JP2008085622A - 通信基地局装置及び通信基地局装置の輻輳回避方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地震などの災害時には、緊急の連絡や安否確保のために多くのユーザーが一斉に電話をかけるため、回線容量を上回る通信が要求されその結果、輻輳と呼ばれる通信ができない状態が発生する。特に、音声通信などの回線交換方式の通信に輻輳が発生しやすくなる。
【解決手段】基地局は常時、加速度センサにより揺れが発生しているかを監視する。
大きな揺れを観測した場合には、上位通信網からの制御を待たずに、基地局が自律的に輻輳回避通信制御を行う。自律的に帯域連結モードを解除すべく制御し、少人数大容量通信制御から多人数小容量通信優先（回線数確保優先）の制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通信基地局装置及び通信基地局装置の輻輳を回避する輻輳回避方法に関する。

ＰＨＳ（Personal Handy-phone System）などのＴＤＭＡ（時分割多重）方式の無線通信においては、一つの周波数を基地局と基地局に接続している複数のユーザー間で時間軸方向に分割し共有し、所定の時間ごと（タイムスロット、以下スロットと記載）に各ユーザーに回線を割り当てる制御を行っている。図２には時間軸を８スロットに分割して、フレーム毎に同じスロットを特定のユーザーに割り当てる時分割多重制御を行う場合の通信フレームを表している。この場合、送信スロットと受信スロットの対で、１〜４の４回線が利用可能である。

近年、周波数利用効率を高める為に、アダプティブアレイアンテナ技術を用いて同一周波数、同一タイムスロットに複数のユーザーを割り当てる空間分割多重制御（以下、ＳＤＭＡ）を行うことで回線数を効率的に増加させる手法が採用されつつある。図３はＳＤＭＡを用いた場合の通信フレームを表している。この場合、周波数ｆ１、Ｔ１スロットにて３ユーザーを多重している。また、周波数ｆ４、Ｔ４スロットでは２ユーザーを多重している。Ｔ１、Ｔ４に対応する受信回線（上り）であるＲ１、Ｒ４でも同様に多重を行っている。このようにＳＤＭＡを用いることで回線数を大きく増やすことができ一度に多くのユーザーが通信を行えるようになる。

しかしながら、ＳＤＭＡを実現する上では、ハードウェアに及ぼす負荷も無視できず、高性能なパワーアンプや信号処理系が必要となるうえ、ダウンリンク時のＣＩＲが劣化し、高度多値変調がフェージングの影響を顕著に受けるようになるなどの影響がある。そのため通常時はＳＤＭＡを行わずに１スロットに１ユーザーを割り当てる（１多重）運用が行われている。

ところで、地震などの災害時には、緊急の連絡や安否確保のために多くのユーザーが一斉に電話をかけるため、回線容量を上回る通信が要求されその結果、輻輳と呼ばれる、通信ができない状態が発生する。この場合、メールなどのデータ通信も輻輳の影響を受け通信しにくい状況に陥る。

下記特許文献１には、インターネット接続機能及び電子メール送受信機能を備えた携帯電話機であって、異常事態又は緊急事態を検知する１種類以上の手段を内蔵し、検知した異常事態又は緊急事態の情報を受発信する携帯電話機に係る技術が開示されている。また、下記特許文献２には、基地局が移動局に対して、報知チャネルを介し選択的に発信を禁止する通信規制メッセージを送信することにより、移動局は発信を禁止し、「位置登録」を行わずに規制待ち受けモードに遷移する技術が開示されている。
特開２００５−３１１９９５号公報 特開平８−３１７４７１号公報 ところで、上記ＰＨＳの基地局装置は出力が小さいため小型軽量で、電柱やビルの屋上等の屋外に設置されることが多い。そのため、屋内に設置される装置等に比べて、風や地震等の外的影響を受けやすい状態にあり、障害発生率も高い。

このため、従来の基地局装置では基地局装置内に保守診断部を備えているものがあり、上記保守診断部が基地局装置の内部状態を監視し障害の発生を検知すると自律復旧を試みる。また、上記保守診断部は上位装置である基地局管理装置に対し障害の発生又は復旧に係る情報を通知する機能も有している。

上記のとおり、地震などの災害時には、緊急の連絡や安否確保のために多くのユーザーが一斉に電話をかけるため、１多重での回線割当を行っている場合は回線容量を上回る通信が要求されその結果、輻輳と呼ばれる、通信ができない状態が発生する。特に音声通信などの回線交換方式の通信に輻輳が発生しやすくなる。また、メールなどを送信するためのデータ通信であるパケット通信においても割当可能な回線数が減っている状態なため、送信待ちが多く発生し全体のスループットが大幅に低下する。

