JP2005311495A

JP2005311495A - セルラシステムにおける無線回線制御方法

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Publication number: JP2005311495A
Application number: JP2004122732A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Hamabe; 孝二郎濱辺; Kenji Kawaguchi; 研次川口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-19
Also published as: CN100425082C; US20050233753A1; US7912474B2; GB2414636B; CN1691797A; JP4019282B2; GB0507728D0; GB2414636A

Abstract

【課題】ＰＳ呼のトラヒックをできるだけ多く収容できるようにすると同時に、ＣＳ呼の呼損率とＣＳ呼とＰＳ呼のハンドオーバの失敗率を低くする。
【解決手段】セルの負荷が第１のチャネル（ＣＳ用チャネル）の呼設定しきい値よりも高くなると、第２のチャネル（ＰＳ用チャネル）の伝送速度を低いチャネルに変更する。これにより、セルの負荷が下がり、第１のチャネルが呼損となる状態でなくなり、第１の通信サービスの呼損率が低下する。また、同時に、ハンドオーバしきい値が第１のチャネルの呼設定しきい値よりも高くなっているため、ハンドオーバの失敗率が低くなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電話とインターネット接続などのように、複数の種類の通信サービスを提供するセルラシステムにおける無線回線制御方法に関する。

近年、セルラシステムでは、電話やTV電話などの通信サービスに加えて、インターネット接続などのデータ通信サービスを提供している。電話は、回線交換（ＣＳ：Circuit Switch）によって情報の転送を行い、データ通信は、パケット交換（ＰＳ：Packet Switch）によって情報の転送を行うことが多いため、以下の説明では、音声通信の呼をＣＳ呼、データ通信の呼をＰＳ呼と呼ぶ。

ＣＳ呼は、できるだけ呼損を発生させないようにしながら、ＰＳ呼のトラヒックをできるだけ多く収容することが求められている。また、ハンドオーバの失敗率は、ＣＳ呼の場合でも、ＰＳ呼の場合でも、呼接続の失敗率よりも小さくすることが求められている。その理由は、ＣＳ呼の場合では、ハンドオーバに失敗すると、電話が途中で切断されることになり、その利用者は通信の目的が達成されないことになるからである。また、ＰＳ呼の場合では、ハンドオーバに失敗すると、データの送信が中断され、データを再度送信することになる場合が多く、最初のデータ送信に用いたリソースが無駄になるからである。さらに、使用中のチャネルの通信品質を維持することも求められている。

これらの要求を満足するため、図５に示すように、一般的なセルラシステムでは、各セルの負荷を計算し、その負荷が所定の呼設定しきい値を超える場合には、チャネルを割り当てず、呼設定しきい値以下のときにチャネルを割り当てる。また、ＰＳ呼設定しきい値は、ＣＳ呼設定しきい値よりも低く設定し、負荷がＰＳ呼設定しきい値以上のときには、ＰＳ呼にチャネルを新たに割り当てないことで、ＣＳ呼を収容するためのリソースを確保して、ＣＳ呼の呼損率を低くしている。さらに、移動局が最初にチャネルを割り当てられたセルから、別のセルにハンドオーバする場合には、ハンドオーバ先のセルにおける負荷がハンドオーバしきい値以下のときにチャネルを割り当てるが、ハンドオーバしきい値をＣＳ呼設定しきい値とＰＳ呼設定しきい値の何れよりも高く設定することで、ハンドオーバの失敗確率を低くしている。

しかし、ＣＳ呼やＰＳ呼のハンドオーバを行う際、セルの負荷がＣＳ呼設定しきい値よりも高いときにチャネルを割り当てることがあるために、セルの負荷がＣＳ呼設定しきい値を超える確率が高くなり、ＣＳ呼の呼損率が高くなるという欠点がある。

