JP6026005B2 - 動的関連制御装置、動的関連制御方法及び無線通信方法 - Google Patents

動的関連制御装置、動的関連制御方法及び無線通信方法 Download PDF

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Description

本発明は、中継ノードが配置されたセルラーネットワークにおける無線通信システムに関し、特に、中継ノードを用いて負荷を移行する無線通信システム、動的関連制御装置及び動的関連制御方法に関する。
近年、無線通信技術が急激に進歩成長しており、セルラーネットワークのセルが小セル化し、ネットワーク負荷の急上昇により、セルの負荷が時間的かつ空間的に激しく変動する。こうした負荷の不均一により、過密セルのユーザに対するサービスの質が低下する一方、非過密セルのリソースが十分に活用されていない。過密セル内のユーザに対するサービスの質の低下を解決するためには、過密セル内の負荷を周辺の非過密セルに移行させること、すなわち、ネットワーク内での負荷移行操作が望まれている。
例えば、特許文献１の「ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ ＬＯＡＤ ＢＡＬＡＮＣＩＮＧ ＩＮ ＣＥＬＬＵＬＡＲ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＮＥＴＷＯＲＫＳ」は、セルラーネットワーク内での負荷移行方法を開示している。この方法では分散アルゴリズムを用い、ユーザにサービスを提供する基地局を変更することによって負荷を移行している。
このほか、近年、セルの基地局の下に中継ノードを設置する中継技術が、無線通信技術の一つとして幅広く受け入れられており、セルラーネットワーク基準によっては中継技術を取り入れているものもある。中継ノードは、設置範囲に対応するセルの基地局に関連付けられ、通常はセルの周辺に配置されて、周辺のユーザ信号強度の強化やカバー範囲の拡大に用いられるデバイスである。
特許文献１に開示されている分散アルゴリズムでは、ユーザと基地局の間での負荷移行にのみ言及しており、中継ノードについては触れていない。
このほか、特許文献２の「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＭＯＢＩＬＥ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＮＴＲＯＬ ＡＮＤ ＬＯＡＤ ＢＡＬＡＮＣＩＮＧ ＩＮ Ａ ＲＥＬＡＹＮＥＴＷＯＲＫ」は、中継ノードを含む単一セル内で中継により負荷移行する方法を記載している。
しかし、当該方法は、複数のセルのうちの異なるセル間で負荷を移行する場合には適用できない。よって、セルラーネットワーク環境下でリソース配分のムラや呼損といった課題を解決することは不可能である。
また、特許文献３の「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｅｌｌｕｌａｒ ａｎｄ ａｄ ｈｏｃ ｒｅｌａｙｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ」は、中継ノードが配置されたセルラーネットワークについて記載しており、配置される中継ノードが複数セル間での負荷の移行を補佐可能である。しかし、中継ノードの負荷移行について具体的なアルゴリズムは提示されていない。
国際公開２０１２／０１６５９０号公報 国際公開２０１２／０１５４１１号公報 米国特許公開２００３／００６８９７５号公報
本発明は以上の課題に鑑み、中継ノードを用いて負荷を移行することによって負荷の均衡とサービスの質の向上を実現可能な無線通信システム、動的関連制御装置及び動的関連制御方法を提供することを目的とする。
中継ノードが設置されるセルラーネットワーク等のネットワークでは、中継ノードは所属するセルの基地局と連携して動作する。通常、中継ノードは高所で見通しの良い場所に配置され、そのハードウエア的・地理的条件から、周辺のいくつかの基地局と良好なチャネル状態を維持可能である。よって、中継ノードを用いた負荷の移行が可能となる。
本発明では、上述の中継ノード特性を利用して、中継ノードが所属する基地局を動的に割り当てる。これにより、従来技術のように中継ノードを固定のセルの基地局に関連付けるのではなく、無線通信リソースの状況に応じて中継ノードに関連付けられる基地局を変更可能となるため、中継ノードのサービス下にあるユーザ端末の負荷が間接的に移行する。
本発明の技術的手段に係る動的関連制御装置は、対象中継ノード及び関連付け候補基地局に関する情報を収集する情報収集部、収集された情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出する呼損率算出部、及び、前記算出された候補呼損率から対象呼損率を選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、前記対象基地局に関連付けるように前記対象中継ノードの関連付けを変換する関連制御部、を含む。
本発明の他の技術敵手段に係る動的関連制御方法は、対象中継ノード及び関連付け候補基地局に関する情報を収集する情報収集ステップ、収集された情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出する呼損率算出ステップ、及び、前記算出された候補呼損率から対象呼損率を選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、前記対象基地局に関連付けるように前記対象中継ノードの関連付けを変更する関連制御ステップ、を含む。
本発明の別の技術的手段に係る基地局及び基地局に関連付けられた中継ノードを含む無線通信システムにおける無線通信方法は、前記基地局及び前記中継ノードが、各々の通信環境に関する情報をそれぞれ収集し、前記基地局が、収集した情報を、自身と関連付けを構築可能な各中継ノードに送信し、前記中継ノードは、現在関連付けられている基地局以外の基地局から関連付け候補基地局を選択し、前記基地局からの情報及び前記収集した情報に基づいて、当該中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出し、当該中継ノードにより算出された前記候補呼損率から対象呼損率を選択し、前記選択された対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、対象基地局と関連付けるように現在の基地局の関連付けを変更することを特徴とする。
本発明の更に別の技術的手段に係る基地局及び基地局に関連付けられた中継ノードを含む無線通信システムにおける無線通信方法は、前記基地局及び前記中継ノードが、各々の通信環境に関する情報をそれぞれ収集し、前記基地局が、収集した情報を、自身と関連付けが可能な各中継ノードに送信し、前記中継ノードは、収集した情報を現在自身に関連付けられている基地局に送信し、前記基地局は、自身に関連付けられている対象中継ノードについて、当該基地局以外の基地局から関連付け候補基地局を選択し、中継ノードからの情報及び収集した情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出し、算出結果を対象中継ノードに送信し、前記中継ノードは、前記候補呼損率から対象呼損率を選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、対象基地局と関連付けるように現在の基地局の関連付けを変更することを特徴とする。
本発明によれば、中継ノードと基地局は動的に関連付けられるため、中継ノードは従来のセルラーネットワークと同様の帯域での伝送が可能であり、周波数リソースを節約することができる。さらに、本無線通信システムは、中央ノードを必要とすることなく呼損率を著しく低下させることが可能なため、負荷均衡及びサービスの質向上という技術的効果が得られる。
