(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の通信装置間を接続する複数の無線リンクの経路制御装置であって、
前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を記憶する情報管理手段と、
前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択する経路選択手段と、を有し、
前記通信品質が、前記複数の無線リンクで使用された変調モードの履歴を含み、
前記使用された変調モードの履歴が、変調モードを数値に対応づけた履歴と、変調モードの変化を数値に対応づけた履歴との少なくともいずれかを含む
経路制御装置。
【請求項２】
前記経路選択手段は、前記フローの経路として、通常経路と冗長経路とを選択すること特徴とする請求項１に記載の経路制御装置。
【請求項３】
前記通信品質は、前記複数の無線リンクの電波環境を示す情報の履歴を含むこと特徴とする請求項１または２に記載の経路制御装置。
【請求項４】
前記電波環境を示す情報は、ＢＥＲ（Bit Error Rate）、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）もしくはＣＩＮＲ（Carrier to Interference plus Noise）のうち少なくともいずれかを含むものであることを特徴とする請求項３に記載の経路制御装置。
【請求項５】
前記経路選択手段は、前記複数の無線リンクの通信品質の相関の強さに応じて、前記複数の無線リンクを複数のグループに分け、同じグループに属する無線リンクを用いて前記フローの経路を選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の経路制御装置。
【請求項６】
前記経路選択手段は、前記フローの経路として、冗長経路を、通常経路を構成する無線リンクと一定以下の相関を持つ無線リンクの中から、選択することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の経路制御装置。
【請求項７】
前記情報管理手段は、前記複数の無線リンクの通信品質を使用して、前記通常経路が使用する無線リンクと、他の無線リンクとの相関係数を計算し、
前記経路選択手段は、計算した相関係数が所定の条件を満たす無線リンクを前記冗長経路として選択することを特徴とする請求項６記載の経路制御装置。
【請求項８】
前記情報管理手段は、通常経路が複数の無線リンクから構成されているとき、通信品質として、各時刻について最も低い伝送レートの変調モードを選択し、選択した通信品質を用いて相関係数を計算することを特徴とする請求項１に記載の経路制御装置。
【請求項９】
前記情報管理手段は、通常経路が複数の無線リンクから構成されているとき、通信品質として、各時刻について最も悪い電波環境を選択し、選択した通信品質を用いて相関係数を計算することを特徴とする請求項３または４に記載の経路制御装置。
【請求項１０】
複数の無線リンクを用いて通信する複数の通信装置と、
前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択する経路制御装置と、を有し、
前記通信品質が、前記複数の無線リンクで使用された変調モードの履歴を含み、
前記使用された変調モードの履歴が、変調モードを数値に対応づけた履歴と、変調モードの変化を数値に対応づけた履歴との少なくともいずれかを含む経路制御システム。
【請求項１１】
前記経路制御装置は、前記複数の通信装置の少なくとも一つに搭載されていることを特徴とする請求項１０に記載の経路制御システム。
【請求項１２】
複数の通信装置が複数の無線リンクを利用して通信するネットワークの経路制御方法であって、
前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を記憶し、
前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択し、
前記通信品質が、前記複数の無線リンクで使用された変調モードの履歴を含み、
前記使用された変調モードの履歴が、変調モードを数値に対応づけた履歴と、変調モードの変化を数値に対応づけた履歴との少なくともいずれかを含む経路制御方法。
【請求項１３】
複数の通信装置が複数の無線リンクを利用して通信するネットワークの経路を制御するプログラムであって、
コンピュータに、
前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を記憶する処理と、
前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択する処理と、を実行させ、
前記通信品質が、前記複数の無線リンクで使用された変調モードの履歴を含み、
