JP2008141245A - 通信システム、基地局、端末及び通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】1つの無線リンクを複数のサービスで共有させるマルチサービスにおいて、各サービス毎に送信キューを割り当て、１つの無線リンク内のフローに複数のサービスプライオリティを持たせる。
【解決手段】基地局２と端末３の間を単一の無線リンクで接続し通信を行う通信システム１において、単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信制御手段２−１を備える
【選択図】図２

Description

本発明は、通信システム及びこの通信システムにおいて使用される基地局、端末及びその通信方法に関する。

デジタル携帯電話システムやＰＨＳシステムなどの移動体通信システムにおける無線区間のＱｏＳ制御は、ＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層（ＭＡＣレイヤ）において実現されている。なお、ＱｏＳ（Quality of Service）とは、ネットワーク上で、通信毎に優先度（サービスプライオリティ）を設定し伝送品質を保証する機能である。

このような移動体通信システムにおける無線区間でＱｏＳ制御を実現しようとする場合はＭＡＣレイヤにダウンリンク（下り回線）のデータが到達したときにはＩＰヘッダが除去されているためＩＰヘッダのＴＯＳフィールドを利用した制御ができない。
このため、端末からの呼接続の過程でサービスプライオリティのネゴシエーションを実施し、通話路毎にＱｏＳ制御を実施している。

また、次世代の移動体通信システムにおいて、一つのユーザに対し複数のサービスであるマルチサービス（マルチコールとも云う）が導入された場合、異なるサービスプライオリティのサービスが混在することが考えられる。例えば、音声データをＩＰパケットに変換して送受信するＶｏＩＰ（Voice Over IP）（例えば、最もサービスプライオリティの高いサービス）と電子メール（e-mail）（例えば、最もサービスプライオリティの低いサービス）が混在するなどの場合が考えられる。
特許文献１には、移動通信ネットワークと加入者ターミナルとの間で多数の独立した同時コールを管理する方法が示されている。
特表２００５−５２５９３４号公報

上記特許文献１のような従来技術では、１ユーザに対して１つの無線リンクしか許容されていないため、異なるサービスプライオリティを混在させることができない、あるいは、混在させることができたとしても単一の無線リンクに複数のサービスプライオリティを持たせることができないという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、1つの無線リンクを複数のサービスで共有させるマルチサービスにおいて、各サービス毎に送信キューを割り当て、１つの無線リンク内のフローに複数のサービスプライオリティを持たせることができ、通信システム、基地局、端末及びその通信方法を得ることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る通信システムは、基地局と端末の間を単一の無線リンクで接続し通信を行う通信システムにおいて、前記単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信制御手段を備えることを特徴とする（請求項１）。
これにより、単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行うことができる。

また、前記種類に応じて、前記種類を特定するサービス識別子を送信する送信手段と、前記サービス識別子を受信する受信手段と、を備え、前記通信制御手段は、受信した前記サービス識別子に応じた前記種類毎に、通信データを格納する送信キューをそれぞれ割り当てることを特徴とする（請求項２）。
これにより、サービス識別子に応じた通信の種類毎に通信データを格納する送信キューがそれぞれ割り当てられ、通信の種類に応じた通信制御を行うことができる。

また、前記通信制御手段は、前記サービス識別子に応じて、送信キュー毎にデータ送信の頻度が異なるように制御することを特徴とする（請求項３）。
このように、通信の種類に応じた通信制御を、送信キュー毎にデータ送信の頻度が異なるようにすることにより、通信サービスに応じて、パケットがキューにキューイングされてから、出力されるまでの時間を変えることができ、通信サービス毎に通信データレートを変えることができる。

また、前記種類は通信アプリケーションであることを特徴とする（請求項４）。
これにより、種々の通信アプリケーションに対して、上記請求項１〜３の効果を得ることができる。

また、ＯＦＤＭＡ方式によって通信を行い、前記通信制御手段は、前記種類に応じてＯＦＤＭＡ方式における通信チャネルであるサブチャネルを割り当てることを特徴とする（請求項５）。
これにより、ＯＦＤＭＡ方式における通信システムにおいて、単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行うことができる。

また、前記通信制御手段は、前記サービス識別子に応じた数の前記サブチャネルを前記送信キュー毎に割り当てることを特徴とする（請求項６）。
これにより、通信サービスに応じた送信キュー毎のデータレートに差をつけることができる。

また、前記送信手段は、前記サービス識別子の送信を前記サブチャネルで行うことを特徴とする（請求項７）。
これにより、ＯＦＤＭＡ方式における通信システムにおいて、サービス識別子の送信をサブチャネルに含ませて送信して、単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行うことができる。

