JP4779827B2

JP4779827B2 - ネットワーク制御システム、無線通信装置、及びネットワーク制御方法

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Publication number: JP4779827B2
Application number: JP2006179604A
Authority: JP
Inventors: 祐介高野; 利之田村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-06-29
Filing date: 2006-06-29
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2026-06-29
Also published as: JP2008011180A; US20110007633A1; EP1874077B1; US20080045204A1; CN101098307A; US8929884B2; US20130225158A1; CN104812018A; EP1874077A1; US8787166B2

Description

本発明は、ネットワーク制御システム、ネットワーク制御システムの無線通信装置、及び無線基地局、並びにネットワーク制御方法に関する。

携帯電話加入者数は年々増加しており、現在では９０００万人を超え、日本の人口の約３人に２人は携帯電話を所持している。その一方で、ネットワークリソースは有限であり、特に人口密集地や災害地などでは多くの携帯電話所持者が同時に通話を行うため、ネットワークの輻輳が起こりえる。

このようなネットワーク輻輳を回避する関連技術として、特許文献１は、ディジタル自動車電話システムにおいて、無線基地局のトラフィック輻輳時にチャネル数を増加させるシステムを開示している。このシステムは、無線基地局がトラフィック輻輳を検知すると自動車電話端末にハーフレート要求信号を送信する。ハーフレート要求信号を受信した自動車電話端末は、無線基地局を介してハーフレート通信を開始する。

次に、特許文献２は、無線通信における輻輳制御の方法を開示している。この方法は、基地局が、通信中である端末の通信方式、端末の数を検出して無線回線のトラフィック量を算出する。そして、通信中である端末の通信方式、端末の数、前記算出したトラフィック量に基づいて端末に発呼制限をかける。

また、特許文献３は、無線アクセスにおける輻輳制御システムを開示している。このシステムは、端末が輻輳を検出するとそれを無線基地局に通知する。無線基地局は輻輳通知を受け取ると、トランスコーダに対して音声コーデックのビットレートを抑えるように指示をして、輻輳状態を解消する。

特開平０５−２５２１０３号公報特開平０５−１８３４９５号公報特開２００４−１５７６１号公報

上記の背景技術においては、通常の音声通信で使用している回線ドメイン側では輻輳状態にあるものの、電子メールなどのパケット通信で使用するパケットドメイン側では容量が十分に残っているという状況がある。

一方で、ネットワーク輻輳が予想される地震などの災害時には、時間をかけて電子メールを打っている余裕はなく、音声通信を行うことができることが望ましい。

したがって、本発明の目的の一つは、無線通信装置（例えば、携帯電話）のネットワーク輻輳時において、回線ドメイン又はパケットドメインを活用して音声通信を行うことである。具体的には、無線基地局からの輻輳状況に応じて無線通信装置が自動的に適切なドメイン、通話方式、又はCodecを選択して、必要最低限の音質低下で音声通信を行うことができるシステムを提供することである。ここで、Codecとは、例えば圧縮、又は伸張といった、データを変換する装置、又はソフトウェアのことを示している。

本発明の無線端末は、通信システムにおいて無線基地局と無線で通信を行う無線端末であって、前記無線基地局で検出した前記通信システムの輻輳状態を示す信号を受信する手段と、前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択する手段と、前記選択したCodecを通信相手の無線端末との通信に適応する手段とを有する。

本発明の通信システムは、無線端末と無線基地局からなる通信システムにおいて、前記無線基地局は、前記通信システムの輻輳状態を示す信号を検出する手段と、前記輻輳状態を示す信号を前記無線端末に送信する手段とを有し、前記無線端末は、前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択する手段と、前記選択したCodecを通信相手の無線端末との通信に適応する手段とを有する。

本発明の無線端末の制御方法は、通信システムにおいて無線基地局と無線で通信を行う無線端末の制御方法であって、前記無線基地局で検出した前記通信システムの輻輳状態を示す信号を受信し、前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択し、前記選択したCodecを通信相手の無線端末との通信に適応する。

