WO2006006230A1

WO2006006230A1 - パケット転送方法、無線アクセス局、基地局制御装置、および無線基地局

Info

Publication number: WO2006006230A1
Application number: PCT/JP2004/009929
Authority: WO
Inventors: Akira Otsuka; Shigeru Uchida
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2006-01-19

Abstract

　固定端末（１０４）は、送信するパケットにパケット生成時刻を付加した時刻付きパケットを有線ネットワーク（１０３）に送信し、無線アクセス局（１０２）は、有線ネットワーク（１０３）を介して受信した時刻付きパケットの受信時刻と時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて、時刻付きパケットを移動機（１０１）に送信する優先度を決定し、決定した優先度に基づいて時刻付きパケットを無線回線を介して移動機（１０１）に送信する。

Description

明細書

パケット転送方法、無線アクセス局、基地局制御装置、および無線基地局技術分野

[0001] この発明は、パケット転送方法に関するものであり、詳細には、リアルタイム性が要求されるパケットのパケット転送方法に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、インターネットなどのネットワークを介して、映像や音楽、ニュースなどを配信するストリーミングサービスが注目されている。ストリーミングサービスは、予め映像や音楽などのコンテンツをダウンロードして再生するのではなぐダウンロードしながら 1噴次再生を行うものである。携帯電話などの移動機の普及にともなって、従来から、無線通信におけるストリーミングサービスに関する種々の技術が考えられている。

[0003] たとえば、従来の無線通信におけるストリーミングサービスのシステムでは、受信側力、プレイアウト時間までに必要なパケットを受信できなかった場合、無線リンク制御によって送信側にパケットを正常に受信したことを通知して、受信が遅れたパケットを廃棄するようにしてレ、る (たとえば、特許文献 1参照）。

特許文献 1 :特開 2002 - 64474号公報第 2頁一 4頁、図 1

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力ながら、上記従来技術では、プレイアウト時間までに受信側に到着しなかったパケットを受信側で廃棄するようにしているので、実際には不要なパケットが送信されることになり、無線リソースを有効に利用することができないという問題があった。

[0005] また、パケットが送信側に到着するまでの時間はそれぞれ異なることが一般的であるが、上記従来技術では、送信側に到着するまでの時間が速いパケットも遅いバケツトも同じ優先度で送信している。すなわち、上記従来技術では、優先制御を行っていないので、遅く到着したパケットを優先的に処理することができず、結果的に処理が間に合わなくなって廃棄され、無線リソースを有効に利用することができないという問題があった。 [0006] この発明は上記に鑑みてなされたものであって、リアルタイム性が要求されるバケツトを転送する際に、パケットの到着時間によってパケット送信の優先順位を決定して無効となるパケットの数を減少させるとともに、無駄なパケットを廃棄して無線リソースを有効に利用することができるパケット転送方法、無線アクセス局、基地局制御装置、および無線基地局を得ることを目的としている。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明においては、無線アクセス局が固定端末から送信されたパケットを移動機に送信するパケット転送方法であって、前記固定端末は、送信するパケットにパケット生成時刻を付加した時刻付きパケットを送信し、前記無線アクセス局は、前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて、前記時刻付きパケットを前記移動機に送信する優先度を決定すること、を特徴とする。

発明の効果

[0008] 固定端末が、送信するパケットにパケット生成時刻を付加した時刻付きパケットを送信し、無線アクセス局が、時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて、時刻付きパケットを移動機に送信する優先度を決定するようにしているため、移動機がパケットを受信してもコーデック処理が間に合わずに廃棄するパケットを減らすことができる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1は、この発明に力かる実施の形態 1のパケット転送方法が適用される通信システムの構成を示す図である。（実施の形態 1)

[図 2]図 2は、図 1に示した固定端末の構成を示すブロック図である。（実施の形態 1) [図 3]図 3は、図 1に示した無線アクセス局の構成を示すブロック図である。（実施の形態 1)

[図 4]図 4は、図 3に示した再送制御部の構成を示すブロック図である。（実施の形態 1)

[図 5]図 5は、図 1に示した移動機の構成を示すブロック図である。（実施の形態 1) [図 6]図 6は、実施の形態 1の通信システムが扱うパケットのフォーマットを示す図である。（実施の形態 1)

園 7]図 7は、実施の形態 1の通信システムの動作を説明するための図である。（実施〇

の形態 1)

園 8]図 8は、実施の形態 1の通信システムの動作を説明するための図である。（実施の形態 1)

園 9]図 9は、この発明にかかる実施の形態 2のパケット転送方法が適用される通信システムの構成を示す図である。（実施の形態 2)

[図 10]図 10は、図 9に示した基地局制御装置の構成を示すブロック図である。（実施の形態 2)

[図 11]図 11は、基地局制御装置が無線基地局に送信する転送パケットのフォーマツトを示す図である。（実施の形態 2)

園 12]図 12は、図 9に示した無線基地局の構成を示すブロック図である。（実施の形態 2)

園 13]図 13は、図 11に示した再送制御部の構成を示すブロック図である。（実施の形態 5)

符号の説明

移動機

102 無線アクセス局

103 有線ネットワーク

104 固定端末

201 無線基地局

202 基地局制御部

301 , 702a, 702b, 702c, 702d, 703a, 703b, 703c, 703d パケッ卜

302 IPヘッダ

303 UDPヘッダ

304 RTPヘッダ

305 ペイロード

401 , 501, 601 , 1001, 1101 制御部 403 パケ外スケジューリング制御部

405, 603, 1003 再送制御部

406, 602, 1004 無線信号送受信部

502, 605 コーデック部

503, 604 パケット制御部

404, 504, 607, 1104 時亥 U制 ί卸部

402, 505, 1102 有線信号送受信部

701a 固定端末 104送信タイミング

701b 無線アクセス局受信タイミング

701c 無線アクセス局送信タイミング限界

701d 移動機受信タイミング限界

901 , 902, 903, 1301， 1302, 1303 キュー

1002 基地局制御装置インタフェース部

1103 パケットスケジューリング情報設定部

1105 無線基地局インタフェース部

1202 スケジューリング情報

1201 転送パケット

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下に、本発明にかかるパケット転送方法、無線アクセス局、基地局制御装置、および無線基地局の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

[0012] 実施の形態 1.

