JP3529982B2 - 多元トラヒックの呼受付制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のユーザが互
いに共有するリソースの中からユーザが通信を行うのに
必要な量のリソースを割り当てられて通信を行う通信シ
ステムにおいて、発生した新たな要求を受け付けるか否
かを判定する多元トラヒックの呼受付制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各家庭やオフィスで用いている固定電
話、ファクシミリなどの通信システム、あるいは携帯電
話や自動車電話のような移動通信システムで、一般に複
数のユーザが通信に使用する資源（リソース）を共有し
ている。

【０００３】例えば、従業員数が１０人のオフィス内の
電話を考えた場合に、１０人の従業員全員が通話する確
率は非常に小さく、ほとんどゼロと考えられるので、こ
のオフィスに必要な電話回線数は１０回線よりも小さく
てすむ。そして、限られた回線数の電話を互いに共有
し、必要なときに回線を使用し、通話を終えたら他の従
業員が使用できるように回線を解放する。しかし、時に
は、自分が通話したいにも関わらず、全回線が使用中で
通話を行うことができない状態が発生する。このような
状態が発生したときには現在の多くの通信システムで
は、この新たな通話の要求（呼）は呼損となる。設置す
る回線数は、経済性の観点からはできるだけ少ない方が
よい。しかし、あまり少なすぎると、呼損が多く発生す
るようになり、従業員の不満が大きくなったり、あるい
は仕事が円滑に進まなくなる可能性がある。このような
両者の相反する要求を満たすために、通常、ErlangＢ式
（藤木、雁部，”通信トラヒック理論”，丸善，1980）
を用いて呼損率が十分小さい値、例えば１％〜３％とな
るように回線数を設計している。

【０００４】このような状況は、オフィス以外の固定電
話の通信システム、あるいは移動通信システムでも全く
同様に考えることができる。特に、移動通信システムで
は、基地局と移動局との間の通信は無線伝送により成り
立っており、通信に使用するリソースは無線チャネルで
ある。移動通信システムでは、使用できる周波数帯域は
一般に限られているため、リソース共有の問題はその情
報伝送に有線回線を使用する固定電話網と比較してより
深刻な問題となり得る。

【０００５】更に、近年、このような通信システムでは
利用者の要望が多様化し、あるいは伝送のための技術の
発展により、従来１つの通信に用いられるリソースの量
は同一であったのに対して、使用するリソースの量が通
信ごとに異なってきた。例えば、様々なサービスを統合
的に扱うＩＳＤＮ（Integrated Services Digital Netw
ork ）では、６４ｋｂｉｔ／ｓの伝送速度を基本とし
て、１２８ｋｂｉｔ／ｓ，３８４ｋｂｉｔ／ｓなどのさ
らに高速な伝送速度をサービスしている。より高速な情
報伝送を行うにはより多くの網リソースを必要としてい
る。また、携帯・自動車電話システムとして国内の標準
となっているＰＤＣ（Personal Digital Cellular ）シ
ステムでは、１つの周波数を６つのチャネル（タイムス
ロット）に分割するＴＤＭＡ（Time Division Multiple
Access ）方式によりサービスを行っている。ＰＤＣ方
式の初期の段階では、この６チャネルのうち２チャネル
を使用して音声を伝送するフルレート方式により音声通
話のサービスを提供していた。その後、音声符号化技術
の発展により、１チャネルを用いるだけで音声が伝送で
きるようになった（ハーフレート方式）。従って、現在
のディジタル携帯・自動車電話システムでは、この６つ
に分割されたチャネルのうち、２チャネルを使用するフ
ルレート方式による音声通話と、１チャネルを使用する
ハーフレート方式による音声通話が混在している。

【０００６】このように、通信に対する要望の変化ある
いは伝送技術の発展により、近年の通信システムでは、
それぞれの通信に必要なリソースは異なっている。互い
に異なるリソースを必要とする呼が混在する場合、それ
ぞれの呼種の呼損率を比較すると、呼種ごとの呼損率が
不公平になり、より多くのリソースを必要とする呼の呼
損率が非常に大きくなってしまうという実用上好ましく
ない重大な問題が存在する。例えば、通信に１チャネル
を必要とする呼種１（狭帯域呼と呼ぶ）と、１０チャネ
ル必要とする呼種２（広帯域呼と呼ぶ）が混在する場合
を考える。呼種２は１０チャネルを必要としているた
め、システムに未使用のチャネルが１０チャネル以上存
在しない限り受け付けられない。これに対して、呼種１
が必要とするチャネルは１チャネルであるから、未使用
のチャネルが１チャネルでも存在すれば受け付けられ
る。この説明で明らかなように、通信に必要とするリソ
ースの量が多ければ多いほどその呼は受け付けられにく
くなるため、呼損率が増大してしまう。

