JP2015109539A - 無線システム、基地局装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定のチャネルで特定の時間に発生する輻輳を防止する。【解決手段】複数の端末装置と、少なくとも一つの基地局装置とを備える無線システムであって、前記端末装置と前記基地局装置との間は、複数のキャリヤのいずれかで通信可能であって、前記基地局装置は、前記端末装置が、同じタイミングで繰り返し信号を送信する特性を有する第１の端末装置であるか、前記同じタイミングと異なるランダムなタイミングで信号を送信する特性を有する第２の端末装置であるか、を判定し、前記第１の端末装置が割り当てられているキャリヤを調査し、前記調査の結果に基づいて、前記第１の端末装置を前記複数のキャリヤに分散して割り当てる。【選択図】図１１

Description

本発明は、無線システムに関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１２−２５３６２２（特許文献１）がある。特許文献１には、Ｏ＆Ｍ制御装置は、無線基地局制御装置、呼制御装置のＣＰＵ使用率で代表される負荷の状態を、無線基地局制御装置、呼制御装置から運用管理データとして収集・管理しており、負荷が予め設定した閾値を超えた場合、負荷が予め定めた閾値を超えた無線基地局制御装置の配下に接続されている無線基地局の１つ、あるいは、呼制御装置の配下に接続されている無線基地局制御装置の１つを収容替えの対象として、別の無線基地局制御装置、あるいは、別の呼制御装置への収容替えを行う、負荷分散方法が開示されている。

特開２０１２−２５３６２２号公報

複数の端末を収容する無線システムでは、２種類の端末が通信する。一つは、任意の必要な時間に通信を行うモビリティタイプの端末である。他の一つは、センサによってデータを収集し、センタに送信する目的で固定した位置に設置されたデータポストタイプの端末である。

データポスト端末は、通常、定期的に通信するアプリケーションに制御される。アプリケーションは無線システムの特性を意識することなく、特定の時刻又は特定の周期をトリガーにしてデータを送信する。複数のデータポスト端末が設置されている場合、複数のデータポスト端末が同期してトラヒックを発生させるため、特定の時間に上りのトラヒックが急激に増加する。このため、データポスト端末のトラヒックは、輻輳状態を発生させ、無線リソースを一時的に逼迫させる。そのため、通常のサービスを求めるモビリティタイプの端末が必要とする無線リソースを割り当てることができず、伝送遅延が発生する要因となる。

近年、ブロードバンド通信においても、マルチキャリヤ化が進んでいる。特定の周波数でのみ無線リソースが逼迫するならば、該当するキャリヤが割り当てられているデータポスト端末を基地局主導でハンドオーバさせて負荷を分散化させることができる。しかし、このような特性を有するデータポスト端末を特定して、その中から適切な端末を選択し、異なるキャリヤへ移動させる場合、基地局において、端末の種類を特定できず、同じタイミングで送信するデータポスト端末を抽出してグループ化し、そのグループの中の適切な端末を選択することが困難であった。

本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、複数の端末装置と、少なくとも一つの基地局装置とを備える無線システムであって、前記端末装置と前記基地局装置との間は、複数のキャリヤのいずれかで通信可能であって、前記基地局装置は、前記端末装置が、同じタイミングで繰り返し信号を送信する特性を有する第１の端末装置であるか、前記同じタイミングと異なるランダムなタイミングで信号を送信する特性を有する第２の端末装置であるか、を判定し、前記第１の端末装置が割り当てられているキャリヤを調査し、前記調査の結果に基づいて、前記第１の端末装置を前記複数のキャリヤに分散して割り当てる。

本発明の代表的な実施形態によれば、特定のチャネルで特定の時間に発生する輻輳を防止することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。

空港面通信が適用される空港の例を説明する図である。 空港面通信で使用される周波数の例を説明する図である。 各データポスト端末が無線システムを用いたセンタデータの送信の時間的な分布の例を説明する図である。 データポスト端末と基地局との距離が端末によって異なるケースにおける、センタデータの送信の時間的な分布の例を説明する図である。 本実施例の基地局と端末との間における、一般的なメッセージのやり取りを説明するシーケンス図である。 本実施例のデータポスト端末とモビリティ端末とが混在する場合の通信要求のタイミングを説明する図である。 本実施例のマルチキャリヤにおける通信要求のタイミングを説明する図である。 本実施例の基地局装置の構成図である。 本実施例の端末の構成図である。 本実施例の端末群のチェックの方法を説明する図である。 本実施例の統計処理部、ＲＲＭ及びデータベース部が実行する制御処理を説明する図である。 本実施例のデータベース部に登録される情報の例を説明する図である。 本実施例の忘却平均について説明する図である。 本実施例の忘却平均について説明する図である。 図１１のステップ１２の繰り返し処理によって得られる集計結果の例を説明する図である。 図１１のステップ１３の処理の例を説明する図である。 図１１のステップ２１の処理の例を説明する図である。

