JP6412078B2 - シミュレーション装置および制御プログラム - Google Patents

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Description

本発明は、伝送路の設備障害発生時における影響をシミュレートする技術に関する。
近年のLTEサービスでは複数の周波数バンド(例えば、2.1GHz、900MHz、1.7GHz、2.5GHz)をサポートしており、オーバーレイ配置された異なる周波数バンド(周波数帯)の基地局間で各端末に接続する基地局を切り替えることで、負荷分散が行われている(例えば特許文献1参照)。
このような通信システムにおいては、各基地局間、さらには基地局と上位ノード(例えば、MSAN(Multi-Service Access Node))との間のアクセス伝送路(以下、単に「伝送路」ともいう。)などに使用される設備が共用化されている。
特開2016−21619号公報
このような環境下において、伝送路の設備に何らかの障害(機器の故障や外線の短絡など)が発生した場合、複数の基地局の通信エリア(すなわちセル)の重なり具合によって影響の大きさは異なる。たとえば、セルの重なりが多いエリアであれば、伝送路の設備障害によってある基地局が使えなくなったとしても、設備障害によって影響を受けない他の基地局等が、使えなくなった基地局の通信エリアをカバーすることで救済できる場合がある。このように、伝送路に何らかの設備障害が生じたとしても、セルの重なり具合によって通信に及ぼす影響が異なるため、かかる影響を迅速かつ正確に事前にシミュレートすることが望まれていた。
本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、異なる複数の周波数帯が共存するエリアにおいて、伝送路の設備障害が発生したときに及ぼす影響を正確かつ迅速にシミュレートすることが可能な技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るシミュレーション装置は、各基地局の位置、対応周波数帯を含む基地局設定情報を記憶する記憶手段と、基地局設定情報を用いて対応周波数帯が異なる複数の基地局を電子地図上にマッピングするマッピング手段と、電子地図上の所定エリアを複数のメッシュに分割し、メッシュ単位で基地局のセルの重なり数を求める導出手段と、セルの重なり数に基づき、当該メッシュに及ぼす障害発生時の影響をシミュレートするシミュレーション手段とを具備することを要旨とする。
ここで、上記構成にあっては、セルの重なり数に応じて、各メッシュを電子地図上に色分け表示する表示手段をさらに具備する態様が好ましい。
また、上記構成にあっては、表示手段は、入力される表示指示に従って、各メッシュのうち、セルの重なり数が1であるシングル・メッシュを強調表示する態様が好ましい。
さらに、上記構成にあっては、シングル・メッシュの識別情報をデータベースに登録する登録手段をさらに具備する態様も好ましい。
さらにまた、メッシュの大きさの設定を入力する入力手段をさらに具備する態様も好ましい。
また、導出手段は、メッシュ単位で、かつ、対応周波数帯ごとに、基地局のセルの重なり数を求める態様も好ましい。
本発明によれば、異なる複数の周波数帯が共存するエリアにおいて、伝送路の設備障害が発生したときに及ぼす影響を正確かつ迅速にシミュレートすることが可能となる。
本発明の実施形態に係るエリア影響シミュレーションシステムのシステム図である。 基本コンセプトの説明図である。 マルチ・メッシュとなる場合を例示した図である。 シングル・メッシュとなる場合を例示した図である。 基地局単位でのリスク管理の説明図である。 伝送系統単位でのリスク管理の説明図である。 MSAN単位でのリスク管理の説明図である。 リスク管理単位とシングル・メッシュの数及びマルチ・メッシュの数の関係の説明図である。 メッシュ・データベースの登録内容を例示した図である。 基地局単位リスク管理テーブルの登録内容及びシングル・メッシュの表示例を示した図である。 伝送系統単位リスク管理テーブルの登録内容を例示した図である。 MSAN単位リスク管理テーブルの登録内容を例示した図である。 本実施形態に係る影響シミュレーション方法を示すフローチャートである。 900MHz帯でのMSANの正常時のメッシュ・マップを例示した図である。 900MHz帯でのMSANにおいて回線断が発生した時のメッシュ・マップを例示した図である。
