無線通信システム
【課題】帯域リソースをフロー毎に効率的に割り当て、システム全体の通信容量の増大を図ることのできる無線通信システムを提供する。
【解決手段】帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバから端末に配信されている配信中フローと、端末に新規に配信される新規フローとのそれぞれに対して、レートテーブルに基づき、各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、前記各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択し、選択した組み合わせのサブキャリアを各フローに割り当て、基地局１４は、配信中フロー及び新規フローを、帯域リソースマネジメントサーバ２０により割り当てられたサブキャリアで送信する。
【解決手段】帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバから端末に配信されている配信中フローと、端末に新規に配信される新規フローとのそれぞれに対して、レートテーブルに基づき、各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、前記各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択し、選択した組み合わせのサブキャリアを各フローに割り当て、基地局１４は、配信中フロー及び新規フローを、帯域リソースマネジメントサーバ２０により割り当てられたサブキャリアで送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と無線接続される端末に、ストリーミングサーバからコンテンツを含むフローを配信する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の高速移動体通信方式として、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＸＧＰ（eXtended Global Platform）等が国際的に注目を集めている。これらの通信方式では、マルチパスフェージングに強く、且つ、帯域リソースを効率的に利用可能であるとされる多元接続方式であるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が使用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭＡでは、複数のサブキャリアを纏めてサブチャネルを形成し、各サブチャネルをタイムスロット毎に各端末に割り当てることにより、複数の端末が同時に通信を行うことができる（特許文献１参照）。この場合、各サブキャリアは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の変調方式で変調され、また、各サブキャリアによって搬送されるデータは、１／２、２／３、３／４等の符号化率で誤り訂正符号化される。
【０００４】
サブチャネルへのサブキャリアの割り当ては、通常、ＦＵＳＣ、ＰＵＳＣ、ＡＭＣ等の手法により行われる。ＦＵＳＣ及びＰＵＳＣは、周波数的にばらばらなサブキャリアを１つのサブチャネルに割り当てる手法であり、周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。一方、ＡＭＣは、周波数的に近いサブキャリアを１つのサブチャネルに割り当てる手法である。変調方式及び符号化率は、基地局と各端末との間の伝搬環境に応じて適応的に選択されるものであり、サブチャネルの端末への割り当てが決まった後に決められる。
【０００５】
このようなＯＦＤＭＡにおいて、端末に対して帯域リソースを効率的に割り当てる方法が種々提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献２では、各端末の要求伝送率以上となるようなサブキャリア数を決定し、そのサブキャリア数分の回線品質情報に基づき、通信相手毎に送信データを割り当てるサブキャリアを選択するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５０９６７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された帯域リソースの割当方法では、端末側が要求する伝送率を満たすサブキャリア数からなるサブキャリアを各端末に割り当てているため、例えば、ある端末に配信される送信データの伝送率が当該端末に割り当てられた帯域リソースの伝送率よりも小さい場合、余分なサブキャリアが端末に割り当てられてしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、ストリーミングサーバから配信されているコンテンツを含む配信中フローと、ストリーミングサーバから新規に配信されるコンテンツを含む新規フローとのそれぞれに要求されるデータレートに基づき、帯域リソースをフロー毎に効率的に割り当て、システム全体の通信容量の増大を図ることのできる無線通信システム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】
【００１０】
本発明に係る無線通信システムは、端末と、前記端末と無線接続する基地局と、前記端末に配信されるフローに含まれるコンテンツが保存されるストリーミングサーバと、前記ストリーミングサーバから取得し、前記フローに要求されるデータレートに基づき、前記フローに帯域リソースを割り当てる帯域リソースマネジメントサーバと、を備え、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記端末からサブキャリア毎の伝搬環境情報を取得し、前記伝搬環境情報に基づき、前記サブキャリア毎の伝送レートを算出する伝送レート算出部と、前記サブキャリア毎に算出された前記伝送レートをレートテーブルとして記憶するレートテーブル記憶部と、所定のサブキャリアが割り当てられ、前記ストリーミングサーバから前記端末に配信されている配信中フローと、前記ストリーミングサーバから前記端末に新規に配信される新規フローとのそれぞれに対して、前記レートテーブルに基づき、前記各フローに割り当てる前記サブキャリアの前記伝送レートの合計が前記各フローに要求される前記各データレート以上となり、且つ、前記各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となる前記サブキャリアの組み合わせを選択し、選択した前記組み合わせの前記サブキャリアを前記各フローに割り当てる帯域リソース割当部と、を有し、前記基地局は、前記配信中フロー及び前記新規フローを前記帯域リソースマネジメントサーバにより割り当てられたそれぞれの前記サブキャリアで送信することを特徴とする。
【００１１】
前記無線通信システムにおいて、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記ストリーミングサーバから取得した前記配信中フローの前記データレートを配信フローテーブルとして記憶する配信フローテーブル記憶部を備え、前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１２】
前記無線通信システムにおいて、前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの配信終了を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバに配信終了通知を送信し、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記配信終了通知を受信したとき、前記配信終了通知に係る前記配信中フローに対応するデータを前記配信フローテーブルから削除し、前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブル記憶部に記憶されている残余の前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１３】
前記無線通信システムにおいて、前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの前記データレートの変化を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバにレート変更通知を送信し、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記レート変更通知を受信したとき、前記レート変更通知に係る前記配信中フローに対応する前記配信フローテーブルの前記データレートを変更し、前記帯域リソース割当部は、変更された前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１４】
前記無線通信システムにおいて、前記帯域リソース割当部は、前記端末から取得した前記伝搬環境情報に基づいて前記レートテーブルの前記伝送レートが更新されたとき、前記配信フローテーブルの前記データレートと、更新された前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１５】
前記無線通信システムにおいて、前記帯域リソース割当部は、前記サブキャリア及びタイムスロットに基づく前記帯域リソースを前記配信中フロー及び前記新規フローに割り当てることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の無線通信システムでは、所定のサブキャリアが割り当てられているコンテンツを含む配信中フローと、ストリーミングサーバから新規に配信されるコンテンツを含む新規フローとのそれぞれに対して、各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択し、選択した組み合わせのサブキャリアを各フローに割り当てることにより、帯域リソースを効率的に利用してフローを配信することができる。この結果、システム全体の実質的な通信容量の増大を図ることができる。また、帯域リソースの割り当て処理を帯域リソースマネジメントサーバで行うことにより、基地局の負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示す無線通信システムを構成するストリーミングサーバ及び帯域リソースマネジメントサーバの構成ブロック図である。
【図３】図２に示す帯域リソースマネジメントサーバのレートテーブル記憶部に記憶されるレートテーブルの説明図である。
【図４】図２に示す帯域リソースマネジメントサーバの配信フローテーブル記憶部に記憶される配信フローテーブルの説明図である。
【図５】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、帯域リソースマネジメントサーバのレートテーブルを作成し、又は、更新するタイミングチャートである。
【図６】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、新規フローに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。
【図７】図７Ａは、新規フローのデータが登録された配信フローテーブルの説明図、図７Ｂは、新規フローの配信が終了し、新規フローのデータが削除された配信フローテーブルの説明図である。
【図８】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、配信中フロー及び新規フローのそれぞれに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。
【図９】図９Ａは、配信中フローのデータに加えて、新規フローのデータが登録された配信フローテーブルの説明図、図９Ｂは、配信中フローの配信が終了し、配信中フローのデータが削除された配信フローテーブルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の概略ブロック図である。無線通信システム１０は、ＩＰネットワーク１２に接続される基地局１４（ＢＳ）と、基地局１４の通信エリア内で無線接続される携帯電話やパソコン等を含む複数の端末１６ａ〜１６ｃ（ＭＳ）と、所定のデータレートからなるフローに含まれるコンテンツが保存され、ＩＰネットワーク１２及び基地局１４を介して端末１６ａ〜１６ｃに前記フローを配信するストリーミングサーバ１８と、基地局１４の通信エリア内における無線通信のための帯域リソースを管理し、ストリーミングサーバ１８から配信されるフローに要求されるデータレートに基づき、フロー毎に帯域リソースを割り当てる帯域リソースマネジメントサーバ２０と、ＡＡＡ（Authentication Authorization Accounting）サーバを含むＣＳＮ（Connectivity
