(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末と通信を行なう複数の基地局を有する通信システムであって、
前記基地局の通信可能範囲を制御する管理装置を備え、
前記管理装置は、前記複数の基地局の中の一つの基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量に対する当該一つの基地局の通信可能量、および／または当該一つの基地局に隣接する他の基地局の通信可能範囲に含まれている端末の通信要求量に対する当該他の基地局の通信可能量に基づいて、前記一つの基地局および／または前記他の基地局の通信可能範囲に対して制御を行なうこと、
前記一つの基地局および／または他の基地局の通信可能範囲に複数の端末を含み、前記他の基地局の通信可能量の余剰量が所定値を上回った場合、前記管理装置は、前記他の基地局の通信強度を増加し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を大きくすることで、前記一つの基地局が節電モードになるように制御を行なうこと、
を特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の通信システムであって、
前記一つの基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量の合計が当該一つの基地局の通信可能量を上回った場合、前記管理装置は、前記一つの基地局の通信強度を減少し、および／またはアンテナの角度を変えることを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の通信システムであって、
前記管理装置は、前記他の基地局の通信強度を増加し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を大きくすることで、前記一つの基地局の通信可能範囲以外に位置する端末と通信できるように制御を行なうことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の通信システムであって、
前記他の基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量の合計が当該他の基地局の通信可能量を上回った場合、前記管理装置は、前記他の基地局の通信強度を減少し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を小さくすることを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項４に記載の通信システムであって、
前記管理装置は、前記一つの基地局の通信強度を増加し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を大きくすることで、前記他の基地局の通信可能範囲以外に位置する端末と通信できるように制御を行なうことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の通信システムであって、
前記管理装置は、時刻情報を参照して前記一つの基地局と他の基地局の通信可能範囲に対する制御を行うことを特徴とする通信システム。
【請求項７】
端末と通信を行なう複数の基地局を有する通信システムに用いられる管理装置であって、
前記管理装置は、前記基地局の通信可能範囲を制御し、
前記管理装置は、前記複数の基地局の中の一つの基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量に対する当該一つの基地局の通信可能量、および／または当該一つの基地局に隣接する他の基地局の通信可能範囲に含まれている端末の通信要求量に対する当該他の基地局の通信可能量に基づいて、前記一つの基地局および／または前記他の基地局の通信可能範囲に対して制御を行なうこと、
前記一つの基地局および／または他の基地局の通信可能範囲に複数の端末を含み、前記他の基地局の通信可能量の余剰量が所定値を上回った場合、前記管理装置は、前記他の基地局の通信強度を増加し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を大きくすることで、前記一つの基地局が節電モードになるように制御を行なうこと、
を特徴とする管理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の管理装置であって、
前記一つの基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量の合計が当該一つの基地局の通信可能量を上回った場合、前記管理装置は、前記一つの基地局の通信強度を減少し、および／またはアンテナの角度を変えることを特徴とする管理装置。
【請求項９】
請求項８に記載の管理装置であって、
