(57)【要約】【課題】分散配置された複数のノード同士が複数の無線リンクを形成して構成される無線ネットワークにおいて、ネットワーク全体としての回線稼働率やスループットを向上させる。【解決手段】本発明のネットワーク制御装置は、分散配置された複数の通信装置および前記各通信装置が形成する無線リンクで構成される無線ネットワークシステムに適用されるネットワーク制御装置であって、自装置および他の通信装置が形成している無線リンクの品質情報を取得する一方、前記品質情報を他の通信装置に通知するリンク情報管理部５と、前記品質情報に基づいて、各無線リンクの通信品質の変動を予測する回線品質予測部７と、前記予測結果に基づいて、発着通信装置間のトラヒックを伝送する経路を決定する経路制御部９と、を備える。【選択図】図２
2014179869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散配置された複数の通信装置および前記各通信装置が形成する無線リンクで構成される無線ネットワークシステムに適用されるネットワーク制御装置であって、
自装置および他の通信装置が形成している無線リンクの品質情報を取得する一方、前記品質情報を他の通信装置に通知するリンク情報管理部と、
前記品質情報に基づいて、各無線リンクの通信品質の変動を予測する回線品質予測部と、
前記予測結果に基づいて、発着通信装置間のトラヒックを伝送する経路を決定する経路制御部と、を備えることを特徴とするネットワーク制御装置。
【請求項２】
前記通知対象とする無線リンクの品質情報は、前記無線リンクの受信電力および送信電力、パスロス値、信号対干渉電力比、使用されている変調方式および符号化率、またはデータレートの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１記載のネットワーク制御装置。
【請求項３】
前記回線品質予測部は、前記無線リンクの品質情報に基づいて、無線リンクの変調方式および符号化率またはデータレートの変動を予測することを特徴とする請求項１または請求項２記載のネットワーク制御装置。
【請求項４】
前記回線品質予測部は、
前記取得した各無線リンクの品質情報に基づいて、前記各無線リンクにおける降雨減衰量を算出し、
前記算出した降雨減衰量に基づいて、前記各無線リンクにおける降雨量を推定し、
すべての無線リンクについて推定した降雨量に基づいて、推定時刻後の各無線リンクにおける降雨量を予測し、
前記予測した各無線リンクにおける降雨量から各無線リンクのデータレートを予測することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のネットワーク制御装置。
【請求項５】
前記回線品質予測部は、前記各無線リンクにおける降雨量の推定値の時系列データおよび前記各無線リンクの配置関係に基づいて、前記各無線リンクの降雨量を予測することを特徴とする請求項４記載のネットワーク制御装置。
【請求項６】
前記取得した自装置の品質情報を他の通信装置に通知するタイミング、通知する時間間隔および通知の対象とする通信装置の範囲を決定する公告情報制御部を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のネットワーク制御装置。
【請求項７】
前記公告情報制御部は、前記無線リンク毎に事前に登録してある晴天時の通信品質と各無線リンクの通信品質とを比較して、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた場合は、当該無線リンクを形成する通信装置に対し、前記時間間隔を短く設定し、前記設定後に前記劣化量が第２の閾値を下回った場合は、前記時間間隔を長く設定することを特徴とする請求項６記載のネットワーク制御装置。
【請求項８】
前記公告情報制御部は、前記無線リンク毎に事前に登録してある晴天時の通信品質と各無線リンクの通信品質とを比較して、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた無線リンク数が所定値を超えた場合は、前記通知の対象とする通信装置の範囲を、相対的に広い第１の範囲に設定する一方、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた無線リンク数が前記所定値を超えていない場合は、前記通知の対象とする通信装置の範囲を、相対的に狭い第２の範囲に設定することを特徴とする請求項６または請求項７記載のネットワーク制御装置。
【請求項９】
前記経路制御部は、
発着通信装置間の経路候補を抽出し、前記抽出した各経路に含まれる全無線リンクについて予測した通信品質に基づいて、各無線リンクのリンクコストを算出し、
前記算出したリンクコストに基づいて、前記経路候補の評価量を算出し、
前記評価量が最小となる経路を選択することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のネットワーク制御装置。
【請求項１０】
前記経路制御部は、
発着通信装置間の経路候補を抽出し、前記抽出した各経路に含まれる全無線リンクについて予測した通信品質に基づいて、各無線リンクのリンクコストを算出し、