図 1一図 8を用いてこの発明の実施の形態 1を説明する。図 1は、この発明にかかる実施の形態 1のパケット転送方法が適用される通信システムの構成を示す図である。この実施の形態 1の通信システムは、移動機 101と、無線アクセス局 102と、有線ネットワーク 103と、固定端末 104とを備えている。なお、図 1では、移動機 101のみが無線アクセス局 102に収容されているが、実際には、図示しない複数の移動機が無線アクセス局 102に収容されている。 [0013] 図 2は、図 1に示した固定端末 104の構成を示すブロック図である。固定端末 104 は、固定端末 104内の各構成要素を統括的に制御する制御部 501と、音声や画像に符号化処理を施してコーデック信号を生成するとともに、コーデック信号に復号ィ匕処理を施して音声や画像を再生するコーデック部 502と、コーデック部 502によって生成されたコーデック信号をパケットィ匕するパケット制御部 503と、時刻を計時する時刻制御部 504と、有線ネットワーク 103のインタフェース機能を有しパケットの送受信処理を行う有線信号送受信部 505とを備えてレ、る。

[0014] 図 3は、図 1に示した無線アクセス局 102の構成を示すブロック図である。無線ァクセス局 102は、無線アクセス局 102内の各構成要素を統括的に制御する制御部 401 と、有線ネットワーク 103のインタフェース機能を有レケットの送受信処理を行う有線信号送受信部 402と、パケットを無線上に送受するためのスケジュールを制御するパケットスケジューリング制御部 403と、時刻を計時する時刻制御部 404と、パケットスケジューリング制御部 403からの指示によってパケットを移動機 101へ送信し、パケットが正常に送信できなかった場合にはパケットの再送処理を行う再送制御部 405 と、無線によってパケットを送受するための符号 *復号化処理および変復調処理を行う無線信号送受信部 406とを備えている。

[0015] 図 4は、図 3に示した再送制御部 405の構成を示すブロック図である。再送制御部 4 05は、パケットを蓄積する複数（ここでは 3つ）のキュー 901— 903を備えている。キュ一 901は最優先に送信するパケットを蓄積し、キュー 902はリアルタイムパケットを蓄積し、キュー 903はべストエフオートパケットを蓄積する。

[0016] 図 5は、図 1に示した移動機 101の構成を示すブロック図である。移動機 101は、移動機 101内の各構成要素を統括的に制御する制御部 601と、無線によってパケットを送受するための符号 *復号ィヒ処理および変復調処理を行う無線信号送受信部 60 2と、無線アクセス局 102からのパケットを受信し、パケットが正常に受信できな力、つた場合には再送処理を行う再送制御部 603と、パケットの到達揺らぎを吸収して、受信したパケットからコーデック信号を抽出するパケット制御部 604と、コーデック信号に複号化処理を施して音声や画像を再生するコーデック部 605とを備えている。

[0017] 図 6は、この実施の形態 1の通信システムが扱うパケット（請求の範囲でいうところの時刻付きパケット）のフォーマットの一例を示している。図 6に示したパケット 301は IP (Internet Protocol)パケットであり、ストリーミングサービスを実現するためのリアルタィムパケットの一例である。ノケット 301は、 IPヘッダ 302と、 UDPヘッダ 303と、 RT Pヘッダ 304と、音声や画像などのコーデック信号が設定されるペイロード 305とで構成される。パケット生成時刻は、 RTPヘッダ 304内に設定される。

[0018] つぎに、音声のストリーミングサービス、またはリアルタイムサービスのために固定端末 104から移動機 101にリアルタイムパケットを送信する場合を例に挙げて、この実施の形態 1の通信システムの動作を説明する。

[0019] 固定端末 104のコーデック部 502は、音声に符号化処理を施してコーデック信号を生成する。コーデック部 502は、生成したコーデック信号をパケット制御部 503に出力する。

[0020] 固定端末 104のパケット制御部 503は、コーデック信号をパケットィ匕する。具体的には、パケット制御部 503は、図 6に示したように、ペイロード 305にコーデック信号を設定し、 RTPヘッダ 304、 UDPヘッダ 303、および IPヘッダ 302を付与してパケット 30 1を生成する。パケット制御部 503は、時刻制御部 504から現在時刻を取得して、 RT Pヘッダ 304内のタイムスタンプに取得した現在時刻をパケット生成時刻として設定する。パケット制御部 503は、生成したパケット 301を有線信号送受信部 505に出力する。

[0021] 有線信号送受信部 505は、パケット 301を有線ネットワーク 103に送信する。バケツト 301は、無線アクセス局 102に到着する。

[0022] 無線アクセス局 102の有線信号送受信部 402は、パケット 301を受信して、受信したパケット 301をパケットスケジューリング制御部 403に出力する。

[0023] パケットスケジューリング制御部 403は、時刻制御部 404から現在時刻（パケット 30 1を受信した受信時亥 ij)を取得する。パケットスケジューリング制御部 403は、取得した現在時刻とパケット 301の RTPヘッダ 304に設定されているパケット生成時刻とを比較して、比較の結果に基づいてパケット 301を送信する優先度を決定する。

