JP2005151086A - 基地局装置およびリソース再配置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同時に収容可能な呼の数を増加すること。
【解決手段】 信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍは、呼に対してベースバンド処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する。グループ作成部１０８は、呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに当該呼を分類する。リソース制御部１０４は、接続される呼を、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍのいずれかに割り当てる。また、リソース制御部１０４は、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍのいずれかに割り当てられた呼が分類されたグループに従って、当該呼を、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの他の信号処理カードに再割り当てする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の端末装置との無線通信が可能な基地局装置および当該基地局装置に適用されるリソース再配置方法に関する。

近年、携帯電話の普及は目覚ましく、２００１年には、日本で最初にＷ−ＣＤＭＡ（Wideband - Code Division Multiple Access）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、以前は音声通信および低速のパケット通信のみが可能であったが、Ｗ−ＣＤＭＡの導入により、２００２年には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。

Ｗ−ＣＤＭＡを適用した一般的なネットワークシステムは、交換機、ＲＮＣ（Radio Network Controller）、基地局装置（ＢＴＳ：Base Transceiver Station）などからなる。このネットワークシステムにおいて、基地局装置は例えば携帯電話などの端末装置と無線通信を行い、無線信号をネットワーク用のベースバンド信号に変換する。

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、基地局装置のカバーエリア内で発生するトラヒックの種類も、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、リソース管理方式を改善し基地局装置の収容能力を有効活用することが求められている。

なお、これ以降で述べられる「リソース」とは、基本的に基地局装置内で、呼のベースバンド信号に対して所定のベースバンド処理を行うために当該呼を割り当てられるハードウェア要素の集合である。すなわち概念的には、リソースはベースバンド処理に要する処理能力を表すものと考えられ、また、使用するリソース数が多いほどベースバンド処理の処理能力が高いと考えられる。以降、処理能力の高さおよび使用されるリソースの数量を「エリア」という単位を用いて表すこととする。念のために補足するが、通信チャネルの電波の強度などを表す「無線リソース」とは別の概念である。

以下、従来の基地局装置およびリソース再配置方法について説明する。図４は、従来の基地局装置の構成の一例を示すブロック図である。

図４に示す基地局装置１０は、端末装置２０の通信呼を収容するために、端末装置２０と無線信号の送受信を行い、交換機能を持つネットワーク３０と有線用のベースバンド信号の送受信を行う。なお、以降の記述では、端末装置２０は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式またはＭＣ（Multi-Carrier）−ＣＤＭＡの第３世代携帯電話機を想定しているが、ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）、ＰＤＣ（Personal Digital Cellular）などの携帯電話機またはコードレス電話機においても適用可能である。また、基地局装置１０およびネットワーク３０は互いに、専用線を介してＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）で接続する。

また、基地局装置１０は、無線通信部１１、接続制御部１２、信号処理部１３、リソース制御部１４、有線通信部１５および呼種別優先度決定部１６を有する。無線通信部１１は、端末装置２０との無線信号の送受信を行う。無線通信部１１は、アンテナおよび端末装置２０の送信電力制御や、周波数変換処理などを行う。無線通信部１１はアンテナ、増幅器、送信用の電源および制御プログラムを備えている。

接続制御部１２は、ネットワーク３０の要求に応じて、端末装置２０に対する通信路の接続・切断制御を行う。接続制御部１２は、基地局装置１０の制御カード内のプログラムとして実装される。信号処理部１３は、端末装置２０からの無線信号の符号変調処理などの所定のベースバンド処理を行う。基地局装置１０で同時に多数の端末装置２０を収容するため、信号処理部１３は、多数（例えばＮ個）の同形式の信号処理カード１３−１、１３−２、…、１３−Ｎを備えている。

リソース制御部１４は、信号処理部１３において、発生した呼の信号処理カード１３−１〜１３−Ｎのいずれかへの割り当てや、解放を行う。有線通信部１５は、ネットワーク３０との信号の送受信を行う。呼種別優先度決定部１６は、呼種別毎の優先度を、呼種別毎の着信確率や通信品質から決定する。ここで言う呼種別とは、例えば、音声呼、パケット呼および非制限ディジタル呼などを示す。

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１３−１〜１３−Ｎ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。例えば、音声呼は１エリアのリソース、非制限ディジタル呼は３エリアのリソース、低速パケット呼は６エリアのリソース、高速パケット呼は１６エリアのリソースを、それぞれ要する。

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は、基地局装置１０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ようにすることがリソース管理方式に求められる。

一般に、次の二つの前提条件の下では、基地局装置１０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信号処理カード１３−１〜１３−Ｎに分散し伝送効率が悪くなるという欠点がある。ここで、空きリソースとは、通信チャネル（呼）を割り当てられていない、未使用のリソースである。また、空きリソースの分散は、空きリソースの断片化またはフラグメントと呼ばれる。
（条件Ａ１）多数の呼種に対応可能で呼の種類により所要リソース数が異なる通信方式（例えば、Ｗ−ＣＤＭＡ）を用いている。
（条件Ａ２）一つの呼を１枚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。

特に（条件Ａ２）のように、一つの呼を１枚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、全信号処理カード１３−１〜１３−Ｎの空きリソース数の合計が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信号処理カード１３−１〜１３−Ｎの空きリソース数が所要リソース数より小さいために、呼の割り当てができない場合がある。

