WO2015121941A1

WO2015121941A1 - レート制御装置と基地局および無線通信システム

Info

Publication number: WO2015121941A1
Application number: PCT/JP2014/053307
Authority: WO
Inventors: 藤嶋　堅三郎
Original assignee: 株式会社日立製作所
Priority date: 2014-02-13
Filing date: 2014-02-13
Publication date: 2015-08-20

Abstract

　ゲートウェイと複数の基地局と情報の授受を行うと共に、ゲートウェイをデータレートの伝送元として管理し、各基地局をデータレートの伝送先として管理するコントローラを有し、コントローラは、ゲートウェイで設定されたデータレートであって、各基地局に属する端末に対して設定された暫定データレートが各基地局に入力されることを想定した場合、いずれかの基地局で、当該基地局に属する端末に割当てる無線通信リソースを確保できず、無線伝送能力を超過することが予測されることを条件に、暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、いずれかの基地局で超過した無線伝送能力の超過分に相当する有線リソースを開放し、各基地局の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、決定した正規データレートをゲートウェイに指示する。

Description

レート制御装置と基地局および無線通信システム

　本発明は、ゲートウェイで用いるデータレートを制御するレート制御装置と基地局および無線通信システムに関する。

　ゲートウェイと、ゲートウェイと有線伝送路を介して接続される複数の基地局とを含み、各基地局を複数の端末と無線伝送路を介して接続される通信システムを構築するに際して、非特許文献１のＦｉｇｕｒｅ　４．２．１－１には、無線通信システムの無線アクセスネットワークよりも上位に位置するコアネットワークに関するネットワーク構成モデルが開示されている。

　主な構成要素は、（１）ＰＤＮ（Ｐａｃｋｅｔ　Ｄａｔａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）　Ｇａｔｅｗａｙ、（２）Ｓｅｒｖｉｎｇ　Ｇａｔｅｗａｙ、（３）ＭＭＥ（Ｍｏｂｉｌｉｔｙ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｅｎｔｉｔｙ）、（４）ＨＳＳ（Ｈｏｍｅ　Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ　Ｓｅｒｖｅｒ）、（５）ＰＣＲＦ（Ｐｏｌｉｃｙ　ａｎｄ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｒｕｌｅｓ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、（６）ＵＥ（Ｕｓｅｒ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）である。さらに、Ｅ－ＵＴＲＡＮ（Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）の部分には、（７）ｅＮＢ（ｅｎｈａｎｃｅｄ　ＮｏｄｅＢ）のネットワークが配置される。

　非特許文献２には、無線ネットワーク上でのＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）の取り扱いについて開示されている。端末はゲートウェイとの間の論理的なデータパスとして、ベアラを複数持つことができる。ベアラごとに、ＱｏＳパラメータを与える仕組みとなっている。また、ベアラは、ＧＢＲ（Ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ　Ｂｉｔ　Ｒａｔｅ）ベアラと呼ばれる品質保証が要求されるベアラと、Ｎｏｎ－ＧＢＲベアラと呼ばれる品質保証が不要な、ベストエフォートトラフィックを取り扱うベアラの２種類に分類される。ベアラに対するＱｏＳ制御は、ベアラに括りつけられたパケットに対するパケットスケジューリングのポリシー、キュー管理のポリシー、レートシェーピング（Ｓｈａｐｉｎｇ）のポリシーなどパケットの取り扱いアルゴリズムに相当し、例えばＱｏＳパケットの絶対的な優先伝送や、データレート制御のためのシェーピングやポリッシングなど、これまで様々なＱｏＳ制御方式が検討され、実用化されている。

　さらに、以下で示す先行技術文献において、本発明で注目する基地局装置とゲートウェイ装置との間のデータレートを、端末装置単位または基地局装置単位で制御する技術が開示されている。

　例えば、特開２００９－２７２７６１（特許文献１）には、無線制御装置から無線基地局に対して転送される特定ＵＥ宛てのデータの転送速度を低下させない無線基地局及び移動通信方法が開示されている。これは、上記のＳｅｒｖｉｎｇ　ＧａｔｅｗａｙからｅＮＢへのユーザデータのデータレートを決定する際に、特定の条件を満たしたＵＥに関するデータレートを保護する発明である。

特開２００９－２７２７６１号公報

３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ，"Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ａｓｐｅｃｔｓ；Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｐａｃｋｅｔ　Ｒａｄｉｏ　Ｓｅｒｖｉｃｅ　（ＧＰＲＳ）　ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ　（Ｅ－ＵＴＲＡＮ）　ａｃｃｅｓｓ（Ｒｅｌｅａｓｅ１０）"，３ＧＰＰ　ＴＳ　２３．４０１，Ｖ１０．８．０，ｐａｇｅ１６，２０１２／６．３ｒｄ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏｊｅｃｔ，"Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　Ｇｒｏｕｐ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ｅｖｏｌｖｅｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　（Ｅ－ＵＴＲＡ）　ａｎｄＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　Ｒａｄｉｏ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｎｅｔｗｏｒｋ（Ｅ－ＵＴＲＡＮ）；Ｏｖｅｒａｌｌ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ；Ｓｔａｇｅ　２（Ｒｅｌｅａｓｅ　１１）"，３ＧＰＰ　ＴＳ３６．３００，Ｖ１１．５．０，ｐａｇｅ９８－１００，２０１３／３．

　特許文献１に記載された方法では、ゲートウェイから各基地局にデータレートを伝送するに先立って、いずれかの基地局でパケットの破棄が発生するか否かを診断していないので、ゲートウェイでデータレートを設定する際に、データレートに割当てられるタイムスロットの使用効率を高めることは困難である。

　本発明は、基地局でパケットが無駄に破棄されるのを防止することができると共に、ゲートウェイで設定されるデータレートに割当てられるタイムスロットの使用効率を高めることを目的としている。

　上記課題を解決するために、本発明は、有線用データの伝送元となるゲートウェイに有線伝送路を介して接続され、複数の端末と無線伝送路を介して接続される複数の基地局に前記有線伝送路を介して接続されるレート制御装置であって、前記ゲートウェイおよび前記各基地局と情報の授受を行うと共に、前記ゲートウェイを前記有線用データを含むデータレートの伝送元とし、前記各基地局を前記データレートの伝送先として管理するコントローラを有し、前記コントローラは、前記ゲートウェイで設定されたデータレートであって、前記各基地局に属する端末に対して設定された暫定データレートが各基地局に入力されることを想定した場合、前記いずれかの基地局で、当該基地局に属する端末に割当てる無線通信リソースを確保できず、無線伝送能力を超過することが予測されることを条件に、前記暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、前記いずれかの基地局で超過した無線伝送能力の超過分に相当する有線リソースを開放し、前記各基地局の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、決定した正規データレートをゲートウェイに指示することを特徴とする。

　本発明によれば、基地局でパケットが無駄に破棄されるのを防止することができると共に、ゲートウェイで設定されるデータレートに割当てられるタイムスロットの使用効率を高めることができる。

本発明の一実施例を示す無線通信システムの構成図である。基地局に所属する複数の端末が有線通信リソースおよび無線通信リソースを共有する動作を説明するための概念図である。複数の基地局に所属する複数の端末が有線通信リソースを共有する動作を説明するための概念図である。基地局で破棄されるパケットが占有する見込みの有線通信リソースを開放する動作を説明するための概念図である。本発明によるレート制御装置の実施例を示す構成図である。基地局と端末との関係を管理するためのテーブルの構成図である。各端末のデータレートの制御ターゲット値を管理するためのテーブルの構成図である。各端末の周波数利用効率を管理するためのテーブルの構成図である。各端末に適用されるデータレートに乗算される係数を管理するためのテーブルの構成図である。本発明に係る無線通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。定期的に起動するレート制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。イベントによって起動するレート制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。本発明に係る無線通信システムの実施例２の動作を説明するための概念図である。端末を品質保証端末と品質保証不要端末に分けて管理するためのテーブルの構成図である。本発明に係る無線通信システムの実施例２の動作を説明するためのシーケンス図である。データレート決定処理の具体的内容を説明するためのフローチャートである。無線通信システム内のノードとなる基地局の構成図である。無線通信システム内のノードとなるゲートウェイの構成図である。本発明の実施例５を示す無線通信システムの構成図である。実施例５の無線通信システムで用いるレート制御装置の構成図である。受信電界強度を周波数利用効率に変換する変換テーブルの構成図である。

　本実施例は、ゲートウェイから、基地局に所属する端末にデータを伝送するに際して、そのデータのデータレートが、基地局の無線伝送能力を超えるか否かを診断し、診断結果に従って基地局に所属する端末に対するデータレートを制御するものである。

　図１は、本発明の一実施例を示す無線通信システムの構成図である。図１において、無線通信システムは、ゲートウェイ１と、モビリティ管理装置２と、バックホールネットワーク３と、複数の基地局４－１、４－２、４－３（以下、基地局を単に基地局４と称することもある。）と、複数の端末５－１～５－９（以下、端末を単に端末５と称することもある。）と、ルート制御装置１１を備えている。ゲートウェイ１と、モビリティ管理装置２と、各基地局４およびルート制御装置１１は、それぞれ有線伝送路を介してバックホールネットワーク３に接続されている。各基地局４の通信エリアには、それぞれ３台の端末５（５－１～５－３、５－４～５－６、５－７～５－９）が配置されており、各基地局４と各端末５との間には無線伝送路が構築されている。

