(57)【要約】【課題】無線通信装置におけるスループットの劣化や送信遅延を抑えながら電波を効率的に測定する。【解決手段】集中制御局３００は、アクセスポイント１００により送信すべき送信データが発生したときに、他のアクセスポイント１００が送信データの送信待ちであった場合、それらのアクセスポイント１００における送信データの送信開始時刻が同時になるよう制御するとともに、電波を観測するアクセスポイント１００に、その送信開始時刻における電波の受信を指示する。電波を観測するアクセスポイント１００は、送信待ちしていたアクセスポイント１００が送信開始時刻に送信データを送信したときの電波を受信し、デジタイズして集中制御局３００へ出力する。集中制御局３００は、デジタイズされた信号から電波の測定結果を得る。【選択図】図２
2014155160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集中制御装置と複数の無線通信装置とを有する無線通信システムであって、
前記集中制御装置は、
前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御するとともに、電波を観測する前記無線通信装置に前記送信開始時刻における電波の受信を指示する制御処理部と、
電波を観測する前記無線通信装置が前記送信開始時刻に受信した観測対象の電波を測定する測定部と、
を備え、
前記無線通信装置は、
前記制御処理部の制御に従って前記送信開始時刻に無線により送信データを送信する送信部、
を備え、
電波を観測する前記無線通信装置は、
前記制御処理部の制御に従って前記送信開始時刻に観測対象の電波を受信する受信部、
を備える、
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記制御処理部は、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに前記他の無線通信装置が送信データの送信待ちであり、かつ、前記送信開始時刻までに所定以上の時間がある場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記制御処理部は、送信開始時刻が同じ複数の前記無線通信装置それぞれに異なる周波数の使用を指示し、
前記送信部は、前記制御処理部により使用が指示された前記周波数の無線により前記送信データを送信し、
前記受信部は、送信開始時刻が同じ複数の前記無線通信装置が使用する前記異なる周波数の電波を一括で受信する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線通信システム。
【請求項４】
電波を観測する前記無線通信装置は、当該無線通信装置の配下の無線局に対し、前記観測対象の電波を受信する時間において無線の送信を抑制するよう制御する制御部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記集中制御装置は、
複数の前記無線通信装置のトラフィックを測定するトラフィック測定部をさらに備え、
前記制御処理部は、前記トラフィック測定部において測定された前記トラフィックに基づいて複数の前記無線通信装置をグループ化し、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御する処理をグループ毎に行う、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記制御処理部は、異なる周波数を用いる前記無線通信装置をグループ化し、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御する処理をグループ毎に行う、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
集中制御装置と複数の無線通信装置とを有する無線通信システムが実行する電波測定方法であって、
前記集中制御装置が、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御するとともに、電波を観測する前記無線通信装置に前記送信開始時刻における電波の受信を指示する指示過程と、
前記無線通信装置が、前記指示過程による制御に従って前記送信開始時刻に無線により送信データを送信する送信過程と、
電波を観測する前記無線通信装置が、前記指示過程による制御に従って前記送信開始時刻に観測対象の電波を受信する受信過程と、
前記集中制御装置が、前記受信過程において受信された前記観測対象の電波を測定する測定過程と、