本発明の無線通信システムのネットワーク・トポロジーを示す図である。 本発明の中継ノードの関連付け関係移行後のネットワーク・トポロジーを示す図である。 第１実施形態の無線通信システムの基地局の内部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の基地局の隣接／相関／関連中継記録テーブルを示す図である。 第１実施形態の基地局の基地局／中継チャネル及び負荷情報記録テーブルを示す図である。 第１実施形態の無線通信システムの中継ノードの内部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の中継ノードの隣接／相関／関連基地局記録テーブルを示す図である。 第１実施形態の中継ノードから関連基地局への報告情報のフォーマットを示す図である。 第１実施形態の基地局から相関中継ノードへの配布情報のフォーマットを示す図である。 ネットワーク呼損率の算出処理を説明するフローチャートである。 第１実施形態の中継ノードから相関基地局への呼損率低減値報告情報のフォーマットを示す図である。 第１実施形態の基地局による中継ノード選択処理のフローチャートである。 第１実施形態の基地局から選択中継ノードへの確認情報返信のフォーマットを示す図である。 第１実施形態の無線通信システムの基地局−中継ノード間の情報交換の流れを示すフローチャートである。 第１実施形態の基地局による中継ノード選択処理の変形例を示すフローチャートである。 第２実施形態の無線通信システムの基地局の内部の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の無線通信システムの中継ノードの内部の構成を示すブロック図である。 第２実施形態の無線通信システムの基地局−中継ノード間の情報交換の流れを示すフローチャートである。 第３実施形態の動的関連制御装置の構成を示すブロック図である。 第３実施形態の動的関連制御装置が実行する動的関連管理のフローチャートである。 本発明の無線通信システムの具体的実施例のネットワーク・トポロジーを示す図である。
まず、基地局と中継ノードとの関係について定義し、説明する。各中継ノードは任意のタイミングで任意の基地局に関連付けられ、当該基地局を当該中継ノードの関連基地局と称する。逆に、当該中継ノードを当該基地局の関連中継ノードと称する。
図１は、本発明の無線通信システムのネットワーク・トポロジーを示す図である。図１では、三つのセルを含むネットワーク・トポロジーを概略的に例示している。図１に示すように、基地局１−１、基地局１−２、基地局１−３がそれぞれ各セルの中央の位置に配置され、各セル内には例えば中継ノード２−１のような中継ノードが三つずつ配置されている。従来では既定の状況として、各基地局１−１〜１−３のそれぞれが任意の固定的なエリアであるセルを管理し、当該セルの範囲内に配置された中継ノードが、当該セルを管理する基地局の管轄下に配置される。つまり、各中継ノードは距離的に最も近い基地局に関連付けられる。
従来技術では、中継ノードは常に固定的に同じセルの基地局に関連付けられており、当該特定のセルにおける周辺のユーザ信号強度を強化するために用いられていた。
信号強度的の制約から、通常、中継ノードは周辺のいくつかの基地局から一つを選択して関連付けるが、理論的には、中継ノードは一定の範囲内で周辺のいくつかの基地局全てと信号の伝送が可能である。このような現象を、ここでは中継ノードと周辺のいくつかの基地局との間に「隣接関係」があるする。隣接関係にある基地局と中継ノードとの間でも関連付けは可能であり、中継ノードとの関連付けが可能な基地局を当該中継ノードの「隣接基地局」と称する。なお、予め設定したルール条件に基づいて、任意の中継ノードと周囲のどの基地局とに隣接関係があるかを判断してもよいし、任意の中継ノードに対して予め当該中継ノードの隣接基地局を設定してもよい。
上述した隣接関係の理論に基づいて、本発明では、中継ノードが関連基地局との関連付けの関係を変更し、関連基地局を除く他の隣接関係にある隣接基地局と関連付けを構築することによって、関連付け後の基地局サービスが変更された場合には、負荷が変化するために、周辺のいくつかのセルにおける呼損率に変化が生じると想定した。呼損率は、任意のセルにおいて低減するものと考えられる。すなわち、任意の中継ノードの関連付け関係が変更されると、システム内の他のセルにおける基地局の呼損率も影響を受ける可能性がある。ここで、影響を受けるこれら基地局に対応するセルを、当該中継ノードの相関セルと称し、これら相関セルに対応する基地局を中継ノードの相関基地局と称する。逆に、この中継ノードを基地局の相関中継ノードと称する。一般的に、隣接基地局は相関基地局に含まれる。中継ノードは関連付けられる基地局を変更する場合、隣接基地局のいずれかと関連付けられなければならない。また通常、相関基地局は関連基地局を含むが、相関基地局とは、当該中継ノードが関連付けを変更した場合に呼損率が影響を受ける可能性がある基地局と定義される。従って、隣接基地局以外のネットワーク内の基地局であっても、当該中継ノードの関連付け変更による干渉を受けて環境が変わり、呼損率が変化することがある。しかし、カバー範囲が小さい、又は含まれるセルが少ないネットワークの場合、相関基地局は関連基地局と隣接基地局の集合からなる場合もある。
なお、本実施例において、基地局と中継ノードとの隣接関係及び相関関係は、いずれもネットワーク・トポロジーに基づいて予めに設定され、時間とともに変化しない。
本発明では、中継ノードは基地局との関連付け関係を変更可能である。図２は、本発明の中継ノードの関連付け関係が図１の状態から移行した後のネットワーク・トポロジーを示す図である。
図２に示すように、基地局１−２と中継ノード２−１は隣接関係にある。図１の状態と比較すると、図１で基地局１−１に関連付けられていた中継ノード２−１は、隣接する基地局１−２に関連付けられるよう変更されている。このような中継ノードと基地局との関連付け関係変更に伴い、各セルのカバー範囲も変更される。基地局１−２が管理するセルのカバー範囲は中継ノード２−１により信号強度が強化される範囲を含み、元は基地局１−１に管理されていたセルの一部が基地局１−２のセルに併合される。これにより、当該部分の負荷も基地局１−２の負荷となり、このようにして負荷移行が達成される。
前述したような本発明の負荷移行を実現するために、以下では図面を参照して本発明の各実施形態を説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の無線通信システムは、複数の基地局１Ａと、任意の基地局に関連付けられる複数の中継ノード２Ａを含む。各基地局１Ａの内部構成は同じであり、各中継ノード２Ａの内部構成も同じである。
図３は、第１実施形態の無線通信システムの基地局１Ａの内部の構成を示すブロック図である。図３に示すように、基地局１Ａは情報収集部１０１Ａ、情報交換部１０２Ａ、中継選択部１０３Ａ及び記憶ユニット１０４Ａを含む。
情報収集部１０１Ａは、基地局１Ａのチャネル情報及び負荷情報を収集し、これらの情報を記憶ユニット１０４Ａに記憶する。情報交換部１０２Ａは中継ノードと情報を交換することによって、情報及び命令メッセージを伝達する。
中継選択部１０３Ａは任意の構成であり、主として大規模な無線通信ネットワークに用いられる。具体的には、ネットワークには複数の基地局及び複数の中継ノードが存在するため、複数の中継ノード全てが関連付けを変更した場合、任意の基地局の呼損率への影響が重畳し、相殺される問題がある。そこで、基地局に中継選択部１０３Ａを設け、中継選択部１０３Ａを介して相関中継ノードから呼損率の変化を示すデータ、例えば最大呼損率低減値を受信することによって、この呼損率の変化を示すデータに基づいて、関連付けの移行が許可される中継ノードを選択して、選択した中継ノードに確認情報を送信する。具体的な中継ノード選択フローは後述する。
なお、中継選択部１０３Ａを設けない場合、基地局は呼損率の変化を示すデータを受信する必要はなく、そのまま中継ノードの関連付けを移行すればよい。
情報収集部１０１Ａ、情報交換部１０２Ａ、中継選択部１０３Ａは、ＣＰＵ等のプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現可能である。また、情報収集部１０１Ａ及び情報交換部１０２Ａは請求項の「情報収集部」に、中継選択部１０３Ａは請求項の「中継選択部」に相当する。
記憶ユニット１０４Ａには、中継選択部１０３Ａが中継ノード選択時に必要とする各種情報が記憶される。これらの情報は、情報収集部１０１Ａ又は情報交換部１０２Ａを介して取得される。記憶ユニット１０４Ａは、情報収集部１０１Ａ又は情報交換部１０２Ａと一体的に構成されてもよい。
具体的には、記憶ユニット１０４Ａには、隣接中継リスト１１４、相関中継リスト１２４、関連中継リスト１３４、基地局チャネル情報１４４、基地局負荷情報１５４、相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４が記憶されている。このうち、隣接中継リスト１１４と相関中継リスト１２４は静的情報であり、関連中継リスト１３４、基地局チャネル情報１４４、基地局負荷情報１５４、相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４は動的情報である。静的情報はネットワークの初期化時に決定されるものであり、時間とともに変化しない。一方、動的情報は時間とともに変化する可能性があり、定期的な収集又は中継ノードとの交換により更新する必要がある。
