JP5306287B2 - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Description
本発明は、複数の基地局を備えた無線通信システムに関する。
従来、移動局および移動局を収容する基地局から構成される無線通信システムにおいて、基地局を増減設する場合は、オペレータ操作に依存するためネットワーク環境の変化に対応することができる。しかしながら、ネットワーク環境を、移動局の行動パターンまたは年数経過による都市環境の変化に追従させることは一般的に困難であった。
ネットワーク環境を適応的に変更する従来の方法として、たとえば、下記特許文献1には、ある基地局から送信されたテスト信号を他の基地局が受信して受信信号強度(RSSI)レベルを測定し、その信号強度の値によって自律的にセルラ・トポロジを決定する技術が開示されている。信号強度の値によって各基地局を同じセルに配置または隣接セルに配置してトポロジを決定する。
また、下記特許文献1では受信信号強度のみでトポロジを決定しているが、一方、下記非特許文献1には、電波環境が変化した場合には基地局設置前の測定調査以外に送信電力調整やアンテナ角度調整などを実施し、家庭用基地局のネットワーク情報が設定・変更された場合には自動Configurationを実施する技術が開示されている。
また、下記非特許文献2には、SON(Self-Organizing Network)機能を用いてセルの自己最適化(Self-Optimization)を実行することにより、自律的にセル調整を実施する「Coverage and capacity optimization」の技術が開示されている。例えば、下記非特許文献2では、カバレッジフォール(不感地)やセル干渉対策に向けた提案がなされている。
また、下記非特許文献3には、移動局のハンドオーバ成功/失敗に関する情報や測定情報(自局の受信レベルや周辺セルのレベル)、移動局の位置情報等に基づいて各基地局の送信電力やアンテナ角を調整することにより、各基地局のカバレッジを改善する技術が開示されている。
3GPP TR 32.821 V9.0.0(2009−06)
3GPP TR 36.902 V9.0.0(2009−09)
"Coverage optimisation" 3GPP TSG RAN WG3 Meeting #59bis R3−080755 March 31st − April 3rd 2008
しかしながら、上記従来の技術は、マクロ基地局のためのセルの自己最適化技術である。そのため、LTE(Long Term Evolution)やLTE−Advancedの導入に伴い増大することが予測される小型セル(ピコセルやフェムトセル)を構成するピコ基地局やフェムト基地局のように、移動する基地局または電源がON/OFFされることによって容易に配置が変更される基地局には、上記従来の技術を適用することができない、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セルの再構築を容易に行うことが可能な無線通信システムを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、サーバ、移動局管理装置および複数の基地局から構成される無線通信システムであって、各基地局が、自局のセルに在圏している移動局または自局を含む複数の基地局のセルによって構成されるグループセルに在圏している移動局の情報である在圏移動局情報と、在圏している移動局のハンドオーバ情報と、を収集し、収集した情報を前記サーバへ送信する基地局情報収集手段、を備え、前記移動局管理装置が、前記移動局が在圏しているセルまたはグループセルの分布情報を収集し、収集した分布情報を前記サーバへ送信する移動局管理情報収集手段と、再構築後のグループセルを構成する基地局を示す情報である再構築後グループセル情報に基づいて、再構築後のグループセルを構成する複数の基地局とそれぞれ通信を確立する通信確立手段と、を備え、前記サーバが、前記基地局および前記移動局管理装置から受信した情報に基づいて、ハンドオーバを実行した移動局の移動元セルまたは移動元グループセルを基準に、移動先セルまたは移動先グループセルのいずれか一方の移動先へのハンドオーバを実行した移動局の数を集計する移動局セル集計手段と、前記集計された結果に基づいてグループセルを再構築するかどうかを判断し、再構築すると判断した場合に前記再構築後グループセル情報を前記移動局管理装置へ通知するグループ生成手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、セルの再構築を容易に行うことができる、という効果を奏する。
以下に、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態における自律的セル調整を行う無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、SON(Self-Organizing Network)サーバ1と、MME(Mobility Management Entity)−GW(Gateway)2と、基地局(eNB:evolved Node B)3と、移動局4(UE:User Equipment)と、基地局5と、から構成される。SONサーバ1は、グループセルの形成および再構築を行うサーバである。MME−GW2は、移動局4の移動管理を行う移動局管理装置である。基地局3、5は、自局の通信エリアであるセル内で移動局4を収容可能な装置である。移動局4は、ユーザ等が通信を行う端末である。一例として、基地局を2つとしているが3つ以上にすることが可能である。また、移動局を2つ以上にすることが可能である。
図1は、本実施の形態における自律的セル調整を行う無線通信システムの構成例を示す図である。無線通信システムは、SON(Self-Organizing Network)サーバ1と、MME(Mobility Management Entity)−GW(Gateway)2と、基地局(eNB:evolved Node B)3と、移動局4(UE:User Equipment)と、基地局5と、から構成される。SONサーバ1は、グループセルの形成および再構築を行うサーバである。MME−GW2は、移動局4の移動管理を行う移動局管理装置である。基地局3、5は、自局の通信エリアであるセル内で移動局4を収容可能な装置である。移動局4は、ユーザ等が通信を行う端末である。一例として、基地局を2つとしているが3つ以上にすることが可能である。また、移動局を2つ以上にすることが可能である。
