JP2014068114A

JP2014068114A - 無線通信システム

Info

Publication number: JP2014068114A
Application number: JP2012210758A
Authority: JP
Inventors: Fumiya Isozaki; 史也磯▲崎▼
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】本発明は、無線通信システムの通信チャネルの割り当てを通信チャネルの使用状況に応じて行うことにより、通信チャネルの使用効率の向上を図ることを目的とする。
【解決手段】本発明の無線通信システムは、複数の移動局と、複数の移動局と複数の通信チャネルを用いて無線通信を行う基地局と、基地局に接続され通信回線の制御を行う回線制御装置とを備え、回線制御装置は、複数のグループに分けられた複数の移動局に対して、各グループに設定された使用可能な複数の通信チャネルの中で、移動局の通信に使用する通信チャネルを割り当てるとともに、各グループの通信チャネル使用状況に応じて、設定された使用可能な通信チャネルの数を変更することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回線制御装置と基地局装置と端末装置を有する無線通信システムに関し、特に、回線制御装置が複数の通信チャネルから通信に使用する通信チャネルを割り当てるシステムに関する。

マルチチャネルアクセス（ＭＣＡ：Ｍｕｌｔｉ−ＣｈａｎｎｅｌＡｃｃｅｓｓ）方式を採用した通信システムでは、複数の通信チャネルを多数の利用者により共同使用することが行われている。
このようなマルチチャネルアクセス方式の無線通信システムでは、基地局装置が、端末装置からの接続要求があった時に、回線制御装置から割り当てられた通信チャネルを端末装置に指定することにより、端末装置は指定された通信チャネルを使用して通信を行う。
この場合、基地局装置は、端末装置からの接続要求を受信した時に、回線制御装置に対して通信チャネルの割り当て要求を行い、これにより、端末装置に指定する通信チャネルの情報を回線制御装置から取得する（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−８７０８４号公報

従来、ＭＣＡ方式の無線通信システムでは、複数の端末装置が複数グループに分けられて運用されている場合、グループ毎に使用可能な通信チャネルを予め割り当てると、他のグループの通信チャネルに余裕があっても、グループに割り当てられた通信チャネル数を超える通信ができないと云う課題があった。
本発明は、無線通信システムの通信チャネルの各グループに対する割り当てを通信チャネルの使用状況に応じて行うことにより、通信チャネルの使用効率の向上を図ることを目的とする。

本発明の無線通信システムは、複数の端末装置と、複数の端末装置と複数の通信チャネルを用いて無線通信を行う基地局と、基地局に接続され通信回線の制御を行う回線制御装置とを備え、回線制御装置は、複数のグループに分けられた複数の端末装置に対して、各グループに設定された使用可能な複数の通信チャネルの中で、端末装置の通信に使用する通信チャネルを割り当てるとともに、各グループの通信チャネル使用状況に応じて、設定された使用可能な通信チャネルの数を変更することを特徴とする。

また、本発明の無線通信システムは、上述の回線制御装置において、使用可能な通信チャネルの数を変更する場合、変更対象の通信チャネルを複数のグループが使用可能な通信チャネルに設定し、且つ、当該通信チャネルの使用優先度を他の通信チャネルよりも低く設定することが好ましい。

本発明によれば、複数のグループが存在する無線通信システムにおいて、グループ毎に設定されている使用可能通信チャネルを全て使用中に、他のグループに割り当てられている通信チャネルを、フレキシブルに使用できるようになり、通信チャネルの使用効率を向上させることができる。

本発明の一実施例に係るマルチチャネルアクセス方式を用いた無線通信システムの構成例を示す。本発明の一実施例に係る無線通信システムの回線制御装置のメモリテーブルの一例を示す図である。本発明の他の一実施例に係る無線通信システムの回線制御装置のメモリテーブルの一例を示す図である。

以下、本発明に係る一実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施例に係るマルチチャネルアクセス方式を用いた無線通信システム（以下、本無線通信システムという）の構成例を示す。本無線通信システムは、例えば周波数帯や時間帯（スロット番号）などが異なる複数の通信チャネルを動的に割り当てながら無線通信を実現するものである。本実施例は、ＳＣＰＣ（Single Carrier Per Channel）方式を採用した、周波数帯が異なる複数の通信チャネルをマルチキャリアアクセス方式にて運用するものとする。

