JP4688156B2 - パケットスケジューリング方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線データ通信に好適なパケットのスケジューリング方法および装置に係り、特に、中継局を経由したP-MP方式の無線データ通信に好適なパケットスケジューリング方法および装置に関する。

送信機会の割り当て方法はスケジューリングと呼ばれ、最もシンプルなアルゴリズムのFIFO（First In First Out）では、全てのフローに対してキューが1本のみ用意され、入力パケットが到着順にキューイングされるとともに到着した順番でスケジューリングが行われる。すなわち、より早く到着したパケットがより早く出力される。しかしながら、FIFOでは電話やビデオなどの時間に厳しいリアルタイムトラフィックと、ファイル転送やWeb、Eメール等のノンリアルタイムトラフィックとが混在してキューイングされるため、サービス品質（QoS）を保証することが難しい。

一方、優先スケジューリングと呼ばれるアルゴリズムでは、フローの優先度に従って、そのフローのパケットに優先度が付される。ルータ等では優先度毎に独立なキューが用意され、パケットは、その優先度に対応したキューにキューイングされる。ルータ等では、最優先のキューにパケットが存在すれば、当該パケットがスケジューリングされる。したがって、優先度が２番目のキューのパケットがスケジューリングされるのは、最優先のキューにパケットが存在しない場合となる。

非特許文献１では、重み付けRR（Weighted Round Robin）というアルゴリズムが用いられる。このRRでは、フロー毎にキューが設けられ、フローを対応するキューにパケットがキューイングされる。このRRでは、各フローに順繰りにスケジュール機会が割り当てられるラウンドロビンのスケジューリングが採用され、一巡の中で、フロー毎に送出パケット数に重みをつけることでQoS制御が行なわれる。すなわち、優先度の高いフローでは送出パケット数が多くされ、優先度の低いフローでは送出パケット数が少なくされる。

非特許文献２には重み付けFQ（Weighted Fair Queuing）が開示されている。このWFQでは、フロー毎にキューが設けられ、同一フローのパケットは同一キューにキューイングされる。各フローには優先度に応じた重みが割り当てられており、仮想的に重み付けられたビット数だけ送出されるラウンドロビンが実施される。仮想的に送出されたビット数が、そのキューの先頭パケットのビット数に達した場合、実際に当該パケットがスケジューリングされる。

非特許文献３には、IEEE802.16（以降、802.16）と呼ばれる高速無線アクセスシステムが開示され、QoS制御機能をサポートすることが謳われている。802.16におけるQoSパラメータには、パケットの遅延時間やジッタ、伝送速度などがある。ここで、これらのパラメータは基地局内もしくは基地局−無線端末間で保証されるものであり、エンド−エンドのものではない。つまり、例えば下りリンクの場合、保証すべき遅延時間やジッタは、基地局がパケットを受け取ってから、それを無線端末に対して送信するまでの遅延時間やジッタである。なお、802.16には特に指定されたスケジューリングアルゴリズムは存在しない。
M. Katevenis, S. Sidiropoulos and C. Courcoubetis, "Weighted round-robin cell multiplexing in a general-purpose ATM switch chip," IEEE J. SAC, 1991. A. Parekh and R. Gallerger, "A generalized processor sharing approach to flow control in integrated services networks: the single node case," IEEE/ACM transaction on Networking, 1993. IEEE Standard for Local and metropolitan area networks - Part 16: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, IEEE 802.16 -2004, Oct, 2004.

従来の優先度スケジューリングでは、高い優先度を持つキューが空にならない限り次の優先度を持つキューのパケットが送出されないためにキュー間の不公平性が高かった。また、重み付けRRや重み付けFQは相対的なQoS制御であり、任意のQoSパラメータを絶対的に保証することができなかった。

802.16ではQoS保証が可能であるが、その具体的なスケジューリングアルゴリズムが規定されていない。そのため、802.16にはQoS保証の可能なスケジューリングアルゴリズムが必要となる。また、802.16を無線中継させたマルチホップネットワークを実現する際は、中継を考慮したスケジューリング手法の策定が必要である。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、中継局を経由したP-MP方式の無線データ通信において、QoS保証が可能であり、かつ中継局を経由したフローと中継局を経由しないフローとが公平に扱われるパケットスケジューリング方法および装置ならびに通信スケジューリング方法を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明は、無線基地局、無線中継局および複数の無線端末を含み、無線基地局と各無線端末とが直接または少なくとも一つの中継局を経由して、品質の保証されたパケットを交換するパケット交換網のスケジューリング方法において、以下のような手順を備えたことを特徴とする。

