無線基地局
【課題】高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる無線基地局を提供すること。
【解決手段】マルチキャストデータを複数の端末装置に配信するマルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局において、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断する通信状態判断部２４と、通信状態判断部２４の判断結果に基づいて、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択する配信方式選択部２５とを備える。
【解決手段】マルチキャストデータを複数の端末装置に配信するマルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局において、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断する通信状態判断部２４と、通信状態判断部２４の判断結果に基づいて、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択する配信方式選択部２５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチキャストデータ配信サービスとして、映像等のマルチキャストデータを無線基地局から複数の端末装置に対して同時に送信されるＭＢＳ（Multicast and Broadcast Service）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】庄内崇、「ＷｉＭＡＸ教科書」、初版、日本、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年７月２１日、ｐ．２２７−２２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなマルチキャストデータ配信サービスにおいては、無線基地局と端末装置との間の無線区間において、ノイズの混入や電波状況の変化等により、伝送中にビット単位、パケット単位の損失が生じてしまうことがある。
【０００５】
このため、上述したような従来のマルチキャスト配信技術は、無線環境がそれぞれ異なる端末装置毎に再送すべき欠損パケットが異なるため、各端末装置に欠損パケットを再送するのが困難である。この結果、従来のマルチキャスト配信技術は、映像ストリーミング配信等のように、高品質なマルチキャストデータの配信ができないという課題があった。
【０００６】
また、従来のマルチキャスト配信技術は、各端末の無線環境に依存せず、複数の端末が公平に、安定して受信できるように、最も安定した変調符号化方式を用いてデータ送信を行っていた。この結果、従来のマルチキャスト配信技術は、無線資源を効率的に利用することができないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる無線基地局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線基地局は、マルチキャストデータを複数の端末装置に配信するマルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局において、
前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断する通信状態判断部と、
前記通信状態判断部の判断結果に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルで前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによって前記マルチキャストデータの配信を選択する配信方式選択部とを備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、本発明の無線基地局は、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルでマルチキャストデータの配信を選択し、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによってマルチキャストデータの配信を選択することにより、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる。
【００１０】
なお、前記配信方式選択部は、前記片方向通信チャネルでは、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記双方向通信チャネルでは、ＡＲＱを適用したユニキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択するようにしてもよい。
【００１１】
また、前記通信状態判断部は、前記各端末装置によって送信されたパケットロスを表す情報から前記各端末装置ロス率を算出し、算出したパケットロス率に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であるか否かを判断するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記通信状態判断部は、前記各端末装置ロス率に基づいて、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値と、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値とをそれぞれ概算し、概算した配信時間相当値を比較することにより前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記通信状態判断部は、前記各端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量の合計を概算することによって、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようにしてもよい。
【００１４】
また、前記通信状態判断部は、前記パケットロス率が最も高い端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量を概算することによって、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようにしてもよい。
【００１５】
このような構成により、本発明の無線基地局は、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であるか否かを判断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる無線基地局を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態としての無線基地局によって構成される通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態としての無線基地局の機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態としての無線基地局によって参照されるサービステーブルの一例を示す概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態としての無線基地局によって構成される通信システムのコネクション確立動作を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の一実施の形態としての無線基地局のマルチキャストデータ転送動作を示すシフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態としての無線基地局によって構成される通信システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態においては、通信システムを構成する各装置がＷｉＭａｘ規格に準拠して動作するものとして説明する。
【００１９】
図１に示すように、通信システムには、マルチキャスト(以下、単に「ＭＣ」ともいう)コンテンツが格納されたＭＣサーバ１と、ＭＣサーバ１とネットワーク２を介して接続されたＭＣルータ３と、ＷｉＭａｘ基地局４と、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂとが設けられている。
【００２０】
なお、図１において、１つのＭＣサーバ１、１つのＭＣルータ３、１つのＷｉＭａｘ基地局４および２つのＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂが図示されているが、図１は、これらの数および配置を限定するものではない。
【００２１】
ＭＣサーバ１は、例えば、ＭＣコンテンツを格納するための大容量の記憶媒体を有するコンピュータ装置によって構成される。ＭＣルータ３は、ＭＣ網に接続された、マルチキャストパケットの転送が可能な一般的なルータによって構成されている。
【００２２】