本発明の通信システムの制御方法は、無線端末と無線基地局からなる通信システムの制御方法において、前記無線基地局は、前記通信システムの輻輳状態を示す信号を検出し、前記輻輳状態を示す信号を前記無線端末に送信し、前記無線端末は、前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択し、前記選択したCodecを通信相手の無線端末との通信に適応する。

本発明によれば、ネットワーク輻輳時においても適切な音声通信が行うことができる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。しかしながら、係る形態は本発明の技術的範囲を限定するものではない。

実施例１について、図１乃至図５を参照して説明する。

図１は、実施例１の２Ｇまたは３Ｇのネットワーク制御システムの構成を示す。実施例１のネットワーク制御システムは、無線通信装置１００A及び１００Bと、無線基地局２００A及び２００Bと、中継局３００とから構成される。

図２は、無線基地局２００Aの構成を示している。無線基地局２００Aは、送受信回路２１０と、制御回路２２０と、輻輳監視回路２３０と、アンテナ２４０とを備えている。ここで、無線基地局２００Aは、例えば、無線LANシステムのAP（Access Point）、携帯電話システムの基地局など、無線通信装置との間で無線信号の送受信を行うことができる通信装置とすることができる。また、無線基地局２００Bは、無線基地局２００Aと同じ構成を採用してもよいため、ここでは無線基地局２００Aの構成について説明する。

送受信回路２１０は、制御回路２２０より入力された規制信号に必要な処理を施し、アンテナを介して無線通信装置１００Aへ送信する。また、送受信回路２１０は、無線通信装置２００Aより受信したデータに必要な処理（例えば、変調、符号化、又はＡ／Ｄ変換）を施し、制御回路２２０に出力する。さらに、送受信回路２１０は、制御回路２２０より入力されたデータに必要な処理（例えば、復調、復号、又はＤ／Ａ変換）を施し、無線通信装置１００Aに送信する。

制御回路２２０は、輻輳監視回路２３０より入力された回線ドメイン又はパケットドメインの輻輳状態、或いは規制率等に関する情報を規制信号として無線通信装置１００Aに送信する。また、制御回路２２０は、無線通信装置１００Aより受信したデータを中継局３００に、中継局３００より受信したデータを無線通信装置１００Aに送信する。ここで、制御回路２２０は、例えば、演算処理機能としてCPU（Central Processing Unit）、又はMPU（Micro Processing Unit）などを有する回路から構成することができる。

輻輳監視回路２３０は、回線ドメイン、又はパケットドメインでの輻輳状態を監視し、それらの輻輳状態と規制率のデータを制御回路２２０へ出力する。

アンテナ２４０は、送受信回路２１０から入力されたデータを無線通信装置１００Aへ送信する。また、アンテナ２４０は、無線通信装置１００Aから受信したデータを送受信回路２１０へ出力する。

図３は、無線通信装置１００Aの構成を示している。無線通信装置１００Aは、送受信回路１１０と、制御回路１２０と、記憶回路１３０と、インターフェース回路１４０と、アンテナ１５０とから構成される。無線通信装置１００Aは、例えば、PC（Personal Computer）、無線LAN（Local Area Network）装置、携帯電話、固定電話、PHS（Personal Handy phone System）、又はPDA（Personal Digital Assistant）など、無線基地局と通信する機能を有する様々な通信装置とすることができる。ここで、無線通信装置１００Bは、無線通信装置１００Aと同じ構成を採用してもよいため、無線通信装置１００Aの構成について説明する。

送受信回路１１０は、アンテナを介して無線基地局２００Aより受信した規制信号に必要な処理を施して（例えば、復調、復号、又はＤ／Ａ変換）、制御回路１２０へ出力する。また、送受信回路１１０は、制御回路１２０より入力されたデータに必要な処理を施し（例えば、変調、符号化、又はＡ／Ｄ変換）、アンテナを介して無線基地局２００Aへ送信する。

