JP5472658B2 - 無線基地局、制御プロセッサ、プログラム及び無線リソース割当制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は無線基地局、制御プロセッサ、プログラム及び無線リソース割当制御方法に関し、特にバックホール回線の輻輳発生時における無線基地局、制御プロセッサ、プログラム及び無線リソース割当制御方法に関する。
次世代移動体通信であるＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）では、第３世代移動体通信と比較して通信速度が向上する。通信速度の向上は、移動通信装置と無線基地局との間に用いられる無線帯域が広帯域化することにより、実現される。従って、ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ）や、Ｓ−ＧＷ（Ｓｅｒｖｉｎｇ Ｇａｔｅ Ｗａｙ）等を含む上位ネットワークと無線基地局とを接続するバックホール回線の回線速度もしくは回線容量を増強する必要がある。しかし、通信事業者のネットワーク設計に基づいて構築されたネットワーク又はバックホール回線品質によっては、移動通信装置から無線基地局に対して送信されるデータ量が、バックホール回線において伝送可能なデータ量を上回ることがある。このような場合、無線基地局は、フロー制御を実施し、バックホール回線へ伝送するデータ量を制限する。
特開２００６−１９７６０５号公報（以下特許文献１と記す）には、バックホール回線において、制御トラヒックとベアラトラヒックを効率的に伝送する技術が記載されている。一般的に、バックホール回線におけるリソースは、高信頼性を必要とする制御トラヒックに十分に割り当てられる。そのため、ベアラトラヒックを伝送するために利用可能な帯域幅が減少する。そこで、特許文献１には、バックホール回線において伝送されている制御トラヒックをモニタし、適切な量のリソースを、バックホール回線に伝送される制御トラヒックに割り当てる通信方法が開示されている。
特開２００７−３３６４８８号公報（以下特許文献２と記す）には、移動局から基地局に対して送信するチャネル品質情報に割り当てるリソースの割り当て方法が開示されている。移動局から基地局に対して送信するデータ量が多い場合は、チャネル品質情報に割り当てられるリソースを少なくする。また、移動局から基地局に対して送信するデータ量が少ない場合は、チャネル品質情報に割り当てられるリソースを多くする。これにより、制御情報以外のデータ量が多い時に、制御情報に対応するチャネル品質情報に割り当てられるリソースを減少させることができるため、多くのデータを送信することができる。
特開２００９−１１１４９８号公報（以下特許文献３と記す）には、無線基地局における、無線端末からの新規呼の受付制御方法が開示されている。無線基地局は、新規呼に設定された優先順位以下の優先順位が設定された既存呼のスループットが閾値未満であれば、新規呼の受付を拒否する。これにより、優先順位の低い既存呼のスループットが減少することを防止する。
特開２００６−１９７６０５号公報（以下特許文献１と記す）には、バックホール回線において、制御トラヒックとベアラトラヒックを効率的に伝送する技術が記載されている。一般的に、バックホール回線におけるリソースは、高信頼性を必要とする制御トラヒックに十分に割り当てられる。そのため、ベアラトラヒックを伝送するために利用可能な帯域幅が減少する。そこで、特許文献１には、バックホール回線において伝送されている制御トラヒックをモニタし、適切な量のリソースを、バックホール回線に伝送される制御トラヒックに割り当てる通信方法が開示されている。
特開２００７−３３６４８８号公報（以下特許文献２と記す）には、移動局から基地局に対して送信するチャネル品質情報に割り当てるリソースの割り当て方法が開示されている。移動局から基地局に対して送信するデータ量が多い場合は、チャネル品質情報に割り当てられるリソースを少なくする。また、移動局から基地局に対して送信するデータ量が少ない場合は、チャネル品質情報に割り当てられるリソースを多くする。これにより、制御情報以外のデータ量が多い時に、制御情報に対応するチャネル品質情報に割り当てられるリソースを減少させることができるため、多くのデータを送信することができる。
特開２００９−１１１４９８号公報（以下特許文献３と記す）には、無線基地局における、無線端末からの新規呼の受付制御方法が開示されている。無線基地局は、新規呼に設定された優先順位以下の優先順位が設定された既存呼のスループットが閾値未満であれば、新規呼の受付を拒否する。これにより、優先順位の低い既存呼のスループットが減少することを防止する。
特許文献１及び２に記載された通信方法においては、無線基地局は、移動局から受信するデータ、例えば音声データや、映像データ等のデータ量を調整することができない。そのため、無線基地局が、バックホール回線へ伝送することができる量を超えたデータを受信した場合に、無線基地局内においてフロー制御を実施し、バックホール回線へ伝送するデータ量を制限する。しかし、無線基地局は、受信したすべてのデータをバックホール回線へ伝送することができない。そのため、無線基地局内にデータが滞留する問題が発生する。また、特許文献３においては、既存呼のスループットが閾値以上であれば、新規呼を受け付ける。そのため、バックホール回線において輻輳が発生している場合、無線基地局内には、さらにデータが滞留する問題が発生する。しかし、新規呼を受け付けたために、さらにデータが滞留する問題を回避するために、バックホール回線において輻輳が発生している場合に新規呼の受付を拒否すると、呼損率が上昇するという問題が発生する。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、バックホール回線の輻輳状態により無線基地局内に発生するデータの滞留及び呼損率の上昇を防止する無線基地局、制御プロセッサ、プログラム及び無線リソース割当制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、バックホール回線の輻輳状態により無線基地局内に発生するデータの滞留及び呼損率の上昇を防止する無線基地局、制御プロセッサ、プログラム及び無線リソース割当制御方法を提供することを目的とする。
本発明の第１の態様にかかる無線基地局は、第１の移動通信装置に対する無線リソースの割り当て可否を決定する無線リソース割当決定部と、前記無線リソース割当決定部において無線リソースの割り当ての実行が決定された前記第１の移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを行う無線リソース制御部と、前記第１の移動通信装置から受信したデータを上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力する制御を行うバックホール回線制御部と、を備え、前記バックホール回線に輻輳が発生した場合、前記無線リソース制御部は、前記第１の移動通信装置に対して割り当てる無線リソース量をバックホール回線の輻輳発生前に割り当てていた無線リソース量より減少させ、前記無線リソース割当決定部は、前記第１の移動通信装置から受信したデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するものである。
本発明の第２の態様にかかる制御プロセッサは、移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するものである。
本発明の第３の態様にかかるプログラムは、移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップをコンピュータに実行させるものである。
本発明の第４の態様にかかる無線リソース割り当て制御方法は、移動通信装置から送信されるデータが上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力される際に、前記バックホール回線の輻輳を検出するステップと、前記バックホール回線の輻輳が発生した場合に、前記移動通信に割り当てられる無線リソース量を減少させるステップと、前記移動通信装置から送信されるデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップと、を備えるものである。
本発明の第２の態様にかかる制御プロセッサは、移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するものである。
本発明の第３の態様にかかるプログラムは、移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップをコンピュータに実行させるものである。
本発明の第４の態様にかかる無線リソース割り当て制御方法は、移動通信装置から送信されるデータが上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力される際に、前記バックホール回線の輻輳を検出するステップと、前記バックホール回線の輻輳が発生した場合に、前記移動通信に割り当てられる無線リソース量を減少させるステップと、前記移動通信装置から送信されるデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップと、を備えるものである。
