(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局それぞれのカバーエリアが重複している面積を重複度として算出する重複度算出部と、
基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する経路計算部と、
前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する、経路設定部と、
を備え、
前記経路計算部は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御装置。
【請求項２】
前記経路計算部は、前記重複度が高い基地局ペアをなす基地局に対応する前記転送経路から順に計算する、請求項１の経路制御装置。
【請求項３】
前記経路計算部は、
リンク障害又は伝送レート低下の影響を受ける前記転送経路のなかから、迂回経路を設定する転送経路を、前記重複度を用いて選択する、請求項１又は２の経路制御装置。
【請求項４】
前記経路計算部は、前記迂回経路を設定する転送経路を選択する際、前記リンク障害又は伝送レート低下の影響を受ける基地局が複数存在する場合には、前記複数存在する基地局のうち、他の基地局との間の前記重複度が低い基地局に対応する迂回経路を優先して計算する、請求項３の経路制御装置。
【請求項５】
複数の基地局それぞれのカバーエリアの重複領域における接続ユーザ数を重複度として算出する重複度算出部と、
基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する経路計算部と、
前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する、経路設定部と、
を備え、
前記経路計算部は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御装置。
【請求項６】
前記経路計算部は、前記重複度が計算された基地局ペアをなす基地局に対応する転送経路を計算する際、前記基地局ペアをなす基地局それぞれに対応する転送経路が、互いにリンクを非共有とするように転送経路を計算する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の経路制御装置。
【請求項７】
前記経路計算部は、前記転送経路が形成された基地局と転送経路の計算の対象となる基地局の間の前記重複度を、前記中継回線のリンクコストに反映すると共に、前記重複度が反映されたリンクコストを用いて、前記転送経路の計算の対象となる基地局に対応する転送経路を計算する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の経路制御装置。
【請求項８】
前記経路計算部は、
複数の基地局のうち前記転送経路が形成された基地局を除外し、残余の基地局のうち前記重複度が高い基地局ペアをなす基地局に対応する転送経路から順に計算する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の経路制御装置。
【請求項９】
複数の基地局それぞれのカバーエリアが重複している面積を重複度として算出するステップと、
基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算するステップと、
前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定するステップと、
を含み、
前記転送経路を計算するステップは、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御方法。
【請求項１０】
複数の基地局それぞれのカバーエリアが重複している面積を重複度として算出する処理と、
基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する処理と、
前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する処理と、
を経路制御装置に実行させると共に、
前記転送経路を計算する処理は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経路制御装置、経路制御方法及びプログラムに関する。特に、バックホール回線を形成する転送装置を制御する経路制御装置、経路制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォン等にて使用されるモバイルネットワークは、基地局、基地局をコアネットワークに繋ぐモバイルバックホール回線を含む。基地局のトラヒックをコアネットワークに収容する際、モバイルバックホール上にパス（パケットの転送経路）を設定する必要がある。このモバイルバックホールにおける経路設定（パス設定）は、データトラヒックの収容効率や耐障害性に大きな影響を及ぼす。
【０００３】
特に、モバイルバックホールでは、無線リンクが使用されることも多く、経路設定の影響が大きい。即ち、無線リンクは天候等に応じてリンク帯域が変動するため、モバイルバックホール上での効果的な経路設定が重要となる。
【０００４】
特許文献１には、適応変調を用いた無線リンクで通信する通信装置を含むネットワークと、無線リンクの将来の変調モードを予測し、予測した変調モードである予測モードに基づいて通信経路をネットワークに設定する経路制御装置と、を有する構成が開示されている。特許文献２には、複数の通信業者間でバックホール回線を共有する方法が開示されている。特許文献３には、ゲートウェイ装置の負荷に応じて転送経路を変更する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０１６４７７号