隣接中継リスト１１４には、当該基地局１Ａに関連付け可能な中継ノードのリストが記憶されている。相関中継リスト１２４には、基地局１Ａに相関する中継ノードが記憶されている。ここで、ある中継ノードの相関基地局に当該基地局１Ａが含まれている場合、当該中継ノードを当該基地局の相関中継ノードであるとし、当該中継ノードの情報を当該相関中継リスト１２４に記載する。関連中継リスト１３４には、当該基地局１Ａに現在関連付けられている中継ノードのリストが記憶されている。隣接中継リスト１１４、相関中継リスト１２４及び関連中継リスト１３４の記憶形式は、図４に示す隣接／相関／関連中継記録テーブルのような記憶形式に統一してもよい。
図４は、第１実施形態の基地局の隣接／相関／関連中継記録テーブルを示す図である。隣接／相関／関連中継記録テーブルは、隣接中継リスト１１４、相関中継リスト１２４及び関連中継リスト１３４を統合的に示し、テーブルの項目として、中継ノードを識別する識別子であって、記録される中継ノードの番号を示す中継番号４０１、中継番号４０１が示す中継ノードから当該基地局１Ａまでのチャネル状態を表すチャネル状態４０２、中継番号４０１が示す中継ノードが当該基地局１Ａに現在関連付けられているか否かを表す関連有無４０３、中継番号４０１が示す中継ノードが当該基地局に関連付け可能か否かを示す隣接有無４０４、及び、中継番号４０１が示す中継ノードの相関基地局に当該基地局１Ａが含まれるか否かを表す相関有無４０５を含む。
なお、図４の例では、隣接中継リスト１１４、相関中継リスト１２４及び関連中継リスト１３４を一つのテーブルに統合しているが、いうまでもなく、関連有無４０３、隣接有無４０４、相関有無４０５を別のテーブルに分割して構成することによって、隣接中継リスト１１４、相関中継リスト１２４及び関連中継リスト１３４を独立して記載してもよい。
基地局チャネル情報１４４は、当該基地局１Ａに関連付けられているユーザの当該基地局１Ａまでのチャネル情報を示す。基地局負荷情報１５４は、当該基地局１Ａに関連付けられているユーザの負荷情報を示す。相関中継チャネル情報１６４は、基地局１Ａの相関中継ノードに関連付けられているユーザのチャネル情報を示す。相関中継負荷情報１７４は、基地局１Ａの相関中継ノードに関連付けられているユーザの負荷情報を示す。
基地局チャネル情報１４４、基地局負荷情報１５４、相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４の記憶形式は、図５に示す基地局／中継チャネル及び負荷情報記録テーブルのような記憶形式に統一してもよい。
図５は、第１実施形態の基地局の基地局／中継チャネル及び負荷情報記録テーブルを示す図である。基地局／中継チャネル及び負荷情報記録テーブルは、基地局チャネル情報１４４、基地局負荷情報１５４、相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４を統合的に示し、テーブル項目として、基地局／中継チャネル及び負荷情報記録テーブルに記録されているユーザであって、当該基地局１Ａに関連付けられているユーザ及び基地局１Ａの相関中継ノードに関連付けられているユーザを識別するための識別子であるユーザ番号５０１、ユーザ番号５０１が示すユーザが無線通信システムに到達した時間を表す到達時間５０２、ユーザ番号５０１が示すユーザの当該基地局／相関中継ノードまでのチャネル状態を表すチャネル状態５０３、ユーザ番号５０１が示すユーザがサービスを受ける時間長を表すサービス時間５０４、及びユーザ番号５０１が示すユーザの位置を表す到達地点５０５を含む。
図５の例では、基地局チャネル情報１４４、基地局負荷情報１５４、相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４を一つのテーブルに統合しているが、いうまでもなく、基地局チャネル情報１４４、基地局負荷情報１５４、相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４をそれぞれ別のテーブルで表してもよい。また、テーブルの形式やテーブル項目は特に限定されず、従来の負荷情報及びチャネル情報に関する形式を増減して示してもよく、中継ノードの選択を可能とする全情報を記憶ユニット１０４Ａに記憶できればよい。
また、図５は、各基地局／中継ノードが自身のチャネル情報及び負荷情報を記録するためのフォーマットの一例を示す。しかし、記録されるのが他の基地局又は中継ノードから収集したチャネル情報及び負荷情報である場合、又は、複数の基地局及び中継ノードのチャネル情報及び負荷情報を一つのテーブルに記録する場合には、基地局／中継番号の項目を追加することによって、具体的にどの基地局／中継ノードの情報なのかを識別する必要がある。
図６は、第１実施形態の無線通信システムの中継ノード２Ａの内部の構成を示すブロック図である。図６に示すように、中継ノード２Ａは、情報収集部２０１Ａ、情報交換部２０２Ａ、呼損率算出部２０５Ａ、関連制御部２０６Ａ及び記憶ユニット２０４Ａを含む。
情報収集部２０１Ａは、中継ノード２Ａのチャネル情報と負荷情報を収集し、これらの情報を記憶ユニット２０４Ａに記憶する。情報交換部２０２Ａは相関基地局と情報交換することによって、情報及び命令メッセージを伝達する。
呼損率算出部２０５Ａは、情報収集部２０１Ａが収集した情報、及び情報交換部２０２Ａを介して基地局１Ａから取得した情報に基づいて、現在関連付けられている基地局以外の基地局から関連付け候補基地局を選択する。そして、関連付け候補基地局と当該中継ノード２Ａとを関連付けた場合をシミュレーションし、当該中継ノードと各関連候補基地局とを関連付けた場合の候補呼損率と現在の呼損率とを比較した呼損率低減値を算出する。なお、具体的な算出過程については後述する。
関連制御部２０６Ａは、呼損率算出部２０５Ａが算出した各呼損率低減値から最大の呼損率低減値を選択し、当該呼損率低減値に対応する隣接基地局を関連付け移行対象基地局とする。これにより、当該中継ノード２Ａと現在関連付けられている基地局との関連付けが、関連付け移行対象基地局との関連付けに変更される。
なお、情報収集部２０１Ａ、情報交換部２０２Ａ、呼損率算出部２０５Ａ及び関連制御部２０６Ａは、ＣＰＵ等のプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現可能である。情報収集部２０１Ａと情報交換部２０２Ａは請求項の「情報収集部」に、呼損率算出部２０５Ａは請求項の「呼損率算出部」に、関連制御部２０６Ａは請求項の「関連制御部」にそれぞれ相当する。
記憶ユニット２０４Ａには、呼損率算出部２０５Ａが呼損率算出時に必要とする各種情報が記憶されている。これらの情報は情報収集部２０１Ａ又は情報交換部２０２Ａを介して取得される。記憶ユニット２０４Ａは、情報収集部２０１Ａ又は情報交換部２０２Ａと一体的に形成されてもよい。
具体的に、記憶ユニット２０４Ａには、隣接基地局リスト２１４、相関基地局リスト２２４、関連基地局リスト２３４、中継チャネル情報２４４、中継負荷情報２５４、相関セル基地局チャネル情報２６４、相関セル負荷情報２７４、相関セル中継チャネル情報２８４、及び相関セル中継負荷情報２９４が記憶されている。このうち、隣接基地局リスト２１４及び相関基地局リスト２２４は静的情報であり、関連基地局リスト２３４、中継チャネル情報２４４、中継負荷情報２５４、相関セル基地局チャネル情報２６４、相関セル負荷情報２７４、相関セル中継チャネル情報２８４及び相関セル中継負荷情報２９４は動的情報である。
隣接基地局リスト２１４には、当該中継ノード２Ａに関連付け可能な基地局リストが記憶されている。相関基地局リスト２２４には、当該中継ノードと相関する基地局リストが記憶されている。関連基地局リスト２３４には、当該中継ノードに現在関連付けられている基地局が記憶されている。隣接基地局リスト２１４、相関基地局リスト２２４、関連基地局リスト２３４の記憶形式は、図７に示す隣接／相関／関連基地局記録テーブルのような記憶フォーマットに統一してもよい。
図７は、第１実施形態の中継ノードの隣接／相関／関連基地局記録テーブルを示す図である。隣接／相関／関連基地局記録テーブルは、隣接基地局リスト２１４、相関基地局リスト２２４、関連基地局リスト２３４を統合的に示し、テーブル項目として、基地局を識別する識別子であって、記録する基地局の番号を示す基地局番号７０１、基地局番号７０１が示す基地局から当該中継ノード２Ａまでのチャネル状態を表すチャネル状態７０２、当該中継ノード２Ａが、基地局番号７０１が示す基地局に現在関連付けられているか否かを表す関連有無７０３、当該中継ノード２Ａが、基地局番号７０１が示す基地局に関連付け可能か否かを表す隣接有無７０４、及び、当該中継ノード２Ａの相関基地局に、基地局番号７０１が示す基地局が含まれるか否かを表す相関有無７０５を含む。
