JP5099213B2

JP5099213B2 - 移動体通信システム及び帯域制御方法

Info

Publication number: JP5099213B2
Application number: JP2010502767A
Authority: JP
Inventors: 正樹栗山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: US20110013579A1; ES2575682T3; EP2268077B1; EP2268077A1; CN101971665A; CN101971665B; EP2268077A4; WO2009113414A1; US9462621B2; JPWO2009113414A1

Description

本発明は移動体通信システム及びその帯域制御方法に関する。

一般に、移動体通信システムでは、予測されるユーザ数や通信量あるいは電波の伝搬環境等に基づいて、通信不能なエリアがなく、かつ各ユーザから要求される通信サービスが提供できるように、セルの配置、セルの大きさ、セル毎の通信帯域等が設計される。このとき、セルを管理する無線基地局と該無線基地局を制御する装置間の通信帯域は、事前のシステム設計によって設定された、各無線基地局の通信能力に応じた固定値となる。

また、一般に、移動体通信システムでは、移動している無線端末に対する呼の接続や切断、あるいは各種の情報提供サービスは、ユーザが所有する無線端末の位置情報に基づいて制御される。この無線端末の位置情報の登録方法については、例えば特開平１１−２３４７２９号公報に記載されている。

上述したように、背景技術の移動体通信システムでは、事前のシステム設計によって各セルに配置される無線基地局と該無線基地局を制御する装置間の通信帯域が設定される。そのため、システム設計時の予測を超える無線端末からの無線基地局に対するアクセスがあった場合、対応するセル内のユーザに対する通信サービスの中断や通信不能が発生するおそれがある。このような状況はできるだけ低減することが望ましい。

そこで、本発明は、上記したような課題を解決する移動体通信システム及び帯域制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の移動体通信システムは、複数の無線端末と無線通信が可能な無線基地局と、
複数の前記無線基地局からの回線を集約する多重伝送装置と、
前記無線端末毎の位置情報に基づいて前記無線基地局と前記多重伝送装置間の伝送路毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出するコアネットワーク部と、
を有し、
前記多重伝送装置及び前記無線基地局は、
前記コアネットワーク部で算出された前記無線基地局毎の通信帯域で情報を送受信する。

一方、本発明の帯域制御方法は、無線端末毎の位置情報に基づいて、複数の無線基地局からの回線を集約する多重伝送装置と前記無線基地局間の伝送路毎に必要とされる通信帯域をそれぞれ算出し割り当てることで、
該算出した前記無線基地局毎の通信帯域にしたがって前記無線基地局と前記多重伝送装置間の通信を確立する。

図１は、移動体通信システムの一構成例を示すブロック図である。図２は、移動体通信システムの他の構成例を示すブロック図である。図３は、図１に示した移動体通信システムが備える各装置の構成例を示すブロック図である。図４は、図１に示した移動体通信システムが備える各装置の他の構成例を示すブロック図である。図５は、本発明の帯域制御方法の処理手順を示すフローチャートである。図６は、図５に示した処理手順にしたがって各伝送路に通信帯域を割り当てた様子を示す模式図である。図７は、隣接するセルにより最大通信帯域を超えた超過分の通信帯域を救済する様子を示す模式図である。図８は、本発明の帯域制御方法の他の処理手順を示すフローチャートである。

次に本発明について図面を用いて説明する。

図１は移動体通信システムの一構成例を示すブロック図であり、図２は移動体通信システムの他の構成例を示すブロック図である。

図１に示すように、移動体通信システムは、コアネットワーク部１、多重伝送装置２、無線基地局３及び無線端末４を備えている。

コアネットワーク部１は、所定のエリア内のネットワークを管轄する装置であり、例えば無線端末４毎の呼の接続や切断の制御、各無線端末４の位置登録、無線端末４に各種の通信サービスを提供する機能等を備えている。図１に示すコアネットワーク部１は、不図示の上位ネットワークと接続することで、他のコアネットワーク部が管轄するネットワークとの通信が可能である。

多重伝送装置２は、例えば伝送路（有線）によってコアネットワーク部１とリング状に接続される。多重伝送装置２は、無線端末４からのユーザデータを多重化してコアネットワーク部１へ送信すると共に、コアネットワーク部１からのデータを在圏するセルの無線基地局３を介して無線端末４へ送信する。

無線基地局３は、例えば伝送路（有線）によって多重伝送装置２に対してスター状に接続される。無線基地局３は自装置が管理するセル内の複数の無線端末４と無線通信が可能である。

