JP7380893B2 - 可動型基地局を設置する位置の決定方法、及び情報処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、可動型基地局を設置する位置の決定方法、及び情報処理装置に関する。

近年、スマートフォンやタブレットをはじめとする無線端末の急速な普及に伴い、無線端末による大容量コンテンツの利用者が増加しており、無線ネットワーク上のトラヒック量が急激に増大している。無線トラヒックを低コストかつ手軽に収容するため、無線システム免許不要帯の電波を用いた高速無線アクセスシステムとして広く普及している、非特許文献１に示すＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格が利用されることが多い。家庭、オフィスをはじめとしたプライベートエリアや、店舗、駅、空港をはじめとした公衆エリアなど、様々なエリアにおいて、無線ＬＡＮネットワークが提供されている。

無線ＬＡＮネットワークを構築するにあたっては、無線基地局装置の施工、パラメータ設定などの無線ＬＡＮ通信部分、無線基地局-スイッチ間やスイッチとバックホール回線間などのネットワーク部分、およびユーザ認証やポータル画面などの上位サービス部分など、様々な要素を考慮して構築する必要がある。

一般に、無線通信では伝搬距離や遮蔽物によって無線信号が減衰すると、無線通信の品質や容量の低下が生じるため、無線基地局と無線端末局との間の距離が短く、また、伝搬経路の見通しが確保できる状態が望ましい。一方で、無線基地局の設置数は機器装置、設置、および運用にかかるコスト、および無線の電波干渉等により制約されるため、無線ＬＡＮによりカバーするエリアに対し、必要数の無線基地局を適切な場所に設置することが重要となる。また、無線基地局１台で収容可能なトラヒック、ユーザ数に限りがあることから、バックホール回線に無線接続を用いた可動型基地局がエリア内に設置されることがある。

可動型基地局の設置位置算出手法として、例えば、非特許文献２では、エリア内のユーザ分布の変動に応じて基地局装置の位置を動的に変更する技術が提案されており、非特許文献３等に記載されているようなｋ平均法（ｋ－ｍｅａｎｓ法）というクラスタリング手法を用いて、エリア内のユーザ位置に応じて可動型基地局の設置位置を算出している。

IEEE Std 802.11-2016, Dec. 2016. 新井拓人、五藤大介、岩渕匡史、岩國辰彦、丸田一輝、"オフロード効率改善を実現する適応可動ＡＰシステムの提案" 信学技法, RCS2016-43, pp. 107-112, May. 2016. J. Macqueen, "SOME METHODS FOR CLASSIFICATION AND ANALYSIS OF MULTIVARIATE OBSERVATIONS", Proc. of 5th Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability, pp.281-297, 1967.

例えば、エリア内の端末局の位置情報を把握できない等により、可動型基地局の設置位置を適切に決定できない場合がある。

本開示は、可動型基地局の設置位置を適切に決定できる技術を提供することを目的とする。

開示の技術によれば、
可動型基地局の配置位置の決定方法であって、
情報処理装置が、
各基地局の無線信号に関する情報に基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局を決定する第１決定処理と、
各基地局の無線信号に関する情報に基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定する仮想端末の数を決定する第２決定処理と、
無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定した各仮想端末の位置に基づいて、可動型基地局の配置位置を決定する第３決定処理と、
を実行する、決定方法が提供される。

開示の技術によれば、可動型基地局の設置位置を適切に決定することができる。

実施形態に係る情報処理装置１０の機能構成の一例を示す図である。 実施形態に係る情報処理装置１０の処理の一例について説明するフローチャートである。 実施形態に係るエリア情報について説明する図である。 実施形態に係る仮想端末を仮想端末配置エリアに配置する例について説明する図である。 実施形態に係る動基地局の配置位置を決定する処理について説明する図である。 実施形態に係る動基地局の配置位置の決定結果について説明する図である。 実施形態に係る情報処理装置１０の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態（本実施の形態）を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本開示が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。

