JP2014236271A - 無線通信システム、管理制御装置及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】不要なハンドオーバを削減し、コアネットワーク側の負荷を軽減すること。【解決手段】本実施形態に係る無線通信システムにおいて、管理制御装置３は、通信端末１が測定した基地局の無線品質情報を、自装置が管理する基地局２を介して受信する無線品質管理部３１と、無線品質管理部３１が受信する無線品質情報を記憶する無線品質記憶部３４と、自装置以外が管理する基地局へのハンドオーバ処理の可能性がある場合、無線品質記憶部３４が記憶する無線品質情報に基づいて、自装置が管理する基地局２へ送信電力レベルの変更を指示する送信電力管理部３２とを具備する。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、無線通信システム、管理制御装置及び無線通信方法に関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末の普及に伴いモバイルデータトラフィックは急激に増大している。同様に制御信号も増大しておりコアネットワーク側の装置や回線への負荷が懸念されている。

なお、従来では、複数の近接する基地局を統括する統括局などを配置し、統括局内の基地局で発生したハンドオーバについては、コアネットワーク側に対する制御信号を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１または２を参照）。

特開２００１−４５５３４号公報 特開２００２−３５４５２３号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、統括局などをまたぐ、つまり、統括局が異なる場合のハンドオーバ発生時については何ら考慮されておらず、このような場合には不要な制御信号がコアネットワーク側に送信される可能性がある。

本実施形態の目的は、不要なハンドオーバを削減し、コアネットワーク側の負荷を軽減できる無線通信システム、管理制御装置及び無線通信方法を提供することにある。

本実施形態に係る無線通信システムは、通信端末と無線回線を介して通信を行う、少なくとも２つにグルーピングされた複数の基地局と、前記グルーピングされた複数の基地局毎にハンドオーバ処理を管理する複数の管理制御装置とを備える無線通信システムであって、前記管理制御装置は、前記通信端末が測定した基地局の無線品質情報を、自装置が管理する基地局を介して受信する受信手段と、前記受信手段が受信する前記無線品質情報を記憶する記憶手段と、自装置以外が管理する基地局へのハンドオーバ処理の可能性がある場合、前記記憶手段が記憶する無線品質情報に基づいて、自装置が管理する基地局へ送信電力レベルの変更を指示する送信電力管理手段とを具備する。

本実施形態に係る無線通信システムを示す図。 本実施形態に係る無線通信システムの装置構成を示すブロック図。 本実施形態に係るセル構成例を示す図。 本実施形態に係るハンドオーバ処理を示す図。 本実施形態に係るハンドオーバ処理を示すシーケンス図。 本実施形態に係る送信電力制御処理を示すフローチャート。 従来のセル構成例を示す図。 従来のハンドオーバ処理を示す図。 従来のハンドオーバ処理を示すシーケンス図。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る無線通信システム、管理制御装置及び無線通信方法を説明する。

（システム構成）
図１は、本実施形態に係る無線通信システムを示す図である。このシステムは、端末１、比較的狭いエリア（セル）をカバーするスモールセル基地局２−１〜２−ｎ、及び管理制御装置３を有する。各スモールセル基地局２−１〜２−ｎは、スモールセルを形成し、当該セル内に存在する端末１に無線通サービスを提供する。管理制御装置３は、管理対象の複数のスモールセル基地局２−１〜２−ｎと接続され、さらにコアネットワークに接続されている。以下、スモールセル基地局２−１〜２−ｎを総称して、スモールセル基地局２とする。

本実施形態では、スモールセル基地局２とコアネットワーク側装置（図示省略）との間に管理制御装置３を設け、ハンドオーバ制御にかかる制御信号の一部をコアネットワーク側装置へ送信しないようにすることで、コアネットワーク側装置の負荷を低減する。また、本実施形態では、従来技術と比較して、不要なハンドオーバを抑制することで、コアネットワーク側装置の更なる負荷低減を実現する。

（装置構成）
図２は、本実施形態に係る無線通信システムの装置構成を示すブロック図である。端末１は、無線通信部１１、無線品質測定部１２、及び無線品質送信部１３を有する。スモールセル基地局２は、無線通信部２１、無線品質受信部２２、無線品質送信部２３、送信電力制御部２４、及びネットワーク通信部２５を有する。管理制御装置３は、無線品質管理部３１、送信電力管理部３２、ネットワーク通信部３３、及び無線品質記憶部３４を有する。