【特許文献２】特開２００７−１２９４０１号公報
【特許文献３】特開２００８−０７８９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。
【０００７】
上述のように、モバイルネットワークでは無線リンクが使用されることが多く、ネットワークの耐障害性を向上させることが望まれる。モバイルネットワークの耐障害性を向上させる方法の１つとして、複数の基地局が同じエリアをカバーする冗長構成を採用することが考えられる。しかし、基地局レベルにて冗長化を行ったとしても、これらの基地局に接続されているモバイルバックホール上の転送経路が共通である場合、モバイルバックホールにて生じた障害（同一原因による障害）が各基地局に影響を与え、基地局の冗長化が意味を為さない。
【０００８】
一方、モバイルバックホール側を冗長構成することも考えられる。つまり、各基地局に対応して形成される転送経路に対して、モバイルバックホール回線を冗長化（冗長経路化）する対策が考えられる。しかし、ネットワークにおけるトポロジーの制約上、全ての基地局に対応する転送経路に対してモバイルバックホール回線を冗長化することは困難である。さらに、リンク障害や伝送レート低下が発生した場合、障害の生じたリンクを経由する転送経路から迂回経路への変更が必要となる。しかし、リンク障害等の影響を受ける基地局が複数存在し、且つ、モバイルバックホールのリンクに十分な空き帯域が存在しない場合がある。このような場合、いずれの基地局に対応する転送経路を優先して迂回経路に変更するかにより、モバイルネットワークのカバーエリア（カバレージエリア）が大きく変動する問題がある。
【０００９】
本発明は、モバイルバックホール側の障害がモバイルネットワーク全体の性能に与える影響を低減することに寄与する経路制御装置、経路制御方法及びプログラ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】
本発明の第１の視点によれば、複数の基地局それぞれのカバーエリアが重複している面積を重複度として算出する重複度算出部と、基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する経路計算部と、前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する、経路設定部と、を備え、前記経路計算部は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御装置が提供される。
【００１１】
本発明の第２の視点によれば、複数の基地局それぞれのカバーエリアが重複している面積を重複度として算出するステップと、基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算するステップと、前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定するステップと、を含み、前記転送経路を計算するステップは、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御方法が提供される。
【００１２】
本発明の第３の視点によれば、複数の基地局それぞれのカバーエリアが重複している面積を重複度として算出する処理と、基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する処理と、前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する処理と、を経路制御装置に実行させると共に、前記転送経路を計算する処理は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、プログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント（non-transient）なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
本発明の第４の視点によれば、複数の基地局それぞれのカバーエリアの重複領域における接続ユーザ数を重複度として算出する重複度算出部と、基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する経路計算部と、前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する、経路設定部と、を備え、前記経路計算部は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の各視点によれば、モバイルバックホール側の障害がモバイルネットワーク全体の性能に与える影響を低減することに寄与する経路制御装置、経路制御方法及びプログラムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の概要を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態に係る通信ネットワークの構成の一例を示す図である。
【図３】バックホール管理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係るバックホール管理装置の内部構成の一例を示す図である。
【図５】バックホール管理装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】バックホール管理装置の経路設定に係る動作を説明するための図である。
【図７】バックホール管理装置の経路設定に係る動作を説明するための図である。
【図８】バックホール管理装置の経路設定に係る動作を説明するための図である。
【図９】バックホール管理装置の経路設定に係る動作を説明するための図である。
