JPWO2005025261A1 - ダイナミックトラフィック制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の無線基地局の無線出力を制御局から可変してトラフィック制御を行う無線ネットワークシステムのダイナミックトラフィック制御方法において、各無線基地局のセル単位のチャネル使用率を周期的に計測し、前記各セルのチャネル使用率が警戒レベルであるとき、過去のチャネル使用率の推移から次周期で該当セルの無線出力制御が必要な発動レベルに達するか否かを予測し、前記発動レベルに達すると予測された場合、当該セルの無線出力を減少させると共に隣接セルの無線出力を増加させるよう構成することにより、急激なトラフィック量の変動に追従することができ、呼損やパケットロスまたはＡＴＭセルロスの発生を抑えることができる。

Description

本発明は、ダイナミックトラフィック制御方法及びその装置に関し、無線ネットワークシステムにおけるダイナミックトラフィック制御方法及びその装置に関する。

ＣＤＭＡ方式を採用している移動通信網の構成要素である無線ネットワークシステム（ＲＮＳ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｙｓｔｅｍ）は、図１に示すように、携帯端末（ＵＥ）の無線信号を終端する複数の無線基地局（Ｎｏｄｅ Ｂ）１０と、各無線基地局１０を制御する制御局（ＲＮＣ：Ｒａｄｉｏ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１２、及びオペレーションシステム（ＯＰＳ）１４から構成されている。そして、各制御局１２はＨＬＲ（Ｈｏｍｅ Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）１５を有するコア・ネットワーク１６に接続されている。
各無線基地局のチャネル使用率やトラフィック量に応じて制御局１２より無線基地局１０に対し、無線出力制御を行う方式については、例えば特許文献１〜４に記載の各方式がある。
特許文献１のものは、無線基地局の回線が設計値を超え、かつ、隣接無線基地局に空きがあった場合、該当無線基地局の無線出力を下げる。
特許文献２のものは、ある無線基地局の通話チャネル使用率がトラフィック分散起動閾値を超え、かつ、隣接無線基地局の通話チャネル使用率がトラフィック分散起動閾値以下の場合、該当無線基地局の下り制御チャネルの無線送信出力をＤ（送信出力差：各隣接無線基地局のサービスエリアの重複エリアが失われない程度の無線出力低下値）分だけ低下させる。
特許文献３のものは、通信チャネルの使用数が増加したときには、制御チャネルの送信電力を減少させ、使用数が現状維持のときには、送信電力を維持し、使用数が減少したときに、送信電力を増加させる。
特許文献４のものは、無線基地局のトラフィックが閾値を越えた場合、周辺無線基地局で最もトラフィック量の小さい無線基地局の送信出力を、センタ局からの指示により増加させる。
また、各無線基地局のトラフィック量に応じて、制御局より主無線基地局・小無線基地局より構成されている無線基地局の無線出力の制御を行い、無線ゾーンの変更を行う方式として、特許文献５，６に記載された方式がある。
さらに、制御局からの制御ではなく無線基地局で自装置のチャネル使用率やトラフィック量等を判断して、自装置の無線出力を増減する特許文献７に記載の方式がある。
また、無線基地局に規定通話可能チャネルを越えるトラフィック量の場合、自無線基地局の制御チャネル信号レベルを下げるとともに、周辺無線基地局の信号レベルを上げるという、無線基地局同士で制御を行う特許文献８に記載の方式がある。
特開昭５７−２１０７３９号公報 特開平５−６３６３５号公報 特開平６−１３３３５１号公報 特開平９−１６３４４３号公報 特開平１０−１４５８４２号公報 特開平４−１５６１１６号公報 特開平６−６９８６０号公報 特開平９−１６３４３５号公報

特許文献１のものでは、無線基地局の回線が設計値を超えるまでは無線出力制御は起動されない。
特許文献２のものでは、隣接無線基地局の通話チャネル使用率が限りなく閾値に近い場合でも閾値以下であれば制御が実施されるため、隣接無線基地局のトラフィック増加を早める結果となり、近隣無線基地局にも制御が実施され、それが他の近隣無線基地局に対して連鎖的に起こった場合、無線出力制御によって、網全体の呼損やパケットロスまたはＡＴＭセルロスを増加させ、品質低下が発生するおそれがある。
特許文献３のものでは、チャネルの数や輻輳状態にかかわらず、常に本制御が動作する構造となっており、チャネル数が多い場合など、不必要に処理能力に負担がかかるおそれがある。
また、特許文献１，２，４のものでは、チャネル使用率やトラフィック量が閾値を超えて初めて無線出力制御が発動される論理となっている。例えば、図２に示すように、任意のセルのチャネル使用率やトラフィック量が閾値Ｘ２を超えたときに当該セルの無線出力を低下させると共に隣接セルの無線出力を増加させる無線出力制御が発動され、閾値Ｘ１より下がると上記無線出力制御を止める。
閾値Ｘ２としては、通常、輻輳状態に達したと判断される値が設定されるため、この閾値Ｘ２を超えたときに無線出力制御が発動され、無線出力制御が発動されたことにより、ハンドオーバー処理によるチャネルの切り替え処理などが一斉に起こり、無線基地局の輻輳状態が一時的にではあるが一挙に促進される可能性があるなどの問題があった。
また、急激なトラフィックの変動が生じた場合、無線出力制御処理が間に合わず、その結果、制御処理が発動されるまでに多くの呼損や、パケットロス、ＡＴＭセルロスが発生するおそれがあるという問題があった。
特許文献５，６のものでは、無線基地局として小無線基地局が必要な構成となっており、通常時には、小無線基地局の送出出力を止めている、あるいは、小無線基地局は使用していないなど、設備的に無駄な構成となっている。
