(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信装置が複数の第２の通信装置と通信するために行われる通信帯域制御方法において、
前記第１の通信装置が、周期的に、通信帯域の割当／解放を行う必要があるか否かを決定する段階と、
前記第１の通信装置が、前記通信帯域の割当／解放が必要な場合にのみ、前記第２の通信装置へ割当／解放メッセージを送信する段階と、
前記第２の通信装置が、前記第１の通信装置から送信された前記割当／解放メッセージに対してレスポンスメッセージを送信する際、当該第２の通信装置においても割当／解放を行う必要があるか否かを決定し且つ割当／解放メッセージを送信する必要がある場合、レスポンスと割当／解放との内容で構成されるメッセージを第１の通信装置へ送信する段階と
を有することを特徴とする通信帯域制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つの通信装置が複数の通信装置と通信するために行われる通信帯域制御方法に関する。特に、無線基地局と複数の無線端末とを有する無線通信システムにおいて、無線基地局が行う無線リソースの集中管理制御の方法であり、無線チャネルの割当又は解放処理をユーザの要求に応じて柔軟に実施すると共に、処理の効率化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、アクセス型無線通信において、マルチメディアサービスが注目されている。特に、無線通信システムでは、サービス内容に応じて伝送速度を可変にできる伝送路を提供することにより、周波数利用効率を向上させる。例えば、時分割多重アクセス方式では、１ユーザに割り当てるチャネルの数を伝送速度に応じて変更することができる。
【０００３】
このような無線アクセスシステムにおいて、従来、新規に呼が発生した場合、固定の通信帯域を割り当てる、従来の回線交換ベースのチャネル制御方法がある。これは、発呼時に通信帯域の割当処理を行い、切断時まで固定帯域で通信を行う方法である。
【０００４】
しかし、固定の通信帯域の割当方法は、ユーザ情報レートの変化が激しいトラヒックには適していないユーザ情報レートが減少した場合、最初に割り当てた帯域より利用される帯域が少なくなるので、周波数が有効に利用できないことがある。一方、ユーザ情報レートが増加した場合、通信帯域が不足するので、無線リソースの利用効率が低下する。従って、該方法は、ユーザ情報レートの変化に対して、無線リソースを余計に使いすぎる欠点がある。
【０００５】
これに対して、ユーザ情報レートが変化した場合、通信帯域の割当を変更するという提案もされている。しかし、通信帯域の割当がユーザ情報レートの変動に左右されるために、ユーザ情報レートの変化が激しい場合、無線基地局での通信帯域変更のための処理負荷が重くなる。また、割当要求に伴って通信帯域の割当を行う場合、他の無線端末に関するトラヒック変化の予測が困難であるため、通信帯域をどのくらい追加又は縮小するかの決定が難しく、無線リソースの有効利用が困難となる。
【０００６】
図１は、無線基地局における従来の通信帯域割当方法のフローチャートである。これは、送信データ量を無線端末側が測定し、その測定値を周期的に無線基地局側に送信し、無線基地局側で必要に応じて割当処理を行う方法である。
【０００７】
最初に、無線端末から送信データ量ｔを通知するメッセージを受信する。次に、現在の使用中の通信帯域をＲとする。次に、通信帯域Ｒが該無線端末が要求する送信データ量ｔと異なるときは、通信帯域の割当又は解放処理を行う。Ｒ＝ｔであれば、何等処理をしない。
【０００８】
しかし、図１の方法では、ユーザ情報レートの変更に関係なく、常に送信データ量を通知する制御メッセージを送信する必要があり、無駄な制御メッセージの送信を行うことになる。
【０００９】
図２は、無線基地局における従来の通信帯域解放方法のフローチャートである。これは、一定の間、ユーザデータが受信されない状態が続いたときに、無線リソースを解放する方法である。
【００１０】
最初に、データを受信するまで待機する。次に、一度データを受信してから、一定回数ｉをカウントするまで待ち状態となる。新たにデータを受信したときは、再度最初からカウントｉ＝０を始める。カウンタｉがＮに達したときに、通信帯域の解放処理が行われる。Ｎは一定時間を決定するための周期である。
【００１１】
しかし、図２の方法では、通信帯域を解放するために、ユーザデータがないことを一定時間確認する必要がある。正確に通信帯域を制御しようとすると、確認するための一定時間をある程度長くする必要がある。従って、無線リソースの解放に遅延が生じ、無線リソースの利用効率を低下させてしまう。できれば、無線リソースが不要になった時には、即時、該無線リソースを解放する方が望ましい。
【００１２】
図３は、無線端末における従来の通信帯域割当方法のフローチャートである。これは、無線基地局からの通信帯域の割当メッセージに対する、無線端末の処理を説明している。
【００１３】
