JP3678948B2 - 通信システムにおける呼損率計算方法および呼損率計算装置ならびに記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信システムにおける呼損率（新たな呼がシステムに受け付けられない確率）を計算する方法および装置ならびに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
限られた量の通信路を不特定多数のユーザが共有する通信システムにおいては、ユーザが通信路を割り当てられない場合がある。
【０００３】
一般の固定電話や移動通信のような通信システムでは、多数のユーザが通信に使用する資源（リソース）を共有している。例えば、従業員が１０人のオフィス内の電話を考えた場合に、１０人の従業員全員が同時に通話する確率は非常に小さく、ほとんどゼロと考えられるので、このオフィスに必要な電話回線数は１０回線よりも少なくてすむ。そして、限られた回線数の電話を互いに共有し、必要なときに回線を使用し、通話を終えたら他の従業員が使用できるように回線を開放する。しかし、時には、自分が通話したいのにも関わらず、全回線が使用中で通話を行うことができない状態が発生する。このような状態が発生したときには現在の多くの通信システムでは、この新たな通話の要求（呼）は呼損となる。設置する回線数は、経済性の観点からはできるだけ少ない方がよい。しかし、あまり少なくなりすぎると、呼損が多く発生するようになり、従業員の不満が大きくなったり、あるいは仕事が円滑に進まなくなる可能性がある。このような両者の相反する要求を満たすために、通常、Erlang B式（例えば、藤木、雁部、「通信トラヒック理論」、丸善、１９８０を参照）を用いて呼損率が十分小さい値、例えば１％〜３％となるように回線数を設計している。
【０００４】
このような状況はオフィス以外の固定電話の通信システム、あるいは移動通信システムでも全く同様に考えることができる。特に、移動通信システムでは、基地局と移動局の間の通信は無線伝送により成り立っており、通信に使用するリソースは無線チャネルである。移動通信システムでは、使用できる周波数帯域は一般に限られているため、リソース共有の問題はその情報伝送に有線回線を使用する固定電話網と比較してより深刻な問題となり得る。移動通信に使用される、無線チャネルアクセスとして、周波数分割多元接続（Frequency Division Multiple Access; FDMA）、時分割多元接続（Time Division Multiple Access; TDMA）、符号分割多元接続（Code Division Multiple Access; CDMA）などがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＤＭＡ方式やＴＤＭＡ方式では、各基地局に使用できる無線周波数をあらかじめ割り当てて運用するため、各局に割り当てるべき無線周波数の数は従来と同様Erlang B式を用いて設計することができる。しかし、ＣＤＭＡ方式では各基地局は同じ無線周波数帯域を使用するため従来の手法が適用できない。
【０００６】
国際公開番号ＷＯ９８／３００５７「ＣＤＭＡ移動通信システムの呼受付制御方法および移動局装置」では、基地局において観測される上り干渉波電力および基地局の送信電力値に基づいて呼受付可否判定を行う方法が開示されている。しかし、呼の受付判定の可否を判定する手法が示されているのみで、システムに印加されるトラヒックから呼損率を求めることができなかった。
【０００７】
一方、ＣＤＭＡ方式において印加トラヒックと呼損率の関係を定式化した例もある。文献（A. M. Viterbi and A. J. Viterbi, "Erlang capacity of a power controlled CDMA system," IEEE J. Select. Areas Commun., vol.11, pp. 892-900, Aug. 1993）では、基地局で観測される干渉電力の平均と分散を印加トラヒックに基づいて算出し干渉波電力が正規分布に従うと仮定した上で呼損率を簡易に計算する手法を開示している。同文献では、次式で呼損率Ｐ_blockingを計算している。
【０００８】
【数１】

【０００９】
ここで、Ｅ（Ｚ’）は規格化された干渉量の平均値、Ｖａｒ（Ｚ’）は規格化された干渉量の分散を表しており、共に印加トラヒックの関数として表されている。一方、Ａは規格化された干渉量のしきい値である。Ｑ（ｘ）は
【００１０】
【数２】

【００１１】
と定義されており、式（１）は規格化された干渉量が正規分布すると仮定した上でそれがしきい値Ａを超える確率を計算していることに相当する。
【００１２】
しかし、現実には、呼損が存在すると干渉電力は減少し、その呼損による干渉波電力の減少を考慮しないと、呼損率を正確に計算することができない。
【００１３】
図７は、従来技術（上記文献）による呼損率計算を説明するためのブロック図である。上記文献に示された手法では、呼損による干渉波電力の減少を考慮せずに呼損率を計算していた。そのため、呼損率を正確に計算することができないという重大な問題点があった。
【００１４】
