(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる無線ネットワーク負荷均衡をネットワークのカバー範囲を動的に変更して効果的に制御する。【解決手段】第１のサブネットワークが、自ネットワークにおける負荷情報を測定又は統計し、負荷パラメータを該当する、ネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするステップと、マッピングされた上記電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を、第２のサブネットワークに送信するステップと、第２のサブネットワークが第１のサブネットワークから受信した上記電力調整指示情報と、自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、上記第２のサブネットワークのカバー範囲を変更する。【選択図】図４
2008295045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのサブネットワークを含む無線ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡方法であって、
第１のサブネットワークが、自ネットワークにおける負荷情報を測定又は統計し、負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするステップと、
マッピングされた上記電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を、第２のサブネットワークに送信するステップと、
第２のサブネットワークが第１のサブネットワークから受信した上記電力調整指示情報と、自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、上記第２のサブネットワークのカバー範囲を変更するステップと、を含む方法。
【請求項２】
上記第２のサブネットワークが、上記第１のサブネットワークが指示した電力調整ステップサイズ
【数１】
2008295045.tif 000020
と、第２のサブネットワークが上記電力を増加するかまたは減少するかについての指示とを、上記電力調整指示情報から読み取るステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記電力を減少するように上記第２のサブネットワークに指示する場合、調整後の上記電力を含む上記電力調整情報を第２のサブネットワーク内に送信し、一定の時間Twだけ待機した後、第２のサブネットワークの上記電力を、現在の電力から
【数２】
2008295045.tif 000021
と最小許容電力Pt_minとの大きい方を減算した値に調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
上記電力を増加するように第２のサブネットワークに指示する場合、上記第２のサブネットワークが、第２のサブネットワークの自身の負荷状況に応じて、第２のサブネットワーク自身の電力調整ステップサイズ
【数３】
2008295045.tif 000022
を取得し、自身の負荷状況マッピングの結果と第１のサブネットワークが指示した調整情報から総合に判断された結果とに基づき、上記電力を如何に調整するかを決定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
上記第２のサブネットワーク自身の電力調整ステップサイズ
【数４】
2008295045.tif 000023
が、予め設定されたもの、または、自サブネットワークの負荷状況を考慮して動的にマッピングされたものであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記第２のサブネットワーク自身の負荷状況を考慮し、上記第１のサブネットワークが上記第２のサブネットワークに指示して増加される上記電力に合わせて、第２のサブネットワークの上記電力を減少すべきであるかまたは増加すべきであるかを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】
上記第２のサブネットワークが上記電力を減少すべきであると判断した場合、上記第２のサブネットワークが、調整後の上記電力を含む電力調整情報を上記第２のサブネットワーク内に送信し、一定の時間Twだけ待機した後、上記第２のサブネットワークのカバー範囲内の上記電力を、現在の電力から第２のサブネットワーク自身の電力調整ステップサイズ
【数５】
2008295045.tif 000024
と最小許容電力Pt_minとの大きい方を減算した値に調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
上記第２のサブネットワークが上記電力を減少する必要がないと判断した場合、上記第２のサブネットワークが、上記第２のサブネットワークのカバー範囲内の上記電力を、現在の電力に
【数６】
2008295045.tif 000025
と最大許容電力Pt_maxとの小さい方を加算した値に調整することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
上記負荷状況が、自サブネットワークのチャネルのビジー程度、またはサービス品質要求を満足できるかを含むことを特徴とする請求項４乃至８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
負荷パラメータを量子化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
負荷パラメータを該当する電力調整ステップサイズにマッピングする処理において、サブネットワークの負荷が高いほど又は低いほど、サービス品質が悪いほど又は良いほど、それに対応する電力調整ステップサイズが長いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第１のサブネットワークにおいて、負荷が高いか又はサービス品質が悪い場合、上記電力を増加するように第２のサブネットワークに指示する一方、第１のサブネットワークにおいて負荷が低いか又はサービス品質が要求されるサービス品質よりはるかによい場合、上記電力を減少するように第２のサブネットワークに指示することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
第２のサブネットワークにおいて、第２のサブネットワークにおける負荷が高いか又はサービス品質が悪い場合、第２のサブネットワーク自身の上記電力を減少する一方、第２のサブネットワークにおける負荷が低いか又はサービス品質が要求されるサービス品質よりはるかによい場合、第２のサブネットワーク自身の上記電力を増加することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記無線ネットワークにおけるサブネットワークは、無線ネットワークにおける異種ネットワーク、及び／又はカバー範囲の異なるネットワーク、及び／又は同種ネットワークにおける異なるネットワークユニットであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
サブネットワークカバー範囲を決定する電力は、制御シグナリングを送信する送信電力、及び／又はデータ信号を送信する送信電力であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのサブネットワークを含む無線ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡装置であって、
第１のサブネットワークとしての自ネットワークにおける負荷情報を測定又は統計する負荷状態決定ユニットと、
上記負荷状態決定ユニットが測定又は統計した負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするマッピングユニットと、
上記電力を如何に調整するかを決定するために用いられ、マッピングされた上記電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を他のサブネットワークに送信するとともに、他のサブネットワークから受信した上記電力調整指示情報と、自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、自サブネットワークのカバー範囲を変更するマルチレベル電力調整指示・調整ユニットと、を備えるネットワーク負荷均衡装置。
【請求項１７】
上記マッピングユニットが、上記負荷状態決定ユニットの負荷パラメータを該当する電力調整ステップサイズにマッピングし、負荷が高いほど又は低いほど、サービス品質が悪いほど又は良いほど、それに対応する電力調整ステップサイズが長いことを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項１８】
上記マッピングユニットが、マッピング関係を予め設定しておくか、又は自サブネットワークの負荷状況に応じて動的にマッピングすることによって、調整後の上記電力が自サブネットワークと他のサブネットワークとの間に負荷均衡を実現できるようにし、他のサブネットワークが自サブネットワークのしきい負荷に到達するようにすることを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項１９】
前記無線ネットワークにおけるサブネットワークは、無線ネットワークにおける異種ネットワーク、及び／又はカバー範囲の異なるネットワーク、及び／又は同種ネットワークにおける異なるネットワークユニットであることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一つに記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項２０】