＜機能構成＞
図１を参照し、実施形態に係る情報処理装置１０の機能構成について説明する。図１は、実施形態に係る情報処理装置１０の機能構成の一例を示す図である。

図１の例では、実施形態に係る情報処理装置１０は、送受信部１１、検出部１２、及び決定部１３を有する。これら各部は、情報処理装置１０にインストールされた１以上のプログラムと、情報処理装置１０のＣＰＵ等のハードウェアとの協働により実現されてもよい。

送受信部１１は、例えば、コアネットワーク等を介して、基地局等の外部装置とのデータの送受信を行う。検出部１２は、送受信部１１で取得したデータに基づいて、所定の情報を検出する。検出部１２は、例えば、後述するエリア情報、及び基地局収集情報等を検出（取得）する。決定部１３は、検出部１２により検出された情報に基づいて、可動型基地局（移動基地局）を設置する位置を決定する。なお、決定部１３は、決定した可動型基地局を設置する位置を示す情報を、外部装置に送信して表示させてもよい。

＜処理＞
図２から図５を参照し、実施形態に係る情報処理装置１０の処理の一例について説明する。図２は、実施形態に係る情報処理装置１０の処理の一例について説明するフローチャートである。図３は、実施形態に係るエリア情報について説明する図である。図４は、実施形態に係る仮想端末を仮想端末配置エリアに配置する例について説明する図である。図５は、実施形態に係る動基地局の配置位置を決定する処理について説明する図である。図６は、実施形態に係る動基地局の配置位置の決定結果について説明する図である。

ステップＳ１において、情報処理装置１０の決定部１３は、各基地局が設置されているエリア（メッシュ）を示すエリア情報、及び各基地局で収集される無線環境情報である基地局収集情報に基づき、仮想端末を配置するエリア（以下で、適宜「仮想端末配置エリア」とも称する。）を選択（決定）する。ここで、仮想端末とは、可動型基地局の配置位置を決定するための情報であり、例えば、仮に端末が実在した場合に、基地局との無線通信が所定の通信品質を満たさないと推定される端末である。

エリア情報には、図３に示すように、ネットワーク２０００に接続される各基地局１－１～４が設置されているエリア１０００を示す情報が含まれてもよい。なお、各基地局１－１～４は、例えば、５Ｇ、４Ｇ、及び無線ＬＡＮ等の各種の規格のいずれかに準拠した基地局でもよい。また、エリア１０００は、例えば、緯度及び経度に基づいて規定される、一定サイズ（例えば、２ｋｍ四方）の網の目（メッシュ）等の領域でもよい。また、エリア１０００は、例えば、所定の位置を中心とした、所定半径（例えば、半径２ｋｍ）の円等の領域でもよい。

基地局収集情報には、基地局の識別情報と、当該基地局が配下の（収容している）端末から受信した無線信号に関する情報が含まれてもよい。この場合、当該無線信号に関する情報には、例えば、無線信号のチャネル、無線信号の受信強度を示す情報、無線通信の方式を示す情報、自局が動作中の周波数チャネルにおけるチャネル利用率の情報、及び自局の配下の端末の情報等が含まれてもよい。無線信号の受信強度を示す情報には、例えば、電力レベルをｍＷ単位の絶対値であるｄＢｍで示す受信電力、及び無線信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ、Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）の少なくとも一方が含まれてもよい。これにより、例えば、基地局とユーザの端末との距離による電波の減衰等を考慮して可動基地局の配置位置を決定できる。

また、基地局収集情報には、周辺に設置されている他の基地局から受信した無線信号（電波）に関する情報が含まれてもよい。この場合、当該無線信号に関する情報には、例えば、無線信号のチャネル、及び無線信号の受信強度を示す情報が含まれてもよい。これにより、例えば、他の無線基地局との距離による電波干渉を考慮して可動基地局の配置位置を決定できる。

ステップＳ１の処理で、決定部１３は、まず、基地局収集情報に基づき、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局を決定（推定）してもよい。この場合、決定部１３は、例えば、チャネル利用率（無線帯域の使用率、Ｃｈａｎｎｅｌ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）が閾値以上の基地局、配下の端末数が閾値以上の基地局、及び無線信号の受信強度を示す情報に基づいて推定したスループットが閾値以下の基地局を、仮想端末を設定する基地局として決定してもよい。