[0024] 固定端末 104から送信されたパケット 301がリアルタイムパケットの場合、所定の時間内に移動機 101に到着しなければならなレ、。そのため、無線アクセス局 102は、固定端末 104から受信したパケット 301が所定の時間内に移動機 101に到着するために無線アクセス局 102がパケット 301を送信する無線アクセス局送信タイミング限界内にパケットを送信する必要がある。無線アクセス局送信タイミング限界とは、移動機 101が受信したパケット 301を処理するために必要な時間までに移動機 101にパケットが到着するように無線アクセス局 102がパケット 301を送信する限界時間である。固定端末 104から移動機 101にパケット 301が到着しなければならない時間は決まつているので、固定端末 104から無線アクセス局 102にパケット 301が到着するまでの遅延時間が大きくなると、受信時刻から無線アクセス局送信タイミング限界との差は小さくなる。そこで、パケットスケジューリング制御部 403は、遅延時間と予め定められた閾値とを比較して、無線アクセス局送信タイミング限界までにパケット 301を送信するようにパケットを送信する優先度を決定する。

[0025] 具体的には、パケットスケジューリング制御部 403は、受信時刻とパケット 301の RT Pヘッダ 304に設定されているパケット生成時刻とを比較して、固定端末 104から自装置までのパケット転送の遅延時間を求める。

[0026] パケットスケジューリング制御部 403は、求めた遅延時間と予め定められた閾値とを比較する。遅延時間が閾値よりも大きい場合 (受信時刻と無線アクセス局送信タイミング限界との差が小さい場合）、パケットスケジューリング制御部 403は、移動機 101でのコーデイク処理に間に合うように受信したパケットを再送制御部 405の最優先のキユー 901に蓄積する。すなわち、遅れて到着した（遅延時間の大きい）パケット 301を最優先に送信することで自装置がパケットを受信してから送信するまでの時間を短くする。

[0027] 遅延時間が閾値以下の場合 (受信時刻と無線アクセス局送信タイミング限界との差が大きい場合）、パケットスケジューリング制御部 403は、受信したパケットをリアルタィムパケットのキュー 902に蓄積する。

[0028] 再送制御部 405は、キュー 901— 903の待ち行列に応じてパケットの送信順序を決定して、キュー 901— 903からパケットを取り出す。再送制御部 405は、時刻制御部 404から現在時刻を取得して、キュー 901 903から取り出したパケットを無線ァクセス局送信タイミング限界内に送信可能であるか否かを判定する。 [0029] 無線アクセス局送信タイミング限界内にパケット 301を送信することができる場合、再送制御部 405は、パケットを無線信号送受信部 406を介して無線回線に送信する。無線アクセス局送信タイミング限界内にパケット 301を送信することができない場合、再送制御部 405は、このパケット 301を送信しても移動機 101がコーデイク処理を実行することはできないと判断してパケットを廃棄する。

[0030] 移動機 101の無線信号送受信部 602は、受信したパケット 301を再送制御部 603 に出力する。再送制御部 603は、受信したパケット 301の IPヘッダ 302に含まれるチエックサムなどによってパケット 301が正常に受信されたか否か判定する。パケット 30 1が正常に受信されていなかった場合、再送制御部 603は再送処理を実行する。パケット 301が正常に受信された場合、再送制御部 603は、パケット 301をパケット制御部 604に出力する。

[0031] パケット制御部 604は、パケット 301の到達の揺らぎを吸収するためのバッファリングを行う。バッファリングは、たとえば、予め決められた固定時間であり、先頭のバケツト 301を受信した時刻から固定時間を加えた時刻となる。なお、実際の揺らぎを考慮して、バッファリング時間を変更するようにしてもよい。

[0032] パケット制御部 604は、バッファリングを行った後にパケット 301のペイロード 305からコーデック信号を抽出して、抽出したコーデック信号をコーデック部 605に出力する。コーデック部 605は、コーデック信号に復号ィ匕処理を施して音声を再生する。

[0033] 図 7は、固定端末 104、無線アクセス局 102、移動機 101へのパケットの流れを示している。図 7において、固定端末送信タイミング 701aは、固定端末 104の時刻制御部 504の時刻で示し、無線アクセス局受信タイミング 701bおよび無線アクセス局送信タイミング限界 701 cは、無線アクセス局 102の時刻制御部 404の時刻で示してレ、る。また、固定端末 104の時刻制御部 504の時刻と無線アクセス局 102の時刻制御部 404の時刻との差は 100msであり、固定端末 104の時刻制御部 504の時刻と移動機 101の時刻制御部 607の時刻との差が 200msである。

[0034] 時刻 Oms (S I)に固定端末 104力パケット 702aを送信する。パケット 702aにはパケット生成時刻として Omsが設定されている。無線アクセス局 102までのパケット 702 aの転送遅延時間が 15msであったとすると、無線アクセス局 102がパケットを受信する時亥 IJは、 115ms (AR1)となる。

[0035] 時刻 20ms (S2)に固定端末 104が送信したパケット 702bの転送遅延時間を 10m sとし、時刻 40ms (S3)に固定端末 104が送信したパケット 702cの転送遅延時間を 2 5msとし、時刻 60ms (S4)に固定端末 104が送信したパケット 702dの転送遅延時間を 10msとすると、無線アクセス局 102は、時刻 130ms (AR2)にパケット 702bを受信し、時刻 165ms (AR3)にパケット 702cを受信し、時刻 170ms (AR4)にバケツト 702dを受信する。

