JP2963429B2 - 通信チャネルの管理方法及び装置 - Google Patents

通信チャネルの管理方法及び装置

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JP2963429B2 JP10590698A JP10590698A JP2963429B2 JP 2963429 B2 JP2963429 B2 JP 2963429B2 JP 10590698 A JP10590698 A JP 10590698A JP 10590698 A JP10590698 A JP 10590698A JP 2963429 B2 JP2963429 B2 JP 2963429B2
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動通信システム
に係り、特にＣＤＭＡ(Code Division MultipleAccess)
システムの基地局のオーバヘッドチャネル管理方法及び
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤＭＡ移動通信システムにおいて、基
地局(Base Station Transceiver Subsystem：ＢＴＳ)の
チャネルカード上で動作しているオーバヘッドチャネ
ル、例えばパイロットチャネル、同期チャネル、ページ
ングチャネル、アクセスチャネルなどは、予め割当てら
れて決まったチャネル数で使用される。特に、ＢＴＳで
順方向ＣＤＭＡチャネルを通じて移動局をページングす
るときには、決まった数（例えば、１個）のページング
チャネルを通じて該当端末をページングする。逆方向Ｃ
ＤＭＡチャネルでは、移動局とＢＴＳとの接続のために
決められた数（例えば、１個）のアクセスチャネルが用
いられる。
【０００３】このような従来技術には下記のような問題
がある。
【０００４】順方向ＣＤＭＡチャネル上で位置が正確に
把握された移動局をページングする場合は、基地局にか
かる負荷が多くないために問題は生じないが、位置を正
確に把握していない移動局をページングする場合は、基
地局にかかる負荷が増加する。位置を正確に把握してい
ない移動局をページングする場合には、ＢＴＳ単位でペ
ージングする１次ページングと、多数のＢＴＳよりなる
一つのゾーンやＬＡＩ(Location AreaＩＤ)単位でペー
ジングする２次ページングが用いられる。２次ページン
グでも移動局の位置が正確に把握できない場合にはＭＳ
Ｃ(Mobile Switching Center)単位で行われる３次ペー
ジングが行われる。この場合、多量のトラヒックの発生
により基地局システムに過負荷がかかる恐れがあり、最
悪の場合はシステムダウンする。
【０００５】逆方向ＣＤＭＡチャネル上でも、アクセス
チャネルを通じて移動局が行う発信、ＢＴＳのページン
グに対する応答及び登録回数の増加によって多量のトラ
ヒックが生じ、アクセスチャネルに過負荷がかかる恐れ
がある。また、移動端末機と基地局間に接続不良が生じ
る恐れもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、シス
テムの性能を向上させ、且つ安定化させるためのＢＴＳ
のオーバヘッドチャネル管理方法及び装置を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
る本発明のオーバヘッドチャネル管理方法は、移動通信
システムにおける基地局のオーバヘッドチャネル管理方
法において、基地局の負荷を計算する第１過程と、計算
した負荷が臨界値に達する場合、チャネルカードインタ
フェースプロセッサにオーバヘッドチャネルの追加割当
て要求メッセージを送り、オーバヘッドチャネルを追加
して割当てる第２過程と、計算した負荷が臨界値以下に
なる場合、オーバヘッドチャネル解除要求メッセージを
