JP7098796B1 - 通信制御方法および通信制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局から端末装置への通信を効率的に行うための通信方法を提供する。【解決手段】 端末装置とアプリケーションサーバとの間の通信を制御するための基地局における通信制御方法であって、アプリケーションサーバが提供するアプリケーションの種別を特定するステップと、端末装置から送信されるアプリケーションの利用要求と、特定されたアプリケーション種別とに基づいて、端末装置へ割り当てるリソースブロックの割当数を決定するステップと、決定されたリソースブロックの割当数に応じて、端末装置へのリソースブロックの割当てをスケジューリングするステップと、を含む方法を提供する。【選択図】図５

Description

本発明は、端末装置とアプリケーションサーバとの間の通信を制御するための通信制御方法および通信制御装置に関する。

基地局と端末装置との間の無線通信システムとして、ＬＴＥ（Long Term Evolution）など、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing）システムに基づく標準規格が知られている。ＯＦＤＭシステムでは、無線通信に用いられる周波数帯域は、複数のサブバンドに分割されている。基地局は、自局配下の端末装置にデータを送信する場合、どのサブバンドにどの端末装置へのデータを割当てるかを決めるための無線通信リソースのスケジューリングを行う。基地局は、スケジューリングを適切に行うために、端末装置から受信するＣＱＩ（Channel Quality Indicator）レポートを利用する。ＣＱＩレポートとは、端末装置が、基地局に対して、下りリンクの無線品質を伝えるものである。基地局は、受信したＣＱＩレポートに基づいて無線品質が良好な周波数帯域に端末装置への送信データをスケジューリングすることにより、下り方向のスループットを向上させることができる。

しかしながら、ＣＱＩレポートに基づいて無線通信リソースの割当を行うと、無線品質は悪いが大容量のデータ伝送を必要とする端末装置に対し、十分な無線通信リソースの割当てがなされない。一方で、無線品質は良好だが大容量のデータ伝送を必要としない端末装置に、多くの無線通信リソースの割当てがなされてしまうという問題があった。

本開示は、上記のような無線通信システムにおいて、基地局から端末装置へ効率的にデータ伝送をするための通信制御方法および通信制御装置を提供する。

上述した課題を解決するために、本開示の一態様は、端末装置とアプリケーションサーバとの間の通信を制御するための基地局における通信制御方法であって、前記アプリケーションサーバが提供するアプリケーションの種別を特定するステップと、前記端末装置から送信されるアプリケーションの利用要求と、特定されたアプリケーション種別とに基づいて、前記端末装置へ割り当てるリソースブロックの割当数を決定するステップと、決定された前記リソースブロックの割当数に応じて、前記端末装置への前記リソースブロックの割当てをスケジューリングするステップと、を含む方法である。

上述した課題を解決するために、本開示の他の一態様は、端末装置とアプリケーションサーバとの間の通信を制御する基地局における通信制御装置であって、前記通信制御装置は、少なくとも１つのプロセッサと、命令を記憶したメモリとであって、前記少なくとも１つのプロセッサにより実行されたときに、前記通信制御装置に、前記アプリケーションサーバが提供するアプリケーション種別を特定することと、前記端末装置から送信されるアプリケーションの利用要求と、特定された前記アプリケーション種別とに基づいて、前記端末装置へ割り当てるリソースブロックの割当数を決定することと、決定された前記リソースブロックの割当数に応じて、前記端末装置へのリソースブロックの割当てをスケジューリングすることと、を実行させる命令を記憶したメモリと、を備える、通信制御装置である。

本開示によれば、無線通信システムにおいて、基地局から端末装置へ効率的に通信するための通信方法および通信制御装置を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る基地局と、基地局に在圏する端末装置とが配置されたシステムの概略構成の一例を示す。 本開示の一実施形態に係るリソースブロック空間の例を示す。 本開示の一実施形態に係る通信制御装置のハードウェア構成を示す。 本開示の一実施形態に係る通信制御装置の機能的構成の例を示すブロック図である。 本開示の一実施形態に係る通信制御装置において実行する例示の方法を示す。 本開示の一実施形態に係る通信制御装置において実行する例示の方法を示す。 本開示の一実施形態に係るＡＰ種別ファイルのデータ構造の一例である。 本開示の一実施形態に係る端末数ファイルのデータ構造の一例である。 本開示の一実施形態に係るウエイト設定ファイルのデータ構造の一例である。

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。本開示の一実施形態は、以下のような構成を備える。

（項目１） 項目１によれば、端末装置（８）とアプリケーションサーバ（１４）との間の通信を制御するための基地局（１２）における通信制御方法であって、前記アプリケーションサーバが提供するアプリケーションの種別を特定するステップと、前記端末装置から送信されるアプリケーションの利用要求と、特定されたアプリケーション種別とに基づいて、前記端末装置へ割り当てるリソースブロック（１６）の割当数を決定するステップと、決定された前記リソースブロックの割当数に応じて、前記端末装置への前記リソースブロックの割当てをスケジューリングするステップと、を含む方法が提供される。

（項目２） 項目２によれば、前記アプリケーション種別は、前記アプリケーションサーバから前記端末装置へのデータ伝送に必要な伝送容量に基づいて設定される、項目１に記載の方法が提供される。

（項目３） 項目３によれば、前記リソースブロックの割当数を決定するステップは、前記アプリケーション種別ごとの端末装置数と、前記アプリケーションの種別に応じて設定されたウエイトと、最大リソースブロック数とに基づいて、前記リソースブロックの一次割当数を決定するステップを含む、項目１または２に記載の方法が提供される。

