(57)【要約】【課題】各ユーザクラスのユーザ数に応じて、各クラスへの無線リソースの割り当てを最適化することができる基地局装置を提供する。【解決手段】端末との間で無線通信を行う基地局装置であって、ユーザクラス別の無線リソース使用要求に基づいて、ユーザクラス別のユーザ数を管理するユーザ数管理手段と、利用可能キャリア数に基づいて、各ユーザクラス別のキャリア割り当て数を管理するキャリア管理手段と、ユーザクラス別のユーザ数と、ユーザクラス別のキャリア割り当て数に基づいて、キャリア管理手段における各ユーザクラス毎のキャリア割り当て数を変更するキャリア制御手段と、ユーザクラスを識別可能な端末からの無線リソース使用要求に対して、キャリア管理手段により管理される各ユーザクラス毎のキャリア割り当て数に基づいて、端末との接続管理を行うユーザ管理手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末との間で無線通信を行う基地局装置であって、
ユーザクラス別の無線リソース使用要求に基づいて、ユーザクラス別のユーザ数を管理するユーザ数管理手段と、
利用可能キャリア数に基づいて、各ユーザクラス別のキャリア割り当て数を管理するキャリア管理手段と、
前記ユーザクラス別のユーザ数と、前記ユーザクラス別のキャリア割り当て数に基づいて、前記キャリア管理手段における各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数を変更するキャリア制御手段と、
前記ユーザクラスを識別可能な前記端末からの無線リソース使用要求に対して、前記前記キャリア管理手段により管理される各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数に基づいて、前記端末との接続管理を行うユーザ管理手段と
を備えたことを特徴とする基地局装置。
【請求項２】
前記キャリア制御手段は、一方のユーザクラスのキャリア割り当て数の増加に伴い、他方のキャリア割り当て数を減少させる場合に、キャリア割り当て数を減少させるユーザクラスに少なくとも１キャリアの空きが残るようにキャリア割り当て数を変更することを特徴とする請求項１に記載の基地局装置。
【請求項３】
前記キャリア制御手段は、前記キャリア割り当て数を減少させるユーザクラスに少なくとも１キャリアの空きが残るようにキャリア割り当て数を変更することができない場合に、前記ユーザクラスのユーザ数と該ユーザクラスに対するキャリア割り当て数との比が所定の値に近くなるように、キャリア割り当て数を決定することを特徴とする請求項２に記載の基地局装置。
【請求項４】
端末との間で無線通信を行う基地局装置における無線リソース割り当て方法であって、
ユーザクラス別の無線リソース使用要求に基づいて、ユーザクラス別のユーザ数を管理するユーザ数管理ステップと、
利用可能キャリア数に基づいて、各ユーザクラス別のキャリア割り当て数を管理するキャリア管理ステップと、
前記ユーザクラス別のユーザ数と、前記ユーザクラス別のキャリア割り当て数に基づいて、前記キャリア管理ステップにおける各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数を変更するキャリア制御ステップと、
前記ユーザクラスを識別可能な前記端末からの無線リソース使用要求に対して、前記キャリア管理ステップにより管理される各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数に基づいて、前記端末との接続管理を行うユーザ管理ステップと
を有することを特徴とする無線リソース割り当て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムにおいて、複数のユーザクラスを設け、ユーザクラスに応じて無線リソースの割り当てを行う基地局装置及び無線リソース割り当て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＰパケットを送受信する無線通信システムにおいて、複数のユーザクラスを設けて、各ユーザクラスに応じて優先度を付けて無線リソースの割り当てを行う通信方式が知られている。この通信方式は、優先度の高いユーザクラスの最大接続上限値を予め決めておくことにより、優先度の低いユーザクラスの接続を最低限保証している。
なお、先行技術として、利用可能な全チャネルの中からユーザのクラスによって、優先度を変えてチャネルを割り当てる回線接続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】特開平０９−０１８９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の無線リソース割り当て方法は、異なるユーザクラスであっても同一の無線リソース割り当て要求を用いていたため、異なるユーザクラスからの無線リソース割り当て要求が重なった場合には、ユーザクラスに関係なく、無線環境の良好なユーザに対して無線リソースが割り当てられてしまい、優先度の高いユーザに無線リソースが割り当てられないという状況が発生するという問題がある。また、優先度の高いユーザに対する無線リソースの割り当てが、予め決められた上限値を超えた場合には、無線リソースに余裕があっても無線リソースの割り当てが行われないという問題もある。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各ユーザクラスのユーザ数に応じて、各クラスへの無線リソースの割り当てを最適化することができる基地局装置及び無線リソース割り当て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】
