JP2014179667A - 無線通信システム、管理装置及び基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局の負荷分散を適切に実施すること。
【解決手段】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、複数の基地局のそれぞれは、当該基地局と隣接する基地局に関する隣接セル情報を記憶する隣接セル情報記憶手段と、当該基地局の負荷情報を記憶する負荷情報記憶手段と、前記隣接セル情報と前記負荷情報とを前記管理装置に送信する送信手段と、前記管理装置の制御に従ってセル範囲を設定する設定手段とを具備し、前記管理装置は、前記複数の基地局のそれぞれから前記隣接セル情報と前記負荷情報とを収集する収集手段と、前記収集手段で収集される前記隣接セル情報と前記負荷情報とに基づいて、所定の時間間隔で前記基地局のセル範囲を制御する制御手段とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、無線通信システム、管理装置及び基地局装置に関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末の普及に伴いモバイルデータトラフィックは急激に増大している。モバイル通信においては端末の移動性やデータのバースト性といった特性からある特定の基地局に負荷が集中するといった課題がある。このような課題への対応策として、無線通信システムの標準化団体である３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）では基地局のパラメータを自動化、最適化する技術としてＳＯＮ（Self Organizing Network）が規定されており、このＳＯＮの１つの機能としてMobility Load Balancingが定義されている。Mobility Load Balancingでは、負荷情報の内容や負荷情報の交換に関する手順およびハンドオーバパラメータを交換する手順について記載されている。しかしながら、ハンドオーバパラメータの調整方法については規定されていない。

従来技術として、例えば特許文献１には、基地局の負荷情報をもとに基地局のセル範囲を制御する方法が提案されている。この手法では、基地局の送信出力および／またはアンテナの角度を調整することでセル範囲を変化させている。

特開２０１２−１００２４９号公報

ところが、上記特許文献１の手法では仮に送信出力を小さくして他の基地局へ端末を移動させ負荷分散を図った場合、当該基地局に接続している他の端末が受ける受信電力も合わせて小さくなることから、他の端末への影響が懸念される。一方、ハンドオーバのパラメータを変更することは、ユーザが受ける受信電力には影響せず、仮想的なセル範囲を制御できるため、負荷分散を実施するための有効な制御パラメータといえる。

また、負荷分散を実施するにあたりセル範囲を変化させる基地局の選択が重要である。例えば、接続端末数が多い基地局のセル範囲を小さくし、隣接基地局へ接続端末を移動させると、その隣接基地局の負荷が増加しオーバーロードするという問題がある。

本実施形態の目的は、基地局の負荷分散を適切に実施することができる無線通信システム、管理装置及び基地局装置を提供することにある。

本実施形態に係る無線通信システムは、複数の基地局と、前記複数の基地局を管理する管理装置とを備える無線通信システムであって、前記複数の基地局のそれぞれは、当該基地局と隣接する基地局に関する隣接セル情報を記憶する隣接セル情報記憶手段と、当該基地局の負荷情報を記憶する負荷情報記憶手段と、前記隣接セル情報と前記負荷情報とを前記管理装置に送信する送信手段と、前記管理装置の制御に従ってセル範囲を設定する設定手段とを具備し、前記管理装置は、前記複数の基地局のそれぞれから前記隣接セル情報と前記負荷情報とを収集する収集手段と、前記収集手段で収集される前記隣接セル情報と前記負荷情報とに基づいて、所定の時間間隔で前記基地局のセル範囲を制御する制御手段とを具備するものである。

本実施形態に係る管理装置は、複数の基地局を管理する管理装置であって、前記複数の基地局のそれぞれから前記基地局と隣接する基地局に関する隣接セル情報と、前記基地局の負荷情報とを収集する収集手段と、前記収集手段で収集される前記隣接セル情報と前記負荷情報とに基づいて、所定の時間間隔で前記基地局のセル範囲を制御する制御手段とを具備する。