ＷｉＭａｘ基地局４は、本発明における無線基地局を構成し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、有線通信を行うための有線通信モジュールと、無線通信を行うための無線通信モジュールとを備えた無線装置によって構成されている。
【００２３】
ＲＯＭには、当該無線装置をＷｉＭａｘ基地局４として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該無線装置は、ＷｉＭａｘ基地局４として機能する。
【００２４】
ＷｉＭａｘ基地局４は、有線通信モジュールを介してＭＣルータ３と有線で通信し、無線通信モジュールを介して各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂ（以下、総称して「ＷｉＭａｘ端末５」ともいう）と無線で通信するようになっている。
【００２５】
ＷｉＭａｘ端末５ａは、例えば、携帯電話等の携帯端末によって構成され、ＷｉＭａｘ端末５ｂは、ＷｉＭａｘ ＣＰＥ（Customer Premises Equipment）等によって構成される。
【００２６】
ＷｉＭａｘ端末５ｂは、ルータ６に接続され、ルータ６は、宅内ネットワーク７に接続され、宅内ネットワーク７には、パーソナルコンピュータ等の通信機器８ａ〜８ｄが接続されている。
【００２７】
また、ＭＣルータ３とＷｉＭａｘ基地局４との間には、ＡＡＡ（Authentication、Authorization、Accounting）サーバ９と、ＭＣＢＣＳ（Multicast Broadcast Service）サーバ１０とが設けられている。
【００２８】
なお、図１において、１つのＡＡＡサーバ９および１つのＭＣＢＣＳサーバ１０が図示されているが、図１は、これらの数および配置を限定するものではない。特に、図１において、発明を理解しやすくするために、１つのＭＣＢＣＳサーバ１０が図示されているが、通信システムには、複数のＭＣＢＣＳサーバ１０を設けてもよい。
【００２９】
ＡＡＡサーバ９は、コンピュータ装置によって構成され、ＷｉＭａｘ端末５の加入者に対して、認証、認可および課金等を行うようになっている。具体的には、ＡＡＡサーバ９には、加入者を識別するための加入者ＩＤと、加入者を認証するための認証情報と、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報との対応関係が予め登録されている。
【００３０】
ＡＡＡサーバ９は、加入者ＩＤで識別される加入者を認証情報に基づいて認証し、ＷｉＭａｘ端末５の加入者が正当なものであると認証した場合には、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報をＷｉＭａｘ基地局４に返信するようになっている。
【００３１】
ＭＣＢＣＳサーバ１０は、コンピュータ装置によって構成され、ＷｉＭａｘ基地局４にＷｉＭａｘ端末５とのコネクションを確立させるようになっている。具体的には、ＭＣＢＣＳサーバ１０には、加入者ＩＤと、加入者が契約しているサービスを識別するためのサービスＩＤと、当該サービスを提供するためのパケットに付与するＩＰマルチキャストグループアドレス（以下、単に「ＩＰ−ＭＣＧアドレス」という）との対応関係が予め登録されている。
【００３２】
ＭＣＢＣＳサーバ１０は、ＷｉＭａｘ基地局４から送信されたアクセス要求に応じて、サービスを提供するためのパケットに付与するＩＰ−ＭＣＧアドレスをＷｉＭａｘ基地局４に送信するようになっている。
【００３３】
ＷｉＭａｘ基地局４は、ＭＣＢＣＳサーバ１０から送信されたＩＰ−ＭＣＧアドレスの受信に応じて、ＷｉＭａｘ端末５とコネクションを確立するようになっている。
【００３４】
図２に示すように、ＷｉＭａｘ基地局４は、コネクション確立部２０と、テーブル格納部２１と、有線通信部２２と、コネクションＩＤ抽出部２３と、通信状態判断部２４と、配信方式選択部２５と、無線通信部２６とを備えている。
【００３５】
なお、本実施の形態において、コネクション確立部２０、コネクションＩＤ抽出部２３、通信状態判断部２４および配信方式選択部２５は、ＣＰＵによって構成され、テーブル格納部２１は、ＲＡＭによって構成され、有線通信部２２は、有線通信モジュールによって構成され、無線通信部２６は、無線通信モジュールによって構成される。
【００３６】
コネクション確立部２０は、各ＷｉＭａｘ端末５とコネクションを確立するようになっている。具体的には、コネクション確立部２０は、ＷｉＭａｘ端末５から無線通信部２６を介してマルチキャストデータ配信サービスに対するエントリを受け付け、ＡＡＡサーバ９から有線通信部２２を介してＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報を受信するようになっている。
【００３７】
また、コネクション確立部２０は、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションを確立するようになっている。具体的には、コネクション確立部２０は、ＭＣＢＣＳサーバ１０に有線通信部２２を介してコネクションを確立するために必要な情報（伝送品質や必要帯域等の情報）とＩＰ−ＭＣＧアドレスとを要求し、それらをＭＣＢＣＳサーバ１０から受け取った後、受信するＩＰ−ＭＣＧアドレスが付されたパケットをＷｉＭａｘ端末５に送信するためのコネクションを確立するようになっている。
【００３８】
コネクション確立部２０は、ＷｉＭａｘ端末５にマルチキャストデータのパケットを無線で送信するための無線リソースの位置と割当を、ＷｉＭａｘ端末５との間で決定することによりコネクションを確立するようになっている。
【００３９】
ここで、ＷｉＭａｘ端末５との間で決定するコネクションは、マルチキャストコネクションＩＤ（以下、単に「ＭＩＤ」ともいう）で識別されるマルチキャストコネクションと、コネクションＩＤ（以下、単に「ＣＩＤ」ともいう）で識別されるユニキャストコネクションとが含まれる。
【００４０】
また、テーブル格納部２１は、図３に示すように、ＩＰ−ＭＣＧアドレスと、ＣＩＤのリストと、ＭＩＤとの対応関係を表すサービステーブルを格納するようになっている。サービステーブルを構成する各行は、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが確立したときに、ＩＰ−ＭＣＧアドレスが既に登録されている場合には、コネクション確立部２０によって該当する行にＣＩＤが登録され、ＩＰ−ＭＣＧアドレスが登録されていない場合には、コネクション確立部２０によって新たな行が追加され、追加された行にＣＩＤおよびＭＩＤが登録される。
【００４１】
また、サービステーブルを構成する各行は、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが切断されたときに、該当するＩＰ−ＭＣＧアドレスに対応して複数のＣＩＤが登録されている場合には、コネクション確立部２０によって該当するＣＩＤが削除され、該当するＩＰ−ＭＣＧアドレスに対応して該当するＣＩＤのみが登録されている場合には、該当するＩＰ−ＭＣＧアドレスの行がコネクション確立部２０によって削除される。
【００４２】
図２において、有線通信部２２は、上述したように、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションを確立するための情報を送受信する他に、マルチキャストデータのパケットや他のインターネットサービスに関するパケットをＭＣルータ３から受信するようになっている。
【００４３】
コネクションＩＤ抽出部２３は、有線通信部２２によって受信されたパケットに付されたＩＰアドレスにサービステーブル（図３参照）によって対応付けられたＣＩＤまたはＭＩＤを抽出するようになっている。
【００４４】
通信状態判断部２４は、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好か否かを判断するようになっている。配信方式選択部２５は、通信状態判断部２４の判断結果に基づいて、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルでマルチキャストデータの配信を選択し、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによるマルチキャストデータの配信を選択するようになっている。
【００４５】
本実施の形態において、配信方式選択部２５は、片方向通信チャネルでは、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、双方向通信チャネルでは、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択するものとする。
【００４６】
以下、具体的に説明すると、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂとのコネクションが確立した後に、上述した他のインターネットサービスに関するパケットを受信した各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂによって送信されたパケットロスを表す情報から各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロス率を算出し、算出したパケットロス率に基づいて、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好であるか否かを判断するようになっている。