以下、本発明の実施例を、図面を用いて説明する。

図１は、空港面通信が適用される空港の例を説明する図であり、空港内に配置されたデータポスト端末（２−１、２−２、…、２−１０）の配置例も示す。

図示する例では、空港は３本の滑走路（１−１、１−２、１−３）を有する。航空機に搭載された端末は、着陸すると、複数の周波数（キャリヤ）の電界強度を探索し、受信電界強度が強いキャリヤを見つけ、当該キャリヤを選択して基地局と接続シーケンス開始する。

空港は、風向きなどの気象状況に応じて離着陸する滑走路及び離着陸の方向を変えるため、複数の滑走路を有する。また、滑走路の長さに応じて、発着陸できる航空機に制限がある。そのため、通常は、同じ滑走路を使って同じ方向に航空機が着陸を繰り返す。時間帯によって、滑走路を変えることはあるが、比較的長期に渡って同じ方向での着陸が繰り返される。その結果、殆どの航空機は、特定の滑走路の端をカバーエリアとする特定の基地局に接続要求を行うことが多く、特定の周波数で基地局と接続する。

空港内は障害物が少ないため、障害物による電波の減衰が少なく、通常のセルラ通信のように電波が減衰せずに遠くに飛びやすい。また、遠くにまで干渉を与えやすい。そのため、システム全体として、複数のキャリヤを使用可能とし、周波数分割によって干渉が発生しにくい環境を作り出している。例えば、使用可能な６０ＭＨｚの帯域幅を５ＭＨｚずつに１２分割して、再利用率を下げることによって、同一チャネルにおける干渉を低減するチャネル構成が採用される。図２にチャネルの構成を示す。図２において、チャネル１０は、一つのサービスを提供するための帯域（１キャリヤ）であり、５ＭＨｚである。従って、空港に着陸した航空機は、一つのキャリヤに接続を要求し、システムとのネゴシエーションで決定されたキャリヤでサービスが提供される。

なお、以下に説明する実施例では、周波数が異なる無線リソースをキャリヤとした周波数分割多重システムについて説明するが、時間が異なる無線リソースをキャリヤとした時間分割多重システムにも本発明を適用できる。また、空間、直交符号が異なる無線リソースをキャリヤとして用いる無線システムでもよい。

空港面における端末には、大別すると２種類の端末がある。一つは、前述した航空機に搭載される端末又はグランドスタッフが持つ通信用のモビリティ端末である。モビリティ端末は、移動しながら、任意のタイミングで通信する。他の一つは、空港内の様々な場所に置かれた監視用又は運行に関連する情報を収集するためのセンサに接続され、固定的に設置されるデータポスト端末である。データポスト端末は、アプリケーションの指示によって、収集した情報を定刻又は定期的にセンタへ送信する。

図３は、各データポスト端末が無線システムを用いたセンタデータの送信の時間的な分布の例を説明する図である。

図１に示すように、データポスト端末は、滑走路を含む空港内の様々な場所に配置され、情報を収集している。データポスト端末が収集したデータは、無線システムを通じてセンタに集約される。このとき、各データポスト端末のアプリケーションは、収集したデータを定刻又は定期的にセンタに送信する。そのため、図３に示すように、複数の端末が同一のタイミングでデータをセンタに送るためのトラヒックが発生する。各端末が無線リソースを利用する頻度が低くても、特定のタイミングで、無線リソースが同時に複数の端末により利用されると、バースト的にスループットが極端に高い時間帯が発生する。このバースト的な高スループット時間では、多くの無線リソースが利用されるため、モビリティ端末を含むシステム全体に影響を及ぼす。

各データポスト端末からの伝搬路の状況によって無線リソースの占有の状態は異なる。図４は、データポスト端末と基地局との距離が端末によって異なるケースにおける、センタデータの送信の時間的な分布の例を説明する図である。

