(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを有する無線帯域制御方法であって、
前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合に、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行することを特徴とする無線帯域制御方法。
【請求項２】
無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを有する無線帯域制御方法であって、
（ａ）初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された後に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させ、
（ｂ）前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した後に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出し、前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合に、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させる
ことを特徴とする無線帯域制御方法。
【請求項３】
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の内容が「帯域不要」を示す回数を前記無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載された無線帯域制御方法。
【請求項４】
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に前記無線端末局から前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させることを特徴とする請求項１または２の何れかに記載された無線帯域制御方法。
【請求項５】
無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを実行する無線帯域制御装置であって、
前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合は、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行する手段を備えたことを特徴とする無線帯域制御装置。
【請求項６】
無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを実行する無線帯域制御装置であって、
初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された場合に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させる第１の方式移行手段と、前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した場合に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出して前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなったときに、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させる第２の方式移行手段と、
を備えたことを特徴とする無線帯域制御装置。
【請求項７】
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の内容が「帯域不要」を示す回数を前記無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させることを特徴とする請求項５または６の何れかに記載の無線帯域制御装置。
【請求項８】
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に前記無線端末局から前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させることを特徴とする請求項５または６の何れかに記載の無線帯域制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線回線を介して接続された無線基地局と複数の無線端末局との間の通信に使用される無線帯域を、無線基地局において集中管理し制御するための無線帯域制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の無線端末局と無線回線を介して通信する無線基地局において、無線帯域を集中的に管理し制御する無線帯域制御が行われている。例えば、無線端末局側がデータを送信しようとする場合、まず無線端末局から無線基地局に向けて、送信するデータ量に応じた無線帯域数（スロット数）の割当を要求するための無線帯域割当要求が発せられ、この要求に応じて無線基地局側がこの無線端末局に対する無線帯域を割り当てる。そして、この無線帯域を使用して無線基地局と無線端末局との間の通信が行われる。このように、無線基地局において各無線端末が使用する無線帯域は、集中的に管理制御されている。
【０００３】
ところで、無線端末局の無線帯域割当要求を行うための代表的な動的無線帯域制御方法として、以下に説明するランダムアクセス方式とポーリング方式とが知られている。
（１）ランダムアクセス方式
ランダムアクセス方式は、無線端末局において送信データが発生じた場合に、ランダムアクセス用のチャネルを用いて無線帯域割当要求を無線端末局から無線基地局に送信する方式であり、無線基地局がその要求を受信すると、データ送信用の無線帯域が要求元の無線端末局に対して割り当てられる。