本発明に係る基地局は、端末と単一の無線リンクで接続し通信を行う基地局において、前記単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信制御手段と、前記種類を特定するサービス識別子を受信する受信手段と、を備え、前記通信制御手段は、前記サービス識別子に応じた前記種類ごとに通信データを格納する送信キューをそれぞれ割り当て、前記サービス識別子に応じて前記送信キュー毎にデータ送信の頻度が異なるように制御することを特徴とする（請求項８）。
これにより、通信の種類に応じた通信制御を、送信キュー毎にデータ送信の頻度が異なるようにすることにより、通信サービスに応じて、パケットがキューにキューイングされてから、出力されるまでの時間を変えるように制御可能な基地局を得ることができる。

また、ＯＦＤＭＡ方式によって通信を行い、前記通信制御手段は、前記種類に応じてＯＦＤＭＡ方式における通信サブチャネルを割り当てることを特徴とする（請求項９）。
これにより、ＯＦＤＭＡ方式の通信を行う基地局において、サービス識別子の送信をサブチャネルに含ませて送信して、単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行うことができる。

本発明に係る端末は、基地局と単一の無線リンクで接続し通信を行う端末において、通信の種類に応じて、前記通信の種類を特定するサービス識別子を送信する送信手段を備え、前記送信手段は、前記サービス識別子の送信をＯＦＤＭＡ方式における通信チャネルであるサブチャネルで行うことを特徴とする（請求項１０）。
これにより、ＯＦＤＭＡ方式の通信を行う端末において、サービス識別子の送信をサブチャネルに含ませて送信して、単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行うことができる。

本発明に係る通信方法は、基地局と端末の間を単一の無線リンクで接続し通信を行う通信システムにおいて、前記単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信方法であって、前記種類に応じて、前記種類を特定するサービス識別子を送信するステップと、前記サービス識別子を受信するステップと、受信した前記サービス識別子に応じた前記種類毎に、通信データを格納する送信キューを割り当てるステップと、を含むことを特徴とする（請求項１１）。
このように、通信の種類に応じた通信制御を、送信キュー毎にデータ送信の頻度が異なるようにすることにより、通信サービスに応じて、パケットがキューにキューイングされてから、出力されるまでの時間を変えることができる。

本発明によれば、1つの無線リンクを複数のサービスで共有させるマルチサービスにおいて、各サービス毎に送信キューを割り当て可能であり、１つの無線リンク内のフローに複数のサービスプライオリティを持たせることができる通信方法、基地局、端末及びその通信方法を得ることができる。

まず、本実施の形態に係る通信システムの説明に先立って、本通信システムに用いられるＯＦＤＭＡのフレーム構成を図１の説明図を参照して説明する。

図１は、例えば、ＰＨＳシステムで使用されるタイムスロットが４個（Ｓ１〜Ｓ４）の場合のＯＦＤＭＡのフレーム構成であり、縦軸が周波数軸であり、横軸が時間軸である。

図１において、ダウンリンク期間及びアップリンク期間は、共に周波数軸に対して、２８個の周波数帯に分割されている。最初の周波数帯のサブチャネルは、コントロールサブチャネルと呼ばれ、制御チャネル（ＣＣＨ）で使用している。なお、上記の最初の周波数帯は、最も高い周波数帯あるいは最も低い周波数帯のどちらでも良い。また、コントロールサブチャネルは、各周波数帯において、各タイムスロットのどのサブチャネルを使うかを指示する。

図１の例は、ＰＨＳシステムの例であり、コントロールサブチャネルＣ１〜Ｃ４で指定できる基地局は４つの基地局である。また、ＰＨＳシステムにおいては、１００ｍｓ毎に制御チャネルを間歇送信する。

そして、残りの２７の周波数帯には、データを送受信するトラフィックサブチャネルＴ１〜Ｔ１０８で構成されており、周波数方向に２７個、時間軸方向に４個で、全部で１０８のサブチャネルで構成されている。
このトラフィックサブチャネルは、アンカーサブチャネルとエクストラサブチャネルとにより構成されている。

アンカーサブチャネルとは、どのサブチャネルをどの端末が使用するかを各端末に通知するために使用したり、再送制御でデータが正しくやりとりできたかを基地局と端末でネゴシエーションするために使ったりするためのサブチャネルである。

エクストラサブチャネルとは、実際に使用するデータを送信するサブチャネルであり、１つの端末に対して、複数のエクストラサブチャネルを割り当てることができる。この場合、割り当てられたエクストラサブチャネルが多いほど帯域が広がるので高速な通信が可能となる。

