(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セル間の干渉関係の有無を判定する干渉関係判定部と、
前記干渉関係判定部により干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯を割当てる周波数割当て部と、
を備え、
前記干渉関係判定部は、セル間距離と干渉判定しきい値とを比較することによりセル間の干渉関係の有無を判定し、前記干渉判定しきい値は、トラヒック量に基づいて算出されることを特徴とする周波数割当て装置。
【請求項２】
前記セルは、前記セルに対応する無線親局と直接通信可能な範囲と、前記無線親局と直接または他の無線端末を経由して無線接続される無線端末群を構成する各無線端末と直接通信可能な範囲とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の周波数割当て装置。
【請求項３】
ｎを１以上の整数とし、前記無線親局からのホップ数がｎホップとなる地点の前記無線親局からの距離をｎホップ距離とするとき、前記干渉判定しきい値は前記ｎホップ距離の２倍であることを特徴とする請求項２に記載の周波数割当て装置。
【請求項４】
前記干渉関係判定部により互いに干渉関係に有ると判定されたセルで構成される１つのグループが構成されるようにセルをグループ化するグループ生成部、
を備え、
前記周波数割当て部は、グループ単位で前記干渉関係判定部により干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにグループ内のセルに無線周波数帯を割当てることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の周波数割当て装置。
【請求項５】
前記周波数割当て部は、干渉関係にあるセルにすでに割当てられている無線周波数帯を除いた無線周波数帯のうち識別番号が最若番の無線周波数帯をセルの割当てに用いることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の周波数割当て装置。
【請求項６】
セル間の干渉関係の有無を判定する干渉関係判定部と、
前記干渉関係判定部により干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯を割当て、この割当ての後、無線周波数帯ごとに該無線周波数帯が割当てられたセルの数である配置数が多いほど識別番号が若い無線周波数帯が割り当てられるよう割当てる無線周波数帯を変更することを特徴とする周波数割当て装置。
【請求項７】
干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯が割当てられ、この割当ての後、無線周波数帯ごとに該無線周波数帯が割当てられたセルの数である配置数が多いほど識別番号が若い無線周波数帯が割り当てられるよう割当てる無線周波数帯を変更された割当て結果に基づいて、セルに対応する無線親局へ該セルに割当てられた無線周波数帯を通知することを特徴とする管理装置。
【請求項８】
干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯が割当てられた割当て結果に基づいて、セルに対応する無線親局へ該セルに割当てられた無線周波数帯を通知し、トラヒック量がしきい値を超えた場合に、セルに対応する無線親局へ該セルに割当てられた割当て周波数帯を通知することを特徴とする管理装置。
【請求項９】
複数の無線周波数帯で動作可能な通信処理部と、
干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯が割当てられ、この割当ての後、無線周波数帯ごとに該無線周波数帯が割当てられたセルの数である配置数が多いほど識別番号が若い無線周波数帯が割り当てられるよう割当てる無線周波数帯を変更された割当て結果に基づいて自局に通知された無線周波数帯で動作するよう前記通信処理部に対して指示する制御部と、
を備えることを特徴とする無線親局。
【請求項１０】
干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯が割当てられ、この割当ての後、無線周波数帯ごとに該無線周波数帯が割当てられたセルの数である配置数が多いほど識別番号が若い無線周波数帯が割り当てられるよう割当てる無線周波数帯を変更された割当て結果に基づいて割当てられた無線周波数帯を無線親局から受信する無線端末であって、
複数の無線周波数帯で動作可能な通信処理部と、
前記通信処理部に対して、前記無線親局から通知された無線周波数帯で動作するよう指示する制御部と、
を備えることを特徴とする無線端末。
【請求項１１】
管理装置と無線親局と無線端末とを備える通信システムであって、