(1)前記無線基地局が、各パケットに保証された品質を識別する手順と、各パケットを保証品質に応じた優先度でスケジューリングする手順とを含み、保証品質が同一のパケット間では、中継局を経由するパケットが中継局を経由しないパケットよりも優先されることを特徴とする。

(2)前記中継局を経由するパケットは、中継局を経由することで損なわれる品質の相殺分だけ優先されることを特徴とする。

(3)前記中継局を経由するパケットは、中継局を経由することで生じる遅延時間だけ先行して処理されることを特徴とする。

(4)前記中継局を経由するパケットは、中継局の経由数に応じて優先されることを特徴とする。

(5)各パケットが複数のサービスクラスのいずれかに属し、各パケットにはサービスクラスに応じた品質が保証されており、前記スケジューリング手順は、最上位のサービスクラスから順に各サービスクラスにおいて、品質保証上の優先度が高いパケットをスケジューリングして下位のサービスクラスへ順次移行する手順と、品質保証上の優先度が高いパケットがスケジューリングされたのちに、最上位のサービスクラスから順に各サービスクラスにおいて、残りのパケットをスケジューリングして下位のサービスクラスへ順次移行する手順とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、以下のような効果が達成される。
上記した特徴(1)によれば、中継局を経由したフローのスケジューリング機会が中継局を経由しないフローのスケジューリング機会よりも優先されるので、中継局を経由することで生じるスケジューリング機会の遅れを補えるようになる。

上記した特徴(2)によれば、中継局を経由するパケットは、中継局を経由することで損なわれる品質の相殺分だけ優先されるので、中継局を経由するフローと中継局を経由しないフローとが公平に扱われるようになる。

上記した特徴(3)によれば、中継局を経由するパケットは、中継局を経由することで生じる遅延時間だけ先行して処理されるので、中継局を経由するフローと中継局を経由しないフローとが遅延時間に関して公平に扱われるようになる。

上記した特徴(4)によれば、中継局を経由するパケットは、中継局の経由数に応じて優先されるので、中継局を経由するフロー同士は、中継局の経由数にかかわらず公平に扱われるようになる。

上記した特徴(5)によれば、サービスクラスの高いフローのパケットであっても、保証された品質に余裕がある場合には、サービスクラスが低いフローのパケットであっても保証された品質に余裕がないパケットが先に処理されるので、サービスクラスの低いフローの品質も保証できるようになる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施の形態について詳細に説明する。図１，２は、本発明のパケットスケジューリング方法が適用される無線ネットワークシステムのネットワーク構成を示した図である。

図１は、親局（無線基地局BSおよび無線中継局RS）のカバレッジエリアの位置関係を示した図であり、無線基地局BSのカバレッジエリアAbsと２つの無線中継局RS1，RS2のカバレッジエリアArs1，Ars2とが相互に重なっている。図２は、子局（無線端末SS）のカバレッジエリアの位置関係を示した図であり、各無線端末SS1，SS2…のカバレッジエリアAss1，Ass2…が相互に重なっている。

各SSは、BSあるいはRSに接続されると、接続先以外のBSもしくはRSを予め定められた手順でBSへ通知する。この際、例えばレンジング要求（RNG-REQ）をベースにしたオリジナルメッセージに、干渉源となるBS／RSのMACアドレスもしくはBSID（BS識別子）を入れてBSへ通知することにより、BSは各SSの干渉源となるBS／RSを把握できる。また、各BS／RSも、レンジング要求等をキャプチャするなどして、自身に接続されてはいないが自身に電波が到達するSSを探索できる。

図３は、図1，２に示した位置関係に関して、各SSとの通信結果に基づいてBSで生成されるSS管理テーブルの一例を示した図であり、通信端末(SS)ごとに、その直接接続先、ダウンロード時（SS受信時）干渉源、アップロード時（SS送信時）干渉源、BS−SS間のバーストプロファイル（変調方式やFECコードタイプなどのパラメータ値のセット。BS−SS間のCINRなどにより決定される）、およびRS−SS間のバーストプロファイルが登録されている。

このSS管理テーブルにおいて、ダウンロード時干渉源は、各SSが干渉源となるBSもしくはRSの識別子（MACアドレスやID）を接続先のBSへ通知することで生成される。各SSはBSやRSからのブロードキャストメッセージを聞くことで、干渉源となり得るBSやRSを認識する。すなわち、各SSは最初に接続先BSもしくはRSを決定する際に、数フレームに渡ってBSやRSから送信される様々なブロードキャストメッセージを確認し、その際に接続先BSもしくはRS以外のBS、RSを干渉源として認識する。また、SSが移動する場合は、定期的に上記のような検索処理が行なわれる。