【００４７】
ここで、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂに実装されたＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）機能によって各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロスを取得するようにしてもよく、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂに実装された他の誤り検出自動再送要求方式よって各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロスを取得するようにしてもよい。
【００４８】
また、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂとの間で予め規定したプロトコルに準拠して各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロスを取得するようにしてもよい。
【００４９】
より詳細には、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロス率に基づいて、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによってマルチキャストデータのパケットを配信するためにかかる配信時間相当値と、ＡＲＱを適用したユニキャストによってマルチキャストデータのパケットを配信するためにかかる配信時間相当値とをそれぞれ概算し、概算した配信時間相当値を比較することによりＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好か否かを判断するようになっている。
【００５０】
通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂにマルチキャストデータのパケットを配信するために送信されるデータ量の合計を概算することによって、ＡＲＱを適用したユニキャストによってマルチキャストデータのパケットを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようになっている。
【００５１】
また、ＷｉＭａｘ端末５の数をＮとし、ＷｉＭａｘ基地局４からＷｉＭａｘ端末５に送信するデータサイズをＤとし、各ＷｉＭａｘ端末５のパケットロス率をＸとし、ＡＲＱの再送回数の最大値をｎとすると、ＷｉＭａｘ基地局４から１つのＷｉＭａｘ端末５に実際に送信されるデータの量Ｙは、以下の式（１）で表すことができる。
【００５２】
【数１】
【００５３】
ここで、以下の式（２）が成立し、Ｘ＜１であるため、各ＷｉＭａｘ端末５が全てのマルチキャストデータを受信するまで、無限にパケットが再送されることを想定すると、ＷｉＭａｘ基地局４から全てのＷｉＭａｘ端末５に送信するデータの量の最大値ＹＭ、すなわち、配信時間相当値は、以下の式（３）で表すことができる。なお、式（３）におけるＸｉは、各ＷｉＭａｘ端末５のパケットロス率を表す。
【００５４】
【数２】
【数３】
【００５５】
通信状態判断部２４は、パケットロス率が最も高いＷｉＭａｘ端末５にマルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量を概算することによって、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによってマルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようになっている。
【００５６】
ここで、カルーセル伝送回数をｃとし、パケットロス率が最も高いＷｉＭａｘ端末５のパケットロス率をＺとし、１つのＷｉＭａｘ端末５に対してｃ回カルーセル伝送したときの受信成功率Ｐｃは、以下の式（４）で表すことができる。
【００５７】
【数４】
【００５８】
ここで、カルーセル伝送回数をｃを無限大に大きくしても受信成功率Ｐｉは、１００％になることは理論上ないため、受信成功率Ｐｉが９９．５％以上になったときに受信成功とすると、式（４）は、以下の式（５）から式（９）のように表すことができる。
【００５９】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【００６０】
ここで、１回のカルーセル伝送でサイズがＤのデータが送信される場合、ＷｉＭａｘ基地局４からＷｉＭａｘ端末５に実際に送信されるデータの量の最大値Ｙは、以下の式（１０）で表すことができる。
【００６１】
【数１０】
【００６２】
ここで、ＡＲＱを適用したユニキャストの方がカルーセル伝送を適用したマルチキャストより高い変調符号化方式でデータを送信することができるため、本実施の形態においては、ユニキャストでは６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、マルチキャストではＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）で送信データを変調するものとする。
【００６３】
また、本実施の形態においては、６４ＱＡＭの符号化率を３／４とし、ＱＰＳＫの符号化率を１／２とする。すなわち、６４ＱＡＭでは、１シンボルで６ビットを送信することができ、符号化率３／４では、６ビットのうち３／４、すなわち９／２ビットを送信することができる。一方、ＱＰＳＫでは、１シンボルで２ビットを送信することができ、符号化率１／２では、２ビットのうち１／２、すなわち１ビットを送信することしかできない。
【００６４】
したがって、周波数帯および送信時間が同じであっても、ユニキャストは、マルチキャストの９／２倍のデータを送信することができるため、ＡＲＱを適用したユニキャストでサイズがＤのデータを送信するために必要な時間を１としたとき、カルーセル伝送を適用したマルチキャストでサイズがＤのデータを送信するために必要な時間の比Ｒ、すなわち、配信時間相当値は、以下の式（１１）で表すことができる。
【００６５】
【数１１】
【００６６】
以上より、式（３）から求められるＷｉＭａｘ基地局４から全てのＷｉＭａｘ端末５に送信するデータの量の最大値ＹＭ（配信時間相当値）を式（１１）から求められる比Ｒ（配信時間相当値）で割った正規化値ＲＶが１より大きければマルチキャストの方がユニキャストより短時間でマルチキャストデータを送信し終えることとなり、周波数利用効率が高くなる。一方、正規化値ＲＶが１より小さければユニキャストの方がマルチキャストより短時間でマルチキャストデータを送信し終えることとなり、周波数利用効率が高くなる。
【００６７】
配信方式選択部２５は、通信状態判断部２４の判断結果として得られた正規化値ＲＶが１以上であれば、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、正規化値ＲＶが１未満であれば、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択するようになっている。
【００６８】
本実施の形態においては、通信状態判断部２４は、数分間隔で正規化値ＲＶを算出し、配信方式選択部２５は、正規化値ＲＶに基づいて、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信またはＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信のいずれか一方を選択するようになっている。
【００６９】
ＭＣサーバ１がマルチキャストデータを配信するときには、マルチキャストデータをカルーセル方式で伝送するか否かの問い合わせを表すクエリがＭＣサーバ１から有線通信部２２に送信される。
【００７０】
このクエリを受けた有線通信部２２は、配信方式選択部２５によってカルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＭＣサーバ１に対して、カルーセル伝送でマルチキャストデータを送信するよう応答し、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＭＣサーバ１に対して、マルチキャストデータを非カルーセル伝送、すなわち、マルチキャストデータを実質的に１回送信するよう応答するようになっている。
【００７１】
無線通信部２６は、コネクションＩＤ抽出部２３によって抽出されたＣＩＤまたはＭＩＤによって識別される各コネクションを介して当該パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信するようになっている。
【００７２】
ここで、無線通信部２６は、配信方式選択部２５によってカルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＭＩＤによって識別されるコネクションを介して当該パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信し、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＣＩＤによって識別される各コネクションを介して当該パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信するようになっている。
【００７３】
