JP4142386B2 - 移動通信システム、移動通信方法及び基地局 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット移動通信システムにおけるパケットスケジューリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動局と複数の基地局間における移動通信システムでは、例えば、図９（ａ）に示すように、基地局１において、各移動局Ｕ１〜Ｕ６に割り当てられたバッファＢ１〜Ｂ６に、各移動局宛てのパケットが蓄積され、スケジューリングに基づいて、これらバッファ内に蓄積されたパケットを単位送信時間毎に送信する。
【０００３】
近年にあっては、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が下り高速伝送方式として正式に仕様化されている。このＨＳＤＰＡの特徴の一つとして、伝搬品質に応じて伝送速度を変更するリンクアダプテーション（ＡＭＣ）が採用されている。このＡＭＣでは、伝搬品質の良い移動局に対しては、高速変調パラメータセット（ＭＣＳ）を用い、単位送信時間に送信できるビット数（ＴＢＳ）を高く設定できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６８７８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方式では、リアルタイム移動局やパケット生起量の少ない移動局は一般的にバッファに蓄積されたパケット量が小さく、バッファに蓄積されたパケット量がＴＢＳより小さい場合、ＴＢＳになるまで、疑似パケットを補充するいわゆるパッディングを行って送信するため、疑似パケット分の無線リソースの無駄になるという問題があった。
【０００６】
詳述すると、スケジューリングにおいて、ある移動局に対して送信する番が来ると、図９（ｂ）に示すように、送信側が受信側より報告された伝搬品質ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）により、該当移動局の変調パラメータセット及びＴＢＳが決められる。
【０００７】
図９（ｂ）に例示したように、移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のバッファに蓄積されたパケット量がＴＢＳより小さい場合、図９（ｃ）に示すように、それぞれのＴＢＳになるまで疑似パケットを補充し、送信パケットをパッディングする。
【０００８】
このパッティングにより、電力の無駄が生じ、無線リソースの利用効率が低下し、移動局数が多いときには、スケジューリング遅延が増え、遅延オーバーによるパケットロスの増加や伝送レートの低下などＱｏＳの劣化に繋がるという欠点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、無線リソースの有効利用を図るとともに、スケジューリング遅延及び遅延オーバーによるパケットロスを減らし、ＱｏＳ満足率の向上を図ることのできる移動通信システム、移動通信方法、基地局及び移動局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に、本発明は、基地局と複数の移動局との間における移動通信に際し、移動局毎にパケットを蓄積し、この蓄積されたパケット量を計測するとともに、蓄積されたパケットの滞留時間を計測し、計測結果に応じて、蓄積されたパケットの送信順序を決定する。
【００１１】
上記発明においては、蓄積されたパケット量と、受信側から指定された送信ブロックサイズとの比について、予め定められた閾値との照合を行うとともに、パケットの滞留時間について、予め定められた時間長との照合を行い、パケット量と送信ブロックサイズとの比が閾値よりも小さく、又はバッファ滞留時間が時間長より短い場合に、該当移動局へのパケット送信をスキップし、該当する移動局宛てのパケットをバッファに溜め、次の移動局宛てのパケットを送信することが好ましい。
【００１２】
この場合には、蓄積されたパケット量の小さい移動局のパケットを溜めてから送信することによって、スケジューリング遅延を減らし、パケットロスを軽減することができるとともに、伝送レートを向上させ、ＱｏＳ満足率を向上させることができる。また、送信電力リソースを有効利用することができ、システムキャパティを増加させることができる。
【００１３】
なお、上記発明では、スキップされた移動局宛てのパケットを、次のスケジューリング周期において、優先して送信すようにスケジューリングを行うことが好ましい。この場合には、スキップ処理による通信遅延を最小限に止めることができ、送信電力リソースの有効利用を図りつつ、処理遅延の低下を回避することができる。
【００１４】
上記発明においては、同一の又は異なる移動局当てのパケットを一つの送信単位に合成して送信することが好ましい。なお、パケットを合成する際には、送信ブロックサイズが同じ移動局同士のパケットを合わせることが好ましい。この場合には、スキップにより送信を保留したパケットを一括して送信することが可能となり、送信電力リソースのより有効な利用を図ることができる。
【００１５】
また、他の発明においては、移動局毎に蓄積されたパケット量を計測し、この計測結果に基づいて、パケット量が送信ブロックサイズよりも小さいパケットを一つの送信単位に合成する。なお、パケットを合成する際には、送信ブロックサイズが同じ移動局同士のパケットを合わせることが好ましい。
【００１６】