本発明により、バックホール回線の輻輳状態により無線基地局内に発生するデータの滞留及び呼損率の上昇を防止する無線基地局、制御プロセッサ、プログラム及び無線リソース割当制御方法を提供することができる。
図１は実施の形態１にかかる無線基地局の構成図である。
図２は実施の形態１にかかるリソースブロックの割り当てを説明する図である。
図３は実施の形態１にかかるＱＣＩとサービス品質を満たしていないベアラ数とを関連付けたデータテーブルである。
図４は実施の形態１にかかるＬＴＥシステムのネットワーク構成図である。
図５は実施の形態１にかかるＬＴＥにおけるフレームの図である。
図６は実施の形態１にかかるリソースブロックの割り当てに関するシーケンスである。
図７は実施の形態１にかかる無線基地局の処理フロー図である。
図２は実施の形態１にかかるリソースブロックの割り当てを説明する図である。
図３は実施の形態１にかかるＱＣＩとサービス品質を満たしていないベアラ数とを関連付けたデータテーブルである。
図４は実施の形態１にかかるＬＴＥシステムのネットワーク構成図である。
図５は実施の形態１にかかるＬＴＥにおけるフレームの図である。
図６は実施の形態１にかかるリソースブロックの割り当てに関するシーケンスである。
図７は実施の形態１にかかる無線基地局の処理フロー図である。
（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる無線基地局の構成例について説明する。無線基地局１０は、無線リソース割当決定部１１と、無線リソース制御部１２と、バックホール回線制御部１３とを備えている。バックホール回線制御部１３は、移動通信装置から受信したデータを上位ネットワークへ中継するバックホール回線１４に接続されている。また、無線基地局１０は、無線通信回線を用いて移動通信装置２０と通信を行う。無線基地局１０において、上位ネットワークとは、モビリティ制御を行うＭＭＥ、音声データ、映像データ等を処理するＳ−ＧＷ等が含まれる。移動通信装置２０は、携帯電話端末又はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）端末等を含む。
無線リソース割当決定部１１は、移動通信装置２０に対する無線リソースの割り当て可否を決定する。例えば、無線リソース割当決定部１１は、移動通信装置２０から無線リソースの割り当て要求がなされると、他の移動通信装置に対する無線リソースの割り当て状況に応じて、移動通信装置２０に対して無線リソースの割り当て可否を決定する。
ここで、移動通信装置２０が無線リソース割当要求を行う前の事前処理について、説明する。移動通信装置２０は、電源投入時又は他の無線基地局がカバーするエリアから、無線基地局１０がカバーするエリアに移動した時等に、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）を受信し、システムの帯域幅等の無線基地局１０と移動通信装置２０との間において通信をするのに必要な情報を取得する。移動通信装置２０は、ＢＣＨを受信後、ランダクアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を無線基地局１０へ送信し、無線基地局１０と移動通信装置２０との間における同期を確立する。無線基地局１０と移動通信装置２０との間において同期を確立することにより、移動通信装置２０は、無線基地局１０からスケジューリングされたタイミングにおいて、データを送信することができる。
移動通信装置２０は、無線基地局１０と同期がとれている状態において、送信するデータが発生した場合、無線基地局１０に対して無線リソースの割り当て要求を行う。例えば、移動通信装置２０は、音声通話を開始する際又はパケットデータの送信を行う際等に、無線リソースの割り当て要求を行う。無線リソース割当決定部１１が、無線リソースの割当要求を受け付けることは、呼を受け付けるということと同等の意味を有する。
無線基地局１０は、複数の移動通信装置と同期を確立しており、それらの移動通信装置に対して無線リソースの割り当てを行っている。そのため、移動通信装置２０から無線リソースの割当要求がなされた場合に、他の移動通信装置に対して割り当てている無線リソースの量が予め定められた量を下回っている場合には、移動通信装置２０に対して無線リソースの割り当てを行う。他の移動通信装置に対して割り当てている無線リソースの量が予め定められた量を超えている場合には、移動通信装置２０に対して無線リソースの割り当てを行わない。このように無線リソースを割り当てられないことにより、通信を行うことができない状態を、呼損と呼ぶ。
無線リソース制御部１２は、無線リソース割当決定部１１において、移動通信装置２０に対する無線リソースの割り当てが決定されると、無線リソースの割り当てを実行する。無線リソースは、移動通信装置２０から無線基地局１０に対して送信されるデータ（以下、上りデータ、とする）に対して割り当てられる。割り当てられる無線リソースは、送信するタイミングを示す時間情報と、送信する周波数を示す周波数情報とを含むリソースブロック（ＲＢ）である。無線リソース制御部１２は、それぞれの移動通信装置に対して割り当てている無線リソース情報を無線リソース割当決定部１１へ出力する。無線リソース情報は、割り当てているＲＢを特定する情報である。また、無線リソース情報には、割り当てているＲＢの数に関する情報が含まれてもよい。
バックホール回線制御部１３は、移動通信装置２０から受信したデータを、バックホール回線１４へ出力する制御を行う。例えば、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４に輻輳が発生した場合に、フロー制御を行いバックホール回線１４へ出力するデータ量の調節を行う。また、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４に輻輳が発生すると、無線リソース割当決定部１１に対して、輻輳発生を通知する。さらに、バックホール回線制御部１３は、無線リソース制御部１２に対して、無線リソース割当抑制を通知する。
次に、バックホール回線１４に輻輳が発生した場合におけるバックホール回線制御部１３の動作について説明する。無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制が通知されると、複数の移動通信装置に対して割り当てている無線リソースを減少させる。これにより、複数の移動通信装置から受信するデータ量を減少させることができるため、バックホール回線１４の輻輳により生じる無線基地局１０内におけるデータの滞留を解消することができる。
また、無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制が通知されると、無線基地局１０と同期を確立している移動通信装置に対して、無線リソース割当抑制が通知されている状態であることを通知してもよい。通知を受けた移動通信装置が、送信するデータ量を削減することにより、無線基地局１０が受信するデータ量を削減することができるとともに、無線リソースの割り当て量も減少させることができる。
無線リソース割当決定部１１は、バックホール回線１４の輻輳発生が通知されると、移動通信装置から受信したデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、輻輳発生が通知された以後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する無線リソースの割当可否を決定する。サービス品質は、それぞれの移動通信装置と無線基地局１０との間に設定されている通信回線（ベアラ）毎に規定さている。１つの移動通信装置には、複数のベアラが設定されてもよい。規定されているサービス品質は、ＱＣＩ（サービスクラス）毎に異なる。各ＱＣＩは、優先度を持つ。サービス品質は、例えば、移動通信装置から受信したデータのビットレートや、遅延等である。移動通信装置から受信したデータの遅延とは、移動通信装置においてデータが発生してから、無線基地局１０がデータを受信するまでの時間を示す。
ここで、無線リソース割当決定部１１が、無線リソースの割当可否を決定するために、ビットレート及び遅延の少なくとも一方を用いる理由について説明する。バックホール回線１４に、輻輳が発生した場合、無線リソース制御部１２は、無線リソースの割り当てを抑制する。そのため、移動通信装置が送信することができるデータ量が、減少する。これにより、移動通信装置から無線基地局１０に対して送信されるデータのビットレートが減少することとなる。また、無線リソース制御部１２が無線リソースの割り当てを抑制することにより、移動通信装置内に送信すべきデータが滞留することになる。これにより、移動通信装置から無線基地局１０に対して送信されるデータに遅延が発生する。よって、データのビットレート及び遅延は、バックホール回線１４に輻輳が発生した場合に変動する可能性があるパラメータである。そのため、これらのパラメータを用いることにより、バックホール回線１４に輻輳が発生した後の状態を考慮した無線リソースの割当可否を決定することができる。