また、本実施形態に係る基地局装置は、複数の基地局のそれぞれから隣接セル情報と負荷情報とを収集し、前記収集される前記隣接セル情報と前記負荷情報とに基づいて、所定の時間間隔で前記基地局のセル範囲を制御する管理装置に管理される基地局装置であって、当該基地局と隣接する基地局に関する前記隣接セル情報を記憶する隣接セル情報記憶手段と、当該基地局の前記負荷情報を記憶する負荷情報記憶手段と、前記隣接セル情報と前記負荷情報とを前記管理装置に送信する送信手段と、前記管理装置の制御に従ってセル範囲を設定する設定手段とを具備するものである。

本実施形態に係る無線通信システムの装置配置の一例を示す図。 図１の無線通信システムの機能構成を示すブロック図。 負荷情報の一例を示す図。 パラメータの一例を示す図。 隣接セル情報の一例を示す図。 パラメータ変更手順の一例を示すシーケンス図。 パラメータ最適化処理を示すフローチャート。 各基地局の負荷の変化を示す図。 ｔ２期間におけるハンドオーバパラメータ変更処理を示す図。 ｔ３期間におけるハンドオーバパラメータ変更処理を示す図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る無線通信システム、管理装置及び基地局装置を説明する。

［システム構成］
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの装置配置の一例を示す。図１において、この無線通信システムは、端末１−１〜１−１５、基地局２−１〜２−４、及び管理装置３を有する。各基地局２−１〜２−４はセルを形成し、セルの範囲内に存在する端末と無線接続する。管理装置３は、有線等により各基地局２−１〜２−４と接続されている。以下、端末１−１〜１−１５及び基地局２−１〜２−４のそれぞれを区別する必要が無い場合は、端末１及び基地局２と総称する。

［装置構成］
図２は、図１の無線通信システムの機能構成を示すブロック図である。基地局２は、無線通信部２１、制御部２２、記憶部２３、及びネットワーク通信部２４を有する。端末１は、無線通信部２１により基地局に無線接続される。無線通信部２１は、端末１と無線信号の送受信を行うため、無線周波数への変換や変復調、符号化、Ｌ２、Ｌ３処理といった一般的な機能を持つ。ネットワーク通信部２４は、管理装置３と通信するための処理を行う。制御部２２は、無線通信部２１、記憶部２３、及びネットワーク通信部２４と接続している。

制御部２２は、負荷情報管理部２２１、パラメータ管理部２２２、及び隣接セル情報管理部２２３を含む。記憶部２３は、負荷情報記憶部２３１、パラメータ記憶部２３２、及び隣接セル情報記憶部２３３を含む。

負荷情報管理部２２１は、自局の負荷情報を常時モニタし、負荷情報記憶部２３１に保存する。なお、モニタするサンプリング間隔は問わない。また、管理装置３からの要求時または事前に決められた時間間隔で、負荷情報記憶部２３１に蓄積された負荷情報を読み出し、ネットワーク通信部２４を介して管理装置３へ転送する。

パラメータ管理部２２２は、自局の無線通信に関するパラメータ（送信電力、ハンドオーバパラメータ、中心周波数、セルＩＤ等）をパラメータ記憶部２３２に記憶し管理する。管理装置３からパラメータ変更の通知があった場合は、管理装置３から通知されるパラメータを無線通信部２１に設定し、パラメータ記憶部２３２に保存する。

隣接セル情報管理部２２３は、基地局の位置関係を示した情報をもとに隣接する基地局に関する情報（隣接セル情報）を作成し、隣接セル情報記憶部２３３に保存する。この隣接セル情報は、例えば、保守管理者により入力されたり、端末１から収集する、当該端末が接続されている基地局以外の他の接続可能な基地局のセル情報を収集することで構築される。端末１から隣接セル情報を作成する機能が無い場合は、事前に手動等で隣接セル情報が設定されているものとする。また、隣接セル情報管理部２２３は、必要に応じて隣接セル情報記憶部２３３から隣接セル情報を読み出し、ネットワーク通信部２４により管理装置３へ送信する。

