(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置の移動端末受付制御方法であって、
前記無線基地局装置は、前記移動端末から帯域割当を要求する帯域割当要求パケットを受信した場合に、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間、および自局に接続した移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出し、
予め設定された最大移動端末数で、総チャネル占有時間を割ることによって一台の移動端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出し、
前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出し、
前記要求チャネル占有時間が、前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可することを特徴とする移動端末受付制御方法。
【請求項２】
無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置の移動端末受付制御方法であって、
前記無線基地局装置は、トラヒックパターンが互いに異なる複数の前記移動端末を同時に収容し、
前記無線基地局装置は、前記移動端末から帯域割当を要求する前記帯域割当要求パケットを受信したときに、前記帯域割当を要求する移動端末のトラヒックパターンの種別を判断し、
前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する場合には帯域割当を許可し、
前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されているトラヒックパターンに属する場合には、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間と要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する全移動端末が共有するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間および帯域割当が許可された移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出し、
予め設定された最大移動端末数で前記総チャネル占有時間を割ることによって一台の端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出し、
前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出し、
前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可することを特徴とする移動端末受付制御方法。
【請求項３】
前記無線基地局装置は、前記移動端末からの帯域割当を拒否する場合に、前記帯域割当を要求する移動端末に対して、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量のときに、前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間以下となる最低伝送レートを通知することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の移動端末受付制御方法。
【請求項４】
無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置であって、
前記移動端末から帯域割当を要求する帯域割当要求パケットを受信した場合に、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間、および自局に接続した移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出する手段と、
予め設定された最大移動端末数で、総チャネル占有時間を割ることによって一台の移動端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出する手段と、
前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出する手段と、
前記要求チャネル占有時間が、前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可する手段とを備えることを特徴とする無線基地局装置。
【請求項５】
無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置であって、
前記無線基地局装置は、トラヒックパターンが互いに異なる複数の前記移動端末を同時に収容し、
前記移動端末から帯域割当を要求する前記帯域割当要求パケットを受信したときに、前記帯域割当を要求する移動端末のトラヒックパターンの種別を判断する手段と、
前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する場合には帯域割当を許可する手段と、
前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されているトラヒックパターンに属する場合には、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間と要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する全移動端末が共有するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間および帯域割当が許可された移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出する手段と、
