博 士 （ 工 学 ） 梅 田 成 視
学 位 論 文 題 名
パケット移動通信制御の高度化に関する研究 学位論文内容の要旨
近 年 ， デ ィジ タル 移動 通 信は 量， 質と もに 大 きく 拡大 ，発 展し て いる ．量 とし て の加 入者 数 の 拡 大 は も ち ろ ん ， 質 と い う 面 では 電 子メ ール やWebブ ラウ ジン グ ，音 楽ダ ウン ロ ード など の マ ル チ メ デ ィア サー ビス の 発展 ，そ れら のト ラ ヒッ クの 拡大 は目 覚 まし い， それ ら のサ ービ ス を 提 供 す る イン フラ シス テ ムと して パケ ット 移 動通 信は ，ま すま す 重要 とな って い る． 本論 文 に おい ては ，将 来 に向 けた さら なる高速・大容量化， さまざまなサービス品質要求(QoS，Quality of Service)への対応，ネットワークのIP(InternetPr。tocol）イ匕，端末の小型化・多様化により，
移 動 マ ル チ メ デ ィ ア サ ー ビ ス の よ り 一 層 の 発 展 を 目 指 し た パケ ッ ト移 動通 信制 御 の高 度化 に 向けた研究 にっいて述べる，
移 動 端 末 か ら 基 地 局 ー の 上 ル ラ ン ダ ム ア ク セ ス 伝 送 チ ャ ネル 高 効率 化の ため の 制御 の高 度 化 ， マ ル チ メ デ ィ ア 移 動 通 信 に 必須 で ある 多様 なQOSの 提供 を前 提 とし た無 線リ ソ ース マネ ジ メ ン 卜 の 高 度 化 ， バ ッ テ リ ー セ ー ビ ン グ 方 法 の 高 度 化 ， ま た， モ バイ ルネ ット ワ ーク のIP化 に 対応 した 高度 化 とし て，IPべ ー ス移 動通 信ア ーキ テ クチャ及びその制御技術に っいて述べる，
第1章 で は ， パ ケ ッ ト 移 動 通 信 制 御の 高度 化 の研 究の 背景 とし て ，移 動通 信発 展 の歴 史， 現 状と未来の 方向性にっいて示すとともに ，研究の目的にっいて述べ た．
第2章 で は ， 研 究 対 象 で あ る パ ケ ット 移動 通 信に おけ る制 御方 式 を説 明す るた め ，典 型的 な 移 動 通 信 シ ステ ムと してPDC（PersonmDigitdCeumめ 方式 を例 にと り ，基 本的 なシ ス テム 構成 ， 無 線 チ ャ ネ ル 構 成 ， 主 要 な シ ス テ ム 構 成 技 術 ， 無 線 リ ソ ー スマ ネ ジメ ント につ い て述 べた ， 第3章 で は ， デ ィ ジ タ ル 移 動 通 信 にお ける 上 り競 合無 線チ ャネ ル にお いて ，可 変 長パ ケッ ト デ ー タ を 高 効率 に伝 送可 能 とす るラ ンダ ムア ク セス 伝送 制御 の高 度 化に つい て， 部 分エ コー 付 空 線 制 御 ラ ン ダ ム ア ク セ ス 方 式 （ICMA‐PE，ImesigndCastingMumpleA℃cesswimPamdEcho） を 提 案 し ， 基本 的特 性を 理 論検 討お よび 計算 機 シミ ュレ ーシ ョン を 用い て評 価， 有 効性 を明 ら か にし た， まず 方 式の 特徴 ，信 号 構成 ，基 地局 ，移 動 局の動作，制御手順にっい て述べ，次に，
TDMA（TimeDiusionMuldpleAccess） での 可変 長 信号 伝送 を前 提と し てモ デル 化を 行 い， 陸上 移 動 フ ェ ー ジ ング を考 慮し た 時の 伝送 不完 了率 ， スル ープ ット 特性 を 理論 解析 ，シ ミ ュレ ーシ ョ ン の 両 面 よ り評 価し た， そ の結 果， 提案 方式 は 従来 方式 に比 べ， 最 大ス ルー プッ ト で20％程 度 の 改 善 が 得 られ 有効 であ る こと を明 らか にし た ，さ らに ，再 送時 の 特性 改善 及び 複 数メ ッセ ー ジ 長 信 号 の 混在 伝送 時に お いて も高 スル ープ ッ トが 得ら れる こと を 示し ，提 案方 式 がパ ケッ ト 移 動 通 信 に お け る 信 号 伝 送 の 高 効 率 化 に 有 効 で あ る こ と を 明 ら か に し た ，
