(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と複数の端末局とが、１つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御方法において、
前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当て、パケットの遅延時間を測定し、該遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測し、該遅延時間予測の結果により、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも小さい場合には、スロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張する一方、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きい場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらすことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きく、しかも予測された遅延時間が現在のスロット周期の整数倍でない場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらし、かつスロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張することを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測するようにしたことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項４】
基地局と複数の端末局とが、１つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御装置において、
前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当てる手段と、パケットの遅延時間を測定する手段と、遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測する手段を備え、該遅延時間予測の結果により、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも小さい場合には、スロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張する一方、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きい場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらすことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御装置において、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きく、しかも予測された遅延時間が現在のスロット周期の整数倍でない場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらし、かつスロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張することを特徴とする通信システムのためのアクセス制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御装置において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測する手段を備えることを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基地局と複数の端末局を含み、基地局と端末局の間でデータパケットを送受信し、１つのチャネルを複数の端末局が共有して使用する通信システムのための媒体アクセス制御方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
端末局がパケットを送信するためのタイムスロット（以下スロット）を基地局により割当て制御を行う通信システムにおいて、伝送遅延が大きい場合、定められたスロットにおいて受信できないため、パケットの衝突が発生し、通信が確立できない。
【０００３】
そこで、端末局は、基地局へ送信する際ある時間待ちして送信している。この待ち時間を送信オフセットと呼ぶ。しかし、送信オフセットは基地局と端末局間の距離によって異なるため、コネクションを行う際に基地局から端末局へ送信オフセット情報を伝送していた（特開平１１−２４６８６６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の通信システムにおいては、次のような問題点があった。
（１）端末の伝送遅延がリアルタイムで変化している場合に対処できない。
（２）伝送距離を伸ばすごとに、全体としては同一の伝送速度を実現できるが、各端末ごとに割り当てることのできる最大の帯域が減少する。
（３）基地局が時間ごとに変化する伝送遅延の情報を、定期的に端末局へ送信し、端末局がオフセットを調節する方法では、遅延情報を含んだパケットを送信しなければならないため、スループットの低下につながってしまう。
（４）端末局は送信オフセット時間を待つ間、送信を行うことができないため、送信オフセットをスロット周期に近い値に設定すると、連続で発生したスロットに送信できない。
【０００５】
本発明は、上記状況に鑑みて、簡単な構成で、刻々と変化する伝送遅延に追従した的確な伝送を行うことができる伝送遅延を考慮したアクセス制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕基地局と複数の端末局とが、１つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御方法において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当て、パケットの遅延時間を測定し、該遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測し、この遅延時間予測の結果により、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも小さい場合には、スロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張する一方、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きい場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらすことを特徴とする。
【０００７】
