JP5106316B2 - Wireless communication method, wireless communication system, and base station - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信接続によりデータの送受信を行なう無線基地局と複数の無線端末との間における無線通信方法、無線通信システム、および基地局に関する。 The present invention relates to a wireless communication method, a wireless communication system, and a base station between a wireless base station that transmits and receives data through wireless communication connection and a plurality of wireless terminals.
近年、設備制御、交通、流通、環境保全、食・農業、地震モニタリング、医療福祉などを中心とした分野において、無線タグ、Bluetooth、Zigbee等の短距離の無線通信システムによるユビキタスネットワークが普及し始めている。今後、アプリケーションや、サービスなどの開発に伴い、本ネットワークの利用ユーザ数、端末数の増加が期待される。そこで、様々なアプリケーションや、サービスなどをより多くのユーザや端末に提供可能とし、さらに、サービスエリアを拡大できる広域ユビキタスネットワークが注目されている。 In recent years, ubiquitous networks using short-range wireless communication systems such as wireless tags, Bluetooth, and Zigbee have begun to spread in fields centered on equipment control, transportation, distribution, environmental conservation, food / agriculture, earthquake monitoring, medical welfare, etc. Yes. In the future, with the development of applications and services, the number of users and terminals of this network is expected to increase. Therefore, a wide area ubiquitous network that can provide various applications and services to a larger number of users and terminals and can expand the service area has attracted attention.
図5は、広域ユビキタスネットワークの略構成を示すブロック図である。図において、広域ユビキタスネットワークは、データを収集したり、各種サービスを提供したりするサーバ群1と、該サーバ群1が接続されている固定ネットワークである有線ネットワーク2と、該有線ネットワーク2に接続された複数の基地局3と、広域に点在する複数の無線端末4とから構成される。なお、図5には基地局3を1つのみ図示しており、当該基地局3には、複数の無線端末4として、無線端末4−1、4−2、…、4−Nが直接収容されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of a wide area ubiquitous network. In the figure, a wide area ubiquitous network includes a
該広域ユビキタスネットワーク内の無線端末4は、バッテリ駆動され、データの測定や、測定データの送信等の最小限の機能しか有していない低消費電力・低機能の端末が主流である。このため、無線端末4からのトラヒックは、(1)データ量が少ない、(2)送信間隔が比較的長いという特徴を有する。そして、このような無線端末4が1つの基地局3の配下に多数存在することから、トラヒック特性としては、アップリンクのトラヒックが多く存在し、全体のトラヒック量は増大する傾向にある。さらに、該広域ユビキタスネットワークでは、できるだけ多くの無線端末4からのデータを収集することが目的となるため、1台の基地局3にできるだけ多くの無線端末4を効率良く収容する必要がある。従って、該広域ユビキタスネットワークでは、1台の基地局3で多数の低機能な無線端末4を効率良く収容しつつ、高スループット、低伝送遅延時間を実現できるMAC(Medium Access Control)プロトコルが要求される。
The
上記要求条件を満たすMACプロトコルとしては、リソース利用効率が高い集中制御手法の1つである動的スロット割当(DSA:Dynamic Slot Assignment)方法が知られている。該動的スロット割当では、基地局が無線端末からの要求に応じた帯域(スロット)を動的に割り当てるものである。 As a MAC protocol that satisfies the above requirements, a dynamic slot assignment (DSA) method, which is one of centralized control methods with high resource utilization efficiency, is known. In the dynamic slot allocation, a base station dynamically allocates a band (slot) according to a request from a wireless terminal.
図6は、TDMA−TDD(Time Division Multiple Access-Time Division Duplex)におけるMACフレームの一例を示す概念図である。MACフレームは、固定長(一定時間)であり、下りリンクと上りリンクとの2つに分かれ、下りリンクは、報知区間とデマンドアサイン区間、上りリンクは、デマンドアサイン(DA)区間とランダムアクセス(RA)区間で構成される。デマンドアサイン区間は、無線端末、あるいは無線リンク毎の帯域割当領城であり、コンテンションフリーでアクセス可能な領域である。一方、ランダムアクセス区間は、複数の無線端末が使用する領域であり、コンテンションベースのアクセス領域であり、複数のRchスロットから構成される。
また、データや、制御情報などを送受信するために、Bch(Broadcast control channel:ブロードキャスト制御チャネル)、Fch(Frame control channel:フレーム制御チャネル)、RFch(Random access Feedback channel:ランダムアクセスフィードバックチャネル)、Cch(Control channel:制御チャネル)、Dch(Data channel:データチャネル)、Rch(Random access channel:ランダムアクセスチャネル)のチャネルが使用される。Bchは、無線端末に基地局の属性(基地局ID、フレーム番号等)を報知するために、Fchは、無線端末単位あるいは無線リンク単位でスロット割当を行うデマンドアサイン区間での無線端末毎あるいは無線リンク毎の帯域割当に関する情報(例えば、帯域を割り当てた無線端末あるいは無線リンクを特定可能なID、割当位置、割当量等)を通知するために、RFchは、ランダムアクセス情報(前フレームのランダムアクセス結果、本フレームでのランダムアクセスの開始位置及びスロット数等)を通知するために用いられる。Cchは、帯域要求(Resource Request:RREQ)や、ARQ(Automatic Repeat Request)等の無線端末毎あるいは無線リンク毎の制御情報を、Dchは、ユーザデータを送受信するために使用される。Rchは、固定長であり、ランダムアクセスのためのチャネルであり、無線端末が無線リンクに対して上記RREQを送信するために使用される。
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating an example of a MAC frame in TDMA-TDD (Time Division Multiple Access-Time Division Duplex). The MAC frame has a fixed length (fixed time), and is divided into a downlink and an uplink. The downlink is a broadcast section and a demand assignment section, and the uplink is a demand assignment (DA) section and a random access ( RA) section. The demand assignment section is a bandwidth allocation region for each wireless terminal or wireless link, and is an area that can be accessed without contention. On the other hand, the random access section is an area used by a plurality of wireless terminals, is a contention-based access area, and includes a plurality of Rch slots.
In order to transmit / receive data, control information, etc., Bch (Broadcast control channel), Fch (Frame control channel), RFch (Random access Feedback channel), Cch (Control channel: control channel), Dch (Data channel: data channel), and Rch (Random access channel) channels are used. Bch informs the radio terminal of the attributes of the base station (base station ID, frame number, etc.), and Fch is for each radio terminal or radio in the demand assignment section in which slot allocation is performed in units of radio terminals or radio links. In order to notify information on bandwidth allocation for each link (for example, ID, allocation position, allocation amount, etc. that can identify a wireless terminal or a wireless link to which a bandwidth is allocated), RFch uses random access information (random access of the previous frame). As a result, it is used to notify the random access start position and the number of slots in this frame). Cch is used for transmitting / receiving user data and control information for each wireless terminal or each wireless link, such as bandwidth request (Resource Request: RREQ) and ARQ (Automatic Repeat Request). Rch has a fixed length and is a channel for random access, and is used for a radio terminal to transmit the RREQ to the radio link.
上記動的スロット割当(DSA)方法には、無線端末が基地局に対して帯域要求を行うためにランダムアクセスを用いる方法がある。該ランダムアクセス方法は、バースト的に発生する非周期性のデータを柔軟かつ効率よく収容できるため、動的スロット割当方法として広く適用されている。
図7は、従来技術による、ランダムアクセス方法を用いたアップリンクのデータ送信シーケンスの一例を示すシーケンス図である。図示の例では、基地局3は、MACフレームの先頭から順にBch、Fch、RFchを送信する。基地局3の配下の無線端末4は、RFchを受信することで、そのフレームでのランダムアクセスの開始位置、Rchスロット数を知ることができる。
As the dynamic slot allocation (DSA) method, there is a method in which a wireless terminal uses random access to make a bandwidth request to a base station. The random access method is widely applied as a dynamic slot allocation method because it can flexibly and efficiently accommodate non-periodic data generated in a burst manner.