上記問題点に鑑み、本発明は通信システムにおける呼損率を簡易にかつ高精度に計算することをその目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、内部で発生させたダミーを用いて通信システムにおける負荷（印加トラヒック（印加呼量）、干渉電力、基地局の送信電力等）を修正している。このことは、従来考慮されていなかった、呼損による負荷の減少をモデル化し、呼損率の簡易計算をより現実のモデルに近づけ呼損率の精度を向上させるように作用する。さらに、計算した呼損率と内部で発生させたダミーとに基づきダミーの変化量を決定しダミーを変化させながら呼損率を計算することにより、呼損率および負荷の減少をバランスさせるよう作用し呼損率の精度をより向上させるように作用する。
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、通信システムにおける呼損率を計算する方法であって、通信システムにおける負荷ａを入力する負荷入力ステップと、ダミーｐｄを発生させるダミー発生ステップと、前記ダミーｐｄを用いて前記負荷ａから修正負荷ａ’を計算する修正負荷計算ステップと、前記修正負荷ａ’に基づき呼損率ｐを計算する呼損率計算ステップとを備え、前記ダミー発生ステップは、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の呼損率計算方法であって、前記ダミー発生ステップは、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、ｐ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、ｐ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の呼損率計算方法であって、前記呼損率計算ステップは、前記修正負荷ａ’に基づき複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮ（Ｎは自然数）を計算し、前記呼損率計算方法は、複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮから評価値Ｃを計算する評価値計算ステップをさらに備え、前記ダミー発生ステップは、前記評価値Ｃと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の呼損率計算方法であって、前記評価値Ｃは１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）×・・・×（１−ｐＮ）であり、前記ダミー発生ステップは、前記ダミーｐｄと前記評価値Ｃとを比較し、Ｃ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、Ｃ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の呼損率計算方法であって、前記修正負荷ａ’は（１−ｐｄ）×ａであることを特徴とする。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の呼損率計算方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００２２】
請求項７に係る発明は、通信システムにおける呼損率を計算する装置であって、通信システムにおける負荷ａを入力する負荷入力手段と、ダミーｐｄを発生させるダミー発生手段と、前記ダミーｐｄを用いて前記負荷ａから修正負荷ａ’を計算する修正負荷計算手段と、前記修正負荷ａ’に基づき呼損率ｐを計算する呼損率計算手段とを備え、前記ダミー発生手段は、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の呼損率計算装置であって、前記ダミー発生手段は、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、ｐ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、ｐ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする。
【００２４】
請求項９に係る発明は、請求項７に記載の呼損率計算装置であって、前記呼損率計算手段は、前記修正負荷ａ’に基づき複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮ（Ｎは自然数）を計算し、前記呼損率計算装置は、複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮから評価値Ｃを計算する評価値計算手段をさらに備え、前記ダミー発生手段は、前記評価値Ｃと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする。
【００２５】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の呼損率計算装置であって、前記評価値Ｃは１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）×・・・×（１−ｐＮ）であり、前記ダミー発生手段は、前記ダミーｐｄと前記評価値Ｃとを比較し、Ｃ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、Ｃ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に係る発明は、請求項７ないし１０のいずれかに記載の呼損率計算装置であって、前記修正負荷ａ’は（１−ｐｄ）×ａであることを特徴とする。
