JP4700540B2 - Packet scheduling method, communication apparatus, and mobile terminal - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信システムにおいて使用するパケットスケジュール方法、通信装置および移動端末に関するものであり、特に、無線通信システムを構成する通信装置である基地局が、パケット送信用の無線回線を特定の移動端末に対して優先的に割り当てる場合のパケットスケジュール方法に関するものである。 The present invention relates to a packet scheduling method, a communication apparatus, and a mobile terminal used in a radio communication system, and in particular, a base station, which is a communication apparatus constituting the radio communication system, moves a specific radio channel for packet transmission. The present invention relates to a packet scheduling method in the case of preferential allocation to terminals.
従来の無線通信システムにおけるパケットスケジュール方法では、上位レイヤの双方向通信を円滑に行わせることを目的として、基地局が各移動端末に対して実際に割り当てた上り回線と下り回線の帯域比を測定し、移動端末が必要とする上り回線と下り回線の割り当て帯域比に基づいて上り回線と下り回線の割り当て量を調整していた。具体的には、基地局は、まず各移動端末における下り回線の受信品質、上り回線でのパスロス、などに基づいて、上り回線と下り回線のスケジューリングを行う。そして、各移動端末に割り当てられた上り回線と下り回線との帯域比が、各移動端末が必要とする上り回線と下り回線の割り当て帯域比と異なる場合、各移動端末が必要とする帯域比となるように、スケジューリング結果を調整していた(たとえば、特許文献1)。 In the packet scheduling method in the conventional wireless communication system, the base station actually measures the bandwidth ratio between the uplink and the downlink allocated to each mobile terminal for the purpose of smooth bidirectional communication in the upper layer. However, the uplink and downlink allocation amounts are adjusted based on the uplink and downlink allocation bandwidth ratios required by the mobile terminal. Specifically, the base station first performs uplink and downlink scheduling based on downlink reception quality at each mobile terminal, path loss on the uplink, and the like. If the bandwidth ratio between the uplink and the downlink allocated to each mobile terminal is different from the allocated bandwidth ratio between the uplink and the downlink required by each mobile terminal, the bandwidth ratio required by each mobile terminal As a result, the scheduling result has been adjusted (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来のパケットスケジュール方法では、以下に示すような問題点があった。 However, the conventional packet scheduling method has the following problems.
上位レイヤとしてRLC(Radio Link Control)やTCP(Transmission Control Protocol)などの送達確認型プロトコルを適用する場合、たとえば移動端末が下り回線においてデータパケットを受信し、上り回線において送達確認パケットを送信する場合、基地局において下り回線送信後に上り回線の割り当てが行われないと、送達確認が行われずにスループットの低下を招くだけでなく、移動端末にデータパケットが正しく受信できているにも関わらず上位レイヤでのタイムアウトによりデータパケットの再送が発生し、無線リソースの使用効率が著しく低下する。 When an acknowledgment type protocol such as RLC (Radio Link Control) or TCP (Transmission Control Protocol) is applied as an upper layer, for example, when a mobile terminal receives a data packet on the downlink and transmits an acknowledgment packet on the uplink If the uplink is not allocated after downlink transmission in the base station, not only is the delivery confirmed but the throughput is not lowered, but the higher layer is received although the data packet is correctly received by the mobile terminal. Data packets are retransmitted due to timeout in the wireless communication, and the usage efficiency of radio resources is significantly reduced.
また、上り回線がTDMA、FDMA、OFDMAなどの多重アクセス方式である場合、信号間の干渉を回避するため、移動端末への上り回線割当を同一周波数かつ同一タイミングにおいて排他的なスケジュールを行うことが望ましい。なお、同一タイミングとは、スロットなどの時間単位に相当する。また、上り回線にCDMA方式を適用する場合においても、同時送信を行うユーザ数を制限してスケジュールすることで干渉を抑え、品質向上を図ることが可能である。しかしながら、従来の無線通信システムにおけるパケットスケジュール方法では、上り回線と下り回線の帯域比を調整するが、同一周波数かつ同一タイミングでの排他的スケジュールを行う場合には、移動端末が下り回線でデータパケットを受信した後、上り回線で送達確認パケットを送信したいタイミングに対して上り回線を迅速に割り当てられない。すなわち、帯域比測定に際して上り回線で一定時間内の帯域割り当て量を考えた場合、その一定時間内での詳細な割り当てタイミングまでは考慮できない。そのため、上位レイヤの送達確認送信に遅延が生じ、スループットを最大限に引き出すのが困難であった。 In addition, when the uplink is a multiple access scheme such as TDMA, FDMA, or OFDMA, in order to avoid interference between signals, the uplink allocation to the mobile terminal can be scheduled exclusively at the same frequency and at the same timing. desirable. The same timing corresponds to a time unit such as a slot. Even when the CDMA scheme is applied to the uplink, it is possible to suppress interference and improve quality by limiting the number of users performing simultaneous transmission and scheduling. However, in the packet scheduling method in the conventional wireless communication system, the bandwidth ratio between the uplink and the downlink is adjusted. However, when the exclusive schedule at the same frequency and the same timing is performed, the mobile terminal transmits the data packet on the downlink. After receiving the packet, the uplink cannot be quickly assigned to the timing at which the delivery confirmation packet is desired to be transmitted on the uplink. That is, when considering the bandwidth allocation amount within a certain time on the uplink when measuring the bandwidth ratio, the detailed allocation timing within that certain time cannot be considered. For this reason, a delay occurs in the transmission confirmation transmission of the upper layer, and it is difficult to maximize the throughput.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動端末が下り回線で上位レイヤのデータパケットを受信後、当該データパケットの送達確認情報を低遅延で送信して上り回線のスループットを向上させることができるように、上り回線を割り当てるパケットスケジュール方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and after a mobile terminal receives a data packet of an upper layer in the downlink, the transmission confirmation information of the data packet is transmitted with low delay to improve the uplink throughput. It is an object of the present invention to obtain a packet scheduling method for allocating an uplink.
また、基地局が下り回線において上位レイヤの送達確認情報を低遅延で送信して下り回線のスループットを向上させることができるように、下り回線を割り当てるパケットスケジュール方法を得ることを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a packet scheduling method for allocating a downlink so that the base station can transmit the acknowledgment information of the upper layer in the downlink with a low delay and improve the downlink throughput.
また、上記パケットスケジュール方法を実現する通信装置および移動端末を得ること目的とする。 It is another object of the present invention to obtain a communication device and a mobile terminal that implement the packet scheduling method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、無線回線を使用したパケット通信システムを構成する通信装置が、自装置配下の移動端末に対して上位レイヤのデータを送信後、当該移動端末に対して送達確認送信用の上り無線回線を優先的に割り当てる場合のパケットスケジュール方法であって、前記移動端末に対して送信する上位レイヤのデータを含んだ少なくとも一つのパケットを生成する場合において、最後の情報ビットを含んだパケットの生成にあわせて、当該移動端末に対して送達確認送信用の上り無線回線を優先的に割り当てるための優先割当情報を生成する優先割当情報生成ステップと、前記優先割当情報を付与した前記最後の情報ビットを含んだパケットを前記移動端末に対して送信する優先割当情報付パケット送信ステップと、移動端末から上り無線回線の割り当て要求(上り回線割当要求)を受信した場合に、当該上り回線割当要求に前記優先割当情報が付与されているかどうかを確認する優先割当情報確認ステップと、前記上り回線割当要求に前記優先割当情報が付与されている場合に、当該上り回線割当要求を送信した移動端末に対して優先的に上り回線を割り当てる上りスケジューリングステップと、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above-described problem and achieve the object, the present invention provides a communication device that constitutes a packet communication system using a wireless line, after transmitting upper layer data to a mobile terminal under its own device, A packet scheduling method for preferentially assigning an uplink radio channel for delivery confirmation transmission to the mobile terminal, and generating at least one packet including upper layer data to be transmitted to the mobile terminal A priority allocation information generating step for generating priority allocation information for preferentially allocating an uplink radio channel for transmission confirmation transmission to the mobile terminal in accordance with generation of a packet including the last information bit; A packet with priority allocation information for transmitting the packet including the last information bit to which the priority allocation information is added to the mobile terminal. A transmission step, and a priority allocation information confirmation step for confirming whether the priority allocation information is given to the uplink allocation request when an uplink radio channel allocation request (uplink allocation request) is received from the mobile terminal; An uplink scheduling step of preferentially allocating an uplink to a mobile terminal that has transmitted the uplink allocation request when the priority allocation information is attached to the uplink allocation request. To do.