なお、無線通信部２６は、有線通信部２２に受信されたパケットを格納するバッファ２７を有し、パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信する場合には、バッファ２７に格納されたパケットを各ＷｉＭａｘ端末５に送信するようになっている。
【００７４】
以上のように構成された通信システムにおいて、ＷｉＭａｘ基地局４とＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが確立するまでのコネクション確立動作について、図４を参照して説明する。
【００７５】
まず、ＷｉＭａｘ端末５からＷｉＭａｘ基地局４にマルチキャストデータ配信サービスに対するエントリが要求されると、当該エントリを受け入れるネットワークエントリ処理（図中、「ＮＥ」と記載する）がＷｉＭａｘ端末５とＷｉＭａｘ基地局４との間で実行される（ステップＳ１）。
【００７６】
次に、ＷｉＭａｘ端末５からＡＡＡサーバ９に認証が要求される（ステップＳ２）。ここで、ＷｉＭａｘ端末５からＡＡＡサーバ９に要求される認証処理は、例えば、拡張認証プロトコル（Extensible Authentication Protocol、図中、「ＥＡＰ」と記載する）に準拠して行われる。
【００７７】
ここで、ＡＡＡサーバ９において、ＷｉＭａｘ端末５の加入者が正当なものであると認証された場合には、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報（図中、「MCBCS Server@」と記載する）がＷｉＭａｘ基地局４に返信される（ステップＳ３）。
【００７８】
次に、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報に基づいて、ＷｉＭａｘ基地局４からＭＣＢＣＳサーバ１０にアクセス要求（図中、「Access Req.」と記載する）が行われる（ステップＳ４）。
【００７９】
なお、このアクセス要求には、ステップＳ１において、ＷｉＭａｘ基地局４にマルチキャストデータ配信サービスに対するエントリを要求したＷｉＭａｘ端末５の加入者の加入者ＩＤが含まれる。
【００８０】
この要求を受信したＭＣＢＣＳサーバ１０では、加入者ＩＤに対応付けられたサービスＩＤとＩＰ−ＭＣＧアドレスとを含む応答情報（図中、「Access Acpt.」と記載する）がＷｉＭａｘ基地局４に送信される（ステップＳ５）。
【００８１】
この応答情報を受信したＷｉＭａｘ基地局４では、応答情報に基づいたコネクションがＷｉＭａｘ端末５との間で確立される（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６で確立されるコネクションは、ＭＩＤで識別されるマルチキャストコネクションと、ＣＩＤで識別されるユニキャストコネクションとが含まれる。
【００８２】
このようにＷｉＭａｘ基地局４とＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが確立した状態で、ＷｉＭａｘ基地局４がマルチキャストデータのパケットをＷｉＭａｘ端末５に転送するマルチキャストデータ転送動作について、図５を参照して説明する。なお、以下に説明するマルチキャストデータ転送動作は、ＷｉＭａｘ基地局４の有線通信部２２にマルチキャストデータのパケットが受信されたときにスタートする。
【００８３】
有線通信部２２にマルチキャストデータのパケットが受信されると、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されているか、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されているかが有線通信部２２によって判断される（ステップＳ１０）。
【００８４】
ここで、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されていると判断された場合には、受信されたパケットが無線通信部２６のバッファ２７に格納される（ステップＳ１１）。
【００８５】
また、受信されたパケットのＩＰアドレスにサービステーブルによって対応付けられたＣＩＤのリストがコネクションＩＤ抽出部２３によって抽出され（ステップＳ１２）、コネクションＩＤ抽出部２３によって抽出されたＣＩＤにコネクションテーブルによって対応付けられた各コネクションを介してバッファ２７に格納されたパケットが無線通信部２６によってＡＲＱを適用したユニキャストで送信される（ステップＳ１３）。
【００８６】
一方、ステップＳ１０において、配信方式選択部２５によってカルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されていると判断された場合には、有線通信部２２にマルチキャストデータのパケットが受信されると、受信されたパケットのＩＰアドレスにサービステーブルによって対応付けられたＭＩＤがコネクションＩＤ抽出部２３によって抽出される（ステップＳ１４）。
【００８７】
ここで、受信されたパケットが、コネクションＩＤ抽出部２３によって抽出されたＭＩＤにコネクションテーブルによって対応付けられたコネクションを介して無線通信部２６によってマルチキャストで送信される（ステップＳ１５）。
【００８８】
このように、本発明の一実施の形態に係るＷｉＭａｘ基地局４は、複数のＷｉＭａｘ端末５の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、複数のＷｉＭａｘ端末５の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択することにより、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の無線基地局は、マルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局として利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１ ＭＣサーバ
２ ネットワーク
３ ＭＣルータ
４ ＷｉＭａｘ基地局
５、５ａ、５ｂ ＷｉＭａｘ端末
６ ルータ
７ 宅内ネットワーク
８ａ〜８ｄ 通信機器
９ ＡＡＡサーバ
１０ ＭＣＢＣＳサーバ
２０ コネクション確立部
２１ テーブル格納部
２２ 有線通信部
２３ コネクションＩＤ抽出部
２４ 通信状態判断部
２５ 配信方式選択部
２６ 無線通信部
２７ バッファ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチキャストデータ配信サービスとして、映像等のマルチキャストデータを無線基地局から複数の端末装置に対して同時に送信されるＭＢＳ（Multicast and Broadcast Service）が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】庄内崇、「ＷｉＭＡＸ教科書」、初版、日本、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年７月２１日、ｐ．２２７−２２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなマルチキャストデータ配信サービスにおいては、無線基地局と端末装置との間の無線区間において、ノイズの混入や電波状況の変化等により、伝送中にビット単位、パケット単位の損失が生じてしまうことがある。
【０００５】
このため、上述したような従来のマルチキャスト配信技術は、無線環境がそれぞれ異なる端末装置毎に再送すべき欠損パケットが異なるため、各端末装置に欠損パケットを再送するのが困難である。この結果、従来のマルチキャスト配信技術は、映像ストリーミング配信等のように、高品質なマルチキャストデータの配信ができないという課題があった。
【０００６】
また、従来のマルチキャスト配信技術は、各端末の無線環境に依存せず、複数の端末が公平に、安定して受信できるように、最も安定した変調符号化方式を用いてデータ送信を行っていた。この結果、従来のマルチキャスト配信技術は、無線資源を効率的に利用することができないという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる無線基地局を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線基地局は、マルチキャストデータを複数の端末装置に配信するマルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局において、
前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断する通信状態判断部と、
前記通信状態判断部の判断結果に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルで前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによって前記マルチキャストデータの配信を選択する配信方式選択部とを備えた構成を有している。
【０００９】
この構成により、本発明の無線基地局は、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルでマルチキャストデータの配信を選択し、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによってマルチキャストデータの配信を選択することにより、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる。
