JP2020188437A - Radio communication system and radio communication method - Google Patents

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俊朗 中平
Toshiro Nakahira
俊朗 中平
ヒランタ アベセカラ
Abeysekera Hirantha
ヒランタ アベセカラ
友規 村上
Tomoki Murakami
友規 村上
浩一 石原
Koichi Ishihara
浩一 石原
崇文 林
Takafumi Hayashi
崇文 林
高至 山本
Takashi Yamamoto
高至 山本
博 尹
Bo Yin
博 尹
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Abstract

To balance loads on radio base stations in an event of the occurrence of sudden traffic or the like in a specific case by using radio environment information around a radio base station transmitting data, and information on the traffic and reception throughput of a destination communication station in an environment in which radio base stations using a shared radio frequency band are densely deployed.SOLUTION: A radio base station has a plurality of antennas for radio communication, and includes: environmental information acquisition means for acquiring peripheral radio environmental information, traffic destined to a user terminal, and throughput information on the user terminal; and parameter setting means for selecting antennas for which connection with the user terminal is permitted or antennas for which not permitted based on the information collected by the environmental information acquisition means.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、無線LAN(Local Area Network)の稠密環境において、各無線通信局のCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)制御に起因するスループットの低下を改善する無線通信システムおよび無線通信方法に関する。 The present invention is a wireless communication system and a wireless communication method for improving a decrease in throughput due to CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) control of each wireless communication station in a dense environment of a wireless LAN (Local Area Network). Regarding.

近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線LANが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線LANには、 2.4GHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線LANと、5GHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線LANがある。 In recent years, with the spread of portable and high-performance wireless terminals such as laptop computers and smartphones, wireless LANs of the IEEE 802.11 standard have come to be widely used not only in companies and public spaces but also in general households. The IEEE802.11 standard wireless LAN includes an IEEE802.11b / g / n standard wireless LAN that uses the 2.4 GHz band and an IEEE802.11a / n / ac standard wireless LAN that uses the 5 GHz band.

IEEE802.11b規格やIEEE802.11g規格の無線LANでは、2400MHzから2483.5MHz間に5MHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で3チャネル、場合によっては4チャネルまで同時に使用できる。 In the wireless LAN of the IEEE802.11b standard and the IEEE802.11g standard, 13 channels are prepared at 5 MHz intervals between 2400 MHz and 2483.5 MHz. However, when using a plurality of channels in the same place, if the channels are used so that the spectra do not overlap in order to avoid interference, a maximum of 3 channels, and in some cases up to 4 channels can be used at the same time.

IEEE802.11a規格の無線LANでは、日本の場合は、5170MHzから5330MHz間と、5490MHzから5710MHz間で、それぞれ互いに重ならない8チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11a規格では、チャネル当たりの帯域幅が20MHzに固定されている。 In the case of Japan, the IEEE802.11a standard wireless LAN defines a total of 19 channels, 8 channels and 11 channels that do not overlap each other, between 5170 MHz and 5330 MHz and between 5490 MHz and 5710 MHz, respectively. In the IEEE802.11a standard, the bandwidth per channel is fixed at 20 MHz.

無線LANの最大伝送速度は、IEEE802.11b規格の場合は11Mbps であり、IEEE802.11a規格やIEEE802.11g規格の場合は54Mbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはMAC(Medium Access Control )レイヤでの伝送効率が50〜70%程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11b規格では5Mbps 程度、IEEE802.11a規格やIEEE802.11g規格では30Mbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする無線通信局が増えればさらに低下する。 The maximum transmission speed of a wireless LAN is 11 Mbps in the case of the IEEE802.11b standard, and 54 Mbps in the case of the IEEE802.11a standard and the IEEE802.11g standard. However, the transmission speed here is the transmission speed on the physical layer. Actually, the transmission efficiency at the MAC (Medium Access Control) layer is about 50 to 70%, so the upper limit of the actual throughput is about 5 Mbps in the IEEE802.11b standard, and 30 Mbps in the IEEE802.11a standard and the IEEE802.11g standard. Degree. Further, the transmission speed is further reduced as the number of wireless communication stations that try to transmit information increases.