特許文献７，８のものでは、無線基地局自身、あるいは、無線基地局間の制御であるため、網全体から見ると局所的な制御となり、網全体の呼損やパケットロス・ＡＴＭセルロスが増加し、品質低下が発生するおそれがある。

本発明は、急激なトラフィック量の変動に追従することができ、呼損やパケットロスまたはＡＴＭセルロスの発生を抑えることができるダイナミックトラフィック制御方法及びその装置を提供することを総括的な目的とする。
この目的を達成するため、本発明は、複数の無線基地局の無線出力を制御局から可変してトラフィック制御を行う無線ネットワークシステムのダイナミックトラフィック制御方法において、各無線基地局のセル単位のチャネル使用率を周期的に計測し、前記各セルのチャネル使用率が警戒レベルであるとき、過去のチャネル使用率の推移から次周期で該当セルの無線出力制御が必要な発動レベルに達するか否かを予測し、前記発動レベルに達すると予測された場合、当該セルの無線出力を減少させると共に隣接セルの無線出力を増加させるよう構成する。
このようなダイナミックトラフィック制御方法によれば、急激なトラフィック量の変動に追従することができ、呼損やパケットロスまたはＡＴＭセルロスの発生を抑えることができる。

図１は、無線ネットワークシステムの一例の構成図である。
図２は、従来の無線出力制御を説明するための図である。
図３は、本発明の無線出力制御を説明するための図である。
図４は、無線基地局の一実施形態の機能構成図である。
図５は、制御局の一実施形態の機能構成図である。
図６は、本発明の無線出力制御を説明するための図である。
図７は、本発明の無線出力制御を説明するための図である。
図８は、無線出力制御を１回の通知で実施する方法の動作シーケンスである。
図９は、無線出力制御を一定期間で段階的に行うように通知する方法の動作シーケンスである。
図１０は、レベル予測制御処理の一実施形態のフローチャートである。
図１１は、時間予測制御処理の一実施形態のフローチャートである。
図１２は、隣接セル情報テーブルを示す図である。
図１３は、トラフィック状態管理テーブルを示す図である。
図１４は、第１決定論理の一実施形態のフローチャートである。
図１５は、トラフィック状態管理テーブルを示す図である。
図１６は、第２決定論理の一実施形態のフローチャートである。
図１７は、ＣＨ使用率の推移図である。
図１８は、ＣＨ使用率の推移図である。
図１９は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２０は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２１は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２２は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２３は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２４は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２５は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２６は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２７は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２８は、ＣＨ使用率の推移図である。
図２９は、ＣＨ使用率の推移図である。
図３０は、ＣＨ使用率の推移図である。
図３１は、トラフィック状態管理テーブルを示す図である。
図３２は、各セルの出力値変更イメージを示す図である。
図３３は、トラフィック状態管理テーブルを示す図である。
図３４は、トラフィック状態管理テーブルを示す図である。
図３５は、トラフィック状態管理テーブルを示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の原理を説明する。本発明では、図３に示すように、ＣＨ使用率の閾値として、警戒レベルとしての閾値Ｙ１と、制御発動レベルとしての閾値Ｙ２と、制御停止レベルとしての閾値Ｙ０を持たせる。ここで、ＣＨ使用率と閾値Ｙ２，Ｙ１，Ｙ０との比較は一定周期（例えば１分）で行われる。
例えば、ＣＨ使用率が閾値Ｙ１（警戒レベル）を超えた場合、過去のＣＨ使用率の増減率により、次周期でＣＨ使用率が該当セルの無線出力制御を必要とする閾値Ｙ２（制御発動レベル）に達するかどうかを予測するレベル予測制御が起動され、次周期で閾値Ｙ２（制御発動レベル）に達すると予測された場合は無線出力制御が発動される。或いは、過去のＣＨ使用率の増減率により無線出力制御が必要な閾値レベルＹ２（制御発動レベル）に至るまでの予想時間を求める時間予測制御が起動され、予想時間に応じて無線出力制御が発動される。
また、レベル予測制御起動中において、次周期に閾値Ｙ０（制御停止レベル）を下回った場合は無線出力制御が停止される。或いは、時間予測制御起動中において求めた閾値Ｙ０を下回るまでの予測時間に応じて制御が停止される。更に、無線基地局単位ではなくセル単位で無線出力制御を行うようにする。図３に示す期間Ｔはレベル予測制御または時間予測制御が起動している期間を示している。
図４は無線基地局の一実施形態の機能構成図、図５は制御局の一実施形態の機能構成図を示す。図４において、無線基地局１０は、トラフィックチャネル通知手段２２と、無線出力制御手段２４を有している。図５において、制御局１２は、トラフィックチャネル監視手段３２と、予測処理手段３４と、無線出力算出手段３６を有している。
図６に示す制御局（ＲＮＣ）１２ａのトラフィックチャネル監視手段３２は、各無線基地局１０ａ，１０ｂが形成するセル１０ａ−１，１０ｂ−１それぞれについて、各無線基地局１０ａ，１０ｂのトラフィックチャネル通知手段２２から一定期間毎に通知されるトラフィックチャネル使用率（以降、「ＣＨ使用率」という）を監視する。予測処理手段３４はＣＨ使用率の変化を予測する。例えばセル１０ａ−１のＣＨ使用率が増加傾向にあり、ある一定期間後に輻輳が予測される場合、無線出力算出手段３６は無線基地局１０ａの該当セル１０ａ−１に対する無線出力を低下させるための出力値を算出する。