前記使用された変調モードの履歴が、変調モードを数値に対応づけた履歴と、変調モードの変化を数値に対応づけた履歴との少なくともいずれかを含むプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線リンクで構成されたネットワークに関し、特に適応変調を用いた無線リンクの経路制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話網では、ミリ波帯を利用した固定無線アクセス（ＦＷＡ：Fixed Wireless Access）が広く利用されている。無線リンクの通信品質は、受信信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）、ＣＩＮＲ（Carrier to Interference plus Noise Ratio）といった無線環境に影響される。そこで、無線リンクの更なる広帯域を実現するために、適応変調が着目されている。適応変調は、無線リンクの無線状況から、一番伝送効率の良い変調方式を適応的に見つけ使用する技術である。適応変調により、無線環境に応じた最適な無線通信を行うことができ、周波数効率を向上させることができる。【０００３】
しかし、このようなネットワークでは有線のネットワークで行われているような経路制御（例えば、非特許文献１）を適用した場合、適応変調による無線リンクの伝送レートの変動の影響を受けてしまい、トラヒックの通信品質に影響を及ぼしてしまう。すなわち、トラヒックが流れる経路は、複数の無線リンクによって構成され、無線リンクそれぞれが適応変調により独立して伝送レートを選択している。このため、無線リンクそれぞれの伝送レートが異なる経路を選択すると、経路自体の安定性が悪くなってしまう。特に、無線リンクは電波環境に大きく左右されるため、無線リンク同士が相関を持つことが考えられ、経路制御を行う上で通信品質の相関を考慮することが重要である。【０００４】
また、一般に、複数の無線リンクを利用するネットワークでは、通信品質を維持するために、通常経路と、通常経路とは異なる冗長経路とを設定している。冗長経路は、予備に用意される経路であり、例えば障害が発生したときに、通常経路の代わりに用いられる。従って、冗長経路の設定に関しても、通常経路と冗長経路が同時に劣化してしまわないように無線リンク同士の相関を考慮する必要がある。【０００５】
特許文献１や特許文献２では、無線リンク間の物理的な距離を空間相関係数として計算し、空間相関係数が少なくなる経路を選択するという方式を提案している。しかし、これらは、あくまで物理的な距離しか見ておらず、空間的には近くても無線リンクの通信品質自体に相関が無い無線リンクを冗長経路に選択できなかったり、空間的には遠くても無線リンクの通信品質の相関が強い無線リンクを冗長経路として選択する可能性があり、不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−６９６２０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５２４５２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Koushik Kar et. al. "Minimum Interference Routing of Bandwidth Guaranteed Tunnels with MPLS Traffic Engineering Applications", IEEE Journal of Selected Areas in Communications,Vol.18, Issue 12, Dec. 2000, pages 2566-2579
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする問題点は、トラフィックが流れるフローの経路を設定する際に、通信品質の劣化が予測できないために、通信が維持できなくなる経路を設定してしまう場合があることである。また、通常使用する経路と予備に用意した経路で使用する経路の通信品質の相関が考慮されていないため、通信品質が同様に劣化し通信が維持できなくなる可能性があるという点である。
本発明の目的は、複数の無線リンクで構成されたネットワークにおいて、無線リンク同士の通信品質の相関に基づいた経路制御を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る経路制御装置の一態様は、複数の通信装置間を接続する複数の無線リンクの経路制御装置であって、前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を記憶する情報管理部と、前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択する経路選択部と、を有する。【００１０】
また、本発明に係る経路制御システムの一態様は、複数の無線リンクを用いて通信する複数の通信装置と、前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択する経路制御装置と、を有する。【００１１】
本発明に係る経路制御方法の一態様は、複数の通信装置が複数の無線リンクを利用して通信するネットワークの経路制御方法であって、前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択する。【００１２】