（項目４） 項目４によれば、前記ウエイトは、周波数軸ウエイト、時間軸ウエイト、ＭＩＭＯウエイトのうち少なくとも１つを含み、前記周波数軸ウエイトは、周波数軸方向に割り当てるリソースブロック数を求める際に使用するパラメータであり、前記時間軸ウエイトは、時間軸方向に割り当てるリソースブロック数を求める際に使用するパラメータであり、前記ＭＩＭＯウエイトは、ＭＩＭＯの構成に従ってリソースブロック空間（１８）内の周波数軸と時間軸で定められるリソースブロックの割りあて数を求める際に使用するパラメータである、項目３に記載の方法が提供される。

（項目５） 項目５によれば、前記リソースブロックの割当数を決定するステップは、さらに、リソースブロック空間において、一次割当てされていないリソースブロックを、優先度の高い前記アプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置に割り当てるステップ、を含む、項目３または４に記載の方法が提供される。

（項目６） 項目６によれば、優先度の最も高いアプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置が必要とする需要リソースブロック数が、最大リソースブロック数よりも多い場合には、優先度の低いアプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置には前記リソースブロックは割り当てられない、項目１から５のいずれか１項に記載の方法が提供される。

（項目７） 項目７によれば、前記リソースブロック空間は、周波数軸方向と時間軸方向とに連続するリソースブロック数と、ＭＩＭＯの構成とに基づいて定められる、項目５または６に記載の方法が提供される。

（項目８） 項目８によれば、前記リソースブロックの割当をスケジューリングするステップは、前記端末装置から報告されたチャネル状態に基づいて、ラウンドロビン方式で前記リソースブロックの割当てをスケジューリングする、項目１から７のいずれか１項に記載の方法が提供される。

（項目９） 項目９によれば、端末装置とアプリケーションサーバとの間の通信を制御する基地局における通信制御装置であって、前記通信制御装置は、少なくとも１つのプロセッサと、命令を記憶したメモリとであって、前記少なくとも１つのプロセッサにより実行されたときに、前記通信制御装置に、前記アプリケーションサーバが提供するアプリケーション種別を特定することと、前記端末装置から送信されるアプリケーションの利用要求と、特定された前記アプリケーション種別とに基づいて、前記端末装置へ割り当てるリソースブロックの割当数を決定することと、決定された前記リソースブロックの割当数に応じて、前記端末装置へのリソースブロックの割当てをスケジューリングすることと、を実行させる命令を記憶したメモリと、を備える、通信制御装置が提供される。

［本開示の実施形態の詳細］
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が本開示に含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さないものとする。

まず、本開示を適用可能な無線通信システムの全体構成について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る基地局１２と、基地局１２に在圏する端末装置８とが配置されたシステム１００の概略構成の一例を示す。基地局１２は、ルーティングなどの制御を行うコアネットワーク（ＣＮ）装置１０に接続され、コアネットワーク装置１０はバックホールネットワーク４を介してアプリケーションサーバ１４に接続される。端末装置８は、基地局１２、コアネットワーク装置１０、およびバックホールネットワーク４を介してアプリケーションサーバ１４と通信して、様々なアプリケーションを利用できる。図１には、３台の端末装置８（１）から端末装置８（３）が示されているが、以下ではこれらを端末装置８と総称することがある。また、図１には、３台の端末装置８が示されているが、これは例示であり、端末装置８は複数台あればよい。

端末装置８は、基地局１２のセル６に在圏するときに、その在圏するセル６に対応する基地局１２との間で所定の通信方式および無線通信リソースを用いて無線通信することができる。基地局１２と端末装置８との間の通信は、いわゆる４Ｇ、５Ｇ移動体通信網、ＬＴＥ（Long Term Evolution）などの使用に準拠したネットワークを介して行われる。ここでは、基地局１２と端末装置８との間の通信方式へＬＴＥを適用したことを前提に本開示の実施形態を説明するが、類似の物理チャネル構成を用いるシステムであれば、本開示の概念は適用することができる。

端末装置８は、プロセッサ、メモリ、通信インターフェイス等のハードウェアを用いて構成される装置である。メモリにはコンピュータプログラムが記憶されている。プロセッサがコンピュータプログラムに従って動作することにより、端末装置８は、その機能を達成する。端末装置８は、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、タブレット型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、または、デスクトップ型コンピュータなどである。端末装置８は、ＩｏＴ端末（Internet of Things）として利用される端末装置であってもよい。ＩｏＴ端末は、自動車などの移動体に搭載される端末であってもよいし、家電など固定的に設置される端末であってもよい。

端末装置８は、下りチャネルの受信品質を常時測定している。端末装置８は、その結果を、ＣＱＩレポートの所定のフォーマットで基地局１２に報告する。

基地局１２は、端末装置８の無線通信の中継拠点として構成された通信設備である。基地局１２は、端末装置８との通信を制御するコンピュータ装置（通信制御装置２００）、コアネットワークに対する通信インターフェイス部、アンテナなどのハードウェアを用いて構成される。通信制御装置２００は、端末装置８との上りリンクおよび下りリンクの通信を制御することができる。通信制御装置２００のハードウェア構成の詳細は、図３を参照して後述する。基地局１２のアンテナは、通信制御装置２００との間の通信に応じて、ＯＦＤＭ信号などの信号をセル６に在圏する端末装置８との間で送信および受信し得る。一実施形態において、アンテナは、多入力多出力（ＭＩＭＯ:multiple-input and multiple-output）に対応したアンテナを含むことができる。

