(57)【要約】      （修正有）【課題】パケット通信方式による基地局と端末装置との切替えにおいて、端末装置の切替回数を減少させることによって、無線リソースを有効に使用してスループットの向上を図る新規な切替スケジューリング方法及び基地局通信装置を実現する。【解決手段】パケット通信方式によって、基地局通信装置と複数の端末装置間の通信呼の接続切替を実施する基地局通信装置であって、前記基地局通信装置には、前記端末装置毎の通信データの貯留量を検出する通信データの貯留量監視手段と、前記端末装置毎のスループットを検出するスループット監視手段と、前記端末装置毎の通信データの貯留量及びスループットから、通信中の端末装置の通信終了予定時間を予測する通信終了時間予測手段と、前記通信中の端末装置毎の通信終了予定時間に基づいて通信権を剥奪する通信呼の優先順序を決定する切替スケジューリング手段とを備える。【選択図】図２
2008182372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット通信方式によって、基地局通信装置と複数の端末装置間の通信呼の接続切替を実施する基地局通信装置であって、
前記基地局通信装置には、前記端末装置毎の通信データの貯留量を検出する通信データの貯留量監視手段と、
前記端末装置毎のスループットを検出するスループット監視手段と、
前記端末装置毎の通信データの貯留量及びスループットから、通信中の端末装置の通信終了予定時間を予測する通信終了時間予測手段と、
前記通信中の端末装置毎の通信終了予定時間に基づいて通信権を剥奪する通信呼の優先順序を決定する切替スケジューリング手段と、
を備えたことを特徴とする基地局通信装置。
【請求項２】
前記切替スケジューリング手段には、
複数の通信待ち端末装置の通信データの貯留量に基づいて当該通信待ち端末装置の通信終了予定時間を予測して、当該通信終了予定時間に基づいて通信権を授与する通信呼の優先順序を決定する機能を
備えたことを特徴とする請求項１に記載の基地局通信装置。
【請求項３】
前記切替スケジューリング手段は、下記(a)〜(e)の優先順序で通信権を剥奪する優先順序を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の基地局通信装置。
(a) 通信終了予定時間の長い通信呼、
(b) 長時間通信している通信呼、
(c) 通信データ量の多い通信呼、
(d) 通信権剥奪回数の少ない通信呼、
(e) 呼管理番号の最若番の通信呼、
【請求項４】
前記切替スケジューリング手段は、下記(f)〜(g)の優先順序で通信権を授与する優先順序を決定することを特徴とする請求項２又は３に記載の基地局通信装置。
(f) 少ない時間で通信が終了する通信呼、
(g) 通信待ちの長い通信呼、
【請求項５】
前記切替スケジューリング手段は、当該端末装置に対するネットワークから基地局に通信される通信呼のスループットを考慮して決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基地局通信装置。
【請求項６】
パケット通信方式によって、基地局と複数の端末装置間の通信呼の接続切替を実施する切替スケジューリング方法であって、
前記基地局には、前記端末装置毎の通信データの貯留量を検出する通信データの貯留量監視ステップと、
前記端末装置毎のスループットを検出するスループット監視ステップと、
前記端末装置毎の通信データの貯留量及びスループットから、通信中の端末装置の通信終了予定時間を予測すると共に、複数の通信待ち端末装置の通信データの貯留量に基づいて当該通信待ち端末装置の通信終了予定時間を予測する通信終了予定時間予測ステップと、
前記通信中の端末装置毎の通信終了予定時間に基づいて通信権を剥奪及び授与する通信呼の優先順序を決定する切替スケジューリングステップとを備え、
前記切替スケジューリングステップにおいて、下記(a)〜(e)の優先順序で通信権を剥奪し、下記の(f)〜(g)の優先順序で通信権を授与する優先順序を決定することを特徴とする切替スケジューリング方法。
(a) 通信終了予定時間の長い通信呼、