このような他の発明によれば、送信ブロックサイズより小さいパケットをまとめて送信することにより、通信リソースの有効利用を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（スケジューリングシステム及びスケジューリング方法の概要）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るスケジューリングシステムの概要を模式的に示す説明図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るスケジューリングシステムでは、エリア３を管轄する基地局１と、エリア３内に在圏する移動局Ｕ１〜Ｕ６とを備えている。なお、本実施形態に係るスケジューリングシステムでは、ＨＳＤＰＡ方式を前提としており、このＨＳＤＰＡにおいて、移動局Ｕ１〜Ｕ６は、伝搬品質を示すＣＱＩを上り回線で基地局１に知らせ、基地局１は、表１に例示するように、ＣＱＩに応じて変調コーディング方式（ＭＣＳ）、ＴＢＳを決める。
【００１８】
【表１】
基地局１は、移動局Ｕ１〜Ｕ６に対応するバッファＢ１〜Ｂ６を備えており、それぞれの移動局Ｕ１〜Ｕ６の生起パケットは、各バッファＢ１〜Ｂ６に蓄積される。そして、基地局１は、スケジューリングで決められた順番に応じて各移動局に対するパケットを送信する。
【００１９】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のバッファＢ１，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６がそれぞれのＴＢＳより小さいため、図１（ｃ）に示すように、タイムスロット１〜４において、これら移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のパケット送信がスキップされ、移動局Ｕ２及びＵ５のパケットのみが送信される。そして、タイムスロット５からは、バッファに蓄積された移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のパケット量がＴＢＳを超えたため、順次送信される。
【００２０】
（スケジューリングシステムの構成）
本実施形態に係る基地局の構成を図２に示し、移動局の構成を図３に示す。
【００２１】
図２に示すように、基地局１は、スケジューリング処理部１１と、送信バッファ部１２と、送信部１３と、受信部１４とを備えており、スケジューリング処理部１１は、バッファサイズ確認処理部１１１及びバッファ滞留時間確認処理部１１２を有している。
【００２２】
スケジューリング処理部１１は、送信バッファ部１２に蓄積されたパケットの送信順序を決定するモジュールであり、本実施形態では、バッファサイズ確認処理部１１１及びバッファ滞留時間確認処理部１１２を有している。
【００２３】
バッファサイズ確認処理部１１１は、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を計測する手段であり、バッファに蓄積されたパケット量と、受信側から指定された送信ブロックサイズとの比について、予め定められた閾値との照合を行う。バッファ滞留時間確認処理部１１２は、送信バッファ部１２におけるパケットの滞留時間を計測する手段であり、バッファ滞留時間について、予め定められた時間長との照合を行う。
【００２４】
そして、スケジューリング処理部１１は、パケット量と送信ブロックサイズとの比が閾値よりも小さく、又はバッファ滞留時間が所定の時間長より短い場合に、該当移動局へのパケット送信をスキップし、該当する移動局宛てのパケットをバッファに溜め、次の移動局宛てのパケットを送信するようにスケジューリングを行う。なお、本実施形態に係るスケジューリング処理部１１は、スキップされた移動局宛てのパケットを、次のスケジューリング周期において、優先して送信すようにスケジューリングを行う機能も備えている。
【００２５】
送信バッファ部１２は、移動局毎にパケットを蓄積するバッファ群であり、多数に区画された記憶領域を備えた記憶装置であり、スケジューリング処理部１１の要求に応じて、各バッファに蓄積したパケットを出力する。また、送信部１３は、各移動局宛てのパケットを送信するモジュールであり、受信部１４は、各移動局から送信されてきたパケットを受信するモジュールである。
【００２６】
そして、上記基地局１では、スケジューリングに際し、ある移動局に対して送信を行うタイムスロットの番が来ると、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を、バッファサイズ確認処理部１１１にて確認する。送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量が閾値（ここではＴＢＳのＮ１％）より小さい場合、バッファ滞留時間確認処理部１１２にて該当移動局パケットのバッファ滞留時間を確認する。確認結果より該当移動局パケットを送信するとなると、送信部１３によりパケットを送信する。
【００２７】
本実施形態に係る移動局の構成を図３に示す。同図に示すように、移動局Ｕ１〜Ｕ６は、バッファサイズ確認処理部２１と、バッファ滞留時間確認処理部２２と、送信バッファ部２３と、送信予約部２４と、送信部２５と、受信部２６とを備えている。
【００２８】
バッファサイズ確認処理部２１は、送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量を計測する手段であり、送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量と、受信側から指定された送信ブロックサイズとの比について、予め定められた閾値との照合を行う。バッファ滞留時間確認処理部２２は、送信バッファ部２３におけるパケットの滞留時間を計測する手段であり、バッファ滞留時間について、予め定められた時間長との照合を行う。
【００２９】
送信バッファ部２３は、パケットを蓄積するバッファであり、バッファサイズ確認処理部２１やバッファ滞留時間確認処理部２２の要求に応じて、パケットの入出力をする。また、送信部２５は、基地局等に対してパケットを送信するモジュールであり、受信部２６は、基地局等から送信されてきたパケットを受信するモジュールである。