を有することを特徴とする電波測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信システム、及び電波測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶ（テレビジョン）放送に利用されている周波数帯は、地域毎で利用チャネルが異なっており、また、放送停止時間があることなどから、ある地域や時間帯に限定して利用されていない周波数帯が生じる。これは、ＴＶホワイトスペースと呼ばれる。ＴＶホワイトスペースなどにおいては、プライマリシステムの有り無しの把握、および利用可能な空き周波数帯の把握を行う手段として、複数の異なる場所に受信機を設置し、電波を観測する分散スペクトラムセンシングが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来の分散スペクトラムセンシングの構成例を示した図である。
従来の分散スペクトラムセンシングでは、複数の電波モニタ１０−１〜１０−ｎと、電波情報収集部３０を備える。複数の電波モニタ１０−１〜１０−ｎは、それぞれ異なる場所に設置され、コアネットワーク２０を介して電波情報収集部３０に接続される。コアネットワーク２０は、光ファイバや無線伝送路などの広帯域伝送路２０−１〜２０−（ｎ＋１）を有しており、電波モニタ１０−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、広帯域伝送路２０−ｉによりコアネットワーク２０に接続し、電波情報収集部３０は、広帯域伝送路２０−（ｎ＋１）によりコアネットワーク２０に接続する。電波情報収集部３０は、各々の電波モニタ１０−１〜１０−ｎにおける電波の受信状況を集約する。ここでは、各々の電波モニタ１０−１〜１０−ｎの動作は同じであるため、これらの電波モニタの動作について、電波モニタ１０−１で代表して説明する。
【０００４】
電波モニタ１０−１の広帯域アンテナ１１は、受信した電波を受信部１２に入力する。受信部１２は、周波数分解能に応じた時間分解能により、受信した電波をＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換した後に、高速フーリエ変換などにより各周波数帯の電力値に変換してストリーム処理部１３に入力する。ストリーム処理部１３は、各周波数帯域の電力値に対する受信時間などを一組のデータに変換する。この変換されたデータは、制御部１５の制御に基づき、電波情報としてネットワーク（ＮＷ）インタフェース部１４からコアネットワーク２０を介して電波情報収集部３０に伝送される。
【０００５】
電波情報収集部３０のネットワーク（ＮＷ）インタフェース部３１は、コアネットワーク２０を介して各々の電波モニタ１０−１〜１０−ｎから受信した電波情報をデータベース３２に入力し、データベース３２は、入力された電波情報を蓄積する。データベース３２に蓄積された電波情報は、統計処理部３３に入力される。統計処理部３３は、所望の電波モニタの組み合わせについて、周波数利用時間の平均値、最大値、累積分布などの統計量を解析し、表示部３５は、この解析結果を表示する。また、制御部３４は、統計処理部３３がデータベース３２に記憶されている電波情報を集約して得た電波利用状況を把握することで、電波モニタ１０−１〜１０−ｎを設置した範囲において空いている周波数帯域を特定し、この空いている周波数帯域をある送信要求に対して割り当てることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】猿渡  俊介、長縄  潤一，「電波資源有効利用に向けた分散スペクトラムセンシング」，信学技法，ＵＳＮ２０１１−６，２０１１年５月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ホワイトスペースを利用した無線通信システムでは、広帯域に渡る電波の測定により与干渉／被干渉を測定することで、利用可能な周波数帯域を把握することができ、利用帯域の拡大や、複数システムの運用が可能となる。
【０００８】
しかし、利用可能な周波数を把握するための電波の測定中に無線通信装置から電波が送信されると、その電波の隣接や次隣接の周波数帯において、漏えい電力の影響により検出電力精度に問題が生じてしまう。そのため、電波の測定中には、無線通信システムを構成する無線通信装置からの測定対象外の電波の送信を停止する必要がある。例えば、電波モニタがアクセスポイントなどの無線通信装置である場合、他の無線通信装置から送信がランダムに行われる中で電波をモニタするには、測定の度に他の無線通信装置において送信の停止が必要となる。従って、隣接する無線通信装置の増加に伴って自装置の送信機会が失われ、スループットの劣化が懸念される。
【０００９】
