JPH10501940A - 負荷分配を行うトランシーバハンドラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 地域プロセッサ装置間で負荷分配を行わせることによって、セルラー無線通信システムの中央プロセッサ（例えば、ＧＳＭ／ＣＭＥ２０１におけるノード）に接続される地域プロセッサ装置を極めて効果的に使用させるようにし、それによって余りにも高い地域プロセッサ装置の負荷および余りにも低い地域プロセッサ装置の負荷の問題を是正する方法。

Description

【発明の詳細な説明】 負荷分配を行うトランシーバハンドラ 発明の背景 １）発明の分野 本発明は、地域プロセッサ装置間の負荷分配を取り入れることによってセルラ ー無線通信システムで使用されるトランシーバの効率を増大するための方法およ び装置に関する。 ２）関連技術の説明 （ＡＸＥのような）典型的な電話交換局は多数の単純な地域プロセッサ（ＲＰ ）によって援助される強力な中央プロセッサ（ＣＰ）を囲んで通常構築される。 普通、中央プロセッサは複雑な仕事を行うが、地域プロセッサは（走査のような ）単純な決りきった仕事に専念するようになっている。 最近の応用では、この地域プロセッサの仕事がある程度変化してきている。例 えば、移動通信の特別な必要性のため地域プロセッサに複雑な仕事（例えば、高 度の位置決定の計算）を担わせるようにしている。これはより強力な地域プロセ ッサの必要性を生じさせている。最も最近の世代の地域プロセッサは極めて強力 であり、技術的現状のマイクロプロセッサ技術で装備されている。それにも拘ら ず、種々の応用で、地域プロセッサの負荷は「余りにも高い」か「余りにも低い 」実情となっている。 発明の概要 本発明の方法は、セルラー無線通信システムにおいて中央プロセッサに接続し た地域プロセッサ装置間で負荷分配を取り入れることによってそれら地域プロセ ッサ装置の極めて効果的な使用を行わせ、それにより地域プロセッサ装置の負荷 が余りにも高いか地域プロセッサ装置の負荷が余りにも低いといった問題を是正 する。 本発明のこの方法の下で、無線通信システムにおける少なくとも２つの地域プ ロセッサ装置間での負荷分配は以下のステップによって達成される。各地域プロ セッサ装置はピークおよび／または平均負荷のような負荷情報を特定の時間間隔 で報告する。負荷モニタは地域プロセッサ装置からこれらの負荷情報の報告を受 け、地域プロセッサ装置が上方制限値のあるいはその上方制限値よりも高い高負 荷を有するかまたは下方制限値のあるいはその下方制限値よりも低い低負荷を有 するかどうかを決定する。少なくとも１つの地域プロセッサ装置が高負荷状態を 有しかつ少なくとも１つの地域プロセッサ装置が低負荷状態を有していることを 負荷モニタが決定したら、負荷モニタは高負荷状態を持つ地域プロセッサ装置か ら低負荷状態を持つ地域プロセッサ装置へ少なくとも１つの接続を切換える。 本発明は、膨大な数の基地局制御器のノードに対する地域プロセッサ装置の過 負荷の危険性を多かれ少なかれ減少するといった従来技術を越える種々の長所を 達成する。 また、本発明の下で、設備の所要経費と空間コストについての大きな節約が達 成可能で、これは地方での応用においてより顕著になる筈である。 本発明は、また、旧式の地域プロセッサ装置（これは機能的に走査に制限され るかも知れない）を備えた設置場所への現在および未来の（およびより強力な） 地域プロセッサ装置の簡単な導入を可能にする。 本発明は、また、ネットワークで生じるふぞろいの状況に対処することができ る、時間的な地域プロセッサ装置の動的使用を可能にする。 従来のシステムでは、地域プロセッサ装置へのトランシーバの数は「殆ど最悪 の場合の」地域プロセッサの状況に対する平均的状態に合致するように配線され ている。地域プロセッサ装置はこのような状況が時折生じるにしか過ぎず、これ は装備および空間がそれらの最良の能力で使用されないということを意味してい る。 