制御回路１２０は、無線基地局２００Aから受信した規制信号を解析し、回線ドメイン、又はパケットドメインでの輻輳状態、或いは規制率等の情報を取り出す。また、制御回路１２０は、解析して取り出した各種情報に応じて、無線通信装置１００Aの適切な音声発着信方式を選択する。ここで、音声発着信方式とは、例えば、ドメイン、通話方式、又はCodecのことを指す。さらに、制御回路１２０は、自動で選択した適切な通話方式、ドメイン、又はCodecを使用して通信をする。ここで、通話方式、及びCodecの種類について、例を上げておく。まず、通話方式には、例えば、通常通話で使用する全二重通信と、パケット通信網上で全二重通信を行うIMS（Internet Protocol Multimedia Subsystems）と、パケット通信網上で半二重通信を行うPoC通信（Push to talk over Cellular）などがある。そして、Codecには、AMR（Advanced Multi Rate CODEC）12.2、AMR10.2、AMR7.95、AMR7.40、AMR6.70、AMR5.90、AMR5.15、AMR4.75、GSM（Global System for Mobile Communications） FR（フルレート）、又はGSM HR（ハーフレート）などがある。

ここで、制御回路１２０は、例えば演算処理機能としてCPU（Central Processing Unit）、又はMPU（Micro Processing Unit）などを有する回路から構成することができる。

記憶回路１３０には、通話方式、又はCodecに関するプログラムが記憶されている。ここで、Codecは、プログラムによってではなく、Codecの種類ごとに設けられた回路により行ってもよい。Codecその他にも、記憶回路１３０には、例えば、無線通信装置１００Aが動作するのに必要なプログラム、通話相手先の名前、又は電話番号などの個人情報を保存している電話帳などが記憶されている。ここで、記憶回路１３０は、半導体メモリ、又はハードディスクなど、データを記憶する機能を有する様々な記憶媒体とすることができる。

インターフェース回路１４０は、例えば、無線通信装置１００Aの利用者が入力したデータを制御回路１２０へ出力する。又は、制御回路１２０より入力されたデータを無線通信装置１００Aの利用者に通知する。具体的には、無線通信装置１００Aが自動的に音声発着信方式を設定する構成の場合、インターフェース回路１４０は、例えば、利用者に画像、又は文字を写す画面、或いは音声を介してドメイン、通話方式、又はCodecの設定が変化したことを通知する構成を有していればよい。また、利用者が無線通信装置１００Aの音声発着信方式を設定する構成の場合、インターフェース回路１４０は、例えば、データを入力するキーボード、利用者に画像又は文字を写す画面、或いは音声を流すスピーカーで音声発着信方式を設定する構成を有していればよい。

また、インターフェース回路１４０は、自動で通話方式が変わるときに音声、文字、又は画像を用いて使用者に伝えることもできる。

アンテナ１５０は、送受信回路１１０から入力されたデータを無線基地局２００Aへ送信する。また、アンテナ１５０は、無線基地局２００Aから受信したデータを送受信回路１１０へ出力する。

中継局３００は、無線基地局２００A乃至２００Bを管理している。例えば、無線ネットワーク制御装置（RNC：Radio Network Controller）、又は移動通信交換局（MSC：Mobile Services Switching Center）である。

次に、図４を中心に、図５も参照しながら実施例１のネットワーク制御システムの動作を説明する。

まず、無線基地局２００Aの輻輳監視回路２３０が回線ドメイン、又はパケットドメインの輻輳状況、或いは規制率を算出し、輻輳状況、又は規制率等（以下、輻輳状況、及び規制率を統合してネットワーク情報と呼ぶこともある）を制御回路２２０へ出力する（Ｓ５０１）。次に、制御回路２２０は輻輳監視回路２３０より入力された輻輳状態、又は規制率等に基づいて生成した規制信号を無線通信装置１００Aに送信する（Ｓ５０２）。