端末の出力は、標準で制限されていることから、遠方の端末が送信した信号は、大きく減衰されて基地局に到達する。そのため、近傍の端末と遠方の端末とで、基地局が受信する信号の信号対雑音電力比が異なる。そのため、遠方の端末は、低い変調度の信号を送信する。すなわち、各端末が可能な上りのスループットにはバラツキがある。一方、送信すべきデータ量は各端末でほぼ同一であると推定される。すると、一定量のデータを送信するために端末が無線リソースを占有する時間は、端末によって異なる。

図４の縦軸は各端末の上りスループットを表している。端末毎にスループットが異なるため、各端末がデータを送信している時間が異なる。しかし、この場合、データ送信の開始時刻はアプリケーションによって制御されているため、データ送信の先頭部分に当る時間では、送信データ量がバースト的に極端に高い時間帯が発生する。このように、無線システムにかかわらず、上位のアプリケーション層の特徴によって、特定の時間帯において、無線システムに影響を与えるトラフィックが生じる。

空港面通信では、図２で説明した通り、多数のキャリヤが提供されているが、端末は任意のキャリヤにアクセスするため、特に固定的な配置のデータポスト端末は、特定のキャリヤに集中することがある。特定のキャリヤに多数のデータポスト端末が割り当てられると、当該キャリヤでは、特定時刻において、無線リソースがひっ迫する。

通常は、無線システムとは別に開発されたアプリケーションが、下位の無線システムの状態を意識し、適切にトラヒックを制御することない。そのため、無線システム側で、状況を把握して、特定のキャリヤにデータポスト端末のトラヒックが集中しないように制御して、負荷を分散することが必要となる。好ましくは、提供される複数のキャリヤの各々に適切な数のデータポスト端末が割り当てるように、割り当てるとよい。各端末が、現在選択しているキャリヤから、他のキャリヤに割り当てを変える方法としては、基地局主導のハンドオーバ手順が標準上で提供されている。

しかし、前述した通り、端末には大きく二つの種類がある。一つはモビリティ端末、他の一つはデータポスト端末である。適切な負荷分散のためには、２種類の端末を識別し、データポスト端末だけをキャリヤ間で再割当することが望ましい。

この解決手段として、上位レイヤにおいて、例えば、認証時に認証装置であるＡＡＡから端末情報を取得して、端末の種別を認識し、無線レイヤに通知する方法が考えられる。本方法によると、基地局制御装置などの制御装置が、予めデータポスト端末に関する情報として、端末のＩＤ又はＭＡＣアドレス等の識別子を記録する必要がある。空港面通信は、小さなシステムであり、専門知識を有する人員が管理することは適切ではない。また、端末の故障等による置き換えや端末の新設のようなイベントドリブンで、記録された識別子を更新するための人的リソースが必要となる。

一つの空港をカバーする小さな無線システムにおいては、その管理作業が自律的に行われることが望まれる。

＜第１実施例＞
次に、本発明の第１の実施例を説明する。まず、図５を参照して、端末の接続から基地局主導のハンドオーバまでのステップを説明する。図５は、本実施例の基地局と端末との間における、一般的なメッセージのやり取りを説明するシーケンス図である。

端末は、電源が投入されると、予め定められた順序に従ってキャリヤを観測し、最も良好なキャリヤを選択する。そして、選択されたキャリヤにおいて、接続手順（１００）を行い、基地局に接続する。

端末は、基地局との接続が完了したら、常に接続状態にある。但し、無線のリソースは基地局側で管理されており、端末が送信すべきデータを有する場合、通信トラヒックの利用の開始を宣言するＢＲ（バンドワイズリクエスト）又はＳＲ（スケジューリングリクエスト）を端末側から送信する。端末は、上位のアプリケーションの要求によって、定期的に通信トラヒックを発生する。端末は、ＢＲ又はＳＲからなる通信要求を基地局に送信して、送信すべきデータがあることを知らせる。基地局は、端末からの通信要求に応じて無線リソースを割り当て、無線リソースの割当情報を端末に送信する。端末は、基地局から送信された割当情報にて指定されたリソースを使って信号を送信する（１０１）。

本実施例の基地局では、端末が送信するＢＲ又はＳＲに対応して、端末のセッションＩＤ又はＭＡＣアドレスなどによって信号を送信した端末を特定している。また、タイマーを用いて、所定時間中で発生したＢＲ又はＳＲの頻度と、端末のＩＤとを記録している。これにより、前述した所定時間中に同時にアクセスした端末を群としてデータベースに記憶することができる。得られた統計量と端末群の情報とから、同時に接続している端末群のグループを判定することができる。

