(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-24
(45)【発行日】2024-10-02
(54)【発明の名称】通信制御装置及び通信制御方法
(51)【国際特許分類】
H04W 16/04 20090101AFI20240925BHJP
H04W 88/12 20090101ALI20240925BHJP
H04W 28/20 20090101ALI20240925BHJP
【ＦＩ】
H04W16/04
H04W88/12
H04W28/20
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021025145
(22)【出願日】2021-02-19
(65)【公開番号】P2022127162
(43)【公開日】2022-08-31
【審査請求日】2023-10-12
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、総務省、「５Ｇ基地局共用技術に関する研究開発」研究開発委託契約に基づく開発項目「有線・無線を統合したネットワーク接続管理・制御技術」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(73)【特許権者】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】温 允
【審査官】吉村 伊佐雄
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２１／２０４１４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１３／６９１７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１３５６８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｗ４／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のオペレータがそれぞれ管理する複数のベースバンド装置と前記複数のオペレータが共用する無線装置とを接続する回線の容量を前記複数のオペレータに割り当てる通信制御装置であって、前記複数のオペレータそれぞれに対する回線の割り当ての公平性を示す公平係数を算出する算出部と、
前記複数のオペレータそれぞれが必要とする回線の必要容量と、前記複数のオペレータそれぞれに前記必要容量が割り当てられた場合に達成可能な利得とを取得する取得部と、
前記算出部によって算出された公平係数と、前記取得部によって取得された必要容量及び利得とに基づいて、オペレータごとの回線の割当容量を決定する割当部と
を有することを特徴とする通信制御装置。
【請求項2】
前記算出部は、過去の所定期間におけるオペレータごとの割当容量に対応する値の合計値の逆数をオペレータごとの前記公平係数として算出する
ことを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
【請求項3】
前記取得部は、前記無線装置と端末装置との無線通信により伝送されるトラフィック量を無線周波数の単位帯域当たりの通信レートで除算して得られる無線帯域幅の合計を前記必要容量として取得する
ことを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
【請求項4】
前記取得部は、前記無線装置と端末装置との無線通信により伝送されるトラフィック量の合計を前記利得として取得する
ことを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
【請求項5】
前記割当部は、前記公平係数が小さく過去の割当容量が少ないオペレータほど多くの割当容量を割り当てる
ことを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
【請求項6】
前記割当部は、前記必要容量に対する前記利得が大きいオペレータほど多くの割当容量を割り当てる
ことを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
【請求項7】
前記割当部は、前記割当容量が前記必要容量よりも大きいオペレータがある場合に、当該オペレータの割当容量を前記必要容量と等しい値とし、余剰の容量を他のオペレータに等分して割り当てる
ことを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
【請求項8】
前記回線の容量のうち前記複数のオペレータに動的に割り当てる容量の割合を示す共用率を決定する決定部をさらに有し、前記割当部は、
前記決定部によって決定された共用率を前記回線の容量に適用した容量について、オペレータごとの回線の割当容量を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の通信制御装置。
【請求項9】
複数のオペレータがそれぞれ管理する複数のベースバンド装置と前記複数のオペレータが共用する無線装置とを接続する回線の容量を前記複数のオペレータに割り当てる通信制御方法であって、前記複数のオペレータそれぞれに対する回線の割り当ての公平性を示す公平係数を算出し、