[0036] ここで、移動機 101での揺らぎ吸収のためのバッファリング時間を、最初のパケット受信後の 20ms固定とする。具体的には、固定端末 104がパケット生成時刻として時亥 iJOmsを設定したパケット 702aを送信した場合、移動機 101に到達するまでに 20m sかかったとすると、移動機 101は時刻 220msでパケットを受信し、時刻 240msにコ一デック処理を開始する。移動機 101のコーデック部 605でパケット 702aの処理を開始する時刻 240msが、移動機 101がパケットの処理を行うことができる限界を示す移動機受信タイミング限界 701dとなる。すなわち、パケット 702a, 702b, 702c, 70 2dの移動機受信タイミング限界 701dは、移動機 101の時刻制御部 607の時刻で、 240ms, 260ms, 280ms, 300msとなり、固定端末 104力 S送信した /ヽ°ケット 702a— 702dを受信した無線アクセス局 102は、受信したパケット 702a— 702dを移動機受信タイミング限界 701dまでに移動機 101が受信できるようにパケット 703a— 703dとして送信しなければならない。

[0037] 無線アクセス局 102は、移動機 101が最初に正常に受信したパケット 702aを送信した時刻に固定の 20ms (移動機 101のバッファリング時間であり請求の範囲でいうところの廃棄条件）を加えることで、移動機 101がパケット 703a 703dを移動機受信タイミング限界 701dまでに受信するための無線アクセス局送信タイミング限界 701c を決定できる。

[0038] 無線アクセス局 102に接続している全ての移動機 101のバッファリング時間が固定である場合は、この固定時間によって無線アクセス局 102は無線アクセス局送信タイミング限界 701cを決定することができる。しかし、バッファリング時間が移動機 101毎に異なる場合、あるいは実際の揺らぎを考慮して、移動機 101がバッファリング時間を途中で変更する場合は、固定時間によって無線アクセス局送信タイミング限界 701 cを決定することはできない。このような場合は、移動機 101がバッファリング時間を決定または変更した時に、無線アクセス局 102にバッファリング時間を通知するようにすればよレ、。すなわち、移動機 101の制御部 601が無線信号送受信部 602を介して無線アクセス局 102宛てにバッファリング時間を通知するパケットを送信し、無線ァクセス局 102の無線信号送受信部 406がこのパケットを受信することで無線アクセス局 1 02の制御部 401にバッファリング時間を通知する。制御部 401は、通知されたバッファリング時間をパケットスケジューリング制御部 403に通知する。これにより、無線ァクセス局 102のパケットスケジューリング制御部 403は、無線アクセス局送信タイミング限界 701cを決定することができる。

[0039] ここで、パケット 702aの無線アクセス局送信タイミング限界 701cが 135 (AS 1)、パケット 702bの無線アクセス局送信タイミング限界 701cが 155 (AS2)、ノケット 702c の無線アクセス局送信タイミング限界 701cが 175 (AS3)、パケット 702dの無線ァクセス局送信タイミング限界 701 cが 195 (AS4)であるとする。

[0040] 無線アクセス局受信タイミング 701bと無線アクセス局送信タイミング限界 701cの差が 10ms以下の場合にパケットを優先して送信することとすると、パケットスケジユーリング制御部 403は、パケット 702cの無線アクセス局受信タイミング 701bと無線ァクセス局送信タイミング限界 701cとの差 704cの時間が 10msであることを検出して、パケット 702cを、再送制御部 405の最優先キュー 901に出力する。最優先キュー 901に蓄積されたパケット 702cは、最優先で移動機 101に送信される。

[0041] 図 8では、パケット 702cの固定端末 104力無線アクセス局 102への転送遅延時間は 37msとなっている。パケット 702cの無線アクセス局受信タイミング 701bは、時亥 lJ 177ms (AR3)となり、無線アクセス局送信タイミング限界 701cの時刻 175 (AS2) を越えている。パケットスケジューリング制御部 403は、無線アクセス局送信タイミング限界 701cを越えたパケット 702cを廃棄する。

[0042] このようにこの実施の形態 1では、固定端末 104がパケット内にパケット生成時刻を付加し、無線アクセス局 102がパケット受信時刻とパケット生成時刻に基づいて固定端末 104がパケットを送信してから無線アクセス局 102がパケットを受信するまでの遅延時間を求め、遅延時間が予め定められた閾値より大きい場合には、パケットを送信する優先度を高くするようにしているので、移動機 101がパケットを受信してもコーデック処理が間に合わずに廃棄するパケットを減らすことができる。

[0043] また、移動機 101がコーデック処理できずに廃棄パケットを廃棄する廃棄条件を無線アクセス局 102に通知し、無線アクセス局 102が廃棄条件とパケットを受信した受信時刻とパケット内のパケット生成時刻とに基づいて送信しても移動機 101で廃棄されるパケットを判定して、移動機 101で廃棄されると判定したパケットを廃棄して無駄なパケットを転送しないようにしているので、無線リソースを有効に利用することができる。

[0044] また、この実施の形態 1では、固定端末 104が有線ネットワーク 103を介して無線ァクセス局 102にパケット 301を送信し、無線アクセス局 102がパケット 301の優先制御を行って移動機 101にパケット 301を送信する構成としたがこれに限るものではない。たとえば、固定端末 104に無線回線のインタフェース機能を備え、固定端末 104と無線アクセス局 102との通信を無線によって行うようにしてもかまわない。

[0045] また、固定端末 104からのストリーミングサービスを受ける端末は移動機 101に限るものではなく、有線によるネットワークに接続する端末装置であってもよい。この場合、無線アクセス局 102と同じ機能を有するパケット転送装置を固定端末 104と端末装置との間に設置する構成とすれば、ネットワーク上に無駄なパケットを送信することがなくなり、ネットワークのトラフィックを上げることができる。

[0046] 実施の形態 2.

