JP6468560B2 - Wireless communication system and control method therefor, and communication control program - Google Patents

Wireless communication system and control method therefor, and communication control program Download PDF

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Description

本発明は、Multi−RAT環境が構築された無線通信システムに関し、特にその通信品質を向上させる技術に関する。   The present invention relates to a wireless communication system in which a Multi-RAT environment is established, and more particularly to a technique for improving the communication quality.

近年、モバイル通信は急速に普及しており、3G(3rd Generation)やLTE(Long Term Evolution)といった規格のセルラー無線通信や無線LAN(Local Area Network)を備えたスマートフォン、タブレット端末が使われている。今後モバイル通信は更に発展していくが、その方向性の1つとして、HetNet(Heterogeneous Network)が挙げられる(非特許文献1参照)。このHetNetは、単一の技術ではなく異なる技術や様々な大きさの無線セル、様々なバンドを組み合わせてネットワークを形成する方式である。複数の無線技術を組み合わせてHetNetを形成することはMulti−RAT(Radio Access Technology)環境とも呼ばれる。図1は、Multi−RAT環境下におけるセルの様子を示すものであり、マクロセル10内に、スモールセル20、無線LANによるセル30、高周波RATによるセル(ミリ波等)40が形成されている例を示す。このような環境では、端末および基地局は複数の無線技術やバンドを同時に使用して、通信を統合することが主流となる。統合の方法は、統合するレイヤにより異なるが、ネットワークレイヤでの統合の形の例としては、複数のRATを備える統合基地局において、集約する形態が考えられる(図2参照)。また他の形態としては、統合管理ノードと、基地局を別々に配備する形態も考えられる(図3参照)。   In recent years, mobile communication has spread rapidly, and smart phones and tablet terminals equipped with cellular wireless communication and wireless LAN (Local Area Network) such as 3G (3rd Generation) and LTE (Long Term Evolution) are used. . Mobile communication will be further developed in the future, and one of the directions is HetNet (Heterogeneous Network) (see Non-Patent Document 1). This HetNet is not a single technology, but a system that forms a network by combining different technologies, wireless cells of various sizes, and various bands. Combining a plurality of radio technologies to form a HetNet is also called a Multi-RAT (Radio Access Technology) environment. FIG. 1 shows a state of a cell in a multi-RAT environment, and an example in which a small cell 20, a cell 30 by a wireless LAN, and a cell (millimeter wave or the like) 40 by a high frequency RAT are formed in a macro cell 10. Indicates. In such an environment, terminals and base stations mainly use a plurality of radio technologies and bands simultaneously to integrate communications. The method of integration differs depending on the layer to be integrated, but as an example of the form of integration in the network layer, a form of aggregation in an integrated base station having a plurality of RATs can be considered (see FIG. 2). As another form, a form in which the integrated management node and the base station are separately provided is also conceivable (see FIG. 3).

図2に示すMulti−RAT環境における統合形態について説明する。図2に示すように、統合基地局100は、インターネット500等のネットワークに接続するためのネットワーク機能部110と、異なる種類のRAT機能を提供してアクセスポイントとして動作するRAT機能部120と、各RAT機能部120を統合管理する統合管理部130とを備えている。ここで、RAT機能部120の1つは、典型的には、いわゆるマクロセルを形成するセルラー通信に係るものであり、他のRAT機能部は形成セル範囲がセルラー通信よりも狭い例えば無線LAN等に係るものである。   An integrated form in the Multi-RAT environment shown in FIG. 2 will be described. As shown in FIG. 2, the integrated base station 100 includes a network function unit 110 for connecting to a network such as the Internet 500, a RAT function unit 120 that operates as an access point by providing different types of RAT functions, And an integrated management unit 130 for integrated management of the RAT function unit 120. Here, one of the RAT function units 120 is typically related to cellular communication forming a so-called macro cell, and the other RAT function units are formed in a narrower cell range than cellular communication, such as a wireless LAN. It is concerned.

端末300は、それぞれ異なる種類のRAT機能で無線通信を行うための無線通信機能部310と、各無線通信機能部310を統合管理する統合無線通信インタフェース320と、通信プロトコルスタック330と、アプリケーション340とを備えている。通信プロトコルスタック330は、複数のレイヤのスタックとして実装された処理機能部であり、少なくともOSI参照モデルのトランスポート層とネットワーク層とを含む。したがって、各無線通信機能部310は、少なくともOSI(Open Systems Interconnection)参照モデルのデータリンク層以下の処理機能部を含むものである。また、アプリケーション340は、少なくともOSI参照モデルのセッション層以上の処理機能部を含むものである。   The terminal 300 includes a wireless communication function unit 310 for performing wireless communication with different types of RAT functions, an integrated wireless communication interface 320 that integrally manages each wireless communication function unit 310, a communication protocol stack 330, and an application 340. It has. The communication protocol stack 330 is a processing function unit implemented as a stack of a plurality of layers, and includes at least a transport layer and a network layer of the OSI reference model. Therefore, each wireless communication function unit 310 includes at least a processing function unit below the data link layer of the OSI (Open Systems Interconnection) reference model. The application 340 includes at least a processing function unit higher than the session layer of the OSI reference model.

