JP3155010B2 - Tdmaシステムにおける無線容量の動的割り振り方法 - Google Patents
Tdmaシステムにおける無線容量の動的割り振り方法Info
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Description
クが所定チャネルのタイムスロットで行われるTDMAシス
テムにおいて、パケット無線サービスと回線交換サービ
スとに無線容量を動的に分配する方法に関する。本発明
は、この方法に従って動作する移動システムにも関す
る。
の回線交換サービスを提供する。利用可能な周波数帯域
はこれらのサービスに分配され、その全てが等しい優先
順位を持っている。通信網は、容量が音声の伝送に使わ
れるのかデータの伝送に使われるのかを考慮に入れな
い。
換はチャネルを最善に利用してはいない。従って、セル
ラー通信網ではパケット無線サービスが既存の回線交換
サービスとともに使用される。既存の無線帯域を広げる
ことはできないので、パケット無線サービスは回線交換
サービスと同じ帯域の中で行われなければならない。従
って、一定の量の容量をパケット無線サービスのために
回線交換サービスから取り出さなければならない。
の周波数帯域に分割され(FDMA、Frequency Division M
ultiple Access(周波数分割多重接続))、各周波数帯
域は更に多数のタイムスロットに分割される。論理チャ
ネルは無線インターフェースの物理的タイムスロットで
伝送される。回線交換セルラー・システムでは、全ての
タイムスロットが信号伝送及び回線交換トラフィックの
ために使用される。
用する方法を示すことである。目的は、パケット無線サ
ービスと回線交換サービスとにそれぞれ割り振られるタ
イムスロットの数を決定するのに使われる方法を示すこ
とである。本発明により、これは、クレーム1の特徴を
用いて、与えられたときにそれを必要とする形のサービ
スにより多くの容量を、即ちより多くのタイムスロット
を、動的に割り振ることにより、達成される。
許文献において解説がなされている。その1例はEP−26
1127であり、この文献は、狭帯域無線周波数チャネルを
少なくとも2つのタイムスロットに、即ち1つは符号化
された音声信号を伝送し、もう一つは2方向伝送を行う
タイムスロットに、分割することによって、スペクトル
を割合に効率よく活用するようになっている時分割通信
システムを開示している。しかし、この刊行物は、容量
の動的割り振りについて論じてはおらず、パケット無線
サービス自体について論じてはいない。
ーシステムを開示している。このシステムでは、複数の
データコールを1つの無線チャネルに切り換えることが
でき、これで無線スペクトルを節約することができる。
しかし、この刊行物は主としてハンドオーバーの基準に
ついて論じており、パケット無線サービス及び回線交換
サービスへの容量の動的割り振りについては論じていな
い。
パケット無線サービスのために留保され、数個のタイム
スロットが回線交換サービスのために留保される。も
し、例えば、パケット無線サービスのトラフィック需要
が増えれば、それに関する情報が、移動局が知らせる要
求を通して、又は基地局によるトラフィック測定を通し
て得られ、この情報は、このサービスにより多くのタイ
ムスロットを割り振る際の基準として使用される。この
様な要求は、メッセージ又は信号伝送チャネルで(例え
ば呼セットアップ信号伝送で)又はトラフィック・チャ
ネルで移動局から基地局へ伝送されることができ、或い
はこの様な要求は、例えば、ショート・メッセージ出力
であることできる。この様な要求はパケット無線チャネ
ルで送られても良い。各サービスに必要とされる容量
は、公知のように基地送受信局(BTS)及び基地局コン
トローラ(BSC)から成る基地局システム(BSS)で監視
され、ここからチャネル構成即ち無線容量の割り振り
(どのチャネルがどのサービスに使用されているか)に
関する情報が移動局に送られる。
ないときには、チャネルの全てのタイムスロットをパケ
ット無線サービスに割り振ることができる。この場合、
回線交換サービスを求める要求が例えば移動局から呼セ
ットアップ信号伝送で受信されると、1個又は数個のタ
イムスロットが回線交換サービスに割り振られる。基地
局コントローラ(BSC)は呼セットアップ信号伝送から
その要求を理解して、パケット無線サービスに使われて
いるチャネルを割り振り解除して、それを回線交換サー
ビスに割り振る。或いは、基本モードでは所定の最低数
のタイムスロットをパケット無線サービスに割り当てる
ことができ、この場合パケット無線トラフィックが増え
れば、より多くのタイムスロットがパケット無線トラフ
