WO2024009369A1 - 無線通信システム、制御装置、移動先位置決定方法、及びプログラム - Google Patents

無線通信システム、制御装置、移動先位置決定方法、及びプログラム Download PDF

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movement
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control device
radio station
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大輔 村山
俊朗 中平
聡 高谷
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日本電信電話株式会社
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    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies

Definitions

  • the present invention relates to technology for controlling the movement of mobile radio station devices such as mobile base station devices.
  • Wireless communication technologies such as 5G and wireless LAN are becoming widespread.
  • technology has been studied to provide a natural communication environment that does not make users aware of the wireless network by moving base station equipment according to the degree of congestion of terminal equipment or changes in the spatial environment (for example, non-patent document 1).
  • the object to be moved is not limited to the base station apparatus.
  • the target to be moved may be a relay station device, an AP (access point), or the like.
  • the objects to be moved will be collectively referred to as "mobile radio station devices.”
  • the present invention has been made in view of the above points, and is a technology for suppressing the deterioration of the quality of communication during movement and suppressing the increase in power consumption for movement when performing movement control for mobile radio station equipment.
  • the purpose is to provide
  • a wireless communication system comprising one or more mobile radio station devices that communicate with one or more terminal devices and a control device
  • the control device includes: Based on the location of each terminal device, calculate a plurality of movement destination location candidates for each mobile radio station device that satisfies the required quality of communication with the terminal device, Among the multiple destination location candidates, the destination location candidate for which the sum of the moving costs for the mobile radio station device required for moving from the home position to the destination is the minimum, or the moving cost required for moving from the home position to the destination
  • a wireless communication system is provided in which a destination position candidate with the smallest maximum value of movement cost among one or more mobile radio station devices is selected as a movement destination position for movement control.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of the system.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an overview of a movement destination position determination operation performed by the control device 30.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of a device configuration.
  • 3 is a flowchart for explaining the operation of the control device 30.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating hierarchical clustering. It is a diagram showing an example of the hardware configuration of the device.
  • a movable base station device is used as a mobile radio station device to be moved, but this is just an example.
  • the base station device appearing below may be replaced with a relay station device, an AP, or a mobile radio station device other than these.
  • the base station device may be a base station device in a cellular communication network (e.g. 3G, 4G/LTE, 5G, 6G), a base station device in a wireless LAN, or a base station device other than these.
  • the base station device may be a base station device in a communication system.
  • a base station apparatus may be described as "BS.”
  • FIG. 1 shows an example of the overall configuration of a system according to this embodiment.
  • this system there are multiple base station devices 10 and multiple terminal devices 20. Further, there is a control device 30 that controls the movement of the base station device 10.
  • a system including one or more base station devices 10 and control device 30 may be called a wireless communication system.
  • Each base station device 10 can move based on control from the control device 30.
  • the base station device 10 may also be called a mobile base station device. Any means of movement may be used. For example, movement may be realized by mounting the base station device 10 on a drone, or by mounting the base station device 10 on a rail, the base station device 10 may be movable on the rail. , movement may be realized by mounting the base station device 10 on a vehicle, or movement may be realized by methods other than these.
  • the "base station device 10" also includes a moving means (driver).
  • control device 30 can also change the direction of the antenna included in the base station device 10.
  • Each base station device 10 can communicate with the terminal device 20 wirelessly. Further, each base station device 10 can communicate with the control device 30 by wire or wirelessly. The terminal device 20 can communicate with one or more base station devices 10 wirelessly.
  • the control device 30 determines the destination position of the base station device 10 in consideration of the movement cost of the base station device 10. An overview of the method for determining the destination position will be described with reference to FIG. 2.
  • the control device 30 acquires the position of each terminal device 20.
  • the location of each terminal device 20 is the current location.
  • the position of each terminal device 20 may be a future position as long as it is a short time away, such as when the future position of the terminal can be predicted.
  • the destination position of the base station apparatus 10 suitable for the acquired position of each terminal apparatus 20 is determined.
  • the control device 30 calculates a destination location candidate for each base station device 10 based on the acquired location of each terminal device 20. Details of the calculation method will be described later.
  • a home position there is a predetermined position (referred to as a home position) for each base station apparatus 10.
  • the control device 30 calculates a destination position candidate whose route from the home position to the destination is route 1, and a destination position candidate whose route from the home position to the destination is route 2. ing.
  • the control device 30 selects the destination location candidate for route 1, which has the smallest travel cost from the home position to the destination, from these two destination location candidates, and uses the destination location for route 1 to transmit the destination location to each base station. Execute the movement of the device 10.
  • the source position is not necessarily its home position. That is, in this embodiment, regarding the next movement of the base station apparatus 10 existing at a certain position, the movement cost from the home position to the movement destination is used to determine the movement destination position.
  • FIG. 3 shows a configuration example of a device that constitutes the wireless communication system according to this embodiment.
  • this wireless communication system includes a control device 30 and a base station device 10.
  • the base station device 10 is an example of a mobile radio station device subject to mobility control. Although one base station device 10 is shown in FIG. 3, one or more base station devices 10 actually exist.
