JP5213599B2

JP5213599B2 - 無線基地局装置

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Publication number: JP5213599B2
Application number: JP2008232035A
Authority: JP
Inventors: 裕司遠藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010068199A

Description

本発明は、移動体通信などの通信システムで用いられる無線基地局装置に関する。

従来技術の無線基地局装置は、装置形式によって、サポートする音声、パケットなどの呼種と、ユーザ数を表す呼数が決まっている。音声、パケットなどの呼種別によって、必要とする処理能力があり、それ以外の呼制御機能、保守制御機能でも必要な処理能力を見積る必要がある。これらの必要な処理能力を合算して、装置性能を超えない範囲内で呼種および呼数の仕様を決めることが必要である。具体的には、装置性能を超えない範囲、たとえばＣＰＵの最大性能の範囲内で、最大の呼制御負荷、最大の保守制御負荷、一定の処理能力が必要となる音声通信、高い処理能力が必要となるパケット通信が設定されたときにも処理破綻をきたさないように装置仕様を取り決めておく必要がある。したがって従来技術の無線基地局装置では、呼種および呼数は、前述のように決まっており、自由に変更することはできない。

また、近年のデータ秘匿化、ＨＳＰＡ（High Speed Packet Access）などの高速化、高機能化によって、必要となる処理能力が急増してきたことから、無線基地局装置では、サポートできる呼数および呼種を制限したり、パケット通信の速度を制限したりする必要がある。

このような無線基地局装置として、基地局のバッファに基づくキュー管理によって流入パケットを管理する基地局装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００７−２６７０１８号公報

特許文献１に開示される基地局装置では、キュー管理によって流入パケットの破棄を行っているが、呼種および呼数を自由に変更することができないという問題がある。

無線基地局装置は、小型化に伴い、様々な環境、たとえば、個人宅のように最少ユーザ数しかいないがパケット高速通信が必要な環境、小規模オフィスのように複数の音声通話が重要で、高速なパケット通信が不要な環境などに設置されることが想定される。各環境において、ユーザが無線基地局装置に対して求める機能は異なっており、前述の呼種および呼数の制約は、ユーザの要望に応えるうえで障害となる。このように、画一的な呼種および呼数の仕様では、ユーザの様々な要望に対応できないなどの問題がある。

また小型の無線基地局装置では、コストを低減するために安価なデバイスを使用することが求められる反面、ＩＰ−Ｓｅｃ（Security Architecture for Internet Protocol）、ＨＳＰＡのサポートなどのために高性能化が要求されている。前述のように、従来技術の無線基地局装置では、装置性能を元に設定できる呼種および呼数が定められているので、装置コストを低減するためには、高性能化と引き換えに、サポートできる呼種または呼数を減らしたり、パケット通信の最大速度制限を設けたりすることが必要である。

また前述のように無線基地局装置では、高機能化などによる処理負荷の増加に対応して、サポートできる呼種または呼数を制限したり、パケット通信の速度を制限したりする必要がある。

このように従来技術の無線基地局装置では、高性能化および高機能化による処理負荷の増加に伴って、サポートできる呼種および呼数が少なく、またパケット通信速度が制限されており、装置性能が有効に活用されていない。したがってチャネル単価が高いという問題がある。また無線基地局装置として高性能デバイスを使わなければならず、装置コストが増加する原因となる。

本発明は、装置性能を有効に活用することができ、使用用途に合わせた設計が可能な無線基地局装置を提供することを目的とする。

本発明の無線基地局装置は、無線通信端末装置と無線通信可能な無線通信手段と、前記無線通信手段と前記無線通信端末装置との無線通信を制御する無線ネットワーク制御装置から前記無線通信端末装置との無線通信のための呼の設定が要求されると、前記呼の設定の可否を判断し、その判断結果に基づいて前記呼の設定を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、その動作状況を表す動作情報に基づいて、前記呼の設定の可否を判断し、前記呼を設定する呼種および呼数を可変自在に前記呼の設定を行い、前記動作情報は、予め定める測定時間に使用された使用資源量を、前記制御手段の動作に使用可能な最大資源量で除した資源使用率であり、前記制御手段は、前記資源使用率が、０％以上、予め定める第１閾値未満である呼設定可領域に含まれる場合、前記無線ネットワーク制御装置から前記呼の設定が要求された呼種に設定するべきチャネルが、優先度が相対的に高く設定される優先チャネルであるか、優先度が相対的に低く設定される非優先チャネルであるかを判断し、前記優先チャネルであると判断すると呼設定を行い、前記非優先チャネルであると判断すると、前記非優先チャネルに対して割り当てるリソースを増加させて前記呼の設定を行い、前記資源使用率が、前記第１閾値以上、予め定める第２閾値未満である優先呼設定可領域に含まれる場合、前記無線ネットワーク制御装置から前記呼の設定が要求された呼種に設定するべきチャネルが、前記優先チャネルであるか、前記非優先チャネルであるかを判断し、前記優先チャネルであると判断すると呼設定を行い、前記非優先チャネルであると判断すると、前記非優先チャネルに対して割り当てるリソースを制限して前記呼の設定を行い、前記資源使用率が、前記第２閾値以上１００％以下である呼設定不可領域に含まれる場合、前記呼の設定の受付を拒否することを特徴とする。

