JP7415542B2 - パケット処理装置及びパケット処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、パケット処理装置及びパケット処理方法に関する。

第５世代移動通信システム(５Ｇ)では、例えば、「超高速」、「超多接続」や「超低遅延」といった新たなサービスの提供が期待されている。また、５Ｇは、有線区間と無線区間とが一体となってエンドトゥエンドでサービスを実現することが求められるため、有線区間の通信機器に対しても様々な要件が課されることになる。その中でも「超低遅延」は、従来に無い指標であり、無線区間と接続する有線区間内の通信機器に課される要求も大きくなる。

超低遅延が要求される理由の一つとして、例えば、無線レイヤの再送制御(ＨＡＲＱ:Hybrid Automatic Repeat Request)がある。ＨＡＲＱは、例えば、スマートフォン（ＵＥ：User Equipment）と基地局との間のＭＡＣレイヤで動作するプロトコルであり、データ送信から４ｍ秒以内にＡＣＫ応答を返すことが求められている。ＨＡＲＱは、従来、無線エリア内に閉じた要件であった。しかしながら、基地局をベースバンド機能(ＣＵ:Central Unit，ＤＵ：Distributed Unit)とアンテナ(ＲＵ:Remote Unit)とに分離したＣ－ＲＡＮ(Centralized Radio Access Network)の普及に伴い、ＲＵと基地局との間の新たな有線区間も、その対象範囲に含まれるようになった。これに伴い、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.1CMやIEEE1914.1等のＭＦＨ系標準では、１００ｕｓ以内の遅延要件が規定されている。

一方、５ＧのＭＦＨ（Mobile Front Haul)は、ＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）からｅＣＰＲＩへの置き換えが進み、今後はイーサパケットがＭＦＨの主流トラヒックになると考えられる。その結果、他のアクセス網との共用も可能となるため、ＭＦＨではＩｏＴや有線インターネット系トラヒックが混在する状況になると予想される。すなわち、５ＧにおけるＭＦＨでは、スマートフォンの高優先パケットに対する低遅延性を担保しながら、有線インターネット等の低優先パケットの伝送効率の向上を図ることが求められている。そこで、本要件を満たすことの出来る低遅延標準であるIEEE802.1Qbv(Time Aware Shaper:ＴＡＳ)が注目されている。

ＴＡＳとは、パケット衝突遅延を低減できる技術である。衝突遅延とは、二つのパケットがスイッチにほぼ同時に到着した際、後着パケットがたとえ高優先パケットであっても、先着パケットの送出完了まで待たされることで生じる遅延である。ＴＡＳは、キューの出口に高優先パケットを出力するゲート及び低優先パケットを出力するゲートを配置する。そして、ＴＡＳは、高優先パケットが来るタイミングで低優先パケットを出力するゲートをクローズすることで、高優先パケットと低優先パケットとの間の衝突の回避を図る考え方である。

そこで、本出願人は、複数の格納部と、開閉部と、収集部と、解析部と、制御部とを有するパケット処理装置を提案している。格納部は、受信パケットの種別、例えば、高優先パケット及び低優先パケット毎に受信パケットを格納する。開閉部は、各格納部の出力を開閉する。収集部は、受信パケットのタイムスロット毎のパケットの流量を収集する。解析部は、受信パケットのタイムスロット毎のパケットの流量に基づき、受信パケットの周期性パターンを特定する。制御部は、特定された受信パケットの周期性パターンに基づき、高優先パケットを優先的に出力するタイムスロット区間を特定し、特定されたタイムスロット区間の各開閉部の開閉を制御する。その結果、高優先パケットの出力遅延を抑制できる。

また、５Ｇでは、無線区間にＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割双方向伝送）方式の採用が見込まれている。図１８Ａは、無線区間及び有線区間の上りリンク及び下りリンクのサブフレーム単位の信号伝送方法の一例を示す説明図である。図１８Ａに示すＵＥとＲＵとの間を無線通信で接続する無線区間では、上りリンク(Uplink)と下りリンク(Downlink)とで同じ周波数を使用し、サブフレーム(ＴＴＩ:Transmission Time Interval)単位で上りリンク／下りリンクのいずれかを割当てるものである。現状ＴＤＤは、ＴＴＩ×１０（１０ｍｓ）を周期とした７つの割当パターンが規定されており、どの割当パターンを用いるかは予め決定される。図１８Ａに示すＲＵと基地局との間を有線通信で接続する有線区間では、上り回線及び下り回線の全二重通信であるため、使用パターンに依らず、任意の時間において上りリンクの上り回線／下りリンクの下り回線いずれかのトラヒックしか流れない状態となる。

図１８Ｂは、ＴＤＤ方式のインデックス値毎の上りリンク及び下りリンクの割当パターンの一例を示す説明図である。５Ｇでは、ＴＤＤ方式の割当パターン（インデックス値“０”～“６”）が動的に切り替わるダイナミックＴＤＤという方式がある。割当パターンは、ＴＤＤ周期内のサブフレーム毎に割当てるリンク方向（上り・下り）のパターンである。尚、図１８Ｂに示す“Ｄ”は下りリンク方向を示し、“Ｕ”は上りリンク方向を示し、“Ｓ”は特別リンク方向を示す。例えば、インデックス値“０”の割当パターンは、サブフレーム番号“０”及び“５”のタイミングで“Ｄ”、サブフレーム番号“１”及び“６”のタイミングで“Ｓ”、サブフレーム番号“２”～“４”及び“７”～“９”のタイミングで“Ｕ”を割当てる。また、インデックス値“６”の割当パターンは、サブフレーム番号“０”、“５”及び“９”のタイミングで“Ｄ”、サブフレーム番号“１”及び“６”のタイミングで“Ｓ”、サブフレーム番号“２”～“４”、“７”及び“８”のタイミングで“Ｕ”を割当てる。尚、説明の便宜上、“Ｓ”は上りリンク方向に割当てるものとする。ダイナミックＴＤＤは、上りリンク／下りリンクのトラヒックのリンク比率が変化した場合、最適な上りリンク／下りリンクのリンク比率に適したインデックス値の割当パターンを切替える方法である。

特開２０１８－１２９６６１号公報 特開２００３－３１８９６４号公報

リンク方向毎の受信パケットの流量に応じて割当パターンを動的に切替えるダイナミックＴＤＤ方式を反映したＴＡＳ機能を実現することで、割当パターンが動的に変化した場合でも高優先パケットの出力遅延を抑制することが求められている。

