JP4864100B2 - 無線通信制御方法並びに無線基地局及び無線端末 - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信制御方法並びに無線基地局及び無線端末に関し、例えば、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)システムに好適な技術に関する。
近年、IEEE802.16WG(Working Group)において、中距離の大容量無線通信システムとして、周波数軸方向と時間軸方向とで無線フレームへの多重化をフレキシブルに行なうOFDMA(Orthogonal Frequency Domain Multiple Access)方式を用いた、WiMAXと呼ばれるシステムの標準化、開発が進められている。なお、IEEE802.16WGでは、主に、固定通信用途向けのIEEE802.16d(例えば、下記の非特許文献1参照)と、移動通信用途向けのIEEE802.16e(例えば、下記の非特許文献2参照)の2種類を規定している(後者の技術を特にモバイルWiMAXと呼ぶことがある)。
これらのIEEE802.16dやIEEE802.16e(以下、これらを区別しないで単に「WiMAX標準」という)では、無線端末(MS:Mobile Station)は、無線基地局(BS:Base Station)が送信した無線フレームに含まれるMAP情報に従って、BSとMSとの間で通信を行なうことが規定されている。
即ち、MSは、基本的に、時間軸(シンボル時間)方向と周波数(周波数チャネル)方向の2次元領域で表現される無線フレームにおいて、ダウンリンク(DL)サブフレームにおけるMAP情報(DL-MAP)で指定されるバーストと呼ばれる領域について受信処理を行ない、アップリンクについてのMAP情報であるUL-MAPで指定されるバーストを用いて送信処理を行なう。つまり、MAP情報は、MSが受信及び送信すべき無線フレームの領域(受信領域及び送信領域)を指定する(割り当てる)情報(バースト割当情報)として位置付けられている。
即ち、MSは、基本的に、時間軸(シンボル時間)方向と周波数(周波数チャネル)方向の2次元領域で表現される無線フレームにおいて、ダウンリンク(DL)サブフレームにおけるMAP情報(DL-MAP)で指定されるバーストと呼ばれる領域について受信処理を行ない、アップリンクについてのMAP情報であるUL-MAPで指定されるバーストを用いて送信処理を行なう。つまり、MAP情報は、MSが受信及び送信すべき無線フレームの領域(受信領域及び送信領域)を指定する(割り当てる)情報(バースト割当情報)として位置付けられている。
ここで、前記無線フレームにおいては、図8に示すように、(1)制御系メッセージ及び(2)ユーザデータのいずれにもMAC(Media Access Control)ヘッダが付加されてパケット化された上で転送される。即ち、例えば図9に示すようなヘッダフォーマットを有する、WiMAX標準のGMH(Generic MAC Header)が、制御系メッセージ及びユーザデータのいずれにも付加される。なお、以降の説明において、パケットとは、IP(Internet Protocol)パケットやATM(Asynchronous Transfer Mode)セル等のMAC-SDU(Service Data Unit)(以下、単に「SDU」ともいう)を意味し、MAC-SDU(ペイロード部)にGMHやサブヘッダ等のヘッダ情報を付与したものをMAC-PDU(Protocol Data Unit)(あるいは単に「PDU」)と呼ぶ。PDUは、当該パケットのプロトコルが扱うデータの単位である。
したがって、エア上では制御系メッセージ(MACマネジメントデータともいう)かユーザデータかの区別はないが、BSあるいはMSでは、これらを前記GMHの情報要素として設定されるコネクション識別子(CID)(図9に斜線部で示すMSB8ビット及びLSB8ビットの計16ビット)により区別する。
即ち、CIDには、制御系メッセージであることを表すCIDと、ユーザデータであることを表すCIDとが予め定義されている。例えば、制御系メッセージとしては、Basic CID、Primary CID、Initial Ranging CIDとそれぞれ呼ばれる3種類のCID値(MS毎に付与される固定値)が定義されており、ユーザデータのCIDとしては、Transport CIDと呼ばれるCID値が定義されている。
即ち、CIDには、制御系メッセージであることを表すCIDと、ユーザデータであることを表すCIDとが予め定義されている。例えば、制御系メッセージとしては、Basic CID、Primary CID、Initial Ranging CIDとそれぞれ呼ばれる3種類のCID値(MS毎に付与される固定値)が定義されており、ユーザデータのCIDとしては、Transport CIDと呼ばれるCID値が定義されている。
したがって、MS及びBSは、送受信データに付加されている前記GMHを検出、解析してCIDを確認することにより、そのデータが制御系メッセージなのかユーザデータなのかを識別する(つまりは制御チャネルとデータチャネルとを識別する)ことができることになる。なお、制御系メッセージ自体の種別は、ペイロード部のマネジメントメッセージタイプフィールド〔図8の(1)参照〕に設定される種別情報(TYPE値)によって区別される。
IEEE 802.16d-2004 IEEE 802.16e-2005
IEEE 802.16d-2004 IEEE 802.16e-2005
ところで、近年、モバイルWiMAXシステム等の移動無線通信技術において、パケットの効率的な伝送を可能にすべく、ROHC(Robust Header Compression)や、PHS(Payload Header Suppression)、ECRTP(Enhanced Compressed Real-time Transport Protocol)等のヘッダ圧縮技術を適用することが提案されている。このヘッダ圧縮技術は、無線リンクの通信状況に応じて動的に状態を切り替え(ステートマシン処理)、適切なヘッダ圧縮処理を適応的に選択することを特徴としている。なお、ROHC技術自体の詳細については、例えばRFC3095に定義されている。
しかしながら、前記非特許文献2では、ROHC等のヘッダ圧縮技術に関する詳細な規定はなされておらず、その実現手法はMACレイヤよりも上位のレイヤでの実装依存となっている。そのため、ロバスト制御等のためのフィードバック処理方法については全く未定義であり、ROHC等のヘッダ圧縮技術を適用する上で必要となる処理に専用の制御系メッセージ種別も未定義である。つまり、現状の規格では、ヘッダ圧縮技術で必要なフィードバック処理はMACレイヤの上位レイヤ(例えば、コンバージェンスサブレイヤ)で処理することが想定されているだけで、その具体的な実装方法に関しては自由となっている。なお、ここでいう「フィードバック」とは、MSからBSへの方向であるアップリンク(UL)の通信を意図している。
WiMAXフォーラムでは、具体的な実装方法(フィードバック方法)を決定しようとしているが、その場では、ユーザデータ用のサービスフロー生成時、即ち、DSA(Dynamic Service Addition)処理時にダウンリンクとアップリンクの双方のユーザデータに関するCIDを組で保持、管理することにより、フィードバックデータを識別する方法が議論されている。
この方法では、BSとMSとの間で通常のDLのユーザデータの転送に用いるDLコネクションに加えて、ヘッダ圧縮処理(ここでは、ROHC処理を代表例とする)時のフィードバックに用いるコネクション(ULコネクション)を確立する必要がある。ここで、当該ULコネクションとして、通常のULのユーザデータの転送に用いるULコネクションを用いるものとすれば、MSのULのユーザデータの有無に関わらず、ユーザデータ用のULとDLの双方のコネクション確立処理(DSA処理によって)を実施する必要がある。その場合、BS及びMSは、例えば図6A〜図6Cに示すようなシーケンスに従って動作することになる。
即ち、図6Aに示すように、コアネットワーク側からBSに対してDLのユーザデータ(例えば、ストリーミングデータ)用のコネクション確立要求があると、BSとMSとの間では、まず、DLについてのDSA処理が実施される(ステップS101〜S110)。
より詳細には、BSは、MSに対してDLについてのDSA(Dynamic Service Addition)要求(DSA-REQ)メッセージ(CID=Basic CIDの制御系メッセージ)を送信し、MSは、当該DSA-REQメッセージを受信すると、コンテンション領域(帯域)を用いてDL帯域(Band Width:BW)の割り当てをDL帯域要求メッセージ(制御系メッセージ)にてBSに要求する(BW要求シグナリングの発行)。なお、「コンテンション領域」とは、複数のMSで共有される前記無線フレームにおけるULバーストであり、BSからブロードキャストされるMAP情報(UL-MAP)内のUCD(Uplink Channel Descriptor)カウント値(β)を基に、BSから周期的に発行(ブロードキャスト)されている該当UCDメッセージの内容(メッセージ情報)を確認することにより特定される。
より詳細には、BSは、MSに対してDLについてのDSA(Dynamic Service Addition)要求(DSA-REQ)メッセージ(CID=Basic CIDの制御系メッセージ)を送信し、MSは、当該DSA-REQメッセージを受信すると、コンテンション領域(帯域)を用いてDL帯域(Band Width:BW)の割り当てをDL帯域要求メッセージ(制御系メッセージ)にてBSに要求する(BW要求シグナリングの発行)。なお、「コンテンション領域」とは、複数のMSで共有される前記無線フレームにおけるULバーストであり、BSからブロードキャストされるMAP情報(UL-MAP)内のUCD(Uplink Channel Descriptor)カウント値(β)を基に、BSから周期的に発行(ブロードキャスト)されている該当UCDメッセージの内容(メッセージ情報)を確認することにより特定される。
BSは、前記BW要求シグナリングを正常に受信すると、当該MSを特定するCDMAコード(レンジングコード=1〜256のランダム値)や、MSが帯域要求(制御系メッセージ)を行なう上で必要なUL帯域(ULバースト)に関する情報等のパラメータ(情報要素:IE)をUL-MAPにより該当MSに割り当てて、当該MSのUL帯域要求に従ったULデータ送信を許可する(CDMA_Allocation-IEメッセージの発行)。
MSは、当該許可を受けることにより、割り当てられたULバースト(つまり、制御系メッセージの送信領域)を用いて制御系メッセージ(CID=Basic CID)である帯域要求メッセージやDSA応答(DSA-RSP)メッセージをBSに送信する。そして、BSは、上記帯域要求メッセージを正常に受信すると、これに対する応答としてDSA確認(DSA-ACK)メッセージをMSに送信する。
以上のシーケンスにより、DLについてのDSA処理が完了し、DLのユーザデータ用コネクションが確立される。
次いで、図6Bに示すように、BSは、MSとの間でROHC処理時のフィードバックに用いるULコネクション(フィードバックコネクション)を確立するために、ULについてのDSA処理を実施する(ステップS111〜S119)。
次いで、図6Bに示すように、BSは、MSとの間でROHC処理時のフィードバックに用いるULコネクション(フィードバックコネクション)を確立するために、ULについてのDSA処理を実施する(ステップS111〜S119)。
即ち、BSは、MSに対してULについてのDSA-REQメッセージを送信し、MSは、当該DSA-REQメッセージを受信すると、DLコネクションの場合と同様に、コンテンション領域を用いてUL帯域の割り当てを要求する。そして、BSは、当該要求を正常に受信すると、UL-MAPにより当該MSのUL帯域要求の送信を許可し、MSは、当該許可を受けることにより、割り当てられたULバーストを用いてULについての帯域要求メッセージやDSA応答(DSA-RSP)メッセージをBSに送信する。BSは、当該帯域要求メッセージを正常に受信すると、これに対する応答としてDSA確認(DSA-ACK)メッセージをMSに送信する。
以上のシーケンスにより、ULについてのDSA処理が完了し、DL及びUL双方のユーザデータ用コネクションが確立される。つまり、ULのユーザデータ用コネクションを通じてROHC処理時のフィードバック(ROHCのフィードバックパケットの転送)が可能な状態となる。