アプリケーションサーバ１４は、端末装置８が利用する各種アプリケーションを提供する。また、アプリケーションサーバ１４は、自身のアプリケーション種別を、通信制御装置２００へ通知することができる。なお、図１の例ではアプリケーションサーバ１４は１台であるが、複数台であってもよい。

端末装置８の利用するアプリケーションには、その用途に応じて、小容量伝送で十分なものや、大容量伝送が必要なものがある。例えば、子供の見守り用途では、ユーザからの要求に応じて子供の位置データを送信できればよく、このようなデータは容量が小さく、低い頻度で送信できればよい。また、ＩｏＴ端末のファームウエアの更新用途では、低い頻度で必要に応じて間欠的にファームウエアデータを送信できればよい。一方、動画配信の用途では、一定時間連続的に大容量のデータを通信する必要がある。つまり、下りリンクのデータには、アプリケーションの用途に応じて、低い頻度で間欠的に通信すればよいデータがある一方、連続的に通信する必要のあるデータがある。また、下りリンクのデータは、アプリケーションの用途に応じて、必要な伝送容量も大きく異なる。データ通信量が小さく、間欠的な通信で十分なアプリケーションを利用する端末装置８に対し、小さい通信資源を配分することで、コストや消費電力を抑えることができる。一方、データ通信量が大きく連続的に通信する必要のあるアプリケーションを利用する端末装置８に対し、大きな通信資源を配分することで、遅延なく安定的に動画配信することができる。

本開示によると、通信制御装置２００は、端末装置８が利用するアプリケーションの種別に応じて、各端末装置８への無線通信リソースのスケジューリングを行う。これにより、端末装置８と、通信制御装置２００と、アプリケーションサーバ１４とを含むシステム１００全体の伝送効率やスループットを向上し、また効率的な資源配分をすることができる。

ＬＴＥで採用しているＯＦＤＭＡでは、周波数と時間との両方で分割したリソースブロック１６と呼ばれる単位毎に宛先が指定され、データが端末装置８へ送信される。周波数軸上でみるとサブキャリア間隔が15kHzのＬＴＥでは、連続する12個のサブキャリアをリソース管理の単位としており、180kHz幅と0.5ms長の1タイムスロットが占める区画をリソースブロックと呼ぶ。本開示において、時間軸方向および周波数軸方向に連続する複数のリソースブロック１６で格子状に構成される空間を、リソースブロック空間１８と呼ぶ。リソースブロック空間１８はさらに、さらに複数のアンテナを用いるＭＩＭＯにより定めてもよい。図２は、本開示の一実施形態によるリソースブロック空間１８の例を示す。図示例では、時間軸方向に100、周波数軸方向に100の、合計10,000個の物理リソースブロック１６で構成されたリソースブロック集合２２が示される。さらに、アンテナ技術としてＭＩＭＯを適用することにより、図示するように、リソースブロック空間１８は、ＭＩＭＯの空間軸方向に２つのリソースブロック集合２２を備えており（本例では、2×2ＭＩＭＯ）、リソースブロック空間１８は合計20,000個のリソースブロック１６からなる。このリソースブロック空間１８に対し、通信制御装置２００は、リソースブロック１６単位で、端末装置８への送信データのスケジューリングを行う。通信制御装置２００は、複数の端末装置８から通知されたアプリケーションの種別やＣＱＩレポートを基に、その瞬間ごとに、どの端末装置８がどのキャリアで通信することが適切かを判断する。この判断に基づいて、端末装置８との通信チャネルを、時間ごと、周波数ごとに、あるいはＭＩＭＯごとに、リソースブロック１６単位で瞬時に切り替えることで、下りリンクの通信を行う。なお、リソースブロック空間１８を構成するリソースブロック１６の個数、構成は例示であって、上述の個数、構成に限られず、時間軸方向、周波数軸方向、ＭＩＭＯ空間軸方向のリソースブロック数を異ならせてもよい。以下の例では、リソースブロック空間１８は、図２に示す合計20,000個のリソースブロック１６からなるものとする。

図３は本開示の一実施形態に係る通信制御装置２００のハードウェア構成図である。通信制御装置２００は図３に示すように、プロセッサ２０２と、メモリ２０４と、ストレージ２０６と、通信インターフェイス（ＩＦ）２０８とを備えるコンピュータ装置として実現することができる。通信制御装置２００が備えるこれらの構成は、バス２１４によって互いに電気的に接続される。なお、図３の様々な構成要素は、組み合わされるか細分化されるか、または省略されてもよく、追加の構成要素が、特定の必要性に従って追加されてもよい。図３は、本開示の通信制御装置２００を特定の構成に限定するものではない。

プロセッサ２０２は、通信制御装置２００の全体の動作を制御する。プロセッサ２０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、およびＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を含む。プロセッサ２０２は、それぞれ、後述するストレージ２０６からプログラムを読み出す。そして、プロセッサ２０２は、それぞれ、読み出したプログラムを、後述するメモリ２０４に展開する。プロセッサ２０２は、展開したプログラムを実行する。一例として、プロセッサ２０２は、通信制御装置２００に与えられる信号に基づいて、あるいは、予め定められた条件が成立したことに基づいて、メモリ２０４に展開したプログラムに含まれる一連の命令を実行する。

メモリ２０４は主記憶装置である。メモリ２０４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置で構成される。一例として、メモリ２０４は、プロセッサ２０２が後述するストレージ２０６から読み出したプログラムおよび各種データを一時的に記憶することにより、プロセッサ２０２に作業領域を提供する。メモリ２０４には、少なくともオペレーティングシステムが格納されている。オペレーティングシステムは、通信制御装置２００の全体的な動作を制御するためのコンピュータプログラムである。

