(57)【要約】【課題】多数の無線端末が、混雑度の高い一方の無線システムから同時に、他の無線システムへ切り替わることを防止すると共に、無線システムが切り替わる無線端末の数をできる限り少なくするべく制御するための方法、無線端末及びプログラムを提供する。【解決手段】無線端末が、各無線モジュール局における、許容通信量に対する実通信量からなる混雑度を取得する。そして、無線端末が、未使用の無線モジュール局の混雑度に対する、使用中の無線モジュール局の混雑度からなる指標値を算出する。次に、無線端末が、指標値の大きさに応じたバックオフ時間を算出する。そして、無線端末が、使用中の無線モジュール局について、通信品質が所定閾値以下になった際に、バックオフ時間だけ待機する。その後、無線端末は、使用中の無線モジュール局における通信品質が再び所定閾値以下である場合、使用中の無線モジュール局からの切替要求を送信する。【選択図】図２
2010147906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なるセルサイズを有する異種無線システム毎に配置され、無線端末と通信する複数の無線モジュール局と、複数の前記無線モジュール局が接続され、且つ、該無線モジュール局を切り替えて無線端末と通信するコグニティブ基地局とを有するシステムにおける無線端末の無線システム切替方法において、
前記無線端末が、各無線モジュール局における、許容通信量に対する実通信量からなる混雑度を取得する第１のステップと、
前記無線端末が、未使用の無線モジュール局の混雑度に対する、使用中の無線モジュール局の混雑度からなる指標値を算出する第２のステップと、
前記無線端末が、前記指標値の大きさに応じたバックオフ時間を算出する第３のステップと、
前記無線端末が、使用中の無線モジュール局について、通信品質が所定閾値以下になった際に、前記バックオフ時間を起動する第４のステップと、
前記無線端末が、前記バックオフ時間がタイムアウトとなった際に、使用中の無線モジュール局における通信品質が所定閾値以下である場合、使用中の無線モジュール局からの切替要求を送信する第５のステップと
を有することを特徴とする無線端末の無線システム切替方法。
【請求項２】
第２のステップについて、前記指標値は、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
未使用の全ての無線システムにおける無線モジュール局の混雑度の総和
又は、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
切替先候補となる無線システムにおける無線モジュール局の混雑度
によって算出されることを特徴とする請求項１に記載の無線端末の無線システム切替方法。
【請求項３】
前記バックオフ時間は、ランダムバックオフ時間であって、
ランダムバックオフ時間＝（一様乱数Ｘ／指標Ｆ）×係数Ａ＋係数Ｂ
によって算出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線端末の無線システム切替方法。
【請求項４】
前記混雑度は、同一の無線システムの中で複数のチャネルが使用されている場合、チャネル毎の混雑度の合計割合であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線端末の無線システム切替方法。
【請求項５】
前記異種無線システムは、
マクロセルとして、セルラ又はＥｖＤＯ(Evolution Data Only)の無線システムがあり、
マイクロセルとして、ＬＴＥ(Long Term Evolution)、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access, IEEE802.16)又はＰＨＳ(Personal Handyphone System)の無線システムがあり、
ピコセルとして、無線ＬＡＮ(Local Area Network, IEEE802.11)の無線システムがあり、
前記無線端末は、これら無線システムのいずれか複数の無線モジュール局と通信可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線システム切替方法。
【請求項６】
異なるセルサイズを有する異種無線システム毎の複数の無線モジュール局と通信可能であって、前記無線モジュール局を切替可能な無線端末において、
前記無線モジュール局毎に、許容通信量に対する実通信量からなる混雑度を取得する混雑度取得手段と、