【００２７】
以上の構成によれば、通信システムにおける呼損率を簡易にかつ高精度に計算することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る呼損率計算装置のハードウェア構成例を示す図である。本実施形態に係る呼損率計算装置は、主制御部１、記憶装置２、入出力制御部３、入力装置４、表示装置５、および出力装置６を備え、例えばパーソナルコンピュータの形態をとることができる。
【００３０】
主制御部１はＣＰＵ等により構成され、装置全体を統括的に制御する。主制御部１には記憶装置２が接続されている。記憶装置２は、ハードディスク、フレキシブルディスク、光ディスク等の形態をとることができる。また、主制御部１には、入出力制御部３を介して、キーボード、マウス等の入力装置４、入力データ、計算結果等を表示するディスプレイ等の表示装置５、および計算結果等を出力するプリンタ等の出力装置６が接続されている。
【００３１】
主制御部１は、ＯＳ(Operating System)等の制御プログラム、呼損率計算のためのプログラム、および所要データ等を格納するための内部メモリを有し、これらプログラム等により呼損率の計算を実現している。
【００３２】
図２は本実施形態に係る呼損率計算装置の機能を説明するためのブロック図であり、図３は本実施形態に係る呼損率計算装置による呼損率計算の処理例を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、呼損率計算装置は入力装置４を介して通信装置における負荷ａの入力を受ける（ステップＳ１０１）。本実施形態においては、通信装置における負荷として印加呼量の入力を受けるようにしている。
【００３４】
次に、ダミー発生部１１によりダミーｐｄを発生させる（Ｓ１０２）。この発生されたダミーｐｄを用いて印加呼量ａから修正印加呼量ａ’を計算する（Ｓ１０３）。すなわち、発生されたダミーｐｄを反転部１２で（１−ｐｄ）に変換し、乗算部１３で印加呼量ａと乗算して、修正印加呼量ａ’＝（１−ｐｄ）×ａを得る。
【００３５】
そして、呼損率計算部１４により、修正印加呼量ａ’に基づき呼損率ｐを計算する（ステップＳ１０４）。本実施形態においては、上記文献による計算法（式（１）および（２））を用いて呼損率ｐを計算している。
【００３６】
そして、比較部１５により、ダミーｐｄと計算された呼損率ｐとを比較して、その差が一定範囲内にあれば、すなわち両者が同じと考えられれば、十分な精度の呼損率ｐが得られたものとして処理を終了させる（Ｓ１０５）。すなわち、ダミーｐｄと計算された呼損率ｐとが同じと考えられる場合には、修正印加呼量ａ’＝（１−ｐｄ）×ａは（１−ｐ）×ａと同じと考えられ、これは呼損を考慮した印加呼量を表す。したがって、この修正印加呼量ａ’に基づき計算された呼損率は正確なものといえる。得られた呼損率ｐは、必要に応じて表示装置５に表示し、出力装置６に出力する。
【００３７】
ダミーｐｄと計算された呼損率ｐとの差が一定範囲内になければ、ステップＳ１０２に戻る（Ｓ１０５）。ステップＳ１０２では、以後ダミーｐｄと計算された呼損率ｐとの比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させる。具体的には、ｐ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、ｐ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくする。
【００３８】
以後、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４の処理を、ダミーｐｄと計算された呼損率ｐとの差が一定範囲内にあるようになるまで繰り返す。
【００３９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る呼損率計算装置は、呼損となる要因が複数存在する場合に各要因ごとの呼損率を計算する。本実施形態に係る呼損率計算装置のハードウェア構成例は図１に示すものと同様である。
【００４０】
図４は、呼損となる要因が複数存在する場合の例を示す図である。交換機３１および交換機３２における呼損率がそれぞれｐ１およびｐ２である場合には、交換機３１および交換機３２を介したＡＢ間の呼損率は１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）となる。したがって、ＡＢ間の印加呼量をａとすると、呼損を考慮したＡＢ間の修正印加呼量ａ’は（１−（１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）））×ａ＝（（１−ｐ１）×（１−ｐ２））×ａとなる。なお、ＡＣ間の修正印加呼量（交換機３１の印加呼量）およびＢＣ間の修正印加呼量（交換機３２の印加呼量）はＡＢ間の修正印加呼量と同じである。
