JP5241645B2 - 移動体通信システムおよび移動体通信システムにおける回線接続制御方法ならびに制御局 - Google Patents
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Description
また、携帯電話端末のような移動端末にとって消費電力は重要な性能指標であるため、上り回線の接続先の無線基地局が遠くなることは消費電力の観点より望ましくない。
さらに、特許文献1の方法では移動局において接続する無線基地局を選択するため、既存の移動局では実施することができない。特許文献1の方法を、実現するためには、利用者が所有するすべての移動局に機能を追加する必要がある。
また、移動端末の移動性を考慮し、混雑の回避ができるようにすることを目的とする。
制御局は、
定期的に複数の無線基地局からそれぞれの無線基地局における無線回線の混雑情報と、移動端末の移動情報を収集し、
収集した混雑情報を統計処理した結果に基づいて、それぞれの無線基地局の無線回線接続制御モードを切り替えるためのスケジュール情報を作成し、
作成したスケジュール情報に従って、混雑を回避するモードで制御を行なう場合、無線基地局に隣接する無線基地局の混雑情報および無線基地局の移動情報に基づいて、無線基地局に接続中の移動端末および無線基地局に接続しようとする移動端末のそれぞれに対し、隣接無線基地局のなかから下り回線の接続先の無線基地局を選択し、それぞれの移動端末に対し、それぞれ選択した無線基地局を通知し、それぞれの移動端末の下り回線を選択した無線基地局に接続するように制御するようにしたものです。
制御部は、移動情報に基づいて、各無線基地局について、無線基地局に隣接する無線基地局の全ての組み合わせについて移動端末が移動する確率を計算することにより移動端末の移動特性を求め、移動特性に基づいて、それぞれの移動端末に通知する無線基地局を選択するようにしたものです。
さらに、既存の無線基地局や移動端末に特別な改良を必要としない。
まず、本発明を適用する移動体通信システムの構成について説明する。
図1は、本発明の一実施形態における移動体通信システムの構成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、複数の移動端末31、32と、それら移動端末と無線回線を接続し無線により通信を行なう複数の無線基地局21、22、23と、それら複数の無線基地局と接続され、無線基地局の制御を行なう制御局10とから構成される。
図1において、制御局10は複数の無線基地局21〜23と接続され、各無線基地局から定期的に各基地局のスループット値を収集し蓄積している。ここで収集するスループット値は、例えば、その無線基地局に接続されている全移動端末の平均のスループット値としてもよい。本発明においては、回線の混雑状況を計る指標として、スループット値を用いる。スループット値は、回線が混雑するのに伴い低下するため、回線の混雑状況を計る指標として利用できる。
図2は、無線基地局におけるスループット値の過去一定期間分のデータを示す図である。
図3は、本発明の一実施形態における回線の混雑を回避するためのスケジューリング方法を示すフローチャートである。
常にアクセスが集中するエリアについては無線基地局の増設が効果的な対策であるが、特定の曜日や特定の時間帯にアクセスの集中が発生するエリアについては、その集中する時間帯のみアクセスの集中を回避できれば効率が良い。例えば、野球場やコンサート会場では、試合やコンサートが行われない日は携帯電話の利用者も少なくアクセスは少ないが、イベントが行われる日の特に試合前後やコンサートの開演前、閉演後にはアクセスが集中すると考えられる。また学校では、授業中はアクセスが少ないが休み時間になると増え、駅では、通勤通学時間にアクセスが集中すると考えられる。