端末１の無線通信部１１は、スモールセル基地局２の無線通信部２１と無線通信で接続される。無線品質測定部１２は、受信可能な基地局からの電波の無線品質を測定する。測定項目は、例えば受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）や受信品質（ＲＳＲＱ：Reference Signal Received Quality）がある。測定の間隔やタイミングは設定により可変である。無線品質送信部１３は、無線品質測定部１２で測定した情報をスモールセル基地局２へ送信する。送信する間隔やタイミングは設定により可変である。

スモールセル基地局２の無線通信部２１は、端末１の無線通信部１１と無線通信で接続される。無線品質受信部２２は、端末１の無線品質送信部１３から送信される無線品質情報を受信し管理する。無線品質送信部２３は、無線品質受信部２２で受信した無線品質情報を管理制御装置３へネットワーク通信部２５を介して送信する。送信電力制御部２４は、管理制御装置３からの指示に従いスモールセル基地局２の送信電力を制御する。ネットワーク通信部２５は、管理制御装置３のネットワーク通信部３３と有線通信を行う。

管理制御装置３の無線品質管理部３１は、スモールセル基地局２の無線品質送信部２３から送信された無線品質情報を受信し、無線品質記憶部３４に記憶し管理する。送信電力管理部３２は、スモールセル基地局２の送信電力を管理するとともに、無線品質管理部３１で管理されている無線品質情報をもとに送信電力変更の判断を行い、変更指示をスモールセル基地局２へネットワーク通信部３３を介して通知する。ネットワーク通信部３３は、スモールセル基地局２及びコアネットワークと有線通信を行う。

（動作）
このように構成される無線通信システムの動作について説明する。ここでは、比較のため、本実施形態の説明に先立ち、図７、図８、及び図９を用いて従来のハンドオーバ処理について説明する。

［従来のハンドオーバ処理］
図７に、スモールセル基地局と当該スモールセル基地局よりカバーエリアが広いマクロセル基地局とが混在した従来のセルの構成例を示す。ここで、端末＃１は、スモールセル基地局＃１と接続した状態で、図７に示すように右方向に移動するものとする。この場合、端末＃１は、スモールセル基地局＃１〜マクロセル基地局＃１〜スモールセル基地局＃２のように２回のハンドオーバが必要となる。

図８は、端末＃１が地点Ａから地点Ｃへ移動する際の地点Ａ、地点Ｂ、及び地点Ｃにおける端末＃１の無線品質情報と接続先の基地局とを示したものである。端末＃１は、地点Ａにおいて無線品質が最も良好なスモールセル基地局＃１を接続先としている。地点Ｂではマクロセル基地局＃１の無線品質が最も良好なため、マクロセル基地局＃１はハンドオーバするが、すぐに地点Ｃではスモールセル基地局＃２が最も良好となるのでハンドオーバが再び発生することになる。

図９は、端末＃１が地点Ａから地点Ｃへ移動する際のハンドオーバ処理に係るシーケンスを示している。先ず、地点Ａでは端末＃１はスモールセル基地局＃１と接続されている。端末＃１は接続先のスモールセル基地局＃１に対して無線品質レポートを送信する（Ｓ１ｂ）。スモールセル基地局＃１では端末からの無線品質レポートを見て接続中のスモールセル基地局＃１より他の基地局の方が良好な場合に、ハンドオーバの実施を判断する（Ｓ２ｂ）。ここでは、地点Ｂではマクロセル基地局＃１の無線品質が最も良好なため、マクロセル基地局＃１へのハンドオーバ処理を開始し、マクロセル基地局＃１経由でコアネットワークに対してハンドオーバ要求にかかる制御信号を送信する（Ｓ３ｂ）。コアネットワークからのハンドオーバ応答受信によって、端末＃１の接続先がスモールセル基地局＃１からマクロセル基地局＃１へ変更される（Ｓ４ｂ）。

同様に、マクロセル基地局＃１と接続された状態で、端末＃１は接続先のマクロセル基地局＃１に対して無線品質レポートを送信する（Ｓ５ｂ）。マクロセル基地局＃１では端末からの無線品質レポートを見て接続中のマクロセル基地局＃１より他の基地局の方が良好な場合に、ハンドオーバの実施を判断する（Ｓ６ｂ）。地点Ｃではスモールセル基地局＃２の無線品質が最も良好なため、スモールセル基地局＃２へのハンドオーバ処理を開始し、スモールセル基地局＃２経由でコアネットワークに対してハンドオーバ要求にかかる制御信号を送信する（Ｓ７ｂ）。コアネットワークからのハンドオーバ応答受信によって、端末＃１の接続先がマクロセル基地局＃１からスモールセル基地局＃２へ変更される（Ｓ８ｂ）。このようにハンドオーバ発生時にはコアネットワーク側に２回の制御信号を送信する必要があり、コアネットワーク側の装置に負荷がかかる。