本発明の無線基地局装置によれば、無線ネットワーク制御装置から無線通信端末装置との無線通信のための呼の設定が要求されると、制御手段の動作状況を表す動作情報である資源使用率に基づいて、呼の設定の可否が制御手段によって判断され、その判断結果に基づいて呼の設定が呼種および呼数を可変自在に行われる。これによって、設定可能な呼種および呼数を予め決めておく必要がなくなり、呼種および呼種毎の呼数の制約を撤廃することが可能になるので、装置性能の範囲内で、呼種および呼数を自由に変動させることが可能になる。したがって、装置性能を有効に活用することができ、使用用途に合わせた設計が可能である。
具体的には、資源使用率が呼設定可領域と優先呼設定可領域との閾値である第２閾値未満であれば、呼設定を行い、資源使用率が第２閾値以上になると、呼設定の受付を拒否するので、資源使用率が第２閾値以上になるまで、呼設定可能なサービス数を増加させることができる。
また、資源使用率が優先呼設定可領域に含まれる場合、非優先チャネルに対しては、リソースを制限して呼設定を行う。このように非優先チャネルのリソースを制限することによって、非優先チャネルのリソースを制限しない場合に比べて、設定可能な優先チャネルの呼数を増加させることができる。したがって、優先呼設定可領域において非優先チャネルのリソースを制限しない場合に比べて、さらに有効に装置性能を活用することができ、ユーザの要望に合った機能を容易に実現することができる。
また、資源使用率が呼設定可領域に含まれる場合、非優先チャネルについては、リソースを増加させて呼設定を行う。このようにリソースを増加させることによって、通信速度を高めることができる。したがって、呼設定可領域において非優先チャネルのリソースを増加させない場合に比べて、さらに有効に装置性能を活用することができ、ユーザの要望に合った機能を容易に実現することができる。

＜前提技術＞
本発明の無線基地局装置を説明する前に、本発明の前提となる無線基地局装置について説明する。図１は、本発明の前提となる無線基地局装置におけるサービス種別のリソースを示す概念図である。図１（ａ）は、装置仕様を示す図であり、図１（ｂ）は、最大呼数を設定した状態を示す図である。前提技術の無線基地局装置では、図１（ａ）に示すように、呼設定を制御する呼制御機能および装置を保守するための保守制御機能が装置に与え得る最大負荷を考慮して、装置仕様として、サポート可能な呼種および呼数が決められている。具体的には、無線基地局装置の処理能力を表す中央演算処理装置（Central Processing Unit；略称：ＣＰＵ）の使用可能範囲から、呼制御機能および保守制御機能が最大負荷のときに使用する範囲を除いた残余の部分で、各サービスの処理を実行するように仕様が決められている。図１（ａ）に示す例では、前記残余の部分で、音声通信のための音声データの処理が２チャネル分行われ、パケット通信のためのＨＳ（High Speed）データの処理が１チャネル分行えるような仕様になっている。

図２は、前提技術の無線基地局装置における呼設定動作の処理手順を示すフローチャートである。無線基地局装置は、無線基地局装置と通信可能に接続される無線ネットワーク制御装置からサービス呼の設定（以下、単に「呼設定」という場合がある）を指示されると、図２に示す呼設定動作の処理を開始する。

ステップａ１では、無線ネットワーク制御装置から呼設定が指示された呼種および呼数が、予め定める仕様内か否かを判断し、予め定める仕様内であればステップａ２に移行し、予め定める仕様内でなければステップａ３に移行する。図１に示す例では、サービスが音声通信であれば、２チャネル分までは仕様内であり、サービスがパケット通信であれば、１チャネル分までが仕様内である。たとえば既に音声通信が２チャネル分設定されている状況で、さらに音声通信の呼設定が要求されると、ステップａ１では予め定める仕様内でないと判断し、ステップａ３に移行する。

ステップａ２では、呼設定を受付け、サービス呼の設定を行う。ステップａ２の処理の終了後は、全ての処理手順を終了する。ステップａ３では、呼設定の受付を拒否し、呼設定の受付ができないことを無線ネットワーク制御装置に報告する。ステップａ３の処理の終了後は、全ての処理手順を終了する。