前記算出したリンクコストに基づいて、前記経路候補の評価量を算出し、
現在使用中の経路の評価量が最小でない場合、評価量が最小となる他の経路の評価量に対して事前に設定された定数を乗じた値と、現在使用中の評価量とを比較して、値が小さい経路を選択することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のネットワーク制御装置。
【請求項１１】
前記経路制御部は、前記経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの総和を評価量とし、前記評価量を最小とする経路を選択することを特徴とする請求項９または請求項１０記載のネットワーク制御装置。
【請求項１２】
前記経路制御部は、前記経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの最大値を評価量とし、前記評価量を最小とする経路を選択することを特徴とする請求項９または請求項１０記載のネットワーク制御装置。
【請求項１３】
前記経路制御部は、前記経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの最大値と前記経路候補に含まれる無線リンク数の定数倍の和を評価量とし、評価量を最小とする経路を選択することを特徴とする請求項９または請求項１０記載のネットワーク制御装置。
【請求項１４】
前記経路制御部は、各無線リンクの伝送レートの予測値の逆数またはその定数倍をリンクコストとして、前記評価量を算出することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかに記載のネットワーク制御装置。
【請求項１５】
前記経路制御部は、各無線リンクで伝送されているデータ量を前記各無線リンクの伝送レートの予測値で除算した値またはその定数倍をリンクコストとして、前記評価量を算出することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれかに記載のネットワーク制御装置。
【請求項１６】
分散配置され、請求項１から請求項１５のいずれかに記載のネットワーク制御装置を有する複数のノードから構成される無線ネットワークシステムであって、
前記各ノードは、
自ノードおよび他ノードが形成している無線リンクの品質情報を取得する一方、前記取得した自ノードに関わる無線リンクの品質情報を他ノードに通知し、
前記取得した各品質情報に基づいて、各無線リンクの通信品質の変動を予測し、
前記予測結果に基づいて、発着ノード間のトラヒックを伝送する経路を決定することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散配置された複数の通信装置および各通信装置が形成する無線リンクで構成される無線ネットワークシステムに関し、特に、経路制御を行なうネットワーク制御装置および無線ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット端末の普及により、モバイルデータトラヒックが爆発的に増加しており、トラヒックを収容するために、多くの無線基地局が展開されている。
【０００３】
基地局を開設するには、無線装置だけなく、基地局とネットワークを接続するバックホール回線が必要となる。バックホール回線は、通常、大容量で安定した通信を提供できる光ファイバ等の有線により構成されるが、光ファイバの新設には、高いコストと工事日数が要求されるため、低コストで簡易に設置可能な無線回線が求められている。このため、光回線と併用する形で、広い帯域幅を確保し高速伝送が可能な数十ギガヘルツの高周波数帯を用いたＦＷＡ（Fixed Wireless Access）システムが利用されるようになってきている。
【０００４】
このような高周波無線回線を構築する場合、送信信号は降雨による影響を受けて減衰する（以下、「降雨減衰」という）。降雨減衰が生じると、回線稼働率やスループットが低下するため、適応変調符号化を導入し、各無線リンクの通信品質に応じてデータレートを変化させることで回線稼働率を確保する方法が提案されている。また、無線ノードを分散配置し、発着ノード間に複数の経路を形成し、降雨による影響の少ない経路を選択することによって、劣化を低減する経路制御技術が併用されている。
【０００５】
例えば、特許文献１記載の技術では、各ノードで接続されている無線リンクの品質情報を収集し、他ノードに対して公告することによって、各ノードがネットワーク全体の無線品質情報を共有し、共有された情報に基づいて各ノードで適切な経路を決定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３６９３１６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１記載の技術では、経路制御を行なう場合、各ノードで無線品質情報を取得した後、他ノードからの公告情報を収集し、経路の決定および設定を行なうまでに時間を要するため、降雨域が移動する場合は、経路決定に用いる無線品質情報と、経路設定タイミングにおける無線品質情報とに差分が生じ、適切な経路を設定できないことがある。