SONサーバ1は、無線伝送性能、ユーザ動線情報、基地局負荷情報、ユーザ分布情報、基地局における在圏ユーザ情報等を収集し集計するSON情報収集部11と、移動グループ、干渉グループ、CoMP(Coordinated Multipoint)のためのグループセルを生成するSONグループ生成部12と、を備える。
MME−GW2は、移動局の移動情報であるユーザ動線情報、移動局の分布を示すユーザ分布情報を収集するMME−GW情報収集部21と、RAB(Radio Access Bearer)管理および高信頼データ伝送を行うMME−GWグループ制御部22と、を備える。MME−GWグループ制御部22は、RAB管理を行うRAB管理部221と、高信頼データ伝送を行う高信頼データ伝送部222と、を備える。
基地局(eNB)3は、移動局4にて測定された無線伝送性能(移動局測定無線性能)、自局で測定した無線伝送性能(基地局測定無線性能)、ハンドオーバの成否を含むハンドオーバ情報、自局の動作負荷情報、自局のセルまたは自局のセルを含むグループセルの在圏ユーザ数などの在圏ユーザ情報等を収集する基地局情報収集部31と、移動局との無線インタフェースを通して伝送制御を行う基地局伝送制御部32と、グループセルを構成する基地局間でコネクション情報、上り伝送要求などのアクセス情報の同期をとるための基地局グループ制御部33と、を備える。
基地局伝送制御部32は、RRC(Radio Resource Control)部321と、PDCP(Packet Data Control Protocol)部322と、RLC(Radio Link Control)部323と、MAC(Media Access Control)部324と、HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest)部325と、を備える。RRC部321は、移動局4のハンドオーバ、無線ベアラのメンテナンス等を管理する。PDCP部322は、MME−GW2や移動局4との間で送受信されるパケットのヘッダの圧縮・解凍等を行う。RLC部323は、自局と移動局4との間の無線リンク(トラフィック)を制御する。MAC部324は、移動局4からの上り帯域要求等を受け付け、アクセスを制御する。HARQ部325は、再送制御を行う。基地局伝送制御部32の構成は、従来からの一般的な構成と同等である。
基地局グループ制御部33は、RRCグループ制御部331と、MACグループ制御部332と、を備える。RRCグループ制御部331は、同一グループセル内の他の基地局との間で、同一の制御チャネル情報を生成するためのRRCメッセージの同期をとる。MACグループ制御部332は、同一グループセル内の他の基地局との間で、移動局4からの上り帯域要求によるバースト転送のためのPDCCH(Physical Downlink Control Channel)情報生成の同期をとる。
移動局(UE)4は、RRC部41と、PDCP部42と、RLC部43と、MAC部44と、HARQ部45と、を備える。RRC部41は、ハンドオーバ、無線ベアラのメンテナンス等を管理する。PDCP部42は、基地局3との間で送受信されるパケットのヘッダの圧縮・解凍等を行う。RLC部43は、自局と基地局3との間の無線リンク(トラフィック)を制御する。MAC部44は、基地局3へ上り帯域要求等を送信し、アクセスを制御する。HARQ部45は、再送制御を行う。移動局4の構成は、従来からの一般的な構成と同等である。移動局4からは、ハンドオーバ制御情報や受信電力(RSSI:Received Signal Strength Indicator、CINR:Carrier Interference Noise Ratio)などの無線性能測定結果情報を基地局3へ通知する。
基地局(eNB)5は、基地局情報収集部51と、基地局伝送制御部52と、基地局グループ制御部53と、を備える。また、基地局伝送制御部52は、RRC部521と、PDCP部522と、RLC部523と、MAC部524と、HARQ部525と、を備え、基地局グループ制御部53は、RRCグループ制御部531と、MACグループ制御部532と、を備える。各構成の機能は基地局3と同等である。
このように構成された自律的セル調整を行う無線通信システムでは、MME−GW2がMME−GW情報収集部21で収集したユーザ分布情報等をSONサーバ1へ送信し、基地局3が基地局伝送制御部32を通して収集した移動局4からの情報に、自局の基地局情報収集部31で収集した在圏ユーザ情報等を加えてSONサーバ1へ送信する。SONサーバ1では、SON情報収集部11が、収集した情報を集計してスコアを算出し、SONグループ生成部12が、算出されたスコアに基づいて、複数の基地局から構成されるグループセル(移動グループ、干渉グループ、CoMPグループ)を構築・再構築するかどうかを判断する。
ここで、移動グループは、ユーザの動線(移動)にあわせて、複数のセルを束ねて1つのセルとするグループセルを示す。干渉グループは、強いセル間干渉を作る複数のセルを1つのグループセルとするグループセルを示す。CoMPグループは、CoMPを実行する複数セルを1つのセルとするグループセルを示す。
つぎに、無線通信システムで使用するサブフレームの構成について説明する。図2は、サブフレームの構成例を示す図である。一例として、3GPP(3rd Generation Partnership Project)のLTE(Long Term Evolution)のサブフレームの構成を示す。サブフレームは、ユーザバースト(データ)を含むデータチャネル領域と、ユーザバーストのマッピング情報を含むPDCCH(Physical Downlink Control Channel)と、フィードバック情報を伝送するPCFICH(Physical Control Format Indicator)、HARQ(Hybrid ARQ)の送達確認情報を伝送するPHICH(Physical Hybrid ARQ Indicator Channel)からなる制御チャネル領域から構成される。
