JP5185367B2 - 無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び端末局 - Google Patents

Description

本発明は、動的な帯域の割り当てを可能とする無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び端末局に関する。
本願は、２００８年３月１２日に、日本に出願された特願２００８−０６２５３１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

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（登録商標）、Zigbee（登録商標）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の開発に伴い、それらのネットワークの利用ユーザ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をより多くのユーザに提供可能とし、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。
図１に示すように、本ネットワークは、有線ネットワーク１に接続された基地局２と、広域に点在する多数の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ（Ｎは、整数）から構成される。無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、基地局２に直接収容される。図１では、無線端末３−１、３−２は、基地局２とそれぞれ１つの無線リンク５を確立している。また、無線端末３−Ｎは、基地局２と２つの無線リンク５を確立している。
なお、有線ネットワーク１に接続される基地局２は複数であってもよい。

本ネットワーク内の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、バッテリィ起動される。無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、データの測定と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・低機能の端末である。無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎからのトラヒックは、（１−１）データ量が少ない、（１−２）送信間隔が比較的長い、（１−３）データ発生に関しては周期性が高い、という特徴を有する。このような無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎが一つの基地局２の配下に多数存在する。そのため、トラヒック特性としては、アップリンク（無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎから有線ネットワーク１側の基地局２への情報の伝送）の周期性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、本ネットワークでは、できるだけ多くの無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎからのデータを収集することを目的としているため、一台の基地局２にできるだけ多くの無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎを効率良く収容する必要がある。従って、これらのネットワークでは、一台の基地局２で多数の低機能な無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ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（Media Access Control）プロトコルが要求される。

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一つである動的スロット割当（DSA: Dynamic Slot Assignment）が知られている。この手法では、基地局２が無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎからの要求に応じた帯域（スロット）を動的に割り当てる。
図２に、TDMA-TDD（Time Division Multiple Access - Time Division Duplex）におけるMACフレームの一例を示す。MACフレームは、固定長であり、上りリンクと下りリンクの２つに分かれている。下りリンクは、報知領域（あるいは区間、以下同じ）とデマンドアサイン領域で構成されている。上りリンクは、デマンドアサイン（DA）領域とランダムアクセス（RA）領域で構成されている。
デマンドアサイン領域は、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク毎の帯域割当領域であり、コンテンションフリー（競合なし）でアクセス可能な領域である。一方、ランダムアクセス領域は、複数の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎがランダムアクセスにより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る。また、データや制御情報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）、RFch（Random access Feedback channel:ランダムアクセスフィードバックチャネル）、Fch（Frame control channel:フレーム制御チャネル）、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）が使用される。Bchは、フレーム同期用で、かつ、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎに基地局２の属性（基地局ID（識別子）等）を報知するために用いられる。Fchは、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ単位或いは無線リンク単位で帯域割当を行うデマンドアサイン領域での無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ毎或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３−１、３−２、・・・、３−Ｎあるいは無線リンク５を特定可能なID、割当チャネル、割当位置、割当量等）を通知するために用いられる。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、ランダムアクセスパラメータ（Initial Window Size： IWS）とPF（Persistent Factor）、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送受信するために使用される。Dchはデータを送受信するために使用される。Rchは、ランダムアクセスのためのチャネルであり、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンクが上記RREQを基地局２へランダムアクセス送信するために使用される。

動的スロット割当（DSA）には、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎが基地局２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。この方法は、バースト的に発生する非周期のデータを柔軟かつ効率よく収容できるため、広く適用されている。
図３は、この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している。本例では、基地局２は、MACフレーム（MAC Frame）の先頭から順にBch、RFch、Fchを無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎに送信する。基地局２配下の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ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。無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、基地局２に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３−１、３−２、・・・、３−Ｎあるいは無線リンク５を特定するIDを含むRREQ（帯域要求）をRchで送信する。このとき、無線端末３−１、３−２、・・・、３−ＮはExponential（指数関数）バックオフアルゴリズムに基づいた送信待機時間であるバックオフ時間を、他無線端末３−１、３−２、・・・、３−ＮからのRchとの衝突を回避するために自律的に決定する。このアルゴリズムでは、０からWS（Window Size）内の一様乱数値（整数）を生成する。そして、その乱数値を、バックオフスロット数とする。そして、そのバックオフスロット数の経過に要する時間を、バックオフ時間とする。また、最初のランダムアクセス時には、RFchで通知されているIWSをWSとして用いる。
無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ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スロットで基地局２に送信する。もし、他の無線端末３−１、３−２、・・・、３−ＮからのRchと衝突した場合、Exponentialバックオフアルゴリズムを適用してRREQを再送する。基地局２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、そのDchを割り当てた次のフレームにおいて、そのDchに対する到達確認を無線端末２に送信するためのARQ（ARQ - ACK / ARQ - NACK）用のCchを割り当てる。
無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、ARQ - ACK用のCchを受信した場合は、そのデータの送信処理を完了する。一方、ARQ - NACK用のCchを受信した場合は、Exponentialバックオフアルゴリズムを適用してRREQを再送する。