このように前提技術の無線基地局装置は、無線ネットワーク制御装置から無線基地局装置の仕様を超えるサービス呼の設定を指示された場合、ステップａ３において呼設定の受付を拒否し、呼設定の受付ができないことを無線ネットワーク制御装置に報告する。

図１（ａ）に示すように、前提技術の無線基地局装置では、呼制御機能および保守制御機能が装置に与え得る最大負荷を考慮して、サポート可能、すなわち呼設定可能な呼種および呼数が決められているが、現実的には、呼制御機能および保守制御機能の両方が同時に最大負荷になることは少ない。実際には、図１（ｂ）に示すように最大呼数である２チャネル分の音声通信および１チャネル分のパケット通信の呼設定を行った状態でも、ＣＰＵ使用率は、たとえば８０％であり、ＣＰＵ負荷として常時余裕がある、すなわちＣＰＵの処理能力に余力がある状態となる。

このように前提技術の無線基地局装置には、装置性能が有効に活用されていないという問題がある。また装置の最大負荷を考慮して、設定可能なサービスの呼種および呼数が限定されるので、使用環境に合わせて呼種および呼数を自由に変更することができないという問題がある。

以上のような問題に鑑み、本発明では、以下の各実施の形態の構成を採用している。

＜実施の形態＞
図３は、本発明の実施の一形態である無線基地局装置１１を含む通信システム１の構成を示すブロック図である。通信システム１は、無線基地局装置１１、無線ネットワーク制御装置１２、マルチメディア信号処理装置１３、コアネットワーク１４および無線通信端末装置１５を備えて構成される。無線基地局装置１１は、中央演算処理装置（Central Processing Unit；略称：ＣＰＵ）２１、基地局用有線インターフェイス部（以下「基地局用有線Ｉ／Ｆ部」という）２２、ベースバンド信号処理部（以下「ＢＢ信号処理部」という）２３、無線信号処理部２４、基地局用無線インターフェイス部（以下「基地局用無線Ｉ／Ｆ部」という）２５およびアンテナ２６を備えて構成される。ＣＰＵ２１は、装置制御部３１およびＩＰ−Ｓｅｃ（Security Architecture for Internet Protocol）復号処理部３２を備える。無線ネットワーク制御装置１２は、制御装置用有線インターフェイス部（以下「制御装置用有線Ｉ／Ｆ部」という）３５を備える。無線通信端末装置１５は、たとえば携帯電話機によって実現される。本実施の形態において、基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５は、無線通信手段に相当し、ＣＰＵ２１は、制御手段に相当する。

装置制御部３１は、基地局用有線Ｉ／Ｆ部２２と接続される。基地局用有線Ｉ／Ｆ部２２は、無線ネットワーク制御装置１２に備えられる制御装置用有線Ｉ／Ｆ部３５と接続される。つまり、無線基地局装置１１は、基地局用有線Ｉ／Ｆ部２２を介して無線ネットワーク制御装置１２と通信可能に接続される。ＩＰ−Ｓｅｃ復号処理部３２は、ＢＢ信号処理部２３と接続される。ＢＢ信号処理部２３は、無線信号処理部２４と接続される。無線信号処理部２４は、基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５と接続される。

基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５は、アンテナ２６を介して無線通信端末装置１５と接続される。つまり、無線基地局装置１１は、基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５およびアンテナ２６を介して無線通信端末装置１５と無線通信可能に接続される。これによって無線通信端末装置１５と無線基地局装置１１との間に無線アクセスネットワークが形成される。無線ネットワーク制御装置１２は、マルチメディア信号処理装置１３およびコアネットワーク１４と接続される。マルチメディア信号処理装置１３は、コアネットワーク１４と接続される。

無線基地局装置１１は、基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５およびアンテナ２６を介して無線通信端末装置１５との間で無線信号を送受し、基地局用有線Ｉ／Ｆ部２２を介して無線ネットワーク制御装置１２との間で信号を送受する。このような構成によって、通信システム１では、無線通信端末装置１５からの無線信号を、上位装置である無線基地局装置１１および無線ネットワーク制御装置１２において順に多重化し、他の無線通信端末装置および固定の通信端末装置などに伝送させることができる。これによって、端末装置同士の間で通話またはデータ伝送などを実現することができる。

