(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信基地局装置、ゲートウェイ、及び、前記無線通信基地局装置に収容される無線通信端末を含む無線通信システムであって、
前記ゲートウェイは、前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間の無線帯域を制御し、
前記無線通信システムは、複数の無線通信基地局装置、及び前記無線通信基地局装置と接続される複数のゲートウェイ及び複数のゲートウェイが接続された制御ノードを備え、
前記制御ノードは、前記無線通信端末が通信している無線通信基地局装置よりも他の無線通信基地局装置との無線回線の通信状態が良好であり、かつ、該無線通信端末が通信に必要としている有線回線の帯域が他の無線通信基地局装置と前記制御ノードとの間で使用可能な場合に、前記無線通信端末と前記無線通信基地局装置との通信を前記他の無線通信基地局装置との通信に切り替えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記ゲートウェイは、他の複数の無線通信基地局装置または他のノードと有線回線を介して接続され、前記無線通信基地局装置と制御ノード間の有線回線は、前記他の複数の無線通信基地局装置または他のノードと前記ゲートウェイ間の有線帯域の使用状況により可変であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記無線通信基地局装置は、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末との間の無線区間の周波数帯域の上限値が、該無線通信基地局装置と該ゲートウェイ間で使用可能な有線回線の帯域となるように制御することを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記制御ノードは、前記無線通信基地局装置と前記制御ノード間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域に関する情報を保持することを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記制御ノードは、前記無線通信端末が通信中のデータ通信に必要な帯域を満たす有線帯域が他の無線通信基地局装置と前記制御ノードとの間で使用可能な場合に、前記無線通信端末と前記無線通信基地局装置との通信を前記他の無線通信基地局装置との通信に切り替えることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記無線通信システムは、複数の無線通信基地局装置、及び前記無線通信基地局装置と接続される複数のゲートウェイ及び複数のゲートウェイが接続された制御ノードを備え、
前記各無線通信基地局装置はそれぞれ異なる無線通信システムに対応する無線通信基地局装置であり、
前記制御ノードは、前記各制御ノードと前記無線通信基地局装置間で使用可能な有線帯域情報と、前記無線通信基地局装置と前記各制御ノード間で使用可能な無線帯域情報に基づいて、前記無線通信端末の通信に使用する前記無線通信システムを切り替えるか否かを判断することを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記無線通信基地局装置は、前記無線通信基地局装置が前記無線通信端末との通信に用いる無線回線の帯域の上限値が、該無線通信基地局装置と制御ノード間で使用可能な有線回線の帯域となるように使用する無線周波数帯域を選択することを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記無線通信システムは、前記無線通信基地局装置を複数含み、
前記無線通信基地局装置は、該無線通信基地局装置において、該無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用しない無線周波数帯域を他の無線通信基地局装置に通知することを特徴とする無線通信システム。
【請求項９】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記無線通信基地局装置は、該無線通信基地局装置において、該無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用する無線周波数帯域を他の無線通信基地局装置に通知することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１０】
請求項７に記載の無線通信システムであって、
前記無線通信基地局装置は、前記選択した無線周波数帯域以外の周波数帯の電波を送出しないことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１１】
請求項８に記載の無線通信システムであって、
前記他の無線通信基地局装置は、前記無線通信基地局装置から通知される前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用する無線周波数帯域情報を通知された場合に、該通知された無線周波数帯を避けて、使用する無線周波数帯域を決定することを特徴とする無線通信システム。
【請求項１２】
請求項１に記載の無線通信システムであって、
前記制御ノードは、前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線のリンクが切断状態と判断された場合には、当該無線通信基地局装置への切り替えを行わないことを特徴とする無線通信システム。
【請求項１３】
ゲートウェイに接続され、無線通信端末を収容する無線通信基地局装置であって、
前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間の使用帯域を制御し、
複数の無線通信基地局装置とゲートウェイを介して接続され、
前記無線通信基地局装置は、前記無線通信端末が通信している無線通信基地局装置よりも他の無線通信基地局装置との無線回線の通信状態が良好であり、かつ、該無線通信端末が通信に必要としている有線回線の帯域が他の無線通信基地局装置と前記制御ノードとの間で使用可能な場合に、前記無線通信端末と前記無線通信基地局装置との通信を前記他の無線通信基地局装置との通信に切り替えることを特徴とする無線通信基地局装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無線通信基地局装置であって、
前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末との間の無線区間の周波数帯域の上限値が、該無線通信基地局装置と該ゲートウェイ間で使用可能な有線回線の帯域となるように制御することを特徴とする無線通信基地局装置。
【請求項１５】
請求項１３に記載の無線通信基地局装置であって、
前記無線通信基地局装置は、前記無線通信基地局装置が前記無線通信端末との通信に用いる無線回線の帯域の上限値が、該無線通信基地局装置と該ゲートウェイ間で使用可能な有線回線の帯域となるように使用する無線周波数帯域を選択することを特徴とする無線通信基地局装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の無線通信基地局装置であって、
複数の無線通信基地局装置とゲートウェイを介して接続され、
前記無線通信基地局装置は、該無線通信基地局装置において、該無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用しない無線周波数帯域を他の無線通信基地局装置に通知し、
前記他の無線通信基地局装置は、前記無線通信基地局装置から通知される前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用する無線周波数帯域情報を通知された場合に、該通知された無線周波数帯を避けて、使用する無線周波数帯域を決定することを特徴とする無線通信基地局装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載の無線通信基地局装置であって、
前記無線通信基地局装置は、前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線のリンクが切断状態と判断された場合には、当該無線通信基地局装置への切り替えを行わないことを特徴とする無線通信基地局装置。
【請求項１８】
