JP4214865B2

JP4214865B2 - パケット通信システム及びそれに用いるパケット通信方法

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Publication number: JP4214865B2
Application number: JP2003302229A
Authority: JP
Inventors: 光宏窪田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: JP2005073087A

Description

本発明はパケット通信システム及びそれに用いるパケット通信方法に関し、特に無線アクセスネットワークにおけるパケット通信方法に関する。

従来、無線アクセスネットワークにおいては、無線制御装置と、基地局と、移動機とから構成され、ユーザ情報の送受信が、図７に示すように、パケットデータのＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ部の処理機能を有する層（ＰＤＣＰ：ＰａｃｋｅｔＤａｔａＣｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）と、データ送信をサポートする層（ＲＬＣ：ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）と、物理リソースへのアクセス機能を有するサブ層（ＭＡＣ：ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）と、物理リソースの管理機能を有する層（ＲＲＣ：ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌ）とによって行われている。

ＲＲＣからはＰＤＣＰやＲＬＣ、及びＭＡＣに対して制御情報のやり取りがなされる。ＰＤＣＰは複数のＩＰヘッダ部の処理方法をサポートし、どのＩＰヘッダ処理方法を使用するかはＲＲＣから伝えられる。ＲＬＣではＰＤＣＰから受信したＩＰヘッダ部の圧縮されたデータを必要に応じてセグメント化する機能を有し、データの論理チャネルへのマッピングが行われる。ＲＬＣからＭＡＣへのデータの受け渡しは、各論理チャネルにおいてＴＢ（トランスポートブロック）単位で行われる。ＭＡＣではデータのトランスポートチャネルへのマッピングが行われ、物理層（ＰＨＹ：ｐｈｙｓｉｃａｌ）へ送信される。

上記のすべての機能はネットワーク側、すなわち無線制御装置及び基地局と、移動機側との双方が持っている。尚、論理チャネルとトランスポートチャネルとは論理上のチャネルであり、論理チャネルは何の情報を運ぶか、トランスポートチャネルはどのような特性で運ぶかを表している。

ＰＤＣＰにおいては伝送路の状態によってヘッダ圧縮効率が変動するアルゴリズムを使用した場合、ヘッダ圧縮効率が低い場合を基準として個別無線ベアラの割り当てを行う必要がある。このため、ヘッダ圧縮効率が高い時には、無線リソースが有効に使用されないという問題がある。送信データが変動する場合には共有チャネルを使用し、統計多重効果を利用することによって、個別に割り当てる無線リソースの低減を可能にしている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２６６２６２号公報

上述した従来のパケット通信方法では、リアルタイムパケット通信サービスを提供する場合、伝送路で発生する遅延が大きなサービス品質劣化を引き起こすため、遅延の発生を抑える必要がある。

また、上記の特許文献１に記載の方法では、主に共有チャネルを使用することによって、無線リソースの有効活用を図っているが、リアルタイムサービスを提供する場合、共有チャネルで送信される他のサービスデータへの影響が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、データ量に変動がある場合に、個別チャネルに割り当てる帯域を減らすことができ、発生する遅延の制御を行うことができるパケット通信システム及びそれに用いるパケット通信方法を提供することにある。

本発明によるパケット通信システムは、１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当て、伝送路状態に応じて使い分けるパケット通信システムであって、主として前記個別チャネルのみを使用しかつデータ量が増加した時に前記共有チャネルを併用する機構を備えている。

本発明による他のパケット通信システムは、データ送信をサポートするＲＬＣ（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースへのアクセス機能を持つＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースの管理機能を持つＲＲＣ（ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌ）層とを少なくとも含み、１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当ててデータの送受信を行うパケット通信システムであって、
前記ＭＡＣ層に格納されるデータ量が閾値以上か否かを監視する監視手段と、前記ＭＡＣ層において前記監視手段の監視結果に応じて前記個別チャネル及び前記共有チャネルのいずれかへのマッピングを行わせる手段とを送信側に備え、
前記データ量が閾値未満の時に前記個別チャネルへのマッピングを行わせ、前記データ量が閾値以上の時に前記共有チャネルへのマッピングを行わせている。