本発明に係る非一時的なコンピュータ可読媒体の一態様は、複数の通信装置が複数の無線リンクを利用して通信するネットワークの経路を制御するプログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体であって、プログラムは、コンピュータに、前記複数の無線リンク間の通信品質の相関を使用してフローの経路を選択する処理を実行させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果は、無線リンク同士の通信品質の相関を用いて経路を選択することにより、通信を維持することができることである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を実施するためのネットワーク構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る経路制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る経路制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】本発明の第一の実施形態に係る通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第一の実施形態の経路制御処理において、相関を用いてフローの経路を設定する動作例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第一の実施形態の経路制御処理において、通常経路を設定する動作例を示すフローチャートである。
【図７】各無線リンクが使用した変調方式を示した表である。
【図８】本発明の第一の実施形態の経路制御処理において、アドミッション制御を行い、冗長経路を含めた経路を設定する動作例を示すフローチャートである。
【図９】経路制御装置の機能を有した通信装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００１６】
本発明では、無線リンク同士の通信品質の相関を計算し、その相関に基づいた経路制御を行う。例えば、フローの経路を設定する際に、相関の強い無線リンクを選択して、経路を設定する。また、通常経路に対応する冗長経路を設定する際に、当該通常経路を構成する無線リンクと正の相関を持つ無線リンクを避け、無相関な無線リンクや負の相関を持つ無線リンクを冗長経路として選択する。
【００１７】
ここで、無線リンクの通信品質とは、無線リンクの伝送レート、使用している変調方式、あるいは、電波環境（例えば、ＢＥＲ：Bit Error Rate）などを指す。
また、通常経路は、任意のトラヒックが平常時に利用する経路であり、冗長経路は、障害等により通常経路を利用できなくなったときや、通信品質が劣化した場合などに、利用する経路である。冗長経路は、通信の安全性を維持するために設定される。
【００１８】
図１に、本発明の経路制御装置を適用するネットワークの構成例を示す。図１を参照すると、ネットワークは、経路計算を行う経路制御装置１０１と、複数の無線リンクを利用してパケットを転送する通信装置（ルータ、又は、スイッチなど）１０２〜１０５から構成される。図１では、一例として４つの通信装置を示しているが、通信装置の数はこれに限定されるものではない。通信装置１０２〜１０５は、パケットを他の通信装置（例えば、ルータ、スイッチ、あるいは携帯端末など）へ中継する装置を前提として説明する。また、通信装置１０２〜１０５間の経路を無線リンクを用いて表す場合、符号１０２〜１０５を用い、例えば、通信装置１０２と通信装置１０５との間の経路を、「リンク１０２−１０５」（一つの無線リンクの場合）あるいは、「リンク１０２−１０４−１０５」（二つの無線リンクの場合）と記す。
【００１９】
図１に示されるネットワークにおいて、例えば、通信装置１０２から通信装置１０５に対して、任意のトラヒックを流す場合、通常経路としてリンク１０２−１０５を選択したとする。この通常経路に対応する冗長経路を設定する場合、冗長経路の候補となる各無線リンクと、通常経路上の無線リンクであるリンク１０２−１０５との間で使用する変調方式の相関を求め、一番弱い相関を持つ無線リンクを冗長経路として選択する。例えば、リンク１０２−１０５との相関性が強い無線リンクがリンク１０２−１０３、リンク１０３−１０５、相関性が弱い無線リンクがリンク１０２−１０４、負の相関を持つ無線リンクがリンク１０４−１０５と計算されたと仮定する。この場合、リンク１０２−１０５の冗長経路として、相関性が弱い無線リンクと負の相関をもつ無線リンクとの組み合わせとなる、リンク１０２−１０４−１０５の経路が選択される。
【００２０】
これにより、通常経路とは通信品質の相関が弱い経路が冗長経路として選択されることになる。従って、通常経路と冗長経路との通信品質が同時に劣化することを防ぎ、両経路に適用する変調方式が同時に低い伝送レートへ変更されることを回避できる。
これは、通常経路と冗長経路において、両経路が同時に現在の伝送レートよりも低い変調方式を用いることを避けることになる。例えば、通常経路の伝送レートが低下した場合、通信品質の相関が弱い冗長経路では、伝送レートは一定のままか、逆に伝送レートが向上するリンクを冗長経路に用いることになる。このため、通常経路に流れているトラヒックを冗長経路に迂回し、トラヒックの通信品質を保証することができる。
【００２１】
次に、経路制御を実現する経路制御装置について説明する。図２に、経路制御装置（経路制御ユニット）９００の構成例を示す。
経路制御装置９００は、情報管理部（情報管理手段）９０１と、経路選択部（経路選択手段）９０２とを備える。
情報管理部９０１は、複数の通信装置１０２〜１０５が利用する、複数の無線リンク間の通信品質の相関に関する情報を管理する。また、情報管理部９０１は、フローの経路を制御するときに必要な情報を管理する。例えば、相関を計算するときに用いる通信品質に関する情報や、経路選択部９０２が経路を選択するときに用いる経路に関する情報を保持・管理する。情報管理部９０１の詳細は第一の実施形態で図３を用いて後述する。さらに、情報管理部９０１は、複数の通信装置から受け取った通信品質を用いて、複数の無線リンクの通信品質の相関を計算する機能を備えていてもよいし、複数の通信装置から通信品質の相関を計算した結果（例えば、相関係数）を受け取り、保持していてもよい。