上記のランダムアクセスによる動的スロット割当（DSA）では、特に、基地局２の配下に多数の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎが存在する。そのため、ランダムアクセス（RA）へのアクセスが増加し、RCH（ランダムアクセスチャネル）が衝突する可能性が高くなり、衝突に伴うオーバーヘッドが増加する。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、これがスループット特性及び遅延特性を劣化させる。
太田厚、布房夫、望月伸晃ほか、"5GHz帯アドバンスドワイヤレスアクセス（AWA）システムの開発−MAC/DCL機能"、2000年電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-5-39、P. 327、2000年

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ランダムアクセストラヒックを低減することで衝突に伴うオーバーヘッドを削減し、基地局と、基地局と無線回線により接続される無線端末との間のスループット特性及び遅延特性を改善することを可能とする無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び端末局を提供することにある。

本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信方法において、前記基地局は、受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する。
本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信方法において、前記基地局は、前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する。

本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおいて、前記基地局は、受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する。
本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおいて、前記基地局は、前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する。

本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける基地局において、受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、前記端末局から前記帯域割当を行った帯域にて送信された帯域要求情報又は前記送信データを受信する。
本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける基地局において、前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、前記端末局から前記帯域割当を行った帯域にて送信された帯域要求情報又は前記送信データを受信する。

本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける端末局において、前記基地局によって、受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、当該端末局毎又は当該端末局と前記基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、ランダムアクセスでの帯域要求を送信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎に基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する。
本発明は、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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける端末局において、前記基地局によって、前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、当該端末局毎又は当該端末局と前記基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、ランダムアクセスでの帯域要求を送信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎に基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する。

本発明によれば、基地局において、端末局である無線端末あるいは無線リンク毎に、アップリンクのデータ送信頻度が高い期間を特定し、その特定した期間（特定期間）に対して、当該無線端末あるいは無線リンクに対するアップリンクのデータ送信用の帯域が割り当てられる。したがって、基地局が事前にアップリンク送信用の帯域割当を実施することで、ランダムアクセストラヒックを低減することができる。

本発明の実施形態及び従来技術における無線通信システムの基本構成を示す概略ブロック図である。 MACフレーム構成を示す図である。 従来技術でのアップリンクデータのデータ送信シーケンスの例を示す図である。 本発明の実施形態の適用時のアクセスシーケンス例（アップリンクデータ送信用の帯域割当をRREQ用のCchで行う場合）を示す図である。 本発明の実施形態の適用時のアクセスシーケンス例（アップリンクデータ送信用の帯域割当をデータ用のDchで行う場合）を示す図である。 本発明の実施形態における基地局２の構成例（基本構成）を示すブロック図である。 本発明の実施形態における基地局２の構成例（特定期間を通知に従い決定する場合）を示すブロック図である。 本発明の実施形態における基地局２の構成例（特定期間を無線リンクの監視により決定する場合）を示すブロック図である。 本発明の実施形態における基地局２の構成例（特定期間を無線リンクのトラヒック測定により決定する場合）を示すブロック図である。 認証処理時のシーケンス例を示す図である。 本発明の実施形態によるアップリンク送信用の帯域割当リンクの登録判定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態によるアップリンク送信用の帯域割当リンクの解除処理のフローチャートである。 本発明の実施形態によるアップリンク送信用の帯域割当処理のフローチャートである。 本発明の実施形態によるアップリンク送信用の帯域割当リンクの登録判定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態によるアップリンク送信用の帯域割当リンクの解除処理のフローチャートである。

符号の説明

１・・・有線ネットワーク、
２・・・基地局、
３−１、３−２〜３−Ｎ・・・無線端末、
４・・・サーバ、
５・・・無線リンク、
２１・・・送信部、
２２・・・受信部、
２３・・・無線制御部、
２４・・・帯域割当部、
２５・・・コネクション制御部、
２６・・・無線リンク監視部、
２７・・・無線トラヒック測定部