その後、図6Cに示すように、前記コアネットワーク側からユーザデータ(ストリーミングデータ)がBSに到着すると、当該データは、ユーザデータであることを表すCID=Transport CIDを含むGMHがBSにて付与されて上述のごとく確立されたDLコネクションを通じてMSへ転送される(ステップS120)。
その後、図6Cに示すように、前記コアネットワーク側からユーザデータ(ストリーミングデータ)がBSに到着すると、当該データは、ユーザデータであることを表すCID=Transport CIDを含むGMHがBSにて付与されて上述のごとく確立されたDLコネクションを通じてMSへ転送される(ステップS120)。
ここで、ROHC処理が有効な場合、BS1からユーザデータのDLコネクションを通じて送信されたROHCパケットがMSで受信されると、当該MSは、その受信状態(例えば、前に正常に受信し保持しておいたヘッダ情報と、新たに送信されてきたヘッダ情報との比較結果)に応じて送信側(BS)でのヘッダ圧縮処理(状態)の選択(遷移)指標となる情報(ACK/NACK)を前記フィードバックパケットによりBSに通知する必要がある。なお、ヘッダ圧縮処理の状態には、IR(Initialization and Refresh)状態、FO(First Order)状態、SO(Second Order)状態の3状態があり、IR状態はヘッダ圧縮を施さずヘッダフィールドのすべてを送信する状態、FO状態は動的に変化するフィールドのみを更新(送信)する状態、SO状態は通信が安定しているため所定の最小フィールドのみを更新(送信)する状態を意味する。
その際、既に確立されているユーザデータ用のULコネクションを使用すればよいが、無線帯域の有効利用のために、BS側で、当該MSからの帯域要求を受けてからULコネクションの未使用帯域を割り当てる制御が働いてしまう。
このような場合には、MSが実際にユーザデータ(フィードバックパケット)を送信する必要がある時に、上述したULについてのDSA処理を改めて実施して必要な帯域を確保する必要がある。そのため、MSは、DLコネクションによるユーザデータ受信中において、BSからのUL-MAPにより指定されるULのコンテンション領域を用いてUL帯域の割り当てを改めて要求し、BSは、その要求に応じてUL帯域(ULバースト)をUL-MAPによりMSに割り当てる(ステップS121〜S125)。
このような場合には、MSが実際にユーザデータ(フィードバックパケット)を送信する必要がある時に、上述したULについてのDSA処理を改めて実施して必要な帯域を確保する必要がある。そのため、MSは、DLコネクションによるユーザデータ受信中において、BSからのUL-MAPにより指定されるULのコンテンション領域を用いてUL帯域の割り当てを改めて要求し、BSは、その要求に応じてUL帯域(ULバースト)をUL-MAPによりMSに割り当てる(ステップS121〜S125)。
これらの処理により、MSは、UL-MAPにより割り当てられたULバーストを用いてROHC処理のフィードバックパケットをBSに送信することができる(ステップS126)。
以上のシーケンスを実現する、BS及びMSの構成としては、例えば図7に示すような構成が考えられる。即ち、それぞれの要部の機能に着目すると、BS100は、コアネットワーク転送部101と、MACマネジメントメッセージ解析部121,ダウンリンク(DL)フレーム構築部122及びアップリンク(UL)フレーム解析部123を有するWiMAX-MACレイヤ処理部102と、WiMAX-PHY(物理)レイヤ処理部103と、サービスフロー制御部(ROHCフィードバック処理部)104とをそなえて構成され、MS200は、ROHCフィードバック処理部201と、WiMAX-上位レイヤ処理部202と、ULフレーム構築部231,DLフレーム解析部232,PDU解析部233,制御系メッセージ処理部234及びユーザデータ処理部235を有するWiMAX-MACレイヤ処理部203と、WiMAX-PHY(物理)レイヤ処理部204とをそなえて構成することができる。
以上のシーケンスを実現する、BS及びMSの構成としては、例えば図7に示すような構成が考えられる。即ち、それぞれの要部の機能に着目すると、BS100は、コアネットワーク転送部101と、MACマネジメントメッセージ解析部121,ダウンリンク(DL)フレーム構築部122及びアップリンク(UL)フレーム解析部123を有するWiMAX-MACレイヤ処理部102と、WiMAX-PHY(物理)レイヤ処理部103と、サービスフロー制御部(ROHCフィードバック処理部)104とをそなえて構成され、MS200は、ROHCフィードバック処理部201と、WiMAX-上位レイヤ処理部202と、ULフレーム構築部231,DLフレーム解析部232,PDU解析部233,制御系メッセージ処理部234及びユーザデータ処理部235を有するWiMAX-MACレイヤ処理部203と、WiMAX-PHY(物理)レイヤ処理部204とをそなえて構成することができる。
上述のごとく構成されたBS100では、IP網やATM網などのコアネットワーク(図示省略)からMS200宛のユーザデータ(DLデータ)が到着すると、コアネットワーク転送部101からDL生成要求がWiMAX-MACレイヤ処理部(以下、単に「MACレイヤ処理部」という)102に転送され(1)、当該MACレイヤ処理部102(MACマネジメントメッセージ解析部121)にて当該DL生成要求が検出される(2)。
サービスフロー制御部104が、上記DL生成要求の検出を認識すると、前記DSA-REQメッセージの生成をMACレイヤ処理部102(MACマネジメントメッセージ解析部121)に応答し(3)、これを受けて、MACマネジメントメッセージ解析部121は、DLフレーム構築部122に対してDSA-REQメッセージの生成、送信を指示する(4)。これにより、DSA-REQメッセージがMS200へ送信される。
上記DSA-REQメッセージをMS200が受信すると、当該DSA-REQメッセージは、WiMAX-PHYレイヤ処理部(以下、単に「物理レイヤ処理部」という)204を経由してMACレイヤ処理部203に転送される。当該MACレイヤ処理部203では、DLフレーム解析部232及びPDU解析部233にて、DLフレーム及びPDUの解析がそれぞれ行なわれて、制御系メッセージ及びユーザデータのいずれであるかが識別され、制御系メッセージは制御系メッセージ処理部234へ、ユーザデータはユーザデータ処理部235へそれぞれ転送される。
そして、制御系メッセージ処理部234では、前記マネジメントメッセージタイプフィールドに設定されている種別情報から、受信メッセージがDSA-REQメッセージであることを識別して、その識別情報をWiMAX-上位レイヤ処理部(以下、単に「上位レイヤ処理部」という)202へ通知する。当該通知を受けた上位レイヤ処理部202は、MACレイヤ処理部203によるMACレイヤでのDLコネクション確立のための前記一連のネゴシエーション処理が完了した時点で、DSA-RSPメッセージ内容を生成して、MACレイヤ処理部203へ転送する。
当該DSA-RSPメッセージ内容は、MACレイヤ処理部203のULフレーム構築部231にて、パケット(PDU)化された上でUL-MAPで指定されたULフレームのULバーストにマッピングされてBS100へ送信される。
上記ULフレーム(DSA-RSPメッセージ)は、BS100の物理レイヤ処理部103を経由してMACレイヤ処理部102に転送され、ULフレーム解析部123にてその内容(種別情報)が解析され、制御系メッセージ(DSA-RSPメッセージ)が検出される(5)。そして、当該DSA-RSPメッセージは、MACマネジメントメッセージ解析部121に転送され、そのメッセージ内容に応じた処理が実施される。即ち、DSA-RSPメッセージの場合は、その応答としてのDSA-ACKメッセージが生成され(6)、これがフレーム構築部122にてDL-MAPで指定したDLサブフレームのDLバーストにマッピングされてMS200へ返信される。
上記ULフレーム(DSA-RSPメッセージ)は、BS100の物理レイヤ処理部103を経由してMACレイヤ処理部102に転送され、ULフレーム解析部123にてその内容(種別情報)が解析され、制御系メッセージ(DSA-RSPメッセージ)が検出される(5)。そして、当該DSA-RSPメッセージは、MACマネジメントメッセージ解析部121に転送され、そのメッセージ内容に応じた処理が実施される。即ち、DSA-RSPメッセージの場合は、その応答としてのDSA-ACKメッセージが生成され(6)、これがフレーム構築部122にてDL-MAPで指定したDLサブフレームのDLバーストにマッピングされてMS200へ返信される。
以上のようにして、BS100とMS200との間で、図6Aにより前述したステップS101〜S110のシーケンスが実施されて、必要な制御系メッセージが制御系メッセージ用コネクションを通じて送受されることによりDLのユーザデータ用コネクションが確立される。
なお、その後のULのコネクション確立のためのシーケンスについても、基本的に、上記と同様の処理により必要な制御系メッセージの送受信が実施される。即ち、MS200への制御系メッセージやMAP情報は、BS100のサービスフロー制御部104及びMACレイヤ処理部102(DLフレーム構築部122)により生成され、BS100への制御系メッセージは、上位レイヤ処理部202及びMACレイヤ処理部203(ULフレーム構築部231)により生成される。
なお、その後のULのコネクション確立のためのシーケンスについても、基本的に、上記と同様の処理により必要な制御系メッセージの送受信が実施される。即ち、MS200への制御系メッセージやMAP情報は、BS100のサービスフロー制御部104及びMACレイヤ処理部102(DLフレーム構築部122)により生成され、BS100への制御系メッセージは、上位レイヤ処理部202及びMACレイヤ処理部203(ULフレーム構築部231)により生成される。
そして、ROHC処理が実施可能な状態になると、BS100は、サービスフロー制御部104によって、ROHCパケットを生成して、物理レイヤ処理部103経由でMS200へ、確立されたDLコネクション(DLサブフレームのDLバースト)を用いて転送する(図7の(9)参照)。
しかしながら、以上のようなシーケンス処理では、サービスフロー生成処理(DSA処理)がDLについてのみ必要な場合、例えば、MS200が単純にストリーミングデータを受信できればよい場合でも、WiMAX標準のMACレイヤに属しない上位レイヤ処理(ROHC処理等のヘッダ圧縮処理)でフィードバック処理(ULのデータ送信処理)を要する場合には、逆方向(UL)のユーザデータ用コネクション帯域を確保するために、DSA処理をDL及びULの双方について必ず行なわなければならず、BS100−MS200間の帯域(無線リソース)を有効利用できない。
しかしながら、以上のようなシーケンス処理では、サービスフロー生成処理(DSA処理)がDLについてのみ必要な場合、例えば、MS200が単純にストリーミングデータを受信できればよい場合でも、WiMAX標準のMACレイヤに属しない上位レイヤ処理(ROHC処理等のヘッダ圧縮処理)でフィードバック処理(ULのデータ送信処理)を要する場合には、逆方向(UL)のユーザデータ用コネクション帯域を確保するために、DSA処理をDL及びULの双方について必ず行なわなければならず、BS100−MS200間の帯域(無線リソース)を有効利用できない。
また、ULのサービスフローを生成(構築)する、つまりULのコネクションも確立しなければならないということは、そのためにBS100やMS200で保持しなければならない情報量(構築情報コンテキスト)も増加することになり、BS100、MS200のメモリ浪費やデータベース管理〔Basic CID、ULのCID(ユーザデータ用)、DLのCID(フィードバック専用)のMAP情報を制御するなど〕の複雑化が発生する。
さらに、上位レイヤでフィードバックを処理すると、迅速な処理が必要なユーザデータ転送が遅延してスループットが下がる可能性がある。
本発明は、上記課題に鑑み創案されたもので、その目的の一つは、ヘッダ圧縮処理などのMACレイヤの上位レイヤに属する処理でDLのユーザデータ用コネクションを用いて送信された制御系のデータに対する返信データのためだけに逆方向(UL)のユーザデータ用コネクションを確立することを不要にすることにある。
本発明は、上記課題に鑑み創案されたもので、その目的の一つは、ヘッダ圧縮処理などのMACレイヤの上位レイヤに属する処理でDLのユーザデータ用コネクションを用いて送信された制御系のデータに対する返信データのためだけに逆方向(UL)のユーザデータ用コネクションを確立することを不要にすることにある。