未使用の無線モジュール局の混雑度に対する、使用中の無線モジュール局の混雑度からなる指標値を算出する指標値算出手段と、
前記指標値の大きさに応じたバックオフ時間を算出するバックオフ時間算出手段と、
前記バックオフ時間を計時するバックオフタイマ手段と、
使用中の無線モジュール局からの切替要求を送信する無線システム切替手段と、
使用中の無線モジュール局について、通信品質が所定閾値以下になったと判定された際に、前記バックオフタイマ手段を起動し、前記バックオフ時間がタイムアウトとなった際に、使用中の無線モジュール局について、通信品質が未だ所定閾値以下であると判定された際に、前記無線システム切替手段へ使用中の無線モジュール局の切替を要求する通信品質判定制御手段と
を有することを特徴とする無線端末。
【請求項７】
前記指標値算出手段は、前記指標値を、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
未使用の全ての無線システムにおける無線モジュール局の混雑度の総和
又は、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
切替先候補となる無線システムにおける無線モジュール局の混雑度
によって算出することを特徴とする請求項６に記載の無線端末。
【請求項８】
前記バックオフ時間は、ランダムバックオフ時間であって、
前記バックオフ時間算出手段は、
ランダムバックオフ時間＝（一様乱数Ｘ／指標Ｆ）×係数Ａ＋係数Ｂ
によって算出することを特徴とする請求項６又は７に記載の無線端末。
【請求項９】
前記混雑度は、同一の無線システムの中で複数のチャネルが使用されている場合、チャネル毎の混雑度の合計割合であることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載の無線端末。
【請求項１０】
前記異種無線システムは、
マクロセルとして、セルラ又はＥｖＤＯの無線システムがあり、
マイクロセルとして、ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ又はＰＨＳの無線システムがあり、
ピコセルとして、無線ＬＡＮの無線システムがあり、
前記無線端末は、これら無線システムのいずれか複数の無線モジュール局と通信可能であることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混雑度に応じた異種無線システムの切替方法、無線端末及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セルサイズに応じた様々な異種無線システムを統合的に制御することができる「コグニティブ(cognitive、認知的)無線」技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術は、無線端末がその周囲の無線品質を取得し、ユーザ自ら通信モードを変更することなく、無線品質に応じて自動的に無線システム（又は周波数）を切り替えることができる。セルサイズは、例えばマクロセル、マイクロセル及びピコセルのような異なるセルサイズに分類される。この技術によれば、大きいセルサイズの無線モジュール局の配下に、小さいセルサイズの無線モジュール局が重畳的に配置される。
【０００３】
端末からの要求品質に応じて通信資源（リソース）を確保する技術として、ＮＧＮ(Next Generation Network)におけるアドミッション制御技術がある（例えば非特許文献１参照）。この技術によれば、通信開始前に、端末からの要求品質に応じた通信資源を確認し、その通信の受付可否を判定することができる。
【０００４】
また、１つの無線システムのみに対応した一般の無線端末と、複数の無線システムに対応したコグニティブ無線端末とが併存したシステムについて、両端末間の無線リソースの割当量の公平性を保つことができる、基地局のスケジューリング技術もある（例えば非特許文献２参照）。
【０００５】
更に、モバイル通信の標準化団体である３ＧＰＰ(3rd Generation Partnership Project)では、モバイル通信及び非モバイル通信のような異種無線システムを１つのネットワークに収容する技術を提案している。ここでは、異種無線システムを統合するネットワーク構成と、無線端末が異種無線システムを切替えるハンドオフ方法とが規定されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０８５７５９号公報