無線リソース割当決定部１１は、ＱＣＩ毎に、予め定められているサービス品質を満たしていないベアラ数が対応付けられた情報を無線リソース制御部１２から取得する。もしくは、無線リソース割当決定部１１は、ＱＣＩ毎に、予め定められているサービス品質を満たしていない移動通信装置の数が対応付けられた情報を無線リソース制御部１２から取得してもよい。無線リソース割当決定部１１は、輻輳発生を通知された後に、無線リソース割当要求がなされた場合、移動通信装置から要求されるＱＣＩと同等もしくは優先度の高いＱＣＩが設定されているベアラにおいて、サービス品質が満たされているかどうかを確認する。サービス品質を満たしていないベアラ数が閾値Ａ以下又は未満であれば、無線リソース割当決定部１１は、無線リソース割当要求を行った移動通信装置に対する無線リソース割り当てを許可する。サービス品質を満たしていないベアラ数が閾値Ａ以上又はＡより多い場合、移動通信装置に対する無線リソース割り当てを拒否する。これにより、無線基地局１０において、一定のサービス品質が満たされている場合には、無線リソースを割り当てることができるため、呼損率の上昇を抑制することができる。
次に、バックホール回線制御部１３におけるバックホール回線１４の輻輳検出制御について説明する。バックホール回線制御部１３は、ＱＣＩ毎にバックホール回線１４へデータを出力するためのバッファを備えている。バックホール回線制御部１３は、それぞれのバッファに蓄積されるデータ量の合計が閾値Ｂを超えると、バックホール回線１４が輻輳していると判定する。もしくは、いずれかのＱＣＩに対応するバッファに蓄積されるデータ量が閾値Ｃを超えると、バックホール回線１４が輻輳していると判定してもよい。また、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４の輻輳を監視している装置（図示せず）から、バックホール回線１４の輻輳を通知されることにより、輻輳を検出してもよい。
ここで、バックホール回線制御部１３は、それぞれのバッファに蓄積されるデータ量の合計が、閾値Ｄを下回ると輻輳が解消されたと判断する。もしくは、いずれかのＱＣＩに対応するバッファに蓄積されているデータ量に基づいて輻輳状態を検出した場合、そのバッファに蓄積されているデータ量が閾値Ｅを下回ると輻輳が解消されたと判断してもよい。
バックホール回線制御部１３は、輻輳が解消されたと判断すると、無線リソース割当決定部１１に対して、輻輳解消の通知を行い、無線リソース制御部１２に対して、無線リソース割当抑制解除を通知する。
続いて、図２を用いて本発明の実施の形態１にかかる、無線リソース割当抑制制御について、説明する。無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制を通知されると、移動通信装置２０に割り当てるＲＢ数を減少させる。割り当てるＲＢ数を減少させることにより、移動通信装置２０が送信することができる上りデータ量は減少する。そのため、無線基地局１０に滞留するデータを抑制することができる。ここで、無線リソース制御部１２は、移動通信装置に割り当てるＲＢ数を段階的に減少させる。図２の縦軸は、無線リソース制御部１２が移動通信装置に割り当てるＲＢ数を示し、横軸は、時間を示す。図２に示されるように、無線リソース制御部１２は、時間Ｔ毎に、移動通信装置に割り当てるＲＢ数をｂ個減少させる。また、移動通信装置に割り当てるＲＢ数について、下限値ｃを設け、割り当てるＲＢ数がｃ個を下回らないように制御する。ここで、無線リソース制御部１２は、割り当てるＲＢ数の代わりに移動通信装置２０に送信を許可するデータ量を減少させてもよい。その場合、図２の縦軸は、無線リソース制御部１２が移動通信装置に送信を許可するデータ量を示し、横軸は、時間を示すことになる。
このように、移動通信装置に割り当てるＲＢ数を段階的に減少させることにより、移動通信装置と無線基地局１０間において通信されているデータの急激なサービス品質の低下を防止することができる。また、下限値を設けることにより、移動通信装置は継続して上りデータを送信することができる。
ここで、無線リソース制御部１２は、無線リソースを割り当てている複数の移動通信装置に対して、公平に割り当てるＲＢ数を減少させてもよい。例えば、無線リソースを割り当てている移動通信装置の数をＮ台とすると、無線リソース制御部１２は、時間Ｔ毎にそれぞれの移動通信装置に対して、ｂ／Ｎ個のＲＢ数を減少させてＲＢを割り当てる。これにより、特定の移動通信装置から送信されるデータ量が急激に減少することによる特定の移動通信装置におけるサービス品質の低下を防止することができる。
もしくは、無線リソース制御部１２は、それぞれの移動通信装置から送信されるデータに設定されているＱＣＩに基づいて、減少させるＲＢの数を調整してもよい。たとえば、無線リソース制御部１２は、ＱＣＩの低いデータを送信している移動通信装置に対して割り当てるＲＢ数を多く減少させ、ＱＣＩの高いデータを送信している移動通信装置に対して割り当てるＲＢ数の減少を、少なくしてもよい。これにより、高いサービス品質を要求している移動通信装置に対するＲＢ数の減少を最小限に抑えることができるため、ＱＣＩの高いデータを送信している移動通信装置におけるサービス品質の低下を最小限に留める事ができる。
続いて、図３を用いて本発明の実施の形態１にかかるＱＣＩとサービス品質を満たしていないベアラ数とを関連付けたデータテーブルについて説明する。無線リソース制御部１２は、無線リソース割当決定部１１に対して、それぞれのＱＣＩ毎に、サービス品質を満たしていないベアラ数を対応付けた図３のデータテーブルの情報を出力する。図３のデータテーブルは、ＱＣＩ１が最も優先度が高く、ＱＣＩ２、ＱＣＩ３となるにつれて、優先度が低くなる。ＱＣＩ１〜３が設定されているベアラの中で、サービス品質を満たしていないベアラ数は０である。また、ＱＣＩ４が設定されているベアラの中において、サービス品質を満たしていないベアラ数は１である。その他のＱＣＩに対応付けら得ているベアラ数は、図３に示されている通りである。
無線リソース割当決定部１１は、無線リソース制御部１２から図３に示されている情報を取得する。ここで、無線リソース割当決定部１１がバックホール回線制御部１３から輻輳状態が通知され、さらに無線リソース割当要求を受け付けた場合の処理について説明する。
無線リソースの割り当て許可を判断する閾値Ａが「３」と設定されている場合に、移動通信装置からＱＣＩ５が設定されたデータに対する無線リソースの割り当てを要求する例について説明する。この場合、ＱＣＩ１乃至５の優先度において、サービス品質を満たしていないベアラ数は、「４」である。この場合、サービス品質を満たしていないベアラ数が、閾値Ａの値を超えているため、無線リソース割当決定部１１は、無線リソース割当要求を行う移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを拒否する。ここで、閾値Ａが「５」と設定されている場合には、サービス品質を満たしていないベアラ数が閾値Ａの値を超えていないため、無線リソース割当決定部１１は、無線リソースの割り当てを許可することができる。
続いて、図４を用いて本発明の実施の形態１にかかるＬＴＥネットワークの構成例について説明する。ＬＴＥネットワークは、無線基地局１０と、ＭＭＥ３０と、Ｓ−ＧＷ４０と、から構成される。無線基地局１０とＭＭＥ３０とは、Ｓ１−ＭＭＥリンクにより接続されている。無線基地局１０とＳ−ＧＷ４０とは、ＳＩ−Ｕリンクにより接続されている。無線基地局１０間は、Ｘ２リンクにより接続されている。ＳＩ−ＭＭＥリンク、ＳＩ−Ｕリンク及びＸ２リンクは、それぞれバックホール回線と呼ばれる。また、無線基地局１０と移動通信装置２０との間の無線区間はＵＵリンクにより接続されている。
続いて、図５を用いて本発明の実施の形態１にかかるＬＴＥ−ＦＤＤのフレーム構成について説明する。フレーム構成について説明するにあたり、最小のＴｉｍｅ ｕｎｉｔを、Ｔ＿ｓ＝１／（１５０００×２０４８）ｓｅｃｏｎｄと定義する。さらに１無線フレームＴ＿ｆは、Ｔ＿ｆ＝３０７２００×Ｔ＿ｓ＝１０ｍｓと定義する。さらに、無線フレームを構成するスロットＴ＿ｓｌｏｔを、Ｔ＿ｓｌｏｔ＝１５３６０×Ｔ＿ｓ＝０．５ｍｓと定義する。１無線フレームは、２０スロットから構成される。１スロットは、７シンボルから構成され、１シンボル毎に、Ｎｏｒｍａｌ ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）が付加される。また、周波数方向には、１５ｋＨｚもしくは７．５ｋＨｚ間隔にサブキャリアが並べられている。ここで、移動通信装置に対して無線リソースを割り当てる単位であるＲＢは、１スロット分の時間及び１２サブキャリア分の周波数帯域により定まる領域である。
続いて、図６を用いて本発明の実施の形態１にかかるＲＢの割り当て処理について説明する。なお、図６に示す処理は、移動通信装置２０が無線リソース割当要求を行い、無線リソース割当決定部１１により、無線リソースの割り当て許可が行われている状態を前提とする。はじめに、移動通信装置２０は、無線基地局１０から無線リソースの割り当てを受けるために、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを送信する（Ｓ１１）。無線基地局１０は、無線リソース割当決定部１１により無線リソースの割り当てを許可されると、無線リソース制御部１２は、移動通信装置２０に対して、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを送信するためにＲＢを割り当てている。そのため、移動通信装置２０は、上りデータ用のＲＢが割り当てられる前に、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを送信することができる。Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔにより、移動通信装置２０の送信用バッファにおけるデータの蓄積状態が通知される。