【０００４】
このランダムアクセス方式によれば、無線端末から送信するデータのバースト性が高い場合、すなわち、無線端末局は頻繁にデータを送信するわけではないが、送信するときは大きなデータを送信する場合、無線帯域割当要求を送信する制御回線を複数の無線端末局の間で共用することが可能となる。このため、無線回線を効率的に使用することができ、データ送信における伝送遅延を小さく抑えることができる。
【０００５】
（２）ポーリング方式
ポーリング方式は、無線基地局において各無線端末局に対し順番に無線帯域割当要求を送信するための制御用スロットを割り当て、その制御用スロットを使用して無線端末局が無線帯域割当要求を無線基地局に送信する方式である。無線基地局がその要求を受信すると、データ送信用の無線帯域が要求元の無線端末局に対して割り当てられる。
【０００６】
このポーリング方式によれば、無線端末局は、ある周期で無線帯域割当要求を無線基地局に送信することができるため、送信データのバースト性が低い場合でも、ランダムアクセス方式のように各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突することがなく、したがってデータ送信における伝送遅延が増加することはない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のランダムアクセス方式によれば、無線端末局から送信されるデータのバースト性が低い場合、すなわち、送信されるデータの規模は小さいが頻繁に送信する場合、各無線端末局から制御回線上に送信される無線帯域割当要求が衝突する確率が高くなる。このため、無線帯域割当要求が無線基地局に届くまでに時間がかかり、データ送信における伝送遅延が大きくなるという問題がある。
【０００８】
また、上述のポーリング方式によれば、送信要求のない無線端末局に対しても無線帯域割当要求を行うための制御用スロットが割り当てられるため、バースト性が高い場合は、システム全体のスループットが低下し、データ送信における伝送遅延が増加するという問題点がある。この伝送遅延は、収容無線端末局の数の増加に伴って増える。
【０００９】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、送信データのトラヒックによらず、無線回線の無線帯域割当要求を行うための制御に必要となる帯域及び遅延時間を低減することができ、データ送信における伝送遅延を低減することができる無線帯域制御方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この発明は以下の構成を有する。
すなわち、この発明にかかる無線帯域制御方法は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを有する無線帯域制御方法であって、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合に、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行することを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合、無線帯域割当要求を行う手順がランダムアクセス方式により実行され、その他の場合はポーリング方式により無線帯域割当要求を行う手順が実行される。換言すれば、無線端末局と無線基地局との間の無線回線のトラヒックに応じて、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式またはランダムアクセス方式の何れかが選択されて無線帯域割当要求を行う手順が実行される。
【００１２】
ここで、一般にデータの送信間隔が長い場合（例えばバースト性が高い場合）、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が低くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が低くなる。そこでこの場合、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を随時行うことにより、空き状態にある無線回線を効率的に使用することができ、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
【００１３】
また、その他の場合、例えばデータの送信間隔が短い場合（例えばバースト性が低い場合）、無線帯域割当要求を行う手順がポーリング方式により実行される。ここで、一般にデータの送信間隔が短くなると、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が高くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が高くなる。そこでこの場合、ポーリング方式により無線帯域割当要求を分散させて周期的に行うことにより、各無線端末局の無線帯域割当要求の衝突を回避する。これにより、混雑状態にある無線回線を効率的に使用することができ、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
したがって、この発明によれば、送信データのトラヒックによらず、無線回線の無線帯域割当要求を行うための制御に必要となる帯域及び遅延時間を低減することが可能となり、データ送信における伝送遅延を低減することが可能となる。
【００１４】