そして、決定部１３は、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリア（サービスエリア、セル）を、仮想端末配置エリアとして決定してもよい。この場合、情報処理装置１０は、各基地局のカバーエリアを示す情報を、管理者の操作等により予め記録（登録）していてもよい。また、決定部１３は、各基地局から取得した基地局収集情報に基づいて、各基地局のカバーエリアを算出（推定）してもよい。

ステップＳ２において、情報処理装置１０の決定部１３は、基地局収集情報に基づき、仮想端末を仮想端末配置エリアに配置（設定）する。

図４の例では、決定部１３は、基地局１－１のカバーエリアである仮想端末配置エリア１００－１に２台の仮想端末１－１－Ａ～Ｂを設定し、基地局１－２のカバーエリアである仮想端末配置エリア１００－２に１台の仮想端末１－２－Ａを設定し、基地局１－４のカバーエリアである仮想端末配置エリア１００－４に４台の仮想端末１－４－Ａ～Ｄを設定している。

決定部１３は、仮想端末配置エリアにおけるランダムな位置を、各仮想端末の配置位置と決定してもよい。この場合、決定部１３は、例えば、乱数に基づいて、仮想端末配置エリア内から配置位置を決定してもよい。

また、決定部１３は、仮想端末配置エリアにおいて各仮想端末が一様に配置されるように、当該各仮想端末の位置を決定してもよい。この場合、決定部１３は、例えば、当該各仮想端末間の距離の総和が大きくなるように、各仮想端末の位置を逐次的に算出してもよい。

また、決定部１３は、仮想端末配置エリアに配置する仮想端末の数を、仮想端末配置エリアごとに同数としてもよい。また、決定部１３は、例えば、基地局収集情報に基づいて、各仮想端末配置エリアに配置する仮想端末の数を決定してもよい。この場合、決定部１３は、例えば、基地局のチャネル利用率が高いほど、基地局の配下の端末数が多いほど、及び基地局の無線信号の受信強度を示す情報に基づいて推定したスループットが低いほど、当該基地局の仮想端末配置エリアに配置する仮想端末の数が多くなるように決定してもよい。これにより、例えば、可動基地局を各エリアに対してより適切に配置できる。

ステップＳ３において、情報処理装置１０の決定部１３は、各仮想端末配置エリアに配置した仮想端末の位置に基づいて、可動基地局の配置位置をエリア内から算出（決定）する。これにより、仮想端末の位置に実際の端末が存在した場合に、当該端末は可動基地局に収容されることが期待される。

ここで、決定部１３は、例えば、各仮想端末配置エリアに配置した各仮想端末の位置をｋ平均法（ｋ－ｍｅａｎｓ法）によりクラスタリングした結果に基づいて、可動型基地局の配置位置を決定してもよい。この場合、決定部１３は、例えば、以下のような処理でクラスタリングを行ってもよい。

（１）決定部１３は、まず、各仮想端末のうち、所定数ｋの仮想端末を代表点として選択する。（２）そして、決定部１３は、代表点として選択した各仮想端末と他の仮想端末との距離をそれぞれ算出し、当該他の仮想端末を、最も距離が近い代表点と同じクラスタに分類（グループ分け）する。（３）そして、決定部１３は、各クラスタに分類された各仮想端末の位置の平均等を重心点として算出する。（４）そして、各クラスタにおける重心点と、代表点の位置に変化がある場合は重心点を新たな代表点として（２）の処理に戻る。一方、各クラスタにおける重心点と、代表点の位置に変化がなければクラスタリングを終了する。

そして、決定部１３は、例えば、各クラスタの重心点に応じた位置を、可動型基地局の配置位置として決定してもよい。

なお、可動型基地局は、例えば、車両（移動基地局車）に搭載された基地局、及び衛星等を介してコアネットワークとの通信を行う可搬型の基地局等でもよい。

図５の例では、図４で説明した各仮想端末配置エリアに配置した仮想端末の位置に基づいて、各可動基地局２－１～２の配置位置がそれぞれ決定されている。これにより、各基地局１－１～４、各端末、及び各可動基地局２－１～２の位置は、図６のようになる。