FIG. 7 is a sequence diagram illustrating an example of an uplink data transmission sequence using a random access method according to the related art. In the illustrated example, the
無線端末4は、データを送信する場合、送信データのための帯域を要求するために無線端末あるいは無線リンクを特定するIDを含むRREQをRchで送信する。このとき、無線端末4は、Exponentialバックオフアルゴリズムに基づいた送信待機時間、すなわち待機するRch数、であるバックオフ時間を他の無線端末との衝突を回避するために自律的に決定する。ここで、バックオフ時間の開始をバックオフ制御の開始とする。無線端末4は、バックオフ時間が完了した時点で、RREQを待機完了直後のRchスロットで送信する。もし、このRchが、他の無線端末からのRchと衝突した場合、無線端末4は、Exponentialバックオフアルゴリズムを適用してRREQを再送する。なお、この再送要否の判断は、無線端末4が次フレームのRFchを受信し、RFch中のランダムアクセス結果を参照することにより行われる。基地局3では、RREQを正しく受信できた場合に、次フレームのRFchでRREQの受信成功した無線端末あるいは無線リンクを特定するIDを通知し、RREQから帯域要求値に相当するDchを割り当てる。また、該Dchを割り当てた次のフレームにおいて、該Dchに対する到達確認を無線端末4に送信するためのARQ用のCchを割り当てる。
しかしながら、上述したアップリンクのデータ送信方法では、特に、該広域ユビキタスネットワークのように、基地局3の配下に多数の無線端末4−1、4−2、…、4−Nが存在する場合、ランダムアクセス区間へのRREQ送信時に、ランダムアクセス区間へのアクセスが増加し、Rchの衝突に伴うオーバーヘッドが増加するという問題がある。
このオーバーヘッドは、Exponentialバックオフアルゴリズムに基づいた送信待機時間であり、伝送特性を劣化させる要因となっている。
したがって、上述のアップリンクのデータ送信方法では、ランダムアクセス区間のトラヒック状況に伝送特性が大きく依存するため、伝送遅延時間を保証するためのランダムアクセスの制御が必要となる。
ここで、伝送遅延時間が要求されるトラヒックを優先クラスとし、伝送遅延時間が要求されていないトラヒックを非優先クラスとする。ランダムアクセスを制御する方法として、ランダムアクセス区間のアクセスパラメータである初期バックオフウィンドウ(IBW:Initial Back off Window)サイズを非優先クラスよりも小さい値に設定することで、優先制御を実現する方法(例えば、IEEE802.11e)がある。しかし、この優先制御では、制御パラメータがサービスクラス毎に固定であり、トラヒック状況が全く考慮されないため、遅延時間を保証することが難しいという問題がある。
However, in the uplink data transmission method described above, in particular, when there are a large number of wireless terminals 4-1, 4-2,..., 4-N under the
This overhead is a transmission standby time based on the exponential back-off algorithm, and is a factor that degrades transmission characteristics.
Therefore, in the above-described uplink data transmission method, since transmission characteristics greatly depend on the traffic situation in the random access section, it is necessary to control random access to guarantee the transmission delay time.
Here, traffic requiring transmission delay time is set as a priority class, and traffic not requiring transmission delay time is set as a non-priority class. As a method for controlling random access, a method for realizing priority control by setting an initial back off window (IBW) size, which is an access parameter of a random access section, to a value smaller than that of a non-priority class ( For example, IEEE 802.11e). However, this priority control has a problem that it is difficult to guarantee the delay time because the control parameter is fixed for each service class and the traffic situation is not considered at all.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ランダムアクセスベースでの通信の優先制御において、優先トラヒックの伝送遅延時間を保証する無線通信方法、無線通信システム、および基地局を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to provide a wireless communication method, a wireless communication system, and a wireless communication method for guaranteeing a transmission delay time of priority traffic in priority control of communication on a random access basis. And to provide a base station.
上記問題を解決するために、本発明にかかる無線通信方法は、複数の端末局が共通の無線回線により基地局と接続され、前記基地局が、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当済みの帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、前記ランダムアクセス区間で受信した前記端末局からの帯域割当要求信号に対して、要求分の前記上り通信用帯域を前記デマンドアサイン区間に割り当て、この割り当てられた前記デマンドアサイン区間の帯域で前記端末局から送信される伝送データを受信し、前記端末局が、送信データが発生した場合、前記帯域割当要求信号を前記ランダムアクセス区間で送信し、前記端末局からデータ伝送時間として要求されている要求値に基づく伝送遅延時間で前記送信データを前記デマンドアサイン区間で送信する無線通信方法であって、前記基地局の測定区間測定部が、所定の測定区間に基づく測定時間を測定し、前記基地局の要求時間算出部が、前記測定区間に相当する要求時間を、前記伝送データの前記要求値に基づいて算出し、前記基地局の平均値算出部が、前記測定区間および前記要求時間の平均値算出区間における、それぞれ平均測定時間および平均要求時間を算出し、前記基地局のランダムアクセス領域長算出部が、前記ランダムアクセス区間のスケジューリングフレームを検出した場合、複数のフレームから構成されるスケジューリング周期における平均割当ランダムアクセス領域長を算出し、前記平均測定時間、前記平均要求時間および前記平均割当ランダムアクセス領域長に基づき、前記スケジューリング周期におけるランダムアクセス領域長を決定し、前記基地局のランダムアクセス領域長割当部は、前記ランダムアクセス領域長に基づき、フレーム単位での割当ランダムアクセス領域長を決定することを特徴とする。 In order to solve the above problem, a radio communication method according to the present invention includes a plurality of terminal stations connected to a base station by a common radio channel, and the base station has a bandwidth for uplink communication in a radio frame in the radio channel. The allocated bandwidth is managed as a demand assignment section, the remaining bandwidth is managed as a random access section, and the bandwidth for requesting uplink allocation from the terminal station received in the random access section is the requested bandwidth for uplink communication. the assignment to the demand assignment period, receives the transmission data transmitted in the band of the allocated the demand assignment period from the terminal station, the terminal station, if the transmit data is generated, the band allocation request signal the random transmit an access interval, the transmission delay time based on required value which is required as the data transmission time from the terminal station In the wireless communication method for transmitting the transmission data in the demand assignment section, the measurement section measurement unit of the base station measures a measurement time based on a predetermined measurement section, the request time calculation unit of the base station, A request time corresponding to the measurement interval is calculated based on the request value of the transmission data, and an average value calculation unit of the base station performs average measurement in the measurement interval and the average value calculation interval of the request time, respectively. When the random access area length calculation unit of the base station detects a scheduling frame in the random access section, the average allocated random access area length in a scheduling period composed of a plurality of frames is calculated. Calculate the average measurement time, the average request time, and the average allocated random access area length. The random access area length in the scheduling period is determined, and the random access area length allocation unit of the base station determines the allocated random access area length in units of frames based on the random access area length. To do.
また、本発明にかかる無線通信方法は、前記基地局が、前記無線フレームにおける前記ランダムアクセス区間の占有率に基づく最大値および最小値と前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長とを比較し、前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長が、前記最大値より大きい場合、前記最大値を前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長に変更し、決定された前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長が、前記最小値より小さい場合、前記最小値を前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長に変更することを特徴とする。 In the radio communication method according to the present invention, the base station compares a maximum value and a minimum value based on an occupation rate of the random access section in the radio frame with the allocated random access area length in the frame unit. When the allocated random access area length in the frame unit is larger than the maximum value, the maximum value is changed to the allocated random access area length in the frame unit, and the determined allocation in the frame unit is determined. When the random access area length is smaller than the minimum value, the minimum value is changed to the allocated random access area length in the frame unit.