近年は、リアルタイムの音声通信もパケット交換によって情報が転送される場合があるが、ＣＳ呼とＰＳ呼を、トラヒッククラスがカンバセーショナル（Conversational）またはストリーミング（Streaming）であるリアルタイム通信サービスの呼と、トラヒッククラスがインタラクティブ（Interactive）またはバックグランド（Background）であるノン・リアルタイム通信サービスの呼に、それぞれ置き換えても、全く同様の欠点がある。さらに、ＣＳ呼とＰＳ呼を、高優先度の通信サービスの呼と低優先度の通信サービスの呼にそれぞれ置き換えても全く同様の欠点がある。

特許文献１には、新たな呼が発生したときに、当初は、当該呼にパケット交換用の通信チャネルを割り当て、パケット交換用の通信チャネルを用いた前記呼の通信時間が所定時間を超えた場合、あるいは、前記呼におけるパケットの衝突の頻度が所定値を超えた場合に、前記呼に割り当てる通信チャネルを、パケット交換用の通信チャネルから回線交換用の通信チャネルに移行させる、回線交換とパケット交換の切替方法が開示されている。

特許文献２には、親局と複数の子局が対向し、CDT(Cyclic Digital Telemeter)方式によってサイクリックにデータ伝送を行う場合に、親局が処理負荷を測定し、測定負荷に応じて各チャネルの通信速度に変更することが開示されている。

特許文献３は、要求された呼接続に割り当てるチャネルレートを、占有セル容量によって決定することが開示されている。

特開２００２−２１７９８６号公報特開平１１−１８１７５号公報特表２００２−５０３０６８号公報

本発明は、上述の欠点を除去し、パケット交換通信サービスの呼（ＰＳ呼）のトラヒックをできるだけ多く収容できるようにすると同時に、回線交換通信サービスの呼（ＣＳ呼）の呼損率とＣＳ呼とＰＳ呼のハンドオーバの失敗率を低くすることを目的とする。

更に、本発明は、ノン・リアルタイム通信サービスや低優先度の通信サービスのトラヒックをできるだけ多く収容できるようにすると同時に、リアルタイム通信サービスや高優先度の通信サービスの呼損率とハンドオーバの失敗率を低くすることも目的とする。

本発明によるセルラシステムにおける無線回線制御方法は、以下のとおりである。

（１）基地局は、該基地局がカバーする第１のセルに存在する複数の移動局に対して、第１のチャネルを用いて第１の通信サービスを提供し、第２のチャネルを用いて第２の通信サービスを提供し、前記基地局に接続された基地局制御装置は、前記第１のセルで使用中のチャネルに応じて負荷を計算し、前記負荷が前記第１のチャネルのためのしきい値以下の場合には、第１のチャネルの割当を許可し、前記負荷が前記第２のチャネルのためのしきい値以下の場合には、第２のチャネルの割当を許可し、前記負荷がハンドオーバのためのしきい値以下の場合に、前記第１のセルに隣接する第２のセルにおいて第１のチャネル及び第２のチャネルの一方を使用中の移動局に対して、前記第１のセルにおいても第１のチャネル及び第２のチャネルの前記一方の使用を許可するセルラシステムの無線回線制御方法において、
前記第１のセルにおいて少なくとも一つの移動局が第２のチャネルを使用しており、前記第１のセルの負荷が、前記第１のチャネルのためのしきい値を超えている場合には、第２のチャネルを該第２のチャネルより伝送速度が低いチャネルに変更するステップを含むことを特徴とするセルラシステムにおける無線回線制御方法。

（２）前記ハンドオーバのためのしきい値を前記第１のチャネルのためのしきい値よりも高い値に設定したことを特徴とする上記（１）に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。

（３）前記第１のセルの負荷が、前記第２のチャネルのためのしきい値よりも低い場合、或いは前記第２のチャネルのためのしきい値よりも低い値に設定した別のしきい値よりも低い場合には、伝送速度が低いチャネルを用いている移動局に対して、伝送速度が高いチャネルを割り当てることを特徴とする上記（１）に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。

（４）前記伝送速度が低いチャネルとして、複数の移動局に対してデータ送信を行うことができる共通チャネルを含むことを特徴とする上記（１）に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。

（５）第１の通信サービスは、回線交換通信サービスであり、第２の通信サービスは、パケット交換通信サービスであることを特徴とする上記（１）に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。