本無線通信システムは、統制台１１と、回線制御装置１２と、複数の基地局装置２０，３０と、複数の端末装置Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｍ（以下、端末装置Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｍを区別しない場合には、単に端末装置Ａ，Ｂという）を有している。なお、装置数等は本実施例に限定されるものではない。
ここで、端末装置Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｍは固定局であっても良いし、移動局であってもよい。したがって、端末装置Ａ，Ｂは、基地局２０の通信エリアＸと基地局３０の通信エリアＹを任意に行き来してもよい。

また、端末装置Ａ１〜Ａｎ、Ｂ１〜Ｂｍは、複数の端末装置Ａ１〜Ａｎで構成されるグループＡと、複数の端末装置Ｂ１〜Ｂｍで構成されるグループＢに分けられて運用される。本例では、端末装置Ａ，Ｂは統制台１１と通信を行うとともに、グループＡの端末装置ＡはグループＡ内でしか通信を行わず、グループＢの端末装置ＢはグループＢ内でしか通信を行わないものとする。
端末装置Ａ，Ｂは、基地局装置２０，３０との間で制御情報や通信情報などの信号を無線により通信する機能を有し、ユーザ（人）によりキーやボタンなどが操作されて当該操作に応じて発呼や受話や各種の表示などを行う機能などを備えている。なお、端末装置Ａ，Ｂは通信先の統制台１１や端末装置Ａ，Ｂを一台指定した個別通信の他、所定のグループに対するグループ通信が可能である。

統制台１１は、図示しない操作部、マイク、スピーカ、及び、表示部を備え、オペレータ（例えば、システム管理者）によって操作されて端末装置Ａ，Ｂと通話やデータ通信を行うものである。統制台１１からは端末装置Ａ，Ｂに対して個別またはグループ通信が可能であるとともに、全端末装置Ａ，Ｂに対して一斉通信を行うことも可能である。
また、統制台１１では、端末装置Ａ，Ｂの通信状況（通信チャネル使用状況）の監視や通信内容のモニタが可能である。

回線制御装置１２は、本無線通信システム内の通信回線の制御全般を行うものであり、統制台１１及び端末装置Ａ，Ｂからの通信要求に応じて、通信チャネルを割り当て、基地局装置２０，３０を制御する。
より具体的には、回線制御装置１２は、マルチチャネルアクセスの回線使用状況（通信チャネルの使用状況）を管理する機能や、基地局装置２０，３０に対して制御情報を作成して送信する機能や、基地局装置２０，３０から送信された制御情報を受信して解析する機能や、制御情報の受信や送信により端末装置Ａ，Ｂに対する回線使用（通信チャネルの使用）の指示を行う機能などを備えている。

また、回線制御装置１２は、通信チャネルの使用（割当て）状況を記憶するメモリテーブル（後述する図２、図３）を備えている。本例では、回線制御装置１２は通信チャネルとしてＳ１〜Ｓ１０の１０チャネルを管理するとともに、その他、少なくとも１チャネルの制御チャネルを管理する。
そして、回線制御装置１２は、各グループＡ，Ｂの端末装置Ａ，Ｂに対して使用可能な複数の通信チャネルを設定している。例えば、図２（Ａ）に示すように、回線制御装置１２は、グループＡにはチャネルＳ１〜Ｓ５を、グループＢにはチャネルＳ６〜Ｓ１０を使用可能チャネルとして予め設定し、この予め設定されたチャネルの中で端末装置Ａ，Ｂの通信チャネルを割り当てる。さらに、回線制御装置１２は、各グループＡ，Ｂの通信チャネル使用状況に応じて、統制台１１のオペレータの指示あるいは自動で、予め設定された使用可能な通信チャネルの数を変更する。

なお、回線制御装置１２と基地局装置２０，３０とはそれぞれ有線の回線で接続されており、当該回線を介して制御情報などの信号を通信する。
基地局装置２０，３０はそれぞれ、受信部２２，３２及びそのアンテナ２３，３３と、送信部２４，３４及びそのアンテナ２５，３５と、制御部２１，３１を備えている。
制御部２１，３１は回線制御装置１２から割り当てられた通信チャネルを用いて端末装置Ａ，Ｂと無線通信を行うように受信部２２，３２及び送信部２４，３４を制御する。なお、基地局装置２０，３０は、複数の受信部２２，３２と複数の送信部２４，３４を備え、複数の通信チャネルを送受信可能に構成される。