また、本発明にかかる無線通信方法は、前記基地局が、前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定する際、「(前記平均測定時間/前記平均要求時間)×前記平均ランダムアクセス領域長」に従い、前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定することを特徴とする。 Further, in the wireless communication method according to the present invention, when the base station determines the random access area length in the scheduling period, “(the average measurement time / the average required time) × the average random access area length” The random access area length in the scheduling period is determined according to the following.
また、本発明にかかる無線通信方法は、前記基地局が、前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定する際、前記平均測定時間が所定の上限閾値より大きい場合、前記平均ランダムアクセス領域長を2倍したものを前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長と決定し、前記平均測定時間が所定の下限閾値より小さい場合、前記平均ランダムアクセス領域長を1/2倍したものを前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長と決定することを特徴とする。 Further, the wireless communication method according to the present invention is such that, when the base station determines the random access area length in the scheduling period, the average random access area length is set when the average measurement time is larger than a predetermined upper limit threshold. When the average measurement time is smaller than a predetermined lower threshold, the average random access area length is halved to determine the random access area length in the scheduling period. The random access area length is determined.
また、本発明にかかる無線通信方法は、前記基地局が、前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定する際、想定される前記スケジューリング周期における前記平均割当ランダムアクセス領域長の2倍よりも小さい値である所定の固定値が設定され、前記平均測定時間が前記上限閾値以下で、かつ、前記平均要求時間より大きい場合、前記平均割当ランダムアクセス領域長に前記固定値を加えたものを前記スケジューリング周期に対応する前記ランダムアクセス領域長と決定し、前記平均測定時間が前記平均要求時間以下で、かつ、前記下限閾値より大きい場合、前記平均割当ランダムアクセス領域長から前記固定値を差し引いたものを前記スケジューリング周期に対応する前記ランダムアクセス領域長と決定することを特徴とする。 In the wireless communication method according to the present invention, when the base station determines the random access area length in the scheduling period, the wireless communication method is smaller than twice the average allocated random access area length in the expected scheduling period. When a predetermined fixed value, which is a value, is set, and the average measurement time is less than or equal to the upper limit threshold and greater than the average request time, the scheduling value is obtained by adding the fixed value to the average allocated random access area length The random access area length corresponding to a cycle is determined, and when the average measurement time is equal to or less than the average request time and larger than the lower limit threshold, the average assigned random access area length is subtracted the fixed value. The random access area length corresponding to the scheduling period is determined And wherein the door.
また、本発明にかかる無線通信方法は、前記基地局が、前記測定時間として、前記端末局においてデータが発生した時点から、前記伝送データを受信するまでの時間を計測することを特徴とする。 The radio communication method according to the present invention is characterized in that the base station measures the time from when data is generated at the terminal station until the transmission data is received as the measurement time.
また、本発明にかかる無線通信方法は、前記基地局が、前記測定時間として、前記端末局においてデータが発生した時点から、前記帯域割当要求信号を受信するまでの時間を計測することを特徴とする。 The radio communication method according to the present invention is characterized in that the base station measures, as the measurement time, a time from when data is generated in the terminal station until reception of the band allocation request signal. To do.
また、本発明にかかる無線通信方法は、前記基地局が、前記測定時間として、前記端末局において最初のバックオフ制御が開始した時点から、前記帯域割当要求信号を受信するまでの時間を計測することを特徴とする。 In the radio communication method according to the present invention, the base station measures the time from when the first back-off control is started at the terminal station until the band allocation request signal is received as the measurement time. It is characterized by that.
また、本発明にかかる無線通信システムは、複数の端末局が共通の無線回線により基地局と接続され、前記基地局が、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当済みの帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、前記ランダムアクセス区間で受信した前記端末局からの帯域割当要求信号に対して、要求分の前記上り通信用帯域を前記デマンドアサイン区間に割り当て、この割り当てられた前記デマンドアサイン区間の帯域で前記端末局から送信される伝送データを受信し、前記端末局が、送信データが発生した場合、前記帯域割当要求信号を前記ランダムアクセス区間で送信し、前記端末局からデータ伝送時間として要求されている要求値に基づく伝送遅延時間で前記送信データを前記デマンドアサイン区間で送信する無線通信システムであって、所定の測定区間に基づく測定時間を測定する前記基地局の測定区間測定部と、前記測定区間に相当する要求時間を、前記伝送データの前記要求値に基づいて算出する前記基地局の要求時間算出部と、前記測定区間および前記要求時間の平均値算出区間における、それぞれ平均測定時間および平均要求時間を算出する前記基地局の平均値算出部と、前記ランダムアクセス区間のスケジューリングフレームを検出した場合、複数のフレームから構成されるスケジューリング周期における平均割当ランダムアクセス領域長を算出し、前記平均測定時間、前記平均要求時間および前記平均ランダムアクセス領域長に基づき、前記スケジューリング周期におけるランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長算出部と、前記ランダムアクセス領域長に基づき、フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長割当部とを有することを特徴とする。 In the wireless communication system according to the present invention, a plurality of terminal stations are connected to a base station through a common wireless channel, and the base station is assigned a band among uplink communication bands in a radio frame in the wireless channel. For the bandwidth assignment request signal from the terminal station received in the random access section, the requested bandwidth for the uplink communication is assigned to the demand assignment section. assignment, receives transmission data transmitted in the band of the allocated the demand assignment period from the terminal station, the terminal station, if the transmit data is generated, the band allocation request signal in the random access period transmitted, the transmission data in transmission delay time based on required value which is required as the data transmission time from the terminal station A wireless communication system that transmits in the demand assignment section, the measurement section measurement unit of the base station that measures a measurement time based on a predetermined measurement section, and a request time corresponding to the measurement section, the transmission time of the transmission data A request time calculation unit of the base station that calculates based on a request value, and an average value calculation unit of the base station that calculates an average measurement time and an average request time, respectively, in the measurement interval and the average value calculation interval of the request time And, when a scheduling frame in the random access section is detected, an average allocated random access area length in a scheduling period composed of a plurality of frames is calculated, and the average measurement time, the average request time, and the average random access area length Based on the random access area in the scheduling period A base station random access area length calculation unit for determining the base station, and a base station random access area length allocation unit for determining the allocation random access area length in frame units based on the random access area length. It is characterized by.
また、本発明にかかる基地局は、複数の端末局と共通の無線回線により接続され、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当済みの帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、前記ランダムアクセス区間で受信した前記端末局からの帯域割当要求信号に対して、要求分の前記上り通信用帯域を前記デマンドアサイン区間に割り当て、この割り当てられた前記デマンドアサイン区間の帯域で前記端末局から送信される伝送データを受信する基地局であって、所定の測定区間に基づく測定時間を測定する前記基地局の測定区間測定部と、前記測定区間に相当する要求時間を、前記伝送データの、前記端末局からデータ伝送時間として要求されている要求値に基づいて算出する前記基地局の要求時間算出部と、前記測定区間および前記要求時間の平均値算出区間における、それぞれ平均測定時間および平均要求時間を算出する前記基地局の平均値算出部と、前記ランダムアクセス区間のスケジューリングフレームを検出した場合、複数のフレームから構成されるスケジューリング周期における平均割当ランダムアクセス領域長を算出し、前記平均測定時間、前記平均要求時間および前記平均ランダムアクセス領域長に基づき、前記スケジューリング周期におけるランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長算出部と、前記ランダムアクセス領域長に基づき、フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長割当部とを有することを特徴とする。
Further, the base station according to the present invention is connected to a plurality of terminal stations through a common radio channel, and the allocated band among the uplink communication bands in the radio frame in the radio channel is used as the demand assign section and the remaining bands are used. In response to a bandwidth allocation request signal from the terminal station that is managed as a random access section and received in the random access section, the requested uplink communication band is allocated to the demand assignment section, and the allocated demand assignment A base station that receives transmission data transmitted from the terminal station in a band of a section, the measurement section measurement unit of the base station that measures a measurement time based on a predetermined measurement section, and a request corresponding to the measurement section said base of time, of the transmission data, is calculated on the basis of the required value which is required as the data transmission time from the terminal station A request time calculation unit, an average value calculation unit of the base station that calculates an average measurement time and an average request time in the measurement interval and an average value calculation interval of the request time, respectively, and a scheduling frame of the random access interval If detected, an average allocated random access area length in a scheduling period composed of a plurality of frames is calculated, and a random access area in the scheduling period is calculated based on the average measurement time, the average request time, and the average random access area length. A random access area length calculation unit for the base station that determines a length; and a random access area length allocation unit for the base station that determines the allocated random access area length in units of frames based on the random access area length. It is characterized by that.