従来の基地局装置はこのような輻輳の発生に対し、自ら輻輳を回避する制御を行う機能を備えておらず自律的にきめ細かな輻輳回避制御をすることはできない。基地局装置は上位装置である基地局管理装置からの輻輳回避制御に関する指示や指令に従い輻輳回避制御を行う。また、何らかの通信障害が発生し上位通信網との接続に異常を生じた場合には輻輳回避制御指示を受けることができず、輻輳回避制御に移行できない。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、特に地震や台風など基地局装置に揺れを生じさせる災害時に基地局装置自体が収集した基地局装置がおかれた環境情報、特に揺れに関する情報を基に、その基地局装置に適した輻輳回避制御を行うことができる基地局装置及び基地局装置の輻輳回避方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る通信基地局装置は、時分割多重通信方式を用い同一スロットのタイミングで複数のユーザーと通信が可能な通信基地局装置において、
前記通信基地局装置の環境情報を取得する環境情報取得手段と、前記通信基地局装置にかかわる通信の輻輳を回避する輻輳回避手段と、取得した前記環境情報に応じて前記輻輳回避手段を制御する輻輳回避制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報に応じて、前記同一スロットに割り当てるユーザー数を変更することを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報が所定の値を超えた場合には、前記同一スロットに割り当てるユーザー数を増やすことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記環境情報取得手段は振動情報を検知する振動センサであることを特徴とする。

さらに、本発明の一態様では、前記振動情報は、地震発生時の震度を含むことを特徴とする。

また、本発明は、時分割多重通信方式を用い同一スロットのタイミングで複数のユーザーと通信が可能な通信基地局装置における通信の輻輳回避方法であって、前記通信基地局の環境情報を取得するステップと、前記通信基地局にかかわる通信の輻輳を回避するステップと、取得した前記環境情報に応じて前記輻輳を回避するステップを制御する輻輳回避制御ステップとを含むことが特徴である。

本発明における基地局装置及び基地局装置の輻輳回避方法によれば、基地局装置自体が収集した環境情報、特に揺れに関する情報を基に、その基地局装置に合った輻輳回避通信制御を行うことができる。また、輻輳が始まる前に、予測的に輻輳回避制御を行うことができる。さらに、上位管理装置からの輻輳回避制御に関する指示が何らかの通信障害などにより来なくとも、基地局装置が揺れを観測した場合は自律的に輻輳回避通信制御を行うことができ、回線数確保を行い緊急の連絡や安否確認をし易くすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、基地局装置１の機能ブロック図である。基地局装置１は、外部インターフェース部１１、信号処理部１２、多重数切換部１３、無線部１４、回避制御部１６、加速度算出部１７および加速度センサ１８を含んで構成されている。

また、図示しない制御部は、運転管理部、無線制御部及び回線制御部を含み、ＣＰＵ及びメモリ等から構成され基地局装置１全体の運転に係る制御を行う。

無線通信部１４は、アンテナ１５を備え、伝送レート切換部１３と接続され信号処理部１２を介して外部インターフェース部１１と接続されている。無線部１４は、アンテナ１５で受信される各通信装置２からの信号を受信し多重数切換部１３、信号処理部１２が処理できる信号に変換する。多重数切換部１３は無線部１４が受信した信号に応じて、多重数を判断し各ユーザーごとに信号を取り出し信号を信号処理部１２に送る。信号処理部１２は多重数切換部により分離された受信信号を復調し、パケットを抽出等した後に、当該パケットを外部インターフェース部１１に出力する。また、外部インターフェース部１１から入力される複数のパケットを変調処理し、多重数切換部１３に送る。多重数切換部１３は図示しない制御部に従い、各スロットを１多重、２多重、３多重してユーザーに割り当てる。多重された信号は無線部１４に送られる。無線部１４は多重数切換部１３から受け取った信号をアンテナ１５を介して各通信装置２に対して送信する。

外部インターフェース部１１は、ＩＳＤＮ（Integrated Service Digital Network）回線やＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等を介して通信ネットワークと接続され、基地局装置１と通信ネットワークを相互に連結している。インターフェース部１１は、制御部の指示に従って、通信ネットワークから入力されるパケットを信号処理部１３に出力する。また、信号処理部１２から入力される複数のパケットを通信ネットワークに出力する。

