JP5838812B2

JP5838812B2 - 移動通信システム、無線基地局装置、セルエリアの協調制御方法およびプログラム

Info

Publication number: JP5838812B2
Application number: JP2011536157A
Authority: JP
Inventors: 健樹高木
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2030-10-13
Also published as: US9020513B2; EP2490491A4; JPWO2011046150A1; KR20120066675A; EP2490491A1; WO2011046150A1; CN102577537A; US20120208543A1; EP2490491B1

Description

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２００９−２３８６７７号（２００９年１０月１５日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、移動通信システム、無線基地局装置、セルエリアの協調制御方法およびプログラムに関し、特に、一の無線基地局装置の停止中に周囲の無線基地局装置がカバーエリアを補完する機能を備えた移動通信システム、無線基地局装置、セルエリアの協調制御方法およびプログラムに関する。

ＬＴＥ（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ）と呼ばれる第３．９世代移動通信システムでは、通信事業者における保守管理・運用作業を軽減するために、ＳＯＮ（ＳｅｌｆＯｒｇａｎｉｚｉｎｇＮｅｔｗｏｒｋ）と呼ばれる技術の導入が提案されている。

このＳＯＮと呼ばれる機能の１つとして、ある無線基地局装置が障害・故障、もしくは、ソフトウェア更新等により一時的に送信電波を停止する状態となり、それに伴い、当該無線基地局装置がカバーするエリアでのサービスが継続できなくなった場合に、それに連動して、隣接する無線基地局装置が、アンテナチルトの変更、ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌの送信電力上昇等を行い、自身のカバーエリアを一時的に拡張し、電波送信停止状態となった無線基地局装置のカバーエリアを一時的に補完する方法が検討されている（図７参照）。

例えば、図７の無線基地局装置１００〜１０２の上位装置である保守監視装置が配下の無線基地局装置１００〜１０２の状態監視を行い、無線基地局装置１０１の障害検出を契機として、隣接する無線基地局装置に対し、図７の（２）に示すように、カバーエリアの拡張を指示することで、無線基地局装置１０１のセルエリアにおけるサービスの継続を実現することができる。

特許文献１には、各無線基地局装置が各セル内のトラヒック量に応じてセルサイズを自動変更する移動通信システムにおいて、あるセルの運用停止時に、停止セルのエリアを隣接するセルでカバーし、該当エリアにおけるサービスを継続可能とする機能を備えたものが開示されている。

特開２００６−１０１４４２号公報

上記特許文献１の全開示内容はその引用をもって本書に繰込み記載する。
以下の分析は、本発明によってなされたものである。
上記のように、隣接する無線基地局装置によってカバーされている状態から、装置リセット、もしくは、障害要因であるカード（パネル）の交換等により、停止中の無線基地局装置が障害から復旧した場合、前記無線基地局装置が拡張したカバーエリアを元に戻す際に、そのタイミングによって以下のような問題点が生じうる。

１．障害となった無線基地局装置の準備が整う前に、隣接する無線基地局装置が、カバーエリアの拡張を元に戻した場合、図７の（２）の状態から図７の（１）の状態に戻ることになり、一時的に、未カバーエリアが発生するだけでなく、通信中の移動局端末が通信断となる可能性がある。

２．障害となった無線基地局装置が復旧し、送信を開始した後も、隣接する無線基地局装置がカバーエリアを拡張したままの場合、図７の（１）の状態から図８の（４）の状態となり、該当エリア内での干渉が増加し、通信中の移動局端末の通信品質劣化、もしくは通信断となる可能性がある。

３．カバーエリアの復旧とカバーエリアの拡張解除を一気に元に戻した場合、当該エリア境界で通信中の移動局端末にとっては、急激に電波伝搬環境が変動することとなり、同様に、通信品質の劣化、もしくは通信断となる可能性がある。

特許文献１には、停止セルのエリアを隣接するセルでカバーしている状態から復旧する際に、セルの拡大操作、縮小操作を段階的に行う旨の記載があるが、同操作は保守端末から基地局制御装置に保守コマンドを送信することによって行われるものであり、無線基地局装置が自律的にセルエリアを復旧するものとなっていない（同文献の段落００２６参照）。