Service Network）２２とを備える。
【００２０】
ここで、「フロー」とは、配信されるコンテンツを含むデータの流れを意味し、「コンテンツ」とは、ストリーミングサーバに保存されている配信対象である映像、音楽等のデータを意味する。
【００２１】
図２は、図１に示す無線通信システム１０を構成するストリーミングサーバ１８及び帯域リソースマネジメントサーバ２０の構成ブロック図である。
【００２２】
ストリーミングサーバ１８は、コンテンツが保存されるコンテンツ保存部２４と、前記コンテンツを配信する配信先である端末１６ａ〜１６ｃを特定するための配信先情報を記憶する配信先情報記憶部２６とを備える。コンテンツ保存部２４に保存されるコンテンツには、コンテンツの種別、コンテンツを含むフローを識別するためのフロー識別子、各フローに要求されるデータレート等を示す属性情報が付加される。なお、コンテンツには、要求されるデータレートが固定されている固定ビットレート形式のコンテンツだけでなく、要求されるデータレートが可変である可変ビットレート形式のコンテンツも含まれる。
【００２３】
また、ストリーミングサーバ１８は、送信制御部２８を備え、送信制御部２８には、コンテンツ保存部２４及び配信先情報記憶部２６が接続される。送信制御部２８は、コンテンツ保存部２４に保存されたコンテンツの属性情報、及び、配信先情報記憶部２６に記憶されたコンテンツを配信する端末１６ａ〜１６ｃの情報である配信先情報を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する制御を行うとともに、コンテンツを含むフロー及び配信先情報を基地局１４に送信する制御を行う。
【００２４】
帯域リソースマネジメントサーバ２０は、各端末１６ａ〜１６ｃと基地局１４との間の通信状態を示す伝搬環境情報であるＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio）に基づき、伝送レートを算出する伝送レート算出部３０と、各端末１６ａ〜１６ｃのサブキャリア毎に算出された伝送レートをレートテーブル４０（図３）として記憶するレートテーブル記憶部３２とを備える。また、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８から取得し、各端末１６ａ〜１６ｃに配信中のフロー（以下、「配信中フロー」と言う。）に要求されるデータレートと、各端末１６ａ〜１６ｃに新規に配信されるフロー（以下、「新規フロー」と言う。）に要求されるデータレートとを含む配信フローテーブル４２（図４）を記憶する配信フローテーブル記憶部３４を備える。さらに、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８から配信される配信中フロー及び新規フローのそれぞれに帯域リソースを割り当てる帯域リソース割当部３６と、送受信制御部３８とを備える。
【００２５】
伝送レート算出部３０は、各端末１６ａ〜１６ｃから基地局１４を介して所定時間間隔で送信されるサブキャリア毎のＣＩＮＲを送受信制御部３８を介して取得し、取得したＣＩＮＲと、サブキャリアの変調方式及び符号化率ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）とに基づいて各端末１６ａ〜１６ｃのサブキャリア毎の伝送レートを算出する。
【００２６】
帯域リソース割当部３６は、配信中フローと新規フローとのそれぞれに対して、帯域リソースを割り当てる。すなわち、帯域リソース割当部３６は、配信フローテーブル記憶部３４に記憶されている配信フローテーブル４２のデータレートと、レートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０の伝送レートとに基づき、配信中フロー及び新規フローである各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択し、選択した組み合わせのサブキャリア及びタイムスロットを帯域リソースとして各フローに割り当てる。
【００２７】
送受信制御部３８には、伝送レート算出部３０、配信フローテーブル記憶部３４及び帯域リソース割当部３６が接続される。送受信制御部３８は、ストリーミングサーバ１８から、配信されるフローの属性情報及び配信先情報を受信する制御を行うとともに、端末１６ａ〜１６ｃからレートテーブル４０を更新するためのＣＩＮＲを受信する制御を行う。また、送受信制御部３８は、ＣＳＮ２２内のＡＡＡサーバに、フローの配信先である端末１６ａ〜１６ｃがネットワークエントリしている基地局１４を問い合わせ、その基地局情報を受信する制御を行う。さらに、送受信制御部３８は、帯域リソース割当部３６によって各フローに割り当てられた帯域リソースの割当パターンを基地局１４に送信する制御を行う。割当パターンが送信された基地局１４は、ストリーミングサーバ１８から配信されている配信中フローと、ストリーミングサーバ１８から新規に配信される新規フローとを、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６により割り当てられたサブキャリア及びタイムスロットからなる帯域リソースを用いて送信する。
【００２８】
図３は、レートテーブル記憶部３２に記憶されるレートテーブル４０の説明図である。レートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃと、基地局１４と、サブキャリアｆ１〜ｆ３と、サブキャリアｆ１〜ｆ３の変調方式及び符号化率ＭＣＳ（ＱＰＳＫ１／２、１６ＱＡＭ３／４、６４ＱＡＭ３／４）との組み合わせからなる割当パターン１〜２７に対して、所定時間間隔で端末１６ａ〜１６ｃから送信されるサブキャリア毎のＣＩＮＲに基づいて算出される伝送レートを設定したテーブルであり、伝送レート算出部３０によって作成される。例えば、割当パターン１は、端末１６ａと基地局１４との間のサブキャリアｆ１のＭＣＳがＱＰＳＫ１／２であるとき、伝送レート算出部３０により算出された伝送レートが１１．５Mbpsであることを表している。レートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃから送信されるＣＩＮＲに基づき、伝送レート算出部３０により所定時間間隔で更新される。なお、サブキャリア数は、説明を簡単にするため、サブキャリアｆ１〜ｆ３の３本としているが、この数に限定されるものではない。
【００２９】
図４は、配信フローテーブル記憶部３４に記憶される配信フローテーブル４２の説明図である。配信フローテーブル４２は、ストリーミングサーバ１８から受信した配信中フロー又は新規フローを識別するためのフロー識別子と、各フローに要求されるデータレート（例えば、xxMbps）と、各フローが経由する基地局１４を特定する基地局情報と、配信する端末１６ａ〜１６ｃを特定する配信先情報とが設定されたテーブルであり、送受信制御部３８によって作成される。フロー識別子及びデータレートは、フローに付加される属性情報に含まれる。
【００３０】
次に、本実施形態に係る無線通信システム１０の動作について説明する。図５は、本実施形態に係る無線通信システム１０において、帯域リソースマネジメントサーバ２０のレートテーブル４０を作成し、又は、更新するタイミングチャートである。図６は、本実施形態に係る無線通信システム１０において、新規フローに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。図７Ａは、新規フローのデータが登録された配信フローテーブル４２の説明図、図７Ｂは、新規フローの配信が終了し、新規フローのデータが削除された配信フローテーブル４２の説明図である。図８は、本実施形態に係る無線通信システム１０において、配信中フロー及び新規フローのそれぞれに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。図９Ａは、配信中フローのデータに加えて、新規フローのデータが登録された配信フローテーブル４２の説明図、図９Ｂは、配信中フローの配信が終了し、配信中フローのデータが削除された配信フローテーブル４２の説明図である。
【００３１】
［レートテーブル４０の作成（更新）］
先ず、図５に示すタイミングチャートに基づき、レートテーブル４０の作成又は更新処理について説明する。
【００３２】
端末１６ａ〜１６ｃは、所定時間毎に、基地局１４に割り当てられている全てのサブキャリアｆ１〜ｆ３について、測定したＣＩＮＲを基地局１４を介して帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ１）。
【００３３】
帯域リソースマネジメントサーバ２０は、各端末１６ａ〜１６ｃから送信されたＣＩＮＲを送受信制御部３８により受信すると、伝送レート算出部３０において、ＣＩＮＲに基づき、全てのサブキャリアｆ１〜ｆ３と、無線通信システム１０がサポートしている全てのＭＣＳとの組み合わせに対する伝送レートを算出する（ステップＳ２）。なお、ＣＩＮＲの値が小さく、例えば、ＭＣＳとして高い変調度の変調方式である６４ＱＡＭの場合、伝送レートが０になることもある。
【００３４】
伝送レート算出部３０は、算出された伝送レートを用いてレートテーブル４０を作成し、又は、伝送レートが既に設定されている場合には、レートテーブル４０の伝送レートを更新する（ステップＳ３）。作成又は更新されたレートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃ、基地局１４、サブキャリアｆ１〜ｆ３、ＭＣＳ及び伝送レートからなる割り当てパターン１〜２７としてレートテーブル記憶部３２に記憶される。なお、基地局１４と端末１６ａ〜１６ｃと間の伝搬環境は、移動する端末１６ａ〜１６ｃの位置や電波状況に応じて変化しているため、レートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃから送信されるＣＩＮＲに基づき、所定時間毎に更新される。
【００３５】
［新規フローに対する帯域リソースの割り当て］
次に、図６に示すタイミングチャートに基づき、所定時間毎に更新されるレートテーブル４０を用いて、ストリーミングサーバ１８から新規に配信される新規フローに帯域リソースを割り当てる処理について説明する。
【００３６】
ストリーミングサーバ１８は、端末１６ａ〜１６ｃから基地局１４を介して新規フローの配信リクエストがあると（ステップＳ１１）、配信リクエストの情報に含まれる配信先情報である端末１６ａ〜１６ｃの情報を配信先情報記憶部２６に記憶させるとともに、新規フローを配信するトリガを発生させる（ステップＳ１２）。なお、このトリガは、ストリーミングサーバ１８から端末１６ａ〜１６ｃに対して一方的に新規フローを配信するタイミングで生成されるものであってもよい。
【００３７】
新規フローを配信するトリガが発生すると、ストリーミングサーバ１８の送信制御部２８は、新規フローにサブキャリアを割り当てるためのサブキャリア割当依頼通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ１３）。すなわち、ストリーミングサーバ１８は、配信リクエストで指定された新規フローのコンテンツをコンテンツ保存部２４から選択し、選択したコンテンツに付加されている新規フローを識別するためのフロー識別子及び新規フローに要求されるデータレートを含む属性情報と、配信先情報記憶部２６から読み出した配信先の端末１６ａ〜１６ｃを特定する配信先情報とを、サブキャリア割当依頼通知として帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する。
【００３８】
帯域リソースマネジメントサーバ２０の送受信制御部３８は、新規フローに対するサブキャリア割当依頼通知を受信すると、配信先情報に基づき、新規フローの配信を要求している端末１６ａ〜１６ｃがネットワークエントリしている基地局１４を特定する基地局情報をＣＳＮ２２に問い合わせる。次いで、送受信制御部３８は、新規フローを識別するフロー識別子と、新規フローに要求されるデータレートと、基地局情報と、新規フローの配信先情報とからなる配信フローテーブル４２を作成し、配信フローテーブル記憶部３４に登録する（ステップＳ１４）。図７Ａは、フロー識別子が１、データレートが２０Mbps、基地局情報が基地局１４、配信先情報が端末１６ａとして登録された新規フローの配信フローテーブル４２のデータを例示する。
【００３９】
次に、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６は、ステップＳ３（図５）で作成され、又は、更新されてレートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０と、ステップＳ１４で配信フローテーブル記憶部３４に登録された新規フローの配信フローテーブル４２とを用いて、新規フローに対する帯域リソースの割り当て処理を行う（ステップＳ１５）。