無線通信端末を収容する複数の無線通信基地局装置を接続された制御ノードであって、
前記制御ノードは、前記無線通信基地局装置と前記制御ノード間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信端末が接続する無線通信基地局装置を切り替え、
前記制御ノードは複数のゲートウェイを介して複数の無線通信基地局装置と接続され、
前記制御ノードは、前記無線通信端末が通信している無線通信基地局装置よりも他の無線通信基地局装置との無線回線の通信状態が良好であり、かつ、該無線通信端末が通信に必要としている有線回線の帯域が他の無線通信基地局装置と前記制御ノードとの間で使用可能な場合に、前記無線通信端末と前記無線通信基地局装置との通信を前記他の無線通信基地局装置との通信に切り替えることを特徴とする制御ノード。
【請求項１９】
請求項１８に記載の制御ノードであって、
前記制御ノードは、前記無線通信基地局装置と前記制御ノード間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域に関する情報を保持することを特徴とする制御ノード。
【請求項２０】
請求項１８に記載の制御ノードであって、
前記制御ノードは、前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線のリンクが切断状態と判断された場合には、当該無線通信基地局装置への切り替えを行わないことを特徴とする制御ノード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
特にネットワーク側の有線回線に家庭内のADSLやFTTH等を用いた無線通信システムを含む複数の無線通信システム間の高速な切替技術や、マクロセルとフェムトセル間でのシステム切替技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の無線システムでは、第3世代携帯電話等に代表されるように無線通信事業者が基地局やゲートウェイ、コアネットワークを設置し、基地局とゲートウェイ間の有線ケーブルについても無線通信事業者が設置、運用してきた。【０００３】
また近年の無線通信の高速化や通信アプリケーション多様化のニーズの高まりを受け、一つの基地局で広範囲なエリアをカバーし、その広範囲なエリア内に位置するすべてのユーザの通信をサポートすることが困難になりつつあり、セルラだけでなく、広範囲なエリア内に存在するWiMAXや無線LAN等の異なった無線通信システムを組み合わせて複数システムを利用する方法や、フェムトセルに代表されるように、同一の無線システムにおいてより小さなエリアをカバーする基地局を設置するなどの検討がなされている。【０００４】
これらの状況を示す従来のシステム構成の例を図１に示す。アクセスポイント#1(101)はサービスエリア(102)をカバーする。ここでアクセスポイント#1の無線通信方式はセルラやWiMAX、無線LAN等を想定する。アクセスポイント#2(103)はサービスエリア(104)をカバーする。ここでアクセスポイント#2の無線通信方式はアクセスポイント#1と同様、セルラやWiMAX、無線LAN等を想定する。【０００５】
アクセスポイント#1とアクセスポイント#2の無線通信方式が異なる場合、図1に示すシステム構成は複数システムを扱うシステムとなる。【０００６】
アクセスポイント#1とアクセスポイント#2の無線通信方式が同一の場合、図1に示すシステム構成は同一システム内で複数のセル構成、例えばマクロセルとフェムトセルの基地局が混在しているシステムとなる。【０００７】
ここで図1ではアクセスポイント#1(101)のサービスエリア(102)がアクセスポイント#2(103)のサービスエリア(104)よりも広く、かつサービスエリア(104)を完全に含んだ図となっているがこれは一例であり、サービスエリア(104)がサービスエリア(102)よりも広範囲であっても構わないし、両アクセスポイントのサービスエリアが完全に重なっている必要もない。【０００８】
いずれの場合にせよ、端末(105)がこれらのエリア内を移動する際、端末にとってより高速な(もしくはよりQoSが保証された)通信が可能となるようシステム間ハンドオーバやマクロセル−フェムトセル間ハンドオーバが生じる。ネットワーク上ではこれらのハンドオーバを実現するため、両アクセスポイントと有線ケーブル(109、110)を介して、制御ノード(106)が接続される。制御ノードの先にはネットワーク(107)を介して通信相手もしくは接続先のサーバ(108)が存在する。【０００９】
またセルラのように複数のアクセスポイント(基地局)を統合して制御するゲートウェイが存在する場合には、図２に示すようにアクセスポイント(101、103)と制御ノード(106)との間にそれぞれのシステムのゲートウェイ(201、202)が設置される。【００１０】
ここでアクセスポイントとゲートウェイ間は有線ケーブル(203、204)でそれぞれ接続されるが、この有線ケーブルは先ほど述べた通り無線通信事業者が設置、運用してきた。またこの有線ケーブルの帯域は、収容するアクセスポイントや基地局の能力、ゲートウェイで収容する基地局数に応じて無線回線の最大通信速度での通信を保証するよう設計してきた。例えば、セルラ(EVDO) Rev.0を例に取ると、Rev.0の無線通信方式の下り回線は収容する人数に関係なく最大で2.4Mb/s(逆に言えば2.4Mb/sを複数ユーザで共有)であるため、一つの基地局(101)に下り回線に必要な帯域は2.4Mb/sである。ゲートウェイ(201)が10局の基地局を収容する場合、下り回線に最低限必要な帯域は2.4M×10 = 24Mb/sとなることから制御ノードとゲートウェイ間の有線ケーブル(205)は24Mb/s以上の通信が可能となるように設計し、またゲートウェイと各アクセスポイント間のケーブルでは2.4Mb/s以上の通信が可能となるように設計する。このように有線回線の帯域は無線通信事業者が設置、運用する観点から、常に無線回線を収容できるように設計されてきた。【００１１】
有線側は常に無線回線を収容できるという前提で、これまでユーザのQoSを実現するための帯域制御方法がいくつか検討されている。【００１２】
例えば特許文献1ではユーザ端末の要求するコンテンツに応じた必要帯域を有線回線及び無線回線でそれぞれ確保するものである。無線端末（特許文献１の図1の1）は、コンテンツ送信要求(Ｓ１)を無線基地局（特許文献１の図1の３）を介してサーバ（特許文献１の図1の７）に送信する。サーバは各コンテンツに対応して保持する有線帯域情報10から、無線端末から要求されたコンテンツに対応する有線帯域情報を選択してサーバから無線基地局間に該コンテンツを送信する際に使用する有線帯域を決定する。また無線基地局は、サーバから通知される有線帯域情報に基づいて無線基地局から無線端末に該コンテンツを送信する際の無線帯域情報を作成し、無線基地局から無線端末に該コンテンツを送信する際に無線区間で使用する帯域を決定し、無線区間の設定を行う（特許文献１の００１９段落等）。【００１３】
一方特許文献２では、コグニティブ基地局（特許文献２の20）がコグニティブ端末（特許文献２の40）との間で通信可能な無線帯域の状況を把握したうえで、通信に必要な帯域との比較を行い、通信帯域の割当を行っている。【００１４】
通信が発生した場合、コグニティブゲートウェイ（特許文献２の10）は、まずコグニティブ基地局に無線帯域の割当要求を送信する。コグニティブ基地局は、コグニティブ端末との通信等を通じ把握した電波利用状況の情報を元にコグニティブ基地局―コグニティブ端末間で割当可能な帯域の情報を決定し、この情報をコグニティブゲートウェイに通知する。コグニティブゲートウェイは、コグニティブ基地局から通知された割当可能な帯域の情報と通信に必要な帯域との比較を行い、実際に無線区間に割り当てる帯域の情報をコグニティブ基地局に通知する(特許文献２の００８４段落等)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開2005-79740号公報
【特許文献２】特開2007-306206号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
特許文献１の場合、例えば、ストリーミングを受信したいとの要求を無線端末が送出し、サーバ側で300kb/sのレートでストリーミングすると決定し、サーバから無線基地局間の有線側で300kb/sの帯域を確保し、無線基地局から無線端末間の無線側も300kb/sが確保できるよう無線帯域情報を作成して、無線区間の設定を行う。【００１７】
