JP2018011156A - 可動無線局制御方法、無線通信システム及び集中制御局 - Google Patents

Abstract

【課題】オフロード効率を向上させること。【解決手段】集中制御局が、可動無線局の周囲に位置する端末装置の分布に関する情報を含む端末情報を収集する端末情報収集ステップと、集中制御局が、主要無線局及び複数の可動無線局のいずれもが干渉を及ぼさない周波数となるように主要無線局及び複数の可動無線局が使用する周波数を決定し、収集された端末情報から得られる端末装置が密集しているエリアに基づいて、端末装置を分散し、かつ、可動無線局と端末装置との平均距離を最小にする位置を可動無線局の配置先の位置として決定し、決定した配置先の位置及び周波数に基づいて複数の可動無線局を制御する制御ステップと可動無線局が、集中制御局による制御に従って自装置が使用する周波数及び自装置の移動を制御する制御ステップ、を有する可動無線局制御方法。【選択図】図３

Description

本発明は、複数の無線局の制御技術に関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末をはじめとする端末装置の急速な普及に伴い、端末装置による大容量コンテンツの利用者が増加している。その結果、無線ネットワーク上のトラヒック量は急激に増大している。例えば、現在検討されている第５世代移動通信（５Ｇ）システムにおいて、第４世代マクロセル環境と比較して単位面積あたりの伝送容量を１０００倍（×１０００capacity/km²）にすることを要求条件に挙げている。このために、高密度なスモールセルを効率的に運用するための技術、及び無線ＬＡＮ（Local Area Network）等へ高効率なオフロード等を相互補完的に導入していく必要性を考察している（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１では、単位面積当たりのセル数(cell/km2)を１０倍に向上することが目標として掲げられている。

送信電力の小さい基地局装置を有するスモールセルによるネットワークの高密度化は、特にトラヒックの高いホットスポットのようなエリアにおけるトラヒックの爆発的増加を効率よくサポートするソリューションとして有望である。広域エリアをカバーするマクロセル内の局所的なエリアをカバーするスモールセルを追加配置し、マクロセルとスモールセル間において異なる周波数を使用する。これらを集中制御局においてキャリアアグリゲーションを適用することにより、接続性を維持しつつ追加されるスモールセル（アドオンセル）によって、スループットの向上と大容量化を実現する。

無線ＬＡＮにおいても、アンライセンスバンドを用いたオフロードの利用も盛んに検討されている（例えば、非特許文献２参照）。また、トラヒックオフロードを評価するための指標として、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）によって伝送したデータ量÷発生した総データ量をオフロード効率として定義し、オフロード効率を向上することがトラヒックオフロードを効率的に行える指標として評価している（例えば、非特許文献３参照）。このように、局所的なサービスエリアを作ることで広範囲なサービスエリアであるセルラ基地局の負荷を軽減するトラヒックオフロードを効率的に行うことが重要であると考えられている。

局所的なトラヒック増加の例として、特に多くのユーザが端末装置を使用するイベント会場などでは、一般的にユーザの数が増加することでそのエリアのトラヒックも同様に増加することが考えられる。このような環境は特定の時間においてユーザ密度が増加し、さらにその中でユーザが密集するエリアも状況によって異なる。非特許文献４に記載された技術は、複数の無線ＬＡＮアクセスポイントを集中制御することによってチャネル割当制御を行うものであり、時間・分布の変動に対応できる可能性がある。しかし、非特許文献４に記載された技術は、数十台の基地局装置を稠密に隈なく配置することが前提となる。

トラヒックオフロードのための小エリアの基地局装置は、数が多いほどオフロード効率が増加することが期待できる。しかし、ユーザの密集が想定される全エリアに基地局装置を配置する必要があり現実的ではない。非特許文献５においても、基地局装置が多素子アンテナを用いてユーザ分布に応じてアンテナビーム制御を行う技術であるが、全基地局装置が多素子アンテナを所有していることが前提となるためコストが多大になることに加え、非特許文献４と同様に時変動する局所的なユーザ密集エリアにおける面的周波数利用効率の向上には基地局装置が多数必要であることは不可避である。