この発明によれば、通信装置は、上位レイヤの送達確認を行おうとしている移動端末に対して優先的に上り回線を割り当てることが可能となり、低遅延で送達確認ができるので、無線システムのスループットを向上させることができる、という効果を奏する。 According to the present invention, the communication apparatus can preferentially assign an uplink to a mobile terminal that is going to perform delivery confirmation of an upper layer, and can confirm delivery with low delay. It is possible to improve the effect.
以下に、本発明にかかるパケットスケジュール方法および当該パケットスケジュール方法を実現する通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a packet scheduling method according to the present invention and a communication system that realizes the packet scheduling method will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかるパケットスケジュール方法を実現する通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。この通信ネットワークは、本発明にかかるパケットスケジュール方法を実現する移動端末1および基地局2と、上位局3と、ネットワーク4と、サーバ5と、により構成される。移動端末1は、基地局2により割り当てられた無線回線を使用して基地局2、上位局3およびネットワーク4などを介して他の通信装置(この例ではサーバ5)との間でパケット通信を行う。基地局2は、上位局3に接続され、上位局との間でパケットの送受信を行う。ネットワーク4は、通信システムに応じて構築されたIP(Internet Protocol)ネットワークやATM(Asynchronous Transfer Mode)ネットワークなどであり、上位局3との間でパケットの送受信を行う。なお、図1に示した構成例では、基地局2に対して移動端末1のみが無線通信を行う構成となっているが、実際には、移動端末1および図示されていない他の移動端末が基地局2から割り当てられた無線リソースを使用して基地局2と通信を行う。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of a communication system that realizes a packet scheduling method according to the present invention. This communication network includes a
また、図1において、101〜104は、移動端末1と基地局2との間で送受信されるパケットを示しており、101および103は、基地局2から移動端末1へ下り回線により送信される下りパケットである。また、102および104は、移動端末1から基地局2へ上り回線により送信される上りパケットである。これらのパケットには、上位レイヤのデータパケットや送達確認パケットを分割あるいは結合して格納することが可能であり、無線回線上のパケットフォーマットに従って生成される。なお、以下の説明においては、基地局と移動局との間の無線回線上で送受信されるパケットを“無線伝送パケット”と呼ぶこととする。
In FIG. 1, 101 to 104 indicate packets transmitted and received between the
パケット101は、移動端末1宛のデータを含んだ無線伝送パケット(データパケット)である。パケット102は、制御情報である上り回線割当要求を含んだ無線伝送パケット(メッセージ)であり、移動端末1が無線伝送パケットを送信する際に使用する無線リソース(上り回線)の割り当てを、基地局2に対して要求するためのものである。また、パケット102は、移動端末1において送信待ちとなっているパケットの情報量、使用可能な電力量、などの情報を含んでいる。パケット103は、制御情報である上り回線割当許可を含んだ無線伝送パケット(メッセージ)であり、基地局2が移動端末1に対して割り当てた上り回線を通知するためのものである。なお、上り回線割当要求(パケット102)および上り回線割当許可(パケット103)の制御情報を含んだ無線伝送パケットの送受信に使用するチャネルは、個別チャネル、共有チャネル、ランダムアクセスチャネルなどが考えられるが、ここでは特に限定しない。パケット104は、送達確認(ACK:ACKnowledgement)である。基地局2と移動端末1との間で行われるパケットの送受信動作、については後述する。
The
図2は、移動端末1の構成例を示す図であり、この移動端末1は、上り送信バッファ11,符号化・変調機能部12,復調・復号化機能部13,無線送受信部14,アンテナ15,下り回線品質測定部16,優先情報管理部17,上り送信タイミング管理部18,パケット組立部19を備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the
移動端末1において、上り送信バッファ11は、上位レイヤから受け取ったTCP/IPパケットを基地局(図1に示した構成であれば基地局2)へ送信するまでの間一時的に蓄積しておく。符号化・変調機能部12は、上り送信タイミング管理部18から受け取ったパケットを符号化し、変調する。復調・復号化機能部13は、基地局から無線送受信部14を介して受信した信号を復調し、復号化する。無線送受信部14は、アンテナ15を介して、基地局との間で信号の送受信を行う。下り回線品質測定部16は、受信信号(下り回線)の品質を測定する。なお、測定結果は、受信信号の送信元(基地局)に対してフィードバックされる。優先情報管理部17は、基地局から受信した無線伝送パケットに優先割当情報が付加されている場合、その情報を取得して管理しておく。なお、優先割当情報とは、TCP/IPデータパケット受信時の送達確認情報を低遅延で送信するために、上り回線を優先的にスケジューリングするように(優先的に割り当てるように)基地局に対して要求する際に使用する情報である。上り送信タイミング管理部18は、基地局から指示された上り信号(無線伝送パケット)の送信タイミングを記憶しておき、また、上り回線の割り当てを基地局に対して要求するための「上り回線割当要求」などの制御情報を含んだパケットおよび上りデータを含んだパケットを生成する。また、上り送信タイミング管理部18は、これら生成した無線伝送パケットが予め基地局から指示されていた上り信号の送信タイミングで送信されるように、符号化・変調機能部12に対して出力する。パケット組立部19は、復調・復号化機能部13から無線伝送パケットを受け取り、それを用いてTCP/IPパケットを組み立てる。
In the
図3は、本発明にかかる通信装置として動作する基地局2の構成例を示す図であり、この基地局2は、有線送受信部21,分配機能部22,パケット保持部23,符号化・変調機能部24,復調・復号化機能部25,無線送受信部26,アンテナ27,下り回線品質管理部28,優先情報管理部29,下りスケジュール部30,上りスケジュール部31,パケット組立部32を備える。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the
基地局2において、有線送受信部21は、上位局3との間でTCPパケットの送受信を行う。分配機能部22は、移動端末(TCP/IPパケットの宛先)および通信品質(たとえば、QoS:Quality of Service、Priority)に応じて上位局3から受信したTCP/IPパケットを分類してパケット保持部23へ格納する。パケット保持部23は、分配機能部22により分類されたTCP/IPパケットを格納しておくための複数のキュー(キュー23−1〜23−m)を備え、移動端末へ送信するTCP/IPパケットの送信バッファとして機能する。符号化・変調機能部24は、下りスケジュール部30から受け取った信号(無線伝送パケット)を符号化し、変調する。復調・復号化機能部25は、移動端末(移動端末1および図示されていない自局配下の移動端末)から無線送受信部26を介して受信した信号を復調し、復号化する。無線送受信部26は、アンテナ27を介して、移動端末1との間で信号(無線伝送パケット)の送受信を行う。
In the
下り回線品質管理部28は、自局配下の移動端末から報告された下り回線の品質情報を保持する。優先情報管理部29は、TCP/IPデータパケットの送信終了を相手端末に対して通知し、送達確認情報送信用の上り回線を当該端末に対して優先的に割り当てるために使用する優先割当情報の生成および生成した情報の管理を行う。下りスケジュール部30は、下り回線品質管理部28が管理している下り回線品質、QoS、移動端末間の公平性およびパケット保持部23におけるパケット滞留量などに基づいて、移動端末に対する下り回線の割り当て、パケットの符号化率および変調方式を決定する。また、下りスケジュール部30は、下り回線の割り当て結果に基づいて、移動端末に対して送信するTCP/IPパケットをパケット保持部23から取り出し、無線伝送パケットを生成する。上りスケジュール部31は、上り回線割当のスケジューリングおよびスケジュール結果の調整(下り回線割り当て結果の調整)を行い、調整後のスケジュールを移動端末に通知するための上り回線割当許可を含んだ無線伝送パケットを生成する。パケット組立部32は、上りスケジュール部30を介して復調・復号化機能部25から無線伝送パケットを受け取り、それを用いてTCP/IPパケットを組み立てる。
The downlink quality management unit 28 holds downlink quality information reported from mobile terminals under its control. The priority