一方、アップロード時干渉源は、BSがSSからレンジング等を直接キャプチャしたり、あるいはBSがRS配下のSSから起動時のレンジング等をキャプチャしたり、RSが配下以外のSSからレンジング等をキャプチャし、そのリストをBSへ通知することで、BSはアップロード時に干渉が起きそうなSSの組を認識できる。

例えば、図２に示したSS1のカバレッジエリアAss1内には、直接接続先のBS以外にRS1が位置しており、SS1からBSへのアップロード時にRS1と干渉する可能性があるので、図３のSS管理テーブルでは、SS1のUL時干渉源に「RS1」が登録されている。ただし、図1に示したように、SS1はRS1のカバレッジエリアArs1およびRS2のカバレッジエリアArs2のいずれからも外れており、BSからSS1へのダウンロード時には干渉する親局が存在しない。したがって、図３のSS管理テーブルでは、SS1のDL時干渉源は未登録である。

同様に、図２に示したSS2のカバレッジエリアAss2内には、直接接続先のBS以外にRS2が位置しており、SS2からBSへのアップロード時にRS2と干渉する可能性があるので、図３のSS管理テーブルでは、SS2のUL時干渉源に「RS2」が登録されている。ただし、図１に示したように、SS2はRS1のカバレッジエリアArs1およびRS2のカバレッジエリアArs2のいずれからも外れており、BSからSS2へのダウンロード時には干渉する親局が存在しない。したがって、図３のSS管理テーブルではSS2のDL時干渉源は未登録である。

同様に、図２に示したSS12のカバレッジエリアAss2内には、直接接続先のRS1以外にRS2が位置しており、SS12からRS1へのアップロード時にRS2と干渉する可能性があるので、図３のSS管理テーブルでは、SS12のUL時干渉源に「RS2」が登録されている。さらに、図１に示したように、SS12はRS1のカバレッジエリアArs1のみならずRS2のカバレッジエリアArs2にも位置しているので、RS1からSS12へのダウンロード時にはRS2と干渉する可能性がある。したがって、図３のSS管理テーブルでは、SS12のDL時干渉源にRS2が登録されている。

図４は、図1，２に示した位置関係のときにBSで生成されるRS管理テーブルの一例を示した図であり、無線中継局(RS)ごとに、その直接接続先、ダウンロード時（RS受信時）干渉源、アップロード時（RS送信信）干渉源、およびBSと通信する際のバーストプロファイルが前記と同様に登録されている。

図５は、本発明を適用したBSの主要部の構成を示した機能ブロック図であり、ここでは本発明の説明に不用な構成は図示が省略されている。

パケット分配部１０１は、BSが受信したSS宛のパケットを、そのサービスクラスに応じていずれかのキュー１０２（１０２−１、１０２−２…１０２−ｎ）へキューイングする。各キュー１０２には、キューイングされたパケットのアドレス、パケットサイズおよびキューイング時刻等を管理するキューテーブル１０８（１０８−１、１０８−２…１０８−ｎ）が設けられている。

パケット抽出部１０３は、後に詳述する優先度ポリシー１０４に基づいて、中継局を経由するパケットのスケジューリング機会が中継局を経由しないパケットのスケジューリング機会よりも、中継局の経由数に相当するフレーム数分だけ優先され、その結果、中継局を経由することで生じる遅延が補われるように、各キュー１０２の先頭パケットを選択的に抽出してスケジューリング機会を与える。

マップ作成部１０５は、前記SS管理テーブル１１０ならびに後に詳述する今回マップ作成補助テーブル１１１および次回マップ作成補助テーブル１１２等に基づいて、ｎ番目のフレームで送信されるパケットの送信タイミングを管理するマップを作成する。フレーム作成部１０６は、前記パケット抽出部１０３で抽出された複数のパケットが、その送信タイミングを規定する前記マップと共に登録されたフレームを生成する。フレーム送信部１０７は、前記マップおよびパケットの登録されたフレームを送信する。

フレームを受信したRSまたはSSでは、当該フレームに登録されているマップを参照し、BSから自局への送信タイミング（タイムスロット）を認識してパケットを受信すると共に、当該マップで自局から配下のRSまたはSSへの送信タイミングが指定されていれば、これを認識して当該タイミングで配下のRSまたはSSへパケットを送信する。