チャネルカードインタフェースプロセッサに送り、追加
したオーバヘッドチャネルを解除する第３過程と、から
なることを特徴とする。臨界値は８０〜８５％の負荷で
ある。オーバヘッドチャネルはページングチャネル及び
アクセスチャネルである。
【０００８】またこのような管理方法を実現する装置
は、移動通信システムにおける基地局のオーバヘッドチ
ャネル管理装置において、基地局の負荷を計算する負荷
計算プロセッサと、計算した負荷に基づいてオーバヘッ
ドチャネルの追加割当てに関する資源を格納する格納手
段と、計算した負荷が臨界値に達する場合、チャネルカ
ードインタフェースプロセッサにオーバヘッドチャネル
の追加割当て要求メッセージを送り、オーバヘッドチャ
ネルを追加して割当て、計算した負荷が臨界値以下にな
る場合、チャネルカードインタフェースプロセッサにオ
ーバヘッドチャネル解除要求メッセージを送り、追加し
たオーバヘッドチャネルを解除するオーバヘッドチャネ
ル制御部と、からなることを特徴とする。臨界値は８０
〜８５％の負荷である。オーバヘッドチャネルはページ
ングチャネル及びアクセスチャネルである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に従う実施形態を添
付図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】本発明は、順方向チャネル上で移動局発信
移動局着信(mobile to mobile)、移動局発信固定局着信
(mobile to land)、固定局発信移動局着信(land to mob
ile)の呼発生確率と正常な呼が行われたときに発生する
メッセージのビット数を考慮して、発生し得る最大トラ
ヒック量を計算する。トラヒック量によりシステムにか
かる負荷が臨界値に近づくと、ページングチャネル、或
いはアクセスチャネルを追加して割当て負荷を軽くす
る。さらに逆方向チャネル上でも、呼発生確率と正常な
呼が行われたときに発生するトラヒック量を考慮して、
アクセスチャネルを追加することによってシステムの過
負荷状態に対処する。
【００１１】図１はＢＴＳのブロック構成図であって、
制御局(ＢＳＣ：Base Station Controller)と接続され
たＢＴＳ２は、ＢＣＰ（ＢＴＳ制御プロセッサ：ＢＴＳ
Control Processor)１０、ＣＩＰ（チャネルカードイ
ンタフェース部：Channel cardInterface Processor)１
２及び多数のチャネルエレメント（ＣＥ：Channel Elem
ent)１４−０〜１４−ｎよりなる。さらに信号の流れ
は、オーバヘッドチャネルの追加割当て要求メッセージ
の伝達経路を示し、信号の流れは追加したオーバヘッ
ドチャネルの解除要求メッセージの伝達経路を示す。
【００１２】急な受信強度の変化によってフェージング
現象が生じる移動通信環境では、より効率的なシステム
の運用のために順方向リンクと逆方向リンク間の負荷を
考慮することが最も重要である。ＢＴＳと移動局間の無
線インタフェース規格ＩＳ−９５、ＩＳ−９５Ａ、Ｊ−
ＳＴＤ−００８、ＣＡＩＳｐｅｃ．に基づいて移動通信
システムの順方向リンク負荷と逆方向リンク負荷の均衡
が取れるオーバヘッドチャネル容量を次のように導き出
す。
【００１３】(１)順方向ＣＤＭＡチャネルの場合：正常
な呼がセットアップされるとき、ＩＳ−９５、ＩＳ−９
５Ａ、Ｊ−ＳＴＤ−００８のメッセージフォーマットに
基づいて発生する総トラヒック（負荷）をＢＣＰ１０で
計算する。計算された負荷が臨界値に近い場合、ＢＣＰ
１０はチャネルエレメント１４−０〜１４−ｎを管理す
るＣＩＰ１２にオーバヘッドチャネル追加割当て要求メ
ッセージを送信する。負荷は下記の条件に基づいて計算
される。
【００１４】順方向ＣＤＭＡチャネルで用いられるメッ
セージの条件を、下記の１〜１６のようにする。順方向