　ゲートウェイ１は、無線通信システムのエッジノードであり、当該無線通信システム内と当該無線通信システム外側のパケットデータネットワークとの間でデータを受け渡すノードであって、いわゆるＵ（Ｕｓｅｒ）－Ｐｌａｎｅと呼ばれるユーザデータを取り扱うノードである。また、ゲートウェイ１は、端末５との間でＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）層の伝送を行うため、ゲートウェイ１自身もＩＰアドレスを持ち、端末５が新たにゲートウェイ１に接続されるたびに、端末５に対してＩＰアドレスを割り振る機能も有する。端末５各々はＩＰアドレスを１つ割り当てられるが、端末５各々に対して複数のベアラを論理的に定義することができる。大雑把には、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ）を保証するベアラと、ＱｏＳを保証しないベストエフォートなベアラに分類され、それぞれのベアラを端末５に設定できる。

　モビリティ管理装置２は、Ｃ（Ｃｏｎｔｒｏｌ）－Ｐｌａｎｅと呼ばれる制御情報を取り扱うノードである。例えば、端末５の移動により無線接続先の基地局４が変更となった場合、ハンドオーバと呼ばれるメッセージのやり取りが実施される。このメッセージのやり取りは、主に移動元の基地局４と、移動先の基地局４、およびモビリティ管理装置２との間で実施される。このようなやり取りを通じて、モビリティ管理装置２は、各端末５が、どの基地局４に所属しているかを常に管理している。

　例えば、無線通信システム外の固定電話から、ある特定の端末５を呼び出す場合、モビリティ管理装置２は、ページングの制御信号を特定の端末５に向けて発行する。また、モビリティ管理装置２は、ゲートウェイ１や基地局４に対し、自由に移動する端末５とデータ通信を行うための伝送ルートを教える機能も有する。

　バックホールネットワーク３は、ゲートウェイ１と、モビリティ管理装置２と、基地局４を結ぶネットワークであり、ネットワークケーブルと、パケットレベルで伝送ルートを切り替えるスイッチ装置で構成される。

　基地局４は、１または複数の端末５に無線通信リソースをシェアさせ、各々の端末５と無線通信を行う機能と、ゲートウェイ１やモビリティ管理装置２に対して、ユーザデータや制御情報をそれぞれ有線通信する機能とを有する。端末５は、基地局４と無線通信を行う機能を有する。

　レート制御装置１１は、ゲートウェイ１と基地局４の双方と有線通信が可能であって、ゲートウェイ１を有線用データの伝送元およびデータレートの伝送元とした管理すると共に、各端末５を有線用データの伝送先及びデータレートの伝送先として管理するコントローラ（図示せず）を有する。このコントローラは、ゲートウェイ１が、各端末５について、制御ターゲットとしているデータレート（暫定データレート）の情報をゲートウェイ１から収集すると共に、基地局４が各端末５に割当てる無線通信リソースについて、どの程度の周波数利用効率を達成できるかの情報を基地局４から収集し、各収集した情報を基に、収集した制御ターゲットのデータレート（暫定データレート）では基地局４でパケット破棄が発生するか否かを端末５毎に診断し、いずれかの端末５に対してパケット破棄が発生すると診断した場合、全ての端末５に対してパケット破棄が発生しないことが予測される、新たなデータレート（各基地局４の無線伝送能力を満たす、新たなデータレート）を正規データレートとして端末５毎に決定し、決定した各端末５に対する正規データレートの情報をゲートウェイ１に送信する。

　この際、コントローラは、ゲートウェイ１で、各基地局４に属する端末５にデータを伝送するために設定された暫定データレートが各基地局４に入力されることを想定した場合、いずれかの基地局４で、基地局４に属する端末５に割当てる無線通信リソースを確保できず、無線伝送能力を超過することが予測されることを条件に、ゲートウェイ１で設定された暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、いずれかの基地局４で超過した無線伝送能力の超過分に相当する有線リソースを開放し、各基地局４の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定することになる。

　この後、ゲートウェイ１は、暫定データレートよりも値が低いデータレートを、正規データレートとする帯域制限制御（一部のタイムスロットの幅を狭くして、データレートを下げる制御）を実行し、正規データレートに従って有線用データを有線伝送路を介して各基地局４に伝送する。この場合、各基地局４は、正規データレートを入力しても無線伝送能力を超えることはなく、正規データレートを基に、各基地局４に属する各端末５に無線リソースを割り当てることができる。

　図１の通信システムでは、ゲートウェイ１に対して３台の基地局４、各基地局４に対して３台の端末５が接続している例を挙げているが、３台という数字そのものに意味はなく、この台数が変わったとしても本発明の実施を妨げるものではない。

　図２は、基地局に所属する複数の端末が有線通信リソースおよび無線通信リソースを共有する動作を説明するための概念図である。

　図２において、基地局４－１に対して、端末５（５－１、５－２、５－３）が３台接続されている場合、モビリティ管理装置２は、ゲートウェイ１から伝送されたデータパケットを、バックホールネットワーク３から、基地局４－１に対して、ケーブルを介して各端末５－１、５－２、５－３が宛先となるデータパケット６－１、６－２、６－３を伝送する。これらのデータパケット６－１、６－２、６－３は、０と１のビット系列で表現できるデジタル情報であり、ＩＰなどのプロトコルに従ってエンコードされたものである。これらのデータパケット６－１、６－２、６－３は、有線ケーブル上で複数端末分が時間分割多重され、基地局４－１に伝送される。ここでは、有線通信リソースとして、タイムスロットを含むデータパケットと時間分割の例を挙げている。

　基地局４－１は、これらのデータパケット６－１、６－２、６－３を無線上で伝送できるよう、パケットの分割や結合、誤り検出および誤り訂正符号化、変調などの処理を行い、無線周波数のアナログ信号を端末５－１、５－２、５－３に向けて放射する。この際、基地局４－１は、有線ケーブルから入力されたデータパケット６－１、６－２、６－３を、無線周波数のアナログ信号で構成される無線通信リソース７－１、７－２、７－３に変換し、変換された各無線通信リソース７－１、７－２、７－３を各端末５－１、５－２、５－３に割り当てる。ここでは、無線通信リソースとして、時間分割および周波数分割の例を挙げている。

　基地局４－１が各端末５－１、５－２、５－３に割り当てる無線通信リソース７－１、７－２、７－３の量は、基地局４－１に入力されるデータパケットのビットレート［ｂｉｔ／ｓ］に比例し、基地局４－１と各端末５との間で達成できる周波数利用効率［ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ］に反比例する。

　周波数利用効率は、基地局４と端末５との間の位置関係に依存し、例えば、基地局４と端末５との距離によって、端末５の受信電界強度が変化するため、たとえバックホールネットワーク３から各端末５に向けて、同じサイズのデータパケット６－１、６－２、６－３が基地局４に入力されたとしても、周波数利用効率が端末５毎に異なるので、基地局４－１が各端末５に割り当てる無線通信リソース７－１、７－２、７－３の量は異なるのが一般的である。

　図３は、複数の基地局に所属する複数の端末が有線通信リソースを共有する動作を説明するための概念図である。

　図３において、各基地局４に対して、それぞれ３台の端末５が接続されている場合、ゲートウェイ１は、ゲートウェイ１とバックホールネットワーク３とを結ぶ有線伝送路のうち、モビリティ管理装置２で管理される伝送ルートを用いて、基地局４－１、４－２、４－３に対して伝送すべきデータのデータパケット６をデータレートに従って伝送する。モビリティ管理装置２は、ゲートウェイ１から伝送されたデータパケット６を、各基地局４－１、４－２、４－３に割当て、バックホールネットワーク３から、各端末５－Ｘ（Ｘ＝１から９）が宛先となるデータパケット６－Ｘ（Ｘ＝１から９）を、有線ケーブルを介して伝送する。

　この際、各端末５－Ｘ（Ｘ＝１から９）に向けて伝送されるデータパケット６－Ｘは、バックホールネットワーク３と各基地局４とを結ぶ有線ケーブル（有線伝送路）上を時分割多重されて伝送される。各端末５－Ｘ宛のデータパケット６－Ｘは、ゲートウェイ１から、端末５－Ｘが所属する基地局４に伝送される。この際、モビリティ管理装置２は、ゲートウェイ１から、端末５－Ｘへデータを伝送するために、どの基地局４を経由すれば良いかを判定し、判定結果に従った伝送ルートを管理すると共に、各データパケットの伝送ルートを決定する。

　ゲートウェイ１は、多数の基地局４および端末５を相手にデータ通信を行う必要がある。このため、ゲートウェイ１に無駄な動作、すなわち基地局４で破棄されるデータパケットの送出をさせないことが、無線通信システムとしてトラフィック収容量や端末収容数を向上させることになる。

