(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信ノード間の電波干渉を回避するための周波数帯域の割当システムであって、
前記各無線通信ノードは、
電波干渉を検出する干渉検出手段と、
前記干渉検出手段によって検出した電波干渉の周波数を特定する干渉周波数特定手段と、
電波干渉している他の無線通信ノード情報を含む干渉情報と、現在使用している周波数帯域を含む通信情報とを含む周波数利用状況情報を前記他の無線通信ノードに提供する周波数利用状況提供手段と、
周囲にある前記他の無線通信ノードから前記周波数利用状況情報を取得する周波数利用状況取得手段と、
前記無線通信ノードの周波数利用状況情報と、前記周波数利用状況取得手段で取得した前記他の無線通信ノードの周波数利用状況情報とに基づいて、平均通信量に余裕がある無線通信ノードに割り当てられている帯域や、平均通信量が小さい無線通信ノードに割り当てられている帯域を、割当周波数帯域として選定して、前記平均通信量に余裕がある無線通信ノードの周波数帯域を狭くして、当該無線通信ノードと近接する周波数帯域の無線通信ノードを、周波数の大きい側や周波数の小さい側に、元の使用周波数帯域と一部が重複し、かつ、無線通信ノード同士の周波数帯域が離れるように移動して、電波干渉を回避するように周波数帯域を選定して割り当てる周波数割当手段と、
を備えることを特徴とする周波数帯域の割当システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信ノード間の電波干渉を回避するための周波数帯域の割当システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信は、インターネットをはじめとするＩＣＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）技術の発達に伴い様々な規格が規定され、使用目的別に周波数帯が割り当てられており、電波干渉が生じないように設定されている。無線ＬＡＮやＷｉＭＡＸ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのような近距離での高速度通信の需要が増加したことにより、狭い周波数帯域における無線通信端末などを含む無線通信ノードが急増したことにより電波干渉の発生頻度が増加している。
【０００３】
こうした電波干渉を解消するための技術として、使用する周波数を帯域内で高速に変化させる周波数ホッピング（ＦＨＳＳ：Ｈｏｐｐｉｎｇ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）や、直接拡散（ＤＳＳＳ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｅｑｕｅｎｃｅ  Ｓｐｒｅａｄ  Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）などのスペクトラム拡散技術が知られている。
【０００４】
スペクトラム拡散技術によって解消できない電波干渉については、コグニティブ無線という技術が知られている。コグニティブ無線とは、ネットワークの無線通信ノードが送信、受信に用いるパラメータを効率的に変化させて干渉を避けて効率的に通信を行うものであり、パラメータの変更は周波数スペクトラムやユーザの振る舞い、ネットワークの状態といった無線環境の外的、内的な要素を監視することによって行うものである。
【０００５】
しかしながら、スペクトラム検知コグニティブ無線においても、各無線通信ノードが、個々の無線通信端末の振る舞いを監視しパラメータを変化させることから、各無線通信ノードが変化した結果、新たに選定して割り当てた周波数で再度干渉するといった事象を防ぐことはできない。
【０００６】
ところで、複数のセカンダリーユーザを含むネットワークが共存していても、干渉を回避することができるコグニティブ無線システムの共存マネージャに関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、インターネットの共存マネージャが、アプリケーションサービスアクセスポイントを介して接続されたデータベースから、センシング情報及び前記インターネットの共存マネージャとトランスポートサービスアクセスポイントを介して接続された第１のセカンダリーユーザ及び第２のセカンダリーユーザに関する情報を取得し、この情報に基づいて共存マネージャがスペクトルを決定して送信するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−０２９１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、無線通信端末が携帯電話やタブレット端末などを含む移動端末である場合は、使用周波数帯域や電波干渉状況が常に変化しており、先願１に記載された技術では、共存マネージャがスペクトルを決定して送信するために、変化に対応できずに電波干渉を回避できないおそれがあった。
【０００９】