以下に本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号で表している。本発明の技術的範囲は、当該実施形態に限定して解するべきではない。
<システム全体構成>
図1に本実施形態に係るエリア影響シミュレーションシステムのシステム図を示す。図1に示すように、本実施形態に係るエリア影響シミュレーションシステム1は、例えば情報機密性の高い社内システムであり、通信事業者の局舎内に設置された端末装置10を備えている。
端末装置10は、CPUによる演算処理機能、及び通信インタフェースによる通信処理機能を備えた情報端末であり、例えばPCやタブレットなどが含まれる。端末装置10は、HDDやフラッシュメモリなどを備えた記憶部20や、液晶パネルなどを備えた表示部30、入力デバイスなどを備えて構成される。また、端末装置10は、有線または無線により、通信ネットワークNWを介して各コンテンツCSにアクセスし、各種データを授受するブラウザ機能等を備えている。
端末装置10の記憶部20には、各基地局の配置、各基地局から放射される電波強度などを予測する無線ネットワーク・シミュレーションプログラムP1や、任意の大きさのメッシュ(例えば100メートル四方や500メートル四方など)を地図上に作成するマッピングプログラムP2などが格納されている。さらに、記憶部(記憶手段)20は、各基地局の様々な設定(位置や対応周波数帯など)をあらわす基地局設定情報Tb、各伝送路の詳細(通信トラフィックなど)をあらわす伝送情報Ttのほか、メッシュ・データベースDB1備えている(詳細は後述)。以下、端末装置10を用いて各エリアに対する影響をシミュレートする場合の基本コンセプトについて、図2を参照しながら説明する。
<基本コンセプト>
まず、電子地図上の対象となるエリア(例えば日本全土)を任意の大きさのメッシュM(図2では100メートル四方を想定)に分割し、各メッシュについてセルの重なり数(すなわち、隣接する基地局の通信エリアの重なり数)をカウントする。図2に示す例では、2.1GHz帯の基地局Bが3局、900MHz帯の基地局Bが2局設置されている。周知のように、基地局のセルのサイズは、地理的な要因(山間部、都市部の違いなど)やアンテナの種類などで大きく異なる。
本実施形態では、各メッシュについてセルの重なり数が2以上であるものを「マルチ・メッシュ」と定義し、セルの重なり数が1であるものを「シングル・メッシュ」と定義する。そして、シングル・メッシュについては、回線断によるユーザ影響が甚大になることが予想されるため、基地局等の設備投資を優先する等の判断を行う。なお、各メッシュには、ユニークなID(以下、「メッシュID」という。)が付与されており、シングル・メッシュ、マルチ・メッシュのメッシュIDをそれぞれリスト形式などで管理することで、回線断が生じた場合に与えるユーザ影響の大きさを正確かつ迅速にシミュレートすることを可能とする。
図3Aは、マルチ・メッシュとなる場合を例示した図であり、図3Bは、シングル・メッシュとなる場合を例示した図である。
例えば、図3Aに示すように、メッシュMa1〜Ma8をカバーする基地局Ba1の設備障害により回線断が発生したとする。この場合、メッシュMa1〜Ma8は、基地局Ba1の周辺に設置された他の基地局Ba2〜Ba5のセルによってカバーされるため、通信不能になるといった問題は回避される。別言すれば、基地局Ba1において回線断が生じたとしても、メッシュMa1〜Ma8は、他の複数の基地局(ここでは、基地局Ba2〜Ba5)のセルがカバーすることによって救済される。このように、セルの重なり数が2以上であるマルチ・メッシュは、基地局Ba1において回線断が生じたとしても、複数の基地局によって救済され得るため、ユーザに及ぼす影響はない。
