(57)【要約】【課題】地震などの災害時には、緊急の連絡や安否確保のために多くのユーザーが一斉に電話をかけるため、回線容量を上回る通信が要求されその結果、輻輳と呼ばれる通信ができない状態が発生する。特に、音声通信などの回線交換方式の通信に輻輳が発生しやすくなる。【解決手段】通信基地局装置は常時、加速度センサにより揺れが発生しているかを監視する。大きな揺れを観測した場合には、上位通信網からの制御を待たずに、通信基地局装置が自律的に輻輳回避通信制御を行う。自律的に帯域連結モードを解除すべく制御し、少人数大容量通信制御から多人数小容量通信優先（回線数確保優先）の制御を行う。【選択図】図１
2009239533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信により複数のユーザーと通信を行う通信基地局装置において、
前記通信基地局装置の環境情報を取得する環境情報取得手段と、
前記通信基地局装置にかかわる通信の輻輳を回避する輻輳回避手段と、
取得した前記環境情報に応じて前記輻輳回避手段を制御する輻輳回避制御手段と、
を備え、
前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報に応じて、前記複数のユーザーに対する通信に使用する周波数帯の割り当てを変更すること、を特徴とする通信基地局装置。
【請求項２】
前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報に応じて、前記周波数帯をより低い周波数帯に変更すること、を特徴とする請求項１に記載の通信基地局装置。
【請求項３】
前記環境情報取得手段は振動情報を検知する振動センサであることを特徴とする請求項１または２に記載の通信基地局装置。
【請求項４】
前記輻輳回避手段は、取得した前記振動情報に応じて前記複数のユーザーに対する通信に使用する周波数帯の割り当てを変更すること、を特徴とする請求項３に記載の通信基地局装置。
【請求項５】
無線通信により複数のユーザーと通信を行う通信基地局装置における通信の輻輳回避方法であって、
前記通信基地局装置の環境情報を取得するステップと、
前記通信基地局装置にかかわる通信の輻輳を回避するステップと、
取得した前記環境情報に応じて前記輻輳を回避するステップを制御する輻輳回避制御ステップと、を含み、
前記輻輳回避ステップは、取得した前記環境情報に応じて、前記複数のユーザーに対する通信に使用する周波数帯の割り当てを変更すること、を特徴とする輻輳回避方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信基地局装置及び通信の輻輳を回避する輻輳回避方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＨＳ（Personal Handy-phone System）などの無線通信端末をもちいた無線通信では、複数の通信基地局装置が、それぞれの通信可能エリアが隣接するように設置されている。そして、ある範囲の周波数のうち、通信開始時にそれぞれの無線通信端末に割り当てられた周波数をもちいて通信基地局と、この通信基地局に接続している複数のユーザーの無線通信端末間で無線通信を行う。上記の「ある範囲の周波数」を周波数帯といい、例えば携帯電話の通信では８００ＭＨｚ帯や１．５ＧＨｚ帯などが使用される。近年では、より高速のデータ通信のニーズが高まっているがこのニーズには通信キャリアや携帯電話機メーカーはデータを送信する際の変調速度を上げることで対応している。そして、変調速度を上げるには通信基地局と無線通信端末との間の通信で使用する周波数帯域幅（占有周波数帯域）を広くすることが必要になる。つまり、より高速な通信を行うには１ユーザーあたりの占有周波数帯域が広くなり、収容ユーザー数を維持するあるいは使用できるチャネル数を維持するためには通信に割り当てる周波数帯をより高くする必要があるのである。
【０００３】
ところで、このように高速通信を行うために使用する周波数を高くすると下記ＡおよびＢのような電波の伝搬特性と通信速度とのトレードオフとなることが知られている。
【０００４】
Ａ．割り当てる周波数帯によらず一定の送信出力（EIRP）で通信を行う通信基地局装置では、割当てる周波数帯が低くなるほど、電波の伝搬ロスが小さくなり、通信可能なエリアが広くなる。逆に、割当てる周波数帯が高くなるほど、伝搬ロスが大きくなり、通信可能なエリアは狭くなる。
【０００５】