一つの側面では、低優先パケットの帯域圧迫を抑制できるパケット処理装置及びパケット処理方法を提供することを目的とする。

一つの態様のパケット処理装置は、時分割双方向伝送方式を用いて無線通信で接続する分散局と集中局との間を有線の全二重通信の上り回線及び下り回線で接続するパケット処理装置である。パケット処理装置は、記憶部と、学習部と、第１のゲートと、第２のゲートと、制御部とを有する。記憶部は、前記時分割双方向伝送方式の所定期間内のサブフレーム毎に上り又は下りのリンク方向を割当てる複数の割当パターンを記憶する。学習部は、リンク方向毎の前記サブフレーム内のタイムスロット毎の高優先パケットの周期性パターンを学習する。第１のゲートは、前記サブフレーム内のタイムスロット毎に、前記上り回線又は前記下り回線に対する前記高優先パケットの出力を開閉する。第２のゲートは、前記サブフレーム内の前記タイムスロット毎に、前記上り回線又は前記下り回線に対する低優先パケットの出力を開閉する。制御部は、前記周期性パターンと同じリンク方向のサブフレーム内の所定タイムスロットに対する前記第１のゲート及び前記第２のゲートのゲート状態を、前記周期性パターンに応じて前記高優先パケットを優先的に出力する優先状態に設定する。

１つの側面によれば、低優先パケットの帯域圧迫を抑制できる。

図１は、実施例１の通信システムの一例を示す説明図である。 図２は、パケットスイッチのハードウェア構成の一例を示す説明図である。 図３は、実施例１のパケット処理部の構成の一例を示す説明図である。 図４Ａは、無線区間のサブフレームのＴＤＤ周期の一例を示す説明図である。 図４Ｂは、割当パターンテーブルの一例を示す説明図である。 図５は、リストテーブルの構成の一例を示す説明図である。 図６は、無線区間及び有線区間での割当パターンの一例を示す説明図である。 図７は、実施例１の第１の優先設定処理の一例を示す説明図である。 図８は、学習処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、設定処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１０は、第１の優先設定処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１１は、実施例２のパケット処理部の構成の一例を示す説明図である。 図１２は、実施例２の第２の優先設定処理の一例を示す説明図である。 図１３は、第２の優先設定処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１４は、実施例３のパケット処理部の構成の一例を示す説明図である。 図１５は、複数の割当パターンが予測された場合の割当パターンテーブルの一例を示す説明図である。 図１６は、実施例３の優先設定処理に関わる動作の一例を示す説明図である。 図１７は、第３の優先設定処理に関わるパケット処理部の処理動作の一例を示すフローチャートである。 図１８Ａは、無線区間及び有線区間の上りリンク及び下りリンクのサブフレーム単位の信号伝送方法の一例を示す説明図である。 図１８Ｂは、ＴＤＤ方式のインデックス値毎の上りリンク及び下りリンクの割当パターンの一例を示す説明図である。 図１９は、インデックス値（割当パターン）の動的変化で生じる課題の一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示するパケット処理装置及びパケット処理方法の実施例を詳細に説明する。尚、各実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１９は、インデックス値（割当パターン）の動的変化で生じる課題の一例を示す説明図である。パケット処理装置では、高優先パケットの周期性パターンに応じたサブフレームのゲート状態を、高優先パケットを優先的に出力する優先状態に設定する。パケット処理装置は、例えば、インデックス値“１”の割当パターンで動作している場合、上り回線のサブフレーム番号“１”～“３”及び、“６”～“８”のタイミングでゲート状態を優先状態に設定する。更に、パケット処理装置は、上り回線のサブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングでゲート状態を高優先パケット及び低優先パケットを択一的に出力する通常状態に設定する。

また、パケット処理装置では、下り回線のサブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングでゲート状態を優先状態に設定する。更に、パケット処理装置は、下り回線サブフレーム番号“１”～“３”及び、“６”～“８”のタイミングでゲート状態を通常状態に設定する。

しかしながら、パケット処理装置は、インデックス値“１”からインデックス値“２”に切り替わった場合、サブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングのリンク方向が上りリンクから下りリンクに変化する。そして、インデックス値“２”で本来保護されるべき、下り回線のサブフレーム番号“３”及び“８”のゲート状態が優先状態に設定されていない状態となる。その結果、下り回線でのサブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングでは高優先パケットが優先的に出力できなくなる。つまり、ＴＤＤ方式のインデックス値の動的変化によって高優先パケットの出力遅延が抑制できない状態が発生することになる。

そこで、このような事態に対処すべく、実施例１のパケット処理装置を提案する。

図１は、実施例１の通信システム１の一例を示す説明図である。図１に示す通信システム１は、ＵＥ（User Equipment）２と、ＲＵ(Remote Unit)３と、基地局４と、パケット処理装置５とを有する５Ｇの通信システムである。ＵＥ２は、例えば、５Ｇのスマートフォン等の端末装置である。ＲＵ３は、複数のＵＥ２とダイナミックＴＤＤ方式の無線通信で接続する、例えば、５Ｇのアンテナ等の分散局である。基地局４は、複数のＲＵ３と全二重通信方式の有線通信で接続する、例えば、ＤＵ（Distributed Unit）及びＣＵ(Central Unit)の集中局である。パケット処理装置５は、ＲＵ３との間を全二重通信方式の有線通信で接続すると共に、基地局４との間を全二重通信方式の有線通信で接続するパケットスイッチである。ＵＥ２とＲＵ３との間は、ダイナミックＴＤＤ方式の無線通信で接続する、ＭＦＨ（Mobile Front Haul）の無線区間６Ａである。ＲＵ３と基地局４との間は、パケット処理装置５を経由して全二重通信方式の有線通信で接続する有線区間６Ｂである。パケット処理装置５は、有線区間６Ｂを高優先パケット及び低優先パケットを伝送する。高優先パケットはＭＦＨパケットであるのに対し、低優先パケットは、例えば、ＭＢＨパケット等の非ＭＦＨパケットである。

図２は、パケット処理装置５のハードウェア構成の一例を示す説明図である。図２に示すパケット処理装置５は、入出力ＩＦ(Interface)１１と、複数のパケット処理部１２と、ＳＷ(Switch)１３と、メモリ１４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５とを有する。入出力ＩＦ１１は、バックボーン回線等の各種回線と接続し、パケットを入出力するＩＦである。入出力ＩＦ１１は、例えば、バックボーン回線に接続するＲＵ３、基地局４や、他のパケット処理装置５と接続するインタフェースである。パケット処理部１２は、ＴＡＳ方式を適用したパケット処理を実行する。ＳＷ１３は、パケット処理部１２の入出力を切替えるスイッチである。メモリ１４は、各種情報を記憶する領域である。ＣＰＵ１５は、パケット処理装置５全体を制御する。