サブネットワークカバー範囲を決定する電力は、制御シグナリングを送信する送信電力、及び／又はデータ信号を送信する送信電力であることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一つに記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項２１】
無線ネットワークに接続される少なくとも１つのサブネットワークを含む上記無線ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡方法であって、
無線ネットワークを介する業務負荷及びそのサービス品質ニーズを測定又は統計するステップと、
上記少なくとも１つのサブネットワークからフィードバックされた負荷情報を受信し、フィードバックされた上記負荷情報と測定又は統計された上記業務負荷との基づき、負荷をどのサブネットワークを介してそれぞれ伝送するかを決定するステップと、
前記決定した結果に基づいて、各サブネットワーク内で負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするステップと、
マッピングされた電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を、上記少なくとも１つのサブネットワークに送信するステップと、
上記少なくとも１つのサブネットワークが、無線ネットワークから受信した電力調整指示情報と自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの電力を調整すべきであるか否か及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、自サブネットワークのカバー範囲を変更するステップと、を含む方法。
【請求項２２】
上記少なくとも１つのサブネットワークが、上記無線ネットワークが指示した電力調整ステップサイズ
【数７】
2008295045.tif 000026
と、少なくとも１つのサブネットワークが上記電力を増加するかまたは減少するかについての指示とを、電力調整指示情報から読み取るステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記電力を減少するように上記少なくとも１つのサブネットワークに指示する場合、調整後の上記電力を含む電力調整情報を上記少なくとも１つのサブネットワーク内に送信し、一定の時間Twだけ待機した後、上記少なくとも１つのサブネットワークの電力を、現在の電力から
【数８】
2008295045.tif 000027
と最小許容電力Pt_minとの大きい方を減算した値に調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
電力を増加するように上記少なくとも１つのサブネットワークに指示する場合、上記少なくとも１つのサブネットワークが、上記少なくとも１つのサブネットワーク自身の負荷状況に応じて、上記少なくとも１つのサブネットワーク自身の電力調整ステップサイズ
【数９】
2008295045.tif 000028
と、上記電力を如何に調整するかを取得するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
上記少なくとも１つのサブネットワーク自身の上記電力調整ステップサイズ
【数１０】
2008295045.tif 000029
が、予め設定されたもの、または、自サブネットワークの負荷状況を考慮して動的にマッピングされたものであることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
上記少なくとも１つのサブネットワーク自身の負荷状況を考慮して、他のサブネットワークの上記電力を減少すべきであるか増加すべきであるかを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２４に記載の。
【請求項２７】
上記少なくとも１つのサブネットワークが電力を減少すべきであると判断した場合、上記少なくとも１つのサブネットワークが、調整後の上記電力を含む電力調整情報を上記少なくとも１つのサブネットワーク内に送信し、一定の時間Twだけ待機した後、上記少なくとも１つサブネットワークのカバー範囲を決定する上記電力を、現在の電力から上記少なくとも１つのサブネットワーク自身の電力調整ステップサイズ
【数１１】
2008295045.tif 000030
と最小許容電力Pt_minとの大きい方を減算した値に調整するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
上記少なくとも１つのサブネットワークが上記電力を減少する必要がないと判断した場合、上記少なくとも１つのサブネットワークが、上記少なくとも１つのサブネットワークのカバー範囲を決定する上記電力を、現在の電力に
【数１２】
2008295045.tif 000031
と最大許容電力Pt_maxとの小さい方を加算した値に調整することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
一方のサブネットワークの負荷が高いか又はサービス品質が悪い場合、当該サブネットワークの上記電力を減少すること、又は／及び周辺の他のサブネットワークの上記電力を増加することを指示する一方、上記一方のサブネットワークの負荷が低くサービス品質が要求されるサービス品質よりもはるかによい場合、前記一方のサブネットワークに上記電力を増加させること、又は／及び周辺の他のサブネットワークの上記電力を減少することを指示することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
上記負荷状況が、自サブネットワークのチャネルのビジー程度、またはサービス品質要求を満足できるかを含むことを特徴とする請求項２４乃至２９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３１】
負荷パラメータを量子化するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
負荷パラメータを該当する前記電力調整ステップサイズにマッピングする処理において、サブネットワークの負荷が高いほど又は低いほど、サービス品質が悪いほど又は良いほど、それに対応する電力調整ステップサイズが長いことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項３３】
前記無線ネットワークにおけるサブネットワークは、無線ネットワークにおける異種ネットワーク、及び／又はカバー範囲の異なるネットワーク、及び／又は同種ネットワークにおける異なるネットワークユニットであることを特徴とする請求項２１乃至２９、３１、及び３２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３４】
サブネットワークカバー範囲を決定する電力は、制御シグナリングを送信する送信電力、及び／又はデータ信号を送信する送信電力であることを特徴とする請求項２１乃至２９、３１、及び３２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項３５】
前記無線ネットワークにおけるサブネットワークは、無線ネットワークにおける異種ネットワーク、及び／又はカバー範囲の異なるネットワーク、及び／又は同種ネットワークにおける異なるネットワークユニットであることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３６】
サブネットワークカバー範囲を決定する電力は、制御シグナリングを送信する送信電力、及び／又はデータ信号を送信する送信電力であることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３７】
無線ネットワークに接続される少なくとも１つのサブネットワークを含む無線ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡装置であって、
自サブネットワークの負荷情報を無線ネットワークに伝送する負荷フィードバックユニットと、
上記負荷状態決定ユニットが測定又は統計した負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするマッピングユニットと、
上記電力を如何に調整するかを決定するために用いられ、上記少なくとも１つのサブネットワークから受信した電力調整指示情報と、上記サブネットワーク自身のマッピング結果とに基づき、他のサブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び上記他のサブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、上記他のサブネットワークのカバー範囲を変更するマルチレベル電力調整ユニットと、
無線ネットワークを介する全ての業務を制御し、各サブネットワークの負荷状況及びそのサービス品質に基づき各サブネットワークのカバー範囲を制御することによって、これらのサービスを各サブネットワークに割り当てるネットワーク負荷コントローラと、を備えるネットワーク負荷均衡装置。
【請求項３８】
上記マッピングユニットが、上記負荷状態決定ユニットの負荷パラメータを該当する電力調整ステップサイズにマッピングし、負荷が高いほど又は低いほど、サービス品質が悪いほど又は良いほど、それに対応する電力調整ステップサイズが長いことを特徴とする請求項３７に記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項３９】