  • the control device 30 and the base station device 10 are connected by wire or wirelessly. Further, as shown in FIG. 1, the base station device 10 can communicate with the terminal device 20 wirelessly.
  • the base station device 10 has a driving section 11.
  • the drive unit 11 moves the base station device 10 to a desired position based on instructions from the control unit 34 of the control device 30.
  • the control device 30 includes a terminal position acquisition section 31 , a destination candidate calculation section 32 , a destination position determination section 33 , and a control section 34 . Further, in the example of FIG. 3, an environment grasping section 35 (camera, sensor, etc.) is provided outside the control device 30.
  • the terminal location acquisition unit 31 acquires the location of each terminal device 20. For example, the terminal position acquisition unit 31 acquires the position of each terminal device 20 from the information indicating the arrangement of each terminal device 20 acquired by the environment understanding unit 35.
  • the destination candidate calculation unit 32 calculates a destination position candidate for the base station device 10 based on the position of each terminal device 20 acquired by the terminal location acquisition unit 31.
  • the destination position determining unit 33 determines a destination position to be used for actual movement control from a plurality of destination position candidates.
  • the control unit 34 executes control to move each base station device 10 to the destination position of each base station device 10 determined by the destination location determination unit 33. Note that the control unit 34 may be provided outside the control device 30.
  • control device 30 Next, the operation of the control device 30 will be explained according to the procedure of the flowchart in FIG. 4. In the operation described below, it is assumed that there is an area (referred to as a target area) that the control device 30 is in charge of, and that the terminal device 20 and base station device 10 in the target area are the control targets. Moreover, one or more terminal devices 20 and one or more base station devices 10 exist within the target area. Furthermore, there is a home position for each base station device 10. The home position may be within the target area or outside the target area.
  • the terminal location acquisition unit 31 acquires the location of each terminal device 20.
  • the destination candidate calculation unit 32 calculates a plurality of destination position candidates for each base station device 10 based on the terminal position obtained by the terminal position acquisition unit 31.
  • the method for calculating the movement destination position candidate of each base station device 10 is not limited to a specific method, for example, calculation method example 1 or calculation method example 2 below can be used.
  • the antenna of the base station device 10 is an omnidirectional antenna.
  • the antenna of the base station device 10 is a directional antenna (an antenna whose direction can be changed), for example, in the calculation of the predicted communication quality below, when the antenna is directed in the direction where the predicted communication quality is the best. What is necessary is to calculate the predicted communication quality.
  • the destination candidate calculation unit 32 first performs terminal clustering on a plurality of terminal devices 20 within the target area by randomly changing the terminal clustering initial value using the k-means method. Specifically, for example, a terminal clustering initial value of the number of target base station apparatuses 10 (assumed to be M) is set, and the plurality of terminal apparatuses 20 are divided into M clusters. Such clustering is performed multiple times by randomly changing the terminal clustering initial value.
  • FIG. 5 shows an image of hierarchical clustering in Non-Patent Document 1.
  • the movement destination candidate calculation unit 32 moves the base station device 10 (on the computer) to the center of gravity of each cluster, and determines that the predicted communication quality after the movement (predicted communication quality at the terminal device 20) is equal to or higher than a predetermined value. Obtain a position candidate. In other words, movement destination position candidates for each base station device 10 whose communication with the terminal device 20 satisfies the required quality are calculated.
  • BS position candidates (denoted as (BS, P)) based on two rounds of clustering with different initial values are ⁇ (BS1, P11), ( BS2, P21) ⁇ and ⁇ (BS1, P12), (BS2, P22) ⁇ are obtained.
  • the method of calculating the predicted communication quality is not limited to a specific method, but for example, the line-of-sight area ratio, the predicted throughput integrated value, or the rate of terminals achieving the required quality can be used.
  • the line-of-sight area ratio refers to the area of the target area where there are terminal devices 20 that can see through the base station device 10 from the terminal device 20 (that is, there are no obstacles between the terminal device 20 and the base station 10). It is a percentage of the area. For example, by dividing the target area into mesh areas, it is possible to determine the area of the area where the terminal device 20 exists so that the base station device 10 can be seen from the terminal device 20.
  • the line-of-sight area ratio by the terminal device 20 under BS1 is 30%, ) is 20%, the line-of-sight area ratio for ⁇ (BS1, P11), (BS2, P21) ⁇ is 50%.
  • the predicted throughput integrated value is a value obtained by integrating (totaling) the predicted throughput at the terminal device 20 for all target terminal devices 20.
  • the throughput can be estimated from the received power of the signal from the base station device 10 at the terminal device 20.
  • the ratio of terminals achieving the required quality is the ratio of terminal devices 20 that have achieved the required quality among all target terminal devices 20.
  • the required quality is, for example, throughput.
  • the throughput can be estimated from the received power, so by comparing the estimated throughput and the required quality, it can be determined for each terminal device 20 whether the required quality is achieved.
  • performing terminal clustering as in calculation method example 1 has the effect of reducing the amount of calculation. If clustering is not performed, the reception quality at the terminal point is calculated by calculating the path loss between each base station device and all terminal devices in the target area in all combinations of BS placements, as explained in calculation method example 2. , the amount of calculation becomes large depending on the conditions. On the other hand, by performing terminal clustering, the BS placement can be determined while reducing the amount of calculation by calculating the path loss between the terminal devices included in each cluster and the corresponding base station device.
