(57)【要約】【課題】  移動局が接続に最適な基地局を選定して接続できる仕組みを構築することにより、発呼要求から接続に至る時間短縮をはかる。【解決手段】  移動局装置が、基地局装置（アクセスポイントＡ〜Ｄ）から送信される報知情報から輻輳状態を判定し、当該判定結果に基づき最適な基地局へ発呼する。また、輻輳状態の判定条件として、要求負荷である伝送容量や伝送速度を用いることで通信に必要な伝送路を予め確保して通信を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動通信システムであって、
自局内の輻輳状況を検出する手段と、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成する手段と、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局へ送信する手段とを備える基地局装置と、
複数の前記基地局装置から送信される前記報知情報を受信する手段と、当該報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定する手段と、当該判定結果に応じて選択された基地局装置に対して発呼する手段とを備える移動局装置と、
を具備することを特徴とする移動通信システム。
【請求項２】
移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動通信システムであって、
自局内の輻輳状況を検出する手段と、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成する手段と、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局に送信する手段とを備えた基地局装置と、
複数の前記基地局装置から送信される報知情報を受信する手段と、自局で必要とする伝送容量に従い少なくとも一つの閾値を決定する手段と、前記受信した報知情報から得た輻輳状態と前記決定した閾値とを比較し、自局の要求伝送帯域が確保できる基地局を選択して当該基地局へ発呼する手段とを備えた移動局装置と、
を具備することを特徴とする移動通信システム。
【請求項３】
移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下において、集中管理局が前記それぞれの基地局に対し異なったチャネルの割当てを行う移動通信システムであって、
自局内の輻輳状況を検出する手段と、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの所定の閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成する手段と、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局へ送信する手段とを備える基地局装置と、
複数の前記基地局装置から送信される前記報知情報を受信する手段と、当該報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定する手段と、当該判定結果に応じて選択された基地局装置に対して発呼する手段とを備える移動局装置と、
複数の前記基地局装置から送信される輻輳判定情報から干渉状態を把握し、当該干渉が最小となるチャネルの配置を計算する手段と、当該計算されたチャネルの配置を前記それぞれの基地局に指示するために送信する手段とを備える集中管理局装置と、
を具備することを特徴とする移動通信システム。
【請求項４】
移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動局装置であって、
前記基地局において検出された輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して得られる輻輳判定情報が組み込まれた報知情報を前記基地局のそれぞれから受信する手段と、
前記受信した報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定する手段と、
前記判定結果に応じて選択される基地局に対して発呼する手段と、
を具備することを特徴とする移動通信システムにおける移動局装置。
【請求項５】
移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動通信システムにおけるアクセス制御方法であって、
基地局装置において、自局内の輻輳状況を検出し、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成し、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局へ送信する各ステップを含み、
移動局装置において、複数の前記基地局装置から送信される前記報知情報を受信し、当該報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定し、当該判定結果に応じて選択された基地局装置に対して発呼する各ステップを含むことを特徴とする移動通信システムにおけるアクセス制御方法。