ＣＤＭＡチャネルで用いられるメッセージはＩＳ−９５
を基準とした。
【表１】
【数１】
【数２】
【００１５】このような条件に基づいて、単位時間当た
りオーバヘッドチャネルメッセージ(Overhead#Msg)によ
って順方向ＣＤＭＡチャネルで発生可能な総ビット数Ｔ
ＯＨＭＢ(Total Overhead Message Bit)は数式３で示さ
れる。
【数３】
【００１６】そして、単位時間当たりチャネル割当てメ
ッセージ(Ch#Assign#Msg)によって順方向ＣＤＭＡチャ
ネルで発生可能な総ビット数ＴＣＡＭＢ(Total Channel
Assignment Message Bit)は数式４で示される。
【数４】
【００１７】単位時間当たり登録認識オーダメッセージ
(Registration#Ack#Order#Msg)によって順方向ＣＤＭＡ
チャネルで発生可能な総ビット数ＴＲＡＯＭＢ(Total R
egistration Ack Order Message Bit)は数式５で示され
る。
【数５】
【００１８】単位時間当たりＢＳ認識オーダメッセージ
(BS#Ack#Order#Msg)によって順方向ＣＤＭＡチャネルで
発生可能な総ビット数ＴＢＡＯＭＢ(Total BS Ack Orde
r Message Bit)は数式６で示される。
【数６】
【００１９】単位時間当たりページメッセージ(Slotted
#Page#msg)によって順方向ＣＤＭＡチャネルで発生可能
な総ビット数ＴＰＭＢ(Total Page Message Bit )は数
式７で示される。
【数７】
【００２０】従って、単位時間当たり順方向ＣＤＭＡチ
ャネルで発生可能な総ビット数ＴＢＰＨ(Total Bit Per
Hour)は数式８で示される。
【数８】
【００２１】順方向ＣＤＭＡチャネル上でページングチ
ャネルのデータレート(９６００ｂｐｓ、４８００ｂｐ
ｓ)PCH#Data#RateによるロードＰＣＨ#ＬＯＡＤは数式
９で示される。
【数９】
【００２２】(２)逆方向ＣＤＭＡチャネルの場合：正常
な呼が行われると逆方向ＣＤＭＡチャネルでのメッセー
ジは、端末機が発信時に用いる発信メッセージと、基地
局からのページングに応答するために用いるページ応答
メッセージと、端末機が登録を行うときに用いる登録メ
ッセージとからなる。アクセスチャネル上のデータレー
トは４８００ｂｐｓを用いている。平均呼時間は９０
秒、アクセスチャネル処理性能は８０％とし、加入者当
たり登録要求の回数は１０回とする。特定ページングチ
ャネルに関する全てのアクセスチャネルは同じスロット
サイズを有する。端末機は基地局にメッセージを送信す
る前に、アクセスチャネルの開始と長さを決定する。送
信するアクセスチャネルのスロットはアクセスチャネル
メッセージカプセルとアクセスチャネルプリアンブルよ
りなる。即ち、アクセスチャネルスロットは(３＋MAX#C
AP#SZ)＋(１＋PAM#SZ)よりなる。MAX#CAP#SZは最大アク
セスチャネルカプセルサイズ、PAM#SZはプリアンブルサ
イズである。ここで、アクセスチャネルプリアンブルサ
イズを４、カプセルサイズを１とすると、アクセスチャ
ネルスロットサイズは１８０ｍｓとなる。
【００２３】このような条件で、単位時間当たり発信メ
ッセージによって逆方向ＣＤＭＡチャネルで発生可能な
負荷ＯＲＬＤは数式１０で示される。
【数１０】
【００２４】そして、単位時間当たりページ応答メッセ
ージによって逆方向ＣＤＭＡチャネルで発生可能な負荷
ＰＲＬＤは数式１１で示される。
【数１１】
【００２５】時間当たり登録要請メッセージによって逆
方向チャネルで発生可能な負荷ＲＱＬＤは数式１２で示
される。
【数１２】
【００２６】従って、単位時間当たり逆方向ＣＤＭＡチ
ャネルで発生可能な総負荷ＴＬＯＡＤは数式１３で示さ
れる。
【数１３】
