JP4472674B2 - Backoff protocol optimal control method, base station, and terminal station - Google Patents
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Description
本発明は、パケットを送信するランダムアクセスのトラヒック量をバックオフプロトコルによって制御している無線通信システムにおけるバックオフプロトコル最適制御方法、基地局、及び、端末局に関する。 The present invention relates to a backoff protocol optimal control method, a base station, and a terminal station in a wireless communication system in which the amount of random access traffic for transmitting packets is controlled by a backoff protocol.
送信制御にバックオフプロトコルを用いたランダムアクセス方式として、WLAN(Wireless Local Area Network、無線LAN)がある。バックオフプロトコルとは、端末局からパケットの送信が同時に開始されることによる衝突が発生しないよう制御するプロトコルである。WLANで提供する自律的なランダムアクセスであるDCF(Distributed Coordination Function)メカニズムでは、バックオフ因子に2を用いた2進指数バックオフプロトコルが採用されている。2進指数バックオフプロトコルとは、端末局が、コンテンションウィンドウの値(W)によって規定される[0,W−1]の範囲内において一様に分布する乱数を発生させ、一定時間ごとにこの発生させた乱数値を減算させていき、0になった時点で送信を行い、再送の回数に応じてコンテンションウィンドウの値を倍にしていく方式である。しかし、このコンテンションウィンドウの初期値は固定であるため、端末数が多くなるとスループット及び遅延特性が劣化する。 As a random access method using a back-off protocol for transmission control, there is a WLAN (Wireless Local Area Network, wireless LAN). The back-off protocol is a protocol for controlling the collision caused by the simultaneous start of packet transmission from the terminal station. In a DCF (Distributed Coordination Function) mechanism that is autonomous random access provided by WLAN, a binary exponential backoff protocol using 2 as a backoff factor is adopted. In the binary exponential backoff protocol, the terminal station generates random numbers that are uniformly distributed within the range of [0, W−1] defined by the value (W) of the contention window, and at regular intervals. In this method, the generated random number value is subtracted, transmission is performed when the random number value becomes 0, and the contention window value is doubled according to the number of retransmissions. However, since the initial value of the contention window is fixed, the throughput and delay characteristics deteriorate as the number of terminals increases.
そこで、トラヒック状況に応じてコンテンションウィンドウの初期値を最適値に制御するためのメカニズムが数多く提案されている。非特許文献1や非特許文献2に記載されている方式では、各端末局が自律的に送信待ちパケットのある端末(アクティブ端末)の数を推定し、それに比例するようにコンテンションウィンドウの初期値を適用する。
非特許文献3に記載されている方式では、各端末局が自律的にチャネルの状態を監視し、衝突が発生したスロットの数と、どの端末局からも送信がなかった空きスロットの数の割合とをパラメータとして用いて、その値が最適値より大きければコンテンションウィンドウの初期値を増加させ、小さければコンテンションウィンドウの初期値を減少させる。
In the method described in Non-Patent Document 3, each terminal station autonomously monitors the channel state, and the ratio between the number of slots in which a collision has occurred and the number of empty slots that have not been transmitted from any terminal station Are used as parameters, the initial value of the contention window is increased if the value is larger than the optimum value, and the initial value of the contention window is decreased if the value is smaller.
上述するように、非常に多くの端末がランダムアクセスするシステムでは、バックオフプロトコルによって適正に送信制御を行なわないと、チャネルの利用効率(スループット)が大きく低下するため、数多くのコンテンションウィンドウの値の制御方式が提案されている。 As described above, in a system in which a large number of terminals randomly access, the channel usage efficiency (throughput) is greatly reduced unless transmission control is properly performed by the back-off protocol. A control method has been proposed.
バックオフプロトコルによって適正に送信制御を行なうためには、トラヒックの状況を正確に把握する必要がある。しかし、多くの従来技術(非特許文献2及び3)では、各ランダムアクセススロットにおけるアクセスの結果を、成功/衝突/空きの3つの状態で把握することでアクティブ端末数を推定している。しかし、衝突/空きの状態を正確に判別することは難しい。
In order to perform transmission control appropriately using the back-off protocol, it is necessary to accurately grasp the traffic situation. However, in many conventional techniques (
また、たとえ正確にトラヒックの状況を把握できたとしても、多くの従来技術(非特許文献1及び2)では、同時に複数の端末局がパケットを送信すれば必ずそれらのパケットがつぶし合うという前提で最適なコンテンションウィンドウの初期値を算出している。もしくは、非特許文献3の方式では、同時に複数の端末局がパケットを送信すれば必ずそれらのパケットがつぶし合うという前提で、衝突スロットと空きスロットの割合の最適値を導出し、その最適値を用いて制御している。しかし、実際の場合では、たとえパケットの同時送信が起きても、その中のあるパケット以外の他のパケットの強度が相対的に十分弱ければ正しく復調される捕捉効果が発生する。そのため、捕捉効果が多く発生している状況では、算出したコンテンションウィンドウの初期値が必ずしも最適値とは限らない。
Even if the traffic situation can be accurately grasped, in many conventional technologies (Non-patent
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、パケットを送信するランダムアクセスのトラヒック量をバックオフプロトコルによって制御しているシステムにおいて、そのバックオフプロトコルのパラメータである初期コンテンションウィンドウ及びバックオフ因子をトラヒック状況に応じて適応的に制御することができるバックオフプロトコル最適制御方法、基地局、及び、端末局を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is a parameter of the back-off protocol in a system in which the amount of random access traffic for transmitting packets is controlled by the back-off protocol. An object of the present invention is to provide a back-off protocol optimal control method, a base station, and a terminal station that can adaptively control an initial contention window and a back-off factor according to traffic conditions.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、複数の通信装置からなり、バックオフプロトコルによりランダムアクセスのトラヒック量を制御する無線通信システムにおけるバックオフプロトコル最適制御方法であって、他の通信装置からランダムアクセスを受ける通信装置が、前記他の通信装置からの供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定し、推定した現在の供給トラヒック量及び送信失敗確率と、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率とから目標とする供給トラヒック量を算出し、この算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より大きければ現在のコンテンションウィンドウの初期値を小さく、算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より小さければ現在のコンテンションウィンドウ初期値を大きくし、当該コンテンションウィンドウ初期値を前記他の通信装置へ通知し、ランダムアクセスを行なう前記他の通信装置が、前記通信装置から受信したコンテンションウィンドウ初期値によりバックオフ時間を決定する、ことを特徴とするバックオフプロトコル最適制御方式である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方法であって、ランダムアクセスを行なう前記他の通信装置は、ランダムアクセスパケットに再送回数を示す情報を埋め込んで送信し、他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、前記他の通信装置から受信したランダムアクセスパケット内の再送回数の情報を用い、再送回数毎のスループットを算出することにより供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定する、ことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方法であって、他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、推定した供給トラヒック量と送信失敗確率の組み合わせを記録部へ記録し、適切な供給トラヒック量を算出するための所定の条件を満たす、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率のデータを当該記録部から読み出して、目標とする供給トラヒック量を算出する、ことを特徴とする。
