JP4829307B2 - 複数の無線方式を使用する無線通信システム、基地局装置、監視ノード装置及び制御ノード装置 - Google Patents
複数の無線方式を使用する無線通信システム、基地局装置、監視ノード装置及び制御ノード装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、1台の端末が複数の無線システムを利用して通信する無線通信システムに関し、特に、各無線システムにおけるスロットの割当に関する。
現在、移動通信システムにとって使い勝手の良い6GHz以下の帯域(VHF、UHF、低マイクロ波帯)は、第3世代携帯電話及び無線LAN等による通信に稠密に利用されており、電波の逼迫が深刻化している。逼迫している電波をより有効かつ効率的に活用しつつ、ニーズの高い移動通信に必要な周波数帯域を確保するための技術が、“複数システムを統合するコグニティブ無線技術−システム構成の−検討”、吉澤聡他4名、2006信学総大、B−5−124、2006年3月に開示されている。
図1に、“複数システムを統合するコグニティブ無線技術−システム構成の−検討”に開示される複数無線方式を収容する通信システムを示す。
コグニティブ端末101は、cdma2000 EV−DO(Evolution−DataOnly)無線基地局102、無線LAN基地局103、及びWiMAX無線基地局104と通信する。cdma2000 EV−DO無線基地局102は、EV−DO無線システムのゲートウエイ装置であるPCF/PDSN(Packet Control Function/Packet Data Serving Node)105に接続される。無線LAN基地局103は、無線LANシステムのゲートウエイ装置であるPDIF(Packet Data Interworking Function)106に接続される。WiMAX無線基地局104も同様に、WiMAXシステムのゲートウエイ装置であるASN−GW(Access Service Network Gateway)107に接続される。各ゲートウェイ装置105、106及び107は、接続される無線基地局102、103及び104によって提供される各無線システムを終端する。
PCF/PDSN105、PDIF106、及びASN−GW107は制御ノード(PSF:Packet Switching Function)113に接続される。PSF113はネットワーク112に接続される。ネットワーク112には、Mobile IPのHA(Home Agent)108と、端末のアクセス可否を判断する認証サーバ(AAA:Authentication、Authorization and Accounting)109が接続される。
端末宛のパケットは、HA108でMobile IPによってカプセル化され、PSF113に転送される。PSF113は、監視ノード(CMT:Cognitive Monitoring Tool)111の指示に基づいて、PCF/PDSN105、PDIF106及びASN−GW107のいずれかにパケットを転送する。
PCF/PDSN105は、受信したパケットを基地局102を介して端末101に送信する。同様に、PDIF106は、受信したパケットを基地局103を介して端末101に送信し、ASN−GW107は、受信したパケットを基地局104を介して端末101に送信する。
監視ノード(CMT)111は、各基地局から無線に関する情報を収集し、収集した情報に基づいて、端末宛のパケットをどの無線システム経由で端末に送信すべきかを判定し、PSF113に通知する。
図2に、コグニティブ端末101が、通信システムのネットワークに接続して、端末宛パケットを受信するまでの手順の概要を示す。
まず、端末101が基地局102の電波を受信すると、基地局102を介してPCF/PDSN105との間にPPPリンクを確立する。リンク確立手順の中で、端末101はPAP(Password Authentication Protocol)メッセージ又はCHAP(PPP Challenge Handshake Authentication Protocol)メッセージを用いて、認証情報をPCF/PDSN105に送信する。
PCF/PDSN105は、AAA109に、Access Requestメッセージを用いて認証情報を通知する。AAA109は、認証が成功すると、端末101が使用すべきIPアドレス(a.b.c.d)、HA108のIPアドレス(1.2.3.4)、及びDNSサーバのIPアドレスをPCF/PDSN105に通知する。
PCF/PDSN105は、受信した情報を端末101に通知する。次に、端末101は割り当てられたIPアドレス(a.b.c.d)を用いて、Mobile IP登録メッセージをPCF/PDSN105に送信する。PCF/PDSN105は、受信したMobile IP登録メッセージを、PSF113に送信する。
PSF113は、Mobile IP登録メッセージを受信すると、端末101のIPアドレス(a.b.c.d)に対応して、PCF/PDSN105のIPアドレス(x.x.x.x)を記憶する。そして、PSF113は、Mobile IP登録メッセージをHA108に送信する。
HA108は、Mobile IP登録メッセージを受信すると、端末101のIPアドレス(a.b.c.d)に対応して、PSF113のIPアドレス(v.v.v.v)を記憶する。
以上の手順によって、端末101は基地局102、PCF/PDSN105、PSF113及びHA108を経由した通信が可能になる。
同様に、端末101は、基地局103の電波を受信すると、基地局103を介してPDIF106との間にIPsecトンネルを確立する。確立手順の中で、端末101はIKEv2(Internet Key Exchange version 2)プロトコルを用いて端末の認証情報をPDIF106に送信する。PDIF106は、AAA109にAccess Requestメッセージで認証情報を通知する。
AAA109は、認証が成功すると、端末101が使用中であるはずのIPアドレス(a.b.c.d)、HA108のIPアドレス(1.2.3.4)、及びDNSサーバのIPアドレスを、PDIF106に通知する。PDIF106は、受信した情報を端末101に通知する。その後、端末101は、Mobile IP登録メッセージをPDIF106に送信する。PDIF106は、Mobile IP登録メッセージをPSF113に送信する。
PSF113では、端末101のIPアドレス(a.b.c.d)に対応して、PDIF106のIPアドレス(z.z.z.z)を追加的に記憶する。このとき、PCF/PDSN105のIPアドレス(x.x.x.x)が既に登録されていることから、HA108はMobile IPが登録済みであることが判る。そのため、HA108は、Mobile IPを登録しない。
以上によって、端末101は、基地局103、PDIF106、PSF113及びHA108を経由した通信が可能になる。
この状態で、NW112から端末101宛のパケットは、IPルーティングによってHA108に到着する。HA108は、登録テーブル202を参照し、IPアドレス(v.v.v.v)宛にパケットを転送する。端末宛パケットを受信したPSF113は、登録テーブル203を参照し、端末101がIPアドレス(x.x.x.x)のノードの配下に位置し、かつ、IPアドレス(z.z.z.z)のノードの配下に位置することを知る。
さらに、CMT111から、どちらのノード経由でパケットを転送すべきかの指示を受け、対象のノードに対して端末宛のパケットを転送する。PCF/PDSN105又はPDIF106は、パケットが転送されると、基地局102又は103を介して、端末101にパケットを送信する。
以上の構成によって、時々刻々と変化する無線の状況に応じて、パケット毎に使用する無線システムの切替が可能となり、ユーザのスループット向上、システム全体としての負荷の分散、及びシステム全体としてのスループット向上が見込める。
特開2003−9240号公報は、スループット向上に関する別の従来技術である、EV−DO端末が複数のキャリアを利用して基地局からデータを受信する際の、基地局における下りパケットスケジューリング方法を開示している。
EV−DO方式では、通常、端末は一つのキャリアを利用する。基地局は一つのキャリアを共用する複数の端末に対し、所定のアルゴリズム(例えば、プロポーショナル・フェアネス)によってタイムスロットを順次割り当て、目的の端末にパケットを送信する。
プロポーショナル・フェアネスでは、端末jの平均スループットをTj、端末jが現在受信可能なデータレートをRjとしたとき、全ての端末についてRj/Tjを計算し、Rj/Tjの値が最大の端末にタイムスロットを割り当てる。端末jは計算に必要な受信可能データレートRjをスロット毎に基地局に報告する。
このプロポーショナル・フェアネスアルゴリズムの狙いは、端末毎に無線品質が時間的に変動する中で、割当対象のタイムスロットの時刻に、無線品質が過去の平均(端末毎に異なる)と比較して良好な端末にスロットを割り当てる。無線品質が劣化している端末への割当を一時的に避けることによって、無線品質を考慮せず単にラウンドロビンで端末にスロットを割り当てる場合よりも、基地局としての総スループットを増大することができる。また、スロットが割り当てられるとTjが増大し、その後スロットが割り当てられにくくなるが、時間の経過とともにTjが減少し、再びスロットが割り当てられる、という周期性を有する。そのため端末間での送信機会が公平になることが期待できる。
また、特開2003−9240号公報では、端末は、複数キャリアを利用してパケットを受信できるように構成される。そして、基地局のスケジューリング方法として、(1)キャリア毎に独立に前述したアルゴリズムを適用する方法と、(2)キャリア毎に、Rj/Tjが最大の端末にタイムスロットを割り当てるのは同じであるが、Tjの値として、全てのキャリアで共通の値(例えば、端末jがキャリアaから取得しているスループットTajを全キャリアで平均した値)を使用する方法が開示されている。
図1に、“複数システムを統合するコグニティブ無線技術−システム構成の−検討”に開示される複数無線方式を収容する通信システムを示す。
コグニティブ端末101は、cdma2000 EV−DO(Evolution−DataOnly)無線基地局102、無線LAN基地局103、及びWiMAX無線基地局104と通信する。cdma2000 EV−DO無線基地局102は、EV−DO無線システムのゲートウエイ装置であるPCF/PDSN(Packet Control Function/Packet Data Serving Node)105に接続される。無線LAN基地局103は、無線LANシステムのゲートウエイ装置であるPDIF(Packet Data Interworking Function)106に接続される。WiMAX無線基地局104も同様に、WiMAXシステムのゲートウエイ装置であるASN−GW(Access Service Network Gateway)107に接続される。各ゲートウェイ装置105、106及び107は、接続される無線基地局102、103及び104によって提供される各無線システムを終端する。
PCF/PDSN105、PDIF106、及びASN−GW107は制御ノード(PSF:Packet Switching Function)113に接続される。PSF113はネットワーク112に接続される。ネットワーク112には、Mobile IPのHA(Home Agent)108と、端末のアクセス可否を判断する認証サーバ(AAA:Authentication、Authorization and Accounting)109が接続される。