【００３０】
送信予約部２４は、基地局に対して送信予約信号を送信するモジュールであり、具体的には、送信バッファ部２３の送信について、所定時間送信の保留を行ったり、送信バッファ部２３におけるパケットの蓄積量や滞留時間を基地局へ報告する手段である。
【００３１】
そして、このような移動局では、送信パケットが到来すると、送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量を、バッファサイズ確認処理部２１にて確認し、送信バッファ部２３に蓄積された閾値（ここではパケット量のＴＢＳのＮ１％）より小さい場合、バッファ滞留時間確認処理部２２にて該当移動局パケットのバッファ滞留時間を確認する。送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量がＴＢＳのＮ１％より大きく又はバッファ滞留時間が遅延ジッタ又はランドトリップタイムより長ければ、送信予約信号を送信する又はパケットを送信する。
【００３２】
（スケジューリングシステムの動作）
（１）下りにおける動作
実施形態に係る基地局のフローチャートを図４に示す。ここでは、スケジューリングがループ処理により繰り返し行われているものとする（Ｓ１０１）。スケジューリングである移動局の番が来ると、基地局１は該当移動局の送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量及びパケットのバッファ滞留時間を確認する（Ｓ１０２）。
【００３３】
ステップＳ１０２において、バッファ部に蓄積されたパケット量と、該当移動局のＴＢＳとの比率がＮ１％を超えていれば（図中ＮＯ）、通常通りのパケットの送信を行う（Ｓ１０３）。このとき、必要に応じて該当移動局の送信ブロックサイズがＴＢＳになるまでパッディングして送信してもよい。
【００３４】
一方、ステップＳ１０２において、バッファ部に蓄積されたパケット量と、該当移動局のＴＢＳとの比がＮ１％より以下であれば（図中ＹＥＳ）、該当移動局のパケットバッファ滞留時間が許容ジッタ又はランドトリップタイムを超えているか否か確認する（Ｓ１０４）。
【００３５】
ステップＳ１０４において、滞留時間が、許容ジッタ又はランドトリップタイムより小さければ（図中ＹＥＳ）、該当移動局をスキップし（Ｓ１０５）、その次の移動局をスケジューリングする（Ｓ１０１）。この場合、該当移動局のパケットはバッファ内に溜まる。一方、Ｓ１０４において、滞留時間が、許容ジッタ又はランドトリップタイムより大きければ（図中ＮＯ）、通常通りの送信を行う（Ｓ１０３）。
【００３６】
また、ステップＳ１０５において、前回のスケジューリング周期でスキップしたパケットがあるときは、同一優先度移動局の中で該当移動局を優先してスケジューリングする。すなわち、同一優先度の移動局の中で、該当する移動局の優先度を上げる等の変更を行い、変更された優先度に基づいてスケジューリングを行う。
【００３７】
（２）上りにおけるバッファ保留する際の動作
上りの場合には、図５のフローチャートに示すように、移動局Ｕ１〜Ｕ６に送信パケットが到来すると（Ｓ２０１）、移動局はバッファに蓄積されたパケット量を確認し（Ｓ２０２）、バッファに蓄積されたパケット量と、基地局より報知されたＣＱＩに対応するＴＢＳとの比率が、Ｎ１％より小さい場合（図中ＹＥＳ）は、ステップＳ２０４に進む。一方、ステップＳ２０２において、バッファに蓄積されたパケット量と、基地局より報知されたＣＱＩに対応するＴＢＳとの比率が、Ｎ１％より大きい場合（図中ＮＯ）は、送信予約をするか、若しくは送信を行う（Ｓ２０３）。
【００３８】
ステップＳ２０４では、該当パケットのバッファ滞留時間を確認する。すなわち、バッファ滞留時間が許容遅延ジッタ又はＴＣＰのランドトリップタイムより小さければ（図中ＹＥＳ）、該当パケットの送信を保留し、バッファ滞留時間が許容遅延ジッタ又はＴＣＰのランドトリップタイムより大きければ（図中ＮＯ）、送信の予約又は送信を行う（Ｓ２０３）。
【００３９】
（変更例）
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変更を加えることができる。本変更例に係る基地局及び移動局構成を図６に示す。
【００４０】
すなわち、図６に示すように、本変更例に係る基地局１は、上述した実施形態で説明したバッファ滞留時間確認処理部１１２に変えて、パケット合成部１５を備えている。また、同図に示すように、移動局Ｕ１〜Ｕ６は、自分宛てのパケットを確認するパケット確認部２７と、送信予約部２４と、送信部２５と、受信部２６とを備えている。
【００４１】
パケット合成部１５は、同一の又は異なる移動局当てのパケットを一つの送信単位に合成するモジュールであり、本実施形態では、パケットを合成する際に、送信ブロックサイズが同じ（変調パラメータセットが同じ）移動局同士のパケットを合わせる機能を有する。
【００４２】
パケット確認部２７は、受信部２６で受信され、複数の移動局宛てのパケットが合成されたパケット内から自局宛てのパケットを抽出する抽出手段である。
【００４３】
そして、本変更例において、基地局１では、スケジューリングにおいて、ある移動局の番が来ると、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を、バッファサイズ確認処理部１１１にて確認し、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量がＴＢＳのＮ１％より小さい場合、パケット合成部により合成を行い、送信部によりパケットを送信する。一方、移動局では、パケットを受信部２６で受信した後に、パケット確認部２７により、受信したパケットの中身をチェックし、自分当てでない部分を取り除く。
【００４４】