本発明によれば、優先クラスの測定時間と要求時間に応じて、ランダムアクセス領域長(すなわち、Rchスロット数)を動的に制御することができ、要求値が設定されている優先クラスの伝送遅延時間を保証することができる。
また、本発明によれば、優先的に確保されるランダムアクセス領域が存在することから、非優先クラスの遅延時間特性を改善することができる。
According to the present invention, the random access area length (that is, the number of Rch slots) can be dynamically controlled according to the measurement time and request time of the priority class, and transmission of the priority class in which the request value is set. Delay time can be guaranteed.
Furthermore, according to the present invention, since there is a random access area that is secured preferentially, the delay time characteristics of the non-priority class can be improved.
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。本発明の一実施形態にかかる無線通信システムでは、平均伝送遅延時間を保証するため、優先クラスにおいて測定区間の測定を行い、要求値の測定区間に相当する要求時間を算出し、これらの平均値である平均測定時間および平均要求時間に応じてランダムアクセス領域長、すなわち、Rchスロット数(ランダムアクセス領域長)を動的に制御するものである。これは、平均伝送遅延時間が要求されている優先クラスのデータ伝送において、データ伝送に要した時間(平均測定時間)と、平均伝送遅延時間として要求されている要求値に基づく時間(平均要求時間)に応じて、帯域割当要求信号であるRREQのランダムアクセス領域長を動的に制御し、平均伝送遅延時間を保証するものである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the radio communication system according to the embodiment of the present invention, in order to guarantee the average transmission delay time, the measurement interval is measured in the priority class, the request time corresponding to the measurement interval of the request value is calculated, and these average values are calculated. The random access area length, that is, the number of Rch slots (random access area length) is dynamically controlled according to the average measurement time and average request time. This is based on the time required for data transmission (average measurement time) and the time based on the required value requested as the average transmission delay time (average request time) in the priority class data transmission for which the average transmission delay time is required. ), The random access area length of RREQ, which is a band allocation request signal, is dynamically controlled to guarantee an average transmission delay time.
図1は、本発明の実施形態による無線通信システムの構成を示すブロック図である。なお、図6に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。本発明にかかる無線通信システムは、基地局3により、異なるQoS(Quality of Service)を提供する複数のサービスクラスが定義され、サービスクラス毎に異なる条件が設定されている。なお、サービスクラスとは、無線通信を利用したサービス毎のQoSのレベルを判定するための指標であり、トラヒックの種類に応じて、平均伝送遅延時間、スループット、遅延ゆらぎ、パケットエラー率などによって決定される。
本実施の形態にかかる基地局30は、平均伝送遅延時間をこのQoSの判定尺度とし、例えば、サービスクラス1を優先クラス、サービスクラス2を非優先クラスとして管理し、優先クラスにおける要求値(平均伝送遅延時間)を10秒以下に設定し、非優先クラスはベストエフォートとする処理を行う。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. Note that portions corresponding to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the wireless communication system according to the present invention, a plurality of service classes that provide different quality of service (QoS) are defined by the
The base station 30 according to the present embodiment uses the average transmission delay time as a criterion for determining this QoS, and manages, for example, the
基地局30は、無線端末(端末局)4−1〜4−N(以下、無線端末を代表して説明する場合、無線端末4のように記載する)と共通の無線回線により接続され、無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当済みの帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理する。基地局30は、ランダムアクセス区間で受信した無線端末4からの帯域割当要求信号(RREQ)に対して、要求分の上り通信用帯域をデマンドアサイン区間に割り当て、この割り当てられたデマンドアサイン区間の帯域で無線端末4から送信される伝送データを受信する。
基地局30は、無線端末4から送信される信号(RREQのRch等)や伝送データ(Dch等)の受信状況を、サービスクラス毎に管理し、図1に示すとおり、測定部300、Rch数算出部310、Rch数範囲判定部320、およびRch割当部330を有する。基地局30は、測定部300、Rch数算出部310およびRch数範囲判定部320においてRch数を決定し、Rch割当部330においてRch数に該当する帯域を優先的に確保し、MACフレーム内の報知区間,デマンドアサイン区間,ランダム区間の割当を行う。基地局30は、Rch数の算出・決定・確保のタイミングとして、複数フレーム(Nフレーム)まとめてRchをスケジューリングする。すなわち、基地局30は、Nフレーム間隔に設定されているRchスケジューリングフレームを検出し、Rchスケジューリング周期でRchスケジューリングを実行する。
The base station 30 is connected to a wireless terminal (terminal station) 4-1 to 4 -N (hereinafter, described as a
The base station 30 manages the reception status of a signal (RREQ Rch, etc.) and transmission data (Dch, etc.) transmitted from the
測定部300は、測定区間測定部31、要求時間算出部32、Rchカウント部33、平均値算出部34、記憶部35を含む。
The
測定区間測定部31は、無線端末4から送信されるデータの伝達における所定の測定区間の測定時間を計測し、測定時間を記憶部35に記憶する。この測定区間は、所定のイベントを基点として測定区間測定部31において規定されており、例えば、無線端末4でのデータ発生時点、無線端末4でのバックオフ制御の開始時点、バックオフ制御の終了時点(すなわち基地局30でのRch(RREQ)の受信時点)、基地局30でのデータ受信時点等がある。測定区間測定部31は、このようなイベントを用いて規定された測定区間を計測する。測定区間としては、例えば、(1)無線端末4でのデータ発生から基地局30でのデータ受信までの区間(伝送遅延時間に相当)、(2)無線端末4でのデータ発生から基地局30でのRch(RREQ:帯域割当要求信号)受信までの区間、(3)無線端末4でのバックオフ制御の開始から基地局30でのRch(RREQ)受信までの区間等がある。本実施の形態において、測定区間測定部31は、(1)として規定される測定区間の測定時間を測定する。
The measurement
要求時間算出部32は、測定区間測定部31で規定されている測定区間に相当する要求時間であり、無線端末4からデータ伝送時間として要求されている要求値に基づいて算出する。本実施の形態において、要求値は、サービスクラス毎に設定されている平均伝送遅延時間であって、優先クラスにおいては10秒以下と設定されている。また、非優先クラスにおいてはベストエフォート処理が施されるため、要求値は設定されていない。よって、本実施の形態において、基地局30により要求時間や平均要求時間が算出され、Rchが優先的に割り当てられる優先方法が適用される対象は、優先クラスの伝送データである。
The request
なお、要求時間は、上述の測定区間に応じて規定される算出方法が異なり、上記(1)の測定区間において、要求時間は、上述のとおり要求値そのものである。上記(2)の測定区間において、要求時間は、要求値から平均Dch割当時間(データ受信時間からRREQ受信時間を差し引いた時間の平均)を差し引いたものである。上記(3)の測定区間において、要求時間は、要求値から平均バッファリング時間(バックオフ制御の開始時間からデータ生成時間を差しい引いた時間の平均値)と平均Dch割当時間を差し引いたものである。 In addition, the calculation method prescribed | regulated according to the above-mentioned measurement area differs in request | requirement time, and in the measurement area of said (1), request | requirement time is a request value itself as above-mentioned. In the measurement section (2) above, the required time is obtained by subtracting the average Dch allocation time (the average of the time obtained by subtracting the RREQ reception time from the data reception time) from the request value. In the measurement section of (3) above, the required time is obtained by subtracting the average buffering time (the average value of the backoff control start time minus the data generation time) and the average Dch allocation time from the required value. It is.
