JP4846676B2 - 伝送レート制御方法、無線基地局装置、および無線パケット通信システム - Google Patents
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Description
本発明は、伝送レート制御方法、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、必要となる接続端末数を確保するための伝送レート制御方法に関する。
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へ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求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。
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へ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求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。
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、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。
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、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。
図７は、従来の移動端末の移動伝送レート制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
移動端末は、定期的あるいはトリガに応じて伝送レート制御を開始する。伝送レート制御を開始するトリガとしては、下記が挙げられる。例えば、当該移動端末が通信相手の移動端末から無線パケットを受信した場合、当該移動端末が通信相手へ無線パケットを送信し、その無線パケットに対するＡＣＫ（Acknowledgement）パケットを受信した場合、無線基地局装置が定期的に送信するビーコン信号を受信した場合などである。
移動端末は、自局が具備す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し、これを参照して伝送レート制御を実施する。図８に伝送レート管理テーブルの内容を示す。
伝送レート制御では、高い伝送レートから順に所要電力と実際の信号電力との比較を行い、最適な伝送レートを選択する。
ステップＳ７１では、最も高い伝送レートの所要電力を取得するために、パラメータＮをＮｍａｘに設定する。ここで、Ｎｍａｘは伝送レート管理テーブル上で最も高い伝送レートの通番である。
ステップＳ７２では、平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電カとを比較し、伝送レート［Ｎ］を使用するために十分な受信電力が得られているか否かを判断する。ここで、平均受信電力が必要となるため、移動端末は通信相手から受信した無線パケットの信号電力を定期的に測定し、それを平均化しておく必要がある。
移動端末は、定期的あるいはトリガに応じて伝送レート制御を開始する。伝送レート制御を開始するトリガとしては、下記が挙げられる。例えば、当該移動端末が通信相手の移動端末から無線パケットを受信した場合、当該移動端末が通信相手へ無線パケットを送信し、その無線パケットに対するＡＣＫ（Acknowledgement）パケットを受信した場合、無線基地局装置が定期的に送信するビーコン信号を受信した場合などである。
移動端末は、自局が具備す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し、これを参照して伝送レート制御を実施する。図８に伝送レート管理テーブルの内容を示す。
伝送レート制御では、高い伝送レートから順に所要電力と実際の信号電力との比較を行い、最適な伝送レートを選択する。
ステップＳ７１では、最も高い伝送レートの所要電力を取得するために、パラメータＮをＮｍａｘに設定する。ここで、Ｎｍａｘは伝送レート管理テーブル上で最も高い伝送レートの通番である。
ステップＳ７２では、平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電カとを比較し、伝送レート［Ｎ］を使用するために十分な受信電力が得られているか否かを判断する。ここで、平均受信電力が必要となるため、移動端末は通信相手から受信した無線パケットの信号電力を定期的に測定し、それを平均化しておく必要がある。
平均受信電力が伝送レート［Ｎ］の所要電力以上の場合には、当該伝送レート［Ｎ］を最適な伝送レートとして決定する（ステップＳ７５）。
一方、平均受信電力が伝送レート［Ｎ］の所要電力よりも小さい場合には、Ｎの値を一つ減らし（ステップＳ７３）、Ｎが１であるか否かを判断する（ステップＳ７４）。
Ｎが１であることは、選択した伝送レートが伝送レート管理テーブル上の最低の伝送レートであることになるため、当該伝送レートを最適な伝送レートとして伝送レート制御を終了する。
Ｎが１でない場合には、更新したＮの値を用いて再び平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電力とを比較する（ステップＳ７２）。
以上のように、移動端末は、自局が具備する伝送レートの中から、伝搬路の状況に最適と推定される一つの伝送レートを選択して使用することにより、パケット誤り率が低く、かつ、高いスループットで通信を行うことが可能となる。
なお、本明細書では、平均受信電力と所要電力との比較により最適な伝送レートを決定する方法について記載したが、これ以外の方法として、パケット誤り率が予め定められた閾値以上である伝送レートの中で最も高い伝送レートを最適な伝送レートとする方法や、複数回連続して送信失敗した場合には伝送レートを一つ低くし、複数回連続して送信成功した場合には伝送レートを一つ高くする方法などが考えられる。
一方、平均受信電力が伝送レート［Ｎ］の所要電力よりも小さい場合には、Ｎの値を一つ減らし（ステップＳ７３）、Ｎが１であるか否かを判断する（ステップＳ７４）。
Ｎが１であることは、選択した伝送レートが伝送レート管理テーブル上の最低の伝送レートであることになるため、当該伝送レートを最適な伝送レートとして伝送レート制御を終了する。
Ｎが１でない場合には、更新したＮの値を用いて再び平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電力とを比較する（ステップＳ７２）。
以上のように、移動端末は、自局が具備する伝送レートの中から、伝搬路の状況に最適と推定される一つの伝送レートを選択して使用することにより、パケット誤り率が低く、かつ、高いスループットで通信を行うことが可能となる。
なお、本明細書では、平均受信電力と所要電力との比較により最適な伝送レートを決定する方法について記載したが、これ以外の方法として、パケット誤り率が予め定められた閾値以上である伝送レートの中で最も高い伝送レートを最適な伝送レートとする方法や、複数回連続して送信失敗した場合には伝送レートを一つ低くし、複数回連続して送信成功した場合には伝送レートを一つ高くする方法などが考えられる。
