JP6659623B2 - 通信システム - Google Patents

Description

本発明は、レイヤ２ネットワークにおけるトラヒックの制御に関する。

スマートフォン等のモバイル端末の普及に伴い増大するモバイルトラヒックを効率的にコアネットワークに収容するため、無線基地局を高密度に配置し、個々の無線基地局を小セル化することで周波数利用効率を改善する検討が進められている。このような小セル化によって周波数利用効率が改善されれば、無線通信システム全体の帯域容量を増大させることができる。

その一方で、無線基地局の数の増大に対し、無線基地局の機能をＲＲＨ（Remote radio head：遠隔基地局）と、ＢＢＵ（Baseband unit：集約基地局）とに分離し、両者を光ファイバ等の伝送路で接続するモバイルフロントホールという技術が研究されている。図１２は、モバイルフロントホールの一形態であるＣ−ＲＡＮ（Centralized radio access network）の構成例を示す図である。図１２の例のＣ−ＲＡＮにおいて、ＢＢＵとＲＲＨとは光ファイバ等の光伝送路を介してポイント・ツー・ポイントで接続される。この光伝送路において、無線信号はＣＰＲＩ（Common Public Radio Interface）により光信号に変換されて伝送される（例えば、非特許文献１参照）。

また、図１３に示すように、モバイルフロントホールをレイヤ２ネットワーク化し、複数のＢＢＨ及びＲＲＨで共用する検討がＩＥＥＥ８０２．１ＣＭで進められている（例えば、非特許文献２参照）。さらに、モバイル端末の普及に加え、ＩｏＴ（Internet of things）の一部として代表されるセンサネットワークも普及しつつある。このようなセンサネットワークでは、ＩｏＴ端末としての各種センサが様々な無線通信規格でネットワークに接続され、センサデータ等の情報がコアネットワークに設置されたサーバに収集される。

また、さらには、ある程度の遅延が許容されるセンサデータ等のトラヒックと、遅延に対する要求条件が厳しいモバイルトラヒックとを同一のレイヤ２ネットワークに収容するマルチサービス収容型のアクセスネットワークも検討されている（例えば、非特許文献３参照）。

ドコモ５Ｇホワイトペーパー、「２０２０年以降の５Ｇ無線アクセスにおける要求条件と技術コンセプト」、２０１４年９月、ＵＲＬ：https://www.nttdocomo.co.jp/corporate/technology/whitepaper_5g. ＩＥＥＥ８０２．１ＣＭ、「Time-Sensitive Networking for Fronthaul」、PAR approved 3 Sep 2015. Editor’s draft. 、ＵＲＬ： http://www.ieee802.0rg/1/pages/802.1cm.html. 久保 他、「マルチサービスを収容したＬ２ネットワークにおける遅延の評価」、電子情報通信学会ソサイエティ大会2016, B-8-25, 2016.

しかしながら、様々なサービスを同一のレイヤ２ネットワークに収容した場合、低遅延性が要求されるモバイルトラヒックの保護や低優先トラヒックの効率的な収容が課題となる。

上記事情に鑑み、本発明は、レイヤ２ネットワークにおいて、トラヒックの低遅延化ならびにトラヒックの効率的な収容を実現することができる技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ネットワークコントローラに接続された集約基地局と、遠隔基地局とが複数のスイッチを介して接続され、無線端末が前記集約基地局から通知される伝送帯域及びタイミングで前記遠隔基地局を介してデータを送信する通信システムであって、前記ネットワークコントローラは、前記集約基地局と前記遠隔基地局との間の全ての経路から、経路の距離に基づく第一遅延時間が、許容される時間以下となる経路を前記データの伝送経路として選択する経路選択部と、前記無線端末が送信を要求する前記データ量と、前記経路選択部によって選択された伝送経路における第一遅延時間とに基づいて、前記無線端末に割り当てる伝送帯域及び前記データの送信タイミングを決定する帯域割当部と、前記データ量、前記経路選択部によって選択された前記伝送経路、及び前記帯域割当部によって決定された前記送信タイミングに基づいて、前記データが前記伝送経路上の各スイッチを通過する通過タイミングを推定する推定部と、を備え、前記スイッチは、選択された前記伝送経路に自装置が含まれる場合に、前記通過タイミングにおける自装置の伝送帯域を前記データの伝送用の帯域として予約し、前記集約基地局は、前記ネットワークコントローラによって決定された前記伝送帯域及び前記送信タイミングを前記無線端末に通知する、通信システムである。