統合基地局100の統合管理部130は、端末300とインターネット500上のサーバ510との通信において、利用するRAT機能部120の決定・パケットの割り振り等を行う。また、端末300の統合無線通信インタフェース320は、インターネット500上の510との通信において、利用する無線通信機能部310の決定・パケットの割り振り等を行う。   The integrated management unit 130 of the integrated base station 100 performs determination of the RAT function unit 120 to be used, packet allocation, and the like in communication between the terminal 300 and the server 510 on the Internet 500. Further, the integrated wireless communication interface 320 of the terminal 300 performs determination of the wireless communication function unit 310 to be used, packet allocation, and the like in communication with 510 on the Internet 500.

図3に示すMulti−RAT環境における他の統合形態について説明する。図3に示すように、統合管理ノード200は、複数の無線基地局400を収容する。統合管理ノード200は、インターネット500等のネットワークに接続するためのネットワーク機能部210と、各無線基地局400と接続するためのネットワーク機能部220と、各無線基地局400を統合管理する統合管理部230とを備えている。   Another integrated form in the Multi-RAT environment shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 3, the integrated management node 200 accommodates a plurality of radio base stations 400. The integrated management node 200 includes a network function unit 210 for connecting to a network such as the Internet 500, a network function unit 220 for connecting to each radio base station 400, and an integrated management unit for managing each radio base station 400 in an integrated manner. 230.

複数の無線基地局400は、それぞれ異なる種類の機能部を有しておりアクセスポイントとして動作する。ここで、複数の無線基地局400のうちの1つは、典型的には、いわゆるマクロセルを形成するセルラー通信に係るものであり、他の無線基地局400は形成セル範囲がセルラー通信よりも狭い例えば無線LAN等に係るものである。   The plurality of radio base stations 400 have different types of functional units and operate as access points. Here, one of the plurality of radio base stations 400 typically relates to cellular communication that forms a so-called macro cell, and the other radio base station 400 has a narrower cell range than cellular communication. For example, it relates to a wireless LAN.

端末300の構成は図2を参照して前述したものと同様である。   The configuration of the terminal 300 is the same as that described above with reference to FIG.

統合管理ノード200は、端末300とインターネット500上のサーバ510との通信において、利用する無線基地局400の決定・パケットの割り振り等を行う。   In the communication between the terminal 300 and the server 510 on the Internet 500, the integrated management node 200 determines the wireless base station 400 to be used, allocates packets, and the like.

一方で、一般的なインターネットでの通信にはTCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)に代表されるプロトコルが使用される。TCPに代表されるトランスポート層のプロトコルは、ネットワークの輻輳状態に応じて、送信パケット量や再送を制御する輻輳制御の機能により、ネットワーク品質に応じて送信量を制御する機能を備える。これらの通信の制御は端末とサーバ間のEnd−to−Endで行われる。   On the other hand, a protocol represented by TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) is used for general communication on the Internet. A transport layer protocol typified by TCP has a function of controlling a transmission amount according to network quality by a congestion control function for controlling a transmission packet amount and retransmission according to a congestion state of the network. These communication controls are performed end-to-end between the terminal and the server.

Jeanette Wannstrom, 他1名, "Heterogeneous Networks in LTE", 3GPP, [online], [平成27年9月17日検索], インターネット<URL: http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms/1576-hetnet>Jeanette Wannstrom, 1 other, "Heterogeneous Networks in LTE", 3GPP, [online], [searched September 17, 2015], Internet <URL: http://www.3gpp.org/technologies/keywords-acronyms / 1576-hetnet>

図2や図3に例示したようなMulti−RAT環境では、インターネット500上のサーバ510と、端末300間で行われる通信において、端末300およびサーバ510上のアプリケーションや、トランスポート層のプロトコル処理は、途中の経路に複数の無線が統合されているということを知ることはできず、これを意識せずに行われる。また、端末300およびサーバ510上のアプリケーションや、トランスポート層のプロトコル処理は、End−to−Endのスループットや、遅延、パケットロス等の知り得る情報を元に、振る舞いを決定する。   In the Multi-RAT environment illustrated in FIGS. 2 and 3, in the communication performed between the server 510 on the Internet 500 and the terminal 300, the application on the terminal 300 and the server 510 and the protocol processing of the transport layer are performed. It is not possible to know that a plurality of radios are integrated in the route on the way, and this is done without being aware of this. Further, the application on the terminal 300 and the server 510 and the protocol processing of the transport layer determine the behavior based on information that can be known, such as end-to-end throughput, delay, and packet loss.

しかし、Multi−RAT環境では、複数の無線通信を、環境に応じて組み合わせて使用するため、ユーザが移動中等においては、小セルのRATの追加/削除が頻発する等、経路の環境は激しく変動する。また、今後、無線通信技術も多様性を増すことが考えられ、例えばミリ波を用いた超高速だが小セルで運用されるもの、あるいは、アンライセンスバンドで品質は担保できないが安価で利用できるセル、広域で安定的に使用できるマクロセル等、RATによって特性は異なる。更に、無線通信はそもそもの通信原理から、伝搬路の状況や、同じバンドをシェアする他ユーザの通信状況等により、ユーザが利用可能な通信速度、品質は激しく変化するという特徴がある。従って、アプリケーションやトランスポート層がEnd−to−Endの品質のみを用いて制御する方法では、Multi−RAT環境の通信品質を十分に向上できないという課題がある。   However, in a multi-RAT environment, a plurality of wireless communications are used in combination according to the environment. Therefore, when the user is moving, the environment of the route fluctuates drastically, such as frequent addition / deletion of small cell RATs. To do. In the future, wireless communication technology is also expected to increase in diversity. For example, ultra-high-speed operation using millimeter waves, but operated in small cells, or cells that cannot be guaranteed with an unlicensed band but can be used at low cost. The characteristics vary depending on the RAT, such as a macro cell that can be used stably over a wide area. Further, wireless communication is characterized in that the communication speed and quality available to the user change drastically depending on the propagation principle and the communication situation of other users who share the same band. Therefore, there is a problem that the communication quality in the Multi-RAT environment cannot be sufficiently improved by the method in which the application and the transport layer control using only the End-to-End quality.