なお、当該目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の一つとして位置付けることができる。
上記の目的を達成するために、本発明では、下記の無線通信制御方法並びに無線基地局及び無線端末を用いることを要旨としている。即ち、
(1)本発明の無線通信制御方法の一態様は、無線基地局と無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線通信システムにおいて、前記無線基地局は、前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信し、前記無線端末は、前記下りデータチャネルにて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記制御チャネルの受信データから前記返信データを検出し、当該返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御することを要旨としている。
(1)本発明の無線通信制御方法の一態様は、無線基地局と無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線通信システムにおいて、前記無線基地局は、前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信し、前記無線端末は、前記下りデータチャネルにて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記制御チャネルの受信データから前記返信データを検出し、当該返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御することを要旨としている。
(2)ここで、前記無線端末は、前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加して前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、前記無線基地局は、前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なうようにしてもよい。
(3)また、前記無線端末は、前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を付与し、前記無線基地局は、当該情報を確認することにより前記返信データの検出を確認するようにしてもよい。
(3)また、前記無線端末は、前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を付与し、前記無線基地局は、当該情報を確認することにより前記返信データの検出を確認するようにしてもよい。
(4)さらに、前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であってもよい。
(5)また、前記無線端末は、前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信し、前記無線基地局は、前記返信データに含まれる前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理するようにしてもよい。
(5)また、前記無線端末は、前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信し、前記無線基地局は、前記返信データに含まれる前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理するようにしてもよい。
(6)さらに、前記第1レイヤはメディアアクセスコントロール(MAC)レイヤであり、前記第2レイヤはコンバージェンスサブレイヤであってもよい。
(7)また、本発明の無線基地局の一態様は、無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線基地局であって、前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信する送信手段と、前記制御データに対する返信データを前記制御チャネルの受信データから検出する検出手段と、前記検出手段で検出した返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御する制御手段とをそなえたことを要旨としている。
(7)また、本発明の無線基地局の一態様は、無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線基地局であって、前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信する送信手段と、前記制御データに対する返信データを前記制御チャネルの受信データから検出する検出手段と、前記検出手段で検出した返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御する制御手段とをそなえたことを要旨としている。
(8)ここで、前記検出手段は、前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記無線端末において前記返信データにCRC演算を施した結果が付加された前記返信データを検出するCRC処理部をそなえていてもよい。
(9)また、前記検出手段は、前記CRC処理部で検出された返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報が付与されているか否かを確認することにより、前記返信データの検出を確認する検出保護部をそなえていてもよい。
(9)また、前記検出手段は、前記CRC処理部で検出された返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報が付与されているか否かを確認することにより、前記返信データの検出を確認する検出保護部をそなえていてもよい。
(10)さらに、前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であってもよい。
(11)また、前記制御手段は、前記無線端末が前記返信データに含めて送信した前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理するようにしてもよい。
(11)また、前記制御手段は、前記無線端末が前記返信データに含めて送信した前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理するようにしてもよい。
(12)さらに、本発明の無線端末の一態様は、無線基地局との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線端末であって、前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線基地局から受信する受信手段と、前記受信手段にて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信する送信手段とをそなえていてもよい。
(13)また、前記送信手段は、前記無線基地局が、前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なえるように、前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加するCRC処理部をそなえていてもよい。
(14)さらに、前記送信手段は、前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を設定する種別情報設定部をそなえていてもよい。
(14)さらに、前記送信手段は、前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を設定する種別情報設定部をそなえていてもよい。
(15)また、前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であってもよい。
(16)さらに、前記送信手段は、前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信する下りデータチャネル識別情報付与部をそなえていてもよい。
(16)さらに、前記送信手段は、前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信する下りデータチャネル識別情報付与部をそなえていてもよい。
上記本発明によれば、少なくとも以下に示すいずれかの効果ないし利点が得られる。
(1)無線端末は、下りデータチャネルを通じて無線基地局から受信した第2レイヤに属する処理に関する制御データに対する返信データを、当該返信データの送信時点で確立済みの制御チャネルを用いて送信するので、返信データのためだけに上りデータチャネルを確立して上り帯域を確保する必要がなく、無線基地局は追加の上りサービスフローを発生することがない。また、無線端末も余分な処理する必要が無くなる。
(1)無線端末は、下りデータチャネルを通じて無線基地局から受信した第2レイヤに属する処理に関する制御データに対する返信データを、当該返信データの送信時点で確立済みの制御チャネルを用いて送信するので、返信データのためだけに上りデータチャネルを確立して上り帯域を確保する必要がなく、無線基地局は追加の上りサービスフローを発生することがない。また、無線端末も余分な処理する必要が無くなる。
(2)無線端末が、返信データにCRC演算結果を付与し、無線基地局において、受信データをCRC演算処理することで当該返信データを検出することができるので、WiMAX標準で処理定義済みの制御系メッセージの種別情報に加えて新たな種別情報を定義することなく、上位レイヤ(第2レイヤ)に属する処理に関する返信データであることを確認することができる。
(3)無線基地局は、前記返信データのペイロード領域に付与された、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を確認することにより、前記返信データの検出を確認することもできる。したがって、前記返信データの検出精度を向上して安定した判断を実現することができる。
(4)また、前記CRC演算の対象を、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部とすることにより、ヘッダ領域の情報に影響を与えることを回避することができる。
(4)また、前記CRC演算の対象を、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部とすることにより、ヘッダ領域の情報に影響を与えることを回避することができる。
(5)さらに、無線基地局は、前記返信データに含まれる前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理することもできるので、当該管理のために必要なメモリ量の増加や管理の複雑化を抑制することができる。
1 無線基地局(BS:Base Station)
11 コアネットワーク転送部
12 WiMAX-MACレイヤ処理部
12A MACマネジメントメッセージ解析部
12B ULフレーム解析部
12C フィードバック検出用CRC処理部
12D フィードバックヘッダ解析処理部
12E クラシファイア
12F PDU生成部(ROHC処理部)
12G DLフレーム構築部
13 WiMAX-PHYレイヤ処理部
14 サービスフロー制御部
2 無線端末(MS:Mobile Station)
21 WiMAX-上位レイヤ処理部
22 WiMAX-MACレイヤ処理部
22A DLフレーム解析部
22B PDU解析部
22C DL制御系メッセージ処理部
22D DLユーザデータ処理部
22E ROHCフィードバック処理部
22F ULユーザデータ処理部
22G UL制御系メッセージ処理部
22H ULフレーム構築部
23 WiMAX-PHYレイヤ処理部
11 コアネットワーク転送部
12 WiMAX-MACレイヤ処理部
12A MACマネジメントメッセージ解析部
12B ULフレーム解析部
12C フィードバック検出用CRC処理部
12D フィードバックヘッダ解析処理部
12E クラシファイア
12F PDU生成部(ROHC処理部)
12G DLフレーム構築部
13 WiMAX-PHYレイヤ処理部
14 サービスフロー制御部
2 無線端末(MS:Mobile Station)