前記管理装置は、干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯が割当てられ、この割当ての後、無線周波数帯ごとに該無線周波数帯が割当てられたセルの数である配置数が多いほど識別番号が若い無線周波数帯が割り当てられるよう割当てる無線周波数帯を変更された割当て結果に基づいて、セルに対応する前記無線親局へ該セルに割当てられた無線周波数帯を通知することを特徴とする通信システム。
【請求項１２】
管理装置と無線親局と無線端末とを備える通信システムであって、
前記管理装置は、干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯が割当てられた割当て結果に基づいて、セルに対応する前記無線親局へ該セルに割当てられた無線周波数帯を通知し、  前記無線親局は、初期状態では特定の無線周波数帯を通信に用い、
前記管理装置は、トラヒック量がしきい値を超えた場合に、セルに対応する無線親局へ該セルに割当てられた割当て周波数を通知することを特徴とする通信システム。
【請求項１３】
周波数割当て装置が、セル間の干渉関係の有無を判定する第１のステップと、
前記周波数割当て装置が、前記第１のステップにより干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯を割当てる第２のステップと、
前記周波数割当て装置が、第２のステップの後、無線周波数帯ごとに該無線周波数帯が割当てられたセルの数である配置数が多いほど識別番号が若い無線周波数帯が割り当てられるよう割当てる無線周波数帯を変更する第３のステップと、
を含む周波数割当て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線親局および無線端末へ周波数を割当てる周波数割当て装置、管理装置、無線親局、無線端末、通信システムおよび周波数割当て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、再生可能エネルギーの多角的活用への関心および省エネ型社会への関心が高まり、自動検針による消費電力の可視化、需給制御などを可能とするスマートメーターシステムの導入が推進されている。このようなスマートメーターシステムでは、例えば、需要家単位に配備される電力計測メーターに無線通信手段を有する無線端末を付加することにより、無線通信ネットワークを構成し、電力会社などの基幹通信ネットワークと有機的に接続させることで、電力消費量の自動検針やオペレータによる集中管理および制御などを可能とするように構成される。【０００３】
ここで、無線端末は、上記のように需要家単位に配備されるため、設置位置があらかじめ定められ、かつ数量が膨大となる。これら膨大な数量の固定された無線端末群は、電力会社などの基幹通信ネットワークと接続する無線親局と直接または他の無線端末を介して無線接続する。無線親局は、配下無線端末から電力計測メーターによる計測結果を収集する。無線親局の数は、低資源化、低エネルギー化および低コスト化の観点から少ない方が望ましい。【０００４】
一方、無線通信では、同一無線チャネルすなわち同一周波数帯を用いて通信を行う装置間で相互干渉が生じる。従来の無線通信システムにおける無線チャネル配置方法では、無線親局である無線基地局がカバーする通信エリアであるセル間で相互に干渉妨害が生じない地理的に離れたセルで同一無線チャネルを再利用する。再利用できる距離は、繰り返し距離と呼ばれる。また、一般に、同一周波数を繰り返すことができる最少の基本グループを繰り返しパターンとよび、繰り返しパターンに属するセルの数を繰り返しセル数と呼ぶ。繰り返しセル数が少ないほど、周波数の利用効率がよい。このため、従来の無線チャネル配置方法では、繰り返し距離が確保できる最少の繰り返しセル数となるように繰り返しパターンを選定する（例えば、非特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電子情報通信学会「知識ベース」、４群−３編−２章＜ver.1/2011.09.12＞（http://www.ieice-hbkb.org/files/04/04gun_03hen_02.pdf）
【非特許文献２】移動通信 「７章 ゾーン構成とアクセス制御」進士 信夫編 丸善株式会社、平成元年9月30日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のように、従来の無線チャネル配置方法では、セル繰り返しを前提として、繰り返しパターンを選定することにより無線チャネル配置を実現するため、選定された繰り返しパターンに基づいて無線親局が配置される。一方、例えば、上述したスマートメーターシステムのように、固定的に配置されている無線端末群による無線ネットワークを構成する場合、無線端末群の配置にもとづき、セルを構成する無線親局数を最少化することが望ましい。【０００７】