さらに実際問題として、隣接する無線基地局装置が必ずしも同じベンダーの製品とは限らず、無線基地局装置ベンダー間で、電波送信開始タイミングが統一されていないことがある。このようなケースでは、ベンダーごとの電波送信タイミングを把握しなければ、上記３．の問題が発生し、あるいは特許文献１のような制御を的確に行うことは困難である。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、無線基地局装置が、上位装置や保守担当者の指示に頼らずに、自律的に、サービス停止状態にあった無線基地局装置のために変更していたカバーエリアの復旧制御（拡大、縮小）を行い、該当セルエリア内で通信中の移動局端末の通信品質劣化、通信断を引き起こす可能性を低減することのできる移動通信システム、無線基地局装置、セルエリアの協調制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の視点によれば、サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、隣接する第２の無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信する第１の無線基地局装置と、前記第１の無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って、前記第１の無線基地局装置のサービス停止状態であった期間に拡大していたセルエリアを縮小する第２の無線基地局装置と、を含む移動通信システムが提供される。

本発明の第２の視点によれば、サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、隣接する無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信する無線基地局装置が提供される。

本発明の第３の視点によれば、上記した無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って、前記通知元の無線基地局装置がサービス停止状態であった期間に拡大していたセルエリアを、縮小させる無線基地局装置が提供される。

本発明の第４の視点によれば、サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、第１の無線基地局装置が、隣接する第２の無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信するステップと、第２の無線基地局装置が、前記第１の無線基地局装置がサービス停止状態であった期間に拡大していたセルエリアを、前記第１の無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って縮小させるステップと、を含むセルエリアの協調制御方法が提供される。本方法は、前記第１、第２の無線基地局装置という、特定の機械に結びつけられている。

本発明の第５の視点によれば、サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、隣接する無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信する処理を、無線基地局装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム、および、上記無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って、セルエリアを縮小する処理する無線基地局装置を構成するコンピュータに実行させるプログラムが提供される。なお、これらプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。即ち、本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。

本発明によれば、サービス停止状態にある無線基地局装置におけるセルエリアの段階的な拡大と、周囲の無線基地局装置におけるセルエリアの段階的な縮小とを同期させて行うことが可能になり、当該セルエリア内で通信中の移動局端末の通信品質劣化、通信断を引き起こす可能性を低減することができる。その理由は、復旧した無線基地局装置が、自身のセルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を周囲の無線基地局装置に通知する構成を採用したことにある。

本発明の概要を説明するための図である。本発明の第１の実施形態の構成を説明するための図である。本発明の第１の実施形態の動作を表したシーケンス図である。本発明の第１の実施形態の無線基地局装置によるセルエリアの変化（拡大／縮小）を表した図である。本発明の第２の実施形態の動作を表したシーケンス図である。本発明の第３の実施形態の動作を表したシーケンス図である。一の無線基地局装置の停止中に周囲の無線基地局装置がカバーエリアを補完する機能を備えた移動通信システムの動作を説明するための図である。図７の（２）の状態から復旧する際の動作の例である。

続いて、本発明の概要を説明する。ここでは、図７（１）、図７（２）に示すように無線基地局装置１０１における障害発生や保守作業のため、隣接する無線基地局装置１００、１０２が自身のセルエリアを拡大して、補完していたとする。

本発明に係る無線基地局装置（第１の無線基地局装置）１０１は、障害より復旧すると、図１の（１）〜（３）に示すように、隣接する無線基地局装置（第２の無線基地局装置）１００、１０２に対して、自身がこれから実施するセルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信した後に、段階的にセルエリアＣ１０１の拡大を行う。

前記セルエリアの縮小指示は、隣接する無線基地局装置がセルエリアＣ１０１の拡大に同期して、セルエリアＣ１００、Ｃ１０２を縮小できるような指示であれば足りる。例えば、各時点におけるセルエリアの大きさを示す情報や送信電力値、アンテナチルトを示す情報によりセルエリアの縮小指示を行うことができる。また、後記するように、セルエリアの拡大／縮小を行うステップ数（段階数）と、セルエリアの拡大／縮小を行う時間間隔（変更間隔）とにより縮小指示を行ってもよい。