図６は、データポスト端末とモビリティ端末とが混在する場合の通信要求のタイミングを説明する図である。図６で、横軸は時間を示し、縦軸は単位時間当たりの通信要求の数を示す。ここで、ハッチングされている部分は、データポスト端末による通信要求の数である。データポスト端末のトラヒックは、同一タイミングで発生する特徴があることから、ランダムで発生するモビリティ端末のトラヒックと区別することができる。

そして、判定された端末群を、複数のキャリヤで集計する。そうすると、特定の時間に通信を要求する端末群をキャリヤ毎に特定することができ、図７に示すように、キャリヤ当りの端末群の分布を作成できる。図７で、横軸は時間を示し、縦軸は単位時間当たりの通信要求の数を示す。更に、複数のキャリヤで集計した合計数では、タイミングＴにおいて、多数の通信要求が観測されており、同一のタイミングで通信要求の発生を識別できる。

このとき、通信要求の分布を確認し、例えば、割り当てられるデータポスト端末の数が少ないキャリヤ３と、割り当てられるデータポスト端末の数が多いキャリヤ１とのデータポスト端末の数の差分（図では５）が、所定の閾値以上である場合、割り当てられた端末の数が多いキャリヤ１に割り当てられている端末からスキャン情報を取得する。キャリヤ１に割り当てられている端末は基地局のスキャン指示によって、他のキャリヤの受信電力を測定し、基地局に報告する。このケースでは、端末からの報告を参照し、キャリヤ３の受信電力値が高い端末を、キャリヤの割り当てを変える端末に選択する（１０２）。そして、基地局主導のハンドオーバを行うメッセージを、選択された端末に送信する（１０３）。端末は、その指示に従い、キャリヤを切り替えるハンドオーバ手順を行う（１０４）。

図８及び図９を参照して、本実施例の基地局装置４及び端末５からなるシステムの構成について説明する。図８は、本実施例の基地局装置４の構成図であり、図９は、本実施例の端末５の構成図である。

基地局装置４は、２本のアンテナ２０−１、２０−２を有する。なお、アンテナの数は例示したものと異なってもよい。アンテナ２０−１、２０−２は、ＲＦ回路２１に接続されている。ＲＦ回路２１は、アンテナ２０−１、２０−２が受信した無線信号をベースバンド信号に変換する。また、ＲＦ回路２１は、アンテナ２０−１、２０−２から送信される信号を、ベースバンド信号からＲＦ信号に変換して、所望の電力まで増幅する。

ＲＦ回路２１の送信側にはＤ／Ａコンバータ２２が接続され、Ｄ／Ａコンバータ２２はデジタル信号をアナログの送信信号に変換する。また、ＲＦ回路２１の受信側にはＡ／Ｄコンバータ２３が接続され、Ａ／Ｄコンバータ２３はアナログの受信信号をデジタル信号に変換する。

送信モデム部２４は、Ｌ２／Ｌ３部２６が生成した信号を無線伝送可能な変調信号に変換して、Ｄ／Ａコンバータ２２に入力する。また、受信モデム部２５は、受信信号に含まれるパイロット信号を抽出し、伝搬路を推定し、データ信号を検波・復号して、基地局装置４へ伝送されたデータを取り出す。推定した伝搬路の状態は、端末リンクアダプテーション部２９に入力され、モビリティ推定に用いられる。状態メモリ３０は、推定されたモビリティを格納する。また、端末５はＣＱＩチャネル等を用いて基地局装置４に報告している下り回線の状況の変動を使い、モビリティ推定してもよい。本実施例の効果は、具体的なモビリティ推定方法によらないため、ＣＱＩチャネルを使った場合も本特許の範疇であることは明白である。

受信モデム部２５は、受信データをＬ２／Ｌ３部２６に送る。Ｌ２／Ｌ３部２６に送り、ユーザデータと制御データとに分離され、ユーザデータはネットワーク側に送られ、制御データは無線管理部（ＲＲＭ）２８に送られて、無線の管理に使われる。特に、接続時の端末のＩＤ等の情報は、データベース部３１に記録される。Ｌ２／Ｌ３部２６は、単位時間当たりにＢＲ及びＳＲを受信した回数を記録する。統計処理部２７は、このような統計量を計数する。ＲＲＭ２８は、計数値が閾値を越えているかを判断し、越えていた場合には、受信したＢＲ及びＳＲに含まれる端末ＩＤを識別し、データベース部３１に記録されている端末群との整合性をチェックする。