図６は、前記フレーム生成１０６で生成されるフレームの主要部の構成を模式的に示した図であり、マップ登録部には、前記マップ生成部１０５で生成されたマップが登録される。このマップでは、フレームのDLスケジューリング部に登録されているSS宛またはRS宛のDLパケットの送信時刻T_1，T_2や、ULスケジューリング部に登録されているULパケットの受信時刻T_a，T_bを定めたスケジュールが登録されている。

図７は、本実施形態において各フローに付与されるサービスクラスの分類を示した図であり、本実施形態では複数のサービスクラスが用意され、サービスクラスごとにキューが設けられている。ここではIEEE802.16と同様に、優先度の高いクラスからUGS（unsolicited grant service）、rtPS（real-time polling service）、nrtPS（non-real-time polling service）、およびBE（Best Effort）の４クラスに分類されている。さらに「UGS」、「rtPS」および「nrtPS」の各サービスクラスは、SSとの接続形態が直接であるかRSを中継するかに応じて分類され、さらに接続形態が「中継」であるサービスクラスに関してはBS−SS間のホップ数ごとに分類され、さらに緊急度が高いサブクラスと低いサブクラスとに分類されている。

前記UGSクラスには、等間隔で送信される固定長のパケットからなるフロー、例えばT1/E1回線やVoIPなどが含まれる。rtPSクラスには、等間隔で送信される可変長のパケットからなるフロー、例えばMPEGビデオなどが含まれる。nrtPSクラスには、FTPのように遅延耐性はあるが最低トラフィックレートは要求されるフローなどが含まれる。BEクラスには、何のQoSも必要とせず、基本的には空きスロットで配送されるフローが含まれる。UGSにおけるQoSパラメータとしてはジッタ、遅延時間、伝送速度が挙げられる。rtPSにおけるQoSパラメータとしては遅延時間、伝送レートが挙げられる。nrtPSにおけるQoSパラメータとしては伝送レートが挙げられる。

図８は、BSにおけるパケット送信のスケジューリング手順を模式的に表現した図であり、前記優先度ポリシー１０４に基づいてパケット抽出部１０３により実行される。

ステップS１では、サービスクラスが「UGS」でサブクラスが「緊急度高」のフローに割り当てられたキューのパケットにスケジューリング機会が与えられる。ステップS２では、サービスクラスが「rtPS」でサブクラスが「緊急度高」のフローに割り当てられたキューのパケットにスケジューリング機会が与えられる。ステップS３では、サービスクラスが「nrtPS」でサブクラスが「緊急度高」のフローに割り当てられたキューのパケットにスケジューリング機会が与えられる。

同様に、ステップS４では、サービスクラスが「UGS」でサブクラスが「緊急度低」のフローに割り当てられたキューのパケットにスケジューリング機会が与えられる。ステップS５では、サービスクラスが「rtPS」でサブクラスが「緊急度低」のフローに割り当てられたキューのパケットにスケジューリング機会が与えられる。ステップS６では、サービスクラスが「nrtPS」でサブクラスが「緊急度低」のフローに割り当てられたキューのパケットにスケジューリング機会が与えられる。ステップS７では、サービスクラスが「BE」のフローに割り当てられたキューのパケットにスケジューリング機会が与えられる。

図９は、上記したステップS１〜Ｓ６でサービスクラスごとに実行されるパケットスケジューリングの手順を詳細に示したフローチャートである。なお、当該フローチャートのステップＳ２４〜Ｓ２７で実施される今回マップ作成補助テーブル（１１１）に関する一連の処理、およびステップＳ２７〜Ｓ２９で実施される次回マップ作成補助テーブル（１１２）に関する一連の処理については、後に図１１〜図１３の各テーブルを参照して改めて詳細に説明する。

ステップS２１では、同一のサービスクラスに所属する各キューの先頭パケットを優先度順にスケジューリングするための優先度変数mに初期値の「１」がセットされる。ステップS２２では、今回のサービスクラス（最初は、「UGS」の「緊急度高」）の各キューの先頭パケットを対象に、スケジューリング条件が満足されているパケットの有無が、接続形態が直接および中継の区別無く判定される。スケジューリング条件が満足されているパケットが一つでもあればステップS２３へ進む。

図１０は、サービスクラスごとに設定されたスケジューリング条件を一覧表示した図であり、ここで指定された条件を満足できる先頭パケットのみが送信機会をスケジューリングされる。