この発明の目的は、前記の課題を解決し、無線通信ノードが携帯電話やタブレット端末などを含む移動端末であって、使用周波数帯域や電波干渉状況が常に変化する場合であっても電波干渉を回避することが可能な周波数帯域の割当システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、無線通信ノード間の電波干渉を回避するための周波数帯域の割当システムであって、前記各無線通信ノードは、電波干渉を検出する干渉検出手段と、前記干渉検出手段によって検出した電波干渉の周波数を特定する干渉周波数特定手段と、電波干渉している他の無線通信ノード情報を含む干渉情報と、現在使用している周波数帯域を含む通信情報とを含む周波数利用状況情報を前記他の無線通信ノードに提供する周波数利用状況提供手段と、周囲にある前記他の無線通信ノードから前記周波数利用状況情報を取得する周波数利用状況取得手段と、前記無線通信ノードの周波数利用状況情報と、前記周波数利用状況取得手段で取得した前記他の無線通信ノードの周波数利用状況情報とに基づいて、平均通信量に余裕がある無線通信ノードに割り当てられている帯域や、平均通信量が小さい無線通信ノードに割り当てられている帯域を、割当周波数帯域として選定して、前記平均通信量に余裕がある無線通信ノードの周波数帯域を狭くして、当該無線通信ノードと近接する周波数帯域の無線通信ノードを、周波数の大きい側や周波数の小さい側に、元の使用周波数帯域と一部が重複し、かつ、無線通信ノード同士の周波数帯域が離れるように移動して、電波干渉を回避するように周波数帯域を選定して割り当てる周波数割当手段と、を備えることを特徴とする周波数帯域の割当システムである。
【００１１】
請求項１の発明では、無線通信端末の周波数利用状況情報と、周波数利用状況取得手段で取得した他の無線通信端末の周波数利用状況情報とに基づいて、平均通信量に余裕がある無線通信ノードに割り当てられている帯域や、平均通信量が小さい無線通信ノードに割り当てられている帯域を、割当周波数帯域として選定して、平均通信量に余裕がある無線通信ノードの周波数帯域を狭くして、当該無線通信ノードと近接する周波数帯域の無線通信ノードを、周波数の大きい側や周波数の小さい側に、元の使用周波数帯域と一部が重複し、かつ、無線通信ノード同士の周波数帯域が離れるように移動して、電波干渉を回避するように周波数帯域が割り当てられる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、各無線通信ノードが、自身の周波数利用状況情報と、他の無線通信ノードの周波数利用状況情報とに基づいて、電波干渉を回避するように自律分散的に周波数帯域を割り当てることができる。すなわち、自身および周辺の無線通信端末の周波数利用状況情報に基づいて、周波数帯域を割り当てるので、各無線通信端末が携帯電話やタブレット端末などを含む移動端末であって、使用周波数帯域や電波干渉状況が常に変化する場合であっても、当該無線通信端末の通信エリアにおいて最適となるように周波数帯域を割り当てることができる。これにより、無線通信端末の通信品質が向上する。
【００１３】
さらに、各無線通信ノードが、周波数割当手段によって電波干渉を回避するように周波数帯域を割り当てるので、サーバ装置などの新たな設備の導入が不要であり、導入が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る無線通信の通信状況を示す概略図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る周波数帯域の割当システムを示す概略図である。
【図３】図１の周波数帯域の割当システムの周波数利用状況データベースのデータ構成図である。
【図４】図３の周波数利用状況データベースのデータの一例を示す図である。
【図５】図１の周波数帯域の割当システムの利用状況判定タスクの処理を示すフローチャートである。
【図６】図１の周波数帯域の割当システムの周波数割当タスクの処理を示すフローチャートである。
【図７】図１の周波数帯域の割当システムの処理を示すフローチャートである。
【図８】図１の周波数帯域の割当システムの処理を示すフローチャートである。
【図９】図１の周波数帯域の割当システムによって電波干渉を回避した場合の周波数の利用状況を示す概略図である。
【図１０】図１の周波数帯域の割当システムによって電波干渉を回避した場合の各端末に割り当てられた周波数を示す概略図である。
【図１１】従来の電波干渉を回避した場合の周波数の利用状況を示す概略図である。
【図１２】従来の電波干渉を回避した場合の各端末に割り当てられた周波数を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態に基づいて説明する。
【００１６】
図１ないし図１０は、この発明の実施の形態を示している。周波数帯域の割当システム１は、図１に示すように、通信網ＮＷを介して通信可能に接続されている、無線通信端末Ｔや、基地局ＢＳ、自動車に搭載されたＩＴＳ端末（ＩＴＳ車載器）Ｖを含む無線通信ノードに、それぞれ搭載され、無線通信ノード間の電波干渉を回避するためのものである。ここでは、無線通信端末ＴＡは、無線ＬＡＮに対応したノートパソコンであり、無線親機ＡＰＡを介して通信網ＮＷと通信可能であり、無線通信端末ＴＢは、ＷｉＭＡＸ（登録商標）に対応したノートパソコンであり、無線親機ＡＰＢを介して通信網ＮＷと通信可能である。無線通信端末ＴＣは、無線ＬＡＮに対応したスマートフォンであり、無線通信端末ＴＤは、第３世代の携帯電話回線に対応した携帯電話である。無線通信端末ＴＦは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に対応した音楽プレーヤーである。基地局ＢＳＥ、ＢＳＦは、放送波の基地局である。また、無線通信端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＦ、基地局ＢＳＥは周波数帯域の割当システム１を備えているものとし、無線通信端末ＴＤ、基地局ＢＳＦ、ＩＴＳ車載器Ｖは周波数帯域の割当システム１を備えていないものとする。