本実施の形態では、グループセルを構成する複数のセルの基地局が、この制御チャネル領域に含まれる制御チャネル情報を完全に同一とする。すなわち、ユーザ(ここでは、移動局4とする)の動線にあわせて作られたグループセルでは、移動局4がグループセル内のどのセルに移動しても、そのグループセル内の基地局から同じ制御チャネル情報を取得することを可能とする。具体的に、グループセルを構成するセルの基地局において、統合的な伝送制御装置を用いることなくMME−GW2と基地局3のみで全く同じ制御チャネル情報(PDCCH等)を生成する方法について説明する。
まず、基地局で用いられる制御チャネル情報について説明する。図3は、従来の基地局を備える無線通信システムにおいて生成されるメッセージを説明する図である。ここでは、説明の簡単のためSONサーバ1および基地局5を省略し、また、基地局3に換えて基地局3’を用いる。基地局3’は、基地局3から基地局グループ制御部33を削除したものである。
制御チャネル情報(PDCCH等)は、基地局3’のMAC部324で生成される。MAC部324で生成される制御チャネル情報には、RRC部321から伝達されるRRCメッセージ1001と、PDCP部322から伝達されるIPトラヒック1002が含まれ、これらはRLC部323(RLCレイヤ)でセグメンテーションされ、新規RLC PDU(Protocol Data Unit)1003、1005としてMAC部324に伝送される。MAC部324は、HARQバーストとして制御チャネル情報を含むサブフレームを伝送する。また、RLC部323は、RLCレイヤの送達確認より、RLC再送PDU1004、1006をMAC部324に伝送し、MAC部324がHARQバーストとして伝送する。
MAC部324は、HARQ部325から下りHARQの送達確認通知1007を受信し、必要に応じてHARQバーストを再送する。また、MAC部324は、HARQ部325から上りHARQバーストの受信通知1008を受信し、上りHARQバーストの再送用のデータバースト領域のためのPDCCH情報要素を必要に応じて生成する。また、MAC部324は、移動局4のMAC部44から上り帯域要求1009を受けると、上りの送信機会を与えるためのPDCCH情報要素を生成する。
このように、基地局3’内では、RRC送信、PDCP送信、RLC再送、HARQ送達確認、HARQ受信、MAC送信要求等によって制御チャネル情報(PDCCH)が生成されることから、複数セルからなるグループセルを構成する基地局間では、これらの情報の共有をはかり、送信機会の同期をとることが必要となる。
つぎに、同一の制御チャネル情報を生成するにあたり、無線通信システム内で同一グループセルを構成する基地局間で、RRCメッセージを同期させる方法について説明する。図4は、RRCメッセージを同期させる方法を説明する図である。ここでは、移動局4が基地局3に在圏している場合に、RRCメッセージを同期させるうえでメッセージの送受信が行われる、MME−GW2、基地局3、5、移動局4を用いて説明する。また、基地局3、5の2つでグループセルを構成しているものとする。
まず、MME−GW2のRAB管理部221が、グループセルを構成する基地局3のRRC部321との間でRABコネクション3001を確立する。同様に、基地局5のRRC部521との間でRABコネクション3002を確立する。このとき、RABコネクションを識別するためのRAB識別子は、同じグループセルに属する複数の基地局3、5のRABコネクション3001、3002に対して同じ値をとる。
つぎに、MME−GW2のRAB管理部221は、同じグループセルに属する基地局3、5へのRABコネクション3001、3002を通して、全基地局で同期しているフレーム番号を用いてメッセージ実行時間を指定したRABメッセージを送信する。同じグループセルに属する複数の基地局3、5のそれぞれのRRC部321、521では、RABメッセージを受信すると、指定された時間に同期してRRCメッセージ処理を実行する。これにより、RRC部321、521で生成されるRRCメッセージの下位レイヤ伝送タイミングを同期させることができる。
また、移動局4が在圏する基地局3では、RRC部321が移動局4からRRCメッセージを受信すると、RLC部323でPDUの組み立てを実施した後、RRCグループ制御部331が、RLC部323からRRC部321へ伝送されるメッセージを取得する。RRCグループ制御部331は、同じグループセルに属する他の基地局(ここでは基地局5)へメッセージの実行時間をフレーム時間で指定し、RRC同期情報3003として転送する。基地局5では、RRCグループ制御部531がRRC同期情報3003を受信し、RRC部521へ転送する。
これにより、移動局4が在圏しない基地局5においても、移動局4からのRRCメッセージを移動局4が在圏している基地局3のRRCグループ制御部331から受信することで、基地局3と全く同じRRCプロトコルを指定された時間に同期して実行することができる。
つづいて、同一の制御チャネル情報を生成するにあたり、無線通信システム内で同一グループセルを構成する基地局間で、移動局4から上り帯域要求を受けた場合に生成するPDCCH情報を同期させる方法について説明する。図5は、PDCCH情報を同期して実行する方法を説明する図である。図4同様、移動局4が基地局3に在圏している場合に、PDCCH情報を同期して実行するうえでメッセージの送受信が行われる、MME−GW2、基地局3、5、移動局4を用いて説明する。また、基地局3、5の2つでグループセルを構成しているものとする。
移動局4が在圏している基地局3では、MACグループ制御部332が、移動局4から上りの帯域要求1009(上り送信機会要求)を受信すると、この上り帯域要求の実行時間をフレーム番号で指定して、同じグループセルに属する他の基地局5のMACグループ制御部532へMAC同期情報3004として通知する。基地局5では、MACグループ制御部532が、指定された時間で上り帯域要求をMAC部524へ通知する。
これにより、同じグループセルに属する複数の基地局において、上り帯域要求による上りバースト転送のためのPDCCH情報を同時生成することができる。