前記複数のオペレータそれぞれが必要とする回線の必要容量と、前記複数のオペレータそれぞれに前記必要容量が割り当てられた場合に達成可能な利得とを取得し、
前記公平係数、前記必要容量及び前記利得に基づいて、オペレータごとの回線の割当容量を決定する
処理を有することを特徴とする通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信制御装置及び通信制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、無線通信システムでは、高速かつ大容量のデータ通信が可能な第５世代移動体通信（５Ｇ）を用いたサービスが導入されつつある。５Ｇを用いたサービスでは、例えばミリ波のように、ＬＴＥ（Long Term Evolution）等と比較して高い周波数の電波が利用される。このような高周波数の電波は、直進性が高く遮蔽物を透過しにくいため、セル半径が小さくなる傾向がある。この結果、無線通信システムの構築には、高密度で基地局装置を設置することが求められる。
【0003】
具体的には、基地局装置は、例えばベースバンド処理を実行するベースバンド装置（ＣＵ／ＤＵ：Central Unit/Distributed Unit）と無線処理を実行する無線装置（ＲＵ：Radio Unit）とに分離されているため、アンテナを有するＲＵが高密度に配置される。このため、無線通信システムを構築する通信事業者（ＭＮＯ：Mobile Network Operator）は、他のＭＮＯと協同して共用可能なＲＵを設置することで、効率的に通信エリア及びシステム容量の拡大を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平１０－０４２０３７号公報
【文献】特開２０１６－１１１６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、複数のＭＮＯが共用するＲＵ（以下「共用ＲＵ」という）が設置される場合、ＣＵ／ＤＵと共用ＲＵを接続するフロントホール（ＦＨ：Front Haul）回線も複数のＭＮＯによって共用されることになる。しかしながら、ＦＨ回線の容量（以下「ＦＨ容量」という）には限りがあるため、複数のＭＮＯがそれぞれ必要十分なＦＨ容量を確保することが困難であるという問題がある。
【0006】
具体的には、例えばＭＮＯごとの専用ＲＵを共用ＲＵに置換する場合、共用ＲＵを使用するＭＮＯの数に応じてＦＨ回線も同時に増設することは困難であり、複数のＭＮＯが共用ＲＵを使用するようになっても、ＦＨ容量が十分に増大することはない。このため、例えばＦＨ容量を等分して、共用ＲＵを使用する複数のＭＮＯに公平に割り当てることが考えられる。
【0007】
しかし、ＦＨ容量を等分して割り当てる場合、例えば１つのＭＮＯについては、割り当てられたＦＨ容量よりもトラフィック量が小さくＦＨ容量の余剰が発生するにも関わらず、他のＭＮＯについては、割り当てられたＦＨ容量よりもトラフィック量が大きくＦＨ容量の不足が発生することがある。結果として、通信効率が悪化し、システム全体のスループットが低下してしまう。このように、複数のＭＮＯに対して、公平性を担保しつつ効率良くＦＨ容量を割り当てるのは困難である。
【0008】
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、ＦＨ容量を公平かつ効率良く複数のＭＮＯに割り当てることができる通信制御装置及び通信制御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】
【0009】
本願が開示する通信制御装置は、１つの態様において、複数のオペレータがそれぞれ管理する複数のベースバンド装置と前記複数のオペレータが共用する無線装置とを接続する回線の容量を前記複数のオペレータに割り当てる通信制御装置であって、前記複数のオペレータそれぞれに対する回線の割り当ての公平性を示す公平係数を算出する算出部と、前記複数のオペレータそれぞれが必要とする回線の必要容量と、前記複数のオペレータそれぞれに前記必要容量が割り当てられた場合に達成可能な利得とを取得する取得部と、前記算出部によって算出された公平係数と、前記取得部によって取得された必要容量及び利得とに基づいて、オペレータごとの回線の割当容量を決定する割当部とを有する。
【発明の効果】
【0010】
本願が開示する通信制御装置及び通信制御方法の１つの態様によれば、ＦＨ容量を公平かつ効率良く複数のＭＮＯに割り当てることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本願が開示する通信制御装置及び通信制御方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【0013】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を示す図である。図１に示す無線通信システムにおいては、それぞれ管理するＭＮＯが異なる複数のＣＵ／ＤＵ２００が複数の共用ＲＵ２０を共用している。すなわち、複数のＣＵ／ＤＵ２００は、Ｌ２スイッチ１０を介して複数の共用ＲＵ２０に接続している。各ＣＵ／ＤＵ２００と共用ＲＵ２０とを接続する回線がフロントホール回線（ＦＨ回線）である。また、複数のＣＵ／ＤＵ２００は、共通の通信制御装置１００に接続している。