図４のフォーマットと比較すると、図７のフォーマットでは、基地局を識別する識別子である基地局番号７０１を図４の中継番号４０１の代わりに用いており、当該基地局番号７０１に対応させて中継ノードと基地局の関係を記録している。
中継チャネル情報２４４とは、当該中継ノード下に置かれるユーザと当該中継ノード間のチャネル情報であり、中継負荷情報２５４とは、当該中継ノード下に置かれるユーザの負荷情報である。相関セル基地局チャネル情報２６４、相関セル負荷情報２７４、相関セル中継チャネル情報２８４及び相関セル中継負荷情報２９４もまた、当該基地局下に置かれるユーザのチャネル及び負荷情報、又は中継ノード下に置かれるユーザのチャネル及び負荷情報をそれぞれ示す。具体的なフォーマットは図５と同じであるため、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、中継ノード２Ａが相関基地局から配布された情報を受信すると、呼損率算出部２０５Ａが、情報収集部２０１Ａにより収集した情報と、情報交換部２０２Ａを介して基地局１Ａから取得した情報とに基づいて、関連付け候補基地局（隣接基地局）を選択し、各関連付け候補基地局と当該中継ノード２Ａとを関連付けた場合の呼損率低減値をそれぞれ算出する。ここで、図１０を参照して、呼損率低減値の算出フローを説明する。
図１０は、呼損率算出部２０５Ａによるネットワーク呼損率の算出処理を説明するフローチャートである。図１０に示すように、まずステップＳ１００１において、呼損率算出部２０５Ａは隣接基地局リスト２１４を参照して全ての隣接基地局を関連付け候補基地局として列挙し、リストの第１基地局をＢＳ＊とする（ステップＳ１００２）。なお、隣接基地局の範囲は予め指定しておいてもよい。
続いて、呼損率算出部２０５Ａは、所属する中継ノードをＢＳ＊に関連付けると仮定し（ステップＳ１００３）、このような仮定のもとに、記憶ユニット２０４Ａに記憶されている基地局伝達情報及び中継ノード伝達情報（例えば、中継チャネル情報２４４、中継負荷情報２５４、相関セル基地局チャネル情報２６４、相関セル負荷情報２７４、相関セル中継チャネル情報２８４及び相関セル中継負荷情報２９４）に基づいて、ＡＣＣ（相関基地局）におけるセルごとの到達率及びユーザ平均占有リソースを算出する（ステップＳ１００４）。
続いて、ステップＳ１００４の算出結果に基づいて、待ち行列理論で相関基地局ごとの呼損率を算出し（ステップＳ１００５）、更に総呼損率を算出することによって（ステップＳ１００６）、中継ノードをＢＳ＊に関連付けた場合の候補呼損率を取得する。なお、総呼損率とは、相関基地局の呼損率を各基地局の負荷で重み付けして得られる加重合計であるが、従来技術を参照することによって算出可能なため詳細な説明は省略する。
次に、呼損率算出部２０５Ａは、リストに他の未処理の基地局があるか否かを判断し（ステップＳ１００７）、”Ｙｅｓ”と判断されるとステップＳ１００８に進み、次の未処理の基地局をＢＳ＊として、ステップＳ１００３から次の未処理の基地局について呼損率の算出を繰り返し実行する。また、”Ｎｏ”と判断された場合にはステップＳ１００９に進み、算出された候補呼損率の中から値が最小の呼損率及び当該呼損率に対応する相関基地局を選択する。
最後に、選択された値が最小の候補呼損率を、現在実際に関連付けられている基地局に対応する現在の呼損率と比較して、最大呼損率低減値を算出する（ステップＳ１０１０）。
図１０に示す呼損率の算出において、セルの到達率やユーザ平均占有リソースの算出、及び待ち行列理論等はいずれも従来技術の具体的算出方法を採用可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。いうまでもなく、本発明は待ち行列理論による算出方法に限ることなく、呼損率を算出可能な方法であればいずれも本発明の実施に適用可能である。また、記憶ユニットに記憶される情報の種類及び内容は、呼損率の方法に応じて異なる。
このほか、ステップＳ１００９においては、各呼損率と現在の呼損率との差をそれぞれ算出し、その中から最大の呼損率低減値を選択してもよいことはいうまでもない。
このように、図１０に示す呼損率算出部２０５Ａの処理によって、中継ノード２Ａは、算出された最大呼損率低減値に基づいて、当該最大呼損率低減値に対応する隣接基地局を関連付け移行先基地局として選択する。
また、前述したように、基地局１Ａは、各相関中継ノード（基地局１Ａと関連付けを構築可能な中継ノード）から各相関中継ノードにより算出された最大呼損率低減値を受信して、関連付けの移行が許可される中継ノードを選択する。
図１２は、第１実施形態の基地局による中継ノード選択処理のフローチャートである。
図１２に示すように、まず、中継選択部１０３Ａは相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４に基づいて、受信した各最大呼損率低減値から、最も大きな最大呼損率低減値及び対応する中継ノードを選択する（ステップＳ１２０１）。
続いて、当該最も大きな最大呼損率低減値が０より大きいか否かを判断する（ステップＳ１２０２）。”Ｎｏ”と判断された場合、当該最大呼損率低減値を送信した中継ノードの現在の関連基地局を変更したとしても呼損率は最適化されないなので、当該中継ノードの関連付けを移行することなく処理を終了する（ステップＳ１２０３）。
”Ｙｅｓ”と判断された場合にはステップＳ１２０４に進み、確認情報として、当該最大呼損率低減値に対応する中継ノードに確認を送信し、処理を終了する。
無線通信システムの基地局と中継ノードとの相互の関係より、第１実施形態の無線通信システムの中継ノードと基地局との動的関連付けは、具体的フローとして以下のステップを含むことが分かる。
（１）情報収集：各基地局と中継ノードが情報収集部を介してユーザのチャネル情報及び負荷情報を収集及び計算し、自身の記憶ユニットに記憶する。
（２）情報拡散：各中継ノードが最初のステップにおいて収集したチャネル情報及び負荷情報を、情報交換部を介して自身の関連基地局に送信する。また、基地局は自身のチャネル情報及び負荷情報と、関連中継ノードから送信されたチャネル情報及び負荷情報とを取りまとめ、情報交換部を介して自身の相関中継ノードに送信する。
（３）呼損率算出：中継ノードは相関基地局から配布された情報を受信すると、自身が別の隣接基地局にそれぞれ関連付けられた場合の相関基地局の呼損率を算出し、その中から最低呼損率を選択し、現在の呼損率と比較して、最大の呼損率低減値を取得する。ここで、呼損率の算出は、呼損率算出部によって図１０に示すフローチャートに従って実行される。
（４）呼損率報告及び中継ノード選択：各中継ノードは最大呼損率低減値を自身の全相関基地局へ報告する。基地局は、相関中継ノードから送信された呼損率低減値を受信すると、中継選択部を用いて、図１２に示すフローチャートに従って、呼損率低減値が最大の中継ノードを選択し、当該中継ノードに確認情報を返信する。
（５）関連付け変更：中継ノードが全基地局から確認情報を受け取った場合は、当該関連付けの移行が全相関基地局から許可されたことを意味する。よって、当該中継ノードは基地局との関連付け関係を変更し、呼損率の最大低減を実現する。
上述した実施例の中継ノードと基地局の動的関連付けの具体的なフローに基づけば、無線通信システムに存在する任意の基地局１Ａ及び基地局１Ａに現在関連付けられている中継ノード２Ａを例として、図１４に示す情報交換フローが形成される。
図１４は、第１実施形態の無線通信システムの基地局−中継ノード間の情報交換の流れを示すフローチャートである。図１４に示すように、まず、基地局１Ａの情報収集部１０１Ａと中継ノード２Ａの情報収集部２０１Ａが、それぞれチャネル情報と負荷情報を収集する（ステップＳ１４０１、Ｓ１４０２）。そして、中継ノード２Ａの情報交換部２０２Ａが、収集した情報を現在関連付けられている基地局に報告情報として送信する（ステップＳ１４０３）。報告情報のフォーマットは、例えば図８に示すような形式である。
図８は、第１実施形態の中継ノードから関連基地局への報告情報のフォーマットを示す図である。中継ノードから関連基地局への報告情報には、基地局が当該中継ノードを識別できるよう、当該報告情報を送信する中継ノードの番号を示す元中継番号８０１、当該報告を受信する基地局の番号を示す目的基地局番号８０２、当該報告を送信する中継ノードのチャネル情報を示す元中継チャネル情報８０３、及び、当該報告を送信する中継ノードの負荷情報を示す元中継負荷情報８０４、が含まれる。
中継ノード２Ａからの報告を受信した基地局１Ａも、中継ノード２Ａによる呼損率を算出するために、自身が収集した情報を相関中継ノードに送信する（ステップＳ１４０４）。基地局１Ａから中継ノード２Ａへ伝送される配布情報のフォーマットは、例えば図９に示すようなものである。
