JP2013123178A - 基地局、無線通信システム及び障害発生検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局の状態を基地局制御装置に通知する機器に障害が発生した場合にも、基地局制御装置や隣接基地局に障害の発生を検知させる基地局、無線通信システム及び障害発生検知方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る基地局103は、基地局103内での障害の発生に基づいて隣接基地局103aの送信電力を制御する基地局制御装置107又は隣接基地局103aに対して、障害の発生を検知させる基地局103であって、基地局103は、自局内での障害を検出する障害検出部131と、自局が正常動作中、正常である旨の信号を基地局制御装置107又は隣接基地局103aに送信する正常通知部132とを備え、障害検出部131が障害を検出すると、正常通知部132は、正常である旨の信号の送信を停止する基地局103である。
【選択図】図２

Description

本発明は、基地局、無線通信システム及び障害発生検知方法に関するものである。

無線通信システムにおいて、機器の故障やプログラムの暴走等によりシステムの正常動作を妨げる事象（障害）が発生することがある。障害は、ネットワークの遅延や通信不能といった通信環境の劣化を引き起こすものであり、安定した無線通信システムを実現するためには、障害の発生を迅速に検出し、システムを復旧する必要がある。

基地局は、データ転送時のパケット損失や転送遅延等の通信異常を検出すると、基地局内で障害が発生していると判断する。すると、基地局は、障害を解消するために再起動することになる。しかし、基地局の再起動中は、リンク断が生じ、カバレッジ（通信エリア）に穴（通信不能エリア）が発生してしまうことになる。そのため、再起動中の基地局を利用していた移動局の呼は全て切断されてしまう。

そこで、従来、基地局の再起動前に、当該基地局の通信エリアを、当該基地局に隣接する基地局（隣接基地局）の通信エリアで補填する（カバーする）方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法では、ある基地局で障害が発生すると、基地局は、障害が発生した自局の状態を基地局制御装置に通知する。すると、基地局制御装置は、障害が発生した基地局（障害発生基地局）の隣接基地局に対して、障害発生基地局の通信エリアを覆うように送信電力の増加を指示する。これにより、障害が発生した基地局を利用する移動局は、隣接基地局へハンドオーバすることが可能になる。移動局が通信先をハンドオーバした後、障害発生基地局はシステム復旧のために再起動を行う。

特開２００３−７８９３８号公報

しかし、基地局の状態を基地局制御装置に通知する機器そのものが劣化したり故障していたりすると、障害が発生しているにも係わらず障害の発生状況が基地局制御装置に通知されないことがある。このような場合、基地局制御装置による定期的な基地局の状態監視が行われるまでは、基地局制御装置は障害の発生を検知することができない。障害の発生の検知が遅れると、その分通信環境の劣化を招き、ひいては通信不能時間が増長することになる。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、基地局の状態を基地局制御装置に通知する機器に障害が発生した場合にも、基地局制御装置や隣接基地局に障害の発生を検知させる基地局、無線通信システム及び障害発生検知方法を提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による基地局は、
基地局内での障害の発生に基づいて隣接基地局の送信電力を制御する基地局制御装置又は隣接基地局に対して、障害の発生を検知させる基地局であって、当該基地局は、
自局内での障害を検出する障害検出部と、
自局が正常動作中、正常である旨の信号を前記基地局制御装置又は前記隣接基地局に送信する正常通知部と、
を備え、
前記障害検出部が障害を検出すると、前記正常通知部は、前記正常である旨の信号の送信を停止する基地局である。

また、上述した諸課題を解決すべく、第２の観点による通信システムは、
基地局と、当該基地局に隣接する複数の隣接基地局と、前記隣接基地局の送信電力を制御する基地局制御装置とから構成される無線通信システムにおいて、
自局内での障害を検出する障害検出部と、
自局が正常動作中、正常である旨の信号を前記基地局制御装置に送信する正常通知部と、
を備え、
前記障害検出部が障害を検出すると、前記正常通知部は、前記正常である旨の信号の送信を停止し、
前記基地局制御装置は、
前記正常である旨の信号を受信しないと、前記隣接基地局に対して、当該隣接基地局の通信エリアが前記基地局の通信エリアを覆うまで送信電力を上げるよう指示し、前記隣接基地局による送信電力の上昇後、前記基地局に対して、再起動するよう指示する制御部を備える
無線通信システムである。

