JP2004312131A - 無線基地局のリソース割り当て方法および無線基地局 - Google Patents
無線基地局のリソース割り当て方法および無線基地局 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】できるだけ呼損を発生させないようにリソースの割り当てを行うことで、収容効率の向上と負荷分散の両方を同時に実現することを目的とする。
【解決手段】保護対象呼を設定し、各カードのリソース状態によりリソース割り当て方式を変更し、低トラヒック時に負荷分散を、高トラヒック時にはできるだけ使用率の高いカードのリソースを使い切るような呼の割当処理を行うことで、高効率にリソースを使用してできるだけ呼損を発生させずに信号処理カード間の負荷分散が可能になる効果が得られる。
【選択図】 図１
【解決手段】保護対象呼を設定し、各カードのリソース状態によりリソース割り当て方式を変更し、低トラヒック時に負荷分散を、高トラヒック時にはできるだけ使用率の高いカードのリソースを使い切るような呼の割当処理を行うことで、高効率にリソースを使用してできるだけ呼損を発生させずに信号処理カード間の負荷分散が可能になる効果が得られる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信を行う端末を収容する無線基地局において、装置内のリソースを適切に割り当てるリソース管理方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年携帯電話の普及は目覚ましく、２００１年に日本で最初にＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，広帯域符号分割多重アクセス）規格の携帯電話サービスが始まっている。通信技術に関しても、ディジタル携帯電話では音声と低速のパケット通信のみだったが、Ｗ−ＣＤＭＡの導入により、２００２年現在で３８４ｋｂｐｓのサービスが開始されるなど、広帯域伝送が可能になってきている。
【０００３】
Ｗ−ＣＤＭＡのネットワークは交換機、ＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ ＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ， 無線ネットワーク制御装置）、基地局（ＢＴＳ， Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）などからなる。このうち、基地局が携帯電話端末と無線通信を行い、信号をネットワーク用に変換する。Ｗ−ＣＤＭＡでは広帯域伝送を生かした様々なアプリケーションが提供されるため、基地局のカバーエリア内で発生するトラヒックの種類として、例えばテレビ会議、高速パケット伝送などによる高速伝送の呼が増えている。これに伴い、リソース管理方式の改善により限りのある基地局の収容能力を有効に用いることが求められている。なお、本発明におけるリソースとは基本的に基地局内部のベースバンド処理に要する処理能力を表し、各チャネルの電波の強度等を表す無線リソースとは別である。
【０００４】
まず、図８にリソース割当方式に関する従来技術の構成例を示す。
【０００５】
図８において、８０１は端末である。以降の記述では、端末としてＷ−ＣＤＭＡ方式またはＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ ＣＤＭＡ）の第三世代携帯電話を想定するが、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ），ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ），ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）等の他の携帯電話またはコードレス電話においても適用可能である。
【０００６】
８０２は端末を収容し、端末との無線信号の送受信を行い有線用の信号に変換する基地局である。８０３は交換機能を持つネットワークである。ネットワーク８０３は専用線、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）を介して基地局と接続している。
【０００７】
８０４〜８０８は基地局の内部構造を示す。８０４は端末８０１との無線信号の送受信を行う無線通信手段である。無線通信手段８０４はアンテナ、端末の送信電力制御、周波数の変調処理等を行う。無線通信手段８０４はアンテナ、増幅器、送信用の電源、制御プログラムを備える。
【０００８】
８０５はネットワーク８０３の要求に応じて、端末に対する通信路の接続・切断制御を行う接続制御手段である。接続制御手段は基地局の制御カード内のプログラムとして実装される。８０６は端末からの無線信号の符号変調処理、有線信号への変換等の信号処理を行う信号処理手段である。基地局で同時に多数の端末を収容するため、信号処理手段は同形式のカードを多数準備しており、これらを第１信号処理カード８０６ａ〜第ｎ信号処理カード８０６ｃと呼ぶ。８０７は信号処理手段８０６において、発生した呼を信号処理カードに割り当てたり、解放を行う無線リソース制御手段である。８０８はネットワーク８０３との信号の送受信を行う有線通信手段である。
【０００９】
基地局は端末８０１の通信呼を収容する。その際に呼の信号処理を行う信号処理カード８０６ａ〜８０６ｃの処理能力をリソース、呼が発生した際に、呼を信号処理カードに割り当てる処理をリソース割り当て処理という。
【００１０】
信号処理カードの性能はハードウェアに依存し、様々な値を取るが、ここでは各信号処理カードに７６８ｋｂｐｓ分の信号処理能力があり、１リソースを２４ｋｂｐｓの信号処理能力と定義する。よって、信号処理カードは３２個のリソースを持つことになる。また、基地局が以下の種類の呼をサポートすると仮定する。
【００１１】
（ａ）音声呼 リソース１個
（ｂ）非制限ディジタル呼（６４ｋｂｐｓ） リソース３個
（ｃ）パケットＡ呼（１２８ｋｂｐｓ） リソース６個
（ｄ）パケットＢ呼（３８４ｋｂｐｓ） リソース１６個
（ｅ）共通チャネル リソース８個
（ｅ）の共通チャネルとは端末すべてを制御するためのチャネルで、ＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＦＡＣＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）などからなる。端末が通信を開始する際は、ページングなどを共通チャネルを介して行うため、共通チャネルの伝送ができない場合は、基地局配下の全端末が通信できない状態に陥る。共通チャネルの所要リソース数は、基地局のカバーエリアの大きさや収容チャネル数によって増減するが、ここでは例えば所要リソース数を８個とする。
【００１２】
Ｗ−ＣＤＭＡでは、音声呼、パケット呼、非制限ディジタル呼などの多数の種類の呼のサービスが可能である。伝送速度や信号処理カードが呼を処理するために必要なリソース数は呼の種類により異なる。リソース割り当て処理においては、このような所要リソース数の異なる多くの種類の呼が発生・消滅を繰り返す環境下において、基地局の限られたリソースを有効に活用しできるだけ呼損を発生させないことと、負荷を複数の信号処理カードに分散させ、各々の信号処理カードにかかる負荷を低減することとの２つが求められる。
【００１３】
負荷を分散させるためのリソース割り当て処理に関する従来の発明には、特開２００１−１１９７５２号公報（特許文献１）がある。特許文献１では、複数の信号処理カードに負荷を分散させることにより、個々の信号処理カードに対する平均的な処理量を小さくし、信号処理カードの実装に要するコストを下げることを目的としている。また、処理を１ヶ所に集中させると、その信号処理カードが故障した際の影響が大きいが、負荷を分散させることにより故障時の損害を小さくする、と言う効果もある。
【００１４】
特許文献１においては、以下の手順でリソースの割り当てを行うことにより、負荷の分散を実現している。
【００１５】
（Ｊ１） 呼の到着後、その呼の処理に要するリソース数の見積もりを行う。
【００１６】
（Ｊ２） （Ｊ１）で見積もったリソース数の空きを持つ信号処理カードのうち、最も使用中のリソース数が少ない（空きリソース数が多い）信号処理カードに当該呼の割り当てを行う。
【００１７】
たとえば、図８のように、信号処理カードを３枚以上持つ基地局において、所要リソース数１の音声呼が３回連続で発生した場合は以下のように割り当てを行う。
【００１８】
最初の音声呼の割り当て時は、いずれのカードも呼を割り当てていないため、最も番号の小さい第１信号処理カードに最初の音声呼を割り当てる。
【００１９】
次の音声呼の場合は、第１信号処理カード以外の信号処理カードには呼を割り当てていないため、これらのうち最も番号の小さい第２信号処理カードに呼を割り当てる。
【００２０】
３番目の音声呼の場合は、第１と第２信号処理カード以外の信号処理カードに呼が割り当てられていないため、呼が割り当てられていないうち、最も番号の小さい信号処理カードに呼を割り当てる。
【００２１】
従来技術では以上のようにして、新規に発生する呼（以下、新規呼と呼ぶ）に対して、最もリソースの使用数が少ない信号処理カードにリソース割当を行っていく。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−１１９７５２号公報（第４頁）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の負荷分散のリソース割り当て方式を用いると、以下の２つの前提条件下で、基地局に流入するトラヒック量が大きい場合に小さい空きリソースが複数の信号処理カードに分散し（フラグメントと呼ぶ）、効率が悪くなるという欠点がある。
【００２４】
（Ａ１） Ｗ−ＣＤＭＡのように呼の種類が多く、呼の種類により所要リソース数が異なる通信方式を用いる場合。
【００２５】
（Ａ２） １つの呼は１個の信号処理カードに割り当てなければならないとする制約がある場合。
【００２６】
特に（Ａ２）のように、１つの呼は１個の信号処理カードに割り当てなければならないという制約があると、基地局内の総空きリソース数は新規に発生した呼の所要リソース数より多いにもかかわらず、各カードの空きリソース数が所要リソース数より小さいために、呼の割当ができない場合がある。例えば基地局内の２枚の信号処理カードにそれぞれ４つの空きリソースがあり、他の信号処理カードに空きが全くない場合、各カードの空きリソースはパケットＡ呼の所要リソース数６より小さい。よって、基地局全体では４×２＝８個の空きリソースがあるにもかかわらず、この場合はパケットＡ呼を割り当てることはできない。
【００２７】
特に特許文献１のアルゴリズムは負荷を分散させるので、トラヒック量が多いときは全てのカードの割当済みリソースが増加し空きリソースが複数のカードに分散しやすい。よって所要リソース数の大きい呼の割当ができない可能性が高くなる。例えば３２個のリソースを実装した信号処理カードが４枚ある場合、全て所要リソース数１の音声呼が６８回発生したとすると、各信号処理カードに１７個ずつ割当が行われるので、各信号処理カードでは１５個のリソースが空きとなる。この場合、基地局全体で６０個の空きリソースがあるにもかかわらず、所要リソース数１６のパケットＢ呼は収容できない。
【００２８】
また、共通チャネルを収容した信号処理カードが故障した場合は、他の信号処理カードで共通チャネルを収容し直すことで、端末との通信を維持しなければならない。しかし、特許文献１のアルゴリズムでは、共通チャネルの存在を考慮していないため、基地局全体として共通チャネルを収容するための空きリソースが存在する場合においても、空きリソースが分散しているために共通チャネルの収容替えができず、共通チャネルが故障した場合に端末との通信中の場合においても端末と基地局間の通信が切断される可能性がある。