以下、図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。本発明の実施形態の無線システムの基本構成は、従来と同様である。つまり、図１に示すように、有線ネットワーク１に接続された基地局２と、広域に点在する多数の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎから構成される。端末局となる無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、基地局２に直接収容される。この場合、有線ネットワーク１にはサーバ４が接続されている。また、基地局２と複数の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎとの間は、それぞれ無線リンク５で接続されている。
なお、以下の説明では、基地局２が無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎからの要求に応じて帯域を動的に割り当てる際に、図２に示すTDMA-TDDにおけるMACフレームを用いる場合について説明する。

すなわち、本発明の実施形態の無線システムでは、上記従来の無線システムと同様に、複数の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎが、時分割される共通の無線回線（各無線リンク５から構成されるもの）によって基地局２と接続される。基地局２は、無線フレームであるMACフレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用の帯域をデマンドアサイン区間として管理し、残りの帯域をランダムアクセス区間として管理する。そして、基地局２は、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎからの帯域要求情報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る。無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間内のスロットにランダムアクセス送信する。送信に失敗した場合には、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、再度バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス送信する。送信に成功した場合には基地局２から上り通信用帯域がデマンドアサイン区間に割り当てられ、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、割り当てられた帯域を用いて送信データを送信する。
本発明の実施形態においては、以下に述べるようにして、アップリンクの送信データの送信頻度が高い期間を特定できる。また、基地局２は、その特定した期間のデマンドアサイン区間に、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎからランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５に対するアップリンクのデータ送信用の帯域を割り当てる動的帯域割当を行う。

本発明の実施形態としての無線システムにおける基地局２では、帯域割当方法として、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ毎或いは無線リンク５毎に、アップリンクの送信データの送信頻度が高い期間を「特定期間」として特定する。そして、その特定期間に対して、当該無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５に対するアップリンクのデータ送信用の帯域を割り当てる。これにより、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎからのランダムアクセスを用いたRREQ（帯域要求）の送信を不要とし、ランダムアクセスのトラヒック量の低減を図っている。この特定期間は、図２のMACフレームの１または複数のフレーム分の時間となる。

図４及び図５は、図１の無線システムに、本発明の実施形態による帯域割当方法を適用した場合のアクセスシーケンス例を示す図である。なお、本例では、一例として特定期間をMACフレームの１フレーム（MAC Frame (1)）としている。図４では、アップリンク（UL）送信用の割当帯域として、RREQ用のCchを、該当する無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５に対してデマンドアサイン（DA）領域に割り当てている。この時、次のMACフレーム（MAC Frame (2)）において、そのCchに対するARQ用のCchを割り当ててもよい。
一方、図５では、アップリンク送信用の割当帯域として、送信データ用のDchを、該当する無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５に対して、デマンドアサイン（DA）領域に割り当てている。図４では、特定期間において、CchでRREQ（帯域要求）を送信することで、ランダムアクセス（RA）領域への送信を行わないようにしている。一方、図５では、Dchで送信データを直接送信することで、ランダムアクセス（RA）領域への送信を行わないようにしている。本例において示したように、特定期間におけるアップリンク（UL）送信用の割当帯域（チャネル）としては、以下の（ｉ）、（ｉｉ）がある。

（ｉ） RREQ用のCch、
（ｉｉ） 送信データ用のDch

次に、基地局２が、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５に対して、送信データの送信頻度が高い期間、すなわち、特定期間を特定する方法としては、以下の（Ｉ）〜（ＩＩＩ）がある。

（Ｉ） 基地局２の外部からの指示に従う場合、
（ＩＩ） 基地局２での監視／推定に基づいて決定する場合、
（ＩＩＩ） （Ｉ）と（ＩＩ）を組み合わせる場合

図６に基地局２の基本的な構成例を示す。図６に示すように、基地局２は、無線通信を実現するために、送信部２１、受信部２２、無線制御部２３、および帯域割当部２４を備える。また、図１の有線ネットワーク１などからなる有線側との通信及び無線リンク５毎の通信を管理するため、基地局２は、コネクション制御部２５を備える。図１の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎとの間の無線通信を行う送信部２１と受信部２２は、無線チャネル単位での送受信を行なう。無線制御部２３は、無線フレームの生成／分解と、送信部２１と受信部２２の制御及び無線リンク毎の帯域管理を行なう。帯域割当部２４は、スケジューリングを実施する。

