JP2014187613A - 小型基地局、無線送信出力調整方法、及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信負荷の増大による小型基地局の通信サービスの低下を抑制する。
【解決手段】小型基地局は、単位時間あたりの無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率のうち何れか一つ又は何れか二つ以上の組み合わせに基づいて小型基地局の通信負荷を計算し（ステップ４０１）、通信負荷が閾値を超えている場合には（ステップ４０２；ＹＥＳ）、通信負荷が低減するように小型基地局の無線送信出力を下げる（ステップ４０３）。
【選択図】図４

Description

本発明は、小型基地局の通信負荷を低減するための技術に関する。

移動通信の標準化団体３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）では、次世代の移動通信システムとして、小型基地局を用いたＬＴＥ（Long Term Evolution）ネットワークが検討されている。ＬＴＥネットワークのノードの一つを構成する小型基地局は、ＨｅＮＢ（Home eNode B）と呼ばれており、マクロセル基地局と同様の無線アクセス技術を用いて移動機を収容する。移動機は、例えば、スマートフォン等の高機能携帯電話であり、ＵＥ（User Equipment）と呼ばれる。小型基地局は、ブロードバンド回線を介して移動通信システムのコアネットワークに接続し、自局に在圏している移動機の通信データを中継する。小型基地局は、ブロードバンド回線をバックホールとして使用し、一般ユーザによる設置が可能になるため、屋内等の電波不感エリアの解消に効果的である。また、小型基地局のセルサイズはマクロセルよりも小さく、少数のユーザを収容するため、多数のユーザを収容するマクロセル基地局と比べてユーザ一人あたりのスループットの向上が見込める。

しかし、人通りの多い店舗や道路等に小型基地局が設置される場合には、多数の移動機による在圏／離圏の繰り返しや発着信回数の変動が予想外の動きをとることがあり得る。このように通信負荷が突発的に小型基地局に集中すると、呼の切断や通信品質の劣化を招く虞がある。

そこで、本発明は、通信負荷の増大による小型基地局の通信サービスの低下を抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係わる小型基地局は、単位時間あたりの無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率のうち何れか一つ又は何れか二つ以上の組み合わせに基づいて通信負荷を計算する計算手段と、通信負荷が低減するように、無線送信出力を動的に調整する調整手段を備える。通信負荷が高くなると、無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率は低下するため、これらの値から小型基地局の通信負荷を推定することができる。大きいセルサイズよりも小さいセルサイズの方が移動機の収容数は少なくなり、小型基地局の通信負荷は軽くなるため、小型基地局は、通信負荷に応じて無線送信出力を動的に調整することにより、通信負荷が軽くなるようにセルサイズを調整する。これにより、通信負荷が増加した場合でも、呼の切断や通信品質の劣化を抑制し、通信サービスの品質を維持することができる。

本発明によれば、通信負荷の増大による小型基地局の通信サービスの低下を抑制することができる。

本実施形態に係わる小型基地局を備える移動通信システムの全体構成図である。 本実施形態に係わる小型基地局の構成を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係わる無線送信出力の調整方法の処理の概要を示す説明図である。 本実施形態に係わる無線送信出力の調整方法の処理の流れを示すフローチャートである。

以下、各図を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係わる小型基地局１０を備える移動通信システム１００の全体構成図である。小型基地局１０は、屋内３１の移動機２１，２２にワイヤレスアクセスポイントを提供するため、屋内３１に設置されている。屋内向けの小型基地局１０は、ホーム基地局と呼ばれることがある。移動通信システム１００がＬＴＥベースのネットワークアーキテクチャを採用している場合、小型基地局１０は、ＨｅＮＢと呼ばれる。また、小型基地局１０の通信電波が届くカバレッジエリアであるセル３０がマクロセルより小さいことに由来して、小型基地局１０は、スモールセル基地局又はフェムトセル基地局と呼ばれることもある。屋内３１は、例えば、オフィスビル、店舗、又は家屋等の建物内部であり、屋外基地局からの電波が届き難い電波不感エリアである。小型基地局１０は、光ファイバ又はメタルケーブル等の有線回線４１を介してＩＰネットワーク４０に接続している。ＩＰネットワーク４０は、ゲートウェイ５０を介して移動通信事業者のコアネットワーク６０に接続しており、音声通話及びデータ通信に係わるデータをパケット化して伝送する。コアネットワーク６０には、例えば、ＴＲ−０６９管理プロトコルに基づいて小型基地局１０を遠隔管理するための管理サーバ７０が配置されている。管理サーバ７０は、例えば、オペレーションサポートシステムと呼ばれる。なお、図１には図示しないが、コアネットワーク６０には、移動機２１，２２の呼制御等を行うための交換局、ホームロケーションレジスタ、ビジタロケーションレジスタ等が配置される。

