JP5378269B2 - Wireless communication method, wireless base station, and wireless access system - Google Patents
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Description
本発明は、無線回線を介して接続される無線データ受信装置(無線基地局)と複数の無線データ送信装置(無線端末局)との間での通信を行う無線通信方法、無線基地局、無線アクセスシステムに関する。 The present invention relates to a wireless communication method, a wireless base station, a wireless communication method for performing communication between a wireless data receiving device (wireless base station) and a plurality of wireless data transmitting devices (wireless terminal stations) connected via a wireless line. Relates to the access system.
有線ネットワークのアクセス系として用いられる無線アクセスシステムのアクセス方式は、無線基地局により全無線端末の送信タイミングを管理する集中制御方式と、各無線端末が各々独立に送信タイミングを決め送信を行う分散制御方式の2つの方式に大別できる。
分散制御方式は、集中制御方式に比べ基地局構成が簡易となる。また、基地局から無線端末を制御する必要がないことから、制御用信号が不要であり、高いスループットが実現できる。
The access method of the wireless access system used as the access system of the wired network is a centralized control method in which the transmission timing of all wireless terminals is managed by the wireless base station, and distributed control in which each wireless terminal independently determines the transmission timing and performs transmission. It can be roughly divided into two methods.
The distributed control method has a simpler base station configuration than the centralized control method. In addition, since there is no need to control the wireless terminal from the base station, a control signal is unnecessary and high throughput can be realized.
この分散制御方式では、各無線端末局が個別に送信タイミングを決定するため、複数の無線端末局において送信が行われた場合、送信パケットが衝突する可能性がある。特に輻輳状態においては、パケット衝突が頻繁に発生しスループットを低減させる。そのため、分散制御方式では、衝突回避アルゴリズムが用いられる。 In this distributed control method, each wireless terminal station individually determines the transmission timing, and therefore transmission packets may collide when transmission is performed at a plurality of wireless terminal stations. Particularly in a congested state, packet collisions frequently occur and reduce the throughput. Therefore, a collision avoidance algorithm is used in the distributed control method.
IEEE802.11では、衝突回避アルゴリズムとして、Exponential back off アルゴリズムが用いられる。IEEE802.11で用いられる衝突回避アルゴリズムのバックオフの動作を図10に示す。このアルゴリズムを用いて送信する場合、0からある規定値(ウィンドウ・サイズ)の間の乱数を算出し、その値だけ、送信を遅らせて(バックオフさせて)送信を行う。最初に送信する場合の乱数の最大値は初期バックオフ・ウィンドウ・サイズとして規定される。衝突等でパケットの送信に失敗した場合、ウィンドウ・サイズをx倍し、その範囲でバックオフ時間を算出し、その値だけ送信を遅らせて再送する。ウィンドウ・サイズを大きくさせる値(上記のx)はパーシステント・ファクタ(PF)と呼ばれる。再び送信に失敗した場合、更にウィンドウ・サイズをx倍しバックオフ値を算出し、バックオフしたのち送信を行う。Exponential back off アルゴリズムでは、この動作を送信が成功するまで、もしくは、再送回数が予め設定された最大再送回数に達するまで繰り返す。 In IEEE802.11, the Exponential back off algorithm is used as a collision avoidance algorithm. FIG. 10 shows the backoff operation of the collision avoidance algorithm used in IEEE802.11. When transmitting using this algorithm, a random number between 0 and a specified value (window size) is calculated, and transmission is delayed (backed off) by that value. The maximum random number for the first transmission is defined as the initial backoff window size. When packet transmission fails due to collision or the like, the window size is multiplied by x, the back-off time is calculated within that range, and transmission is delayed by that value and retransmitted. The value that increases the window size (x above) is called the persistent factor (PF). If transmission fails again, the window size is further multiplied by x, a back-off value is calculated, and transmission is performed after back-off. In the Exponential back off algorithm, this operation is repeated until transmission is successful, or until the number of retransmissions reaches a preset maximum number of retransmissions.