【００２９】
本発明は、以上を鑑みなされたもので、信号処理カードの状態を監視し、各時点で基地局が収容している呼による処理負荷（リソース数）から、呼損を避けたい種別の呼（保護対象呼）の所要リソース数をもとにしてその時点のトラヒック量の高低を判断し、低トラヒック時に発生が予想される呼を割り当て可能であるときにのみ、負荷を分散するようにリソースの割り当てを行い、高トラヒック時にはできるだけ呼損を発生させないようにリソースの割り当てを行うことで、収容効率の向上と負荷分散の両方を同時に実現することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明は、複数の信号処理カードに、複数種の呼を割り当てる無線基地局のリソース割り当て方法であって、ある呼を保護対象呼として登録するステップと、前記保護対象呼の所要リソースをもとに、無線基地局のトラヒック状況を判断するステップと、前記トラヒック状況に応じて、リソースの割り当て方法を切り替えるステップと、を少なくとも含む無線基地局のリソース割り当て方法である。本発明によれば、トラヒック状況に応じてリソースの割り当て方法を切り替えることにより、保護対象呼をより確実に保護することができる。
【００３１】
また、本願発明は、複数の信号処理カードに、複数種の呼を割り当てる無線基地局のリソース割り当て方法であって、ある呼を保護対象呼として登録するステップと、新規呼が発生したときに、前記保護対象呼のリソースと前記新規呼とのリソースとの第１の和と、各信号処理カードの空きリソースと、を比較するステップと、前記第１の和が各信号処理カードの空きリソースよりも大きい時を高トラヒック時とし、前記和が各信号処理カードの空きリソース以下の時を低トラヒック時として規定するステップと、高トラヒック時と低トラヒック時においてリソースの割り当て方法を切り替えるステップと、を少なくとも含む無線基地局のリソース割り当て方法である。本発明によれば、保護対象呼をより確実に保護することができる。
【００３２】
さらに、高トラヒック時には、空きリソースが前記新規呼のリソースより大きい信号処理カードのうち、最も空きリソースが少ない信号処理カードに優先的に前記新規呼を割り当てるステップと、を含むことにより、保護対象呼をより確実に保護することができる。
【００３３】
さらに、前記新規呼のリソースが、全ての信号処理カードの空きリソースよりも大きい場合には、前記新規呼を破棄するステップ、を含むことにより、割り当てにかかる処理時間を短縮することができる。
【００３４】
またさらに、新規呼の最適割当先であると判断された信号処理カードを割当先信号処理カードとして記憶するステップと、前記割当先信号処理カードに共通チャネルが割り当てられていない場合、前記新規呼のリソースと前記共通チャネルのリソースとの第２の和と、前記割当先信号処理カードの空きリソースと、を比較するステップと、前記第２の和が、前記割当先信号処理カードの空きリソースよりも大きい場合には、前記割当先信号処理カードに前記新規呼を割り当て、前記第２の和が、前記割当先信号処理カードの空きリソース以下の場合には、前記共通チャネルが割り当てられている信号処理カードに前記新規呼を割り当てるステップと、をさらに含むことにより、保護対象呼をより確実に保護しつつ、さらに共通チャネルの収納先をも確保して、故障発生時の端末との通信路切断を回避できる。
【００３５】
さらに、本願発明では、新規呼の所要リソースよりも空きリソースが大きい信号処理カードが、共通チャネルを収容した信号処理カードの他に２枚以上ある場合には、新規呼の最適割当先であると判断された信号処理カードを割当先信号処理カードとして決定する、ことにより、保護対象呼をより確実に保護し、共通チャネルの収納先を確保する処理の負荷を低減することができる。
【００３６】
また、上記課題を解決するために、本願発明は、無線通信における通信呼の信号処理を行う複数の信号処理カードを制御する無線基地局であって、新規呼の所要リソースと、保護対象呼の所要リソースと、前記複数の信号処理カードの処理状況に応じて、前記新規呼をどの信号処理カードに収容するか決定するリソース制御手段を具備する、ことを特徴とする無線基地局である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
【００３８】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３９】
図１は、本発明のブロック構成図を示す。図１において１０１〜１０８はそれぞれ従来例の８０１〜８０８に対応する。
【００４０】
図１において、１０１は端末である。以降の記述では、端末としてＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，広帯域符号分割多重アクセス）方式またはＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ ＣＤＭＡ）の第三世代携帯電話を想定するが、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ），ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ），ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）等の他の携帯電話またはコードレス電話においても適用可能である。
【００４１】
１０２は端末を収容し、端末との無線信号の送受信を行い有線用の信号に変換する基地局である。
【００４２】
１０３は交換機能を持つネットワークである。ネットワーク１０３は専用線、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）等の有線伝送路を介して基地局と接続している。
【００４３】
１０４〜１０９は基地局の内部構造を示す。
【００４４】
１０４は端末１０１との無線信号の送受信を行う無線通信手段である。無線通信手段１０４はアンテナ、端末の送信電力制御、周波数の変調処理等を行う。無線通信手段１０４はアンテナ、増幅器、送信用の電源、制御プログラムを備える。
【００４５】
１０５はネットワーク１０３の要求に応じて、端末に対する通信路の接続・切断制御を行う接続制御手段である。接続制御手段は基地局の制御カード内のプログラムとして実装される。
【００４６】
１０６は端末からの無線信号の符号変調処理、有線信号への変換等の信号処理を行う信号処理手段である。基地局においては同時に多数の端末を収容するため、信号処理手段は同形式のカード、ＬＳＩおよびその組み合わせからなるハードウェアを多数準備した構成になる。本実施の形態では、基地局が４枚の信号処理カードを持つことと仮定し、同種のハードウェアをそれぞれ第１信号処理カード１０６ａ〜第４信号処理カード１０６ｄと呼ぶ。なお、信号処理カードが２枚以上ならば、枚数には関係なく本発明の効果を得ることは可能である。
【００４７】
１０７は信号処理手段１０６において、発生した呼を信号処理カードに割り当てたり、解放を行う無線リソース制御手段である。
【００４８】
１０８はネットワーク１０３との信号の送受信を行う有線通信手段である。
【００４９】
１０９は信号処理手段の状態の監視を行い、必要に応じて無線リソース制御手段１０７にリソースの割当方式の変更を指示する無線リソース監視手段である。
【００５０】
次に図２を説明する。図２は信号処理手段１０６の状態を示す。ここでは、信号処理手段１０６内部の信号処理カード数を８とし、従来技術と同様に各信号処理カードに７６８ｋｂｐｓの信号の処理能力があり、１リソースを２４ｋｂｐｓの信号処理能力と定義し、基地局が以下の呼の種類をサポートすると仮定する。
【００５１】
（ａ）音声呼 リソース１個
（ｂ）非制限ディジタル呼（６４ｋｂｐｓ） リソース３個
（ｃ）パケットＡ呼（１２８ｋｂｐｓ） リソース６個
（ｄ）パケットＢ呼（３８４ｋｂｐｓ） リソース１６個
（ｅ）共通チャネル リソース８個
なお、サポートする呼の種類は、通信サービスを提供する通信事業者によって異なる。また、リソースの単位も基地局のハードウェアにより速度が増減したり、速度の単位もｓｐｓ（Ｓｙｍｂｏｌｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）となることがある。本発明において信号処理手段内の信号処理カードの数や、信号処理カードの処理能力、リソースの単位が異なっている場合でも同様の効果が得られる。
【００５２】
図２の第１信号処理カードの状態を説明する。第１信号処理カードは、共通チャネルのみを収容している。信号処理カードの実装リソース数は３２、共通チャネルの所要リソース数は８であるから、あきリソースは３２−８＝２４である。第２信号処理カード１０６ｂ〜第４信号処理カード１０６ｄに関しても同様に収容している呼を示している。また、図２で呼の名前の後にあるかっこ内の数値はその呼のリソース数を示し、信号処理カードの名前の後にあるかっこ内の数値は各カードの実装リソース数を示す。
【００５３】
本実施の形態においては、各処理カード内における呼の配置される位置はどこでもよい。よって、無線リソース制御手段内の管理テーブルではあきリソース数のみを把握すればよい。本実施の形態では、第ｉ信号処理カードの空きリソース数をｖａｃａｎｃｙ［ｉ］と表すこととする。
【００５４】
なお、カードによって処理能力が異なる場合は、空きリソース数だけでなく、各カードに実装されているリソース数も管理する必要があるが、この場合でも本発明の効果は同様に得られる。
【００５５】
以下、基地局のリソース割当方式の動作を説明する。
【００５６】
基地局が起動したとき、端末の呼び出し等に用いる共通チャネルを確保する。ここではカードの番号の少ない順に呼の割当を行うものとすると、無線リソース割当手段１０４は共通チャネルを処理するリソースを第１信号処理カードに割り当てる。これが図２の共通チャネル２０１である。
【００５７】
なお、割当先の信号処理カードを決める方法には、カードの番号の少ない順の他に、番号の多い順から割り当てる方法、全信号処理カードのうち、最も空きリソース数が少ないものから割当を行う方法、または最も空きリソース数が多いものから割り当てる方法が考えられるが、いずれの場合でも本発明の効果を得ることが可能である。
【００５８】
基地局１０２が共通チャネルの確保を終了すると、端末１０１がネットワーク１０３に対して位置登録とＡＴＴＡＣＨ（端末をネットワークから着信可能な状態にする処理）を行う。なお、ＡＴＴＡＣＨ処理では個別チャネルが使用されるため、リソースの割り当てが行われる。その場合でも、ＡＴＴＡＣＨを呼種に加えれば、本発明の効果を得ることは可能である。ただし、記述簡略化のため本実施の形態においてはＡＴＴＡＣＨ時に使用されるリソースを考慮しない。
【００５９】
位置登録後、端末１０１が３８４ｋｂｐｓのパケットＢ呼を発信すると、基地局１０２は端末１０１とネットワーク１０３間の呼に用いる通信路を確立し、パケットＢ呼２０２を第２信号処理カード１０６ｂに割り当てる。
【００６０】
以下、詳細に端末１０１がパケットＢ呼２０２を発信する際のリソース割当の手順を説明する。この手順は他の種類の呼の場合も同様である。
【００６１】
まず、端末１０１が共通チャネルを介して基地局１０２経由で発信要求をネットワーク１０３に出力する。基地局１０２の内部では、まず無線通信手段１０４がこの要求を受信すると、復調処理等を施して信号処理手段１０６内部で共通チャネルに割り当てられている第１信号処理カード１０６ａに出力する。第１信号処理カード１０６ａはベースバンド処理、有線信号への変換処理を行い発信要求を有線通信手段１０８に出力する。その信号を有線信号手段がＡＴＭなどへのプロトコル変換を行い、ネットワークに対して出力する。本実施の形態は、基地局１０２は、ネットワーク１０３によってのみ制御され、端末からの信号によっては制御されない。なお、本発明のアルゴリズムははリソース割当処理のトリガに関係しないので、端末の信号によってリソース割当処理が制御される場合も同様に本発明の効果を得ることが可能である。
