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発明の名称 伝送遅延を考慮したアクセス制御方法及びその装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2003−125442(P2003−125442A)
公開日 平成15年4月25日(2003.4.25)
出願番号 特願2001−317811(P2001−317811)
出願日 平成13年10月16日(2001.10.16)
代理人 【識別番号】100089635
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 守 (外2名)
【テーマコード(参考)】
5K033
5K067
【Fターム(参考)】
5K033 AA05 CA11 CB06 CC01 DA01 DA17 DB20 EA06 
5K067 AA01 CC08 EE02 EE10 EE22 EE72 JJ16
発明者 大石 裕紀
要約 課題
簡単な構成で、刻々と変化する伝送遅延に追従した的確な伝送を行うことができる伝送遅延を考慮したアクセス制御方法及びその装置を提供する。

解決手段
基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御装置において、基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当てる手段(105)と、パケットの遅延時間を測定する手段(103)と、遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測する手段(104)を備え、この遅延時間予測の結果によりスロット周期長を変更する又は受信位置をずらしたことを考慮して割当てを行うことにより、遅延時間に追従する手段を備える。
特許請求の範囲
【請求項1】 基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御方法において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当て、パケットの遅延時間を測定し、該遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測し、該遅延時間予測の結果によりスロット周期長を変更する又は受信位置をずらしたことを考慮して割当てを行うことにより、遅延時間に追従するようにしたことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項2】 請求項1記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測するようにしたことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項3】 基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御方法において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当て、パケットの遅延時間を測定し、該遅延時間の変化量とその時間から速度係数を求めるようにしたことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項4】 請求項3記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、相対的な移動速度に応じて優先的にスロットを割当てるようにしたことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項5】 請求項3又は4記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、相対的な移動速度に応じて配信する情報を変更するようにしたことを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御方法。
【請求項6】 基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御装置において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当てる手段と、パケットの遅延時間を測定する手段と、遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測する手段を備え、該遅延時間予測の結果によりスロット周期長を変更する又は受信位置をずらしたことを考慮して割当てを行うことにより、遅延時間に追従する手段を備えることを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御装置。
【請求項7】 請求項6記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御装置において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測する手段を備えることを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御装置。