図１は、実施の形態１に係る無線通信システムの構成例を示す図である。図１に示す無線通信システムにおいては、それぞれ管理するＭＮＯが異なる複数のＣＵ／ＤＵ２００が複数の共用ＲＵ２０を共用している。すなわち、複数のＣＵ／ＤＵ２００は、Ｌ２スイッチ１０を介して複数の共用ＲＵ２０に接続している。各ＣＵ／ＤＵ２００と共用ＲＵ２０とを接続する回線がフロントホール回線（ＦＨ回線）である。また、複数のＣＵ／ＤＵ２００は、共通の通信制御装置１００に接続している。
【0014】
通信制御装置１００は、例えばＲＩＣ（RAN Intelligent Controller）などと呼ばれ、基地局を制御する。通信制御装置１００は、基地局を構成するベースバンド装置であるＣＵ／ＤＵ２００を制御する。具体的には、通信制御装置１００は、それぞれＭＮＯが異なる複数のＣＵ／ＤＵ２００に対して、ＦＨ回線の容量（ＦＨ容量）を割り当てる。すなわち、通信制御装置１００は、共用ＲＵ２０ごとのＦＨ容量の各ＭＮＯに対する配分を決定し、各共用ＲＵ２０におけるＭＮＯごとのＦＨ容量の配分を、それぞれのＭＮＯのＣＵ／ＤＵ２００へ通知する。通信制御装置１００は、ＣＵ／ＤＵ２００から各ＭＮＯに関するＭＮＯ情報を取得し、取得したＭＮＯ情報と、各ＭＮＯに対する過去のＦＨ容量の割当実績とに基づいて、共用ＲＵ２０ごとのＦＨ容量の各ＭＮＯに対する配分を決定する。通信制御装置１００の詳細な構成及び動作については、後に詳述する。
【0015】
ＣＵ／ＤＵ２００は、基地局を構成するベースバンド装置である。ＣＵ／ＤＵ２００は、それぞれ図示しないＭＮＯごとのコアネットワークに接続し、ＭＮＯごとのデータに対するベースバンド処理を実行する。また、ＣＵ／ＤＵ２００は、ＦＨ回線を介して複数の共用ＲＵ２０に接続し、各共用ＲＵ２０と無線通信するＵＥ（User Equipment）３０であって自ＭＮＯが管轄するＵＥ３０に関する情報を取得する。そして、ＣＵ／ＤＵ２００は、取得したＵＥ情報から自ＭＮＯに関するＭＮＯ情報を生成し、ＭＮＯ情報を通信制御装置１００へ出力する。
【0016】
また、ＣＵ／ＤＵ２００は、通信制御装置１００によって共用ＲＵ２０ごとのＦＨ容量が割り当てられると、割り当てられたＦＨ容量のスケジューリングを実行し、ＦＨ回線を介して共用ＲＵ２０との間でデータを送受信する。ＣＵ／ＤＵ２００の詳細な構成及び動作については、後に詳述する。
【0017】
Ｌ２スイッチ１０は、ＦＨ回線に設けられ、複数のＣＵ／ＤＵ２００と複数の共用ＲＵ２０とを接続する。
【0018】
共用ＲＵ２０は、基地局を構成する無線装置である。共用ＲＵ２０は、複数のＭＮＯに対応する複数のＣＵ／ＤＵ２００に接続し、データに対する無線処理を実行する。すなわち、共用ＲＵ２０は、セル内のＵＥ３０との間でデータを無線送信したり無線受信したりする。
【0019】
ＵＥ３０は、無線通信可能な端末装置である。ＵＥ３０は、自装置が在圏するセルを形成する共用ＲＵ２０との間で無線通信を実行する。ＵＥ３０は、共用ＲＵ２０を共用する複数のＭＮＯのうちいずれかのＭＮＯによって管轄されており、当該ＭＮＯのＣＵ／ＤＵ２００との間でデータを送受信する。
【0020】
【0021】
入出力部１１０は、複数のＣＵ／ＤＵ２００と接続し、ＣＵ／ＤＵ２００からの情報の入力を受け付けるとともに、ＣＵ／ＤＵ２００へ情報を出力する。具体的には、入出力部１１０は、各ＣＵ／ＤＵ２００からそれぞれのＣＵ／ＤＵ２００を管理するＭＮＯに関するＭＮＯ情報の入力を受け付ける。また、入出力部１１０は、各ＣＵ／ＤＵ２００に割り当てたＦＨ容量を通知する割当情報を出力する。
【0022】
プロセッサ１２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）などを備え、通信制御装置１００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ１２０は、ＭＮＯ情報取得部１２１、公平係数算出部１２２、ＦＨ容量割当部１２３及び割当情報生成部１２４を有する。
【0023】
ＭＮＯ情報取得部１２１は、入出力部１１０によって入力が受け付けられたＭＮＯ情報を取得する。ＭＮＯ情報は、各共用ＲＵ２０においてそれぞれのＭＮＯが必要とするＦＨ容量（以下「必要容量」という）の情報と、それぞれのＭＮＯに必要容量が割り当てられた場合の伝送トラフィック量を示す利得の情報とを含む。ＭＮＯ情報取得部１２１は、取得したＭＮＯ情報に含まれる必要容量及び利得をＦＨ容量割当部１２３へ通知する。
【0024】
公平係数算出部１２２は、複数のＭＮＯそれぞれに対する過去のＦＨ容量の割当実績に基づいて、各ＭＮＯの公平係数を算出する。具体的には、公平係数算出部１２２は、例えば過去の所定期間においてＭＮＯごとに割り当てたＦＨ容量をＭＮＯごとに合計し、ＭＮＯごとの合計値の逆数を公平係数として算出する。したがって、公平係数算出部１２２は、過去に割り当てられたＦＨ容量が多いＭＮＯに対しては小さい公平係数を算出し、過去に割り当てられたＦＨ容量が少ないＭＮＯに対しては大きい公平係数を算出する。