Exponential back off アルゴリズムを用いた分散制御方式においてQoS (Quality of Service)を提供する方式として、IFS (Inter Frame Space )、初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ、PFのパラメータをサービスクラス毎に規定し、サービスクラス毎に優先制御を行う方式がある(参考文献1)。ここで、IFSとは、時間的に前の送信が終了し、無線回線が空に変わった時刻からバックオフを開始するまでに空ける必要のある時間のことであり、IFSが短い場合、送信優先度が高く、IFSが長い場合、優先度が低いと言える。 As a method of providing QoS (Quality of Service) in the distributed control method using the Exponential back off algorithm, IFS (Inter Frame Space), initial backoff window size, and PF parameters are defined for each service class. There is a method of performing priority control for each class (Reference Document 1). Here, IFS is the time that must be opened from the time when the previous transmission was completed in time and the radio line changed to empty until the start of backoff, and when IFS is short, transmission priority is given. If the degree is high and the IFS is long, the priority is low.
このような無線アクセスシステムにおいて、下記の(1)〜(3)の要求を満たすことが必要となる場合がある。
(1)広域性(一つの基地局により広い範囲をカバー (例えば、半径3.5kmのエリア))
(2)超多次元マルチアクセスを実現(例えば、収容端末100万台以上等)
(3)QoSの提供 (QoSを規定する指標として平均伝送遅延時間を使用)
In such a radio access system, it may be necessary to satisfy the following requirements (1) to (3).
(1) Wide area (a wide range is covered by one base station (for example, an area with a radius of 3.5km))
(2) Realization of super multi-dimensional multi-access (for example, more than 1 million accommodation terminals)
(3) Provision of QoS (Average transmission delay time is used as an index for defining QoS)
しかしながら、(1)〜(3)に示すような無線アクセスシステムにおいて、上述した方式を用いた場合、下記の問題点がある。
a)上記の要求条件(1)〜(3)を前提とした想定システムにおいては、無線端末間でキャリアスキャンができない場合があり、IFS (Inter Frame Space)による優先制御方式を用いることができない。
b)システムに加わるトラヒックの増加の原因としては、原因(i)各端末の発生トラヒックが増加することによる場合と、原因(ii)端末当たりのトラヒック量は変化しないが端末数が増加することよる場合の2通りがある。トラヒック増加が原因(i)でもたらされる場合、低優先度の端末の送信を十分に抑制できるため従来方式の優先制御方式でも効果が見込めるが、原因(ii)の場合では、低優先度端末の送信を十分に抑制できないため従来方式でQoSを提供することは困難である。さらに、想定システムは、超多次元マルチアクセスを実現することを目的とした通信システムであり、収容端末数が多く、原因(ii)によってトラヒックが増加することが頻繁に起こると予測される。
c)従来方式で送信制御に用いるパラメータ(IFS、初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ、PF)と伝送遅延時間との間には定性的な関係はあるが、それぞれのパラメータのトラヒック制御に対する効果は、1台の基地局に収容する端末の数により変わるため、定量的な関係を一意に決めることができない。
However, in the wireless access system as shown in (1) to (3), when the above-described method is used, there are the following problems.
a) In the assumed system based on the above requirements (1) to (3), carrier scanning may not be possible between wireless terminals, and a priority control method using IFS (Inter Frame Space) cannot be used.
b) Causes of increase in traffic added to the system include cause (i) due to increase in generated traffic of each terminal and cause (ii) increase in the number of terminals although the traffic amount per terminal does not change There are two cases. If the increase in traffic is caused by (i), transmission of low-priority terminals can be sufficiently suppressed, so the effect can be expected even with the conventional priority control method. However, in case (ii), the low-priority terminal's Since transmission cannot be sufficiently suppressed, it is difficult to provide QoS by the conventional method. Furthermore, the assumed system is a communication system aiming at realizing super multi-dimensional multi-access. The number of accommodated terminals is large, and it is predicted that traffic will frequently increase due to cause (ii).
c) Although there is a qualitative relationship between parameters (IFS, initial backoff window size, PF) used for transmission control in the conventional method and transmission delay time, the effect of each parameter on traffic control is as follows: Since it changes depending on the number of terminals accommodated in one base station, a quantitative relationship cannot be uniquely determined.
従って、a)〜c)の要求条件を満たす無線アクセスシステムを実現するためには下記の課題を解決する必要がある。
(A)キャリアスキャンおよびIFSを用いない優先制御方式の確立
(B)端末数の増加によるトラヒック増加が起きた場合でもQoSを提供できる優先制御方式の確立
(C)QoSを規定する具体的指標に従って、その条件を満足させることのできる優先制御方式の確立
(D)アクセス方式(分散制御方式、集中制御方式)をトラヒックに応じて適応的に選択するアクセス切替方式の確立
Therefore, in order to realize a wireless access system that satisfies the requirements a) to c), it is necessary to solve the following problems.