【請求項8】 基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御装置において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当てる手段と、パケットの遅延時間を測定する手段を備え、該遅延時間の変化量とその時間から速度係数を求める手段を備えることを特徴とする伝送遅延を考慮したアクセス制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基地局と複数の端末局を含み、基地局と端末局の間でデータパケットを送受信し、1つのチャネルを複数の端末局が共有して使用する通信システムのための媒体アクセス制御方法及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】端末局がパケットを送信するためのタイムスロット(以下スロット)を基地局により割当て制御を行う通信システムにおいて、伝送遅延が大きい場合、定められたスロットにおいて受信できないため、パケットの衝突が発生し、通信が確立できない。
【0003】そこで、端末局は、基地局へ送信する際ある時間待ちして送信している。この待ち時間を送信オフセットと呼ぶ。しかし、送信オフセットは基地局と端末局間の距離によって異なるため、コネクションを行う際に基地局から端末局へ送信オフセット情報を伝送していた(特開平11−246866号)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記した従来の通信システムにおいては、次のような問題点があった。
【0005】■端末の伝送遅延がリアルタイムで変化している場合に対処できない。
【0006】■伝送距離を伸ばすごとに、全体としては同一の伝送速度を実現できるが、各端末ごとに割り当てることのできる最大の帯域が減少する。
【0007】■基地局が時間ごとに変化する伝送遅延の情報を、定期的に端末局へ送信し、端末局がオフセットを調節する方法では、遅延情報を含んだパケットを送信しなければならないため、スループットの低下につながってしまう。
【0008】■端末局は送信オフセット時間を待つ間、送信を行うことができないため、送信オフセットをスロット周期に近い値に設定すると、連続で発生したスロットに送信できない。
【0009】本発明は、上記状況に鑑みて、簡単な構成で、刻々と変化する伝送遅延に追従した的確な伝送を行うことができる伝送遅延を考慮したアクセス制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達成するために、〔1〕基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御方法において、前記基地局は各端末局に使用することのできるスロットを割当て、パケットの遅延時間を測定し、この遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測し、この遅延時間予測の結果によりスロット周期長を変更する又は受信位置をずらしたことを考慮して割当てを行うことにより、遅延時間に追従することを特徴とする。
【0011】〔2〕上記〔1〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測することを特徴とする。
【0012】〔3〕基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御方法において、前記基地局は各端末局に使用することのできるスロットを割当て、パケットの遅延時間を測定し、その遅延時間の変化量とその時間から速度係数を求めることを特徴とする。
【0013】〔4〕上記〔3〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、相対的な移動速度に応じて優先的にスロットを割当てることを特徴とする。
【0014】〔5〕上記〔3〕又は〔4〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御方法において、相対的な移動速度に応じて配信する情報を変更することを特徴とする。
【0015】〔6〕基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御装置において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当てる手段と、パケットの遅延時間を測定する手段と、遅延時間から次のパケットの遅延時間を予測する手段を備え、この遅延時間予測の結果によりスロット周期長を変更する又は受信位置をずらしたことを考慮して割当てを行うことにより、遅延時間に追従する手段を備えることを特徴とする。
【0016】〔7〕上記〔6〕記載の伝送遅延を考慮したアクセス制御装置において、遅延測定部において、少なくとも測定された遅延時間を保持し、次に測定された遅延時間との変化量から、次のパケットの伝送遅延を予測する手段を備えることを特徴とする。
【0017】〔8〕基地局と複数の端末局とが、1つのチャネルを共有して使用する通信システムのためのアクセス制御装置において、前記基地局は、各端末局に使用することのできるスロットを割当てる手段と、パケットの遅延時間を測定する手段を備え、その遅延時間の変化量とその時間から速度係数を求める手段を備えることを特徴とする。