負荷情報記憶部２３１は、図３に示すような負荷情報を保持する。ここで、負荷情報を取得する時間間隔は任意に指定できるものとする。図３は、例えば、負荷情報（基地局ＩＤ：＃１）を示し、モニタした日付及び時間、接続端末数、アップリンク（ＵＬ）とダウンリンク（ＤＬ）の無線リソース使用数、ハードウェア負荷及びネットワーク負荷、並びに、セルの空き容量（％）を含む。

パラメータ記憶部３３２は、パラメータとして、例えば図４に示すようなハンドオーバ時のセル範囲を規定するハンドオーバオフセット（ｄＢ）を保持する。ここでは、制御対象のパラメータはハンドオーバオフセットであるため、その他のパラメータの記載を省略する。

隣接セル情報記憶部２３３は、図５に示すような隣接セル情報を保持する。隣接セル情報（ＮＲＴ：Neighbor Relation Table）は、例えば、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）３６．３００などで規定される。例えば、図５に示す隣接セル情報（基地局ＩＤ：＃１）は、Ｎｏ、基地局ＩＤ、ＮＯ Ｒｅｍｏｖｅ、ＮＯ ＨＯ、及びＮＯ Ｘ２を含む。基地局ＩＤは、隣接関係にある基地局の識別子を示す。ＮＯ Ｒｅｍｏｖｅがチェックされている場合は、当該基地局（ｅＮＢ：evolution Node B）はＮＲＴからＮＲとして削除されないことを示す。ＮＯ ＨＯがチェックされている場合は、ＮＲはハンドオーバの理由としてｅＮＢによって使われないことを示す。ＮＯ Ｘ２がチェックされている場合は、ＮＲは初期化手順をするためにＸ２インタフェースを使わないことを示す。

管理装置３は、ネットワーク通信部３１、制御部３２、及び記憶部３３を有する。ネットワーク通信部３１は、各基地局２と通信するための処理を行う。制御部３２は、ネットワーク通信部３１と記憶部３３と接続する。制御部３２は、負荷情報収集部３２１、パラメータ制御部３２２、隣接セル情報収集部３２３を含む。記憶部３３は、負荷情報記憶部３３１、パラメータ記憶部３３２、隣接セル情報記憶部３３３を含む。

負荷情報収集部３２１は、ネットワーク通信部３１を介して各基地局２から送られてくる負荷情報を収集し、負荷情報記憶部３３１に保存する。

パラメータ制御部３２２は、負荷情報記憶部３３１に保存される負荷情報及び隣接セル情報記憶部３３３に保存される隣接セル情報を読み取り、負荷情報と隣接セル情報とに基づいて、所定の時間間隔で基地局のセル範囲を制御するパラメータを決定し、パラメータ記憶部３３２に保存する。また、決定したパラメータをネットワーク通信部３１から各基地局２に通知する。

隣接セル情報収集部３２３は、ネットワーク通信部３１を介して各基地局２から送られてくる隣接セル情報を収集し、隣接セル情報記憶部３３３に保存する。

負荷情報記憶部３３１は、上記図３に示すような負荷情報を基地局２ごとに保持する。

パラメータ記憶部３３２は、上記図４に示すようなパラメータを基地局２ごとに保持する。

隣接セル情報記憶部３３３は、上記図５に示すような隣接セル情報を基地局２ごとに保持する。

［動作］
次に、このように構成される無線通信システムの動作について説明する。
図６は、上記構成において負荷分散を実施するためのパラメータ変更手順の一例を示すシーケンス図である。通常運転中（ステップＳ１１）において、各基地局２の負荷情報管理部２２１は、自局の負荷情報をモニタし、基地局２の負荷情報記憶部２３１に蓄積している。各基地局２の隣接セル情報管理部２２３は、端末１からの情報をもとに隣接セル情報を作成する（ステップＳ１２）。ただし、端末１から隣接セル情報を作成する機能が無い場合は、事前に手動等で各基地局２の隣接セル情報が設定されているものとする。各基地局２は、管理装置３に対して隣接セル情報通知を送信し、管理装置３は、各基地局２からの隣接セル情報をネットワーク通信部３１を介して取得し、隣接セル情報記憶部３３３に記憶する（ステップＳ１３）。