ここに記載する本発明の方法をもってすれば、地域プロセッサ装置当りのトラ ンシーバの数は時間的に動的に変化する。実際の数は現在のトラフィックおよび 動作ならびに保守状況に基づく。 図面の簡単な説明 本発明は以下の添付図面を参照してここに詳細に記載される。 第１図は本発明が有用であるセルラー無線通信システムの機能的ブロック図で ある。 第２図は種々の地域トランシーバの通信負荷が示されるセルラー無線通信シス テムの機能的ブロック図である。 第３図は本発明による処理ステップのフローチャートである。 好適実施例の詳細な説明 以下の例示的な実施例は図示のために制限的でなく記載するものである。第１ 図を参照すれば、多数の地域プロセッサ装置１４（ＲＰＤ１、ＲＰＤ２．．．Ｒ ＰＤｎ）は群スイッチ１６を介して中央プロセッサ１５に接続されている。地域 プロセッサ装置１４は基地局設置位置に配置された多数のトランシーバ（ＴＲＸ ）１７に接続される。地域プロセッサ装置１４とトランシーバ１７との間の接続 は標準ＧＳＭハードウェアに従ってＰＣＭラインとすることができる。 完全性のため、本発明で含まれる要素を囲むあるＧＳＭアーキテクチャが第１ 図に示されている。本発明の方法のための周辺状況を与えるために、それがＧＳ ＭシステムモデルＣＭＥ２０（汎ヨーロッパデジタル移動電話システム）に関連 して記載される。ＡＸＥ技術に基づいているＣＭＥ２０はＧＳＭのエリックソン 社の構成である。 ＧＳＭのようなセルラー無線通信システムは、スイッチングシステム（ＳＳ） １０と、本発明に関連する基地局システム（ＢＳＳ）１２とに基本的に分割され 得る。基地局システム１２は複数の移動局（ＭＳ）１９との空中インターフェー スを与える。移動局１８は加入者により使用される端末装置である。 スイッチングシステム１０および基地局システム１２は機能的構成要素に副分 割される。スイッチングシステム１０は移動サービススイッチングセンター（Ｍ ＳＣ）１１を含み、これはＧＳＭと公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）（図 示せず）との間のインターフェースである。 基地局システム１２は、基地局制御器１３と１つのセルを運用するために必要 な無線装置であるトランシーバ基地局（ＢＴＳ）１８とに対する処理支援を与え る地域プロセッサ装置１４を含んでいる。トランシーバ基地局１８はアンテナシ ステム、無線周波数電力増幅器、およびトランシーバ１７を含む全ての必要なデ ジタル信号処理装置を含んでいる。 基地局システム１２は、また、基地局制御器（ＢＳＣ）１３を含み、これは基 地局トランシーバ１７およびシステムの無線接続を制御しかつ管理する機能ユニ ットである。ＣＭＥ２０システムにおいて、基地局制御器１３はＡＸＥ１０スイ ッチに構成される。移動スイッチングセンター１１は移動加入者へのおよびそれ からの呼出しの設定および経路決めに責任を負う。固有識別および暗号化のよう な多数の他の機能は移動スイッチングセンター１１に組み込まれる。 各地域プロセッサ装置１４は、標準ＧＳＭシステム構成の下で４までの、ある 場合には３までのトランシーバ１７に対して６４Ｋビット／ｓ、ＰＣＭ時間スロ ットでの信号化および呼出し監視（例えば、位置決定）を取り扱う。地域プロセ ッサ装置当りのトランシーバの数はＧＳＭの現在のおよび将来想定される構成で は１と４との間で変り得る（現在単に３つあるいは４つが使用されているが）。 ４の最大値はハード的な制限ではない。 基地局制御器の適用において、地域プロセッサ装置１４は、往々、トランシー バハンドラ（ＴＲＨ）と呼ばれ、従って本発明の発明の名称とされている。 上記の構成の基準（地域プロセッサ装置当たり３個から４個のトランシーバ） はトラフイック（例えば、セッティングアップ、終話およびある程度は同時の呼 出しの数（アーラング‘Ｅｒｌａｎｇ’））の配慮に関せずに全ての設置されて いる地域プロセッサ装置に便宜的に適用される。このような配慮を適用すること によって、ある興味のある要因が明確になる。 幾つかの地域プロセッサ装置に対して、過負荷のリスクは明白である（不完全 な呼出しの監視、無効な呼出し等のリスクとなる）。