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第4章 で は ， マ ル チ メ デ ィ ア 移 動 通 信 に 必 須 で あ る ， 多 様 な ユ ー ザ 要 求QoSを 満足 する 伝送 と ， 移 動端 末 のバ ッテ リー セー ビ ング を両 立さ せる 適 応バ ッテ リー セ ービ ング 制御 方式(ABCM， Adaptive Battery Conservation Method)，及びそれを高効率化し たエンハンスト方式を提案し ，基 本 特 性 を 理 論 検 討 及 び 計 算 機 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 評 価 し 有効 性を 明 らか にし た． ABCM方 式お よ び エ ン ハ ン ス トABCM方 式 は ， 移 動 端 末 の 常 時 接 続 環 境 に お い て ， よ り 低 い バ ッ テ リ ー 消 費 に 抑 え つ つ ， 遅 延 特 性 等 の ユ ー ザ 要 求QoSを 満 足 さ せる 方 法で あり ，後 者は ， 効果 を高 める た め に ， 要 求QoSに 応 じ て 複 数 のBSMサ ブ モ ー ド を 適 用 す る ， 遅 延 に 対 し て セ ン シ テ ィ ブ な り ア ル タ イ ム 通 信 の セ ッ シ ョ ンに 対し て は， アイ ドル 状態 へ 遷移 させ るス リー プ タイ マを 長く し ， 間 欠 受 信 に お け る ぺ ー ジ ング 間隔 を 短く する こと が必 須 であ る， 他方 ，非 リ アル タイ ム通 信 に お い て は ， よ り 効 果 的 な バッ テリ セ ービ ング のた めに ， 短い スリ ープ タイ マ と長 いべ ージ ン グ 間 隔 が 適 す る こ と を 示 し た ． エ ン ハ ン ス トABCM方 式 に お い て は ， 複 数 のBSMサ ブ モ ー ド 聞 を 比 較 的 短 い タ イ マ で 遷 移 さ せ る こ と が ， 効 果 的 で あ る こ と を 明 ら か に し た ． 第5章 で は ， 無 線 リ ソ ー ス の 高 効 率 利 用 を 目 的 と し て適 応 変調 を用 いた シス テ ム／ 無線 環境 の 下 で ， ユ ー ザ 要 求QoSと 無 線 状 況 に 応 じ た パ ケ ッ ト の 受 付 制 御 を 適 用 す る と と も に ， 要 求 QoSに 応 じ た ス ケ ジ ュ ー リ ン グ 及 び 無 線 リ ソ ー ス 割 り 当 て を 行 う こ と に よ り ， 要 求QoSを 満足 し つ つ 高 効 率 な パ ケ ッ 卜 伝 送 を 実 現 す る ，Wireless QoS (W QoS)制 御 法 を 提 案 し， 計算 機シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 用 い て 特 性 評 価 を 行 い 有 効 性 を 明 ら か に し た ， 提 案WQoS制 御 方 式 は ， MAC(Media Access Control)層 およ びRRC(Radio Resource Control)層 に制 御機能を備えてい ると と も に ，IP‑QoSと 親 和 性 の 高 い も の と な っ て い る ， 無 線 状 況 を 意 識 し た 受 付 制 御RAC (Radio Admission Control)と ， パ ケ ット 優先 度 考慮 のマ ルチ ステ ー ジス ケジ ュー リン グ を適 用し た無 線゛リソ ース割り当てRARMS(Resource Allocation Reflected Mulr:istage Scheduling)の2っの制御要 素 を 提 案 ， 評 価 し た ， 無 線 状 況 を 意 識 し た 受 付 制 御RACの 適 用 に よ り ， 移 動 端 末 の 無 線 セ ル 内 で の 位 置 に よ る 干 渉 の 変 化 にか かわ ら ず， 品質 保証 され た サー ビス をり アル タ イム ュー ザに 提 供す るこ と がで きる こと を明 ら かに した ，さ ら に， マル ′チ ステ ー ジス ケジューリングを 適用 し た 無 線 リ ソ ー ス 割 り 当 てRARMCに よ り ， リ ア ル タ イ ム ユ ー ザ に 対 し て は 伝 送 レ ー 卜 を 保 証 し ， ベ ス ト エ フ オ ー ト サ ー ビ スユ ーザ に 対し ては ，高 い無 線 リソ ース 利用 効率 を 実現 でき るこ と を 示 し た ． そ の 結 果 ， 提 案WQoS方 式 の 適 用 に よ り ， パ ケ ッ 卜 べ ー ス 移 動 通 信 ネッ 卜ワ ーク に お い て ， 様 々 な 要 求QoSに 対 応 し た サ ー ビ ス を ユ ー ザ に 提 供 で き る こ と を 明 ら か に し た ， 第6章 で は ， 将 来 シ ス テ ム に 向 け た 制 御 方 法 の 高 度 化の 検 討の ため ，将 来シ ス テム とし て第 4世 代 移 動 通 信 シ ス テ ム （4Gシ ス テ ム ） を 想 定 し ， そ の 要 求 条 件 ， 想 定 さ れ る 構 成 を 示 し ， 次 に そ の 実 現 の た め のIPべ ー ス 移 動 通 信 シ ス テ ム の 要 求 条 件 ， 制 御 方 式 を 提 案 ，定 性／ 定量 的 に 評 価 し 有 効 性 を 述 べ た ， ま ず4Gシ ス テ ム の 要 求 条 件 ， 設 計 目 標 ， 技 術 課 題 ，シ ステ ム構 成 法 の 基 本 的 考 え 方 を 示 し ， そ れ を 実 現 す るIPべ ー ス 移 動 通 信 シ ス テ ム の 要 求 条件 ，ア ーキ テ ク チ ャ ， 制 御 機 能 に っ い て ，複 数ア ク セス の切 替制 御， 端 末の 移動 に伴 う移 動 制御 とし て通 信 中 制 御 ， 待 ち 受 け 状 態 で の 制御 を提 案 した ．