【００１７】
この実施の形態においては、主として、無線通信ノードが無線通信端末Ｔである場合について説明するが、無線通信ノードが基地局ＢＳやＩＴＳ車載器Ｖである場合であって同様である。
【００１８】
周波数帯域の割当システム１は、図２に示すように、主として、制御部１０と、記憶部１０ａと、通信部１０ｂと、干渉検出手段としての干渉検出タスク１１と、干渉周波数特定手段としての干渉周波数特定タスク１２と、干渉対象特定タスク１３と、周波数利用状況提供手段としての周波数利用状況提供タスク１４と、周波数利用状況取得手段としての周波数利用状況取得タスク１５と、周波数利用状況記憶部１６と、利用状況判定タスク１７と、周波数割当手段としての周波数割当タスク１８とを有している。
【００１９】
制御部１０は、干渉検出タスク１１と、干渉周波数特定タスク１２と、干渉対象特定タスク１３と、周波数利用状況提供タスク１４と、周波数利用状況取得タスク１５と、利用状況判定タスク１７と、周波数割当タスク１８とが、図７、図１０に示すようなフローに基づいて処理を行うようにプログラミングされたタスクを有している。また、制御部１０は、定期的に、当該無線通信端末Ｔの周辺情報とスペクトラム検知情報（空き周波数帯域や、周波数帯域の割当システム１未対応の無線通信ノードに関する周波数利用状況）を確認して、記憶部１０ａに記憶するようになっている。
【００２０】
記憶部１０ａは、周波数帯域の割当システム１、すなわち、後述する各タスクの処理に必要な各種データを記憶し、例えば、無線通信端末Ｔの周辺情報や、スペクトラム検知情報、干渉情報、周波数割当表、各通信方式の通信量の上限値や伝送距離などの規格情報を含む基本情報、回避対象選定ルール、干渉回避対象データ、周波数帯域選定ルールや割当周波数帯域データなどを記憶している。
【００２１】
周辺情報は、当該無線通信端末Ｔの周辺にある、すなわち、通信エリア内に存在する無線通信端末Ｔや基地局ＢＳ、ＩＴＳ車載器Ｖなどの無線通信ノードに関する情報が、制御部１０によって常時、監視されており、スペクトラム検知によって無線通信ノードを新しく検出した場合などに更新されるようになっている。
【００２２】
周波数割当表は、特性（直進性の強弱、情報伝送容量の大小）などに基づいて、使用目的ごとに割り当てた周波数帯域を定義するものであり、具体的には、例えば、長波は船舶、航空機用ビーコン、標準電波に割り当てられ、超短波（ＶＨＦ）はＦＭ放送、ＴＶ放送、消防無線、警察無線に割り当てられ、極超短波（ＵＨＦ）は携帯電話、ＰＨＳ、無線ＬＡＮに割り当てられている。
【００２３】
通信部１０ｂは、通信網ＮＷを経由した無線通信を可能にし、無線通信端末Ｔと周辺の無線通信端末Ｔなどの無線通信ノードとを相互に無線通信可能とする。
【００２４】
干渉検出タスク１１は、電波干渉を検出する機能を有するプログラム、タスクであり、常時、当該無線通信端末Ｔにおける電波干渉を監視し、検出するように制御部１０によって制御されている。この干渉検出タスク１１が電波干渉を検出すると、干渉周波数特定タスク１２を起動するように制御部１０によって制御されている。
【００２５】
干渉周波数特定タスク１２は、干渉検出タスク１１によって検出した電波干渉を生じている周波数を特定する機能を有するプログラム、タスクである。具体的には、当該無線通信端末Ｔの通信エリア内におけるスペクトラムを検出するものである。また、スペクトラムを検出することにより、通信エリア内において、使用されている周波数、電波干渉が生じている周波数と干渉の程度（強弱）、使用されていない周波数などを含むスペクトラムの利用状況に関する情報を得ることができる。干渉周波数特定タスク１２は、これにより、当該無線通信端末Ｔの通信エリア内において電波干渉が生じている周波数帯域を特定する。この干渉周波数特定タスク１２の処理が終了すると、干渉対象特定タスク１３を起動するように制御部１０によって制御されている。
【００２６】
干渉対象特定タスク１３は、干渉周波数特定タスク１２で特定した周波数に基づいて、干渉する対象無線通信ノード（他の無線通信端末）Ｔを特定する機能を有するプログラム、タスクである。具体的には、当該無線通信端末Ｔから、干渉している周波数に対して通信可能であるか否かを判定するためのリクエストを送信する。これに対して、相手側の無線通信端末Ｔは、当該リクエストを受信すると当該無線通信端末Ｔにレスポンスを返信することによって通信可能か否かを判定するようになっている。これにより、レスポンスを受信した他の無線通信端末Ｔは電波干渉の対象無線通信ノードであり、相互に通信可能である（通信が確立されている）ものと判定する。また、干渉対象特定タスク１３によって特定した他の無線通信端末Ｔに関する情報は干渉の程度とともに干渉情報として記憶部１０ａに記憶する。この干渉対象特定タスク１３の処理が終了すると、周波数利用状況提供タスク１４を起動するように制御部１０によって制御されている。