　図４は、基地局で破棄されるパケットが占有する見込みの有線通信リソースを開放する動作を説明するための概念図である。

　図４において、基地局４－１では、データパケット６－１、６－２、６－３を全て処理すべき無線通信リソースに余裕はあるが、基地局４－２および４－３では、データパケット６－４～６－６、６－７～６－９を全て処理する余裕がなく、データパケット６－６、６－８、６－９に対する無線通信リソースを確保できない場合、基地局４－２は、バックホールネットワーク３から入力されたデータパケット６－６を破棄し、基地局４－３は、バックホールネットワーク３から入力されたデータパケット６－８、６－９を破棄することになる。

　この場合、データパケット６－６、６－８、６－９は、ゲートウェイ１とバックホールネットワーク３とを結ぶ有線ケーブルの有線通信リソースを無駄に占有することになる。

　そこで、ゲートウェイ１からバックホールネットワーク３に、データパケット６－１～６－９を含むデータパケット６を伝送するに先立って、レート制御装置１１のコントローラ（図示せず）は、ゲートウェイ１で設定されたデータレート（暫定データレート）でデータパケット６－１～６－９を含むデータパケット６を伝送する場合、ゲートウェイ１とバックホールネットワーク３とを結ぶ有線ケーブルの有線通信リソースを無駄に占有するデータパケットが存在するか否かを判定し、有線通信リソースを無駄に占有するデータパケットが存在すると判定した場合、例えば、データパケット６－１～６－９を含むデータパケット６の中に、有線通信リソースを無駄に占有するデータパケット６－６、６－８、６－９が存在すると判定した場合、新たなデータレートを正規データレートとして計算し、この計算結果をゲートウェイ１に指示する。

　この場合、レート制御装置１１のコントローラは、基地局４－２が、データパケット６－４～６－６に対する無線通信リソースを確保できると共に、基地局４－３が、データパケット６－７～６－９に対する無線通信リソースを確保できるデータレートを新たなデータレート（正規データレート）とする演算を実行する。新たなデータレートを求めるに際して、レート制御装置１１のコントローラは、無駄な有線通信リソースを開放するために、データパケット６－１～６－９を含むデータパケット６のデータレートを下げるための演算を実行する。例えば、データパケット６－４～６－６のタイムスロットの幅を狭くすると共に、データパケット６－７～６－９のタイムスロットの幅を狭くし、全体として、データパケット６－１～６－９を含むデータパケット６のタイムスロットの幅を狭くし、データパケット６－１～６－９を含むデータパケット６のデータレートを下げる。

　この際、レート制御装置１１のコントローラは、正規データレートを、各基地局４に属する端末毎に決定する場合、無線伝送能力が超過した基地局４に属する端末であって、この基地局４から割当てられる無線通信リソースが不足する端末５に対する正規データレートとして、暫定データレートよりも制御ターゲット値が低いデータレートを正規データレートとして決定する。

　この後、ゲートウェイ１は、新たなデータレート（正規データレート）に従って、データパケット６－１～６－９を含むデータパケット６をバックホールネットワーク３に伝送する。この場合、基地局４－１、４－２および４－３では、データパケット６－１～６－３、６－４～６－６および６－７～６－９に対する無線通信リソースを確保できる。このため、基地局４－１、４－２および４－３に属する端末５には、データパケット６－１～６－３、６－４～６－６および６－７～６－９を、無線周波数のアナログ信号に変換して得られた無線通信リソースが割当てられる。

　ゲートウェイ１がバックホールネットワーク３にデータパケット６を伝送する前に、暫定データレートでは有線通信リソースを占有することが予測される場合、暫定データレートよりもデータレートの値を下げた、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、決定された正規データレートに従ってゲートウェイ１からバックホールネットワーク３に有線用データを伝送することで、基地局４でデータパケットの一部が無駄に廃棄されるのを防止することができると共に、ゲートウェイ１で設定されるデータレート６に割当てられるタイムスロットの使用効率を高めることができる。

　図５は、本発明によるレート制御装置の実施例を示す構成図である。図５において、レート制御装置１１は、有線通信部１０１と、データレート決定部１０２と、複数のメモリ１０３、１０４、１０５、１０６を含むコントローラから構成され、有線通信部１０１がゲートウェイ１とバックホールネットワーク３に接続される。

　有線通信部１０１は、ゲートウェイ１およびバックホールネットワーク３と情報の授受を行うインターフェースとして構成され、ゲートウェイ１から受信した情報や基地局４からバックホールネットワーク３を介して受信した情報をメモリ１０３、１０４、１０５へ書き込み、メモリ１０６に格納された情報をゲートウェイ１に伝送する機能を有する。

　データレート決定部１０２は、レート制御装置１１全体を統括制御すると共に処理プログラムに従って処理を実行するプロセッサを有する。このプロセッサは、各メモリ１０３、１０４、１０５に格納されている情報を参照して、ゲートウェイ１から収集した制御ターゲットのデータレート（暫定データレート）では、基地局４でパケット破棄が発生するか否かを、後述する数式１に基づいて基地局４単位で端末５毎に診断し、診断結果をメモリ１０６に格納する。

　即ち、プロセッサは、各基地局４に属する端末５に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す情報がゲートウェイ１から入力され、各基地局４と当該基地局４に属する端末５との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す情報が各基地局４から入力された場合、入力された各情報を基にいずれかの基地局４で、当該基地局４の無線伝送能力を超過することが予測されるか否かを判定し、判定結果をメモリ１０６に格納する。

　パケット破棄が発生すると診断した場合、プロセッサは、新たなデータレートの制御ターゲット値を正規データレートとして端末５毎に決定し、決定したデータレートの制御ターゲット値をゲートウェイ１に指示する機能を有する。即ち、いずれかの基地局４で、この基地局４の無線伝送能力を超過することが予測されるか否かを判定し、この判定で肯定の判定結果を得た場合、各基地局４の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして端末５毎に決定し、決定した正規データレートをゲートウェイ１に指示する。

　メモリ１０３、１０４、１０５、１０６は、ゲートウェイ１および基地局４との間でやり取りする各種情報を格納する記憶デバイスとして構成される。

　図６Ａは、基地局と端末との関係を管理するためのテーブルの構成図である。図６Ａにおいて、テーブル２０００は、基地局４と端末５の関係を管理するためのテーブルとしてメモリ１０３に格納される。テーブル２０００は、基地局ＩＤフィールド２００１と、端末台数フィールド２００２と、端末ＩＤリストフィールド２００３から構成される。基地局ＩＤフィールド２００１には、基地局４を特定するための識別子の情報が格納され、端末台数フィールド２００２には、基地局４に接続されている端末５の台数を示す情報が格納され、端末ＩＤリストフィールド２００３には、基地局４に接続されている端末５のＩＤを示す情報が格納される。このテーブル２０００がメモリ１０３に格納されることにより、数式１で示したシグマ記号による端末の加算対象が明確となる。このテーブル２０００に記録された情報は、モビリティ管理装置２が、通常の無線通信システムのオペレーションとして管理しているため、レート制御装置１１のプロセッサは、起動トリガに併せて、モビリティ管理装置２に問い合わせることで、テーブル２０００に記録された情報を取得可能である。

　図６Ｂは、各端末のデータレートの制御ターゲット値を管理するためのテーブルの構成図である。図６Ｂにおいて、テーブル２０１０は、各端末５のデータレートの制御ターゲット値を管理するためのテーブルとしてメモリ１０４に格納される。テーブル２０１０は、端末ＩＤフィールド２０１１と、係数フィールド２０１２と、データレートの制御ターゲットフィールド２０１３から構成される。端末ＩＤフィールド２０１１には、各端末５を識別するための識別子を示す情報が格納される。係数フィールド２０１２には、制御ターゲットとなるデータレートの係数を示す情報が格納される。データレートの制御ターゲットフィールド２０１３には、各端末５の制御ターゲットとなるデータレートのオリジナルの値を示す情報が格納される。このテーブル２０１０に記録された情報をメモリ１０４に格納することにより、後述する、端末５毎の数式１のＴ（ｕ）の値が明確となる。

　図６Ｃは、各端末の周波数利用効率を管理するためのテーブルの構成図である。図６Ｃにおいて、テーブル２０２０は、各端末５の周波数利用効率を管理するためのテーブルとしてメモリ１０５に格納される。テーブル２０２０は、端末ＩＤフィールド２０２１と、周波数利用効率フィールド２０２２から構成される。端末ＩＤフィールド２０２１には、各端末５を識別するための識別子を示す情報が格納される。周波数利用効率フィールド２０２には、基地局４から収集した情報であって、基地局４と端末５間で達成可能と見込まれる周波数利用効率を示す情報が格納される。このテーブル２０２０に記録された情報をメモリ１０５に格納することにより、後述する、数式１で示したＥ（ｕ）の値が明確となる。

　図６Ｄは、各端末に適用されるデータレートに乗算される係数を管理するためのテーブルの構成図である。図６Ｄにおいて、テーブル２０３０は、各端末５に適用されるデータレートに乗算される係数を管理するためのテーブルとしてメモリ１０６に格納される。テーブル２０３０は、端末ＩＤフィールド２０３１と、係数フィールド２０３２から構成される。端末ＩＤフィールド２０３１には、各端末５を識別するための識別子を示す情報が格納される。ゲートウェイ１とレート制御装置１１は、オリジナルのデータレートの制御ターゲット値を共有できるということを前提で、係数フィールド２０３２には、各端末５に対して新しく適用されるデータレートの制御ターゲット値のうち、データレートに乗算される係数の情報が格納される。