(b) 長時間通信している通信呼、
(c) 通信データ量の多い通信呼、
(d) 通信権剥奪回数の少ない通信呼、
(e) 呼管理番号の最若番の通信呼、
(f) 少ない時間で通信が終了する通信呼、
(g) 通信待ちの長い通信呼、
【請求項７】
前記(a)の条件は、通信データの貯留量とスループットから通信終了予定時間を算出して、その時間が第１の所定時間以上の場合にのみ適用することを特徴とする請求項６に記載の切替スケジューリング方法。
【請求項８】
前記(f)の条件は、通信データの貯留量とスループットから通信終了予定時間を算出して、その時間が第２の所定時間以下の場合にのみ適用することを特徴とする請求項７に記載の切替スケジューリング方法。
【請求項９】
前記第１及び第２の所定時間は、通信待ちの通信呼の数に応じて変更されることを特徴とする請求項８に記載の切替スケジューリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット通信方式による基地局と端末装置との切替えにおいて、端末装置の切替回数を減少させることによって、無線リソースを有効に使用してスループットの向上を図る切替スケジューリング方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、パケット通信方式による基地局通信装置と端末装置との切替えは、規定データ量の通信終了又は規定時間の経過によって端末装置の切替を実行していた。
【０００３】
従来の端末装置の切替えを図６を用いて説明する。
PHSのパケット通信方式では、複数の端末装置からの複数の通信呼で無線スロットを共用している。
【０００４】
通信状態にある通信呼の通信権剥奪（提供）の条件は、通信状態にある通信呼以外に通信権を必要とする通信呼が存在する場合、以下のいずれかの条件を満たした時に通信権の剥奪が行われる。
(a)  通信データ無し
(b)  規定パケット数送信終了（ITU-T勧告X.25ウインドサイズ数）
(c)  規定時間経過
【０００５】
図６(a)において、無線スロットは１〜４の４個あり、それぞれ通信呼Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが通信状態である。
また、通信呼Ｅは、通信権を取得するために通信呼Ａ〜Ｄのどれかが通信を終了するのを待っていて、更に、通信呼Ｆ，Ｇ，ＨがWaitキューとして登録されている。
ここで、通信呼Ａが規定パケット数の通信が終了した場合には、通信を終了（通信権を剥奪されて）して、まだ通信データが存在する場合には、前記Waitキューの最後に登録される。
通信呼Ｅは、空いた無線スロット１を用いて通信を開始する。
【０００６】
図６(b)は、通信呼毎の送信バッファの通信データの貯留量を示している。
図６(b)の例では、通信呼毎の送信バッファの通信データの貯留量が図示の如き状態であった場合でも、通信バッファの通信データの貯留量に関係なく、上記の(a)〜(c)の条件で通信権の剥奪・付与をスケジューリングしていたので、もう少し通信状態を継続すれば通信自体が終了可能な場合でも考慮されずに上記(a)〜(c)の条件で一義的にスケジューリングが行われていた。
【０００７】
従来の待ちキューを利用したパケット通信方法としては、「通信回線に振り分ける前のマルチリンクバンドル毎の送信待ちパケットを送信優先度別に保持する第１の送信待ちキューと、マルチリンクバンドル内の各通信回線に振り分けた送信待ちパケットを保持する通信回線毎の第２の送信待ちキューとを有し、相互の通信装置との間で複数の通信回線を同時に使用して通信を行うマルチリンク通信方法であって、各々の通信回線毎の前記第２の送信待ちキュー長の合計値が一定値以下のときに前記第１の送信待ちキューからパケットを取り出して通信回線に振り分けることを行うことを特徴とするマルチリンク通信方法」（請求項１）が知られている。（特許文献１参照）