【非特許文献１】川上健太、鎌谷修、黒川章、「マルチキャストコンテンツ配信におけるアドミッション制御方式の検討」、電子情報通信学会、２００７年ソサイエティ大会、Ｂ−７−５６、２００７年９月
【非特許文献２】松本謙尚、花岡誠之、矢野正、高橋修、「コグニティブ無線のための無線下りパケットスケジューリング方式の提案」、電子情報通信学会技術報告、NS2006-102、Vol.106、No.310(20061018) pp. 17-21、[online]、［平成２０年１２月１７日検索］、インターネット＜URL:http://ci.nii.ac.jp/naid/110004850895/＞
【非特許文献３】3GPP TS23.402、「Architecture enhancementsfor non-3GPP accesses (Release 8)」、Section 4.2 pp.16〜23及びSection 8〜11 pp.108〜157
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コグニティブ無線技術を用いることによって、各無線モジュール局との間の無線品質に応じて、無線端末が、無線モジュール局を切り替え、及び、通信帯域を変更することができる。しかしながら、一般的に、無線モジュール局に対する混雑度が高いと、通信中の無線端末における通信品質（スループット、遅延時間等）も劣化する。無線システムの「混雑度」は、無線モジュール局配下の無線端末数の増加、及び／又は、トラフィックの増大によって高まる。
【０００８】
通常、無線端末は、通信品質の劣化をトリガとして、混雑を回避するために、他の無線システムへ切り替えるべく制御される。これに対し、ベストエフォート向けのスケジューリング方式が適用されている場合、通信品質の劣化は、通信中の複数の無線端末に同時に生じる。通信品質の劣化を検出したこれら複数の無線端末は同時に、他の無線システムへ切り替えるべく制御される。これは、一方の無線システムの混雑が、そのまま他方の無線システムへ移動することを意味する。即ち、切替元無線システムの混雑度が低下し、切替先無線システムの混雑度が上昇することとなる。
【０００９】
このような場合、コグニティブ通信システムによれば、異種無線システムのトラフィックを分散するべく制御すべきである。しかし、多数の無線端末が同時に、他の無線システムへ移動するために、制御用イベントが集中し、更にシステム全体の負荷を高めることとなる。尚、一般に、各無線システムは、独自のアドミッション制御機能を有している。従って、異種無線システムを収容するコグニティブ基地局が、各アドミッション制御を統合することは困難である。
【００１０】
そこで、本発明によれば、多数の無線端末が、混雑度の高い一方の無線システムから同時に、他の無線システムへ切り替わることを防止すると共に、無線システムが切り替わる無線端末の数をできる限り少なくするべく制御するための方法、無線端末及びプログラム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】
【００１１】
本発明によれば、異なるセルサイズを有する異種無線システム毎に配置され、無線端末と通信する複数の無線モジュール局と、複数の無線モジュール局が接続され、且つ、該無線モジュール局を切り替えて無線端末と通信するコグニティブ基地局とを有するシステムにおける無線端末の無線システム切替方法において、
無線端末が、各無線モジュール局における、許容通信量に対する実通信量からなる混雑度を取得する第１のステップと、
無線端末が、未使用の無線モジュール局の混雑度に対する、使用中の無線モジュール局の混雑度からなる指標値を算出する第２のステップと、
無線端末が、指標値の大きさに応じたバックオフ時間を算出する第３のステップと、
無線端末が、使用中の無線モジュール局について、通信品質が所定閾値以下になった際に、バックオフ時間を起動する第４のステップと、
無線端末が、バックオフ時間がタイムアウトとなった際に、使用中の無線モジュール局における通信品質が所定閾値以下である場合、使用中の無線モジュール局からの切替要求を送信する第５のステップと
を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の無線端末の無線システム切替方法における他の実施形態によれば、