【０００７】このように、呼種により呼損率が不公平に
なり、広帯域呼の呼損率が増大してしまうという問題点
を解決するために、一部のリソースを狭帯域呼には割り
当てずに留保し広帯域呼専用として用いる専用回線方式
や、使用中の回線数に応じて狭帯域呼の受付を停止し広
帯域呼のために回線を留保する回線留保方式などがある
（回線留保方式については、例えば文献、秋山稔著「近
代通信交換工学」の第６章参照）。専用回線方式におい
て、例えば通信に１チャネルを必要とする狭帯域呼と、
１０チャネルを必要とする広帯域呼が混在するシステム
を再び考える。今、このシステムには全部で１００のチ
ャネルが存在するとする。回線留保は、例えばこのうち
２０回線を広帯域専用に留保し、残り８０回線を狭帯域
呼と広帯域呼で共有する。この場合、狭帯域呼が生起し
た場合の動作においては、共用される８０チャネルのう
ち未使用のチャネルがあれば受け付けられ、そうでなけ
れば呼損になる。広帯域呼が生起した場合の動作におい
ては、共用される８０チャネルのうち未使用のチャネル
が１０チャネル以上あれば受け付けられ、そうでなけれ
ば、広帯域専用の２０チャネルを調べる。広帯域専用の
２０チャネルのうち未使用のチャネルが１０チャネル以
上あれば受け付けられ、そうでなければ、呼損となる。

【０００８】専用回線方式や回線留保の方法を用いた場
合、留保する回線数を多くすると広帯域呼をより優先す
ることになり広帯域呼の呼損率は小さくなる。反対に狭
帯域呼の呼損率は大きくなる。従って、留保する回線数
を最適に定めれば、広帯域呼と狭帯域呼の呼損率を公平
にすることが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法に
おいて、留保する回線数の最適化を行うためには広帯域
呼と狭帯域呼の印加呼量を正確に把握することが必要で
あるとともに、また印加呼量が変化した場合には特定の
呼種の呼損率が増大したり、あるいはリソースの利用効
率が著しく低下するため、再設計が必要であるという問
題がある。一般に、印加呼量を正確に把握することは非
常に困難であり、しかもその状況は時々刻々変動するた
め、従来の回線留保の方法を実際に適用した場合には、
呼損率を公平に保つことができないという重大な問題が
ある。

【００１０】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、通信に必要なリソースの量が
互いに異なる複数の呼種が混在しても、各呼種の呼損率
を公平に保つことができるとともに、限られたリソース
を有効に利用することができる多元トラヒックの呼受付
制御方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、複数のユーザが互いに共
有するリソースの中から、ユーザが通信を行うのに必要
な量のリソースを割り当てられて通信を行う通信システ
ムにおいて、発生した新たな要求を受け付けるか否かを
判定する呼受付制御方法であって、現在通信のために使
用されているリソースの総量を算出し、共有される全リ
ソースの量から１つの通信が必要とする最大のリソース
の量を減算した値を、呼受付のためのしきい値として決
定し、算出された前記リソースの総量と決定された前記
しきい値とを比較して、該リソースの総量が該しきい値
を超えている場合には新たな呼を呼損と判定することを
要旨とする。

【００１２】請求項１記載の本発明にあっては、新たに
発生した呼を受け付けるか否かの判定は、生起した呼が
必要とするリソースの量に依らず、通信システム内で現
在使用中のリソースの総量を所定のしきい値と比較して
行っているため、必要とするリソースの量の異なる複数
種類の呼が存在する場合でもその呼損率を常に公平に保
つことができる。

