JP4488467B2 - データパケットをコネクション指向で伝送する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、中央ユニットと複数の加入者との間においてフレーム指向型の通信システム内でデータパケットを伝送し、前記の中央ユニットと加入者との間でユーザデータパケットおよび制御データパケットを交換する、データパケットの伝送方法に関する。
【０００２】
中央制御形通信ネットワークには、たとえば ETSI プロジェクト HYPERPLAN Typ 2 による中央制御形セルラ無線ネットワークには、複数の端末を接続可能な中央ユニットＺＥが設けられている（図１参照）。このような無線ネットワークはコネクション指向で動作し、つまりネットワークまたは中央ユニットＺＥに接続された他の加入者ないしはその加入者の端末とデータを交換できるようになる前に、少なくとも１つのコネクションを確立する必要がある。各端末には、共通に利用される媒体においてそれらが必要とするデータレートが、加入者の要求に基づき中央ユニットにより割り当てられる。ＡＴＭの場合に該当するように、１人の加入者の端末に対し２つ以上のアクティブな仮想コネクションを同時にもたせることができる。このようなネットワークの１つの実現形態によれば、端末のリソース要求（Ressource-Request）も中央ユニットＺＥのリソース割り当て（Ressource-Grants）もコネクションごとに実行され、つまり端末はそのコネクションごとに、送る必要のあるデータパケット量を伝送する。なお、ここでは媒体におけるデータレートの供給をリソースとみなし、その間にデータを伝送することができる。それに応じて中央ユニットＺＥは、端末Ｔそれぞれのコネクションごとにリソース割り当てを送信する。コネクションごとのリソース割り当てにあたり、１つのコネクションに対する送信データパケットの帰属性が中央ユニットＺＥの割り当てによって明示的に与えられ、つまりその情報はすでに中央ユニットＺＥ内に存在しており、それゆえ端末から付加的に伝送しなくてもよい。
【０００３】
上述の無線ネットワークの場合、伝送すべきデータに対し２つの異なるデータパケットサイズが設定されている。これによれば短いパケット（約６ｂｙｔｅ；ショートデータコンテナ：ＫＤ）は制御情報の伝送に用いられ、つまりこれはユーザデータではなくネットワークの制御および管理に用いられ、したがってたとえばコネクションを確立したり各端末を結びつけたりハンドオーバを実行したり、あるいは受信エラーのデータパケットを再度要求したりするために用いられる。ロングデータコンテナＬＤは約５４ｂｙｔｅの長さをもち、通常の事例ではユーザデータを伝送するために用いられる。また、純粋なユーザデータに加えて、ユーザデータと非常に密接に関連するいくつかの別の情報も含まれており、たとえばシーケンス番号や誤り検出用のチェックサムなどである。
【０００４】
ダウンリンク方向（中央ユニットから端末への方向）での送信もアップリンク方向（端末から中央ユニットへの方向）での送信も、図２に示されているように最初の複数の制御データパケットＫＤとそれに続く複数のユーザデータパケットＬＤとによって構成されている。制御データパケットＫＤとユーザデータパケットＬＤの正確な個数は、中央ユニットＺＥによりリソース割り当ての中で規定される。
Raychaudhuri D. 等による刊行物 "WATM net: A prototype wireless ATM system for multimedia personal communication", IEEE International Conference on Communications (ICC), US, New York, IEEE, 23. 6. 1996, p. 469 - 477 から、中央ユニットと多数の加入者との間のフレーム指向型による通信システムにおける伝送方法が公知である。この場合、ユーザデータパケットおよび制御データパケットが交換される。コネクション指向型の伝送のため、データセルのヘッダ内に識別子が収容されている。
【０００５】
発明の利点
請求項１記載の構成によればたとえば、加入者もしくはその端末ごとのリソース割り当てにあたり中央ユニットへ、加入者もしくは端末のいずれのコネクションに受信データパケットが属するのかの事前情報を与えることができるようになる。このことは、文献［１］に詳しく文献［２］では基本的なポイントについて記載されているようなトラフィッククラスごとのリソース要求もしくはリソース割り当てについても同様にあてはまる（［１］：第８．２章、DynPara-PDU ［２］：第４章）。