なお、図3Aでは、メッシュMa1〜Ma8をカバーする他の基地局Ba2〜Ba5として、LTE規格に対応した2.1GHz帯の基地局Ba2、900MHz帯の基地局Ba3、1.7GHz帯の基地局Ba4、2.5GHz帯の基地局Ba5を例示したが、周波数帯はこれらに限る趣旨ではない。また、基地局Ba2〜Ba5の全てが異なる必要はなく、同一周波数帯の基地局があっても良い。さらに言えば、回線断が生じた基地局Ba1と同じ周波数帯の基地局であっても良い。
一方、図3Bに示すように、メッシュMb1〜Mb8をカバーする基地局Bb1の設備障害により回線断が発生した場合、メッシュMb4〜Mb8は、基地局Bb1の周辺に設置された他の基地局Bb2、Bb3のセルによってカバーされるため、通信不能になるといった問題は回避されるものの、メッシュMb1〜Mb3は、他のいずれの基地局のセルにもカバーされていない。よって、セルの重なり数が1であるシングル・メッシュMb1〜Mb3は、基地局Bb1において回線断が生じると、他の基地局によって救済されず、ユーザに甚大な影響を及ぼす可能性がある。このような回線断が生じた場合にユーザ等に及ぼす影響を管理する方法(リスク管理方法)について、例を挙げながら説明する。
<リスク管理方法>
本実施形態では、基地局単位でのリスク管理、伝送系統単位でのリスク管理、MSAN単位でのリスク管理、の3種類のリスク管理を実施する。
図4Aは、基地局単位でのリスク管理の説明図、図4Bは、伝送系統単位でのリスク管理の説明図、図4Cは、MSAN単位でのリスク管理の説明図である。MSAN(Multi-Service Access Node)は、各種のアクセス回線と接続する通信機器であり、例えば電話会社の局舎内に設置される。なお、図4A〜図4Cでは、それぞれ1つのMSANを例示しているが、1つの局舎内に複数(例えば5つ)のMSANが設置される場合もある。
(基地局単位でのリスク管理)
基地局単位でのリスク管理は、それぞれの基地局Bc1〜Bc3のセルによってカバーされるメッシュがリスク管理の対象となる。図4Aでは、基地局Bc2のセルによってカバーされる16メッシュがリスク管理の対象となる。
(伝送系統単位でのリスク管理)
一方、伝送系統単位でのリスク管理は、下位の基地局からMSANまでの伝送系統に存在する複数の基地局のセルによってカバーされるメッシュがリスク管理の対象となる。図4Bに示すように、各基地局Bc1〜Bc3は、全てがMSANに直接接続されているわけではない。例えば、基地局Bc2は、基地局Bc1を介してMSANと間接的に接続されている。従って、図4Bに示すように、基地局Bc2から見て上位の基地局Bc1で回線断が生じると、基地局Bc1のセルによってカバーされるメッシュだけでなく、その下位の基地局Bc2のセルによってカバーされるメッシュも影響を受け得る。よって、図4Bに示す例では、基地局Bc1のセルによってカバーされる16メッシュと、その下位の基地局Bc2のセルによってカバーされる16メッシュ(合計32メッシュ)がリスク管理の対象となる。
(MSAN単位でのリスク管理)
さらに、MSAN単位でのリスク管理は、MSANに直接または間接的に接続される全ての基地局のセルによってカバーされるメッシュがリスク管理の対象となる。よって、図4Cでは、基地局Bc1のセルによってカバーされる16メッシュ、基地局Bc2のセルによってカバーされる16メッシュ、基地局Bc3のセルによってカバーされる16メッシュ(合計48メッシュ)がリスク管理の対象となる。
次に、リスク管理単位とシングル・メッシュの数及びマルチ・メッシュの数の関係について、図5を参照しながら説明する。図5のα1〜α3は、それぞれ基地局単位でリスク管理した場合、伝送系統単位でリスク管理した場合、MSAN単位でリスク管理した場合のシングル・メッシュの数とマルチ・メッシュの数を示している。なお、図5において、「M」の記号は、マルチ・メッシュを意味する。