【００２７】逆方向ＣＤＭＡチャネル上でアクセスチャ
ネルの負荷ＡＣＨ#ＬＯＡＤは数式１４で示される。
【数１４】
【００２８】順方向ＣＤＭＡチャネル、逆方向ＣＤＭＡ
チャネルに対するトラヒック分析結果は以下のようにな
る。
【００２９】表２は順方向トラヒック分析結果であり、
正常な呼が行われるときに、ＩＳ−９５メッセージフォ
ーマットに基づいてページングチャネルのデータレート
による負荷を計算したものである。
【表２】
【００３０】表２中、Ｎはトラヒックチャネルの数、Ａ
は与えられた負荷である。総ページビット、チャネル割
当てビット、登録認識ビット、ＢＳ認識ビット、オーバ
ヘッドビット、スロットページビットは各メッセージに
よって発生したビットである。ＬＤ４８００はデータレ
ート４８００ｂｐｓページングチャネル上の負荷、ＬＤ
９６００はデータレート９６００ｂｐｓページングチャ
ネル上の負荷である。
【００３１】図２は表２に示したデータ別ページングチ
ャネルの負荷をグラフ化したものである。表２及び図２
に示した結果は１次ページング、２次ページングともに
考慮に入れた場合である。一般のＣＤＭＡシステムで
は、１次ページングはセル単位で行われ、位置が不正確
な端末機に対してはＭＳＣ単位でページングを行い、１
次ページングで失敗した端末機に対してはＬＡＩ(Locat
ion AreaＩＤ)単位で２次ページングを行う。端末機の
位置が不正確な端末機にページングを行う場合には一つ
のＭＳＣ境界に属したＢＴＳを考慮して２７９個のセク
タにページングを行う。２次ページングは一つのＢＳＣ
に接続されている基地局を考慮して１０個の基地局、即
ち、３０個のセクタにページングを行った。
【００３２】１次及び２次ページングにおいて、ページ
ングチャネルのデータレートが４８００ｂｐｓ(ＬＤ４
８００)の場合は、トラヒックチャネルの数Ｎが２８個
のとき、既に負荷が８８．８％を超えており、トラヒッ
クチャネルの数Ｎが３２個のときは１００％を超える。
従って、ＢＣＰ１０ではトラヒックチャネルでの負荷が
臨界値（８０〜８５％の負荷）に達する場合、ページン
グ追加割当てメッセージをＣＩＰ１２に送信する。負荷
が臨界値以下に下がる場合、ＢＣＰ１０はＣＩＰ１２に
追加したページングチャネル解除メッセージを送信する
ことにより追加したオーバヘッドチャネルを解除する。
これによって負荷の分散が可能になり、システムを安定
して運用できる。
【００３３】逆方向トラヒック分析結果は表３のように
なる。表３は、正常な呼が行われたときに、ＩＳ−９５
メッセージフォーマットに基づいてアクセスチャネルの
負荷を計算したものである。
【表３】
【００３４】表３中、Ｎはトラヒックチャネルの数、Ａ
は与えられた負荷、Ｍは総加入者数、ＣＨＳは時間当た
り呼セットアップ数、Orig．は発信メッセージによって
発生したビット数、Page Resp.はページ応答メッセージ
によって発生したビット数、Reg.Requestは登録要請メ
ッセージによって発生したビット数、Totalは単位時間
当たり逆方向チャネルで発生可能な総ビット数である。
【００３５】図３は表３に示したアクセスチャネルの負
荷をグラフ化したものである。逆方向ＣＤＭＡチャネル
の場合にも順方向ＣＤＭＡチャネルと同様に、アクセス
チャネルの負荷が臨界値に近づくと、ＢＣＰ１０でアク
セスチャネルの追加割当てと解除を管理する。ここで臨
界値は８０〜８５％の負荷である。
【００３６】図４はＢＣＰ１０内のオーバヘッドチャネ
ル管理装置を示したものである。オーバヘッドチャネル
管理装置は負荷計算プロセッサ２０、格納部３０及びオ
ーバヘッドチャネル制御部４０よりなる。負荷計算プロ
セッサ２０はＢＴＳ２にかかる負荷を計算し、格納部３
０は負荷計算プロセッサ２０における負荷計算に基づい
てオーバヘッドチャネルの追加割当てに関する資源を格
納する。オーバヘッドチャネル制御部４０は負荷の低減