ＣＰＵ２１を構成する装置制御部３１は、無線基地局装置１１を構成する基地局用有線Ｉ／Ｆ部２２、ＩＰ−Ｓｅｃ復号処理部３２、ＢＢ信号処理部２３、無線信号処理部２４および基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５を統括的に制御する。装置制御部３１は、無線ネットワーク制御装置１２から送信されるサービス呼の設定の指示に従って、サービス呼の設定の処理を行う。装置制御部３１は、予め定める時間間隔、たとえば５秒間隔でＣＰＵ使用率を測定する。装置制御部３１は、ＣＰＵ２１の動作状況を表す動作情報、具体的には測定したＣＰＵ使用率の測定結果に基づいて、無線通信端末装置１５と無線ネットワーク制御装置１２との間を接続するサービス呼の設定（以下、単に「呼設定」という場合がある）の処理を行う。本実施の形態において、制御手段であるＣＰＵ２１の動作に使用される資源は、ＣＰＵ２１を構成する処理回路自体であり、資源使用率は、予め定める測定時間に使用された使用資源量を、ＣＰＵ２１の動作に使用可能な最大資源量で除した値である、前述のＣＰＵ使用率に相当する。また使用資源量の測定時間は、ＣＰＵ使用率を測定する前記予め定める時間間隔の一間隔に相当する。

ＩＰ−Ｓｅｃ復号処理部３２は、ＩＰ−Ｓｅｃを用いて暗号化されて入力される通信データを復号化して、ＢＢ信号処理部２３に与える。ＩＰ−Ｓｅｃは、暗号技術を用いてＩＰ（Internet Protocol）パケット単位でデータの改竄防止および秘匿機能を提供するプロトコルである。ＩＰ−Ｓｅｃによって、暗号化をサポートしていないトランスポート、アプリケーションを用いても、通信路の途中で通信内容を覗き見られたり、改竄されたりすることを防止できる。

ＢＢ信号処理部２３は、ベースバンド処理を行う。具体的には、送信データに対して、誤り訂正符号化、フレーム化、データ変調、スペクトル拡散変調などを行い、受信データに対して、スペクトル逆拡散、チップ同期、誤り訂正復号、データの分離などを行う。

無線信号処理部２４は、無線ネットワーク制御装置１２から基地局用有線Ｉ／Ｆ部２２を介して入力され、ＢＢ信号処理部２３でベースバンド処理された信号を複数のキャリア周波数のいずれかで変調し、この変調した信号を予め定めるレベルにまで増幅して無線周波数信号に変換する処理を行う。得られた無線周波数信号は、基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５およびアンテナ２６を介して、無線通信端末装置１５に送信される。また無線信号処理部２４は、アンテナ２６および基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５を介して受信した信号を予め定めるレベルにまで増幅し、この増幅された信号を同期検波して無線周波数信号を取出し、ＢＢ信号処理部２３に与える。

無線ネットワーク制御装置１２は、無線基地局装置１１に対するサービス呼の設定要求、無線通信端末装置１５が移動して最寄りの無線基地局が変わっても接続が切れないようにする、いわゆるハンドオーバなどの無線回線を制御する機能、および電話音声を処理する音声符号化機能を有する。無線ネットワーク制御装置１２は、制御装置用有線Ｉ／Ｆ部３５を介して、無線基地局装置１１を制御する。これによって無線ネットワーク制御装置１２は、無線基地局装置１１の基地局用無線Ｉ／Ｆ部２５と無線通信端末装置１５との無線通信を制御する。マルチメディア信号処理装置１３は、画像、文字などの各種データを用いた各種サービスに対応するための処理を行う。

無線通信端末装置１５と無線基地局装置１１との間に形成される無線アクセスネットワークは、コアネットワーク１４を介して、通信システム１の外部のネットワーク（以下「外部ネットワーク」という）に接続される。すなわちコアネットワーク１４は、無線アクセスネットワークと外部ネットワークとの間に形成されるネットワークであり、無線アクセスネットワークおよび外部ネットワークに接続される。無線ネットワーク制御装置１２およびマルチメディア信号処理装置１３は、コアネットワーク１４に設けられる交換機を介して外部ネットワークに接続される。外部ネットワークは、たとえばインターネット、他の事業者の携帯電話網などの無線通信網、固定電話網などである。

図４は、ＣＰＵ使用率と呼設定処理との関係を模式的に示す図である。本実施の形態では、無線基地局装置１１は、ＣＰＵ使用率に基づいて、呼設定処理における処理内容、より詳細には呼設定の可否および設定内容を変えている。具体的には、ＣＰＵ使用率に応じて呼設定処理の処理内容を、呼設定可領域、優先呼設定可領域および呼設定不可領域の３つの領域に分けている。本実施の形態では、ＣＰＵ使用率が０％以上第１閾値未満、たとえば０％以上６０％未満を「呼設定可領域」とし、ＣＰＵ使用率が第１閾値以上第２閾値未満、たとえば６０％以上８０％未満を「優先呼設定可領域」とし、ＣＰＵ使用率が第２閾値以上１００％以下、たとえば８０％以上１００％以下を「呼設定不可領域」としている。

