JP2014187571A - 通信システム、基地局、および通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信システムのネットワーク側の処理負荷が増大する。
【解決手段】複数の基地局によって構成される通信システムでは、第１の基地局が、自局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすと、当該所定条件と満たすことを示す情報を含む報知情報を送信し、第２の基地局が、当該報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、第１の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行する。
【選択図】図５

Description

本発明は、無線通信を行う通信システム、移動局、基地局、および通信方法に関する。

通信システムを構成する１の基地局に、移動局等の多くの通信装置が無線接続すると、トラフィック量が増大し、輻輳が生じる可能性が高くなる。

そのため、通信システムを管理する制御局が各基地局のトラフィック量を監視し、各基地局の送信出力を調整することで、トラフィック量を分散させる技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００５−１３６７５０号公報

しかしながら、提案された技術は、制御局が、各基地局のトラフィック量の検出、各基地局の最適な送信出力を調整する処理を行う必要があり、結果、処理が複雑化し、通信システムのネットワーク側の処理負荷が増大する。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ネットワーク側における処理の処理負荷を低減することが可能な通信システム、基地局、および通信方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、複数の基地局によって構成される通信システムであって、第１の基地局は、自局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすと、当該所定条件を満たしたことを示す情報を含む第１の報知情報を送信する第１の送信部、を備え、第２の基地局は、前記第１の報知情報を受信する第２の受信部と、前記第１の報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記第１の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行する第２の制御部と、を備える。

また、前記第２の制御部は、自局が属するグループの基地局数が、他のグループに属する基地局数と比較して相対的に多いグループに属していると、自局が制御情報を送受信する無線リソースを、自局が属するグループが制御情報を送受信可能な無線リソースの何れかから、他のグループに割り当てられた制御情報を送受信可能な無線リソースの何れかに変更するとともに、前記無線リソースにおいて、実際に制御情報を送受信するタイミングを除く他の送受信タイミングで、移動局との無線通信を行うよう制御するようにしてもよい。

また、前記第２の基地局は、前記第１の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行すると、当該処理を行ったことを示す情報を含む第２の報知情報を送信する第２の送信部、をさらに備えてもよい。

また、前記第１の基地局は、前記第２の報知情報を受信する第１の受信部と、前記第２の報知情報を受信すると、前記第１の報知情報の送信を停止する制御を行う第１の制御部と、をさらに備えてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、他の基地局から、当該他の基地局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすことを示す情報を含む報知情報を受信する受信部と、前記報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記他の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行する制御部と、を備える。

また、上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、複数の基地局によって構成される通信システムの通信方法であって、第１の基地局が、自局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすと、当該所定条件と満たすことを示す情報を含む報知情報を送信するステップと、第２の基地局が、前記報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記第１の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行するステップと、を有する。

また、上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、基地局の通信方法であって、他の基地局から、当該他の基地局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすことを示す情報を含む報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記他の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行するステップ、を有する。

本発明によれば、ネットワーク側の処理負荷を低減することが可能となる。

本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る基地局の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る通信システムを構成する基地局の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る通信システムを構成する基地局の動作を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る通信システムを構成する基地局の動作を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る通信システム１０を示す図である。同図に示すように、通信システム１０は、複数の基地局２０（２０−１〜２０−４）を含んで構成される。

基地局２０は、通信システム１０が採用する通信方式を利用して、図示しない移動局と無線通信を行う。通信方式としては、例えば、ＰＨＳ、ＸＧＰ、ＬＴＥ等がある。なお、本実施形態では、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式であるＰＨＳを採用する通信システムについて述べる。

図２は、通信システム１０における、基地局２０の機能ブロック図である。

基地局２０は、図２に示すように、アンテナＡＮＴ、無線通信部２１０、変調・復調部２２０、Ｉ／Ｆ部２３０、受信品質取得部２４０、記憶部２５０、制御部２６０を含む。

無線通信部２１０は、アンテナＡＮＴにて上り無線信号を受信する。そして、無線通信部２１０は、受信した上り無線信号を増幅した後にベースバンド信号に変換（ダウンコンバート）し、変調・復調部２２０へ出力する。