【図１０】バックホール管理装置の迂回経路設定に係る動作の一例を示すフローチャートである。
【図１１】バックホール管理装置の迂回経路設定に係る動作を説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態における（ａ）基地局での平均接続ユーザ数の一例と、（ｂ）基地局のカバーエリアの重複面積の一例と、（ｃ）基地局間の重複度の一例と、を示す図である。
【図１３】第２の実施形態に係るバックホール管理装置の動作を説明するための図である。
【図１４】第２の実施形態に係るバックホール管理装置の動作を説明するための図である。
【図１５】基地局管理装置及びバックホール管理装置を統合コントローラにより制御する場合のシステム構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。
【００１６】
モバイルネットワークを構成する基地局と、バックホール回線の制御は個々の管理システムによって行われる。そのため、基地局のレベルやバックホール回線のレベルにおける冗長化ではトラヒックの耐障害性を向上することが難しい。とりわけ、基地局のカバーエリアを重ね基地局レベルにて冗長化を図ったとしても、バックホールの経路が共通していては、同一のリンク障害等によって、基地局レベルの冗長化が無意味となることがある。即ち、このような状況の下、モバイルバックホール側の障害がモバイルネットワーク全体の性能に与える影響を低減する経路制御装置が望まれる。
【００１７】
そこで、一例として図１に示す経路制御装置１００を提供する。経路制御装置１００は、重複度算出部１０１と、経路計算部１０２と、経路設定部１０３と、を含む。重複度算出部１０１は、基地局間の特性の重なり度合いを示す重複度を算出する。経路計算部１０２は、基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する。経路設定部１０３は、転送経路に応じた処理規則を、中継回線を形成する複数の転送装置のうち、転送経路に含まれる転送装置に設定する。さらに、経路計算部１０２は、重複度を用いて転送経路を計算する。
【００１８】
重複度算出部１０１は、モバイルネットワークを形成する複数の基地局それぞれが共通して有する特性の重なり度合いを基地局間の重複度として算出する。例えば、重複度算出部１０１は、２つの基地局間におけるカバーエリアが重複している面積を重複度として算出する。経路計算部１０２は、例えば、重複度の高い基地局ペアを選択し、当該基地局ペアをなす２つの基地局それぞれに対応する転送経路（パケット転送経路）を計算する。その際、経路計算部１０２は、例えば、２つの転送経路が互いにリンクを共有しないように転送経路を計算する。その結果、重複度が高い２つの基地局（基地局ペア）それぞれの中継回線に設定される転送経路は、互いにリンクを共有しない。そのため、リンク障害等が発生したとしても、２つの転送経路が同時にその障害の影響を受けることがない。従って、リンク障害等が発生し、２つの基地局のいずれかに対応する転送経路が不通となった場合でも、他方の転送経路は生存することになる。その際、２つの基地局間の重複度が高いため、転送経路が不通となった側の基地局に接続しているユーザを、転送経路が生存している側の基地局に再接続させることが可能であり、モバイルネットワーク全体の性能は維持できる。このように、経路制御装置１００は、基地局間でのカバーエリアの重複といった情報を用いてバックホール回線に経路設定を行うことで、基地局とバックホールが連携した冗長化を実現する。
【００１９】
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２０】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
【００２１】
図２は、第１の実施形態に係る通信ネットワークの構成の一例を示す図である。図２を参照すると、通信ネットワークは、複数の基地局１０−１〜１０−４と、複数の転送装置２０−１〜２０−２０−６と、基地局管理装置３０と、バックホール管理装置４０と、を含んで構成される。なお、図２に示す通信ネットワークの構成は一例であって、基地局や転送装置の数を限定する趣旨ではない。
【００２２】
基地局１０−１〜１０−４を区別する特段の理由がない場合には、単に「基地局１０」と表記する。同様に、転送装置２０−１〜２０−６を区別する特段の理由がない場合には、「転送装置２０」と表記する。
【００２３】
基地局１０は、通信システムに接続しようとするモバイル端末（図示せず）等に対し、無線アクセス方式による接続を提供する。基地局１０は、複数の転送装置２０のうちいずれかの装置と有線接続されている。なお、基地局１０の通信方式は特に限定されず、基地局１０の通信方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｎ／ｇ等のＷｉ−Ｆｉ（Wireless Fidelity）方式、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式又はこれらの組み合わせであってもよい。
【００２４】
転送装置２０は、基地局１０とコアネットワーク間にて送受信されるパケットを転送する装置である。転送装置２０は、基地局１０とコアネットワーク間のバックホール回線（中継回線）を形成する。転送装置２０同士は、無線リンクにより接続される。図２の例では、転送装置２０−６が、コアネットワークと接続される。なお、図２を含む以降の図面において、ノード間の線が実線で書かれている場合、そのノード間は有線で接続されているものとし、破線で書かれている場合、そのノード間は無線で接続されているものとする。
【００２５】