(A) Establishment of priority control method without using carrier scan and IFS
(B) Establishment of a priority control method that can provide QoS even when traffic increases due to an increase in the number of terminals
(C) Establishing a priority control method that can satisfy the conditions according to the specific index that defines QoS
(D) Establishment of an access switching method that adaptively selects an access method (distributed control method, centralized control method) according to traffic
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、非優先クラスの端末装置数が増加してトラヒックが増加した場合であっても優先クラスの端末装置の通信品質を所定の品質に維持する無線通信方法、無線基地局、無線アクセスシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to determine the communication quality of the priority class terminal device even when the number of non-priority class terminal devices increases and traffic increases. It is an object to provide a wireless communication method, a wireless base station, and a wireless access system that maintain high quality.
上述した課題を解決するために、本発明は、優先クラスの端末装置と非優先クラスの端末装置とがランダムアクセス方式によって無線基地局と通信を行う無線アクセスシステムにおける無線通信方法であって、前記無線基地局は、前記優先クラスで規定されている伝送遅延時間、優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータ、実効RAスロット長とから、優先クラスで規定されている伝送遅延時間を維持可能な送信失敗確率の最大値を算出し、算出された送信失敗確率の最大値から、非優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータを算出し、前記算出されたバックオフに関するアクセスパラメータを各端末装置に報知することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the present invention is a wireless communication method in a wireless access system in which a priority class terminal device and a non-priority class terminal device communicate with a wireless base station by a random access method, The radio base station can maintain the transmission delay time specified in the priority class from the transmission delay time specified in the priority class, the access parameter related to backoff of the priority class, and the effective RA slot length. And calculating an access parameter related to backoff of the non-priority class from the calculated maximum value of transmission failure probability, and notifying each terminal device of the calculated access parameter related to backoff. And
また、本発明は、上述の無線通信方法において、前記無線基地局は、前記MACフレーム長を当該MACフレームに割り当てられる平均RAスロット数で割ることにより実効RAスロット長を算出し、算出された実効RAスロット長を用いて送信失敗確率の最大値を算出することを特徴とする。 Further, the present invention provides the above-described wireless communication method, wherein the wireless base station calculates an effective RA slot length by dividing the MAC frame length by an average number of RA slots assigned to the MAC frame, and calculates the calculated effective RA slot length. The maximum value of the transmission failure probability is calculated using the RA slot length.
また、本発明は、上述の無線通信方法において、前記無線基地局は、優先クラスおよび非優先クラスの初期バックオフ・ウインドウ・サイズ、優先クラスおよび非優先クラスの送信確率、優先クラスおよび非優先クラスのデータ発生確率、最大再送回数、優先クラスおよび非優先クラスのそれぞれの端末装置の台数とから、バックオフに関するアクセスパラメータを算出することを特徴とする。 The present invention also provides a wireless communication method described above, the radio base station, an initial backoff window size for the priority class and the non-priority class, priority class and non-priority class transmission probability, priority class and a non-priority class An access parameter relating to backoff is calculated from the data generation probability, the maximum number of retransmissions, and the number of terminal devices of the priority class and the non-priority class.
また、本発明は、優先クラスの端末装置と非優先クラスの端末装置とがランダムアクセス方式によって無線基地局と通信を行う無線アクセスシステムにおける無線基地局であって、前記優先クラスで規定されている伝送遅延時間、優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータ、実効RAスロット長とから、優先クラスで規定されている伝送遅延時間を維持可能な送信失敗確率の最大値を算出する送信失敗確率算出部と、算出された送信失敗確率の最大値から、非優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータを算出するアクセスパラメータ算出部と、前記算出されたバックオフに関するアクセスパラメータを各端末装置に報知する報知部と、を有することを特徴とする。 Further, the present invention is a radio base station in a radio access system in which a terminal device of a priority class and a terminal device of a non-priority class communicate with a radio base station by a random access method, and are defined by the priority class A transmission failure probability calculating unit that calculates the maximum value of the transmission failure probability that can maintain the transmission delay time defined in the priority class from the transmission delay time, the access parameter related to the backoff of the priority class, and the effective RA slot length; An access parameter calculation unit that calculates an access parameter related to backoff of a non-priority class from a maximum value of the calculated transmission failure probability, and a notification unit that notifies each terminal device of the calculated access parameter related to backoff It is characterized by having.