【特許文献１】特開平１０−３０８７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図６の従来の通信呼の切替スケジューリング方式では、規定パケット数量の通信終了又は規定時間経過によって端末装置の切替えを行っているため、もう少しで通信が終了するユーザー（通信呼）の無線の使用を一旦終了して、他のユーザー（通信待ち）に無線の使用権を付与することになるので、端末装置の切替回数が多くなって、無線リソースの有効な利用ができないという問題があった。
【０００９】
本発明の課題（目的）は、パケット通信方式による基地局と端末装置との切替えにおいて、端末装置の切替回数を減少させることによって、無線リソースを有効に使用してスループットの向上を図る新規な切替スケジューリング方法及び基地局通信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、パケット通信方式によって、基地局通信装置と複数の端末装置間の通信呼の接続切替を実施する基地局通信装置であって、前記基地局通信装置には、前記端末装置毎の通信データの貯留量を検出する通信データの貯留量監視手段と、前記端末装置毎のスループットを検出するスループット監視手段と、前記端末装置毎の通信データの貯留量及びスループットから、通信中の端末装置の通信終了予定時間を予測する通信終了時間予測手段と、
前記通信中の端末装置毎の通信終了予定時間に基づいて通信権を剥奪する通信呼の優先順序を決定する切替スケジューリング手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記切替スケジューリング手段には、複数の通信待ち端末装置の通信データの貯留量に基づいて当該通信待ち端末装置の通信終了予定時間を予測して、当該通信終了予定時間に基づいて通信権を授与する通信呼の優先順序を決定する機能を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記切替スケジューリング手段は、下記(a)〜(e)の優先順序で通信権を剥奪する優先順序を決定することを特徴とする。
(a) 通信終了予定時間の長い通信呼、
(b) 長時間通信している通信呼、
(c) 通信データ量の多い通信呼、
(d) 通信権剥奪回数の少ない通信呼、
(e) 呼管理番号の最若番の通信呼、
【００１３】
また、前記切替スケジューリング手段は、下記(f)〜(g)の優先順序で通信権を授与する優先順序を決定することを特徴とする。
(f) 少ない時間で通信が終了する通信呼、
(g) 通信待ちの長い通信呼、
【００１４】
また、前記切替スケジューリング手段は、当該端末装置に対するネットワークから基地局に通信される通信呼のスループットを考慮して決定することを特徴とする。
【００１５】
また、パケット通信方式によって、基地局と複数の端末間の通信呼の接続切替を実施する切替スケジューリング方法であって、前記基地局には、前記端末装置毎の通信データの貯留量を検出する通信データの貯留量監視ステップと、前記端末装置毎のスループットを検出するスループット監視ステップと、前記端末装置毎の通信データの貯留量及びスループットから、通信中の端末装置の通信終了予定時間を予測すると共に、複数の通信待ち端末装置の通信データの貯留量に基づいて当該通信待ち端末装置の通信終了予定時間を予測する通信終了予定時間予測ステップと、
前記通信中の端末装置毎の通信終了予定時間に基づいて通信権を剥奪及び授与する通信呼の優先順序を決定する切替スケジューリングステップとを備え、
前記切替スケジューリングステップにおいて、下記(a)〜(e)の優先順序で通信権を剥奪し、下記の(f)〜(g)の優先順序で通信権を授与する優先順序を決定することを特徴とする切替スケジューリング方法。
(a) 通信終了予定時間の長い通信呼、
(b) 長時間通信している通信呼、
(c) 通信データ量の多い通信呼、
(d) 通信権剥奪回数の少ない通信呼、
(e) 呼管理番号の最若番の通信呼、
(f) 少ない時間で通信が終了する通信呼、
(g) 通信待ちの長い通信呼、
【００１６】
また、前記(a)の条件は、通信データの貯留量とスループットから通信終了予定時間を算出して、その時間が第１の所定時間以上の場合にのみ適用することを特徴とする切替スケジューリング方法。
【００１７】
