JP4622649B2

JP4622649B2 - 無線アクセス通信ネットワーク、動的負荷分散装置及びそれらに用いる動的負荷分散方法

Info

Publication number: JP4622649B2
Application number: JP2005121324A
Authority: JP
Inventors: 煥旭潘; 孝白木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-04-19
Also published as: JP2005333625A; US20050239473A1

Description

本発明は無線アクセス通信ネットワーク、動的負荷分散装置及びそれらに用いる動的負荷分散方法に関し、特に無線アクセス通信ネットワークを構成する基地局の配置における負荷分散方法に関する。

従来、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）アクセスの設計問題の主な目的は、周波数干渉を起こさず、エリアをカバーするように基地局（アクセスポイント）を配置することである。

しかしながら、無線ＬＡＮアクセスの設計問題の目的としては、次第に接続の確保だけでなく、スループット等のサービス品質が求められるようになってきている。今後、さらに、基地局のハードウェアの単価が安くなり、また一つの基地局で複数の周波数を同時に送受信できるものが増えることも、サービス品質に改善をしやすくする要素とも思われる。

すると、ハードウェアの制約ではなく、限られた周波数等の有効資源が制約となり、動的にトラフィックや端末数等の負荷に適応して柔軟に割り当てることが重要となる。
特開平１０−６６１３８号公報特開２００２−２６２３４４号公報

上述した従来の無線アクセス通信では、要求のあるエリアの全てを通信可能エリアにしてカバーする目的、負荷が大きなエリアに周波数等の資源を与え負荷分散する目的、また資源の切り替え回数をなるべく少なくする目的等の複数の目的がある。これら複数の目的を達成するためには、時間によって周期的にもしくは非周期的に変化する負荷の変化に合わせて動的に制御すると、非効率的な割り当てになる、もしくは複雑なアルゴリズムになるという問題がある。

上記の特許文献１に記載の技術では、従来の無線ネットワークシステムにおいて基地局のコストが大きいことを想定するため、１箇所または少数箇所の障害時やトラフィック過多に対応する移動基地局による制御を行っている。これは頻繁に輻輳エリアが変化する場合に、移動基地局の移設に時間がかかること、エリアをカバーする基地局と輻輳を緩和する基地局というように基地局単位で役割を限定していることで、周波数割り当てに制約を持つ。

また、特許文献２に記載の技術では、既に基地局が確保するエリアの広さによって全エリアをカバーする基地局と、負荷分散のための基地局とに区別されているので、周波数割り当てに制約を持つ。

そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、負荷分散のための資源割り当て計算を簡易かつ動的に柔軟なアルゴリズムにすることができる無線アクセス通信ネットワーク、動的負荷分散装置及びそれらに用いる動的負荷分散方法を提供することにある。

本発明による無線アクセス通信ネットワークは、複数の基地局と、前記複数の基地局に対して少なくとも周波数を含む資源を制御するために割り当て計算を行う資源割り当て計算装置とからなる無線アクセス通信ネットワークであって、前記複数の基地局が管理するエリアでの接続を確保するための固定割り当て資源計算を行う固定割り当て資源計算手段と、前記複数の基地局に対して負荷分散のために割り当てる動的割り当て資源を計算する動的割り当て資源計算手段とを前記資源割り当て計算装置に備え、前記固定割り当て資源計算手段及び前記動的割り当て資源計算手段各々が扱う周波数で前記資源を割り当て、前記動的割り当て資源計算手段は、前記複数の基地局の中から１つの割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局を求め、該基地局が管理するエリア以外で動的割り当て資源の周波数が１つ以上割り当てられている各エリアについて、動的割り当て資源の周波数を１つ削除した場合に１つの割り当て周波数当たりの負荷の小さい順にソートし、動的に再割り当て可能な周波数が存在する状態になるまで該ソートにおける負荷の小さいエリア順に動的割り当て資源の周波数を削除し、該削除した動的割り当て資源を該ソートにおける負荷の大きい順に再割り当てする。