【００１０】
なお、前記配信方式選択部は、前記片方向通信チャネルでは、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記双方向通信チャネルでは、ＡＲＱを適用したユニキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択するようにしてもよい。
【００１１】
また、前記通信状態判断部は、前記各端末装置によって送信されたパケットロスを表す情報から前記各端末装置ロス率を算出し、算出したパケットロス率に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であるか否かを判断するようにしてもよい。
【００１２】
また、前記通信状態判断部は、前記各端末装置ロス率に基づいて、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値と、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値とをそれぞれ概算し、概算した配信時間相当値を比較することにより前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断するようにしてもよい。
【００１３】
また、前記通信状態判断部は、前記各端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量の合計を概算することによって、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようにしてもよい。
【００１４】
また、前記通信状態判断部は、前記パケットロス率が最も高い端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量を概算することによって、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようにしてもよい。
【００１５】
このような構成により、本発明の無線基地局は、複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であるか否かを判断することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる無線基地局を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態としての無線基地局によって構成される通信システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態としての無線基地局の機能ブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態としての無線基地局によって参照されるサービステーブルの一例を示す概念図である。
【図４】本発明の一実施の形態としての無線基地局によって構成される通信システムのコネクション確立動作を示すシーケンス図である。
【図５】本発明の一実施の形態としての無線基地局のマルチキャストデータ転送動作を示すシフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態としての無線基地局によって構成される通信システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態においては、通信システムを構成する各装置がＷｉＭａｘ規格に準拠して動作するものとして説明する。
【００１９】
図１に示すように、通信システムには、マルチキャスト(以下、単に「ＭＣ」ともいう)コンテンツが格納されたＭＣサーバ１と、ＭＣサーバ１とネットワーク２を介して接続されたＭＣルータ３と、ＷｉＭａｘ基地局４と、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂとが設けられている。
【００２０】
なお、図１において、１つのＭＣサーバ１、１つのＭＣルータ３、１つのＷｉＭａｘ基地局４および２つのＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂが図示されているが、図１は、これらの数および配置を限定するものではない。
【００２１】
ＭＣサーバ１は、例えば、ＭＣコンテンツを格納するための大容量の記憶媒体を有するコンピュータ装置によって構成される。ＭＣルータ３は、ＭＣ網に接続された、マルチキャストパケットの転送が可能な一般的なルータによって構成されている。
【００２２】
ＷｉＭａｘ基地局４は、本発明における無線基地局を構成し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、有線通信を行うための有線通信モジュールと、無線通信を行うための無線通信モジュールとを備えた無線装置によって構成されている。
【００２３】
ＲＯＭには、当該無線装置をＷｉＭａｘ基地局４として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該無線装置は、ＷｉＭａｘ基地局４として機能する。
【００２４】
ＷｉＭａｘ基地局４は、有線通信モジュールを介してＭＣルータ３と有線で通信し、無線通信モジュールを介して各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂ（以下、総称して「ＷｉＭａｘ端末５」ともいう）と無線で通信するようになっている。
【００２５】
ＷｉＭａｘ端末５ａは、例えば、携帯電話等の携帯端末によって構成され、ＷｉＭａｘ端末５ｂは、ＷｉＭａｘ ＣＰＥ（Customer Premises Equipment）等によって構成される。
【００２６】
ＷｉＭａｘ端末５ｂは、ルータ６に接続され、ルータ６は、宅内ネットワーク７に接続され、宅内ネットワーク７には、パーソナルコンピュータ等の通信機器８ａ〜８ｄが接続されている。
【００２７】
また、ＭＣルータ３とＷｉＭａｘ基地局４との間には、ＡＡＡ（Authentication、Authorization、Accounting）サーバ９と、ＭＣＢＣＳ（Multicast Broadcast Service）サーバ１０とが設けられている。
【００２８】
なお、図１において、１つのＡＡＡサーバ９および１つのＭＣＢＣＳサーバ１０が図示されているが、図１は、これらの数および配置を限定するものではない。特に、図１において、発明を理解しやすくするために、１つのＭＣＢＣＳサーバ１０が図示されているが、通信システムには、複数のＭＣＢＣＳサーバ１０を設けてもよい。
【００２９】
ＡＡＡサーバ９は、コンピュータ装置によって構成され、ＷｉＭａｘ端末５の加入者に対して、認証、認可および課金等を行うようになっている。具体的には、ＡＡＡサーバ９には、加入者を識別するための加入者ＩＤと、加入者を認証するための認証情報と、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報との対応関係が予め登録されている。
【００３０】
ＡＡＡサーバ９は、加入者ＩＤで識別される加入者を認証情報に基づいて認証し、ＷｉＭａｘ端末５の加入者が正当なものであると認証した場合には、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報をＷｉＭａｘ基地局４に返信するようになっている。
【００３１】
ＭＣＢＣＳサーバ１０は、コンピュータ装置によって構成され、ＷｉＭａｘ基地局４にＷｉＭａｘ端末５とのコネクションを確立させるようになっている。具体的には、ＭＣＢＣＳサーバ１０には、加入者ＩＤと、加入者が契約しているサービスを識別するためのサービスＩＤと、当該サービスを提供するためのパケットに付与するＩＰマルチキャストグループアドレス（以下、単に「ＩＰ−ＭＣＧアドレス」という）との対応関係が予め登録されている。
【００３２】
ＭＣＢＣＳサーバ１０は、ＷｉＭａｘ基地局４から送信されたアクセス要求に応じて、サービスを提供するためのパケットに付与するＩＰ−ＭＣＧアドレスをＷｉＭａｘ基地局４に送信するようになっている。
【００３３】
ＷｉＭａｘ基地局４は、ＭＣＢＣＳサーバ１０から送信されたＩＰ−ＭＣＧアドレスの受信に応じて、ＷｉＭａｘ端末５とコネクションを確立するようになっている。
【００３４】
図２に示すように、ＷｉＭａｘ基地局４は、コネクション確立部２０と、テーブル格納部２１と、有線通信部２２と、コネクションＩＤ抽出部２３と、通信状態判断部２４と、配信方式選択部２５と、無線通信部２６とを備えている。
【００３５】
なお、本実施の形態において、コネクション確立部２０、コネクションＩＤ抽出部２３、通信状態判断部２４および配信方式選択部２５は、ＣＰＵによって構成され、テーブル格納部２１は、ＲＡＭによって構成され、有線通信部２２は、有線通信モジュールによって構成され、無線通信部２６は、無線通信モジュールによって構成される。
【００３６】
コネクション確立部２０は、各ＷｉＭａｘ端末５とコネクションを確立するようになっている。具体的には、コネクション確立部２０は、ＷｉＭａｘ端末５から無線通信部２６を介してマルチキャストデータ配信サービスに対するエントリを受け付け、ＡＡＡサーバ９から有線通信部２２を介してＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報を受信するようになっている。