ここで、無線基地局２００Aの自動輻輳検知方法と規制率の算出方法の一例を説明する。自動輻輳検知方法は、例えば、制御回路２２０がある周期でCPU使用率を測定し、閾値を越える数値をX回（Xは所定の値とする）連続で観測した場合に輻輳と判断する。この判定をAとする。また、制御回路２２０は、例えば、単位時間当たりでの処理パケット数を計測しておく。単位時間のn番目での最大処理可能パケット数をn-1番目、n-2番目から判定する。そして、制御回路２２０は、n番目で最大処理可能パケット数を超えるパケット数を受信している場合、輻輳と判断する。この判定をBとする。

次に、規制率の算出方法について述べる。例えば、規制率を０、２５、５０、７５、１００％の５段階と設定した場合、上記A判定時はその時の規制率から２段階あげる。また、上記B判定時にはその時の規制率から１段階上げる。そして、規制率が上がった後、単位時間後も輻輳判定がない場合は、１段階下げてゆっくりと規制を解除していく。以上のようにして規制率を調整する。

無線基地局２００Aより規制信号を受信した無線通信装置１００Aの制御回路１２０は、規制信号を解析して輻輳状態、又は規制率等を取り出す。そして、制御回路１２０は、その規制率に応じて自動的に適切なドメイン、通話方式、又はCodecを選択し（Ｓ５０３）、選択したドメイン、通話方式、又はCodecを中継局３００に通知する（Ｓ５０４）。

ここで、図５を参照しながら、制御回路１２０が行う、ドメイン、通話方式、又はCodecの選択方法を説明する。まず、制御回路１２０は、規制信号より取り出した回線ドメイン、又はパケットドメインの輻輳状態、又は規制率に基づいて利用者に音声通信を許すか否かを判断する（Ｓ６０１）。もし許さないならば、利用者は文字通信を行うことができる（Ｓ６０２）。例えば、無線通信装置の待ち受け時に規制率５０％以上になったならば、文字通信を行う設定となる。ただし、例えば、無線通信装置の通話中に規制率５０％以上になったならば、通話を継続させてもよい。もし可能ならば、回線ドメイン、又はパケットドメインの輻輳状態、或いは規制率等に基づいてドメインを選択する（Ｓ６０３）。具体的には、例えば、回線ドメイン、及びパケットドメインの輻輳状態を比較したときに、よりリソースに余裕がある方を選択する。次に、通話方式、及びCodecを選択する（Ｓ６０４、６０５）。具体的には、例えば、予め通話方式に優先順位を設定しておく。相互の会話を優先するならば全二重通信を、音質を優先するならば半二重通信を優先しておき、通話方式（例えば、通常通話なら１、PoC通信なら0.5とする）×通常レート（例えば、AMR12.2を通常レートとすると12.2となる）で算出する。全二重通信を優先しておく設定で、規制率が２５％だった場合は、以下のように計算する。

１ × A ／ 12.2 ＜ 0.75
A ＜ 9.12
したがって、この場合はAMR7.95以下、又はGSM HRを選択する。また、半二重通信を優先しておく設定で、規制率が２５％だった場合は、以下のように計算する。

0.5 × A ／ 12.2 ＜ 0.75
A ＜ 18.3
したがって、この場合はすべてのCodecが選択可能となる。以上の動作により、音声の発着信方式が決定する（Ｓ６０６）。

図４に戻り、さらに実施例１のネットワーク制御システムの動作を説明する。中継局３００は、無線通信装置１００Aから受信した通知を、無線基地局２００Bを介して通話相手の無線通信装置１００Bに送信する（Ｓ５０５）。そして無線通信装置１００Aと１００Bの間で選択したCodecのネゴシエートが行われて通話が開始される（Ｓ５０６、及び５０８）。ここで、もし中継局３００にて音声データを変換する必要がある場合には、無線通信装置１００Aと中継局３００の間で選択したCodecの許容可否確認が行われてから通話が開始される（Ｓ５０７、及び５０９）。