21 WiMAX-上位レイヤ処理部
22 WiMAX-MACレイヤ処理部
22A DLフレーム解析部
22B PDU解析部
22C DL制御系メッセージ処理部
22D DLユーザデータ処理部
22E ROHCフィードバック処理部
22F ULユーザデータ処理部
22G UL制御系メッセージ処理部
22H ULフレーム構築部
23 WiMAX-PHYレイヤ処理部
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。
(A)概要説明
前述した課題を解決するために、以下に説明する実施形態では、DLにてMACレイヤ(第1レイヤ)の上位レイヤ(第2レイヤ)に属するROHC処理などのヘッダ圧縮処理を必要とするパケットをDLのユーザデータ用コネクション(つまりは、DLのデータチャネル)により転送する場合、当該パケットに対する返信(フィードバックパケット)は、制御系メッセージ(制御データ)のGMHに設定されているCIDを使用してMSからULにて送信し、BSでは当該フィードバックパケットを制御系メッセージ(つまりは、制御チャネルの受信データ)として検出する。
(A)概要説明
前述した課題を解決するために、以下に説明する実施形態では、DLにてMACレイヤ(第1レイヤ)の上位レイヤ(第2レイヤ)に属するROHC処理などのヘッダ圧縮処理を必要とするパケットをDLのユーザデータ用コネクション(つまりは、DLのデータチャネル)により転送する場合、当該パケットに対する返信(フィードバックパケット)は、制御系メッセージ(制御データ)のGMHに設定されているCIDを使用してMSからULにて送信し、BSでは当該フィードバックパケットを制御系メッセージ(つまりは、制御チャネルの受信データ)として検出する。
即ち、BSでは、ユーザデータパケット処理及びMACマネジメントメッセージ処理などのWiMAX標準での処理定義済み処理と、ヘッダ圧縮処理に伴うパケット処理とを判別できるようにする。そして、当該判別に際しては、WiMAX標準で定義済みの制御系メッセージと区別するため、例えばCRC演算を用いる。なお、以下では、ヘッダ圧縮処理の例として、ROHC処理を代表例として説明する。また、BSとMSとの間の通信は、WiMAX標準に準拠した無線フレーム(OFDMあるいはOFDMAフレーム)により行なわれることを前提とする。
(B)一実施形態の説明
図1は本発明の一実施形態に係る無線通信システムとしてのWiMAXシステムの構成を示すブロック図で、この図1に示すWiMAXシステムは、1台以上のBS1と、1台以上のMS2とをそなえて構成され、それぞれの要部の機能に着目すると、BS1は、コアネットワーク転送部11と、WiMAX-MACレイヤ処理部(MACレイヤ処理部)12と、WiMAX-PHYレイヤ処理部(物理レイヤ処理部)13と、サービスフロー制御部14とをそなえて構成され、MS2は、WiMAX-上位レイヤ処理部(上位レイヤ処理部)21と、WiMAX-MACレイヤ処理部(MACレイヤ処理部)22と、WiMAX-PHYレイヤ処理部(物理)23とをそなえて構成されている。
図1は本発明の一実施形態に係る無線通信システムとしてのWiMAXシステムの構成を示すブロック図で、この図1に示すWiMAXシステムは、1台以上のBS1と、1台以上のMS2とをそなえて構成され、それぞれの要部の機能に着目すると、BS1は、コアネットワーク転送部11と、WiMAX-MACレイヤ処理部(MACレイヤ処理部)12と、WiMAX-PHYレイヤ処理部(物理レイヤ処理部)13と、サービスフロー制御部14とをそなえて構成され、MS2は、WiMAX-上位レイヤ処理部(上位レイヤ処理部)21と、WiMAX-MACレイヤ処理部(MACレイヤ処理部)22と、WiMAX-PHYレイヤ処理部(物理)23とをそなえて構成されている。
(BS1の機能説明)
ここで、BS1において、コアネットワーク転送部11は、IP網やATM網などのコアネットワークから受信されるDLユーザデータや制御メッセージなどをMACレイヤ処理部12へ転送するものであり、MACレイヤ処理部12は、本来はMACレイヤに属する処理、例えば、ネットワークエントリやPDUの生成/再構築、コネクション管理、UL及びDLバーストのスケジューリング等の処理を担うものであるが、本例では、当該MACレイヤ処理に加えて、少なくとも、MS2から制御メッセージの1つとして受信されるROCHパケット(フィードバックパケット)の検出などを含むROHCに関連する処理(以下、ROCH処理という)を実施できるようになっている。つまり、このMACレイヤ処理部12は、本来はMACレイヤに属さない前記ヘッダ圧縮処理などの上位レイヤ(コンバージェンスサブレイヤ)に属する処理の一部を処理する機能を具備している。
ここで、BS1において、コアネットワーク転送部11は、IP網やATM網などのコアネットワークから受信されるDLユーザデータや制御メッセージなどをMACレイヤ処理部12へ転送するものであり、MACレイヤ処理部12は、本来はMACレイヤに属する処理、例えば、ネットワークエントリやPDUの生成/再構築、コネクション管理、UL及びDLバーストのスケジューリング等の処理を担うものであるが、本例では、当該MACレイヤ処理に加えて、少なくとも、MS2から制御メッセージの1つとして受信されるROCHパケット(フィードバックパケット)の検出などを含むROHCに関連する処理(以下、ROCH処理という)を実施できるようになっている。つまり、このMACレイヤ処理部12は、本来はMACレイヤに属さない前記ヘッダ圧縮処理などの上位レイヤ(コンバージェンスサブレイヤ)に属する処理の一部を処理する機能を具備している。
物理レイヤ処理部13は、MACレイヤの下位レイヤである、WiMAXの物理レイヤに属する処理、例えば、OFDMやOFDMAベースの無線フレームの送受信、QPSKや16QAM,64QAM等の多値変復調、畳み込み符号やターボ符号等の誤り訂正符号のコーデックなどを含む処理を担うものである。
そして、MACレイヤ処理部12は、図1中に示すように、さらに、MACマネジメントメッセージ解析部12A,ULフレーム解析部12B,フィードバック検出用CRC処理部12C,フィードバックヘッダ解析処理部12D,クラシファイア12E,PDU生成(ROHC処理)部12FおよびDLフレーム構築部12Gをそなえて構成される。
そして、MACレイヤ処理部12は、図1中に示すように、さらに、MACマネジメントメッセージ解析部12A,ULフレーム解析部12B,フィードバック検出用CRC処理部12C,フィードバックヘッダ解析処理部12D,クラシファイア12E,PDU生成(ROHC処理)部12FおよびDLフレーム構築部12Gをそなえて構成される。
MACマネジメントメッセージ解析部12Aは、サービスフロー制御部14又はフィードバック検出CRC処理部12Cからの制御系メッセージのメッセージ内容(前記マネジメントメッセージタイプ)を解析して、その解析結果に応じて、MS2宛のメッセージはDLフレーム構築部12Eへ、自己(BS1)宛のMACレイヤに属さない上位レイヤのメッセージはサービスフロー制御部14へそれぞれ転送することができるものである。
ULフレーム解析部12Bは、MS2から受信されるULフレーム(GMH)を解析して制御系メッセージかユーザデータかを識別して、制御系メッセージをフィードバック検出用CRC処理部12Cへ転送する機能を具備するものである。
フィードバック検出用CRC処理部12Cは、例えば図2に示すように、上記ULフレーム解析部12Bから転送されてきた制御系メッセージのGMHを除くペイロード部に対してCRC演算を施すことにより、ROHC処理のフィードバックパケットか、それ以外のWiMAX標準で処理定義済みの制御系メッセージかを識別して、MS2から制御系メッセージの1つとして送信されたフィードバックパケットを検出するものである。つまり、BS1は、アップリンクのパケットをMS2から受信して、その解析の結果、Basic CIDが使用されていて、且つ、CRC演算結果がOKの場合をROHCのフィードバックパケットであると認識するのである。
フィードバック検出用CRC処理部12Cは、例えば図2に示すように、上記ULフレーム解析部12Bから転送されてきた制御系メッセージのGMHを除くペイロード部に対してCRC演算を施すことにより、ROHC処理のフィードバックパケットか、それ以外のWiMAX標準で処理定義済みの制御系メッセージかを識別して、MS2から制御系メッセージの1つとして送信されたフィードバックパケットを検出するものである。つまり、BS1は、アップリンクのパケットをMS2から受信して、その解析の結果、Basic CIDが使用されていて、且つ、CRC演算結果がOKの場合をROHCのフィードバックパケットであると認識するのである。
フィードバックヘッダ解析処理部(検出保護部)12Dは、フィードバック検出用CRC処理部12Cで検出された制御系メッセージ(つまりはフィードバックパケット)のマネジメントメッセージタイプをチェックして当該制御メッセージがフィードバックパケットを含むメッセージであるか否かを確認するもので、本例ではマネジメントメッセージタイプが図3に示すごとく「0xFF」(WiMAX標準で定義済みの種別情報以外の未使用の種別情報)に設定(マスク)されていればフィードバックパケットを含む制御系メッセージであると確認するようになっている。
即ち、CRC演算結果の確認後に、再度、マネジメントメッセージタイプフィールドを確認することで、CRCを使用していることに起因する誤識別の可能性を回避して、フィードバックパケットの検出精度を高め、安定した動作を実現しているのである。なお、逆にエア上の品質劣化によるビット反転でフィードバックパケットを、制御系メッセージと誤認識し、制御系メッセージとして処理しようとしても内容が合わずそのフィードバックパケットが破棄される可能性がある。しかし、1つのフィードバックパケットが破棄されてもROHCの機能で状態遷移が起こり、MACヘッダにかけられている圧縮が解除されるだけなので問題は無い。
換言すれば、上記のフィードバック検出用CRC処理部12C及びフィードバックヘッダ解析処理部12Dは、MS2への制御データであるROHCパケットに対するフィードバックパケット(返信データ)を制御系メッセージ用のULコネクション(つまりは制御チャネル)の受信データから検出する検出手段としての機能を果たしている。
クラシファイア12Eは、コアネットワークから受信されたユーザデータ(IPパケットやイーサネットフレーム、ATMセルなど)をVoIP,ストリーミング,HTTP,電子メール等の様々なサポートサービス種別毎に分類(クラシファイア)する機能を具備するものである。このクラシファイア12Eの機能も、ROHC処理機能とともに上位レイヤ(コンバージェンスサブレイヤ)に実装することのできる機能ではあるが、本例では、MACレイヤでのROHC処理のための準備処理として、少なくともその一部の機能がMACレイヤ処理部12に実装されている。
クラシファイア12Eは、コアネットワークから受信されたユーザデータ(IPパケットやイーサネットフレーム、ATMセルなど)をVoIP,ストリーミング,HTTP,電子メール等の様々なサポートサービス種別毎に分類(クラシファイア)する機能を具備するものである。このクラシファイア12Eの機能も、ROHC処理機能とともに上位レイヤ(コンバージェンスサブレイヤ)に実装することのできる機能ではあるが、本例では、MACレイヤでのROHC処理のための準備処理として、少なくともその一部の機能がMACレイヤ処理部12に実装されている。
PDU生成部(ROHC処理部)12Fは、上記クラシファイア12Eによる分類に応じたPDU(ROHCパケットを含む)を生成する一方、MS2へのROHCパケットを生成するとともに、フィードバックヘッダ解析処理部12Dでの処理結果、即ち、受信フィードバックパケットがACK(ROHC-ACK)なのかNACK(ROHC-NACK)なのかに応じて自身のROHC処理の状態を維持又は遷移させる(つまり、ステートマシン処理)する機能を具備するものである。換言すれば、当該PDU生成部12Fは、フィードバック検出用CRC処理部12C及びフィードバックヘッダ解析部12Dにより検出されたフィードバックパケットに基づいてMACレイヤの上位レイヤに属する処理を制御する制御手段としての機能を具備している。
そして、DLフレーム構築部12Gは、上記PDU生成部12Fで生成されたPDU(ROHCパケットを含む)をDLサブフレームのDLバーストにマッピングしてMS2へ送信する機能を具備するものである。つまり、当該DLフレーム構築部12Gは、MACレイヤの上位レイヤに属する処理に関する制御データであるROHCパケットをDLのユーザデータ用コネクション(データチャネル)にてMS2へ送信する送信手段としての機能を果たしている。