The invention described in claim 3 is the backoff protocol optimal control method according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方法であって、他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、目標供給トラヒック量を算出できず、かつ、これまでに目標供給トラヒック量を算出できていた場合、過去に算出した目標供給トラヒック量の値と現在の供給トラヒック量とを比較してコンテンションウィンドウの初期値を変化させる、ことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項5に記載の発明は、請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方法であって、他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、目標とする供給トラヒック量を算出できず、かつ、これまでに目標とする供給トラヒック量を算出できていなかった場合、現在のコンテンションウィンドウの初期値を変動させて前記他の通信装置へ通知し、所定の時間後に、再び目標供給トラヒック量の算出を行ってコンテンションウィンドウの初期値を変化させ、他の通信装置へ通知する、ことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 5 is the backoff protocol optimum control method according to
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載のバックオフプロトコル最適制御方法であって、コンテンションウィンドウの初期値の代わりに、バックオフ因子の値を変化させることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項7に記載の発明は、基地局と複数の端末局からなり、バックオフプロトコルにより前記端末局からのランダムアクセスのトラヒック量を制御する無線通信システムにおける前記基地局であって、前記端末局からの供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定し、推定した現在の供給トラヒック量及び送信失敗確率と、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率とから目標とする供給トラヒック量を算出し、この算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より大きければ現在のコンテンションウィンドウの初期値を小さく、算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より小さければ現在のコンテンションウィンドウ初期値を大きくする制御部と、前記制御部により変化させたコンテンションウィンドウ初期値を端末局へ通知する制御信号生成部と、を備えることを特徴とする基地局である。 The invention according to claim 7 is the base station in a radio communication system that includes a base station and a plurality of terminal stations, and controls the amount of random access traffic from the terminal stations by a back-off protocol, Estimate the supply traffic amount and transmission failure probability from the terminal station, and calculate the target supply traffic amount from the estimated current supply traffic amount and transmission failure probability, and the previously estimated supply traffic amount and transmission failure probability. If the calculated target supply traffic amount is larger than the current supply traffic amount, the initial value of the current contention window is reduced. If the calculated target supply traffic amount is smaller than the current supply traffic amount, the current A control unit for increasing the initial value of the tension window, and a content changed by the control unit. A control signal generating unit for notifying ® emission window initial value to a terminal station, a base station, characterized in that it comprises a.
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の基地局であって、前記制御部は、コンテンションウィンドウの初期値の代わりに、バックオフ因子の値を変化させ、前記制御信号生成部は、前記制御部により変化させたバックオフ因子の値を端末局へ通知する、ことを特徴とする。
The invention according to
また、請求項9の発明は、基地局と複数の端末局からなり、バックオフプロトコルにより前記端末局からのランダムアクセスのトラヒック量を制御する無線通信システムにおける前記端末局であって、前記基地局へ送信したランダムアクセスパケットの再送回数をカウントする再送回数管理部と、前記再送回数管理部がカウントした再送回数を示す情報を、ランダムアクセスパケットに埋め込んで送信するパケット生成部と、前記基地局から受信したコンテンションウィンドウ初期値によりバックオフ時間を決定するバックオフ時間管理部と、を備えることを特徴とする端末局である。
The invention of
また、請求項10に記載の発明は、請求項9に記載の端末局であって、前記バックオフ管理部は、コンテンションウィンドウ初期値の代わりに、バックオフ因子の値を受信し、受信したバックオフ因子の値によりバックオフ時間を決定する、ことを特徴とする。
The invention according to
本発明のバックオフプロトコル最適制御方式では、成功/不成功の2つの状態を以ってトラヒック状況を監視し、捕捉効果の発生を考慮して最適なコンテンションウィンドウの初期値を算出している。
スループットが最大となるコンテンションウィンドウの初期値はアクティブ端末数に比例する。しかし、その比例係数は捕捉効果の発生確率によって違ってくる。捕捉効果の発生確率は、変調方式や基地局と端末局との距離に依存する。図1に、捕捉効果がない場合とある場合についての、アクティブ端末数Nと最適コンテンションウィンドウ初期値Wとの関係の一例を示す。同図に示すように、上記の捕捉効果がある状況で、捕捉効果がないときの比例係数を用いると、算出したコンテンションウィンドウの初期値は最適値の約3倍となる。
In the optimal control method of the back-off protocol of the present invention, the traffic situation is monitored with two states of success / failure, and the initial value of the optimum contention window is calculated in consideration of the occurrence of the capture effect. .
The initial value of the contention window that maximizes the throughput is proportional to the number of active terminals. However, the proportionality factor varies depending on the probability of the capture effect. The occurrence probability of the capture effect depends on the modulation scheme and the distance between the base station and the terminal station. FIG. 1 shows an example of the relationship between the number of active terminals N and the optimum contention window initial value W when there is no capture effect and when there is no capture effect. As shown in the figure, the initial value of the calculated contention window is about three times the optimum value when the proportional coefficient when there is no capture effect in the situation where the capture effect is present.
そこで、本発明では、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを推定し、これらを用いてコンテンションウィンドウ初期値の最適値を導出する。供給トラヒック量G及び送信失敗確率Pfと、スループットSとの間には、次のような関係がある。 Therefore, in the present invention, the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf are estimated, and the optimum content window initial value is derived using these. The following relationship exists between the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf, and the throughput S.