図３は、実施例１のパケット処理部１２の一例を示す説明図である。図３に示すパケット処理部１２は、第１のキュー２１Ａと、第２のキュー２１Ｂと、第１のゲート２２Ａと、第２のゲート２２Ｂと、セレクタ２３とを有する。パケット処理部１２は、収集部２４と、予測部２５と、割当パターンテーブル２６と、学習部２７と、リストテーブル２８と、制御部２９とを有する。第１のキュー２１Ａは、到来する受信パケットの内、ＭＦＨパケットをキューイングする格納部である。第１のキュー２１Ａは、受信パケット内のＶＬＡＮタグのＰビットを識別し、その識別結果に基づき、受信パケットがＭＦＨパケットの場合、ＭＦＨパケットをキューイングする。第２のキュー２１Ｂは、到来する受信パケットの内、例えば、ＭＢＨパケット等の非ＭＦＨパケットをキューイングする格納部である。第２のキュー２１Ｂは、受信パケット内のＶＬＡＮタグのＰビットを識別し、その識別結果に基づき、受信パケットが非ＭＦＨパケットの場合、非ＭＦＨパケットをキューイングする。その結果、ＭＦＨパケットを優先的に出力することで、非ＭＦＨパケットとの間の競合を回避してＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

第１のゲート２２Ａは、第１のキュー２１Ａ内のＭＦＨパケットの出力を開閉する。第２のゲート２２Ｂは、第２のキュー２１Ｂ内の非ＭＦＨパケットの出力を開閉する。セレクタ２３は、第１のゲート２２Ａ又は第２のゲート２２Ｂの出力を選択出力する。第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態が優先状態の場合、セレクタ２３は、ＭＦＨパケットを優先的に出力する。また、第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態が通常状態の場合、セレクタ２３は、ＭＦＨパケット及び非ＭＦＨパケットを択一的に出力する。例えば、そのセレクタ２３は、予め実装されたランドロビンなどのハードウェアロジックに従い、自律的に択一的な選択を実行する手法がある。

収集部２４は、時間帯毎の受信パケットの流量を収集する。尚、パケットの流量は、例えば、サブフレーム内のタイムスロット（ＴＳ）毎のパケット数やバイト数や、その値を加算したサブフレーム単位又はフレーム単位でのパケット数やバイト数の総数である。予測部２５は、上りリンクの受信パケットの流量と、下りリンクの受信パケットの流量を監視し、一方のリンクの流量が多く、他方のリンクの流量が少ない場合を予測する。また、予測部２５は、そのような予測からリンク比率の変化があると判断する。予測部２５は、リンク比率の変化に応じて割当パターンテーブル２６から次の割当パターンに対応するインデックス値を予測する。ダイナミックＴＤＤ方式のインデックス値は、例えば、“０”～“６”の７種類のインデックス値で構成する。

図４Ａは、無線区間６ＡのサブフレームのＴＤＤ周期の一例を示す説明図である。ＵＥ２とＲＵ３との間の無線区間６Ａは、ＴＤＤ周期のサブフレームの無線通信で接続する。図４Ｂは、割当パターンテーブル２６の一例を示す説明図である。割当パターンテーブル２６は、例えば、１回のＴＤＤ周期を所定期間の１０個のサブフレーム（ＴＴＩ）で構成し、サブフレーム番号２６Ａ毎に割当てる上りリンク及び下りリンクのリンク方向で構成する割当パターンをインデックス値２６Ｂ毎に管理するテーブルである。サブフレーム番号２６Ａは、ＴＤＤ周期内のサブフレーム（ＴＴＩ）を識別する番号であって、図４Ｂに示すように“０”から“９”の１０個である。リンク方向は、下りリンク方向を示す“Ｄ”と、上りリンク方向を示す“Ｕ”と、特別リンク方向を示す“Ｓ”とを有する。尚、説明の便宜上、“Ｓ”は、例えば、上りリンク方向に含めるものとする。インデックス値“１”の割当パターンは、例えば、サブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングに下りリンク方向、サブフレーム番号“１”～“３”、“６”～“８”のタイミングに上りリンク方向を割当てる。インデックス値“２”の割当パターンは、例えば、サブフレーム番号“０”、“３”～“５”、“８”及び“９”のタイミングに下りリンク方向、サブフレーム番号“１”、“２”、“６”及び“７”のタイミングに上りリンク方向を割当てる。また、インデックス値“６”の割当パターンは、例えば、サブフレーム番号“０”、“５”及び“９”のタイミングに下りリンク方向、サブフレーム番号“１”～“４”、“６”～“８”のタイミングに上りリンク方向を割当てる。

学習部２７は、上りリンクのサブフレーム内のＴＳ毎のＭＦＨパケットの流量を解析し、上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンを学習する。また、学習部２７は、下りリンクのサブフレーム内のＴＳ毎のＭＦＨパケットの流量を解析し、下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンを学習する。学習部２７は、学習部２７の学習結果に基づき、リストテーブル２８のテーブル内容を更新する。

図５は、リストテーブル２８の一例を示す説明図である。図５に示すリストテーブル２８は、ＴＳ番号２８Ａと、第１のゲート２２Ａのゲート状態２８Ｂと、第２のゲート２２Ｂのゲート状態２８Ｃと、滞留時間２８Ｄとを対応付けて管理する。ＴＳ番号２８Ａは、受信パケットのＴＳを識別する番号である。第１のゲート２２Ａのゲート状態２８Ｂは、第１のゲート２２Ａのオープン（Ｏ）／クローズ（Ｃ）状態を示すゲート開閉情報である。第２のゲート２２Ｂのゲート状態２８Ｃは、第２のゲート２２Ｂのオープン／クローズ状態を示すゲート開閉情報である。滞留時間２８Ｄは、ＴＳ番号２８Ａの割当時間である。ＴＳ番号２８Ａは、１～Ｘまでの範囲で適宜変更可能である。第１のゲート２２Ａのゲート状態２８Ｂ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態２８Ｃも、ＴＳ番号２８Ａ毎に適宜変更可能である。滞留時間２８Ｄも、ＴＳ番号２８Ａ毎に適宜変更可能である。

制御部２９は、リストテーブル２８を参照し、ＴＳ番号“１”のタイミングでＴＳ番号“１”のゲート状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに設定する。次に、制御部２９は、ＴＳ番号“２”のタイミングでＴＳ番号“２”のゲート状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに設定する。更に、制御部２９は、ＴＳ番号“３”からＴＳ番号“Ｎ”までの各タイミングの各ゲート状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに順次設定する。そして、制御部２９は、ＴＳ番号“Ｎ”のゲート状態を設定後、再度、ＴＳ番号“１”に戻り、ＴＳ番号“１”のゲート状態を設定し、ＴＳ番号“２”からＴＳ番号“Ｎ”までの各タイミングのゲート状態を順次設定することになる。つまり、制御部２９は、リストテーブル２８を参照し、ＴＳ番号“１”からＴＳ番号“Ｘ”までの各タイミングのゲート状態を第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂに周期的に繰り返し順次設定することになる。