Ｂ．割当てる周波数帯が低くなるほど、電波が建物などの裏側へ回り込み易くなり、見通し外のエリアでも通信品質の確保が可能となる。逆に、割当てる周波数帯が高くなるほど、電波の直進性が強くなり、建物などの裏側へ回りこみ難くなるため、見通し外のエリアとの通信品質は悪くなる。
【０００６】
このように通信基地局装置から送信出力が同じであれば、通信基地局装置と、この通信基地局装置に接続している複数のユーザーの無線通信端末間の通信に割り当てる周波数帯を低くすると、データ通信の通信速度は低くなるものの通信可能なエリアが広くなり、一台あたりの通信基地局装置でより多くのユーザーを収容することができる。そして、通信基地局装置が複数台隣接して設置されている場合には、各通信基地局装置の通信可能なエリアが広がるため、カバーする通信可能エリアの重なりが大きくなり全体として通信可能なユーザーが増えることになる
ところで、地震などの災害時には、緊急の連絡や安否確保のために多くのユーザーが一斉に電話をかけるため、回線容量を上回る通信が要求されその結果、輻輳と呼ばれる、通信ができない状態が発生する。この場合、メールなどのデータ通信も輻輳の影響を受け通信しにくい状況に陥る。
【０００７】
下記特許文献１には、インターネット接続機能及び電子メール送受信機能を備えた携帯電話機であって、異常事態又は緊急事態を検知する１種類以上の手段を内蔵し、検知した異常事態又は緊急事態の情報を受発信する携帯電話機に係る技術が開示されている。また、下記特許文献２には、基地局が移動局に対して、報知チャネルを介し選択的に発信を禁止する通信規制メッセージを送信することにより、移動局は発信を禁止し、「位置登録」を行わずに規制待ち受けモードに遷移する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−３１１９９５号公報
【特許文献２】特開平８−３１７４７１号公報  ところで、上記通信基地局装置には、小型軽量で電柱やビルの屋上等の屋外に設置されるものもあり、そのようなものは、屋内に設置される装置等に比べて、風や地震等の外的影響を受けやすい。
【０００８】
このため、従来の通信基地局装置では装置内に保守診断部を備えているものがあり、この保守診断部が通信基地局装置の内部状態を監視し障害の発生を検知すると自律復旧を試みる。また、上記保守診断部は上位装置である基地局管理装置に対し障害の発生又は復旧に係る情報を通知する機能も有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のとおり、地震などの災害時には、緊急の連絡や安否確認のために多くのユーザーが一斉に電話をかけるため、回線容量を上回る通信が要求されその結果、輻輳と呼ばれる、通信ができない状態が発生する。特に音声通信などの回線交換方式の通信に輻輳が発生しやすくなる。また、メールなどを送信するためのデータ通信であるパケット通信においても割当可能なチャネル数が減っている状態なため、送信待ちが多く発生し全体のスループットが大幅に低下する。特に、高速データ通信のために高い周波数帯をもちいて通信を行っている場合には割り当てが可能なユーザーが限られるため輻輳が発生しやすくなる。
【００１０】
従来の基地局装置はこのような輻輳の発生に対し、自ら輻輳を回避する制御を行う機能を備えておらず自律的にきめ細かな輻輳回避制御をすることはできない。通信基地局装置は上位装置である基地局管理装置からの輻輳回避制御に関する指示や指令に従い輻輳回避制御を行う。また、何らかの通信障害が発生し上位通信網との接続に異常を生じた場合には輻輳回避制御指示を受けることができず、輻輳回避制御に移行できない。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、特に地震など通信基地局装置に揺れを生じさせる災害時に通信基地局装置自体が収集した通信基地局装置がおかれた環境情報、特に揺れに関する情報を基に、その通信基地局装置に適した輻輳回避制御を行うことができる通信基地局装置及び輻輳回避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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明に係る通信基地局装置は、無線通信により複数のユーザーと通信を行う通信基地局装置において、前記通信基地局装置の環境情報を取得する環境情報取得手段と、前記通信基地局装置にかかわる通信の輻輳を回避する輻輳回避手段と、取得した前記環境情報に応じて前記輻輳回避手段を制御する輻輳回避制御手段とを備え、前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報に応じて、前記複数のユーザーに対する通信に使用する周波数帯の割り当てを変更することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記輻輳回避手段は、取得した前記環境情報に応じて、前記周波数帯をより低い周波数帯に変更する。
