無線通信システム
【課題】特定のゾーン内の集中的な通信量増大に伴う輻輳を軽減すること通信技術を提供する。
【解決手段】無線通信システム１０は、ゾーンＡにおいて第１の周波数ｆａで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第１の基地局無線装置６１と、ゾーンＢにおいて第２の周波数ｆｂで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第２の基地局無線装置７１と、第１の基地局無線装置６１の予備用の無線装置であり共通周波数ｆｘで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第１の予備用基地局無線装置６２と、第２の基地局無線装置７１の予備用の無線装置であり共通周波数ｆｘで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第２の予備用基地局無線装置７２と、少なくとも第１又は第２の基地局無線装置６１，７２の通信量に応じて、第１又は第２の予備用基地局無線装置６２，７２のいずれか一方に共通周波数ｆｘによる通信を行わせる回線制御装置２１（センタ局２０）とを備える。
【解決手段】無線通信システム１０は、ゾーンＡにおいて第１の周波数ｆａで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第１の基地局無線装置６１と、ゾーンＢにおいて第２の周波数ｆｂで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第２の基地局無線装置７１と、第１の基地局無線装置６１の予備用の無線装置であり共通周波数ｆｘで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第１の予備用基地局無線装置６２と、第２の基地局無線装置７１の予備用の無線装置であり共通周波数ｆｘで移動局無線局装置８１〜８６と通信を行う第２の予備用基地局無線装置７２と、少なくとも第１又は第２の基地局無線装置６１，７２の通信量に応じて、第１又は第２の予備用基地局無線装置６２，７２のいずれか一方に共通周波数ｆｘによる通信を行わせる回線制御装置２１（センタ局２０）とを備える。
【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係り、特に、移動局無線装置と通信する基地局が複数備わる無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムを構築するときに検討すべきことのひとつに冗長性がある。つまり、無線通信システムに何らかの障害が発生したときに、その障害の影響を極力小さくするための対策が求められる。そして、従来より、様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、二波式プレストーク方式の無線通信を行う無線通信システムであって、受信機と送信機が多重回線経路で回線制御装置に接続されている構成の基地局に関して、多重回線経路に障害が発生したときに、送受信信号を折返し接続し、移動局同士の通話を確保する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、無線通信システムの普及に伴い様々な課題が発生しており、それら課題に対応して新たな技術が求められている。例えば、移動局と基地局間の通信量増大に伴う輻輳という課題がある。図７に示す一般的に用いられる無線通信システム１１０の構成に基づいて、前記通信量増大に伴う輻輳について説明する。無線通信システム１１０において、ゾーン（「通信エリア」又は「サービスエリア」ともいう）Ａにおいて基地局１６０の装置として基地局無線装置１６１と予備用無線装置１６２が備わり、第１及び第２の移動局無線装置１８１，１８２が通信を行っている。また、ゾーンＢにおいて、基地局１６０の装置として基地局無線装置１７１が備わる。
【０００５】
図示のように、ゾーンＢの地域内に移動局１８０（第３〜第６の移動局無線装置１８３〜１８６）が多数入って通信がなされると、ゾーンＢの基地局無線装置１７１の通信容量が不足して輻輳が発生することがある。一般には、ある程度の通信量増大には対応可能に構成されているが、例えば、災害発生時などにおいては特定の基地局無線装置の稼働が集中してしまうこともある。ここで、ゾーンＡにおいては、予備用無線装置１６２が増設されており、複数の周波数で通信が可能となっている。しかし、一般には、ゾーン間にまたがる地域が存在しており、電波の干渉を防止するために、複数の別周波数を割り当てる必要がある。そのため、ゾーンBに予備用無線装置を設けようとすると、未使用の周波数を新たに割り当てなければならず、周波数の利用効率が低下してしまうという課題があり、別の技術が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもので、特定のゾーン内の集中的な通信量増大に伴う輻輳を、周波数の利用効率の低下を抑えつつ軽減する通信技術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】
【０００７】