前記管理装置は、前記他の基地局の通信強度を増加し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を大きくすることで、前記一つの基地局の通信可能範囲以外に位置する端末と通信できるように制御を行なうことを特徴とする管理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の管理装置であって、
前記他の基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量の合計が当該他の基地局の通信可能量を上回った場合、前記管理装置は、前記他の基地局の通信強度を減少し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を小さくすることを特徴とする管理装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の管理装置であって、
前記管理装置は、前記一つの基地局の通信強度を増加し、および／またはアンテナの角度を変えて通信可能範囲を大きくすることで、前記他の基地局の通信可能範囲以外に位置する端末と通信できるように制御を行なうことを特徴とする管理装置。
【請求項１２】
請求項７に記載の管理装置であって、
前記管理装置は、時刻情報を参照して前記一つの基地局と他の基地局の通信可能範囲に対する制御を行うことを特徴とする管理装置。
【請求項１３】
請求項７に記載の管理装置であって、
前記前記管理装置は前記複数の基地局の中の一つであることを特徴とする管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動通信ネットワークに使用される通信システム及び管理装置に関し、特に基地局の通信可能範囲に対して調整制御を行なう通信システム及び管理装置に関する。ここでいう移動通信ネットワークとは基地局間の協調をサポートする移動通信ネットワークのことである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線セルラーネットワークは急速に発展し、ユーザ数とトラフィック量はすさまじい勢いで増えている。セルラーネットワークにおいて、基地局は制御シグナリングとデータを移動端末に送信し、セルは端末が基地局からこれらの情報を受信できるエリアに定義される。ネットワークの企画段階において、セルの大きさと容量はいずれもピークトラフィック量に基づいて予測によって得られるが、通常は固定値である。しかし、実際のシステムにおいては、端末の移動性とデータトラフィックのバースト性により、ネットワークのトラフィック量がしばしば大きく変動する。例えば、都会のセルラーネットワークについて、昼間はオフィスエリアのトラフィック量が相対的に大きく、夜になるとトラフィック量は住居エリアに移る。セルの容量がピークトラフィック量に基づいて企画されると、あるセルは低負荷状態にあり、あるセルは高負荷状態にあることは避けられない。これにより、従来の静的セル企画と配置方法は最適ではないときが多い。負荷平均化技術を利用して隣接セル間のトラフィック量を調整することで、できるだけユーザの要求を満たすことができる。
【０００３】
これと同時に、省エネ技術もますます業界に注目されている。全世界のインターネットプロバイダーは環境にやさしいグリーンなモバイルセルラーネットワークの構築に力を注いでいるが、大量の基地局設備は無線セルラーネットワークのエネルギー消耗の主な要因でもある。そのため、基地局の送信出力を制御することによっても省エネの効果が得られる。例えば、トラフィック量が少ないとときには基地局の送信出力を小さくし、或いは基地局を節電モードに変えるかまたは基地局を停止させることで、ネットワークの出力利用率を向上することができる。
【０００４】
特許文献１では、隣接基地局間の情報交換による負荷平均化方法が開示されている。当該負荷平均化方法は基地局側で実現するが、その実現方法が集中制御式であるかまたは分散式であるかについては言及されていない。
【０００５】
特許文献２では、隣接基地局間の情報交換による負荷平均化方法が開示されている。当該負荷平均化方法はシステムの輻輳率を減少してシステムの性能を向上するが、セルの大きさの変化については言及されていない。
【０００６】
特許文献３では、時分割により基地局のスイッチを制御して実現する出力制御方法が開示されているが、基地局の出力減少方法およびそれによるセルの大きさの変化については言及されていない。
【０００７】
特許文献４では、無線インターフェースのデータ伝送に応用する省エネ方法が開示されているが、どのようにこの方法を利用して全ネットワークの省エネを実現するかについては言及されていない。
【０００８】
要するに、上述の負荷平均化および省エネに関する方法はいずれも基地局の間でユーザを移動するだけで、セルの大きさの調整には関係しないため、各基地局の負荷を平均化すると同時にシステムのエネルギー消耗を最大限に節約することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】中国特許ＣＮ２００８１０２４６５３６
【特許文献２】中国特許ＣＮ２００９１０２０５９６６
