(57)【要約】【課題】データパケットのアプリケ−ションに基づくリソース混雑度に応じて無線システムを切り替えることができる方法、無線端末、基地局及びプログラムを提供する。【解決手段】複数の無線端末とコグニティブ基地局とが、セルサイズの異なる複数の無線モジュール局を介して接続される。無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とが取得される。無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる。通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれかを判定し、そのデータパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる。【選択図】図８
2010171662.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、前記無線モジュール局に接続し、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制御方法において、
前記無線端末から前記コグニティブ基地局へ向かう上りリンクにおけるリソース割当について、
前記無線端末が、前記無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する第１のステップと、
前記無線端末が、前記無線モジュール局毎に、前記周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、前記動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる第２のステップと、
前記無線端末が、通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが前記周期的リソース又は前記動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定する第３のステップと、
前記無線端末が、前記データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、前記優先度が最も高い前記周期的リソース又は前記動的リソースに割り当てる第４のステップと
を有することを特徴とする無線システム切替制御方法。
【請求項２】
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、前記無線モジュール局に接続し、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コグニティブ基地局の無線システム切替制御方法において、
前記コグニティブ基地局から前記無線端末へ向かう下りリンクにおけるリソース割当について、
前記コグニティブ基地局が、前記無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する第１のステップと、
前記コグニティブ基地局が、前記無線モジュール局毎に、前記周期的リソースについて、低い周期的リソース混雑度ほど高い優先度を割り当て、前記動的リソースについて、低い動的リソース混雑度ほど高い優先度を割り当てる第２のステップと、
前記コグニティブ基地局が、通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが前記周期的リソース又は前記動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定する第３のステップと、
前記コグニティブ基地局が、前記データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、前記優先度が最も高い前記周期的リソース又は前記動的リソースに割り当てる第４のステップと
を有することを特徴とする無線システム切替制御方法。
【請求項３】
第２のステップについて、前記無線モジュール局毎に、
前記周期的リソースの前記周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、
前記動的リソースの前記動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線システム切替制御方法。
【請求項４】
第２のステップについて、
無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、前記周期的リソース混雑度及び前記動的リソース混雑度として割り当てることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線システム切替制御方法。
【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制御方法。
【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へデータパケットを送信すると共に、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、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
前記無線モジュール局毎に、前記周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、前記動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが前記周期的リソース又は前記動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
前記データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、前記優先度が最も高い前記周期的リソース又は前記動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
を有することを特徴とする無線端末。
【請求項７】
前記優先度決定手段は、前記無線モジュール局毎に、
前記周期的リソースの前記周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、
前記動的リソースの前記動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てる