（６）第１の通信サービスは、トラヒッククラスがカンバセーショナルまたはストリーミングであるリアルタイム通信サービスであり、第２の通信サービスは、トラヒッククラスがインタラクティブまたはバックグランドであるノン・リアルタイム通信サービスであることを特徴とする上記（１）に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。

（７）第１の通信サービスは、高優先度の通信サービスであり、第２の通信サービスは、低優先度の通信サービスであることを特徴とする上記（１）に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。

本発明によれば、パケット交換通信サービスの呼（ＰＳ呼）のトラヒックをできるだけ多く収容できるようにすると同時に、回線交換通信サービスの呼（ＣＳ呼）の呼損率とＣＳ呼とＰＳ呼のハンドオーバの失敗率を低くする効果がある。

また、本発明によれば、ノン・リアルタイム通信サービスや低優先度の通信サービスのトラヒックをできるだけ多く収容すると同時に、リアルタイム通信サービスや高優先度の通信サービスの呼損率とハンドオーバの失敗率を低くする効果もある。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

以下に詳述するように、本発明では、第１のセルの負荷が第１のチャネルの呼設定しきい値よりも高くなると、第２のチャネルの伝送速度を低いチャネルに変更する（または共通チャネルに変更する）ため、第１のセルの負荷が下がり、第１のチャネルが呼損となる状態でなくなり、第１の通信サービスの呼損率が低下する。また、同時に、ハンドオーバしきい値が第１のチャネルの呼設定しきい値よりも高くなっているため、ハンドオーバの失敗率が低くなる。

第１のセルの負荷が第１のチャネルの呼設定しきい値よりも高くなったとき、第２のチャネルの伝送速度が低いチャネルに変更しない場合では、第１のチャネルの呼損率を低く抑えるために、第２のチャネルの呼設定しきい値を低く設定する必要がある。しかし、本発明では、第２のチャネルの呼設定しきい値を比較的高く設定しても第１の通信サービスの呼損率を低く抑えることができ、同時に、第２のチャネルの呼設定しきい値を比較的高く設定することで、第２の通信サービスのトラヒック収容能力を大きくできる。

図１を参照すると、本発明を実施するセルラシステムは、基地局１及び２、基地局１及び２がカバーする第１及び第２のセル３及び４、基地局に接続された基地局制御装置（ＢＳＣ：Base Station Controller）５、及び移動局６、７、８、及び９から構成される。このセルラシステムは、この他に多数の基地局と移動局を含むが、図示は省略する。このセルラシステムは、無線アクセス方式としてCDMA（Code-Division Multiple Access）方式を採用している。

本発明の第１の実施例では、セルラシステムは、第１の通信サービスとして、音声通信サービスを提供し、第２の通信サービスとして、データ通信サービスを提供する。

音声通信は、回線交換（ＣＳ：Circuit Switch）によって情報の転送を行い、データ通信は、パケット交換（ＰＳ：Packet Switch）によって情報の転送を行うものとする。従って、以下の説明では、音声通信の呼をＣＳ呼、データ通信の呼をＰＳ呼と呼ぶ。

基地局制御装置５は、音声通信サービスを提供する場合には、基地局と移動局の間に音声チャネルを設定し、データ通信サービスを提供する場合には、データチャネルを設定する。これらの音声チャネルとデータチャネルには、上り回線（Uplink）と下り回線（Downlink）が存在する。音声チャネルは、UplinkとDownlinkは同一の伝送速度となっている。一方、データチャネルは、Uplinkの伝送速度は一定（例えば、64kbps）であるが、Downlinkでは、複数の伝送速度（例えば、256 kbps及び64 kbps）のチャネルが存在するものとする。

このように、このセルラシステムでは、音声チャネルは、上りと下りで同一の伝送速度を用いており、また、上りのデータチャネルは低い伝送速度のみであるとすると、上りの負荷は、下りの負荷よりも常に小さいため、下りの負荷のみに応じて、ＣＳ呼設定、ＰＳ呼設定、ハンドオーバの実施、及びデータチャネルの伝送速度の変更を決定するものとする。