つづいて、同一の制御チャネル情報を生成するにあたり、無線通信システム内で同一グループセルを構成する基地局間で、ユーザ平面のデータバーストの制御チャネル情報(PDCCH)の同期をとる方法について説明する。図6は、PDCCH情報の同期をとる方法を説明する図である。図4、5同様、移動局4が基地局3に在圏している場合に、PDCCH情報の同期をとるうえでメッセージの送受信が行われる、MME−GW2、基地局3、5、移動局4を用いて説明する。また、基地局3、5の2つでグループセルを構成しているものとする。
図6において、MME−GW2のRAB管理部221は、基地局3、5のRRC部321、521との間でRABコネクションを確立し、RLC部323、523における送達確認モードとPDUサイズ、および、MAC部324、524におけるDTCH(Dedicated Transport Channel)の変調度を指定するための制御情報を通知する。また、MME−GW2の高信頼データ伝送部222は、消失訂正符号を用いた符号化パケットを用いた高信頼なデータ伝送を実行する。基地局3、5のRRC部321、521は、RLC部323に対して送達確認モードとRLCPDUサイズを指示し、MAC部324、524に対して変調度とバーストサイズを指示する。以下、各構成について詳細に説明する。
まず、MME−GW2のRAB管理部221は、グループセルに属する基地局3のRRC部321との間でRABコネクション3001を確立する。そして、RAB管理部221は、RRC部321に対して、RLC部323においてRLC動作モードを非送達確認モードに設定し、RLCPDUサイズを固定長とする制御情報を、RABコネクション3001を介して通知する。また、RAB管理部221は、RRC部321に対して、MAC部324における適応変調度を固定変調度モードとし、変調度、誤り訂正レート、バースト長を指定するための制御情報を、RABコネクション3001を介して通知する。このとき、MME−GW2の高信頼データ伝送部222は、基地局3のPDCP部322との間で高信頼データ3005を送受信している。
同様に、MME−GW2のRAB管理部221は、グループセルに属する基地局5のRRC部521との間でRABコネクション3002を確立する。そして、RAB管理部221は、RRC部521に対して、RLC部523においてRLC動作モードを非送達確認モードに設定し、RLCPDUサイズを固定長とする制御情報を、RABコネクション3002を介して通知する。また、RAB管理部221は、RRC部521に対して、MAC部524における適応変調度を固定変調度モードとし、変調度、誤り訂正レート、バースト長を指定するための制御情報を、RABコネクション3002を介して通知する。このとき、MME−GW2の高信頼データ伝送部222は、基地局5のPDCP部522との間で高信頼データ3006を送受信している。
基地局3のRRC部321は、CRLC_CONFIG_REQメッセージ3007を用いて、RLC部323に対して、グループセルに属する移動局4のDTCHに対し、再送制御を行わない非送達確認モードを設定し、RLCPDUサイズが固定となるようサイズの指定を行う。同様に、基地局5のRRC部521は、CRLC_CONFIG_REQメッセージ3009を用いて、RLC部523に対して、グループセルに属する移動局4のDTCHに対し、再送制御を行わない非送達確認モードを設定し、RLCPDUサイズが固定となるようサイズの指定を行う。
これにより、同じグループセルに属する全ての基地局3、5において、それぞれのRLC部323、523から同じサイズで同じデータを含むRLCPDUを、それぞれのMAC部324、524へ伝送することができる。
また、基地局3のRRC部321は、CRLC_CONFIG_REQメッセージ3008を用いて、MAC部324に対して、グループセルに属する移動局4のDTCHに対し、HARQの動作モードとして非送達確認モードを指定し、固定の誤り訂正レートとバーストサイズを指定する。同様に、基地局5のRRC部521は、CRLC_CONFIG_REQメッセージ3010を用いて、MAC部524に対して、グループセルに属する移動局4のDTCHに対し、HARQの動作モードとして非送達確認モードを指定し、固定の誤り訂正レートとバーストサイズを指定する。
これにより、同じグループセルに属する全ての基地局3、5において、同一データで同一サイズのHARQバーストの伝送を行うことができる。
さらに、同じグループセルに属する基地局3、5では、グループセルに在圏している移動局4に対して、それぞれRLC部323、523、およびHARQ部325、525による再送制御を用いない。そのため、MME−GW2の高信頼データ伝送部222は、消失訂正符号を用いた符号化パケット伝送を行うことで高信頼データの伝送を実現することができる。このとき、MME−GW2では、符号化パケットの先頭パケットの送信タイミングを基地局のフレーム番号で指定することにより、同じグループセルに属する基地局3のMAC部324および基地局5のMAC部524においてHARQバーストの送出タイミングを同期させることができる。また、各基地局3、5では、同じスケジューリングアルゴリズムによりHARQバーストが構築されるため、先頭の符号化パケットの送出タイミングが同期することにより、以降の符号化パケットの送出タイミングについても同期させることができる。
このように、基地局3において基地局グループ制御部33を構成するRRCグループ制御部331およびMACグループ制御部332、基地局5において基地局グループ制御部53を構成するRRCグループ制御部531およびMACグループ制御部532を用いることにより、同じグループセルに属する基地局3、5の間で、RRCメッセージ、上り帯域要求、およびユーザ平面のデータ伝送を同期することができる。これにより、グループセルを構成する全基地局においてサブフレームの制御チャネル(PDCCH)の同期送信を行うことができる。