  • Calculation method example 2 The destination candidate determining unit 32 calculates predicted communication quality for all possible positions of the base station device 10, and obtains position candidates whose predicted communication quality is equal to or higher than a predetermined value.
  • An example of the method for calculating predicted communication quality is as described above.
  • BS1 and BS2 are target base station devices, and all possible BS position candidates (denoted as (BS, P)) are ⁇ (BS1, P11), (BS2, P21) ⁇ and ⁇ ( BS1, P12), (BS2, P22) ⁇ .
  • ⁇ (BS1, P11), (BS2, P21) ⁇ among the above two positions (positions of each BS) is equal to or higher than a predetermined value, then ⁇ (BS1, P11), (BS2, P21) ⁇ are position candidates.
  • the movement destination position determination unit 33 calculates the movement cost from the home position of each base station device 10 to the movement destination.
  • Movement costs are not limited to specific items, but include, for example, the distance traveled from the home position to the destination position, the power consumption required to move from the home position to the destination position, or the movement cost from the home position to the destination position.
  • This is the time required for The power consumption required for movement can be calculated by integrating the power consumption per unit movement distance obtained in advance with the movement distance.
  • the time required for movement can be calculated by adding the time per unit movement distance obtained in advance to the movement distance.
  • the position P of the BS is expressed as (BS, P).
  • BS, P The position P of the BS is expressed as (BS, P).
  • a candidate is obtained.
  • the home positions of the BSs are assumed to be ⁇ (BS1, HP1), (BS2, HP2) ⁇ .
  • the movement destination position determining unit 33 calculates C1A as the movement cost of each BS in Candidate 1, and for BS1, calculates C1A as the movement cost required for movement from HP1 to P1A, and for BS2, calculates C1A as the movement cost required for movement from HP2 to P2A.
  • C2A is calculated as the movement cost.
  • the movement destination position determining unit 33 calculates C1B as the movement cost of each BS in Candidate 2, for BS1, as the movement cost for moving from HP1 to P1B, and for BS2, calculates C1B as the movement cost for moving from HP2 to P2B.
  • C2B is calculated as the movement cost incurred.
  • the movement destination position determination unit 33 determines the movement destination position of each base station apparatus 10 based on the movement cost calculated in S103. Examples of specific destination position determination methods include determination method 1 and determination method 2 below.
  • the movement destination position determining unit 33 calculates the sum of movement costs for all target base station apparatuses 10 for each movement destination position candidate, and selects the movement destination position candidate with the minimum sum of movement costs as the final movement destination position. Select as.
  • the destination position determining unit 33 calculates "C1A+C2A" as the sum of the movement costs for candidate 1, and calculates "C1B+C2B” as the sum of the movement costs for candidate 2.
  • candidate 1 has a lower movement cost than candidate 2, so candidate 1 is selected as the final movement destination position. Select as.
  • the destination location determination unit 33 determines the maximum movement cost among the movement costs of all target base station devices 10 for each destination location candidate, and selects the destination location candidate with the minimum maximum movement cost as the final destination location candidate. Select as the destination position.
  • the movement destination position determination unit 33 determines that "C1A ⁇ C2B)"
  • the maximum movement cost of candidate 1 is smaller than the maximum movement cost of candidate 2, so candidate 1 is selected as the final Select as the destination position.
  • control unit 34 executes control to move each base station device 10 based on the determination result in S104.
  • the control device 30 can be realized, for example, by causing a computer to execute a program.
  • This computer may be a physical computer or a virtual machine on the cloud.
  • control device 30 can be realized by using hardware resources such as a CPU and memory built into a computer to execute a program corresponding to the processing performed by the control device 30.
  • the above program can be recorded on a computer-readable recording medium (such as a portable memory) and can be stored or distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the computer.
  • the computer in FIG. 6 includes a drive device 1000, an auxiliary storage device 1002, a memory device 1003, a CPU 1004, an interface device 1005, a display device 1006, an input device 1007, an output device 1008, etc., which are interconnected by a bus BS.
  • a program that realizes processing on the computer is provided, for example, on a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • a recording medium 1001 such as a CD-ROM or a memory card.
  • the program is installed from the recording medium 1001 to the auxiliary storage device 1002 via the drive device 1000.
  • the program does not necessarily need to be installed from the recording medium 1001, and may be downloaded from another computer via a network.
  • the auxiliary storage device 1002 stores installed programs as well as necessary files, data, and the like.
  • the memory device 1003 reads and stores the program from the auxiliary storage device 1002 when there is an instruction to start the program.
  • the CPU 1004 implements functions related to the control device 30 according to programs stored in the memory device 1003. Specifically, the CPU 1004 executes the procedure shown in FIG. 4, for example.
  • the interface device 1005 is used as an interface for connecting to a network or the like.
  • a display device 1006 displays a GUI (Graphical User Interface) and the like based on a program.
  • the input device 1007 is composed of a keyboard, a mouse, buttons, a touch panel, or the like, and is used to input various operation instructions.
