JPWO2016031123A1 - 通信装置、通信システム、制御方法及び通信プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents

通信装置、通信システム、制御方法及び通信プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体 Download PDF

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Abstract

自局の負荷を変更した場合の他局のバックホールにかかる負荷に基づき動作する方法を提供する。本発明の一態様は、自局(100)と自局(100)と接続するコアネットワーク(3)との間の第一のバックホール(4)と、隣接基地局(101)と隣接基地局(101)と接続するコアネットワーク(3)との間の第二のバックホール(5)とを備えた通信システムにおいて、自局(100)の負荷を変更した場合の第二のバックホール(5)における負荷を算出する算出部(10)と、算出部(10)の算出結果に基づき、自局(100)の負荷を変更するか否かを決定する決定部(20)と、を有する。

Description

本明細書の開示は、無線通信網における通信装置、通信システム、制御方法及び通信プログラムに関する。
セルラ通信システムの一例として、LTE(Long Term Evolution)システムがある。LTEシステムでは、基地局が自律的に調整するSON(Self Organizing Network)技術が適用される。SON技術の1つとして、基地局の負荷を平準化するために、基地局間で送受信される負荷情報に基づいて、カバレッジを定める基地局パラメータを調整する手法が提案されている。
例えば、特許文献1では、自局の負荷情報と他局の負荷情報を比較し、他局の負荷が自局より低い場合は自局のカバレッジ範囲を狭めることにより、基地局間の負荷を平準化する方法が開示されている。ここで負荷情報とは、非特許文献1に記載されているものが用いられている。カバレッジ範囲を狭めるとは、例えば、送信電力を下げるということである。
国際公開第2011−149083
3GPP TS36.423
しかし、特許文献1に開示された方法では、自局のカバレッジ範囲を狭めた結果、他局へ端末がハンドオーバーすることで他局のトラフィックが増大し、他局のバックホールが輻輳するという問題がある。
この問題の原因の1つは、自局の負荷を変更した場合の他局のバックホールにかかる負荷を考慮できないことにある。
そこで、本明細書に開示される実施形態が達成しようとする目的の1つは、自局の負荷を変更した場合の他局のバックホールにかかる負荷に基づき動作する基地局、方法及びプログラムを提供することである。
本実施形態の基地局は、
自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出する算出部と、前記算出部の算出結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する決定部と、を有する。
本実施形態の通信システムは、
自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールと、自局と通信する端末を備えた通信システムにおいて、
前記基地局は、
自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出する算出部と、前記算出部の算出結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する決定部と、を有し、
前記端末は、
前記基地局の決定の結果に基づき得られた情報を受信する。
本実施形態の基地局のための方法は、
自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出する工程と、
前記算出部の算出結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する工程と、
を有する。
本実施形態のプログラムは、
自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出する工程と、
前記算出部の算出結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する工程と、
をコンピュータに実行させる。
上述の実施形態によれば、自局の負荷を変更した場合の他局のバックホールにかかる負荷に基づいた動作を行うことができる。
第1の実施形態に係る無線通信システムのブロック図である。 第1の実施形態に係る基地局のブロック図である。 第1の実施形態に係る基地局の動作のフローチャートである。 第2の実施形態に係る基地局のブロック図である。 第2の実施形態に係る基地局の動作のフローチャートである。 第3の実施形態に係る基地局のブロック図である。 第3の実施形態に係る基地局の動作のフローチャートである。 第3の実施形態に係る複数のリンクから構成されるバックホールの一例を示すブロック図である。 第3の実施形態の変形例における通信システムのブロック図である。 第4の実施形態の通信システムのブロック図である。 第4の実施形態に係る基地局のブロック図である。 第4の実施形態に係る管理制御装置のブロック図である。 第4の実施形態に係る管理制御装置の動作のフローチャートである。 各リンクの負荷情報の一例を示す図である。 管理制御装置が基地局にボトルネックリンクの負荷情報を送信する動作のシーケンス図である。 管理制御装置が基地局に送信する情報の一例である。 第4の実施形態に係る基地局の動作のフローチャートである。 基地局間におけるリソースステータス通知処理を示すシーケンス図である。 リソースステータス要求メッセージの構造を示す説明図である。 リソースステータス更新メッセージの構造を示す説明図である。 隣接基地局から受信したS1 TNL Loadを基地局がパーセント値に変換する一例である。 通信システムの一例である。 各実施形態に係る端末500のブロック図である。