【００４１】
したがって、ダミーｐｄを発生させ、修正印加呼量ａ’＝（１−ｐｄ）×ａに基づき交換機３１および交換機３２の呼損率ｐ１およびｐ２を計算し、評価値Ｃ＝１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）とダミーｐｄを比較して両者が一致するようにダミーｐｄを修正するようにすればよい。
【００４２】
図５は本実施形態に係る呼損率計算装置の機能を説明するためのブロック図であり、図６は本実施形態に係る呼損率計算装置による呼損率計算の処理例を示すフローチャートである。
【００４３】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０３については、本発明の第１実施形態と同様である。
【００４４】
ステップＳ２０４において、呼損率計算部２４−１〜２４−Ｎ（Ｎは自然数）により、修正印加呼量ａ’ ＝（１−ｐｄ）×ａに基づき呼損率ｐ１〜ｐＮをそれぞれ計算する。本実施形態においても、上記文献による計算法（式（１）および（２））を用いて呼損率ｐを計算している。
【００４５】
ステップＳ２０５において、評価値計算部２６により、計算された呼損率ｐ１〜ｐＮに基づき評価値Ｃ＝１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）×・・・×（１−ｐＮ）を計算する。
【００４６】
ステップＳ２０６において、比較部１５により、ダミーｐｄと評価値Ｃとを比較して、その差が一定範囲内にあれば、すなわち両者が同じと考えられれば、十分な精度の呼損率ｐ１〜ｐＮが得られたものとして処理を終了させる。得られた呼損率ｐ１〜ｐＮは、必要に応じて表示装置５に表示し、出力装置６に出力する。
【００４７】
ダミーｐｄと評価値Ｃとの差が一定範囲内になければ、ステップＳ２０２に戻る（Ｓ２０６）。ステップＳ２０２では、以後ダミーｐｄと評価値Ｃとの比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させる。具体的には、Ｃ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、Ｃ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくする。
【００４８】
以後、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理を、ダミーｐｄと計算された呼損率ｐとの差が一定範囲内にあるようになるまで繰り返す。
【００４９】
（その他）
上述の第１および第２実施形態においては、呼損率計算処理、すなわちダミー発生部１１、２１、反転部１２、２２、乗算部１３、２３、呼損率計算部１４、２４−１〜２４−Ｎ、比較部１５、２５、および評価値計算部２６等の処理をソフトウェア（プログラム）により実現しているが、ハードウェアにより実現することもできる。また、呼損率計算処理のプログラムは、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等に記憶しておき、実行前にメモリ、ハードディスク等に読み込ませて実行されるようにすることができる。
【００５０】
また、上述の第１および第２実施形態においては、通信システムにおける負荷として印加呼量を入力するようにしているが、干渉電力、基地局の送信電力等を入力するようにすることもできる。また、呼損率の計算に上記文献による計算法を用いているが、他の計算法を用いるようにすることもできる。
【００５１】
本発明は、固定電話の通信システムや、ＦＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、ＣＤＭＡ方式などの移動通信システムなど、その方式に関わらず、複数のユーザにより限られたリソースを共有して通信を行うシステムに適用が可能であり、同様の効果が得られる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、通信システムにおける呼損率を簡易にかつ高精度に計算することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る呼損率計算装置のハードウェア構成例を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る呼損率計算装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る呼損率計算装置による呼損率計算の処理例を示すフローチャートである。
【図４】呼損となる要因が複数存在する場合の例を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る呼損率計算装置の機能を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る呼損率計算装置による呼損率計算の処理例を示すフローチャートである。
【図７】従来技術による呼損率計算を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
１ 主制御部
２ 記憶装置
３ 入出力制御部
４ 入力装置
５ 表示装置
６ 出力装置
１１、２１ ダミー発生部
