JP7384288B2 - 無線基地局制御装置、通信救済方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信ネットワークにおける無線基地局の故障により通信不可となったエリアを救済する技術に関連するものである。

移動体通信ネットワークにおいて、無線基地局が故障するとその無線基地局がカバーしていたエリアで通信障害が発生する。そのため、一般に、その障害エリアを周囲の無線基地局（隣接局）でカバー（救済）することが行われている。例えば、隣接局のアンテナのチルト角を制御することにより障害エリアの救済を行う。

隣接局がどのエリアを救済できるかを判断するために、隣接局による電波伝搬範囲を推定することが必要になる。この推定に関しては、非特許文献１に開示されているように、電界強度推定により行うことが一般的である。

N. Dandanov, H. Al-Shatri, A. Klein, and V. Poulkov, "Dynamic Self-Optimization of the Antenna Tilt for Best Trade-off Between Coverage and Capacity in Mobile Networks," Wirel. Pers. Commun., vol. 92, no. 1, pp. 251-278, 2017

しかし、電界強度推定では、電波干渉や伝播損失等を三次元空間に対して算出するため、計算に時間を要する。すなわち、従来技術による障害エリアの救済では、計算に時間がかかり、迅速な救済が難しい。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、無線基地局の故障により生じる障害エリアを迅速に救済することを可能とす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、無線基地局が故障した際に生じる障害エリアの通信を救済する救済局とそのチルト角を決定する無線基地局制御装置であって、
複数の救済局候補における救済局候補毎のチルト角毎に、電界強度推定を行うことなく、電波伝搬範囲を扇形による幾何的な近似を用いて算出する推定部と、
障害エリアにおける電波伝搬範囲によりカバーされるエリアの割合に基づいて、救済局候補とチルト角の複数の組み合わせの中から、特定の救済局候補とチルト角の組み合わせを、救済局とそのチルト角として決定する決定部と
を備える無線基地局制御装置が提供される。

開示の技術によれば、無線基地局の故障により生じる障害エリアを迅速に救済することを可能とする技術が提供される。

本発明の実施の形態におけるシステムの構成図である。 セクタを説明するための図である。 セクタを説明するための図である。 無線基地局制御装置の構成図である。 無線基地局制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 ｄ_ｍａｘ、ｄ_ｍｉｎを示す図である。 ２つの扇型を示す図である。 装置のハードウェア構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態（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、本発明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。

（システムの全体構成）
図１に、本発明の実施の形態におけるシステムの全体構成の例を示す。図１に示すように、本実施の形態に係るシステムは、複数の無線基地局１０と無線基地局制御装置１００がネットワーク２００に接続された構成を備える。ネットワーク２００は例えば、モバイルのコアネットワークを含むネットワークである。各無線基地局の配下に通信端末が存在し、各通信端末は無線で無線基地局と通信を行う。

ある無線基地局１０が故障した場合、その無線基地局１０がカバーしていたエリア（障害エリア）で通信障害が発生する。本実施の形態では、無線基地局制御装置１００が、障害エリアにおける通信を周囲の無線基地局（隣接局）でカバーする（救済する）ように制御を実行する。

本実施の形態では、各無線基地局１０は、複数のセクタから構成され、各セクタはそれぞれ特定の方位における通信カバーを担当する。図２に無線基地局１０のセクタのイメージを示す。図２は、無線基地局１０が３つのセクタを備える場合の例を示している。なお、セクタ間が離れていてもよい。

１つのセクタは１つ又は複数のアンテナから構成され、各アンテナはある方位において特定のエリアの通信カバーを担当する。無線基地局１０の一部のセクタのみ故障するケースが存在するため、本実施の形態では、無線基地局単位の故障ではなく、セクタ単位の故障を救済することとしている。

図３は、一例として、セクタ３が故障した場合のイメージを示す。図３に示すように、セクタ３の故障により、通信ができなくなる障害エリアが発生する。また、本実施の形態では、障害エリアの中で、重要施設のあるエリアを重要エリアと呼んでおり、図３は重要エリアも示している。重要施設の具体例としては、病院、消防署、警察、役所など公共機関が挙げられる。これらは事前に無線基地局の管理者等が定義しておく。

（参考技術について）
本発明の実施の形態に係る無線基地局制御装置１００の構成及び動作を説明する前に、まず、従来技術に基づいて想定される技術（参考技術と呼ぶ）を説明する。この参考技術は、本発明の実施の形態に係る技術の特徴を分かり易くするために説明するものである。

参考技術のシステムにおいて、無線基地局が故障した場合に、その無線基地局（故障局）がカバーしていたエリア（障害エリア）で発生した通信障害を、故障局に隣接する基地局（隣接局）が救済する。