端末宛のパケットは、HA108でMobile IPによってカプセル化され、PSF113に転送される。PSF113は、監視ノード(CMT:Cognitive Monitoring Tool)111の指示に基づいて、PCF/PDSN105、PDIF106及びASN−GW107のいずれかにパケットを転送する。
PCF/PDSN105は、受信したパケットを基地局102を介して端末101に送信する。同様に、PDIF106は、受信したパケットを基地局103を介して端末101に送信し、ASN−GW107は、受信したパケットを基地局104を介して端末101に送信する。
監視ノード(CMT)111は、各基地局から無線に関する情報を収集し、収集した情報に基づいて、端末宛のパケットをどの無線システム経由で端末に送信すべきかを判定し、PSF113に通知する。
図2に、コグニティブ端末101が、通信システムのネットワークに接続して、端末宛パケットを受信するまでの手順の概要を示す。
まず、端末101が基地局102の電波を受信すると、基地局102を介してPCF/PDSN105との間にPPPリンクを確立する。リンク確立手順の中で、端末101はPAP(Password Authentication Protocol)メッセージ又はCHAP(PPP Challenge Handshake Authentication Protocol)メッセージを用いて、認証情報をPCF/PDSN105に送信する。
PCF/PDSN105は、AAA109に、Access Requestメッセージを用いて認証情報を通知する。AAA109は、認証が成功すると、端末101が使用すべきIPアドレス(a.b.c.d)、HA108のIPアドレス(1.2.3.4)、及びDNSサーバのIPアドレスをPCF/PDSN105に通知する。
PCF/PDSN105は、受信した情報を端末101に通知する。次に、端末101は割り当てられたIPアドレス(a.b.c.d)を用いて、Mobile IP登録メッセージをPCF/PDSN105に送信する。PCF/PDSN105は、受信したMobile IP登録メッセージを、PSF113に送信する。
PSF113は、Mobile IP登録メッセージを受信すると、端末101のIPアドレス(a.b.c.d)に対応して、PCF/PDSN105のIPアドレス(x.x.x.x)を記憶する。そして、PSF113は、Mobile IP登録メッセージをHA108に送信する。
HA108は、Mobile IP登録メッセージを受信すると、端末101のIPアドレス(a.b.c.d)に対応して、PSF113のIPアドレス(v.v.v.v)を記憶する。
以上の手順によって、端末101は基地局102、PCF/PDSN105、PSF113及びHA108を経由した通信が可能になる。
同様に、端末101は、基地局103の電波を受信すると、基地局103を介してPDIF106との間にIPsecトンネルを確立する。確立手順の中で、端末101はIKEv2(Internet Key Exchange version 2)プロトコルを用いて端末の認証情報をPDIF106に送信する。PDIF106は、AAA109にAccess Requestメッセージで認証情報を通知する。
AAA109は、認証が成功すると、端末101が使用中であるはずのIPアドレス(a.b.c.d)、HA108のIPアドレス(1.2.3.4)、及びDNSサーバのIPアドレスを、PDIF106に通知する。PDIF106は、受信した情報を端末101に通知する。その後、端末101は、Mobile IP登録メッセージをPDIF106に送信する。PDIF106は、Mobile IP登録メッセージをPSF113に送信する。
PSF113では、端末101のIPアドレス(a.b.c.d)に対応して、PDIF106のIPアドレス(z.z.z.z)を追加的に記憶する。このとき、PCF/PDSN105のIPアドレス(x.x.x.x)が既に登録されていることから、HA108はMobile IPが登録済みであることが判る。そのため、HA108は、Mobile IPを登録しない。
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以上の構成によって、時々刻々と変化する無線の状況に応じて、パケット毎に使用する無線システムの切替が可能となり、ユーザのスループット向上、システム全体としての負荷の分散、及びシステム全体としてのスループット向上が見込める。
特開2003−9240号公報は、スループット向上に関する別の従来技術である、EV−DO端末が複数のキャリアを利用して基地局からデータを受信する際の、基地局における下りパケットスケジューリング方法を開示している。
EV−DO方式では、通常、端末は一つのキャリアを利用する。基地局は一つのキャリアを共用する複数の端末に対し、所定のアルゴリズム(例えば、プロポーショナル・フェアネス)によってタイムスロットを順次割り当て、目的の端末にパケットを送信する。
プロポーショナル・フェアネスでは、端末jの平均スループットをTj、端末jが現在受信可能なデータレートをRjとしたとき、全ての端末についてRj/Tjを計算し、Rj/Tjの値が最大の端末にタイムスロットを割り当てる。端末jは計算に必要な受信可能データレートRjをスロット毎に基地局に報告する。
このプロポーショナル・フェアネスアルゴリズムの狙いは、端末毎に無線品質が時間的に変動する中で、割当対象のタイムスロットの時刻に、無線品質が過去の平均(端末毎に異なる)と比較して良好な端末にスロットを割り当てる。無線品質が劣化している端末への割当を一時的に避けることによって、無線品質を考慮せず単にラウンドロビンで端末にスロットを割り当てる場合よりも、基地局としての総スループットを増大することができる。また、スロットが割り当てられるとTjが増大し、その後スロットが割り当てられにくくなるが、時間の経過とともにTjが減少し、再びスロットが割り当てられる、という周期性を有する。そのため端末間での送信機会が公平になることが期待できる。
また、特開2003−9240号公報では、端末は、複数キャリアを利用してパケットを受信できるように構成される。そして、基地局のスケジューリング方法として、(1)キャリア毎に独立に前述したアルゴリズムを適用する方法と、(2)キャリア毎に、Rj/Tjが最大の端末にタイムスロットを割り当てるのは同じであるが、Tjの値として、全てのキャリアで共通の値(例えば、端末jがキャリアaから取得しているスループットTajを全キャリアで平均した値)を使用する方法が開示されている。
無線システムA及び無線システムBが連携してサービスを提供しているエリアで、無線システムA及びBを同時使用できるコグニティブ端末MS2と、無線システムAしか使用できない専用端末MS1とが混在する場合を考える。専用端末とは単一の無線方式しかサポートしない(一つの無線方式しか実装されていない、又は、複数の無線方式が実装されていても一部の機能が制限されている)端末、又は、本来は複数の無線システムを利用可能な端末であるが無線伝播環境の問題で一時的に一つの無線システムとしか通信できない端末等である。
このとき、コグニティブ端末MS2は、無線システムA及びBを同時に使用できる特徴を活かして、単一の無線システムのみから得られるスループットよりも大きなスループットを得られるようにし、コグニティブ端末の機能が有効に活用されるようにしたい。
一方、コグニティブ端末MS2が、専用端末MS1と同等以上のスループットを無線システムBからすでに得ている場合にも、専用端末MS1が得ている無線システムAのタイムスロットが、コグニティブ端末MS2のために提供されると、専用端末MS1が得られるべきスループットが減少してしまう。無線パケット通信では元来、無線環境に依存して端末間でスループットに差があることを許容している。しかし、前述した現象は、専用端末MS1及びコグニティブ端末MS2が同じ地点及び同じ無線環境であっても、両端末のスループットに差が生じることとなり、従来許容されてきた端末間のスループット差と異なるものである。
このような、コグニティブ端末に多くのスループットが獲得されるという課題に対し、特開2003−9240号公報に開示される方法(1)と同様に、各無線システム毎に独立にプロポーショナル・フェアネスによってスロットを割り当てると、無線システムAのタイムスロットは、コグニティブ端末MS2と専用端末MS1とに均等に割り当てられる。コグニティブ端末MS2は、無線システムBの他に、無線システムAからもスループットを得ることができるので、コグニティブ端末MS2にとって有利な方法である。
しかし、専用端末MS1に割り当てられるタイムスロットは、コグニティブ端末MS2が接続されていない場合よりも、コグニティブ端末MS2が接続されている場合の方が少なくなる。専用端末MS1のスループットが、コグニティブ端末MS2のスループットより小さい場合は、コグニティブ端末MS2のために専用端末MS1のタイムスロットが減少するのを防ぐことが求められている。
また、特開2003−9240号公報に開示される方法(2)を適用する場合は、以下のようになる。コグニティブ端末MS2が無線システムAから受けるスループットをTa2、無線システムBから受けるスループットをTb2、両者を平均した値をT2とする。また、無線システムAにおける受信可能レートをRa2とする。ここで、Tb2<Ta2だった場合、T2<Ta2、すなわちRa2/T2>Ra2/Ta2となる。すなわち、無線システムAにおいて、コグニティブ端末MS2は、仮に無線システムAにしか接続しなかった場合よりも(無線システムBも利用できる、という違いだけで)スロットが割り当てられる確率が高くなる。これは、専用端末MS1とコグニティブ端末MS2とのスループットの大小関係に因らず、専用端末MS1のスループットを圧迫することになる。
本発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、本発明は、無線端末と、前記無線端末と無線通信をする複数の無線基地局と、前記無線端末宛パケットの前記無線基地局への転送を制御する制御ノードと、前記無線基地局からの情報に基づいて前記制御ノードに対しパケットの転送を指示する監視ノードと、を備える無線通信システムであって、前記複数の無線基地局は、前記無線端末と第1の無線方式によって通信する第1の無線基地局と、前記無線端末と第2の無線方式によって通信する第2の無線基地局とを含み、前記無線端末は、前記第1の無線基地局から送信されたパケットと、前記第2の無線基地局から送信されたパケットとを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、前記監視ノードは、前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式とを定め、前記定められた主無線方式及び従無線方式の少なくとも一方に関する通知を、前記制御ノード及び前記無線基地局に通知し、前記制御ノードは、前記定められた無線方式に従って、何れの前記無線基地局に前記無線端末宛パケットを転送するかを制御し、前記無線基地局は、前記定められた無線方式に従って、前記無線端末宛パケットの転送レートを制御することを特徴とする。
本発明によれば、大きなスループットを獲得しているコグニティブ端末にタイムスロットを奪われることがない。
このとき、コグニティブ端末MS2は、無線システムA及びBを同時に使用できる特徴を活かして、単一の無線システムのみから得られるスループットよりも大きなスループットを得られるようにし、コグニティブ端末の機能が有効に活用されるようにしたい。