【特許文献３】中国特許ＣＮ３１０９０００１５０１
【特許文献４】アメリカ特許ＵＳ６９９０３６２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、基地局の通信可能範囲に対して調整制御を行なうことで（すなわち、セル拡大縮小の制御）、基地局の負荷を平均化すると同時にシステムのエネルギー消費を最大限に節約する通信システム及び管理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の通信システムは端末と通信を行なう複数の基地局を有する通信シスムであって、前記基地局の通信可能範囲を制御する管理装置を備え、前記管理装置は、前記複数の基地局の中の一つの基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量に対する当該一つの基地局の通信可能量、および／または当該一つの基地局に隣接する他の基地局の通信可能範囲に含まれている端末の通信要求量に対する当該他の基地局の通信可能量に基づいて、前記一つの基地局および／または前記他の基地局の通信可能範囲に対して制御を行なうことを特徴とする。
【００１２】
本発明の管理装置は端末と通信を行なう複数の基地局を有する通信システムに使用される管理装置であって、前記基地局の通信可能範囲を制御し、前記複数の基地局の中の一つの基地局の通信可能範囲に含まれている端末からの通信要求量に対する当該一つの基地局の通信可能量、および／または当該一つの基地局に隣接する他の基地局の通信可能範囲に含まれている端末の通信要求量に対する当該他の基地局の通信可能量に基づいて、前記一つの基地局および／または前記他の基地局の通信可能範囲に対して制御を行なうことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上の説明により、本発明における基地局はセル拡大縮小メッセージの指示で、物理的パラメータ、例えば送信出力、アンテナ角度などを動的に調整して、セルのカバー範囲の増減を制御し、または対応する基地局を節電モードに変更することで、隣接セルの間に負荷平均化を実現し、システムの電力利用率を向上する目的に達する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】セル拡大縮小技術の基礎原理を示す図である。
【図２】セル拡大縮小技術の代表的な応用シーンを示す図である。
【図３】セル拡大縮小技術の代表的な応用シーンを示す図である。
【図４】セル拡大縮小技術に係るブロック図である。
【図５】本発明におけるセル拡大縮小技術応用をサポートするモバイルセルラーネットワークを示す代表的なブロック図である。
【図６】本発明におけるセル拡大縮小サーバを示す代表的なブロック図である。
【図７】本発明に用いられる基地局負荷状態情報テーブルを示す図である。
【図８】本発明に用いられる端末情報テーブルを示す図である。
【図９】本発明に用いられる基地局協調情報テーブルを示す添付図である。
【図１０】セル拡大縮小技術をサポートする基地局の代表的なブロック図である。
【図１１】本発明におけるセル拡大縮小の実現プロセスを示すシグナリングフロチャートである。
【図１２】セル拡大縮小を示す代表的な作動フローチャートである。
【図１３】本発明におけるセル拡大縮小サーバから基地局へ送信するシグナリング構造を示す図である。
【図１４】本発明における基地局からセル拡大縮小サーバへ送信する応答メッセージ構造を示す図である。
【図１５】本発明のセル協調段階において、開始基地局から他の基地局へ送信する協調メッセージ構造を示す図である。
【図１６】本発明のセル協調段階において、基地局から協調開始基地局へ送信する応答メッセージ構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、セル拡大縮小が一回行われる全プロセスを例に本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。例においては、あるセルの負荷量が隣接セルの負荷量を遥かに上回り、当該セルのカバー範囲を縮小し、隣接セルのカバー範囲を拡大する必要があると仮定する。しかし、その他のシーンも当然本発明が適用できる。
【００１６】
また、従来のセルの概念は「一つの基地局」、「基地局の一つのセクター」、「一つの宅内基地局」などがカバーする範囲である。説明を簡単にするために、ここでは「一つの基地局」のカバー範囲（本発明の技術案における通信可能範囲に相当）を用いて一つのセルを表す。無線電波の伝送特性により、その信号強度は伝播距離とともに減衰する。ある地点での信号強度が端末と送信基地局との通信接続のサポートに不十分である場合、この地点は基地局のカバー範囲以外に位置すると見なされる。
【００１７】