［本実施形態のハンドオーバ処理］
図３、図４、及び図５は、本実施形態におけるハンドオーバ処理が行われる様子を示している。

図３に、本実施形態の無線通信システムに係るセルの構成例を示す。図３においても、図７と同様にマクロセル基地局とスモールセル基地局が混在している。管理制御装置３において、例えば、スモールセル基地局２−１の端末１に割り当てられたリソースブロック毎の送信電力をリアルタイムに制御することで、端末１がマクロセル基地局＃１には接続されず、スモールセル基地局２−１からスモールセル基地局２−２へのスモールセル基地局同士のハンドオーバ処理となるため、ハンドオーバの回数は１回となり従来方式に比べ削減される。さらに、スモールセル基地局同士でのハンドオーバ処理のため管理制御装置３のみでハンドオーバ処理が完結できるため、コアネットワーク側への負荷が軽減される。

図４は、端末１が地点Ａから地点Ｃへ移動する際の地点Ａ、地点Ｂ、及び地点Ｃにおける端末１の無線品質情報と接続先の基地局を示したものである。図８と比べ地点Ｂにおいて、スモールセル基地局２−１、２−２がマクロセル基地局＃１に比べ受信電力（ＲＳＲＰ）や受信品質（ＲＳＲＱ）が良好であるため、端末１はマクロセル基地局＃１へはハンドオーバしていないことが分かる。

図５は、端末１が地点Ａから地点Ｃへ移動する際のハンドオーバ処理に係るシーケンスを示している。まず、地点Ａでは端末１はスモールセル基地局２−１と接続されている。端末１は接続先のスモールセル基地局２−１に対して無線品質レポートを送信する（Ｓ１ａ）。この無線品質レポートは、定期的またはある条件（例えば、周辺ＲＳＲＰ＞接続先ＲＳＲＰなど）を満たした場合に端末１から接続先のスモールセル基地局２−１に通知される。スモールセル基地局２−１は受信した無線品質情報を管理制御装置３へ送信する。

管理制御装置３では受信した無線品質情報を管理し、図６に示すように管理制御装置３の配下でないマクロセル基地局＃１へハンドオーバする可能性があると判断すると、マクロセル基地局＃１へのハンドオーバを回避するために、管理制御装置３配下のスモールセル基地局２−１，２−２の送信電力制御判定を行う（Ｓ２ａ）。

図６は、管理制御装置３が行う送信電力制御処理を示すフローチャートである。

無線品質状況ソート（Ｓ２０１）において、送信電力管理部３２は、配下の基地局を無線品質の高い順にソートする。一般に無線品質の一番高い基地局が接続先基地局であり２番目に高い基地局がハンドオーバ候補の周辺基地局となる。

ハンドオーバ予測判定（Ｓ２０２）において、送信電力管理部３２は、例えば、周辺基地局の無線品質＞接続先基地局の無線品質を満たす場合に、ハンドオーバする可能性があると判定する。なお、ハンドオーバ条件は「周辺基地局のＲＳＲＰ＞接続先基地局のＲＳＲＰ＋Ｏｆｆｓｅｔ」という前提のため、この時点ではハンドオーバ処理は発生しない。

送信電力制御判定１（Ｓ２０３）において、送信電力管理部３２は、Ｓ２０２の判定でハンドオーバ先となる可能性がある基地局（無線品質が２番目に高い）が管理制御装置３の配下外であるかを判定する。

Ｓ２０３の判定で無線品質が２番目に高い基地局が管理制御装置３の配下外である場合、送信電力制御判定２（Ｓ２０４）において、送信電力管理部３２は、無線品質が３番目に高い基地局が管理制御装置３の配下であるかを判定する。

Ｓ２０４の判定で無線品質が３番目に高い基地局が管理制御装置３の配下である場合、送信電力制御判定３（Ｓ２０５）において、送信電力の可変範囲＞接続先基地局の無線品質−周辺基地局の無線品質を満たすか否かを判定する。なお、送信電力の可変範囲とは、基地局の現在の送信電力値と仕様上の最大値の差を意味する。

