JP2005117357A - 無線通信システムの管理方法及びシステム並びに管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線ＬＡＮの負荷分散制御において、ＡＰの接続端末数を制限する従来の手法では端末側に制御のための機構を導入する必要があるため、コスト高で導入障壁が高い。また、定常的に高負荷である地域に対する本質的な解決にならず、負荷分散制御が頻繁に行われるため、性能の劣化が危惧される。
【解決手段】 管理サーバ１と伝搬特性計算サーバ３とにより、複数のＡＰ４ａ〜４ｄのカバー範囲である各セル毎の負荷状況を把握し、負荷状況評価のために予め定められた評価値を算出し、この評価値が最小となるように、各セルの負荷状況の制御を行う。負荷状況の制御としては、各セルの形状（大きさを含む）を変更するものであり、更に具体的には、ＡＰの送信電力の調整、ＡＰの設置位置の変更、ＡＰの追加などの処理を行って、上記評価値が最小となるように、セル変更を行う。これにより、各セル（ＡＰ）の負荷の調整が最適に行われることになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は無線通信システムの管理方法及びシステム並びに管理装置、更にはその動作制御用プログラムに関し、特に複数の無線基地局を含む無線ＬＡＮ（Local Area Network）における負荷状況の制御管理方式に関するものである。

複数の無線ＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）からなる無線ＬＡＮシステムにおいて、特定のＡＰに通信負荷が集中している状況を回避して、システム全体の通信性能を向上させる負荷分散制御が以前から知られている。ＡＰ一台が収容可能なトラフィック量は限られており、一台のＡＰに過剰な負荷がかかった場合、当該ＡＰに接続している端末における通信性能（スループット特性や遅延特性）は劣化する。これを回避するために、特許文献１には、各ＡＰが自身に対する接続端末数を把握し、予め設定された接続可能な端末数より多い端末数が接続された場合、接続中の端末に対して、他のＡＰへ接続を切替えるように指示することで負荷分散を行う制御について述べられている。

この特許文献１の技術では、各端末が送受信するトラフィック量（負荷）が均等であると仮定した上で、運用情報をリアルタイムに監視することによって制御を行っている。すなわち、特定端末数以上が１台のＡＰに接続した場合、当該ＡＰでは処理しきれないトラフィックが発生すると仮定して、予め過負荷状況を回避できるように、接続可能な端末数を限定するという制御を行う。

また、特許文献２を参照すると、交換機に接続され、無線サービスエリアであるセル内に無線電話機を収容可能な複数の無線基地局を有する移動通信システムにおいて、交換機により複数の無線基地局の稼働状況を監視して交換機内に記憶されている基地局状態パターンテーブルと比較し、この比較結果に応じて、各無線基地局の電波放射特性、送信出力、受信感度を指示することにより、システムの動作状況に応じた無線基地局のセル構成を自動的に制御して、呼損の発生をなくす技術が開示されている。

特開２００２−１８５４５８号公報 特開平８−２８９３６６号公報

上述した特許文献１に開示の技術を利用する場合には、以下の問題が発生する。まず、無線ＬＡＮシステム内の、全ての端末が当該技術の負荷分散制御に対応していなければ、当該制御は有効に作用しない。すなわち、全ての端末の内部に、他ＡＰへの接続要請に従って処理を行う機能を追加する必要が発生する。よって、当該制御を作用させようとすると、システム下の全端末を当該制御対応の端末とする必要があるため、コスト高であると共に、従来機器が使用できないという不便さがある。

また、無線ＬＡＮシステムにおける負荷は、エリア内の各場所の利用方法や什器レイアウトなど依存し、ユーザが定常的に多くいるエリアでは、定常的に高くなると考えられる。特許文献１のような負荷分散制御は、リアルタイムに負荷を監視して制御するので、定常的に高負荷なエリアでは、頻繁に負荷分散制御が行われることになる。この制御では、独自の制御メッセージをＡＰと端末間で交換するので、制御が頻繁に行われることによって、この制御メッセージの量が増加し、性能低下を招くことになる。また、定常的に負荷の高いエリアに対しては、当該エリアの利用方法や什器レイアウトなどに依存したユーザの偏りに応じて、ＡＰの設置位置や設置ＡＰ数を増やすことで各ＡＰの高負荷状態を本質的に解消することができると考えられるが、特許文献１に開示のような方法では行えない。

更に、負荷を端末数と比例していると仮定しているため、少ない端末数であっても、各端末の発生負荷が高い場合には過負荷状況に陥ることがある。

上述の特許文献２の技術では、各無線基地局のセル構成を変更制御するための具体的実現例が開示されておらず、よって本当に目的とするセル構成に変更可能かどうかは全く不明であるという問題がある。