【請求項６】
移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動局装置におけるアクセス制御方法であって、
前記基地局において検出された輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して得られる輻輳判定情報が組み込まれた報知情報を、前記基地局のそれぞれから受信するステップと、
前記受信した報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定するステップと、
前記判定結果に応じて選択される基地局に対して発呼するステップと、
を有することを特徴とする移動局装置におけるアクセス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある、移動通信システムおよび移動局装置ならびにアクセス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基地局が密に置局された、いわゆる、ピコセルでサービスエリアを構築した環境下における移動通信システムの構成例が図９に示されている。図９から明確なように、複数の基地局（ＢＳ）によってサービスエリアがオーバラップしている。このため、エリアに点在する移動局は、複数の基地局（ＢＳ）から接続先としての基地局（ＢＳ）を選択しなければならない。
【０００３】
ところで、基地局制御装置の配下に複数の基地局無線装置を配置し、各基地局無線装置がカバーするサービスエリア内で同時に複数の移動端末からの発信を可能にする複数の通話チャネルを具備し、移動端末からの発信が発生する毎に基地局無線装置での通話チャネルを１つ割当てる移動通信システムにおいて、移動端末から第一候補の基地局無線装置への発呼要求に対して発呼応答が返らない場合、移動端末は発呼応答待ちタイムアウトを契機に隣接局である次候補の基地局無線装置を決定し、決定された次候補の基地局無線装置へ発呼要求を送信するＣＤＭＡ移動通信システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２２４８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１に開示された技術によれば、応答待ち時間内に発呼応答を返さないことで（タイムアウト）、基地局から移動局へ自局の輻輳状態を知らせるため、移動局で基地局の状態を知るには、まず、発呼する必要がある。従って、輻輳している基地局が多い場合は、呼接続の完了までに時間がかかり、待ち時間が発生するために利用者に迷惑をかけていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、上記した環境下にあって、移動局が接続に最適な基地局を選定して接続できる仕組みを構築することにより、発呼要求から接続に至る時間短縮をはかってサービスの向上をはかった、移動通信システムおよび移動局装置ならびにアクセス制御方法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】
【０００６】
上記した課題を解決するために本発明は、移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動通信システムであって、自局内の輻輳状況を検出する手段と、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成する手段と、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局へ送信する手段とを備える基地局装置と、複数の前記基地局装置から送信される前記報知情報を受信する手段と、当該報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定する手段と、当該判定結果に応じて選択された基地局装置に対して発呼する手段とを備える移動局装置と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動通信システムであって、自局内の輻輳状況を検出する手段と、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成する手段と、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局に送信する手段とを備えた基地局装置と、複数の前記基地局装置から送信される報知情報を受信する手段と、自局で必要とする伝送容量に従い少なくとも一つの閾値を決定する手段と、前記受信した報知情報から得た輻輳状態と前記決定した閾値とを比較し、自局の要求伝送帯域が確保できる基地局を選択して当該基地局へ発呼する手段とを備えた移動局装置と、を具備することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下において、集中管理局が前記それぞれの基地局に対し異なったチャネルの割当てを