JP5116404B2 - ランダムアクセス制御方法、通信システムおよび基地局 - Google Patents
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Description
図1は、本発明にかかる通信システムを構成する基地局の実施の形態1の機能構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、1つの基地局と複数の移動局との間で通信を行うポイント−マルチポイント型無線アクセスシステムであり、アクセス方式としてSlotted ALOHA方式を採用することとする。なお、アクセス方式は、これに限らず、他の方式を採用してもよい。
PI=(1−p)n ・・・(1)
S=nC1p(1−p)n-1=np(1−p)n-1 ・・・(2)
dS/dp=n(1−p)n-2(1−np) ・・・(3)
Smax=(1−1/n)n-1 ・・・(4)
PI/S=(1−p)n-1/(np(1−p)n-1)=1/(np)−1/n
≒1/(np) ・・・(5)
PI/S=NI/N・N/NS=NI/NS ・・・(6)
Wn=max{Wmin×PFn,Wmax} (n=0,1,・・・,R) ・・・(7)
図7は、本発明にかかる通信システムを構成する基地局100aの実施の形態2の機能構成例を示す図である。図7に示すように、本実施の形態の基地局100aは、実施の形態1の基地局100から、キャリア検出部105を削除し、送信成功率推定部109を追加しているが、これ以外は実施の形態1の基地局100と同様である。また、本実施の形態の移動局は、実施の形態1の移動局200と同様である。実施の形態1と同様の機能を有する構成要素は、同一の符号を付して説明を省略する。
PS=(1−p)n-1 ・・・(8)
PS/S=(1−p)n-1/(np(1−p)n-1)=1/(np) ・・・(9)
PS/S=1 ・・・(10)
Pk=(1−PS)kPS (k=0、1,・・・,R) ・・・(11)
101 インタフェース部
102 無線受信部
103 無線送信部
104 受信パケット管理部
105 キャリア検出部
106 ウィンドウサイズ決定部
107 送信パケット管理部
108 ネットワーク
109 送信成功率推定部
200 移動局
201 無線受信部
202 無線送信部
203 受信パケット管理部
204 受信バッファ
205 ウィンドウサイズ記憶部
206 バックオフ時間決定部
207 送信パケット管理部
208 送信バッファ
R1〜R10 スロット
Claims (27)
- 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行う移動局とで構成される通信システムにおける前記基地局であって、
所定のスロット数のランダムアクセススロットについてスロットごとに前記移動局からの送信データを受信したか否かを監視し、監視結果に基づいて所定のスロット数のランダムアクセススロットのうち前記送信データを受信しなかったスロット数である空きスロット数を求め、前記所定のスロット数のランダムアクセススロット内に受信した受信パケット数を測定する測定手段と、
前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比に基づいて、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の間の範囲であるか否かを判定し、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するためのウィンドウサイズの値を現状値とし、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)より大きい場合前記ウィンドウサイズを減少させ、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1−b)より小さい場合前記ウィンドウサイズを増加させるよう、前記ウィンドウサイズを決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段により決定された前記ウィンドウサイズを、前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行う前記移動局、に送信するパラメータ送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記移動局は、バックオフアルゴリズムに基づきランダムアクセスを行うものとし、通知された前記ウィンドウサイズをバックオフアルゴリズムで用いるウィンドウサイズとして用いることを特徴とする請求項1に記載の基地局。
- 前記移動局は、指数バックオフアルゴリズムに基づきランダムアクセスを行うものとし、通知された前記ウィンドウサイズを指数バックオフアルゴリズムで用いる初期ウィンドウサイズとして用いることを特徴とする請求項1または2に記載の基地局。
- 前記移動局は、バックオフ終了後にパケットを送信するか否かをパーシステント確率に基づいて決定することとし、
前記パラメータ決定手段は、さらに、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1−b)未満である場合には前記パーシステント確率を減少させ、前記空きスロット数と前記受信パケット数の比が(1+a)を超える場合には前記パーシステント確率を増加させるよう前記パーシステント確率を決定し、
前記パラメータ送信手段は、さらに前記パラメータ決定手段により決定された前記パーシステント確率を前記移動局へ送信することを特徴とする請求項1、2または3に記載の基地局。 - 前記パラメータ決定手段は、ウィンドウサイズを増加させる場合には、1より大きい所定の第1定数を現在のウィンドウサイズに乗算した結果を、増加後のウィンドウサイズとし、ウィンドウサイズを減少させる場合には、1より小さい所定の第2定数を現在のウィンドウサイズに乗算した結果を、減少後のウィンドウサイズとすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、ウィンドウサイズを増加させる場合には、所定の正の整数である第1定数を現在のウィンドウサイズに加算した結果を増加後のウィンドウサイズとし、ウィンドウサイズを減少させる場合には、所定の正の整数である第2定数を現在のウィンドウサイズから減算した結果を減少後のウィンドウサイズとすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、ウィンドウサイズが前記比と比例関係にあることを用いて、前記測定した空きスロット数と前記測定した受信パケット数に基づいて、増加後および減少後のウィンドウサイズを求めることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の基地局。