これは、全ての加入者が時 間的に一致するトラフィックのピークを持つ恐れがある過激使用のチャンネルに 属するような特に都市部での地域プロセッサ装置に当てはまる。このような場合 に、時折、トランシーバ１７は１つのトランシーバハンドラ１４当たり１つある いは２つまでになってしまう。 他方、極めて多数の地域プロセッサ装置に対しては（殆ど大多数の場合）、負 荷が余りにも低いというリスクは明白となる（設備の所要経費と空間が無駄とな る）。これは、特に、トラフィックの管理の理由よりも網羅される区域が大きい ためにトランシーバの数量が多くなるような地方の区域に当てはまる。このよう な場合に、例えば、地域プロセッサ装置当たり２０の最大数のトランシーバが適 切となる。 典型的な基地局制御器に対しては、上述の場合を一緒にしたものが期待される 。すなわち、同じプロセッサ装置１４がある時間では過負荷となるが、大多数の プロセッサ装置１４の使用率は小さい。地域プロセッサ装置当たりのトランシー バのより良い分割が賢明であると思われる。しかしながら、トラフィックが時間 的に変化するために、トランシーバと地域プロセッサ装置との間の接続は最適化 のためには配線され得ない。 これらの問題を解決するため、地域プロセッサ装置間で負荷分配を行う方法お よび装置が次に記載される。 最初に、多数のトランシーバが各地域プロセッサ装置に接続される。第２図に 示される負荷の状況に関連して、第１の地域プロセッサ装置ＲＰＤ１の負荷が増 大しつつあり、それにより負荷の問題を発生する可能性を指示するものと想定す る。この負荷の問題に取り組むために、負荷モニタ２５が中央プロセッサ１５に 含まれる。負荷モニタ２５はソフトウェア構成にされることが最もふさわしい。 これは、処理要求は低くとも、動作および統計的に関して最良の条件を与える。 第３図の処理ステップに関連して次にこの負荷分配機構を説明する（ここで、 特定の値は単に例示のものとして提示する）。 （ａ）各地域プロセッサ装置はある経過時間の間、例えば５秒の間隔で平均 （および／またはピーク）負荷を報告する（ステップ３１）。例えば、信号ＲＥ Ｐ ＩＮＴが中央プロセッサの負荷モニタに送られることができる。 （ｂ）負荷モニタは負荷リストを更新し（ステップ３２）、どのトランシー バが最大の負荷を有するかを決定し（ステップ３３）、例えば８０％（上方制限 値）以上の負荷を報告した領域プロセッサ装置があればそれをチェックする（ス テップ３４）。この上方制限値のあるいはそれを越える負荷を有する地域プロセ ッサ装置がなければ、この方法は一層の負荷報告を待機するステップに戻る（ス テップ３１）。 （ｃ）上方制限値のあるいはそれを越える負荷を持つ領域プロセッサ装置が 見い出されたら、負荷モニタは最も低い負荷を持つ領域プロセッサ装置を見い出 し（ステップ３５）、例えば３０％（下方制限値）以下の負荷を持つ地域プロセ ッサ装置があればそれをチェックする（ステップ３６）。この下方制限値のある いはそれ以下の負荷を持つ地域プロセッサ装置が見い出されなければ、この方法 は次の組の負荷報告を待機するステップに戻る（ステップ３１）。 （ｄ）低い負荷を持つ地域プロセッサ装置が見い出されたら（ステップ３６ ）、最も高い負荷を持っ地域プロセッサ装置から最も低い負荷を持つ地域プロセ ッサ装置への１つのトランシーバ接続の切換えが準備される（例えば、ＰＲＤ１ からＰＲＤ２へのＴ１）（ステップ３７）。 このような移転をできるだけ円滑に行うため、以下のような手段が取られる。 （１）第１の地域プロセッサ装置ＲＰＤ１から第２の地域プロセッサ装置ＲＰＤ ２への報告される測定データ（トランシーバ接続ＴＲＸ Ｔ１のための）の現在 の発生の転送を行ない、（２）中央プロセッサから第２の地域プロセッサ装置Ｒ ＰＤ２への関連セルデータ（ＴＲＸ Ｔ１のための）のロードを行う。この測定 データは、例えば０．