行う移動通信システムであって、自局内の輻輳状況を検出する手段と、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの所定の閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成する手段と、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局へ送信する手段とを備える基地局装置と、複数の前記基地局装置から送信される前記報知情報を受信する手段と、当該報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定する手段と、当該判定結果に応じて選択された基地局装置に対して発呼する手段とを備える移動局装置と、複数の前記基地局装置から送信される輻輳判定情報から干渉状態を把握し、当該干渉が最小となるチャネルの配置を計算する手段と、当該計算されたチャネルの配置を前記それぞれの基地局に指示するために送信する手段とを備える集中管理局装置と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動局装置であって、前記基地局において検出された輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して得られる輻輳判定情報が組み込まれた報知情報を前記基地局のそれぞれから受信する手段と、前記受信した報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定する手段と、前記判定結果に応じて選択される基地局に対して発呼する手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動通信システムにおけるアクセス制御方法であって、基地局装置において、自局内の輻輳状況を検出し、当該検出した輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して輻輳判定情報を生成し、報知情報に前記輻輳判定情報を組み込み移動局へ送信する各ステップを含み、移動局装置において、複数の前記基地局装置から送信される前記報知情報を受信し、当該報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定し、当該判定結果に応じて選択された基地局装置に対して発呼する各ステップを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、移動局に対する基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下にある移動局装置におけるアクセス制御方法であって、前記基地局において検出された輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定して得られる輻輳判定情報が組み込まれた報知情報を、前記基地局のそれぞれから受信するステップと、前記受信した報知情報から輻輳状態を少なくとも一つの閾値に従い判定するステップと、前記判定結果に応じて選択される基地局に対して発呼するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、移動局装置が、基地局装置から送信される報知情報から輻輳状態を判定し、当該判定結果に基づき最適な基地局へ発呼するため、接続に要する時間を短縮でき、接続サービスの向上が図れる。また、移動局装置は、輻輳により接続拒否となる確率が低減される。さらに、判定条件として、要求負荷である伝送容量や伝送速度を用いることで、通信に必要な伝送路を予め確保して通信が可能となり、良好な移動通信システムを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明における移動通信システムの接続構成の一例を示す図である。図１において、符号１は移動局（ＳＳ）、符号２は基地局（ＢＳ）、符号３は集中管理局（ＣＳ）であり、それぞれ、移動局装置、基地局装置、集中管理局装置として、クライアントＰＣ（＃１〜＃６）、アクセスポイント（Ａ〜Ｄ）、集中管理サーバ５が例示されている。なお、アクセスポイント（Ａ〜Ｄ）と集中管理サーバ５間はルータ４により接続されている。図から明らかなように、アクセスポイントＢ、Ｃ、Ｄにおいてサービスエリアがオーバラップし輻輳が発生している様子がわかる。詳細は後述する。
【００１４】
図２は基地局装置、図３は移動局装置、図４は集中管理局装置の内部構成につき、それぞれ機能展開して示したブロック図である。
【００１５】
図２において、基地局装置（アクセスポイントＡ〜Ｄ）は、輻輳状態検出部２１と、閾値ＴＢＬ２２（テーブル）と、輻輳状態判定部２３と、輻輳状態情報組込み部２４と、報知情報生成部２５と、報知情報送信部２６で構成される。