また、この発明にかかる無線帯域制御方法は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを有する無線帯域制御方法であって、（ａ）初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された後に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させ、（ｂ）前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した後に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出し、前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合に、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させることを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば、各無線端末局に対して初期状態においてランダムアクセス方式が設定されて無線帯域割当要求が行われる。一旦ランダムアクセス方式で無線帯域割当要求が行われると、この後、無線帯域割当要求方式がポーリング方式に移行する。この後、ポーリング方式で無線帯域割当要求が処理されるが、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が長くなった場合、すなわちデータの送信頻度が小さくなった場合には無線帯域割当要求方式がポーリング方式からランダムアクセス方式に移行し、初期状態に戻る。
【００１６】
ここで、一般にデータの送信間隔が長い場合、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が低くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が低くなる。そこで、この場合、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を随時行うことにより、空き状態にある無線回線を効率的に使用することが可能となり、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
【００１７】
一方、前記送信間隔が予め設定された基準に満たない場合、すなわちデータの送信間隔が比較的短い場合、無線帯域割当要求を行う手順がポーリング方式により実行される。ここで、一般にデータの送信間隔が短くなると、無線端末局から送信される無線帯域割当要求の頻度が高くなり、各無線端末局の無線帯域割当要求が衝突する確率が高くなる。そこで、この場合、ポーリング方式により無線帯域割当要求を分散させて周期的に行うことにより、各無線端末局の無線帯域割当要求の衝突を回避する。これにより、混雑状態にある無線回線を効率的に使用することが可能となり、データ送信における伝送遅延を抑えることができる。
【００１８】
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の内容が「帯域不要」を示す回数を前記無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
【００１９】
これによれば、ポーリング方式により周期的に行われる無線帯域割当要求において、要求の内容として「帯域不要」を受信した回数を計数する。この要求の内容は、データを送信するための例えばスロットの要求数を表すもので、この要求の内容として「帯域不要」を受信した回数を計数することにより、送信データのない周期数が検出され、データの送信間隔が検出される。そして、このデータの送信間隔からトラヒックの状態が把握され、上述のように、トラヒックに応じた無線帯域割当要求方式が選択されて無線帯域割当要求などの各手順が実行される。
【００２０】
また、前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に前記無線端末局から前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
【００２１】
これによれば、ポーリング方式により周期的に行われる無線帯域割当要求において、無線端末局側の送信バッファが空である時間を計測する。この時間は、例えば送信データが存在しない時間を表すもので、この時間を計測することにより、送信データのない期間が検出され、データの送信間隔が検出される。そして、このデータの送信間隔からトラヒックの状態が把握され、上述のように、トラヒックに応じた無線帯域割当要求方式が選択されて無線帯域割当要求などの各手順が実行される。
【００２２】
次に、この発明にかかる無線帯域制御装置は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを実行する無線帯域制御装置（例えば後述する無線端末局ＭＴおよび無線基地局ＡＰからなるシステムに相当する構成要素）であって、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合は、前記無線端末局においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行し、その他の場合は前記無線端末局においてポーリング方式により前記無線帯域割当要求を行う手順を実行する手段を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、この発明にかかる無線帯域制御装置は、無線回線を介して無線基地局と通信する複数の無線端末局に対し無線帯域を割り当てるための手順として、前記無線端末局から前記無線基地局に対し無線帯域割当要求を行う手順と、前記無線基地局において前記無線帯域割当要求に応じて帯域割当を行う手順とを実行する無線帯域制御装置（例えば後述する無線端末局ＭＴおよび無線基地局ＡＰからなるシステムに相当する構成要素）であって、初期状態において前記無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式を設定し、前記初期状態においてランダムアクセス方式により前記無線帯域割当要求を行う手順が実行された場合に、前記無線帯域割当要求方式をポーリング方式に移行させる第１の方式移行手段と、前記帯域要求割当方式がポーリング方式に移行した場合に、前記無線端末局から送信されるデータの送信間隔を検出して前記送信間隔が予め設定された基準よりも長くなったときに、前記無線端末局における前記無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させる第２の方式移行手段と、を備えたことを特徴とする。