本発明の一態様は上記の通信システムであって、前記帯域割当部は、前記無線端末の送信データ量と、前記伝送経路における第一遅延時間と、前記伝送経路上の各装置における処理に基づく第二遅延時間とに基づいて、前記無線端末に割り当てる伝送帯域を決定する。

本発明の一態様は上記の通信システムであって、前記経路選択部は、前記全ての経路のうち、第一遅延時間と、所定期間に取得された前記第二遅延時間の平均的な値を示す統計値との合計値が、許容される時間以下となる一の通信経路を、前記データの伝送経路として選択し、前記帯域割当部は、前記無線端末の送信データ量と、前記経路選択部によって選択された伝送経路における第一遅延時間と前記統計値との合計値と、に基づいて、前記無線端末に割り当てる伝送帯域を決定する。

本発明の一態様は上記の通信システムであって、前記遠隔基地局は、前記無線端末から受信された信号の品質が所定の閾値以下である場合、前記スイッチに対して、予約した前記伝送帯域の解放を指示し、前記ネットワークコントローラの前記帯域割当部は、解放された前記伝送帯域を前記無線端末以外の通信装置の伝送帯域として割り当てる。

本発明により、トラヒックの低遅延化ならびにトラヒックの効率的な収容を実現することが可能となる。

第１実施形態における通信システム１００のシステム構成の具体例を示す図である。 第１実施形態におけるＢＢＵ１の機能構成の具体例を示すブロック図である。 第１実施形態におけるレイヤ２スイッチ３の機能構成の具体例を示すブロック図である。 第１実施形態におけるネットワークコントローラ４の機能構成の具体例を示すブロック図である。 第１実施形態の通信システム１００が無線端末５のデータ送信時に実行する処理の流れを示すシーケンス図である。 第１実施形態の通信システム１００が無線端末５のデータ送信時に実行する処理の流れを示すシーケンス図である。 第２実施形態におけるレイヤ２スイッチ３ａの機能構成の具体例を示すブロック図である。 第２実施形態におけるネットワークコントローラ４ａの機能構成の具体例を示すブロック図である。 第３実施形態における通信システム１００ｂのシステム構成の具体例を示す図である。 第３実施形態におけるＲＲＨ２ｂの機能構成の具体例を示すブロック図である。 第３実施形態におけるレイヤ２スイッチ３ｂの機能構成の具体例を示すブロック図である。 従来の通信システムの第一の具体例を示す図である。 従来の通信システムの第二の具体例を示す図である。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における通信システム１００のシステム構成の具体例を示す図である。通信システム１００は、１以上のＢＢＵ１（Base Band Unit：集約基地局）と、１以上のＲＲＨ２（Remote Radio Head：遠隔基地局）と、複数のレイヤ２スイッチ３（図中のＬ２ＳＷ）によって構成されるレイヤ２スイッチ網３０と、ネットワークコントローラ４とを備える。図１は、１以上のＢＢＵ１、１以上のＲＲＨ２、複数のレイヤ２スイッチ３の一例として、それぞれ、ＢＢＵ１−１及び１−２、ＲＲＨ２−１及び２−２、レイヤ２スイッチ３−１〜３−５を示す。ＢＢＵ１はネットワークコントローラ４に接続され、レイヤ２スイッチ網３０はＢＢＵ１とＲＲＨ２とを接続する。また、各装置は、例えば光ファイバによって接続される。