ストレージ２０６は補助記憶装置である。ストレージ２０６は、プログラムおよびデータを永続的に保持する。ストレージ２０６は、例えば、不揮発性半導体メモリ、ハードディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶装置として実現される。ストレージ２０６には、例えば、他のコンピュータや端末との通信を実現するためのプログラム等が格納される。

通信ＩＦ２０８は、通信制御装置２００における各種データの送受信を制御する。通信ＩＦ２０８は、所定の通信プロトコルに従って端末装置８との間の無線ネットワーク上での通信、およびコアネットワーク装置１０との間の有線または無線ネットワーク上での通信をサポートする。

図４は、図１および図３に示す通信制御装置２００の機能的構成の例を示すブロック図である。通信制御装置２００は、端末装置８に割り当てるリソースブロック数を決定する機能を備える。通信制御装置２００は、主たる構成要素として、制御部２３０と、記憶部２５０とを備える。制御部２３０は、通信制御装置２００に与えられる信号に基づいて、あるいは、予め定められた条件が成立したことに基づいて、記憶部２５０に格納されているプログラム（不図示）に含まれる一連の命令を実行する。通信制御装置２００は、プロセッサ２０２、メモリ２０４、ストレージ２０６、通信ＩＦ２０８（図３）等の協働によって、制御部２３０および記憶部２５０として機能する。

制御部２３０は、プログラムの記述に応じて、種別ファイル作成部２３１、アプリケーション（ＡＰ）識別部２３２、割当数決定部２３３、スケジューリング部２３４として機能する。制御部２３０は、実行されるアプリケーションの性質に応じて、図示しないその他の機能ブロックとしても機能することができる。

種別ファイル作成部２３１は、各アプリケーションサーバ１４の提供するアプリケーション種別を割り当てし、アプリケーション（ＡＰ）種別ファイル２５１に格納する。ＡＰ種別ファイル２５１の詳細は、図７を用いて後述する。さらに、種別ファイル作成部２３１は、アプリケーション種別ごとに、各種ウエイトを関連付けたウエイト設定ファイル２５３を作成する。ウエイト設定ファイル２５３の詳細は、図９を用いて後述する。

ＡＰ識別部２３２は、端末装置８から受信したアプリケーションの利用要求情報から、各端末装置８が利用するアプリケーションの種別を識別する。ＡＰ識別部２３２は、アプリケーション種別ごとに端末装置８の数を求め、端末数ファイル２５２に格納する。端末数ファイル２５２の詳細は図８を用いて後述する。

割当数決定部２３３は、リソースブロック１６を単位とする周波数リソース割当て、時間リソース割当てを制御する。さらに割当数決定部２３３は、ＭＩＭＯ通信チャネル割当てを制御してもよい。

スケジューリング部２３４は、端末装置８に対して下りデータリソースの割当てをスケジューリングする。

また、図４は、通信制御装置２００の記憶部２５０に格納されるデータファイルの例を示す。記憶部２５０は、各アプリケーションサーバの種別を格納するＡＰ種別ファイル２５１（図７に詳細を示す。）と、通信制御装置２００にアクセスする端末装置８のアプリケーション種別ごとの数を格納する端末数ファイル２５２（図８）と、アプリケーションサーバ１４の種別ごとの各種ウエイトを設定したウエイト設定ファイル２５３とを格納する（図９）。

図７はＡＰ種別ファイル２５１のデータ構造の一例である。ＡＰ種別ファイル２５１は、通信制御装置２００に接続可能な各アプリケーションサーバ１４の種別を設定したファイルである。アプリケーション種別は、各アプリケーションサーバ１４からの情報に基づいて、一例ではアプリケーションサーバ１４を利用する際に必要な下りリンクの伝送容量に応じて、あらかじめアプリケーションサーバ１４ごとに設定される。１つのアプリケーションサーバ１４に対し１つのアプリケーション種別を設定することができる。アプリケーション種別は、一例として、動画サービスなど比較的伝送容量の大きいアプリケーション（種別Ａ）、文字列送信など比較的伝送容量の小さいアプリケーション（種別Ｃ）、低容量のデータ伝送のアプリケーションと大容量のデータ伝送のアプリケーションとの間の伝送容量のアプリケーション（種別Ｂ）の３種である。なお、図７の例では伝送容量を３段階に分けて種別Ａから種別Ｃの３つ設定しているが、伝送容量を２段階に分けてもよいし、４段階以上に分けてもよい。

図８は端末数ファイル２５２のデータ構造の一例である。端末数ファイル２５２は、セル６に在圏する端末装置８を、利用するアプリケーション種別毎に求めた数を含む。図８の例では、アプリケーション種別Ａは３０台（Ｎ１）、アプリケーション種別Ｂは２５台（Ｎ２）、アプリケーション種別Ｃは２５台（Ｎ３）である。

図９は、ウエイト設定ファイル２５３のデータ構造の一例である。ウエイト設定ファイル２５３は、アプリケーション種別（ＡからＣ）ごとに、周波数軸ウエイトWfと、時間軸ウエイトWtと、ＭＩＭＯウエイトWmとのうち少なくとも１つのウエイト種を関連付けたファイルである。各ウエイトはアプリケーションサーバ１４から送信されるアプリケーション種別に基づいて、通信制御装置２００が事前に登録しておく。周波数軸ウエイトWf、時間軸ウエイトWt、ＭＩＭＯウエイトWmは、概ね、大容量伝送のアプリケーション（種別Ａ）に最も大きいウエイト、小容量伝送のアプリケーション（種別Ｃ）に対し最も小さいウエイト、その中間の中容量伝送のアプリケーション（種別Ｂ）に対し、中間のウエイトとなるよう伝送容量の大きさに応じて段階的に設定する。