時に追加されたオーバヘッドチャネルを認識又は解除す
るなどの制御を行う。
【００３７】オーバヘッドチャネル制御部４０の動作を
さらに詳しく説明する。ＢＴＳ２にかかる負荷が臨界値
（８０〜８５％）に近づく場合、ＢＣＰ１０のオーバヘ
ッドチャネル制御部４０は、ＣＩＰ１２を通じてＣＥ１
４−０〜１４−ｎにオーバヘッドチャネル（ページング
チャネル及びアクセスチャネル）の追加割当てを要求す
る。また、負荷が臨界値以下に低減した場合、ＢＣＰ１
０のオーバヘッドチャネル制御部４０は、ＣＩＰ１２を
通じてＣＥ１４−０〜１４−ｎに追加されたオーバヘッ
ドチャネルの割当て解除を要求する。
【００３８】
【発明の効果】本発明は、トラヒックの増加によってシ
ステムに過負荷がかかる場合、ダイナミックにオーバヘ
ッドチャネル(ページング及びアクセスチャネルなど)を
追加割当てし、正常に戻った場合は、追加したオーバヘ
ッドチャネルを解除することによって無線資源を効率的
に管理でき、システムの安定性を向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＢＴＳのブロック構成図。
【図２】表２のグラフ。
【図３】表３のグラフ。
【図４】オーバヘッドチャネル管理装置のブロック構成
図。
【符号の説明】
２ ＢＴＳ １０ ＢＣＰ １２ ＣＩＰ １４−０〜ｎ チャネルエレメント ２０ 負荷計算プロセッサ ３０ 格納部 ４０ オーバヘッドチャネル制御部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動通信システムにおける基地局のオー
    バヘッドチャネル管理方法において、オーバヘッドチャネルメッセージによって順方向チャネ
    ルに単位時間当たり発生可能な総ビット数、チャネル割
    当てメッセージによって順方向チャネルに単位時間当た
    り発生可能な総ビット数、登録認識オーダメッセージに
    よって順方向チャネルに単位時間当たり発生可能な総ビ
    ット数、ＢＳ認識オーダメッセージによって順方向チャ
    ネルに単位時間当たり発生可能な総ビット数、及びペー
    ジメッセージによって順方向チャネルに単位時間当たり
    発生可能な総ビット数を求め、そして、これらから単位
    時間当たりの順方向チャネルで発生可能な総ビット数を
    出し、これを利用して基地局における順方向チャネル上
    のページングチャネルのデータレートに従う 負荷を計算
    する第１過程と、これにより計算した負荷が臨界値に達
    する場合、チャネルカードインタフェースプロセッサに
    オーバヘッドチャネルの追加割当て要求メッセージを送
    り、オーバヘッドチャネルを追加して割当てる第２過程
    と、前記計算した負荷が臨界値以下になる場合、オーバ
    ヘッドチャネル解除要求メッセージをチャネルカードイ
    ンタフェースプロセッサに送り、追加したオーバヘッド
    チャネルを解除する第３過程と、からなることを特徴と
    するオーバヘッドチャネル管理方法。
  2. 【請求項２】 移動通信システムにおける基地局のオー
    バヘッドチャネル管理方法において、 発信メッセージによって逆方向チャネルに単位時間当た
    り発生可能な負荷、ページ応答メッセージによって逆方
    向チャネルに単位時間当たり発生可能な負荷、及び登録
    要請メッセージによって逆方向チャネルに単位時間当た
    り発生可能な負荷を求め、そして、これらから単位時間
    当たりの逆方向チャネルで発生可能な総負荷を出し、こ
    れを利用して基地局における逆方向チャネル上のアクセ
    スチャネルの負荷を計算する第１過程と、これにより計
    算した負荷が臨界値に達する場合、チャネルカードイン
    タフェースプロセッサにオーバヘッドチャネルの追加割