上述した、合成時の動作についてさらに詳述すると、移動局は伝搬品質を示すＣＱＩを上り回線で基地局に知らせ、基地局は一例として表１のように、ＣＱＩに応じて変調コーディング方式、ＴＢＳを決める。
【００４５】
本変更例における基地局のフローチャートを図７に示す。ここでは、スケジューリングがループ処理により繰り返し行われているものとする（Ｓ３０１）。そして、ある移動局の番が来ると、基地局１は該当移動局の送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を確認する（Ｓ３０２）。送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量が該当移動局のＴＢＳとの比率がＮ１％より以下であれば（図中ＹＥＳ）、ステップＳ３０４に進み、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量が該当移動局のＴＢＳとの比率がＮ１％より大きければ（図中ＮＯ）、通常の送信を行う（Ｓ３０３）。
【００４６】
ステップＳ３０４では、該当移動局以降の移動局で、バッファに蓄積されたパケット量と、その移動局（ユーザー）のＴＢＳとの比がＮ１％以下の移動局が存在するかを確認する。もし、存在する場合には（図中ＹＥＳ）、ＴＢＳが同じ（変調方式が同じ）移動局のパケットを合成して送信する（Ｓ３０５）。ここで、複数移動局までのパケットを一つの送信単位に合成するときに、それぞれのパケットにＭＡＣアドレス等の移動局ＩＤをつけて合成する。移動局は、合成されたパケットを受信すると、受信パケットの中身であるＭＡＣアドレスを確認し、自分宛てでない部分を取り除く。
【００４７】
一方ステップＳ３０４において、該当移動局以降の移動局で、バッファに蓄積されたパケット量と、その移動局（ユーザー）のＴＢＳとの比がＮ１％以下の移動局が存在しないと判断した場合（図中ＮＯ）には、通常通りの送信を行う（Ｓ３０３）。
【００４８】
（作用・効果）
以上説明した実施形態又は変更例に係るスケジューリングシステムによれば、バッファ部に蓄積されたパケット量の小さい移動局のパケットを溜めてから送信する又はバッファに蓄積されたパケット量の小さい複数移動局同士のパケットを合成して送信することにより、スケジューリング遅延を減らし、パケットロスを軽減する又は伝送レートを向上させ、ＱｏＳ満足率を向上させることができる。また、送信電力リソースを有効利用することができ、システムキャパティを増加させることができる。
【００４９】
本実施形態の、具体的な評価結果を計算機シミュレーションにより評価を行った。トラヒックモデルを表２に、シミュレーションパラメータを表３に示す。
【００５０】
【表２】
【表３】
ここで、リアルタイムユーザーと非リアルタイムユーザーでは、ＰＱ（Ｐｒｉｏｒｉｔｙ Ｑｕｅｕｅ）を用い、リアルタイム同士間又は非リアルタイム同士間はＦＩＦＯを用いる。すなわち、リアルタイムユーザ間又は非リアルタイムユーザ間は、（各ユーザの）バッファ先頭パケットの到着時間の早いユーザからスケジューリングする。
【００５１】
図８（ａ）にビデオフォンのパケット廃棄率、図８（ｂ）にデータユーザーの伝送レートを示す。同図（ａ）及び（ｂ）においては、ＰＱで従来方式の効果を、ＰＱ ｗｉｔｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｙｃｌｅで本実施形態の効果を示している。上記実施形態では、リアルタイムユーザーのパケットを遅延ジッタの許容範囲内で溜めてから送信することで、リアルタイムの特性を維持しながら、非リアルタイムの伝送レートを改善できる。さらに、変更例を用いると、リアルタイムのパケットロスも改善することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、基地局と複数の移動局から構成される移動通信において、無線リソースの有効利用を図るとともに、スケジューリング遅延及び遅延オーバーによるパケットロスを減らし、ＱｏＳ満足率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るスケジューリングシステムの概要を模式的に示す説明図である。
【図２】実施形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係る下り回線のフローチャート図である。
【図５】実施形態に係る上り回線のフローチャート図である。
【図６】変更例に係る基地局及び移動局の構成を示すブロック図である。
【図７】変更例に係る下り回線のフローチャート図である。
【図８】実施形態及び変更例の作用・効果を示すグラフ図である。
【図９】従来おけるスケジューリングシステムの概要を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
Ｂ１〜Ｂ６…バッファ
Ｕ１〜Ｕ６…移動局
１…基地局
３…エリア
１１…スケジューリング処理部
１２…送信バッファ部
１３…送信部
１４…受信部
１５…パケット合成部
２１…バッファサイズ確認処理部
２２…バッファ滞留時間確認処理部
２３…送信バッファ部
２４…送信予約部
２５…送信部
２６…受信部
２７…パケット確認部
１１１…バッファサイズ確認処理部
１１２…バッファ滞留時間確認処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット移動通信システムにおけるパケットスケジューリングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、移動局と複数の基地局間における移動通信システムでは、例えば、図９（ａ）に示すように、基地局１において、各移動局Ｕ１〜Ｕ６に割り当てられたバッファＢ１〜Ｂ６に、各移動局宛てのパケットが蓄積され、スケジューリングに基づいて、これらバッファ内に蓄積されたパケットを単位送信時間毎に送信する。
