(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回線および有線回線においてデータをパケット方式で伝送する移動通信システムのデータ通信において、該データ通信の呼毎に前記有線回線の伝送容量を効率的に割り当てるための伝送容量制御方法であって、
前記無線回線における前記データの実効的な伝送速度を前記呼毎に測定し、
前記伝送速度のデータを前記有線回線で伝送するのに必要な最低限の前記伝送容量を目標伝送容量として前記呼毎に求め、
前記有線回線で前記データの伝送に使用可能な前記呼毎の許容伝送容量と前記目標伝送容量との差分が所定の第１の閾値よりも小さいとき該許容伝送容量を減少させ、
前記許容伝送容量と前記目標伝送容量との差分が所定の第２の閾値よりも大きいとき該許容伝送容量を増加させ、
前記有線回線における前記データの伝送速度が前記許容伝送容量以下となるよう制御する伝送容量制御方法。
【請求項２】
前記許容伝送容量を所定時間間隔で繰り返し更新する、請求項１記載の伝送容量制御方法。
【請求項３】
無線回線および有線回線においてデータをパケット方式で伝送してデータ通信を行う移動通信システムであって、
前記無線回線における前記データの実効的な伝送速度を呼毎に測定し、該伝送速度のデータを前記有線回線で伝送するのに必要な最低限の前記伝送容量を目標伝送容量として前記呼毎に求め、前記有線回線で前記データの伝送に使用可能な前記呼毎の許容伝送容量が前記目標伝送容量よりも大きいとき該許容伝送容量を減少させる伝送容量要求信号を送信し、該許容伝送容量が前記目標伝送容量よりも小さいとき該許容伝送容量を増加させる前記伝送容量要求信号を送信する無線終端局と、
前記無線終端局から前記伝送容量要求信号を受信して内部に設定された前記許容伝送容量を前記呼毎に変更し、前記有線回線における前記データの伝送速度が前記許容伝送容量以下となるよう制御するとともに、該伝送容量要求信号を送信する中継局と、
前記中継局から前記伝送容量要求信号を受信して内部に前記呼毎に設定された前記許容伝送容量を前記呼毎に変更し、前記有線回線における前記データの伝送速度が前記許容伝送容量以下となるよう制御する移動交換局を有する移動通信システム。
【請求項４】
無線回線および有線回線においてデータをパケット方式で伝送してデータ通信を行う移動通信システムであって、
前記無線回線における前記データの実効的な伝送速度を呼毎に測定し、該伝送速度のデータを前記有線回線で伝送するのに必要な最低限の前記伝送容量を目標伝送容量として前記呼毎に求め、前記有線回線で前記データの伝送に使用可能な前記呼毎の許容伝送容量と前記目標伝送容量との差分が所定の第１の閾値より大きいとき該許容伝送容量を減少させる伝送容量要求信号を送信し、該許容伝送容量と前記目標伝送容量との差分が所定の第２の閾値より小さいとき該許容伝送容量を増加させる前記伝送容量要求信号を送信する無線終端局と、
前記無線終端局から前記伝送容量要求信号を受信して内部に前記呼毎に設定された前記許容伝送容量を変更し、前記有線回線における前記データの伝送速度が前記許容伝送容量以下となるよう制御するとともに、該伝送容量要求信号を送信する中継局と、
前記中継局から前記伝送容量要求信号を受信して内部に設定された前記許容伝送容量を前記呼毎に変更し、前記有線回線における前記データの伝送速度が前記許容伝送容量以下となるよう制御する移動交換局を有する移動通信システム。
【請求項５】
前記無線終端局は所定時間間隔で前記伝送速度を測定して前記許容伝送容量を求め、必要に応じて前記伝送容量要求信号を送信する、請求項３または４記載の移動通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パケット方式でデータ通信する移動通信システムに関し、特に、パケット方式のデータ通信において各呼に効率的に伝送容量を割り当てる移動体通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、携帯情報機器など移動端末による移動通信システムを介したインターネットへのアクセスが増加している。
【０００３】
従来、移動通信システムにおいてホームページ閲覧やメールの送受信などでデータ通信を行う場合、回線交換接続によって予め定められた伝送容量を各呼に割り当てる方式が用いられていた。
【０００４】
図４を参照すると、回線交換方式によりデータ通信を行う従来の移動通信システムの一例として、移動端末１１と無線基地局１２と無線回線制御装置１３を有しており、パケット交換局（ＰＤＳＮ）１４およびパケットゲートウェイ交換局（ＰＤＧＮ）１５を介してインターネット２０に接続される。
【０００５】
移動端末１１は、携帯電話や携帯情報端末のような移動通信におけるユーザ端末である。
【０００６】
無線基地局１２は、移動端末１１との無線信号の送受信により通信を行う。
【０００７】