図 9一図 13を用いてこの発明の実施の形態 2を説明する。実施の形態 1では、無線アクセス局が有線ネットワークに接続している場合について説明した。この実施の形態 2では、有線ネットワークに基地局制御装置を接続し、基地局制御装置が基地局制御装置に接続される無線基地局を制御する場合について説明する。

[0047] 図 9は、この発明に力かる実施の形態 2のパケット転送方法が適用される通信システムの構成を示す図である。この実施の形態 2の通信システムは、図 1に示した実施の形態 1の通信システムの無線アクセス局 102の代わりに、基地局制御装置 202と、無線基地局 201とを備えている。図 1に示した実施の形態 1と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

[0048] 図 10は、図 9に示した基地局制御装置 202の構成を示すブロック図である。基地局制御装置 202は、基地局制御装置 202内の各構成要素を統括的に制御する制御部 1101と、有線ネットワーク 103のインタフェース機能を有しパケットを送受信する有線信号送受信部 1102と、パケットの送信スケジュールを制御するための情報を生成するパケットスケジューリング情報設定部 1103と、時刻を計時する時刻制御部 1104と、無線基地局 201とのインタフェース機能を有しパケットの送受信処理を行う無線基地局インタフェース咅 B 1105とを備えてレヽる。

[0049] 図 11は、基地局制御装置 202が無線基地局 201に送信する転送パケットのフォーマットを示している。図 11に示した転送パケット 1201は、ストリーミングサービスを実現するためのリアルタイムパケットの一例である。転送パケット 1201は、図 6に示したパケット 301に基地局制御装置 202のパケットスケジューリング情報設定部 1103が設定するスケジューリング情報 1202が付加されている。スケジューリング情報 1202 には、無線基地局 201がパケット 301を送信する際の送信条件が設定される。ここでは、無線基地局 201がパケット 301を送信する際に一時蓄積するキューを指定する優先度の情報が設定される。

[0050] 図 12は、図 9に示した無線基地局 201の構成を示すブロック図である。無線基地局 201は、無線基地局 201内の各構成要素を統括的に制御する制御部 1001、基地局制御装置 202とのインタフェース機能を有しパケットの送受信処理を行う基地局制御装置インタフェース部 1002と、パケットのスケジューリング情報に基づいてパケットを移動機 101へ送信し、パケットが正常に送信できなかった場合には再送制御を行う再送制御部 1003と、無線によってデータを送受するための符号 '複号化処理および変復調処理を行う無線信号送受信部 1004とを備えている。

[0051] 図 13は、図 12に示した再送制御部 1003の構成を示すブロック図である。再送制御部 1003は、パケットの送信スケジュールを決定するための複数（ここでは 3つ）のキユー 1301 1303を備えている。キュー 1301は最優先で送信するパケットを蓄積し、キュー 1302はリアルタイムパケットを蓄積し、キュー 1303はべストエフオートパケットを蓄積する。すなわち、キュー 1301が最も優先度が高ぐキュー 1303の優先度が最も低くなつている。

[0052] つぎに、音声のストリーミングサービス、またはリアルタイムサービスのために固定端末 104から移動機 101にリアルタイムパケットを送信する場合を例に挙げて、この実施の形態 2の通信システムの動作を説明する。なお、固定端末 104がリアルタイムパケットを生成して送信する動作、および移動機 101が受信したリアルタイムパケットから音声を再生する動作は、実施の形態 1と同じであるので、ここではその詳細な説明は省略する。

[0053] 固定端末 104のコーデック部 502は、音声に符号化処理を施してコーデック信号を生成し、パケット制御部 503は、コーデック信号をペイロード 305に設定し、 RTPへッダ 304に時刻制御部 504から取得したパケット生成時刻を設定したパケット 301を生成し、有線信号送受信部 505を介して有線ネットワーク 103に出力する。

[0054] 固定端末 104から有線ネットワーク 103に出力されたパケット 301は、基地局制御装置 202に到着する。基地局制御装置 202の有線信号送受信部 1102はパケット 30 1を受信して、受信したパケット 301をパケットスケジューリング情報設定部 1103に出力する。

[0055] 基地局制御装置 202のパケットスケジューリング情報設定部 1103は、時刻制御部 1104から現在時刻（受信時刻）を取得する。パケットスケジューリング情報設定部 11 03は、取得した現在時刻に基づいて受信したパケット 301を送信タイミング限界内に送信可能であるか否かを判定する。パケット 301を送信タイミング限界内に送信することができない場合、パケットスケジューリング情報設定部 1103は、受信したパケット 301を廃棄する。

[0056] パケット 301を送信タイミング限界内に送信することができる場合、ノケットスケジュ一リング情報設定部 1103は、取得した現在時刻とパケット 301のパケット生成時刻とに基づいてパケット 301のスケジューリングを決定して、決定したスケジューリングの情報をスケジューリング情報 1202に設定し、パケット 301に付加して転送パケット 12 01を生成する（図 11参照）。

[0057] 基地局制御装置 202のパケットスケジューリング情報設定部 1103がスケジユーリング情報 1202に付カ卩するスケジューリングの情報は、たとえば、優先、非優先リアルタィム、ベストエフオートを示す情報である。すなわち、無線基地局 201の再送制御部 1 003のキュー 1301— 1303を指定する情報である。固定端末 104から移動機 101にパケット 301が到着しなければならない時間は決まっているので、固定端末 104から基地局制御装置 202にパケット 301が到着するまでの遅延時間が大きくなると、受信時刻から送信タイミング限界との差は小さくなる。なお、送信タイミング限界の設定は、実施の形態 1で説明した無線アクセス局送信タイミング限界の設定と同じであるのでここではその説明を省略する。