この課題については、無線品質の公告や経路更新の時間間隔を短くすることによって、上記差分による影響を緩和することはできるが、頻繁に経路切替が生じることによって、ルータ装置の負荷が増大すると共に、公告情報量や経路設定のための制御情報量等のオーバーヘッドが増加してしまう。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、分散配置された複数のノード同士が複数の無線リンクを形成して構成される無線ネットワークにおいて、ネットワーク全体としての回線稼働率やスループットを向上させることができるネットワーク制御装置および無線ネットワークシステ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】
【０００９】
（１）上記の目的を達成するために、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明のネットワーク制御装置は、分散配置された複数の通信装置および前記各通信装置が形成する無線リンクで構成される無線ネットワークシステムに適用されるネットワーク制御装置であって、自装置および他の通信装置が形成している無線リンクの品質情報を取得する一方、前記品質情報を他の通信装置に通知するリンク情報管理部と、前記品質情報に基づいて、各無線リンクの通信品質の変動を予測する回線品質予測部と、前記予測結果に基づいて、発着通信装置間のトラヒックを伝送する経路を決定する経路制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このように、自装置および他の通信装置が形成している無線リンクの品質情報を取得する一方、品質情報を他の通信装置に通知し、品質情報に基づいて、各無線リンクの通信品質の変動を予測し、予測結果に基づいて、発着通信装置間のトラヒックを伝送する経路を決定するので、いずれかの無線リンクの通信品質が変動する場合においても、無線リンクの通信品質の変動を事前に予測し、適切な伝送経路を決定することが可能となる。これにより、ネットワーク全体としての回線稼働率およびスループットを向上させることが可能となる。
【００１１】
（２）また、本発明のネットワーク制御装置は、前記通知対象とする無線リンクの品質情報は、前記無線リンクの受信電力および送信電力、パスロス値、信号対干渉電力比、使用されている変調方式および符号化率、またはデータレートの少なくとも一つであることを特徴とする。
【００１２】
このように、無線リンクの品質情報が、無線リンクの受信電力および送信電力、パスロス値、信号対干渉電力比、使用されている変調方式および符号化率、またはデータレートの少なくとも一つであるので、従来の装置構成に大幅な変更を加えることなく、各無線リンクの通信品質の変動を予測することが可能となる。
【００１３】
（３）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記回線品質予測部は、前記無線リンクの品質情報に基づいて、無線リンクの変調方式および符号化率またはデータレートの変動を予測することを特徴とする。
【００１４】
このように、回線品質予測部は、変調方式および符号化率またはデータレートを予測するので、リンク品質が変動する場合においても適切な経路を設定することが可能となる。
【００１５】
（４）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記回線品質予測部は、前記取得した各無線リンクの品質情報に基づいて、前記各無線リンクにおける降雨減衰量を算出し、前記算出した降雨減衰量に基づいて、前記各無線リンクにおける降雨量を推定し、すべての無線リンクについて推定した降雨量に基づいて、推定時刻後の各無線リンクにおける降雨量を予測し、前記予測した各無線リンクにおける降雨量から各無線リンクのデータレートを予測することを特徴とする。
【００１６】
このように、回線品質予測部は、取得した各無線リンクの品質情報に基づいて、各無線リンクにおける降雨減衰量を算出し、算出した降雨減衰量に基づいて、各無線リンクにおける降雨量を推定し、すべての無線リンクについて推定した降雨量に基づいて、推定時刻後の各無線リンクにおける降雨量を予測し、予測した各無線リンクにおける降雨量から各無線リンクのデータレートを予測するので、雨雲の移動に伴って降雨領域が変遷したとしても、通信品質の変動を事前に予測することが可能となる。
【００１７】
（５）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記回線品質予測部は、前記各無線リンクにおける降雨量の推定値の時系列データおよび前記各無線リンクの配置関係に基づいて、前記各無線リンクの降雨量を予測することを特徴とする。
【００１８】
このように、回線品質予測部は、各無線リンクにおける降雨量の推定値の時系列データおよび各無線リンクの配置関係に基づいて、各無線リンクの降雨量を予測するので、雨雲の移動に伴って降雨領域が変遷したとしても、通信品質の変動を詳細に予測することが可能となる。