ィックに割り振られる。パケット無線サービスに使用さ
れるタイムスロットの数が増えると、同じチャネルで同
数のタイムスロットを回線交換サービスが割り振り解除
しなければならない。
最低数のタイムスロットがパケット無線サービスに割り
振られるが、この最低数は、トラフィック及び/又はオ
ペレータにとって重要な経済的要素に基づいて制御され
る。この制御が自動的となるように、この制御を基地送
受信局でのトラフィック測定の結果と結びつけることが
できる。或いは、オペレータがその制御を手操作で行っ
ても良く、それをトラフィックについての履歴情報等に
基づいて行うことができる。
ト無線トラフィックが非常に僅かであったり、或いはた
まにしか行われないことが分かっているときには、この
セルで稼働するチャネルのタイムスロットの全てが回線
交換サービスに割り振られても良い。パケット無線トラ
フィックに対する需要がたまたま発生したならば、それ
に関する情報が、例えば回線交換サービスのメッセージ
・チャネルを介して、又は他の信号伝送チャネル、トラ
フィック・チャネル又はショート・メッセージ出力を介
して基地送受信局に送られる。この目的のために、その
サービスを要求している移動局が基地送受信局に送る特
別のメッセージを定義することができる。しかし、例え
ば最小限度に修正された呼セットアップ・メッセージの
一部分などの、既存のメッセージをその要求のために使
用するのが好ましく、その場合には旧来のサービスも機
能する。
スにより多くのタイムスロットを割り振って、そのサー
ビスに割り振られるタイムスロットの最大数をその帯域
内のタイムスロットの総数と等しくすることができる。
或いは、或るサービスに他のチャネル内のタイムスロッ
トを追加的に割り振っても良い。
いる。添付図面を参照して、下記の例を取り上げて本発
明を一層詳しく説明する。
る。
に使用されるタイムスロットの数を決定するのに使われ
る方法である。同じメカニズムをFDMA帯域にも、また唯
一の周波数帯域にも同時に使用することができる。ダウ
ンリンク・パケット無線制御チャネルでは、移動局が現
在有効なチャネルについて常に承知しているように、パ
ケット交換用に割り振られている無線チャネルをフラグ
で非常に頻繁に知らせなければならない。
PRSシステム(General Packet Radio Service(一般パ
ケット無線サービス))等のパケット無線セルラーシス
テムでは、幾つかのチャネルをパケット無線トラフィッ
クに割り振らなければならない。この場合、最も簡単な
方法は、1個又は数個のタイムスロットを永久的にパケ
ット無線トラフィックに割り振っておき、残りのタイム
スロットを回線交換サービスのために留保しておくこと
である。しかし、容量を回線交換サービスとパケット無
線サービスとにもっと柔軟に分配することが可能であ
る。GSM/DCS1800システムの1搬送波のTDMAフレームが
添付図面に示されている。上の列は移動局が受信するTD
MAフレームMSRXを示し、下の列は時間に関してずれてい
る送信フレームMSTXを示す。図は、パケット無線サービ
スGPRSのためにダウンリンク方向及びアップリンク方向
の両方で1つのタイムスロットがどの様に留保されるか
を示す。残りのタイムスロットは回線交換(CS)呼のた
めに留保される。
パ−ベースド・プロトコル(Aloha−based protocol)
等の、共通周波数帯域を分割する方法と比べると全く新
しいサービスである。パケット伝送を行うTDMA無線シス
テムでは、普通は複数のユーザーがアップリンク方向及
びダウンリンク方向の両方で1搬送波タイムスロット
(周波数帯域)を共有する。GSM/DCS1800システムの場
合のように、200kHz無線搬送波の8個のタイムスロット
のうちの1つのタイムスロットをGRPSチャネルに割り振
ることができる。この選択されたタイムスロットで約25
kbit/sを転送することができる。
の場合には、オペレータは、200kHZ無線搬送波のもう一
つのタイムスロットを、或いはその全てのタイムスロッ
トをもパケット無線サービスに割り振ることができる。
み合わせて使用することも別々に使用することもでき
る。組み合わせて使用する場合には、同じ搬送波のタイ
ムスロット同士は、移動局同士が共有する伝送用容量プ
ールを形成する。1つの移動局が、パケット伝送のため
の、より高いデータ転送速度を得るために複数のタイム
スロットを使うことができる。別々に使用する場合に
は、各タイムスロットは独立の物理的パケット伝送チャ
ネルであり、それらのチャネルは、トラフィックを均一
に分布させるためにセル中の移動局に割り振られる。そ
の分布は、例えば、GSMシステムの移動局が別々のペー