これと同時に、無線出力算出手段３６は該当セル１０ａに隣接するセル１０ｂに、セル１０ａ−１の在圏加入者の通信をカバーするために無線出力を増加させるための出力値を算出する。
次に、制御局１２ａは無線基地局１０ａに対して、該当セル番号（１０ａ−１）と減少させる出力値を通知し、無線基地局１０ｂに対しては、該当セル番号（１０ｂ−１）と増加させる出力値を通知する。
これによって、無線基地局１０ａの無線出力制御手段２４は、該当セル１０ａ−１に対する出力制御を行い、図７に示すように、該当セル１０ａ−１は破線に示すエリアから実線に示すエリアに縮小される。また、無線基地局１０ｂの無線出力制御手段２４は、隣接するセル１０ｂ−１に対する出力制御を行い、隣接するセル１０ｂ−１は破線に示すエリアから実線に示すエリアに拡大される。
ここで、無線基地局１２ａに出力値を通知する無線出力算出手段３６は、無線出力制御を１回の通知で実施する方法、または、無線出力制御を一定期間で段階的に行うように通知する方法を用いる。
図８は、無線出力制御を１回の通知で実施する方法の動作シーケンスを示す。同図中、制御局１２ａはステップＳ１０で各セルのＣＨ使用率を監視し、ステップＳ１２で各セルのＣＨ使用率が閾値Ｙ１を超えたか否かを判別し、超えた場合にステップＳ１４に進む。
ここで、セル１０ａ−１が超えたものとすると、ステップＳ１４でセル１０ａ−１の減少出力値を算出し、ステップＳ１６でセル１０ａ−１に隣接するセル１０ｂ−１の増加出力値を算出し、これらを無線基地局１０ａ，１０ｂに通知する。これによって、無線基地局１０ａはステップＳ１８でセル１０ａ−１の出力値を減少させ、無線基地局１０ｂはステップＳ２０でセル１０ｂ−１の出力値を増加させる。
図９は、無線出力制御を一定期間で段階的に行うように通知する方法の動作シーケンスを示す。同図中、制御局１２ａはステップＳ３０で各セルのＣＨ使用率を監視し、ステップＳ３２で各セルのＣＨ使用率が閾値Ｙ１を超えたか否かを判別し、超えた場合にステップＳ３４に進む。
ここで、セル１０ａ−１が超えたものとすると、ステップＳ３４でセル１０ａ−１の減少出力値を算出し、ステップＳ３６でセル１０ａ−１に隣接するセル１０ｂ−１の増加出力値を算出する。
次に、ステップＳ３８で一定期間αを経過したか否かを判別し、一定期間α毎に出力値減少幅，出力値増加幅それぞれを無線基地局１０ａ，１０ｂに通知する。この通知はステップＳ４０で一定期間βを経過するまで繰り返される。
これによって、無線基地局１０ａはステップＳ４２でセル１０ａ−１の出力値を出力値減少幅だけ減少させ、無線基地局１０ｂはステップＳ４４でセル１０ｂ−１の出力値を出力値増加幅だけ増加させ、これを繰り返す。
このように、各セルの一定期間毎のＣＨ使用率を監視し、ＣＨ使用率の予測を行うことで、輻輳等による呼損を未然に防ぎ、安定した通信を提供することができる。
次に、各無線基地局のセル単位のＣＨ使用率について、過去のＣＨ使用率の増減率により、次周期以降のＣＨ使用率変動を予測する方法について説明する。レベル予測制御では、ＣＨ使用率レベルとして次の３レベルを設定する。
レベル０：通常状態（例えば、ＣＨ使用率＜６０％）
レベル１：警戒状態（例えば、６０％≦ＣＨ使用率＜８０％）
レベル２：発動状態（例えば、８０％≦ＣＨ使用率）
但し、警戒開始値（例えば、ＣＨ使用率７０％）、輻輳境界値（例えば、ＣＨ使用率９５％）とする。
各セルの単位時間（例えば、１分）あたりの平均ＣＨ使用率を監視し、平均ＣＨ使用率がレベル１（警戒状態）またはレベル２（発動状態）のとき、次周期でのレベルを予測する。予測レベルがレベル０のときは、それまで制御していた無線出力を徐々に通常状態に戻す。レベル２のときは、後述の隣接セルの求め方、および無線出力制御適応セルの決定論理に従って、無線出力を制御する。
このとき、トラフィック予測変化度数（ＣＨ使用率の１周期あたりの変化量による分類）により、無線出力のレベルを複数指定できるようにする。レベル１またはレベル２のときに、次周期でのレベルを予測するが、その際に今回の周期からＣＨ使用率がどれだけ増加／減少するかを以下に示す予測変化度数で分類する。この予測変化度数により、出力値の変化量を決定する。
ＣＨ使用率の次周期予測値と現在の差分が１０％以上の場合、予測変化度数＋２とする。上記差分が０％より大きく１０％未満の場合、予測変化度数＋１とする。上記差分が０％の場合、予測変化度数０とする。上記差分が０％より小さく−１０％より大きい場合、予測変化度数−１とする。上記差分が−１０％以下の場合、予測変化度数−２とする。
図１０は、レベル予測制御処理の一実施形態のフローチャートを示す。この処理は各無線基地局の各セル単位で、単位時間（周期）毎に実行される。同図中、ステップＳ５０で前周期の平均ＣＨ使用率を取得し、ステップＳ５１でＣＨ使用率レベルが１または２であるか判別して、ＣＨ使用率レベルが０であればステップＳ５０を繰り返す。
ＣＨ使用率レベルが１または２であれば、ステップＳ５２で次周期のＣＨ使用率及びＣＨ使用率レベル（予測レベル）を予測する。この後、ステップＳ５３で予測変化度数を計算し、ステップＳ５４で上記予測レベル及び予測変化度数に基づいて当該セルの無線出力制御を行う。
一方、時間予測制御では、トラフィック制御の実施／解除を行う基準として、次の３つの基準値を設け、これらの値により、ＣＨ使用率レベルとして次の３レベルを設定する。
基準値Ｖ０（＝Ｙ０）：警戒解除値（例えば、ＣＨ使用率５０％）
基準値Ｖ１（＝Ｙ１）：警戒開始値（例えば、ＣＨ使用率７０％）
基準値Ｖ２（＝Ｙ２）：輻輳境界値（例えば、ＣＨ使用率９５％）
レベル０：通常状態（ＣＨ使用率がＶ０を下回っている状態）
レベル１：警戒状態（ＣＨ使用率がＶ０以上で、Ｖ１より小さい状態）
レベル２：発動状態（ＣＨ使用率がＶ１以上の状態）