また、無線通信部２１０は、変調・復調部２２０から出力されたベースバンド信号を下り無線信号に変換（アップコンバート）する。そして、無線通信部２１０は、アンテナＡＮＴに対して、変換した下り無線信号を供給し、下り無線信号を送信する。

変調・復調部２２０は、無線通信部２１０から入力されたベースバンド信号について復調及び復号処理を行い、データを得る。変調・復調部２２０は、得られたデータを制御部２６０へ出力する。

また、変調・復調部２２０は、制御部２６０からのデータの符号化及び変調を行い、ベースバンド信号を得る。そして、変調・復調部２２０は、得られたベースバンド信号を無線通信部２１０に出力する。

Ｉ／Ｆ部２３０は、上位のネットワークから送信された移動局３０宛のデータを受信する。また、Ｉ／Ｆ部２３０は、移動局３０から受信したデータを、上位のネットワークに向けて送信する。

受信品質取得部２４０は、無線信号の受信品質値を取得する。受信品質値としては、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator：受信信号強度）や、ＳＩＮＲ（Signal-to-Interference and Noise power Ratio：信号対干渉雑音比）が用いられる。

記憶部２５０は、例えばメモリによって構成され、基地局２０の制御等に用いられる各種情報を記憶する。また、記憶部２５０は、自局が送受信するデータのトラフィック量と、トラフィック量を取得した時間帯が対応付けられたトラフィック情報を記憶する。さらに、記憶部２５０は、予め設定された規則に関する情報や、自局が属するグループに関する情報も併せて記憶する（詳細は後述する。）。

制御部２６０は、例えばＣＰＵによって構成され、基地局２０が具備する各種機能を制御する。

制御部２６０は、自局が送受信するデータのトラフィック量を所定単位（例えば、１時間毎）の時間帯で計測し、トラフィック量と時間帯とを対応づけたトラフィック情報を記憶部２５０に記憶する。そして、計測したトラフィック量と予め設定している所定値とを比較し、トラフィック量が所定値を超える場合、自局のトラフィック量が多いことを示すトラフィック情報を報知情報に含め、隣接する他の基地局２０に送信する。なお、制御部２６０は、上述の判定の代わりに、計測したトラフィック量が、直前の所定単位で計測したトラフィック量より所定値を超える量、増加しているか否か判定してもよい。

一方、制御部２６０は、隣接する他の基地局２０からの報知情報を定期的に受信している。制御部２６０は、受信した報知情報にトラフィック情報が含まれていると、受信品質取得部２４０が報知情報受信時に取得した受信品質値を予め設定された閾値と比較する。制御部２６０は比較結果から、トラフィック情報を含む報知情報を送信した他の基地局２０が自局に隣接する隣接基地局であるか否か判定できる。判定の結果、トラフィック情報を含む報知情報を送信した他の基地局２０が自局に隣接する隣接基地局であると判定すると、制御部２６０は、トラフィック情報を含む報知情報を送信した他の基地局２０におけるトラフィック量を低減（トラフィックを分散）する処理を行う。

次に、制御部２６０が行う、隣接基地局である他の基地局２０のトラフィック量を低減させる処理について図３を用いて説明する。

通信システム１０は、図３（Ａ）に示すように、所定周期（ここでは５ｍｓ）のＴＤＭＡフレームを用いて無線信号を送受信する。ＴＤＭＡフレームは、上り回線用サブフレーム（２．５ｍｓ）と下り回線用サブフレーム（２．５ｍｓ）とに区分されている。各サブフレームは、それぞれ複数のタイムスロット（ここではスロット１〜スロット４）に区分されている。ここで、上りとは、移動局から基地局への方向を、一方、下りとは、基地局から移動局への方向を意味する。