また、本発明は、上述の無線通信方法において、優先クラスの端末装置と非優先クラスの端末装置とがランダムアクセス方式によって無線基地局と通信を行う無線アクセスシステムであって、前記無線基地局は、前記優先クラスで規定されている伝送遅延時間、優先クラスのアクセスパラメータ、実効RAスロット長とから、優先クラスで規定されている伝送遅延時間を維持可能な送信失敗確率の最大値を算出する送信失敗確率算出部と、算出された送信失敗確率の最大値から、非優先クラスのアクセスパラメータを算出するアクセスパラメータ算出部と、前記算出されたアクセスパラメータを各端末装置に報知する報知部と、を有し、前記端末装置は、前記無線基地局から送信されるアクセスパラメータに従ってバックオフを行い、帯域要求を送信する送信部を有することを特徴とする。 Further, the present invention is a radio access system in which a priority class terminal device and a non-priority class terminal device communicate with a radio base station by a random access method in the above-described radio communication method, wherein the radio base station includes: A transmission for calculating the maximum value of the transmission failure probability capable of maintaining the transmission delay time specified in the priority class from the transmission delay time specified in the priority class, the access parameter of the priority class, and the effective RA slot length A failure probability calculation unit; an access parameter calculation unit that calculates an access parameter of a non-priority class from the calculated maximum value of the transmission failure probability; and a notification unit that notifies the terminal device of the calculated access parameter. And the terminal device performs backoff according to an access parameter transmitted from the radio base station, and It characterized by having a transmitter for transmitting.
以上説明したように、この発明によれば、非優先クラスの端末数が増加することによりトラヒックが増加した場合であっても、最適なアクセスパラメータを選択することにより、通信品質を維持しつつ、スループットを最大にすることが可能である。 As described above, according to the present invention, even when traffic increases due to an increase in the number of terminals in the non-priority class, by selecting an optimal access parameter, while maintaining communication quality, It is possible to maximize throughput.
以下、本発明の一実施形態による無線アクセスシステムについて図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実施形態による無線アクセスシステムの構成を示す図である。
無線アクセスシステム1は、有線ネットワーク2に接続された一つの無線基地局10と、その無線基地局10を経由して有線ネットワーク2に接続する複数の無線端末20とから構成される。無線を介した無線端末20同士の通信では、分散制御アルゴリズムを用いたアクセス方式が用いられる場合がある。
A wireless access system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a radio access system according to an embodiment of the present invention.
The
図2は、本実施形態における無線アクセスシステム1で用いるMACフレームの構成を示す図である。アクセス方式としてはTDMA/TDD(Time Division Multiple Access/Time Division Duplex)を用い、多次元接続および双方向通信を実現する。この図において、MACフレームの長さは固定長であり、MACフレーム前半が基地局から端末へ向かうダウンリンクであり、後半が逆方向のアップリンクである。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a MAC frame used in the
ダウンリンクは、報知情報を送信するブロードキャスト領域(BC)とユニキャスト・データを送信するデマンドアサイン領域(DA)から構成され、ブロードキャスト領域ではBCCH(Broadcast Control CHannel)、FCCH(Frame Control CHannel)、RFCH(Random access Feedback CHannel)が送信される。BCCHは、基地局ID、MACフレーム番号等のシステム共通情報の報知に用いられ、FCCHは、そのMACフレームの構成を示す情報を報知し、RFCHは、前MACフレームにおけるランダムアクセスの成否および無線端末20で用いられるランダムアクセスパラメータ(初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ、PF)、RAスロット数およびその位置が報知される。
The downlink is composed of a broadcast area (BC) for transmitting broadcast information and a demand assignment area (DA) for transmitting unicast data. In the broadcast area, BCCH (Broadcast Control CHannel), FCCH (Frame Control CHannel), and RFCH (Random access Feedback CHannel) is transmitted. BCCH is used to broadcast system common information such as base station ID and MAC frame number, FCCH broadcasts information indicating the configuration of the MAC frame, and RFCH is the success or failure of random access in the previous MAC frame and the
アップリンクは、ユニキャスト・データを送信するデマンドアサイン領域(DA)とRAスロットで構成されるランダムアクセス領域から構成される。ダウンリンク、アップリンクともデマンドアサイン領域では、ユニキャスト・データが送信される。 The uplink is composed of a demand assign area (DA) for transmitting unicast data and a random access area composed of RA slots. Unicast data is transmitted in the demand assignment area for both downlink and uplink.
