JPH11503278A - 無線通信システムの方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルにおける、パケットデータ伝送に用いる無線通信システム内のプロセスに関する。このプロトコルを用いる移動体無線システム内の予約相中に、このシステム内の移動局は基地局にアクセス要求を送る。基地局は第１の移動局からのアクセス要求を受信し、これに応じてチャンネル予約（３）を含むチャンネル予約メッセージ（２）を相手に送る。基地局はさらに、直ちにチャンネル予約を行うことができない少なくとも第２の移動局からのアクセス要求を受信する。この発明のプロセスでは、通常の方法でチャンネル予約を行うことができないときは、前記第２移動局からのアクセス要求を受信したことの確認を与える。確認はアクセス確認（４、５）の形で送られ、これは前記第１移動局に送ったチャンネル予約（３）と同じチャンネル予約メッセージ（２）内に含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】 無線通信システムの方法と装置 技術的背景 この発明は、予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルにおける、パ ケットデータ伝送に用いる無線通信システムのプロセスに関する。この発明は、 一時的に過負荷になった移動体無線システム内でアクセスを要求するプロセスに 関するもので、ここでは、基地局は移動局の第１のグループ内の各移動局からア クセス要求を受けても、これに応じて前記移動局の第１グループに対してチャン ネル予約を行うことができない。 またこの発明は、パケットデータ伝送用の無線通信システム内の基地局と移動 局に関する。 従来の技術 パケットデータ伝送に用いる移動体無線通信システムでは、基地局と移動局の 間の１つまたは複数の時分割チャンネルにより、基地局は複数の移動局と通信す ることができる。時分割チャンネルは時間スロットに分割される。多数の情報ビ ットを持つデータバーストは、各時間スロット内で伝送することができる。各移 動局は基地局と連続的に通信するわけではないので、複数の移動局が同じ時分割 チャンネルを取り合うことがある。チャンネルは動的に、移動局のチャンネル要 求とは別個に割り当てられ、このチャンネル割当ては基地局が制御する。 移動局はアクセス要求を基地局に送ってチャンネルを要求する。このアクセス 要求は予約相中に、伝送用の時分割チャンネルで移動局から基地局に送られる。 アクセス要求とチャンネル割当てを制御するのに、いろいろのプロトコルが用い られる。時分割無線チャンネルの動的な割当てに用いられる従来のプロトコルは 、予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルである。このプロトコルで は、各パケット伝送を行う前に予約する。移動局は基地局に、チャンネル予約を 要求する短いメッセージを無作為に送る。ＡＬＯＨＡ予約プロトコルでは、基地 局はこのアクセス要求の結果をフィードバックして、移動局に時分割チャンネル の少 なくとも一部にアクセスさせる。 多数の移動局がパケットデータ伝送を希望するので、多数の移動局がアクセス 要求を同時に送ると衝突が起こる可能性がある。これは、最もうまくいった場合 に、基地局は同時に送られたメッセージの中の１つのメッセージを受信すること ができる（いわゆる「捕獲」効果を用いて）ことを意味する。衝突が起こった場 合は、チャンネル予約を受けていない送信移動局はアクセス要求を繰り返さなけ ればならない。衝突がさらに起こる可能性を減らすために、各移動局によって異 なる所定の時間が経過した後に再送信を行う。この時間間隔は、移動局毎に無作 為に変わることが知られている。 無線通信システム内の全ての空きチャンネル容量が通信のために予約されたと きに、別の移動局が基地局にアクセス要求を送ると過負荷になる。基地局は移動 局からアクセス要求を受信するが、空きチャンネル容量がないので、所定の時間 間隔内にこの要求に応じることができない。すると移動局は、衝突の場合と同様 に、所定の時間が経過した後にアクセス要求を繰り返す必要がある。