【００１９】
（６）また、本発明のネットワーク制御装置は、前記取得した自装置の品質情報を他の通信装置に通知するタイミング、通知する時間間隔および通知の対象とする通信装置の範囲を決定する公告情報制御部を更に備えることを特徴とする。
【００２０】
このように、取得した自装置の品質情報を他の通信装置に通知するタイミング、通知する時間間隔および通知の対象とする通信装置の範囲を決定するので、通信品質の予測の状況に応じて、通知するタイミング、時間間隔、対象とする通信装置の範囲を適切に決定することができ、少ない制御情報量で効率的に雨雲の移動などによる通信品質の変動に対応することが可能となる。
【００２１】
（７）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記公告情報制御部は、前記無線リンク毎に事前に登録してある晴天時の通信品質と各無線リンクの通信品質とを比較して、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた場合は、当該無線リンクを形成する通信装置に対し、前記時間間隔を短く設定し、前記設定後に前記劣化量が第２の閾値を下回った場合は、前記時間間隔を長く設定することを特徴とする。
【００２２】
このように、公告情報制御部は、無線リンク毎に事前に登録してある晴天時の通信品質と各無線リンクの通信品質とを比較して、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた場合は、当該無線リンクを形成する通信装置に対し、時間間隔を短く設定し、設定後に劣化量が第２の閾値を下回った場合は、時間間隔を長く設定するので、通信品質の変動（劣化量）に応じた頻度で品質情報の通知を行なうことが可能となり、少ない制御情報量で適切に経路制御を行なうことができる。
（８）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記公告情報制御部は、前記無線リンク毎に事前に登録してある晴天時の通信品質と各無線リンクの通信品質とを比較して、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた無線リンク数が所定値を超えた場合は、前記通知の対象とする通信装置の範囲を、相対的に広い第１の範囲に設定する一方、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた無線リンク数が前記所定値を超えていない場合は、前記通知の対象とする通信装置の範囲を、相対的に狭い第２の範囲に設定することを特徴とする。
【００２３】
このように、公告情報制御部は、無線リンク毎に事前に登録してある晴天時の通信品質と各無線リンクの通信品質とを比較して、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた無線リンク数が所定値を超えた場合は、通知の対象とする通信装置の範囲を、相対的に広い第１の範囲に設定する一方、無線リンクの通信品質の劣化量が第１の閾値を超えた無線リンク数が所定値を超えていない場合は、通知の対象とする通信装置の範囲を、相対的に狭い第２の範囲に設定するので、品質情報の通知の対象とする通信装置の範囲を、通信品質の劣化量に応じて行なうことが可能となり、少ない制御情報量で効率的に経路制御を行なうことができる。
【００２４】
（９）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記経路制御部は、発着通信装置間の経路候補を抽出し、前記抽出した各経路に含まれる全無線リンクについて予測した通信品質に基づいて、各無線リンクのリンクコストを算出し、前記算出したリンクコストに基づいて、前記経路候補の評価量を算出し、前記評価量が最小となる経路を選択することを特徴とする。
【００２５】
このように、経路制御部は、発着通信装置間の経路候補を抽出し、抽出した各経路に含まれる全無線リンクについて予測した通信品質に基づいて、各無線リンクのリンクコストを算出し、算出したリンクコストに基づいて、経路候補の評価量を算出し、評価量が最小となる経路を選択するので、評価量を用いて合理的に経路選択を行なうことが可能となる。これにより、ネットワーク全体としての回線稼働率およびスループットを向上させることが可能となる。
【００２６】
（１０）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記経路制御部は、発着通信装置間の経路候補を抽出し、前記抽出した各経路に含まれる全無線リンクについて予測した通信品質に基づいて、各無線リンクのリンクコストを算出し、前記算出したリンクコストに基づいて、前記経路候補の評価量を算出し、現在使用中の経路の評価量が最小でない場合、評価量が最小となる他の経路の評価量に対して事前に設定された定数を乗じた値と、現在使用中の評価量とを比較して、値が小さい経路を選択することを特徴とする。
【００２７】