ここで、自律的にセル調整を行う無線通信システムにおいて、ユーザ動線に応じて生成された移動グループに対するグループセルの効果を示す。図7は、ユーザ動線におけるハンドオーバの発生を示す図である。図7(a)は、セル#71〜#76を通信エリアとする6つの基地局が独立に伝送する方法を示す。また、図7(b)は、2つのグループセル#78、#79を通信エリアとする2つのグループによって伝送する方法を示す。グループセル#78はセル#71〜#73で構成され、グループセル#79はセル#74〜#76で構成されている。
図7(a)では、それぞれのセル境界でハンドオーバが発生しているため、ユーザ動線77においてハンドオーバが3回発生している。一方、図7(b)では、グループセルの境界で発生しているだけであり、ユーザ動線77においてハンドオーバの発生を1回に削減することができる。このように、自律的にセル調整を行う無線通信システムでは、フェムト基地局などの小型セルが導入されるIMT−Advancedにおいて有効であり、また、ハンドオーバの発生率を削減することができる。
つづいて、本実施の形態の無線通信システムにおけるグループセルの再構築を行う処理について説明する。図8は、グループセルの再構築処理を示すフローチャートである。ここでは、一例として、図9に示すセル構成がなされている無線通信システムを用いて説明する。図9は、無線通信システムのセル構成を示す図である。ここで、無線通信システムは、グループセル#91を構成する2つの基地局、セル#92〜#94の各セルを構成する3つの基地局の計5つの基地局を備えている。移動局4は、ユーザ動線95に示す経路で移動するものとする。
まず、各基地局が、自局のセルに在圏している移動局および自局のハンドオーバ情報等を収集して、SONサーバ1へ送信する。このとき、図示しないMME−GW2も自装置で収集したユーザ分布情報等をSONサーバ1へ送信する(ステップS1)。
つぎに、SONサーバ1では、SON情報収集部11が、各基地局およびMME−GW2から収集した情報を集計して管理する(ステップS2)。図10は、グループセル#91に着目して集計した結果を示す図である。ユーザ動線情報を、あらかじめ設定された一定期間ごとにユーザ数を集計した表であり、ハンドオーバ前に移動局が在圏していたセルと、ハンドオーバ後に在圏しているセルを示す。SON情報収集部11は、集計した結果を用いて「特定セルにハンドオーバした移動局数(101、102、103)/自セルからハンドオーバした移動局数(104)」の計算式によりスコアを算出する。
例えば、グループセル#91については、以下のようにスコアが算出される。
セル#92にハンドオーバした移動局数(101)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(104)=8/15
セル#93にハンドオーバした移動局数(102)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(104)=0/15
セル#94にハンドオーバした移動局数(103)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(104)=7/15
セル#92にハンドオーバした移動局数(101)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(104)=8/15
セル#93にハンドオーバした移動局数(102)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(104)=0/15
セル#94にハンドオーバした移動局数(103)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(104)=7/15
つぎに、SONサーバ1では、SONグループ生成部12が、SON情報収集部11で算出されたスコアを比較し、セルの再構築を判断する(ステップS3)。例えば、スコアが最大値となり、かつ、閾値以上となるセルをハンドオーバ元のグループセルに統合することを決定する。ここでは、グループセル#91からセル#92にハンドオーバした移動局数のスコアが最大値となり、かつ、閾値A(例えば、0.4)を満たすため、セル#92をグループセル#91に統合する。これにより、ハンドオーバ発生頻度の低いグループセルを構築することができる。この場合、SONグループ生成部12が、再構築したグループセルの情報をMME−GW2へ通知する(ステップS4)。
そして、MME−GW2では、RAB管理部221が、再構築されたグループの各セルを形成する基地局に対して、グループセル間で制御チャネル情報の同期がとれるようにメッセージを送信する(ステップS5)。このとき、MME−GW2は、再構築されたグループの各セルを形成する基地局との間で通信を確立する。そして、グループセルを構成する各基地局の間で、制御チャネル情報の同期を確立する(ステップS6)。これらの処理は、いずれも前述の通りである。
図11は、セル再構築後の無線通信システムのセル構成を示す図である。図9に示すグループセル#91から移動局が頻繁に移動していたセル#92をグループセル#91に統合して新たにグループセル#111が構築されている。このようにセルを再構築することにより、移動局のハンドオーバの発生回数を抑えることができる。また、一定頻度に満たないセル#93、#94がグループセル#91に統合されることを防止することができる。
なお、グループセル#91に着目してグループセルを再構築する場合について説明したが、他のセルについても同様にスコアを算出し、グループセルの再構築を行うことが可能である。
以上説明したように、本実施の形態では、SONサーバ、MME−GW、基地局、および移動局によって構成される無線通信システムにおいて、SONサーバが、他装置から収集した情報に基づいてセルの再構築を判断し、グループセルを再構築する場合には、その旨をMME−GWへ通知する。MME−GWは、同一グループセルを構成する基地局に対して、それぞれに同一のメッセージやデータを送信する。また、同一グループセルを構成する基地局間では、各基地局の基地局グループ制御部間でメッセージを交換し、制御チャネル情報の同期を取ることとした。これにより、SONサーバでは、収集した情報に基づいて適宜セルの再構築を行うことができ、同一グループセルを構成する基地局では、SONサーバの判断に追従して、容易に制御チャネル情報の同期を取ることができる。
実施の形態2.