【００２７】
周波数利用状況提供タスク１４は、当該無線通信端末Ｔについて、現在使用している周波数帯域（実使用帯域）や通信方式を含む通信情報と、電波干渉している他の無線通信端末情報を含む干渉情報とを含む周波数利用状況情報を周辺の無線通信端末Ｔに提供する機能を有するプログラム、タスクである。
【００２８】
ここで、周波数利用状況情報は、各無線通信端末Ｔが保有している情報であり、具体的には、ノード名と、各ノードを一意に識別するＩＤとしての物理アドレスと、実使用帯域と、通信方式と、経過時間と、平均通信量と、代表プロトコル・プロファイル、干渉情報とを有する。ノード名は、当該無線通信端末Ｔの端末名称である。実使用帯域は、当該無線通信端末Ｔが使用している周波数帯域であり、通信方式は、当該無線通信端末Ｔの通信方式のことであり、例えば、「無線ＬＡＮ」、「ＷｉＭＡＸ」（ＷｉＭＡＸは登録商標）、「ＵＨＦ」などである。経過時間は、当該無線通信端末Ｔで現在の通信が確立（接続）されてからの経過時間である。平均通信量は、現在の通信における平均通信量である。また、代表プロトコル・プロファイルは、例えば、ＷＥＢサーバとの間のデータ送受信に使用されるプロトコルである「ＨＴＴＰ」（Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、携帯電話用のメールサービスのプロトコルである「ＭＭＳ」（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）、音声・動画・データをやりとりするストリーミングのプロトコルである「ＲＴＭＰ」（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｍｅｓｓａｇｉｎｇ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のプロファイルの一つである「Ａ２ＤＰ」（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｐｒｏｆｉｌｅ）などのことである。この代表プロトコル・プロファイルによって、当該無線通信端末Ｔがどのようなデータ通信を行っているかがわかるので、当該無線通信端末Ｔの通信量や通信速度、使用周波数帯域の大きさなどを推定可能である。さらに、干渉情報は、当該無線通信端末Ｔと干渉している他の無線通信端末情報のことであり、他の無線通信端末Ｔのノード名と、干渉の程度とを有している。この周波数利用状況情報は、記憶部１０ａに常時最新のものが記憶されている。
【００２９】
周波数利用状況提供タスク１４は、記憶部１０ａに記憶している周波数利用状況情報を周辺の無線通信端末Ｔからの制御信号（提供依頼）に基づいて提供するようになっている。
【００３０】
周波数利用状況取得タスク１５は、周辺の無線通信端末Ｔから周波数利用状況情報を取得する機能を有するプログラム、タスクである。具体的には、周辺の無線通信端末Ｔに対して、周波数利用状況情報を提供するように制御信号（提供依頼）を送信し、周辺の無線通信端末Ｔから周波数利用状況情報を受信して、周波数利用状況記憶部１６に記憶する。すなわち、周波数利用状況取得タスク１５によって、周波数利用状況データベース１６ａに、当該無線通信端末Ｔおよび周辺の無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報を記憶する。この周波数利用状況取得タスク１５の処理が終了すると、利用状況判定タスク１７を起動するように制御部１０によって制御されている。
【００３１】
周波数利用状況記憶部１６は、当該無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報と、周波数利用状況取得タスク１５で取得した周辺の無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報とを記憶する周波数利用状況データベース１６ａを格納している。この周波数利用状況データベース１６ａは、周波数利用状況取得タスク１５によって周波数利用状況情報を取得したタイミングで、当該無線通信端末Ｔおよび周辺の無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報を更新するようになっている。つまり、周波数利用状況データベース１６ａは、常に直近の周波数利用状況情報を記憶している。
【００３２】
周波数利用状況データベース１６ａは、図３に示すように、ノード名１６１と、各ノードを一意に識別するＩＤとしての物理アドレス１６２と、実使用帯域１６３と、通信方式１６４と、経過時間１６５と、平均通信量１６６と、代表プロトコル・プロファイル１６７と、干渉情報１６８とを有している。
【００３３】
ノード名１６１には、無線通信端末Ｔの端末名称を記憶している。実使用帯域１６３には、無線通信端末Ｔが使用している周波数帯域が記憶されており、通信方式１６４には、無線通信端末Ｔの通信方式が記憶されており、経過時間１６５には、無線通信端末Ｔで現在の通信が確立（接続）されてからの経過時間が記憶されている。平均通信量１６６には、当該通信における平均通信量が記憶されている。代表プロトコル・プロファイル１６７には、無線通信端末Ｔのデータ通信状況に応じたプロトコル、プロファイルが記憶されている。干渉情報１６８には、干渉している他の無線通信端末情報のアドレスが記憶されており、ノード名１６８１と、干渉の程度１６８２とが記憶されている。