例えば、２枚の信号処理カード１３−１、１３−２にそれぞれ４エリアの空きリソースがあり、他の信号処理カード１３−３〜１３−Ｎに空きリソースが全くない場合、各信号処理カード１３−１〜１３−Ｎの空きリソースは低速パケット呼の所要リソース数（６エリア）より小さい。よって、全体では４×２＝８エリアの空きリソースがあるにもかかわらず、この場合は低速パケット呼を割り当てることはできない。

よって、伝送効率向上のためには（条件Ａ２）に対する対策が必要である。対策としては以下の二つが考えられる。
（対策Ｃ１）信号処理カード１３−１〜１３−Ｎ自体に複数の信号処理カード間の同期・連携機能を追加し、（条件Ａ２）をなくす。
（対策Ｃ２）一部の呼の割当先（信号処理カード）の変更（再割り当て）を行い、複数の小規模の空きリソースをまとめる。この処理は、リソースの再配置と呼ばれる。

まず（対策Ｃ１）について述べる。一つの呼のベースバンド処理を信号処理カード１３−１〜１３−Ｎ（ＬＳＩ、カード）のうちの複数で同時に行える設計にすると、複数の信号処理カード間の同期・連携機能等の実装を行う必要があるためコスト高になる。特に、信号処理カード１３−１〜１３−Ｎに当たるベースバンド処理デバイスまたはカードは基地局装置１０内に多数存在し、信号処理カード１３−１〜１３−Ｎのコスト上昇が基地局装置１０全体のコストへ与える影響が大きいので、（条件Ａ２）の制約を信号処理カードの機能向上で回避する以外の方法を考える方が望ましい。

一方、（対策Ｃ２）のリソース再配置方法としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１は、主にＦＤＭＡ（Frequency Division Multiple Access）／ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式に対する方式を示しており、サービスが複数の周波数やタイムスロットにまたがった場合のアルゴリズムを示している。

特許文献１では、複数の呼の種別間の包含関係を考慮した総着信確率を用いて呼種別毎の優先度を、図４に示した呼種別優先度決定部１６で決定し、割当先の信号処理カードに十分な空きリソースがない場合は、新規呼よりも優先度の低い呼を切断して空きリソースを作成する。これにより、優先度の高い呼、また後に発生した呼を収容できるようになる。特許文献１では、所要リソース数が大きい呼種は、より所要リソース数が小さい呼種を含むと考えられ、呼種毎に、その呼種が包含する呼種の確率を合計して総着信確率を計算し、総着信確率が大きいほど呼種の優先度を高くする。よって、所要リソース数が少ない呼種は、包含する呼種の数が少なく、総着信確率が低くなるため、優先度も低くなり、所要リソース数の多い呼種は優先度が高くなる。
特表２００２−５０５０６５号公報、１２ページ以降

しかしながら、上記従来の基地局装置およびリソース再配置方法においては、現時点でのリソースの空き状態だけを基にして再配置を行うため、今後新たに呼が発生して例えば高速パケット呼のような一部の種類の呼の所要リソース数より小さい空きリソースが発生したときに、トラヒックが減らない限り空きリソース数は増加しないため、一部の種類の呼を長時間収容することができなくなる可能性がある。つまり、フラグメントが発生しやすく、信号処理カードのリソースの利用効率を高めることおよび呼損の発生を抑制することが容易でない。したがって、同時に収容可能な呼の数の増加に一定の限界があるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、同時に収容可能な呼の数を増加することができる基地局装置およびリソース再配置方法を提供することを目的とする。

本発明の基地局装置は、呼に対して所定の信号処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する複数の信号処理手段と、呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに当該呼を分類する分類手段と、接続される呼を、前記複数の信号処理手段の一の信号処理手段に割り当てる割り当て手段と、を有し、前記割り当て手段は、前記一の信号処理手段に割り当てられた呼が分類されたグループに従って、当該呼を、前記複数の信号処理手段の他の信号処理手段に再割り当てする構成を採る。

この構成によれば、呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに当該呼を分類し、所定の信号処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する複数の信号処理手段の一の信号処理手段に割り当てられた呼が分類されたグループに従って、当該呼を、前記複数の信号処理手段の他の信号処理手段に再割り当てするため、例えば、比較的所要リソース数の大きな呼および小さな呼を別々のグループに分類した場合に、比較的所要リソース数の大きな呼が比較的所要リソース数の小さな呼と各信号処理手段内で混在するのを回避することができ、フラグメントが発生する確率を低減することができ、信号処理手段のリソースの利用効率を高めると共に呼損の発生を抑制することができ、同時に収容可能な呼の数を増加させることができる。

本発明の基地局装置は、上記構成において、前記分類手段は、所要リソース数が前記所定値以下の呼を第１グループに分類する一方、所要リソース数が前記所定値以上の呼を第２グループに分類し、前記割り当て手段は、前記複数の信号処理手段の各々に予め付与されている識別番号に従って、前記複数の信号処理手段の序列を予め設定しておき、割り当てられた呼が第１グループに分類されている場合、前記一の信号処理手段から前記序列の上位の信号処理手段に当該呼を移動させる一方、割り当てられた呼が第２グループに分類されている場合、前記一の信号処理手段から前記序列の下位の信号処理手段に当該呼を移動させることにより、呼の再割り当てを行う構成を採る。