この場合、サーバ側は無線端末からのコンテンツ送信要求があった場合に該コンテンツ送信に使用する有線帯域情報及び無線帯域情報にのみに応じて有線帯域及び無線帯域の帯域を確定しており、サーバから無線基地局間の有線回線の帯域の状況及び無線基地局から無線端末間の無線帯域の状況を考慮して該コンテンツの送信に使用する有線帯域及び無線帯域を決定していない。またユーザのコンテンツごとにこれらのフローが動作することとなり、ある一つの無線基地局と通信している複数のユーザ（無線端末）がコンテンツ送信要求を出した場合、無線基地局と無線端末間の無線区間で使用可能な帯域には限度があるため、無線基地局と無線端末間の無線区間の帯域設定に制御が必要であるが、無線帯域情報作成がどのような動作をするのか述べられていない。以上より、特許文献１では、使用可能な有線帯域及び無線帯域に応じた帯域割当をすることができない。  【００１８】
また、特許文献２では、例えば、300kb/s以上でのストリーミング通信が発生すると、コグニティブゲートウェイは、コグニティブ基地局に無線区間の状況を問合せる。コグニティブ基地局は、電波利用状況等を把握し、無線区間で400kb/s割当可能とコグニティブゲートウェイに回答する、コグニティブゲートウェイでは、該ストリーミング通信に必要な帯域が300kb/sなので、この該ストリーミング通信に必要な帯域である300kb/sとコグニティブ基地局から割当可能と回答された400kb/sの情報との比較を行い、その結果、300kb/sを無線区間に割り当てるようコグニティブ基地局側に帯域割当情報を送信する。【００１９】
この場合、該ストリーミング通信に必要な帯域と無線区間で割当可能な帯域との比較を行って、無線区間の帯域を決定しており、有線の帯域の状況は比較対象に入っていない。以上より、特許文献２では、使用可能な有線帯域及び無線帯域に応じて使用する有線回線及び無線回線の帯域割当をすることができない。【００２０】
これらの特許文献では、いづれも無線通信事業者が基地局やゲートウェイ、コアネットワークを設置し、基地局とゲートウェイ間の有線ケーブルについても無線通信事業者が設置、運用してきた。それゆえ、基地局とゲートウェイ、制御ノード間の有線回線の帯域は必ず確保できるよう、システムを無線通信事業者が構築してきた。よって、無線基地局と無線端末間の無線帯域を割り当てる際に、基地局とゲートウェイ、制御ノード間の有線回線の帯域の方が無線基地局と無線端末間の無線帯域よりも細くなること、またそのため有線回線の帯域を考慮して無線帯域を制御しなければならないという問題はなかった。【００２１】
しかしながら、無線通信事業者がこれまで設置、運用してきた無線基地局とゲートウェイ間の有線ケーブルはその運用専用に敷設されたケーブルであることから高価であり、近年の無線通信の高速化や通信アプリケーション多様化のニーズに応じるために無線基地局を新設もしくは増設する際、無線通信事業者はコストを下げるために無線基地局とゲートウェイ間を接続する有線ケーブルを、安価な狭帯域なケーブルで代用して敷設したり、専用線を敷設せず、ＡＤＳＬ業者の有線ネットワークを借りて運用するシステム構成に変わりつつある。【００２２】
無線通信事業者がコストを下げるために無線基地局とゲートウェイ間を接続する有線ケーブルを、安価な狭帯域なケーブルで代用して敷設した状況は、図２におけるゲートウェイと無線基地局間を接続する有線ケーブル（204）が狭帯域なケーブルとなる場合に対応する。【００２３】
この場合、無線通信システムは無線端末との通信を保証できなくなる。例えば、セルラ(EVDO) Rev.0を例に取り、有線ケーブル（204）が狭帯域で1Mb/s通信が可能だとすると、一つの基地局(103)における下り回線に必要な帯域は2.4Mb/sであることから、本来有線ケーブルにて伝送すべき2.4Mb/sのうち1Mb/s分しか伝送することができず、結果として、無線端末(105)にすべてのデータが届かず通信できなくなる課題が生じる。すなわち、無線端末105がセル102からセル104にハンドオーバする場合、従来技術のように無線区間の無線帯域情報のみを考慮して基地局103へハンドオーバしてしまうと、ゲートウェイ＃2（202）と基地局＃２（103）との間の有線回線の帯域が狭く、無線端末105が通信中の通信を継続できない場合がある。また、無線端末105が、セル102かつセル104の位置にいる場合に無線通信を開始する場合、従来技術であれば無線区間の無線帯域情報のみを考慮して基地局#1(101)または基地局#2（103）のいづれを用いて無線通信を行うかを制御していたが、ゲートウェイと基地局間の有線帯域が無線端末の要求する通信帯域に対して十分確保されない場合は有線回線がボトルネックとなり通信ができない。【００２４】
また、無線通信事業者がコストを下げるために無線基地局とゲートウェイ間を接続する有線ケーブルを、自社で敷設せず、ＡＤＳＬ事業者のネットワークを利用して接続した状況は、図３に示すシステム構成となる。無線通信事業者はＡＤＳＬ事業者のネットワーク(301)に接続し、ＡＤＳＬ事業者が保有する光ケーブル(303)や宅内までの有線ケーブル(304、305)等を利用して、基地局(103)に接続する場合に対応する。【００２５】
無線通信事業者はゲートウェイ(202)からＡＤＳＬ事業者のネットワークまでのケーブル(308)の敷設のみでよいためコストを下げることが可能となるが、ＡＤＳＬ事業者は例えば家庭内に設置されているＡＤＳＬモデム(306、307)等を含めて、制御局(302)においてＡＤＳＬネットワーク(301)の回線制御を行っているため、基地局(103)とゲートウェイ(202)との間の帯域は、他のＡＤＳＬ回線使用者の状況により変化する。ここで、有線回線の帯域（304、305）制御は制御局（302）が行う。【００２６】
この場合、無線通信システムは無線端末との通信を保証できなくなる。例えば、セルラ(EVDO) Rev.0を例に取ると一つの基地局(103)における下り回線に必要な帯域は2.4Mb/sであることから、本来有線ケーブル(304)にて伝送すべき帯域は2.4Mb/sである。ＡＤＳＬネットワーク(301)において基地局(103)とＡＤＳＬモデム(306、307)を収容するケーブル(303)が例えば20Mb/sの広帯域な回線であったとしても、ＡＤＳＬモデム(306、307)が大容量のストリーミング等の通信中でそのうちの19Mb/sを使用していた場合、基地局と接続している有線ケーブル(304)は1Mb/sしか割り当てられず、本来有線ケーブルにて伝送すべき2.4Mb/sのうち1Mb/s分しか伝送することができず、結果として、従来技術のように無線帯域の情報のみに基づいて基地局間のハンドオーバまたは通信開始時に基地局を選択すると無線端末(105)にすべてのデータが届かず通信できなくなる課題が生じる。【００２７】
さらに、フェムトセルのような比較的小エリアをカバーする基地局を有し、この基地局がコアネットワーク側への接続として家庭内に敷設されたADSL等の有線回線を使用する場合、これまで無線通信事業者が２４時間３６５日運用する前提で設置・運用してきた回線と異なり、基地局の電源オフによる基地局−ゲートウェイ間のリンク切断が起きたり、また図３の例のように回線(303)を他のユーザ(306、307)と通信回線を共用するため、有線回線の帯域が時間的に変動する。  【００２８】
この結果、無線状況がよく上り回線・下り回線合わせて合計20Mb/sの高速な帯域が無線回線で割当可能であっても、フェムトセル基地局−ゲートウェイ間の有線回線が上り回線・下り回線合わせて1.5Mb/sしか確保できず、ユーザから見た時に例えば上り回線において無線区間で割り当てた帯域を用いてデータを伝送してもそのすべてが有線回線で伝送できず、結果としてデータロスが生じ正しく通信できない問題があった。【００２９】
また無線状況がよく20Mb/sの高速な帯域が割当可能で、実際に20Mb/sの帯域を無線回線に割り当てたとしても、フェムトセル基地局−ゲートウェイ間の有線回線が1.5Mb/sしか確保できない場合、フェムトセル基地局において必要以上の無線帯域を使用していることとなり、隣接マクロセル基地局へ干渉を及ぼす問題があり、システム全体として高速通信できない問題があった。【００３０】
さらに家庭内に設置されているフェムト基地局は２４時間３６５日電源オンの状態ではないため、マクロセルに接続されているユーザが移動先のフェムトセル基地局に切り替えようとした時にフェムトセル基地局の電源が切れていて切替できない状況が生じるが、従来技術では基地局とゲートウェイ間の有線回線の帯域の状況を知ることができずに電源の切れた基地局への切替を実施し、通信が途切れる等の問題があった。【００３１】