また、前記(f)の条件は、通信データの貯留量とスループットから通信終了予定時間を算出して、その時間が第２の所定時間以下の場合にのみ適用することを特徴とする切替スケジューリング方法。
【００１８】
前記第１及び第２の所定時間は、通信待ちの通信呼の数に応じて変更されることを特徴とする切替スケジューリング方法。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１〜９に記載の基地局通信装置及び切替スケジューリング方法によれば、パケット通信方式による基地局と端末装置との切替えにおいて、端末装置の切替回数を減少させることによって、無線リソースを有効に使用してスループットの向上を図る新規な切替スケジューリング方法及び基地局通信装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１を用いて本発明の通信呼の切替スケジューリング方法が適用される基地局通信装置の構成を説明する。
図１において、１は基地局通信装置(CS)１の機能ブロック図であって、該基地局通信装置には、タイマ制御部(1a)、呼制御部(1b)、スケジューリング制御部(1c)、フロー制御部(1d)、通信データの貯留量監視部(1e)、回線制御部(1g)、キュー制御部(1h)、通信バッファ制御部(1i)、スループット監視部(1j)、回線(1k)、無線スロット(1l)、通信待ちキュー(1m)及び通信バッファ(1n)が含まれる。
【００２１】
図２は、基地局通信装置CS(1)の図示しない端末装置(PS)毎の通信呼毎の下り通信バッファ(1n)の通信データの貯留量の状態、及び下り方向のスループット及びネットワークNW(2)から基地局通信装置への下り方向のスループットを示している。
【００２２】
図２において、通信呼Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄは通信中でり、通信呼Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは通信待ちである。
下り通信バッファ（1n）の例は、それぞれの枠内におけるハッチング部分が通信データの貯留量を示している。（通信呼Ｂ，Ｄ，Ｇ，Ｈは貯留量が満杯状態である。）  
また、基地局通信装置(CS)と通信中の各端末装置(PS)間の下り方向のスループットは、通信呼Ａ（８kbps），Ｂ（３２kbps）、Ｃ（２３kbps）及びＤ（１６kbps）である。
また、ネットワーク(NW)から基地局通信装置(CS）へ各端末装置毎に対する通信呼の下り方向のスループットは、通信呼Ａ（０kbps），Ｂ（３２kbps）、Ｃ（０kbps）及びＤ（０kbps）
，Ｅ（１６kbps），Ｆ（０kbps）、Ｇ（０kbps）及びＨ（０kbps）である。（即ち、端末装置ＢとＥに対してのみ、ネットワーク(NW)からの下り通信呼が送信中である。）
また、端末装置ＢとＥに対してのみ、ネットワーク(2)からの下り通信呼が送信中であことは、図２の基地局送信装置(1)とネットワーク(2)間の通信帯域(2a)を通信呼ＢとＥで専有して、通信呼Ｂが通信呼Ｅの２倍のスループット（通信呼Ｂ:３２kbps ，通信呼Ｅ：１６kbps）であることが理解できる。）
【００２３】
本発明における通信中の通信呼の通信権を提供（剥奪）する優先順序は通信中の通信呼毎の通信データの貯留量及びスループットを検出して、通信中の通信呼の通信終了予定時間を予測して、以下の条件でスケジューリングされる。
(a) 通信終了予定時間の長い通信呼、
(b) 長時間通信している通信呼、
(c) 通信データ量の多い通信呼、
(d) 通信権剥奪回数の少ない通信呼、
(e) 呼管理番号の最若番の通信呼、
【００２４】
前記スケジューリングは、当該通信呼に対してネットワークから通信される通信呼のスループットを考慮して決定する。
即ち、現在の通信データの貯留量が少ない通信呼であっても、当該通信呼に対してネットワークからデータが通信中である場合には、通信終了予定時間がより長く掛かることを考慮する。
【００２５】