【００１４】
さらに、本発明の一態様では、前記環境情報取得手段は振動情報を検知する振動センサとしてもよい。
また、本発明の一態様では、前記輻輳回避手段は、取得した前記振動情報に応じて前記複数のユーザーに対する通信に使用する周波数帯の割り当てを変更する。
また、本発明は、無線通信により複数のユーザーと通信を行う通信基地局装置における通信の輻輳回避方法であって、前記通信基地局装置の環境情報を取得するステップと、前記通信基地局装置にかかわる通信の輻輳を回避するステップと、取得した前記環境情報に応じて前記輻輳を回避するステップを制御する輻輳回避制御ステップと、を含み、前記輻輳回避ステップは、取得した前記環境情報に応じて、前記複数のユーザーに対する通信に使用する周波数帯の割り当てを変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明における基地局装置及び基地局装置の輻輳回避方法によれば、基地局装置自体が収集した環境情報、特に揺れに関する情報を基に、その基地局装置に合った輻輳回避通信制御を行うことができる。また、輻輳が始まる前に、予測的に輻輳回避制御を行うことができる。さらに、上位管理装置からの輻輳回避制御に関する指示が何らかの通信障害などにより来なくとも、通信基地局装置が揺れを観測した場合は自律的に輻輳回避通信制御を行うことができ、回線数確保を行い緊急の連絡や安否確認をし易くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、通信基地局装置１の機能ブロック図である。通信基地局装置１は、外部インターフェース部１１、信号処理部１２、周波数帯切換部１３、無線部１４、回避制御部１６、加速度算出部１７および加速度センサ１８を含んで構成されている。
【００１７】
また、図示しない制御部は、運転管理部、無線制御部及び回線制御部を含み、ＣＰＵ及びメモリ等から構成され通信基地局装置１全体の運転に係る制御を行う。
【００１８】
無線部１４は、アンテナ１５を備え、周波数帯切換部１３及び信号処理部１２と接続され、さらに信号処理部１２を介して外部インターフェース部１１と接続されている。無線部１４は、局部発振部やフィルタ部、及び各周波数帯の特性に応じた電力増幅部などの高周波処理部を含んでおりアンテナ１５で受信される各無線通信端末２からの信号を受信し、信号処理部１２が処理できる信号に変換する。または、信号処理部１２から受け取った送信信号をアンテナから各無線通信端末２に対し送信するための信号に変換する。
【００１９】
そして無線部１４に含まれる局部発振部やフィルタ部、及び電力増幅部などは複数の周波数帯の電波を送受信するために、各周波数帯に応じた特性の回路をそれぞれ備えている。周波数切換部１３は回避制御部１６の指示により使用する周波数帯を決定し無線部１４に指示する。つまり無線部１４は、局部発振部やフィルタ部及び電力増幅部などの上記各ブロックのうちから、周波数切換部１３の指示により各周波数帯に適した回路を選択して使用しそれぞれの周波数帯に適した処理を行うことで複数の周波数帯での通信ができるのである。
【００２０】
信号処理部１２は無線部１４からの受信信号を復調し、パケットを抽出等した後に、当該パケットを外部インターフェース部１１に出力する。また、外部インターフェース部１１から入力される複数のパケットを変調処理し、無線部１４に送る。
【００２１】
外部インターフェース部１１は、ＩＳＤＮ（Integrated Service Digital Network）回線やＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等を介して通信ネットワークと接続され、基地局装置１と通信ネットワークを相互に連結している。インターフェース部１１は、制御部の指示に従って、通信ネットワークから入力されるパケットを信号処理部１３に出力する。また、信号処理部１２から入力される複数のパケットを通信ネットワークに出力する。
【００２２】