以下、本発明に係る通信システムの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る通信システムの構成図である。
図２に示すように、本発明の実施の形態に係る通信システムは、基地局２と端末３の間を単一の無線リンクで接続し通信を行う通信システム１であり、基地局２はネットワーク４に接続されている。
基地局２は、基地局の通信を制御、単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信制御手段２−１、アンテナに接続されデータや音声を端末に送信する送信手段２−２、端末からのデータや音声を受信する受信手段２−３を備える。
端末３は、アンテナに接続されデータや音声を基地局に送信する送信手段２−２、基地局からのデータや音声を受信する受信手段２−３を備える。

この本実施の形態に係る通信システムについて、端末２と基地局３との間の通信手順のシーケンスの例を図３に示し、これを参照して詳細に説明する。
図３のシーケンスは、端末２が音声呼を発信し、音声通信（通話）中にE−mailを受信する場合の例である。

（１）ユーザが端末３で音声呼発信動作を行ったら、端末３の送信手段３−１は接続先の基地局２に対してリンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を送信する。

（２）リンクチャネル（ＬＣＨ）確立要求を受信した基地局２の通信制御手段２−１は、キャリアセンスに基づいてアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）を割当て、送信手段２−２により、リンクチャネル（ＬＣＨ）割当にて端末にアンカーサブチャネル（ＡＳＣＨ）の場所を通知する。

（３）受信手段３−２によりリンクチャネル（ＬＣＨ）割当を受信した端末３は、送信手段３−１により、サービスフロー追加要求を基地局２に送信する。サービスフロー追加要求には、端末３が通信しようとするサービスフローを識別するためのサービス識別子と通信アプリケーションが要求するサービスプライオリティが含まれている。
具体的には、エクストラサブチャネル（ＥＳＣＨ）を用いてそのペイロード部に要求するサービスをメッセージとして基地局に送信する。このとき、サービス識別子であるＣＤフィールドの値は（０，０，０）である。

（４）サービスフロー追加要求を受信した基地局２の通信制御手段２−１は、端末３が要求したサービスフローに対して、当該サービスの種類に対応する通信データを格納する送信キュー（送信キュー１）を割り当て、当該サービスの種類である音声通信に対応して要求されたサービスプライオリティを満たすように、データ送信の頻度を制御する。
次に、基地局２の送信手段２−２はサービスフロー追加確認を端末に送信し、基地局側でデータのやり取りを行う準備が完了したことを通知する。

（５）受信手段３−２によりサービスフロー追加確認を受信した端末３は、送信手段３−１により無線帯域要求を基地局側に送信する。

（６）無線帯域要求を受信した基地局２の通信制御手段２−１は、当該サービスに対する無線帯域を確保する。この確保された無線帯域を通知するため、送信手段２−２はＭＡＰによって通信に使用するサブチャネルの位置を端末に通知し、音声通信（通話）を開始する。
このとき、基地局２、端末３、双方の送信キューでは当該サービスの種類である音声通信に対応して要求されたサービスプライオリティを満たすように、データ送信の頻度を制御する。
データ受信側は受信したデータに含まれるサービス識別子により、到達したデータが受信されるべき通信アプリケーションを識別する。

（７）音声通信中のユーザに対して、e−mailが基地局２に到着した場合、ページングによりパケット受信を通知するが、基地局２では着信すべきユーザが通信中であることを認識している。
基地局２が着信すべき端末３が通信中であると判断した場合、ページングは送信せずに（４）と同様の処理を行う。この場合、通信制御手段２−１は、送信キューに割当てるサービスプライオリティとして当該サービスの種類であるe−mailのサービスに割り当てられたサービスプライオリティを割り当てる。また（４）で通知するものとは異なる送信キュー（送信キュー２）を割り当て、当該e−mailのサービスに対応して要求されたサービスプライオリティを満たすように、データ送信の頻度を制御する。このとき、アンカーサブチャネルは、サービスプライオリティに応じて、サービス毎のデータ送信に用いるエクストラサブチャネルの割り当てを変更する。

このようにして、基地局２と端末３との間を1つの無線リンクで接続し、その中を異なるサービス識別子を割当てたデータを通し、1つの無線リンクを複数のサービスフローで共有させることによって、マルチサービスを実現している。

次に、通信の種類に応じて、通信の種類を特定するサービス識別子について説明する。図４は、本実施の形態におけるＭＡＣフレームの構成を示す図である。
本実施の形態に係る通信システムは、ＭＡＣヘッダ部にある制御情報とデータを識別するためのＣＤフィールドが３ビットの領域（Bit１，Bit２，Bit３）に拡張されていることを特徴とする。

ＣＤフィールドの値（Bit１，Bit２，Bit３）が（０，０，０）の場合は、ＭＡＣペイロードの内容は、ＭＡＣ制御データであることを示し、他の場合、すなわち（０，０，１）〜（１，１，１）の場合は、この値はユーザが利用しているサービス識別子（Ｓ１〜Ｓ７）を示す。

