JP5784511B2 - 管理装置、無線通信システム及びコネクション管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、管理装置、無線通信システム及びコネクション管理方法に係り、特に、無線通信システムにおいて、無線エリアおよび有線区間の輻輳、再送を減少させることで、トラフィックの有効利用を可能にする管理装置、無線通信システム及びコネクション管理方法に関する。

モバイルエンジニアリング事業においては、無線エリアにて、基地局配置やエリア設計などを行い、エリア内の通信品質向上に向けた取り組みがなされている。昨今のＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅｄの標準化において、無線通信の高速化が進み、従来は無線エリアのネットワークに比べ十分な帯域が確保されていたコアネットワークにおいても、帯域が確保できないとの見込みがなされている。
特に、無線エリアに端末が多数存在する場合においては、通信品質の劣化が激しく、無線での帯域が確保できずにスループットの低下が起こることや、遅延時間の増大によりコネクションが切断されてしまうといった課題が存在する。
上記課題を解決するため、特許文献１では無線通信端末の通信品質をＱＥ値という独自の指標を用いて判定し、この値が一定値を下回る端末のコネクションを開放することでエリア内の帯域を確保する手法がとられている。
また、特許文献２では、一定の監視期間において、基地局−端末間のビットエラーレートが閾値を上回る、または制御信号がタイムアウトしている端末のコネクションを開放することで、エリア内の帯域を確保する手法がとられている。

特開２００４−３６３９７９号公報 特開２０００−８３０３６号公報

本発明が解決する課題を以下に示す。
端末が多く存在する無線エリアでは、今後無線エリアでの通信速度が大きくなるため、無線での帯域が確保できずにスループットの低下や遅延増大によるコネクション切断が起こるだけでなく、大容量のトラフィックが有線区間を流れるため、通信状態の悪い端末においては、有線区間の再送回数が増加し、ネットワークを流れるトラフィックが増大する。そのため、有線区間を流れるトラフィックについても考慮し制御を行う必要性があるが、前述の特許文献１、２における従来手法では、無線区間の状態のみを把握し、有線区間の状態を考慮せず制御を行っているため、前述の課題に対応できない。
本発明は、以上の点に鑑み、無線エリアの最適化を図るとともに有線区間のトラフィックを削減し、再送および輻輳を低減することを目的とする。

本発明では、例えば、無線エリア内の通信品質が悪い端末を検出し、それらの端末が使用するアプリケーションや有線区間でのトラフィック量を分析した上で、端末のコネクションを切断する。これにより、無線エリアの最適化を図るとともに有線区間のトラフィックを削減し、再送および輻輳を低減する。
本発明は、例えば、複数の無線基地局、ネットワークルータやゲートウェイに代表されるネットワーク装置、それらを管理するネットワークエレメント管理装置が存在する無線通信システムにおいて、前述のネットワークエレメント管理装置が、無線基地局における通信履歴とネットワーク装置に流れ込むパケットを収集することで得られるトラフィック量やアプリケーションの種別を収集する統計情報収集部と、前述の収集したデータを保存する統計情報データベース、前述の統計情報データベースに保存された情報から、無線エリアの状態を判定し、制御対象の無線通信端末を選定、制御ルールを作成する通信品質判定部、前述の制御ルールを保存する制御ルールデータベース、基地局に対して制御対象の無線通信端末のコネクションについてコネクション開放要求を出す、装置管理部を備えることを特徴のひとつとする。

また、前述の通信品質判定部は無線エリアにおけるスループットが閾値を下回ることをトリガーに制御対象の無線通信端末を選定することを特徴のひとつとする。
また、制御ルール作成部においては、無線通信端末の使用するアプリケーションが制御対象のものであること、および上り回線における無線通信端末からの基準信号受信電力が閾値を下回り、かつ、無線基地局と無線通信端末間のスループットが閾値を下回るものを対象とすることを特徴のひとつとする。

本発明の第１の解決手段によると、
複数の無線通信端末と無線で通信する無線基地局と、前記無線基地局と有線で接続されたネットワーク装置とを備え、前記無線通信端末が、該無線通信端末及び該無線基地局間の無線区間と、該無線基地局及び該ネットワーク装置間の有線区間とを介して他の装置の通信する無線通信システムにおける管理装置であって、
前記無線基地局から、各無線通信端末と該無線基地局との無線区間での通信情報を受信し、前記ネットワーク装置から、各無線通信端末と前記装置間のうち有線区間でのトラフィック情報を受信する情報収集部と、
前記無線基地局から受信した前記無線区間での通信情報と、前記ネットワーク装置から受信した前記有線区間でのトラフィック情報とに基づき、前記複数の無線通信端末のうちコネクションを開放する前記無線通信端末を特定する判定部と、
前記判定部で特定された前記無線通信端末が所属する前記無線基地局に、コネクション開放要求を送信する装置管理部と
を備えた前記管理装置が提供される。

本発明の第２の解決手段によると、
複数の無線通信端末と無線で通信する無線基地局と、
前記無線基地局と有線で接続されたネットワーク装置と、
管理装置と
を備え、前記無線通信端末が、該無線通信端末及び該無線基地局間の無線区間と、該無線基地局及び該ネットワーク装置間の有線区間とを介して他の装置の通信する無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
各無線通信端末と該無線基地局との無線区間での通信情報を収集し、前記ネットワーク装置に送信する第１情報収集部を有し、
前記ネットワーク装置は、
各無線通信端末と前記装置間のうち有線区間でのトラフィック情報を収集し、前記ネットワーク装置に送信する第２情報収集部を有し、
前記管理装置は、
前記無線基地局から受信した前記無線区間での通信情報と、前記ネットワーク装置から受信した前記有線区間でのトラフィック情報とに基づき、前記複数の無線通信端末のうちコネクションを開放する前記無線通信端末を特定する判定部と、
前記判定部で特定された前記無線通信端末が所属する前記無線基地局に、コネクション開放要求を送信する装置管理部と
を有する前記無線通信システムが提供される。