本発明に係る無線通信システムは、第１の通信エリアにおいて第１の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の基地局無線装置と、第２の通信エリアにおいて第２の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の基地局無線装置と、前記第１の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の予備用基地局無線装置と、前記第２の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の予備用基地局無線装置と、少なくとも前記第１の基地局無線装置又は前記第２の基地局無線装置の通信量に応じて、前記第１の予備用基地局無線装置又は前記第２の予備用基地局無線装置のいずれか一方に前記第３の周波数による通信を行わせる制御装置とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、特定のゾーン内の集中的な通信量増大に伴う輻輳を、周波数の利用効率の低下を抑えながら軽減する通信技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。以下に説明する実施形態では、サービスエリアを構成する各基地局の各ゾーンにおいて基地局無線装置と予備用無線装置を備える。そして、隣接するゾーンにおいて、各基地局無線装置が使用する周波数は互いに異なる。予備用無線装置には、各基地局共通で使用できる周波数（ここでは、共通周波数）が１波割り当てられる。
【００１０】
図１及び図２は、本実施形態に係る無線通信システム１０の概要を示すブロック図であり、図１と図２では、通信対象である移動局８０の接続状態が異なっている。図示のように、無線通信システム１０は、センタ局２０と、基地局６０，７０とを備えて構成され、基地局６０及び基地局７０と移動局８０とがそれぞれ通信を行う。
【００１１】
ここでは、移動局８０として、第１〜第６の移動局無線装置８１〜８６を例示し、第１〜第６の移動局無線装置８１〜８６を区別しないときは、単に、移動局８０と称する。また、基地局６０は、ゾーンＡに配置された第１の基地局無線装置６１及び第１の予備用無線装置６２を備えている。さらに基地局７０は、ゾーンＢに配置された第２の基地局無線装置７１と第２の予備用無線装置７２とを備えている。
【００１２】
例えば、図１の状態で、第１の基地局無線装置６１は、第１の周波数ｆａを使用して、第１〜第３の移動局無線装置８１〜８３と通信している。また、第１の予備用無線装置６２は、共通周波数ｆｘにより予備的に第１〜第３の移動局無線装置８１〜８３と通信可能となっている。同様に、ゾーンＢの第２の基地局無線装置７１は、第２の周波数ｆｂを使用して、第４及び第５の移動局無線装置８４，８５と通信している。また、第２の予備用無線装置７２は、共通周波数ｆｘにより予備的に第４及び第５の移動局無線装置８４，８５と通信可能となっている。なお、ゾーンＡとゾーンＢは隣接するサービスエリアであり、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２が同時に稼働すると、干渉発生による通信品位の低下の虞があるため、後述の回線制御装置２１の制御により、第１または第２の予備用無線装置６２，７２のいずれか一方が稼働する。また、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも稼働していない場合には、ゾーンＡ及びゾーンＢの通信状態をもとに、第１又は第２の予備用無線装置６２，７２のいずれかに予め割り当ての予約がなされる。また、図１では、第６の移動局無線装置８６は、ゾーンＡ及びゾーンＢのいずれのサービスエリアにも入っていない状態にある。
【００１３】
第１及び第２の基地局無線装置６１，７１と第１及び第２の予備用無線装置６２，７２は、それぞれ、図示しない送信部と受信部とを備えており、担当ゾーンの移動局８０に対して通信データ（音声データや非音声データ）の送受信を行う。無線通信システム１０における基地局６０及び基地局７０と移動局８０とのそれぞれ間の無線通信方式として、例えば、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式を採用することができる。図３に、ＴＤＭＡ方式の無線キャリアの概念図を示す。図示のように、この方式の無線キャリアは、一定の時間間隔のフレームに区切られ、その中を多重数に対応したスロットに分割されている。図示において、１フレームは、第１〜第３の通信用チャネルＳ１〜Ｓ３と、制御用チャネルＣとから構成されている。制御用チャネルＣは、回線の接続制御を行う物理チャネルであり、１フレームに１スロット割り当てられている。また、第１〜第３の通信用チャネルＳ１〜Ｓ３は、それぞれ通信データを伝送する物理チャネルである。なお、無線通信方式として、上述のような時分割方式でなくＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）といった周波数分割方式が採用されてもよい。
【００１４】
図１及び図２の説明に戻る。センタ局２０は、回線制御装置２１を備えて、基地局６０及び基地局７０と移動局８０とのそれぞれ間の無線通信を制御する。具体的には、ゾーンＡの第１の基地局無線装置６１及び第１の予備用無線装置６２、ゾーンＢの第２の基地局無線装置７１及び第２の予備用無線装置７２は、それぞれ、センタ局２０の回線制御装置２１に接続されている。また、回線制御装置２１は、制御部２２と、管理テーブル２３とを備えている。制御部２２は、基地局６０と移動局８０の通信及び基地局７０と移動局８０の通信の制御を行う。また、管理テーブル２３は、基地局用管理テーブル２５と予備用基地局用管理テーブル２６を備えている。さらに、制御部２２は、第１の基地局無線装置６１及び第２の基地局無線装置７１の通信量（通信用チャネルの使用量や使用状況、通信データ量等）に応じて、第１の予備用無線装置６２又は第２の予備用無線装置７２のいずれか一方のみに、共通周波数ｆｘによる通信を行わせる。
【００１５】
