(57)【要約】【課題】  簡易な計算により所定数の無線基地局を設置エリア内に均等かつ静的に設置するための設置位置を自動的に算出する。【解決手段】設置エリアを長方形としてその縦横の長さと設置する無線基地局数ｓを入力とし、無線基地局数ｓに合わせて設置エリアの分割数ｄの候補を１つ以上決定するステップＳ１と、分割数ｄを分割比ｘ：ｙで表し、分割数ｄごとに、設置エリアの縦横の長さに応じて、分割エリアの対角線長が最小となる分割比を選択するステップＳ２と、分割数ｄごとに、分割数ｄと無線基地局数ｓの差分ｍが０になるまで分割パターンの調整を行うステップＳ３と、分割数ｄごとに、各分割エリアの対角線長の総和を求め、その総和が最小となる分割パターンを選択するステップＳ４と、ステップＳ４で選択された分割パターンの各分割エリアの重心に各無線基地局を設置するステップＳ５とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置エリア内に所定数の無線基地局を設置する設置位置を算出する無線基地局設置位置算出方法であって、
前記設置エリアを長方形としてその縦横の長さと設置する無線基地局数ｓを入力とし、  前記無線基地局数ｓに合わせて前記設置エリアの分割数ｄの候補を１つ以上決定するステップＳ１と、
前記分割数ｄを分割比ｘ：ｙで表し、分割数ｄごとに、前記設置エリアの縦横の長さに応じて、分割エリアの対角線長が最小となる分割比を選択するステップＳ２と、
前記分割数ｄごとに、前記分割数ｄと前記無線基地局数ｓの差分ｍが０になるまで分割パターンの調整を行うステップＳ３と、
前記分割数ｄごとに、各分割エリアの対角線長の総和を求め、その総和が最小となる前記分割パターンを選択するステップＳ４と、
前記ステップＳ４で選択された前記分割パターンの前記各分割エリアの重心に前記各無線基地局を設置するステップＳ５と
を有することを特徴とする無線基地局設置位置算出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線基地局設置位置算出方法において、
前記ステップＳ３は、前記設置エリアの短辺側のｘ個の分割エリアの中で縦横比が１：１に近く、かつ前記設置エリアの重心に最も近い分割エリアのうち、長辺側のｙ個の分割エリアをｙ＋１等分割またはｙ−１等分割し、差分ｍが０になるまで繰り返し、最終的に分割数ｄがＡＰ数ｓに等しくなる処理を行う
ことを特徴とする無線基地局設置位置算出方法。
【請求項３】
設置エリア内に所定数の無線基地局を設置する設置位置を算出する無線基地局設置位置算出装置であって、
前記設置エリアを長方形としてその縦横の長さと設置する無線基地局数ｓを入力とし、  前記無線基地局数ｓに合わせて前記設置エリアの分割数ｄの候補を１つ以上決定する処理手段１と、
前記分割数ｄを分割比ｘ：ｙで表し、分割数ｄごとに、前記設置エリアの縦横の長さに応じて、分割エリアの対角線長が最小となる分割比を選択する処理手段２と、
前記分割数ｄごとに、前記分割数ｄと前記無線基地局数ｓの差分ｍが０になるまで分割パターンの調整を行う処理手段３と、
前記分割数ｄごとに、各分割エリアの対角線長の総和を求め、その総和が最小となる前記分割パターンを選択する処理手段４と、
前記処理手段４で選択された前記分割パターンの前記各分割エリアの重心に前記各無線基地局を設置する処理手段５と
を備えたことを特徴とする無線基地局設置位置算出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無線基地局設置位置算出装置において、
前記処理手段３は、前記設置エリアの短辺側のｘ個の分割エリアの中で縦横比が１：１に近く、かつ前記設置エリアの重心に最も近い分割エリアのうち、長辺側のｙ個の分割エリアをｙ＋１等分割またはｙ−１等分割し、差分ｍが０になるまで繰り返し、最終的に分割数ｄがＡＰ数ｓに等しくなる処理を行う構成である