予め設定された最大移動端末数で前記総チャネル占有時間を割ることによって一台の端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出する手段と、
前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出する手段と、
前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可する手段とを備えることを特徴とする無線基地局装置。
【請求項６】
前記各移動端末のチャネル占有時間を管理する帯域管理テーブルを備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の無線基地局装置。
【請求項７】
前記帯域割当を要求する移動端末に対して、推奨最低伝送レートを含む帯域割当応答パケットを発行する手段を備え、
前記推奨最低伝送レートは、前記移動端末からの帯域割当を許可する場合は、前記帯域割当要求パケットに含まれる最低の伝送レートであり、前記移動端末からの帯域割当を拒否する場合は、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量のときに、前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間以下となる最低伝送レートであることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の無線基地局装置。
【請求項８】
無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムであって、
前記無線基地局装置は、前記請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の無線基地局装置であることを特徴とする無線パケット通信システム。
【請求項９】
無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムであって、
前記無線基地局装置は、前記請求項７に記載の無線基地局装置であり、
前記移動端末は、伝送レート管理テーブルと、
前記伝送レート管理テーブル内の、前記無線基地局装置からの帯域割当応答パケットに含まれる推奨最低伝送レートよりも低い伝送レートを使用不可とする手段とを備えることを特徴とする無線パケット通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動端末受付制御方法、無線基地局装置、および無線パケット通信システムに係り、特に、無線基地局装置と移動端末との間でデータ伝送を行う無線パケット通信システムにおいて、移動端末のチャネル占有時間を確保するための移動端末受付制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線パケット通信は、無線ＬＡＮをはじめとする様々なシステムで採用されている通信形態である。無線ＬＡＮの規格については、IEEE802.11委員会で標準化が進められ、IEEE802.11規格（下記、非特許文献１参照）として制定されている。この規格では、通信利用形態の１つとしてインフラストラクチャモードが記載されており、これは無線基地局装置と呼ばれる無線局に、移動端末と呼ばれる無線局が無線媒体を介して接続することによって無線ネットワークが形成される形態である。
この形態は、オフィスネットワーク、ホームネットワーク、公衆無線ＬＡＮなど様々な環境で広く利用されている形態である。この形態において無線基地局装置は、基本的にイーサネット等の有線ネットワークに接続されており、無線ネットワークと有線ネットワークとのブリッジ機能を持つ。すなわち、移動端末から見たとき、無線基地局装置は有線ネットワークヘの入り口としての役割を担う。インフラストラクチャモードにおいて、無線基地局装置および移動端末はＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）と呼ばれるアクセス方法により無線パケットを交換する。
ＣＳＭＡ／ＣＡでは、それぞれの移動端末は無線チャネルにパケットが送信されているか否かを調べ（キャリアセンス）、無線パケットが送信されていない場合に限って無線パケットの送信を開始する。すなわち、無線基地局装置が移動端末に送信するタイミングを指示することなく、各移動端末が自律的に無線パケットを送信する。
【０００３】
このように各移動端末がキャリアセンスにより自律的に無線パケットを送信する無線アクセス方式では、無線基地局装置と移動端末が同期を取る必要がないため実装が容易であるというメリットがある反面、次にどの移動端末がデータを送信するかがわからない、すなわち無線基地局装置が各移動端末の使用するチャネル占有時間を制御することができないというデメリットがある。
ここで、チャネル占有時間とは、当該移動端末がデータを送信するために単位時間あたりにチャネルを使用する時間と定義する。また、単位時間あたりに使用できるチャネル占有時間の総和を無線帯域と定義する。通常は、単位時間が１[ｓ]の場合は、無線帯域は１[ｓ]である。
一方、音声や動画などのリアルタイム性の高いアプリケーションのトラヒックを無線ＬＡＮ上で伝送するためにIEEE802.11e規格（下記、非特許文献２参照）が規定されている。
IEEE802.11ｅ規格の特徴の一つとして、受付制御技術がある。先述のように、無線ＬＡＮでは、無線基地局装置が各移動端末のチャネル占有時間を制御できないため、多数の移動端末が接続すると、リアルタイム性の高いアプリケーションが必要とするチャネル占有時間を確保できない。リアルタイム性の高いアプリケーションが必要とするチャネル帯域を確保できない場合は、遅延時間が著しく増加して通信品質が劣化する。そこで、予め定められた条件に応じて移動端末の受付を拒否する機能が必要となる。
【０００４】
図９は、IEEE802.11eの移動端末受付制御方法を説明するための図であり、図９（ａ）は、IEEE802.11eの移動端末受付制御方法のチャネル割当方法、図９（ｂ）は、IEEE802.11eの移動端末受付制御方法の処理手順を説明するためのフローチャートである。