図４は、基地局用管理テーブル２５の例を示しており、図４（ａ）は図１の無線通信システム１０の状態に対応しており図４（ｂ）は図２の無線通信システム１０の状態に対応している。なお、図４（ａ）及び（ｂ）における第１〜第３のチャネルＣＨ１〜ＣＨ３は、上述した図３の第１〜第３の通信用チャネルＳ１〜Ｓ３に相当する。図示のように、基地局用管理テーブル２５は、各基地局無線装置６１，７１の第１〜第３のチャネルＣＨ１〜ＣＨ３の使用状態と、使用移動局として各チャネルに割り当てられている移動局８０が記録されている。例えば、図４（ａ）において、基地局無線装置６１では、第１のチャネルＣＨ１を第１の移動局無線装置８１が使用中である旨が示されている。また、第２の基地局無線装置７１では、第２のチャネルＣＨ２を第５の移動局無線装置８５が使用中である旨が、さらに、第３のチャンネルＣＨ３が未使用状態である旨が示されている。
【００１６】
図５は、予備用基地局用管理テーブル２６の例を示しており、図５（ａ）は図１の無線通信システム１０の状態に対応しており、図５（ｂ）は図２の無線通信システム１０の状態に対応している。図示のように、予備用基地局用管理テーブル２６は、使用状態、割り当てゾーン、チャネル、使用状態、使用移動局の５項目について記録されている。具体的には、予備用無線装置６２，７２が使用中であるかどうか、ゾーンＡとゾーンＢの何れに割り当てられているか、各チャネルの使用状態がどうであるか、そして、使用中であれば使用移動局として割り当てられている移動局８０が、記録されている。図５（ａ）の基地局用管理テーブル２５では、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも未使用状態であり、ゾーンＡの第１の予備用無線装置６２に割り当て予約されている旨が示されている。また、図５（ｂ）の基地局用管理テーブル２５では、ゾーンＢの第２の予備用無線装置７２が使用中である旨、さらに、無線キャリアの第１のチャネルＣＨ１を第６の移動局無線装置８６が使用中であり、さらに第２及び第３のチャネルＣＨ２，ＣＨ３は未使用であることが示されている。
【００１７】
回線制御装置２１の制御部２２は、上述の基地局用管理テーブル２５を参照して、ゾーンＡの基地局無線装置６１及びゾーンＢの基地局無線装置７１におけるチャネル毎の使用状態や割当て移動局８０を管理する。さらに、制御部２２は、特定のゾーン（サービスエリア）において通信量が増加してきたときに輻輳の虞があると判断した場合、あるいは、輻輳が生じた場合に、必要に応じて第１又は第２の予備用無線装置６２，７２を稼働させる。このとき、制御部２２は、予備用基地局用管理テーブル２６を参照して、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも稼働していない場合には、必要と判断された第１又は第２の予備用無線装置６２，７２を稼働させ、その旨を予備用基地局用管理テーブル２６に記録する。また、第１又は第２の予備用無線装置６２，７２が稼働中であれば、その稼働を継続する。
【００１８】
つぎに、図１の通信状態から図２の通信状態に変化したときの具体的な回線制御装置２１の動作について図６のフローチャートをもとに説明する。
【００１９】
まず、無線通信システム１０が図１に示す接続状態の場合、上述のように、ゾーンＡにおいて第１の基地局無線装置６１と第１〜第３の移動局無線装置８１〜８３が通信を行っており、ゾーンＢにおいて第２の基地局無線装置７１が第４及び第５の移動局無線装置８４，８５と通信を行っている。そして、ゾーンＡの第３の移動局無線装置８３がゾーンＢへ移動すると共に、ゾーンＡ及びゾーンＢのいずれにもいなかった第６の移動局無線装置８６がゾーンＢに移動して図２の状態になる。このとき、回線制御装置２１の制御部２２は、ゾーンＡ及びゾーンＢにおける通信状態を監視しており（Ｓ１０）、上述の移動局８０の変更を検知すると（Ｓ１２）、管理テーブル２３の基地局用管理テーブル２５を参照して、ゾーンＡにおけるチャネルの割り当て処理（Ｓ２０）及びゾーンＢにおけるチャンネルの割り当て処理（Ｓ３０）を行う。
【００２０】
まず、Ｓ２０におけるゾーンＡにおけるチャネルの割り当て処理を説明する。
制御部２２は、第３の移動局無線装置８３がゾーンＡからゾーンＢへ移動すると、第１の基地局無線装置６１における無線キャリアの割り当てを解消し、その旨を基地局用管理テーブル２５に反映させる（Ｓ２２）。また、他の移動局８０が移動してきた場合には、その移動局８０に新たなチャネルを割り当てる。ここでは、移動してきた移動局８０がないので、その処理はなされない。その結果、図４（ｂ）の第１の基地局無線装置６１の第３のチャネルＣＨ３の使用状態は未使用となる。さらに、制御部２２は、必要に応じて、つまり、移ってきた移動局８０があるにもかかわらず第１の基地局無線装置６１の無線キャリアに未使用のチャネルがない場合に、第１の予備用無線装置６２を稼働させてチャネルを割り当てる処理を行う（Ｓ２４）。ここでは、第１の予備用無線装置６２の稼働及び停止処理は必要がないのでゾーンＡにおけるチャネルの割り当て処理は終了して、ゾーンＢにおけるチャネルの割り当て処理（Ｓ３０）へ進む。
【００２１】
ゾーンＢにおけるチャネルの割り当て処理（Ｓ３０）では、Ｓ２０の処理と同様に、第２の基地局無線装置７１の無線キャリアの割り当て処理（Ｓ３２）及び必要に応じて第２の予備用無線装置７２の無線キャリアの割り当て処理を行う（Ｓ３４）。本実施形態の例では、第３の移動局無線装置８３と第６の移動局無線装置８６が新たにゾーンＢに移動し、第３の移動局無線装置８３及び第６の移動局無線装置８６から第２の基地局無線装置７１を介して通信要求があった場合や、他の移動局無線装置から第３の移動局無線装置８３及び第６の移動局無線装置８６との通信要求があった場合には、制御部２２は、基地局用管理テーブル２５を参照して、ゾーンＢの第２の基地局無線装置７１の無線キャリアに未使用のチャネルがあるか否かを確認する。未使用のチャネルがある場合には、制御部２２は、第３の移動局無線装置８３と第２の基地局無線装置７１との通信のために未使用のチャネルを割り当てる。ここでは、図４（ｂ）に示すように第３のチャネルＣＨ３が、第３の移動局無線装置８３に割り当てられる。しかし、第６の移動局無線装置８６には、チャネルを割り当てることができず、第６の移動局無線装置８６は無線通信を行うことができない。