一例を挙げれば、図1に示すように、移動しながら低速なマクロセル10に接続し通信中のユーザ1の端末が、超高速なスポットセル20,30のエリアに入り、そのRATを追加して使用する場合、従来のTCPの輻輳制御では、超高速な速度まで通信速度を向上するには時間がかかるため、スポットセル20,30の滞在時間中に十分な帯域を利用できないという課題が生じる。また、アプリケーションにとっては、低速なマクロセル10滞在中は動画を低画質で送信していたが、超高速なスポットセル20,30に入った際には高画質伝送を行いたいところであるが、その状態をすぐには知ることができず、End−to−Endのスループットが向上したことをある程度の時間が経過した後の結果から推定するしかない。   As an example, as shown in FIG. 1, a terminal of a user 1 who is connected to a low-speed macro cell 10 while moving and enters the area of an ultra-high-speed spot cell 20, 30 adds its RAT. In the case of using the conventional TCP congestion control, it takes time to improve the communication speed up to an extremely high speed, so that there is a problem that a sufficient bandwidth cannot be used during the stay time of the spot cells 20 and 30. In addition, for the application, while the low-speed macro cell 10 stays, the moving image is transmitted with low image quality, but when entering the ultra-high-speed spot cells 20 and 30, it is desired to perform high-quality image transmission. Cannot be known immediately, and it is only possible to estimate that the end-to-end throughput has improved from the result after a certain amount of time has passed.

またもう一つの課題としては、アプリケーションから送られたパケットを複数のRATのどれを使用して送信するかは、一般的には統合基地局100や統合管理ノード200あるいは端末300内の統合無線通信インタフェース320のスケジューラ機能が決定する。現状ではアプリケーションからの使用RATの希望があっても、それを伝えることは、特別にそのような通信経路、手段を設定しない限り、できない。従って、現状ではアプリケーションの特性に合わないRATで送信されるケースもあり、通信品質が低下している状況もあるという点が課題である。   Further, as another problem, which of the plurality of RATs is used to transmit a packet sent from an application is generally determined by integrated wireless communication in the integrated base station 100, the integrated management node 200, or the terminal 300. The scheduler function of the interface 320 is determined. At present, even if there is a request for use RAT from an application, it cannot be transmitted unless such a communication path and means are specially set. Therefore, there is a case where transmission is performed with a RAT that does not match the characteristics of the application at present, and there is a problem that communication quality is deteriorated.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の無線アクセス機能を利用可能な環境下において通信経路に応じた高い通信品質を得ることができる無線通信システム及びその通信制御方法並びにプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system capable of obtaining high communication quality corresponding to a communication path in an environment where a plurality of wireless access functions can be used. The communication control method and program are provided.

上記目的を達成するために、本願発明に係る無線通信システムは、それぞれ異なる種類の無線アクセス機能で無線通信を行うための複数の無線通信機能部を有する無線端末装置と、無線端末装置に対して無線アクセス機能を提供する複数の無線アクセス機能部と、各無線アクセス機能部を統合管理する統合管理部とを備えた無線通信システムにおいて、前記無線通信端末装置による通信に係るトランスポート層のパケットのヘッダ部に対して無線アクセス機能部に関する情報を付加する付加手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wireless communication system according to the present invention provides a wireless terminal device having a plurality of wireless communication function units for performing wireless communication with different types of wireless access functions, and a wireless terminal device. In a wireless communication system comprising a plurality of wireless access function units providing a wireless access function and an integrated management unit for managing each wireless access function unit in an integrated manner, a packet of a transport layer related to communication by the wireless communication terminal device An adding means for adding information on the radio access function unit to the header unit is provided.

また、本願発明に係る無線通信システムにおける通信制御方法は、それぞれ異なる種類の無線アクセス機能で無線通信を行うための複数の無線通信機能部を有する無線端末装置と、無線端末装置に対して無線アクセス機能を提供する複数の無線アクセス機能部と、各無線アクセス機能部を統合管理する統合管理部とを備えた無線通信システムにおける通信制御方法であって、無線通信システムの付加手段が、前記無線通信端末装置による通信に係るトランスポート層のパケットのヘッダ部に対して無線アクセス機能部に関する情報を付加するステップを備えたことを特徴とする。 The communication control method in the wireless communication system according to the present invention includes a wireless terminal device having a plurality of wireless communication function units for performing wireless communication with different types of wireless access functions, and wireless access to the wireless terminal device. A communication control method in a wireless communication system comprising a plurality of wireless access function units that provide functions and an integrated management unit that integrally manages each wireless access function unit , wherein the additional means of the wireless communication system includes the wireless communication A step of adding information related to a radio access function unit to a header part of a transport layer packet related to communication by a terminal device is provided.