  • An output device 1008 outputs the calculation result.
  • the destination position is determined in consideration of the movement cost, so when performing movement control on the mobile radio station device, it is possible to suppress deterioration in the quality of communication during movement. , it becomes possible to suppress an increase in power consumption for movement.
  • control is always performed to reduce the moving distance or moving time from the same home position, so when assuming multiple movements, the overall The quality deterioration time during the movement of the mobile radio station device (in a series) can be kept to a minimum.
  • the technique according to this embodiment is suitable for a case where a mobile radio station device moves relatively frequently. If the optimal position is selected by considering only the movement each time, depending on the conditions, there is a possibility that the movement will involve an extremely large movement cost, but this can be avoided by the technology according to the present embodiment.
  • control is performed to reduce the power required for movement, the system can be operated with low power consumption, especially when assuming continuous movement.
  • a wireless communication system comprising one or more mobile radio station devices that communicate with one or more terminal devices and a control device, The control device includes: Based on the location of each terminal device, calculate a plurality of movement destination location candidates for each mobile radio station device that satisfies the required quality of communication with the terminal device, Among the multiple destination location candidates, the destination location candidate for which the sum of the moving costs for the mobile radio station device required for moving from the home position to the destination is the minimum, or the moving cost required for moving from the home position to the destination A wireless communication system that selects a destination position candidate with the smallest maximum value of movement costs among one or more mobile radio station devices as a movement destination position for movement control.
  • the wireless communication system according to appendix 1, wherein the control device calculates a destination position candidate for each mobile radio station device by performing clustering on terminal devices.
  • the control device in a wireless communication system comprising one or more mobile radio station devices that communicate with one or more terminal devices and a control device, memory and at least one processor connected to the memory; including;
  • the processor includes: Based on the location of each terminal device, calculate a plurality of movement destination location candidates for each mobile radio station device that satisfies the required quality of communication with the terminal device, Among the multiple destination location candidates, the destination location candidate for which the sum of the moving costs for the mobile radio station device required for moving from the home position to the destination is the minimum, or the moving cost required for moving from the home position to the destination A control device that selects a destination position candidate with the smallest maximum value of movement cost among one or more mobile radio station devices as a movement destination position for movement control.