また、基地局装置１は、障害監視部（傾斜通知部）、アンテナ診断部、回線診断部及び傾斜診断部からなる保守診断部（いずれも図示しない）を備えている。保守診断部は、基地局装置１の各機能ブロックの動作状態を監視しており、障害の発生を検知すると自律復旧を試みる。また、必要に応じて上位装置である基地局管理装置や基地局管理装置を含むオンラインセンタ等に対して障害の発生又は復旧に係る情報を通知する。障害監視部は、アンテナ診断部、回線診断部及び傾斜診断部と接続され、各診断部から入力される診断結果を監視し、必要に応じて基地局管理装置等に障害等に係る情報を通知する。アンテナ診断部は、障害監視部と接続されるとともに、信号処理部１２、多重数切換部１３、無線部１４と接続されている。そして、信号処理部１２、伝送レート切換部１３、無線部１４及びアンテナ１５の状態を診断するとともに、診断結果を障害監視部に出力する。回線診断部は、障害監視部と接続されるとともに、外部インターフェース部１１と接続されている。そして、基地局装置１に接続される回線の状態を診断するとともに、診断結果を障害監視部に出力する。また、保守診断部は後述する、加速度センサ１８が取得し加速度算出部１７が算出した重力加速度ベクトルの情報を上位装置である基地局管理装置や基地局管理装置を含むオンラインセンタ等に対して通知する。

加速度センサ１８は、振動情報を検知する振動センサである。加速度算出部１７は、加速度センサ１８により測定される基地局装置１に加わる重力加速度ベクトルを算出するとともに、算出した重力加速度ベクトルの時間軸との対応を取得する。つまり重力加速度ベクトルの時間方向に変化を取得する。また、取得した重力加速度ベクトルの時間方向の変化のデータは図示しない記憶部に記憶される。加速度センサ１８は、基地局装置１に固定されており、基地局装置１に加わる加速度を測定する。加速度センサ１８は、取り付けられた物体に加わる加速度の大きさを測定するセンサであり、具体的には、重力加速度の大きさ及び方向（重力加速度ベクトル）を測定し、加速度センサ１８を基準とした座標系における重力加速度ベクトルのｘ、ｙ、ｚ方向成分を取得する。本実施の形態では、加速度センサ１８により測定される重力加速度ベクトルの各成分を、基地局装置１に加わる加速度として用いている。ここで、基地局装置が地震等で揺れた場合、加速度算出部１７が取得する加速度は、加速度センサ１８が所定サンプリング周期で測定する値の平均値であってもよい。こうすれば、加速度センサ１８による重力加速度ベクトルに係る測定値のばらつきが軽減され、測定精度が向上するようになる。

回避制御部１６は、加速度算出部１７が算出した重力加速度ベクトルに基づいて輻輳回避に関する制御を行う。図４は回避制御部１６の動作により行われる回避通信制御の対処レベルを示している。加速度センサ１８が取得し加速度算出部１７が算出した重力加速度ベクトルの情報は下記の２つの情報に整理される。ひとつめは震度情報（ａ）であり、二つ目は揺れ時間（ｂ）である。

ａ．震度：揺れの最大加速度を示す。所定の震度を超えた場合にフラグを立てる。

ｂ．揺れ時間：所定の加速度以上の加速度を、検出し続けていた時間を示す。所定の揺れ時間を超えた場合フラグを立てる。揺れ時間情報を取得する際の所定の加速度は、震度情報（ａ）においてフラグをたてる場合の所定の震度と異なっていても構わない。

図４において黒い丸で示した部分はフラグが立っていることを示している。

さらに、図示しない制御部は重力加速度ベクトルに基づき基地局が備える非常電源の自己診断処理を行う。この自己診断結果は図示しない記憶部に記憶され、回避制御部１６が参照することができる。回避制御部１６は、図４に記載されている、加速度算出部１７が算出した重力加速度ベクトルの情報震度、揺れ時間および図示しない制御部が行った自己診断結果の関係に基づき基地局に最適な輻輳回避通信制御を行う。たとえば、少人数大容量通信制御から多人数小容量通信優先（回線数確保優先）制御に変更することで地震などの災害時に回線確保を行う。たとえば、震度が所定震度より大きく、かつ揺れ時間が所定より長かった場合には非常電源の自己診断結果にかかわらず多重数は３多重まで許可する。すなわち、地震の程度が激しいと判断できる場合には３多重のＳＤＭＡ制御を行い、回線をできるだけ多く確保し通信可能なユーザーを増やすように制御する。また、震度が所定震度より大きく、かつ揺れ時間が所定より短かった場合には非常電源の自己診断結果が「電圧低下」時には２多重まで許可され、非常電源の自己診断結果が「正常」であるなら被害は小さいと判断し品質のよい通信を確保するために１多重までが許可される。さらに、震度が所定震度より小さかった場合には、非常電源の自己診断は行わないが揺れ時間が所定より長ければ最大多重数は２多重まで許可される。