基地局管理装置３０は、基地局１０を制御し、管理する装置である。基地局管理装置３０は、各基地局と専用の制御回線（図示せず）により接続されている。
【００２６】
バックホール管理装置４０は、転送装置２０を制御し、管理する装置である。バックホール管理装置４０は、各転送装置２０と専用の制御回線（図示せず）により接続されている。また、基地局管理装置３０とバックホール管理装置４０は専用回線（図示せず）等により接続されており、データの授受が可能に構成されている。バックホール管理装置４０は、上述の経路制御装置１００の機能を含む。
【００２７】
バックホール管理装置４０は、基地局管理装置３０と連係し、転送装置２０を制御し、管理することで、基地局とコアネットワーク間の接続を実現する。
【００２８】
バックホール管理装置４０の動作は、経路設定（パケット転送経路の設定）に係る動作と、経路設定後の迂回経路設定に係る動作と、に大別される。
【００２９】
図３（ａ）は、バックホール管理装置４０の経路設定に係る動作の一例を示すフローチャートである。初めに、バックホール管理装置４０は、基地局ごとのカバーエリアに関する重複度を算出する（ステップＳ１０１）。その後、バックホール管理装置４０は、算出した重複度に基づき各基地局からコアネットワークに至る転送経路を計算し、経路設定（パス設定）を行う（ステップＳ１０２）。
【００３０】
図３（ｂ）は、バックホール管理装置４０の迂回経路設定に係る動作の一例を示すフローチャートである。初めに、バックホール管理装置４０は、リンク障害などが発生した場合、迂回対象となる転送経路（パス）を抽出する（ステップＳ２０１）。その後、バックホール管理装置４０は、基地局間の重複度を考慮し、経路変更（迂回経路設定）を行う（ステップＳ２０２）。
【００３１】
図４は、バックホール管理装置４０の内部構成の一例を示す図である。図４（ａ）を参照すると、バックホール管理装置４０は、通信部４１と、ネットワーク制御部４２と、トラヒック情報管理部４３と、トポロジー情報管理部４４と、基地局情報管理部４５と、を含んで構成される。
【００３２】
通信部４１は、転送装置２０及び基地局管理装置３０の通信インターフェイスである。
【００３３】
図４（ｂ）を参照すると、ネットワーク制御部４２は、重複度算出部５１と、経路計算部５２と、経路設定部５３と、を含んで構成される。
【００３４】
重複度算出部５１は、基地局間の重複度を算出する手段である。第１の実施形態においては、重複度算出部５１は、２つの基地局それぞれが有するカバーエリアを、基地局間の特性を示す指標として採用する。重複度算出部５１は、各基地局１０が有するカバーエリアのうち互いに重複している面積の割合を、基地局１０間の重複度として算出する。
【００３５】
経路計算部５２は、基地局１０とコアネットワーク間のバックホール回線（中継回線）に形成される転送経路を計算する手段である。その際、経路計算部５２は、基地局間の重複度を利用して転送経路を計算する。基地局間の重複度を用いた転送経路の計算は後述する。
【００３６】
経路設定部５３は、計算された転送経路に応じた処理規則を、複数の転送装置２０のうち、当該転送経路に含まれる転送装置２０に設定する手段である。つまり、経路設定部５３は、計算された転送経路を実現するための処理規則を転送装置２０に設定する。より具体的には、経路設定部５３は、各転送装置に対して、各ポート（チャネル）から受け取ったパケットを自装置のどのポート（チャネル）から送出するかを定める処理規則を設定する。なお、処理規則は、例えば、受信ポートと送信ポートのペアからなるテーブル情報として規定される。
【００３７】
トラヒック情報管理部４３は、バックホール回線のトラヒック情報を管理する手段である。
【００３８】
トポロジー情報管理部４４は、バックホール回線のトポロジー情報を管理する手段である。より具体的には、トポロジー情報管理部４４は、転送装置２０のネットワーク構成、バックホール回線を構成する無線リンクのリンク情報及び各基地局１０に関する接続情報を管理する。
【００３９】
基地局情報管理部４５は、基地局情報を管理する手段である。より具体的には、基地局情報管理部４５は、基地局１０の位置に関する情報（以下、基地局位置情報と表記する）や、各基地局１０のカバーエリア範囲に関する情報（以下、カバーエリア情報と表記する）等の情報を管理する。
【００４０】
バックホール管理装置４０は、バックホール回線を構成する転送装置２０の経路制御を行うだけでなく、基地局管理装置３０から各基地局１０のカバーエリア情報を含む基地局情報を取得し、内部の基地局情報管理部４５にて管理する。また、ネットワーク制御部４２は、各転送装置２０に経路設定を行う際、トポロジー情報及びトラヒック情報に加え、基地局情報管理部４５に保存された基地局情報を使用する。
【００４１】
次に、バックホール管理装置４０の動作について説明する。
【００４２】
初めに、図５を参照しつつ、転送経路を計算し、転送装置２０に処理規則を設定する動作について説明する。
【００４３】
ステップＳ３０１において、重複度算出部５１は、基地局１０ごとのカバーエリアの重複度を算出する。具体的には、重複度算出部５１は、各基地局１０のカバーエリア情報を基地局管理装置３０から取得する。重複度算出部５１は、基地局管理装置３０から取得したカバーエリア情報に基づき、各基地局１０が有するカバーエリアの面積に基づき、重複度を計算し、基地局情報管理部４５に保存する。
【００４４】
ステップＳ３０２において、経路計算部５２は、上記計算された重複度に基づき、最も重複度が高い基地局のペアを選択する。
【００４５】
ステップＳ３０３において、経路計算部５２は、選択された基地局ペアをなすそれぞれの基地局に関し、コアネットワークまでの転送経路がバックホール回線に形成されているか否かを判断する。
【００４６】