次に、無線リソース制御部１２は、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔの情報に基づいて、スケジューリングをすることにより、移動通信装置２０に対してＲＢの割り当てを行う（Ｓ１２）。無線リソース制御部１２は、移動通信装置２０の送信用バッファに多くのデータが蓄積されている場合は、ＲＢを多く割当、蓄積されているデータが少ない場合は、割り当てるＲＢを減少させる。また、無線リソース制御部１２は、バックホール回線制御部１３より、無線リソース割当抑制通知を取得している場合は、通常よりも割り当てるＲＢ数を減少させる。
次に、無線基地局１０は、Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｇｒａｎｔを用いて、決定したＲＢを移動通信装置２０へ通知する（Ｓ１３）。
移動通信装置２０は、割り当てられたＲＢにデータをマッピングして、無線基地局１０へ送信する（Ｓ１４）。
上記ＲＢの割り当て処理は、バックホール回線１４に輻輳が発生した後、無線リソース割当決定部１１が、新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを決定した場合にも、同様に実行される。なお、この場合において、割り当てる無線リソースを以下のように制御してもよい。
無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制が通知された後に、既存の移動通信装置から減少させたＲＢを、新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対して割り当ててもよい。これにより、すでに無線リソースを割り当てられている移動通信装置の無線リソース量は変動しないため、これらの移動通信装置のサービス品質の低下を防止することができる。
もしくは、無線リソース制御部１２は、既存の移動通信装置に割り当てられている無線リソースの一部を、新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対して割り当ててもよい。つまり、無線リソースの一部とは、バックホール回線１４に輻輳が発生し、ＲＢの割り当てが減少された後に、既存の移動通信装置に割り当てられている無線リソースの一部である。これにより、無線基地局１０に入力されるデータ量が増加することを防止することができるため、無線基地局１０内に滞留するデータが増加することを防止することができる。
続いて、図７を用いて本発明の実施の形態１にかかる無線基地局における無線リソース割当制御方法について説明する。
はじめに、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４の輻輳を検出する（Ｓ２１）。次に、バックホール回線制御部１３は、無線リソース制御部１２に対して無線リソース割当抑制通知信号を出力し、無線リソース割当決定部１１に対して輻輳検出通知信号を出力する。無線リソース割当抑制通知信号を取得した無線リソース制御部１２は、移動通信装置に割り当てている無線リソースを減少させる（Ｓ２２）。次に、無線リソース割当決定部１１は、輻輳検出信号を取得後、新たに無線リソース割当要求がなされているか否かを判定する（Ｓ２３）。新たな無線リソース割当要求がない場合、処理を終了する。
新たな無線リソース割当要求がある場合、無線リソース割当決定部１１は、移動通信装置から受信したデータが、サービス品質条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２４）。無線リソース割当決定部１１は、ステップＳ２４において、サービス品質条件を満たしていると判定した場合、新たな無線リソース割当要求に対して、無線リソースの割当実行を決定する（Ｓ２５）。無線リソース割当決定部１１は、ステップＳ２４において、サービス品質条件を満たしていないと判定した場合、新たな無線リソース割当要求に対して、無線リソース割当拒否を決定する（Ｓ２６）。
以上説明したように、本発明の実施の形態にかかる無線基地局において、バックホール回線制御部を設けることにより、バックホール回線の輻輳を検出することができる。そのため、バックホール回線の輻輳を検出した場合に、無線リソース制御部は、移動通信装置の上りデータを送信するために割り当てられる無線リソースの量を減少させることができる。これにより、無線基地局内に滞留する未送信データを減少させることができる。
また、本発明の実施の形態にかかる無線リソース割当決定部を用いない場合、無線基地局は、無線リソース制御部が、割り当てる無線リソースを減少させることにより、使用されている無線リソースが少ないと判断する。そのため、無線基地局は、新たな無線リソース割当要求に対して、無線リソースの割り当てを許可してしまう。これにより、無線基地局内にさらに未送信データが滞留することになる。また、バックホール回線に輻輳が発生したことを検出した場合に、一律無線リソース割り当てを拒否すると、移動通信装置から送信されるデータのサービス品質が維持されている場合においても、呼損率が上昇してしまう。
本発明の実施の形態にかかる無線リソース割当決定部を用いることにより、ＱＣＩ毎に、サービス品質が満たされていないベアラ数に基づいて、無線リソースの割り当てを決定することができる。そのため、無線リソースを割り当てることにより、優先度の高いＱＣＩが設定されるデータのサービス品質を低下させず、さらに呼損率の上昇も抑制することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
また、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の通信媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。また、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれる。
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）第１の移動通信装置に対する無線リソースの割り当て可否を決定する無線リソース割当決定部と、前記無線リソース割当決定部において無線リソースの割り当ての実行が決定された前記第１の移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを行う無線リソース制御部と、前記第１の移動通信装置から受信したデータを上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力する制御を行うバックホール回線制御部と、を備え、前記バックホール回線に輻輳が発生した場合、前記無線リソース制御部は、前記第１の移動通信装置に対して割り当てる無線リソース量を輻輳発生前に割り当てていた無線リソース量より減少させ、前記無線リソース割当決定部は、前記第１の移動通信装置から受信したデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する無線基地局。
（付記２）前記無線リソース割当決定部は、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している前記第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方に基づいて、前記第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する付記１に記載の無線基地局。
（付記３）前記無線リソース割当決定部は、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している前記第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方が、予め定められている数を下回っている場合、前記第２の移動通信装置に対して前記無線リソースの割り当てを行う付記２記載の無線基地局。