【0018】そこで、端末局が送信オフセットを調節するのではなく、基地局が遅延変化量を予測し、受信スロットの長さを変化させることによって、刻々と変化する伝送遅延に追従することが可能になり、従って、遅延情報に応じた割当てを行うことが可能となり、全ての処理を基地局が行うため伝送線路上に遅延情報を送信する必要がなくなる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【0020】図1は本発明の第1実施例を示す基地局の機能構成を示す図である。
【0021】図1において、基地局201は、スロット割当て情報及び、各端末局のデータ送信に関する制御を行う送信制御部101を備え、端末局からのデータの受信に関する様々な制御を行う受信制御部102は、データS2を受信すると受信情報S3を遅延測定部103に渡す手段を備えている。
【0022】また、遅延測定部103は、受信情報S3及び、割当て情報S7を受け取る手段を備え、遅延情報S4を生成する手段を備えている。
【0023】パケット遅延予測部104は、遅延情報S4から遅延を予測する手段と、その結果である遅延時間予測情報S5を生成する手段を備えている。また、スロット割当て制御部105は、遅延時間予測情報S5と各端末からの要求によりスロットの割当て情報S6を決定する手段を備える。
【0024】図2に、本発明の実施例を示す通信システム構成を示す。
【0025】この通信システムは、基地局201と端末局202,203及び複数の端末局(端末局数N)204で構成され、共有する無線あるいは有線のチャネルにより接続され、この通信路を介してパケット通信を行う。共有チャネル205は、スロット単位に分割されている。このスロットを基地局201及び各端末局202,203が使用するために、基地局201が競合調整のための手段を備える。
【0026】伝送遅延追従を以下に示す。
【0027】まず、基地局201が備える遅延測定部103において受信したパケットの伝送遅延を測定する。測定された遅延情報S4は、パケット遅延予測部104に渡される。
【0028】パケット遅延予測部104は前回の遅延時間との比較による変化量、変化量の推移の両方又は少なくともどちらか一方により、次パケットの遅延時間を予測する。
【0029】例えば、遅延時間の変化量が時間に比例した変化を示すならば、次に割当てるスロットまでの時間と傾きから、求められた値を遅延時間予測結果とする。
【0030】予測された遅延時間予測情報S5はスロット割当て制御部105に渡され、この遅延時間予測をもとに、スロット割当て制御部105においてスロット周期を変化させるまたは受信位置をずらす。
【0031】図3に遅延時間予測に基づいたスロット割当て方法のフローチャートを示す。
【0032】(1)パターン1においては、遅延時間予測を行い(ステップS11)、現在のスロット周期よりも遅延時間予測が小さい場合(ステップS12)、遅延の変化量分だけスロット周期を拡張する(ステップS14)。
【0033】(2)パターン2においては、現在のスロット周期よりも遅延時間予測が大きく(ステップS12)、かつ遅延時間予測がスロット周期のN倍である場合、換言すれば、遅延時間予測がスロット周期と一致しない場合(ステップS13)、パケットがNスロット遅れて到着することを考慮し、受信位置をNスロットずらす(ステップS15)。
【0034】(3)パターン3においては、現在のスロット周期よりも遅延時間予測が大きい場合(ステップS12)、パケットがNスロット遅れることを考慮し、受信位置をNスロットずらし、残りのスロットの整数倍でない(ステップS13)ものに関しては、スロット周期を拡張する(ステップS16)。
【0035】図4は本発明における通信システムのスロット周期の変化を示すタイムチャートである。
【0036】タイムチャートは、一例として、遅延予測が時間に比例している場合について示す。T1〜T5は遅延予測結果である。
【0037】DATA1は、遅延予測結果がスロット長Lよりも短いため、l+T1によってスロット長が定められる。DATA2,3についても同様のことがいえる。
【0038】DATA4は、遅延予測結果がスロット長Lの整数倍であるため、パターン2を適用し、受信位置を1スロットずらす。
【0039】DATA5は、遅延予測結果がスロット長Lより長く、整数倍+αであるため、パターン3を適用し、まず、受信位置を1スロットずらし、かつスロット長をT5−Lの計算から求められるT6分スロットを拡張する。
【0040】本発明の第1実施例によれば、伝送遅延時間を予測し、スロットの長さを変化させたり、受信位置をずらすことにより、伝送遅延に追従することが可能となる。
【0041】さらに、伝送遅延が1スロットの時間を越えない限り、連続で発生したスロットに送信が可能になり、遅延の分散がある環境においても通信を行うことができる。
【0042】また、これらの機能追加は、基地局のみの変更により対応が可能になる。
【0043】図5は本発明の第2実施例を示す基地局の機能構成を示す図である。
【0044】この図において、基地局601はスロット割当て情報及び、各端末局のデータ送信に関する制御を行う送信制御部501を備え、端末局からのデータの受信に関する様々な制御を行う受信制御部502は、データを受信すると受信情報S13を遅延測定部503に渡す手段を備えている。