上記マッピングユニットが、マッピング関係を予め設定しておくか、又は自サブネットワークの負荷状況に応じて動的にマッピングすることによって、調整後の上記電力が自サブネットワークと他のサブネットワークとの間に負荷均衡を実現できるようにし、上記他のサブネットワークが自サブネットワークのしきい負荷に到達するようにすることを特徴とする請求項３７に記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項４０】
前記ネットワーク負荷コントローラが、
インターネットを介する業務負荷及びそのサービス品質を測定又は統計するネットワーク負荷状態決定ユニットと、
各サブネットワークからフィードバックされた負荷情報、又は／及びサービス品質情報を処理し、フィードバックされた上記負荷情報及び上記業務負荷に基づき、サービス負荷をどのサブネットワークを介してそれぞれ伝送するかを決定するネットワーク負荷処理・割当ユニットと、
上記ネットワーク負荷処理・割当ユニットの処理結果に基づき、各サブネットワーク内で負荷パラメータを該当する電力調整ステップサイズにそれぞれマッピングするネットワークマッピングユニットと、
電力調整ステップサイズおよび如何に調整するかを指示する電力調整指示情報を、各サブネットワークにそれぞれ送信するネットワーク電力調整指示ユニットと、を備えることを特徴とする請求項３７に記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項４１】
前記無線ネットワークにおけるサブネットワークは、無線ネットワークにおける異種ネットワーク、及び／又はカバー範囲の異なるネットワーク、及び／又は同種ネットワークにおける異なるネットワークユニットであることを特徴とする請求項３７乃至４０のいずれか一つに記載のネットワーク負荷均衡装置。
【請求項４２】
サブネットワークカバー範囲を決定する電力は、制御シグナリングを送信する送信電力、及び／又はデータ信号を送信する送信電力であることを特徴とする請求項３７乃至４０のいずれか一つに記載のネットワーク負荷均衡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークにおいて負荷均衡を実現する方法及び装置に関する。特に、ネットワークのカバー範囲を動的に調整することで負荷均衡を実現する方法及び装置に関する。当該方法及び装置は、ネットワーク間の交互負荷、業務サービス品質（ＱｏＳ：Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）等のような情報を利用し、相互のネットワークカバー範囲を動的に調整することでユーザのアクセス状況を変更して、異なるネットワーク間の負荷均衡を実現し、個別なネットワークの輻輳によるネットワーク全体の性能低下を抑制し、無線ネットワーク全体の資源がより良く利用されるようにする。
【背景技術】
【０００２】
通信業務の種類の多様化及び異なるシーンでの広い応用に伴って、既存の無線通信ネットワークは既に単一のセルラーネットワークではなく、多様なネットワークを集めた混合ネットワークとなった。ネットワークのカバー範囲から見ると、リアルタイム音声通信や低速データ業務をサポートするＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、ブロードバンドデータ通信をサポートするＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）と、家庭個人に小範囲のインターワーキングを提供するためのＰＡＮ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）とを含む。ここで、各ネットワークは、異なる技術によって実現される。例えば、ＷＡＮは従来の第２世代通信のＧＳＭネットワークであってもよいし、第３世代通信のＷＣＤＭＡ，ＣＤＭＡ２０００，またはＴＤ−ＳＣＤＭＡであっても良い。このような多様なネットワークの共存は、業務によって異なるサービス品質（ＱｏＳ）の保証を提供することに役に立っており、高速移動ユーザの通信要求を満たすとともに、準静態ユーザの無線インターネットに対するリアルタイムな高速アクセス、およびユーザ間のマルチメディア業務のリアルタイムな伝送等を可能にする。
【０００３】
多種ネットワークが共存する仕組みにおいて、各ネットワークが個別に運営される可能性があるので、ネットワーク間に業務の不均衡が発生する可能性がある。つまり、一部ネットワークは負荷が高く、他の一部ネットワークは資源のアイドル状態にあることから、業務負荷の高いネットワークでは、スループット、遅延、パケットロス、着呼受け入れ確率等のようなサービス品質の低下を招来してしまう。例えば、日本国通信事業者であるＤｏＣｏＭｏが提供しているＷＣＤＭＡセルラーネットワークと無線ＷＬＮ（ＷＬＡＮ）との混合ネットワークにおいて、ＷＬＡＮの価格がやすいため、多数のユーザがＷＬＡＮを選択する傾向となれば、ＷＬＡＮの輻輳を招来してしまい、満足できるサービスを得られない。同様に、ユーザが通信品質をより重視するか、又はＷＬＡＮのカバー範囲内に位置していない場合に、音声やデータ業務にもかかわらずＷＣＤＭＡシステムを介して伝送することとなり、これもＷＣＤＭＡネットワークのオーバーロードを招来し、着呼受け入れ確率の低下を引き起こしてしまう。したがって、各ネットワークにおける業務負荷を変更してネットワーク資源の共有を間接実現し、混合ネットワーク全体の資源がよりよく利用されるようにするために、ネットワーク間の業務を近似的に均衡にする方式が必要である。
【０００４】
従来技術では、ネットワーク内またはネットワーク間の負荷均衡の両種の方式によって、ネットワーク間に負荷均衡を実現する。ネットワーク内の負荷均衡は、同一のネットワークの異なるネットワークユニットの間で行われる。例えば、ＷＣＤＭＡネットワークの異なるセルまたはセクタの間において、ＷＬＡＮの異なる基本業務セット（ＢＳＳ，Ｂａｓｉｃ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｓｅｔ）の間に負荷均衡を行う。同一のネットワーク内のネットワークユニットは、同一のプロトコル規格を採用するので、それらの間で情報を便利に交換するか、またはそれらに接続される、ＷＣＤＭＡネットワークにおける各基地局（ＢＳ，Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）のような集中式制御ユニットに接続される無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ，Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によってネットワーク内の負荷均衡を実現する。
【０００５】
一方、ネットワーク間の負荷均衡とは、異なるネットワークの間に負荷を調整することを指す。ネットワークの差異性によって、それらの間の情報共有及び集中される負荷割当をネットワーク側で実現することは困難である。これらの技術は、ネットワーク選択方法、ルーチングプロトコル等を含む。ネットワーク側の解決方案は、発呼制御等が代表的なものである。
【０００６】
ネットワーク選択とは、複数のネットワークのカバー範囲内にある端末がいずれか一つのアルゴリズムに従い特定のネットワークを一つ選択してアクセスし、負荷の低いネットワークを選択してアクセスすることで、システムのオーバーロード、輻輳等による性能損失を減少させることができる。Ｏｙａ  Ｙｉｌｍａ等が２００５年に発表した題目が「Ａｃｃｅｓｓ  Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ＷＣＤＭＡ  ａｎｄ  ＷＬＡＮ  Ｍｕｌｔｉ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の文章（引例１）は、この方法を開示している。しかしながら、この方法は、ユーザが選択可能なネットワークが複数ある場合のみに適用される。つまり、当該方法は、ネットワークカバー範囲の制限を受ける。ユーザに対してただ一つの候補ネットワークがある場合、ネットワーク選択は、ネットワーク間の負荷均衡を実現できない。又、各ネットワークの負荷及び使用可能な容量を如何に公平に評価することも、アルゴリズム設計時に考慮しなければならない問題である。
【０００７】
なお、ルーチングプロトコルを使用して負荷均衡を実現しても良い。例えば、Ｈ．Ｗｕ等が発表した題目が「Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｅｌｌｕｌａｒ  ａｎｄ  ａｄ−ｈｏｃ  ｒｅｌａｙ  ｓｙｓｔｅｍ：ｉＣＡＲ」（ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｓｅｌｅｃｔ．Ａｒｅａｓ  Ｃｏｍｍｕｎ．，ｖｏｌ．１９，ｐｐ．２１０５−２１１５，Ｏｃｔ．２００１を参照）の文章（引例２）は、ａｄ  ｈｏｃ中継局を増加する方法を開示している。ユーザは、これらの中継局とのルーチングを確立して負荷の低いセルに間接接続することにより、業務の均衡を実現する。しかしながら、この方法は新たな中継局の増加が必要であるため、ハードウェア実現に高いコストを招来してしまう。
【０００８】
ネットワーク負荷均衡を実現可能な他の方法はアクセス制御であり、ユーザが会話開始の前にネットワークに対して必要なブロードバンド資源を通知し、ネットワーク側は、現在のシステム負荷を評価してアクセス可否を決定する。資源が当該会話業務のサポートに足りない場合、アクセスを拒絶する。しかしながら、当該アクセス制御方法は、アクティブ（ａｃｔｉｖｅ）なユーザしかを制御できず、インアクティブ（ｉｎａｃｔｉｖｅ）なユーザのアクセスに影響を与えることができないが、インアクティブなユーザであってもネットワーク性能（着呼受け入れ確率）の低下を招来する可能性がある。