本発明の実施形態において、セル拡大縮小サーバ（本発明の技術案の管理装置に相当）が必要である。集中型の実施形態において、当該サーバはネットワーク側に存在する独立した機能実体であり、集中方式により利用可能な基地局に対してセル拡大縮小の制御を行なう。集中型の実施形態はネットワーク側を変更する必要があり、同時に、シグナリングのオーバーヘッドを減少し、セル拡大縮小の正確性と有効性を高める。分散型の実施形態において、当該サーバは普通の基地局に存在する一つの機能モジュールであり、分散方式により利用可能な基地局に対してセル拡大縮小の制御を行なう。分散型の実現方法は、自己組織の形式でセル拡大縮小機能の実現を完成するように基地局のみ変更する必要がある同時に、基地局の間は二つずつ負荷情報を交換する必要があるため、必要なシグナリングのオーバーヘッドは多少増加する可能性がある。
【００１８】
図１はセル拡大縮小技術の基礎原理を示す図である。図に示す円はセルを表し、四角はセルの中の基地局を表し、黒丸は各端末を表す。図１（ａ）は従来の移動通信システムにおけるセルのカバーリング方法を示す。このようなカバーリングでは、セルの周辺で端末が強い干渉影響を受けるが、システム全体においては比較的よい性能が得られる。図１（ｂ）はある特殊な状態において、中心セルが通信のホットスポットセルになる。同一時刻内に中心セルは隣接セルよりも遥かに多い通信負荷量を引き受けなければならない。このような場合は、元の中心セル周辺の端末が隣接セルの中で利用可能になるように、中心セルのカバー範囲を減少して、セルの負荷平均化の効果を得ることができる。図１（ｃ）は逆の場合で、一般的に周辺の隣接セルの負荷量が大きく、中心セルの負荷量が小さい場合、元の隣接セル周辺の端末が中心セルの中で利用可能になるように、中心セルのカバー範囲を増加するように調整して、セルの負荷平均化の効果を得ることができる。図１（ｄ）は特殊な状況である。中心セルに関連端末がないかまたは端末がセル周辺のみに存在する場合、または、当該セルの通信可能量の余剰量が予め決められた値、例えば９０％を上回った場合、隣接セルのカバー範囲を増やす同時に、中心セルの基地局を節電モードに変更する。このような方法は移動通信システムの電力消費を有効に減少すると同時にカバー範囲内のセルの無線環境を改善することができる。
【００１９】
図２は本発明におけるセル拡大縮小技術の代表的な応用シーンを示す図である。多くの場合、あるセルのカバー範囲を単独で調整することにより負荷を平均化すると同時に各端末に必要なサービスを提供できることは保証されないため、複数のセルの協調拡大縮小調整によりこの問題を解決しなければならない。図において、セル１は通信のホットスポットエリアになっている。各セル内の端末数を負荷量として平均化し、セルのお互いに接する部分に位置する端末を０．５で計算すると、同一時刻にセル１の負荷量は９．５で、周辺セルの平均値を遥かに上回っている。このような場合は、セル１のカバー範囲を減少するとともに、セル５のカバー範囲を増やし、その他のセルのカバー範囲を変更しない。セル拡大縮小を行なった後に、元々セル１とセル５の接する部分に位置していた移動端末Ｃ、Ｄと元々セル１内に位置していた移動端末Ａ、Ｂはいずれもセル５の中に収容される。そのため、セル拡大縮小調整を行なった後、セル１は負荷量がわずか５で、セル５は負荷量が２から５まで増え、その他のセルの負荷量も増える。このように、元々セル１の中にあった負荷が周辺の各セルに平均化して配置され、セル１内の基地局の負担を有効に軽減し、ネットワーク全体の稼働効率を高めることができる。
【００２０】
図３は本発明におけるセル拡大縮小技術の別の代表的な応用シーンを示す図である。図２に示すシーンとは逆に、中心に位置するセル１は負荷量が２．５で、セル１に隣接するセル３は負荷量が７であり、エリア内の平均値を上回っている。この場合、セル３のカバー範囲を減少させると、元々セル内に位置していた端末Ａ、ＢおよびＣはセル３からズームアウトされる。セル１のカバー範囲が増え、端末Ａは当該セル内に収容される。端末Ｂの通信維持を保証するために、同時にセル２のカバー範囲を増加するように調整して、端末Ｂがセル２の中で利用できるようにする必要がある。端末Ｃについては、セル３のその他の隣接セル（図示せず）のカバー範囲を増加するように調整して端末のセル拡大縮小後にドロップコールが発生しないことを確保する。セル１のカバー範囲の増加がさらに元々セル４内に位置していた端末Ｄをセル４とセル１との接する部分に位置するようにすることも、セル４の負荷量の減少に役立つ。そのため、この例において、セル拡大縮小方法はセル３の中の端末負荷が重すぎる問題点を有効に解決することができる。
【００２１】
図２に示す例において、セル１に含まれている端末の数の合計が周辺セルの平均値を遥かに上回った場合、前記セル拡大縮小サーバは前記セル１に対応する基地局の通信強度の減少および／またはアンテナの角度の変更によりセル１を小さくし、これにより各セルの中の基地局の負担を分散し、ネットワーク全体の稼働効率を高める。
【００２２】
また、セルに含まれている端末の数の合計および各端末の通信量からセルに含まれているすべての端末の通信量を算出し、各セルの通信可能量が算出された各セルの中の端末の通信要求量に対応することにより、一つ以上のセルの通信可能範囲に対して制御を行なってもよい。
【００２３】