【0025】
ＦＨ容量割当部１２３は、ＭＮＯ情報取得部１２１から通知される共用ＲＵ２０それぞれにおけるＭＮＯごとの必要容量及び利得と、公平係数算出部１２２によって算出されるＭＮＯごとの公平係数とに基づいて、共用ＲＵ２０それぞれに関してＭＮＯごとに割り当てられるＦＨ容量（以下「割当容量」という）を算出する。このとき、ＦＨ容量割当部１２３は、必要容量に対して利得が大きいＭＮＯほど割当容量が大きくなるとともに、公平係数が大きいＭＮＯほど割当容量が大きくなるように、各共用ＲＵ２０に関するＭＮＯごとの割当容量を算出する。そして、ＦＨ容量割当部１２３は、共用ＲＵ２０ごとかつＭＮＯごとの割当容量を割当情報生成部１２４へ通知する。
【0026】
割当情報生成部１２４は、ＦＨ容量割当部１２３によって算出された共用ＲＵ２０ごとかつＭＮＯごとの割当容量を示す割当情報を生成する。このとき、割当情報生成部１２４は、それぞれのＭＮＯに対応するＣＵ／ＤＵ２００宛ての割当情報に、当該ＭＮＯに割り当てられた割当容量を共用ＲＵ２０ごとに示す情報を含める。割当情報は、入出力部１１０から各ＭＮＯに対応するＣＵ／ＤＵ２００へ出力される。
【0027】
メモリ１３０は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを備え、プロセッサ１２０による処理に用いられる情報を記憶する。
【0028】
【0029】
入出力部２１０は、通信制御装置１００と接続し、通信制御装置１００へ情報を出力するとともに、通信制御装置１００からの情報の入力を受け付ける。具体的には、入出力部２１０は、共用ＲＵ２０ごとに自ＭＮＯの割当容量を示す割当情報の入力を受け付ける。また、入出力部２１０は、各共用ＲＵ２０における自ＭＮＯの必要容量及び利得を示すＭＮＯ情報を出力する。
【0030】
プロセッサ２２０は、例えばＣＰＵ、ＦＰＧＡ又はＤＳＰなどを備え、ＣＵ／ＤＵ２００の全体を統括制御する。具体的には、プロセッサ２２０は、ＵＥ情報取得部２２１、必要容量・利得算出部２２２及びスケジューリング部２２３を有する。
【0031】
ＵＥ情報取得部２２１は、ＣＵ／ＤＵ２００に接続する複数の共用ＲＵ２０と無線通信するＵＥ３０の情報を取得する。具体的には、ＵＥ情報取得部２２１は、ＵＥ３０それぞれについて、送信又は受信されるトラフィック量と、無線環境に応じて変化する通信レートと、無線通信する接続先の共用ＲＵ２０の識別情報とを取得する。ＵＥ情報取得部２２１は、取得したＵＥ情報を蓄積する。
【0032】
図４は、ＵＥ情報取得部２２１によって蓄積されるＵＥ情報の具体例を示す図である。図４に示すように、ＵＥ識別情報に対応付けて、発生トラフィック量、単位帯域通信レート及び接続共用ＲＵ識別情報がＵＥ情報として取得される。
【0033】
ＵＥ識別情報は、ＵＥ３０を識別するＵＥ３０それぞれに固有の識別情報である。発生トラフィック量は、ＵＥ３０から送信される、又はＵＥ３０によって受信されるトラフィック量を示す。発生トラフィック量の情報は、ＵＥ３０それぞれが送受信を要求するデータ量の情報が共用ＲＵ２０を介してＣＵ／ＤＵ２００に受信されることにより得られる。単位帯域通信レートは、ＵＥ３０の単位周波数帯域当たりの通信レートを示す。単位帯域通信レートの情報は、ＵＥ３０それぞれに適用されるＭＣＳ（Modulation and Coding Scheme）などから特定される通信レートの情報が共用ＲＵ２０を介してＣＵ／ＤＵ２００に受信されることにより得られる。接続共用ＲＵ識別情報は、ＵＥ３０が無線通信する共用ＲＵ２０を識別する共用ＲＵ２０それぞれに固有の識別情報である。
【0034】
図４に示す例では、例えばＵＥ識別情報が「ＵＥ＃１」のＵＥ３０は、接続共用ＲＵ識別情報が「ＲＵ＃１」の共用ＲＵ２０と無線通信を実行し、発生トラフィック量が「１００Ｍｂｐｓ」であり、単位帯域通信レートが「１．５ｂｐｓ／Ｈｚ」であることがわかる。
【0035】
ＵＥ情報取得部２２１は、共用ＲＵ２０それぞれから自ＭＮＯが管轄するすべてのＵＥ３０に関して、上述したＵＥ情報を取得して蓄積する。
【0036】
必要容量・利得算出部２２２は、ＵＥ情報取得部２２１によって取得されたＵＥ情報に基づいて、共用ＲＵ２０ごとに必要容量と利得を算出する。具体的には、必要容量・利得算出部２２２は、ＵＥ３０ごとの発生トラフィック量λjと単位帯域通信レートｒjとから、下記の式（１）、（２）によって必要容量ｃと利得ｕとを算出する。
【数1】
【0037】
すなわち、必要容量・利得算出部２２２は、発生トラフィック量λjを単位帯域通信レートｒjで除算して得られるＵＥ３０ごとの無線帯域幅の合計を必要容量ｃとして算出し、ＵＥ３０ごとの発生トラフィック量λjの合計を利得ｕとして算出する。必要容量・利得算出部２２２は、自ＭＮＯの必要容量ｃ及び利得ｕを共用ＲＵ２０それぞれに関して算出し、共用ＲＵ２０ごとの必要容量ｃ及び利得ｕを自ＭＮＯのＭＮＯ情報に含め、入出力部２１０から通信制御装置１００へ出力させる。
【0038】