経路選択部９０２は、情報管理部９０１が管理する相関を使用して、フローの経路を選択（探索）する。選択したフローの経路は、複数の通信装置１０２〜１０５へ通知される。これにより、相関に基づいて選択した経路がネットワークに設定される。選択したフローの経路は、経路選択部９０２の指示によって通知されてもよいし、経路選択部９０２が選択したフローの経路を出力した先の構成要素が、他の通信装置に通知してもよい。ここでは通知方法の詳細については説明を省略する。
【００２２】
ここで、フローの経路とは、任意のトラヒックを流す経路であり、通常経路と冗長経路とが含まれる。経路選択部９０２は、相関を使用して、少なくとも冗長経路を選択する。通常経路は、相関を利用して選択してもよいし、その他の方法、例えば空き領域を選択するなどの方法を用いて選択してもよい。ここではその他の方法の詳細については説明を省略する。但し、通常経路に複数の無線リンクを用いる場合、各無線リンクの相関を考慮することが好ましい。無線リンク同士の相関が強い場合、同様の伝送レートを用いることが期待できるため、経路全体を安定させることができる。
【００２３】
また、図２に示す経路制御装置９００は、経路制御装置１０１に搭載する構成要素として用いることができる。また、経路制御装置９００は、通信装置１０２〜１０５内に搭載されてもよいし、経路制御装置９００が通信装置１０２〜１０５に接続されている形態であってもよい。
以下、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
（第一の実施形態）
図３は、第一の実施形態の経路制御装置の構成例を示すブロック図である。
図３に示されるように、経路制御装置１０１は、通信部２０１、経路選択部２０２、トラヒック情報管理部２０３、トポロジー情報管理部２０４、リンク情報管理部２０５及び相関管理部２０６を含む。
【００２５】
経路選択部２０２は、情報を収集する機能、経路を選択する機能、及び、経路を設定する機能を有する。具体的には、経路選択部２０２は、情報を収集する機能として、ネットワークにどこにどれだけのトラヒックが流れているかといったトラヒック情報や、ネットワークを構成するリンクの状態や性能といったネットワーク情報を収集する。経路を選択する機能として、任意のトラヒックが流れる経路を、相関を使用して選択する。経路を設定する機能として、選択された経路をネットワーク内の通信装置に通知することによって、経路をネットワークへ設定する。
【００２６】
トラヒック情報管理部２０３は、ネットワークを流れているトラヒックの送信元、あて先、使用帯域、経路などを含むトラヒック情報を管理する。
【００２７】
トポロジー情報管理部２０４は、ネットワークがどう構成されているかというノード間の接続関係（隣接関係）、無線リンクの状態などを含むネットワーク情報を管理する。
【００２８】
リンク情報管理部２０５は、各無線リンクの電波環境を示す情報の履歴や、現在や過去に使用した変調モード（使用変調モードの履歴）および推定した変調モードなどを含むリンク品質情報を管理する。電波環境を示す情報には、ＢＥＲ、ＳＮＲ、及びＣＩＮＲのうちの一つあるいは複数が含まれる。
【００２９】
相関管理部２０６は、リンク情報管理部２０５が管理する情報を使用して、各無線リンク間の通信品質の相関の計算や、その結果の保持を行う。相関管理部２０６は、リンク情報管理部２０５との間で、リンクの品質情報と相関係数とを転送する。
【００３０】
また、経路選択部２０２の機能を図３に示す構成要素を用いて具体的に説明すると次のようになる。経路選択部２０２は、トラヒック情報管理部２０３からネットワークを流れているトラヒックの送信元、あて先、使用帯域といったトラヒック情報を取得する。また、経路選択部２０２は、トポロジー情報管理部２０４からネットワーク情報を取得し、リンク情報管理部２０５からリンク品質情報を取得する。そして、経路選択部２０２は、相関管理部２０６と連携し、無線リンク間の通信品質の相関を考慮した経路設定を行うことによって、トラヒックを流す経路の制御を行う。このように、無線リンク同士の通信品質の相関を用いて経路を選択することで、通信を維持することができる。例えば、冗長経路が、通信経路と同様に劣化する場合を回避しトラヒックの通信品質を維持することを可能とする。
【００３１】
また、図３において、経路選択部２０２は、図２の経路選択部９０２に含まれる機能を実現する。また、トポロジー情報管理部２０４、トラヒック情報管理部２０３、リンク情報管理部２０５及び相関管理部２０６は、図２の情報管理部９０１に含まれる機能を実現する。
【００３２】
次に、通信装置１０２〜１０５の構成を説明する。ここでは、通信装置１０２を用いて説明するが、通信装置１０３〜１０５も同様の構成を有する。図４に通信装置１０２の構成例を示す。通信装置１０２は、無線通信部３０１〜３０３、パケット処理部３０４、経路表管理部３０５及びリンク状態管理部３０６を含む。
パケット処理部３０４は、パケットの転送処理、自身の経路表の更新、自身が管理する無線リンクのＢＥＲや、使用している変調モード、帯域が利用できる安定度といったリンク情報を経路制御装置へ通知する機能を有する。