例えば、図２において、各セル１〜５の通信可能量（合計スループット）が全部で１５Ｍｂｐｓ、セル１の中の各端末の通信要求量の合計が１８Ｍｂｐｓ、セル５の中の各端末の通信要求量の合計が１０Ｍｂｐｓである場合、図において端末Ａと端末Ｂの通信要求量はそれぞれ１Ｍｂｐｓ、３Ｍｂｐｓである。この場合、セル１に含まれている端末の通信要求量の合計はセル１の通信可能量を上回ることになるので、前記セル拡大縮小サーバはセル１内の基地局の通信強度を減少し、および／またはアンテナの角度を変更して、セル１の通信可能範囲を小さくする。また、前記セル拡大縮小サーバはさらに、セル５の通信強度の増加および／またはアンテナの角度の変更によりセル５の通信可能範囲を大きくし、これにより図２の中の元々セル１に位置していた端末Ａと端末Ｂがセル５の端末と通信を行なうよう制御を行う。
【００２４】
また、時刻情報を参照して各基地局に対する通信範囲の制御を行ない、一つ以上のセルの通信可能範囲に対して制御を行なってもよい。例えば、商業中心エリアに対しては、昼間仕事に出ている時間帯に中心基地局の通信可能範囲を縮小し、周辺基地局の通信可能範囲を拡大して通信の品質を保証する。夜になると、中心基地局の通信可能範囲を拡大し、周辺基地局の通信可能範囲を縮小して各基地局の負荷を分散させる。
【００２５】
図４はセル拡大縮小技術に係るブロック図である。セル拡大縮小サーバは前期準備段階において必要とするネットワーク情報、ネットワークを含む負荷分散、端末要求、およびチャネルの状態情報を収集する。これらの情報はセル拡大縮小プロセスに関わるすべての基地局からサーバへ提供する。十分な情報を収集した後、サーバはすべての情報に対して分析と決定を行い、各基地局に対するセル拡大縮小戦略を制定し、対応する基地局へ送信する。隣接基地局の間に基地局協調を行ない、自分の受信したメッセージに基づいて、物理的伝送パラメータ例えば送信出力、アンテナ仰角などの変更により、通信可能範囲を大きくしたり小さくしたりしてセル拡大縮小操作を実行し、最終的にはセル拡大縮小の全プロセスに係わる範囲内の負荷平均化または出力効率の最適化を完成する。
【００２６】
図５はセル拡大縮小をサポートするモバイルセルラーネットワークの代表的なブロック図である。当該ネットワークは、基地局１０１、端末１０２、ゲートウェイ１０３、およびセル拡大縮小サーバ１０４から構成される。ネットワークはゲートウェイ１０３を介してインターネット１０６と接続する。図において、ネットワークは五つの基地局を含み、合計五つのセル１０５を形成する。その中で、基地局１により形成されたセルはエリア全体の中心位置にあり、ここでは中心セルと呼ぶ。中心セルのこのときの負荷量が平均負荷を上回り、隣接セルの負荷量が平均負荷を下回ると、セル拡大縮小プロセスを開始して、中心セルのカバー範囲を減少し、隣接セルのカバー範囲を増やし、中心セル周辺に位置する端末は隣接セルの基地局からサービスを受けるように変更し、これによりシステムの負荷全体を平均化する必要がある。セル拡大縮小プロセスはセル拡大縮小サーバ１０４によって統一に開始と制御される。ネットワークのすべての基地局から必要なネットワーク情報を収集するようにセル拡大縮小サーバ１０４は独立した実体としてゲートウェイ側に設置してもよく、ネットワークの中のある基地局がセル拡大縮小サーバを兼ねてもよい。セル拡大縮小サーバ１０４は基地局１０１のある機能モジュールとしても存在可能で、基地局間の相互協調により情報を取得する。
【００２７】
図６はセル拡大縮小サーバの代表的な構造図である。サーバは機能モジュールとメモリモジュールから構成され、プログラムメモリ２０１、データメモリ２０２、データ入力部２０３、データ出力部２０４、入力バッファ２０５、出力バッファ２０６、およびＣＰＵ２０７を含む。サーバの制御範囲内の各基地局は自分の状態情報をサーバに報告し、データ入力部２０３と入力バッファ２０５を通じてＣＰＵ２０７に入る。ＣＰＵはプログラムメモリ２０１の中のネットワーク状態分析部２０８を利用してデータの分析と決定を行ない、具体的な基地局のセル拡大縮小戦略を得る。本例において、サーバは、中心セルがセルを縮小してカバー範囲を減少し、隣接セルがカバー範囲を拡大するように制御コマンドを生成する。これらの戦略結果はネットワーク運用制御部２０９を通じて具体的な制御コマンドを形成し、パケットの形式でデータ送受信部２１１を経由して特定の基地局に送信する。基本制御部２１０はサーバそのものおよび利用可能な基地局の簡単な制御機能を実行する。
【００２８】
セル拡大縮小サーバは全稼働プロセスにおいて、データメモリ２０２に基地局負荷情報テーブル２１２、端末情報テーブル２１３、および基地局協調情報テーブル２１４を確立し保持する必要がある。サーバのセル拡大縮小プロセス開始の準備段階において、サーバは基地局負荷情報テーブル２１２、端末情報テーブル２１３、および基地局協調情報テーブル２１４からサーバの制御範囲内の各基地局と端末の関連および負荷情報、各基地局に関連する負荷のすべてのリンク品質情報、および各基地局に対応するセルのカバー情報を取得する。サーバはセル拡大縮小コマンドを各基地局に送信して確認回答を受信した後、指示内容にしたがって基地局協調情報テーブル２１４を更新する。サーバはセル協調プロセスを終了した後、各基地局から対応情報を取得して基地局負荷情報テーブル２１２、端末情報テーブル２１３を更新する。