そこで、本願発明は、基地局とゲートウェイ間の有線ケーブルの総帯域が無線回線の総帯域と比較して狭帯域である場合においても無線端末が通信可能となることを目的とする。【００３２】
また本願発明は、基地局とゲートウェイ間の有線ケーブルをＡＤＳＬ事業者等の他のネットワークと共用することで実現する場合においても無線通信端末が通信可能となることを目的とする。【００３３】
また本願発明は、基地局とゲートウェイ間の有線ケーブルの総帯域が、無線回線の総帯域と比較して狭帯域である場合において、無線回線における干渉を低減しシステム全体として高速通信を実現することを目的とする。【００３４】
また本願発明は、基地局が電源オフの状態でその基地局に切替(ハンドオーバ)不可能な場合においても通信が途切れず、継続可能となることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
無線通信基地局装置、ゲートウェイ、及び、前記無線通信基地局装置に収容される無線通信端末を含む無線通信システムであって、前記ゲートウェイは、前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間の無線帯域を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
基地局の電源オフによる基地局−ゲートウェイ間のリンク切断や有線回線の総帯域の変動が起きた場合においても、制御ノード、ゲートウェイ、基地局間の使用可能な有線帯域及び基地局の使用可能な無線帯域に変動に応じて有線帯域及び無線帯域を割り当てることができる。さらに、制御ノード、ゲートウェイ、基地局間の使用可能な有線帯域及び基地局の使用可能な無線帯域に変動に応じてシステムを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来のシステム構成
【図２】ゲートウェイを含む従来のシステム構成
【図３】本発明が解決しようとする従来のシステム構成
【図４】本発明によるシステム構成
【図５】本発明による制御フロー
【図６】本発明による有線回線帯域情報を含むデータベース
【図７】本発明による基地局・システム切替判断フロー
【図８】本発明による制御ノードにおける帯域制限フロー
【図９】本発明による基地局側での帯域制限方法
【図１０】本発明による干渉低減を実現する制御フロー
【図１１】本発明によるゲートウェイを含むシステム構成
【図１２】ゲートウェイを含むシステム構成における制御フロー
【図１３】ゲートウェイに無線情報を集約する場合の制御フロー
【図１４】ＡＤＳＬ回線を有線回線に含む本発明によるシステム構成
【図１５】ＡＤＳＬ回線を有線回線に含んだ場合のデータベース例
【図１６】フェムトセル基地局を含む基地局切替制御フロー
【図１７】電源オン時の制御フロー（ゲートウェイ主導）
【図１８】電源オン時の制御フロー（基地局主導）
【図１９】電源オフ時の制御フロー（ゲートウェイ主導）
【図２０】電源オフ時の制御フロー（基地局主導）
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明における第１の実施形態について説明する。
【００３９】
第1の実施形態におけるシステム構成は、図１で示した従来のシステム構成と同一であるが、アクセスポイントと制御ノード間の有線ケーブル(図１の109、110)の総帯域幅が従来のシステム構成のように専用線ではなく、無線回線における帯域幅よりも狭くなる場合がある点が特徴である。
【００４０】
図１に対応する制御ノード、基地局のブロック図を図４に示す。
【００４１】
制御ノード(401)は、アクセスポイント#1（406）とアクセスポイント#2（406）を切り替えるための切替制御部(402)、制御ノード（401）と各基地局間の有線ケーブル等の情報をデータベースとして保有する有線帯域情報データベース(403)、制御ノード（401）と各基地局間の有線ケーブルの帯域幅を測定する帯域測定機能(404)、この測定結果を元に基地局(406)が使用する無線回線の帯域幅を指示する無線帯域指示機能(405)から構成される。
【００４２】
また基地局(406)では、制御ノード(401)と連携して制御ノード（401）と基地局間の有線帯域幅を測定する帯域測定機能(407)と、制御ノードからの指示に従い、無線回線の帯域幅や使用帯域を制御する無線帯域制御機能(408)、(408)において設定した無線回線の帯域の情報を元に、空いている周波数帯の情報を周辺基地局に通知する無線帯域情報通知機能(409)を持つ。
【００４３】
図５に第１の実施形態における制御フローを示す。無線通信システムを構成する有線ネットワーク側において、従来、有線回線は無線通信事業者が設置、運用を行い、無線回線を収容するに十分な帯域が確保されてきたが、本実施形態においては、有線回線においてどの程度の帯域幅が使用可能かを把握する必要がある。
【００４４】
そこで、まず制御ノード（401）から基地局（システムによっては基地局のことをアクセスポイントと呼ぶ場合があるがこの文章では基地局とアクセスポイントは同義である）に向けて「基地局−制御ノード間帯域情報要求」を送信する(501)。この要求を受けた基地局は基地局と制御ノード間の有線帯域幅を把握するために必要な情報を応答する(502)。例えば(501)として制御ノードからpingが送出された場合には、基地局は(502)としてpingに対する応答を制御ノードに向けて送出する。あるいは(501)として制御ノードから帯域幅の情報を要求するメッセージを送出し、基地局において、基地局と制御ノードの有線回線のリンク確立時に把握した有線回線の帯域幅の情報をメッセージに格納して制御ノードに送出してもよい。
【００４５】
これらの基地局からの応答を元に制御ノードにおいては、基地局から送信された有線帯域幅の情報を把握する。例えば、(502)においてping等のコマンド応答を用いる場合には有線回線の帯域幅＝（送信バイト数／（ping応答受信時刻−ping送出時刻））などの算出式を用いて、有線回線の帯域幅を把握する(503)。あるいは基地局から有線回線の帯域幅の情報がメッセージに格納されて制御ノードに送出された場合はメッセージの中から有線回線の帯域幅の情報を抽出する。なお、応答がない場合には対応する有線回線の帯域＝０と判断する。
【００４６】
この情報を受信した制御ノードは基地局間切替もしくはシステム間切替を行う際の切替判断のため、図６に示すようなデータベースとして該当データを更新する（504）。
【００４７】
ここで図６について説明する。従来は各基地局から収集された無線回線の状況(601)をデータベースとして保持・更新していたが、ここに各基地局と制御ノードとの間の有線回線の状態（リンクが確立されているかリンクが切断されている状態等）や現在使用可能な総帯域幅、遅延時間、回線の総帯域幅や遅延時間それぞれの分散や標準偏差等により求められる回線安定性に関する情報（602）が新たに保持され、これを随時更新する点が特徴である。また、現在使用可能な無線回線の総帯域の情報(603)が新たに保持され、随時更新する点も特徴である。
【００４８】
ここで、図５に戻り説明を続ける。尚、505から508については後述する。
【００４９】
実際に通信が発生した場合には(509)、この更新されたデータベースを元に、無線回線の状態(601)だけでなく、基地局の現在使用可能な無線回線の総帯域の情報(603)、及び有線回線の状態(602)を考慮して切替するかしないかの判断が行われる(510)。ここで無線回線の総帯域の情報(603)は、無線回線で設定する帯域幅の情報（例えば10MHz等）でもよいし、設定した結果として通信可能な最大帯域(例えば40Mb/s)のどちらでもよい。
【００５０】