上記（Ｉ）においては、基地局２は、有線ネットワーク１、例えば、サーバ４からの指示により特定期間を決定する。例えば、コネクション制御部２５は、有線ネットワーク１からの指示を受け、その指示に該当する無線リンク５を特定し、その特定した無線リンク５に対する特定期間の開始／終了指示を無線制御部２３へ通知する。
このとき、有線ネットワーク１からの指示を受信したタイミングを特定期間の開始／終了指示としてもよいし、有線ネットワーク１からの指示に含まれる特定期間の開始／終了タイミングを特定期間の開始／終了指示としてもよい。なお、タイミングは、時間でもよいし、時間を表す、或いは、時間を算出できる情報、例えば、MACフレームのフレーム番号でもよい。時間の場合、特定期間の開始／終了は、受信した時間、或いは指示された時間となり、フレーム番号は、指示を受信したフレーム、或いは、指示されたフレームとなる。
無線制御部２３は、コネクション制御部２５から開始指示を受信することで特定期間の開始を設定し、終了指示を受信することで特定期間の終了を設定する。図７に基地局２の制御フローを示す。図７では、図６の基地局２の構成を示している。また、図７では、コネクション制御部２５或いは有線ネットワーク１からの指示により特定期間を決定する際の情報の流れを破線で示している。破線（ｆ１）は、本実施形態を示しており、有線ネットワーク１のサーバ４（図１参照）からの指示を契機に、コネクション制御部２５が特定期間の開始と終了を無線制御部２３へ指示する場合を示している。
上記（ＩＩ）のうちで、無線リンク５毎のデータ交換シーケンスを監視する場合においては、基地局２は、既知のデータ交換シーケンス群から、その無線リンク５で行われているデータ交換シーケンスを特定することにより、特定期間を決定する。例えば、コネクション制御部２５は、無線側あるいは有線側からのデータを受信し、データ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別することで、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを特定期間の開始に、最後のデータの受信タイミングを特定期間の終了とし、無線制御部２３へ指示する。無線制御部２３は、コネクション制御部２５から開始指示を受信することで特定期間の開始を設定し、終了指示を受信することで特定期間の終了を設定する。図７に基地局２の制御フローを示す。破線（ｆ２）は、本実施形態を示しており、コネクション制御部２５が特定期間の開始と終了を指示する場合を示している。
なお、受信タイミングは、時間でもよいし、時間を表す、或いは、時間を算出できる情報、例えば、MACフレームのフレーム番号でもよい。時間の場合、特定期間の開始／終了は、受信した時間となり、フレーム番号の場合は、受信したフレームとなる。

上記（ＩＩ）においては、他には、図８に示したように、受信部２２と無線制御部２３の間に無線リンク監視部２６を設け、基地局２で無線リンク５の通信状況及び帯域割当状況を監視し、特定期間を決定する。すなわち、特定期間の開始を、監視対象の無線リンク５に対する帯域割当（例えば、本実施形態では、Dchの割当）タイミングに応じたものとする。このとき、監視するDchとしては、（２−１）アップリンクのDchのみ、（２−２）ダウンリンクのDchのみ、（２−３）アップリンクとダウンリンクのDchの場合がある。一方、特定期間の終了は、以下の（ａ）〜（ｃ）の場合がある。

（ａ） 開始判定後、タイマを起動し、タイムアウトのタイミングを終了とする場合（なお、開始判定後、再度開始を検出した場合、本実施形態では、監視対象のDchの割当が再度あった場合、当該タイマを再起動してもよい）、
（ｂ） 本実施形態による基地局２が特定期間において割り当てを行ったアップリンク送信用の帯域に対する該当する無線端末からのアクセス状況に基づいて判定する場合、
（ｃ） ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングとする場合

なお、上記（ａ）〜（ｃ）で説明する条件を、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
上記（ｂ）では、割当帯域に対する、帯域割当情報又は送信データの送信がない回数が規定数に達したタイミングや、割当帯域に対する帯域割当情報の受信タイミングを終了とする。
なお、帯域割当タイミング、タイムアウトのタイミング、規定数に達したタイミング、受信タイミングは、時間でもよいし、時間を表す、或いは、時間を算出できる情報、例えば、MACフレームのフレーム番号でもよい。時間の場合、帯域割当が行われた時間、タイムアウト時間、規定数に達した時の時間、受信時間であり、フレーム番号の場合は、帯域割当が行われたフレーム、タイムアウトしたフレーム、規定数に達したフレーム、受信フレームとなる。

上記（ＩＩ）において、他には、図９に示したように、受信部２２と無線制御部２３の間に無線トラヒック測定部２７を設け、基地局２で無線リンク５のアップリンクの送信データ（Dch）のトラヒックを測定し、測定結果に基づき特定期間を推定しても良い。このとき、次に示す測定情報から特定期間を決定する。