このように構成された通信システム１００は、ＲＲＨ２に収容される一以上の無線端末５に対して、コアネットワーク（図示せず）への接続手段を提供するフロントホール回線として機能する。無線端末５は、ＢＢＵ１から通知される送信開始タイミングにおいてデータの送信を開始し、同じく通知される送信許可時間だけデータを送信することが許可される。ネットワークコントローラ４は、ＢＢＵ１の問い合わせに応じて、データの送信を要求する無線端末５に割り当てる伝送帯域を決定する。ＢＢＵ１は、ネットワークコントローラ４によって決定された伝送帯域を要求元の無線端末５に応答する。

なお、図１は、１以上の無線端末５の一例として無線端末５−１及び５−２を示す。通信システム１００が備えるＢＢＵ１、ＲＲＨ２及びレイヤ２スイッチ３の数は、図１と異なる数であってもよい。

図２は、第１実施形態におけるＢＢＵ１の機能構成の具体例を示すブロック図である。ＢＢＵ１は、第一通信部１１、第二通信部１２及び通信制御部１３を備える。第一通信部１１は、自装置とネットワークコントローラ４とを接続する通信インタフェースである。ＢＢＵ１は、第一通信部１１を介してネットワークコントローラ４と通信する。また、第二通信部１２は、自装置をレイヤ２スイッチ網３０に接続する通信インタフェースである。ＢＢＵ１は、第二通信部１２を介してレイヤ２スイッチ３−５と通信する。

通信制御部１３は、無線端末５のデータ送信要求に応じて、そのデータ送信に必要な伝送帯域及び送信タイミングをネットワークコントローラ４に問い合わせる。通信制御部１３は、ネットワークコントローラ４から応答される伝送帯域及び送信タイミングを無線端末５に通知する。送信タイミングは、具体的には、無線端末５にデータの送信を開始させるタイミング（以下「送信開始タイミング」という。）及びその送信時間（以下「送信許可時間」という。）である。

具体的には、通信制御部１３は、無線端末５のデータ送信要求に基づいて無線端末５が送信を要求するデータ量（以下「送信データ量」という。）を取得し、その送信データ量をネットワークコントローラ４に通知することで無線端末５に対する伝送帯域及び送信タイミングの割り当てを要求する。以下、この要求を帯域割当要求という。通信制御部１３は、帯域割当要求に対するネットワークコントローラ４の応答（以下「帯域割当応答」という。）により、無線端末５に対して割り当てるべき伝送帯域を取得する。通信制御部１３は、ネットワークコントローラ４から応答される伝送帯域及び送信タイミングを通知することで、無線端末５のデータ送信を制御する。

また、本実施形態における帯域割当応答では、伝送帯域及び送信タイミングに加えて、送信データの伝送経路、及び送信データが伝送経路上の各レイヤ２スイッチ３を通過するタイミング（以下「通過タイミング」という。）が通知される。通信制御部１３は、ネットワークコントローラ４から通知された伝送経路及び通過タイミングを、レイヤ２スイッチ網３０を構成する各レイヤ２スイッチ３に通知する。

図３は、第１実施形態におけるレイヤ２スイッチ３の機能構成の具体例を示すブロック図である。レイヤ２スイッチ３は、第一通信部３１、第二通信部３２及び通信制御部３３を備える。第一通信部３１は、自装置とＢＢＵ１とを接続する通信インタフェースである。レイヤ２スイッチ３は、第一通信部３１を介してＢＢＵ１と通信する。また、第二通信部３２は、自装置とＲＲＨ２とを接続する通信インタフェースである。レイヤ２スイッチ３は、第二通信部３２を介してＲＲＨ２と通信する。

通信制御部３３は、無線端末５の送信データをＢＢＵ１から通知される伝送経路で転送することにより、送信元の無線端末５を収容するＲＲＨ２とＢＢＵ１との間の通信を中継する。ここで、通信制御部３３は、自装置が送信データの伝送経路上にある場合には、ＢＢＵ１から通知された通過タイミングにおける伝送帯域を、その送信データの伝送用の帯域として予め確保（予約）する。