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、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。
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。
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、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。
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、新規の受付（帯域割当）が許可される度に更新される。
無線基地局装置は、新規の移動端末から帯域割当要求があると、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Ｓ９１）。
要求チャネル占有時間および余剰チャネル占有時間は、以下のようにして得られる。
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。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、新規の受付（帯域割当）が許可される度に更新される。
無線基地局装置は、新規の移動端末から帯域割当要求があると、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Ｓ９１）。
要求チャネル占有時間および余剰チャネル占有時間は、以下のようにして得られる。
まず、要求チャネル占有時間は、帯域割当要求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）
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）
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）
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。
無線基地局装置は、前述した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し（ステップＳ９２）、それ以外の場合には受付を拒否する（ステップＳ９３）。
受付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。
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要求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。
［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。
無線基地局装置は、前述した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し（ステップＳ９２）、それ以外の場合には受付を拒否する（ステップＳ９３）。
受付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。
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要求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。
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。
IEEE802.11,「Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical(PHY)Layer Specifications,」Aug.1999 IEEE802.11,「Medium Access Control(MAC)Quality of Service Enhancements,」Nov.2005
IEEE802.11,「Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical(PHY)Layer Specifications,」Aug.1999 IEEE802.11,「Medium Access Control(MAC)Quality of Service Enhancements,」Nov.2005
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、要求端求数を確保できない場合がある。すなわち、帯域割当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。
一般に、移動端末のチャネル占有時間は、当該移動端末が使用する伝送レートが低くなるに伴い、大きくなる。よって、要求端末数を確保するためには、無線基地局装置は、各移動端末の使用するチャネル占有時間が要求端末数を確保できる程度に小さくなるように、各移動端末に許可するチャネル占有時間を設定し、各移動端末は、自局に許可されたチャネル占有時間を超えないように、伝送レートを制限すればよい。
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、無線基地局装置に与えられた要求端末数を確保できるように、各移動端末のチャネル占有時間を制御するための伝送レート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、前述の伝送レート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。
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、要求端求数を確保できない場合がある。すなわち、帯域割当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。
一般に、移動端末のチャネル占有時間は、当該移動端末が使用する伝送レートが低くなるに伴い、大きくなる。よって、要求端末数を確保するためには、無線基地局装置は、各移動端末の使用するチャネル占有時間が要求端末数を確保できる程度に小さくなるように、各移動端末に許可するチャネル占有時間を設定し、各移動端末は、自局に許可されたチャネル占有時間を超えないように、伝送レートを制限すればよい。
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、無線基地局装置に与えられた要求端末数を確保できるように、各移動端末のチャネル占有時間を制御するための伝送レート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、前述の伝送レート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。
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移動端末の伝送レート制御方法であって、前記無線基地局装置に帯域割当を要求する際に、前記無線基地局装置により通知された移動端末が使用できる推奨最低伝送レートを、最低伝送レートとして保持し、前記無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合に、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを、自移動端末が使用する伝送レートとして選択する。