図5のα1に示す基地局単位の例では、シングル・メッシュの数が26であるのに対し、マルチ・メッシュの数は10である。これに対し、図5のα2に示す伝送系統単位の例では、シングル・メッシュの数が28であるのに対し、マルチ・メッシュの数は8、さらに、図5のα3に示すMSAN単位の例では、シングル・メッシュの数が36であるのに対し、マルチ・メッシュの数は0である。
図5のα1〜α3を比較して明らかなように、回線断の原因となる設備故障の影響が広範囲に及ぶほど、シングル・メッシュの数が増えることがわかる。例えば、図5のα1に示すように、いずれかの基地局Bで回線断が生じた場合には、回線断による影響はその基地局にしか及ばないため、他の基地局のセルによってカバーされ、救済されるメッシュ(すなわち、マルチ・メッシュ)の数は多くなる。これに対し、図5のα3に示すように、全ての基地局Bに直接または間接的に接続(別言すれば、全ての基地局Bが収容)されたMSANで回線断が生じた場合には、そのMSANに収容されるすべての基地局Bに影響が及ぶため、救済されるメッシュ(すなわち、マルチ・メッシュ)の数は少なくなる。
<メッシュ・データベースDB1の登録内容>
次に、各リスク管理方法の詳細について説明する。
図6は、メッシュ・データベースDB1の登録内容を例示した図である。メッシュ・データベースDB1には、基地局単位リスク管理テーブルTb1、伝送系統単位リスク管理テーブルTb2、MSAN単位リスク管理テーブルTb3などが登録されている。なお、メッシュ・データベースDB1には、施設管理者等によって設定されるメッシュ(例えば100メートル四方)に関する情報(メッシュ情報)なども登録されている。
ここで、図7は、基地局単位リスク管理テーブルTb1の登録内容及びシングル・メッシュの表示例を示した図である。
基地局単位リスク管理テーブルTb1には、基地局を識別する基地局IDと、シングル・メッシュの数(全周波数帯)Mと、シングル・メッシュの数(周波数帯別)Nとが対応づけて登録されている。ここで、シングル・メッシュの数(全周波数帯)Mは、基地局の周波数帯を問わずにセルの重なり数が1であるシングル・メッシュの数を意味し、シングル・メッシュの数(周波数帯別)Nは、特定の周波数帯(例えば、2.1GHz)の基地局のセルの重なり数が1であるシングル・メッシュの数を意味する。
なお、図7では、シングル・メッシュの数(周波数帯別)Nとして、2.1GHz帯のシングル・メッシュの数(「5」)のみを例示しているが、LTEサービスにおいて利用可能なその他の周波数帯(例えば、900MHz帯、2.5MHz帯など)も同様に登録されている。また、前述したように、各メッシュには、ユニークなメッシュIDが割り当てられており、周波数帯を問わずにセルの重なり数が1であるシングル・メッシュのメッシュIDや、特定の周波数帯の基地局のセルの重なり数が1であるシングル・メッシュのメッシュIDも、基地局単位リスク管理テーブルTb1に登録されている(図7参照)。
図7を例に説明すると、ある基地局(基地局ID:S04007602)において回線断が発生すると、2.1GHz帯のシングル・メッシュの数は、「5」となり、周波数帯を問わないシングル・メッシュの数は「3」となる。図7のA1に示すように、2.1GHz帯のシングル・メッシュは、それぞれメッシュID「64413152400」、「64413152401」、「64413152402」、「64413152403」、「64413152404」によって特定される。これらメッシュIDによって特定される各シングル・メッシュは、他のメッシュ(すなわち、マルチ・メッシュ)と識別可能なように色分けするなどしてマップMP上に表示される。図7のA2では、ハッチングされた5つのマス目がシングル・メッシュとして表示され、回線断の発生した基地局が円で囲まれた状態で表示されている。