【０００６】
伝送されたユーザデータパケット用コンテナが加入者のいずれのコネクションに属するのかを表す識別子を伝送フレーム内に収容することによって、それ自体はコネクションに関する情報をもたないデータパケットの明確な識別が可能となる。
【０００７】
有利には、この識別子を既存の制御データパケット内に収容させることができる。そのようにすれば、現にあるデータフォーマットをそのために変更せずに済むフレキシブルな方法が得られる。また、この識別子を複数の制御データパケットに分けてもよい。
【０００８】
中央ユニットと加入者との間の取り決めによりユーザデータパケット用のコンテナをそれぞれ複数の制御データパケットで満たせば、本発明による方法を容易にインテグレーションできる。これにより、既存のまたは将来の伝送規格に容易にインテグレーション可能なフレキシブルなデータ構造が得られる。
【０００９】
本発明による方法はたとえば、伝送リソースが加入者ごとに割り当てられて、加入者もしくはその端末自体がそれぞれ異なるコネクションのユーザデータパケットを選択するような通信システムにおいて有利である。
【００１０】
本発明による方法を、１つの端末が非常に多くのコネクションを処理する場合に適用すると格別有用である。
【００１１】
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。
【００１２】
図３および図４は、情報エレメントの構造を示す図である。
【００１３】
図５は、１つの端末に対するユーザデータパケット用のコンテナの割り当てを示す図である。
【００１４】
図６〜図１３は、別の情報エレメントのフォーマットを示す図である。
【００１５】
図１４は、ユーザデータパケット用のコンテナを制御データパケットで満たす様子を示す図である。
【００１６】
実施例の説明
冒頭で述べた HYPERPLAN Type 2 通信ネットワークの場合、それぞれ違う容量をもつ２つの異なる種類のデータコンテナが存在する。約６ｂｙｔｅの長さをもつデータパケットには通常、制御情報が含まれている。このデータパケットのことを、以下では制御データパケットＫＤと称する。また、約５４ｂｙｔｅの長さをもつデータパケットすなわち最初に挙げたデータパケットの倍数のデータ容量をもつデータパケットには、ユーザデータのほかに１つの短いヘッダフィールドだけが含まれており、このフィールド内にはじかにコンテナ内容に属するデータたとえばシーケンス番号や誤り訂正ビットなどがおかれている。このようなデータパケットのことを、以下ではユーザデータパケットＬＤと称する。ユーザデータパケットＬＤおよび制御データパケットＫＤは中央ユニットＺＥと加入者端末Ｔとの間で交換され、その際、フレーム指向の伝送が適用される（図１）。
【００１７】
端末は中央ユニットＺＥに対し、所定数のユーザデータパケットＬＤと所定数の制御データパケットＫＤを要求する。場合によってはユーザデータパケットＬＤだけを要求することもでき、その場合には制御データパケットＫＤを自動的に中央ユニットＺＥから供給させることができる。このような要求は、所要容量に関する端末内部の計算に基づき行われる。そのようにする代わりに、コネクションごとまたはコネクションクラスごとの要求も実現可能である。本発明による方法にとって重要なことは単に、端末から送られるユーザデータパケットＬＤがいずれの仮想コネクションに属するのかという情報が中央ユニットＺＥにはない、ということだけである。この情報は本発明による方法の場合、情報エレメントＩＥ内の識別子ＣＩＤ（コネクションＩＤ, Connection-ID）を用いて伝送される。そしてこの情報エレメントＩＥは、これは制御情報であるので有利には伝送フレーム内の制御データパケットＫＤに収容される。
【００１８】