以下では、具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
以下に説明される複数の実施形態は、独立に実施されることもできるし、適宜組み合わせて実施されることもできる。これら複数の実施形態は、互いに異なる新規な特徴を有している。したがって、これら複数の実施形態は、互いに異なる目的又は課題を解決することに寄与し、互いに異なる効果を奏することに寄与する。
<第1の実施形態>
図1は、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示している。当該無線通信システムは通信サービス、例えば音声通信若しくはパケットデータ通信又はこれら両方を提供する。図1を参照すると、当該無線通信システムは、基地局100、隣接基地局101、コアネットワーク3、バックホール4及びバックホール5を含む。基地局100は、バックホール4を介してコアネットワーク3と接続される。また、隣接基地局101は、バックホール5を介してコアネットワーク3と接続される。
ここで隣接基地局101は、基地局100と隣り合う基地局を指しても良い。基地局100と隣接基地局101は、例えばX2インターフェイス等のインターフェイスで接続されていても良い。また、例えば、基地局100と隣接基地局101がそれぞれ、マクロセル基地局とフェムトセル基地局であり、当該マクロセル基地局が形成する通信エリアにフェムトセル基地局が配置され、ヘテロジーニアスネットワーク(Heterogeneous Network)と呼ばれるネットワークを構成していても良い。
図2は、第1の実施形態における基地局100の構成の一例を示す。
基地局100は、算出部10および決定部20を少なくとも有する。
算出部10は、基地局100の負荷を変更した場合の、隣接基地局101とコアネットワーク3を接続するバックホール5における負荷を算出する。
決定部20は、基地局100の負荷を変更するか否かを、算出部の算出結果に基づき決定する。
次に、本実施形態の基地局100の動作について、図3を用いて説明する。
ステップS10では、算出部10は、基地局100の負荷を変更した場合の、バックホール5における負荷を算出する。
ステップS11では、決定部20は、基地局100の負荷を変更するか否かを、算出部の算出結果に基づき決定する。
以上のようにして、本実施形態における基地局100は、基地局100の負荷を変更した場合の、バックホール5における負荷を算出し、基地局100の負荷を変更するか否かを、算出部の算出結果に基づき決定する。そのため、本実施形態における基地局100によれば、自局(基地局100)の負荷を変更した場合の他局のバックホールにかかる負荷に基づいた動作を行うことができる、という効果がある。
<第2の実施形態>
本実施形態では、上述した第1の実施形態の変形例について説明する。
図4は、第2の実施形態における基地局200の構成の一例を示す。
基地局200は、算出部10、決定部21および変更部30を少なくとも有する。算出部10は、第1の実施形態と同様である。
決定部21は、基地局200の負荷を変更するか否かを、算出部の算出結果に基づき決定する。
変更部30は、決定部の決定結果に基づき、基地局200の負荷を変更する。
ここで、負荷を変更するとは、例えば、カバレッジ範囲の大きさやカバレッジ範囲の位置(緯度情報や経度情報から割り出されるカバレッジ範囲の位置)を変更すること、基地局と通信する端末数を変更することを含む。カバレッジ範囲の大きさやカバレッジ範囲の位置を変える手段は、基地局の送信電力を変更することや、アンテナチルト角やアジマスを変更することや、ビームフォームを実行することなど種々の手段を含む。また、基地局と通信する端末数を変更する手段は、端末を他の基地局にハンドオーバーさせることなど種々の手段を含む。
次に、本実施形態の基地局200の動作について、図5を用いて説明する。
ステップS20は、第1の実施形態のステップS10と同様である。
ステップS21では、決定部21は、基地局200の負荷を変更するか否かを、算出部の算出結果に基づき決定する。ステップS21の決定結果が、「基地局200の負荷を変更しない」ことを示す場合(ステップS21:NO)、ステップS22以降の動作は行われず、動作終了となる。このように、基地局200の負荷を変更するか否かを、算出部の算出結果に基づいて判断するため、変更部30は基地局200の負荷を変更する必要があるときだけ動作することになる。これにより、基地局200の節電や基地局200自体の負荷低減が可能となる。
ステップS21の決定結果が、「基地局200の負荷を変更する」ことを示す場合(ステップS21:YES)、ステップS22において、変更部30は基地局200の負荷を変更する。
ステップS22では、変更部30は、ステップS21の決定結果に基づいて、基地局200の負荷を変更する。
以上のようにして、本実施形態における基地局200は、決定部21の決定結果に基づき、基地局200の負荷を変更する。そのため、本実施形態における基地局200によれば、決定部21の決定結果に基づき、基地局200の負荷を変更することができる。
<第3の実施形態>
本実施形態では、上述した第1又は第2の実施形態の変形例について説明する。
図6は、第3の実施形態における基地局300の構成の一例を示す。
基地局300は、算出部10、決定部21、変更部30、判断部40を少なくとも有する。なお、算出部10、決定部21および変更部30は、第2の実施形態と同様である。