【００２９】
本発明の実施形態の一つの特徴は、セル拡大縮小サーバが特定セルの負荷状態に基づいて、特定基地局を節電モードに変え、同時に、隣接セルのカバー範囲を拡大することができることである。このような実施形態はシステム全体が低負荷状態にあるときに、基地局の電力供給システムおよび空調システムによる消耗エネルギーを有効に減少し、システムの電力利用率を高めることができる。
【００３０】
図７は本発明における基地局負荷情報テーブル２１２の一例である。図７において、各行はセル拡大縮小サーバの制御範囲内の基地局の情報に対応し、基地局番号３０１、現在の資源利用率３０２、現在の収容端末数３０３、端末番号３０４、および端末の資源利用率３０５を含む。
【００３１】
ここで、現在の資源（合計スループット）利用率３０２は現在の当該基地局の使用している資源が基地局の提供可能なすべての資源（本発明の技術案における通信可能量）に占める割合を示す。現在の収容端末数３０３は現在当該基地局に関連する端末数を示す。端末番号３０４および端末の資源利用率３０５はそれぞれ当該基地局に関連する具体的な端末符号および使用している資源が基地局の提供できるすべての資源に占める割合を示す。
【００３２】
図８は本発明における端末情報テーブル２１３の一例である。図８において、各行はセル拡大縮小サーバの制御範囲内の端末の情報に対応し、端末番号４０１、端末状態４０２、帯域要求４０３、現在利用可能な基地局数４０４、現在稼働中の基地局数４０５、現在リンクＳＮ比４０６、他の利用可能な基地局４０７、および代替リンクＳＮ比４０８が含まれる。
【００３３】
ここで、端末状態４０２は当該端末の移動状態を示し、「動的」と「静的」の二つに分けられる。帯域要求４０３は当該端末のサービス品質に対する要求を示す。現在利用可能な基地局数４０４は、当該端末が検出可能で接続可能なセルの合計数を示す。現在稼働中の基地局数４０５と現在リンクＳＮ比４０６は、端末が現在利用可能な基地局および当該利用可能なリンクのチャネル品質を示す。他の利用可能な基地局４０７および代替リンクＳＮ比４０８は端末の検出可能な他の基地局および対応リンクのチャネル品質を示す。セルの拡大縮小プロセスにおいて、端末は、場合によって、基地局の協調により、現在の利用可能なリンクを停止し、その他の代替基地局へ切り換えてサービスを受ける必要がある。
【００３４】
セル拡大縮小サーバは、セル拡大縮小の決定を実行しようとする場合、基地局負荷情報テーブル２１２から基地局の現在の負荷状態および具体的に各端末の負荷状態を取得する必要がある。
【００３５】
セル拡大縮小サーバは、セル拡大縮小の決定を実行しようとする場合、端末情報テーブル２１３から端末から各利用可能な基地局までのリンク品質を取得する必要があり、これにより端末が対応基地局で利用可能になるときに必要な資源の割合を推定する。
【００３６】
セル拡大縮小の全プロセスが終了した後に、セル拡大縮小サーバの制御範囲内の各基地局はネットワーク状態情報を新たにセル拡大縮小サーバに報告する必要があり、セル拡大縮小サーバは当該情報に基づいて基地局負荷情報テーブル２１２と端末情報テーブル２１３を更新する。
【００３７】
図９は本発明における基地局協調情報テーブル２１４の一例である。図９において、各行はセル拡大縮小サーバの制御範囲内の端末の情報に対応し、基地局番号５０１、基地局状態５０２、カバー半径５０３、隣接基地局数５０４、隣接基地局符号５０５、および隣接基地局と自基地局との距離５０６を含む。
【００３８】
ここで、基地局状態５０２は当該基地局の稼働状態を示し、「オン」と「オフ」の二つに分けられる。カバー半径５０３は当該基地局の現在のカバー範囲を示し、セル拡大縮小プロセスにしたがって変化する。隣接基地局数５０４、隣接基地局符号５０５、および隣接基地局と自基地局との距離５０６は静的パラメータで、通常変化することはない。
【００３９】
セル拡大縮小サーバが制御範囲内の基地局に制御信号を送信して回答を得てから、即ち、自分が送信したセル拡大縮小指令および基地局のフィードバック情報に基づいて、基地局協調情報テーブル２１４を更新する。
【００４０】
図１０は、セル拡大縮小技術をサポートする基地局の代表的な構造図である。基地局の内部構造は、無線周波モジュール６０１、ベースバンドモジュール６０２、電力と空調設備６０７、および基地局協調インターフェース６１０を含む。ベースバンドモジュール６０２は少なくともネットワークインターフェース６０３、ＭＡＣ層機能モジュール６０４、符号化復号化／変調復調モジュール６０５、無線周波インターフェース６０６を含む。無線周波モジュール６０１はベースバンド信号を無線周波信号に変えてアンテナを介して端末へ送信する。電力と空調設備６０７は基地局に電源を提供し環境を維持して基地局の正常な稼働を保証する。基地局は基地局協調インターフェース６１０を介してネットワーク側と接続する。これらの基地局の構造は従来のモジュール構造を使用することができるため、ここでは具体的な説明をしない。