本発明の第３の解決手段によると、
複数の無線通信端末と無線で通信する無線基地局と、前記無線基地局と有線で接続されたネットワーク装置とを備え、前記無線通信端末が、該無線通信端末及び該無線基地局間の無線区間と、該無線基地局及び該ネットワーク装置間の有線区間とを介して他の装置の通信する無線通信システムにおけるコネクション管理方法であって、
各無線通信端末と該無線基地局との無線区間での通信情報を収集することと、
各無線通信端末と前記装置間のうち有線区間でのトラフィック情報を収集することと、
前記無線区間での通信情報と、前記有線区間でのトラフィック情報とに基づき、複数の無線通信端末のうちコネクションを開放する無線通信端末を特定して、特定された無線通信端末のコネクションを開放すること
を含む前記コネクション管理方法が提供される。

本発明によると、無線エリアの最適化を図るとともに有線区間のトラフィックを削減し、再送および輻輳を低減することができる。

第１の実施例における管理システムの構成図である。 本実施の形態における無線通信システムの構成図である 第１の実施例における無線基地局の構成図である。 本実施の形態におけるネットワークエレメント管理装置の構成図である。 本実施の形態におけるネットワークルータの構成図である。 本実施の形態におけるトラフィック情報データベースの一例である。 本実施の形態における統計情報データベースの作成または更新フローチャートである。 本実施の形態における統計情報データベースの一例である。 第１の実施例における制御対象無線通信端末抽出フローチャートである。 本実施の形態におけるコネクション開放無線通信端末の再接続処理フローである。 第２の実施例における管理システムの構成図である。 第２の実施例における制御対象無線通信端末抽出フローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。
１．第１の実施例
図２は第１の実施例における無線通信システムの構成図である。
無線通信システムは、無線通信端末１（例えば１Ａ、Ｂ）と無線で通信する無線基地局１０（例えば１０Ａ、Ｂ）と、ネットワークルータ３０（例えば３０Ａ〜Ｃ）と、ゲートウェイ６０と、ネットワークエレメント管理装置２０とを備える。
例えば図の例では、無線基地局１０Ａ、Ｂの２台が存在し、無線通信端末１Ａが無線基地局１０Ａと通信し、無線通信端末１Ｂが無線基地局１０Ｂと通信している。前述の無線基地局１０Ａ、Ｂ、ネットワークルータ３０Ａ〜Ｃを管理するネットワークエレメント管理装置２０が例えば有線ネットワークで各装置と接続されている。また、前述の無線基地局１０Ａ、Ｂは、ネットワークルータ３０Ａ〜Ｃ、ゲートウェイ６０等のネットワーク装置を通じて、インターネット７０に接続されており通信が行われている。なお、ネットワークエレメント管理装置２０は、ネットワークルータ３０Ａ、Ｃとは、上位のネットワークルータ３０Ｂを介して通信できる。また、ネットワークエレメント管理装置２０は、ゲートウェイ６０を介して下位のネットワークルータ３０Ａ〜Ｃと通信しても良い。

図３は第１の実施例における無線基地局１０の構成図である。無線基地局１０は、無線通信端末１と無線通信を行なうためのアンテナ１１、アンテナ１１から受信した信号または無線通信端末１への送信信号を処理する無線通信部１２、無線通信端末１からの通信履歴を扱う統計情報収集部（第１情報収集部）１３、コネクションの接続、開放を行うコネクション制御部１４、及び、ネットワークルータ３０と接続するネットワークＩ／Ｆ１５を有する。
図４は第１の実施例におけるネットワークエレメント管理装置２０の構成図である。ネットワークエレメント管理装置２０は、無線基地局１０から有線ネットワーク５０を通じて通信履歴（通信情報）を受信し、ネットワークルータ３０から有線ネットワーク５０を通じてトラフィック情報を受信し、統計情報データベース２２を更新する統計情報収集部２１と、通信履歴から制御の要否を判定する通信品質判定部２３と、制御のルールおよび制御対象の無線通信端末ＩＤを保存する制御ルールデータベース（制御ルール記憶領域）２４と、コネクションを開放すべき端末ＩＤおよびコネクション開放要求を無線基地局１０に対して送信する装置管理部２５と、制御ルールや統計情報データベース２２の更新タイミングを一定周期で行うためのタイマー部２６とを有する。

図５は第１の実施例におけるネットワークルータ３０の構成図である。ネットワークルータ３０は、複数のネットワークインターフェース３１Ａ、Ｂと、ネットワークインターフェース３１Ａ、Ｂを流れるパケットをキャプチャするトラフィックデータ抽出部３２と、キャプチャしたトラフィックデータを保存するトラフィック情報データベース３３と、前述のトラフィック情報データベース３２から無線通信端末ＩＤごとのアプリケーション種別やトラフィック量を収集し、有線ネットワーク５０を通じてネットワークエレメント管理装置２０の統計情報収集部２１に送信する統計情報収集部（第２情報収集部）３３とを有する。

