JP6774455B2 - Radio base station accommodation design methods, equipment and programs - Google Patents
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Description
本発明は、無線基地局の収容設計方法、装置およびプログラムに係り、特に、各無線基地局が収容する無線端末のハンドオーバ数を指標として、各無線基地局を収容する移動管理装置の負荷が分散されるように、各移動管理装置への各無線基地局の収容を設計する方法、装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a radio base station accommodation design method, device and program, and in particular, the load of the mobile management device accommodating each radio base station is distributed by using the number of handovers of the radio terminals accommodated by each radio base station as an index. With respect to methods, devices and programs for designing the accommodation of each radio base station in each mobility control device, as described above.
LTEに代表される無線ネットワークは、図5に模式的に表したように、多数の無線端末MNを動的に収容する複数の無線基地局eNB(eNodeB)と、これら複数の無線基地局eNBを固定的に収容し、無線端末MNの移動管理を行う複数の移動管理装置と、その上位ネットワーク(図示省略)とから構成される。前記移動管理装置の例としては、コア設備MME(Mobility Management Entity)がある。 As shown schematically in FIG. 5, a wireless network represented by LTE includes a plurality of wireless base stations eNB (eNodeB) that dynamically accommodate a large number of wireless terminal MNs, and these plurality of wireless base stations eNB. It is composed of a plurality of movement management devices that are fixedly accommodated and perform movement management of the wireless terminal MN, and an upper network (not shown). An example of the movement management device is a core facility MME (Mobility Management Entity).
各移動管理装置に収容する無線基地局eNBの割り当てや移動管理装置の増設/削減は収容設計と呼ばれる。従来の収容設計は、移動管理装置の容量、利用者端末の移動経路等を考慮し、人手による設計の他、非特許文献1,2に開示されるように、組み合わせ最適化問題・集合分割問題・集合被覆問題に制約条件を追加して整数計画法に落とし込み、ソルバにより解決することが行われていた。
Allocation of the radio base station eNB to be accommodated in each movement management device and expansion / reduction of the movement management device are called accommodation design. In the conventional accommodation design, in consideration of the capacity of the movement management device, the movement route of the user terminal, etc., in addition to the manual design, as disclosed in Non-Patent
収容設計はNP困難であり、問題の規模が大きくなる、すなわち無線基地局数が多くなると最適解を求めることが非常に困難であり、解の収束に時間がかかる。また最適解や準最適解が求められた場合でも、現状からの変更費用が膨大となるおそれがある。 NP-hard design is difficult, and when the scale of the problem becomes large, that is, when the number of radio base stations increases, it is very difficult to find the optimum solution, and it takes time to converge the solution. Even if an optimal solution or a quasi-optimal solution is sought, the cost of changing from the current state may be enormous.
本発明の目的は、上記の従来技術を解決し、無線基地局数が多い場合でも最適解や準最適解を短時間で求めることができ、かつ現状からの変更費用を低く抑えられる無線基地局の収容設計方法、装置およびプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional technique, to obtain an optimum solution or a quasi-optimal solution in a short time even when the number of radio base stations is large, and to keep the cost of changing from the current state low. To provide accommodation design methods, equipment and programs.
上記の目的を達成するために、本発明は、複数の無線端末を収容する各基地局の各移動管理装置への収容を設計する無線基地局の収容設計装置において、以下の構成を具備した点に特徴がある。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration in a radio base station accommodation design device for designing accommodation of each base station accommodating a plurality of wireless terminals in each movement management device. There is a feature in.
(1) 基地局ペアごとに無線端末のハンドオーバ数を判別する手段と、ハンドオーバ数のより多い基地局ペアがより優先的に同一の移動管理装置に収容されるように各移動管理装置への各基地局の収容割当を設計する手段とを具備した。 (1) Means for determining the number of handovers of wireless terminals for each base station pair, and each for each movement management device so that the base station pair with a larger number of handovers is preferentially accommodated in the same movement management device. It was equipped with a means for designing the accommodation allocation of base stations.
(2) 前記収容割当を設計する手段は、収容先の異なる基地局ペア間でのハンドオーバ数を最小化する収容割当を設計するようにした。 (2) The means for designing the accommodation allocation is to design the accommodation allocation that minimizes the number of handovers between base station pairs having different accommodation destinations.