【００３４】
周波数利用状況データベース１６ａは、具体的には例えば、図４に示すようなものとなり、無線通信端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＦ、基地局ＢＳＥに関する周波数利用状況が記憶されている。さらに、例えば、無線通信端末ＴＡは実使用帯域１６３には「２４８１〜２４９７ＭＨｚ」、通信方式１６４には「無線ＬＡＮ」、経過時間１６５には「０１：２９：０１」、平均通信量１６６には「２Ｍｂｐｓ」、代表プロトコル・プロファイル１６７には「ＨＴＴＰ」、干渉情報１６８には「端末ＴＣ」との干渉程度は「小」と記憶されている。
【００３５】
利用状況判定タスク１７は、周波数利用状況データベース１６ａに基づいて、当該無線通信端末Ｔの通信エリアにおける周波数帯域の利用状況を判定する機能を有するプログラム、タスクである。
【００３６】
利用状況判定タスク１７は、図５に示すフローチャートに基づいた処理を行う。まず、周波数利用状況データベース１６ａから周波数利用状況を取得し（ステップＳ１１）、干渉状態を判定する（ステップＳ１２）。すなわち、ステップＳ１１で取得した周波数利用状況データベース１６ａの干渉情報１６８のノード名１６８１から、当該通信エリア内において電波干渉している無線通信端末Ｔを取得する。具体的には例えば、図４に示す周波数利用状況データベース１６ａの場合は、干渉情報１６８から無線通信端末ＴＡとＴＣとが電波干渉（程度「小」）し、無線通信端末ＴＣとＴＦとが電波干渉（程度「大」）していると判定する。
【００３７】
そして、記憶部１０ａから回避対象選定ルールを取得し（ステップＳ１３）、干渉回避対象を選定して記憶部１０ａに記憶する（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１２で判定した干渉状態と回避対象選定ルールとに基づいて、電波干渉しており回避が必要な無線通信端末Ｔを選定する。
【００３８】
ここで、回避対象選定ルールとは、干渉回避対象の無線通信端末Ｔを選定するためのものであり、以下の手順のことである。すなわち、具体的には、
まず、周波数利用状況データベース１６ａの周波数利用状況と、記憶部１０ａに記憶している各通信方式の基本情報とに基づいて、無線通信端末Ｔの平均通信量１６６と、無線通信端末Ｔの通信方式の通信量の上限値とを比較し、無線通信端末Ｔのパフォーマンスの良否を判定し、
つぎに、周波数利用状況の代表プロトコル・プロファイル１６７からデータ通信量を推定し、平均通信量１６６と比較することによって、無線通信端末Ｔの現状における実使用帯域１６３の過不足を判定し、
そして、パフォーマンスが不良であると判定され、実使用帯域１６３が不足していると判定される無線通信端末Ｔを干渉回避対象として選定する、
というものである。
【００３９】
また、回避対象選定ルールによって干渉回避対象として選定された無線通信端末Ｔについて、周波数割当の優先順位を次のように設定する。すなわち、具体的には、
・使用目的ごとに設定された優先順位を設定する
・代表プロトコル・プロファイルごとに設定された優先順位を設定する
・平均通信量が多い場合は優先順位を高く設定する
・移動する可能性が高い場合は、優先順位を低く設定する
というものである。
【００４０】
ここで、使用目的ごとに設定された優先順位とは、使用目的ごとに「緊急」、「最優先」、「優先」、「その他」のように設定する。例えば、使用目的が「消防無線」、「警察無線」、「防災行政無線」などの場合には、「緊急」として優先順位を最も高く設定する。また、代表プロトコル・プロファイルごとに設定された優先順位とは、例えば、代表プロトコル・プロファイルが「音声・通話」のものである場合、「放送・動画」のものである場合、「インターネット」のものである場合、「データ転送」のものである場合の順に優先順位を設定する。
【００４１】
このようにして、利用状況判定タスク１７は、干渉回避対象の無線通信端末Ｔを、優先順位を付して選定し、記憶部１０ａに記憶する。この利用状況判定タスク１７の処理が終了すると、周波数割当タスク１８を起動するように制御部１０によって制御されている。
【００４２】
周波数割当タスク１８は、当該無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報と、周波数利用状況取得タスク１５で取得した周辺の無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報と、当該無線通信端末Ｔの周辺情報と、スペクトラム検知情報とに基づいて、電波干渉を回避するように周波数帯域を割り当てる機能を有するプログラム、タスクである。
【００４３】
周波数割当タスク１８は、図６に示すフローチャートに基づいた処理を行う。まず周波数帯域選定ルールを記憶部１０ａから取得する（ステップＳ２１）。
【００４４】
周波数帯域選定ルールとは、以下のいずれかに該当する周波数帯域を割当周波数帯域として選定する。すなわち、具体的には、
・記憶部１０ａに記憶しているスペクトラム検知情報の使用可能な（空き）周波数帯域
・平均通信量が小さい無線通信端末Ｔや、平均通信量に余裕がある無線通信端末Ｔに割り当てられている周波数帯域
・帯域のボンディングによる増速が見込める周波数帯域