このためチ ャンネルに不必要な負荷がかかり、移動システム内に不必要な遅れが発生し、送 信を繰り返すと衝突が起こる可能性が生じる。 たとえばＵＳ−Ａ−５ １６６ ９２９は、多元接続プロトコルを開示してい る。これは、アクセスチャンネルの状態を基地局から移動局にフィードバックす るものである。これにより移動局はアクセス要求の結果に関する情報、たとえば 衝突が起こったことや、新しくアクセス要求を送ったときに次の時間スロットが 空いているかどうか、を受信することができる。この情報により、新しくアクセ ス要求を送るべきかどうかを容易に決定することができる。このプロトコルの欠 点は、過負荷の状態を管理できないことである。過負荷のために基地局内で一時 的にチャンネルを割り当てることができないとき、すなわち空きチャンネルがな いときは、基地局はアクセス要求を繰り返して受けなければならない。 モトローラの論文「媒体アクセス優先権」が、１９９５年３月７日のエジンバ ラでのＥＴＳＩ ＳＴＣ ＳＭＧ２内の標準化会議に提出されており、移動局か ら基地局にアクセス要求を行った場合の受信確認の必要性について述べている。 この論文によると、基地局がアクセス要求を正しく受信したかどうかを移動局に 知らせる必要がある。しかしアクセス要求を確認する方法については述べられて いない。 発明の説明 この発明の目的は、パケットデータ伝送に用いる無線通信システム内のプロセ スを提案することである。この発明は、一時的に過負荷になってデータ伝送用の 空きチャンネル容量のない無線通信システムにおける、移動局の第１のグループ 内の各局から基地局に行うアクセス要求を管理するプロセスである。 この目的は、予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルを用いること により達成される。パケットデータ伝送は、基地局と移動局の間の１つまたは複 数の時分割チャンネルにより行う。このプロトコルを用いる移動無線システムの 予約相中に、移動局は基地局にアクセス要求を送る。基地局は第１の移動局から アクセス要求を受信し、これに応じてチャンネル予約を含むチャンネル予約メッ セージを相手に送る。このチャンネル予約の結果、前記第１移動局から基地局へ のパケットデータ伝送用の時間スロットが確保される。基地局はさらに移動局の 第１のグループからアクセス要求を受信するが、これに対しては一時的にチャン ネル予約を行うことができない。この発明のプロセスでは、通常の方法でチャン ネル予約を行うことができないときは、移動局の第１グループからアクセス要求 を受信したことを確認する。確認はアクセス確認の形で送られる。これは第１移 動局に送った前記チャンネル予約と同じチャンネル予約メッセージ内に含まれ、 第１グループ内の各移動局はこのチャンネル予約メッセージを受信する。各移動 局は繰り返してアクセス要求を行わずに、チャンネル予約を待つ。アクセス確認 を行うと、第１グループ内の移動局の待ち行列が移動体無線システム内に作られ る。第１グループ内の移動局のチャンネル予約は、この待ち行列内での位置に従 って行われる。 またこの発明は、パケットデータ伝送用の無線通信システム内の基地局と移動 局に関する。この発明の基地局と移動局は、この発明のプロセスを実現する。 この発明のプロセスによりシステム内のアクセス要求の繰返し回数が減少する ので、基地局へのアクセスチャンネルの負荷を減らすことができる。もちろん、 これにより移動局と基地局の間のデータ伝送の平均遅れが減少する。さらにアク セス要求を再開する前の所定の時間間隔が短くなるので、平均アクセス遅れが短 くなる。 図面の説明 図１は、移動局と基地局を含む移動体無線システムを示す。 図２は、基地局から移動局へのチャンネル予約メッセージを示す。 好ましい実施の形態 以下に、図面を参照してこの発明を詳細に説明する。図１は、移動局ＭＳ１− ＭＳ３と基地局ＢＳを含む移動体無線通信システム内の、たとえば時間多元チャ ンネル（ＴＤＭＡ）による通信用のＧＳＭシステム内のセル１を示す。 好ましい実施の形態では、パケットデータ伝送には単一通信チャンネルＣｈ１ を用いる。