　図７は、本発明に係る無線通信システムの動作を説明するためのシーケンス図である。図７において、レート制御装置１１のコントローラ（プロセッサ）は、起動トリガに従って処理を開始し、各端末５について、ゲートウェイ１が制御ターゲットとしているデータレートの情報を収集するために、ゲートウェイ１に対して、データレート要求を含む要求メッセージ１００１を発行する。さらに、コントローラは、基地局４が、基地局４に属する端末５に割当てる無線通信リソースについて、どの程度の周波数利用効率を達成できるかの情報を収集するために、基地局４に対して、必要な情報を出力してもらうための周波数効率要求を含む要求メッセージ１００３を発行する。なお、要求メッセージ１００１、１００３には、どの端末に関する情報収集を行いたいかを示す端末識別情報が含まれる。

　ゲートウェイ１は、要求メッセージ１００１を受信すると、要求メッセージ１００１に含まれる端末識別情報が示す端末に関して必要な情報（端末のデータレートの制御ターゲット値）を含む応答メッセージ１００２をデータレート応答としてレート制御装置１１に送信する。基地局４は、要求メッセージ１００３を受信すると、要求メッセージ１００３に含まれる端末識別情報が示す端末に関して必要な情報（端末の周波数利用効率）を含む応答メッセージ１００４を周波数効率応答としてレート制御装置１１に送信する。

　レート制御装置１１のコントローラは、応答メッセージ１００２および１００４を受信すると、応答メッセージ１００２および１００４に含まれる情報を基に、収集した制御ターゲットのデータレートでは基地局４でパケット破棄が発生するか否かを端末５毎に診断し、パケット破棄が発生すると診断した場合、新たなデータレートを端末５毎に決定するためのデータレート決定処理１０７を実行し、データレート決定処理１０７で決定したデータレートの情報を含む指示メッセージ１００５をゲートウェイ１に送信する。

　パケット破棄が発生するかどうかを診断する方法としては、例えば、以下の方法を採用することができる。ゲートウェイ１から収集する各端末５のデータレートの制御ターゲット値をＴ（ｕ）［ｂｉｔ／ｓ］とし、基地局４から収集する各端末５の周波数利用効率をＥ（ｕ）［ｂｉｔ／ｓ／Ｈｚ］とし、無線通信システムのシステム帯域幅をＢｓｙｓ［Ｈｚ］とすると、下記数式１を満たす場合、基地局４でのパケット破棄が発生する可能性があると見なせる。なお、Ｔ（ｕ）はＱｏＳパラメータの１つであり、ゲートウェイ１、またはゲートウェイ１に付随するＰＣＲＦに相当する機能ブロックが持つ情報である。また、Ｅ（ｕ）は基地局４が端末５に対して無線のデータレートを決定するため、ＣＱＩ（Ｃｈａｎｎｅｌ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）として集めている情報である。

　レート制御装置１１のコントローラは、ゲートウェイ１や基地局４が既に持っている情報を参照し、数式１を満たすか否かを判定することで、パケット破棄が発生するかどうかを診断することができる。ここで、ｕはある基地局４に所属する端末５各々のインデックスとする。

　この判定は、基地局４毎に実施することができる。もし上の式の条件を満たした場合、バッファオーバフローによるパケット破棄が基地局４で発生すると予測できるため、何らかの基準によりＴ（ｕ）を減らす必要がある。

　例えば、右辺が左辺に対しＴ倍（Ｔ＞１．０）の大きさの場合、Ｔ（ｕ）全てをＴまたはＴよりも大きい数で除算すれば、右辺が左辺と等しい、または右辺が左辺よりも小さくなるため、基地局４でのパケット破棄が発生しなくなる。もし、Ｔが１．０以下であれば、Ｔ（ｕ）は変更しない。

　レート制御装置１１のコントローラは、このようにして決定したＴ（ｕ）をゲートウェイ１に対して指示する。ゲートウェイ１は、レート制御装置１１のプロセッサから指示されたＴ（ｕ）を、新たなデータレート（正規データレート）の制御ターゲットとする。

　この際、レート制御装置１１のコントローラは、各基地局４に属する端末５に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す情報（第１の情報）をゲートウェイ１から入力し、各基地局４と当該基地局４に属する端末５との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す情報（第２の情報）を各基地局４から入力し、各入力した第１の情報と第２の情報の比が、無線通信システムが有する周波数帯域幅よりも大きいか否かを基地局毎に判定し、第１の情報と第２の情報の比が、周波数帯域幅よりも大きいと判定した場合、いずれかの基地局４で、無線伝送能力を超過することが予測されると診断することになる。

　さらに、レート制御装置１１のコントローラは、いずれかの基地局４で、無線伝送能力を超過することが予測されると診断した場合、無線伝送能力を超過した基地局４に属する端末５であって、当該基地局４から割当てられる無線通信リソースが不足する端末５に対する暫定データレートの制御ターゲット値よりも低い、制御ターゲット値を算出し、この算出値を、正規データレートに適用することになる。

　レート制御装置１１のコントローラが、ゲートウェイ１からデータレートの制御ターゲット値を取得したり、ゲートウェイ１に対して新たなデータレートの制御ターゲット値を通知したりする際には、データレートの値を直に指定しても良いが、例えば、輻輳状態の時にデータレートを一時的に落とし、輻輳状態が回復した時にデータレートを元に戻すことを考えると、オリジナルのデータレート（暫定データレート）のターゲット値と、それに対する係数を取り扱い、データレートを変更する場合は、係数のみに変更を加えると取り扱いやすい。より具体的には、応答メッセージ１００２に、オリジナルのデータレートのターゲット値と係数の双方を付加し、指示メッセージ１００５には、更新後の係数のみを付加する。

　なお、数式１は、ユーザデータ以外のオーバヘッドを一切考慮していないが、ユーザデータが載せられていない無線信号、例えば、基地局４が、基地局４に属する全ての端末５に対して無線レイヤの共通制御情報を送信する無線信号に対しても、ある量の無線通信リソースを割り当てる必要がある場合、その分のオーバヘッドを左辺からあらかじめ減じ、左辺をユーザデータに振り向けられるシステムの実効的な帯域幅とすることができる。

　図８Ａは、定期的に起動するレート制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図８Ａにおいて、レート制御装置１１のコントローラは、レート制御装置１１に内蔵されたタイマに初期設定された時間間隔、例えば、１分又は１０分間隔で起動トリガ（セルフタイマトリガ）が発行されると（ステップ１２０１）、起動トリガが発行さる毎に定期的に、基地局ループ処理を開始し（ステップ１２０２）、その後、データレート決定処理１０７を含むデータレート制御手順の処理を実行し（ステップ１２０３）、その後、基地局ループ処理を終了する（ステップ１２０４）。

　この際、レート制御装置１１のコントローラは、関係する全ての基地局４に関する処理を実行するため、ｆｏｒ文などのループで基地局４のインデックスを動かしながら、各基地局４に関するデータレート制御手順の処理（ステップ１２０３）を実行する。データレート制御手順の処理（ステップ１２０３）として、レート制御装置１１のコントローラは、データレート決定処理１０７を実行する。

　図８Ｂは、イベントによって起動するレート制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図８Ｂにおいて、基地局４は、例えば、ハンドオーバや無線接続確立、無線接続切断など、基地局４に所属する端末５の数が変動した場合や、一部の端末５の周波数利用効率が前回報告値に対して大幅に変わった場合には、イベントが発生したとしてイベントトリガを発行する（ステップ１２１１）。この際、基地局４は、起動トリガとなるメッセージ１２１２をレート制御装置１１に通知する。このメッセージ１２１２には、どの基地局４が起動トリガを発行したかを示す情報として、基地局ＩＤ相当の情報が付加されている。

　レート制御装置１１のコントローラは、基地局４から、起動トリガとなるメッセージ１２１２を受信した場合、起動を開始し、メッセージ１２１２に付加されていた情報を基に基地局インデックスを指定し（ステップ１２１３）、基地局インデックスで指定した基地局４に属する端末５に関するデータレート制御手順の処理を実行する（ステップ１２０３）。データレート制御手順の処理（ステップ１２０３）として、レート制御装置１１のコントローラは、データレート決定処理１０７を実行する。

　本実施例によれば、ゲートウェイ１から、基地局４に属する１又は複数の端末５に送信すべきデータのデータレート（暫定データレート）が、基地局４の無線伝送能力を超え、基地局４でバッファオーバフローが発生することが予測される場合には、各端末５に対するデータレートを下げ、暫定データレートよりも制御ターゲット値が低い正規データレートをゲートウェイ１に設定するようにしたため、基地局４でパケットが無駄に破棄されるのを防止することができると共に、ゲートウェイ１で設定されるデータレートに割当てられるタイムスロットの使用効率を高めることができる。

　本実施例は、基地局に接続される複数の端末を２つのグループに分け、一方のグループに属する端末を、品質保証を必要とする品質保証端末とし、他方のグループに属する端末を、品質保証を必要としない品質保証不要端末とし、ゲートウェイから、基地局に属する各端末に送信すべきデータのデータレートが、基地局の無線伝送能力を超えることが予測される場合、品質保証端末の有線通信リソースおよび無線通信リソースを保全した上で、品質保証不要端末に対する帯域制限を実施するものである。