無線回線制御装置１３は、複数の無線基地局１２を制御する制御装置である。
【０００８】
パケット交換局１４は、無線回線制御装置１３で接続する呼の中でインターネット接続を行う呼が接続される装置であり、回線交換方式とパケット交換方式の間の変換機能を有する。
【０００９】
パケットゲートウェイ交換局１５は、移動通信システムのデータ通信をインターネットに接続するための関門交換局である。
【００１０】
従来の移動通信システムで、インターネット接続を行いデータ通信を行うとき、移動体通信システムの内部では回線交換方式によってデータが伝送され、パケット交換局１４でパケット交換方式に変換され、パケットゲートウェイ交換局１５でインターネット２０に接続される。
【００１１】
インターネット接続などのデータ通信は、音声通話と異なり信号が短時間にバースト的に送受信され、それ以外の時間には信号が送受信されないという特性がある。回線交換方式ではデータ通信において信号が送受信されていない間も、送受信されている間と同様に固定帯域が割り当てられているので、信号の送受信が無いときには割り当てられた伝送容量が無駄に占有されていることとなる。これがデータ通信における伝送容量の効率的な使用の阻害要因となっており改善が求められている。
【００１２】
回線交換方式に替わる方式として、データ通信において伝送容量を効率的に使用するパケット方式がある。
【００１３】
パケット方式によればネットワークの伝送容量は複数の端末に共有されており、端末等は信号を送受信するときにだけパケットをネットワーク上に送信し、それ以外のときには送信しない。したがって、パケット通信はバースト的に信号が送受信される特性を有するデータ通信において、ネットワークが有する伝送容量を統計多重効果によって効率的に利用する方式であり、移動通信システムにおいてもパケット方式の利用が活発になってきている。
【００１４】
なお、パケット方式においてもパケットの集中による輻輳を防止するために、端末等が送信するパケットは通常、平均値やピーク値で制限されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
移動通信システムは無線回線と有線回線を有している。無線回線は有線回線に比べて誤り率が高いため、誤り無くデータを伝送するために再送処理が行われることが多い。また、無線回線品質が低いほど実効的なデータ伝送速度は遅くなる。さらに、無線回線の信号には誤り検出や再送処理のための情報が有線回線の信号よりも多く付加される。回線速度に対する実際に利用できる伝送容量の割合が有線回線よりも小さい。
【００１６】
従来の移動通信システムでは、有線回線と無線回線にほぼ等しい伝送容量が割り当てられていたため、無線回線の品質が悪化した場合などには有線回線の伝送容量が無駄になるか、あるいは、有線回線から無線回線への接続部分でデータの廃棄が発生することがあった。
【００１７】
本発明の目的は、有線回線および無線回線に効率的に伝送容量を割り当ててパケット通信を行う移動通信システムを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の伝送容量制御方法は、無線回線および有線回線においてデータをパケット方式で伝送する移動通信システムのデータ通信において、データ通信の呼毎に有線回線の伝送容量を効率的に割り当てるための伝送容量制御方法であって、無線回線におけるデータの実効的な伝送速度を呼毎に測定し、伝送速度のデータを有線回線で伝送するのに必要な最低限の伝送容量を目標伝送容量として呼毎に求め、有線回線でデータの伝送に使用可能な呼毎の許容伝送容量と目標伝送容量との差分が所定の第１の閾値よりも小さいとき許容伝送容量を減少させ、許容伝送容量と目標伝送容量との差分が所定の第２の閾値よりも大きいとき許容伝送容量を増加させ、有線回線におけるデータの伝送速度が許容伝送容量以下となるよう制御する。
【００１９】
したがって、無線回線の実効伝送速度に基づいて求めた有線回線の最適な許容伝送容量をデータ通信の各呼毎に割り当てるので、データ通信の呼に効率的に伝送容量を割り当てることができる。
【００２０】
また、有線回線からのパケットのデータ量は無線回線の実効伝送速度に基づいた許容伝送容量に制限されるので、無線回線の伝送速度以上のデータが流れ込まない。
【００２１】
さらに、無線回線で伝送されるデータの実効伝送速度に基づいて伝送容量の割り当てを制御するので、その制御の処理は無線回線に適用されるプロトコルに依存しない。
【００２３】
本発明の実施態様によれば、許容伝送容量を所定時間間隔で繰り返し更新する。
【００２４】
本発明の移動通信システムは、無線回線および有線回線においてデータをパケット方式で伝送してデータ通信を行う移動通信システムであって、