ことを特徴とする無線基地局設置位置算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局の設置位置を算出する無線基地局設置位置算出方法および無線基地局設置位置算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレットをはじめとする無線端末の急速な普及に伴い、無線端末による大容量コンテンツの利用者が増加しており、無線ネットワーク上のトラヒック量が急激に増大している。無線トラヒックを低コストかつ手軽に収容するため、無線システム免許不要帯の電波を用いた高速無線アクセスシステムとして広く普及しているＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格（特許文献１）が利用されることが多い。家庭、オフィスをはじめとしたプライベートエリアや、店舗、駅、空港をはじめとした公衆エリアなど、様々なエリアにおいて、無線ＬＡＮネットワークが提供されている。
【０００３】
無線ＬＡＮネットワークは、無線基地局の施工、パラメータ設定などの無線ＬＡＮ通信部分、無線基地局−スイッチ間やスイッチとバックホール回線間などのネットワーク部分、およびユーザ認証やポータル画面などの上位サービス部分など、様々な要素を考慮して構築する必要がある。それらのうち、本発明では無線基地局の施工における無線基地局の設置位置に着目する。
【０００４】
一般に、無線通信では伝搬距離や遮蔽物によって無線信号が減衰すると、無線通信の品質や容量の低下が生じるため、無線基地局と無線端末局との間の距離が短く、また、伝搬経路の見通しが確保できる状態が望ましい。一方で、無線基地局の設置数は機器装置、設置および運用にかかるコスト、さらに無線の電波干渉等により制約されるため、無線ＬＡＮによりカバーするエリアに対し、必要数の無線基地局を適切な場所に設置することが重要となる。
【０００５】
無線基地局の設置位置算出手法として、例えば、非特許文献２では、エリア内のユーザ分布の変動に応じて基地局装置の位置を動的に変更する技術が提案されている。また、非特許文献３に記載されているｋ−ｍｅａｎｓ法というクラスタリング手法を用いて、基地局装置に端末装置を収容することが検討されている。これにより、エリア内のユーザ位置に応じて無線基地局の設置位置を算出することが可能となる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IEEE Std 802.11-2016, Dec. 2016.
【非特許文献２】新井拓人、五藤大介、岩渕匡史、岩國辰彦、丸田一輝、”オフロード効率改善を実現する適応可動ＡＰシステムの提案“信学技法, RCS2016-43, pp.107-112,  May. 2016.
【非特許文献３】J. Macqueen,“SOME METHODS FOR CLASSIFICATION AND ANALYSIS OF MULTIVARIATE OBSERVATIONS ”, Proc. of 5th Berkeley Symposium on Mathematical Statistics and Probability, pp.281-297, 1967.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ユーザ位置が不定の状態で無線基地局を設置する場合では、無線基地局を設置エリア内に均等かつ静的に設置することが求められる。しかしながら、非特許文献２では、ユーザの位置に応じて全ての無線基地局が動的に位置を変更する場合を想定しており、所定数の無線基地局を設置エリア内に均等かつ静的に設置することは想定されていない。また、設置する無線基地局数についても予め与えられた場合を想定しており、無線基地局数を算出する方法も必要になる。
【０００８】
なお、無線基地局の設置位置を算出する一般的な方法として、設置エリアの図面にコンパスで円を手作業で書き入れていくことで無線基地局のカバーエリアを定め、そのエリアの中心に各無線基地局を設置する手法も知られている。しかし、この手法は人手を使うために非効率であるため、無線基地局の設置位置を自動的に算出することができない。
【０００９】