【０００９】
なお、従来技術では、カバー範囲を動的に調整する幾つの方法を提案している。例えば、ＥｍｉＧ−Ｐ等が２００５年に発表した題目が「Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｙ  ｉｎ  ＷＬＡＮ−ＵＭＴＳ  ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の文章（引例３）と、Ｏｌｉｖｉａ  Ｂｒｉｃｋｌｅｙ等が発表した題目が「Ｌｏａｄ  Ｂａｌａｎｃｉｎｇ  ｆｏｒ  ＱｏＳ  Ｏｐｔｉｍｉｓａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮｓ  Ｕｔｉｌｉｓｉｎｇ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｅｌｌ  Ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」の文章（ＶＴＣ，２００５を参照）（引例４）は、ＷＬＡＮにおいてアクセスポイント（ＡＰ，Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔ）のカバー範囲を動的に調整して共通チャネル干渉を減少させることを提案した。
【００１０】
Ｃｈａｎｇｈｏｉ  ＫｏｏとＹｏｎｇＷｏｏ  Ｃｈｕｎｇが発表した題目が「Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓａｖｉｎｇ  ｉｎ  ＩＥＥＥ８０２．１６  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｍｕｌｔｉｈｏｐ  Ｒｅｌａｙ  Ｓｙｓｔｅｍ」の文章（ＩＣＳＮＣ，２００６を参照）（引例５）は、ＷｉＭａｘの中継構造（ＩＥＥＥ８０２．１６ｊ）において、中継局が自己の現在の負荷又は残り電力に基づきその送信電力を調整することによって、その電力消費を減少させる。しかしながら、上記方法は、いずれも同一のネットワーク内に実行されるものである。前者の場合、ネットワークのトポロジ構造及びノードの分布を把握する必要があり、既存のネットワークで実現し難い。後者の場合、中継局が自己の状況に応じて調整を行い、他のネットワークの情報に係らない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、無線ネットワークにおいてネットワーク負荷均衡を実現する方法及び装置を提供し、ネットワークのカバー範囲を動的に変更して負荷のアクセスをより効果的に制御することによって、ネットワーク側でネットワーク間の負荷を均衡にし、全体の資源の最適利用を実現することができることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面によると、少なくとも１つのサブネットワークを含む無線ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡方法であって、第１のサブネットワークが、自ネットワークにおける負荷情報を測定又は統計し、負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするステップと、マッピングされた上記電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を、第２のサブネットワークに送信するステップと、第２のサブネットワークが第１のサブネットワークから受信した上記電力調整指示情報と、自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、上記第２のサブネットワークのカバー範囲を変更するステップと、を含む方法を提供する。
【００１３】
本発明の他の側面によると、少なくとも１つのサブネットワークを含む無線ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡装置であって、第１のサブネットワークとしての自ネットワークにおける負荷情報を測定又は統計する負荷状態決定ユニットと、上記負荷状態決定ユニットが測定又は統計した負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするマッピングユニットと、上記電力を如何に調整するかを決定するために用いられ、マッピングされた上記電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を他のサブネットワークに送信するとともに、他のサブネットワークから受信した上記電力調整指示情報と、自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、自サブネットワークのカバー範囲を変更するマルチレベル電力調整指示・調整ユニットと、を備えるネットワーク負荷均衡装置を提供する。
【００１４】
本発明のさらに他の側面によると、無線ネットワークに接続される少なくとも１つのサブネットワークを含む上記混合ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡方法であって、混合ネットワークを介する業務負荷及びそのサービス品質ニーズを測定又は統計するステップと、上記少なくとも１つのサブネットワークからフィードバックされる負荷情報を受信し、フィードバックされた上記負荷情報と測定又は統計された上記業務負荷との基づき、負荷をどのサブネットワークを介してそれぞれ伝送するかを決定するステップと、前記決定した結果に基づいて、各サブネットワーク内で負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするステップと、マッピングされた電力調整ステップサイズ及び上記電力を如何に調整するかを含む電力調整指示情報を、上記少なくとも１つのサブネットワークに送信するステップと、上記少なくとも１つのサブネットワークが、混合ネットワークから受信した電力調整指示情報と自サブネットワークのマッピング結果とに基づき、自サブネットワークの電力を調整すべきであるか否か及び自サブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、自サブネットワークのカバー範囲を変更するステップと、を含む方法を提供する。
【００１５】
本発明のさらに他の側面によると、無線ネットワークに接続される少なくとも１つのサブネットワークを含む混合ネットワークに用いられるネットワーク負荷均衡装置であって、自サブネットワークの負荷情報を混合ネットワークに伝送する負荷フィードバックユニットと、上記負荷状態決定ユニットが測定又は統計した負荷パラメータを、サブネットワークカバー範囲を決定する電力の電力調整ステップサイズにマッピングするマッピングユニットと、上記電力を如何に調整するかを決定するために用いられ、上記少なくとも１つのサブネットワークから受信した電力調整指示情報と、上記サブネットワーク自身のマッピング結果とに基づき、他のサブネットワークの上記電力を調整すべきであるか否か、及び上記他のサブネットワークの上記電力を如何に調整するかを決定して、上記他のサブネットワークのカバー範囲を変更するマルチレベル電力調整ユニットと、混合ネットワークを介する全ての業務を制御し、各サブネットワークの負荷状況及びそのサービス品質に基づき各サブネットワークのカバー範囲を制御することによって、これらのサービスを各サブネットワークに割り当てるネットワーク負荷コントローラと、を備えるネットワーク負荷均衡装置を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異なるネットワークにおいて負荷、Ｑｏｓ等の情報を交換することで各ネットワークの負荷状況を把握し、これらの情報に基づいて電力調整ステップサイズを決定することによって、パイロット信号の電力を変更する。パイロット信号がネットワークのカバー範囲を決定するので、本発明の方法及び装置は、データ伝送の電力を変更せずに、各ネットワーク内の負荷変化に応じてそのカバー範囲を自発的に調整することができ、電力減少を避けるために低速の変調符号化方式を採用することを有利に回避し、データをできるだけ高速に伝送することを保証することができる。
【００１７】
また、本発明は、端末に如何なる変更も行う必要がなく、他の従来のネットワーク間負荷均衡の方法と独立し、他の方法に合わせて使用されることができ、良好な適応性を有する。
【００１８】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、以下に示す実施形態の説明を、以下のような添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳しく説明し、本発明に対する理解の混淆を防ぐため、本発明にとって必要ではない細部と機能を説明に省略する。
【００２０】
本発明は、混合ネットワークにおいて負荷均衡を実現する方法及び装置を提供する。通常、多種のネットワークを一体化するネットワーク融合方式は、密結合（ｔｉｇｈｔｌｙ−ｃｏｕｐｌｅｄ）と疎結合 （ｌｏｏｓｅｌｙ−ｃｏｕｐｌｅｄ）とに分けられる。本発明は、このような両方式に基づきネットワーク間負荷均衡を実現する機器及び方法の実質例をそれぞれ説明する。
【００２１】
ここで、説明すべきことは、本発明の方法及び装置が適用されるサブネットワークは無線ネットワークにおける異なるネットワークであってもよいし（例えば、３ＧとＷＬＡＮ）、同一種類の技術を採用するがカバー範囲が異なるネットワークであっても良く（例えば、３ＧとＦｅｍｔｏｃｅｌｌ（小型の３Ｇネットワーク））、更に、同一種類のネットワークの異なるネットワークユニットであっても良い（例えば、ＷＬＡＮのＢＳＳ同士、又は３Ｇの異なる基地局同士等からなる混合ネットワーク）。
【００２２】