無線端末４は、図１に示す移動体通信システムを管理する管理会社と契約したユーザが所有する端末装置である。無線端末４は定期的に自装置の位置情報を発信する。

図２に示す移動体通信システムは、複数の無線基地局３がコアネットワーク部１と接続された、多重伝送装置２を持たない構成例を示している。図２に示す構成では、コアネットワーク部１が図１に示した多重伝送装置２の機能を備えている。

なお、図１に示す多重伝送装置２（または図２に示すコアネットワーク部１）と各無線基地局３間を接続する線に並行して記載した円柱は、各伝送路を模式的に示したものであり、本発明における制御対象となるものである。

また、図１ではコアネットワーク部１に対して３台の多重伝送装置２が接続された構成例を示しているが、多重伝送装置２の数は３台に限定されるものではなく、何台であってもよい。また、図１及び図２では、多重伝送装置２あるいはコアネットワーク部１に３台の無線基地局３が接続され、各無線基地局３にそれぞれ１台の無線端末４が接続された構成を示しているが、多重伝送装置２及びコアネットワーク部１にはより多くの無線基地局３が接続可能であり、無線基地局３にはより多くの無線端末４が接続可能である。

図３及び図４は、図１に示した移動体通信システムが備える各装置の構成例を示すブロック図である。図３及び図４では、本発明に関連する構成要素のみを示している。コアネットワーク部１、多重伝送装置２、無線基地局３及び無線端末４の基本的な機能を実現する構成及びそれらの動作については、当業者によく知られているため、ここではその詳細な説明を省略する。

図３に示すように、コアネットワーク部１は、無線端末４毎の位置情報が登録される位置情報データベース１２と、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）で使用可能な通信帯域の情報を含むシステム設計情報が登録された設計情報データベース１３と、位置情報データベース１２及び設計情報データベース１３に登録された情報を用いて多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）と無線基地局３間の各伝送路に割り当てる通信帯域を算出する位置情報処理部１１とを備えている。

多重伝送装置２は、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）と各無線基地局３間の通信帯域を制御する帯域制御部２１と、各無線基地局３と多重伝送装置２の間で情報を送受信するためのインタフェースである、伝送路毎に設けられた伝送路インタフェース部２２とを備えている。なお、伝送路インタフェース部２２は、図３に示すように多重伝送装置２に備える構成の他に図４に示すように無線基地局３に備える構成が採りえる。図４に示す移動体通信システムは、伝送路インタフェース部２２を無線基地局３に備える点を除いて、図３に示す移動体通信システムと同様の構成である。

コアネットワーク部１に備える位置情報処理部１１及び多重伝送装置２に備える帯域制御部２１は、例えばプログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵやＤＳＰ、あるいは論理回路から成るＬＳＩ等によって実現できる。また、伝送路インタフェース部２２は、情報を送受信するための周知のドライバを含む論理回路等によって実現できる。

次に本発明の帯域制御方法について図面を用いて説明する。

図５は本発明の帯域制御方法の処理手順を示すフローチャートであり、図６は図５に示した処理手順にしたがって各伝送路に通信帯域を割り当てる様子を示す模式図である。

本実施形態では、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）と無線基地局３間の各伝送路の通信帯域を、背景技術のように予め設計した固定値とするのではなく、予測される設計値よりも十分大きな帯域を確保した上で、使用する帯域を可変とする。

以下では、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）に接続される各無線基地局３で使用可能な確保された通信帯域をＡとし、無線基地局３が接続される多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）で使用する通信帯域の合計をＢとしたとき、Ａ＞Ｂの関係にある場合を例にして説明する。

コアネットワーク部１は、各無線端末４から所定の周期毎（間隔ｔ１）に発信される位置情報を、無線基地局３及び多重伝送装置２を介して受信し、位置情報データベース１２に登録する（ステップＳ１）。ここで言う位置情報とは、無線端末４が在圏しているセルを管理する無線基地局３を示す在圏情報である。

次に、コアネットワーク部１は、位置情報処理部１１により、位置情報データベース１２を用いて自装置が管轄するエリア内の無線端末４の台数の分布を求める。また、位置情報処理部１１は、設計情報データベース１３に登録された一つの多重伝送装置２またはコアネットワーク部１の配下にある無線基地局３の台数（＝伝送路数）とそれぞれの無線端末数及び一つの多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）で使用可能な確保された通信帯域の情報を基に、各無線基地局３に割り当てる通信帯域を所定の周期毎（間隔ｔ２、但し、ｔ２＞ｔ１）に算出する（ステップＳ２）。