経路表管理部３０５は、自身の経路表を管理し、経路制御装置１０１からの通知により経路表を適宜更新する。
リンク状態管理部３０６は、自身が管理するリンクのＢＥＲや、使用している変調モード、といったリンク情報の管理を行う。
【００３３】
次に、経路制御の動作について説明する。図５に、経路選択の基本動作を示す。経路制御装置１０１では、相関管理部２０６が、リンク同士の相関係数を計算し（ステップ４０１）、経路選択部２０２が、相関係数に基づく経路探索を行う（ステップ４０２）。本発明は、フローの通常経路の設定を行う場合や冗長経路の設定を行う場合のいずれにおいても、図５に示す手順を用いて経路制御を実現することができる。
【００３４】
また、フローの通常経路の設定を行う場合、具体的には図６に示す手順を行う。まず、相関管理部２０６が無線リンク間の相関係数を計算する（ステップ５０１）。例えば、通常経路として候補となる経路を一つ選択し、選択した経路を構成する無線リンクと、他の無線リンクとの相関を計算する。計算した相関係数を使用して、無線リンク同士の相関の強弱を検出することができる。
【００３５】
次に、経路選択部２０２が、相関係数の値に基づいて相関が強い無線リンクを選択したグループを作り（ステップ５０２）、同じグループに属するリンクを用いてフローの経路を選択する（ステップ５０３）。同じグループに属するか否かは、任意の条件を設定し、相関係数が設定した条件の範囲内か否かで判断する。例えば、正の相関がある、負の相関があるという条件であってもよいし、相関係数が任意の値の範囲であるものを同じグループにするという条件であってもよい。
【００３６】
相関が強い無線リンクを用いて経路を選択するため、通信品質が同じように変化するリンクを用いて通常経路を構成することができる。これにより、経路全体について、通信品質の変化の予測を容易にする。
【００３７】
ここで、具体的な無線リンクの通信品質の情報（ここでは、変調方式）を用いて相関係数の計算について説明する。例えば、無線リンクが使用する変調方式が図７のように与えられていたと仮定する。相関管理部２０６は、変調方式ＱＰＳＫ−３２ＱＡＭをそれぞれ１から３の数値に対応させ、各無線リンクが現在までに使用した変調方式を時系列のデータとして扱い、相関を計算する。具体的には、ＱＰＳＫに数値１、１６ＱＡＭに数値２、３２ＱＡＭに数値３に対応させ、以下に示す（１）式を用いて相関係数を計算する。
【００３８】
Σ(x_i - X) (y_i - Y)/√(Σ( x_i - X)２)/√(Σ(y_i - Y)２)・・・（１）
ここで、x_i、y_iは時系列のｉ番目（ｉは、ｉ＞０の整数）のデータを示し、X、Yは、その時系列データの平均を示す。
【００３９】
図７を元に、時系列データを作成し、相関係数を計算すると、例えば、リンク１０２−１０５と他のリンクとの相関係数は、次のように求まる。このとき、x_iにはその他のリンクの値を、y_iにはリンク１０２−１０５の値を（１）式に代入して算出する。
リンク１０２−１０３：  １．０
リンク１０３−１０５：  ０．８９
リンク１０３−１０４：  −０．８９
リンク１０２−１０４：  −０．８
リンク１０４−１０５：  −０．８９
【００４０】
相関係数は、１から−１の間の値を取り、１に近いほど正の相関が高く、０に近いほど無相関で、−１に近いほど負の相関が高いことを示す。
【００４１】
各無線リンク同士の相関を計算すると、相関の強さから、リンク１０２−１０３、リンク１０３−１０５、リンク１０２−１０５の、正の相関がある第一グループと、リンク１０３−１０４、リンク１０２−１０４、リンク１０４−１０５の、負の相関がある第二グループに分けることができる。ここで、通信装置１０２と通信装置１０４との経路を考えると、候補として、リンク１０２−１０４とリンク１０２−１０３−１０４、リンク１０２−１０５−１０４が考えられる。しかし、リンク１０２−１０３−１０４とリンク１０２−１０５−１０４とはそれぞれ異なるグループに属する無線リンクで構成されているため使用できない。従って、リンク１０２−１０４のみを経路として用いることができる。
【００４２】
また、冗長経路を設定する場合、まず、通常経路上の無線リンクと他の無線リンクとの伝送レートの相関を計算する。そして、通常経路を構成する各無線リンクとの相関、あるいは、通常経路全体との相関が、ある一定以下の相関を持つように冗長経路を決定する。このとき、通常経路を構成する各無線リンクとの相関と、通常経路全体との相関との両方がある一定以下の相関を持つことを条件とすることもできる。
【００４３】
続いて、アドミッション制御を含む経路制御について説明する。アドミッション制御を含んだ経路選択部２０２の動作は、図８のフローチャートで示される。
まず、経路制御装置１０１は、アドミッションの要求を、ネットワーク管理者あるいはトラヒックを流したい者が利用する装置から受け付ける（ステップ７０１）。経路制御装置１０１は、アドミッションの要求に応じて、通常経路を選択する（ステップ７０２）。通常経路は、例えば、図６に示す手順に従い、相関管理部２０６及び経路選択部２０２によって選択する。
【００４４】
次に、経路制御装置１０１は、各無線リンクと通常経路で用いられる無線リンクとの相関を計算する（ステップ７０３）。具体的には、相関管理部２０６が、通常経路の無線リンクとその他の各無線リンクとの相関係数を（１）式を用いて計算する（図４のステップ４０１に対応する）。次に、経路制御装置１０１の経路選択部２０２は、予め設定された閾値以下の相関係数をもつ無線リンクの中から冗長経路を探索する（ステップ７０４）。