上記のような問題を解決するために、限られた数のオフロード無線局を用いて、変動するユーザ密集エリアのユーザをより多く収容する方法が必要となる。非特許文献６では、オフロード効率の向上を目的として、ユーザ分布の変動に応じて基地局装置が動的に位置を変更する技術が提案されている。非特許文献６に記載された技術を用いることで、局所的なエリアに適応的に基地局装置を配備することができるため、限られた基地局装置で効率的なトラヒックオフロードの構築が期待できる。

しかし、非特許文献６に記載された技術では、非特許文献７に記載されているｋ−ｍｅａｎｓ法というクラスタリング手法を用いて４台の基地局装置に端末装置を収容することを検討している。ｋ−ｍｅａｎｓ法は、基地局装置と端末装置との平均距離を最小化するアルゴリズムであり、サービスエリアに対して端末装置の密集を考慮したアルゴリズムにはなっていない。非特許文献８では、移動可能な基地局装置（以下「可動無線局」という。）を用いて、急激な人口変動やトラヒック変動に応じて基地局装置を動的に配置する技術が提案されている。

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しかしながら、非特許文献８に記載された技術の指針は、可動無線局の移動距離が最小になるように設計されたものである。そのため、上記の各種技術では、端末装置が密集しているエリアにおいてオフロード効率を向上させることができないという問題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、オフロード効率を向上させることができる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、端末装置との間でオフロードを目的とした通信を行う移動可能な複数の可動無線局と、前記複数の可動無線局の通信範囲よりも広い通信範囲をカバーする主要無線局と、前記複数の可動無線局及び前記主要無線局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける可動無線局制御方法であって、前記集中制御局が、前記可動無線局の周囲に位置する前記端末装置の分布に関する情報を含む端末情報を収集する端末情報収集ステップと、前記集中制御局が、前記主要無線局及び前記複数の可動無線局のいずれもが干渉を及ぼさない周波数となるように前記主要無線局及び前記複数の可動無線局が使用する周波数を決定し、収集された前記端末情報から得られる前記端末装置が密集しているエリアに基づいて、前記端末装置を分散し、かつ、前記可動無線局と前記端末装置との平均距離を最小にする位置を前記可動無線局の配置先の位置として決定し、決定した配置先の位置及び周波数に基づいて前記複数の可動無線局を制御する制御ステップと、前記可動無線局が、前記集中制御局による制御に従って自装置が使用する周波数及び自装置の移動を制御する制御ステップと、を有する可動無線局制御方法である。

本発明の一態様は、上記の可動無線局制御方法であって、前記集中制御局が、前記制御ステップにおいて、前記端末装置が密集しているエリア内に存在する全端末装置の重心を算出し、算出した前記重心に基づいて得られるエリア内に存在する全端末装置をクラスタリングすることによって前記複数の可動無線局の配置先の位置を決定する。

本発明の一態様は、上記の可動無線局制御方法であって、前記集中制御局が、前記制御ステップにおいて、算出した前記重心を用いて、前記重心を中心としたエリアに基づき全端末装置数が所定の割合となるエリアを設定し、設定した前記エリア内に存在する全端末装置の重心を求める処理を、前記重心が予め定めた範囲で変化しなくなるまで繰り返し、前記重心が変化しなくなったエリア内に存在する端末装置から最も近い可動無線局までの平均距離が最小となるように前記複数の可動無線局の配置先の位置を決定する。