本発明による動的負荷分散装置は、複数の基地局に対して少なくとも周波数を含む資源を制御するために割り当て計算を行う資源割り当て計算装置の計算結果を基に動的負荷分散を行う動的負荷分散装置であって、前記複数の基地局が管理するエリアでの接続を確保するための固定割り当て資源計算を行う固定割り当て資源計算手段と、前記複数の基地局に対して負荷分散のために割り当てる動的割り当て資源を計算する動的割り当て資源計算手段とを前記資源割り当て計算装置に備え、前記固定割り当て資源計算手段及び前記動的割り当て資源計算手段各々が扱う周波数で前記資源を割り当て、前記動的割り当て資源計算手段は、前記複数の基地局の中から１つの割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局を求め、該基地局が管理するエリア以外で動的割り当て資源の周波数が１つ以上割り当てられている各エリアについて、動的割り当て資源の周波数を１つ削除した場合に１つの割り当て周波数当たりの負荷の小さい順にソートし、動的に再割り当て可能な周波数が存在する状態になるまで該ソートにおける負荷の小さいエリア順に動的割り当て資源の周波数を削除し、該削除した動的割り当て資源を該ソートにおける負荷の大きい順に再割り当てする。

本発明による動的負荷分散方法は、複数の基地局と、前記複数の基地局に対して少なくとも周波数を含む資源を制御するために割り当て計算を行う資源割り当て計算装置とからなる無線アクセス通信ネットワークにおける動的負荷分散方法であって、前記資源割り当て計算装置側に、前記複数の基地局が管理するエリアでの接続を確保するための固定割り当て資源計算を行う第１のステップと、前記複数の基地局に対して負荷分散のために割り当てる動的割り当て資源を計算する第２のステップとを備え、前記第１のステップ及び前記第２のステップ各々が扱う周波数で前記資源を割り当て、前記第２のステップでは、前記複数の基地局の中から１つの割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局を求め、該基地局が管理するエリア以外で動的割り当て資源の周波数が１つ以上割り当てられている各エリアについて、動的割り当て資源の周波数を１つ削除した場合に１つの割り当て周波数当たりの負荷の小さい順にソートし、動的に再割り当て可能な周波数が存在する状態になるまで該ソートにおける負荷の小さいエリア順に動的割り当て資源の周波数を削除し、該削除した動的割り当て資源を該ソートにおける負荷の大きい順に再割り当てする。

すなわち、本発明の無線アクセス通信ネットワークは、基地局同士に役割を最初から決めるのではなく、周波数等の資源において固定的に割り当てる、もしくは負荷分散のために割り当てるという階層化を行い、各階層のアルゴリズムで独自に最適化する方法を提供するものである。

本発明の無線アクセス通信ネットワークでは、周波数等の資源を分割し、全エリアをカバーするための資源と負荷分散するための資源とを区別している。本発明の無線アクセス通信ネットワークでは、この２つの目的の最適化を同時に行うことなく、分割された資源でそれぞれの最適化目的によって最適化し、またそれぞれ分割されたどちらにも入らない資源（予備資源とする）をＮ個保持し続けて、Ｎ次障害に対応することも可能としている。

本発明の無線アクセス通信ネットワークでは、複数のエリア（一つの基地局がカバーする範囲）が隣接したり、重複する無線アクセス通信ネットワークで周波数等の無線有限資源を全エリアでカバーするために、使用する有限資源（固定割り当て資源とする）と負荷分散のために使用する有限資源（動的割り当て資源とする）とを分け、負荷分散制御に、動的割り当て資源のみを可変とする制御法を用いることによって、簡易で変化に柔軟に対応可能なアルゴリズムを提供することが可能となる。ここで、有限資源とは無線周波数、時分割通信におけるタイムスロット、コード分割通信におけるコードを指し、隣接エリア間や重複エリア間で干渉するものは全て対象とする。

より具体的に説明すると、本発明の無線アクセス通信ネットワークでは、固定割り当て資源計算手段が入力装置から得た端末位置情報、もしくは位置情報自動検出装置から得た端末位置情報を用いて無線システムが全エリアをカバーすることを目的とした資源割り当て計算を行う。動的割り当て資源計算手段は負荷検出装置が得たトラフィックや端末数情報、もしくは障害検出装置が得た障害情報を得て、負荷分散に適切な資源配分を行う。

