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無線基地局制御方法 NEW

国内特許コード P200016814
整理番号 5645
掲載日 2020年5月8日
出願番号 特願2017-074257
公開番号 特開2018-182384
出願日 平成29年4月4日(2017.4.4)
公開日 平成30年11月15日(2018.11.15)
発明者
  • 宮武 遼
  • 淺井 裕介
  • 中平 勝也
  • 守倉 正博
  • 西尾 理志
  • 江上 晃弘
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 無線基地局制御方法 NEW
発明の概要 【課題】スループット期待値を算出する処理時間を短縮し、期待値に基づくシステムスループットを考慮し消費電力を低減する無線基地局制御方法を提供する。
【解決手段】無線システム100において、第1無線方式を用いる複数の第1無線基地局と、より通信範囲の広い第2無線方式を用いる第2無線基地局とを備える。第1無線基地局の運用開始前に、通信環境毎に第1無線基地局のスループット期待値を計算し、その期待値と通信環境の情報とをそれぞれ対応付けたリファレンステーブルを作成し、第1無線基地局の運用開始後に、第1無線基地局及び第2無線基地局から取得される通信環境の情報に基づいて、第1無線基地局のスループット期待値をリファレンステーブルから読み出すとともに第2無線基地局のスループット期待値を算出し、第1無線基地局のスループット期待値及び第2無線基地局のスループット期待値に基づいて第1無線基地局の動作を制御する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要

近年、モバイルトラヒックが急速に増加しており、従来のマイクロ波無線LAN(Local Area Network)の帯域はより一層混雑していくものと考えられている。その解決策として、従来のマイクロ波通信によるマクロセルのエリア内にミリ波通信を用いるスモールセル基地局を設置してトラヒックをオフロードする検討が行われている。例えば、ミリ波帯域を用いた無線LAN規格であるIEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.11adに対応した機器は非常に高速な通信が可能であるが、ミリ波は信号の直進性が高く大気や水分による減衰が大きいために、ミリ波はマイクロ波通信よりも通信範囲が狭くなるという問題がある。そこで、ミリ波通信の通信範囲を確保するために多数のミリ波無線LAN基地局を設置する方法があるが、多数のミリ波無線LAN基地局を常にアクティブな状態にしておく場合、無線LANシステム全体の消費電力が増大するという問題が生じる。

そこで、無線LANシステム全体の消費電力を削減するために、ユーザ端末数やトラヒックに応じて一部のミリ波無線LAN基地局をスリープ状態にする制御(スリープ制御)を行う方法が考えられている。ミリ波無線LAN基地局をスリープ状態にすることで、マイクロ波通信しか利用できないユーザは増えるが、無線LANシステム全体の消費電力を抑えることができる。ここで、スリープ制御の際には、消費電力だけでなくスループットも考慮されることが望ましい。この場合、例えばミリ波無線LAN基地局のユーザ端末数やトラヒックに応じて動的にスリープ制御を行うことが求められる。

一方、非特許文献1では、ユーザ密度やトラヒックからスループットの期待値をモデル化することにより、スループットの期待値の合計を最大化するミリ波基地局の最適な配置方式について検討し、接続ユーザ数を最大化する配置方式と比べて合計のシステムスループットを向上できるという結果が得られている。ミリ波通信では見通し通信が基本であるため、例えば移動するユーザの位置に応じて通信路遮蔽が発生して短期的にシステムスループットが変化する。そこで、非特許文献1では、通信路遮蔽を確率的に取り扱い、システムスループットの期待値をモデル化している。また、ミリ波通信でスループットに大きな影響を与える制御フレームによるオーバヘッドについても考慮している。具体的にはミリ波無線LAN基地局を設置したときのシステムスループットの期待値をミリ波無線LAN基地局のカバーエリアと、カバーエリアに含まれる端末数と、各端末の印加トラヒックと、ペイロード長とを既知として定式化している。