  • a method for determining a destination position in a wireless communication system comprising one or more mobile radio station devices that communicate with one or more terminal devices and a control device, the method comprising: the control device calculating, based on the location of each terminal device, a plurality of movement destination position candidates for each mobile radio station device whose communication with the terminal device satisfies the required quality; The control device selects a destination location candidate from among a plurality of destination location candidates, or a destination location candidate for which the total sum of movement costs for the mobile radio station device required for moving from the home position to the destination is the minimum, or from the home position to the destination.
  • Destination position determination comprising: selecting a destination position candidate with the smallest maximum value of movement cost among one or more mobile radio station devices as a destination position for movement control.
  • Method (Additional note 6) A non-temporary storage medium storing a program for causing a computer to function as each part of the control device according to supplementary note 3 or 4.
  • Base station device 11 Drive section 20 Terminal device 30 Control device 31 Terminal position acquisition section 32 Destination candidate calculation section 33 Destination position determination section 34 Control section 35 Environment understanding section 1000 Drive device 1001 Recording medium 1002 Auxiliary storage device 1003 Memory device 1004 CPU 1005 Interface device 1006 Display device 1007 Input device 1008 Output device

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Abstract

１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムであって、前記制御装置は、各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出し、複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択する。

Description

無線通信システム、制御装置、移動先位置決定方法、及びプログラム
　本発明は、可動基地局装置等の移動無線局装置の移動を制御する技術に関連するものである。
　５Ｇや無線ＬＡＮ等の無線通信技術が広く普及している。近年では、端末装置の混雑度合いや、空間環境の変化に応じて、基地局装置を移動させることにより、ユーザに無線ネットワークを意識させないナチュラルな通信環境を提供するための技術が検討されている（例えば非特許文献１）。
電子情報通信学会 2021総合大会 B-5-131
　上記のように、基地局装置を移動させることで、無線リソースを有効に活用して、端末装置に適切な無線通信サービスを提供できる。
　しかし、基地局装置を移動させるために要する距離（あるいは時間）が長い場合、その移動中において、端末装置での通信品質が劣化する可能性がある。また、移動に要する消費電力が増大する。なお、移動させる対象は、基地局装置に限らない。例えば、移動させる対象が中継局装置、ＡＰ（アクセスポイント）などであってもよい。移動させる対象を総称して「移動無線局装置」と呼ぶことにする。
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、移動無線局装置に対する移動制御を行う際に、移動中の通信の品質劣化を抑えるとともに、移動のための消費電力増大を抑えるための技術を提供することを目的とする。
　開示の技術によれば、１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムであって、
　前記制御装置は、
　各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出し、
　複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択する
　無線通信システムが提供される。
　開示の技術によれば、移動無線局装置に対する移動制御を行う際に、移動中の通信の品質劣化を抑えるとともに、移動のための消費電力増大を抑えることが可能となる。
システムの全体構成例を示す図である。 制御装置３０による移動先位置の決定動作の概要を説明するための図である。 装置構成例を示す図である。 制御装置３０の動作を説明するためのフローチャートである。 階層型クラスタリングを示す図である。 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。