本発明の無線アクセス通信ネットワークでは、負荷が負荷検出装置によって収集される。実際には、端末数やトラフィック等を統計情報によって収集したり、部屋や建物入り口でのカウントやモーションキャプチャ（ＭｏｔｉｏｎＣａｐｔｕｒｅ）付きの監視映像等から画像解析や照明の等の電源のＯＮ／ＯＦＦの数によって収集する。

このようにして、本発明の無線アクセス通信ネットワークでは、全資源を全エリアカバーのための資源と負荷分散のための資源とに分割してから資源割り当て計算することで、負荷分散のための資源割り当て計算を簡易かつ動的に柔軟なアルゴリズムにすることが可能となる。

本発明は、以下に述べるような構成及び動作とすることで、負荷分散のための資源割り当て計算を簡易かつ動的に柔軟なアルゴリズムにすることができるという効果が得られる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による無線アクセス通信ネットワークに用いられる動的負荷分散装置の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例による動的負荷分散装置は入力装置１と、負荷検出装置２と、資源割り当て計算装置３と、資源割り当て制御装置４とから構成されており、資源割り当て計算装置３は固定資源割り当て計算手段３１と動的資源割り当て計算手段３２とを備えている。

入力装置１はネットワーク管理者から各基地局装置（図示せず）の位置情報や基地局装置の情報（使用可能な資源）の入力を得て、資源割り当て計算装置３の固定割り当て資源計算手段３１もしくは動的割り当て資源計算手段３２にデータを渡す。

負荷検出装置２は各基地局装置を経由するトラフィックや端末数を把握し、動的割り当て資源計算手段３２にデータを渡す。資源割り当て計算装置３は入力装置１から得た端末位置情報、負荷検出装置２から得た負荷情報を用いて資源の割り当て計算を行う。負荷検出装置２は端末数やトラフィック等を統計情報によって収集したり、部屋や建物入り口でのカウントやモーションキャプチャ（ＭｏｔｉｏｎＣａｐｔｕｒｅ）付きの監視映像等から画像解析や照明の等の電源のＯＮ／ＯＦＦの数によって収集する。

資源割り当て計算装置３において、固定割り当て資源計算手段３１は入力装置１から得た端末位置情報を用いて無線システムが全エリアをカバーすることを目的とした資源割り当て計算を行う。動的割り当て資源計算手段３２は負荷検出装置２が得たトラフィックや端末数情報を得て、負荷分散に適切な資源配分を行う。

資源割り当て制御装置４は固定割り当て資源計算手段３１もしくは動的割り当て資源計算手段３２から資源割り当て情報を得て、各基地局装置に対して、各端末もしくは各端末の各セッション毎に割り当てる資源を設定する。

図２は本発明の一実施例による資源割り当て計算の処理動作を示すフローチャートであり、図３は図２の動的資源割り当て計算の処理動作を示すフローチャートであり、図４〜図６は本発明の一実施例による基地局装置のカバーエリアを示す図である。これら図１〜図６を参照して本発明の一実施例による無線アクセス通信ネットワークの動作について説明する。尚、図４〜図６において、１つの円は円の中心に存在する１つの基地局装置がカバーできる範囲を示している。

まず、本実施例においては、有限資源を周波数と設定し、隣接エリアで使用しても干渉しない周波数が６個存在するものとする。各基地局装置はその６個の中で任意の周波数を任意の数だけ選んで使用することができる。それぞれの周波数帯をＣｈ１（チャネル１）、Ｃｈ２、Ｃｈ３、Ｃｈ４、Ｃｈ５、Ｃｈ６とする。また、本実施例では、任意のエリアを最低限Ｍ＝１周波数でカバーすることとし、一次障害に対応するものとする（Ｎ＝１）。

