JP2006101442A - 移動通信システム、基地局制御装置、無線基地局装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
セルサイズの変更に伴う影響を抑えることができ、また、セルの運用停止等に伴うサービス停止時間を最小限に抑えることのできる移動通信システムを提供する。
【解決手段】
移動通信システムは、各セル内のトラヒック量を測定する手段と、トラヒック量が超えるか否かによってセルサイズを一段狭いセルサイズに変更する第１閾値と、トラヒック量が下回るか否かによって前記一段狭いセルサイズから元のセルサイズに戻すための前記第１閾値より小さい第２閾値と、を記憶保持する手段と、を備え、逐次測定されるトラヒック量に応じて各セルのセルサイズを自動変更する。この第１、第２閾値は、各セルサイズ間に個別に定められているため、トラヒック量が第１閾値付近を前後してもセルサイズの変更が頻繁に行われないようになっている。また、セルの運用停止時に、停止セルのエリアを隣接するセルでカバーし、該当エリアにおけるサービスを継続可能とする。
【選択図】
図２

Description

本発明は、移動通信システム、基地局制御装置、無線基地局装置に関し、特にセルラ方式による移動通信システム、基地局制御装置、無線基地局装置に関する。

従来の移動通信システムでは、サービスエリアにおける障害物有無等の電波伝搬条件や、予測されるトラヒック量、ユーザ移動速度等を考慮してセル配置設計が行われている。概して、無線基地局の持つハードウェアや伝送路帯域のようなリソース有効利用の観点からは低トラヒックのエリアには半径の大きなセル（マクロセルと称す）、高トラヒックエリアには半径の小さなセル（マイクロセルと称す）を配置すべきとされる。また、上記に加えて、マクロセルを配置することで、高速に移動するユーザにおける頻繁なセル間ハンドオーバーを抑止することができるとされている。これらを踏まえて、互いに補完する目的でマイクロセルとマクロセルを階層的に配置する構成もあるが、一般に運用中は、これらのセルサイズを変更することは考えられていない。

その一方で、限られた資源を活用する観点から、トラヒック量の変動に応じて、セルサイズを変更し、より少ない無線基地局で広範囲のサービスエリアをカバーできるようにしたセルラ移動通信システムも提案されるに至っている。例えば、特開２００１−１６０９８４号公報記載のものがあり、トラヒックの状況に応じて、無線基地局の送信電力を相対的に変化させるセルラ移動通信システムが開示されている。

特開２００１−１６０９８４号公報

上述の公報記載のとおり、セルサイズを動的に変更可能とすれば、より少ないリソースで広範囲のサービスエリアをカバーすることが可能になる。その一方、頻繁にセルサイズ変更されることとなると、当該変更対象のセルに位置する移動機についてのハンドオーバーも頻繁に行われることになってしまうという問題点がある。

また、無線基地局装置の障害や保守作業による運用停止時に、該当エリアのサービスの停止を余儀なくされるケースがあるが、こうした場合に備えて安価かつ信頼性のあるバックアップリソースを用意することが望まれている。

本発明は、上記した各事情に鑑みてなされたものであって、セルのサイズ変更が頻発して行われる事態を回避することができるセル可変型の移動通信システム、基地局制御装置、無線基地局装置を提供することを目的とする。また、本発明は、無線基地局装置の運用停止時にも対応可能なセル可変型の移動通信システム、基地局制御装置、無線基地局装置を提供することも目的とする。

前記課題を解決するための手段を提供する本発明の第１の視点によれば、各セル内のトラヒック量を測定する手段と、トラヒック量が超えるか否かによってセルサイズを一段狭いセルサイズに変更する第１閾値と、トラヒック量が下回るか否かによって前記一段狭いセルサイズから元のセルサイズに戻すための前記第１閾値より小さい第２閾値と、を記憶保持する手段と、を備えて、逐次測定されるトラヒック量に応じて各セルのセルサイズを自動変更する移動通信システムが提供される。換言すれば、この移動通信システムは、各セルサイズ毎にトラヒック量の区間が定められ、一の区間の端部が、直近上位及び下位セルサイズの区間と所定幅重なるようになっている。