図９は、第１実施形態の基地局から相関中継ノードへの配布情報のフォーマットを示す図である。基地局１Ａから中継ノード２Ａに伝送される配布情報は、中継ノードが当該基地局を識別できるよう、当該配布情報を送信する基地局の番号を示す送信元基地局番号９０１、当該配布情報を受信する中継ノードの番号を示す宛先中継ノード番号９０２、当該配布情報を送信する基地局のチャネル情報を示す送信元基地局チャネル情報９０３、当該配布情報を送信する基地局の負荷情報を示す送信元基地局負荷情報９０４、記憶ユニット１０４Ａに記憶されている関連中継リスト１３４と同じに、当該配布情報を送信する基地局に現在関連付けられている中継ノードのリストを示す関連中継ノードリスト９０５、当該配布情報を送信する基地局に現在関連付けられている中継ノードのチャネル情報を示す関連中継チャネル情報９０６、当該配布情報を送信する基地局に現在関連付けられている中継ノードの負荷情報を示す関連中継負荷情報９０７を含む。
基地局１Ａから当該配布情報を受信した中継ノード２Ａは、当該配布情報の内容、及び記憶ユニット２０４Ａに記憶されている相関セル基地局と中継ノードのチャネル情報及び負荷情報とを利用して、図１０に示すフローに従って、呼損率低減値を算出する（ステップＳ１４０５）。そして、算出された呼損率低減値を全相関基地局に送信する（ここで、１Ａは関連基地局としてではなく、相関基地局として当該呼損率低減値を受信する）（ステップＳ１４０６）。中継ノードから相関基地局への呼損率低減値報告情報のフォーマットは、例えば図１１に示すものである。
図１１は、第１実施形態の中継ノードから相関基地局への呼損率低減値報告情報のフォーマットを示す図である。呼損率低減値報告情報は、当該呼損率低減値報告情報を送信する中継ノードの番号を示す元中継番号１１０１、当該呼損率低減値報告情報を受信する基地局の番号を示す目的基地局番号１１０２、及び、当該呼損率低減値報告情報を送信する中継ノードが関連付け関係を変更した場合の最大呼損率低減値を示す呼損率低減値１１０３を含む。
基地局１Ａの中継選択部は、各相関中継ノードから当該最大呼損率低減値の報告情報をそれぞれ受信し、複数の中継ノードのうち最も大きな最大呼損率低減値に対応する中継ノードを、関連付け移行を許可する中継ノードとして選択し（ステップＳ１４０７）、対応する中継ノードに確認情報を送信する（ステップＳ１４０８）。
なお、図１１に示される報告情報のうち呼損率低減値１１０３部分は最大呼損率低減値ではなく、その他の呼損率状況を示すデータでもよい。例えば、呼損率がそのまま伝送され、中継選択部は、呼損率が最小と予測される中継ノードを選択して確認情報を送信する。
図１３は、第１実施形態の基地局から選択中継ノードへの確認情報返信のフォーマットの一例を示す図である。図１３に示すように、基地局が移行命令として中継ノードに送信する確認情報の返信は、例えば、当該確認情報を返信する基地局の番号を示す元基地局番号１３０１、及び、当該確認情報の返信を受信する中継ノードの番号を示す目的中継番号１３０２を含む。
確認情報のフォーマットは固定ではなく、基地局が中継ノードの関連付け移行許可を確認したことを示すことができる情報であれば、フォーマットと内容は任意でよい。
このように、全相関基地局から確認情報を受信した場合、これら確認情報を受信した中継ノード２Ａの関連制御部は、移行対象の基地局と通信及び関連付け関係を構築する。そして、現在関連付けられている基地局との情報交換を切断することによって、当該中継ノードに関連付けられる基地局の変更処理を実行する（ステップＳ１４０９）。
以上述べたように、中継ノードの関連基地局を変更することによって、無線ネットワークの現在の構成を、呼損率を最大限低下させた構成に変えることが可能となる。これにより、システムの通信リソースを更に有効活用でき、サービスにおける呼損率がより低減される。
前述の図１４では、第１実施形態の情報交換プロセスを説明している。しかし、本発明は当該プロセスに限らず、無線通信システムの中継ノードと基地局との動的関連付けを変更する方法であれば、具体的に実施するためのフローは各種変更が可能である。
例えば、本実施形態では、中継ノードが最大呼損率低減値を算出して基地局に送信し、基地局は最大呼損率低減値に基づいて中継ノードを選択する。しかし、中継ノードの呼損率算出部が各候補呼損率のみを算出して基地局に送信し、基地局が候補呼損率に基づいて、任意の候補呼損率に対応する基地局を関連付け移行対象基地局として選択してもよい。例えば、候補呼損率から、値が最低の基地局を関連付け移行対象基地局として選択してもよい。
呼損率を直接選択するようにすれば、算出量及び算出に要する時間を削減しつつ、特定のセル又は中継ノードの呼損率を最低限にまで低減可能することができる。
（その他の変形例）
第１実施形態では、図１２に示すように、中継ノードが呼損率低減の最大値を全相関基地局に送信した後に、各基地局が受信した呼損率低減値から最も大きなものを一つ選択し、対応する中継ノードに確認情報を返信する。
しかし、実際のシステムでは、情報収集には一定の誤差が存在することから、呼損率の算出と実際の呼損率との間に一定のずれが生じてしまう。よって、特に呼損率低減値が小さい場合には、このようなずれに起因して、従来例では誤った基地局と中継ノードとの関連付けの変更を決定するおそれがある。一方、中継ノードと基地局との関連付けの変更自体にも切り換えの遅延など一定のコストを要するため、呼損率低減値が小さい場合に関連付け変更を決定すると、中継ノードと基地局との関付けの変更が過度に頻繁となり、システムへの負担が増大する。
そこで、変形例として、第１実施形態の基地局が中継ノードを選択するにあたり、呼損率の低減値に閾値を設ける。そして、選択された呼損率低減値が当該閾値を超える場合にのみ、当該呼損率低減値に対応する中継ノードに確認情報を送信し、閾値を超えない場合には、当該基地局は確認情報を送信しない。
本変形例の無線通信システムの基地局と中継ノードの内容及び構成は、基地局内の中継選択部の動作が異なることを除き第１実施形態と同じであるため、同じ部分については詳細な説明を省略する。
具体的に、基地局の中継選択部は、図１５に示すフローに従って中継ノードを確認する。
図１５は、第１実施形態の基地局による中継ノード選択処理の変形例を示すフローチャートである。図１５に示すように、まず、中継選択部１０３Ａは、相関中継チャネル情報１６４及び相関中継負荷情報１７４に基づいて、受信した各最大呼損率低減値から、最も大きな最大呼損率低減値及び対応する中継ノードを選択する（ステップＳ１５０１）。
続いて、当該最大呼損率低減値が予め定められた閾値より大きいか否かを判断する（ステップＳ１５０２）。そして、”Ｎｏ”と判断された場合には、当該最大呼損率低減値を送信した中継ノードの現在の関連基地局を変更しても呼損率は最適化されないと判断されるので、当該中継ノードの関連付けを移行することなく処理を終了する（ステップＳ１５０３）。
”Ｙｅｓ”と判断された場合にはステップＳ１５０４に進み、当該最大呼損率低減値に対応する中継ノードに確認情報を送信し、処理を終了する。
本変形例によっても、第１実施形態と同じ技術的効果が得られる。
また、低減値の閾値を設けることによって、基地局と中継ノードとの誤った関連付け変更が決定されることを防止し、中継ノードと基地局との関連付け変更が過度に頻繁となることに起因したシステムの負担増大も防ぐことができる。
このほか、第１実施形態において実施される各種変形及び好ましい変更も、本変形例に適用される。
（第２実施形態）
第１実施形態では、中継ノードにおいて呼損率を算出し、関連付けを移行する中継ノード又は移行対象の基地局を決定することを特徴とした。
しかし、実際のシステムでは、基地局に比べて中継ノードの処理能力や計算能力には限界があるため、呼損率の算出は中継ノードにとって大きな負担となる可能性がある。そこで、呼損率の算出を関連基地局へ移行することが考えられる。
第２実施形態は前述した考察に基づくもので、第１実施形態の技術的手段と比較すると、基地局が呼損率を算出可能な構成要素を備える点で異なる。このような変更を可能とするために、従来は中継ノードに記憶されていた中継ノードの相関基地局リスト、相関セルにおける基地局及び中継のチャネル情報、負荷情報を含む呼損率関連の情報を基地局の記憶ユニットに記憶する必要がある。また、中継ノードは、自身が収集した情報及び相関基地局から伝達された情報を関連基地局に伝達する必要がある。そして、関連基地局は、各関連中継の呼損率を算出した後、関連付け移行対象基地局を決定するために、算出結果を対応する中継ノードに伝達する。
上記の相違点を除き、第２実施形態の他の部分は第１実施形態と同じであるため、同じ構成要件は同一の符号で示し、詳細な説明を省略する。