ジング・グループに分けられるのと同じように制御され
ることができる。
々の使用の場合とにおいて、需要が増大するに従ってよ
り多くのタイムスロットをパケット無線サービスに割り
振ることによって、セル中の増大するパケット無線トラ
フィックをより良好に処理することができる。
の場合、全てのタイムスロットがパケット無線サービス
に割り振られる。パケット無線チャネルのタイミング要
件は非常に厳しい。移動局がパケットの伝送を要求する
と、基地局システムは、数百ミリ秒以内に、或いはもっ
と速く、この移動局のためにタイムスロットを留保しな
ければならない。それ故に、パケット無線サービスが利
用できるチャネル容量が常になければならない。
にゆっくりと行われる。通常、呼は約3−5秒以内にセ
ットアップされる。移動局が発した又は移動局で終端す
る回線交換呼のセットアップに必要な信号を基地送受信
局が検出すると、その回転交換呼のためにパケット無線
チャネルの1つを留保することができる。通常、パケッ
ト無線サービスにおける1つの留保内での最大送信時間
は限られている。送信時間が1秒未満であるとするのは
穏当な仮定である。全てのパケット無線チャネルで、又
はその1つだけで送信が行われる場合には、パケットの
送信は同じチャネルが回線交換用に割り振られなければ
ならなくなる前に終了される。しかし、セル内で一定の
最低レベルのサービスを保証し得るために、数個のタイ
ムスロットをパケット無線サービスのために常時使用し
得るように留保しておかなければならない。これは基地
送受信局で調整することのできるパラメータであろう。
オペレータは、このパラメータを、トラフィック量と経
済的計算とに基づいて調整することができる。回線交換
呼が終了すると、そのチャネルは再びパケット無線サー
ビスのために解放される。
害することなく迅速なパケット伝送を達成することがで
きる。パケット無線サービスのために留保されるタイム
スロットの数が該パラメータが指示する最小容量を上回
るときには回線交換トラフィックのための容量を増やし
てもよい。
るように基地送受信局により測定されるトラフィック要
件に基づいて自動化することもできる。
(GSMでは、1バースト中の8個のタイムスロット又は
チャネル)がパケット無線サービス(GPRS)のために留
保される。信号伝送チャネルは別の搬送波上又は一定の
割り振られたタイムスロットにあることができ、論理チ
ャネルはGPRS搬送波上にあることができる。移動局は呼
セットアップのために移動電話システムの在来の信号伝
送を使用する。呼セットアップ信号伝送から基地局シス
テム(BSS)は該セルに呼が到達しようとしていること
を検出する。基地送受信局は、移動局が該基地送受信局
にChannel Request(“チャネル要求”)を送った後に
それを検出し、このチャネル要求は基地送受信局(BT
S)によりChannel Requested message(“チャネルが要
求されている”メッセージ)で基地局コントローラ(BS
C)に通知される。基地局システムの基地局コントロー
ラは空いているトラフィックチャネルがあるか否かチェ
ックし、このとき次に述べるようにパケット無線サービ
スに使われているチャネルが回線交換呼のために解放さ
れる。もし空いているトラフィックチャネルが見つかれ
ば、移動局がチャネルを必要とすれば直ちに空いている
チャネルが移動局に与えられる。空いているチャネルが
見つからなければ、パケット無線チャネルの再配置が開
始され、該チャネルは、必要になり次第直ちに回線交換
用に割り振られる。
求)を移動局に送る前にチャネルを必要とする。システ
ムには、このAssignment Request(割り当て要求)を送
信する前に該チャネルを割り振り直すための充分な時間
がある。Assignment Request(割り当て要求)とChanne
l Required message(“チャネルが要求されている”メ
ッセージ)との間の時間中に信号伝送チャネルで信号伝
送が行われ、その場合には“チャネルが要求されてい
る”メッセージが送信されるまではパケット無線サービ
スに使用されるチャネルを使用することができる。その
チャネルが回線交換サービス用にされ、回線交換呼が終
了した後、そのチャネルは空きとなり、パケット無線サ
ービスに割り振られる。
情報を与え続ける、即ち、どのチャネルがどのサービス
に使用されているかに関する情報を移動局に送る(即
ち、基地局システムはいわゆるチャネル構成に関する情
報を送る)。
ビスとの間での容量のチェック及びチャネル割り振り解
除は、特にハンドオーバーの場合に、即ち移動局が1つ
のセルから、例えば全てのチャネルがパケット無線サー