図3は、上述した無線アクセスシステム1の機能を説明するブロック図である。
この図において、無線基地局10は、中央処理装置や記憶装置から構成され、実効RAスロット長算出部11と、送信失敗確率算出部12と、アクセスパラメータ算出部13と、報知信号生成部14と、通信部15とを有する。実効RAスロット長算出部11は、MACフレーム長を当該MACフレームに割り当てられる平均RAスロット数で割ることにより実効RAスロット数を算出する。送信失敗確率算出部12は、優先クラスで規定されている伝送遅延時間、優先クラスのアクセスパラメータ、実効RAスロット長とから、優先クラスで規定されている伝送遅延時間を維持可能な送信失敗確率の最大値を算出する。ここでは、送信失敗確率算出部12は、実効RAスロット長算出部11によって算出された値を用いる。アクセスパラメータ算出部13は、算出された送信失敗確率の最大値から、非優先クラスのアクセスパラメータを算出する。報知信号生成部14は、算出されたアクセスパラメータを各端末装置に報知するための報知信号を生成する。通信部15は、各無線端末20と通信を行う機能を有するとともに、報知信号生成部14が生成した報知信号を無線端末20に送信する機能を有する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating functions of the above-described
In this figure, a
無線端末20は、中央処理装置や記憶装置から構成され、通信部21、通信制御部22を有する。通信部21は、無線基地局10と通信を行う。通信制御部22は、無線基地局10から送信されるアクセスパラメータに従ってバックオフを行い、帯域要求を送信する制御を行う。
The
図4は、アップリンクにおいてデータを送信する場合のアクセスシーケンスを示す図である。アクセスシーケンスは、大別すると、帯域要求フェーズ、データ送信フェーズ、ACK受信フェーズ、の3つのフェーズから成る。
帯域要求フェーズでは、ランダムアクセスによりデータを送信するための帯域を要求する。ランダムアクセスが成功し、無線基地局へ帯域要求を送信できた場合、データ送信フェーズへ移行する。
無線端末20は、データ送信フェーズにおいて無線基地局10によりデータ送信用帯域が割り当てられるのを待つ。帯域の割当はFCCHにより指示される。無線基地局10により帯域が割り当てられた場合、無線端末20は、その帯域を用いてデータを送信し、ACK受信フェーズへ移行する。
ACK受信フェーズでは、無線端末20は、無線基地局10が正常にデータを受信したことを示すACKが無線基地局10から送られてくるのを待つ。無線端末20が無線基地局10からのACKを受信することで一つのアクセスシーケンスが終了する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an access sequence when data is transmitted on the uplink. The access sequence is roughly divided into three phases: a bandwidth request phase, a data transmission phase, and an ACK reception phase.
In the bandwidth request phase, a bandwidth for transmitting data by random access is requested. When the random access is successful and the bandwidth request can be transmitted to the radio base station, the process proceeds to the data transmission phase.
The
In the ACK reception phase, the
《具体例》
ランダムアクセスでは、各無線端末20から送信されるパケット同士の衝突を回避するためバックオフを実施する。
図5は、ランダムアクセスにおけるバックオフシーケンスを示す図である。
無線基地局10の通信部15は、MACフレーム先頭のブロードキャスト領域においてRFCHを用いて、各クラスの初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ、PF、およびそのMACフレームにおけるRAスロット数とそのRAスロットの位置を示すRAスロット位置情報を送信する(ステップS10)。無線端末20の通信部21は、毎MACフレーム、RFCHを受信することで、最新のパラメータに更新する(ステップS11)。
"Concrete example"
In random access, backoff is performed in order to avoid collision between packets transmitted from each
FIG. 5 is a diagram illustrating a back-off sequence in random access.