- 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行いバックオフ終了後にパケットを送信するか否かを前記パーシステント確率に基づいて決定する移動局で構成される通信システムにおける前記基地局であって、
所定のスロット数のランダムアクセススロットについてスロットごとに前記移動局からの送信データを受信したか否かを監視し、監視結果に基づいて所定のスロット数のランダムアクセススロットのうち前記送信データを受信しなかったスロット数である空きスロット数を求め、前記所定のスロット数のランダムアクセススロット内に受信した受信パケット数を測定する測定手段と、
前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比に基づいて、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の間の範囲であるか否かを判定し、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するための前記パーシステント確率の値を現状値とし、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)より大きい場合前記パーシステント確率を増加させ、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1−b)より小さい場合前記パーシステント確率を減少させるよう、前記パーシステント確率を決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段により決定された前記パーシステント確率を、前記移動局、に送信するパラメータ送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記パラメータ決定手段は、パーシステント確率を増加させる場合には、1より大きい所定の第1パースシステント定数を現在のパーシステント確率に乗算した結果を、増加後のパーシステント確率とし、パーシステント確率を減少させる場合には、1より小さい所定の第2パースシステント定数を現在のパーシステント確率に乗算した結果を、減少後のパーシステント確率とすることを特徴とする請求項4または8に記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、パーシステント確率を増加させる場合には、所定の正の整数である第1パーシステント定数を現在のパーシステント確率に加算した結果を、増加後のパーシステント確率とし、パーシステント確率を減少させる場合には、所定の正の整数である第2パーシステント定数を現在のパーシステント確率から減算した結果を、減少後のパーシステント確率とすることを特徴とする請求項4または8に記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、パーシステント確率が前記比と反比例関係にあることを用いて、前記測定した空きスロット数と前記測定した受信パケット数に基づいて、増加後および減少後のパーシステント確率を求めることを特徴とする請求項4または8に記載の基地局。
- 前記空きスロット数に基づいて算出したスロット空き率が所定の閾値より小さい場合に、前記所定のスロット数を減少させ、前記空きスロット数に基づいて算出したスロット空き率が所定の閾値より大きい場合に、前記所定のスロット数を増加させることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の基地局。
- 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行う移動局で構成される通信システムにおける前記基地局であって、
前記移動局が送信する、該移動局が送信したパケットの送信成功の確率に関する情報である送信成功情報を受信する受信手段と、
所定のスロット数のランダムアクセススロット内に受信した受信パケット数を測定する測定手段と、
前記受信パケット数と前記所定のスロット数との比に基づいてスループットを算出するスループット算出手段と、
前記送信成功情報に基づいて、正しく受信したパケット数と前記移動局から送信されたパケット総数で除算した値である送信成功率を算出する送信成功率算出手段と、
前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の範囲であるか否かを判定し、前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するためのウィンドウサイズの値を現状値とし、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)より大きい場合前記ウィンドウサイズを減少させ、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1−b)より小さい場合前記ウィンドウサイズを増加させるよう、前記ウィンドウサイズを決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段により決定された前記ウィンドウサイズを、前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行う前記移動局、に送信するパラメータ送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記送信成功情報を前記移動局が前記基地局へ送信したパケットの再送回数とし、