一方、コグニティブ端末MS2が、専用端末MS1と同等以上のスループットを無線システムBからすでに得ている場合にも、専用端末MS1が得ている無線システムAのタイムスロットが、コグニティブ端末MS2のために提供されると、専用端末MS1が得られるべきスループットが減少してしまう。無線パケット通信では元来、無線環境に依存して端末間でスループットに差があることを許容している。しかし、前述した現象は、専用端末MS1及びコグニティブ端末MS2が同じ地点及び同じ無線環境であっても、両端末のスループットに差が生じることとなり、従来許容されてきた端末間のスループット差と異なるものである。
このような、コグニティブ端末に多くのスループットが獲得されるという課題に対し、特開2003−9240号公報に開示される方法(1)と同様に、各無線システム毎に独立にプロポーショナル・フェアネスによってスロットを割り当てると、無線システムAのタイムスロットは、コグニティブ端末MS2と専用端末MS1とに均等に割り当てられる。コグニティブ端末MS2は、無線システムBの他に、無線システムAからもスループットを得ることができるので、コグニティブ端末MS2にとって有利な方法である。
しかし、専用端末MS1に割り当てられるタイムスロットは、コグニティブ端末MS2が接続されていない場合よりも、コグニティブ端末MS2が接続されている場合の方が少なくなる。専用端末MS1のスループットが、コグニティブ端末MS2のスループットより小さい場合は、コグニティブ端末MS2のために専用端末MS1のタイムスロットが減少するのを防ぐことが求められている。
また、特開2003−9240号公報に開示される方法(2)を適用する場合は、以下のようになる。コグニティブ端末MS2が無線システムAから受けるスループットをTa2、無線システムBから受けるスループットをTb2、両者を平均した値をT2とする。また、無線システムAにおける受信可能レートをRa2とする。ここで、Tb2<Ta2だった場合、T2<Ta2、すなわちRa2/T2>Ra2/Ta2となる。すなわち、無線システムAにおいて、コグニティブ端末MS2は、仮に無線システムAにしか接続しなかった場合よりも(無線システムBも利用できる、という違いだけで)スロットが割り当てられる確率が高くなる。これは、専用端末MS1とコグニティブ端末MS2とのスループットの大小関係に因らず、専用端末MS1のスループットを圧迫することになる。
本発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、本発明は、無線端末と、前記無線端末と無線通信をする複数の無線基地局と、前記無線端末宛パケットの前記無線基地局への転送を制御する制御ノードと、前記無線基地局からの情報に基づいて前記制御ノードに対しパケットの転送を指示する監視ノードと、を備える無線通信システムであって、前記複数の無線基地局は、前記無線端末と第1の無線方式によって通信する第1の無線基地局と、前記無線端末と第2の無線方式によって通信する第2の無線基地局とを含み、前記無線端末は、前記第1の無線基地局から送信されたパケットと、前記第2の無線基地局から送信されたパケットとを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、前記監視ノードは、前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式とを定め、前記定められた主無線方式及び従無線方式の少なくとも一方に関する通知を、前記制御ノード及び前記無線基地局に通知し、前記制御ノードは、前記定められた無線方式に従って、何れの前記無線基地局に前記無線端末宛パケットを転送するかを制御し、前記無線基地局は、前記定められた無線方式に従って、前記無線端末宛パケットの転送レートを制御することを特徴とする。
本発明によれば、大きなスループットを獲得しているコグニティブ端末にタイムスロットを奪われることがない。
図1は、複数無線方式を収容する通信システムの構成図である。
図2は、複数無線方式を収容する通信システムの端末接続手順とパケット転送テーブルの説明図である。
図3は、本発明の第1の実施の形態の複数の無線システムを収容する通信システムの構成図である。
図4は、本発明の第1の実施の形態の監視ノード(CMT)の構成を示す機能ブロック図である。
図5は、本発明の第1の実施の形態のプライマリ判定処理のフローチャートである。
図6は、本発明の第1の実施の形態の割当可能スロット数推定処理のフローチャートである。
図7は、本発明の第1の実施の形態の監視ノード(CMT)で管理されるテーブルの説明図である。
図8A及び図8Bは、本発明の第1の実施の形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。
図9は、本発明の第1の実施の形態の無線基地局の評価演算部によって管理されるテーブルの説明図である。
図10は、本発明の第1の実施の形態の制御ノード(PSF)の構成を示すブロック図である。
図11は、本発明の第1の実施の形態のスループットテーブルの説明図である。
図12は、本発明の第2の実施の形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。
図2は、複数無線方式を収容する通信システムの端末接続手順とパケット転送テーブルの説明図である。
図3は、本発明の第1の実施の形態の複数の無線システムを収容する通信システムの構成図である。
図4は、本発明の第1の実施の形態の監視ノード(CMT)の構成を示す機能ブロック図である。
図5は、本発明の第1の実施の形態のプライマリ判定処理のフローチャートである。
図6は、本発明の第1の実施の形態の割当可能スロット数推定処理のフローチャートである。
図7は、本発明の第1の実施の形態の監視ノード(CMT)で管理されるテーブルの説明図である。
図8A及び図8Bは、本発明の第1の実施の形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。
図9は、本発明の第1の実施の形態の無線基地局の評価演算部によって管理されるテーブルの説明図である。
図10は、本発明の第1の実施の形態の制御ノード(PSF)の構成を示すブロック図である。
図11は、本発明の第1の実施の形態のスループットテーブルの説明図である。
図12は、本発明の第2の実施の形態の無線基地局の構成を示すブロック図である。
まず本発明の実施の形態の概要について説明する。本発明の実施の形態は、主に使用される無線システム(プライマリシステム)と、従に使用される無線システム(補助として使用されるセカンダリシステム)を端末毎に決定するプライマリ判定部409を監視ノード(CMT)111に設ける。プライマリ判定部409は、判定の対象となる端末が、どの無線システムをプライマリとした場合にスループットが最大になるかを推定し、プライマリシステムを決定する。監視ノード111は、端末毎のプライマリシステムがどの無線システムであるかを、全ての無線システムの基地局102〜104に通知する。
各無線システムの基地局は、当該無線システムをプライマリシステムとする端末に対しては、専用端末と同等のタイムスロットをプロポーショナル・フェアネスによって割り当てる。一方、当該無線システムをセカンダリシステムとする端末に対しては、当該端末が全ての無線システムから得ている総スループットと、当無線システムに接続する専用端末の中で最もスループットの小さい端末のスループットとを比較し、総スループットが最小スループットより大きい場合にはタイムスロットを割り当てない。
<実施形態1>
次に、本発明の第1の実施の形態について説明する。
図3は、本発明が適用された通信システムの構成図である。
本発明の第1の実施の形態の通信システムは、コグニティブ端末101、cdma2000 EV−DO無線基地局102、無線LAN基地局103、WiMAX無線基地局104、EV−DO無線システムのゲートウエイ装置(PCF/PDSN)105、無線LANシステムのゲートウエイ装置(PDIF)106、WiMAXシステムのゲートウエイ装置(ASN−GW)107、HA108、認証サーバ(AAA)109、監視ノード(CMT)111、ネットワーク112、及び、制御ノード(PSF)113を備える。通信システムを構成するこれらの装置等は、前述した図1で説明したものと同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
なお、コグニティブ基地局110には、cdma2000 EV−DO無線基地局102、無線LAN基地局103、WiMAX無線基地局104、PCF/PDSN105、PDIF106、ASN−GW107、及びPSF113が収容される。
EVDO専用端末301は、基地局102及びPCF/PDSN105経由でしか通信できない。一方、コグニティブ端末101は、基地局102、103及び104を同時に利用することができる。
図4は、監視ノード(CMT)111の構成を示す機能ブロック図である、
CMT111は、EVDO基地局102から無線情報を取得するEVDO無線情報取得部401、WiMAX基地局104から無線情報を取得するWiMAX無線情報取得部402、及び無線LAN基地局103から無線情報を取得するWiFi無線情報取得部403を備える。
EVDO無線情報取得部401、WiMAX無線情報取得部402、及びWiFi無線情報取得部403は、基地局に接続している端末数N、端末jに割り当てたタイムスロット数Sj、端末jの平均受信可能レートRj、及び観測時間としての観測スロット数Sを収集する(407)。但し、観測スロット数Sについては、CMT111と基地局とで予め設定された値を共通に使用する場合は、各基地局から収集される情報407に含まなくともよい。
基地局から収集された情報407は、無線リンク経路制御機能405に送信され、プライマリ判定部409において、どの無線システムが主(プライマリ)として使用されるか、補助(セカンダリ)として使用されるかが、端末毎に決定される。また、無線リンク経路制御部405は、端末がEVDO、WiMAX及びWiFiを使用して得ている総スループットも算出する。端末毎に求められたプライマリ情報(どの無線システムをプライマリとして使用するかの情報)、及び総スループットは、EVDO無線情報取得部401、WiMAX無線情報取得部402、及びWiFi無線情報取得部403から、対応する各基地局102、104及び103に送信される(408)。
また、無線リンク経路制御部405は、端末毎に、EVDO、WiMAX及びWiFiによって得られているスループットの比を、PSF113に通知する(406)。
図5は、プライマリ判定部409で実行されるプライマリ判定処理を示す。
まず、ステップ501Aから501Bのループ処理にて、プライマリ判定対象の端末kに関し、基地局毎に最大どれだけのスループットが得られるかを推定する。具体的には、ステップ502にて、一つの基地局における割当可能スロット数を求め、端末kの平均受信可能レートRkを積算する(ステップ503)。積算された平均受信可能レートRkを全ての基地局について求め、その中で最大の基地局が備わる無線システムをプライマリの無線システムに決定する(ステップ504)。
なお、ステップ501Aから501Bのループ処理は、CMT111のプライマリ判定部409によって実行される。しかし、基地局102、103及び104にプライマリ判定部409を設け、基地局102、103及び104のプライマリ判定部409によって、ステップ501Aから501Bのループ処理を実行してもよい。この場合、端末毎、基地局毎に求められた推定スループットは、CMT111に送られ、CMT111のプライマリ判定部409によってステップ504が実行される。
図6に、ステップ502において実行される割当可能スロット数推定処理を示す。
