JPH10336098A - パケット通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動局による回線の自律選択を可能とし、通
信回線におけるトラヒックのばらつきを抑制し、もっ
て、パケットの伝送効率を向上する。 【解決手段】 制御局４において、通信回線２ごとのト
ラヒック量が所定周期にわたり計量され、通信回線２に
関する回線利用状況のデータとして検出される。トラヒ
ック占有率の算定は配下の全通信回線２に関し、所定周
期で繰り返し行われ、それ等のトラヒック占有率は、所
定の周期で共通制御回線５を介して配下の移動局１に向
けて出力される。移動局１では、常に前記トラヒック占
有率が監視され、通信要求が生じた移動局１では、その
回線選択制御部１４が前記トラヒック占有率情報に基づ
き回線選択の処理を行う。それから移動局１は制御局４
に選択した回線の登録指示を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パケット通信シ
ステムに係り、特にその上り方向の回線制御をランダム
アクセス制御とするパケット伝送システムに好適なパケ
ット通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の無線通信にあっては、通信網で扱
われるデータのトラヒックが増加し、その効率的な伝送
が重視されている。そのため、ＰＤＣシステムにおける
回線交換システムのような、複数の移動局のそれぞれの
通信回線を確立する必要から、周波数の異なる複数の通
信回線（伝送に使用する周波数）を用意し、基地局側で
移動局による通信要求に応じて使用する通信回線を割り
当てる回線制御が行われている。しかしながら、近年、
動画等の画像情報の伝送に顕著にみられるように、通信
継続中にトラヒックが急激に増加、もしくは減少すると
いう事態に対して、上述の回線制御によると、通信継続
中に、常時、通信回線を接続し続けるため、トラヒック
の急激な増加にあっては、伝送が遅延するという問題が
生じる。また、そのため通信コストが高くなるという課
金上の問題も生じる。動画等の画像情報の伝送に好適な
システムに、パケット通信があるが、パケット通信シス
テムにあっても、伝送の遅延防止のため、その発生が不
確かなバースト的トラヒックへの対応として、回線を割
り当てるとすると、上述のＰＤＣシステムにおける回線
交換システムと同様に、回線使用（周波数割り当て）の
点で非効率的になる。

【０００３】上述の問題への対応として、例えば、ＳＴ
Ｄ−２７Ｆに規定されるＰＤＣ−Ｐシステムがある。同
システムは、ひとつの通信回線（周波数）を複数のユー
ザに共有させるものであり、実質的に使用可能な通信回
線が増えることになるので、伝送するデータのトラヒッ
クの増加に対し、有効な対応と考えられていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
改良にあっても、なお、パケット通信の場合、データ伝
送の効率低下の問題が残される。上述のように、伝送効
率の低下には、伝送の遅延という時間的な効率低下と、
複数の通信回線に伝送するトラヒック量の差が生じると
いう回線使用上の効率低下とがある。パケット通信にあ
っては、上り方向の回線制御がランンダムアクセス制御
であるため、バースト的なトラヒックの増加を基地局側
では予測できない。その基地局側の前記予測不能に起因
して、上述のＳＴＤ−２７Ｆに規定されるＰＤＣ−Ｐシ
ステムによっても、割り当てられた回線が他の移動局の
利用状況から不適切な場合（後発的事情により回線が混
雑するものとなった場合を含む）を捕捉し得ず、混雑し
た回線によりバースト的なトラヒックの増加量を伝送せ
ざるを得ないため、伝送が遅延する。また、混雑が少な
い回線が存在しても、基地局側による回線制御では、バ
ースト的なトラヒックの増加に応じ、適切な回線を提供
できないという回線使用上のロスも生じるという問題が
あった。