【００１３】

【００１４】請求項１記載の本発明にあっては、呼受付
のための所定のしきい値を全リソースの量から１つの通
信が必要とする最大のリソースの量を減算した値として
決定しているため、システム全体で使用可能な全リソー
スを有効に利用することができる。請求項２記載の本発
明は、請求項１記載の発明において、通信を受け付けた
呼の申告ピーク速度、平均伝送速度又は最低保証伝送速
度の総量を算出し、共有されるリソースの量から申告さ
れる可能性のある最大伝送速度を減算した値を、呼受付
のためのしきい値として決定し、算出された申告ピーク
速度、平均伝送速度又は最低保証伝送速度の総量と決定
された呼受付のためのしきい値とを比較して、該総量が
該しきい値を超えている場合には新たな呼を呼損と判定
することを要旨とする。請求項３記載の本発明は、請求
項１記載の発明において、現在通信のために使用されて
いる干渉波の電力値の総量を算出し、共有される周波数
帯において許容される干渉電力の最大値から新たな呼を
受け付けた場合に増加する干渉波電力の最大値を減算し
た値を、呼受付のためのしきい値として決定し、算出さ
れた干渉波の電力値の総量と決定された呼受付のための
しきい値とを比較して、該総和が該しきい値を超えてい
る場合には新たな呼を呼損と判定することを要旨とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。

【００１６】図１は、本発明の一実施形態に係る多元ト
ラヒックの呼受付制御方法が適用される通信システムに
おいて使用されるリソースを模式的に表した図であり、
矢印の方向にリソース数が大きい方向をとっている。同
図では、全リソース数が２００の場合について示してい
る。図中斜線が施されてある部分は現在使用中のリソー
ス数を表している。図１では、現在使用中のリソース数
は１８４である。図１および以下の説明では、記号とし
て、全リソース数Ｎ、現在使用中のリソース数Ｃ、呼受
付しきい値Ｔ、呼種数Ｊ、呼種ｉの印加呼量ａ_i 、呼種
ｉが通信に使用するリソース数Ｍ_i を用いる。

【００１７】次に、図２に示すフローチャートを参照し
て、本実施形態の作用を説明する。本実施形態の呼受付
制御方法は動作を開始すると、呼受付のためのしきい値
Ｔを全リソース数Ｎから１つの通信が必要とする最大の
リソース値Ｍを引いた値に初期化し、現在使用中のリソ
ース数Ｃを０に初期化する（ステップＳ１）。次に、リ
ソース割当要求があるかどうかを確認し（ステップＳ
３）、要求ありの場合は、更に、現在使用中のリソース
数Ｃがしきい値Ｔを超えているかどうかをチェックする
（ステップＳ５）。現在使用中のリソース数Ｃがしきい
値Ｔを超えている場合は、その呼を呼損として、初期化
の後のステップＳ３に戻る（ステップＳ７）。現在使用
中のリソース数Ｃがしきい値Ｔ以下であった場合は、現
在使用中のリソース数Ｃを当該呼種が通信に使用するリ
ソース数分Ｍ_i だけ増加させ、リソース割当処理を行
い、初期化の後のステップＳ３に戻る（ステップＳ９，
Ｓ１１）。

【００１８】ステップＳ３の判定において、リソース割
当要求がなかった場合は、現在通信中のユーザのうち終
話となったものがないかどうかをチェックする（ステッ
プＳ１３）。終話となったものがなければ、初期化のあ
とのステップＳ３に戻る。終話となったものがあれば、
ステップＳ１でリソースの解放処理を行い、現在使用中
のリソース数Ｃを当該呼種が通信に使用するリソース数
分Ｍ_i だけ減少させ、初期化の後のステップＳ３に戻る
（ステップＳ１７）。

【００１９】次に、例を挙げて、本実施形態の呼受付制
御方法の動作例について説明する。図２のフローチャー
トにより示した本実施形態の呼受付制御方法は、呼種の
数が２以上のいくつであっても全く同様に動作するた
め、以下の説明では、簡単のため、呼種の数が２の場合
を例に取って説明する。以下では、全チャネル数Ｎ＝２
００、狭帯域呼の使用チャネル数１に対して、広帯域呼
が１６チャネル使用する場合を考える。与えられた２０
０チャネルを最大限有効に使用する場合を考え、しきい
値Ｔは、Ｔ＝２００−１６＝１８４とする。