図２は小型基地局１０の構成を示す機能ブロック図である。小型基地局１０は、移動機２１，２２との間で電波を送受信するためのアンテナ１１、無線信号の周波数変換及び変復調処理等を行うＲＦ処理部１２、移動機２１，２２の通信プロトコルとＩＰネットワーク４０の通信プロトコルとの間でプロトコル変換を行うプロトコル変換部１３、小型基地局１０の動作（例えば、無線送信出力の調整など）を制御する制御部１４、及びＩＰネットワーク４０に接続する通信インタフェース１５を備える。

次に、図３を参照しながら、本実施形態に係わる無線送信出力の調整方法の概要について説明する。小型基地局１０は、ある一定のサンプリング周期（例えば、数１０分〜１時間程度）毎に性能指標の値を計算し、性能指標の値が所定の閾値を下回る頻度に基づいて通信負荷を計算する。性能指標は、ＫＰＩ（キーパフォーマンスインジケータ）と呼ばれるパラメータであり、具体的には、無線接続成功率（RRC Success Rate）、在圏成功率（Attach Success Rate）、音声接続成功率（CS Speech Success Rate）、及びパケット接続成功率（PS Speech Success Rate）等がある。小型基地局１０は、通信負荷が軽減するように、無線送信出力を動的に調整する。例えば、通信負荷が重いときは、符号３０Ａに示すように、小型基地局１０は、無線送信出力を下げることにより、セルサイズを小さくし、セル内に収容される移動機の数を少なくする。一方、通信負荷が軽いときは、符号３０Ｂに示すように、小型基地局１０は、無線送信出力を上げることにより、セルサイズを大きくし、セル内に収容される移動機の数を多くする。このように、通信負荷が低減するようにセルサイズを自動的に変更することにより、呼の切断や通信品質の劣化を抑制し、通信サービスの品質を維持することができる。なお、同図では、説明の便宜上、セルサイズを二段階に調整する場合を例示しているが、通信負荷に応じてセルサイズを三段階以上に調整してもよい。

図４は本実施形態に係わる無線送信出力の調整方法の処理の流れを示すフローチャートである。ステップ４０１では、小型基地局１０は、ＫＰＩ値から通信負荷を計算で求める。通信負荷の計算に用いられるＫＰＩは、無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率のうち何れか一つでもよく、或いは何れか二つ以上の組み合わせでもよい。通信負荷の計算に用いられるＫＰＩには、閾値が設定され、ＫＰＩ値が単位時間あたりに閾値を下回る頻度に基づいて通信負荷が計算される。二つ以上のＫＰＩが用いられる場合には、それぞれのＫＰＩ値が単位時間あたりに閾値を下回る頻度に基づいて通信負荷が計算される。例えば、無線接続成功率と音声接続成功率とを用いて通信負荷を計算する場合には、無線接続成功率が単位時間あたりに閾値を下回る頻度と、音声接続成功率が単位時間あたりに閾値を下回る頻度に基づいて通信負荷が計算される。ここで、無線接続成功率に設定される閾値と、音声接続成功率に設定される閾値は、同じ値でもよく、或いは異なる値でもよい。また、小型基地局１０は、二つ以上のＫＰＩの各々が単位時間あたりに閾値を下回る頻度を重み付け評価して通信負荷を計算してもよい。例えば、人の出入りが多く負荷変動の激しいホテルのロビーや店舗等に小型基地局１０が設置される場合には、音声接続成功率やパケット接続成功率よりも無線接続成功率や在圏成功率の方にウェイトを置いて通信負荷を重み付け評価してもよい。一方、人の出入りは少ないが高い通信品質が要求される家庭やオフィス等に小型基地局１０が設置される場合には、無線接続成功率や在圏成功率よりも音声接続成功率やパケット接続成功率の方にウェイトを置いて通信負荷を重み付け評価してもよい。

ステップ４０２では、小型基地局１０は、通信負荷が閾値を超えているか否かを判定する。例えば、上述の四つのＫＰＩ値のうち何れか一つが単位時間あたりに閾値を下回る頻度が閾値を越える場合、又は何れか二つ以上の各々のＫＰＩ値が単位時間あたりに閾値を下回る頻度が閾値を越える場合に、通信負荷が閾値を超えるものと判定される。ステップ４０３では、小型基地局１０は、無線送信出力を下げることにより、セルサイズを小さくする。ステップ４０４では、小型基地局１０は、無線送信出力を上げることにより、セルサイズを大きくする。