（３−１） 送信データの発生情報、
（３−２） 送信データの受信情報、

（３−１）に関しては、無線端末３−１、３−２〜３−Ｎは、送信データに当該データの発生情報を付与して送信し、基地局２は、当該データを受信時に、前のデータの発生情報との差分をとることで、データの発生間隔を算出する。そして、一定間隔、或いは、規定のデータ数分測定した発生間隔をもとに、データ（Ｄｃｈ）受信時に、次のデータ用の特定期間を決定する。このとき特定期間の開始を、最後に受信したデータの発生情報＋最小の発生間隔とし、特定期間の終了を、最後に受信したデータの発生情報＋最長の発生間隔とする。
（３−２）に関しては、基地局２は、当該データの受信情報を記憶し、前のデータの受信情報との差分をとることで、送信データの基地局２での受信間隔を算出する。そして、一定間隔、あるいは、規定のデータ数分測定した受信間隔をもとに、データ（Ｄｃｈ）受信時に、次のデータ用の特定期間を決定する。このとき特定期間の開始を、最後に受信したデータの受信情報＋最小の受信間隔とし、特定期間の終了を、最後に受信したデータの受信情報＋最長の受信間隔とする。
なお、発生情報及び受信情報は、時間情報でもよいし、時間を表す、あるいは時間を算出できる情報、例えば、MACフレーム（固定長）のフレーム番号でもよい。
発生情報および受信情報は、時間で規定される場合、それぞれ、発生時間、受信時間となり、フレームで規定される場合、発生フレーム、受信フレームとなる。

上記（ＩＩＩ）は、上記（Ｉ）の構成と（ＩＩ）の構成を組み合わせたものである。例えば、特定期間の開始に対しては、上記（Ｉ）の構成・動作を適用し、終了に対しては、上記（ＩＩ）の監視により判定する。あるいは、開始に関しては、上記（ＩＩ）の監視により判定し、終了に関しては、（Ｉ）の構成・動作を適用する。このように、開始及び終了時の設定について（Ｉ）及び（ＩＩ）の構成を組み合わせる。

次に、無線制御部２３により設定された特定期間における帯域割当方法に関しては、以下の（Ａ）、（Ｂ）の場合があり、帯域割当部２４にて実施される。

（Ａ） 規定タイミング、
（Ｂ） 規定条件を満たすタイミング

（Ａ）は、例えば、毎フレーム、規定されたフレーム数毎、特定期間の開始から規定されたフレーム数後などがある。
（Ｂ）は、規定した条件を満たす場合に、（Ａ）を適用するものであり、例えば、規定条件としては、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５に対して、ダウンリンク（基地局２から無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎへの情報の伝送）のデータ割当がある場合や、コネクション制御部２５から指示がある場合などである。

以下、本発明の実施形態１〜３による無線システムについて説明する。

まず、実施形態１と実施形態２に共通する処理を、図１０を参照して説明する。図１０に、実施形態１と実施形態２において適用する認証処理時のシーケンス例を示す。本例では、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、基地局２との同期確立後、無線通信を開始するために認証処理を実施する。
最初に、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、無線区間において、基地局２が無線端末２を特定するためのIDであるMAC-IDを取得するために、MAC-ID割当要求を基地局２にランダムアクセス送信する（ステップＳ１１）。そして、無線端末２は、基地局２からのMAC-ID割当応答を受信する（ステップＳ１２）。
そして、既知のデータ交換シーケンスの１つである認証処理シーケンス（認証要求、認証応答、認証完了）を実施する。つまり、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、基地局２に認証要求を送信する（ステップＳ１３）。そして、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、基地局２から認証応答を受信する（ステップＳ１４）。そして、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、基地局２に認証完了を送信する（ステップＳ１５）。本処理は、コネクション制御部２５主導で行われ、かつ、交換されるデータはシーケンシャルである。

本シーケンスに対して、アップリンク（UL）送信用の帯域割当を実施する。特定期間の決定には、無線リンク５のデータ交換シーケンスの監視に基づく場合（図７に相当）と、無線リンク５の帯域割当状況の監視に基づく場合（図８に相当）が適用できる。
上記（ＩＩ）の内のデータ交換シーケンスの監視に基づく場合では、図１０に示すように、図７のコネクション制御部２５は、認証処理シーケンスの最初のデータである認証要求を受信後に開始指示を無線制御部２３に通知する（ステップＳ１６）。また、コネクション制御部２５は、認証処理シーケンスの最後のデータである認証完了受信後に終了指示を通知する（ステップＳ１７）。このとき、無線制御部２３は、開始指示と終了指示を特定期間の開始と終了とみなす。一方、上記（ＩＩ）の無線リンク５の帯域割当状況の監視に基づく場合では、認証処理を行う無線リンク５を監視し、当該無線リンク５に対するDch帯域割当の開始を特定期間の開始とする。また、当該無線リンク５に対して、基地局２が特定期間において割り当てる割当帯域に対する未アクセス数をカウントし、規定値に達した場合に、当該無線リンク５の通信終了とみなし、特定期間の終了とする。