・帯域を離すことにより干渉を回避できる周波数帯域
・記憶部１０ａに記憶している周辺情報の放送局用の周波数帯域など、曜日や時間帯などによって停波する周波数帯域
を割当周波数帯域として選定する、というものである。このとき、記憶部１０ａに記憶している周波数割当表、各通信方式の基本情報に則って、周波数帯域を割り当てることを前提とする。また、周波数帯域選定ルールは、無線通信端末Ｔの実使用帯域１６３の少なくとも一部が重複するように割り当てることができる周波数帯域を優先して選定する。
【００４５】
そして、利用状況判定タスク１７で特定した干渉回避対象を記憶部１０ａから取得する（ステップＳ２２）。そして、周波数帯域選定ルールによって割当周波数帯域を選定する（ステップＳ２３）。
【００４６】
そして、選定した割当周波数帯域に基づいて、無線通信端末Ｔの電波干渉が回避されるように周波数帯域を割り当てる（ステップＳ２４）。すなわち、干渉回避対象の無線通信端末Ｔの優先順位が高いものから割当周波数帯域を割り当て、干渉回避対象の無線通信端末Ｔの使用周波数帯域を割当周波数帯域に変更する。
【００４７】
このような処理を各無線通信端末Ｔが同時に行うので、処理の結果として得られる割当結果も同一になる。
【００４８】
次に、このような構成の周波数帯域の割当システム１における処理および作用などについて、説明する。ここでは、図１における無線通信端末ＴＣについて主として説明するものとし、図４に示すような周波数利用状況データベース１６ａである場合、すなわち、無線通信端末ＴＡ、ＴＣ、ＴＦが電波干渉している場合について説明する。この実施の形態においては、無線通信端末ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＦ、基地局ＢＳＥは周波数帯域の割当システム１を備えている。
【００４９】
図７に示すように、無線通信端末ＴＡ、ＴＣ、ＴＦにおいて干渉電波検出タスク１１が常駐しており、それぞれ電波干渉が検出される。
【００５０】
無線通信端末ＴＣにおいて、電波干渉が検出されると、干渉周波数特定タスク１２が起動されて、干渉対象特定タスク１３が起動される。具体的には、干渉周波数特定タスク１２によって特定された周波数帯域の無線通信端末ＴＡ、ＴＦに対して、リクエストが送信されて、レスポンスの有無が確認される。ここでは、無線通信端末ＴＣからのリクエストに対して、無線通信端末ＴＡ、ＴＦからレスポンスが返信される。これにより、無線通信端末ＴＣは、無線通信端末ＴＡ、ＴＦと電波干渉しており、相互に通信可能であることが確認される。
【００５１】
そして、無線通信端末ＴＣにおいて、周波数利用状況提供タスク１４、周波数利用状況取得タスク１５が続いて起動される。これにより、無線通信端末ＴＣによって、図４に示すような周波数利用状況データベース１６ａが取得される。このとき、無線通信端末ＴＡ、ＴＦにおいてもそれぞれ同様に図４に示すような周波数利用状況データベース１６ａが取得されており、無線通信端末ＴＡ、ＴＣ、ＴＦで周波数利用状況情報が共有された状態となっている。このとき、無線通信端末ＴＡ、ＴＣ、ＴＦによる周波数の利用状態は、図８のようになっている。すなわち、無線通信端末ＴＦ（実使用帯域１６３「２４０２〜２４８０ＭＨｚ」）と無線通信端末ＴＣ（実使用帯域１６３「２４００〜２４８３ＭＨｚ」）、無線通信端末ＴＣと無線通信端末ＴＡ（実使用帯域１６３「２４８１〜２４９７ＭＨｚ」）とが、使用周波数帯域の一部が重複した状態となっている。
【００５２】
そして、無線通信端末ＴＣにおいて、利用状況判定タスク１７が起動される。具体的には、利用状況判定タスク１７は、周波数利用状況データベース１６ａと記憶部１０ａの各通信方式の基本情報と回避対象選定ルールとに基づいて、干渉回避対象の無線通信端末Ｔが以下のように選定される。
【００５３】
まず、周波数利用状況データベース１６ａから、無線通信端末ＴＡは、通信方式１６４が「無線ＬＡＮ」で、代表プロトコル・プロファイル１６７が「ＨＴＴＰ」であると取得される。また、各通信方式の基本情報から、無線ＬＡＮは、規格（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ）によって通信量の上限値は２２Ｍｂｐｓと定められており、ＨＴＴＰは、ＷＥＢサイトを閲覧する際のプロトコルであり、数Ｍｂｐｓの帯域しか使用していないことが多いことが取得される。そして、回避対象選定ルールによって、無線通信端末ＴＡの帯域は現行でも十分であると判定される。
【００５４】
また、周波数利用状況データベース１６ａから、無線通信端末ＴＣは、通信方式１６４が「無線ＬＡＮ」で、代表プロトコル・プロファイル１６７が「ＲＴＭＰ」であると取得される。また、各通信方式の基本情報から、無線ＬＡＮは、規格によって通信量の上限値は２２Ｍｂｐｓと定められており、ＲＴＭＰは、動画を閲覧する際のプロトコルであり、動画の画質によっては数Ｍ〜数十Ｍｂｐｓの帯域を使用することが取得される。そして、回避対象選定ルールによって、無線通信端末ＴＣの帯域は不足していると判定される。
【００５５】