    当て要求メッセージを送り、オーバヘッドチャネルを追
    加して割当てる第２過程と、前記計算した負荷が臨界値
    以下になる場合、オーバヘッドチャネル解除要求メ ッセ
    ージをチャネルカードインタフェースプロセッサに送
    り、追加したオーバヘッドチャネルを解除する第３過程
    と、からなることを特徴とするオーバヘッドチャネル管
    理方法。
  3. 【請求項３】 臨界値は８０〜８５％の負荷である請求
    項１又は請求項２記載のオーバヘッドチャネル管理方
    法。
  4. 【請求項４】 移動通信システムにおける基地局のオー
    バヘッドチャネル管理装置において、オーバヘッドチャネルメッセージによって順方向チャネ
    ルに単位時間当たり発生可能な総ビット数、チャネル割
    当てメッセージによって順方向チャネルに単位時間当た
    り発生可能な総ビット数、登録認識オーダメッセージに
    よって順方向チャネルに単位時間当たり発生可能な総ビ
    ット数、ＢＳ認識オーダメッセージによって順方向チャ
    ネルに単位時間当たり発生可能な総ビット数、及びペー
    ジメッセージによって順方向チャネルに単位時間当たり
    発生可能な総ビット数を計算し、そして、これらから単
    位時間当たりの順方向チャネルで発生可能な総ビット数
    を出し、これを利用して基地局における順方向チャネル
    上のページングチャネルのデータレートに従う 負荷を計
    算する負荷計算プロセッサと、これにより計算した負荷
    に基づいてオーバヘッドチャネルの追加割当てに関する
    資源を格納する格納手段と、前記計算した負荷が臨界値
    に達する場合、チャネルカードインタフェースプロセッ
    サにオーバヘッドチャネルの追加割当て要求メッセージ
    を送り、オーバヘッドチャネルを追加し割当て、前記計
    算した負荷が臨界値以下になる場合、チャネルカードイ
    ンタフェースプロセッサにオーバヘッドチャネル解除要
    求メッセージを送り、追加したオーバヘッドチャネルを
    解除するオーバヘッドチャネル制御部と、からなること
    を特徴とするオーバヘッドチャネル管理装置。
  5. 【請求項５】 移動通信システムにおける基地局のオー
    バヘッドチャネル管理装置において、 発信メッセージによって逆方向チャネルに単位時間当た
    り発生可能な負荷、ページ応答メッセージによって逆方
    向チャネルに単位時間当たり発生可能な負荷、及び登録
    要請メッセージによって逆方向チャネルに単位時間当た
    り発生可能な負荷を計算し、そして、これらから単位時
    間当たりの逆方向チャネルで発生可能な 総負荷を出し、
    これを利用して基地局における逆方向チャネル上のアク
    セスチャネルの負荷を計算する負荷計算プロセッサと、
    これにより計算した負荷に基づいてオーバヘッドチャネ
    ルの追加割当てに関する資源を格納する格納手段と、前
    記計算した負荷が臨界値に達する場合、チャネルカード
    インタフェースプロセッサにオーバヘッドチャネルの追
    加割当て要求メッセージを送り、オーバヘッドチャネル
    を追加し割当て、前記計算した負荷が臨界値以下になる
    場合、チャネルカードインタフェースプロセッサにオー
    バヘッドチャネル解除要求メッセージを送り、追加した
    オーバヘッドチャネルを解除するオーバヘッドチャネル
    制御部と、からなることを特徴とするオーバヘッドチャ
    ネル管理装置。
  6. 【請求項６】 臨界値は８０〜８５％の負荷である請求
    項４又は請求項５記載のオーバヘッドチャネル管理装
    置。
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