図１は第１の実施例における管理システムの説明図である。
無線基地局１０は、無線通信端末１から無線ネットワーク４０、アンテナ１１、無線通信部１２を通じて通信履歴を収集し、統計情報収集部１３に保存する。通信履歴は、例えば、無線通信端末１と基地局１０との間の無線区間の通信に関する情報を含み、例えば無線区間のスループット、基準信号の受信電力等を含むことができる。ここで、基準信号の受信電力とは、基地局１０から送信された基準信号（パイロット信号）が無線通信端末１で受信される受信電力である。この受信電力は無線通信端末１で測定され、基地局１０に通知される。以下の説明において、「基地局における基準信号受信電力」は、上述のように、基地局からの基準信号について、端末が測定した受信電力を示す。
収集された通信履歴は有線ネットワーク５０を通じて、ネットワークエレメント管理装置２０における統計情報収集部２１に送信され、統計情報データベース２２に保存される。
また、ネットワークルータ３０において、ネットワークインターフェース３１Ａ、Ｂを流れるパケットを、トラフィック情報抽出部３２がキャプチャし、少なくとも端末ＩＤとアプリケーション種別と有線区間でのトラフィック量とを、トラフィック情報データベース３３に保存する。トラフィックデータ収集部３４が、無線通信端末ＩＤごとのアプリケーション種別やトラフィック量を収集し、これらの情報を有線ネットワーク５０を介して、ネットワークエレメント管理装置２０の統計情報収集部２１に送信する。統計情報収集部２１は、受信したこれらの情報を統計情報データベース２２に保存する。通信履歴やトラフィックデータを受信するごとに統計情報収集部２１は統計情報データベース２２を更新する。
なお、トラフィック情報の抽出及び送信は、ネットワークルータ３０以外にも、ゲートウェイ６０や、有線区間の適宜のネットワーク装置で行っても良い。

統計情報データベース２２の更新をうけて、通信品質判定部２３は、各無線エリアにおける平均スループットを計算する。通信品質判定部２３は、制御ルールデータベース２４に格納された閾値よりも無線エリアでの平均スループットが下回っている場合に、その無線エリアについて、制御対象となる無線通信端末１の抽出を行い、制御対象の無線通信端末ＩＤを制御ルールデータベース２４に保存する。
制御ルールデータベース２４の更新を受けて装置管理部２５は、制御対象の無線通信端末１が存在する無線基地局１０に対し制御対象端末１のコネクションを開放するよう、無線基地局１０のコネクション制御部１４に対してコネクション開放要求を送信する。なお、統計情報データベース２２、制御ルールデータベース２４および装置管理部２５から無線基地局１０におけるコネクション制御部１４へのコネクション開放要求送信タイミングは、例示のため各データベースの更新後すぐとしたが、それに限るものではなくタイマー部２６をネットワークエレメント管理装置２０に持たせる事で、一定期間ごとに更新を行うことも可能である。

図６は、ネットワークルータ３０のトラフィック情報データベース３３の一例である。トラフィック情報データベース３３は、ネットワークＩ／Ｆ３１Ａ、３１Ｂ間を通過するパケットに含まれる無線通信端末ＩＤ毎に、無線通信端末１が使用しているアプリケーション種別（識別情報）と、トラフィック量が記録される。ここでのトラフィック量は、有線区間でのトラフィック量を示す。
以降、ネットワークエレメント管理装置２０における、それぞれの管理部の動作について詳細に説明する。
図７は、統計情報収集部２１が統計情報データベース２２を作成または更新する際のフローチャートである。
まず、統計情報収集部２１は、Ｓ１０１にて、統計情報データベース作成及び更新を一定周期で行うためのタイマーを起動する。ネットワークエレメント管理装置２０には、基地局１０から基準信号受信電力及びスループットを含む通信履歴と、ネットワークルータ３０からアプリケーション種別とトラフィック量を含むトラフィック情報とが入力される。統計情報収集部２１は、Ｓ１０２において受信データの分別を行い、受信データが通信履歴であればＳ１０３に移り、通信履歴でなければ、Ｓ１０４に移る。統計情報収集部２１は、Ｓ１０３において、受信された通信履歴に含まれる、基地局１０における端末１から報告された基準信号受信電力および無線区間のスループットの値を、統計情報データベース２２に端末ＩＤごとに保存する。また、統計情報収集部２１は、Ｓ１０４において、再びデータの判定を行い、受信データがトラフィック情報であれば、Ｓ１０５において、使用しているアプリケーション種別とトラフィック量を、統計情報データベース２２に端末ＩＤごとに保存する。受信データが通信履歴でもトラフィック情報でもなければ（Ｓ１０２、Ｓ１０４）、受信データを破棄しても良い。統計情報収集部２１は、Ｓ１０６において、タイマーを確認し、更新周期を経過した場合、Ｓ１０７においてタイマーを停止し更新処理を終了する。更新周期が経過していない場合（更新期間内の場合）は、ステップＳ１０２に戻り、処理を繰り返す。

なお、本実施の形態において、統計情報データベース２２に記憶される通信履歴及びトラフィック情報は、受信される全ての通信履歴及びトラフィック情報でなくてもよく、特定の条件を満たす情報のみを記憶するようにしてもよい。例えば、基地局における基準信号受信電力および、無線区間のスループットが所定値以下の無線通信端末、もしくは、特定のアプリケーションを使用している無線通信端末、もしくは、トラフィック量が所定値以上の無線通信端末に限ってデータベースに保存するようにしてもよい。これにより、統計情報データベース２２に格納される情報量を削減するとともに、後述する制御対象となる無線通信端末を決定する際の演算量も削減可能となる。