本発明の目的は、ＡＰの負荷状況の制御を、低コストで、導入障壁を小さくすることで可能とし、また高負荷状態の本質的解消を可能とした無線通信システムの管理方法及びシステム並びに管理装置、更にはその動作制御用プログラムを提供することである。

本発明の他の目的は、ＡＰの負荷状況の制御を，予め定められた負荷状況評価値に基づいてなすようにして、最適なセル構成を得ることが可能な無線通信システムの管理方法及びシステム並びに管理装置、更にはその動作制御用プログラムを提供することである。

本発明による管理方法は、複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理方法であって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握する第一のステップと、前記負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況の制御をなす第二のステップとを含むことを特徴とする。

本発明による他の管理方法は、複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理方法であって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握する第一のステップと、前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求める第二のステップとを含むことを特徴とする。

本発明による管理システムは、複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理システムであって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握する第一の手段と、前記負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況の制御をなす第二の手段とを含むことを特徴とする。

本発明による他の管理システムは、複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理システムであって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握し、前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求めることを特徴とする。

本発明による管理装置は、複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理装置であって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況を制御する手段を含むことを特徴とする。

本発明による他の管理装置は、複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理装置であって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握し、前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求めることを特徴とする。

本発明によるプログラムは、複数の無線基地局を含む無線通信システムにおける管理装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況を制御する処理を含むことを特徴とする。

本発明による他のプログラムは、複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握し、前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求める処理を含むことを特徴とする。

本発明の作用を述べる。複数のＡＰのカバー範囲である各セル毎の負荷状況を把握し、負荷状況評価のために予め定められた評価値を算出し、この評価値が最小となるように、各セルの負荷状況の制御を行うものである。負荷状況の制御としては、各セルの形状（大きさを含む）を変更するものであり、更に具体的には、ＡＰの送信電力の調整、ＡＰの設置位置の変更、ＡＰの追加などの処理を行って、上記評価値が最小となるように、セル形状の変更を行うのである。これにより、各セル（ＡＰ）の負荷の調整が最適に行われることになる。

本発明によれば、予め定められた負荷状況評価値に基づいて、各セルの負荷状況の変更制御、すなわちセル形状の変更制御を、ＡＰの送信電力制御、もしくはＡＰの設置位置変更、もしくはＡＰの追加により、行うことによって、各ＡＰのカバー範囲を変化させるようにしたので、最適な負荷状況の制御が可能となるという効果がある。また、ＡＰ側のみの制御となるため、端末に制御のための機構を設ける必要がなく、よって、既存の機器をそのまま使用することができるので、低コストで、かつ導入障壁が小さい、負荷分散制御を行うことが可能である。

また、本発明によれば、負荷集中の発生に対して一時的な対処を行うものではなく、負荷状況を把握した上で、ＡＰの送信電力の変更、ＡＰの設置位置の変更、ＡＰの追加という施策を行うので、負荷状況を把握する際の時間的な粒度を調整することによって、定常的な負荷集中に対応することも可能となるという効果もある。このように、定常的な負荷集中を把握して、本発明の制御を行うことによって、定常的な負荷集中エリアに対して頻繁に制御が行われるようなことがなくなるので、処理の増加による性能低下が発生することがなくなるという効果がある。

更に、本発明によれば、現実の負荷状況を収集して、負荷状況評価値の算出のための情報、すなわち負荷状況制御の元の情報とするようにしており、端末毎の固定的負荷を仮定しているわけではないので、負荷状況の制御を行っているにもかかわらず、過負荷状況となってしまうような事態を避けることができるという効果もある。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１を参照すると、本発明の実施の形態は、管理サーバ１、表示装置２、伝搬特性計算サーバ３、アクセスポイント（ＡＰ）４ａ〜４ｄ、端末５ａ〜５ｇから構成される。管理サーバ１はＡＰ４ａ〜４ｄや端末５ａ〜５ｇから情報の収集、あるいは設定、負荷状況制御を行うための解析、表示装置２への表示内容の提供、伝搬特性計算サーバ３への計算要求と結果取得を行う。

表示装置２は管理サーバ１から提供された情報を基に無線ＬＡＮ運用管理者に対して情報表示を行う。伝搬特性計算サーバ３は管理サーバ１の要求に応じて、ＡＰの位置とサービスエリア上の任意の場所における電波伝搬特性を計算し、結果を管理サーバ１に提供する。ＡＰ４ａ〜４ｄと端末５ａ〜５ｇは無線ＬＡＮ機器であり、管理サーバ１の要求に応じて設定情報や負荷情報等の統計情報の提供や変更を行う。

端末５ａ〜５ｇは情報提供や変更の機能を有しない場合もある。なお、ＡＰ４ａ〜４ｄと管理サーバ１、管理サーバ１と表示装置２、管理サーバ１と伝搬特性計算サーバ３は、それぞれ同じネットワーク内に存在しても良いし、インターネット等の通信網を介して遠隔接続されていても良い。