このように、経路制御部は、発着通信装置間の経路候補を抽出し、抽出した各経路に含まれる全無線リンクについて予測した通信品質に基づいて、各無線リンクのリンクコストを算出し、算出したリンクコストに基づいて、経路候補の評価量を算出し、現在使用中の経路の評価量が最小でない場合、評価量が最小となる他の経路の評価量に対して事前に設定された定数を乗じた値と、現在使用中の評価量とを比較して、値が小さい経路を選択するので、リンク品質の変動が激しい場合に生じる不要な経路切替え回数を削減し、切替えによる制御オーバーヘッドやネットワーク制御装置の負荷を低減することが可能となり、合理的に経路選択を行なうことが可能となる。  
【００２８】
（１１）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記経路制御部は、前記経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの総和を評価量とし、評価量を最小とする経路を選択することを特徴とする。
【００２９】
このように、経路制御部は、経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの総和を評価量とし、評価量を最小とする経路を選択するので、評価量を用いて、合理的に経路選択を行なうことが可能となる。
【００３０】
（１２）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記経路制御部は、前記経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの最大値を評価量とし、前記評価量を最小とする経路を選択することを特徴とする。
【００３１】
このように、経路制御部は、経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの最大値を評価量とし、評価量を最小とする経路を選択するので、ボトルネックになるリンクを含む経路の選択を回避し、合理的に経路選択を行なうことが可能となる。
【００３２】
（１３）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記経路制御部は、前記経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの最大値と前記経路候補に含まれる無線リンク数の定数倍の和を評価量とし、前記評価量を最小とする経路を選択することを特徴とする。
【００３３】
このように、経路制御部は、経路候補に含まれる無線リンクのリンクコストの最大値と経路候補に含まれる無線リンク数の定数倍の和を評価量とし、評価量を最小とする経路を選択するので、ボトルネックになるリンクを含む経路の選択を回避しつつ伝送遅延時間が低い経路を選択することが可能となる。
【００３４】
（１４）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記経路制御部は、各無線リンクの伝送レートの予測値の逆数またはその定数倍をリンクコストとして、前記評価量を算出することを特徴とする。
【００３５】
このように、経路制御部は、各無線リンクの伝送レートの予測値の逆数またはその定数倍をリンクコストとして、評価量を算出するので、評価量を用いて、合理的に経路選択を行なうことが可能となる。
【００３６】
（１５）また、本発明のネットワーク制御装置において、前記経路制御部は、各無線リンクで伝送されているデータ量を前記各無線リンクの伝送レートの予測値で除算した値またはその定数倍をリンクコストとして、前記評価量を算出することを特徴とする。
【００３７】
このように、経路制御部は、各無線リンクで伝送されているデータ量を各無線リンクの伝送レートの予測値で除算した値またはその定数倍をリンクコストとして、評価量を算出するので、特定のリンクにトラヒックが集中することを回避し伝送遅延の少ない経路を選択することが可能となる。
【００３８】
（１６）また、本発明の無線ネットワークシステムは、分散配置され、上記（１）から（１５）のいずれかに記載のネットワーク制御装置を有する複数のノードから構成される無線ネットワークシステムであって、前記各ノードは、自ノードおよび他ノードが形成している無線リンクの品質情報を取得する一方、前記取得した自ノードに関わる無線リンクの品質情報を他ノードに通知し、前記取得した各品質情報に基づいて、各無線リンクの通信品質の変動を予測し、前記予測結果に基づいて、発着ノード間のトラヒックを伝送する経路を決定することを特徴とする。
【００３９】
このように、自装置および他の通信装置が形成している無線リンクの品質情報を取得する一方、取得した自装置の品質情報を他の通信装置に通知し、取得した各品質情報に基づいて、各無線リンクの通信品質の変動を予測し、予測結果に基づいて、発着通信装置間のトラヒックを伝送する経路を決定するので、無線リンクの通信品質の変動を事前に予測し、いずれかの無線リンクの通信品質が変動する場合においても、適切な伝送経路を決定することが可能となる。これにより、ネットワーク全体としての回線稼働率およびスループットを向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、無線リンクの通信品質の変動を事前に予測し、いずれかの無線リンクの通信品質が変動する場合においても、適切な伝送経路を決定することが可能となる。これにより、ネットワーク全体としての回線稼働率およびスループットを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の無線ネットワークシステムの概略構成を示す図である