Rchカウント部33は、平均値算出部34が平均値を算出するために用いる平均値算出区間Mにおいて、基地局30により割当られているRch数をカウントし、カウントしたRch数を記憶部35に記憶する。
The
平均値算出部34は、記憶部35から測定区間測定部31により測定された測定時間、要求時間算出部32により算出された要求時間を呼び出し、複数のフレームから構成される所定長の平均値算出区間Mにおける、測定時間の平均値(平均測定時間)、および要求時間の平均値(平均要求時間)を算出する。
The average
記憶部35は、測定区間測定部31により測定された測定時間、要求時間算出部32により算出された要求時間、Rchカウント部33によりカウントされたRch数、および平均値算出部34により算出された平均測定時間および平均要求時間を記憶する。
The
Rch数算出部310は、記憶部35に記憶されている過去の平均測定時間、平均要求時間およびRch数に基づき、Rchスケジューリング周期における平均割当Rch数(平均割当ランダムアクセス領域長)を算出する。本実施の形態において、Rch数算出部310は、平均測定時間の算出期間内(平均値算出区間M)に割り当てられたRchの総数をRchスケジューリング周期で平均することにより、平均割当Rch数を算出する。つまり、Rch数算出部310は、Rchスケジューリング周期を示すRchスケジューリングフレームを検出した場合、平均値算出区間M分のカウントされたRch数を記憶部35から読み出し、平均割当Rch数を算出する。よって、Rch数算出部310は、例えば、Rchスケジューリング周期N=200フレームであった場合、平均測定時間を算出するための平均値算出区間M=1000フレームとしてRchカウント部33によりカウントされたRch数=15000を用いて、以下の式1に基づき平均割当Rch数を算出する。
The Rch
なお、Rchカウント部33によりカウントされたRch数には、残帯域によるRchの追加数も含まれるものとする。
Note that the number of Rchs counted by the
Rch数算出部310は、算出した平均割当Rch数と、記憶部35から読み出した平均測定時間および平均要求時間を用いて、以下の式2に基づきスケジューリング周期におけるRch数(ランダムアクセス領域長)を算出する。
The Rch
Rch数範囲判定部320は、Rch数算出部310により算出されたRch数に基づき、割当範囲内に収まるようにRch数を決定し、記憶部35に記憶する。本実施の形態において、Rchの割当範囲を定める閾値としては、1フレーム中のRchの占有率の上限値に基づく最大値、および下限値に基づく最小値が予め設定されている。Rch数範囲判定部320は、Rch数算出部310により算出されたRch数を、予め設定されている最大値および最小値と比較することで、割当範囲内に収まるようなRch数を決定する。すなわち、Rch数範囲判定部320は、Rch数算出部310により算出されたRch数が最大値より大きい場合、Rch数を最大値に変更し、Rch数算出部310により算出されたRch数が最小値より小さい場合、Rch数を最小値に変更する。
The Rch number
Rch割当部330は、Rch数範囲判定部320により決定されたRch数に基づき、フレーム単位での割当Rch数(割当ランダムアクセス領域長)を算出し、該当するスロット数を優先的に確保する。本実施の形態において、Rch割当部330は、Rch数範囲判定部320により決定されたRch数に基づき各フレームに均等に割り当てを行い、均等に割当ができない場合(端数が出る場合)は、最初のフレームから順番に1つずつ、端数分のRch数を割り当てる。例えば、Rchスケジューリング周期がN=10フレームであって、Rch数範囲判定部320により決定されたRch数が102である場合、最初の2フレームに対してRchを11個、残りのフレームに対してはRchを10個割り当てる。Rch割当部330は、優先的に確保したRch数に基づき、MACフレーム内のランダム区間の割当を行う。なお、Rch割当部330は、割当の際、残帯域がある場合には、Rchの追加割当を行う。
The
無線端末4は、送信データが発生した場合、バックオフ制御を開始し、帯域割当要求信号としてRREQのRchをランダムアクセス区間で送信する。無線端末4は、RREQのRchをランダムアクセス区間内で送信することに成功した場合、基地局30から割り当てられたデマンドアサイン区間で送信データを送信する。
無線端末4は、基地局30に送信データの生成時刻を送信されるデータとともに、バックオフ制御の開始時間をRREQとともに送信する。この情報に基づき、測定区間測定部31は、測定区間を測定することができる。無線端末4は、例えば、時刻の情報として、フレーム番号を用いることができる。
When transmission data is generated, the
The
なお、本実施の形態において、基地局30における平均測定時間の算出方法は、(A)所定時間(フレーム)単位で区切られた平均区間内に到着したデータに対する平均測定時間を測定する方法、として説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、(B)受信データ数毎に平均測定時間を測定する方法、(C)上記(A)または(B)の方法に対してスライディングウィンドウを設け、このウィンドウ内のデータに対して平均測定時間を算出する方法、などが利用可能である。また、平均要求時間も上述と同様にして算出することができる。 In the present embodiment, the calculation method of the average measurement time in the base station 30 is (A) a method of measuring the average measurement time for data arriving within an average section divided by a predetermined time (frame) unit. Although the present invention is not limited to this, for example, (B) a method for measuring an average measurement time for each number of received data, (C) a sliding window is provided for the method (A) or (B). A method of calculating an average measurement time for the data in this window can be used. The average request time can also be calculated in the same manner as described above.
図2は、本実施の形態の無線通信システムにおける、ランダムアクセス方法を用いたアップリンクのデータ送信シーケンスの一例を示すシーメンス図である。図2に示すとおり、基地局30は、MACフレームの先頭から順にBch、Fch、RFchを送信する。基地局30の配下の無線端末4は、RFchを受信することで、そのフレームでのランダムアクセスの開始位置、スロット数を知ることができる。
FIG. 2 is a Siemens diagram showing an example of an uplink data transmission sequence using a random access method in the wireless communication system of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the base station 30 transmits Bch, Fch, and RFch in order from the beginning of the MAC frame. By receiving the RFch, the
無線端末4は、データ発生によりデータを送信する場合、送信データのための領域長を要求するためにRREQをRchで送信する。このとき、無線端末4は、バックオフ制御がなされている場合、送信待機時間であるバックオフ時間が完了した時点で、RREQをRchの該当するスロットで送信する。なお図示しないが、もし、このRchが、他の無線端末からのRchと衝突した場合、無線端末4は、RREQを再送する。この再送要否の判断は、無線端末4が次フレームのRFchを受信したか否かにより行われる。
基地局30では、RREQを正しく受信できた場合に、次フレームのRFchでRREQの受信成功を通知し、RREQから帯域要求値に相当するDchを割り当てる。また、該Dchを割り当てた次のフレームにおいて、該Dchに対する到達確認を無線端末4に送信するためのARQ用のCchを割り当てる。
このようなシーケンスにおいて、上述した測定区間(1)〜(3)は、データ発生、バックオフ制御開始、RREQ受信時、および基地局30のデータ受信時のイベントにおいて、図のように区別される。
When transmitting data due to data generation, the
When the RREQ is correctly received, the base station 30 notifies the success of the RREQ reception using the RFch of the next frame, and allocates a Dch corresponding to the bandwidth request value from the RREQ. Further, in the next frame to which the Dch is assigned, an ARQ Cch for transmitting an arrival confirmation for the Dch to the
In such a sequence, the measurement intervals (1) to (3) described above are distinguished as shown in the figure in the event of data generation, backoff control start, RREQ reception, and data reception of the base station 30. .