【０００５】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、伝送効率の低下が、回線制御にあたりバース
ト的なトラヒックの増加をも考慮し、伝送するデータの
トラヒック量の変動を把握できる移動局により回線制御
（回線選択）を可能とすることで、通信回線におけるト
ラヒックのばらつきを抑制し、もって、パケットの伝送
効率を向上すること等を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明は、複数の通信回線のいず
れかを介して、基地局と複数の移動局のそれぞれとの伝
送路を確立するパケット通信システムにおいて、基地局
側にあって、前記通信回線の回線制御を行う制御局であ
って、前記パケットの上りトラヒックを、使用する通信
回線ごとに分析し、その通信回線の混み具合を検出する
とともに、その検出結果を各移動局に出力する制御局を
備え、前記複数の移動局に、それぞれ、前記検出結果を
入力するとともにその検出結果に基づき複数の前記通信
回線のなかから使用する通信回線を選択し、その、選択
した通信回線により前記制御局に、自局と前記基地局と
の伝送路を確立させる回線選択制御手段と、を具備する
ことを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、前記制御局を、前
記上りトラヒック量を検出し、その集計値により各通信
回線のトラヒック占有率を算出する手段とするととも
に、前記複数の移動局に、共通制御回線を介して前記ト
ラヒック占有率を出力する手段とし、前記回線選択制御
手段を、前記トラヒック占有率の小さい通信回線を、使
用する通信回線として選択する手段とする、ことを特徴
とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、前記回線選択制御
手段を、前記複数の通信回線の上りトラヒック量を検出
し、その集計値により各通信回線のトラヒック占有率を
それぞれ検出するとともに、その検出結果に基づき、前
記トラヒック占有率の小さい通信回線を、使用する通信
回線として選択する手段とする、ことを特徴とする。

【０００９】請求項４記載の発明は、前記移動局に、送
信するパケットの待ちデータを格納するバッファを備
え、前記回線選択制御手段は、前記バッファに格納され
た前記待ちデータのトラヒックを検出する検出手段と、
該トラヒックを各通信回線の前記トラヒック占有率にて
除算する手段であって、パケット送信に要する遅延時間
の予想値を算出する手段と、該予想値を許容遅延時間の
設定値と比較し、前記予想値が前記設定値よりも小さい
場合、その通信回線を適切と判断し、前記予想値が前記
設定値よりも大きい場合、その通信回線を不適切と判断
する判定手段と、適切と判断された通信回線の中から使
用する通信回線を選択する選択手段手段と、を具備する
ことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】

Ａ：第１の実施形態 以下、図面を参照して、この発明の第１の実施形態につ
いて説明する。本実施形態にあっては、移動局によるパ
ケット通信回線の選択基準をその利用状況の寡少性に求
めている。 １：第１の実施形態の構成 １−１：システムの全体構成 図１にパケット通信システムのセルの全体構成を示す。
同図において、１は当該セルの配下にある複数の移動局
であり、移動局１−ｎ（ｎ＝１、２、３…）は通信回線
２−ｋ（ｋ＝１、２、３…）を介して当該セルを統括す
る基地局３にデータを伝送するとともに、基地局３から
のデータを受信する。４は移動局１のそれぞれの回線制
御を行う制御局である。５は制御局４からの回線接続に
関する制御データ等を各移動局に提供する共通制御回線
である。６は、他のセルを一括して示すパケット通信網
である。なお、図１において、１−１、１−２は後述す
る回線選択動作前の移動局であり、１−１’、１−２’
は回線選択動作後における１−１、１−２の回線変更を
模式的に示す。その他の移動局１−３から１−６は、移
動局が複数あることの例示である。また、通信回線２−
１は回線の混雑度が高い等、不適切な回線を示し、通信
回線２−２は回線の混雑度が低い等、良好な回線を示
す。

【００１１】１−２：移動局１の構成 次に移動局１の構成について説明する。図２に移動局１
の機能構成を示す。同図において、１０は通信回線２を
介して伝送されるデータを送受信するアンテナであり、
１１はアンテナ１０を介して送受信されるデータ信号を
整形するＲＦ装置である。１２はＲＦ装置に送信待ちデ
ータを一時的に格納するバッファで、バッファ１２から
インターフェース１３を介して図示しない端末にデータ
が入出力される。１４は通信回線２の選択処理を行う回
線選択制御部である。