【図２】第１の実施形態に係るネットワーク制御装置の概略構成を示す図である。
【図３】第２の実施形態に係るネットワーク制御装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線ネットワークシステムの概略構成を示す図である。図１に示すように、複数のノードが無線リンクを形成してメッシュネットワークを構成している。ここで、“メッシュネットワーク”とは、通信機能を持った複数のノードが相互に無線リンクを形成することによって、網の目（Mesh）状に形成された通信ネットワークのことである。特定のノードは、外部ネットワークと接続するゲートウェイノードとして動作する。また、各ノードでは当該エリアの端末のトラヒックを収容し、単一または複数の無線リンクを経由してゲートウェイノードから外部ネットワークに接続される。
【００４３】
各無線リンクは、例えば、ミリ波帯等で指向性の鋭いアンテナを用いて形成されている。ただし、必ずしも全リンクが無線で接続されている必要はなく、一部のリンクで光回線を使用しても良い。図１では、ゲートウェイ・外部ネットワークを光回線で接続しているが、本発明は、これに限定されるわけではなく、ゲートウェイ以外の一部のノード同士が光回線で接続されていても良い。各ノードは、対応リンク数に相当する無線機を有し、各無線機は、インターフェースを介して本実施形態で示すネットワーク制御装置と接続されている。
【００４４】
図２は、本実施形態に係るネットワーク制御装置の概略構成を示すブロック図である。このネットワーク制御装置は、アンテナを備える無線機１−１、１−２、無線品質情報取得部３−１、３−２が通信インターフェースとして機能し、接続されている各無線リンクの受信電力値やＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio）、使用されている変調方式・符号化率もしくは伝送データレート等の無線リンクの品質情報を取得する。また、自装置の品質情報を他のノードに通知する。各ノードは、接続リンク毎に無線リンクの品質情報を他ノードに対して公告する機能を有している。同様に他ノードから公告される情報を取得する機能を有している。例えば、ＯＳＰＦ（Open Shortest Path Fast）の情報フォーマットを拡張して同情報を隣接ノードに伝送する手段等を用いて機能を実現できる。リンク情報管理部５は、全無線リンクの無線品質情報を管理する。表１に無線リンク情報管理部における管理情報の一例を示す。
【００４５】
【表１】
2014179869.tif 000003
回線品質予測部７は、リンク情報管理部５で管理されている全リンクの品質情報の時系列データを用いて、管理されている情報以後の各無線リンクのデータレートを予測する。本実施形態では、データレートの予測手順は、下記のステップを採る。すなわち、無線リンクの品質情報から各無線リンクでの降雨減衰量を算出する第１のステップと、降雨減衰量から各無線リンクに生じる降雨量を推定する第２のステップと、全無線リンクで推定した降雨量から推定時点後の各無線リンクでの降雨量を予測する第３のステップと、予測した降雨量から各無線リンクの降雨減衰量予測値を計算し、受信電力、データレートを予測する第４のステップから成る。
【００４６】
なお、本手順を実施する上で、回線品質予測部では各無線リンクの晴天時の受信電力平均値Ｐr(Fine)［ｄＢｍ］およびノード間距離ｄ1に関する情報が事前に取得され記憶されているものとする。
【００４７】
第１のステップにおいて、各無線リンクの降雨減衰量ＲＡ1［ｄＢ］は晴天時の受信電力と現受信電力Ｐ1［ｄＢｍ］との差分として以下のとおり計算される。
【００４８】
【数１】
2014179869.tif 000004
第２のステップにおいて、式（２）で表される降雨量は、式（３）のように推定される。
【００４９】
【数２】
2014179869.tif 000005
【数３】
2014179869.tif 000006
ただし、ｋ（ｆ）およびａ（ｆ）はＩＴＵ−Ｒ８３８−３で周波数毎に規定される係数である。
【００５０】
第３のステップにおける各無線リンクでの降雨量予測では、全無線リンクの降雨量推定値の時系列データおよび各無線リンクの配置関係から、式（４）で表される予測値を得る。
【００５１】
【数４】
2014179869.tif 000007
第４のステップにおいて、各無線リンクの降雨減衰量予測値は式（５）の通り計算される。
【００５２】
【数５】
2014179869.tif 000008
予測した降雨減衰量から、式（６）で表される受信電力予測値を式（７）により算出し、事前に記憶された受信電力とデータレートの関係テーブルからデータレートＤ（ｌ）の予測値を得る。
【数６】
2014179869.tif 000009
【数７】
2014179869.tif 000010