また、上述した諸課題を解決すべく、第３の観点による通信システムは、
基地局と、当該基地局に隣接する複数の隣接基地局と、前記基地局と前記隣接基地局との通信エリアを含む通信情報を前記隣接基地局に送信する基地局制御装置とから構成される無線通信システムにおいて、
自局内での障害を検出する障害検出部と、
自局が正常動作中、正常である旨の信号を前記隣接基地局に送信する正常通知部と、
を備え、
前記障害検出部が障害を検出すると、前記正常通知部は、前記正常である旨の信号の送信を停止し、
前記隣接基地局は、
前記正常である旨の信号を受信しないと、前記通信情報に基づいて、当該隣接基地局の通信エリアが前記基地局の通信エリアを覆うまで送信電力を上げる送信電力調節部を備える
無線通信システムである。

上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

例えば、本発明の第１の観点を方法として実現させた障害発生検知方法は、
基地局内での障害の発生に基づいて隣接基地局の送信電力を制御する基地局制御装置又は隣接基地局に対して、障害の発生を検知させる障害発生検知方法であって、
前記基地局が自局内での障害を検出するステップと、
前記基地局が正常動作中、正常である旨の信号を前記基地局制御装置又は前記隣接基地局に送信するステップと、
障害が検出されると、前記正常である旨の信号の送信を停止するステップと
を含む障害発生検知方法である。

上記のように構成された本発明に係る基地局、無線通信システム及び障害発生検知方法によれば、基地局内で障害が発生している場合、正常通知部（基地局の状態を通知する機器）は正常である旨の信号の送信を停止する。また、正常通知部内で障害が発生した場合は、正常通知部の機能が失われるので、正常である旨の信号の送信は停止される。よって、基地局の状態を通知する機器に障害が発生しても、隣接基地局及び基地局制御装置が障害の発生を検知することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの全体像を示す概略構成図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る基地局制御装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る基地局及び隣接基地局のセルを示す図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る基地局の処理を示すフローチャートである。 図６は、本発明の一実施形態に係る基地局が再起動するまでのシーケンス図である。

以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る無線通信システムの全体像を示す概略構成図である。本実施形態の無線通信システム１０１は、基地局１０３と、当該基地局１０３に隣接する隣接基地局１０３ａと、基地局制御装置１０７とを有する。

基地局１０３及び隣接基地局１０３ａは、携帯電話端末やＰＨＳ（Personal Hnady-phone System）端末等の無線通信端末（図示せず）と通信を行うもので、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）システムではｅＮＢ（evolved Node B）、ＨＲＰＤ（High Rate Packet Data：高速パケットデータ）システムではＡＮ（Access Network）と称されるものである。基地局１０３が無線通信端末と通信できるエリア（請求項における通信エリア）を示すセルは、図１では基地局１０３を囲む円形のセル１１１で表されている。隣接基地局１０３ａは、基地局１０３の周囲の基地局であり、各隣接基地局１０３ａのセル１１１ａは、基地局１０３のセルに隣接している。基地局１０３と隣接基地局１０３ａとは、例えばＸ２インタフェースによって接続されている。Ｘ２インタフェースとは、３ＧＰＰ（3rd Generation Partnership Project）で規定された無線基地局間インタフェースのことである。Ｘ２インタフェースにより、基地局１０３又は隣接基地局１０３ａとは互いにデータを送受信できる。

基地局制御装置１０７は、基地局１０３及び隣接基地局１０３ａの呼制御やリソースの管理を行うものであり、ＲＮＣ（Radio Network Controller：無線ネットワーク制御装置）と称されるものでもある。リソースの管理には、基地局１０３及び隣接基地局１０３ａが使用している周波数、当該周波数で送信される信号の送信電力、当該送信電力でカバーする通信エリアなどの通信情報の管理が含まれる。基地局制御装置１０７と、基地局１０３又は隣接基地局１０３ａとの接続は、例えばＩｕｂインタフェースにより実現される。当該Ｉｕｂインタフェースにより、基地局制御装置１０７と、基地局１０３又は隣接基地局１０３ａとは互いにデータを送受信できる。

図２は、本実施形態に係る基地局の概略構成を示す機能ブロック図である。基地局１０３は、通信部１２１と、ベースバンド部１２３と、記憶部１２７と、基地局制御部１２９とを備えている。なお、隣接基地局１０３ａに関する機能ブロックは基地局１０３と同様であり、以下、隣接基地局１０３ａに関する機能ブロックの参照符号にはａを付して説明する。