ことを特徴とする請求項６に記載の無線端末。
【請求項８】
前記優先度決定手段は、
無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、前記周期的リソース混雑度及び前記動的リソース混雑度として割り当て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８のいずれか１項に記載の無線端末。
【請求項１０】
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を介して無線端末へデータパケットを送信すると共に、該無線端末毎に前記無線モジュール局を切替可能なコグニティブ基地局において、
前記無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
前記無線モジュール局毎に、前記周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、前記動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが前記周期的リソース又は前記動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
前記データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、前記優先度が最も高い前記周期的リソース又は前記動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
を有することを特徴とするコグニティブ基地局。
【請求項１１】
前記優先度決定手段は、前記無線モジュール局毎に、
前記周期的リソースの前記周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、
前記動的リソースの前記動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てる
ことを特徴とする請求項１０に記載のコグニティブ基地局。
【請求項１２】
前記優先度決定手段は、
無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、前記周期的リソース混雑度及び前記動的リソース混雑度として割り当てることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のコグニティブ基地局。
【請求項１３】
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る
ことを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載のコグニティブ基地局。
【請求項１４】
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へデータパケットを送信すると共に、前記無線モジュール局を切替可能な無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
前記無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
前記無線モジュール局毎に、前記周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、前記動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが前記周期的リソース又は前記動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
前記データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、前記優先度が最も高い前記周期的リソース又は前記動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする無線端末用のプログラム。
【請求項１５】
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を介して無線端末へデータパケットを送信すると共に、該無線端末毎に前記無線モジュール局を切替可能なコグニティブ基地局に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
前記無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
前記無線モジュール局毎に、前記周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、前記動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが前記周期的リソース又は前記動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
前記データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、前記優先度が最も高い前記周期的リソース又は前記動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とするコグニティブ基地局用のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異種無線システムの切替制御方法、無線端末、基地局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。そして、無線システムの切り替えは、基地局が主体的に判断して制御する。
【０００３】
また、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り替えるハンドオフ方法とが規定されている。
【０００４】
更に、無線ＬＡＮ(Local Area Network)を対象として、無線チャネルのリソース混雑度を測定する技術もある（例えば非特許文献１参照）。この技術によれば、伝送可能容量を、伝送速度と非混雑度（１００％−混雑度％）との積として算出する。これによって、伝送可能容量が高い無線チャネルほど、優先的に選択される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０８５７５９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】竹内和則、金子尚史、福原忠行、田哲郎、藤本貴、樫木勘四郎、山口明、「コグニティブ無線におけるメディア選択方式の一検討」、電子情報通信学会、通信ソサイエティ大会、Ｂ−１７−１０、２００８年