S=G(1−Pf) …(式1) S = G (1-Pf) (Formula 1)
ここで、k個の干渉波と衝突して失敗する確率をPk、端末数をNとおくと、送信失敗確率Pfは次の(式3)ように表される。よって、送信失敗確率Pfは、供給トラヒック量Gと、k個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkとによって表すことができる。つまり供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfとの関係は、k個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkのみによって決定し、生起トラヒック量などの影響を受けない。 Here, assuming that the probability of failure due to collision with k interference waves is P k , and the number of terminals is N, the transmission failure probability Pf is expressed as (Equation 3) below. Therefore, the transmission failure probability Pf can be represented by the supply traffic amount G and the probability P k of failure due to collision with k interference waves. In other words, the relationship between the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf is determined only by the probability P k that collides with the k interference waves and fails, and is not affected by the occurrence traffic amount.
変調方式は頻繁には変更がないため、Pkが大きく変わることがないとすると、過去の供給トラヒック量G及び送信失敗確率Pfの推定履歴から供給トラヒック量Gを決定すると、送信失敗確率Pf及びスループットSを推定することができる。そこで、これまでに推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを記録し、その履歴情報を用いて(式2)におけるdPf/dGの算出に活用することができる(請求項3)。また、目標供給トラヒック量G・が算出できなくても、以前に算出した目標供給トラヒック量G・を活用することが出来る(請求項4)。また、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの推定履歴の情報が揃わない場合には、バックオフプロトコルのパラメータを変動させて、推定される供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを変化させて目標供給トラヒック量G・を算出できるようにする(請求項5)。 Since the modulation scheme does not change frequently, assuming that Pk does not change significantly, determining the supply traffic amount G from the past history of the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf, the transmission failure probability Pf and Throughput S can be estimated. Therefore, the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf estimated so far can be recorded, and the history information can be used to calculate dPf / dG in (Equation 2) (Claim 3). Even if the target supply traffic amount G · cannot be calculated, the previously calculated target supply traffic amount G · can be utilized (claim 4). Further, if the information of the estimation history of the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf is not prepared, the target traffic amount G and the transmission failure probability Pf are changed by changing the parameters of the backoff protocol. The supply traffic amount G · can be calculated (claim 5).
また、正確にトラヒック状況を把握するために、判別が難しく、トラヒック状況の把握誤差を招く衝突と空きスロットの判別は行なわず、成功と不成功スロットの情報を用いてトラヒック状況を推定する。つまり、全体のスループットS以外に再送回数(r)毎のスループットSrをすべて測定し、捕捉効果が発生している状況でもより正確にトラヒック状況を把握することができる(請求項2)。図2には、供給トラヒック量G及び全体のスループットSrを用いて推定した送信失敗確率Pfと、供給トラヒック量G及び再送回数0回目のスループットS0のみを用いて推定した送信失敗確率Pfとを比較した一例を示す。ここでは、各端末局からの受信電力の揺らぎを±5dB、SIR(Signal to Interference Ratio)−PER(Packet Error Rate)特性をSIR<1dBでPER=1、1dB<SIR<2dBでPER=0.75、2dB<SIR<3dBでPER=0.35、3dB<SIR<4dBでPER=0.08、4dB<SIR<5dBでPER=0.009、5dB<SIR<6dBでPER=0.0006とした。再送回数毎のスループットをすべて用いた方がより正確にPfを推定することができる。
Further, in order to accurately grasp the traffic situation, it is difficult to discriminate, and the collision and the empty slot that cause the traffic situation grasp error are not discriminated, and the traffic situation is estimated using the information of the success and the unsuccessful slot. That is, it is possible to measure all the throughputs S r for each number of retransmissions (r) in addition to the overall throughput S, and to grasp the traffic situation more accurately even in a situation where the capture effect is occurring (claim 2). Figure 2 is a transmission failure probability Pf estimated using the supplied traffic G and overall throughput S r, a transmission failure probability Pf estimated using only the supply traffic G and the number of
最後に、バックオフプロトコルのパラメータにはコンテンションウィンドウとバックオフ因子の2つがある。図3(a)に、端末数が10000台、生起トラヒック量が1.0、バックオフ因子を2に固定した時のコンテンションウィンドウの初期値Wと供給トラヒック量Gとの関係を、図3(b)に、コンテンションウィンドウの初期値Wを100に固定した時のバックオフ因子の値Bfと供給トラヒック量Gとの関係を示す。供給トラヒック量Gは、コンテンションウィンドウの初期値W、バックオフ因子の値Bfのいずれのパラメータの減少関数であるため、どちらのパラメータを使っても供給トラヒック量Gを誘導することができる。つまり、算出したG・がGtより大きければ、現在のコンテンションウィンドウの初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bfを小さくし、G・がGtより小さければ、現在のコンテンションウィンドウの初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bfを大きくする。 Finally, there are two backoff protocol parameters: a contention window and a backoff factor. FIG. 3A shows the relationship between the initial value W of the contention window and the supplied traffic amount G when the number of terminals is 10,000, the generated traffic volume is 1.0, and the back-off factor is fixed to 2. FIG. 6B shows the relationship between the backoff factor value Bf and the supply traffic amount G when the initial contention window value W is fixed at 100. FIG. Since the supply traffic amount G is a decreasing function of any parameter of the initial value W of the contention window and the backoff factor value Bf, the supply traffic amount G can be derived using either parameter. That is, if the calculated G · is larger than G t , the initial value W or the back-off factor value Bf of the current contention window is reduced, and if G · is smaller than G t , the initial value of the current contention window W or the back-off factor value Bf is increased.
本発明によれば、非常に多くの端末がランダムアクセスするため、バックオフプロトコルによって適正に送信制御を行なわないとチャネルの利用効率(スループット)が大きく低下し、遅延時間が大きく増大する状況下で、捕捉効果が発生する場合においてもトラヒックの状況に応じてバックオフプロトコルのパラメータを適正に制御して、スループット特性及び遅延特性の劣化を抑えることができる。 According to the present invention, since a large number of terminals perform random access, the channel utilization efficiency (throughput) is greatly reduced and the delay time is greatly increased unless proper transmission control is performed by the back-off protocol. Even when the capture effect occurs, it is possible to appropriately control the parameters of the back-off protocol according to the traffic situation, and to suppress the deterioration of the throughput characteristic and the delay characteristic.