つづいて、基地局と移動端末との間で行われる無線伝送パケットの送受信動作について説明する。具体的には、基地局2が上位局3を介してサーバ5から受信したデータ(TCP/IPパケット)を、その宛先である移動端末1へ送信する動作を図1〜4に基づいて説明する。なお、図4は、基地局2が上位局3から受信したデータ(TCP/IPパケット)を移動端末1に送信する動作の一例を示すシーケンス図である。ここでは、移動端末1とサーバ5が送達確認型の上位レイヤプロトコルにTCP/IPを用いて通信を行うものとして説明を行う。ただし、送達確認型の上位レイヤプロトコルをTCP/IPに限定するものではない。また、本実施の形態の優先情報管理部29および下りスケジュール部30が請求項13の優先割当情報生成送信手段を構成し、優先情報管理部29および上りスケジュール部31が請求項13の上りスケジュール手段を構成する。
Next, the transmission / reception operation of the radio transmission packet performed between the base station and the mobile terminal will be described. Specifically, an operation in which the
上位局3から移動端末1宛のデータ(TCP/IPパケット)を基地局2の有線送受信部21が受信すると、当該受信データは、分配機能部22によってパケット保持部23のいずれかのキューへ格納され、移動端末1に対して送信されるのを待つ。下りスケジュール部30が、下り回線についてのスケジューリングを実行した結果、移動端末1に対して下り回線が割り当てられると、下りスケジュール部30は、パケット保持部23から取り出した、送信可能な情報量に見合うTCP/IPパケットから無線伝送パケットを生成する。なお、TCP/IPパケットは、その一部だけを取り出してもよい。以上の処理が、図4のステップS1の処理に相当する。
When the wired transmission /
さらに、下りスケジュール部30は、生成した無線伝送パケットの中にTCP/IPデータパケットの最後の情報ビットを含んでいるかどうかを確認する(ステップS2)。パケットの中に最後の情報ビットを含んでいる場合(ステップS2,Yes)、下りスケジュール部30は、上記生成した無線伝送パケットに対して優先割当情報を追加する(ステップS3)。
Further, the
ここで、ステップS3の処理を具体的に説明する。TCP/IPパケットの中に最後の情報ビットを含んでいると判断した場合、下りスケジュール部30が優先情報管理部29に対して、上り回線の優先割当情報を生成するように指示を行う。そして、優先情報管理部29は、移動端末1が上記TCP/IPデータパケットに対する送達確認情報を迅速に送信可能とする制御(スケジューリング)で使用する優先割当情報を生成し、生成した情報を管理する。なお、優先割当情報の管理は、たとえば、図5に示した例のように、優先割当情報、移動端末およびQoSを対応付けて管理テーブルを生成することにより行う。
Here, the process of step S3 will be specifically described. When it is determined that the last information bit is included in the TCP / IP packet, the
この対応付けは、TCP/IP通信が複数のQoSに適用されない場合には、移動端末と優先割当情報の対応だけで管理してもよい。また、移動端末とQoS毎に複数の優先割当情報の保持が可能となるように、たとえば、キュー構造を用いて優先割当情報を管理する。また、優先割当情報の管理は、移動端末とQoS毎に最新の1つを保持するように簡略化してもよい。なお、優先情報管理部29は、優先割当情報が付加された無線伝送パケットを同時期に複数個送受信できるように、毎回異なる値の優先割当情報を生成する。そのため、優先情報管理部29は、たとえば、移動端末の識別情報、QoS情報と送信時刻などから優先割当情報を生成することが考えられるが、完全にランダムな値を優先割当情報として生成するようにしてもよい。
This association may be managed only by the correspondence between the mobile terminal and the priority assignment information when TCP / IP communication is not applied to a plurality of QoS. Further, the priority allocation information is managed using, for example, a queue structure so that a plurality of priority allocation information can be held for each mobile terminal and QoS. Moreover, management of priority allocation information may be simplified so as to keep the latest one for each mobile terminal and QoS. Note that the priority
そして、下りスケジュール部30は、上記優先割当情報を追加した無線伝送パケットを再生成する。なお、優先割当情報が付加された無線伝送パケットの構成は、図6に示した例のようにヘッダ情報の一部として優先割当情報を含んだものとなる。そして、この無線伝送パケット(図1のパケット101に相当)は、符号化・変調機能部24、無線送受信部26およびアンテナ27を介して下り無線回線(移動端末1)へ送信される(ステップS4)。
Then, the
なお、下りスケジュール部30が符号化・変調機能部24へ無線伝送パケットを渡す場合、周波数や拡散コードなどの下り回線リソースに対応付けて符号化率や変調方式を指定する。また、無線伝送パケットを無線回線へ送信するのに先立ち、無線伝送パケットの符号化率および変調方式、宛先移動端末などを示した制御情報が移動端末に対して送信される。また、上記ステップS2において、無線伝送パケットの中に上記TCP/IPデータパケットの最後の情報ビットを含んでいないと判断した場合、上記ステップS1において生成した無線伝送パケットをそのまま(優先割当情報を含まない状態で)移動端末1へ送信する(ステップS2,No、ステップS4)。なお、基地局2は、移動端末1へ伝送するTCP/IPデータパケットのサイズに応じて、移動端末1への無線伝送パケット送信を複数回実行する。
When the
基地局2から送信された無線伝送パケットを受信すると、移動端末1の復調・復号化機能部13は、上記制御情報にて基地局2から予め示されていた符号化率および変調方式に基づいて受信した無線伝送パケットの復調および復号を行う。その後、組立部19は、復調・復号化機能部13において復号された無線伝送パケットを用いてTCP/IPパケットを組み立てる。復号された無線伝送パケットのヘッダ部に優先割当情報が付加されている場合、優先情報管理部17は、当該優先割当情報を管理する。なお、優先情報管理部17は、前述した基地局2の優先情報管理部29と同様に、TCP/IP通信が複数のQoSで用いられる場合には、QoSと対応付けて複数の優先割当情報を管理する。ただし、基地局側で優先割当情報を移動端末とQoS毎に1つのみを管理するように構成した場合、優先情報管理部17でも最新の値1つのみを管理する。パケット組立部19は、組み立てたTCP/IPパケットを上位レイヤへ渡す(ステップS5)。なお、ここでは、ハイブリットARQ(Automatic Repeat Request)など、下位レイヤにおける再送制御動作についての説明は省略する。
When the radio transmission packet transmitted from the
受信したTCP/IPパケットがデータパケットの場合、送達確認(ACK)を送信するためのTCPの送達確認情報を含んだTCP/IPパケットが上位レイヤから渡される(送信バッファ11へ格納される)。ここで、上り回線で無線伝送パケットを送信する方法として、上りランダムアクセスによる送信、基地局による上り回線割当許可を取得し、それに従ったタイミングで行う送信、があるが、ここでは基地局からの上り回線割当許可(上り回線割当スケジュール)に従ったタイミングで送信する場合について説明する。 When the received TCP / IP packet is a data packet, the TCP / IP packet including the TCP delivery confirmation information for transmitting the delivery confirmation (ACK) is passed from the upper layer (stored in the transmission buffer 11). Here, as a method of transmitting a radio transmission packet on the uplink, there are transmission by uplink random access, transmission by acquiring the uplink allocation permission by the base station, and transmission performed at the timing according to it, but here from the base station A case will be described where transmission is performed at a timing according to uplink allocation permission (uplink allocation schedule).