【００１２】１−３：システムの動作 次に上述の構成の動作について説明する。基地局３から
の下りトラヒックは、時分割多重化される等、制御局４
の統制のもとで伝送されるので、伝送効率の低下の問題
は生じない。一方、各移動局１からの上りトラヒックは
ランダムアクセス制御により伝送されるため、各移動局
１からのトラヒックが一つの通信回線に集中する等、伝
送効率の低下が問題になる。本実施形態は、上りトラヒ
ックの伝送効率の向上を目的とし、以下、システムの動
作を上りトラヒックの伝送に即して説明する。制御局４
において、通信回線２−ｋ（ｋ＝１、２、３…）におけ
るトラヒック量が所定周期にわたり計量される。すなわ
ちひとつあるいは複数の移動局１が、ある通信回線２−
ｋを共有して無線通信を行う場合、それぞれの上りトラ
ヒックは、制御局４において、通信回線２−ｋに関する
回線利用状況のデータとして検出される。検出値を一定
の時間間隔ごとに集計することによりトラヒック占有率
が算定され、トラヒック占有率により当該周期における
通信回線２−ｋの混み具合が示される。

【００１３】トラヒック占有率の算定は配下の全通信回
線２−ｋ（ｋ＝１、２、３…）に関し、所定周期で繰り
返し行われ、その結果得られる全通信回線２−ｋ（ｋ＝
１、２、３…）におけるトラヒック占有率は、所定の周
期で共通制御回線５を介して配下の移動局１−ｎ（ｎ＝
１、２、３…）に向けて出力される。移動局１−ｎ（ｎ
＝１、２、３…）では、常に前記トラヒック占有率が監
視され、通信要求が生じた移動局１−ｉでは、その回線
選択制御部１４が前記トラヒック占有率情報に基づき回
線選択の処理を行う。本実施形態にあっては、回線の選
択基準はトラヒック占有率の寡少性にあり、回線選択制
御部１４はトラヒック占有率が低い通信回線２−ｋから
優先的に使用する回線の候補として検索する。所望の通
信回線２−ｋが発見されると、移動局１−ｉは制御局４
に選択した回線の登録指示を出力する。

【００１４】本実施形態にあっては、通信開始時に選択
された通信回線は固定化されず、通信継続中であっても
より適切な通信回線への切り替えが可能とされている。
そのため、上述の回線選択処理は、通信開始時のみなら
ず、通信継続中にも行われる（詳細は後述する）。制御
局４では移動局１により選択された通信回線が登録さ
れ、移動局１−ｉにとって最適の通信回線が確立され
る。上述の回線選択処理はセル内の全移動局１−ｎ（ｎ
＝１、２、３…）において、それぞれの通信要求に応じ
て同様に、実施され、それぞれの移動局１に最適な通信
回線が確立される。

【００１５】１−４：移動局１の動作 次に、図１、図３、図４を参照して移動局１における動
作を説明する。 まず、移動局１の通信状態の遷移を説明する。図３
において、２０は通信待ち受け状態であり、移動局１は
発信第１呼前の初期状態である。２１はデータ送受信中
の状態を示し、２２はデータ送受信中の状態２１にあっ
て、一時的にデータを伝送しないデータ待ち受け中の状
態である。実際には、ユーザが受像画像をモニタで確認
する状態等の場合である。移動局１は、常に上述の状態
のいずれかにあり、通信の開始あるいは終了、伝送デー
タの有無等の遷移条件に起因して他の状態に遷移する。
なお、図３において矢印ｅで示す条件は通信継続中にお
ける強制的な終了等特殊な事情によるものである。その
他の条件については後述する。本実施形態にあっては移
動局１は上述のいずれの状態にあっても、共通制御回線
５を監視し（図１において矢印ｆ、ｇで示す）、すなわ
ち全通信回線２−ｋ（ｋ＝１、２、３…）に関するトラ
ヒック占有率の情報が捕捉される。そして、以下の場合
にあって、移動局１による全通信回線２−ｋ（ｋ＝１、
２、３…）から最適な通信回線２の選択処理が行われ
る。通信待ち受け状態２０からデータ送受信中の状態２
１への遷移時、データ待ち受け中の状態２２からデータ
送受信中の状態２１への遷移時、