この情報エレメントＩＥには、ユーザデータパケットＬＤに属するコネクションに関する情報がコネクション識別子ＣＩＤ（コネクションＩＤ）のかたちで含まれており、このＩＤは HYPERPLAN Type 2 システムにおいてすでに存在しているものである。コネクションＩＤのほか、そのコネクションのユーザデータパケットＬＤの個数を伝送する必要がある。代替としてまたは同時に適用できる他の解決手段は、後に続くユーザデータパケットごとにコネクションＩＤを伝送することであり、つまり１つのコネクションに複数のユーザデータパケットＬＤが属しているならば、コネクションＩＤが複数回送信される。このような第２の可能性は殊に、２つまたはそれよりも僅かなユーザデータパケットＬＤをもつコネクションのために提案されるものであり、それというのもこの場合にはユーザデータパケットＬＤの個数のためのフィールドを省略できるからである。実現にあたり格別有利であるのは、両方の可能性を利用できることであり、端末により所定の時点で１つの可能性を固定的に選択するか、または端末がそのつどの状況でそれぞれ最も好適な方法つまり最も僅かなデータしか発生させない方法を探し出すことである。これら両方の情報エレメントＩＥは、図３および図４に示されているような基本構造をもつことになる。これら両方の種類の情報エレメントはたとえば、有利にはヘッダフィールド内にある情報エレメントＩＥ用識別子（ＩＥタイプ）がそれぞれ異なることによって区別することができる。また、付加的な判別ビットをもつ同じ識別子を用いることも可能である。
【００１９】
以下の実施例ではいくつかのパラメータが、HYPERPLAN Type 2 通信ネットワークの目下の規格に対応するように使用される。ここでは２つの方法について述べる。第１の方法では情報エレメントＩＥ内に、アクティブな仮想コネクションごとにそれぞれ２つのフィールドが含まれている。その際、第１のフィールドはコネクションの識別子（コネクションＩＤ）を収容しており、第２のフィールドはこのコネクションに続くユーザデータパケットＬＤの個数を収容している。これに対し第２の方法では、コネクションＩＤをもつフィールドだけしか使用されない。この場合には後続のユーザデータパケットＬＤの各々に対しそれに属するコネクションＩＤが送信され、つまり１つのコネクションに対し２つのユーザデータパケットＬＤが伝送されるならば、リストにも２度にわたり同じコネクションＩＤが示される。
【００２０】
この実例のために、図１に示されているような１つまたは複数の端末の接続された中央制御形通信ネットワークが用いられる。さらにここでこの実例のために想定されている１つの端末は、中央ユニットＺＥを介してネットワークと５つの仮想コネクションをもっている（コネクションＩＤ１〜５）。そしてこれらのコネクションに対し端末は、すべてのコネクションのためのデータレート要求を送信する。この要求に基づき中央ユニットＺＥは、端末に対し所定のデータ量を割り当てる。その後、端末は割り当てられたその容量を自由に使用することができる。ここでは、端末に対し１０個のユーザデータパケットＬＤが割り当てられているものとする。これらは図５に示されているように端末によって配分される。
【００２１】
制御データパケットＫＤのための最小単位としてここでは３２ｂｉｔが採用され、その理由から情報エレメントＩＥも、それを制御データパケットＫＤ用のコンテナに効率的にパックする目的で３２ｂｉｔの細分性をもっている。前述の６ｂｙｔｅはこの個所では用いない。その理由は残りの２ｂｙｔｅ内には誤り保護ＣＲＣだけしか存在せず、これはこの考察にとっては重要ではないからである。コネクションＩＤの長さについて６ｂｉｔが採用され、ユーザデータパケットＬＤの個数をもつフィールドについても同様に６ｂｉｔが採用される。その結果、図６もしくは図７に示された第１の方法による情報エレメントの図面が得られ、つまりデータの伝送される各コネクションごとにコネクションＩＤもユーザデータパケットＬＤの個数も伝送される。ここで値１をもつＩＥタイプというフィールドは、既述のようにフィールドが占有されていることを意味する。また、情報エレメントＩＥの長さは、３２ｂｉｔ単位のうちいくつが用いられるのかを表す（ここでは２）。
【００２２】
第２の方法による実例は同じ基本的なパラメータを使うが、６つの割り当てられたユーザデータパケットＬＤしかもたず、それらは端末により図８に示されているようにして配分される。そこから情報エレメント全体について、図９および図１０に示されているような配置が得られる。値２をもつＩＥタイプのフィールドは、ユーザデータパケットごとの識別子を表す。なお、この場合には、コネクションごとにごく僅かなユーザデータパケットＬＤしか存在しなければ、第１の方法よりも効率的に情報伝送の変換が行われる。
【００２３】