【０００５】
本発明は、端末との間で無線通信を行う基地局装置であって、ユーザクラス別の無線リソース使用要求に基づいて、ユーザクラス別のユーザ数を管理するユーザ数管理手段と、利用可能キャリア数に基づいて、各ユーザクラス別のキャリア割り当て数を管理するキャリア管理手段と、前記ユーザクラス別のユーザ数と、前記ユーザクラス別のキャリア割り当て数に基づいて、前記キャリア管理手段における各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数を変更するキャリア制御手段と、前記ユーザクラスを識別可能な前記端末からの無線リソース使用要求に対して、前記前記キャリア管理手段により管理される各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数に基づいて、前記端末との接続管理を行うユーザ管理手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明は、前記キャリア制御手段は、一方のユーザクラスのキャリア割り当て数の増加に伴い、他方のキャリア割り当て数を減少させる場合に、キャリア割り当て数を減少させるユーザクラスに少なくとも１キャリアの空きが残るようにキャリア割り当て数を変更することを特徴とする。
【０００７】
本発明は、前記キャリア制御手段は、前記キャリア割り当て数を減少させるユーザクラスに少なくとも１キャリアの空きが残るようにキャリア割り当て数を変更することができない場合に、前記ユーザクラスのユーザ数と該ユーザクラスに対するキャリア割り当て数との比が所定の値に近くなるように、キャリア割り当て数を決定することを特徴とする。
【０００８】
本発明は、端末との間で無線通信を行う基地局装置における無線リソース割り当て方法であって、ユーザクラス別の無線リソース使用要求に基づいて、ユーザクラス別のユーザ数を管理するユーザ数管理ステップと、利用可能キャリア数に基づいて、各ユーザクラス別のキャリア割り当て数を管理するキャリア管理ステップと、前記ユーザクラス別のユーザ数と、前記ユーザクラス別のキャリア割り当て数に基づいて、前記キャリア管理ステップにおける各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数を変更するキャリア制御ステップと、前記ユーザクラスを識別可能な前記端末からの無線リソース使用要求に対して、前記キャリア管理ステップにより管理される各ユーザクラス毎の前記キャリア割り当て数に基づいて、前記端末との接続管理を行うユーザ管理ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、各ユーザクラスのユーザ数に応じて、各クラスへの無線リソースの割り当てを最適化することができるという効果が得られる。また、無線リソースが多数のユーザで込み合っている場合に、クラス別に無線リソースの込み具合を管理することができ、優先クラスのユーザが常にアクセスしやすい環境を提供することができる。また、各ユーザクラスの込み具合の比率を変更することで優先度を容易に調整することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態による基地局装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、移動通信端末との間で無線通信を確立して情報通信を行う基地局である。符号２は、キャリアの割り当てを行うキャリア制御部である。符号２１は、ユーザクラス別にキャリアの割り当てを行うユーザクラス別キャリア制御部である。符号２２は、込み具合設定比Ｐの値を記憶する込み具合設定比記憶部であり、外部から込み具合設定比Ｐの値を設定することが可能である。符号２３は、ユーザクラス別にユーザ数を管理するクラス別ユーザ数管理部である。符号２４は、ユーザクラス別に割り当てたキャリアを管理するクラス別キャリア管理部である。
【００１１】
符号３は、移動通信端末からの無線リソース使用要求に基づいて、ユーザクラス別に移動通信端末の接続管理を行うユーザ管理部である。符号３１は、プレミアムユーザの接続管理を行うプレミアムユーザ管理部である。符号３２は、ノーマルユーザの接続管理を行うノーマルユーザ管理部である。符号４は、基地局１が利用可能なキャリア数を管理する基地局管理部である。符号５は、移動通信端末との間で無線通信回線を確立する無線インタフェース部である。符号６は、送受信するべき信号の変調または復調を行う変調・復調部である。符号７は、ＩＰパケットの処理を行うＩＰパケット処理部である。符号８は、インターネット９１に接続可能なネットワーク９との間の接続処理を行うネットワークインタフェース部である。符号１０、１１は、ネットワーク９に接続され、基地局１と同様の構成を有する基地局である。符号１２は、プレミアムユーザの移動通信端末である。符号１３は、ノーマルユーザの移動通信端末である。