【００４０】
すなわち、帯域リソース割当部３６は、配信フローテーブル４２（図７Ａ）に登録された新規フローに要求されるデータレート、配信先の基地局１４及び端末１６ａ〜１６ｃを特定する情報と、前記基地局１４及び前記端末１６ａ〜１６ｃに対応するレートテーブル４０（図３）の各サブキャリアの伝送レートとを用いて、伝送レートの合計が前記データレート以上となり、且つ、新規フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択する。そして、選択した組み合わせのサブキャリア及び所定のタイムスロットからなる帯域リソースを新規フローに割り当てる。
【００４１】
例えば、ステップＳ１４において、図７Ａに示すように、フロー識別子１で特定される新規フローが配信フローテーブル４２に登録され、基地局１４に無線接続している端末１６ａに配信する新規フローに要求されるデータレートが２０Mbpsであるとする。かかる場合、レートテーブル４０の割り当てパターン１〜９から選択される伝送レートの合計が２０Mbps以上となるサブキャリアの全ての組み合わせ、例えば、割当パターン１及び４の組み合わせ、割当パターン１及び７の組み合わせ、割当パターン４及び７の組み合わせ等が割当ての候補となる。そこで、帯域リソース割当部３６は、新規フローに対する前記割り当ての候補から、サブキャリア数が最小となるサブキャリアの組み合わせである割当パターンを選択する。
【００４２】
このようにしてサブキャリア、タイムスロット及びＭＣＳの組み合わせを選択することにより、新規フローに対して、必要最小限の帯域リソースを割り当てることができる。この結果、システム全体の通信容量の増大を図ることができる。また、帯域リソースの割り当て処理は、帯域リソースマネジメントサーバ２０が行っているため、割り当て処理に対する基地局１４の負荷が軽減される効果が得られる。
【００４３】
上記のようにして決定された帯域リソースの割当パターンは、送受信制御部３８から基地局１４に送信される（ステップＳ１６）。基地局１４は、受信した割当パターンに従い、新規フローに対してサブキャリア、タイムスロット及びＭＣＳを設定し、帯域リソースを決定する（ステップＳ１７）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの決定後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ１８）。
【００４４】
基地局１４からアクノリッジ信号ＡＣＫを受信した帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８に対して、端末１６ａ〜１６ｃへの新規フローの配信を指示する（ステップＳ１９）。配信の指示を受けたストリーミングサーバ１８は、新規フローを基地局１４に配信する。基地局１４は、所定の端末１６ａ〜１６ｃに対し、割り当てられた帯域リソース（サブキャリア及びタイムスロット）を用いて、新規フローを端末１６ａ〜１６ｃに送信する（ステップＳ２０）。
【００４５】
一方、基地局１４と端末１６ａ〜１６ｃと間の伝搬環境は、移動する端末１６ａ〜１６ｃの位置や電波状況に応じて変化している。そこで、帯域リソース割当部３６は、新規フローとして配信され、次いで、配信中となった配信中フローに対して、所定時間毎に伝送レートが更新されるレートテーブル４０と、配信フローテーブル４２とを用いて、所定のタイミング、例えば、レートテーブル４０が更新されるタイミングで、ステップＳ１５の場合と同様に、前記配信中フローに帯域リソースの再割り当てを行う（ステップＳ２１）。再割り当てされた帯域リソースの割当パターンは、基地局１４に送信される（ステップＳ２２）。基地局１４は、受信した新たな割当パターンに従い、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更する（ステップＳ２３）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの変更後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、例えば、レートテーブル４０が更新される毎に繰り返し行われる。
【００４６】
また、ストリーミングサーバ１８から配信されるコンテンツは、固定ビットレートの場合もあれば、可変ビットレートの場合もある。コンテンツが可変ビットレートの場合、上述したステップＳ１３〜Ｓ１５の拡張機能として、以下の処理が行われる。すなわち、ストリーミングサーバ１８は、コンテンツを含む新規フローとして配信され、次いで、配信中となった配信中フローのデータレートの変化を検知したとき、その変化をトリガとして、配信中フローの前記データレートの変更を通知するレート変更通知を、ステップＳ１３における新規フローのサブキャリア割当依頼通知処理の拡張機能として、帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する。この場合、レート変更通知には、サブキャリア割当依頼通知と同様に、配信中フローを識別するためのフロー識別子及び新たなデータレートを含む属性情報が付加されている。レート変更通知を受信した帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ステップＳ１４における配信フローテーブル４２の作成処理の拡張機能として、属性情報に含まれるフロー識別子によって特定される配信中フローに対応する配信フローテーブル４２のデータレートを変更する。次いで、帯域リソース割当部３６は、ステップＳ１５における新規フローに対する帯域リソースの割り当て処理の拡張機能として、データレートの更新された配信フローテーブル４２と、データレートテーブル４０とを用いて、各端末１６ａ〜１６ｃに帯域リソースを再割り当てすることにより、配信中フローのデータレートの変化に対応して、帯域リソースの利用効率を動的に最適化することができる。
【００４７】
このようにして、所定時間毎に更新されるレートテーブル４０に基づき、配信中フローのデータレートが変更される場合、又は、移動する端末１６ａ〜１６ｃの位置や電波状況に適宜対応して、配信中フローの帯域リソースの再割り当てを行うことにより、帯域リソースの効率的な利用が図れ、最適な通信状態を維持することができる。また、適切な帯域リソースが効率的に配信中フローに割り当てられるため、システム全体の通信容量の増大を図ることができる。さらに、帯域リソースの割り当て処理は、帯域リソースマネジメントサーバ２０が行っているため、割り当て処理に対する基地局１４の負荷が軽減される効果が得られる。
【００４８】
次に、ストリーミングサーバ１８は、配信中フローの配信終了を検知すると、配信終了のトリガを発生させ（ステップＳ２５）、送信制御部２８から配信中フローの配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ２６）。配信終了通知には、配信の終了した配信中フローを識別するためのフロー識別子が含まれる。
【００４９】
帯域リソースマネジメントサーバ２０の送受信制御部３８は、配信終了通知を受信すると、配信フローテーブル記憶部３４から配信終了通知のフロー識別子によって特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータを配信フローテーブル４２から削除する（ステップＳ２７）。図７Ｂは、図７Ａのフロー識別子１で特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータが削除された配信フローテーブル４２を示す。従って、帯域リソース割当部３６は、次に帯域リソースの割り当て処理を行う場合、現在配信されている配信中フロー又は新規フローに対してのみ帯域リソースを割り当てることができる。
【００５０】
[配信中フロー及び新規フローに対する帯域リソースの割り当て]
次に、図８に示すタイミングチャートに基づき、ストリーミングサーバ１８から配信中フローが配信中の場合で、さらに新規フローが配信される場合の帯域リソースの割り当て処理について説明する。
【００５１】
上述したステップＳ１１〜Ｓ１４（図６）の処理と同様に、ストリーミングサーバ１８は、新規フローの配信リクエストがあると（ステップＳ３１）、配信先情報を配信先情報記憶部２６に記憶させるとともに、新規フローを配信するトリガを発生させる（ステップＳ３２）。
【００５２】
新規フローを配信するトリガが発生すると、ストリーミングサーバ１８の送信制御部２８は、新規フローのサブキャリア割当依頼通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ３３）。帯域リソースマネジメントサーバ２０は、サブキャリア割当依頼通知を受信すると、当該新規フローに対応するデータを配信フローテーブル記憶部３４の配信フローテーブル４２に追加登録する（ステップＳ３４）。例えば、図９Ａにおいて、フロー識別子１で特定されるデータがステップＳ１４（図６）の処理で登録された配信中フローに対応するデータであるとすると、新規フローに対応するデータは、フロー識別子２で特定されるデータとして配信フローテーブル４２に追加される。
【００５３】
次に、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６は、レートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０と、配信フローテーブル記憶部３４に登録されている配信フローテーブル４２とを用いて、配信中フロー及び新規フローに対する帯域リソースの割り当て処理を行う（ステップＳ３５）。
【００５４】
すなわち、帯域リソース割当部３６は、配信フローテーブル４２（図９Ａ）に登録された配信中フロー（フロー識別子１）及び新規フロー（フロー識別子２）に要求されるデータレートと、配信先の基地局１４及び端末１６ａ〜１６ｃの情報と、前記基地局１４及び前記端末１６ａ〜１６ｃに対応するレートテーブル４０（図３）の各サブキャリアの伝送レートとを用いて、配信中フロー及び新規フローのそれぞれに対して、各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が、各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択する。そして、選択した組み合わせのサブキャリア及び所定のタイムスロットからなる帯域リソースを配信中フロー及び新規フローにそれぞれ割り当てる。
【００５５】
例えば、図９Ａにおいて、端末１６ａに配信されている配信中フロー（フロー識別子１）に要求されるデータレートが２０Mbpsであるとすると、端末１６ａがネットワークエントリしている基地局１４に係るレートテーブル４０（図３）の伝送レートの合計が２０Mbps以上となるサブキャリアの全ての組み合わせ、例えば、割当パターン１及び４の組み合わせ、割当パターン１及び７の組み合わせ、割当パターン４及び７の組み合わせ等を割当ての候補とすることができる。
【００５６】
また、端末１６ｂに配信される新規フロー（フロー識別子２）に要求されるデータレートが１０Mbpsであるとすると、端末１６ｂがネットワークエントリしている基地局１４に係るレートテーブル４０（図３）の伝送レートの合計が１０Mbps以上となるサブキャリアの全ての組み合わせ、例えば、割当パターン１０、割当パターン１１、割当パターン１２及び１４の組み合わせ、割当パターン１２及び１８の組み合わせ等を再割り当ての候補とすることができる。
【００５７】
そして、配信中フローに対する再割り当ての候補を構成するサブキャリア数と、新規フローに対する割り当ての候補を構成するサブキャリア数との合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択する。例えば、上述した例では、配信中フローに対しては、割当パターン１及び４の組み合わせ、又は、割当パターン１及び７の組み合わせのサブキャリアを再割り当てし、新規フローに対しては、割当パターン１０又は１１のサブキャリアを割り当てることにより、合計で３本のサブキャリアが割り当てられる。このようにしてサブキャリア及び所定のタイムスロットの組み合わせを選択することにより、配信中フロー及び新規フローに対して、必要最小限の帯域リソースを割り当てることができる。この結果、システム全体の通信容量の増大を図ることができる。また、帯域リソースの割り当て処理は、帯域リソースマネジメントサーバ２０が行っているため、割り当て処理に対する基地局１４の負荷が軽減される効果が得られる。
【００５８】
上記のようにして決定された帯域リソースの割当パターンは、送受信制御部３８から基地局１４に送信され（ステップＳ３６）、基地局１４は、受信した割当パターンに従い、配信中フロー及び新規フローに対してサブキャリア、タイムスロット及びＭＣＳを設定し、帯域リソースを決定する（ステップＳ３７）。この場合、配信中フローは、再割り当てされた帯域リソースを用いて端末１６ａ〜１６ｃに配信される。