ネットワークエレメント管理装置２０には、このようなフィルタ機能を実行するか否かを予め設定しておいてもよい、統計情報収集部２１は、例えば、フィルタ機能のＯＮ／ＯＦＦをＳ１０８において判定する。ＯＦＦであれば処理を終了する。一方、ＯＮであれば、統計情報収集部２１は、統計情報データベース２２に記憶されたデータについて、端末ＩＤごとに以下のＳ１０９〜Ｓ１１４の処理を実行する。本更新期間内において新たに追加されたデータについてのみ実行してもよい。なお、この例においては、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６において統計情報データベース２２に追加した後に、条件に合致しないものを削除する構成といているが、統計情報データベース２２に追加する際に条件に合致するもののみ記憶するようするなど、適宜の順序で処理してもよい。

統計情報収集部２１は、Ｓ１０９において、ある端末について、「基地局における基準信号受信電力≦閾値２」であるかを判定する。閾値２は、制御ルールデータベース２４に予め記憶されることができる。なお、以下の各閾値、基準についても同様に制御ルールデータベース２４に予め記憶されることができる。なお、制御ルールデータベース２４に記憶される各閾値は、基地局１０ごとに異なる値を設定してもよい。また、統計情報収集部２１は、Ｓ１１０において「無線区間のスループット≦閾値３」であるかを判定する。統計情報収集部２１は、Ｓ１１１において、特定の（制御対象として予め定められた）アプリケーションを使用しているかを判定する。統計情報収集部２１は、Ｓ１１２において、「無線通信端末のトラフィック量≧閾値４」であるかを判定する。統計情報収集部２１は、すべてに該当する端末については、データを削除せずにデータベースに保存したままにし、一方、いずれかひとつにでも該当しなければ、Ｓ１１３において前述の無線通信端末１に対する通信履歴およびトラフィックデータを削除する。一方、いずれかに該当した場合はデータを削除せず、全てに該当しなかった場合に削除してもよい。最後に、統計情報収集部２１は、Ｓ１１４においてすべての無線通信端末１に対して、処理が終了したかを確認し、未処理の端末が存在すれば、Ｓ１０９〜Ｓ１１２の処理を繰り返す。
この様な手法をとることで、上述のように統計情報データベースに格納される情報量を削減するとともに、制御対象となる無線通信端末を決定する際の演算量も削減可能となる。

図８は統計情報データベース２２の一例である。
統計情報データベース２２は、無線通信端末ＩＤ毎に、使用しているアプリケーション種別、トラフィック量、基地局における基準信号受信電力、及び、無線区間のスループットが記録される。なお、無線エリアＩＤ毎に図８に示す構成を有する。アプリケーション種別及びトラフィック量は、通信システムにおける有線側のトラフィック種別及び量を示し、基地局における基準信号受信電力及び無線区間のスループットは、無線エリアの通信状態を示す。例えば、基地局における基準信号受信電力が小さい端末１は、基地局１０から遠いなどにより電波環境が悪い端末を示す。また有線側でのトラフィック量が大きい端末が、無線エリアで電波環境が悪く、スループットが悪いと、有線側で基地局１０までデータが到達したものの端末１にとどく前にタイムアウトすることで、有線側で再送が発生しうる。本実施の形態では、有線側と無線側の両データを考慮して、有線区間と無線区間とをトータルでみた通信効率を向上する。なお、アプリケーション種別及びトラフィック量以外に、通信システムにおける有線側のトラフィック種別及び量を示す適宜のデータを用いても良いし、基地局における基準信号受信電力及び無線区間のスループット以外に、無線エリアの通信状態を示す適宜のデータを用いても良い。

図９は、第１の実施例における通信品質判定部２３の制御フローチャートである。このフローチャートは大きく２つの部分に分かれており、１つは制御が必要であるか否かを判定する部分（図９（ａ））、もう１つは、制御対象となる端末を決定する部分（図９（ｂ））である。以降、フローの詳細について説明する。
まず、図９（ａ）を参照して制御の要否を判定する部分について説明する。通信品質判定部２３は、ある無線エリアについて、統計情報データベース２２に保存された端末ごとの無線区間でのスループットから、無線エリアにおける平均スループットを算出する。通信品質判定部２３は、Ｓ２０１において、算出された平均スループットが制御ルールデータベース２４に予め記憶された閾値１を下回った場合に、制御が必要と判断してＳ２０２に移り、それ以外は処理を終了する。通信品質判定部２３は、Ｓ２０２において、統計情報データベース２２より、平均スループットの値が閾値を下回った無線エリアで通信を行っている無線通信端末１の通信状態を収集する。通信品質判定部２３は、Ｓ２０３において、収集した無線通信端末１の通信状態に基づき制御対象端末（コネクションを開放する端末）の抽出フローを実行する。本抽出フローについては後述する。Ｓ２０４において、Ｓ２０３で抽出された無線通信端末１のコネクションを開放する。例えば、通信品質判定部２３は、装置管理部２５に無線通信端末１の端末ＩＤを通知し、装置管理部２５から対象の基地局１０にコネクション開放要求が送信される。通信品質判定部２３は、コネクション開放後に、Ｓ２０５において、再度当該無線エリアにおける平均スループットを算出し、平均スループットが閾値１を下回っていなければ継続して制御を行わずに終了する。平均スループットが閾値１を下回っていれば、Ｓ２０１からのフローを繰り返す。