図２は管理サーバ１の構成をより詳細に記載したものである。管理サーバ１は負荷状況制御部１１、負荷情報取得部１２、端末位置取得部１３、伝搬特性取得部１４、施策通知部１５、パラメータ制御部１６から構成される。負荷状況制御部１１は、システム内の各ＡＰから任意の場所への伝搬特性と収集した負荷情報とを基に、負荷状況の制御を行うための処理を決定する。負荷状況の制御処理としては、例えば、送信電力等の運用管理者の手を介さないパラメータの制御や、ＡＰ設置位置の変更や、ＡＰの追加などの運用管理者の動作を必要とする施策などが挙げられる。

負荷情報取得部１２は、ＡＰ４ａ〜４ｄや端末５ａ〜５ｇから取得した負荷に関する情報（負荷情報と称す）を、必要に応じて加して現在の負荷の状況を示す負荷状況を導出して負荷状況制御部１１に提供する。この負荷情報としては、例えば、ＡＰに接続されている端末数、各機器の送信要求パケット量、各機器のパケット受信量、使用伝送速度、無線媒体使用率がある。要求される時間粒度（例えば、１秒毎、１時間毎、１日毎等）に応じた情報が提供される。端末位置取得部１３は、位置情報を取得可能な端末から当該位置情報を取得して、負荷状況制御部１１に供給する。位置情報が端末から取得できない場合、端末位置取得部１３は動作しない。

伝搬特性取得部１４は伝搬特性計算サーバ３によって計算された伝搬特性を取得し、負荷状況制御部１１へ供給する。施策通知部１５は負荷状況制御部１１で決定された運用管理者の動作を必要とする負荷状況制御について、表示装置２へその旨を通知するための情報を用意して供給する。パラメータ制御部１６は、負荷状況制御部１１で決定された運用管理者の動作を必要としない負荷状況制御を行うために、ＡＰや端末のパラメータの再設定をＡＰや端末に通知し、その旨を運用管理者に通知する情報を用意し、表示装置２へ供給する。

図３は本発明の実施の形態の全体的な概略処理フローを示したものである。図３を用いて、本発明の実施の形態の処理フローについて説明する。ステップＡ１は負荷情報の取得処理であり、本処理では、運用中の無線ＬＡＮ機器（ＡＰおよび端末）から負荷情報を定期的に取得する。本処理は、無線ＬＡＮ機器毎、あるいは１ＡＰとそのＡＰに接続される端末の集合毎に、どの程度の負荷がかかっているか（すなわち、負荷状況）を把握するために行われる。

負荷情報の取得処理は以下のように行われる。管理サーバ１０１の負荷情報取得部１２は管理用プロトコル（例えば、ＳＮＭＰ：Single Network Management Protocol）を用いて、運用中の無線ＬＡＮ機器であるＡＰから、あるいはＡＰと端末の双方から、負荷情報を取得する。負荷情報取得部１２は、必要に応じて取得した情報を加工して、負荷状況として導出する（ステップＡ２）。例えば、あるＡＰとそのＡＰに接続されている端末の受信パケット量の合計と使用伝送速度をそれぞれ取得して、受信パケット量を伝送速度で除算することによって媒体使用時間を計算する。そして、当該媒体使用時間と全時間との比を媒体使用率とみなし、これを負荷状況として導出する。

本ステップにおいて、定期的に負荷情報を取得する際の時間間隔を変化させることによって、把握できる負荷状況の時間粒度を変化させることができる。時間間隔を短く設定すると、急激なトラフィックの変化に追随した情報を取得することができる。時間間隔を長くすると、平均的なトラフィックの状況が把握できるので、定常的な負荷集中については、時間間隔を長く取ったほうが検出しやすい。このように、取得する時間間隔は、管理者の望む負荷状況制御のあり方に依存して決定されるものであり、負荷変動に対応して時間間隔を制御することで、より正確な負荷状況の制御が可能となる。例えば、負荷変動周期が短い時間帯（昼間など）には、時間間隔を小とし、逆に負荷変動周期が長い時間帯（夜間など）には、時間間隔を大とするなどの、時間帯によって時間間隔を変更する制御も可能である。一方、時間間隔の短い処理と長い処理とを並列して同時に実施することも可能である。

ステップＡ３は処理実行判断処理であり、本処理では、ステップＡ２で導出された負荷状況を元に、負荷状況制御の処理を行うか否かを決定する処理である。ステップＡ２で導出した負荷状況が特定の条件を満たす場合、負荷集中が発生していると判断し、ステップＡ４以降の処理を行う。負荷集中を判定する条件の例としては、ステップＡ１〜Ａ２において、定期的に導出されている負荷状況が、特定回数連続して特定基準値を超過した、あるいは平均値が特定基準値を超過した、というような条件が設定される。本ステップで設定した条件が満たされない場合には、ステップＡ４以降の処理は行わない。