本実施の形態では、SONサーバが、実施の形態1と異なる判断基準でセルの再構築を行う。実施の形態1と異なる部分について説明する。
本実施の形態では、SONサーバが、実施の形態1と異なる判断基準でセルの再構築を行う。実施の形態1と異なる部分について説明する。
無線通信システムを構成する各装置の構成は、実施の形態1(図1参照)と同様である。ここでは、図9と同様、グループセルを構成する2つの基地局、および3つの各セルを構成する3つの基地局の5つの基地局を備える無線通信システムを用いて説明する。
実施の形態1では、自セルよりハンドオーバした全ての移動局を対象として、ハンドオーバが頻発するセルを自セルに統合していた。一方、ハンドオーバによって発生する通信の瞬断がユーザに影響するのは、音声通信が支配的になると考えられる。そのため、本実施の形態では、ハンドオーバした移動局のうち、音声通信を行っている移動局のハンドオーバのみを対象としてセルの再構築を判断する。
図8に示すグループセルの再構築処理において、ステップS1は実施の形態1と同様であるが、ステップS2において、SON情報収集部11は次のように集計を行う。
図12は、グループセル#91に着目して集計した結果を示す図である。図10同様、あらかじめ設定された一定期間ごとにユーザ数を集計した表であるが、ここでは、音声通信、データ通信、位置登録などのシグナリングといった種別ごとに集計する。SON情報収集部11は、集計した結果を用いて「特定セルにハンドオーバした音声通信中の移動局数(121、122、123)/自セルからハンドオーバした移動局数(124)」の計算式によりスコアを算出する。
例えば、グループセル#91については、以下に示すスコアが算出される。
セル#92にハンドオーバした音声通信中の移動局数(121)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(124)=1/15
セル#93にハンドオーバした音声通信中の移動局数(122)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(124)=0/15
セル#94にハンドオーバした音声通信中の移動局数(123)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(124)=7/15
セル#92にハンドオーバした音声通信中の移動局数(121)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(124)=1/15
セル#93にハンドオーバした音声通信中の移動局数(122)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(124)=0/15
セル#94にハンドオーバした音声通信中の移動局数(123)/グループセル#91からハンドオーバした移動局数(124)=7/15
つぎに、SONサーバ1では、SONグループ生成部12が、SON情報収集部11で算出されたスコアを比較し、セルの再構築を判断する(ステップS3)。SONグループ生成部12では、例えば、スコアが最大値となり、かつ、音声通信において閾値以上となるセルをハンドオーバ元のグループセルに統合することを決定する。ここでは、グループセル#91からセル#94にハンドオーバした移動局数のスコアが最大値となり、かつ、閾値B(例えば、0.4)を満たすため、セル#94をグループセル#91に統合する。その後のステップS4〜S6の処理は実施の形態1と同様である(図8参照)。これにより、音声通信中の移動局にとってハンドオーバ発生頻度の低いグループセルを構築することができる。
図13は、セル再構築後の無線通信システムのセル構成を示す図である。図9に示すグループセル#91から移動局が頻繁に移動していたセル#94をグループセル#91に統合して新たにグループセル#131が構築されている。このようにセルを再構築することにより、ユーザ動線132の経路で移動する音声通信中の移動局のハンドオーバの発生回数を抑えることができる。また、一定頻度に満たないセル#92、#93がグループセル#91に統合されることを防止することができる。
なお、グループセル#91に着目してグループセルを再構築する場合について説明したが、他のセルについても同様にスコアを算出し、グループの再構築を行うことが可能である。
以上説明したように、本実施の形態では、SONサーバが、移動局の通信内容別にハンドオーバした移動局数を集計し、セルの再構築を判断することとした。これにより、通信の瞬断の影響が最も大きい種別の通信を行っている移動局について、ハンドオーバの回数を削減することができる。
実施の形態3.
本実施の形態では、SONサーバが、実施の形態1の条件にさらに判断基準を加えてセルの再構築を行う。実施の形態1と異なる部分について説明する。
本実施の形態では、SONサーバが、実施の形態1の条件にさらに判断基準を加えてセルの再構築を行う。実施の形態1と異なる部分について説明する。
無線通信システムを構成する各装置の構成は、実施の形態1(図1参照)と同様である。ここでは、図9と同様、グループセルを構成する2つの基地局、および3つの各セルを構成する3つの基地局の5つの基地局を備える無線通信システムを用いて説明する。
実施の形態1では、グループセルの再構築の条件として、算出されたスコアを閾値のみで判定していたが、本実施の形態では、ハンドオーバした移動局数を新たな閾値として追加する。
図8に示すグループセルの再構築処理において、ステップS1は実施の形態1と同様であるが、ステップS2において、SON情報収集部11は次のように集計を行う。
図14は、セル#92に着目して集計した結果を示す図である。SON情報収集部11は、集計した結果を用いて、実施の形態1と同様の計算式によってスコアを算出する。
例えば、セル#92については、以下に示すスコアが算出される。
グループセル#91にハンドオーバした移動局数(141)/セル#92からハンドオーバした移動局数(144)=2/7
セル#93にハンドオーバした移動局数(142)/セル#92からハンドオーバした移動局数(144)=3/7
セル#94にハンドオーバした移動局数(143)/セル#92からハンドオーバした移動局数(144)=2/7
グループセル#91にハンドオーバした移動局数(141)/セル#92からハンドオーバした移動局数(144)=2/7
セル#93にハンドオーバした移動局数(142)/セル#92からハンドオーバした移動局数(144)=3/7
セル#94にハンドオーバした移動局数(143)/セル#92からハンドオーバした移動局数(144)=2/7
つぎに、SONサーバ1では、SONグループ生成部12が、SON情報収集部11で算出されたスコアを比較し、セルの再構築を判断する(ステップS3)。SONグループ生成部12では、例えば、実施の形態1における判断に従うと、SONグループ生成部12は、セル#93をセル#92に統合することを決定していたが、本実施の形態の判断に従うと、ハンドオーバした移動局数が、セルを統合する再構築を行うと判断するための下限値である閾値C(例えば、5)を満たさないため、セルの統合は行わないと判断する。なお、統合する判断をした場合、その後のステップS4〜S6の処理は実施の形態1と同様である(図8参照)。また、実施の形態1に基づいて説明したが、実施の形態2にも適用可能である。
以上説明したように、本実施の形態では、SONサーバが、ハンドオーバの移動先として最も多いセルであっても、移動した移動局数が所定の閾値以下の場合には、セルの再構築を行わないこととした。これにより、ハンドオーバした移動局数が少ない場合に、セル統合を頻繁に行うことを防止することができる。
実施の形態4.
