JP4828322B2

JP4828322B2 - 基地局

Info

Publication number: JP4828322B2
Application number: JP2006172550A
Authority: JP
Inventors: 伸佳竹内
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2026-06-22
Also published as: JP2008005206A

Description

本発明は、パケットデータ交換ノードと無線端末との間のデータ伝送を中継する基地局に関するものである。

従来のデータ伝送システムとして、例えば、実時間映像通信等の時間制約を受ける連続したデータのストリームを扱うデータストリーム型クライアント・サーバシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなデータストリーム型のクライアント・サーバシステムの一例として、クライアントを無線端末として、複数台の無線端末を１台の基地局に対応させ、各無線端末とネットワークに接続されたサーバである所望のパケットデータ交換ノードとの間で、基地局を介してＴＤＭＡ方式によりデータを伝送するようにした、例えばワイヤレスブロードシステムも提案されている。

ところで、上記のように、複数台の無線端末と１台の基地局との間でデータ伝送を行うシステムでは、基地局と各無線端末とを接続する無線チャネルは、両者間で伝送するパケットデータが無くなった時点から、パケット損失による受信遅延時間等を考慮して設定される時間（以下、この時間を継続時間と言う）までは接続状態を維持し、継続時間中に送信パケットあるいは受信パケットがないときは、継続時間が経過した時点で、当該無線端末および基地局側においてそれぞれ無線チャネルを自動的に切断して、当該無線端末の使用帯域を制限するのが、基地局の限られた無線リソースを複数台の無線端末で効率的に使用する上で好ましい。

例えば、図３（ａ）に示すように、パケットデータ交換ノード（ＰＤＳＮ）５１から無線端末５３に送信するパケットデータを基地局５２が受信している場合には、基地局５２は無線端末５３との間の無線チャネルの接続状態を維持して、ＰＤＳＮ５１から受信したパケットデータを無線端末５３に転送し、図３（ｂ）に示すように、ＰＤＳＮ５１から無線端末５３に送信するパケットデータを基地局５２が受信しておらず、基地局５２と無線端末５３との間で送受信するパケットデータが無くなった場合には、その時点から所定の継続時間後に、基地局５２は無線端末５３との無線チャネルを自動的に切断する。同様に、無線端末５３においても、基地局５２との間でパケットデータの送受信が無くなった時点から所定の継続時間後に、基地局５２との無線チャネルを自動的に切断する。

特開２０００−１０１６４２号公報

しかしながら、本発明者による検討によると、図３に示したデータ伝送システムには、以下に説明するような改良すべき点があることが判明した。

すなわち、図４（ａ）に示すように、基地局５２と無線端末５３との間の無線チャネルの接続状態において、ＰＤＳＮ５１から基地局５２への送信パケットに連続したパケット損失が発生すると、そのパケット損失が発生した期間は、基地局５２から無線端末５３にもパケットデータが転送されないことになる。なお、図４（ａ）では、ＰＤＳＮ５１から基地局５２への順次の送信パケットデータＰ１〜Ｐ６のうち、順次のパケットデータＰ２〜Ｐ５が連続して消失した場合を示している。

この場合、基地局５２および無線端末５３における無線チャネルの継続時間として、ＰＤＳＮ５１から送信されるデータの例えば連続する４個分のパケットに相当する時間が固定的に設定されていたとすると、図４（ｂ）に示すように、基地局５２は、ＰＤＳＮ５１からのパケットデータＰ１を無線端末５３に転送した後、上記の継続時間が経過した時点で、無線チャネルを切断することになる。同様に、無線端末５３においても、基地局５２からのパケットデータＰ１の受信後、上記の継続時間後に、基地局５２との間の無線チャネルを自動的に切断することになる。

このため、その後、基地局５２がＰＤＳＮ５１からのパケットデータＰ６を受信すると、その時点で、基地局５２は、例えば制御用のページチャネルを使用して転送先の無線端末５３を再特定して、図４（ｃ）に示すように、無線端末５３との間に再び無線チャネルを接続し、受信したパケットデータＰ６を転送することになる。その結果、基地局５２から無線端末５３に伝送されデータストリームには、パケット損失による遅延に、無線チャネルの再接続に要する時間が加算されたデータストリーム遅延が生じることになる。

なお、ＰＤＳＮ５１と基地局５２との間におけるパケット損失は、特に、ＰＤＳＮ５１と基地局５２との間のデータ伝送を無線で行う場合に生じ易いが、有線で行う場合でも、何らかの外乱によって生じるものである。

