WO2007142076A1 - 無線アクセス網の構成管理方法、構成管理システムおよび無線アクセス網管理装置 - Google Patents
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Definitions
- Radio access network configuration management method configuration management system, and radio access network management device
- the present invention relates to configuration management in a mobile communication network, and in particular, a configuration management method, a configuration management system, and a configuration management system for a radio access network capable of leveling a processing load in a radio network control station that controls the radio access network, and Background Art on Wireless Access Network Management Device
- wireless base stations are installed at intervals of about several hundred meters to several kilometers. Each wireless base station communicates with a mobile terminal located in a narrow area called a wireless cell, thereby realizing a wide service area.
- Radio cells vary in size and shape, and are determined by comprehensive consideration of radio wave propagation characteristics, local population, and user mobility characteristics.
- a radio network control station is assigned to a group of radio cells of several tens or hundreds.
- the radio network control station transfers user data to and from the core network, handles incoming / outgoing calls to / from the mobile terminal, handles handover when the mobile terminal moves between radio cells, and moves the mobile terminal between location registration areas. Performs location registration message transfer processing, etc., performed when moving.
- a radio cell group a group of a plurality of radio cells accommodated by the radio network control station may be referred to as a radio cell group.
- different radio network control stations The processing load of handover between radio cells belonging to each other tends to increase with respect to the processing load of handover between radio cells belonging to the same radio network control station.
- the configuration of the wireless cell group accommodated by the wireless network control station is expected to be about one month to one year depending on changes in the environment of radio wave propagation characteristics, changes in demand, and changes in user mobility characteristics, etc. Should be reviewed.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-199136
- Patent Document 2 Pamphlet of International Publication No. 02Z35871
- Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-174665
- the wireless network control station has a monitoring interface function for allowing other nodes to monitor the processing load, and In addition, a function that realizes dynamic load distribution of processing load according to instructions from other nodes is required. Therefore, when realizing the load balancing method described in Patent Document 1, coexistence of a radio network control station having the above functions and a conventional radio network control station having no such functions is a problem. become. In general, the link between the switching center of the core network and the wireless network control station is connected in a tree shape. For this reason, there is a problem that the utilization efficiency of the link connecting the core network and the radio network control station temporarily decreases as a result of shifting the processing load to one radio network control station or another radio network control station.
- the standard for processing load leveling in the radio network control station is the traffic demand or the measured traffic volume for each radio cell.
- the processing load associated with the movement of mobile terminals accounts for a significant proportion of the processing load in mobile communication networks.
- the following document shows an example in which about 40% of the processing load in a GSM network is caused by the movement of mobile terminals between radio cells.
- the processing in the radio network control station may be biased. Further, as described above, the processing load of handover between radio cells belonging to different radio network control stations tends to increase with respect to the processing load of handover between radio cells belonging to the same radio network control station. . For this reason, if the wireless cells in which the terminal is frequently moved are accommodated in different wireless network control stations, the processing load on the wireless network control station will increase overall.
- the present invention takes into account traffic demand and the mobility characteristics of users between radio cells, and optimizes the configuration of radio cells accommodated by a radio network control station in a radio access network.
- the processing load at a wireless network control station It aims to be realized.
- a configuration management method for a radio access network is a configuration management method for a radio access network in a mobile communication system, and includes location information of radio cells, traffic demand for each radio cell, and each radio cell. Input information including location registration demand, handover demand for each adjacent radio cell for each radio cell, and internal processing time required by the radio network control station for traffic processing, location registration processing, and knockover processing Then, based on the input information, the radio network control station selects a plurality of radio cells to be controlled so that the processing load of the plurality of radio network control stations is leveled (hereinafter, the selected plurality of radio network control stations).
- a group of cell phones is sometimes referred to as a wireless cell group.
- a configuration management system for a radio access network is a configuration management system for a radio access network in a mobile communication system, and includes location information of radio cells, traffic demand for each radio cell, and each radio cell.
- Input information including the demand for location registration, handover demand for each radio cell adjacent to each radio cell, and internal processing time required by the radio network control station for traffic processing, location registration processing and handover processing
- Input means and selection means for selecting a radio cell group to be controlled by the radio network control station based on the input information so that the processing loads of the plurality of radio network control stations are leveled.
- a radio access network management apparatus is a radio access network management apparatus that performs configuration management of radio base stations in a mobile communication system.
- a selection means for selecting a radio cell group to be controlled by the radio network control station so that the processing loads of the plurality of radio network control stations are leveled based on the input information.
- the invention's effect in addition to traffic demand for each radio cell, taking into account demand for handover of users moving from each radio cell to another adjacent radio cell and demand for location registration, By optimizing the configuration of the radio cell accommodated by the network control station, it is possible to efficiently achieve leveling of processing load at the radio network control station.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a mobile communication network as one embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a radio access network management apparatus.
- FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of communication quality statistical information stored by communication quality statistical storage means.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration example of radio access network configuration information stored in a network configuration storage unit.
- FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration example of radio network control station information.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of radio network base station information.
- FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of radio cell information.
- FIG. 8 is a flowchart showing a demand estimation operation performed by demand estimation means in the radio access network management device.
- FIG. 9 is a flowchart showing a configuration management operation performed by configuration management means in the radio access network management apparatus.
- FIG. 10 is a flowchart showing an operation of cluster division processing.
- FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a mobile communication network as one embodiment of the present invention.
- the mobile communication network shown in FIG. 1 includes a radio access network management apparatus that uses a radio access network configuration management method and configuration management system in a mobile communication system, and manages radio base station configurations in the mobile communication system. It is a thing.
- the radio base station 30 is connected to the mobile terminals 10 and 11 existing inside the radio cell 80 via the radio links 20 and 21.
- the radio base station 31 is connected to the mobile terminal 12 existing inside the radio cell 81 via the radio link 22.
- the radio base station 32 is connected to the mobile terminals 13 and 14 existing inside the radio cell 82 via the radio links 23 and 24.
- the wireless network control station 50 is connected to the wireless base stations 30 and 31 via the wired links 40 and 41 and accommodates the wireless cells 80 and 81.
