JP4544413B2 - 無線基地局及び無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、パケット通信を行う移動体通信システムの無線基地局及び無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法に関する。

近年、移動体通信システムにおける高速データ通信の需要が高まっている中、例えば、第三世代移動体通信方式であるＷ−ＣＤＭＡにおいては、下り方向のパケット通信速度の高速化を実現するＨＳＤＰＡ（High Speed Downlink Packet Access）技術の標準化及び開発が急速に進められている。

ＨＳＤＰＡでは、無線基地局が、複数の移動局に対して、各移動局の無線特性に応じてパケットデータの送信頻度を制御するスケジューリングを行い、ユーザ多重効果によるスループットの向上を図っている。スケジューラアルゴリズムの代表的なものとして、ＭＡＸ−Ｃ／Ｉ（Maximum Carrier Interference Ratio）方式及びＰＦ（Proportional Fairness）方式がある。

ＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式は、送信待ちのパケットデータの送信先である移動局の中で、最も無線特性の良い移動局に優先的にパケットデータを送信するようなスケジューリングを行う方式である。この方式では、スループット特性を大きくすることが可能である反面、無線特性の良くない移動局に対するパケットデータの送信頻度が低くなってしまう。

ＰＦ方式は、送信待ちのパケットデータの送信先である移動局に対して、パケットデータの送信を平等に行うことを目的とした方式であり、そのため無線特性の良くない移動局に対しても、ある割合で送信機会が平等に割り当てられることになる。

上述したような２つの方式はスタティックに設定されるものであり、運用中にダイナミックに変更できない。そのため、スループット特性を良くすることを優先するＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式を一旦設定してしまうと移動局間の平等性に欠け、また、平等性を重視するＰＦ方式を一旦設定してしまうとスループット特性が悪くなってしまうといった固定的な特性を持ったシステムになってしまう。

そこで、無線基地局にＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式及びＰＦ方式の２つのスケジューラを設けておき、移動局に送信すべきパケットデータが存在する場合、パケットデータの送信に必要な帯域である所要サービス品質を計算し、計算された値と要求された帯域である要求サービス品質とを比較した結果から、所要サービス品質が要求サービス品質よりも大きな場合はＰＦ方式のスケジューラアルゴリズムを用いてスケジューリングを行い、また、所要サービス品質が要求サービス品質よりも小さな場合はＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式のスケジューラアルゴリズムを用いてスケジューリングを行うといった動作をダイナミックに行う方法が考えられ、本出願人によって出願されている。

また、ネットワークを介して接続されている通信装置と通信端末との間における通信データの暗号アルゴリズムを、通信装置のＣＰＵの負荷に応じて変化させる方法も考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２５４２８６号公報

しかしながら、上述したような所要サービス品質と要求サービス品質を用いたスケジューラアルゴリズム設定方法では、所要サービス品質を常時計算する必要が生じてしまうという問題点がある。また、特許文献１に記載された方法については、ＣＰＵの使用率を測定しておく必要が生じてしまうという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点を鑑みてなされたものであって、より容易に送信スケジューラアルゴリズムをダイナミックに変更することができる無線基地局及び無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
同一のセル内で通信を行っている移動局へ送信するパケットデータを一時格納する送信待ちキューと、該送信待ちキューに一時格納されているパケットデータの送信スケジューリングを行うスケジューラとを有し、前記送信待ちキューに一時格納されているパケットデータを前記スケジューラにて送信スケジューリングを行って前記移動局に送信する無線基地局であって、
前記同一のセル内で通信を行っている移動局の数をカウントする移動局数カウント手段と、
第１のスケジューラアルゴリズムが設定された第１のスケジューラアルゴリズム設定手段と、
第２のスケジューラアルゴリズムが設定された第２のスケジューラアルゴリズム設定手段と、
前記２つのスケジューラアルゴリズムを切り替えるための移動局数の閾値が設定された移動局数閾値設定手段と、
前記移動局数カウント手段によってカウントされた移動局の数と前記閾値とを比較し、該比較結果に応じて前記第１のスケジューラアルゴリズムと前記第２のスケジューラアルゴリズムとのどちらか一方のスケジューラアルゴリズムを選択するスケジューラアルゴリズム選択手段とを有し、
前記スケジューラは、前記スケジューラアルゴリズム選択手段にて選択されたスケジューラアルゴリズムを用いて、前記パケットデータの送信スケジューリングを行う。

また、前記第１のスケジューラアルゴリズム設定手段には、Maximum Carrier Interference Ratio方式が設定され、
前記第２のスケジューラアルゴリズム設定手段には、Proportional Fairness方式が設定されることを特徴とする。

また、前記スケジュールアルゴリズム選択手段は、前記移動局の数が前記閾値よりも小さな場合に前記第１のスケジューラアルゴリズムを選択し、それ以外の場合に前記第２のスケジューラアルゴリズムを選択することを特徴とする。