この構成によれば、比較的所要リソース数が小さな呼を第１グループとし、比較的所要リソース数が大きな呼を第２グループとし、複数の信号処理手段の序列を予め設定しておき、割り当てられた呼が第１グループに分類されている場合、当該呼が割り当てられている信号処理手段より上位の信号処理手段に当該呼を移動させる一方、割り当てられた呼が第２グループに分類されている場合、当該呼が割り当てられている信号処理手段より下位の信号処理手段に当該呼を移動させるため、第１グループの呼および第２グループの呼を互いに逆方向に移動させることができ、したがって、接続させる呼の割り当てが行われた時点で第１グループの呼および第２グループの呼の混在が既に発生していたとしてもそれを回避することができる方向に呼を移動させることができ、フラグメント発生確率の低減を確実にすることができる。

本発明の基地局装置は、上記構成において、前記割り当て手段は、前記複数の信号処理手段の中から、空きリソース数が、接続される呼の所要リソース数以上の信号処理手段を検索し、当該呼が第１グループに分類されている場合、検索された信号処理手段のうち前記序列の最上位の信号処理手段に当該呼を割り当てる一方、当該呼が第２グループに分類されている場合、検索された信号処理手段のうち前記序列の最下位の信号処理手段に当該呼を割り当てる構成を採る。

この構成によれば、接続させる呼の割り当てを行う時点で、第１グループの呼および第２グループの呼の混在が発生しにくくなるような位置（つまり信号処理手段）に当該呼を割り当てることができ、呼の再割り当ての実行必要性を低減して装置の処理負荷を軽減することができると共に、フラグメントが発生する確率を一層低減することができる。

本発明の基地局装置は、上記構成において、前記分類手段は、第２グループに分類されている呼のうち保留時間が所定期間より長い呼を第１グループに変更する構成を採る。

この構成によれば、主に比較的所要リソース数の大きな呼を収容するための下位側の信号処理手段において長時間にわたって滞留する呼を減少させることができ、特に下位側の信号処理手段内でフラグメントが発生する確率を低減することができる。

本発明の基地局装置は、上記構成において、前記割り当て手段は、割り当てられた呼が第２グループに分類されている場合、前記序列において前記一の信号処理手段より下位の信号処理手段の中から、空きリソース数が、当該呼の所要リソース数以上の信号処理手段を検索し、検索された信号処理手段のうち前記序列の最上位の信号処理手段に当該呼を移動させることにより、呼の再割り当てを行う構成を採る。

この構成によれば、主に比較的所要リソース数の大きな呼を収容するための下位側の信号処理手段のうち最下位側の信号処理手段において空きリソースを確保することができ、比較的所要リソース数の大きな呼をより確実に収容することができる。

本発明のリソース再配置方法は、呼に対して所定の信号処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する複数の信号処理手段を有する基地局装置におけるリソース再配置方法であって、呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに当該呼を分類する分類ステップと、接続される呼を、前記複数の信号処理手段の一の信号処理手段に割り当てる割り当てステップと、前記割り当てステップで前記一の信号処理手段に割り当てられた呼が前記分類ステップで分類されたグループに従って、当該呼を、前記複数の信号処理手段の他の信号処理手段に再割り当てする再割り当てステップと、を有するようにした。

この方法によれば、呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに当該呼を分類し、所定の信号処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する複数の信号処理手段の一の信号処理手段に割り当てられた呼が分類されたグループに従って、当該呼を、前記複数の信号処理手段の他の信号処理手段に再割り当てするため、例えば、比較的所要リソース数の大きな呼および小さな呼を別々のグループに分類した場合に、比較的所要リソース数の大きな呼が比較的所要リソース数の小さな呼と各信号処理手段内で混在するのを回避することができ、フラグメントが発生する確率を低減することができ、信号処理手段のリソースの利用効率を高めると共に呼損の発生を抑制することができ、同時に収容可能な呼の数を増加させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、同時に収容可能な呼の数を増加することができる。

本発明の骨子は、呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに呼を分類し、所定の信号処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する複数の信号処理手段の一の信号処理手段に割り当てられた呼が分類されたグループに従って、当該一の信号処理手段に割り当てられた呼を、前記複数の信号処理手段の他の信号処理手段に再割り当てすることである。

この後で詳細に説明する実施の形態では、基地局装置に備えられた信号処理カード内で複数種の呼の混在を少なくするために、所要リソース数の比較的少ない呼種と所要リソース数の比較的多い呼種とでそれぞれＡグループおよびＢグループを構成させる。そして、Ａグループに属する呼を通し番号の小さい信号処理カードに、Ｂグループに属する呼を通し番号の大きい信号処理カードに、それぞれ移動させることによって、呼の再割り当てを行う。これにより、ある信号処理カード内で複数種の呼が混在した場合の呼種毎の所要リソース数の差異が小さくなり、空きリソースのフラグメントによる呼損の発生を抑制する効果を得ることができる。

ここで、上記の効果を得ることができる理由について補足説明する。所要リソース数が大きい呼だけが１枚の信号処理カードにある場合は、当該信号処理カードの任意の呼が解放されると、当該信号処理カードは、所要リソース数の大きい他の呼を収容可能な状態になる。一方、所要リソース数の大きい呼と小さい呼が同時に同一の信号処理カードに収容されている場合は、当該信号処理カードに所要リソース数の大きい他の呼を収容可能にするためには、所要リソース数の小さい多数の呼を解放しなければならない。そのため、全種類の呼の保留時間や発生確率が同等であると仮定した上で前述の二つの場合を比較すると、所要リソース数の大きい呼を収容できない小規模の空きリソースが発生してしまう可能性（つまり、フラグメント発生確率）は、後者の場合の方が高い。