【００２２】
そこで、制御部２２は、第２の基地局無線装置７１と第６の移動局無線装置８６との通信のために、基地局用管理テーブル２５を参照して未使用のチャネルの有無を確認する。未使用のチャネルがあればその未使用のチャネルが第２の基地局無線装置７１と第６の移動局無線装置８６との通信のために割り当てられる。ここでは、既に第２の基地局無線装置７１の無線キャリアのチャネルは全て割り当てがなされて未使用のチャネルが無い。そのため、制御部２２は、予備用基地局用管理テーブル２６を参照し、第２の予備用無線装置７２を使用することができるか否かを確認する。図１に示す移動局８０が移動前の状態においては、図５（ａ）に示すように、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも未使用状態にあり、第２の予備用無線装置７２を新たに稼働させることができる。そこで、制御部２２は、第２の予備用無線装置７２を稼働させ、第６の移動局無線装置８６との通信のために一つのチャネル、ここでは第１のチャネルＣＨ１を割り当てる。そして、制御部２２は、稼働させた第２の予備用無線装置７２と割り当てたチャネルを予備用基地局用管理テーブル２６に記録する（図５（ｂ）参照）。そして、他に新たな通信接続要求がなければ、本フローによる処理が終了するとともに、Ｓ１０〜Ｓ３４の処理が繰り返し実行される。
【００２３】
以上、本実施形態によれば、周波数の利用効率の低下を抑えつつ、特定のゾーン内の集中的な通信量増大に伴う輻輳を軽減すること通信技術を提供することができる。また、同じ共通周波数ｆｘを使用する予備用無線装置が隣接するサービスエリアにある場合に、一方の予備用無線装置しか稼働させないことから、干渉の発生を防止できる。
【００２４】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、第１又は第２の予備用無線装置６２，７２を稼働させる要請があったときに、既に他方の予備用無線装置が稼働状態のときには、その稼働を継続したがこれに限る趣旨ではない。新たに稼働の要請があったゾーンの予備用無線装置に対する割り当てチャネルの要望が多い場合には、回線制御装置２１は、既に稼働中の予備用無線装置の割り当てを解消して、新たに稼働要請のあった予備用無線装置を稼働させてもよい。その場合、即座に既に稼働中の予備用無線装置の割り当てを解消せずに、所定のタイミング、例えば、所定時間後や予備用無線装置６２，７２が稼働しているゾーンのいずれかの移動局８０の通信が終了したタイミングで切り替わるように回線制御装置２１が制御してもよい。
【００２５】
本実施形態の概要をまとめると以下の通りである。本実施形態に係る無線通信システムは、第１の通信エリアにおいて第１の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の基地局無線装置と、第２の通信エリアにおいて第２の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の基地局無線装置と、前記第１の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の予備用基地局無線装置と、前記第２の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の予備用基地局無線装置と、少なくとも前記第１の基地局無線装置又は前記第２の基地局無線装置の通信量に応じて、前記第１の予備用基地局無線装置又は前記第２の予備用基地局無線装置のいずれか一方に前記第３の周波数による通信を行わせる制御装置とを備える。
また、前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアは、隣接している。
また、前記第１の予備用基地局無線装置及び前記第２の予備用基地局無線装置は、自身の通信エリアにおいて通信量が所定より多くなったときに稼働する。
また、前記センタ局は、前記第１の予備用基地局無線装置または前記第２の予備用基地局無線装置の稼働の要請があったときに、既に前記第１の予備用基地局無線装置または前記第２の予備用基地局無線装置が稼働中であれば、その稼働を継続させる。
また、前記センタ局は、前記基地局と前記移動局無線局装置との通信状態を記録するテーブルを有し、前記第１の予備用基地局無線装置または前記第２の予備用基地局無線装置を稼働させるときに、前記テーブルを参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係る、無線通信システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】実施形態に係る、無線通信システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施形態に係る、ＴＤＭＡ方式の無線キャリアの概念図である。
【図４】実施形態に係る、基地局用管理テーブルの例を示した図である。
【図５】実施形態に係る、予備用基地局用管理テーブルの例を示した図である。
【図６】実施形態に係る、制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来技術に係る、無線通信システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 無線通信システム
２０ センタ局
２１ 回線制御装置
２２ 制御部
２３ 管理テーブル
２５ 基地局用管理テーブル
２６ 予備用基地局用管理テーブル
６０、７０ 基地局
６１ 第１の基地局無線装置
６２ 第１の予備用無線装置
７１ 第２の基地局無線装置
７２ 第２の予備用無線装置
８０ 移動局