判断部40は、第一の判断部41と、第二の判断部42または第三の判断部43のいずれか、または両方を有しても良い。
第一の判断部41は、図1における基地局100(以下、本実施形態では基地局300の機能を有するため基地局300とよぶ)のリソースが輻輳しているか否かを判断する。
第二の判断部42は、基地局300とコアネットワーク3を接続するバックホール4における負荷情報に基づき、バックホール4が輻輳しているか否かを判断する。
第三の判断部43は、図1における隣接基地局101とコアネットワーク3を接続するバックホール5における負荷情報に基づき、バックホール5が輻輳しているか否かを判断する。
次に、本実施形態の基地局300の動作について、図7を用いて説明する。ここでは、主に前述の実施形態との差異を中心に説明する。
ステップS30では、第一の判断部41は、基地局300のリソースが輻輳しているか否かを判断する。ステップS30の判断結果が、「基地局300のリソースが輻輳していない」ことを示す場合(ステップS30:NO)、ステップS31へ移行する。一方、ステップS30の判断結果が、「基地局300のリソースが輻輳している」ことを示す場合(ステップS30:YES)、ステップS32へ移行する。
ステップS31では、第二の判断部42は、基地局300とコアネットワーク3を接続するバックホール4における負荷情報に基づき、バックホール4が輻輳しているか否かを判断する。ステップS31の判断結果が、「バックホール4が輻輳していない」ことを示す場合(ステップS31:NO)、ステップS32以降の動作は行われず、動作終了となる。このように、基地局300とコアネットワーク3を接続するバックホール4が輻輳しているか否かの判断結果に基づいて動作するため、算出部10は算出が必要なときだけ動作することになる。これにより、基地局300の節電や基地局300自体の負荷低減が可能となる。
次に、ステップS31の判断結果が、「バックホール4が輻輳している」ことを示す場合(ステップS31:YES)、ステップS32に移行する。
ステップS32では、第三の判断部43は隣接基地局101とコアネットワーク3を接続するバックホール5における負荷情報に基づき、バックホール5が輻輳しているか否かを判断する。ステップS32の判断結果が、「バックホール5が輻輳している」ことを示す場合(ステップS32:YES)、ステップS33以降の動作は行われず、動作終了となる。このように、隣接基地局101とコアネットワーク3を接続するバックホール5が輻輳しているか否かの判断結果に基づいて動作するため、算出部10は算出が必要なときだけ動作することになる。これにより、基地局300の節電や基地局300自体の負荷低減が可能となる。
次に、ステップS32の判断結果が、「バックホール5が輻輳していない」ことを示す場合(ステップS32:NO)、算出部10はステップS33の動作を行う。なお、ステップS33、ステップS34およびステップS35は、第1の実施形態および第2の実施形態と同様である。
なお、本実施形態を、基地局とコアネットワークとの間のバックホールが複数のリンクから構成される場合に適用しても良い。
図8は、複数のリンクから構成されるバックホールの一例を示すブロック図である。図8に示すように、複数のリンクから構成されるバックホールは、アクセスリンクと、アグリゲーションリンクと、メトロリンクとに分けることができる。アクセスリンクは、アクセス領域に設置された基地局を収容するリンクである。アグリゲーションリンクは、アクセス領域の複数の基地局、およびアグリゲーション領域に設置された基地局を収容するリンクである。メトロリンクは、メトロ領域におけるリンクであって、アグリゲーションリンクから転送される複数の基地局のデータトラフィックをコアネットワークへ転送するリンクである。
図9は、本実施形態の変形例における通信システムの一例を示すブロック図である。
図9に示す通信システムでは、基地局300〜320は、リンク301〜305、中継装置330〜340を介して、コアネットワーク350と接続されている。基地局300と基地局310は、中継装置330を接続されている。基地局320は、中継装置340と接続されている。また、中継装置330〜340は、コアネットワーク350と接続されている。基地局300と基地局310、基地局310と基地局320は、X2インターフェイスで接続されている。端末360は基地局310のセル380に在圏しているとする。
リンク304は、リンク301およびリンク302を集約している。そのため、リンク304には、リンク301とリンク302の両方からトラフィックが流れ込みうる。
第二の判断部42および第三の判断部43は、バックホールが複数のリンクから構成される場合、基地局とコアネットワークをつなぐバックホールにおいて最も負荷が高いリンクにおける負荷情報を用いても良い。具体的には、仮に、基地局300とコアネットワーク350との間のバックホールにおいて、リンク301に比べリンク304の負荷が高いとする。このような場合、本実施形態において第二の判断部42が判断に用いる負荷情報は、リンク304における負荷情報であっても良い。
本実施形態における通信システムまたは基地局300では、基地局300のリソースが輻輳しているかのみならず、自局とコアネットワークを接続するバックホールが輻輳しているか否かおよび、隣接基地局とコアネットワークを接続するバックホールが輻輳しているか否かに基づき、自局の負荷を変更するか否かを判断することができる。つまり、自局の負荷を変更すべき場合を的確に判断し、自局の負荷変更が必要なときだけ負荷を変更させることが可能となる。そのため、基地局300の節電を図ることが可能となる。