【００１２】
なお、以下の説明において用いているキャリアとは、複数の周波数チャネルを束ねたものである。また、ユーザクラスとは、ユーザと通信事業者との契約時に決定される最大伝送レートに基づく階層のことである。
【００１３】
次に、図１を参照して、基地局１の動作を説明する。ここでは、説明を簡単にするためにユーザクラスとして優先接続を行うユーザクラス（プレミアムユーザ）とその他のユーザクラス（ノーマルユーザ）の２つのクラスを有するものとして説明するが、３以上のユーザクラスを有していてもよい。基地局１は、移動通信端末を基地局に登録する際、接続しようとするユーザがどのユーザクラスに属するユーザなのかを判別する。ただし、この方式は何でもよく、基地局１は各ユーザがどのクラスに属するユーザであるかを判別できればよい。
【００１４】
まず、基地局１のキャリア制御部２は、プレミアムユーザ用のキャリアとノーマルユーザ用のキャリアを分割して管理する。各クラスのユーザ数の増減は、ユーザ管理部３で管理され、クラス別ユーザ数管理部２３に通知される。クラス別ユーザ数管理部２３は、この情報を元に、プレミアムユーザクラスのユーザ数Ｕｐとノーマルユーザクラスのユーザ数Ｕｎをユーザクラス別キャリア制御部２１へ通知する。また、基地局管理部４は、基地局全体で利用可能なキャリア数Ｃａをクラス別キャリア管理部２４へ通知する。
【００１５】
次に、クラス別キャリア管理部２４は、現在の各クラスに割り当てたキャリア数Ｃｐ、Ｃａ−Ｃｐをユーザ別キャリア制御部２１に通知する。これを受けてユーザクラス別キャリア制御部２１は、各ユーザクラス用のキャリア数を、各ユーザ数に基づいて動的に変化させ、優先クラスには無線リソースが割り当て易くなるように管理する。例えば、一方のユーザクラスのユーザ数が増え、割り当てたキャリアに空きがなくなった場合には、他方のユーザクラスのキャリアが空いている時に限りキャリア数の拡張を行う。この際、キャリア割り当ての頻繁な変更が発生しないように一定時間の無線リソース使用状況の統計により判断を行う。
【００１６】
また、各ユーザクラスの無線リソースの空きが各クラス共にない場合には、各ユーザクラスの「通信ユーザ数／利用可能無線リソース数」の値（込み具合設定比Ｐ）が予め設定された値になるようにキャリア数を変化させ、常にプレミアムユーザが接続し易い環境を提供可能とする。
【００１７】
例えば、プレミアムユーザ数をＵｐ、ノーマルユーザ数をＵｎ、プレミアムユーザ用キャリア割り当て数をＣｐ、全キャリア数Ｃａ、プレミアムユーザとノーマルユーザの込み具合設定比をＰ、Ｕｐ／Ｃｐ：Ｕｎ／（Ｃａ−Ｃｐ）＝Ｐ：１とすると、ユーザクラス別キャリア制御部２１は、クラス別ユーザ数管理部２３から通知される現在のユーザ数に基づいて、Ｃｐ  ＞  Ｃａ×Ｕｐ／（Ｕｎ×Ｐ＋Ｕｐ）により、プレミアムユーザに割り当てるべきキャリア数を求める。この計算の結果、プレミアムユーザ用キャリア割り当て数Ｃｐに変更が必要な場合、ユーザクラス別キャリア制御部２１は、クラス別キャリア管理部２４に対して新たなＣｐを通知する。クラス別キャリア管理部２４では、どのユーザクラスがどのキャリアを使用するべきかを示すクラス別キャリア情報を、ユーザ管理部３に通知する。
【００１８】
ユーザ管理部３は、このルールに従い、各ユーザがキャリアを使用するように指示する。ユーザ管理部３は、プレミアムユーザ端末１２及びノーマルユーザ端末１３に対して、ユーザクラスに応じたキャリアを使用するようにキャリアマスク（使用可能周波数チャネル情報）を通知する。これ以降、各移動通信端末は指定されたキャリアのみに対してアクセスを行う。また、キャリアの割り当ては動的に変化するため、変化があった場合には、各移動通信端末に対して新しいキャリアマスクを通知する。現在使用中のキャリアが他のクラスに割り当てられた場合には、キャリア変更を行い、ユーザクラスに応じたキャリアマスクに従い通信を継続する。
【００１９】
次に、図２を参照して、図１に示す基地局１の動作を説明する。まず、基地局１は、プレミアムユーザであるか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定の結果、プレミアムユーザであれば、基地局１は、空きキャリアはあるか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定の結果、空きキャリアがあれば、この空きキャリアを使用して移動通信端末との間で通信を行う（ステップＳ４）。一方、空きキャリアがなければ、基地局１は、ノーマルユーザのキャリア配置を変えて空きキャリアを確保する。そして、基地局１は、確保したキャリアを使用して移動通信端末との間で通信を行う（ステップＳ４）。
