ラウンドトリップタイム（ＲＴＴ）、上位レイヤのデータ再送間隔などを考慮して設定する場合は、多重部へ流入するトラヒックを、ネットワークの特性に応じて制御することができる。

たとえば、多重部内でのデータ滞留量が、第１の基準値を上回ったときにデータ送信不可の決定を行い、データ滞留量が、第２の基準値を下回ったときに、データ送信可能の決定を行い、決定の都度、通知部が決定結果を複数の制御部に通知する構成とする。これにより、トラヒック状況に迅速に対応したパケットフローの制御が可能になる。

べつの構成例として、決定部がデータ送信の可否を決定したならば、通知部は、送信可否の決定結果を、複数の制御部に対して一定周期で繰り返し通知する。これにより、データ送信の可否に関する通知が制御部に到達しなかった場合や、制御部で処理できなかった場合にも、共通チャネルへのパケット流入を確実に制御することができる。

さらに別の構成例では、複数の制御部の各々は、データ送信不可の通知を受信した場合に、多重部へのデータの送信を停止し、データ送信不可通知の受信後、所定の期間が経過した場合に、データ送信可能の通知の受信の有無にかかわらず、多重部へのデータの送信を再開する。これにより、データ送信の再開を示す通知が制御部に到達しなかった場合や、処理できなかった場合でも、データの送信を確実に再開することが可能になる。

共通チャネルへのデータの流入を確実に制御し、伝送効率を向上することができる。

以下、本発明が適応されるネットワーク部分の構成例を示す概略図である。複数の無線制御局８、９が交換局１０、１１を介して中継網１２に接続されている。無線制御局８，９の各々は、１以上の無線基地局４〜６を管理する。各無線基地局（たとえば無線基地局５）のサービスエリア内には、複数の移動局１〜３が存在する。これらの移動局１〜３は、共通チャネル７を利用して、データの送受信を行なう。各移動局１〜３は、システムの中継網１２を介して他ネットへの接続が可能である。

無線制御局８は、この無線制御局８と移動局１〜３との間のデータ通信の順序制御や再送制御を行うとともに、共通チャネル７の伝送速度に従って、共通チャネル７を使用する移動局１〜３宛のデータのスケジューリングを行なう。また、共通チャネル７に各移動局１〜３宛のデータを多重して、無線基地局５へ出力する。上り方向の通信では、無線基地局８は、複数の移動局１〜３が送信した各データを共通チャネル７から分離する。なお、図示はしないが、無線制御局９も、管轄の無線基地局６およびそのエリア内に位置する移動局に対して、同様の制御を行う。

図２は、図１に示す無線制御局８（または９）の要部の構成を示す概略ブロック図である。無線制御局８は、設定部８０、制御部８１―１〜８１−ｎ（場合に応じて、一括して「制御部８１」と称する）、多重部８２、決定部８３、および通知部８４を有し、無線基地局５と複数の移動局１〜３との間の共通チャネル７を使用したパケット通信を制御する。

設定部８０は、共通チャネル７の確立時および共通チャネル７で通信する呼の受付時に、制御部８１、多重部８２、決定部８３、通知部８４に対する動作の設定を行う。設定される情報には、共通チャネル７を他の共通チャネルと識別するチャネル識別子、各移動局を識別するＭＳ識別子、移動局に向けて送出してもよいデータの送信速度、共通チャネル７の伝送速度、データ送信可否を判定するための値、データ送信停止解除タイマ等を含む。設定情報には、制御部８１、多重部８２、決定部８３、通知部８４に関する情報も含まれる。

制御部８１−１〜８１−ｎは、無線制御局８が通信を取り扱っている移動局１〜３の各々に独立して設けられ、各移動局１〜３との間のデータ通信における順序制御、再送制御を行う。また、交換局１０から移動局宛てに送られてくるデータをバッファリングし、設定部８０や通知部８４からの指示に従って、移動局１〜３に向けて送出されるデータの送信速度の制御を行う。

後述するように、制御部８１−１〜８１−ｎが通知部８４からデータ送信不可の通知を受けた場合には、移動局向けのデータ送信を停止する。さらに、再送制御における送達確認信号待ちタイマ（不図示）を停止するとともに、再送パケットの生成を停止し、各制御部８１内で再送制御による再送パケットが生成されバッファリングされないようにする。制御部８１−１〜８１−ｎが通知部８４からデータ送信可能の通知を受けたときは、各制御部８１は、データ送信を開始し、再送制御も再開する。