The
次に、無線端末20の通信制御部22は、送信データが発生すると(ステップS12)、初期バックオフ・ウィンドウ・サイズからバックオフ・スロット数を算出する(ステップS13)。ここで算出されるバックオフ・スロット数は、0〜(初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ-1)の範囲の乱数を用いる。そして、無線端末20は、MACフレームのRA領域において、算出したバックオフ・スロット数だけバックオフを実施したのち、RAスロットにおいて帯域割当要求を通信部21を介して送信する(ステップS14)。送信データの発生したMACフレームにおけるRAスロット数が、算出したバックオフ・スロット数よりも少ない場合、バックオフの動作は、次MACフレームにおいて引き続き実施される。
Next, when transmission data is generated (step S12), the
上記の通り、無線端末20で実施されるバックオフは、無線基地局10で決定された初期バックオフ・ウィンドウ・サイズおよびPFを元に算出されたバックオフ・スロット数だけ行われる。
As described above, backoff performed by the
ここでは、クラス毎に初期バックオフ・ウィンドウ・サイズとPFとのいずれか一方、または初期バックオフ・ウィンドウ・サイズとPFとの両方を設定することで、優先制御を実現できる。これらのパラメータを設定する方法において本発明を使用する。無線基地局10において初期バックオフ・ウィンドウ・サイズをどのように決定するかについて、以下に示す。
この例では、PFは固定値とし、初期バックオフ・ウィンドウ・サイズのみを動的に変える場合について説明する。また、この例における無線アクセスシステム1では、2つのクラス(優先クラス、非優先クラス)を設け、優先クラスでは“平均遅延時間≦要求品質閾値”で規定されるQoSを提供するものとする。
Here, priority control can be realized by setting either one of the initial back-off window size and PF or both the initial back-off window size and PF for each class. The present invention is used in a method of setting these parameters. How to determine the initial backoff window size in the
In this example, a case will be described in which PF is a fixed value and only the initial backoff window size is dynamically changed. In the
ここでは、通信品質クラスとして優先クラス、非優先クラスの二つがある場合について考える。この優先クラスは、満たすべき通信品質が規定されており、非優先クラスは、ベストエフォートである。そして、発生トラヒックに応じ、非優先クラスのアクセスパラメータを制御することによって、非優先クラスのトラヒックを抑制し、優先クラスの通信品質を維持する方式を考える。
また、優先クラスのアクセスパラメータについては通信品質を常に維持する必要があることから今回のケースでは動的制御は行わないと仮定する。
Here, consider a case where there are two priority classes and non-priority classes as communication quality classes. The priority class defines the communication quality to be satisfied, and the non-priority class is best effort. Then, a method is considered in which the non-priority class traffic is controlled by controlling the access parameters of the non-priority class according to the generated traffic and the communication quality of the priority class is maintained.
Further, since it is necessary to always maintain the communication quality for the access parameter of the priority class, it is assumed that dynamic control is not performed in this case.
無線基地局10は、この非優先クラスの適切なアクセスパラメータの算出を行い、算出した値を、報知チャネルを用いて、各無線端末20へ通知する。このアクセスパラメータの算出は、実効RAスロット長算出、RAスロット送信失敗確率算出、初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ(アクセスパラメータ)算出の3つのステップにより行われる。
The
図6は、無線基地局10が行うアクセスパラメータを算出する処理を説明するフローチャートである。
まず、無線基地局10の実効RAスロット長算出部11は、MACフレームに割り当てられたRAスロット数とMACフレーム長から実効RAスロット長を算出する(ステップS20)。実効RAスロット長が算出されると、送信失敗確率算出部12は、規定された遅延時間条件を満足させるために必要となるRAスロット送信失敗確率pの算出をする(ステップS21)。そして、アクセスパラメータ算出部13は、RAスロット送信失敗確率pから非優先クラスのアクセスパラメータを算出する(ステップS22)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating a process for calculating access parameters performed by the
First, the effective RA slot
次に、上述の実効RAスロット長の算出と、送信失敗確率の算出について説明する。
図7は、実効RAスロット長について説明する図である。バックオフ動作において1バックオフ・スロットあたりに経過する平均時間を実効RAスロット長Terssとすると、実効RAスロット長Terssは、1つのMACフレームあたりに割り当てられる平均RAスロット数NでMACフレーム長を割った値となる。
Next, the calculation of the effective RA slot length and the calculation of the transmission failure probability will be described.
FIG. 7 is a diagram for explaining the effective RA slot length. Assuming that the average time elapsed per back-off slot in back-off operation is the effective RA slot length T erss , the effective RA slot length T erss is the MAC frame length with the average number of RA slots N allocated per MAC frame. The value divided by.