本実施形態では、サービスクラスが「UGS」および「rtPS」のいずれかで緊急度が「高」の各キューの先頭パケットに関しては、現在時刻tcからキューイング時刻tqを減じた待機時間(tc−tq)が、サービスクラスごとに異なる基準待機時間（Δt_ugs、Δt_rtpt）を超えていれば、スケジューリング条件が満たされていると判定されることを基本としている。ただし、BSからRSを中継して宛先のSSに至るリレーパケットは、BSからRSを中継せずに宛先のSSへ直接至るダイレクトパケットよりも送信機会が中継回数（ホップ数）分だけ増えるので、当該中継回数に応じて遅延時間が生じる。

そこで、本実施形態ではRSを経由するパケットがRSを経由しないパケットよりも、このRSを経由することで損なわれる品質（遅延時間）の相殺分だけ優先されて、両者のスケジューリング機会が均等化されるように、前記待機時間(tc−tq)にホップ数(n-1)とパケット長Lfとの積を加算して待機時間を較正し、較正後の待機時間に基づいてスケジューリング条件を判定するようにしている。すなわち、本実施形態ではRSを経由するパケットが、RSを経由しないパケットよりも、このRSを経由することで生じる遅延時間（フレーム数）だけ先行して処理されるようにしている。

前記基準待機時間（Δt_ugs、Δt_rtpt）は、保証品質を維持できる下限値に所定の余裕を持たせた時間に設定されている。したがって、サービスクラスが「UGS」や「rtPS」であっても、保証品質上の余裕があるパケットに関してはスケジューリングが先送りされ、保証品質上の余裕のないパケットのみが先行してスケジューリングされる。

また、サービスクラスが「nrtPS」で緊急度が「高」の各キューの先頭パケットに関しては、パケットを新たにスケジューリングしてもフローの伝送レートが保証レートを超えないこと、換言すれば、実績が保証品質を超えてしまわないことがスケジューリング条件とされている。また、サービスクラスが「UGS」、「rtPS」および「nrtPS」のいずれかで緊急度が「低」の各キューの先頭パケット、ならびにサービスクラスが「BE」のキューの先頭パケットに関しては、キューに存在する全てのパケットがスケジューリング条件を満たしていると判定される。

図９へ戻り、ステップS２３では、前記スケジューリング条件を満足するパケットの中から、優先度がm番目の先頭パケットが選択される。したがって、サービスクラスが「UGS」および「rtPS」のいずれかであれば、前記較正後の待機時間がm番目に長いパケットが選択され、サービスクラスが「nrtPS」であれば、伝送レートがm番目に低いパケットが選択される。

すなわち、本実施形態ではサービスクラスごとに、前記図６に関して説明したように、BSと直接接続されたSS宛用のキューと、BSと１つの中継局を経由して（２ホップ）接続されたSS宛用のキューと、BSと２つの中継局を経由して（３ホップ）接続されたSS宛用のキューと、BSと３つの中継局を経由して接続されたSS宛用のキュー…とが設けられている。そして、ステップＳ２３では各キューの先頭パケットの待機時間や伝送レートが参照され、待機時間がm番目に長いパケット、または伝送レートがm番目に低いパケットが選択される。

ステップS２４では、選択されたパケットが既にスケジューリング済みの他のパケットと同一タイミングで送信可能であるか否かが判定される。宛先が異なり、かつ干渉が生じないなどの所定条件が成立すれば、同時送信が可能と判定されてステップＳ２５へ進む。ステップS２５では、今回マップ作成補助テーブルの既存タイミングに当該パケットのエントリが追加される。

これに対して、同時送信が不可能であればステップS２６へ進み、今回のパケットを送信するために必要なバーストサイズをフレームに追加可能であるか否かが判定される。追加可能であればステップS２７へ進み、今回マップ作成補助テーブル１１１の新規タイミングにエントリが追加される。

ステップS２８では、今回の選択パケットがBSからRSを中継せずに宛先のSSまで直接送信されるダイレクトパケットか、あるいはBSからSSまでRSを中継して送信されるリレーパケットのいずれであるかが判定される。リレーパケットであれば、さらにRS−SS間でのパケット交換をスケジューリングするためにステップS２９へ進む。ステップS２９では、今回の注目パケットが既にスケジューリング済みのパケットと同一タイミングで送信可能であるか否かが前記と同様に判定される。