各セルの単位時間あたりの平均ＣＨ使用率を監視し、ＣＨ使用率がＶ１（警戒開始値）を超えたとき、Ｖ２に達するまでにかかる時間（周期数）を予測する。
ＣＨ使用率がＶ２を超えた場合は、既存の輻輳制御に委ねる。
ＣＨ使用率がＶ１とＶ２の間で、変化量がマイナスに転じた場合、Ｖ０に達するまでにかかる時間（周期数）を予測する。その予測周期数を基に、予測変化度数を決定し、その値に応じた無線出力制御を行う。
ＣＨ使用率がＶ０を下回った場合、通常出力に戻す。
ＣＨ使用率がＶ０とＶ２の間にあるとき、ＣＨ使用率がＶ２（またはＶ０）に達するまでの時間（周期数）により、次に示すような度数に分類する。ＣＨ使用率がＶ２に達するまでの周期数が例えば３周期未満と少ない場合は予測変化度数＋２とする。ＣＨ使用率がＶ２に達するまでの周期数が例えば３周期以上２０周期未満と多い場合は予測変化度数＋１とする。また、ＣＨ使用率がＶ２に達するまでの周期数が例えば２０周期以上、もしくはＶ０までの周期数が例えば５周期以上と非常に多い場合は予測変化度数０とする。ＣＨ使用率がＶ０に達するまでの周期数が例えば５周期未満と比較的少ない場合は予測変化度数−１とする。ＣＨ使用率がＶ０に達するまでの周期数が例えば１周期未満と非常に少ない場合は予測変化度数−２とする。
図１１は、時間予測制御処理の一実施形態のフローチャートを示す。この処理は各無線基地局の各セル単位で、単位時間（周期）毎に実行される。同図中、ステップＳ６０で前周期の平均ＣＨ使用率を取得し、ステップＳ６１でＣＨ使用率レベルが１または２であるか判別して、ＣＨ使用率レベルが０であればステップＳ６０を繰り返す。
ＣＨ使用率レベルが１または２であれば、ステップＳ６２で基準値Ｖ０またはＶ２に達するまでの時間（周期数）を予測する。この後、ステップＳ６３で予測変化度数を計算してステップＳ６４に進む。ステップＳ６４では現在のＣＨ使用率レベル及び予測変化度数に基づいて当該セルの無線出力制御を行う。
次に、ＣＨ使用率の予測方法について説明する。現在のＣＨ使用率と、過去３周期のＣＨ使用率とをそれぞれ比較し、変化量の平均から、次周期の変化量を予測する。
例えば、ある時刻において、次周期にＣＨ使用率がどれだけ変化するかを予測した値を予測変化量と定義する。レベル予測制御での次周期のＣＨ使用率レベルの予測や、時間予測制御でのＶ０またはＶ２に達するまでの時間の予測は、その時刻における予測変化量を基に行う。
レベル予測制御の場合、時刻ｔにおけるＣＨ使用率をｖ，予測変化量をｄとしたとき、次周期のＣＨ使用率はｖ＋ｄで求められる。この値をＣＨ使用率レベルにあてはめる。
時間予測制御の場合、Ｖ０またはＶ２に達する時間は、予測変化量ｄがプラスの場合、（Ｖ２−ｖ）／ｄとなり、予測変化量ｄがマイナスの場合、（Ｖ０−ｖ）／ｄで求められる。また、予測変化量ｄが０の場合は、Ｖ０またはＶ２に達する時間は定義できる最大周期とする。
次に、付加要素を考慮したＣＨ使用率の予測方法について説明する。
まず、在圏数に基づく予測方法では、制御局（ＲＮＣ）１２は、定期的に図１に示すＨＬＲ１５に問い合わせることにより、その時点での在圏数を取得する。在圏数が多いとき、発動状態の境界値／警戒開始値を通常よりも低くし、通常より早く出力制御を始めるようにする。
時間帯トラフィック変動に基づく予測方法では、予め、ある程度長期にわたる一定期間（例えば１週間分）のトラフィック変動データを１時間単位で蓄積しておき、その蓄積されたトラフィック変動データをトラフィック変動予測として、輻輳境界値または警戒開始値を自動的に変更する。トラフィック変動データから高トラフィックが予想される場合は、無線出力制御が早めに実施されるようにする。
次に、隣接セルを求め、無線出力制御適応セルを決定する第１決定論理及び第２決定論理について説明する。
第１決定論理では、隣接セルの認識方法として、制御局が隣接セルを認識するために、各制御局に予め新規局データとして、図１２に示すような、隣接セル情報テーブルを与えておく。隣接セル情報テーブルでは、各セルについて、隣接セル数と、隣接セルのセル番号一覧が登録されている。
また、各セルのトラフィック状態を管理するため、各制御局に図１３に示すような、トラフィック状態管理テーブルを持たせる。トラフィック状態管理テーブルでは、各セルについて、予測レベルと、予測変化度数と、出力値が登録されている。なお、予測レベル、予測変化度数とは、レベル予測制御または時間予測制御で算出した次周期のＣＨ使用率レベル、変化度数である。
各制御局では、隣接セル情報テーブルとトラフィック状態管理テーブルの組み合わせにより、セルのトラフィック状況とそのセルと隣接するセルのトラフィック状況を認識することができる。
図１４は、第１決定論理の一実施形態のフローチャートを示す。この処理は各無線基地局の各セル単位で実行される。同図中、ステップＳ７０でＣＨ使用率レベルを判別して、ＣＨ使用率レベルが０の場合はステップＳ７１に進み、ＣＨ使用率レベルが１の場合はステップＳ７２に進み、ＣＨ使用率レベルが２の場合はステップＳ７３に進む。
ステップＳ７１では当該セルの出力値を０を上限として＋１増加させる。この後、ステップＳ７４で当該セルに隣接するセルの出力値が１以上のセルを検索し、検索されたセルと隣接するセルの予測レベルが全て０であれば、ステップＳ７５で、そのセル（出力値が１以上のセル）の出力値を０を下限として減少させる。検索されたセルと隣接するセルの予測レベルのいずれかが０でなければ、ステップＳ７６で状態を保持する。
ステップＳ７２では当該セルの状態を保持する。また、ステップＳ７３では当該セルの出力値を−５を下限として−１減少させ、ステップＳ７７で、隣接するセルの予測レベルが０（通常）で、かつ、出力値が最大（＋５）でないセルを検索し、検索されたセルの出力値を＋１増加させる。
上記第１決定論理の処理をまとめると、以下のようになる。
＜輻輳発生時の制御局動作＞
あるセルの予測レベルがレベル２で発動状態（輻輳発生）に遷移することが予測された場合には、そのセルの出力値を減少させ、隣接するセルの予測レベルが０（通常）で、かつ、出力値が最大（＋５）でないセルに対して、出力値の増加を制御する。