４８秒毎に報告され、受信信号の信号強度、受信信号の信 号品位（例えばビット誤差率）、使用される送信電力、６までの近接するセルの 信号強度、不連続送信／受信が使用中であるかどうかに関する情報等のデータを 含んでもよい。 （ｅ）第２の地域プロセッサ装置ＲＰＤ２が第１の地域プロセッサ装置ＲＰ Ｄ１からの接続Ｔ１を引き継ぐように準備されると、切換えが行われる（群スイ ッチにより）（ステップ３８）。 （ｆ）上述のステップ（ａ）−（ｄ）（第３図のステップ３３−３８）は第 ２の最も高い負荷を持っ地域プロセッサ装置から第２の最も低い負荷を持つ地域 プロセッサ装置へ、以下このような態様で、トランシーバを移転するように繰り 返される。 １つの地域プロセッサ装置から他へのトランシーバ接続の切換えは、地域プロ セッサ装置の障害で冗長的な地域プロセッサ装置が接続される場合（これは現行 の基地局制御器の能力である）にたとえられることができる。この場合に、トラ フィックへの妨害は極めて低いものと評価される。しかしながら、ここに記載さ れた場合に対しては、トラフィックへの妨害は一層低くなる（多分、究極的には ゼロになる）。この理由は、目的の地域プロセッサ装置が切換えの前にデータ転 送によって準備されるためである。 本発明をＧＳＭシステムに関連して例示的に記載した。この発明の概念は他の システムに構成され、適用されてもよいということに留意されるべきである。ま た、ここに開示されているハードウェアおよびソフトウェアからの変更は、別項 の請求の範囲に照らし、発明の範囲および内容から逸脱せずに行われることがで きる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月２０日 【補正内容】 請求の範囲 １．それぞれが多数の無線ユニット接続に対応する地域プロセッサ装置を含み 、少なくとも１つの地域プロセッサ装置が高いトラフィック要求を有する第１の 区域で運用され、少なくとも他の１つの地域プロセッサ装置が低いトラフィック 要求を有する第２の区域で運用されるような無線通信基地局システムで、少なく とも２つの地域プロセッサ装置間で負荷分割を行う方法において、 各地域プロセッサ装置から、負荷情報を特定の時間間隔で報告すること、 上記負荷情報の報告を上記地域プロセッサ装置のそれぞれから受ける負荷モニ タで、地域プロセッサ装置が上方制限値よりは小さくはない高負荷を持つかある いは下方制限値よりも大きくはない低負荷を持つかどうかを決定すること、 上記第２の区域で運用される少なくとも１つの地域プロセッサ装置が低負荷を 持つものと上記負荷モニタによって決定されたら、上記第１の区域で運用される 地域プロセッサ装置から上記第２の区域で運用される地域プロセッサ装置へ少な くとも１つの接続を切換えること、 のステップからなる方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、上記負荷情報は、平均負荷情報、 ピーク負荷情報、あるいは平均負荷情報およびピーク負荷情報の両方を含むこと を特徴とする方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、各地域プロセッサ装置は複数のト ランシーバユニットを含むことを特徴とする方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、上記負荷情報は上記トランシーバ ユニットのそれぞれに対して特定的な負荷情報を含むことを特徴とする方法。 ５．請求の範囲第１項記載の方法において、上記切換えのステップは、 トランシーバの接続のための現在の報告される測定データを高負荷を持つ地域 プロセッサ装置から低負荷を持つ地域プロセッサ装置へ転送すること、 上記転送を円滑に行うため、低負荷を持つ地域プロセッサ装置へのトランシー バの接続の関連したセルデータのロードを行わせること、 を含んだことを特徴とする方法。 ６．請求の範囲第１項記載の方法において、前記方法はＧＳＭセルラー無線通 信スイッチユニットで行われることを特徴とする方法。 ７．