　この際、基地局が持つ無線通信リソースも、品質保証端末に振り向ける無線通信リソースと、品質保証不要端末に振り向ける無線通信リソースとに分けることができる。この端末のグループ分けは、システムオペレーションのポリシーに依存する。例えば、ＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ　ｏｖｅｒ　ＩＰ）のアプリケーションを使用している端末を品質保証端末とし、それ以外の端末を品質保証が不要な品質保証不要端末と分類する方法や、課金の程度により品質保証端末と品質保証不要端末に分類する方法が考えられる。この分類は、ゲートウェイに付随するＰＣＲＦ（Ｐｏｌｉｃｙ　ａｎｄ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｒｕｌｅｓ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で管理することができる。

　なお、本実施例では端末レベルでの帯域制限について説明するが、端末が複数持つベアラレベルでの帯域制限についても、同様の考え方で実現可能である。

　図９は、本発明に係る無線通信システムの実施例２の動作を説明するための概念図である。なお、図９では、端末５を１台のみ描画しているが、端末５や基地局４が複数台存在することは、図１に示す実施例と同様である。

　図９において、ゲートウェイ１と基地局４の間に有線通信リソース３０００が存在し、基地局４と端末５との間に無線通信リソース３０１０が存在する。

　ここで、有線通信リソース３０００上、全リソースの２０％を品質保証パケット３００１が占有し、残りの８０％を品質不保証パケット３００２、３００３が占有し、しかも１台の基地局４向けのトラフィックで有線通信リソース３０００を全て使い切っていると仮定する。このとき、ゲートウェイ１から、基地局４に属する端末５に送信すべきデータのデータレートが、基地局４の無線伝送能力を超えることが予測される場合、これらの全パケット３００１、３００２、３００３を無線通信リソース３０１０上にマップしようとしても、基地局４が有する無線通信リソース３０１０の総量を超えることになる。この場合、実施例１では、基地局４に属する端末５の種別（品質保証端末または品質保証不要端末）によらず、データレートを下げていたが、本実施例では、少なくとも、品質保証不要端末に対するデータレートのみを下げることにしている。

　具体的には、基地局４で、ゲートウェイ１から伝送されたパケットのデータに対して、無線通信リソースを割り当てるに際して、品質保証パケット３００１のデータに必要な無線周波数幅として、無線周波数幅３０１１が必要であって、品質不保証パケット３００２のデータに必要な無線周波数幅として、無線周波数幅３０１２が必要であり、さらに品質不保証パケット３００３のデータに必要な無線周波数幅として、無線周波数幅３０１３が必要である場合、無線周波数幅３０１３の分だけ、無線周波数幅Ｙを超えることになる。

　そこで、品質不保証パケット３００２と品質不保証パケット３００３を構成するデータの合計が、有線伝送路上を伝送する品質不保証のデータであるが、有線通信リソース３０００のうち、無線周波数幅３０１３に対応する品質不保証パケット３００３を削除し、品質不保証パケット３００２のデータのみを品質不保証パケットのデータとして、品質不保証パケットのデータレートを下げ、有線伝送路帯域幅Ｘに、品質不保証パケット３００３が占有する領域に相当する空きを形成する。

　品質不保証パケットのデータに必要な無線周波数幅を無線周波数幅３０１２のみとし、基地局４で端末５に無線通信リソースを割り当てる場合、品質保証パケット３００１のデータに必要な無線周波数幅を無線周波数幅３０１１とし、品質保証パケット３００２のデータに必要な無線周波数幅を無線周波数幅３０１２とする。このように、品質不保証パケットのデータレートを下げることで、有線通信リソース３０００に、品質不保証パケット３００３の分だけ、空きを形成することができる。

　結果として、ゲートウェイ１から、基地局４に送信すべきデータのデータレート（暫定データレート）が、基地局４の無線伝送能力を超えることが予測される場合、暫定データレートのうち、少なくとも、品質不保証パケットのデータレートを下げたデータレートを新たなデータレート（正規データレート）にすることで、少なくとも品質保証端末の有線通信リソースおよび無線通信リソースを保全することができる。

　なお、通信リソース３０００のうち、無線周波数幅３０１３に対応する品質不保証パケット３００３を削除しただけでは、端末５に割当てる無線通信リソースが不足する場合には、品質不保証パケット３００２の一部又は全部を削除し、品質不保証パケットのデータレートを下げたデータレートを新たなデータレート（正規データレート）にすることで、少なくとも品質保証端末の有線通信リソースおよび無線通信リソースを保全することができる。通信リソース３０００のうち、品質不保証パケット３００２、３００３を削除しただけでは、端末５に割当てる無線通信リソースが不足する場合には、品質保証パケット３００１の一部を削除し、品質保証パケットのデータレートを下げたデータレートを新たなデータレート（正規データレート）にすることもできる。

　この際、レート制御装置１１のコントローラは、正規データレートを、各基地局４に属する端末毎に決定する場合、ゲートウェイ１で設定された暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、品質保証が不要な品質保証不要端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースを、品質保証が必要な品質保証端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースよりも先に開放することになる。また、レート制御装置１１のコントローラは、品質保証不要端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースを開放しても、各基地局４の無線伝送能力を満たさない場合、品質保証端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースの一部を開放することになる。

　図１０は、端末を品質保証端末と品質保証不要端末に分けて管理するためのテーブルの構成図である。

　図１０において、テーブル２０４０は、端末を品質保証端末と品質保証不要端末に分けて管理するためのテーブルとしてメモリ１０４に格納される。テーブル２０４０は、端末ＩＤフィールド２０４１と、品質保証フィールド２０４２と、係数フィールド２０４３と、データレートの制御ターゲットフィールド２０４４から構成される。端末ＩＤフィールド２０４１には、各端末５を識別するための識別子を示す情報が格納される。品質保証フィールド２０４２には、端末５が品質保証端末である場合には、Ｙｅｓの情報が格納され、端末５が品質保証不要端末である場合、Ｎｏの情報が格納される。係数フィールド２０４３には、制御ターゲットとなるデータレートの係数を示す情報が格納される。データレートの制御ターゲットフィールド２０４４には、各端末５の制御ターゲットとなるデータレートのオリジナルの値を示す情報が格納される。

　図１１は、本発明に係る無線通信システムの実施例２の動作を説明するためのシーケンス図である。本実施例における動作は、図７に示すシーケンス図の内容とほぼ同じであるため、以下、相違点を中心に説明する。

　相違点は、各端末５のデータレートを決定する処理１０７の中の動作と、レート制御装置１１からゲートウェイ１に対する端末属性要求メッセージ１００６と、その応答メッセージ１００７が追加された点である。

　レート制御装置１１のプロセッサは、応答メッセージ１００２および１００４を受信すると、ゲートウェイ１に対して端末属性要求メッセージ１００６を送信し、その後、ゲートウェイ１から、端末５の属性に関する情報を含む応答メッセージ１００７を受信すると、応答メッセージ１００２、１００４および１００７に含まれる情報を基に、収集した制御ターゲットのデータレートでは基地局４でパケット破棄が発生するか否かを基地局４毎に診断し、パケット破棄が発生すると診断した場合、新たなデータレートを基地局４毎に決定するためのデータレート決定処理１０７を実行し、データレート決定処理１０７で決定したデータレートの情報を含む指示メッセージ１００５をゲートウェイ１に送信する。

　ここでは、品質不保証パケットのデータに対するデータレート制限が必要かどうかの判定を、数式１と類似の考え方で行い、必要であれば、品質不保証パケットのデータを取り扱う端末に対する新たなデータレートの制御ターゲット値を決定する。

　以下、データレート制限が必要かどうかの判定基準について説明する。数式１の左辺から、品質保証データが使用する無線通信リソース量（図９の無線周波数幅３０１１に相当）を減算し、左辺を品質不保証データに割り当て可能な無線通信リソース量（図９の無線周波数幅３０１２に相当）とする。数式１の右辺は、品質不保証データのみ累算対象とする。すると、数式１は、数式２の形となる。

　ここで、数式２の判定は、基地局毎に実施する。もし、右辺が左辺に対してＴ倍（Ｔ＞１．０）の大きさの場合、グループＢに属する端末５のデータレートのターゲット制御値Ｔ（ｕ）をＴまたはＴよりも大きな値で除算する。グループＧに属する端末５のデータレートのターゲット制御値Ｔ（ｕ）は変更しない。

　なお、数式２の左辺がマイナスとなる場合、すなわち品質保証データに対しても十分な無線通信リソースが割り当てられない場合、実施例１および数式１の考え方でデータレート制限をする。

　数式２において、どの端末５が品質保証端末のグループで、どの端末５が品質保証不要端末のグループかを特定するため、レート制御装置１１からゲートウェイ１に対する端末属性要求メッセージ１００６を発行して問い合わせ、ゲートウェイ１から各端末５が品質保証端末のグループＧか、品質保証不要端末のグループＢかを特定できる情報をメッセージ１００７にて応答する。