各基地局に対応する転送経路が未形成であれば（ステップＳ３０３、Ｎｏ分岐）、経路計算部５２は、基地局からコアネットワークまでの転送経路を計算する（ステップＳ３０４）。その後、経路設定部５３は、計算した転送経路を実現するための処理規則を各転送装置２０に設定する。
【００４７】
ステップＳ３０５において、経路計算部５２は、転送経路が設定された基地局ペアを、転送経路設定の候補から除外する。
【００４８】
選択された基地局ペアをなす各基地局１０に対応する転送経路が共に既に設定されていれば（ステップＳ３０３、Ｙｅｓ分岐）、経路計算部５２は、当該基地局ペアを除外する（ステップＳ３０５）。
【００４９】
ステップＳ３０６において、経路計算部５２は、全ての基地局に関して、経路設定が終了したか否かを判定する。全ての基地局に関する経路設定が終了していない場合（ステップＳ３０６、Ｎｏ分岐）、経路計算部５２は、ステップＳ３０２に戻り処理を継続する。全ての基地局に関する経路設定が終了している場合（ステップＳ３０６、Ｙｅｓ分岐）、経路計算部５２は、転送装置２０に対する経路設定の動作を終了する。
【００５０】
次に、図６〜図９を参照しつつ、上記の経路設定に係る動作をより具体的に説明する。
【００５１】
図６に示すとおり、コアネットワークまでの経路設定の対象となる基地局は、基地局１０−１〜１０−４とする。また、バックホール回線を構成する転送装置は、転送装置２０−１〜２０−６とする。図６に示すネットワーク構成において、各基地局１０から転送装置２０−６に接続されたコアネットワークまでの経路設定について説明する。
【００５２】
図７には、基地局１０−１〜１０−４それぞれが有するカバーエリアが点線にて図示されている。図７を参照すると、カバーエリア２０１は、基地局１０−１のカバーエリアである。同様に、カバーエリア２０２は基地局１０−２のカバーエリア、カバーエリア２０３は基地局１０−３のカバーエリア、カバーエリア２０４は基地局１０−４のカバーエリアである。図７を参照すると、基地局１０−１〜１０−４のそれぞれが有するカバーエリアは、一部重複する関係にあることが理解される。
【００５３】
重複度算出部５１は、基地局１０−１〜１０−４に関する基地局情報（基地局位置情報、カバーエリア情報）を、基地局管理装置３０から取得する。重複度算出部５１は、当該取得した基地局情報に基づき、基地局１０−１〜１０−４間の重複度を計算する。
【００５４】
ここでは、基地局１０−１〜１０−４に含まれる各基地局同士の重複度が、図８（ａ）に示されるように計算されたとする。なお、以降の説明において、基地局間の重複度を算出する際、基準となる側の基地局を基準基地局、他の基地局を対象基地局と表記する。例えば、図７を参照すると、基地局１０−１を基準基地局、基地局１０−２を対象基地局とすれば、基地局１０−１の有するカバーエリア２０１の４分の１（２５％）ほどの領域が基地局１０−２の有するカバーエリア２０２と重複しているのが分かる（図８（ａ）の１行目参照）。
【００５５】
図８（ａ）に示される重複度を、グラフ化すると図８（ｂ）のとおりとなる。図８（ｂ）において、矢印の出力元が基準基地局を示し、矢印の出力先が対象基地局を示す。
【００５６】
経路計算部５２は、計算された重複度から最も重複度が高い基地局ペアを選択する。図８（ａ）の例では、経路計算部５２は、基地局１０−２と基地局１０−３を最初に選択する。これらの基地局間の重複度が、７０％と最も高いためである。
【００５７】
次に、経路計算部５２は、選択された２つの基地局１０−２及び１０−３それぞれについて、バックホール回線に形成する転送経路の計算を行う。具体的には、経路計算部５２は、２つの転送経路がリンクを共有しないように経路計算を行う。即ち、経路計算部５２は、基地局１０−２からコアネットワークまでの転送経路と、基地局１０−３からコアネットワークまでの転送経路が、Ｄｉｓｊｏｉｎｔな関係となるように経路計算を行う。Ｄｉｓｊｏｉｎｔ経路の計算方法としては、「Ｊ．Ｗ.Ｓｕｕｒｂａｌｌｅ、“Disjoint Paths in a Network”、Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、Ｖｏｌ４、ｐｐ１２５−１４５」に開示された方法を用いることができる。但し、トポロジーの制約上、完全なＤｉｓｊｏｉｎｔ経路を設定できない場合は、一部の転送経路が重複してもよい。そのような場合には、経路計算部５２は、ダイクストラ法を用いて経路計算を行う。
【００５８】
経路計算部５２による経路計算の結果、基地局１０−２からコアネットワークまでの転送経路は、転送装置２０−２、２０−５、２０−６を経由する経路３０２となる（図９参照）。同様に、基地局１０−３からコアネットワークまでの転送経路は、転送装置２０−３、２０−４、２０−６を経由する経路３０３となる。このように、２つの基地局１０−２、１０−３からコアネットワークまでの転送経路は、それぞれ、共通のリンクを有さないように計算される。
【００５９】
次に、経路計算部５２は、未だ転送経路が形成されていない基地局の中で、重複度が高い基地局ペアを選択する。経路計算部５２は、図７、図８の例では、基地局１０−１の転送経路が未だ形成されておらず、且つ、重複度が高い（３０％）基地局１０−１及び１０−２のペアを選択する。この場合も、基地局１０−２の転送経路とＤｉｓｊｏｉｎｔな関係となるように、基地局１０−１からコアネットワークまでの転送経路が計算される。経路計算の結果、基地局１０−１からコアネットワークまでの経路は、転送装置２０−１、２０−４、２０−６を経由する経路３０１となる（図９参照）。
【００６０】
次に、経路計算部５２は、未だ転送経路が未設定な基地局を含む基地局ペアであって、重複度が最も高い基地局のペアを選択する。経路計算部５２は、基地局１０−３及び１０−４のペアを選択し、基地局１０−４に対応する転送経路を計算する。経路計算の結果、基地局１０−４からコアネットワークまでの転送経路は、転送装置２０−３、２０−２、２０−５、２０−６を経由する経路３０４となる（図９参照）。