また、本発明の第２の視点によれば、上記した移動通信システムにおいて、隣接するセル同士が互いにカバー可能なように配置されるとともに、一のセルを構成する無線基地局が機能停止した場合、当該セルにおいて極大値のトラヒック量が計測されたものとして取扱い、隣接するセルのセルサイズを拡大する移動通信システムが提供される。

また、本発明の第３の視点によれば、セルサイズ変更コマンドを受信すると送信電力、受信タイミング、アンテナの方向、アンテナ指向性のいずれかを変化させてセルのサイズを変更する無線基地局装置と、各セル内のトラヒック量を測定する手段と、トラヒック量が超えるか否かによってセルサイズを一段狭いセルサイズに変更する第１閾値とトラヒック量が下回るか否かによって前記一段狭いセルサイズから元のセルサイズに戻すための前記第１閾値より小さい第２閾値とを記憶保持する手段と、を備えて、前記無線基地局に対して、逐次測定するトラヒック量に応じたセルサイズ変更コマンドを送出する基地局制御装置が提供される。

本発明によれば、トラヒック量に関して２つの閾値を参照してセルサイズ変更を行うものであるため、特定の（閾）値付近で不安定になることはなく、移動通信システムを安定的に動作させ、ハンドオーバーが頻発する事態を回避することが可能となる。また、障害や保守作業に伴う運用停止時にも、隣接するセルをバックアップリソースとして利用し、該当エリアのサービスを継続することができる。

続いて、本発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明を適用可能なセルラ方式の移動通信システムの概略図である。図１を参照すると、無線基地局１ａ、１ｂ・・・１ｎと、基地局制御装置２と、保守端末３と、セル４ａ、４ｂ・・・４ｎとが示されている。

無線基地局１ａ、１ｂ・・・１ｎは、移動通信システムに配置され、それぞれがカバーするセル４ａ、４ｂ・・・４ｎを有し、各セル内に在圏する携帯電話端末等の移動機と無線データの送受信を行う。セル４ａ、４ｂ・・・４ｎのサイズは、基地局制御装置２、又は、保守端末３から送信される制御コマンドにより、送信電力や受信タイミングを調整し動的に変更することが可能となっている。

基地局制御装置２は、トラヒック量に基づいて自発的に、或いは、保守端末３からの保守コマンドに基づいて、各無線基地局に対してセル４ａ乃至４ｎのサイズを制御するセルサイズ変更コマンドを送信する。後に詳述するが、このセルサイズの変更は、不感地帯ができないように、隣接するセルのサイズを考慮して行われる。

保守端末３は、基地局制御装置２を制御する保守コマンドを送信可能な情報処理装置である。また、保守端末３は、基地局制御装置２よりセル４ａ乃至４ｎの運行状況を受信し、特定のセルについて障害通知が報告されると、自動的に該当セルに隣接するセルのサイズを拡大する保守コマンドを送信するプログラムが実装されている。

図２は、本実施の形態におけるセルサイズの変更動作（セルサイズ可変範囲）を説明するための図である。図中実線はセル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅの最小サイズを示し、点線は最大サイズを示している。図２に表されたように各セルは、それぞれエリアの一部を共有するように配置されるだけでなく、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを最大にすることによって、セル４ａの固有のエリアを殆どカバーできるようにレイアウトされる。

図３は、本実施の形態における基地局制御装置２に保持されるセルサイズとトラヒック量の関係を説明するための図である。図３に示されたとおり、トラヒック量が高くなるに従って、一段狭いセルサイズが適用されるようなマップデータが用意される。また、各セルサイズに対応する区間（ＬＬ〜ＵＬ）は、前後段階のセルサイズの区間と所定幅重なるように定められている。図３の例では、最大セルサイズＣＳ_１から一段下のセルサイズＣＳ_２に移行する際の（第１）閾値はＵＬ_１であるが、セルサイズＣＳ_２から最大セルサイズＣＳ_１に移行する際の（第２）閾値はＵＬ_１より小さいＬＬ_２が設定されている。従って、現在最大セルサイズＣＳ_１である場合にトラヒック量が（第１）閾値ＵＬ_１を超えると、一段狭いセルサイズに変更されるが、その後トラヒック量が落ち着いて（第１）閾値ＵＬ_１を下回ったとしても、直ちに最大セルサイズＣＳ_１には戻らず、（第２）閾値ＬＬ_２を下回った場合に、セルサイズの拡大制御が行われる。