さらに、Ｗ−ＣＤＭＡにおいて、携帯電話機などの端末装置のパケット呼の主な用途は、例えばＷｅｂアクセスやメールといった数ｋ〜数十ｋバイトのデータ伝送になることが想定され、また、２００２年度版情報通信白書によれば平成９年〜平成１２年の携帯電話機の通信時間／通信回数は９０秒以上となっている。これらから、パケット呼の実際の連続データ伝送時間は長くても２０〜３０秒程度、音声呼の保留時間は少なくとも６０秒以上と仮定することができる。すなわち、音声呼は、所要リソース数が比較的大きなパケット呼よりも残留しがちな傾向があるため、フラグメント発生確率は、上で述べたものよりも高いと考えることができる。

本願の発明者は、フラグメントの発生が、異なる特性（例えば、所要リソース数）を持つ複数種の呼の混在に起因していることに着目し、本願発明に想到した。本実施の形態で、呼種およびその割り当て位置を所要リソース数に応じてグループに分け複数グループの呼が混在しないようにしたのはそのためである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図である。

図１に示す基地局装置１００は、端末装置１２０の通信呼を収容するために、端末装置１２０と無線信号の送受信を行い、交換機能を持つネットワーク１３０と有線用のベースバンド信号の送受信を行う。なお、以降の記述では、端末装置１２０は、Ｗ−ＣＤＭＡ方式またはＭＣ−ＣＤＭＡの第３世代携帯電話機を想定しているが、ＧＳＭ、ＰＨＳ、ＰＤＣなどの携帯電話機またはコードレス電話機においても適用可能である。また、基地局装置１００およびネットワーク１３０は互いに、専用線を介してＡＴＭで接続する。

また、基地局装置１００は、無線通信部１０１、接続制御部１０２、信号処理部１０３、リソース制御部１０４、有線通信部１０５、リソース監視部１０６およびトラヒック記録部１０７を有する。リソース監視部１０６は、グループ作成部１０８を有する。

無線通信部１０１は、端末装置１２０との無線信号の送受信を行う。無線通信部１０１は、アンテナおよび端末装置１２０の送信電力制御や、周波数の変調処理などを行う。無線通信部１０１はアンテナ、増幅器、送信用の電源および制御プログラムを備えている。

接続制御部１０２は、ネットワーク１３０の要求に応じて、端末装置１２０に対する通信路の接続・切断制御を行う。接続制御部１０２は、基地局装置１００の制御カード内のプログラムとして実装される。有線通信部１０５は、ネットワーク１３０との信号の送受信を行う。

信号処理部１０３は、端末装置１２０からの無線信号の符号変調処理などの所定のベースバンド処理を行う。基地局装置１００で同時に多数の端末装置１２０の呼を収容するため、信号処理部１０３は、多数（例えばＭ個）の同形式の信号処理カード１０３−１、１０３−２、…、１０３−Ｍを備えている。信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの各々には、識別番号としての通し番号が予め付与されている。また、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの各々には、共通チャネルや呼（個別チャネル）のベースバンド信号に対して所定の信号処理（ベースバンド処理）を行うために、所定数のリソースを持つユニットが実装されている。

リソース制御部１０４は、信号処理部１０３において、発生した呼の信号処理カード１０３−１〜１３−Ｍのいずれかへの割り当てや、解放を行う。また、リソース制御部１０４は、リソース監視部１０６からの指示に従って呼を再割り当てすることにより、リソース再配置を行う。また、内部の管理テーブルを用いて、各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの空きリソース数を管理する。信号処理カード毎に処理能力が異なっている場合は各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍに実装されているリソース数も管理テーブルで管理する。

また、リソース制御部１０４は、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍに予め付与されている通し番号に従って、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの序列を設定しておく。本実施の形態では、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍにそれぞれ１番〜Ｍ番の番号が付与されているものとし、また、通し番号のより小さい信号処理カードを序列の上位とし、通し番号のより大きい信号処理カードと序列の下位としておく。通し番号のより大きい信号処理カードを序列の上位とし、通し番号のより小さい信号処理カードと序列の下位としておいても良いことは明らかである。

なお、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの序列は、管理テーブルで管理されている空きリソース数に基づいて設定されても良い。例えば、空きリソース数の大きい信号処理カードを序列の上位とし、空きリソース数の小さい信号処理カードを序列の下位としても良い。または、空きリソース数の小さい信号処理カードを序列の上位とし、空きリソース数の大きい信号処理カードを序列の下位としても良い。

リソース監視部１０６は、信号処理部１０３内の各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの状態を監視し、リソースの再配置が必要か否かを判断する。この判断は、例えば、異なるグループに属する複数種の呼が混在している信号処理カードの枚数が所定数以上であるか否かを判定することにより行われる。リソース再配置が必要な場合、リソース監視部１０６は、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍのいずれかに割り当てられている呼の再割り当てを行うようリソース制御部１０４に指示する。

なお、リソース再配置が必要か否かの判断基準となる上記の所定数は、信号処理部１０３における総使用リソース数に応じて変更しても良い。これは、トラヒック量が大きいときには混在発生中の信号処理カードを無くすことが容易でないためである。したがって、例えば、総使用リソース数が一定数未満の場合は上記の所定数を「１」とし、総使用リソース数が一定数以上の場合は上記の所定数を「２」としても良い。このようにすることで、トラヒック量に応じた適応的なリソース管理を行うことが可能となる。