これは、データパケットも関連する制御信号も、同じチャンネルで伝 送することを意味する。 パケットデータ伝送では、移動局ＭＳ１はまずデータパケットチャンネルによ り基地局ＢＳにアクセス要求を送る。このアクセス要求は、たとえばランダムフ ィグア（ｒａｎｄｏｍ ｆｉｇｕｒｅ）の形の送信移動局の識別と、場合によっ ては所望のサービスの等級（たとえば優先度）についての情報を含む。複数の移 動局がアクセス要求を同時に送る可能性を少なくするためにアクセス要求は無作 為に発信するが、この要求は、この種の伝送のために確保された所定の時間間隔 内に送らなければならない。この時間間隔は、たとえば周期的に繰り返す多数の 時間フレーム内の時間スロットから成る。アクセス要求が受信され、且つこのパ ケットデータ伝送に利用できるだけのチャンネル容量がある場合は、基地局ＢＳ はチャンネル予約メッセージ２を移動局ＭＳ１に送る。このチャンネル予約メッ セージは、移動局から基地局に伝送する時間スロットを割り当てるチャンネル予 約を含む。チャンネル予約は、受け付けられたアクセス要求への参照も含む。こ の参照は、アクセス要求で受信したものと同じ情報を含み、またアクセス要求を 受信した時分割チャンネルＣｈ１内の時間フレームすなわち時間スロットへの参 照を含む。これにより移動局ＭＳ１は、チャンネル予約がこの移動局に対して行 われるかどうかの情報を受信する。このようにして、アクセス要求を発信した移 動局ＭＳ１は、パケットデータ伝送用の時間スロットが割り当てられたという情 報を受信する。 予約されたチャンネルで移動局ＭＳ１がパケットデータ伝送を行っている間は 、他の移動局ＭＳ２、ＭＳ３はこのチャンネルで伝送を開始しようとしないこと が重要である。したがって、１つまたは複数の時間スロットが空いていることを 基地局ＢＳが知らせたときだけ、これらの移動局はアクセス要求を行うことがで きる。基地局は、移動局ＭＳ１−ＭＳ３へのチャンネルにフラグをたてることに より、アクセス要求を送ってよいことを示す。割り当てられた時間スロット内の パケットデータ伝送が終わると、基地局は、移動局から基地局へのチャンネル内 にアクセス要求に用いてよい多数の時間スロットが再び空いたことを示す。ここ で再び、基地局にアクセス要求を無作為に送ることができる。 移動局から基地局への異なるデータパケットの伝送の間の、空いたすなわちア クセス要求ができる時間スロットの間は、複数の移動局ＭＳ１−ＭＳ３は基地局 ＢＳにアクセス要求を送ることができる。移動局ＭＳ１−ＭＳ３のいくつかが同 時に送信を行った場合は、送信の間で衝突が起こる。この衝突した状態では基地 局ＢＳは対象とする２台以上の移動局からのメッセージを理解することができな いので、アクセス要求を繰り返さなければならない。 複数の移動局ＭＳ１−ＭＳ３が重ならずにアクセス要求を基地局に送る場合は 、これらの移動局の１つまたはそれ以上に対してだけチャンネル予約を行うこと ができる。第１の移動局ＭＳ１に対してチャンネル予約を行うと、基地局が他の 移動局ＭＳ２、ＭＳ３からのアクセス要求を正しく受信したにもかかわらず、こ れらの移動局はチャンネル容量が空くまで待たなければならない。再送信を行う 場合は、同じデータパケットに関するシーケンスに含まれる異なる送信の間に、 アクセス要求も無作為に受信することができる。これは、シーケンス内の隙間を 用いてアクセス要求を受信することが望ましいかどうかに依る。この発明では、 これらの移動局ＭＳ２、ＭＳ３からアクセス要求の新しい波が来るのを防ぐため に、基地局はアクセス要求を正しく受信する度に（所定の限界内で）通常は応答 する。従って、受け付けられたチャンネル予約３を直ぐに持てない少なくとも多 数の移動局ＭＳ２、ＭＳ３に、アクセス確認４、５が送られる。これらのアクセ ス確認は、アクセス要求に応じてチャンネルを割り当てられた移動局ＭＳ１への チャン ネル予約３と共に、チャンネル予約メッセージ２内に含まれる。このチャンネル 予約メッセージ２を図２に示す。このチャンネル予約３は全ての制御メッセージ に共通した形式、たとえば４個の時間スロットを含む形式でメッセージ２に含め て送られるので、また所与の制御データが一緒に使用されるので、同じメッセー ジ２に含まれるアクセス確認４、５の数は限られる。 