図１６は、第２実施形態の無線通信システムの基地局１Ｂの内部の構成を示すブロック図である。第１実施形態の基地局１Ａとの相違点としては、呼損率の算出に関する情報、具体的には、各関連中継の相関基地局リスト、及びその相関セルにおける基地局と中継の負荷情報及びチャネル情報が記憶ユニットに更に記憶されることである。さらに、各関連中継ノードの呼損率低減の最大値を算出するための呼損率算出部が追加される。
具体的に、基地局１Ｂは、情報収集部１０１Ａ、情報交換部１０２Ａ、呼損率算出部１０５Ｂ、中継選択部１０３Ａ及び記憶ユニット１０４Ｂを含む。
情報収集部１０１Ａは、基地局１Ｂのチャネル情報及び負荷情報を収集し、これらの情報を記憶ユニット１０４Ｂに記憶する。情報交換部１０２Ａは、相関中継ノードと情報交換することによって、情報及び命令メッセージを伝達する。
呼損率算出部１０５Ｂは、基地局１Ｂに関連付けられている対象中継ノードに対して、当該基地局を除く基地局から関連付け候補基地局（隣接基地局）を選択し、中継ノードからの情報及び収集した情報に基づいて、対象中継ノードが各関連付け候補基地局に関連付けられた場合の候補呼損率低減値をそれぞれ算出する。そして、情報交換部１０２Ａを介して、算出結果を対象中継ノードに送信する。
中継選択部１０３Ａは任意の構成であり、主として大規模な無線通信ネットワークに用いられる。具体的には、ネットワークには複数の基地局及び複数の中継ノードが存在するため、複数の中継ノード全てが関連付けを変更した場合、任意の基地局の呼損率への影響が重畳し、相殺される問題がある。そこで、基地局に中継選択部１０３Ａを設け、中継選択部１０３Ａを介して相関中継ノードから呼損率の変化を示すデータ、例えば最大呼損率低減値を受信することによって、この呼損率の変化を示すデータに基づいて、関連付けの移行が許可される中継ノードを選択して、選択した中継ノードに確認情報を送信する。
なお、情報収集部１０１Ａ、情報交換部１０２Ａ、呼損率算出部１０５Ｂ及び中継選択部１０３Ａは、ＣＰＵ等のプロセッサが所定のプログラムを実行することによって実現可能である。
記憶ユニット１０４Ｂには、呼損率算出部１０５Ｂ及び中継選択部１０３Ａが処理の実行時に必要とする各種情報が記憶される。これらの情報は、情報収集部１０１Ａ又は情報交換部１０２Ａが取得するが、記憶ユニット１０４Ｂを情報収集部１０１Ａ又は情報交換部１０２Ａと一体的に構成されてもよい。
具体的には、記憶ユニット１０４Ｂには、隣接中継リスト１１４、相関中継リスト１２４、関連中継リスト１３４、基地局チャネル情報１４４、基地局負荷情報１５４、相関中継チャネル情報１６４、相関中継負荷情報１７４及び関連中継ノードからの情報１８４が記憶されている。このうち、関連中継ノードからの情報１８４は、第１実施形態において中継ノード２Ｂの記憶ユニット２０４Ａに記憶される呼損率算出関連の情報に対応している。すなわち、関連中継ノードが収集した全情報であり、当該中継ノードの相関基地局から収集された相関基地局のチャネル情報及び負荷情報を含む。関連中継ノードからの情報は、中継ノードから定期的に関連基地局に報告することによって取得可能である。
図１７は、第２実施形態の無線通信システムの中継ノード２Ｂの内部の構成を示すブロック図である。第１実施形態の中継ノード２Ａとは、呼損率算出部を備えない点で異なる。
具体的には、中継ノード２Ｂは、情報収集部２０１Ａ、情報交換部２０２Ａ、関連制御部２０６Ａ及び記憶ユニット２０４Ａを含む。
関連制御部２０６Ａは、情報交換部２０２Ａを介して基地局１Ｂから受信した呼損率を示す情報に基づいて、関連付け移行対象の基地局を選択する。
記憶ユニット２０４Ａには、隣接基地局リスト２１４、相関基地局リスト２２４、関連基地局リスト２３４、中継チャネル情報２４４、中継負荷情報２５４、相関セル基地局チャネル情報２６４、相関セル負荷情報２７４、相関セル中継チャネル情報２８４、及び相関セル中継負荷情報２９４が記憶されている。
第２実施形態の無線通信システムの中継ノードと基地局の動的関連付けの例のうち、基地局−中継ノード間の情報交換フローを図１８に示す。
図１８は、第２実施形態の無線通信システムの基地局−中継ノード間の情報交換の流れを示すフローチャートである。図１８に示すように、まず、基地局１Ｂの情報収集部１０１Ａと中継ノード２Ｂの情報収集部２０１Ａが、それぞれチャネル情報及び負荷情報を収集する（ステップＳ１８０１、１８０２）。そして、中継ノード２Ｂの情報交換部２０２Ａが、収集した情報を現在関連付けられている基地局に報告情報として送信する（ステップＳ１８０３）。報告情報のフォーマットは、例えば、図８に示すものである。
中継ノード２Ｂからの報告を受信した基地局１Ｂも、自身が収集した情報を相関中継ノードに送信する（ステップＳ１８０４）。この情報交換は、基地局と関連中継ノード間で一般的に行われる情報交換である。送信情報のフォーマットは任意のものでよい。
そして、中継ノード２Ｂは更に、呼損率の算出において必要とされる中継ノードの相関基地局リスト、相関セルにおける基地局と中継のチャネル情報及び負荷情報を含む情報を基地局に伝送する（ステップＳ１８０５）。
必要な情報を受信した基地局１Ｂは、図１０に示すプロセスに従って、呼損率低減値を算出し（ステップＳ１８０６）、算出結果（呼損率低減値及びこれに対応する基地局）を関連付けられている算出対象の中継ノード２Ｂに送信する（ステップＳ１８０７）。そして、中継ノード２Ｂは算出結果から最大呼損率低減値を選択し、当該最大呼損率低減値に対応する基地局を関連付け移行先基地局とする。
続いて、相関基地局の許可を得るために、中継ノード２Ｂは全相関基地局に呼損率低減値を伝達する（ステップＳ１８０８）。
基地局１Ｂは相関基地局として、その中継選択部が、受信した相関中継ノードの各最大呼損率低減値から最も大きな最大呼損率低減値を選択し、選択された当該最大呼損率低減値を送信した中継ノードを選択中継ノードとして選び、当該中継ノードに確認情報を送信する（ステップＳ１８１０）。
このように、全相関基地局から確認情報を受信した場合、これら確認情報を受信した中継ノード２Ｂの関連制御部は、移行対象の基地局と通信及び関連付け関係を構築する。そして、現在関連付けられている基地局との情報交換を切断することによって、当該中継ノードに関連付けられる基地局の変更処理を実行する（ステップＳ１８１１）。
第２実施形態において、基地局は、算出した対象中継ノードと隣接基地局を関連付けた場合の仮定呼損率を対象中継ノードに送信し、対象中継ノードがその中から関連付け移行先の基地局に対応する仮定呼損率を選択する。しかし、基地局が最大の呼損率低減値を直接選択し、当該最大呼損率低減値及びこれに対応する基地局のみを対象中継ノードに送信するようにしてもよい。
また、第２実施形態では、セルの数が少ない、又は関連付け移行効率への要求が低い無線通信システムについては、ステップＳ１８０８〜Ｓ１８１１を省略してもよい。
第２実施形態によれば、第１実施形態と同じ技術的効果が得られる。
また、第２実施形態では呼損率算出機能を基地局に設けているため、中継ノードの処理負担を軽減することができる。また、処理能力の高い基地局が呼損率を算出することによって、無線通信システム全体の負荷移行の効率が向上する。
このほか、第１実施形態において実施される各種変形及び好ましい変更も、第二実施形態に適用される。
また、第１実施形態の変形例も第２実施形態に適用される。すなわち、第２実施形態では、基地局の中継選択部が、予め定められた閾値を用いて関連付けを移行するか否かを判断してもよい。
（第３実施形態）
第１実施形態と第２実施形態では、中継ノード又は基地局において、中継ノードを相関基地局に関連付けた場合の推定呼損率をそれぞれ算出し、基地局に設けられた中継選択部が、算出された仮定推定呼損率に基づいて中継ノードをどの基地局に関連付けるかを決定する。
これは、動的関連制御を実行する各構成要件が基地局と中継ノードに分散し、共同で動的関連制御管理を実施することに相当する。しかし、本発明は前述した実施形態に限らず、中継ノードが自らどの基地局に関連付けられるかを決定してもよい。
また、第３実施形態では、更に、各中継ノード及び基地局と情報交換可能な総合動的関連制御装置を無線通信システムに別途設け、専用の動的関連制御装置によって無線通信ネットワークの中継ノードの動的な関連付け変更を制御してもよい。
図１９は、第３実施形態の動的関連制御装置３の構成を示すブロック図である。図１９に示すように、動的関連制御装置３は、情報収集部１０、呼損率算出部２０及び関連制御部３０を含む。
情報収集部１０は、基地局及び中継ノードと情報を送受信することによって、対象中継ノード及び関連付け候補基地局に関する情報を収集する。関連付け候補基地局とは、中継ノードと相関し、且つ中継ノードとの関連付けが可能な基地局のことによってある。また、情報収集部１０は、中継ノードと相関し且つ中継ノードと関連付け可能な基地局から、いくつかの基地局を候補基地局として選択することによって、算出量を削減してもよい。又は、相関セルの遠近に応じて、いくつかの相関セルの基地局が候補基地局として選択される。また、情報収集部１０は、サーバ等その他の装置を通じてネットワーク内の各基地局及び中継ノードの情報を収集してもよい。