[0058] パケットスケジューリング情報設定部 1103は、パケット 301のパケット生成時刻と時刻制御部 1104から取得した現在時刻とに基づいて固定端末 104から基地局制御装置 202にパケット 301が到着するまでの遅延時間を求める。パケットスケジューリング情報設定部 1103は、求めた遅延時間と予め定められた閾値とを比較する。

[0059] 遅延時間が閾値よりも大きい場合、パケットスケジューリング情報設定部 1103は、スケジューリング情報 1202に「優先」を設定する。遅延時間が閾値以下の場合、パケットスケジューリング情報設定部 1103は、スケジューリング情報に「非優先リアルタイム」を設定する。

[0060] 具体的には、図 7の無線アクセス局受信タイミング 701bを基地局制御装置 202での受信タイミングとし、図 7の無線アクセス局送信タイミング限界 701cを無線基地局 2 01での送信タイミング限界とすると、無線基地局 201での送信タイミング限界の時刻と基地局制御装置 202での受信タイミングの時刻との差 704a— 704dが、所定の値（ここでは、 10ms)以下のパケット（遅延時間が閾値よりも大きレ、パケット）から生成する転送パケット 1201のスケジューリング情報 1202には「優先」を設定し、無線基地局 2 01での送信タイミング限界の時刻と基地局制御装置 202での受信タイミングの時刻との差 704a— 704d力 10msより大きいパケット（遅延時間が閾値以下のパケット）力、ら生成する転送パケット 1201のスケジューリング情報 1202には、「非優先リアルタィム」を設定する。図 7の場合には、パケット 702a、 702b, 702dから生成する転送パケット 1201のスケジューリング情報 1202には、「非優先リアルタイム」を設定し、パケット 702cから生成する転送パケット 1201のスケジューリング情報 1202には、「優先」を設定する。 [0061] パケットスケジューリング情報設定部 1103は、生成した転送パケットを無線基地局インタフェース部 1105を介して無線基地局 201に送信する。

[0062] 無線基地局 201の再送制御部 1003は、基地局制御装置インタフェース部 1002を介して受信した転送パケット 1201のスケジューリング情報 1202に基づいて、転送パケット 1201の送信スケジューリングを決定する。具体的には、スケジューリング情報 1 202に「優先」が設定されてレ、る転送パケット 1201をキュー 1301に蓄積し、スケジュ一リング情報 1202に「非優先リアルタイム」が設定されている転送パケット 1201をキユー 1302に蓄積し、スケジューリング情報 1202に「ベストエフオート」が設定されてレ、る転送パケット 1201をキュー 1303に蓄積する。再送制御部 1003は、キュー 130 1を、キュー 1302, 1303よりも優先してスケジューリングする。

[0063] 再送制御部 1003は、予め定められたスケジューリングに基づいて、キュー 1301— 1303に蓄積された転送パケット 1201を取り出し、読み出した転送パケット 1201からスケジューリング情報 1202を削除したパケット 301を無線信号送受信部 1004を介して移動機 101に送信する。

[0064] 無線基地局 201から無線回線に出力されたパケット 301は、移動機 101に到着する。移動機 101の再送制御部 603は、無線信号送受信部 602を介して受信したパケット 301が正常に受信されたか否かを判定し、パケット制御部 604は、正常に受信されたパケット 301をバッファリングした後にペイロード 305からコーデック信号を抽出し、コーデック部 605は、コーデック信号に復号ィ匕処理を施して音声を再生する。

[0065] このようにこの実施の形態 2では、固定端末 104がパケット内にパケット生成時刻を付加し、基地局制御装置 202がパケット受信時刻とパケット生成時刻に基づいて固定端末 104がパケットを送信してから基地局制御装置 202がパケットを受信するまでの遅延時間を求め、遅延時間が予め定められた閾値より大きい場合には、パケットを送信する優先度を高くするように無線基地局 201に通知し、無線基地局 201は通知された優先度に従ってパケットを送信するようにしているので、無線基地局 201がパケットの内容を調べることなぐ移動機 101がパケットを受信してもコーデック処理が間に合わずに廃棄するパケットを減らすことができる。

[0066] また、移動機でコーデック処理できずに廃棄されるパケットを基地局制御装置 202 が廃棄するようにしているので、無駄となるパケットの転送を行わずに、無線リソースを有効に利用することができる。

[0067] なお、この実施の形態 2では、スケジューリング情報 1202としてキューを指定する情報を付加するようにしたが、送信完了までの猶予時間を設定するようにしてもよい。この場合、無線基地局 201は、基地局制御装置 202からパケットを受信した受信時刻を記憶しておき、再送制御部 1003は、スケジューリング情報 1202の猶予時刻が予め定められた閾値より大きい場合にはパケット 301を非優先リアルタイムパケットに割当てられているキュー 1302に蓄積し、スケジューリング情報 1202の猶予時刻が閾値以下の場合にはパケット 301を最優先に割当てられているキュー 1301に蓄積する。そして、送信するためにパケット 301を読み出したときに、現在時刻と受信時刻とに基づいて猶予時刻を越えているか否かを判定し、猶予時刻内のパケット 301は無線信号送受信部 1004を介して移動機 101に送信し、猶予時刻を越えたパケット 3 01は廃棄する。

[0068] このようにスケジューリング情報 1202に送信完了までの執行時間を設定して、無線基地局 201がパケットを送信する優先度を決定するようにしても、移動機 101でコーデック処理ができずに廃棄されるパケットを基地局制御装置 202、あるいは無線基地局 201で廃棄することができ、無駄となるパケットの転送を行わずに、無線リソースを有効に利用することができる。