次に、異なるサービス識別子を持つサービスフローを単一の無線リンクにて送受信する方法を説明する。図５は、サービス識別子と異なる種類の通信アプリケーションとサービスプライオリティに割当てられた重み付けの対応関係の一例を示す表である。
予め、図５に示すように、各サービスプライオリティPriority1〜Priority５に対して重みづけをしておく。つまり、サービス識別子に応じてサービスプライオリティが決められている。

例えば、図５の表における、Priority1のサービス（サービス識別子：Ｓ１）とPriority5のサービス（サービス識別子：Ｓ５）とを単一の無線リンクで使用したマルチサービスを考える。
この例では、データ送信のために確保された無線帯域が両方のサービスの品質を満たすために十分であった場合、サービスＳ１に必要な帯域を、サービスＳ１のデータ送信用に確保し残ったものをサービスＳ５のデータ送信用に割当てる。

また、データ送信のために確保された無線帯域が両方のサービス品質を満たすために十分でなかった場合、サービスＳ１用に確保する帯域とサービスＳ５用に確保する帯域の比率はそれぞれのプライオリティに割当てられた重みの比となる。この例の場合、Ｓ１とＳ５の重みの比は１０：２となることから、Ｓ１とＳ５の帯域割当は、確保された帯域を１０：２の割合で共有する。
これにより、サービスプライオリティの高いサービスにのみ無線帯域を割当て続けることを避けることができる。

本発明の実施の形態に係る通信方法に用いられるＯＦＤＭＡのフレーム構成を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る通信システムの模式図である。 本発明の実施の形態に係る通信システムにおけるシーケンス図である。 本発明の実施の形態に係る通信システムにおけるＭＡＣフレームの構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る通信システムにおける、異なる種類の通信アプリケーションに対応するサービスプライオリティに割当てられた重み付けの一例を示す表である。

符号の説明

１ 通信システム
２ 基地局
２−１ 通信制御手段
２−２ 送信手段
２−３ 受信手段
３ 端末
３−１ 送信手段
３−２ 受信手段
４ ネットワーク

Claims (11)

1. 基地局と端末の間を単一の無線リンクで接続し通信を行う通信システムにおいて、前記単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信制御手段を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記種類に応じて、前記種類を特定するサービス識別子を送信する送信手段と、
   前記サービス識別子を受信する受信手段と、を備え、
   前記通信制御手段は、受信した前記サービス識別子に応じた前記種類毎に、通信データを格納する送信キューをそれぞれ割り当てることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記通信制御手段は、
   前記サービス識別子に応じて、送信キュー毎にデータ送信の頻度が異なるように制御することを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
4. 前記種類は、通信アプリケーションであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
5. ＯＦＤＭＡ方式によって通信を行い、
   前記通信制御手段は、前記種類に応じてＯＦＤＭＡ方式における通信チャネルであるサブチャネルを割り当てることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信システム。
6. 前記通信制御手段は、前記サービス識別子に応じた数の前記サブチャネルを前記送信キュー毎に割り当てることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の通信システム。
7. 前記送信手段は、前記サービス識別子の送信を前記サブチャネルで行うことを特徴とする請求項５に記載の通信システム。
8. 端末と単一の無線リンクで接続し通信を行う基地局において、
   前記単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信制御手段と、
   前記種類を特定するサービス識別子を受信する受信手段と、を備え、
   前記通信制御手段は、前記サービス識別子に応じた前記種類ごとに通信データを格納する送信キューをそれぞれ割り当て、
   前記サービス識別子に応じて前記送信キュー毎にデータ送信の頻度が異なるように制御することを特徴とする基地局。
9. ＯＦＤＭＡ方式によって通信を行い、
   前記通信制御手段は、前記種類に応じてＯＦＤＭＡ方式における通信サブチャネルを割り当てることを特徴とする請求項８に記載の基地局。
10. 基地局と単一の無線リンクで接続し通信を行う端末において、
    通信の種類に応じて、前記通信の種類を特定するサービス識別子を送信する送信手段を備え、
    前記送信手段は、前記サービス識別子の送信をＯＦＤＭＡ方式における通信チャネルであるサブチャネルで行うことを特徴とする端末。
11. 基地局と端末の間を単一の無線リンクで接続し通信を行う通信システムにおいて、前記単一の無線リンクを用いて複数の異なる種類の通信を行う通信方法であって、
    前記種類に応じて、前記種類を特定するサービス識別子を送信するステップと、
    前記サービス識別子を受信するステップと、
    受信した前記サービス識別子に応じた前記種類毎に、通信データを格納する送信キューを割り当てるステップと、
    を含むことを特徴とする通信方法。

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