(MS2の機能説明)
一方、MS2において、上位レイヤ処理部21は、MACレイヤの上位レイヤに属する処理、例えば、IPパケットやイーサネットフレーム,ATMセル等のコンバージェンス処理などのコンバージェンスサブレイヤに属する処理を担うものであり、MACレイヤ処理部22は、本来はMACレイヤに属する処理、例えば、ネットワークエントリやPDUの生成/再構築、コネクション管理、UL及びDLバーストのスケジューリング等の処理を担うものであるが、本例では、当該MACレイヤ処理に加えて、少なくとも、BS1でのROHC処理(ステートマシン処理)の遷移指標となる情報(ROHC-ACK/NACK)を含むROHCパケット(フィードバックパケット)の生成、当該パケットのBS1への制御系メッセージとしての送信を含むROCH処理を実施できるようになっている。つまり、このMACレイヤ処理部22は、BS1側と同様に、本来はMACレイヤに属さない上位レイヤ(コンバージェンスサブレイヤ)に属する処理の一部を処理する機能を具備している。
一方、MS2において、上位レイヤ処理部21は、MACレイヤの上位レイヤに属する処理、例えば、IPパケットやイーサネットフレーム,ATMセル等のコンバージェンス処理などのコンバージェンスサブレイヤに属する処理を担うものであり、MACレイヤ処理部22は、本来はMACレイヤに属する処理、例えば、ネットワークエントリやPDUの生成/再構築、コネクション管理、UL及びDLバーストのスケジューリング等の処理を担うものであるが、本例では、当該MACレイヤ処理に加えて、少なくとも、BS1でのROHC処理(ステートマシン処理)の遷移指標となる情報(ROHC-ACK/NACK)を含むROHCパケット(フィードバックパケット)の生成、当該パケットのBS1への制御系メッセージとしての送信を含むROCH処理を実施できるようになっている。つまり、このMACレイヤ処理部22は、BS1側と同様に、本来はMACレイヤに属さない上位レイヤ(コンバージェンスサブレイヤ)に属する処理の一部を処理する機能を具備している。
物理レイヤ処理部23は、BS1側の物理レイヤ処理部13と同様に、MACレイヤの下位レイヤである、WiMAXの物理レイヤに属する処理、例えば、OFDMやOFDMAベースの無線フレームの送受信、QPSKや16QAM,64QAM等の多値変復調、畳み込み符号やターボ符号等の誤り訂正符号のコーデックなどを含む処理を担うものである。
そして、上記MACレイヤ処理部22は、上述したMACレイヤでのROHC処理のために、その要部の機能に着目すると、図1中に示すように、例えば、DLフレーム解析部22A,PDU解析部22B,DL制御系メッセージ処理部22C,DLユーザデータ処理部22D,ROHCフィードバック処理部22E,ULユーザデータ処理部22F,UL制御系メッセージ処理部22GおよびULフレーム構築部22Hをそなえて構成される。
ここで、DLフレーム解析部22Aは、BS1からの受信DLフレームのヘッダ領域に設定されているDL/UL-MAPやDCD(Downlink Channel Descriptor),UCD(Uplink Channel Descriptor)を解析して、BS1から割り当てられたDLバースト及びULバーストを識別する機能を具備するものであり、PDU解析部22Bは、識別したDLバーストで受信されたPDUのヘッダ領域(GMH)のCIDフィールドに設定されているCIDを基に、受信PDUが制御系メッセージかユーザデータかを識別して、制御系メッセージはDL制御系メッセージ処理部22Cへ、ユーザデータはユーザデータ処理部22Dへそれぞれ転送する(振り分ける)機能を具備するものである。
制御系メッセージ処理部22Cは、PDU解析部22Bから転送されてきた制御系メッセージのメッセージ内容(SDU)を解析してその内容に応じた制御(例えば、DSA等のコネクション管理、制御)を実施する機能を具備するものであり、ユーザデータ処理部22Dは、PDU解析部22Bから転送されてきたユーザデータ(ROHCパケットを含む)を処理(SDU抽出)して、ROHCパケットはROHCフィードバック処理部22Eへ、それ以外のユーザデータは上位レイヤ処理部21へ転送する機能を具備するものである。
ROHCフィードバック処理部(CRC処理部、種別情報設定部)22Eは、ユーザデータ処理部22DからROHCパケットが転送されてくると、そのROHCパケットに対してBS1へ送信(返信)すべきフィードバックパケットを生成するもので、本例では、図2に示すように、MACヘッダのCIDフィールドに制御系メッセージであることを表示するBasic CIDを設定するとともに、マネジメントタイプフィールドをWiMAC標準で定義済みの種別情報以外の情報(「0xFF」)にマスク(設定)し、且つ、ペイロードフィールドにROHCフィードバックパケットを格納し、MACヘッダを除く各フィールドをCRC演算した結果を付加することにより、フィードバックパケットを生成するようになっている。
なお、CRC演算の演算式については不問であり、図2では32ビットのCRC演算を適用した場合を例示している。また、図3に示すように、マネジメントタイプフィールドの後に続くペイロードフィールドには、DLのユーザデータ用コネクション(データチャネル)のCID(Transport CID)を付与してもよい。この場合、ROHCフィードバック処理部22Eは、フィードバックパケットにDLのデータチャネルの識別情報(Transport CID)を含めて送信する下りチャネル識別情報付与部としての機能を具備し、BS1(ROHC処理部12F)では、当該CIDを基に受信フィードバックパケットがどのサービスフロー(DLコネクションのユーザデータ)についてのものかを容易に識別することが可能となる。
例えば、BS1において、サービスフロー(SF)毎にROHC処理(ステートマシン処理)を管理するためのIDと、DLのユーザデータコネクションのCID(Transport CID)とがデータベース(図示省略)にて対応付けて管理されている場合、当該フィードバックパケットに付与されたTransport CIDを基にして、CID変換等の余計な処理を経由することなく直接的に、ステートマシン処理、サービスフロー展開に必要な情報を当該データベースから高速に得ることが可能となる。もっとも、Transport CIDとBasic CIDとを対応付けてデータベースを構築、管理し、フィードバックパケットのBasic CIDを基に、対応するTransport CIDを当該データベースにて確認できるようにしてもよい。
ULユーザデータ処理部22Fは、BS1へ送信すべきユーザデータを処理(PDU化)してフレーム構築部22Hへ転送する機能を具備するものであり、UL制御系メッセージ処理部22Gは、BS1へ送信すべき制御系メッセージを処理(PDU化)してフレーム構築部22Hへ転送する機能を具備するものである。
そして、ULフレーム構築部22Hは、上記各部22E,22F,22Gで生成されたPDU(フィードバックパケットを含む)を、BS1からUL-MAPにより割り当てられたULサブフレームのULバーストにマッピングしてBS1へ送信する機能を具備するものである。
そして、ULフレーム構築部22Hは、上記各部22E,22F,22Gで生成されたPDU(フィードバックパケットを含む)を、BS1からUL-MAPにより割り当てられたULサブフレームのULバーストにマッピングしてBS1へ送信する機能を具備するものである。
つまり、上記のDLユーザデータ処理部22Dは、MACレイヤの上位レイヤに属する処理(ROHC処理)に関する制御データ(ROHCパケット)をDLのデータチャネルにてBS1から受信する受信手段としての機能を果たし、ULフレーム構築部22Hは、当該受信手段にてROHCパケットを受信すると、そのROHCパケットに対するフィードバックパケットを、ULの制御系メッセージ用コネクション(制御チャネル)にてBS1へ送信する送信手段としての機能を果たしている。
(BS1の動作説明)
以下、上述のごとく構成された本実施形態のWiMAXシステムのBS1(特に、MS2へROHCパケットを送信した後のULの受信処理)に着目した動作について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。
BS1では、ULの無線フレームの受信を開始すると、当該無線フレームの解析処理を実施する(ステップS1)。即ち、MACレイヤ処理部12において、ULフレーム解析部12Bにより、GMHのCIDフィールドにBasic CIDが付与されているか否かをチェックすることにより、受信フレームのPDUが制御系メッセージ(MACマネジメントメッセージ)か否かをチェックする(ステップS2)。
以下、上述のごとく構成された本実施形態のWiMAXシステムのBS1(特に、MS2へROHCパケットを送信した後のULの受信処理)に着目した動作について、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。
BS1では、ULの無線フレームの受信を開始すると、当該無線フレームの解析処理を実施する(ステップS1)。即ち、MACレイヤ処理部12において、ULフレーム解析部12Bにより、GMHのCIDフィールドにBasic CIDが付与されているか否かをチェックすることにより、受信フレームのPDUが制御系メッセージ(MACマネジメントメッセージ)か否かをチェックする(ステップS2)。
その結果、MACマネジメントメッセージでなければ、MACレイヤ処理部12は、当該PDUにはユーザデータがSDUとしてマッピングされているので、当該SDUに対して所要のユーザデータ処理を施す(ステップS2のNoルートからステップS3)。一方、MACマネジメントメッセージであれば、当該メッセージはフィードバック検出用CRC処理部12Cへ転送されて、図2又は図3にて前述したように、ペイロードフィールドのCRC演算対象部分に対してCRC演算が施される(ステップS2のYesルートからステップS4)。
フィードバック検出用CRC処理部12Cは、当該CRC演算結果がOKなら受信メッセージが制御系メッセージである可能性があるので、フィードバックヘッダ解析部12Dへ転送する。フィードバックヘッダ解析部12Dでは、転送されてきたメッセージのマネジメントタイプフィールドが「0xFF」にマスクされているか否かをチェックし(ステップS5のYesルートからステップS6)、マスクされていれば、当該メッセージはROHC処理のフィードバックパケットであると判断して、フィードバックヘッダ解析部12Dへ転送する(ステップS6のYesルート)。ここで、ペイロードフィールドにTransport CIDが付与されていれば、当該Transport CIDを基に、受信したフィードバックパケットがどのDLユーザデータ(SF)についてのものかが識別される。
その後、上記フィードバックパケットは、フィードバックヘッダ解析部12Dへ転送されてヘッダ解析処理が施されることにより、ROHC-ACKかROHC-NACKかが識別される(ステップS7及びS8)。その結果、ROHC-NACKであれば、MS2との間の無線環境が劣化していると判断できるため、PDU生成部(ROHC処理部)12Fでは、BS1のROHC状態をFO状態に遷移(あるいは維持)させるステートマシン処理を実施して、生成するPDUのヘッダ圧縮率を低圧縮率に変更(あるいは維持)する(ステップS9のYesルートからステップS10)。
一方、フィードバックパケットがROHC-ACKであれば、MS2との間の無線環境が良好(安定している)と判断できるため、PDU生成部(ROHC処理部)12Fは、ROHC状態をSO状態に遷移(あるいは維持)させるステートマシン処理を実施して、生成するPDUのヘッダ圧縮率を高圧縮率に変更(あるいは維持)する(ステップS9のNoルートからステップS12)。
なお、前記ステップS5においてCRC演算結果がNGであった場合や、前記ステップS6においてマネジメントタイプフィールドがマスクされていなかった場合、当該制御系メッセージは、フィードバックパケットではなく、WiMAX標準で処理定義済みの制御系メッセージ(DSA-RSPメッセージなど)であると判断することができるため、MACマネジメントメッセージ解析部12Aへ転送されて、その種別情報に応じたMACマネジメントメッセージ処理(DSA-ACKメッセージの生成など)が実施される(ステップS5又はS6のNoルートからステップS11)。