【非特許文献２】3GPP TS 36.300、「E-UTRA and E-UTRANOverall description Stage 2(Release 8)」、Section 11.1.1、pp.63
【非特許文献３】3GPP TSG RAN WG2 #62 R2-082229、「HARQ Process management forPersistent scheduling」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コグニティブ無線技術によれば、各無線モジュール局との間の無線品質に応じて、それら無線モジュール局を切り替えることができる。一般的に、無線モジュール局における無線システムの「リソース混雑度」が高いと、通信中の通信品質（スループット、遅延時間等）も劣化する。「リソース混雑度」とは、全体の無線リソース量に対する使用中の無線リソース量の割合を意味する。無線システムの「リソース混雑度」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】
しかしながら、１つの無線システムの中で、異なる種類のリソースを同時に利用することができる高速伝送方式が規格化されている。この伝送方式によれば、データパケットは、そのアプリケーションに適したリソースにスケジューリングされる。この場合、全体のリソース混雑度が低いからといってその無線システムに切り替えた場合、データパケットのアプリケーションに基づく特定のリソースについては、混雑度が高い場合も生じる。
【０００９】
そこで、本発明によれば、異なる種類のリソースを同時に利用することができる無線システムについて、データパケットのアプリケ−ションに基づくリソース混雑度に応じて無線システムを切り替えることができる方法、無線端末、基地局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】
【００１０】
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、無線モジュール局に接続し、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制御方法において、
無線端末からコグニティブ基地局へ向かう上りリンクにおけるリソース割当について、
無線端末が、無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する第１のステップと、
無線端末が、無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる第２のステップと、
無線端末が、通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定する第３のステップと、
無線端末が、データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる第４のステップと
を有することを特徴とする。
【００１１】
また、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、無線モジュール局に接続し、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コグニティブ基地局の無線システム切替制御方法において、
コグニティブ基地局から無線端末へ向かう下りリンクにおけるリソース割当について、
コグニティブ基地局が、無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する第１のステップと、
コグニティブ基地局が、無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、低い周期的リソース混雑度ほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、低い動的リソース混雑度ほど高い優先度を割り当てる第２のステップと、
コグニティブ基地局が、通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定する第３のステップと、
コグニティブ基地局が、データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる第４のステップと
を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の無線システム切替制御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、無線モジュール局毎に、
周期的リソースの周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、
動的リソースの動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てることも好ましい。
【００１３】
本発明の無線システム切替制御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、
無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、周期的リソース混雑度及び動的リソース混雑度として割り当てることも好ましい。
【００１４】
本発明の無線システム切替制御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, IEEE802.11)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。
【００１５】
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へデータパケットを送信すると共に、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、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の無線端末における他の実施形態によれば、優先度決定手段は、無線モジュール局毎に、