制御部２９は、学習部２７の解析結果に基づき、リストテーブル２８のテーブル内容を更新する。制御部２９は、受信パケットの周期性パターンに基づき、リストテーブル２８内のＴＳ番号及びＴＳ番号毎の滞留時間をリンク方向毎に更新する。更に、制御部２９は、周期性パターンに基づき、リストテーブル２８内の第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２ＢのＴＳ番号毎のゲート状態を更新する。制御部２９は、受信パケット内のＭＦＨパケットの流量に基づき、高優先パケットであるＭＦＨパケットの到着タイミングを予測する。尚、ゲート状態は、第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂの開閉状態、例えば、オープン及びクローズである。尚、制御部２９は、ＭＦＨパケットが高優先パケット、非ＭＦＨパケットが低優先パケットであるため、第１のゲート２２Ａを常時オープンとし、第２のゲート２２ＢをＴＳ単位でオープン又はクローズとする。第１のゲート２２Ａは、オープンの場合、第１のキュー２１Ａに保持中のＭＦＨパケットを出力することになる。第２のゲート２２Ｂは、オープンの場合、第２のキュー２１Ｂに保持中の非ＭＦＨパケットを出力すると共に、クローズの場合、第２のキュー２１Ｂに保持中の非ＭＦＨパケットの出力停止しながら、第１のキュー２１Ａに保持中のＭＦＨパケットを出力する。

制御部２９は、上り回線において第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態が優先状態の場合、第１のゲート２２Ａをオープン、第２のゲート２２Ｂをクローズに設定する。セレクタ２３は、第１のキュー２１Ａに保持中のＭＦＨパケットを優先的に上り回線へ出力することになる。また、制御部２９は、上り回線において第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態が通常状態の場合、第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂをオープンに設定する。セレクタ２３は、ＭＦＨパケット又は非ＭＦＨパケットを択一的に上り回線へ出力する。

また、制御部２９は、下り回線において第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態が優先状態の場合、第１のゲート２２Ａをオープン、第２のゲート２２Ｂをクローズに設定することで第１のキュー２１Ａに保持中のＭＦＨパケットを優先的に下り回線へ出力する。また、制御部２９は、下り回線において第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態が通常状態の場合、第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂをオープンに設定することでＭＦＨパケット又は非ＭＦＨパケットを択一的に下り回線へ出力する。

図６は、無線区間６Ａ及び有線区間６Ｂでの割当パターンの一例を示す説明図である。無線区間６Ａは、ＵＥ２とＲＵ３との間でダイナミックＴＤＤ周期の割当パターンで無線信号を伝送する区間である。有線区間６Ｂは、ＲＵ３と基地局４との間で全二重通信の上りリンクの上り回線及び下りリンクの下り回線の有線通信でパケットを伝送する区間である。図６に示すＲＵ３は、サブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングで下りリンクの無線信号をＵＥ２に送信すると共に、サブフレーム番号“１”～“３”、“６”～“８”のタイミングで上りリンクの無線信号をＵＥ２から受信する。ＲＵ３は、サブフレーム番号“１”～“３”、“６”～“８”のタイミングでパケットをパケット処理装置５経由の上り回線で基地局４に送信する。また、ＲＵ３は、サブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングでパケットをパケット処理装置５経由の下り回線で基地局４から受信する。尚、パケット処理装置５は、サブフレーム番号“１”～“３”、“６”～“８”のタイミングでＲＵ３からのパケットを上り回線で受信する。また、パケット処理装置５は、サブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングで基地局４からのパケットを下り回線でＲＵ３に送信する。同様に、パケット処理装置５は、サブフレーム番号“１”～“３”、“６”～“８”のタイミングでＲＵ３からのパケットを上り回線で基地局４に送信する。また、パケット処理装置５は、サブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングで基地局４からのパケットを下り回線で受信する。

図７は、実施例１の第１の優先設定処理の一例を示す説明図である。尚、パケット処理装置５は、インデックス値“１”の割当パターンからインデックス値“２”の割当パターンに切替える際の上り回線及び下り回線のゲート設定時の処理動作について説明する。インデックス値“１”の割当パターンは、サブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングで下りリンク方向、サブフレーム番号“１”～“３”及び“６”～“８”のタイミングで上りリンク方向に割当てた状態である。また、インデックス値“２”の割当パターンは、サブフレーム番号“０”、“３”、“４”、“５”、“８”及び“９”のタイミングで下りリンク方向、サブフレーム番号“１”、“２”、“６”及び“７”のタイミングで上りリンク方向に割当てた状態である。

パケット処理装置５は、下り回線のサブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングの下りリンクの所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定すると共に、残りのＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。更に、パケット処理装置５は、下り回線のサブフレーム番号“１”～“３”及び“６”～“８”のタイミングの各ＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。尚、優先状態は、第１のゲート２２Ａをオープン及び第２のゲート２２Ｂをクローズ状態とする。通常状態は、第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂをオープン状態とする。

パケット処理装置５は、上り回線のサブフレーム番号“１”～“３”及び“６”～“８”のタイミングの上りリンクの所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定すると共に、残りのＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。更に、パケット処理装置５は、上り回線のサブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングの各ＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。

予測部２５は、インデックス値“１”の割当パターンからインデックス値“２”の割当パターンへの変化を予測したとする。制御部２９は、インデックス値“２”の割当パターンへの変化を予測した場合、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“２”）との間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向（Ｕ→Ｄ）の変化があると判定する。

制御部２９は、同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化がある場合、該変化があるリンク方向（下りリンク方向）の周期性パターンを特定する。制御部２９は、特定された周期性パターンに対応する当該リンク方向（下りリンク方向）のサブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定する。更に、制御部２９は、残りＴＳ、例えば、ＴＳ０、ＴＳ１、ＴＳ７～ＴＳ９のゲート状態を通常状態に設定する。尚、所定ＴＳは、下りリンク方向のＭＦＨパケットの周期性パターンに対応したＭＦＨパケット到来予定のＴＳである。

つまり、前述のように下り回線での動作が上り回線にも適用でき、結果、上り回線でもサブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングでも、所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態が優先状態、所定ＴＳ以外のＴＳ（ＴＳ０、ＴＳ１、ＴＳ７～ＴＳ９）のゲート状態が通常状態に設定されたことになる。従って、サブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングの所定ＴＳでは、上り回線及び下り回線でもＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム内にリンク方向の変化が予測された場合、リンク方向が変化したサブフレーム内の所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。その結果、無線区間６ＡのダイナミックＴＤＤ方式のインデックス値への動的変化が予測された場合でも、動的変化が予測されたインデックス値を反映した状態で非ＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