図2は、例として、ある無線基地局における月曜日の13時〜14時のスループット平均値のデータを示しているとする。横軸は時間を表し、現在から過去10週間分のデータを表している。スループット閾値aに対するスループット低下率閾値RaがRa=50%である場合、この例においては、スループット平均値がスループット閾値aを下回るケースは40%でありスループット低下率閾値Raを超過しないため、月曜日の13時〜14時は回線混雑を回避するモードに切り替えるタイミングとしてスケジュールに登録されない。
前述の統計処理の結果、ある無線基地局についてある曜日のある時間帯におけるスループット平均値が、過去一定期間でスループット閾値aを下回る割合がスループット低下率閾値Raを超える場合は、制御局10のスケジュール情報に回線混雑を回避するモードに切り替えるタイミングとして登録される。スループット閾値aを下回る割合がスループット低下率閾値Raを超えない場合は、モード切り替えのタイミングとして登録されない。図3におけるオプション部分のステップ33、ステップ34ように、スループット閾値とこれと対となる過去データにおけるスループット低下率閾値を複数設定し、より精度を細かくすることも可能である。この場合、前述したようにスループット閾値aが小さいほどスループット低下率閾値Raも小さくなるので、スループット閾値a,b,cがa<b<cのときスループット低下率閾値Ra,Rb,RcはRa<Rb<Rcとなると考えられる。
この図では、高速道路や線路の付近に設置されたような無線基地局における移動端末の移動例を示している。無線基地局22に接続されている移動端末31は、無線基地局21から無線基地局22へハンドオフし、その後は無線基地局23へハンドオフしていく。移動端末32は逆に、無線基地局23から無線基地局22へハンドオフし、その後無線基地局21へハンドオフしていく。高速道路や線路のように移動端末が一方向へ進む場合が多い場所では、無線基地局21からハンドオフしてきた移動端末のほとんどは無線基地局23へハンドオフしていき、逆に無線基地局23からハンドオフしてきた移動端末のほとんどは無線基地局21へハンドオフしていくと考えられる。
この図では、野球場やコンサート会場の付近に設置された無線基地局における移動端末の移動例を示す。野球場やコンサート会場に集まった移動端末の利用者は、来た方向へ帰る可能性が高いと考えられる。つまり、無線基地局21からハンドオフしてきた移動端末のほとんどは無線基地局21へ戻り、無線基地局23からハンドオフしてきた移動端末のほとんどは無線基地局23へ戻る。
ここでは、例として無線基地局22における移動方向確率P13(無線基地局21から無線基地局22にハンドオフしてきて、無線基地局22から無線基地局23へハンドオフしていく確率)の算出方法を説明する。このとき、無線基地局21から無線基地局22へハンドオフしてきた移動端末の総数は5で、そのうち無線基地局23へハンドオフした移動端末数は3であるため、移動方向確率P13=0.6となる。移動方向確率Pmnの値が大きいほど、無線基地局2mから当該無線基地局にハンドオフしてきた移動端末が、無線基地局2nへハンドオフしていく可能性が高いことを表す。
以上で定義した、周辺無線基地局のスループット値を表す正規化スループット値Tnと、当該無線基地局の移動方向特性(無線基地局に接続される移動端末が、どの周辺無線基地局に移動する可能性が高いかの特性)を表す移動方向確率Pmnを用いて、制御局10は無線基地局毎にテーブルを管理する。
図6には、制御局10が管理する移動方向確率テーブルの例として、無線基地局22のテーブルを示す。移動方向確率Pmnと正規化スループット値Tnの積算値Pmn*Tnは、無線基地局2nが空いていて、かつ移動端末が無線基地局2nへハンドオフしていく可能性が高いほど、値が大きくなる。つまり、移動方向確率Pmnと正規化スループット値Tnを積算することで、回線の空き状況と移動端末のハンドオフ先確率による重み付けを行なうことができる。
図7には、回線の混雑を回避するモードでの制御局10の動作をフローチャートで示す。混雑回避モードで動作している無線基地局のエリアに位置する各移動端末や、混雑回避モードへの切り替え後に無線基地局のエリアへハンドオフしてきた各移動端末に対して、図6に示した移動方向確率とスループット値の統計処理結果のテーブルを基に下り回線用の無線基地局を選択する。制御局10は選択した下り回線用無線基地局を、現在移動端末が接続している無線基地局を介してそれぞれの移動端末へ通知する。それを受信した移動端末は、通知された無線基地局と下りデータの通信を開始する。