本発明は上述のような事情に鑑みてなされたもので、無線通信のスループットの劣化や送信遅延を抑えながら電波を精度よく測定する無線通信システム、及び電波測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明は、集中制御装置と複数の無線通信装置とを有する無線通信システムであって、前記集中制御装置は、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御するとともに、電波を観測する前記無線通信装置に前記送信開始時刻における電波の受信を指示する処理部と、電波を観測する前記無線通信装置が前記送信開始時刻に受信した観測対象の電波を測定する測定部と、を備え、前記無線通信装置は、前記制御処理部の制御に従って前記送信開始時刻に無線により送信データを送信する送信部、を備え、電波を観測する前記無線通信装置は、前記制御処理部の制御に従って前記送信開始時刻に観測対象の電波を受信する受信部、を備える、ことを特徴とする無線通信システムである。
【００１１】
また本発明は、上述した無線通信システムであって、前記制御処理部は、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに前記他の無線通信装置が送信データの送信待ちであり、かつ、前記送信開始時刻までに所定以上の時間がある場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御する、ことを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上述した無線通信システムであって、前記制御処理部は、送信開始時刻が同じ複数の前記無線通信装置それぞれに異なる周波数の使用を指示し、前記送信部は、前記制御処理部により使用が指示された前記周波数の無線により前記送信データを送信し、前記受信部は、送信開始時刻が同じ複数の前記無線通信装置が使用する前記異なる周波数の電波を一括で受信する、ことを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上述した無線通信システムであって、電波を観測する前記無線通信装置は、当該無線通信装置の配下の無線局に対し、前記観測対象の電波を受信する時間において無線の送信を抑制するよう制御する制御部をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、上述した無線通信システムであって、前記集中制御装置は、複数の前記無線通信装置のトラフィックを測定するトラフィック測定部をさらに備え、前記制御処理部は、前記トラフィック測定部において測定された前記トラフィックに基づいて複数の前記無線通信装置をグループ化し、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御する処理をグループ毎に行う、ことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、上述した無線通信システムであって、前記制御処理部は、異なる周波数を用いる前記無線通信装置をグループ化し、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御する処理をグループ毎に行う、ことを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、制御装置と複数の無線通信装置とを有する無線通信システムが実行する電波測定方法であって、前記集中制御装置が、前記無線通信装置により送信すべき送信データが発生したときに他の無線通信装置が送信データの送信待ちであった場合、前記無線通信装置と前記他の無線通信装置における送信データの送信開始時刻が同時になるように制御するとともに、電波を観測する前記無線通信装置に前記送信開始時刻における電波の受信を指示する指示過程と、前記無線通信装置が、前記指示過程による制御に従って前記送信開始時刻に無線により送信データを送信する送信過程と、電波を観測する前記無線通信装置が、前記指示過程による制御に従って前記送信開始時刻に観測対象の電波を受信する受信過程と、前記集中制御装置が、前記受信過程において受信された前記観測対象の電波を測定する測定過程と、を有することを特徴とする電波測定方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、無線通信システムは、無線通信のスループットの劣化や送信遅延を抑えながら電波を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態における無線通信システムのデータ送信タイミングを示す図である。
【図２】同実施形態における無線通信システムの機能ブロック図である。
【図３】同実施形態における集中制御局の処理フローを示す図である。
【図４】従来の分散スペクトラムセンシングの構成例を示す図である。
【図５】従来技術による無線通信システムのデータ送信タイミングを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
また、以下では、本実施形態の無線通信システムにおける複数の無線通信装置が、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）等のアクセスポイントである場合について説明する。
【００２０】