周波数軸ウエイトWfは、周波数軸方向に割り当てるリソースブロック数を求める際に使用するパラメータであり、アプリケーション種別ごとに設定される。周波数軸ウエイトWfが大きいほど、周波数軸方向に多くのリソースブロック１６を割り当てることができる。図８の例では、周波数軸ウエイトは、種別Ａに対しては５、種別Ｂに対しては３、種別Ｃに対しては１が割り当てられているが、これらの値は例示にすぎず、他の値であってもよい。大容量伝送アプリケーションである種別Ａに対して高いウエイトを設定することで、より多くのリソースブロック１６を、種別Ａのアプリケーションサーバ１４からの送信パケットに割り当てることができる。

時間軸ウエイトは、時間軸方向に割り当てるリソースブロック数を求める際に使用するパラメータであり、アプリケーション種別ごとに設定される。時間軸ウエイトが大きいほど、時間軸方向に対し多くのリソースブロック１６を割り当てることができる。

ＭＩＭＯウエイトは、ＭＩＭＯアンテナ技術を用い、アンテナ数に従って割り当てるリソースブロック数を求める際に使用するパラメータであり、アプリケーション種別ごとに設定される。ＭＩＭＯウエイトが大きいほど、リソースブロック集合２２のうち周波数軸位置×時間軸位置で定められるリソースブロックを多く割り当てることができる。例えば、ＭＩＭＯウエイトが３の場合、リソースブロック空間１８内の周波数軸位置×時間軸位置で定められるリソースブロックをＭＩＭＯ軸方向に３つまで割り当てることができる。

なお、図８の例では、アプリケーション種別毎に異なるウエイトを設定しているが、複数の種別で同じウエイトを設定してもよい。但し、各アプリケーション種別で設定するウエイトが、総合的には種別ごとに異なるように設定する。例えば、周波数軸ウエイトWfにおいて、種別Ａ、Ｂに対し同じウエイトを設定する場合は、時間軸ウエイトWtにおいて、種別Ａ、Ｂに対し違うウエイトを設定する。

図５は、本開示の一実施形態に従う通信制御装置２００において実行する例示の方法５００を示す。通信制御装置２００は、各端末装置８の利用するアプリケーションの種別に基づいて、無線通信リソースを割り当てる。

まず、ステップＳ５０２において、通信制御装置２００（種別ファイル作成部２３１）はアプリケーションサーバ１４から送信されるデータパケット（一例では、ＩＰパケットのオプション部に指定されたデータ）を検査して、アプリケーションサーバ１４の種別を識別し、各アプリケーションサーバ１４のアプリケーション種別を割り当て、ＡＰ種別ファイル２５１（図７）を作成する。さらに、通信制御装置２００（種別ファイル作成部２３１）は、識別したアプリケーション種別と、各種ウエイトからなるウエイト設定ファイル２５３（図９）を作成し、記憶部２５０に格納する。通信制御装置２００は、アプリケーションサーバ１４の提供するアプリケーションの種別に応じて、各種ウエイトを適宜変更することができる。また、通信制御装置２００は、アプリケーションサーバ１４からアプリケーションを伝送するとき、トラフィック量に応じてタイムスロット単位で、種別Ａ、Ｂ、Ｃに対する各種ウエイトを適宜変更することができる。

つぎに、ステップＳ５０４において、通信制御装置２００（ＡＰ識別部２３２）は、セル６に在圏する端末装置８から受信したアプリケーションの利用要求情報から、端末装置IＤと、ＣＱＩレポートと、端末装置８が利用するアプリケーションの種別を特定可能な情報を取得する。端末装置ＩＤは、端末装置固有の識別子であり、端末装置８のＩＰアドレス、またはＭＡＣアドレスなどである。ＣＱＩレポートは、端末装置８が測定した周波数単位ごとの下りチャネルの受信品質を示す指示子を含み、端末装置８により通信制御装置２００へ報告される。

また、ステップＳ５０４において、通信制御装置２００（ＡＰ識別部２３２）は、ＡＰ種別ファイル２５１（図７）を参照して、端末装置８が利用するアプリケーションの種別を識別し、アプリケーション種別ごとに、セル６に在圏する端末装置８の台数を求め、端末数ファイル２５２に格納する。

次に、ステップＳ５０６において、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、端末装置８毎のリソースブロック１６の割当数を決定する。上述したとおり、基地局１２（通信制御装置２００）は、アプリケーション種別と各種ウエイトとを関連付けたウエイト設定ファイル２５３（図８）を事前に登録している。通信制御装置２００はこのウエイト設定ファイル２５３を参照して、端末装置８が利用するアプリケーション種別と、端末装置数とに基づいて、送信パケットを割り当てるリソースブロック１６の割当数を算出する。リソースブロック１６の割当数の算出の詳細は図６で後述する。

次に、ステップＳ５０８において、通信制御装置２００（スケジューリング部２３４）は、リソースブロック空間１８内のリソースブロック１６毎に端末装置８を指定して、リソースブロック１６の割当てをスケジューリングする。１つのリソースブロック１６には宛先となる端末装置８を示す制御信号も含まれている。さらに、通信制御装置２００は、端末装置８から報告されたＣＱＩレポートに基づいて、リソースブロック１６の割当てをスケジューリングしてもよい。なお、送信パケットが発生しても、即時にリソースブロックは割り当てられない。すなわち、物理リソースブロック空間１８内の全てのリソースブロック割当てが決まるまで次の割当てを待機する。