無線基地局装置は、移動端末から帯域割当を要求されると、当該移動端末にチャネル占有時間を割り当てることが可能かどうかを判断し、可能である場合には受付を許可し、それ以外の場合には受付を拒否する。
受付を許可した移動端末が使用するチャネル占有時間は図９（ａ)のように無線基地局装置により管理される。このとき、干渉波の存在を考慮するためのマージン（干渉マージン）を設定し、割当チャネル占有時間が干渉マージンの領域に入らないように受付制御を行う。
無線基地局装置は、このような制御を実施するために、自局が使用している無線チャネルについて、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間を管理するための帯域管理テーブルを具備する。図１０は、この管理テーブルの内容を示す図である。
帯域管理テーブルは、受付済みの各移動端末に許可したチャネル占有時間、干渉波等の影響を避けるための干渉マージンなどから構成され、新規の帯域割当が許可される度に更新される。
【０００５】
無線基地局装置は、新規の移動端末から帯域割当があると、帯域管理テーブルを参照し、当該移動端末に要求されたチャネル占有時間（要求チャネル占有時間）と余剰チャネル占有時間を比較する（ステップＳ３１）。
要求チャネル占有時間および余剰チャネル占有時間は下記のようにして得られる。
まず、要求チャネル占有時間は、帯域割当時に移動端末により申請される各種のパラメータにより算出される。各種のパラメータには、当該移動端末が使用するアプリケーションのトラヒックパターン（単位時間あたりの平均データ量、平均パケットサイズ、トラヒックの最小生起間隔、トラヒックの最大生起間隔、許容される遅延時間の閾値）、当該移動端末が使用する最低の伝送レートなどが含まれる。
無線基地局装置は、これらのパラメータを利用して、例えば、下記（１）式により要求チャネル占有時間を算出する。
［数１］
要求チャネル占有時間＝１パケットの送信に必要な時間×単位時間に送信するパケット数
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （１）
【０００６】
ここで、１パケットの送信に必要な時間は、下記（２）式によって求められる。
［数２］
１パケットの送信に必要な時間＝平均パケットサイズ／最低の伝送レート＋オーバヘッド
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （２）
また、単位時間に送信するパケット数は、下記（３）式によって求められる。
［数３］
単位時間に送信するパケット数＝単位時間あたりの平均データ量／平均パケットサイズ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （３）
次に、余剰チャネル占有時間は、下記（４）式により得られる。
［数４］
余剰チャネル占有時間＝無線帯域−（受付済みの各移動端末に許可したチャネル占有時間の総和＋干渉マージン）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （４）
ここで、受付済みの各移動端末に許可したチャネル占有時間は、無線基地局装置が具備する帯域管理テーブルを参照することにより得られる。また、干渉マージンは予め与えられるパラメータであり、同様に帯域管理テーブルを参照することにより得られる。
【０００７】
無線基地局装置は、前述のように余剰チャネル占有時間および要求チャネル占有時間を算出し、余剰チャネル占有時間が要求チャネル占有時間よりも大きい場合には受付を許可（ステップＳ３２）し、それ以外の場合には受付を拒否する（ステップＳ３３）。
帯域割当が許可された移動端末は、データパケットの送信を開始する。一方、帯域割当を拒否された移動端末のその後の動作については規定されていない。
このように、新規の移動端末が帯域割当を要求するときに、当該移動端末が使用するチャネル占有時間を無線基地局装置に予め申請することにより、無線基地局装置は余剰チャネル占有時間を超える帯域割当を拒否することが可能となる。これにより、無線帯域を超えるトラヒックが生じることを回避し、通信品質の劣化を抑制できる。
また、下記非特許文献１では、移動端末が使用できる伝送レートが複数規定されている。すなわち、各移動端末は移動端末間の距離、干渉、フェージングなどの伝搬路状況に応じて、誤り率が低く、かつ、高いスループットを得られる伝送レートを適応的に選択し、使用することが可能である。同じ量のトラヒックを送信する場合であっても、使用する伝送レートが高いほどチャネル占有時間は小さくなる。
【０００８】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【非特許文献１】IEEE802.11,「Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical(PHY) Layer Specifications, 」August 1999
【非特許文献２】IEEE802.11,「Medium Access Control(MAC)Quality of Service Enhancements,」Nov.2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実際に無線基地局装置を設置する際には、その無線基地局装置によって収容すべき移動端末の数（要求端末数）を見積もる必要があり、無線基地局装置には与えられた要求端末数を収容できるようにトラヒックを制御する機能が必要となる。
しかしながら、従来の技術では、余剰チャネル占有時間が移動端末により要求されたチャネル占有時間より大きいときは、無線基地局装置は常に受付を許可するため、要求端末数を確保できない場合がある。すなわち、接続済み移動端末の中にチャネル占有時間が著しく大きいものがある場合、余剰チャネル占有時間が小さくなるため、要求端末数を収容できない状況が生じる。