【０００３】
近年にあっては、ＨＳＤＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｄｏｗｎｌｉｎｋ Ｐａｃｋｅｔ Ａｃｃｅｓｓ）が下り高速伝送方式として正式に仕様化されている。このＨＳＤＰＡの特徴の一つとして、伝搬品質に応じて伝送速度を変更するリンクアダプテーション（ＡＭＣ）が採用されている。このＡＭＣでは、伝搬品質の良い移動局に対しては、高速変調パラメータセット（ＭＣＳ）を用い、単位送信時間に送信できるビット数（ＴＢＳ）を高く設定できる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６８７８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方式では、リアルタイム移動局やパケット生起量の少ない移動局は一般的にバッファに蓄積されたパケット量が小さく、バッファに蓄積されたパケット量がＴＢＳより小さい場合、ＴＢＳになるまで、疑似パケットを補充するいわゆるパッディングを行って送信するため、疑似パケット分の無線リソースの無駄になるという問題があった。
【０００６】
詳述すると、スケジューリングにおいて、ある移動局に対して送信する番が来ると、図９（ｂ）に示すように、送信側が受信側より報告された伝搬品質ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）により、該当移動局の変調パラメータセット及びＴＢＳが決められる。
【０００７】
図９（ｂ）に例示したように、移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のバッファに蓄積されたパケット量がＴＢＳより小さい場合、図９（ｃ）に示すように、それぞれのＴＢＳになるまで疑似パケットを補充し、送信パケットをパッディングする。
【０００８】
このパッティングにより、電力の無駄が生じ、無線リソースの利用効率が低下し、移動局数が多いときには、スケジューリング遅延が増え、遅延オーバーによるパケットロスの増加や伝送レートの低下などＱｏＳの劣化に繋がるという欠点がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、無線リソースの有効利用を図るとともに、スケジューリング遅延及び遅延オーバーによるパケットロスを減らし、ＱｏＳ満足率の向上を図ることのできる移動通信システム、移動通信方法、基地局及び移動局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に、本発明は、基地局と複数の移動局との間における移動通信に際し、移動局毎にパケットを蓄積し、この蓄積されたパケット量を計測するとともに、蓄積されたパケットの滞留時間を計測し、計測結果に応じて、蓄積されたパケットの送信順序を決定する。
【００１１】
上記発明においては、蓄積されたパケット量と、受信側から指定された送信ブロックサイズとの比について、予め定められた閾値との照合を行うとともに、パケットの滞留時間について、予め定められた時間長との照合を行い、パケット量と送信ブロックサイズとの比が閾値よりも小さく、又はバッファ滞留時間が時間長より短い場合に、該当移動局へのパケット送信をスキップし、該当する移動局宛てのパケットをバッファに溜め、次の移動局宛てのパケットを送信することが好ましい。
【００１２】
この場合には、蓄積されたパケット量の小さい移動局のパケットを溜めてから送信することによって、スケジューリング遅延を減らし、パケットロスを軽減することができるとともに、伝送レートを向上させ、ＱｏＳ満足率を向上させることができる。また、送信電力リソースを有効利用することができ、システムキャパティを増加させることができる。
【００１３】
なお、上記発明では、スキップされた移動局宛てのパケットを、次のスケジューリング周期において、優先して送信すようにスケジューリングを行うことが好ましい。この場合には、スキップ処理による通信遅延を最小限に止めることができ、送信電力リソースの有効利用を図りつつ、処理遅延の低下を回避することができる。
【００１４】
上記発明においては、同一の又は異なる移動局当てのパケットを一つの送信単位に合成して送信することが好ましい。なお、パケットを合成する際には、送信ブロックサイズが同じ移動局同士のパケットを合わせることが好ましい。この場合には、スキップにより送信を保留したパケットを一括して送信することが可能となり、送信電力リソースのより有効な利用を図ることができる。
【００１５】
また、他の発明においては、移動局毎に蓄積されたパケット量を計測し、この計測結果に基づいて、パケット量が送信ブロックサイズよりも小さいパケットを一つの送信単位に合成する。なお、パケットを合成する際には、送信ブロックサイズが同じ移動局同士のパケットを合わせることが好ましい。
【００１６】
このような他の発明によれば、送信ブロックサイズより小さいパケットをまとめて送信することにより、通信リソースの有効利用を図ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（スケジューリングシステム及びスケジューリング方法の概要）
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態に係るスケジューリングシステムの概要を模式的に示す説明図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態に係るスケジューリングシステムでは、エリア３を管轄する基地局１と、エリア３内に在圏する移動局Ｕ１〜Ｕ６とを備えている。なお、本実施形態に係るスケジューリングシステムでは、ＨＳＤＰＡ方式を前提としており、このＨＳＤＰＡにおいて、移動局Ｕ１〜Ｕ６は、伝搬品質を示すＣＱＩを上り回線で基地局１に知らせ、基地局１は、表１に例示するように、ＣＱＩに応じて変調コーディング方式（ＭＣＳ）、ＴＢＳを決める。