周期的リソースの周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、
動的リソースの動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てることも好ましい。
【００１７】
本発明の無線端末における他の実施形態によれば、優先度決定手段は、
無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、周期的リソース混雑度及び動的リソース混雑度として割り当てることも好ましい。
【００１８】
本発明の無線端末における他の実施形態によれば、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。
【００１９】
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を介して無線端末へデータパケットを送信すると共に、該無線端末毎に無線モジュール局を切替可能なコグニティブ基地局において、
無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明のコグニティブ基地局における他の実施形態によれば、優先度決定手段は、無線モジュール局毎に、
周期的リソースの周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、
動的リソースの動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てる
ことも好ましい。
【００２１】
本発明のコグニティブ基地局における他の実施形態によれば、優先度決定手段は、
無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、周期的リソース混雑度及び動的リソース混雑度として割り当てることも好ましい。
【００２２】
本発明のコグニティブ基地局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ることも好ましい。
【００２３】
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へデータパケットを送信すると共に、無線モジュール局を切替可能な無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００２４】
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を介して無線端末へデータパケットを送信すると共に、該無線端末毎に無線モジュール局を切替可能なコグニティブ基地局に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する混雑度取得手段と、
無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる優先度決定手段と、
通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定するリソース判定手段と、
データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる無線システム切替手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の無線システムの切替制御方法、無線端末、基地局及びプログラムによれば、異なる種類のリソースを同時に利用することができる無線システムについて、データパケットのアプリケ−ションに基づくリソース混雑度に応じて無線システムを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】無線システムにおけるリソースブロックの構成図である。
【図２】対象となるシステム構成図である。
【図３】無線端末及びコグニティブ基地局の基本的な機能構成図である。
【図４】本発明における概念的なリソースの説明図である。
【図５】図４に対して、異なるリソースを備えていない無線システムを更に適用した説明図である。
【図６】本発明における他の実施形態の判定テーブルである。
【図７】本発明における無線端末及びコグニティブ基地局の機能構成図である。
【図８】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９】本発明のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２８】
１つの無線システムに、異なる種類のリソースブロックが備えられ、１つの無線端末が、複数のリソースブロックを同時に利用することができる高速伝送方式がある。例えば、３ＧＰＰによれば、ＬＴＥ(Long Term Evolution)方式が規定されている。この方式は、Ｗ−ＣＤＭＡ（ワイドバンド符号分割多重接続）方式、ＨＳＤＰＡ（高速ダウンリンクパケットアクセス）方式、ＨＳＵＰＡ（高速アップリンクパケットアクセス）方式等の後継として規定されたものである。ＬＴＥ方式によれば、下りリンクについてはＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が用いられ、上りリンクについてはＳＣ−ＦＤＭＡ(Single-Carrier Frequency Division Multiple Access)方式が用いられる。
【００２９】
例えばＬＴＥ方式によれば、異なる種類の無線リソースは、多数の無線端末によって共有される。無線リソースとしては、サブチャネル及び時間スロットが動的に割り当てられる動的リソース(Dynamic resource)と、サブチャネル及び時間スロットが周期的に予約して割り当てられる周期的リソース(Persistent resource)とが規定されている。周期的リソースの場合、送信元の通信装置が、無線システムに対して、リソース割当メッセージを送信する必要がない。
【００３０】
図１は、無線システムにおけるリソースブロックの構成図である。
【００３１】
リソースブロックは、時間方向に連続する複数の時間スロットの各々を、サブチャネル毎に区分して構成されている。送信元となる無線端末又はコグニティブ基地局は、データパケットをいずれのリソースブロックに割り当てるかをスケジューリングする。
【００３２】