本発明の一態様は、端末装置との間でオフロードを目的とした通信を行う移動可能な複数の可動無線局と、前記複数の可動無線局の通信範囲よりも広い通信範囲をカバーする主要無線局と、前記複数の可動無線局及び前記主要無線局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムであって、前記集中制御局は、前記可動無線局の周囲に位置する前記端末装置の分布に関する情報を含む端末情報を収集する端末情報収集部と、前記主要無線局及び前記複数の可動無線局のいずれもが干渉を及ぼさない周波数となるように前記主要無線局及び前記複数の可動無線局が使用する周波数を決定し、収集された前記端末情報から得られる前記端末装置が密集しているエリアに基づいて、前記端末装置を分散し、かつ、前記可動無線局と前記端末装置との平均距離を最小にする位置を前記可動無線局の配置先の位置として決定し、決定した配置先の位置及び周波数に基づいて前記複数の可動無線局を制御する制御部と、を備え、前記可動無線局は、前記集中制御局による制御に従って自装置が使用する周波数及び自装置の移動を制御する制御部、を備える無線通信システムである。

本発明の一態様は、端末装置との間でオフロードを目的とした通信を行う移動可能な複数の可動無線局と、前記複数の可動無線局の通信範囲よりも広い通信範囲をカバーする主要無線局と、前記複数の可動無線局及び前記主要無線局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、前記可動無線局の周囲に位置する前記端末装置の分布に関する情報を含む端末情報を収集する端末情報収集部と、前記主要無線局及び前記複数の可動無線局のいずれもが干渉を及ぼさない周波数となるように前記主要無線局及び前記複数の可動無線局が使用する周波数を決定し、収集された前記端末情報から得られる前記端末装置が密集しているエリアに基づいて、前記端末装置を分散し、かつ、前記可動無線局と前記端末装置との平均距離を最小にする位置を前記可動無線局の配置先の位置として決定し、決定した配置先の位置及び周波数に基づいて前記複数の可動無線局を制御する制御部と、を備える集中制御局である。

本発明により、オフロード効率を向上させることが可能となる。

本発明における無線通信システム１００のシステム構成を示す図である。 無線局が使用する周波数帯域の一例を示す図である。 集中制御局１０及び可動無線局３０の機能構成を表す概略ブロック図である。 可動無線局情報テーブルの具体例を示す図である。 集中制御局１０の処理の流れを示すフローチャートである。 可動無線局３０の配置先を決定する処理を説明するための図である。 可動無線局３０の配置先を決定する処理を説明するための図である。 可動無線局３０の配置先を決定する処理を説明するための図である。 本発明の効果の検証結果を示す図である。 位置推定方法を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明における無線通信システム１００のシステム構成を示す図である。
無線通信システム１００は、集中制御局１０、主要無線局２０及び複数の可動無線局３０を備える。集中制御局１０と主要無線局２０、及び、集中制御局１０と複数の可動無線局３０は、有線又は無線により通信可能に接続される。複数の可動無線局３０は、多数の端末装置４０が存在するエリア（以下「サービスエリア」という。）（図１では、「ＳＡ」と表す。）内に設けられる。なお、以下の説明では、主要無線局２０及び可動無線局３０について特に区別しない場合には、単に無線局と記載する。主要無線局２０はマクロセルの基地局装置であり、可動無線局３０はスモールセルの基地局装置である。

次に、本発明における無線通信システム１００を適用するための前提条件について説明する。
・端末装置４０は、一台の可動無線局３０と通信を行うこととする。
・サービスエリア内の端末装置４０は、可動無線局３０以外の主要無線局２０との通信手段を持つこととし、可動無線局３０による通信はトラヒックオフロードを目的としたものである。例えば、端末装置４０がセルラ方式の端末装置である場合、サービスエリア内の端末装置４０はマクロセル基地局（主要無線局２０）との通信を補完する形として、可動無線局３０を本方式で利用する装置として扱う。

集中制御局１０は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置を用いて構成される。集中制御局１０は、主要無線局２０及び可動無線局３０を制御する。例えば、集中制御局１０は、主要無線局２０及び可動無線局３０が使用する周波数帯域の設定や、可動無線局３０の配置先の位置決定を行う。
主要無線局２０は、予め設定された位置に固定されている基地局装置である。主要無線局２０は、端末装置４０との間で通信を行う。主要無線局２０の通信範囲は、可動無線局３０の通信範囲よりも広い。例えば、主要無線局２０の通信範囲は、サービスエリア全体である。