提 案方 法が 要 求条 件を 満足 する こ とを 定性 ／定 量 的 の 両 面 か ら 考 察 ， 確 認 し ， 将 来 シ ス テ ム の 構 築 に 有 効 で あ る こ と を 示 し た ． 以 上 ， 本 論 文 で は ， パ ケ ッ ト移 動通 信 制御 の高 度化 へ向 け た， ラン ダム アク セ ス伝 送制 御技 術 ， 多 様 なQoSの 提 供 を 前 提 と し た 無 線 リ ソ ー ス マ ネ ジメ ン ト， バッ テリ ーセ ー ビン グ方 法，
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IPべース移動通信アーキテクチャ及び制御方式は有効であり，今後のパケット移動通信の発展 に寄与できるものであると結論する，
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学位論文審査の要旨
学 位 論 文 題 名
パケット移動通信制御の高度化に関する研究
我 が 国 の セ ル ラ 移 動 通 信 は ，1979年12月 の 自 動 車 電 話 の 商 用 化 以 来 ， 携 帯 電 話 の 普 及 に よ り 社 会 生 活 の 中 で 欠 く 事 が で き な い 重 要 な 存 在 と な っ て い る ． 近 年 で は 量 と し て の 加 入 者 数 の 拡 大 は も ち ろ ん ， 質 と い う 面 で はWebブ ラ ウ ジ ン グ な ど の マ ル チ メ デ ィ ア サ ー ビ ス の 発 展 は 目 覚 ま し く ， そ れ ら の サ ー ビ ス を 提 供 す る イ ン フ ラ シ ス テ ム と し て パ ケ ッ ト 移 動 通 信 は ， ま す ま す 重 要 と な っ て い る ． 本 論文 では ，さ らな る高 速・ 大容 量化 ，さ まざ まな サ ービ ス品 質要 求(QoS，Quality of Service)へ の 対 応 ， ネ ッ ト ワ ー ク のlP化 ， 端 末 の 小 型 化 ・ 多 様 化 に よ り ， 移 動 マ ル チ メ デ ィ ア サ ー ビ ス の よ り ー 層 の 発 展 を 目 指 し た パ ケ ッ ト 移 動 通 信 に お け る 制 御 の 高 度 化 に 向 け た 技 術 に つ い て 提 案 し て い る ． そ の 有 効 性 を 明 ら か に す る こ と を 目 的 と し て ， 上 ル ラ ン ダ ム ア ク セ ス 伝 送 チ ャ ネ ル 高 効 率 化 の た め の 制 御 の 高 度 化 ， マ ル チ メ デ ィ ア 移 動 通 信 に 必 須 で あ る 多 様 なQoSの 提 供 を 前 提 と し た 無 線 リ ソ ー ス マ ネ ジ メ ン ト の 高 度 化 ， バ ッ テ リ ー セ ー ビ ン グ 方 法 の 高 度化 ，さ らに は，
lPべ ー ス 移 動 通 信 ア ー キ テ ク チ ャ と そ の 制 御 技 術 に つ い て 述 べ て い る ， 本 論文 は以 下の7章 から 構 成さ れて いる ．
第1章 で は ， 移 動 通 信 発 展 の 歴 史 ， 現 状 と 未 来 の 方 向 性 に つ い て 示 し ， 本 研 究 の 対 象 で あ る パ ケ ッ ト 移 動 通 信 制 御 の 高 度 化 の 研 究 背 景 を 明 ら か に す る と と も に 研究 の目 的に つい て述 べて いる ．
第2章 で は ， パ ケ ッ ト 移 動 通 信 に お け る 制 御 方 式 を 説 明 す る た め ，PDC(Personal Digital Cellular)方 式を 例 にと り， 基本 的な シス テム 構成 ，無 線チ ャネル構成，主要 な シ ス テ ム 構 成 技 術 ， 無 線 リ ソ ー ス マ ネ ジ メ ン ト に つ い て 述 べ て い る ． 第3章 で は ， デ ィ ジ タ ル 移 動 通 信 に お け る 上 り 競 合 無 線 チ ャ ネ ル に お い て ， 可 変 長 パ ケ ッ ト デ ー タ を 高 効 率 に 伝 送 可 能 と す る ラ ン ダ ム ア ク セ ス 伝 送 制 御 の 高 度 化 に っ い て ， 部 分 エ コ ー 付 空 線 制 御 ラ ン ダ ム ア ク セ ス 方 式(ICMA−PE，Idle signaJ Casting Multiple Access with Partial Echo)を提案し，基本的特性を理論検討および