この問題は、当該無線パケット通信システムが使用できるチャネル占有時間が小さくなるに伴い顕著となる。例えば、干渉波が存在する場合や、音声通信を行う移動端末（移動音声端末）とベストエフォート型のアプリケーションを使用する端末（ＢＥ端末）のようなトラヒックパターンの異なる複数種類の移動端末を同時に収容するときに、ＢＥ端末のためのチャネル占有時間を確保しつつ移動音声端末に要求端末数を設定する必要がある場合である。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、干渉波のチャネル占有時間が比較的大きい場合や複数種類の移動端末を同時に収容して一部の種類の移動端末のみに要求端末数を設定する場合であっても、要求端末数を収容できる移動端末受付制御方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前述の移動端末受付制御方法を実行する無線基地局装置、および無線パケット通信システムを提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置の移動端末受付制御方法であって、前記無線基地局装置は、前記移動端末から帯域割当を要求する帯域割当要求パケットを受信した場合に、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間、および自局に接続した移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出し、予め設定された最大移動端末数で、総チャネル占有時間を割ることによって一台の移動端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出し、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が、前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可する。
【００１１】
（２）無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置の移動端末受付制御方法であって、前記無線基地局装置は、トラヒックパターンが互いに異なる複数の前記移動端末を同時に収容し、前記無線基地局装置は、前記移動端末から帯域割当を要求する前記帯域割当要求パケットを受信したときに、前記帯域割当を要求する移動端末のトラヒックパターンの種別を判断し、前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する場合には帯域割当を許可し、前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されているトラヒックパターンに属する場合には、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間と要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する全移動端末が共有するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間および帯域割当が許可された移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出し、予め設定された最大移動端末数で前記総チャネル占有時間を割ることによって一台の端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出し、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可する。
（３）（１）または（２）において、前記無線基地局装置は、前記移動端末からの帯域割当を拒否する場合に、前記帯域割当を要求する移動端末に対して、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量のときに、前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間以下となる最低伝送レートを通知する。
【００１２】
（４）無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置であって、前記移動端末から帯域割当を要求する帯域割当要求パケットを受信した場合に、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間、および自局に接続した移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出する手段と、予め設定された最大移動端末数で、総チャネル占有時間を割ることによって一台の移動端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出する手段と、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出する手段と、前記要求チャネル占有時間が、前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可する手段とを備える。
【００１３】
（５）無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおける無線基地局装置であって、前記無線基地局装置は、トラヒックパターンが互いに異なる複数の前記移動端末を同時に収容し、前記移動端末から帯域割当を要求する前記帯域割当要求パケットを受信したときに、前記帯域割当を要求する移動端末のトラヒックパターンの種別を判断する手段と、前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する場合には帯域割当を許可する手段と、前記帯域割当を要求する移動端末が、要求端末数が設定されているトラヒックパターンに属する場合には、干渉波がチャネルを使用するチャネル占有時間と要求端末数が設定されていないトラヒックパターンに属する全移動端末が共有するチャネル占有時間に基づいて、前記無線基地局装置が利用できるチャネル占有時間および帯域割当が許可された移動端末が利用できるチャネル占有時間の総和である総チャネル占有時間を算出する手段と、予め設定された最大移動端末数で前記総チャネル占有時間を割ることによって一台の端末に割り当て可能な単位チャネル占有時間を算出する手段と、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量および最低の伝送レートに基づいて前記移動端末が要求する要求チャネル占有時間を算出する手段と、前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間よりも大きい場合には帯域割当を拒否し、それ以外の場合には、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間の総和に基づいて利用可能な余剰チャネル占有時間を算出し、前記要求チャネル占有時間が前記余剰チャネル占有時間以内である場合に限り帯域割当を許可する手段とを備える。