また、回線の混雑を回避する場合に各移動端末へ適切な無線基地局を割り当てるために、制御局が、周辺無線基地局の回線空き情報と各移動端末がどの周辺無線基地局に移動する可能性が高いかを表す情報を基に、各移動端末に対して接続する無線基地局を選択することを特徴とする。
また、移動端末の消費電力を低減するために、上り方向の無線回線は保持したまま下り方向の無線回線のみを別の無線基地局へ接続させることを特徴とする。
また、既存の移動体通信システムへ容易に適用可能とするために、回線の混雑を回避するモードへの切り替えスケジューリングおよび下り回線用無線基地局の選択はすべて、制御局で行い、既存の無線基地局や移動端末に機能追加が必要ない。
また、制御局は、蓄積されたスループット値の統計データを分析し、特定の曜日、特定の時間帯においてスループットが低下する傾向が見られる場合は、回線混雑を回避するモードに切り替えるタイミングとして、その曜日のその時間帯を登録することでモード切り替えのスケジューリングを行い、回線混雑を事前に回避する。
また、制御局は、スケジュールに登録された曜日、時間帯以外であっても、無線基地局の回線でスループットが一定の値より低下した場合は、回線混雑を回避するモードに切り替える。
回線混雑を回避するモードに切り替わった無線基地局に対し、制御局は、その無線基地局に接続してきた移動端末のハンドオフ元履歴をその無線基地局の移動方向特性に照らし合わせ、接続時点の周辺無線基地局の回線空き情報も考慮した上で、各移動端末に対して下り回線用無線基地局を選択する。
制御局は各移動端末に対する下り回線用無線基地局を選択した後、選択した無線基地局を各移動端末へ現在接続されている無線基地局を介して通知する。これを受信した移動端末は、上り方向の無線コネクションは保持したまま下り方向の無線コネクションのみを通知された無線基地局へ接続し、無線通信を確立する。
21〜25 無線基地局
31、32 移動端末
Claims (8)
- 移動端末と無線回線を接続して通信を行なう複数の無線基地局と、該複数の無線基地局と接続され、それら複数の無線基地局の制御を行なう制御局とを有する移動体通信システムにおける移動端末と前記複数の無線基地局間の無線回線の接続制御方法であって、
前記制御局は、
定期的に前記複数の無線基地局からそれぞれの無線基地局における無線回線の混雑情報と、移動端末の移動情報を収集し、
収集した混雑情報を統計処理した結果に基づいて、それぞれの無線基地局の無線回線接続制御モードを切り替えるためのスケジュール情報を作成し、
作成したスケジュール情報に従って、混雑を回避するモードで制御を行なう場合、該無線基地局に隣接する無線基地局の混雑情報および該無線基地局の前記移動情報に基づいて、該無線基地局に接続中の移動端末および該無線基地局に接続しようとする移動端末のそれぞれに対し、隣接無線基地局のなかから下り回線の接続先の無線基地局を選択し、それぞれの移動端末に対し、それぞれ選択した無線基地局を通知し、それぞれの移動端末の下り回線を選択した無線基地局に接続するように制御する無線回線の接続制御方法。 - 前記無線回線の混雑情報として、制御局は、前記複数の無線基地局のスループット情報を定期的に収集し、収集したスループット情報を、曜日別、時間帯別に統計処理を行なって、前記複数の無線基地局それぞれの無線回線が混雑する周期を求めることにより、スケジュール情報を作成することを特徴とする請求項1に記載の無線回線の接続制御方法。
- 前記移動端末の移動情報は、各無線基地局において、ハンドオフ元の無線基地局およびハンドオフ先の無線基地局を示す情報であり、