本発明によれば、トランスポート層のヘッダ部に付加された付加情報を参照することにより、トランスポート層及びその上位層において通信経路としてどのような無線アクセス機能が使われているかを把握できるので、無線アクセス機能に適した通信制御を行うことが可能となる。さらに、トランスポート層より上位層が付加情報として無線アクセス機能の指定等を行うことも可能となるので、アプリケーションに適した無線アクセス機能を用いることができる。これにより通信経路に応じた高い通信品質を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to grasp what radio access function is used as a communication path in the transport layer and higher layers by referring to the additional information added to the header part of the transport layer. Therefore, communication control suitable for the wireless access function can be performed. Furthermore, since it becomes possible for a layer higher than the transport layer to designate a wireless access function as additional information, a wireless access function suitable for an application can be used. Thereby, high communication quality according to the communication path can be obtained.

Multi−RAT環境を説明するイメージ図Image diagram explaining the Multi-RAT environment Multi−RAT環境における統合形態の一例を説明する図The figure explaining an example of the integrated form in a Multi-RAT environment Multi−RAT環境における統合形態の他の例を説明する図The figure explaining the other example of the integrated form in a Multi-RAT environment 「使用可能RATの情報」を付加する場合の構成例Configuration example for adding “available RAT information” 「送信RATの希望情報」を付加する場合の構成例Configuration example for adding “desired RAT information” 統合基地局の機能ブロックの一例Example of functional block of integrated base station 端末の機能ブロックの一例Example of functional block of terminal プロトコルスタックの一例Example of protocol stack 「使用可能RATの情報」の利用形態の一例を説明する図The figure explaining an example of the utilization form of "usable RAT information" 「送信RATの希望情報」の利用形態の一例を説明する図The figure explaining an example of the utilization form of "desired information of transmission RAT"

本発明の一実施の形態に係るシステムについて図面を参照して説明する。本発明は、Multi−RAT環境化においてOSI参照モデルのトランスポート層のパケットのヘッダ部に、無線基地局の情報を付加することを特徴としている。より具体的には、図4及び図5に示すように、TCP等のトランスポート層のヘッダのオプションフィールドに、付加情報として無線基地局に関する情報を載せるフィールドを準備する。   A system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is characterized in that information on a radio base station is added to the header part of the transport layer packet of the OSI reference model in the Multi-RAT environment. More specifically, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, a field is prepared in which information related to a radio base station is added as additional information in an option field of a transport layer header such as TCP.

本発明において付加情報の種類は2つに大別される。1つは「送信RATの希望情報」であり、1つは「使用可能なRAT情報」である。   In the present invention, there are two types of additional information. One is “desired RAT information”, and one is “usable RAT information”.

図4では「使用可能RATの情報」を付加する際の構成を示す。この場合はトランスポート層のオプションフィールドに、端末毎に使用可能なRATの情報を記載する。図5に示す記載例では、オプションフィールドは利用可能なRAT数と、それぞれのRAT情報から構成される。RAT情報は、例えばRATの技術、速度、セル半径などの情報の一部又は全部を記載可能である。   FIG. 4 shows a configuration when “available RAT information” is added. In this case, RAT information that can be used for each terminal is described in the option field of the transport layer. In the example shown in FIG. 5, the option field is composed of the number of available RATs and the respective RAT information. The RAT information can describe part or all of information such as RAT technology, speed, cell radius, and the like.

図5では「送信RATの希望情報」を付加する際の構成例を示す。この場合はトランスポート層のオプションフィールドに送信を希望するRATの情報を記載する。図4に示す記載例では、オプションフィールドは希望するRATの指定方法を示すフィールドと、実際の指定内容のフィールドで構成される。指定方法を示すフィールドでは、例えばRATの技術による指定、速度での指定、セル半径での指定の一部又は全部といったものが考えられ、それぞれの指定方法に即した内容が指定内容のフィールドに記載される。   FIG. 5 shows a configuration example when “desired information of transmission RAT” is added. In this case, RAT information desired to be transmitted is described in the option field of the transport layer. In the description example shown in FIG. 4, the option field includes a field indicating a desired RAT designation method and a field of actual designation contents. In the field indicating the designation method, for example, designation by RAT technology, designation by speed, part or all of designation by cell radius can be considered, and the contents according to each designation method are described in the designation contents field. Is done.

本発明は、これらのフィールドを用いて、無線RATの情報を付加情報としてトランスポート層に伝えるクロスレイヤ処理が特徴的な点である。   The present invention is characterized by cross-layer processing using these fields to transmit wireless RAT information as additional information to the transport layer.