[第一実施形態]
本発明の第一実施形態を、図4〜図7、図12及び図13を参照して説明する。図4は、本実施形態の無線通信システムのネットワーク構成を示すブロック図である。図5は、本実施形態における基地局と端末局との基本的なシーケンスを示す。図6は、基地局における動作フローを示す図である。図7は端末局における動作フローを示す図である。また、図12は、基地局の機能ブロック図を、図13は、端末局の機能ブロック図である。
下記においては、他の通信装置からランダムアクセスを受ける通信装置を基地局、ランダムアクセスを行なう通信装置を端末局として説明する。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7, 12 and 13. FIG. 4 is a block diagram showing a network configuration of the wireless communication system of the present embodiment. FIG. 5 shows a basic sequence between the base station and the terminal station in the present embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an operation flow in the base station. FIG. 7 is a diagram showing an operation flow in the terminal station. FIG. 12 is a functional block diagram of the base station, and FIG. 13 is a functional block diagram of the terminal station.
In the following description, a communication device that receives random access from another communication device is described as a base station, and a communication device that performs random access is described as a terminal station.
図4に示すように、1つの基地局10に複数の端末局20(ここでは、これらを端末局#1〜#5とする)が無線により接続し、双方向の通信が確保されている通信路において、端末局20から基地局10へのランダムアクセスのトラヒック量をバックオフプロトコルによって制御している。基地局10、各端末局#1〜#5を中心とする各円である受信エリアA0〜A5は、その円の中心となる基地局10、端末局#1〜#5それぞれについての、端末局20からの送信パケットに対する受信エリアを示している。同図において、端末局#1は、隣接する端末局#2の送信パケットは受信できるが、基地局10(AP:アクセスポイント)の受信エリアA0内に存在する他の多くの端末局#3〜#5の送信パケットは受信できない。この場合、例え端末局#3〜#5が基地局10(AP)に対してランダムアクセスしていたとしても、端末局#1ではそれを受信できない。そのため、端末局#1では、基地局10へのランダムアクセスのトラヒック状況を正確に把握することはできない。
As shown in FIG. 4, a plurality of terminal stations 20 (here,
そこで、基地局10がトラヒック状況を把握し、トラヒック状況に応じた最適なコンテンションウィンドウの初期値Wを算出し、その値を定期的に端末局20に同報する。図5に基地局10と端末局20間のシーケンスを示す。新しくトラヒックが生起した端末局20では、その後に受信したコンテンションウィンドウの初期値Wを含んだ制御信号によってバックオフ時間を決定する。バックオフ時間はスロット毎に減算していき、ゼロになった時点でランダムアクセスを行なう。端末局20におけるランダムアクセスの成否は制御信号に含まれるACKの有無で判断する。ACKが含まれていないときは、最新のコンテンションウィンドウ初期値と再送回数、バックオフ因子の値に基づきバックオフ時間を決定する。
Therefore, the
同図において、基地局10は、コンテンションウィンドウの初期値Wと、端末局20からのランダムアクセスへのACKとを設定した制御信号を端末局20へ同報している(ステップS110)。ある端末局20から基地局10へランダムアクセスが行われた後(ステップS120)、他の複数の端末局20から基地局10へランダムアクセスが行われて衝突が生じたとする(ステップS130)。基地局10は、トラヒック状況に応じた最適なコンテンションウィンドウの初期値Wを算出し(ステップS140)、算出した値Wと、ランダムアクセスへのACKとを設定した制御信号を端末局20に同報する(ステップS150)。ランダムアクセスが基地局10に到達したなかったことを制御信号により認識した各端末局20では、ステップS150において受信した制御信号に含まれるコンテンションウィンドウの初期値Wによってバックオフ時間を決定し、更新する(ステップS160)。さらに、基地局10は、次の周期において、新たなトラヒック状況に応じた最適なコンテンションウィンドウの初期値Wを算出し(ステップS170)、その算出した値Wと、ランダムアクセスへのACKとを設定した制御信号を端末局20に同報する(ステップS180)。各端末局20では、ステップS160において決定したバックオフ時間をスロット毎に減算していき、ゼロになった時点で再びランダムアクセスを行なう(ステップS190)。
In the figure, the
図12は、基地局10の機能ブロック図を示す。基地局10は、受信部11、送信部12、転送部13、W(Bf)制御部14、制御信号生成部15、受信部16、及び、送信部17を備える。受信部11は、端末局20からの信号を無線により受信し、送信部12は、端末局20へ無線により信号を送信する。受信部16は、図示しない他のノードからの信号を有線等により受信し、送信部17は、図示しない他のノードへ有線等により信号を送信する。転送部13は、受信パケット及び送信パケットを適切な機能部へ転送する。
W(Bf)制御部14は、さらに、S測定部141、W(Bf)算出部142、及び、記録部143を備える。受信部11により端末局20から受信したランダムアクセスパケットの数に基づき、S測定部141でスループットSを測定し、W(Bf)算出部142においてトラヒック状況に応じた最適なコンテンションウィンドウ初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bfを算出する。W(Bf)算出部142において算出された最適なコンテンションウィンドウ初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bfは記録部143において記録され、W(Bf)算出部142における次の算出過程で活用される。W(Bf)算出部142で算出されたコンテンションウィンドウ初期値Wもしくはバックオフ因子の値Bf、及びランダムアクセスの成否は制御信号生成部15において、制御信号に実装され、送信部12を介して端末局20に同報される。
FIG. 12 shows a functional block diagram of the
The W (Bf)