基地局間切替判断(501)における制御ノードの切替制御部（402）において行われる判断フローを図７に示す。例として、基地局#1と無線端末が通信している状況（701）から開始し、基地局#2の方へ無線端末が移動する状況を仮定する。従来は無線回線の状況（601）を把握(702)し、これをデータベースとして更新するが、本実施形態では、基地局と制御ノード間の有線帯域の情報を把握し（703）、図６で示したように有線回線の情報も含めてデータベースを更新する(704)。無線端末が基地局#2の方に移動し、基地局#2の無線回線の状況が基地局#1の無線回線よりも良好となった場合（図6の例では、例えば基地局#2のRSSI値が基地局#1のRSSI（Receive Signal Strength Indication）値よりも大きくなった場合）、従来は基地局#2に接続先を切り替えていた（705）が、本実施形態では(706)に示すフローが追加される。すなわち、制御ノードと基地局#1間と、制御ノードと基地局#2間の有線回線の状況を比較し、現在接続している基地局#1の有線回線よりも基地局#2の有線回線の状況が良好の場合（図6の例では、例えばまず有線回線の帯域幅(BW)がそれぞれの無線回線の帯域幅(603)以上の値となっていることを確認した上で、基地局#１と基地局#2の帯域幅(BW)の情報を比較し、基地局#2の帯域幅が大きな値の場合や、基地局#１と基地局#2の遅延時間の情報を比較し、基地局#2の遅延時間が小さな値の場合や、あるいは基地局#１と基地局#2の帯域幅(BW)の分散や標準偏差等から算出される安定性の情報を比較し、基地局#2の変動幅が小さな値の場合）(707)、基地局#2に接続先を切り替える。基地局#2の有線回線の状況が基地局#1よりも悪い場合、それ（基地局#2の有線回線の状況（603））がアプリケーション通信を行う最低限の帯域幅を満たしているかどうか比較し(708)、これを満たしている場合には基地局#2に接続先を切り替える。有線回線の状況がアプリケーション通信の最低限の帯域幅を満たせない場合、切り替えても良好な通信が見込めないため、接続先の切替は行わない。なお、アプリケーション通信に最低限必要な帯域幅の情報は無線システムで適用される各アプリケーション毎にあらかじめ決定されており、この値との比較により切替の判断を行うことになる。
【００５１】
さて、図５の制御フローの続きを説明する。制御ノードにおいて、基地局−制御ノード間の有線帯域の状況（602）を把握した段階で、基地局−制御ノード間で使用可能な有線帯域以上の帯域の通信は端末―基地局間の無線区間で使用出来ないため、無線区間の帯域制限をかけるための制御信号を生成する(505)。
【００５２】
この場合の制御ノード（401）の無線帯域指示機能（405）において行われる制御フローの詳細を図８に示す。例えば収容する複数の無線端末―基地局間の無線回線において最大20Mb/s通信が可能な基地局がこの制御ノードと接続されており、基地局−制御ノード間の有線回線の帯域の測定結果が1.5Mb/sであった場合、まず、図７の(704)におけるデータベース更新によりこれらの情報を把握する。次にいくら無線回線の状況がよくても有線回線がボトルネックとなり1.5Mb/s以上の通信は困難であることから、有線回線の帯域幅（602の「BW」）と無線回線の帯域幅（603）の比較を行い(802)、無線回線として使用する総帯域を有線回線の帯域幅と同じ1.5Mb/sとするように制限する(803)。次に無線回線の総帯域幅を1.5Mb/sとするために、この1.5Mb/sという情報をメッセージとして制御ノードの無線帯域指示機能（405）から基地局に送信する(506)。
【００５３】
ここで図５のフローに戻り説明する。これを受けた基地局は基地局内における無線帯域制御機能(図４の408)において、この1.5Mb/sという情報を考慮した上で、基地局内で行われる時空間スケジューリングにおける使用する周波数帯の設定を行う(507)。この時空間スケジューリングでは、例えば先の例の続きで全無線周波数帯で20Mb/sの通信が可能な基地局の場合、1.5Mb/sの通信が可能な周波数帯のみを稼動させ、残りの18.5Mb/s相当に用いる周波数帯は使用しない。
【００５４】
この様子を図９に示す。図９(A)は無線区間で設定可能な無線周波数帯であり、図９の例では20Mb/sの通信が可能な帯域幅(901)が無線区間に設定されている。従来はこの(901)の帯域幅すべてを用い、電波状況(902)に応じて通信データを周波数帯に割り当てていた（割り当てを時間的、周波数(空間)的に行う為、時空間スケジューリングという）。本実施形態においては制御ノードからの無線回線帯域制御情報(804、 505)、すなわち、制御ノードと基地局間で使用可能な有線回線の帯域に基づいて指示される使用可能な無線帯域幅に基づき、図９(C)のように電波状況のよい区間に1.5Mb/sの通信を割り当て(903)、残りの周波数帯(904)での電波送出を止める。こうすることで基地局周辺に無用の電波(904)を送信することがなくなり、他の基地局が図９(A)と同じ無線周波数帯を使用していることによる他の基地局への干渉を低減することが可能である。さらに、残りの周波数帯(904)での電波送出を止めることにより、装置の消費電力を低減することが可能となる。
【００５５】
また未使用となった18.5Mb/s相当の周波数帯の情報（図９(C)における(904)の情報）を周辺の基地局に通知する(508)。周波数帯の情報(904)は空いている周波数帯の情報そのものとして通知してもよいが、全帯域(901)の中で、使用されている帯域(903)を通知することでも代用可能である。こうすることで周辺の基地局（図９の(D)）が時空間スケジューリングを行う際に、今度は有線回線の状況から無線回線を1.0Mb/sに帯域制限する際、図９(C)の情報を取得しているため、(903)の周波数帯を避けて1.0Mb/sの周波数帯を設定する(905)。
【００５６】
以上の制御により隣接する基地局で同じ周波数帯を使用しないよう制御することができるため隣接する基地局間の干渉を避けたスケジューリングをすることが可能となり、各端末との通信において平均スループットが向上したり、あるいはQoSを満足する確率が高くなるような通信効率のよい通信が可能となる。
【００５７】
これらの状況を図１０により詳しく記載している。各基地局ではこれまでに本実施形態で述べてきたように有線帯域の情報の把握、また「有線回線の帯域＝無線の稼動帯域の上限値」となるような制御を周期的に行っている(1001、1002)。有線帯域を把握する周期は、無線帯域の変動と比較すれば緩やかなものであるが、ユーザの家庭内に設置されている基地局の場合、電源がオン、オフされる状況も検知する必要があることから、秒単位から分単位のオーダが考えられる。最もそれ以外の周期でも構わない。
【００５８】
さて基地局#2では、基地局#1が送信した空き周波数帯の情報 (508)と、基地局#2−制御ノード間の有線回線の状態に応じた無線回線の帯域を制限情報 (506)に基づいて、図９で示した制御方法に従い、基地局#2の無線区間の使用無線周波数が決定される(507)。さらにこの結果として余剰の周波数帯の情報は他の基地局に伝送される(508)。図１０では基地局は2局分として記載しているが、基地局が3局以上設置されている場合も同様の制御フローとなる。
【００５９】
本発明における第２の実施形態について説明する。
【００６０】
第２の実施形態におけるシステム構成は、図２で示した従来のシステム構成と同一であるが、アクセスポイントとゲートウェイ間の有線ケーブル(図２の205、206)の総帯域幅が従来のシステム構成のように専用線ではなく、無線回線における帯域幅よりも狭くなる場合がある点が特徴である。
【００６１】
本実施形態における制御ノード1103、基地局1108、及びゲートウェイ1104のブロック図を図１１に示す。図１１は第１の実施形態と比較した場合、各基地局と制御ノードの間に各通信システムのゲートウェイ1104をシステム構成に含む点が異なる。
【００６２】
図１１に示すように、制御ノード(1101)は複数のシステムを切り替えるための切替制御部(1102)と、切り替えるための判断材料となる有線帯域情報データベース(1103)を有する。ここで、有線帯域情報データベース(1103)にて保持するデータは図６(602)の有線回線情報が、ゲートウェイと基地局間の有線回線に該当し、扱うデータは第１の実施形態で述べた図６のデータベースに記載されているデータと特に変わりはないが、無線回線情報(603)にシステム種別の情報を追加し、システム種別の情報をシステム切替の判断材料の一つとしても構わない。例えばセルラと無線LANをシステム種別とした場合に、「セルラでの通信が可能な場合はセルラでの通信を行う」、などのような判断方法が考えられる。
【００６３】
ゲートウェイ(1104)においては、第１の実施形態では制御ノードが備えていたCN-AP間帯域測定機能404に相当する基地局とゲートウェイ間の有線回線の帯域を測定する帯域測定機能(1105)と、測定した有線回線の情報を制御ノードに通知する帯域通知機能(1106)と、第１の実施形態では制御ノードが備えていた無線帯域指示機能405に相当する機能である測定した有線回線の情報に基づき、無線回線の帯域幅を制御するための指示を送出する無線帯域指示機能(1107)を有する。帯域測定機能(1105)及び無線帯域指示機能(1107)はそれぞれ、第１の実施形態で述べた図４の(404)と(405)と機能は同一でありここでは説明しない。