割当可能スロット数推定処理で求められる割当可能スロット数とは、端末k以外の端末の通信量が観測時から変化しないと仮定した場合に、端末kにプロポーショナル・フェアネスによって割り当てられ得る最大スロット数である。言い換えると、端末k宛のパケットが継続的に基地局に到着し、端末k用のバッファがアンダーランしない状態(すなわち、バッファに端末k宛のパケットが空にならない状態)で、端末kに割り当てられるスロット数である。
最大スロット数の値は、実測値である実際に割り当てられたスロット数Skでは代用できない。なぜなら、スロット数Skは、端末kに送信すべきパケットが基地局にない状況、すなわち、パケットがあればスロットが割り当てられたにもかかわらず、端末k宛のパケットが基地局にないために割り当てられなかったという状況(バッファ アンダーランの状況)での観測値かもしれないからである。この場合、スロット数Skは、割り当てが可能な最大のスロット数とはいえない。
次に、割当可能スロット数を推定するアルゴリズムの概略を説明する。
プロポーショナル・フェアネスでは、基地局から送信すべきパケットが存在する端末、すなわち、スロットの割当に関して競合する端末の間では送信機会(スロット割当量)が公平になる。よって、どの端末も、S/Nのスロットは(S:観測スロット数、N:基地局の接続端末数)、最低でも割り当てられる。端末k以外の端末jに実際に割当てられたスロット数SjがS/N以下の場合、端末kの通信量が多くなっても、端末jにはSjのスロットが割り当てられる。そこで、SからSjを減算した残りの数のスロットを、端末j以外で分配することを考える。
一方、端末jに実際に割り当てられたスロット数SjがS/Nより大きい場合、端末jにはひとまずS/Nだけのスロットを割り当てるものとして、観測スロット数SからS/Nを減算する。また、SjからS/Nを減算し、端末jに追加して割り当てる必要があるスロット数を求める。端末k以外の全ての端末について、以上の処理を行う。
端末kについてはS/Nを割り当てるものとして、SからS/Nを減算する。その結果、実測したSjのスロットをまだ完全に確保していない端末がn台あれば、端末kを含めたn+1台が、依然競合している。そこで、未割当スロットであるSをn+1で割り、最低でも追加して割り当てられるスロット数を求める。追加して割り当てが必要なスロット数Sjとの大小関係によって、再度前述した処理を行う。これを未割当スロットがなくなるまで、又は、端末kと競合する端末が0台になるまで繰り返す。
図6を参照して、割当可能スロット数を推定するアルゴリズムの詳細な手順について説明する。
まず、端末kの推定割当可能スロット数をSk’とする(ステップ601)。次に、ステップ602で、Sk’を0に初期化する。また、未割当スロット数sをSに初期化する。ステップ603は、競合端末数nを0に初期化する。
ループ処理604A〜604Bでは、端末k以外の端末jについて、SjがS/N以下か否かに基づいて、未割当スロット数sを減算し、Sjを減算し、競合端末数nをインクリメントする。端末k以外の全ての端末jについてループ処理604A〜604Bが終了した後、ステップ609に進む。
具体的には、ループ処理604A〜604Bでは、まず、Sjが正の値でなければ、スロットを割り当てる必要がないのでこれらの処理をスキップして、ループ604Aから604Bを抜ける(ステップ605)。Sjが正の値であれば、平均スロット割当数S/NとSjとを比較する(ステップ606)。そして、SjがS/N以下であれば、ステップ607に進み、sからSjを減算し、さらにSjを0とすることによって、次回以降のスロット分配ループの対象外とする(端末jへの割当が終了)。
一方、ステップ606において、SjがS/Nより大きければ、sからS/Nを減算(すなわち、S/Nだけ割当)し、SjからS/Nを減算し、さらに競合端末数nをインクリメント(1を加算)する(ステップ608)。スロット分配ループ604が終わると、競合端末数nが0か判定する(ステップ609)。
ステップ609において、競合端末数nが0の場合は、端末k以外の端末jは、実際に割り当てられたスロット数Sjを確保できたので、残った未割当スロット数sは全て端末kが使用できる。従って、Sk’にsを加算して(ステップ610)、割当可能スロット数推定処理を終了する(ステップ614)。
一方、ステップ609において競合端末数nが0でなかった場合、Sk’にS/Nを加算し、sからその分(S/N)を減算する(ステップ611)。その後、ステップ612に進み、sがn+1未満の場合は処理を終了する(ステップ614)。一方、sがn+1以上の場合は、Sにsを代入し、さらにNにn+1を代入してステップ603に戻る。
図7は、CMT111で管理されるテーブルを示す。
CMT111で管理されるテーブルは、基地局の情報が格納されるテーブル及び端末の情報が格納されるテーブルを含む。
基地局の情報が格納されるテーブルは、接続している端末に依存しない情報である、テーブルの接続端末数(N)701、及び、観測スロット数(S)702を含む。さらに、基地局のテーブルは、接続している端末に依存する情報である、端末の一連番号(j)703、端末の識別子704、割当スロット数(Sj)705、平均受信可能レート(Rj)706、総スループット707、及びプライマリ708を含む。基地局のテーブルは、通信システムが構築された際に、CMT111が監視する基地局毎に作成するとよい。なお、複数の基地局の情報を一つのテーブルに格納してもよい。
端末の情報が格納されるテーブル700は、基地局の識別子709、基地局内端末番号(j)711、推定スループット(Tk’)712、及びスループット713を含む。端末のテーブル700は、各基地局から収集した情報407を受信した際に、まだ対応する端末のテーブルが存在しない場合に新たに作成するとよい。なお、複数の端末の情報を一つのテーブルに格納してもよい。
まず、基地局の情報が格納されるテーブルの接続端末数(N)701及び観測スロット数(S)702は、各基地局から収集した情報407からコピーされる。同様に、端末(j)703、端末ID704、割当スロット数(Sj)705、及び平均受信可能レート(Rj)706は、各基地局から収集される情報407からコピーされる。
端末(j)703は、基地局に接続する端末に対し基地局が割り当てた識別子であ、基地局内で固有の一連番号を用いるとよい。端末ID704は、通信事業者内の端末全てに割り当てられた識別子である。本図は、基地局Aには10台の端末が接続している場合の、テーブルの例を示す。
テーブルに格納される接続端末数(N)701、観測スロット数(S)702、割当スロット数(Sj)705、及び平均受信可能レート(Rj)706は、図5及び図6に示したプライマリ判定処理で使用される。端末ID704がbbbbの端末2のプライマリ判定を行う場合、端末1及び3〜10の割当スロット数(Sj)705、接続端末数(N)701、及び観測スロット数(S)702から、端末2の推定割当可能スロット数S2’を求める。そして、推定割当可能スロット数S2’に端末2の平均受信可能レートR2を乗じることによって、基地局Aでの端末2の推定スループット(T2’)712を求める。
次に、端末ID704がbbbbの端末のテーブル700が既に存在する場合は、bbbbに関するテーブル700の基地局ID709を検索し、基地局Aがまだ登録されていなければ、端末のテーブルに新たに登録する。基地局内端末番号(j)711は、基地局のテーブルの端末(j)703からコピーされる。推定スループット(Tk’)712は前述した手順によって求められた値が設定される。そして、端末に接続される全ての基地局の推定スループット(Tk’)712の中で、最大のスループットを提供可能な基地局をプライマリに決定する。
本図に示す状態では、基地局Aが最大のスループットを提供するので、基地局Aに対応するプライマリ710に”1”(すなわち、プライマリ)を設定し、それ以外には”0”(すなわち、セカンダリ)を設定する。プライマリ710の情報は、基地局毎のテーブルのプライマリ708にコピーされる。
また、端末(端末ID=bbbb)に関するテーブル700のスループット713は、接続先基地局に関するテーブルの割当スロット数(Sj)705と平均受信可能レート(Rj)706とを乗じた値が設定される。接続される全ての基地局に関し、スループット713が求められた後、求められたスループットの合計が接続される全ての基地局のテーブルの総スループット707に設定される。
その後、基地局Aに関するテーブルの中で、全ての端末の総スループット707及びプライマリ708を求める。求められた総スループット707及びプライマリ708は、各基地局に通知する情報408として、基地局Aに通知される。
図8A及び図8Bは、基地局102、103及び104の構成を示すブロック図である。また、図9は、図8の評価演算部804で管理されるテーブルを示す。
基地局102、103及び104は、アンテナ800、周波数分波/合成器801、上りチャネル受信部802、下りチャネル送信部803、評価演算部804、パケットバッファ805及びネットワーク通信部806を備える。
周波数分波/合成器801は、受信信号を分離し、送信信号を合成する。上りチャネル受信部802は、端末の受信可能レート(図9の910)を、受信信号から抽出し、評価演算部804に通知する(j、H)。評価演算部804は、接続されている端末にタイムスロットを割り当て、タイムスロットが割り当てられた端末の識別子を下りパケットバッファ805に通知する(j、O)。
下りパケットバッファ805は、PCF/PDSN105、PDIF106又はASN−GW107から受信した端末宛のパケットを、宛先毎に一時的に格納(バッファリング)する。また、下りパケットバッファ805は、スロットが割り当てられたタイミングで、端末毎に送信すべきパケットがバッファリングされているか否かを評価演算部804に通知する(j、F)。
さらに、下りパケットバッファ805は、評価演算部804からスロットを割り当てた端末が通知されると、通知された端末のバッファからパケットを取り出し、下りチャネル送信部803に送信する。下りチャネル送信部803は、パケットを受信すると、送信信号を生成する。そして、生成された送信信号は周波数分波/合成器801で合成され、アンテナ800から送出される。
ネットワーク通信部806は、評価演算部804から、接続端末数(N)701、観測スロット数(S)702、端末識別子である端末(j)703、端末ID704、割当スロット数(Sj)705、及び平均受信可能レート(Rj)706を受信し、受信した情報をCMT111に送信する。また、CMT111から受信した端末毎の総スループット707及びプライマリ708を、評価演算部804に送信する。
次に図8Bを参照して、評価演算部804の詳細な動作を説明する。
評価演算部804は、プライマリ最低スループット端末判定部807、制限端末判定部808、評価部809及びスループット演算部810を備える。
プライマリ最低スループット端末判定部807は、その基地局をプライマリとする端末で、かつ、スロットが割り当てられている時刻に送信すべきパケットが下りパケットバッファ805にバッファリングされている端末の最低スループットを特定する。そして、制限端末判定部808は、その基地局をセカンダリとする端末の中で、特定された最低スループット以上のスループットを得ている端末を特定する。
評価部809は、制限端末判定部808で特定された端末を除外して、プロポーショナル・フェアネスのアルゴリズムを用いて、タイムスロットを割り当てる端末を決定する。その後、スループット演算部810は、全ての接続端末のスループットの値を更新する。
次に、図9を参照して、基地局の評価演算部804によって管理されるテーブルについて説明する。
図9に示すテーブルは、端末(j)901、端末の識別子902、割当スロット数(Sj)903、平均受信可能レート(Rj)904、総スループット905、プライマリ906、パケット有無907、プライマリ最低スループット端末908、制限端末909、受信可能レート910、スループット911、評価値912、及びスロット割当結果913を含む。