一方、図7のB1に示すように、周波数帯を問わないシングル・メッシュは、それぞれメッシュID「64413152400」、「64413152401」、「64413152402」によって特定される。これらメッシュIDによって特定される各シングル・メッシュは、他のメッシュ(すなわち、マルチ・メッシュ)と識別可能なように色分けするなどしてマップMP上に表示される。図7のB2では、ハッチングされた2つのマス目がシングル・メッシュとして表示され、回線断の発生した基地局が円で囲まれた状態で表示されている。なお、図7のA2とB2では特に区別していないが、例えば、マップMP上において、特定周波数帯のシングル・メッシュと、周波数帯を問わないシングル・メッシュとの識別を可能とするため、表示態様を変える(例えば、表示色を変える、一方を点滅表示するなど)ようにしても良い。
図8及び図9は、それぞれ伝送系統単位リスク管理テーブルTb2及びMSAN単位リスク管理テーブルTb3の登録内容を例示した図である。
図8に示すように、伝送系統単位リスク管理テーブルTb2には、伝送系統を識別するためのグループIDと、シングル・メッシュの数(全周波数帯)Mと、シングル・メッシュの数(周波数帯別)Nとが対応づけて登録されている。一方、図9に示すように、MSAN単位用リスク管理テーブルTb3には、MSANを識別するための閉域IDと、シングル・メッシュの数(全周波数帯)Mと、シングル・メッシュの数(周波数帯別)Nとが対応づけて登録されている。なお、シングル・メッシュの意味や表示態様については、図7に示す基地局単位でリスク管理する場合と同様に説明することができるため、これ以上の説明は割愛する。
<影響シミュレーション方法>
次に、本実施形態に係る設備障害発生時に及ぼす影響範囲(エリア)をシミュレートする方法(以下、「影響シミュレーション方法」と略称する。)について説明する。
図10は、本実施形態に係る影響シミュレーション方法を示すフローチャートである。
端末装置10は、記憶部20に格納されている基地局設定情報Tb、伝送情報Ttなど、シミュレーションのためのデータソースを読み込む(ステップS10)。そして、端末装置(マッピング手段)10は、無線ネットワークシミュレーションプログラムP1を起動するとともに、読み込んだデータソースを利用して対応周波数帯が異なる複数の基地局の電波強度などを電子地図上にマッピングし、エリアマップを作成する(ステップS20)。
さらに、端末装置(導出手段)10は、マッピングプログラムP2を起動して、任意の大きさのメッシュとエリアマップを空間結合して描画する(ステップS30)。そして、端末装置(導出手段)10は、エリアマップに現れる各メッシュについて、メッシュ単位で基地局のセルの重なり数を求める(ステップS40)。なお、端末装置10は、特定周波数帯ごとに基地局のセルの重なり数を求める態様、周波数帯を問わずに基地局のセルの重なり数を求める態様のそれぞれを実行する。
端末装置(シミュレーション手段)10は、基地局のセルの重なり数が2以上であるものをマルチ・メッシュと認定し、他の基地局によって救済可能と判断する一方、基地局のセルの重なり数が1であるものをシングル・メッシュと認定し、他の基地局によって救済不可能と判断する(ステップS50)。そして、端末装置(登録手段)10は、メッシュ・データベースDB1に図7〜図9に示すようなリスク管理テーブル(具体的には、基地局単位リスク管理テーブルTb1、伝送系統単位リスク管理テーブルTb2、MSAN単位リスク管理テーブルTb3)を登録する(ステップS60)。端末装置10は、施設管理者等による入力操作に応じて、シングル・メッシュと、マルチ・メッシュが識別可能なように色分けするなどしてメッシュ・マップを表示部30に表示し(ステップS70)、処理を終了する。
以上説明したように、本実施形態によれば、異なる複数の周波数帯が共存するエリアにおいて、伝送路の設備障害が発生したときに及ぼす影響を正確かつ迅速にシミュレートすることが可能となる。
特に、基地局のセルの重なり数が1となるエリア、すなわちシングル・メッシュをエリアマップに強調表示することで、回線断によるリスクを効率良く管理することが可能となる。
B.その他