ＣＰＵ使用率が呼設定可領域に含まれる場合、無線基地局装置１１の装置制御部３１は、優先チャネルの有無にかかわらず呼設定を行う。また非優先チャネルは、呼設定可領域内で最大パフォーマンスとする。具体的には、最大パフォーマンスが出るように、非優先チャネルに対して割り当てるリソース、すなわち非優先チャネルの処理に使用するＣＰＵ２１の処理機能を増加させる。リソースは、増加させた後のＣＰＵ使用率が呼設定可領域内に収まる範囲内で増加される。

ＣＰＵ使用率が優先呼設定可領域に含まれる場合、無線基地局装置１１の装置制御部３１は、呼設定が要求されたチャネルが、音声通信などに用いられる優先チャネルであれば呼設定を行い、パケット通信などに用いられる非優先チャネルであれば速度を制限する処理または破棄する処理を行う。このように本実施の形態では、ＣＰＵ使用率が優先呼設定可領域に含まれる場合、呼の設定が要求された呼種の優先度に基づいて、呼を設定する呼種および呼の設定の条件、たとえば速度を制限するか否かを決定する。

「呼種」とは、呼が設定されるサービスの種別を意味し、具体的には、音声通信、パケット通信などの通信プロトコルの異なる各種の通信サービスの種別を意味する。たとえば、音声通信サービスに対する呼の呼種を音声呼といい、パケット通信サービスに対する呼をパケット呼という。「呼種の優先度」とは、複数の呼種がある場合の各呼種に対する呼の設定の優先順位を表す度合であり、各通信サービスに求められるリアルタイム性、各通信サービスの重要度および緊急度などに応じて定められる。

本実施の形態では、呼種の優先度は、各通信サービスに求められるリアルタイム性に応じて定められる。具体的に述べると、音声通信サービスでは、一定の伝送速度で通信を行うので、リアルタイム性の必要度は高い、すなわち優先度は高い。これに対し、パケット通信サービスでは、パケットと呼ばれる小単位でデータを伝送するので、リアルタイム性の必要度は低い、すなわち優先度は低い。したがって音声通信などに用いられるチャネルは、優先チャネルとして、優先度が相対的に高く設定され、パケット通信などに用いられるチャネルは、非優先チャネルとして、優先度が相対的に低く設定される。すなわち優先チャネルは、非優先チャネルに比べて、優先度が高い。

ＣＰＵ使用率が呼設定不可領域に含まれる場合、無線基地局装置１１の装置制御部３１は、無線ネットワーク制御装置１２から呼設定が要求されても、呼設定を許容せず、呼設定の受付を拒否し、無線ネットワーク制御装置１２に対して、呼設定の受付を拒否する旨の規制報告を送信する。

図５は、本発明の実施の一形態のサービス種別のリソースを示す概念図である。図５（ａ）は、図１（ａ）に示す前提技術の無線基地局装置の装置仕様を示す図であり、図５（ｂ）は、本実施の形態の無線基地局装置１１において、ＣＰＵ２１の最大性能まで音声データを追加設定した状態を示す図である。「サービス種別」とは、音声通信、パケット通信などの通信プロトコルの異なる各種の通信サービスの種別を意味し、前述の呼の設定が要求される場合の呼種に相当する。

前提技術の無線基地局装置では、前述のように呼制御機能および保守制御機能が装置に与え得る最大負荷を考慮して、呼設定可能な呼種および呼数が決められている。これに対して、本実施の形態では、無線基地局装置１１は、ＣＰＵ使用率に基づいて、呼設定処理における処理内容を変える。たとえば、前提技術の無線基地局装置における最大呼数である２チャネル分の音声データおよび１チャネル分のＨＳデータの呼設定を行った状態における呼制御負荷および保守制御負荷が最大負荷よりも小さく、ＣＰＵ２１の処理能力に余力がある場合に呼設定が要求されると、ＣＰＵ２１の最大性能まで呼設定が許容される。具体的には、図５（ｂ）に示すように音声データが４チャネル分、追加設定される。

図６は、本発明の実施の一形態の無線基地局装置１１における呼設定処理の処理手順を示すフローチャートである。図６に示す呼設定処理は、無線基地局装置１１のＣＰＵ２１、具体的にはＣＰＵ２１の装置制御部３１によって実行される。装置制御部３１は、無線ネットワーク制御装置１２から呼設定の指示が与えられると、図６に示す呼設定処理を開始する。