次に、図3を用いて、基地局30での測定フローについて説明する。
図3に示すとおり、測定区間測定部31は、所定の測定区間の測定時間を測定し、記憶部35に記憶する(S1)。要求時間算出部32は、測定区間測定部31において測定される測定区間に相当する要求時間を算出し、記憶部35に記憶する(S2)。Rchカウント部33は、測定区間測定部31により測定される測定区間に対応したフレーム内(平均値算出区間M)で、基地局30が割り当てたRch数をカウントし、カウントされたRch数を記憶部35に記憶する(S3)。平均値算出部34は、所定の平均値フレームMにおける、測定区間測定部31により測定された測定時間の平均値である平均測定時間、および要求時間算出部32により算出された要求時間の平均値である平均要求時間を算出し、記憶部35に記憶する(S4)。
Next, a measurement flow at the base station 30 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the measurement
次に、図4を用いて、基地局30でのRch割当処理フローについて説明する。
Rch数算出部310は、次フレームがRchスケジューリングフレームであるか否かを検出し(S5)、次フレームがRchスケジューリングフレームであった場合(S5−YES)、記憶部35に記憶されている平均値算出区間Mフレーム分の過去の平均測定時間、平均要求時間およびRch数を読み出し、Rchスケジューリング周期Nにおける平均割当Rch数を算出する(S6)。Rch数算出部310は、算出した平均割当Rch数と、記憶部35から読み出した平均値算出区間Mフレーム分の平均測定時間および平均要求時間を用いて、上述の式2に基づきRch数を算出する(S7)。
Rch数算出部310は、算出したRch数をRch数範囲判定部320に出力する。Rch数範囲判定部320は、入力されたRch数と予め設定されている最大値とを比較し(S8)、Rch数が最大値以下であった場合(S8−NO)、このRch数を予め設定されている最小値とさらに比較する(S9)。Rch数範囲判定部320は、Rch数が最小値以上であった場合(S9−NO)、入力されたRch数をそのままRch数と決定し、記憶部35に記憶する。
Rch割当部330は、Rch数範囲判定部320により決定されたRch数を記憶部35から読み出し、このRch数に基づきフレーム単位での割当Rch数を算出し、該当する帯域を優先的に確保するRch割当処理を実行する(S10)。
Next, the Rch allocation processing flow in the base station 30 will be described using FIG.
The Rch
The Rch
The
一方、ステップS8において、Rch数が最大値より大きかった場合(S8−YES)、Rch数範囲判定部320は、予め設定されている最大値をRch数と決定し、記憶部35に記憶する。ステップS10に移行し、Rch割当部330が該決定されたRch数を記憶部35から読み出し、読み出したRch数に基づき、Rch割当処理を実行する。
また、ステップS9において、Rch数が最小値より小さかった場合(S9−YES)、Rch数範囲判定部320は、予め設定されている最小値をRch数と決定し、記憶部35に記憶する。ステップS10に移行し、Rch割当部330が該決定されたRch数を記憶部35から読み出し、読み出したRch数に基づき、Rch割当処理を実行する。
さらに、ステップS5において、次フレームがRchスケジューリングフレームでなかった場合(S5−NO)、ステップS10に移行し、既にRchスケジューリングにおいて決定されているRch数を記憶部35から読み出す。Rch割当部330は、読み出したRch数に基づき、上述のようなRch割当処理方法に従い、次フレーム以降のフレーム単位での割当Rch数を算出し、該当する帯域を優先的に確保する。
On the other hand, when the Rch number is larger than the maximum value in step S8 (S8-YES), the Rch number
In step S9, when the Rch number is smaller than the minimum value (S9-YES), the Rch number
Furthermore, when the next frame is not an Rch scheduling frame in step S5 (S5-NO), the process proceeds to step S10, and the number of Rchs already determined in the Rch scheduling is read from the
基地局30は、次フレームのスケジューリングにおいて、上述のようにして確保されたRch数に従い、報知区間、デマンドアサイン区間の帯域の割当を行う。これにより、基地局30は、要求値が設定されている優先クラスのRch数(ランダムアクセス区間)の帯域を優先的に確保することができる。
なお、基地局30は、Rch、報知区間、デマンドアサイン区間の割当の際、残帯域がある場合には、Rchの追加割当が行われる。
また、基地局30は、ステップS6における平均割当Rch数を算出する際、図3を用いて測定された平均測定時間、平均要求時間およびRch数を利用する構成であってもよく、他の方法により測定され記憶部35に記憶されたものを利用する構成であってもよい。
さらに、図3を用いて説明した基地局30での測定フローは、ステップS1〜S4の工程の順番を限定するものではなく、測定部300が、平均測定時間、平均要求時間およびRch数を生成するための方法を説明する一例である。
In the scheduling of the next frame, the base station 30 allocates bandwidths for the broadcast section and the demand assignment section according to the number of Rchs secured as described above. Thereby, the base station 30 can preferentially secure the bandwidth of the Rch number (random access section) of the priority class for which the request value is set.
In addition, the base station 30 performs additional allocation of Rch when there is a remaining band when allocating Rch, broadcast section, and demand assignment section.
Further, the base station 30 may be configured to use the average measurement time, the average required time, and the Rch number measured using FIG. 3 when calculating the average allocated Rch number in step S6. It may be configured to use what is measured by and stored in the
Furthermore, the measurement flow at the base station 30 described with reference to FIG. 3 does not limit the order of steps S1 to S4, and the
次に、図5を用いて、Rch数算出部310のRch数算出処理の異なる例について説明する。このRch数算出処理は、式2および図2に示すステップS7を用いて説明したRch数算出処理に代えて、本発明にかかる無線通信システムにおいて利用することができる。このとき、Rch数算出部310は、予め設定された2つの閾値(上限閾値と下限閾値)を記憶する。なお、これら閾値は、平均値算出部34により算出される平均要求時間との間において、上限閾値>平均要求時間>下限閾値となるような大小関係の下、予め設定されている。
Next, different examples of the Rch number calculation process of the Rch
図5に示すとおり、Rch数算出部310は、記憶部35から読み出した平均測定時間と、上限閾値とを比較し(S21)、平均測定時間が上限閾値以下の場合(S21−NO)、平均測定時間と平均要求時間をさらに比較する(S22)。平均測定時間が平均要求時間以下の場合(S22−NO)、Rch数算出部310は、平均測定時間と下限閾値をさらに比較し(S23)、平均測定時間が下限閾値以下の場合、予め算出した平均割当Rch数(図3のステップS6参照)を2で除算した値(平均割当Rch数/2)をRch数と決定し、記憶部35に記憶する(S24)。
As illustrated in FIG. 5, the Rch
一方、ステップS21において、平均測定時間が上限閾値より大きい場合(S21−YES)、Rch数算出部310は、予め算出した平均割当Rch数を2で乗算した値(平均割当Rch数×2)をRch数と決定し、記憶部35に記憶する(S25)。
また、ステップ22において、平均測定時間が平均要求時間より大きい場合(S22−YES)、Rch数算出部310は、予め算出した平均割当Rch数に所定の固定値αを加算した値(平均割当Rch数+α)をRch数と決定し、記憶部35に記憶する(S26)。
さらに、ステップ23において、平均測定時間が下限閾値より大きい場合(S23−YES)、Rch数算出部310は、予め算出した平均割当Rch数に所定の固定値αを減産した値(平均割当Rch数−α)をRch数と決定し、記憶部35に記憶する(S27)。
On the other hand, when the average measurement time is larger than the upper limit threshold value in step S21 (S21-YES), Rch
In step 22, when the average measurement time is larger than the average required time (S22-YES), the Rch
Furthermore, when the average measurement time is larger than the lower limit threshold in step 23 (S23-YES), the Rch
すなわち、Rch数算出部310は、平均測定時間と、上限閾値、平均要求時間あるいは下限閾値とを比較して、平均測定時間が上限閾値より大きい場合にRch数を平均割当Rch数×2とし、平均測定時間が上限閾値以下で、かつ、平均要求時間より大きい場合にRch数を平均割当Rch数+αとし、平均測定時間が平均要求時間以下で、かつ、下限閾値より大きい場合にRch数を平均割当Rch数−αとし、平均測定時間が下限閾値以下の場合にRch数を平均割当Rch数/2とする。
なお、固定値αは、想定される平均割当Rch数(例えば、図3のステップS8において説明した最大値)の2倍よりも小さい値となる範囲内で、予め決定され、Rch数算出部310に記憶されている。
That is, the Rch
The fixed value α is determined in advance within a range that is smaller than twice the assumed average assigned Rch number (for example, the maximum value described in step S8 in FIG. 3), and the Rch
なお、本発明にかかる無線通信システムは、サービスクラス毎にランダムアクセス区間領域が異なる場合においても適用可能である。つまり、優先クラスと非優先クラスの2つが設定されており、ランダムアクセス区間が異なる場合、本発明の方法を利用して、優先クラスのランダムアクセス区間を優先的に割り当て、スケジューリングの際に発生する残帯域を非優先クラスのランダムアクセス区間領域に割り当てることができる。
また、本実施の形態において、優先クラスは1つしか設定されていない構成について説明したが、本発明はこれに限られず、異なる要求値が設定された複数のサービスクラス、例えば、要求値(平均伝送遅延時間)が10秒以下であるサービスクラス1(優先クラス)と、要求値が10秒から20秒以下であるサービスクラス2(優先クラス)と、ベストエフォート処理を実行するサービスクラス3(非優先クラス)が設定される構成であってもよい。この場合、本発明にかかる無線通信システムは、優先クラス毎にランダムアクセス領域長を制御することができるため、優先クラス毎に割当Rch数が算出され、該当する帯域を優先的に確保することができる。
Note that the radio communication system according to the present invention can be applied even when the random access section area is different for each service class. That is, when two priority classes and non-priority classes are set and the random access sections are different, the random access section of the priority class is preferentially allocated using the method of the present invention, which occurs during scheduling. The remaining bandwidth can be allocated to the random access section area of the non-priority class.