図8は、送信失敗確率と伝送遅延時間との関係を表す図である。
無線基地局10の送信失敗確率算出部12は、送信失敗確率の算出を、優先クラスで規定されている伝送遅延時間と優先クラスのアクセスパラメータ、そして実効RAスロット長から、品質を維持する際に満たすべき送信失敗確率pの最大値を下記の(2)式により算出する。
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the transmission failure probability and the transmission delay time.
The transmission failure
ただし、(2)式のDelayは優先クラスの規定平均遅延時間、Woは優先クラスの初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ、nは最大再送回数である。 However, Delay in equation (2) is the specified average delay time of the priority class, Wo is the initial backoff window size of the priority class, and n is the maximum number of retransmissions.
図9は、Wo=32、N=10、n=1023として算出した送信失敗確率に対する平均伝送遅延時間特性の一例である。例えば、平均伝送遅延時間を8秒以下にする場合、RAスロット送信失敗確率は0.4以下にする必要がある。 FIG. 9 is an example of the average transmission delay time characteristic with respect to the transmission failure probability calculated as Wo = 32, N = 10, and n = 1023. For example, when the average transmission delay time is 8 seconds or less, the RA slot transmission failure probability needs to be 0.4 or less.
次に、初期バックオフ・ウィンドウ・サイズの算出について説明する。
図9は、非飽和状態における無線端末20の送信動作を表すマルコフモデルの図である。初期バックオフ・ウィンドウ・サイズおよびデータ発生確率Pgは、クラス毎に異なるため、マルコフモデルも通信クラス毎に存在する。
Next, the calculation of the initial backoff window size will be described.
FIG. 9 is a Markov model representing the transmission operation of the
ここで、優先クラスおよび非優先クラスの初期バックオフ・ウィンドウ・サイズ、送信確率、データ発生確率をそれぞれW0h、τh、Pgh、およびW0l、τl、Pglとすると、それぞれの関係式はマルコフモデルを解くことにより式(3)から(6)が得られる。 Here, assuming that the initial backoff window size, transmission probability, and data generation probability of the priority class and non-priority class are W0h, τh, Pgh, and W0l, τl, Pgl, respectively, each relational expression solves the Markov model. Thus, the equations (3) to (6) are obtained.
なお、式中のmは最大再送回数、nlは非優先クラスの端末数、nhは優先クラスの端末数である。Pgh,Pglは、無線基地局20で測定された受信データの受信間隔から算出できる。
アクセスパラメータ算出部13は、上述の式(3)から(6)を計算することにより、W0lを求める。求めたW0lが非優先クラスの適正バックウインドウサイズであることから、その値を示す報知信号を報知信号生成部14が生成し、通信部15を介して、無線基地局10から各端末装置に対して報知する。
In the equation, m is the maximum number of retransmissions, nl is the number of non-priority class terminals, and nh is the number of priority class terminals. Pgh and Pgl can be calculated from the reception interval of the reception data measured by the
The access
以上説明したこの具体例によれば、非優先クラスの端末数が増加することによりトラヒックが増加した場合であっても、最適なアクセスパラメータを選択することにより、通信品質を維持しつつ、スループットを最大にすることが可能である。 According to the specific example described above, even when the traffic increases due to the increase in the number of terminals in the non-priority class, the throughput is reduced while maintaining the communication quality by selecting the optimum access parameter. It is possible to maximize.
また、以上説明した実施形態によれば、キャリアスキャンおよびIFSを用いない優先制御方式を確率することができ、端末数の増加によるトラヒック増加が起きた場合でもQoSを提供できる優先制御方式を確立することができ、QoSを規定する具体的指標に従って、その条件を満足させることのできる優先制御方式を確立することができ、アクセス方式(分散制御方式、集中制御方式)をトラヒックに応じて適応的に選択するアクセス切替方式を確立することができる。 Further, according to the embodiment described above, a priority control method that does not use carrier scan and IFS can be established, and a priority control method that can provide QoS even when traffic increases due to an increase in the number of terminals is established. It is possible to establish a priority control method that can satisfy the conditions according to a specific index that defines QoS, and adaptively change the access method (distributed control method, centralized control method) according to traffic. The access switching method to be selected can be established.