なお、無線通信端末１が複数のアプリケーションを使用している場合は、装置管理部２５は、無線通信端末１が制御対象の無線通信端末に該当すると、無線区間のコネクションは開放せず、ネットワークルータ３０に対して制御対象のアプリケーションのコネクションのみを開放するよう指示してもよい。例えば、無線通信端末１が複数のアプリケーションを使用している場合統計情報データベース２２に、端末ＩＤは同じであるがアプリケーション種別が異なる複数のエントリが記憶されることになる。従って、装置管理部２５（又は通信品質判定部２３）は、統計情報データベース２２を参照して、無線通信端末１が複数のアプリケーションを使用していることを判断できる。なお、通信品質判定部２３は、複数のアプリケーションのうち、対応するトラフィック量が予め定められた閾値より大きいひとつを選択し、選択されたアプリケーションのコネクションを開放するようにしてもよい。

次に、制御対象無線通信端末の抽出フローについて説明する。Ｓ２０６において、通信品質判定部２３は、統計情報データベース２２から収集した無線通信端末１の通信状態に基づき、ある無線通信端末１について、基地局１０における基準信号受信電力が閾値２を下回っているかを判定する。通信品質判定部２３は、基準信号受信電力が閾値２を下回っている場合、Ｓ２０７において、無線通信端末の無線区間でのスループットが閾値３を下回っているかを判定する。また、通信品質判定部２３は、Ｓ２０８において、無線通信端末が使用するアプリケーションが制御対象であるかどうかを判定する。最後に、通信品質判定部２３は、Ｓ２０９において無線通信端末のトラフィック量が閾値４を上回るかどうかを判定する。通信品質判定部２３は、前述の４つの条件に当てはまる無線通信端末１（Ｓ２０６〜Ｓ２０９の全てがＹｅｓの無線通信端末１）を制御対象とし、Ｓ２１０において、制御ルールデータベース２４に制御対象とした無線通信端末１の端末ＩＤを保存する。前述のいずれか条件にもあてはまらない場合は、Ｓ２１１に移る。

なお、前述の４つの条件すべてに当てはまる以外にも、通信品質判定部２３は、無線区間での通信情報と有線区間でのトラフィック情報とに基づき、無線区間での通信状態が予め定められた第１基準よりも悪く、かつ、有線区間でのトラフィックが予め定められた第２基準より多い無線通信端末を、コネクションを開放する無線通信端末とすることができる。例えば、Ｓ２０７とＳ２０８の条件（無線区間での条件）のいずれかを満たし、かつ、Ｓ２０９とＳ２１０の条件（有線区間での条件）のいずれかを満たす無線通信端末を、コネクションを開放する無線通信端末とすることができる。また、例えば、基準信号受信電力及び／又は無線区間のスループットが予め定められた閾値を下回り、かつ、有線区間のトラフィック情報が、予め定められた制御対象のアプリケーション種別を含む無線通信端末を、コネクションを開放する端末としてもよい。
通信品質判定部２３は、Ｓ２１１において、すべての端末ＩＤに対して抽出が完了したかどうかの確認を行い、まだ未抽出の端末が存在すれば、Ｓ２０６〜Ｓ２１０の処理を繰り返す。

図１０は、コネクション開放無線通信端末の再接続処理フローである。無線通信端末１のコネクションを開放した後の再接続に関する処理フローについて説明する。本処理はコネクション開放後に、通信状態が悪いまま再度、無線基地局１０に無線通信端末１が接続することを防ぐための処理である。なお、本フローは、基地局１０のコネクション制御部１４で実行する例を説明するが、例えばネットワークエレメント管理装置２０の装置管理部２５や無線通信端末１など適宜のブロックで実行してもよい。
コネクション制御部１４は、例えば無線通信端末１からコネクションの接続要求を受信すると、Ｓ３０１において、コネクション開放時刻からの経過時間が予め定められた時間（閾値５）を超えているかを判定する。コネクション制御部１４は、閾値以上であればＳ３０４において、無線通信端末１から無線基地局１０への接続処理を開始する。一方、Ｓ３０１において閾値以下の場合は、コネクション制御部１４は、Ｓ３０２において、接続要求を出している無線通信端末１の通信状態を収集する。例えば、自基地局からの基準信号受信電力、及び、自基地局に隣接する隣接基地局からの基準信号受信電力を、無線通信端末１から収集する。コネクション制御部１４は、接続判定処理（Ｓ３０３）にて再接続の可否を判定する。再接続可能であれば、コネクション制御部１４は、Ｓ３０４において、無線通信端末１から無線基地局１０への接続処理を開始する。接続判定処理は、例えば、Ｓ３０３において、基地局１０からの無線通信端末１における基準信号受信電力が閾値２を上回っていれば、Ｓ３０４において、無線基地局への接続を開始する。一方、無線通信端末１における基準信号受信電力が閾値２を下回っていた場合は、コネクション制御部１４は、Ｓ３０５において、隣接無線基地局からの基準信号受信電力が閾値を上回っているか判断する。閾値を上回っていれば、Ｓ３０６において、コネクション制御部１４は、該当無線通信端末１のハンドオーバ処理を開始し、隣接無線基地局に接続させる。