チェックの方法について図１０を用いて説明する。図１０（Ａ）に示すように、Ｔ１〜Ｔ５のように複数の端末５が繰り返し通信要求を送信しているタイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５において、通信要求を集計する。なお、図１０において、アルファベットは端末５のＩＤを示す。

図１０（Ｂ）に、集計結果を示す。端末Ａ〜Ｆは、全てのタイミングＴ１〜Ｔ５において通信要求を送信しているため、高い相関性が検出される。一方、端末Ｌ〜Ｏの通信要求は、タイミングＴ１〜Ｔ５で偶然に検出されただけであるため、複数のタイミングについての総和をとると、同期してトラヒック要求を出している端末と比べて、計数が低くなる。よって、ある特定の時間タイミングの通信要求の数の集計によって、タイミングＴ１〜Ｔ５において通信要求を送信している端末（すなわち、データポスト端末）を特定することができる。

図９に示すように、端末５は、アンテナ４０から入力した信号を無線部４１で受信及び送信信号をする。無線部４１は、受信信号から受信データ及び制御データを抽出する。無線管理部（ＲＲＭ）４２は、無線部４１が抽出した制御データを用いて制御処理を行う。
送信時には、無線部４１は、ＲＲＭ４２が作成した制御データを信号処理し、無線送信データとして、アンテナ４０から送信する。また、端末５には、受信時の信号を測定する信号測定部４３を有し、複数の基地局装置４が送信している信号の電力を測定する。

次に、図７及び図８を用いて、各キャリヤに割り当てられるデータポスト端末の数に偏りがある際の負荷分散について説明する。

ＲＲＭ２８は、キャリヤ毎にデータポスト端末を特定し、割り当てられるデータポスト端末が最も少ないキャリヤ３と、割り当てられるデータポスト端末が最も多いキャリヤ１とのデータポスト端末の数の差分（図７では５）を計算する。計算された差分が、所定の閾値以上である場合、割り当てられる端末が最も多いキャリヤ１に割り当てられる端末からスキャン情報を取得する。端末５の信号測定部４３は、基地局装置４からのスキャン指示によって、他のキャリヤの受信電力を測定し、無線状態を推定し、測定値を報告する。図７のケースでは、ＲＲＭ２８は、端末５からの報告によって、割り当てられるキャリヤを変える端末として、キャリヤ３の受信電力値が高い端末を選択する。

また、ＲＲＭ２８は、基地局主導のハンドオーバを行うメッセージを作成する。ＲＲＭ２８が作成したメッセージは、Ｌ２／Ｌ３部２６、送信モデム部２４、Ｄ／Ａコンバータ２２、ＲＦ回路２１を経由して無線信号に変換され、アンテナ２０−１、２０−２から送信される。端末５は、基地局装置４からの指示に従って、該当するキャリヤへハンドオーバする。端末５のＲＲＭ４２が作成するハンドオーバに関する制御信号は、無線部４１を経由して、アンテナ４０から送信される。

次に、図１１を用いて、本実施例の統計処理部２７、ＲＲＭ２８及びデータベース部３１が実行する制御処理について説明する。

まず、ステップ１において、統計処理部２７は、単位時間当たりの瞬時の通信要求の数を全てのキャリヤについて集計する。図１２を用いて、この動作例を説明する。この動作例では、図１０（Ａ）と同様に、データポスト端末Ａ〜Ｆによるトラヒック集中が定期的に発生し、タイミングＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、及びＴ５において、高いＳＲ又はＢＲが発生している。

図１１のステップ２では、得られた集計結果が所定の閾値より高いかを判定し、トラヒックが集中するタイミングを抽出する。そして、集計結果が所定の閾値より高い場合、データベース部３１の動作であるステップ１１に移る。図１０（Ａ）に示す例ではデータポスト端末Ａ〜Ｆによるトラヒックが集中するタイミングでの要求数が閾値を超えるように閾値が設定されている。