また、通信基地局装置１は、障害監視部（傾斜通知部）、アンテナ診断部、回線診断部及び傾斜診断部からなる保守診断部（いずれも図示しない）を備えている。保守診断部は、基地局装置１の各機能ブロックの動作状態を監視しており、障害の発生を検知すると自律復旧を試みる。また、必要に応じて上位装置である基地局管理装置や基地局管理装置を含むオンラインセンタ等に対して障害の発生又は復旧に係る情報を通知する。障害監視部は、アンテナ診断部、回線診断部及び傾斜診断部と接続され、各診断部から入力される診断結果を監視し、必要に応じて基地局管理装置等に障害等に係る情報を通知する。アンテナ診断部は、障害監視部と接続されるとともに、信号処理部１２、周波数帯切換部１３、無線部１４と接続されている。そして、信号処理部１２、周波数帯切換部１３、無線部１４及びアンテナ１５の状態を診断するとともに、診断結果を障害監視部に出力する。回線診断部は、障害監視部と接続されるとともに、外部インターフェース部１１と接続されている。そして、基地局装置１に接続される回線の状態を診断するとともに、診断結果を障害監視部に出力する。また、保守診断部は後述する、加速度センサ１８が取得し加速度算出部１７が算出した重力加速度ベクトルの情報を上位装置である基地局管理装置や基地局管理装置を含むオンラインセンタ等に対して通知する。
【００２３】
加速度センサ１８は、振動情報を検知する振動センサである。加速度算出部１７は、加速度センサ１８により測定される通信基地局装置１に加わる重力加速度ベクトルを算出するとともに、算出した重力加速度ベクトルの時間軸との対応を取得する。つまり重力加速度ベクトルの時間方向に変化を取得する。また、取得した重力加速度ベクトルの時間方向の変化のデータは図示しない記憶部に記憶される。加速度センサ１８は、基地局装置１に固定されており、基地局装置１に加わる加速度を測定する。加速度センサ１８は、取り付けられた物体に加わる加速度の大きさを測定するセンサであり、具体的には、重力加速度の大きさ及び方向（重力加速度ベクトル）を測定し、加速度センサ１８を基準とした座標系における重力加速度ベクトルのｘ、ｙ、ｚ方向成分を取得する。本実施の形態では、加速度センサ１８により測定される重力加速度ベクトルの各成分を、通信基地局装置１に加わる加速度として用いている。ここで、通信基地局装置１が地震等で揺れた場合、加速度算出部１７が取得する加速度は、加速度センサ１８が所定サンプリング周期で測定する値の平均値であってもよい。こうすれば、加速度センサ１８による重力加速度ベクトルに係る測定値のばらつきが軽減され、測定精度が向上するようになる。
【００２４】
回避制御部１６は、加速度算出部１７が算出した重力加速度ベクトルに基づいて輻輳回避に関する制御を行う。図２は回避制御部１６の動作により行われる回避通信制御の対処レベルを示している対処レベルテーブルである。図２に示した対処レベルテーブルは回避制御部１６内の記憶部（図示せず）に記憶されている。加速度センサ１８が取得し加速度算出部１７が算出した重力加速度ベクトルの情報は下記の２つの情報に整理される。一つ目は震度情報（ａ）であり、二つ目は揺れ時間（ｂ）である。
ａ．震度：揺れの最大加速度を示す。所定の震度を超えた場合にフラグを立てる。
ｂ．揺れ時間：所定の加速度以上の加速度を、検出し続けていた時間を示す。所定の揺れ時間を超えた場合フラグを立てる。揺れ時間情報を取得する際の所定の加速度は、震度情報（ａ）においてフラグをたてる場合の所定の震度と異なっていても構わない。割当て周波数帯としてはたとえば周波数帯Ａ、Ｂ、Ｃの３つが用意され、Ａ、Ｂ、Ｃの順で周波数が低くなる。例としては周波数帯Ａが２．４ＧＨｚ帯、周波数帯Ｂが１．５ＧＨｚ帯、周波数帯Ｃが８００ＭＨｚ帯などである。
【００２５】
さらに、制御部（図示せず）は重力加速度ベクトルに基づき通信基地局装置１が備える非常電源の自己診断処理を行う。この自己診断結果は記憶部（図示せず）に記憶され、回避制御部１６が参照することができる。回避制御部１６は、図２に加速度センサ情報として記載されている、加速度算出部１７が算出した震度情報、揺れ時間および制御部が行った自己診断処理結果の関係に基づき通信基地局装置１に最適な輻輳回避通信制御を行う。輻輳回避通信制御の基本的な考え方としてはできるだけ通信可能なユーザー数を増やすことが必要である。そこで本願発明では、通信基地局装置は、地震の揺れが大きく被害が大きいと考えられる地域全体に設置された通信基地局装置について、一台あたりの通信基地局装置が通信することのできるエリアを大きくする制御を行う。こうすることで、隣接する各通信基地局装置の通信可能エリアが大きくなり、通信可能エリアが重なる部分が多くなり全体として通信可能なユーザー数を増やすことができる。つまり通信可能ユーザーが少ない高速通信制御から、通信速度は低速であるがユーザー数を多く収容できる通信を優先する制御に変更することで地震などの災害時に回線確保を行う。