まず、ユーザは入力装置１から基地局装置の位置情報を入力する（図２ステップＳ１）。資源割り当て計算装置３はこの位置情報を用いて固定割り当て資源計算手段３１によって全エリアを最低限Ｍ＝１周波数でカバーする割り当ての計算を行う（図２ステップＳ２）。ここでは、図４に示すように、Ｃｈ１、Ｃｈ２、Ｃｈ３の３個の周波数を用いてカバーできたものとする。

資源割り当て制御装置４は固定割り当て資源計算手段３１から資源割り当て情報を得て、各基地局装置に対して、各端末もしくは各端末のセッション毎に割り当てる資源を設定する（図２ステップＳ３）。

次に、資源割り当て計算装置３は動的資源割り当て計算手段３２で資源の割り当てを計算する（図２ステップＳ４）。このステップＳ４の動的資源割り当て計算の詳細な処理を図３に示す。

動的資源割り当て計算手段３２は全エリアの中から１割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局装置を求め、そのエリアをボトルネック（ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ）エリアとする（図３ステップＳ１１）。使用できる動的資源が残されており、ボトルネックエリアに動的資源の追加が可能な状態であることを確認すると（図３ステップＳ１１１）、動的資源割り当て計算手段３２は、ボトルネックエリア以外で既に動的資源が一つ以上割り当てられているエリアをソートしたリストを作成する。ソートする基準は、それぞれのエリアの動的資源のチャネルを一つ削除したと仮定したときに、１チャネル当たりの負荷が小さい順とし、その順でリストを作成する（図３のステップＳ１２）。初期状態では全エリアで動的な割り当てがないため、この処理はスキップされ、リストは空の状態のままとする。なお、ステップＳ１１１の判定において、ボトルネックエリアに追加可能な動的資源が残されていない場合は、図３の処理は即ステップＳ１８に飛び、「割当ての変化なし」として出力される。

次に動的資源割り当て計算手段３２は、ステップＳ１２で作成したリストに基づいて、チャネルを一つ削除しても負荷が軽いと計算されたエリアのチャネルから順に、動的資源としてチャネルの割当を削除する。これは、ボトルネックエリアおよびボトルネックエリアとエリアの一部を共有する隣接エリアに対して動的資源として割当て可能なチャネルが存在する状態になるまで継続する（図３のステップＳ１３）。この処理で、ボトルネックエリアおよびボトルネックエリアとエリアの一部を共有する隣接エリアに対して、他のエリアから削除した動的資源のチャネルのうちでボトルネックエリアへの割当が可能なチャネルが使用できるようになったならば、それらのボトルネックエリアに使用可能な一つのチャネルを追加する（図３のステップＳ１４）。なお、初期状態では、前記のリストが空であり、また他のエリアから周波数割り当てを削除しなくてもボトルネックエリアに資源割り当てが可能なため、動的資源割り当て計算手段３２はステップＳ１３での処理は何もせず、ステップＳ１４の処理で、ボトルネックエリアに一つのチャネルを追加する。

次に、動的資源割り当て計算手段３２は、これまでの処理の過程で各エリアから削除した資源を負荷の大きいエリアのチャネルから順次復帰させ、相互干渉の有無を確認する。干渉がない限り削除した資源を復帰させる（図３ステップＳ１５）。これは、本処理では他のエリアで使用している動的資源を削除してボトルネックエリアに追加する訳であるが、不必要に削除してしまった資源もあることより、それらを復帰させても問題がないことを確認しながら可能な限り削除処理の前の状態にもどすことを意図している。当然のことながら初期状態での処理においては、本処理も不要なので何もせずにスキップし、ステップＳ１６の処理に入る。

動的資源割り当て計算手段３２は上記の変更で割り当て１周波数当たりの負荷の最大値が軽減することを確認し（図３ステップＳ１６）。変更内容を出力する（図３ステップＳ１７）。このようにして、ステップＳ４の処理によって１つのエリアの周波数割り当てが追加される。

資源割り当て制御装置４は動的割り当て資源計算手段３２から資源割り当て情報を得て、各基地局装置に対して、各端末もしくは各端末のセッション毎に割り当てる資源を設定する（図２ステップＳ５、Ｓ６）。図５には右下において負荷が大きく、Ｃｈ２を使用したエリアの基地局でＣｈ６も使用した状態を示している。