前記送信成功率算出手段は、各移動局から送信された再送回数の平均値である平均再送回数に基づいて前記送信成功率を算出することを特徴とする請求項13に記載の基地局。 - 前記移動局は、バックオフ終了後にパケットを送信するか否かをパーシステント確率に基づいて決定することとし、
前記パラメータ決定手段は、さらに、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)を超える場合には前記パーシステント確率を増加させ、前記スループットと前記送信成功率の比が(1−b)未満である場合には前記パーシステント確率を減少させるよう前記パーシステント確率を決定し、
前記パラメータ送信手段は、さらに前記パラメータ決定手段により決定された前記パーシステント確率を前記移動局へ送信することを特徴とする請求項13または14に記載の基地局。 - 前記パラメータ決定手段は、ウィンドウサイズを増加させる場合には、1より大きい所定の第1定数を現在のウィンドウサイズに乗算した結果を、増加後のウィンドウサイズとし、ウィンドウサイズを減少させる場合には、1より小さい所定の第2定数を現在のウィンドウサイズに乗算した結果を、減少後のウィンドウサイズとすることを特徴とする請求項13、14または15に記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、ウィンドウサイズを増加させる場合には、所定の正の整数である第1定数を現在のウィンドウサイズに加算した結果を、増加後のウィンドウサイズとし、ウィンドウサイズを減少させる場合には、所定の正の整数である第2定数を現在のウィンドウサイズから減算した結果を、減少後のウィンドウサイズとすることを特徴とする請求項13、14または15に記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、ウィンドウサイズが前記比と比例関係にあることを用いて、前記算出したスループットと前記算出した送信成功率の比に基づいて、増加後および減少後のウィンドウサイズを求めることを特徴とする請求項13、14または15に記載の基地局。
- 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行いバックオフ終了後にパケットを送信するか否かを前記パーシステント確率に基づいて決定する移動局で構成される通信システムにおける前記基地局であって、
前記送信成功情報に基づいて、正しく受信したパケット数と前記移動局から送信されたパケット総数で除算した値である送信成功率を算出する送信成功率算出手段と、
前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の範囲であるか否かを判定し、前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するためのウィンドウサイズの値を現状値とし、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)より大きい場合前記パーシステント確率を増加させ、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1−b)より小さい場合前記パーシステント確率を減少させるよう、前記ウィンドウサイズを決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段により決定された前記ウィンドウサイズを、前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行う前記移動局、に送信するパラメータ送信手段と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記パラメータ決定手段は、パーシステント確率を増加させる場合には、1より大きい所定の第1パースシステント定数を現在のパーシステント確率に乗算した結果を、増加後のパーシステント確率とし、パーシステント確率を減少させる場合には、1より小さい所定の第2パースシステント定数を現在のパーシステント確率に乗算した結果を、減少後のパーシステント確率とすることを特徴とする請求項15または19に記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、パーシステント確率を増加させる場合には、所定の正の整数である第1パーシステント定数を現在のパーシステント確率に加算した結果を、増加後のパーシステント確率とし、パーシステント確率を減少させる場合には、所定の正の整数である第2パーシステント定数を現在のパーシステント確率から減算した結果を、減少後のパーシステント確率とすることを特徴とする請求項15または19に記載の基地局。
- 前記パラメータ決定手段は、パーシステント確率が前記比と反比例関係にあることを用いて、前記算出したスループットと前記算出した送信成功率に基づいて、増加後および減少後のパーシステント確率を求めることを特徴とする請求項15または19に記載の基地局。
- 前記送信成功率が所定の閾値より小さい場合に、前記所定のスロット数を減少させ、前記送信成功率が所定の閾値より大きい場合に、前記所定のスロット数を増加させることを特徴とする請求項13〜22のいずれか1つに記載の基地局。
- 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行う移動局で構成される通信システムであって、
前記基地局が、
所定のスロット数のランダムアクセススロットについてスロットごとに前記移動局からの送信データを受信したか否かを監視し、監視結果に基づいて所定のスロット数のランダムアクセススロットのうち前記送信データを受信しなかったスロット数である空きスロット数を求め、前記所定のスロット数のランダムアクセススロット内に受信した受信パケット数を測定する測定手段と、