なお、例えば、レガシー規格の基地局が設置済みのエリアに対し、最新規格に対応した可動基地局を追加で設置することが考えられる。この場合、可動基地局が近くに設置された基地局が、配下の端末へのステアリング（接続先指示）機能を持つ場合には、配下の端末に対して可動型基地局へのステアリングを行うことで、端末の無線規格に応じて可動型基地局に接続させることにより、効率よく通信を行うことができる。

＜本開示の効果＞
従来、エリア内のユーザ分布の変動に応じて基地局装置の位置を動的に変更する技術や、ｋ平均法というクラスタリング手法を用いて、エリア内のユーザ位置に応じて可動型基地局の設置位置を算出する方法などが提案されている。これらの方法は、ユーザの位置、及び分布変動が既知であることが前提である。しかしながら、現実のシステムでは、これらの情報を算出できないことが通常である。

上述した本開示の技術によれば、可動型基地局の設置位置を適切に決定することができる。

（その他の構成例）
図１に示す情報処理装置１０における各機能ブロックの機能を専用のハードウェア（ＬＳＩ等）で実現してもよいし、プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）とメモリとを備える汎用的なコンピュータと、当該コンピュータ上で動作するソフトウェアで実現してもよい。

コンピュータとソフトウェアを用いて情報処理装置１０を実現する場合の情報処理装置１０の構成例を図７に示す。

図７に示すように、情報処理装置１０は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、補助記憶装置１０３、及び入出力装置１０４を有し、これらがバスで接続された構成を有する。

例えば、補助記憶装置１０３（コンピュータ読み取り可能な記録媒体）に、情報処理装置１０の処理を実現するプログラムが格納される。情報処理装置１０の動作時に、当該プログラムがメモリ１０２に読み込まれ、プロセッサ１０１がメモリ１０２からプログラムを読み出して実行する。例えば、プロセッサ１０１は、当該プログラムにより、決定部１３等の処理を実行する。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、例えば、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含んでもよい。

以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ 情報処理装置
１１ 送受信部
１２ 検出部
１３ 決定部
１－１～４ 基地局
１－１－Ａ～Ｂ、１－２－Ａ、１－４－Ａ～Ｄ 仮想端末
２－１～２ 可動基地局
１００－１、１００－２、１００－４ 仮想端末配置エリア
１０１ プロセッサ
１０２ メモリ
１０３ 補助記憶装置
１０４ 入出力装置
１０００ エリア
２０００ ネットワーク

Claims (5)

1. 可動型基地局の配置位置の決定方法であって、
   情報処理装置が、
   各基地局の無線信号に関する情報に基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局を決定する第１決定処理と、
   各基地局の無線信号に関する情報に基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定する仮想端末の数を決定する第２決定処理と、
   無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定した各仮想端末の位置に基づいて、可動型基地局の配置位置を決定する第３決定処理と、
   を実行する、決定方法。
2. 前記第１決定処理では、
   前記各基地局のチャネル利用率、前記各基地局の配下の端末数、及び前記各基地局による無線信号の受信強度を示す情報の少なくとも一つに基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない前記各基地局を決定する、
   請求項１に記載の決定方法。
3. 前記第２決定処理では、
   前記各基地局のチャネル利用率、前記各基地局の配下の端末数、及び前記各基地局による無線信号の受信強度を示す情報の少なくとも一つに基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定する仮想端末の数を決定する、
   請求項１または２に記載の決定方法。
4. 前記第３決定処理では、
   無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定した各仮想端末の位置をｋ平均法によりクラスタリングした結果に基づいて、可動型基地局の配置位置を決定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の決定方法。
5. 各基地局の無線信号に関する情報に基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局を決定し、
   各基地局の無線信号に関する情報に基づいて、無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定する仮想端末の数を決定し、
   無線通信が所定の条件を満たさない各基地局のカバーエリアに設定した各仮想端末の位置に基づいて、可動型基地局の配置位置を決定する決定部を有する情報処理装置。

Images