データベース部３１は、単位時間当たりのＳＲ及びＢＲが多く検出されたことを統計処理部２７から通知されると、まず、図１１のステップ１１において、今回の単位時間当たりの瞬時のトラヒック要求に関わる全ての端末のＩＤを登録する。図１２は、データベース部３１に登録される情報の例を示す。図１２に示すように、データベース部３１は、各タイミング（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、及びＴ５）で、周波数＃１（Ｆｒｅｑ＃１）という情報と共に分類して、該当するタイミングにＳＲ又はＢＲを送信した端末のＩＤ（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ及びＰ）を記録する。例えば、タイミングＴ２において、ＳＲ又はＢＲを送信した端末は、端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｌ及びＭなので、データベース部３１は、該当するタイミングの箱に、該当する端末のＩＤを記録する（図１２（Ａ）参照）。更に、図１１のステップ１２において、登録された端末に関し、忘却平均を使って、データベース部３１を更新する。また、別のタイミング（例えば、Ｔ３）の箱にも、該当する端末のＩＤを記録し、忘却平均を使ってデータベースを更新する（図１２（Ｂ）参照）。

図１３Ａ、図１３Ｂを用いて、忘却平均（すなわち、忘却係数を用いた加重平均）について説明する。図１３Ａ、図１３Ｂは、それぞれ、その上部に、Ｔ２及びＴ３においてＳＲ又はＢＲを送信した端末のＩＤを示す。また、図１３Ａ、図１３Ｂの下部に示すように、現在接続中の端末に対応する評価値Ｖｘ（Ｔｎ）が記録されている。評価値Ｖｘ（Ｔｎ）が高いほど、同一タイミングで多くの信号が送信されていることを示し、評価値Ｖｘ（Ｔｎ）の最大値は１である。評価値Ｖｘ（Ｔｎ）が０に近い端末は、データポスト端末である可能性が低い。

まず、時間Ｔ２に注目する（図１３Ａ参照）。時間Ｔ２において通信要求を送信した端末は、８台の端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｆ、Ｌ、Ｍであり、現在接続中の全端末の評価値Ｖｘ（Ｔｎ）を評価する。例えば、１２台の端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｆ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐを評価する場合、時間Ｔ２で検出された８台の端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｆ、Ｌ、Ｍの評価関数に、（１−ｒａｍｄａ）の項を加算し、評価関数が大きくなるように更新する。一方、時間Ｔ２で検出されなかった４台の端末Ｋ、Ｎ、Ｏ、Ｐの評価関数には（１−ｒａｍｄａ）を加算しないため、評価関数の値が小さくなるように更新する。

同様に、時間Ｔ３で検出された７台の端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｒ、Ｆ、Ｎの評価関数に、（１−ｒａｍｄａ）の項を加算し、評価関数が大きくなるように更新する（図１３Ｂ参照）。時間Ｔ３で検出されなかった５台の端末Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｏ、Ｐの評価関数には（１−ｒａｍｄａ）を加算しないため、評価関数の値が小さくなるように更新する。

図１４は、ステップ１２の繰り返し処理によって得られる集計結果の例を説明する図である。所定のタイミングにおいて、単位時間内にＳＲ又はＢＲが閾値より高い頻度で観測される端末では、評価値が１．０から下がらない。一方で、偶発的に観測される端末では、観測されたタイミングにおいて評価値が上がるが、すぐに忘却平均されて値は０付近まで低下する。この二つの違いを閾値によって分別する。すなわち、評価値が所定の閾値を越える端末は、データポスト端末であると判定することができる。

図１１のステップ１３において、データベース部３１を参照し、忘却平均の結果に従って、評価値Ｖｘ（Ｔｎ）が閾値を越える端末を抽出する。更に、キャリヤ毎に端末群の分布を調査し、特定のキャリヤに割り当てられた端末の数が、他のキャリヤに割り当てられた端末の数よりも多い場合、負荷分散が必要であると判断し、ＲＲＭ２８に負荷分散の実施を要求する。

図１５は、ステップ１３の処理の例を説明する図である。図１５には、３つの周波数（Ｆｒｅｑ＃１、Ｆｒｅｑ＃２、Ｆｒｅｑ＃３）で検出されたデータポスト端末と推定される端末がリストアップされている。この時、Ｆｒｅｑ＃２で検出された端末数は、Ｆｒｅｑ＃２で検出された端末数より３多く、Ｆｒｅｑ＃３で検出された端末数より６多い。ロードバランスには所定の閾値が定められており、各周波数のデータポスト端末の数の差が、この閾値以上である場合にロードバランスを実施すると判定する。このとき、最も効果が高くなるように、Ｆｒｅｑ＃２からＦｒｅｑ＃３へ端末をハンドオーバしてロードバランスをする。