本発明は、簡易な計算により所定数の無線基地局を設置エリア内に均等かつ静的に設置するための設置位置を自動的に算出できる無線基地局設置位置算出方法および無線基地局設置位置算出システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、設置エリア内に所定数の無線基地局を設置する設置位置を算出する無線基地局設置位置算出方法であって、設置エリアを長方形としてその縦横の長さと設置する無線基地局数ｓを入力とし、無線基地局数ｓに合わせて設置エリアの分割数ｄの候補を１つ以上決定するステップＳ１と、分割数ｄを分割比ｘ：ｙで表し、分割数ｄごとに、設置エリアの縦横の長さに応じて、分割エリアの対角線長が最小となる分割比を選択するステップＳ２と、分割数ｄごとに、分割数ｄと無線基地局数ｓの差分ｍが０になるまで分割パターンの調整を行うステップＳ３と、分割数ｄごとに、各分割エリアの対角線長の総和を求め、その総和が最小となる分割パターンを選択するステップＳ４と、ステップＳ４で選択された分割パターンの各分割エリアの重心に各無線基地局を設置するステップＳ５とを有する。
【００１１】
第１の発明の無線基地局設置位置算出方法において、ステップＳ３は、設置エリアの短辺側のｘ個の分割エリアの中で縦横比が１：１に近く、かつ設置エリアの重心に最も近い分割エリアのうち、長辺側のｙ個の分割エリアをｙ＋１等分割またはｙ−１等分割し、差分ｍが０になるまで繰り返し、最終的に分割数ｄがＡＰ数ｓに等しくなる処理を行う。
【００１２】
第２の発明は、設置エリア内に所定数の無線基地局を設置する設置位置を算出する無線基地局設置位置算出装置であって、設置エリアを長方形としてその縦横の長さと設置する無線基地局数ｓを入力とし、無線基地局数ｓに合わせて設置エリアの分割数ｄの候補を１つ以上決定する処理手段１と、分割数ｄを分割比ｘ：ｙで表し、分割数ｄごとに、設置エリアの縦横の長さに応じて、分割エリアの対角線長が最小となる分割比を選択する処理手段２と、分割数ｄごとに、分割数ｄと無線基地局数ｓの差分ｍが０になるまで分割パターンの調整を行う処理手段３と、分割数ｄごとに、各分割エリアの対角線長の総和を求め、その総和が最小となる分割パターンを選択する処理手段４と、処理手段４で選択された分割パターンの各分割エリアの重心に各無線基地局を設置する処理手段５とを備える。
【００１３】
第２の発明の無線基地局設置位置算出装置において、処理手段３は、設置エリアの短辺側のｘ個の分割エリアの中で縦横比が１：１に近く、かつ設置エリアの重心に最も近い分割エリアのうち、長辺側のｙ個の分割エリアをｙ＋１等分割またはｙ−１等分割し、差分ｍが０になるまで繰り返し、最終的に分割数ｄがＡＰ数ｓに等しくなる処理を行う構成である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な計算により所定数の無線基地局を設置エリア内に均等かつ静的に設置する設置位置を自動的に算出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による無線基地局（ＡＰ）の設置例を示す図である。
【図２】本発明による無線基地局（ＡＰ）の設置位置の算出手順を示すフローチャートである。
【図３】ステップＳ２の処理結果の例を示す図である。
【図４】ステップＳ３の処理結果の例を示す図である。
【図５】本発明による無線基地局（ＡＰ）の他の設置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の特徴は、無線基地局（ＡＰ）の設置エリア内に満遍なく収容される無線端末数等の情報に対して、設置エリア内に設置するＡＰの数が与えられ、かつ設置エリア内に各ＡＰを満遍なく設置するための設置位置を算出する手順である。このとき、設置エリア内の各ＡＰは、設置エリア内の電波強度がほぼ均等になるように設置されるものとする。
【００１７】
図１は、本発明による無線基地局（ＡＰ）の設置例を示す。
図１において、ここでは、短辺ａ、長辺ｂの長方形の設置エリア１０に11個のＡＰ１１を設置する例を示す。設置エリア１０は、11個の分割エリア１２に分割され、各分割エリア１２の重心にＡＰ１１が配置される。各ＡＰ１１のカバーエリア１３は円で表しており、各分割エリア１２をカバーするとともに、11個のＡＰ１１のカバーエリア１３によって設置エリア１０の全体をカバーしている。