しかも、サブフレームのゲート状態を優先状態に設定する場合でも、サブフレーム内の全ＴＳのゲート状態を優先状態に設定するのではなく、ＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定する。そして、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態は通常状態に設定する。その結果、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制することでパケット出力のトータルスループットの向上を図ることができる。

制御部２９は、予測結果の割当パターンと現在の割当パターンとの間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内にリンク方向の変化がある状態（Ｕ→Ｄ）から変化がなくなる状態（Ｄ→Ｕ）に移行したとする。この場合、制御部２９は、当該変化がなくなる状態に移行した所定ＴＳのゲート状態を優先状態から通常状態に切り替える。つまり、サブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングでは、上り回線において所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態が優先状態、所定ＴＳ以外のＴＳ（ＴＳ０、ＴＳ１、ＴＳ７～ＴＳ９）のゲート状態が通常状態に設定される。更に、サブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングでは、下り回線においてＴＳ０～ＴＳ９のゲート状態が通常状態に設定されたことになる。その結果、インデックス値の確定に伴って、上り回線及び下り回線の同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）に設定した優先状態を解消することで、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制できる。

図８は、学習処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図８においてパケット処理部１２の収集部２４は、上りリンクのＭＦＨパケットの流量及び下りリンクのＭＦＨパケットの流量を観測周期毎に収集する（ステップＳ１１）。尚、収集部２４は、上り回線から上りリンクのＭＦＨパケットの流量及び下り回線から下りリンクのＭＦＨパケットの流量を収集する。学習部２７は、上りリンクのＭＦＨパケットの流量から上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンを特定すると共に、下りリンクのＭＦＨパケットの流量から下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンを特定する（ステップＳ１２）。学習部２７は、上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターン及び下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに応じたＴＳ番号毎の第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態をリストテーブル２８内に登録する（ステップＳ１３）。そして、学習部２７は、図８に示す処理動作を終了する。つまり、学習部２７は、上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに応じて上り回線のサブフレーム内のＴＳ番号毎の第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態をリストテーブル２８内に登録する。尚、ゲート状態は、周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態を優先状態、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。更に、学習部２７は、下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに応じて下り回線のサブフレーム内のＴＳ番号毎の第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態をリストテーブル２８内に登録する。

パケット処理部１２は、上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターン及び下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンを特定し、上り回線のＴＳ番号毎のゲート状態及び下り回線のＴＳ番号のゲート状態を登録できる。その結果、上り回線及び下り回線毎のＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できるゲート状態を確保できる。

図９は、設定処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図９においてパケット処理部１２の制御部２９は、無線区間６Ａの現在のインデックス値に応じた割当パターンを設定する（ステップＳ２１）。制御部２９は、無線区間６Ａ内の上りリンクの受信パケットの流量と、無線区間６Ａ内の下りリンクの受信パケットの流量とのリンク比率に応じたインデックス値を特定する。制御部２９は、設定中の割当パターンの上り回線のサブフレーム内のＴＳ毎に、上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに応じた第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態を設定する（ステップＳ２２）。尚、制御部２９は、上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態を優先状態、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。更に、制御部２９は、設定中の割当パターンの下り回線のサブフレーム内のＴＳ毎に、下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに応じた第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態を設定し（ステップＳ２３）、図９に示す処理動作を終了する。尚、制御部２９は、下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態を優先状態、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。

パケット処理部１２は、上り回線のＴＳ毎に上りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに応じた第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態を設定する。パケット処理部１２は、下りリンクのサブフレーム内のＴＳ毎に下りリンクのＭＦＨパケットの周期性パターンに応じた第１のゲート２２Ａ及び第２のゲート２２Ｂのゲート状態を設定する。その結果、パケット処理部１２は、上りリンク又は下りリンクのＴＳ毎にゲート状態を設定できる。

図１０は、第１の優先設定処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１０において収集部２４は、上りリンクの受信パケットの流量及び下りリンクの受信パケットの流量を測定する（ステップＳ３１）。予測部２５は、上りリンクの受信パケットの流量と下りリンクの受信パケットの流量とのリンク比率を算出する（ステップＳ３２）。リンク比率は、上りリンクの受信パケットの流量と下りリンクの受信パケットの流量との割合である。

予測部２５は、割当パターンテーブル２６を参照し、リンク比率に応じた次の割当パターンを予測する（ステップＳ３３）。制御部２９は、予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとを比較し（ステップＳ３４）、比較結果から予測結果の割当パターンと予測直前の割当パターンとの間の同一サブフレームのリンク方向に変化があるか否かを判定する（ステップＳ３５）。同一サブフレームのリンク方向の変化とは、例えば、図７に示すサブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングでの上りリンク“Ｕ”から下りリンク“Ｄ”への変化に相当する。

制御部２９は、同一サブフレームのリンク方向に変化がある場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、リンク方向に変化ありのサブフレーム内の所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定し（ステップＳ３６）、図１０に示す処理動作を終了する。尚、所定ＴＳは、上りリンク“Ｕ”から下りリンク“Ｄ”への変化があるサブフレーム番号“３”及び“８”のタイミング内の下り回線の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）である。サブフレーム番号“３”及び“８”のタイミング内の所定ＴＳ２～ＴＳ６以外のＴＳ（ＴＳ０、ＴＳ１、ＴＳ７～ＴＳ９）のゲート状態は通常状態に設定する。制御部２９は、同一サブフレームのリンク方向に変化がない場合（ステップＳ３５：Ｎｏ）、図１０に示す処理動作を終了する。

パケット処理部１２は、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“２”）とを比較する。パケット処理部１２は、予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。パケット処理部１２は、上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化がある場合、該変化があるリンク方向（下りリンク）の周期性パターンに対応する下り回線のサブフレーム内の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定する。その結果、無線区間６ＡのダイナミックＴＤＤ方式のインデックス値が動的に変化した場合でも、動的に変化されたインデックス値を反映した状態でＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

しかも、サブフレームのゲート状態を優先状態に設定する場合でも、サブフレーム内の全ＴＳのゲート状態を優先状態に設定するのではなく、ＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定する。そして、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態は通常状態に設定する。その結果、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制することでパケット出力のトータルスループットの向上を図ることができる。

尚、実施例１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１１は、実施例２のパケット処理部１２の構成の一例を示す説明図である。図１１に示す制御部２９は、判定部２９Ａを有する。判定部２９Ａは、予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム内にリンク方向の変化がある場合に、当該リンク方向の変化があるサブフレーム内の所定ＴＳ内の先頭ＴＳを特定する。更に、判定部２９Ａは、先頭ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。判定部２９Ａは、先頭ＴＳにＭＦＨパケットが到来したか否かを判定する。