したがって、本発明の目的は、上記の点を改良し、無線端末に対するデータストリームの遅延時間を最小限に抑えられる基地局を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る発明は、パケットデータ交換ノードと無線端末との間のデータ伝送を中継する基地局において、
前記パケットデータ交換ノードとの間でデータ伝送を行う第１送受信部と、
前記無線端末との間で無線によりデータ伝送を行う第２送受信部と、
前記第１送受信部で受信したパケットデータからパケット損失を検出するパケット損失検出部と、
該パケット損失検出部で検出されたパケット損失に基づいて、前記第２送受信部と前記無線端末との間のデータの無伝送期間における無線チャネルの継続時間を演算する継続時間演算部と、
該継続時間演算部による演算結果に基づいて、前記第２送受信部を経て前記無線端末に対して前記継続時間演算部で演算された継続時間への変更を通知するとともに、当該通知に対する前記無線端末からの応答を受信して、前記無線チャネルの継続時間を前記継続時間演算部で演算された継続時間に変更する制御部と、
を有することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基地局において、
前記継続時間演算部は、前記パケット損失検出部で検出されたパケット損失の統計情報を生成する統計情報生成部と、該統計情報生成部で生成された統計情報と前記パケット損失検出部で検出されたパケット損失とに基づいて前記無線チャネルの継続時間を演算する演算部とを有し、
前記制御部は、前記継続時間演算部で演算された継続時間と現時点の前記無線チャネルの継続時間との比較に基づいて前記無線チャネルの継続時間の変更必要性を判定する判定部を有し、該判定部において前記無線チャネルの継続時間の変更が必要と判定された場合に、前記第２送受信部を経て前記無線端末に対して前記継続時間演算部で演算された継続時間への変更を通知するとともに、当該通知に対する前記無線端末からの応答を受信して、前記無線チャネルの継続時間を前記継続時間演算部で演算された継続時間に変更することを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の基地局において、
前記制御部は、前記無線端末に対する前記継続時間の変更通知を、前記第２送受信部から送信するパケットデータに加えて送信することを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の基地局において、
前記制御部は、前記無線端末に対する前記継続時間の変更通知を、ページチャネルを用いて送信することを特徴とするものである。

本発明によれば、パケットデータ交換ノードからの受信パケットデータのパケット損失に基づいて、無線端末との間の無線チャネルの継続時間を演算し、その演算結果に基づいて、無線端末に対して演算された継続時間への変更を通知するとともに、当該通知に対する無線端末からの応答を受信して、無線チャネルの継続時間を演算された継続時間に変更するようにしたので、パケット損失による無線チャネルの切断・再接続を回避でき、これにより無線端末に対するデータストリームの遅延時間を最小限に抑えることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る基地局を有するデータ伝送システムの一例の構成を示すブロック図である。このデータ伝送システムは、図３と同様に、ネットワークに接続されたパケットデータ交換ノード（ＰＤＳＮ）１と所定の無線端末３との間で、基地局２を介してＴＤＭＡ方式によりデータを伝送するものである。なお、図１には、１台の無線端末３を示しているが、基地局２は複数台の無線端末とそれぞれ無線チャネルを接続することで、ＴＤＭＡ方式によるデータ伝送が可能となっている。

本実施の形態の基地局２は、ＰＤＳＮ１との間でデータ伝送を行う第１送受信部１１と、無線端末３を含む複数の無線端末との間で無線によりデータ伝送を行う第２送受信部１２と、第１送受信部１１と第２送受信部１２との間の通信プロトコルに応じてパケット分割を行うパケット制御部１３と、第１送受信部１１で受信したパケットデータからパケット損失を検出するパケット損失検出部１４と、検出されたパケット損失に基づいて第２送受信部１２と無線端末３との間のパケットデータの送受信後における無線チャネルの継続時間を演算する継続時間演算部１５と、その演算結果に基づいて、第２送受信部１２を経て無線端末３に対して無線チャネルの継続時間の変更を通知するとともに、当該通知に対する無線端末３からの応答を受信して、基地局２における無線チャネルの継続時間を変更する制御部１６とを有している。

ここで、継続時間演算部１５は、統計情報生成部２１および演算部２２を有しており、統計情報生成部２１においてパケット損失検出部１４で検出されたパケット損失の統計情報を生成し、演算部２２において統計情報生成部２１で生成された過去のパケット損失の検出結果である統計情報と、パケット損失検出部１４で検出された現時点のパケット損失の検出結果とに基づいて、その後に予測されるパケット損失時間をカバーする無線チャネルの継続時間を演算するようになっている。