１２、２２ 反転部
１３、２３ 乗算部
１４、２４−１〜２４−Ｎ 呼損率計算部
１５、２５ 比較部
２６ 評価値計算部
３１、３２ 交換機

Claims (11)

1. 通信システムにおける呼損率を計算する方法であって、
   通信システムにおける負荷ａを入力する負荷入力ステップと、
   ダミーｐｄを発生させるダミー発生ステップと、
   前記ダミーｐｄを用いて前記負荷ａから修正負荷ａ’を計算する修正負荷計算ステップと、
   前記修正負荷ａ’に基づき呼損率ｐを計算する呼損率計算ステップと
   を備え、前記ダミー発生ステップは、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする呼損率計算方法。
2. 請求項１に記載の呼損率計算方法であって、前記ダミー発生ステップは、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、ｐ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、ｐ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする呼損率計算方法。
3. 請求項１に記載の呼損率計算方法であって、
   前記呼損率計算ステップは、前記修正負荷ａ’に基づき複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮ（Ｎは自然数）を計算し、
   前記呼損率計算方法は、複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮから評価値Ｃを計算する評価値計算ステップをさらに備え、
   前記ダミー発生ステップは、前記評価値Ｃと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする呼損率計算方法。
4. 請求項３に記載の呼損率計算方法であって、
   前記評価値Ｃは１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）×・・・×（１−ｐＮ）であり、
   前記ダミー発生ステップは、前記ダミーｐｄと前記評価値Ｃとを比較し、Ｃ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、Ｃ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする呼損率計算方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の呼損率計算方法であって、前記修正負荷ａ’は（１−ｐｄ）×ａであることを特徴とする呼損率計算方法。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の呼損率計算方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
7. 通信システムにおける呼損率を計算する装置であって、
   通信システムにおける負荷ａを入力する負荷入力手段と、
   ダミーｐｄを発生させるダミー発生手段と、
   前記ダミーｐｄを用いて前記負荷ａから修正負荷ａ’を計算する修正負荷計算手段と、
   前記修正負荷ａ’に基づき呼損率ｐを計算する呼損率計算手段と
   を備え、前記ダミー発生手段は、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする呼損率計算装置。
8. 請求項７に記載の呼損率計算装置であって、前記ダミー発生手段は、前記ダミーｐｄと前記呼損率ｐとを比較し、ｐ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、ｐ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする呼損率計算装置。
9. 請求項７に記載の呼損率計算装置であって、
   前記呼損率計算手段は、前記修正負荷ａ’に基づき複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮ（Ｎは自然数）を計算し、
   前記呼損率計算装置は、複数の呼損率ｐ１，ｐ２，・・・，ｐＮから評価値Ｃを計算する評価値計算手段をさらに備え、
   前記ダミー発生手段は、前記評価値Ｃと前記呼損率ｐとを比較し、その比較結果に基づいて新たなダミーｐｄを発生させることを特徴とする呼損率計算装置。
10. 請求項９に記載の呼損率計算装置であって、
    前記評価値Ｃは１−（１−ｐ１）×（１−ｐ２）×・・・×（１−ｐＮ）であり、
    前記ダミー発生手段は、前記ダミーｐｄと前記評価値Ｃとを比較し、Ｃ＞ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも大きくし、Ｃ＜ｐｄであれば新たに発生するｐｄを現在のｐｄよりも小さくすることを特徴とする呼損率計算装置。
11. 請求項７ないし１０のいずれかに記載の呼損率計算装置であって、前記修正負荷ａ’は（１−ｐｄ）×ａであることを特徴とする呼損率計算装置。

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