（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移動端末の伝送レート制御方法であって、前記無線基地局装置に帯域割当を要求する際に、前記無線基地局装置により通知された移動端末が使用できる推奨最低伝送レートを、最低伝送レートとして保持し、前記無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合に、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを、自移動端末が使用する伝送レートとして選択する。
（２）（１）において、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、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の伝送レートを推奨最低伝送レートとして通知し、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以下の場合には、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を推奨最低伝送レートとして通知する。
（３）無線基地局装置と移動端末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とを備え、前記推奨最低伝送レートは、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、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の伝送レートであり、また、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の場合には、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る。
（４）（３）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。
（５）無線基地局装置と移動端末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３または請求項４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、前記無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合に、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レート管理テーブル内の伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを、自移動端末が使用する伝送レートとして選択する手段を備えることを特徴とする無線パケット通信システム。
（５）無線基地局装置と移動端末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３または請求項４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、前記無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合に、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レート管理テーブル内の伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを、自移動端末が使用する伝送レートとして選択する手段を備えることを特徴とする無線パケット通信システム。
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、無線基地局装置に与えられた要求端末数を確保できるように、各移動端末のチャネル占有時間を制御することが可能となる。
本発明によれば、無線基地局装置に与えられた要求端末数を確保できるように、各移動端末のチャネル占有時間を制御することが可能となる。
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、本発明の伝送レート制御方法を移動端末に適用した場合の当該移動端末の動作について説明し、その後に伝送レート制御を実施するために必要なパラメータを選択する際の無線基地局装置の動作について説明する。
図１は、本発明の実施例の移動端末における伝送レート制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
移動端末は、定期的あるいはトリガに応じて伝送レート制御を開始する。伝送レート制御を開始するトリガとしては、以下の場合が挙げられる。
例えば、移動端末が通信相手の移動端末から無線パケットを受信した場合、当該移動端末が通信相手へ無線パケットを送信し、その無線パケットに対するＡＣＫ（Acknowledgement）パケットを受信した場合、無線基地局装置が定期的に送信するビーコン信号を受信した場合などである。
移動端末は、自局が具備す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し、これを参照して伝送レート制御を実施する。図２に伝送レート管理テーブルの内容を示す。
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、本発明の伝送レート制御方法を移動端末に適用した場合の当該移動端末の動作について説明し、その後に伝送レート制御を実施するために必要なパラメータを選択する際の無線基地局装置の動作について説明する。
図１は、本発明の実施例の移動端末における伝送レート制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
移動端末は、定期的あるいはトリガに応じて伝送レート制御を開始する。伝送レート制御を開始するトリガとしては、以下の場合が挙げられる。
例えば、移動端末が通信相手の移動端末から無線パケットを受信した場合、当該移動端末が通信相手へ無線パケットを送信し、その無線パケットに対するＡＣＫ（Acknowledgement）パケットを受信した場合、無線基地局装置が定期的に送信するビーコン信号を受信した場合などである。
移動端末は、自局が具備す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し、これを参照して伝送レート制御を実施する。図２に伝送レート管理テーブルの内容を示す。
伝送レート管理テーブルは、各伝送レートについて通番、物理速度、必要とされる受信電力（所要電力）、使用の可否により構成される。各伝送レートの使用の可否は、各移動端末が無線基地局装置に帯域割当を要求する際に、無線基地局装置から受信する帯域割当応答パケットにより指定される。
具体的な処理については後述するが、移動端末は、無線基地局装置から受信する帯域割当応答パケットに含まれる推奨される伝送レートより低い伝送レートについての使用を“否”とし、当該推奨される伝送レートの通番をＮｍｉｎとして記憶する。
伝送レート制御では、高い伝送レートから順に所要電力と実際の信号電力との比較を行い、最適な伝送レートを選択する。