８１〜８６ 第１〜第６の移動局無線装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システムに係り、特に、移動局無線装置と通信する基地局が複数備わる無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムを構築するときに検討すべきことのひとつに冗長性がある。つまり、無線通信システムに何らかの障害が発生したときに、その障害の影響を極力小さくするための対策が求められる。そして、従来より、様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、二波式プレストーク方式の無線通信を行う無線通信システムであって、受信機と送信機が多重回線経路で回線制御装置に接続されている構成の基地局に関して、多重回線経路に障害が発生したときに、送受信信号を折返し接続し、移動局同士の通話を確保する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、無線通信システムの普及に伴い様々な課題が発生しており、それら課題に対応して新たな技術が求められている。例えば、移動局と基地局間の通信量増大に伴う輻輳という課題がある。図７に示す一般的に用いられる無線通信システム１１０の構成に基づいて、前記通信量増大に伴う輻輳について説明する。無線通信システム１１０において、ゾーン（「通信エリア」又は「サービスエリア」ともいう）Ａにおいて基地局１６０の装置として基地局無線装置１６１と予備用無線装置１６２が備わり、第１及び第２の移動局無線装置１８１，１８２が通信を行っている。また、ゾーンＢにおいて、基地局１６０の装置として基地局無線装置１７１が備わる。
【０００５】
図示のように、ゾーンＢの地域内に移動局１８０（第３〜第６の移動局無線装置１８３〜１８６）が多数入って通信がなされると、ゾーンＢの基地局無線装置１７１の通信容量が不足して輻輳が発生することがある。一般には、ある程度の通信量増大には対応可能に構成されているが、例えば、災害発生時などにおいては特定の基地局無線装置の稼働が集中してしまうこともある。ここで、ゾーンＡにおいては、予備用無線装置１６２が増設されており、複数の周波数で通信が可能となっている。しかし、一般には、ゾーン間にまたがる地域が存在しており、電波の干渉を防止するために、複数の別周波数を割り当てる必要がある。そのため、ゾーンBに予備用無線装置を設けようとすると、未使用の周波数を新たに割り当てなければならず、周波数の利用効率が低下してしまうという課題があり、別の技術が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもので、特定のゾーン内の集中的な通信量増大に伴う輻輳を、周波数の利用効率の低下を抑えつつ軽減する通信技術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】
【０００７】
本発明に係る無線通信システムは、第１の通信エリアにおいて第１の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の基地局無線装置と、第２の通信エリアにおいて第２の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の基地局無線装置と、前記第１の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の予備用基地局無線装置と、前記第２の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の予備用基地局無線装置と、少なくとも前記第１の基地局無線装置又は前記第２の基地局無線装置の通信量に応じて、前記第１の予備用基地局無線装置又は前記第２の予備用基地局無線装置のいずれか一方に前記第３の周波数による通信を行わせる制御装置とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、特定のゾーン内の集中的な通信量増大に伴う輻輳を、周波数の利用効率の低下を抑えながら軽減する通信技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。以下に説明する実施形態では、サービスエリアを構成する各基地局の各ゾーンにおいて基地局無線装置と予備用無線装置を備える。そして、隣接するゾーンにおいて、各基地局無線装置が使用する周波数は互いに異なる。予備用無線装置には、各基地局共通で使用できる周波数（ここでは、共通周波数）が１波割り当てられる。
【００１０】
図１及び図２は、本実施形態に係る無線通信システム１０の概要を示すブロック図であり、図１と図２では、通信対象である移動局８０の接続状態が異なっている。図示のように、無線通信システム１０は、センタ局２０と、基地局６０，７０とを備えて構成され、基地局６０及び基地局７０と移動局８０とがそれぞれ通信を行う。
【００１１】
ここでは、移動局８０として、第１〜第６の移動局無線装置８１〜８６を例示し、第１〜第６の移動局無線装置８１〜８６を区別しないときは、単に、移動局８０と称する。また、基地局６０は、ゾーンＡに配置された第１の基地局無線装置６１及び第１の予備用無線装置６２を備えている。さらに基地局７０は、ゾーンＢに配置された第２の基地局無線装置７１と第２の予備用無線装置７２とを備えている。
【００１２】