第２のステップについて、指標値は、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
未使用の全ての無線システムにおける無線モジュール局の混雑度の総和
又は、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
切替先候補となる無線システムにおける無線モジュール局の混雑度
によって算出されることも好ましい。
【００１３】
本発明の無線端末の無線システム切替方法における他の実施形態によれば、
バックオフ時間は、ランダムバックオフ時間であって、
ランダムバックオフ時間＝（一様乱数Ｘ／指標Ｆ）×係数Ａ＋係数Ｂ
によって算出されることも好ましい。
【００１４】
本発明の無線端末の無線システム切替方法における他の実施形態によれば、
混雑度は、同一の無線システムの中で複数のチャネルが使用されている場合、チャネル毎の混雑度の合計割合であることも好ましい。
【００１５】
本発明の無線端末の無線システム切替方法における他の実施形態によれば、
異種無線システムは、
マクロセルとして、セルラ又はＥｖＤＯ(Evolution Data Only)の無線システムがあり、
マイクロセルとして、ＬＴＥ(Long Term Evolution)、ＷｉＭＡＸ(Worldwide Interoperability for Microwave Access, IEEE802.16)又はＰＨＳ(Personal Handyphone System)の無線システムがあり、
ピコセルとして、無線ＬＡＮ(Local Area Network)の無線システムがあり、
無線端末は、これら無線システムのいずれか複数の無線モジュール局と通信可能であることも好ましい。
【００１６】
本発明によれば、異なるセルサイズを有する異種無線システム毎の複数の無線モジュール局と通信可能であって、無線モジュール局を切替可能な無線端末において、
無線モジュール局毎に、許容通信量に対する実通信量からなる混雑度を取得する混雑度取得手段と、
未使用の無線モジュール局の混雑度に対する、使用中の無線モジュール局の混雑度からなる指標値を算出する指標値算出手段と、
指標値の大きさに応じたバックオフ時間を算出するバックオフ時間算出手段と、
バックオフ時間を計時するバックオフタイマ手段と、
使用中の無線モジュール局からの切替要求を送信する無線システム切替手段と、
使用中の無線モジュール局について、通信品質が所定閾値以下になったと判定された際に、バックオフタイマ手段を起動し、バックオフ時間がタイムアウトとなった際に、使用中の無線モジュール局について、通信品質が未だ所定閾値以下であると判定された際に、無線システム切替手段へ使用中の無線モジュール局の切替を要求する通信品質判定制御手段と
を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
指標値算出手段は、指標値を、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
未使用の全ての無線システムにおける無線モジュール局の混雑度の総和
又は、
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
切替先候補となる無線システムにおける無線モジュール局の混雑度
によって算出することも好ましい。
【００１８】
本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
バックオフ時間は、ランダムバックオフ時間であって、
バックオフ時間算出手段は、
ランダムバックオフ時間＝（一様乱数Ｘ／指標Ｆ）×係数Ａ＋係数Ｂ
によって算出することも好ましい。
【００１９】
本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
混雑度は、同一の無線システムの中で複数のチャネルが使用されている場合、チャネル毎の混雑度の合計割合であることも好ましい。
【００２０】
本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
異種無線システムは、
マクロセルとして、セルラ又はＥｖＤＯの無線システムがあり、
マイクロセルとして、ＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ又はＰＨＳの無線システムがあり、
ピコセルとして、無線ＬＡＮの無線システムがあり、