【0045】遅延測定部503は、受信情報S13及び、割当て情報S17を受け取る手段を備え、遅延情報S14を生成する手段を備えている。また、速度係数算出部504は、遅延情報S14とパケット受信間隔から移動係数を算出する手段と、移動係数から遅延時間による優先度情報S15をスロット割当て制御部505に渡す手段を備え、スロット割当て部505は、遅延による優先度情報S15と各端末からの要求によりスロットの割当て情報S16を決定する手段を備える。
【0046】この第2実施例のシステム構成としては、図2に示したものを用いることができる。すなわち、基地局201と端末局202,203及び複数の端末局(端末局数N)204で構成され、共有する無線のチャネルにより接続され、この通信路を介してパケット通信を行う。共有チャネル205は、スロット単位に分割されている。このスロットを基地局201及び各端末局202,203が使用するために、基地局201が競合調整のための手段を備える。
【0047】伝送遅延に応じた割当てを以下に示す。
【0048】まず、基地局201が備える遅延測定部503において受信したパケットの伝送遅延を測定する。測定された遅延情報は、速度係数算出部504に渡される。
【0049】速度係数算出部504は前回の遅延時間との比較による変化量Xを測定する。
【0050】次に、前回のパケットから今回のパケットを受信するまでの時間Yと変化量Xを用いてA=X/Yより速度係数Aを求める。
【0051】基地局に接続された全ての端末に対して同様にして速度係数Aを算出し、このAの値の大きいものがより高速にこの基地局がカバーする範囲を通過すると考えられ、これにより端末ごとの基地局から見た相対速度を求めることができ、この相対速度はスロット割当ての際の指標として利用できる。
【0052】ここで示す相対速度とは、実際の移動速度を示すのではなく、図6に示すように基地局601がカバーできるエリアを602とした場合、端末局603と端末局604は同一速度であるとし、端末局603が図6に示すように基地局カバーエリア602を横切るように進み、端末局604は基地局601の周囲を円状に移動するとき、端末局604は遅延の増減は、理論上0である。このため速度係数Aは0となる。一方、端末局603は遅延の増減は0でないため、速度係数Aは0より大きくなる。
【0053】このような基地局カバーエリアに滞在する時間が少ないものを、基地局から見たとき相対速度が速いと定義する。
【0054】ここでは、比較のために各端末の速度を同一としたが、基地局601と同一の経路を進む端末局が存在し、その端末の方が速度が速ければ、端末局603より相対速度が速いといえる。
【0055】特開2000−358265に示される方法は、実際の移動速度を検出することにより行われているが、この方法では端末局が基地局の周囲を回っている場合には、カバーエリアに滞在する時間に応じた割当てを行うことができない。
【0056】しかしながら、第2実施例によれば、遅延の変化量と前回のパケットから今回のパケットを受信するまでの時間から速度係数Aを求め、端末ごとに比較することにより、相対的な移動速度を知ることができるという効果が得られる。
【0057】例えば、相対速度の速いものに優先的にスロットを割り当てれば、基地局がカバーする範囲内を通過中に低速で移動中のものと同等の情報量のデータ伝送が可能になるという効果がある。
【0058】逆に、相対速度の遅いものに優先的に割り当てれば、動画像などの大きな情報を受信する際、端末局は停止または低速で移動せざるを得なくなり、安全面での効果が得られる。
【0059】このように、本発明によれば、相対的な移動速度に応じた情報配信が可能になる。
【0060】なお、第1実施例では、時間に比例した遅延予測方法を示したが、使用環境においての遅延の統計をとり、統計結果から遅延時間を予測する方法や、遅延の増減を一定とし、遅延時間を予測する方法、なども用いることができる。
【0061】また、天候や気温による遅延の変化量を加えることによって、更に予測精度を増すことが可能である。
【0062】なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0063】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【0064】(A)簡単な構成で、刻々と変化する伝送遅延に追従した的確な伝送を行うことができる。
【0065】(B)伝送遅延時間を予測し、スロットの長さを変化させたり、受信位置をずらすことにより、伝送遅延に追従することが可能となる。さらに、伝送遅延が1スロットの時間を越えない限り、連続で発生したスロットに送信が可能になり、遅延の分散がある環境においても通信を行うことができる。また、これらの機能追加は、基地局のみの変更により対応が可能になる。
【0066】(C)遅延の変化量と前回のパケットから今回のパケットを受信するまでの時間から速度係数Aを求め、端末ごとに比較することにより、相対的な移動速度を知ることができる。例えば、相対速度の速いものに優先的にスロットを割り当てれば、基地局がカバーする範囲内を通過中に低速で移動中のものと同等の情報量のデータ伝送が可能になる。逆に、相対速度の遅いものに優先的に割り当てれば、動画像などの大きな情報を受信する際、端末局は停止または低速で移動せざるを得なくなり、安全面での効果が得られる。




 

 


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