最初に、無線端末は、無線基地局から通信帯域の割当メッセージを受信する。次に、該割当メッセージに対するレスポンスを、無線基地局へ送信する。その際に、割当メッセージの内容をもってしても、未だ無線端末の送信バッファ等に送信データが蓄積されている場合等は、無線基地局に対して割当要求メッセージを送信する。
【００１４】
しかし、図３の方法では、無線基地局と無線端末とで同時に送信要求があった場合、割当の処理は別々に行われることになり、どちらか一方が処理を待つ状態になる。このため、処理の遅延が増加し且つ伝送スループットが低下するという結果となる。
【００１５】
更に、前述したような従来の通信帯域制御方法では、割当の対象となる無線端末以外の無線端末が使用している通信帯域に対しては、何等考慮されていない。つまり、全体的な未使用の無線リソースのみを対象に割当処理を行うことになる。このため、他の無線端末の通信状態を考慮して、無線リソースの割当を行うことができず、サービスを提供している無線端末全体のスループットが向上するように無線リソースを制御することが困難となる。
【００１６】
従って、本発明の目的は、前述の課題を解決するための手段を有する通信帯域制御方法を提供するものである。これにより、通信帯域の制御のために無駄な制御メッセージの送信を行う必要がなく、通信帯域の解放がなるべく早く解放することができ、通信帯域の制御のための遅延がなく、伝送効率が向上する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明による通信帯域制御方法は、第１の通信装置が、周期的に、通信帯域の割当／解放を行う必要があるか否かを決定する段階と、第１の通信装置が、通信帯域の割当／解放が必要な場合にのみ、第２の通信装置へ割当／解放メッセージを送信する段階と、第２の通信装置が、第１の通信装置から送信された割当／解放メッセージに対してレスポンスメッセージを送信する際、当該第２の通信装置においても割当／解放を行う必要があるか否かを決定し且つ割当／解放メッセージを送信する必要がある場合、レスポンスと割当／解放との内容で構成されるメッセージを第１の通信装置へ送信する段階とを有することを特徴とする。これにより、短い周期で通信帯域の割当／解放の必要性を確認し、必要がある場合のみに割当／解放処理をするので、無線リソースを長時間無駄に確保することがない。また、通常、無線基地局と無線端末とでユーザ情報レートの変更が同時に発生した場合、片方ずつ処理を行うと、処理遅延が増加し、その結果スループットが低下する。本発明は、このような場合に処理遅延が増加しないように、割当／解放に用いるメッセージを同時に送信できるように工夫することにより、処理遅延の減少を図る。また、通信帯域の変更時にサービス提供中の他端末の通信状態から通信の優先順位を決定し、それに従った制御を行うことにより無線リソースの有効利用を図る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明していく。
【００２２】
図４は、無線基地局における本発明の通信帯域割当方法のフローチャートである。これは、１周期内の割当処理について表されている。Ｎは割当処理の必要性があるか否かの決定をする周期であり、ｉは周期Ｎを確認するためのカウンタである。例えば、時分割多重方式を採用する場合、ｉは１フレーム単位にすることができる。
【００２３】
図４では、最初に、所定の周期をカウントする。次に、通信帯域の割当を行う必要があるか否かを決定する。ここでの判断要因としては、▲１▼無線基地局が、無線端末から、送信データ量増加又は送信要求の制御メッセージを受信、▲２▼無線基地局内の送信バッファに送信データの蓄積量の増加、▲３▼新規の呼又はコネクションの発生、等を確認することにより、割当要求があったかどうかを判断する。これにより、通信帯域の割当が必要な場合のみ通信帯域の割当処理を行う。
【００２４】
図５は、無線基地局における本発明の通信帯域解放方法のフローチャートである。これは、図４と同様に１周期内の割当処理について表されている。Ｎは解放処理の必要性があるか否かの決定をする周期であり、ｉは周期Ｎを確認するためのカウンタである。Ｎ及びｉは、図４で示す割当時と同じものとして処理するのも好ましい。
【００２５】
図５では、最初に、所定の周期をカウントする。次に、通信帯域の解放を行う必要があるか否かを決定する。ここでの判断要因としては、▲１▼無線基地局が、無線端末から、送信データ量縮小又は送信要求の制御メッセージを受信、▲２▼無線基地局内の送信バッファの蓄積量の減少、▲３▼呼又はコネクションの切断、等を確認することにより、解放処理が必要か否かを判断する。これにより、通信帯域の解放が必要な場合のみ通信帯域の解放処理を行う。
【００２６】
図６は、無線基地局における本発明のメッセージ送信のフローチャートである。
【００２７】
無線基地局において、最初に、割当処理を開始し、使用するチャネルを通知するための割当メッセージを無線端末に送信する。その後、無線端末から受信するメッセージを判断する。ここでの該メッセージには、割当要求メッセージと、無線基地局が送信した割当メッセージに対するレスポンスとがある。本発明では、両メッセージを１つのメッセージに含ませることができる。従って、ここでのメッセージには、割当要求のみのメッセージと、割当メッセージに対するレスポンスのみのメッセージと、割当要求とレスポンスの両方を含むメッセージとがある。