トラヒック記録部１０７は、過去のトラヒックを内部に記録する。

グループ作成部１０８は、全種の呼の所要リソース数を所定の閾値と比較し、所要リソース数が閾値以下の呼をＡグループに、所要リソース数が閾値より大きい呼をＢグループに、それぞれ分類する。なお、本実施の形態では、再配置処理の負荷軽減のために、グループの数を二つにしているが、グループ数を三つ以上にした場合も同様にフラグメント発生確率低減の効果を可能にすることができる。

例えば、音声呼の所要リソース数が１エリア、非制限ディジタル呼が３エリア、低速パケット呼が６エリア、高速パケット呼が１６エリア、であるとする。ここで、閾値を「３」にした場合、Ａグループに属する呼は、音声呼および非制限ディジタル呼であり、Ｂグループに属する呼は、低速パケット呼および高速パケット呼である。なお、サポート可能な呼の種類は前述のものに限定されず、通信サービスを提供する事業者によって異なっても良い。

また、グループ作成部１０８は、トラヒック記録部１０７に記録された内容に従って、閾値を変更しても良い。例えば、高速パケット呼のみが多いときは高速パケット呼のみがＢグループに属するような閾値を設定し、低速パケット呼の数が増大したときには、低速パケット呼がＢグループに加わるような閾値を設定しても良い。このように、グループ分けを動的に行うことにより、トラヒック状態に応じたリソース再配置を可能にすることができる。

また、本実施の形態では、Ａグループには大きなフラグメントが発生しにくい呼を、Ｂグループには大きなフラグメントが発生しやすい呼をそれぞれ分類することを意図している。そのため、Ｂグループに属する呼の中で保留時間が長い呼をＡグループに変更しても良い。この場合、主にＢグループに属する呼（比較的所要リソース数の大きな呼）を収容するための通し番号の大きい方の信号処理カード（下位側の信号処理カード）において長時間にわたって滞留する呼を減少させることができ、特に通し番号の大きい方の信号処理カード内でフラグメントが発生する確率を低減することができる。また、過去のトラヒックの記録内容から推測した保留時間に基づいてグループを決定する方法を採用しても同様の作用効果を実現することができる。

次いで、上記構成を有する基地局装置１００における動作について説明する。図２は、基地局装置１００の各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍにおける呼の割り当て状態を示したものであり、図３は、基地局装置１００におけるリソース再配置動作を説明するためのフロー図である。

まず、図２を用いて、リソース再配置を行う前の割り当て状態および割り当て動作について説明する。この説明での前提条件として、Ｍ＝４、すなわち、基地局装置１００内の信号処理カードの枚数を４枚とする。また、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍがそれぞれ有するリソース数は予め決まっている。各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍが同数のリソースを有する必要性は必ずしも無いが、本実施の形態では、各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍが３２エリアのリソースを有しているものとする。すなわち、各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍが７６８ｋｂｐｓのベースバンド処理能力を持っていると仮定すると、１エリアのリソースは、２４ｋｂｐｓのベースバンド処理能力に相当する。

共通チャネル１５１は、端末装置１２０の呼び出しに用いられるチャネルであり、基地局装置１００の起動直後に確保される。本実施の形態では、信号処理カード１０３−１に割り当てられる。共通チャネル１５１としては、例えば、ＢＣＨ（Broadcast CHannel）、ＦＡＣＨ（Forward Access CHannel）、ＲＡＣＨ（Random Access CHannel）、ＰＣＨ（Paging CHannel）などが挙げられる。共通チャネル１５１の所要リソース数は、基地局装置１００のカバーエリアの大きさや収容可能チャネル数によって増減するが、ここでは８エリアと仮定する。図２中の括弧内の数字は所要リソース数である。

また、各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍには、例えば図２に示されているように、各種の多数の呼が割り当てられ得る。例えば、信号処理カード１０３−１には、共通チャネル１５１の他にも、音声呼１５２を収容するために、音声呼１５２用の個別チャネルが割り当てられたり、その他の個別チャネルが割り当てられたりしている。そして、現時点では、各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍにおける空きリソース数は、それぞれ４エリア、６エリア、６エリア、１３エリアである。この時点で非制限ディジタル呼１５３が解放されるか他の信号処理カードに再割り当てされた場合、信号処理カード１０３−４における空きリソース数は１３＋３＝１６エリアとなる。

呼（個別チャネル）の割り当ては、次のように行われる。まず、端末装置１２０が基地局装置１００のカバーエリアに進入したとき、ネットワーク１３０に対して位置登録およびＡＴＴＡＣＨ（端末装置１２０をネットワーク１３０から着信可能な状態にする処理）を行う。なお、実際には、端末装置１２０のＡＴＴＡＣＨのときにも基地局装置１００内のリソースが使用されるが、このときも本発明の効果を実現することは可能である。ただし、本実施の形態では、説明を簡略化するためにＡＴＴＡＣＨのときに使用されるリソースを考慮しない。

端末装置１２０の位置登録後、端末装置１２０が例えば音声呼１５２を発信すると、基地局装置１００は端末装置１２０およびネットワーク１３０の間に呼接続に用いられる通信路を確立し、その結果、信号処理カード１０３−１内の１エリアのリソースが、音声呼１５２のベースバンド処理に使用されることとなる。