【００１６】 次に図４を参照して移動局１における
通信開始から通信終了に至るまでの過程を説明する。同
図において、Ｓ１は上述の通信待ち受け状態２０であ
る。Ｓ２は通信要求の有無の判断であり、通信要求が有
る場合（図中ＹＥＳのフローで示す）、回線選択制御部
１４ではＳ３の回線選択処理が実行される。最適な通信
回線が選択されると、Ｓ４において、制御局４に回線登
録指示が発信され、制御局４にて回線登録が行われる
と、移動局１の通信状態はＳ５に示すデータ送受信中の
状態２１に遷移する（図３において矢印ａで示す）。

【００１７】それから、Ｓ６にて、伝送するパケットの
有無が判断され、伝送するパケットがある場合（図中Ｎ
Ｏのフローで示す）、Ｓ５のデータ送受信中の状態２１
が維持され、図示しないパケット通信処理が行われる。
一方、伝送するパケットがない場合（図中ＹＥＳのフロ
ーで示す）、移動局１の通信状態はＳ７に示すデータ待
ち受け中の状態２２に遷移する（図３において矢印ｂで
示す）。Ｓ８はデータ待ち受け中の状態２２の継続によ
る通信終了のついての判断である。所定の時間内に伝送
するパケットがない場合（図中ＹＥＳのフローで示
す）、Ｓ９にて、強制的に通信終了処理が実行され、Ｓ
１に戻り、移動局１の通信状態はＳ１の通信待ち受け状
態２０に遷移する（図３において矢印ｃで示す）。

【００１８】一方、所定の時間内に伝送するパケットが
到来した場合（図中ＮＯのフローで示す）、移動局１の
通信状態はＳ５に示すデータ送受信中の状態２１に遷移
し（図３において矢印ｄで示す）、データ通信が行われ
るが、本実施形態にあっては、データ待ち受け中の状態
２２からデータ送受信中の状態２１への遷移において
も、回線選択処理が可能とされている。Ｓ３の回線選択
処理からデータ待ち受け中の状態２２を経過してから、
データを伝送する場合、その間に、Ｓ３にて選択した通
信回線２−ｋの混雑度が増す等の通信事情の変化によ
り、通信回線２−ｋがパケット通信回線として最適でな
くなる可能性がある。その場合、データ送受信中の状態
２１への遷移に先行して、Ｓ１０において、Ｓ３にて選
択した通信回線２−ｋの適性が再度判断される。Ｓ１０
の判断は通信回線２−ｋのトラヒック占有率と所定の閾
値との大小の比較により行われる。トラヒック占有率が
所定の閾値よりも小さい場合（図中ＮＯのフローで示
す）、通信回線２−ｋは適切と判断され、Ｓ１１におい
て、伝送するパケットの有無が判断される。図１に即し
て説明すれば、移動局１−３から１−６のように、適切
な通信回線２−１、通信回線２−２を利用する通信の確
立を維持する。なお、例えば通信回線２−１の適性は相
対的であり、移動局１−３から１−５には適切であって
も、移動局１−１、１−２とっては不適切となる場合が
ある。本実施形態にあっては、それぞれの移動局が自局
の状況に基づき、それぞれにとって適切な通信回線２を
選択するとともに、システム全体にとってもロスを低減
する回線制御が図られる。