【００２８】
レスポンスを受信する前に、割当要求のみのメッセージを受信した場合は、レスポンスを待つ状態を維持しつつ割当処理を開始する。また、レスポンスのみメッセージを受信した場合は、割り当てた通信チャネルを用いた通信を開始する。更に、割当要求＋レスポンスのメッセージを受信した場合は、レスポンス内容に応じて割り当てた通信チャネルを用いた通信を開始すると同時に、再度、割当要求に対する割当処理を開始する。
【００２９】
図７は、本発明による無線端末から送信されるメッセージの構成図である。該メッセージは、割当要求メッセージと、無線基地局が送信した割当メッセージに対するレスポンスとを、１つのメッセージに含ませたものである。これは、両メッセージを単に１つに合成するか、又は新規のメッセージとして定義したものを用いている。
【００３０】
図８は、図６の無線基地局側の処理に対する、本発明の無線端末のメッセージ送信のフローチャートである。
【００３１】
無線端末において、最初に、割当メッセージを受信し、そのレスポンスの送信処理を開始する。次に、割当要求をする必要があるか否かを決定する。ここでの判断要因としては、無線端末の送信データを蓄積するバッファの状態又は新規コネクション確立の要求など確認することにより行う。この判断に基づいて、割当要求があった場合はレスポンス＋割当要求のメッセージを送信し、割当要求がない場合はレスポンスのみのメッセージを送信する。
【００３２】
前述では、無線通信システムにおける一実施形態を説明した。しかし、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何等制約されるものではない。例えば、インターネットのような網状に張り巡らされた有線通信システムにおいても、要求量及び割当量をリンクコネクション数として考えることもできる。従って、本発明は、特許請求の範囲及びその等価物として限定されるものにのみ制約される。
【００３３】
【発明の効果】
図９は、従来の固定の通信帯域割当方法と、本発明による通信帯域制御方法との効果の違いを説明するグラフである。従来の固定の通信帯域割当方法は、破線で表されている。この方法では、ユーザ情報レートが変化した場合、無線リソースを余計に割り当てる結果となり、無線リソースの利用効率を低下する。一方、本発明による通信帯域制御方法は、実線で表されており、送信要求量に応じて段々に変化している。この方法では、ユーザ情報レート又は発生するデータレートに応じて通信帯域をダイナミックに割り当てる制御を行うため、無線リソースの有効利用ができる。
【００３４】
また、本発明は、ユーザ情報レートを周期的に参照するため、該レートの変化が激しい場合に処理負荷が異常に重くなってしまうことを避けることができると共に、複数の無線端末に対して無線リソースを割り当てる優先順位を考慮した上で、割当処理を行うことができる。従って、特定の無線端末のスループットが低下若しくは増加することなく、全無線端末に対して公平なスループットを達成するようにサービス性を向上することができる。
【００３５】
更に、処理手順を短縮するため、本発明では、同時に発生する処理についてはメッセージを同時に送信できるようにしたため、処理遅延が少なく済み、スループットの向上および無線リソースの利用効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】無線基地局における従来の通信帯域割当方法のフローチャートである。
【図２】無線基地局における従来の通信帯域解放方法のフローチャートである。
【図３】無線端末における従来の通信帯域割当方法のフローチャートである。
【図４】無線基地局における本発明による通信帯域割当方法のフローチャートである。
【図５】無線基地局における本発明による通信帯域解放方法のフローチャートである。
【図６】無線基地局における本発明によるメッセージ送信のフローチャートである。
【図７】本発明によるメッセージの構成図である。
【図８】図６の無線基地局に対する、無線端末の本発明によるメッセージ送信のフローチャートである。
【図９】従来の方法と本発明の方法との効果を比較するためのユーザ情報レートと時間とのグラフである。
【図１】
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【図２】
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【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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【図９】
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