具体的には、この参考技術に係るシステムは、各隣接局が処理していたトラヒック量情報を入力として受け取り、アンテナ角（チルト角）の制御範囲を決定し、その後アンテナアクチュエーター等の機能によってチルト角を制御する。参考技術のシステムは、チルト角が制御される都度、故障局の救済の判定基準が満たされているか否かを判定する。しかし、このような参考技術に係る方式では、以下のような課題が想定される。

＜課題１＞
参考技術のシステムでは、無線基地局のアンテナ角（チルト角）の制御と、それによって故障発生前のトラヒック量がどれだけ救済されるかの状況観測を交互に行いながら最終的なチルト角を決定する。しかしながら、故障発生前と故障発生後とでトラヒック量を比較するためには、十分な測定時間が必要となるため、救済が完了するまでに長い時間を要する。このことから故障に対する緊急措置の観点では課題が残る。

＜課題２＞
参考技術に係るシステムでは、障害エリアの各地点について平等に救済を行う。しかしながら、障害エリア内に救済を優先すべき重要施設が存在する可能性がある。この場合、地点ごとに優先度を考慮する必要があるが、参考技術に係るシステムではそれを考慮できていない。

＜課題３＞
参考技術のシステムでは基地局が同時複数故障した場合を考慮できていない。

＜課題４＞
救済局のチルト角を適切に制御するためには、チルト角に対応する電波伝播範囲を推定する必要がある。参考技術では、例えば、非特許文献１に開示されている公知技術を用いることが考えられる。つまり、電界強度の推定を行うことで、電波伝播範囲を推定する。また、厳密な電波伝播範囲は、緯度・経度・標高の３次元の空間に対して算出される。

しかし、電界強度推定は電波干渉や伝播損失など様々な要因を考慮する必要があり、これによって計算時間がかかってしまう。また同様に三次元空間に対する電波伝播範囲の算出も、二次元空間に対する算出と比較すると多大な計算時間を要する。迅速性が求められる障害対応においては短時間で電波伝播範囲を推定しなければならない。

そのため、電界強度推定を用いた電波伝播範囲推定や、三次元空間に対する粒度の細かい電波伝播範囲推定は適切ではない。

（実施の形態に係る技術の特徴（ポイント））
本実施の形態に係る技術では、下記の特徴（ポイント）を備えることで、上述した想定される課題を解決できる。なお、以下で説明するポイントは、実施の形態の技術におけるポイントであり、発明として全部のポイントを含むことは必須ではない。例えば、地域メッシュを使用しなくても、本発明に係る技術を実現することは可能である。

＜ポイント１＞
本実施の形態では、チルト角が制御される都度、現在のトラヒック量や通信状況を観測することはせず、事前に定義した情報のみで救済局及びチルト角を決定する。

＜ポイント２＞
本実施の形態では、障害エリア内の重要施設が位置するエリア（重要エリア）に対して優先度を設けて、重要エリアから優先的に救済を行う。

＜ポイント３＞
本実施の形態では、全ての故障局において故障しているセクタ（故障セクタ）に対して優先度を定義することで、故障セクタが複数の場合にも対応することができる。そして優先度順に１つずつ故障セクタの救済を行うことができる。

＜ポイント４＞
本実施の形態では、電波伝播範囲推定に電界強度推定を行わない。電波伝播範囲を幾何的に近似し、推定を行う。また、地上１．５ｍ（１．５ｍは一例）で電波カバーされた範囲のみを電波伝播範囲として考えることとしている。

本実施の形態では、「距離に応じて電波の伝搬損失が大きくなる」という性質を考慮し、ビーム幅の全範囲において等距離だけ電波が届くと仮定し、その仮定の下で、電波伝播範囲を扇形による幾何的な近似を用いて算出する。ここではユーザが手に持つ通信端末を想定し、例として地上１．５ｍとしているが、他の高さでもよい。

＜ポイント５＞
本実施の形態では、地域メッシュによってエリアを表現する。地域メッシュは行政管理庁（現総務省）によって定められた「緯度・経度に基づいてエリアをほぼ同じ大きさのメッシュに分けたもの」である。地域メッシュには、そのメッシュの粒度、つまりメッシュ当たりの面積の大きさから複数の地域メッシュが存在する。例として、２分の１地域メッシュ（一辺の長さが約５００ｍ）、８分の１地域メッシュ（一辺の長さが約１２５ｍ）などが存在する。

メッシュの粗い地域メッシュほどエリアの計算（電波伝播範囲の算出等）に必要な計算量が少なくなる。また、異なるメッシュを混在させて扱うことも可能である。例えば、重要エリアだけ細かいメッシュで表現し、カバーエリアの推定精度を上げることができる。

＜ポイント６＞
本実施の形態では、救済局の電波伝播範囲のメッシュ数に上限を設けることで、救済局のトラヒックの収容量の上限を考慮することとしている。

（実施の形態に係る技術における効果）
上述したポイントを有する本実施の形態に係る技術により、下記の効果を奏する。なお、下記の効果は、参考技術と比較した場合の効果を想定しているが、それに限らず、一般的な従来技術に対して奏する効果である。