図５は、従来技術の無線通信システムにおける各アクセスポイントのデータ送信タイミングを示す図である。同図においては、従来の無線通信システムにおいて、アクセスポイントＡ、Ｂ、Ｃの電波を、アクセスポイントＤが観測（モニタ）する場合について示している。
【００２１】
時刻ｔｒａにおいて、アクセスポイントＡにデータ送信要求が発生した場合、ＤＩＦＳ（Distributed interframe space）とアクセスポイントＡのランダムバックオフ時間ＢＯｒｎｄとの合計時間が、アクセスポイントＡの送信待機時間として設定される。ＤＩＦＳは、電波が使用されていないアイドル状態であることを判断するために必要な時間であり、この間に信号電力が検出されなければアイドル状態であると判断される。また、ランダムバックオフ時間とは、電波がアイドル状態になったときに、複数の無線通信装置が一斉に送信を開始することによって通信データの衝突が発生する確率を低減するために、各無線通信装置において送信を待機するランダムな時間である。ランダムバックオフ時間の最小値はＢＯｍｉｎであり、（ＤＩＦＳ＋ＢＯｒｎｄ）と（ＤＩＦＳ＋ＢＯｍｉｎ）との差分が協調送信調整区間に相当する。アクセスポイントＡは、データ送信要求が発生した時刻ｔｒａから送信待機時間経過後の時刻ｔｓａまでアイドル状態が継続した場合、周波数ｆ１によりデータを送信する。
【００２２】
続いて、アクセスポイントＡがデータ送信待機中の時刻ｔｒｂに、アクセスポイントＢにデータ送信要求が発生した場合、ＤＩＦＳとアクセスポイントＢのランダムバックオフ時間ＢＯｒｎｄとの合計時間が、アクセスポイントＢの送信待機時間として設定される。アクセスポイントＢは、データ送信要求が発生した時刻ｔｒｂから送信待機時間経過後の時刻ｔｓｂまでアイドル状態が継続した場合、周波数ｆ２によりデータを送信する。
【００２３】
さらに、アクセスポイントＡ及びＢがデータ送信待機中の時刻ｔｒｃに、アクセスポイントＣにデータ送信要求が発生した場合、ＤＩＦＳとアクセスポイントＣのランダムバックオフ時間ＢＯｒｎｄとの合計時間が、アクセスポイントＣの送信待機時間として設定される。アクセスポイントＣは、データ送信要求が発生した時刻ｔｒ３から送信待機時間経過後の時刻ｔｓｃまでアイドル状態が継続した場合、周波数ｆ３によりデータを送信する。
アクセスポイントＤは、時刻ｔｓｂ、時刻ｔｓａ、時刻ｔｓｃにおいて無線の送信を停止し、観測対象の電波を受信する。このアクセスポイントＤが受信した電波の測定結果により、利用可能な周波数帯域を把握することができる。
【００２４】
図１は、本実施形態の無線通信システムにおける各アクセスポイントのデータ送信タイミングを示す図である。同図においては、本実施形態の無線通信システムにおいて、アクセスポイントＡ、Ｂ、Ｃの電波を、アクセスポイントＤが観測する場合について示している。
【００２５】
時刻ｔｒａにおいて、アクセスポイントＡにデータ送信要求が発生した場合、ＤＩＦＳとアクセスポイントＡのランダムバックオフ時間ＢＯｒｎｄとの合計時間が、アクセスポイントＡの送信待機時間として設定される。時刻ｔｒａから送信待機時間経過後の時刻ｔｓａまでアイドル状態が継続した場合、アクセスポイントＡは、周波数ｆ１によりデータを送信する。
【００２６】
続いて、アクセスポイントＡがデータ送信待機中の時刻ｔｒｂに、アクセスポイントＢにデータ送信要求が発生したとする。時刻ｔｒｂから時刻ｔｓａまでの時間が、（ＤＩＦＳ＋バックオフの最少時間ＣＷｍｉｎ）よりも長い場合、時刻ｔｒｂから時刻ｔｓａまでの時間をアクセスポイントＢの送信待機時間とする。つまり、アクセスポイントＡにデータ送信要求が発生した時刻ｔｒａからアクセスポイントＢにデータ送信要求が発生した時刻ｔｒｂまでに経過した時間（ｔｒｂ−ｔｒａ）を、アクセスポイントＡの送信待機時間から減算した時間がアクセスポイントＢの送信待機時間（＝ＤＩＦＳ＋アクセスポイントＢのランダムバックオフ時間ＢＯｒｎｄ）となる。なお、バックオフの最少時間ＣＷｍｉｎは、従来の無線通信システムにおけるバックオフの最少時間ＢＯｍｉｎと同じでもよく、異なっていてもよい。時刻ｔｒｂから送信待機時間経過後の時刻ｔｓａまでアイドル状態が継続した場合、アクセスポイントＢは、周波数ｆ２によりデータを送信する。
【００２７】
さらに、アクセスポイントＡ及びＢがデータ送信待機中の時刻ｔｒｃに、アクセスポイントＣにデータ送信要求が発生したとする。時刻ｔｒｃから時刻ｔｓａまでの時間が、（ＤＩＦＳ＋バックオフの最少時間ＣＷｍｉｎ）よりも長い場合、時刻ｔｒｃから時刻ｔｓａまでの時間をアクセスポイントＣの送信待機時間とする。つまり、アクセスポイントＡにデータ送信要求が発生した時刻ｔｒａからアクセスポイントＣにデータ送信要求が発生した時刻ｔｒｃまでに経過した時間（ｔｒｃ−ｔｒａ）を、アクセスポイントＡの送信待機時間から減算した時間がアクセスポイントＣの送信待機時間（＝ＤＩＦＳ＋アクセスポイントＣのランダムバックオフ時間ＢＯｒｎｄ）となる。時刻ｔｒｃから送信待機時間経過後の時刻ｔｓａまでアイドル状態が継続した場合、アクセスポイントＣは、周波数ｆ３によりデータを送信する。