このように、基地局装置２０，３０はそれぞれ、端末装置Ａ，Ｂから無線送信された制御情報をアンテナ２３，３３及び受信部２２，３２により受信及び復調して制御部２１，３１へ渡す機能や、制御部２１，３１から出力された制御情報を送信部２４，３４により変調してアンテナ２５，３５から端末装置Ａ，Ｂに対して無線により送信する機能や、制御部２１，３１により回線制御装置１２との間で制御情報などを通信する機能などを備えている。

次に、図２を参照しながら、回線制御装置１２のより具体的な動作例について説明する。
上述したように、回線制御装置１２は、図２（Ａ）に示すように、初期設定として、グループＡ及びグループＢが使用可能なチャネルを割当てる。ここでは、回線制御装置１２は、グループＡにチャネルＳ１〜Ｓ５の５チャネル、グループＢにチャネルＳ６〜Ｓ１０の５チャネルを設定する。

そして、統制台１１や各端末装置Ａ，Ｂからの通信（通話またはデータ通信）要求に応じて、回線制御装置１２が通信対象の端末情報Ａ，Ｂに応じてチャネルＳ１〜Ｓ１０を初期設定に基づいて割り当てる。
ここで、回線制御装置１２は、統制台１１から通信要求を受信した場合には、その通信要求信号に含まれる発呼先の情報（発呼先端末ＩＤまたはグループＩＤ）が、グループＡ，Ｂのいずれに属するかを判断し、それに応じて、チャネルＳ１〜Ｓ５を割り当てるか、チャネルＳ６〜Ｓ１０を割り当てるかを判断する。

また、回線制御装置１２は、端末装置Ａ，Ｂから通信要求を基地局２０，３０を介して受信した場合は、その通信要求信号に含まれる発呼元の情報（発呼元端末ＩＤ）または発呼先の情報（発呼先端末ＩＤまたはグループＩＤ）が、グループＡ，Ｂのいずれに属するかを判断し、それに応じて、チャネルＳ１〜Ｓ５を割り当てるか、チャネルＳ６〜Ｓ１０を割り当てるかを判断する。

なお、回線制御装置１２は、端末ＩＤと所属グループＡ，Ｂの対応関係をメモリに保持していてもよいし、端末ＩＤに所属グループＡ，Ｂを示すコードが含まれていてもよい。
また、回線制御装置１２によって割当てられたチャネル情報は、基地局装置２０，３０を介して制御チャネルにより端末装置Ａ，Ｂに通知され、端末装置Ａ，Ｂは通知されたチャネルに移行して通信を開始する。

そして、回線制御装置１２が制御した結果、図２（Ｂ）に示すように、グループＡで通信チャネルＳ１〜Ｓ５全てが使用中で、グループＢでは通信チャネルＳ６〜Ｓ１０全てが未使用の時、追加でグループＡの端末装置Ａから通話要求があっても、初期設定のままだとグループＡでは空き通信チャネルがないため通話が行えない。
そこで、図２（Ｃ）に示すように、回線制御装置１２は、このチャネル使用状況を監視していた統制台１１の管理者からの遠隔操作、または、自動でグループＡの通信可能チャネルを増やす。ここでは、回線制御装置１２は、通信チャネルＳ６をグル―プＡ，Ｂが使用可能な共用通信チャネルに設定する。

回線制御装置１２が自動でグループＡの使用可能な通信チャネル数を増やす変更処理を行う場合、回線制御装置１２は、グループＡに割り当てたチャネルＳ１〜Ｓ５のうちの使用中チャネル数が予め設定された第１のしきい値（ここでは、一例としてすべての５チャネル）以上となり、且つ、他のグループＢに割り当てたチャネルＳ６〜Ｓ１０の空きチャネル数が予め設定された第２のしきい値（少なくとも１チャネル）以上であるか否かを判断し、そうなった場合に変更処理を実行する。なお、第２のしきい値は、２以上であることが好ましく、これにより、他のグループＢ専用の通信チャネルを少なくとも一つは確保することができる。