図１によれば、縦軸に、周波数チャネルが表され、横軸に、時間タイミング（例えば１ｍｓ）としての時間スロットが表されている。ここで、時間スロットは、複数個のインタレースＩＤの繰り返しによって表される。図１によれば、８つの時間スロット毎に、インタレースＩＤが繰り返されている。インタレースＩＤは、Ｈ−ＡＲＱ(Hybrid - Automatic Repeat reQuest)の再送間隔に基づいて決定される（例えば非特許文献２参照）。
【００３３】
ここで、無線リソースの割当について、スループット特性（伝送効率、伝送速度）の向上と、周期的なデータ送信量の増大とは、相反する関係にある。フェージング（電波レベルの強弱に影響を与える事象）に追従して、そのフェージングピッチがピークになるタイミングで、集中的にトラフィックを送信することによって、スループット特性を向上させることができる。しかしながら、そのピークが訪れるタイミングは、周期的とは限らず、アプリケーションが要求する一定時間周期と一致するとも限らない。
【００３４】
一方で、ＶｏＩＰ(Voice over IP)のように、一定周期でパケットが発生する場合、無線リソースを予約して割り当てることができる。この場合、スループット特性は低下するものの、フェージングピッチの変動に関わらず、リソース割当メッセージを送信することなく、周期的に無線リソースが割り当てられる。
【００３５】
従って、スループットを必要とするデータパケットは「動的リソース」に割り当て、周期性を必要とするデータパケットは「周期的リソース」に割り当てるのが好ましい。例えば、遅延時間に敏感なアプリケーション（例えばＶｏＩＰ）のデータパケットは、「周期的リソース」にスケジューリングされる（例えば非特許文献２参照）。周期的リソースによれば、リソース割当メッセージを要することなく、予定周期のリソースブロックを予約して確保することができる。一方で、ベストエフォート型アプリケーションのデータパケットは、「動的リソース」にスケジューリングされる。リソース割当メッセージを要するが、そのデータトラヒックについてスループット特性を高めることができる。
【００３６】
図２は、対象となるシステム構成図である。
【００３７】
図２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２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。
【００３８】
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て通信する。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。
【００３９】
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。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ができる。具体的には、現在使用中の無線システムの通信品質が悪化した場合（例えばリソース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。
【００４０】
図３は、無線端末及びコグニティブ基地局の基本的な機能構成図である。無線端末１及びコグニティブ基地局３は、本発明の本質的部分については同じ機能構成を有する。
【００４１】
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、上りリンクのデータパケットについて、無線モジュール局を切替可能である。図３によれば、無線端末１は、複数のモジュール１０と、無線システム切替部（スイッチ）１１と、仮想ＭＡＣ副層部１２と、データ送受信部１３とを有する。
【００４２】
モジュール１０は、例えばマクロセル無線モジュール、マイクロセル無線モジュール及びピコセル無線モジュールである。モジュールは、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。
【００４３】
無線システム切替部１１は、複数のモジュール１０を収容し、リンクフレームの分配先である無線モジュール局を切り替えることができる。仮想ＭＡＣ(Media Access Control)副層部１２は、無線システム切替部１１の上位層として備えられる。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。即ち、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。仮想ＭＡＣ副層部１２は、データ送受信部１３に接続される。
【００４４】
コグニティブ基地局３は、無線端末１と同様に、無線モジュール局に接続される複数のモジュール３０と、無線システム切替部３１と、仮想ＭＡＣ副層部３２と、コアネットワークインタフェース部３３とを有する。コグニティブ基地局３の場合、仮想ＭＡＣ副層部１２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。
【００４５】
図４は、本発明における概念的なリソースの説明図である。
【００４６】
無線システムの「リソース混雑度」は、モバイル無線システムの場合、アクティブスロット率、ＭＡＣ割り当て率等によって規定することもできる。無線ＬＡＮの場合、IEEE802.11kによって標準化された無線時間占有率によって規定することもできる。
【００４７】
図４によれば、無線端末又はコグニティブ基地局は、異なる無線システムとしてモジュールＡ及びモジュールＢを有する。モジュールＡ及びモジュールＢは、周期的リソース及び動的リソースを有する。尚、２つの無線リソースは、固定的に配分されているとする（全リソースの５０％ずつ）。
【００４８】
図４によれば、モジュールＡは、例えば以下のような混雑度の状態にあるとする。
周期的リソース混雑度：２０％（＝１０／５０）
（＝周期的リソース利用量／周期的リソース容量）
動的リソース混雑度  ：１００％（＝５０／５０）
（＝動的リソース利用量／動的リソース容量）
全リソース混雑度    ：６０％（＝（１０＋５０）／１００）
（＝全リソース利用量／全リソース容量）
尚、周期的リソース容量及び動的リソース容量は、全リソース容量に対する上限値５０％に設定されている。
【００４９】
また、モジュールＢは、例えば以下のような混雑度の状態にあるとする。
周期的リソース混雑度：８０％（＝４０／５０）
（＝周期的リソース利用量／周期的リソース容量）
動的リソース混雑度  ：２０％（＝１０／５０）
（＝動的リソース利用量／動的リソース容量）
全リソース混雑度    ：５０％（＝（４０＋１０）／１００）
（＝全リソース利用量／全リソース容量）
【００５０】