一方で、有線LANでは、Ethernet(登録商標)の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたFTTH(Fiber to the home)の普及から、 100Mbps 〜1Gbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線LANにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。 On the other hand, in wired LAN, high-speed lines of 100 Mbps to 1 Gbps class have been provided due to the spread of FTTH (Fiber to the home) using optical fiber in each home, including the 100Base-T interface of Ethernet (registered trademark). It has become widespread, and even in wireless LANs, further speeding up of transmission speed is required.

そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11n規格では、これまで20MHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40MHzに拡大され、また、空間多重送信技術(MIMO:Multiple input multiple output)技術の導入が決定された。IEEE802.11n規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Mbps の通信速度を実現可能である。 Therefore, in the IEEE 802.11n standard, which was standardized in 2009, the channel bandwidth, which was previously fixed at 20 MHz, has been expanded to a maximum of 40 MHz, and the spatial multiplex transmission technology (MIMO: Multiple input multiple output) technology. The introduction was decided. By applying all the functions specified in the IEEE802.11n standard for transmission and reception, it is possible to achieve a maximum communication speed of 600 Mbps at the physical layer.

さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80MHzや最大で 160MHz(または80+80MHz)まで拡大することや、空間分割多元接続(SDMA:Space Division Multiple Access)を適用したマルチユーザMIMO(MU−MIMO)送信方法の導入が決定している。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Gbps の通信速度を実現可能である。 In addition, the IEEE 802.11ac standard, which was standardized in 2013, expands the channel bandwidth to 80 MHz and up to 160 MHz (or 80 + 80 MHz), and multi-access using Space Division Multiple Access (SDMA). It has been decided to introduce a user MIMO (MU-MIMO) transmission method. By applying all the functions specified in the IEEE802.11ac standard for transmission and reception, it is possible to achieve a maximum communication speed of approximately 6.9 Gbps at the physical layer.

IEEE802.11規格の無線LANは、 2.4GHz帯または5GHz帯の免許不要な周波数帯で運用するため、IEEE802.11規格の無線基地局は、無線LANセル(BSS:Basic Service Set )を形成する際に、自無線基地局で対応可能な周波数チャネルの中から1つの周波数チャネルを選択して運用する。 Since the IEEE802.11 standard wireless LAN operates in the 2.4 GHz band or the 5 GHz band, which does not require a license, the IEEE802.11 standard wireless base station is used when forming a wireless LAN cell (BSS: Basic Service Set). In addition, one frequency channel is selected and operated from the frequency channels that can be supported by the own wireless base station.

自セルで使用するチャネル、帯域幅およびそれ以外のパラメータの設定値および自無線基地局において対応可能なその他のパラメータは、定期的に送信するBeaconフレームや、無線端末から受信するProbe Request フレームに対するProbe responseフレーム等に記載し、運用が決定された周波数チャネル上でフレームを送信し、配下の無線端末および周辺の他無線通信局に通知することで、セルの運用を行っている。 The channel, bandwidth and other parameter settings used in the own cell and other parameters that can be handled by the own radio base station are the Probe for the Beacon frame that is transmitted regularly and the Probe Request frame that is received from the wireless terminal. The cell is operated by describing it in the response frame or the like, transmitting the frame on the frequency channel whose operation has been decided, and notifying the subordinate wireless terminal and other wireless communication stations in the vicinity.

無線基地局において、周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法には、次の4つの方法がある。
(1) 無線基地局の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法
(2) 無線基地局を運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
(3) 各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
(4) 無線LANコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法
In a radio base station, there are four methods for selecting and setting frequency channels, bandwidths, and other parameters.
(1) How to use the default parameter values set by the manufacturer of the wireless base station as they are
(2) How to use the value manually set by the user who operates the wireless base station
(3) A method of autonomously selecting and setting parameter values based on the wireless environment information detected by each wireless base station at its own station at startup.
(4) How to set the parameter value determined by the centralized control station such as a wireless LAN controller

また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4GHz帯の無線LANでは3つ、5GHz帯の無線LANでは2つ,4つ,9つ,または19のチャネルになるので、実際に無線LANを導入する際には無線基地局が自BSS内で使用するチャネルを選択する必要がある(非特許文献1)。 In addition, the number of channels that can be used simultaneously at the same location is 3, for a 2.4 GHz band wireless LAN, and 2, 4, 9, or 19 for a 5 GHz band wireless LAN, depending on the channel bandwidth used for communication. Therefore, when actually introducing a wireless LAN, it is necessary for the wireless base station to select a channel to be used in its own BSS (Non-Patent Document 1).