図１は、ＷＣＤＭＡとＷＬＡＮネットワークを例として混合ネットワーク相互接続を説明する模式図である。Ｍ．Ｂｕｄｄｈｉｋｏｔ等が発表した題目が「Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ８０２．１１  ａｎｄ  Ｔｈｉｒｄ−Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｄａｔａ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ」の文章（ＩＥＥＥ  Ｉｎｆｏｃｏｍ，２００３）は、これについて説明している。
【００２３】
密結合方式とは、図１におけるＷＩＳＰ（無線ネットワーク業務プロバイダ）１に示すように、８０２．１１等のようなプロトコルに基づくネットワークがその他の３Ｇアクセスネットワークと類似した方式によって３Ｇコアネットワークに接続することを指す。この仕組みにおいて、８０２．１１等のようなプロトコルに基づくゲートウェイは、上り３Ｇコアネットワークにとって、ＣＤＭＡ２０００コアネットワークにおけるパケット制御機能（ＰＣＦ，Ｐａｃｋｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、またはＵＭＴＳにおけるサービス及びゲートウェイＧＰＲＳ業務ノード（ＳＧＳＮ，Ｓｅｒｖｉｎｇ  ＧＰＲＳ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  ｎｏｄｅ，ａｎｄ  ＧＧＳＮ，Ｇａｔｅｗａｙ  ＧＰＲＳ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｎｏｄｅ）と類似する。ゲートウェイは、データ業務を３Ｇコアネットワークを介してインターネットに伝送する。この時、８０２．１１ゲートウェイは、３Ｇコアネットワークに対して８０２．１１ネットワークの細部を隠すが、全ての３Ｇアクセスネットワークに必要な３Ｇプロトコルを実現する。
【００２４】
故に、この場合では、移動ノードは、８０２．１１に規制されている物理層と媒体アクセス制御層の上に対応する３Ｇプロトコルスタック（移動管理、認証等を含む）を増加する必要があり、場合によって一種の物理層から別の物理層に転換することができる。ネットワークの側面から見ると、密結合の場合には、異なるネットワークが同じ認証、シグナリング、伝送及び課金システムを共有するが、エアインタフェースの物理層では独立したプロトコルを採用する。しかしながら、このような方式は端末とネットワークに対して大きな変更を行う必要があり、既存の３Ｇシステムに適しない。
【００２５】
疎結合の場合では、図１に示すＷＩＳＰ２のように、８０２．１１ゲートウェイは、３Ｇネットワークユニットと如何なる接続もないまま、インターネットに直接接続される。したがって、８０２．１１ネットワークと３Ｇネットワークとは、別々に運営されている。８０２．１１ネットワーク内のデータ業務は、３Ｇコアネットワークを介しない。この場合、３Ｇと８０２．１１ネットワークが異なる認証、課金及び移動性管理メカニズムを採用しても良い。密結合方式と比べ、このような疎結合 の方式は、独立したネットワーク構築と業務処理を許容するので、より柔軟である。ＷＩＳＰは、自己で共有の８０２．１１ホットポイントサービスを提供し、私的な企業無線ＬＡＮを管理することができる一方、ローミングプロトコルによって他の３Ｇや８０２．１１と相互提携することもできる。
【００２６】
本発明は、このような両種のネットワーク融合方式に基づき、混合ネットワークにおいてネットワークカバー範囲を動的に調整することで業務均衡を実現する方法及び装置をそれぞれ提供する。
【００２７】
図２は、本発明の実施例による密結合ネットワーク融合方式における混合ネットワークの構造を示す模式図である。図２に示すように、複数のネットワーク（ＮＷ１，ＮＷ２，……，ＮＷｋ）のそれぞれは、各々のゲートウェイ機器（Ｇａｔｅｗａｙ）を介して第３代（３Ｇ）通信システムのゲートウェイに接続する。３Ｇゲートウェイは、３Ｇシステムのデータ業務をその３Ｇコアネットワークを介してインターネットに伝送する。これらのサブネットワークは、ＣＤＭＡ２０００システムにおけるパケットデータ業務ノード（ＰＤＳＮ，Ｐａｃｋｅｔ  Ｄａｔａ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｎｏｄｅｓ）や、ＵＭＴＳシステムにおけるゲートウェイＧＰＲＳ業務ノード（ＧＧＳＮ，Ｇａｔｅｗａｙ  ＧＰＲＳ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｎｏｄｅｓ）や、上記ノードの機能を有するネットワーク機器であっても良い。他のゲートウェイ（例えば、ＷＬＡＮゲートウェイ等）は、当該ネットワークを外部ネットワークに接続することを担当し、このような密結合方式において、このようなネットワークは３Ｇ無線アクセスネットワークの全ての３Ｇプロトコル機能を有する。
【００２８】
簡単にするため、各ネットワークＮＷをレベル付け集中式制御サブネットワーク０１（ＮＷｋ）に簡単化しても良い。ここでのサブネットワークは、異なるネットワークに帰属されても良く（例えば、３ＧとＷＬＡＮ）、同一種類の技術を採用するがカバー範囲が異なるネットワークであっても良く（例えば、３ＧとＦｅｍｔｏｃｅｌｌ（小型の３Ｇネットワーク））、同一種類のネットワークにおける異なるネットワークユニットであっても良い（例えば、ＷＬＡＮのＢＳＳ同士又は３Ｇの各基地局同士等からなる混合ネットワーク中）。例えば、サブネットワーク０１において、ネットワーク制御ユニット０１１は、複数のエアインタフェース０１２と接続する。ネットワーク制御ユニット０１１は、当該サブネットワーク内部に無線資源を割当・管理し、移動性管理、認証、アドレスシーク等の動作を行う。ネットワーク制御ユニット０１１は、例えば、無線ネットワーク制御ユニット（ＲＮＣ，Ｒａｄｉｏ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、またはＣＤＭＡ２０００システムにおけるパケット制御機能（ＰＣＦ，Ｐａｃｋｅｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）と、ＵＭＴＳシステムにおけるサービスＧＰＲＳ業務ノード（ＳＧＳＮ、Ｓｅｒｖｉｃｉｎｇ  ＧＰＲＳ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｎｏｄｅｓ）、またはＵＭＴＳシステムにおける基地局（ＢＳ，Ｂａｓｅ  Ｓｔａｔｉｏｎ）等の動作とを行う。エアインタフェース０１２は、無線端末に対してサービスを提供する。図２におけるネットワーク０２（ＮＷ１）とネットワーク０３（ＮＷ３）は、構造がネットワーク０１と一致した異なるサブネットワーク間に負荷均衡を行う両サブネットワークを表し、その構造ブロック図は図３に示す。サブネットワーク０２において、サブネットワーク０１のネットワーク制御ユニット０２１（ここで、ＵＭＴＳにおける基地局コントローラを例とする）が、各基地局（ＢＳ１，ＢＳ２，…，ＢＳｎ）を制御する。サブネットワーク０３において、サブネットワーク０３のネットワーク制御ユニット０３１（ここで、ＷＬＡＮにおけるＡＰコントローラを例とする）が、各アクセスポイント（ＡＰ１，ＡＰ２，…，ＡＰｎ）を制御する。
【００２９】
図３は、ネットワーク間に負荷均衡を実現する機能構成図を示す。図３において、左側は本発明の一実施例によるサブネットワーク０２（第１のサブネットワークと称される）における負荷均衡装置の機能構成図である。当該負荷均衡装置は、ネットワーク制御ユニット０２１に適用されてもよいし、エアインタフェース０２２に適用されても良い。具体的に、負荷均衡装置は、負荷状態決定ユニット０２１２と、マッピングユニット０２１３と、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４とを含む。他のユニット０２１１とは、当該ネットワーク制御ユニット又はエアインタフェースユニットの既存の機能を指す。本発明に対する理解を混淆しないため、説明には本発明にとって必要ではない細部や機能を省略して他のユニット０２１１に代える。
【００３０】
以下、サブネットワーク０２がサブネットワークカバー範囲を決定する電力を調整するようにサブネットワーク０３に指示することを例として、サブネットワーク０２と０３との動作を説明する。ここで、サブネットワークカバー範囲を決定する電力は、制御シグナリングの送信電力、例えば、ＷＬＡＮにおけるＡＰがビーコンパケットを送信する送信電力や、セルラーネットワークにおける基地局がパイロット信号又はプリアンブル信号を送信する送信電力等であってもよいし、データ信号を送信する送信電力であってもよい。
【００３１】