さらに、周波数利用状況データベース１６ａから、無線通信端末ＴＦは、通信方式１６４が「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」で、代表プロトコル・プロファイル１６７が「Ａ２ＤＰ」であると取得される。また、各通信方式の基本情報から、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、バージョン（例えば、３．ｘ＋ＥＤＲ）によって通信量の上限値は１３Ｍｂｐｓと定められており、Ａ２ＤＰは、音声をレシーバ付ヘッドフォンに伝送するためのプロファイルであり、５００ｋｂｐｓの帯域しか使用していないことが多いことが取得される。そして、回避対象選定ルールによって、無線通信端末ＴＦの帯域は現行でも十分であると判定される。
【００５６】
このようにして、利用状況判定タスク１７によって、利用状況が判定されて、干渉回避対象は、無線通信端末ＴＡ、ＴＣ、ＴＦであると判定される。
【００５７】
つぎに、無線通信端末ＴＣにおいて、周波数割当タスク１８が起動される。具体的には、周波数利用状況データベース１６ａと周波数帯域選定ルールに基づいて、平均通信量１６６に余裕がある無線通信端末ＴＣに割り当てられている帯域が、割当周波数帯域として選定される。また、平均通信量１６６が小さい無線通信端末ＴＦに割り当てられている帯域が、割当周波数帯域として選定される。
【００５８】
このようにして、図９に示すように周波数帯域が割り当てられる。具体的には、無線通信端末ＴＣの周波数帯域を狭くして、無線通信端末ＴＦを周波数の大きい側に、無線通信端末ＴＡを周波数の小さい側にそれぞれ、元の使用周波数帯域と一部が重複するように移動させる。このとき、無線通信端末ＴＦとＴＣの周波数帯域が離れることにより、干渉を回避される。
【００５９】
また、無線通信端末ＴＡ、ＴＦにおいても周波数帯域の割当システム１によって、無線通信端末ＴＣと同様に周波数帯域が割り当てられる。すなわち、無線通信端末ＴＣ、ＴＡ、ＴＦのいずれの割当結果も同一になる。
【００６０】
この後、再び電波干渉が検出された場合は、図７に示すフローの処理が繰り返されて、周波数帯域が割り当てられ、電波干渉が回避されるようになっている。
【００６１】
つづいて、電波干渉が発生した無線通信端末ＴＡ、ＴＣ、ＴＦにおいて、電波干渉を回避するように周波数が割り当てられた後に、無線通信端末ＴＣのみが無線通信端末ＴＸと電波干渉を生じた場合について説明する。
【００６２】
図１０に示すように、無線通信端末ＴＡ、ＴＣ、ＴＸにおいて干渉電波検出タスク１１が常駐しており、それぞれ電波干渉が検出される。
【００６３】
無線通信端末ＴＣにおいて、電波干渉が検出されると、干渉周波数特定タスク１２が起動されて、電波干渉している周波数が特定されて、干渉対象特定タスク１３が起動される。具体的には、干渉周波数特定タスク１２によって特定された周波数帯域の無線通信端末ＴＸに対して、リクエストが送信されて、レスポンスの有無が確認される。ここでは、無線通信端末ＴＣからのリクエストに対して、無線通信端末ＴＸからレスポンスが返信される。これにより、無線通信端末ＴＣは、無線通信端末ＴＸと電波干渉しており、相互に通信可能であることが確認される。
【００６４】
そして、無線通信端末ＴＣにおいて、周波数利用状況提供タスク１４、周波数利用状況取得タスク１５が続いて起動される。これにより、無線通信端末ＴＣによって、周波数利用状況データベース１６ａが取得される。このとき、無線通信端末ＴＡ、ＴＸにおいても同様に周波数利用状況データベース１６ａが取得されており、無線通信端末ＴＣ、ＴＸで周波数利用状況情報が共有された状態となっている。このとき、無線通信端末ＴＣにおいては、無線通信端末ＴＸとともに電波干渉していない周辺の無線通信端末ＴＡの周波数利用状況も取得される。
【００６５】
そして、無線通信端末ＴＣにおいて、利用状況判定タスク１７が起動されて、利用状況が判定されて、干渉を回避する必要がある無線通信端末は、無線通信端末ＴＣ、ＴＸであると判定される。
【００６６】
そして、無線通信端末ＴＣにおいて、周波数割当タスク１８が起動される。具体的には、周波数帯域選定ルールに基づいて、割当周波数帯域が選定される。ここでは、周波数割当タスク１８の結果、無線通信端末ＴＣ、ＴＸの電波干渉を回避するためには、利用状況から無線通信端末ＴＡの周波数帯域を割り当て直す必要があると判定される。すなわち、無線通信端末ＴＡの周波数帯域を割当周波数帯域として選定し、無線通信端末ＴＡを干渉回避対象に追加する。また、この場合は、無線通信端末ＴＡに対して、利用状況判定タスク１７を起動する制御信号を送信するように制御部１０によって制御される。
【００６７】
そして、無線通信端末ＴＡにおいて、利用状況判定タスク１７が起動されて、周波数割当タスク１８が起動される。
【００６８】
また、無線通信端末ＴＡ、ＴＸにおいても周波数帯域の割当システム１によって、無線通信端末ＴＣと同様に周波数が割り当てられる。すなわち、無線通信端末ＴＣ、ＴＡ、ＴＸのいずれの割当結果も同一になる。
【００６９】
以上のように、この周波数帯域の割当システム１によれば、各無線通信端末Ｔが、自身の周波数利用状況情報と、周辺の無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報とに基づいて、電波干渉を回避するように自律分散的に周波数帯域を割り当てることができる。すなわち、自身および周辺の無線通信端末Ｔの周波数利用状況情報に基づいて、周波数帯域を割り当てるので、各無線通信端末Ｔが携帯電話やタブレット端末などを含む移動端末であって、使用周波数帯域や電波干渉状況が常に変化する場合であっても、当該無線通信端末Ｔの通信エリアにおいて最適となるように周波数帯域を割り当てることができる。これにより、無線通信端末Ｔの通信品質が向上する。