次に、前記フィールドの利用方法について説明する。まず、付加情報として「使用可能RATの情報」を用いる場合について説明する。当該付加情報は、無線通信を使用して受信したパケットをネットワーク側に送信する際に、図2に示す統合基地局100や、図3に示す統合管理ノード200によって付加される。これらの統合基地局100や統合管理ノード200は端末単位で使用可能なRATをリアルタイムで管理し、その情報を付加する。または、端末300側での利用においては、図2,図3に示すように端末300の内部で無線通信を使用して受信したパケットを統合管理して、通信プロトコルスタックに渡す役割である統合無線通信インタフェース320で情報の付加が行われる。   Next, a method for using the field will be described. First, a case where “available RAT information” is used as additional information will be described. The additional information is added by the integrated base station 100 shown in FIG. 2 or the integrated management node 200 shown in FIG. 3 when a packet received using wireless communication is transmitted to the network side. The integrated base station 100 and the integrated management node 200 manage RATs that can be used in units of terminals in real time and add the information. Alternatively, in use on the terminal 300 side, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, integrated wireless, which is a function of integrating and managing packets received using wireless communication inside the terminal 300 and passing them to the communication protocol stack. Information is added by the communication interface 320.

統合基地局100の構成を図6に示す。統合基地局100の内部の統合管理部130には、RAT情報管理部131があり、端末毎にどのRATが使用可能かどうか、あるいは、各RATの技術規格情報や通信速度、セル半径などRATに関する情報を管理する。この管理部131の情報を元に、通信回線への送信パケットのオプションフィールド付加部132が「使用可能RATの情報」を付加し、通信インタフェースを介して通信回線にパケットを送出する。統合管理ノード200の場合においても、統合管理部130と各RATの基地局機能の間が分割されてネットワーク上で別れて配備される点以外は同様である。なお、オプションフィールド付加部132による付加情報の付加は、端末300が使用可能なRATに変化があった場合のみでもよいし、定期的に行ってもよい。   The configuration of the integrated base station 100 is shown in FIG. The integrated management unit 130 in the integrated base station 100 includes a RAT information management unit 131, which RAT can be used for each terminal, or RAT such as technical standard information, communication speed, and cell radius of each RAT. Manage information. Based on the information of the management unit 131, the option field adding unit 132 of the packet to be transmitted to the communication line adds “usable RAT information” and sends the packet to the communication line via the communication interface. The case of the integrated management node 200 is the same except that the integrated management unit 130 and the base station functions of each RAT are divided and deployed separately on the network. The addition of additional information by the option field adding unit 132 may be performed only when there is a change in the RAT that can be used by the terminal 300, or may be performed periodically.

図7に端末300の構成を示す。統合基地局100の場合と同様に、端末300の統合無線通信インタフェース部320は、RAT情報管理部321とパケットのオプションフィールド付加部322を持つ。パケットのオプションフィールド付加部322は、無線で受信したパケットを上位のプロトコルスタック330に渡す際にフィールドに情報を付加する。オプションフィールド付加部322による付加情報の付加は、端末300が使用可能なRATに変化があった場合のみでもよいし、定期的に行ってもよい。   FIG. 7 shows the configuration of terminal 300. As in the case of the integrated base station 100, the integrated wireless communication interface unit 320 of the terminal 300 includes a RAT information management unit 321 and a packet option field adding unit 322. The packet option field adding unit 322 adds information to the field when a packet received wirelessly is passed to the upper protocol stack 330. The addition of the additional information by the option field adding unit 322 may be performed only when there is a change in the RAT that can be used by the terminal 300 or may be periodically performed.

「使用可能RATの情報」が付加されたパケットを受信したサーバ510のプロトコルスタックあるいは端末300のプロトコルスタック330は、このオプションフィールドの情報を読み取り、上位層であるアプリケーションに対してはソケット等を経由してオプションの情報を引き渡す。あるいは、トランスポート層の制御においてこの情報を利用する。   The protocol stack of the server 510 or the protocol stack 330 of the terminal 300 that has received the packet to which “available RAT information” is added reads the information in this option field, and via a socket or the like for the upper layer application And pass the optional information. Alternatively, this information is used in transport layer control.

図8にプロトコルスタックの機能構成例を示す。なお、このプロトコルスタックは、サーバ510の端末300の何れか一方又は双方に実装されるものであり、その構成は両者で共通である。図8は、制御の一例として「使用可能RATの情報」を用いて輻輳制御アルゴリズムの変更を行うことを想定した機能ブロックを示している。ネットワーク層のプロトコルスタック610から渡されたパケットに対して、トランスポート層のプロトコルスタック620はオプションフィールド取得部621により取得し、取得した情報をアプリケーション間I/F部622を介してアプリケーション層700に渡す。一方で輻輳制御アルゴリズム選択部623において、取得した「使用可能RATの情報」の情報から、対応する端末宛の送信パケットの制御アルゴリズムを選択し、輻輳制御部624に対して輻輳制御方法の変更を指示する。   FIG. 8 shows a functional configuration example of the protocol stack. Note that this protocol stack is implemented in one or both of the terminals 300 of the server 510, and the configuration is common to both. FIG. 8 shows a functional block assuming that the congestion control algorithm is changed using “available RAT information” as an example of control. The transport layer protocol stack 620 obtains the packet passed from the network layer protocol stack 610 by the option field obtaining unit 621, and the obtained information is transferred to the application layer 700 via the inter-application I / F unit 622. hand over. On the other hand, the congestion control algorithm selection unit 623 selects the control algorithm for the transmission packet addressed to the corresponding terminal from the acquired “available RAT information” information, and changes the congestion control method to the congestion control unit 624. Instruct.