本実施形態における通信システムまたは基地局300では、次のような課題も解決することができる。例えば、基地局300のバックホールが輻輳している場合に、基地局300に到達するパケットが少ないのでPRB(Physical Resource Block)使用率が低くかつ基地局300のセル(図9のセル370)に在圏している端末のスループットが低い状態になりうる。その際に、基地局300は、自局(基地局300)のPRB使用率が高くないため、自局の送信電力を変更しない。そのため、セル370に在圏している端末のスループットの改善が行われることがない。
上述した課題は、例えば、基地局300のアグリゲーションリンク(図9のリンク304)および、基地局300のアクセスリンク(図9のリンク301)が輻輳した場合に生じる。
上述した課題に対し、本実施形態における基地局300は、基地局300のリソースが輻輳していない場合でも、自局とコアネットワークを接続するバックホールが輻輳しているか否かに基づき、自局の負荷を変更するか否かを判断することができる。そのため、自局のリソースの輻輳を適切に解消することが可能となる。また、自局と通信する端末を適切に移動させることが可能となるため、自局のリソースの輻輳を解消させること、および自局のバックホールの輻輳を解消させることが可能となる。
<第4の実施形態>
本実施形態では、上述した第1乃至第3の実施形態の変形例について説明する。
図10は、本実施形態の通信システムの一例を示すブロック図である。
図10に示す通信システムでは、基地局400〜410は、リンク421〜427、中継装置430〜470を介して、コアネットワーク480と接続されている。基地局400とコアネットワーク480の間は、リンク421、423、425および427で接続されている。基地局410とコアネットワーク480の間は、リンク422、424、426および427で接続されている。さらに、バックホールのリソースを管理する管理制御装置490と、管理制御装置490と各中継装置間のインターフェイスは、管理制御装置490が各リンク421〜427における負荷情報を取得できるインターフェイスであれば良い。また、管理制御装置490と基地局400および管理制御装置490と基地局410との間のインターフェイスは、基地局400、基地局410がバックホールにおける負荷情報を受信できるインターフェイスであれば良い。管理制御装置490とは、例えばNMS(Network Managment System)である。
図11は、第4の実施形態における基地局400の構成の一例を示す。
基地局400は、算出部10、決定部21、変更部30、判断部40、通信部50および制御部60を少なくとも有する。算出部10は、無線品質算出部11、端末数算出部12、通信品質算出部13および負荷情報算出部14を少なくとも有する。なお、変更部30および判断部40は、第3の実施形態と同様である。
無線品質算出部11は、自局(基地局400)に接続している端末から報告される無線品質に関する情報を用いて、自局の負荷を変更した場合の端末の無線品質に関する情報を算出する。
端末数算出部12は、自局の負荷を変更した場合の自局及び隣接基地局と通信する端末の数に関する情報を算出する。
通信品質算出部13は、自局の負荷を変更した場合の各端末のスループットに関する情報を算出する。
負荷情報算出部14は、自局の負荷を変更した場合の自局及び隣接基地局のバックホール負荷に関する情報を算出する。
決定部21は、自局の負荷を変更した場合の隣接基地局のボトルネックリンクの負荷情報が所定の値を超えているか否かに基づき、自局の負荷を変更するか否かを決定する。
通信部50は、外部装置と有線または無線で接続し、外部装置との間で、種々の情報を送信又は受信する。本実施形態では、基地局とコアネットワークをつなぐバックホールにおいて最も負荷が高いリンクにおける負荷に関する情報を管理制御装置490から受信する。
制御部60は、基地局400に含まれる構成部それぞれを制御する。
図12は、第4の実施形態における管理制御装置490の構成の一例を示す。
管理制御装置490は、中継装置通信部491、負荷情報演算部492、基地局通信部493およびデータベース部494を少なくとも有する。
中継装置通信部491は、管理制御装置490と接続している各中継装置(図10の中継装置430〜470)からリンク毎の負荷情報を受信する。負荷情報の単位の一例として、ビットレート(bps、Mbps)や単位時間あたりの転送バイト数(MB,GB)などが挙げられる。
負荷情報演算部492は、各リンクの負荷情報をリンクの物理速度に対してパーセント値に正規化する。そして、負荷情報演算部492は、正規化した負荷情報をもとに、基地局ごとに、基地局とコアネットワーク480との間で最も負荷が高いリンク、つまりボトルネックリンク(Bottleneck Link)を抽出する。
基地局通信部493は、基地局ごとに抽出したボトルネックリンクの負荷情報および基地局から1ホップ目のリンクにおける負荷情報を基地局に送信する。
データベース部494は、中継装置通信部491や基地局通信部493によって、基地局に対する各リンクにおける負荷情報、各リンクに対する基地局とコアネットワーク480とのマッピング情報を随時更新している。
次に、本実施形態の管理制御装置490が基地局に対する各リンクの負荷情報を収集し、ボトルネックリンクを抽出するまでの動作について、図13を用いて説明する。
ステップS101では、管理制御装置490が各リンク(図10のリンク421〜427)における負荷情報を収集する。
ステップS102では、各リンクの負荷情報をリンクの物理速度に対してパーセント値に正規化する。図14は、基地局400とコアネットワーク480との間および基地局410とコアネットワーク480との間における各リンクの負荷情報の一例を示す図である。図14に示す各値は、パーセント値に正規化された負荷情報である。