本発明は、上記各実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。すなわち、上記発明の各実施形態を通じて説明された実施例や応用例は、用途に応じて適宜に組み合わせて、または変更もしくは改良を加えて用いることができ、本発明は上述した実施形態の記載に限定されるものではない。そのような組み合わせまたは変更もしくは改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
上記実施形態では、メッシュ・マップの表示態様としてシングル・メッシュと、マルチ・メッシュが識別可能なように色分けする場合を例示したが、例えば、1メッシュあたりのセル数に応じて色分けしても良い。
図11Aは、900MHz帯でのMSAN(閉域ID:TK173−085AN−02)の正常時のメッシュ・マップMM1であり、図11Bは、回線断が発生したときのメッシュ・マップMM2を例示した図である。回線断が生じることで、1メッシュあたりのセル数が全体として減少しているものの、シングル・メッシュ(1メッシュあたりのセル数;1)の発生は認められない。よって回線断によるユーザ影響は限りなく小さいことが分かる。
また、エリアマップにオーバーレイ表示されるメッシュの大きさが任意に設定される場合を例示したが、例えば可変長構成とし、用途などに応じて自由に拡大・縮小表示できるようにしても良い。具体的には、施設管理者等が端末装置10の入力デバイス(入力手段)を適宜操作することで、メッシュの大きさを任意に設定・変更できるように構成すればよい。
また、上記実施形態において説明した周波数帯はあくまで例示にすぎず、通信事業者等に応じて、他の周波数帯(800MHz、1.5GHzなど)にも適用可能である。
1…エリア影響シミュレーションシステム、10…端末装置、20…記憶部、30…表示部、P1…無線ネットワーク・シミュレーションプログラム、P2…マッピングプログラム、Tb…基地局設定情報、Tt…伝送情報、DB1…メッシュ・データベース、Tb1…基地局単位リスク管理テーブル、Tb2…伝送系統単位リスク管理テーブル、Tb3…MSAN単位リスク管理テーブル。

Claims (7)

  1. 各基地局の位置、対応周波数帯を含む基地局設定情報を記憶する記憶手段と、
    前記基地局設定情報を用いて前記対応周波数帯が異なる複数の前記基地局を電子地図上にマッピングするマッピング手段と、
    前記電子地図上の所定エリアを複数のメッシュに分割し、メッシュ単位で前記基地局のセルの重なり数を求める導出手段と、
    前記セルの重なり数に基づき、当該メッシュに及ぼす障害発生時の影響をシミュレートするシミュレーション手段と
    を具備するシミュレーション装置。
  2. 前記セルの重なり数に応じて、前記各メッシュを前記電子地図上に色分け表示する表示手段をさらに具備する、請求項1に記載のシミュレーション装置。
  3. 前記表示手段は、入力される表示指示に従って、前記各メッシュのうち、前記セルの重なり数が1であるシングル・メッシュを強調表示する、請求項2に記載のシミュレーション装置。
  4. 前記シングル・メッシュの識別情報をデータベースに登録する登録手段をさらに具備する、請求項3に記載のシミュレーション装置。
  5. 前記メッシュの大きさの設定を入力する入力手段をさらに具備する、請求項1〜4のいずれか1の請求項に記載のシミュレーション装置。
  6. 前記導出手段は、前記メッシュ単位で、かつ、前記対応周波数帯ごとに、前記基地局のセルの重なり数を求める、請求項1〜5のいずれか1の請求項に記載のシミュレーション装置。
  7. 各基地局の位置、対応周波数帯を含む基地局設定情報を記憶する記憶手段を備えたコンピュータに、
    前記基地局設定情報を用いて前記対応周波数帯が異なる複数の前記基地局を電子地図上にマッピングするマッピング機能と、
    前記電子地図上の所定エリアを複数のメッシュに分割し、メッシュ単位で前記基地局のセルの重なり数を求める導出機能と、
    前記セルの重なり数に基づき、当該メッシュに及ぼす障害発生時の影響をシミュレートするシミュレーション機能と
    を実現させるための制御プログラム。
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