可動無線局３０は、移動可能な基地局装置である。可動無線局３０は、端末装置４０との間で無線通信を行う。可動無線局３０は、集中制御局１０の制御に従って、自装置が使用する周波数の設定や、配置先への移動を行う。可動無線局３０が移動する範囲は、無線通信システム１００でカバー可能なエリア内である。
端末装置４０は、例えばスマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ノートパソコン等の情報処理装置を用いて構成される。端末装置４０は、主要無線局２０又は可動無線局３０との間で通信を行う。

図２は、無線局が使用する周波数帯域の一例を示す図である。図２に示されるように、各無線局（主要無線局２０及び可動無線局３０）は互いに異なる周波数帯域を使用する。このように、各無線局は互いに干渉を及ぼさないことを前提とする。また、スモールセル基地局（例えば、可動無線局３０）をサービスエリア内に複数配置する場合は、マクロセル基地局（例えば、主要無線局２０）と異なる周波数を用いることに加え、可動無線局３０同士も異なる周波数帯域に設定する方法により干渉を防ぐ必要がある。無線ＬＡＮでは、あらかじめ集中制御局１０が、接近する無線局に対して異なるチャネルを選択させることで、干渉を回避することが可能である。

図３は、集中制御局１０及び可動無線局３０の機能構成を表す概略ブロック図である。
まず、集中制御局１０の機能構成を説明する。集中制御局１０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、制御プログラムを実行する。制御プログラムの実行によって、集中制御局１０は、情報収集部１１、記憶部１２、制御部１３、制御情報通知部１４を備える装置として機能する。なお、集中制御局１０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

情報収集部１１は、可動無線局３０から端末情報を収集する。端末情報は、可動無線局３０の周辺に位置している端末装置４０の位置情報や、可動無線局３０の位置情報を表す。位置情報は、例えば緯度、経度である。
記憶部１２は、端末装置位置情報記憶部１２１及び可動無線局情報記憶部１２２で構成される。端末装置位置情報記憶部１２１は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。端末装置位置情報記憶部１２１は、端末装置４０の位置情報を記憶する。可動無線局情報記憶部１２２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。可動無線局情報記憶部１２２は、可動無線局情報テーブルを記憶する。

図４は、可動無線局情報テーブルの具体例を示す図である。可動無線局情報テーブルは、可動無線局３０に関する情報を表すレコード（以下「可動無線局情報レコード」という。）を複数有する。可動無線局情報レコードは、図４に示すように、無線局ＩＤ、位置情報、使用周波数、決定後位置情報及び収容端末装置数の各値を有する。無線局ＩＤの値は、可動無線局３０を識別するための識別情報であり、例えば可動無線局３０のＭＡＣアドレスである。位置情報の値は、可動無線局３０が現在配置されている位置を表す。使用周波数の値は、可動無線局３０が使用している周波数を表す。決定後位置情報の値は、制御部１３による処理によって決定された可動無線局３０が配置される位置を表す。収容端末装置数の値は、可動無線局３０が収容している端末装置４０の数を表す。

図３に戻って、集中制御局１０の説明を続ける。
制御部１３は、主要無線局２０及び可動無線局３０を制御する。例えば、制御部１３は、記憶部１２に記憶されている情報に基づいて、可動無線局３０の配置先の位置を決定する。また、例えば、制御部１３は、主要無線局２０及び可動無線局３０が使用する周波数が異なるように各無線局が使用する周波数を決定する。
制御情報通知部１４は、制御部１３によって決定された配置先の位置情報を含む制御情報を可動無線局３０に通知する。また、制御情報通知部１４は、制御部１３によって決定された周波数情報を含む制御情報を主要無線局２０及び可動無線局３０に通知する。