前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の内容が「帯域不要」を示す回数を前記無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
また、前記データの送信間隔を検出するために、前記無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に前記無線端末局から前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して前記無線端末局における無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。
【００２４】
上述の発明を要約すれば、この発明は、複数の無線帯域割当要求方式の中から、無線端末局から送信されるデータのトラヒック特性に応じて、伝搬遅延を低減させるように、適切な無線帯域割当要求方式を動的に選択して帯域割当を行うことを特徴とするものである。これにより、トラヒックによらず、無線回線の無線帯域を割り当てるための制御に必要となる無線帯域および遅延時間を低減させ、データ送信における伝搬遅延を抑制することを可能としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態を説明する。
図１に、この発明の実施の形態にかかる無線帯域制御方法および装置が適用された通信システムの全体構成を示す。
【００２６】
同図において、符号ＡＰは、無線基地局であり、有線網ＷＮに接続されている。有線網ＷＮには、複数の無線基地局が接続されており、各無線基地局は、有線網ＷＮを介して接続されている。符号ＭＴは、携帯電話などの無線端末局であり、複数の無線端末局ＭＴが無線回線ＲＬを介して一つの無線基地局と通信を行う。各無線端末局ＭＴが使用する無線帯域は、無線基地局ＡＰにおいて集中管理され、無線基地局ＡＰにより動的に帯域割当が行われる。
【００２７】
ここで、無線回線ＲＬにおいて使用される無線回線フォーマットを図２に示す。同図に示すように、無線回線ＲＬは、無線フレームであるところのＭＡＣフレーム（MAC：Media Access Control）を単位として構成され、ＭＡＣフレームは、無線基地局ＡＰから無線端末局ＭＴへの通信に使用されるダウンリンク（下り回線）と、逆に無線端末局ＭＴから無線基地局ＡＰへの通信に使用されるアップリンク（上り回線）から構成される。
【００２８】
また、ダウンリンクは、無線基地局に関する情報（ＡＰ情報）およびＭＡＣフレームの構成を通知するための報知用チャネルＢｃｈと、ＡＲＱおよび無線帯域割当要求に用いられる制御用チャネルＣｃｈと、ユーザデータの送信に用いられるデータ用チャネルＤｃｈとから構成される。一方、アップリンクは、上述の制御用チャネルＣｃｈおよびデータ用チャネルＤｃｈと、ランダムアクセス用チャネルＲｃｈとから構成される。
【００２９】
ここで、報知用チャネルＢｃｈは、ＭＡＣフレームの先頭で送信され、各無線端末局ＭＴは、報知用チャネルＢｃｈを受信することにより、無線基地局ＡＰにより割り当てられたデータ用チャネルＤｃｈの送受信位置（ＭＡＣフレーム上のチャネル位置）を把握することができるようになっている。
【００３０】
次に、この実施の形態の動作について説明する。
この実施の形態では、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式とランダムアクセス方式とを併用し、無線端末局側のトラヒックに応じて何れかの方式を選択して無線帯域割当要求を行う。
以下、ポーリング方式およびランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を行う場合の各動作を説明した後に、この実施の形態の動作、すなわちポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作を詳細に説明する。
【００３１】
（１）ポーリング方式により無線帯域割当要求を行う場合の動作
図３に、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式を用いた場合の帯域割当シーケンスを示す。
無線基地局ＡＰは、スロット割り当てスケジューラ（Slot assignment scheduler）１０により制御用チャネルＣｃｈのスロット割当（Slot assignment）ＳＡ１を発し、メディアアクセスコントロール（MAC）２０により、報知用チャネルＢｃｈを用いて各無線端末局ＭＴに報知する。これにより、各無線端末局ＭＴに対し、無線帯域割当要求を送信するための制御用チャネルＣｃｈを周期的に割り当てる。
【００３２】
無線端末局ＭＴは、メディアアクセスコントロール（MAC）３０により、無線基地局ＡＰから報知チャネルＢｃｈを受信することにより、自分に割り当てられた制御用チャネルＣｃｈの送受信位置（ＭＡＣフレーム上のチャネル位置）を知る。そして、送信すべきユーザデータがある場合、この制御用チャネルＣｃｈを用いて、先ずデータ量に応じた無線帯域数（スロット数）の割当を要求する無線帯域割当要求（Assignment request）ＡＲ１を無線基地局ＡＰに送信する。
【００３３】
無線基地局ＡＰは、無線端末局ＭＴから無線帯域割当要求ＡＲ１受信すると、スロット割り当てスケジューラ１０により、要求された無線帯域分のスロット数のデータ用チャネルＤｃｈを後続のＭＡＣフレームにおいて割り当て、スロット割当ＳＡ２を発する。そしてメディアアクセスコントロール（MAC）２０により、報知用チャネルＢｃｈを用いて各無線端末局ＭＴに報知する。各無線端末局ＭＴは、割り当てられたデータ用チャネルＤｃｈを用いて無線基地局ＡＰにデータＵＤを送信する。