また、図1における無線基地局10の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより初期バックオフ・ウィンドウ・サイズの算出を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
Further, the program for realizing the function of the
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
1 無線アクセスシステム
10 無線基地局
11 実効RAスロット長算出部
12 送信失敗確率算出部
13 アクセスパラメータ算出部
14 報知信号生成部
20 無線端末
15、21 通信部
22 通信制御部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記無線基地局は、
前記優先クラスで規定されている伝送遅延時間、優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータ、実効RAスロット長とから、優先クラスで規定されている伝送遅延時間を維持可能な送信失敗確率の最大値を算出し、
算出された送信失敗確率の最大値から、非優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータを算出し、
前記算出されたバックオフに関するアクセスパラメータを各端末装置に報知する
ことを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method in a wireless access system in which a terminal device of a priority class and a terminal device of a non-priority class communicate with a wireless base station by a random access method,
The radio base station is
From the transmission delay time specified in the priority class, the access parameter related to backoff of the priority class, and the effective RA slot length, the maximum value of the transmission failure probability capable of maintaining the transmission delay time specified in the priority class is calculated. And
From the calculated maximum value of transmission failure probability, calculate the access parameters related to backoff of non-priority class,
The wireless communication method characterized by notifying each terminal device of the calculated access parameter related to backoff .
前記MACフレーム長を当該MACフレームに割り当てられる平均RAスロット数で割ることにより実効RAスロット長を算出し、算出された実効RAスロット長を用いて送信失敗確率の最大値を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の無線通信方法。 The radio base station is
An effective RA slot length is calculated by dividing the MAC frame length by the average number of RA slots assigned to the MAC frame, and a maximum value of the transmission failure probability is calculated using the calculated effective RA slot length. The wireless communication method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の無線通信方法。 The radio base station, priority class and the non-priority class initialization backoff window size, transmission probability of the priority class and the non-priority class, data occurrence probability of the priority class and the non-priority classes, the maximum number of retransmissions, priority class and non The wireless communication method according to claim 1 or 2, wherein an access parameter related to backoff is calculated from the number of terminal devices of each priority class.
前記優先クラスで規定されている伝送遅延時間、優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータ、実効RAスロット長とから、優先クラスで規定されている伝送遅延時間を維持可能な送信失敗確率の最大値を算出する送信失敗確率算出部と、
算出された送信失敗確率の最大値から、非優先クラスのバックオフに関するアクセスパラメータを算出するアクセスパラメータ算出部と、
前記算出されたバックオフに関するアクセスパラメータを各端末装置に報知する報知部と、
を有することを特徴とする無線基地局。 A wireless base station in a wireless access system in which a terminal device of a priority class and a terminal device of a non-priority class communicate with a wireless base station by a random access method,
From the transmission delay time specified in the priority class, the access parameter related to backoff of the priority class, and the effective RA slot length, the maximum value of the transmission failure probability capable of maintaining the transmission delay time specified in the priority class is calculated. A transmission failure probability calculation unit to
An access parameter calculation unit that calculates an access parameter related to backoff of the non-priority class from the calculated maximum value of the transmission failure probability;
A notifying unit for notifying each terminal device of the access parameter relating to the calculated backoff ;
A radio base station characterized by comprising:
前記無線基地局は、
前記優先クラスで規定されている伝送遅延時間、優先クラスのアクセスパラメータ、実効RAスロット長とから、優先クラスで規定されている伝送遅延時間を維持可能な送信失敗確率の最大値を算出する送信失敗確率算出部と、
算出された送信失敗確率の最大値から、非優先クラスのアクセスパラメータを算出するアクセスパラメータ算出部と、
前記算出されたアクセスパラメータを各端末装置に報知する報知部と、を有し、
前記端末装置は、
前記無線基地局から送信されるアクセスパラメータに従ってバックオフを行い、帯域要求を送信する送信部
を有することを特徴とする無線アクセスシステム。 A wireless access system in which a terminal device of a priority class and a terminal device of a non-priority class communicate with a wireless base station by a random access method,
The radio base station is
Transmission failure to calculate the maximum value of transmission failure probability that can maintain the transmission delay time specified in the priority class from the transmission delay time specified in the priority class, the access parameter of the priority class, and the effective RA slot length A probability calculator;
An access parameter calculation unit that calculates an access parameter of a non-priority class from the maximum value of the calculated transmission failure probability;
A notification unit for notifying each terminal device of the calculated access parameter,
The terminal device
A radio access system comprising: a transmitter that performs back-off according to an access parameter transmitted from the radio base station and transmits a bandwidth request.
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