【００１４】
（６）（４）または（５）において、前記各移動端末のチャネル占有時間を管理する帯域管理テーブルを備える。
（７）（４）ないし（６）の何れかにおいて、前記帯域割当を要求する移動端末に対して、推奨最低伝送レートを含む帯域割当応答パケットを発行する手段を備え、前記推奨最低伝送レートは、前記移動端末からの帯域割当を許可する場合は、前記帯域割当要求パケットに含まれる最低の伝送レートであり、前記移動端末からの帯域割当を拒否する場合は、前記帯域割当要求パケットに含まれるパケットサイズ、データ量のときに、前記要求チャネル占有時間が前記単位チャネル占有時間以下となる最低伝送レートである。
（８）無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムであって、前記無線基地局装置は、前記（４）ないし（６）のいずれか１項に記載の無線基地局装置である。
（９）無線基地局装置と移動端末との間でキャリアセンスにより無線パケットを送受信する無線パケット通信システムであって、前記無線基地局装置は、前記（７）に記載の無線基地局装置であり、前記移動端末は、伝送レート管理テーブルと、前記伝送レート管理テーブル内の、前記無線基地局装置からの帯域割当応答パケットに含まれる推奨最低伝送レートよりも低い伝送レートを使用不可とする手段とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、無線基地局装置において、干渉波のチャネル占有時間が比較的大きい場合や複数種類の移動端末を同時に収容して一部の種類の移動端末のみに要求端末数を設定する場合であっても、要求端末数を収容することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
本実施例では、本発明による受付制御における無線基地局装置の動作について説明し、その後に移動端末の動作について説明する。
図１は、本発明の実施例の無線基地局装置の移動端末受付制御方法を説明するための図であり、図１（ａ）は、本発明の実施例の無線基地局装置のチャネル割当方法、図１（ｂ）は、本発明の実施例の無線基地局装置における移動端末受付制御方法の処理手順を説明するためのフローチャートである。
無線基地局装置は、移動端末から帯域割当を要求されると、当該移動端末にチャネル占有時間を割り当てることが可能かどうかを判断し、可能である場合には受付を許可し、それ以外の場合には受付を拒否する。
従来の技術との違いは、それぞれの移動端末に割り当てるチャネル占有時間が、後述する単位チャネル占有時間以内となるように割り当てられることである。
受付を許可した移動端末が使用するチャネル占有時間は、図１（ａ）に示すように、無線基地局装置により管理される。このとき、干渉波の存在を考慮するためのマージン（干渉マージン）を設定し、割当チャネル占有時間が干渉マージンの領域に入らないように受付制御を行う。
無線基地局装置は、このような制御を実施するために、自局が使用している無線チャネルについて、帯域割当を許可した各移動端末のチャネル占有時間を管理する帯域管理テーブルを具備する。この帯域管理テーブルの内容は、図１０に示す従来の帯域管理テーブルと同じである。帯域管理テーブルは、受付済みの各移動端末に許可したチャネル占有時間、干渉波等の影響を避けるための干渉マージンなどから構成され、帯域割当が許可される度に更新される。
【００１７】
無線基地局装置は、新視の移動端末から帯域割当が要求されると、当該移動端末により申請される各種のパラメータを利用して受付判断を行う。
各種のパラメータには、当該移動端末が使用するアプリケーションのトラヒックパターン（単位時間あたりの平均データ量、平均パケットサイズ、トラヒックの最小生起間隔、トラヒックの最大生起間隔、許容される遅延時間の閾値）、当該移動端末が使用する最低の伝送レートなどが含まれる。
図１（ｂ）のステップＳ１１では、総チャネル占有時間を算出する。
総チャネル占有時間とは、無線基地局装置と当該無線基地局装置に接続している移動端末により構成される無線ネットワーク（自無線ネットワーク）が利用可能であるチャネル占有時間の合計の上限であり、下記（５）式により算出される。
［数５］
総チャネル占有時間＝無線帯域−干渉波のチャネル占有時間
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （５）
ここで、無線帯域とは単位時間あたりに使用できるチャネル占有時間の総和と定義し、通常は、単位時間が１[ｓ]の場合は、無線帯域は１[ｓ]である。以降は、無線帯域＝１[ｓ]として説明する。
【００１８】
干渉波のチャネル占有時間は以下のように求められる。
無線基地局装置は、帯域割当済みの移動端末との間で無線パケットの交換をしながら、干渉波がどの程度チャネルを使用しているかを測定する。測定の方法としては、当該無線基地局装置が無線パケットを送信している時間および当該無線基地局装置に接続している移動端末が無線パケットを送信している時間以外の時間において、受信電力が予め定められた閾値を超える時間を干渉が発生している時間（干渉時間）として累積する。
この測定に基づいて、干渉波のチャネル占有時間は、下記（６）式で表される。
［数６］
干渉波のチャネル占有時間＝干渉時間／測定期間