多重部８２は、無線制御局８が通信を取り扱っている共通チャネルのそれぞれ（共通チャネル７等）に独立して設けられ、この共通チャネル７を使用する移動局と通信を行なっているすべての制御部８１−１〜８１−ｎから移動局に向けて流れるデータをバッファリングする。多重部８２はまた、設定部８０から通知される共通チャネルの伝送速度に従って、この共通チャネルを使用して各移動局１〜３に送信されるデータのスケジューリングおよび共通チャネルへの多重化を行い、無線基地局５へ送信する。

決定部８３は、多重部８２内にバッファリングされているデータ量を監視する。また、多重部８２内にバッファリングされているデータ量と、設定部８０によって設定される閾値とを比較し、比較結果に応じて、データ送信の可否を決定して通知部８４に報告する。たとえば、バッファリングされているデータ量が設定部８０から通知される条件を満たす場合に、データ送信が可能であり、条件を満たさない場合はデータ送信が不可である旨を通知部８４に報告する。

設定部８０で設定される閾値は、共通チャネル７の伝送速度、ＲＴＴ（Round Trip Time）、上位レイヤのデータ再送間隔などのネットワークの特性を考慮して設定されている。したがって、多重部８２におけるデータ（パケット）の滞留量を、このような閾値と比較することで、多重部８２へ流入するトラヒックを、ネットワークの特性に応じた制御することが可能になる。

通知部８４は、決定部８３から報告された内容を、この共通チャネル７を使用する移動局１〜３と通信を行なっているすべての制御部８１−１〜８１−ｎに通知する。これにより、各移動局宛のパケット量の多寡にかかわらず、共通チャネルへのパケット流入を制御することができる。

制御部８１は、通知部８４からデータ送信不可の通知を受けたときに、タイマ（不図示）を起動する。タイマがタイムアップしたときは、通知部８４からデータ送信可能を示す通知を受け取る前であっても、データ送信を再開する。また、タイマの満了（タイムアップ）前に、再度通知部８４からデータ送信が不可である旨の通知を受け取った場合は、タイマをリセットして最初からカウントを開始する。

決定部８３が行なう判定および通知部８４への結果報告の例として、多重部８２にバッファリングされているデータ量が、設定部８０により設定されるデータ送信不可を判定するための第１の値を上回ったときに、通知部８４に対して、データ送信が不可である旨の報告を出す。バッファリングされているデータ量が、データ送信可能を判定するための第２の値を下回ったときに、通知部８４に対して、データ送信が可能である旨の報告を出す。データ送信の不可を判断するための第１の値は、データ送信の可能を判断するための第２の値と同等、またはそれ以下である。

このように、バッファリング量が所定の閾値を越えて変化するたびにデータ送信不可または可能の通知を出すことで、共通チャネルのトラヒック状態に迅速に対応したフロー制御が可能になる。

あるいは別の構成として、多重部８２にバッファリングされているデータ量が、設定部８０によりあらかじめ設定されている、データ送信不可を判断するための第１の値を一定期間連続して上回った場合に、通知部８４に対してデータ送信が不可である旨を報告し、バッファリングされているデータ量が、データ送信可能を判断するための第２の値を一定期間下回った場合に、データ送信が可能である旨の報告を通知部８４に出す構成としてもよい。

さらに別の構成として、多重部８２にバッファリングされているデータ量が、データ送信不可を判断するための第１の値を上回った後、データ送信可能を判断するための第２の値を下回るまでの間、通知部８４に対してデータ送信不可の通知を一定間隔で繰り返す構成とすることも可能である。この構成では、一度送信したデータ送信可否の決定通知（制御フレーム）が制御部８１−１〜８１−ｎに到達しなかった場合や、制御部８１−１〜８１−ｎで処理できなかった場合でも、その後、一定間隔で同じ通知を発することで、データのフロー制御を確実に制御し、共通チャネルへのパケットの流入を制御することができる。

図３は、上述した制御部８１の処理手順を示すフローチャートである。まず、呼の受付があると（Ｓ３０１）、制御部８１において、データの送信可能速度が設定され、データ送信不可解除タイマ（不図示）が立ち上がり、接続される多重部８２、決定部８３、通知部８４に関する情報が設定される（Ｓ３０２）。