特定期間の決定に関して、上記２つのどちらも実施形態１、２に対して適用可能である。

［実施形態１］
本実施形態では、特定期間の開始時に、終了時が決まっていない場合（推定による特定期間の決定方法以外を用いる場合）であり、認証処理シーケンスに対して特定期間を設定し、その特定期間で毎フレーム割当を行う場合について説明する。
本実施形態では、上述した特定期間におけるアップリンク（UL）送信用の帯域割当方法を上記（Ａ）の内の毎フレームとし、アップリンク（UL）送信用の割当帯域を上記（ｉ）のRREQ（帯域要求）用のCchとし、毎フレーム１つのCchを割り当てる場合の割当処理について説明する。
図１１に、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクの登録判定処理を示す。特定期間が開始した無線リンク５に対して、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクとして登録可否を判定する（ステップＳａ１）。
登録可であれば、特定期間が終了するまで、当該無線リンク５に対してRREQ用のCch帯域を割り当てる（ステップＳａ２）。この際、RREQ用のCch帯域を優先確保帯域とみなす。ここで、優先確保帯域とは、必ず確保される帯域のことである。

ステップＳａ１の登録判定処理では、（既に登録済みのリンクに対する優先確保総帯域に当該無線リンク５に対するRREQ用のCch帯域を加算した）優先確保総帯域値とその最大値（事前設定値）とを比較する。そして、最大値以下であれば、ステップＳａ２でRREQ用の帯域を優先確保帯域に確定し、当該リンクをアップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクとして登録する。そして、帯域割当部２４でのスケジューリング時、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクとして登録されている全リンクに対して、RREQ用のCchを割り当てる。最大値を超えている場合は、加算したCch帯域を優先確保総帯域値から減算し、比較前の値に戻す。

図１２にアップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクの解除処理を示す。本処理は、特定期間の終了時に実施され、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクから当該リンクを解除する（ステップＳｂ１）。そして、優先確保総帯域値から当該リンク用のRREQ用の帯域を減算することで優先確保総帯域値を更新する（ステップＳｂ２）。

［実施形態２］
本実施形態では、特定期間の開始時に、終了時が決まっていない場合（推定による特定期間の決定方法以外を用いる場合）であり、認証処理シーケンスに対して特定期間を設定し、その特定期間で、かつ、割当条件を持たす場合の割当例について説明する。
本実施形態では、特定期間におけるアップリンク（UL）送信用の帯域割当方法が上記（Ｂ）の割当条件に一致する場合について説明する。割当条件は、ダウンリンクのDch送信発生時とし、同一フレーム以降で、UL送信用の帯域を１度だけ割り当てる。図１０では、認証応答のメッセージ送信時に該当する。また、アップリンク（UL）送信用の割当帯域を上記（ｉｉ）のデータ送信用のDchとした場合の割当処理について説明する。
本例では、割当帯域をRREQ用のCchではなく、データ送信用のDchとしているが、これに限定されるものではない。例えば、認証処理シーケンスのように、交換されるメッセージが固定長であり、かつ、シーケンシャルである場合にはDchの直接割当が可能である。特定期間が開始した無線リンクをアップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクとして登録する。また、特定期間が終了した無線リンクをアップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクから解除する。

帯域割当部２４でのスケジューリング開始時、最初に実施形態１において説明した優先確保帯域に対する割り当てを行った後、その割り当てた帯域を差し引き、割り当て可能な帯域（残帯域）を算出する。次に、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクの全リンクに対して、図１３に示すアップリンク（UL）送信用の帯域割当処理を実施する。まず、割当条件に一致するかどうかを判定する（ステップＳｃ１）。一致する場合に、残帯域とアップリンク（UL）送信用の割当帯域とを比較することで、アップリンク（UL）送信用の帯域が確保できるかどうかを判定する（ステップＳｃ２）。アップリンク（UL）送信用の割当帯域値が残帯域値以下であれば割当可能であり、アップリンク（UL）送信用の帯域割当処理として、該当する無線リンク５に対してデータ送信用のDchを割り当てる（ステップＳｃ３）。このとき、残帯域値から割当帯域値を減算することで残帯域を更新する。

