JP4593426B2 - 無線端末及び無線トラフィック制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線端末及び無線トラフィック制御方法に関する。

従来より、主に有線ネットワークを対象として、帯域割り当てや優先制御などにより、アプリケーションに応じたサービス品質を保証する技術が知られている（例えば、非特許文献１，２参照）。
RFC2212, "Specification of guaranteed quality of service, Sep-97. RFC 2475, "An Architecture for Differentiated Services", Dec-98.

しかし、上述した従来の技術は、主として有線ネットワークを対象として設計された技術であり、無線ネットワーク特有の技術的事項を考慮していない。具体的な例としてＩＰパケット網を挙げて説明すれば、有線ネットワークにおいては、多くの場合、中継ノード毎にＩＰ（Internet Protocol）等のネットワーク層のプロトコル処理が行われるため、ＩＰアドレスによるユーザの識別や、より上位のＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＵＤＰ（User Datagram Protocol）ポート番号によるアプリケーションの識別が可能であり、これによりユーザ毎、アプリケーション毎の品質制御を実現することができる。しかしながら、無線ネットワークにおいては、レイヤ間で階層的なモビリティ管理を行わなければならないうえに、かつＩＰパケットと無線パケットの対応は一対一ではないために、末端の無線区間で物理層及びリンク層のリソースの割り当てを行うノード（基地局等）が、ＩＰなどの上位層の情報に応じた柔軟な品質制御を行うことは困難である。
また、非特許文献２記載の技術では、ユーザやアプリケーションの要求するサービス品質を比較的少数の有限個のクラスに対応させ、ネットワーク側においてクラスに応じたパケットの品質制御を行うが、このときのクラスの数に制限があるために、クラスの定義を作成するためには慎重かつ手間の掛かる作業が必要であり、またユーザの多様な要求には必ずしも応えられない。
また、移動通信システムにおいては、無線区間のリソースが最も希少であり、限られた無線リソースを使って、いかにユーザやアプリケーションの要求を満たすかが重要である。

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、無線区間に流入するトラフィック量を、無線端末において自立分散的に制御することにより、柔軟な無線トラフィック制御を実現することのできる無線端末及び無線トラフィック制御方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る無線端末は、自無線端末のスループットの変動の特性を表す数値である変動係数を一定周期毎に計算する変動係数計算手段と、無線システム固有の変動係数よりも小さな変動係数の値である所定の目標変動係数と前記算出された変動係数とを比較し、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも小さい場合にはスループット規制値を増加させ、一方、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも大きい場合にはスループット規制値を減少させるスループット規制値設定手段と、前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御するスループット制御手段と、を備え、前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各手段から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする。
前記変動係数は、スループットの標準偏差をスループットの平均値で割った値であることを特徴とする。

本発明に係る無線端末は、スループットの抑制期間以外の非抑制期間の自無線端末のスループットと、前記抑制期間及び前記非抑制期間の時間比率とに基づき、目標スループット比率を満足するように、前記抑制期間に適用するスループット規制値を設定するスループット規制値設定手段と、前記抑制期間において前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御するスループット制御手段と、を備え、前記目標スループット比率は、非優先トラフィックを発生する自無線端末のスループットが、優先トラフィックを発生する他の無線端末のスループットに対して、相対的にどの程度に抑制されるべきかを示す指標であり、前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各手段から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする。

本発明に係る無線トラフィック制御方法は、無線端末における無線トラフィック制御方法であって、前記無線端末のスループットの変動の特性を表す数値である変動係数を一定周期毎に計算する過程と、無線システム固有の変動係数よりも小さな変動係数の値である所定の目標変動係数と前記算出された変動係数とを比較し、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも小さい場合にはスループット規制値を増加させ、一方、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも大きい場合にはスループット規制値を減少させる過程と、前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御する過程と、を含み、前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各過程から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする。
前記変動係数は、スループットの標準偏差をスループットの平均値で割った値であることを特徴とする。

本発明に係る無線トラフィック制御方法は、無線端末における無線トラフィック制御方法であって、スループットの抑制期間以外の非抑制期間の前記無線端末のスループットと、前記抑制期間及び前記非抑制期間の時間比率とに基づき、目標スループット比率を満足するように、前記抑制期間に適用するスループット規制値を設定する過程と、前記抑制期間において前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御する過程と、を含み、前記目標スループット比率は、非優先トラフィックを発生する自無線端末のスループットが、優先トラフィックを発生する他の無線端末のスループットに対して、相対的にどの程度に抑制されるべきかを示す指標であり、前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各過程から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする。

本発明によれば、無線端末において、自立分散的に、無線区間に流入するトラフィック量を制御することができる。これにより、柔軟な無線トラフィック制御を実現することが可能になる。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る移動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、無線端末１は、基地局２との無線区間において無線リンク３を確立し、データを送受信する。その図１に示す移動通信システムにおいては、優先されるべきトラフィックを発生させる無線端末１と、そうでない非優先のトラフィックを発生させる無線端末１とが混在し、各無線端末１が無線区間における通信帯域幅（スループット）を共有している。