負荷均衡装置は、サブネットワーク０２のネットワーク制御ユニット又はエアインタフェースユニット、例えば、ＵＭＴＳネットワークの基地局又は基地局コントローラに設置されても良い。負荷状態決定ユニット０２１２は、自ネットワークにおける負荷情報を計測して統計し、負荷パラメータを量子化する。負荷情報は、位置しているネットワークにおける現在の負荷状態を表すことができる情報であればよい。上記負荷状態は、チャネル利用率と、トータル要求帯域幅と、データ速度と、ユーザ数等とのような、チャネルのビジー程度を表す如何なるパラメータ、並びに、音声着呼受け入れ確率、コールドロップレート、パケットエラー率、パケット遅延、遅延ジッタ等のような、サービス品質に関する如何なるパラメータを含む。マッピングユニット０２１３は、負荷状態決定ユニット０２１２の負荷パラメータを該当する電力調整ステップサイズにマッピングし、負荷が高いほど又は低いほど、またはサービス品質が悪いほど又は良いほど、その対応する電力調整ステップサイズが長い。マッピングユニット０２１３は、調整後の電力が自サブネットワークと他のサブネットワークとの間の負荷均衡を実現するように、マッピング関係を予め設定しても良いし、自サブネットワークの負荷状況を考慮して動的にマッピングしても良い。マッピングを完了した後、サブネットワーク０２におけるマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４は、マッピングユニット０２１３がマッピングした電力調整ステップサイズと電力を如何に調整するか（つまり、電力を増加又は減少）に係わる情報とを、アクセスネットワークに送信し、他のサブネットワーク０３に伝送する。負荷が高いか又はサービス品質が悪い場合、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４は、サブネットワークカバー範囲を決定する電力を増加するようにサブネットワーク０３に指示する一方、負荷が軽く且つサービス品質が要求されるサービス品質よりはるかに優れた場合、電力を減少するようにサブネットワーク０３に指示する。ネットワーク０２とネットワーク０３との間は、有線又は無線の方式を介して接続されることによって、上記電力調整指示情報の伝達を実現してもよい。ここで、上記電力とは、サブネットワークカバー範囲を決定する電力を指す。該電力は、制御シグナリングの送信電力、例えば、ＷＬＡＮにおけるＡＰがビーコンパケットを送信する送信電力や、セルラーネットワークにおける基地局がパイロット信号又はプリアンブル信号を送信する送信電力等であってもよいし、データ信号を送信する送信電力であってもよい。
【００３２】
図３における右側は、負荷均衡装置を設置したサブネットワーク０３（第２のサブネットワークと称される）の機能構成図を示す。サブネットワーク０３における負荷均衡装置は、ネットワーク制御ユニット０３１とエアインタフェース０３２とのいずれかに設置されても良い。ネットワーク０３における負荷均衡装置は、負荷状態決定ユニット０３１２と、マッピングユニット０３１３と、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４とを含む。他のユニット０３１１とは、当該ネットワークユニット又はエアインタフェースユニットの既存の機能に指す。本発明に対する理解を混淆しないため、説明には本発明にとって必要ではない細部や機能を省略して他のユニット０３１１に代える。
【００３３】
負荷状態決定ユニット０３１２の機能は、ネットワーク０２における負荷状態決定ユニット０２１２と同じであるが、サブネットワーク０２における負荷決定ユニット０２１２が選択したのと異なる負荷パラメータを選択しても良い。マッピングユニット０３１３は、ネットワーク０２におけるマッピングユニット０２１３と類似するが、そのマッピング関係がネットワーク０２におけるマッピングユニット０２１３と異なっても良い。同様に、マッピングユニット０３１３は、マッピング関係を予め設定しても良いし、調整後の電力によって第２のサブネットワークがそのしきい負荷に達するように、自サブネットワークの負荷状況を考慮して動的にマッピングしても良い。当該しきい負荷は、当該サブネットワークの最大許容負荷と、当該業務に対する最大許容負荷と、当該業務サービス品質を満足する最大負荷等のいずれかであっても良い。
【００３４】
サブネットワーク０３におけるマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４は、サブネットワーク０２のマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４と、サブネットワーク０３のマッピングユニット０３１３との結果、及び自ネットワーク０３の負荷状況から取得した自身が電力を如何に調整するのかに係わる情報に基づいて、自ネットワークの電力を調整するか否か及び電力を如何に調整するのかを決定する。自身の電力の調整方式に対する判断は、サブネットワーク０２におけるマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４による電力調整方法の判断方法とは逆に、自ネットワーク０３の負荷が高いか又はサービス品質が悪い場合、ネットワーク０３の自身の電力を減少すると判断する一方、負荷が軽く且つサービス品質が要求されるサービス品質よりはるかに優れた場合、ネットワーク０３の自身の電力を増加すると判断する。
【００３５】
図４は、本発明による負荷均衡装置におけるマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４が実行する動作のフローチャートである。説明すべきことは、ここで、サブネットワーク０２がサブネットワークカバー範囲を決定する電力を調整するようにサブネットワーク０３に指示することを例として説明する。まず、ステップＳ４１１において、ネットワーク０３におけるマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４は、ネットワーク０２からのマルチレベル電力調整指示及び調整ユニット０２１４の電力調整情報を受信し、電力調整指示情報から電力調整ステップサイズ
【数１】
2008295045.tif 000003
及び電力を増加するかまたは減少するかについての電力調整指示情報を読み取る。ステップＳ４１２において、電力調整指示情報の内容に基づいて電力の増加又は減少のいずれを指示するかを判断する。ステップＳ４１２においてマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４が電力の減少を指示したと判断すれば、フローはステップＳ４１７に移行する。ステップＳ４１７において、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４は、調整後の電力Pt(n+1)を含む電力調整情報をサブネットワーク０３内に送信するように他のユニット０３１１に指示し、一定の時間Twだけ待機した後、ステップＳ４１８において、サブネットワーク０３のカバー範囲を決定する電力を、本実施例では制御信号の送信電力を調整することで実現するが、例えば、ＷＬＡＮの場合は、ビーコンパケットの送信電力を、現在の電力から
【数２】
2008295045.tif 000004
と最小許容電力Pt_minとの大きい方を減算したものに調整してもよいし、制御信号及びデータ信号の送信電力を同時に調整してもよい。
【００３６】
また、ステップＳ４１２にて電力調整指示情報が電力の増加を指示すると判断する場合、フローはステップＳ４１３に移行する。ステップＳ４１３において、自ネットワーク０３がオーバーロードであるか、又はＱｏＳ要求を満足できるかを考慮して、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４は、マッピングユニット０３１３からマッピングされた電力調整ステップサイズ
【数３】
2008295045.tif 000005
を取得し、自ネットワーク０３の負荷状況に応じて、自身が電力を如何に調整するかを判断する。
【数４】
2008295045.tif 000006
とは、マッピングユニット０３１３が自サブネットワークの負荷状況、即ち、自身がオーバーロードであるか、またはアイドルすぎになっているか、またはＱｏＳの要求を満足できるかを考慮して行うマッピングである。その後、フローはステップＳ４１４に移行し、上記自ネットワーク０３の負荷状況に応じて取得した、自身が電力を如何に調整するかについての情報が電力の減少又は増加のいずれを指示するのかを判断する。ステップＳ４１４において自身の電力の減少が必要であると判断した時、フローはステップＳ４１５に移行し、他のユニット０３１１によって調整後の電力Pt(n+1)を含む電力調整情報をネットワーク０３内に送信し、一定の時間Twだけ待機する。その後、ステップＳ４１６において、サブネットワーク０３のカバー範囲を決定する電力を、現在の電力から
【数５】
2008295045.tif 000007
と最小許容電力Pt_minとの大きい方を減算したものに調整することを決定する。
【００３７】
また、ステップＳ４１４において上記自身の電力の減少が必要でないと判断した時、フローはステップＳ４１９に移行し、サブネットワーク０３のカバー範囲を決定する電力を、現在の電力に
【数６】
2008295045.tif 000008
と最大許容電力Pt_maxとの小さい方を加算したものに調整する。
【００３８】
サブネットワーク０３が、サブネットワークカバー範囲を決定する電力を調整するようにサブネットワーク０２に指示しても良いことは理解し得る。具体的な手順は上記の記載と対応されるので、ここでその説明を省略する。
【００３９】
以下、本発明による他の実施例を説明する。当該実施例は、疎結合のネットワーク融合の場合にネットワークカバー範囲を動的に調整して業務均衡を実現する方法及び装置に関する。
【００４０】
図５は、本発明の実施例による疎結合ネットワーク融合方式における混合ネットワークの構成模式図を示す。簡単のため、以下では、本実施例における上記の密結合の実施例と相違の部分しか説明せず、同様な部分に対する説明を省略する。
【００４１】
図５に示すように、各ネットワーク（ＮＷ１，ＮＷ２，……，ＮＷｋ）は、いずれも各々のゲートウェイ機器を介してインターネットに直接接続され、各ネットワークは別々に運営している。第３世代のネットワークの如何なるネットワークユニットとも直接接続はない。このような融合方式において、インターネットの側面から見ると、各サブネットワークはいずれも対等なネットワークユニット０４となり、図２に示すネットワーク０１と同じ仕組みを有する。これらのサブネットワークは、ＵＭＴＳやＣＤＭＡ２０００システムにおける基地局であってもよいし、ＷＬＡＮにおけるアクセスポイントであっても良い。図５に示す各サブネットワークと図２に示すサブネットワークとの区別は、図５に示すこれらのサブネットワークが同じ機能構成を有する一方、図２に示すサブネットワーク０２の機能モジュールがサブネットワーク０３と異なることである。また、本実施例によると、インターネット側にはネットワーク負荷コントローラ０５が導入され、インターネットを介する全ての業務を制御し、これらの業務を各サブネットワークに割り当てるように各サブネットワークの負荷状況に応じて各サブネットワークのカバー範囲を制御するために用いられる。