【００３４】
以上のように、ポーリング方式によれば、各無線端末局ＭＴは、無線基地局ＡＰにより周期的に各無線端末局に割り当てられる制御用チャネルＣｃｈを用いて順番に無線帯域割当要求を無線基地局に送信する。
【００３５】
（２）ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求を行う場合の動作
図４に、無線帯域割当要求方式としてランダムアクセスを用いた場合の帯域割当シーケンスを示す。
ランダムアクセス方式を用いた場合、無線端末局ＭＴは、送信データが発生すると、先ず無線基地局ＡＰから報知用チャネルＢｃｈを受信してランダムアクセス用チャネルＲｃｈの送受信位置（ＭＡＣフレーム上のチャネル位置）を知り、そのランダムアクセス用チャネルＲｃｈを用いて無線帯域割当要求ＡＲ１を無線基地局ＡＰに送信する。
無線帯域割当要求ＡＲ１が無線基地局ＡＰに到達してからの動作は、上述のポーリング方式を用いた場合と同様である。
【００３６】
（３）ポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作
図５および図６に、この実施の形態にかかる無線帯域割当要求方式としてポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作のフローを示す。
【００３７】
以下、図５および図６に示すフローに沿って説明する。
初期状態では、無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式が選択され、無線端末局ＭＴはランダムアクセスモードにある。ランダムアクセスモードにある無線端末局ＭＴにおいて送信データが発生すると、無線端末局ＭＴは、上述のように、ランダムアクセス方式により無線基地局ＡＰに無線帯域割当要求ＡＲ１を送信した後、以下のステップが実行される。
【００３８】
ステップＳ１０：すなわち、無線基地局ＡＰが無線端末局ＭＴから送信された無線帯域割当要求ＡＲ１を受信すると、帯域割当処理が実行され、この無線帯域割当要求ＡＲ１の送信元の無線基地局ＭＴに対して、送信データの規模に応じた無線帯域（スロット数）が割り当てられる。
【００３９】
ステップＳ１１：続いて、後述する変数ｎに「０」を設定する。この変数ｎは、ポーリング方式による無線帯域割当要求において、送信データがない場合の受信の回数を表すもので、後述するようにデータの送信間隔を把握するために用いられる。変数ｎに「０」を設定することにより、データの送信間隔の始点が与えられる。
【００４０】
ステップＳ１２：続いて、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式を選択し、無線無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式からポーリング方式に移行させる。つまり、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求などの手順が一度実行されると、その後、無線帯域割当要求方式が必ずポーリング方式に移行する。
【００４１】
以上、ステップＳ１０〜Ｓ１２をまとめると、初期状態においては各無線端末局に対し無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式が設定され、この初期状態において無線帯域割当要求があると、ランダムアクセス方式により無線帯域割当要求や帯域割当処理などの手順が実行される。その後、無線帯域割当要求方式がポーリング方式に移行する。要するに、無線基地局ＡＰがランダムアクセス方式による無線帯域割当要求を受信すると、無線帯域割当要求方式がポーリングモードに移行する。
【００４２】
次に、図６に示すフローに沿って、無線帯域割当要求方式がポーリングモードに移行した後の動作を説明する。
ステップＳ２０：無線基地局ＡＰが無線帯域割当要求ＡＲ１をポーリング方式で受信すると、データを送信するために必要とされる無線帯域（スロット数）の要求値が「０」か否かを判定する。
【００４３】
ステップＳ２１：ここで、要求値が「０」でない場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、すなわち送信データが無線端末局ＭＴ側にある場合、変数ｎに「０」を設定し直す。これにより、データの送信間隔の始点となるフレームが現在のフレームに更新される。
ステップＳ２２：続いて、要求値に応じた帯域割当処理が行われる。この場合、要求値は「０」ではない「１」以上の値であり、この値に応じたスロット数の帯域が、要求元の無線端末局ＭＴに割り当てられる。
【００４４】
以上のステップＳ２０〜Ｓ２２を要約すると、ポーリング方式に一旦移行すると、無線端末局ＭＴに送信データがある限り、ポーリング方式が維持されて無線帯域割当要求や帯域割当処理などの各手順が繰り返し実行される。換言すると、データの送信間隔が短く、例えばデータのバースト性が低い場合には、ポーリング方式により無線帯域割当要求や帯域割当処理が実行される。
【００４５】
ステップＳ２３：また、無線端末局ＭＴの送信データが途絶え、上述のステップＳ２０において、要求値が「０」となった場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、変数ｎに「１」が加算されて、変数ｎをインクリメントする。この変数ｎは、無線基地局ＡＰにおいて無線帯域割当要求の要求値として「０」を受信する度にインクリメントされ、変数ｎは、要求値が「０」を示す受信回数を表す。したがって、無線基地局ＡＰにおいて要求値「０」の受信回数を変数ｎとして計数することにより、この変数ｎの値から送信データがない期間、すなわちデータの送信間隔を検出することができる。
【００４６】