（付記４）複数の前記第１の移動通信装置毎に前記サービス品質が設定され、前記無線リソース制御部は、予め定められているサービス品質を下回るサービス品質が設定されている前記第１の移動通信装置に割り当てられている無線リソース量を減少させる付記１乃至３のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記５）前記無線リソース制御部は、前記無線リソースを割り当てているそれぞれの前記第１の移動通信装置から、前記第１の移動通信装置に設定されているサービス品質に応じて無線リソース量を減少させる、付記１乃至３のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記６）前記無線リソース制御部は、前記無線リソース割当決定部によって無線リソースの割り当てが決定された前記第２の移動通信装置に対して、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に、前記第１の移動通信装置から減少させた無線リソースを割り当てる付記１乃至５のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記７）前記無線リソース制御部は、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に、前記第１の移動通信装置に割り当てられている無線リソースの一部を前記第２の移動通信装置に対して割り当てる付記１乃至５のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記８）前記無線リソース制御部は、複数の前記移動通信装置から受信したデータのサービス品質を測定し、測定した結果を前記無線リソース割当決定部へ出力する、付記１乃至７のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記９）前記無線リソース制御部は、前記データのビットレート及び遅延のうち少なくとも一方を測定する付記８記載の無線基地局。
（付記１０）前記無線リソース制御部は、前記無線リソースの割り当てを、段階的に減少させる付記１乃至９のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記１１）前記無線リソース制御部は、前記割り当てる無線リソース量が、予め定められた値を下回らないように前記無線リソース量を減少させる付記１０記載の無線基地局。
（付記１２）移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する制御プロセッサ。
（付記１３）移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップをコンピュータに実行させるプログラム。
（付記１４）移動通信装置から送信されるデータが上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力される際に、前記バックホール回線の輻輳を検出するステップと、前記バックホール回線の輻輳が発生した場合に、前記移動通信に割り当てられる無線リソース量を減少させるステップと、前記移動通信装置から送信されるデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップと、を備える無線リソース割当制御方法。
この出願は、２０１０年２月８日に出願された日本出願特願第２０１０−０２５４４７号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込むものである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる無線基地局の構成例について説明する。無線基地局１０は、無線リソース割当決定部１１と、無線リソース制御部１２と、バックホール回線制御部１３とを備えている。バックホール回線制御部１３は、移動通信装置から受信したデータを上位ネットワークへ中継するバックホール回線１４に接続されている。また、無線基地局１０は、無線通信回線を用いて移動通信装置２０と通信を行う。無線基地局１０において、上位ネットワークとは、モビリティ制御を行うＭＭＥ、音声データ、映像データ等を処理するＳ−ＧＷ等が含まれる。移動通信装置２０は、携帯電話端末又はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）端末等を含む。
無線リソース割当決定部１１は、移動通信装置２０に対する無線リソースの割り当て可否を決定する。例えば、無線リソース割当決定部１１は、移動通信装置２０から無線リソースの割り当て要求がなされると、他の移動通信装置に対する無線リソースの割り当て状況に応じて、移動通信装置２０に対して無線リソースの割り当て可否を決定する。
ここで、移動通信装置２０が無線リソース割当要求を行う前の事前処理について、説明する。移動通信装置２０は、電源投入時又は他の無線基地局がカバーするエリアから、無線基地局１０がカバーするエリアに移動した時等に、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）を受信し、システムの帯域幅等の無線基地局１０と移動通信装置２０との間において通信をするのに必要な情報を取得する。移動通信装置２０は、ＢＣＨを受信後、ランダクアクセスチャネル（ＲＡＣＨ）を無線基地局１０へ送信し、無線基地局１０と移動通信装置２０との間における同期を確立する。無線基地局１０と移動通信装置２０との間において同期を確立することにより、移動通信装置２０は、無線基地局１０からスケジューリングされたタイミングにおいて、データを送信することができる。
移動通信装置２０は、無線基地局１０と同期がとれている状態において、送信するデータが発生した場合、無線基地局１０に対して無線リソースの割り当て要求を行う。例えば、移動通信装置２０は、音声通話を開始する際又はパケットデータの送信を行う際等に、無線リソースの割り当て要求を行う。無線リソース割当決定部１１が、無線リソースの割当要求を受け付けることは、呼を受け付けるということと同等の意味を有する。
無線基地局１０は、複数の移動通信装置と同期を確立しており、それらの移動通信装置に対して無線リソースの割り当てを行っている。そのため、移動通信装置２０から無線リソースの割当要求がなされた場合に、他の移動通信装置に対して割り当てている無線リソースの量が予め定められた量を下回っている場合には、移動通信装置２０に対して無線リソースの割り当てを行う。他の移動通信装置に対して割り当てている無線リソースの量が予め定められた量を超えている場合には、移動通信装置２０に対して無線リソースの割り当てを行わない。このように無線リソースを割り当てられないことにより、通信を行うことができない状態を、呼損と呼ぶ。
無線リソース制御部１２は、無線リソース割当決定部１１において、移動通信装置２０に対する無線リソースの割り当てが決定されると、無線リソースの割り当てを実行する。無線リソースは、移動通信装置２０から無線基地局１０に対して送信されるデータ（以下、上りデータ、とする）に対して割り当てられる。割り当てられる無線リソースは、送信するタイミングを示す時間情報と、送信する周波数を示す周波数情報とを含むリソースブロック（ＲＢ）である。無線リソース制御部１２は、それぞれの移動通信装置に対して割り当てている無線リソース情報を無線リソース割当決定部１１へ出力する。無線リソース情報は、割り当てているＲＢを特定する情報である。また、無線リソース情報には、割り当てているＲＢの数に関する情報が含まれてもよい。
バックホール回線制御部１３は、移動通信装置２０から受信したデータを、バックホール回線１４へ出力する制御を行う。例えば、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４に輻輳が発生した場合に、フロー制御を行いバックホール回線１４へ出力するデータ量の調節を行う。また、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４に輻輳が発生すると、無線リソース割当決定部１１に対して、輻輳発生を通知する。さらに、バックホール回線制御部１３は、無線リソース制御部１２に対して、無線リソース割当抑制を通知する。
次に、バックホール回線１４に輻輳が発生した場合におけるバックホール回線制御部１３の動作について説明する。無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制が通知されると、複数の移動通信装置に対して割り当てている無線リソースを減少させる。これにより、複数の移動通信装置から受信するデータ量を減少させることができるため、バックホール回線１４の輻輳により生じる無線基地局１０内におけるデータの滞留を解消することができる。
また、無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制が通知されると、無線基地局１０と同期を確立している移動通信装置に対して、無線リソース割当抑制が通知されている状態であることを通知してもよい。通知を受けた移動通信装置が、送信するデータ量を削減することにより、無線基地局１０が受信するデータ量を削減することができるとともに、無線リソースの割り当て量も減少させることができる。
無線リソース割当決定部１１は、バックホール回線１４の輻輳発生が通知されると、移動通信装置から受信したデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、輻輳発生が通知された以後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する無線リソースの割当可否を決定する。サービス品質は、それぞれの移動通信装置と無線基地局１０との間に設定されている通信回線（ベアラ）毎に規定さている。１つの移動通信装置には、複数のベアラが設定されてもよい。規定されているサービス品質は、ＱＣＩ（サービスクラス）毎に異なる。各ＱＣＩは、優先度を持つ。サービス品質は、例えば、移動通信装置から受信したデータのビットレートや、遅延等である。移動通信装置から受信したデータの遅延とは、移動通信装置においてデータが発生してから、無線基地局１０がデータを受信するまでの時間を示す。