制御部２９は、先頭ＴＳにＭＦＨパケットが到来した場合に、当該変化があるリンク方向の周期性パターンに対応する当該リンク方向のサブフレーム内の所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。制御部２９は、先頭ＴＳにＭＦＨパケットが到来しなかった場合に、当該変化があるリンク方向の周期性パターンに対応する当該リンク方向のサブフレーム内の先頭ＴＳ以外の所定ＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。

図１２は、実施例２の第２の優先設定処理の一例を示す説明図である。尚、パケット処理装置５は、例えば、インデックス値“１”の割当パターンからインデックス値“２”の割当パターンに切替える際の上り回線及び下り回線のゲート設定時の処理動作について説明する。

予測部２５は、インデックス値“１”の割当パターンからインデックス値“２”の割当パターンへの変化を予測したとする。制御部２９は、インデックス値“２”の割当パターンへの変化を予測できた場合、すなわち予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“２”）とを比較する。制御部２９は、予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。

制御部２９は、上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化がある場合、該変化があるリンク方向（下り回線）の周期性パターンに対応する当該リンク方向のサブフレーム内の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）内の先頭ＴＳ（ＴＳ２）を特定する。制御部２９は、先頭ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。制御部２９は、先頭ＴＳ内にＭＦＨパケットが到来したか否かを判定する。制御部２９は、先頭ＴＳ内にＭＦＨパケットが到来した場合、所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定する。つまり、前述のように下り回線での動作が上り回線にも適用でき、結果、上り回線でもサブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングでは、上り回線も下り回線も、所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定、所定ＴＳ以外のＴＳ（ＴＳ０、ＴＳ１、ＴＳ７～ＴＳ９）のゲート状態を通常状態に設定する。従って、サブフレーム番号“３”及び“８”のタイミングの所定ＴＳでは、上り回線及び下り回線でもＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

制御部２９は、先頭ＴＳ内にＭＦＨパケットが到来しなかった場合、残りの所定ＴＳ（ＴＳ３～ＴＳ６）のゲート状態を通常状態に設定する。尚、所定ＴＳ以外のＴＳ（ＴＳ７～ＴＳ９）のゲート状態も通常状態に設定する。

予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム内にリンク方向の変化が予測された場合でも、所定ＴＳの先頭ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。先頭ＴＳにＭＦＨパケットが到来した場合、リンク方向が変化したサブフレーム内の所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。その結果、先ずは、必要最小限、例えば、先頭ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定し、先頭ＴＳ以外の残りの所定ＴＳをＭＦＨパケット到来に応じて、ゲートを優先状態か通常状態に設定できるので、非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制できる。更に、無線区間６ＡのダイナミックＴＤＤ方式のインデックス値への変化が予測された場合でも、変化が予測されたインデックス値を反映した状態でＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

しかも、サブフレームのゲート状態を優先状態に設定する場合でも、サブフレーム内の全ＴＳのゲート状態を優先状態に設定するのではなく、ＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定する。そして、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。その結果、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制することでパケット出力のトータルスループットの向上を図ることができる。

図１３は、第２の優先設定処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１３においてパケット処理部１２は、ステップＳ３５にて同一サブフレーム内のリンク方向に変化がある場合（ステップＳ３５：Ｙｅｓ）、リンク方向に変化があるサブフレーム内のＭＦＨパケットの所定ＴＳの先頭ＴＳを特定する（ステップＳ４１）。尚、ＭＦＨパケットの所定ＴＳがＴＳ２～ＴＳ６の場合、先頭ＴＳはＴＳ２とする。

制御部２９は、所定ＴＳの先頭ＴＳを特定した後、先頭ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する（ステップＳ４２）。判定部２９Ａは、先頭ＴＳのゲート状態を優先状態に設定した後、先頭ＴＳにＭＦＨパケットが到来したか否かを判定する（ステップＳ４３）。判定部２９Ａは、先頭ＴＳにＭＦＨパケットが到来した場合（ステップＳ４３：Ｙｅｓ）、変化ありのサブフレーム内の所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定し（ステップＳ４４）、図１３に示す処理動作を終了する。

制御部２９は、先頭ＴＳにＭＦＨパケットが到来しなかった場合（ステップＳ４３：Ｎｏ）、図１３に示す処理動作を終了する。つまり、残りの所定ＴＳ（例えば、ＴＳ３～ＴＳ６）のゲート状態を通常状態に設定する。

パケット処理部１２は、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“２”）とを比較する。パケット処理部１２は、予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。パケット処理部１２は、上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化がある場合、該変化があるリンク方向（下りリンク）の周期性パターンに対応する下り回線のサブフレーム内の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）から先頭ＴＳを特定する。パケット処理部１２は、先頭ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。パケット処理部１２は、先頭ＴＳにＭＦＨトラヒックが到来したか否かを判定する。パケット処理部１２は、先頭ＴＳにＭＦＨトラヒックが到来した場合、残りの所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。その結果、先ずは、必要最小限、例えば、先頭ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定するため、非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制できる。更に、無線区間６ＡのダイナミックＴＤＤ方式のインデックス値が動的に変化した場合でも、動的に変化されたインデックス値を反映した状態でＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

パケット処理部１２は、先頭ＴＳにＭＦＨトラヒックが到来しなかった場合、残りの所定ＴＳのゲート状態を通常設定する。その結果、必要最小限、例えば、先頭ＴＳのゲート状態のみを優先設定するため、非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制できる。

しかも、サブフレームのゲート状態を優先状態に設定する場合でも、サブフレーム内の全ＴＳのゲート状態を優先設定するのではなく、ＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。そして、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。その結果、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制することでパケット出力のトータルスループットの向上を図ることができる。

尚、実施例１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図１４は、実施例３のパケット処理部１２の構成の一例を示す説明図である。図１４に示すパケット処理部１２は、制御部２９の代わりに制御部２９Ｂを有する。制御部２９Ｂは、予測部２５にて次の割当パターンが複数予測された場合に、予測結果の割当パターン毎に予測直前の割当パターンを比較する。尚、予測部２５が複数の割当パターンを予測する場合とは、リンク比率から次の割当パターンを特定できず、複数の割当パターンが予測された場合である。制御部２９Ｂは、予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム内のリンク方向の変化がある場合に当該変化のあるリンク方向の周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。

図１５は、複数の割当パターンが予測された場合の割当パターンテーブル２６の一例を示す説明図である。予測部２５は、割当パターンテーブル２６を参照し、上りリンクの受信パケットの流量と下りリンクの受信パケットの流量を監視して、その監視によるリンク比率の変化から次の割当パターンを予測する。予測部２５は、例えば、インデックス値“１”からインデックス値“２”及びインデックス値“４”の割当パターンを予測するものとする。