ここで、無線基地局３に割り当てる通信帯域の算出方法としては、以下の（１）〜（３）に示す方法が考えられる。
（１）各無線基地局３に割り当てる通信帯域を、該無線基地局３が管理するセルに在圏する無線端末４の台数に応じて割り当てる。
（２）各無線基地局３に割り当てる通信帯域を、該無線基地局３が管理するセルに在圏する、電源がオン状態にある無線端末４の台数に応じて割り当てる。
（３）各無線基地局３に割り当てる通信帯域を、該無線基地局３が管理するセルに在圏する、通信中の無線端末４の台数に応じて割り当てる。

位置情報処理部１１は、各無線基地局３に割り当てる通信帯域を算出すると、該算出結果を各多重伝送装置２の帯域制御部２１にそれぞれ通知する。

帯域制御部２１は、位置情報処理部１１から各無線基地局３に割り当てる通信帯域の算出結果を受信すると、無線基地局３に割り当てる通信帯域（割り当て帯域）が、該無線基地局３で使用可能な通信帯域の最大値（以下、最大通信帯域と称す）を超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。

割り当て帯域が無線基地局３の最大通信帯域を超えない場合、帯域制御部２１は、多重伝送装置２と各無線基地局３間の伝送路に所望の通信帯域が確保されるように、対応する伝送路インタフェース部２２に使用する通信帯域を設定する（ステップＳ４）。このとき各無線基地局３に通信帯域が割り当てられる様子を図６に示す。図６では、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）で使用する通信帯域の合計Ｂを円で表し、該通信帯域Ｂが多重伝送装置２に接続される各無線基地局（＝伝送路）に分配される様子を模式的に示している。

割り当て帯域が無線基地局３の最大通信帯域を超えた場合、帯域制御部２１は、例えば、コアネットワーク部１に通信帯域の超過を通知する（ステップＳ５）。その際、通信帯域の超過が通知されたセルに在圏する無線端末４に対する通信サービスは場合により中断するが、ネットワークを管理する管理会社は必要に応じて迅速に無線基地局３を増設すればよい。

また、割り当てる通信帯域が無線基地局３の最大通信帯域を超えていても、無線端末４が隣接するセルと通信可能な場所に存在する場合、コアネットワーク部１は、該隣接するセルを管理する無線基地局３に通信帯域を振り向けることで、該無線端末４に対する通信サービスを救済してもよい（ステップＳ６）。隣接するセルと通信可能な無線端末４としては、例えば周知のハンドオーバ処理を実行中の無線端末４がある。このとき、各無線基地局３に通信帯域が割り当てられる様子を図７に示す。図７では、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）で使用する通信帯域の合計Ｂを円で表し、伝送路ｍ（ｍは正数）に割り当てられた通信帯域のうち、無線基地局３の最大通信帯域を超えたものを隣接するセルを管理する無線基地局３の伝送路ｍ＋１に割り当てた通信帯域によって救済する様子を模式的に示している。

また、帯域制御部２１は、図８に示すように、図５に示したステップＳ３の処理に代えて、使用帯域Ｂよりも小さい予め設定されたしきい値を備え、位置情報処理部１１から無線基地局３に割り当てる通信帯域の算出結果を受信したとき、割り当てる通信帯域が該しきい値を超えるか否かを判定してもよい（ステップＳ７）。その場合、コアネットワーク部１は、帯域制御部２１から通信帯域がしきい値を超えた旨の通知を受け取った段階、すなわち割り当てる通信帯域が無線基地局３の最大通信帯域を超えると予想される段階で、上記通信サービスを中断する処理あるいは隣接するセルによる通信サービスの救済処理を実行してもよい。また、ネットワークを管理する管理会社は無線基地局３を増設してもよい。図８に示すステップＳ１〜Ｓ２及びステップＳ４〜Ｓ６の処理は、図５に示したステップＳ１〜Ｓ２及びステップＳ４〜Ｓ６の処理と同様であるため、その説明は省略する。

本発明によれば、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）と無線基地局３間の各伝送路の通信帯域を、各無線基地局３が管理するセル内の無線端末４の台数の分布に応じて変化させるため、移動体通信システム内の無線端末４の位置的な偏りによって発生する通信帯域の変化に対して柔軟に対応することが可能になる。そのため、例えば各無線基地局３の最大通信帯域を、予測される無線端末４の台数や通信量よりも十分に大きな値で確保しておけば、無線端末４からの予測を超えた局所的なアクセスがあっても、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）と各無線基地局３間の通信帯域を確保できる。