ステップS103では、正規化された負荷情報が示す値が最も高いリンクを、ボトルネックリンクに決定する。このとき、負荷情報演算部492は、基地局とコアネットワーク480との間の全リンクではなく、基地局からNホップ目(Nは整数値)までの各リンクの中で最も負荷が高いリンクをボトルネックリンクとして抽出するようにしても良い。
例えば、負荷情報演算部492は、基地局からオペレータネットワークのエントランスとなるSeGW(Security Gateway)までの各リンク、また例えば、基地局からバックホールネットワークの比較的輻輳しやすいリンクである細いリンクまでの各リンク、の中で最も負荷が高いリンクをボトルネックリンクとして抽出するようにしても良い。例えば、負荷情報演算部492は、アクセス領域、アグリゲーション領域における各リンクの中で最も負荷が高いリンクを抽出しても良い。
図15は、管理制御装置490が基地局400にボトルネックリンクの負荷情報を送信する動作を示すシーケンス図である。このとき、基地局から1ホップ目のリンクの負荷情報も送信する。図16に、管理制御装置490が基地局400に送信する情報の一例を示す。図16では、ボトルネックリンクと、基地局から1ホップ目のリンクの負荷情報が、Mbps単位とパーセント値で表示されている。
次に、本実施形態の基地局400の動作について、図17を用いて説明する。
ステップS40では、判断部40は、自局(図10の基地局400)のリソースが輻輳しているか否かを判断する。ステップS40の判断結果が、「自局のリソースが輻輳していない」ことを示す場合(ステップS40:NO)、ステップS42へ移行する。一方、ステップS40の判断結果が、「自局のリソースが輻輳している」ことを示す場合(ステップS40:YES)、ステップS41へ移行する。
ステップS41では、判断部40は、さらに、自局のボトルネックリンクの負荷情報の値が所定の値を超えていれば(ステップS41:YES)、基地局400のバックホールが輻輳しているとみなし、次の動作(ステップS42)を行う。所定の値を超えていなければ(ステップS41:NO)、ステップS42以降の動作は行われず、動作終了となる。
ステップS42では、判断部40は、さらに、基地局400の隣接基地局410のボトルネックリンクの負荷情報の値が所定の閾値を超えていなければ(ステップS42:NO)、隣接基地局410のバックホールが輻輳していないとみなし、次の動作(ステップS43)を行う。所定の値を超えていれば(ステップS42:YES)、ステップS43以降の動作は行われず、動作終了となる。
ステップS43では、無線品質算出部11は、端末に無線品質の測定および報告を指示する。ここで、無線品質とは、例えば、RSRP(Reference Signal Received Power)である。さらに無線品質算出部11は、端末が測定および報告する無線品質に関する情報を用いて、自局の負荷を変更した場合の端末の無線品質に関する情報を算出する。
ステップS44では、端末数算出部12は、隣接基地局410から1ホップ目のリンクの負荷情報を用いて、隣接基地局410に接続している端末数を予測する。ここで、端末数算出部12は、各基地局に接続している端末は、平均的に同じ量のデータを送受信していると仮定する。つまり、平均実行アクティブ端末数は、各基地局から1ホップ目のリンクの負荷に比例すると仮定する。ここで、平均実効アクティブ端末数とは、平均アクティブ端末数を算出する際にアクティブ端末数がゼロの時間を除いてアクティブ端末数の平均値を指している。例えば、平均実行アクティブ端末数は、ある所定の時間間隔(例えば、1秒間隔)に測定したセルのアクティブ端末数を、所定の期間(例えば、15分間)について平均化した値を示す。平均アクティブ端末数は、無線基地局におけるLayer 2 Measurementsとして3GPP TS36.314 ver11.1.0で規定されている。
例えば、自局に10台の端末が接続しており、自局から1ホップ目のリンクの負荷が100Mbpsであり、かつ、隣接基地局410から1ホップ目のリンクの負荷が20Mbpsであることを示しているとする。端末数算出部12は、隣接基地局410から1ホップ目のリンクの負荷が、自局から1ホップ目のリンクの負荷の0.2倍であることから、隣接基地局410に接続している端末数も、自局に接続している端末数の0.2倍である(隣接基地局410に接続している端末数は2台である)と予測する。
ステップS45では、通信品質算出部13は、自局の負荷を変更した場合の自局の各端末のスループットに関する情報を算出する。具体的には、無線品質算出部11による端末の無線品質の算出結果と、端末数算出部12によるセルごとの平均実行アクティブ端末数の算出結果をもとに、端末の通信品質を算出する。端末の通信品質とは、例えば、スループットがあげられる。ここで、通信品質算出部13は、自局の負荷を変更する前から、隣接基地局と接続している端末のスループットをも算出しても良い。
ステップS46では、負荷情報算出部14は、自局の負荷を変更した場合の自局及び隣接基地局のボトルネックリンクの負荷情報を算出する。具体的には、ステップS13で通信品質算出部13が算出した端末の通信品質から、自局の負荷を変更した場合に隣接基地局にかかる負荷を算出する。
ステップS47では、ステップS46で算出した、自局の負荷を変更した場合の隣接基地局のボトルネックリンクの負荷情報が所定の値を超えていなければ(ステップS47:YES)、次の処理(ステップS48)を実行する。所定の値を超えていれば(ステップS47:NO)、ステップS48以降の動作は行われず、動作終了となる。このように、自局の負荷を変更した場合の隣接基地局のボトルネックリンクの負荷情報が所定の値を超えているか否かに基づいて動作するため、変更部30は算出が必要なときだけ動作することになる。これにより、基地局400の節電や、端末の隣接基地局410へ無用な移動を低減させることが可能となる。