次に、可動無線局３０の機能構成を説明する。
可動無線局３０は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、可動基地局プログラムを実行する。可動基地局プログラムの実行によって、可動無線局３０は、情報収集部３１、通信部３２、制御部３３、可動部３４を備える装置として機能する。なお、可動無線局３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、可動基地局プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、可動基地局プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

情報収集部３１は、定期的（例えば、１時間毎）に端末情報を収集する。なお、情報収集部３１は、不定期（例えば、予め設定された時刻、指示がなされたタイミング）に端末情報を収集してもよい。位置情報は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの測位機能を用いて取得してもよい。
通信部３２は、集中制御局１０との間で通信を行う。例えば、通信部３２は、情報収集部３１によって収集された端末情報を集中制御局１０に送信する。また、例えば、通信部３２は、集中制御局１０から通知された制御情報を受信する。

制御部３３は、通信部３２によって受信された制御情報に基づいて自装置を制御する。例えば、制御部３３は、制御情報に含まれる配置先の位置情報に基づいて、可動部３４を制御して自装置を配置先に移動するように制御する。なお、制御部３３は、配置先の位置情報に基づいて自動で可動部３４を制御してもよいし、可動無線局３０を操作するユーザの指示に応じて可動部３４を制御してもよい。
可動部３４は、制御部３３の制御に従って自装置を移動させる。例えば、可動部３４は、タイヤなどである。

図５は、集中制御局１０の処理の流れを示すフローチャートである。なお、図５の説明では、図１に示すようにサービスエリア内に多数の端末装置４０が存在しているものとする。
情報収集部１１は、各可動無線局３０から端末情報を収集する（ステップＳ１０１）。情報収集部１１は、収集した端末情報を記憶部１２に記憶する。具体的には、情報収集部１１は、端末情報に含まれる端末装置４０の位置情報を端末装置位置情報記憶部１２１に記憶し、端末情報に含まれる可動無線局３０の位置情報を各可動無線局３０の識別情報に対応付けて可動無線局情報記憶部１２２に記憶する。

制御部１３は、記憶部１２に記憶されている端末情報に基づいて、サービスエリア内の全端末装置４０の重心（Ｘ，Ｙ）を算出する（ステップＳ１０２）。具体的には、制御部１３は、サービスエリア内の端末装置４０数をＮ_ａｌｌ、端末装置４０−ｎ（ｎは１以上の整数）の位置座標を（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）とした場合、以下の式１に基づいてサービスエリア内の全端末装置４０の重心（Ｘ，Ｙ）を算出する（図６（Ａ）参照）。なお、図６（Ａ）において、円３−１は、可動無線局３０−１がカバーする通信可能なエリアを表す。

次に、制御部１３は、図６（Ｂ）に示すように、算出した重心（Ｘ，Ｙ）を中心とした半径ｄの円５０を生成する（ステップＳ１０３）。この際、制御部１３は、円内の端末装置４０の数をＮｃとし、Ｒ≧Ｎｃ／Ｎ_ａｌｌを満たす最大の半径ｄを算出し、算出した半径ｄに応じた円を生成する。ここで、Ｒは、サービスエリア内の全端末装置４０のうち、オフロード効率を向上させる対象となるエリア（以下「対象エリア」という。）内に収容される端末装置４０の数の割合を表す。対象エリアとしては、例えば、端末装置４０が密集しているエリアである。例えば、サービスエリア内の全端末装置数のうち８０％の端末装置４０が存在するエリアを対象エリアと設定する場合にはＲ＝０．８となる。なお、Ｒは、予め設定されていてもよいし、処理の度に入力されてもよい。