また、輻輳回避通信制御の解除については、所定の時間経過後に、回線の利用状況や、上位装置である基地局管理装置からの指示によって解除しても良い。

次に、基地局装置１の輻輳回避動作を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
まず、基地局は設置されて通常運用が行われる（Ｓ１０）。地震などの揺れが発生すると加速度算出部１７が算出している基地局にかかる重力加速度ベクトルを規定の値以上かどうか判断する（Ｓ２０）。規定以上でなければ通常運用に戻る。規定以上の場合は回避制御部１６が輻輳回避制御を開始する（Ｓ３０）。このさい、震度、揺れ時間に応じてフラグを立てる。さらに基地局の非常用電源の自己診断を実行し、正常か電圧が低下しているか記憶部に記憶する（Ｓ４０）。続いて図４をもちいて回避通信制御の対処レベルを決定する（Ｓ５０）。そして、決定した対処レベルに応じて多重数を変更する（Ｓ６０）。続いて多重数の変更が完了したか確認する（Ｓ７０）。完了していなければＳ６０に戻る。完了していれば輻輳回避制御を維持する動作を行う。（Ｓ８０）。そして、あらかじめ決められた輻輳回避制御時間が経過したかどうか確認する。経過していれば通常の運用モードに復帰する（Ｓ１１０）。時間が経過していない場合でも上位の管理装置から輻輳回避制御を解除する指示があれば同様に動揺に通常の運用モードに復帰する（Ｓ１１０）。解除指示がなければ輻輳回避制御を維持する動作を行う。

以上に述べた基地局装置及び基地局装置の輻輳回避方法によれば、基地局自身が収集した揺れ情報を基に、その基地局に合った輻輳回避通信制御を行うことができる。また、輻輳が始まる前に、予測的に輻輳回避制御を行うことができる。さらに、上位管理装置からの輻輳回避制御に関する指示が、何らかの通信障害などにより来なくとも、基地局が揺れを観測した場合は自律的に輻輳回避通信制御を行うことができ、回線数確保を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、輻輳回避制御を維持する時間は回避通信制御の対処レベルに応じて決めてもよい。

本発明の実施の形態に係る基地局装置の機能ブロック図である。 通常の１多重でスロットをユーザーに割り当てている通信フレームを表した図である。 空間分割多重を用いてスロットをユーザーに割り当てている通信フレームを表した図である。 回避通信制御の対処レベルを示した図である。 基地局装置の輻輳回避制御にかかる動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基地局装置、２ 外部の通信装置、１１ 外部I/F部、１２ 信号処理部、１３ 多重数切換部、１４ 無線部、１５ アンテナ、 １６ 回避制御部、１７ 加速度算出部、１８ 加速度センサ。

Claims (6)

1. 時分割多重通信方式を用い同一スロットのタイミングで複数のユーザーと通信が可能な通信基地局装置において、
   前記通信基地局装置の環境情報を取得する環境情報取得手段と、
   前記通信基地局装置にかかわる通信の輻輳を回避する輻輳回避手段と、
   取得した前記環境情報に応じて前記輻輳回避手段を制御する輻輳回避制御手段と、
   を備えたことを特徴とする通信基地局装置。
2. 前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報に応じて、前記同一スロットに割り当てるユーザー数を変更すること、を特徴とする請求項１に記載の通信基地局装置。
3. 前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報が所定の値を超えた場合には、前記同一スロットに割り当てるユーザー数を増やすこと、を特徴とする請求項１または２に記載の通信基地局装置。
4. 前記環境情報取得手段は振動情報を検知する振動センサであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の通信基地局装置。
5. 前記振動情報は、地震発生時の震度を含むこと、を特徴とする請求項４に記載の通信基地局装置。
6. 時分割多重通信方式を用い同一スロットのタイミングで複数のユーザーと通信が可能な通信基地局装置における通信の輻輳回避方法であって、
   前記通信基地局の環境情報を取得するステップと、
   前記通信基地局にかかわる通信の輻輳を回避するステップと、
   取得した前記環境情報に応じて前記輻輳を回避するステップを制御する輻輳回避制御ステップと、
   を含むことを特徴とする輻輳回避方法。

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