In the present embodiment, a configuration in which only one priority class is set has been described. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of service classes with different request values, for example, request values (average) Service class 1 (priority class) with a transmission delay time) of 10 seconds or less, service class 2 (priority class) with a request value of 10 seconds to 20 seconds or less, and service class 3 (non-classification) for performing best effort processing The priority class may be set. In this case, since the radio communication system according to the present invention can control the random access area length for each priority class, the number of assigned Rch can be calculated for each priority class, and the corresponding band can be preferentially secured. it can.
1 サーバ群
2 有線ネットワーク
3 基地局
4 無線端末
30 基地局
31 測定区間測定部
32 要求時間算出部
33 Rchカウント部
34 平均値算出部
35 記憶部
300 測定部
310 Rch数算出部
320 Rch数範囲判定部
330 Rch割当部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記基地局は、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当済みの帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、前記ランダムアクセス区間で受信した前記端末局からの帯域割当要求信号に対して、要求分の前記上り通信用帯域を前記デマンドアサイン区間に割り当て、この割り当てられた前記デマンドアサイン区間の帯域で前記端末局から送信される伝送データを受信し、
前記端末局は、送信データが発生した場合、前記帯域割当要求信号を前記ランダムアクセス区間で送信し、前記端末局からデータ伝送時間として要求されている要求値に基づく伝送遅延時間で前記送信データを前記デマンドアサイン区間で送信する無線通信方法において、
前記基地局の測定区間測定部は、
所定の測定区間に基づく測定時間を測定し、
前記基地局の要求時間算出部は、
前記測定区間に相当する要求時間を、前記伝送データの前記要求値に基づいて算出し、
前記基地局の平均値算出部は、
前記測定区間および前記要求時間の平均値算出区間における、それぞれ平均測定時間および平均要求時間を算出し、
前記基地局のランダムアクセス領域長算出部は、
前記ランダムアクセス区間のスケジューリングフレームを検出した場合、複数のフレームから構成されるスケジューリング周期における平均割当ランダムアクセス領域長を算出し、前記平均測定時間、前記平均要求時間および前記平均割当ランダムアクセス領域長に基づき、前記スケジューリング周期におけるランダムアクセス領域長を決定し、
前記基地局のランダムアクセス領域長割当部は、
前記ランダムアクセス領域長に基づき、フレーム単位での割当ランダムアクセス領域長を決定する
ことを特徴とする無線通信方法。 Multiple terminal stations are connected to the base station via a common radio link,
The base station manages the allocated band among the uplink communication bands in the radio frame in the radio channel as a demand assignment section and the remaining band as a random access section, and receives from the terminal station received in the random access section. In response to the bandwidth allocation request signal, the requested uplink communication band is allocated to the demand assignment section, and the transmission data transmitted from the terminal station in the allocated bandwidth of the demand assignment section is received,
Said terminal station, transmit when data is generated, and transmits the band allocation request signal in the random access period, the transmission data in transmission delay time based on required value which is required as the data transmission time from the terminal station In the wireless communication method for transmitting in the demand assignment section,
The measurement section measurement unit of the base station is
Measure the measurement time based on the predetermined measurement interval,
The required time calculation unit of the base station,
Calculating a required time corresponding to the measurement interval based on the required value of the transmission data;
The average value calculation unit of the base station,
In the measurement interval and the average value calculation interval of the required time, respectively, the average measurement time and the average required time are calculated,
The random access area length calculation unit of the base station,
When a scheduling frame in the random access section is detected, an average allocated random access area length in a scheduling period composed of a plurality of frames is calculated, and the average measurement time, the average request time, and the average allocated random access area length are calculated. And determining a random access area length in the scheduling period,
The random access area length allocation unit of the base station,
A wireless communication method, comprising: determining an assigned random access area length in a frame unit based on the random access area length.
前記無線フレームにおける前記ランダムアクセス区間の占有率に基づく最大値および最小値と前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長とを比較し、
前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長が、前記最大値より大きい場合、前記最大値を前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長に変更し、
決定された前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長が、前記最小値より小さい場合、前記最小値を前記フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長に変更する
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信方法。 The base station
Comparing the maximum and minimum values based on the occupancy rate of the random access section in the radio frame and the allocated random access area length in the frame unit,
When the allocated random access area length in the frame unit is larger than the maximum value, the maximum value is changed to the allocated random access area length in the frame unit,
2. The minimum value is changed to the assigned random access area length in the frame unit when the assigned random access area length in the frame unit is smaller than the minimum value. The wireless communication method described.
前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定する際、
(前記平均測定時間/前記平均要求時間)×前記平均ランダムアクセス領域長
に従い、前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定することを特徴とする請求項1あるいは2に記載の無線通信方法。 The base station
When determining the random access area length in the scheduling period,
3. The radio communication method according to claim 1, wherein the random access area length in the scheduling period is determined according to (the average measurement time / the average required time) × the average random access area length.
前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定する際、
前記平均測定時間が所定の上限閾値より大きい場合、前記平均ランダムアクセス領域長を2倍したものを前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長と決定し、
前記平均測定時間が所定の下限閾値より小さい場合、前記平均ランダムアクセス領域長を1/2倍したものを前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長と決定する
ことを特徴とする請求項1あるいは2に記載の無線通信方法。 The base station
When determining the random access area length in the scheduling period,
If the average measurement time is greater than a predetermined upper threshold, the average random access area length doubled is determined as the random access area length in the scheduling period;
3. The random access area length in the scheduling period is determined by halving the average random access area length when the average measurement time is smaller than a predetermined lower threshold. The wireless communication method described.