【００１８】
【表１】
【００１９】
すなわち、図１（ｂ）に示すように、移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のバッファＢ１，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ６がそれぞれのＴＢＳより小さいため、図１（ｃ）に示すように、タイムスロット１〜４において、これら移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のパケット送信がスキップされ、移動局Ｕ２及びＵ５のパケットのみが送信される。そして、タイムスロット５からは、バッファに蓄積された移動局Ｕ１，Ｕ３，Ｕ４，Ｕ６のパケット量がＴＢＳを超えたため、順次送信される。
【００２０】
（スケジューリングシステムの構成）
本実施形態に係る基地局の構成を図２に示し、移動局の構成を図３に示す。
【００２１】
図２に示すように、基地局１は、スケジューリング処理部１１と、送信バッファ部１２と、送信部１３と、受信部１４とを備えており、スケジューリング処理部１１は、バッファサイズ確認処理部１１１及びバッファ滞留時間確認処理部１１２を有している。
【００２２】
スケジューリング処理部１１は、送信バッファ部１２に蓄積されたパケットの送信順序を決定するモジュールであり、本実施形態では、バッファサイズ確認処理部１１１及びバッファ滞留時間確認処理部１１２を有している。
【００２３】
バッファサイズ確認処理部１１１は、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を計測する手段であり、バッファに蓄積されたパケット量と、受信側から指定された送信ブロックサイズとの比について、予め定められた閾値との照合を行う。バッファ滞留時間確認処理部１１２は、送信バッファ部１２におけるパケットの滞留時間を計測する手段であり、バッファ滞留時間について、予め定められた時間長との照合を行う。
【００２４】
そして、スケジューリング処理部１１は、パケット量と送信ブロックサイズとの比が閾値よりも小さく、又はバッファ滞留時間が所定の時間長より短い場合に、該当移動局へのパケット送信をスキップし、該当する移動局宛てのパケットをバッファに溜め、次の移動局宛てのパケットを送信するようにスケジューリングを行う。なお、本実施形態に係るスケジューリング処理部１１は、スキップされた移動局宛てのパケットを、次のスケジューリング周期において、優先して送信すようにスケジューリングを行う機能も備えている。
【００２５】
送信バッファ部１２は、移動局毎にパケットを蓄積するバッファ群であり、多数に区画された記憶領域を備えた記憶装置であり、スケジューリング処理部１１の要求に応じて、各バッファに蓄積したパケットを出力する。また、送信部１３は、各移動局宛てのパケットを送信するモジュールであり、受信部１４は、各移動局から送信されてきたパケットを受信するモジュールである。
【００２６】
そして、上記基地局１では、スケジューリングに際し、ある移動局に対して送信を行うタイムスロットの番が来ると、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を、バッファサイズ確認処理部１１１にて確認する。送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量が閾値（ここではＴＢＳのＮ１％）より小さい場合、バッファ滞留時間確認処理部１１２にて該当移動局パケットのバッファ滞留時間を確認する。確認結果より該当移動局パケットを送信するとなると、送信部１３によりパケットを送信する。
【００２７】
本実施形態に係る移動局の構成を図３に示す。同図に示すように、移動局Ｕ１〜Ｕ６は、バッファサイズ確認処理部２１と、バッファ滞留時間確認処理部２２と、送信バッファ部２３と、送信予約部２４と、送信部２５と、受信部２６とを備えている。
【００２８】
バッファサイズ確認処理部２１は、送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量を計測する手段であり、送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量と、受信側から指定された送信ブロックサイズとの比について、予め定められた閾値との照合を行う。バッファ滞留時間確認処理部２２は、送信バッファ部２３におけるパケットの滞留時間を計測する手段であり、バッファ滞留時間について、予め定められた時間長との照合を行う。
【００２９】
送信バッファ部２３は、パケットを蓄積するバッファであり、バッファサイズ確認処理部２１やバッファ滞留時間確認処理部２２の要求に応じて、パケットの入出力をする。また、送信部２５は、基地局等に対してパケットを送信するモジュールであり、受信部２６は、基地局等から送信されてきたパケットを受信するモジュールである。
【００３０】
送信予約部２４は、基地局に対して送信予約信号を送信するモジュールであり、具体的には、送信バッファ部２３の送信について、所定時間送信の保留を行ったり、送信バッファ部２３におけるパケットの蓄積量や滞留時間を基地局へ報告する手段である。
【００３１】
そして、このような移動局では、送信パケットが到来すると、送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量を、バッファサイズ確認処理部２１にて確認し、送信バッファ部２３に蓄積された閾値（ここではパケット量のＴＢＳのＮ１％）より小さい場合、バッファ滞留時間確認処理部２２にて該当移動局パケットのバッファ滞留時間を確認する。送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量がＴＢＳのＮ１％より大きく又はバッファ滞留時間が遅延ジッタ又はランドトリップタイムより長ければ、送信予約信号を送信する又はパケットを送信する。