チャネル帯域幅を40MHz、80MHz、 160MHzまたは80+80MHzと広くする場合、5GHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20MHzで19チャネルだったものが、9チャネル、4チャネル、2チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。 When the channel bandwidth is widened to 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz or 80 + 80 MHz, the number of channels that can be used simultaneously at the same location in the 5 GHz band is 19 channels at 20 MHz, 9 channels, 4 channels, and 2 channels. Less. That is, as the channel bandwidth increases, the number of available channels decreases.

使用可能なチャネル数よりもBSS数が多い無線LANの稠密環境では、複数のBSSが同一チャネルを使うことになる(OBSS:Overlapping BSS )。そのため無線LANでは、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。 In a dense environment of a wireless LAN where the number of BSS is larger than the number of available channels, a plurality of BSS will use the same channel (OBSS: Overlapping BSS). Therefore, in wireless LAN, autonomous decentralized access control is used in which CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) is used to transmit data only when a channel is free due to carrier sense.

具体的には、送信要求が発生した無線通信局は、まず所定のセンシング期間(DIFS:Distributed Inter-Frame Space )だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の無線通信局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。無線通信局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の無線通信局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権を得る。なお、他の無線通信局による送受信は、予め設定されたキャリアセンス閾値よりも大きな信号を受信するか否かで判断される。チャネルの利用権を得た無線通信局は、同一BSS内の他の無線通信局にデータを送信し、またそれらの無線通信局からデータを受信できる。このようなCSMA/CA制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線LANの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるためスループットが低下する。したがって、周辺環境をモニタリングし、適切なチャネルを選択し、同時送受信を可能とする送信電力値およびキャリアセンス閾値を選択することが重要となる。 Specifically, the wireless communication station in which the transmission request is generated first performs carrier sense for a predetermined sensing period (DIFS: Distributed Inter-Frame Space) to monitor the state of the wireless medium, and during this period, other wireless communication stations. If there is no transmission signal by, random backoff is performed. The radio communication station continues to perform carrier sense during the random backoff period, but also obtains the right to use the channel when there is no transmission signal from another radio communication station during this period. Transmission / reception by another wireless communication station is determined by whether or not a signal larger than a preset carrier sense threshold value is received. The radio communication station that has obtained the right to use the channel can transmit data to other radio communication stations in the same BSS and receive data from those radio communication stations. When such CSMA / CA control is performed, in a dense environment of a wireless LAN using the same channel, the frequency of the channel becoming busy due to carrier sense increases, so that the throughput decreases. Therefore, it is important to monitor the surrounding environment, select an appropriate channel, and select a transmission power value and carrier sense threshold that enable simultaneous transmission and reception.

無線基地局におけるチャネルの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用しているが、最も一般的なチャネル選択方法としては、干渉電力の最も少ないチャネルを自律分散的に選択する方法がある。無線基地局は、一定期間すべてのチャネルをキャリアセンスして最も干渉電力が小さいチャネルを選択し、選択したチャネル上で配下の端末装置とデータの送受信を行う。なお、干渉電力とは、近隣BSSや他システムから受信する信号のレベルである。 Since the channel selection method for wireless base stations is not defined by the IEEE802.11 standard, each vendor adopts its own method, but the most common channel selection method is the channel with the least interference power. There is a method of selecting autonomously and decentralized. The radio base station carriers sense all channels for a certain period of time, selects the channel with the smallest interference power, and transmits / receives data to / from the subordinate terminal device on the selected channel. The interference power is the level of a signal received from a neighboring BSS or another system.

IEEE802.11標準規格では、BSS周辺の無線状況が変化した場合におけるチャネルの変更手順が規定されているが、基本的に、レーダ検出などによる強制移行以外は、一度選択したチャネルの再選択を行っていない。すなわち、現状無線LANでは、無線状況の変化に応じたチャネルの最適化は行われていない。 The IEEE802.11 standard stipulates the procedure for changing channels when the radio conditions around the BSS change, but basically, except for forced migration due to radar detection, etc., the channel once selected is reselected. Not. That is, in the current wireless LAN, the channel is not optimized according to the change in the wireless condition.