本実施の形態では、SONサーバが、実施の形態1の条件にさらに判断基準を加えてセルの再構築を行う。実施の形態1と異なる部分について説明する。
本実施の形態では、SONサーバが、実施の形態1の条件にさらに判断基準を加えてセルの再構築を行う。実施の形態1と異なる部分について説明する。
無線通信システムを構成する各装置の構成は、実施の形態1(図1参照)と同様である。ここでは、図9と同様、グループセルを構成する2つの基地局、および3つの各セルを構成する3つの基地局の5つの基地局を備える無線通信システムを用いて説明する。
実施の形態1では、グループセルの再構築の条件として、算出されたスコアを閾値のみで判定していたが、本実施の形態では、グループセルに統合された基地局数を新たな閾値として追加する。
図8に示すグループセルの再構築処理において、ステップS1は実施の形態1と同様であるが、ステップS2において、SON情報収集部11は次のように集計を行う。
図15は、セル#93に着目して集計した結果を示す図である。SON情報収集部11は、集計した結果を用いて、実施の形態1と同様の計算式によってスコアを算出する。
例えば、セル#93については、以下に示すスコアが算出される。
グループセル#91にハンドオーバした移動局数(151)/セル#93からハンドオーバした移動局数(154)=4/8
セル#92にハンドオーバした移動局数(152)/セル#93からハンドオーバした移動局数(154)=2/8
セル#94にハンドオーバした移動局数(153)/セル#93からハンドオーバした移動局数(154)=2/8
グループセル#91にハンドオーバした移動局数(151)/セル#93からハンドオーバした移動局数(154)=4/8
セル#92にハンドオーバした移動局数(152)/セル#93からハンドオーバした移動局数(154)=2/8
セル#94にハンドオーバした移動局数(153)/セル#93からハンドオーバした移動局数(154)=2/8
つぎに、SONサーバ1では、SONグループ生成部12が、SON情報収集部11で算出されたスコアを比較し、セルの再構築を判断する(ステップS3)。SONグループ生成部12では、例えば、実施の形態1における判断に従うと、SONグループ生成部12は、グループセル#91をセル#93に統合することを決定していたが、本実施の形態の判断に従うと、グループセル#91およびセル#93を統合したグループセルの基地局数がセルを統合する再構築を行うと判断するための上限値である閾値D(例えば、2)を超過するため、統合を行わないと判断する。なお、統合する判断をした場合、その後のステップS4〜S6の処理は実施の形態1と同様である(図8参照)。また、実施の形態1に基づいて説明したが、実施の形態2、3にも適用可能である。
以上説明したように、本実施の形態では、SONサーバが、ハンドオーバの移動先として最も多いセルであっても、移動元セルと移動先セルを統合したセルを構成する基地局数が所定の閾値以上の場合には、セルの再構築を行わないこととした。これにより、グループセルを構成する基地局が多くなった結果、グループ内の複数基地局で同一無線リソースを使用することによる収容可能な移動局数が低下することを防止することができる。
以上のように、本発明にかかる無線通信システムは、基地局が自局のセル内で移動局を収容する無線通信システムに有用であり、特に、複数の基地局でグループセルを構築する場合に適している。
1 SONサーバ
11 SON情報収集部
12 SONグループ生成部
2 MME−GW
21 MME−GW情報収集部
22 MME−GWグループ制御部
221 RAB管理部
222 高信頼データ伝送部
3、5 基地局
31、51 基地局情報収集部
32、52 基地局伝送制御部
321、521 RRC部
322、522 PDCP部
323、523 RLC部
324、524 MAC部
325、525 HARQ部
33、53 基地局グループ制御部
331、531 RRCグループ制御部
332、532 MACグループ制御部
4 移動局
41 RRC部
42 PDCP部
43 RLC部
44 MAC部
45 HARQ部
11 SON情報収集部
12 SONグループ生成部
2 MME−GW
21 MME−GW情報収集部
22 MME−GWグループ制御部
221 RAB管理部
222 高信頼データ伝送部
3、5 基地局
31、51 基地局情報収集部
32、52 基地局伝送制御部
321、521 RRC部
322、522 PDCP部
323、523 RLC部
324、524 MAC部
325、525 HARQ部
33、53 基地局グループ制御部
331、531 RRCグループ制御部
332、532 MACグループ制御部
4 移動局
41 RRC部
42 PDCP部
43 RLC部
44 MAC部
45 HARQ部
Claims (10)
- サーバ、移動局管理装置および複数の基地局から構成される無線通信システムであって、
各基地局が、
自局のセルに在圏している移動局または自局を含む複数の基地局のセルによって構成されるグループセルに在圏している移動局の情報である在圏移動局情報と、在圏している移動局のハンドオーバ情報と、を収集し、収集した情報を前記サーバへ送信する基地局情報収集手段、
を備え、
前記移動局管理装置が、
前記移動局が在圏しているセルまたはグループセルの分布情報を収集し、収集した分布情報を前記サーバへ送信する移動局管理情報収集手段と、
再構築後のグループセルを構成する基地局を示す情報である再構築後グループセル情報に基づいて、再構築後のグループセルを構成する複数の基地局とそれぞれ通信を確立する通信確立手段と、
を備え、
前記サーバが、
前記基地局および前記移動局管理装置から受信した情報に基づいて、ハンドオーバを実行した移動局の移動元セルまたは移動元グループセルを基準に、移動先セルまたは移動先グループセルのいずれか一方の移動先へのハンドオーバを実行した移動局の数を集計する移動局セル集計手段と、
前記集計された結果に基づいてグループセルを再構築するかどうかを判断し、再構築すると判断した場合に前記再構築後グループセル情報を前記移動局管理装置へ通知するグループ生成手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 前記サーバの移動局セル集計手段が、
前記集計する処理として、特定のセルまたは特定のグループセルのいずれか一方の移動元から移動局がハンドオーバを実行した場合の移動先のうち、最も多くの移動局の移動先となった移動先セルまたは移動先グループセルに基づいて、当該移動先に移動した移動局の数と、前記ハンドオーバを実行した全移動局の数との比率を求める処理を行い、