前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比に基づいて、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の間の範囲であるか否かを判定し、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するためのウィンドウサイズの値を現状値とし、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)より大きい場合前記ウィンドウサイズを減少させ、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1−b)より小さい場合前記ウィンドウサイズを増加させるよう、前記ウィンドウサイズを決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段により決定された前記ウィンドウサイズを前記移動局、に送信するパラメータ送信手段と、
を備え、
前記移動局が、
前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行うことを特徴とする通信システム。 - 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行う移動局で構成される通信システムであって、
前記移動局が、自局が送信したパケットの送信成功の確率に関する情報である送信成功情報を送信し、
前記基地局が、
前記受信パケット数と前記所定のスロット数との比に基づいてスループットを算出するスループット算出手段と、
前記送信成功情報に基づいて、正しく受信したパケット数と前記移動局から送信されたパケット総数で除算した値である送信成功率を算出する送信成功率算出手段と、
前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の範囲であるか否かを判定し、前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するためのウィンドウサイズの値を現状値とし、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)より大きい場合前記ウィンドウサイズを減少させ、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1−b)より小さい場合前記ウィンドウサイズを増加させるよう、前記ウィンドウサイズを決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段により決定された前記ウィンドウサイズを、前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行う前記移動局、に送信するパラメータ送信手段と、
を備え、
前記移動局が、前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行うことを特徴とする通信システム。 - 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行う移動局で構成される通信システムにおける前記基地局が採用するランダムアクセス制御方法であって、
所定のスロット数のランダムアクセススロットについてスロットごとに前記移動局からの送信データを受信したか否かを監視し、監視結果に基づいて所定のスロット数のランダムアクセススロットのうち前記送信データを受信しなかったスロット数である空きスロット数を求め、前記所定のスロット数のランダムアクセススロット内に受信した受信パケット数を測定する測定ステップと、
前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比に基づいて、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の間の範囲であるか否かを判定し、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するためのウィンドウサイズの値を現状値とし、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1+a)より大きい場合前記ウィンドウサイズを減少させ、前記空きスロット数の前記受信パケット数に対する比が(1−b)より小さい場合前記ウィンドウサイズを増加させるよう、前記ウィンドウサイズを決定するパラメータ決定ステップと、
前記パラメータ決定ステップにより決定された前記ウィンドウサイズを、前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行う前記移動局、に送信するパラメータ送信ステップと、
を含むことを特徴とするランダムアクセス制御方法。 - 基地局とランダムアクセスによるパケット送信をバックオフアルゴリズムに基づいて行う移動局で構成される通信システムにおける前記基地局が採用するランダムアクセス制御方法であって、
前記移動局が送信する、該移動局が送信したパケットの送信成功の確率に関する情報である送信成功情報を受信する受信手段と、
所定のスロット数のランダムアクセススロット内に受信した受信パケット数を測定する測定ステップと、
前記受信パケット数と前記所定のスロット数との比に基づいてスループットを算出するスループット算出ステップと、
前記送信成功情報に基づいて、正しく受信したパケット数と前記移動局から送信されたパケット総数で除算した値である送信成功率を算出する送信成功率算出手段と、
前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)(0≦a<1)と(1−b)(0≦b<1)の範囲であるか否かを判定し、前記範囲内である場合前記移動局が送信するパケットの量を制御するためのウィンドウサイズの値を現状値とし、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1+a)より大きい場合前記ウィンドウサイズを減少させ、前記送信成功率の前記スループットに対する比が(1−b)より小さい場合前記ウィンドウサイズを増加させるよう、前記ウィンドウサイズを決定するパラメータ決定ステップと、
前記パラメータ決定ステップにより決定された前記ウィンドウサイズを、前記ウィンドウサイズに基づいてランダムアクセススロット内のパケット送信を行う前記移動局、に送信するパラメータ送信ステップと、
を含むことを特徴とするランダムアクセス制御方法。
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