また、IEEE802.11標準規格では、各国で定められている電波法に従って送信する信号の最大送信出力値を規定している。キャリアセンス閾値として検知信号が無線LAN信号の場合は−82dBmであり、それ以外の場合は−62dBmと規定されている。 In addition, the IEEE 802.11 standard stipulates the maximum transmission output value of signals to be transmitted in accordance with the Radio Law established in each country. The carrier sense threshold is defined as -82 dBm when the detection signal is a wireless LAN signal, and -62 dBm in other cases.

このように、送信電力値およびキャリアセンス閾値の最大値が規定されているが、同一チャネル上で複数の無線通信局が送受信を行う際に、無線状況の変化に応じた最適値については規定されていない。 In this way, the maximum transmission power value and carrier sense threshold are specified, but when multiple wireless communication stations transmit and receive on the same channel, the optimum value according to changes in wireless conditions is specified. Not.

守倉正博、久保田周治監修、「802.11高速無線LAN教科書」改訂三版、インプレスR&D、2008年3月.Masahiro Morikura, supervised by Shuji Kubota, "802.11 High Speed Wireless LAN Textbook" Revised 3rd Edition, Impress R & D, March 2008.

前述した周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法 (1)〜(4) のうち、特に安価な無線基地局は、(1) の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータをそのまま使用することが多い。しかし、近くに同じ製造メーカの無線基地局が複数台設置された環境の場合は、全ての無線基地局が同じ周波数チャネルや送信電力値を使うことになるので、無線基地局間で干渉が発生してしまい通信品質が劣化する問題がある。 Of the above-mentioned frequency channel, bandwidth and other parameter selection and setting methods (1) to (4), the cheapest radio base station uses the default parameters set by the manufacturer in (1) as they are. I often do it. However, in an environment where multiple wireless base stations of the same manufacturer are installed nearby, all wireless base stations use the same frequency channel and transmission power value, causing interference between wireless base stations. There is a problem that the communication quality deteriorates.

一般家庭など比較的小規模なネットワークでは、(2) の無線LANを運用するユーザが適切なパラメータを設定することが考えられる。しかし、外部干渉源がない環境では各種パラメータの設定は可能だが、都市部や集合住宅など周りで無線LANが使われている環境、または中規模や大規模なネットワークでは、ユーザまたは管理者による適切なパラメータ設定が困難である。 In a relatively small network such as a general household, it is conceivable that the user who operates the wireless LAN in (2) sets appropriate parameters. However, although various parameters can be set in an environment without external interference sources, it is appropriate for users or administrators in environments where wireless LAN is used around urban areas and apartment buildings, or in medium-sized and large-scale networks. It is difficult to set various parameters.

自律分散動作が可能な無線基地局は、(3) の各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値の選択が可能である。しかし、無線基地局が起動される順番によって適切なパラメータ値が異なる。 A radio base station capable of autonomous distributed operation can autonomously select a parameter value based on the radio environment information detected by each radio base station at startup in (3). However, the appropriate parameter values differ depending on the order in which the radio base stations are activated.

また、起動中の無線基地局数の変化、各々の無線基地局配下の無線端末装置の変化、各々のセル内の無線装置により送出されるデータ量の変化などの環境変化が起きたときに、使用チャネル、使用送信電力値、使用キャリアセンス閾値、使用減衰値の最適化を行っていないため、各々のセルのスループット間で差が生じたり、システム全体でもスループットが劣化したりする問題がある。 In addition, when environmental changes such as changes in the number of active wireless base stations, changes in the wireless terminal devices under each wireless base station, and changes in the amount of data transmitted by the wireless devices in each cell occur. Since the channel used, the transmission power value used, the carrier sense threshold used, and the attenuation value used are not optimized, there is a problem that a difference occurs between the throughputs of each cell and the throughput deteriorates in the entire system.

本発明は、共用無線周波数帯を用いる無線基地局が密集している環境において、データ送信を行う無線基地局の周辺の無線環境情報および宛先通信局におけるトラヒック量および受信スループットの情報を用いて、特定の場合に急激なトラヒックが発生した場合などに無線基地局の負荷を分散することができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。 In the present invention, in an environment where radio base stations using a shared radio frequency band are densely packed, the radio environment information around the radio base station that transmits data and the traffic amount and reception throughput information at the destination communication station are used. It is an object of the present invention to provide a wireless communication system and a wireless communication method capable of distributing the load of a wireless base station when a sudden traffic occurs in a specific case.