例えば、図１の状態で、第１の基地局無線装置６１は、第１の周波数ｆａを使用して、第１〜第３の移動局無線装置８１〜８３と通信している。また、第１の予備用無線装置６２は、共通周波数ｆｘにより予備的に第１〜第３の移動局無線装置８１〜８３と通信可能となっている。同様に、ゾーンＢの第２の基地局無線装置７１は、第２の周波数ｆｂを使用して、第４及び第５の移動局無線装置８４，８５と通信している。また、第２の予備用無線装置７２は、共通周波数ｆｘにより予備的に第４及び第５の移動局無線装置８４，８５と通信可能となっている。なお、ゾーンＡとゾーンＢは隣接するサービスエリアであり、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２が同時に稼働すると、干渉発生による通信品位の低下の虞があるため、後述の回線制御装置２１の制御により、第１または第２の予備用無線装置６２，７２のいずれか一方が稼働する。また、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも稼働していない場合には、ゾーンＡ及びゾーンＢの通信状態をもとに、第１又は第２の予備用無線装置６２，７２のいずれかに予め割り当ての予約がなされる。また、図１では、第６の移動局無線装置８６は、ゾーンＡ及びゾーンＢのいずれのサービスエリアにも入っていない状態にある。
【００１３】
第１及び第２の基地局無線装置６１，７１と第１及び第２の予備用無線装置６２，７２は、それぞれ、図示しない送信部と受信部とを備えており、担当ゾーンの移動局８０に対して通信データ（音声データや非音声データ）の送受信を行う。無線通信システム１０における基地局６０及び基地局７０と移動局８０とのそれぞれ間の無線通信方式として、例えば、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）方式を採用することができる。図３に、ＴＤＭＡ方式の無線キャリアの概念図を示す。図示のように、この方式の無線キャリアは、一定の時間間隔のフレームに区切られ、その中を多重数に対応したスロットに分割されている。図示において、１フレームは、第１〜第３の通信用チャネルＳ１〜Ｓ３と、制御用チャネルＣとから構成されている。制御用チャネルＣは、回線の接続制御を行う物理チャネルであり、１フレームに１スロット割り当てられている。また、第１〜第３の通信用チャネルＳ１〜Ｓ３は、それぞれ通信データを伝送する物理チャネルである。なお、無線通信方式として、上述のような時分割方式でなくＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）といった周波数分割方式が採用されてもよい。
【００１４】
図１及び図２の説明に戻る。センタ局２０は、回線制御装置２１を備えて、基地局６０及び基地局７０と移動局８０とのそれぞれ間の無線通信を制御する。具体的には、ゾーンＡの第１の基地局無線装置６１及び第１の予備用無線装置６２、ゾーンＢの第２の基地局無線装置７１及び第２の予備用無線装置７２は、それぞれ、センタ局２０の回線制御装置２１に接続されている。また、回線制御装置２１は、制御部２２と、管理テーブル２３とを備えている。制御部２２は、基地局６０と移動局８０の通信及び基地局７０と移動局８０の通信の制御を行う。また、管理テーブル２３は、基地局用管理テーブル２５と予備用基地局用管理テーブル２６を備えている。さらに、制御部２２は、第１の基地局無線装置６１及び第２の基地局無線装置７１の通信量（通信用チャネルの使用量や使用状況、通信データ量等）に応じて、第１の予備用無線装置６２又は第２の予備用無線装置７２のいずれか一方のみに、共通周波数ｆｘによる通信を行わせる。
【００１５】
図４は、基地局用管理テーブル２５の例を示しており、図４（ａ）は図１の無線通信システム１０の状態に対応しており図４（ｂ）は図２の無線通信システム１０の状態に対応している。なお、図４（ａ）及び（ｂ）における第１〜第３のチャネルＣＨ１〜ＣＨ３は、上述した図３の第１〜第３の通信用チャネルＳ１〜Ｓ３に相当する。図示のように、基地局用管理テーブル２５は、各基地局無線装置６１，７１の第１〜第３のチャネルＣＨ１〜ＣＨ３の使用状態と、使用移動局として各チャネルに割り当てられている移動局８０が記録されている。例えば、図４（ａ）において、基地局無線装置６１では、第１のチャネルＣＨ１を第１の移動局無線装置８１が使用中である旨が示されている。また、第２の基地局無線装置７１では、第２のチャネルＣＨ２を第５の移動局無線装置８５が使用中である旨が、さらに、第３のチャンネルＣＨ３が未使用状態である旨が示されている。
【００１６】
図５は、予備用基地局用管理テーブル２６の例を示しており、図５（ａ）は図１の無線通信システム１０の状態に対応しており、図５（ｂ）は図２の無線通信システム１０の状態に対応している。図示のように、予備用基地局用管理テーブル２６は、使用状態、割り当てゾーン、チャネル、使用状態、使用移動局の５項目について記録されている。具体的には、予備用無線装置６２，７２が使用中であるかどうか、ゾーンＡとゾーンＢの何れに割り当てられているか、各チャネルの使用状態がどうであるか、そして、使用中であれば使用移動局として割り当てられている移動局８０が、記録されている。図５（ａ）の基地局用管理テーブル２５では、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも未使用状態であり、ゾーンＡの第１の予備用無線装置６２に割り当て予約されている旨が示されている。また、図５（ｂ）の基地局用管理テーブル２５では、ゾーンＢの第２の予備用無線装置７２が使用中である旨、さらに、無線キャリアの第１のチャネルＣＨ１を第６の移動局無線装置８６が使用中であり、さらに第２及び第３のチャネルＣＨ２，ＣＨ３は未使用であることが示されている。
【００１７】
回線制御装置２１の制御部２２は、上述の基地局用管理テーブル２５を参照して、ゾーンＡの基地局無線装置６１及びゾーンＢの基地局無線装置７１におけるチャネル毎の使用状態や割当て移動局８０を管理する。さらに、制御部２２は、特定のゾーン（サービスエリア）において通信量が増加してきたときに輻輳の虞があると判断した場合、あるいは、輻輳が生じた場合に、必要に応じて第１又は第２の予備用無線装置６２，７２を稼働させる。このとき、制御部２２は、予備用基地局用管理テーブル２６を参照して、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも稼働していない場合には、必要と判断された第１又は第２の予備用無線装置６２，７２を稼働させ、その旨を予備用基地局用管理テーブル２６に記録する。また、第１又は第２の予備用無線装置６２，７２が稼働中であれば、その稼働を継続する。