【００６４】
基地局(1108)においては、ゲートウェイと連携し、ゲートウェイと基地局間の有線回線の帯域を測定する帯域測定機能(1109)と、ゲートウェイからの指示に従い無線回線の帯域制御を行う無線帯域制御機能(1110)と、(1110)において設定した無線回線の帯域の情報を元に、空いている周波数帯の情報を周辺基地局に通知する無線帯域情報通知機能(1111)を有する。ここで帯域測定機能(1109)、無線帯域制御機能(1110)、無線帯域情報通知機能(1111)はそれぞれ、第１の実施形態で述べた図４の(407)と(408)と(409)と機能は同一でありここでは説明しない。
【００６５】
第２の実施形態における制御フローを図１２に示す。
【００６６】
無線通信システムを構成する有線ネットワーク側において、従来、有線回線は無線通信事業者が設置、運用を行い、無線回線を収容するに十分な帯域が確保されてきたが、本実施形態においては、有線回線においてどの程度の帯域幅が使用可能かを把握する必要がある。
【００６７】
そこでまずゲートウェイから基地局に向けて、ゲートウェイのＧＷ−ＡＰ間帯域測定機能1105は、「基地局−ゲートウェイ間帯域情報要求」を送信する(1201)。この要求を受けた基地局のＧＷ−ＡＰ間帯域測定機能1109は、基地局とゲートウェイ間の有線帯域幅を把握するために必要な情報を応答する(1202)。(1201)(1202)を実現する具体例は第１の実施形態にて既に述べており、本実施形態においてもこれと差異はないためここでは説明しない。
【００６８】
基地局からの応答(1202)を元にゲートウェイは、基地局から送信された有線帯域幅の情報を把握する。有線帯域幅の情報の把握方法は第１の実施形態で既に述べており、本実施形態においてもこれと差異はないためここでは説明しない。
【００６９】
基地局とゲートウェイ間の有線回線の帯域情報を把握したゲートウェイのＧＷ−ＡＰ間帯域通知機能1106は、この情報を制御ノードに通知する(1204)。制御ノードは、この情報を受信し、切替制御部1102が行う基地局間切替もしくはシステム間切替を行う際の切替判断のため、図６に示すようなデータベース1103として該当データを更新する（1209）。ゲートウェイから通知された各基地局とゲートウェイとの間の有線回線の状態や総帯域幅、遅延時間、回線安定性に関する情報が新たに保持され、これを随時更新する点が特徴である。
【００７０】
実際に通信が発生した場合や切替判断における判断フローは第１の実施形態と同一であるためここでは説明しない。
【００７１】
ゲートウェイにおいて、基地局−ゲートウェイ間の有線帯域の状況を把握した段階で、基地局−ゲートウェイ間で使用可能な有線帯域以上の帯域の通信は端末―基地局間の無線区間で使用出来ないため、無線区間の帯域制限をかけるための制御信号を生成し(1205)、基地局に送信する(1206)。基地局における処理は第１の実施形態で述べた内容と同一のためここでは割愛する。
【００７２】
なお第２の実施形態においては、複数の基地局を制御するゲートウェイが上位局に存在するため、図１２の(1208)のように基地局が隣接基地局に対して直接、空き周波数帯の情報を通知してもよいし、図１３の(1302)のように空き周波数帯の情報をゲートウェイに通知してもよい。この場合、ゲートウェイにおいては有線回線の情報に加え、周辺基地局の空き周波数帯の情報を考慮して、干渉が起きない周波数帯を選択して、制御対象とする基地局に無線回線の帯域制限情報を送ることが可能となり、基地局における無線回線制御が容易となる。
【００７３】
本発明における第３の実施形態について説明する。
【００７４】
第３の実施形態では、基地局がフェムトセル基地局の場合を考える。フェムトセルは家庭内もしくはオフィス内に設置されることを想定した比較的小さなカバーエリアを想定したものであり、基地局が家庭内もしくはオフィス内に設置されることから有線回線が電源オフになったり、ＡＤＳＬ回線(303)を他のユーザと共用することによる帯域変動が起きる可能性が高く、本発明の適用先の候補の一つである。
【００７５】
またフェムトセルでは、家庭内もしくはオフィス内に設置しその範囲内にいる無線端末を収容することを想定するためにフェムトセル基地局と無線端末間の距離は数ｍから数10mと比較的近距離であり、結果としてユーザが活動する広範囲をカバーするにはたくさんのフェムトセル基地局を設置しなければならず、隣接基地局への干渉低減が実現のポイントの一つであり、図４から図１３までに示すように無線区間の使用帯域を制限し、かつ未使用周波数帯の情報を互いに共有することにより干渉低減を実現することが可能となる。なお本実施形態で述べたフェムトセル基地局の場合、フェムトセル基地局とゲートウェイ間の有線回線を他のＡＤＳＬ通信事業者の回線を使用することが考えられ、この場合のシステム構成を図１４に示す。図１４に示す通り、フェムトセル基地局とゲートウェイ間の有線回線を他のＡＤＳＬ通信事業者の回線を使用している点が他の実施形態と異なるが、システムを構成するゲートウェイ及び基地局は第１の実施形態及び第２の実施形態で述べた機能で動作することが可能である。
【００７６】
本発明における第４の実施形態について説明する。
【００７７】
第４の実施形態では、端末が屋外から屋内に移動した場合、接続先の基地局が屋外をサポートするマクロセルから屋内をサポートするフェムトセルに切り替わる場合を想定する。本実施形態におけるシステム構成は第３の実施形態で述べた図１４の構成において左側のゲートウェイ＃１及び基地局＃１101がマクロセル対応、右側のゲートウェイ＃２と基地局＃２1108がフェムトセル対応と見ればよい。マクロセルは既存のセルラ通信システムで用いられている通り、基地局−ゲートウェイ間は無線通信事業者が設置、運用しており、また24時間３６５日稼動しているため、基地局−ゲートウェイ間で有線回線の帯域を測定する必要はない。一方、フェムトセル基地局の場合は、基地局が家庭内もしくはオフィス内に設置されることから有線回線が電源オフになったり、帯域変動が起きる可能性が高く、第１から第３の実施形態で述べてきたように有線回線の状況を測定する必要がある。また屋外から屋内に移動した場合、マクロセルからフェムトセルに切替を行う場合にも、該当フェムトセルが稼動状態にあるかどうかや、稼動状態にあっても有線回線が低速である場合等にはフェムトセルに切替えずにマクロセルでの通信を継続した方がよい場合もあることから、切替を行う制御ノードにおいてフェムトセル基地局−ゲートウェイ間の有線情報のデータベースを周期的に更新し、これらの状況も加味して切替判断を行う。図１５に制御ノードの保持するデータベースの例を示し、制御ノードの基地局間切替時の制御フローを図１６に示す。
【００７８】
図１５において、それぞれ、無線回線情報として、各基地局の無線回線帯域の総帯域（1501）、RSSI（601）等を保持する。また、有線回線情報として、各基地局と制御ノードのリンクが確立されているか（ex.フェムト基地局の電源がオフの場合等は「切断」となる）、各基地局と制御ノードの有線回線の総帯域、各基地局と制御ノード間の遅延時間、回線の安定性、及びデータベースの更新時間を保持する。
【００７９】
図１６において、まず、無線端末がマクロセル（基地局＃１101）で回線を確立し、通信していたとする（1601）。制御ノードは無線回線の状況（702）、各基地局と制御ノード間の有線回線の状況を把握し、データベース（図１５）を更新する（704）。この際、制御ノードは各基地局毎に無線回線情報のBWと有線回線情報のBWを比較し、無線回線として使用する総帯域を有線回線の帯域幅と同じ帯域幅にするように制限する（801）。具体的には各基地局に制限すべき無線回線の総帯域を通知する。
【００８０】
次に、図１４に示すように無線通信端末105の移動により、無線通信端末がフェムト基地局（1108）のセル内104に入った場合にマクロセルとフェムトセルの無線状況（601）を比較する。具体的にはRSSIを比較し、フェムト基地局のRSSIがマクロセルのRSSI以下の場合は基地局の切替は行わない。
【００８１】