＜効果１＞
救済の開始時を除いて、トラヒック量や通信状況の変化などの状況観測を行わない。これによって、参考技術に比べて、救済完了までの時間が大幅に短縮される。

＜効果２＞
重要エリアから優先的に救済される。これによって重要エリアが他の障害エリア以上に救済される可能性が参考技術よりも高くなる。

＜効果３＞
同時に複数の無線基地局が故障した場合でも救済を行うことができる。

＜効果４＞
電界強度推定を用いた３次元電波伝播範囲推定よりも、短い計算時間で電波伝播範囲の推定が可能となる。これによって推定結果の精度が低下するが迅速性を損なわずにチルト角を決定できる。

＜効果５＞
故障セクタの多さや障害エリアの大きさ等に応じて地域メッシュの粒度を変更することで、救済にかかる時間を短縮できる。

＜効果６＞
障害エリアをカバーする際に救済局のトラヒック負荷が増加してしまうが、本実施の形態に係る技術によって救済局が過負荷となることを回避できる。またメッシュ数を用いることでトラヒック測定等を必要としない。

以下、本実施の形態に係る無線基地局制御装置１００の構成と動作を詳細に説明する。

（無線基地局制御装置１００の構成例）
図４に、本発明の実施の形態における無線基地局制御装置１００の構成図を示す。図４に示すように、無線基地局制御装置１００は、入力受付部１１０、データ処理部１２０、無線基地局制御部１３０を備える。

また、図４に示すように、データ処理部１２０は、救済優先度決定部１２１、救済局候補選定部１２２、救済局・チルト角決定部１２３を有する。無線基地局制御部１３０は、受信部１３１と送信部１３２を有する。また、救済局・チルト角決定部１２３は、電波伝搬範囲の推定を行う推定部１２３－１と、救済局とチルト角の組み合わせを決定する決定部１２３－２を含む。

なお、無線基地局制御装置１００は、物理的に１つの装置であってもよいし、物理的に複数の装置からなるシステムであってもよい。例えば、「入力受付部１１０＋データ処理部１２０」が１つの装置からなり、無線基地局制御部１３０が１つの装置からなるものであってもよい。また、「入力受付部１１０＋データ処理部１２０」を無線基地局制御装置と呼んでもよい。各部の機能概要は下記のとおりである。

＜無線基地局制御部１３０＞
無線基地局制御部１３０の受信部１３１と送信部１３２はそれぞれ無線基地局と通信可能であり、受信部１３１は、無線基地局から情報を受信し、送信部１３２は、無線基地局に情報を送信する。

＜入力受付部１１０＞
入力受付部１１０は、無線基地局制御部１３０から、各無線基地局に関する情報、故障局内で故障しているセクタ（故障セクタ）に関する情報、障害エリア情報、重要エリア情報を受け取る。障害エリア情報は、例えば、故障セクタ毎の、故障セクタの故障により通信不可となった障害エリアを示す情報である。重要エリア情報は、例えば、障害エリア毎の、障害エリアに含まれる重要エリアを示す情報である。なお、障害エリア情報、重要エリア情報は、故障セクタに関する情報から無線基地局制御部１３０において生成する情報であってもよいし、外部から受信する情報であってもよい。

「各無線基地局に関する情報」には、例えば下記の情報が含まれる。

・無線基地局に設置されている全てのアンテナの位置（緯度、経度）、高さ、方位
・各アンテナのビームの鉛直方向・水平方向のビーム幅
・各アンテナに設定されているチルト角
・隣接局の情報
本実施の形態では、ある無線基地局（対象無線基地局）からｎ（ｋｍ）以内の距離に位置し、かつ故障局でない無線基地局を、対象無線基地局の隣接局とする。

「故障局内で故障しているセクタ（故障セクタ）に関する情報」には、例えば、下記の情報が含まれる。

・故障セクタがカバーしていたエリアにおける重要施設の有無
・故障セクタがカバーしていたエリアの大きさ
・故障セクタと通信していたアクティブユーザ数
・故障セクタが処理していた総トラヒック量
＜救済優先度決定部１２１＞
救済優先度決定部１２１は、入力受付部１１０からの情報を受けて、故障セクタの性質に基づいて、故障セクタの救済優先度を決定する。本実施の形態では、救済優先度の高い故障セクタから、１つずつ救済が行われる。

＜救済局候補選定部１２２＞
救済局候補選定部１２２は、１以上の救済局の候補を、故障セクタが属する故障局に対する１以上の隣接局から選定する。

＜救済局・チルト角決定部１２３＞
救済局・チルト角決定部１２３は、救済局候補選定部１２２によって選定された１以上の救済局候補及びチルト角の中から、最も効果的に救済を実施できる救済局及びそのチルト角を決定する。