次に、制御部１３は、ステップＳ１０３の処理で生成した円（図６（Ｂ）に示す円５０）内の全端末装置４０の重心（Ｘｕ，Ｙｕ）を算出する（ステップＳ１０４）。重心（Ｘｕ，Ｙｕ）の算出方法は、重心（Ｘ，Ｙ）の算出方法と同様である。この場合、制御部１３は、上式１において、対象エリア内の全端末装置数をＮ_ａｌｌ、端末装置４０−ｎの位置座標を（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ）として上式１に基づいて対象エリア内の全端末装置４０の重心（Ｘｕ，Ｙｕ）を算出する（図７（Ａ）参照）。

その後、制御部１３は、（Ｘｕ＝Ｘ）、かつ、（Ｙｕ＝Ｙ）であるか否か判定する（ステップＳ１０５）。（Ｘｕ＝Ｘ）、かつ、（Ｙｕ＝Ｙ）ではないと判定した場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、制御部１３はステップＳ１０４の処理で算出したＸｕを新たなＸとし、Ｙｕを新たなＹとして（ステップＳ１０６）、（Ｘｕ＝Ｘ）、かつ、（Ｙｕ＝Ｙ）となるまでステップＳ１０３〜Ｓ１０５の処理を繰り返し実行する。

一方、（Ｘｕ＝Ｘ）、かつ、（Ｙｕ＝Ｙ）であると判定した場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、制御部１３は図７（Ｂ）に示すように、算出した重心（Ｘｕ，Ｙｕ）を中心とした半径ｄｕの円５１を生成する（ステップＳ１０７）。この際、制御部１３は、円内の端末装置４０の数をＮｃとし、Ｒ≧Ｎｃ／Ｎ_ａｌｌを満たす最大の半径ｄｕを算出し、算出した半径ｄｕに応じた円を生成する。その後、制御部１３は、図８（Ａ）に示すように、重心（Ｘｕ，Ｙｕ）から一定距離ｄ_ａｐ（＜ｄｕ）離れた位置に、等間隔に各クラスタの中心点を仮設定する（ステップＳ１０８）。この中心点は、可動無線局３０の配置先の位置を表わす。

制御部１３は、円５１内の端末装置４０のみにｋ−ｍｅａｎｓ法を適用し、可動無線局３０によるクラスタリングを行う（ステップＳ１０９）。ｋ−ｍｅａｎｓ法は、各端末装置４０から最も近い可動無線局３０までの平均距離が最小になるように可動無線局３０の位置を決定するクラスタリングアルゴリズムであり、以下のような式２に従って行われる。まず初めに、初期重心座標ｘ_ｉ−（−はｘの上）（ｉは１以上の整数）をｋ点定めて、端末装置４０全体を最近傍のｘ_ｉ−にクラスタ分けする。クラスタ分割後に各クラスタ集合Ｘ_ｉの重心座標を算出し、新たな重心座標ｘ_ｉ−として定義する。重心座標を更新後に再度、全端末装置４０を最近傍のｘ_ｉ−にクラスタ分けする。以上の操作を以下の式２に示す目的関数ｆが収束するまで繰り返し行う。

ここで、上式２におけるｘ_ｎは端末装置４０−ｎの位置座標を表し、Ｎ_ｉはＸ_ｉの要素数を表す。制御部１３は、決定された各クラスタの中心点を可動無線局３０の配置先の位置に決定する（ステップＳ１１０）（図８（Ｂ）参照）。制御部１３は、決定した各可動無線局３０の配置先の位置の情報を可動無線局３０の識別情報に対応付けて可動無線局情報記憶部１２２に記憶する。制御情報通知部１４は、決定された各可動無線局３０の配置先に関する情報を含む制御情報を各可動無線局３０に送信する（ステップＳ１１１）。

図９は、本発明の効果の検証結果を示す図である。図９では、可動無線局３０を固定配置した場合、ｋ−ｍｅａｎｓ法を適用した場合、本発明の技術を適用した場合の３つのパターンの検証結果を示している。また、検証の条件として、±２００ｍの正方形のサービスエリア内において、可動無線局３０数を４台、端末装置４０数を１００とし、各端末装置４０は最近傍の可動無線局３０に収容されるものとする。端末装置分布は、特定の位置に混雑な状況を作るために、ランダムな位置に端末装置４０が密集するホットスポットを設定する。ホットスポットの半径は３０ｍとし、ホットスポット内に全端末装置４０数の８０％が存在することを想定する。