【００４５】
冗長経路の探索が成功した場合（ステップ７０４でＯＫ）、経路選択部２０２は、通常経路と冗長経路とを設定し、アドミッション要求を許可する（ステップ７０５）。具体的には、経路選択部２０２は、探索された経路上の通信装置１０２〜１０５に対して、トラヒックとそのトラヒックが辿るべき経路を示した経路情報のメッセージを送り、経路表を更新させる。これにより、ネットワークを流れるトラヒックが、探索された経路を辿れるようにする。
【００４６】
これに対して、ステップ７０２やステップ７０４において、経路選択部２０２が経路を選択することができなかった場合（ステップ７０２でＮＧまたはステップ７０４でＮＧ）、アドミッション要求は拒否される（ステップ７０６）。このとき、経路制御装置１０１は、要求を送信した装置へアドミッションの要求が拒否されたことを通知する。
ここで、図８に示すアドミッション制御を図７の変調方式の履歴を用いて説明する。通常経路としてリンク１０２−１０５が選択され、各無線リンクが現在または過去に使用した変調方式が図７で与えられる場合において、経路選択部２０２が図８のステップ７０３で行う相関の計算および図８のステップ７０４での冗長経路の探索について述べる。
【００４７】
図７の説明と同様に、変調方式ＱＰＳＫ−３２ＱＡＭをそれぞれ１から３の数値に対応させ、各無線リンクが使用した変調方式を時系列のデータとして扱う。相関を計算すると、通常経路で使用するリンク１０２−１０５と他のリンクとの相関係数は、次のように求まる。
リンク１０２−１０３：  １．０
リンク１０３−１０５：  ０．８９
リンク１０３−１０４：  −０．８９
リンク１０２−１０４：  −０．８
リンク１０４−１０５：  −０．８９
【００４８】
ここで、冗長経路として使用できるリンクの相関係数の上限を０．２５とすると、リンク１０２−１０４、リンク１０４−１０５は冗長経路として選択できるが、リンク１０２−１０３、リンク１０３−１０５は冗長経路として用いることはできない。その結果、リンク１０２−１０４−１０５の経路が冗長経路として選択される。
【００４９】
なお、本発明は、有線リンクが無線リンクと混在する形態においても実施できる。また、ある通信装置が経路制御の機能（例えば図２に示した経路制御装置９００あるいは図３の経路制御装置１０１から通信部２０１を除いた構成要素）を持つ場合にでも本発明は実現できる。更に、経路制御装置が複数かつ分散して存在し、動作してもよい。この場合、異なる位置に配置された複数の経路制御装置のいずれかが経路制御を実施し、ネットワークに含まれる通信装置へ経路情報を通知すればよい。
さらに、経路制御装置が任意の通信装置に接続されている場合であってもよい。この場合、経路制御装置は、接続された通信装置を介して、ネットワークに含まれる通信装置へ経路情報を通知する。
【００５０】
（第二の実施形態）
本発明の第２の実施形態として、経路制御の機能を各通信装置が備え、経路制御を分散して行う一態様を説明する。図９に経路制御の機能を備える通信装置の構成例を示す。図９の構成例では、図４に示した通信装置の機能に加え、経路選択部２０２、トラヒック情報管理部２０３、トポロジー情報管理部２０４、リンク情報管理部２０５及び相関管理部２０６を備える。図３または図４と名称が同じ構成要素は同様の機能を実現するものであるため、その説明を省略する。
【００５１】
図９に示した通信装置８００は、図１に示した通信装置１０２〜１０５と置き換えることが可能である。この場合、複数の通信装置のいずれか一つを置き換えてもよいし、いずれか複数若しくは全部の通信装置を置き換えてもよい。
【００５２】
本実施形態では、アドミッション要求を受信した通信装置が経路制御処理を行う。複数の通信装置が経路制御の機能を備える場合はいずれか一つの通信装置がアドミッション要求を受信する。通信装置８００は、アドミッション要求のメッセージを、無線通信部３０１〜３０３によって受信し、パケット処理部３０４から、経路選択部２０２へ送る。経路選択部２０２は、受け取ったアドミッション要求に応じて経路制御処理を行う。経路制御処理の動作については、第一の実施形態と同様であるため説明を省略する。本実施形態の場合、経路制御処理後、他の各通信装置に対して、経路情報の通知やトラヒック情報の交換を行う。
【００５３】
（第三の実施形態）
上記各実施形態では、変調モード、具体的には各無線リンクにおいて過去に使用された変調モードの履歴を用いて相関を求める場合を説明した。変調モードに替えて、電波環境を示す情報、具体的には各無線リンクにおける過去の電波環境を示す情報の履歴を用いて相関を求めてもよい。電波環境を示す情報には、ＢＥＲ、ＳＮＲ、あるいはＣＩＮＲなどが含まれる。これらのいずれか一つまたは複数の組み合わせを用いて相関を計算してもよい。
また、過去に使用された変調モードの履歴と過去に使用された電波環境を示す情報の履歴との組み合わせを用いて相関を計算してもよい。さらに、通信品質の履歴には現在を含めた履歴を用いてもよい。
【００５４】
ＢＥＲなどにより特定される電波環境は、一般的に適応変調によって変化する変調モードに比べてリンク帯域の変動は少ない。従って、適用変調を用いる場合には、電波環境を用いて経路制御する場合に比べより帯域の変動に応じて使用する無線リンクを選択することが期待できる。