図13は、端末局20の機能ブロック図を示す。端末局20は、受信部21、再送回数管理部22、バックオフ時間管理部23、パケット生成部24、及び、送信部25を備える。受信部21は無線により信号を受信し、送信部25は無線により信号を送信する。パケット生成部24がパケットを生成すると、再送回数管理部22は、内部に保持する再送カウンタをゼロクリアする。その後、受信部21においてコンテンションウィンドウ初期値Wを含む制御信号を基地局10から受信し、その情報を元にバックオフ時間管理部23においてバックオフ時間を決定する。バックオフ時間管理部23では、スロット時間毎にバックオフ時間を減算していき、ゼロになった時点でパケット生成部24に対して、パケットの送信指示を送る。パケット生成部24は、再送回数管理部22で管理している再送カウンタの値を埋め込んでパケットを送信する。送信後は、ACKを含む制御信号を、受信部21を介して再送回数管理部22で受信し、送信したパケットが基地局10に到達したかどうかを確認する。再送回数管理部22は、不達であると判断したならば、再送カウンタを1増やして、バックオフ時間管理部23に対して再度バックオフ時間を決定するように指示する。
FIG. 13 shows a functional block diagram of the
図6は、本実施形態の基地局10におけるコンテンションウィンドウ初期値Wの算出動作のフローを示す。W(Bf)算出部142は、コンテンションウィンドウ初期値の更新周期(スループットSの算出周期)ごとに、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを推定し(ステップS210)、以下に示す(式4)により目標供給トラヒック量G・を算出する(ステップS220)。dPf/dGは、直前の時間(t−1)に推定した供給トラヒック量Gt−1及び送信失敗確率Pft−1と、ステップS210において推定した、現在の時間tの供給トラヒック量Gt及び送信失敗確率Pftの差分からの変化率ΔPf/ΔG=(Pft−Pft−1)/(Gt−Gt−1)をもって近似する。
FIG. 6 shows a flow of calculation operation of the contention window initial value W in the
供給トラヒック量Gは、コンテンションウィンドウ初期値の減少関数で表される(dG/dW<0)ため、W(Bf)算出部142は、G・>Gtであればコンテンションウィンドウの初期値Wを現在の値より所定の値W_stepだけ小さく(ステップS230:Yes、ステップS250)、G・<Gtであれば現在の値より所定の値W_stepだけ大きくする(ステップS230:No、ステップS240)。もしくは、供給トラヒック量Gはバックオフ因子の減少関数で表される(dG/dBf<0)ため、W(Bf)算出部142は、G・>Gtであればバックオフ因子の値Bfを現在の値より所定値だけ小さく、G・<Gtであれば現在の値より所定値だけ大きくする。 Supply traffic G is represented by a decreasing function of the contention window initial value (dG / dW <0) for, W (Bf) calculation unit 142, G ·> the initial value of the contention window if G t W a small predetermined value W_step than the current value (step S230: Yes, step S250), increased by a predetermined value W_step than the current value if G · <G t (step S230: No, step S240) . Or, <order (0, W (Bf) calculation unit 142, G · supply traffic G is represented by a decreasing function of back-off factors dG / dBf)> The back-off factors of value Bf if G t It is smaller than the current value by a predetermined value, and if G · < Gt , it is larger than the current value by a predetermined value.
なお、ステップS250において新たに算出したコンテンションウィンドウの初期値Wが、予め決められたコンテンションウィンドウの初期値Wの下限より小さい場合(ステップS260:Yes)、W(Bf)算出部142は、新たなコンテンションウィンドウの初期値Wを、その下限の値とする(ステップS270)。
If the initial value W of the contention window newly calculated in step S250 is smaller than the predetermined lower limit of the initial value W of the contention window (step S260: Yes), the W (Bf)
図7は、本実施形態の端末局20における、パケットが生起してからランダムアクセスが完了するまでの動作フローを示す。端末局20の再送回数管理部22は、パケット生成部24において新しくパケットが生起したならば(ステップS310)、まず内部に保持する再送カウンタrをゼロクリアする(ステップS320)。その後、バックオフ時間管理部23が、受信部21を介して基地局10からコンテンションウィンドウの初期値Wを含む制御信号を受信すると(ステップS330)、[0,W−1]の範囲内でバックオフ時間を決定する(ステップS340)。バックオフ時間管理部23は、スロット時間ごとにバックオフ時間を減算していき(ステップS350、ステップS360:No)、ゼロになった時点でパケット生成部24へ送信指示を出力し(ステップS360:Yes)、パケット生成部24はランダムアクセスパケットを送信する(ステップS370)。
FIG. 7 shows an operation flow in the
送信後は、再送回数管理部22が受信部21を介してACKを含む制御信号を基地局10から受信し、受信した制御信号内に自身のIDもしくはPE(パーシャルエコー)が設定されているかを探索し、見つからなければランダムアクセスパケットが基地局10に不達であると判断して(ステップS380:Yes)、再送カウンタrを1増やす(ステップS390)。バックオフ時間管理部23は、再送カウンタrが上限値に達していれば(ステップS400:Yes)、ランダムアクセスのパケットを破棄する(ステップS410)。一方、再送カウンタrが上限値に達していなければ(ステップS400:No)、バックオフ時間管理部23は、最新のコンテンションウィンドウの初期値Wとバックオフ因子の値Bf、再送カウンタrに基づき、[0、BfrW−1]の範囲内でバックオフ時間を決定し、ステップS330からの処理を繰り返して再度バックオフする。なお、当該パケットを破棄した(ステップS410)、もしくはACKを受信することでランダムアクセスの成功を確認した場合(ステップS380:No)、パケット生成部24は、キューに送信パケットが存在する限り(ステップS420:No)、ステップS320からの処理を実行し、再度ランダムアクセスを繰り返す。
After the transmission, the retransmission
[第二実施形態]
本発明の第二実施形態を、図8を参照して上述した第一実施形態との差分を中心に説明する。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention will be described focusing on the differences from the first embodiment described above with reference to FIG.