本発明における通信待ちの通信呼の通信権を授与する優先順序は通信待ちの通信呼毎の通信データの貯留量に基づいて、通信待ちの通信呼の通信終了予定時間を予測して、以下の条件でスケジューリングされる。
(f) 少ない時間で通信が終了する通信呼、
(g) 通信待ちの長い通信呼、
【００２６】
前記スケジューリングは、当該通信呼に対してネットワークから通信される通信呼のスループットを考慮して決定する。
即ち、現在の通信データの貯留量が少ない通信呼であっても、当該通信呼に対してネットワークからデータが通信中である場合には、通信終了予定時間がより長く掛かることを考慮する。
【００２７】
次に、図３のフローチャートを用いて本発明の通信中の通信呼から通信権を提供（剥奪）、通信待ちの通信呼に対する通信権の授与する優先順序のスケジューリングの決定の手順を説明する。
・先ず、切替可能な通信呼があるか否か？  の判断をする。（ステップS1)
・上記ステップS1の判断で(YES)の場合には、通信中及び通信待ちの通信呼毎の通信データの貯留量を取得する。（ステップS2）
・通信中及び通信待ちの通信呼毎のスループットを取得する。（ステップS3）
なお、取得するスループットには、ネットワークから当該通信呼に対する送信中のスループットも含まれる。
・上記ステップS2,S3で取得した、通信中の通信呼毎の通信データの貯留量及びスループットに基づいて通信中の通信呼毎の通信終了予定時間を予測して上記(a)〜(e)の条件で通信権の剥奪の優先順序でのスケジューリングを決定する。（ステップS4）
・通信待ちの通信呼毎に、通信待ちの通信呼の通信終了予定時間を予測して、上記(f)〜(g)の条件で通信権の授与の優先順序でのスケジューリングを決定する。（ステップS5）
・上記ステップS4,S5の優先順序でユーザ（通信呼）の切替えを実行する。（ステップS6）
・上記ステップS1の判断でNOの場合には、ユーザ切替は実行されず、ステップS1の判断が所定時間毎に繰り返される。
【００２８】
次に上記ステップS4における通信中の通信呼に対する通信権の剥奪（提供）の優先順序の決定の詳細な判断手順を図４を用いて説明する。
・切替可能で、且つ通信終了時間が予定時間が閾値（所定）以上の通信呼が複数あるか否か？  の判断をする。（ステップS11）
・上記ステップS11の判断で、YESの場合には、通信終了予定時間が閾値以上で、且つ通信時間が最長の通信呼が複数あるか否か？  の判断をする。（ステップS12）
・上記ステップS12の判断で、NOの場合には、当該通信呼を通信権剥奪（提供）候補として選択する。（ステップS17)
・上記ステップS12の判断で、YESの場合には、切替可能で、且つ通信時間が最長の通信呼が複数あるか否か？  の判断をする。（ステップS13)
・上記ステップS13の判断で、NOの場合には、当該通信呼を通信権剥奪（提供）候補として選択する。（ステップS18)
・上記ステップS13の判断で、YESの場合には、通信時間が最長で、且つ通信データの貯留量最多の通信呼が複数あるか否か？  の判断をする。（ステップS14)
・上記ステップS14の判断で、NOの場合には、当該通信呼を通信権剥奪（提供）候補として選択する。（ステップS18)
・上記ステップS14の判断で、YESの場合には、通信データの貯留量最多で、且つ切替回数同数の通信呼が複数あるか否か？  の判断をする。（ステップS15)
・上記ステップS15の判断で、NOの場合には、当該通信呼を通信権剥奪（提供）候補として選択する。（ステップS18)
・上記ステップS15の判断で、通信呼管理番号の最若番号の通信呼を通信権剥奪（提供）候補として選択する。（ステップS16)
【００２９】
次に上記ステップS5における通信待ち通信呼に対する通信権の授与の優先順序の決定の詳細な判断手順を図５を用いて説明する。
・通信終了予定時間が閾値以下の通信呼が複数あるか否か？  の判断をする。（ステップS21)
・上記ステップS21の判断で、YESの場合には、通信待ちの先頭通信待ち呼を通信権授与候補として選択する。（ステップS22)
・上記ステップS21の判断で、NOの場合には、当該通信呼を通信権授与候補として選択する。（ステップS23)
【００３０】