- the radio network control station 51 is connected to the radio base station 32 via the wired link 42 and accommodates the radio cell 82. In this embodiment, the power of one radio cell corresponding to one radio base station is shown. About 3 to 6 radio cells are accommodated per station.
- the radio network control stations 50 and 51 also acquire the monitoring information of the subordinate radio cell power accommodated, and notify the radio access network management apparatus 90 via the wired links 45 and 46 of the monitoring result based on the monitoring information.
- the radio access network management device 90 performs configuration management changes and failure recovery operations for the radio network control stations 50 and 51 and the radio base stations 30, 31, and 32 based on the monitoring result.
- the user traffic is transferred between the wireless network control devices 50 and 51 and the core network 60 via the wired link 43 and the wired link 44. Further, the core network 60 power is also transferred to the external network 70 via the wired link 47.
- FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the radio access network management apparatus 90.
- the wireless access network management device 90 when monitoring information is input from the wireless network control stations 50 and 51 via the data transmission / reception means 201, the failure management means 202, the quality management means 203, or the The configuration management unit 204 performs processing.
- the quality management means 203 records the measurement result in the communication quality statistics storage means 205.
- the demand estimation unit 206 estimates the demand in the radio access network based on information such as the traffic volume recorded in the communication quality statistics storage unit 205.
- the network configuration storage means 207 stores information related to the radio network control station, radio base station, and radio cell that constitute the radio access network.
- the configuration management unit 204 performs a network configuration change process based on the information stored in the demand estimation unit 206 and the network configuration storage unit 207.
- each of the means 201 to 207 are not particularly limited, and may be configured independently for each function, for example, as long as each function can be realized. It may be a thing, a plurality of means integrated in one circuit or unit, V, or a deviation! /.
- FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration example of the communication quality statistics information 300 stored by the communication quality statistics storage unit 205.
- the communication quality statistics storage means 205 stores statistical values for each radio cell and each measurement period as the communication quality statistics information 300.
- the statistical items include circuit-switched call origination / reception count 301 for each radio cell, packet-switched call origination / reception count 3 02, location registration count 303, and handover for each radio cell adjacent to the radio cell. Number 304 is included.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration example of the radio access network configuration information 400 stored in the network configuration storage unit 207.
- the radio access network configuration information 400 includes radio network control station information 401, radio base station information 402, radio cell information 403, and the like.
- FIG. 5 is an explanatory diagram showing a configuration example of the radio network control station information 401.
- Radio network control station information 401 includes circuit-switched call origination / termination processing time 450 for each radio network control station, packet-switched call origination / termination processing time 451, location registration processing time 452, handover processing time within radio network control station 453, and handover processing time 454 between radio network control stations. Note that these processing times are preliminarily measured in the test operation state of the radio network control stations 50 and 51 and stored in the network configuration storage means 207, for example.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of the radio network base station information 402.
- the radio network base station information 402 includes radio network control station information 463 for each radio base station, radio base station I f blueprint 464, radio base station latitude information 465, and radio base station longitude information 466, etc. Is included.
- the position of the radio cell may be substituted with the position of the radio base station.
- FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of the radio cell information 403.
- the radio cell information 403 includes radio network control station I h blue 474, radio base station I h blue 475, wireless cell I h blue 476, traffic demand estimate 477, location registration demand for each radio cell. Estimated value 478 and handover demand estimate 479 are included.
- the configurations of the mobile terminals 10 to 14, the radio base stations 30 to 32, and the radio network controllers 50 to 51 shown in FIG. 1 are generally mobile terminals, radio base stations, and radio networks.
- the configuration may be the same as that of the work control device.
- radio access network management apparatus 90 Next, the operation of radio access network management apparatus 90 will be described.
- the radio network control stations 50 and 51 periodically acquire monitoring information from the radio cell, and the monitoring result based on the monitoring information is transmitted to the radio access network management device 90 via the wired links 45 and 46. To be notified.
- the monitoring result includes traffic quality information measured periodically for each radio cell.
- the traffic quality information includes circuit switching call origination / reception count 301, packet-switched call origination / reception count 302, location registration count 303, and handover for each radio cell adjacent to the radio cell as illustrated in FIG. Number of times 304 etc., or data that can identify such information is included.
- FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the demand estimation operation performed by the demand estimation unit 206 in the radio access network management apparatus 90.
- the demand estimation unit 206 obtains communication quality statistical information for a certain period of time from the communication quality statistical information 300, for example, periodically or when the communication quality statistical information 300 is updated (step S501). . Further, radio cells in the radio access network are sequentially selected (step S502), and when there are no more radio cells to be aggregated, the demand estimation operation is terminated (step S507).
- demand estimation means 206 estimates traffic demand for each selected radio cell (step S503), location registration demand estimation (step S504), and handover demand estimation. (Step S505).
- the demand estimation means 206 traffics (average circuit-switched call origination / termination times X circuit-switched call origination / termination processing time) + (average packet-switched call origination / termination times X packet-switched call origination / termination processing time) Estimate demand. Also, (average location registration count x location registration processing time) is used as location registration demand. In addition, the average number of handovers for each adjacent radio cell x the handover processing time) is used as the estimated value for the demand for the overrun.
- “Average” is the average of events (circuit-switched call origination / termination, packet-switched call origination / termination, location registration, node-over, and handover) performed in a certain period of time in the wireless cell.
- the demand estimation means 206 takes the time average of the period T1 T4 or the time average of all periods stored as the communication quality statistical information 300, for example.
- the estimated traffic demand, location registration demand, and node / overover demand are output to the radio cell information 403 (step S506), and the next radio cell is processed.
- the wireless cell information 4003 is stored in the network configuration storage means 207.
- a handset in the radio network control station according to the network configuration.
- the handover between the wireless network control stations is identified and added.
- FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the configuration management operation performed by the configuration management means 204 in the radio access network management apparatus 90.
- the configuration management unit 204 obtains the configuration information of the radio base station from the radio base station information 402 preliminarily stored in the network configuration storage unit 207 (step S601), and converts the latitude / longitude information into XY coordinates (Ste S602). A technique for converting latitude and longitude information in a limited area to XY coordinates is widely known.
- traffic demand, location registration demand, and handover demand for each radio cell are acquired from the radio cell information 403 (step S603).