無線端末は、これら無線システムのいずれか複数の無線モジュール局と通信可能であることも好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の異種無線システムの切替方法、無線端末及びプログラムによれば、多数の無線端末が、混雑度の高い一方の無線システムから同時に、他の無線システムへ切り替わることを防止すると共に、無線システムが切り替わる無線端末の数をできる限り少なくするべく制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明が対象とするシステム構成図である。
【００２４】
図１によれば、無線端末１は、複数の無線モジュール局２と通信可能であって、複数の無線モジュール局２は、コグニティブ基地局３に収容されている。図１によれば、無線モジュール局として、マクロセル無線モジュール局２１と、マイクロセル無線モジュール局２２と、ピコセル無線モジュール局２３とに分類されている。同種の無線モジュール局は、互いに干渉することなく配置され、異種の無線モジュール局は、通信エリアとして重畳的に配置される。
【００２５】
マクロセル無線モジュール局２１は、例えば、最も広域の通信エリアをカバーするセルラ又はＥｖＤＯのような無線システムを用いる。また、マイクロセル無線モジュール局２２は、例えば、マクロセルよりも狭い範囲の通信エリアをカバーするＬＴＥ、ＷｉＭＡＸ(IEEE802.16)又はＰＨＳのような無線システムを用いて通信する。更に、ピコセル無線モジュール局２３は、例えば、マイクロセルよりも狭い通信エリアをカバーする無線ＬＡＮ(IEEE802.11)のような無線システムを用いて通信する。全ての無線モジュール局２は、通信回線（例えば光ファイバ）を介して、コグニティブ基地局３に接続される。
【００２６】
コグニティブ基地局３は、複数の無線モジュール局２に接続される複数の通信回線を、無線システム切替部（スイッチ）３１に収容する。無線システム切替部３１は、リンクフレームの分配先である無線モジュールを切り替えることができる。無線システム切替部３１の上位層に、仮想ＭＡＣ(Media Access Control)副層部３２が備えられる。これによって、異種無線システムの切り替えが、仮想ＭＡＣ副層より下のスイッチによって実行できる。そのため、異種無線システムの切り替えが、ネットワーク層の通信リンクに対して全く影響を及ぼさない。また、仮想ＭＡＣ副層部３２は、コアネットワークインタフェース部３３を介して、コアネットワークに接続される。尚、コグニティブ基地局３は、無線モジュール局毎の混雑度を送信する混雑度送信部３４を更に有する。
【００２７】
図１によれば、１つのマクロセル無線モジュール局２１によってカバーされる通信エリア内に、ピコセル及びマイクロセルが配置されている。そのために、コグニティブ基地局３は、無線システム切替部３１を制御することによって、マクロセル、マイクロセル及びピコセルの間で異種無線システムへの切り替えを実行することができる。これにより、無線システムのセル間移動の際、ネットワーク層（見かけ上のリンク層）の切り替えが不要となる。
【００２８】
１つのコグニティブ基地局３が、複数の無線モジュール局２を制御することによって、サービスエリア全体における周波数利用効率を向上させることもできる。具体的には、無線端末は、現在使用中の無線システムの通信品質が悪化した場合（例えば混雑度が高まった場合）、通信品質が良好な他の無線システムに切り替えることができる。
【００２９】
図２は、本発明における無線端末の機能構成図である。
【００３０】
無線端末１は、異なるセルサイズを有する異種無線システム毎の複数の無線モジュール局と通信可能であって、無線モジュール局を切替可能である。図２によれば、無線端末１は、マクロセル無線モジュール部１０１と、マイクロセル無線モジュール部１０２と、ピコセル無線モジュール部１０３と、無線システム切替部１０４と、仮想ＭＡＣ副層部１０５と、データ送受信部１０６と、混雑度取得部１１１と、指標値算出部１１２と、バックオフ算出部１２１と、通信品質判定制御部１２２と、バックオフタイマ部１２３とを有する。これら機能構成部は、無線端末１に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行することによって実現される。
【００３１】
マクロセル無線モジュール部１０１と、マイクロセル無線モジュール部１０２と、ピコセル無線モジュール部１０３とは、ハードウェア的モジュール素子であってもよいし、ソフトウェア無線技術によって構成されるものであってもよい。