基地局２０は、制御情報を送受信するために、下りサブフレームに含まれる下りタイムスロット（例えば、下りタイムスロット３）と、上り回線用サブフレームに含まれる、当該下りタイムスロットに対応する上りタイムスロット（例えば、上りタイムスロット３）が割り当てられる。そして、基地局２０は、割り当てられた下りタイムスロットで、２０ＴＤＭＡフレーム（１スーパーフレーム）ごとに（１００ｍｓ周期で）報知情報などの制御情報を送信する。一方、基地局２０は、当該制御情報を送信した下りタイムスロットが含まれるＴＤＭＡフレームにおいて、当該下りタイムスロットに対応する、割り当てられた上りタイムスロットで、移動局からの制御情報を受信する。

上述の制御情報を送受信するために基地局に割り当てられる１対のタイムスロット（下りタイムスロット及び上りタイムスロット）は、予め設定された規則に基づいて設定される。図３（Ｂ）は、予め設定された規則を説明するための図である。図３（Ｂ）はスーパーフレームに含まれる、奇数番目のＴＤＭＡフレームと、偶数番目のＴＤＭＡフレームとを示している。そして、制御情報を送受信するために割り当てるタイムスロットを、奇数番目のＴＤＭＡフレームにおいて、スロット１をグループＡ用に、スロット２〜４をグループＢ用に割り当てている。また、偶数番目のＴＤＭＡフレームにおいては、スロット１，２，４をグループＢ用に、スロット３をグループＣ用に割り当てている。

グループＡは、例えば、図示しないＧＰＳアンテナを有し、１ＰＰＳ信号を用いてＴＤＭＡフレームのフレームタイミングを生成する機能を備える基地局２０であって、他の基地局２０が、ＴＤＭＡフレームの同期処理を行う際の基準となる基地局２０が属している。グループＣは、例えば、都市部といった、高層ビルが存在する地域において、高層ビルの高層階に方向にアンテナの指向性を持たせた機能を備える基地局２０や、地下に設置された基地局２０が属している。また、グループＢは、上述のグループＡやグループＣに属していない基地局２０が属している。なお、各基地局２０の記憶部２５０は、上述の規則に関する情報、自局が属するグループに関する情報を記憶している。

そして、各基地局２０の制御部２６０は、記憶部２５０に記憶する規則に関する情報、自局が属するグループに関する情報を参照し、自局が属するグループが制御情報を送受信可能なタイムスロットのキャリアセンスを１スーパーフレーム（グループＡに属する基地局２０の場合は、奇数番目のフレームにおける１０対のスロット１）に渡って行う。そして、制御部２６０は、制御情報を送受信するために用いる１対のタイムスロット（例えば、グループＡに属する基地局２０の場合は、スロット１）を設定するとともに、当該１対のタイムスロットにおいて、実際に制御情報を送受信するタイミング（グループＡに属する基地局２０の場合は、奇数番目のフレームにおける１０対のスロット１のいずれか1対のスロット１）を設定する。

ここで、グループＡ，Ｃに属する基地局２０は、特別な機能を持たせた基地局であることから、その設置数は、グループＢに属する基地局２０の設置数と比較して相対的にかなり少ない。そのため、グループＡ，Ｃ用に割り当てられた制御情報を送受信可能なタイムスロットでは、制御情報が送受信されることが少なく、干渉が生じる可能性が少ない。したがって、同一の送信出力であっても、グループＡまたはＣに属する基地局２０がグループＡまたはＣ用に割り当てられた制御情報を送受信可能なタイムスロットで無線信号を送受信する方が、グループＢに属する基地局２０がグループＢ用に割り当てられた制御情報を送受信可能なタイムスロットで無線信号を送受信するときよりも、誤りなく送受信できるエリアが広くなる。

そのため、制御部２６０は、トラフィック情報を含む報知情報を送信した他の基地局２０が隣接基地局であると判定すると、自局が属するグループに応じた、他の基地局２０のトラフィック量を低減させる処理を行う。

（第１の処理）自局がグループＢに属している基地局２０の制御部２６０は、制御情報を送受信するタイムスロットを、グループＡまたはＣに属している基地局２０が制御情報を送受信可能なタイムスロットに切り替える。具体的には、制御部２６０は、記憶部２５０に記憶する規則に関する情報から、グループＡまたはＣに割り当てられている制御情報を送受信可能なタイムスロットを把握し、把握したタイムスロットのキャリアセンスを行う。そして、制御部２６０は、制御情報を送受信するために用いる１対のタイムスロットを設定するとともに、当該１対のタイムスロットにおいて、実際に制御情報を送受信するタイミングを設定する。さらに、制御部２６０は、設定した１対のタイムスロットのうち、実際に制御情報を送受信しないタイミングで、移動局との無線通信を実施する。