ここで、無線リソース割当決定部１１が、無線リソースの割当可否を決定するために、ビットレート及び遅延の少なくとも一方を用いる理由について説明する。バックホール回線１４に、輻輳が発生した場合、無線リソース制御部１２は、無線リソースの割り当てを抑制する。そのため、移動通信装置が送信することができるデータ量が、減少する。これにより、移動通信装置から無線基地局１０に対して送信されるデータのビットレートが減少することとなる。また、無線リソース制御部１２が無線リソースの割り当てを抑制することにより、移動通信装置内に送信すべきデータが滞留することになる。これにより、移動通信装置から無線基地局１０に対して送信されるデータに遅延が発生する。よって、データのビットレート及び遅延は、バックホール回線１４に輻輳が発生した場合に変動する可能性があるパラメータである。そのため、これらのパラメータを用いることにより、バックホール回線１４に輻輳が発生した後の状態を考慮した無線リソースの割当可否を決定することができる。
無線リソース割当決定部１１は、ＱＣＩ毎に、予め定められているサービス品質を満たしていないベアラ数が対応付けられた情報を無線リソース制御部１２から取得する。もしくは、無線リソース割当決定部１１は、ＱＣＩ毎に、予め定められているサービス品質を満たしていない移動通信装置の数が対応付けられた情報を無線リソース制御部１２から取得してもよい。無線リソース割当決定部１１は、輻輳発生を通知された後に、無線リソース割当要求がなされた場合、移動通信装置から要求されるＱＣＩと同等もしくは優先度の高いＱＣＩが設定されているベアラにおいて、サービス品質が満たされているかどうかを確認する。サービス品質を満たしていないベアラ数が閾値Ａ以下又は未満であれば、無線リソース割当決定部１１は、無線リソース割当要求を行った移動通信装置に対する無線リソース割り当てを許可する。サービス品質を満たしていないベアラ数が閾値Ａ以上又はＡより多い場合、移動通信装置に対する無線リソース割り当てを拒否する。これにより、無線基地局１０において、一定のサービス品質が満たされている場合には、無線リソースを割り当てることができるため、呼損率の上昇を抑制することができる。
次に、バックホール回線制御部１３におけるバックホール回線１４の輻輳検出制御について説明する。バックホール回線制御部１３は、ＱＣＩ毎にバックホール回線１４へデータを出力するためのバッファを備えている。バックホール回線制御部１３は、それぞれのバッファに蓄積されるデータ量の合計が閾値Ｂを超えると、バックホール回線１４が輻輳していると判定する。もしくは、いずれかのＱＣＩに対応するバッファに蓄積されるデータ量が閾値Ｃを超えると、バックホール回線１４が輻輳していると判定してもよい。また、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４の輻輳を監視している装置（図示せず）から、バックホール回線１４の輻輳を通知されることにより、輻輳を検出してもよい。
ここで、バックホール回線制御部１３は、それぞれのバッファに蓄積されるデータ量の合計が、閾値Ｄを下回ると輻輳が解消されたと判断する。もしくは、いずれかのＱＣＩに対応するバッファに蓄積されているデータ量に基づいて輻輳状態を検出した場合、そのバッファに蓄積されているデータ量が閾値Ｅを下回ると輻輳が解消されたと判断してもよい。
バックホール回線制御部１３は、輻輳が解消されたと判断すると、無線リソース割当決定部１１に対して、輻輳解消の通知を行い、無線リソース制御部１２に対して、無線リソース割当抑制解除を通知する。
続いて、図２を用いて本発明の実施の形態１にかかる、無線リソース割当抑制制御について、説明する。無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制を通知されると、移動通信装置２０に割り当てるＲＢ数を減少させる。割り当てるＲＢ数を減少させることにより、移動通信装置２０が送信することができる上りデータ量は減少する。そのため、無線基地局１０に滞留するデータを抑制することができる。ここで、無線リソース制御部１２は、移動通信装置に割り当てるＲＢ数を段階的に減少させる。図２の縦軸は、無線リソース制御部１２が移動通信装置に割り当てるＲＢ数を示し、横軸は、時間を示す。図２に示されるように、無線リソース制御部１２は、時間Ｔ毎に、移動通信装置に割り当てるＲＢ数をｂ個減少させる。また、移動通信装置に割り当てるＲＢ数について、下限値ｃを設け、割り当てるＲＢ数がｃ個を下回らないように制御する。ここで、無線リソース制御部１２は、割り当てるＲＢ数の代わりに移動通信装置２０に送信を許可するデータ量を減少させてもよい。その場合、図２の縦軸は、無線リソース制御部１２が移動通信装置に送信を許可するデータ量を示し、横軸は、時間を示すことになる。
このように、移動通信装置に割り当てるＲＢ数を段階的に減少させることにより、移動通信装置と無線基地局１０間において通信されているデータの急激なサービス品質の低下を防止することができる。また、下限値を設けることにより、移動通信装置は継続して上りデータを送信することができる。
ここで、無線リソース制御部１２は、無線リソースを割り当てている複数の移動通信装置に対して、公平に割り当てるＲＢ数を減少させてもよい。例えば、無線リソースを割り当てている移動通信装置の数をＮ台とすると、無線リソース制御部１２は、時間Ｔ毎にそれぞれの移動通信装置に対して、ｂ／Ｎ個のＲＢ数を減少させてＲＢを割り当てる。これにより、特定の移動通信装置から送信されるデータ量が急激に減少することによる特定の移動通信装置におけるサービス品質の低下を防止することができる。
もしくは、無線リソース制御部１２は、それぞれの移動通信装置から送信されるデータに設定されているＱＣＩに基づいて、減少させるＲＢの数を調整してもよい。たとえば、無線リソース制御部１２は、ＱＣＩの低いデータを送信している移動通信装置に対して割り当てるＲＢ数を多く減少させ、ＱＣＩの高いデータを送信している移動通信装置に対して割り当てるＲＢ数の減少を、少なくしてもよい。これにより、高いサービス品質を要求している移動通信装置に対するＲＢ数の減少を最小限に抑えることができるため、ＱＣＩの高いデータを送信している移動通信装置におけるサービス品質の低下を最小限に留める事ができる。
続いて、図３を用いて本発明の実施の形態１にかかるＱＣＩとサービス品質を満たしていないベアラ数とを関連付けたデータテーブルについて説明する。無線リソース制御部１２は、無線リソース割当決定部１１に対して、それぞれのＱＣＩ毎に、サービス品質を満たしていないベアラ数を対応付けた図３のデータテーブルの情報を出力する。図３のデータテーブルは、ＱＣＩ１が最も優先度が高く、ＱＣＩ２、ＱＣＩ３となるにつれて、優先度が低くなる。ＱＣＩ１〜３が設定されているベアラの中で、サービス品質を満たしていないベアラ数は０である。また、ＱＣＩ４が設定されているベアラの中において、サービス品質を満たしていないベアラ数は１である。その他のＱＣＩに対応付けら得ているベアラ数は、図３に示されている通りである。
無線リソース割当決定部１１は、無線リソース制御部１２から図３に示されている情報を取得する。ここで、無線リソース割当決定部１１がバックホール回線制御部１３から輻輳状態が通知され、さらに無線リソース割当要求を受け付けた場合の処理について説明する。
無線リソースの割り当て許可を判断する閾値Ａが「３」と設定されている場合に、移動通信装置からＱＣＩ５が設定されたデータに対する無線リソースの割り当てを要求する例について説明する。この場合、ＱＣＩ１乃至５の優先度において、サービス品質を満たしていないベアラ数は、「４」である。この場合、サービス品質を満たしていないベアラ数が、閾値Ａの値を超えているため、無線リソース割当決定部１１は、無線リソース割当要求を行う移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを拒否する。ここで、閾値Ａが「５」と設定されている場合には、サービス品質を満たしていないベアラ数が閾値Ａの値を超えていないため、無線リソース割当決定部１１は、無線リソースの割り当てを許可することができる。
続いて、図４を用いて本発明の実施の形態１にかかるＬＴＥネットワークの構成例について説明する。ＬＴＥネットワークは、無線基地局１０と、ＭＭＥ３０と、Ｓ−ＧＷ４０と、から構成される。無線基地局１０とＭＭＥ３０とは、Ｓ１−ＭＭＥリンクにより接続されている。無線基地局１０とＳ−ＧＷ４０とは、ＳＩ−Ｕリンクにより接続されている。無線基地局１０間は、Ｘ２リンクにより接続されている。ＳＩ−ＭＭＥリンク、ＳＩ−Ｕリンク及びＸ２リンクは、それぞれバックホール回線と呼ばれる。また、無線基地局１０と移動通信装置２０との間の無線区間はＵＵリンクにより接続されている。
続いて、図５を用いて本発明の実施の形態１にかかるＬＴＥ−ＦＤＤのフレーム構成について説明する。フレーム構成について説明するにあたり、最小のＴｉｍｅ ｕｎｉｔを、Ｔ＿ｓ＝１／（１５０００×２０４８）ｓｅｃｏｎｄと定義する。さらに１無線フレームＴ＿ｆは、Ｔ＿ｆ＝３０７２００×Ｔ＿ｓ＝１０ｍｓと定義する。さらに、無線フレームを構成するスロットＴ＿ｓｌｏｔを、Ｔ＿ｓｌｏｔ＝１５３６０×Ｔ＿ｓ＝０．５ｍｓと定義する。１無線フレームは、２０スロットから構成される。１スロットは、７シンボルから構成され、１シンボル毎に、Ｎｏｒｍａｌ ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｐｒｅｆｉｘ）が付加される。また、周波数方向には、１５ｋＨｚもしくは７．５ｋＨｚ間隔にサブキャリアが並べられている。ここで、移動通信装置に対して無線リソースを割り当てる単位であるＲＢは、１スロット分の時間及び１２サブキャリア分の周波数帯域により定まる領域である。