同時送信が可能であれば、ステップS３０において次回マップ作成補助テーブル１１２の既存タイミングに当該パケットのエントリが追加される。同時送信が不可能であればステップS３１へ進み、次回マップ作成補助テーブルの新規タイミングに当該パケットのエントリが追加される。ステップＳ３２では、先頭パケットがスケジューリングされたキューのキューテーブル１０８が更新されて先頭パケットが更新される。

一方、前記ステップS２６において追加不可能と判定されるとステップS３４へ進む。ステップS３４では、優先度変数mが最大値m_maxに達しているか否かが判定され、最初は達していないと判定されるのでステップS３５へ進む。ステップS３５では、優先度変数mが更新(m=m+1)され、同一のサービスクラス内で優先度が次に高い先頭パケットに関して上記した各処理が繰り返される。

すなわち、優先度がm番目の先頭パケットの送信に必要なバーストサイズをフレームに確保できなければ、優先度がより低い他の先頭パケットが参照され、パケットサイズが小さくて、その送信に必要なバーストサイズを確保できる先頭パケットがあれば、そのスケジューリングを実施するためにステップS２３へ戻る。

以上のようにして、サービスクラスが「UGS」でサブクラスが「緊急度高」の各キューの先頭パケットが次々にスケジューリングされ、バーストサイズを確保できる先頭パケットが無くなるか、あるいはステップＳ２２でスケジューリング条件を満足する先頭パケットがないと判定されれば図８のステップＳ２へ進み、サービスクラスが「rtPS」でサブクラスが「緊急度高」の各キューの先頭パケットに関して、上記したパケットスケジューリングの処理が改めて実行される。

以下同様に、ステップS３において、サービスクラスが「nrtPS」でサブクラスが「緊急度高」のキューに関して上記したパケットスケジューリングの処理が終了すると、ステップS４，S５，Ｓ６、Ｓ７では、それぞれサービスクラスが「UGS」でサブクラスが「緊急度低」のキュー、サービスクラスが「rtPS」でサブクラスが「緊急度低」のキュー、サービスクラスが「nrtPS」でサブクラスが「緊急度低」のキュー、およびサービスクラスが「BE」のキューの各先頭パケットに関してスケジューリングが順次に行われる。

いずれのサービスクラスでも、「緊急度低」のサブクラスでは、ステップS２２で判定されるスケジューリング条件が「キュー内にパケットが存在すること」（図１０を参照）なので、キューにパケットが存在する限り同一クラスでスケジューリングが繰り返され、全てのパケットに関してスケジューリングが完了すると、下位のサービスクラスへ移行して同様の処理が実行される。

次いで、上記したパケットスケジューリングのステップＳ２４〜Ｓ２７で実施される今回マップ作成補助テーブル（１１１）へのエントリの登録方法、およびステップＳ２７〜Ｓ２９で実施される次回マップ作成補助テーブル（１１２）へのエントリの登録方法を、図１１、１２の今回マップ作成補助テーブル１１１および図１３の次回マップ作成補助テーブル１１２を参照して説明する。

今回マップ作成補助テーブル１１１には、今回のフレームに登録されるマップで送信タイミングを規定される各パケットの管理情報が登録され、次回マップ作成補助テーブル１１２は、次回のフレームに登録されるマップで送信タイミングを規定される各パケットの管理情報が登録される。したがって、今回マップ作成補助テーブル１１１に登録されたパケットは、次回マップ作成補助テーブル１１２に登録されたパケットよりも、１フレーム分だけ早いタイミングで送受信される。

ここでは、図１に示したネットワーク構成において、BSからSS11宛、SS12宛、SS22宛およびSS21宛に送信するパケットを当該順序でスケジューリングする場合を例にして説明する。また、（ｎ−１）番目のフレームのマップに関して作成された今回マップ作成補助テーブルが図１１(a)の通りであるものとして、ｎ番目のフレームに登録されるマップに関して生成される今回マップ作成補助テーブルの作成方法を説明する。

BSは始めに図３のSS管理テーブルを参照し、SS11がRS1の配下であることを認識すると、さらに図4のRS管理テーブルを参照し、BSからRS1へ送信する際の干渉源がRS2であることを認識する。ここで、今回の注目パケット(SS11宛）を既にスケジューリング済みの他のパケットと同時に送信できる条件（図１０のステップS２４に相当）は、送信元（ここでは、BS）がスケジューリング済みパケットの「直接接続先」および「干渉源」として登録されておらず、かつ宛先（ここでは、RS1）が「直接接続先」および「宛先」に登録されていないことである。