また、回線制御装置１２は、グループＡ，Ｂの両方が使用可能に設定変更した通信チャネルＳ６の割り当て優先度を他の通信チャネルＳ１〜５、Ｓ７〜１０よりも低く設定する。これにより、回線制御装置１２は、通信チャネルを割り当てる際、通信チャネルＳ１〜Ｓ５、Ｓ７〜Ｓ１０を先に使用し、通信チャネルＳ１〜Ｓ５または通信チャネルＳ７〜Ｓ１０に空きが無くなった場合に、通信チャネルＳ６を割り当てる。この詳細は、図３を参照しながら後述する。

そして、チャネルＳ６をグループＡ，Ｂの両方が使用可能に設定変更した図２（Ｃ）の状態で、グループＡの端末装置Ａから通信要求があると、図２（Ｄ）に示すように、回線制御装置１２は、チャネルＳ６をグループＡの通信（ここでは通話）に割当て、グループＢの端末装置Ｂは、通信チャネルＳ６を使用できない状態とする。

その後、グループＡの端末装置Ａによる通信チャネルＳ６を使用した通話が終了した場合、図２（Ｅ）に示すように、通信チャネルＳ６は再びグループＡ，Ｂで使用可能となる。
さらにその後、複数グループＡ，Ｂで共用していた通信チャネルＳ６を、グループＢ専用のチャネルに戻す処理も、回線制御装置１２は、統制台１１の管理者からの遠隔操作、または、自動で実行する。

回線制御装置１２が自動で通信チャネルＳ６を、グループＢ専用のチャネルに戻す解除処理を行う場合、回線制御装置１２は、グループＡに割り当てたチャネルＳ１〜Ｓ５のうちの空きチャネル数が予め設定された第３のしきい値（ここでは、一例としてすべての１チャネル）以上となったか否かを判断し、第３のしきい値以上になると解除処理を実行する。このように、回線制御装置１２が自動で通信チャネルの変更処理及び解除処理を行うことにより、管理者の手を煩わす必要がなくなる。

次に、図３を参照しながら、回線制御装置１２が複数グループＡ，Ｂ両方が使用可能に設定変更した通信チャネルＳ６を、他の通信チャネルよりも優先度を低く設定した場合の動作例を説明する。
図３（Ａ）は、回線制御装置１２が通信チャネルＳ６を複数グループＡ，Ｂ共に使用できるチャネルとする変更処理を行った後、グループＡが通信チャネルＳ１〜Ｓ４を使用中であり、グループＢが通信チャネルＳ７，Ｓ８を使用中であり、通信チャネルＳ５，Ｓ６，Ｓ９，Ｓ１０が空き状態である場合を示している。

この図３（Ａ）の状態で、グループＡの端末装置Ａから通信要求があった場合、図３（Ｂ）に示すように、回線制御装置１２は、通信チャネルＳ５が空いているので、割当て優先度の低い通信チャネルＳ６ではなく、通信チャネルＳ５を割り当てる。
これにより、元々グループＢが専用的に使用可能に設定されていた通信チャネルＳ６をグループＡの専用使用可能チャネルＳ１〜Ｓ５に空きがあるのに、グループＡが使用することがなくなり、公平な運用が可能となる。

また、図３（Ａ）の状態で、グループＢの端末装置Ｂから通信要求があった場合、図３（Ｃ）に示すように、回線制御装置１２は通信チャネルＳ９，Ｓ１０が空いているので、割当て優先度の低い通信チャネルＳ６ではなく、通信チャネルＳ９，Ｓ１０（ここではＳ９）を割り当てる。
これにより、グループＢの通信要求に対して、グループＢが専用使用可能な通信チャネルＳ７〜Ｓ１０に空きがあるのに、グループＡも使用可能な通信チャネルＳ６を割り当てることがなくなり、通信チャネルの使用効率をより向上することができる。

なお、図３（Ｂ）の状態で、グループＡの端末装置Ａから通信要求があった場合には、図３（Ｄ）に示すように、回線制御装置１２は、通信チャネルＳ１〜Ｓ５に空きがないので、通信チャネルＳ６を割り当てる。