[0069] また、固定端末 104からのストリーミングサービスを受ける端末は移動機 101に限るものではなく、有線によるネットワークに接続する端末装置であってもよい。この場合、基地局制御装置 202および無線基地局 201と同じ機能を有するパケット転送制御装置およびパケット転送装置を固定端末 104と端末装置との間に設置する構成とすれば、ネットワーク上に無駄なパケットを送信することなくトラフィックを上げることができる。

産業上の利用可能性

[0070] 以上のように、本発明に力かるパケット転送方法は、リアルタイム性が要求されるパケットの転送に有用であり、特に、無線通信におけるストリーミングサービスに適している。

Claims

請求の範囲

[1] 無線アクセス局が固定端末から送信されたパケットを移動機に送信するパケット転送方法であって、

前記固定端末は、

送信するパケットにパケット生成時刻を付加した時刻付きパケットを送信し、前記無線アクセス局は、

前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づレ、て、前記時刻付きパケットを前記移動機に送信する優先度を決定すること、

を特徴とするパケット転送方法。

[2] 前記移動機は、

自装置が前記時刻付きパケットを受信した場合に、受信した時刻付きパケットを廃棄するか否かの廃棄条件を前記無線アクセス局に通知し、

前記無線アクセス局は、

前記廃棄条件と前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻と基づいて、前記時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力、を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 1に記載のパケット転送方法。

[3] 前記無線アクセス局は、

前記固定端末から前記移動機への 1つ目の時刻付きパケットを前記移動機に送信した時刻に予め定められた固定時間を加算して得られるバッファリング時間、前記時刻付きパケットを受信した受信時刻、および前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻に基づいて、前記時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、を特徴とする請求項 1に記載のパケット転送方法。

[4] 基地局制御装置が固定端末から送信されたパケットを無線基地局を介して移動機に送信するパケット転送方法であって、前記固定端末は、

送信するパケットにパケット生成時刻を付加した時刻付きパケットを送信し、前記基地局制御装置は、

前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて前記時刻付きパケットを前記移動機に送信する送信条件を決定して、決定した送信条件をスケジューリング情報として前記時刻付きパケットに付加した転送パケットを前記無線基地局に送信し、

前記無線基地局は、

前記転送パケット内のスケジューリング情報に基づいて前記時刻付きパケットを前記移動機に送信すること、

を特徴とするパケット転送方法。

[5] 前記移動機は、

自装置が前記時刻付きパケットを受信した場合に、受信した時刻付きパケット廃棄するか否かの廃棄条件を前記基地局制御装置に通知し、

前記基地局制御装置は、

前記廃棄条件と前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻と基づいて前記時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 4に記載のパケット転送方法。

[6] 前記基地局制御装置は、

前記固定端末から前記移動機への 1つ目の時刻付きパケットを前記移動機に送信した時刻に予め定められた固定時間を加算して得られるバッファリング時間、前記時刻付きパケットを受信した受信時刻、および前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻に基づいて、前記時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力、を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、を特徴とする請求項 4に記載のパケット転送方法。

[7] 前記スケジューリング情報を、前記転送パケットを送信する優先度、または前記転送パケットの送信が完了するまでの猶予時間とすること、

を特徴とする請求項 4に記載のパケット転送方法。

[8] 前記スケジューリング情報が猶予時間の場合、

前記無線基地局は、

前記基地局制御装置から転送パケットを受信した受信時刻と当該転送パケットを送信する直前の時刻とに基づレ、て当該転送バケツト内の時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力、を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを含む転送パケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 7に記載のパケット転送方法。

[9] 固定端末力も送信されたパケット生成時刻が付加された時刻付きパケットを移動機に送信する無線アクセス局において、

時刻を計時する時刻制御部と、

前記時刻付きパケットを受信した受信時刻を前記時刻制御部から取得し、前記受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて、前記時刻付きパケットを前記移動機に送信する優先度を決定するパケットスケジューリング制御部と、このパケットスケジューリング制御部によって決定された優先度に基づいて前記時亥附きパケットを前記移動機に送信する再送制御部と、

を備えることを特徴とする無線アクセス局。

[10] 前記再送制御部は、

前記時刻付きパケットを送信する際に、前記時刻制御部から現在時刻を取得し、取得した現在時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻と前記移動機力も通知された廃棄条件とに基づいて前記時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否かを判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 9に記載の無線アクセス局。

[11] 前記再送制御部は、

前記固定端末から前記移動機への 1つ目の時刻付きパケットを前記移動機に送信した時刻に予め定められた固定時間を加算して得られるバッファリング時間、前記受信時刻、および前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻に基づレ、て、前記時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 9に記載の無線アクセス局。

[12] 前記パケットスケジューリング制御部は、

前記受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて前記時刻付きパケットが前記固定端末から自局に到着するまでの遅延時間を求めて、前記遅延時間が予め定められた閾値よりも大きい場合には優先度を高くすること、を特徴とする請求項 9に記載の無線アクセス局。

[13] 固定端末力送信されたパケット生成時刻が付加された時刻付きパケットを無線基地局を介して移動機に送信する基地局制御装置において、

時刻を計時する時刻制御部と、

前記時刻付きパケットを受信した受信時刻を前記時刻制御部から取得し、前記受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて、前記時刻付きパケットを前記移動機に送信する送信条件を決定し、決定した送信条件をスケジユーリング情報として前記時刻付きパケットに付加した転送パケットを前記無線基地局に送信するパケットスケジューリング情報設定部、

を備えることを特徴とする基地局制御装置。

[14] 前記パケットスケジューリング情報設定部は、

前記送信条件を前記移動機から通知された廃棄条件、または前記固定端末から前記移動機への 1つ目の時刻付きパケットを前記移動機に送信した時刻に予め定められた固定時間を加算して得られるバッファリング時間に基づいて決定すること、を特徴とする請求項 13に記載の基地局制御装置。