したがってこれらのアクセス確認により、チャンネルの負荷が増えることはな い。 多数の移動局から正しく受信したアクセス要求の確認により、パケットデータ 伝送の自分の番を待つ移動局の待ち行列を移動体無線システム内に作ることがで きる。 ＧＳＭシステムでパケットデータ伝送を用いるときは、チャンネル予約と共に メッセージ内に限定された数のアクセス確認を含めることができる。移動局から の問い合わせを受信したときの時間フレームへの参照に関して、このアクセス確 認は２つの方法で行われる。一つの方法は、チャンネル予約３と同様に、チャン ネル予約メッセージ２の一部である時間フレーム（システム内で用いられている 所与の多重フレーム構造に関連する）の数を示すことである。もう一つの方法は 、通常のチャンネル予約メッセージ内に与えられる時間フレームに関する参照を 用いることである。 この発明は上述の実施の形態に限定されるのではなく、請求の範囲の保護の範 囲内にある任意の実施の形態を含むものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルに従って、基地局（Ｂ Ｓ）と移動局（ＭＳ１−ＭＳ３）の間の少なくとも１つの時分割チャンネル（Ｃ ｈ１）によるパケットデータ伝送のために配置された無線通信システムのための プロセスであって、前記移動局（ＭＳ１−ＭＳ３）は基地局（ＢＳ）にアクセス 要求を送るために配置されており、前記基地局は少なくとも第１の移動局（ＭＳ １）からアクセス要求を受信し、これに応えてチャンネル予約（３）を含むチャ ンネル予約メッセージ（２）を相手に送り、これにより前記第１移動局（ＭＳ１ ）と基地局（ＢＳ）の間のパケットデータ伝送のための時間スロットが確保され 、また直ちにチャンネル予約を行うことができない移動局の第１のグループ（Ｍ Ｓ２、ＭＳ３）からのアクセス要求を受信するために配置されており、 ・ 移動局の前記第１グループ（ＭＳ２、ＭＳ３）からアクセス要求を受信した ことを、前記基地局（ＢＳ）から前記第１グループに属する各移動局（ＭＳ２、 ＭＳ３）に対してアクセス確認（４、５）の形で確認を与え、 ・ このアクセス確認（４、５）を、前記第１移動局（ＭＳ１）へのチャンネル 予約（３）を含むチャンネル予約メッセージ（２）に含め、 ・ 無線通信システム内の前記アクセス確認に関連する第１グループの待ち行列 を作って、このグループ内の各移動局に待機位置を割り当て、 ・ その待機位置に従って各移動局のチャンネル予約を行う、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。 ２．請求項１に記載の無線通信システムのプロセスであって、 ・ 前記チャンネル予約メッセージ（２）は、前記基地局がアクセス要求を受信 した全ての移動局によって読まれ、 ・ このチャンネル予約メッセージ（２）に含まれるアクセス確認（４、５）は 、前記移動局（ＭＳ２、ＭＳ３）が受信して、これによりこれらの各移動局はア クセス要求を繰り返さずにチャンネル予約を待つ、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。 ３．前記請求項のどちらかに記載の無線通信システムのプロセスであって、 ・ 第１の参照が前記第１移動局へのチャンネル予約（３）の中で与えられ、前 記第１参照は時分割チャンネル（Ｃｈ１）の中の第１の時間スロットの参照であ り、前記基地局（ＢＳ）はこの第１時間スロットで、前記第１移動局（ＭＳ１） からのアクセス要求を受信し、 ・ 第２の参照が各アクセス確認（４、５）の中で与えられ、前記第２参照は時 分割チャンネル（Ｃｈ１）の中の第２の時間スロットの参照であり、前記基地局 （ＢＳ）はこの第２時間スロットで、アクセス確認が意図されている各移動局（ ＭＳ２、ＭＳ３）からアクセス要求を受信した、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。 ４．請求項３に記載の無線通信システムのプロセスであって、 ・ 前記第２参照は、前記第１時間スロットと第２時間スロットの間の時間スロ ットの数から成る、 ことを特徴とする、無線通信システムのプロセス。 ５．予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルに従って、基地局と移 動局の間の少なくとも１つの時分割チャンネルによるパケットデータ伝送に用い る無線通信システム内の基地局内のプロセスであって、 ・ 前記移動局からアクセス要求を受信し、 ・ 少なくとも第１の移動局からのアクセス要求に応えて相手にチャンネル予約 を送り、これにより前記第１移動局と前記基地局の間のパケットデータ伝送に用 いる時間スロットを確保し、 ・ 直ちにチャンネル予約を行うことができない移動局の第１のグループからア クセス要求を受信すると、前記移動局の第１グループ内の各移動局にアクセス確 認を与え、 ・ これらのアクセス確認を前記第１移動局のチャンネル予約と同じメッセージ に含めて送り、 ・ 前記アクセス確認に関連して、前記第１グループ内の移動局の待ち行列を前 記無線通信システム内に作って、各移動局に待機位置を割り当て、 ・ その待機位置に従って前記移動局のチャンネル予約を行う、 無線通信システム内の基地局内のプロセス。 ６．予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルに従って、基地局（Ｂ Ｓ）と移動局（ＭＳ１−ＭＳ３）の間の少なくとも１つの時分割チャンネル（Ｃ ｈ１）によるパケットデータ伝送のために配置された無線通信システム内の基地 局であり、前記移動局（ＭＳ１−ＭＳ３）は前記基地局（ＢＳ）にアクセス要求 を送るために配置され、前記基地局は少なくとも第１の移動局（ＭＳ１）からア クセス要求を受信し、これに応えてチャンネル予約（３）を含むチャンネル予約 メッセージ（２）を相手に送り、これにより前記第１移動局（ＭＳ１）と基地局 （ＢＳ）の間のパケットデータ伝送のための多数の時間スロットを確保し、また 直ちにチャンネル予約を行うことができない移動局の第１のグループ（ＭＳ２、 ＭＳ３）からのアクセス要求を受信するために配置されており、 ・ 前記基地局（ＢＳ）は、前記第１グループに含まれかつアクセス要求を受信 した相手の各移動局（ＭＳ２、ＭＳ３）にアクセス確認（４、５）を与えるため に配置され、 ・ 前記基地局（ＢＳ）は、前記第１移動局（ＭＳ１）のための前記チャンネル 予約（３）と同じチャンネル予約メッセージ（２）内にこれらのアクセス確認を 含めるために配置され、 ・ 前記基地局（ＢＳ）は、前記第１グループ内の移動局（ＭＳ２、ＭＳ３）の 待ち行列を作って、各移動局に待機位置を割り当てるために適応したものであり 、 ・ 前記基地局はその待機位置に従って前記第１グループ内の移動局のためのチ ャンネル予約を行うために配置されている、 ことを特徴とする、無線通信システム内の基地局。 ７．予約を伴うメッセージ同期式ＡＬＯＨＡプロトコルに従って、基地局（Ｂ Ｓ）と移動局（ＭＳ１−ＭＳ３）の間の少なくとも１つの時分割チャンネル（Ｃ ｈ１）によるパケットデータ伝送のために配置された無線通信システム内の移動 局であって、前記移動局は前記基地局にアクセス要求を送るために配置され、前 記基地局は少なくとも第１の移動局（ＭＳ１）からアクセス要求を受信し、これ に応えてチャンネル予約（３）を含むチャンネル予約メッセージ（２）を相手に 送り、これにより前記第１移動局（ＭＳ１）と基地局（ＢＳ）の間のパケットデ ータ伝送のための時間スロットを確保し、また直ちにチャンネル予約を行うこ とができない少なくとも第２の移動局（ＭＳ２）からのアクセス要求を受信する ために配置され、 ・ 前記基地局にアクセス要求を送った移動局（ＭＳ２）は時分割チャンネル（ Ｃｈ１）内の各チャンネル予約メッセージ（２）を読むように配置され、 ・ 前記基地局にアクセス要求を送った前記移動局（ＭＳ２）は、前記チャンネ ル予約（３）がこの移動局（ＭＳ２）に関係がないときはこのチャンネル予約メ ッセージ（２）内のアクセス確認（４）を受信するように配置され、これにより 前記移動局（ＭＳ２）はさらにアクセス要求を送らずにチャンネル予約を待つよ うにされている、 ことを特徴とする、無線通信システム内の移動局。