ステップｂ１では、ＣＰＵ使用率が呼設定可領域内であるか否か、具体的にはＣＰＵ使用率が第１閾値未満であるか否かを判断する。本実施の形態では、第１閾値は６０％であり、ステップｂ１では、ＣＰＵ使用率が６０％未満であるか否かが判断される。ステップｂ１において、ＣＰＵ使用率が前記第１閾値未満であり、呼設定可領域内であると判断すれば、ステップｂ２に移行し、ＣＰＵ使用率が前記第１閾値未満でなく、呼設定可領域内でないと判断すれば、ステップｂ５に移行する。

ステップｂ２では、呼設定が要求されているサービスに設定するべきチャネルが、非優先チャネルであるか否かを判断する。ステップｂ２において、非優先チャネルであると判断すれば、ステップｂ３に移行し、非優先チャネルでない、すなわち優先チャネルであると判断すれば、ステップｂ４に移行する。

ステップｂ３では、ステップｂ２で非優先チャネルであると判断された呼、たとえばＨＳデータのための呼に対して、呼設定可領域内で最大パフォーマンスが出るようにリソースを増加させて、呼設定の受付処理を行う。リソースを増加させた呼設定の受付処理の終了後は、全ての処理手順を終了する。ステップｂ４では、呼設定の受付処理を行う。呼設定の受付処理の終了後は、全ての処理手順を終了する。

ステップｂ５では、ＣＰＵ使用率が優先チャネル設定可領域内であるか否か、具体的にはＣＰＵ使用率が第１閾値以上第２閾値未満であるか否かを判断する。ステップｂ５は、ステップｂ１において第1閾値未満でない、すなわち第1閾値以上であると判断された場合に実行されるステップであるので、ステップｂ５では、ＣＰＵ使用率が第２閾値未満であるか否かを判断することによって、ＣＰＵ使用率が第１閾値以上第２閾値未満であるか否かを判断する。ステップｂ５において、ＣＰＵ使用率が前記第２閾値未満であり、優先チャネル呼設定可領域内であると判断すれば、ステップｂ６に移行し、ＣＰＵ使用率が前記第２閾値未満でなく、優先チャネル呼設定可領域内でないと判断すれば、ステップｂ９に移行する。

ステップｂ６では、呼設定が要求されているサービスに設定するべきチャネルが、優先チャネルであるか否かを判断する。ステップｂ６において、優先チャネルであると判断すれば、ステップｂ７に移行し、優先チャネルでない、すなわち非優先チャネルであると判断すれば、ステップｂ８に移行する。

ステップｂ７では、呼設定の受付処理を行う。呼設定の受付処理の終了後は、全ての処理手順を終了する。ステップｂ８では、ステップｂ６で非優先チャネルであると判断された優先度の低い呼に対して、リソースを制限して、呼設定の受付処理を行う。リソースの制限処理としては、具体的には、通信速度の制限または破棄などを行う。これによって、設定可能な優先チャネルの呼数を増加させることができる。リソースを制限した呼設定の受付処理の終了後は、全ての処理手順を終了する。

ステップｂ９では、呼設定の受付を拒否する処理を行う。ステップｂ９の処理の終了後は、ステップｂ１０に移行する。ステップｂ１０では、上位装置である無線ネットワーク制御装置１２に対して、これ以上呼設定をしないように、呼設定に対する規制報告を行う。具体的には、呼設定の受付を拒否する旨を表す情報を、基地局用有線Ｉ／Ｆ部２２を介して無線ネットワーク制御装置１２に送信することによって、呼設定の受付を拒否する旨を無線ネットワーク制御装置１２に報告する。ステップｂ１０の処理の終了後は、全ての処理手順を終了する。

以上のように本実施の形態によれば、呼設定処理をＣＰＵ使用率の閾値で管理し、ＣＰＵ使用率に基づいて、呼設定の可否を判断する。具体的には、ＣＰＵ使用率が第２閾値未満であれば呼設定を受付け、ＣＰＵ使用率が第２閾値以上になると、呼設定の受付を拒否する。これによって、呼制御機能および保守制御機能の実態負荷に対し、ＣＰＵ使用率が呼設定可領域と優先呼設定可領域との閾値である第２閾値になるまで、すなわちＣＰＵ使用率が第２閾値以上になるまで、呼設定可能なサービス数を増加させることができる。たとえば前述の図５（ｂ）に示すように、前提技術の無線基地局装置に比べて、呼設定可能なサービス数を４チャネル分増加させることができる。このようなリソース管理を行うことができるので、本実施の形態の無線基地局装置１１では、呼種および呼数を自由に変動させることができ、装置性能を上限まで最大限に活用することができる。したがって、装置性能を有効に活用することができ、使用用途に合わせた設計が可能である。