前記制御部は、前記移動情報に基づいて、各無線基地局について、該無線基地局に隣接する無線基地局の全ての組み合わせについて移動端末が移動する確率を計算することにより移動端末の移動特性を求め、該移動特性に基づいて、それぞれの移動端末に通知する無線基地局を選択することを特徴とする請求項1に記載の無線回線の接続制御方法。 - 移動端末と無線回線を接続して通信を行なう複数の無線基地局と、該複数の無線基地局と接続され、それら複数の無線基地局の制御を行なう制御局とを有する移動体通信システムであって、
前記制御局は、
定期的に前記複数の無線基地局からそれぞれの無線基地局における無線回線の混雑情報と、移動端末の移動情報を収集し、
収集した混雑情報を統計処理した結果に基づいて、それぞれの無線基地局の無線回線接続制御モードを切り替えるためのスケジュール情報を作成し、
作成したスケジュール情報に従って、混雑を回避するモードで制御を行なう場合、該無線基地局に隣接する無線基地局の混雑情報および該無線基地局の前記移動情報に基づいて、該無線基地局に接続中の移動端末および該無線基地局に接続しようとする移動端末のそれぞれに対し、隣接無線基地局のなかから下り回線の接続先の無線基地局を選択し、それぞれの移動端末に対し、それぞれ選択した無線基地局を通知し、それぞれの移動端末の下り回線を選択した無線基地局に接続するように制御する移動体通信システム。 - 前記無線回線の混雑情報として、制御局は、前記複数の無線基地局のスループット情報を定期的に収集し、収集したスループット情報を、曜日別、時間帯別に統計処理を行なって、前記複数の無線基地局それぞれの無線回線が混雑する周期を求めることにより、スケジュール情報を作成することを特徴とする請求項4に記載の移動体通信システム。
- 前記移動端末の移動情報は、各無線基地局において、ハンドオフ元の無線基地局およびハンドオフ先の無線基地局を示す情報であり、
前記制御部は、前記移動情報に基づいて、各無線基地局について、該無線基地局に隣接する無線基地局の全ての組み合わせについて移動端末が移動する確率を計算することにより移動端末の移動特性を求め、該移動特性に基づいて、それぞれの移動端末に通知する無線基地局を選択することを特徴とする請求項4に記載の移動体通信システム。 - 移動端末と無線回線を接続して通信を行なう複数の無線基地局と、該複数の無線基地局と接続され、それら複数の無線基地局の制御を行なう制御局とを有する移動体通信システムにおける前記制御局であって、
定期的に前記複数の無線基地局からそれぞれの無線基地局における無線回線の混雑情報と、移動端末の移動情報を収集し、
収集した混雑情報を統計処理した結果に基づいて、それぞれの無線基地局の無線回線接続制御モードを切り替えるためのスケジュール情報を作成し、
作成したスケジュール情報に従って、混雑を回避するモードで制御を行なう場合、該無線基地局に隣接する無線基地局の混雑情報および該無線基地局の前記移動情報に基づいて、該無線基地局に接続中の移動端末および該無線基地局に接続しようとする移動端末のそれぞれに対し、隣接無線基地局のなかから下り回線の接続先の無線基地局を選択し、それぞれの移動端末に対し、それぞれ選択した無線基地局を通知し、それぞれの移動端末の下り回線を選択した無線基地局に接続するように制御する制御局。 - 定期的に複数の無線基地局からそれぞれの無線基地局における無線回線の混雑情報と、複数の無線基地局の移動端末の移動情報を収集し、
収集した混雑情報を統計処理した結果に基づいて、それぞれの無線基地局の無線回線接続制御モードを切り替えるためのスケジュール情報を作成し、
作成したスケジュール情報に従って、混雑を回避するモードで制御を行なう場合、該無線基地局に隣接する無線基地局の混雑情報および該無線基地局の前記移動情報に基づいて、該無線基地局に接続中の移動端末および該無線基地局に接続しようとする移動端末のそれぞれに対し、隣接無線基地局のなかから下り回線の接続先の無線基地局を選択し、
それぞれの移動端末に対し、それぞれ選択した無線基地局を通知し、
それぞれの移動端末の下り回線を選択した無線基地局に接続するように移動端末と無線基地局間の無線回線の接続制御を行なうプログラム。
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