スケジューリング部２２３は、入出力部２１０によって受け付けられた割当情報に従って、共用ＲＵ２０ごとのＦＨ回線のスケジューリングを実行する。すなわち、スケジューリング部２２３は、共用ＲＵ２０ごとの自ＭＮＯへの割当容量から、共用ＲＵ２０それぞれにおける無線帯域幅と通信ストリーム数を決定する。そして、スケジューリング部２２３は、決定した無線帯域幅及び通信ストリーム数に応じてＦＨ回線の通信が実行されるようにＦＨ送受信部２４０による送受信を制御する。
【0039】
メモリ２３０は、例えばＲＡＭ又はＲＯＭなどを備え、プロセッサ２２０による処理に用いられる情報を記憶する。
【0040】
ＦＨ送受信部２４０は、スケジューリング部２２３によるスケジューリングに従って、共用ＲＵ２０との間でＦＨ回線を介したデータの送受信を実行する。すなわち、ＦＨ送受信部２４０は、それぞれの共用ＲＵ２０に対して、スケジューリング部２２３によって決定された無線帯域幅及び通信ストリーム数に応じた量のデータを送信する。また、ＦＨ送受信部２４０は、スケジューリング部２２３によって決定された無線帯域幅及び通信ストリーム数に応じた量のデータをそれぞれの共用ＲＵ２０から受信する。
【0041】
次いで、上記のように構成されたＣＵ／ＤＵ２００によるＭＮＯ情報算出方法について、図５に示すフロー図を参照しながら説明する。ＣＵ／ＤＵ２００は、主に必要容量・利得算出部２２２によって、各共用ＲＵ２０における自ＭＮＯの必要容量及び利得をＭＮＯ情報として算出する。したがって、以下に説明するＭＮＯ情報算出方法は、ＣＵ／ＤＵ２００に接続する共用ＲＵ２０ごとに繰り返される。
【0042】
まず、共用ＲＵ２０における自ＭＮＯの必要容量ｃ及び利得ｕが上式（１）、（２）によって算出される（ステップＳ１０１）。すなわち、共用ＲＵ２０と無線通信するＵＥ３０ごとの無線帯域幅の合計が必要容量ｃとして算出され、これらのＵＥ３０ごとの発生トラフィック量λjの合計が利得ｕとして算出される。これにより、共用ＲＵ２０における自ＭＮＯの必要容量及び利得が算出されるが、ＣＵ／ＤＵ２００と共用ＲＵ２０の間のＦＨ容量には上限があり、必要容量ｃがＦＨ容量の上限を超えてしまう場合には、必要容量ｃは実現されない値となってしまう。
【0043】
そこで、必要容量ｃは、ＦＨ回線の上限ｃlimitと比較され（ステップＳ１０２）、必要容量ｃが上限ｃlimitを超えていない場合は（ステップＳ１０２Ｎｏ）、この共用ＲＵ２０における自ＭＮＯの必要容量ｃ及び利得ｕは、ステップＳ１０１において算出された値に確定する。一方、必要容量ｃが上限ｃlimitを超えている場合は（ステップＳ１０２Ｙｅｓ）、ステップＳ１０１において算出された必要容量ｃ及び利得ｕが調整される。
【0044】
具体的には、この共用ＲＵ２０に関する必要容量ｃがＦＨ回線の上限ｃlimitに設定されるとともに（ステップＳ１０３）、利得ｕの算出のために、残帯域ｃw及び利得ｕの初期値がそれぞれｃlimit及び０に設定される（ステップＳ１０４）。そして、発生トラフィック量λjを単位帯域通信レートｒjで除算して得られるＵＥ３０ごとの無線帯域幅が、残帯域ｃwを共用ＲＵ２０と無線通信するＵＥ３０の数Ｎuで除算して得られる等分帯域よりも小さいＵＥ３０があるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。すなわち、共用ＲＵ２０に割り当て可能な無線帯域を自ＭＮＯのＵＥ３０に等分した等分帯域（ｃw／Ｎu）が、必要としている無線帯域幅（λj／ｒj）よりも大きく無線帯域の余剰が発生するＵＥ３０があるか否かが判定される。
【0045】
この判定の結果、無線帯域の余剰が発生するＵＥ３０がない場合（ステップＳ１０５Ｎｏ）、共用ＲＵ２０における利得ｕは、現在の利得ｕの値にＵＥ３０ごとの単位帯域通信レートｒjと等分帯域（ｃw／Ｎu）の積の合計を加算した値となる（ステップＳ１０７）。ここでは、利得ｕの初期値が０であるため、各ＵＥ３０の単位帯域通信レートと等分帯域の積の合計が共用ＲＵ２０の利得ｕとして算出される。
【0046】
一方、無線帯域の余剰が発生するＵＥ３０がある場合（ステップＳ１０５Ｙｅｓ）、共用ＲＵ２０における利得ｕは、現在の利得ｕの値に無線帯域の余剰が発生するＵＥ３０の発生トラフィック量λjを加算した値に更新される。また、残帯域ｃwは、現在の残帯域ｃwの値から無線帯域の余剰が発生するＵＥ３０が実際に必要としている無線帯域幅（λj／ｒj）を減算した値に更新される。そして、以降の処理において、このＵＥ３０を除外するために、ＵＥ３０の数Ｎuが１デクリメントされる（ステップＳ１０６）。
【0047】
このように、残帯域を等分した等分帯域が、必要としている無線帯域幅よりも大きいＵＥ３０が除外された後、再度残帯域を等分した等分帯域が、必要としている無線帯域幅よりも大きいＵＥ３０があるか否かが判定される（ステップＳ１０５）。そして、無線帯域の余剰が発生するＵＥ３０を１つずつ除外していき、無線帯域の余剰が発生するＵＥ３０がなくなると（ステップＳ１０５Ｎｏ）、その時点での残帯域ｃwを残ったＵＥ３０に等分した場合の利得を現在の利得ｕの値に加算することにより、共用ＲＵ２０における利得ｕが算出される（ステップＳ１０７）。
【0048】