【００６１】
このように、経路計算部５２は、カバーエリアが重複する基地局同士のコアネットワークまでの転送経路が、Ｄｉｓｊｏｉｎｔな関係となるように経路計算を行う。
【００６２】
次に、図１０を参照しつつ、バックホール管理装置４０の迂回経路設定に係る動作を説明する。例えば、降雨などの影響により伝送レートが低下した場合や、リンク障害が発生した場合に、迂回経路設定に係る動作が行われる。
【００６３】
ステップＳ４０１において、経路計算部５２は、リンク障害等を検出した段階にて、当該障害の発生したリンクを使用している転送経路（障害の影響を受ける転送経路）を抽出する。
【００６４】
ステップＳ４０２において、経路計算部５２は、抽出した転送経路の接続先となる基地局と、他の基地局との重複度を調査する。その際、経路計算部５２は、自身の転送経路がリンク障害等の影響を受けている基地局は、重複度の調査から除外する。
【００６５】
ステップＳ４０３において、経路計算部５２は、リンク障害等の影響を受ける転送経路のうち、ステップＳ４０２にて計算した他の基地局との重複度が低い転送経路を優先して迂回経路への設定変更を行う。但し、経路計算部５２は、他の基地局により、自身のカバーエリアを維持できる場合、迂回経路への変更を行わない場合もある。
【００６６】
次に、図１１を参照しつつ、上記の迂回経路設定に係る動作を具体的に説明する。ここでは、図９に示す経路設定が行われた後、転送装置２０−２と転送装置２０−５の間のリンクにおいて、リンク障害が発生したものとする（図１１（ａ）参照）。
【００６７】
基地局１０−２に対応する経路３０２と基地局１０−４に対応する経路３０４が当該リンクを利用しているため、これらの基地局に関する経路変更（迂回経路設定）が必要となる。その際、各リンクの空き帯域に制限があり、２つの転送経路のうち１つの転送経路だけが迂回経路の設定が可能とする。即ち、基地局１０−２の経路３０２又は基地局１０−４の経路３０４のうち、いずれか一方が迂回経路の設定が可能という制限があるものとする。
【００６８】
図８を参照すると、基地局１０−２の他の基地局との重複度は、基地局１０−１との間で３０％、基地局１０−３との間で７０％である。一方、基地局１０−４の他の基地局との重複度は、基地局１０−３との間で１０％である。
【００６９】
この場合、基地局１０−２のカバーエリアは、基地局１０−１及び基地局１０−３により補完可能であって、両者の基地局の転送経路は正常であるから、基地局１０−２の転送経路は現状を維持しても（不通のままでも）影響が少ない。対して、基地局１０−４のカバーエリアは、他の基地局のカバーエリアとほとんど重複しておらず、基地局１０−４を補完できる基地局が少ない。
【００７０】
そのため、経路計算部５２は、基地局１０−４の経路３０４を優先して経路変更を行う。具体的には、経路計算部５２は、基地局１０−４の転送経路として、転送装置２０−３、２０−５、２０−６からなる経路３０４ａを再設定する（図１１（ｂ）参照）。
【００７１】
その後、バックホール管理装置４０は、基地局管理装置３０を介して基地局１０−２に経路変更情報を通知する。基地局管理装置３０が、基地局１０−２と接続している端末を、基地局１０−１又は基地局１０−３に再接続する制御を実行する。その結果、リンク障害等が発生した場合であっても、カバーエリアの影響は最小限に抑制される。
【００７２】
以上のように、第１の実施形態に係るバックホール管理装置４０は、各基地局１０に対応する転送経路を計算する際に、基地局間の重複度を用いる。バックホール管理装置４０は、強い重複関係にある基地局同士の転送経路がＤｉｓｊｏｉｎｔな関係（リンクを共有しない関係）となるように、基地局１０に対応する転送経路を計算する。その結果、強い重複関係にある基地局同士の転送経路は、同じ障害から影響を受けづらくなる。即ち、同一のリンク障害の影響により、基地局のカバーエリアが縮小する等の影響が抑制され、モバイルネットワーク全体の性能が維持される。
【００７３】
さらに、第１の実施形態に係るバックホール管理装置４０は、転送装置２０間のリンク障害や伝送レート低下時等において、基地局１０の迂回経路を設定する。その際、バックホール管理装置４０は、ネットワーク資源が限られた環境下において、リンク障害の影響を受ける基地局１０であって、他の基地局との重複度が低い基地局の転送経路を優先して選択し、迂回経路の設定を行う。その結果、モバイルネットワーク全体のネットワーク品質の劣化が最小限に抑制される。
【００７４】
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７５】
第１の実施形態では、基地局間の重複度を測る指標として各基地局におけるカバーエリアの重複面積を用いる場合について説明した。第２の実施形態では、重複度を測る指標として基地局への接続ユーザの平均を加味した指標を用いる場合について説明する。また、第２の実施形態に係るバックホール管理装置４０は、重複度を経路設定でのリンクコストに反映し、経路計算を行う。
【００７６】
例えば、図６に示す基地局１０−１〜１０−４それぞれの単位エリア面積あたりの平均接続ユーザ数が、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４であるとする。また、基地局１０−１と１０−２のカバーエリアの重複面積がＢ１、基地局１０−２と１０−３のカバーエリアの重複面積がＢ２、基地局１０−１と１０−３のカバーエリアの重複面積がＢ３、基地局１０−３と１０−４のカバーエリアの重複面積がＢ４であるとする。
【００７７】