本発明によるパケット通信方法は、１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当て、伝送路状態に応じて使い分けるパケット通信方法であって、送信側の装置に、主として前記個別チャネルのみを使用しかつデータ量が増加した時に前記共有チャネルを併用するステップを備えている。

本発明による他のパケット通信方法は、データ送信をサポートするＲＬＣ（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースへのアクセス機能を持つＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースの管理機能を持つＲＲＣ（ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌ）層とを少なくとも含み、１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当ててデータの送受信を行うシステムのパケット通信方法であって、送信側の装置に、前記ＭＡＣ層に格納されるデータ量が閾値以上か否かを監視するステップと、前記ＭＡＣ層において前記監視手段の監視結果に応じて前記個別チャネル及び前記共有チャネルのいずれかへのマッピングを行わせるステップとを備え、前記データ量が閾値未満の時に前記個別チャネルへのマッピングを行わせ、前記データ量が閾値以上の時に前記共有チャネルへのマッピングを行わせている。

すなわち、本発明のパケット通信システムは、１つの論理チャネルに対し、個別チャネルと共有チャネルとを割り当てることにより、伝送路状態に応じて使い分ける。主として個別チャネルのみを使用し、データ量が増加したときには共有チャネルを併用する。個別チャネルに割り当てる無線リソースを低減し、セル内で共有のリソースを活用する。

本発明のパケット通信システムでは、個別チャネルを主として使用し、必要に応じて共有チャネルの使用可能とする機構を組み込むことで、データ量に変動がある場合に、個別チャネルに割り当てる帯域を減らすことが可能となる。また、本発明のパケット通信システムでは、ＭＡＣで共有チャネルを使用するための基準となりかつ格納するデータ量を変更することで、発生する遅延の制御も行う。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、データ量に変動がある場合に、個別チャネルに割り当てる帯域を減らすことができ、発生する遅延の制御を行うことができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。図１においては、移動体通信システムの無線アクセスネットワークを示している。この無線アクセスネットワークは移動機１と、基地局２，２−１〜２−３と、無線制御装置３とから構成されている。

この無線アクセスネットワークにおけるユーザ情報の送受信は、図７に示すように、パケットデータのＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）ヘッダ部の処理機能を有する層（ＰＤＣＰ：ＰａｃｋｅｔＤａｔａＣｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅＰｒｏｔｏｃｏｌ）と、データ送信をサポートする層（ＲＬＣ：ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）と、物理リソースへのアクセス機能を有するサブ層（ＭＡＣ：ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）と、物理リソースの管理機能を有する層（ＲＲＣ：ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌ）とによって行われている。

上記のすべての機能はネットワーク側、すなわち無線制御装置３及び基地局２−１〜２−３と、移動機１側との双方が持っている。尚、論理チャネルとトランスポートチャネルとは論理上のチャネルであり、論理チャネルは何の情報を運ぶか、トランスポートチャネルはどのような特性で運ぶかを表している。

図２は本発明の一実施例におけるＲＬＣとＭＡＣとの間のデータ送受信を示す図である。図２において、送信側の無線制御装置３及び基地局２はＰＤＣＰ部２１と、ＲＬＣ部２２と、ＲＲＣ部２３と、ＭＡＣ部２４とからなり、受信側の移動機１もＰＤＣＰ部１１と、ＲＬＣ部１２と、ＲＲＣ部１３と、ＭＡＣ部１４とからなっている。

尚、無線制御装置３及び基地局２のＰＤＣＰ部２１、ＲＬＣ部２２、ＭＡＣ部２４はそれぞれＲＲＣ部２３によって制御され、移動機１のＰＤＣＰ部１１、ＲＬＣ部１２、ＭＡＣ部１４はそれぞれＲＲＣ部１３によって制御されている。