- the number of clusters to be divided is set as the number of radio network control stations (step S604), and radio cells are selected at random as the initial value of the cluster centroid by the number of clusters (step S605).
- the configuration management means 204 performs cluster division of all wireless cells using a weighted k-means method (k-average method) (step S606), and the wireless network control is performed in the configuration after re-division. Counts the number of handovers between the intra-station and radio network control stations, and re-aggregates the load for each radio network control station (step S607).
- ai is the processing load of the radio network control station i
- k is the number of radio network control stations
- Fairnesslndex is calculated (step S609). Fairnesslndex is an indicator of load bias, and is an amount that is standardized so that it is 1 when the load is completely uniform and 0 when the load is biased.
- step S610 When Fairnesslndex reaches the maximum, the configuration is stored (step S610). Here, if Fairnesslndex is close enough to 1 or if the number of iterations exceeds the threshold (step S611), if Fairnesslndex is close to 1 or if the number of iterations exceeds the threshold If so, the process proceeds to step S612; otherwise, the process returns to step S605.
- step S612 the radio base station information 402 and the radio cell information 403 are updated to change the accommodation relationship. Specifically, the radio network control station ID is changed in the radio base station information 402 and the radio cell information 403. Then, the configuration management operation ends (step S613).
- FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the cluster division process among the configuration management operations shown in FIG.
- the configuration management means 204 performs configuration management in consideration of the demand for handover and location registration associated with the movement to another radio cell adjacent to the radio cell in addition to the traffic demand for each radio cell. . Further, through the processing in step S701, a plurality of radio cells to be controlled by the radio network control station are selected so as to be geographically adjacent.
- the radio access network management apparatus 90 considers the demand for handover and location registration associated with movement to another radio cell adjacent to the radio cell in addition to the traffic demand for each radio cell. Perform configuration management. Therefore, the processing load between different radio network control stations can be leveled efficiently.
- the radio access network management device 90 provides radio network control station identification information, radio base station identification information accommodated by each radio network control station, and each radio base station provides radio services.
- U preferably configured to hold radio cell identification information and location information of each radio cell.
- the radio access network management device 90 periodically determines the number of calls to and from the mobile terminal for each radio cell from the radio network control device, the number of location registration processes, and the number of handovers for each adjacent radio cell. Preferably, it is configured to obtain and estimate traffic demand, location registration demand, and handover demand per radio cell based on statistics of these numbers over a period of time in the past.
- the radio access network management device 90 determines the processing time required for each call to / from the mobile terminal measured in advance in the test operation status of the radio network control station, etc. It may be configured to hold the processing time required for one location registration and the processing time required for one handover of the mobile terminal.
- the radio access network management device 90 performs the estimated traffic demand, location registration demand, and handover demand for each radio cell, processing time required for one call to and from the mobile terminal, and location registration of the mobile terminal. It may be configured to estimate the processing load per radio cell in the radio network controller based on the processing time required per time and the processing time required per mobile terminal hand-over. .
- the radio access network management device 90 uses the estimated value of the processing load per radio cell so that the processing load between the plurality of radio network control devices is leveled. It is configured to select or reselect a radio cell to be accommodated and to notify each radio network controller of the identification information of the radio base station to be accommodated and the identification information of the radio cell. Yo ...
- the radio access network management device 90 uses a weighted clustering technique that weights the estimated value of the processing load per radio cell to map the radio cell group accommodated by the radio network control device to the geography. It may be configured to select between adjacent area cameras.
- a weighted clustering method that uses the estimated processing load per radio cell as a weight, the radio cell group accommodated by the radio network controller can be selected efficiently according to changes in demand characteristics, etc. It becomes possible to select again.
- the communication quality statistics storage unit 205 and the network configuration storage unit 207 are in the same physical storage unit (memory). Even if configured in different storage areas, there are multiple storage units that are physically different These may be used individually or may be used.
- the failure management means 202, the quality management means 203, and the configuration management means 204 may be realized by software (program) processing by a computer (CPU: Central Processing Unit) constituting a processing unit (processor). In that case, it may be configured by using one physically same processing unit, or may be configured by using a plurality of physically different processing units. Further, the above-described storage unit and processing unit may be configured integrally. When the functions of the above means are realized mainly by software processing by a computer, a program constituting the software and a computer-readable recording medium for recording the program are included in the scope of the present invention.
- the demand estimation unit 206 mainly corresponds to the input unit and the estimation unit of the present invention
- the configuration management unit 204 mainly serves as the selection unit of the present invention.
- the present invention is not limited to these, and any means, circuit, unit, or the like may be used as long as the functions similar to the functions of the respective means of the present invention can be realized.
- the present invention can be applied to a mobile communication network, and is particularly preferably applied to a radio network control station that controls a radio access network.