この場合、重複度算出部５１は、これらの情報（平均接続ユーザ数、重複面積）を用いて、各基地局間の重複度を計算する。例えば、平均接続ユーザ数が図１２（ａ）、基地局のカバーエリアの重複面積が図１２（ｂ）のとおりとする。この場合、基地局間の重複度は、図１２（ｃ）のように計算される。例えば、基地局１０−１と基地局１０−２の重複度は、Ａ１×Ｂ１＝６００人と計算される。
【００７８】
図１２（ｃ）に示すような基地局間の重複度の下、図１３及び図１４を用いて第２の実施形態に係るバックホール管理装置４０の動作を説明する。なお、図１３及び図１４において、各リンクの近傍に付した数字は当該リンクのリンクコストを示す。
【００７９】
経路計算部５２は、計算された重複度の値が高い基地局ペアの順に経路計算を行う。即ち、経路計算部５２は、重複するユーザ数が多い基地局ペアの順に経路計算を行う。
【００８０】
図１２（ｃ）の例では、基地局１０−１と１０−２のペア、基地局１０−１と１０−３のペア、基地局１０−４と１０−３のペアの順に、経路計算部５２は、経路計算を行う。例えば、経路計算部５２は、基地局１０−１の転送経路として、転送装置２０−１、２０−４、２０−６を経由する経路４０１を設定する（図１４（ｂ）参照）。
【００８１】
次に、経路計算部５２は、基地局１０−２に対応する転送経路を計算する。その際、経路計算部５２は、経路計算の対象となる基地局を基準基地局、経路計算が終了した基地局を対象基地局として、２つの基地局間の重複度を、既に経路計算の終わった基地局の転送経路にリンクコストとして加算する。上記の例では、経路計算部５２は、基地局１０−２の転送経路を計算する際、基地局１０−１の転送経路をなす各リンクのリンクコストに、重複度の１５０を加算する。
【００８２】
図１３（ａ）は、基地局１０−１の転送経路をなすリンクに、基地局１０−２の転送経路を計算する際のリンクコストを反映した図である。経路計算部５２は、重複度が加算されたリンクコストを用いて、基地局１０−２の最小コスト経路を計算する。その結果、経路計算部５２は、基地局１０−２の転送経路として、転送装置２０−２、２０−５、２０−６を経由する経路４０２を計算する（図１４（ｂ）参照）。
【００８３】
次に、経路計算部５２は、基地局１０−３に対応する転送経路を計算する。その際、経路計算部５２は、基地局１０−３と、既に転送経路が設定された基地局１０−１及び１０−２と、の重複度をリンクコストに反映する。具体的には、経路計算部５２は、基地局１０−１の転送経路をなすリンクのリンクコストに、基地局１０−３を基準基地局、基地局１０−１を対象基地局とした重複度の１００を加算する。同様に、経路計算部５２は、基地局１０−２の転送経路をなすリンクのリンクコストに、基地局１０−３を基準基地局、基地局１０−２を対象基地局とした重複度の１５０を加算する（図１３（ｂ）参照）。なお、経路計算部５２は、既に設定されているリンクコストを初期化した後に、新たな基地局（上記の例では基地局１０−３）に対応する転送経路を計算する。
【００８４】
経路計算部５２は、重複度が加算されたリンクコスト上で、最小コスト経路を探索し、基地局１０−３の転送経路を決定する。経路計算部５２は、基地局１０−３の転送経路として、転送装置２０−３、２０−５、２０−４、２０−６を経由する経路４０３を計算する（図１４（ｂ）参照）。
【００８５】
基地局１０−４に対応する経路計算（経路探索）も同様に、基地局１０−４と、既に経路が設定された基地局１０−１〜１０−３との重複度を考慮したリンクコストが反映される。この場合、基地局１０−４は、基地局１０−３との間に限り重複関係にあるので、基地局１０−３の転送経路をなすリンクに、基地局１０−４を基準基地局、基地局１０−３を対象基地局とした重複度である３００を加算する（図１４（ａ）参照）。
【００８６】
経路計算部５２は、重複度が加算されたリンクコスト上で、最小コスト経路を探索し、基地局１０−４の転送経路を決定する。経路計算部５２は、基地局１０−４の転送経路として、転送装置２０−３、２０−２、２０−５、２０−６を経由する経路４０４を計算し、各転送装置２０に設定する。
【００８７】
以上のように、第２の実施形態に係るバックホール管理装置４０は、重複度の高い基地局の転送経路をなすリンクに、当該高い重複度をリンクコストとして設定する。その結果、重複度の高いリンクへの経路設定は極力避けられ、重複度の高い基地局のリンクが同一とならないように経路計算が行われる。そのため、第１の実施形態と同様に、同一のリンク障害の影響により、基地局のカバーエリアが縮小する等の影響が抑制され、モバイルネットワーク全体の性能が維持される。
【００８８】
なお、第１及び第２の実施形態にて説明したバックホール管理装置４０の構成や動作は例示であって、種々の変形が可能である。例えば、図１５に示すように、基地局管理装置３０及びバックホール管理装置４０を統合して制御する統合コントローラ６０にて、バックホール管理装置４０のネットワーク制御部４２に相当する機能を実現してもよい。
【００８９】
また、第１の実施形態において、重複度の高い基地局を選択する際、単にカバーエリアの重複比率が高いものを選択するのではなく、基地局相互の重複度の平均や最大値、最小値を用いてもよい。また、基地局のカバーエリアの重複度の計算において、単なるカバーエリアの面積比率ではなく、重複するエリアに存在するユーザ数、基地局に収容できるユーザ数、トータルでの通信速度等を、基地局の重複関係を表す指標として用いてもよい。
【００９０】
バックホール管理装置４０のネットワーク制御部４２等の各部が行う処理は、バックホール管理装置４０に搭載されたコンピュータに、そのハードウェアを用いて、上述した各処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現できる。つまり、ネットワーク制御部４２等が行う機能を何らかのハードウェア、及び／又は、ソフトウェアで実行する手段があればよい。
【００９１】