輻輳状態検出部２１は、自局内の輻輳状況を検出する機能を持ち、ここで検出された輻輳状態は輻輳状態判定部２３に供給される。輻輳状態判定部２３は、他に閾値ＴＢＬ２２からも閾値データが供給されており、ここで検出された輻輳状態と比較され、判定の結果、輻輳状態を負荷情報として輻輳状態情報組み込み部２４へ供給する。一方、報知情報生成部２５は、基地局ＩＤ等から成る既知の報知情報に、輻輳状態情報組込み部２４を介して供給される負荷情報（負荷インジケータ）を埋め込んで報知情報送信部２６を介して移動局装置（クライアントＰＣ＃１〜＃６）へ送信する。図５に上記した報知情報のフレーム構成の一例が示されている。
【００１６】
図３において、移動局装置（クライアントＰＣ＃１〜＃６）は、複数の報知情報受信部１１と、輻輳状態判定部１２と、閾値ＴＢＬ１３と、閾値決定部１４と、接続先基地局決定部１５と、発呼制御部１６で構成される。
報知情報受信部１１は、複数の基地局装置（アクセスボイントＡ〜Ｄ）から送信される報知情報を受信する機能を持ち、ここで受信した報知情報は、輻輳状態判定部１２へ供給される。一方、閾値決定部１４は、自局で必要とする伝送容量、あるいは伝送速度等の要求負荷に従い少なくとも一つの閾値を決定する機能を持ち、ここで決定された閾値は閾値ＴＢＬ１３に格納される。また、輻輳状態判定部１２は、報知情報受信部１１を介して受信した報知情報から得られる負荷情報と要求負荷とを比較し、その結果を接続先基地局決定部１５へ供給する。接続先基地局決定部１５では、輻輳判定部１２からの出力に基づき自局の要求伝送帯域が確保できる基地局（アクセスポイントＡ〜Ｄ）を選択し、発呼制御部１６を起動する機能を持つ。発呼制御部１６は、選択された基地局へ発呼する機能を持つ。
【００１７】
図４において、集中管理局装置（集中管理サーバ５）は、複数の基地局リスト受信部３１と、エリア干渉マップ作成部３２と、負荷割当て制御部３３と、周波数割当て制御部３４と、エリア指示送信部３５で構成される。
基地局リスト受信部３１は、複数の基地局装置（アクセスポイントＡ〜Ｄ）から送信される受信可能基地局リストを受信する機能を持ち、ここで受信したリストはエリア干渉マップ作成部３２へ供給される。エリア干渉マップ作成部３２は、複数の基地局装置（アクセスポイントＡ〜Ｄ）から送信される受信可能基地局リストから基地局間の干渉状態を示すエリア干渉マップを作成し、負荷割当て制御部３３および周波数割当て制御部３４へ供給する。負荷割当て制御部３３および周波数割当て制御部３４は、エリア干渉マップ作成部３２により作成された情報から基地局間の干渉状態を把握し、負荷割当て制御部３３は要求負荷に最適な基地局が選択されるような負荷情報を生成し、また、周波数割当制御部３４は、それぞれの基地局に対し、最適なチャネルを割当てるための計算を行う。ここで計算され、得られる負荷情報および周波数情報は、エリア指示送信部３５を介してそれぞれの基地局（アクセスポイントＡ〜Ｄ）に送信される。
【００１８】
図６〜図８は、ともに本発明実施形態の動作を説明するために引用した図であり、それぞれ、負荷割当てと周波数割当て制御の概念（図６）、接続手順１（図７）、接続手順２（図８）のそれぞれを示す。
以下、図６、図７を参照しながら、図１〜図５に示す本発明実施形態の動作について詳細に説明する。
【００１９】
図６において、（ａ）に負荷割当ての例を、（ｂ）に周波数割当ての例を示す。図６（ａ）では、左枠内において、基地局Ａの配下に移動局は存在せず、基地局Ｂの配下に移動局＃２が、基地局Ｃの配下に移動局＃１、＃３、＃４、＃５が、基地局Ｄの配下に移動局＃６が存在する例が示されている。
このままの状態であれば基地局Ｃに対して負荷が集中するため、右枠内に示したような負荷分散をはかる必要がある。具体的に、移動局＃３は、基地局Ｂと基地局Ｃの両方の配下にあるため基地局Ｂに接続されるように制御し、また、基地局Ｃの配下には移動局＃１と＃４を残し、移動局＃５が基地局Ｄに接続されるように制御する。このことにより、基地局あたり２局ずつ収容し分散化がはかれる。本発明は上記した制御を基地局（アクセスポイントＡ〜Ｄ）から送信される報知情報により、あるいは集中管理局装置（集中管理サーバ５）から基地局（アクセスポイントＡ〜Ｄ）を制御することにより実行するものである。
【００２０】
以上のように負荷の分散制御を行った後、それぞれが持つトラフック量に応じて周波数の割当て制御を行う。周波数の割り当て制御は、集中管理局装置（集中管理サーバ５）が行い、基地局（アクセスポイントＡ〜Ｄ）に通知してサービスエリアの再構成を行う。図６（ｂ）にその様子が示されている。
すなわち、基地局Ｂ、Ｃ、Ｄのトラフィック量が同じとすれば、要求レートが低い場合に例えば周波数ｆ１を割当て、時間的に共有して使用することにより周波数リソースの有効活用が可能である。また、情報量が多くなった場合には、更に別の周波数ｆ２を割当て、更に大きくなった場合は、それぞれに周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を割当てる制御を行う。このように制御することで本来３つの異なった周波数リソースが必要だったものを、その情報量や伝送レートによって１〜３種類の周波数リソースの割当てが可能になる。
【００２１】