次に、呼の割り当て手順について、端末装置１２０の音声呼１５２の割り当てを例に挙げて説明する。まず、端末装置１２０が発信要求を、共通チャネル１５１を利用して基地局装置１００経由でネットワーク１３０に出力する。基地局装置１００の内部では、まず無線通信部１０１がこの要求を受信すると周波数変換処理などを施し処理結果を信号処理部１０３に出力する。信号処理部１０３は、信号処理カード１０３−１でベースバンド処理を行い処理結果を有線通信部１０５に出力する。有線通信部１０５は、入力された信号に対してプロトコル変換処理などを行い処理結果をネットワーク１３０に出力する。本実施の形態では、基地局装置１００はネットワーク１３０のみによって制御され、端末装置１２０からの信号によって制御されない。なお、本発明のアルゴリズムはリソース割り当て処理のトリガに関係しないので、端末装置１２０の信号によってリソース割り当て処理が制御される場合も同様に本発明の効果を実現することが可能である。

そして、ネットワーク１３０は発信要求に応答して、端末装置１２０の音声呼１５２用のリソースを確保する要求を基地局装置１００に出力する。出力されたリソース確保要求は有線通信部１０５に入力される。このリソース確保要求は基地局装置１００に対する制御要求なので、接続制御部１０２がこれを検出する。接続制御部１０２は、信号処理部１０３において音声呼１５２用のリソースを確保させる要求をリソース制御部１０４に出力する。リソース制御部１０４は、信号処理部１０３の管理テーブルを参照する。ここでは、信号処理カード１０３−１に空きリソースを発見したため、ここに音声呼１５２を割り当てる。音声呼を割り当てた後、管理テーブルの空きリソース数を更新する。

呼の割当先となる信号処理カードの選択方法としては、空きリソースが十分にある信号処理カードのうち通し番号の大きい順または少ない順に選択する方法や、空きリソースが多い順または少ない順に選択する方法などが考えられる。これらのいずれの方法を用いた場合でも、本発明のリソース再配置を適用した基地局装置では同様の作用効果を実現することができるが、本実施の形態では、Ａグループに属する呼は、空きリソースがあるうちで通し番号が小さい信号処理カードに、Ｂグループに属する呼は、空きリソースがあるうちで通し番号が大きな信号処理カードに、それぞれ割り当てる方法を採用する。このような割り当て方法を本発明のリソース再配置方法に組み合わせることにより、呼の割り当てを行う時点で、第１グループの呼および第２グループの呼の混在が発生しにくくなるような位置（つまり信号処理カード）に呼を割り当てることができ、呼の再割り当ての実行必要性を低減して基地局装置１００の処理負荷を軽減することができると共に、フラグメントが発生する確率を一層低減することができる。

上記のように呼の割り当てを行った後、接続制御部１０２は、リソース確保要求に対する応答信号を有線通信部１０５を通じてネットワーク１３０に出力する。これにより、端末装置１２０からネットワーク１３０までの通信路が確立される。

また、呼が終了する場合は、上位レイヤでの呼切断処理の後、ネットワーク１３０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装置１００に対して出力される。この要求を接続制御部１０２が検出すると、リソースを解放させる要求をリソース制御部１０４に出力する。リソース制御部１０４は、解放する対象となる信号処理カードを特定し、該当の呼を信号処理部１０３に解放させる。また、リソース制御部１０４の内部の管理テーブルで、該当する信号処理カードの空きリソース数を更新する。

続いて、図３を用いて、基地局装置１００におけるリソース再配置動作について説明する。

ここで詳述されるリソース再配置動作は、例えば呼の解放時や所定時間が経過した時などに実行される。

まず、ステップＳ１０００では、リソース監視部１０６で、Ａグループの呼およびＢグループの呼の混在の度合いを判定する。より具体的には、Ａグループの呼およびＢグループの呼が混在している信号処理カードの枚数を計数し、計数された枚数が所定数（ここでは、２枚）以上か否かを判定する。この判定の結果、混在発生中の信号処理カードが１枚以下の場合（Ｓ１０００：ＮＯ）、フラグメントが発生する可能性が比較的低いと解釈することができるため、リソース再配置動作を終了する。一方、混在発生中の信号処理カードの枚数が２枚以上の場合（Ｓ１０００：ＹＥＳ）、ステップＳ１１００に進む。

ステップＳ１１００では、リソース制御部１０４で、Ａグループの呼（音声呼、非制限ディジタル呼）を収容している信号処理カードのうち最大の通し番号（Ｍａｍａｘ）を持つものとＢグループの呼（高速パケット呼、低速パケット呼）を収容している信号処理カードのうち最小の通し番号（Ｍｂｍｉｎ）を持つものとを検索する。例えば、図２に示された例では、Ａグループに属する呼を収容している信号処理カードのうち最大の通し番号を持つものは信号処理カード１０３−４であるため、Ｍａｍａｘ＝４である。一方、Ｂグループに属する呼を収容している信号処理カードのうち最大の通し番号を持つものは信号処理カード１０３−２であるため、Ｍｂｍｉｎ＝２である。

そして、ステップＳ１２００では、リソース制御部１０４で、Ａグループの呼を選択するループ処理を開始させる。このループ処理では、ＭａｍａｘからＭｂｍｉｎの通し番号を持つ信号処理カードに割り当てられているＡグループの呼を一つずつ選択する。呼の選択順序は通し番号の大きい順であり、また、通し番号が同一の信号処理カードにおいては、所要リソース数の大きい順に呼を選択する。図２の例において、最初に選択されるＡグループの呼は、信号処理カード１０３−４に割り当てられている非制限ディジタル呼１５３である。