ステップＳ２４：続いて、変数ｎが閾値Ｎを超えたか否かが判定される。ここで、閾値Ｎは、無線端末局ＭＴの送信トラヒック（バースト性が高いか低いか）を判断するための基準を与えるものとして予め設定される。そして、変数ｎが閾値Ｎを超えた場合には、例えばバースト性が高くなったと見なせる程にデータの送信間隔が長くなったと考え、後述するように無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に切り替える。つまり、このステップでは、データの送信間隔が、トラヒックを判断するために予め設定された基準よりも長くなったか否かが判定される。
【００４７】
ここで、要求値が「０」であって、変数ｎが閾値Ｎ以下の場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、上述のステップＳ２０（ＹＥＳ）〜Ｓ２３〜Ｓ２４（ＮＯ）が、無線帯域割当要求の受信の度に繰り返し実行されて、変数ｎがインクリメントされ、要求値「０」の受信回数の計数値が増加していく。
【００４８】
ステップＳ２５：そして、要求値「０」がＮ回以上受信され、変数ｎが閾値Ｎを超えた場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、すなわち、例えば無線端末局ＭＴにおいて送信データが無くなり、データの送信間隔が長くなった場合、無線帯域割当要求方式がポーリング方式から元のランダムアクセス方式に移行され、初期状態に戻される。
【００４９】
以上、ステップＳ１０〜Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ２５をまとめると、ランダムアクセス方式からポーリング方式に一旦移行した後は、要求値が連続して「０」を示す受信回数（送信データがない受信回数）を計数してデータの送信間隔を検出する。そして、要求値「０」が連続して、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合、無線帯域割当要求方式がランダムアクセス方式に戻される。また、その他の場合、すなわち送信データが連続して受信される場合（ステップＳ２０：ＮＯ〜Ｓ２１〜Ｓ２２）や、送信データが受信されても変数ｎが閾値Ｎに達していない場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ〜Ｓ２３〜Ｓ２４：ＮＯ）には、ポーリング方式が維持され、無線帯域割当要求や帯域割当処理などの各手順が実行される。
【００５０】
要するに、この実施の形態によれば、無線端末局のトラヒック特性に応じて適切な無線帯域割当要求方式が選択され、この方式により無線帯域割当要求や帯域割当処理などの各手順が実行される。具体的には、例えばデータのバースト性が高い場合にはランダムアクセス方式が選択され、逆にバースト性が低い場合にはポーリング方式が選択される。これにより無線回線の使用効率が改善され、全体として伝送遅延が向上することとなる。
【００５１】
なお、上述の例では、無線基地局ＡＰにおいて無線帯域割当要求の要求値が「０」を示す受信回数を計数することにより、データの送信間隔を検出するものとしたが、これに限定されることなく、例えば無線端末局ＭＴでの送信データの有無からデータの送信間隔を検出するものとしてもよい。すなわち、無線端末局ＡＰにおいて、送信データが一時的に格納される送信用バッファ（図示なし）が空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に無線端末局ＭＴから前記無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して、無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしてもよい。この場合、無線基地局ＡＰにおいて無線帯域割当要求方式を移行させるための判断を行う必要がなくなり、無線基地局ＡＰの処理上の負荷が軽減される。
【００５２】
次に、図７に、ポーリング方式を使用した場合と、ランダムアクセス方式を使用した場合と、これらの方式を併用した場合の各伝送特性（遅延特性）について、計算機によるシミュレーション結果を示す。また、図８に、このシミュレーションで用いられたパラメータを示す。
【００５３】
なお、図７において、横軸は、レイヤ３のＰＤＵ（Protocol Data Unit）の発生間隔（単位：フレーム）を表し、縦軸は、ＭＡＣフレームにより正規化された伝送遅延を表す。また、図８において、「ＭＴ数」は一つの無線基地局に接続される無線端末局の数を表し、「DLC Tx buffer size」は、ＤＬＣ（Data Link Control)Ｔｘのバッファサイズを表し、「MAC frame size」は、ＭＡＣ（Media Access Control）のフレームサイズを表し、「Bch slot size」は、Ｂチャネル（報知用チャネル）のスロットサイズを表し、「DLC SDU size」は、ＤＬＣ（Data Link Control) ＳＤＵ（Service Data Unit）のサイズを表し、「DLC PDU size」は、ＤＬＣ（Data Link Control) ＰＤＵ（Protocol Data Unit）のサイズを表し、「DLC control message size」はＤＬＣ（Data Link Control)コントロールメッセージのサイズを表し、「traffic of MTs in network layer」はネットワークレイヤにおける無線端末局ＭＴのトラヒックを表し、「Distribution of PDU length」はＰＤＵ長の分布を表し、「Distribution of occurence」は送信データの発生分布を表し、「Poisson」は、ポアソン分布を表す。
【００５４】
図７に示すように、ランダムアクセス方式のみを無線帯域割当要求方式として用いた場合、送信データのバースト性が高くなると、ランダムアクセスにおける制御回線の多重化効果により、帯域利用効率の向上が図られ、ポーリング方式よりも伝送遅延を抑えることができる。しかしながら、バースト性が低くなると、各無線端末からの無線帯域割当要求の衝突が発生してランダムアクセスにおける再送が必要になるために遅延が大きくなり、これによってユーザデータの伝送遅延が著しく増大する。