以上のように、BS1では、MS2からULフレームにて受信したパケットのMACヘッダに制御系メッセージであることを表すCID(Basic CID)が使用されていて、且つ、ペイロードフィールドに対するCRC演算結果がOKであれば、ROHC処理のフィードバックパケットであると識別して、その内容(ACK/NACK)に応じたROHCのステートマシン処理をMACレイヤにおいて実施することができる。
(WiMAXシステム全体の動作説明)
次に、上述したBS1での動作を前提として、BS1からMS2へユーザデータ(例えば、ストリーミングデータ)を送信する場合のシーケンスについて、図5A及び図5Bを参照しながら説明する。なお、この図5A及び図5Bでの表記方法は図6A〜図6Cでの表記方法に倣っている。また、以下の説明で用いる(1)〜(10)の番号は、図1のBS1での処理順序を表す番号(1)〜(10)に対応している。
次に、上述したBS1での動作を前提として、BS1からMS2へユーザデータ(例えば、ストリーミングデータ)を送信する場合のシーケンスについて、図5A及び図5Bを参照しながら説明する。なお、この図5A及び図5Bでの表記方法は図6A〜図6Cでの表記方法に倣っている。また、以下の説明で用いる(1)〜(10)の番号は、図1のBS1での処理順序を表す番号(1)〜(10)に対応している。
まず、図5Aに示すように、コアネットワーク側からBS1に対してDLのユーザデータ用のコネクション確立要求があると、BS1とMS2との間では、図6Aにより前述したシーケンスと同様に、まず、DLについてのDSA処理が実施される(ステップS21〜S30)。
より詳細には、BS1では、IP網やATM網などのコアネットワークからMS2宛のユーザデータが到着すると、コアネットワーク転送部11からDL生成要求がMACレイヤ処理部12に転送され(1)、当該MACレイヤ処理部12(MACマネジメントメッセージ解析部12A)にて当該DL生成要求が検出される(2)。
より詳細には、BS1では、IP網やATM網などのコアネットワークからMS2宛のユーザデータが到着すると、コアネットワーク転送部11からDL生成要求がMACレイヤ処理部12に転送され(1)、当該MACレイヤ処理部12(MACマネジメントメッセージ解析部12A)にて当該DL生成要求が検出される(2)。
サービスフロー制御部14が、上記DL生成要求の検出を認識すると、前記DSA-REQメッセージの生成をMACレイヤ処理部12(MACマネジメントメッセージ解析部121A)に応答し(3)、これを受けて、MACマネジメントメッセージ解析部12Aは、DLフレーム構築部12Gに対してDSA-REQメッセージ(CID=Basic CIDの制御系メッセージ)の生成、送信を指示する(4)。これにより、DSA-REQメッセージがMS2へ送信される。
MS2は、当該DSA-REQメッセージを受信すると、コンテンション領域(帯域)を用いてDL帯域(Band Width:BW)の割り当てをDL帯域要求メッセージ(制御系メッセージ)にてBSに要求する(BW要求シグナリングの発行)。
即ち、MS2は、MACレイヤ処理部22において、受信DSA-REQメッセージを、DLフレーム解析部22A,PDU解析部22B及びDL制御系メッセージ処理部22C経由でそれぞれ処理し、その処理結果に応じた制御系メッセージ(DL帯域要求メッセージ)を生成して、UL制御系メッセージ処理部22G及びULフレーム構築部22Hを通じてBS1へ送信する。
即ち、MS2は、MACレイヤ処理部22において、受信DSA-REQメッセージを、DLフレーム解析部22A,PDU解析部22B及びDL制御系メッセージ処理部22C経由でそれぞれ処理し、その処理結果に応じた制御系メッセージ(DL帯域要求メッセージ)を生成して、UL制御系メッセージ処理部22G及びULフレーム構築部22Hを通じてBS1へ送信する。
なお、本例においても、「コンテンション領域」は、BS1からブロードキャストされるMAP情報(UL-MAP)内のUCD(Uplink Channel Descriptor)カウント値(β)を基に、BS1から周期的に発行(ブロードキャスト)されている該当UCDメッセージの内容(メッセージ情報)を確認することにより特定される。
次に、BS1は、前記BW要求シグナリングを正常に受信すると、当該MS2を特定するCDMAコード(レンジングコード=1〜256のランダム値)や、MS2が帯域要求(制御系メッセージ)を行なう上で必要なUL帯域(ULバースト)に関する情報等のパラメータ(情報要素:IE)をUL-MAPにより該当MS2に割り当てて、当該MSのUL帯域要求メッセージの送信を許可する(CDMA_Allocation-IEメッセージの発行)。
次に、BS1は、前記BW要求シグナリングを正常に受信すると、当該MS2を特定するCDMAコード(レンジングコード=1〜256のランダム値)や、MS2が帯域要求(制御系メッセージ)を行なう上で必要なUL帯域(ULバースト)に関する情報等のパラメータ(情報要素:IE)をUL-MAPにより該当MS2に割り当てて、当該MSのUL帯域要求メッセージの送信を許可する(CDMA_Allocation-IEメッセージの発行)。
即ち、BS1は、MACレイヤ処理部12において、前記BW要求シグナリングを、ULフレーム解析部12B,フィードバック検出用CRC処理部12C及びMACマネジメントメッセージ解析部12A経由でそれぞれ処理し、その処理結果に応じた制御系メッセージとしてCDMA_Allocation-IEメッセージを生成してMS2へ送信する。
MS2は、当該CDMA_Allocation-IEメッセージ(帯域要求許可)を受けることにより、割り当てられたULバースト(つまり、制御系メッセージの送信領域)を用いて制御系メッセージ(CID=Basic CID)である帯域要求メッセージやDSA応答(DSA-RSP)メッセージをBS1に送信する。
MS2は、当該CDMA_Allocation-IEメッセージ(帯域要求許可)を受けることにより、割り当てられたULバースト(つまり、制御系メッセージの送信領域)を用いて制御系メッセージ(CID=Basic CID)である帯域要求メッセージやDSA応答(DSA-RSP)メッセージをBS1に送信する。
即ち、MS2は、MACレイヤ処理部22において、CDMA_Allocation-IEメッセージを、DLフレーム解析部22A,PDU解析部22B及びDL制御系メッセージ22C経由でそれぞれ処理し、その処理結果に応じた制御メッセージとして、帯域要求メッセージやDSA応答(DSA-RSP)メッセージを、UL制御系メッセージ処理部22G及びULフレーム構築部22H経由で生成してBS1に送信する。
BS1は、上記DSA-RSPメッセージを正常に受信すると、これに対する応答としてDSA確認(DSA-ACK)メッセージをMS2に送信する。即ち、BS1は、MACレイヤ処理部12において、前記DSA-RSPメッセージを、ULフレーム解析部12B及びフィードバック検出用CRC処理部12Cでの処理によって検出し(5)、MACマネジメントメッセージ解析部12A経由で、当該メッセージに対応する応答(制御系メッセージ)としてDSA-RSPメッセージを生成してBS1へ送信する(6)。
そして、当該DSA-RSPメッセージをMS2が正常に受信することにより、DLについてのDSA処理が完了し、DLのユーザデータ用コネクションが確立される。ここで、図6Bで説明したシーケンスでは、次に、ROHC処理時のフィードバックに用いるULコネクション(フィードバックコネクション)を確立するために、ULについてのDSA処理を実施していたが(ステップS111〜S119)、本例では、ROHC処理機能がMACレイヤに実装され、ROHCフィードバックを制御用の帯域を用いて実施しているため不要になる。
したがって、図5Bに示すように、以後、前記コアネットワーク側からユーザデータ(ストリーミングデータ)がBS1に到着すると(7)、当該データは、クラシファイア12E,PDU生成部12F及びDLフレーム構築部12Gを経由することにより、ユーザデータであることを表すCID=Transport CIDを含むGMHがBS1にて付与されて上述のごとく確立されたDLコネクションを通じてMS2へ転送される(ステップS31)。
一方、MS2は、DLコネクションによるユーザデータの受信中に、MACレイヤ処理部22において、BS1のROHC処理部12Fで生成されてDLフレーム構築部12GによりDLフレームにて送信されたROHCパケット(8)が、DLユーザデータ処理部22Fにて検出、処理されると、ROHCフィードバック処理部22Eにより、当該ROHCパケットの正常/異常受信を表すフィードバックパケット(ROHC-ACK/NACK)を生成する。
即ち、ROHCフィードバック処理部22Eは、図2に示したように、MACヘッダのCIDフィールドに、ユーザデータであることを表すTransport CIDではなく制御系メッセージであることを表すBasic CIDを設定するとともに、マネジメントタイプフィールドを未使用の「0xFF」にマスクし、且つ、ペイロードフィールドにROHCフィードバックパケットを格納し、MACヘッダを除く各フィールドをCRC演算した結果を付加することにより、フィードバックパケットを生成する。その際、図3に示したように、ペイロードフィールドには、DLのユーザデータコネクションのCID(Transport CID)を付与するのが好ましい。
そして、MS2は、生成した上記フィードバックパケットを、ULフレーム構築部22Hを通じてULバーストにてBS1へ送信するために、BS1からのUL-MAPで指定されたULのコンテンション領域を用いてUL帯域の割り当てを要求し、BS1は、その要求に応じてUL帯域(ULバースト)をUL-MAPによりMSに割り当てる(ステップS32〜S36)。これにより、MS2は、割り当てられたULバーストを用いて前記フィードバックパケットをBS1に送信する(ステップS37)。
一方、BS1では、図4に示したフローチャートに従って動作することにより、MS2から送信された上記フィードバックパケットをMACレイヤ処理部12にて受信、検出する。即ち、ULフレーム解析部12B,フィードバック検出用CRC処理部12C及びフィードバックヘッダ解析部12Dにより、受信PDUに、Basic CIDが使用されていて、且つ、CRC演算結果がOKである(より好ましくは、検出精度向上のためにマネジメントタイプフィールドがマスクされていることも検出条件)場合に、当該PDUがフィードバックパケットであると判断する(9)。
そして、当該フィードバックパケットは、ROHC処理部12Fへ転送され、ROHC処理部12Fは、当該フィードバックパケットのACK/NACK(10)に応じてROHCのステートマシン処理を実施して、DLのユーザデータ(PDU)のヘッダ圧縮率を変更又は維持する。
以上のように、本実施形態によれば、MS2は、ユーザデータ用のDLコネクション(つまりはDLのデータチャネル)を通じてBS1から受信したROHCパケットに対する応答(フィードバックパケット)を、ユーザデータ用ではなく制御系メッセージ用のULコネクション(つまりは制御チャネル)を用いて送信することができるので、フィードバックパケットのためだけにユーザデータ用のULコネクションを確立してUL帯域を確保する必要がなく、BS1はDSA処理による追加のULサービスフローを発生することがない。また、MS2も余分なDSAを処理する必要が無くなる。
以上のように、本実施形態によれば、MS2は、ユーザデータ用のDLコネクション(つまりはDLのデータチャネル)を通じてBS1から受信したROHCパケットに対する応答(フィードバックパケット)を、ユーザデータ用ではなく制御系メッセージ用のULコネクション(つまりは制御チャネル)を用いて送信することができるので、フィードバックパケットのためだけにユーザデータ用のULコネクションを確立してUL帯域を確保する必要がなく、BS1はDSA処理による追加のULサービスフローを発生することがない。また、MS2も余分なDSAを処理する必要が無くなる。
(1)即ち、MS2のMACレイヤにROHC用処理機能を設け、フィードバックパケットの追加処理を行ない、BS1のMACレイヤにROHC用処理機能を設け、特殊なフィードバックパケットの判定処理をすることにより、ROHCのフィードバック処理を高速化することができる。
(2)また、BS1のMACレイヤのROHC用処理機能内にCRC演算機能を設け、ULでフィードバックされたパケットに添付したCRC結果を演算する処理をすることにより、WiMAX標準で処理定義済みのマネジメントメッセージタイプ情報に加えて新たなタイプ情報を定義することなく、ROHCのフィードバックパケットであることを確認することができる。