【００１８】
つぎに、図１の通信状態から図２の通信状態に変化したときの具体的な回線制御装置２１の動作について図６のフローチャートをもとに説明する。
【００１９】
まず、無線通信システム１０が図１に示す接続状態の場合、上述のように、ゾーンＡにおいて第１の基地局無線装置６１と第１〜第３の移動局無線装置８１〜８３が通信を行っており、ゾーンＢにおいて第２の基地局無線装置７１が第４及び第５の移動局無線装置８４，８５と通信を行っている。そして、ゾーンＡの第３の移動局無線装置８３がゾーンＢへ移動すると共に、ゾーンＡ及びゾーンＢのいずれにもいなかった第６の移動局無線装置８６がゾーンＢに移動して図２の状態になる。このとき、回線制御装置２１の制御部２２は、ゾーンＡ及びゾーンＢにおける通信状態を監視しており（Ｓ１０）、上述の移動局８０の変更を検知すると（Ｓ１２）、管理テーブル２３の基地局用管理テーブル２５を参照して、ゾーンＡにおけるチャネルの割り当て処理（Ｓ２０）及びゾーンＢにおけるチャンネルの割り当て処理（Ｓ３０）を行う。
【００２０】
まず、Ｓ２０におけるゾーンＡにおけるチャネルの割り当て処理を説明する。
制御部２２は、第３の移動局無線装置８３がゾーンＡからゾーンＢへ移動すると、第１の基地局無線装置６１における無線キャリアの割り当てを解消し、その旨を基地局用管理テーブル２５に反映させる（Ｓ２２）。また、他の移動局８０が移動してきた場合には、その移動局８０に新たなチャネルを割り当てる。ここでは、移動してきた移動局８０がないので、その処理はなされない。その結果、図４（ｂ）の第１の基地局無線装置６１の第３のチャネルＣＨ３の使用状態は未使用となる。さらに、制御部２２は、必要に応じて、つまり、移ってきた移動局８０があるにもかかわらず第１の基地局無線装置６１の無線キャリアに未使用のチャネルがない場合に、第１の予備用無線装置６２を稼働させてチャネルを割り当てる処理を行う（Ｓ２４）。ここでは、第１の予備用無線装置６２の稼働及び停止処理は必要がないのでゾーンＡにおけるチャネルの割り当て処理は終了して、ゾーンＢにおけるチャネルの割り当て処理（Ｓ３０）へ進む。
【００２１】
ゾーンＢにおけるチャネルの割り当て処理（Ｓ３０）では、Ｓ２０の処理と同様に、第２の基地局無線装置７１の無線キャリアの割り当て処理（Ｓ３２）及び必要に応じて第２の予備用無線装置７２の無線キャリアの割り当て処理を行う（Ｓ３４）。本実施形態の例では、第３の移動局無線装置８３と第６の移動局無線装置８６が新たにゾーンＢに移動し、第３の移動局無線装置８３及び第６の移動局無線装置８６から第２の基地局無線装置７１を介して通信要求があった場合や、他の移動局無線装置から第３の移動局無線装置８３及び第６の移動局無線装置８６との通信要求があった場合には、制御部２２は、基地局用管理テーブル２５を参照して、ゾーンＢの第２の基地局無線装置７１の無線キャリアに未使用のチャネルがあるか否かを確認する。未使用のチャネルがある場合には、制御部２２は、第３の移動局無線装置８３と第２の基地局無線装置７１との通信のために未使用のチャネルを割り当てる。ここでは、図４（ｂ）に示すように第３のチャネルＣＨ３が、第３の移動局無線装置８３に割り当てられる。しかし、第６の移動局無線装置８６には、チャネルを割り当てることができず、第６の移動局無線装置８６は無線通信を行うことができない。
【００２２】
そこで、制御部２２は、第２の基地局無線装置７１と第６の移動局無線装置８６との通信のために、基地局用管理テーブル２５を参照して未使用のチャネルの有無を確認する。未使用のチャネルがあればその未使用のチャネルが第２の基地局無線装置７１と第６の移動局無線装置８６との通信のために割り当てられる。ここでは、既に第２の基地局無線装置７１の無線キャリアのチャネルは全て割り当てがなされて未使用のチャネルが無い。そのため、制御部２２は、予備用基地局用管理テーブル２６を参照し、第２の予備用無線装置７２を使用することができるか否かを確認する。図１に示す移動局８０が移動前の状態においては、図５（ａ）に示すように、第１及び第２の予備用無線装置６２，７２のいずれも未使用状態にあり、第２の予備用無線装置７２を新たに稼働させることができる。そこで、制御部２２は、第２の予備用無線装置７２を稼働させ、第６の移動局無線装置８６との通信のために一つのチャネル、ここでは第１のチャネルＣＨ１を割り当てる。そして、制御部２２は、稼働させた第２の予備用無線装置７２と割り当てたチャネルを予備用基地局用管理テーブル２６に記録する（図５（ｂ）参照）。そして、他に新たな通信接続要求がなければ、本フローによる処理が終了するとともに、Ｓ１０〜Ｓ３４の処理が繰り返し実行される。
【００２３】
以上、本実施形態によれば、周波数の利用効率の低下を抑えつつ、特定のゾーン内の集中的な通信量増大に伴う輻輳を軽減すること通信技術を提供することができる。また、同じ共通周波数ｆｘを使用する予備用無線装置が隣接するサービスエリアにある場合に、一方の予備用無線装置しか稼働させないことから、干渉の発生を防止できる。
【００２４】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、第１又は第２の予備用無線装置６２，７２を稼働させる要請があったときに、既に他方の予備用無線装置が稼働状態のときには、その稼働を継続したがこれに限る趣旨ではない。新たに稼働の要請があったゾーンの予備用無線装置に対する割り当てチャネルの要望が多い場合には、回線制御装置２１は、既に稼働中の予備用無線装置の割り当てを解消して、新たに稼働要請のあった予備用無線装置を稼働させてもよい。その場合、即座に既に稼働中の予備用無線装置の割り当てを解消せずに、所定のタイミング、例えば、所定時間後や予備用無線装置６２，７２が稼働しているゾーンのいずれかの移動局８０の通信が終了したタイミングで切り替わるように回線制御装置２１が制御してもよい。