図４は、第１実施形態におけるネットワークコントローラ４の機能構成の具体例を示すブロック図である。ネットワークコントローラ４は、通信部４１、遅延情報記憶部４２、帯域割当要求処理部４３、経路選択部４４、帯域割当部４５及び通過タイミング推定部４６を備える。

通信部４１は、自装置とＢＢＵ１とを接続する通信インタフェースである。ネットワークコントローラ４は、通信部４１を介してＢＢＵ１と通信する。

遅延情報記憶部４２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。遅延情報記憶部４２は遅延情報を記憶する。遅延情報は、ＢＢＵ１とＲＲＨ２との間の全ての経路について、各経路における通信の遅延時間を示す情報である。ここでいう通信の遅延時間とは、例えばＲＴＴ（Round Trip Time）である。一般に、通信の遅延は、伝送路が信号を伝搬するのに必要な時間に基づく第一遅延時間と、通信経路上の各通信機器における信号処理の時間に基づく第二遅延時間とに分けられる。第一遅延時間は、通信経路を構成する伝送路の距離に基づいて予め推定可能である。また、第二遅延時間は、各通信機器が有する処理性能に基づいて予め推定可能である。遅延情報記憶部４２は、少なくとも第一遅延時間及び第二遅延時間を示す遅延情報を予め記憶している。なお、第一遅延時間を示す遅延情報は、各経路の始点から終点までの遅延時間を示すものであってもよいし、各経路上で隣接する通信機器間の遅延時間を示すものであってもよい。また、第二遅延時間を示す遅延情報は、経路上の各通信機器における処理遅延の総和を示すものであってもよいし、通信機器ごとの処理遅延を示すものであってもよい。なお、ネットワークコントローラ４は、各経路における遅延時間を測定する測定部（図示せず）を備えてもよい。この場合、遅延情報記憶部４２に記憶された遅延情報は、測定部の測定結果に基づいて随時更新されてもよい。

帯域割当要求処理部４３は、ＢＢＵ１の帯域割当要求を処理する機能を有する。具体的には、帯域割当要求処理部４３は、無線端末５の送信データ量とともに、ＢＢＵ１の帯域割当要求を受け付け、通知された送信データ量を経路選択部４４、帯域割当部４５及び通過タイミング推定部４６に通知する。帯域割当要求処理部４３は、経路選択部４４、帯域割当部４５及び通過タイミング推定部４６によって取得された伝送帯域、送信タイミング、伝送経路及び通過タイミングを帯域割当結果として、要求元のＢＢＵ１に応答する。

経路選択部４４は、遅延情報記憶部４２に記憶された遅延情報と、帯域割当要求処理部４３から通知される無線端末５の送信データ量とに基づいて、ＢＢＵ１とＲＲＨ２との間の全ての経路のうち、無線端末５が送信を要求する送信データの遅延時間が、許容される時間以下となる一つの伝送経路を選択する。この選択により、レイヤ２スイッチ網３０における送信データの転送経路が決定される。経路選択部４４は、選択した伝送経路を、帯域割当部４５、通過タイミング推定部４６及び帯域割当要求処理部４３に通知する。

帯域割当部４５は、無線端末５の送信データ量と、経路選択部４４によって選択された伝送経路とに基づいて、要求元の無線端末５のデータ送信に割り当てる伝送帯域を決定する。伝送帯域は、他のデータ送信と競合しない周波数帯域を決定するものであればどのような方法で決定されてもよい。帯域割当部４５は、決定した伝送帯域を帯域割当要求処理部４３に通知する。

通過タイミング推定部４６は、無線端末５の送信データ量と、経路選択部４４によって選択された伝送経路とに基づき、伝送経路上のレイヤ２スイッチ３のそれぞれについて、無線端末５の送信データが各レイヤ２スイッチ３を通過するタイミング（通過タイミング）を推定する。通過タイミング推定部４６は、伝送経路上の各レイヤ２スイッチ３について推定した通過タイミングを帯域割当要求処理部４３に通知する。