【００４１】
また、図１０に示す基地局はさらに本発明に係るセル拡大縮小制御インターフェース６０８およびセル拡大縮小モジュール６０９を含む。
【００４２】
セル拡大縮小制御インターフェース６０８は基地局が直接セル拡大縮小サーバと情報を交換する機能モジュールである。基地局は当該インターフェースを介して必要なネットワーク情報をセル拡大縮小サーバに報告する。基地局は当該インターフェースを介してセル拡大縮小サーバからセル拡大縮小の調整指令を取得して、自身の現在の負荷状態に応じて指令を受け入れるかどうかを判断し、当該指令に基づいてセル協調と物理的パラメータを調整して、セル拡大縮小機能を実行してもよい。本例においては、中心セルがセルカバー範囲を縮小する指令を受けた後に、自身の現在の負荷状態に応じて当該指令を受け入れることを選択し、その後セル拡大縮小サーバが提供するパラメータに従って送信出力を下げるかまたはアンテナ仰角を調整する。
【００４３】
セル拡大縮小モジュール６０９は基地局の間で協調を行って情報を交換する機能モジュールである。基地局はセル拡大縮小サーバからセル拡大縮小の調整指令を受けてから、セル拡大縮小モジュール６０９を介して隣接基地局と情報を交換する。基地局はセル拡大縮小の調整指令に基づいて、セル拡大縮小メッセージを隣接基地局へ送信して端末のスケジューリングを行なう。隣接基地局が当該スケジューリング情報を受信すると、当該モジュールを通じて対応する基地局に対して切換操作を行なう。本例においては、中心セルの基地局が隣接基地局と協調を行なう必要があり、元々当該セルに位置していた端末を隣接基地局に切換して、セル拡大縮小プロセスが終了した後にこれらの端末のサービス提供が中断しないことを保証する。
【００４４】
図１１は本発明におけるセル拡大縮小技術が実現されるシグナリングフロチャートである。セル拡大縮小サーバ１０４とその制御範囲内の基地局１０１は可能なセル拡大縮小調整に対してシグナリング交換を行う。全過程は、サービス段階７０１、処理段階７０２、及び更新段階７０３の三つの段階に分けられる。サービス段階７０１において、セル拡大縮小サーバが使用するように、基地局は関連する基地局スループットと端末情報に対する収集とメモリを続ける（７０４）。処理段階７０２において、セル拡大縮小サーバは先ず基地局と、基地局スループットと端末情報の交換を行なう（７０５）。最新の関連情報を取得した後に、セル拡大縮小サーバは総合解析と決定を行う（７０６）。具体的なプロセスとアリゴリズムは後文で説明する。続いて、更新段階７０３において、セル拡大縮小サーバは先ずネットワーク運用スケジュール指令を基地局に送信する（７０７）。基地局はスケジュール指令を受けた後に、指令内容に応じてセル協調を行なう（７０８）。基地局の間の協調が終了し、各基地局の物理的パラメータの調整が終了した後に、セル拡大縮小サーバは再び各制御範囲内の基地局と情報交換を行い、対応するメモリデータの更新を終了する。これでセル拡大縮小の全プロセスは終了することになる。
【００４５】
図１２は本発明におけるセル拡大縮小サーバがセル拡大縮小解析と決定機能を実行するフローチャートである。セル拡大縮小サーバは最初の段階において、先ず基地局スループットと端末要求、チャネル状態情報を収集する（８０２）が、本発明においてこのような収集は基地局の報告によって完成する。必要な情報を取得した後に、セル拡大縮小サーバはセル拡大縮小アリゴリズムを実行し、ネットワークパラメータを調整する（８０３）。
【００４６】
セル拡大縮小アリゴリズムはいろいろあるが、実際の応用においては異なる応用シーンに応じて異なるアリゴリズムを採用する。以下の例において、当該アリゴリズムはできるだけ負荷の軽い多くの基地局を節電モードに変えることで、システムのエネルギー消耗を最大限に節約することを主な目的とする。
【００４７】
セル拡大縮小決定アリゴリズムにおいて、セル拡大縮小サーバは前回取得したネットワーク情報を利用し、一つの０−１行列Ｘ＝｜ｘｉｊ｜を生成し、式において、ｘｉｊ＝１は端末ｉがすでに基地局ｊに関連付けられたことを示し、そうでないとｘｉｊ＝０である。それぞれの端末は一つの基地局からしかサービスを受けることができないため、Ｘの中の各列の加算値は１である。シグナリングプロセスのサービス段階においてまた新たな端末の加入の可能性があるため、各基地局は新たに加入した端末に一部の資源を予約しておかなければならない。αｊで基地局ｊの予約した資源割合（αｊ∈［０，１］）を表すと、初期段階の基地局ｊの利用可能な資源は数式１で表すことができる。
【数１】
0005761800.tif 000002
【００４８】
基地局ｊに関連付けられた端末の集合をＭｊと定義すると、基地局ｊの負荷は数式２で表すことができる。
【数２】
0005761800.tif 000003
【００４９】
以下、アリゴリズムのプロセスについて詳しく説明する。
【００５０】
ステップ１：すべてのＬｊを０に初期化するとともに、行列Ｘの中のすべてのエレメントを０に初期化する。