（無線基地局制御装置１００の動作）
以下、上記構成を備える無線基地局制御装置１００の動作例を、図５のフローチャートの手順に沿って詳細に説明する。

＜Ｓ１＞
Ｓ１において、無線基地局制御部１３０の受信部１３１は、救済を実施するために必要な情報を無線基地局等から収集し、入力受付部１１０が当該情報を受信部１３１から受け取る。受け取る情報の内容は前述したとおりである。入力受付部１１０が受け取った情報は、データ処理部１２０に渡される。

＜Ｓ２、Ｓ３＞
無線基地局制御装置１００は、故障セクタが複数存在する場合には、救済優先度の高い故障セクタから１つずつ救済を行う。

そのため、Ｓ２において、救済優先度決定部１２１は、未救済の故障セクタが存在するか否かを確認し、存在しなければ処理を終了する。未救済の故障セクタが存在すればＳ３に進み、救済優先度決定部１２１は、未救済の各故障セクタの救済優先度を決定し、未救済の故障セクタのうち、最も救済優先度が大きい故障セクタを一つ選択する。

救済優先度決定部１２１が各故障セクタの救済優先度を決定する方法については特定の方法に限定されないが、例えば、「故障セクタがカバーしていたエリアにおける重要施設の有無」、「故障セクタがカバーしていたエリアの大きさ」、「故障セクタと通信していたアクティブユーザ数」、「故障セクタが処理していた総トラヒック量」等の通信確立の緊急性に応じた指標に基づいて救済優先度を決定することができる。具体的な指標は、システムの運用者が適宜定めればよい。

例えば、救済優先度決定部１２１が、「故障セクタと通信していたアクティブユーザ数」に基づいて救済優先度を決定する場合は、アクティブユーザ数が多いほど救済優先度を高く設定する。なお、救済優先度決定部１２１は、救済優先度を、「故障セクタがカバーしていたエリアにおける重要施設の有無」、「故障セクタがカバーしていたエリアの大きさ」、「故障セクタと通信していたアクティブユーザ数」、「故障セクタが処理していた総トラヒック量」のうちのいずれか１つを用いて決定してもよいし、いずれか複数を用いて決定してもよい。

＜Ｓ４～Ｓ７＞
Ｓ４～Ｓ７において、救済局候補選定部１２２は、Ｓ３において決定された故障セクタに対する救済局の候補を、当該故障セクタの１以上の隣接局から選定する。

具体的には、Ｓ４において、救済局候補選定部１２２は、当該故障セクタにおける未救済の重要エリアが存在するかどうかを判定し、存在すれば救済優先エリアを重要エリアとし（Ｓ５）、存在しなければ救済優先エリアを障害エリア（重要エリアでない障害エリア）とする（Ｓ６）。なお、ここでの障害エリア、重要エリアはいずれも、これまでの処理で救済局によるカバーが決定したエリアがある場合には、そのエリアを除いたエリアである。なお、未救済の重要エリアとは、カバー率が閾値に達していない重要エリアである。

Ｓ７において、救済局候補選定部１２２は、救済優先エリア（重要エリア、又は重要エリアを含まない障害エリア）近傍から、１以上の救済局の候補を選定する。より具体的な選定処理は下記のとおりである。

上記のとおり、救済局候補選定部１２２は、救済対象としている故障セクタに対する１以上の隣接局から救済局の候補を選定する。

より具体的には、救済局候補選定部１２２は、１以上の隣接局のうち、障害エリアの重心に近いｍ個の無線基地局を救済局の候補とする。ｍは１以上の整数であり、予め定める数である。ただし、障害エリアの中に重要エリアが存在する場合には、障害エリアの重心に代わって重要エリアの重心に近いｍ個の基地局を救済局の候補とする。

なお、隣接局の数ｌがｌ＜ｍであった場合、救済局の候補を、故障セクタに対する全ての隣接局とする。

＜Ｓ８＞
Ｓ８において、救済局・チルト角決定部１２３は、各救済局の候補の各チルト角の組み合わせに対して電波伝播範囲を推定する。これらの電波伝播範囲の推定は各組み合わせ同士、独立に計算することが可能なため並列計算が可能である。これによってＳ８における計算を高速化することが可能である。Ｓ８の計算時間は一般に本システムにおける実行時間の大部分を占めるため、この高速化は救済までの時間の短縮に大きく寄与する。

救済局のアンテナにはチルト角の設定可能範囲がある。本実施の形態では、設定可能範囲内で、例えば０．５°単位や１．０°単位等の所定角度単位の粒度でチルト角を変更する。設定可能範囲内で所定角度単位毎に用意したチルト角を「各チルト角」と呼ぶ。そして、各救済局のアンテナと、それぞれのアンテナの「各チルト角」との組み合わせの全てに対して、独立で電波伝播範囲を推定する。