本実施例では、ＭＡＣ部２４にてＲＲＣ部２３からの制御信号を使用し、無線ベアラ確立時に１つの論理チャネルに対し、個別トランスポートチャネルＡと共有トランスポートチャネルＢとを割り当てている。この時、本実施例では、個別トランスポートチャネルＡと共有トランスポートチャネルＢとの使い分けの基準となり、かつＭＡＣ部２４で格納するＴＢの数を設定している。

上記は無線制御装置３及び基地局２が送信側となる場合であるが、移動機１が送信側となる場合にも上記と同様にして個別トランスポートチャネルＡと共有トランスポートチャネルＢとの割り当てが行われ、個別トランスポートチャネルＡと共有トランスポートチャネルＢとの使い分けの基準となり、かつＭＡＣ部１４で格納するＴＢの数を設定している。

図３は本発明の一実施例による個別トランスポートチャネル及び共有トランスポートチャネルの構成を示す図である。この図３を参照して本発明の一実施例による個別トランスポートチャネル及び共有トランスポートチャネルの構成について説明する。

送信側ではＲＬＣからＭＡＣに対して、ＰＨＹにおいて個別チャネルで送信可能であるデータ以上のデータを送信する。ＭＡＣでは受信したデータ（移動機＃１〜＃３へのデータ）を個別トランスポートチャネル（＃１〜＃３）にマッピングし、ＰＨＹに対してデータ送信を行う。ＭＡＣからＰＨＹに対して送信可能なデータ量は、ＰＨＹで使用する個別トランスポートチャネル（＃１〜＃３）によって決まっている。このため、ＭＡＣではＰＨＹへ送信できなかったデータをバッファ（＃１〜＃３）に格納する。

ＭＡＣで格納したＴＢがある閾値を超えると、すべてのＴＢをまとめて共有トランスポートチャネルにマッピングし、ＰＨＹにおいて共有リソースを使用してデータ送信を行う。この間、個別トランスポートチャネル（＃１〜＃３）を使用したデータ送信も平行して行われる。

受信側では、ＭＡＣにてネットワークから個別トランスポートチャネルもしくは共有トランスポートチャネルによって受信したデータを、到着順に論理チャネルにマッピングし、データをＲＬＣに対して送信する。

図４は本発明の一実施例による送信時の動作を示すフローチャートであり、図５は本発明の一実施例による受信時の動作を示すフローチャートである。これら図４及び図５を参照して本発明の一実施例による送信時及び受信時の動作について説明する。以下、図２に示すように、無線制御装置３及び基地局２を送信側とし、移動機１を受信側とした場合について述べる。

無線制御装置３ではＭＡＣ部２４に格納されるデータ量を監視し（図４ステップＳ１）、そのデータ量が閾値以上にならなければ（図４ステップＳ２）、ＭＡＣ部２４において個別トランスポートチャネルＡへマッピングする（図４ステップＳ３）。その後に、無線制御装置３は個別トランスポートチャネルＡによってデータ送信を行う（図４ステップＳ４）。

一方、無線制御装置３ではＭＡＣ部２４に格納されるデータ量が閾値以上になると（図４ステップＳ２）、ＭＡＣ部２４において格納された全てのデータを共有トランスポートチャネルＢへマッピングする（図４ステップＳ５）。その後に、無線制御装置３は共有トランスポートチャネルＢによってデータ送信を行う（図４ステップＳ６）。この場合、無線制御装置３では何かのチャネルを同時に使用することも可能である。

移動機１ではＭＡＣ部１４においてデータ受信を行うと（図５ステップＳ１１）、ＭＡＣ部１４で受信した順番に論理チャネルへマッピングし（図５ステップＳ１２）、ＲＬＣ部１２に対してデータ送信を行う（図５ステップＳ１３）。

上記の送受信動作において、ＭＡＣ部２４で発生する遅延の大きさを制御する場合には、ＲＲＣ部２３からの制御信号を使用し、ＭＡＣ部２４で格納するＴＢの数を変更する。もしくは、予めＴＢの数を設定しておく場合には、ＭＡＣ部２４で処理を行ったＴＢの数に応じて変更するということも考えられる。