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （６）
測定は、一定の測定期間を定期的に設定してもよく、随時実施してもよい。また、測定期間は１秒単位で設定してもよく、１日単位で設定してもよい。本明細書において、測定期間の長さおよび間隔は制限しない。
【００１９】
ステップＳ１２では単位チャネル占有時間を算出する。単位チャネル占有時間とは、一台の移動端末に許可できるチャネル占有時間であり、下記（７）式により算出される。
［数７］
単位チャネル占有時間＝総チャネル占有時間／要求端末数
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （７）
要求端末数は、当該無線基地局装置によって帯域割当すべき移動端末の数（最大移動端末数）であり、運用のポリシーに応じて与えられる。例えば、当該無線基地局装置のカバレッジにおいて５台の移動端末が同時に帯域割当できることが要求される場合には、要求端末数は５となる。
ステップＳ１３では、単位チャネル占有時間と、新規の帯域割当を要求している移動端末により要求されたチャネル占有時間（要求チャネル占有時間）を比較する。
要求チャネル占有時間は前述した移動端末により申請される各種のパラメータを利用して、下記（８）式のように求められる。
［数８］
要求チャネル占有時間＝１パケットの送信に必要な時間×単位時間に送信するパケット数
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （８）
ここで、１パケットの送信に必要な時間は下記（９）式によって求められる。
［数９］
１パケットの送信に必要な時間＝平均パケットサイズ／最低の伝送レート＋オーバヘッド
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （９）
【００２０】
また、単位時間に送信するパケット数は下記（１０）式によって求められる。
［数１０］
単位時間に送信するパケット数＝単位時間あたりの平均データ量／平均パケットサイズ
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （１０）
以上のようにして得られた要求チャネル占有時間が単位チャネル占有時間よりも小さい場合には、ステップＳ１４に進み、それ以外の場合は帯域割当を拒否する（ステップＳ１６）。
ステップＳ１４では、要求チャネル占有時間と余剰チャネル占有時間を比較する。
余剰チャネル占有時間は、下記（１１）式により得られる。
［数１１］
余剰チャネル占有時間＝総チャネル占有時間−受付済みの各移動端末に許可したチャネル占有時間の総和
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （１１）
ここで、受付済みの各移動端末に許可したチャネル占有時間は、無線基地局装置が具備する帯域管理テーブルを参照することにより得ることができる。
以上のようにして得られた余剰チャネル占有時間が要求チャネル占有時間以上の場合には、帯域割当の許可を決定し（ステップＳ１５）、帯域割当の許可を示す無線パケットを移動端末へ送信する。
それ以外の場合には帯域割当の拒否を決定し（ステップＳ１６)、帯域割当の拒否を示す無線パケットを移動端末へ送信する。
【００２１】
図２に帯域割当の許可／拒否を示す無線パケット（帯域割当応答パケット）の構成例を示す。この帯域割当応答パケットは、無線基地局装置から帯域割当を要求した移動端末に発行される。
帯域割当応答パケットは、ヘッダ、ペイロード、誤り検出用符号によって構成される。ヘッダには、あて先となる移動端末のＭＡＣアドレスや自局のＭＡＣアドレスなどが含まれる。誤り検出用符号は、当該無線パケットに伝送誤りが含まれていないかを検出するための符号であり、ＣＲＣ符号などが使用される。
ペイロードには、受付判断の結果（許可／拒否）、理由（拒否の場合のみ）、推奨される伝送レートなどが含まれる。
受付許可の場合には、推奨される伝送レートには、移動端末から要求された伝送レートが示される。受付拒否の場合には、最低伝送レートが示される。最低伝送レートとは、当該移動端末のアプリケーションに必要なチャネル占有時間が単位チャネル占有時間以下となる最低の伝送レートであり、下記（１２）式によって算出される。
［数１２］
最低伝送レート＝平均パケットサイズ／（単位チャネル占有時間／単位時間に送信するパケット数−オーバヘッド）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （１２）
以上説明したように、本実施例では、無線基地局装置の移動端末受付制御方法において、単位チャネル占有時間を超えるチャネル占有時間を要求する移動端末の受付を拒否する機能を追加することによって、一部の移動端末が著しく大きなチャネル占有時間となることを回避し、要求端末数を確保することが可能となる。
【００２２】
なお、無線基地局装置が、前述の手順により各移動端末のチャネル占有時間を制御した場合でも、移動端末が許可されたチャネル占有時間を守らないと要求端末数を確保できない。このことは、無線基地局装置が使用を許可した伝送レートよりも低い伝送レートを移動端末が使用する場合に生じる。
そこで、以下に、本実施例の無線基地局装置の移動端末受付制御方法に対応する移動端末の動作について、図３を用いて説明する。
移動端末は、自局が使用できる伝送レートを管理する伝送レート管理テーブルを具備する。図４に、この伝送レート管理テーブルの内容を示す。
無線基地局装置と移動端末との間で使用する伝送レートはそれぞれが具備する伝送レートが互いに異なる場合があるため、帯域割当を実行する度に、どの伝送レートを使用するかを交渉する必要がある。よって、伝送レート管理テーブルには、当該無線基地局装置との通信において使用できる伝送レートをチェックするための使用の可否フィールドが設定される。
移動端末は、無線基地局装置に帯域割当を要求するトリガが生じると、帯域割当を要求する無線パケット（帯域割当要求パケット）を無線基地局装置宛に送信する（ステップＳ２１）。無線基地局装置に帯域割当を要求するトリガとしては、移動端末の無線回路が起動する、アプリケーションにより帯域割当が要求されるなどが挙げられる。