【００５９】
帯域リソースを決定した基地局１４は、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ３８）。基地局１４からアクノリッジ信号ＡＣＫを受信した帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８に対して、端末１６ａ〜１６ｃへの新規フローの配信を指示する（ステップＳ３９）。配信の指示を受けたストリーミングサーバ１８は、新規フローを基地局１４に配信し、基地局１４は、割り当てられた帯域リソースを用いて、配信されている配信中フローとともに、新規フローを端末１６ａ〜１６ｃに送信する（ステップＳ４０）。
【００６０】
一方、帯域リソース割当部３６は、配信中フローに対して、所定時間毎に伝送レートが更新されるレートテーブル４０を用いて、所定のタイミング、例えば、レートテーブル４０が更新されるタイミングで、ステップＳ３５の場合と同様にして、配信中フローに帯域リソースの再割り当てを行う（ステップＳ４１）。再割り当てされた帯域リソースの割当パターンは、基地局１４に送信され（ステップＳ４２）、基地局１４は、受信した割当パターンに従い、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更する（ステップＳ４３）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの変更後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ４４）。なお、ステップＳ４１〜Ｓ４４の処理は、例えば、レートテーブル４０が更新される毎に繰り返し行われる。
【００６１】
次に、ストリーミングサーバ１８は、配信中フローの配信終了を検知すると、配信終了のトリガを発生させ（ステップＳ４５）、送信制御部２８から配信中フローの配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ４６）。
【００６２】
帯域リソースマネジメントサーバ２０の送受信制御部３８は、配信終了通知を受信すると、配信フローテーブル記憶部３４から配信終了通知のフロー識別子によって特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータを配信フローテーブル４２から削除する（ステップＳ４７）。図９Ｂは、図９Ａのフロー識別子１で特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータが削除され、フロー識別子２で特定される配信中フローのデータが残っている配信フローテーブル４２を示す。
【００６３】
配信の終了した配信中フローに対応するデータが配信フローテーブル４２から削除されると、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６は、レートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０の伝送レートと、配信フローテーブル記憶部３４に記憶されている残余の配信フローテーブル４２のデータレートとを用いて、配信中フローに対する帯域リソースの再割り当て処理を行う（ステップＳ４８）。再割り当てされた帯域リソースの割当パターンは、基地局１４に送信され（ステップＳ４９）、基地局１４は、受信した割当パターンに従い、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更する（ステップＳ５０）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの変更後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ５１）。
【００６４】
本実施形態では、帯域リソースを上記のように割り当てることにより、特に、特許文献２に開示された割当方法と比較すると、帯域リソースを効率的に利用することができる。
【００６５】
すなわち、特許文献２に開示された割当方法では、例えば、フローが要求するデータレートではなく、端末が要求する伝送レートに対してサブキャリア数を決定している。この場合、フローを配信するために必要なデータレートが２０Mbpsであり、端末が要求する伝送レートが３０Mbpsであるとすると、例えば、伝送レートが１１．５Mbpsであるサブキャリアｆ１の割当パターン１と、伝送レートが１１．０Mbpsであるサブキャリアｆ２の割当パターン４と、伝送レートが１１．５Mbpsであるサブキャリアｆ３の割当パターン７とが端末に割り当てられることになる。従って、特許文献２では、端末に３本のサブキャリアｆ１〜ｆ３の帯域リソースが割り当てられることになる。
【００６６】
これに対して、本実施形態の場合には、データレートが２０Mbpsのフローが配信される端末１６ａ〜１６ｃに対して２本のサブキャリアｆ１及びｆ２の帯域リソースのみが割り当てられるため、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを効率的に利用することができる。
【００６７】
ここで、帯域リソースを端末１６ａ〜１６ｃに割り当てる際、以下の制限がある。すなわち、（１）１つのフローに既に割り当てられているサブキャリアは、他のフローに割り当てることができない。異なるフロー間の干渉を回避するためである。（２）各フローに要求されるデータレートを満足するサブキャリア数は、各割当パターンの伝送レートの合計が、各フローに要求されるデータレート以上となり、且つ、各フロー毎に割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるように設定する。この制限（２）により、フローに割り当てられる帯域リソースを必要最小限として、帯域リソースを効率的に利用することができる。
【００６８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００６９】
例えば、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、１台の基地局１４による帯域リソースを管理制御するものとして説明したが、複数台の基地局の帯域リソースを管理制御することもできる。従って、図３のレートテーブル４０は、説明の便宜上、３台の端末１６ａ〜１６ｃと、１台の基地局１４と、３本のサブキャリアｆ１〜ｆ３と、３種類のＭＣＳとの関係を示しているが、端末１６ａ〜１６ｃ及び基地局１４の台数、サブキャリアの本数、ＭＣＳの種類は、これらに限定されるものではない。
【００７０】
また、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、１台のストリーミングサーバ１８から配信されるフローが要求するデータレートに応じて、帯域リソースを管理制御するものとして説明したが、ＩＰネットワーク１２に接続される複数台のストリーミングサーバから配信される複数のフローが要求するデータレートに応じて、帯域リソースを管理制御することもできる。
【００７１】
また、配信の終了したフローに係るデータの配信フローテーブル４２からの削除処理は、ストリーミングサーバ１８が配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信し、その配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０が受信した際に行うものとして説明したが、フローに係るデータを削除する際に、基地局１４から端末１６ａ〜１６ｃへのフローの配信が継続中であることも考えられる。しかしながら、帯域リソース割当部３６が配信フローテーブル４２を用いて帯域リソースを再割り当てし（ステップＳ４８）、基地局１４に新たな帯域リソースの割り当てパターンを送信し（ステップＳ４９）、基地局１４が端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更するまでには（ステップＳ５０）、ある程度の時間を要するため、その間に基地局１４から端末１６ａ〜１６ｃへのフローの配信が終了するのであれば、何ら問題とはならない。なお、基地局１４と端末１６ａ〜１６ｃとの間の通信処理時間を考慮して、フローの配信が確実に終了した後、配信フローテーブル４２を更新するように設定することも可能である。
【００７２】
さらに、本発明の無線通信システムは、既存のネットワーク制御技術であるオープンフロー（Open Flow）を利用して実現することができる。すなわち、フローの配信先である端末１６ａ〜１６ｃと基地局１４との間の伝搬環境情報であるＣＩＮＲと、フローが要求するデータレートとに応じた帯域リソースの割り当ては、オープンフローを制御するコントローラが判断し、基地局１４に実装されたオープンフロースイッチにフローテーブルの変更という形式で通知することにより、本発明の実施形態に係る無線通信システムを実現することが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０…無線通信システム
１２…ＩＰネットワーク
１４…基地局（ＢＳ）
１６ａ〜１６ｃ…端末（ＭＳ）
１８…ストリーミングサーバ
２０…帯域リソースマネジメントサーバ
２４…コンテンツ保存部
２６…配信先情報記憶部
２８…送信制御部
３０…伝送レート算出部
３２…レートテーブル記憶部
３４…配信フローテーブル記憶部
３６…帯域リソース割当部
３８…送受信制御部
４０…レートテーブル
４２…配信フローテーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と無線接続される端末に、ストリーミングサーバからコンテンツを含むフローを配信する無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の高速移動体通信方式として、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access)、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＸＧＰ（eXtended Global Platform）等が国際的に注目を集めている。これらの通信方式では、マルチパスフェージングに強く、且つ、帯域リソースを効率的に利用可能であるとされる多元接続方式であるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access）が使用されている。
【０００３】
ＯＦＤＭＡでは、複数のサブキャリアを纏めてサブチャネルを形成し、各サブチャネルをタイムスロット毎に各端末に割り当てることにより、複数の端末が同時に通信を行うことができる（特許文献１参照）。この場合、各サブキャリアは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の変調方式で変調され、また、各サブキャリアによって搬送されるデータは、１／２、２／３、３／４等の符号化率で誤り訂正符号化される。
【０００４】
サブチャネルへのサブキャリアの割り当ては、通常、ＦＵＳＣ、ＰＵＳＣ、ＡＭＣ等の手法により行われる。ＦＵＳＣ及びＰＵＳＣは、周波数的にばらばらなサブキャリアを１つのサブチャネルに割り当てる手法であり、周波数ダイバーシチ効果を得ることができる。一方、ＡＭＣは、周波数的に近いサブキャリアを１つのサブチャネルに割り当てる手法である。変調方式及び符号化率は、基地局と各端末との間の伝搬環境に応じて適応的に選択されるものであり、サブチャネルの端末への割り当てが決まった後に決められる。
【０００５】
このようなＯＦＤＭＡにおいて、端末に対して帯域リソースを効率的に割り当てる方法が種々提案されている。
【０００６】
例えば、特許文献２では、各端末の要求伝送率以上となるようなサブキャリア数を決定し、そのサブキャリア数分の回線品質情報に基づき、通信相手毎に送信データを割り当てるサブキャリアを選択するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５０９６７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に開示された帯域リソースの割当方法では、端末側が要求する伝送率を満たすサブキャリア数からなるサブキャリアを各端末に割り当てているため、例えば、ある端末に配信される送信データの伝送率が当該端末に割り当てられた帯域リソースの伝送率よりも小さい場合、余分なサブキャリアが端末に割り当てられてしまう可能性がある。
【０００９】