第1の発明は、共用無線周波数帯上で無線通信を行う複数の無線基地局を備えた無線通信システムにおいて、無線基地局は、無線通信用に複数のアンテナを有し、周辺の無線環境情報およびユーザ端末宛てのトラヒック、ユーザ端末のスループット情報を取得する環境情報取得手段と、環境情報取得手段で収集した情報を基に、ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別するパラメータ設定手段とを備える。 The first invention is a wireless communication system including a plurality of wireless base stations that perform wireless communication on a shared wireless frequency band. The wireless base station has a plurality of antennas for wireless communication and provides peripheral wireless environment information. And a parameter that selects an antenna that allows or does not allow connection with the user terminal based on the traffic to the user terminal, the environmental information acquisition means that acquires the throughput information of the user terminal, and the information collected by the environmental information acquisition means. It has a setting means.

第1の発明の無線通信システムにおいて、パラメータ設定手段は、各無線基地局スループットの差分、標準偏差、または、無線基地局スループット間の不公平の度合いを最小にするように、ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する構成である。 In the wireless communication system of the first invention, the parameter setting means connects to the user terminal so as to minimize the difference, standard deviation, or degree of unfairness between the throughputs of the wireless base stations. It is a configuration to select the antenna that allows or does not allow.

第1の発明の無線通信システムにおいて、パラメータ設定手段は、各無線基地局の各アンテナのトラヒック混雑度合に応じて、混雑度合のばらつきが少なくなるように、ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する構成である。 In the wireless communication system of the first invention, the parameter setting means is an antenna that allows connection with a user terminal so that the degree of congestion varies according to the degree of traffic congestion of each antenna of each radio base station. It is a configuration to select antennas that are not allowed.

第2の発明は、共用無線周波数帯上で複数の無線基地局が無線通信を行う無線通信方法において、無線基地局の環境情報取得手段は、無線通信用に複数のアンテナを有し、周辺の無線環境情報およびユーザ端末宛てのトラヒック、ユーザ端末のスループット情報を取得し、無線基地局のパラメータ設定手段は、環境情報取得手段で収集した情報を基に、ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する。 A second invention is a wireless communication method in which a plurality of wireless base stations perform wireless communication on a shared wireless frequency band, wherein the environmental information acquisition means of the wireless base station has a plurality of antennas for wireless communication and is in the vicinity. The wireless environment information, traffic addressed to the user terminal, and throughput information of the user terminal are acquired, and the parameter setting means of the wireless base station is an antenna that permits connection with the user terminal based on the information collected by the environment information acquisition means. Select antennas that are not allowed.

第2の発明の無線通信方法において、パラメータ設定手段は、各無線基地局スループットの差分、標準偏差、または、無線基地局スループット間の不公平の度合いを最小にするように、ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する。 In the wireless communication method of the second invention, the parameter setting means connects to the user terminal so as to minimize the difference, standard deviation, or degree of unfairness between the throughputs of the wireless base stations. Select antennas that allow or do not allow.

第2の発明の無線通信方法において、パラメータ設定手段は、各無線基地局の各アンテナのトラヒック混雑度合に応じて、混雑度合のばらつきが少なくなるように、ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する。 In the wireless communication method of the second invention, the parameter setting means is an antenna that allows connection with a user terminal so that the degree of congestion varies according to the degree of traffic congestion of each antenna of each wireless base station. Select antennas that are not allowed.

本発明は、共用無線周波数帯を用いる無線基地局が密集している環境において、特定の場所における無線チャネルの混雑を低減させる効果があるため、無線基地局がデータ送信を行う際のアクセス権(チャネル利用権)を獲得するまでの待機時間が短くなる。そのため、受信する無線基地局のスループットが改善され、使用アプリケーションの通信品質とユーザの体感品質が向上する効果が得られる。 The present invention has an effect of reducing congestion of radio channels in a specific place in an environment where radio base stations using a shared radio frequency band are densely packed. Therefore, the access right when the radio base station transmits data ( The waiting time until the channel usage right) is acquired is shortened. Therefore, the throughput of the receiving wireless base station is improved, and the effect of improving the communication quality of the application used and the perceived quality of the user can be obtained.