上り回線割当許可が得られていない場合、上り送信タイミング管理部19は、無線伝送パケットを送信するにあたり、優先情報管理部18が保持・管理している優先割当情報の中から最も古いものを1つ取り出し、取り出した優先割当情報および上り回線割当要求を含んだ無線伝送パケット(図1のパケット102に相当)を生成する。そして、生成された無線伝送パケットは、符号化・変調機能部12、無線送受信部14およびアンテナ15を介して基地局2へ送信される(ステップS6)。その後、移動端末1は、基地局2から上り回線割当許可を含んだ無線伝送パケットが送信されてくる(上り回線が割り当てられる)のを待つ。なお、上記送達確認情報を含んだTCP/IPパケットを送信するために、複数回上り回線割当許可を含んだ無線伝送パケットを送信する必要がある場合、上り送信タイミング管理部19は、それぞれの無線伝送パケットに対して優先割当情報を含ませる。
When the uplink allocation permission is not obtained, the uplink transmission
基地局2の上りスケジュール部31は、無線送受信部26および復調・復号化機能部25を介して上り回線割当要求を含んだ無線伝送パケットを受信すると、当該無線伝送パケットに優先割当情報が含まれているかどうかを確認する。優先割当情報が含まれている場合、上りスケジュール部31は、その優先割当情報が無線伝送パケットの送信時に生成したものであるかどうか(有効な優先割当情報であるかどうか)を優先情報管理部29に対して問い合わせる(ステップS7)。優先情報管理部29に対する問い合わせの結果、優先割当情報が有効なものである場合(ステップS7,Yes)、上りスケジュール部31は、移動端末1の上り回線割当優先度を高くして上り回線割当スケジュールを調整する(ステップS8、S9)。これに対して、無線伝送パケットに優先割当情報が含まれていない、または、含まれている優先割当情報が有効なものではない場合(ステップS7,No)、上りスケジュール部31は、移動端末1の上り回線割当優先度を高くせずに上り回線割当スケジュールを調整する(ステップS9)。
When the
ステップS9におけるスケジュール調整が終了し、移動端末1に対する上り回線割当が決定すると、上りスケジュール部31は、移動端末1に対して、上り回線割当許可を含んだ無線伝送パケット(図1のパケット103に相当)を生成し、生成した無線伝送パケットを符号化・変調機能部24、無線送受信部26およびアンテナ27を介して送信する(ステップS10)。
When the schedule adjustment in step S9 is completed and the uplink allocation to the
上記上り回線割当許可は、上位レイヤプロトコルに関わらず、移動端末1に対して使用を許可する上り回線無線リソース(周波数、送信電力、拡散コード、など)を示すだけでなく、その送信タイミングが上り回線割当のタイミングと関連付けされている。そのため、上り回線割当許可を受信した移動端末1は、その受信タイミングに基づいて決定した上りパケット送信タイミングにて上りパケットを送信する。なお、この上りパケットの送信タイミング決定方法は、後述する実施の形態2以降でも同様である。また、上り回線割当許可は、複数の移動端末宛の情報を含めてブロードキャスト/マルチキャストするようにしてもよい。この場合、各移動端末は、上り回線割当許可が送信されるチャネルをモニタすることで、自移動端末の上りパケット送信可否を認識することができる。そして、上り回線を割り当てられた移動端末1は、受信した上り回線割当許可に基づいて、ACKを基地局2へ送信する(ステップS11)。
The above uplink allocation permission not only indicates uplink radio resources (frequency, transmission power, spreading code, etc.) that are allowed to be used for the
以上のような一連の動作(ステップS1〜S11)を連続的に繰り返すことにより、基地局2および移動端末1は、TCP/IPのパケット送受信が連続的に可能となる。なお、上り回線割当要求の送信は、上りパケット送信毎に実施する必要はなく、上り回線割当要求に含まれるパケット送信要求量や使用可能な送信電力に変化があった場合のみ送信すればよい。また、移動端末1は、上り回線割当許可を受信後、上り回線割当要求と上りデータを別々のパケットにて送信するのではなく、上り回線割当要求の内容を上りデータと同じパケットに含めて基地局へ送信してもよい。
By repeating the series of operations (steps S1 to S11) as described above, the
図7および8は、上述した本実施の形態の動作に含まれる本発明の構成を簡潔に示した図である。図7に示したように、各移動端末は、基地局がスケジュール調整後に送信した上り回線割当許可(パケット)の受信タイミングに基づいたタイミングで上りパケットを送信することとした。これにより、各移動端末間で上り回線の無線リソースが競合するのを回避できるので、無線システムのスループットを最大限に引き出すことができる。 7 and 8 are diagrams simply showing the configuration of the present invention included in the operation of the above-described embodiment. As shown in FIG. 7, each mobile terminal transmits an uplink packet at a timing based on the reception timing of the uplink allocation permission (packet) transmitted by the base station after adjusting the schedule. As a result, it is possible to avoid contention of uplink radio resources between the mobile terminals, so that the throughput of the radio system can be maximized.
なお、上り回線送信に拡散コードを用いる場合には、複数の移動端末が同一周波数、同一タイミングで上りパケットを送信することが可能となるため、上り回線割当許可受信と上りパケット送信のタイミングとを関連付けせずに移動端末が上りパケットを送信するシステムとしても各移動端末間で上り回線の無線リソースが競合することは無いが、同時送信を制限してスケジュールすることで移動端末間の干渉を抑え、通信品質を向上させることができる。 When a spreading code is used for uplink transmission, it is possible for a plurality of mobile terminals to transmit uplink packets at the same frequency and the same timing. Even if the mobile terminal transmits uplink packets without associating, there is no competition for uplink radio resources between the mobile terminals, but simultaneous transmission is restricted and scheduled to limit interference between mobile terminals. Communication quality can be improved.
また、図8に示したように、上位レイヤにTCPなどの送達確認型プロトコルを適用した場合、基地局が必要に応じて上り回線の優先割当情報を含んだ下りパケットを移動端末に対して送信し、移動端末がその優先割当情報を含んだ上り回線割当要求を基地局に対して送信することとした。そして、基地局は、上り回線割当要求に含まれる優先割当情報を考慮して上り回線割当スケジュールを調整することとした。これにより、上位レイヤの送達確認に対する優先制御が可能となり、低遅延で送達確認を行うことができるようになるため、送達確認型プロトコルを使用したシステムのスループットを向上させることができる。 Also, as shown in FIG. 8, when a delivery confirmation type protocol such as TCP is applied to the upper layer, the base station transmits a downlink packet including uplink priority allocation information to the mobile terminal as necessary. Then, the mobile terminal transmits an uplink allocation request including the priority allocation information to the base station. The base station then adjusts the uplink allocation schedule in consideration of the priority allocation information included in the uplink allocation request. As a result, priority control with respect to delivery confirmation of an upper layer becomes possible, and delivery confirmation can be performed with a low delay. Therefore, the throughput of a system using a delivery confirmation type protocol can be improved.
実施の形態2.
つづいて、実施の形態2の動作について説明する。上述した実施の形態1においては、基地局が移動端末から受信した上り回線割当要求を含んだ無線伝送パケット内の優先割当情報を使用して上り回線割当優先度を制御する場合の動作について説明したが、本実施の形態においては、基地局が優先割当情報を送信した時刻を保持しておき、これと上り回線割当要求受信後の上り回線割当スケジュール結果とを比較することで上り回線割当優先度を制御する動作について説明する。
Next, the operation of the second embodiment will be described. In
本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。 The configuration of the communication system that implements the packet scheduling method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In addition, the configurations of the base station and mobile terminal constituting the communication system are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only operations of parts different from the above-described first embodiment will be described.
図9は、実施の形態2の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。このパケット送受信動作を実施の形態1の説明にて使用した図4を参照しながら説明する。基地局2の各部は、図4に示したステップS1〜S4の処理を実行し、移動端末1に対して無線伝送パケット(パケット101)を送信する。また、ステップS4において、基地局2が優先割当情報を含んだ無線伝送パケットを送信した場合、優先情報管理部29は、当該無線伝送パケットの送信時刻を下りスケジュール部30から取得し、それを優先割当情報の送信時刻として優先割当情報に対応させて管理しておく。
FIG. 9 is a diagram briefly illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the second embodiment. This packet transmission / reception operation will be described with reference to FIG. 4 used in the description of the first embodiment. Each unit of the
その後、移動端末1は、実施の形態1と同様の処理(図4のステップS5およびS6に相当)を実行することにより送達確認送信用の上り回線割当要求(優先割当情報が付加された上り回線割当要求)を送信する。なお、上記実施の形態1には明記していないが、移動端末1が上り回線割当要求を送信後、一定時間以内に上り回線割当許可を受信できなかった場合、同一の優先割当情報を付与した上り回線割当要求を再送する。
Thereafter, the
上り回線割当要求(パケット102)を移動端末1から受信すると、基地局2の上りスケジュール部31は、実施の形態1と同様の動作を行い、当該上り回線割当要求に対するスケジューリングを実行する。さらに、上りスケジューリング部31は、スケジューリングの結果、各移動端末に割り当てたそれぞれの上り回線のスケジュール時刻(移動端末1およびその他の移動端末に対して上り回線の使用を許可するそれぞれの時刻)と、優先情報管理部29が管理している優先割当情報の送信時刻(移動端末に対して優先割当情報を含んだ無線伝送パケットを送信したそれぞれの時刻)と、を比較する。そして、この比較結果(スケジュール時刻と送信時刻の時間差)に基づいて、上りスケジューリング部31は、上記スケジューリング結果を再度調整する。具体的には、上りスケジューリング部31は、比較結果(時間差)が大きいほど移動端末に対する上り回線割当に遅延が発生していると判断し、上り回線割当優先度を高くしてスケジュールを再調整する。なお、上記スケジュール調整に使用する時刻および時間差は、たとえば、システムフレーム番号やスロット番号などを使用する。
When the uplink allocation request (packet 102) is received from the
このように、本実施の形態においては、実施の形態1の優先割当情報に基づいたスケジュール調整に加えて、さらに、優先割当情報の送信時刻に対する上り回線割当(スケジュール時刻)の遅延を考慮して、スケジュールを調整することとした。これにより、遅延時間が大きくなるほど優先的に上り回線を割り当てるため、上位レイヤでの送達確認が低遅延で行えるようになり、送達確認型プロトコルを使用したシステムのスループットをさらに向上させることができる。 As described above, in this embodiment, in addition to the schedule adjustment based on the priority allocation information of the first embodiment, further, the delay of the uplink allocation (schedule time) with respect to the transmission time of the priority allocation information is taken into consideration. I decided to adjust the schedule. As a result, the uplink is preferentially assigned as the delay time increases, so that the delivery confirmation in the upper layer can be performed with low delay, and the throughput of the system using the delivery confirmation type protocol can be further improved.