図５及び図６は、第１実施形態の通信システム１００が無線端末５のデータ送信時に実行する処理の流れを示すシーケンス図である。まず、無線端末５が、ＢＢＵ１に対してデータ送信要求を送信する（ステップＳ１０１）。ＢＢＵ１は、無線端末５のデータ送信要求を受信する（ステップＳ１０２）。ＢＢＵ１の通信制御部１３は、受信したデータ送信要求に基づいて無線端末５の送信データ量を識別する。通信制御部１３は、識別した送信データ量とともに、ネットワークコントローラ４に対して帯域割当要求を送信する（ステップＳ１０３）。

ネットワークコントローラ４は、ＢＢＵ１から送信された帯域割当要求を受信する（ステップＳ１０４）。ネットワークコントローラ４の帯域割当要求処理部４３は、受信された帯域割当要求を受け付け、帯域割当要求とともに受信された無線端末５の送信データ量を経路選択部４４、帯域割当部４５及び通過タイミング推定部４６に通知する。経路選択部４４は、遅延情報記憶部４２に記憶された遅延情報と、帯域割当要求処理部４３から通知された無線端末５の送信データ量とに基づいて、ＢＢＵ１とＲＲＨ２との間の全ての経路のうち、無線端末５が送信を要求する送信データの遅延時間が、許容される時間以下となる一つの伝送経路を選択する（ステップＳ１０５）。経路選択部４４は、選択した伝送経路を、帯域割当部４５、通過タイミング推定部４６及び帯域割当要求処理部４３に通知する。

帯域割当部４５は、無線端末５の送信データ量と、経路選択部４４によって選択された伝送経路とに基づいて、要求元の無線端末５のデータ送信に割り当てる伝送帯域を決定する（ステップＳ１０６）。帯域割当部４５は、決定した伝送帯域を帯域割当要求処理部４３に通知する。

通過タイミング推定部４６は、無線端末５の送信データ量と、経路選択部４４によって選択された伝送経路とに基づき、伝送経路上のレイヤ２スイッチ３のそれぞれについて、無線端末５の送信データが各レイヤ２スイッチ３を通過するタイミング（通過タイミング）を推定する（ステップＳ１０７）。通過タイミング推定部４６は、伝送経路上の各レイヤ２スイッチ３について推定した通過タイミングを帯域割当要求処理部４３に通知する。

帯域割当要求処理部４３は、経路選択部４４、帯域割当部４５及び通過タイミング推定部４６によって取得された伝送帯域、送信タイミング、伝送経路及び通過タイミングを示す帯域割当応答を要求元のＢＢＵ１に送信する（ステップＳ１０８）。

ＢＢＵ１は、ネットワークコントローラ４から送信された帯域割当応答を受信する（ステップＳ１０９）。ＢＢＵ１の通信制御部１３は、受信された帯域割当応答が示す伝送経路及び通過タイミングを各レイヤ２スイッチ３に通知する（ステップＳ１１０）。各レイヤ２スイッチ３の通信制御部３３は、自装置が通知された伝送経路上にある場合には、同じく通知された通過タイミングにおける伝送帯域を予約する（ステップＳ１１１）。また、通信制御部１３は、受信された帯域割当応答が示す伝送経路をＲＲＨ２に通知する（ステップＳ１１２）。

また、ＢＢＵ１の通信制御部１３は、受信された帯域割当応答が示す伝送帯域及び送信タイミングを要求元の無線端末５に通知する（ステップＳ１１３）。例えば、通信制御部１３は、伝送帯域及び送信タイミングを、下り制御情報（ＤＣＩ：Downlink control information）を用いて要求元の無線端末５に通知する。要求元の無線端末５は、ＢＢＵ１から通知された伝送帯域及び送信タイミングに基づいてＲＲＨ２に対するデータ送信を開始する（ステップＳ１１４）。