端末(j)901は、端末が基地局に接続してきた際に基地局が端末に割り当てる識別子である。端末ID902は、端末が接続された時に、端末によって報告された値が格納される。割当スロット数(Sj)903は、評価演算部804によって測定される。同様に、平均受信可能レート(Rj)904も、評価演算部804によって測定される。
総スループット905及びプライマリ906には、CMT111から通知された値が格納される。パケット有無907は、下りパケットバッファ805にパケットがバッファリングされているか否かを示す。すなわち、パケット有無907には、スロットが割り当てられた時刻に下りパケットバッファ805にパケットがバッファリングされている場合に”1”が設定され、バッファリングされていない場合に”0”が設定される。
プライマリ最低スループット端末908は、プライマリ最低スループット端末判定部807によって算出される。具体的には、パケット有無907が”1”、かつプライマリ906が”1”の端末のうち、総スループット905の最小値を求める。本例では、端末(j)901が”1”の端末(端末1)の総スループットが400であり、プライマリ906及びパケット有無907が、ともに”1”である端末ののうち、総スループットが最小である。
制限端末909は、制限端末判定部808によって算出される。具体的には、プライマリ906が”0”の端末について、総スループット905が、先に求められた総スループットの最小値を超えている場合に、制限端末909には”1”が設定され、総スループットの最小値を超えていない場合に、制限端末909には”0”が設定される。本例では、端末4〜8はプライマリ906が”0”であり、端末4、7及び8は総スループット905が400を超えている。
受信可能レート910には、各端末から周期的に報告される値が格納される。スループット911は、端末の下りスループットを示す。評価値912及びスロット割当結果913は、評価部809によって算出される。具体的には、制限端末909が”0”であり、かつパケット有無907が”1”の端末について、式(1)を用いて求められた値が評価値912に設定される。
制限端末909が”1”、又はパケット有無907が”0”の端末の評価値912には”0”が設定される。評価値912が最大の端末のスロット割当結果913には”1”が設定される。それ以外の端末のスロット割当結果913には”0”が設定される。本例では、端末5の評価値912が最大であるので、端末5にスロットが割り当てられ、下りパケットバッファ805に端末5が通知される。
その後、割当スロット数(Sj)903、平均受信可能レート(Rj)904及びスループット911を更新する。新しいスループット911の値は式(2)を用いて、スループット演算部810によって演算される。
式(2)において、c1は予め定められた定数である。
新しい平均受信可能レートRj(904)は式(3)を用いて、スループット演算部810によって演算される。
式(3)において、c2は予め定められた定数である。
ここで、定数c1、c2は、基地局に静的に設定されるパラメータである。割当スロット数(Sj)903は、スロット割当結果913を加算した値に更新する。なお、更新回数が観測単位としての観測スロット数Sに達した場合は、端末(j)901、端末ID902、割当スロット数(Sj)903、及び平均受信可能レート(Rj)904をネットワーク通信部806に通知し、割当スロット数(Sj)903は”0”にリセットされる。
なお、前述した例では、プライマリでかつ送信すべきパケットがバッファリングされている端末の中で最低スループット値を求め、求められた最低スループット値より総スループットが小さいセカンダリの端末に、タイムスロットが割り当てられる可能性があった。しかし、例えば、プライマリでかつ送信すべきパケットがバッファリングされている端末が1台でもあれば、セカンダリの端末にはタイムスロットを絶対に割り当てないようにすることによって、プライマリの端末により優先的にタイムスロットを割り当てることもできる。そうするために、制限端末909の計算方法を以下のように変更する。すなわち、プライマリ906が”1”で、パケット有無907が”1”の端末が存在するか否かを判定し、この条件を満たす端末が存在した場合は、プライマリ906が”0”の全ての端末の制限端末909を”1”に設定する。
図10は、制御ノード(PSF)113の構成を示すブロック図である。
PSF113は、上位のHA108に対してFAとして動作するため、FA位置登録部1104及びFA位置登録のための情報を蓄積するBinding DataBase1106を備える。また、PSF113は、下位のPCF/PDSN105、PDIF106及びASN−GW107に対してHAとして動作するため、HA位置登録部1103及びHA位置登録のための情報を蓄積するBinding DataBase1105を備える。
無線リンク振分制御部1101は、CMT111から受信した、端末毎の無線システム間スループット比を無線情報データベース1102に格納し、無線情報データベース1102に格納された情報に基づいてパケットスイッチ1107を動作させる。トラフィック計測データベース1108は、PSF113内を流れるトラフィックを計測し、トラフィックの計測結果を蓄積する。
図11は、無線情報データベース1102に格納されるスループットテーブルを示す。
端末ID1201は、パケットを分配する対象の端末のIDである。EV−DO1202は、EV−DO無線システムのゲートウエイ装置であるPCF/PDSN105に分配されるパケットの相対量を示す。同様に、WiMAX1203は、ASN−GW107に分配されるパケットの相対量を示し、WiFi1204は、PDIF106に分配するパケットの相対量を示す。スループットテーブルに格納されるこれらの情報は、無線リンク振分制御部1101がCMT111から受信した情報である。
パケットスイッチ1107は、スループットテーブルに基づいて、例えば、ラウンドロビンに重み付けをして、端末宛パケットをPCF/PDSN105、ASN−GW107及びPDIF106に分配する。
<実施形態2>
次に、本発明の第2の実施の形態として、単一の基地局で複数の無線方式を収容する基地局に本発明を適用する場合を説明する。
図12に、第2の実施の形態の基地局の構成を示す。この基地局は、CMT111、PCF/PDSN105、ASN−GW107、PDIF106、及びPSF113の機能を備え、NW112に直接接続される。
周波数分波/合成器1001、1011、上りチャネル受信部1002、1012、下りチャネル送信部1003、1013、評価演算部1004、1014、及び下りパケットバッファ1005は、それぞれ、図8に示す周波数分波/合成器801、上りチャネル受信部802、下りチャネル送信部803、評価演算部804、及び下りパケットバッファ805と同じである。
プライマリ判定部1006は、図7に示すテーブルを格納し、図5に示すプライマリ判定処理を行い、及び総スループットを算出する。また、プライマリ判定部1006は、総スループット707及びプライマリ708を、評価演算部1004及び1014に通知する。
以上、複数の無線システムが、EV−DO、WiMAXのように無線方式自体が異なる場合を例にして説明したが、本発明は、同一の無線方式(例えば、EV−DO)であるが運用周波数が異なる場合にも適用できる。
本発明によれば、複数の無線システムを同時に使用できるコグニティブ端末は、最もスループットが得られる無線システムからは専用端末と同等のタイムスロットを獲得し、さらに他の無線システムからも付加的にタイムスロットを獲得できるので、コグニティブ端末の機能が有効に活用されるようにすることができる。
また、あるコグニティブ端末のプライマリシステムに接続する専用端末の観点からは、当該コグニティブ端末は専用端末と同等のタイムスロットを、当該無線システムに限定して受けようとしており、当該無線システムから割当がなければ十分な通信ができないという点で、コグニティブ端末と専用端末とがほぼ対等である。よってタイムスロットを公平に分け合うことができる。
また、あるコグニティブ端末のセカンダリシステムに接続する専用端末の観点からは、専用端末の中で最もサービス品質の悪い(スループットの小さい)端末と同等以下のサービス品質しか得ていないコグニティブ端末に対してのみ、タイムスロットが提供されるので、自己よりスループットの大きいコグニティブ端末にタイムスロットを奪われることがなくなる。
なお、特許請求の範囲に記載した以外の本発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。
(1) 無線端末と、前記無線端末と複数の無線方式によって通信する無線基地局と、を備える無線通信システムであって、
前記無線端末は、前記無線基地局から前記複数の無線システムによって送信された前記無線端末宛パケットを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、
前記無線基地局は、
前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式とを定める監視部と、
前記定められた無線方式に従って、何れの前記無線基地局に前記無線端末宛パケットを転送するかを制御する制御部と、
前記定められた無線方式に従って、前記無線端末宛パケットの転送レートを制御する無線部とを備えることを特徴とする無線通信システム。
(2) 前記監視部は、前記無線端末に主に使用される運用周波数を決定するプライマリ判定部を備えることを特徴とする(1)に記載の無線通信システム。
各無線システムの基地局は、当該無線システムをプライマリシステムとする端末に対しては、専用端末と同等のタイムスロットをプロポーショナル・フェアネスによって割り当てる。一方、当該無線システムをセカンダリシステムとする端末に対しては、当該端末が全ての無線システムから得ている総スループットと、当無線システムに接続する専用端末の中で最もスループットの小さい端末のスループットとを比較し、総スループットが最小スループットより大きい場合にはタイムスロットを割り当てない。
<実施形態1>
次に、本発明の第1の実施の形態について説明する。
図3は、本発明が適用された通信システムの構成図である。
本発明の第1の実施の形態の通信システムは、コグニティブ端末101、cdma2000 EV−DO無線基地局102、無線LAN基地局103、WiMAX無線基地局104、EV−DO無線システムのゲートウエイ装置(PCF/PDSN)105、無線LANシステムのゲートウエイ装置(PDIF)106、WiMAXシステムのゲートウエイ装置(ASN−GW)107、HA108、認証サーバ(AAA)109、監視ノード(CMT)111、ネットワーク112、及び、制御ノード(PSF)113を備える。通信システムを構成するこれらの装置等は、前述した図1で説明したものと同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
なお、コグニティブ基地局110には、cdma2000 EV−DO無線基地局102、無線LAN基地局103、WiMAX無線基地局104、PCF/PDSN105、PDIF106、ASN−GW107、及びPSF113が収容される。
EVDO専用端末301は、基地局102及びPCF/PDSN105経由でしか通信できない。一方、コグニティブ端末101は、基地局102、103及び104を同時に利用することができる。
図4は、監視ノード(CMT)111の構成を示す機能ブロック図である、