【００１９】伝送するパケットがある場合（図中ＹＥＳ
のフローで示す）、移動局１の通信状態はＳ５のデータ
送受信中の状態２１に遷移し（図３において矢印ｄで示
す）、パケット通信が行われる。一方、その時点で伝送
するパケットがない場合（図中ＮＯのフローで示す）、
移動局１の通信状態は、Ｓ７に戻り、データ待ち受け中
の状態２２に遷移してから（図３において矢印ｂで示
す）、上述のＳ８から以降の処理が繰り返される。一
方、Ｓ１０において、トラヒック占有率の増加等により
通信回線２−ｋのトラヒック占有率が所定の閾値よりも
大きい場合（図中ＹＥＳのフローで示す）、通信回線２
−ｋは不適切と判断され、Ｓ１２に示すように、移動局
１は制御局４に通信回線２−ｋの登録解除を指示すると
ともに、Ｓ１３にて、Ｓ３と同様な回線選択処理を行
う。図１に即して説明すれば、移動局１−１、１−２は
不適切な通信回線２−１から適切な通信回線２−２を検
索し、その回線を利用する移動局１−１’、１−２’に
状態遷移する。上述の説明と同様に、通信回線２−２の
適性は相対的であり、移動局１−１、１−２とっては適
切であっても、移動局１−３から１−６には適切となる
とは限らない。そしてフローはＳ４に戻り、それ以降の
処理が繰り返される。

【００２０】１−５：第１の実施形態の変形例 上述の実施形態にあっては、Ｓ３、Ｓ１３における回線
選択処理を共通制御回線５からのトラヒック占有率情報
に基づき行うものとするが、移動局１において、全通信
回線２−ｋ（ｋ＝１、２、３…）を検索し、トラヒック
占有率が所定の閾値よりも小さい通信回線２−ｋを選択
するようにしてもよい。 Ｂ：第２の実施形態 次にこの発明の第２の実施形態について説明する。本実
施形態にあっては、移動局１の機能構成と、それに基づ
く回線選択処理の点で第１の実施形態に相違し、その他
の、システムの構成、その動作、移動局１の通信状態の
遷移等の動作は上述した第１の実施形態と同一であるの
で、同一の部分、処理手順等には同一の符号を付して説
明を省略する。

【００２１】２−１：移動局１の構成 移動局１のハードウェア構成は、図２に示す構成と同一
であり、図２に３０で示す回線選択制御部の機能動作が
異なっている。回線選択制御部３０の機能には、バッフ
ァ１２に送信待ち格納されたデータのトラヒックを検出
する手段と、該トラヒックを各通信回線の前記トラヒッ
ク占有率にて除算し、パケット送信に要する遅延時間の
予想値を算出する手段とを有している。さらに、その予
想値に基づき後述する処理により通信回線２の適、不適
を判定する手段と、適切と判断された通信回線の中から
使用する通信回線を選択する手段とを有している。回線
選択制御部３０には、あらかじめ、伝送するデータに関
し、許容遅延時間が設定されてるとともに、ＲＦ装置１
３からの前記トラヒック占有率情報が入力される。