(3) 前記収容割当を設計する手段がゼロベース設計手段を具備し、ゼロベース設計手段は、各基地局ペアのハンドオーバ数の逆数を当該基地局ペア間の距離としたクラスタリングを実行し、同一グループに分類された基地局を同一の移動管理装置に収容するようにした。 (3) The means for designing the accommodation allocation includes the zero-based design means, and the zero-based design means executes clustering with the reciprocal of the number of handovers of each base station pair as the distance between the base station pairs, and is the same. Base stations classified into groups are now housed in the same mobile management device.
(4) 前記収容割当を設計する手段が現状ベース設計手段を具備し、現状ベース設計手段は、異なる移動管理装置に収容されている基地局の一部をランダムに入れ替えて評価することを繰り返す乱択アルゴリズムを実行するようにした。 (4) The means for designing the accommodation allocation includes the current base design means, and the current base design means repeatedly evaluates by randomly replacing a part of the base stations housed in different mobile management devices. Changed to execute the selection algorithm.
(5) 乱択アルゴリズムは、フリンジ基地局をフリンジ基地局以外に較べてより高い頻度で入れ替えるようにした。 (5) The randomized algorithm is to replace fringe base stations more frequently than non-fringe base stations.
本発明によれば、以下のような効果が達成される。 According to the present invention, the following effects are achieved.
(1) 基地局ペアごとに無線端末のハンドオーバ数を判別し、ハンドオーバ数のより多い基地局ペアがより優先的に同一の移動管理装置に収容されるように各移動管理装置への各基地局の収容割当を設計するので、移動管理装置を跨ぐような処理負荷の高いハンドオーバ数を最小化することができ、各移動管理装置の負荷を軽減できるようになる。 (1) The number of handovers of the wireless terminal is determined for each base station pair, and each base station to each movement management device is accommodated in the same movement management device with higher priority so that the base station pair with the larger number of handovers is accommodated in the same movement management device. Since the accommodation allocation is designed, the number of handovers having a high processing load that straddles the movement management devices can be minimized, and the load of each movement management device can be reduced.
(2) ゼロベース設計手段を設け、各基地局ペアのハンドオーバ数の逆数を当該基地局ペア間の距離としたクラスタリングを実行し、同一グループに分類された基地局を同一の移動管理装置に収容するので、比較的局所最適に陥りにくく、現在の収容設計に囚われない革新的な収容設計を実現し易くなる。また、移動管理装置を追加する場合の再設計などにも対応し易いのみならず、シンプルな制約条件ならば準最適解に比較的高速に収束させることが可能になる。 (2) A zero-based design means is provided, clustering is performed with the reciprocal of the number of handovers of each base station pair as the distance between the base station pairs, and the base stations classified into the same group are accommodated in the same mobile management device. Therefore, it is relatively difficult to fall into local optimization, and it becomes easy to realize an innovative accommodation design that is not bound by the current accommodation design. In addition, not only is it easy to handle redesign when adding a movement management device, but it is also possible to converge to a quasi-optimal solution at a relatively high speed under simple constraints.
(3) 現状ベース設計手段を設け、異なる移動管理装置に収容されている基地局の一部同士をランダムに入れ替えて評価することを繰り返すようにしたので、漸進的な改善に留まるものの変更費用を低く抑えられる収容設計が可能になる。 (3) Since the current base design means was set up and some of the base stations housed in different mobile management devices were randomly replaced and evaluated repeatedly, the change cost was reduced although it was only a gradual improvement. It enables a low accommodation design.
(4) 現状ベース設計手段による基地局のランダムな入れ替えが、フリンジ基地局ではフリンジ基地局以外に較べてより高い頻度で試行されるので、少ない入れ替え回数で評価の高い収容設計を導き出せるようになる。 (4) Random replacement of base stations by the current base design means is tried more frequently at fringe base stations than at non-fringe base stations, so it is possible to derive a highly evaluated accommodation design with a small number of replacements. ..