【００６２】
ネットワーク１０３は発信要求に対して、基地局１０２に端末１０１用のパケットＢ呼用のリソース確保要求を出力する。基地局１０２はリソース確保要求に従い、適切な信号処理カードに呼を割り当てる。
【００６３】
ネットワーク１０３からのリソース確保要求に従い基地局１０２がリソースを割り当てる手順を詳細に説明する。まず、ネットワーク１０３からのリソース確保要求が有線通信手段１０８へ入力される。これは基地局１０２に対する制御要求なので、接続制御手段１０５が検出する。接続制御手段１０５は無線リソース制御手段１０７に対して、信号処理手段１０６内においてパケットＢ呼用のリソースを確保させる要求を出力する。
【００６４】
本実施の形態においては、低トラヒック時には負荷分散を行うため、空きリソース数の多い信号処理カードの順に割当を行い、高トラヒック時には空きリソースの分散に起因する呼損を減らすために、空きリソースの少ないカードの順に呼を割り当てる。無線リソース監視手段１０９は信号処理手段１０６の状態を監視し、２つのリソース割り当て方法のうち適切な方式を選び、選択した方法を用いて呼を信号処理カードに割り当てるよう無線リソース制御手段１０７に指示する。
【００６５】
図３は、リソース方式の選択方法のフロー図である。本発明では、トラヒック予測により、発生頻度が最も高いと想定される呼を収容するため、その種類の呼の所要リソース数を閾値とし、その閾値分の空きリソースを各信号カードにできるだけ残すように割当を行う。本実施の形態では、例として３８４ｋｂｐｓのパケットＢ呼の頻度が高い場合を想定し、閾値をパケットＢ呼の所要リソースの１６とし、リソース１６個分の空きを各信号処理カードに残すようにリソースの割当を行う場合について動作を説明する。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、高トラヒック時もパケットＢ呼を収容できるようにするアルゴリズムを例示しているが、高トラヒック時に収容可能にする呼の種類をパケットＡ呼や非制限ディジタルのように別の種類にしたり、（本実施の形態の例よりも１枚に多くのリソースを収容できる信号処理カードを用いる場合に）パケットＢ呼を複数収容できるように閾値を設定する場合でも、本実施の形態における負荷分散の効果が得られる。
【００６７】
図３では、各信号処理カードにおいて、保護対象の呼であるパケットＢ呼の収容可能性によりトラヒック量の高低の判断を行い、その結果により、以下の（ａ）〜（ｃ）の３種類のいずれかの方法で割当処理を実施する。以降の説明において、保護する対象の呼の所要リソース数をｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ、新規に発生した呼（新規呼）の所要リソース数をｎｅｗ＿ｃａｌｌと表記する。本実施の形態においては、保護対象の呼をパケットＢ呼としているため、ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＝１６である。以下、割り当て処理を条件毎に説明する。
【００６８】
（ａ） （ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ≦ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）がいずれかの第ｉ信号処理カードで成立する場合。
【００６９】
これは、新規呼を割り当てても、保護対象呼（パケットＢ呼）を収容できる信号処理カードがある場合にあたる。
【００７０】
例えば、新規呼が音声呼なら、音声呼の所要リソース数１個と保護対象のパケットＢ呼の所要リソース数１６個を合わせた１７個以上の空きリソースを持つ信号処理カードがある場合である。新規呼が発生したときは、その呼を最も空きリソース数が多い信号処理カードに割り当てる（図３の３０２）。これにより各信号処理カードの負荷分散をはかる。
【００７１】
（ｂ） （ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ＞ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）が全ての第ｉ信号処理カードに関して成立し、かつ（ｎｅｗ＿ｃａｌｌ≦ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）がいずれかの第ｉ信号処理カードで成立する場合。
【００７２】
これは、いずれかのカードに新規呼の割り当てが可能だが、割り当てると信号処理カードの空きが不足して保護対象呼の収容ができなくなる場合である。この場合は、（ａ）のように負荷分散を行うと、空きリソースの大きさが保護対象呼よりも小さくなるため、できるだけ多くの呼を１枚のカードに詰め込む。
【００７３】
新規呼が発生したときは、その呼を空きリソース数が割り当て対象の呼の所要リソース数よりも多い信号処理カードのうち、最も空きリソース数が少ない信号処理カードに割り当てる（図３の処理３０４）。使用中のリソース数が同じ信号処理カードが複数ある場合は、そのうち最も番号の小さい信号処理カードに割り当てる。
【００７４】
（ｃ） 全ての第ｉ信号処理カードに関して、（ｎｅｗ＿ｃａｌｌ＞ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）が成立する場合。
【００７５】
これは、新規呼を割り当てることのできる信号処理カードがない場合にあたる。
【００７６】
新規呼の所要リソース数以上の空きリソースを持つ信号処理カードがない場合は呼損とする（図３の処理３０５）。
【００７７】
なお、（ｃ）の場合に、他の呼が切断してリソースの空きが増えるまで待つか、または一定時間待って再度割り当てを試みる方法も考えられるが、これらの方法を用いても本実施の形態の効果は得られる。
【００７８】
なお、本実施の形態においては、全てのカードで保護対象呼分の空きがなくなったときに（ｂ）に分岐するが、一部のカードで保護対象呼分の空きがなくなった場合に（ｂ）に分岐する場合でも、本実施の形態による負荷分散の効果が得られる。また、（ａ）（ｂ）の分岐では、（ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ）（保護対象呼と新規呼の所要リソース数の和）とｖａｃａｎｃｙ（信号処理カード内の空きリソース数）を比較しているが、ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌのみとｖａｃａｎｃｙを比較した場合でも同様に本実施の形態の負荷分散の効果が得られる。
【００７９】
リソースの割当を実施した後、接続制御手段１０５は、無線通信手段１０４、信号処理手段１０６（第１信号処理カード１０６ａ）と有線通信手段１０８によって、端末１０１からの音声呼の信号をネットワーク１０３に適切に出力できるように通信路を設定し、リソース確保要求への応答を有線信号処理手段１０８を介してネットワーク１０３に対して出力する。これにより端末１０１からネットワーク１０３までの通信路が確立される。これ以降より上位のレイヤの呼制御により端末１０１の発信先との通信が開始されるが、この部分は本発明と直接関係しないため省略する。
【００８０】
音声呼の他、非制限ディジタル呼、パケットＡ呼、パケットＢ呼に対しても所要リソース数が異なる以外は同様にリソースの割当処理を行う。また、呼が終了する場合は、上位レイヤの呼切断処理の後、ネットワーク１０３から解放の対象となる呼の指定を含むリソース解放要求が基地局１０２に対して出力される。
【００８１】
この要求を接続制御手段１０５が検出すると、無線リソース制御手段１０７に対してリソースを解放させる要求を出力する。無線リソース制御手段１０７は解放する対象となる信号処理カードを特定し、信号処理手段１０６に該当の呼を解放させる。
【００８２】
また、図２において、第４信号処理カード１０６ｄにある非制限ディジタル呼２０３を割り当てる前は、第３信号処理カード１０６ｃ、第４信号処理カード１０６ｄに保護対象のパケットＢ呼の所要リソース数１６個＋３個＝１９個以上のリソースの空きがあるため、（ａ）が適用される。第３信号処理カード１０６ｃの使用リソース数は、音声呼１個＋非制限ディジタル呼３個＋パケットＡ呼６個＝１０個→空きリソース３２個−１０個＝２２個、第４信号処理カード１０６ｄは使用リソース数はパケットＡ呼の６個のみで、空きは２６個である。よって、非制限ディジタル呼２０３は最も使用リソース数が少ない第４信号処理カード１０６ｄに割り当てられている。
【００８３】
図４に図２の割当の次にパケットＢ呼が発生したときの状態を示す。図４において、第２信号処理カード１０６ｂにパケットＢ呼４０１を割り当てるときは、どの信号処理カードにも１６個＋１６個＝３２個の空きリソースがないため、（ｂ）が適用される。よって、使用リソース数が１６個で最も多い第２信号処理カード１０６ｂにパケットＢ呼４０１が割り当てられる。
【００８４】
本実施の形態においては、信号処理カード内で１つの呼に対するリソースの位置が連続していなくてよいものとする。たとえば、図６の状態から音声呼２０１が解放されたとき、１個分の空きリソースが２個あるとみなすのではなく、２個分の空きリソースが１つあると見なしてよい。
【００８５】
なお、図２で第３信号処理カードの音声呼が解放されたとき、１個の空きリソースと２２個の空きリソースの２つのブロックに分かれる場合でも本実施の形態のアルゴリズムを適用可能である。この場合、パケットＢ呼を収容するための連続リソースの有無を検出することにより、連続リソースがありパケットＢ呼を割り当てられる場合はリソースの割り当て処理を負荷分散とし、割り当てられない場合は効率重視のアルゴリズムに変更することができる。よって、２２個の空きリソースがある場合は、低トラヒックと判断し、負荷分散の方式を選択して割当を行う。さらに効率重視のアルゴリズムとしては、本実施の形態と同様の使用率最大の信号処理カードへ新規呼を割り当てる方法や信号カード内の空きリソースの最大サイズがもっとも小さい（所要リソース数が多い呼を割り当てにくい）信号カードに新規呼を割り当てる方法が挙げられる。
【００８６】
なお、トラヒックを記録して、（ａ）と（ｂ）を切り替えるための閾値を動的に増減させると、時間帯や基地局の位置に応じて制御を行うことが可能となる効果が得られる。例えば音声呼が多い時間帯はリソース不足による呼損が発生しにくいので、閾値を１とすれば、本実施の形態は１６となっている閾値より小さいため、本実施の形態の場合よりも空きが少ない場合に負荷分散を行うようにできる。
【００８７】
なお、信号処理カード数、信号処理カード内のリソース数が信号処理カードごとに異なっている場合も本発明を適用し、同様の効果が得られることは容易に類推可能である。
【００８８】
なお、基地局に収容可能な呼種別の数や、呼種別ごとの所要リソース数が異なっている場合にも本発明が適用可能である。
【００８９】
以上、本実施の形態においては、無線リソース監視手段１０９が信号処理手段１０６の状態により無線リソース制御手段１０７によるリソース割り当て方式を３通りに変更し、低トラヒック時に負荷分散を、高トラヒック時にはできるだけ使用率の高いカードのリソースを使い切るような呼の割当処理を行うことで、高効率にリソースを使用してできるだけ呼損を発生させずに信号処理カード間の負荷分散が可能になる効果が得られる。
【００９０】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００９１】
第２の実施の形態は、実施の形態１と同様の構成をとるため、ブロック構成図は実施の形態１の図１と同様である。
【００９２】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、基地局から端末の通信制御用に共通チャネルを用いるため、共通チャネルを収容した信号処理カードが故障して共通チャネルの伝送ができなくなると、基地局が収容する全ての端末に対する通信ができなくなってしまう。そのため、故障などの異常を共通チャネルを収容中の信号処理カードで検出した時には、他の空いている信号処理カードに共通チャネルの収容替え（以下、リソース追い出し）処理を行う。