CMT111は、EVDO基地局102から無線情報を取得するEVDO無線情報取得部401、WiMAX基地局104から無線情報を取得するWiMAX無線情報取得部402、及び無線LAN基地局103から無線情報を取得するWiFi無線情報取得部403を備える。
EVDO無線情報取得部401、WiMAX無線情報取得部402、及びWiFi無線情報取得部403は、基地局に接続している端末数N、端末jに割り当てたタイムスロット数Sj、端末jの平均受信可能レートRj、及び観測時間としての観測スロット数Sを収集する(407)。但し、観測スロット数Sについては、CMT111と基地局とで予め設定された値を共通に使用する場合は、各基地局から収集される情報407に含まなくともよい。
基地局から収集された情報407は、無線リンク経路制御機能405に送信され、プライマリ判定部409において、どの無線システムが主(プライマリ)として使用されるか、補助(セカンダリ)として使用されるかが、端末毎に決定される。また、無線リンク経路制御部405は、端末がEVDO、WiMAX及びWiFiを使用して得ている総スループットも算出する。端末毎に求められたプライマリ情報(どの無線システムをプライマリとして使用するかの情報)、及び総スループットは、EVDO無線情報取得部401、WiMAX無線情報取得部402、及びWiFi無線情報取得部403から、対応する各基地局102、104及び103に送信される(408)。
また、無線リンク経路制御部405は、端末毎に、EVDO、WiMAX及びWiFiによって得られているスループットの比を、PSF113に通知する(406)。
図5は、プライマリ判定部409で実行されるプライマリ判定処理を示す。
まず、ステップ501Aから501Bのループ処理にて、プライマリ判定対象の端末kに関し、基地局毎に最大どれだけのスループットが得られるかを推定する。具体的には、ステップ502にて、一つの基地局における割当可能スロット数を求め、端末kの平均受信可能レートRkを積算する(ステップ503)。積算された平均受信可能レートRkを全ての基地局について求め、その中で最大の基地局が備わる無線システムをプライマリの無線システムに決定する(ステップ504)。
なお、ステップ501Aから501Bのループ処理は、CMT111のプライマリ判定部409によって実行される。しかし、基地局102、103及び104にプライマリ判定部409を設け、基地局102、103及び104のプライマリ判定部409によって、ステップ501Aから501Bのループ処理を実行してもよい。この場合、端末毎、基地局毎に求められた推定スループットは、CMT111に送られ、CMT111のプライマリ判定部409によってステップ504が実行される。
図6に、ステップ502において実行される割当可能スロット数推定処理を示す。
割当可能スロット数推定処理で求められる割当可能スロット数とは、端末k以外の端末の通信量が観測時から変化しないと仮定した場合に、端末kにプロポーショナル・フェアネスによって割り当てられ得る最大スロット数である。言い換えると、端末k宛のパケットが継続的に基地局に到着し、端末k用のバッファがアンダーランしない状態(すなわち、バッファに端末k宛のパケットが空にならない状態)で、端末kに割り当てられるスロット数である。
最大スロット数の値は、実測値である実際に割り当てられたスロット数Skでは代用できない。なぜなら、スロット数Skは、端末kに送信すべきパケットが基地局にない状況、すなわち、パケットがあればスロットが割り当てられたにもかかわらず、端末k宛のパケットが基地局にないために割り当てられなかったという状況(バッファ アンダーランの状況)での観測値かもしれないからである。この場合、スロット数Skは、割り当てが可能な最大のスロット数とはいえない。
次に、割当可能スロット数を推定するアルゴリズムの概略を説明する。
プロポーショナル・フェアネスでは、基地局から送信すべきパケットが存在する端末、すなわち、スロットの割当に関して競合する端末の間では送信機会(スロット割当量)が公平になる。よって、どの端末も、S/Nのスロットは(S:観測スロット数、N:基地局の接続端末数)、最低でも割り当てられる。端末k以外の端末jに実際に割当てられたスロット数SjがS/N以下の場合、端末kの通信量が多くなっても、端末jにはSjのスロットが割り当てられる。そこで、SからSjを減算した残りの数のスロットを、端末j以外で分配することを考える。
一方、端末jに実際に割り当てられたスロット数SjがS/Nより大きい場合、端末jにはひとまずS/Nだけのスロットを割り当てるものとして、観測スロット数SからS/Nを減算する。また、SjからS/Nを減算し、端末jに追加して割り当てる必要があるスロット数を求める。端末k以外の全ての端末について、以上の処理を行う。
端末kについてはS/Nを割り当てるものとして、SからS/Nを減算する。その結果、実測したSjのスロットをまだ完全に確保していない端末がn台あれば、端末kを含めたn+1台が、依然競合している。そこで、未割当スロットであるSをn+1で割り、最低でも追加して割り当てられるスロット数を求める。追加して割り当てが必要なスロット数Sjとの大小関係によって、再度前述した処理を行う。これを未割当スロットがなくなるまで、又は、端末kと競合する端末が0台になるまで繰り返す。
図6を参照して、割当可能スロット数を推定するアルゴリズムの詳細な手順について説明する。
まず、端末kの推定割当可能スロット数をSk’とする(ステップ601)。次に、ステップ602で、Sk’を0に初期化する。また、未割当スロット数sをSに初期化する。ステップ603は、競合端末数nを0に初期化する。
ループ処理604A〜604Bでは、端末k以外の端末jについて、SjがS/N以下か否かに基づいて、未割当スロット数sを減算し、Sjを減算し、競合端末数nをインクリメントする。端末k以外の全ての端末jについてループ処理604A〜604Bが終了した後、ステップ609に進む。
具体的には、ループ処理604A〜604Bでは、まず、Sjが正の値でなければ、スロットを割り当てる必要がないのでこれらの処理をスキップして、ループ604Aから604Bを抜ける(ステップ605)。Sjが正の値であれば、平均スロット割当数S/NとSjとを比較する(ステップ606)。そして、SjがS/N以下であれば、ステップ607に進み、sからSjを減算し、さらにSjを0とすることによって、次回以降のスロット分配ループの対象外とする(端末jへの割当が終了)。
一方、ステップ606において、SjがS/Nより大きければ、sからS/Nを減算(すなわち、S/Nだけ割当)し、SjからS/Nを減算し、さらに競合端末数nをインクリメント(1を加算)する(ステップ608)。スロット分配ループ604が終わると、競合端末数nが0か判定する(ステップ609)。
ステップ609において、競合端末数nが0の場合は、端末k以外の端末jは、実際に割り当てられたスロット数Sjを確保できたので、残った未割当スロット数sは全て端末kが使用できる。従って、Sk’にsを加算して(ステップ610)、割当可能スロット数推定処理を終了する(ステップ614)。
一方、ステップ609において競合端末数nが0でなかった場合、Sk’にS/Nを加算し、sからその分(S/N)を減算する(ステップ611)。その後、ステップ612に進み、sがn+1未満の場合は処理を終了する(ステップ614)。一方、sがn+1以上の場合は、Sにsを代入し、さらにNにn+1を代入してステップ603に戻る。
図7は、CMT111で管理されるテーブルを示す。
CMT111で管理されるテーブルは、基地局の情報が格納されるテーブル及び端末の情報が格納されるテーブルを含む。
基地局の情報が格納されるテーブルは、接続している端末に依存しない情報である、テーブルの接続端末数(N)701、及び、観測スロット数(S)702を含む。さらに、基地局のテーブルは、接続している端末に依存する情報である、端末の一連番号(j)703、端末の識別子704、割当スロット数(Sj)705、平均受信可能レート(Rj)706、総スループット707、及びプライマリ708を含む。基地局のテーブルは、通信システムが構築された際に、CMT111が監視する基地局毎に作成するとよい。なお、複数の基地局の情報を一つのテーブルに格納してもよい。
端末の情報が格納されるテーブル700は、基地局の識別子709、基地局内端末番号(j)711、推定スループット(Tk’)712、及びスループット713を含む。端末のテーブル700は、各基地局から収集した情報407を受信した際に、まだ対応する端末のテーブルが存在しない場合に新たに作成するとよい。なお、複数の端末の情報を一つのテーブルに格納してもよい。
まず、基地局の情報が格納されるテーブルの接続端末数(N)701及び観測スロット数(S)702は、各基地局から収集した情報407からコピーされる。同様に、端末(j)703、端末ID704、割当スロット数(Sj)705、及び平均受信可能レート(Rj)706は、各基地局から収集される情報407からコピーされる。
端末(j)703は、基地局に接続する端末に対し基地局が割り当てた識別子であ、基地局内で固有の一連番号を用いるとよい。端末ID704は、通信事業者内の端末全てに割り当てられた識別子である。本図は、基地局Aには10台の端末が接続している場合の、テーブルの例を示す。
テーブルに格納される接続端末数(N)701、観測スロット数(S)702、割当スロット数(Sj)705、及び平均受信可能レート(Rj)706は、図5及び図6に示したプライマリ判定処理で使用される。端末ID704がbbbbの端末2のプライマリ判定を行う場合、端末1及び3〜10の割当スロット数(Sj)705、接続端末数(N)701、及び観測スロット数(S)702から、端末2の推定割当可能スロット数S2’を求める。そして、推定割当可能スロット数S2’に端末2の平均受信可能レートR2を乗じることによって、基地局Aでの端末2の推定スループット(T2’)712を求める。
次に、端末ID704がbbbbの端末のテーブル700が既に存在する場合は、bbbbに関するテーブル700の基地局ID709を検索し、基地局Aがまだ登録されていなければ、端末のテーブルに新たに登録する。基地局内端末番号(j)711は、基地局のテーブルの端末(j)703からコピーされる。推定スループット(Tk’)712は前述した手順によって求められた値が設定される。そして、端末に接続される全ての基地局の推定スループット(Tk’)712の中で、最大のスループットを提供可能な基地局をプライマリに決定する。
本図に示す状態では、基地局Aが最大のスループットを提供するので、基地局Aに対応するプライマリ710に”1”(すなわち、プライマリ)を設定し、それ以外には”0”(すなわち、セカンダリ)を設定する。プライマリ710の情報は、基地局毎のテーブルのプライマリ708にコピーされる。
また、端末(端末ID=bbbb)に関するテーブル700のスループット713は、接続先基地局に関するテーブルの割当スロット数(Sj)705と平均受信可能レート(Rj)706とを乗じた値が設定される。接続される全ての基地局に関し、スループット713が求められた後、求められたスループットの合計が接続される全ての基地局のテーブルの総スループット707に設定される。
その後、基地局Aに関するテーブルの中で、全ての端末の総スループット707及びプライマリ708を求める。求められた総スループット707及びプライマリ708は、各基地局に通知する情報408として、基地局Aに通知される。
図8A及び図8Bは、基地局102、103及び104の構成を示すブロック図である。また、図9は、図8の評価演算部804で管理されるテーブルを示す。
基地局102、103及び104は、アンテナ800、周波数分波/合成器801、上りチャネル受信部802、下りチャネル送信部803、評価演算部804、パケットバッファ805及びネットワーク通信部806を備える。