ここで、システムスループット期待値は通信路遮蔽モデル、データ送信区間のスループットモデル、制御フレームのオーバヘッドモデルから導出される。先ず、通信路遮蔽モデルでは、ミリ波通信可能端末数の期待値、及び、期待受信信号電力分布をモンテカルロシミュレーションで算出する。また、データ送信区間のスループットモデルでは、通信路遮蔽モデルで得られたミリ波通信可能端末数の期待値、及び、期待受信信号電力分布を用いて、周知の技術によりアンテナの指向性制御などを行う制御フレームのオーバヘッドを無視したシステムスループット期待値を算出する。非特許文献2では、Bianchiモデルを使用することで制御フレームのオーバヘッドを無視したシステムスループット期待値を導出している。そして、最後に、制御フレームのオーバヘッドモデルより、制御フレームによるオーバヘッドを考慮したシステムスループット期待値を求める。

このようにして、通信路遮蔽モデルから受信信号電力分布を得てシステムスループット期待値を算出することができる。

産業上の利用分野

本発明は、通信範囲の異なる複数の無線基地局を有する無線システムにおいて、ユーザ端末数やトラヒックの変動時にスループット期待値を算出して無線基地局を制御する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1無線方式を用いる複数の第1無線基地局と、複数の前記第1無線基地局の通信範囲を含み前記第1無線基地局よりも通信範囲の広い第2無線方式を用いる第2無線基地局とを備え、前記第1無線基地局及び前記第2無線基地局の通信環境の情報に基づいて前記第1無線基地局及び前記第2無線基地局のスループット期待値を算出し、算出された前記スループット期待値に基づいて前記第1無線基地局の動作を制御する無線基地局制御方法であって、
前記第1無線基地局の運用開始前に、複数の前記通信環境を想定して、複数の前記通信環境ごとに前記第1無線基地局のスループット期待値を計算し、複数の前記通信環境のそれぞれに対する前記第1無線基地局のスループット期待値と前記通信環境の情報とを対応付けたリファレンステーブルを作成し、
前記第1無線基地局の運用開始後に、前記第1無線基地局及び前記第2無線基地局から取得される通信環境の情報に基づいて、前記第1無線基地局のスループット期待値を前記リファレンステーブルから読み出すとともに前記第2無線基地局のスループット期待値を算出し、前記第1無線基地局のスループット期待値及び前記第2無線基地局のスループット期待値に基づいて前記第1無線基地局の動作を制御する
ことを特徴とする無線基地局制御方法。

【請求項2】
請求項1に記載の無線基地局制御方法において、
前記第1無線基地局の運用開始後に、前記第1無線基地局及び前記第2無線基地局の消費電力の情報を取得し、前記消費電力の情報と、前記第1無線基地局及び前記第2無線基地局のスループット期待値と、に基づいて、システム全体のスループット期待値の和、又は、消費電力あたりのスループット期待値の和、が最大となるように、複数の前記第1無線基地局のうちスリープ状態にすべき前記第1無線基地局の組み合わせを決定し、決定された前記第1無線基地局をスリープ状態に制御する
ことを特徴とする無線基地局制御方法。

【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の無線基地局制御方法において、
前記通信環境の情報は、ユーザ端末数、通信範囲及びトラヒックの情報を少なくとも含む
ことを特徴とする無線基地局制御方法。

【請求項4】
請求項3に記載の無線基地局制御方法において、
前記第1無線基地局の運用開始後の制御は、前記ユーザ端末数及び前記トラヒックの少なくとも一方の値が変動したときに実行される
ことを特徴とする無線基地局制御方法。

【請求項5】
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の無線基地局制御方法において、
前記リファレンステーブルは、
システム全体のユーザ端末数、前記第1無線方式で通信可能な平均ユーザ端末数及び平均伝送レートの情報を含む通信路遮蔽パラメータのリファレンステーブルと、
前記第1無線方式で通信可能な平均ユーザ端末数、平均伝送レート、ペイロード長及び前記第1無線基地局のスループット期待値の情報を含むスループット期待値リファレンステーブルと、
の少なくとも一方を有する
ことを特徴とする無線基地局制御方法。

【請求項6】
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の無線基地局制御方法において、
過去に使用された前記通信環境の情報又は過去に作成された前記リファレンステーブルの情報の少なくとも一方を参照して、新たなリファレンステーブルを作成する
ことを特徴とする無線基地局制御方法。

【請求項7】
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の無線基地局制御方法において、
前記第1無線方式は、ミリ波無線LAN方式であり、
前記第2無線方式は、マイクロ波無線LAN方式である
ことを特徴とする無線基地局制御方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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