他方、割当条件を満たさない場合は（ステップＳｃ１で「Ｎｏ」）、当該無線リンクに対するアップリンク（UL）送信用の帯域割当処理は実施しない。

一方、割当条件は満たすが（ステップＳｃ１で「Ｙｅｓ」）、本スケジューリングフレームでの割当ができない場合は（ステップＳｃ２で「Ｎｏ」）、次フレーム以降でのアップリンク（UL）送信用の帯域割当の優先処理を実施する（ステップＳｃ４）。本処理は、割当条件を満たすアップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクに対する割当帯域を、次フレーム以降で（実施形態１において説明した）優先確保帯域として確保し、次フレーム以降で確実に割当を実施する。割当完了時には、優先確保帯域から解除する。
なお、本例では、アップリンク（UL）送信用の割当帯域をデータ送信用のDchとしているが、RREQ用のCchでも適用可能である。

［実施形態３］
本実施形態では、特定期間の開始時に、終了時が決まっている場合（推定による特定期間の決定方法を用いる場合）であり、無線リンク５の通信のうちで、データのアップリンク（UL）送信（図３の「data」がデータに相当）への適用について説明する。特定期間の決定に関しては、上記（ＩＩ）の発生情報を用いたトラヒック推定をもとに行なう。データの受信時に、前のデータの発生情報との差分をとることで、データの発生間隔を算出する。そして、測定した発生間隔から、次のデータの発生期間を予測し、その予測期間を特定期間とする。発生間隔の測定は、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎがデータに発生情報を付与して送信し、基地局２でデータの発生間隔を一定区間或いは一定データ数分保持し、算出する。そして、特定期間の開始を、最後の受信データの発生情報＋最短の発生間隔とする。また、特定期間の終了を、最後の受信データの発生情報＋最長の発生間隔とする。

なお、本実施形態における特定期間に対して、特定期間の上限値である閾値を設け、閾値以下の無線リンク５に対して下記のアップリンク（UL）送信用の帯域割当を実施してもよい。これにより、発生間隔の偏りの小さい、すなわち、周期性の高いデータのアップリンク（UL）送信に対する帯域割当を優先して実施することができる。

本実施形態では、特定期間におけるアップリンク（UL）送信用の帯域割当方法を上記（Ａ）の毎フレームとし、アップリンク（UL）送信用の割当帯域を上記（ｉ）のRREQ用のCchとし、毎フレーム１つのCchを割り当てる場合の割当処理について説明する。図１４に、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクの登録判定処理を示す。まず、特定期間が開始した無線リンク５に対して、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクとして登録可否を判定する（ステップＳｄ１）。登録可であれば、特定期間の全フレームにおいて、当該無線リンクに対してRREQ用のCch帯域を割り当てる。RREQ用のCch帯域を優先確保帯域とみなす。本登録判定処理では、特定期間の全てのフレームにおいて、優先確保帯域を確保できるかどうかを判定する。優先確保帯域の判定は実施形態１において説明した方法を用いることができる。そして、全てのフレームでRREQ用の帯域を優先確保帯域として確定できる場合に、当該リンクをアップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクとして登録する（ステップＳｄ２）。そして、帯域割当部２４でのスケジューリング時、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクとして登録されている全リンクに対して、RREQ用のCchを割り当てる。

図１５にアップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクの解除処理を示す。本処理は、特定期間の満了時、或いは、特定期間を途中で終了する場合に実施される。アップリンク受信時に、アップリンク（UL）送信用の帯域割当リンクから当該リンクを解除する（ステップＳｅ１）。
そして、特定期間が満了したか否かについて判定する（ステップＳｅ２）。
特定期間が満了している場合（ステップＳｅ２で「Ｙｅｓ」）、図１５に示す処理を終了する。
もし、特定期間の途中で終了する場合（ステップＳｅ２で「Ｎｏ」）、すなわち、ランダムアクセスで帯域要求を受信した場合、或いは、アップリンク送信用の帯域割当で帯域要求を受信した場合、未割当フレームに対して、優先確保総帯域値から当該リンク用のRREQ用の帯域を減算することで優先確保総帯域値を更新する（ステップＳｅ３）。