この状態で、通知部８４からデータ送信不可通知を受信すると（Ｓ３０３）、制御部８１は移動局に向かうデータの送信を停止し（Ｓ３０４）、データ送信不可解除タイマを開始する（Ｓ３０５）。送信不可通知は、後述するように、多重部８２にバッファリングされているデータ量に基づいて生成されたものである。制御部８１はタイマを監視し（Ｓ３０６）、タイマのカウント中に通知部８４からデータ送信可能通知を受信すると（Ｓ３０７）、移動局に対するデータ送信が可能となるように制御する（Ｓ３１１）。

一方、タイマのカウント中に、通知部８４からデータ送信不可通知を再度受信すると（Ｓ３０９）、タイマをリセットし（S３１０）、ステップＳ３０５へ戻って、データ送信不可解除タイマのカウントを最初から始める。

なお、タイマのカウント中に、データ送信不可通知もデータ送信可能通知も受信しないままにタイマが満了した場合は（Ｓ３０８）、移動局に対するデータ送信が可能となるように制御する（Ｓ３１１）。

このように、移動局へのデータの流れを停止した後、一定期間後に、データ送信再開の指示の有無に関わらず、送信を再開することによって、輻輳時のパケット送信を制御しつつ、伝送効率を維持することができる。すなわち、一度送信したパケット送出を再開させるための送信可能通知（制御フレーム）が制御部８１−１〜８１−ｎに到達しなかった場合や、各制御部８１−１〜８１−ｎで処理できなかった場合でも、確実にデータ送信を再開することができる。

図４は、無線制御局８における決定部８３の処理手順を示すフローチャートである。まず、呼の受付があると（Ｓ４０１）、決定部８３において、共通チャネル識別子、移動局識別子、データ送信可否を判断するための基準値が設定されるとともに、決定部８３と接続する制御部８１、多重部８２、通知部８４に関する情報が設定される（Ｓ４０２）。決定部８３は、多重部８２のバッファに滞留するデータ量を監視し（Ｓ４０３）、バッファリングされているデータ量が、設定部８０により設定されたデータ送信不可閾値（第１の閾値）を越えるか否かを判断する（Ｓ４０４）。第１の閾値を越えない場合は（Ｓ４０４でＮＯ）、Ｓ４０３へ戻って、バッファリングされているデータ量の監視を継続する。バッファリング量が第１の閾値を超えた場合は（Ｓ４０４でＹＥＳ）、通知部８４に対してデータ送信が不可である旨の報告を行なう（Ｓ４０５）。さらに、多重部８２におけるバッファリング量の監視を継続し（Ｓ４０６）、バッファリング量が、データ送信可能を判断するための第２の閾値を下回るか否かを判断する（Ｓ４０７）。第２の閾値を下回らない場合は（Ｓ４０７でＮＯ）、Ｓ４０６に戻ってバッファリング量の監視を継続する。多重部８２のバッファリング量が第２の閾値を下回ったならば（Ｓ４０７でＹＥＳ）、データ送信が可能である旨を通知部８４に報告する（Ｓ４０８）。

図５は、通知部８４の処理手順を示すフローチャートである。呼の受付があると（Ｓ５０１）、共通チャネル識別子、移動局識別子、接続されている制御部８１、多重部８２、決定部８３に関する情報等が設定される（Ｓ５０２）。決定部８３からデータ送信の可否を示す通知を受信すると（Ｓ５０３）、この共通チャネルを使用する移動局と通信を行なっているすべての制御部へデータ送信の可否を示す通知を送信する（Ｓ５０４）。

このように、多重部８２のバッファ内のパケット滞留量に基づいて、送信可否の決定を行い、可否決定の結果を通知部８４を介して、対象となる共通チャネルを使用しているすべてのユーザへのパケット送出先に対して通知する。

以上説明したように、決定部８３において、多重部８２内の滞留バッファ量に基づいて制御部８１でのデータ送信可否を判定する。したがって、多重部８２でのバッファリング時間の増大や、それに伴う上位レイヤでのパケット再送による多重部８２へのさらなるパケットの流入を防止できる。伝送効率が向上し、パケット破棄を回避できる。