また、送信待ちキューに一時格納されているパケットデータの送信スケジューリングを行い、該パケットデータを、同一のセル内で通信を行っている移動局へ送信する無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法であって、
前記同一のセル内で通信を行っている移動局の数をカウントする処理と、
前記移動局数カウント手段によってカウントされた移動局の数と、予め設定された第１のスケジューラアルゴリズムと第２のスケジューラアルゴリズムとを切り替えるための移動局数の閾値とを比較し、該比較結果に応じて前記第１のスケジューラアルゴリズムと前記第２のスケジューラアルゴリズムとのどちらか一方のスケジューラアルゴリズムを選択する処理と、
前記選択されたスケジューラアルゴリズムを用いて、前記パケットデータの送信スケジューリングを行う処理とを有する。

また、前記第１のスケジューラアルゴリズムが、Maximum Carrier Interference Ratio方式であり、
前記第２のスケジューラアルゴリズムが、Proportional Fairness方式であることを特徴とする。

また、前記移動局の数が前記閾値よりも小さな場合に前記第１のスケジューラアルゴリズムを選択し、それ以外の場合に前記第２のスケジューラアルゴリズムを選択することを特徴とする。

上記のように構成された本発明においては、移動局に送信するパケットデータの送信スケジューリングを行うために用いられる２つのスケジューラアルゴリズムを設定しておき、その２つのスケジューラアルゴリズムを切り替えるための移動局数の閾値と、同一のセル内において通信を行っている移動局数とを比較し、その結果に基づき、適したスケジューラアルゴリズムを選択する。

これにより、同一のセル内において通信を行っている移動局数を管理するだけで、送信のスケジューリングに用いる適したスケジューラアルゴリズムを設定することができ、また、運用中にダイナミックに変更することができる。

以上説明したように本発明においては、２つのスケジューラアルゴリズムを切り替えるための移動局数の閾値と、同一のセル内において通信を行っている移動局数とを比較し、その結果に基づき、適したスケジューラアルゴリズムの選択を行う構成としたため、より容易に送信スケジューラアルゴリズムをダイナミックに変更することができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の無線基地局を用いた移動体通信システムの実施の一形態を示す図である。

本形態は図１に示すように、複数の移動局１０３−１〜１０３−Ｎと、無線リンクによって移動局１０３−１〜１０３−Ｎと接続され、移動局１０３−１〜１０３−Ｎとの間にてパケットデータを送受信する複数の無線基地局１０２−１〜１０２−ｎと、無線基地局１０２−１〜１０２−ｎを制御する無線回線制御局１０１とから構成されている。また、無線回線制御局１０１は交換局（不図示）と接続されており、それにより、移動局１０３−１〜１０３−Ｎ間にてパケットデータの送受信が可能となっている。

図２は、図１に示した無線基地局１０２−１内にてパケットデータの送受信を制御するための構成を示す図である。

図２に示すように、本形態における無線基地局１０２−１には、移動局１０３−１〜１０３−Ｎへ送信されるパケットデータが一時格納されている送信待ちキュー２０１と、送信待ちキュー２０１に一時格納されているパケットデータの送信スケジューリングを行うスケジューラ２０２と、ＨＳＤＰＡコーディングやＨＡＲＱ処理を行うＨＳＤＰＡ処理部２０３と、あるセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局数をカウントする移動局数カウント部２０４と、スケジューリング方式を切り替える閾値である移動局数を設定しておく移動局数閾値設定部２０５と、移動局数カウント部２０４にてカウントされた移動局数と、移動局数閾値設定部２０５に設定された閾値とからスケジューラアルゴリズムを設定するスケジューラアルゴリズム設定部２０６と、これらを制御する制御部２０７とが設けられている。なお、送信待ちキュー２０１と、スケジューラ２０２と、ＨＳＤＰＡ処理部２０３とから、従来のＨＳＤＰＡシステムのＭＡＣ−ｈｓ処理部が構成される。

図３は、図２に示したスケジューラアルゴリズム設定部２０６の構成例を示す図である。

図３に示すように、図２に示したスケジューラアルゴリズム設定部２０６は、スケジューラアルゴリズムとして選択されるＭＡＣ−Ｃ／Ｉ方式が設定されている第１のスケジューラアルゴリズム設定手段であるＭＡＣ−Ｃ／Ｉ方式設定部３０１と、ＰＦ方式が設定されている第２のスケジューラアルゴリズム設定手段であるＰＦ方式設定部３０２と、両者のどちらの方式を適用するかを選択するスケジューラアルゴリズム選択部３０３とから構成されている。