続いて、図６を用いて本発明の実施の形態１にかかるＲＢの割り当て処理について説明する。なお、図６に示す処理は、移動通信装置２０が無線リソース割当要求を行い、無線リソース割当決定部１１により、無線リソースの割り当て許可が行われている状態を前提とする。はじめに、移動通信装置２０は、無線基地局１０から無線リソースの割り当てを受けるために、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを送信する（Ｓ１１）。無線基地局１０は、無線リソース割当決定部１１により無線リソースの割り当てを許可されると、無線リソース制御部１２は、移動通信装置２０に対して、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを送信するためにＲＢを割り当てている。そのため、移動通信装置２０は、上りデータ用のＲＢが割り当てられる前に、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔを送信することができる。Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔにより、移動通信装置２０の送信用バッファにおけるデータの蓄積状態が通知される。
次に、無線リソース制御部１２は、Ｂｕｆｆｅｒ Ｓｔａｔｕｓ Ｒｅｐｏｒｔの情報に基づいて、スケジューリングをすることにより、移動通信装置２０に対してＲＢの割り当てを行う（Ｓ１２）。無線リソース制御部１２は、移動通信装置２０の送信用バッファに多くのデータが蓄積されている場合は、ＲＢを多く割当、蓄積されているデータが少ない場合は、割り当てるＲＢを減少させる。また、無線リソース制御部１２は、バックホール回線制御部１３より、無線リソース割当抑制通知を取得している場合は、通常よりも割り当てるＲＢ数を減少させる。
次に、無線基地局１０は、Ｓｃｈｅｄｕｌｉｎｇ Ｇｒａｎｔを用いて、決定したＲＢを移動通信装置２０へ通知する（Ｓ１３）。
移動通信装置２０は、割り当てられたＲＢにデータをマッピングして、無線基地局１０へ送信する（Ｓ１４）。
上記ＲＢの割り当て処理は、バックホール回線１４に輻輳が発生した後、無線リソース割当決定部１１が、新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを決定した場合にも、同様に実行される。なお、この場合において、割り当てる無線リソースを以下のように制御してもよい。
無線リソース制御部１２は、無線リソース割当抑制が通知された後に、既存の移動通信装置から減少させたＲＢを、新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対して割り当ててもよい。これにより、すでに無線リソースを割り当てられている移動通信装置の無線リソース量は変動しないため、これらの移動通信装置のサービス品質の低下を防止することができる。
もしくは、無線リソース制御部１２は、既存の移動通信装置に割り当てられている無線リソースの一部を、新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対して割り当ててもよい。つまり、無線リソースの一部とは、バックホール回線１４に輻輳が発生し、ＲＢの割り当てが減少された後に、既存の移動通信装置に割り当てられている無線リソースの一部である。これにより、無線基地局１０に入力されるデータ量が増加することを防止することができるため、無線基地局１０内に滞留するデータが増加することを防止することができる。
続いて、図７を用いて本発明の実施の形態１にかかる無線基地局における無線リソース割当制御方法について説明する。
はじめに、バックホール回線制御部１３は、バックホール回線１４の輻輳を検出する（Ｓ２１）。次に、バックホール回線制御部１３は、無線リソース制御部１２に対して無線リソース割当抑制通知信号を出力し、無線リソース割当決定部１１に対して輻輳検出通知信号を出力する。無線リソース割当抑制通知信号を取得した無線リソース制御部１２は、移動通信装置に割り当てている無線リソースを減少させる（Ｓ２２）。次に、無線リソース割当決定部１１は、輻輳検出信号を取得後、新たに無線リソース割当要求がなされているか否かを判定する（Ｓ２３）。新たな無線リソース割当要求がない場合、処理を終了する。
新たな無線リソース割当要求がある場合、無線リソース割当決定部１１は、移動通信装置から受信したデータが、サービス品質条件を満たすか否かを判定する（Ｓ２４）。無線リソース割当決定部１１は、ステップＳ２４において、サービス品質条件を満たしていると判定した場合、新たな無線リソース割当要求に対して、無線リソースの割当実行を決定する（Ｓ２５）。無線リソース割当決定部１１は、ステップＳ２４において、サービス品質条件を満たしていないと判定した場合、新たな無線リソース割当要求に対して、無線リソース割当拒否を決定する（Ｓ２６）。
以上説明したように、本発明の実施の形態にかかる無線基地局において、バックホール回線制御部を設けることにより、バックホール回線の輻輳を検出することができる。そのため、バックホール回線の輻輳を検出した場合に、無線リソース制御部は、移動通信装置の上りデータを送信するために割り当てられる無線リソースの量を減少させることができる。これにより、無線基地局内に滞留する未送信データを減少させることができる。
また、本発明の実施の形態にかかる無線リソース割当決定部を用いない場合、無線基地局は、無線リソース制御部が、割り当てる無線リソースを減少させることにより、使用されている無線リソースが少ないと判断する。そのため、無線基地局は、新たな無線リソース割当要求に対して、無線リソースの割り当てを許可してしまう。これにより、無線基地局内にさらに未送信データが滞留することになる。また、バックホール回線に輻輳が発生したことを検出した場合に、一律無線リソース割り当てを拒否すると、移動通信装置から送信されるデータのサービス品質が維持されている場合においても、呼損率が上昇してしまう。
本発明の実施の形態にかかる無線リソース割当決定部を用いることにより、ＱＣＩ毎に、サービス品質が満たされていないベアラ数に基づいて、無線リソースの割り当てを決定することができる。そのため、無線リソースを割り当てることにより、優先度の高いＱＣＩが設定されるデータのサービス品質を低下させず、さらに呼損率の上昇も抑制することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
また、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の通信媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。また、記憶媒体には、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバックアップ付きＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメモリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等が含まれる。また、通信媒体には、電話回線等の有線通信媒体、マイクロ波回線等の無線通信媒体等が含まれる。
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）第１の移動通信装置に対する無線リソースの割り当て可否を決定する無線リソース割当決定部と、前記無線リソース割当決定部において無線リソースの割り当ての実行が決定された前記第１の移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを行う無線リソース制御部と、前記第１の移動通信装置から受信したデータを上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力する制御を行うバックホール回線制御部と、を備え、前記バックホール回線に輻輳が発生した場合、前記無線リソース制御部は、前記第１の移動通信装置に対して割り当てる無線リソース量を輻輳発生前に割り当てていた無線リソース量より減少させ、前記無線リソース割当決定部は、前記第１の移動通信装置から受信したデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する無線基地局。
（付記２）前記無線リソース割当決定部は、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している前記第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方に基づいて、前記第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する付記１に記載の無線基地局。
（付記３）前記無線リソース割当決定部は、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している前記第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方が、予め定められている数を下回っている場合、前記第２の移動通信装置に対して前記無線リソースの割り当てを行う付記２記載の無線基地局。