【００３２】
（スケジューリングシステムの動作）
（１）下りにおける動作
実施形態に係る基地局のフローチャートを図４に示す。ここでは、スケジューリングがループ処理により繰り返し行われているものとする（Ｓ１０１）。スケジューリングである移動局の番が来ると、基地局１は該当移動局の送信バッファ部２３に蓄積されたパケット量及びパケットのバッファ滞留時間を確認する（Ｓ１０２）。
【００３３】
ステップＳ１０２において、バッファ部に蓄積されたパケット量と、該当移動局のＴＢＳとの比率がＮ１％を超えていれば（図中ＮＯ）、通常通りのパケットの送信を行う（Ｓ１０３）。このとき、必要に応じて該当移動局の送信ブロックサイズがＴＢＳになるまでパッディングして送信してもよい。
【００３４】
一方、ステップＳ１０２において、バッファ部に蓄積されたパケット量と、該当移動局のＴＢＳとの比がＮ１％より以下であれば（図中ＹＥＳ）、該当移動局のパケットバッファ滞留時間が許容ジッタ又はランドトリップタイムを超えているか否か確認する（Ｓ１０４）。
【００３５】
ステップＳ１０４において、滞留時間が、許容ジッタ又はランドトリップタイムより小さければ（図中ＹＥＳ）、該当移動局をスキップし（Ｓ１０５）、その次の移動局をスケジューリングする（Ｓ１０１）。この場合、該当移動局のパケットはバッファ内に溜まる。一方、Ｓ１０４において、滞留時間が、許容ジッタ又はランドトリップタイムより大きければ（図中ＮＯ）、通常通りの送信を行う（Ｓ１０３）。
【００３６】
また、ステップＳ１０５において、前回のスケジューリング周期でスキップしたパケットがあるときは、同一優先度移動局の中で該当移動局を優先してスケジューリングする。すなわち、同一優先度の移動局の中で、該当する移動局の優先度を上げる等の変更を行い、変更された優先度に基づいてスケジューリングを行う。
【００３７】
（２）上りにおけるバッファ保留する際の動作
上りの場合には、図５のフローチャートに示すように、移動局Ｕ１〜Ｕ６に送信パケットが到来すると（Ｓ２０１）、移動局はバッファに蓄積されたパケット量を確認し（Ｓ２０２）、バッファに蓄積されたパケット量と、基地局より報知されたＣＱＩに対応するＴＢＳとの比率が、Ｎ１％より小さい場合（図中ＹＥＳ）は、ステップＳ２０４に進む。一方、ステップＳ２０２において、バッファに蓄積されたパケット量と、基地局より報知されたＣＱＩに対応するＴＢＳとの比率が、Ｎ１％より大きい場合（図中ＮＯ）は、送信予約をするか、若しくは送信を行う（Ｓ２０３）。
【００３８】
ステップＳ２０４では、該当パケットのバッファ滞留時間を確認する。すなわち、バッファ滞留時間が許容遅延ジッタ又はＴＣＰのランドトリップタイムより小さければ（図中ＹＥＳ）、該当パケットの送信を保留し、バッファ滞留時間が許容遅延ジッタ又はＴＣＰのランドトリップタイムより大きければ（図中ＮＯ）、送信の予約又は送信を行う（Ｓ２０３）。
【００３９】
（変更例）
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変更を加えることができる。本変更例に係る基地局及び移動局構成を図６に示す。
【００４０】
すなわち、図６に示すように、本変更例に係る基地局１は、上述した実施形態で説明したバッファ滞留時間確認処理部１１２に変えて、パケット合成部１５を備えている。また、同図に示すように、移動局Ｕ１〜Ｕ６は、自分宛てのパケットを確認するパケット確認部２７と、送信予約部２４と、送信部２５と、受信部２６とを備えている。
【００４１】
パケット合成部１５は、同一の又は異なる移動局当てのパケットを一つの送信単位に合成するモジュールであり、本実施形態では、パケットを合成する際に、送信ブロックサイズが同じ（変調パラメータセットが同じ）移動局同士のパケットを合わせる機能を有する。
【００４２】
パケット確認部２７は、受信部２６で受信され、複数の移動局宛てのパケットが合成されたパケット内から自局宛てのパケットを抽出する抽出手段である。
【００４３】
そして、本変更例において、基地局１では、スケジューリングにおいて、ある移動局の番が来ると、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を、バッファサイズ確認処理部１１１にて確認し、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量がＴＢＳのＮ１％より小さい場合、パケット合成部により合成を行い、送信部によりパケットを送信する。一方、移動局では、パケットを受信部２６で受信した後に、パケット確認部２７により、受信したパケットの中身をチェックし、自分当てでない部分を取り除く。
【００４４】
上述した、合成時の動作についてさらに詳述すると、移動局は伝搬品質を示すＣＱＩを上り回線で基地局に知らせ、基地局は一例として表１のように、ＣＱＩに応じて変調コーディング方式、ＴＢＳを決める。
【００４５】
本変更例における基地局のフローチャートを図７に示す。ここでは、スケジューリングがループ処理により繰り返し行われているものとする（Ｓ３０１）。そして、ある移動局の番が来ると、基地局１は該当移動局の送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量を確認する（Ｓ３０２）。送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量が該当移動局のＴＢＳとの比率がＮ１％より以下であれば（図中ＹＥＳ）、ステップＳ３０４に進み、送信バッファ部１２に蓄積されたパケット量が該当移動局のＴＢＳとの比率がＮ１％より大きければ（図中ＮＯ）、通常の送信を行う（Ｓ３０３）。
【００４６】