本実施形態では、そのような無線環境下において、トラフィックの優先度に則した品質制御を実現するために、非優先トラフィックを発生する無線端末１上で自立分散的にスループットを抑制する。このために、無線端末１は、非優先トラフィックに許されるスループットの最大値（スループット規制値）を求める手段を備える。

以下、実施例を挙げて、本実施形態に係る無線端末及び無線トラフィック制御方法について詳細に説明する。

図２を参照して、本発明の実施例１を説明する。図２は、本発明の実施例１の無線端末１に係る無線トラフィック制御機能のブロック構成図である。この無線トラフィック制御機能は、非優先トラフィックの発生時に有効となるように、無線端末１においてその動作が制御される。

初めに、本実施例１に係る変動係数及び目標変動係数について説明する。
１台の無線端末１についてみれば、何も抑制せずに利用可能なスループットは、無線チャネルのフェージングや他の無線端末１とのスループットの競合等の変動要因によって常に変動する。このスループットの変動の特性を表す数値を変動係数と称する。変動係数としては、例えば、スループットを統計処理した値が利用可能である。具体的な例を挙げれば、スループットの標準偏差をスループットの平均値で割った値を変動係数として用いることができる。

スループットを抑制しない場合、その無線端末１に係る変動係数の値は、無線システムの特性に依存するある特定の値（システム固有の変動係数）として表される。一方、スループットを抑制する場合、その抑制されたスループットが本来利用可能なスループットよりも十分低ければ、上記した変動要因の影響を受け難くなるので、変動係数はシステム固有の変動係数よりも小さくなる。本実施例１においては、その変動係数に係る知見に基づき、システム固有の変動係数よりも小さな変動係数の値を目標変動係数に設定することにより、スループットの抑制を行う。

図２において、無線端末１は、目標変動係数記憶部１１、スループット測定部１２、スループット変動係数計算部１３、スループット規制値設定部１４及びスループット制御部１５を備える。
目標変動係数記憶部１１は、目標変動係数を予め記憶している。スループット測定部１２は、スループット制御値に基づき、スループットの測定を行う。変動係数計算部１３は、その測定されたスループット測定値から、変動係数を計算する。その変動係数は、一定周期毎に算出する。

スループット規制値設定部１４は、その算出された変動係数を目標変動係数記憶部１１に記憶されている目標変動係数と比較し、その比較結果に応じてスループット規制値を設定する。スループット規制値には、予め初期値が設定される。スループット規制値の設定方法を具体的に説明すれば、変動係数が目標変動係数よりも小さい場合には、スループットを抑制しすぎているので、スループット規制値を増加させる。一方、変動係数が目標変動係数よりも大きい場合には、スループットの抑制が不十分であるので、スループット規制値を減少させる。

スループット制御部１５は、スループット規制値設定部１４により設定されたスループット規制値を超えない範囲で、自無線端末１のスループットを制御する。その制御結果としてのスループット制御値がスループット制御部１５から出力される。

上述した実施例１によれば、非優先トラフィックを発生する無線端末１のスループットを、優先トラフィックを発生する他の無線端末１のスループットに対して、常に一定の割合だけ低くなるように制御することができる。これにより、無線区間に流入するトラフィック量は、トラフィックの優先度に応じて適切に制御される。

図３を参照して、本発明の実施例２を説明する。図３は、本発明の実施例２の無線端末１に係る無線トラフィック制御機能のブロック構成図である。この無線トラフィック制御機能は、非優先トラフィックの発生時に有効となるように、無線端末１においてその動作が制御される。

図３において、無線端末１は、目標スループット比率記憶部２１、抑制期間発生部２２、スループット測定部２３、スループット規制値設定部２４及びスループット制御部２５を備える。

目標スループット比率記憶部２１は、目標スループット比率を予め記憶している。目標スループット比率とは、非優先トラフィックを発生する自無線端末１のスループットが、優先トラフィックを発生する他の無線端末１のスループットに対して、相対的にどの程度に抑制されるべきかを示す指標である。

抑制期間発生部２２は、スループットを抑制する期間（抑制期間）を発生する。抑制期間の長さ及び発生周期は、任意に設定可能である。抑制期間と、それ以外のスループットを抑制しない期間（非抑制期間）とは交互に繰り返される。

スループット測定部２３は、非抑制期間において、スループット制御値に基づき、スループットの測定を行う。これにより、非抑制期間のスループットが測定される。

スループット規制値設定部２４は、その測定された非抑制期間のスループット測定値と、抑制期間及び非抑制期間の時間比率とに基づき、目標スループット比率記憶部２１に記憶されている目標スループット比率を満足するように、抑制期間に適用するスループット規制値を設定する。具体的には、十分に長い期間で見たときの自無線端末１のスループットが目標スループット比率を満足することを算出条件として、抑制期間に適用するスループット規制値を算出する。