〔２〕上記〔１〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きく、しかも予測された遅延時間が現在のスロット周期の整数倍でない場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらし、かつスロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張することを特徴とする。
【０００８】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
〔４〕基地局と複数の端末局とが、１つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御装置において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当てる手段と、パケットの遅延時間を測定する手段と、遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測する手段を備え、この遅延時間予測の結果により、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも小さい場合には、スロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張する一方、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きい場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらすことを特徴とする。
【００１０】
〔５〕上記〔４〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御装置において、予測された遅延時間が現在のスロット周期よりも大きく、しかも予測された遅延時間が現在のスロット周期の整数倍でない場合には、受信位置をスロット周期の整数倍だけずらし、かつスロット周期長を遅延の変化量分だけ拡張することを特徴とする。
【００１１】
〔６〕上記〔４〕又は〔５〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御装置において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測する手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
そこで、端末局が送信オフセットを調節するのではなく、基地局が遅延変化量を予測し、受信スロットの長さを変化させることによって、刻々と変化する伝送遅延に追従することが可能になり、従って、遅延情報に応じた割当てを行うことが可能となり、全ての処理を基地局が行うため伝送線路上に遅延情報を送信する必要がなくなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例を示す基地局の機能構成を示す図である。
【００１５】
図１において、基地局２０１は、スロット割当て情報及び、各端末局のデータ送信に関する制御を行う送信制御部１０１を備え、端末局からのデータの受信に関する様々な制御を行う受信制御部１０２は、データＳ２を受信すると受信情報Ｓ３を遅延測定部１０３に渡す手段を備えている。
【００１６】
また、遅延測定部１０３は、受信情報Ｓ３及び、割当て情報Ｓ７を受け取る手段を備え、遅延情報Ｓ４を生成する手段を備えている。
【００１７】
パケット遅延予測部１０４は、遅延情報Ｓ４から遅延を予測する手段と、その結果である遅延時間予測情報Ｓ５を生成する手段を備えている。また、スロット割当て制御部１０５は、遅延時間予測情報Ｓ５と各端末からの要求によりスロットの割当て情報Ｓ６を決定する手段を備える。
【００１８】
図２に、本発明の実施例を示す通信システム構成を示す。
【００１９】
この通信システムは、基地局２０１と端末局２０２，２０３及び複数の端末局（端末局数Ｎ）２０４で構成され、共有する無線あるいは有線のチャネルにより接続され、この通信路を介してパケット通信を行う。共有チャネル２０５は、スロット単位に分割されている。このスロットを基地局２０１及び各端末局２０２，２０３が使用するために、基地局２０１が競合調整のための手段を備える。
【００２０】
伝送遅延追従を以下に示す。
【００２１】
まず、基地局２０１が備える遅延測定部１０３において受信したパケットの伝送遅延を測定する。測定された遅延情報Ｓ４は、パケット遅延予測部１０４に渡される。
【００２２】
パケット遅延予測部１０４は前回の遅延時間との比較による変化量、変化量の推移の両方又は少なくともどちらか一方により、次パケットの遅延時間を予測する。
【００２３】
例えば、遅延時間の変化量が時間に比例した変化を示すならば、次に割当てるスロットまでの時間と傾きから、求められた値を遅延時間予測結果とする。
【００２４】
予測された遅延時間予測情報Ｓ５はスロット割当て制御部１０５に渡され、この遅延時間予測をもとに、スロット割当て制御部１０５においてスロット周期を変化させるまたは受信位置をずらす。
【００２５】
図３に遅延時間予測に基づいたスロット割当て方法のフローチャートを示す。
【００２６】
（１）パターン１においては、遅延時間予測を行い（ステップＳ１１）、現在のスロット周期よりも遅延時間予測が小さい場合（ステップＳ１２）、遅延の変化量分だけスロット周期を拡張する（ステップＳ１４）。
【００２７】
（２）パターン２においては、現在のスロット周期よりも遅延時間予測が大きく（ステップＳ１２）、かつ遅延時間予測がスロット周期のＮ倍である場合、換言すれば、遅延時間予測がスロット周期と一致しない場合（ステップＳ１３）、パケットがＮスロット遅れて到着することを考慮し、受信位置をＮスロットずらす（ステップＳ１５）。
【００２８】
（３）パターン３においては、現在のスロット周期よりも遅延時間予測が大きい場合（ステップＳ１２）、パケットがＮスロット遅れることを考慮し、受信位置をＮスロットずらし、残りのスロットの整数倍でない（ステップＳ１３）ものに関しては、スロット周期を拡張する（ステップＳ１６）。
【００２９】
図４は本発明における通信システムのスロット周期の変化を示すタイムチャートである。
【００３０】
タイムチャートは、一例として、遅延予測が時間に比例している場合について示す。Ｔ１〜Ｔ５は遅延予測結果である。
【００３１】
ＤＡＴＡ１は、遅延予測結果がスロット長Ｌよりも短いため、ｌ＋Ｔ１によってスロット長が定められる。ＤＡＴＡ２，３についても同様のことがいえる。
【００３２】
ＤＡＴＡ４は、遅延予測結果がスロット長Ｌの整数倍であるため、パターン２を適用し、受信位置を１スロットずらす。
【００３３】
ＤＡＴＡ５は、遅延予測結果がスロット長Ｌより長く、整数倍＋αであるため、パターン３を適用し、まず、受信位置を１スロットずらし、かつスロット長をＴ５−Ｌの計算から求められるＴ６分スロットを拡張する。
【００３４】
本発明の第１実施例によれば、伝送遅延時間を予測し、スロットの長さを変化させたり、受信位置をずらすことにより、伝送遅延に追従することが可能となる。
【００３５】
さらに、伝送遅延が１スロットの時間を越えない限り、連続で発生したスロットに送信が可能になり、遅延の分散がある環境においても通信を行うことができる。