ＲＲＭ２８は、データベース部３１からロードバランスの指示を受けると、図１１のステップ２１において、端末数が多いキャリヤに割り当てられた端末からのスキャン報告を用いて、遷移先のキャリヤに関する各端末の無線伝搬状況を把握し、ハンドオーバする端末を決定する。このとき、端末数が多いキャリヤに割り当てられた端末に近傍の基地局の受信電界強度（ＲＳＳＩ）を測定させて、スキャン報告を受けてもよい。望ましくは、スキャン報告において、遷移先の周波数の無線伝搬状況が良好な端末を選択するとよい。

図１６は、ステップ２１の処理の例を説明する図である。図１６では、Ｆｒｅｑ＃２に割り当てられている端末のリストと、スキャンにより移動先となるＦｒｅｑ＃３のＲＳＳＩが集計されている。ここで、各端末の報告値によると、ＩＤがＩの端末のＲＳＳＩが最も高い値である。このように、端末をハンドオーバさせる際に、良好な通信が期待できる端末を選択して、ロードバランスのターゲット端末を選択する。

更に、ステップ２２において、ＲＲＭ２８は、該当する端末Ｉに、基地局主導のハンドオーバを指示するメッセージを送信する。

この一連の処理によって、基地局装置４はハンドオーバすべき状況を把握し、チャネルを移すべき端末を選択し、基地局主導のハンドオーバを該当する端末に指示することができる。

本発明の実施例について、空港面における通信を例にして説明をしたが、コンピュータネットワークに繋がれた機械同士が人間を介在せずに相互に情報交換するＭ２Ｍや、スマートメータなど、定期的にデータ通信を行う無線システムに本発明を適用することができる。

さらに、定期的にデータを送信する無線端末（例えば、スマートフォン）を含む無線ネットワークシステムに本発明を適用して、特定のチャネルの負荷を分散することができ、他の端末の通信の遅延を防止することができる。

以上に説明したように、本発明の実施例によると、特定のチャネルで特定の時間に発生する輻輳を防止することができる。

また、忘却係数を用いた加重平均を用いた統計処理によって、同一タイミングでトラヒックが発生するかを判定するので、的確にデータポスト端末を判定することができる。

また、割り当てられた端末の数が最も多いキャリヤから、割り当てられた端末の数が最も少ないキャリヤへ、端末をハンドオーバさせるので、適切な負荷分散を行うことができる。

さらに、端末からのスキャン報告を用いて、遷移先のキャリヤに関する各端末の無線伝搬状況を把握し、ハンドオーバする端末を決定するので、遷移先のキャリヤの無線伝搬状況が良好な端末を選択することができる。

なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。

また、前述した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により、ハードウェアで実現してもよく、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。

各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、実装上必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１−１、１−２、１−３ 滑走路
２−１、２−２、２−３、２−４、２−５、２−６ データポスト端末
４ 基地局装置
５ 端末装置
１０ 周波数（キャリヤ）
２０−１、２０−２ アンテナ
２１ ＲＦ回路
２２ Ｄ/Ａコンバータ
２３ Ａ/Ｄコンバータ
２４ 送信モデム部
２５ 受信モデム部
２６ Ｌ２/Ｌ３部
２７ 統計処理部
２８ 無線管理部
２９ 端末リンクアダプテーション部
３０ 状態メモリ
３１ データベース部
４０ アンテナ
４１ 無線部
４２ 無線管理部
４３ 信号測定部

Claims (12)