一方、フェムト基地局のRSSIがマクロセルのRSSIより大きい場合、さらに、有線回線で使用可能な帯域帯域（1502のBW）や遅延時間、安定性等の有線回線状況を比較する（1603）。ここで、フェムト基地局とゲートウェイ間で使用可能な有線帯域がマクロセルとゲートウェイ間で使用可能な有線回線帯域が大きい場合にはフェムトセルに切り替える。
【００８２】
一方、フェムト基地局とゲートウェイ間で使用可能な有線帯域がマクロセルとゲートウェイ間で使用可能な有線回線帯域以下である場合は1604に進む。1604では、フェムト基地局とゲートウェイ間で使用可能な有線回線の帯域が、現在無線端末105がマクロセルで通信中のアプリケーション通信に必要な帯域よりも大きい場合にはフェムト基地局に切り替える。一方、フェムト基地局とゲートウェイ間で使用可能な有線回線の帯域が、現在無線端末105がマクロセルで通信中のアプリケーション通信に必要な帯域以下の場合はフェムトセルに切替を行わず、マクロセルで通信を継続する。マクロセルとフェムトセルで有線回線の帯域幅が等しい場合は、その安定性を考慮し、より安定している、すなわち帯域幅の変動の少ない有線回線と接続される基地局への切替を行う。さらに安定性の値にも差が見られない場合や安定性の値で比較できない場合、遅延時間の情報を比較し、フェムトセルの遅延時間の方がマクロセルの遅延時間よりも小さい場合には、フェムトセルへの切替を行う。
【００８３】
マクロセルでの通信時からフェムトセル基地局に切り替える際、データベースが図１５の(A)の状態であった場合、制御ノードはフェムトセルに切り替えることで、無線区間の帯域が広くなりより高速な通信が見込まれること、また有線回線においても20Mb/sでの通信が可能であることからフェムトセルへの切替を実施する。一方別の時刻(B)において同じく端末がマクロセルからフェムトセルに切り替えようとした場合、無線回線の帯域は20Mb/sが見込めるがフェムトセル基地局が電源オフやあるいは他のユーザとのＡＤＳＬ回線の共用によって、フェムトセル基地局の有線回線のリンクが切断状態と認識されたとする。この場合、無線回線の状況だけ比較してフェムトセル基地局に切り替えても有線回線が切断状態であるため実際通信ができないため、フェムトセルへの切替を行わず、マクロセルでの通信を継続する。
【００８４】
本発明における第５の実施形態について説明する。
【００８５】
本実施形態では基地局が家庭内もしくはオフィス内に設置されることを想定し、装置の電源を入れた時のフローについて述べる。無線通信事業者が有線回線等を設置、運用してきた時には有線回線は２４時間３６５日稼動する前提で動作しているため、これまで想定されていない状況である。
【００８６】
制御フローを図１７に示す。
【００８７】
まず基地局の電源が投入される(1701)と、基地局とゲートウェイ間でリンクが確立される(1702)。続いてゲートウェイから基地局に向けて「基地局−ゲートウェイ間帯域情報要求」を送信する(1703)。この要求を受けた基地局は有線帯域の情報を応答する(1704)。これにより、制御ノードは、ゲートウェイから、基地局とゲートウェイ間で使用可能な有線帯域の通知を受け、データベース（1502）を更新することができるため、該基地局を用いた通信及び該基地局への切替が可能となる。
【００８８】
有線回線の帯域に応じて無線回線の帯域制限を行う為の制御フローは第１もしくは第２の実施形態で述べたフローに準じる。
【００８９】
本発明における第６の実施形態について説明する。
【００９０】
本実施形態では基地局が家庭内もしくはオフィス内に設置されることを想定し、装置の電源を入れた時のフローについて述べる。無線通信事業者が有線回線等を設置、運用してきた時には有線回線は２４時間３６５日稼動する前提で動作しているため、これまで想定されていない状況である。
【００９１】
第５の実施形態とは、リンク確立後のフローが異なる。
【００９２】
本実施形態では図１８に示すように、基地局とゲートウェイ間のリンク確立後(1702)、基地局とゲートウェイが接続された状態であることから基地局、ゲートウェイそれぞれが単独に基地局とゲートウェイの有線区間の帯域を測定し(1801、 1203)、「有線区間の帯域＝無線区間で使用する帯域の上限値」として無線区間の帯域制御を行う(1207)。ゲートウェイ側でも基地局と接続されていることから有線回線の帯域をゲートウェイのみで把握し(1203)、この情報を切替をつかさどる制御ノードに伝送する(1204)。このように有線回線の帯域をそれぞれの装置が単独で把握することにより、基地局―ゲートウェイ間での通信が不要となるため高速な無線回線の帯域制御を実現することが可能となる。
【００９３】
本発明における第７の実施形態について説明する。
【００９４】
本実施形態では基地局が家庭内もしくはオフィス内に設置されることを想定し、装置の電源が切られた時のフローについて述べる。無線通信事業者が有線回線等を設置、運用してきた時には有線回線は２４時間３６５日稼動する前提で動作しているため、これまで想定されていない状況である。基地局の電源が切られた場合、接続先としてこの基地局を選択しても有線回線の帯域が確保されていないことから通信ができない問題が生じるため、これを回避する必要がある。
【００９５】
図１９に示すように基地局側では家庭内やオフィス内のユーザによりいきなり電源が切られる(1901)。ゲートウェイ側は周期的に有線回線の帯域情報を要求しており(1201)、これに対する応答が返ってこない状況となる(1202)。ある一定期間この応答が返ってこない場合、基地局側の電源が切れたと判断し、該当基地局とゲートウェイ間の帯域＝０として(1902)、この情報を制御ノード側に通知する(1903)。基地局−ゲートウェイ間の帯域＝０と判断する方法は、このようにメッセージの応答が返ってこないことで判断する方法以外に、ゲートウェイ側で基地局との間のリンクが切断されたことを示すメッセージやアラートなどの起動で代用してもよい。制御ノード側ではデータベースを更新し(1904)、該当基地局が切替先として使用しないように制御する。具体的には図１５の(B)の(1502)のように有線回線が切断した場合、無線回線の状況によらずにこの基地局への切替を選択しない。こうすることで無線端末の通信が切断されている基地局への無用な切替を回避し、通信を継続させることが可能となる。
【００９６】
本発明における第８の実施形態について説明する。
【００９７】
本実施形態では基地局が家庭内もしくはオフィス内に設置されることを想定し、装置の電源が切られた時のフローについて述べる。無線通信事業者が有線回線等を設置、運用してきた時には有線回線は２４時間３６５日稼動する前提で動作しているため、これまで想定されていない状況である。
【００９８】
図１９では、基地局側では家庭内やオフィス内のユーザによりいきなり電源が切られる(1901)場合を想定したが、図２０では基地局の回路の中に電源オフのボタン等を押した場合、すぐには電源が切れず、電源オフとなる旨のメッセージをゲートウェイ側に送信し(2002)、その後に装置の電源がオフとなる(2003)となる点が第７の実施形態と異なる。
【００９９】
この実施形態では電源オフとなるタイミングでゲートウェイ側がその状況を把握することが可能であることから、第７の実施形態よりも早く基地局の状況把握及びデータベース更新が可能となり、無線端末の通信が切断されている基地局への無用な切替を回避し、通信を継続させることが可能となる。
【０１００】
また、本願発明は以下の点を特徴とする。
【０１０１】
無線通信基地局装置、ゲートウェイ、及び、前記無線通信基地局装置に収容される無線通信端末を含む無線通信システムにおいて、前記ゲートウェイは、前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間の無線帯域を制御し、前記無線通信基地局装置は、該無線通信基地局装置において、該無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用する無線周波数帯域を他の無線通信基地局装置に通知することを特徴とする。
【０１０２】
ゲートウェイに接続され、無線通信端末を収容する無線通信基地局装置において、前記無線通信基地局装置と前記ゲートウェイ間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間の使用帯域を制御し、前記ゲートウェイは、他の複数の無線通信基地局装置または他のノードと有線回線を介して接続され、前記無線通信基地局装置と制御ノード間の有線回線は、前記他の複数の無線通信基地局装置または他のノードと前記ゲートウェイ間の有線帯域の使用状況により可変であることを特徴とする。
【０１０３】