【００１８】
図２は、本発明による無線基地局（ＡＰ）の設置位置の算出手順を示す。
図２において、ステップＳ１〜Ｓ５を実行する。
【００１９】
（ステップＳ１）
与えられたＡＰ数ｓに合わせて設置エリアの分割数ｄの候補を１つ以上決定する。これは、ＡＰ数ｓと分割数ｄを等しく設定すると設置エリアの分割パターンが限られる場合に、ＡＰ数ｓの前後を含む分割数ｄを想定して以下の処理を進めるためである。例えば、分割数ｄの候補の最小値はｓ以下の最大の平方数とし、分割数ｄの候補の最大値はｓ以上の最小の平方数とする。
【００２０】
すなわち、図１の例のようにＡＰ数が11個の場合は、通常は１：11の分割比しかないが、分割数ｄの候補を９〜16とすることにより、分割数ｄごとにいろいろな分割比および分割パターンから最適な分割パターンの選択が可能となる。分割数ｄをｓ＋ｍで表すと、ｍは−２〜＋５となる。ｍは、分割数ｄとＡＰ数ｓの差分であり、−２は分割数ｄがＡＰ数ｓに対して２つ少ないことを示し、後の処理で分割エリアを２つ増やすことになる。
【００２１】
（ステップＳ２）
分割数ｄを分割比ｘ：ｙで表し（ｘ≦ｙ）、分割数ｄごとに、設置エリアの縦横の長さに応じて分割エリアの対角線長が最小となる分割比を決定する。対角線長が最小とは、分割エリアの縦横比が１：１（正方形）に最も近い状態を示す。ＡＰ数11に応じた分割数ｄ（９〜16）に対する分割比ｘ：ｙは次のようになる。
【００２２】
分割数ｄ＝９    分割比３：３，１：９
ｄ＝10    分割比２：５，１：10
ｄ＝11    分割比１：11
ｄ＝12    分割比３：４，２：６，１：12
・・・
ｄ＝16    分割比４：４，２：８，１：16
【００２３】
設置エリアを短辺ａ、長辺ｂの長方形（縦横比ａ：ｂ）とした場合、ｘは短辺側の分割数であり、ｙは長辺側の分割数である。例えば、分割数ｄ＝12の分割比は上記の３通りとなる。分割エリアの対角線長が最小になる分割比は、設置エリアの縦横比ａ：ｂによって変わる。よって、設置エリアの縦横比ａ：ｂに応じて、分割数ｄ（９〜16）ごとに対角線長が最小となる分割比を決定する。
【００２４】
その計算方法の一例は、次のようになる。
（対角線長)2＝（ａ／ｘ)2＋(ｂ／ｙ)2
であるので、分割数ｄごとに右辺が最小となる分割比ｘ：ｙを決定する。例えば、分割数ｄが12、分割比が３：４，２：６，１：12になるとき、設置エリアの縦横比が３：４であれば、分割比が３：４のときに分割エリアは正方形となり、対角線長が最小となる。この状態を図３(1) に示す。また、設置エリアの縦横比が１：２であれば、分割比３：４の分割エリアは正方形にならず、分割比３：４と２：６で対角線長が最小かつ等しくなる。この状態を図３(2),(3) に示す。
【００２５】
なお、各分割エリアの形状が正方形の場合は、各ＡＰのカバーエリア（図１の１３）を最小にできる。ただし、以下に示すように、分割数ｄとＡＰ数ｓの差分ｍの調整により１つの分割エリアが広がっても対応するために各ＡＰのカバーエリアには余裕があるものとする。
【００２６】
（ステップＳ３）
分割数ｄごとに、分割数ｄとＡＰ数ｓの差分ｍが０になるまで分割パターンの調整を行う。分割パターンの調整とは、短辺側のｘ個の分割エリアの中で縦横比が１：１に近く、かつ設置エリアの重心に最も近い分割エリアのうち、長辺側のｙ個の分割エリアをｙ＋１等分割またはｙ−１等分割し、差分ｍが０になるまで繰り返し、最終的に分割数ｄがＡＰ数ｓに等しくなる処理をいう。分割比ｘ：ｙを分割パターンで表せば、ｙ−ｙ−…−ｙとｘ個のｙで表される。
【００２７】
例えば、ＡＰ数ｓが11個に対して、分割数ｄを12、ｍ＝＋１とし、ステップＳ２の処理で分割比３：４としたとき（図３(1) の状態）、分割数ｄとＡＰ数ｓの差分ｍ＝＋１に合わせて、短辺側２番目をｙ−１等分割して分割エリアを１つ減らす。この状態を図４(1) に示し、分割パターンは４−３−４となる。また、ＡＰ数ｓが13個に対して、分割数ｄを12、ｍ＝−１とし、ステップＳ２の処理で分割比３：４としたとき（図３(1) の状態）、分割数ｄとＡＰ数ｓの差分ｍ＝−１に合わせて、短辺側２番目をｙ＋１等分割して分割エリアを１つ増やす。この状態を図４(2) に示し、分割パターンは４−５−４となる。