【００３７】
また、コネクション確立部２０は、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションを確立するようになっている。具体的には、コネクション確立部２０は、ＭＣＢＣＳサーバ１０に有線通信部２２を介してコネクションを確立するために必要な情報（伝送品質や必要帯域等の情報）とＩＰ−ＭＣＧアドレスとを要求し、それらをＭＣＢＣＳサーバ１０から受け取った後、受信するＩＰ−ＭＣＧアドレスが付されたパケットをＷｉＭａｘ端末５に送信するためのコネクションを確立するようになっている。
【００３８】
コネクション確立部２０は、ＷｉＭａｘ端末５にマルチキャストデータのパケットを無線で送信するための無線リソースの位置と割当を、ＷｉＭａｘ端末５との間で決定することによりコネクションを確立するようになっている。
【００３９】
ここで、ＷｉＭａｘ端末５との間で決定するコネクションは、マルチキャストコネクションＩＤ（以下、単に「ＭＩＤ」ともいう）で識別されるマルチキャストコネクションと、コネクションＩＤ（以下、単に「ＣＩＤ」ともいう）で識別されるユニキャストコネクションとが含まれる。
【００４０】
また、テーブル格納部２１は、図３に示すように、ＩＰ−ＭＣＧアドレスと、ＣＩＤのリストと、ＭＩＤとの対応関係を表すサービステーブルを格納するようになっている。サービステーブルを構成する各行は、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが確立したときに、ＩＰ−ＭＣＧアドレスが既に登録されている場合には、コネクション確立部２０によって該当する行にＣＩＤが登録され、ＩＰ−ＭＣＧアドレスが登録されていない場合には、コネクション確立部２０によって新たな行が追加され、追加された行にＣＩＤおよびＭＩＤが登録される。
【００４１】
また、サービステーブルを構成する各行は、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが切断されたときに、該当するＩＰ−ＭＣＧアドレスに対応して複数のＣＩＤが登録されている場合には、コネクション確立部２０によって該当するＣＩＤが削除され、該当するＩＰ−ＭＣＧアドレスに対応して該当するＣＩＤのみが登録されている場合には、該当するＩＰ−ＭＣＧアドレスの行がコネクション確立部２０によって削除される。
【００４２】
図２において、有線通信部２２は、上述したように、ＷｉＭａｘ端末５とのコネクションを確立するための情報を送受信する他に、マルチキャストデータのパケットや他のインターネットサービスに関するパケットをＭＣルータ３から受信するようになっている。
【００４３】
コネクションＩＤ抽出部２３は、有線通信部２２によって受信されたパケットに付されたＩＰアドレスにサービステーブル（図３参照）によって対応付けられたＣＩＤまたはＭＩＤを抽出するようになっている。
【００４４】
通信状態判断部２４は、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好か否かを判断するようになっている。配信方式選択部２５は、通信状態判断部２４の判断結果に基づいて、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルでマルチキャストデータの配信を選択し、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによるマルチキャストデータの配信を選択するようになっている。
【００４５】
本実施の形態において、配信方式選択部２５は、片方向通信チャネルでは、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、双方向通信チャネルでは、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択するものとする。
【００４６】
以下、具体的に説明すると、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂとのコネクションが確立した後に、上述した他のインターネットサービスに関するパケットを受信した各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂによって送信されたパケットロスを表す情報から各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロス率を算出し、算出したパケットロス率に基づいて、ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好であるか否かを判断するようになっている。
【００４７】
ここで、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂに実装されたＡＲＱ（Automatic Repeat reQuest）機能によって各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロスを取得するようにしてもよく、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂに実装された他の誤り検出自動再送要求方式よって各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロスを取得するようにしてもよい。
【００４８】
また、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂとの間で予め規定したプロトコルに準拠して各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロスを取得するようにしてもよい。
【００４９】
より詳細には、通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂのパケットロス率に基づいて、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによってマルチキャストデータのパケットを配信するためにかかる配信時間相当値と、ＡＲＱを適用したユニキャストによってマルチキャストデータのパケットを配信するためにかかる配信時間相当値とをそれぞれ概算し、概算した配信時間相当値を比較することによりＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂの通信状態が包括的に良好か否かを判断するようになっている。
【００５０】
通信状態判断部２４は、各ＷｉＭａｘ端末５ａ、５ｂにマルチキャストデータのパケットを配信するために送信されるデータ量の合計を概算することによって、ＡＲＱを適用したユニキャストによってマルチキャストデータのパケットを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようになっている。
【００５１】
また、ＷｉＭａｘ端末５の数をＮとし、ＷｉＭａｘ基地局４からＷｉＭａｘ端末５に送信するデータサイズをＤとし、各ＷｉＭａｘ端末５のパケットロス率をＸとし、ＡＲＱの再送回数の最大値をｎとすると、ＷｉＭａｘ基地局４から１つのＷｉＭａｘ端末５に実際に送信されるデータの量Ｙは、以下の式（１）で表すことができる。
【００５２】
【数１】
【００５３】
ここで、以下の式（２）が成立し、Ｘ＜１であるため、各ＷｉＭａｘ端末５が全てのマルチキャストデータを受信するまで、無限にパケットが再送されることを想定すると、ＷｉＭａｘ基地局４から全てのＷｉＭａｘ端末５に送信するデータの量の最大値ＹＭ、すなわち、配信時間相当値は、以下の式（３）で表すことができる。なお、式（３）におけるＸｉは、各ＷｉＭａｘ端末５のパケットロス率を表す。
【００５４】
【数２】
【数３】
【００５５】
通信状態判断部２４は、パケットロス率が最も高いＷｉＭａｘ端末５にマルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量を概算することによって、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによってマルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算するようになっている。
【００５６】
ここで、カルーセル伝送回数をｃとし、パケットロス率が最も高いＷｉＭａｘ端末５のパケットロス率をＺとし、１つのＷｉＭａｘ端末５に対してｃ回カルーセル伝送したときの受信成功率Ｐｃは、以下の式（４）で表すことができる。
【００５７】
【数４】
【００５８】
ここで、カルーセル伝送回数をｃを無限大に大きくしても受信成功率Ｐｉは、１００％になることは理論上ないため、受信成功率Ｐｉが９９．５％以上になったときに受信成功とすると、式（４）は、以下の式（５）から式（９）のように表すことができる。
【００５９】
【数５】
【数６】
【数７】
【数８】
【数９】
【００６０】
ここで、１回のカルーセル伝送でサイズがＤのデータが送信される場合、ＷｉＭａｘ基地局４からＷｉＭａｘ端末５に実際に送信されるデータの量の最大値Ｙは、以下の式（１０）で表すことができる。
【００６１】
【数１０】