これにより、グループＢに属する基地局２０は、干渉の影響が小さいタイミングで制御情報を送信することができ、トラフィック情報を含む報知情報を送信した他の基地局２０と無線通信中の移動局が、制御情報を受信できるようになる。よって、基地局２０に無線接続する可能性を高めることができる。さらに、設定した制御情報を送受信するために用いる１対のタイムスロットにおいて、実際に制御情報を送受信しないタイミングでは、移動局との無線通信を可能にしたので、移動局の収容数も増加できる。よって、他の基地局２０と無線通信中の移動局を、グループＢに属する基地局２０に無線接続させる可能性を大幅に高めることができ、他の基地局２０のトラフィック量を低減させることができる。したがって、通信システム１０において、トラフィック情報を含む報知情報を送信した他の基地局２０が基地局２０−１で、報知情報を受信し、（第１の処理）を行う基地局が基地局２０−２であったとすると、図４における、（Ａ）に示す基地局２０−２の無線通信可能なエリアを、（Ｂ）に示すように、基地局２０−２の送信出力を変更することなく拡大することができる。また、各基地局が自律的にトラフィック量を分散させる処理を行うので、ネットワーク側で送受信する情報量も低減でき、処理負荷も低減できる。

（第２の処理）自局がグループＡまたはＣに属している基地局２０の制御部２６０は、設定している制御情報を送受信するために用いる１対のタイムスロットにおいて、実際に制御情報を送受信しないタイミングで、移動局との無線通信を実施する。これにより、グループＡ，Ｃに属する基地局２０は、移動局の収容数が増加するので、トラフィック情報を含む報知情報を送信した他の基地局２０と無線通信中の移動局の新たな無線接続先となる可能性がある。よって、他の基地局２０におけるトラフィック量を低減させることができる。

そして、上述する（第１の処理）、または、（第２の処理）を行った基地局２０の制御部２６０は、処理を行ったことを示す情報を報知情報に含めて送信する。

トラフィック情報を含む報知情報を送信した基地局２０の制御部２６０は、トラフィック量を低減させる処理を行った他の基地局２０から、当該処理を行ったことを示す情報を含む報知情報を受信すると、トラフィック情報を含めた報知情報の送信を停止する。これにより、グループＢに属する基地局２０の制御信号の送受信タイミングが、グループＡまたはＣ用の制御情報送受信タイミングに過剰に変更されることを回避できる。

次に、図５を用いて通信システム１０における基地局２０の動作を説明する。

図５は、通信システム１０における基地局２０の動作を示す図である。なお、説明の便宜上、トラフィック情報を送信する基地局を図１における基地局２０−１、トラフィック情報を含む報知情報を受信して基地局２０−１のトラフィック量を低減させる処理を行う基地局を基地局２０−４とする。

ステップＳ１０１において、基地局２０−１の制御部２６０は、自局が送受信するデータのトラフィック量を所定単位の時間帯で計測する。

ステップＳ１０２において、基地局２０−１の制御部２６０は、計測したトラフィック量が所定値を超えるか否か判定する。判定の結果、所定値を超える場合、ステップＳ１０３に移行する。一方、判定の結果、所定値を超えない場合は、ステップＳ１０１に移行する。

ステップＳ１０３において、基地局２０−１の制御部２６０は、トラフィック情報を報知情報に含めて送信する。

ステップＳ２０１において、基地局２０−２の制御部２６０は、トラフィック情報が含まれる報知情報を受信したか否か判定する。トラフィック情報が含まれる報知情報を受信すると、ステップＳ２０２に移行する。一方、トラフィック情報が含まれていない場合は、ステップＳ２０１に移行する。