実施の形態3.
つづいて、実施の形態3の動作について説明する。本実施の形態においては、基地局が無線伝送パケットを送信後、上り回線割当要求の有効期限を制限することにより優先割当情報を使用せずに上り回線割当優先度を制御する動作について説明する。なお、本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。また、本実施の形態の優先情報管理部29が請求項16の割当要求有効期限算出手段に相当し、上りスケジュール部31が請求項16の上りスケジュール手段に相当する。
Subsequently, the operation of the third embodiment will be described. In the present embodiment, an operation of controlling the uplink allocation priority without using the priority allocation information by limiting the validity period of the uplink allocation request after the base station transmits the radio transmission packet will be described. The configuration of the communication system that implements the packet scheduling method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In addition, the configurations of the base station and mobile terminal constituting the communication system are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only operations of parts different from the above-described first embodiment will be described. In addition, the priority
図10は、実施の形態3の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。このパケット送受信動作を実施の形態1の説明にて使用した図4を参照しながら説明する。基地局2の各部は、図4に示したステップS1の処理を実行し、移動端末1に対して送信する無線伝送パケットを生成する。そして、本実施の形態の基地局2は、ステップS2およびS3の処理を実行することなしに、上記生成した無線伝送パケットをパケット101として移動端末1へ送信する(ステップS4)。
FIG. 10 is a diagram briefly illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the third embodiment. This packet transmission / reception operation will be described with reference to FIG. 4 used in the description of the first embodiment. Each unit of the
このとき、優先情報管理部29は、当該無線伝送パケットの送信時刻を下りスケジュール部30から取得し、さらに、取得した送信時刻に基づいて上り回線割当要求受信の有効期限を算出する。そして、優先情報管理部29は、算出した有効期限を、図11に示した例のように移動端末およびQoSと対応付けた管理テーブルを生成して管理する。なお、この対応付けは、TCP/IP通信が複数のQoSに適用されない場合には、移動端末と有効期限の対応だけで管理してもよい。有効期限の算出は、送達確認を行う上位レイヤの種類などから予め定められた時間間隔を用いて決定することが可能であるが、移動端末が基地局に対して論理的な接続を開始する際に有効期限(時間間隔)をネゴシエーションしてもよい。
At this time, the priority
その後、移動端末1から送達確認送信用の上り回線割当要求(本実施の形態では優先割当情報が付加されていない)を受信すると、基地局2の上りスケジュール部31は、当該上り回線割当要求の受信時刻と優先情報管理部29が保持している上記有効期限(図11参照)とを比較する。そして、基地局2は、有効期限内に移動端末1から上り回線割当要求を受信した場合、上り回線割当優先度を高くしてスケジュール調整を行う。これに対して、有効期限を過ぎてから受信した上り回線割当要求に対しては、TCP/IPパケットの送達確認情報が更新されていない上りパケット送信であると判断し、優先度を変更せずにスケジュール調整を行う。
Thereafter, upon receiving an uplink allocation request for transmission of acknowledgment transmission from the mobile terminal 1 (priority allocation information is not added in the present embodiment), the
このように、本実施の形態においては、無線伝送パケットの送信時刻に基づいて、上り回線割当要求の有効期限を定め、この有効期限を使用して上り回線割当優先度を制御する(スケジュールを調整する)こととした。これにより、優先度を制御するために必要であった移動端末と基地局との間の優先割当情報の受け渡しが不要となり、下りおよび上りの無線帯域利用効率を低下させることなく、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 Thus, in the present embodiment, the expiration date of the uplink allocation request is determined based on the transmission time of the radio transmission packet, and the uplink allocation priority is controlled using this expiration date (the schedule is adjusted). It was decided to. This eliminates the need for passing priority allocation information between the mobile terminal and the base station, which is necessary for controlling the priority, and does not reduce downlink and uplink radio band utilization efficiency. The same effect can be obtained.
実施の形態4.
つづいて、実施の形態4の動作について説明する。本実施の形態においては、上り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケット数を使用して上り回線割当優先度を制御する動作について説明する。なお、本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。また、本実施の形態の上りスケジュール部31が請求項17の上りスケジュール手段に相当する。
Embodiment 4 FIG.
Next, the operation of the fourth embodiment will be described. In the present embodiment, an operation for controlling the uplink allocation priority using the number of upper layer packets waiting for uplink allocation will be described. The configuration of the communication system that implements the packet scheduling method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In addition, the configurations of the base station and mobile terminal constituting the communication system are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only operations of parts different from the above-described first embodiment will be described. Further, the
図12は、実施の形態4の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。このパケット送受信動作を実施の形態1の説明にて使用した図4を参照しながら説明する。基地局2の各部は、図4に示したステップS1の処理を実行し、移動端末1に対して送信する無線伝送パケットを生成する。そして、本実施の形態の基地局2は、ステップS2およびS3の処理を実行することなしに、上記生成した無線伝送パケット(パケット101)を移動端末1へ送信する(ステップS4)。
FIG. 12 is a diagram briefly illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the fourth embodiment. This packet transmission / reception operation will be described with reference to FIG. 4 used in the description of the first embodiment. Each unit of the
移動端末1は、実施の形態1と同様の処理(図4のステップS5およびS6に相当)を実行することにより送達確認送信用の上り回線割当要求を送信する。このとき、移動端末1は、上り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケット数の情報を付与した上り回線割当要求(パケット102)を送信する。
The
上り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケット数情報が付与された上り回線割当要求を受信した場合、基地局2の上りスケジュール部31は、当該パケット数情報を参照し、パケット数が多い場合には、送達確認情報が大きく更新されていると判断し、上り回線割当優先度を高くしてスケジュールを調整する。ただし、上り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケット数が多い場合であっても、他の移動端末と比較して送信待ちパケット数が少なければ送達確認情報の更新は小さいと判断して上り回線割当優先度を調整する。なお、“送達確認情報が更新される”とは、たとえば、送達確認情報内の確認応答番号が更新されることをいう。
When receiving an uplink allocation request to which information on the number of upper layer packets waiting for uplink allocation has been received, the
このように、本実施の形態においては、移動端末が上り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケット数を付与して上り回線割当要求を基地局に対して送信し、基地局は、当該上り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケット数を使用して上り回線割当スケジュールを調整することとした。これにより、送達確認型プロトコルにおける送達確認遅延が低減でき、システムのスループットを向上させることができる。 As described above, in this embodiment, the mobile terminal transmits the uplink allocation request to the base station by giving the number of upper layer packets waiting for uplink allocation, and the base station The uplink allocation schedule is adjusted using the number of upper layer packets waiting for channel allocation. Thereby, the delivery confirmation delay in the delivery confirmation type protocol can be reduced, and the throughput of the system can be improved.
実施の形態5.
つづいて、実施の形態5の動作について説明する。上述した実施の形態4においては上り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケット数を使用して上り回線割当優先度を制御する場合の動作について説明したが、本実施の形態においては、上り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケットに含まれる送達確認更新量が下位レイヤにおいて取得可能であることを条件として、この送達確認更新量を用いて上り回線割当優先度を制御する動作について説明する。また、本実施の形態の上りスケジュール部31が請求項18の上りスケジュール手段に相当する。
Next, the operation of the fifth embodiment will be described. In the above-described fourth embodiment, the operation in the case of controlling the uplink allocation priority using the number of packets of the upper layer waiting for uplink allocation has been described. The operation of controlling the uplink allocation priority using this delivery confirmation update amount on condition that the delivery confirmation update amount included in the upper layer packet waiting for allocation can be acquired in the lower layer will be described. . Further, the
本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。 The configuration of the communication system that implements the packet scheduling method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In addition, the configurations of the base station and mobile terminal constituting the communication system are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only operations of parts different from the above-described first embodiment will be described.