　以下の実施の形態の説明では、移動の対象とする移動無線局装置として、移動可能な基地局装置を使用しているが、これは一例である。以下で登場する基地局装置を、中継局装置に置き換えてもよいし、ＡＰに置き換えてもよいし、これら以外の移動無線局装置に置き換えてもよい。
　また、基地局装置は、セルラ通信網（例：３Ｇ、４Ｇ／ＬＴＥ、５Ｇ、６Ｇ）における基地局装置であってもよいし、無線ＬＡＮでの基地局装置であってもよいし、これら以外の通信方式における基地局装置であってもよい。なお、以下では、基地局装置を「ＢＳ」と記述する場合がある。
　（システムの全体構成例）
　図１に、本実施の形態に係るシステムの全体構成例を示す。図１に示すように、本システムにおいて、複数の基地局装置１０と複数の端末装置２０が存在する。また、基地局装置１０の移動制御を行う制御装置３０が存在する。１以上の基地局装置１０と制御装置３０からなるシステムを無線通信システムと呼んでもよい。
　各基地局装置１０は、制御装置３０からの制御に基づいて、移動することができる。基地局装置１０を、可動基地局装置と呼んでもよい。移動のための手段はどのようなものであってもよい。例えば、ドローン上に基地局装置１０を搭載することで移動を実現してもよいし、レール上に基地局装置１０を搭載することで、レール上を基地局装置１０が移動可能としてもよいし、車両に基地局装置１０を搭載することで移動を実現してもよいし、これら以外の方法で移動を実現してもよい。ここでは、「基地局装置１０」は、移動手段（駆動部）も含むものとする。
　また、基地局装置１０が備えるアンテナの方向が可変である場合、制御装置３０は、基地局装置１０が備えるアンテナの方向を変えることも可能である。
　各基地局装置１０は、無線で端末装置２０と通信可能である。また、各基地局装置１０は、有線又は無線で制御装置３０と通信可能である。端末装置２０は、１つ又は複数の基地局装置１０と無線で通信可能である。
　（制御装置３０による移動先位置の決定動作の概要）
　前述したとおり、基地局装置１０を移動させるために要する距離（あるいは時間）が長い場合、その移動中において、端末装置２０での通信品質が劣化する可能性がある。また、移動に要する消費電力が増大する。
　そこで、本実施の形態では、制御装置３０は、基地局装置１０の移動コストを考慮して基地局装置１０の移動先位置を決定することとしている。図２を参照して、移動先位置の決定方法の概要を説明する。
　まず、制御装置３０は、各端末装置２０の位置を取得する。本実施の形態では、端末位置の予測ができない（又は困難）である場合を想定しており、ここでの各端末装置２０の位置とは現在位置である。ただし、短時間先であれば、端末の将来位置を予測可能な場合など、ここでの各端末装置２０の位置が将来の位置であってもよい。本実施の形態では、ここで取得する各端末装置２０の位置に適した基地局装置１０の移動先位置を決定する。
　制御装置３０は、取得した各端末装置２０の位置に基づき、各基地局装置１０の移動先位置候補を算出する。算出方法の詳細は後述する。
　また、本実施の形態では、各基地局装置１０についての予め定められた位置（ホームポジションと呼ぶ）がある。
　図２に例を示す。図２の例では、制御装置３０は、ホームポジションから移動先までの経路が経路１である移動先位置候補と、ホームポジションから移動先までの経路が経路２である移動先位置候補を算出している。制御装置３０は、これら２つの移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先までの移動コストが小さい経路１の移動先位置候補を選択し、経路１の移動先位置を用いて、各基地局装置１０の移動を実行する。
　なお、各基地局装置１０の移動において、移動元の位置はそのホームポジションであるとは限らない。つまり、本実施の形態では、ある位置に存在する基地局装置１０の次回の移動に関して、ホームポジションから移動先までの移動コストを用いて移動先位置を決定する。
　（装置構成例）
　図３に、本実施の形態に係る無線通信システムを構成する装置の構成例を示す。図３に示すように、本無線通信システムは、制御装置３０及び基地局装置１０を有する。前述したとおり、基地局装置１０は、移動制御の対象となる移動無線局装置の例である。図３には、１つの基地局装置１０が示されているが、実際には１以上の基地局装置１０が存在する。
　制御装置３０と基地局装置１０との間は有線又は無線により接続される。また、図１に示したように、基地局装置１０は端末装置２０と無線で通信可能である。
　基地局装置１０は駆動部１１を有する。駆動部１１は、制御装置３０の制御部３４からの指示により、基地局装置１０を所望の位置に移動させる。
　制御装置３０は、端末位置取得部３１、移動先候補算出部３２、移動先位置決定部３３、及び、制御部３４を有する。また、図３の例において、制御装置３０の外部に環境把握部３５（カメラ、センサなど）が備えられている。
　端末位置取得部３１は、各端末装置２０の位置を取得する。例えば、端末位置取得部３１は、環境把握部３５により取得された各端末装置２０の配置を示す情報から各端末装置２０の位置を取得する。
　移動先候補算出部３２は、端末位置取得部３１により取得された各端末装置２０の位置に基づいて、基地局装置１０の移動先位置候補を算出する。移動先位置決定部３３は、複数の移動先位置候補から、実際の移動制御に使用する移動先位置を決定する。
　制御部３４は、移動先位置決定部３３により決定された各基地局装置１０の移動先位置へ、各基地局装置１０を移動させる制御を実行する。なお、制御部３４は、制御装置３０の外部に備えられてもよい。
　（動作例）
　次に、制御装置３０の動作について、図４のフローチャートの手順に沿って説明する。以下で説明する動作において、制御装置３０が担当するエリア（対象エリアと呼ぶ）があり、その対象エリア内の端末装置２０及び基地局装置１０が制御対象であると想定する。また、対象エリア内には、１又は複数の端末装置２０、及び、１又は複数の基地局装置１０が存在する。また、各基地局装置１０に対するホームポジションが存在する。ホームポジションは、対象エリア内にあってもよいし、対象エリア外にあってもよい。
　＜Ｓ１０１＞
　Ｓ１０１において、端末位置取得部３１が、各端末装置２０の位置を取得する。
　＜Ｓ１０２＞
　Ｓ１０２において、移動先候補算出部３２が、端末位置取得部３１により得られた端末の位置に基づき、各基地局装置１０の複数の移動先位置候補を算出する。各基地局装置１０の移動先位置候補の算出方法は特定の方法に限られないが、例えば、下記の算出方法例１あるいは算出方法例２を使用することができる。
　なお、以下の算出方法例１、算出方法例２では、基地局装置１０のアンテナが、無指向性アンテナである場合を想定している。基地局装置１０のアンテナが、指向性を持つアンテナの場合（方向を変えられるアンテナの場合）、例えば、下記の予測通信品質の計算において、予測通信品質が最も良くなる方向にアンテナを向けた場合の予測通信品質を算出すればよい。
　算出方法例１：
　移動先候補算出部３２は、まず、対象エリア内の複数の端末装置２０に対し、端末クラスタリング初期値をランダムに変化させて、ｋ－ｍｅａｎｓ法で端末クラスタリングを行う。具体的には、例えば、対象の基地局装置１０の数（Ｍとする）の端末クラスタリング初期値を設定し、複数の端末装置２０をＭ個のクラスタに分ける。このようなクラスタリングを、端末クラスタリング初期値をランダムに変化させて、複数回実施する。