このとき、発動状態に遷移が予測されるセルの出力値の減少レベル数と、隣接するセルの出力値の増加数は−５から＋５の範囲で予測変化度数に応じて決定する。例えば、予測変化度数が＋２であれば、発動状態に遷移が予測されるセルの出力値の減少数を−２とし、隣接するセルの出力値の増加数を＋２とする。
＜輻輳継続時の制御局動作＞
あるセルの予測レベルがレベル２（発動状態）を継続することが予測された場合には輻輳発生時の動作と同一動作を行う。但し、出力値の変更で、予測変化度数が０以下の場合には発動状態継続が予測されるセルの出力値の減少数を−１とし、隣接するセルの出力値の増加数を＋１とする。
＜警戒状態時の制御局動作＞
あるセルの予測レベルがレベル１で警戒状態の場合には出力値の増加／減少は行わない。また、この状態のときに隣接するセルのトラフィック状況が変化してもそのセルの出力値の変動は行わない。警戒状態を継続した場合についても同様である。
＜通常状態時の制御局動作＞
あるセルの予測レベルがレベル０で通常状態に遷移することが予測された場合にはそのセルの出力値を０を上限として増加させ、隣接するセルの予測レベルを確認し、出力値が１以上のセルで、かつ、そのセルと隣接するセルの予測レベルが全て０で通常であれば、そのセル（出力値が１以上のセル）の出力値を０を下限として減少させる。
このとき、通常状態に遷移が予測されるセルの出力値の増加数と隣接するセルの出力値の減少数はそれぞれ１ずつ変化させ、通常状態を継続していれば出力値が０になるまで同様の動作を行うものとする。
第２決定論理では、隣接セルの認識方法として、制御局が隣接セルを認識するために、各制御局に予め新規局データとして、図１２に示すような、隣接セル情報テーブルを与えておく。
また、各セルのトラフィック状態を管理するため、各制御局に図１５に示すような、トラフィック状態管理テーブルを持たせる。トラフィック状態管理テーブルでは、各セルについて、ＣＨ使用率レベル（現時点のレベル）と、予測変化度数と、出力値が登録されている。
各制御局では、隣接セル情報テーブルとトラフィック状態管理テーブルの組み合わせにより、セルのトラフィック状況とそのセルと隣接するセルのトラフィック状況を認識することができる。
図１６は、第２決定論理の一実施形態のフローチャートを示す。この処理は各無線基地局の各セル単位で実行される。同図中、ステップＳ８０で予測変化度数を判別して、予測変化度数が−１，−２の場合はステップＳ８１に進み、予測変化度数が０の場合はステップＳ８２に進み、予測変化度数が＋１，＋２の場合はステップＳ８３に進む。
ステップＳ８１では当該セルの出力値を０を上限として予測変化度数に応じて増加させる。この後、ステップＳ８４で当該セルに隣接するセルの出力値が１以上のセルを検索し、検索されたセルと隣接するセルのＣＨ使用率レベルが全て０であれば、ステップＳ８５で、そのセル（出力値が１以上のセル）の出力値を０を下限として減少させる。検索されたセルと隣接するセルのＣＨ使用率レベルのいずれかが０でなければ、ステップＳ８６で状態を保持する。
ステップＳ８２では当該セルの状態を保持する。また、ステップＳ８３では当該セルの出力値を−５を下限として予測変化度数に応じて減少させ、ステップＳ８７で、隣接するセルのＣＨ使用率レベルが０（通常）で、かつ、出力値が最大（＋５）でないセルを検索し、検索されたセルの出力値を＋１増加させる。
上記第２決定論理の処理をまとめると、以下のようになる。
＜予測変化度数が＋１，＋２の時の制御局動作＞
あるセルの予測変化度数が＋１，＋２でＶ２（輻輳境界値）を越える状態に遷移することが予測される場合には、そのセルの出力値を減少させ、隣接するセルのトラフィック状況を確認し、ＣＨ使用率レベルが０（通常）ものに対して、出力値の増加を行う。
このとき、輻輳状態に遷移が予測されるセルの出力値の減少数と隣接するセルの出力値の増加数は−５から＋５の範囲で予測変化度数に応じて決定する。例えば、予測変化度数が＋２であれば、輻輳状態に遷移が予測されるセルの出力値減少数を−２とし、隣接するセルの出力値増加数を＋２とする。
＜予測変化度数が０の時の制御局動作＞
あるセルの予測変化度数が０で次周期以降に状態変動がないと予測される場合には、出力値の増加／減少の動作を行わない。また、この状態のときに隣接するセルのトラフィック状況が変化しても出力値の変動を行わない。
＜予測変化度数が−１，−２の時の制御局動作＞
あるセルの予測変化度数が−１，−２でＶ０（警戒解除値）を下回る状態に遷移することが予測される場合には、そのセルの出力値を０を上限として増加させ、隣接するセルのＣＨ使用率レベルを確認し、出力値が１以上のもので、かつ、そのセルと隣接するセルのＣＨ使用率レベルが全て０で通常であれば、そのセル（出力値が１以上のセル）の出力値を０を下限として減少させる。
また、自セルのＣＨ使用率レベルを確認し、ＣＨ使用率レベルが０でＶ０（警戒解除値）を下回る状態）であれば、出力値を一気に０まで増加させる。
次に、本発明の実施例について説明する。
レベル予測制御では、チャネル使用率レベルを次のように設定する。
レベル０：ＣＨ使用率６０％未満
レベル１：ＣＨ使用率６０％以上８０％未満
レベル２：ＣＨ使用率８０％以上
図１７はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ３における変動予測）を示し、図１８はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ４における変動予測）を示す。
ａ）ＣＨ使用率レベルが０から１に変化する時刻ｔ３において、図１７に示すように、次周期ｔ４におけるＣＨ使用率を予測し、予測レベルを求める。
ｂ）ａの結果が予測レベルが２で発動状態でないため、無線出力制御は行わない。
ｃ）時刻ｔ４も、予測レベルが１であり、同様に図１８に示すように、次周期ｔ５におけるＣＨ使用率を予測し、その予測レベルを求める。