例えば、ある救済局のアンテナのチルト角の設定可能範囲が１°～１５°であり、所定角度単位が１°である場合において、その救済局のアンテナについては、｛１°，２°，......１４°，１５°｝の１５個のチルト角のそれぞれに対して、後述する方法で電波伝播範囲を推定する。

なお、本実施の形態では、便宜上、救済局のアンテナは１つであるとして説明を行っているが、救済局が複数のアンテナを備える場合には、救済局候補のアンテナ毎に処理を行えばよく、処理内容は、下記で説明する処理と同様である。

一般に、厳密な電波伝播範囲は緯度・経度・標高の３次元で算出される。しかしながら救済の迅速性を実現するためには電波伝播範囲の推定をより短時間で行う必要がある。そこで、本実施の形態では、地上１．５ｍにおいて電波カバーされた範囲のみを電波伝播範囲として考える。なお、ここでは、ユーザが手に持つ通信端末を想定し、例として地上１．５ｍとしているが、１．５ｍ以外の他の高さでもよい。

これによって、電波伝播範囲を３次元的に推定していない分、推定結果の精度が低下するが、計算速度の観点では性能が向上することが期待できる。

また、本実施の形態に係る救済局・チルト角決定部１２３は、電波伝播範囲を、扇形による幾何的な近似を用いて算出することとしている。

電波伝播範囲を厳密に求めるには、地点ごとに電界強度を推定し、この推定結果を用いることが一般的である。しかし、前述の通り、救済の迅速性を優先するためには電波伝播範囲の推定をより短時間で行う必要がある。そこで、本実施の形態では、前述したとおり、「距離に応じて電波の伝搬損失が大きくなる」という性質を考慮し、ビーム幅の全範囲において等距離だけ電波が届くと仮定し、この仮定の下で、電波伝播範囲を扇形による幾何的な近似を用いて算出することとしている。具体的な計算方法は下記のとおりである。

ここでは、無線基地局（救済局候補）のアンテナの位置を（緯度ｌａｔ、経度ｌｏｎ）とし、当該アンテナの高さをｈとし、当該アンテナの中心方位をａｚ_{ｃｅｎｔｅｒ}とし、当該アンテナのチルト角をｘとし、当該アンテナのアンテナビームの鉛直方向・水平方向のビーム幅（°）をそれぞれα、βとする。なお、アンテナの高さｈは、地上１．５ｍからの高さである。

また、チルト角ｘの設定可能範囲について、最小値をｘ_ｍｉｎ、最大値をｘ_ｍａｘとする。

この時、鉛直方向におけるアンテナビームの角度の範囲を［ｖ_ｍｉｎ，ｖ_ｍａｘ］とする。ｖ_ｍｉｎ，ｖ_ｍａｘはそれぞれ下記の式により求められる。

ｖ_ｍｉｎ＝ｍａｘ｛ｘ－α／２，ｘ_ｍｉｎ｝、ｖ_ｍａｘ＝ｍｉｎ｛ｘ＋α／２，ｘ_ｍａｘ｝
電波伝播範囲の近似に用いる２つの扇形の半径をｄ_ｍｉｎ、ｄ_ｍａｘとすると、それぞれ下記の式により求められる。

ｄ_ｍｉｎ＝ｈ／ｔａｎ（ｖ_ｍａｘ）、ｄ_ｍａｘ＝ｈ／ｔａｎ（ｖ_ｍｉｎ）
上記の式により得られるｄ_ｍｉｎ、ｄ_ｍａｘを図示すると図６に示すとおりである。

上述の２つの扇形の開始方位角をａｚ_{ｓｔａｒｔ}、終端方位角をａｚ_ｅｎｄとすると、これらは下記の式により求められる。

ａｚ_{ｓｔａｒｔ}＝ａｚ_{ｃｅｎｔｅｒ}＋β／２、ａｚ_ｅｎｄ＝ａｚ_{ｃｅｎｔｅｒ}－β／２
上記のとおり、２つの扇形の開始方位角、終端方位角は同じである。ただし、ａｚ_{ｓｔａｒｔ}、ａｚ_ｅｎｄの定義域を０≦ａｚ_{ｓｔａｒｔ}，ａｚ_ｅｎｄ＜３６０°とする。上記の式により、ａｚ_{ｓｔａｒｔ}、ａｚ_ｅｎｄの算出される値が定義域外となった場合は３６０を法とした剰余を用いる。

中心が地点（ｌａｔ，ｌｏｎ）、半径がｄ_ｍｉｎ、中心角がａｚ_{ｓｔａｒｔ}－ａｚ_ｅｎｄで、ａｚ_{ｓｔａｒｔ}からａｚ_ｅｎｄの方位を向いている扇形を扇形Ａとする。同様に、中心が地点（ｌａｔ，ｌｏｎ）、半径がｄ_ｍａｘ、中心角がａｚ_{ｓｔａｒｔ}－ａｚ_ｅｎｄで、ａｚ_{ｓｔａｒｔ}からａｚ_ｅｎｄの方位を向いている扇形を扇形Ｂとする。