ステップS48において、変更部30は、決定部21の決定結果に基づき、基地局400の負荷を変更する。
なお、基地局400は、自局の負荷を変更した場合の自局のボトルネックリンクの負荷情報が所定の値を超えているか否かに基づいて動作しても良い。具体的には、自局の負荷を変更した場合の自局のボトルネックリンクの負荷情報が所定の値以下である場合には、自局の負荷を変更することによって自局のボトルネックリンクの輻輳が解消される見込みがあるとみなし、自局の負荷を変更しても良い。
また、基地局400は、図16に示すボトルネックリンクと1ホップ目のリンクの負荷情報を管理制御装置490からではなく、隣接基地局410から受信しても良い。この場合、基地局間でX2リンクを経由し、リソースステータス通知処理、具体的には3GPP(3rd Generation Partnership Project)の技術仕様書(TS36.423 Version11.5.0)に記載されたResource Status Reporting Initiation Procedureを実行する。
図18は、基地局間におけるリソースステータス通知処理を示すシーケンス図である。リソースステータス通知処理では、図18に示すように、基地局400から、隣接基地局410に対して、リソースステータス要求メッセージ(X2: RESOURCE STATUS REQUEST message)が送信される。そして、隣接基地局410から基地局400へ、リソースステータス要求メッセージに対する応答メッセージ(X2: RESOURCE STATUS RESPONSE message)が送信される。
図19は、リソースステータス要求メッセージの構造を示す説明図である。基地局400は、リソースステータス要求メッセージにおいて、X2リンクを確立している隣接基地局410の負荷情報を測定対象として指定する。具体的には、基地局400は、図19に示すように、リソースステータス要求メッセージのパラメータ“Report Characteristics(測定対象項目)”に、“TNL(Transport Network Layer) load Ind Periodic”を指定する。それにより、基地局400は、隣接基地局410の負荷情報を定期的に受信することが可能になる。なお、“Report Characteristics”には最大4つの負荷情報を指定することができる。その1つに、“TNL load Ind Periodic”が含まれる。
次に、基地局400は、隣接基地局410からリソースステータス更新メッセージ(X2: RESOURCE STATUS UPDATE message)を受信する。
図20は、リソースステータス更新メッセージの構造を示す説明図である。基地局400が受信するリソースステータス更新メッセージには、図20に示すように“S1 TNL Load Indicator”が含まれる。“S1 TNL Load Indicator”は、S1トランスポートネットワークレイヤの負荷情報(以下、S1ネットワーク負荷情報という)である。S1ネットワーク負荷情報は、基地局と基地局から1ホップ目の中継装置との間のリンク、つまりアクセスリンクのバックホールリソース負荷を示す。
本実施形態では、基地局400が隣接基地局410にX2: RESOURCE STATUS RESPONSE messageを送信し、隣接基地局410からX2: RESOURCE STATUS UPDATE messageを受信する。そのため、基地局400は隣接基地局410のS1 TNL Loadを取得することが可能となる。
図21は、隣接基地局410から受信したS1 TNL Loadを基地局400がパーセント値に変換する一例である。基地局400は、隣接基地局410から受信したS1 TNL Loadをパーセント値に変換し、図17に示す動作を開始する。
本実施形態における通信システムまたは基地局400では、次のような課題を解決することができる。
図22は通信システムの一例である。例えば、セル403に在圏している端末のトラフィックデータが多いため、基地局410と基地局420のアグリゲーションリンク(リンク4040)で輻輳している場合に、基地局410に到達するパケットが少ないのでPRB使用率が低くかつセル402に在圏している端末のスループットが低い状態になり得る。しかし、基地局400から見た場合、セル402のPRB使用率が高くないので、セル402にいる無線端末数が多くないと見積もり、仮にセル401に在圏している端末404を移動させたとしても、セル402に移動した端末404と残りのセル401に在圏している端末のスループットが改善すると見込み、基地局400の送信電力を下げる。その結果、セル401に在圏していた端末404は基地局410に移動することで、基地局410のアクセスリンクおよびアグリゲーションリンクはさらに輻輳し、基地局410に移動した端末404のスループットは改善されない。
上述した課題は、基地局410と基地局420のアグリゲーションリンク(図22のリンク4040)で輻輳が生じる場合を指摘しているが、基地局410のアクセスリンクつまりリンク4010が輻輳した場合にも同様な問題が生じる。
上述した課題に対し、本実施形態における基地局400によれば、基地局400に接続している端末を隣接基地局410に移動させた場合の隣接基地局410におけるバックホールの輻輳状況を想定した上で、端末を移動させるべきか否か判断することができる。そのため、端末の不要な移動が低減され、端末の移動(ハンドオーバー等)に伴うシグナリングも低減される。また、基地局400の不要な送信電力の変更を防ぐこともできる。そのため、基地局400、隣接基地局410および通信システム全体の負荷低減が可能となる。