【００２８】
アクセスポイントＤは、時刻ｔｓａにおいて無線の送信を停止し、観測対象の電波を受信する。アクセスポイントＤが受信した電波の測定結果により、利用可能な周波数帯域を把握することができる。
【００２９】
このように、本実施形態では、アクセスポイントＡに対する送信要求の発行から、アクセスポイントＡにおいてデータが送信されるまでの区間で、他のアクセスポイントＢ、Ｃに送信要求が発生した場合、これらアクセスポイントＡ、Ｂ、Ｃのデータ送信の時刻が同じになるよう調整する。これにより、アクセスポイントＡ、Ｂ、Ｃともに、無線ＬＡＮの時間規定を遵守するとともに、過度な遅延時間を生じることなく、アクセスポイント間の送信時間の同期を確立することができる。また、効率的に無線帯域（チャネル）の使用状況をモニタすることができるとともに、アクセスポイントＤが電波の送信を停止する時間が従来よりも短くなり、スループットの劣化を抑えることができる。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態のよる無線通信システムの構成図である。同図に示すように、無線通信システムは、複数のアクセスポイント１００−１〜１００−ｎと、集中制御局３００とを備えて構成される。アクセスポイント１００−１〜１００−ｎは、コアネットワーク２００を介して集中制御局３００と接続している。集中制御局３００には、アクセスポイント１００−１〜１００−ｎにおける送受信データが集約される。コアネットワーク２００は、光ファイバなどの広帯域伝送路２００−１〜２００−（ｎ＋１）を有しており、アクセスポイント１００−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、広帯域伝送路２００−ｉによりコアネットワーク２００に接続され、集中制御局３００は、広帯域伝送路２００−（ｎ＋１）によりコアネットワーク２００に接続される。以下、アクセスポイント１００−１〜１００−ｎを総称してアクセスポイント１００とも記載する。
【００３１】
アクセスポイント１００は、ネットワーク（ＮＷ）インタフェース部１０１、制御部１０２、送信バッファ１０３、送信部１０４、送受信切替スイッチ（ＳＷ）１０５、広帯域アンテナ１０６、受信部１０７、及び受信バッファ１０８を備えて構成される。
【００３２】
ネットワークインタフェース部１０１は、コアネットワーク２００を介してデータを送受信する。
制御部１０２は、集中制御局３００からの指示を受け、送信バッファ１０３に対し、記憶している送信データを送信部１０４に出力するよう指示する。また、制御部１０２は、集中制御局３００から指示を受け、受信部１０７に対し、他のアクセスポイント１００が送信データを無線により送信する送信開始時刻に、観測対象の周波数の電波を受信するよう指示する。さらに、制御部１０２は、受信バッファ１０８に対し、記憶している受信信号の出力を指示するともに、ネットワークインタフェース部１０１に対し、受信バッファ１０８から出力された受信信号を集中制御局３００に出力するよう指示する。
【００３３】
送信バッファ１０３は、自アクセスポイント配下の無線端末（無線局）に送信すべき送信データを一時的に記憶する。送信部１０４は、ネットワークインタフェース部１０１を介して集中制御局３００から受信した送信データを無線周波数帯へ周波数変換し、送信バッファ１０３へ入力する。また、送信部１０４は、送信バッファ１０３から出力された送信データを広帯域アンテナ１０６から無線信号により送信する。
【００３４】
送受信切替スイッチ１０５は、広帯域アンテナ１０６による電波の受信と送信を切り替える。広帯域アンテナ１０６は、電波を送受信する。広帯域アンテナ１０６は、複数の無線チャネルの電波を同時に受信することができる。
受信部１０７は、広帯域アンテナ１０６が受信した電波をアナログ信号からデジタル信号に変換するデジタイズを行う。受信バッファ１０８は、受信部１０７が電波をデジタイズして得た受信信号を一時的に記憶する。
【００３５】
集中制御局３００は、ネットワーク（ＮＷ）インタフェース部３０１、上位層処理部３０２、ＭＡＣ（Medium Access Control）層処理部３０３、変調部３０４、復調部３０５、データベース３０６、及びトラフィック測定部３０７を備えて構成される。
【００３６】
ネットワークインタフェース部３０１は、コアネットワーク２００を介してデータを送受信する。上位層処理部３０２は、ＯＳＩ（Open Systems Interconnection）参照モデルにおけるＭＡＣ層よりも上位層の処理を行う。上位層処理部３０２は、無線端末への送信データが発生した場合、ＭＡＣ層処理部３０３に当該無線端末が属するアクセスポイント１００への送信要求を出力するとともに、送信データをフレーム化してＭＡＣ層処理部３０３に出力する。