本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the wireless communication system of this invention. 本発明の無線通信システムの無線基地局の構成例を示す図である。It is a figure which shows the configuration example of the wireless base station of the wireless communication system of this invention. 本発明の無線通信システムの無線基地局の処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure example of the wireless base station of the wireless communication system of this invention. アンテナのON/OFFの選択過程の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the selection process of ON / OFF of an antenna.

図1は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図1において、無線基地局AP1〜AP5は、共用無線周波数帯でそれぞれ分散して配置された複数のアンテナを用いて1以上の帰属する無線端末局(ユーザ端末)と無線通信を行う。AP1は、アンテナANT13,14,12を介して、帰属する無線端末局STA11〜STA13とそれぞれ無線通信を行う。AP2は、アンテナANT23を介して、帰属する無線端末局STA21と無線通信を行う。AP3は、アンテナANT32を介して、帰属する無線端末局STA31と無線通信を行う。AP4は、アンテナANT43,42を介して、帰属する無線端末局STA41〜STA42と無線通信を行う。AP5は、アンテナANT53を介して、帰属する無線端末局STA51と無線通信を行う。
FIG. 1 shows a configuration example of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 1, the radio base stations AP1 to AP5 perform wireless communication with one or more belonging radio terminal stations (user terminals) by using a plurality of antennas distributed and arranged in the shared radio frequency band. The AP1 wirelessly communicates with the belonging wireless terminal stations STA11 to STA13 via the antennas ANTs 13, 14 and 12, respectively. The AP2 wirelessly communicates with the belonging wireless terminal station STA21 via the antenna ANT23. The AP3 wirelessly communicates with the belonging wireless terminal station STA31 via the antenna ANT32. The AP4 wirelessly communicates with the belonging wireless terminal stations STA41 to STA42 via the antennas ANT43 and 42. The AP5 wirelessly communicates with the belonging wireless terminal station STA51 via the antenna ANT53.

図2は、本発明の無線通信システムの無線基地局の構成例を示す。
図2において、無線基地局は、分散して配置された複数のアンテナANT11〜14と、それらのアンテナを介して宛先無線端末局とデータ送受信を行う無線通信部11と、周辺の無線環境情報のスキャニングを実施し、周辺の無線基地局の使用パラメータ等の無線環境情報および宛先無線端末局におけるトラヒック量および受信スループットの情報を取得する無線環境情報取得部12と、取得した無線環境情報を用いて当該無線基地局におけるユーザ接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別するパラメータ算出部13と、算出したアンテナ選別情報に従って各アンテナのON/OFFを設定するパラメータ設定部14と、キャリアセンスによりアクセス権を獲得するアクセス権獲得部15とにより構成される。
FIG. 2 shows a configuration example of a wireless base station of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 2, the wireless base station is composed of a plurality of distributed antennas ANTs 11 to 14, a wireless communication unit 11 that transmits / receives data to / from a destination wireless terminal station via those antennas, and peripheral wireless environment information. Using the wireless environment information acquisition unit 12 that performs scanning and acquires wireless environment information such as usage parameters of surrounding wireless base stations and information on the amount of traffic and reception throughput at the destination wireless terminal station, and the acquired wireless environment information. Access right by carrier sense, parameter calculation unit 13 that selects antennas that allow or do not allow user connection in the wireless base station, parameter setting unit 14 that sets ON / OFF of each antenna according to the calculated antenna selection information. It is composed of the access right acquisition unit 15 for acquiring the above.