【００９３】
しかし、常に割り当てられている共通チャネルとは別に、共通チャネルを収容できるだけの空きリソースを確保しない限り、共通チャネルを収容した信号処理カードが故障して共通チャネルの通信が不可能になる。そこで、本実施の形態では、基地局が共通チャネルの追い出し用のリソースを確保するためのアルゴリズムを示す。以下、共通チャネルの所要リソース数をｃｏｍｍｏｎ＿ｃｈとする。本実施の形態ではｃｏｍｍｏｎ＿ｃｈは８で固定である。他の変数または定数の名称は実施の形態１と同じ名称を用いる。
【００９４】
図５が本実施の形態のアルゴリズムを示すフロー図である。本実施の形態では、処理５０１でまず共通チャネルの有無に関係なく、最適なカードを見つけるアルゴリズム（以下、割当カード検索アルゴリズムと呼ぶ）を動作させる。本実施の形態では割当カード検索アルゴリズムとして実施の形態１に示した切替アルゴリズムを用いることにする。なお、割当カード検索アルゴリズムとして、他の共通チャネルの考慮を行わない方式を用いることも可能である。
【００９５】
処理５０２では、ｎｅｗ＿ｃａｌｌ≦ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］となる（空きリソース数が新規呼の所要リソース数以下の）カードの枚数によって、割当先の信号処理カードの選択方式を決定する。０枚の場合はどのカードにも割り当てできないため、処理５０１の結果（割り当て不可）をそのまま本フローの結果とし、呼損とする（処理５０３）。一方、共通チャネルを収容した信号処理カードを除いて２枚以上割当可能な信号処理カードがある場合は、どの信号処理カードに新規呼を割り当てたとしても、共通チャネル故障時の追い出し先を確保できる。よって、この場合は割当カード検索アルゴリズムで検索した信号処理カードに割り当てることになり、処理５０１の結果がそのまま本フローの結果となる（処理５０６）。
【００９６】
割当カード検索アルゴリズムと本実施の形態のアルゴリズムが異なるのは、処理５０４の割当可能な信号処理カードが共通チャネルを収容した信号処理カードと、他の一枚のカードの場合である。このとき、共通チャネルを収容していないカードに呼が割り当てられて、空きリソースが共通チャネルの所要リソース数より少なくなると、共通チャネルのリソース追い出しができなくなってしまう。
【００９７】
よって、割当カード検索アルゴリズムで共通チャネルを収容した信号処理カードと他１枚の信号処理カードの２枚が新規呼を収容可能な場合は、仮に新規呼を共通チャネルを収容していない方の信号処理カード（仮に信号処理カードの番号をｎとする）に割り当てたときに共通チャネルの追い出しが可能かどうかを判定する。具体的には、（ｖａｃａｎｃｙ［ｎ］≧ｃｏｍｍｏｎ＿ｃｈ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ）が成立する、つまり他のカードの割当前の空きリソース数が共通チャネルの所要リソース数と新規呼の所要リソース数の和より大きいときに初めて第ｎ信号処理カードに割当が可能となる（処理５０６）。そうでない場合は共通チャネルを収容していないカードに対してリソースを割り当てられないため、共通チャネルを収容している信号処理カードに新規呼を割り当てる（処理５０５）。
【００９８】
なお、本実施の形態では、処理５０１で最適な割当先と判断された第ｎ信号処理カードが共通チャネルを収容しているかどうかにかかわらず、割当先の判定処理を行っているが、共通チャネルを収容した信号処理カードが処理５０１で最適な割り当て先と判断された場合は、そのまま割り当てを行ってよい。この判定をフローに追加した場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００９９】
図６において、低トラヒック時の本実施の形態の動作を説明する。
【０１００】
図６において、１０６ａ〜１０６ｄはそれぞれ第１信号処理カードから第４信号処理カード１０６ｄを示す。 パケットＡ呼６０１が発生した場合、空きリソース数１１（非制限ディジタル：リソース３個、音声：リソース６個、パケットＡ：リソース１２個使用）の第４信号処理カード１０６ｄと空きリソース数２１（共通チャネル：リソース８個、非制限ディジタル：リソース３個使用）の第１信号処理カード１０６ａに割当可能である。
【０１０１】
実施の形態１のアルゴリズムでは、第１信号処理カード１０６ａと第４信号処理カード１０６ｄの両方とも空きリソース数が、（保護対象のパケットＢ呼の所要リソース数１６＋新規呼の所要リソース数６）より小さいため、空きリソース数が少ない第４信号処理カード１０６ｄが最適と判定される（図５の処理５０１）。
【０１０２】
図５の処理５０２では、割当可能なカードが共通チャネルを収容した第１信号処理カード１０６ａを含み２枚になるので、処理５０４に進む。処理５０４では、第４信号処理カード１０６ｄの残りリソースが１１で、共通チャネルの所要リソース数８と新規呼の所要リソース数６の和より少ない。よって、第４信号処理カード１０６ｄに割り当てると、第１信号処理カード１０６ａの共通チャネルのリソース追い出しができなくなるため、図５では処理５０４でＹｅｓと判定されて処理５０５に進み、第１信号処理カード１０６ａに割当が行われる。
【０１０３】
次に図７において、図６の状態において音声呼１回、ケットＡ呼２回が発生したときの本実施の形態の動作を説明する。図７において、１０６ａ〜１０６ｄは図１に記述されているものと同じである。図７は図５の割当が行われた後、音声呼７０１、パケットＡ呼７０２，７０３が順次発生した場合の割当方法を示す。
【０１０４】
音声呼７０１の場合は、
第１信号処理カード１０６ａの空きリソース数：９
第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数：１１
音声呼の所要リソース数：１、共通チャネルの所要リソース数：８
となるので、図５では第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数から音声呼の所要リソース数を引いても１０となって共通チャネルの所要リソース数より多いので、処理５０４でＮｏと判定されて処理５０６に進み、新規呼と共通チャネルの所要リソース数の和より空きリソース数が大きい第４信号処理カード１０６ｄに割当を行う。
【０１０５】
次に、パケットＡ呼７０２の場合は、
第１信号処理カード１０６ａの空きリソース数：９
第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数：１０
パケットＡ呼の所要リソース数：６、共通チャネルの所要リソース数：８
となる。図５ではまず処理５０１の割当カード検索アルゴリズムで第４信号処理カード１０６ｄが最適な割当先と判断される。このときは新規呼と共通チャネルの所要リソース数の和より第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数が小さくなるので、処理５０４でＹｅｓと判定されて処理５０５に進み、第１信号処理カード１０６ａに割当を行う。
【０１０６】
次に、パケットＡ呼７０３の場合は、
第１信号処理カード１０６ａの空きリソース数：３
第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数：１０
パケットＡ呼の所要リソース数：６、共通チャネルの所要リソース数：８
となるので、新規呼の所要リソースカードが第４信号処理カード１０６ｄの１枚となり、図５では５０２で「その他」と判定されて５０６に進む。よって、新規呼と共通チャネルの所要リソース数の和より第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数が小さいが、第４信号処理カード１０６ｄに割当を行う。
【０１０７】
なお、信号処理カード数、信号処理カード内のリソース数が信号処理カードごとに異なっている場合も本発明を適用し、同様の効果が得られることは容易に類推可能である。
【０１０８】
なお、基地局に収容可能な呼種別の数や、呼種別ごとの所要リソース数が異なっている場合にも本発明が適用可能である。
【０１０９】
以上、本実施の形態においては、可能な限り共通チャネルのリソースを収容するための空きリソースを残すように呼を割り当てることにより、共通チャネルを収容している信号処理カードが故障した場合に、共通チャネルのリソースを他の信号処理カードに収容させることが可能になり、基地局の安定運用が可能になる効果が得られる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上のように、本願発明によれば、まず保護対象呼を設定し、各カードのリソース状態によりリソース割り当て方式を変更し、低トラヒック時に負荷分散を、高トラヒック時にはできるだけ使用率の高いカードのリソースを使い切るような呼の割当処理を行うことで、高効率にリソースを使用してできるだけ呼損を発生させずに信号処理カード間の負荷分散が可能になる効果が得られる。
【０１１１】
さらに、本願発明によれば、共通チャネルのリソースを収容するための空きリソースを残すように呼を割り当てることにより、共通チャネルを収容している信号処理カードが故障した場合に、共通チャネルのリソースを他の信号処理カードに収容させることが可能になり、基地局の安定運用が可能になる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における基地局の構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における信号処理手段の状態図
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるリソース割当処理の選択フロー図
【図４】本発明の第１の実施の形態における信号処理手段の状態図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるリソース割当処理の選択フロー図
【図６】本発明の第２の実施の形態における信号処理手段の状態図（１）
【図７】本発明の第２の実施の形態における信号処理手段の状態図（２）
【図８】従来技術における基地局の構成図
【符号の説明】
１０１ 端末
１０２ 基地局
１０３ ネットワーク
１０４ 無線信号通信手段
１０５ 接続制御手段
１０６ 信号処理手段
１０６ａ 第１信号処理カード
１０６ｂ 第２信号処理カード
１０６ｃ 第３信号処理カード
１０６ｄ 第４信号処理カード
１０７ 無線リソース制御手段
１０８ 有線信号通信手段
１０９ 無線リソース監視手段
８０１ 端末
８０２ 基地局
８０３ ネットワーク
８０４ 無線信号通信手段
８０５ 接続制御手段
８０６ 信号処理手段
８０６ａ 第１信号処理カード
８０６ｂ 第２信号処理カード
８０６ｃ 第ｎ信号処理カード
８０７ 無線リソース制御手段
８０８ 有線信号通信手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信を行う端末を収容する無線基地局において、装置内のリソースを適切に割り当てるリソース管理方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年携帯電話の普及は目覚ましく、２００１年に日本で最初にＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，広帯域符号分割多重アクセス）規格の携帯電話サービスが始まっている。通信技術に関しても、ディジタル携帯電話では音声と低速のパケット通信のみだったが、Ｗ−ＣＤＭＡの導入により、２００２年現在で３８４ｋｂｐｓのサービスが開始されるなど、広帯域伝送が可能になってきている。
【０００３】