【００３７】
ＭＡＣ層処理部３０３は、ＭＡＣ層の処理を行う。ＭＡＣ層処理部３０３は、上位層処理部３０２から送信要求が入力された場合、送信要求が発生したアクセスポイント１００、つまり、送信データの宛先の無線端末が属するアクセスポイント１００に、送信待機時間を設定するとともに送信データを出力する。ＭＡＣ層処理部３０３は、電波がアイドル状態のまま設定した送信待機時間が経過した場合、アクセスポイント１００に送信データの送信を指示する。また、ＭＡＣ層処理部３０３は、送信要求が発生したアクセスポイント１００において送信データを送信する時間、及び送信に使用される周波数を、電波を観測するアクセスポイント１００に通知する。
【００３８】
変調部３０４は、無線端末宛の送信データを無線信号に変換する。復調部３０５は、アクセスポイント１００における受信信号を復調し、各周波数帯の電力値を得る。復調部３０５は、復調結果から得られた各周波数帯の平均電力や時系列データなどの測定データをデータベース３０６に書き込む。また、復調部３０５は、アクセスポイント１００の受信部１０７が配下の無線端末から受信した受信信号を復調し、復調により得られた受信データをＭＡＣ層処理部３０３に出力する。ＭＡＣ層処理部３０３に出力された受信データは、上位層処理部３０２に入力される。データベース３０６は、復調部３０５により得られた測定データを記憶する。測定データが示す電波の与干渉／被干渉の測定結果により、利用可能なチャネル（周波数帯域）を把握することができる。
【００３９】
トラフィック測定部３０７は、上位層処理部３０２からＭＡＣ層処理部３０３に出力されたアクセスポイント１００配下の無線端末宛の送信データ、ＭＡＣ層処理部３０３から上位層処理部３０２に出力されたアクセスポイント１００配下の無線端末からの受信データに基づいて、各々のアクセスポイント１００のトラフィックの統計量を測定する。
【００４０】
続いて、本実施形態の無線通信システムの動作について説明する。以下では、アクセスポイント１００−１〜１００−（ｎ−１）が送信する電波を、アクセスポイント１００−ｎが観測する場合を一例として説明する。
【００４１】
まず、アクセスポイント１００−１に接続している無線端末に対する送信データが、集中制御局３００のネットワークインタフェース部３０１を介して上位層処理部３０２に入力される。上位層処理部３０２は、ＭＡＣ層処理部３０３に対して送信要求を発行する。ＭＡＣ層処理部３０３は、送信要求の発行を契機に、アクセスポイント１００−１の送信待機時間Ｔ１（＝ＤＩＦＳ＋ランダムバックオフ）を設定する。アクセスポイント１００−１の配下の無線端末への送信要求が発行された時刻をｔｒ１、時刻ｔｒ１からアクセスポイント１００−１に設定された送信待機時間Ｔ１が経過した時刻をｔｓ１とする。ＭＡＣ層処理部３０３は、送信要求が発行された時刻ｔｒ１から送信待機時間Ｔ１が経過するまでの間アイドル状態が継続した場合、配下の無線端末にデータを送信するように、コアネットワーク２００を介してアクセスポイント１００−１の制御部１０２に対して要求する。なお、送信データは、送信待機時間中に集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３でフレーム化され、変調部３０４で無線信号に変換され、コアネットワーク２００を介してアクセスポイント１００−１に伝送される。アクセスポイント１００−１に伝送された送信データは、送信部１０４により無線周波数帯への周波数変換や帯域制限などが行われ、送信バッファ１０３に蓄積される。
【００４２】
アクセスポイント１００−１の配下の無線端末への送信要求が発行された時刻ｔｒ１の後、アクセスポイント１００−１に設定された送信待機時間経過後の時刻ｔｓ１から（ＤＩＦＳ＋バックオフの最少時間ＣＷｍｉｎ）を減算した時刻までの区間において、アクセスポイント１００−ｊ（ｊ＝２〜ｎ−１）の配下の無線端末に対する送信要求が上位層処理部３０２からＭＡＣ層処理部３０３に発行されたとする。このアクセスポイント１００−ｊの配下の無線端末に送信要求が発行された時刻をｔｒｊとする。この場合、ＭＡＣ層処理部３０３は、アクセスポイント１００−１の送信要求が発行された時刻ｔｒ１からアクセスポイント１００−ｊに対する送信要求が発行された時刻ｔｒｊの時点で経過した時間（ｔｒｊ−ｔｒ１）を算出する。ＭＡＣ層処理部３０３は、アクセスポイント１００−１に設定した送信待機時間Ｔ１から、算出した経過時間（ｔｒｊ−ｔｒ１）を減算した時間を、アクセスポイント１００−ｊの送信待機時間Ｔｊとして設定する。ＭＡＣ層処理部３０３は、送信待機時間Ｔｊが経過するまでの間アイドル状態が継続した場合には、配下の無線端末にデータを送信するように、コアネットワーク２００を介してアクセスポイント１００−ｊの制御部１０２に対して要求する。
【００４３】