通信部１２１は、アンテナを介して、無線通信端末と信号を無線により送受信するものである。通信部１２１は、受信したＲＦ（Radio Frequency）信号（無線信号）をＩＦ（Intermediate Frequency：中間周波数）信号にダウンコンバートする。また、通信部１２１は、信号の送信時には、ベースバンド部１２３からの信号をＲＦ信号にアップコンバートする。なお、本発明は、通信部１２１がスーパーヘテロダイン方式を採用することに限定されるものではなく、通信部１２１は、ＩＦ信号を生成しないダイレクトコンバージョン方式を採用することもできる。

ベースバンド部１２３は、通信部１２１からの受信信号に対してＡＤ変換や高速フーリエ変換等を行うことにより、受信信号を復調し、ベースバンド信号を取り出す。また、ベースバンド部１２３は、送信するベースバンド信号に対して逆高速フーリエ変換やＤＡ変換等を行うことにより、ベースバンド信号を変調する。

記憶部１２７は、通信情報等の各種情報を記憶するものであり、ワークメモリ等としても機能する。

基地局制御部１２９は、基地局１０３の各機能ブロックをはじめとして基地局１０３の全体を制御及び管理している。基地局制御部１２９は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。

本発明の一実施形態に係る基地局制御部１２９は、障害検出部１３１と、正常通知部１３２と、送信電力調節部１３３と、再起動部１３４とを備えるものとする。

障害検出部１３１は、基地局１０３の各部（各装置）を監視し、障害の発生を検出する。例えば、障害検出部１３１は、基地局１０３の各部から定期的又は不定期的な信号を受け、所定の間隔で受信されなかった信号が存在する場合、当該信号を送るべき装置にて障害が発生していると判断できる。障害検出部１３１は、検出した障害に対応する障害情報を生成し、正常通知部１３２に送る。

正常通知部１３２は、正常である旨の信号を隣接基地局１０３ａ又は基地局制御装置１０７に送信する。つまり、正常通知部１３２は、基地局の状態を通知する機器である。正常である旨の信号とは、例えば定期的又は不定期的なパケット信号である。正常通知部１３２は、障害検出部１３１から障害情報を受け取ると、正常である旨の信号の送信を停止する。隣接基地局１０３ａ又は基地局制御装置１０７は、正常である旨の信号が送られてこないことより、基地局１０３内で障害が発生していることを検知することができる。また、正常通知部１３２内に障害が発生し、正常通知部１３２が機能しなくなった場合も、正常である旨の信号は隣接基地局１０３ａ又は基地局制御装置１０７に送られないため、隣接基地局１０３ａ又は基地局制御装置１０７は、障害の発生について検知できる。なお、本発明は、隣接基地局１０３ａ又は基地局制御装置１０７が、送られてくるべき正常である旨の信号が一回受け取れなかったことから、基地局１０３内で障害が発生していると判断することに限定されるものではない。例えば、隣接基地局１０３ａ又は基地局制御装置１０７は、送られてくるべき正常である旨の信号が所定の期間受け取れなかった場合に、基地局１０３内で障害が発生していると判断することができる。

なお、図２において、基地局制御部１２９と基地局制御装置１０７の制御部１４１及び隣接基地局１０３ａの基地局制御部１２９ａとの接続が一つの線で表現されているが、上述したように、基地局１０３と基地局制御装置１０７との接続に使用されるインタフェースと、基地局１０３と隣接基地局１０３ａとの接続に使用されるインタフェースとは異なるものである。図２では便宜上、基地局１０３から基地局制御装置１０７及び隣接基地局１０３ａへの接続を一つの線にまとめて記載している。

送信電力調節部１３３は、無線通信端末と通信を行うために送信する電波の送信電力を調節する。

再起動部１３４は、基地局１０３の運転を再起動する。

続いて、図３を参照して、本実施形態に係る基地局制御装置の概略構成を示す機能ブロックを説明する。基地局制御装置１０７は、制御部１４１を備えるものである。

制御部１４１は、基地局１０３及び隣接基地局１０３ａの通信情報を管理し、当該通信情報を基地局１０３及び隣接基地局１０３ａに送信する。

また、制御部１４１は、正常である旨の信号が送られてこない場合、隣接基地局１０３ａに対して、隣接基地局１０３ａの通信エリアが基地局１０３の通信エリアを覆うまで送信電力を上げるよう指示することができる。例えば、制御部１４１は、管理する通信情報に基づいて、隣接基地局１０３ａの通信エリアが基地局１０３の通信エリアを覆う送信電力値を求め、当該送信電力値の情報を隣接基地局１０３ａに送る。隣接基地局１０３ａは、受信した送信電力値で信号を無線通信端末に送信することになる。図４のように、隣接基地局１０３ａのセル１１１ａが、送信電力の上昇によってセル１１１ａｅまで拡がることにより、隣接基地局１０３ａの通信エリアが基地局１０３の通信エリアを覆うことになる。