(2)また、BS1のMACレイヤのROHC用処理機能内にCRC演算機能を設け、ULでフィードバックされたパケットに添付したCRC結果を演算する処理をすることにより、WiMAX標準で処理定義済みのマネジメントメッセージタイプ情報に加えて新たなタイプ情報を定義することなく、ROHCのフィードバックパケットであることを確認することができる。
(3)さらに、MS2のMACレイヤのROHC用処理機能内にCRC演算機能を設け、ダウンリンクで受けたROHC指定されているユーザパケットの状態からフィードバックパケットを生成したものに対して演算を行ない、そのCRC結果を添付したパケットをフィードバックパケットとしてアップリンクに転送する処理をすることにより、ROHCのフィードバックパケットであることを通知することができる。
(4)また、BS1のMACレイヤのROHC用処理機能内にCRC演算機能を設け、更にメッセージタイプと区別できる処理をすることにより、ROHCのフィードバックパケットと、本来のWiMAX標準の制御系メッセージとを正しく確実に分離することができる。
(5)さらに、BS1のMACレイヤに、Transport CIDとBasic CIDとを組み合わせるデータベースを設け、フィードバックされてきたパケット内のBasic CIDを確認することで、組み合わされているTransport CID(つまりは下りデータチャネル)を確認することができる。
(5)さらに、BS1のMACレイヤに、Transport CIDとBasic CIDとを組み合わせるデータベースを設け、フィードバックされてきたパケット内のBasic CIDを確認することで、組み合わされているTransport CID(つまりは下りデータチャネル)を確認することができる。
(6)また、BS1のMACレイヤに、コアネットワークから受信したユーザデータを分類(クラシファイア)し、フィードバックパケットからROHCの状態を変更し、それに応じた処理(ヘッダ圧縮処理)を実施したパケットをMS2に送信する機能を具備することで、フィードバックの準備処理を行なうことができる。
(7)さらに、フィードバックパケットのマネジメントメッセージタイプフィールドを0xFFに設定して、本来のWiMAX標準のメッセージタイプをマスクすることで、受信側(BS)において安定した判断をすることができる。
(7)さらに、フィードバックパケットのマネジメントメッセージタイプフィールドを0xFFに設定して、本来のWiMAX標準のメッセージタイプをマスクすることで、受信側(BS)において安定した判断をすることができる。
(8)また、フィードバックパケットにTransport CIDを挿入することで、Basic CIDからテーブル検索するだけでなく、単純にそのCIDを取得するだけで、どのサービスフロー(ユーザーデータ)のフィードバックパケットかを容易に判断することができる。
(9)さらに、CRC演算を、マネジメントメッセージタイプフィールド(0xFF領域)からペイロードフィールド(フィードバックパケット)までの範囲で実施し、その結果を添付することで、ヘッダフィールド(GMH)への影響を回避することができる。
(9)さらに、CRC演算を、マネジメントメッセージタイプフィールド(0xFF領域)からペイロードフィールド(フィードバックパケット)までの範囲で実施し、その結果を添付することで、ヘッダフィールド(GMH)への影響を回避することができる。
以上から、例えば、少なくとも以下に示す時間的な効果、帯域的な効果、実装的な効果のいずれかが得られる。
(時間的な効果)
例えば、ネットワークAAA(Authentication,Authorization,and Accounting)サーバへの通信が片道5msと考えて、DSA(片道分)の処理が12ms程度かかるとすると、1台のBS1に一度に512台のMS2が接続して、全部のMS2が接続完了するためには、12×512=6,144msの2倍(UL及びDL分)、つまり約12秒かかってしまうところが、本実施形態では、その半分の約6秒で完了することが可能となる。
(時間的な効果)
例えば、ネットワークAAA(Authentication,Authorization,and Accounting)サーバへの通信が片道5msと考えて、DSA(片道分)の処理が12ms程度かかるとすると、1台のBS1に一度に512台のMS2が接続して、全部のMS2が接続完了するためには、12×512=6,144msの2倍(UL及びDL分)、つまり約12秒かかってしまうところが、本実施形態では、その半分の約6秒で完了することが可能となる。
(帯域的な効果)
また、ユーザデータの転送に利用可能な全帯域を20Mbps(制御メッセージ用の帯域は別)として、1台のBS2に512台のMS2が接続する場合、50Kbpsの1200バイトのDLデータが流れるとすると、1秒間には、
(50×1024/8)バイト/1200バイト=5.3(パケット/秒)
のパケットが流れることになる。このパケットそれぞれにフィードバックパケット(約80バイトと仮定する)が発生するとして、512台のMS2すべての帯域を計算すると、
5.3(パケット)×80(バイト)×512×8=1.7Mbps
となる。これが、ULに必要な帯域となるが、通常、制御メッセージ用の帯域は確保されているので、これ以外に帯域を割り当てなければならなくなり、20Mbpsのユーザ帯域は、単純に20−1.7=18.3Mbpsに減少してしまう。これに対し、上述した実施形態では、1.7Mbpsの帯域は制御メッセージ用の帯域を利用するので、20Mbpsのすべてをユーザデータ転送用に使用できることになる。
また、ユーザデータの転送に利用可能な全帯域を20Mbps(制御メッセージ用の帯域は別)として、1台のBS2に512台のMS2が接続する場合、50Kbpsの1200バイトのDLデータが流れるとすると、1秒間には、
(50×1024/8)バイト/1200バイト=5.3(パケット/秒)
のパケットが流れることになる。このパケットそれぞれにフィードバックパケット(約80バイトと仮定する)が発生するとして、512台のMS2すべての帯域を計算すると、
5.3(パケット)×80(バイト)×512×8=1.7Mbps
となる。これが、ULに必要な帯域となるが、通常、制御メッセージ用の帯域は確保されているので、これ以外に帯域を割り当てなければならなくなり、20Mbpsのユーザ帯域は、単純に20−1.7=18.3Mbpsに減少してしまう。これに対し、上述した実施形態では、1.7Mbpsの帯域は制御メッセージ用の帯域を利用するので、20Mbpsのすべてをユーザデータ転送用に使用できることになる。
(実装的な効果)
さらに、既存のモバイルWiMAXシステムでは、ROHC処理を適用する場合、MACレイヤの上位レイヤでDLのユーザデータ用コネクションとULのユーザデータ用コネクションとの対応付けを実施する必要があるため、MSとBSの各装置でコンテキストとして保存すべきデータは、
DLのTransport CID=32(ビット)
ULのTransport CID=32(ビット)
Basic CID=32(ビット)
とすると、BSでは、最低でも、32(ビット)×3×512(MS数)=49,152(ビット)、つまり、約6キロバイトのメモリが必要になる(なお、当然、本来であればULのコンテキストも必要になるが、ここでは省略する)。これに対し、上述した実施形態によれば、ULのTransport CIDを不要にすることができ、また、フィードバックパケットの転送に既存のCID(Basic CID)を流用するので、ユーザデータ用のCIDを増やすことがない。したがって、32(ビット)×2×512(MS数)=32,768(ビット)に縮小することが可能となる。
さらに、既存のモバイルWiMAXシステムでは、ROHC処理を適用する場合、MACレイヤの上位レイヤでDLのユーザデータ用コネクションとULのユーザデータ用コネクションとの対応付けを実施する必要があるため、MSとBSの各装置でコンテキストとして保存すべきデータは、
DLのTransport CID=32(ビット)
ULのTransport CID=32(ビット)
Basic CID=32(ビット)
とすると、BSでは、最低でも、32(ビット)×3×512(MS数)=49,152(ビット)、つまり、約6キロバイトのメモリが必要になる(なお、当然、本来であればULのコンテキストも必要になるが、ここでは省略する)。これに対し、上述した実施形態によれば、ULのTransport CIDを不要にすることができ、また、フィードバックパケットの転送に既存のCID(Basic CID)を流用するので、ユーザデータ用のCIDを増やすことがない。したがって、32(ビット)×2×512(MS数)=32,768(ビット)に縮小することが可能となる。
また、ULのサービスフローを発生させないので、UL帯域をBS1で登録、管理する必要がなく、帯域管理のためのデータベースを削減することができる。さらには、BS1での分類処理(クラシファイア)への登録も削減でき、管理が容易になる。
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(C)付記
(付記1)
無線基地局と無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線通信システムにおいて、
前記無線基地局は、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信し、
前記無線端末は、
前記下りデータチャネルにて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、
前記無線基地局は、
前記制御チャネルの受信データから前記返信データを検出し、
当該返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御することを特徴とする、無線通信制御方法。
(付記2)
前記無線端末は、
前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加して前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、
前記無線基地局は、
前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なうことを特徴とする、付記1記載の無線通信制御方法。
(付記3)
前記無線端末は、
前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を付与し、
前記無線基地局は、
当該情報を確認することにより前記返信データの検出を確認することを特徴とする、付記2記載の無線通信制御方法。
(付記4)
前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、付記2又は3に記載の無線通信制御方法。
(付記5)
前記無線端末は、
前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信し、
前記無線基地局は、
前記返信データに含まれる前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理することを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の無線通信制御方法。
(付記6)
前記第1レイヤがメディアアクセスコントロール(MAC)レイヤであり、前記第2レイヤがコンバージェンスサブレイヤであることを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項に記載の無線通信制御方法。
(付記7)
無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線基地局であって、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信する送信手段と、
前記制御データに対する返信データを前記制御チャネルの受信データから検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御する制御手段と
をそなえたことを特徴とする、無線基地局。
(付記8)
前記検出手段は、
前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記無線端末において前記返信データにCRC演算を施した結果が付加された前記返信データを検出するCRC処理部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記7記載の無線基地局。
(付記9)
前記検出手段は、