このようなリソース混雑度である場合、従来技術（例えば非特許文献３参照）によれば、全リソース混雑度によって無線システムが切り替えられる。従って、図４の場合、データパケットは、全リソース混雑度が低い無線システムＢへ、スケジューリングされる。そして、そのデータパケットのアプリケーション（例えばＶｏＩＰ）が、周期的リソースに割り当てられるべきものである場合、そのデータパケットは、周期的リソースに割り当てられる。
【００５１】
しかしながら、そのデータパケットのアプリケーションが、周期的リソースに割り当てられるべきものである場合、無線システムＢよりも、無線システムＡへ、スケジューリングされるべきである。なぜなら、無線システムＢの周期的リソース混雑度は８０％であるのに対し、無線システムＡの周期的リソース混雑度は２０％であるからである。
【００５２】
本発明によれば、無線端末及びコグニティブ基地局は、図４のような判定テーブルを有する。判定テーブルは、全リソース混雑度だけでなく、リソース種別毎の混雑度と、リソース種別毎の優先度とを更に有する。判定テーブルは、周期的リソース混雑度と、動的リソース混雑度と、周期的リソース優先度と、動的リソース優先度とを有する。図４によれば、判定テーブルについて、周期的リソースでは無線システムＡの優先度が高く、動的リソースでは無線システムＢの優先度が高い。本発明によれば、そのデータパケットのアプリケーションに応じてリソース種別を判定し、そのリソース混雑度が低い方の無線システムへ、スケジューリングすることができる。
【００５３】
図５は、図４に対して、異なるリソースを備えていない無線システムを更に適用した説明図である。
【００５４】
図５によれば、無線端末１は、マクロセル無線モジュール１０１と、マイクロセル無線モジュール１０２と、ピコセル無線モジュール１０３と有する。マイクロセル無線モジュール１０２及びピコセル無線モジュール１０３は、異なる種類の２つのリソース（周期的リソース及び動的リソース）を有する。これに対し、マクロセル無線モジュールは、複数種類のリソースに対応していない。
【００５５】
図５によれば、ピコセル無線モジュール１０３は、例えば以下のような混雑度の状態にあるとする。
周期的リソース混雑度：２０％（＝１０／５０）
（＝周期的リソース利用量／周期的リソース容量）
動的リソース混雑度  ：１００％（＝５０／５０）
（＝動的リソース利用量／動的リソース容量）
全リソース混雑度    ：６０％（＝（１０＋５０）／１００）
（＝全リソース利用量／全リソース容量）
【００５６】
また、マイクロセル無線モジュール１０２は、例えば以下のような混雑度の状態にあるとする。
周期的リソース混雑度：８０％（＝４０／５０）
（＝周期的リソース利用量／周期的リソース容量）
動的リソース混雑度  ：２０％（＝１０／５０）
（＝動的リソース利用量／動的リソース容量）
全リソース混雑度    ：５０％（＝（４０＋１０）／１００）
（＝全リソース利用量／全リソース容量）
【００５７】
更に、マクロセル無線モジュール１０１は、例えば以下のような混雑度の状態にあるとする。マクロセル無線モジュールに対応する無線システムは、複数の種類のリソースを備えていない。この場合、全リソース混雑度を、周期的リソース混雑度及び動的リソース混雑度の両方に適用する。
全リソース混雑度    ：５０％（＝５０／１００）
（＝全リソース利用量／全リソース容量）
【００５８】
図５によれば、判定テーブルについて、周期的リソースでは、無線システムＡ->Ｃ->Ｂ順に優先度が高く、動的リソースでは、無線システムＢ->Ｃ->Ａの順に優先度が高い。
【００５９】
尚、図５によれば、上りリンクのデータパケットについて、無線端末がスケジューリングを実行する、下りリンクにデータパケットについては、コグニティブ基地局が、図５と同様にスケジューリングを実行する。
【００６０】
図６は、本発明における他の実施形態の判定テーブルである。
【００６１】
図６の判定テーブルは、図５の判定テーブルと比較して、無線リソースの空き帯域幅に基づいて優先度を決定する。無線システム毎に異なる、無線リソースの帯域幅が、考慮されている。
無線システムＡ：全リソース帯域幅＝１００Ｍｂｐｓ
周期的リソースの空き帯域幅
＝周期的リソース容量−（周期的リソース容量×混雑度）
＝５０Ｍｂｐｓ−（５０Ｍｂｐｓ×２０％）
＝５０Ｍｂｐｓ−１０Ｍｂｐｓ
＝４０Ｍｂｐｓ
動的リソースの空き帯域幅
＝動的リソース容量−（周期的リソース容量×混雑度）
＝５０Ｍｂｐｓ−（５０Ｍｂｐｓ×１００％）
＝５０Ｍｂｐｓ−５０Ｍｂｐｓ
＝０Ｍｂｐｓ
無線システムＢ：全リソース帯域幅＝５０Ｍｂｐｓ
周期的リソースの空き帯域幅
＝２５Ｍｂｐｓ−（２５Ｍｂｐｓ×８０％）
＝２５Ｍｂｐｓ−２０Ｍｂｐｓ
＝５Ｍｂｐｓ
動的リソースの空き帯域幅
＝２５Ｍｂｐｓ−（２５Ｍｂｐｓ×２０％）
＝２５Ｍｂｐｓ−５Ｍｂｐｓ
＝２０Ｍｂｐｓ
無線システムＣ：全リソース帯域幅＝５０Ｍｂｐｓ
全リソースの空き帯域幅
＝５０Ｍｂｐｓ−（５０Ｍｂｐｓ×５０％）
＝５０Ｍｂｐｓ−２５Ｍｂｐｓ
＝２５Ｍｂｐｓ
【００６２】
図６によれば、判定テーブルについて、周期的リソースでは、無線システムＡ->Ｃ->Ｂ順に優先度が高く、動的リソースでは、無線システムＣ->Ｂ->Ａの順に優先度が高い。
【００６３】
図７は、本発明における無線端末及びコグニティブ基地局の機能構成図である。
【００６４】
図７によれば、無線端末１及びコグニティブ基地局３は、図３の機能構成に加えて、混雑度取得部１４と、優先度決定部１５と、リソース判定部１６と、判定テーブル１７とを更に有する。これら機能構成部は、無線端末又はコグニティブ基地局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。
【００６５】
混雑度取得部１４は、無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する。「リソース混雑度」とは、無線システムの各リソースについて、許容通信量に対する実通信量によって表される。リソース混雑度は、各無線モジュール局から受信するものであってもよいし、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。無線システム毎に取得されたリソース混雑度は、優先度決定部１５へ出力される。
【００６６】