このように、本実施例では、個別トランスポートチャネルＡを主として使用し、必要に応じて共有トランスポートチャネルＢを使用可能とする機構を組込むことで、データ量に変動がある場合に、個別チャネルに割り当てる帯域を減らすことができる。また、本実施例では、ＭＡＣ部２４で共有チャネルを使用するための基準となりかつ格納するデータ量を変更することで、発生する遅延の制御をも行うことができる。

図６は本発明の他の実施例による移動体通信システムにおいてＩＰ電話が行われる場合の下りリンクの動作例を示すシーケンスチャートである。この図７を参照して本発明の他の実施例による移動体通信システムにおいてＩＰ電話が行われる場合の下りリンクの動作について説明する。

まず、本実施例では、図示せぬＲＲＣからの制御信号を使用し、無線ベアラ確立時に１つの論理チャネルに対して個別トランスポートチャネル（ＤＣＨ：ＤｉｇｉｃａｔｅｄＣｈａｎｎｅｌ）と高速共有トランスポートチャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ：ＨｉｇｈＳｐｅｅｄ−ＤｏｗｎｌｉｎｋＳｈａｒｅｄＣｈａｎｎｅｌ）とを割り当てる。

送信側では、ＰＤＣＰに実装されたヘッダ圧縮アルゴリズムＲＯＨＣ（ＲｏｂｕｓｔＨｅａｄｅｒＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）によって、パケットのヘッダ部の圧縮が行われる。圧縮後のパケット長は伝送路の状態によって変動し、状態に応じてフィードバックが生成されるため、データ量が変化する。

ＰＤＣＰからＲＬＣにデータが送信されると、ＲＬＣからはＭＡＣに対して物理的な個別チャネルで送信可能であるデータ以上のデータを送信される。ＭＡＣではデータを個別トランスポートチャネル（ＤＣＨ）にマッピングし、ＰＨＹ（図示せず）に対してデータ送信を行う。ＰＨＹにおいて個別チャネルを用いて送信可能であるデータ量は決まっており、決められたデータ以上のデータは受信できない。

このため、ＭＡＣではＰＨＹに送信することができなかったデータをバッファ（図示せず）に格納する。ＭＡＣではバッファに格納したＴＢがある閾値以上になると、すべてのＴＢをまとめて高速共有トランスポートチャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）にマッピングし、ＰＨＹへとデータを送信し、共有リソースを使用したデータ送信を行う（図６のａ１〜ａ４）。この間、個別トランスポートチャネル（ＤＣＨ）を使用したデータ送信は平行して行われる。

高速共有トランスポートチャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）にてデータ送信が行われる場合には、他のデータサービスと同時に処理されることになる。このため、高速共有チャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）に対して送信されるすべてのデータには、処理の優先順位付けが行われる。本実施例でのＩＰ電話のデータに関しては、サービス品質を保証するために遅延に対する制限があり、ＰＨＹにおいて最優先でデータ送信が行われるように順位付けを行う。

受信側では、ＭＡＣにてネットワークから個別トランスポートチャネル（ＤＣＨ）、もしくは共有トランスポートチャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）によって受信したデータを到着順に論理チャネルにマッピングし、データをＲＬＣに対して送信する（図６のａ５）。

本実施例では、２つのトランスポートチャネル［個別トランスポートチャネル（ＤＣＨ）及び共有トランスポートチャネル（ＨＳ−ＤＳＣＨ）］を使用することによって、受信時のデータ順序に入れ替わりが生じた場合、ＲＬＣもしくはその上位層であるＰＤＣＰにおいて並び替えを行う。また、ＭＡＣで発生する遅延の大きさを制御する場合には、ＲＲＣからの制御信号を使用し、ＭＡＣで格納するＴＢの数を変更する。