図8は、本実施形態の端末局20における、パケットが生起してからランダムアクセスが完了するまでの動作フローを示す。端末局20の再送回数管理部22は、パケット生成部24において新しくパケットが生起したならば(ステップS510)、まず内部に保持する再送カウンタrをゼロクリアする(ステップS520)。その後、バックオフ時間管理部23は、受信部21を介して基地局10からコンテンションウィンドウの初期値Wを含む制御信号を受信すると(ステップS530)、[0,W−1]の範囲内でバックオフ時間を決定する(ステップS540)。バックオフ時間管理部23は、スロット時間ごとにバックオフ時間を減算していき(ステップS550、ステップS560:No)、ゼロになった時点でパケット生成部24へ送信指示を出力し(ステップS560:Yes)、パケット生成部24はランダムアクセスパケットに再送カウンタrの値を埋め込んで送信する(ステップS570、S580)。
FIG. 8 shows an operation flow in the
送信後は、再送回数管理部22が受信部21を介してACKを含む制御信号を受信し、受信した制御信号内に自身のIDもしくPEが設定されているかを探索し、見つからなければランダムアクセスパケットが基地局10に不達であると判断して(ステップS590:Yes)、再送カウンタrを1増やす(ステップS600)。バックオフ時間管理部23は、再送カウンタrが上限値に達していれば(ステップS610:Yes)、ランダムアクセスのパケットを破棄する(ステップS620)。一方、再送カウンタrが上限値に達していなければ(ステップS610:No)、バックオフ時間管理部23は、最新のコンテンションウィンドウの初期値Wとバックオフ因子の値Bf、再送カウンタrに基づき、[0,BfrW−1]の範囲内でバックオフ時間を決定し、ステップS530からの処理を繰り返して再度バックオフする。なお、当該パケットを破棄した(ステップS620)、もしくはACKを受信することでランダムアクセスの成功を確認したならば(ステップS590:No)、パケット生成部24は、キューに送信パケットが存在する限り(ステップS630:No)、ステップS520からの処理を実行し、再度ランダムアクセスを繰り返す。
After the transmission, the retransmission
一方、基地局10のS測定部141は、端末局20から受信したランダムアクセスパケットに含まれている再送カウンタrの値を参照し、再送回数r毎のスループットSrを測定する。ここで、ある端末局20である端末局kにおいてトラヒックが生起し、バックオフを行なって1回目の送信状態に遷移する確率をBk、送信失敗確率をPfkとおくと、各送信回数r(r=0〜R−1)のスループットSr及び全体のスループットSは次の(式5)のように表すことができる。
On the other hand, the
そのため、測定したSrを用いて次の(式6)のように供給トラヒック量Gを推定することができる。 Therefore, the supply traffic amount G can be estimated using the measured Sr as in the following (Equation 6).
推定したGと測定したSを用いて、以下の(式7)ように送信失敗確率Pfを推定することができる。 Using the estimated G and the measured S, the transmission failure probability Pf can be estimated as in the following (Equation 7).
基地局10は、第一実施形態の図6のステップS210において、上記のように供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを推定し、この推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを用いて、図6のステップS220以降と同様の処理を実行する。
In step S210 of FIG. 6 of the first embodiment, the
[第三実施形態]
本発明の第三実施形態を、図9を参照して上述した第一実施形態との差分を中心に説明する。
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described with a focus on differences from the first embodiment described above with reference to FIG.
図9は、本実施形態の基地局10における動作フローを示すブロック図である。
ここで、k個の干渉波と衝突して失敗する確率をPk、端末数をNとおくと、送信失敗確率Pfは次の(式8)のように表される。よって、送信失敗確率Pfは、供給トラヒック量Gと、k個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkによって表すことができる。つまり、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfとの関係はk個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkのみによって決定し、生起トラヒック量などの影響を受けない。
FIG. 9 is a block diagram showing an operation flow in the
Here, if the probability of failure due to collision with k interference waves is P k , and the number of terminals is N, the transmission failure probability Pf is expressed as in the following (Equation 8). Therefore, the transmission failure probability Pf can be represented by the supply traffic amount G and the probability Pk of colliding with k interference waves and failing. In other words, the relationship between the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf is determined only by the probability P k of the collision failure with the k interference waves and is not affected by the generated traffic amount.
一方で、第一実施形態と同様に、目標供給トラヒック量G・を算出するにあたり、dPf/dGは、供給トラヒック量G及び送信失敗確率Pfの隣接値からの変化率ΔPf/ΔGで求めるとする。推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfには推定誤差が含まれるため、ΔPf/ΔGを算出するにあたって供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの値が近すぎると算出したΔPf/ΔGは大きな誤差を含むことになる。 On the other hand, as in the first embodiment , in calculating the target supply traffic amount G · , dPf / dG is obtained by the rate of change ΔPf / ΔG from the adjacent values of the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf. . Since the estimated supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf include an estimation error, ΔPf / ΔG calculated when the value of the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf is too close in calculating ΔPf / ΔG is a large error. Will be included.
図9において、W(Bf)算出部142は、第一実施形態と同様にコンテンションウィンドウ初期値の更新周期に供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを推定し、推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを記録部143に記録する(ステップS710)。W(Bf)算出部142は、ステップS710において推定した、現在の時間tの供給トラヒック量Gtと送信失敗確率Pftに対して、その推定誤差と比べて十分大きな規定値以上離れた供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの過去のデータを参照データとして記録部143から抽出し(ステップS720)、これらを供給トラヒック量Gt−1及び送信失敗確率Pft−1として用い、第一実施形態と同様の手順により目標供給トラヒック量G・を算出する(ステップS730)。以降のステップS740〜S780は、第一実施形態の図6のステップS230〜S270と同様の処理を実行する。
In FIG. 9, the W (Bf)
[第四実施形態]
本発明の第四実施形態を、図10を参照して上述した第三実施形態との差分を中心に説明する。
[Fourth embodiment]
A fourth embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the third embodiment described above with reference to FIG.
図10は、本実施形態の基地局10における動作フローを示す図である。
k個の干渉波と衝突して失敗する確率Pkがほぼ一定であれば、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの関係は変わらないため、それまでに算出した目標供給トラヒック量G・を用いても十分コンテンションウィンドウの初期値を制御することができる。そのため、W(Bf)算出部142は、第三実施形態における手順において、参照データの抽出条件に適合した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfのデータがデータベースに存在しない場合、それ以前に算出した目標供給トラヒック量G・を読み出して用いる。
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation flow in the
If the probability P k of failure due to collision with k interference waves is substantially constant, the relationship between the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf does not change, so the target supply traffic amount G · calculated so far is used. However, the initial value of the contention window can be controlled sufficiently. Therefore, the W (Bf)
すなわち、W(Bf)算出部142は、第三実施形態における図9のステップS710と同様の処理により、コンテンションウィンドウ初期値の更新周期に供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを推定し、推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを記録部143に記録する(ステップS810)。そして、W(Bf)算出部142は、ステップS810において推定した、現在の時間tの供給トラヒック量Gtと送信失敗確率Pftに対して、その推定誤差と比べて十分大きな規定値以上離れた供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの過去のデータが記録部143内に登録さているかを判断する(ステップS820)。登録されていない場合は(ステップS820:No)、それ以前に算出した目標供給トラヒック量G・を記録部143から読み出して用い、存在する場合は(ステップS820:Yes)、その過去の供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを読み出し、第三実施形態における図9のステップS730と同様の処理により目標供給トラヒック量G・を算出して更新する(ステップS830)。以降のステップS840〜S880は、第三実施形態の図9のステップS740〜S780と同様の処理を実行する。
That is, the W (Bf)
[第五実施形態]
本発明の第五実施形態を、図11を参照して上述した第四実施形態との差分を中心に説明する。
[Fifth embodiment]
A fifth embodiment of the present invention will be described focusing on differences from the fourth embodiment described above with reference to FIG.