【００２０】図３（ａ）は、現在使用中のチャネルの総
和がＣ＝１８４、つまり、しきい値と等しい場合を示し
ている。このとき、狭帯域呼が生起すると受け付けら
れ、同図（ｂ）のように使用中のチャネル数１８５の状
態に移る。また、広帯域呼が生起した場合にも、受け付
けられ、同図（ｃ）のように使用中のチャネル数Ｃ＝２
００の状態に移る。このようにＣがＴを超えていなけれ
ば（Ｃ≦Ｔ）、生起した呼が狭帯域呼でも広帯域呼でも
ともに受け付けられる。

【００２１】一方、図４（ａ）のように、使用中のチャ
ネル数がＣ＝１８５でしきい値Ｔを１だけ超えている場
合を考える。広帯域呼が生起した場合も狭帯域呼が生起
した場合もともにＣ＞Ｔであるから、受け付けられな
い。広帯域呼にとっては、残りチャネル数が所要のチャ
ネル数１６に満たないので呼損となって当然であるが、
狭帯域呼にとっては未使用チャネルが存在するにも関わ
らず呼損となっている。つまり、この１５チャネル分が
広帯域呼のために留保されていると考えることができ
る。本実施形態の呼受付方法が従来の回線留保方式と大
きく異なるのは、本呼受付方法によれば、生起した呼の
呼種によらず、現在使用中の総チャネル数によっての
み、受付可／否が決まるので、呼種毎の平均の呼損率は
常に等しくなるという点である。

【００２２】次に、計算機シミュレーションにより、呼
損率を等しくする効果を確認する。全チャネル数Ｎ＝２
００とし、印加呼量は狭帯域呼がａ₁ ［Erlangs ］、広
帯域呼がａ₂ ［Erlangs ］、また使用チャネル数は狭帯
域呼が１、広帯域呼は１６チャネル使用するものとす
る。シミュレーションは以下の２通りのケースについて
トータルの呼量（ａ₁ ＋ａ₂ ）をパラメータとして振っ
て行い、呼損率特性を評価した。

【００２３】（１）ケース１：呼量比が、 狭帯域呼：広帯域呼＝１０：１の場合 （２）ケース２：呼量比が、 狭帯域呼：広帯域呼＝２０：１の場合 シミュレーション結果を図５に示す。それぞれのケース
で、狭帯域呼と広帯域呼の呼損率は印加呼量によらず等
しく、公平化されていることがわかる。

【００２４】なお、本実施形態においては、リソースの
最小単位として、ある伝送能力を持った回線（チャネ
ル）が存在する場合、すなわち通信に必要とされるリソ
ースの量や共有されるリソースの総量などは全て整数で
表される場合について説明した。これは、例えばＮ−Ｉ
ＳＤＮで６４ｋｂｉｔ／ｓの伝送能力を持った回線を基
本として、これを複数本束ねて使用することでさらに高
速の伝送速度を実現する場合や、伝送路を時間的に分割
して用いる際に単位時間当たりに割り当てるタイムスロ
ットの数により異なる伝送速度を実現する場合などに対
応している。しかし、これは、本発明の適用形態を限定
するものではない。例えば、Ｂ−ＩＳＤＮの伝送技術と
して用いられるＡＴＭ（Asyncronous Transfer Mode ）
では、コネクションの確立時に、自端末のトラヒック特
性を平均伝送速度あるいはピーク伝送速度、最低保証伝
送速度などで表して、網に通知する。網ではこの申告さ
れたトラヒック特性に基づいてそのコネクションの受付
可否を判定する。このような場合でも、本発明を適用し
て、呼受付を判定すべき共有されるリソースの総量（ト
ータルの伝送速度）Ｎと申告される可能性のある最大伝
送速度Ｍによりしきい値Ｔを設定し、これに基づいて呼
受付を判定することにより同様の効果が得られる。但
し、しきい値と比較を行い、通信のために使用されてい
るリソースの総量Ｃの算出は、単純に、通信を受け付け
た呼の申告ピーク速度あるいは平均伝送速度、最低保証
伝送速度等の総和でもよいし、シミュレーション等で裏
付けされた統計多重効果特性を見込んだ量でもよい。