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Abstract
無線アクセス網において無線ネットワーク制御局が収容する無線セルの構成を最適化することにより、効率的に無線ネットワーク制御局における処理負荷の平準化を実現する。無線アクセス網管理装置は、無線セルの位置情報と、無線セル毎のトラフィック需要と、無線セル毎の位置登録の需要と、無線セル毎に隣接する各々の無線セルに対するハンドオーバ需要と、無線ネットワーク制御局がトラフィック処理、位置登録処理およびハンドオーバ処理に要する内部処理時間を含む入力情報を入力する。そして、入力情報にもとづいて、複数の無線ネットワーク制御局の処理負荷が平準化されるように無線ネットワーク制御局が制御対象とする無線セル群を選択する。
Description
明 細 書
無線アクセス網の構成管理方法、構成管理システムおよび無線アクセス 網管理装置
技術分野
[0001] [文献の引用]
この出願は、 2006年 5月 29日に出願された日本出願特願 2006— 148821号を 基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
[技術分野]
本発明は、移動通信網における構成管理に関し、特に、無線アクセス網の制御を 行う無線ネットワーク制御局における処理負荷の平準化を図ることができる無線ァク セス網の構成管理方法、構成管理システムおよび無線アクセス網管理装置に関する 背景技術
[0002] 移動通信網では、数百 mから数 km程度の間隔で無線基地局が設置される。各々 の無線基地局が無線セルと呼ばれる狭い範囲に位置する移動端末との通信を行うこ とによって、面的に広域なサービスエリアが実現される。無線セルの大きさと形状は 様々であり、電波伝搬特性、地域の人口、ユーザの移動特性などを総合的に勘案し て決定されている。
[0003] 一般に、数十力 数百程度の無線セル群に対して無線ネットワーク制御局が割り当 てられる。無線ネットワーク制御局は、コアネットワークとの間のユーザデータの転送、 移動端末に対する発着信の処理、移動端末が無線セル間を移動する際のハンドォ ーバの処理、および移動端末が位置登録エリア間を移動する際に行う位置登録メッ セージの転送処理などを行う。
[0004] 無線ネットワーク制御局を効率的に運用するために、複数の無線ネットワーク制御 局の処理負荷の間に著 、偏りが生じな 、ように、収容する複数の無線セルを選択 することが好ましい。以下、無線ネットワーク制御局が収容する複数の無線セルのまと まりを無線セル群ということがある。また、一般的に、異なる無線ネットワーク制御局に
属する無線セル間のハンドオーバの処理負荷は、同一の無線ネットワーク制御局に 属する無線セル間のハンドオーバの処理負荷に対して、増大する傾向がある。無線 ネットワーク制御局の処理負荷を増大させな 、ために、一つの無線ネットワーク制御 局が収容する複数の無線セルは、互いに地理的に近接した無線セルから選択され ていることが望ましい。
[0005] さらに、無線ネットワーク制御局が収容する無線セル群の構成は、電波伝搬特性の 環境変化、需要の変化、およびユーザの移動特性の変化等に応じて 1ヶ月から 1年 程度を目処に見直されるべきである。
[0006] 無線ネットワーク制御局の処理負荷の平準化を実現する無線アクセス網の構成管 理システムとして、運用中にコアネットワークの交 «力 無線ネットワーク制御局の 負荷を監視し、負荷がしきい値を超過した場合には他の無線ネットワーク制御局に呼 処理を委譲することによって、動的な負荷分散を実現する方法がある (例えば、特許 文献 1参照。)。
[0007] また、無線ネットワーク制御装置、 HUB,無線基地局が階層的に接続された無線 アクセスネットワークにおいて、無線セル毎のトラフィック需要にもとづいて、無線基地 局を単位とする HUBレベルの最適化と、 HUBを単位とする無線ネットワーク制御局 単位の最適化を繰り返し行うことによって、無線ネットワーク制御局の処理負荷の平 準化を実現する方法が提案されている (例えば、特許文献 2参照。 )0また、無線ァク セスネットワークにおいて、トラフィックを平滑ィ匕するために、測定したトラフィック量に もとづいて無線セル構成を変更する方法が提案されている(例えば、特許文献 3参照 。)。
[0008] 特許文献 1 :特開 2003— 199136号公報
特許文献 2:国際公開第 02Z35871号パンフレット
特許文献 3 :特開 2003— 174665号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 特許文献 1に記載されて!ヽる負荷分散方式では、無線ネットワーク制御局が、他の ノードが処理負荷を監視できるようにするための監視用インタフェース機能を有し、か
つ、他のノードからの指示によって処理負荷の動的な負荷分散を実現する機能が必 要になる。従って、特許文献 1に記載されている負荷分散方式を実現する場合には、 上記の機能を有する無線ネットワーク制御局と、上記の機能を有さな 、従来の無線 ネットワーク制御局との共存が課題になる。また、コアネットワークの交換局と無線ネッ トワーク制御局とのリンクはツリー状に接続されるのが一般的である。このため、処理 負荷を一の無線ネットワーク制御局力 他の無線ネットワーク制御局に移した結果、 コアネットワークと無線ネットワーク制御局とを結ぶリンクの利用効率が一時的に低下 するという課題がある。
[0010] また、特許文献 2、 3に記載されている方法では、無線ネットワーク制御局における 処理負荷の平準化の基準は、無線セル毎のトラフィック需要または測定されたトラフィ ック量である。しかし、移動通信網における処理負荷は、移動端末の移動に伴う処理 負荷が相当な割合を占める。例えば、下記の文献には、 GSMネットワークにおける 処理負荷の約 40%が移動端末の無線セル間の移動によって引き起こされる例が示 されている。
[文献] S. Taboane, Modelling the MSC/VLR processing load due to mobility ma nagement , IEEE International Conference on Universal Personal Communications ( ICUPC) , Volume 1, pp. 741 - 744 , October 1998