更に、制御部１４１は、隣接基地局１０３ａの送信電力の引き上げ後に、基地局１０３に対して、障害を解消するために運転を再起動するよう指示することもできる。基地局１０３の通信エリアは、隣接基地局１０３ａの通信エリアで覆われているため、基地局１０３が障害を解消するために運転を停止したとしても、カバレッジに穴が発生することはない。

続いて、無線通信システム１０１における障害対応処理方法について、図５及び図６を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る基地局の処理を示すフローチャートである。図６は、本発明の一実施形態に係る基地局が障害解消のために再起動するまでのシーケンス図である。

まず、基地局制御装置１０７は、定期的又は不定期的に隣接基地局１０３ａの通信エリア情報を含む通信情報を基地局１０３及び隣接基地局１０３ａに送信する（図６の１）。基地局制御部１２９ａは、通信情報を受信すると（ステップＳ１０１）、当該情報を記憶部１２７ａに記憶させる。なお、基地局制御装置１０７は、基地局１０３にも通信情報を送信することができる。この場合、基地局制御部１２９は、受信した通信情報を記憶部１２７に記憶させる。

障害検出部１３１が障害を検出しない場合は（ステップＳ１０２のＮｏ）、正常通知部１３２は、正常である旨の信号を隣接基地局１０３ａ及び基地局制御装置１０７に送信する（ステップＳ１０３及び図６の２）。

基地局１０３内で障害が発生すると、障害検出部１３１が障害を検出する（ステップＳ１０２のＹｅｓ及び図６の３）。そして、障害検出部１３１は、障害情報を生成し、正常通知部１３２に送る。

正常通知部１３２は、障害情報を受け取ると、正常である旨の信号の送信を停止する（ステップＳ１０４及び図６の４）。ここで、正常通知部１３２内で障害が発生した場合は、正常通知部１３２の機能が失われるので、正常である旨の信号の送信は停止される。

隣接基地局１０３ａの基地局制御部１２９ａは、正常である旨の信号が送られてこないことより、基地局１０３内で障害が発生していると判断できる。送信電力調節部１３３ａは、記憶部１２７ａに記憶されている通信情報に基づいて、隣接基地局１０３ａの通信エリアが基地局１０３の通信エリアを覆うまで送信電力を上げる（図６の５）。

送信電力調節部１３３ａは、送信電力の引き上げ後、送信電力の引き上げが完了したことを基地局制御装置１０７に通知する（図６の６）。

続いて、基地局制御装置１０７の制御部１４１は、基地局１０３に障害解消のために運転を再起動するよう指示する（図６の７）。再起動部１３４は、再起動に関する指示を受信すると（ステップＳ１０５）、基地局１０３の再起動を行う（ステップＳ１０６及び図６の８）。基地局の再起動は、特にソフトウェアに起因する障害からシステムを復旧する場合に有効である。

再起動完了後、基地局１０３の基地局制御部１２９は、再起動が完了したことを隣接基地局１０３ａに通知することができる。そして、送信電力調節部１３３ａは、送信電力を元（引き上げ前の値）に戻すことができる。なお、基地局制御部１２９は、再起動が完了したことを基地局制御装置１０７に通知することもできる。その後、基地局制御装置１０７の制御部１４１は、隣接基地局１０３ａに送信電力を元に戻すよう指示することができる。

このように本実施形態では、基地局１０３の障害検出部１３１が障害を検出すると、正常通知部１３２（基地局の状態を通知する機器）は、正常である旨の信号の送信を停止する。また、正常通知部１３２内で障害が発生した場合は、正常通知部１３２の機能が失われるので、正常である旨の信号の送信は停止される。つまり、基地局１０３のいかなる部分（装置）で障害が発生しても、正常である旨の信号の送信は即座に停止する。よって、隣接基地局１０３ａは、障害の発生と伴に、正常である旨の信号を受信できなくなるので、障害の発生の検知が遅れることはない。従って障害の発生に伴う通信不能時間は短くなり、システムを障害から迅速に復旧することができる。