（付記４）複数の前記第１の移動通信装置毎に前記サービス品質が設定され、前記無線リソース制御部は、予め定められているサービス品質を下回るサービス品質が設定されている前記第１の移動通信装置に割り当てられている無線リソース量を減少させる付記１乃至３のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記５）前記無線リソース制御部は、前記無線リソースを割り当てているそれぞれの前記第１の移動通信装置から、前記第１の移動通信装置に設定されているサービス品質に応じて無線リソース量を減少させる、付記１乃至３のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記６）前記無線リソース制御部は、前記無線リソース割当決定部によって無線リソースの割り当てが決定された前記第２の移動通信装置に対して、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に、前記第１の移動通信装置から減少させた無線リソースを割り当てる付記１乃至５のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記７）前記無線リソース制御部は、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に、前記第１の移動通信装置に割り当てられている無線リソースの一部を前記第２の移動通信装置に対して割り当てる付記１乃至５のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記８）前記無線リソース制御部は、複数の前記移動通信装置から受信したデータのサービス品質を測定し、測定した結果を前記無線リソース割当決定部へ出力する、付記１乃至７のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記９）前記無線リソース制御部は、前記データのビットレート及び遅延のうち少なくとも一方を測定する付記８記載の無線基地局。
（付記１０）前記無線リソース制御部は、前記無線リソースの割り当てを、段階的に減少させる付記１乃至９のいずれか１項に記載の無線基地局。
（付記１１）前記無線リソース制御部は、前記割り当てる無線リソース量が、予め定められた値を下回らないように前記無線リソース量を減少させる付記１０記載の無線基地局。
（付記１２）移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する制御プロセッサ。
（付記１３）移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップをコンピュータに実行させるプログラム。
（付記１４）移動通信装置から送信されるデータが上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力される際に、前記バックホール回線の輻輳を検出するステップと、前記バックホール回線の輻輳が発生した場合に、前記移動通信に割り当てられる無線リソース量を減少させるステップと、前記移動通信装置から送信されるデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップと、を備える無線リソース割当制御方法。
この出願は、２０１０年２月８日に出願された日本出願特願第２０１０−０２５４４７号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込むものである。
Claims (9)
- 第１の移動通信装置に対する無線リソースの割り当て可否を決定する無線リソース割当決定部と、
前記無線リソース割当決定部において無線リソースの割り当ての実行が決定された前記第１の移動通信装置に対して、無線リソースの割り当てを行う無線リソース制御部と、
前記第１の移動通信装置から受信したデータを上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力する制御を行うバックホール回線制御部と、を備え、
前記バックホール回線に輻輳が発生した場合、
前記無線リソース制御部は、前記第１の移動通信装置に対して割り当てる無線リソース量を輻輳発生前に割り当てていた無線リソース量より減少させ、
前記無線リソース割当決定部は、前記第１の移動通信装置から受信したデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定し、
前記無線リソース割当決定部は、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している前記第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方に基づいて、前記第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する無線基地局。 - 前記無線リソース割当決定部は、
前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している前記第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方が、予め定められている数を下回っている場合、前記第２の移動通信装置に対して前記無線リソースの割り当てを行う請求項１記載の無線基地局。 - 複数の前記第１の移動通信装置毎に前記サービス品質が設定され、
前記無線リソース制御部は、予め定められているサービス品質を下回るサービス品質が設定されている前記第１の移動通信装置に割り当てられている無線リソース量を減少させる請求項１及び２のいずれか１項に記載の無線基地局。 - 前記無線リソース制御部は、前記無線リソースを割り当てているそれぞれの前記第１の移動通信装置から、前記第１の移動通信装置に設定されているサービス品質に応じて無線リソース量を減少させる、請求項１及び２のいずれか１項に記載の無線基地局。
- 前記無線リソース制御部は、
前記無線リソース割当決定部によって無線リソースの割り当てが決定された前記第２の移動通信装置に対して、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に、前記第１の移動通信装置から減少させた無線リソースを割り当てる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線基地局。 - 前記無線リソース制御部は、
前記バックホール回線の輻輳が発生した後に、前記第１の移動通信装置に割り当てられている無線リソースの一部を前記第２の移動通信装置に対して割り当てる請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線基地局。 - 移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する制御プロセッサであって、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方に基づいて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する制御プロセッサ。
- 移動通信装置から無線基地局に対して送信されたデータを、上位ネットワークへ中継するために前記無線基地局が前記データを出力するバックホール回線に輻輳が発生した場合に、前記無線基地局によって受信されたデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップであって、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方に基づいて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップをコンピュータに実行させるプログラム。
- 移動通信装置から送信されるデータが上位ネットワークへ中継するバックホール回線へ出力される際に、前記バックホール回線の輻輳を検出するステップと、前記バックホール回線の輻輳が発生した場合に、前記移動通信に割り当てられる無線リソース量を減少させるステップと、前記移動通信装置から送信されるデータが、予め定められているサービス品質を満たしているか否かに応じて、前記バックホール回線の輻輳が発生した後に新たに無線リソースを割り当てるべき移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップと、を備え、
前記無線リソースの割り当て可否を決定するステップは、前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している第１の移動通信装置の数及び前記予め定められているサービス品質を満たしていないデータを送信している通信回線の数のうち少なくとも一方に基づいて、前記バックホール回線の輻輳発生後に新たに無線リソースを割り当てるべき第２の移動通信装置に対する前記無線リソースの割り当て可否を決定する
無線リソース割当制御方法。
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