【００４２】
図６は、図５に示すネットワーク間で負荷均衡を実現する負荷均衡装置の機能構成図を示す。
【００４３】
図６に示すように、アクセスネットワークの下は、各サブネットワークの機能ブロック図である。各サブネットワークは、負荷状態決定ユニット０４１２と、マッピングユニット０４１３と、マルチレベル電力調整ユニット０４１４と、負荷フィードバックユニット０４１５と、他のユニット０４１１とを備える。負荷状態決定ユニット０４１２及びマッピングユニット０４１３は、図３に示すマッピングユニット０２１３及び０３１３の機能と同じであり、マルチレベル電力調整ユニット０４１４は、図３に示すマッピングユニット０２１３及び０３１３の機能と同じであり、マルチレベル電力調整ユニット０４１４は、図３に示すマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１２が実行するマルチレベル電力調整操作と対応する操作を実行する。図３におけるマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１２が実行する電力調整指示操作は、ネットワーク機能調整指示ユニット０５４によって実行される。他のユニット０４１１とは、当該制御ユニット又はエアインタフェースユニットの既存の機能である。本発明に対する理解を混淆しないため、説明は本発明に対する理解にとって必要でない細部や機能を省略して、他のユニット０４１１とする。
【００４４】
図２に示す密結合ネットワーク融合方式における負荷均衡装置との区別は、図６に示す疎結合ネットワーク融合方式における負荷均衡装置は、負荷フィードバックユニット０４１５を追加することである。負荷フィードバックユニット０４１５は、当該サブネットワークの負荷情報をインターネットのネットワーク負荷コントローラ０５に伝送する。上記負荷情報は、密結合方式における負荷情報の意味と同じであり、１つまたは複数の負荷パラメータ及びサービス品質情報であっても良い。
【００４５】
図６の上部は、インターネット側のネットワーク負荷コントローラ０５の機能ブロック図を示す。ネットワーク負荷コントローラ０５は、ネットワーク負荷状態決定ユニット０５１と、ネットワーク負荷処理・割当ユニット０５２と、ネットワークマッピングユニット０５３と、ネットワーク電力調整指示ユニット０５４とを備える。ネットワーク負荷状態決定ユニット０５１は、インターネットを介する業務負荷とそのサービス品質とを測定して統計する。ネットワーク負荷処理・割当ユニット０５２は、各サブネットワークの負荷フィードバック情報を処理し、これらの情報及びネットワーク負荷状態決定ユニット０５１の情報に基づき、負荷がそれぞれどのサブネットワークを介して伝送されるのかを決定する。ネットワークマッピングユニット０５３は、負荷処理・割当ユニット０５２の処理結果に基づき、各サブネットワーク内で当該サブネットワークに割り当てられる負荷をそれぞれ負荷パラメータとして表し、対応する電力調整ステップサイズにマッピングし、負荷が高いほど又は低いほど、サービス品質が悪いほど又は良いほど、それに対応する電力調整ステップサイズが長い。ネットワーク電力調整指示ユニット０５４は、電力調整ステップサイズと電力を如何に調整する（電力を増加するかまたは減少するか）かについての情報とをそれぞれ各サブネットワークに送信する。サブネットワーク負荷が高いか又はサービス品質が悪い場合、ネットワーク電力調整指示ユニット０５４は、当該サブネットワークの電力を減少すること、又は／及び周辺の他のサブネットワークの電力を増加することを指示する一方、当該サブネットワーク負荷が軽く且つサービス品質が要求されるサービス品質よりはるかに優れた場合、当該サブネットワークの電力を増加すること、又は／及び周辺の他のサブネットワークの電力を減少することを指示する。ネットワークマッピングユニット０５３及びネットワーク電力調整指示ユニット０５４の機能は、マッピングユニット０２１３及びマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４の機能と類似し、その区別は、ここで複数のサブネットワークに対する操作であり、各サブネットワークが異なるマッピング関係を有しても良いことである。
【００４６】
本発明によれば、混合ネットワークが密結合の方式である場合、混合ネットワークにおける１つのサブネットワーク中のマルチレベル電力調整指示・調整ユニットは、自ネットワークにおける負荷情報に応じて、他のサブネットワークに対してそのカバー範囲を決定する信号の電力を増加又は減少することを通知する。他のサブネットワークは、当該電力調整指示情報を受信した後、自ネットワークの負荷状況に応じて、電力の調整が必要であるか及び如何に行うかを判断することで、自己のカバー範囲を変更する。
【００４７】
本発明によれば、混合ネットワークが疎結合である場合、インターネット側に、１つのネットワーク負荷コントローラを新規に追加する。ネットワーク負荷コントローラは、その負荷情報と収集した各サブネットワークからの負荷情報とを分析することで、インターネットの業務負荷を各サブネットワークに割り当て、これらの負荷を電力にマッピングして各サブネットワークの周辺の他のサブネットワークに通知する。各サブネットワークの周辺の他のサブネットワークは、自ネットワークへの電力調整情報を受信した後、自ネットワークの負荷状況に応じて、自ネットワークの電力に対する調整が必要であるか、そのカバー範囲を決定する信号の電力を如何に調整するかを判断する。
【００４８】
図７は、密結合方式におけるＵＭＴＳとＷＬＡＮとの混合ネットワークにてカバー範囲の動的制御を行う実施例を示す。図７に示すように、基地局（ＢＳ）が無線ネットワークコントローラ（ＲＮＣ）に接続され、さらに、ＧＧＳＮとＳＧＳＮとを介して３Ｇコアネットワークに接続される。ＷＬＡＮにおけるアクセスポイントも３ＧのＧＧＳＮとＳＧＳＮとに接続される。ＢＳのカバー範囲は図７における最も外の丸形のようになり、アクセスポイントＡＰのカバー範囲は図７における二つの小さい丸形のようになる。ここでのカバー範囲は、ＷＬＡＮ内のビーコンパケットの送信電力によって決定される。
【００４９】
図３を再び参照して、密結合方式における操作を説明する。基地局ＢＳは、その負荷状態決定ユニット０２１２によって当該セル内の負荷状態を統計する。ここでは、音声ユーザのチャネル占用比率を負荷パラメータとし、マッピングユニット０２１３によって当該負荷パラメータを電力調整ステップサイズにマッピングする。図８ａは、ＵＭＴＳサブネットワークにおける基地局とＷＬＡＮサブネットワークにおけるアクセスポイントとのマッピング関係を表す例を示す。基地局ＢＳの負荷状態決定ユニット０２１２は、当該セル内の音声ユーザのチャネルや帯域幅の占用比率を統計し、一定の時間内にチャネルが音声に占用される比率をuとし、それを2Nレベルに量子化する（但し、uがx1よりＮレベルだけ大きいと、チャネルのオーバーロードの状態を表し、uがy1よりＮレベルだけ小さいと、チャネルのアイドル状態を表す）。図８の右側のテーブルは、当該音声のチャネル占用比率と電力調整ステップサイズとのマッピング関係を表す。チャネルがオーバーロードになった場合には、音声チャネル占用比率が大きいほど、対応する電力調整ステップサイズが長い。この時、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４は、ＡＰに対してそのビーコン送信電力を増加するように指示する。チャネルがアイドルになった場合には、音声チャネル占用比率が小さいほど、対応の電力調整ステップサイズが長い。この時、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０２１４は、ＡＰに対してそのビーコン送信電力を減少するように指示する。基地局ＢＳは、図８ａの決定した電力調整ステップサイズと、「増加」又は「減少」という情報とを、ＧＧＳＮ／ＳＧＳＮを介してＡＰに伝達したり、又は、ＢＳとＡＰとの間に有線や無線接続を介して実現しても良い。
【００５０】
アクセスポイントＡＰは、ＢＳからの電力調整指示情報を受信した後、その負荷状態決定ユニット０３１２が当該基本業務グループＢＳＳ内の負荷状況を統計する。この時、現在通信している音声ユーザの数Nvによってその負荷パラメータを表し、Nvを電力調整ステップサイズにマッピングする。図８ｂは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂを例としてアクセスポイントのマッピング関係を説明する。本発明はこれに限らず、他のプロトコルに応用しても良いことは理解すべきである。図８ｂに示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂのネットワーク内において、音声のサービス品質を保証しながら同時にサポート可能な音声会話の数は１１であるので、ここで２レベルのマッピング関係を用いても良い。現在通信している音声ユーザの数が１１より少なければ、電力を調整しなく、つまり、値が０の電力調整ステップサイズをマッピングする。そうでなければ、１１つの音声ユーザのみをサポートするに必要な最小電力
【数７】
2008295045.tif 000009
に調整し、当該値と現在の電力との差を算出して電力調整ステップサイズ
【数８】
2008295045.tif 000010
とする。その後、負荷状態決定ユニット０３１２及びマッピングユニット０３１３が取得した結果とともに、基地局ＢＳから受信した電力調整ステップサイズ
【数９】
2008295045.tif 000011