以上の処理により、ＦＨ容量の上限を超えない範囲で共用ＲＵ２０の必要容量ｃ及び利得ｕが確定する。このような共用ＲＵ２０の必要容量ｃ及び利得ｕの算出は、ＣＵ／ＤＵ２００に接続するすべての共用ＲＵ２０に関して繰り返され、それぞれの共用ＲＵ２０における自ＭＮＯの必要容量ｃ及び利得ｕが求められる。そして、自ＭＮＯの必要容量ｃ及び利得ｕは、ＭＮＯ情報として通信制御装置１００へ出力される。
【0049】
次に、通信制御装置１００におけるＦＨ容量割当方法について、図６に示すフロー図を参照しながら説明する。以下に説明するように、通信制御装置１００は、各ＭＮＯのＭＮＯ情報の入力を受け付け、ＭＮＯ情報と公平係数とから各共用ＲＵ２０におけるＭＮＯごとのＦＨ容量を決定する。
【0050】
入出力部１１０に、各ＣＵ／ＤＵ２００からＭＮＯ情報が入力されると、ＭＮＯ情報取得部１２１によって、各共用ＲＵ２０におけるＭＮＯ別の必要容量ｃ及び利得ｕが取得される（ステップＳ２０１）。また、公平係数算出部１２２によって、過去の各ＭＮＯに対するＦＨ容量の割当実績からＭＮＯごとの公平係数ρが算出される（ステップＳ２０２）。具体的には、例えば式（３）に示すように、過去の所定期間内においてＭＮＯに割り当てられたＦＨ容量の合計の逆数が公平係数ρとして算出される。
【数2】
【0051】
ただし、式（３）において、ＮRUはそれぞれのＭＮＯが使用する共用ＲＵ２０の数を示し、Ｔは過去の所定期間を示し、ｕ’tは時刻ｔにおいて各共用ＲＵ２０のＭＮＯに割り当てられたＦＨ容量に対応する実績利得を示す。実績利得ｕ’tは、例えば下記の式（４）によって算出される。
ｕ’t＝ｕｔ・ｃ’t／ｃt ・・・（４）
ｕ’t＝ｕｔ・ｃ’t／ｃt ・・・（４）
【0052】
すなわち、ＭＮＯごとに使用する全共用ＲＵ２０に関して、時刻ｔにおける利得ｕtに、実際に割り当てられたＦＨ容量ｃ’ｔと必要容量ｃtとの比を乗算することにより、実績利得ｕ’tが算出される。このため、割り当てられたＦＨ容量が多いＭＮＯに関しては、実績利得ｕ’tが大きくなり、割り当てられたＦＨ容量が少ないＭＮＯに関しては、実績利得ｕ’tが小さくなる。そして、公平係数ρは、実績利得ｕ’tの合計の逆数であるため、所定期間Ｔにおいて多くのＦＨ容量が割り当てられたＭＮＯの公平係数ρは小さくなり、所定期間Ｔにおいて少ないＦＨ容量が割り当てられたＭＮＯの公平係数ρは大きくなる。なお、公平係数ρの算出に用いられる実績利得ｕ’tは、上記のように算出される代わりに、各ＭＮＯのＣＵ／ＤＵ２００から報告されるようにしても良い。
【0053】
このようにして、ＭＮＯごとの必要容量ｃ、利得ｕ及び公平係数ρが得られると、ＦＨ容量割当部１２３によって、各共用ＲＵ２０におけるＭＮＯごとのＦＨ容量の割当量が決定される。すなわち、以下に説明する各ＭＮＯに対するＦＨ容量の割当方法が、共用ＲＵ２０ごとに繰り返される。
【0054】
まず、共用ＲＵ２０におけるＦＨ容量の残容量ｃtotalの初期値がこの共用ＲＵ２０の全ＦＨ容量ＣFHに設定される（ステップＳ２０３）。そして、残容量ｃtotalが０より大きいか否かが判定され（ステップＳ２０４）、残容量ｃtotalが０になっている場合には（ステップＳ２０４Ｎｏ）、当該共用ＲＵ２０に関するＦＨ容量の割当が終了する。ここでは、残容量ｃtotalが初期値ＣFHであり０より大きいため（ステップＳ２０４Ｙｅｓ）、割当容量ｃ’が未確定のＭＮＯがあるか否かが判定される（ステップＳ２０５）。そして、まだいずれのＭＮＯについても割当容量ｃ’が確定していないため（ステップＳ２０５Ｙｅｓ）、ＭＮＯごとの割当容量ｃ’が算出される（ステップＳ２０６）。
【0055】
具体的には、下記の式（５）によって、共用ＲＵ２０におけるＭＮＯごとのＦＨ容量（割当容量ｃ’）が算出される。
【数3】
【0056】
すなわち、全ＭＮＯについての公平係数ρと利得ｕ及び必要容量ｃの比との積の合計に占める、各ＭＮＯについての公平係数ρと利得ｕ及び必要容量ｃの比との積の割合を残容量ｃtotalに乗算することにより、各ＭＮＯの割当容量ｃ’が算出される。このため、公平係数ρが大きいＭＮＯほど割当容量ｃ’が大きくなり、公平係数ρが小さいＭＮＯほど割当容量ｃ’が小さくなる。また、必要容量ｃに対して利得ｕが大きいＭＮＯほど割当容量ｃ’が大きくなり、必要容量ｃに対して利得ｕが小さいＭＮＯほど割当容量ｃ’が小さくなる。これにより、ＦＨ容量の割り当てにおいて複数のＭＮＯの公平性を担保することができるとともに、効率的にＦＨ容量を使用するＭＮＯを優先してＦＨ容量を割り当てることができる。
【0057】
ただし、上式（５）によって算出される割当容量ｃ’は、各ＭＮＯが必要とする必要容量ｃを超える可能性がある。すなわち、ＭＮＯによっては、必要以上にＦＨ容量が割り当てられ、ＦＨ容量の余剰が発生することがある。そこで、ＦＨ容量割当部１２３によって、それぞれのＭＮＯの割当容量ｃ’と必要容量ｃが比較される（ステップＳ２０７）。そして、いずれのＭＮＯに関しても、割当容量ｃ’が必要容量ｃを超えていない場合には（ステップＳ２０７Ｎｏ）、この共用ＲＵ２０における各ＭＮＯの割当容量ｃ’が確定する。一方、いずれかのＭＮＯに関して、割当容量ｃ’が必要容量ｃを超えている場合には（ステップＳ２０７Ｙｅｓ）、該当する１つのＭＮＯの割当容量ｃ’が必要容量ｃに等しい値に確定し、この必要容量ｃが残容量ｃtotalから減算される（ステップＳ２０８）。
【0058】