ステップＡ４は伝搬特性の取得処理である。本処理では、管理対象となるサービスエリアにおいて、各ＡＰから任意の場所への伝搬特性を導出する処理が行われる。これは、各ＡＰのカバー範囲であるセルの伝搬特性を把握するために行う。伝搬特性を取得する処理は、図４に示すフローに従って行われる。すなわち、管理サーバ１の伝搬特性取得部１４から、各ＡＰの位置に関する情報、システムのサービスエリアに存在する構造物（建物、什器等）の情報が伝搬特性計算サーバ３へ供給される（ステップＳＡ４１）。伝搬特性計算サーバ３において、与えられたこれ等の情報を用いて、各ＡＰからシステムのサービスエリア内の任意の場所への伝搬特性（例えば、パスロス、遅延スプレッド）が、統計的手法（例えば、３乗則の減衰モデルなど）やレイトレーシング手法などの周知の手法を用いて、計算される（ステップＡ４２）。

なお、各ＡＰからのサービスエリア内の任意の場所とは、図６を参照すると、ある無線ＬＡＮシステムのサービスエリア（図では、矩形状としている）内の任意の観測点Ａ（当該サービスエリアを格子状に区切って得られる複数の微小エリアのうちの一つ）を指すものとする。こうして算出された伝搬特性は、管理サーバ１の伝搬特性取得部１４へ渡される（ステップＡ４３）。

図３におけるステップＡ５はセル毎の負荷状況の把握処理であり、本処理は管理サーバ１内の負荷状況制御部１１で行われ、サービスエリア内の各場所における負荷の状況を詳細に把握する処理である。ステップＡ４で求められた伝搬特性と、ステップＡ２で導出された負荷状況とを基に、サービスエリア内単位面積（図６の微小エリア）あたりの負荷状況が導出される。まず、ステップＡ４で求められた伝搬特性を元にして、各ＡＰの送信電力とアンテナ利得を用いて、図６に示したサービスエリア内の任意の観測点である微小エリアＡにおいて、各ＡＰから送信した場合の受信電力が求められる（ステップＡ５１）。

各観測点において、各ＡＰからの受信電力のうち最大となるＡＰが、当該観測点における接続ＡＰとすると（ステップＡ５２）、サービスエリア内には接続するＡＰ毎に仕切られた各ＡＰ対応のセルが形成される（図７参照）（ステップＡ５３）。ここで、接続ＡＰについて説明すると、無線ＬＡＮでは、各端末が通信を行うために、一つのＡＰに対してアソシエーション（接続処理）を行うが、端末がこのアソシエーションを行ったＡＰのことを接続ＡＰと称するもので、端末が通信を行う際には、この接続ＡＰを介して行うことになる。

ステップＡ１〜Ａ２においては、あるＡＰとそのＡＰに接続されている端末との負荷状況の合計を取得できる。図７に示したように、各ＡＰがカバーするセルが決定されると、あるＡＰに接続されている端末は、当該ＡＰのセル内に存在すると考えることができる。このために、当該ＡＰとそのＡＰに接続されている端末の負荷状況の合計を、当該セル（当該ＡＰのセル）の負荷状況と等価とみなすことができる。そこで、当該負荷状況をその仕切られたセルの面積（あるいはその中に含まれる微小エリアの数）で割ることによって、単位面積あたりの負荷の量を算出することができる（ステップＡ５４）。

取得した負荷状況と単位面積当たりの負荷との関係は、例えば図８のようになる。同図では、ＡＰ４ａとこのＡＰ４ａに接続している端末から発生する負荷の合計が８．７Ｍｂｐｓ、ＡＰ４ｂとこのＡＰ４ｂに接続している端末から発生する負荷の合計が１．２Ｍｂｐｓ、ＡＰ４ｃとこのＡＰ４ｃに接続している端末から発生する負荷の合計が１４．４Ｍｂｐｓである状況である。これら各セルにおける負荷を、各ＡＰがカバーするセルに含まれる微小エリア、すなわちグリッド数で除算したものが、それぞれ５０ｋｂｐｓ、１０ｋｂｐｓ、１００ｋｂｐｓとなり、これが単位面積あたりの負荷となる。

ステップＡ１にて、負荷情報を端末毎に取得することができ、更に端末の位置情報を取得することができる場合には、セル内での単位面積あたり負荷を均一とせずに、図９に示す如く、黒く塗りつぶされた場所、すなわち端末の存在する位置付近でのみ負荷が発生し、端末の存在しない位置では負荷が発生しないとみなしてもよい。このように、端末毎の位置と負荷を反映させることができれば、より詳細な負荷状況の把握ができる。以上のようにして、サービスエリアにおける場所ごとの負荷の発生状況を把握する。