制御部２９Ｂは、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測直後の割当パターン（インデックス値“２”）との間の同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。

制御部２９Ｂは、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測直後の割当パターン（インデックス値“４”）との間の同一サブフレーム（サブフレーム番号“６”～“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。

そして、制御部２９Ｂは、同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”、“６”～“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。制御部２９Ｂは、上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化がある場合、該変化があるリンク方向（下り回線）の周期性パターンに対応する当該リンク方向のサブフレーム内の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定する。その結果、無線区間６ＡのダイナミックＴＤＤ方式のインデックス値の変化が複数予測された場合でも、動的変換が予測された複数のインデックス値を反映した状態でＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

しかも、サブフレームのゲート状態を優先状態に設定する場合でも、サブフレーム全体のゲート状態を優先状態に設定するのではなく、ＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定する。そして、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態は通常状態に設定する。その結果、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制することでパケット出力のトータルスループットの向上を図ることができる。

図１６は、実施例３の第３の優先設定処理の動作の一例を示す説明図である。尚、パケット処理装置５は、例えば、インデックス値“１”の割当パターンからインデックス値“２”又は“４”の割当パターンに切替える際の上り回線及び下り回線のゲート設定時の処理動作について説明する。

パケット処理装置５は、インデックス値が“１”の場合、下り回線のサブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングの所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定し、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。更に、パケット処理装置５は、下り回線のサブフレーム番号“１”～“３”及び“６”～“８”のタイミングでゲート状態を通常状態に設定する。また、パケット処理装置５は、インデックス値が“１”の場合、上り回線のサブフレーム番号“１”～“３”及び“６”～“８”のタイミングの所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定し、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。更に、パケット処理装置５は、上り回線のサブフレーム番号“０”、“４”、“５”及び“９”のタイミングでゲート状態を通常状態に設定する。

予測部２５は、インデックス値“１”の割当パターンからインデックス値“２”の割当パターンへの変化及びインデックス値“４”の割当パターンへの変化を予測したとする。制御部２９Ｂは、インデックス値“２”の割当パターンへの変化を予測した場合、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“２”）との間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。

制御部２９Ｂは、インデックス値“４”の割当パターンへの変化を予測した場合、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“４”）との間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“６”～“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。

制御部２９Ｂは、同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“６”～“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。制御部２９Ｂは、リンク方向の変化がある場合、該変化があるリンク方向（下りリンク）の周期性パターンに対応するリンク方向（下りリンク）のサブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“６”～“８”）内の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定する。尚、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態は通常状態に設定する。つまり、前述のように下り回線での動作が上り回線にも適用でき、結果、上り回線でもサブフレーム番号“３”及び“６”～“８”のタイミングでも、所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定、所定ＴＳ以外のＴＳ（ＴＳ０、ＴＳ１、ＴＳ７～ＴＳ９）のゲート状態を通常状態に設定する。って、サブフレーム番号“３”及び“６”～“８”のタイミングの所定ＴＳでは、上り回線及び下り回線でもＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“６”～“８”）内にリンク方向の変化が予測された場合でも、リンク方向が変化したサブフレームの所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定する。更に、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。その結果、無線区間６ＡのダイナミックＴＤＤ方式の複数のインデックス値への変化が予測された場合でも、変化が予測されたインデックス値を反映した状態でＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

しかも、サブフレームのゲート状態を優先状態に設定する場合でも、サブフレーム内の全ＴＳのゲート状態を優先状態に設定するのではなく、ＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定する。そして、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態を通常状態に設定する。その結果、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制することでパケット出力のトータルスループットの向上を図ることができる。

図１７は、第３の優先設定処理に関わるパケット処理部１２の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１７において制御部２９Ｂは、ステップＳ３３にてリンク比率から次の割当パターンを予測した後、１以上の割当パターンを予測したか否かを判定する（ステップＳ５１）。制御部２９Ｂは、１以上の割当パターンを予測した場合（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、予測結果の割当パターン毎に予測直前の割当パターンと比較する（ステップＳ５２）。

制御部２９Ｂは、予測結果の割当パターン毎に予測直前の割当パターン内のサブフレームのリンク方向に変化があるか否かを判定する（ステップＳ５３）。制御部２９Ｂは、予測直前の割当パターン内のサブフレームのリンク方向に変化がある場合（ステップＳ５３：Ｙｅｓ）、変化ありの全てのサブフレーム内の所定ＴＳのゲート状態を優先状態に設定し（ステップＳ５４）、図１７に示す処理動作を終了する。尚、所定ＴＳ以外のＴＳのゲート状態は通常状態に設定する。

制御部２９Ｂは、予測直前の割当パターン内のサブフレームのリンク方向に変化がない場合（ステップＳ５３：Ｎｏ）、図１７に示す処理動作を終了する。制御部２９Ｂは、１以上の割当パターンを予測しなかった場合（ステップＳ５１：Ｎｏ）、図１７に示す処理動作を終了する。

パケット処理部１２は、リンク比率に基づき、複数の割当パターンが予測された場合、予測直後の割当パターン毎に予測直前の割当パターンと比較する。パケット処理部１２は、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“２”）との間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”及び“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。パケット処理部１２は、予測直前の割当パターン（インデックス値“１”）と予測結果の割当パターン（インデックス値“４”）との間で同一サブフレーム（サブフレーム番号“６”～“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。パケット処理部１２は、同一サブフレーム（サブフレーム番号“３”、“６”～“８”）内に上りリンクから下りリンクへのリンク方向の変化があると判定する。パケット処理部１２は、リンク方向の変化がある場合、該変化がある下りリンクの周期性パターンに対応する当該下りリンクのサブフレーム（サブフレーム番号“３”、“６”～“８”）内の所定ＴＳ（ＴＳ２～ＴＳ６）のゲート状態を優先状態に設定する。その結果、無線区間６ＡのダイナミックＴＤＤ方式のインデックス値の変化が複数予測された場合でも、予測された複数のインデックス値を反映した状態でＭＦＨパケットの出力遅延を抑制できる。

しかも、サブフレームのゲート状態を優先状態に設定する場合でも、サブフレーム内の全ＴＳのゲート状態を優先状態に設定するのではなく、ＭＦＨパケットの周期性パターンに対応する所定ＴＳのゲート状態のみを優先状態に設定する。更に、所定ＴＳ以外の他のＴＳのゲート状態は通常状態に設定する。その結果、ＭＦＨパケットの優先出力による非ＭＦＨパケットの出力機会の減少を抑制することでパケット出力のトータルスループットの向上を図ることができる。