以下に、上記のような構成を有する無線基地局１０２−１におけるスケジューラアルゴリズム設定方法について説明する。

図４は、図１に示した移動体通信システムにおいて図２及び図３に示した構成を有する無線基地局１０２−１におけるスケジューラアルゴリズム設定方法を説明するためのフローチャートである。

無線基地局１０２−１内の制御部２０７においては、移動局１０３−１〜１０３−Ｎへ送信すべきパケットデータが送信待ちキュー２０１に存在するかどうかが、常時監視されている（ステップＳ１）。移動局１０３−１〜１０３−Ｎへ送信すべきパケットデータが送信待ちキュー２０１に存在すると判断された場合、スケジューラアルゴリズム設定部２０６内のスケジューラアルゴリズム選択部３０３によって、同一のセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局１０３−１〜１０３−Ｎの数と、移動局数の閾値とが比較される（ステップＳ２）。

ここで、同一のセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局１０３−１〜１０３−Ｎの数については、以下のようにしてスケジューラアルゴリズム設定部２０６内のスケジューラアルゴリズム選択部３０３に入力される。

同一のセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局１０３−１〜１０３−Ｎの数は、同一のセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局１０３−１〜１０３−Ｎの状態が、制御部２０７において常時管理されており、移動局１０３−１〜１０３−Ｎの状態を示す情報が制御部２０７から移動局数カウント部２０４に出力され、移動局数カウント部２０４では、入力された情報から、同一のセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局１０３−１〜１０３−Ｎの数がカウントされ、カウントされた値が移動局数カウント部２０４から出力されてスケジューラアルゴリズム選択部３０３に入力される。

また、移動局数の閾値については、以下のようにしてスケジューラアルゴリズム設定部２０６内のスケジューラアルゴリズム選択部３０３に入力される。

移動局数の閾値は、外部から予め入力されるか、もしくは制御部２０７に予め格納されているプログラムの起動によって、制御部２０７から移動局数閾値設定部２０５に設定され、移動局数閾値設定部２０５から出力されてスケジューラアルゴリズム選択部３０３に入力される。

ステップＳ２における比較の結果、スケジューラアルゴリズム選択部３０３によって、同一のセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局１０３−１〜１０３−Ｎの数が、移動局数の閾値よりも小さいと判断された場合、ＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式設定部３０１に予め設定されたスケジューラアルゴリズムであるＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式が、スケジューラアルゴリズム選択部３０３において選択される（ステップＳ３）。

次に、スケジューラアルゴリズム選択部３０３において選択されたＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式が、スケジューラ２０２に出力され、スケジューラ２０２において、ＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式を用いて、送信待ちキュー２０１に対して適当な移動局１０３−１〜１０３−Ｎのパケットデータについて適宜スケジューリングが行われ（ステップＳ４）、スケジューリングが行われたパケットデータはＨＳＤＰＡ処理部２０３へ出力される。（ステップＳ５）。

つまり、無線回線のリソースに余裕がある場合、ＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式を用いたスケジューリングを行い、最も無線特性の良い移動局に優先的にパケットデータを送信するような制御を行うことになる。

一方、ステップＳ２における比較の結果、スケジューラアルゴリズム選択部３０３によって、同一のセル内において無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局１０３−１〜１０３−Ｎの数が、移動局数の閾値よりも小さくないと判断された場合は、ＰＦ方式設定部３０２に予め設定されたスケジューラアルゴリズムであるＰＦ方式が、スケジューラアルゴリズム選択部３０３において選択される（ステップＳ６）。

次に、スケジューラアルゴリズム選択部３０３において選択されたＰＦ方式が、スケジューラ２０２に出力され、スケジューラ２０２において、ＰＦ方式を用いて、送信待ちキュー２０１に対して適当な移動局１０３−１〜１０３−Ｎのパケットデータについて適宜スケジューリングが行われ（ステップＳ７）、スケジューリングが行われたパケットデータはＨＳＤＰＡ処理部２０３へ出力される。（ステップＳ５）。

つまり、同一のセル内において、無線基地局１０２−１と通信を行っている移動局数が多く、無線回線のリソースに余裕が無い場合、ＰＦ方式を用いたスケジューリングを行い、移動局の全てに平等にパケットデータを送信するような制御を行うことになる。

また、ステップＳ１において、移動局１０３−１〜１０３−Ｎへ送信すべきパケットデータが送信待ちキュー２０１に存在しないと判断された場合は、移動局１０３−１〜１０３−Ｎへ送信すべきパケットデータが送信待ちキュー２０１に存在するまで、制御部２０７によって送信待ちキュー２０１に対する常時監視が続けられる。

その後、ＨＳＤＰＡ処理部２０３に入力されたパケットデータは、送信先となる移動局１０３−１〜１０３−Ｎに無線リンクを介して送信される。

なお、本形態においては、図１に示した無線基地局１０２−１〜１０２−ｎのうち、無線基地局１０２−１の構成及び動作について説明したが、無線基地局１０２−２〜１０２−ｎについても、同様の構成を有し、同様の動作が行われることになる。