　要求メッセージ１００１には、どの端末に関する情報収集を行いたいかを示す端末識別情報を含んでいる。要求メッセージ１００６も、必要な情報は要求メッセージ１００１と同じのため、要求メッセージ１００１を要求メッセージ１００６と兼用しても良い。

　ゲートウェイ１への問い合わせの結果は、図１０に示すテーブル２０４０に記録される。この場合、テーブル２０４０には、端末５毎に品質保証端末か品質保証不要端末であるか示すフラグ（ＹｅｓまたはＮｏ）が記録される。

　図１２は、データレート決定処理の具体的内容を説明するためのフローチャートである。この処理は、レート制御装置１１に対する起動トリガによって開始される（ステップ１１０１）。

　レート制御装置１１のプロセッサは、基地局４やゲートウェイ１から収集した情報を基に、数式２の左辺を計算する（ステップ１１０２）。この際、システム帯域幅Ｂｓｙｓは、固定値としてレート制御装置１１自身が起動時から保持しているものとする。

　次に、レート制御装置１１のプロセッサは、数式２の左辺の値がマイナスか否かを判定し（ステップ１１０３）、数式２の左辺の値がマイナスの場合、実施例１および数式１のルールに従って、データレートの制御ターゲットを決定し、全端末５のデータレートの制御ターゲット値を更新し（ステップ１１０４）、このルーチンでの処理を終了する。

　一方、ステップ１１０３で否定の判定結果を得た場合、即ち、数式２の左辺の値がマイナスでない場合、レート制御装置１１のプロセッサは、実施例２および数式２のルールに従って、データレートの制御ターゲットを決定し、品質保証不要端末５のデータレートの制御ターゲット値を更新し（ステップ１１０５）、このルーチンでの処理を終了する。

　ステップ１１０４又はステップ１１０５では、左辺の値に対して右辺がＴ倍（Ｔ＞１.０）の大きさの場合、右辺の計算に寄与している全ての端末５に関するデータレートの制御ターゲット値Ｔ（ｕ）をＴまたはＴよりも大きな数で除算する。上記Ｔが１．０以下の場合、Ｔ（ｕ）の変更は行わない。

　本実施例では、端末５を品質保証端末と品質保証不要端末に分けて管理するに際して、レート制御装置１１のコントローラは、各基地局４に属する端末５のうち、品質保証が必要な品質保証端末に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す情報（品質保証端末用第１の情報）と、品質保証が不要な品質保証不要端末に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す情報（品質保証不要端末用第２の情報）をゲートウェイ１から入力し、各基地局４と当該基地局４に属する端末５のうち、品質保証端末との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す品質保証端末用第２の情報と、各基地局４と当該基地局４に属する品質保証不要端末との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す品質保証不要端末用第２の情報を各基地局４から入力し、無線通信システムが有する周波数帯域幅から、入力した品質保証端末用第１の情報と、入力した品質保証端末用第２の情報との比を減算して得られた値が、入力した品質保証不要端末用第１の情報と、入力した品質保証不要端末用第２の情報との比よりも大きいか否かを基地局毎に判定し、この判定で肯定の判定結果を得た場合、いずれかの基地局４で、無線伝送能力を超過することが予測されると診断する。

　また、レート制御装置１１のコントローラは、いずれかの基地局４で、無線伝送能力を超過することが予測されると診断した場合、無線伝送能力を超過した基地局４に属する端末５であって、当該基地局４から割当てられる無線通信リソースが不足する端末５に対する暫定データレートの制御ターゲット値よりも低い、制御ターゲット値を算出し、この算出値を正規データレートに適用する。

　本実施例によれば、ゲートウェイ１から、基地局４に属する各端末５に送信すべきデータのデータレートが、基地局４の無線伝送能力を超えることが予測される場合、品質保証不要端末に対するデータのデータレートを下げるようにしたため、品質保証端末の有線通信リソースおよび無線通信リソースを保全することができると共に、品質保証不要端末に対するデータレートを構成するパケットが基地局４で無駄に破棄されるのを防止することができる。

　本実施例では、実施例１および実施例２で示した無線通信システム内のノードであり、レート制御装置１１の対向ノードに位置づけられる基地局について説明する。

　図１３は、無線通信システム内のノードとなる基地局の構成図である。図１３において、基地局４は、無線通信システム内のノードであって、レート制御装置１１の対向ノードに位置づけられる。基地局４は、無線通信部２０１と、バッファ２０２と、有線通信部２０３と、無線通信部２０４と、メッセージ処理部２０５から構成される。

　無線通信部２０１は、端末５側から受信したデータをバッファ２０２に書き込み、バッファ２０２からデータを読み出して端末５へ送信する。有線通信部２０３は、バックホールネットワーク３側から受信したデータやメッセージをバッファ２０２に書き込み、バッファ２０２からデータやメッセージを読み出してバックホールネットワーク３へ送信する。無線通信制御部２０４は、無線通信部２０１から端末５に向けて送信されるデータのうち、未送信のデータ量（データキューの残量）を端末５毎に把握し、かつ端末５から無線通信部２０１を通じて報告されるＣＱＩの値により、端末５毎の周波数利用効率を把握し、これらの情報を基に端末５に対する無線通信リソースの配分を行ったり、ハンドオーバなど端末５の呼接続状態を管理したりする。メッセージ処理部２０５は、レート制御装置１１から、バックホールネットワーク３を介して伝送される情報要求メッセージに対する応答処理や、レート制御装置１１に対するトリガメッセージの発行処理を実行する。

　この際、有線通信部２０３と無線通信部２０１は、それぞれのプロトコルに従って信号を処理するプロセッサや、信号を装置のエンドポイントで送受信するネットワークインターフェースやアンテナなどのデバイスを備えている。

　バッファ２０２はメモリで構成され、無線通信制御部２０４は、データを処理するプロセッサと、現状の制御状態を一時記憶するメモリから構成される。この一時記憶のメモリには、端末５毎の周波数利用効率や、基地局４への接続端末数の情報が記録される。この一時記憶のメモリ内容は、メッセージ処理部２０５から参照可能である。

　メッセージ処理部２０５は、主にプロセッサで構成され、このプロセッサには、大きく分けて２つの機能がある。１つ目は、レート制御装置１１から、周波数利用効率に関する問い合わせメッセージ１００３を受信した場合、無線通信制御部２０４の一時記憶のメモリから各端末５の周波数利用効率を取得し、取得した各端末５の周波数利用効率の情報を含む応答メッセージ１００４をレート制御装置１１に送信する役割である。

　２つ目は、基地局４に接続している端末数や、各端末５の周波数利用効率の変化を監視し、前回レート制御装置１１へ報告した時点からの変化量であって、基地局４に接続している端末数または各端末５の周波数利用効率が各閾値を超えた場合に、イベントトリガを発行するために、レート制御装置１１に対して、基地局４自身のＩＤを含むトリガメッセージ１２１２を発行する。これを実現するために、前回イベントトリガを発行した時点の接続端末数や各端末５の周波数利用効率の情報を一時記憶するメモリをメッセージ処理部２０５に具備することもできる。この場合、プロセッサは、メッセージ処理２０５のメモリの記憶内容と、無線通信制御部２０４のメモリの記憶内容とを定期的、例えば１秒毎に比較し、両者の変化量がそれぞれ閾値を超えたか否かを判定する。端末数と周波数利用効率の閾値は、それぞれ基地局４の起動時に初期設定しておくことができる。また、周波数利用効率の変動量に関する閾値は、全端末共通に適用することができる。

　本実施例によれば、レート制御装置１１から周波数利用効率に関する問い合わせメッセージを受信した場合、各端末５の周波数利用効率の情報を含む応答メッセージ１００４をレート制御装置１１に送信することができると共に、基地局４に接続している端末数または各端末５の周波数利用効率の変化量が、各閾値を超えた場合、レート制御装置１１を起動するためのトリガメッセージ１２１２をレート制御装置１１に送信することができる。

　本実施例では、実施例１および実施例２で示した無線通信システム内のノードであり、レート制御装置１１の対向ノードに位置づけられるゲートウェイについて説明する。なお、本実施例では、レート制御装置１１とゲートウェイ１を別ノードとしているが、レート制御装置１１がゲートウェイ１の機能の一部となっても良い。

　図１４は、無線通信システム内のノードとなるゲートウェイの構成図である。図１４において、本発明によるゲートウェイ１の最も望ましい実施例を示す図である。ゲートウェイ１は、有線通信部３０１、３０２と、帯域調整部３０３と、ポリシー管理テーブル３０４と、メッセージ処理部３０５から構成され、有線通信部３０１がシステム外パケットデータネットワークに接続され、有線通信部３０２がレート制御装置１１とバックホールネットワーク３に接続される。

　有線通信部３０１は、システム外パケットデータネットワークおよび帯域調整部３０３と情報の授受を行うインターフェースであって、図１３に示す有線通信部２０３と同一の機能を備えている。有線通信部３０２は、レート制御装置１１およびバックホールネットワーク３と情報の授受を行うと共に、帯域調整部３０３、ポリシー管理テーブル３０４およびメッセージ処理部３０５と情報の授受を行うインターフェースであって、図１３に示す有線通信部２０３と同一の機能を備えている。