ステップＳ１２００での処理において所要リソース数の大きい呼を優先的に再割り当て対象の呼として選択することで、リソース再配置を効率化することができる。

そして、ステップＳ１３００では、リソース制御部１０４で、選択した呼を収容している信号処理カードより小さい通し番号を持つものの中で、選択した呼の所要リソース数以上の空きリソースを持つもの（再割当先候補）を検索し、その有無を判定する。図２に例では、非制限ディジタル呼１５３を選択した場合、信号処理カード１０３−１〜１０３−３が再割当先候補に該当する。この処理において、１以上の再割当先候補が検索された場合（Ｓ１３００：ＹＥＳ）、ステップＳ１４００では、リソース制御部１０４で、再割当先候補のうち最小の通し番号を持つものに選択した呼を移動させ、動作を終了する。図２の例では、再割当先候補のうち最小の通し番号を持つものは信号処理カード１０３−１であるため、矢印ａで示されているとおり、非制限ディジタル呼１５３は信号処理カード１０３−１に移される。このような移動処理が行われた結果として、信号処理カード１０３−４の空きリソース数は１３エリアから１６エリアに増加し、信号処理カード１０３−１の空きリソース数は４エリアから１エリアに減少する。

一方、ステップＳ１３００の処理において、例えばトラヒック量が大きいために、１以上の再割当先候補が検索されなかった場合（Ｓ１３００：ＮＯ）、ステップＳ１５００では、リソース制御部１０４で、Ａグループの呼の全てが選択済みであるか否かを判定する。この判定の結果、まだ選択していないＡグループの呼がある場合はステップＳ１２００に戻り、全て選択済みの場合はステップＳ１６００に進む。

上記のステップＳ１２００〜Ｓ１５００の動作を繰り返すことにより、図２の例では、非制限ディジタル呼１５３に引き続いて、信号処理カード１０３−３に割り当てられている非制限ディジタル呼１５４は、矢印ｂで示すとおり信号処理カード１０３−２に移動し、さらに、信号処理カード１０３−３に割り当てられている音声呼１５５は、矢印ｃで示すとおり信号処理カード１０３−１に移動する。

ステップＳ１２００〜Ｓ１５００で説明したように、本実施の形態では、主にＢグループの呼を収容すべきである通し番号の大きい信号処理カード（下位の信号処理カード）に割り当てられているＡグループの呼を優先的に移動させている。これには二つの理由がある。一つは、Ｂグループに属する呼の方が比較的所要リソース数が大きいため、主にＢグループを収容するための通し番号の大きい信号処理カードでのフラグメント発生確率が通し番号の小さい信号処理カードよりも高いということである。もう一つは、Ａグループの呼とＢグループの呼とでは、Ａグループの呼の所要リソース数がより少なく、移動させやすいということである。したがって、Ａグループの呼をＢグループの呼よりも優先的に扱うことで、混在の回避を効率化することができる。

そして、ステップＳ１６００では、リソース制御部１０４で、Ｂグループの呼を選択するループ処理を開始させる。このループ処理では、ＭｂｍｉｎからＭａｍａｘの通し番号を持つ信号処理カードに割り当てられているＢグループの呼を一つずつ選択する。呼の選択順序は通し番号の小さい順であり、また、通し番号が同一の信号処理カードにおいては、所要リソース数の大きい順に呼を選択する。図２に例において、最初に選択されるＢグループの呼は、信号処理カード１０３−２に割り当てられている低速パケット呼１５６である。

ステップＳ１６００での処理において所要リソース数の大きい呼を優先的に再割り当て対象の呼として選択することで、リソース再配置を効率化することができる。

そして、ステップＳ１７００では、リソース制御部１０４で、選択した呼を収容している信号処理カードより大きい通し番号を持つものの中で、選択した呼の所要リソース数以上の空きリソースを持つもの（再割当候補先）を検索し、その有無を判定する。図２の例では、低速パケット呼１５６を選択した場合、信号処理カード１０３−３〜１０３−４が再割当先候補に該当する。この処理において、１以上の再割当先候補が検索された場合（Ｓ１７００：ＹＥＳ）、ステップＳ１８００では、リソース制御部１０４で、再割当先候補のうち最小の通し番号を持つものに選択した呼を移動させ、動作を終了する。図２の例では、再割当先候補のうち最小の通し番号を持つものは信号処理カード１０３−３であるため、矢印ｄで示されているとおり、低速パケット呼１５６は信号処理カード１０３−３に移される。

本実施の形態では、ステップＳ１８００での処理において、Ｂグループの呼についても可能な限り通し番号の小さい信号処理カードへの再割り当てを行うため、主にＢグループの呼を収容すべきである通し番号の大きい信号処理カードの中で最大通し番号の側において空きリソースを確保することができ、比較的所要リソース数の大きなＢグループの呼をより確実に収容することができる。

一方、ステップＳ１７００の処理において、例えばトラヒック量が大きいために、１以上の再割当先候補が検索されなかった場合（Ｓ１７００ＮＯ）、ステップＳ１９００では、リソース制御部１０４で、Ｂグループの呼の全てが選択済みであるか否かを判定する。この判定の結果、まだ選択していないＢグループの呼がある場合はステップＳ１６００に戻り、全て選択済みの場合は再配置動作を終了する。