[0011] よって、端末の移動に伴うハンドオーバの需要や位置登録の需要を考慮せずに、 単なるトラフィック需要にもとづいて無線ネットワーク制御局に属する無線セルを選択 した場合に、無線ネットワーク制御局における処理負荷に偏りが発生する可能性があ る。また、上述したように、異なる無線ネットワーク制御局に属する無線セル間のハン ドオーバの処理負荷は、同一の無線ネットワーク制御局に属する無線セル間のハン ドオーバの処理負荷に対して増大する傾向がある。そのため、端末の移動が頻繁に おこなわれる無線セル間を異なる無線ネットワーク制御局に収容してしまうと、無線ネ ットワーク制御局における処理負荷が全体的に増大してしまうことになる。
[0012] そこで、本発明は、トラフィック需要と、無線セル間のユーザの移動特性とを考慮し 、無線アクセス網において無線ネットワーク制御局が収容する無線セルの構成を最 適化することにより、効率的に無線ネットワーク制御局における処理負荷の平準化を
実現することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0013] 本発明による無線アクセス網の構成管理方法は、移動通信システムにおける無線 アクセス網の構成管理方法であって、無線セルの位置情報と、無線セル毎のトラフィ ック需要と、無線セル毎の位置登録の需要と、無線セル毎に隣接する各々の無線セ ルに対するハンドオーバ需要と、無線ネットワーク制御局がトラフィック処理、位置登 録処理およびノヽンドオーバ処理に要する内部処理時間を含む入力情報を入力し、 入力情報にもとづいて、複数の無線ネットワーク制御局の処理負荷が平準化されるよ うに無線ネットワーク制御局が制御対象とする複数の無線セルを選択する(以下、選 択された複数の無線セルカゝらなるグループを無線セル群と 、うことがある。 )ことを特 徴とする。
[0014] 本発明による無線アクセス網の構成管理システムは、移動通信システムにおける無 線アクセス網の構成管理システムであって、無線セルの位置情報と、無線セル毎のト ラフィック需要と、無線セル毎の位置登録の需要と、無線セル毎に隣接する各々の無 線セルに対するハンドオーバ需要と、無線ネットワーク制御局がトラフィック処理、位 置登録処理およびハンドオーバ処理に要する内部処理時間を含む入力情報を入力 する入力手段と、入力情報にもとづいて、複数の無線ネットワーク制御局の処理負荷 が平準化されるように無線ネットワーク制御局が制御対象とする無線セル群を選択す る選択手段とを備える。
[0015] 本発明による無線アクセス網管理装置は、移動通信システムで無線基地局の構成 管理を行う無線アクセス網管理装置において、無線セルの位置情報と、無線セル毎 のトラフィック需要と、無線セル毎の位置登録の需要と、無線セル毎に隣接する各々 の無線セルに対するハンドオーバ需要と、無線ネットワーク制御局がトラフィック処理 、位置登録処理およびハンドオーバ処理に要する内部処理時間を含む入力情報を 入力する入力手段と、入力情報にもとづいて、複数の無線ネットワーク制御局の処理 負荷が平準化されるように無線ネットワーク制御局が制御対象とする無線セル群を選 択する選択手段とを含む。
発明の効果
[0016] 本発明によれば、無線セル毎のトラフィック需要に加えて、各無線セルから隣接す る他の無線セルに移動するユーザのハンドオーバ需要、および位置登録の需要を考 慮して、無線ネットワーク制御局が収容する無線セルの構成を最適化することにより、 効率的に無線ネットワーク制御局における処理負荷の平準化を実現することができる
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]本発明の一実施例としての移動通信網の構成例を示すブロック図である。
[図 2]無線アクセス網管理装置の構成例を示すブロック図である。
[図 3]通信品質統計記憶手段が保存する通信品質統計情報の構成例を示す説明図 である。
[図 4]ネットワーク構成記憶手段が保存する無線アクセス網構成情報の構成例を示す 説明図である。
[図 5]無線ネットワーク制御局情報の構成例を示す説明図である。
[図 6]無線ネットワーク基地局情報の構成例を示す説明図である。
[図 7]無線セル情報の構成例を示す説明図である。
[図 8]無線アクセス網管理装置における需要推定手段が行う需要推定動作の動作を 示すフローチャートである。
[図 9]無線アクセス網管理装置における構成管理手段が行う構成管理動作の動作を 示すフローチャートである。
[図 10]クラスタ分割処理の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
[0018] 10〜14 移動端末
20〜24 無線リンク
30〜32 無線基地局
40〜47 有線リンク
50、 51 無線ネットワーク制御局
60 コアネットワーク
80〜82 無線セル
90 無線アクセス網管理装置
201 データ送受信手段
202 障害管理手段
203 品質監視手段
204 構成管理手段
205 通信品質統計記憶手段
206 需要推定手段
207 ネットワーク構成記憶手段
300 通信品質統計情報
400 無線アクセス網構成情報
401 無線ネットワーク制御局情報
402 無線基地局情報
403 無線セル情報
発明を実施するための最良の形態
[0019] 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図 1は、本発明の一実施例としての移動通信網の構成例を示すブロック図である。 図 1に示す移動通信網は、移動通信システムにおける無線アクセス網の構成管理方 法および構成管理システムを使用し、その移動通信システムで無線基地局の構成管 理を行う無線アクセス網管理装置を備えたものである。図 1に示す構成では、無線基 地局 30は、無線セル 80の内部に存在する移動端末 10、 11と無線リンク 20、 21を介 して接続されている。無線基地局 31は、無線セル 81の内部に存在する移動端末 12 と無線リンク 22を介して接続されている。無線基地局 32は、無線セル 82の内部に存 在する移動端末 13、 14と無線リンク 23、 24を介して接続されている。
[0020] 無線ネットワーク制御局 50は、無線基地局 30、 31と有線リンク 40、 41を介して接 続され、無線セル 80、 81を収容する。また、無線ネットワーク制御局 51は、無線基地 局 32と有線リンク 42を介して接続され、無線セル 82を収容する。本実施例では、 1 つの無線基地局に対応する 1つの無線セルが示されている力 一般には、無線基地
局あたり 3から 6程度の無線セルが収容される。また、無線ネットワーク制御局 50、 51 は、収容する配下の無線セル力も監視情報を取得し、有線リンク 45、 46を介して無 線アクセス網管理装置 90に監視情報にもとづく監視結果を通知する。無線アクセス 網管理装置 90は、監視結果にもとづいて、無線ネットワーク制御局 50、 51および無 線基地局 30、 31、 32に対する構成管理の変更や障害回復動作を行う。