　帯域調整部３０１は、バックホールネットワーク３側から有線通信部３０２を介して流れてくるデータに対してはスルー、つまり一切の処理は行わず、システム外パケットデータネットワークから、有線通信部３０１を介して流入するデータや、有線通信部３０１を介してバックホールネットワーク３へ流出させるデータに対して、ポリシーに従った帯域調整（例えば、データパケットを構成するタイムスロットの幅を調整する制御）を実施する。典型的には、帯域調整部３０１は、データを処理するプロセッサと、データを格納するバッファを有し、プロセッサは、ポリッシング（Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）やシェーピング（Ｓｈａｐｉｎｇ）を実施する。この際、プロセッサは、帯域調整のために、流入するデータパケットがどの端末宛のパケットかを解析する機能と、パケットの宛先となる端末に適用されるポリシーをポリシー管理テーブル３０４から取得する機能と、ポリシー管理テーブル３０４から取得したポリシーに応じた帯域調整を実施する機能を有するコントローラを構成する。

　ポリシー管理テーブル３０２はメモリで構成される。このポリシー管理テーブル３０２には、例えば、端末ＩＤと、データレートの制御ターゲット値と、品質保証を実施するかどうかのフラグを、少なくとも含む情報が格納される。この際、このポリシー管理テーブル３０２には、端末５がネットワークに接続されたときに、各情報のデフォルト値が記録され、その後、メッセージ処理部３０５からの指示によって、ポリシー管理テーブル３０２に記録された情報が更新される。

　メッセージ処理部３０３は、メッセージを処理するプロセッサを有する。このプロセッサには、２つの役割がある。１つ目は、レート制御装置１１が出力したメッセージ１００１やメッセージ１００６に対し、ポリシー管理テーブル３０４の中身を参照して、応答メッセージ１００２や応答メッセージ１００７を送信することである。２つ目は、レート制御装置１１が出力したメッセージ１００５に従って、ポリシー管理テーブル３０５の中身、例えば、データレートの制御ターゲット値を書き換えることである。

　本実施例によれば、レート制御装置１１から暫定データレートに代わる正規データレートが指示された場合、正規データレートに従って有線用データを各基地局４に伝送することで、基地局４でパケットの破棄が発生するデータレートを伝送するのを防止することができる共に、正規データレートに従ってタイムスロットを生成することで、タイムスロットの使用効率を高めることができる。

　本実施例は、レート制御装置がゲートウェイと連携しているものの、基地局との連携が不十分な場合の実施例であって、レート制御装置１１と基地局４の装置を別のメーカが製造し、両者のインターフェースの整合が取れない場合に相当する。例えば、端末５毎の周波数利用効率の情報を、レート制御装置１１が基地局４から取得できない状況に相当する。

　図１５は、本発明の実施例５を示す無線通信システムの構成図である。図１５において、無線通信システムは、ＳＯＮ（Ｓｅｌｆ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）サーバ２１を追加した他は、図１に示す無線通信システムと同一の構成である。

　ＳＯＮサーバ２１は、無線通信システムの最適化のため、基地局４を介して端末５に関する情報を収集する。その中には、カバレッジや無線キャパシティの最適化（ＣＣＯ：Ｃｏｖｅｒａｇｅ　ａｎｄ　Ｃａｐａｃｉｔｙ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）のために、端末毎の受信電界強度を示す情報、例えばＲＳＲＰ（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｐｏｗｅｒ）を含んでいる。

　ここで、バックホールネットワーク３を流れる受信電界強度を示す情報を、レート制御装置１１でも観測できるようにするため、基地局４からＳＯＮサーバ２１に流れる情報について、同一の情報がレート制御装置１１にも流れるよう、バックホールネットワーク３ではスイッチのポートミラーリングを行う。

　図１６は、実施例５の無線通信システムで用いるレート制御装置の構成図である。本実施例は、基地局４から周波数利用効率の情報をダイレクトに取得できないことを考慮し、レート制御装置１１が、基地局４からＳＯＮサーバ２１に向けて送信される端末５毎の受信電界強度情報を読み取り、読み取った受信電界強度を変換テーブルを用いて周波数利用効率に変換するものである。

　図１６において、レート制御装置１１は、有線通信部１０１と、データレート決定部１０２と、複数のメモリ１０３、１０４、１０５、１０６、１１２と、周波数効率推定部１１１から構成され、有線通信部１０１がゲートウェイ１とバックホールネットワーク３に接続される。なお、有線通信部１０１と、データレート決定部１０２および各メモリ１０３、１０４、１０５、１０６は、図５に示すものと同一の構成である。

　バックホールネットワーク３上で、ＳＯＮサーバ２１へ流れる情報をレート制御装置１１にも流れるよう、ポートミラーリングの処置が施されることを前提すると、端末５の受信電界強度情報を含んだデータパケットは、バックホールネットワーク３を介して有線通信部１０１で受信される。

　周波数効率推定部１１１は、有線通信部１０１で受信したデータパケットを、受信の都度解析し、データパケットの中に受信電界強度情報が含まれているかどうかを検査し、含まれている場合は、データパケットから受信電界強度情報と端末のＩＤを取得する。この際、メモリ１１２には、受信電界強度情報を周波数利用効率情報に変換するテーブルを初期設定しておき、周波数効率推定部１１１は、データパケットから受信電界強度情報を取得する毎にメモリ１１２のテーブルを参照して、受信電界強度情報を周波数利用効率情報に変換し、変換された周波数利用効率情報を、メモリ１０５のテーブル２０２０（図６Ｃに示すテーブル２０２０）に書き込む。

　本実施例は、ＳＯＮサーバ２１へ報告される情報を参照することを前提としているため、ＳＯＮサーバ２１に報告を上げない端末５については、周波数利用効率情報の取得が困難となる。このような場合、同一基地局４に所属する端末５の周波数利用効率情報で代用するか、さらには同一基地局４に所属する端末５の周波数利用効率情報が一切ない場合、周波数利用効率のデフォルト値をレート制御装置１１内で初期値として持っておき、これで代用する。

　図１７は、受信電界強度を周波数利用効率に変換する変換テーブルの構成図である。図１７において、変換テーブル４０００は、受信電界強度を周波数利用効率に変換する変換テーブルとしてメモリ１１２に格納される。変換テーブル４０００は、受信電界強度フィールド４００１と、周波数利用効率フィールド４００２から構成される。受信電界強度フィールド４００１には、端末５における受信電界強度の情報が格納される。周波数利用効率フィールド４００２には、受信電界強度を周波数利用効率に変換した際の周波数利用効率の情報が格納される。この変換テーブル４０００は、受信電界強度をインデックスとして、周波数利用効率を取得するテーブルとして利用することができる。なお、受信電界強度の粒度を考慮し、取り得る値全てについて周波数利用効率を定義するか、周波数利用効率を定義する受信電界強度の値を間引きして、必要に応じて補間を行っても良い。

　本実施例では、レート制御装置１１と基地局４との間で周波数利用効率に関する情報のやり取りを行わなくても、レート制御装置１１は、基地局４からＳＯＮサーバ２１に向けて送信される端末５毎の受信電界強度情報を読み取り、読み取った受信電界強度情報を、変換テーブルを用いて周波数利用効率に変換することで、端末５毎の周波数利用効率の情報を得ることができる。結果として、実施例１から実施例４と比較して、バックホールネットワーク３で流れるレート制御装置１１と基地局４との間で受け渡される制御メッセージの量を減らすことができる。

　本実施例において、レート制御装置１１のコントローラは、ＳＯＮサーバ２１から伝送された各端末５の受信電界強度の情報を変換テーブル４０００で各端末５の周波数利用効率の情報に変換し、変換された各端末５の周波数利用効率の情報と、ゲートウェイ１から入力された情報であって、各基地局４に属する端末５に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す情報とを基にいずれかの基地局４で、この基地局４の無線伝送能力を超過することが予測されるか否かを判定し、この判定で肯定の判定結果を得た場合、各基地局４の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、決定した正規データレートをゲートウェイ１に指示する。

　本実施例によれば、端末５毎の受信電界強度の情報を、ＳＯＮサーバ２１からレート制御装置１１に伝送し、レート制御装置１１で、端末５毎の受信電界強度の情報を変換テーブル４０００で端末５毎の周波数利用効率の情報に変換するようにしたので、レート制御装置１１と基地局４との間のインターフェースの整合が取れない場合でも、レート制御装置１１は、端末５毎の周波数利用効率の情報を得ることができると共に、端末５毎の周波数利用効率の情報を基に正規データレートを決定することができる。

　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

　また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid　State　Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated　Circuit）カード、ＳＤ（Secure　Digital）メモリカード、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）等の記録媒体に記録して置くことができる。

１　ゲートウェイ、２　モビリティ管理装置、３　バックホールネットワーク、４　基地局、５　端末、６　データパケット、７　データパケット、１１　レート制御装置、１０１　有線通信部、１０２　データレート決定部、１０３～１０６　メモリ、１０７　データ決定処理、１１１　周波数効率推定部、１１２　メモリ、２０１　無線通信部、２０２　バッファ、２０３　有線通信部、２０４　無線通信制御部、２０５　メッセージ処理部、３０１　有線通信部、３０２　有線通信部、３０３　帯域調整部、３０４　ポリシー管理テーブル、３０５　メッセージ処理部。