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る収容設計装置/システム1の主要部の構成を示したブロック図であり、前記図5を参照して説明したLTEネットワークにおいて、各移動管理装置に収容する無線基地局eNBの割り当てを設計する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of the accommodation design device /
本発明の収容設計システム1は、汎用のコンピュータに後述する各機能を実現するアプリケーション(プログラム)を実装して構成しても良いし、あるいはアプリケーションの一部がハードウェア化またはROM化された専用機や単能機として構成しても良い。
The
ハンドオーバ監視部101は、無線端末MNが移動しながら通信する際に生じる無線基地局eNBのハンドオーバを監視し、基地局ペアごとにハンドオーバ数Nを集計する。集計結果はハンドオーバ履歴としてデータベース102に蓄積される。収容設計部103は、基地局ペアごとに求められたハンドオーバ数Nに基づいて、原則として、収容先の移動管理装置が異なる基地局ペア間のハンドオーバ数Nが最少化されるように各移動管理装置に収容する無線基地局の割り当てを設計する。
The
本実施形態では、収容設計部103がゼロベース設計部103aおよび現状ベース設計部103bを含む。ゼロベース設計部103aは、収容割当の現状に拘束されることなく、一から収容設計を行うことで準最適な収容設計を行う。現状ベース設計部103bは、収容割当の現状を一部変更して評価することを繰り返し、所定の制約、条件下で評価が最良の収容割当を採用することで漸進的な改善を図る。
In this embodiment, the
図2は、前記ゼロベース設計部103aによる第1の収容設計方法を模式的に示した図である。第1の収容設計方法は、現在の移動管理装置収容設計を利用しない教師なし学習によるクラスタリングを基本とする。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a first accommodation design method by the zero
本実施形態では、基地局ペア間のハンドオーバ数Nの逆数(または反数)nを当該基地局ペア間の論理的な距離として、物理的な距離とは無関係に各無線基地局eNBを2次元マップ上に配置し[同図(a)]、これにk-means等の適宜のクラスタリング手法を適用することで、ハンドオーバ数のより多い基地局ペア、すなわち論理的な距離のより近い基地局ペアが同一のグループに分類されるクラスタリングを実現し[同図(b)]、グループごとに同一の移動管理装置に収容する。 In the present embodiment, each radio base station eNB is two-dimensionally configured regardless of the physical distance, with the inverse (or counter) n of the number of handovers N between the base station pairs as the logical distance between the base station pairs. By arranging it on the map [Fig. (A)] and applying an appropriate clustering method such as k-means to this, a base station pair with a larger number of handovers, that is, a base station pair with a closer logical distance. Realize clustering that is classified into the same group [Fig. (B)], and each group is housed in the same movement management device.
このようなゼロベース設計部103aによる第1の収容設計方法によれば、比較的局所最適に陥りにくく、現在の移動管理装置収容設計に拘束されない革新的な収容設計が実現されやすい。また、移動管理装置を追加する場合の再設計などにも対応しやすい。さらに、シンプルな制約条件ならば準最適解に比較的高速に収束させることができる。
According to the first accommodation design method by the zero-based
なお、各移動管理装置の容量、例えば収容可能な移動端末数が異なる場合には、分類された無線端末MNの数がより多いグループを容量のより大きい移動管理装置に割り当てることが望ましい。 When the capacity of each movement management device, for example, the number of mobile terminals that can be accommodated is different, it is desirable to allocate a group having a larger number of classified wireless terminal MNs to a movement management device having a larger capacity.
図3は、前記現状ベース設計部103bによる第2の収容設計方法を模式的に示した図である。第2の収容設計方法は、現状の収容環境を出発点として、その一部の無線基地局eNBの収容先を現在の移動管理装置から他の移動管理装置に入れ替えて評価することを繰り返すことで漸進的な改善を図る。
FIG. 3 is a diagram schematically showing a second accommodation design method by the current
本実施形態では、Simulated Annealing法等の局所探索用の乱択アルゴリズムを用い、現在の移動管理装置収容状態から一ないし複数の無線基地局eNBの収容先を入れ替え、入れ替えの前後におけるハンドオーバ数Nの増減を指標として当該入れ替えを評価することを繰り返す。 In this embodiment, a randomized algorithm for local search such as Simulated Annealing method is used to replace the accommodation destinations of one or more radio base stations eNB from the current movement management device accommodation state, and the number of handovers N before and after the replacement is N. The evaluation of the replacement is repeated using the increase / decrease as an index.
なお、現状からの変更費用を低く抑えるために、入れ替え数を評価関数として追加し、現状からの無線基地局eNBの入れ替え数がより少ない収容割当をより高く評価するようにしても良い。あるいは、各移動管理装置の容量が異なる場合には、容量のより多い移動管理装置により多くの無線基地局が収容される収容割当をより高く評価しても良い。 In addition, in order to keep the change cost from the current state low, the number of replacements may be added as an evaluation function, and the accommodation allocation with a smaller number of replacements of the radio base station eNB from the current state may be evaluated more highly. Alternatively, if the capacity of each movement management device is different, the accommodation allocation in which more radio base stations are accommodated by the movement management device having a larger capacity may be evaluated more highly.