これら両方の方法の組み合わせを新たな情報エレメントの開始により行うことができ、この場合、その情報エレメントはそれぞれ別の方法を使用する。これについて実例として、図１１に示したユーザデータパケットＬＤの配分を前提とする。これら合わせて１３個のユーザデータパケットＬＤを、図１２および図１３に示されているようにして最も効率的にアドレッシングすることができる。別の可能性として挙げられるのは付加的な付加的な短いフィールドを挿入することであって、このフィールドによりそれぞれ２つの６ｂｉｔフィールドについて、それらがコネクションＩＤのために用いられるのか、ユーザデータパケットＬＤの個数のフィールドに用いられるのか（第１の方法）、あるいは２つのコネクションＩＤのために用いられるのかが決定される。
【００２４】
たとえば、加入者もしくはその端末Ｔが緊急の制御情報を伝送したい事例の場合、本発明によれば端末Ｔに対し、ユーザデータパケットＬＤのためのコンテナを複数の制御データパケットＫＤで満たす可能性が与えられる。しかしそのためには１つの制御データパケット内に、後続のユーザデータ用コンテナの内容に関する情報を収容しておく必要がある。また、構造のユーザデータパケット用コンテナのいずれのことを指しているのかに関する情報も含める必要がある。これについては図１４に矢印によって示されている。つまりこの場合、伝送フレーム内でユーザデータパケットＬＤ用の１つのコンテナが新たな制御データパケットＫＤで満たされる。とはいえこのためには、ユーザデータをもつ通常のコンテナであることが中央ユニットＺＥに対し既知でなければならない。この目的で本発明によれば中央ユニットＺＥと加入者Ｔとの間で取り決めが行われ、ユーザデータパケットＬＤ用のコンテナが制御データパケットＫＤで満たされ、それらはいっしょに伝達されそしてそれらによって、ユーザデータパケット用コンテナが伝送フレーム内でそれぞれ制御データパケットＫＤで満たされる、とされる。この場合、様々なやり方によって取り決めが行われる。
【００２５】
１．端末は先行する制御データパケットＫＤにおいてそのことを通告する。このことは、ユーザデータパケットＬＤの評価の前に制御データパケットＫＤを評価することを前提とする。
【００２６】
２．この場合、ユーザデータパケットＬＤのヘッダフィールド内でモードが通告され、
３．ユーザデータパケット用の１つのコンテナを制御データパケットで満たすことができるよう、中央ユニットＺＥに対し端末Ｔにより要求が伝達され、
４．一定の取り決めが定められて、端末Ｔによる所定数の制御データパケットＫＤの要求からはその代わりに、制御データパケットＫＤで満たすためのユーザデータパケットＬＤ用のコンテナが割り当てられる。
【００２７】
ユーザデータパケットＬＤ用のコンテナに収容される各制御データパケットＫＤは有利には１つのサブフレーム内にまとめられており、これはその外側のフォーマットでユーザデータパケットＬＤのフォーマットに整合されており、これはたとえ目下伝送すべき制御データパケットＫＤの個数がコンテナを完全に満たすのには十分でなくてもそのようにされている。
【００２８】
制御データパケットＫＤによってユーザデータパケットＬＤ用のコンテナを満たすための詳しい説明は、WO 00/49770 に記載されている。
【００２９】
文献：
１．D. Petras, "Entwicklung und Leistungsbewertung einer ATM-Funkschnittstelle", Dissertation an der RWTH Aachen, Aachen 1998
2. D. Petras, U. Vornefeld, "Joint Performance of DSA++MAC Protocol for wireless ATM under realistic traffic and channel models" wmATM' 98, Hangzhou, China 1998
【図面の簡単な説明】
【図１】 フレーム指向の伝送が適用される中央ユニットＺＥと加入者端末Ｔとのデータ交換の様子を示す図である。
【図２】 複数の制御データパケットＫＤとそれに続く複数のユーザデータパケットＬＤとから成る伝送フレームを示す図である。
【図３】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図４】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図５】 １つの端末に対するユーザデータパケット用のコンテナの割り当てを示す図である。