また、制御部８１において、通知部８４からデータ送信不可の通知を受けた際にタイマを起動し、タイマ満了時には、通知部からのデータ送信可能の通知がない場合でもデータ送信を再開する。これによりパケット送出を再開させるための送信可能通知（制御フレーム）が制御部８１に到達しなかった場合や、処理できなかった場合にも、データ送信を再開することができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。たとえば、実施形態では共通チャネルへの多重を多重部８２で行なっているが、多重部８２でスケジューリングのみを行い、無線基地局４〜６で共通チャネルへの多重を行なってもよい。また、共通チャネルに対して、交換局１０、１１から個々の移動局向けに流れるデータ以外に、該共通チャネルを用いて通信する個別または全体の移動局に対する制御信号や、着信に用いる呼び出し信号が多重されていてもよい。その際に、多重部８２は、共通チャネルに多重される全てのデータ、制御信号、呼び出し信号のスケジューリングを行い、共通チャネルへの多重は、多重部８２で行なっても、無線基地局４〜６で行なってもよい。

本発明が適用される無線通信システムの一例を示す概略構成図である。 図１のシステムで使用する無線制御局（無線制御装置）の概略ブロック図である。 図２の無線制御局（無線制御装）で使用する制御部の処理手順を示すフローチャートである。 図２の無線制御局（無線制御装置）で使用する決定部の処理手順を示すフローチャートである。 図２の無線制御局（無線制御装置）で使用する通知部の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１〜３ 移動局データバックアップシステム
４〜６ 無線基地局
７ 共通チャネル
無線制御局（無線制御装置）
１０、１１ 交換局
１２ 中継網
８０ 設定部
８１（８１−１〜８１−ｎ） 制御部
８２ 多重部
８３ 決定部
８４ 通知部

Claims (8)

1. 無線基地局と複数の移動局との間における共通チャネルを利用した無線通信を制御する装置であって、
   前記複数の移動局に宛てられるデータをバッファリングし、前記共通チャネルで前記移動局の各々に送信されるデータの送信をスケジューリングする多重部と、
   前記共通チャネルの往復遅延時間及び／又は上位レイヤの再送間隔を含むネットワーク特性に基づいて設定される閾値に基づいて、前記多重部へのデータの送信可否を決定する決定部と、
   前記多重部の前段に、前記移動局の各々に独立して設けられ、前記データの送信可否決定に基づいて、前記各移動局宛のデータの前記多重部への送信を制御する複数の制御部と、
   前記送信可否の決定結果を、前記共通チャネルを使用して通信を行なっている前記移動局へのデータ送信を制御するすべての前記制御部に対して通知する通知部と
   を備えることを特徴とする無線制御装置。
2. 前記決定部は、前記多重部内でのデータ滞留量に基づいて前記データの送信可否を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
3. 前記決定手段は、前記多重部内でのデータ滞留量を、前記閾値と比較して、前記データの送信可否を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
4. 前記決定手段は、データ送信不可を判断するための第１の基準値と、データ送信可能を判断するための第２の基準値を用い、前記多重部内でのデータ滞留量に基づいて前記データの送信可否を決定することを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
5. 前記決定手段は、前記多重部内でのデータ滞留量が、前記第１の基準値を上回ったときに、データ送信不可の決定を行い、前記データ滞留量が、前記第２の基準値を下回ったときに、データ送信可能の決定を行い、前記通知部は、前記決定の都度、前記可否決定を前記複数の制御部に通知することを特徴とする請求項４に記載の無線制御装置。
6. 前記通知部は、前記決定部がデータの送信可否を決定したならば、前記送信可否の決定を、前記複数の制御部に対して、一定周期で繰り返し通知することを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
7. 前記複数の制御部の各々は、前記通知部から、データ送信不可の通知を受信した場合に、前記多重部へのデータの送信を停止し、前記データ送信不可通知の受信後、所定の期間が経過した場合に、データ送信可能の通知の受信の有無にかかわらず、前記多重部へのデータの送信を再開することを特徴とする請求項１に記載の無線制御装置。
8. 無線基地局と複数の移動局との間における共通チャネルを利用した無線通信を制御する無線制御方法であって、
   前記移動局の各々に独立して、前記共通チャネルを利用した前記移動局へのデータの流れを制御する複数の制御部を設定し、
   前記複数の移動局に宛てられるデータを、前記共通チャネルに送出される前にバッファリングし、
   前記共通チャネルの往復遅延時間及び／又は上位レイヤの再送間隔を含むネットワーク特性に基づいて設定される閾値に基づいて、前記各移動局に宛てられるデータのバッファリングの可否を決定し、
   前記バッファリングの可否決定の通知を、前記共通チャネルを使用して通信している移動局へのデータの流れを制御するすべての制御部に対して通知し、
   前記制御部において、前記可否決定の通知に基づいて、前記移動局に宛てられるデータの送信を制御する
   ことを特徴とする無線制御方法。

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