さらに、容量超過となる移動管理装置の数がより少ない収容割当をより高く評価したり、各移動管理装置のシグナリング負荷(ハンドオーバ数)がより平準化される収容割当をより高く評価するようにしても良い。 In addition, the accommodation allocation with a smaller number of overcapacity mobility management devices is evaluated higher, and the accommodation allocation in which the signaling load (handover number) of each mobility management device is more leveled is evaluated higher. Is also good.
さらに、ハンドオーバが生じるシグナリングに着目し、シグナリング種別で各ハンドオーバに重み付けを行うようにしても良い。本実施形態では、接続、切断、ベアラ設定、ベアラ解放、移動管理装置内ハンドオーバ、移動管理装置間ハンドオーバに基づいて各ハンドオーバに重み付けが行われる。 Further, paying attention to the signaling in which the handover occurs, each handover may be weighted according to the signaling type. In the present embodiment, each handover is weighted based on the connection, disconnection, bearer setting, bearer release, handover within the movement management device, and handover between movement management devices.
また、本実施形態では乱択アルゴリズムの適用に際して、各無線基地局eNBに優先度を設定し、優先度のより高い無線基地局eNBほど、より高い頻度で入り替えが試行されるようにしている。 Further, in the present embodiment, when applying the randomized algorithm, priority is set for each radio base station eNB so that the higher priority radio base station eNB is tried to be replaced more frequently. ..
本実施形態では、各移動管理装置に収容されている無線基地局eNBの物理的な位置に着目し、物理的に収容範囲の境界近傍に位置する無線基地局eNB(フリンジ基地局)については、隣接する他の移動管理装置に収容されている他の無線基地局eNBとの間で無線端末MNのハンドオーバの発生する確率が高いという経験則に基づいて、当該フリンジ基地局に対してより高い優先度を設定している。 In the present embodiment, attention is paid to the physical position of the radio base station eNB accommodated in each movement management device, and the radio base station eNB (fringe base station) physically located near the boundary of the accommodation range is described. Higher priority over the fringe base station, based on the empirical rule that a handover of the radio terminal MN with another radio base station eNB housed in another adjacent mobile management device is likely to occur. The degree is set.
フリンジ基地局の識別においては、図4に示したように、各無線基地局eNBの物理的な配置[同図(a)]を点の集合として三角形およびその外接円を作成し、どの三角形の外接円にも点が包括されないように再分割を繰り返す[同図(b)]ことでドロネー分割を完了する[同図(c)]。次いで、各三角形の外接円の中心を結ぶことでボロノイ図を作図し[同図(d)]、三角形の頂点となる基地局が異なるTAC(Tracking Area Code)であればフリンジ基地局として識別できる。 In identifying fringe base stations, as shown in FIG. 4, a triangle and its circumscribed circle are created with the physical arrangement of each radio base station eNB [Fig. (A)] as a set of points, and which triangle is used. The Delaunay division is completed by repeating the subdivision so that the points are not included in the circumscribed circle [Fig. (B)] [Fig. (C)]. Next, a Voronoi diagram is drawn by connecting the centers of the circumscribed circles of each triangle [Fig. (D)], and if the base station at the apex of the triangle is a different TAC (Tracking Area Code), it can be identified as a fringe base station. ..
このように、本実施形態によれば、基地局ペアごとに無線端末MNのハンドオーバ数を判別し、ハンドオーバ数のより多い基地局ペアがより優先的に同一の移動管理装置に収容されるように収容割当を設計するので、移動管理装置を跨ぐような処理負荷の高いハンドオーバ数を最小化することができ、各移動管理装置の負荷を軽減できるようになる。 As described above, according to the present embodiment, the number of handovers of the wireless terminal MN is determined for each base station pair, and the base station pair having a larger number of handovers is preferentially accommodated in the same movement management device. Since the accommodation allocation is designed, the number of handovers having a high processing load that straddles the movement management devices can be minimized, and the load of each movement management device can be reduced.