また、例えば、適応変調技術を用いた無線リンクにおいて、過去に使用した変調方式の履歴などから、将来無線リンクが使用する変調モードを予測（推定）し、経路設定を行う手法がある。変調モードの予測をする場合に、上記各実施形態で利用する変調モードの履歴や変調モードの変化の履歴を用いることが可能である。これにより、より適切な予測が実施されることが期待できる。
【００５５】
（第四の実施形態）
上記各実施形態で説明した経路制御の機能（図２または図３において無線通信部３０１を除いた構成要素）は、プログラムを用いて実現することができる。経路処理を実施する装置（例えば、コンピュータ）は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムをロードするメモリとを備える。プログラムは、経路制御の機能を実施する装置内のメモリにロードされ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の制御のもとでプログラムを構成する命令群が実行される。また、プログラムは、当該装置内のメモリ（不揮発性メモリ）に記録されていてもよいし、当該装置が読み取り可能な記録媒体に記録されたものを用いてもよい。
【００５６】
プログラムは少なくとも、次の手順を装置に実行させる命令群を含む。複数の無線リンク間の通信品質の相関を計算する処理。計算した相関を使用してフローの経路を選択する処理。選択したフローの経路を複数の通信装置へ通知する処理。また、プログラムは、これらの処理に限られることなく、上記各実施形態で説明した経路制御処理を実現する命令群を備えることができる。
【００５７】
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００５８】
（第五の実施形態）
以下、具体的な相関係数を用いて経路制御処理の動作を説明する。以下の実施形態では、図３に示す経路制御装置１０１または図９に示す通信装置とのいずれでも実施可能である。また、各実施形態では、図１に示す通信装置１０２〜１０５がネットワーク上に配置されている場合を前提として具体的な数値を用いて説明する。
【００５９】
本発明の第五の実施形態として、リンク同士の相関を、第一の実施形態とは異なる方法で計算する例を示す。第一の実施形態と同様に、無線リンクが使用した変調方式が図７で与えられているとする。ここで、本実施形態では、変調方式に対応させた数値に替えて、各無線リンクにおいて使用した変調方式の変化に通知を対応させ、時系列データとして用いて相関を計算する。具体的には、ある時刻ｔ−１からｔの間で無線リンクが使用する変調方式の変化の履歴を時系列データとして作成する。例えば、時刻ｔ−１からｔの間で変調方式が１６ＱＡＭから３２ＱＡＭに変化した場合は数値１、１６ＱＡＭからＱＰＳＫに変化した場合は数値−１、１６ＱＡＭのままであれば数値０とする。リンク１０２−１０５の場合、使用した変調方式の変化を時系列のデータとして扱うと（０，−１，１，−１，−１）となる。相関係数は、第一の実施形態と同様に（１）式を用いて計算する。
【００６０】
リンク１０２−１０５が通常経路に設定されていた場合、リンク１０２−１０５と、その他のリンクそれぞれにおける変化との相関を計算すると、
リンク１０２−１０３：  １．０
リンク１０３−１０５：  ０．８７
リンク１０３−１０４：  −０．８７
リンク１０２−１０４：  −０．３８
リンク１０４−１０５：  −０．８７
が得られる。例えば、相関の閾値が０．２５以下を満たす経路の中から冗長経路を選択することを条件にすると、リンク１０２−１０４−１０５が冗長経路として選択される。
【００６１】
（第六の実施形態）
第六の実施形態では、通常経路が複数の無線リンクによって構成されている場合について説明する。ここでは、冗長経路を設定するときに、通常経路全体との相関を計算し、冗長経路を設定する。例えば、通常経路としてリンク１０２−１０４−１０５が設定されたとする。この場合、複数のリンクによって構成されているため、各リンクの時系列データを組み合わせて、経路全体の時系列データを作成する。具体的には、経路がリンクＡ，Ｂにより構成されている場合、リンクＡの時系列データをＭ＿Ａ、リンクＢの時系列データをＭ＿Ｂとすると、経路全体の時系列データをＭｉｎ（Ｍ＿Ａ，Ｍ＿Ｂ）とする。
【００６２】
第五の実施形態と同様に時系列データを作成すると、リンク１０２−１０４が常にリンク１０４−１０５よりも低い変調方式を使用しているため、経路全体としては、リンク１０２−１０４と同様のデータが得られる。各無線リンクと通常経路との相関は、
リンク１０２−１０５：  −０．４５
リンク１０２−１０３：  −０．４５
リンク１０３−１０４：  ０．４４７
リンク１０３−１０５：  −０．８７
となる。相関の閾値が０．２５とすると、リンク１０２−１０５とリンク１０２−１０３−１０５のどちらの経路も冗長経路として用いることができる。例えば、ホップ数の少ないリンクを優先すると、リンク１０２−１０５を冗長経路として選択される。
【００６３】
（第七の実施形態）
第七の実施形態では、電波環境を示す情報として、ＢＥＲを用いて無線リンク同士の相関を計算する場合について述べる。例えば、各リンクのＢＥＲが次のように与えられるとする。ここでは、過去のＢＥＲの履歴として６個の情報を示している。
【００６４】
リンク１０２−１０５：｛１０−５，１０−６，１０−６，１０−５，１０−５，１０−６｝
リンク１０２−１０３：｛１０−５，１０−６，１０−６，１０−５，１０−５，１０−６｝
リンク１０３−１０５：｛１０−５，１０−６，１０−５，１０−５，１０−５，１０−６｝