本発明の一実施例によるパケット通信システムの構成を示すブロック図である。本発明の一実施例におけるＲＬＣとＭＡＣとの間のデータ送受信を示す図である。本発明の一実施例による個別トランスポートチャネル及び共有トランスポートチャネルの構成を示す図である。本発明の一実施例による送信時の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施例による受信時の動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施例による移動体通信システムにおいてＩＰ電話が行われる場合の下りリンクの動作例を示すシーケンスチャートである。従来のユーザ情報の送受信を示す図である。

符号の説明

１移動機
２，２−１〜２−３基地局
３無線制御装置
１１，２１ＰＤＣＰ部
１２，２２ＲＬＣ部
１３，２３ＲＲＣ部
１４，２４ＭＡＣ部

Claims

１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当て、伝送路状態に応じて使い分けるパケット通信システムであって、主として前記個別チャネルのみを使用しかつデータ量が増加した時に前記共有チャネルを併用する機構を有することを特徴とするパケット通信システム。
データ送信をサポートするＲＬＣ（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースへのアクセス機能を持つＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースの管理機能を持つＲＲＣ（ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌ）層とを少なくとも含み、１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当ててデータの送受信を行うパケット通信システムであって、
前記ＭＡＣ層に格納されるデータ量が閾値以上か否かを監視する監視手段と、前記ＭＡＣ層において前記監視手段の監視結果に応じて前記個別チャネル及び前記共有チャネルのいずれかへのマッピングを行わせる手段とを送信側に有し、
前記データ量が閾値未満の時に前記個別チャネルへのマッピングを行わせ、前記データ量が閾値以上の時に前記共有チャネルへのマッピングを行わせることを特徴とするパケット通信システム。
前記ＭＡＣ層で受信した順番に論理チャネルへマッピングして前記ＲＬＣ層に対してデータ送信を行う手段を受信側に含むことを特徴とする請求項２記載のパケット通信システム。
前記ＲＬＣ層から前記ＭＡＣ層へのデータの受け渡しを各論理チャネルにおいてトランスポートブロック単位で行う際に前記個別チャネルと前記共有チャネルとの使い分けの基準となりかつ前記ＭＡＣ層に格納するトランスポートブロックの数を設定することを特徴とする請求項２または請求項３記載のパケット通信システム。
１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当て、伝送路状態に応じて使い分けるパケット通信方法であって、送信側の装置に、主として前記個別チャネルのみを使用しかつデータ量が増加した時に前記共有チャネルを併用するステップを有することを特徴とするパケット通信方法。
データ送信をサポートするＲＬＣ（ＲａｄｉｏＬｉｎｋＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースへのアクセス機能を持つＭＡＣ（ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）層と、物理リソースの管理機能を持つＲＲＣ（ＲａｄｉｏＲｅｓｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌ）層とを少なくとも含み、１つの論理チャネルに対して個別チャネルと共有チャネルとを割り当ててデータの送受信を行うシステムのパケット通信方法であって、送信側の装置に、前記ＭＡＣ層に格納されるデータ量が閾値以上か否かを監視するステップと、前記ＭＡＣ層において前記監視手段の監視結果に応じて前記個別チャネル及び前記共有チャネルのいずれかへのマッピングを行わせるステップとを有し、前記データ量が閾値未満の時に前記個別チャネルへのマッピングを行わせ、前記データ量が閾値以上の時に前記共有チャネルへのマッピングを行わせることを特徴とするパケット通信方法。
受信側の装置に、前記ＭＡＣ層で受信した順番に論理チャネルへマッピングして前記ＲＬＣ層に対してデータ送信を行うステップを含むことを特徴とする請求項６記載のパケット通信方法。
前記ＲＬＣ層から前記ＭＡＣ層へのデータの受け渡しを各論理チャネルにおいてトランスポートブロック単位で行う際に前記個別チャネルと前記共有チャネルとの使い分けの基準となりかつ前記ＭＡＣ層に格納するトランスポートブロックの数を設定することを特徴とする請求項６または請求項７記載のパケット通信方法。