次に、「送信RATの希望情報」の利用方法について説明する。「送信RATの希望情報」は、図8のようにサーバ510や端末300の通信プロトコルスタック600は、アプリケーション層700とのI/F部622を介してアプリケーションの使用RATの希望情報を取得し、トランスポート層のプロトコルスタック620において、オプションフィールド付加部625が「送信RATの希望情報」のフィールドを付加し、ネットワーク層のプロトコルスタック610に渡す。「送信RATの希望情報」が付加されたパケットを受信した統合基地局100の動作としては、図6に示すように通信回線からの受信パケットのオプションフィールド取得部133においてフィールドの情報を取得し、RAT選択・パケット分散/集約部134において、その希望情報を用いて、その他の情報と総合的に判断し、使用RATを決定する。また各RATへの転送を行う際に「送信RATの希望情報」を削除することも実施例の一つとしてある。統合管理ノード200の場合においても、統合管理部130と各RATの基地局機能の間が分割されてネットワーク上で別れて配備される点以外は同様である。端末300の場合においても、図7に示すように、通信プロトコルスタック330から渡されたパケットのフィールドを、送信パケットのオプションフィールド取得部323において取得し、RAT選択・パケット分散/集約部324において、その希望情報を用いて、その他の情報と総合的に判断し、使用RATを決定する。この場合も各RATへの転送を行う際に「送信RATの希望情報」を削除することも実施例の一つとしてある。   Next, a method of using “desired information for transmission RAT” will be described. As shown in FIG. 8, the communication protocol stack 600 of the server 510 and the terminal 300 acquires the desired RAT request information of the application via the I / F unit 622 with the application layer 700. In the transport layer protocol stack 620, the option field adding unit 625 adds a field “desired information for transmission RAT” and passes it to the protocol stack 610 in the network layer. As an operation of the integrated base station 100 that has received the packet to which “desired information of transmission RAT” is added, the field information is acquired in the option field acquisition unit 133 of the received packet from the communication line as shown in FIG. In the RAT selection / packet distribution / aggregation unit 134, using the desired information, the RAT selection / packet distribution / aggregation unit 134 comprehensively determines other information and determines the RAT to be used. In addition, deleting the “desired information of the transmission RAT” when transferring to each RAT is also one embodiment. The case of the integrated management node 200 is the same except that the integrated management unit 130 and the base station functions of each RAT are divided and deployed separately on the network. Even in the case of the terminal 300, as shown in FIG. 7, the field of the packet passed from the communication protocol stack 330 is acquired by the option field acquisition unit 323 of the transmission packet, and the RAT selection / packet distribution / aggregation unit 324 The desired information is used to comprehensively determine other information, and the RAT to be used is determined. In this case as well, deleting the “desired information of the transmission RAT” when performing transfer to each RAT is also one embodiment.

本発明は以上の技術を用いることにより課題を解決する。本発明による作用・効果は、大きくは「使用可能RATの情報」を用いた制御による作用・効果と、「送信RATの希望情報」を用いた制御による作用・効果の2つに分けられる。   The present invention solves the problem by using the above technique. The actions and effects according to the present invention can be broadly divided into actions and effects by control using "usable RAT information" and actions and effects by control using "desired RAT information".

「使用可能RATの情報」を用いた制御としては、図8において示したようにトランスポート層の制御アルゴリズムの最適化に適用できる。図9にその使用例を示す。端末はマクロセルに接続した状態でインターネット上のサーバとの通信を設定し、通信を開始する。端末が使用されながら移動し、別のRATであるスモールセルのエリアに差し掛かった段階で、そのRATの統合的な使用を開始する。このスモールセルは超高速なアクセスが可能であり、マクロセル使用時に利用していたトランスポート層の輻輳制御アルゴリズムが徐々に速度を向上させていく制御であった場合には、高速性を使いきるまでに時間がかかる。このため、本技術を用いて、端末や統合基地局或いは統合ノードにおいて「使用可能RATの情報」を付加することにより、高速なRATに切り替わったことをトランスポート層に通知する。この情報を元にトランスポート層のプロトコルスタックは輻輳アルゴリズムを急激な速度向上が可能であるアルゴリズムに変更する。また、そのRATの切り替わりの情報をアプリケーションに通知する。スモールセルのエリアを抜けた場合には、再びRATの変更を通知し、輻輳アルゴリズムを適したものに変更する。このようにして、RATの変化に追随した制御が可能となる。また、アプリケーションにRATの変化を通知することによって、アプリケーションの挙動を変化させることが可能である。例えば、高速RATの追加/削除を検知して、ストリーミング動画のレート変更を行うことが可能である。または、高速なセルを掴んだ時に、ストリーミングのキャッシングのペースを上げることが可能である。また、アンライセンスバンドのセルを掴んだことを検知して、広告等のユーザにとって必ずしも必要ではないデータの配信を行うことも可能である。このようにRATの変化を上位層に通知することで、よりユーザのQoE(Quality of Experience)を向上させる制御が可能となる。   The control using “usable RAT information” can be applied to the optimization of the transport layer control algorithm as shown in FIG. FIG. 9 shows an example of its use. The terminal sets communication with a server on the Internet while connected to the macro cell, and starts communication. When the terminal moves while being used and reaches a small cell area which is another RAT, the integrated use of the RAT is started. This small cell can be accessed at ultra-high speed, and if the congestion control algorithm of the transport layer that was used when using the macro cell is a control that gradually increases the speed, until the high speed is used up Takes time. For this reason, using this technology, the “usable RAT information” is added in the terminal, the integrated base station, or the integrated node to notify the transport layer of the switching to the high-speed RAT. Based on this information, the transport layer protocol stack changes the congestion algorithm to an algorithm that can increase the speed rapidly. Further, the RAT switching information is notified to the application. When leaving the small cell area, the RAT change is notified again, and the congestion algorithm is changed to a suitable one. In this way, control following the change in RAT becomes possible. Further, it is possible to change the behavior of the application by notifying the application of the change in RAT. For example, it is possible to detect the addition / deletion of high-speed RAT and change the streaming video rate. Or it can increase the pace of streaming caching when grabbing a fast cell. It is also possible to detect the grabbing of an unlicensed band cell and to distribute data such as advertisements that are not necessarily necessary for the user. By notifying the upper layer of the change in the RAT in this way, it is possible to control to further improve the user's QoE (Quality of Experience).