前記スケジューリング周期における前記ランダムアクセス領域長を決定する際、
想定される前記スケジューリング周期における前記平均割当ランダムアクセス領域長の2倍よりも小さい値である所定の固定値が設定され、
前記平均測定時間が前記上限閾値以下で、かつ、前記平均要求時間より大きい場合、前記平均割当ランダムアクセス領域長に前記固定値を加えたものを前記スケジューリング周期に対応する前記ランダムアクセス領域長と決定し、
前記平均測定時間が前記平均要求時間以下で、かつ、前記下限閾値より大きい場合、前記平均割当ランダムアクセス領域長から前記固定値を差し引いたものを前記スケジューリング周期に対応する前記ランダムアクセス領域長と決定する
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信方法。 The base station
When determining the random access area length in the scheduling period,
A predetermined fixed value that is smaller than twice the average allocated random access area length in the assumed scheduling period is set;
When the average measurement time is equal to or less than the upper limit threshold and greater than the average request time, a value obtained by adding the fixed value to the average allocated random access area length is determined as the random access area length corresponding to the scheduling period. And
When the average measurement time is equal to or less than the average request time and greater than the lower limit threshold, a value obtained by subtracting the fixed value from the average allocated random access area length is determined as the random access area length corresponding to the scheduling period. The wireless communication method according to claim 4, wherein:
前記測定時間として、前記端末局においてデータが発生した時点から、前記伝送データを受信するまでの時間を計測することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の無線通信方法。 The base station
The radio communication method according to claim 1, wherein a time from when data is generated in the terminal station to reception of the transmission data is measured as the measurement time.
前記測定時間として、前記端末局においてデータが発生した時点から、前記帯域割当要求信号を受信するまでの時間を計測することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の無線通信方法。 The base station
The wireless communication according to any one of claims 1 to 5, wherein as the measurement time, a time from when data is generated in the terminal station to reception of the band allocation request signal is measured. Method.
前記測定時間として、前記端末局において最初のバックオフ制御が開始した時点から、前記帯域割当要求信号を受信するまでの時間を計測することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の無線通信方法。 The base station
6. The measurement time according to any one of claims 1 to 5, wherein a time from when the first back-off control is started in the terminal station until the band allocation request signal is received is measured. The wireless communication method described.
前記基地局は、前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当済みの帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、前記ランダムアクセス区間で受信した前記端末局からの帯域割当要求信号に対して、要求分の前記上り通信用帯域を前記デマンドアサイン区間に割り当て、この割り当てられた前記デマンドアサイン区間の帯域で前記端末局から送信される伝送データを受信し、
前記端末局は、送信データが発生した場合、前記帯域割当要求信号を前記ランダムアクセス区間で送信し、前記端末局からデータ伝送時間として要求されている要求値に基づく伝送遅延時間で前記送信データを前記デマンドアサイン区間で送信する無線通信システムにおいて、
所定の測定区間に基づく測定時間を測定する前記基地局の測定区間測定部と、
前記測定区間に相当する要求時間を、前記伝送データの前記要求値に基づいて算出する前記基地局の要求時間算出部と、
前記測定区間および前記要求時間の平均値算出区間における、それぞれ平均測定時間および平均要求時間を算出する前記基地局の平均値算出部と、
前記ランダムアクセス区間のスケジューリングフレームを検出した場合、複数のフレームから構成されるスケジューリング周期における平均割当ランダムアクセス領域長を算出し、前記平均測定時間、前記平均要求時間および前記平均ランダムアクセス領域長に基づき、前記スケジューリング周期におけるランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長算出部と、
前記ランダムアクセス領域長に基づき、フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長割当部と
を有することを特徴とする無線通信システム。 Multiple terminal stations are connected to the base station via a common radio link,
The base station manages the allocated band among the uplink communication bands in the radio frame in the radio channel as a demand assignment section and the remaining band as a random access section, and receives from the terminal station received in the random access section. In response to the bandwidth allocation request signal, the requested uplink communication band is allocated to the demand assignment section, and the transmission data transmitted from the terminal station in the allocated bandwidth of the demand assignment section is received,
Said terminal station, transmit when data is generated, and transmits the band allocation request signal in the random access period, the transmission data in transmission delay time based on required value which is required as the data transmission time from the terminal station In a wireless communication system for transmitting in the demand assignment section,
A measurement interval measurement unit of the base station that measures a measurement time based on a predetermined measurement interval;
A request time calculation unit of the base station that calculates a request time corresponding to the measurement interval based on the request value of the transmission data;
An average value calculation unit of the base station for calculating an average measurement time and an average request time in the measurement interval and an average value calculation interval of the request time, respectively,
When a scheduling frame in the random access section is detected, an average allocated random access area length in a scheduling period composed of a plurality of frames is calculated, and based on the average measurement time, the average request time, and the average random access area length A random access area length calculation unit of the base station that determines a random access area length in the scheduling period;
A wireless communication system comprising: a random access area length allocation unit of the base station that determines the allocated random access area length in frame units based on the random access area length.
前記無線回線における無線フレーム内の上り通信用帯域のうち割当済みの帯域をデマンドアサイン区間、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理し、前記ランダムアクセス区間で受信した前記端末局からの帯域割当要求信号に対して、要求分の前記上り通信用帯域を前記デマンドアサイン区間に割り当て、この割り当てられた前記デマンドアサイン区間の帯域で前記端末局から送信される伝送データを受信する基地局において、
所定の測定区間に基づく測定時間を測定する前記基地局の測定区間測定部と、
前記測定区間に相当する要求時間を、前記伝送データの、前記端末局からデータ伝送時間として要求されている要求値に基づいて算出する前記基地局の要求時間算出部と、
前記測定区間および前記要求時間の平均値算出区間における、それぞれ平均測定時間および平均要求時間を算出する前記基地局の平均値算出部と、
前記ランダムアクセス区間のスケジューリングフレームを検出した場合、複数のフレームから構成されるスケジューリング周期における平均割当ランダムアクセス領域長を算出し、前記平均測定時間、前記平均要求時間および前記平均ランダムアクセス領域長に基づき、前記スケジューリング周期におけるランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長算出部と、
前記ランダムアクセス領域長に基づき、フレーム単位での前記割当ランダムアクセス領域長を決定する前記基地局のランダムアクセス領域長割当部と
を有することを特徴とする基地局。 Connected to multiple terminal stations via a common wireless line,
Of the uplink communication bands in the radio frame in the radio channel, the allocated band is managed as a demand assignment section, the remaining bands are managed as a random access section, and the band allocation request signal from the terminal station received in the random access section On the other hand, in the base station that receives the transmission data transmitted from the terminal station in the allocated bandwidth of the demand assignment section, assigning the requested uplink communication band to the demand assignment section,
A measurement interval measurement unit of the base station that measures a measurement time based on a predetermined measurement interval;
A request time calculation unit of the base station that calculates a request time corresponding to the measurement interval based on a request value of the transmission data requested as a data transmission time from the terminal station ;
An average value calculation unit of the base station for calculating an average measurement time and an average request time in the measurement interval and an average value calculation interval of the request time, respectively,
When a scheduling frame in the random access section is detected, an average allocated random access area length in a scheduling period composed of a plurality of frames is calculated, and based on the average measurement time, the average request time, and the average random access area length A random access area length calculation unit of the base station that determines a random access area length in the scheduling period;
A base station comprising: a random access area length allocation unit of the base station that determines the allocated random access area length in frame units based on the random access area length.
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