[15] 前記送信条件を、

前記時刻付きパケットを送信する優先度、または前記無線基地局が前記時刻付きパケットを送信するまでの猶予時間とすること、

を特徴とする請求項 13に記載の基地局制御装置。

[16] 前記パケットスケジューリング情報設定部は、

前記時刻制御部から現在時刻を取得し、取得した現在時刻と前記時刻付きバケツト内のパケット生成時刻と、前記移動機から通知された廃棄条件または前記固定端末から前記移動機への 1つ目の時刻付きパケットを前記移動機に送信した時刻に予め定められた固定時間を加算して得られるバッファリング時間とに基づいて前記時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力、を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 13に記載の基地局制御装置。

[17] 基地局制御装置に制御されて、固定端末が送信したパケット生成時刻が付加された時刻付きパケットを移動機に送信する無線基地局において、

前記無線基地局制御装置によって時刻付きパケットに付加されたスケジューリング情報の送信条件に基づいて前記時刻付きパケットを前記移動機に送信する再送制御部、

を備えることを特徴とする無線基地局。

[18] 前記送信条件を、

前記時刻付きパケットを送信する優先度、または前記時刻付きパケットを送信するまでの猶予時間とすること、

を特徴とする請求項 17に記載の無線基地局。

[19] 前記送信条件が猶予時間の場合、

前記再送制御部は、

前記猶予時間が予め定められた閾値よりも大きい場合には優先度を高くすること、を特徴とする請求項 18に記載の無線基地局。

[20] 前記送信条件が猶予時間の場合、

前記再送制御部は、

前記基地局制御装置から転送パケットを受信した受信時刻と当該転送パケットを送信する直前の時刻とに基づレ、て当該転送バケツト内の時刻付きパケットを前記移動機が受信した場合に廃棄するか否力、を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを含む転送パケットを廃棄すること、を特徴とする請求項 18に記載の無線基地局。

[21] パケット転送装置が固定端末から送信されたパケットを端末装置に送信するパケット転送方法であって、

前記固定端末は、

送信するパケットにパケット生成時刻を付加した時刻付きパケットを送信し、前記パケット転送装置は、

前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて、前記時刻付きパケットを前記端末装置に送信する優先度を決定すること、

を特徴とするパケット転送方法。

[22] 前記端末装置は、

自装置が前記時刻付きパケットを受信した場合に、受信した時刻付きパケットを廃棄するか否かの廃棄条件を前記パケット転送装置に通知し、

前記パケット転送装置は、

前記廃棄条件と前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻と基づいて、前記時刻付きパケットを前記端末装置が受信した場合に廃棄するか否力を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 21に記載のパケット転送方法。

[23] 前記パケット転送装置は、

前記固定端末から前記端末装置への 1つ目の時刻付きパケットを前記端末装置に送信した時刻に予め定められた固定時間を加算して得られるバッファリング時間、前記時刻付きパケットを受信した受信時刻、および前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻に基づいて、前記時刻付きパケットを前記端末装置が受信した場合に廃棄するか否かを判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、を特徴とする請求項 21に記載のパケット転送方法。

[24] パケット転送制御装置が固定端末から送信されたパケットをパケット転送装置を介して端末装置に送信するパケット転送方法であって、前記固定端末は、

送信するパケットにパケット生成時刻を付加した時刻付きパケットを送信し、前記パケット転送制御装置は、

前記時刻付きパケットを受信した受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて前記時刻付きパケットを前記端末装置に送信する送信条件を決定して、決定した送信条件をスケジューリング情報として前記時刻付きパケットに付カロした転送パケットを前記パケット転送装置に送信し、

前記パケット転送装置は、

前記転送パケット内のスケジューリング情報に基づいて前記時刻付きパケットを前記端末装置に送信すること、

を特徴とするパケット転送方法。

[25] 前記端末装置は、

自装置が前記時刻付きパケットを受信した場合に、受信した時刻付きパケットを廃棄するか否かの廃棄条件を前記パケット転送制御装置に通知し、

前記パケット転送装置は、

前記廃棄条件と前記時刻付きパケットを受信した受信時刻とを前記パケット転送制御装置から取得して、取得した廃棄条件および受信時刻と前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻とに基づいて前記時刻付きパケットを前記端末装置が受信した場合に廃棄するか否力を判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 24に記載のパケット転送方法。

[26] 前記パケット転送制御装置は、

前記固定端末から前記端末装置への 1つ目の時刻付きパケットを前記移動機に送信した時刻に予め定められた固定時間を加算して得られるバッファリング時間、前記時刻付きパケットを受信した受信時刻、および前記時刻付きパケット内のパケット生成時刻に基づいて、前記時刻付きパケットを前記端末装置が受信した場合に廃棄するか否かを判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを廃棄すること、を特徴とする請求項 24に記載のパケット転送方法。

[27] 前記スケジューリング情報を

前記転送パケットを送信する優先度、または前記転送パケットの送信が完了するまでの猶予時間とすること、

を特徴とする請求項 24に記載のパケット転送方法。

[28] 前記スケジューリング情報が猶予時間の場合、

前記パケット転送装置は、

前記パケット転送制御装置から転送パケットを受信した受信時刻と当該転送バケツトを送信する直前の時刻とに基づいて当該転送パケット内の時刻付きパケットを前記端末装置が受信した場合に廃棄するか否かを判定して、廃棄されると判定した前記時刻付きパケットを含む転送パケットを廃棄すること、

を特徴とする請求項 27に記載のパケット転送方法。