　なお、非特許文献１に開示されている階層型クラスタリングを用いて、クラスタリングを行ってもよい。図５は、非特許文献１における階層型クラスタリングのイメージを示している。
　移動先候補算出部３２は、各クラスタの重心位置に基地局装置１０を（コンピュータ上で）移動させ、移動後の予測通信品質（端末装置２０での予測通信品質）が予め定めた値以上となる位置候補を得る。つまり、端末装置２０との通信が所要品質を満たす各基地局装置１０の移動先位置候補を算出する。
　例えば、対象の基地局装置としてＢＳ１とＢＳ２があるものとし、初期値を変えた２回のクラスタリングに基づくＢＳの位置候補（（ＢＳ，Ｐ）と表記）として、｛（ＢＳ１，Ｐ１１），（ＢＳ２，Ｐ２１）｝と｛（ＢＳ１，Ｐ１２），（ＢＳ２，Ｐ２２）｝が得られたとする。
　このとき、例えば、上記２つの位置のうち、｛（ＢＳ１，Ｐ１１），（ＢＳ２，Ｐ２１）｝のみの予測通信品質が予め定めた値以上であれば、｛（ＢＳ１，Ｐ１１），（ＢＳ２，Ｐ２１）｝が位置候補になる。
　予測通信品質の計算方法については、特定の方法に限定されないが、例えば、見通し面積率、予測スループット積算値、あるいは、要求品質達成端末率を用いることができる。
　見通し面積率とは、対象エリアの面積のうち、端末装置２０から基地局装置１０を見通せる（つまり、端末装置２０と基地局１０との間に障害物がない）ような端末装置２０が存在するエリアの面積の割合である。例えば、対象エリアをメッシュエリアに分割することで、端末装置２０から基地局装置１０を見通せるような端末装置２０が存在するエリアの面積を求めることができる。
　一例として、ＢＳ１とＢＳ２が存在する場合に、それぞれの位置をＰ１１、Ｐ２１とした場合、ＢＳ１配下（ＢＳ１のクラスタ内）の端末装置２０による見通し面積率が３０％、ＢＳ２配下（ＢＳ２のクラスタ内）の端末装置２０による見通し面積率が２０％であるとすると、｛（ＢＳ１，Ｐ１１），（ＢＳ２，Ｐ２１）｝に対する見通し面積率は５０％となる。
　予測スループット積算値とは、端末装置２０における予測スループットを、対象の全ての端末装置２０で積算（総和）した値である。スループットは、端末装置２０における基地局装置１０からの信号の受信電力から推定することができる。
　要求品質達成端末率とは、対象の全ての端末装置２０のうち、要求品質を達成している端末装置２０の割合である。要求品質は例えばスループットである。上記のようにスループットは受信電力から推定できるので、推定したスループットと要求品質を比較することで、端末装置２０毎に、要求品質を達成しているか否かを判断できる。
　なお、算出方法例１のように、端末クラスタリングを行うことで、計算量を削減できるという効果がある。クラスタリングを行わない場合、算出方法例２で説明するようにＢＳ配置の全組み合わせにおいて、各基地局装置と対象エリアの全端末装置との間のパスロス等を計算して、端末点での受信品質を求めるため、条件によっては計算量が大きくなる。これに対し、端末クラスタリングを行うことにより、各クラスタに含まれる端末装置と、対応する基地局装置との間のパスロスを計算することで計算量を低減しつつ、ＢＳ配置を求めることができる。
　算出方法例２：
　移動先候補決定部３２は、基地局装置１０がとり得る位置の全候補について、予測通信品質を算出し、予測通信品質が予め定めた値以上となる位置候補を得る。予測通信品質の計算方法の例は上述したとおりである。
　例えば、対象の基地局装置としてＢＳ１とＢＳ２があるものとし、取り得るＢＳの全位置候補（（ＢＳ，Ｐ）と表記）が、｛（ＢＳ１，Ｐ１１），（ＢＳ２，Ｐ２１）｝と｛（ＢＳ１，Ｐ１２），（ＢＳ２，Ｐ２２）｝であるとする。
　このとき、例えば、上記２つの位置（各ＢＳの位置）のうち、｛（ＢＳ１，Ｐ１１），（ＢＳ２，Ｐ２１）｝のみの予測通信品質が予め定めた値以上であれば、｛（ＢＳ１，Ｐ１１），（ＢＳ２，Ｐ２１）｝が位置候補になる。
　＜Ｓ１０３＞
　Ｓ１０３において、移動先位置決定部３３が、各基地局装置１０のホームポジションから移動先までの移動コストを計算する。移動コストは、特定のものに限定されないが、例えば、ホームポジションから移動先位置までの移動距離、ホームポジションから移動先位置までの移動に要する消費電力、又は、ホームポジションから移動先位置までの移動に要する時間である。移動に要する消費電力は、予め得ておいた単位移動距離あたりの消費電力を、移動距離に積算して算出することができる。移動に要する時間は、予め得ておいた単位移動距離あたりの時間を、移動距離に積算して算出することができる。
　具体例を用いて説明する。ＢＳの位置Ｐを（ＢＳ，Ｐ）と表記する。Ｓ１０２の結果、移動先位置候補として、「候補１：｛（ＢＳ１，Ｐ１Ａ），（ＢＳ２，Ｐ２Ａ）｝」と「候補２：｛（ＢＳ１，Ｐ１Ｂ），（ＢＳ２，Ｐ２Ｂ）｝」の２つの候補が得られたとする。また、ＢＳのホームポジションを、｛（ＢＳ１，ＨＰ１），（ＢＳ２，ＨＰ２）｝とする。
　移動先位置決定部３３は、候補１における各ＢＳの移動コストとして、ＢＳ１については、ＨＰ１からＰ１Ａへの移動にかかる移動コストとしてＣ１Ａを算出し、ＢＳ２については、ＨＰ２からＰ２Ａへの移動にかかる移動コストとしてＣ２Ａを算出する。
　また、移動先位置決定部３３は、候補２における各ＢＳの移動コストとして、ＢＳ１については、ＨＰ１からＰ１Ｂへの移動にかかる移動コストとしてＣ１Ｂを算出し、ＢＳ２については、ＨＰ２からＰ２Ｂへの移動にかかる移動コストとしてＣ２Ｂを算出する。
　＜Ｓ１０４＞
　Ｓ１０４において、移動先位置決定部３３は、Ｓ１０３で算出した移動コストを基に、各基地局装置１０の移動先位置を決定する。具体的な移動先位置決定方法の例として、下記の決定方法１と、決定方法２がある。
　決定方法１：
　移動先位置決定部３３は、移動先位置候補毎に、対象の全基地局装置１０についての移動コストの総和を求め、移動コストの総和が最小の移動先位置候補を、最終的な移動先位置として選択する。
　上述した具体例では、移動先位置決定部３３は、候補１における移動コストの総和として「Ｃ１Ａ＋Ｃ２Ａ」を算出し、候補２における移動コストの総和として「Ｃ１Ｂ＋Ｃ２Ｂ」を算出する。
　もしも、移動先位置決定部３３が、「（Ｃ１Ａ＋Ｃ２Ａ）＜（Ｃ１Ｂ＋Ｃ２Ｂ）」であると判断したとすると、候補１のほうが候補２よりも移動コストが小さいので、候補１を最終的な移動先位置として選択する。
　決定方法２：
　移動先位置決定部３３は、移動先位置候補毎に、対象の全基地局装置１０の移動コストのうちの最大の移動コストを求め、最大の移動コストが最小の移動先位置候補を、最終的な移動先位置として選択する。
　上述した具体例では、候補１における２つのＢＳの移動コストであるＣ１ＡとＣ２Ａのうち、Ｃ１Ａのほうが大きいとする。また、候補２における２つのＢＳの移動コストであるＣ１ＢとＣ２Ｂのうち、Ｃ２Ｂのほうが大きいとする。
　もしも、移動先位置決定部３３が、「Ｃ１Ａ＜Ｃ２Ｂ）」であると判断したとすると、候補１における最大の移動コストのほうが候補２における最大の移動コストよりも小さいので、候補１を最終的な移動先位置として選択する。
　＜Ｓ１０５＞
　Ｓ１０５において、制御部３４が、Ｓ１０４での決定結果に基づいて、各基地局装置１０を移動させる制御を実行する。
　（ハードウェア構成例）
　制御装置３０は、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現できる。このコンピュータは、物理的なコンピュータであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。