そして、新たな残容量ｃtotalが０より大きいか否かが判定され（ステップＳ２０４）、再び上記の処理が繰り返される。残容量ｃtotalが０になると（ステップＳ２０４Ｎｏ）、この共用ＲＵ２０の全ＦＨ容量が各ＭＮＯに分配されたことになるため、各ＭＮＯの割当容量ｃ’が確定する。また、残容量ｃtotalが０より大きく、既にすべてのＭＮＯについて割当帯域ｃ’が必要容量ｃに等しい値に確定している場合（ステップＳ２０５Ｎｏ）、残容量ｃtotalが各ＭＮＯに等分されて割当帯域ｃ’に加算される（ステップＳ２０９）。これにより、この共用ＲＵ２０の全ＦＨ容量が過不足なくＭＮＯに分配され、ＦＨ容量を効率良く複数のＭＮＯに割り当てることができる。
【0059】
以上の処理により、共用ＲＵ２０における各ＭＮＯの割当容量ｃ’が確定する。このような共用ＲＵ２０におけるＭＮＯごとの割当容量ｃ’の算出は、すべての共用ＲＵ２０に関して繰り返され、それぞれの共用ＲＵ２０における各ＭＮＯの割当容量ｃ’が求められる。各共用ＲＵ２０におけるＭＮＯごとの割当容量ｃ’は、割当情報生成部１２４へ通知される。
【0060】
そして、割当情報生成部１２４によって、ＭＮＯごとの割当容量ｃ’を示す割当情報が共用ＲＵ２０ごとに生成され、割当情報は、入出力部１１０から各ＭＮＯに対応するＣＵ／ＤＵ２００へ出力される。そして、ＣＵ／ＤＵ２００のスケジューリング部２２３によって、割当情報に従ったスケジューリングが実行されることにより、各共用ＲＵ２０のＦＨ容量を効率的に使用してデータを送受信することができる。
【0061】
以上のように、本実施の形態によれば、ＭＮＯへのＦＨ容量の割当実績から公平係数を求め、ＭＮＯごとの公平係数、必要容量及び利得に基づいて、各共用ＲＵのＦＨ容量を複数のＭＮＯに分配する。このため、ＦＨ容量の割り当てにおいて複数のＭＮＯの公平性を担保することができるとともに、効率的にＦＨ容量を使用するＭＮＯを優先してＦＨ容量を割り当てることができる。すなわち、ＦＨ容量を公平かつ効率良く複数のＭＮＯに割り当てることができる。
【0062】
（実施の形態２）
実施の形態２の特徴は、各共用ＲＵの全ＦＨ容量を複数のＭＮＯが共用するのではなく、共用ＲＵごとに複数のＭＮＯが共用するＦＨ容量の割合を示す共用率を決定する点である。
実施の形態２の特徴は、各共用ＲＵの全ＦＨ容量を複数のＭＮＯが共用するのではなく、共用ＲＵごとに複数のＭＮＯが共用するＦＨ容量の割合を示す共用率を決定する点である。
【0063】
実施の形態２に係る無線通信システムの構成は、実施の形態１（図１）と同様であるため、その説明を省略する。図７は、実施の形態２に係る通信制御装置１００の構成を示すブロック図である。図７において、図２と同じ部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図７に示す通信制御装置１００は、図２に示す通信制御装置１００に共用率決定部３０１を追加するとともに、ＦＨ容量割当部１２３に代えてＦＨ容量割当部３０２を有する構成を採る。
【0064】
共用率決定部３０１は、所定の周期で共用ＲＵ２０それぞれについて、複数のＭＮＯによって共用するＦＨ容量の割合を示す共用率を決定する。具体的には、共用率決定部３０１は、共用ＲＵ２０のすべてのＦＨ容量を複数のＭＮＯに等分する場合の利得から、共用ＲＵ２０のすべてのＦＨ容量を上記実施の形態１のように分配する場合の利得への利得向上量を算出する。そして、共用率決定部３０１は、前回共用率を決定してから今回共用率を決定するまでの間の各ＭＮＯの必要容量の変動状況と、利得向上量とに基づいて、共用ＲＵ２０それぞれにおける共用率を決定する。
【0065】
ＦＨ容量割当部３０２は、ＭＮＯ情報取得部１２１から通知される共用ＲＵ２０それぞれにおけるＭＮＯごとの必要容量及び利得と、公平係数算出部１２２によって算出されるＭＮＯごとの公平係数と、共用率決定部３０１によって算出される共用率とに基づいて、共用ＲＵ２０それぞれに関してＭＮＯごとの割当容量を算出する。すなわち、ＦＨ容量割当部３０２は、共用ＲＵ２０それぞれのＦＨ容量に共用率を乗算して得られる共用ＦＨ容量を、公平係数、必要容量及び利得に基づいて、複数のＭＮＯに分配する。
【0066】
このとき、ＦＨ容量割当部３０２は、必要容量に対して利得が大きいＭＮＯほど割当容量が大きくなるとともに、公平係数が大きいＭＮＯほど割当容量が大きくなるように、各共用ＲＵ２０に関するＭＮＯごとの割当容量を算出する。また、ＦＨ容量割当部３０２は、共用されない残りのＦＨ容量を、複数のＭＮＯに等分して割り当てる。そして、ＦＨ容量割当部３０２は、共用ＲＵ２０ごとかつＭＮＯごとの割当容量を割当情報生成部１２４へ通知する。
【0067】
次いで、上記のように構成された通信制御装置１００における共用率算出方法について、図８に示すフロー図を参照しながら説明する。以下に説明する共用率の算出は、主に共用率決定部３０１及びＦＨ容量割当部３０２によって実行される。
【0068】
共用率決定部３０１は、共用率を決定する所定の周期が到来したか否かを判断しており（ステップＳ３０１）、周期が到来していない場合は（ステップＳ３０１Ｎｏ）、各ＣＵ／ＤＵ２００からのＭＮＯ情報に含まれる必要容量ｃが蓄積される（ステップＳ３０６）。