また本実施の形態では、前述の図６に示すフローチャートのステップｂ５〜ｂ８のように、ＣＰＵ使用率が優先呼設定可領域である場合、音声データのような優先チャネルについては、そのまま呼設定を受付けるが、ＨＳデータなどのパケット通信データのような非優先チャネルに対しては、呼の設定の条件を変更して、具体的には速度を下げる、または破棄するなど、リソースを制限して呼設定を受付ける。このリソースを制限した呼設定の受付は、優先チャネルのような優先度の高い呼の設定のために、保守制御機能の負荷である保守制御負荷が増加した場合に実施される。ＣＰＵ使用率が優先呼設定可領域である場合は、ＣＰＵ使用率などのＣＰＵ２１の動作状況を表す動作情報が、予め定める制限条件を満たした場合に相当し、このときの制限条件は、ＣＰＵ使用率が第１閾値以上第２閾値未満であるという条件になる。

図７は、保守制御機能の負荷が増加した場合のサービス種別のリソースを示す概念図である。図７では、図７（ａ）として、図１（ａ）に示す前提技術の無線基地局装置の装置仕様を併せて示し、図７（ｂ）として、図５（ｂ）に示す保守制御機能の負荷が増加する前の運用状態を併せて示す。図７（ｃ）は、保守制御機能の負荷が増加した状態を示す。

図７（ｂ）に示す運用状態から、優先度の高い呼の設定のために保守制御機能の負荷が増加した場合、優先度の低い非優先チャネルのデータ、たとえばパケット通信のＨＳデータが破棄され、ＣＰＵ２１の使用可能範囲のうち、ＨＳデータの処理に使用される帯域が狭くなる。このように非優先チャネルのリソースを制限することによって、非優先チャネルのリソースを制限しない場合に比べて、設定可能な優先チャネルの呼数を増加させることができる。したがって、保守制御負荷が増加する前と同数の優先チャネル、たとえば音声データのチャネルを呼設定することができるので、優先呼設定可領域において非優先チャネルのリソースを制限しない場合に比べて、さらに有効に装置性能を活用することができ、ユーザの要望に合った機能を容易に実現することができる。

また本実施の形態では、前述の図６に示すフローチャートのステップｂ２〜ｂ４のように、ＣＰＵ使用率が呼設定可領域である場合、音声データのような優先チャネルについては、そのまま呼設定を受付けるが、ＨＳデータのような非優先チャネルについては、最大のパフォーマンスが出るように、リソースを増加させて呼設定を受付ける。具体的には、ＨＳデータのような非優先チャネルについては、ＣＰＵ２１の最大性能までリソースを増加させて呼設定する。

図８は、ＣＰＵ２１の最大性能までＨＳデータを設定した場合のサービス種別のリソースを示す概念図である。図８（ａ）は、ＨＳデータおよび音声データの２チャネルを設定した状態を示す図であり、図８（ｂ）は、ＣＰＵの最大性能までＨＳデータを設定した状態を示す。

図８（ａ）に示すように、たとえば、ＨＳデータおよび音声データの２チャネルを設定しても、呼制御機能の実態負荷である呼制御負荷および保守制御機能の実態負荷である保守制御負荷と合わせたＣＰＵ使用率が呼設定可領域内である場合がある。この場合、ＨＳデータのような非優先チャネルに対するリソースが増加され、たとえば図８（ｂ）に示すようにＣＰＵ２１の最大性能までＨＳデータが設定され、ＣＰＵ２１の使用可能範囲のうち、ＨＳデータの処理に使用される帯域が最大まで大きくなる。このようにリソースを増加させることによって、通信速度を高めることができる。したがって、呼設定可領域において非優先チャネルのリソースを増加させない場合に比べて、さらに有効に装置性能を活用することができ、ユーザの要望に合った機能を容易に実現することができる。

また本実施の形態では、前述の図６に示すフローチャートのステップｂ９〜ｂ１０のように、呼設定の受付を拒否した場合には、上位装置である無線ネットワーク制御装置１２に対して、これ以上呼設定をしないように、呼設定に対する規制報告を行う。これによって、無線ネットワーク制御装置１２から新たな呼設定の要求が無線基地局装置１１に与えられることを防ぐことができるので、無線アクセスネットワーク全体の呼設定に関する処理に要する時間を短縮することができる。