図３におけるステップＡ６は負荷状況制御内容の策定処理であり。本処理は、管理サーバ１内の負荷状況制御部１１において実行され、ステップＡ５で把握した負荷状況を元にして、ＡＰ毎に適切な負荷状況、すなわち負荷配分にするための負荷状況の制御処理をシミュレーションによって策定する処理である。本発明では、各ＡＰのカバーするセル形状と大きさを変化させることによって、負荷状況の制御を行う。セル形状と大きさを変化させると、接続できる端末数が変化し、各ＡＰへの負荷が変化するために、各ＡＰの負荷状況の変更制御が可能となる。

ステップＡ４において各ＡＰからセル内の各地点への伝搬特性、ステップＡ５において各地点における負荷状況が明らかとなっているので、ＡＰのパラメータを変化させた場合に、セルがどのように変化し、収容する負荷がどのように変化するかを推定することができる。本ステップでは、このことを利用して、各ＡＰの負荷状況が適切になるように、ＡＰのパラメータを変化させることを想定し、制御方法を決定する。変化対象とするＡＰのパラメータとしては、ＡＰの送信電力、ＡＰの設置位置、およびＡＰの追加、という３つを用いるものとする。

図１０を参照すると、図３のステップＡ６の詳細を示すフローであり、本図を参照して負荷状況制御内容の策定処理について説明する。各ＡＰの負荷状況を適切に制御する手法として、負荷状況評価値を導入する。この負荷状況評価値の第一の例としては、各セルの合計負荷の分散値であり、この分散値を最小とすることで、各ＡＰの負荷が均一化され、負荷分散が可能となる。負荷状況評価値の第二の例としては、許容負荷量を超えるセル数であり、このセル数を最小とすることで、負荷分散が図れる。負荷状況評価値の第三の例としては、各セルの理想分担負荷量と実測負荷量との比の分散値であり、この分散値を最小とすることで、理想負荷分担量に応じた負荷の均一化が図れる。

従って、ステップＡ６１において、上述の負荷状況評価値を算出し、次のステップＡ６２において、各ＡＰのパラメータを変化させつつ当該負荷状況評価値が最小となるようなパラメータを求めるのである。

例えば、送信電力の制御を行う場合には、各ＡＰのとり得る送信電力の全てのパターンでセルをシミュレーションにより再計算し、負荷状況評価値が最小化される送信電力のパターンを導出する。こうして導出された各ＡＰの送信電力をパラメータ制御部１６に通知して、制御を行うのである。

ここで、負荷状況評価値として、各セルの合計負荷の分散値を最小化する場合に、送信電力制御による具体的な制御方法の例を示す。先ず、サービスエリア全体における負荷を計算し、全体のＡＰの負荷をＡＰ数で除算することにより、各ＡＰが均等に受け持つべき負荷量（以下、均等負荷量と称す）を算出する。均等負荷量よりも、大きい負荷がかかっている１つのＡＰに着目し、このＡＰの送信電力を徐々に低下させるシミュレーションを行う。送信電力を低下させることで、当該ＡＰのセルが縮小するので、収容する負荷は低下する。当該ＡＰにかかる負荷が均等負荷量になるまで送信電力を低下させる。かかる処理を繰り返すことにより、各ＡＰの収容負荷が均等になるように調整する。

例えば、ステップＡ４において、図８のようなトラフィックの分布が導出されたとする。同図では、ＡＰ４ａのセルではセル全体で８．７Ｍｂｐｓのトラフィックが発生しており、単位面積（グリッド）あたりのトラフィック量は５０ｋｂｐｓ、ＡＰ４ｂのセルでは１．２Ｍｂｐｓのトラフィックが発生し、単位面積（グリッド）あたり１０ｋｂｐｓ、ＡＰ４ｃのセルでは１４．４Ｍｂｐｓのトラフィックが発生し、単位面積（グリッド）あたり１００ｋｂｐｓであることを示している。１ＡＰあたりの収容可能トラフィック量が１０Ｍｂｐｓとすると、ＡＰ４ｃは過負荷状態であり、ＡＰ４ｂは大きな余裕があるといえる。そこで、過負荷状態であるＡＰ４ｃの送信電力を低下させ、余裕のあるＡＰ４ｂの送信電力を増加させることによって、ＡＰ４ｃのセルを縮小させ、ＡＰ４ｂのセルを増加することができる。

ＡＰの送信電力を変化させると、観測点において受信電力が最大となるＡＰが変化し、各ＡＰがカバーする範囲であるセルの形状が変化するためである。この結果、図１１のようにそれぞれのセルの負荷が変化し、ＡＰ４ｃの過負荷状態が解消されると想定できる。