スループット制御部２５は、スループット規制値設定部２４により設定されたスループット規制値を超えない範囲で、自無線端末１の抑制期間のスループットを制御する。一方、非抑制期間においては、スループットの抑制は行わない。その制御結果としてのスループット制御値がスループット制御部２５から出力される。

上述した実施例２によれば、非優先トラフィックを発生する無線端末１のスループットを、目標スループット比率を満足するように制御することができる。これにより、無線区間に流入するトラフィック量は、トラフィックの優先度に応じて適切に制御される。

上述したように本実施形態によれば、無線端末１において、自立分散的に、無線区間に流入するトラフィック量を制御することができる。これにより、無線端末１においては全ての通信処理レイヤの情報にアクセスすることができるので、各種の無線リソースの使用状況（例えば、物理・リンクレイヤの情報、測定して得られた物理・リンクレイヤの推定情報等）に応じた柔軟な無線トラフィック制御を行うことが可能になる。さらには、アプリケーションやサービスに応じた柔軟な無線トラフィック制御を行うことができる。

また、本実施形態によれば、無線区間に流入するトラフィック量をトラフィックの優先度に応じて制御することができる。

また、移動通信システムにおいては、無線区間のリソースが最も希少であると考えられるが、その限られたリソースを有効に使用してユーザやアプリケーションの要求を満たすように制御することが可能になる。これにより、上位層の情報に応じた柔軟な品質制御や、ユーザの品質に対する多様な要求に応えることに寄与することができる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態に係る移動通信システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１の無線端末１に係る無線トラフィック制御機能のブロック構成図である。 本発明の実施例２の無線端末１に係る無線トラフィック制御機能のブロック構成図である。

符号の説明

１…無線端末、２…基地局、３…無線リンク、１１…目標変動係数記憶部、１２，２３…スループット測定部、１３…スループット変動係数計算部、１４，２４…スループット規制値設定部、１５，２５…スループット制御部、２１…目標スループット比率記憶部、２２…抑制期間発生部

Claims (6)

1. 自無線端末のスループットの変動の特性を表す数値である変動係数を一定周期毎に計算する変動係数計算手段と、
   無線システム固有の変動係数よりも小さな変動係数の値である所定の目標変動係数と前記算出された変動係数とを比較し、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも小さい場合にはスループット規制値を増加させ、一方、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも大きい場合にはスループット規制値を減少させるスループット規制値設定手段と、
   前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御するスループット制御手段と、を備え、
   前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各手段から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする無線端末。
2. 前記変動係数は、スループットの標準偏差をスループットの平均値で割った値であることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. スループットの抑制期間以外の非抑制期間の自無線端末のスループットと、前記抑制期間及び前記非抑制期間の時間比率とに基づき、目標スループット比率を満足するように、前記抑制期間に適用するスループット規制値を設定するスループット規制値設定手段と、
   前記抑制期間において前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御するスループット制御手段と、を備え、
   前記目標スループット比率は、非優先トラフィックを発生する自無線端末のスループットが、優先トラフィックを発生する他の無線端末のスループットに対して、相対的にどの程度に抑制されるべきかを示す指標であり、
   前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各手段から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする無線端末。
4. 無線端末における無線トラフィック制御方法であって、
   前記無線端末のスループットの変動の特性を表す数値である変動係数を一定周期毎に計算する過程と、
   無線システム固有の変動係数よりも小さな変動係数の値である所定の目標変動係数と前記算出された変動係数とを比較し、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも小さい場合にはスループット規制値を増加させ、一方、前記算出された変動係数が目標変動係数よりも大きい場合にはスループット規制値を減少させる過程と、
   前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御する過程と、を含み、
   前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各過程から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする無線トラフィック制御方法。
5. 前記変動係数は、スループットの標準偏差をスループットの平均値で割った値であることを特徴とする請求項４に記載の無線トラフィック制御方法。
6. 無線端末における無線トラフィック制御方法であって、
   スループットの抑制期間以外の非抑制期間の前記無線端末のスループットと、前記抑制期間及び前記非抑制期間の時間比率とに基づき、目標スループット比率を満足するように、前記抑制期間に適用するスループット規制値を設定する過程と、
   前記抑制期間において前記スループット規制値の範囲内で無線区間のスループットを制御する過程と、を含み、
   前記目標スループット比率は、非優先トラフィックを発生する自無線端末のスループットが、優先トラフィックを発生する他の無線端末のスループットに対して、相対的にどの程度に抑制されるべきかを示す指標であり、
   前記無線端末は、非優先トラフィックの発生時に、前記各過程から成る無線トラフィック制御機能を有効にすることを特徴とする無線トラフィック制御方法。

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