また、本実施形態のシステムはゼロベース設計部103aを備え、各基地局ペアのハンドオーバ数の逆数を当該基地局ペア間の距離としたクラスタリングを実行し、同一グループに分類された基地局を同一の移動管理装置に収容するので、比較的局所最適に陥りにくく、現在の収容設計に囚われない革新的な収容設計を実現し易くなる。また、移動管理装置を追加する場合の再設計などにも対応し易いのみならず、シンプルな制約条件ならば準最適解に比較的高速に収束させることが可能になる。
Further, the system of the present embodiment includes a zero-based
さらに、本実施形態のシステムは現状ベース設計部103bを備え、異なる移動管理装置に収容されている基地局の一部同士をランダムに入れ替えて評価することを繰り返すので、漸進的な改善に留まるものの変更費用を低く抑えられる収容設計が可能になる。
Further, the system of the present embodiment is provided with the current
さらに、現状ベース設計部103bによる基地局のランダムな入れ替えが、フリンジ基地局ではフリンジ基地局以外に較べてより高い頻度で試行されるので、少ない入れ替え回数で評価の高い収容設計を導き出せるようになる。
Furthermore, since the random replacement of base stations by the current
eNB(eNodeB)…無線基地局,MN…無線端末,101…ハンドオーバ監視部,102…データベース,103…収容設計部,103a…ゼロベース設計部,103b…現状ベース設計部 eNB (eNodeB) ... wireless base station, MN ... wireless terminal, 101 ... handover monitoring unit, 102 ... database, 103 ... accommodation design department, 103a ... zero base design department, 103b ... current base design department
Claims (11)
基地局ペアごとに無線端末のハンドオーバ数を判別する手段と、
ハンドオーバ数のより多い基地局ペアがより優先的に同一の移動管理装置に収容されるように各移動管理装置への各基地局の収容割当を設計する手段とを具備したことを特徴とする無線基地局の収容設計装置。 In the accommodation design device of a radio base station that designs the accommodation of each base station accommodating a plurality of wireless terminals in each movement management device.
A means for determining the number of wireless terminal handovers for each base station pair,
The radio is provided with a means for designing the accommodation allocation of each base station to each movement management device so that the base station pair having a larger number of handovers is more preferentially accommodated in the same movement management device. Base station accommodation design equipment.
前記ゼロベース設計手段は、各基地局ペアのハンドオーバ数の逆数を当該基地局ペア間の距離としたクラスタリングを実行し、同一グループに分類された基地局を同一の移動管理装置に収容することを特徴とする請求項1または2に記載の無線基地局の収容設計装置。 The means for designing the accommodation allocation comprises zero-based design means.
The zero-based design means performs clustering with the reciprocal of the number of handovers of each base station pair as the distance between the base station pairs, and accommodates the base stations classified in the same group in the same movement management device. The accommodation design device for a radio base station according to claim 1 or 2.
前記現状ベース設計手段は、現状で異なる移動管理装置に収容されている基地局の一部をランダムに入れ替えて評価することを繰り返す乱択アルゴリズムを実行することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の無線基地局の収容設計装置。 The means for designing the accommodation allocation includes the current base design means.
The present-state-based design means is characterized in that it executes a randomized algorithm that repeats evaluation by randomly replacing a part of base stations housed in different mobile management devices at present. The accommodation design device for the radio base station according to any one.
コンピュータが、
基地局ペアごとに無線端末のハンドオーバ数を判別し、
ハンドオーバ数のより多い基地局ペアがより優先的に同一の移動管理装置に収容されるように各移動管理装置への各基地局の収容割当を設計することを特徴とする無線基地局の収容設計方法。 In the accommodation design method of a wireless base station, which designs accommodation of each base station accommodating a plurality of wireless terminals in each movement management device,
The computer
Determine the number of wireless terminal handovers for each base station pair
Accommodation design of a radio base station, characterized in that the accommodation allocation of each base station to each movement management device is designed so that the base station pair having a larger number of handovers is more preferentially accommodated in the same movement management device. Method.
基地局ペアごとに無線端末のハンドオーバ数を判別し、
ハンドオーバ数のより多い基地局ペアがより優先的に同一の移動管理装置に収容されるように各移動管理装置への各基地局の収容割当を設計する、ことをコンピュータに実行させる無線基地局の収容設計プログラム。 In a radio base station accommodation design program that designs accommodation of each base station accommodating a plurality of wireless terminals in each movement management device.
Determine the number of wireless terminal handovers for each base station pair
A radio base station that causes a computer to design the accommodation allocation of each base station to each movement management device so that the base station pair with a higher number of handovers is more preferentially accommodated in the same movement management device. Containment design program.
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