図６は、通信制御装置２００において実行する例示の方法６００を示す。方法６００は、図５に例示したステップＳ５０６のリソースブロック１６の割当数の決定の詳細の処理フローを説明する。本開示によると、通信制御装置２００は、大容量伝送アプリケーションである種別Ａに関する送信パケットを優先的にリソースブロック１６に割当てする。一例では、優先度の高い種別Ａの端末装置８が必要とする需要リソースブロック数が、リソースブロック空間１８内の全てのリソースブロック１６である最大リソースブロック数Mrbよりも多い場合には、種別Ｂ、種別Ｃに関する送信パケットを同じリソースブロック空間１８内のリソースブロック１６に割り当てしない。つまり、種別Ｂ、種別Ｃに関しては、次のリソースブロック空間１８内のリソースブロック割当てまで、これらに対する割当てを待機する。また、種別Ａ、種別Ｂ、および種別Ｃに関する送信パケットをリソースブロック空間１８内のリソースブロック１６に割当しても、リソースブロック１６が残る場合は、残りのリソースブロック１６を種別Ａに関する送信パケットに割当する。

以下、説明の便宜のために、図８の例による端末数、および図９の例による各種ウエイトの値を例に、本開示の一実施形態に従うリソースブロック１６の割当て方法について図６に示す方法６００を例に説明する。すなわち、種別Ａは３０台（N1）、種別Ｂは２５台(N2)、種別Ｃは２５台（N3）とする（図８）。また、周波数軸ウエイトは種別Ａが５（Wf1）、種別Ｂが３（Wf2）、種別Ｃが１（Wf3）である。時間軸ウエイトは種別Ａが５（Wt1）、種別Ｂが３（Wt2）,種別Ｃが１（Wt3）である。また、ＭＩＭＯウエイトは種別Ａが２（Wm1）、種別Ｂが１（Wm2）、種別Ｃが１（Wm3）とする（図９）。

まず、ステップＳ６０２において、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、端末数ファイル２５２（図８）およびウエイト設定ファイル２５３（図９）を参照して、リソースブロック１６の需要総数Tdを算出する。需要総数Tdは以下の式（１）で求められる。

需要総数Td＝N1×Wf1×Wt1×Wm1+N2×Wf2×Wt2×Wm2+N3×Wf3×Wt3×Wm3 （１）

本例によると、種別Ａの需要リソースブロック数は、N1（30）×周波数軸ウエイトWf1（5）×時間軸ウエイトWt1（5）×ＭＩＭＯウエイトWm1(2）の1500となる。同様にして種別Ｂの需要リソースブロック数は、225（＝25×3×3×1）、種別Ｃの需要リソースブロック数は、25（＝25×1×1×1）となる。需要総数Tdは、各種別の需要リソースブロック数の合計（1,500＋225＋25）の1,750となる。

次に、ステップＳ６０４において、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、需要総数Tdが、最大リソースブロック数Mrbよりも小さいか判定し、小さい場合にステップＳ６０６において、割当単位数Kuを算出する。最大リソースブロック数Mrbは式（２）、割当単位数Kuは式（３）で以下のとおり求められる。

最大リソースブロック数Mrb＝周波数軸総数×時間軸総数×MIMO最大数 （２）
割当単位数Ku=最大リソースブロック数Mrb÷需要総数Td （小数点以下は切り捨て） （３）

周波数軸総数はリソースブロック空間１８の周波数軸総数、時間軸総数はリソースブロック空間１８の時間軸総数、ＭＩＭＯ最大数はＭＩＭＯの最大値であり、本例によると、最大リソースブロック数Mrbは、20,000（=100×100×2）となる。割当単位数Kuは、最大リソースブロック数Mrb（20,000）を需要総数Td（本例では1,750）で除算し、11となる（小数点以下は切り捨て）。

次にステップＳ６０８に進み、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、割当単位数Kuと、各種別の需要リソースブロック数を乗算して、一次割当総数Jaを算出する。種別Ａの一次割当数Ja1は以下の式（４）により求められる。

一次割当数Ja１＝Ku×Wf1×Wt1×Wm1 （４）

同様にして、種別Ｂの一次割当数Ja2および種別Ｃの一次割当数Ja3が求められる。本例においては、種別Ａの一次割当数Ja1は16,500（=11×1,500）、種別Ｂの一次割当数Ja2は2,475（=11×225）、種別Ｃの一次割当数Ja3は275（＝11×25）となるので、一次割当総数Jaは19,250となる。

次に、ステップＳ６１０に進み、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、式（５）に従って、最大リソースブロック数Mrbから一次割当総数Jaを減算して余りのリソースブロック数Luを算出する。

余りリソースブロック数Lu＝Mrb-（J1＋J2＋J3） （５）

本例においては、余りのリソースブロック数Luは、最大リソースブロック数Mrb（20,000）から一次割当総数Ja（19,250）を減算し750となる。

次に、ステップＳ６１２に進み、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、余りのリソースブロック１６すべてを、種別Ａの端末装置８に割当する。式（６）に示すように、追加割当数Pは、余りリソースブロック数Lu（本例では750）を種別Ａの端末装置数N1（本例では30）で除算して求める（本例ではP=25）。さらに、除算により割り切れず、余ったリソースブロックについても、種別Ａの端末装置８に均等に配分する。本例においては、余りはないため、種別Ａの30台に対しては25の追加割当数Pとなる。