ビスに使われている他のセルへ移動するとき、必要にな
ることがある。この場合、上記の容量チェック及びチャ
ネル再割り振りは、基地局システムが移動局からHandov
er Request(ハンドオーバー要求)を受け取った後、基
地局システムが移動局にHandover Request Acknowledge
ment(ハンドオーバー要求肯定応答)を送る前に実行さ
れるのが好ましい。他の点に関してはハンドオーバー手
続は移動システムの仕様で定義されており、従って当業
者に知られていることのなので本書では詳しくは述べな
い。
一定の最低サービスレベルが要求される。例えば、1つ
のタイムスロットを常にパケット無線サービスのために
留保することができる。他のタイムスロットは回線交換
サービスのために使われるか、或いは空いている。基地
送受信局は、パケット無線チャネルで伝送されるトラフ
ィックの量を測定する。勿論、セルにおけるチャネル割
り振り挙動は、例えばそのセルのトラフィック測定知に
基づいて又は他の対応するセルから得られた履歴データ
に基づいて、適用前に慎重に検査されなければならな
い。チャネルの利用には一定のパーセンテージ限度があ
り、それより高い利用率ではそのチャネルは過負荷とな
ってサービスのレベルは低下する。チャネルの利用率が
この値に達すると、トラフィックのために他のタイムス
ロットを留保しなければならない。これをIGSM搬送波内
の8個のタイムスロットにも、また複数の搬送波にも、
適用しなければならない。
ルに達すると、パケット無線用のタイムスロットのうち
の1つを割り振り解除することができる。
サービスにより高い優先順位を与えるものであり、回線
交換サービスは、パケット無線サービスに必要とされな
い容量を使用することができる。
基づいて行うことができる。或いは、それを可変とし、
指定された過去の時間中に得られた測定結果を用いて閾
値を定期的に更新する様にしてもよい。
て低くてもよい或るサービスレベルがセルで常に提供さ
れる。移動局は、1個又は数個のタイムスロットを基地
送受信局のチャネル割当てを制御するチャネル制御ブロ
ックに要求することができる。この要求に基づいて、基
地送受信局は、より多くのタイムスロットをパケット無
線サービスに割り振る。勿論1つのチャネルが非常に迅
速にその移動局に割り振られなければならない。この場
合、追加のチャネルを直ちに留保することはできない。
その移動局にはまず1個のタイムスロット(基本チャネ
ル)が与えられる。その後のパケットに関するAssignme
nt Request(割り当て要求)の時に通信網は複数のチャ
ネルをパケット無線サービスに割り振る充分な時間を持
つ。従って、移動局は、自分が初めに要求した追加の容
量、即ち送信のための複数のタイムスロット、へのアク
セスを得る。
し例えばその地区に移動局が1台しかなくて、それが1
週間に1回データを送信するとすれば、パケット無線サ
ービスのためにタイムスロットを1つでも、或いは1タ
イムスロットの一部分だけでも、割り当てるのは多すぎ
るであろう。この場合にはパケット無線サービスのため
にそのセルで基本容量を留保する必要はない。
は、その移動局はその趣旨のメッセージを通信網に送
る。今は空いていて利用できるパケット無線チャネルは
ないので、そのメッセージは回線交換サービスに使用さ
れる通常の信号伝送チャネルで送られることができる。
そのメッセージを他の信号伝送チャネル、トラフィック
チャネルで送ることもでき、或いはショート・メッセー
ジ出力として送ることもできる。
換サービス及びパケット無線サービスの双方がチャネル
容量を“公平”に分け合うことを保証することができ
る。このことは、一定のチャネル容量が双方のサービス
に用いるために半固定原理に従って割り振られ、それら
のサービスが、実例1及び2のアルゴリズムの組み合わ
せを用いて、パケット無線サービスに関して輻輳状態が
制御されることとなるように他のチャネルを使用するこ
とを意味する。基地送受信局は、移動局がチャネルを求
めて競争することができるとともに、より多くのチャネ
ルが使用可能となるまでは低優先順位のパケット無線サ
ービスを使用する移動局が通信網に接続することが防止
され得る様に、制御チャネルを介して情報を移動局に送
る。
Claims (12)
- 【請求項1】基地送受信局と移動局との間の双方向トラ
フィックが所定チャネルのタイムスロットで行われるTD
MAシステムにおいてパケット無線サービスと回線交換サ
ービスとに無線容量を動的に分配する方法において、 −基本モードでは該基地送受信局は第1の所定数のタイ
ムスロットをパケット無線サービスのために留保すると
ともに第2の所定数のスロットを回線交換サービスのた