すなわち、演算部２２では、統計情報生成部２１で生成された統計情報およびパケット損失検出部１４で検出された現時点のパケット損失の検出結果から、例えばパケット損失の発生頻度や連続するパケット損失数が増加する傾向にある場合には、その増加傾向に応じてその後に予測される連続する最大パケット損失数に対応する時間を最大限カバーするように比較的長めの継続時間を算出し、逆に、パケット損失の発生頻度や連続するパケット損失数が減少する傾向にある場合には、その減少傾向に応じてその後に予測される連続するパケット損失数に対応する時間を最大限カバーするように比較的短めの継続時間を算出する。

また、制御部１６は、現時点における無線チャネルの継続時間を記憶するメモリ３１を有しており、このメモリ３１に記憶されている継続時間を反映して第２送信部１２の動作を制御するようになっている。さらに、制御部１６は、メモリ３１に記憶されている現時点の継続時間と、継続時間演算部１５で演算された継続時間とに基づいて、現時点の継続時間の変更必要性を判定する判定部３２を有しており、判定部３２において現時点の継続時間の変更が必要と判定された場合には、第２送受信部１２を経て無線端末３に対して継続時間の変更を通知し、無線端末３からの継続時間の変更終了の応答を受信して、メモリ３１の内容を、変更する継続時間に更新して基地局２側の継続時間を変更するようになっている。

一方、無線端末３は、基地局２との間で無線によりデータ伝送を行う送受信部４１と、受信した分割パケットデータを結合して復号したり、送信パケットデータを生成したりするパケット制御部４２と、これら送受信部４１およびパケット制御部４２の動作を制御する制御部４３とを有している。なお、制御部４３は、現時点における無線チャネルの継続時間を記憶するメモリ４４を有しており、このメモリ４４に記憶されている基地局２との無線チャネルの継続時間を反映して送受信部４１およびパケット制御部４２の動作を制御するようになっている。

本実施の形態では、基地局２から無線端末３に対して無線チャネルの継続時間の変更を通知する場合には、その情報を第２送受信部１２から送信するパケットデータに加えて送信する。また、無線端末３では、基地局２からの無線チャネルの継続時間の変更通知を受信したら、制御部４３において無線チャネルの継続時間を変更するとともに、その応答情報を送受信部４１からパケットデータとして基地局２へ送信する。

以下、図１に示した基地局２の動作について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。

先ず、第２送受信部１２と無線端末３との間に無線チャネルを接続した状態で、第１送受信部１１を経てＰＤＳＮ１からのパケットデータを受信したら（ステップＳ１）、パケット制御部１３において受信パケットデータを無線端末３との通信プロトコルに応じて分割するとともに（ステップＳ２）、継続時間演算部１５においてパケット損失検出部１４で検出されたパケット損失に基づいて、上述したようにして第２送受信部１２と無線端末３との間の無線チャネルの継続時間を演算する（ステップＳ３）。

その後、制御部１６において、メモリ３１に記憶されている現時点における無線チャネルの継続時間と、継続時間演算部１５で演算された無線チャネルの継続時間とを比較して、継続時間変更の要否を判定する（ステップＳ４）。

ここで、両者が一致せず、継続時間の変更を要する場合には、第２送受信部１２から無線端末３に送信するステップＳ２で分割したパケットデータに、変更する無線チャネルの継続時間を含む変更通知を加えて送信する（ステップＳ５）。

その後、無線端末３から送信されるパケットデータに含まれる無線チャネルの継続時間変更終了の応答を受信したら（ステップＳ６）、メモリ３１の内容を、変更する継続時間に更新して基地局２側の継続時間を変更する（ステップＳ７）。

次に、メモリ３１に記憶されている継続時間内にＰＤＳＮ１からの受信パケットデータが有るか否かを判定し（ステップＳ８）、有る場合にはステップＳ２に移行して上記の動作を繰り返し、無い場合には第２送受信部１２と無線端末３との間の無線チャネルを切断して（ステップＳ９）、無線端末３とのデータ伝送を終了する。

これに対し、ステップＳ４において無線チャネルの継続時間の変更を要しない場合には、変更通知を付加することなく、ステップＳ２で分割したパケットデータを第２送受信部１２から無線端末３に送信して（ステップＳ１０）、ステップＳ８に移行する。

一方、無線端末３では、送受信部４１で基地局２からのパケットデータを受信したら、パケット制御部４２において受信パケットデータを結合して復号し、その結果、無線チャネルの継続時間の変更通知を受信していれば、メモリ４４の内容を、通知された継続時間に更新して無線端末３側の継続時間を変更し、その変更終了の応答情報をパケット制御部４２で送信パケットデータとして生成して送受信部４１から基地局２へ送信する。