【００２３】
帯域割当要求パケットの構成を図５に示す。帯域割当要求パケットは、ヘッダ、ペイロード、誤り検出用符号によって構成される。ヘッダおよび誤り検出用符号に含まれる情報は、帯域割当応答パケットと同様である。
ペイロードには、当該移動端末が使用するアプリケーションのトラヒックパターン（単位時間あたりの平均データ量、平均パケットサイズ、トラヒックの最小生起間隔、トラヒックの最大生起間隔、許容される遅延時間の閾値）、当該移動端末が使用する最低の伝送レートなどが含まれる。このときの最低の伝送レートには、自局が具備する伝送レート管理テーブルの中で最も低い伝送レートを示して送信する。
移動端末は、帯域割当要求パケットを送信した後は、無線基地局装置から帯域割当応答パケットを受信するまで待機する。
移動端末は、無線基地局装置から帯域割当応答パケットを受信すると、当該帯域割当応答パケットに含まれる推奨する伝送レートを取得し、それよりも低い伝送レートについて、伝送レート管理テーブルの使用の可否フィールドを”否”に設定する（ステップＳ２２）。
また、移動端末は、受付判断の結果を取得し、帯域割当要求の結果が許可であったか拒否であったかを認識する（ステップＳ２３）。
帯域割当が許可された移動端末は、帯域割当処理を終了し、データパケットの送信を開始する。一方、帯域割当を拒否された移動端末は、帯域割当要求パケットの最低の伝送レートを、伝送レート管理テーブルの使用の可否フィールドが、”可”であるものの中で最も低い伝送レートに変更して（ステップＳ２４）、再び帯域割当要求パケットを送信する。
【００２４】
移動端末は、無線基地局装置との通信において、伝搬路の状況や送信成否の履歴に応じて、自局が具備する伝送レート管理テーブルの使用の可否フィールドが”可”であるもののみを使用してデータの送受信を行う。
このように、移動端末が、自局が使用できる伝送レートの中で、無線基地局装置によって推奨された伝送レートよりも低い伝送レート以外のものを通信に使用する制御を追加することによって、各移動端末のチャネル占有時間を単位チャネル占有時間以内とすることが可能となる。
従来技術では、無線基地局装置は移動端末に要求されたチャネル占有時間が余剰チャネル占有時間以内であれば受付を許可していたのに対して、本実施例では、干渉波のチャネル占有時間に基づいて総チャネル占有時間を算出し、総チャネル占有時間と最大移動端末数に基づいて単位チャネル占有時間を算出し、単位チャネル占有時間よりも要求チャネル占有時間の方が大きい場合には、当該移動端末への帯域割当を拒否するという判断処理が従来技術に追加されることになる。
以上説明したように、本実施例によれば、新規移動端末により要求されたチャネル占有時間が、最大移動端末数に基づいて算出された単位チャネル占有時間を超える場合には受付を拒否することができるため、各移動端末の使用するチャネル占有時間を要求端末数が確保されるように制御することが可能となる。このとき、無線帯域から干渉波のチャネル占有時間を引いて算出される総チャネル占有時間を用いることにより、干渉波が存在する環境においても、要求帯域数を確保することが可能となる。
【００２５】
［実施例２］
本実施例では、トラヒックパターンの互いに異なる複数の移動端末が一つの無線基地局装置に接続する場合を想定する。
トラヒックパターンＡとして、音声アプリケーションのように、データサイズやトラヒックの生起間隔が一定であり、かつ、リアルタイム性を厳しく要求されるものを想定する。また、トラヒックパターンＢとして、ＷｅｂブラウジングやＦＴＰトラヒックのようなデータサイズやトラヒックの生起間隔が一定でなく、リアルタイム性を厳しく要求されないものを想定する。
また、トラヒックパターンＡの移動端末に対しては要求端末数が設定されるが、トラヒックパターンＢの移動端末に対しては要求端末数が設定されないものとする。すなわち、実施例１とはトラヒックパターンの異なる複数の移動端末を収容する点、および、リアルタイム性のトラヒックについてのみ要求端末数を設定する点が異なる。
なお、トラヒックパターンＢの移動端末については、要求チャネル占有時間の大小に関わらず、受付を許可するものとする。これは、トラヒックパターンＢのトラヒック量は利用するアプリケーションに依存し、また、定常的に生じるものではないためである。
また、前述の非特許文献２に記載の優先制御方式の適用により、トラヒックパターンＢの移動端末の送信頻度を低くすることができる。
以上のことから、本実施例の移動端末受付制御方法では、トラヒックパターンＢの全移動端末のトラヒックの送受信を行うためのチャネル占有時間を予め設定し、それ以外のチャネル占有時間をトラヒックパターンＡの移動端末が使用するものとする。
このポリシーは、総チャネル占有時間の算出方法に反映される。
【００２６】
図６は、本発明の実施例の無線基地局装置の移動端末受付制御方法を説明するための図であり、図６（ａ）は、本発明の実施例の無線基地局装置のチャネル割当方法、図６（ｂ）は、本発明の実施例の無線基地局装置における移動端末受付制御方法の処理手順を説明するためのフローチャートである。
前述の実施例１と同様の処理を行う処理ボックスについては、同じ番号を付与しており、ここでは実施例１と異なる処理を行う処理ボックスについてのみ説明する。
無線基地局装置は、移動端末から帯域割当を要求されると、当該移動端末にチャネル占有時間を割り当てることが可能かどうかを判断し、可能である場合には受付を許可し、それ以外の場合には受付を拒否する。
実施例１との違いは、総チャネル占有時間の算出において、トラヒックパターンＢ用のチャネル占有時間を予め確保しておくことである。
ステップＳ６１では、トラヒックパターンＡの帯域割当要求であるかトラヒックパターンＢの帯域割当要求であるかを判断する。
当該判断を行うために、全ての移動端末は、図７に示す帯域割当要求パケットを用いて当該無線基地局装置に帯域割当を要求する。この帯域割当要求パケットと図５の帯域割当要求パケットの違いは、トラヒックの種類を示すフィールドの有無のみである。