救済局・チルト角決定部１２３は、上記の計算により、扇形Ａと扇形Ｂを求め、扇形Ｂに含まれるエリアのうち、扇形Ａに含まれないエリアを電波伝播範囲の推定結果とする。扇形Ａと扇形Ｂを図示すると図７のとおりである。図７は、２つの扇形を上からみたものである。

救済局・チルト角決定部１２３は、救済局候補毎、チルト角毎に上記の計算を行って、電波伝播範囲を推定する。

＜Ｓ９、Ｓ１０＞
Ｓ９において、救済局・チルト角決定部１２３は、救済局候補とチルト角の組み合わせのうち、後述するカバー率が最も高い１つの救済局とそのチルト角の組み合わせを採用する。

Ｓ１０において、救済局・チルト角決定部１２３は、採用した制御内容を無線基地局制御部１３０へ送信する。例えば、救済局として救済局Ａが採用され、チルト角としてγが採用された場合、救済局・チルト角決定部１２３は、無線基地局制御部１３０に対し、救済局Ａのチルト角をγとする内容の制御情報を送信する。これを受けた無線基地局制御部１３０の送信部１３２は、救済局Ａに対してアンテナのチルト角をγとするよう指示を送信する。以下、Ｓ９の処理内容をより詳しく説明する。

＜Ｓ９の処理の概要＞
本実施の形態における救済局・チルト角決定部１２３は、Ｓ８で算出した電波伝播範囲の推定結果を用いてカバー率を計算し、計算したカバー率に基づいて、救済局及びそのチルト角を決定する。

カバー率とは、障害エリアを電波伝播範囲（カバーエリア）でカバーする比率であり、より詳細には、障害エリアカバー率と呼ぶ。ただし、障害エリアの中に重要エリアが存在する場合には、重要エリアカバー率も定義される。

重要エリアカバー率が定義されている場合、救済局・チルト角決定部１２３は、重要エリアカバー率が最も高い「救済局・チルト角の組み合わせ」を採用する。

重要エリアカバー率が定義されていない場合（障害エリアに中に重要エリアが存在しない場合）は、障害エリアカバー率が最も高い「救済局・チルト角の組み合わせ」を採用する。

ただし、救済局とチルト角の組み合わせに対して、地域エリアのメッシュ数の制約を設けることとしている。具体的にはＳ８で算出した電波伝播範囲のメッシュ数を算出し、これが閾値を超えている「救済局・チルト角の組み合わせ」は採用しない。ただし、このような制約を設けないこととしてもよい。

＜Ｓ９の処理の詳細：障害エリアカバー率の計算方法＞
次に、Ｓ９の処理の詳細として、障害エリアカバー率の計算方法を説明する。

こでは、Ｓ８で算出した電波伝播範囲をカバーエリアと定義する。また、救済局候補が元々カバーしていたエリアを足元エリアと定義する。足元エリアについては、基地局情報として取得することとてもよいし、救済局・チルト角決定部１２３が、前述した電波伝播範囲推定方法を用いて足元エリアを推定することとしてもよい。障害エリアと足元エリアを合わせたエリアを救済対象障害エリアと定義する。

救済局・チルト角決定部１２３は、カバーエリアと救済対象障害エリアを比較し、救済対象障害エリアの中でカバーエリアに含まれている割合を計算し、これを障害エリアカバー率とする。

救済局・チルト角決定部１２３によるカバー率の計算について、本実施の形態では、地域メッシュのメッシュ数を用いて算出することとしている。

ここで、前述したとおり、地域メッシュとは、「緯度・経度に基づいてエリアをほぼ同じ大きさのメッシュに分けたもの」である。より詳細には、地域メッシュは行政管理庁（現総務省）によって定められた「緯度・経度に基づいてエリアをほぼ同じ大きさのメッシュに分けたもの」である。

地域メッシュには、そのメッシュの粒度、つまりメッシュ当たりの面積の大きさから複数の地域メッシュが存在する。例えば、２分の１地域メッシュ（一辺の長さが約５００ｍ）、８分の１地域メッシュ（一辺の長さが約１２５ｍ）等が存在する。

メッシュの粗い地域メッシュほどカバーエリアの算出に必要な計算量が少なくなり、カバーエリアの推定にかかる時間が短縮できる。また、地域メッシュの粒度変更による影響は、カバー率を算出する機能に閉じており、他機能部に影響を及ぼすことなく、地域メッシュの粒度変更が可能である。なお、地域メッシュの粒度は本実施の形態に係る無線基地局制御装置の運用者が適宜定めることができる。

カバーエリアのうち、救済対象障害エリアにも含まれるエリアを救済可能エリアとすると、上記のように地域メッシュを用いる場合において、救済局・チルト角決定部１２３は、下記の式で障害エリアカバー率を算出する。