追加割当数P＝L/N１（小数点以下切り捨て） （６）
余りがある場合には、余りを種別Ａの端末に均等に配分する。

本開示によると、余りのリソースブロックすべてを、大容量伝送の必要な種別Ａの端末装置８に割り当てることで、より多くの通信資源を種別Ａに割り当てすることができる。つまり、優先的に種別Ａのアプリケーションを利用する端末装置８にリソースブロックを割り当てることでシステム１００全体の伝送効率やスループットを向上することができる。

次にステップ６１４に進み、通信制御装置２００は、各端末装置８に対する割当総数Trbを決定する。種別Ａの端末装置８に対する割当数は、各種ウエイトと割当単位数Kuとを乗算した数に、追加割当数Pとを加算した数となり、本例において種別Ａの30台は575（＝5×5×2×11＋25）となる。この結果、種別Ａには17,250(=575×30)リソースブロック割り当てられる。25台の種別Ｂの端末装置８に対しては、各種ウエイトと割当単位数Kuとを乗算した数が割り当てられる。本例においては、種別Bには2,475（=3×3×1×11×25）リソースブロックが割り当てられる。25台の種別Ｃの端末装置８に対しては、各種ウエイトと割当単位数Kuとを乗算した数となり、本例においては、275（=1×1×1×11×25)リソースブロックが割り当てられる。これにより、割当総数Trbは、最大リソースブロック数Mrbまで割り当てることができる。

さらに、ステップ６１６に進み、通信制御装置２００は、端末装置８から通知されたＣＱＩレポートを参照して周波数スケジュールイングしてもよい。通信制御装置２００は、同一のアプリケーション種別内の複数の端末装置８から通知された、周波数ごと（図２のｆ１～ｆ１００ごと）のＣＱＩレポートを参照し、チャネル状態に基づいて、タイムスロット（図２のｔ１～ｔ１００ごと）ごとに、どの端末装置８がどの周波数ブロックで通信することが良いかを判断する。一例では、通信制御装置２００は、受信信号レベルの高い周波数ブロックを、例えばラウンドロビン方式で各端末装置８に割り当てる。タイムスロットｔ１において、ｆ１のＣＱＩ値は良好、ｆ２のＣＱＩ値は普通、ｆ３のＣＱＩ値は悪い場合に、周波数ｆ１を、種別Ａのすべての端末装置８に対し（本例では３０台）に対し、タイムスロットごとに、ラウンドロビン方式で割り当てる。ラウンドロビンで同じ種別の複数の端末装置８を順に指定することで、異なる端末装置８に対し、受信信号レベルの高い通信帯域を分散して割り振ることができる。これにより、一台の端末装置８に集中的に受信信号レベルの高い通信帯域を集中させないことができる。また、ラウンドロビン方式は、別途サービスを用意する必要なく、複数の端末装置８のアドレスを登録するだけで、分散させることができる。なお、N×N ＭＩＭＯの場合でも、周波数軸位置×時間軸位置で定められる各リソースブロックの周波数ごとのＣＱＩ値は同じなので、ＭＩＭＯのウエイトに応じて割当てを実施する。例えば、3×3 ＭＩＭＯであって、種別ＡのＭＩＭＯウエイトが３の場合、３つのリソースブロック集合２２には、周波数軸位置×時間軸位置で定められる同じリソースブロックが１つずつ合計３個存在し、各周波数のＣＱＩは３個のリソースブロックで同一値になるため、３個のリソースブロックの割当ては同一になる。

本開示によると、多くのリソースブロック割当てが必要なアプリケーションにはウエイトを大きく設定して、少ないリソースブロック割当てで十分なアプリケーションにはウエイトを小さく設定することができる。さらに、アプリケーション種別ごとに、各種ウエイトを設定することができ、詳細にリソースブロックの割当てを行うことができる。

また、本開示によると、多くのリソースブロックの割り当てが必要なアプリケーションを利用する端末装置８には、優先的にリソースブロックを割り当てし、間欠的なリソースブロックの割り当てで十分なアプリケーションを利用する端末装置８には、即時のリソースブロックを割当てしないようにすることができる。このような方式は、連続的に大容量のデータを受信する必要がある端末装置８と間欠的にデータを取得できればよい端末とが一つのセル６に混在して在圏する場合に有用である。

図６に戻り、ステップＳ６０４において、種別Ａ、ＢおよびＣの需要総数Tdが最大リソースブロック数Mrbよりも大きい場合、ステップＳ６１８に進む。

ステップＳ６１８において、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、種別Ａ、ＢおよびＣの需要総数Td(A+B+C)が最大リソースブロック数Mrbよりも大きく、かつ種別ＡおよびＢの需要総数Td(A+B)が最大リソースブロック数Mrb以下の場合、すなわち
（N1×Wf1×Wt1×Wm1+N2×Wf2×Wt2×Wm2）
≦Mrb<（N1×Wft×Wt1×Wm1+N2×Wf2×Wt2×Wm2＋N3×Wf3×Wt3×Wm3）
の場合、ステップＳ６２０に進む。

ステップＳ６２０において、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、種別Ａの需要数（N1×Wf1×Wt1×Wm1）と、種別Ｂの需要数（N2×Wf2×Wt2×Wm1）と、種別Ｃの需要数を算出する。この場合、種別Cの一部にはリソースブロックは割り当てない。次に、続くステップＳ６１４からステップ６１６の処理に進む。