前記CRC処理部で検出された返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報が付与されているか否かを確認することにより、前記返信データの検出を確認する検出保護部をそなえたことを特徴とする、付記8記載の無線基地局。
(付記10)
前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、付記8又は9に記載の無線基地局。
(付記11)
前記制御手段は、
前記無線端末が前記返信データに含めて送信した前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理することを特徴とする、付記7〜10のいずれか1項に記載の無線基地局。
(付記12)
無線基地局との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線端末であって、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線基地局から受信する受信手段と、
前記受信手段にて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信する送信手段と
をそなえたことを特徴とする、無線端末。
(付記13)
前記送信手段は、
前記無線基地局が、前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なえるように、前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加するCRC処理部をそなえたことを特徴とする、付記12記載の無線端末。
(付記14)
前記送信手段は、
前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を設定する種別情報設定部をそなえたことを特徴とする、付記13記載の無線端末。
(付記15)
前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、付記13又は14に記載の無線端末。
(付記16)
前記送信手段は、
前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信する下りデータチャネル識別情報付与部をそなえたことを特徴とする、付記12〜15のいずれか1項に記載の無線端末。
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
(C)付記
(付記1)
無線基地局と無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線通信システムにおいて、
前記無線基地局は、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信し、
前記無線端末は、
前記下りデータチャネルにて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、
前記無線基地局は、
前記制御チャネルの受信データから前記返信データを検出し、
当該返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御することを特徴とする、無線通信制御方法。
(付記2)
前記無線端末は、
前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加して前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、
前記無線基地局は、
前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なうことを特徴とする、付記1記載の無線通信制御方法。
(付記3)
前記無線端末は、
前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を付与し、
前記無線基地局は、
当該情報を確認することにより前記返信データの検出を確認することを特徴とする、付記2記載の無線通信制御方法。
(付記4)
前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、付記2又は3に記載の無線通信制御方法。
(付記5)
前記無線端末は、
前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信し、
前記無線基地局は、
前記返信データに含まれる前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理することを特徴とする、付記1〜4のいずれか1項に記載の無線通信制御方法。
(付記6)
前記第1レイヤがメディアアクセスコントロール(MAC)レイヤであり、前記第2レイヤがコンバージェンスサブレイヤであることを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項に記載の無線通信制御方法。
(付記7)
無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線基地局であって、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信する送信手段と、
前記制御データに対する返信データを前記制御チャネルの受信データから検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御する制御手段と
をそなえたことを特徴とする、無線基地局。
(付記8)
前記検出手段は、
前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記無線端末において前記返信データにCRC演算を施した結果が付加された前記返信データを検出するCRC処理部をそなえて構成されたことを特徴とする、付記7記載の無線基地局。
(付記9)
前記検出手段は、
前記CRC処理部で検出された返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報が付与されているか否かを確認することにより、前記返信データの検出を確認する検出保護部をそなえたことを特徴とする、付記8記載の無線基地局。
(付記10)
前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、付記8又は9に記載の無線基地局。
(付記11)
前記制御手段は、
前記無線端末が前記返信データに含めて送信した前記下りデータチャネルの識別情報に基づいて、前記下りデータチャネルと前記制御チャネルとの対応関係を管理することを特徴とする、付記7〜10のいずれか1項に記載の無線基地局。
(付記12)
無線基地局との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線端末であって、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線基地局から受信する受信手段と、
前記受信手段にて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信する送信手段と
をそなえたことを特徴とする、無線端末。
(付記13)
前記送信手段は、
前記無線基地局が、前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なえるように、前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加するCRC処理部をそなえたことを特徴とする、付記12記載の無線端末。
(付記14)
前記送信手段は、
前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を設定する種別情報設定部をそなえたことを特徴とする、付記13記載の無線端末。
(付記15)
前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、付記13又は14に記載の無線端末。
(付記16)
前記送信手段は、
前記返信データに前記下りデータチャネルの識別情報を含めて送信する下りデータチャネル識別情報付与部をそなえたことを特徴とする、付記12〜15のいずれか1項に記載の無線端末。
以上詳述したように、本発明によれば、MACレイヤの上位レイヤに属するROHC処理のBSへのフィードバックパケットのためだけにULのデータチャネルを確立することを不要にできるので、無線リソースの有効利用や管理の容易化を図ることが可能となり、無線通信技術分野に極めて有用と考えられる。
Claims (10)
- 無線基地局と無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線通信システムにおいて、
前記無線基地局は、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信し、
前記無線端末は、
前記下りデータチャネルにて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、
前記無線基地局は、
前記制御チャネルの受信データから前記返信データを検出し、
当該返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御することを特徴とする、無線通信制御方法。 - 前記無線端末は、
前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加して前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信し、
前記無線基地局は、
前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なうことを特徴とする、請求項1記載の無線通信制御方法。 - 無線端末との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線基地局であって、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線端末へ送信する送信手段と、
前記制御データに対する返信データを前記制御チャネルの受信データから検出する検出手段と、
前記検出手段で検出した返信データに基づいて前記第2レイヤに属する処理を制御する制御手段と
をそなえたことを特徴とする、無線基地局。 - 前記検出手段は、
前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記無線端末において前記返信データにCRC演算を施した結果が付加された前記返信データを検出するCRC処理部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項3記載の無線基地局。 - 前記検出手段は、
前記CRC処理部で検出された返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報が付与されているか否かを確認することにより、前記返信データの検出を確認する検出保護部をそなえたことを特徴とする、請求項4記載の無線基地局。 - 前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、請求項3又は4に記載の無線基地局。
- 無線基地局との間で、第1レイヤに属する処理として下りデータチャネルを制御チャネルにより確立して、通信を行なう無線端末であって、
前記第1レイヤの上位レイヤである第2レイヤに属する処理に関する制御データを前記下りデータチャネルにて前記無線基地局から受信する受信手段と、
前記受信手段にて前記制御データを受信すると、当該制御データに対する返信データを、前記制御チャネルにて前記無線基地局へ送信する送信手段と
をそなえたことを特徴とする、無線端末。 - 前記送信手段は、
前記無線基地局が、前記制御チャネルからの受信データにCRC演算を施すことにより、前記返信データの検出を行なえるように、前記返信データにCRC演算を施した結果を前記返信データに付加するCRC処理部をそなえたことを特徴とする、請求項7記載の無線端末。 - 前記送信手段は、
前記返信データのペイロード領域に、既存制御データに関して定義済みの種別情報以外の情報を設定する種別情報設定部をそなえたことを特徴とする、請求項8記載の無線端末。 - 前記CRC処理部での前記CRC演算の対象は、ヘッダ領域を除くペイロード領域の一部又は全部であることを特徴とする、請求項8又は9に記載の無線端末。
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