送信電力変更（Ｓ２０６）において、送信電力管理部３２は、送信電力制御判定３（Ｓ２０５）を満たす送信電力のレベルに変更する。

Ｓ２ａでマクロセル基地局＃１へのハンドオーバを回避できると判断した場合、スモールセル基地局２−１に対して送信電力変更指示を送信する（Ｓ３ａ）。送信電力変更指示を受信したスモールセル基地局２−１は指示に従い送信電力のレベルを変更する。ここで、必ずしも片方のスモールセル基地局の送信電力のレベルを変更する必要はなく、スモールセル基地局２−１，２−２の両方であってもよい。このように管理制御装置３の配下のスモールセル基地局２−１の送信電力のレベルを制御することで、地点Ｂにおいて端末１はスモールセル基地局２−１との接続を保持し、マクロセル基地局＃１へのハンドオーバは回避される。

その後、端末１からの無線品質レポート（Ｓ４ａ）により、スモールセル基地局２−１にてスモールセル基地局２−２の無線品質が最良と判断された場合（Ｓ５ａ）、ハンドオーバを開始し、管理制御装置３へハンドオーバ要求にかかる制御信号を送信する（Ｓ６ａ）。管理制御装置３からのハンドオーバ応答受信によって（Ｓ７ａ）、端末１は接続先をスモールセル基地局２−１からスモールセル基地局２−２へ変更される。以上の処理によりハンドオーバ発生回数とコアネットワーク側への負荷を軽減することが出来る。

以上述べたように、本実施形態では、複数の基地局と接続する管理制御装置を配置し、管理制御装置は複数の基地局の無線品質情報と送信電力情報とを管理し、無線品質情報に基づいて基地局の送信電力のレベルを制御することで、不要なハンドオーバ処理を削減し、コアネットワーク側の負荷を軽減できる。本実施形態によれば、従来技術では実現していない統括外の基地局に対するハンドオーバの制御信号の送信も抑止することができるようになる。

なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…端末、１１…無線通信部、１２…無線品質測定部、１３…無線品質送信部、２−１〜２−ｎ…スモールセル基地局、２１…無線通信部、２２…無線品質受信部、２３…無線品質送信部、２４…送信電力制御部、２５…ネットワーク通信部、３…管理制御装置、３１…無線品質管理部、３２…送信電力管理部、３３…ネットワーク通信部、３４…無線品質記憶部。

Claims (3)

1. 通信端末と無線回線を介して通信を行う、少なくとも２つにグルーピングされた複数の基地局と、前記グルーピングされた複数の基地局毎にハンドオーバ処理を管理する複数の管理制御装置とを備える無線通信システムであって、
   前記管理制御装置は、
   前記通信端末が測定した基地局の無線品質情報を、自装置が管理する基地局を介して受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信する前記無線品質情報を記憶する記憶手段と、
   自装置以外が管理する基地局へのハンドオーバ処理の可能性がある場合、前記記憶手段が記憶する無線品質情報に基づいて、自装置が管理する基地局へ送信電力レベルの変更を指示する送信電力管理手段と
   を具備することを特徴とする無線通信システム。
2. 通信端末と無線回線を介して通信を行う、少なくとも２つにグルーピングされた複数の基地局と、前記グルーピングされた複数の基地局毎にハンドオーバ処理を管理する複数の管理制御装置とを備える無線通信システムに用いられる前記管理制御装置であって、
   前記通信端末が測定した基地局の無線品質情報を、自装置が管理する基地局を介して受信する受信手段と、
   前記受信手段が受信する前記無線品質情報を記憶する記憶手段と、
   自装置以外が管理する基地局へのハンドオーバ処理の可能性がある場合、前記記憶手段が記憶する無線品質情報に基づいて、自装置が管理する基地局へ送信電力レベルの変更を指示する送信電力管理手段と
   を具備することを特徴とする管理制御装置。
3. 通信端末と無線回線を介して通信を行う、少なくとも２つにグルーピングされた複数の基地局と、前記グルーピングされた複数の基地局毎にハンドオーバ処理を管理する複数の管理制御装置とを備える無線通信システムに用いられる方法であって、
   前記管理制御装置は、
   前記通信端末が測定した基地局の無線品質情報を、自装置が管理する基地局を介して受信することと、
   前記受信手段が受信する前記無線品質情報を記憶することと、
   自装置以外が管理する基地局へのハンドオーバ処理の可能性がある場合、前記記憶手段が記憶する無線品質情報に基づいて、自装置が管理する基地局へ送信電力レベルの変更を指示することと
   を有することを特徴とする無線通信方法。

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