ｄ）ｃの結果、次周期ｔ５の予測レベルが２で発動レベルとなるため、無線出力制御を実施する。
ｅ）このとき、ｔ５における予測ＣＨ使用率とｔ４でのＣＨ使用率の差は、８５−７５＝１０（％）であるため、予測変化度数は＋２となり、これに応じた出力値の変更を行うことになる。
図１９はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ６における変動予測）を示し、図２０はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ７における変動予測）を示す。
ｆ）ＣＨ使用率レベルが１で継続している時刻ｔ６において、図１９に示すように、次周期でのＣＨ使用率を予測し、予測レベルを求める。
ｇ）ｆの結果が予測レベル２で発動レベルでも通常レベルでもないため、出力値の変更は行われず、そのままの出力値が維持される。
ｈ）ＣＨ使用率レベルが１で継続している時刻ｔ７において、図２０に示すように、次周期ｔ８でのＣＨ使用率を予測し、予測レベルを求める。
ｉ）ｈの結果が予測レベル０で通常レベルであるため、出力値を元に戻す無線出力制御が開始する。
次に、時間予測制御では、基準値を次のように設定する。
基準値Ｖ０：ＣＨ使用率５０％
基準値Ｖ１：ＣＨ使用率６０％
基準値Ｖ２：ＣＨ使用率９５％
レベル０（通常状態）：ＣＨ使用率がＶ０を下回っている状態
レベル１（警戒状態）：ＣＨ使用率がＶ０以上で、Ｖ１より小さい状態
レベル２（発動状態）：ＣＨ使用率がＶ１以上の状態
図２１はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ３における変動予測）を示し、図２２はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ４における変動予測）を示す。
ａ）ＣＨ使用率がＶ１を超える時刻ｔ３時点で、図２１に示すように、Ｖ２に達するまでの時間を予測する。
ｂ）ａの結果、３周期であるため、予測変化度数は＋１となり、この値に応じた無線出力制御を行う。
ｃ）時刻ｔ４もＣＨ使用率がＶ１を超え、同様に図２２に示すように、Ｖ２に達するまでの時間を予測する。
ｄ）ｃの結果が２周期であるため、予測変化度数は＋２となり、これに応じた出力値の変更を行う。
図２３はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ６における変動予測）を示し、図２４はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ９まで）を示す。
ｅ）時刻ｔ３でＣＨ使用率がＶ１を超えてからＶ０を一度も下回っていない時刻ｔ６において、図２３に示すように、Ｖ０に達するまでに要する時間を予測する。
ｆ）ｅの結果、３周期であるため、予測変化度数は−１となる。この値に応じた出力値の変更を実施する。
ｇ）時刻ｔ９において、図２４に示すように、ＣＨ使用率がＶ０を下回ったため、出力値が通常状態でない場合は通常に戻す。また、この後、再びＶ０を越えるまで、無線出力制御は行わない。
次に、ＣＨ使用率の予測方法の具体例について説明する。
図２５はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ４における変動予測）を示す。第１予測方法では、現在（ｔ４）のＣＨ使用率と過去３周期のＣＨ使用率とをそれぞれ比較し、変化量の平均から、次周期の変化量を予測する。図示のようにＣＨ使用率が変化した場合、時刻ｔ４における予測変化量は、次のように計算する。
ｔ３との比較：（６０−４５）／１＝１５
ｔ２との比較：（６０−５５）／２＝２．５
ｔ１との比較：（６０−４０）／３＝６．７
予測変化量＝変化量の平均＝（１５＋２．５＋６．７）／３＝８．０
第２予測方法では、過去３周期のＣＨ使用率の変化量が、常にプラスまたは常にマイナスの場合、その変化の傾向を考慮し、次のように予測する。
１）時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４におけるＣＨ使用率をそれぞれｖ１，ｖ２，ｖ３，ｖ４とする。このとき、それぞれの時刻での変化量ｄ１，ｄ２，ｄ３は次で求められる。
ｄ１＝ｖ２−ｖ１
ｄ２＝ｖ３−ｖ２
ｄ３＝ｖ４−ｖ３
２）ｄ１，ｄ２，ｄ３＞０またはｄ１，ｄ２，ｄ３＜０であるとき、時刻ｔ４における予測変化量ｄ４（次周期時刻ｔ５での予測ＣＨ使用率をｖ５としたときのｖ５−ｖ４）を次のように求める。
ｄ１＜ｄ２＜ｄ３またはｄ１＞ｄ２＞ｄ３のとき
ｄ４＝ｖ５−ｖ４＝ｄ３＋（ｄ３−ｄ２）
ｄ１，ｄ２，ｄ３が単調増加／減少でないとき
ｄ４＝ｖ５−ｖ４＝（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）／３
例えば、図２６に示すようにＣＨ使用率が変化した場合、時刻ｔ４において、次周期の変化量を次のように予測する。過去３周期分の、その時点での変化量を求める。
ｄ１＝ｔ２−ｔ１：４５−４０＝５
ｄ２＝ｔ３−ｔ２：５５−４５＝１０
ｄ３＝ｔ４−ｔ３：７０−５５＝１５
ｄ１，ｄ２，ｄ３＞０かつｄ１＜ｄ２＜ｄ３であることから、時刻ｔ４での予測変化量は、次のように求められる。
ｄ４＝１５＋（１５−１０）＝２０
一方、図２７に示すようにＣＨ使用率が変化した場合、時刻ｔ４において、次周期の変化量を次のように予測する。過去３周期分の、その時点での変化量を求める。
ｄ１＝ｔ２−ｔ１：５５−４０＝１５
ｄ２＝ｔ３−ｔ２：６５−５５＝１０
ｄ３＝ｔ４−ｔ３：７０−６５＝５
ｄ１，ｄ２，ｄ３＞０かつｄ１＞ｄ２＞ｄ３であることから、時刻ｔ４での予測変化量は次のようになる。
ｄ４＝５＋（５−１０）＝０
また、図２８に示すようにＣＨ使用率が変化した場合、時刻ｔ４において、次周期の変化量を次のように予測する。過去３周期分の、その時点での変化量を求める。
ｄ１＝ｔ２−ｔ１：５５−４０＝１５
ｄ２＝ｔ３−ｔ２：６０−５５＝５
ｄ３＝ｔ４−ｔ３：７０−６０＝１０