ここで、送信電力を下げた場合、雑音に対する受信品質が低下することが予想される場合、全てのＡＰが均一に送信電力を増加させることで、セルの分担を変化させずに、雑音に対する品質を向上させることができる。このようにしてシミュレーションを用いて、各ＡＰにおける負荷が均等になるような送信電力を導出した後、負荷状況制御部１１は各ＡＰに対して、決定された各ＡＰの送信電力をパラメータ制御部１６に提供し、実際に再設定する処理を次のステップ（図３のＡ７）で行う。なお、ＡＰの送信電力をネットワーク経由で変更することができず、人的手段で行う必要がある場合は、パラメータ制御部１６ではなく、施策通知部１５に送信電力に関する情報を提供する。

なお、ＡＰの性能やポリシーによって、負荷を均一とはせずに、ＡＰ毎に重みを持った負荷配分法とすることもできる。この場合には、ＡＰの収容すべき負荷量は、単に全体の負荷をＡＰ数で除算するのではなく、重みの合計で除算した後、各ＡＰの重みを乗算するという方法を用いることができる。例えば、ＡＰ４ａ，ＡＰ４ｂ，ＡＰ４ｃが１：２：３の重みで負荷を収容するとすると、全体で１２Ｍｂｐｓの負荷が存在したとすると、ＡＰ４ａの負荷の分担量は、
１２Ｍｂｐｓ÷（１＋２＋３）＝２Ｍｂｐｓ
となり、ＡＰ４ｂ及びＡＰ４ｃ負荷の分担量は、それぞれ４Ｍｂｐｓ、６Ｍｂｐｓとなる。

このような制御は、例えば、収容量の異なるＡＰを一つのシステムで使用している場合（ＩＥＥＥ８０２．１１ａと８０２．１１ｂのＡＰが混在するような場合）に、それぞれのＡＰで異なる負荷分担量にするようなケースにおいて有効な制御の一つである。８０２．１１ａでは、最大５４Ｍｂｐｓ、８０２．１１ｂでは、最大１１Ｍｂｐｓであるので、単純計算すると、収容量に５倍近い差がある。

負荷状況評価値として、許容負荷量を超えるセル（ＡＰ）数を最小化する場合に、送信電力制御を行うことを考えると、各ＡＰにおける負荷状況を導出し、許容負荷量を超えるＡＰを抽出する。シミュレーションにおいて、この抽出ＡＰの送信電力を低下させつつ、各ＡＰのセルの境界に関する情報を再計算して、抽出ＡＰが収容する負荷が許容負荷量になる送信電力を見出す。更に、許容負荷量を超えているＡＰが存在する場合には、同様の処理を繰り返し、全てのＡＰの収容する負荷が許容負荷量を超えなくなるまで繰り返す。また、前記制御において、抽出したＡＰの送信電力を低下させるのと同時に、負荷に余裕のあるＡＰの電力を許容負荷量を超えない範囲で増加させるように制御しても良い。

送信電力を低下させた結果、雑音に対する受信品質が低下すると予想されると、全てのＡＰが均一に送信電力を増加させることにより、セル境界を変化させることなく、雑音に対する品質の向上が可能となる。このようなシミュレーションを用いて、各ＡＰの収容する負荷量を許容負荷量以下となるような各送信電力を導出し、その送信電力に設定するよう、パラメータ制御部１６により各ＡＰへ通知する。なお、許容負荷量はＡＰにより異なる場合もある。

次に、ＡＰの設置位置を変化させる制御方法について述べる。負荷状況制御の別の手段として、設置されたＡＰの位置をずらすことによって、セルの形状を変化させ、負荷集中を軽減するという方法を用いることができる。設置位置を変化させた場合のセルの変化と、それに伴う負荷状況評価値とを、シュレーションして、この負荷状況評価値が最小となるＡＰ設置位置を決定する。例えば、図８の状況において、図１２のようにＡＰ４ｂとＡＰ４ｃの位置を変化させることによって、各ＡＰのセルが変化し、負荷集中が軽減されると予想される。負荷状況制御部１１は、決定された各ＡＰの新たな設置位置を施策通知部１５に提供し、実際に通知する処理を次ステップにて行うことになる。

次に、ＡＰを追加する制御方法について説明する。ＡＰを追加した場合のセルの形状変化と、それに伴う各ＡＰの収容トラフィック量の変化を、ステップＡ４，Ａ５の結果に基づいてシミュレーションを行い、ＡＰの追加に対する適切な指針を策定することが可能となる。例えば、図８の状況において、新規にＡＰを追加できる全ての場所（微小エリア）においてＡＰを追加した場合のセルの境界とそのときの各ＡＰの収容負荷とを、シミュレーションにより再計算する。その際のＡＰの送信電力は、当該ＡＰのデフォルト値を用いても良いし、既設ＡＰの平均電力を用いても良い。ＡＰを追加できる場所（微小エリア）のうち、負荷状況評価値が最小となる場所に、ＡＰを設置することを決定する。