続いて、本実施の形態の動作を説明する。基地局制御装置２は、トラヒック量の計測として、所定の時間間隔毎に各無線基地局の呼制御リソースの使用率の測定を行う。この呼制御リソースの使用率は、基地局制御装置２が行う呼制御リソースの割り当て管理の結果を逐次反映して測定される。

基地局制御装置２は、測定されたトラヒック量が、図３に例示したマップの現セルサイズに対応するトラヒック量の区間に属するか否かと、隣接するセルのトラヒック量も考慮して、セルのサイズを決定する。例えば、図２のセル４ａにおける呼制御リソース使用率が現セルサイズの（第１）閾値ＵＬ_ｎを上回り、隣接セル４ｂ乃至４ｅのトラヒック量が十分少ない（例えば、各セルの現セルサイズの（第２）閾値ＬＬ_ｎ未満である）場合に、基地局制御装置２は、セル４ａを縮小し、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを拡大させるように、無線基地局１ａ乃至１ｅに対してそれぞれセルサイズ変更コマンドを送信する。これによりセル４ａに集中していたトラヒックを隣接セル４ｂないし４ｅに分散させることができるため、セル４ａをサポートする無線基地局１ａにおけるリソース不足の発生を未然に防ぐことができる。そして、セル４ａが縮小されると、本来のセル４ａのエリアに位置する移動機について、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅへのハンドオーバーが促される。

また例えば、図２のセル４ａにおける呼制御リソース使用率が現セルサイズの（第１）閾値ＵＬ_ｎを上回る場合であっても、隣接するセル４ｂ乃至４ｅのトラヒック量も高く不感地帯が生ずるような場合は、基地局制御装置２はセルサイズ変更コマンドの送出は行わず、セル４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅのサイズを保持する。

反対に、セル４ａにおけるトラヒック量が現セルサイズの（第２）閾値ＬＬ_ｎを下回り、隣接するセル４ｂ乃至４ｅいずれかのトラヒック量が十分高い（例えば、現セルサイズの（第１）閾値ＵＬ_ｎ以上である）場合は、基地局制御装置２は、セル４ａを拡大し、隣接するセルのうち当該トラヒック量が十分高いセルを縮小させる（勿論、当該縮小対象のセルに隣接するセルのトラヒック量がいずれも低い場合に限られる）。そして、セル４ａが拡大されると、セル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅのエリアに位置する移動機について、セル４ａへのハンドオーバーが促される。

以上のセルサイズの自動変更が行われる頻度は、セルサイズの各段階について定められたトラヒック量の区間の重複幅で調節することが可能となっている。例えば、トラヒック量の区間の重複幅が広ければ、トラヒック量の復元に対する反応が鈍くなることになるが、変更後のセルサイズから元のセルサイズに戻ることも困難となり、トラヒック量が閾値近辺を前後することによるセルサイズの頻繁な変更を抑止できる。したがって、上記セルサイズとトラヒック量の区間の重複幅を調節することによって、セルサイズの動的な変更に起因するハンドオーバーの頻度を低減することができる。

続いて、機器の障害により無線基地局が運用停止時となった場合の動作について説明する。基地局制御装置２は、上述した呼制御リソースの割り当て管理のため、無線基地局１ａ乃至１ｅの持つ論理リソースであるセル４ａ乃至４ｅの状態も監視している。そして、障害の発生や復旧を検出した場合、基地局制御装置２は、保守端末３に対して当該障害の発生や復旧がなされたセルを指定した障害通知を報告する。

保守端末３は、障害通知を受信すると、基地局制御装置２に対して、当該セルを指定して障害時用に予め定められた保守コマンドを送信する。例えば、図２のセル４ａにて障害発生が検出された場合、保守端末３は、基地局制御装置２に対し、障害セル４ａ又は隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを指定した障害時用の保守コマンドを送信する。この保守コマンドを受信した基地局制御装置２は、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅのサイズを障害の発生しているセル４ａのエリアをカバーできるサイズとすべく、セル４ａのトラヒック量が最大値であり、セル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅのトラヒック量が最小値である場合と同様のセルサイズ変更コマンドを生成し、各無線基地局１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅに送出する。これによって運用が停止されたセル４ａのエリアに位置する移動機について、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅへのハンドオーバーが促される。