めに留保し、 −所定のイベントの発生時に、該基地送受信局は、1個
以上の追加の空いているタイムスロットをパケット無線
サービス及び/又は回線交換サービスに割り振るように
なっており、前記イベントは、一定の移動局に関してハ
ンドオーバーが行われること又は該基地送受信局で行わ
れるトラフィック測定で一定の閾値に到達することのい
ずれかであることを特徴とする方法。 - 【請求項2】回線交換サービスが容量を必要としないと
きには前記第1の数のタイムスロットはチャネルの全て
のデータ伝送タイムスロットから成り、回線交換サービ
スのためにはタイムスロットは留保されないけれども、
所定の回線交換サービスのイベントが発生したときには
1つ又は複数の空いているタイムスロットが回線交換サ
ービスに割り振られることを特徴とする請求の範囲第1
項に記載の方法。 - 【請求項3】前記第1の数のタイムスロットは所定の最
少数のタイムスロットから成り、その場合には、前記イ
ベントの発生時に、1つの空いているタイムスロットが
始めにパケット無線サービスに割り振られ、その後のパ
ケットの割り当て時には所要の数の追加のタイムスロッ
トが割り振られることを特徴とする請求の範囲第1項に
記載の方法。 - 【請求項4】前記最少数は調整可能であり、この場合に
はこの数はトラフィック及び/又はトラフィック経済の
要素に基づいて調整されることを特徴とする請求の範囲
第3項に記載の方法。 - 【請求項5】タイムスロットの前記所定の第1の数は0
(ゼロ)であり、その場合には移動局はパケット無線サ
ービス容量にアクセスするために、それを求める要求を
基地送受信局に対して行うことを特徴とする請求の範囲
第1項に記載の方法。 - 【請求項6】前記所定のイベントの発生は、特に、該基
地送受信局で行われるトラフィック測定で一定の閾値に
達したことを意味し、関係するサービスのトラフィック
が所定の第1閾値より増大すると1個以上の追加のタイ
ムスロットがそのサービスに割り振られ、関係するサー
ビスのトラフィックが所定第2閾値より減少すれば、対
応する数のタイムスロットがそのサービスが割り振り解
除されることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方
法。 - 【請求項7】関係するサービスはパケット無線サービス
であり、追加のタイムスロットは必要なときに複数のチ
ャネルから割り振られることを特徴とする請求の範囲第
6項に記載の方法。 - 【請求項8】前記第1及び第2の閾値の少なくとも一方
の決定はトラフィックの挙動の長時間にわたる追跡に基
づいて行われることを特徴とする請求の範囲第6項又は
第7項に記載の方法。 - 【請求項9】前記第1及び第2の閾値の少なくとも一方
は指定された過去の時間中に得られたトラフィック測定
結果に基づいて調整されることを特徴とする請求の範囲
第6項又は第7項に記載の方法。 - 【請求項10】同時にFDMA帯域にも適用され、その場合
にはFDMA帯域は前記タイムスロットのように扱われるこ
とを特徴とする請求の範囲1乃至9のいずれかの項に記
載の方法。 - 【請求項11】基地送受信局及び基地局コントローラか
ら成る基地局システム(BSS)及び移動局から成ってい
て、該基地送受信局と移動局との間の双方向トラフィッ
クを所定チャネルのタイムスロットで処理するようにな
っていて、パケット無線サービスと回線交換サービスと
を提供するようになっている時分割多重接続(TDMA)移
動通信システムにおいて、無線容量をパケット無線サー
ビスと回線交換サービスとに動的に分配するために、 −該基地局システム(BSS)の基本モードはパケット無
線サービスのために所定の第1の数のタイムスロットを
留保するとともに回線交換サービスのために所定の第2
の数のタイムスロットを留保することからなり、 −該基地局システムは各サービスに必要とされる容量を
監視し、 −基地局システム(BSS)の動作は動的分配段階を有
し、その段階では、所定のイベントの発生時に該基地送
受信局は1個以上の追加の空いているタイムスロットを
パケット無線サービス及び/又は回線交換サービスに割
り振るようになっており、前記イベントは、一定の移動
局に関してハンドオーバーが行われること又は該基地送
受信局で行われるトラフィック測定で一定の閾値に到達
することのいずれかであることを特徴とする移動通信シ
ステム。 - 【請求項12】該基地局システムはパケット無線サービ
ス及び回線交換サービスの間での分配に関する情報を移
動局に送ることを特徴とする請求の範囲第10項に記載の
移動通信システム。
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