次に、各基地局２の負荷情報管理部２２１は、管理装置３からの要求時または事前に決められた時間間隔で、負荷情報記憶部２３１に蓄積された負荷情報を読み出し（ステップＳ１４）、ネットワーク通信部２４を介して管理装置３へ転送する（ステップＳ１５）。管理装置３への転送方法は問わないが、例えばＦＴＰ（File Transfer Protocol）が適用できる。管理装置３は、各基地局２からの負荷情報をネットワーク通信部３１を介して取得すると負荷情報記憶部３３１に記憶する。そして、負荷情報記憶部３３１に記憶した負荷情報と、先に取得した隣接セル情報記憶部３３３の隣接セル情報とを用いてパラメータの最適化を図る（ステップＳ１６）。

ここで、パラメータ最適化処理の詳細を説明する。図７は、パラメータ最適化処理を示すフローチャートである。また、図８に、各基地局２の負荷（接続端末数）の変化を示す。図８の“Ｔ”はパラメータ更新のタイミングを示し、ｔ１，ｔ２，ｔ３はパラメータの更新間隔を示す。ここでは、説明を簡単化するために基地局２の負荷を平均の接続端末数として説明するが、負荷の指標については、図３に示す他の負荷情報（無線リソース使用数、ハードウェア負荷、ネットワーク負荷、及びセルの空き容量）のいずれかを用いても良いし、これらを組み合わせた指標を用いても良い。本実施形態では負荷の定義については限定しない。

まず、図８において、管理装置３のパラメータ制御部３２２は、負荷情報記憶部３３１の各基地局２の負荷情報をもとに、負荷分散が必要か否かを判定する（ステップＳ２１）。図８のｔ１期間では、基地局＃１の平均の接続端末数は１台、基地局＃２では７台、基地局＃３では６台、基地局＃４では２台である。ここでは、例えば、平均の接続端末数が最も多い基地局と最も少ない基地局で±２以上の差がある場合は負荷分散必要と判定し、パラメータの制御を行うものとする。±２未満の差であれば負荷分散不要と判定し、処理をステップＳ１１の通常運用中へ戻る（ステップＳ２２）。なお、負荷分散が必要か否かの判定基準は任意に設定できるものとする。

パラメータ制御部３２２は、負荷分散必要と判定した場合は、各基地局２−１〜２−４を負荷が高い順にソートする（ステップＳ２３）。図８の例では、基地局＃２→基地局＃３→基地局＃４→基地局＃１の順に整列される。

そして、パラメータ制御部３２２は、最も負荷が高い基地局２−２（基地局＃２）の隣接セル情報記憶部３３３を参照し、隣接セルのうち最も負荷が小さい基地局を特定する（ステップＳ２４）。基地局＃２の隣接セルは、基地局＃１，＃２，＃３であり、そのうち最も負荷が小さいのは基地局＃１となる。

パラメータ制御部３２２は、上記で特定した基地局２−１（基地局＃１）のハンドオーバオフセットを上げ、パラメータ記憶部３３２に反映し、パラメータ最適化処理を終了する（ステップＳ２５）。なお、ハンドオーバオフセットの制御間隔については任意に設定できるものとする。

図６に戻って、パラメータ制御部３２２は、上記のように変更されたパラメータ（ハンドオーバオフセット）を基地局２−１（基地局＃１）に対して設定するためのパラメータ更新通知を送信する（ステップＳ１７）。

基地局２−１（基地局＃１）のパラメータ管理部２２２は、ネットワーク通信部２４で受信されるパラメータ更新通知にしたがって、上記変更されたパラメータをパラメータ記憶部２３２に保存し、無線通信部２１に設定する（ステップＳ１８）。

このようにハンドオーバパラメータを変更することで、図８のｔ２期間で各端末１−１〜１−１５の位置がｔ１期間と同様と仮定すると、図９に示すように、端末１−２、１−３、及び１−４が基地局２−１に接続されることとなり、結果として基地局２−２の負荷が軽減され、負荷分散につながる。