以上のように、上記の実施形態は、たとえば複数の無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎが複数の無線リンク５からなる無線回線を共有する場合の通信方法であるTDMA/TDDにおける動的スロット（帯域）割当（DSA）を行う際に用いられる。図２に示すようにして、MACフレーム内の上りリンク区間にデマンドアサイン区間とランダムアクセス区間を設定する。そして、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎがランダムアクセス区間において帯域割当要求を基地局２に送信する。送信に成功して基地局２からデマンドアサイン区間の帯域を割り当てられた場合には、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、割当帯域において送信データを基地局２に送信する。送信に失敗した場合には、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎは、バックオフ時間経過後に再度帯域割当要求を送信することを繰り返す。そして、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ毎あるいは無線リンク５毎に上りリンクの送信データの送信頻度が高い期間を分析・決定する。この特定期間において、基地局２は、当該無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎあるいは無線リンク５に対してデマンドアサイン帯域を割当てる。すなわち、基地局２によって、無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５毎に、アップリンクのデータ送信頻度が高い期間を特定（特定期間）する。そして、当該期間に対して、当該無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎ或いは無線リンク５に対するアップリンクのデータ送信用の帯域を割り当てる。ここで、この特定期間を決定する方法としては、外部からの指示による方法や、基地局２において、帯域割当状況の監視やトラヒックの推定を行う方法などを用いることができる。これによれば、基地局２が事前にアップリンク（UL）送信用の帯域割当を実施することで、必ずしも無線端末３−１、３−２、・・・、３−Ｎがランダムアクセス区間において帯域割当要求を送信しなくてもよくなる。そのため、ランダムアクセス（RA）トラヒックを低減することができる。すなわち、本発明の実施形態を用いれば、トラヒックが集中する期間であってもランダムアクセス区間のデータ衝突を抑制でき、スループットを向上させることができるという効果がある。

なお、上記の各実施形態の説明は、図２に示した従来技術のフレーム構成に基づいて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、Bch、RFch、Fch等の順序が入れ替わっているようなフレームであっても適用することが可能である。また、上述した本発明の実施形態の各構成（図６〜図９に示すような各ブロック）は、コンピュータ及びその周辺装置とそのコンピュータによって実行されるプログラムとの組み合わせによって実現することができ、各構成の分割、統合などの変更が適宜可能である。

本発明は、ランダムアクセストラヒックを低減することで衝突に伴うオーバーヘッドを削減し、基地局と、基地局と無線回線により接続される無線端末との間のスループット特性及び遅延特性を改善することを可能とする無線通信方法、無線通信システム、基地局、及び端末局などに適用できる。

Claims (8)

1. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信方法において、
   前記基地局は、受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、
   前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する無線通信方法。
2. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信方法において、
   前記基地局は、前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、
   前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する無線通信方法。
3. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、
   前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する無線通信システム。
4. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおいて、
   前記基地局は、前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、
   前記端末局は、前記基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する無線通信システム。
5. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける基地局において、
   受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、
   前記端末局から前記帯域割当を行った帯域にて送信された帯域要求情報又は前記送信データを受信する基地局。
6. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける基地局において、
   前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、前記端末局毎又は前記端末局と当該基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、前記端末局からランダムアクセスでの帯域要求を受信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎の帯域割当を行い、
   前記端末局から前記帯域割当を行った帯域にて送信された帯域要求情報又は前記送信データを受信する基地局。
7. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける端末局において、
   前記基地局によって、受信したデータ中のデータ種別からデータ交換シーケンスの最初のデータを識別し、既知のデータ交換シーケンス群から、該当シーケンスを特定し、該当シーケンスの最初のデータの受信タイミングを、当該端末局毎又は当該端末局と前記基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、前記シーケンスの最後のデータの受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、ランダムアクセスでの帯域要求を送信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎に基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する端末局。
8. 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、前記基地局は、無線フレーム内の上り通信用帯域のうち帯域割当用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、前記端末局からの帯域要求情報に対して要求分の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、前記端末局は、送信データが発生した場合、バックオフ時間経過後に帯域要求情報をランダムアクセス区間にランダムアクセス送信し、送信に成功した場合には前記基地局から割り当てられた帯域を用いて前記送信データを送信する無線通信システムにおける端末局において、
   前記基地局によって、前記無線回線の通信状況及び帯域割当状況を監視し、監視対象の前記無線回線に対する帯域割当タイミングを、当該端末局毎又は当該端末局と前記基地局間の無線リンク毎に特定された前記送信データの送信頻度の高い特定期間の開始として設定し、タイマのタイムアウト時を前記特定期間の終了として設定する、あるいは、割当を行ったアップリンク送信用の帯域に対する前記端末局のアクセス状況に応じて前記特定期間の終了を設定する、あるいは、ランダムアクセスでの帯域要求の受信タイミングを前記特定期間の終了として設定し、該特定期間に存在する前記デマンドアサイン区間に、ランダムアクセスでの帯域要求を送信していない場合でも、当該端末局毎又は当該無線リンク毎に基地局が帯域割当を行った帯域にて帯域要求情報又は前記送信データを送信する端末局。

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