無線回線におけるデータの実効的な伝送速度を呼毎に測定し、伝送速度のデータを有線回線で伝送するのに必要な最低限の伝送容量を目標伝送容量として呼毎に求め、有線回線でデータの伝送に使用可能な呼毎の許容伝送容量が目標伝送容量よりも大きいとき許容伝送容量を減少させる伝送容量要求信号を送信し、許容伝送容量が目標伝送容量よりも小さいとき許容伝送容量を増加させる伝送容量要求信号を送信する無線基地局と、
無線基地局から伝送容量要求信号を受信して内部に設定された許容伝送容量を呼毎に変更し、有線回線におけるデータの伝送速度が許容伝送容量以下となるよう制御するとともに、伝送容量要求信号を送信する中継局と、
中継局から伝送容量要求信号を受信して内部に呼毎に設定された許容伝送容量を呼毎に変更し、有線回線におけるデータの伝送速度が許容伝送容量以下となるよう制御する移動交換局を有している。
【００２５】
本発明の他の移動通信システムは、無線回線および有線回線においてデータをパケット方式で伝送してデータ通信を行う移動通信システムであって、
無線回線におけるデータの実効的な伝送速度を呼毎に測定し、伝送速度のデータを有線回線で伝送するのに必要な最低限の伝送容量を目標伝送容量として呼毎に求め、有線回線でデータの伝送に使用可能な呼毎の許容伝送容量と目標伝送容量との差分が所定の第１の閾値より大きいとき許容伝送容量を減少させる伝送容量要求信号を送信し、許容伝送容量と目標伝送容量との差分が所定の第２の閾値より小さいとき許容伝送容量を増加させる伝送容量要求信号を送信する無線基地局と、
無線基地局から伝送容量要求信号を受信して内部に呼毎に設定された許容伝送容量を変更し、有線回線におけるデータの伝送速度が許容伝送容量以下となるよう制御するとともに、伝送容量要求信号を送信する中継局と、
中継局から伝送容量要求信号を受信して内部に設定された許容伝送容量を呼毎に変更し、有線回線におけるデータの伝送速度が許容伝送容量以下となるよう制御する移動交換局を有している。
【００２６】
本発明の実施態様によれば、無線基地局は所定時間間隔で伝送速度を測定して許容伝送容量を求め、必要に応じて前記伝送容量要求信号を送信する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１を参照すると、本発明の一実施形態の移動通信システムは、移動端末１と無線基地局２と中継局３と移動交換局４を有している。
【００２９】
移動端末１は、無線基地局２がカバーするエリアをまたいで移動可能な携帯電話や携帯情報端末であり、無線基地局２と無線信号で通信することができる。データ通信ではデータをパケットに乗せて伝送するパケット方式でデータの送受信を行う。
【００３０】
無線基地局２は、自装置がカバーするエリアにある移動端末と無線信号で通信し、また、その無線インタフェースを終端する。データ通信ではパケット方式でデータの送受信を行う。データ通信中の呼があるとき、移動端末１との間の無線回線における実効的なデータ伝送速度を呼毎に測定し、データ通信の呼の有線回線に最適な伝送容量である目標伝送容量をそのデータ伝送速度に基づいて算出し、現在その呼におけるデータの伝送に許容されている許容伝送容量を目標伝送容量にするように中継局３に要求する。各呼の許容伝送容量は、測定で得られた伝送速度のデータを伝送するのに十分の容量である必要があり、かつ、有線回線を有効に利用するためにできるだけ小さい値であることが望ましい。
【００３１】
中継局３は複数の無線基地局２を収容しており、無線基地局２と移動交換局４の間のデータ伝送を中継する。データ通信ではパケット伝送方式でデータの送受信を行う。無線基地局２から目標伝送容量への変更が要求されると、対応するデータ通信の呼の許容伝送容量を変更するとともに、その同じ要求を移動交換局４に通知する。
【００３２】
移動交換局４は移動通信ネットワークを構成する交換局であり、少なくとも１つの中継局３を収容している。移動交換局４は、中継局３と他の中継局、他の移動交換局、インターネットに接続されたゲートウェイ交換局（不図示）等とを接続してデータを送受信する。データ通信ではパケット伝送方式でデータの送受信を行う。目標伝送容量への変更の要求を中継局３から受けると、それにしたがって対応するデータ通信の呼の許容伝送容量を変更する。
【００３３】
図２は本実施形態の移動通信システムが伝送容量を制御するときのシーケンスを示すシーケンス図である。このシーケンスが実行される前に、移動端末１と通信相手の装置（不図示）とは無線基地局２、中継局３、および移動交換局４を経由するルートで呼が接続されており、データ通信が開始されている。
【００３４】
図２を参照すると、通信相手の装置（不図示）からのパケットデータ信号が移動交換局４から中継局３に伝送され、そのパケットデータ信号が中継局３から無線基地局２に伝送され、さらに無線基地局２から移動端末１に伝送される。
【００３５】
無線基地局２と移動端末１との間の無線回線の品質は、移動端末１の移動、障害物の影響、フェージングなどで時間的に変動している。そして、一般的に無線回線は有線回線よりも回線品質が悪い場合が多い。