さらに、次のような課題も解決することができる。例えば、セル401のPRB使用率が高くかつ、隣接セル402のリンク4010、リンク4040は輻輳していない場合に、基地局400がセル402に移動した端末404と残りのセル401に在圏している端末のスループットが改善すると見込み、基地局400の送信電力を下げることで、端末404はセル402に移動する。しかし、端末404がセル402に在圏することにより、リンク4010、リンク4040のトラフィックが増える。リンク4010、リンク4040のトラフィックが増えることにより、アグリゲーションリンクのリンク4040が輻輳する恐れがある。リンク4040が輻輳した場合、セル402に移動した端末404のスループットは改善することがなく、かつ、もともとセル402に在圏していた端末のスループットの劣化を引き起こす可能性もある。
上述した課題は、端末404がセル402に在圏することにより、基地局410のアグリゲーションリンクのリンク4040で輻輳が生じる場合を指摘しているが、基地局410のアクセスリンクつまりリンク4010が輻輳した場合にも同様な問題点が生じる。
上述した課題に対し、本実施形態における基地局400によれば、基地局400に接続している端末を隣接基地局410に移動させた場合の隣接基地局410におけるバックホールの輻輳状況を想定した上で、端末を移動させるべきか否か判断することができる。そのため、端末の不要な移動が低減され、端末の移動(ハンドオーバー等)に伴うシグナリングも低減される。また、基地局400の不要な送信電力の変更を防ぐこともできる。そのため、基地局400、隣接基地局410および通信システム全体の負荷低減が可能となる。
なお、上述した実施形態の図11における算出部10の構成が制御装置に組み込まれても良い。制御装置とは、例えば、MME(Mobility Management Entity)、EMS(Element Management System)、HeNB−GW(Home evolved Node B Gate Way)等の装置であっても良い。算出部10がこれらの制御装置に組み込まれる場合、算出部10は、算出結果を基地局に通知する構成にしても良い。
また、上述した実施形態においては、管理制御装置490が基地局400にボトルネックリンクの負荷情報および基地局から1ホップ目のリンクの負荷情報を送信しているが、当該負荷情報を管理制御装置490が制御装置に送信しても良い。
また、基地局とコアネットワークとの間のバックホールにおける負荷情報ではなく、基地局からコアネットワークまでの中間装置(ルータ、スイッチ等)の負荷情報(ハードウェア使用率、CP使用率、メモリ使用率等)を用いても良い。
上述した実施形態の各処理は、ソフトウェアによって実行されてもよい。すなわち、各処理を行うためのコンピュータ・プログラムが、通信装置が備えるCPU(Central Processing Unit)によって読み込まれ、実行されてもよい。プログラムを用いて各処理を行っても、上述の実施形態の処理と同内容の処理を行うことができる。そして、上記のプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non−transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
上述した実施形態の各処理に従い、端末はハンドオーバーを実行しても良い。図23は、各実施形態における端末500の構成の一例を示す。
端末500は、通信部501および制御部502を少なくとも有する。通信部501は、外部装置と有線または無線で接続し、外部装置との間で、種々の情報を送信又は受信する。通信部501は、各実施形態において基地局の各構成部から情報を受信しても良い。制御部502は、端末500に含まれる構成部を制御する。
さらに、上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
また、本明細書および特許請求の範囲において使用されるセルとの用語は、その時々において、基地局や基地局のカバレッジ範囲又はセクタ若しくはこれらの組み合わせを意味する。
さらに、本明細書および特許請求の範囲において使用される基地局との用語は、その時々において、eNB(evolved Node B)、HeNB(Home evolved Node B)又はその他情報処理装置若しくはこれらの組み合わせを意味する。
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。例えば、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
(付記1)
自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出する算出部と、
前記算出部の算出結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する決定部と、
を有する基地局。
(付記2)
前記決定に基づき前記自局の負荷を変更する変更部を有する、付記1に記載の基地局。
(付記3)
自局のカバレッジ範囲を変更することで前記自局の負荷を変更する、付記2に記載の基地局。
(付記4)
前記自局の負荷は前記第一のバックホールにおける負荷である、付記1〜3のいずれか1つに記載の基地局。
(付記5)
前記第一のバックホールにおいて最も負荷が高いリンクに関する第一の情報に基づき、
前記第一のバックホールが輻輳しているか否かを判断する第一の判断部を有し、前記判断部の判断結果に基づき、前記算出を実行するか否かを決定する、付記4に記載の基地局。