基地局制御装置は、第１及び第２のセルの各々について、チャネルを設定または開放する毎に、下り回線の負荷Ｌを、下記の式のように、伝送速度と所要Ｅｂ／Ｎｏの積を全チャネルについて加算することにより計算する。

ここで、
Ｒ（ｉ）：チャネルｉの伝送速度
Ｅ（ｉ）：チャネルｉの所要Ｅｂ／Ｎｏ（ビット当たり電力／帯域当たり雑音電力）
Ｎ：セルにおいて設定されているチャネル数
である。

基地局制御装置には、ＣＳ呼設定しきい値、ＰＳ呼設定しきい値、ハンドオーバしきい値の各々に対して、ハンドオーバしきい値が最も高く、ＰＳ呼設定しきい値が最も低くなるように数値を設定しておく。ハンドオーバしきい値は、セルの負荷がハンドオーバしきい値と等しくなったときに、下りの基地局送信電力が上限を超えないように決定する。例えば、ハンドオーバしきい値は、セルの負荷がハンドオーバしきい値と等しくなったときに、下りの基地局送信電力が上限の９０％になるように設定し、ＣＳ呼設定しきい値は、ハンドオーバしきい値の８０％の値、ＰＳ呼設定しきい値は、ハンドオーバしきい値の６０％の値とする。

図２は、基地局制御装置における第１のセル３に関するＣＳ呼設定、ＰＳ呼設定、ハンドオーバ、及びデータチャネルの伝送速度の変更を含む無線回線制御のフロー図である。

基地局制御装置は、音声チャネルの設定要求が発生したとき、第１のセル３の負荷（Ｌ）がＣＳ呼設定しきい値（ＴｈＣＳ）より低い場合は、音声チャネルの設定を行う（ステップＳ１〜Ｓ３）。

データチャネルの設定要求が発生したとき、第１のセル３の負荷（Ｌ）がＰＳ呼設定しきい値（ＴｈＰＳ）よりも低い場合は、高い伝送速度のデータチャネルを設定する（ステップＳ４〜Ｓ６）。

ハンドオーバによる音声チャネルまたはデータチャネルの設定要求が発生したとき、第１のセル３の負荷（Ｌ）がハンドオーバしきい値（ＴｈＨＯ）よりも低い場合は、要求されたチャネルを設定する（ステップＳ７〜Ｓ９）。このとき、要求されるチャネルは、ハンドオーバ前から設定されていたチャネルと同じ種別（音声チャネルまたはデータチャネル）で、データチャネルの場合は同じ伝送速度のチャネルである。

音声通信またはデータ通信が終了し、チャネルの開放要求があると、チャネルを開放する（ステップＳ１０〜Ｓ１１）。

第１のセル３の負荷（Ｌ）をＣＳ呼設定しきい値（ＴｈＣＳ）と比較し、セルの負荷がＣＳ呼設定しきい値を超えており、さらに、高い伝送速度のデータチャネルが存在する場合は、高い伝送速度のデータチャネルを一つ選択して、それを低い伝送速度のデータチャネルに変更する（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。

高い伝送速度のデータチャネルが複数存在する場合には、呼設定からの経過時間が最短のチャネルを選択する。第１のセル３の負荷（Ｌ）をＰＳ呼設定しきい値（ＴｈＰＳ）と比較し、セルの負荷がＰＳ呼設定しきい値よりも低く、さらに、低い伝送速度のデータチャネルが存在する場合は、低い伝送速度のデータチャネルを一つ選択して、それを高い伝送速度のデータチャネルに変更する（ステップＳ１５〜Ｓ１７）。

低い伝送速度のデータチャネルが複数存在する場合には、呼設定からの経過時間が最長のチャネルを選択する。

ここで、ステップＳ１５〜Ｓ１７において、第１のセル３の負荷（Ｌ）を、ＰＳ呼設定しきい値（ＴｈＰＳ）よりも低い値に設定した別のしきい値（Ｔｈ’）と比較し、セルの負荷がこの別のしきい値よりも低く、さらに、低い伝送速度のデータチャネルが存在する場合は、低い伝送速度のデータチャネルを一つ選択して、それを高い伝送速度のデータチャネルに変更するようにしても良い。