本発明は、前記の不具合を解消するためになされたものであって、ストリーミングサーバから配信されているコンテンツを含む配信中フローと、ストリーミングサーバから新規に配信されるコンテンツを含む新規フローとのそれぞれに要求されるデータレートに基づき、帯域リソースをフロー毎に効率的に割り当て、システム全体の通信容量の増大を図ることのできる無線通信システム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】
【００１０】
本発明に係る無線通信システムは、端末と、前記端末と無線接続する基地局と、前記端末に配信されるフローに含まれるコンテンツが保存されるストリーミングサーバと、前記ストリーミングサーバから取得し、前記フローに要求されるデータレートに基づき、前記フローに帯域リソースを割り当てる帯域リソースマネジメントサーバと、を備え、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記端末からサブキャリア毎の伝搬環境情報を取得し、前記伝搬環境情報に基づき、前記サブキャリア毎の伝送レートを算出する伝送レート算出部と、前記サブキャリア毎に算出された前記伝送レートをレートテーブルとして記憶するレートテーブル記憶部と、所定のサブキャリアが割り当てられ、前記ストリーミングサーバから前記端末に配信されている配信中フローと、前記ストリーミングサーバから前記端末に新規に配信される新規フローとのそれぞれに対して、前記レートテーブルに基づき、前記各フローに割り当てる前記サブキャリアの前記伝送レートの合計が前記各フローに要求される前記各データレート以上となり、且つ、前記各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となる前記サブキャリアの組み合わせを選択し、選択した前記組み合わせの前記サブキャリアを前記各フローに割り当てる帯域リソース割当部と、を有し、前記基地局は、前記配信中フロー及び前記新規フローを前記帯域リソースマネジメントサーバにより割り当てられたそれぞれの前記サブキャリアで送信することを特徴とする。
【００１１】
前記無線通信システムにおいて、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記ストリーミングサーバから取得した前記配信中フローの前記データレートを配信フローテーブルとして記憶する配信フローテーブル記憶部を備え、前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１２】
前記無線通信システムにおいて、前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの配信終了を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバに配信終了通知を送信し、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記配信終了通知を受信したとき、前記配信終了通知に係る前記配信中フローに対応するデータを前記配信フローテーブルから削除し、前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブル記憶部に記憶されている残余の前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１３】
前記無線通信システムにおいて、前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの前記データレートの変化を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバにレート変更通知を送信し、前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記レート変更通知を受信したとき、前記レート変更通知に係る前記配信中フローに対応する前記配信フローテーブルの前記データレートを変更し、前記帯域リソース割当部は、変更された前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１４】
前記無線通信システムにおいて、前記帯域リソース割当部は、前記端末から取得した前記伝搬環境情報に基づいて前記レートテーブルの前記伝送レートが更新されたとき、前記配信フローテーブルの前記データレートと、更新された前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする。
【００１５】
前記無線通信システムにおいて、前記帯域リソース割当部は、前記サブキャリア及びタイムスロットに基づく前記帯域リソースを前記配信中フロー及び前記新規フローに割り当てることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の無線通信システムでは、所定のサブキャリアが割り当てられているコンテンツを含む配信中フローと、ストリーミングサーバから新規に配信されるコンテンツを含む新規フローとのそれぞれに対して、各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択し、選択した組み合わせのサブキャリアを各フローに割り当てることにより、帯域リソースを効率的に利用してフローを配信することができる。この結果、システム全体の実質的な通信容量の増大を図ることができる。また、帯域リソースの割り当て処理を帯域リソースマネジメントサーバで行うことにより、基地局の負荷を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る無線通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示す無線通信システムを構成するストリーミングサーバ及び帯域リソースマネジメントサーバの構成ブロック図である。
【図３】図２に示す帯域リソースマネジメントサーバのレートテーブル記憶部に記憶されるレートテーブルの説明図である。
【図４】図２に示す帯域リソースマネジメントサーバの配信フローテーブル記憶部に記憶される配信フローテーブルの説明図である。
【図５】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、帯域リソースマネジメントサーバのレートテーブルを作成し、又は、更新するタイミングチャートである。
【図６】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、新規フローに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。
【図７】図７Ａは、新規フローのデータが登録された配信フローテーブルの説明図、図７Ｂは、新規フローの配信が終了し、新規フローのデータが削除された配信フローテーブルの説明図である。
【図８】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、配信中フロー及び新規フローのそれぞれに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。
【図９】図９Ａは、配信中フローのデータに加えて、新規フローのデータが登録された配信フローテーブルの説明図、図９Ｂは、配信中フローの配信が終了し、配信中フローのデータが削除された配信フローテーブルの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る無線通信システム１０の概略ブロック図である。無線通信システム１０は、ＩＰネットワーク１２に接続される基地局１４（ＢＳ）と、基地局１４の通信エリア内で無線接続される携帯電話やパソコン等を含む複数の端末１６ａ〜１６ｃ（ＭＳ）と、所定のデータレートからなるフローに含まれるコンテンツが保存され、ＩＰネットワーク１２及び基地局１４を介して端末１６ａ〜１６ｃに前記フローを配信するストリーミングサーバ１８と、基地局１４の通信エリア内における無線通信のための帯域リソースを管理し、ストリーミングサーバ１８から配信されるフローに要求されるデータレートに基づき、フロー毎に帯域リソースを割り当てる帯域リソースマネジメントサーバ２０と、ＡＡＡ（Authentication Authorization Accounting）サーバを含むＣＳＮ（Connectivity
Service Network）２２とを備える。
【００２０】
ここで、「フロー」とは、配信されるコンテンツを含むデータの流れを意味し、「コンテンツ」とは、ストリーミングサーバに保存されている配信対象である映像、音楽等のデータを意味する。
【００２１】
図２は、図１に示す無線通信システム１０を構成するストリーミングサーバ１８及び帯域リソースマネジメントサーバ２０の構成ブロック図である。
【００２２】
ストリーミングサーバ１８は、コンテンツが保存されるコンテンツ保存部２４と、前記コンテンツを配信する配信先である端末１６ａ〜１６ｃを特定するための配信先情報を記憶する配信先情報記憶部２６とを備える。コンテンツ保存部２４に保存されるコンテンツには、コンテンツの種別、コンテンツを含むフローを識別するためのフロー識別子、各フローに要求されるデータレート等を示す属性情報が付加される。なお、コンテンツには、要求されるデータレートが固定されている固定ビットレート形式のコンテンツだけでなく、要求されるデータレートが可変である可変ビットレート形式のコンテンツも含まれる。
【００２３】
また、ストリーミングサーバ１８は、送信制御部２８を備え、送信制御部２８には、コンテンツ保存部２４及び配信先情報記憶部２６が接続される。送信制御部２８は、コンテンツ保存部２４に保存されたコンテンツの属性情報、及び、配信先情報記憶部２６に記憶されたコンテンツを配信する端末１６ａ〜１６ｃの情報である配信先情報を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する制御を行うとともに、コンテンツを含むフロー及び配信先情報を基地局１４に送信する制御を行う。
【００２４】
帯域リソースマネジメントサーバ２０は、各端末１６ａ〜１６ｃと基地局１４との間の通信状態を示す伝搬環境情報であるＣＩＮＲ（Carrier-to-Interference-plus-Noise Ratio）に基づき、伝送レートを算出する伝送レート算出部３０と、各端末１６ａ〜１６ｃのサブキャリア毎に算出された伝送レートをレートテーブル４０（図３）として記憶するレートテーブル記憶部３２とを備える。また、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８から取得し、各端末１６ａ〜１６ｃに配信中のフロー（以下、「配信中フロー」と言う。）に要求されるデータレートと、各端末１６ａ〜１６ｃに新規に配信されるフロー（以下、「新規フロー」と言う。）に要求されるデータレートとを含む配信フローテーブル４２（図４）を記憶する配信フローテーブル記憶部３４を備える。さらに、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８から配信される配信中フロー及び新規フローのそれぞれに帯域リソースを割り当てる帯域リソース割当部３６と、送受信制御部３８とを備える。
【００２５】
伝送レート算出部３０は、各端末１６ａ〜１６ｃから基地局１４を介して所定時間間隔で送信されるサブキャリア毎のＣＩＮＲを送受信制御部３８を介して取得し、取得したＣＩＮＲと、サブキャリアの変調方式及び符号化率ＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）とに基づいて各端末１６ａ〜１６ｃのサブキャリア毎の伝送レートを算出する。
【００２６】
帯域リソース割当部３６は、配信中フローと新規フローとのそれぞれに対して、帯域リソースを割り当てる。すなわち、帯域リソース割当部３６は、配信フローテーブル記憶部３４に記憶されている配信フローテーブル４２のデータレートと、レートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０の伝送レートとに基づき、配信中フロー及び新規フローである各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択し、選択した組み合わせのサブキャリア及びタイムスロットを帯域リソースとして各フローに割り当てる。
【００２７】
送受信制御部３８には、伝送レート算出部３０、配信フローテーブル記憶部３４及び帯域リソース割当部３６が接続される。送受信制御部３８は、ストリーミングサーバ１８から、配信されるフローの属性情報及び配信先情報を受信する制御を行うとともに、端末１６ａ〜１６ｃからレートテーブル４０を更新するためのＣＩＮＲを受信する制御を行う。また、送受信制御部３８は、ＣＳＮ２２内のＡＡＡサーバに、フローの配信先である端末１６ａ〜１６ｃがネットワークエントリしている基地局１４を問い合わせ、その基地局情報を受信する制御を行う。さらに、送受信制御部３８は、帯域リソース割当部３６によって各フローに割り当てられた帯域リソースの割当パターンを基地局１４に送信する制御を行う。割当パターンが送信された基地局１４は、ストリーミングサーバ１８から配信されている配信中フローと、ストリーミングサーバ１８から新規に配信される新規フローとを、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６により割り当てられたサブキャリア及びタイムスロットからなる帯域リソースを用いて送信する。