図11は、本実施形態の基地局10における動作フローを示す図である。
基地局10では、第四実施形態と同様に、目標供給トラヒック量G・を算出するにあたり、dPf/dGを、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの隣接値からの変化率ΔPf/ΔGで求めるとする。上述したように、推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfには推定誤差が含まれるため、ΔPf/ΔGを算出するにあたって供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの値が近すぎると算出したΔPf/ΔGは大きな誤差を含むことになる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an operation flow in the
As in the fourth embodiment, the
そのため、本実施形態では、コンテンションウィンドウの初期値を変動させて、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの推定誤差に基づく規定値以上、推定される供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを変化させて目標供給トラヒック量G・を算出できるようにする。但し、生起トラヒック量が小さいと、コンテンションウィンドウの初期値を変化させても供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfはほとんど変化しないため、コンテンションウィンドウの初期値の上限値を設け、それ以上は大きくしないようにする。 Therefore, in the present embodiment, the initial value of the contention window is changed, and the estimated supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf are changed by a predetermined value or more based on the estimation error of the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf. Thus, the target supply traffic amount G · can be calculated. However, if the amount of generated traffic is small, the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf hardly change even if the initial value of the contention window is changed. Therefore, an upper limit value of the initial value of the contention window is set. Try not to make it bigger.
すなわち、基地局10のW(Bf)算出部142は、第四実施形態における図10のステップS810及びS820と同様の処理により、コンテンションウィンドウ初期値の更新周期(トラヒックSの算出周期)に、供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを推定し、推定した供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを記録部143に記録し(ステップS910)、参照データ、つまり、ステップS910において算出した、現在の時間tの供給トラヒック量Gtと送信失敗確率Pftに対して、その推定誤差と比べて十分大きな規定値以上離れた供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfの過去のデータが記録部143内に登録さているかを判断する(ステップS920)。参照データが登録されている場合は(ステップS920:Yes)、第四実施形態の図10のステップS830〜S880と同様の処理を行なう(ステップS930〜S980)。
That is, the W (Bf)
一方、記録部143に参照データが存在しない場合は(ステップS820:No)、それ以前に目標供給トラヒック量G・を算出したかどうか、つまり記録部143から読み出した目標供給トラヒック量G・が0か否かを判断する(ステップS990)。読み出した目標供給トラヒック量G・が0である場合は(ステップS990:No)、ステップS940以降の処理を実行する。また、目標供給トラヒック量G・が0である場合は(ステップS990:Yes)、記録部143からコンテンションウィンドウの初期値Wが上限に達したときにONとなるフラグを読み出す。そして、読み出したフラグがOFFである場合は(ステップS1000:Yes)、コンテンションウィンドウ初期値Wを、現在の値より所定の値W_stepだけ大きくする(ステップS1010)。ステップS1010において新たに算出したコンテンションウィンドウの初期値Wが、予め決められたコンテンションウィンドウの初期値Wの上限より大きい場合(ステップS1020:Yes)、W(Bf)算出部142は、新たなコンテンションウィンドウの初期値Wを、その上限の値とするとともに、フラグにONを設定する(ステップS1030)。
On the other hand, when the reference data in the
あるいは、読み出したフラグがOFFでない場合は(ステップS1000:No)、コンテンションウィンドウの初期値Wを、現在の値より所定の値W_stepだけ小さくする(ステップS1040)。ステップS1040において新たに算出したコンテンションウィンドウの初期値Wが、予め決められたコンテンションウィンドウの初期値Wの下限より小さい場合(ステップS1050:Yes)、W(Bf)算出部142は、新たなコンテンションウィンドウの初期値Wを、その下限の値とするとともに、フラグにOFFを設定する(ステップS1060)。
Alternatively, if the read flag is not OFF (step S1000: No), the initial value W of the contention window is made smaller by a predetermined value W_step than the current value (step S1040). When the initial value W of the contention window newly calculated in step S1040 is smaller than the predetermined lower limit of the initial value W of the contention window (step S1050: Yes), the W (Bf)
上記のように、コンテンションウィンドウの初期値Wを変動させることにより、次の周期においてステップS910で推定される供給トラヒック量Gと送信失敗確率Pfを変化させる。
なお、バックオフ因子の値Bfの値を変化させる場合には、上記処理において、コンテンションウィンドウの初期値Wを、バックオフ因子の値Bfと置き換えて考えればよい。
As described above, by changing the initial value W of the contention window, the supply traffic amount G and the transmission failure probability Pf estimated in step S910 are changed in the next cycle.
When the value of the back-off factor value Bf is changed, the initial value W of the contention window may be replaced with the back-off factor value Bf in the above processing.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、基地局10のW(Bf)制御部14及び制御信号生成部15、ならびに、端末局20の再送回数管理部22、バックオフ時間管理部23、及び、パケット生成部24は、専用のハードウェア(例えば、ワイヤードロジック等)により実現されるものであってもよく、また、メモリおよびCPU(中央処理装置)により構成され、プログラムをメモリからロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。また、基地局10のW(Bf)制御部14及び制御信号生成部15、ならびに、端末局20の再送回数管理部22、バックオフ時間管理部23、及び、パケット生成部24を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、必要な処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the W (Bf)
また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a storage device such as a hard disk built in the computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
10…基地局
11、16、21…受信部
12、17、25…送信部
13…転送部
14…W(Bf)制御部
141…S測定部
142…W(Bf)算出部
143…記録部
15…制御信号生成部
20…端末局
22…再送回数管理部
23…バックオフ時間管理部
24…パケット生成部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
他の通信装置からランダムアクセスを受ける通信装置が、
前記他の通信装置からの供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定し、推定した現在の供給トラヒック量及び送信失敗確率と、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率とから目標とする供給トラヒック量を算出し、この算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より大きければ現在のコンテンションウィンドウの初期値を小さく、算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より小さければ現在のコンテンションウィンドウ初期値を大きくし、当該コンテンションウィンドウ初期値を前記他の通信装置へ通知し、
ランダムアクセスを行なう前記他の通信装置が、
前記通信装置から受信したコンテンションウィンドウ初期値によりバックオフ時間を決定する、
ことを特徴とするバックオフプロトコル最適制御方式。 A back-off protocol optimal control method in a wireless communication system comprising a plurality of communication devices and controlling a random access traffic amount by a back-off protocol,
A communication device that receives random access from another communication device
Estimate the supply traffic amount and transmission failure probability from the other communication devices, and target supply traffic amount from the estimated current supply traffic amount and transmission failure probability, and the previously estimated supply traffic amount and transmission failure probability If the calculated target supply traffic volume value is larger than the current supply traffic volume, the initial value of the current contention window is decreased, and if the calculated target supply traffic volume value is smaller than the current supply traffic volume, Increase the current contention window initial value, notify the other contention device of the contention window initial value,
The other communication device that performs random access,
A back-off time is determined by an initial contention window value received from the communication device;
Backoff protocol optimal control method characterized by that.