次に、資源割り当て計算装置３はステップＳ４の処理に戻り、ステップＳ４〜Ｓ６の処理を繰り返し行う。このようにして、本実施例では、周波数割り当ての追加を繰り返し、動的割り当てのための新たな資源の余裕がなくなった割り当ての状態を図６に示す。本実施例では、上記のように、新たな負荷増減に適応した資源の割り当て計算を行っている。

このように、本実施例では、エリアをカバーするための資源と負荷分散のための資源とを分離して割り当てているので、負荷分散のための資源割り当て計算を簡易かつ動的に柔軟なアルゴリズムにすることができる。

図７は本発明の他の実施例による無線アクセス通信ネットワークに用いられる動的負荷分散装置の構成を示すブロック図である。図７において、本発明の他の実施例による動的負荷分散装置は位置情報自動検出装置６及び障害検出装置７を追加し、資源割り当て計算装置５が位置情報自動検出装置６及び障害検出装置７各々の検出結果を加えて資源割り当て計算を行うようにした以外は図１に示す本発明の一実施例による動的負荷分散装置と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の一実施例と同様である。

入力装置１はネットワーク管理者から各基地局装置の位置情報や基地局装置の情報（使用可能な資源）の入力を得て、そのデータを固定割り当て資源計算手段５１もしくは動的割り当て資源計算手段５２に渡す。

位置情報自動検出装置６はセンシングして得た各基地局装置の位置情報を得て、そのデータを固定割り当て資源計算手段５１もしくは動的割り当て資源計算手段５２に渡す。障害検出装置７は各基地局装置の障害を検出し、そのデータを固定割り当て資源計算手段５１もしくは動的割り当て資源計算手段５２に渡す。負荷検出装置２は各基地局装置を経由するトラフィックや端末数を把握し、そのデータを動的割り当て資源計算手段５２に渡す。

資源割り当て計算装置５は固定資源割り当て計算手段５１と動的資源割り当て計算手段５２とを備え、入力装置１から得た端末位置情報、位置情報自動検出装置６から得た端末位置情報、障害検出装置７から得た障害情報、負荷検出装置２から得た負荷情報を用いて資源の割り当て計算を行う。

固定割り当て資源計算手段５１は入力装置１から得た端末位置情報もしくは位置情報自動検出装置６から得た端末位置情報を用いて無線システムが全エリアをカバーすることを目的とした資源割り当て計算を行う。動的割り当て資源計算手段５２は負荷検出装置２が得たトラフィックや端末数情報もしくは障害検出装置７が得た障害情報を得て、負荷分散に適切な資源配分を行う。

資源割り当て制御装置４は固定割り当て資源計算手段５１もしくは動的割り当て資源計算手段５２から資源割り当て情報を得て、各基地局装置に対して各端末もしくは各端末の各セッション毎に割り当てる資源を設定する。

図８は本発明の他の実施例による資源割り当て計算の処理動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施例による資源割り当て計算において、動的資源割り当て計算の処理動作は図３に示す本発明の一実施例と同様であり、基地局装置のカバーエリアも図４〜図６に示す本発明の一実施例と同様である。これら図３〜図８を参照して本発明の他の実施例による無線アクセス通信ネットワークの動作について説明する。

まず、本実施例においては有限資源を周波数と設定し、隣接エリアで使用しても干渉しない周波数が６個存在するものとする。各基地局装置はその６個の中で任意の周波数を任意の数だけ選んで使用することができる。それぞれの周波数帯をＣｈ１（チャネル１）、Ｃｈ２、Ｃｈ３、Ｃｈ４、Ｃｈ５、Ｃｈ６とする。また、本実施例では任意のエリアを最低限Ｍ＝１周波数でカバーすることとし、一次障害に対応するものとする（Ｎ＝１）。