【００２５】
本実施形態の概要をまとめると以下の通りである。本実施形態に係る無線通信システムは、第１の通信エリアにおいて第１の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の基地局無線装置と、第２の通信エリアにおいて第２の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の基地局無線装置と、前記第１の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の予備用基地局無線装置と、前記第２の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の予備用基地局無線装置と、少なくとも前記第１の基地局無線装置又は前記第２の基地局無線装置の通信量に応じて、前記第１の予備用基地局無線装置又は前記第２の予備用基地局無線装置のいずれか一方に前記第３の周波数による通信を行わせる制御装置とを備える。
また、前記第１の通信エリアと前記第２の通信エリアは、隣接している。
また、前記第１の予備用基地局無線装置及び前記第２の予備用基地局無線装置は、自身の通信エリアにおいて通信量が所定より多くなったときに稼働する。
また、前記センタ局は、前記第１の予備用基地局無線装置または前記第２の予備用基地局無線装置の稼働の要請があったときに、既に前記第１の予備用基地局無線装置または前記第２の予備用基地局無線装置が稼働中であれば、その稼働を継続させる。
また、前記センタ局は、前記基地局と前記移動局無線局装置との通信状態を記録するテーブルを有し、前記第１の予備用基地局無線装置または前記第２の予備用基地局無線装置を稼働させるときに、前記テーブルを参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係る、無線通信システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】実施形態に係る、無線通信システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施形態に係る、ＴＤＭＡ方式の無線キャリアの概念図である。
【図４】実施形態に係る、基地局用管理テーブルの例を示した図である。
【図５】実施形態に係る、予備用基地局用管理テーブルの例を示した図である。
【図６】実施形態に係る、制御部の動作を示すフローチャートである。
【図７】従来技術に係る、無線通信システムの概略構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０ 無線通信システム
２０ センタ局
２１ 回線制御装置
２２ 制御部
２３ 管理テーブル
２５ 基地局用管理テーブル
２６ 予備用基地局用管理テーブル
６０、７０ 基地局
６１ 第１の基地局無線装置
６２ 第１の予備用無線装置
７１ 第２の基地局無線装置
７２ 第２の予備用無線装置
８０ 移動局
８１〜８６ 第１〜第６の移動局無線装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信エリアにおいて第１の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の基地局無線装置と、
第２の通信エリアにおいて第２の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の基地局無線装置と、
前記第１の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の予備用基地局無線装置と、
前記第２の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の予備用基地局無線装置と、
少なくとも前記第１の基地局無線装置又は前記第２の基地局無線装置の通信量に応じて、前記第１の予備用基地局無線装置又は前記第２の予備用基地局無線装置のいずれか一方に前記第３の周波数による通信を行わせる制御装置とを備えた、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１】
第１の通信エリアにおいて第１の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の基地局無線装置と、
第２の通信エリアにおいて第２の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の基地局無線装置と、
前記第１の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第１の予備用基地局無線装置と、
前記第２の基地局無線装置の予備用の無線装置であり、第３の周波数で移動局無線局装置と通信を行う第２の予備用基地局無線装置と、
少なくとも前記第１の基地局無線装置又は前記第２の基地局無線装置の通信量に応じて、前記第１の予備用基地局無線装置又は前記第２の予備用基地局無線装置のいずれか一方に前記第３の周波数による通信を行わせる制御装置とを備えた、
ことを特徴とする無線通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１５７８８０（Ｐ２０１０−１５７８８０Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３４７７２（Ｐ２００８−３３４７７２）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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