【００２８】
図３は、レートテーブル記憶部３２に記憶されるレートテーブル４０の説明図である。レートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃと、基地局１４と、サブキャリアｆ１〜ｆ３と、サブキャリアｆ１〜ｆ３の変調方式及び符号化率ＭＣＳ（ＱＰＳＫ１／２、１６ＱＡＭ３／４、６４ＱＡＭ３／４）との組み合わせからなる割当パターン１〜２７に対して、所定時間間隔で端末１６ａ〜１６ｃから送信されるサブキャリア毎のＣＩＮＲに基づいて算出される伝送レートを設定したテーブルであり、伝送レート算出部３０によって作成される。例えば、割当パターン１は、端末１６ａと基地局１４との間のサブキャリアｆ１のＭＣＳがＱＰＳＫ１／２であるとき、伝送レート算出部３０により算出された伝送レートが１１．５Mbpsであることを表している。レートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃから送信されるＣＩＮＲに基づき、伝送レート算出部３０により所定時間間隔で更新される。なお、サブキャリア数は、説明を簡単にするため、サブキャリアｆ１〜ｆ３の３本としているが、この数に限定されるものではない。
【００２９】
図４は、配信フローテーブル記憶部３４に記憶される配信フローテーブル４２の説明図である。配信フローテーブル４２は、ストリーミングサーバ１８から受信した配信中フロー又は新規フローを識別するためのフロー識別子と、各フローに要求されるデータレート（例えば、xxMbps）と、各フローが経由する基地局１４を特定する基地局情報と、配信する端末１６ａ〜１６ｃを特定する配信先情報とが設定されたテーブルであり、送受信制御部３８によって作成される。フロー識別子及びデータレートは、フローに付加される属性情報に含まれる。
【００３０】
次に、本実施形態に係る無線通信システム１０の動作について説明する。図５は、本実施形態に係る無線通信システム１０において、帯域リソースマネジメントサーバ２０のレートテーブル４０を作成し、又は、更新するタイミングチャートである。図６は、本実施形態に係る無線通信システム１０において、新規フローに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。図７Ａは、新規フローのデータが登録された配信フローテーブル４２の説明図、図７Ｂは、新規フローの配信が終了し、新規フローのデータが削除された配信フローテーブル４２の説明図である。図８は、本実施形態に係る無線通信システム１０において、配信中フロー及び新規フローのそれぞれに帯域リソースを割り当てて配信するタイミングチャートである。図９Ａは、配信中フローのデータに加えて、新規フローのデータが登録された配信フローテーブル４２の説明図、図９Ｂは、配信中フローの配信が終了し、配信中フローのデータが削除された配信フローテーブル４２の説明図である。
【００３１】
［レートテーブル４０の作成（更新）］
先ず、図５に示すタイミングチャートに基づき、レートテーブル４０の作成又は更新処理について説明する。
【００３２】
端末１６ａ〜１６ｃは、所定時間毎に、基地局１４に割り当てられている全てのサブキャリアｆ１〜ｆ３について、測定したＣＩＮＲを基地局１４を介して帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ１）。
【００３３】
帯域リソースマネジメントサーバ２０は、各端末１６ａ〜１６ｃから送信されたＣＩＮＲを送受信制御部３８により受信すると、伝送レート算出部３０において、ＣＩＮＲに基づき、全てのサブキャリアｆ１〜ｆ３と、無線通信システム１０がサポートしている全てのＭＣＳとの組み合わせに対する伝送レートを算出する（ステップＳ２）。なお、ＣＩＮＲの値が小さく、例えば、ＭＣＳとして高い変調度の変調方式である６４ＱＡＭの場合、伝送レートが０になることもある。
【００３４】
伝送レート算出部３０は、算出された伝送レートを用いてレートテーブル４０を作成し、又は、伝送レートが既に設定されている場合には、レートテーブル４０の伝送レートを更新する（ステップＳ３）。作成又は更新されたレートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃ、基地局１４、サブキャリアｆ１〜ｆ３、ＭＣＳ及び伝送レートからなる割り当てパターン１〜２７としてレートテーブル記憶部３２に記憶される。なお、基地局１４と端末１６ａ〜１６ｃと間の伝搬環境は、移動する端末１６ａ〜１６ｃの位置や電波状況に応じて変化しているため、レートテーブル４０は、端末１６ａ〜１６ｃから送信されるＣＩＮＲに基づき、所定時間毎に更新される。
【００３５】
［新規フローに対する帯域リソースの割り当て］
次に、図６に示すタイミングチャートに基づき、所定時間毎に更新されるレートテーブル４０を用いて、ストリーミングサーバ１８から新規に配信される新規フローに帯域リソースを割り当てる処理について説明する。
【００３６】
ストリーミングサーバ１８は、端末１６ａ〜１６ｃから基地局１４を介して新規フローの配信リクエストがあると（ステップＳ１１）、配信リクエストの情報に含まれる配信先情報である端末１６ａ〜１６ｃの情報を配信先情報記憶部２６に記憶させるとともに、新規フローを配信するトリガを発生させる（ステップＳ１２）。なお、このトリガは、ストリーミングサーバ１８から端末１６ａ〜１６ｃに対して一方的に新規フローを配信するタイミングで生成されるものであってもよい。
【００３７】
新規フローを配信するトリガが発生すると、ストリーミングサーバ１８の送信制御部２８は、新規フローにサブキャリアを割り当てるためのサブキャリア割当依頼通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ１３）。すなわち、ストリーミングサーバ１８は、配信リクエストで指定された新規フローのコンテンツをコンテンツ保存部２４から選択し、選択したコンテンツに付加されている新規フローを識別するためのフロー識別子及び新規フローに要求されるデータレートを含む属性情報と、配信先情報記憶部２６から読み出した配信先の端末１６ａ〜１６ｃを特定する配信先情報とを、サブキャリア割当依頼通知として帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する。
【００３８】
帯域リソースマネジメントサーバ２０の送受信制御部３８は、新規フローに対するサブキャリア割当依頼通知を受信すると、配信先情報に基づき、新規フローの配信を要求している端末１６ａ〜１６ｃがネットワークエントリしている基地局１４を特定する基地局情報をＣＳＮ２２に問い合わせる。次いで、送受信制御部３８は、新規フローを識別するフロー識別子と、新規フローに要求されるデータレートと、基地局情報と、新規フローの配信先情報とからなる配信フローテーブル４２を作成し、配信フローテーブル記憶部３４に登録する（ステップＳ１４）。図７Ａは、フロー識別子が１、データレートが２０Mbps、基地局情報が基地局１４、配信先情報が端末１６ａとして登録された新規フローの配信フローテーブル４２のデータを例示する。
【００３９】
次に、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６は、ステップＳ３（図５）で作成され、又は、更新されてレートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０と、ステップＳ１４で配信フローテーブル記憶部３４に登録された新規フローの配信フローテーブル４２とを用いて、新規フローに対する帯域リソースの割り当て処理を行う（ステップＳ１５）。
【００４０】
すなわち、帯域リソース割当部３６は、配信フローテーブル４２（図７Ａ）に登録された新規フローに要求されるデータレート、配信先の基地局１４及び端末１６ａ〜１６ｃを特定する情報と、前記基地局１４及び前記端末１６ａ〜１６ｃに対応するレートテーブル４０（図３）の各サブキャリアの伝送レートとを用いて、伝送レートの合計が前記データレート以上となり、且つ、新規フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択する。そして、選択した組み合わせのサブキャリア及び所定のタイムスロットからなる帯域リソースを新規フローに割り当てる。
【００４１】
例えば、ステップＳ１４において、図７Ａに示すように、フロー識別子１で特定される新規フローが配信フローテーブル４２に登録され、基地局１４に無線接続している端末１６ａに配信する新規フローに要求されるデータレートが２０Mbpsであるとする。かかる場合、レートテーブル４０の割り当てパターン１〜９から選択される伝送レートの合計が２０Mbps以上となるサブキャリアの全ての組み合わせ、例えば、割当パターン１及び４の組み合わせ、割当パターン１及び７の組み合わせ、割当パターン４及び７の組み合わせ等が割当ての候補となる。そこで、帯域リソース割当部３６は、新規フローに対する前記割り当ての候補から、サブキャリア数が最小となるサブキャリアの組み合わせである割当パターンを選択する。
【００４２】
このようにしてサブキャリア、タイムスロット及びＭＣＳの組み合わせを選択することにより、新規フローに対して、必要最小限の帯域リソースを割り当てることができる。この結果、システム全体の通信容量の増大を図ることができる。また、帯域リソースの割り当て処理は、帯域リソースマネジメントサーバ２０が行っているため、割り当て処理に対する基地局１４の負荷が軽減される効果が得られる。
【００４３】
上記のようにして決定された帯域リソースの割当パターンは、送受信制御部３８から基地局１４に送信される（ステップＳ１６）。基地局１４は、受信した割当パターンに従い、新規フローに対してサブキャリア、タイムスロット及びＭＣＳを設定し、帯域リソースを決定する（ステップＳ１７）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの決定後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ１８）。
【００４４】
基地局１４からアクノリッジ信号ＡＣＫを受信した帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８に対して、端末１６ａ〜１６ｃへの新規フローの配信を指示する（ステップＳ１９）。配信の指示を受けたストリーミングサーバ１８は、新規フローを基地局１４に配信する。基地局１４は、所定の端末１６ａ〜１６ｃに対し、割り当てられた帯域リソース（サブキャリア及びタイムスロット）を用いて、新規フローを端末１６ａ〜１６ｃに送信する（ステップＳ２０）。
【００４５】
一方、基地局１４と端末１６ａ〜１６ｃと間の伝搬環境は、移動する端末１６ａ〜１６ｃの位置や電波状況に応じて変化している。そこで、帯域リソース割当部３６は、新規フローとして配信され、次いで、配信中となった配信中フローに対して、所定時間毎に伝送レートが更新されるレートテーブル４０と、配信フローテーブル４２とを用いて、所定のタイミング、例えば、レートテーブル４０が更新されるタイミングで、ステップＳ１５の場合と同様に、前記配信中フローに帯域リソースの再割り当てを行う（ステップＳ２１）。再割り当てされた帯域リソースの割当パターンは、基地局１４に送信される（ステップＳ２２）。基地局１４は、受信した新たな割当パターンに従い、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更する（ステップＳ２３）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの変更後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ２４）。なお、ステップＳ２１〜Ｓ２４の処理は、例えば、レートテーブル４０が更新される毎に繰り返し行われる。
【００４６】