【００３２】
無線システム切替部１０４は、コグニティブ基地局３の無線システム切替部３１に対応するものであって、通信品質判定制御部１２２からの指示に応じて無線システムを切り替える。仮想ＭＡＣ副層部１０５も、コグニティブ基地局３の仮想ＭＡＣ副層部３２に対応するものであって、無線システムの切り替えをネットワーク層から見えないように制御される。
【００３３】
混雑度取得部１１１は、無線モジュール局毎に、混雑度を取得する。「混雑度」とは、無線モジュール局における許容通信量に対する実通信量からなり、各無線モジュール局から受信するものであってもよい。また、無線モジュール局毎に、無線端末自ら計測した通信品質（スループット、遅延等）を用いて導出したものであってもよい。取得された混雑度は、指標値算出部１１２へ出力される。
【００３４】
指標値算出部１１２は、未使用の無線モジュール局の混雑度に対する、使用中の無線モジュール局の混雑度からなる指標値を算出する。指標値は、例えば以下の式によって算出される。
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
未使用の全ての無線システムにおける無線モジュール局の混雑度の総和
算出された指標値は、バックオフ算出部１２１へ出力される。
【００３５】
「指標値」は、無線端末について、使用中以外（未使用中）の無線システムの混雑度が「低い」（閑散）ほど、高い値を示す。逆に、使用中以外（未使用中）の無線システムの混雑度が「高い」（混雑）ほど、低い値を示す。これにより、指標値が高い無線端末ほど、使用中以外の無線システムへ切り替えた方が、ネットワーク全体の周波数利用効率が高いことが理解できる。
【００３６】
バックオフ算出部１２１は、指標値の大きさに応じたバックオフ時間を算出する。バックオフ時間は、例えばランダムバックオフ時間であって、以下の式によって算出される。
ランダムバックオフ時間＝（一様乱数Ｘ／指標Ｆ）×係数Ａ＋係数Ｂ
算出されたバックオフ時間は、バックオフタイマ部１２３へ出力される。
【００３７】
通信品質判定制御部１２２は、使用中の無線モジュール局について、通信品質が所定閾値以下になったと判定された際に、バックオフタイマ部１２３を起動する。バックオフ時間がタイムアウトとなった際に、使用中の無線モジュール局について、通信品質が未だ所定閾値以下であると判定された際に、無線システム切替部１０４へ使用中の無線モジュール局の切替を要求する。
【００３８】
バックオフタイマ部１２３は、バックオフ時間を計時する。
【００３９】
図３は、本発明における無線システムの切り替えの動作説明図である。
【００４０】
図３によれば、混雑度「高」（混雑中）のマイクロセルの配下に、混雑度「高」（混雑中）のピコセルＡと、混雑度「低」（閑散中）のピコセルＢとが配置されている。
【００４１】
図３（ａ）によれば、無線端末Ａ及び無線端末Ｂは、マイロセル無線モジュール局２２と通信中である。マイクロセルは、混雑度「高」であるために、無線端末Ａ及びＢにおける通信品質も低下したとする。そうすると、無線端末Ａ及びＢ共に、他の無線システムへの切替が必要となる。このとき、無線端末Ｂは、使用中以外（未使用）の無線システムであるピコセルＢの混雑度「低」であることを認識している。
【００４２】
図３（ｂ）によれば、無線端末Ｂは、無線システムをマイクロセルからピコセルＢへ切り替える。無線端末Ｂにおけるこの判定制御は、無線端末Ａよりも早期に実行される。これによって、マイクロセルにおける混雑度が緩和し、無線端末Ａの通信品質が改善する。そのために、無線端末Ａにおける無線システムの切り替えが不要となる。
【００４３】
図４は、本発明における第１の判定テーブルの説明図である。
【００４４】
無線端末Ａ及び無線端末Ｂは、マクロセル無線モジュール局２１と、マイクロセル無線モジュール局２２と、ピコセル無線モジュール局２３とに接続可能であって、図４（ａ）によれば、マクロセル無線モジュール局２１に接続している。
【００４５】
無線端末Ａは、無線システム毎の無線モジュール局における混雑度を取得しており、図４（ｂ）に記載の情報を記憶している。図４（ｂ）によれば、使用中の無線システムがフラグ○によって特定され、指標値Ｆが、以下のように決定される。
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