リンク１０３−１０４：｛１０−６，１０−６，１０−５，１０−６，１０−６，１０−６｝
リンク１０２−１０４：｛１０−５，１０−５，１０−５，１０−５，１０−５，１０−５｝
リンク１０４−１０５：｛１０−６，１０−６，１０−５，１０−６，１０−６，１０−６｝
【００６５】
ここで、通常経路にリンク１０２−１０５を設定したときに、本発明に係る経路制御処理を用いて冗長経路を設定する。相関管理部２０６を用いて相関係数を計算すると、通常経路のリンク１０２−１０５との相関は次のようになる。その結果、リンク１０２−１０４−１０５が冗長経路として選択される。
【００６６】
リンク１０２−１０３：  １．０
リンク１０３−１０５：  ０．７１
リンク１０３−１０４：  −０．４５
リンク１０２−１０４：  ０．０
リンク１０４−１０５：  −０．４５
【００６７】
（第八の実施形態）
第八の実施形態では、変調モードの履歴と電波環境の履歴とを用いる場合を説明する。
相関を計算する対象となるリンクで、両方とも変調モードの履歴が一定で変化しない場合（同じ変調方式を使用し続ける場合）に、電波環境の相関を計算して、リンク間の相関を計算するケースを説明する。
リンクＡとリンクＢがともに、変調モードとして、１６ＱＡＭを使用し続けていた場合、変調モードの履歴による相関は１であるが、リンクＡ、リンクＢのＢＥＲの履歴がそれぞれ、（１０−５，１０−６，１０−７，１０−６）、（１０−７，１０−６，１０−５，１０−５）で、相関をとると、−０．６６４が得られる。このため、実際には、変調モードに替えてＢＥＲの相関を用いる。
このような場合、単純に両方の相関を計算して、どちらか大きい値を用いるというやり方が可能となる。
【００６８】
（第九の実施形態）
第九の実施形態では、変調モードの履歴と変調モードの変化の相関とを用いる場合を説明する。
リンク１０２−１０５の相関を計算する場合、変調モードそのものの相関と変調モードの変化の相関を計算すると異なる相関を取得することができる。一例を以下に示す。
【００６９】
変調モードそのものの相関は、以下の通りである。
リンク１０２−１０３：  １．０
リンク１０３−１０５：  ０．８９
リンク１０３−１０４：  −０．８９
リンク１０２−１０４：  −０．８
リンク１０４−１０５：  −０．８９
【００７０】
また、変調モードの変化の相関は、以下の通りである。
リンク１０２−１０３：  １．０
リンク１０３−１０５：  ０．８７
リンク１０３−１０４：  −０．８７
リンク１０２−１０４：  −０．３８
リンク１０４−１０５：  −０．８７
【００７１】
この場合、変調モードそのものの相関と変調モードの変化の相関とのうち、それぞれのリンク毎にどちらか大きいほうの値を用い、次に示す相関を選択する。
リンク１０２−１０３：  １．０
リンク１０３−１０５：  ０．８９
リンク１０３−１０４：  −０．８７
リンク１０２−１０４：  −０．３８
リンク１０４−１０５：  −０．８７
【００７２】
以上説明したように、上記各実施形態のいずれかによれば、無線リンクのように伝送レートが外的要因により変化するリンクによって構成されたネットワークにおいて、相関を使用して経路を制御することにより、トラヒックの通信品質を維持することができる。
具体的には、経路制御装置は、ネットワークを構成する各無線リンク同士の通信品質の相関を計算し、経路設定を行う。相関が強いリンクを用いて経路を選択する。これにより、経路が伝送レートの低下から受ける影響を抑えることができる。
また、通常経路で使用される無線リンクとは、負の相関を持つか、無相関を持つ無線リンクを冗長経路に用いる。これにより、伝送レートが変動する場合において、通常経路と冗長経路で同時に伝送レートが低下するといった場合を回避することができる。
【００７３】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、上記各実施形態は、当業者であれば容易に考えうる範囲でそれぞれ組み合わせて実現することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、無線リンクで構成される無線ブロードバンドシステム、モバイルネットワークシステムに適用できる。【００７５】
この出願は、２００９年４月１６日に出願された日本出願特願２００９−１００００８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００７６】
１０１、９００  経路制御装置
１０２、１０３、１０４、１０５、８００  通信装置
２０１  通信部
２０２  経路選択部
２０３  トラヒック情報管理部
２０４  トポロジー情報管理部
２０５  リンク情報管理部
２０６  相関管理部
３０１、３０２、３０３  無線通信部
３０４  パケット処理部
３０５  経路表管理部
３０６  リンク状態管理部
９０１  情報管理部
９０２  経路選択部
【図１】
0005541278.tif 000002
【図２】
0005541278.tif 000003
【図３】
0005541278.tif 000004
【図４】
0005541278.tif 000005
【図５】
0005541278.tif 000006
【図６】
0005541278.tif 000007
【図７】
0005541278.tif 000008
【図８】
0005541278.tif 000009
【図９】
0005541278.tif 000010