移動端末はこのフィールドに、自局が使用するアプリケーションのトラヒックがトラヒックパターンＡに属するかトラヒックパターンＢに属するかを通知する。
【００２７】
無線基地局装置は、このフィールドに基づいて、トラヒックパターンＢの場合は受付を許可する（ステップＳ１５）。トラヒックパターンＡの場合は、ステップＳ６２に進む。
ステップＳ６２では、総チャネル占有時間を算出する。総チャネル占有時間は下記（１３）式により算出される。
［数１３］
総チャネル占有時間
＝無線帯域−（干渉波のチャネル占有時間＋トラヒックパターンＢ用チャネル占有時間）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・  （１３）
ここで、総チャネル占有時間、無線帯域、干渉波のチャネル占有時間の定義は前述の実施例１と同様である。
トラヒックパターンＢ用チャネル占有時間は予め与えられ、図８に示す帯域管理テーブルにおいて管理される。なお、トラヒックパターンＢ用に割り当てた帯域が、予め確保したトラヒックパターンＢ用チャネル占有時間を超える場合には、受付を拒否してもよい。
本実施例で使用する帯域管理テーブルは、トラヒックパターンＢ用チャネル占有時間を管理するためのフィールドがある点においてのみ、従来の技術における帯域管理テーブルと異なる。
ステップＳ１２〜Ｓ１６までの処理は実施例１と同様である。
【００２８】
このように、本実施例では、無線基地局装置がトラヒックパターンの互いに異なる複数の前記移動端末を同時に収容する場合において、要求端末数を設定されていないトラヒックパターンに属する全移動端末が共有するチャネル占有時間、および、干渉波のチャネル占有時間に基づいて総チャネル占有時間を算出する。
即ち、本実施例では、要求端末数を設定しない方の移動端末のためのチャネル占有時間を予め確保し、それを除いたチャネル占有時間のみで要求端末数の設定されたトラヒックパターンの移動端末を受付制御することにより、トラヒックパターンの異なる複数の移動端末を同時に収容し、一方のトラヒックパターンのものにのみ要求端末数を設定する必要のある場合においても、要求端末数を確保することが可能となる。
例えば、音声通信を行う移動端末（移動音声端末）とベストエフォート型のアプリケーションを使用する端末（ＢＥ端末）のようなトラヒックパターンの異なる複数種類の移動端末を同時に収容するときには、総チャネル占有時間を算出する際に、無線帯域から干渉波のチャネル占有時間とＢＥ端末が使用するチャネル占有時間の和を減算することによって、ＢＥ端末のためのチャネル占有時間を確保しつつ移動音声端末に要求端末数を設定することが可能となる。
【００２９】
図１１に、前述の各実施例における無線基地局装置の概略構成を示す。なお、図１１は前述の移動端末受付制御方法を実施する部分の構成のみを図示し、その以外の構成の図示は省略している。
無線基地局装置は、トラヒック送受信部１０により、自らが構成する無線ネットワークにおいて、移動端末との間でトラヒックの送受信を行う。
また、情報収集管理部２０には、帯域管理テーブルなどの情報が収集管理される。例えば、情報収集管理部２０には、帯域割当要求時に移動端末からの帯域割当要求パケットに含まれる各種のパラメータ、即ち、当該移動端末が使用するアプリケーションのトラヒックパターン（単位時間あたりの平均データ量、平均パケットサイズ、トラヒックの最小生起間隔、トラヒックの最大生起間隔、許容される遅延時間の閾値）、当該移動端末が使用する最低の伝送レートなども管理される。
受付判断処理部３０は、前述の図１（ｂ）、あるいは、図６（ｂ）に示す、本実施例の移動端末受付制御方法を実行する。この受付判断処理部３０は、前述の各式に示すそれぞれの演算も行う。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１の無線基地局装置の移動端末受付制御方法を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１の無線基地局装置から移動端末に対して発行される帯域割当応答パケットの内容を示す図である。
【図３】本発明の実施例１の無線基地局装置の移動端末受付制御方法に対応する移動端末の処理手順を説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１において、移動端末の伝送レート管理テーブルの内容を示す図である。
【図５】本発明の実施例１において、移動端末から無線基地局装置に対して発行される帯域割当要求パケットの内容を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の無線基地局装置の移動端末受付制御方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施例２において、移動端末から無線基地局装置に対して発行される帯域割当要求パケットの内容を示す図である。
【図８】本発明の実施例２の無線基地局装置の帯域管理テーブルの内容を示す図である。
【図９】従来の無線基地局装置の移動端末受付制御方法を説明するための図である。
【図１０】従来の無線基地局装置、および本発明の実施例１の無線基地局装置の帯域管理テーブルの内容を示す図である。
【図１１】本発明の各実施例における無線基地局装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  トラヒック送受信部
２０  情報収集管理部
３０  受付判断処理部
【図１】
0004842900.tif 000002
【図２】
0004842900.tif 000003
【図３】
0004842900.tif 000004
【図４】
0004842900.tif 000005
【図５】
0004842900.tif 000006
【図６】
0004842900.tif 000007
【図７】
0004842900.tif 000008
【図８】
0004842900.tif 000009
【図９】
0004842900.tif 000010
【図１０】
0004842900.tif 000011
【図１１】
0004842900.tif 000012