ステップＳ２０２において、基地局２０−２の制御部２６０は、報知情報にトラフィック情報が含まれていると、受信品質取得部２４０が取得した報知情報の受信品質値と、予め設定された閾値と比較する。比較の結果、基地局２０−１が隣接基地局と判定すると、ステップＳ２０３に移行する。一方、隣接基地局ではないと判定すると、ステップＳ２０１に移行する。

ステップＳ２０３において、基地局２０−２の制御部２６０は、記憶部２５０に記憶する規則に関する情報、自局が属するグループに関する情報を参照し、自局が属するグループに応じた、基地局２０−１のトラフィック量を低減させる処理を行う。具体的には、基地局２０−２がグループＡ，Ｃに属する場合は、上述の（第２の処理）を行う。一方、基地局２０−２がグループＢに属する場合は、上述の（第１の処理）を行う。

ステップＳ２０４において、基地局２０−２の制御部２６０は、処理（上述の（第１の処理）または（第２の処理））を行ったことを示す情報を報知情報に含めて送信する。

ステップＳ１０４において、基地局２０−１の制御部２６０は、基地局２０−２から送信された、処理（上述の（第１の処理）または（第２の処理））を行ったことを示す情報を含む報知情報を受信する。

ステップＳ１０５において、基地局２０−１の制御部２６０は、トラフィック情報を含めた報知情報の送信を停止する。
（その他の実施の形態）
上述した実施形態では、全てのグループに属する基地局が、トラフィック情報を含む報知情報を受信すると、この報知情報を送信した他の基地局のトラフィック量を低減させる処理を行った。しかしながら、全てのグループに属する基地局がこの処理を行う必要はなく、例えば、上述のグループＢに属する基地局のみが、他の基地局のトラフィック量を低減させる処理を行ってもよい。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることを留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１０…通信システム、２０…基地局、２１０…無線通信部、２２０…変調・復調部２２０、２３０…Ｉ／Ｆ部、２４０…受信品質取得部、２５０…記憶部、２６０…制御部、ＡＮＴ…アンテナ

Claims (7)

1. 複数の基地局によって構成される通信システムであって、
   第１の基地局は、
   自局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすと、当該所定条件を満たしたことを示す情報を含む第１の報知情報を送信する第１の送信部、を備え、
   第２の基地局は、
   前記第１の報知情報を受信する第２の受信部と、
   前記第１の報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記第１の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行する第２の制御部と、を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記第２の制御部は、
   自局が属するグループの基地局数が、他のグループに属する基地局数と比較して相対的に多いグループに属していると、
   自局が制御情報を送受信する無線リソースを、自局が属するグループが制御情報を送受信可能な無線リソースの何れかから、他のグループに割り当てられた制御情報を送受信可能な無線リソースの何れかに変更するとともに、
   前記無線リソースにおいて、実際に制御情報を送受信するタイミングを除く他の送受信タイミングで、移動局との無線通信を行うよう制御することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記第２の基地局は、
   前記第１の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行すると、当該処理を行ったことを示す情報を含む第２の報知情報を送信する第２の送信部、をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 前記第１の基地局は、
   前記第２の報知情報を受信する第１の受信部と、
   前記第２の報知情報を受信すると、前記第１の報知情報の送信を停止する制御を行う第１の制御部と、をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
5. 他の基地局から、当該他の基地局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすことを示す情報を含む報知情報を受信する受信部と、
   前記報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記他の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行する制御部と、を備えることを特徴とする基地局。
6. 複数の基地局によって構成される通信システムの通信方法であって、
   第１の基地局が、自局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすと、当該所定条件と満たすことを示す情報を含む報知情報を送信するステップと、
   第２の基地局が、前記報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記第１の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行するステップと、を有することを特徴とする通信方法。
7. 他の基地局から、当該他の基地局が送受信するデータのトラフィック量が所定条件と満たすことを示す情報を含む報知情報を受信すると、自局が属する、各々の基地局が有する機能に応じて設定されたグループに応じて、前記他の基地局におけるトラフィック量を低減させる処理を実行するステップ、を有することを特徴とする基地局の通信方法。
   

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