を、マルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４に送信し、図４のフローに従い処理する。
【００５１】
アクセスポイントＡＰは、基地局ＢＳが指示した電力調整情報を検出し、電力調整ステップサイズ
【数１０】
2008295045.tif 000012
を読み取り、ネットワーク負荷がオーバーロード状態であるかアイドル状態であるかを指示する。電力の減少が指示されると、つまり、ＢＳのセルがアイドル状態にあると、アクセスポイントＡＰは、ＢＳが指示した電力調整ステップサイズ
【数１１】
2008295045.tif 000013
に基づき、調整後の電力
【数１２】
2008295045.tif 000014
を当該ＢＢＳの全部のユーザにブロードキャストする。但し、当該調整後の電力は、システムの許容する最小送信電力以上であるべきである。ユーザは、当該電力調整情報を受信した後、現在のリンク状況に応じて、電力調整後にも当該アクセスポイントＡＰにアクセスすることができるか否かを判断する。アクセスできなければ、基地局ＢＳ（図７に示すユーザ無線端末ＭＴ１）に切り換える。アクセスポイントＡＰは、調整後の電力をブロードキャストしてからＴｗ時間経過後、そのビーコンパケットの送信電力を減少することによって、そのカバー範囲を減少する（図７におけるカバー範囲は、大きい丸形から小さい丸形に変更する）。Ｔｗの設定は、ユーザが電力調整後にも自己が当該アクセスポイントにアクセスできるかを充分の時間をもって判断することと、アクセスできない時に基地局ＢＳに切り換えることとを保証すべきである。基地局ＢＳが電力を増加すべきであると指示すれば、ＢＳのセルがオーバーロード状態にあることを表し、したがって、ＡＰはそのカバー範囲を増加して他のサブネットワークの基地局ＢＳ内の負荷を分担すべきである。
【００５２】
この時、アクセスポイントＡＰは、その負荷状態決定ユニット０３１２及びマッピングユニット０３１３が取得した結果をチェックし、電力調整ステップサイズ
【数１３】
2008295045.tif 000015
を読み取り、そのマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４が自サブネットワークがオーバーロード状態又はアイドル状態にあることを指示するかをチェックする。自サブネットワークが電力を減少すべきであると指示すれば、アクセスポイントＡＰ内に現在通信している音声ユーザの数が１１に到達し、既にオーバーロードの状態にあることを表明する。この場合、図８ｂに示す結果に基づいて、アクセスポイントＡＰは、そのカバー範囲内に調整後の電力
【数１４】
2008295045.tif 000016
をブロードキャストし、当該調整後の電力はシステムの許容する最小送信電力以上であるべきである。
【００５３】
ユーザは当該電力調整情報を受信した後、現在のリンク状況に応じて、電力調整後にも当該アクセスポイントＡＰにアクセスすることができるか否かを判断する。当該アクセスポイントＡＰにアクセスできなければ、基地局ＢＳ（図７に示すユーザ無線端末ＭＴ１）に切り換える。アクセスポイントＡＰは、調整後の電力をブロードキャストしてからＴｗ時間経過後、そのビーコンパケットの送信電力を減少することによって、そのカバー範囲を減少する（図７におけるカバー範囲は、大きい丸形から小さい丸形に変更する）。Ｔｗの設定は、ユーザが電力調整後にも自己が当該アクセスポイントにアクセスできるかを充分の時間をもって判断することと、アクセスできない時に基地局ＢＳに切り換えることとを保証すべきである。アクセスポイントＡＰのマルチレベル電力調整指示・調整ユニット０３１４から自サブネットワークが電力を増加すべきであることを指示すれば、アクセスポイントＡＰ内には現在通信している音声ユーザの数がまだ１１に到達していないこと、つまり、より多いユーザがアクセスできることを表明する。この場合、アクセスポイントＡＰは、そのビーコンパケットの送信電力を
【数１５】
2008295045.tif 000017
まで増加し、当該調整後の電力はシステムが許容の最大電力以下であるべきである。この時、アクセスポイントＡＰのカバー範囲は増加する（図７のカバー範囲は、小さな丸形から大きな丸形まで変化する）。この時、本来ＷＬＡＮのカバー範囲内に位置していないユーザＭＴ１は、ビーコンパケット電力の増加後に、ＷＬＡＮによりサービスすることができ、ＢＳの負荷を分担することとなる。
【００５４】
図９は、本発明による他の実施例であって、混合ネットワークが疎結合方式の場合、ＵＭＴＳとＷＬＡＮとの混合ネットワークにおいてカバー範囲の動的制御を行う例を示す。図７との相違点は、アクセスポイントＡＰがインターネットと直接接続され、インターネット側にネットワーク負荷コントローラ０５が追加される。当該ネットワーク負荷コントローラ０５は、ＳＩＰ（セッション開始プロトコル）サーバ及びリダイレクトサーバと接続可能であり、現在インターネットを介する業務負荷及びそのサービス品質を取得することとなる。本例において、基地局ＢＳとアクセスポイントＡＰは、それぞれのネットワーク内の負荷情報、例えば、現在の音声ユーザのチャネル占用比率u1, u2を、それらの負荷フィードバックユニットを介してネットワーク負荷コントローラ０５に伝送する。この時、ネットワーク負荷コントローラのネットワーク負荷処理・割当ユニット０５２は、これらの情報を収集し、いずれか１つの負荷均衡アルゴリズムにより当該負荷情報を処理する。その後、これらの情報を各サブネットワークの電力調整ステップサイズにマッピングする。図１０は、ネットワーク負荷コントローラ０５におけるネットワークマッピングユニット０５３のマッピング関係を示す。u1> u2となれば、ＵＭＴＳネットワークにおける基地局ＢＳの負荷がＷＬＡＮサブネットワークにおけるアクセスポイントＡＰの負荷よりも高いと認める。この場合、ＵＭＴＳネットワークにおける負荷パラメータグループをいずれか1つの電力調整ステップサイズ
【数１６】
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（図１０では０ｄＢｍ）にマッピングし、ネットワーク電力調整指示ユニット０５４によって、ＵＭＴＳネットワークにおける基地局ＢＳにそのプリアンブル（ｐｒｅａｍｂｌｅ）の送信電力を０ｄＢｍ減少させ、ＷＬＡＮネットワークにおけるアクセスポイントＡＰにそのビーコンパケット送信電力を０ｄＢｍ増加させるように指示する。
【数１７】
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となれば、ＷＬＡＮネットワークにおけるＡＰの負荷がＵＭＴＳネットワークにおける基地局ＢＳの負荷よりも高いと認める。この場合、ネットワーク電力調整指示ユニット０５４によって、基地局ＢＳにそのプリアンブルの送信電力を０ｄＢｍ増加させ、アクセスポイントＡＰにそのビーコンパケット送信電力を０ｄＢｍ減少させるように指示すべきである。
【００５５】
図９における基地局ＢＳとアクセスポイントＡＰは、ネットワーク制御ユニット０５からの電力調整指示情報を受信する。その後、各サブネットワーク内の情報に基づき、電力の増加又は減少が必要であるか否かを判断する。その手順は密結合の実施例におけるＡＰの動作と類似するので、詳しい説明を省略する。
【００５６】
本発明によれば、異なるネットワークにおいて負荷、Ｑｏｓ等の情報を交換することで各ネットワークの負荷状況を把握し、これらの情報に基づき電力調整ステップサイズを確定して、パイロット信号の電力を変更するので、データ伝送の電力を変更せずに、各ネットワーク内の負荷変化に応じてそのカバー範囲を自動的に調整することができ、電力減少を避けるために低速の変調符号化方式を採用することを有利に回避し、データをできるだけ高速に伝送することを保証することができる。
【００５７】
ここまで、本発明について好ましい実施例を合わせて説明した。当業者であれば本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な変更、交換及び追加を行ってもよいことが理解されるはずである。そこで、本発明の範囲は前記特定の実施例に限られるものと理解してはならず、添付した請求項の範囲によって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、ＷＣＤＭＡとＷＬＡＮネットワークを例として無線ネットワーク相互接続を説明する模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施例による密結合ネットワーク融合方式における無線ネットワークの構造を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施例による密結合方式において負荷均衡を実現する機器の機能ブロック図である。
【図４】図４は、本発明による負荷均衡装置におけるマルチレベル電力調整指示・調整ユニットの動作フローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施例による疎結合ネットワーク融合方式における無線ネットワークの構成模式図を示す。
【図６】図６は、本発明の実施例による疎結合方式にて負荷均衡を実現する機器の機能ブロック図である。
【図７】図７は、密結合方式においてＵＭＴＳとＷＬＡＮとの無線ネットワークの動的カバー範囲を説明する制御模式図である。
【図８】図８ａ、図８ｂは、基地局とアクセスポイントとのマッピング関係を表す例を示す模式図である。
【図９】図９は、疎結合方式においてＵＭＴＳとＷＬＡＮとの無線ネットワークの動的カバー範囲を説明する制御模式図である。
【図１０】図１０は、ネットワーク負荷コントローラにおけるマッピング関係の一例を説明する模式図である。
【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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