また、ストリーミングサーバ１８から配信されるコンテンツは、固定ビットレートの場合もあれば、可変ビットレートの場合もある。コンテンツが可変ビットレートの場合、上述したステップＳ１３〜Ｓ１５の拡張機能として、以下の処理が行われる。すなわち、ストリーミングサーバ１８は、コンテンツを含む新規フローとして配信され、次いで、配信中となった配信中フローのデータレートの変化を検知したとき、その変化をトリガとして、配信中フローの前記データレートの変更を通知するレート変更通知を、ステップＳ１３における新規フローのサブキャリア割当依頼通知処理の拡張機能として、帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する。この場合、レート変更通知には、サブキャリア割当依頼通知と同様に、配信中フローを識別するためのフロー識別子及び新たなデータレートを含む属性情報が付加されている。レート変更通知を受信した帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ステップＳ１４における配信フローテーブル４２の作成処理の拡張機能として、属性情報に含まれるフロー識別子によって特定される配信中フローに対応する配信フローテーブル４２のデータレートを変更する。次いで、帯域リソース割当部３６は、ステップＳ１５における新規フローに対する帯域リソースの割り当て処理の拡張機能として、データレートの更新された配信フローテーブル４２と、データレートテーブル４０とを用いて、各端末１６ａ〜１６ｃに帯域リソースを再割り当てすることにより、配信中フローのデータレートの変化に対応して、帯域リソースの利用効率を動的に最適化することができる。
【００４７】
このようにして、所定時間毎に更新されるレートテーブル４０に基づき、配信中フローのデータレートが変更される場合、又は、移動する端末１６ａ〜１６ｃの位置や電波状況に適宜対応して、配信中フローの帯域リソースの再割り当てを行うことにより、帯域リソースの効率的な利用が図れ、最適な通信状態を維持することができる。また、適切な帯域リソースが効率的に配信中フローに割り当てられるため、システム全体の通信容量の増大を図ることができる。さらに、帯域リソースの割り当て処理は、帯域リソースマネジメントサーバ２０が行っているため、割り当て処理に対する基地局１４の負荷が軽減される効果が得られる。
【００４８】
次に、ストリーミングサーバ１８は、配信中フローの配信終了を検知すると、配信終了のトリガを発生させ（ステップＳ２５）、送信制御部２８から配信中フローの配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ２６）。配信終了通知には、配信の終了した配信中フローを識別するためのフロー識別子が含まれる。
【００４９】
帯域リソースマネジメントサーバ２０の送受信制御部３８は、配信終了通知を受信すると、配信フローテーブル記憶部３４から配信終了通知のフロー識別子によって特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータを配信フローテーブル４２から削除する（ステップＳ２７）。図７Ｂは、図７Ａのフロー識別子１で特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータが削除された配信フローテーブル４２を示す。従って、帯域リソース割当部３６は、次に帯域リソースの割り当て処理を行う場合、現在配信されている配信中フロー又は新規フローに対してのみ帯域リソースを割り当てることができる。
【００５０】
[配信中フロー及び新規フローに対する帯域リソースの割り当て]
次に、図８に示すタイミングチャートに基づき、ストリーミングサーバ１８から配信中フローが配信中の場合で、さらに新規フローが配信される場合の帯域リソースの割り当て処理について説明する。
【００５１】
上述したステップＳ１１〜Ｓ１４（図６）の処理と同様に、ストリーミングサーバ１８は、新規フローの配信リクエストがあると（ステップＳ３１）、配信先情報を配信先情報記憶部２６に記憶させるとともに、新規フローを配信するトリガを発生させる（ステップＳ３２）。
【００５２】
新規フローを配信するトリガが発生すると、ストリーミングサーバ１８の送信制御部２８は、新規フローのサブキャリア割当依頼通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ３３）。帯域リソースマネジメントサーバ２０は、サブキャリア割当依頼通知を受信すると、当該新規フローに対応するデータを配信フローテーブル記憶部３４の配信フローテーブル４２に追加登録する（ステップＳ３４）。例えば、図９Ａにおいて、フロー識別子１で特定されるデータがステップＳ１４（図６）の処理で登録された配信中フローに対応するデータであるとすると、新規フローに対応するデータは、フロー識別子２で特定されるデータとして配信フローテーブル４２に追加される。
【００５３】
次に、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６は、レートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０と、配信フローテーブル記憶部３４に登録されている配信フローテーブル４２とを用いて、配信中フロー及び新規フローに対する帯域リソースの割り当て処理を行う（ステップＳ３５）。
【００５４】
すなわち、帯域リソース割当部３６は、配信フローテーブル４２（図９Ａ）に登録された配信中フロー（フロー識別子１）及び新規フロー（フロー識別子２）に要求されるデータレートと、配信先の基地局１４及び端末１６ａ〜１６ｃの情報と、前記基地局１４及び前記端末１６ａ〜１６ｃに対応するレートテーブル４０（図３）の各サブキャリアの伝送レートとを用いて、配信中フロー及び新規フローのそれぞれに対して、各フローに割り当てるサブキャリアの伝送レートの合計が、各フローに要求される各データレート以上となり、且つ、各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択する。そして、選択した組み合わせのサブキャリア及び所定のタイムスロットからなる帯域リソースを配信中フロー及び新規フローにそれぞれ割り当てる。
【００５５】
例えば、図９Ａにおいて、端末１６ａに配信されている配信中フロー（フロー識別子１）に要求されるデータレートが２０Mbpsであるとすると、端末１６ａがネットワークエントリしている基地局１４に係るレートテーブル４０（図３）の伝送レートの合計が２０Mbps以上となるサブキャリアの全ての組み合わせ、例えば、割当パターン１及び４の組み合わせ、割当パターン１及び７の組み合わせ、割当パターン４及び７の組み合わせ等を割当ての候補とすることができる。
【００５６】
また、端末１６ｂに配信される新規フロー（フロー識別子２）に要求されるデータレートが１０Mbpsであるとすると、端末１６ｂがネットワークエントリしている基地局１４に係るレートテーブル４０（図３）の伝送レートの合計が１０Mbps以上となるサブキャリアの全ての組み合わせ、例えば、割当パターン１０、割当パターン１１、割当パターン１２及び１４の組み合わせ、割当パターン１２及び１８の組み合わせ等を再割り当ての候補とすることができる。
【００５７】
そして、配信中フローに対する再割り当ての候補を構成するサブキャリア数と、新規フローに対する割り当ての候補を構成するサブキャリア数との合計が最小となるサブキャリアの組み合わせを選択する。例えば、上述した例では、配信中フローに対しては、割当パターン１及び４の組み合わせ、又は、割当パターン１及び７の組み合わせのサブキャリアを再割り当てし、新規フローに対しては、割当パターン１０又は１１のサブキャリアを割り当てることにより、合計で３本のサブキャリアが割り当てられる。このようにしてサブキャリア及び所定のタイムスロットの組み合わせを選択することにより、配信中フロー及び新規フローに対して、必要最小限の帯域リソースを割り当てることができる。この結果、システム全体の通信容量の増大を図ることができる。また、帯域リソースの割り当て処理は、帯域リソースマネジメントサーバ２０が行っているため、割り当て処理に対する基地局１４の負荷が軽減される効果が得られる。
【００５８】
上記のようにして決定された帯域リソースの割当パターンは、送受信制御部３８から基地局１４に送信され（ステップＳ３６）、基地局１４は、受信した割当パターンに従い、配信中フロー及び新規フローに対してサブキャリア、タイムスロット及びＭＣＳを設定し、帯域リソースを決定する（ステップＳ３７）。この場合、配信中フローは、再割り当てされた帯域リソースを用いて端末１６ａ〜１６ｃに配信される。
【００５９】
帯域リソースを決定した基地局１４は、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ３８）。基地局１４からアクノリッジ信号ＡＣＫを受信した帯域リソースマネジメントサーバ２０は、ストリーミングサーバ１８に対して、端末１６ａ〜１６ｃへの新規フローの配信を指示する（ステップＳ３９）。配信の指示を受けたストリーミングサーバ１８は、新規フローを基地局１４に配信し、基地局１４は、割り当てられた帯域リソースを用いて、配信されている配信中フローとともに、新規フローを端末１６ａ〜１６ｃに送信する（ステップＳ４０）。
【００６０】
一方、帯域リソース割当部３６は、配信中フローに対して、所定時間毎に伝送レートが更新されるレートテーブル４０を用いて、所定のタイミング、例えば、レートテーブル４０が更新されるタイミングで、ステップＳ３５の場合と同様にして、配信中フローに帯域リソースの再割り当てを行う（ステップＳ４１）。再割り当てされた帯域リソースの割当パターンは、基地局１４に送信され（ステップＳ４２）、基地局１４は、受信した割当パターンに従い、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更する（ステップＳ４３）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの変更後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ４４）。なお、ステップＳ４１〜Ｓ４４の処理は、例えば、レートテーブル４０が更新される毎に繰り返し行われる。
【００６１】
次に、ストリーミングサーバ１８は、配信中フローの配信終了を検知すると、配信終了のトリガを発生させ（ステップＳ４５）、送信制御部２８から配信中フローの配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信する（ステップＳ４６）。
【００６２】
帯域リソースマネジメントサーバ２０の送受信制御部３８は、配信終了通知を受信すると、配信フローテーブル記憶部３４から配信終了通知のフロー識別子によって特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータを配信フローテーブル４２から削除する（ステップＳ４７）。図９Ｂは、図９Ａのフロー識別子１で特定される配信の終了した配信中フローに対応するデータが削除され、フロー識別子２で特定される配信中フローのデータが残っている配信フローテーブル４２を示す。
【００６３】
配信の終了した配信中フローに対応するデータが配信フローテーブル４２から削除されると、帯域リソースマネジメントサーバ２０の帯域リソース割当部３６は、レートテーブル記憶部３２に記憶されているレートテーブル４０の伝送レートと、配信フローテーブル記憶部３４に記憶されている残余の配信フローテーブル４２のデータレートとを用いて、配信中フローに対する帯域リソースの再割り当て処理を行う（ステップＳ４８）。再割り当てされた帯域リソースの割当パターンは、基地局１４に送信され（ステップＳ４９）、基地局１４は、受信した割当パターンに従い、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更する（ステップＳ５０）。次いで、基地局１４は、前記帯域リソースの変更後、帯域リソースマネジメントサーバ２０にアクノリッジ信号ＡＣＫを送信する（ステップＳ５１）。
【００６４】
本実施形態では、帯域リソースを上記のように割り当てることにより、特に、特許文献２に開示された割当方法と比較すると、帯域リソースを効率的に利用することができる。
【００６５】
すなわち、特許文献２に開示された割当方法では、例えば、フローが要求するデータレートではなく、端末が要求する伝送レートに対してサブキャリア数を決定している。この場合、フローを配信するために必要なデータレートが２０Mbpsであり、端末が要求する伝送レートが３０Mbpsであるとすると、例えば、伝送レートが１１．５Mbpsであるサブキャリアｆ１の割当パターン１と、伝送レートが１１．０Mbpsであるサブキャリアｆ２の割当パターン４と、伝送レートが１１．５Mbpsであるサブキャリアｆ３の割当パターン７とが端末に割り当てられることになる。従って、特許文献２では、端末に３本のサブキャリアｆ１〜ｆ３の帯域リソースが割り当てられることになる。
【００６６】
これに対して、本実施形態の場合には、データレートが２０Mbpsのフローが配信される端末１６ａ〜１６ｃに対して２本のサブキャリアｆ１及びｆ２の帯域リソースのみが割り当てられるため、端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを効率的に利用することができる。
【００６７】