なお、無線環境等によって、ステップＳ６で無線端末３からの応答を受信できない場合には、無線端末３からの応答を受信できるまで、一定周期で継続時間変更通知・応答の送受信を繰り返して、基地局２と無線端末３との双方で保持する無線チャネルの継続時間の不一致を避けるようにする。

このように、本実施の形態では、ＰＤＳＮ１からの受信パケットデータのパケット損失を検出し、現時点のパケット損失の検出結果と過去のパケット損失の検出結果である統計情報とに基づいて、その後に予測されるパケット損失時間を最大限カバーする無線チャネルの継続時間を演算し、その演算結果が現時点の継続時間と異なる場合には、演算された継続時間に変更するようにしたので、ＰＤＳＮ１からの受信パケットデータのパケット損失による無線端末３との無線チャネルの切断・再接続を確実に回避することができ、ＰＤＳＮ１から無線端末３に対するデータストリームの遅延時間を最小限に抑えることができる。しかも、パケット損失の発生頻度や連続するパケット損失数が減少する傾向にある場合には、比較的短めの継続時間が算出されるので、基地局２の限られた無線リソースをより効率的に使用することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、継続時間演算部１５において、現時点のパケット損失の検出結果と、統計情報生成部２１で生成された過去のパケット損失の検出結果である統計情報とに基づいて、無線チャネルの継続時間を演算したが、統計情報生成部２１を省略して、例えばパケット損失検出部１４で検出される連続するパケット損失数に基づいて、無線チャネルの継続時間を演算することもできる。

また、基地局２から無線端末３に対する無線チャネルの継続時間の変更通知は、基地局２から無線端末３に送信するパケットデータに加えて送信する場合に限らず、制御用のページチャネルを用いて送信することもできる。同様に、無線端末３から基地局２に対する継続時間の変更終了応答情報も、制御用のページチャネルを用いて送信することもできる。

本発明の一実施の形態に係る基地局を有するデータ伝送システムの一例の構成を示すブロック図である。図１に示した基地局の動作を示すフローチャートである。本発明が適用可能なデータ伝送システムを示す図である。従来の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１パケットデータ交換ノード（ＰＤＳＮ）
２基地局
３無線端末
１１第１送受信部
１２第２送受信部
１３パケット制御部
１４パケット損失検出部
１５継続時間演算部
１６制御部
２１統計情報生成部
２２演算部
３１メモリ
３２判定部
４１送受信部
４２パケット制御部
４３制御部
４４メモリ

Claims

パケットデータ交換ノードと無線端末との間のデータ伝送を中継する基地局において、
前記パケットデータ交換ノードとの間でデータ伝送を行う第１送受信部と、
前記無線端末との間で無線によりデータ伝送を行う第２送受信部と、
前記第１送受信部で受信したパケットデータからパケット損失を検出するパケット損失検出部と、
該パケット損失検出部で検出されたパケット損失に基づいて、前記第２送受信部と前記無線端末との間のデータの無伝送期間における無線チャネルの継続時間を演算する継続時間演算部と、
該継続時間演算部による演算結果に基づいて、前記第２送受信部を経て前記無線端末に対して前記継続時間演算部で演算された継続時間への変更を通知するとともに、当該通知に対する前記無線端末からの応答を受信して、前記無線チャネルの継続時間を前記継続時間演算部で演算された継続時間に変更する制御部と、
を有することを特徴とする基地局。
前記継続時間演算部は、前記パケット損失検出部で検出されたパケット損失の統計情報を生成する統計情報生成部と、該統計情報生成部で生成された統計情報と前記パケット損失検出部で検出されたパケット損失とに基づいて前記無線チャネルの継続時間を演算する演算部とを有し、
前記制御部は、前記継続時間演算部で演算された継続時間と現時点の前記無線チャネルの継続時間との比較に基づいて前記無線チャネルの継続時間の変更必要性を判定する判定部を有し、該判定部において前記無線チャネルの継続時間の変更が必要と判定された場合に、前記第２送受信部を経て前記無線端末に対して前記継続時間演算部で演算された継続時間への変更を通知するとともに、当該通知に対する前記無線端末からの応答を受信して、前記無線チャネルの継続時間を前記継続時間演算部で演算された継続時間に変更することを特徴とする請求項１に記載の基地局。
前記制御部は、前記無線端末に対する前記継続時間の変更通知を、前記第２送受信部から送信するパケットデータに加えて送信することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。
前記制御部は、前記無線端末に対する前記継続時間の変更通知を、ページチャネルを用いて送信することを特徴とする請求項１または２に記載の基地局。