1. 複数の端末装置と、少なくとも一つの基地局装置とを備える無線システムであって、
   前記端末装置と前記基地局装置との間は、複数のキャリヤのいずれかで通信可能であって、
   前記基地局装置は、
   前記端末装置が、同じタイミングで繰り返し信号を送信する特性を有する第１の端末装置であるか、前記同じタイミングと異なるランダムなタイミングで信号を送信する特性を有する第２の端末装置であるか、を判定し、
   前記第１の端末装置が割り当てられているキャリヤを調査し、
   前記調査の結果に基づいて、前記第１の端末装置を前記複数のキャリヤに分散して割り当てることを特徴とする無線システム。
2. 請求項１に記載の無線システムであって、
   前記基地局装置は、
   前記端末装置の信号送信タイミングを、複数の時間で繰り返し検出し、
   忘却係数を用いた加重平均を用いて、前記検出の結果を統計処理することによって、前記端末装置が前記第１の端末装置であるか、前記第２の端末装置であるかを判定することを特徴とする無線システム。
3. 請求項１又は２に記載の無線システムであって、
   前記基地局装置は、割り当てられた端末装置の数が最も多いキャリヤから、割り当てられた端末装置の数が最も少ないキャリヤへ、前記端末装置を移動させる指示をすることを特徴とする無線システム。
4. 請求項１又は２に記載の無線システムであって、
   前記端末装置は、前記基地局装置との間で使用中のキャリヤ以外の他のキャリヤにおける通信状態を取得し、前記取得した通信状態を前記基地局装置に送信し、
   前記基地局装置は、前記取得した通信状態が良好な端末装置に、当該他のキャリヤへの移動を指示することを特徴とする無線システム。
5. 複数の端末装置と、複数のキャリヤで通信可能な基地局装置であって、
   前記端末装置が、同じタイミングで繰り返し信号を送信する特性を有する第１の端末装置であるか、前記同じタイミングと異なるランダムなタイミングで信号を送信する特性を有する第２の端末装置であるか、を判定し、
   前記第１の端末装置が割り当てられているキャリヤを調査し、
   前記調査の結果に基づいて、前記第１の端末装置を前記複数のキャリヤに分散して割り当てることを特徴とする基地局装置。
6. 請求項５に記載の基地局装置であって、
   前記端末装置の信号送信タイミングを、複数の時間で繰り返し検出し、
   忘却係数を用いた加重平均を用いて、前記検出の結果を統計処理することによって、前記端末装置が前記第１の端末装置であるか、前記第２の端末装置であるかを判定することを特徴とする基地局装置。
7. 請求項５又は６に記載の基地局装置であって、
   割り当てられた端末装置の数が最も多いキャリヤから、割り当てられた端末装置の数が最も少ないキャリヤへ、前記端末装置を移動させる指示をすることを特徴とする基地局装置。
8. 請求項５又は６に記載の基地局装置であって、
   前記端末装置は、前記基地局装置との間で使用中のキャリヤ以外の他のキャリヤにおける通信状態を取得し、前記取得した通信状態を前記基地局装置に送信し、
   前記基地局装置は、前記取得した通信状態が良好な端末装置に、当該他のキャリヤへの移動を指示することを特徴とする基地局装置。
9. 複数の端末装置と、少なくとも一つの基地局装置とを備える無線システムにおける無線通信方法であって、
   前記端末装置と前記基地局装置との間は、複数のキャリヤのいずれかで通信可能であって、
   前記方法は、
   前記基地局装置が、前記端末装置が同じタイミングで繰り返し信号を送信する特性を有する第１の端末装置であるか、前記同じタイミングと異なるランダムなタイミングで信号を送信する特性を有する第２の端末装置であるか、を判定し、
   前記基地局装置が、前記第１の端末装置が割り当てられているキャリヤを調査し、
   前記基地局装置が、前記調査の結果に基づいて、前記第１の端末装置を前記複数のキャリヤに分散して割り当てることを特徴とする無線通信方法。
10. 請求項９に記載の無線通信方法であって、
    前記基地局装置は、前記端末装置の信号送信タイミングを、複数の時間で繰り返し検出し、
    前記基地局装置は、忘却係数を用いた加重平均を用いて、前記検出の結果を統計処理することによって、前記端末装置が前記第１の端末装置であるか、前記第２の端末装置であるかを判定することを特徴とする無線通信方法。
11. 請求項９又は１０に記載の無線通信方法であって、
    前記基地局装置は、前記基地局装置は、割り当てられた端末装置の数が最も多いキャリヤから、割り当てられた端末装置の数が最も少ないキャリヤへ、前記端末装置を移動させる指示をすることを特徴とする無線通信方法。
12. 請求項９又は１０に記載の無線通信方法であって、
    前記端末装置は、前記基地局装置との間で使用中のキャリヤ以外の他のキャリヤにおける通信状態を取得し、前記取得した通信状態を前記基地局装置に送信し、
    前記基地局装置は、前記取得した通信状態が良好な端末装置に、当該他のキャリヤへの移動を指示することを特徴とする無線通信方法。

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