図3は、本発明の無線通信システムの無線基地局の処理手順例を示す。
図3において、本手順が開始されると、無線基地局の無線環境情報取得部12は、周辺の無線通信局の使用パラメータ等の無線環境情報を取得し(S11)、各無線局宛のトラヒック量および受信スループット情報を取得する(S12)。次に、パラメータ算出部13は、各取得情報を用いて当該無線基地局におけるユーザ接続を許可するアンテナおよび許可しないアンテナを選別する(S13)。次に、パラメータ設定部14は、パラメータ算出部13が算出したアンテナ選別情報に従って各アンテナのON/OFFを設定し(S14)、運用を開始する。
FIG. 3 shows an example of a processing procedure of a wireless base station of the wireless communication system of the present invention.
In FIG. 3, when this procedure is started, the wireless environment information acquisition unit 12 of the wireless base station acquires wireless environment information such as usage parameters of peripheral wireless communication stations (S11), and traffic to each wireless station. The amount and received throughput information is acquired (S12). Next, the parameter calculation unit 13 uses each acquired information to select antennas that allow user connection and antennas that do not allow user connection in the radio base station (S13). Next, the parameter setting unit 14 sets ON / OFF of each antenna according to the antenna selection information calculated by the parameter calculation unit 13 (S14), and starts operation.

本選別は、例えば、確率決定過程モデルに対する例えばBack pressure アルゴリズムを用い、「状態」として無線チャネル混雑度に対応するパケット廃棄率、「行動」としてアンテナのON/OFFの組合せを報酬関数に適用し、各アンテナのON/OFFを順番に切り替えて報酬関数が最大(パケット廃棄率が最小)となるアンテナのON/OFFの組合せを選択する。これにより、各無線基地局スループットの差分、標準偏差、または、無線基地局スループット間の不公平の度合いを最小にすることができる。 In this selection, for example, using the Back pressure algorithm for the probability determination process model, the packet discard rate corresponding to the radio channel congestion degree is applied as the "state", and the combination of antenna ON / OFF is applied as the "action" to the reward function. , ON / OFF of each antenna is switched in order, and the combination of ON / OFF of the antenna that maximizes the reward function (minimum packet discard rate) is selected. This allows the difference, standard deviation, or degree of unfairness between each radio base station throughput to be minimized.

図4は、アンテナのON/OFFの選択過程の一例を示す。
図4において、各無線基地局AP1〜AP3はそれぞれ6個のアンテナを備え、□はアンテナOFF、■はアンテナONの状態を示す。
FIG. 4 shows an example of the ON / OFF selection process of the antenna.
In FIG. 4, each radio base station AP1 to AP3 is provided with six antennas, □ indicates an antenna OFF state, and ■ indicates an antenna ON state.

(1) は通常状態であり、各無線基地局AP1〜AP3はそれぞれ2個のアンテナがONになっており、この状態でONのアンテナの近傍のトラヒックを均等に収容している。 (1) is a normal state, and each radio base station AP1 to AP3 has two antennas turned on, and in this state, the traffic in the vicinity of the turned-on antenna is evenly accommodated.

(2) は破線の円で囲むエリアAにトラヒックが集中するが、そのエリアAでONになっているアンテナは無線基地局AP1のみであるため、無線基地局AP1が高負荷状態になっている。このような状態で図3のステップS13において、Back pressure アルゴリズムを用いて各無線基地局におけるアンテナのON/OFFの組合せの最適化を図る。 In (2), traffic is concentrated in the area A surrounded by the broken line circle, but since the only antenna turned on in that area A is the radio base station AP1, the radio base station AP1 is in a high load state. .. In such a state, in step S13 of FIG. 3, the Back pressure algorithm is used to optimize the ON / OFF combination of the antenna in each radio base station.

(3) はアンテナのON/OFFの組合せを最適化した結果、各無線基地局AP1〜AP3でエリアAをカバーするアンテナをONとし、エリアAのトラヒックを各無線基地局で負荷分散することにより、無線基地局AP1の高負荷状態を解消することができる。 In (3), as a result of optimizing the combination of ON / OFF of the antenna, the antenna covering the area A is turned on in each radio base station AP1 to AP3, and the traffic of the area A is distributed by each radio base station. , The high load state of the radio base station AP1 can be eliminated.