（障害エリアカバー率）＝（救済可能障害エリアのメッシュ数）／（救済対象障害エリアのメッシュ数）
＜Ｓ９の処理の詳細：重要エリアカバー率の計算方法＞
続いて、Ｓ９の処理の詳細として、重要エリアカバー率の計算方法を説明する。

障害エリアの中に重要エリアが存在する場合、重要エリアと足元エリアを合わせたエリアを救済対象重要エリアと定義する。

救済局・チルト角決定部１２３は、カバーエリアと救済対象重要エリアを比較し、救済対象重要エリアの中でカバーエリアに含まれている割合を計算し、これを重要エリアカバー率とする。

すなわち、カバーエリアのうち、救済対象重要エリアにも含まれるエリアを救済可能重要エリアとすると、上記のように地域メッシュを用いる場合において、救済局・チルト角決定部１２３は、下記の式で重要エリアカバー率を算出する。

（重要エリアカバー率）＝（救済可能重要エリアのメッシュ数）／（救済対象重要エリアのメッシュ数）
＜Ｓ１１、Ｓ１２＞
Ｓ１１、Ｓ１２において、救済局・チルト角決定部１２３は、対象の故障セクタ（Ｓ３で選択された故障セクタ）の救済を終了するか否かを判定する。すなわち、救済局・チルト角決定部１２３は、救済の終了条件を満たしているか判定し、満たしている場合は現在救済の対象としている故障セクタの救済を終了し、Ｓ２に戻る。終了条件を満たしていない場合は、これまで救済局によってカバーされたエリアを除いた障害エリア、重要エリアに対してＳ４に戻り、更に救済を行う。

救済終了条件は特定の条件に限定されないが、例えば、「今までの救済局・チルト角の制御によって、故障セクタの重要エリアカバー率Ｐ％以上かつ障害エリアカバー率Ｑ％以上を満たす」とする。また、Ｓ１０でチルト角を制御したことによる、トラヒック量やカバーエリア等のフィードバックを取得し、これを考慮してチルト角を調整してもよい。

図５のフローは、救済終了条件として上記のＰ、Ｑのような閾値を用いた処理を示しており、Ｓ１１において、救済局・チルト角決定部１２３は、障害エリアカバー率と重要エリアカバー率を更新する。Ｓ１２において、救済局・チルト角決定部１２３は、障害エリアカバー率と重要エリアカバー率がそれぞれ閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上でなければＳ４に戻り、閾値以上であればＳ２に戻る。

（ハードウェア構成例）
本実施の形態における無線基地局制御装置１００は、例えば、コンピュータに、本実施の形態で説明する処理内容を記述したプログラムを実行させることにより実現可能である。なお、この「コンピュータ」は、物理マシンであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。仮想マシンを使用する場合、ここで説明する「ハードウェア」は仮想的なハードウェアである。

上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体（可搬メモリ等）に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。

図８は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図８のコンピュータは、それぞれバスＢＳで相互に接続されているドライブ装置１０００、補助記憶装置１００２、メモリ装置１００３、ＣＰＵ１００４、インタフェース装置１００５、表示装置１００６、入力装置１００７、出力装置１００８等を有する。

当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ又はメモリカード等の記録媒体１００１によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体１００１がドライブ装置１０００にセットされると、プログラムが記録媒体１００１からドライブ装置１０００を介して補助記憶装置１００２にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体１００１より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置１００２は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。

メモリ装置１００３は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置１００２からプログラムを読み出して格納する。ＣＰＵ１００４は、メモリ装置１００３に格納されたプログラムに従って、無線基地局制御装置１００に係る機能を実現する。インタフェース装置１００５は、ネットワークに接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置１００６はプログラムによるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を表示する。入力装置１００７はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置１００８は演算結果を出力する。