まず、本実施例による無線システムにおいて、資源割り当て計算装置５は各基地局装置の位置情報が自動検出することができるか否かを判定する（図８ステップＳ２１）。本実施例では各基地局装置の位置情報を自動検出可能として位置情報自動検出装置６において位置情報を検出し、固定割り当て資源計算手段５１に送る（図８ステップＳ２３）。

固定割り当て資源計算手段５１はこの位置情報を用いて全エリアを最低限Ｍ＝１周波数でカバーする割り当ての計算を行う（図８ステップＳ２４）。ここでは、図４に示すように、Ｃｈ１，Ｃｈ２，Ｃｈ３の３個の周波数を用いてカバーできるものとする。図４において、１つの円は円の中心に存在する１つの基地局装置がカバーできる範囲を示している。資源割り当て制御装置４はその計算結果を各基地局装置に設定する（図８ステップＳ２５）。

資源割り当て計算装置５はカバーするために使用した３チャネルと障害のためのＮ＝１チャネル（Ｃｈ４）とを除いた２つの未使用チャネル（Ｃｈ５、Ｃｈ６）にはまだ収容する余力があると判断し（図８ステップＳ２６）、動的資源割り当て計算手段５２で資源の割り当てを計算する（図８ステップＳ２９）。このステップＳ２９の詳細な処理は、上述した本発明の一実施例と同様に、図３に示している。

動的資源割り当て計算手段５２は全エリアの中から１割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局装置を求め、そのエリアをボトルネックエリアとする（図３ステップＳ１１）。動的資源割り当て計算手段５２は全エリアで動的な割り当てがないため、周波数を削除できるエリアはなく、リストを空とする（図３ステップＳ１２）。

動的資源割り当て計算手段５２はリストが空であり、また周波数割り当てを削除しなくてもボトルネックエリアに資源割り当てが可能なため、何もせず、ステップＳ１４へ進む（図３ステップＳ１３）。動的資源割り当て計算手段５２はボトルネックエリアに１つの資源を追加する（図３ステップＳ１４）。

動的資源割り当て計算手段５２は周波数割り当てを削除しなかったので、何もせず、ステップＳ１６へ進む（図３ステップＳ１５）。動的資源割り当て計算手段５２は上記の変更で割り当て１周波数当たりの負荷の最大値が軽減することを確認すると（図３ステップＳ１６）、変更内容を出力する（図３ステップＳ１７）。

このようにして、本実施例ではステップＳ２９の処理によって１つのエリアの周波数割り当てが追加される。資源割り当て制御装置４は計算結果に基づいて各基地局装置への設定を行う（図８ステップＳ３０，Ｓ３１）。図５には右下において負荷が大きく、Ｃｈ２を使用したエリアの基地局でＣｈ６も使用した状態を示している。

次に、資源割り当て計算装置５はステップＳ２６の処理に戻り、動的割り当て資源に余裕があり、ステップＳ２７で障害が見つからない限り、ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２９〜Ｓ３１の処理を繰り返し行う。また、本実施例では、動的資源に余裕がなくなった時でも、ステップＳ２７で障害が見つからない限り、ステップＳ２６，Ｓ２７，Ｓ２９〜Ｓ３１の処理を繰り返し行う。このようにして、本実施例では周波数割り当ての追加を繰り返し行うことで、動的割り当てのための新たな資源の余裕がなくなった割り当て状態を図６に示す。

また、本実施例では、ステップＳ２７の処理で新たな障害が見つかった時、固定割り当て資源における障害か動的割り当て資源における障害かを判断する（図８ステップＳ２８）。資源割り当て計算装置５は、障害検出装置７が図６の左上のＣｈ３を使用するエリアでＣｈ３の障害を検出すると、障害が固定割り当て資源内であるため、ステップＳ２４へ進む。障害時の固定資源割り当て計算では、障害用予備チャネル（Ｃｈ４）の使用を許して計算する。

このように、本実施例では、新たな障害発生や負荷増減に適応した資源の割り当て計算を行うことができる。

図９は本発明の別の実施例による無線アクセス通信ネットワークに用いられる動的負荷分散装置の構成を示すブロック図である。図９において、本発明の別の実施例による動的負荷分散装置はクラス１負荷検出手段９１とクラス２負荷検出装置９２とから負荷検出装置９を設けた以外は図７に示す本発明の他の実施例による動的負荷分散装置と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。また、同一構成要素の動作は本発明の他の実施例と同様である。