ＲＲＨ２は、無線端末５の送信データを受信し、受信した送信データを宛先のＢＢＵ１に中継する（ステップＳ１１５）。具体的には、ＲＲＨ２は、無線端末５から受信された無線信号に対して周波数変換や波形整形、Ａ／Ｄ変換等の処理を行うことで、送信データを光伝送に対応したフレーム（以下「光伝送フレーム」という。）に変換する。ＲＲＨ２は、ＢＢＵ１から通知された伝送経路に基づいて光伝送フレームの宛先情報を設定し、光伝送フレームを伝送路（光ファイバ）に出力する。これにより、送信データは、ネットワークコントローラ４によって決定された伝送経路でＢＢＵ１に伝送される。

このように構成された第１実施形態の通信システム１００によれば、無線端末５のデータ送信要求に応じて、そのデータ送信の遅延時間が予め定められた許容時間を超えないように、伝送経路、伝送帯域及び送信タイミングが決定されるため、トラヒックの低遅延化ならびにトラヒックの効率的な収容を実現することができる。

さらに、第１実施形態の通信システム１００によれば、伝送経路上のレイヤ２スイッチ３において、無線端末５がデータの送信を開始する前に予めそのデータの伝送用の伝送帯域が確保される。そのため、無線端末５は、レイヤ２スイッチ網３０におけるキューイングによる遅延の影響を受けずにＢＢＵ１でデータを送信することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の通信システム１００は、レイヤ２スイッチ３に代えてレイヤ２スイッチ３ａを備える点、ネットワークコントローラ４に代えてネットワークコントローラ４ａを備える点で第１実施形態の通信システム１００と異なる。

図７は、第２実施形態におけるレイヤ２スイッチ３ａの機能構成の具体例を示すブロック図である。レイヤ２スイッチ３ａは、通信制御部３３に代えて通信制御部３３ａを備える点で第１実施形態におけるレイヤ２スイッチ３と異なる。他の機能部は、第１実施形態と同様のため、図３と同じ符号を付すことにより同様の機能部についての説明を省略する。通信制御部３３ａは、ＢＢＵ１から通知される通過タイミングに基づいて伝送帯域を予約する機能に代えて、自装置における第二遅延時間を所定のタイミングで継続的にネットワークコントローラａに通知する機能を有する。

図８は、第２実施形態におけるネットワークコントローラ４ａの機能構成の具体例を示すブロック図である。ネットワークコントローラ４ａは、遅延量平均化部４７をさらに備える点で第１実施形態におけるネットワークコントローラ４と異なる。遅延量平均化部４７は、レイヤ２スイッチ３ａから継続的に通知される第二遅延時間に基づいて、所定期間における第二遅延時間の平均値を算出する。遅延量平均化部４７は、算出した第二遅延時間の平均値を遅延情報の一部として遅延情報記憶部４２に記憶させる。

この場合、経路選択部４４は、第二遅延時間の平均値を含む遅延情報に基づいて伝送経路を選択することにより、各経路の伝送距離及び経路上のレイヤ２スイッチ３ａの処理遅延に基づく遅延時間の合計値が、許容される時間以下となる一つの伝送経路を選択する。帯域割当部４５及び通過タイミング推定部４６は、このように選択された伝送経路に基づいて、伝送帯域、送信タイミング及び通過タイミングを取得する。

このように構成された第２実施形態の通信システム１００によれば、各レイヤ２スイッチ３ａにおける処理遅延が考慮された伝送経路、伝送帯域、送信タイミング及び通過タイミングが取得される。そのため、レイヤ２スイッチ３ａが、無線端末５のデータ送信に先駆けて伝送帯域を予約しなくても、遅延時間をある程度の精度で許容時間内に収めることが可能となる。なお、第２実施形態においても、レイヤ２スイッチ３ａは、第１実施形態と同様に、ＢＢＵ１から通知される通過タイミングに基づいて伝送帯域を予約してもよい。