Claims

　有線用データの伝送元となるゲートウェイに有線伝送路を介して接続され、複数の端末と無線伝送路を介して接続される複数の基地局に前記有線伝送路を介して接続されるレート制御装置であって、
　前記ゲートウェイおよび前記各基地局と情報の授受を行うと共に、前記ゲートウェイを前記有線用データを含むデータレートの伝送元として管理し、前記各基地局を前記データレートの伝送先として管理するコントローラを有し、
　前記コントローラは、
　前記ゲートウェイで、前記各基地局に属する端末にデータを伝送するために設定された暫定データレートが前記各基地局に入力されることを想定した場合、前記いずれかの基地局で、当該基地局に属する端末に割当てる無線通信リソースを確保できず、無線伝送能力を超過することが予測されることを条件に、前記設定された暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、前記いずれかの基地局で超過した無線伝送能力の超過分に相当する有線リソースを開放し、前記各基地局の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、前記決定した正規データレートを前記ゲートウェイに指示することを特徴とするレート制御装置。
　請求項１に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記正規データレートを、前記各基地局に属する端末毎に決定する場合、前記無線伝送能力が超過した基地局に属する端末であって、当該基地局から割当てられる無線通信リソースが不足する端末に対する正規データレートとして、前記暫定データレートよりも制御ターゲット値が低いデータレートを正規データレートとして決定することを特徴とするレート制御装置。
　請求項１に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記正規データレートを、前記各基地局に属する端末毎に決定する場合、前記設定された暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、品質保証が不要な品質保証不要端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースを、品質保証が必要な品質保証端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースよりも先に開放することを特徴とするレート制御装置。
　請求項３に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記品質保証不要端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースを開放しても、前記各基地局の無線伝送能力を満たさない場合、前記品質保証端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースの一部を開放することを特徴とするレート制御装置。
　請求項１に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記各基地局に属する端末に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す第１の情報を前記ゲートウェイから入力し、前記各基地局と当該基地局に属する端末との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す第２の情報を前記各基地局から入力し、前記各入力した第１の情報と第２の情報の比が、無線通信システムが有する周波数帯域幅よりも大きいか否かを前記基地局毎に判定し、前記第１の情報と第２の情報の比が、前記無線通信システムが有する周波数帯域幅よりも大きいと判定した場合、前記いずれかの基地局で、前記無線伝送能力を超過することが予測されると診断することを特徴とするレート制御装置。
　請求項５に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記いずれかの基地局で、前記無線伝送能力を超過することが予測されると診断した場合、前記無線伝送能力を超過した基地局に属する端末であって、当該基地局から割当てられる無線通信リソースが不足する端末に対する前記暫定データレートの制御ターゲット値よりも低い制御ターゲット値を算出し、当該算出値を前記正規データレートに適用することを特徴とするレート制御装置。
　請求項１に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記各基地局に属する端末のうち、品質保証が必要な品質保証端末に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す品質保証端末用第１の情報と、品質保証が不要な品質保証不要端末に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す品質保証不要端末用第１の情報を前記ゲートウェイから入力し、前記各基地局と当該基地局に属する端末のうち、前記品質保証端末との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す品質保証端末用第２の情報と、前記各基地局と当該基地局に属する前記品質保証不要端末との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す品質保証不要端末用第２の情報を前記各基地局から入力し、前記無線通信システムが有する周波数帯域幅から、前記入力した品質保証端末用第１の情報と前記入力した品質保証端末用第２の情報との比を減算して得られた値が、前記入力した品質保証不要端末用第１の情報と前記入力した品質保証不要端末用第２の情報との比よりも大きいか否かを前記基地局毎に判定し、前記判定で肯定の判定結果を得た場合、前記いずれかの基地局で、前記無線伝送能力を超過することが予測されると診断することを特徴とするレート制御装置。
　請求項７に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記いずれかの基地局で、前記無線伝送能力を超過することが予測されると診断した場合、前記無線伝送能力を超過した基地局に属する端末であって、当該基地局から割当てられる無線通信リソースが不足する端末に対する前記暫定データレートの制御ターゲット値よりも低い制御ターゲット値を算出し、当該算出値を前記正規データレートに適用することを特徴とするレート制御装置。
　請求項１に記載のレート制御装置において、
　前記コントローラは、
　前記ゲートウェイと前記各基地局と情報の授受を行う有線通信部と、前記ゲートウェイと前記各基地局から得られた情報を格納するメモリと、前記メモリに格納された情報を基に前記ゲートウェイで用いるデータレートを決定するデータレート決定部とを有し、
　前記データレート決定部は、
　前記各基地局に属する端末に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す情報が前記ゲートウェイから入力され、前記各基地局と当該基地局に属する端末との間の無線伝送路で無線伝送可能な周波数利用効率を示す情報が前記各基地局から入力された場合、前記入力された各情報を基に前記いずれかの基地局で、当該基地局の無線伝送能力を超過することが予測されるか否かを判定し、当該判定で肯定の判定結果を得た場合、前記各基地局の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、前記決定した正規データレートを前記ゲートウェイに指示することを特徴とするレート制御装置。
　有線用データの伝送元となるゲートウェイと有線伝送路を介して接続されると共に、複数の端末と無線伝送路を介して接続される基地局であって、
　前記ゲートウェイで用いるデータレートを制御するレート制御装置と前記有線伝送路を介して情報の授受を行う有線通信部と、
　前記各端末と前記無線伝送路を介して情報の授受を行う無線通信部と、
　前記各端末から前記無線通信部を介して入力された前記各端末の周波数利用効率の情報を管理すると共に、前記無線通信部と通信可能な端末数を管理し、前記レート制御装置から前記有線通信部を介して入力されたデータレートの情報を基に前記各端末に対して無線通信リソースを割当てる無線通信制御部と、
　前記有線通信部を介して前記レート制御装置に対するメッセージを発行するメッセージ処理部と、を有し、
　前記メッセージ処理部は、
　前記レート制御装置から周波数利用効率に関する問い合わせメッセージを受信した場合、前記無線通信制御部から得られる情報であって、前記各端末の周波数利用効率の情報を含む応答メッセージを前記レート制御装置に送信することを特徴とする基地局。
　有線用データの伝送元となるゲートウェイと、前記ゲートウェイと有線伝送路を介して接続されると共に、複数の端末と無線伝送路を介して接続される複数の基地局と、前記ゲートウェイで用いるデータレートを制御するレート制御装置とを有する無線通信システムであって、
　前記レート制御装置は、
　前記ゲートウェイと前記各基地局と情報の授受を行うと共に、前記ゲートウェイを前記データレートの伝送元とし、前記各基地局を前記データレートの伝送先として管理するコントローラを有し、
　前記コントローラは、
　前記ゲートウェイで、前記各基地局に属する端末にデータを伝送するために設定された暫定データレートが前記各基地局に入力されることを想定した場合、前記いずれかの基地局で、当該基地局に属する端末に割当てる無線通信リソースを確保できず、無線伝送能力を超過することが予測されることを条件に、前記設定された暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、前記いずれかの基地局で超過した無線伝送能力の超過分に相当する有線リソースを開放し、前記各基地局の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、前記決定した正規データレートを前記ゲートウェイに指示し、
　前記ゲートウェイは、
　前記レート制御装置から前記正規データレートを指示された場合、前記指示された正規データレートで前記有線用データを前記各基地局に伝送することを特徴とする無線通信システム。
　請求項１１に記載の無線通信システムにおいて、
　前記コントローラは、
　前記正規データレートを、前記各基地局に属する端末毎に決定する場合、前記無線伝送能力が超過した基地局に属する端末であって、当該基地局から割当てられる無線通信リソースが不足する端末に対する正規データレートとして、前記暫定データレートよりも制御ターゲット値が低いデータレートを正規データレートとして決定することを特徴とする無線通信システム。
　請求項１１に記載の無線通信システムにおいて、
　前記コントローラは、
　前記正規データレートを、前記各基地局に属する端末毎に決定する場合、前記設定された暫定データレートに割当てられている有線リソースのうち、品質保証が不要な品質保証不要端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースを、品質保証が必要な品質保証端末を最終伝送先とする暫定データレートに割当てられた有線通信リソースよりも先に開放することを特徴とする無線通信システム。
　請求項１１に記載の無線通信システムにおいて、
　前記各端末から前記各端末の受信電界強度の情報を収集し、前記収集した各端末の受信電界強度の情報を前記レート制御装置に伝送するサーバを有し、
　前記コントローラは、
　前記サーバから伝送された各端末の受信電界強度の情報を変換テーブルで前記各端末の周波数利用効率の情報に変換し、前記変換された各端末の周波数利用効率の情報と、前記ゲートウェイから入力された情報であって、前記各基地局に属する端末に対する暫定データレートの制御ターゲット値を示す情報とを基に前記いずれかの基地局で、当該基地局の無線伝送能力を超過することが予測されるか否かを判定し、当該判定で肯定の判定結果を得た場合、前記各基地局の無線伝送能力を満たす、新たなデータレートを正規データレートとして決定し、前記決定した正規データレートを前記ゲートウェイに指示することを特徴とする無線通信システム。