【図６】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図７】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図８】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図９】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図１０】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図１１】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図１２】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図１３】 情報エレメントの構造を示す図である。
【図１４】 ユーザデータパケット用のコンテナを制御データパケットで満たす様子を示す図である。

Claims (10)

1. 中央ユニット（ＺＥ）と複数の加入者（Ｔ）との間においてフレーム指向型の通信システム内でデータパケットを伝送し、前記の中央ユニット（ＺＥ）と加入者（Ｔ）との間でユーザデータパケット（ＬＤ）および制御データパケット（ＫＤ）を交換する、データパケットの伝送方法において、
   複数のユーザデータパケットまたは制御データパケットを１つの伝送フレーム内のコンテナにそれぞれ収容し、
   前記伝送フレーム内でのコネクション指向型の伝送のために制御データパケット（ＫＤ）内の情報エレメント（ＩＥ）に識別子（ＣＩＤ）を収容し、該識別子は、加入者（Ｔ）から中央ユニット（ＺＥ）へ伝送されるユーザデータパケット（ＬＤ）用の１つまたは複数の後続のコンテナがいずれのコネクションに属するのかを表し、
   加入者（Ｔ）と中央ユニット（ＺＥ）との間で取り決めが行われ、ユーザデータパケット（ＬＤ）用のコンテナが、いっしょに伝達される制御データパケットで満たされ、ユーザデータ用の後続のコンテナの内容に関する制御データパケット内の情報に基づき、伝送フレーム内のユーザデータパケット（ＬＤ）用のいずれのコンテナがそれぞれ制御データパケット（ＫＤ）で満たされるのかが定められることを特徴とする、
   データパケットの伝送方法。
2. 前記識別子（ＣＩＤ）を少なくとも１つの制御データパケット（ＫＤ）内に収容する、請求項１記載の方法。
3. 前記識別子（ＣＩＤ）は、１つのコネクションのユーザデータパケット（ＬＤ）用の後続のコンテナのためのコネクション識別子を少なくとも有する、請求項１または２記載の方法。
4. 前記情報エレメント（ＩＥ）を、アクティブなコネクションごとに２つの形式のフィールドに分割し、コネクション識別子（ＣＩＤ）のための第１のフィールドと、個々のコネクションのための後続のユーザデータパケット（ＬＤ）用のコンテナの個数のための第２のフィールドとに分ける、請求項３記載の方法。
5. 前記情報エレメント（ＩＥ）内には、ユーザデータパケット（ＬＤ）用のコンテナの個数のためのフィールドを収容しないが、ユーザデータパケット（ＬＤ）用の各コンテナごとに情報エレメント（ＩＥ）内にコネクション識別子（ＣＩＤ）を設定する、請求項３記載の方法。
6. 前記情報エレメント（ＩＥ）において、収容されているフィールドの形式を情報エレメント（ＩＤ）のヘッダ内で通報する、請求項４または５記載の方法。
7. 情報エレメント（ＩＥ）内に情報フィールド（ＩＥ）の長さを表すフィールドを設ける、請求項３から６のいずれか１項記載の方法。
8. 情報エレメント（ＩＥ）内にフィールドを設け、該フィールドは、コネクション識別子またはユーザデータパケット（ＬＤ）用のコンテナの個数のために設けられた２つのフィールドについて、それらのフィールドがコネクション識別子とユーザデータパケット（ＬＤ）用のコンテナの個数のために設けられているのか、またはコネクション識別子のためにのみ用いられるのかを定める、請求項３から７のいずれか１項記載の方法。
9. 中央ユニット（ＺＥ）と加入者（Ｔ）との間のコネクションにより、伝送フレーム内でユーザデータパケット（ＬＤ）用のコンテナをそれぞれ複数の制御データパケット（ＫＤ）で満たすのかについて定める、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
10. 加入者または該加入者の端末（Ｔ）ごとに伝送リソースを割り当て、加入者または該加入者の端末（Ｔ）により種々のコネクションにおけるユーザデータパケット（ＬＤ）を選択する通信システムにおいて使用する、請求項１から９のいずれか１項記載の方法。

Images