一方、無線基地局が障害から復旧した際は、まず最小のセルサイズで運用が再開される。例えば、上述の例において、セル４ａの障害復旧を検出した基地局制御装置２は、保守端末３に対して障害復旧通知を報告する。

保守端末３は、障害復旧通知を受信すると、基地局制御装置２に対して、障害セル４ａ又は隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを指定した障害復旧時用の保守コマンドを送信する。これにより、保守コマンドを受信した基地局制御装置２において、トラヒック量に応じたセル４ａの拡大操作、セル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅの縮小操作が段階的に行われる。そして、セル４ａが拡大するに従って、本来のセル４ａのエリアに位置する移動機について、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅからセル４ａへのハンドオーバーが促される。

続いて、保守作業に伴い基地局を運用停止する場合の動作について説明する。例えば、図２の無線基地局１ａの保守作業に伴いセル４ａのサービスを停止させる必要がある場合、保守作業者は保守端末３からの操作により、基地局制御装置２に対して、保守対象のセル４ａ又は隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを指定した保守作業時用の保守コマンドを送信する。この保守コマンドを受信した基地局制御装置２は、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを、セル４ａのエリアをカバーできるサイズとなるまで、段階的に拡大していくとともに、セル４ａを段階的に縮小していくようセルサイズ変更コマンドを生成し、各無線基地局１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅに対して送出する。そして、セル４ａが縮小するに従って、セル４ａのエリアに位置する移動機について、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅへのハンドオーバーが促される。そして、セル４ａのサイズが最小となった後に、無線基地局１ａは運用停止され、保守作業が実施される。

そして、保守作業が完了し、セル４ａの運用を再開する場合は、保守作業者は保守端末３からの操作により基地局制御装置２に対し、上記した障害復旧時と同様のセル４ａのサイズ拡大と隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅのサイズ縮小を段階的に行う保守コマンドを送信する。そして、セル４ａが拡大するに従って、本来のセル４ａのエリアに位置する移動機について、隣接するセル４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅからセル４ａへのハンドオーバーが促される。

以上の動作により、セルサイズの変更が適宜行われ、また、障害発生のサービス停止時間を最小限に抑えることができ、また、保守作業の際にもサービスを続行することが可能となる。

上述の実施例では、説明の簡略化のため無線基地局とセルの関係は１対１として記述しているが、一つの無線基地局にて複数のセルをサポートする構成にも適用可能である。図４は、この種の構成に本発明を適用した場合のセルサイズの変更動作（セルサイズ可変範囲）を説明するための図である。図４に示されたように、無線基地局のサポートするエリアは、セクタと呼ばれる扇型のエリア５ａ、５ｂ、５ｃに分割され、それぞれのセクタが一つのセルとして扱われる。この場合においても、上述した実施の形態同様、基地局制御装置２をして、トラヒック量に基づいてセクタ分割の角度を動的に変更されること、障害時や保守作業時の動作を行わせることが可能である。なお、この種の無線基地局におけるセクタ角度によるセルサイズの変更は、各無線基地局にアンテナの方向、指向性を制御する機構を設け、これによって行うことになる。

以上のとおり、トラヒック量に応じて無線基地局のサポートするセルサイズを動的に変更する構成としたため、物理的なエリアに対して複数の無線基地局が互いにカバーすることが可能となり、セルサイズの変更による影響を抑えながら限られたリソースを有効利用できるものとなっている。また、障害や保守作業に伴うセルの運用停止時にも、隣接するセルをバックアップリソースとして利用することが可能となり、該当エリアのサービスを継続することができる。

なお、上記した実施の形態では、保守端末３は、装置障害時に自動的に、運用停止セルに隣接するセルのサイズを制御するものとして説明したが、人為的な操作を介するようにしてもよいことは勿論である。同様に上記した実施の形態では、保守作業時に、保守作業者が保守作業時用の保守コマンドを送信するものとして説明したが、特定のセルで保守作業が開始された旨の報告を受けると、保守端末３が自動的に保守コマンドを送信するようにしても良いことは勿論である。