負荷検出装置９はクラス１負荷検出手段９１とクラス２負荷検出装置９２とを有し、各基地局装置を経由するトラフィックや端末数をクラス毎に把握し、そのデータを動的割り当て資源計算手段８２に渡す。ここで、クラスとは音声やデータ等の要求サービス品質やプロトコル等の特徴が異なるものを区別するためのものである。

クラス１負荷検出装置９１は予めクラス１に定められたトラフィックの負荷を検出し、そのデータを動的割り当て資源計算手段８２に渡す。クラス２負荷検出装置９２は予めクラス２に定められたトラフィックの負荷を検出し、そのデータを動的割り当て資源計算手段８２に渡す。

上記のクラス１は、音声のような遅延の品質に対する要求に厳しいトラフィックとする。クラス２は、データのような遅延の品質に対する要求に厳しくないトラフィックとする。

本実施例では、動的割り当て資源計算手段８２でクラスを区別せずに端末数や基地局単位の送受信トラフィックを基準にし、資源の割り当てを行い、クラス１を固定割り当て資源に収容することとし、１つのエリアに固定割り当て資源や動的割り当て資源を合わせて複数の資源が割り当てられた場合、クラス２はクラス１が収容された資源の負荷をかけないように制約して割り当てる。具体的には、クラス２に対して、クラス１とは別資源のみに収容する制約、もしくはもう少しゆるい制約で別資源を優先した収容をする制約をかける。

本発明の一実施例による無線アクセス通信ネットワークに用いられる動的負荷分散装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施例による資源割り当て計算の処理動作を示すフローチャートである。図２の動的資源割り当て計算の処理動作を示すフローチャートである。本発明の一実施例による基地局装置のカバーエリアを示す図である。本発明の一実施例による基地局装置のカバーエリアを示す図である。本発明の一実施例による基地局装置のカバーエリアを示す図である。本発明の他の実施例による無線アクセス通信ネットワークに用いられる動的負荷分散装置の構成を示すブロック図である。本発明の他の実施例による資源割り当て計算の処理動作を示すフローチャートである。本発明の別の実施例による無線アクセス通信ネットワークに用いられる動的負荷分散装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１入力装置
２、９負荷検出装置
３、５、８資源割り当て計算装置
４資源割り当て制御装置
６位置情報自動検出装置
７障害検出装置
３１、５１、８１固定資源割り当て計算手段
３２、５２、８２動的資源割り当て計算手段
９１クラス１負荷検出手段
９２クラス２負荷検出装置