周波数分波/合成器801は、受信信号を分離し、送信信号を合成する。上りチャネル受信部802は、端末の受信可能レート(図9の910)を、受信信号から抽出し、評価演算部804に通知する(j、H)。評価演算部804は、接続されている端末にタイムスロットを割り当て、タイムスロットが割り当てられた端末の識別子を下りパケットバッファ805に通知する(j、O)。
下りパケットバッファ805は、PCF/PDSN105、PDIF106又はASN−GW107から受信した端末宛のパケットを、宛先毎に一時的に格納(バッファリング)する。また、下りパケットバッファ805は、スロットが割り当てられたタイミングで、端末毎に送信すべきパケットがバッファリングされているか否かを評価演算部804に通知する(j、F)。
さらに、下りパケットバッファ805は、評価演算部804からスロットを割り当てた端末が通知されると、通知された端末のバッファからパケットを取り出し、下りチャネル送信部803に送信する。下りチャネル送信部803は、パケットを受信すると、送信信号を生成する。そして、生成された送信信号は周波数分波/合成器801で合成され、アンテナ800から送出される。
ネットワーク通信部806は、評価演算部804から、接続端末数(N)701、観測スロット数(S)702、端末識別子である端末(j)703、端末ID704、割当スロット数(Sj)705、及び平均受信可能レート(Rj)706を受信し、受信した情報をCMT111に送信する。また、CMT111から受信した端末毎の総スループット707及びプライマリ708を、評価演算部804に送信する。
次に図8Bを参照して、評価演算部804の詳細な動作を説明する。
評価演算部804は、プライマリ最低スループット端末判定部807、制限端末判定部808、評価部809及びスループット演算部810を備える。
プライマリ最低スループット端末判定部807は、その基地局をプライマリとする端末で、かつ、スロットが割り当てられている時刻に送信すべきパケットが下りパケットバッファ805にバッファリングされている端末の最低スループットを特定する。そして、制限端末判定部808は、その基地局をセカンダリとする端末の中で、特定された最低スループット以上のスループットを得ている端末を特定する。
評価部809は、制限端末判定部808で特定された端末を除外して、プロポーショナル・フェアネスのアルゴリズムを用いて、タイムスロットを割り当てる端末を決定する。その後、スループット演算部810は、全ての接続端末のスループットの値を更新する。
次に、図9を参照して、基地局の評価演算部804によって管理されるテーブルについて説明する。
図9に示すテーブルは、端末(j)901、端末の識別子902、割当スロット数(Sj)903、平均受信可能レート(Rj)904、総スループット905、プライマリ906、パケット有無907、プライマリ最低スループット端末908、制限端末909、受信可能レート910、スループット911、評価値912、及びスロット割当結果913を含む。
端末(j)901は、端末が基地局に接続してきた際に基地局が端末に割り当てる識別子である。端末ID902は、端末が接続された時に、端末によって報告された値が格納される。割当スロット数(Sj)903は、評価演算部804によって測定される。同様に、平均受信可能レート(Rj)904も、評価演算部804によって測定される。
総スループット905及びプライマリ906には、CMT111から通知された値が格納される。パケット有無907は、下りパケットバッファ805にパケットがバッファリングされているか否かを示す。すなわち、パケット有無907には、スロットが割り当てられた時刻に下りパケットバッファ805にパケットがバッファリングされている場合に”1”が設定され、バッファリングされていない場合に”0”が設定される。
プライマリ最低スループット端末908は、プライマリ最低スループット端末判定部807によって算出される。具体的には、パケット有無907が”1”、かつプライマリ906が”1”の端末のうち、総スループット905の最小値を求める。本例では、端末(j)901が”1”の端末(端末1)の総スループットが400であり、プライマリ906及びパケット有無907が、ともに”1”である端末ののうち、総スループットが最小である。
制限端末909は、制限端末判定部808によって算出される。具体的には、プライマリ906が”0”の端末について、総スループット905が、先に求められた総スループットの最小値を超えている場合に、制限端末909には”1”が設定され、総スループットの最小値を超えていない場合に、制限端末909には”0”が設定される。本例では、端末4〜8はプライマリ906が”0”であり、端末4、7及び8は総スループット905が400を超えている。
受信可能レート910には、各端末から周期的に報告される値が格納される。スループット911は、端末の下りスループットを示す。評価値912及びスロット割当結果913は、評価部809によって算出される。具体的には、制限端末909が”0”であり、かつパケット有無907が”1”の端末について、式(1)を用いて求められた値が評価値912に設定される。
制限端末909が”1”、又はパケット有無907が”0”の端末の評価値912には”0”が設定される。評価値912が最大の端末のスロット割当結果913には”1”が設定される。それ以外の端末のスロット割当結果913には”0”が設定される。本例では、端末5の評価値912が最大であるので、端末5にスロットが割り当てられ、下りパケットバッファ805に端末5が通知される。
その後、割当スロット数(Sj)903、平均受信可能レート(Rj)904及びスループット911を更新する。新しいスループット911の値は式(2)を用いて、スループット演算部810によって演算される。
式(2)において、c1は予め定められた定数である。
新しい平均受信可能レートRj(904)は式(3)を用いて、スループット演算部810によって演算される。
式(3)において、c2は予め定められた定数である。
ここで、定数c1、c2は、基地局に静的に設定されるパラメータである。割当スロット数(Sj)903は、スロット割当結果913を加算した値に更新する。なお、更新回数が観測単位としての観測スロット数Sに達した場合は、端末(j)901、端末ID902、割当スロット数(Sj)903、及び平均受信可能レート(Rj)904をネットワーク通信部806に通知し、割当スロット数(Sj)903は”0”にリセットされる。
なお、前述した例では、プライマリでかつ送信すべきパケットがバッファリングされている端末の中で最低スループット値を求め、求められた最低スループット値より総スループットが小さいセカンダリの端末に、タイムスロットが割り当てられる可能性があった。しかし、例えば、プライマリでかつ送信すべきパケットがバッファリングされている端末が1台でもあれば、セカンダリの端末にはタイムスロットを絶対に割り当てないようにすることによって、プライマリの端末により優先的にタイムスロットを割り当てることもできる。そうするために、制限端末909の計算方法を以下のように変更する。すなわち、プライマリ906が”1”で、パケット有無907が”1”の端末が存在するか否かを判定し、この条件を満たす端末が存在した場合は、プライマリ906が”0”の全ての端末の制限端末909を”1”に設定する。
図10は、制御ノード(PSF)113の構成を示すブロック図である。
PSF113は、上位のHA108に対してFAとして動作するため、FA位置登録部1104及びFA位置登録のための情報を蓄積するBinding DataBase1106を備える。また、PSF113は、下位のPCF/PDSN105、PDIF106及びASN−GW107に対してHAとして動作するため、HA位置登録部1103及びHA位置登録のための情報を蓄積するBinding DataBase1105を備える。
無線リンク振分制御部1101は、CMT111から受信した、端末毎の無線システム間スループット比を無線情報データベース1102に格納し、無線情報データベース1102に格納された情報に基づいてパケットスイッチ1107を動作させる。トラフィック計測データベース1108は、PSF113内を流れるトラフィックを計測し、トラフィックの計測結果を蓄積する。
図11は、無線情報データベース1102に格納されるスループットテーブルを示す。
端末ID1201は、パケットを分配する対象の端末のIDである。EV−DO1202は、EV−DO無線システムのゲートウエイ装置であるPCF/PDSN105に分配されるパケットの相対量を示す。同様に、WiMAX1203は、ASN−GW107に分配されるパケットの相対量を示し、WiFi1204は、PDIF106に分配するパケットの相対量を示す。スループットテーブルに格納されるこれらの情報は、無線リンク振分制御部1101がCMT111から受信した情報である。
パケットスイッチ1107は、スループットテーブルに基づいて、例えば、ラウンドロビンに重み付けをして、端末宛パケットをPCF/PDSN105、ASN−GW107及びPDIF106に分配する。
<実施形態2>
次に、本発明の第2の実施の形態として、単一の基地局で複数の無線方式を収容する基地局に本発明を適用する場合を説明する。
図12に、第2の実施の形態の基地局の構成を示す。この基地局は、CMT111、PCF/PDSN105、ASN−GW107、PDIF106、及びPSF113の機能を備え、NW112に直接接続される。
周波数分波/合成器1001、1011、上りチャネル受信部1002、1012、下りチャネル送信部1003、1013、評価演算部1004、1014、及び下りパケットバッファ1005は、それぞれ、図8に示す周波数分波/合成器801、上りチャネル受信部802、下りチャネル送信部803、評価演算部804、及び下りパケットバッファ805と同じである。
プライマリ判定部1006は、図7に示すテーブルを格納し、図5に示すプライマリ判定処理を行い、及び総スループットを算出する。また、プライマリ判定部1006は、総スループット707及びプライマリ708を、評価演算部1004及び1014に通知する。
以上、複数の無線システムが、EV−DO、WiMAXのように無線方式自体が異なる場合を例にして説明したが、本発明は、同一の無線方式(例えば、EV−DO)であるが運用周波数が異なる場合にも適用できる。
本発明によれば、複数の無線システムを同時に使用できるコグニティブ端末は、最もスループットが得られる無線システムからは専用端末と同等のタイムスロットを獲得し、さらに他の無線システムからも付加的にタイムスロットを獲得できるので、コグニティブ端末の機能が有効に活用されるようにすることができる。
また、あるコグニティブ端末のプライマリシステムに接続する専用端末の観点からは、当該コグニティブ端末は専用端末と同等のタイムスロットを、当該無線システムに限定して受けようとしており、当該無線システムから割当がなければ十分な通信ができないという点で、コグニティブ端末と専用端末とがほぼ対等である。よってタイムスロットを公平に分け合うことができる。
また、あるコグニティブ端末のセカンダリシステムに接続する専用端末の観点からは、専用端末の中で最もサービス品質の悪い(スループットの小さい)端末と同等以下のサービス品質しか得ていないコグニティブ端末に対してのみ、タイムスロットが提供されるので、自己よりスループットの大きいコグニティブ端末にタイムスロットを奪われることがなくなる。
なお、特許請求の範囲に記載した以外の本発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。
(1) 無線端末と、前記無線端末と複数の無線方式によって通信する無線基地局と、を備える無線通信システムであって、