図３は、ＣＳ呼設定、ＰＳ呼設定、ハンドオーバ、及びデータチャネルの伝送速度の変更を含む無線回線制御の動作例として、第１のセル３の負荷の変化を示している。

図３を参照して、セル３に存在している移動局６は、時刻Ｔ１よりも前に基地局１と音声チャネルを設定し、通信中となっている。

時刻Ｔ１になると、セル３に存在している移動局７は、基地局１と高い伝送速度のデータチャネルを設定して通信を開始する。

第２のセル４に存在する移動局８は、時刻Ｔ２よりも前に基地局２と高い伝送速度のデータチャネルを設定して通信中となっている。

時刻Ｔ２になると、基地局１の受信信号レベルと基地局２の受信信号レベルの差が所定の値以下となり、基地局１に対してハンドオーバを要求する。このとき、負荷がハンドオーバしきい値よりも低いため、基地局１とも同じデータチャネルの設定を行う。

時刻Ｔ２において、移動局８とデータチャネルの設定を行うと、セル３の負荷がＣＳ呼設定しきい値を超えるため、移動局８のデータチャネルを低い伝送速度のデータチャネルに変更する。これにより、セル３の負荷は減少し、ＣＳ呼設定しきい値よりも低くなる。この結果、時刻Ｔ３においては、移動局９が新たに音声チャネルの設定を要求するが、負荷がＣＳ呼設定しきい値よりも低くなっているため、音声チャネルを設定して通信を開始する。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２の実施例では、下りのデータチャネルとして、第１の実施例と同様の複数の伝送速度のデータチャネルに加えて、複数の移動局に対してデータ送信を行うことができる共通チャネルが存在し、以下のように基地局制御装置の動作が異なること以外は、第１の実施例と同じである。

図４は、基地局制御装置における第１のセル３に関するＣＳ呼設定、ＰＳ呼設定、ハンドオーバ、及びデータチャネルの伝送速度の変更を含む無線回線制御のフロー図である。

図４を参照して、基地局制御装置は、ステップＳ２１からステップＳ３１までは、第１の実施例のステップＳ１からステップＳ１１と同様に動作する。第１のセル３の負荷（Ｌ）がＣＳ呼設定しきい値（ＴｈＣＳ）を超えており、高い伝送速度のデータチャネルが存在する場合は、それを低い伝送速度のデータチャネルに変更する。第１のセル３の負荷（Ｌ）がＣＳ呼設定しきい値（ＴｈＣＳ）を超えており、高い伝送速度のデータチャネルが存在しない場合は、低い伝送速度のデータチャネルが存在すれば、それを共通チャネルに変更する（ステップＳ３２〜Ｓ３６）。基地局制御装置は、ステップＳ３７からステップＳ３９までは、第１の実施例のステップＳ１５からステップＳ１７と同様に動作する。

次に、本発明の第３の実施例を説明する。第３の実施例では、セルラシステムは、第１の通信サービスとして、トラヒッククラスがConversationalまたはStreamingであるリアルタイム通信サービスを提供し、第２の通信サービスとして、トラヒッククラスがInteractiveまたはBackgroundであるノン・リアルタイム通信サービスを提供する。それ以外は、第１の実施例と同じであり、第１の実施例におけるＣＳ呼とＰＳ呼を、トラヒッククラスがConversationalまたはStreamingであるリアルタイム通信サービスの呼とトラヒッククラスがInteractiveまたはBackgroundであるノン・リアルタイム通信サービスの呼にそれぞれ置き換えることで同様に実施できる。

次に、本発明の第４の実施例を説明する。第４の実施例では、セルラシステムは、第１の通信サービスとして、高優先度のデータ通信サービスを提供し、第２の通信サービスとして、低優先度のデータ通信サービスを提供する。それ以外は、第１の実施例と同じであり、第１の実施例におけるＣＳ呼とＰＳ呼を、高優先度のデータ通信サービスの呼と低優先度のデータ通信サービスの呼にそれぞれ置き換えることで同様に実施できる。