ここで、帯域リソースを端末１６ａ〜１６ｃに割り当てる際、以下の制限がある。すなわち、（１）１つのフローに既に割り当てられているサブキャリアは、他のフローに割り当てることができない。異なるフロー間の干渉を回避するためである。（２）各フローに要求されるデータレートを満足するサブキャリア数は、各割当パターンの伝送レートの合計が、各フローに要求されるデータレート以上となり、且つ、各フロー毎に割り当てるサブキャリア数の合計が最小となるように設定する。この制限（２）により、フローに割り当てられる帯域リソースを必要最小限として、帯域リソースを効率的に利用することができる。
【００６８】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００６９】
例えば、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、１台の基地局１４による帯域リソースを管理制御するものとして説明したが、複数台の基地局の帯域リソースを管理制御することもできる。従って、図３のレートテーブル４０は、説明の便宜上、３台の端末１６ａ〜１６ｃと、１台の基地局１４と、３本のサブキャリアｆ１〜ｆ３と、３種類のＭＣＳとの関係を示しているが、端末１６ａ〜１６ｃ及び基地局１４の台数、サブキャリアの本数、ＭＣＳの種類は、これらに限定されるものではない。
【００７０】
また、帯域リソースマネジメントサーバ２０は、１台のストリーミングサーバ１８から配信されるフローが要求するデータレートに応じて、帯域リソースを管理制御するものとして説明したが、ＩＰネットワーク１２に接続される複数台のストリーミングサーバから配信される複数のフローが要求するデータレートに応じて、帯域リソースを管理制御することもできる。
【００７１】
また、配信の終了したフローに係るデータの配信フローテーブル４２からの削除処理は、ストリーミングサーバ１８が配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０に送信し、その配信終了通知を帯域リソースマネジメントサーバ２０が受信した際に行うものとして説明したが、フローに係るデータを削除する際に、基地局１４から端末１６ａ〜１６ｃへのフローの配信が継続中であることも考えられる。しかしながら、帯域リソース割当部３６が配信フローテーブル４２を用いて帯域リソースを再割り当てし（ステップＳ４８）、基地局１４に新たな帯域リソースの割り当てパターンを送信し（ステップＳ４９）、基地局１４が端末１６ａ〜１６ｃの帯域リソースを変更するまでには（ステップＳ５０）、ある程度の時間を要するため、その間に基地局１４から端末１６ａ〜１６ｃへのフローの配信が終了するのであれば、何ら問題とはならない。なお、基地局１４と端末１６ａ〜１６ｃとの間の通信処理時間を考慮して、フローの配信が確実に終了した後、配信フローテーブル４２を更新するように設定することも可能である。
【００７２】
さらに、本発明の無線通信システムは、既存のネットワーク制御技術であるオープンフロー（Open Flow）を利用して実現することができる。すなわち、フローの配信先である端末１６ａ〜１６ｃと基地局１４との間の伝搬環境情報であるＣＩＮＲと、フローが要求するデータレートとに応じた帯域リソースの割り当ては、オープンフローを制御するコントローラが判断し、基地局１４に実装されたオープンフロースイッチにフローテーブルの変更という形式で通知することにより、本発明の実施形態に係る無線通信システムを実現することが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１０…無線通信システム
１２…ＩＰネットワーク
１４…基地局（ＢＳ）
１６ａ〜１６ｃ…端末（ＭＳ）
１８…ストリーミングサーバ
２０…帯域リソースマネジメントサーバ
２４…コンテンツ保存部
２６…配信先情報記憶部
２８…送信制御部
３０…伝送レート算出部
３２…レートテーブル記憶部
３４…配信フローテーブル記憶部
３６…帯域リソース割当部
３８…送受信制御部
４０…レートテーブル
４２…配信フローテーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末と、
前記端末と無線接続する基地局と、
前記端末に配信されるフローに含まれるコンテンツが保存されるストリーミングサーバと、
前記ストリーミングサーバから取得し、前記フローに要求されるデータレートに基づき、前記フローに帯域リソースを割り当てる帯域リソースマネジメントサーバと、
を備え、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、
前記端末からサブキャリア毎の伝搬環境情報を取得し、前記伝搬環境情報に基づき、前記サブキャリア毎の伝送レートを算出する伝送レート算出部と、
前記サブキャリア毎に算出された前記伝送レートをレートテーブルとして記憶するレートテーブル記憶部と、
所定のサブキャリアが割り当てられ、前記ストリーミングサーバから前記端末に配信されている配信中フローと、前記ストリーミングサーバから前記端末に新規に配信される新規フローとのそれぞれに対して、前記レートテーブルに基づき、前記各フローに割り当てる前記サブキャリアの前記伝送レートの合計が前記各フローに要求される前記各データレート以上となり、且つ、前記各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となる前記サブキャリアの組み合わせを選択し、選択した前記組み合わせの前記サブキャリアを前記各フローに割り当てる帯域リソース割当部と、
を有し、前記基地局は、前記配信中フロー及び前記新規フローを前記帯域リソースマネジメントサーバにより割り当てられたそれぞれの前記サブキャリアで送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記ストリーミングサーバから取得した前記配信中フローの前記データレートを配信フローテーブルとして記憶する配信フローテーブル記憶部を備え、
前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信システムにおいて、
前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの配信終了を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバに配信終了通知を送信し、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記配信終了通知を受信したとき、前記配信終了通知に係る前記配信中フローに対応するデータを前記配信フローテーブルから削除し、
前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブル記憶部に記憶されている残余の前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項２又は３記載の無線通信システムにおいて、
前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの前記データレートの変化を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバにレート変更通知を送信し、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記レート変更通知を受信したとき、前記レート変更通知に係る前記配信中フローに対応する前記配信フローテーブルの前記データレートを変更し、
前記帯域リソース割当部は、変更された前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記帯域リソース割当部は、前記端末から取得した前記伝搬環境情報に基づいて前記レートテーブルの前記伝送レートが更新されたとき、前記配信フローテーブルの前記データレートと、更新された前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記帯域リソース割当部は、前記サブキャリア及びタイムスロットに基づく前記帯域リソースを前記配信中フロー及び前記新規フローに割り当てることを特徴とする無線通信システム。
【請求項１】
端末と、
前記端末と無線接続する基地局と、
前記端末に配信されるフローに含まれるコンテンツが保存されるストリーミングサーバと、
前記ストリーミングサーバから取得し、前記フローに要求されるデータレートに基づき、前記フローに帯域リソースを割り当てる帯域リソースマネジメントサーバと、
を備え、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、
前記端末からサブキャリア毎の伝搬環境情報を取得し、前記伝搬環境情報に基づき、前記サブキャリア毎の伝送レートを算出する伝送レート算出部と、
前記サブキャリア毎に算出された前記伝送レートをレートテーブルとして記憶するレートテーブル記憶部と、
所定のサブキャリアが割り当てられ、前記ストリーミングサーバから前記端末に配信されている配信中フローと、前記ストリーミングサーバから前記端末に新規に配信される新規フローとのそれぞれに対して、前記レートテーブルに基づき、前記各フローに割り当てる前記サブキャリアの前記伝送レートの合計が前記各フローに要求される前記各データレート以上となり、且つ、前記各フローに割り当てるサブキャリア数の合計が最小となる前記サブキャリアの組み合わせを選択し、選択した前記組み合わせの前記サブキャリアを前記各フローに割り当てる帯域リソース割当部と、
を有し、前記基地局は、前記配信中フロー及び前記新規フローを前記帯域リソースマネジメントサーバにより割り当てられたそれぞれの前記サブキャリアで送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の無線通信システムにおいて、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記ストリーミングサーバから取得した前記配信中フローの前記データレートを配信フローテーブルとして記憶する配信フローテーブル記憶部を備え、
前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２記載の無線通信システムにおいて、
前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの配信終了を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバに配信終了通知を送信し、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記配信終了通知を受信したとき、前記配信終了通知に係る前記配信中フローに対応するデータを前記配信フローテーブルから削除し、
前記帯域リソース割当部は、前記配信フローテーブル記憶部に記憶されている残余の前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項２又は３記載の無線通信システムにおいて、
前記ストリーミングサーバは、前記配信中フローの前記データレートの変化を検知すると、前記帯域リソースマネジメントサーバにレート変更通知を送信し、
前記帯域リソースマネジメントサーバは、前記レート変更通知を受信したとき、前記レート変更通知に係る前記配信中フローに対応する前記配信フローテーブルの前記データレートを変更し、
前記帯域リソース割当部は、変更された前記配信フローテーブルの前記データレートと、前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記帯域リソース割当部は、前記端末から取得した前記伝搬環境情報に基づいて前記レートテーブルの前記伝送レートが更新されたとき、前記配信フローテーブルの前記データレートと、更新された前記レートテーブルの前記伝送レートとに基づき、前記配信中フローに前記サブキャリアを再割り当てすることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記帯域リソース割当部は、前記サブキャリア及びタイムスロットに基づく前記帯域リソースを前記配信中フロー及び前記新規フローに割り当てることを特徴とする無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８５０２６（Ｐ２０１３−８５０２６Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１８５１（Ｐ２０１１−２２１８５１）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００４３３０）日本無線株式会社 (1,186)
【Ｆターム（参考）】
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