ステップＳ３０４では、該当移動局以降の移動局で、バッファに蓄積されたパケット量と、その移動局（ユーザー）のＴＢＳとの比がＮ１％以下の移動局が存在するかを確認する。もし、存在する場合には（図中ＹＥＳ）、ＴＢＳが同じ（変調方式が同じ）移動局のパケットを合成して送信する（Ｓ３０５）。ここで、複数移動局までのパケットを一つの送信単位に合成するときに、それぞれのパケットにＭＡＣアドレス等の移動局ＩＤをつけて合成する。移動局は、合成されたパケットを受信すると、受信パケットの中身であるＭＡＣアドレスを確認し、自分宛てでない部分を取り除く。
【００４７】
一方ステップＳ３０４において、該当移動局以降の移動局で、バッファに蓄積されたパケット量と、その移動局（ユーザー）のＴＢＳとの比がＮ１％以下の移動局が存在しないと判断した場合（図中ＮＯ）には、通常通りの送信を行う（Ｓ３０３）。
【００４８】
（作用・効果）
以上説明した実施形態又は変更例に係るスケジューリングシステムによれば、バッファ部に蓄積されたパケット量の小さい移動局のパケットを溜めてから送信する又はバッファに蓄積されたパケット量の小さい複数移動局同士のパケットを合成して送信することにより、スケジューリング遅延を減らし、パケットロスを軽減する又は伝送レートを向上させ、ＱｏＳ満足率を向上させることができる。また、送信電力リソースを有効利用することができ、システムキャパティを増加させることができる。
【００４９】
本実施形態の、具体的な評価結果を計算機シミュレーションにより評価を行った。トラヒックモデルを表２に、シミュレーションパラメータを表３に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】
図８（ａ）にビデオフォンのパケット廃棄率、図８（ｂ）にデータユーザーの伝送レートを示す。同図（ａ）及び（ｂ）においては、ＰＱで従来方式の効果を、ＰＱ ｗｉｔｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｙｃｌｅで本実施形態の効果を示している。上記実施形態では、リアルタイムユーザーのパケットを遅延ジッタの許容範囲内で溜めてから送信することで、リアルタイムの特性を維持しながら、非リアルタイムの伝送レートを改善できる。さらに、変更例を用いると、リアルタイムのパケットロスも改善することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、基地局と複数の移動局から構成される移動通信において、無線リソースの有効利用を図るとともに、スケジューリング遅延及び遅延オーバーによるパケットロスを減らし、ＱｏＳ満足率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るスケジューリングシステムの概要を模式的に示す説明図である。
【図２】実施形態に係る基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る移動局の構成を示すブロック図である。
【図４】実施形態に係る下り回線のフローチャート図である。
【図５】実施形態に係る上り回線のフローチャート図である。
【図６】変更例に係る基地局及び移動局の構成を示すブロック図である。
【図７】変更例に係る下り回線のフローチャート図である。
【図８】実施形態及び変更例の作用・効果を示すグラフ図である。
【図９】従来おけるスケジューリングシステムの概要を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
Ｂ１〜Ｂ６…バッファ
Ｕ１〜Ｕ６…移動局
１…基地局
３…エリア
１１…スケジューリング処理部
１２…送信バッファ部
１３…送信部
１４…受信部
１５…パケット合成部
２１…バッファサイズ確認処理部
２２…バッファ滞留時間確認処理部
２３…送信バッファ部
２４…送信予約部
２５…送信部
２６…受信部
２７…パケット確認部
１１１…バッファサイズ確認処理部
１１２…バッファ滞留時間確認処理部
Claims (6)
- 複数の移動局と、
前記移動局毎にパケットを蓄積するバッファ部と、
前記バッファ部に蓄積されたパケット量を計測する蓄積量確認部と、
前記移動局毎に定められた送信ブロックサイズよりも前記パケット量が小さいパケットを、前記複数の移動局宛ての送信単位に合成するパケット合成部とを有することを特徴とする移動通信システム。 - 前記パケット合成部は、前記パケット量と前記送信ブロックサイズとの比が所定閾値よりも小さい場合に、パケットを合成することを特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
- 基地局と複数の移動局との間で通信を行う移動通信方法であって、
前記移動局毎にパケットを蓄積するステップ（１）と、
前記ステップ（１）で蓄積されたパケット量を計測するステップ（２）と、
前記移動局毎に定められた送信ブロックサイズよりも前記パケット量が小さいパケットを、前記複数の移動局宛ての送信単位に合成するステップ（３）とを有することを特徴とする移動通信方法。 - 前記ステップ（３）は、前記パケット量と前記送信ブロックサイズとの比が所定閾値よりも小さい場合に行われることを特徴とする請求項３に記載の移動通信方法。
- 複数の移動局とパケットを送受信する基地局であって、
前記移動局毎にパケットを蓄積するバッファ部と、
前記バッファ部に蓄積されたパケット量を計測する蓄積量確認部と、
前記移動局毎に定められた送信ブロックサイズよりも前記パケット量が小さいパケットを、前記複数の移動局宛ての送信単位に合成するパケット合成部とを有することを特徴とする基地局。 - 前記パケット合成部は、前記パケット量と前記送信ブロックサイズとの比が所定閾値よりも小さい場合に、パケットを合成することを特徴とする請求項５に記載の基地局。
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