【００６２】
ここで、ＡＲＱを適用したユニキャストの方がカルーセル伝送を適用したマルチキャストより高い変調符号化方式でデータを送信することができるため、本実施の形態においては、ユニキャストでは６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、マルチキャストではＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）で送信データを変調するものとする。
【００６３】
また、本実施の形態においては、６４ＱＡＭの符号化率を３／４とし、ＱＰＳＫの符号化率を１／２とする。すなわち、６４ＱＡＭでは、１シンボルで６ビットを送信することができ、符号化率３／４では、６ビットのうち３／４、すなわち９／２ビットを送信することができる。一方、ＱＰＳＫでは、１シンボルで２ビットを送信することができ、符号化率１／２では、２ビットのうち１／２、すなわち１ビットを送信することしかできない。
【００６４】
したがって、周波数帯および送信時間が同じであっても、ユニキャストは、マルチキャストの９／２倍のデータを送信することができるため、ＡＲＱを適用したユニキャストでサイズがＤのデータを送信するために必要な時間を１としたとき、カルーセル伝送を適用したマルチキャストでサイズがＤのデータを送信するために必要な時間の比Ｒ、すなわち、配信時間相当値は、以下の式（１１）で表すことができる。
【００６５】
【数１１】
【００６６】
以上より、式（３）から求められるＷｉＭａｘ基地局４から全てのＷｉＭａｘ端末５に送信するデータの量の最大値ＹＭ（配信時間相当値）を式（１１）から求められる比Ｒ（配信時間相当値）で割った正規化値ＲＶが１より大きければマルチキャストの方がユニキャストより短時間でマルチキャストデータを送信し終えることとなり、周波数利用効率が高くなる。一方、正規化値ＲＶが１より小さければユニキャストの方がマルチキャストより短時間でマルチキャストデータを送信し終えることとなり、周波数利用効率が高くなる。
【００６７】
配信方式選択部２５は、通信状態判断部２４の判断結果として得られた正規化値ＲＶが１以上であれば、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、正規化値ＲＶが１未満であれば、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択するようになっている。
【００６８】
本実施の形態においては、通信状態判断部２４は、数分間隔で正規化値ＲＶを算出し、配信方式選択部２５は、正規化値ＲＶに基づいて、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信またはＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信のいずれか一方を選択するようになっている。
【００６９】
ＭＣサーバ１がマルチキャストデータを配信するときには、マルチキャストデータをカルーセル方式で伝送するか否かの問い合わせを表すクエリがＭＣサーバ１から有線通信部２２に送信される。
【００７０】
このクエリを受けた有線通信部２２は、配信方式選択部２５によってカルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＭＣサーバ１に対して、カルーセル伝送でマルチキャストデータを送信するよう応答し、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＭＣサーバ１に対して、マルチキャストデータを非カルーセル伝送、すなわち、マルチキャストデータを実質的に１回送信するよう応答するようになっている。
【００７１】
無線通信部２６は、コネクションＩＤ抽出部２３によって抽出されたＣＩＤまたはＭＩＤによって識別される各コネクションを介して当該パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信するようになっている。
【００７２】
ここで、無線通信部２６は、配信方式選択部２５によってカルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＭＩＤによって識別されるコネクションを介して当該パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信し、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されている場合には、ＣＩＤによって識別される各コネクションを介して当該パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信するようになっている。
【００７３】
なお、無線通信部２６は、有線通信部２２に受信されたパケットを格納するバッファ２７を有し、パケットを各ＷｉＭａｘ端末５にユニキャストで送信する場合には、バッファ２７に格納されたパケットを各ＷｉＭａｘ端末５に送信するようになっている。
【００７４】
以上のように構成された通信システムにおいて、ＷｉＭａｘ基地局４とＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが確立するまでのコネクション確立動作について、図４を参照して説明する。
【００７５】
まず、ＷｉＭａｘ端末５からＷｉＭａｘ基地局４にマルチキャストデータ配信サービスに対するエントリが要求されると、当該エントリを受け入れるネットワークエントリ処理（図中、「ＮＥ」と記載する）がＷｉＭａｘ端末５とＷｉＭａｘ基地局４との間で実行される（ステップＳ１）。
【００７６】
次に、ＷｉＭａｘ端末５からＡＡＡサーバ９に認証が要求される（ステップＳ２）。ここで、ＷｉＭａｘ端末５からＡＡＡサーバ９に要求される認証処理は、例えば、拡張認証プロトコル（Extensible Authentication Protocol、図中、「ＥＡＰ」と記載する）に準拠して行われる。
【００７７】
ここで、ＡＡＡサーバ９において、ＷｉＭａｘ端末５の加入者が正当なものであると認証された場合には、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報（図中、「MCBCS Server@」と記載する）がＷｉＭａｘ基地局４に返信される（ステップＳ３）。
【００７８】
次に、ＭＣＢＣＳサーバ１０のアドレス情報に基づいて、ＷｉＭａｘ基地局４からＭＣＢＣＳサーバ１０にアクセス要求（図中、「Access Req.」と記載する）が行われる（ステップＳ４）。
【００７９】
なお、このアクセス要求には、ステップＳ１において、ＷｉＭａｘ基地局４にマルチキャストデータ配信サービスに対するエントリを要求したＷｉＭａｘ端末５の加入者の加入者ＩＤが含まれる。
【００８０】
この要求を受信したＭＣＢＣＳサーバ１０では、加入者ＩＤに対応付けられたサービスＩＤとＩＰ−ＭＣＧアドレスとを含む応答情報（図中、「Access Acpt.」と記載する）がＷｉＭａｘ基地局４に送信される（ステップＳ５）。
【００８１】
この応答情報を受信したＷｉＭａｘ基地局４では、応答情報に基づいたコネクションがＷｉＭａｘ端末５との間で確立される（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６で確立されるコネクションは、ＭＩＤで識別されるマルチキャストコネクションと、ＣＩＤで識別されるユニキャストコネクションとが含まれる。
【００８２】
このようにＷｉＭａｘ基地局４とＷｉＭａｘ端末５とのコネクションが確立した状態で、ＷｉＭａｘ基地局４がマルチキャストデータのパケットをＷｉＭａｘ端末５に転送するマルチキャストデータ転送動作について、図５を参照して説明する。なお、以下に説明するマルチキャストデータ転送動作は、ＷｉＭａｘ基地局４の有線通信部２２にマルチキャストデータのパケットが受信されたときにスタートする。
【００８３】
有線通信部２２にマルチキャストデータのパケットが受信されると、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されているか、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されているかが有線通信部２２によって判断される（ステップＳ１０）。
【００８４】
ここで、配信方式選択部２５によってＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されていると判断された場合には、受信されたパケットが無線通信部２６のバッファ２７に格納される（ステップＳ１１）。
【００８５】
また、受信されたパケットのＩＰアドレスにサービステーブルによって対応付けられたＣＩＤのリストがコネクションＩＤ抽出部２３によって抽出され（ステップＳ１２）、コネクションＩＤ抽出部２３によって抽出されたＣＩＤにコネクションテーブルによって対応付けられた各コネクションを介してバッファ２７に格納されたパケットが無線通信部２６によってＡＲＱを適用したユニキャストで送信される（ステップＳ１３）。
【００８６】
一方、ステップＳ１０において、配信方式選択部２５によってカルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信が選択されていると判断された場合には、有線通信部２２にマルチキャストデータのパケットが受信されると、受信されたパケットのＩＰアドレスにサービステーブルによって対応付けられたＭＩＤがコネクションＩＤ抽出部２３によって抽出される（ステップＳ１４）。