なお、上記の実施形態では、第二遅延時間の平均値に基づいて伝送経路、伝送帯域、送信タイミング、通過タイミングが取得される例を示したが、平均値はあくまでも平均的な値を示す統計値の一例であり、これらは必ずしも第二遅延時間の平均値に基づいて取得される必要はない。例えば、第二遅延時間の中央値が用いられてもよいし、最頻値が用いられても良い。

＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態における通信システム１００ｂのシステム構成の具体例を示す図である。通信システム１００ｂは、ネットワークコントローラ４がレイヤ２スイッチ網３０に接続される点、レイヤ２スイッチ網３０にアクセスポイント６を介したＩｏＴ（Internet of Things）機器７（無線端末以外の通信装置の一例）のトラヒックが接続される点、ＲＲＨ２に代えてＲＲＨ２ｂを備える点、レイヤ２スイッチ３に代えてレイヤ２スイッチ３ｂを備える点で第１実施形態における通信システム１００と異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様のため、図１と同じ符号を付すことにより同様の構成についての説明を省略する。

図１０は、第３実施形態におけるＲＲＨ２ｂの機能構成の具体例を示すブロック図である。ＲＲＨ２ｂは、第一通信部２１、第二通信部２２及び通信制御部２３を備える。第一通信部２１は、自装置と無線端末５とを接続する通信インタフェースである。ＲＲＨ２ｂは、第一通信部２１を介して無線端末５と通信する。また、第二通信部２２は、自装置をレイヤ２スイッチ網３０に接続する通信インタフェースである。ＲＲＨ２ｂは、第二通信部２２を介してレイヤ２スイッチ３−１と通信する。

通信制御部２３は、無線端末５から送信データを受信し、受信した送信データを宛先のＢＢＵ１に中継する。通信制御部２３は、受信信号のＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）やＳＩＮＲ（Signal-to-Interference Noise Ratio）等に基づいて無線端末５との間の無線通信品質の指標値を取得する機能を有し、指標値が所定の閾値以下である場合には送信データの中継を中止する。この場合、通信制御部２３は、中止したデータ送信に対して既に予約されている伝送帯域の解放をレイヤ２スイッチ３ｂに指示する。

図１１は、第３実施形態におけるレイヤ２スイッチ３ｂの機能構成の具体例を示すブロック図である。レイヤ２スイッチ３ｂは、通信制御部３３に代えて通信制御部３３ｂを備える点で第１実施形態におけるレイヤ２スイッチ３と異なる。その他の構成は、第１実施形態と同様のため、図３と同じ符号を付すことにより同様の構成についての説明を省略する。通信制御部３３ｂは、通信制御部３３が有する機能に加え、ＲＲＨ２ｂの指示に応じて、既に予約している伝送帯域を解放する。また、通信制御部３３ｂは、当該伝送帯域を解放した時点で、ＩｏＴ機器７のデータ送信要求が発生している場合、解放した伝送帯域をＩｏＴ機器７のデータ送信に割り当てる。

このように構成された第３実施形態の通信システム１００ｂによれば、ＲＲＨ２ｂを介してデータを送信する無線端末５のトラヒックを優先しつつ、低品質のトラヒックを発生させないようにすることで、無線端末５のトラヒックの品質を向上させることができる。さらに、第３実施形態の通信システム１００ｂによれば、低品質のトラヒックに割り当てられた伝送帯域を、無線端末５のトラヒックよりも優先度の低いトラヒック（例えば、本実施形態におけるＩｏＴ機器７）に割り当てることにより、トラヒックの低遅延化ならびにトラヒックの効率的な収容を実現することができる。