上記の条件に基づいて、図２の通信中の通信呼Ａ〜Ｄについて判断すると、通信権剥奪（提供）対象呼としては、以下の理由で通信呼Ｂ又はＤが候補とされる。
その理由は、通信呼Ａはネットワークからのデータの送信がなく、且つ通信データの貯留量が少ないので、通信呼Ａの通信終了予定時間は短いものと予想される。
また、通信呼Ｂは、通信データの貯留量がバッファの満杯ではなく、スループットも３２kbpsと速く、一見すると通信終了予定時間は短いように見えるが、通信呼Ｂに対してはネットワークからスループット３２kbpsでデータが送信中であるので、通信終了予定時間はより長く掛かるものと予想される。
また、通信呼CとDは、共に通信データの貯留量がバッファの満杯であり、ネットワークかわのデータの送信もない、そしてスループットはが通信呼Ｃの２４kbpsは通信呼Ｄの１６kbpsより速いので、通信呼Ｃの通信終了予定時間は通信呼Ｄより短いと予想される。
【００３１】
上記の条件に基づいて、図２の通信待ちの通信呼Ｅ〜Ｈについて判断すると、通信権授与対象呼としては、以下の理由で通信呼Ｆが候補とされる。
その理由は、バッファのデータ貯留量では、通信呼Ｅが一番少ないが、ネットワークからのデータ送信がスループット１６kbpsで送信中であるので、通信終了予定時間はより長く掛かるものと予想される。
また、通信呼Ｆは、通信呼Ｇ及びＨに比較して通信データの貯留量が少なく、ネットワークからのデータ送信もなされていないので、通信終了予定時間は短いと予想される。
【００３２】
なお、上記の図３〜５に記載の判断の条件はあくまでも１例であって、本発明の基本は、基地局通信装置で、複数の端末装置（通信呼）毎の通信データの貯留量及び通信データの貯留量監視手段と、端末装置（通信呼）毎のスループットを検出して、通信中の端末装置（通信呼）の通信終了予定時間を予測して、該通信終了予定時間に基づいて通信権を剥奪する通信呼の優先順序を決定すると共に、複数の通信待ち端末装置の通信データの貯留量に基づいて当該通信待ち端末装置の通信終了予定時間を予測し、当該通信終了予定時間に基づいて通信権を授与する通信呼の優先順序を決定することにあるので、判断の条件は種々に変更可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の通信呼の切替スケジューリング方法が適用される基地局通信装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の通信呼毎の下り通信バッファの通信データの貯留量の状態、及び下り方向のスループット及びネットワークNWから基地局通信装置への下り方向のスループットを示す図である。
【図３】本発明の通信中の通信呼から通信権を提供（剥奪）及び通信待ちの通信呼に対する通信権の授与する優先順序のスケジューリングを示すフローチャートである。
【図４】本発明の通信中の通信呼に対する通信権の剥奪（提供）の優先順序の決定の詳細な判断手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の通信待ちの通信呼に対する通信権の授与の優先順序の決定の詳細な判断手順を示すフローチャートである。
【図６】従来の通信呼の切替スケジューリング方式を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：基地局通信装置，１a：タイマ制御部，１b：呼制御部，１c：スケジューリング制御部，１d：フロー制御部１e：通信データの貯留量監視部，１f：回線制御部，１g：無線制御部，１h：キュー制御部，１i：通信バッファ制御部，１j：スループット監視部，１k：回線，１l：無線スロット，１m：通信待ちキュー，１n：通信バッファ
【図１】
2008182372.tif 000003
【図２】
2008182372.tif 000004
【図３】
2008182372.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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