たとえば、震度が所定震度より大きく、かつ揺れ時間が所定より長かった場合には非常電源の自己診断結果にかかわらず割当周波数帯として周波数帯Ｃを割当てる。すなわち、地震の程度が激しいと判断できる場合には割当周波数帯として、電波の伝搬ロスが小さく建物の裏側にも比較的回りこみやすい周波数帯Ｃを割当て、通信可能なユーザーをできるだけ多く確保し通信可能なユーザーを増やすように制御する。また、震度が所定震度より大きく、かつ揺れ時間が所定より短かった場合には非常電源の自己診断結果が「電圧低下」時には周波数帯Ｃを割当てるのみであるが、非常電源の自己診断結果が「正常」であるなら周波数帯Ｂ以下を割当てる。これは、非常電源の電圧が低下している場合には送信出力の低下が予想されるため、周波数帯ＢやＡでは通信エリアが小さくなる可能性があるため、できるだけ通信エリアを大きくできる周波数帯Ｃを割当てるのである。震度が所定震度より小さかった場合には、被害はほとんど無いと予想できるので揺れ時間にかかわらず、非常電源の自己診断も行わずに全周波数帯（周波数帯Ａ、Ｂ、Ｃ）を割当てることができる。
【００２６】
また、輻輳回避通信制御の解除については、所定の時間経過後に、回線の利用状況や、上位装置である基地局管理装置からの指示によって解除しても良い。
【００２７】
次に、通信基地局装置１の輻輳回避動作を、図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、通信基地局装置１は、設置されて通常運用が行われる（Ｓ１０）。地震などの揺れが発生すると加速度センサ１８が揺れを検知し、揺れの程度に応じた加速度ベクトル信号に変換し加速度算出部１７に加える。加速度算出部１７は加速度センサ１８から受け取った加速度ベクトル信号を基に通信基地局に加わる加速度を算出し、加速度が規定の値以上かどうか判断する（Ｓ２０）。規定以上でなければ（この場合、震度４以下）、通常運用に戻る。規定以上の場合（この場合、震度５以上）は回避制御部１６が輻輳回避制御を開始する（Ｓ３０）。この際、回避制御部１６は、回避制御部１６内の記憶部にある図２の対処レベルテーブルを参照して、加速度算出部１７が算出した加速度に対応する震度及び揺れ時間に応じてフラグを立てる。さらに基地局の非常用電源の自己診断を実行し、正常か、電圧が低下しているか記憶部に記憶する（Ｓ４０）。続いて図２の対処レベルテーブルをもちいて回避通信制御の対処レベルを決定する（Ｓ５０）。そして、決定した対処レベルに応じて割当て周波数帯を変更する（Ｓ６０）。続いて割当て周波数帯の変更が完了したか確認する（Ｓ７０）。完了していなければＳ６０に戻る。完了していれば輻輳回避制御を維持する動作を行う。（Ｓ８０）。そして、あらかじめ決められた輻輳回避制御時間が経過したかどうか確認する。経過していれば通常の運用モードに復帰する（Ｓ１１０）。時間が経過していない場合でも上位の管理装置から輻輳回避制御を解除する指示があれば同様に通常の運用モードに復帰する（Ｓ１１０）。解除指示がなければ輻輳回避制御を維持する動作を行う。
【００２８】
以上に述べた通信基地局装置及び輻輳回避方法によれば、通信基地局装置自身が収集した揺れ情報を基に、その通信基地局装置に合った輻輳回避通信制御を行うことができる。また、輻輳が始まる前に、予測的に輻輳回避制御を行うことができる。さらに、上位管理装置からの輻輳回避制御に関する指示が、何らかの通信障害などにより来なくとも、通信基地局装置が揺れを観測した場合は自律的に輻輳回避通信制御を行うことができ、回線数確保を行うことができる。
【００２９】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では、輻輳回避制御を維持する時間は回避通信制御の対処レベルに応じて決めてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る通信基地局装置の機能ブロック図である。
【図２】回避通信制御の対処レベルを示した対処レベルテーブルである。
【図３】通信基地局装置の輻輳回避制御にかかる動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１  通信基地局装置、２  無線通信端末、１１  外部I/F部、１２  信号処理部、１３  周波数帯切換部、１４  無線部、１５  アンテナ、  １６  回避制御部、１７  加速度算出部、１８  加速度センサ。
【図１】
2009239533.tif 000003
【図２】
2009239533.tif 000004
【図３】
2009239533.tif 000005