固定配置では、（Ｘ，Ｙ）＝（＋７５,＋７５）、（−７５,＋７５）、（＋７５,−７５）、（−７５,−７５）の４か所に可動無線局３０を固定配置している。４つの円はそれぞれ各可動無線局３０の通信エリア(半径１００ｍに設定)であり、可動無線局３０は円の中心に位置しているものとする。端末装置４０の分布は、それぞれ収容された可動無線局３０によって異なるマーカでプロットしている。図９に示すように、固定配置では１番の可動無線局３０に端末装置４０が集中していることが分かる。これに対して、サービスエリアの端末装置４０に対してｋ−ｍｅａｎｓ法を適用した場合には、各可動無線局３０が、自装置が収容する端末装置４０との距離が小さくなっていることが分かるが、端末装置４０による端末装置４０収容の割合は固定配置と変化は見られない。これに対して、本発明の技術をＲ＝０．８に設定して適用した場合には、端末装置４０の密集エリア（図９におけるＡＰ１収容端末装置〜ＡＰ４収容端末装置が密集しているエリア）に可動無線局３０（図９では、ＡＰ１〜ＡＰ４）が移動し、多数の端末装置４０を均等に分散する形になっていることが分かる。このように、本発明における技術では、端末装置４０の密集エリアを集中的に、かつ、分散して収容する無線局位置設計が可能であることが分かる。

以上のように構成された無線通信システム１００によれば、オフロード効率を向上させることが可能になる。以下、この効果について具体的に説明する。
集中制御局１０は、可動無線局３０から収集する情報に基づいて、サービスエリア全体のうち端末装置４０の分布が高密度なエリアである対象エリア内に収容されている端末装置４０を分散し、かつ、可動無線局３０と端末装置４０の平均距離を最小にする位置を各可動無線局３０の配置先の位置に決定する。これにより、負荷分散と平均受信電力を向上させることが可能になり、オフロード効率を向上させることが可能になる。
また、端末装置４０の集中するエリアに可動無線局３０を移動させることで、可動無線局３０までの伝搬距離が短くなる端末装置４０の割合が増加し、伝搬損失が低減可能になる。そのため、端末装置４０の省電力化や平均受信電力改善の効果も期待できる。

＜変形例＞
集中制御局１０は、参考文献１に記載された技術を用いて位置推定方法を行ってもよい。参考文献１には、複数の可動無線局３０を利用し、端末装置４０の受信信号強度情報（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）を用いて位置推定を行う方法が記載されている。例えば、図１０のように無線ＬＡＮシステムでは、各可動無線局３０が端末装置４０のＲＳＳＩを取得することが可能である。集中制御局１０は、ＲＳＳＩから推定距離を算出し、これを複数の端末装置４０を用いることによって三角測量によって位置推定を行う。
（参考文献１： Mazuelas, Santiago, et al. "Robust indoor positioning provided by real-time RSSI values in unmodified WLAN networks." IEEE Journal of selected topics in signal processing 3.5 (2009): 821-831.）

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０…集中制御局， ２０…主要無線局， ３０…可動無線局， ４０…端末装置， １１…情報収集部， １２…記憶部， １２１…端末装置位置情報記憶部， １２２…可動無線局情報記憶部， １３…制御部， １４…制御情報通知部， ３１…情報収集部， ３２…通信部， ３３…制御部， ３４…可動部

Claims (5)