なお、各アクセスポイント１００で利用するチャネルは、事前設定により互いに異なるように設定されていても良いし、集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３が、送信要求が発行されたアクセスポイント１００の間で、異なるチャネルを使用するようにそれらアクセスポイント１００の制御部１０２に設定しても良い。アクセスポイント１００の制御部１０２は、集中制御局３００により設定されたチャネルにより信号を送信するよう、送信部１０４に指示する。
【００４４】
また、集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３は、配下の無線端末との無線通信に使用するチャネルが異なるアクセスポイント１００のみをグループ化し、グループ毎に上記のように送信時刻を調整しても良い。集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３は、電波を観測するアクセスポイント１００の制御部１０２に、それら異なるチャネルの電波を一括して受信するよう指示する。
さらに、ＭＡＣ層処理部３０３は、ＭＡＣ層処理部３０３が各々のアクセスポイント１００について測定したトラフィックの統計量に基づいて同様なトラフィック特性を有するアクセスポイント１００をグループ化し、グループ毎に上記のように送信時刻を調整しても良い。
【００４５】
集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３は、アクセスポイント１００−１〜１００−（ｎ−１）が送信する電波を観測するアクセスポイント１００−ｎの制御部１０２に、送信データを送信するアクセスポイント１００の識別情報、観測対象のチャネルの周波数、送信データの送信開始時刻を通知する。アクセスポイント１００−ｎは、制御部１０２の制御により、集中制御局３００から通知された送信開始時刻において、通知された観測対象のチャネルの周波数により他の複数のアクセスポイント１００が送信した複数チャネルの電波を、広帯域アンテナ１０６で一括受信する。なお、アクセスポイント１００−ｎの制御部１０２は、観測のために他の複数のアクセスポイント１００が送信した電波を受信する時間において、アクセスポイント１００−ｎの配下の無線端末にＮＡＶ（Network allocation vector）を設定し、信号送信の抑制を指示してもよい。
【００４６】
アクセスポイント１００−ｎの広帯域アンテナ１０６が受信した電波データは、受信部１０７によりデジタイズなどの処理が行われ、受信バッファ１０８に蓄積された後、制御部１０２の制御により、コアネットワーク２００の通信帯域を逼迫しないように、集中制御局３００に伝送される。集中制御局３００で収集した電波データは、復調部３０５において各周波数帯の平均電力や時系列データなどの測定データに変換されて、データベース３０６に蓄積される。ＭＡＣ層処理部３０３は、データベース３０６に蓄積されたこれらの測定データを、干渉量を考慮した複数のアクセスポイント１００の送信タイミング制御の判定などに用いる。
【００４７】
図３は、本実施形態の集中制御局３００の処理フローを示す図である。なお、集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３は、この処理フローの実行中に、アクセスポイント１００から受信した電波データを復調部３０５が復調した結果に基づいて、チャネル状態がビジーかアイドルかの判定を常時行っている。ＭＡＣ層処理部３０３は、チャネル状態がアイドルの場合には以下の処理を継続するが、ビジーと判定した時点でその処理は停止する。また、チャネル状態がビジーからアイドルに移行し、集中制御局３００が処理を再開する場合には、パラメータの再設定や変更などは適宜行われる。
【００４８】
集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３は、複数のアクセスポイント１００からランダムに、もしくは最初に送信要求が発行されたアクセスポイント１００−ｉ（ｉは１以上Ｎ以下のいずれかの整数）を選択する（ステップＳ１００）。ＭＡＣ層処理部３０３は、選択したアクセスポイント１００−ｉの送信待ち時間を、（ＤＩＦＳ＋ランダムバックオフＢＯｒｎｄ）により設定し（ステップＳ１１０）、設定した送信待ち時間の減算を開始する（ステップＳ１２０）。
【００４９】
ＭＡＣ層処理部３０３は、残りの送信待ち時間がＤＩＦＳ＋バックオフ最小時間ＣＷｍｉｎよりも大きい場合には（ステップＳ１３０：ＮＯ）、他のアクセスポイント１００−ｊ（ｊは１以上Ｎ以下の整数、ｊ≠ｉ）に対する送信要求の発行有無を判定する（ステップＳ１４０）。ＭＡＣ層処理部３０３は、他のアクセスポイント１００−ｊの送信要求が発行されていない場合には（ステップＳ１４０：ＮＯ）、ステップＳ１２０に戻って送信待ち時間の減算を続ける。
【００５０】