なお、受信電力とデータレートの関係テーブルは適応変調・符号化のレート決定基準に基づき事前に決定されているとする。また、ネットワーク外部から気象予測情報から降雨量予測値を得ることでステップ１から３を代替する構成であってもよい。
【００５３】
経路制御部９は、自ノードトラヒックの着ノード毎に候補となる複数の経路を検出する。検出した経路候補に関して経路に含まれる無線リンクのリンクコストを予測したデータレートに基づいて計算し、経路ｒの評価量Ｆ（ｒ）を計算し、Ｆ（ｒ）を最小化する式（８）で表される候補を経路として決定する。なお、“リンクコスト”とは、各ノードがそのインターフェースからパケットを送出するときのコスト（負担）を意味する。
【００５４】
【数８】
2014179869.tif 000011
Ｆ（ｒ）の計算方法として、表２に示すいずれかの計算を用いるとする。
【００５５】
【表２】
2014179869.tif 000012
計算方法１では、リンクコストとしてデータレートの逆数を用い、経路ｒに含まれる無線リンクｌの中からリンクコストの最大値を算出し、リンクコスト最大値を最小にする経路が選択される。そのため、経路の中で最もボトルネックになりうる無線リンクのデータレートが高い経路が選択される。計算方法２では計算方法１の評価量に対し、経路に含まれるリンク数Ｎlink（ｒ）の定数倍αを加算することで、経路の中で最もボトルネックになりうる無線リンクのデータレートが高く、経路に含まれるリンク数が少ない経路が選択される。計算方法３では経路 に含まれる無線リンクのリンクコストの総和が最小の経路が選択される。その後、決定された経路に対して無線リンクを確立し、着ノード宛てにパケットを転送する。
【００５６】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るネットワーク制御装置の概略構成を示すブロック図である。このネットワーク制御装置は、図１で示した第１の実施形態の構成例に加え、他ノードに対する公告の送信時間間隔および公告範囲を適応的に制御する公告情報制御部１１を備える。
【００５７】
公告情報制御部１１は、無線リンク毎に事前登録してある晴天時の無線品質と比較して、当該無線リンクの無線品質が劣化し、劣化量が第１の閾値を超えた場合にネットワーク内に降雨が生じていると判定し、公告時間間隔を短く設定し、降雨による無線リンクの変動に対応する。一方、降雨が生じていないと判定した場合には、事前に設定された長い時間間隔で公告を行なう。また、降雨検出後の劣化量が第２の閾値を下回る場合に、降雨がやんだ状態と判断し、公告時間を再度長く設定する。このように公告時間間隔を適応的に制御することで、不必要な制御情報の公告量を削減することができる。
【００５８】
また、上記により降雨が検出されたリンク数が多い場合には、公告範囲を広く設定し、少ない場合には公告範囲を狭く設定する特徴を有している。このように公告規模を降雨規模に応じて適応的に設定することで、上記同様に不必要な制御情報の公告量を削減することができる。
【００５９】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１の実施形態における経路候補の評価値を計算する際に、経路候補が現在使用されている経路に対して切り替えが必要なリンク数ＮLC（ｒ）を抽出し、ＮLC（ｒ）に応じた係数β（ＮLC（ｒ））を乗算した値を最小とする経路を算出する。表３に、β（ＮLC（ｒ））を設定するためのテーブルの一例を示す。
【００６０】
【表３】
2014179869.tif 000013
ＮLC（ｒ）が増加するにつれて、β（ＮLC（ｒ））が増加する特徴を有しており、このような値を設定することで各ノードでの頻繁な経路切り替えを回避する効果が期待できる。
【００６１】
また、リンク情報の公告として、各無線リンクの回線品質情報に加え、該当リンクで使用されているトラヒックデータ量を情報として加え、経路の評価値計算として表４を用いる。
【００６２】
【表４】
2014179869.tif 000014
同計算では、リンクコストとして、無線リンクのデータレートの逆数にトラヒックデータ量を乗算した値を用いることで、無線リンクの回線情報のみならず、無線リンクの回線使用度を経路制御に反映し、使用度合いの高い無線リンクの使用を回避することによりネットワーク全体としての遅延量を低下させることができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、無線リンクの通信品質の変動を事前に予測し、いずれかの無線リンクの通信品質が変動する場合においても、適切な伝送経路を決定することが可能となる。これにより、ネットワーク全体としての回線稼働率およびスループットを向上させることが可能となる。
【符号の説明】
【００６４】
１−１、１−２  無線機
３−１、３−２  無線品質情報取得部
５  リンク情報管理部
７  回線品質予測部
９  経路制御部
１１  公告情報制御部
【図１】
2014179869.tif 000015
【図２】
2014179869.tif 000016
【図３】
2014179869.tif 000017