[0021] ユーザのトラフィックは、有線リンク 43および有線リンク 44を介して無線ネットワーク 制御装置 50、 51とコアネットワーク 60の間で転送される。さらに、コアネットワーク 60 力も有線リンク 47を介して外部網 70に転送される。
[0022] 図 2は、無線アクセス網管理装置 90の構成例を示すブロック図である。無線ァクセ ス網管理装置 90において、データ送受信手段 201を介して無線ネットワーク制御局 50、 51から監視情報が入力されると、監視情報の種別に応じて、障害管理手段 202 、品質管理手段 203または構成管理手段 204が処理を行う。無線セル毎に定期的 に測定されたトラフィック品質情報を受信した場合には、品質管理手段 203が通信品 質統計記憶手段 205に測定結果を記録する。需要推定手段 206は、通信品質統計 記憶手段 205に記録されたトラフィック量などの情報にもとづいて、無線アクセス網に おける需要の推定を行う。ネットワーク構成記憶手段 207には、無線アクセス網を構 成する無線ネットワーク制御局、無線基地局および無線セルに関する情報が格納さ れる。構成管理手段 204は、需要推定手段 206およびネットワーク構成記憶手段 20 7の格納情報にもとづいて、ネットワーク構成の変更処理を行う。
[0023] 上記各手段 201〜207のハードウェアおよびソフトウェア構成は、特に限定されるも のではなぐそれぞれの機能を実現可能なものであれば、例えば機能毎に独立して 回路又はユニットを構成するものでも、複数の手段を 1つの回路又はユニット内に一 体的に構成したものでも、 V、ずれのものであってもよ!/、。
[0024] 図 3は、通信品質統計記憶手段 205が保存する通信品質統計情報 300の構成例 を示す説明図である。図 3に示す例では、通信品質統計記憶手段 205には、通信品 質統計情報 300として、無線セル毎および測定期間毎の統計値が保存される。統計 項目には、無線セル毎の回線交換呼発着信回数 301、パケット交換呼発着信回数 3 02、位置登録回数 303、および無線セルに対する隣接無線セル毎のハンドオーバ
回数 304などが含まれる。
[0025] 図 4は、ネットワーク構成記憶手段 207が保存する無線アクセス網構成情報 400の 構成例を示す説明図である。図 4に示す例では、無線アクセス網構成情報 400には 、無線ネットワーク制御局情報 401、無線基地局情報 402、および無線セル情報 40 3などが含まれる。
[0026] 図 5は、無線ネットワーク制御局情報 401の構成例を示す説明図である。無線ネット ワーク制御局情報 401には、無線ネットワーク制御局毎の回線交換呼発着信処理時 間 450、パケット交換呼発着信処理時間 451、位置登録処理時間 452、無線ネットヮ ーク制御局内ハンドオーバ処理時間 453、および無線ネットワーク制御局間ハンドォ ーバ処理時間 454などが含まれる。なお、それらの処理時間は、例えば、無線ネット ワーク制御局 50、 51の試験運用状態においてあら力じめ測定され、ネットワーク構 成記憶手段 207に保存されて 、る。
[0027] 図 6は、無線ネットワーク基地局情報 402の構成例を示す説明図である。無線ネット ワーク基地局情報 402には、無線基地局毎の無線ネットワーク制御局 情報 463、 無線基地局 Iひ f青報 464、無線基地局の緯度情報 465、および無線基地局の経度情 報 466などが含まれる。なお、無線ネットワーク制御局が制御対象とする無線セルを 無線基地局の単位で選択する場合には、無線セルの位置を無線基地局の位置で代 用してよい。
[0028] 図 7は、無線セル情報 403の構成例を示す説明図である。無線セル情報 403には 、無線セル毎の無線ネットワーク制御局 Iひ f青報 474、無線基地局 Iひ f青報 475、無線 セル Iひ f青報 476、トラフィック需要推定値 477、位置登録需要推定値 478、およびハ ンドオーバ需要推定値 479などが含まれる。
[0029] なお、図 1に示された移動端末 10〜 14、無線基地局 30〜32、および無線ネットヮ ーク制御装置 50〜51の構成は、一般的な移動端末、無線基地局および無線ネット ワーク制御装置の構成と同様でよい。
[0030] 次に、無線アクセス網管理装置 90の動作を説明する。
無線ネットワーク制御局 50、 51は、無線セルから定期的に監視情報を取得し、有 線リンク 45、 46を介して無線アクセス網管理装置 90に監視情報にもとづく監視結果
を通知する。監視結果には、無線セル毎に定期的に測定されたトラフィック品質情報 が含まれる。トラフィック品質情報には、図 3に例示されたような無線セル毎の回線交 換呼発着信回数 301、パケット交換呼発着信回数 302、位置登録回数 303、および 無線セルに対する隣接無線セル毎のハンドオーバ回数 304等、またはそれらの情報 を特定し得るようなデータが含まれる。
[0031] 図 8は、無線アクセス網管理装置 90における需要推定手段 206が行う需要推定動 作の動作を示すフローチャートである。
[0032] 需要推定手段 206は、例えば、定期的に、または通信品質統計情報 300が更新さ れたときに、通信品質統計情報 300から過去一定期間の通信品質統計情報を取得 する (ステップ S501)。また、無線アクセスネットワークにおける無線セルを順次選択 し (ステップ S502)、集計すべき無線セルがなくなった場合には需要推定動作を終 了する(ステップ S507)。
[0033] 需要推定手段 206は、集計すべき無線セルがある場合には、選択した無線セル毎 にトラフィック需要の推定 (ステップ S503)、位置登録需要の推定 (ステップ S 504)、 ハンドオーバ需要の推定 (ステップ S 505)を行う。
[0034] 一例として、需要推定手段 206は、(平均回線交換呼発着信回数 X回線交換呼発 着信処理時間) + (平均パケット交換呼発着信回数 Xパケット交換呼発着信処理時 間)をトラフィック需要推定値にする。また、(平均位置登録回数 X位置登録処理時 間)を位置登録需要にする。また、隣接する無線セル毎の平均ハンドオーバ回数 X ハンドオーバ処理時間)をノヽンドオーバ需要推定値にする。「平均」とは、無線セルに おいて過去の一定期間に行われた事象 (回線交換呼発着信、パケット交換呼発着信 、位置登録およびノ、ンドオーバ)の平均である。図 3に示す例を参照すると、需要推 定手段 206は、例えば期間 T1 T4の時間平均をとつたり、通信品質統計情報 300 として記憶されている全期間の時間平均をとつたりする。