上記に記載の無線通信基地局装置において、複数の無線通信基地局装置とゲートウェイを介して接続され、前記無線基地局装置は、該無線通信基地局装置において、該無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用しない無線周波数帯域を他の無線通信基地局装置に通知することを特徴とする。
【０１０４】
上記に記載の無線通信基地局装置において、前記無線通信基地局装置は、該無線通信基地局装置において、該無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用する無線周波数帯域を他の無線通信基地局装置に通知することを特徴とする。  
【０１０５】
上記に記載の無線通信基地局装置において、前記無線通信基地局装置は、前記選択した無線周波数帯域以外の周波数帯の電波を送出しないことを特徴とする。
【０１０６】
上記に記載の無線通信基地局装置であって、前記他の無線通信基地局装置は、前記無線通信基地局装置から通知される前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末との通信に使用する無線周波数帯域情報を通知された場合に、該通知された無線周波数帯を避けて、使用する無線周波数帯域を決定することを特徴とする。
【０１０７】
また、無線通信基地局装置、制御ノード、及び、前記無線通信基地局装置に収容される無線通信端末を含む無線通信システムにおいて、前記無線通信基地局装置と前記制御ノード間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間の使用帯域を決定することを特徴とする。
【０１０８】
上記に記載の無線通信システムにおいて、前記制御ノードは、他の複数の無線通信基地局装置または他のノードと有線回線を介して接続され、前記無線通信基地局装置と前記制御ノード間の有線回線は、前記他の複数の無線通信基地局装置または他のノードと前記制御ノード間の有線帯域の使用状況により可変であることを特徴とする。
【０１０９】
上記に記載の無線通信システムであって、前記無線通信システムは、前記複数の無線通信基地局装置を備え、前記制御ノードは、前記無線通信基地局装置と前記制御ノード間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信端末が接続する無線通信基地局装置を切り替えることを特徴とする。
【０１１０】
無線通信端末を収容する複数の無線通信基地局装置を接続された制御ノードであって、前記制御ノードは、前記無線通信基地局装置と前記制御ノード間の有線回線で使用可能な帯域と、前記無線通信基地局装置と前記無線通信端末間で使用可能な無線帯域とに基づいて、前記無線通信端末が接続する無線通信基地局装置を切り替え、前記無線通信端末が通信中のデータ通信に必要な帯域を満たす有線帯域が他の無線通信基地局装置と前記制御ノードとの間で使用可能な場合に、前記無線通信端末と前記無線通信基地局装置との通信を前記他の無線通信基地局装置との通信に切り替えることを特徴とする。
【０１１１】
また、無線通信端末を収容する無線通信基地局装置に接続されたゲートウェイであって、前記無線通信基地局装置との有線回線の帯域情報を測定し、前記無線通信基地局装置に通知することを特徴とする。
【０１１２】
上記に記載のゲートウェイであって、さらに複数の無線通信システム間の切替を行う制御ノードと接続され、前記測定した前記無線通信基地局装置との有線回線の帯域情報を前記制御ノードに通知することを特徴とする。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、特にネットワーク側の有線回線に家庭内のADSLやFTTH等を用いた無線通信システムを含む複数の無線通信システム間の高速な切替技術や、マクロセルとフェムトセル間でのシステム切替技術に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１４】
101…アクセスポイント#1
102…アクセスポイント#1のサービスエリア
103…アクセスポイント#2
104…アクセスポイント#2のサービスエリア
105…端末
106…制御ノード
107…ネットワーク
108…通信相手もしくはサーバ
109…アクセスポイント−制御ノード間有線回線
110…アクセスポイント−制御ノード間有線回線
201…ゲートウェイ#1
202…ゲートウェイ#2
203…アクセスポイント−ゲートウェイ間有線回線
204…アクセスポイント−ゲートウェイ間有線回線
205…ゲートウェイ−制御ノード間有線回線
206…ゲートウェイ−制御ノード間有線回線
301…ADSLネットワーク
302…ADSL共用回線制御部
303…ADSL共用回線
304…ADSL個別回線
305…ADSL個別回線
306…ADSLモデム
307…ADSLモデム
308…ケーブル
401…制御ノード
402…切替制御部
403…有線帯域情報データベース
404…制御ノード−基地局間帯域測定機能
405…無線回線帯域指示機能
406…アクセスポイント
407…制御ノード−基地局間帯域測定機能
408…無線帯域制御機能
409…無線帯域情報通知機能
501…基地局−制御ノード間帯域情報要求
502…帯域情報応答
503…基地局−制御ノード間帯域判断
504…データベース更新
505…無線区間帯域制御信号生成
506…無線区間帯域情報送信
507…無線区間帯域制御
508…空き周波数帯情報伝送
509…通信発生
510…切替判断
601…無線回線情報データベース
602…有線回線情報データベース
603…無線回線最大割当可能帯域幅情報データベース
701…アクセスポイント#1経由の回線確立・通信開始
702…無線回線状況把握
703…基地局−制御ノード間有線回線状況把握
704…データベース更新
705…無線回線状況の比較
706…本発明により追加される制御フロー
707…有線回線帯域幅の比較
708…有線回線帯域幅とアプリケーション所望帯域幅との比較
801…制御ノードにおける帯域制限フロー
802…無線回線帯域幅と有線回線帯域幅の比較
803…無線回線帯域幅の設定
804…無線区間帯域制御信号生成
805…無線区間帯域情報送信
901…基地局に割当可能な最大無線帯域幅
902…無線周波数の電波状況
903…割り当てた無線周波数帯
904…空いている無線周波数帯
905…周辺基地局において割り当てた無線周波数帯
1001…アクセスポイント#1における周期的な制御
1002…アクセスポイント#2における周期的な制御
1101…制御部
1102…切替制御部
1103…有線帯域情報データベース
1104…ゲートウェイ
1105…ゲートウェイ−基地局間帯域測定機能
1106…ゲートウェイ−基地局間帯域通知機能
1107…無線帯域指示機能
1108…基地局
1109…ゲートウェイ−基地局間帯域測定機能
1110…無線帯域制御機能
1111…無線帯域情報通知機能
1201…基地局−ゲートウェイ間帯域情報要求
1202…帯域情報応答
1203…基地局−ゲートウェイ間帯域判断
1204…基地局−ゲートウェイ間帯域情報送信
1205…無線区間帯域制御信号生成
1206…無線区間帯域情報送信
1207…無線区間帯域制御
1208…空き周波数帯情報伝送
1209…データベース更新
1210…周期的に行われる制御
1301…基地局からゲートウェイへの空き周波数情報伝送
1302…ゲートウェイから基地局への空き周波数情報伝送
1501…マクロセルとフェムトセルの無線回線情報データベース
1502…マクロセルとフェムトセルの有線回線情報データベース
1601…マクロセルでの回線確立、通信開始
1602…マクロセルとフェムトセルの無線回線状況の比較
1603…マクロセルとフェムトセルの有線回線状況の比較
1604…有線回線帯域幅とアプリケーション所望帯域幅との比較
1605…フェムトセル切替時において追加となる制御フロー
1701…電源オン
1702…リンク確立
1703…基地局−ゲートウェイ間帯域情報要求
1704…帯域情報応答
1801…有線区間帯域測定
1901…電源オフ
1902…基地局−ゲートウェイ間帯域判断（帯域=0）
1903…帯域情報送信（帯域=0）
1904…データベース更新
2001…電源オフの起動
2002…電源オフ情報送信
2003…電源オフ
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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