さらに、コンピュータの記憶部に、上述したコンピュータプログラムをインストールすることにより、コンピュータを経路制御装置として機能させることができる。さらにまた、上述したコンピュータプログラムをコンピュータに実行させることにより、コンピュータにより経路制御方法を実行できる。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、或いは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。
【００９２】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
【００９３】
［付記１］
基地局間の特性の重なり度合いを示す重複度を算出する重複度算出部と、
基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する経路計算部と、
前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する、経路設定部と、
を備え、
前記経路計算部は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御装置。
［付記２］
前記経路計算部は、前記重複度が高い基地局ペアをなす基地局に対応する前記転送経路から順に計算する、付記１の経路制御装置。
［付記３］
前記経路計算部は、
リンク障害又は伝送レート低下の影響を受ける前記転送経路のなかから、迂回経路を設定する転送経路を、前記重複度を用いて選択する、付記１又は２の経路制御装置。
［付記４］
前記経路計算部は、前記迂回経路を設定する転送経路を選択する際、前記リンク障害又は伝送レート低下の影響を受ける基地局が複数存在する場合には、前記複数存在する基地局のうち、他の基地局との間の前記重複度が低い基地局に対応する迂回経路を優先して計算する、付記３の経路制御装置。
［付記５］
前記重複度算出部は、前記重複度を、各基地局が有するカバーエリアの重複面積及びカバーエリアの重複領域における接続ユーザ数のいずれかを用いて算出する、付記１乃至４のいずれか一に記載の経路制御装置。
［付記６］
前記経路計算部は、前記重複度が計算された基地局ペアをなす基地局に対応する転送経路を計算する際、前記基地局ペアをなす基地局それぞれに対応する転送経路が、互いにリンクを非共有とするように転送経路を計算する、付記１乃至５のいずれか一に記載の経路制御装置。
［付記７］
前記経路計算部は、前記転送経路が形成された基地局と転送経路の計算の対象となる基地局の間の前記重複度を、前記中継回線のリンクコストに反映すると共に、前記重複度が反映されたリンクコストを用いて、前記転送経路の計算の対象となる基地局に対応する転送経路を計算する、付記１乃至５のいずれか一に記載の経路制御装置。
［付記８］
前記経路計算部は、
複数の基地局のうち前記転送経路が形成された基地局を除外し、残余の基地局のうち前記重複度が高い基地局ペアをなす基地局に対応する転送経路から順に計算する、付記１乃至７のいずれか一に記載の経路制御装置。
［付記９］
基地局間の特性の重なり度合いを示す重複度を算出するステップと、
基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算するステップと、
前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定するステップと、
を含み、
前記転送経路を計算するステップは、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、経路制御方法。
［付記１０］
基地局間の特性の重なり度合いを示す重複度を算出する処理と、
基地局とネットワーク間の中継回線に形成するパケットの転送経路を計算する処理と、
前記転送経路に応じた処理規則を、前記中継回線を形成する複数の転送装置のうち、前記転送経路に含まれる転送装置に設定する処理と、
を経路制御装置に実行させると共に、
前記転送経路を計算する処理は、前記重複度を用いて前記転送経路を計算する、プログラム。
なお、付記９の形態及び付記１０の形態は、付記１の形態と同様に、付記２の形態〜付記８の形態に展開することが可能である。
【００９４】
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００９５】
１０、１０−１〜１０−４  基地局
２０、２０−１〜２０−６  転送装置
３０  基地局管理装置
４０  バックホール管理装置
４１  通信部
４２  ネットワーク制御部
４３  トラヒック情報管理部
４４  トポロジー情報管理部
４５  基地局情報管理部
５１、１０１  重複度算出部
５２、１０２  経路計算部
５３、１０３  経路設定部
６０  統合コントローラ
１００  経路制御装置
２０１〜２０４  カバーエリア
３０１〜３０４、３０４ａ、４０１〜４０４  転送経路
【図１】
0006405532.tif 000002
【図２】
0006405532.tif 000003
【図３】
0006405532.tif 000004
【図４】
0006405532.tif 000005
【図５】
0006405532.tif 000006
【図６】
0006405532.tif 000007
【図７】
0006405532.tif 000008
【図８】
0006405532.tif 000009
【図９】
0006405532.tif 000010
【図１０】
0006405532.tif 000011
【図１１】
0006405532.tif 000012
【図１２】
0006405532.tif 000013
【図１３】
0006405532.tif 000014
【図１４】
0006405532.tif 000015
【図１５】
0006405532.tif 000016