【００５５】
また、ポーリング方式のみを用いた場合、バースト性が低くなると良好な伝送特性を示すものの、バースト性が高くなると、送信データを持たない無線端末局ＭＴに対しても制御用チャンネルが割り当てられるため、制御回線で用いられる帯域の使用効率が低下し、その影響で伝送遅延が増大する。
【００５６】
これに対して、ポーリング方式とランダムアクセス方式とを併用した本実施の形態にかかる方式によれば、バースト性が低い場合に無線帯域割当要求方式としてポーリング方式が選択されるため、伝送遅延はポーリング方式と同様の良好な特性を示す。一方、バースト性が高い場合には、無線帯域割当要求方式としてランダムアクセス方式が選択されるため、ポーリング方式のみを使用した場合に比べて伝送遅延が小さく抑えられる。
すなわち、本実施の形態にかかる方式によれば、トラヒックによらず、伝送遅延の増加が抑えられる。
【００５７】
なお、この実施の形態では、初期状態においてランダムアクセス方式が選択されるものとしたが、この「初期状態」とは、データの送信間隔が基準よりも長く続いた状態であれば足りる。したがって、ポーリング方式からランダムアクセス方式に戻された後の状態も初期状態として取り扱われる。
【００５８】
以上、この発明の一実施の形態を説明したが、この発明は、この実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述の実施の形態では、無線帯域割当要求方式としてポーリング方式とランダムアクセス方式を採用したが、これに限定されることなく、これら以外の方式を採用することも可能である。また、これらの方式に加えて他の方式を採用し、３種類以上の複数の無線帯域割当要求方式の中から適切な方式を選択するように構成することも可能である。これにより、トラヒック特性に応じて、より適切な無線帯域割当要求方式を選択することが可能となる。
【００５９】
また、上述の実施の形態では、データの送信間隔が予め設定された基準よりも長くなった場合にポーリング方式からランダムアクセス方式に移行するものとしたが、例えばデータの送信間隔が予め設定された基準に達した場合（等しくなった場合）にランダムアクセス方式に移行するものとしてもよい。要するに、データの送信間隔が長くなったことを判断することができる限度において、「基準」をどのように定義してもよく、この発明の本質は、この「基準」の定義内容により限定的に解釈されるべきではない。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、以下の効果を得ることができる。
すなわち、無線端末局から送信されるデータの送信間隔が予め設定された基準よりも長い場合はランダムアクセス方式を用い、その他の場合にはポーリング方式を用いて無線帯域を割り当てるようにしたので、送信データのトラヒックによらず、無線回線の無線帯域割当要求を行うための制御に必要とされる帯域や遅延時間を低減することができ、したがってデータ送信における伝送遅延を低減することができる。
【００６１】
また、無線端末局から発せられる無線帯域割当要求の要求値が「０」を示す受信回数を無線基地局において計数し、この受信回数が予め設定された閾値に達した場合に、無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしたので、データの送信間隔を検出して、データの送信間隔が長くなった場合に無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させることが可能となる。
【００６２】
さらに、無線端末局において送信バッファが空である時間を計測し、この時間が予め設定された閾値に達した場合に無線端末局から無線基地局に無線帯域割当要求方法の変更通知を送信して無線帯域割当要求方式をポーリング方式からランダムアクセス方式に移行させるようにしたので、無線基地局の処理上の負荷を増やすことなく、データの送信間隔を検出して、データの送信間隔が長くなった場合に無線帯域割当要求方式をランダムアクセス方式に移行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態にかかる無線帯域制御方法および装置が適用された通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態にかかる無線フレーム（ＭＡＣフレーム）のデータフォーマットを説明するための図である。
【図３】  この発明の実施の形態にかかるポーリング方式による帯域割当シーケンスを示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態にかかるランダムアクセス方式による帯域割当シーケンスを示す図である。
【図５】  ポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作（ランダムアクセス方式での状態遷移）を説明するためのフローチャートである。
【図６】  ポーリング方式とランダムアクセス方式を併用する場合の動作（ポーリング方式での状態遷移）を説明するためのフローチャートである。
【図７】  送信データのバースト性に対する伝送遅延特性のシミュレーション結果の一例を示す特性図である。
【図８】  送信データのバースト性に対する伝送遅延特性のシミュレーションで用いられるパラメータの一例を示す図である。
【符号の説明】
ＡＰ：無線基地局
ＭＴ：無線端末局
ＲＬ：無線回線
ＷＮ：有線網
Ｂｃｈ：報知用チャネル
Ｃｃｈ：制御用チャネル
Ｄｃｈ：データ用チャネル
Ｒｃｈ：ランダムアクセス用チャネル
Ｓ１０〜Ｓ１２，Ｓ２０〜Ｓ２５：ステップ
【図１】
0003652555.tif 000002
【図２】
0003652555.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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