【００２２】２−２：移動局１の動作（回線選択処理Ｓ
３、Ｓ１３） 図４に示すＳ３、Ｓ１０、Ｓ１３において、回線選択制
御部３０は、上述の許容遅延時間設定値、バッファ１２
に格納された送信待ちパケット量、トラヒック占有率情
報に基づき、以下に示す処理で通信回線２−ｋを選択す
る。まず、回線選択制御部３０は、ある通信回線２−ｋ
についてのトラヒック占有率情報から次期の制御周期に
おけるパケット量（制御周期を単位時間とするパケット
伝送率）を算出する。次に送信待ちパケット量の前記パ
ケット伝送率による除算から送信待ちパケット量の送信
完了の予想時間を算出する。そして、その予想時間を前
記許容遅延時間の設定値と比較し、予想時間が設定値よ
りも小さい場合、通信回線２−ｋを適切な回線と選択す
るとともに、予想時間が設定値よりも大きい場合、通信
回線２−ｋを不適切な回線と判断する。同様な処理を繰
り返すことで、適切な通信回線を確立する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、移動局が通信回線の利用状況を把握できるので、適
切な回線を使用する通信回線としてを選択することがで
きる。それにより、パケットのトラヒックの変動にあっ
ても、効率よくパケットの伝送を行ことができるととも
に、通信回線のトラヒック量の均等化が可能になり、効
率よくシステムを運用できる。請求行２記載の発明にあ
っては自局のトラヒックの変動と併せて通信回線の利用
状況を検討することができるので、適切な回線選択処理
の精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるパケット通信システムを示し、
その全体構成を示す図である。

【図２】 本発明によるパケット通信システムにおける
移動局の概略構成を示すブロック図である。

【図３】 上記実施形態における移動局の通信状態の遷
移を示す図である。

【図４】 上記実施形態における移動局の動作を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ 移動局 ２ 通信回線 ３ 基地局 ４ 制御局 ５ 共通制御回線 ６ パケット通信網 １０ アンテナ １１ ＲＦ装置 １２ バッファ １３ インターフェース １４、３０ 回線選択制御部 ２０ 通信待ち受け状態 ２１ データ送受信中の状態 ２２ データ待ち受け中の状態

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の通信回線のいずれかを介して、基
   地局と複数の移動局のそれぞれとの伝送路を確立するパ
   ケット通信システムにおいて、 基地局側にあって、前記通信回線の回線制御を行う制御
   局であって、前記パケットの上りトラヒックを、使用す
   る通信回線ごとに分析し、その通信回線の混み具合を検
   出するとともに、その検出結果を各移動局に出力する制
   御局を備え、 前記複数の移動局に、それぞれ、前記検出結果を入力す
   るとともにその検出結果に基づき複数の前記通信回線の
   なかから使用する通信回線を選択し、その、選択した通
   信回線により前記制御局に、自局と前記基地局との伝送
   路を確立させる回線選択制御手段と、 を具備することを特徴とするパケット通信システム。
2. 【請求項２】 前記制御局を、前記上りトラヒック量を
   検出し、その集計値により各通信回線のトラヒック占有
   率を算出する手段とするとともに、前記複数の移動局
   に、共通制御回線を介して前記トラヒック占有率を出力
   する手段とし、 前記回線選択制御手段を、前記トラヒック占有率の小さ
   い通信回線を、使用する通信回線として選択する手段と
   する、 ことを特徴とする請求項１に記載のパケット通信システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記回線選択制御手段を、前記複数の通
   信回線の上りトラヒック量を検出し、その集計値により
   各通信回線のトラヒック占有率をそれぞれ検出するとと
   もに、その検出結果に基づき、前記トラヒック占有率の
   小さい通信回線を、使用する通信回線として選択する手
   段とする、 ことを特徴とする請求項１に記載のパケット通信システ
   ム。
4. 【請求項４】 前記移動局は、送信するパケットの待ち
   データを格納するバッファを備え、 前記回線選択制御手段は、 前記バッファに格納された前記待ちデータのトラヒック
   を検出する検出手段と、 該トラヒックを各通信回線の前記トラヒック占有率にて
   除算する手段であって、パケット送信に要する遅延時間
   の予想値を算出する手段と、 該予想値を許容遅延時間の設定値と比較し、 前記予想値が前記設定値よりも小さい場合、その通信回
   線を適切と判断し、 前記予想値が前記設定値よりも大きい場合、その通信回
   線を不適切と判断する判定手段と、 適切と判断された通信回線の中から使用する通信回線を
   選択する選択手段と、を具備することを特徴とする前記
   請求項のいずれかに記載のパケット通信システム。