前記無線端末は、前記無線基地局から前記複数の無線システムによって送信された前記無線端末宛パケットを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、
前記無線基地局は、
前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式とを定める監視部と、
前記定められた無線方式に従って、何れの前記無線基地局に前記無線端末宛パケットを転送するかを制御する制御部と、
前記定められた無線方式に従って、前記無線端末宛パケットの転送レートを制御する無線部とを備えることを特徴とする無線通信システム。
(2) 前記監視部は、前記無線端末に主に使用される運用周波数を決定するプライマリ判定部を備えることを特徴とする(1)に記載の無線通信システム。
本発明は、携帯電話や無線LANなどの複数の無線通信システムが同時に提供されるシステムに適用され、複数の端末に適切にスループットを割り当てることができる。
Claims (20)
- 無線端末と無線通信をする複数の無線基地局と、前記無線端末宛パケットの前記無線基地局への転送を制御する制御ノードと、前記無線基地局からの情報に基づいて前記制御ノードに対しパケットの転送を指示する監視ノードと、を備える無線通信システムであって、
前記複数の無線基地局は、前記無線端末と第1の無線方式によって通信する第1の無線基地局と、前記無線端末と第2の無線方式によって通信する第2の無線基地局とを含み、
前記無線端末は、前記第1の無線基地局から送信されたパケットと、前記第2の無線基地局から送信されたパケットとを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、
前記監視ノードは、前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式とを定め、前記定められた主無線方式及び従無線方式の少なくとも一方に関する通知を、前記制御ノード及び前記無線基地局に通知し、
前記制御ノードは、前記定められた無線方式に従って、何れの前記無線基地局に前記無線端末宛パケットを転送するかを制御し、
前記無線基地局は、前記定められた無線方式に従って、前記無線端末宛パケットの転送レートを制御することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記監視ノードは、前記主無線方式を決定するプライマリ判定部を備え、
前記プライマリ判定部は、前記無線端末が前記無線基地局によって提供される無線方式によって得られるスループットを推定するスループット推定部と、前記推定されたスループットを前記無線方式間で比較する推定スループット比較部と、を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記無線基地局は、前記無線基地局に接続される前記無線端末の数、前記無線端末毎に割り当てたタイムスロットの数、及び、前記無線端末毎の平均受信可能レートを、前記監視ノードに通知し、
前記監視ノードは、前記無線基地局から受信した情報に基づいて、主無線方式と従無線方式とを定めることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記無線基地局は、当該無線基地局に接続される前記無線端末の推定スループットを、前記監視ノードに送り、
前記監視ノードは、前記主無線方式を決定するプライマリ判定部を備え、
前記プライマリ判定部は、前記無線基地局から受信した推定スループットを、前記無線方式間で比較する推定スループット比較部を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記監視ノードは、前記無線端末によって使用される無線方式毎のスループットの比を前記制御ノードに通知することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記無線基地局は、前記無線基地局によって提供される無線方式を主として使用する前記無線端末に対しては、当該無線システムのみを使用する前記無線端末と同じ条件でタイムスロットを割り当てることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記無線基地局は、前記無線基地局によって提供される無線方式を従として使用する無線端末に対しては、当該無線システムを主として使用する前記無線端末より少ないタイムスロットを割り当てることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記無線基地局は、当該無線基地局によって提供される無線方式を主として使用する無線端末が接続する全ての無線基地局から得ているスループットの合計と、当該無線基地局によって提供される無線方式を従として使用する無線端末が接続する全ての無線基地局から得ているスループットの合計とを比較する総スループット比較部を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項8に記載の無線通信システムであって、
前記監視ノードは、前記無線端末が接続される全ての無線基地局から得ているスループットの合計を前記無線基地局に通知し、
前記無線基地局は、前記スループットの合計を前記監視ノードから受信することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムであって、
前記制御ノードは、前記無線端末によって使用される無線方式毎のスループットを前記監視ノードから受信した場合に、前記無線端末によって使用される無線方式毎のスループットの比に基づいて、前記無線端末宛パケットを何れの無線基地局へ転送するかを制御することを特徴とする無線通信システム。 - 無線通信システムにおいて、無線端末と無線通信をする基地局装置であって、
前記無線通信システムは、無線端末と、複数の前記基地局装置と、前記無線端末宛パケットの前記基地局装置への転送を制御する制御ノードと、前記基地局装置からの情報に基づいて前記制御ノードに対しパケットの転送を指示する監視ノードと、を備え、
前記複数の基地局装置は、前記無線端末と第1の無線方式によって通信する第1の基地局装置と、前記無線端末と第2の無線方式によって通信する第2の基地局装置とを含み、
前記無線端末は、前記第1の基地局装置から送信されたパケットと、前記第2の基地局装置から送信されたパケットとを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、
前記基地局装置は、
前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式として、前記監視装置によって定められた無線方式の少なくとも一方に関する通知を受信し、
前記通知された無線方式に従って、前記無線端末宛パケットの転送レートを制御することを特徴とする基地局装置。 - 請求項11に記載の基地局装置であって、
前記基地局装置によって提供される無線方式を主として使用する前記無線端末に対しては、当該無線システムのみを使用する前記無線端末と同じ条件でタイムスロットを割り当てることを特徴とする基地局装置。 - 請求項11に記載の基地局装置であって、
前記基地局装置によって提供される無線方式を従として使用する無線端末に対しては、当該無線システムを主として使用する前記無線端末より少ないタイムスロットを割り当てることを特徴とする基地局装置。 - 請求項11に記載の基地局装置であって、
前記基地局装置によって提供される無線方式を主として使用する無線端末が接続する全ての基地局装置から得ているスループットの合計と、前記基地局装置によって提供される無線方式を従として使用する無線端末が接続する全ての基地局装置から得ているスループットの合計とを比較する総スループット比較部を備えることを特徴とする基地局装置。 - 無線端末と無線通信する複数の無線基地局が備わる無線通信システムにおいて、前記無線基地局へのパケットの転送を指示する監視ノード装置であって、
前記無線通信システムは、前記無線端末宛パケットの前記無線基地局への転送を制御する制御ノードを、さらに備え、
前記複数の無線基地局は、前記無線端末と第1の無線方式によって通信する第1の無線基地局と、前記無線端末と第2の無線方式によって通信する第2の無線基地局とを含み、
前記無線端末は、前記第1の無線基地局から送信されたパケットと、前記第2の無線基地局から送信されたパケットとを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、
前記監視ノード装置は、前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式とを定め、前記定められた主無線方式及び従無線方式の少なくとも一方を、前記制御ノード及び前記無線基地局に通知することを特徴とする監視ノード装置。 - 請求項15記載の監視ノード装置であって、
前記主無線方式を決定するプライマリ判定部を備え、
前記プライマリ判定部は、前記無線端末が前記無線基地局によって提供される無線方式によって得られるスループットを推定するスループット推定部と、前記推定されたスループットを前記無線方式間で比較する推定スループット比較部と、を備えることを特徴とする監視ノード装置。 - 請求項15に記載の監視ノード装置であって、
前記無線基地局に接続される前記無線端末の数、前記無線端末毎に割り当てたタイムスロットの数、及び、前記無線端末毎の平均受信可能レートを、前記無線基地局から受信し、
前記無線基地局から受信した情報に基づいて、主無線方式と従無線方式とを定めることを特徴とする監視ノード装置。 - 請求項15に記載の監視ノード装置であって、
前記主無線方式を決定するプライマリ判定部を備え、
当該無線基地局に接続される前記無線端末の推定スループットを前記無線基地局から受信し、
前記プライマリ判定部は、前記無線基地局から受信した推定スループットを、前記無線方式間で比較する推定スループット比較部を備え、
前記無線端末によって使用される無線方式毎のスループットの比を前記制御ノードに通知することを特徴とする監視ノード装置。 - 無線端末と無線通信をする複数の無線基地局が備わる無線通信システムにおいて、前記無線端末宛パケットの前記無線基地局への転送を制御する制御ノード装置であって、
前記無線通信システムは、前記無線基地局からの情報に基づいて前記制御ノード装置に対しパケットの転送を指示する監視ノードを、さらに備え、
前記複数の無線基地局は、前記無線端末と第1の無線方式によって通信する第1の無線基地局と、前記無線端末と第2の無線方式によって通信する第2の無線基地局とを含み、
前記無線端末は、前記第1の無線基地局から送信されたパケットと、前記第2の無線基地局から送信されたパケットとを受信して、前記受信したパケットを再構築することによってデータ通信をし、
前記制御ノード装置は、前記無線端末に主に使用される主無線方式と、前記無線端末に従に使用される従無線方式とを定め、前記定められた主無線方式及び従無線方式の少なくとも一方を受信し、前記定められた無線方式に従って、何れの前記無線基地局に前記無線端末宛パケットを転送するかを制御することを特徴とする制御ノード装置。 - 請求項19に記載の制御ノード装置であって、
前記無線端末によって使用される無線方式毎のスループットを前記監視ノードから受信した場合に、前記無線端末によって使用される無線方式毎のスループットの比に基づいて、前記無線端末宛パケットを何れの無線基地局へ転送するかを制御することを特徴とする制御ノード装置。
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