なお、本実施形態では、無線端末５よりも優先度の低いトラヒックを発生する機器の一例としてＩｏＴ機器７を示したが、通信システム１００ｂに接続される収容される機器はＩｏＴ機器に限定されず、どのような機器が収容されてもよい。例えば、ＩｏＴの一部として代表的なセンサネットワークなどが通信システム１００ｂに接続されてもよい。また、本実施形態では、ＩｏＴ機器７を集約して通信システム１００ｂに接続する機器としてアクセスポイント６を示したが、ＩｏＴ機器７はＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のゲートウェイ装置（一般にホームゲートウェイと呼ばれる）を介して通信システム１００ｂに接続されてもよい。

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。

本発明は、レイヤ２ネットワークを含む通信システムに適用可能である。

１００，１００ｂ…通信システム、 １…ＢＢＵ（Base Band Unit：集約基地局）、 １１…第一通信部、 １２…第二通信部、 １３…通信制御部、 ２…ＲＲＨ（Remote Radio Head：遠隔基地局）、 ２１…第一通信部、 ２２…第二通信部、 ２３…通信制御部、 ３０…スイッチ網、 ３，３−１〜３−５，３ａ，３ｂ…レイヤ２スイッチ、 ３１…第一通信部、 ３２…第二通信部、 ３３，３３ａ，３３ｂ…通信制御部、 ４，４ａ…ネットワークコントローラ、 ４１…通信部、 ４２…遅延情報記憶部、 ４３…帯域割当要求処理部、 ４４…経路選択部、 ４５…帯域割当部、 ４６…通過タイミング推定部、 ４７…遅延量平均化部、 ５，５−１，５−２…無線端末、 ６…アクセスポイント、 ７…ＩｏＴ（Internet of Things）機器

Claims (4)

1. ネットワークコントローラに接続された集約基地局と、遠隔基地局とが複数のスイッチを介して接続され、無線端末が前記集約基地局から通知される伝送帯域及びタイミングで前記遠隔基地局を介してデータを送信する通信システムであって、
   前記ネットワークコントローラは、
   前記集約基地局と前記遠隔基地局との間の全ての経路から、経路の距離に基づく第一遅延時間が、許容される時間以下となる経路を前記データの伝送経路として選択する経路選択部と、
   前記無線端末が送信を要求する前記データ量と、前記経路選択部によって選択された伝送経路における第一遅延時間とに基づいて、前記無線端末に割り当てる伝送帯域及び前記データの送信タイミングを決定する帯域割当部と、
   前記データ量、前記経路選択部によって選択された前記伝送経路、及び前記帯域割当部によって決定された前記送信タイミングに基づいて、前記データが前記伝送経路上の各スイッチを通過する通過タイミングを推定する推定部と、
   を備え、
   前記スイッチは、選択された前記伝送経路に自装置が含まれる場合に、前記通過タイミングにおける自装置の伝送帯域を前記データの伝送用の帯域として予約し、
   前記集約基地局は、前記ネットワークコントローラによって決定された前記伝送帯域及び前記送信タイミングを前記無線端末に通知する、
   通信システム。
2. 前記帯域割当部は、前記無線端末の送信データ量と、前記伝送経路における第一遅延時間と、前記伝送経路上の各装置における処理に基づく第二遅延時間とに基づいて、前記無線端末に割り当てる伝送帯域を決定する、
   請求項１に記載の通信システム。
3. 前記経路選択部は、前記全ての経路のうち、第一遅延時間と、所定期間に取得された前記第二遅延時間の平均的な値を示す統計値との合計値が、許容される時間以下となる一の通信経路を、前記データの伝送経路として選択し、
   前記帯域割当部は、前記無線端末の送信データ量と、前記経路選択部によって選択された伝送経路における第一遅延時間と前記統計値との合計値と、に基づいて、前記無線端末に割り当てる伝送帯域を決定する、
   請求項２に記載の通信システム。
4. 前記遠隔基地局は、前記無線端末から受信された信号の品質が所定の閾値以下である場合、前記スイッチに対して、予約した前記伝送帯域の解放を指示し、
   前記ネットワークコントローラの前記帯域割当部は、解放された前記伝送帯域を前記無線端末以外の通信装置の伝送帯域として割り当てる、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の通信システム。

Images