第１の実施例では、セルの負荷がＣＳ呼設定しきい値を超えたときに、高い伝送速度のデータチャネルを低い伝送速度のデータチャネルに変更する。これにより、セルの負荷がＣＳ呼設定しきい値よりも低くなる。これにより、ＣＳ呼設定が許可される確率が高くなり、ＣＳ呼の呼損率が小さくなる。

第２の実施例では、高い伝送速度のデータチャネルが存在しない場合であっても、低い伝送速度のデータチャネルが存在すれば、そのチャネルを開放し、共通チャネルを使用する。これにより、セルの負荷を小さくできる確率が高くなるため、ＣＳ呼の呼損率がさらに小さくなる。

第３の実施例では、第１の実施例と同様にして、リアルタイム通信サービスの呼の呼損率が小さくなる。

第４の実施例では、第１の実施例と同様にして、高優先度の通信サービスの呼の呼損率が小さくなる。

本発明を実施するセルラシステムの構成図である。本発明の第１の実施例における基地局制御装置による無線回線制御のフロー図である。本発明の第１の実施例における基地局制御装置による無線回線制御の動作を説明する図である。本発明の第２の実施例における基地局制御装置による無線回線制御のフロー図である。一般的なセルラシステムにおいて呼設定とハンドオーバを許可するセルの負荷の条件について説明する図である。

符号の説明

１基地局
２基地局
３セル
４セル
５基地局制御装置
６移動局
７移動局
８移動局
９移動局

Claims

基地局は、該基地局がカバーする第１のセルに存在する複数の移動局に対して、第１のチャネルを用いて第１の通信サービスを提供し、第２のチャネルを用いて第２の通信サービスを提供し、前記基地局に接続された基地局制御装置は、前記第１のセルで使用中のチャネルに応じて負荷を計算し、前記負荷が前記第１のチャネルのためのしきい値以下の場合には、第１のチャネルの割当を許可し、前記負荷が前記第２のチャネルのためのしきい値以下の場合には、第２のチャネルの割当を許可し、前記負荷がハンドオーバのためのしきい値以下の場合に、前記第１のセルに隣接する第２のセルにおいて第１のチャネル及び第２のチャネルの一方を使用中の移動局に対して、前記第１のセルにおいても第１のチャネル及び第２のチャネルの前記一方の使用を許可するセルラシステムの無線回線制御方法において、
前記第１のセルにおいて少なくとも一つの移動局が第２のチャネルを使用しており、前記第１のセルの負荷が、前記第１のチャネルのためのしきい値を超えている場合には、第２のチャネルを該第２のチャネルより伝送速度が低いチャネルに変更するステップを含むことを特徴とするセルラシステムにおける無線回線制御方法。
前記ハンドオーバのためのしきい値を前記第１のチャネルのためのしきい値よりも高い値に設定したことを特徴とする請求項１に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。
前記第１のセルの負荷が、前記第２のチャネルのためのしきい値よりも低い場合、或いは前記第２のチャネルのためのしきい値よりも低い値に設定した別のしきい値よりも低い場合には、伝送速度が低いチャネルを用いている移動局に対して、伝送速度が高いチャネルを割り当てることを特徴とする請求項１に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。
前記伝送速度が低いチャネルとして、複数の移動局に対してデータ送信を行うことができる共通チャネルを含むことを特徴とする請求項１に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。
第１の通信サービスは、回線交換通信サービスであり、第２の通信サービスは、パケット交換通信サービスであることを特徴とする請求項１に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。
第１の通信サービスは、トラヒッククラスがカンバセーショナルまたはストリーミングであるリアルタイム通信サービスであり、第２の通信サービスは、トラヒッククラスがインタラクティブまたはバックグランドであるノン・リアルタイム通信サービスであることを特徴とする請求項１に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。
第１の通信サービスは、高優先度の通信サービスであり、第２の通信サービスは、低優先度の通信サービスであることを特徴とする請求項１に記載のセルラシステムにおける無線回線制御方法。