Ｗ−ＣＤＭＡのネットワークは交換機、ＲＮＣ（Ｒａｄｉｏ ＮｅｔｗｏｒｋＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ， 無線ネットワーク制御装置）、基地局（ＢＴＳ， Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ）などからなる。このうち、基地局が携帯電話端末と無線通信を行い、信号をネットワーク用に変換する。Ｗ−ＣＤＭＡでは広帯域伝送を生かした様々なアプリケーションが提供されるため、基地局のカバーエリア内で発生するトラヒックの種類として、例えばテレビ会議、高速パケット伝送などによる高速伝送の呼が増えている。これに伴い、リソース管理方式の改善により限りのある基地局の収容能力を有効に用いることが求められている。なお、本発明におけるリソースとは基本的に基地局内部のベースバンド処理に要する処理能力を表し、各チャネルの電波の強度等を表す無線リソースとは別である。
【０００４】
まず、図８にリソース割当方式に関する従来技術の構成例を示す。
【０００５】
図８において、８０１は端末である。以降の記述では、端末としてＷ−ＣＤＭＡ方式またはＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ ＣＤＭＡ）の第三世代携帯電話を想定するが、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ），ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ），ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）等の他の携帯電話またはコードレス電話においても適用可能である。
【０００６】
８０２は端末を収容し、端末との無線信号の送受信を行い有線用の信号に変換する基地局である。８０３は交換機能を持つネットワークである。ネットワーク８０３は専用線、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）を介して基地局と接続している。
【０００７】
８０４〜８０８は基地局の内部構造を示す。８０４は端末８０１との無線信号の送受信を行う無線通信手段である。無線通信手段８０４はアンテナ、端末の送信電力制御、周波数の変調処理等を行う。無線通信手段８０４はアンテナ、増幅器、送信用の電源、制御プログラムを備える。
【０００８】
８０５はネットワーク８０３の要求に応じて、端末に対する通信路の接続・切断制御を行う接続制御手段である。接続制御手段は基地局の制御カード内のプログラムとして実装される。８０６は端末からの無線信号の符号変調処理、有線信号への変換等の信号処理を行う信号処理手段である。基地局で同時に多数の端末を収容するため、信号処理手段は同形式のカードを多数準備しており、これらを第１信号処理カード８０６ａ〜第ｎ信号処理カード８０６ｃと呼ぶ。８０７は信号処理手段８０６において、発生した呼を信号処理カードに割り当てたり、解放を行う無線リソース制御手段である。８０８はネットワーク８０３との信号の送受信を行う有線通信手段である。
【０００９】
基地局は端末８０１の通信呼を収容する。その際に呼の信号処理を行う信号処理カード８０６ａ〜８０６ｃの処理能力をリソース、呼が発生した際に、呼を信号処理カードに割り当てる処理をリソース割り当て処理という。
【００１０】
信号処理カードの性能はハードウェアに依存し、様々な値を取るが、ここでは各信号処理カードに７６８ｋｂｐｓ分の信号処理能力があり、１リソースを２４ｋｂｐｓの信号処理能力と定義する。よって、信号処理カードは３２個のリソースを持つことになる。また、基地局が以下の種類の呼をサポートすると仮定する。
【００１１】
（ａ）音声呼 リソース１個
（ｂ）非制限ディジタル呼（６４ｋｂｐｓ） リソース３個
（ｃ）パケットＡ呼（１２８ｋｂｐｓ） リソース６個
（ｄ）パケットＢ呼（３８４ｋｂｐｓ） リソース１６個
（ｅ）共通チャネル リソース８個
（ｅ）の共通チャネルとは端末すべてを制御するためのチャネルで、ＢＣＨ（Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＦＡＣＨ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＰＣＨ（Ｐａｇｉｎｇ Ｃｈａｎｎｅｌ）、ＲＡＣＨ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｈａｎｎｅｌ）などからなる。端末が通信を開始する際は、ページングなどを共通チャネルを介して行うため、共通チャネルの伝送ができない場合は、基地局配下の全端末が通信できない状態に陥る。共通チャネルの所要リソース数は、基地局のカバーエリアの大きさや収容チャネル数によって増減するが、ここでは例えば所要リソース数を８個とする。
【００１２】
Ｗ−ＣＤＭＡでは、音声呼、パケット呼、非制限ディジタル呼などの多数の種類の呼のサービスが可能である。伝送速度や信号処理カードが呼を処理するために必要なリソース数は呼の種類により異なる。リソース割り当て処理においては、このような所要リソース数の異なる多くの種類の呼が発生・消滅を繰り返す環境下において、基地局の限られたリソースを有効に活用しできるだけ呼損を発生させないことと、負荷を複数の信号処理カードに分散させ、各々の信号処理カードにかかる負荷を低減することとの２つが求められる。
【００１３】
負荷を分散させるためのリソース割り当て処理に関する従来の発明には、特開２００１−１１９７５２号公報（特許文献１）がある。特許文献１では、複数の信号処理カードに負荷を分散させることにより、個々の信号処理カードに対する平均的な処理量を小さくし、信号処理カードの実装に要するコストを下げることを目的としている。また、処理を１ヶ所に集中させると、その信号処理カードが故障した際の影響が大きいが、負荷を分散させることにより故障時の損害を小さくする、と言う効果もある。
【００１４】
特許文献１においては、以下の手順でリソースの割り当てを行うことにより、負荷の分散を実現している。
【００１５】
（Ｊ１） 呼の到着後、その呼の処理に要するリソース数の見積もりを行う。
【００１６】
（Ｊ２） （Ｊ１）で見積もったリソース数の空きを持つ信号処理カードのうち、最も使用中のリソース数が少ない（空きリソース数が多い）信号処理カードに当該呼の割り当てを行う。
【００１７】
たとえば、図８のように、信号処理カードを３枚以上持つ基地局において、所要リソース数１の音声呼が３回連続で発生した場合は以下のように割り当てを行う。
【００１８】
最初の音声呼の割り当て時は、いずれのカードも呼を割り当てていないため、最も番号の小さい第１信号処理カードに最初の音声呼を割り当てる。
【００１９】
次の音声呼の場合は、第１信号処理カード以外の信号処理カードには呼を割り当てていないため、これらのうち最も番号の小さい第２信号処理カードに呼を割り当てる。
【００２０】
３番目の音声呼の場合は、第１と第２信号処理カード以外の信号処理カードに呼が割り当てられていないため、呼が割り当てられていないうち、最も番号の小さい信号処理カードに呼を割り当てる。
【００２１】
従来技術では以上のようにして、新規に発生する呼（以下、新規呼と呼ぶ）に対して、最もリソースの使用数が少ない信号処理カードにリソース割当を行っていく。
【００２２】
【特許文献１】
特開２００１−１１９７５２号公報（第４頁）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の負荷分散のリソース割り当て方式を用いると、以下の２つの前提条件下で、基地局に流入するトラヒック量が大きい場合に小さい空きリソースが複数の信号処理カードに分散し（フラグメントと呼ぶ）、効率が悪くなるという欠点がある。
【００２４】
（Ａ１） Ｗ−ＣＤＭＡのように呼の種類が多く、呼の種類により所要リソース数が異なる通信方式を用いる場合。
【００２５】
（Ａ２） １つの呼は１個の信号処理カードに割り当てなければならないとする制約がある場合。
【００２６】
特に（Ａ２）のように、１つの呼は１個の信号処理カードに割り当てなければならないという制約があると、基地局内の総空きリソース数は新規に発生した呼の所要リソース数より多いにもかかわらず、各カードの空きリソース数が所要リソース数より小さいために、呼の割当ができない場合がある。例えば基地局内の２枚の信号処理カードにそれぞれ４つの空きリソースがあり、他の信号処理カードに空きが全くない場合、各カードの空きリソースはパケットＡ呼の所要リソース数６より小さい。よって、基地局全体では４×２＝８個の空きリソースがあるにもかかわらず、この場合はパケットＡ呼を割り当てることはできない。
【００２７】
特に特許文献１のアルゴリズムは負荷を分散させるので、トラヒック量が多いときは全てのカードの割当済みリソースが増加し空きリソースが複数のカードに分散しやすい。よって所要リソース数の大きい呼の割当ができない可能性が高くなる。例えば３２個のリソースを実装した信号処理カードが４枚ある場合、全て所要リソース数１の音声呼が６８回発生したとすると、各信号処理カードに１７個ずつ割当が行われるので、各信号処理カードでは１５個のリソースが空きとなる。この場合、基地局全体で６０個の空きリソースがあるにもかかわらず、所要リソース数１６のパケットＢ呼は収容できない。
【００２８】
また、共通チャネルを収容した信号処理カードが故障した場合は、他の信号処理カードで共通チャネルを収容し直すことで、端末との通信を維持しなければならない。しかし、特許文献１のアルゴリズムでは、共通チャネルの存在を考慮していないため、基地局全体として共通チャネルを収容するための空きリソースが存在する場合においても、空きリソースが分散しているために共通チャネルの収容替えができず、共通チャネルが故障した場合に端末との通信中の場合においても端末と基地局間の通信が切断される可能性がある。
【００２９】
本発明は、以上を鑑みなされたもので、信号処理カードの状態を監視し、各時点で基地局が収容している呼による処理負荷（リソース数）から、呼損を避けたい種別の呼（保護対象呼）の所要リソース数をもとにしてその時点のトラヒック量の高低を判断し、低トラヒック時に発生が予想される呼を割り当て可能であるときにのみ、負荷を分散するようにリソースの割り当てを行い、高トラヒック時にはできるだけ呼損を発生させないようにリソースの割り当てを行うことで、収容効率の向上と負荷分散の両方を同時に実現することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願発明は、複数の信号処理カードに、複数種の呼を割り当てる無線基地局のリソース割り当て方法であって、ある呼を保護対象呼として登録するステップと、前記保護対象呼の所要リソースをもとに、無線基地局のトラヒック状況を判断するステップと、前記トラヒック状況に応じて、リソースの割り当て方法を切り替えるステップと、を少なくとも含む無線基地局のリソース割り当て方法である。本発明によれば、トラヒック状況に応じてリソースの割り当て方法を切り替えることにより、保護対象呼をより確実に保護することができる。
【００３１】
また、本願発明は、複数の信号処理カードに、複数種の呼を割り当てる無線基地局のリソース割り当て方法であって、ある呼を保護対象呼として登録するステップと、新規呼が発生したときに、前記保護対象呼のリソースと前記新規呼とのリソースとの第１の和と、各信号処理カードの空きリソースと、を比較するステップと、前記第１の和が各信号処理カードの空きリソースよりも大きい時を高トラヒック時とし、前記和が各信号処理カードの空きリソース以下の時を低トラヒック時として規定するステップと、高トラヒック時と低トラヒック時においてリソースの割り当て方法を切り替えるステップと、を少なくとも含む無線基地局のリソース割り当て方法である。本発明によれば、保護対象呼をより確実に保護することができる。
【００３２】