２．第２の実施例
続いて、上述のネットワークエレメント管理装置２０が存在せず、無線基地局において制御の要否および、制御対象の無線通信端末１を決定する第２の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
図１１は、第２の実施例における無線通信システム（管理システム）の構成図である。
本無線通信システムは、第１の実施の形態のネットワークエレメント管理装置２０の構成が省略され、無線基地局１００とネットワークルータ２００とを備える。ネットワークルータ２００は第１の実施例と同様のルータでもよいし、一般的なルータでもよい。
無線基地局１００には、統計情報データベース１９、通信品質判定部１６、制御ルールデータベース１７、タイマー部１８を有する。これらの各部は、第１の実施例のネットワークエレメント管理装置２０の各部と同様である。また、基地局１００は、無線通信部１２、コネクション制御部１４、ネットワークＩ／Ｆ１５を有する。これらの各部は、第１の実施例の基地局１０の各部と同様である。なお、コネクション制御部１４は、基地局１０内の通信品質判定部１６からの通知に従いコネクションを開放する。また、本実施例では、無線基地局１０内部で制御の可否判定、制御対象となる無線通信端末を抽出する。統計情報収集部１１０は、例えば、第１の実施例の統計情報取集部１３の機能と、ネットワークルータ３０のトラフィックデータ抽出部３２の機能を併せ持つことができる。トラフィック情報については、無線通信部１２がネットワークＩ／Ｆ１５を介して通信するトラフィックデータを抽出してトラフィック量、アプリケーション種別を監視することができる。なお、統計情報収集部１１０は、第１の実施例と同様に、ネットワークルータ３０のトラフィックデータ抽出部３２で求められたアプリケーション種別及びトラフィック情報を、ネットワークＩ／Ｆ１５を介して入力してもよい。

無線基地局１００は、無線通信端末１から無線ネットワーク４０、アンテナ１１、無線通信部１２、統計情報収集部１１０およびネットワークＩ／Ｆ１５、統計情報収集部１１０を通じて通信履歴を収集し、収集された通信履歴を統計情報データベース１９に保存する。また、無線通信端末１ごとに、トラフィック量の合計とアプリケーション種別を収集し、統計情報収集部１１０を通じて統計情報データベース１９に保存する。無線通信端末１から、通信履歴を受信するごとに統計情報収集部１１０は統計情報データベース１９が更新される。統計情報データベース１９の更新をうけて、通信品質判定部１６は、無線基地局１０が生成している無線エリアにおける平均スループットを計算し、制御ルールデータベース１７に格納された閾値よりも平均スループットが下回っている場合に、制御対象となる端末の選定を行い、制御対象の端末ＩＤを制御ルールデータベース１７に保存する。制御ルールデータベース１７の更新を受けて、コネクション制御部１４は制御対象の無線通信端末１に対して、コネクションを開放する。コネクション制御部１４における制御対象の無線通信端末のコネクション開放タイミングは、例示のため各データベースの更新後すぐとしたが、それに限るものではなくタイマー部１８を無線基地局１０に搭載する事で、一定期間ごとに更新を行うことも可能である。

図１１に示すように、無線基地局１０は、無線通信端末１と無線通信を行なうアンテナ１１、アンテナ１１から受信した信号または無線通信端末１への送信信号を処理する無線通信部１２、無線通信端末１からの通信履歴等を扱う統計情報収集部１１０、コネクションの接続、開放を行うコネクション制御部１４、自局における通信履歴および無線通信端末のトラフィック情報を保存する統計情報データベース１９、通信履歴から制御の要否を判定する通信品質判定部１６、制御のルールおよび制御対象の無線通信端末ＩＤを保存する制御ルールデータベース１７、制御ルールや統計情報データベース２２の更新タイミングを一定周期で行うためのタイマー部１８、及び、有線のトラフィック情報を収集するネットワークＩ／Ｆ１５を有する。
本実施例の制御フローは、第１の実施例（図９）と同様とすることができる。上述のように、各ブロックの処理は、基地局１００の対応するブロックにより実行される。

（変形例）
図１３は、第２の実施例における制御フローチャートの変形例である。このフローチャートは大きく２つの部分に分かれており、１つは制御が必要であるか否かを判定する部分（図１３（ａ））、もう１つは、制御対象となる端末を決定する部分（図１３（ｂ））である。以降、フローの詳細について説明する。本変形例においては、無線区間のパラメータとアプリケーション種別のみで制御対象の無線通信端末を決定する。
まず、制御の要否を判定する部分（図１３（ａ））について説明する。図１３（ａ）の各処理は図９（ａ）の各処理と同様である。通信品質判定部１６は、統計情報データベース１９に保存された端末１ごとの無線区間でのスループットから、無線エリアにおける平均スループットを算出する。Ｓ４０１において、通信品質判定部１６は、算出された平均スループットが閾値を下回った場合に、制御が必要と判断し、Ｓ４０２において、通信品質判定部１６は、統計情報データベース１９より、平均スループットの値が閾値を下回った無線エリアで通信を行っている無線通信端末の通信状態を収集する。Ｓ４０３において、通信品質判定部１６は、制御対象端末の抽出フローを実行する。Ｓ４０４において、コネクション制御部１４は、Ｓ４０３において抽出された端末のコネクションを開放する。Ｓ４０５において、通信品質判定部１６は、再度、当該無線エリアにおける平均スループットを算出し、閾値を下回っていなければ継続して制御を行わずに終了。閾値を下回っていれば、Ｓ４０１からのフローを繰り返す。