例えば、最小の負荷状況評価値となる場所が、図１３のように、ＡＰ４ｄであったとすると、主に、ＡＰ４ａとＡＰ４ｃに対する負荷の一部を追加ＡＰ４ｄが収容することになるので、ＡＰ４ｃにおける過負荷状況は解消されると予想される。なお、ＡＰを追加する場合には、追加するＡＰのチャネルをも考慮することが必要である。追加するＡＰのチャネルは、追加する場所において他セルから受ける干渉が最小となるチャネルを選択することが望ましい。例えば、既に取得している各ＡＰの伝搬特性を元にして、追加場所における受信電力の合計（同じチャネルを使用している複数のＡＰからの受信電力の合計）が、最小となるチャネルを選択する。

負荷状況制御部１１は決定された新規ＡＰの追加に関する情報を施策通知部１５に提供し、実際に通知する処理を行う。図３のステップＡ７は負荷状況制御実行／施策通知処理であり、本処理ではステップＡ６にて決定された負荷状況制御処理を実際に行うか、または行うことを促す（示唆も含む）ための通知を行う。ステップＡ６にて述べた送信電力の制御に関しては、ネットワーク経由で自動的に行える場合があるので、この場合は負荷状況制御である負荷分散処理を直接行うことになる（パラメータ制御部１６で処理）。一方、送信電力の設定が手動でのみ可能な場合、ＡＰの設置位置を変化させる場合、ＡＰを追加する場合には、人的処理が必要となるので、その動作を促すために通知するという処理が行われる（施策通知部１５で処理）。

以下、パラメータ制御部１６で処理を行う場合と、施策通知部１５で処理を行う場合とに分けて説明する。パラメータ制御部１６による処理では、ステップＡ６にて、パラメータ制御部１６は負荷状況制御部１１より、各ＡＰの送信電力の設定値を提供されている場合の処理について述べる。パラメータ制御部１６は、各ＡＰの送信電力の設定値を、提供された送信電力の値に再設定する処理を行う。パラメータ制御部１６はＳＮＭＰ等の管理用プロトコルを用いて、指定されたＡＰに対して、提供された送信電力の値を設定する。その後、送信電力を再設定した旨を、運用管理者に通知するために、パラメータ制御部１６は表示装置２に対して、送信電力を変更したことを示す情報を提供し、表示装置２は当該情報を運用管理者に対して表示する。

ステップＡ６において、施策通知部１５は負荷状況制御部１１より行うべき処理について通知されている。施策通知部１５に通知される処理は、自動的に制御を行うことができず、人の手を介して行う必要がある（例えば、手動で送信電力を変化させる、ＡＰの設置位置を変化させる、ＡＰを追加する）ため、運用管理者に当該制御の実行を促すという処理になる。施策通知部１５は、負荷状況制御部１１より通知された処理内容を、表示装置２に提供し、表示装置２は運用管理者に対して表示する。

例えば、ステップＡ６にて、ＡＰの設置位置を変化するように決定された場合、表示装置２は図１４のような図を表示することによって、移動させるＡＰとその移動先とが容易に認識できるようにする。また、ステップＡ４にてＡＰを追加するように決定された場合、表示装置２は図１５のような図を表示することによって、どの位置にＡＰを追加すればよいのかを容易に認識できるようにする。

以上のように、本発明の負荷分散システムによって、無線ＬＡＮ機器からの負荷情報を収集し、各ＡＰのセルを明らかとした後、負荷状況制御を行うための方法をシミュレーションによって決定して、実際の負荷状況制御を行う、もしくは運用管理者に負荷状況制御のための処理実行を促すことによって、運用中の無線ＬＡＮシステムの負荷分散を行うことが可能となる。

図１６は本発明の他の実施の形態の動作フロー図であり、図３と同等部分は同同一符号にて示している。本例では、ステップＡ７における負荷状況制御実行／施策通知によって、負荷状況の制御施策を行った後に、当該施策が適切に行われたかどうかをフィードバックすることにより、確認するものである。すなわち、ステップＡ７の後に、ステップＡ１へ戻り、ステップＡ２を経てステップＡ３で処理実行判断を行い、適切に負荷状況が制御されたと判断されれば、終了となり、そうでなけれは、再度ステップＡ４以降の処理を繰り返すものである。

図１７は本発明の更に他の実施の形態を示すシステムブロック図であり、図１と同等部分は同一符号にて示している。無線ＬＡＮに特化したＬＡＮスイッチ６を用いる場合には、このＬＡＮスイッチ６がＡＰの管理機能を有しているために、図１に示した管理サーバ１の機能６１をこのスイッチ６に持たせるようにしたものである。こうすることにより、管理サーバを別のハードウェア構成とする必要がなくなり、ハードウェアの規模が縮小可能となる。

なお、上記の各実施の形態における動作フローは、予めその動作手順をプログラムとして記録媒体に格納しておき、これをコンピュータにより読取って実行するよう構成することにより、実現可能であることは明白である。