一方、アクセスポイント１００−ｊの送信要求が発行されている場合（ステップＳ１４０：ＹＥＳ）、ＭＡＣ層処理部３０３は、そのアクセスポイント１００−ｊの送信待ち時間を、選択したアクセスポイント１００−ｉの現時点における残りの送信待ち時間に設定する（ステップＳ１５０）。これにより、ＭＡＣ層処理部３０３は、選択したアクセスポイント１００−ｉと、新たに送信要求が発行された他のアクセスポイント１００−ｊの送信時間が同じになるように調整し、ステップＳ１２０に戻って送信待ち時間の減算を継続する。
【００５１】
選択したアクセスポイント１００−ｉの残りの送信待ち時間が、ＤＩＦＳ＋バックオフ最小時間ＣＷｍｉｎ以下となった場合（ステップＳ１３０：ＮＯ）、ＭＡＣ層処理部３０３は、他のアクセスポイント１００との送信時間調整は行わず、電波を観測するアクセスポイント１００−ｋ（ｋは１以上Ｎ以下の整数、ｋ≠ｉ，ｊ）に対して、電波観測開始時刻として送信待ち時間がゼロになる時刻と、監視する周波数帯を通知し、電波の観測を指示する（ステップＳ１６０）。なお、この時点で、アクセスポイント１００−ｊは、０台、１台、あるいは、複数台のアクセスポイント１００であり得る。監視する周波数帯として、データ送信予定の全アクセスポイント１００それぞれが使用するチャネルの情報が通知される。このとき、電波をモニタするアクセスポイント１００−ｋは、電波観測時間をＮＡＶ区間として、配下の無線端末からの送信を抑制するように設定しても良い。
【００５２】
時間の経過に伴い送信待ち時間がゼロなった時刻で、集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３は、アクセスポイント１００−ｉ、１００−ｊに送信データの送信を指示する。これにより、対象となるアクセスポイント１００−ｉ、１００−ｊでは電波が送信され、その調整された時間において、電波をモニタ（観測）するアクセスポイント１００−ｋで受信が行われる。アクセスポイント１００−ｉ、１００−ｊにおける電波の送受信に伴い、アクセスポイント１００−ｉ、１００−ｊの制御部１０２から送信完了が、アクセスポイント１００−ｋの制御部１０２から受信完了が集中制御局３００に通知される。集中制御局３００のＭＡＣ層処理部３０３は、これらの情報を照らし合わせることで、相互に電波環境観測を実施したアクセスポイント１００を把握する（ステップＳ１７０）。ＭＡＣ層処理部３０３は、ステップＳ１７０の処理の後、最初の送信要求が発行されたアクセスポイント１００の選択に戻る。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、アクセスポイント間で互いに周波数が異なるようにチャネルを設定し、協調送信区間を設けて遅延が生じないようにデータを同時刻に送信することで、一括受信による電波の観測が可能となる。また、電波の一括受信により電波を観測する、観測の際に必要となる送信停止時間を削減できるため、モニタしているアクセスポイントのスループットの低下を抑制することができる。
【００５４】
上述したアクセスポイント１００、及び集中制御局３００の各機能部は、専用のハードウェア（例えば、ワイヤードロジック等）により実現されてもよく、各機能部を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウエアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００５５】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【００５６】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施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等も含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１０−１、１０−２、１０−ｎ  電波モニタ
１１、１０６  広帯域アンテナ
１２、１０７  受信部
１３  ストリーム処理部
１４、３１、１０１、３０１  ネットワークインタフェース部
１５、３４、１０２  制御部
２０−１、２０−２、２０−ｎ、２０−（ｎ＋１）、２００−１、２００−２、２００−ｎ、２００−（ｎ＋１）  広帯域伝送路
２０、２００  コアネットワーク
３０  電波情報収集部
３２、３０６  データベース
３３  統計処理部
３５  表示部
１００、１００−１、１００−２、１００−ｎ  アクセスポイント
１０３  送信バッファ
１０４  送信部
１０５  送受信切替スイッチ
１０８  受信バッファ
３００  集中制御局（集中制御装置）
３０２  上位層処理部
３０３  ＭＡＣ層処理部（制御処理部）
３０４  変調部
３０５  復調部（測定部）
３０７  トラフィック測定部
【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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