呼損率算出部２０は、情報収集部１０が収集した情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出する。この呼損率の算出は、関連付け変更時のネットワーク呼損率への影響を分析するための動的シミュレーション演算であり、具体的な算出方法は第１実施形態の呼損率算出部による算出方法と同じである。
関連制御部３０は、算出された候補呼損率から対象呼損率を選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を関連付け移行対象基地局とする。そして、結果を対応する対象中継ノードに送信することによって、対象中継ノードを関連付け移行対象基地局と関連付けるよう変換する。
以下に、このような動的管理の具体的ステップについて説明する。
図２０は、第３実施形態の動的関連制御装置が実行する動的関連管理のフローチャートである。ステップＳ２００１において、中継ノードの関連付け移行処理が開始する。
まず、情報収集部１０が無線通信システムの任意の中継ノードを対象中継ノードとして選択し、現在の関連基地局以外であって、当該対象中継ノードと相関し且つ関連付け可能な基地局を関連付け候補基地局として、当該対象中継ノード及び関連付け候補基地局に関する情報を収集する（ステップＳ２００２）。
続いて、呼損率算出部２０が収集した情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率を算出する（ステップＳ２００３）。
そして、関連制御部３０が、算出された候補呼損率から呼損率が最小のものを対象呼損率として選択するか、又は各候補呼損率と現在の呼損率を比較して、呼損率低減値が最大の呼損率を対象呼損率として選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を当該対象中継ノードの関連付け移行対象基地局とする（ステップＳ２００４）。そして、選択結果に基づいて、対象中継ノードを関連付け移行対象基地局と関連付けるように変換する命令を生成し、対象中継ノードが関連付け状態を移行するように当該指示を中継ノード、現在の関連基地局及び移行対象基地局に送信する（ステップＳ２００５）。
最後に、次の中継ノードを新たな対象中継ノードとし、システム内の全中継ノードについて処理が終了するまで同じ処理を繰り返す（ステップＳ２００６）。
動的関連制御装置３は、前述した動的関連管理を繰り返し実行することによって、セルの分割を最適化する。
また、候補呼損率から対象呼損率を選択する際、関連制御部は、選択された対象呼損率と現在の呼損率を比較した呼損率低減値が予め定められた閾値より大きいか否かを判断し、予め定められた閾値より大きい場合にのみ、前記対象中継ノードを前記関連付け移行対象基地局に関連付ける変換をしてもよい。
また、関連制御部は呼損率の低減値を考慮することなく、候補呼損率のうち呼損率が最低であり、且つ所定の閾値より低い候補呼損率を前記対象呼損率としてもよい。
前述した動的関連制御装置は、基地局及び中継ノードと独立して設けてもよいし、基地局又は中継ノード内に設けてもよい。また、当該動的関連制御装置の機能モジュールは別々の基地局及び中継ノード内にそれぞれ分散させてもよく、基地局及び中継ノードに接続される構成が基地局及び中継ノードの記憶ユニットに記憶されるデータ又は情報を共有してもよい。
例えば、基地局及び中継ノードからなる無線通信ネットワーク内の基地局及び中継ノードに情報収集部を設け、呼損率算出部を基地局に、関連制御部を前記中継ノードに設ける。
このほか、図示しないが、動的関連制御装置にも中継選択部を設け、前記対象中継ノードが複数ある場合に、当該中継選択部が複数の対象中継ノードの選択対象呼損率から最小の選択対象呼損率を選び、選ばれた選択対象呼損率に対応する対象中継ノードのみを関連付け移行させてもよい。
又は、最大呼損率低減値を用いて関連付け対象移行先の基地局を判断する場合、当該中継選択部は、複数の対象中継ノードの最大呼損率低減値から最も大きな最大呼損率低減値を選択し、選択された最大呼損率低減値に対応する対象中継ノードのみ関連付けを移行してもよい。
第３実施形態によれば、第１実施形態と同じ技術的効果が得られる。
また、第１実施形態又は第２実施形態と比較すると、負荷移行を実行する動的関連制御装置が独立して設けられるため、中継ノード及び基地局の処理負担がさらに軽減される。さらに、一つの装置で無線通信システムの全ネットワークについて負荷管理を統一的に実行可能とし、当該動的関連制御装置を複数設けたり、基地局及び中継ノードに組み込むことができるので、無線通信システムの構成がよりフレキシブルとなる。
（具体的実施例）
理解しやすいよう、以下に具体的な実施例を挙げて説明する。
図２１は、本発明の無線通信システムの具体的実施例のネットワーク・トポロジーを示す図である。
図２１に示すように、無線通信システムのネットワークに三つのセルが設けられ、各セルの中心にそれぞれＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３で示される基地局が一つずつ配置され、各セル内には中継ノードが三つずつ配置されるものとする。第ｉセルの三つの中継ノードは、それぞれＲＳ１ （ｉ）、ＲＳ２ （ｉ）及びＲＳ３ （ｉ）で示される。また、セルの半径は５００ｍとする。
現時点では、各中継ノードがいずれも図２１に示すように、そのセルの基地局に関連付けられていると仮定する。そして、各中継ノードの隣接基地局と当該中継の相関基地局が同じであると仮定して、表１に各中継の隣接／相関基地局を列挙する。
また、表２には、現時点のネットワーク内の各基地局／中継の負荷と、各セルの負荷及び各セルの呼損率を示す。なお、負荷の単位は毎秒ごとに到達するユーザの数とし、各セルの総負荷と呼損率からネットワーク全体の呼損率を算出し、表２に示す。ネットワーク呼損率の算出方法としては、各セルの負荷で重み付けして各セルの呼損率につき荷重平均を求めた。
第３実施形態では、最大呼損率低減値を判断基準とする動的関連制御方法を実行する。この場合、中継ノードＲＳ１ （１）を例にすると、当該中継ノードは現時点でＢＳ１に関連付けられており、その隣接基地局としてはＢＳ１以外にＢＳ２とＢＳ３が存在する。よって、当該中継ノードは相関基地局（ＢＳ１、ＢＳ２及びＢＳ３）から送信された情報及び自身が収集した情報から、自身がＢＳ１、ＢＳ２及びＢＳ３にそれぞれ関連付けられたと仮定して呼損率を算出する。その算出結果を表３に示す。
表３より、ＢＳ２に関連付けられている中継ノードＲＳ１ （１）は、現在の呼損率に対する呼損率低減値が最大で０．０４３となることが分かる。その他の各中継ノードについて、それぞれ自身が関連付けを変更した場合の呼損率低減の最大値を算出した結果を表４に示す。
各中継ノードは、自身が関連付けを変更した場合の仮定呼損率低減の最大値を自身の相関基地局に送信する。表５は、各基地局が受信した相関中継ノードからの呼損率低減値を示す。各基地局は、この中から呼損率低減値が最大で且つ０より大きい中継ノードを選択し、確認情報を返信する。表５には、各基地局が確認情報返信を選択した中継についても示す。
中継ノードＲＳ１ （１）は、全ての相関基地局から確認情報を受信する。よって、中継ノードＲＳ１ （１）は関連付けの変更を決定して、関連付け関係を呼損率低減値が最大となる基地局ＢＳ２に変更する。そして、関連付けを変更した後、ネットワークの総呼損率は０．０４３低減する。
以上のようにして中継ノードＲＳ１ （１）を変更することによって、呼損率を著しく低減できるため、負荷の均衡とサービス品質の向上という技術的効果が得られる。
なお、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これら実施形態は一例にすぎず、発明の範囲を限定する趣旨ではない。これら新たな実施形態は、その他様々な方式で実施可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で各種の省略、置き換え及び変更を行ってもよい。これら実施形態又はその変形は、発明の範囲又は主旨に包まれ、且つ特許請求の範囲に記載の発明及びこれと均等の範囲に包まれる。
１Ａ、１Ｂ 基地局
２Ａ、２Ｂ 中継ノード
１０１Ａ 情報収集部
１０２Ａ 情報交換部
１０３Ａ 中継選択部
１０４Ａ、１０４Ｂ、２０４Ａ 記憶ユニット
２０５Ａ 呼損率算出部
２０６Ａ 関連制御部
３ 動的関連制御装置
１０ 情報収集部
２０ 呼損率算出部
３０ 関連制御部

Claims (17)

  1. 基地局及び前記基地局に関連付けられた中継ノードを含む無線通信ネットワーク内に設けられる動的関連制御装置であって、