未使用の全ての無線システムにおける無線モジュール局の混雑度の総和
＝７０％／（６０％＋６０％）
＝０．６
【００４６】
無線端末Ｂも、無線システム毎の無線モジュール局における混雑度を取得しており、図４（ｃ）に記載の情報を記憶している。図４（ｃ）によれば、使用中の無線システムがフラグ○によって特定され、指標値Ｆが、以下のように決定される。
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
未使用の全ての無線システムにおける無線モジュール局の混雑度の総和
＝７０％／（２０％＋１０％）
＝２．３
【００４７】
このとき、無線端末Ａ及び無線端末Ｂのランダムバックオフ時間は、以下のように算出される。
無線端末Ａのランダムバックオフ時間ＴＡ＝（一様乱数Ｘ／０．６）×係数Ａ＋係数Ｂ
無線端末Ｂのランダムバックオフ時間ＴＢ＝（一様乱数Ｘ／２．３）×係数Ａ＋係数Ｂ
【００４８】
この場合、ＴＡ＞ＴＢとなる。混雑度以外に通信品質を変化させる事象を考慮しないとする。無線端末Ｂは、経過したＴＢ時点で通信品質が低い状態が継続している場合、図４（ｄ）のように他の無線システムへの切り替え動作を実行する。その後、無線システムＡの混雑が緩和され、更に経過したＴＡ時点で通信品質が回復する。このように、無線端末Ａは、他の無線システムへ切り替える必要がなくなることを期待する。
【００４９】
指標値が小さい無線端末は、通信品質の低下を検出した場合、バックオフ時間が長くなる。一方で、指標値が大きい無線端末は、通信品質の低下を検出した場合、バックオフ時間が短くなる。そうすると、特定の無線モジュール局配下で、複数の無線端末における通信品質が低下した場合、指標値の大きい無線端末（バックオフ時間が短い）から順次、無線システムを切り替えるべく動作する。ここで、指標値の大きい無線端末は、その周辺の他の無線システムにおける混雑度は低い（閑散）。従って、その周辺の無線システムにおける混雑度が閑散として無線端末から順次、無線システムの切り替えが実行される。この実行が継続した場合、切替元となる無線システムにおける混雑度は、少しづつ緩和されていく。その後、切替元となる無線システムにおける混雑度は低下し、指標値の小さい（バックオフ時間が長い）無線端末は、無線システムを切り替える必要がなくなる。即ち、その周辺の他の無線システムにおける混雑度が高い（混在）無線端末ほど、無線システムを切り替える必要がなくなる。
【００５０】
図５は、本発明における第２の判定テーブルの説明図である。
【００５１】
図５によれば、図４の判定テーブルと比較して、切替先候補が指定されている。この場合、指標値は、以下の式によって算出される。
指標値＝使用中の無線システムにおける無線モジュール局の混雑度／
切替先候補となる無線システムにおける無線モジュール局の混雑度
これにより、図４と比較して、指標値は、切替前の混雑度と切替後の混雑度との比を強調する値となる。
【００５２】
図６は、本発明における第３の判定テーブルの説明図である。
【００５３】
無線ＬＡＮのようにアクセスポイントが自律分散的に配置される無線システムでは、無線システムとして統一的な混雑度を求めることはできない。そこで、図６によれば、同一の無線システムの中で複数のチャネルが使用されている場合、混雑度を、チャネル毎の混雑度の合計割合とする。また、混雑度を、複数のチャネルの平均値としてもよいし、最低混雑度の値としてもよい。
【００５４】
図７は、本発明の無線端末で実行させるフローチャートである。
【００５５】
図７（ａ）によれば、無線端末が混雑度から指標値を導出するフローチャートである。このフローは、周期的、混雑度の更新時、又は任意時点で実行され、混雑度及び指標値が更新される。
（Ｓ７０１）無線端末が、各無線モジュール局における、許容通信量に対する実通信量からなる混雑度を取得する。
（Ｓ７０２）無線端末が、未使用の無線モジュール局の混雑度に対する、使用中の無線モジュール局の混雑度からなる指標値を算出する。
【００５６】
図７（ｂ）によれば、無線端末が、通信品質に応じて無線システムの切り替えを判定し且つ制御するフローチャートである。
（Ｓ７１１）Ｓ７１２〜Ｓ７１７を繰り返す。これにより、無線端末は、使用中の無線システムの通信品質を常時監視することとなる。
（Ｓ７１２）通信品質が劣化していると判定された場合、指標値の大きさに応じたバックオフ時間を算出する。バックオフ時間は、ランダムバックオフ時間であって、指標値が大きいほど、短いランダムバックオフ時間を生成する。