AP 無線基地局
STA 無線端末局
11 無線通信部
12 無線環境情報取得部
13 パラメータ算出部
14 パラメータ設定部
15 アクセス権獲得部
AP wireless base station STA wireless terminal station 11 Wireless communication unit 12 Wireless environment information acquisition unit 13 Parameter calculation unit 14 Parameter setting unit 15 Access right acquisition unit

Claims (6)

共用無線周波数帯上で無線通信を行う複数の無線基地局を備えた無線通信システムにおいて、
前記無線基地局は、
無線通信用に複数のアンテナを有し、周辺の無線環境情報およびユーザ端末宛てのトラヒック、ユーザ端末のスループット情報を取得する環境情報取得手段と、
前記環境情報取得手段で収集した情報を基に、前記ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別するパラメータ設定手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
In a wireless communication system equipped with a plurality of wireless base stations that perform wireless communication on a shared radio frequency band,
The radio base station
An environment information acquisition means that has multiple antennas for wireless communication and acquires peripheral wireless environment information, traffic addressed to the user terminal, and throughput information of the user terminal.
A wireless communication system provided with a parameter setting means for selecting an antenna that allows connection with the user terminal or an antenna that does not allow connection with the user terminal based on the information collected by the environment information acquisition means.
請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記パラメータ設定手段は、各無線基地局スループットの差分、標準偏差、または、無線基地局スループット間の不公平の度合いを最小にするように、前記ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 1,
The parameter setting means has antennas that allow or disallow connection with the user terminal so as to minimize the difference, standard deviation, or degree of inequity between radio base station throughputs. A wireless communication system characterized in that it has a configuration for selecting antennas.
請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記パラメータ設定手段は、各無線基地局の各アンテナのトラヒック混雑度合に応じて、混雑度合のばらつきが少なくなるように、前記ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 1,
The parameter setting means is configured to select antennas that allow connection with the user terminal or antennas that do not allow connection with the user terminal so that the variation in the degree of congestion is reduced according to the degree of traffic congestion of each antenna of each radio base station. A wireless communication system characterized by being present.
共用無線周波数帯上で複数の無線基地局が無線通信を行う無線通信方法において、
前記無線基地局の環境情報取得手段は、無線通信用に複数のアンテナを有し、周辺の無線環境情報およびユーザ端末宛てのトラヒック、ユーザ端末のスループット情報を取得し、
前記無線基地局のパラメータ設定手段は、前記環境情報取得手段で収集した情報を基に、前記ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する
ことを特徴とする無線通信方法。
In a wireless communication method in which multiple wireless base stations perform wireless communication on a shared radio frequency band,
The environment information acquisition means of the wireless base station has a plurality of antennas for wireless communication, and acquires peripheral wireless environment information, traffic addressed to the user terminal, and throughput information of the user terminal.
A wireless communication method, wherein the parameter setting means of the wireless base station selects an antenna that permits or does not allow connection with the user terminal based on the information collected by the environmental information acquisition means.
請求項4に記載の無線通信方法において、
前記パラメータ設定手段は、各無線基地局スループットの差分、標準偏差、または、無線基地局スループット間の不公平の度合いを最小にするように、前記ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する
ことを特徴とする無線通信方法。
In the wireless communication method according to claim 4,
The parameter setting means is an antenna that allows or does not allow connection with the user terminal so as to minimize the difference, standard deviation, or degree of unfairness between the throughputs of each radio base station. A wireless communication method characterized by sorting out.
請求項4に記載の無線通信方法において、
前記パラメータ設定手段は、各無線基地局の各アンテナのトラヒック混雑度合に応じて、混雑度合のばらつきが少なくなるように、前記ユーザ端末との接続を許可するアンテナまたは許可しないアンテナを選別する
ことを特徴とする無線通信方法。
In the wireless communication method according to claim 4,
The parameter setting means selects antennas that allow connection with the user terminal or antennas that do not allow connection with the user terminal so that the variation in the degree of congestion is reduced according to the degree of traffic congestion of each antenna of each radio base station. A characteristic wireless communication method.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140036678A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 Wistron Neweb Corporation Load Balancing Method and Related Wireless Communication Device
JP2017103553A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 日本電信電話株式会社 Radio communication system, radio communication method, centralized control station, and radio base station
WO2018139541A1 (en) * 2017-01-27 2018-08-02 日本電信電話株式会社 Wireless communication system and wireless communication method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140036678A1 (en) * 2012-08-01 2014-02-06 Wistron Neweb Corporation Load Balancing Method and Related Wireless Communication Device
JP2017103553A (en) * 2015-11-30 2017-06-08 日本電信電話株式会社 Radio communication system, radio communication method, centralized control station, and radio base station
WO2018139541A1 (en) * 2017-01-27 2018-08-02 日本電信電話株式会社 Wireless communication system and wireless communication method

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