ランダムアクセスパケットに再送回数を示す情報を埋め込んで送信し、
他の通信装置からランダムアクセスを受ける前記通信装置は、
前記他の通信装置から受信したランダムアクセスパケット内の再送回数の情報を用い、再送回数毎のスループットを算出することにより供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 The other communication device that performs random access is:
Embed information indicating the number of retransmissions in a random access packet and send it,
The communication device receiving random access from another communication device is:
Using the information on the number of retransmissions in the random access packet received from the other communication device, and estimating the supply traffic amount and the transmission failure probability by calculating the throughput for each number of retransmissions,
The back-off protocol optimal control method according to claim 1.
推定した供給トラヒック量と送信失敗確率の組み合わせを記録部へ記録し、適切な供給トラヒック量を算出するための所定の条件を満たす、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率のデータを当該記録部から読み出して、目標とする供給トラヒック量を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 The communication device receiving random access from another communication device is:
The combination of the estimated supply traffic amount and the transmission failure probability is recorded in the recording unit, and the previously estimated supply traffic amount and transmission failure probability data satisfying a predetermined condition for calculating an appropriate supply traffic amount are recorded. To calculate the target supply traffic volume,
The back-off protocol optimal control method according to claim 1.
目標供給トラヒック量を算出できず、かつ、これまでに目標供給トラヒック量を算出できていた場合、過去に算出した目標供給トラヒック量の値と現在の供給トラヒック量とを比較してコンテンションウィンドウの初期値を変化させる、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 The communication device receiving random access from another communication device is:
If the target supply traffic volume cannot be calculated and the target supply traffic volume has been calculated up to now, the target supply traffic volume calculated in the past is compared with the current supply traffic volume. Change the initial value,
The back-off protocol optimal control method according to claim 1.
目標とする供給トラヒック量を算出できず、かつ、これまでに目標とする供給トラヒック量を算出できていなかった場合、現在のコンテンションウィンドウの初期値を変動させて前記他の通信装置へ通知し、所定の時間後に、再び目標供給トラヒック量の算出を行ってコンテンションウィンドウの初期値を変化させ、他の通信装置へ通知する、
ことを特徴とする請求項1に記載のバックオフプロトコル最適制御方式。 The communication device receiving random access from another communication device is:
If the target supply traffic volume cannot be calculated and the target supply traffic volume has not been calculated so far, the initial value of the current contention window is changed and notified to the other communication device. Then, after a predetermined time, the target supply traffic amount is calculated again to change the initial value of the contention window and notify other communication devices.
The back-off protocol optimal control method according to claim 1.
前記端末局からの供給トラヒック量及び送信失敗確率を推定し、推定した現在の供給トラヒック量及び送信失敗確率と、過去に推定した供給トラヒック量及び送信失敗確率とから目標とする供給トラヒック量を算出し、この算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より大きければ現在のコンテンションウィンドウの初期値を小さく、算出した目標供給トラヒック量の値が現在の供給トラヒック量より小さければ現在のコンテンションウィンドウ初期値を大きくする制御部と、
前記制御部により変化させたコンテンションウィンドウ初期値を端末局へ通知する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする基地局。 The base station in a wireless communication system, which comprises a base station and a plurality of terminal stations, and controls the amount of random access traffic from the terminal station by a back-off protocol,
Estimate the supply traffic amount and transmission failure probability from the terminal station, and calculate the target supply traffic amount from the estimated current supply traffic amount and transmission failure probability, and the previously estimated supply traffic amount and transmission failure probability If the calculated target supply traffic volume value is larger than the current supply traffic volume, the initial value of the current contention window is decreased, and if the calculated target supply traffic volume value is smaller than the current supply traffic volume, the current A control unit for increasing the initial contention window;
A control signal generation unit for notifying the terminal station of the contention window initial value changed by the control unit;
A base station comprising:
前記制御信号生成部は、前記制御部により変化させたバックオフ因子の値を端末局へ通知する、
ことを特徴とする請求項7に記載の基地局。 The control unit changes the value of the backoff factor instead of the initial value of the contention window,
The control signal generation unit notifies the terminal station of the value of the back-off factor changed by the control unit;
The base station according to claim 7.
前記基地局へ送信したランダムアクセスパケットの再送回数をカウントする再送回数管理部と、
前記再送回数管理部がカウントした再送回数を示す情報を、ランダムアクセスパケットに埋め込んで送信するパケット生成部と、
前記基地局から受信したコンテンションウィンドウ初期値によりバックオフ時間を決定するバックオフ時間管理部と、
を備えることを特徴とする端末局。 The terminal station in a wireless communication system, which comprises a base station and a plurality of terminal stations, and controls the amount of random access traffic from the terminal station by a back-off protocol,
A retransmission number management unit that counts the number of retransmissions of a random access packet transmitted to the base station;
A packet generation unit that embeds and transmits information indicating the number of retransmissions counted by the retransmission number management unit in a random access packet;
A back-off time management unit that determines a back-off time according to a contention window initial value received from the base station;
A terminal station comprising:
ことを特徴とする請求項9に記載の端末局。
The back-off management unit receives a back-off factor value instead of the contention window initial value, and determines a back-off time according to the received back-off factor value.
The terminal station according to claim 9.
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