本発明に係る移動通信システムの概略図である。 本発明の一実施の形態におけるセルサイズの変更動作（セルサイズ可変範囲）を説明するための図である。 セルサイズとトラヒック量の関係を説明するための図である。 本発明の別の実施の形態におけるセルサイズの変更動作（セルサイズ可変範囲）を説明するための図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 無線基地局
２ 基地局制御装置
３ 保守端末
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ セル
５ａ、５ｂ、５ｃ セル（セクタ）

Claims (11)

1. 多段階にセルサイズを変更できるセルを複数用いて無線通信サービスを提供する移動通信システムであって、
   各セル内のトラヒック量を測定する手段と、
   トラヒック量が超えるか否かによってセルサイズを一段狭いセルサイズに変更する第１閾値と、トラヒック量が下回るか否かによって前記一段狭いセルサイズから元のセルサイズに戻すための前記第１閾値より小さい第２閾値と、を記憶保持する手段と、を備えて、
   逐次測定されるトラヒック量に応じて各セルのセルサイズを自動変更すること、
   を特徴とする移動通信システム。
2. 前記セルサイズの変更処理は、隣接するセルのセルサイズの変更可否を判定してから行うものとし、隣接するセルとの間にサービス不能地帯が生じる場合は、該セルのセルサイズの変更を抑止すること、
   を特徴とする請求項１に記載の移動通信システム。
3. 一のセルを構成する基地局が機能停止した場合、隣接するセルのセルサイズを最大化することによって、該セルをカバー可能なようにセル配置したこと、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の移動通信システム。
4. 保守対象セルのセルサイズを段階的に縮小するとともに、該セルに隣接するセルのセルサイズを段階的に拡大する保守移行用動作を実行可能としたこと、
   を特徴とする請求項１乃至３いずれか一に記載の移動通信システム。
5. 前記トラヒック量として、呼制御リソースの使用率を用いること、
   を特徴とする請求項１乃至４いずれか一に記載の移動通信システム。
6. 多段階にサイズを変更できるセルを複数用いて無線通信サービスを提供する移動通信システムの基地局制御装置であって、
   各セル内のトラヒック量を測定する手段と、
   トラヒック量が超えるか否かによってセルサイズを一段狭いセルサイズに変更する第１閾値と、トラヒック量が下回るか否かによって前記一段狭いセルサイズから元のセルサイズに戻すための前記第１閾値より小さい第２閾値と、を記憶保持する手段と、を備えて、
   各セルに対応する無線基地局に対して、逐次測定するトラヒック量に応じたセルサイズ変更コマンドを送出すること、
   を特徴とする基地局制御装置。
7. 前記セルサイズ変更コマンドの送出処理は、隣接するセルのセルサイズの変更可否を判定してから行うものとし、隣接するセルとの間にサービス不能地帯が生じる場合は、該セルサイズ変更コマンドの送出を抑止すること、
   を特徴とする請求項６に記載の基地局制御装置。
8. 所定の保守端末からセルを指定した保守コマンドを受信した場合、隣接するセルを担当する無線基地局に対して、セルのセルサイズを最大化するようセルサイズ変更コマンドを送出すること、
   を特徴とする請求項６又は７に記載の基地局制御装置。
9. 特定のセルのサイズを段階的に縮小するとともに、該セルに隣接するセルのセルサイズを段階的に拡大する保守移行用動作を実行可能としたこと、
   を特徴とする請求項６乃至８いずれか一に記載の基地局制御装置。
10. 前記トラヒック量として、呼制御リソースの使用率を用いること、
    を特徴とする請求項６乃至９いずれか一に記載の基地局制御装置。
11. 請求項６乃至１０いずれか一に記載の基地局制御装置からセルサイズ変更コマンドを受信し、
    送信電力、受信タイミング、アンテナの方向、アンテナ指向性のいずれかを変化させて、セルのセルサイズを変更すること、
    を特徴とする無線基地局装置。

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