【００２５】更に、符号分割多元接続（Code Division
Multiple Access ；ＣＤＭＡ）を用いて基地局と移動局
の間で通信を行う移動通信システムにおいては、リソー
スの量は例えば上り回線（移動局送信、基地局受信）で
は干渉波の電力値に置き換えることができる。従って、
本発明を適用して、呼受付を判定すべき共有される周波
数帯において許容される干渉波電力の最大値と、新たな
呼を受け付けた場合に増加する干渉波電力の最大値とに
基づいてしきい値を設定し、これに基づいて呼受付を判
定することにより同様の効果が得られる。このように、
リソースの量が整数で表されない場合についても本発明
の適用が可能で、同様の効果が得られる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
新たに発生した呼を受け付けるか否かの判定は、生起し
た呼が必要とするリソースの量に依らず、通信システム
内で現在使用中のリソースの総量のみによって行ってい
るので、必要とするリソースの量の異なる複数種類の呼
が存在する場合でもその呼損率を常に公平に保つことが
できるとともに、また呼種毎の呼量やその比が変化して
も、従来のように再設計は不要である。

【００２７】また、本発明によれば、呼受付のための所
定のしきい値を全リソースの量から１つの通信が必要と
する最大のリソースの量を減算した値として決定してい
るので、複数呼種の呼損率を常に公平に保ちながら、与
えられたリソースを最大限有効に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る多元トラヒックの呼
受付制御方法が適用される通信システムにおいて使用さ
れるリソースを模式的に表した図である。

【図２】本実施形態の呼受付制御方法の作用を示すフロ
ーチャートである。

【図３】受付可の場合の本実施形態の呼受付制御方法の
作用を説明するための図である。

【図４】受付否の場合の本実施形態の呼受付制御方法の
作用を説明するための図である。

【図５】本実施形態の呼損率特性のシミュレーション結
果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−214243（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−13949（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−127621（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−224284（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−191481（ＪＰ，Ａ) 特許2889936（ＪＰ，Ｂ２) 特許2905132（ＪＰ，Ｂ２) 特許3361722（ＪＰ，Ｂ２) 石川 他１名，物理的トラヒック分布 を考慮したＣＤＭＡ容量設計法，信学技 報，ＲＣＳ95−132 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/56 200

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のユーザが互いに共有するリソース
   の中から、ユーザが通信を行うのに必要な量のリソース
   を割り当てられて通信を行う通信システムにおいて、発
   生した新たな要求を受け付けるか否かを判定する呼受付
   制御方法であって、 現在通信のために使用されているリソースの総量を算出
   する第一工程と、 共有される全リソースの量から１つの通信が必要とする
   最大のリソースの量を減算した値を、呼受付のためのし
   きい値として決定する第二工程と、 前記第一工程で算出された前記 リソースの総量と前記第
   二工程で決定された前記しきい値とを比較して、該リソ
   ースの総量が該しきい値を超えている場合には新たな呼
   を呼損と判定する第三工程とを有することを特徴とする
   多元トラヒックの呼受付制御方法。
2. 【請求項２】 通信を受け付けた呼の申告ピーク速度、
   平均伝送速度又は最低保証伝送速度の総量を算出する第
   四工程と、 共有されるリソースの量から申告される可能性のある最
   大伝送速度を減算した値を、前記呼受付のためのしきい
   値として決定する第五工程とを有し、 前記第三工程では、前記第四工程で算出された前記総量
   が前記第五工程で決定された前記しきい値とを比較し
   て、該総量が該しきい値を超えている場合には新たな呼
   を呼損と判定することを特徴とする請求項１記載の多元
   トラヒックの呼受付制御方法。
3. 【請求項３】 現在通信のために使用されている干渉波
   の電力値の総量を算出する第六工程と、 共有される周波数帯において許容される干渉電力の最大
   値から新たな呼を受け付けた場合に増加する干渉波電力
   の最大値を減算した値を、前記呼受付のためのしきい値
   として決定する第七工程とを有し、 前記第三工程では、前記第六工程で算出された前記総和
   と前記第七工程で決定された前記しきい値とを比較し
   て、該総和が該しきい値を超えている場合には新たな呼
   を呼損と判定することを特徴とする請求項１記載の多元
   トラヒックの呼受付制御方法。