ｄ１，ｄ２，ｄ３＞０かつ単調増加でも単調減少でもないことから、時刻ｔ４での予測変化量は次のようになる。
ｄ４＝（１５＋５＋１０）／３＝１０
次に、在圏数に基づく第３予測方法の具体例について説明する。図２９はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ３における変動予測）を示す。在圏数が、チャネル数を基にして設定した所定の閾値を超えた場合、無線出力制御の発動状態の境界値（ＣＨ使用率レベル２）を通常より低くする。例えば通常の９０％とする。これにより、通常よりもはやくから無線出力制御を始めることができる。
レベル予測制御では、ＣＨ使用率レベル２をＣＨ使用率８０％以上としており、時刻ｔ３における時刻ｔ４の予測値は７５％＜８０％であったため、時刻ｔ３では無線出力制御が行われなかった。
ここで、在圏数が閾値を超えて多かった場合、発動状態の境界値を通常の９０％の値とすると、ＣＨ使用率レベルが２となるのは、ＣＨ使用率が８０×０．９＝７２％以上のときとなり、時刻ｔ３において既に無線出力制御が始まることになる。
次に、在圏数に基づく第４予測方法の具体例について説明する。図３０はＣＨ使用率の推移図（時刻ｔ３における変動予測）を示す。在圏数がＣＨ数を基にして設定したある閾値を超えた場合、その時点における予測変化量を通常より高く設定することにより、出力制御開始を早く始めるようにする。
第１予測方法では、時刻ｔ４における予測変化量が８．０となり、在圏数が多い場合、これに一定の比重（例えば１．２）をかけ、予測変化量を多くする。（８．０×１．２＝９．６）
例えば、時間予測制御で、Ｖ２（輻輳境界値）を９５％としているとき、時刻ｔ４におけるＶ２到達周期は、通常状態であれば（９５−６０）／８＝４．７（周期）であるが、在圏数が多いことを考慮に入れると、（９５−６０）／９．６＝３．６（周期）となり、無線出力制御を速めることができる。
次に、時間帯トラフィック変動に基づく第５予測方法では、在圏数に基づく予測と同様に、実際に測定したトラフィックデータから、曜日／時間帯等によるトラフィック変動データを蓄積しておき、その蓄積されたトラフィック変動データをトラフィック変動予測として、輻輳境界値または警戒開始値を自動的に変更する。もしくは、曜日／時間帯等による補正値データを蓄積しておき、補正値データで輻輳境界値または警戒開始値を自動的に変更しても良い。
次に、第１決定論理の具体例について説明する。
輻輳発生時の動作については、図１２に示す隣接セル情報テーブルの局データイメージで、図１３に示すトラフィック状態から図３１に示すトラフィック状態のように、セル番号４の予測レベルが２（輻輳）に遷移したものとする。
セル番号４の予測レベルが２に遷移したとき、図３１のトラフィック状態の予測変化度数＋１より、セル番号４のセルＣ４は出力値を−１減少させる。また、隣接するセルの予測レベルをチェックして、予測レベルが０であるセル番号２，３，５，８のセルＣ２，３，５，８それぞれの出力値を＋１増加させる。そのときの各セルの出力値変更イメージを図３２に示す。なお、図中、破線は出力値変更前を示し、実線は出力変更後を示す。
輻輳発生継続時には、図３１のトラフィック状態に基づいて輻輳発生時と同一動作を行う。但し、出力値の変動は−５〜＋５を範囲とするため、出力値が範囲内であるときのみ変動する。
輻輳解除時の動作については、図３１のトラフィック状態から図３３に示すように、セル番号４の予測レベルが０（通常）に遷移したものとする。セル番号４の予測レベルが０（通常）に遷移したとき、セル番号４のセルの出力値を＋１増加させる。
また、隣接するセルの出力値をチェックし、図３１において出力値が１以上であるセル番号２，３，５，８をそれぞれと、さらに隣接したセルの予測レベルをチェックして、予測レベルが０（通常）であれば出力値を−１減少させる。
図３３では、セル番号２，３，５のセルは出力値を−１減少させており、セル番号８のセルとこれに隣接するセル番号１２のセルの予測レベルが１（警戒）であるため、出力値を保持している。この結果、図３３に示すトラフィック状態になる。
次に、第２決定論理の具体例について説明する。
予測変化度数＋１の場合の動作については、図１２に示す隣接セル情報テーブルの局データイメージで、図１５に示すトラフィック状態から図３４に示すトラフィック状態のように、セル番号４の予測変化度数が＋１に遷移したとき、セル番号４のセルの出力値を−１減少させる。
また、隣接するセルのトラフィック予測レベルをチェックして、レベルが０であるセル番号２，３，５，８のセルの出力値を＋１増加させる。
予測変化度数＋１が継続する場合の動作については、予測変化度数＋１の場合と同一動作を行う。但し、出力値の変動は−５〜＋５を範囲とするため、出力値が範囲内であるときのみ変動する。
予測変化度数−２の動作については、図３４のトラフィック状態から図３５に示すように、セル番号４の予測変化度数“−２”に遷移したものとする。セル番号４の予測変化度数が−２に遷移したとき、セル番号４のセルの出力値を＋２増加させる。この場合、出力値の上限は０である。
また、隣接するセルの出力値をチェックして、図３４における出力値が１以上のセル番号２，３，５，８のセルと、これらに隣接したセルのＣＨ使用率レベルをチェックして、レベルが０（通常）であれば出力レベルを−２減少させる。この場合、セル番号２，３，５のセルの出力レベルを−２減少させており、セル番号８とそれに隣接するセル番号１２のセルはＣＨ使用率レベルが１（警戒）であるため出力値を保持する。
このように、制御局配下の各無線基地局の状態に応じて制御を適応させることができ、網全体の呼損やパケットロスまたはＡＴＭセルロスの発生を軽減することが可能となる。
また、各無線基地局のトラフィック状態をセル単位で周期的に監視することにより、各無線基地局が輻輳状態になるまえに、トラフィック量の変動を予測し、次周期に無線出力制御が必要なレベルに達する、あるいは、近い周期に輻輳状態レベルに達すると予測した場合に予め無線出力制御を発動させることにより、各無線基地局のトラフック量の平均化を測ることができ、急激なトラフィック量の変動についても追従も可能となり、その結果、呼損の発生やパケットロスまたはＡＴＭセルロスの発生を極力抑えることができ、品質向上を図ることができる。