    対象中継ノード及び関連付け候補基地局に関する情報を収集する情報収集部、
    収集された情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出する呼損率算出部、及び
    前記算出された各候補呼損率と現在の呼損率とをそれぞれ比較し、前記無線通信ネットワーク全体の現在の呼損率に対する呼損率の低減値が最大となる候補呼損率を対象呼損率として選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、前記対象基地局に関連付けるように前記対象中継ノードの関連付けを変更する関連制御部、を含むことを特徴とする動的関連制御装置。
  2. 請求項１に記載の動的関連制御装置であって、
    前記関連制御部は、前記基地局の負荷で重み付けした各基地局の呼損率を加算することによって、前記無線通信ネットワーク全体の現在の呼損率及び関連付けが変更された後の呼損率を計算し、呼損率の低減値を計算することを特徴とする動的関連制御装置。
  3. 請求項１に記載の動的関連制御装置であって、
    前記関連制御部は、更に、前記呼損率低減値が予め定められた閾値より大きいか否かを判断し、予め定められた閾値より大きい場合にのみ、前記対象基地局に関連付けるように前記対象中継ノードの関連付けを変更することを特徴とする動的関連制御装置。
  4. 請求項１に記載の動的関連制御装置であって、
    前記動的関連制御装置は、前記基地局に設けられることを特徴とする動的関連制御装置。
  5. 請求項１に記載の動的関連制御装置であって、
    前記動的関連制御装置は、前記中継ノードに設けられることを特徴とする動的関連制御装置。
  6. 請求項１に記載の動的関連制御装置であって、
    前記情報収集部は、前記基地局及び前記中継ノードに設けられ、
    前記呼損率算出部は、前記基地局に設けられ、
    前記関連制御部は、前記中継ノードに設けられることを特徴とする動的関連制御装置。
  7. 請求項１に記載の動的関連制御装置であって、
    更に、中継選択部を備え、
    前記対象中継ノードが複数ある場合、当該中継選択部が複数の対象中継ノードにおける最大呼損率低減値から最も大きな最大呼損率低減値を選択し、前記選択された最大呼損率低減値に対応する対象中継ノードのみの関連付けを変更することを特徴とする動的関連制御装置。
  8. 基地局及び前記基地局に関連付けられた中継ノードを含む無線通信ネットワークにおいて実行される動的関連制御方法であって、
    対象中継ノード及び関連付け候補基地局に関する情報を収集する情報収集ステップ、
    収集された情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出する呼損率算出ステップ、及び
    前記算出された各候補呼損率と現在の呼損率とをそれぞれ比較し、前記無線通信ネットワーク全体の現在の呼損率に対する呼損率の低減値が最大となる候補呼損率を対象呼損率として選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、前記対象基地局に関連付けるように前記対象中継ノードの関連付けを変更する関連制御ステップ、を含むことを特徴とする動的関連制御方法。
  9. 請求項８に記載の動的関連制御方法であって、
    前記関連制御ステップでは、前記基地局の負荷で重み付けした各基地局の呼損率を加算することによって、前記無線通信ネットワーク全体の現在の呼損率及び関連付けが変更された後の呼損率を計算し、呼損率の低減値を計算することを特徴とする動的関連制御方法。
  10. 請求項８に記載の動的関連制御方法であって、
    前記関連制御ステップにおいて、更に、前記呼損率低減値が予め定められた閾値より大きいか否かを判断し、予め定められた閾値より大きい場合にのみ、前記対象基地局に関連付けるように前記対象中継ノードの関連付けを変更することを特徴とする動的関連制御方法。
  11. 請求項８に記載の動的関連制御方法であって、
    更に、前記対象中継ノードが複数ある場合、複数の対象中継ノードにおける最大呼損率低減値から最も大きな最大呼損率低減値を選択し、前記選択された最大呼損率低減値に対応する対象中継ノードのみの関連付けを変更する中継選択ステップを含むことを特徴とする動的関連制御方法。
  12. 基地局及び前記基地局に関連付けられた中継ノードを含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記基地局及び前記中継ノードが、各々の通信環境に関する情報をそれぞれ収集し、
    前記基地局が、収集した情報を、自身と関連付けが可能な各中継ノードに送信し、
    前記中継ノードが、現在関連付けられている基地局以外の基地局から関連付け候補基地局を選択し、前記基地局からの情報及び前記収集した情報に基づいて、当該中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出し、当該中継ノードにより算出された前記各候補呼損率と現在の呼損率とをそれぞれ比較し、前記無線通信システム全体の現在の呼損率に対する呼損率の低減値が最大となる候補呼損率を対象呼損率として選択し、
    前記選択された対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、対象基地局と関連付けるように現在の基地局の関連付けを変更することを特徴とする無線通信方法。
  13. 基地局及び前記基地局に関連付けられた中継ノードを含む無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記基地局及び前記中継ノードが、各々の通信環境に関する情報をそれぞれ収集し、
    前記基地局が、収集した情報を、自身と関連付けが可能な各中継ノードに送信し、
    前記中継ノードは、収集した情報を現在自身に関連付けられている基地局に送信し、
    前記基地局は、自身に関連付けられている対象中継ノードについて、当該基地局以外の基地局から関連付け候補基地局を選択し、中継ノードからの情報及び収集した情報に基づいて、対象中継ノードを各関連付け候補基地局に関連付けた場合の候補呼損率をそれぞれ算出し、算出結果を対象中継ノードに送信し、
    前記中継ノードは、前記各候補呼損率と現在の呼損率とをそれぞれ比較し、前記無線通信システム全体の現在の呼損率に対する呼損率の低減値が最大となる候補呼損率を対象呼損率として選択し、当該対象呼損率に対応する基地局を関連付けが変更される対象基地局として、対象基地局と関連付けるように現在の基地局の関連付けを変更することを特徴とする無線通信方法。
  14. 請求項１２又は１３に記載の無線通信方法であって、
    前記基地局の負荷で重み付けした各基地局の呼損率を加算することによって、前記無線通信システム全体の現在の呼損率及び関連付けが変更された後の呼損率が計算され、呼損率の低減値が計算されることを特徴とする無線通信方法。
  15. 請求項１３に記載の無線通信方法であって、
    前記対象中継ノードは、当該対象中継ノードに関連付けられた基地局が変更された場合に呼損率が影響を受ける全ての相関基地局に、選択された対象呼損率を送信し、
    前記相関基地局は、複数の対象中継ノードより送信された呼損率から、関連付けの変更が許可される対象中継ノードを選択し、当該対象中継ノードに確認情報を送信し、
    前記対象中継ノードは、全ての相関基地局から確認情報を受信した場合にのみ、対象基地局と関連付けるように現在の基地局の関連付けを変更することを特徴とする無線通信方法。
  16. 請求項１３に記載の無線通信方法であって、
    前記対象中継ノードは、選択された最大呼損率低減値を、当該対象中継ノードの関連基地局が変更された場合に呼損率が影響を受ける全ての相関基地局に送信し、
    前記相関基地局は、複数の対象中継ノードより送信された最大呼損率低減値から、関連付けの変更が許可される対象中継ノードを選択し、当該対象中継ノードに確認情報を送信し、
    前記対象中継ノードは、全相関基地局から確認情報を受信した場合にのみ、前記対象基地局と関連付けるように現在の基地局との関連付けを変更することを特徴とする無線通信方法。
  17. 請求項１３に記載の無線通信方法であって、
    前記対象中継ノードは、更に、選択された対象呼損率と現在の呼損率とを比較した呼損率低減値が予め定められた閾値より大きいか否かを判断し、予め定められた閾値より大きい場合にのみ、前記対象基地局に関連付けるよう変更することを特徴とする無線通信方法。
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