実施例１のネットワーク制御システムにより、回線ドメイン、又はパケットドメインを活用して適切な音声発着新方式を選択することで、ネットワーク輻輳時においても通信を行うことができる。具体的には、例えば、災害時においても、音声通信を行うことができ、被災地の災害状況、又は被災者の安否の確認などをとることができる。

ここで、実施例１では、通話相手の無線通信装置１００Bがネットワーク制御システムに対応していない装置でも、PoC通信ができる装置であればよい。また、通話相手がPoC通信に対応していない無線通信装置、固定電話、又はIP（Internet Protocol）電話であった場合でも、特願2006-092297に開示されているPoCシステムを使用することで、PoC通信をすることができる。このような構成をとることで、ネットワーク輻輳時において、PoC通信が可能な構成を有していない無線通信装置とも、適切な音声で通話を行うことができ、利便性が向上する。

また、実施例１では、通話方式、又はCodecを無線通信装置が自動的に選択する形態をとった。しかし、自動的に選択せず、インターフェース回路１４０、例えば、音声、又は表示画面を介して、無線通信装置の通話方式、又はCodecを利用者に選択させる形態をとってもよい。

次に、実施例２について、図６を用いて説明する。実施例２と実施例１との差異は、実施例１では２Ｇまたは３Ｇネットワークの無線基地局を経由した通信を示していたが、実施例２では同無線基地局を経由した通信と、WLAN AP（Wireless Local Area Network Access Point）を経由した通信とのいずれか一方を選択する点である。

図６は、実施例２のネットワーク制御システムの構成を示す。実施例２のネットワーク制御システムは、無線通信装置１００A及び１００B、無線基地局２００A及び２００B、WLAN AP４００A及びBにより構成されている。ここで、無線通信装置１００A及び１００B、無線基地局２００A及び２００Bは、実施例１と同様の構成を採用している。

図６を参照しながら、実施例２のネットワーク制御システムの動作を説明する。

無線通信装置１００Aの制御回路１２０は、無線基地局２００Aから規制信号を受信して、規制率、または輻輳状態の情報を抽出する。この規制率、または輻輳状態の情報に基づいて、無線基地局２００Aを経由する通信を行うか、またはWLAN AP４００Aを経由する通信を行うかを選択する。例えば、回線ドメイン、パケットドメインともに規制率が７５％以上の場合、WLAN AP４００Aを経由する通信を選択する。WLAN AP４００Aを選択したならば、規制率、または輻輳状態の情報に基づいて、WLANネットワークを介してWLAN AP４００Bに接続する経路、または２Gまたは３Gネットワークのパケットドメインに接続する経路を選択する。その後、選択した経路を通って無線通信装置１００Bと通信をする。無線基地局２００Aを選択したならば、実施例１の動作を行う（図４参照）。

以上より、実施例２のネットワーク制御システムは、WLAN APを経由した通信を選択することで、回線ドメイン、及びパケットドメインともにネットワーク輻輳を起こしている状態でも通信を行うことができる。そして、例えば、被災地の災害状況、又は被災者の安否の確認などをする際に、被災者との通信をとることができる可能性を高くしている。

ここで、実施例２では、２Ｇまたは３Ｇネットワークの無線基地局を経由した通信と、WLAN APを経由した通信という二つが選択肢だった。しかし、２Ｇまたは３Ｇネットワークの無線基地局を経由した通信と、WiMax（Worldwide Interoperability for Microwave Access）の無線基地局を経由した通信とのいずれかを選択する構成としてもよい。また、無線基地局を経由した通信、WLAN APを経由した通信、またはWiMaxの無線基地局を経由した通信を選択する構成としてもよい。さらに、無線基地局を経由した通信、WLAN APを経由した通信、またはWiMaxの無線基地局を経由した通信の選択を自動ではなく、インターフェース回路１４０を介して手動で選択する構成としてもよい。