次に、本変形例における制御対象無線通信端末の抽出フローについて説明する。本変形例では、以下のように３つの条件で判断する。Ｓ４０６において、通信品質判定部１６は、基地局１００での基準信号受信電力が閾値２を下回っているかを判定する。下回っている場合、通信品質判定部１６は、Ｓ４０７において、無線通信端末の無線区間でのスループットが閾値３を下回っているかを判定する。最後に、通信品質判定部１６は、Ｓ４０８において、端末１が使用しているアプリケーション種別から制御対象のアプリケーションかどうかを判定する。本変形例では、前述の３つの条件に当てはまる、無線通信端末１を制御対象として、通信品質判定部１６は、Ｓ４０９において、制御ルールデータベース１７に保存する。Ｓ４１０において、すべての端末ＩＤに対して抽出が完了したかどうかの確認を行い、まだ未抽出の端末が存在すれば、Ｓ４０６〜Ｓ４１０の処理を繰り返す。
本実施例のように無線基地局１００ごとに統計情報データベース１９、通信品質判定部１６、制御ルールデータベース１７、タイマー部１８を持たせることで、無線基地局単位で制御ができるため、制御周期の短縮が可能となる。
上述の第１及び第２の実施例によると、無線エリア内における端末の通信品質向上、再送回数の減少によるモバイルネットワークのトラフィック削減が期待できる。また、無線区間の通信状態の悪い端末について、有線区間での再送回数が増加、及び、ネットワークを流れるトラフィックの増大を防ぐことができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

３．構成例
例えば、無線通信端末と前述の無線通信端末が通信を行う複数の無線基地局、前述の無線基地局が接続されるネットワークルータ、ゲートウェイと、前述の各装置を管理するネットワークエレメント管理装置が存在する無線通信システムにおいて、ネットワークエレメント管理装置は、前述の無線基地局から、無線基地局における端末の基準信号受信電力およびスループット、ネットワークルータから無線通信端末ごとに使用されているアプリケーションおよびトラフィック量を収集する手段を備えた、統計情報収集部、前述の情報から制御の要否および制御対象となる無線通信端末を決定する通信品質判定部、制御のルールを保存する制御ルールデータベース、制御対象の無線通信端末が通信を行っている無線基地局に対して当該無線通信端末のコネクション開放要求を送信する装置管理部を備える。

前述の無線基地局に向けたコネクション開放要求の送信は、一定期間ごと、もしくは前述の制御ルールが更新されるたびに、前述の装置制御部により送信される。
また、上述の無線通信システムにおいて、無線基地局ごとに異なる制御ルールを作成可能である。
上述の無線通信システムにおいて、前述の無線通信基地局が、制御情報データベースおよび、通信品質判定部、制御ルールデータベースを備え、無線基地局ごとに独立して制御の可否および制御ルールを決定可能である。
本制御方式は、例えば、無線エリアごとに、エリア内の平均スループットが閾値を下回った場合に、制御が必要と判定し、基地局における無線通信端末からの基準信号受信電力値、無線基地局と無線通信端末間のスループットが閾値を下回り、制御対象となるアプリケーションを使用した場合に、当該無線通信端末のコネクションを開放する。
上述の制御方式において、前述の判定閾値が無線エリアごとに異なる閾値を用いて制御を行う。

上述の制御方式において、前述の基地局における無線通信端末からの基準信号受信電力値が閾値を下回ること、無線基地局と無線通信端末間のスループットが閾値を下回ること、制御対象となるアプリケーション使用の有無のうち、いずれかの条件を満たす無線通信端末を制御対象と判定する。
また、上述の制御方式において、無線通信端末が複数のアプリケーションを使用しており、制御対象の無線通信端末に該当した場合、無線エリアのコネクションは開放せず、ネットワークルータもしくはゲートウェイに対して制御対象のアプリケーションのコネクションのみを開放する。

本発明は、例えば無線通信システムに利用可能である。

１ 無線通信端末
１０、１００ 無線基地局
１１ アンテナ
１２ 無線通信部
１３ 統計情報収集部
１４ コネクション制御部
１５ ネットワークＩ／Ｆ
１６ 通信品質判定部
１７ 制御ルールデータベース
１８ タイマー部
１９ 統計情報データベース
２０ ネットワークエレメント管理装置
２１ 統計情報収集部
２２ 統計情報データベース
２３ 通信品質判定部
２４ 制御情報データベース
２５ 装置管理部
２６ タイマー部
３０、２００ ネットワークルータ
３１ ネットワークインターフェース
３２ トラフィック情報データベース
３３ トラフィックデータ収集部
４０ 無線ネットワーク
５０ 有線ネットワーク
６０ ゲートウェイ
７０ インターネット
１１０ 統計情報収集部

Claims (12)