なお、背景技術の移動体通信システムでは、上述した多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）と各無線基地局３間の通信帯域は、固定値割り当てのため、該多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）に接続できる無線基地局３の台数が制限されていた。一方、本実施形態の移動体通信システムでは、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）に接続できる無線基地局３の台数が上記通信帯域の最大値Ｂによって制限されないため、隣接するセルどうしが識別できる限りにおいて、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）に対してより多くの無線基地局３を接続できる。

したがって、本実施形態の移動体通信システムでは、無線端末４の位置的な偏りに対して柔軟に対応することが可能になるため、無線端末４に対する通信サービスの中断や通信不能な状況が低減する。

さらに、本実施形態の移動体通信システムでは、多重伝送装置２（またはコアネットワーク部１）と各無線基地局間の伝送路に空き帯域（確保された最大通信帯域Ａと使用する通信帯域Ｂとの差）が発生する可能性が高い。これにより、例えばこの空き帯域を仮想移動体通信事業者（ＭＶＮＯ：Mobile Virtual Network Operator）に貸し出すことができるなど、新たなビジネスが可能になる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。

この出願は、２００８年３月１４日に出願された特願２００８−０６５８３９号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

複数の無線端末と無線通信が可能な無線基地局と、
複数の前記無線基地局からの回線を集約する多重伝送装置と、
前記無線端末毎の位置情報に基づいて前記無線基地局と前記多重伝送装置間の伝送路毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出するコアネットワーク部と、
を有し、
前記多重伝送装置及び前記無線基地局は、
前記コアネットワーク部で算出された前記無線基地局毎の通信帯域で情報を送受信する移動体通信システム。
前記コアネットワーク部は、
前記無線基地局が管理するセル内の無線端末の台数に応じて前記伝送路毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出する請求項１記載の移動体通信システム。
前記コアネットワーク部は、
前記無線基地局が管理するセル内の電源がオン状態の無線端末の台数に応じて前記伝送路毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出する請求項１記載の移動体通信システム。
前記コアネットワーク部は、
前記無線基地局が管理するセル内の通信中の無線端末の台数に応じて前記伝送路毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出する請求項１記載の移動体通信システム。
前記多重伝送装置は、
前記コアネットワーク部で算出された前記伝送路の通信帯域が、前記無線基地局で使用可能な通信帯域の最大値を超えるとき、前記コアネットワーク部に通信帯域の超過を通知し、
前記コアネットワーク部は、前記通信帯域の超過を受信すると、当該無線基地局が管理するセルに隣接するセルと通信可能な無線端末が存在する場合、該隣接するセルを管理する前記無線基地局の前記伝送路に通信帯域を振り向けることで、該無線端末に対する通信サービスを救済する請求項１から４のいずれか１項記載の移動体通信システム。
前記コアネットワーク部は、
前記無線端末毎の位置情報を登録する位置情報データベースと、
前記多重伝送装置で使用可能な通信帯域の最大値及び前記多重伝送装置に接続される前記無線基地局の台数の情報を含むシステム設計情報が登録された設計情報データベースと、
前記設計情報データベース及び前記位置情報データベースに登録された情報を用いて前記伝送路に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出する位置情報処理部と、
を有する請求項１から５のいずれか１項記載の移動体通信システム。
無線端末毎の位置情報に基づいて、複数の無線基地局からの回線を集約する多重伝送装置と前記無線基地局間の伝送路毎に必要とされる通信帯域をそれぞれ算出し割り当てることで、
該算出した前記無線基地局毎の通信帯域にしたがって前記無線基地局と前記多重伝送装置間の通信を確立する帯域制御方法。
前記無線基地局が管理するセル内の無線端末の台数に応じて前記無線基地局毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出する請求項７記載の帯域制御方法。
前記無線基地局が管理するセル内の電源がオン状態の無線端末の台数に応じて前記伝送路毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出する請求項７記載の帯域制御方法。
前記無線基地局が管理するセル内の通信中の無線端末の台数に応じて前記無線基地局毎に割り当てる通信帯域をそれぞれ算出する請求項７記載の帯域制御方法。
前記算出した前記伝送路の通信帯域が、前記無線基地局で使用可能な通信帯域の最大値を超えているか否かを判定し、
前記算出した前記伝送路の通信帯域が、前記無線基地局で使用可能な通信帯域の最大値を超えるとき、当該無線基地局が管理するセルに隣接するセルと通信可能な無線端末が存在する場合は、該隣接するセルを管理する前記無線基地局の前記伝送路に通信帯域を振り向けることで、該無線端末に対する通信サービスを救済する請求項７から１０のいずれか１項記載の帯域制御方法。