上記実施例では、ＭＦＨパケットを高優先パケット及び非ＭＦＨパケットの低優先パケットの２種類としたが、２種類に限定されるものではなく、適宜変更可能である。例えば、優先度を３種類のパケットとした場合、３個のゲートを配置し、リストテーブル２８内の各ゲートの設定状態を格納するものとする。

上記実施例では、例えば、５Ｇの無線信号に対応するサブフレームの時間幅は１ｍ秒としたが、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

上記実施例では、予測部２５、割当パターンテーブル２６、学習部２７、リストテーブル２８及び制御部２９をパケット処理部１２に配置した。しかしながら、例えば、予測部２５、割当パターンテーブル２６、学習部２７、リストテーブル２８及び制御部２９をＣＰＵ１５内部に配置しても良く、適宜変更可能である。

上記実施例では、サブフレームの１周期をＮ＝１０個のＴＳとしたが、周期性を保持できれば良く、サブフレームの１周期をＮの倍数に設定しても良く、適宜変更可能である。

上記実施例では、ＭＦＨ内のパケット処理装置５を例示したが、無線通信のモバイルに限定されるものではなく、例えば、モバイル以外の分野として工場内のイーサネット（登録商標）に接続するパケット処理装置としてＴＡＳを用いた低遅延処理にも適用可能である。分散局と無線通信で接続する端末装置だけでなく、有線通信で接続しても良く、適宜変更可能である。

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。

２ ＵＥ
３ ＲＵ
４ 基地局
５ パケット処理装置
１２ パケット処理部
２２Ａ 第１のゲート
２２Ｂ 第２のゲート
２４ 収集部
２５ 予測部
２６ 割当パターンテーブル
２７ 学習部
２８ リストテーブル
２９ 制御部
２９Ａ 判定部
２９Ｂ 制御部

Claims (7)

1. 時分割双方向伝送方式を用いて無線通信で接続する分散局と集中局との間を有線の全二重通信の上り回線及び下り回線で接続するパケット処理装置であって、
   前記時分割双方向伝送方式の所定期間内のサブフレーム毎に上り又は下りのリンク方向を割当てる複数の割当パターンを記憶する記憶部と、
   リンク方向毎の前記サブフレーム内のタイムスロット毎の高優先パケットの周期性パターンを学習する学習部と、
   前記サブフレーム内のタイムスロット毎に、前記上り回線又は前記下り回線に対する前記高優先パケットの出力を開閉する第１のゲートと、
   前記サブフレーム内の前記タイムスロット毎に、前記上り回線又は前記下り回線に対する低優先パケットの出力を開閉する第２のゲートと、
   前記リンク方向毎の受信パケットの流量に基づき、前記複数の割当パターンから次の割当パターンを予測する予測部と、
   前記予測部の予測直前の割当パターンと前記予測部の予測結果の割当パターンとの間の同一サブフレーム内に前記リンク方向の変化があるリンク方向のサブフレーム内の前記周期性パターンに対応した所定タイムスロットに対する前記第１のゲート及び前記第２のゲートのゲート状態を、前記高優先パケットを優先的に出力する優先状態に設定する制御部と、
   を有することを特徴とするパケット処理装置。
2. 前記制御部は、
   前記予測結果の割当パターンと現在の割当パターンとの間の同一サブフレーム内に前記リンク方向の変化がある状態から変化がなくなる状態に移行した場合に、当該変化がある状態から変化がなくなる状態に移行した前記サブフレーム内の前記所定タイムスロットに対する前記ゲート状態を前記優先状態から、前記高優先パケット及び前記低優先パケットを択一的に出力する通常状態に切替えることを特徴とする請求項１に記載のパケット処理装置。
3. 前記制御部は、
   前記優先状態として、前記第１のゲートの出力を開状態及び前記第２のゲートの出力を閉状態に設定すると共に、
   前記通常状態として、前記第１のゲートの出力を開状態及び前記第２のゲートの出力を開状態に設定することを特徴とする請求項２に記載のパケット処理装置。
4. 前記制御部は、
   前記予測直前の割当パターンと前記予測結果の割当パターンとの間の同一サブフレーム内に前記リンク方向の変化がある場合に、当該リンク方向の変化があるサブフレーム内の所定タイムスロット内の先頭タイムスロットのゲート状態を優先状態に設定した後、先頭タイムスロットに前記高優先パケットが到来したか否かを判定する判定部を有し、
   前記制御部は、
   前記先頭タイムスロットに前記高優先パケットが到来した場合に、当該先頭タイムスロットを含む前記所定タイムスロットに対する前記ゲート状態を前記優先状態に設定することを特徴とする請求項１に記載のパケット処理装置。
5. 前記制御部は、
   前記先頭タイムスロットに前記高優先パケットが到来しなかった場合に、当該先頭タイムスロット以外の前記所定タイムスロットに対する前記ゲート状態を前記高優先パケット及び前記低優先パケットを択一的に出力する通常状態に設定することを特徴とする請求項４に記載のパケット処理装置。
6. 前記制御部は、
   前記予測部にて次の割当パターンが複数予測された場合に、前記予測結果の割当パターン毎に前記予測直前の割当パターンと比較して前記予測直前の割当パターンと前記予測結果の割当パターンとの間で同一サブフレーム内の前記リンク方向の変化がある場合に当該変化があるリンク方向のサブフレーム内の前記周期性パターンに対応した前記所定タイムスロットに対する前記ゲート状態を前記優先状態に設定することを特徴とする請求項１に記載のパケット処理装置。
7. 時分割双方向伝送方式を用いて無線通信で接続する分散局と集中局との間を有線の全二重通信の上り回線及び下り回線で接続し、前記時分割双方向伝送方式の所定期間内のサブフレーム毎に上り又は下りのリンク方向を割当てる複数の割当パターンを記憶する記憶部と、リンク方向毎の前記サブフレーム内のタイムスロット毎の高優先パケットの周期性パターンを学習する学習部と、前記サブフレーム内のタイムスロット毎に、前記上り回線又は前記下り回線に対する前記高優先パケットの出力を開閉する第１のゲートと、前記サブフレーム内の前記タイムスロット毎に、前記上り回線又は前記下り回線に対する低優先パケットの出力を開閉する第２のゲートとを有するパケット処理装置が、
   前記リンク方向毎の受信パケットの流量に基づき、前記複数の割当パターンから次の割当パターンを予測し、
   予測直前の割当パターンと予測結果の割当パターンとの間の同一サブフレーム内に前記リンク方向の変化があるリンク方向のサブフレーム内の前記周期性パターンに対応した所定タイムスロットに対する前記第１のゲート及び前記第２のゲートのゲート状態を、前記高優先パケットを優先的に出力する優先状態に設定する
   処理を実行することを特徴とするパケット処理方法。

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