図１１(a)の今回MAP作成補助テーブルを参照すれば、送信タイミングT_1では直接接続先に宛先のRS1が登録されているので、当該タイミングでは送信できない。送信タイミングT_2では、第２直接接続先に宛先のRS1が登録されているので当該タイミングでも送信できない。送信タイミングT_3では、第1干渉源に送信元のBSが登録されているので当該タイミングでも送信できない。したがって、今回の注目パケット(SS11宛）に関しては同時送信が不可能と判断され、図１１(b)に示したように、新たな送信タイミングT_4にエントリが追加され、その第１宛先に「RS1」が登録され、直接接続先に「BS」が登録され、干渉源に「RS2」が登録される（図９のステップS２７に相当）。

これと同時に、図１３(a)に示したように、次回MAP作成補助テーブルでも送信タイミングT_11にエントリが追加（図９のステップS３１に相当）され、その第１宛先に「SS11」が登録され、直接接続先に「RS1」が登録される。

次いで、SS12宛のパケットに注目すると、SS12はRS1の配下なので、BSからRS1へ送信する際の干渉源を識別するために図4のRS管理テーブルが参照され、RS2が干渉源として認識される。

ここで、更新された図１１(b)の今回MAP作成補助テーブルを参照すれば、送信タイミングT_1では直接接続先に宛先のRS1が登録されているので、当該タイミングでは送信できない。送信タイミングT_2では、第２直接接続先に宛先のRS1が登録されているので当該タイミングでも送信できない。送信タイミングT_3では、第１干渉源に送信元のBSが登録されているので当該タイミングでも送信できない。したがって、今回の注目パケット(SS12宛）に関しては同時送信が不可能と判断され、図１１(c)に示したように、新たな送信タイミングT_5にエントリが追加され、その第１宛先に「RS1」が登録され、直接接続先に「BS」が登録され、干渉源に「RS2」が登録される。

これと同時に、図１３(b)に示したように、次回MAP作成補助テーブルにおいて、送信タイミングT_12にエントリが追加され、その第１宛先に「SS12」が登録され、直接接続先に「RS1」が登録され、第１干渉源としてRS2が登録される。

次いで、SS22宛のパケットに着目すると、S22はRS2の配下なので、BSからRS2へ送信する際の干渉源を識別するために図4のRS管理テーブルが参照され、RS1が干渉源として認識される。

ここで、更新された図１１(c)のMAP作成補助テーブルを参照すれば、送信タイミングT_1では、送信元のBSが「直接接続先」および「干渉源」のいずれとしても登録されておらず、かつ宛先のRS2が「直接接続先」および「宛先」のいずれとしても登録されていない。したがって、BSからRS2宛のパケットは当該送信タイミングT_1で既登録のパケットと同時送信が可能と判定されるので、図１１(d)に示したように、送信タイミングT_1のエントリに、第２宛先としてRS2が登録され、直接接続先としてBSが登録され、干渉源としてRS1が登録される。

これと同時に、RS2からSS22宛のスケジューリングが次MAP作成補助テーブルに追加されるが、RS2からSS22宛のパケットは、送信タイミングT_11においてRS1からSS11宛のパケットと同時送信が可能と判断されるので、図１３(c)に示したように、次MAP作成補助テーブルの送信タイミングT_11のエントリに、第２宛先としてSS22が登録され、直接接続先としてRS2が登録され、干渉源としてBSが登録される。

次いで、SS21宛のパケットに着目すると、SS21はRS2の配下なので、BSからRS2へ送信する際の干渉源を識別するために図4のRS管理テーブルが参照され、RS1が干渉源として認識される。

ここで、更新された図１１(d)のMAP作成補助テーブルを参照すれば、送信タイミングT_1では、第２直接接続先に宛先のRS2が登録されているので、当該タイミングでは送信できない。送信タイミングT_2，T_3では、第１直接接続先に宛先のRS2が登録されているので当該タイミングでも送信できない。送信タイミングT_4，T_5では、第１直接接続先に送信元のBSが登録されているので当該タイミングでも送信できない。したがって、今回の注目パケット(SS21宛）に関しては同時送信が不可能と判断され、図１１(e)に示したように、新たな送信タイミングT_6にエントリが追加され、その第１宛先に「RS2」が登録され、直接接続先に「BS」が登録され、干渉源に「RS1」が登録される。

これと同時に、図１３(d)に示したように、次MAP作成補助テーブルにおいて、送信タイミングT_13にエントリが追加され、その第１宛先に「SS21」が登録され、直接接続先に「RS2」が登録される。