【００２０】
次に、ステップＳ１において、プレミアムユーザでない場合、基地局１は、空きキャリアはあるか否かを判定する（ステップＳ５）。この判定の結果、空きキャリアがあれば、この空きキャリアを使用して移動通信端末との間で通信を行う（ステップＳ４）。一方、空きキャリアがなければ、基地局１は、空きチャネルはあるか否かを判定する（ステップＳ６）。この判定の結果、空きチャネルがあれば、この空きチャネルを使用して移動通信端末との間で通信を行う（ステップＳ７）。一方、空きチャネルがなければ、基地局１は、空きチャネルまたは空きキャリアが発生するまで待機する（ステップＳ８）。
【００２１】
次に、図３〜図５を参照して、具体例を挙げてキャリア割り当て動作を説明する。ここでは基地局１に８つの使用可能なキャリアが存在するとものとし、初期状態として、２つのキャリアをプレミアムユーザ用に割り当てられ、６つのキャリアをノーマルユーザ用に割り当てられているものとして説明する。
【００２２】
図３に示すように、プレミアムユーザが２キャリアを使用し、ノーマルユーザが４キャリアを使用中であるとき、すなわち、プレミアムユーザ用キャリアに空きがなく、ノーマルユーザ用キャリアに空きがある場合に、プレミアムユーザの１ユーザが通信を行うために１キャリアを必要とした場合、プレミアムユーザ用キャリア数を「１」増加させて、ノーマルユーザ用キャリア数を「１」減少させる。また、図４に示すように、プレミアムユーザが使用しておらず、ノーマルユーザが６キャリアを使用中であるとき、すなわち、プレミアムユーザ用キャリアに空きがあり、ノーマルユーザ用キャリアに空きがない場合に、ノーマルユーザの１ユーザが通信を行うために１キャリアを必要とした場合、プレミアムユーザ用キャリア数を「１」減少させて、ノーマルユーザ用キャリア数を「１」増加させる。ただし、各ユーザクラスに割り当てるキャリア数を変更する場合、キャリア数を減少させるユーザクラス用のキャリアに少なくとも１キャリアの空きが残るように割り当てるキャリア数を減少させる。
【００２３】
また、２以上の空きキャリアがない場合、すなわちキャリア数を減少させるユーザクラス用のキャリアに少なくとも１キャリアの空きが残るように割り当てることができない場合、優先するユーザクラスの込み具合が少なくなるように、各ユーザ数に応じて各クラスのキャリア割り当てを調節する。例えば、図５に示すように、プレミアムユーザとノーマルユーザの込み具合設定比Ｐを０．５とすると、Ｃｐ  ＞  Ｃａ×Ｕｐ／（Ｕｎ×Ｐ＋Ｕｐ）からＣｐ＞３．５５６となるため、プレミアムユーザ用キャリア数Ｃｐは「４」となる。
【００２４】
このようにサービスクラス毎に使用するキャリアを分割して、一方のクラスのキャリアに空きがなくなり、他方のクラスのキャリアに空きが２以上ある場合に、空きがなくなったクラスに割り当てるキャリアの数を増やすようにしたため、空きキャリアを有効に活用することができる。
また、キャリアに空きがない場合には、各クラスの「使用ユーザ数／割り当てキャリア数」の値が設定値以下になるようにキャリア割り当て数を調整し、込み具合をクラス毎に変えるようにしたため、常に優先クラスの方が空いている状態にすることが可能となる。
【００２５】
なお、本発明の移動端末（プレミアムユーザ端末、ノーマルユーザ端末）は、移動通信を使用した携帯電話機や移動通信機能を有した携帯情報端末（ＰＤＡ）、モバイル端末、カーナビ装置などを含むものである。
【００２６】
なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりチャネル割り当て処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００２７】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す基地局１の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示す基地局１の動作を示す説明図である。
【図４】図１に示す基地局１の動作を示す説明図である。
【図５】図１に示す基地局１の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・基地局、２・・・キャリア制御部、２１・・・ユーザクラス別キャリア制御部、２２・・・込み具合設定比記憶部、２３・・・クラス別ユーザ数管理部、２４・・・クラス別キャリア管理部、３・・・ユーザ管理部、３１・・・プレミアムユーザ管理部、３２・・・ノーマルユーザ管理部、４・・・基地局管理部、５・・・無線インタフェース部、６・・・変調・復調部、７・・・ＩＰパケット処理部、８・・・ネットワークインターフェース部、９・・・ネットワーク、１０、１１・・・基地局、１２・・・プレミアムユーザ端末、１３・・・ノーマルユーザ端末
【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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