このように、回線制御装置１２は、グループＡ，Ｂの両方が使用可能に設定変更した通信チャネルＳ６の割り当て優先度を他の通信チャネルＳ１〜５、Ｓ７〜１０よりも低く設定し、通信チャネルを割り当てる際、通信チャネルＳ１〜Ｓ５、Ｓ７〜Ｓ１０を先に使用し、通信チャネルＳ１〜Ｓ５または通信チャネルＳ７〜Ｓ１０に空きが無くなった場合に、通信チャネルＳ６を割り当てる。これにより、通信チャネルの公平な運用と使用効率の向上を図ることができる。

以上説明した通り、本無線通信システムによれば、回線制御装置１２が各グループＡ，Ｂの通信チャネル使用状況に応じて、予め設定された使用可能な通信チャネルの数を変更するので、通信チャネルの使用効率を向上できる。
回線制御装置１２による通信チャネルの共用通信チャネルへの変更／解除処理を統制台１１から管理者が手動で行う場合には、ム管理者の判断によりフレキシブルに使用できるようになる。一方、回線制御装置１２が変更／解除処理を自動で行う場合には、管理者が統制台１１において通信チャネル使用状況を常時監視しておく必要がなくなり、管理者の負担を低減して利便性を向上することができる。

さらに、回線制御装置１２は、使用可能な通信チャネルの数を変更すべく、複数グループＡ，Ｂが使用可能に設定した通信チャネルの割当て優先度を低く設定するので、通信チャネルの複数グループＡ，Ｂ間での公平な運用と、通信チャネル使用効率の更なる向上を図ることができる。

以上、本発明の一実施形態としての無線通信システムについて説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した実施形態では、端末装置のグループはグループＡ，Ｂの２つであったが、グループ数は２以上であればよい。

また、回線制御装置１２の通信チャネルの共用通信チャネルへの変更／解除処理は、手動と自動の切り替えを、統制台１１から設定可能に構成してもよい。これにより、管理者が統制台１１に在席している場合は手動、離席した場合は自動に設定することができ、運用上の利便性を向上できる。

さらに、上述した実施形態では、統制台１１が１台である場合を例にあげて説明した。しかし、本発明において統制台１１は複数あってもよく、各統制台１１が共用通信チャネルへの変更／解除処理を実行可能に構成してもよい。その場合、複数の統制台１１に優先度を設定して、排他制御を行う必要がある。統制台１１を複数備えることにより、ある統制台１１が変更処理を実施した後、解除処理を忘れても、別の統制台１１で解除処理が可能になり、運用上の利便性が向上する。

なお、上述した実施形態では、回線制御装置１２が通信チャネルの共用通信チャネルへの変更処理を自動で行う場合は、他のグループの空きチャネルが第２のしきい値以上かを判断するよう構成した。しかし、回線制御装置１２は、第２のしきい値の判断は行わずに、第１のしきい値の判断のみで変更処理を実行してもよく、これにより、通信チャネルの使用効率をより向上できる。

１１：統制台、１２：回線制御装置、２０，３０：基地局装置、２１，３１：制御部、２２，３２：受信部、２４，３４：送信部、２３，２５，３３，３５：アンテナ、Ａ１〜Ａｎ，Ｂ１〜Ｂｍ：端末装置。

Claims

複数の端末装置端末装置と、該複数の端末装置端末装置と複数の通信チャネルを用いて無線通信を行う基地局と、該基地局に接続され通信回線の制御を行う回線制御装置とを備え、
前記回線制御装置は、複数のグループに分けられた前記複数の端末装置に対して、各グループに設定された使用可能な複数の通信チャネルの中で、前記端末装置の通信に使用する通信チャネルを割り当てるとともに、各グループの通信チャネル使用状況に応じて、前記設定された使用可能な通信チャネルの数を変更することを特徴とする、無線通信システム。
前記回線制御装置は、前記使用可能な通信チャネルの数を変更する場合、変更対象の通信チャネルを複数のグループが使用可能な通信チャネルに設定し、且つ、当該通信チャネルの使用優先度を他の通信チャネルよりも低く設定することを特徴とする、請求項１記載の無線通信システム。