ステップＳ１１では、最も高い伝送レートの所要電力を取得するために、パラメータＮをＮｍａｘに設定する。ここで、Ｎｍａｘは伝送レート管理テーブル上で最も高い伝送レートの通番である。
ステップＳ１２では、平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電力とを比較し、伝送レート［Ｎ］を使用するために十分な受信電力が得られているか否かを判断する。ここで、平均受信電力が必要となるため、移動端末は通信相手から受信した無線パケットの信号電力を定期的に測定し、それを平均化しておく必要がある。
具体的な処理については後述するが、移動端末は、無線基地局装置から受信する帯域割当応答パケットに含まれる推奨される伝送レートより低い伝送レートについての使用を“否”とし、当該推奨される伝送レートの通番をＮｍｉｎとして記憶する。
伝送レート制御では、高い伝送レートから順に所要電力と実際の信号電力との比較を行い、最適な伝送レートを選択する。
ステップＳ１１では、最も高い伝送レートの所要電力を取得するために、パラメータＮをＮｍａｘに設定する。ここで、Ｎｍａｘは伝送レート管理テーブル上で最も高い伝送レートの通番である。
ステップＳ１２では、平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電力とを比較し、伝送レート［Ｎ］を使用するために十分な受信電力が得られているか否かを判断する。ここで、平均受信電力が必要となるため、移動端末は通信相手から受信した無線パケットの信号電力を定期的に測定し、それを平均化しておく必要がある。
平均受信電力が伝送レート［Ｎ］の所要電力以上の場合には、当該伝送レート［Ｎ］を最適な伝送レートとして決定する（ステップＳ１６）。
一方、平均受信電力が伝送レート［Ｎ］の所要電力よりも小さい場合には、ＮがＮｍｉｎであるか否かを判断する（ステップＳ１３）。ＮがＮｍｉｎであることは、選択した伝送レートが無線基地局装置により使用を許可されている最低の伝送レートであることになるため、当該伝送レートを最適な伝送レートとして伝送レート制御を終了する。
ＮがＮｍｉｎでない場合には、Ｎの値を一つ減らし（ステップＳ１４）、Ｎが１であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。
Ｎが１であることは、伝送レート管理テーブル上の最低の伝送レートであることになるため、当該伝送レートを最適な伝送レートとして伝送レート制御を終了する。Ｎが１でない場合には、更新したＮの値を用いて再び平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電力とを比較する（ステップＳ１２）。
以上のように、移動端末は、自局が具備する伝送レートの中から、伝搬路の状況に最適と推定される一つの伝送レートを選択して使用することにより、パケット誤り率が低く、かつ、高いスループットで通信を行うことが可能となる。また、無線基地局装置により許可された伝送レートより低い伝送レートを使用しないことにより、以下に説明するように、無線基地局装置が各移動端末に許可したチャネル占有時間を超えてチャネルを使用することを回避することが可能となる。
なお、本明細書では、平均受信電力と所要電力との比較により最適な伝送レートを決定する方法について記載したが、これ以外の方法として、パケット誤り率が予め定められた閾値以上である伝送レートの中で最も高い伝送レートを最適な伝送レートとする方法や、複数回連続して送信失敗した場合には伝送レートを一つ低くし、複数回連続して送信成功した場合には伝送レートを一つ高くする方法などについても同様に考えることができる。
一方、平均受信電力が伝送レート［Ｎ］の所要電力よりも小さい場合には、ＮがＮｍｉｎであるか否かを判断する（ステップＳ１３）。ＮがＮｍｉｎであることは、選択した伝送レートが無線基地局装置により使用を許可されている最低の伝送レートであることになるため、当該伝送レートを最適な伝送レートとして伝送レート制御を終了する。
ＮがＮｍｉｎでない場合には、Ｎの値を一つ減らし（ステップＳ１４）、Ｎが１であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。
Ｎが１であることは、伝送レート管理テーブル上の最低の伝送レートであることになるため、当該伝送レートを最適な伝送レートとして伝送レート制御を終了する。Ｎが１でない場合には、更新したＮの値を用いて再び平均受信電力と伝送レート［Ｎ］の所要電力とを比較する（ステップＳ１２）。
以上のように、移動端末は、自局が具備する伝送レートの中から、伝搬路の状況に最適と推定される一つの伝送レートを選択して使用することにより、パケット誤り率が低く、かつ、高いスループットで通信を行うことが可能となる。また、無線基地局装置により許可された伝送レートより低い伝送レートを使用しないことにより、以下に説明するように、無線基地局装置が各移動端末に許可したチャネル占有時間を超えてチャネルを使用することを回避することが可能となる。
なお、本明細書では、平均受信電力と所要電力との比較により最適な伝送レートを決定する方法について記載したが、これ以外の方法として、パケット誤り率が予め定められた閾値以上である伝送レートの中で最も高い伝送レートを最適な伝送レートとする方法や、複数回連続して送信失敗した場合には伝送レートを一つ低くし、複数回連続して送信成功した場合には伝送レートを一つ高くする方法などについても同様に考えることができる。
図３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３（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３（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。
従来の技術のとの違いは、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３（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、新規の受付が許可される度に更新される。
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。
従来の技術のとの違いは、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３（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、新規の受付が許可される度に更新される。
無線基地局装置は、新規の移動端末から帯域割当を要求されると、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。
ステップＳ３１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、当該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。
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。
ステップＳ３１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、当該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。