【００３６】
データ通信では音声通話と異なりデータを誤り無く伝達することが要求されるので、誤りが発生するとデータの再送が行われる場合がある。それによって、実効的なデータ伝送速度が変動することがある。
【００３７】
無線基地局２で移動端末１との間の無線回線におけるデータ伝送の実効伝送速度を測定する。例えば、所定の時間に伝送されたデータ量を測定し、（実効伝送速度）＝（データ量）÷（所定の時間）として求めることができる。無線回線の実効伝送速度に基づいて有線回線の目標伝送容量を求め、それを目標として無線基地局２から中継局３に許容伝送容量の増加または減少を要求する伝送容量要求信号を送信する。
【００３８】
次に、中継局３で伝送容量要求信号を受信すると、パケットの伝送を制限するための許容伝送容量を無線基地局２からの要求にしたがって更新する。そして、伝送容量要求信号を中継局３から移動交換局４に送信する。
【００３９】
移動交換局４でパケットの伝送を制限するための許容伝送容量を伝送容量要求信号に基づいて更新する。
【００４０】
中継局３および移動交換局４では、有線回線のパケットのデータ伝送速度が許容伝送容量以下に制限されるようにパケットの送信が制御される。
【００４１】
例えば、受信したデータを一時的に蓄積するバッファを各装置に設け、受信したデータをバッファに蓄積した後、許容伝送容量に合わせて読み出して送信することで制御できる。また、パケットを送受信する装置間でフロー制御を行ってデータ伝送速度を制御することもできる。
【００４２】
図３は本実施形態の無線基地局２から中継局３および移動交換局４に要求する値を算出するアルゴリズムの一例について説明するための説明図である。
【００４３】
図３に示すように、無線回線の実効伝送速度ＢＷｏと有線回線の実効伝送速度ＢＷｉの差分ＢＷｄ（＝ＢＷｏ−ＢＷｉ）を算出し、差分ＢＷｄが所定の閾値ＢＷｔ１を超えたら伝送容量をＲＱ１だけ増加させ、所定の閾値ＢＷｔ２を下回ったらＲＱ２だけ減少させる。
【００４４】
有線回線の実効伝送速度には回線速度およびパケットヘッダなどデータ以外の部分の割合等から求まる理論値を用いてもよく、また、無線基地局２で有線回線の実効伝送速度測定してその測定値を用いてもよい。
【００４５】
なお、無線回線の実効伝送速度は時間とともに変動するので定期的に測定し、有線回線の許容伝送容量を更新することが望ましい。
【００４６】
したがって、無線回線の実効伝送速度に基づいて求めた最適な許容伝送容量を各呼の有線回線に割り当てるので、データ通信の呼に無駄無く有線回線の伝送容量を割り当てることができ、データ通信の呼を効率的に多重することができる。
【００４７】
また、無線基地局２が有線回線から受信するパケットのデータ量は無線回線の実効伝送速度に基づいた許容伝送容量で制限されるので、無線回線の品質低下によるバッファ溢れが防止される。
【００４８】
さらに、無線回線で伝送されるデータの実効伝送速度に基づいて伝送容量の割り当てを制御するので、無線回線に適用されるプロトコルに依存せず無線回線と有線回線のデータの伝送速度を整合させることができる。
【００４９】
さらに、無線基地局２あるいは中継局３から送信される伝送容量要求信号は、有線回線の伝送容量を変更する必要がある場合にのみ送信されるので、伝送容量要求信号を送信することによるデータ伝送可能な伝送容量の減少は必要最低限に抑えられる。
【００５０】
なお、パケット方式のデータ通信の伝送容量を制御する方法としては、伝送容量の平均値を制限する方法、ピーク値を制限する方法、平均値およびピーク値を制限する方法などがある。
【００５１】
【発明の効果】
データ通信の呼に効率的に伝送容量を割り当てることができ、データ通信の呼を効率的に多重することができる。
【００５２】
また、無線回線の伝送速度以上のデータが流れ込まず、無線回線の品質低下によるバッファ溢れが防止される。
【００５３】
さらに、無線回線に適用されるプロトコルに依存せず、無線回線と有線回線のデータの伝送速度を整合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の移動通信システムの構成を示すシステム構成図である。
【図２】本実施形態の移動通信システムが伝送容量を制御するときのシーケンスを示すシーケンス図である。
【図３】本実施形態の無線基地局２から中継局３および移動交換局４に要求する伝送容量を算出するアルゴリズムの一例について説明するための説明図である。
【図４】データ通信を回線交換方式で伝送する従来の移動通信システムのシステム構成図である。
【符号の説明】
１    移動端末
２    無線基地局
３    中継局
４    移動交換局
【図１】
0003567980.tif 000002
【図２】
0003567980.tif 000003
【図３】
0003567980.tif 000004
【図４】
0003567980.tif 000005