Claims

複数の基地局と、前記複数の基地局に対して少なくとも周波数を含む資源を制御するために割り当て計算を行う資源割り当て計算装置とからなる無線アクセス通信ネットワークであって、
前記複数の基地局が管理するエリアでの接続を確保するための固定割り当て資源計算を行う固定割り当て資源計算手段と、前記複数の基地局に対して負荷分散のために割り当てる動的割り当て資源を計算する動的割り当て資源計算手段とを前記資源割り当て計算装置に有し、
前記固定割り当て資源計算手段及び前記動的割り当て資源計算手段各々が扱う周波数で前記資源を割り当て、
前記動的割り当て資源計算手段は、前記複数の基地局の中から１つの割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局を求め、該基地局が管理するエリア以外で動的割り当て資源の周波数が１つ以上割り当てられている各エリアについて、動的割り当て資源の周波数を１つ削除した場合に１つの割り当て周波数当たりの負荷の小さい順にソートし、動的に再割り当て可能な周波数が存在する状態になるまで該ソートにおける負荷の小さいエリア順に動的割り当て資源の周波数を削除し、該削除した動的割り当て資源を該ソートにおける負荷の大きい順に再割り当てすることを特徴とする無線アクセス通信ネットワーク。
前記複数の基地局各々の位置情報を検出する手段と、前記複数の基地局各々の障害を検出する手段とを含み、
前記資源割り当て計算装置は、前記位置情報及び前記障害の検出結果を前記割り当て計算に反映させることを特徴とする請求項１記載の無線アクセス通信ネットワーク。
少なくとも要求サービス品質及びプロトコルで選別されるクラス毎に前記負荷分散を行うための負荷情報の統計をとり、その結果を前記動的割り当て資源計算手段の計算に反映させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の無線アクセス通信ネットワーク。
複数の基地局に対して少なくとも周波数を含む資源を制御するために割り当て計算を行う資源割り当て計算装置の計算結果を基に動的負荷分散を行う動的負荷分散装置であって、
前記複数の基地局が管理するエリアでの接続を確保するための固定割り当て資源計算を行う固定割り当て資源計算手段と、前記複数の基地局に対して負荷分散のために割り当てる動的割り当て資源を計算する動的割り当て資源計算手段とを前記資源割り当て計算装置に有し、
前記固定割り当て資源計算手段及び前記動的割り当て資源計算手段各々が扱う周波数で前記資源を割り当て、
前記動的割り当て資源計算手段は、前記複数の基地局の中から１つの割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局を求め、該基地局が管理するエリア以外で動的割り当て資源の周波数が１つ以上割り当てられている各エリアについて、動的割り当て資源の周波数を１つ削除した場合に１つの割り当て周波数当たりの負荷の小さい順にソートし、動的に再割り当て可能な周波数が存在する状態になるまで該ソートにおける負荷の小さいエリア順に動的割り当て資源の周波数を削除し、該削除した動的割り当て資源を該ソートにおける負荷の大きい順に再割り当てすることを特徴とする動的負荷分散装置。
前記複数の基地局各々の位置情報を検出する手段と、前記複数の基地局各々の障害を検出する手段とを含み、
前記資源割り当て計算装置が、前記位置情報及び前記障害の検出結果を前記割り当て計算に反映させることを特徴とする請求項４記載の動的負荷分散装置。
少なくとも要求サービス品質及びプロトコルで選別されるクラス毎に前記負荷分散を行うための負荷情報の統計をとり、その結果を動的割り当て資源計算手段の計算に反映させることを特徴とする請求項４または請求項５記載の動的負荷分散装置。
複数の基地局と、前記複数の基地局に対して少なくとも周波数を含む資源を制御するために割り当て計算を行う資源割り当て計算装置とからなる無線アクセス通信ネットワークにおける動的負荷分散方法であって、前記資源割り当て計算装置側に、前記複数の基地局が管理するエリアでの接続を確保するための固定割り当て資源計算を行う第１のステップと、前記複数の基地局に対して負荷分散のために割り当てる動的割り当て資源を計算する第２のステップとを有し、前記第１のステップ及び前記第２のステップ各々が扱う周波数で前記資源を割り当て、
前記第２のステップでは、前記複数の基地局の中から１つの割り当て周波数当たりで最も負荷の大きい基地局を求め、該基地局が管理するエリア以外で動的割り当て資源の周波数が１つ以上割り当てられている各エリアについて、動的割り当て資源の周波数を１つ削除した場合に１つの割り当て周波数当たりの負荷の小さい順にソートし、動的に再割り当て可能な周波数が存在する状態になるまで該ソートにおける負荷の小さいエリア順に動的割り当て資源の周波数を削除し、該削除した動的割り当て資源を該ソートにおける負荷の大きい順に再割り当てすることを特徴とする動的負荷分散方法。
前記資源割り当て計算装置側に、前記複数の基地局各々の位置情報を検出するステップと、前記複数の基地局各々の障害を検出するステップとを含み、
前記資源割り当て計算装置は、前記位置情報及び前記障害の検出結果を前記割り当て計算に反映させることを特徴とする請求項７記載の動的負荷分散方法。
少なくとも要求サービス品質及びプロトコルで選別されるクラス毎に前記負荷分散を行うための負荷情報の統計をとり、その結果を前記動的割り当て資源の計算に反映させることを特徴とする請求項７または請求項８記載の動的負荷分散方法。