隣接する無線基地局装置１００、１０２は、前記セルエリアの縮小指示に基づいて、アンテナチルト、ＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｉｇｎａｌ送信電力を引き下げることにより、拡大していたセルエリアＣ１００、Ｃ１０２を縮小させていく。

なお、セルエリアの縮小・拡大の速度は、移動局端末側の下り無線チャネルの測定間隔や、ハンドオーバのための時間を確保できるといった観点で決定されることが望ましい。

以上のように、隣接する無線基地局装置によってカバーされていたセルエリアの復旧およびカバーの解除の速度を合わせることで、該当するセルエリアに位置する移動局端末における通信品質の劣化や通信断となる可能性を低減することが可能になる。

［第１の実施形態］
続いて、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の構成を説明するための図である。

図２を参照すると、無線基地局装置１００、１０１、１０２と、上位装置である保守監視装置２００とが接続された構成が示されている。なお、図２には、３つの無線基地局装置を示しているが、これは説明を簡単にするためである。実際には、無線基地局装置の数は特に限定するものではなく、無線基地局装置は、移動通信システムのセルレイアウトに従って配置される。

本実施形態の無線基地局装置１００、１０１、１０２は、ＬＴＥ、ＬＴＥ−Ａｄｖａｎｃｅ、Ｅ−ＵＴＲＡ（ＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓ）／Ｅ−ＵＴＲＡＮ（ＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ）等の仕様に従って、それぞれがカバーするセルエリアに在圏する移動局端末４００、４０１、４０２に通信サービスを提供する。

無線基地局装置１００、１０１、１０２間は、それぞれ、Ｘ２インタフェース等の基地局間インタフェース３００で接続されており、双方向で情報交換を行うことが可能となっている。

保守監視装置２００は、各無線基地局装置１００、１０１、１０２の状態監視を行う上位装置である。保守監視装置２００が、冒頭に述べたＳＯＮと呼ばれる機能の１つとして、一の無線基地局装置がサービスが継続できなくなった場合に、隣接する無線基地局装置にカバーエリアを一時的に補完させる制御を行うものとしてもよい。保守監視装置２００における障害の検出、隣接する無線基地局装置の選択およびカバーエリアの拡張制御については、特に限定しない。もちろん、各無線基地局装置が自律的に障害を検出し、隣接する無線基地局装置を選択し、カバーエリアの拡張制御を行う方式であってもよい。

続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態の動作を表したシーケンス図である。以下の説明では、図２の無線基地局装置１０１が、障害発生のためにサービス停止状態になっているものとするが、無線基地局装置１００、１０２も同様に障害復旧通知を送信可能であり、無線基地局装置１０１もまた、無線基地局装置１００、１０２からの障害復旧通知に基づいてカバーエリアの縮小制御ができるものとする。

無線基地局装置１０１において、装置リセットまたはカード（パネル）交換作業が行われ、障害復旧となると（ステップＳ０１）、無線基地局装置１０１は、隣接セルによりカバーエリアが補完されていることを考慮して、直ちには電波送信を開始しない（ステップＳ０２；電波送信準備完了）。

次に、無線基地局装置１０１は、Ｘ２インタフェースを介して接続された、すべての無線基地局装置群、ここでは、無線基地局装置１００、１０２に対して、障害復旧通知を通知する（ステップＳ０３）。この障害復旧通知には、無線基地局装置１０１が自身のセルエリアを拡大させるステップ数およびその（時間）間隔の情報が含まれる。

なお、障害復旧通知はＸ２インタフェースを介して送信される。このとき、３ＧＰＰＴＳ３６．４２３“Ｅ−ＵＴＲＡＮ（ＥｖｏｌｖｅｄＵｎｉｖｅｒｓａｌＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＲａｄｉｏＡｃｃｅｓｓＮｅｔｗｏｒｋ；Ｘ２ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｔｏｃｏｌ（Ｘ２ＡＰ）”にて規格化されている「ＥＮＢＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮＵＰＤＡＴＥ」手順を利用することができる。ＥＮＢＣＯＮＦＩＧＵＲＡＩＴＯＮＵＰＤＡＴＥメッセージ内に、ステップ数の記述フィールドとして「ｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｅｐ」、（時間）間隔の記述フィールドとして「Ｉｎｔｅｒｖａｌ」の２つの構成要素を追加することで、無線基地局装置間でのセルエリアの縮小指示の交換が可能となる。