干渉波のチャネル占有時間は以下のように求められる。
無線基地局装置は接続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）として蓄積する。
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。
ステップＳ３２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収容すべき移動端末の数であり、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。
無線基地局装置は接続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）として蓄積する。
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。
ステップＳ３２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収容すべき移動端末の数であり、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Ｓ３３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）式により求められる。
［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）
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）
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）式により求められる。
［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）
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Ｓ３４に進み、それ以外の場合は帯域割当を拒否する（ステップＳ３６）。
ステップＳ３４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られる。
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Ｓ３５）、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Ｓ３６）、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。
ステップＳ３４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られる。
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Ｓ３５）、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Ｓ３６）、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。
図４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。
帯域割当要求パケットは、へッダ、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、以下のようにして求められる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）
帯域割当要求パケットは、へッダ、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、以下のようにして求められる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）
一方、無線基地局装置に帯域割当を要求する際の移動端末の動作を図５に示す。
前述したように、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。
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、帯域割当を行う度に、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Ｓ５１)。
無線基地局装置に帯域割当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無線基地局装置への帯域割当が要求されるなどが挙げられる。
前述したように、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。
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、帯域割当を行う度に、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Ｓ５１)。
無線基地局装置に帯域割当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無線基地局装置への帯域割当が要求されるなどが挙げられる。
帯域割当要求パケットの構成を図６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５２）。
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Ｓ５３）。
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Ｓ５４）、再び帯域割当要求パケットを送信する。
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５２）。
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Ｓ５３）。
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Ｓ５４）、再び帯域割当要求パケットを送信する。
以上説明したように、無線基地局装置の受付制御において、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。
また、移動端末は、単位チャネル占有時間を満足するための最低の伝送レートを制限し、単位チャネル占有時間を超えない範囲で伝送レート制御を実施することが可能となる。
このように、本実施例では、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いて、移動端末が、無線基地局装置に帯域割当を要求する際に、無線基地局装置により通知された当該移動端末が使用できる推奨最低伝送レートを、最低伝送レートとして保持し、当該無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合には、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを自局が使用する伝送レートとして選択する。
これにより、本実施例では、自局のチャネル占有時間が過大となることを回避できる。そのため、無線基地局装置が、各移動端末に許可できるチャネル占有時間を、要求端末数を確保できるように定め、各移動端末に許可できるチャネル占有時間に基づいて伝送レートの下限を算出すれば、要求端末数を確保することが可能となる。