【0069】
そして、共用率を決定する周期が到来すると（ステップＳ３０１Ｙｅｓ）、ＦＨ容量割当部３０２によって、各共用ＲＵ２０のすべてのＦＨ容量を共用する場合の共用ＲＵ２０ごとかつＭＮＯごとの割当容量ｃ’が算出される（ステップＳ３０２）。ここでの割当容量ｃ’の算出は、上記実施の形態１と同様に実行される。そして、全共用ＲＵ２０についてのＭＮＯごとの割当容量ｃ’が算出されると、共用率決定部３０１によって、共用ＲＵ２０それぞれについて共用率を求める以下の処理が繰り返される。
【0070】
まず、全ＦＨ容量を複数のＭＮＯに等分する場合の利得から、全ＦＨ容量を上記実施の形態１のように分配する場合の利得への利得向上量ｇが算出される（ステップＳ３０３）。具体的には、以下の式（６）によって利得向上量ｇが算出される。
ｇ＝（Ｕｍ－Ｕm,ave）／Ｕm,ave ・・・（６）
ｇ＝（Ｕｍ－Ｕm,ave）／Ｕm,ave ・・・（６）
【0071】
ただし、式（６）において、Ｕｍは全ＦＨ容量を上記実施の形態１のように分配する場合の利得であり、Ｕm,aveは全ＦＨ容量を複数のＭＮＯに等分する場合の利得であり、それぞれ以下の式で求められる。
【数4】
【0072】
そして、利得向上量ｇに基づいて、共用率Ｒが以下の式（７）によって算出される（ステップＳ３０４）。
Ｒ＝α・ｇ／σ ・・・（７）
Ｒ＝α・ｇ／σ ・・・（７）
【0073】
ただし、αは共用率を調整する所定の係数であり、σは前回共用率を決定して以降のＭＮＯごとの必要容量ｃの正規化された標準偏差であり、以下の式（８）によって算出される。
【数5】
【0074】
式（８）において、σiは前回共用率が決定された以降のｉ番目のＭＮＯの必要容量ｃの正規化された標準偏差であり、ｃpre,iは前回共用率が決定された際のｉ番目のＭＮＯの必要容量である。共用率Ｒを求めるためのこれらの計算は、共用率Ｒを決定する周期が到来するまでの間に蓄積される必要容量ｃを用いて実行される。
【0075】
上式（８）においては、σiがｉ番目のＭＮＯの必要容量ｃの変動状況を示すため、σは、すべてのＭＮＯの平均的な必要容量ｃの変動状況を示す。そして、式（７）からわかるように、利得向上量ｇが大きいほど、また、必要容量ｃの変動幅が小さいほど、共用率Ｒが大きくなる。したがって、ＦＨ容量を動的に各ＭＮＯに割り当てることによる利得の向上が大きく、ＦＨ容量の割り当てを決定する周期内で必要容量の変動が小さい場合に、多くのＦＨ容量が共用され、通信効率をさらに向上することができる。
【0076】
以上の計算により、共用ＲＵ２０における共用率Ｒが決定される。このような共用ＲＵ２０の共用率Ｒの決定は、すべての共用ＲＵ２０に関して繰り返され、それぞれの共用ＲＵ２０における共用率Ｒが決定される。そして、共用ＲＵ２０ごとの共用率ＲがＦＨ容量割当部３０２へ通知され、ＦＨ容量割当部３０２によって、それぞれの共用ＲＵ２０に共用率Ｒを適用する場合のＭＮＯごとの割当容量ｃ’が算出される（ステップＳ３０５）。ここでの割当容量ｃ’の算出は、上記実施の形態１と同様の方法（図６）で実行されるが、残容量ｃtotalの初期値が共用ＲＵ２０の全ＦＨ容量ＣFHに共用率Ｒを乗算して得られる共用ＦＨ容量になる。また、共用ＦＨ容量とならない残りのＦＨ容量は、各ＭＮＯに等分して割り当てられる。
【0077】
以上のように、本実施の形態によれば、必要容量の変動状況と、利得向上量とに基づいて、共用ＲＵそれぞれにおけるＦＨ容量の共用率を決定し、決定された共用率を適用した共用ＦＨ容量を各ＭＮＯへ分配する。このため、例えば必要容量が大きく変動し、ＦＨ容量を動的に割り当てた後に適切な割当容量が変化してしまうような場合には、共用ＦＨ容量を減少させ、通信効率の低下を抑制することができる。換言すれば、ＦＨ容量を動的に割り当てることで利得が向上する状態が継続する場合に、共用ＦＨ容量を増加させ、通信効率をさらに向上することができる。
【0078】
なお、上記各実施の形態においては、ＣＵ／ＤＵ２００において、ＭＮＯごとの必要容量及び利得が算出されるものとしたが、ＭＮＯごとの必要容量及び利得は、通信制御装置１００において算出されても良い。すなわち、各ＭＮＯのＣＵ／ＤＵ２００のＵＥ情報取得部２２１によって取得されるＵＥ情報が通信制御装置１００へ出力され、通信制御装置１００において、必要容量・利得算出部２２２と同様の計算が行われることにより、必要容量ｃと利得ｕが算出されても良い。
【符号の説明】
【0079】
１１０、２１０ 入出力部
１２０、２２０ プロセッサ
１２１ ＭＮＯ情報取得部
１２２ 公平係数算出部
１２３、３０２ ＦＨ容量割当部
１２４ 割当情報生成部
１３０、２３０ メモリ
２２１ ＵＥ情報取得部
２２２ 必要容量・利得算出部
２２３ スケジューリング部
２４０ ＦＨ送受信部
３０１ 共用率決定部
１２０、２２０ プロセッサ
１２１ ＭＮＯ情報取得部
１２２ 公平係数算出部
１２３、３０２ ＦＨ容量割当部
１２４ 割当情報生成部
１３０、２３０ メモリ
２２１ ＵＥ情報取得部
２２２ 必要容量・利得算出部
２２３ スケジューリング部
２４０ ＦＨ送受信部
３０１ 共用率決定部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】