【００７０】
しかも、割当後に、電波干渉が検出された場合は、再度、周波数割当タスク１８によって、周波数帯域が割り当てられて電波干渉が回避される。これにより、各無線通信端末Ｔの通信エリアに応じて常に最適な周波数帯域が割り当てられて、電波干渉が回避されて、無線通信端末Ｔの通信品質がより向上する。
【００７１】
また、各無線通信端末Ｔが、周波数割当タスク１８によって電波干渉を回避するように周波数帯域を割り当てるので、サーバ装置などの新たな設備の導入が不要であり、導入が容易である。
【００７２】
ここで、周波数割当タスク１８によって、例えば図９に示すように周波数帯域が割り当てられた場合は、各無線通信端末Ｔの通信品質を落とさずに、無線通信端末ＴＦの周波数の最大値と、無線通信端末ＴＣの周波数の最小値との干渉が解消される。このように、各無線通信端末Ｔともに、必要な帯域を割り当てられており、周波数帯域を大きく移動する必要がなく、割り当てられた周波数帯域は分割されていないため、通信品質を高度に維持できる。なお、無線通信端末ＴＣの周波数の最大値と、無線通信端末ＴＡの周波数の最小値は、無線通信端末ＴＡでは周波数の最小値（図中において点線で図示）が出力されるのは時間帯が限定されるため、干渉は生じにくくなっている。
【００７３】
これに対して、従来は、図１１、図１２に示すように、無線通信端末ＴＡは、その時刻（通信エリア）において使用可能な細切れの周波数を順番に移動しながら使用し、無線通信端末ＴＢは、使用可能な（空き）細切れの周波数を複数使用し、無線通信端末ＴＣは、一定の帯域を分割して使用していた。このため、いずれの無線通信端末Ｔも通信品質が劣化するおそれがあった。
【００７４】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。例えば、回避対象選定ルールや周波数帯域選定ルールは、通信エリアの位置情報や時間、曜日などによって変更するようにしてもよい。具体的には、通信エリアが駅や商業施設などの人が多く集まる場所や、時間や曜日が通勤、通学時間帯などの場合は、回避対象選定ルールは、動画視聴などの大容量のデータ通信よりもメールなどを含む小容量のデータ通信を優先して選定するようにしてもよい。
【００７５】
また、周波数帯域選定ルールにおいて、放送局の基地局の周波数帯域など、曜日や時間帯などによって停波する周波数帯域を割当周波数帯域として選定する際には、周辺情報と周波数利用状況データベース１６ａとに基づいて放送局の基地局ＢＳＦに関する情報を取得する。そして、ＧＰＳ衛星などによって、当該無線通信端末Ｔと基地局ＢＳＦとの距離を算出して、基地局ＢＳＦが使用可能な距離であるか否かを判定する。そして、基地局ＢＳＦが使用可能な距離であると判定すると、基地局ＢＳＦの実使用帯域１６３を割当周波数帯域として選定する。
【００７６】
さらに、回避対象選定ルールおよび周波数帯域選定ルールは、実施の形態において説明したものに限定されず、例えば、回避対象選定ルールまたは周波数帯域選定ルールの一部のみを適用するものであってもよいことはもちろんである。
【符号の説明】
【００７７】
１              周波数帯域の割当システム
１０ｂ          通信部
１１            干渉検出タスク（干渉検出手段）
１２            干渉周波数特定タスク（干渉周波数特定手段）
１３            干渉対象特定タスク
１４            周波数利用状況提供タスク（周波数利用状況提供手段）
１５            周波数利用状況取得タスク（周波数利用状況取得手段）
１６            周波数利用状況データベース
１７            利用状況判定タスク
１８            周波数割当タスク（周波数割当手段）
Ｔ              無線通信端末
ＢＳ            基地局
Ｖ              自動車
【要約】
【課題】  無線通信ノード間の電波干渉を回避するための周波数帯域の割当システムを提供する。
【解決手段】  各無線通信ノードは、電波干渉を検出する干渉検出タスク１１と、干渉検出タスク１１によって検出した電波干渉の周波数を特定する干渉周波数特定タスク１２と、電波干渉している他の無線通信ノード情報を含む干渉情報と、現在使用している周波数帯域を含む通信情報とを含む周波数利用状況情報を他の無線通信ノードに提供する周波数利用状況提供タスク１４と、周囲にある他の無線通信ノードから周波数利用状況情報を取得する周波数利用状況取得タスク１５と、無線通信ノードの周波数利用状況情報と、周波数利用状況取得タスク１５で取得した他の無線通信ノードの周波数利用状況情報とに基づいて、電波干渉を回避するように周波数帯域を選定して割り当てる周波数割当タスク１８と、を備える。
【選択図】  図２【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005547315.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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