以上のように、無線基地局装置と移動端末が連携して動作することにより、各移動端末のチャネル占有時間を制御することが可能となる。結果として要求端末数を確保することができる。
従来技術では、各移動端末は、当該移動端末が具備する伝送レートについては下限を設定することなく、伝送レート管理テーブルに登録されている全ての伝送レートから一つの伝送レートを選択していたのに対して、本実施例では、無線基地局装置に帯域割当を要求する際に当該無線基地局装置から通知された、当該移動端末が使用できる伝送レートの下限よりも低い伝送レートを使用しない。
また、移動端末は、単位チャネル占有時間を満足するための最低の伝送レートを制限し、単位チャネル占有時間を超えない範囲で伝送レート制御を実施することが可能となる。
このように、本実施例では、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いて、移動端末が、無線基地局装置に帯域割当を要求する際に、無線基地局装置により通知された当該移動端末が使用できる推奨最低伝送レートを、最低伝送レートとして保持し、当該無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合には、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを自局が使用する伝送レートとして選択する。
これにより、本実施例では、自局のチャネル占有時間が過大となることを回避できる。そのため、無線基地局装置が、各移動端末に許可できるチャネル占有時間を、要求端末数を確保できるように定め、各移動端末に許可できるチャネル占有時間に基づいて伝送レートの下限を算出すれば、要求端末数を確保することが可能となる。
以上のように、無線基地局装置と移動端末が連携して動作することにより、各移動端末のチャネル占有時間を制御することが可能となる。結果として要求端末数を確保することができる。
従来技術では、各移動端末は、当該移動端末が具備する伝送レートについては下限を設定することなく、伝送レート管理テーブルに登録されている全ての伝送レートから一つの伝送レートを選択していたのに対して、本実施例では、無線基地局装置に帯域割当を要求する際に当該無線基地局装置から通知された、当該移動端末が使用できる伝送レートの下限よりも低い伝送レートを使用しない。
図１１に、前述の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）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。
図１２に、前述の実施例における移動端末の概略構成を示す。なお、図１２は、前述の伝送レート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。
移動端末は、トラヒック送受信部１１により、無線基地局装置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２１には、伝送レート管理テーブルなどの情報が収集管理される。
伝送レート制御部３１は、前述の図１、あるいは、図５に示す処理を実行する。
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。
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）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。
図１２に、前述の実施例における移動端末の概略構成を示す。なお、図１２は、前述の伝送レート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。
移動端末は、トラヒック送受信部１１により、無線基地局装置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２１には、伝送レート管理テーブルなどの情報が収集管理される。
伝送レート制御部３１は、前述の図１、あるいは、図５に示す処理を実行する。
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。
１０，１１ トラヒック送受信部
２０，２１ 情報収集管理部
３０ 受付判断処理部
３１ 伝送レート制御部
２０，２１ 情報収集管理部
３０ 受付判断処理部
３１ 伝送レート制御部
Claims (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移動端末の伝送レート制御方法であって、
前記無線基地局装置に帯域割当を要求する際に、前記無線基地局装置により通知された移動端末が使用できる推奨最低伝送レートを、最低伝送レートとして保持し、
前記無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合に、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを、自移動端末が使用する伝送レートとして選択することを特徴とする伝送レート制御方法。 - 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、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の伝送レートを推奨最低伝送レートとして通知し、
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以下の場合には、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を推奨最低伝送レートとして通知することを特徴とする請求項１に記載の伝送レート制御方法。 - 無線基地局装置と移動端末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とを備え、
前記推奨最低伝送レートは、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、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の伝送レートであり、また、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の場合には、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ることを特徴とする無線基地局装置。 - 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３に記載の無線基地局装置。
- 無線基地局装置と移動端末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３または請求項４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、
前記無線基地局装置との間でのデータ伝送を行う場合に、伝搬路の状況に応じて、伝送誤りが少なく、かつ、伝送レート管理テーブル内の伝送レートの中で最も高く、推奨最低伝送レート以上である伝送レートを、自移動端末が使用する伝送レートとして選択する手段を備えることを特徴とする無線パケット通信システム。
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