以下、接続手順について説明する。図７において、まず、基地局装置（ＢＳ２）は、各移動局装置（ＳＳ１）に対して報知情報（パイロットチャンネル）を送出する（Ｓ７１）。報知情報の送出は、輻輳状態検出部２１が自局内の輻輳状態を検出し、輻輳状態情報組込み部２４が輻輳状態判定部２３により判定された負荷情報、ここでは、“ＬＯＷ”を報知情報生成部２５により生成される基地局ＩＤ等報知情報に埋め込んで送信することにより実行される。
移動局装置（ＳＳ１）では、報知情報受信部１１を介して他の基地局からも報知情報を受信しており、ここで受信した複数の報知情報からアクセス可能基地局リストを作成する（Ｓ７２）。ここでは、基地局ＢＳ＃１、ＢＳ＃２、ＢＳ＃３がリストされているものとし、いずれも負荷情報が“ＬＯＷ”であるものとする。
【００２２】
一方、移動局装置（ＳＳ１）では、輻輳状態判定部１２で要求負荷（伝送容量）を算出し（Ｓ７３）、接続先基地局決定部１５で先のアクセス可能基地局リストと要求負荷から接続先基地局を判定する（Ｓ７４）。そして、発呼制御部１６を介して接続先基地局へ発呼する。発呼を受けた基地局（ＢＳ）では、磁極の負荷状態と要求伝送容量等の移動局の要求負荷からアクセスの可否を判定してアクセスを許可もしくは拒否する（Ｓ７５）。アクセスが許可された場合、移動局装置（ＳＳ１）と基地局装置（ＢＳ２）間で通信が開始される。
【００２３】
図８は、移動局装置ＳＳ１が基地局装置ＢＳ＃１（２）に発呼要求を行って一旦接続が拒否され、他の基地局装置ＢＳ＃２（２）へ発呼要求を送信する際の接続手順を示した図である。
図７に示す例との差異は、基地局装置ＢＳ＃１（２）から送信される報知情報に組込まれた負荷情報が“ＨＩＧＨ”となっており、これを受信した移動局装置（ＳＳ１）が自局内で算出した要求負荷を満足できないものと判断し、作成済みのアクセス可能基地局リストにリストされた他の基地局装置ＢＳ＃２に発呼することにある（Ｓ８４）。発呼要求を受けた基地局ＢＳ＃２では、磁極の負荷状態と要求伝送容量等の移動局の要求負荷からアクセスの可否を判定してアクセスを許可もしくは拒否し、アクセスが許可された場合、ＳＳ１とＢＳ２間で通信が開始される。
なお、基地局装置（ＢＳ）内での輻輳状態判定部２３による閾値チェック、移動局装置（ＳＳ）内での輻輳状態判定部１２による閾値チェックは、１個の閾値に制限されず、上記した伝送容量や伝送速度等、多段にチェックされることとする。
【００２４】
以上説明のように本発明は、複数の基地局のサービスエリアがオーバラップする環境下において、アクセス可能な基地局数が多いほど、従来の接続要求に対するタイムアウトによる接続拒否では接続するまでに時間を要していたが、ここでは、移動局装置が予め最適な基地局を選定して接続するため、発呼要求から短時間で接続が可能になる。同様に、輻輳による接続拒否となる確率が低減し、また、同様に、接続の判定条件として、移動局が必要とする伝送容量や伝送速度を用いることで、通信に必要な伝送路を予め確保して通信することかができ、良好な移動通信システムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明における移動通信システムの接続構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる移動局装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる基地局装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる集中管理局装置の内部構成を機能展開して示したブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係わる報知情報のフレーム構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係わる負荷の割当てと周波数割当て制御の概念を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係わる接続手順の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係わる接続手順の他の例を示す図である。
【図９】ピコセルでサービスエリアを構築した環境下における移動通信システムの構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…移動局（ＳＳ）、２…基地局（ＢＳ）、３…集中管理局（ＣＳ）、４…ルータ、５…集中管理サーバ（集中管理局装置）、１１…報知情報受信部、１２…輻輳状態判定部、１３…閾値ＴＢＬ、１４…閾値決定部、１５…接続先基地局決定部、１６…発呼制御部、２１…輻輳状態検出部、２２…閾値ＴＢＬ、２３…輻輳状態判定部、２４…輻輳状態情報組込み部、２５…報知情報生成部、２６…報知情報送信部、３１…基地局リスト受信部、３２…エリア干渉マップ作成部、３３…負荷割当て制御部、３４…周波数割当て制御部、３５…エリア指示送信部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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