(付記6)
前記第二のバックホールにおいて最も負荷が高いリンクに関する第二の情報に基づき、前記第二のバックホールが輻輳しているか否かを判断する第二の判断部を有し、
前記判断部の判断結果に基づき、前記算出を実行するか否かを決定する、付記4または5に記載の基地局。
(付記7)
自局から1ホップ目のバックホールリンクにおけるバックホール負荷に関する第三の情報に基づき、前記自局の負荷を変更した場合の前記自局と通信する端末の数に関する情報を算出する、付記6に記載の基地局。
(付記8)
前記自局の負荷を変更した場合の端末の無線品質に関する情報を算出する付記7に記載の基地局。
(付記9)
前記端末の数に関する情報と前記無線品質に関する情報に基づき、前記自局の負荷を変更した場合の前記端末のスループットに関する情報を算出する付記8に記載の基地局。
(付記10)
前記端末のスループットに関する情報に基づき、前記第一の負荷を算出する付記9に記載の基地局。
この出願は、2014年8月27日に出願された日本出願特願2014−172116を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
3、350、480 コアネットワーク
4、5、301〜305、421〜427、4000、4010、4020、4030、4040 バックホールにおけるリンク
10 算出部
11 無線品質算出部
12 端末数算出部
13 通信品質算出部
14 負荷情報算出部
20 決定部
30 変更部
40 判断部
41 第一の判断部
42 第二の判断部
50、601 通信部
60、602 制御部
100、200、300、310、320、400、410、420 基地局
101 隣接基地局
330〜340、430、440 中継装置
360、404、600 端末
370〜390、401〜403 セル
490 管理制御装置
491 中継装置通信部
492 負荷情報演算部
493 基地局通信部
494 データベース部

Claims (10)

  1. 自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
    自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出する算出手段と、
    前記算出手段の算出結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する決定手段と、
    を有する基地局。
  2. 前記決定に基づき前記自局の負荷を変更する変更手段を有する、請求項1に記載の基地局。
  3. 自局のカバレッジ範囲を変更することで前記自局の負荷を変更する、請求項2に記載の基地局。
  4. 前記自局の負荷は前記第一のバックホールにおける負荷である、請求項1乃至3のいずれか1つに記載の基地局。
  5. 前記第一のバックホールにおいて最も負荷が高いリンクに関する第一の情報に基づき、前記第一のバックホールが輻輳しているか否かを判断する第一の判断手段を有し、
    前記第一の判断手段の判断結果に基づき、前記算出を実行するか否かを決定する、請求項4に記載の基地局。
  6. 前記第二のバックホールにおいて最も負荷が高いリンクに関する第二の情報に基づき、前記第二のバックホールが輻輳しているか否かを判断する第二の判断手段を有し、
    前記第二の判断手段の判断結果に基づき、前記算出を実行するか否かを決定する、請求項4または5に記載の基地局。
  7. 前記決定手段は、自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおけるボトルネックリンクの負荷情報が所定の値を超えていなければ、前記自局の負荷を変更すると決定する、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基地局。
  8. 基地局と前記基地局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
    前記基地局は、
    自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出する算出手段と、
    前記算出手段の算出結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する決定手段と、を有し、
    端末は、
    前記基地局の決定の結果に基づき得られた情報を受信する、通信システム。
  9. 自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
    自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出し、
    前記算出の結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する、
    基地局のための方法。
  10. 自局と前記自局と接続するコアネットワークとの間の第一のバックホールと、隣接基地局と前記隣接基地局と接続するコアネットワークとの間の第二のバックホールとを備えた通信システムにおいて、
    自局の負荷を変更した場合の前記第二のバックホールにおける負荷を算出し、
    前記算出の結果に基づき、前記自局の負荷を変更するか否かを決定する、
    基地局のための方法をコンピュータに実行させるプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
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