さらに、ｔ２期間の負荷情報をもとに再度パラメータの最適化処理を実施し、基地局２−４のハンドオーバオフセットを上げると、図１０に示すように、ｔ３期間では平均の接続端末数が各基地局２−１〜２−４で４台となり、更なる負荷分散が図れることになる。

以上述べたように、本実施形態では、各基地局の負荷情報と隣接セル情報とを収集し、管理装置でこれらの情報を用いてハンドオーバパラメータを制御することで、適切に基地局のセル範囲を変化させ負荷分散を行う。

さらに、負荷分散を目的としてリアルタイムにハンドオーバパラメータを変更する手法も考え得るが、ハンドオーバパラメータの変更はハンドオーバ処理にも影響するため、常に変動することは望ましくない。そこで、本実施形態では、所定の時間間隔の負荷情報をもとに半固定的にハンドオーバパラメータを変更することで、ハンドオーバ処理への影響を低減することができる。

なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１−１〜１−１５…端末、２−１〜２−４…基地局、３…管理装置、２１…無縁通信部、２２…制御部、２２１…負荷情報管理部、２２２…パラメータ管理部、２２３…隣接セル情報管理部、２３…記憶部、２３１…負荷情報記憶部、２３２…パラメータ記憶部、２３３…隣接セル情報記憶部、２４…ネットワーク通信部、３２…制御部、３２１負荷情報収集部、３２２…パラメータ制御部、３２３…隣接セル情報収集部、３３…記憶部、３３１…負荷情報記憶部、３３２…パラメータ記憶部、３３３…隣接セル情報記憶部。

Claims (6)

1. 複数の基地局と、前記複数の基地局を管理する管理装置とを備える無線通信システムであって、
   前記複数の基地局のそれぞれは、
   当該基地局と隣接する基地局に関する隣接セル情報を記憶する隣接セル情報記憶手段と、
   当該基地局の負荷情報を記憶する負荷情報記憶手段と、
   前記隣接セル情報と前記負荷情報とを前記管理装置に送信する送信手段と、
   前記管理装置の制御に従ってセル範囲を設定する設定手段と
   を具備し、
   前記管理装置は、
   前記複数の基地局のそれぞれから前記隣接セル情報と前記負荷情報とを収集する収集手段と、
   前記収集手段で収集される前記隣接セル情報と前記負荷情報とに基づいて、所定の時間間隔で前記基地局のセル範囲を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記制御手段は、前記所定の時間間隔において、負荷が最も高い基地局の隣接セルのうち最も負荷が小さい基地局のハンドオーバオフセットを制御することを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
3. 複数の基地局を管理する管理装置であって、
   前記複数の基地局のそれぞれから前記基地局と隣接する基地局に関する隣接セル情報と、前記基地局の負荷情報とを収集する収集手段と、
   前記収集手段で収集される前記隣接セル情報と前記負荷情報とに基づいて、所定の時間間隔で前記基地局のセル範囲を制御する制御手段と
   を具備することを特徴とする管理装置。
4. 前記制御手段は、前記所定の時間間隔において、負荷が最も高い基地局の隣接セルのうち最も負荷が小さい基地局のハンドオーバオフセットを制御することを特徴とする請求項３に記載の管理装置。
5. 複数の基地局のそれぞれから隣接セル情報と負荷情報とを収集し、前記収集される前記隣接セル情報と前記負荷情報とに基づいて、所定の時間間隔で前記基地局のセル範囲を制御する管理装置に管理される基地局装置であって、
   当該基地局と隣接する基地局に関する前記隣接セル情報を記憶する隣接セル情報記憶手段と、
   当該基地局の前記負荷情報を記憶する負荷情報記憶手段と、
   前記隣接セル情報と前記負荷情報とを前記管理装置に送信する送信手段と、
   前記管理装置の制御に従ってセル範囲を設定する設定手段と
   を具備することを特徴とする基地局装置。
6. 前記管理装置が前記所定の時間間隔において、負荷が最も高い基地局の隣接セルのうち最も負荷が小さい基地局のハンドオーバオフセットを制御する場合に、前記設定手段は、前記管理装置の制御に従って、ハンドオーバオフセットを設定することを特徴とする請求項５に記載の基地局装置。

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