（実施の形態のまとめ）
本明細書には、少なくとも下記の各項に記載した無線基地局制御装置、通信救済方法、及びプログラムが記載されている。
（第１項）
無線基地局が故障した際に生じる障害エリアの通信を救済する救済局とそのチルト角を決定する無線基地局制御装置であって、
複数の救済局候補における救済局候補毎のチルト角毎に、電界強度推定を行うことなく、電波伝搬範囲を推定する推定部と、
障害エリアにおける電波伝搬範囲によりカバーされるエリアの割合に基づいて、救済局候補とチルト角の複数の組み合わせの中から、特定の救済局候補とチルト角の組み合わせを、救済局とそのチルト角として決定する決定部と
を備える無線基地局制御装置。
（第２項）
前記障害エリアが、重要施設を含む重要エリアを含む場合において、前記推定部及び前記決定部は、重要エリアではない障害エリアよりも優先して、重要エリアに対する救済局とそのチルト角の決定を行う
第１項に記載の無線基地局制御装置。
（第３項）
前記推定部は、ユーザが使用する通信端末が所定の高さにあると想定した当該所定の高さにおける扇型の範囲を前記電波伝搬範囲として推定する
第１項又は第２項に記載の無線基地局制御装置。
（第４項）
前記決定部は、エリアを地域メッシュによって表現することにより、前記割合を計算する
第１項ないし第３項のうちいずれか１項に記載の無線基地局制御装置。
（第５項）
前記決定部は、電波伝搬範囲のメッシュ数が上限を超える救済局候補とチルト角の組み合わせを、救済局とそのチルト角として選択しない
第４項に記載の無線基地局制御装置。
（第６項）
各無線基地局は１以上のセクタを有し、故障した１以上の無線基地局における１以上の故障セクタから、通信確立の緊急性に応じて定められる救済優先度の高い順に、救済の対象とする故障セクタを選定する救済優先度決定部
を更に備える第１項ないし第５項のうちいずれか１項に記載の無線基地局制御装置。
（第７項）
無線基地局が故障した際に生じる障害エリアの通信を救済する救済局とそのチルト角を決定する無線基地局制御装置が実行する通信救済方法であって、
複数の救済局候補における救済局候補毎のチルト角毎に、電界強度推定を行うことなく、電波伝搬範囲を推定するステップと、
障害エリアにおける電波伝搬範囲によりカバーされるエリアの割合に基づいて、救済局候補とチルト角の複数の組み合わせの中から、特定の救済局候補とチルト角の組み合わせを、救済局とそのチルト角として決定するステップと、
を備える通信救済方法。
（第８項）
コンピュータを、第１項ないし第６項のうちいずれか１項に記載の無線基地局制御装置における各部として機能させるためのプログラム。

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 無線基地局
１００ 無線基地局制御装置
１１０ 入力受付部
１２０ データ処理部
１２１ 救済優先度決定部
１２２ 救済局候補選定部
１２３ 救済局・チルト角決定部
１２３－１ 推定部
１２３－２ 決定部
１３０ 無線基地局制御部
１３１ 受信部
１３２ 送信部
１０００ ドライブ装置
１００１ 記録媒体
１００２ 補助記憶装置
１００３ メモリ装置
１００４ ＣＰＵ
１００５ インタフェース装置
１００６ 表示装置
１００７ 入力装置
１００８ 出力装置

Claims (8)

1. 無線基地局が故障した際に生じる障害エリアの通信を救済する救済局とそのチルト角を決定する無線基地局制御装置であって、
   複数の救済局候補における救済局候補毎のチルト角毎に、電界強度推定を行うことなく、電波伝搬範囲を扇形による幾何的な近似を用いて算出する推定部と、
   障害エリアにおける電波伝搬範囲によりカバーされるエリアの割合に基づいて、救済局候補とチルト角の複数の組み合わせの中から、特定の救済局候補とチルト角の組み合わせを、救済局とそのチルト角として決定する決定部と
   を備える無線基地局制御装置。
2. 前記障害エリアが、重要施設を含む重要エリアを含む場合において、前記推定部及び前記決定部は、重要エリアではない障害エリアよりも優先して、重要エリアに対する救済局とそのチルト角の決定を行う
   請求項１に記載の無線基地局制御装置。
3. 前記推定部は、ユーザが使用する通信端末が所定の高さにあると想定した当該所定の高さにおける扇型の範囲を前記電波伝搬範囲として推定する
   請求項１又は２に記載の無線基地局制御装置。
4. 前記決定部は、エリアを地域メッシュによって表現することにより、前記割合を計算する
   請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の無線基地局制御装置。
5. 前記決定部は、電波伝搬範囲のメッシュ数が上限を超える救済局候補とチルト角の組み合わせを、救済局とそのチルト角として選択しない
   請求項４に記載の無線基地局制御装置。
6. 各無線基地局は１以上のセクタを有し、故障した１以上の無線基地局における１以上の故障セクタから、通信確立の緊急性に応じて定められる救済優先度の高い順に、救済の対象とする故障セクタを選定する救済優先度決定部
   を更に備える請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の無線基地局制御装置。
7. 無線基地局が故障した際に生じる障害エリアの通信を救済する救済局とそのチルト角を決定する無線基地局制御装置が実行する通信救済方法であって、
   複数の救済局候補における救済局候補毎のチルト角毎に、電界強度推定を行うことなく、電波伝搬範囲を扇形による幾何的な近似を用いて算出するステップと、
   障害エリアにおける電波伝搬範囲によりカバーされるエリアの割合に基づいて、救済局候補とチルト角の複数の組み合わせの中から、特定の救済局候補とチルト角の組み合わせを、救済局とそのチルト角として決定するステップと、
   を備える通信救済方法。
8. コンピュータを、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の無線基地局制御装置における各部として機能させるためのプログラム。

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