　すなわち、制御装置３０は、コンピュータに内蔵されるＣＰＵやメモリ等のハードウェア資源を用いて、制御装置３０で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。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６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６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、制御装置３０に係る機能を実現する。具体的にはＣＰＵ１００４は、例えば、図４に示す手順を実行する。
　インタフェース装置１００５は、ネットワーク等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。
　（実施の形態の効果）
　以上説明したとおり、本実施の形態に係る技術では、移動コストを考慮して移動先位置を決定するので、移動無線局装置に対する移動制御を行う際に、移動中の通信の品質劣化を抑えるとともに、移動のための消費電力増大を抑えることが可能となる。
　本実施の形態では、端末装置の移動経路が予測できず、移動無線局装置が連続的に移動する場合において特に、移動中の通信の品質劣化および消費電力を抑えることができる。
　より具体的には、本実施の形態では、常に同一のホームポジションからの移動距離または移動時間を小さくする制御を行うので、複数回の移動を想定した際に、端末位置の予測なしで、全体（一連）での移動無線局装置の移動中の品質劣化時間を極力小さく抑えることができる。本実施の形態に係る技術は、移動無線局装置が比較的高頻度に移動する場合に適する。 都度の移動のみを考慮した最適位置選択を行う場合、条件によっては移動コストの極めて大きい移動が生じる可能性があるが、本実施の形態に係る技術によりこれを回避することが可能となる。
　また、移動に要する電力を小さくする制御を行うので、特に連続的な移動を想定した際に、低消費電力でシステムを運用できる。
　（付記）
　本明細書には、少なくとも下記各項の無線通信システム、制御装置、移動先位置決定方法、及びプログラムが開示されている。
（付記項１）
　１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムであって、
　前記制御装置は、
　各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出し、
　複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択する
　無線通信システム。
（付記項２）
　前記制御装置は、端末装置に対するクラスタリングを行うことにより、各移動無線局装置の移動先位置候補を算出する
　付記項１に記載の無線通信システム。
（付記項３）
　１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムにおける前記制御装置であって、
　メモリと、
　前記メモリに接続された少なくとも１つのプロセッサと、
　を含み、
　前記プロセッサは、
　各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出し、
　複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択する
　制御装置。
（付記項４）
　前記プロセッサは、端末装置に対するクラスタリングを行うことにより、各移動無線局装置の移動先位置候補を算出する
　付記項３に記載の制御装置。
（付記項５）
　１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムにおける移動先位置決定方法であって、
　前記制御装置が、各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出するステップと、
　前記制御装置が、複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択するステップと
　を備える移動先位置決定方法。
（付記項６）
　コンピュータを、付記項３又は４に記載の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を記憶した非一時的記憶媒体。
　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　基地局装置
１１　駆動部
２０　端末装置
３０　制御装置
３１　端末位置取得部
３２　移動先候補算出部
３３　移動先位置決定部
３４　制御部
３５　環境把握部
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 (6)

  1. 　１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムであって、
    　前記制御装置は、
    　各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出し、
    　複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択する
    　無線通信システム。
  2. 　前記制御装置は、端末装置に対するクラスタリングを行うことにより、各移動無線局装置の移動先位置候補を算出する
    　請求項１に記載の無線通信システム。
  3. 　１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムにおける前記制御装置であって、
    　各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出する移動先候補算出部と、
    　複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択する移動先位置決定部と
    　を備える制御装置。
  4. 　前記移動先候補算出部は、端末装置に対するクラスタリングを行うことにより、各移動無線局装置の移動先位置候補を算出する
    　請求項３に記載の制御装置。
  5. 　１以上の端末装置との通信を行う１以上の移動無線局装置と、制御装置とを備える無線通信システムにおける移動先位置決定方法であって、
    　前記制御装置が、各端末装置の位置に基づいて、端末装置との通信が所要品質を満たす各移動無線局装置の移動先位置候補を複数通り算出するステップと、
    　前記制御装置が、複数の移動先位置候補のうち、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの移動無線局装置についての総和が最小となる移動先位置候補、又は、ホームポジションから移動先への移動にかかる移動コストの１以上の移動無線局装置の中での最大値が最小となる移動先位置候補を、移動制御のための移動先位置として選択するステップと
    　を備える移動先位置決定方法。
  6. 　コンピュータを、請求項３又は４に記載の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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