さらに、高トラヒック時には、空きリソースが前記新規呼のリソースより大きい信号処理カードのうち、最も空きリソースが少ない信号処理カードに優先的に前記新規呼を割り当てるステップと、を含むことにより、保護対象呼をより確実に保護することができる。
【００３３】
さらに、前記新規呼のリソースが、全ての信号処理カードの空きリソースよりも大きい場合には、前記新規呼を破棄するステップ、を含むことにより、割り当てにかかる処理時間を短縮することができる。
【００３４】
またさらに、新規呼の最適割当先であると判断された信号処理カードを割当先信号処理カードとして記憶するステップと、前記割当先信号処理カードに共通チャネルが割り当てられていない場合、前記新規呼のリソースと前記共通チャネルのリソースとの第２の和と、前記割当先信号処理カードの空きリソースと、を比較するステップと、前記第２の和が、前記割当先信号処理カードの空きリソースよりも大きい場合には、前記割当先信号処理カードに前記新規呼を割り当て、前記第２の和が、前記割当先信号処理カードの空きリソース以下の場合には、前記共通チャネルが割り当てられている信号処理カードに前記新規呼を割り当てるステップと、をさらに含むことにより、保護対象呼をより確実に保護しつつ、さらに共通チャネルの収納先をも確保して、故障発生時の端末との通信路切断を回避できる。
【００３５】
さらに、本願発明では、新規呼の所要リソースよりも空きリソースが大きい信号処理カードが、共通チャネルを収容した信号処理カードの他に２枚以上ある場合には、新規呼の最適割当先であると判断された信号処理カードを割当先信号処理カードとして決定する、ことにより、保護対象呼をより確実に保護し、共通チャネルの収納先を確保する処理の負荷を低減することができる。
【００３６】
また、上記課題を解決するために、本願発明は、無線通信における通信呼の信号処理を行う複数の信号処理カードを制御する無線基地局であって、新規呼の所要リソースと、保護対象呼の所要リソースと、前記複数の信号処理カードの処理状況に応じて、前記新規呼をどの信号処理カードに収容するか決定するリソース制御手段を具備する、ことを特徴とする無線基地局である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
【００３８】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００３９】
図１は、本発明のブロック構成図を示す。図１において１０１〜１０８はそれぞれ従来例の８０１〜８０８に対応する。
【００４０】
図１において、１０１は端末である。以降の記述では、端末としてＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ，広帯域符号分割多重アクセス）方式またはＭＣ−ＣＤＭＡ（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ ＣＤＭＡ）の第三世代携帯電話を想定するが、ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ），ＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｈａｎｄｙ−ｐｈｏｎｅ Ｓｙｓｔｅｍ），ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ）等の他の携帯電話またはコードレス電話においても適用可能である。
【００４１】
１０２は端末を収容し、端末との無線信号の送受信を行い有線用の信号に変換する基地局である。
【００４２】
１０３は交換機能を持つネットワークである。ネットワーク１０３は専用線、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｄｅ）等の有線伝送路を介して基地局と接続している。
【００４３】
１０４〜１０９は基地局の内部構造を示す。
【００４４】
１０４は端末１０１との無線信号の送受信を行う無線通信手段である。無線通信手段１０４はアンテナ、端末の送信電力制御、周波数の変調処理等を行う。無線通信手段１０４はアンテナ、増幅器、送信用の電源、制御プログラムを備える。
【００４５】
１０５はネットワーク１０３の要求に応じて、端末に対する通信路の接続・切断制御を行う接続制御手段である。接続制御手段は基地局の制御カード内のプログラムとして実装される。
【００４６】
１０６は端末からの無線信号の符号変調処理、有線信号への変換等の信号処理を行う信号処理手段である。基地局においては同時に多数の端末を収容するため、信号処理手段は同形式のカード、ＬＳＩおよびその組み合わせからなるハードウェアを多数準備した構成になる。本実施の形態では、基地局が４枚の信号処理カードを持つことと仮定し、同種のハードウェアをそれぞれ第１信号処理カード１０６ａ〜第４信号処理カード１０６ｄと呼ぶ。なお、信号処理カードが２枚以上ならば、枚数には関係なく本発明の効果を得ることは可能である。
【００４７】
１０７は信号処理手段１０６において、発生した呼を信号処理カードに割り当てたり、解放を行う無線リソース制御手段である。
【００４８】
１０８はネットワーク１０３との信号の送受信を行う有線通信手段である。
【００４９】
１０９は信号処理手段の状態の監視を行い、必要に応じて無線リソース制御手段１０７にリソースの割当方式の変更を指示する無線リソース監視手段である。
【００５０】
次に図２を説明する。図２は信号処理手段１０６の状態を示す。ここでは、信号処理手段１０６内部の信号処理カード数を８とし、従来技術と同様に各信号処理カードに７６８ｋｂｐｓの信号の処理能力があり、１リソースを２４ｋｂｐｓの信号処理能力と定義し、基地局が以下の呼の種類をサポートすると仮定する。
【００５１】
（ａ）音声呼 リソース１個
（ｂ）非制限ディジタル呼（６４ｋｂｐｓ） リソース３個
（ｃ）パケットＡ呼（１２８ｋｂｐｓ） リソース６個
（ｄ）パケットＢ呼（３８４ｋｂｐｓ） リソース１６個
（ｅ）共通チャネル リソース８個
なお、サポートする呼の種類は、通信サービスを提供する通信事業者によって異なる。また、リソースの単位も基地局のハードウェアにより速度が増減したり、速度の単位もｓｐｓ（Ｓｙｍｂｏｌｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）となることがある。本発明において信号処理手段内の信号処理カードの数や、信号処理カードの処理能力、リソースの単位が異なっている場合でも同様の効果が得られる。
【００５２】
図２の第１信号処理カードの状態を説明する。第１信号処理カードは、共通チャネルのみを収容している。信号処理カードの実装リソース数は３２、共通チャネルの所要リソース数は８であるから、あきリソースは３２−８＝２４である。第２信号処理カード１０６ｂ〜第４信号処理カード１０６ｄに関しても同様に収容している呼を示している。また、図２で呼の名前の後にあるかっこ内の数値はその呼のリソース数を示し、信号処理カードの名前の後にあるかっこ内の数値は各カードの実装リソース数を示す。
【００５３】
本実施の形態においては、各処理カード内における呼の配置される位置はどこでもよい。よって、無線リソース制御手段内の管理テーブルではあきリソース数のみを把握すればよい。本実施の形態では、第ｉ信号処理カードの空きリソース数をｖａｃａｎｃｙ［ｉ］と表すこととする。
【００５４】
なお、カードによって処理能力が異なる場合は、空きリソース数だけでなく、各カードに実装されているリソース数も管理する必要があるが、この場合でも本発明の効果は同様に得られる。
【００５５】
以下、基地局のリソース割当方式の動作を説明する。
【００５６】
基地局が起動したとき、端末の呼び出し等に用いる共通チャネルを確保する。ここではカードの番号の少ない順に呼の割当を行うものとすると、無線リソース割当手段１０４は共通チャネルを処理するリソースを第１信号処理カードに割り当てる。これが図２の共通チャネル２０１である。
【００５７】
なお、割当先の信号処理カードを決める方法には、カードの番号の少ない順の他に、番号の多い順から割り当てる方法、全信号処理カードのうち、最も空きリソース数が少ないものから割当を行う方法、または最も空きリソース数が多いものから割り当てる方法が考えられるが、いずれの場合でも本発明の効果を得ることが可能である。
【００５８】
基地局１０２が共通チャネルの確保を終了すると、端末１０１がネットワーク１０３に対して位置登録とＡＴＴＡＣＨ（端末をネットワークから着信可能な状態にする処理）を行う。なお、ＡＴＴＡＣＨ処理では個別チャネルが使用されるため、リソースの割り当てが行われる。その場合でも、ＡＴＴＡＣＨを呼種に加えれば、本発明の効果を得ることは可能である。ただし、記述簡略化のため本実施の形態においてはＡＴＴＡＣＨ時に使用されるリソースを考慮しない。
【００５９】
位置登録後、端末１０１が３８４ｋｂｐｓのパケットＢ呼を発信すると、基地局１０２は端末１０１とネットワーク１０３間の呼に用いる通信路を確立し、パケットＢ呼２０２を第２信号処理カード１０６ｂに割り当てる。
【００６０】
以下、詳細に端末１０１がパケットＢ呼２０２を発信する際のリソース割当の手順を説明する。この手順は他の種類の呼の場合も同様である。
【００６１】
まず、端末１０１が共通チャネルを介して基地局１０２経由で発信要求をネットワーク１０３に出力する。基地局１０２の内部では、まず無線通信手段１０４がこの要求を受信すると、復調処理等を施して信号処理手段１０６内部で共通チャネルに割り当てられている第１信号処理カード１０６ａに出力する。第１信号処理カード１０６ａはベースバンド処理、有線信号への変換処理を行い発信要求を有線通信手段１０８に出力する。その信号を有線信号手段がＡＴＭなどへのプロトコル変換を行い、ネットワークに対して出力する。本実施の形態は、基地局１０２は、ネットワーク１０３によってのみ制御され、端末からの信号によっては制御されない。なお、本発明のアルゴリズムははリソース割当処理のトリガに関係しないので、端末の信号によってリソース割当処理が制御される場合も同様に本発明の効果を得ることが可能である。
【００６２】
ネットワーク１０３は発信要求に対して、基地局１０２に端末１０１用のパケットＢ呼用のリソース確保要求を出力する。基地局１０２はリソース確保要求に従い、適切な信号処理カードに呼を割り当てる。
【００６３】
ネットワーク１０３からのリソース確保要求に従い基地局１０２がリソースを割り当てる手順を詳細に説明する。まず、ネットワーク１０３からのリソース確保要求が有線通信手段１０８へ入力される。これは基地局１０２に対する制御要求なので、接続制御手段１０５が検出する。接続制御手段１０５は無線リソース制御手段１０７に対して、信号処理手段１０６内においてパケットＢ呼用のリソースを確保させる要求を出力する。
【００６４】
本実施の形態においては、低トラヒック時には負荷分散を行うため、空きリソース数の多い信号処理カードの順に割当を行い、高トラヒック時には空きリソースの分散に起因する呼損を減らすために、空きリソースの少ないカードの順に呼を割り当てる。無線リソース監視手段１０９は信号処理手段１０６の状態を監視し、２つのリソース割り当て方法のうち適切な方式を選び、選択した方法を用いて呼を信号処理カードに割り当てるよう無線リソース制御手段１０７に指示する。
【００６５】
図３は、リソース方式の選択方法のフロー図である。本発明では、トラヒック予測により、発生頻度が最も高いと想定される呼を収容するため、その種類の呼の所要リソース数を閾値とし、その閾値分の空きリソースを各信号カードにできるだけ残すように割当を行う。本実施の形態では、例として３８４ｋｂｐｓのパケットＢ呼の頻度が高い場合を想定し、閾値をパケットＢ呼の所要リソースの１６とし、リソース１６個分の空きを各信号処理カードに残すようにリソースの割当を行う場合について動作を説明する。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、高トラヒック時もパケットＢ呼を収容できるようにするアルゴリズムを例示しているが、高トラヒック時に収容可能にする呼の種類をパケットＡ呼や非制限ディジタルのように別の種類にしたり、（本実施の形態の例よりも１枚に多くのリソースを収容できる信号処理カードを用いる場合に）パケットＢ呼を複数収容できるように閾値を設定する場合でも、本実施の形態における負荷分散の効果が得られる。