「送信RATの希望情報」を用いた制御の例を図10に示す。サーバ上のアプリケーション810が、例えばリアルタイム通信等によりハンドオーバによる瞬間的な遅延等を望まず広域性を求める場合等においては、本技術により、マクロセルのRATの選択を希望する情報を「送信RATの希望情報」に付加し、統合基地局100はその情報を参考に割当てRATを選択し、マクロセルを構成するRATでの送信を行う。また別のアプリケーション820で、あまり重要ではないがデータ量が多い通信においては、Wi−Fi等のアンライセンスバンドで運用され、通信コストが安い回線を希望する情報を「送信RATの希望情報」に付加し、統合基地局100はその情報を参考に割当てRATを選択し、Wi−FiセルやスモールセルのRATでの送信を行う。なお統合管理ノード200においても同様の処理が可能である。以上のように従来ではアプリケーションにとってどのRATで送信されるかは関与することができなかったが、より希望に沿ったRAT選択とすることが可能となる。   An example of control using “desired information of transmission RAT” is shown in FIG. For example, when the application 810 on the server requests a wide area without instantaneous delay due to handover, for example, by real-time communication or the like, the present technology transmits information requesting selection of the RAT of the macro cell as “request for transmission RAT”. In addition to “information”, the integrated base station 100 selects an allocation RAT with reference to the information, and performs transmission using the RAT constituting the macro cell. In another application 820, in communication that is not very important but has a large amount of data, information that is operated in an unlicensed band such as Wi-Fi and that has a low communication cost is used as “request information for transmission RAT”. In addition, the integrated base station 100 selects an allocation RAT with reference to the information, and performs transmission using the RAT of the Wi-Fi cell or the small cell. The integrated management node 200 can perform the same processing. As described above, in the past, it was impossible for an application to determine which RAT is used for transmission, but it is possible to make a RAT selection more desired.

なお、上述の統合基地局100の統合管理部130、統合管理ノード200の統合管理部230、端末300の統合無線通信インタフェース320、及び、端末300やサーバに実装されるプロトコルスタック600の各部は、ハードウェアとして実装してもよいし、プログラムをコンピュータにインストールすることによって実装してもよく、各部の機能を発揮可能であれば実装形態は不問である。   The integrated management unit 130 of the integrated base station 100, the integrated management unit 230 of the integrated management node 200, the integrated wireless communication interface 320 of the terminal 300, and each part of the protocol stack 600 implemented in the terminal 300 and the server are as follows: It may be implemented as hardware or may be implemented by installing a program in a computer, and the implementation form is not limited as long as the functions of each unit can be exhibited.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記実施の形態ではトランスポート層のプロトコルとしてTCPを例示したが、他のプロトコルであっても本発明を実施できる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to this. For example, in the above embodiment, TCP is exemplified as the transport layer protocol, but the present invention can be implemented with other protocols.

また、上記実施の形態では、トランスポート層のプロトコルスタックにおける付加情報を用いた制御の一例として輻輳制御について説明したが、他の制御にも付加情報を活用することができる。   In the above embodiment, the congestion control is described as an example of the control using the additional information in the transport layer protocol stack. However, the additional information can be used for other control.

100…統合基地局
120…RAT機能部
130…統合管理部
131…RAT情報管理部
132…オプションフィールド付加部
133…オプションフィールド取得部
134…RAT選択・パケット分散/集約部
200…統合管理ノード
230…統合管理部
300…端末
310…無線通信機能部
320…統合無線通信インタフェース
321…RAT情報管理部
322…オプションフィールド付加部
323…オプションフィールド取得部
324…RAT選択・パケット分散/集約部
330…通信プロトコルスタック
340…アプリケーション
400…RAT基地局
500…インターネット
510…サーバ
600…プロトコルスタック
610…ネットワーク層のプロトコルスタック
620…トランスポート層のプロトコルスタック
621…オプションフィールド取得部
622…アプリケーション間I/F部
623…輻輳制御アルゴリズム選択部
624…輻輳制御部
625…オプションフィールド付加部
700…アプリケーション層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Integrated base station 120 ... RAT function part 130 ... Integrated management part 131 ... RAT information management part 132 ... Option field addition part 133 ... Option field acquisition part 134 ... RAT selection / packet distribution / aggregation part 200 ... Integrated management node 230 ... Integrated management unit 300 ... Terminal 310 ... Wireless communication function unit 320 ... Integrated wireless communication interface 321 ... RAT information management unit 322 ... Option field addition unit 323 ... Option field acquisition unit 324 ... RAT selection / packet distribution / aggregation unit 330 ... Communication protocol Stack 340 ... Application 400 ... RAT base station 500 ... Internet 510 ... Server 600 ... Protocol stack 610 ... Network layer protocol stack 620 ... Transport layer protocol stack 6 1 ... option field obtaining unit 622 ... between the application I / F unit 623 ... congestion control algorithm selecting unit 624 ... congestion control unit 625 ... option field adding unit 700 ... Application layer