更に、小無線基地局のような、設備的に無駄な装置構成は不要となる。また、無線基地局装置の増設の判断として本発明を利用できる。例えば、本発明による無線出力制御が頻繁に発生するような場合は、該当する無線基地局の周辺に、常にトラフィックが集中しているため、近辺に無線基地局を増設する必要があると判断することができる。
なお、トラフィックチャネル監視手段３２が請求項記載の計測手段に対応し、予測処理手段３４が予測手段に対応し、無線出力算出手段３６が無線出力可変手段に対応する。

Claims (13)

1. 複数の無線基地局の無線出力を制御局から可変してトラフィック制御を行う無線ネットワークシステムのダイナミックトラフィック制御方法において、
   各無線基地局のセル単位のチャネル使用率を周期的に計測し、
   前記各セルのチャネル使用率が警戒レベルであるとき、過去のチャネル使用率の推移から次周期で該当セルの無線出力制御が必要な発動レベルに達するか否かを予測し、
   前記発動レベルに達すると予測された場合、当該セルの無線出力を減少させると共に隣接セルの無線出力を増加させるダイナミックトラフィック制御方法。
2. 複数の無線基地局の無線出力を制御局から可変してトラフィック制御を行う無線ネットワークシステムのダイナミックトラフィック制御方法において、
   各無線基地局のセル単位のチャネル使用率を周期的に計測し、
   前記各セルのチャネル使用率が警戒レベルであるとき、過去のチャネル使用率の推移から該当セルの無線出力制御が必要な発動レベルに達するまでの時間を予測し、
   予測時間に応じて当該セルの無線出力を減少させると共に隣接セルの無線出力を増加させるダイナミックトラフィック制御方法。
3. 請求項１または２記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
   前記制御局から各無線基地局に対する当該セル及び隣接セルそれぞれの無線出力の指示を１回で行うダイナミックトラフィック制御方法。
4. 請求項１または２記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
   前記制御局から各無線基地局に対する当該セル及び隣接セルそれぞれの無線出力の指示を複数回に分けて行うダイナミックトラフィック制御方法。
5. 請求項１または２記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
   各無線基地局のセル単位の在圏数を周期的に計測し、
   前記各セルの在圏数に応じて前記警戒レベルもしくは前記発動レベルを変更するダイナミックトラフィック制御方法。
6. 請求項５記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
   前記各セルの在圏数が多い場合に前記警戒レベルもしくは前記発動レベルを引き下げるダイナミックトラフィック制御方法。
7. 請求項１または２記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
   各無線基地局のセル単位の在圏数を周期的に計測し、
   各セルの在圏数に応じて前記過去のチャネル使用率の推移に重み付けを行うダイナミックトラフィック制御方法。
8. 請求項７記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
   各無線基地局のセル単位の在圏数を周期的に計測し、
   各セルの在圏数が多い場合に前記過去のチャネル使用率の推移を増大させる重み付けを行うダイナミックトラフィック制御方法。
9. 請求項６記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
   予めトラフィック変動予測を有しており、
   前記トラフィック変動予測に応じて前記警戒レベルもしくは前記発動レベルを変更するダイナミックトラフィック制御方法。
10. 請求項８記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
    予めトラフィック変動予測を有しており、
    前記トラフィック変動予測に応じて前記過去のチャネル使用率の推移に重み付けを行うダイナミックトラフィック制御方法。
11. 請求項９または１０記載のダイナミックトラフィック制御方法において、
    前記トラフィック変動予測は、曜日及び時間帯で行われるダイナミックトラフィック制御方法。
12. 複数の無線基地局の無線出力を可変してトラフィック制御を行う制御局装置において、
    各無線基地局のセル単位のチャネル使用率を周期的に計測する計測手段と、
    前記各セルのチャネル使用率が警戒レベルであるとき、過去のチャネル使用率の推移から次周期で該当セルの無線出力制御が必要な発動レベルに達するか否かを予測する予測手段と、
    前記発動レベルに達すると予測された場合、当該セルの無線出力を減少させると共に隣接セルの無線出力を増加させる無線出力可変手段を
    有する制御局装置。
13. 複数の無線基地局の無線出力を可変してトラフィック制御を行う制御局装置において、
    各無線基地局のセル単位のチャネル使用率を周期的に計測する計測手段と、
    前記各セルのチャネル使用率が警戒レベルであるとき、過去のチャネル使用率の推移から該当セルの無線出力制御が必要な発動レベルに達するまでの時間を予測する予測手段と、
    予測時間に応じて当該セルの無線出力を減少させると共に隣接セルの無線出力を増加させる無線出力可変手段を
    有する制御局装置。

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