【００６７】
図３では、各信号処理カードにおいて、保護対象の呼であるパケットＢ呼の収容可能性によりトラヒック量の高低の判断を行い、その結果により、以下の（ａ）〜（ｃ）の３種類のいずれかの方法で割当処理を実施する。以降の説明において、保護する対象の呼の所要リソース数をｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ、新規に発生した呼（新規呼）の所要リソース数をｎｅｗ＿ｃａｌｌと表記する。本実施の形態においては、保護対象の呼をパケットＢ呼としているため、ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＝１６である。以下、割り当て処理を条件毎に説明する。
【００６８】
（ａ） （ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ≦ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）がいずれかの第ｉ信号処理カードで成立する場合。
【００６９】
これは、新規呼を割り当てても、保護対象呼（パケットＢ呼）を収容できる信号処理カードがある場合にあたる。
【００７０】
例えば、新規呼が音声呼なら、音声呼の所要リソース数１個と保護対象のパケットＢ呼の所要リソース数１６個を合わせた１７個以上の空きリソースを持つ信号処理カードがある場合である。新規呼が発生したときは、その呼を最も空きリソース数が多い信号処理カードに割り当てる（図３の３０２）。これにより各信号処理カードの負荷分散をはかる。
【００７１】
（ｂ） （ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ＞ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）が全ての第ｉ信号処理カードに関して成立し、かつ（ｎｅｗ＿ｃａｌｌ≦ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）がいずれかの第ｉ信号処理カードで成立する場合。
【００７２】
これは、いずれかのカードに新規呼の割り当てが可能だが、割り当てると信号処理カードの空きが不足して保護対象呼の収容ができなくなる場合である。この場合は、（ａ）のように負荷分散を行うと、空きリソースの大きさが保護対象呼よりも小さくなるため、できるだけ多くの呼を１枚のカードに詰め込む。
【００７３】
新規呼が発生したときは、その呼を空きリソース数が割り当て対象の呼の所要リソース数よりも多い信号処理カードのうち、最も空きリソース数が少ない信号処理カードに割り当てる（図３の処理３０４）。使用中のリソース数が同じ信号処理カードが複数ある場合は、そのうち最も番号の小さい信号処理カードに割り当てる。
【００７４】
（ｃ） 全ての第ｉ信号処理カードに関して、（ｎｅｗ＿ｃａｌｌ＞ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］）が成立する場合。
【００７５】
これは、新規呼を割り当てることのできる信号処理カードがない場合にあたる。
【００７６】
新規呼の所要リソース数以上の空きリソースを持つ信号処理カードがない場合は呼損とする（図３の処理３０５）。
【００７７】
なお、（ｃ）の場合に、他の呼が切断してリソースの空きが増えるまで待つか、または一定時間待って再度割り当てを試みる方法も考えられるが、これらの方法を用いても本実施の形態の効果は得られる。
【００７８】
なお、本実施の形態においては、全てのカードで保護対象呼分の空きがなくなったときに（ｂ）に分岐するが、一部のカードで保護対象呼分の空きがなくなった場合に（ｂ）に分岐する場合でも、本実施の形態による負荷分散の効果が得られる。また、（ａ）（ｂ）の分岐では、（ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ）（保護対象呼と新規呼の所要リソース数の和）とｖａｃａｎｃｙ（信号処理カード内の空きリソース数）を比較しているが、ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ＿ｃａｌｌのみとｖａｃａｎｃｙを比較した場合でも同様に本実施の形態の負荷分散の効果が得られる。
【００７９】
リソースの割当を実施した後、接続制御手段１０５は、無線通信手段１０４、信号処理手段１０６（第１信号処理カード１０６ａ）と有線通信手段１０８によって、端末１０１からの音声呼の信号をネットワーク１０３に適切に出力できるように通信路を設定し、リソース確保要求への応答を有線信号処理手段１０８を介してネットワーク１０３に対して出力する。これにより端末１０１からネットワーク１０３までの通信路が確立される。これ以降より上位のレイヤの呼制御により端末１０１の発信先との通信が開始されるが、この部分は本発明と直接関係しないため省略する。
【００８０】
音声呼の他、非制限ディジタル呼、パケットＡ呼、パケットＢ呼に対しても所要リソース数が異なる以外は同様にリソースの割当処理を行う。また、呼が終了する場合は、上位レイヤの呼切断処理の後、ネットワーク１０３から解放の対象となる呼の指定を含むリソース解放要求が基地局１０２に対して出力される。
【００８１】
この要求を接続制御手段１０５が検出すると、無線リソース制御手段１０７に対してリソースを解放させる要求を出力する。無線リソース制御手段１０７は解放する対象となる信号処理カードを特定し、信号処理手段１０６に該当の呼を解放させる。
【００８２】
また、図２において、第４信号処理カード１０６ｄにある非制限ディジタル呼２０３を割り当てる前は、第３信号処理カード１０６ｃ、第４信号処理カード１０６ｄに保護対象のパケットＢ呼の所要リソース数１６個＋３個＝１９個以上のリソースの空きがあるため、（ａ）が適用される。第３信号処理カード１０６ｃの使用リソース数は、音声呼１個＋非制限ディジタル呼３個＋パケットＡ呼６個＝１０個→空きリソース３２個−１０個＝２２個、第４信号処理カード１０６ｄは使用リソース数はパケットＡ呼の６個のみで、空きは２６個である。よって、非制限ディジタル呼２０３は最も使用リソース数が少ない第４信号処理カード１０６ｄに割り当てられている。
【００８３】
図４に図２の割当の次にパケットＢ呼が発生したときの状態を示す。図４において、第２信号処理カード１０６ｂにパケットＢ呼４０１を割り当てるときは、どの信号処理カードにも１６個＋１６個＝３２個の空きリソースがないため、（ｂ）が適用される。よって、使用リソース数が１６個で最も多い第２信号処理カード１０６ｂにパケットＢ呼４０１が割り当てられる。
【００８４】
本実施の形態においては、信号処理カード内で１つの呼に対するリソースの位置が連続していなくてよいものとする。たとえば、図６の状態から音声呼２０１が解放されたとき、１個分の空きリソースが２個あるとみなすのではなく、２個分の空きリソースが１つあると見なしてよい。
【００８５】
なお、図２で第３信号処理カードの音声呼が解放されたとき、１個の空きリソースと２２個の空きリソースの２つのブロックに分かれる場合でも本実施の形態のアルゴリズムを適用可能である。この場合、パケットＢ呼を収容するための連続リソースの有無を検出することにより、連続リソースがありパケットＢ呼を割り当てられる場合はリソースの割り当て処理を負荷分散とし、割り当てられない場合は効率重視のアルゴリズムに変更することができる。よって、２２個の空きリソースがある場合は、低トラヒックと判断し、負荷分散の方式を選択して割当を行う。さらに効率重視のアルゴリズムとしては、本実施の形態と同様の使用率最大の信号処理カードへ新規呼を割り当てる方法や信号カード内の空きリソースの最大サイズがもっとも小さい（所要リソース数が多い呼を割り当てにくい）信号カードに新規呼を割り当てる方法が挙げられる。
【００８６】
なお、トラヒックを記録して、（ａ）と（ｂ）を切り替えるための閾値を動的に増減させると、時間帯や基地局の位置に応じて制御を行うことが可能となる効果が得られる。例えば音声呼が多い時間帯はリソース不足による呼損が発生しにくいので、閾値を１とすれば、本実施の形態は１６となっている閾値より小さいため、本実施の形態の場合よりも空きが少ない場合に負荷分散を行うようにできる。
【００８７】
なお、信号処理カード数、信号処理カード内のリソース数が信号処理カードごとに異なっている場合も本発明を適用し、同様の効果が得られることは容易に類推可能である。
【００８８】
なお、基地局に収容可能な呼種別の数や、呼種別ごとの所要リソース数が異なっている場合にも本発明が適用可能である。
【００８９】
以上、本実施の形態においては、無線リソース監視手段１０９が信号処理手段１０６の状態により無線リソース制御手段１０７によるリソース割り当て方式を３通りに変更し、低トラヒック時に負荷分散を、高トラヒック時にはできるだけ使用率の高いカードのリソースを使い切るような呼の割当処理を行うことで、高効率にリソースを使用してできるだけ呼損を発生させずに信号処理カード間の負荷分散が可能になる効果が得られる。
【００９０】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００９１】
第２の実施の形態は、実施の形態１と同様の構成をとるため、ブロック構成図は実施の形態１の図１と同様である。
【００９２】
Ｗ−ＣＤＭＡ方式では、基地局から端末の通信制御用に共通チャネルを用いるため、共通チャネルを収容した信号処理カードが故障して共通チャネルの伝送ができなくなると、基地局が収容する全ての端末に対する通信ができなくなってしまう。そのため、故障などの異常を共通チャネルを収容中の信号処理カードで検出した時には、他の空いている信号処理カードに共通チャネルの収容替え（以下、リソース追い出し）処理を行う。
【００９３】
しかし、常に割り当てられている共通チャネルとは別に、共通チャネルを収容できるだけの空きリソースを確保しない限り、共通チャネルを収容した信号処理カードが故障して共通チャネルの通信が不可能になる。そこで、本実施の形態では、基地局が共通チャネルの追い出し用のリソースを確保するためのアルゴリズムを示す。以下、共通チャネルの所要リソース数をｃｏｍｍｏｎ＿ｃｈとする。本実施の形態ではｃｏｍｍｏｎ＿ｃｈは８で固定である。他の変数または定数の名称は実施の形態１と同じ名称を用いる。
【００９４】
図５が本実施の形態のアルゴリズムを示すフロー図である。本実施の形態では、処理５０１でまず共通チャネルの有無に関係なく、最適なカードを見つけるアルゴリズム（以下、割当カード検索アルゴリズムと呼ぶ）を動作させる。本実施の形態では割当カード検索アルゴリズムとして実施の形態１に示した切替アルゴリズムを用いることにする。なお、割当カード検索アルゴリズムとして、他の共通チャネルの考慮を行わない方式を用いることも可能である。
【００９５】
処理５０２では、ｎｅｗ＿ｃａｌｌ≦ｖａｃａｎｃｙ［ｉ］となる（空きリソース数が新規呼の所要リソース数以下の）カードの枚数によって、割当先の信号処理カードの選択方式を決定する。０枚の場合はどのカードにも割り当てできないため、処理５０１の結果（割り当て不可）をそのまま本フローの結果とし、呼損とする（処理５０３）。一方、共通チャネルを収容した信号処理カードを除いて２枚以上割当可能な信号処理カードがある場合は、どの信号処理カードに新規呼を割り当てたとしても、共通チャネル故障時の追い出し先を確保できる。よって、この場合は割当カード検索アルゴリズムで検索した信号処理カードに割り当てることになり、処理５０１の結果がそのまま本フローの結果となる（処理５０６）。
【００９６】