なお、ステップ４０１〜４０４の各ステップを実行するためのコンピュータプログラムは、制御部１４内に実装されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されており、制御部１４内のプロセッサにより解釈及び実行される。このコンピュータプログラムは、例えば、通信負荷を計算するための処理（ステップ４０１）を記述したサブルーチンから成るモジュール、通信負荷が閾値を超えているか否かを判定するための処理（ステップ４０２）を記述したサブルーチンから成るモジュール、無線送信出力を下げる処理（ステップ４０３）を記述したサブルーチンから成るモジュール、及び無線送信出力を上げる処理（ステップ４０４）を記述したサブルーチンから成るモジュールの集合体から成るソフトウェアモジュールである。但し、各ステップ４０１〜４０４の機能は、必ずしもソフトウェアモジュールによって実現される必要はなく、その一部又は全部は、小型基地局１０のハードウェアモジュールによって実現されてもよい。

「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＤＶＤ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶資源のことをいう。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、プログラムを一時的に保持しているものも含むものとする。また、プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。

なお、小型基地局１０の通信負荷が許容範囲を超えて高くなる状態が恒常的に継続する場合には、小型基地局１０の増設の必要性が高いものと考えられ、移動通信事業者に小型基地局１０の設置計画の見直しを促すのが望ましい。このような観点から、小型基地局１０は、ＫＰＩ値が単位時間あたりに閾値を下回る頻度が閾値を越えた時点で管理サーバ７０に警報を通知し、小型基地局１０の増設をオペレータに促すように構成してもよい。また、通信負荷の計算に用いられるＫＰＩに値の異なる二つの閾値を設定し、ＫＰＩ値が単位時間あたりに閾値（上述の二つの閾値のうち大きい方の閾値）を下回る頻度が閾値を超えた時点で小型基地局１０が管理サーバ７０に警報を通知し、ＫＰＩ値が単位時間あたりに閾値（上述の二つの閾値のうち小さい方の閾値）を下回る頻度が閾値を超えた時点で小型基地局１０が無線送信出力を下げてもよい。このように、値の異なる二つの閾値を用いることにより、小型基地局１０の過剰な出力制限を抑制しつつ、オペレータに十分な余裕を持って事前に警報できるため、顧客満足の向上を図ることができる。

１０…小型基地局 １１…アンテナ １２…ＲＦ処理部 １３…プロトコル変換部 １４…制御部 １５…通信インタフェース ２１，２２…移動機 ３０，３０Ａ，３０Ｂ…セル ３１…屋内 ４１…有線回線 ４０…ＩＰネットワーク ５０…ゲートウェイ ６０…コアネットワーク ７０…管理サーバ

上記の課題を解決するため、本発明に係わる小型基地局は、無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率のうち何れか一つが単位時間あたりに閾値を下回る頻度又は何れか二つ以上の各々が単位時間あたりに閾値を下回る頻度に基づいて通信負荷を計算する計算手段と、通信負荷が低減するように、無線送信出力を動的に調整する調整手段を備える。通信負荷が高くなると、無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率は低下するため、これらの値から小型基地局の通信負荷を推定することができる。大きいセルサイズよりも小さいセルサイズの方が移動機の収容数は少なくなり、小型基地局の通信負荷は軽くなるため、小型基地局は、通信負荷に応じて無線送信出力を動的に調整することにより、通信負荷が軽くなるようにセルサイズを調整する。これにより、通信負荷が増加した場合でも、呼の切断や通信品質の劣化を抑制し、通信サービスの品質を維持することができる。

Claims (5)

1. 単位時間あたりの無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率のうち何れか一つ又は何れか二つ以上の組み合わせに基づいて通信負荷を計算する計算手段と、
   前記通信負荷が低減するように無線送信出力を動的に調整する調整手段と、
   を備える小型基地局。
2. 請求項１に記載の小型基地局であって、
   前記計算手段は、前記無線接続成功率、前記在圏成功率、前記音声接続成功率、及び前記パケット接続成功率のうち何れか一つが単位時間あたりに閾値を下回る頻度又は何れか二つ以上の各々が単位時間あたりに閾値を下回る頻度に基づいて前記通信負荷を計算する、小型基地局。
3. 請求項１に記載の小型基地局であって、
   前記計算手段は、前記無線接続成功率、前記在圏成功率、前記音声接続成功率、及び前記パケット接続成功率のうち何れか二つ以上の各々が単位時間あたりに閾値を下回る頻度を重み付け評価して前記通信負荷を計算する、小型基地局。
4. 単位時間あたりの無線接続成功率、在圏成功率、音声接続成功率、及びパケット接続成功率のうち何れか一つ又は何れか二つ以上の組み合わせに基づいて小型基地局の通信負荷を計算し、
   前記通信負荷が低減するように前記小型基地局の無線送信出力を動的に調整する、無線送信出力調整方法。
5. 請求項４に記載の無線送信出力調整方法を小型基地局に実行させるためのコンピュータプログラム。

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