上記した実施形態では、BSから各SSへのダウンリンク(DL)時のスケジューリングを例にして説明したが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、各SSからBSへのアップリンク(UL)時のスケジューリングにも同様に適用できる。UL時のスケジュールでは、BSはSSからの帯域要求を契機として帯域を割り当てるが、BSは帯域要求を検知すると、この要求を格納するメモリのアドレスを、要求を受信した時間と共に記録する。このようにすることで、UL時もDL時と同様の処理構成でMAPを生成できるようになる。

以上、好ましい実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は必ずしも上記実施形態に囚われるものではなく、本発明の概念が変化しない範囲で多様に変化させて実施可能である。

無線基地局BSおよび無線中継局RSのカバレッジエリアの位置関係を示した図である。 無線端末SSのカバレッジエリアの位置関係を示した図である。 BSで管理されているSS管理テーブルの一例を示した図である。 各RSで管理されているRS管理テーブルの一例を示した図である。 BSの主要部の構成を示した機能ブロック図である。 フレームの主要部の構成を示した図である。 サービスクラスの分類を示した図である。 BSにおけるパケット送信のスケジューリング手順を模式的に表現した図である。 パケットスケジューリング手順の詳細フローチャートである。 サービスクラスごとに設定されたスケジューリング条件を一覧表示した図である。 今回マップ作成補助テーブルの登録内容を示した図（その１）である。 今回マップ作成補助テーブルの登録内容を示した図（その２）である。 次回マップ作成補助テーブルの登録内容を示した図である。

符号の説明

１０１…パケット分配部，１０２…キュー，１０３…パケット抽出部，１０４…優先度ポリシー，１０５…マップ作成部，１０６…フレーム作成部，１０７…フレーム送信部，１０８…キューテーブル，１１０…SS管理テーブル，１１１…今回マップ作成補助テーブル，１１２…次回マップ作成補助テーブル

Claims (6)

1. 無線基地局、無線中継局および複数の無線端末を含み、無線基地局と各無線端末とが直接または少なくとも一つの中継局を経由して、品質の保証されたパケットを交換するパケット交換網のスケジューリング方法において、
   前記無線基地局が、
   各パケットに保証された品質を識別する手順と、
   各パケットの送信タイミングを保証品質に応じた優先度でスケジューリングする手順とを含み、
   保証品質が同一のパケット間では、前記中継局を経由するパケットは、中継局を経由することで生じる遅延時間だけ先行して処理されることを特徴とするパケットスケジューリング方法。
2. 前記中継局を経由するパケットは、中継局の経由数に応じた遅延時間だけ先行して処理されることを特徴とする請求項１に記載のパケットスケジューリング方法。
3. 各パケットが複数のサービスクラスのいずれかに属し、各パケットにはサービスクラスに応じた品質が保証されており、
   前記スケジューリング手順は、
   最上位のサービスクラスから順に各サービスクラスにおいて、品質保証上の優先度が高いパケットをスケジューリングして下位のサービスクラスへ順次移行する手順と、
   品質保証上の優先度が高いパケットがスケジューリングされたのちに、最上位のサービスクラスから順に各サービスクラスにおいて、残りのパケットをスケジューリングして下位のサービスクラスへ順次移行する手順とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のパケットスケジューリング方法。
4. 無線端末と直接または少なくとも一つの無線中継局を経由して通信する無線基地局のパケットスケジューリング装置において、
   各パケットに保証された品質を識別する手段と、
   各パケットを保証品質に応じた優先度でスケジューリングする手段とを含み、
   前記スケジューリング手段は、保証品質が同一のパケット間では、中継局を経由するパケットを、中継局を経由することで生じる遅延時間だけ先行して処理することを特徴とするパケットスケジューリング装置。
5. 前記スケジューリング手段は、前記中継局を経由するパケットを、中継局の経由数に応じた遅延時間だけ先行して処理することを特徴とする請求項４に記載のパケットスケジューリング装置。
6. 各パケットが複数のサービスクラスのいずれかに属し、各パケットにはサービスクラスに応じた品質が保証されており、
   前記スケジューリング手段は、
   最上位のサービスクラスから順に各サービスクラスにおいて、品質保証上の優先度が高いパケットをスケジューリングして下位のサービスクラスへ順次移行し、
   品質保証上の優先度が高いパケットがスケジューリングされたのちに、最上位のサービスクラスから順に各サービスクラスにおいて、残りのパケットをスケジューリングして下位のサービスクラスへ順次移行することを特徴とする請求項４または５に記載のパケットスケジューリング装置。

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