本発明の一実施の形態の全体図を示す図である。 管理サーバの詳細図である。 本発明の一実施の形態のフロー図である。 図３の伝搬特性取得処理Ａ４の詳細を示すフロー図である。 図３のセル毎の負荷状況把握処理Ａ５の詳細を示すフロー図である。 接続ＡＰの決定を説明するための図である。 サービスエリア全体と各ＡＰがカバーするセルの境界を示す図である。 各セルでの合計負荷と単位面積あたりの負荷を示す図である。 端末が存在している位置にのみ負荷が発生する状況を示す図である。 図３の負荷状況制御内容の策定処理Ａ６の詳細を示すフロー図である。 各ＡＰの送信電力を変化させた場合のセル境界と収容負荷の変化を示す図である。 各ＡＰの設置位置を変更させた場合のセル境界と収容負荷の変化を示す図である。 新規ＡＰを追加した場合のセル境界と収容負荷の変化を示す図である。 負荷状況制御を行うために運用管理者に対してＡＰの移動を催促する表示を示す図である。 負荷状況制御を行うために運用管理者に対してＡＰの追加を催促する表示を示す図である。 本発明の他の実施の形態の動作を示すフロー図である。 本発明の更に他の実施の形態の構成を示すシステム図である。

符号の説明

１ 管理サーバ
２ 表示装置
３ 伝搬特性計算サーバ
４ ＡＰ（アクセスポイント）
５ 端末
１１ 負荷状況制御部
１２ 負荷情報取得部
１３ 端末位置取得部
１４ 伝搬特性取得部
１５ 施策通知部
１６ パラメータ制御部

Claims (22)

1. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理方法であって、
   前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握する第一のステップと、
   前記負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況の制御をなす第二のステップと、
   を含むことを特徴とする管理方法。
2. 前記負荷状況評価値は、前記セルの各々の合計負荷量の分散値であることを特徴とする請求項１記載の管理方法。
3. 前記負荷状況評価値は、許容負荷量を超えるセルの数であることを特徴とする請求項１記載の管理方法。
4. 前記負荷状況評価値は、前記セルの各々の規定分担負荷量と実測負荷量との比の分散値であることを特徴とする請求項１記載の管理方法。
5. 前記第二のステップは、前記負荷状況評価値を最小にするように制御することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の管理方法。
6. 前記第二のステップは、前記セルの形状を変更制御するようにしたことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の管理方法。
7. 前記第二のステップは、前記無線基地局の送信電力の調整制御、前記無線基地局の設置位置の調整示唆、前記無線基地局の追加示唆の少なくともいずれかをなすことを特徴とする請求項６記載の管理方法。
8. 前記第一のステップにおける前記負荷状況の把握のための時間間隔を変化させることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の管理方法。
9. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理方法であって、
   前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握する第一のステップと、
   前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求める第二のステップと、
   を含むことを特徴とする管理方法。
10. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理システムであって、
    前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握する第一の手段と、
    前記負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況の制御をなす第二の手段と、
    を含むことを特徴とする管理システム。
11. 前記負荷状況評価値は、前記セルの各々の合計負荷量の分散値であることを特徴とする請求項１０記載の管理システム。
12. 前記負荷状況評価値は、許容負荷量を超えるセルの数であることを特徴とする請求項１０記載の管理システム。
13. 前記負荷状況評価値は、前記セルの各々の規定分担負荷量と実測負荷量との比の分散値であることを特徴とする請求項１０記載の管理システム。
14. 前記第二の手段は、前記負荷状況評価値を最小にするように制御することを特徴とする請求項１０〜１３いずれか記載の管理システム。
15. 前記第二の手段は、前記セルの形状を変更制御するようにしたことを特徴とする請求項１０〜１３いずれか記載の管理システム。
16. 前記第二の手段は、前記無線基地局の送信電力の調整制御、前記無線基地局の設置位置の調整示唆、前記無線基地局の追加示唆の少なくともいずれかをなすことを特徴とする請求項１５記載の管理システム。
17. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理システムであって、
    前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握し、前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求めることを特徴とする管理システム。
18. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理装置であって、
    前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況を制御する手段を含むことを特徴とする管理装置。
19. 前記手段は、前記負荷状況評価値が最小となるように前記負荷状況を制御することを特徴とする請求項１８記載の管理装置。
20. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理装置であって、
    前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握し、前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求めることを特徴とする管理装置。
21. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況に基づいて、前記無線基地局の負荷状況の評価のために予め定められた負荷状況評価値を算出し、この算出結果に基づき前記負荷状況を制御する処理を含むことを特徴とするプログラム。
22. 複数の無線基地局を含む無線通信システムの管理装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記複数の無線基地局の各々のカバー範囲であるセル毎の負荷状況を把握し、前記各セルの負荷状況が適切となるようなセル形状を求める処理を含むことを特徴とするプログラム。
    

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