また、本実施形態では、隣接基地局１０３ａは、正常である旨の信号を受信しないと、通信情報に基づいて、隣接基地局１０３ａの通信エリアが基地局１０３の通信エリアを覆うまで送信電力を上げることができる。つまり、隣接基地局１０３ａは、基地局制御装置１０７からの送信電力の引き上げ指示を受けることなく、基地局１０３での障害発生を検知して、送信電力を引き上げることができる。そのため、障害の発生に伴う通信不能時間を、基地局制御装置１０７からの送信電力の引き上げ指示が存在する場合に比べ、更に短くすることができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。

例えば、各部材、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

上述した本発明の実施形態の説明では、隣接基地局が、正常である旨の信号を受信しなくなった場合に、送信電力を引き上げると説明したが、隣接基地局は、送信電力の引き上げを基地局制御装置からの指示を受けてから行うことができる。基地局制御装置は、正常である旨の信号を受信しなくなった場合に、基地局内で障害が発生していると判断することができる。基地局制御装置の制御部は、通信情報に基づいて、隣接基地局に、隣接基地局の通信エリアが基地局の通信エリアを覆うまで送信電力を上げるよう指示することができる。この場合、基地局制御装置が通信情報に基づいて送信電力をどれくらい引き上げるかを決定するため、基地局制御装置が隣接基地局に通信情報を予め送信しておく必要はない。

１０１ 無線通信システム
１０３ 基地局
１０３ａ 隣接基地局
１０７ 基地局制御装置
１１１ 基地局のセル
１１１ａ、１１１ａｅ 隣接基地局のセル
１２１ 通信部
１２３ ベースバンド部
１２７ 記憶部
１２９ 基地局制御部
１３１ 障害検出部
１３２ 正常通知部
１３３ 送信電力調節部
１３４ 再起動部
１４１ 制御部

Claims (4)

1. 基地局内での障害の発生に基づいて隣接基地局の送信電力を制御する基地局制御装置又は隣接基地局に対して、障害の発生を検知させる基地局であって、当該基地局は、
   自局内での障害を検出する障害検出部と、
   自局が正常動作中、正常である旨の信号を前記基地局制御装置又は前記隣接基地局に送信する正常通知部と、
   を備え、
   前記障害検出部が障害を検出すると、前記正常通知部は、前記正常である旨の信号の送信を停止する
   基地局。
2. 基地局と、当該基地局に隣接する複数の隣接基地局と、前記隣接基地局の送信電力を制御する基地局制御装置とから構成される無線通信システムにおいて、
   自局内での障害を検出する障害検出部と、
   自局が正常動作中、正常である旨の信号を前記基地局制御装置に送信する正常通知部と、
   を備え、
   前記障害検出部が障害を検出すると、前記正常通知部は、前記正常である旨の信号の送信を停止し、
   前記基地局制御装置は、
   前記正常である旨の信号を受信しないと、前記隣接基地局に対して、当該隣接基地局の通信エリアが前記基地局の通信エリアを覆うまで送信電力を上げるよう指示し、前記隣接基地局による送信電力の上昇後、前記基地局に対して、再起動するよう指示する制御部を備える
   無線通信システム。
3. 基地局と、当該基地局に隣接する複数の隣接基地局と、前記基地局と前記隣接基地局との通信エリアを含む通信情報を前記隣接基地局に送信する基地局制御装置とから構成される無線通信システムにおいて、
   自局内での障害を検出する障害検出部と、
   自局が正常動作中、正常である旨の信号を前記隣接基地局に送信する正常通知部と、
   を備え、
   前記障害検出部が障害を検出すると、前記正常通知部は、前記正常である旨の信号の送信を停止し、
   前記隣接基地局は、
   前記正常である旨の信号を受信しないと、前記通信情報に基づいて、当該隣接基地局の通信エリアが前記基地局の通信エリアを覆うまで送信電力を上げる送信電力調節部を備える
   無線通信システム。
4. 基地局内での障害の発生に基づいて隣接基地局の送信電力を制御する基地局制御装置又は隣接基地局に対して、障害の発生を検知させる障害発生検知方法であって、
   前記基地局が自局内での障害を検出するステップと、
   前記基地局が正常動作中、正常である旨の信号を前記基地局制御装置又は前記隣接基地局に送信するステップと、
   障害が検出されると、前記正常である旨の信号の送信を停止するステップと
   を含む障害発生検知方法。

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