図４は、ステップ数＝３、（時間）間隔＝１秒とした場合の送信電力値の変化を表した図である。無線基地局装置１０１が、図４の実線Ｐ１０１に示すように３段階に分けて送信電力値を増大させてセルエリアを拡大させていく場合、障害復旧通知には、上記ステップ数＝３、（時間）間隔＝１秒といった情報が含まれる。

再度図３に戻って説明すると、無線基地局装置１０１がカバーエリアを段階的に拡大（復旧）していくと、前記障害復旧通知を受信した無線基地局装置１００、１０２も、障害復旧通知に含まれるステップ数、（時間）間隔に従い、自身がカバーエリア補完のために増加していた電力を当初の値にまで復帰させる（ステップＳ０４−１〜Ｓ０４−３）。

送信電力が当初の値にまで復帰した段階で、無線基地局装置１００、１０２は、無線基地局装置１０１に対し、復旧完了通知（完了通知）を送信する（ステップＳ０５）。図４の破線Ｐ１００／１０２は、無線基地局装置１００／１０２が上記障害復旧通知に従って変化させていく送信電力値を表しており、無線基地局装置１０１と同等のステップ数と（時間）間隔にて送信電力値を段階的に減少させるものとなっている。

以上により、例えば、図１の（１）〜（３）に示すように、無線基地局装置１０１がカバーエリアＣ１０１を拡大すると、無線基地局装置１００、１０２が拡大していたカバーエリアＣ１００、Ｃ１０２を縮小させる制御を行ない、最終的には図１の（３）に示すようにそれぞれ本来のセルエリアをカバーする状態に復帰する。

以上のように、隣接する無線基地局装置によってカバーされていたセルエリアの復旧およびカバーの解除の速度を同期させることで、該当するセルエリアに位置する移動局端末における通信品質の劣化や通信断となる可能性を低減することが可能になる。

なお、障害発生時に、隣接する無線基地局装置のうちどの無線基地局装置がカバーエリアの補完を行うかは、トラヒックの状況や隣接する無線基地局装置の能力により異なる可能性がある。例えば、特許文献１の方法では、トラヒック量の大きい無線基地局装置はカバーエリアの拡大対象から外されることになる。従って、復旧時にも各無線基地局のカバーエリアを考慮することが必要となる。

本発明では、サービス停止状態から復旧した無線基地局装置が、自身のセルエリアを拡大させるステップ数およびその（時間）間隔の情報を含む障害復旧通知を通知し、隣接する無線基地局装置からの応答メッセージを期待しない構成としている。このため、障害より復旧する無線基地局装置は、どの隣接する無線基地局装置がカバーエリアの補完を行っているかを気にする必要はなく、障害復旧通知を受け取った無線基地局装置が、それぞれ自身の判断でカバーエリアの拡張解除が必要か否かを判断するという簡単な実装が可能である。

［第２の実施形態］
続いて、上記第１の実施形態における障害復旧通知に変更を加えた第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は、上記した第１の実施形態と同様の構成であるため、以下、その動作上の相違点を図５を用いて説明する。

図５のステップＳ０３−１に示すように、本実施形態において障害等が発生した無線基地局装置１０１は、第１の実施形態と同様に、障害復旧後（ステップＳ０１）、電波送信準備完了（ステップＳ０２）を待った後に、Ｘ２インタフェースを介して接続された、すべての無線基地局装置群、ここでは、無線基地局装置１００、１０２に対して、障害復旧通知を送信する（ステップＳ０３）。

このとき送信される障害復旧通知には、上述した第１の実施形態の障害復旧通知に含まれていた（時間）間隔は含まれず、ステップ数が含まれる。無線基地局装置１０１は、自身が送信電力を上昇させる都度、障害復旧通知内のステップ数を１デクリメントしてから、Ｘ２インタフェースを介して隣接する無線基地局装置に対して障害復旧通知を送出する（Ｓ０３−０２〜Ｓ０３−４）。最終的に、障害復旧通知内のステップ数が所定値（０あるいは１でもよい）となった時点で、セルエリアの復旧が完了したことを隣接する無線基地局装置間で共有することが可能となる。