【００５１】
ステップ２：それぞれの端末ｉに対してサービスを提供でき、且つ自身の資源制限を上回らない基地局の集合を検索する。即ち、当該集合が空である場合、この時当該端末はサービスを受けることができないことを示す。当該集合が空ではない場合、端末ｉを集合の中の周波数スペクトル効率ｗｉｊ値が最大の基地局ｊに関連付ける。関連付けプロセスが終了するたびに、ＬｊとＸを更新する。
【００５２】
ステップ３：すべての基地局をＬｊＢｊと
0005761800.tif 000004
の比が大きくなる順に並べる。比が０である基地局に対してはシグナリングプロセスのサービス段階において直接節電モード状態に調整することができる。比が０でない基地局と比が最も小さい基地局ｊに対しては集合Ｍｊの中の端末を新たにネットワーク中の他の基地局に関連付ける。当該操作によっていずれの端末にも通信中断が発生しなかった場合は、行列Ｘを更新し、ステップ３に戻って再度実行する。当該操作によっていずれかの端末に通信中断が発生した場合は、行列Ｘを出力し、アルゴリズムを終了する。
【００５３】
本プロセスの中止には、端末の要求が満たされたか８０４、および資源予約条件は満たされたか８０５の二つの条件を満たす必要がある。二つの条件の中いずれか一つでも満たされなかった場合、８０３に戻り、新たにデータ解析と決定を行なう。二つの条件が両方とも満たされた場合、対応する指示内容を生成して対応する基地へ送信し８０６、全プロセスは終了する。
【００５４】
図１３は本発明におけるセル拡大縮小サーバから基地局へ送信するシグナリング構造を示す図である。当該メッセージは宛先基地局アドレス９０１、セル拡大縮小サーバアドレス９０２、ＵＤＰヘッダ９０３、およびセル拡大縮小データ９０４から構成される。そのうち、９０１と９０２は受信側と送信側のアドレスを指示する。セル拡大縮小データ９０４はそれぞれセル拡大縮小戦略指示９０５と制御パラメータ９０６の二つのフィールドから構成される。セル拡大縮小戦略指示９０５は物理的パラメータの調整方法を宛先基地局に通知する。セル拡大縮小戦略指示９０５が００の場合、送信出力調整を行なうことを示し、このときの制御パラメータ９０６の中は調整後の基地局の送信出力の大きさであり、セル拡大縮小戦略指示９０５の値が０の場合、宛先基地局を節電モードに変えることを示し、セル拡大縮小戦略指示９０５が０１の場合、角度調整を行なうことを示し、このときの制御パラメータ９０６の中は更新後のアンテナ仰角である。
【００５５】
図１４は本発明における基地局からセル拡大縮小サーバへ送信する応答メッセージの構造を示す図である。当該メッセージはセル拡大縮小サーバアドレス１００１、送信元基地局アドレス１００２、ＵＤＰヘッダ１００３、および承諾／拒絶指示１００４から構成される。図において、１００１と１００２は受信側と送信側のアドレスを指示する。承諾／拒絶指示１００４は基地局がセル拡大縮小サーバからの制御シグナリングを受信した後に、自身の現在の実際負荷状況に応じて、当該調整命令を受け入れるかどうかを表明する。受け入れる場合は「１」に戻り、受け入れない場合は「０」に戻る。セル拡大縮小サーバは応答メッセージを受信した後に、基地局からのフィードバックの結果に基づいて、基地局協調情報テーブルの中の内容を更新する。
【００５６】
図１５は本発明のセル協調段階において、開始基地局から他の基地局へ送信する協調メッセージの構造を示す図である。当該メッセージは宛先基地局アドレス１１０１、送信元基地局アドレス１１０２、ＵＤＰヘッダ１１０３、および協調制御データ１１０４から構成される。そのうち、１１０１と１１０２は受信側と送信側のアドレスを指示する。協調制御データ１１０４は送信元基地局の開始したスケジューリング要求を宛先基地局に知らせるもので、スケジュール数１１０５とスケジュール詳細１１０６から構成される。スケジュール数１１０５は送信元基地局が開始したスケジュール要求の総数を示し、スケジュール詳細１１０６は各スケジュール要求の具体的な内容を示す。スケジュール詳細１１０６は端末番号１１０７、ズームイン／ズームアウト指示１１０８、および帯域スケジュール調整１１０９から構成される。端末番号１１０６はスケジュール申請対象を指示し、ズームイン／ズームアウト指示１１０８はスケジュール申請の具体的な内容が、ある端末を開始基地局の属するセルにズームインさせるのかまたはズームアウトさせるのかを指示し、帯域スケジュール調整１１０９はこのスケジュールに関わるトラフィックの変化を宛先基地局に知らせる。
【００５７】
図１６は本発明のセル協調段階において、基地局から協調開始基地局へ送信する応答メッセージの構造を示す図である。当該応答メッセージの構造は図１５と略同じであり、異なる点は、各スケジュール詳細１１０６に対して、応答メッセージの送信基地局は承諾／拒絶指示１２０１をスケジュール詳細１１０６の中に追加する必要があることである。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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