Claims (7)

それぞれ異なる種類の無線アクセス機能で無線通信を行うための複数の無線通信機能部を有する無線端末装置と、無線端末装置に対して無線アクセス機能を提供する複数の無線アクセス機能部と、各無線アクセス機能部を統合管理する統合管理部とを備えた無線通信システムにおいて、
前記無線通信端末装置による通信に係るトランスポート層のパケットのヘッダ部に対して無線アクセス機能部に関する情報を付加する付加手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
A wireless terminal device having a plurality of wireless communication function units for performing wireless communication with different types of wireless access functions, a plurality of wireless access function units providing a wireless access function to the wireless terminal device, and each wireless access In a wireless communication system including an integrated management unit that performs integrated management of functional units ,
A wireless communication system, comprising: an adding unit that adds information related to a wireless access function unit to a header portion of a transport layer packet related to communication by the wireless communication terminal device.
前記付加手段による付加情報は、前記無線通信端末装置が現在利用可能な無線アクセス機能部に関する情報を含み、
前記付加手段を、前記無線アクセス機能部が収容されるとともに前記統合管理部を有する無線基地局、又は、前記無線アクセス機能部が収容された無線基地局を統合管理するとともに前記統合管理部を有する統合管理装置、或いは、前記無線通信端末装置に設けた
ことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
The additional information by the adding means includes information on a wireless access function unit that is currently available to the wireless communication terminal device,
It said adding means, the radio access function portion is housed Rutotomoni the radio base station having the integrated management unit, or, with the integrated management unit together with the radio access function unit is integrated management of radio base stations accommodated The wireless communication system according to claim 1, wherein the wireless communication system is provided in an integrated management device or the wireless communication terminal device.
前記付加手段による付加情報は、利用を希望する無線アセス機能部に関する情報を含み、
前記付加手段を、前記無線通信端末装置又は前記無線通信端末装置の通信相手装置の何れか一方又は双方に設けた
ことを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。
Additional information by the adding means includes information relating to the wireless A click Seth functional unit that wishes to use,
The wireless communication system according to claim 1, wherein the adding unit is provided in one or both of the wireless communication terminal device and a communication counterpart device of the wireless communication terminal device.
前記無線通信端末装置又は前記無線通信端末装置の通信相手装置の何れか一方又は双方は、トランスポート層のパケットヘッダから前記付加情報を取得して上位層に通知する付加情報通知手段を備えた
ことを特徴とする請求項1乃至3何れか1項記載の無線通信システム。
Either one or both of the wireless communication terminal device and the communication counterpart device of the wireless communication terminal device includes additional information notification means for acquiring the additional information from the packet header of the transport layer and notifying the higher layer. The wireless communication system according to any one of claims 1 to 3.
前記無線通信端末装置又は前記無線通信端末装置の通信相手装置の何れか一方又は双方は、トランスポート層のパケットヘッダから前記付加情報を取得して当該付加情報に基づきトランスポート層におけるパケット処理を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項1乃至3何れか1項記載の無線通信システム。
Either or both of the wireless communication terminal device and the communication partner device of the wireless communication terminal device acquire the additional information from the packet header of the transport layer and control packet processing in the transport layer based on the additional information The wireless communication system according to any one of claims 1 to 3, further comprising a control unit that performs the control.
それぞれ異なる種類の無線アクセス機能で無線通信を行うための複数の無線通信機能部を有する無線端末装置と、無線端末装置に対して無線アクセス機能を提供する複数の無線アクセス機能部と、各無線アクセス機能部を統合管理する統合管理部とを備えた無線通信システムにおける通信制御方法であって、
無線通信システムの付加手段が、前記無線通信端末装置による通信に係るトランスポート層のパケットのヘッダ部に対して無線アクセス機能部に関する情報を付加するステップを備えた
ことを特徴とする無線通信システムにおける通信制御方法。
A wireless terminal device having a plurality of wireless communication function units for performing wireless communication with different types of wireless access functions, a plurality of wireless access function units providing a wireless access function to the wireless terminal device, and each wireless access A communication control method in a wireless communication system including an integrated management unit that performs integrated management of functional units ,
In the wireless communication system, the adding means of the wireless communication system includes a step of adding information related to a wireless access function unit to a header part of a packet of a transport layer related to communication by the wireless communication terminal device Communication control method.
請求項1から請求項のいずれか一項記載の無線通信システムの各手段としてコンピュータを機能させるための通信制御プログラム。 The communication control program for functioning a computer as each means of the radio | wireless communications system as described in any one of Claims 1-5 .
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