優先度決定部１５は、無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる（図５参照）。これら優先度は、判定テーブル１７に記録される。また、優先度決定部１５は、無線モジュール局毎に、周期的リソースの周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、動的リソースの動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てるものであってもよい（図６参照）。尚、優先度決定部１５は、無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、周期的リソース混雑度及び動的リソース混雑度として割り当てる（図５参照）。
【００６７】
リソース判定部１６は、通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定する。この判定には、データパケットのポート番号、アプリケーション識別子、端末カテゴリ等を参照して、リソースが決定される。「ポート番号ｘｘ：周期的リソース」「アプリケーション識別子ｙｙ：動的リソース」のように予め規定される。例えば無線ＬＡＮについては、IEEE802.11eに基づく品質保証を実現する標準規格がある。この場合、遅延に敏感なアプリケーションに基づくデータパケットは、周期的リソースに割り当てられる。
【００６８】
無線システム切替部１１は、判定テーブル１７を用いて、データパケットを、全ての無線モジュール局の中で、優先度が最も高い周期的リソース又は動的リソースに割り当てる。
【００６９】
図８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。
【００７０】
図８によれば、「周期的リソース混雑度：高、動的リソース混雑度：低」のマイクロセルの配下に、「周期的リソース混雑度：低、動的リソース混雑度：高」のピコセルＢが配置されている。
【００７１】
図８（ａ）によれば、無線端末は、マイクロセル無線モジュール局２２と通信中であって、周期的リソース割当のデータパケットを、送信しようとしている。このとき、マイクロセルは「周期的リソース混雑度：高」であるために、無線端末は、他の無線システムへの切替を判定する。このとき、無線端末は、使用中以外（未使用）の無線システムであるピコセルＢの「周期的リソース混雑度：低」を認識している。
【００７２】
図８（ｂ）によれば、無線端末は、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。これによって、マイクロセルにおける周期的リソース混雑度が緩和する。
【００７３】
図９は、本発明のフローチャートである。
【００７４】
図９（ａ）によれば、混雑度から優先度を決定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、混雑度及び優先度が更新される。このフローは、上りリンクのデータパケットについては無線端末が実行し、下りリンクのデータパケットについてはコグニティブ基地局が実行する。
【００７５】
（Ｓ９０１）無線モジュール局毎に、周期的リソースにおける周期的リソース混雑度と、動的リソースにおける動的リソース混雑度とを取得する。
（Ｓ９０２）無線モジュール局毎に、周期的リソースについて、周期的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当て、動的リソースについて、動的リソース混雑度が低いほど高い優先度を割り当てる。また、周期的リソースの周期的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当て、動的リソースの動的リソース混雑度に応じて空き帯域幅を算出し、空き帯域幅が大きいほど、高い優先度を割り当てるものであってもよい。更に、無線モジュール局について、周期的リソース及び動的リソースに区分されない無線システムを用いている場合、リソース割当における全リソース混雑度を、周期的リソース混雑度及び動的リソース混雑度として割り当てることも好ましい。
【００７６】
図９（ｂ）によれば、発生したデータパケットを割り当てる無線システムを制御するフローチャートである。
（Ｓ９１１）通信中のアプリケーションに基づくデータパケットが、周期的リソース又は動的リソースのいずれに割り当てられているかを判定する。
（Ｓ９１２）データパケットが周期的リソースに割り当てられると判定した場合、判定テーブルを用いて、周期的リソースについて最も優先度が高い無線システムを選択する。
（Ｓ９１３）データパケットが動的リソースに割り当てられると判定した場合、判定テーブルを用いて、動的リソースについて最も優先度が高い無線システムを選択する。
（Ｓ９１４）データパケットを、選択された無線システムへ割り当てる。
【００７７】
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制御方法、無線端末、基地局及びプログラムによれば、異なる種類のリソースを同時に利用することができる無線システムについて、データパケットのアプリケ−ションに基づくリソース混雑度に応じて無線システムを切り替えることができる。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、複数の無線端末と、これら無線端末との間で複数の無線モジュール局を介して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システムの切り替えに適用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１  無線端末
２  無線モジュール局
３  コグニティブ基地局
１０１  マクロセル無線モジュール
１０２  マイクロセル無線モジュール
１０３  ピコセル無線モジュール
１１、３１  無線システム切替部
１２、３２  仮想ＭＡＣ副層部
１３  データ送受信部
１４  混雑度取得部
１５  優先度決定部
１６  リソース判定部
１７  判定テーブル
３３  コアネットワークインタフェース部
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
【図１】
2010171662.tif 000003
【図２】
2010171662.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010171662.tif 000008
【図７】
2010171662.tif 000009
【図８】
2010171662.tif 000010
【図９】
2010171662.tif 000011