それぞれが多数の無線ユニット接続に対応する地域プロセッサ装置を含み 、少なくとも１つの地域プロセッサ装置が低いトラフィック要求を有する第２の 区域で運用されるような無線通信基地局システムにおいて、各地域プロセッサ装 置から、負荷情報を特定の時間間隔で報告する手段と、 上記負荷情報の報告を上記地域プロセッサ装置のそれぞれから受け、地域プロ セッサ装置が上方制限値よりは小さくはない高負荷を持つかあるいは下方制限値 よりも大きくはない低負荷を持つかどうかを決定する負荷監視手段と、 上記第２の区域で運用される少なくとも１つの地域プロセッサ装置が低負荷を 持っものと上記負荷監視手段によって決定されたら、上記第１の区域で運用され る地域プロセッサ装置からの少なくとも１つの接続を上記第２の区域で運用され る地域プロセッサ装置への接続に切換えるスイッチング手段と、 を含んだことを特徴とする無線通信基地局システム。 ８．請求の範囲第７項記載の無線通信基地局システムにおいて、上記負荷情報 は、平均負荷情報、ピーク負荷情報、あるいは平均負荷情報およびピーク負荷情 報の両方を含むことを特徴とする無線通信基地局システム。 ９．請求の範囲第７項記載の無線通信基地局システムにおいて、各地域プロセ ッサ装置は複数のトランシーバユニットを含むことを特徴とする無線通信基地局 システム。 １０．請求の範囲第９項記載の無線通信基地局システムにおいて、上記負荷情 報は上記トランシーバユニットのそれぞれに対して特定的な負荷情報を含むこと を特徴とする無線通信基地局システム。 １１．請求の範囲第７項記載の無線通信基地局システムにおいて、上記スイッ チング手段は、 トランシーバの接続のための現在の報告される測定データを高負荷を持つ地域 プロセッサ装置から低負荷を持つ地域プロセッサ装置へ転送する手段と、 上記転送を円滑に行うため、低負荷を持つ地域プロセッサ装置へのトランシー バの接続の関連したセルデータのロードを行わせる手段と、 を含んだことを特徴とする無線通信基地局システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０４Ｑ 7/34 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線通信システムの少なくとも２つの地域プロセッサ装置間で負荷分割を 行う無線通信システムの方法において、 各地域プロセッサ装置から、負荷の情報を特定の時間間隔で報告すること、 上記負荷情報の報告を上記地域プロセッサ装置のそれぞれから受ける負荷モニ タで、地域プロセッサ装置が上方制限値よりは小さくはない高負荷を持つかある いは下方制限値よりも大きくはない低負荷を持つかどうかを決定すること、 少なくとも１つの地域プロセッサ装置が高負荷を持つものと上記負荷モニタに よって決定され、かつ少なくとも１つの地域プロセッサが低負荷を持つものと上 記負荷モニタによって決定されたら、高負荷を持つ地域プロセッサ装置から低負 荷を持つ地域プロセッサ装置へ少なくとも１つの接続を切換えること、 のステップからなる方法。 ２．請求の範囲第１項記載の方法において、上記負荷情報は、平均負荷情報、 ピーク負荷情報、あるいは平均負荷情報およびピーク負荷情報の両方を含むこと を特徴とする方法。 ３．請求の範囲第１項記載の方法において、各地域プロセッサ装置は複数のト ランシーバユニットを含むことを特徴とする方法。 ４．請求の範囲第３項記載の方法において、上記負荷情報は上記トランシーバ ユニットのそれぞれに対して特定的な負荷情報を含むことを特徴とする方法。 ５．請求の範囲第１項記載の方法において、上記切換えのステップは、 高負荷を持つ地域プロセッサ装置から低負荷を持つ地域プロセッサ装置へトラ ンシーバの接続のための現在の報告される測定データを転送すること、 上記転送を円滑に行うため、上記中央プロセッサから低負荷を持つ地域プロセ ッサ装置へトランシーバの接続の関連したセルデータのロードを行わせること、 を含んだことを特徴とする方法。 ６．請求の範囲第１項記載の方法において、前記方法はＧＳＭセルラー無線通 信スイッチユニットで行われることを特徴とする方法。