図13は、実施の形態5の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。このパケット送受信動作を実施の形態1の説明にて使用した図4を参照しながら説明する。基地局2の各部は、図4に示したステップS1の処理を実行し、移動端末1に対して送信する無線伝送パケットを生成する。そして、本実施の形態の基地局2は、ステップS2およびS3の処理を実行することなしに、上記生成した無線伝送パケットをパケット101として移動端末1へ送信する(ステップS4)。
FIG. 13 is a diagram briefly illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the fifth embodiment. This packet transmission / reception operation will be described with reference to FIG. 4 used in the description of the first embodiment. Each unit of the
移動端末1は、実施の形態1と同様の処理(図4のステップS5およびS6に相当)を実行することにより送達確認送信用の上り回線割当要求を送信する。このとき、移動端末1は、上り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケットの送達確認更新量の情報を付与した上り回線割当要求(パケット102)を送信する。ここで、送達確認更新量とは、上り回線割当待ちの先頭パケット(最も古いパケット)に含まれる送達確認情報と最終パケット(最新のパケット)に含まれる送達確認情報の差分(変化量)である。
The
上り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケットの送達確認更新量情報が付与された上り回線割当要求を受信した場合、基地局2の上りスケジュール部31は、当該送達確認更新量情報を参照し、更新量が多い場合には、上り回線割当優先度を高くしてスケジュールを調整する。
When receiving the uplink allocation request to which the delivery confirmation update amount information of the upper layer packet waiting for uplink allocation is received, the
このように、本実施の形態においては、移動端末が上り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケットに含まれる送達確認更新量の情報を付与して上り回線割当要求を基地局に対して送信し、基地局は、当該送達確認更新量を使用して上り回線割当優先度を調整後、上り回線割当のスケジューリングを実行することとした。これにより、送達確認型プロトコルを使用したシステムにおける送達確認遅延が低減でき、スループットを向上させることができる。また、実施の形態4に示したパケット数を用いる方法よりも送達確認更新量が正しく判定できるため、上り回線割当優先度制御の精度を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, the mobile terminal transmits an uplink allocation request to the base station by giving information of the delivery confirmation update amount included in the upper layer packet waiting for uplink allocation. Then, the base station performs uplink allocation scheduling after adjusting the uplink allocation priority by using the delivery confirmation update amount. Thereby, the delivery confirmation delay in the system using the delivery confirmation type protocol can be reduced, and the throughput can be improved. Also, since the delivery confirmation update amount can be determined more correctly than the method using the number of packets shown in the fourth embodiment, the accuracy of uplink allocation priority control can be improved.
実施の形態6.
つづいて、実施の形態6の動作について説明する。本実施の形態においては、移動端末からの上り回線割当要求を受信することなしに、基地局が上位レイヤの送達確認タイミングを予想して、移動局に上り回線を割り当てる動作について説明する。なお、本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。また、本実施の形態の優先情報管理部29が請求項20の予約タイミング算出保持手段に相当し、上りスケジュール部31が請求項20の上りスケジュール手段に相当する。
Embodiment 6 FIG.
Next, the operation of the sixth embodiment will be described. In the present embodiment, an operation will be described in which a base station predicts an upper layer delivery confirmation timing without receiving an uplink allocation request from a mobile terminal and allocates an uplink to a mobile station. The configuration of the communication system that implements the packet scheduling method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In addition, the configurations of the base station and mobile terminal constituting the communication system are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only operations of parts different from the above-described first embodiment will be described. Further, the priority
図14は、実施の形態6の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。このパケット送受信動作を実施の形態1の説明にて使用した図4を参照しながら説明する。基地局2の各部は、図4に示したステップS1の処理を実行し、移動端末1に対して送信する無線伝送パケットを生成する。
FIG. 14 is a diagram briefly illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the sixth embodiment. This packet transmission / reception operation will be described with reference to FIG. 4 used in the description of the first embodiment. Each unit of the
つぎに、下りスケジュール部30が生成した無線伝送パケットの中にTCP/IPデータパケットの最後の情報ビットを含んでいる場合(ステップS2,Yes)、移動端末1がこのTCP/IPパケットに対する送達確認情報を上り回線で迅速に送信できるようにするため、優先情報管理部29は、上り回線割当の予約タイミングを算出し、これを保持しておく。
Next, when the last information bit of the TCP / IP data packet is included in the wireless transmission packet generated by the downlink schedule unit 30 (step S2, Yes), the
ここで、予約タイミングとは、データパケットを受信した移動端末が、送達確認送信用の上り回線割当要求を基地局に対して送信すると予想されるタイミングである。そのため、このタイミングで上り回線割当要求を受信した場合、基地局は、当該上り回線割当要求を送信した移動端末の上り回線割り当て優先度を高くしてスケジュールを調整する。なお、予約タイミングの算出は、送達確認を行う上位レイヤの種類などから予め定められた時間間隔を用いて決定することが可能であるが、たとえば、呼設定時に移動端末と基地局の間でネゴシエーションを行って決定してもよい。 Here, the reservation timing is a timing at which the mobile terminal that has received the data packet is expected to transmit an uplink allocation request for transmission of acknowledgment transmission to the base station. Therefore, when receiving the uplink allocation request at this timing, the base station adjusts the schedule by increasing the uplink allocation priority of the mobile terminal that has transmitted the uplink allocation request. The calculation of the reservation timing can be determined using a predetermined time interval based on the type of the upper layer that performs delivery confirmation, etc., for example, negotiation between the mobile terminal and the base station at the time of call setup May be determined.
そして、上りスケジュール部31は、上り回線割当のスケジューリングを実行する場合、優先情報管理部29に対して当該スケジューリングに対応する予約タイミングが存在するかどうか、すなわち、移動端末から上り回線割当を要求された場合、当該移動端末に対応する予約タイミングが存在するかどうか、を問い合わせる。問い合わせの結果、予約タイミングが存在していれば、当該移動端末の上り回線割当優先度を高くしてスケジュールを調整する。なお、上り回線割当優先度を高くしてスケジュールを調整したにも関わらず、上り回線が割り当てられなかった移動端末が存在する場合、上りスケジュール31は、次回以降の上り回線割当スケジューリングにおいても当該移動端末の優先度を高くしてスケジュールを調整する。
When the
また、移動端末1に対して上り回線割当許可(パケット103)で指示する「使用を許可する上り回線リソース量」は、少なくとも上位レイヤの送達確認パケットが送信できるリソース量を指定するが、利用可能な上り回線リソースが少ない場合にはその限りではない。なお、上り回線割当許可は、複数の移動端末に対する割当許可情報を含めてブロードキャスト/マルチキャストするようにしてもよい。上り回線割当許可を受信した移動端末は、上り回線割当待ちとなっているTCP/IPパケットが存在していれば、無線伝送パケットを生成して送信する。
The “uplink resource amount permitted to be used” instructed by the uplink allocation permission (packet 103) for the
このように、本実施の形態においては、基地局は、無線伝送パケットの送信時に上位レイヤの送達確認が行われる上り回線割当タイミングを予測しておく。そして、スケジュールを調整する場合、基地局は、上り回線割当タイミングの予測対象とした移動端末に対して上り回線が割り当てられるまで優先度を高くしてスケジュールを調整することとした。これにより、送達確認型プロトコルを使用したシステムにおける送達確認遅延が低減でき、スループットを向上させることができる。さらに、移動端末は上り回線割当要求を含んだ無線伝送パケットを送信する必要が無くなるため、上り無線帯域の利用効率が向上する。 As described above, in the present embodiment, the base station predicts the uplink allocation timing at which the upper layer delivery confirmation is performed at the time of transmitting the radio transmission packet. When adjusting the schedule, the base station adjusts the schedule by increasing the priority until the uplink is allocated to the mobile terminal that is the target of the uplink allocation timing. Thereby, the delivery confirmation delay in the system using the delivery confirmation type protocol can be reduced, and the throughput can be improved. Furthermore, since the mobile terminal does not need to transmit a radio transmission packet including an uplink allocation request, the utilization efficiency of the uplink radio band is improved.
実施の形態7.
つづいて、実施の形態7の動作について説明する。本実施の形態においては、基地局が無線伝送パケットを送信する際に上位レイヤの送達確認タイミングを予測し、当該予測結果の情報を付与した無線伝送パケットを送信することにより移動局に上り回線を割り当てる動作について説明する。なお、本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。また、本実施の形態の優先情報管理部29が請求項21の予約タイミング算出保持手段に相当し、下りスケジュール部30が請求項21の回線割当手段に相当する。
Embodiment 7 FIG.