1. 複数の無線通信端末と無線で通信する無線基地局と、前記無線基地局と有線で接続されたネットワーク装置とを備え、前記無線通信端末が、該無線通信端末及び該無線基地局間の無線区間と、該無線基地局及び該ネットワーク装置間の有線区間とを介して他の装置と通信する無線通信システムにおける管理装置であって、
   前記無線基地局から、各無線通信端末と該無線基地局との無線区間での通信情報を受信し、前記ネットワーク装置から、各無線通信端末と前記ネットワーク装置間のうち有線区間でのトラフィック情報を受信する情報収集部と、
   前記無線基地局から受信した前記無線区間での通信情報と、前記ネットワーク装置から受信した前記有線区間でのトラフィック情報とに基づき、前記複数の無線通信端末のうち、無線区間での通信状態が予め定められた第１基準よりも悪く、かつ、有線区間でのトラフィックが予め定められた第２基準より多い無線通信端末をコネクションを開放する無線通信端末として特定する判定部と、
   前記判定部で特定された前記無線通信端末が所属する前記無線基地局に、コネクション開放要求を送信する装置管理部と
   を備えた前記管理装置。
2. 前記無線区間での通信情報は、前記無線基地局から送信される基準信号の前記無線通信端末での受信電力である基準信号受信電力、及び／又は、無線区間でのスループットを含み、
   前記有線区間でのトラフィック情報は、前記無線通信端末が使用するアプリケーション種別を含み、
   前記判定部は、
   基準信号受信電力及び／又は無線区間のスループットが予め定められた閾値を下回り、かつ、有線区間のトラフィック情報が、予め定められた制御対象のアプリケーション種別を含む無線通信端末を、コネクションを開放する無線通信端末とする請求項１に記載の管理装置。
3. 前記無線基地局から受信する無線区間での通信情報は、前記無線基地局から送信される基準信号の前記無線通信端末における受信電力である基準信号受信電力、及び／又は、該無線通信端末の無線区間でのスループットを含む請求項１に記載の管理装置。
4. 前記ネットワーク装置から受信する前記有線区間でのトラフィック情報は、前記無線通信端末と前記ネットワーク装置間のトラフィック量、及び／又は、該無線通信端末が使用するアプリケーション種別を含む請求項１に記載の管理装置。
5. 前記判定部は、
   前記無線基地局がカバーする無線エリアごとに、該無線エリア内の平均スループットを求め、平均スループットが予め定められた閾値を下回る該無線基地局について、該無線基地局に所属する前記無線通信端末のうちコネクションを開放する無線通信端末を特定する請求項１に記載の管理装置。
6. 前記管理装置は、
   前記第１基準及び第２基準が予め記憶された制御ルール記憶領域
   をさらに備える請求項１に記載の管理装置。
7. 前記制御ルール記憶領域は、前記無線基地局ごとに異なる基準が記憶される請求項６に記載の管理装置。
8. 前記管理装置は、
   前記無線通信端末が複数のアプリケーションを使用しており、かつ、コネクションを開放する無線通信端末に該当した場合、無線区間のコネクションは開放せず、前記ネットワーク装置に対して制御対象のアプリケーションのコネクションのみを開放するよう指示する請求項１に記載の管理装置。
9. 前記装置管理部は、
   コネクションを開放した前記無線通信端末について、該無線通信端末が所属する前記無線基地局からの基準信号受信電力を収集し、該基準信号受信電力が予め定められた閾値を上回っていれば、コネクションの再接続を許容する請求項１に記載の管理装置。
10. 前記装置管理部は、
    コネクションを開放した前記無線通信端末について、該無線通信端末が所属する前記無線基地局に隣接する隣接基地局からの基準信号受信電力を収集し、該隣接基地局からの基準信号受信電力が予め定められた閾値を上回っていれば、該隣接基地局にハンドオーバしてコネクションの再接続を許容する請求項１に記載の管理装置。
11. 複数の無線通信端末と無線で通信する無線基地局と、
    前記無線基地局と有線で接続されたネットワーク装置と、
    管理装置と
    を備え、前記無線通信端末が、該無線通信端末及び該無線基地局間の無線区間と、該無線基地局及び該ネットワーク装置間の有線区間とを介して他の装置と通信する無線通信システムであって、
    前記無線基地局は、
    各無線通信端末と該無線基地局との無線区間での通信情報を収集し、前記通信情報を前記管理装置に送信する第１情報収集部を有し、
    前記ネットワーク装置は、
    各無線通信端末と前記ネットワーク装置間のうち有線区間でのトラフィック情報を収集し、前記トラフィック情報を前記管理装置に送信する第２情報収集部を有し、
    前記管理装置は、
    前記無線基地局から受信した前記無線区間での通信情報と、前記ネットワーク装置から受信した前記有線区間でのトラフィック情報とに基づき、前記複数の無線通信端末のうち、無線区間での通信状態が予め定められた第１基準よりも悪く、かつ、有線区間でのトラフィックが予め定められた第２基準より多い無線通信端末をコネクションを開放する無線通信端末として特定する判定部と、
    前記判定部で特定された前記無線通信端末が所属する前記無線基地局に、コネクション開放要求を送信する装置管理部と
    を有する前記無線通信システム。
12. 複数の無線通信端末と無線で通信する無線基地局と、前記無線基地局と有線で接続されたネットワーク装置とを備え、前記無線通信端末が、該無線通信端末及び該無線基地局間の無線区間と、該無線基地局及び該ネットワーク装置間の有線区間とを介して他の装置と通信する無線通信システムにおけるコネクション管理方法であって、
    各無線通信端末と該無線基地局との無線区間での通信情報を収集することと、
    各無線通信端末と前記ネットワーク装置間のうち有線区間でのトラフィック情報を収集することと、
    前記無線区間での通信情報と、前記有線区間でのトラフィック情報とに基づき、複数の無線通信端末のうち、無線区間での通信状態が予め定められた第１基準よりも悪く、かつ、有線区間でのトラフィックが予め定められた第２基準より多い無線通信端末をコネクションを開放する無線通信端末として特定して、特定された無線通信端末のコネクションを開放すること
    を含む前記コネクション管理方法。

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