また、本形態では、スケジューリングに用いるスケジューラアルゴリズムとして、ＭＡＸ−Ｃ／Ｉ方式やＰＦ方式を例に挙げて説明したが、他のスケジューラアルゴリズムを用いることも考えられる。

また、上述した方法は、ＥＵＤＣＨなどのＨＳＤＰＡ以外のシステムにおいて、使用することも考えられる。

本発明の無線基地局を用いた移動体通信システムの実施の一形態を示す図である。 図１に示した無線基地局内にてパケットデータの送受信を制御するための構成を示す図である。 図２に示したスケジューラアルゴリズム設定部の構成例を示す図である。 図１に示した移動体通信システムにおいて図２及び図３に示した構成を有する無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０１ 無線回線制御局
１０２−１〜１０２−ｎ 無線基地局
１０３−１〜１０３−Ｎ 移動局
２０１ 送信待ちキュー
２０２ スケジューラ
２０３ ＨＳＤＰＡ処理部
２０４ 移動局数カウント部
２０５ 移動局数閾値設定部
２０６ スケジューラアルゴリズム設定部
２０７ 制御部
３０１ ＭＡＣ−Ｃ／Ｉ方式設定部
３０２ ＰＦ方式設定部
３０３ スケジューラアルゴリズム選択部

Claims (6)

1. 同一のセル内で通信を行っている移動局へ送信するパケットデータを一時格納する送信待ちキューと、該送信待ちキューに一時格納されているパケットデータの送信スケジューリングを行うスケジューラとを有し、前記送信待ちキューに一時格納されているパケットデータを前記スケジューラにて送信スケジューリングを行って前記移動局に送信する無線基地局であって、
   前記同一のセル内で通信を行っている移動局の数をカウントする移動局数カウント手段と、
   第１のスケジューラアルゴリズムが設定された第１のスケジューラアルゴリズム設定手段と、
   第２のスケジューラアルゴリズムが設定された第２のスケジューラアルゴリズム設定手段と、
   前記２つのスケジューラアルゴリズムを切り替えるための移動局数の閾値が設定された移動局数閾値設定手段と、
   前記移動局数カウント手段によってカウントされた移動局の数と前記閾値とを比較し、該比較結果に応じて前記第１のスケジューラアルゴリズムと前記第２のスケジューラアルゴリズムとのどちらか一方のスケジューラアルゴリズムを選択するスケジューラアルゴリズム選択手段とを有し、
   前記スケジューラは、前記スケジューラアルゴリズム選択手段にて選択されたスケジューラアルゴリズムを用いて、前記パケットデータの送信スケジューリングを行う無線基地局。
2. 請求項１に記載の無線基地局において、
   前記第１のスケジューラアルゴリズム設定手段には、Maximum Carrier Interference Ratio方式が設定され、
   前記第２のスケジューラアルゴリズム設定手段には、Proportional Fairness方式が設定されることを特徴とする無線基地局。
3. 請求項１または請求項２に記載の無線基地局において、
   前記スケジュールアルゴリズム選択手段は、前記移動局の数が前記閾値よりも小さな場合に前記第１のスケジューラアルゴリズムを選択し、それ以外の場合に前記第２のスケジューラアルゴリズムを選択することを特徴とする無線基地局。
4. 送信待ちキューに一時格納されているパケットデータの送信スケジューリングを行い、該パケットデータを、同一のセル内で通信を行っている移動局へ送信する無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法であって、
   前記同一のセル内で通信を行っている移動局の数をカウントする処理と、
   前記移動局数カウント手段によってカウントされた移動局の数と、予め設定された第１のスケジューラアルゴリズムと第２のスケジューラアルゴリズムとを切り替えるための移動局数の閾値とを比較し、該比較結果に応じて前記第１のスケジューラアルゴリズムと前記第２のスケジューラアルゴリズムとのどちらか一方のスケジューラアルゴリズムを選択する処理と、
   前記選択されたスケジューラアルゴリズムを用いて、前記パケットデータの送信スケジューリングを行う処理とを有する無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法。
5. 請求項４に記載の無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法において、
   前記第１のスケジューラアルゴリズムが、Maximum Carrier Interference Ratio方式であり、
   前記第２のスケジューラアルゴリズムが、Proportional Fairness方式であることを特徴とする無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方式。
6. 請求項４または請求項５に記載の無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法において、
   前記移動局の数が前記閾値よりも小さな場合に前記第１のスケジューラアルゴリズムを選択し、それ以外の場合に前記第２のスケジューラアルゴリズムを選択することを特徴とする無線基地局におけるスケジューラアルゴリズム設定方法。

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