Subsequently, the operation of the seventh embodiment will be described. In this embodiment, when the base station transmits a radio transmission packet, the base station predicts the delivery confirmation timing of the upper layer, and transmits the radio transmission packet to which the information of the prediction result is added, thereby connecting the uplink to the mobile station. The assigning operation will be described. The configuration of the communication system that implements the packet scheduling method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In addition, the configurations of the base station and mobile terminal constituting the communication system are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only operations of parts different from the above-described first embodiment will be described. Further, the priority
図15は、実施の形態7の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。このパケット送受信動作を実施の形態1の説明にて使用した図4を参照しながら説明する。基地局2の各部は、図4に示したステップS1の処理を実行し、移動端末1に対して送信する無線伝送パケットを生成する。
FIG. 15 is a diagram briefly illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the seventh embodiment. This packet transmission / reception operation will be described with reference to FIG. 4 used in the description of the first embodiment. Each unit of the
つぎに、下りスケジュール部30が生成した無線伝送パケットの中にTCP/IPデータパケットの最後の情報ビットを含んでいる場合(ステップS2,Yes)、優先情報管理部29は、上り回線割当の予約タイミングを算出し、算出した上り回線割当の予約タイミングを保持しておく。なお、予約タイミングは、上述した実施の形態6と同様の処理を実行して算出する。ただし、本実施の形態においては、送達確認送信用の上り回線割当要求送信を不要としている。そして、本来は(上述した他の実施の形態においては)上り回線割当要求を送信タイミングにおいて、送達確認の送信を可能としている。
Next, when the last information bit of the TCP / IP data packet is included in the wireless transmission packet generated by the downlink schedule unit 30 (step S2, Yes), the priority
また、優先情報管理部29は、さらに、算出した上り回線割当の予約タイミングで上り回線を割り当てる際に移動端末1に対して使用を許可する上り回線リソース量もあわせて保持しておく。なお、使用を許可する上り回線リソース量とは、上位レイヤの送達確認パケットが送信できる最小限のリソース量であり、上りスケジュール部31がこれを算出する。
Further, the priority
つぎに、下りスケジュール部30は、優先情報管理部29が保持している上記上り回線割当の予約タイミングおよび上記上り回線リソース量を付加した無線伝送パケットを生成し、生成したパケットを移動端末1へ送信する。
Next, the
そして、上りスケジュール部31は、上り回線割当のスケジューリングを実行する場合、優先情報管理部29に対して当該スケジューリングに対応する予約タイミングが存在するかどうかを問い合わせる。問い合わせの結果、予約タイミングが存在する場合、当該予約タイミングに対応する移動端末から送信される無線伝送パケットを受信できるように、当該移動端末に対して最優先で上り回線を割り当てて無線伝送パケットの受信に備える。
When the
移動端末1は、上り回線割当タイミング(上記「上り回線割当の予約タイミング」に相当)および使用許可リソース(上記「上り回線リソース量」に相当)が付加された無線伝送パケットを受信した場合、当該上り回線割当タイミングにおいて、上り回線割当待ちとなっているTCP/IPパケットが存在していれば、無線伝送パケットを生成して基地局2へ送信する。ただし、該当するタイミングでの使用可能リソース量は、上述したように上位レイヤの送達確認パケットを送信できる最小限のリソース量である。そのため、上位レイヤは、送達確認パケットを優先的に生成し、送達確認情報をデータパケットに重畳させずに、送達確認情報のみを含んだパケットを生成する。
When the
このように、本実施の形態においては、基地局は、無線伝送パケット送信時に上位レイヤの送達確認が行われる上り回線の割当タイミングを予測し、予測したタイミング情報および使用許可リソースの情報を付加した無線伝送パケットを移動端末へ送信することで上り回線リソースの予約を行い、一方、移動端末は、送達確認パケットを優先的に生成して送信することにより、データパケットに比べてサイズが非常に小さい上り送達確認パケットを優先的に送信できるようになるため、上位レイヤの送達確認型プロトコルにおける送達確認遅延が低減でき、システムのスループットを向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, the base station predicts the uplink allocation timing at which higher layer delivery confirmation is performed when transmitting a radio transmission packet, and adds the predicted timing information and use permission resource information. Reserving uplink resources by transmitting wireless transmission packets to mobile terminals, while mobile terminals are much smaller in size than data packets by generating and transmitting delivery confirmation packets with priority. Since the uplink acknowledgment packet can be transmitted preferentially, the acknowledgment delay in the higher layer acknowledgment protocol can be reduced, and the system throughput can be improved.
また、移動端末の上位レイヤでは、複数の受信データパケットに対して1つの送達確認パケットを生成するなどの制御を組み合わせることで、その効果を飛躍的に向上させることができる。さらに、移動端末は上り回線割当要求を行う必要が無いため、上り無線帯域の利用効率を向上させることができる。 Further, in the upper layer of the mobile terminal, the effect can be drastically improved by combining control such as generating one delivery confirmation packet for a plurality of received data packets. Furthermore, since the mobile terminal does not need to make an uplink allocation request, the utilization efficiency of the uplink radio band can be improved.
実施の形態8.
つづいて、実施の形態8の動作について説明する。上述した実施の形態1〜7においては、上位レイヤの下りデータパケット受信に対する送達確認パケットの送信について、上り回線割当優先度またはタイミングを制御する場合の動作について説明したが、本実施の形態以降では、下り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケットを送信する際のスケジューリング動作(下り回線のスケジューリング動作)について説明する。なお、本実施の形態においては、下り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケットの数から下り回線割当タイミングを制御する動作について説明する。また、本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。また、本実施の形態の下りスケジュール部30が請求項22の下りスケジュール手段に相当する。
Embodiment 8 FIG.
Next, the operation of the eighth embodiment will be described. In
図16は、実施の形態8の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。上り回線割当要求(パケット102)に対する上り回線割当(パケット103)を基地局2から受信した移動端末1は、基地局2に対して上位レイヤのデータパケット(パケット105)を送信する。基地局2は、移動端末1から送信されたデータパケット(上位レイヤのデータパケット)に対する送達確認パケットを、ネットワーク4を介してサーバ5から受信する。なお、上位レイヤのデータパケットは複数回に分けて送信される(パケット105に相当するデータパケットが複数回送信される)場合もある。
FIG. 16 is a diagram simply illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the eighth embodiment. The
サーバ5からの送達確認パケットを受信すると、基地局2の下りスケジュール部30は、キュー23−1〜23−mに格納されているパケットの数をカウントし、これらの中で上位レイヤの送達確認パケット数または上位レイヤのデータパケットを含めたパケット数が多いキューの優先度を高くして下り回線割当のスケジュールを調整する。スケジュール調整を行った結果、移動端末1宛のパケット送信に下り回線が割り当てられると、下りスケジュール部30が上位レイヤのパケットから無線伝送パケット(パケット106)を生成し、移動端末1に対して送信する。
When receiving the delivery confirmation packet from the
このように、本実施の形態においては、基地局が上位レイヤの送達確認パケット数あるいは上位レイヤのデータパケットを含めたパケット数が多いキューに対して下り回線割当の優先度を高くしてスケジュールを調整することとした。これにより、下り回線による上位レイヤの送達確認遅延が低減でき、スループットを向上させることができる。 As described above, in this embodiment, the base station sets a schedule with a higher downlink allocation priority for a queue having a large number of upper layer delivery confirmation packets or a higher number of packets including upper layer data packets. It was decided to adjust. As a result, it is possible to reduce the upper layer delivery confirmation delay due to the downlink and to improve the throughput.
実施の形態9.
つづいて、実施の形態9の動作について説明する。本実施の形態においては、下り回線割当待ちとなっている上位レイヤのパケットに含まれる送達確認更新量が下位レイヤにおいて取得可能であることを条件として、この送達確認更新量を用いて下り回線割当優先度を制御する動作について説明する。なお、本実施の形態のパケットスケジュール方法を実現する通信システムの構成は、上述した実施の形態1と同様である。また、通信システムを構成する基地局および移動端末の構成も実施の形態1と同様である。そのため本実施の形態においては、上述した実施の形態1と異なる部分の動作についてのみ説明する。また、本実施の形態の下りスケジュール部30が請求項23の下りスケジュール手段に相当する。
Embodiment 9 FIG.