1. 端末装置との間でオフロードを目的とした通信を行う移動可能な複数の可動無線局と、前記複数の可動無線局の通信範囲よりも広い通信範囲をカバーする主要無線局と、前記複数の可動無線局及び前記主要無線局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける可動無線局制御方法であって、
   前記集中制御局が、前記可動無線局の周囲に位置する前記端末装置の分布に関する情報を含む端末情報を収集する端末情報収集ステップと、
   前記集中制御局が、前記主要無線局及び前記複数の可動無線局のいずれもが干渉を及ぼさない周波数となるように前記主要無線局及び前記複数の可動無線局が使用する周波数を決定し、収集された前記端末情報から得られる前記端末装置が密集しているエリアに基づいて、前記端末装置を分散し、かつ、前記可動無線局と前記端末装置との平均距離を最小にする位置を前記可動無線局の配置先の位置として決定し、決定した配置先の位置及び周波数に基づいて前記複数の可動無線局を制御する制御ステップと、
   前記可動無線局が、前記集中制御局による制御に従って自装置が使用する周波数及び自装置の移動を制御する制御ステップと、
   を有する可動無線局制御方法。
2. 前記集中制御局が、前記制御ステップにおいて、前記端末装置が密集しているエリア内に存在する全端末装置の重心を算出し、算出した前記重心に基づいて得られるエリア内に存在する全端末装置をクラスタリングすることによって前記複数の可動無線局の配置先の位置を決定する、請求項１に記載の可動無線局制御方法。
3. 前記集中制御局が、前記制御ステップにおいて、算出した前記重心を用いて、前記重心を中心としたエリアに基づき全端末装置数が所定の割合となるエリアを設定し、設定した前記エリア内に存在する全端末装置の重心を求める処理を、前記重心が予め定めた範囲で変化しなくなるまで繰り返し、前記重心が変化しなくなったエリア内に存在する端末装置から最も近い可動無線局までの平均距離が最小となるように前記複数の可動無線局の配置先の位置を決定する、請求項２に記載の可動無線局制御方法。
4. 端末装置との間でオフロードを目的とした通信を行う移動可能な複数の可動無線局と、前記複数の可動無線局の通信範囲よりも広い通信範囲をカバーする主要無線局と、前記複数の可動無線局及び前記主要無線局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムであって、
   前記集中制御局は、
   前記可動無線局の周囲に位置する前記端末装置の分布に関する情報を含む端末情報を収集する端末情報収集部と、
   前記主要無線局及び前記複数の可動無線局のいずれもが干渉を及ぼさない周波数となるように前記主要無線局及び前記複数の可動無線局が使用する周波数を決定し、収集された前記端末情報から得られる前記端末装置が密集しているエリアに基づいて、前記端末装置を分散し、かつ、前記可動無線局と前記端末装置との平均距離を最小にする位置を前記可動無線局の配置先の位置として決定し、決定した配置先の位置及び周波数に基づいて前記複数の可動無線局を制御する制御部と、
   を備え、
   前記可動無線局は、
   前記集中制御局による制御に従って自装置が使用する周波数及び自装置の移動を制御する制御部、
   を備える無線通信システム。
5. 端末装置との間でオフロードを目的とした通信を行う移動可能な複数の可動無線局と、前記複数の可動無線局の通信範囲よりも広い通信範囲をカバーする主要無線局と、前記複数の可動無線局及び前記主要無線局を制御する集中制御局とを備える無線通信システムにおける集中制御局であって、
   前記可動無線局の周囲に位置する前記端末装置の分布に関する情報を含む端末情報を収集する端末情報収集部と、
   前記主要無線局及び前記複数の可動無線局のいずれもが干渉を及ぼさない周波数となるように前記主要無線局及び前記複数の可動無線局が使用する周波数を決定し、収集された前記端末情報から得られる前記端末装置が密集しているエリアに基づいて、前記端末装置を分散し、かつ、前記可動無線局と前記端末装置との平均距離を最小にする位置を前記可動無線局の配置先の位置として決定し、決定した配置先の位置及び周波数に基づいて前記複数の可動無線局を制御する制御部と、
   を備える集中制御局。

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