[0035] そして、推定したトラフィック需要、位置登録需要およびノ、ンドオーバ需要を無線セ ル情報 403に出力し (ステップ S506)、次の無線セルの処理を行う。無線セル情報 4 03は、ネットワーク構成記憶手段 207において保存される。ここで、ハンドオーバ需 要の推定に際して、ネットワークの構成に応じて無線ネットワーク制御局内となるハン
ドオーバと、無線ネットワーク制御局間となるハンドオーバをそれぞれ識別して加算し ておく。
[0036] 図 9は、無線アクセス網管理装置 90における構成管理手段 204が行う構成管理動 作の動作を示すフローチャートである。構成管理手段 204は、ネットワーク構成記憶 手段 207にあら力じめ記憶されている無線基地局情報 402から無線基地局の構成 情報を取得し (ステップ S601)、緯度経度情報を XY座標に変換する (ステップ S602 )。限定された地域における緯度経度情報を XY座標に変換する手法は広く知られて いる。次に、無線セル情報 403から無線セル毎のトラフィック需要、位置登録需要お よびハンドオーバ需要を取得する (ステップ S603)。そして、分割すべきクラスタ数を 無線ネットワーク制御局の台数とし (ステップ S604)、クラスタ数分だけクラスタ重心の 初期値とする無線セルをランダムに選択する (ステップ S605)。
[0037] 次に、構成管理手段 204は、重み付き k— means法 (k—平均法)を用いて全無線 セルのクラスタ分割を行い (ステップ S606)、再分割後の構成で、無線ネットワーク制 御局内 ·無線ネットワーク制御局間のハンドオーバ数をカウントし、無線ネットワーク制 御局毎の負荷を再集計する (ステップ S607)。ここで、 aiを無線ネットワーク制御局 i の処理負荷、 kを無線ネットワーク制御局の台数とし (ステップ S608)、 Fairnesslndex を計算する (ステップ S609)。 Fairnesslndexは負荷の偏りを示す指標であり、負荷が 完全に均一なときには 1、負荷に偏りがあるほど 0になるように規格ィ匕される量である 。 Fairnesslndexが最大になった場合は構成を記憶しておく(ステップ S610)。ここで 、 Fairnesslndexが十分 1に近くなつた場合、あるいは繰り返し数がしきい値を超過し たかどうかを調べ(ステップ S611)、 Fairnesslndexが十分 1に近くなつた場合または 繰り返し数がしきい値を超過した場合にはステップ S612に進み、そうでない場合に はステップ S605に戻る。ステップ S612では、無線基地局情報 402および無線セル 情報 403を更新し収容関係を変更する。具体的には、無線基地局情報 402および 無線セル情報 403において無線ネットワーク制御局 IDが変更される。そして、構成管 理動作を終了する (ステップ S613)。
[0038] 図 10は、図 9に示された構成管理動作のうち、クラスタ分割処理の動作を示すフロ 一チャートである。クラスタ分割処理では、構成管理手段 204は、まず、各々の無線
セルについて、 k個のクラスタ重心までの距離を算出し、最も距離の近いクラスタに帰 属させる(ステップ S701)。次に、各クラスタに属する無線セル毎に重み wiを wi= ( 無線セル iのトラフィック需要推定値 +位置登録需要推定値 +ハンドオーバ需要推定 値)のように計算する。また、(xi, yi) =無線セル iの XY座標とする (ステップ S702)。
[0039] 各クラスタに属する無線セル毎の重み wiを計算するときに、トラフィック需要推定値 に加えて、位置登録需要推定値およびハンドオーバ需要推定値が用いられている。 よって、構成管理手段 204は、無線セル毎のトラフィック需要にカ卩えて、無線セルに 隣接する他の無線セルへの移動に伴うハンドオーバ需要や位置登録需要を考慮し て構成管理を行うことになる。また、ステップ S701の処理によって、無線ネットワーク 制御局が制御対象とする複数の無線セルが、地理的に隣接するように選択される。
[0040] このように求めた重み wiを用いて、新しいクラスタ重心(X, Y)を (X, Y) = (∑XiWi /∑YiWi/∑Wi) (X, Y)のように求める(ステップ S703)。クラスタ重心の移動距 離の合計が十分小さくなつた場合には (ステップ S704)、クラスタ分割処理を終了し( ステップ S704)、クラスタ重心がまだ動いている場合にはステップ S 701に戻る。
[0041] なお、ここで示したクラスタ分割の方法は重み付け k一平均法と呼ばれるものである
1S クラスタ分割の手法は各種知られており、特に本発明において用いるクラスタ分 割の方法を限定するものではな 、。
[0042] 以上のように、無線アクセス網管理装置 90は、無線セル毎のトラフィック需要に加え て、無線セルに隣接する他の無線セルへの移動に伴うハンドオーバ需要や位置登 録需要を考慮した構成管理を行う。よって、異なる無線ネットワーク制御局間の処理 負荷を効率よく平準化することができる。
[0043] なお、無線アクセス網管理装置 90は、無線ネットワーク制御局の識別情報と、各々 の無線ネットワーク制御局が収容する無線基地局の識別情報と、各々の無線基地局 が無線サービスを提供する無線セルの識別情報と、各々の無線セルの位置情報を 保持するように構成されて 、ることが好ま U、。
[0044] 無線セルの位置情報に関しては、無線ネットワーク制御局が収容する無線セル群 を決定する際に、同一の無線基地局に属する無線セルの単位で選択する場合には 、無線基地局が設置されて!、る位置情報で代用して差し支えな!/、。
[0045] また、無線アクセス網管理装置 90は、無線ネットワーク制御装置から無線セル毎の 移動端末に対する発着信の回数と、位置登録の処理回数と、隣接する無線セル毎 のハンドオーバ回数を定期的に取得し、過去の一定期間にわたるこれらの数値の統 計にもとづいて、無線セル毎のトラフィック需要、位置登録需要、およびハンドオーバ 需要を推定するように構成されて 、ることが好ま 、。
[0046] また、無線アクセス網管理装置 90は、無線ネットワーク制御局の試験運用状態等 にお!/、てあらかじめ測定された移動端末に対する発着信 1回あたりに要する処理時 間と、移動端末の位置登録 1回あたりに要する処理時間と、移動端末のハンドオーバ 1回あたりに要する処理時間を保持するように構成されて ヽてもよ ヽ。
[0047] また、無線アクセス網管理装置 90は、推定した無線セル毎のトラフィック需要、位置 登録需要、およびハンドオーバ需要と、移動端末に対する発着信 1回あたりに要する 処理時間と、移動端末の位置登録 1回あたりに要する処理時間と、移動端末のハン ドオーバ 1回あたりに要する処理時間にもとづいて、無線ネットワーク制御装置にお ける無線セルあたり処理負荷を推定するように構成されて 、てもよ 、。