Next, the operation of the ninth embodiment will be described. In this embodiment, on the condition that the delivery confirmation update amount included in the upper layer packet waiting for downlink assignment can be acquired in the lower layer, this delivery confirmation update amount is used for downlink assignment. An operation for controlling the priority will be described. The configuration of the communication system that implements the packet scheduling method of the present embodiment is the same as that of the first embodiment. In addition, the configurations of the base station and mobile terminal constituting the communication system are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only operations of parts different from the above-described first embodiment will be described. Further, the
図17は、実施の形態9の基地局と移動端末との間で行われるパケット送受信動作の一例を簡潔に示した図である。上り回線割当要求(パケット102)に対する上り回線割当(パケット103)を基地局2から受信した移動端末1は、基地局2に対して上位レイヤのデータパケット(パケット105)を送信する。基地局2は、移動端末1から送信されたデータパケットに対する送達確認パケットを、ネットワーク4を介してサーバ5から受信する。
FIG. 17 is a diagram briefly illustrating an example of a packet transmission / reception operation performed between the base station and the mobile terminal according to the ninth embodiment. The
サーバ5からの送達確認パケットを受信すると、基地局2の下りスケジュール部30は、キュー23−1〜23−mのうち上位レイヤの送達確認更新量の大きいキューに対して下り回線割当の優先度を高くして、下り回線割当のスケジュール調整を行う。ここで、送達確認更新量とは、各キューにおいて下り回線割当待ちの先頭パケット(最も古いパケット)に含まれる送達確認情報と最終パケット(最新のパケット)に含まれる送達確認情報の差分(変化量)である。スケジュール調整を行った結果、移動端末1宛のパケット送信に下り回線が割り当てられると、下りスケジュール部30が上位レイヤのパケットから無線伝送パケット(パケット106)を生成し、移動端末1に対して送信する。
When the delivery confirmation packet from the
このように、本実施の形態においては、基地局が下り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケットの送達確認更新量が大きいキューの下り回線割当の優先度を高くしてスケジュールを調整することとした。これにより、下り回線による上位レイヤの送達確認遅延が低減でき、スループットを向上させることができる。また、実施形態8に示した下り回線割当待ちとなっている上位レイヤパケットの数に基づいて下り回線割当優先度を調整する方法よりも送達確認量が正しく判定できるため、下り回線割当優先度制御の精度を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, the base station adjusts the schedule by increasing the priority of downlink allocation of a queue having a large delivery confirmation update amount of upper layer packets waiting for downlink allocation. did. As a result, it is possible to reduce the upper layer delivery confirmation delay due to the downlink and to improve the throughput. In addition, since the delivery confirmation amount can be determined more correctly than the method of adjusting the downlink allocation priority based on the number of upper layer packets waiting for downlink allocation shown in the eighth embodiment, downlink allocation priority control Accuracy can be improved.
以上のように、本発明にかかるパケットスケジュール方法は、無線通信回線を使用したパケット通信システムに有用であり、特に、基地局が配下の移動端末に対して割り当てるパケット通信用リソース(無線通信回線)をスケジューリングする場合のパケットスケジュール方法として適している。 As described above, the packet scheduling method according to the present invention is useful for a packet communication system using a wireless communication line, and in particular, a packet communication resource (wireless communication line) allocated by a base station to a mobile terminal under its control. It is suitable as a packet scheduling method when scheduling a packet.
1 移動端末
2 基地局
3 上位局
4 ネットワーク
5 サーバ
11 上り送信バッファ
12,24 符号化・変調機能部
13,25 復調・復号化機能部
14,26 無線送受信部
15,27 アンテナ
16 下り回線品質測定部
17,29 優先情報管理部
18 上り送信タイミング管理部
19,32 パケット組立部
21 有線送受信部
22 分配機能部
23 パケット保持部
28 下り回線品質管理部
30 下りスケジュール部
31 上りスケジュール部
101,102,103,104,105,106 パケット
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記移動端末に対して送信する上位レイヤのデータを含んだ少なくとも一つのパケットを生成する場合において、最後の情報ビットを含んだパケットの生成にあわせて、当該移動端末に対して送達確認送信用の上り無線回線を優先的に割り当てるための優先割当情報を生成する優先割当情報生成ステップと、
前記優先割当情報を付与した前記最後の情報ビットを含んだパケットを前記移動端末に対して送信する優先割当情報付パケット送信ステップと、
移動端末から上り無線回線の割り当て要求(上り回線割当要求)を受信した場合に、当該上り回線割当要求に前記優先割当情報が付与されているかどうかを確認する優先割当情報確認ステップと、
前記上り回線割当要求に前記優先割当情報が付与されている場合に、当該上り回線割当要求を送信した移動端末に対して優先的に上り回線を割り当てる上りスケジューリングステップと、
を含むことを特徴とするパケットスケジュール方法。 After a communication device that constitutes a packet communication system using a radio channel transmits higher-layer data to a mobile terminal under its own device, an uplink radio channel for delivery confirmation transmission is given priority to the mobile terminal. A packet scheduling method for assigning,
In the case of generating at least one packet including upper layer data to be transmitted to the mobile terminal, in response to the generation of the packet including the last information bit, a transmission for confirming transmission to the mobile terminal is performed. A priority allocation information generating step for generating priority allocation information for preferentially allocating uplink radio channels;
A packet transmission step with priority allocation information for transmitting to the mobile terminal a packet including the last information bit to which the priority allocation information is added;
A priority allocation information confirmation step for confirming whether or not the priority allocation information is given to the uplink allocation request when an uplink radio channel allocation request (uplink allocation request) is received from a mobile terminal;
An uplink scheduling step for preferentially allocating an uplink to a mobile terminal that has transmitted the uplink allocation request when the priority allocation information is given to the uplink allocation request;
A packet scheduling method.
前記上りスケジューリングステップでは、スケジューリングの結果、前記移動端末が上り回線を使用する予定の時刻(スケジュール時刻)と前記優先割当情報を付与したパケットの送信時刻(優先情報送信時刻)とを比較し、当該比較結果に基づいてスケジューリング結果を調整す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ル方法。 In the packet transmission step with priority allocation information, the time at which the packet with the priority allocation information is transmitted is held,
In the uplink scheduling step, as a result of scheduling, the time when the mobile terminal is scheduled to use the uplink (schedule time) is compared with the transmission time (priority information transmission time) of the packet provided with the priority allocation information, The packet scheduling method according to claim 1, wherein the scheduling result is adjusted based on the comparison result.
前記移動端末に対して送信する上位レイヤのデータを含んだ少なくとも一つのパケットを生成する場合において、最後の情報ビットを含んだパケットの生成にあわせて、当該移動端末に対して送達確認送信用の上り無線回線を優先的に割り当てるための優先割当情報を生成し、当該生成した優先割当情報を当該最後の情報ビットを含んだパケットに付与して送信する優先割当情報生成送信手段と、
移動端末から上り無線回線の割り当て要求(上り回線割当要求)を受信した場合、当該上り回線割当要求に前記優先割当情報が付与されているかどうかを確認し、当該上り回線割当要求に前記優先割当情報が付与されている場合、当該移動端末に対して優先的に上り回線を割り当てる上りスケジュール手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。 In a packet communication system using a radio channel, after transmitting upper layer data to a subordinate mobile terminal, a communication device that preferentially allocates an uplink radio channel for transmission confirmation transmission to the mobile terminal,
In the case of generating at least one packet including upper layer data to be transmitted to the mobile terminal, in response to the generation of the packet including the last information bit, a transmission for confirming transmission to the mobile terminal is performed. Priority allocation information generating and transmitting means for generating priority allocation information for preferentially allocating an uplink radio channel, and transmitting the generated priority allocation information to a packet including the last information bit;
When an uplink radio channel allocation request (uplink allocation request) is received from a mobile terminal, it is confirmed whether the priority allocation information is given to the uplink allocation request, and the priority allocation information is included in the uplink allocation request. Is provided, uplink scheduling means for preferentially allocating uplink to the mobile terminal,
A communication apparatus comprising:
前記通信装置が決定した上り無線回線の情報を含んだ制御信号を受信後、当該制御信号の受信タイミングに基づいて決定したタイミングにおいてパケットを送信することを特徴とする移動端末。 A packet communication system using a radio channel, wherein the mobile terminal transmits a packet to the communication device using the uplink radio channel determined by the communication device according to any one of claims 4 to 6. And
A mobile terminal which transmits a packet at a timing determined based on a reception timing of the control signal after receiving a control signal including uplink radio channel information determined by the communication apparatus.
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