さらに、実施例２では、WLAN APは規制信号を発信していなかった。しかし、WLAN AP、またはWiMaxの無線基地局から規制信号を送信する構成をとってもよい。

また、実施例２では、WLAN APを経由する通信を選択した場合、Codecや通信方式は初期設定で決定していた。しかし、WLAN APを経由する通信を選択した場合、WLAN APからの規制信号を受信し、この規制信号に基づいて、通信方式、またはCodecを選択する構成としてもよい。すなわち、例えば、実施例２でWLAN APを経由する通信を選択したならば、無線通信装置１００Aの制御回路１２０は、WLAN APからの規制信号を受信する。この規制信号に基づいて、全二重通信、または半二重通信を選択する。その後、Codecの種類を選択し、通信相手である無線通信装置１００Bと通信を開始するという構成をとってもよい。さらに、WLAN APを経由する通信がWiMaxの無線基地局を経由した通信に代わった場合も同様に上記の動作を行う構成としてもよい。また、全二重通信、または半二重通信の選択を自動ではなく、インターフェース回路１４０を介して手動で選択する構成としてもよい。

当業者は上記実施例の様々な変形を容易に実施することができる。したがって、本発明は上記実施例に限定されることはなく、請求項やその均等物によって参酌される最も広い範囲で解釈される。

本発明の実施例１のネットワーク制御システムの構成を示す概略図である。本発明の実施例１のネットワーク制御システムの無線基地局の構成を示す概略図である。本発明の実施例１のネットワーク制御システムの無線通信装置の構成を示す概略図である。本発明の実施例１のネットワーク制御システムの動作を示す概略図である。本発明の実施例１のネットワーク制御システムの無線通信装置の動作を示す概略図である。本発明の実施例２のネットワーク制御システムの構成を示す概略図である。

符号の説明

１００A 無線通信装置
１００B 無線通信装置
１１０送受信回路
１２０制御回路
１３０記憶回路
１４０インターフェース回路
１５０アンテナ
２００A 無線基地局
２００B 無線基地局
２１０送受信回路
２２０制御回路
２３０輻輳監視回路
２４０アンテナ
３００中継局
４００A WLAN AP
４００B WLAN AP

Claims

通信システムにおいて無線基地局と無線で通信を行う無線端末であって、
前記無線基地局で検出した前記通信システムの輻輳状態を示す信号を受信する手段と、
前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択する手段と、
前記選択したCodecを通信相手の無線端末との通信に適応する手段と
を有することを特徴とする無線端末。
無線端末と無線基地局からなる通信システムにおいて、
前記無線基地局は、前記通信システムの輻輳状態を示す信号を検出する手段と、前記輻輳状態を示す信号を前記無線端末に送信する手段とを有し、
前記無線端末は、前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択する手段と、前記選択したCodecを通信相手の無線端末無線端末との通信に適応する手段とを有することを特徴とする通信システム。
通信システムにおいて無線基地局と無線で通信を行う無線端末の制御方法であって、
前記無線基地局で検出した前記通信システムの輻輳状態を示す信号を受信し、
前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択し、
前記選択したCodecを通信相手の無線端末との通信に適応する
ことを特徴とする無線端末の制御方法。
無線端末と無線基地局からなる通信システムの制御方法において、
前記無線基地局は、前記通信システムの輻輳状態を示す信号を検出し、前記輻輳状態を示す信号を前記無線端末に送信し、
前記無線端末は、前記輻輳状態を示す信号を解析して所定のCodecを選択し、前記選択したCodecを通信相手の無線端末との通信に適応することを特徴とする通信システムの制御方法。