[0048] また、無線アクセス網管理装置 90は、無線セルあたりの処理負荷の推定値を用い て、複数の無線ネットワーク制御装置間における処理負荷が平準化されるように、無 線ネットワーク制御装置が収容する無線セルの選択または再選択を行い、各々の無 線ネットワーク制御装置に対して、収容すべき無線基地局の識別情報と、無線セル の識別情報を通知するように構成されて 、てもよ 、。
[0049] さらに、無線アクセス網管理装置 90は、無線セルあたりの処理負荷の推定値を重 みとする重みつきクラスタリングの手法を用いて、無線ネットワーク制御装置が収容す る無線セル群を、地理的に隣接するエリアカゝら選択するように構成されて ヽてもよ ヽ。 無線セルあたりの処理負荷の推定値を重みとする重み付けクラスタリングの手法を用 いる場合には、需要特性の変化などに応じて、無線ネットワーク制御装置が収容する 無線セル群を効率的に選択したり再選択したりすることが可能になる。
[0050] なお、上記実施例の無線アクセス網管理装置 90にお 、て、通信品質統計記憶手 段 205とネットワーク構成記憶手段 207とは、物理的に同一の 1つの記憶部 (メモリ) 内の異なる記憶領域にそれぞれ構成しても、ある 、は物理的に異なる複数の記憶部
を用いて個々に構成しても、いずれでもよい。また、障害管理手段 202、品質管理手 段 203、および構成管理手段 204は、処理部(プロセッサ)を構成するコンピュータ( CPU : Central Processing Unit)によるソフトウェア(プログラム)処理で実現されてもよ い。その場合、物理的に同一の 1つの処理部を用いて構成しても、あるいは物理的 に異なる複数の処理部を用いて構成しても、いずれでもよい。また、上述の記憶部と 処理部とを一体に構成してもよ 、。上記各手段の機能を主にコンピュータによるソフト ウェア処理で実現する場合、そのソフトウェアを構成するプログラムおよびそのプログ ラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範疇に含まれる。
[0051] なお、上記実施例の無線アクセス網管理装置 90において、主に需要推定手段 20 6が本発明の入力手段および推定手段に対応し、主に構成管理手段 204が本発明 の選択手段に対応するが、本発明はこれらに限定されるものではなぐ本発明の各 手段の機能と同様の機能を実現可能なものであれば、いずれの手段、回路、ユニット 等を用いてもよい。
[0052] 以上、実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施例に限定さ れるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理 解し得る様々な変更することができる。
産業上の利用可能性
[0053] 本発明は、移動通信網において適用可能であり、特に、無線アクセス網の制御を 行う無線ネットワーク制御局において好適に適用される。
Claims
[1] 移動通信システムにおける無線アクセス網の構成管理方法において、
無線セルの位置情報と、無線セル毎のトラフィック需要と、無線セル毎の位置登録 の需要と、無線セル毎に隣接する各々の無線セルに対するハンドオーバ需要と、無 線ネットワーク制御局がトラフィック処理、位置登録処理およびノヽンドオーバ処理に要 する内部処理時間を含む入力情報を入力し、
前記入力情報にもとづいて、複数の無線ネットワーク制御局の処理負荷が平準化 されるように無線ネットワーク制御局が制御対象とする複数の無線セルを選択する ことを特徴とする無線アクセス網の構成管理方法。
[2] 無線セルにおいて過去の一定期間に行われた、回線交換呼およびパケット交換呼 の発着信の回数の平均値力 前記トラフィック需要を推定し、
位置登録の回数の平均値から前記位置登録の需要を推定し、
隣接する各々の無線セルに対しておこなわれたハンドオーバの回数力 前記ハン ドオーバ需要を推定する
請求項 1記載の無線アクセス網の構成管理方法。
[3] 前記無線セル毎のトラフィック需要、前記位置登録需要、および前記ハンドオーバ 需要の合計をウェイトとし、重み付きクラスタリングの手法を用いて、前記無線ネットヮ ーク制御局が制御対象とする複数の無線セルを地理的に隣接するように選択する 請求項 1記載の無線アクセス網の構成管理方法。
[4] 移動通信システムにおける無線アクセス網の構成管理システムであって、
無線セルの位置情報と、無線セル毎のトラフィック需要と、無線セル毎の位置登録 の需要と、無線セル毎に隣接する各々の無線セルに対するハンドオーバ需要と、無 線ネットワーク制御局がトラフィック処理、位置登録処理およびノヽンドオーバ処理に要 する内部処理時間を含む入力情報を入力する入力手段と、
前記入力情報にもとづいて、複数の無線ネットワーク制御局の処理負荷が平準化 されるように無線ネットワーク制御局が制御対象とする複数の無線セルを選択する選 択手段とを備えた
ことを特徴とする無線アクセス網の構成管理システム。
[5] 無線セルにおいて過去の一定期間におこなわれた、回線交換呼およびパケット交 換呼の発着信の回数の平均値力 前記トラフィック需要を推定し、位置登録の回数 の平均値から前記位置登録の需要を推定し、隣接する各々の無線セルに対しておこ なわれたハンドオーバの回数力 前記ハンドオーバ需要を推定する推定手段をさら に備えた
請求項 4記載の無線アクセス網の構成管理システム。
[6] 前記選択手段は、前記無線セル毎のトラフィック需要、前記位置登録需要、および 前記ハンドオーバ需要の合計をウェイトとし、重みつきクラスタリングの手法を用いて 、前記無線ネットワーク制御局が制御対象とする複数の無線セルを地理的に隣接す るように選択する
請求項 4記載の無線アクセス網の構成管理システム。
[7] 移動通信システムで無線基地局の構成管理を行う無線アクセス網管理装置にぉ 、 て、
無線セルの位置情報と、無線セル毎のトラフィック需要と、無線セル毎の位置登録 の需要と、無線セル毎に隣接する各々の無線セルに対するハンドオーバ需要と、無 線ネットワーク制御局がトラフィック処理、位置登録処理およびノヽンドオーバ処理に要 する内部処理時間を含む入力情報を入力する入力手段と、
前記入力情報にもとづいて、複数の無線ネットワーク制御局の処理負荷が平準化 されるように無線ネットワーク制御局が制御対象とする複数の無線セルを選択する選 択手段とを含む
ことを特徴とする無線アクセス網管理装置。
[8] 請求項 4乃至 6の 、ずれか 1項に記載の無線アクセス網の構成管理システムを備え たことを特徴とする移動通信システム。
[9] 請求項 7に記載の無線アクセス網管理装置を備えたことを特徴とする移動通信シス テム。
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