なお、本実施の形態では、分類されたグループに従ってリソース再配置を行っているため、例えば低速パケット呼が高速パケット呼を収容可能な空きリソースを持つ信号処理カードに移動された結果として、その信号処理カードに高速パケット呼が収容不可能になりフラグメントを誘発する可能性が僅かながらある。このような現象を防止するために、再割り当て対象の呼を移動させる前に、移動元の信号処理カードと移動先の信号処理カードとの空きリソースの二乗の和が移動実行によって減少するか否かを判定する。この判定の結果、例えば上記の例で高速パケット呼が収容できなくなるような場合には移動処理をキャンセルするような処理をリソース制御部１０４で実行しても良い。このような処理を上記のリソース再配置動作に組み合わせた場合でも、フラグメントの発生を抑制する効果を得ることは可能である。

このように、本実施の形態によれば、所要リソース数が閾値以下の呼をＡグループとし、所要リソース数が閾値より大きい呼とＢグループとし、グループに従って呼の再割り当てを行うため、Ｂグループの呼がＡグループの呼と各信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍ内で混在するのを回避することができ、フラグメントが発生する確率を低減することができ、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍのリソースの利用効率を高めると共に呼損の発生を抑制することができ、同時に収容可能な呼の数を増加させることができる。

また、本実施の形態によれば、信号処理カード１０３−１〜１０３−Ｍの序列を予め設定しておき、割り当てられた呼がＡグループに分類されている場合、当該呼が割り当てられている信号処理カードより上位の信号処理カードに当該呼を移動させる一方、割り当てられた呼がＢグループに分類されている場合、当該呼が割り当てられている信号処理カードより下位の信号処理カードに当該呼を移動させるため、Ａグループの呼およびＢグループの呼を互いに逆方向に移動させることができ、したがって、接続させる呼の割り当てが行われた時点でＡグループの呼およびＢグループの呼の混在が既に発生していたとしてもそれを回避することができる方向に呼を移動させることができ、フラグメント発生確率の低減を確実にすることができる。

本発明の基地局装置およびリソース再配置方法は、同時に収容可能な呼の数を増加する効果を有し、複数の端末装置との無線通信が可能な基地局装置および当該基地局装置に適用されるリソース再配置方法として有用である。

本発明の一実施の形態に係る基地局装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る基地局装置の各信号処理カードにおける呼の割り当て状態を示す図 本発明の一実施の形態に係る基地局装置におけるリソース再配置動作を説明するためのフロー図 従来の基地局装置の構成の一例を示すブロック図

符号の説明

１００ 基地局装置
１０１ 無線通信部
１０２ 接続制御部
１０３ 信号処理部
１０３−１、１０３−２、…、１０３−Ｍ 信号処理カード
１０４ リソース制御部
１０５ 有線通信部
１０６ リソース監視部
１０７ トラヒック記録部
１０８ グループ作成部
１２０ 端末装置
１３０ ネットワーク

Claims (6)

1. 呼に対して所定の信号処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する複数の信号処理手段と、
   呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに当該呼を分類する分類手段と、
   接続される呼を、前記複数の信号処理手段の一の信号処理手段に割り当てる割り当て手段と、を有し、
   前記割り当て手段は、前記一の信号処理手段に割り当てられた呼が分類されたグループに従って、当該呼を、前記複数の信号処理手段の他の信号処理手段に再割り当てすることを特徴とする基地局装置。
2. 前記分類手段は、
   所要リソース数が前記所定値以下の呼を第１グループに分類する一方、所要リソース数が前記所定値以上の呼を第２グループに分類し、
   前記割り当て手段は、
   前記複数の信号処理手段の各々に予め付与されている識別番号に従って、前記複数の信号処理手段の序列を予め設定しておき、割り当てられた呼が第１グループに分類されている場合、前記一の信号処理手段から前記序列の上位の信号処理手段に当該呼を移動させる一方、割り当てられた呼が第２グループに分類されている場合、前記一の信号処理手段から前記序列の下位の信号処理手段に当該呼を移動させることにより、呼の再割り当てを行うことを特徴とする請求項１記載の基地局装置。
3. 前記割り当て手段は、
   前記複数の信号処理手段の中から、空きリソース数が、接続される呼の所要リソース数以上の信号処理手段を検索し、当該呼が第１グループに分類されている場合、検索された信号処理手段のうち前記序列の最上位の信号処理手段に当該呼を割り当てる一方、当該呼が第２グループに分類されている場合、検索された信号処理手段のうち前記序列の最下位の信号処理手段に当該呼を割り当てることを特徴とする請求項２記載の基地局装置。
4. 前記分類手段は、
   第２グループに分類されている呼のうち保留時間が所定期間より長い呼を第１グループに変更することを特徴とする請求項３記載の基地局装置。
5. 前記割り当て手段は、
   割り当てられた呼が第２グループに分類されている場合、前記序列において前記一の信号処理手段より下位の信号処理手段の中から、空きリソース数が、当該呼の所要リソース数以上の信号処理手段を検索し、検索された信号処理手段のうち前記序列の最上位の信号処理手段に当該呼を移動させることにより、呼の再割り当てを行うことを特徴とする請求項３記載の基地局装置。
6. 呼に対して所定の信号処理を行うための所定数のリソースをそれぞれ有する複数の信号処理手段を有する基地局装置におけるリソース再配置方法であって、
   呼の所要リソース数を所定値と比較し、比較の結果に応じたグループに当該呼を分類する分類ステップと、
   接続される呼を、前記複数の信号処理手段の一の信号処理手段に割り当てる割り当てステップと、
   前記割り当てステップで前記一の信号処理手段に割り当てられた呼が前記分類ステップで分類されたグループに従って、当該呼を、前記複数の信号処理手段の他の信号処理手段に再割り当てする再割り当てステップと、
   を有することを特徴とするリソース再配置方法。

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