【００３６】
また、これらの機能追加は、基地局のみの変更により対応が可能になる。
【００３７】
図５は本発明の参考例を示す基地局の機能構成を示す図である。
【００３８】
この図において、基地局６０１はスロット割当て情報及び、各端末局のデータ送信に関する制御を行う送信制御部５０１を備え、端末局からのデータの受信に関する様々な制御を行う受信制御部５０２は、データを受信すると受信情報Ｓ１３を遅延測定部５０３に渡す手段を備えている。
【００３９】
遅延測定部５０３は、受信情報Ｓ１３及び、割当て情報Ｓ１７を受け取る手段を備え、遅延情報Ｓ１４を生成する手段を備えている。また、速度係数算出部５０４は、遅延情報Ｓ１４とパケット受信間隔から移動係数を算出する手段と、移動係数から遅延時間による優先度情報Ｓ１５をスロット割当て制御部５０５に渡す手段を備え、スロット割当て部５０５は、遅延による優先度情報Ｓ１５と各端末からの要求によりスロットの割当て情報Ｓ１６を決定する手段を備える。
【００４０】
この参考例のシステム構成としては、図２に示したものを用いることができる。すなわち、基地局２０１と端末局２０２，２０３及び複数の端末局（端末局数Ｎ）２０４で構成され、共有する無線のチャネルにより接続され、この通信路を介してパケット通信を行う。共有チャネル２０５は、スロット単位に分割されている。このスロットを基地局２０１及び各端末局２０２，２０３が使用するために、基地局２０１が競合調整のための手段を備える。
【００４１】
伝送遅延に応じた割当てを以下に示す。
【００４２】
まず、基地局２０１が備える遅延測定部５０３において受信したパケットの伝送遅延を測定する。測定された遅延情報は、速度係数算出部５０４に渡される。
【００４３】
速度係数算出部５０４は前回の遅延時間との比較による変化量Ｘを測定する。
【００４４】
次に、前回のパケットから今回のパケットを受信するまでの時間Ｙと変化量Ｘを用いてＡ＝Ｘ／Ｙより速度係数Ａを求める。
【００４５】
基地局に接続された全ての端末に対して同様にして速度係数Ａを算出し、このＡの値の大きいものがより高速にこの基地局がカバーする範囲を通過すると考えられ、これにより端末ごとの基地局から見た相対速度を求めることができ、この相対速度はスロット割当ての際の指標として利用できる。
【００４６】
ここで示す相対速度とは、実際の移動速度を示すのではなく、図６に示すように基地局６０１がカバーできるエリアを６０２とした場合、端末局６０３と端末局６０４は同一速度であるとし、端末局６０３が図６に示すように基地局カバーエリア６０２を横切るように進み、端末局６０４は基地局６０１の周囲を円状に移動するとき、端末局６０４は遅延の増減は、理論上０である。このため速度係数Ａは０となる。一方、端末局６０３は遅延の増減は０でないため、速度係数Ａは０より大きくなる。
【００４７】
このような基地局カバーエリアに滞在する時間が少ないものを、基地局から見たとき相対速度が速いと定義する。
【００４８】
ここでは、比較のために各端末の速度を同一としたが、基地局６０１と同一の経路を進む端末局が存在し、その端末の方が速度が速ければ、端末局６０３より相対速度が速いといえる。
【００４９】
特開２０００−３５８２６５に示される方法は、実際の移動速度を検出することにより行われているが、この方法では端末局が基地局の周囲を回っている場合には、カバーエリアに滞在する時間に応じた割当てを行うことができない。
【００５０】
しかしながら、この参考例によれば、遅延の変化量と前回のパケットから今回のパケットを受信するまでの時間から速度係数Ａを求め、端末ごとに比較することにより、相対的な移動速度を知ることができるという効果が得られる。
【００５１】
例えば、相対速度の速いものに優先的にスロットを割り当てれば、基地局がカバーする範囲内を通過中に低速で移動中のものと同等の情報量のデータ伝送が可能になるという効果がある。
【００５２】
逆に、相対速度の遅いものに優先的に割り当てれば、動画像などの大きな情報を受信する際、端末局は停止または低速で移動せざるを得なくなり、安全面での効果が得られる。
【００５３】
このように、本参考例によれば、相対的な移動速度に応じた情報配信が可能になる。
【００５４】
なお、上記した実施例では、時間に比例した遅延予測方法を示したが、使用環境においての遅延の統計をとり、統計結果から遅延時間を予測する方法や、遅延の増減を一定とし、遅延時間を予測する方法、なども用いることができる。
【００５５】
また、天候や気温による遅延の変化量を加えることによって、更に予測精度を増すことが可能である。
【００５６】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００５７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５８】
（Ａ）簡単な構成で、刻々と変化する伝送遅延に追従した的確な伝送を行うことができる。
【００５９】
（Ｂ）伝送遅延時間を予測し、スロットの長さを変化させたり、受信位置をずらすことにより、伝送遅延に追従することが可能となる。さらに、伝送遅延が１スロットの時間を越えない限り、連続で発生したスロットに送信が可能になり、遅延の分散がある環境においても通信を行うことができる。また、これらの機能追加は、基地局のみの変更により対応が可能になる。
【００６０】
（Ｃ）なお、本参考例では、遅延の変化量と前回のパケットから今回のパケットを受信するまでの時間から速度係数Ａを求め、端末ごとに比較することにより、相対的な移動速度を知ることができる。例えば、相対速度の速いものに優先的にスロットを割り当てれば、基地局がカバーする範囲内を通過中に低速で移動中のものと同等の情報量のデータ伝送が可能になる。逆に、相対速度の遅いものに優先的に割り当てれば、動画像などの大きな情報を受信する際、端末局は停止または低速で移動せざるを得なくなり、安全面での効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例を示す基地局の機能構成を示す図である。
【図２】  本発明の実施例を示す通信システム構成図である。
【図３】  本発明の第１実施例を示す遅延時間予測に基づいたスロット割当て方法のフローチャートである。
【図４】  本発明の第１実施例を示す通信システムのスロット周期の変化を示すタイムチャートである。
【図５】  本発明の参考例を示す基地局の機能構成を示す図である。
【図６】  本発明の参考例を示す基地局カバーエリアにおける端末局の遅延の増減の説明図である。
【符号の説明】
１０１，５０１    送信制御部
１０２，５０２    受信制御部
１０３，５０３    遅延測定部
１０４    パケット遅延予測部
１０５，５０５    スロット割当て制御部
２０１，６０１    基地局
２０２，２０３，６０３，６０４    端末局
２０４    複数の端末局（端末局数Ｎ）
２０５    共有チャネル
５０４    速度係数算出部
６０２    基地局カバーエリア
【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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