ステップＳ６１８において、種別ＡおよびＢの需要総数Td(A+B)が最大リソースブロック数Mrbより大きい場合、すなわちMrb＜（N1×Wf1×Wt1×Wm1+N2×Wf2×Wt2×Wm2）の場合、ステップＳ６２２に進む。ステップＳ６２２において、種別Ａの需要総数Tdが最大リソースブロック数Mrb以下であって、種別ＡおよびＢの需要総数Td(A+B)が最大リソースブロック数Mrbより大きい場合、すなわち
N1×Wf1×Wt1×Wm1≦Mrb＜（N1×Wf1×Wt1×Wm1+N2×Wf2×Wt2×Wm2）
の場合、ステップＳ６２４に進む。

ステップＳ６２４において、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、種別Ａの需要数（N1×Wf1×Wt1×Wm1）と、種別Ｂの需要数を算出する。この場合、種別Ｂの一部、および種別Ｃの全てにはリソースブロックは割り当てられない。次に、続くステップＳ６１４からステップ６１６の処理に進む。

次に、ステップＳ６２２において、種別Ａの需要総数Tdが最大リソースブロック数Mrbより大きい場合、すなわちN1×Wf1×Wt1＞Mrbの場合、ステップＳ６２６に進む。ステップＳ６２６において、通信制御装置２００（割当数決定部２３３）は、種別Ａの需要数を算出する。この場合、種別ＢおよびＣ、および種別Ａの一部にはリソースブロックは割り当てられない。次に、続くステップＳ６１４からステップ６１６の処理に進む。

前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想および見地の範囲の種々の変更、修正および省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、本発明を何ら制約するものではない。

４…バックホールネットワーク
６…セル
８…端末装置
１０…コアネットワーク装置
１２…基地局
１４…アプリケーションサーバ
１６…リソースブロック
１８…リソースブロック空間
２００…通信制御装置
２３０…制御部
２３１…種別ファイル作成部
２３２…ＡＰ識別部
２３３…割当数決定部
２３４…スケジューリング部
２５０…記憶部
２５１…ＡＰ種別ファイル
２５２…端末数ファイル
２５３…ウエイト設定ファイル

Claims (8)

1. 端末装置とアプリケーションサーバとの間の通信を制御するための基地局における通信制御方法であって、
   前記アプリケーションサーバが提供するアプリケーションの種別を特定するステップと、
   前記端末装置から送信されるアプリケーションの利用要求と、特定されたアプリケーション種別とに基づいて、前記端末装置へ割り当てるリソースブロックの割当数を決定するステップと、
   決定された前記リソースブロックの割当数に応じて、前記端末装置への前記リソースブロックの割当てをスケジューリングするステップと、
   を含み、優先度の最も高いアプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置が必要とする需要リソースブロック数が、最大リソースブロック数よりも多い場合には、優先度の低いアプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置には前記リソースブロックは割り当てられない、方法。
2. 前記アプリケーション種別は、前記アプリケーションサーバから前記端末装置へのデータ伝送に必要な伝送容量に基づいて設定される、請求項１に記載の方法。
3. 前記リソースブロックの割当数を決定するステップは、前記アプリケーション種別ごとの端末装置数と、前記アプリケーション種別に応じて設定されたウエイトと、最大リソースブロック数とに基づいて、前記リソースブロックの一次割当数を決定するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記ウエイトは、周波数軸ウエイト、時間軸ウエイト、ＭＩＭＯウエイトのうち少なくとも１つを含み、前記周波数軸ウエイトは、周波数軸方向に割り当てるリソースブロック数を求める際に使用するパラメータであり、前記時間軸ウエイトは、時間軸方向に割り当てるリソースブロック数を求める際に使用するパラメータであり、前記ＭＩＭＯウエイトは、ＭＩＭＯの構成に従ってリソースブロック空間内の周波数軸と時間軸で定められるリソースブロックの割りあて数を求める際に使用するパラメータである、請求項３に記載の方法。
5. 前記リソースブロックの割当数を決定するステップは、さらに
   リソースブロック空間において、一次割当てされていないリソースブロックを、優先度の高い前記アプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置に割り当てるステップ、を含む、請求項３または４に記載の方法。
6. 前記リソースブロック空間は、前記周波数軸方向と前記時間軸方向とに連続するリソースブロック数と、ＭＩＭＯの構成とに基づいて定められる、請求項４に記載の方法。
7. 前記リソースブロックの割当をスケジューリングするステップは、前記端末装置から報告されたチャネル状態に基づいて、ラウンドロビン方式で前記リソースブロックの割当てをスケジューリングする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 端末装置とアプリケーションサーバとの間の通信を制御する基地局における通信制御装置であって、前記通信制御装置は、
   少なくとも１つのプロセッサと、
   命令を記憶したメモリとであって、前記少なくとも１つのプロセッサにより実行されたときに、前記通信制御装置に、
   前記アプリケーションサーバが提供するアプリケーション種別を特定することと、
   前記端末装置から送信されるアプリケーションの利用要求と、特定された前記アプリケーション種別とに基づいて、前記端末装置へ割り当てるリソースブロックの割当数を決定することと、
   決定された前記リソースブロックの割当数に応じて、前記端末装置へのリソースブロックの割当てをスケジューリングすることと、
   を実行させる命令を記憶したメモリと、を備え、
   優先度の最も高いアプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置が必要とする需要リソースブロック数が、最大リソースブロック数よりも多い場合には、優先度の低いアプリケーション種別に関連付けられる前記端末装置には前記リソースブロックは割り当てられない、通信制御装置。

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