前記サーバのグループ生成手段が、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、前記集計された結果である前記比率が所定の閾値以上であるかどうかを確認する処理を行い、当該比率が所定の閾値以上の場合に、グループセルを再構築すると判断し、
前記最も多くの移動局の移動先となった前記移動先セルまたは前記移動先グループセルと前記ハンドオーバの移動元である前記特定のセルまたは前記特定のグループセルとを統合した新たなグループセルの情報である再構築後グループセル情報を、前記移動局管理装置へ通知する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 - 前記サーバの移動局セル集計手段が、移動局が行う通信種別ごとに前記集計する処理を行う機能を有し、最もハンドオーバの影響を受ける通信種別で通信を行う移動局を集計対象として集計を行った場合に、
前記サーバのグループ生成手段が、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、前記集計対象の移動局の数が集計された結果である前記比率が所定の閾値以上であるかどうかを確認する処理を行い、当該比率が所定の閾値以上の場合に、グループセルを再構築すると判断する、
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。 - 前記サーバのグループ生成手段が、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、さらに、最も多くの移動局の移動先となった前記移動先セルまたは前記移動先グループセルにハンドオーバした移動局の数が、所定の再構築実行下限値以上であるかどうかを確認する処理を行い、すべての要件を満たす場合に、グループセルを再構築すると判断する、
ことを特徴とする請求項2または3に記載の無線通信システム。 - 前記サーバのグループ生成手段が、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、さらに、最も多くの移動局の移動先となった前記移動先セルまたは前記移動先グループセルと前記ハンドオーバの移動元である前記特定のセルまたは前記特定のグループセルとを統合した新たなグループセルを構成する基地局の数が、所定の上限基地局数以下であるかどうかを確認する処理を行い、すべての要件を満たす場合に、グループセルを再構築すると判断する、
ことを特徴とする請求項2、3または4に記載の無線通信システム。 - サーバ、移動局管理装置および複数の基地局から構成される無線通信システムにおける無線通信方法であって、
前記複数の基地局が、自局のセルに在圏している移動局または自局を含む複数の基地局のセルによって構成されるグループセルに在圏している移動局の情報である在圏移動局情報と、在圏している移動局のハンドオーバ情報と、を収集し、収集した情報を前記サーバへ送信する基地局情報送信ステップと、
前記移動局管理装置が、前記移動局が在圏しているセルまたはグループセルの分布情報を収集し、収集した分布情報を前記サーバへ送信するMME情報送信ステップと、
前記サーバが、前記基地局および前記移動局管理装置から受信した情報に基づいて、ハンドオーバを実行した移動局の移動元セルまたは移動元グループセルを基準に、移動先セルまたは移動先グループセルのいずれか一方の移動先へのハンドオーバを実行した移動局の数を集計する移動局セル集計ステップと、
前記サーバが、前記集計された結果に基づいてグループセルを再構築するかどうかを判断し、再構築すると判断した場合に、再構築後のグループセルを構成する基地局を示す情報である再構築後グループセル情報を前記移動局管理装置へ通知するグループセル決定ステップと、
前記移動局管理装置が、前記再構築後グループセル情報に基づいて、再構築後のグループセルを構成する複数の基地局とそれぞれ通信を確立する通信確立ステップと、
を含むことを特徴とする無線通信方法。 - 前記移動局セル集計ステップでは、
前記集計する処理として、特定のセルまたは特定のグループセルのいずれか一方の移動元から移動局がハンドオーバを実行した場合の移動先のうち、最も多くの移動局の移動先となった移動先セルまたは移動先グループセルに基づいて、当該移動先に移動した移動局の数と、前記ハンドオーバを実行した全移動局の数との比率を求める処理を行い、
前記グループセル決定ステップでは、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、前記集計された結果である前記比率が所定の閾値以上であるかどうかを確認する処理を行い、当該比率が所定の閾値以上の場合に、グループセルを再構築すると判断し、
前記最も多くの移動局の移動先となった前記移動先セルまたは前記移動先グループセルと前記ハンドオーバの移動元である前記特定のセルまたは前記特定のグループセルとを統合した新たなグループセルの情報である再構築後グループセル情報を前記移動局管理装置へ通知する、
ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信方法。 - 前記サーバが、移動局が行う通信種別ごとに前記集計する処理を行う機能を有し、最もハンドオーバの影響を受ける通信種別で通信を行う移動局を集計対象として集計を行った場合に、
前記グループセル決定ステップでは、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、前記集計対象の移動局の数が集計された結果である前記比率が所定の閾値以上であるかどうかを確認する処理を行い、当該比率が所定の閾値以上の場合に、グループセルを再構築すると判断する、
ことを特徴とする請求項7に記載の無線通信方法。 - 前記グループセル決定ステップでは、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、さらに、最も多くの移動局の移動先となった前記移動先セルまたは前記移動先グループセルにハンドオーバした移動局の数が、所定の再構築実行下限値以上であるかどうかを確認する処理を行い、すべての要件を満たす場合に、グループセルを再構築すると判断する、
ことを特徴とする請求項7または8に記載の無線通信方法。 - 前記グループセル決定ステップでは、
前記グループセルを再構築するかどうかを判断する処理として、さらに、最も多くの移動局の移動先となった前記移動先セルまたは前記移動先グループセルと前記ハンドオーバの移動元である前記特定のセルまたは前記特定のグループセルとを統合した新たなグループセルを構成する基地局の数が、所定の上限基地局数以下であるかどうかを確認する処理を行い、すべての要件を満たす場合に、グループセルを再構築すると判断する、
ことを特徴とする請求項7、8または9に記載の無線通信方法。
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