割当カード検索アルゴリズムと本実施の形態のアルゴリズムが異なるのは、処理５０４の割当可能な信号処理カードが共通チャネルを収容した信号処理カードと、他の一枚のカードの場合である。このとき、共通チャネルを収容していないカードに呼が割り当てられて、空きリソースが共通チャネルの所要リソース数より少なくなると、共通チャネルのリソース追い出しができなくなってしまう。
【００９７】
よって、割当カード検索アルゴリズムで共通チャネルを収容した信号処理カードと他１枚の信号処理カードの２枚が新規呼を収容可能な場合は、仮に新規呼を共通チャネルを収容していない方の信号処理カード（仮に信号処理カードの番号をｎとする）に割り当てたときに共通チャネルの追い出しが可能かどうかを判定する。具体的には、（ｖａｃａｎｃｙ［ｎ］≧ｃｏｍｍｏｎ＿ｃｈ＋ｎｅｗ＿ｃａｌｌ）が成立する、つまり他のカードの割当前の空きリソース数が共通チャネルの所要リソース数と新規呼の所要リソース数の和より大きいときに初めて第ｎ信号処理カードに割当が可能となる（処理５０６）。そうでない場合は共通チャネルを収容していないカードに対してリソースを割り当てられないため、共通チャネルを収容している信号処理カードに新規呼を割り当てる（処理５０５）。
【００９８】
なお、本実施の形態では、処理５０１で最適な割当先と判断された第ｎ信号処理カードが共通チャネルを収容しているかどうかにかかわらず、割当先の判定処理を行っているが、共通チャネルを収容した信号処理カードが処理５０１で最適な割り当て先と判断された場合は、そのまま割り当てを行ってよい。この判定をフローに追加した場合も本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００９９】
図６において、低トラヒック時の本実施の形態の動作を説明する。
【０１００】
図６において、１０６ａ〜１０６ｄはそれぞれ第１信号処理カードから第４信号処理カード１０６ｄを示す。 パケットＡ呼６０１が発生した場合、空きリソース数１１（非制限ディジタル：リソース３個、音声：リソース６個、パケットＡ：リソース１２個使用）の第４信号処理カード１０６ｄと空きリソース数２１（共通チャネル：リソース８個、非制限ディジタル：リソース３個使用）の第１信号処理カード１０６ａに割当可能である。
【０１０１】
実施の形態１のアルゴリズムでは、第１信号処理カード１０６ａと第４信号処理カード１０６ｄの両方とも空きリソース数が、（保護対象のパケットＢ呼の所要リソース数１６＋新規呼の所要リソース数６）より小さいため、空きリソース数が少ない第４信号処理カード１０６ｄが最適と判定される（図５の処理５０１）。
【０１０２】
図５の処理５０２では、割当可能なカードが共通チャネルを収容した第１信号処理カード１０６ａを含み２枚になるので、処理５０４に進む。処理５０４では、第４信号処理カード１０６ｄの残りリソースが１１で、共通チャネルの所要リソース数８と新規呼の所要リソース数６の和より少ない。よって、第４信号処理カード１０６ｄに割り当てると、第１信号処理カード１０６ａの共通チャネルのリソース追い出しができなくなるため、図５では処理５０４でＹｅｓと判定されて処理５０５に進み、第１信号処理カード１０６ａに割当が行われる。
【０１０３】
次に図７において、図６の状態において音声呼１回、ケットＡ呼２回が発生したときの本実施の形態の動作を説明する。図７において、１０６ａ〜１０６ｄは図１に記述されているものと同じである。図７は図５の割当が行われた後、音声呼７０１、パケットＡ呼７０２，７０３が順次発生した場合の割当方法を示す。
【０１０４】
音声呼７０１の場合は、
第１信号処理カード１０６ａの空きリソース数：９
第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数：１１
音声呼の所要リソース数：１、共通チャネルの所要リソース数：８
となるので、図５では第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数から音声呼の所要リソース数を引いても１０となって共通チャネルの所要リソース数より多いので、処理５０４でＮｏと判定されて処理５０６に進み、新規呼と共通チャネルの所要リソース数の和より空きリソース数が大きい第４信号処理カード１０６ｄに割当を行う。
【０１０５】
次に、パケットＡ呼７０２の場合は、
第１信号処理カード１０６ａの空きリソース数：９
第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数：１０
パケットＡ呼の所要リソース数：６、共通チャネルの所要リソース数：８
となる。図５ではまず処理５０１の割当カード検索アルゴリズムで第４信号処理カード１０６ｄが最適な割当先と判断される。このときは新規呼と共通チャネルの所要リソース数の和より第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数が小さくなるので、処理５０４でＹｅｓと判定されて処理５０５に進み、第１信号処理カード１０６ａに割当を行う。
【０１０６】
次に、パケットＡ呼７０３の場合は、
第１信号処理カード１０６ａの空きリソース数：３
第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数：１０
パケットＡ呼の所要リソース数：６、共通チャネルの所要リソース数：８
となるので、新規呼の所要リソースカードが第４信号処理カード１０６ｄの１枚となり、図５では５０２で「その他」と判定されて５０６に進む。よって、新規呼と共通チャネルの所要リソース数の和より第４信号処理カード１０６ｄの空きリソース数が小さいが、第４信号処理カード１０６ｄに割当を行う。
【０１０７】
なお、信号処理カード数、信号処理カード内のリソース数が信号処理カードごとに異なっている場合も本発明を適用し、同様の効果が得られることは容易に類推可能である。
【０１０８】
なお、基地局に収容可能な呼種別の数や、呼種別ごとの所要リソース数が異なっている場合にも本発明が適用可能である。
【０１０９】
以上、本実施の形態においては、可能な限り共通チャネルのリソースを収容するための空きリソースを残すように呼を割り当てることにより、共通チャネルを収容している信号処理カードが故障した場合に、共通チャネルのリソースを他の信号処理カードに収容させることが可能になり、基地局の安定運用が可能になる効果が得られる。
【０１１０】
【発明の効果】
以上のように、本願発明によれば、まず保護対象呼を設定し、各カードのリソース状態によりリソース割り当て方式を変更し、低トラヒック時に負荷分散を、高トラヒック時にはできるだけ使用率の高いカードのリソースを使い切るような呼の割当処理を行うことで、高効率にリソースを使用してできるだけ呼損を発生させずに信号処理カード間の負荷分散が可能になる効果が得られる。
【０１１１】
さらに、本願発明によれば、共通チャネルのリソースを収容するための空きリソースを残すように呼を割り当てることにより、共通チャネルを収容している信号処理カードが故障した場合に、共通チャネルのリソースを他の信号処理カードに収容させることが可能になり、基地局の安定運用が可能になる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における基地局の構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態における信号処理手段の状態図
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるリソース割当処理の選択フロー図
【図４】本発明の第１の実施の形態における信号処理手段の状態図
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるリソース割当処理の選択フロー図
【図６】本発明の第２の実施の形態における信号処理手段の状態図（１）
【図７】本発明の第２の実施の形態における信号処理手段の状態図（２）
【図８】従来技術における基地局の構成図
【符号の説明】
１０１ 端末
１０２ 基地局
１０３ ネットワーク
１０４ 無線信号通信手段
１０５ 接続制御手段
１０６ 信号処理手段
１０６ａ 第１信号処理カード
１０６ｂ 第２信号処理カード
１０６ｃ 第３信号処理カード
１０６ｄ 第４信号処理カード
１０７ 無線リソース制御手段
１０８ 有線信号通信手段
１０９ 無線リソース監視手段
８０１ 端末
８０２ 基地局
８０３ ネットワーク
８０４ 無線信号通信手段
８０５ 接続制御手段
８０６ 信号処理手段
８０６ａ 第１信号処理カード
８０６ｂ 第２信号処理カード
８０６ｃ 第ｎ信号処理カード
８０７ 無線リソース制御手段
８０８ 有線信号通信手段
Claims (7)
- 複数の信号処理カードに、複数種の呼を割り当てる無線基地局のリソース割り当て方法であって、
ある呼を保護対象呼として登録するステップと、
前記保護対象呼の所要リソースをもとに、無線基地局のトラヒック状況を判断するステップと、
前記トラヒック状況に応じて、リソースの割り当て方法を切り替えるステップと、
を少なくとも含む無線基地局のリソース割り当て方法。 - 複数の信号処理カードに、複数種の呼を割り当てる無線基地局のリソース割り当て方法であって、
ある呼を保護対象呼として登録するステップと、
新規呼が発生したときに、前記保護対象呼のリソースと前記新規呼とのリソースとの第１の和と、各信号処理カードの空きリソースと、を比較するステップと、
前記第１の和が各信号処理カードの空きリソースよりも大きい時を高トラヒック時とし、前記和が各信号処理カードの空きリソース以下の時を低トラヒック時として規定するステップと、
高トラヒック時と低トラヒック時においてリソースの割り当て方法を切り替えるステップと、
を少なくとも含む無線基地局のリソース割り当て方法。 - 高トラヒック時には、空きリソースが前記新規呼のリソースより大きい信号処理カードのうち、最も空きリソースが少ない信号処理カードに優先的に前記新規呼を割り当てるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の無線基地局のリソース割り当て方法。 - 前記新規呼のリソースが、全ての信号処理カードの空きリソースよりも大きい場合には、前記新規呼を破棄するステップ、
をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の無線基地局のリソース割り当て方法。 - 新規呼の最適割当先であると判断された信号処理カードを割当先信号処理カードとして記憶するステップと、
前記割当先信号処理カードに共通チャネルが割り当てられていない場合、前記新規呼のリソースと前記共通チャネルのリソースとの第２の和と、前記割当先信号処理カードの空きリソースと、を比較するステップと、
前記第２の和が、前記割当先信号処理カードの空きリソースよりも大きい場合には、前記割当先信号処理カードに前記新規呼を割り当て、前記第２の和が、前記割当先信号処理カードの空きリソース以下の場合には、前記共通チャネルが割り当てられている信号処理カードに前記新規呼を割り当てるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無線基地局のリソース割り当て方法。 - 新規呼の所要リソースよりも空きリソースが大きい信号処理カードが、共通チャネルを収容した信号処理カードの他に２枚以上ある場合には、新規呼の最適割当先であると判断された信号処理カードを割当先信号処理カードとして決定する、
ことを特徴とする請求項１から５に記載の無線基地局のリソース割り当て方法。 - 無線通信における通信呼の信号処理を行う複数の信号処理カードを制御する無線基地局であって、
新規呼の所要リソースと、保護対象呼の所要リソースと、前記複数の信号処理カードの処理状況に応じて、前記新規呼をどの信号処理カードに収容するか決定するリソース制御手段を具備する、
ことを特徴とする無線基地局。
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