【００８７】
ここで、受信されたパケットが、コネクションＩＤ抽出部２３によって抽出されたＭＩＤにコネクションテーブルによって対応付けられたコネクションを介して無線通信部２６によってマルチキャストで送信される（ステップＳ１５）。
【００８８】
このように、本発明の一実施の形態に係るＷｉＭａｘ基地局４は、複数のＷｉＭａｘ端末５の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによるマルチキャストデータの配信を選択し、複数のＷｉＭａｘ端末５の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、ＡＲＱを適用したユニキャストによるマルチキャストデータの配信を選択することにより、高品質なマルチキャストデータの配信を行うことができ、無線資源を効率的に利用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の無線基地局は、マルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局として利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１ ＭＣサーバ
２ ネットワーク
３ ＭＣルータ
４ ＷｉＭａｘ基地局
５、５ａ、５ｂ ＷｉＭａｘ端末
６ ルータ
７ 宅内ネットワーク
８ａ〜８ｄ 通信機器
９ ＡＡＡサーバ
１０ ＭＣＢＣＳサーバ
２０ コネクション確立部
２１ テーブル格納部
２２ 有線通信部
２３ コネクションＩＤ抽出部
２４ 通信状態判断部
２５ 配信方式選択部
２６ 無線通信部
２７ バッファ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチキャストデータを複数の端末装置に配信するマルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局において、
前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断する通信状態判断部と、
前記通信状態判断部の判断結果に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルで前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによって前記マルチキャストデータの配信を選択する配信方式選択部とを備えたことを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記配信方式選択部は、前記片方向通信チャネルでは、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記双方向通信チャネルでは、ＡＲＱを適用したユニキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記通信状態判断部は、前記各端末装置によって送信されたパケットロスを表す情報から前記各端末装置ロス率を算出し、算出したパケットロス率に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記通信状態判断部は、前記各端末装置ロス率に基づいて、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値と、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値とをそれぞれ概算し、概算した配信時間相当値を比較することにより前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記通信状態判断部は、前記各端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量の合計を概算することによって、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算することを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項６】
前記通信状態判断部は、前記パケットロス率が最も高い端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量を概算することによって、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の無線基地局。
【請求項１】
マルチキャストデータを複数の端末装置に配信するマルチキャストデータ配信サービスに用いられる無線基地局において、
前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断する通信状態判断部と、
前記通信状態判断部の判断結果に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であると判断した場合には、片方向通信チャネルで前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好でないと判断した場合には、双方向通信チャネルによって前記マルチキャストデータの配信を選択する配信方式選択部とを備えたことを特徴とする無線基地局。
【請求項２】
前記配信方式選択部は、前記片方向通信チャネルでは、カルーセル伝送を適用したマルチキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択し、前記双方向通信チャネルでは、ＡＲＱを適用したユニキャストによる前記マルチキャストデータの配信を選択することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
【請求項３】
前記通信状態判断部は、前記各端末装置によって送信されたパケットロスを表す情報から前記各端末装置ロス率を算出し、算出したパケットロス率に基づいて、前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好であるか否かを判断することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
【請求項４】
前記通信状態判断部は、前記各端末装置ロス率に基づいて、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値と、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値とをそれぞれ概算し、概算した配信時間相当値を比較することにより前記複数の端末装置の通信状態が包括的に良好か否かを判断することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
【請求項５】
前記通信状態判断部は、前記各端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量の合計を概算することによって、前記ＡＲＱを適用したユニキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算することを特徴とする請求項４に記載の無線基地局。
【請求項６】
前記通信状態判断部は、前記パケットロス率が最も高い端末装置に前記マルチキャストデータを配信するために送信されるデータ量を概算することによって、前記カルーセル伝送を適用したマルチキャストによって前記マルチキャストデータを配信するためにかかる配信時間相当値を概算することを特徴とする請求項４または請求項５に記載の無線基地局。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−９０１０５（Ｐ２０１３−９０１０５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８１１０（Ｐ２０１１−２２８１１０）
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）「ネットワーク統合制御システム標準化等推進事業」（環境負荷低減を実現するためのワイヤレスシステムに関する要件）のうち「ＷｉＭＡＸを利用したデータ収集システム」に関する開発・実証、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【出願人】（８９９００００７９）学校法人慶應義塾 (742)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１７日（２０１１．１０．１７）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）「ネットワーク統合制御システム標準化等推進事業」（環境負荷低減を実現するためのワイヤレスシステムに関する要件）のうち「ＷｉＭＡＸを利用したデータ収集システム」に関する開発・実証、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【出願人】（８９９００００７９）学校法人慶應義塾 (742)
【Ｆターム（参考）】
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