（Ｓ７１３）使用中の無線モジュール局について、通信品質を計測する。
（Ｓ７１４）計測された通信品質が劣化しているか否か、即ち、通信品質が所定閾値以下であるか否かについて判定する。通信品質が良好であると判定された場合、即ち、通信品質が所定閾値よりも高い場合、Ｓ７１８へ移行する。
（Ｓ７１５）通信品質が劣化していると判定された場合、即ち、通信品質が所定閾値以下である場合、使用中の無線モジュール局について、バックオフ時間を起動する。
（Ｓ７１６）バックオフ時間がタイムアウトとなった際に、再度、使用中の無線モジュール局における通信品質が所定閾値以下であるか否かを判定する。通信品質が良好であると判定された場合、Ｓ７１８へ移行する。
（Ｓ７１７）通信品質が劣化していると判定された場合、使用中の無線モジュール局からの切替要求を送信する。
【００５７】
以上、詳細に説明したように、本発明の異種無線システムの切替方法、無線端末及びプログラムによれば、多数の無線端末が、混雑度の高い一方の無線システムから同時に、他の無線システムへ切り替わることを防止すると共に、無線システムが切り替わる無線端末の数をできる限り少なくするべく制御することができる。
【００５８】
本発明によれば、各無線端末が自律分散的に動作することによって、システム全体として、無線端末の無線システムの切り替えタイミングをずらす（時間差）ことができる。混雑度の高い無線システムから混雑度の低い無線システムへ、無線端末を少しずつ順次切り替えることによって、切替元無線システムの混雑度を漸次低下させる。その結果、切替元無線システムの混雑度を低下させ、切替不要となる無線端末を残す。これによって、制御メッセージによるネットワーク負荷を減らし、混雑状態の移動（引越し）という不安定な状況を解消する。
【００５９】
本発明によれば、特に、使用中以外の他の無線システムの混雑度が低い（閑散）無線端末ほど、早期に無線システムを切り替えるように動作する。これは、システム全体として、無線システムを切り替える無線端末の数を削減すると共に、ネットワーク負荷を軽減することができる。また、無線端末を複数の異種無線システムに分散させるという「ロードバランシング」の効果もある。本発明によれば、コグニティブ通信システムについて、異種無線システムを適応的に使い分けると共に、無線端末における異種無線システムの切替を安定させることができる。
【００６０】
尚、本発明におけるコグニティブ通信システムによれば、ピコセルを宅内のホームネットワークとして配置し、更に重畳的にマイクロセルをＭＡＮとして配置し、更に重畳的にマクロセルをＷＡＮとして配置することができる。宅内のアクセスポイント（ピコセル無線モジュール局は、光ファイバ又はＡＤＳＬ(Asymmetric Digital Subscriber Line)を介して、通信事業者のコグニティブ基地局に接続される。
【００６１】
前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明が対象とするシステム構成図である。
【図２】本発明における無線端末の機能構成図である。
【図３】本発明における無線システムの切り替えの動作説明図である。
【図４】本発明における第１の判定テーブルの説明図である。
【図５】本発明における第２の判定テーブルの説明図である。
【図６】本発明における第３の判定テーブルの説明図である。
【図７】本発明の無線端末で実行させるフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１  無線端末
１０１  マクロセル無線モジュール部
１０２  マイクロセル無線モジュール部
１０３  ピコセル無線モジュール部
１０４  無線システム切替部
１０５  仮想ＭＡＣ副層部
１０６  データ送受信部
１１１  混雑度取得部
１１２  指標値算出部
１２１  バックオフ算出部
１２２  通信品質判定制御部
１２３  バックオフタイマ部
２  無線モジュール局
２１  マクロセル無線モジュール局
２２  マイクロセル無線モジュール局
２３  ピコセル無線モジュール局
３  コグニティブ基地局
３１  無線システム切替部
３２  仮想ＭＡＣ副層部
３３  コアネットワークインタフェース部
３４  混雑度送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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