【００２８】
なお、ｍ＝±２で、次の分割エリアを増減する必要がある場合は、短辺側のｘ個の分割エリアの中で縦横比が１：１に近い短辺側１番目または３番目をｙ±１等分割する。
【００２９】
以上の処理により、分割数ｄ（９〜16）ごとに、分割数ｄとＡＰ数ｓの差分ｍに応じて分割パターンの調整が行われる。
【００３０】
（ステップＳ４）
ステップＳ３までの処理により、ＡＰ数ｓ、分割数ｄ、差分ｍ、分割比ｘ：ｙ、分割エリアの調整を終えると、分割数ｄごとに、各分割エリアの対角線長の総和を求め、その総和が最小となる分割パターンを選択する。ここでは、分割数ｄごとに各分割エリアの対角線長が最小（正方形または正方形に近い）の分割パターンを選択されるが、ステップＳ３の分割エリアの調整により分割数ｄがＡＰ数ｓに等しくなったときに、各分割エリアの対角線長の総和が最小となるものを最適な分割パターンとする。
【００３１】
例えば、図３(2),(3) において、ＡＰ数ｓ＝11、分割数ｄ＝12、ｍ＝＋１、分割比が３：４と２：６に対して、各分割エリアの対角線長が等しいとき、この状態では各分割エリアの対角線長の総和も等しい。しかし、分割数ｄとＡＰ数ｓの差分ｍが＋１であるため、分割エリアを１つ減らす必要があり、ｙ−１等分割することになる。このとき、図３(2) の４分割を３分割にするのと、図３(3) の６分割を５分割にするのとでは、対角線長の総和は変わり、例えば前者の方が対角線長の総和が小さくなる。よって、ＡＰ数ｓ＝11に対して分割数ｄ＝12のときに、分割パターン６−５ではなく、分割パターン４−３−４が選択される。この処理を分割数ｄ（９〜16）ごとに実行し、各分割エリアの対角線長の総和が最小となる分割パターンを選択する。
【００３２】
（ステップＳ５）
最後に、選択された分割パターンの各分割エリアの重心に各ＡＰを設置する。これにより、ｓ台のＡＰをａ×ｂの大きさを持つ設置エリアに対して満遍なく幾何学的に配置することができる。この一例を図１に示す。
【００３３】
以上、ここまでは設置エリアを長方形として説明してきたが、その限りではなく、他の図形である場合にも本発明の適用は可能である。例えば、図５(1) に示すように、設置エリアを長方形に組み合わせに分割できる場合は、分割した設置エリアの面積比に応じて、与えられたＡＰ数ｓを分割し、分割した各長方形の設置エリアごとに図２の処理手順を実行する。また、図５(2) に示すように、斜線や曲線を含む設置エリアの場合は、複数の長方形の設置エリアに近似して同様に処理手順を実行してもよい。
【００３４】
また、設置エリアが３次元空間の場合は、１つの分割エリアを長方形から直方体に置換え、図２の処理手順を３次元計算により行うことにより容易に対応することができる。
【００３５】
また、設置エリアに対して必要なＡＰ数を求める場合には、例えば設置エリアが長方形の場合には、次のように行う。設置エリアの短辺をａ、長辺をｂとする。ＡＰのカバーエリアを円で表すとき、その内接四角形の一辺の長さをｌとする。短辺方向および長辺方向の分割数は、ａ／ｌ，ｂ／ｌの各小数点以下を繰り上げることにより算出できる。その分割数をかけた分割エリアの数が必要なＡＰ数であり、その重心位置にＡＰを配置する。
【００３６】
これにより、無線基地局１台あたりのカバーエリアに基づいて、設置エリア内に設置すべき無線基地局の数を算出することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  設置エリア
１１  無線基地局（ＡＰ）
１２  分割エリア
１３  カバーエリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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