以上により、障害復旧通知に（時間）間隔を含めずに、本発明を実現することが可能になる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。例えば、図６に示すように、無線基地局装置１０１より復旧開始通知を受けた無線基地局装置１００および１０２が、カバーエリアの変更に伴い、移動局端末からの移動完了通知の受信後に（図６のステップＳ０６；イベント）、無線基地局装置１０１に対して復旧完了通知を通知する構成も採用可能である。

また例えば、上記した無線基地局装置間のインタフェースとして、Ｘ２インタフェースを用いるものとして説明したが、Ｓ１インタフェース、Ｉｕｒインタフェース、Ｉｕインタフェースを利用することも可能である。

この場合、Ｓ１インタフェースにおいては「ＥＮＢＣＯＮＦＩＧＵＲＡＴＩＯＮＵＰＤＡＴＥ」手順、Ｉｕｒインタフェースにおいては「ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＥＸＣＨＡＮＧＥＩＮＩＴＩＡＴＩＯＮ」手順、Ｉｕインタフェースにおいては「ＵＰＬＩＮＫＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＥＸＣＨＡＮＧＥ」手順内に、「ｎｕｍｂｅｒｏｆｓｔｅｐ」、「Ｉｎｔｅｒｖａｌ」の２つの構成要素を追加することで、上述したステップ数や（時間）間隔を通知することが可能になる。

また、上記した第１、第２の実施形態では、ステップ数を用いるものとして説明したが、各無線基地局が、次の時点でセルエリアをどの程度縮小させるかが判るものであればよく、その他の数値を用いることも可能である。また、上記した第２の実施形態では、ステップ数をデクリメントしていくものとして説明したが、これら数値を一定のステップ幅で増減していき、一定値に到った段階で、セルエリアの縮小を停止するというものであれば、その他の方法も支障なく採用可能である。
なお、前述の特許文献等の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

１００、１０１、１０２無線基地局装置
２００保守監視装置
３００基地局間インタフェース
４００、４０１、４０２移動局端末
Ｃ１００、Ｃ１０１、Ｃ１０２セルエリア（カバーエリア）

Claims

サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、隣接する第２の無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信する第１の無線基地局装置と、
前記第１の無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って、前記第１の無線基地局装置がサービス停止状態であった期間に拡大していたセルエリアを、縮小する第２の無線基地局装置と、を含む移動通信システム。
前記セルエリアの縮小指示は、通常のセルエリアに戻すまでの段階数を示すステップ数を含み、
前記第２の無線基地局装置は、前記ステップ数に従った段階的なセルエリアの縮小を行う請求項１の移動通信システム。
前記セルエリアの縮小指示には、さらに、セルエリアの変更間隔が含まれ、
前記第２の無線基地局装置は、前記変更間隔で、セルエリアを段階的に縮小する請求項２の移動通信システム。
第１の無線基地局装置は、セルエリアを段階的に拡大する前にその都度、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信し、
前記第２の無線基地局装置は、前記通知に従った段階的なセルエリアの縮小を行う請求項１または２の移動通信システム。
前記セルエリアの縮小指示は、サービス停止状態から復旧後の各時点におけるセルエリアの大きさを示す情報を含み、
前記第２の無線基地局装置は、前記セルエリアの縮小指示に従った段階的なセルエリアの縮小を行う請求項１の移動通信システム。
サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、隣接する無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信する無線基地局装置。
請求項６の無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って、前記通知元の無線基地局装置がサービス停止状態であった期間に拡大していたセルエリアを、縮小する無線基地局装置。
サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、第１の無線基地局装置が、隣接する第２の無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信するステップと、
第２の無線基地局装置が、前記第１の無線基地局装置がサービス停止状態であった期間に拡大していたセルエリアを、前記第１の無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って縮小させるステップと、を含むセルエリアの協調制御方法。
サービス停止状態から復旧した際の、セルエリアの段階的な拡大を開始する前に、隣接する無線基地局装置に対し、前記セルエリアの拡大に対応するセルエリアの縮小指示を含む通知を送信する処理を、無線基地局装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。
請求項６の無線基地局装置からの通知に含まれるセルエリアの縮小指示に従って、セルエリアを縮小する処理を、無線基地局装置を構成するコンピュータに実行させるプログラム。