以上に述べた本実施の形態では、呼設定の可否判断などの管理は、ＣＰＵ使用率に基づいて行っているが、呼設定の可否判断などの管理の基準は、ＣＰＵ使用率に限定されない。たとえば、ＣＰＵ使用率に代えて、メモリ使用率を用いて呼設定の可否判断などの管理を行うように構成してもよい。この場合、制御手段である装置制御部３１の動作に使用される資源はメモリに相当し、資源使用率は、予め定める測定時間に使用された使用資源量である使用メモリ量を、装置制御部３１の動作に使用可能な最大資源量である最大メモリ量で除した値である、前述のメモリ使用率に相当する。またＣＰＵ使用率およびメモリ使用率以外にも、無線基地局装置１１の動作状況を表す動作情報に相当するパラメータであれば、呼設定の可否判断などの管理の基準として用いることができる。

また本実施の形態では、前述の図６に示すフローチャートのステップｂ９〜ｂ１０のように、呼設定の受付を拒否した場合には、上位装置である無線ネットワーク制御装置１２に規制報告を行うが、規制報告と共に、または規制報告を行うことに代えて、ＨＳデータなどのパケット通信における流入パケットを優先度順に破棄するように構成されてもよい。これによって負荷を抑えることができるので、ＣＰＵ使用率を、さらなる呼設定を許容可能なＣＰＵ使用率に下げることができる。

本発明の前提となる無線基地局装置におけるサービス種別のリソースを示す概念図である。前提技術の無線基地局装置における呼設定動作の処理手順を示すフローチャートである。本発明の実施の一形態である無線基地局装置１１を含む通信システム１の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ使用率と呼設定処理との関係を模式的に示す図である。本発明の実施の一形態のサービス種別のリソースを示す概念図である。本発明の実施の一形態の無線基地局装置１１における呼設定処理の処理手順を示すフローチャートである。保守制御機能の負荷が増加した場合のサービス種別のリソースを示す概念図である。ＣＰＵ２１の最大性能までＨＳデータを設定した場合のサービス種別のリソースを示す概念図である。

符号の説明

１通信システム、１１無線基地局装置、１２無線ネットワーク制御装置、１３マルチメディア信号制御装置、１４コアネットワーク、１５無線通信端末装置、２１ＣＰＵ、２２基地局用有線Ｉ／Ｆ部、２３ＢＢ信号処理部、２４無線信号処理部、２５基地局用無線Ｉ／Ｆ部、３１装置制御部、３２ＩＰ−Ｓｅｃ復号処理部、３５制御装置用有線Ｉ／Ｆ部。

Claims

無線通信端末装置と無線通信可能な無線通信手段と、
前記無線通信手段と前記無線通信端末装置との無線通信を制御する無線ネットワーク制御装置から前記無線通信端末装置との無線通信のための呼の設定が要求されると、前記呼の設定の可否を判断し、その判断結果に基づいて前記呼の設定を行う制御手段とを備え、
前記制御手段は、その動作状況を表す動作情報に基づいて、前記呼の設定の可否を判断し、前記呼を設定する呼種および呼数を可変自在に前記呼の設定を行い、
前記動作情報は、予め定める測定時間に使用された使用資源量を、前記制御手段の動作に使用可能な最大資源量で除した資源使用率であり、
前記制御手段は、
前記資源使用率が、０％以上、予め定める第１閾値未満である呼設定可領域に含まれる場合、前記無線ネットワーク制御装置から前記呼の設定が要求された呼種に設定するべきチャネルが、優先度が相対的に高く設定される優先チャネルであるか、優先度が相対的に低く設定される非優先チャネルであるかを判断し、前記優先チャネルであると判断すると呼設定を行い、前記非優先チャネルであると判断すると、前記非優先チャネルに対して割り当てるリソースを増加させて前記呼の設定を行い、
前記資源使用率が、前記第１閾値以上、予め定める第２閾値未満である優先呼設定可領域に含まれる場合、前記無線ネットワーク制御装置から前記呼の設定が要求された呼種に設定するべきチャネルが、前記優先チャネルであるか、前記非優先チャネルであるかを判断し、前記優先チャネルであると判断すると呼設定を行い、前記非優先チャネルであると判断すると、前記非優先チャネルに対して割り当てるリソースを制限して前記呼の設定を行い、
前記資源使用率が、前記第２閾値以上１００％以下である呼設定不可領域に含まれる場合、前記呼の設定の受付を拒否することを特徴とする無線基地局装置。
前記制御手段は、前記呼の設定の受付を拒否すると、前記呼の設定の受付を拒否する旨を表す情報を前記無線ネットワーク制御装置に対して送信することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
前記制御手段は、前記呼の設定の受付を拒否すると、前記呼が設定されている呼種の優先度に基づいて、前記呼種に対応するデータのうち、少なくとも一部を破棄することを特徴とする請求項１または２に記載の無線基地局装置。