しかしながら、上述した従来の無線チャネル配置方法では、繰り返しパターンに基づいて無線親局を配置しなければならず、無線親局の配置およびチャネル割当ての自由度が少ないという問題があった。また、移動体通信においても、既存の基地局の配置を生かしたい場合等、従来の繰り返しパターンに基づく無線チャネル配置方法に比べ、基地局の配置およびチャネル割当ての自由度をより高めることが望ましい。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、繰り返しパターンに依存せずにチャネル割当てを行うことができる周波数割当て装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の周波数割当て装置は、セル間の干渉関係の有無を判定する干渉関係判定部を備える。また、本発明の周波数割当て装置は、干渉関係判定部により干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯を割当てる周波数割当て部、を備え、干渉関係判定部は、セル間距離と干渉判定しきい値とを比較することによりセル間の干渉関係の有無を判定し、干渉判定しきい値は、トラヒック量に基づいて算出される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる周波数割当て装置は、繰り返しパターンに依存せずにチャネル割当てを行うことができるという効果を奏する。このため、従来の繰り返しパターンに基づく無線チャネル配置方法に比べ、無線親局の配置およびチャネル割当ての自由度を高めることができる。また、繰り返しパターンに基づく無線チャネル配置方法に比べ無線親局数を低減させるように無線親局を配置できるため、低資源化、低エネルギー化、および低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図
【図２】実施の形態１の無線親局の構成例を示す図
【図３】実施の形態１の無線端末の構成例を示す図
【図４】実施の形態１の無線端末の別の構成例を示す図
【図５】実施の形態１のスマートメーターの構成例を示す図
【図６】実施の形態１の周波数割当て装置の構成例を示す図
【図７】実施の形態１の周波数割当て装置が実装される計算機システムの構成例を示す図
【図８】実施の形態１の管理サーバの構成例を示す図
【図９】実施の形態１の無線親局と無線親局と直接または間接的に無線接続する無線端末が構成するセルの一例を示す図
【図１０】実施の形態１のセル内のトラヒック密度を模式的に示す図
【図１１】実施の形態１の２つのセルのトラヒック密度を模式的に示す図
【図１２】実施の形態１のセル間の干渉関係の有無の判定結果の一例を示す図
【図１３】実施の形態１の周波数割当て装置における干渉関係の有無の判定処理手順の一例を示すフローチャート
【図１４】実施の形態１の干渉関係情報の構成例を示す図
【図１５】実施の形態１の干渉関係セルグループ内での無線チャネル配置手順の一例を示すフローチャート
【図１６】実施の形態１の無線チャネル配置結果の一例を示す図
【図１７】実施の形態２の無線チャネル配置および設定処理手順の一例を示すフローチャート
【図１８】実施の形態３にかかる通信システムの構成例を示す図
【図１９】実施の形態３におけるセルの定義を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかる周波数割当て装置、管理装置、無線親局、無線端末、通信システムおよび周波数割当て方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、無線親局４−１と直接または他の無線端末を介して無線通信を行う無線端末５−１〜５−Ｍと、無線親局４−２と直接または他の無線端末を介して無線通信を行う無線端末５−１０１〜５−Ｌと、無線親局４−１，４−２と基幹通信ネットワーク３を介して接続される管理装置である管理サーバ２と、管理サーバ２と接続され無線親局４−１，４−２へ割当てる無線チャネルすなわち無線周波数帯を決定する周波数割当て装置１とを備える。なお、Ｍは１以上の１００以下の整数であり、Ｌは１０１以上の整数である。無線親局４−１と、無線親局４−１と直接または他の無線端末を介して無線通信を行う無線端末５−１〜５−Ｍと、は、セル６−１を構成し、無線親局４−２と無線親局４−２と直接または他の無線端末を介して無線通信を行う無線端末５−１０１〜５−Ｌとは、セル６−２を構成する。本実施の形態のセルの定義については後述する。
【００１４】
また、図１では、簡略化のため、無線親局４−１と直接または間接的に接続する無線端末の数を１００以下として、無線端末５−１０１以降が無線親局４−２と直接または間接的に接続する例を示しているが、無線端末の数は１００以下に限定されない。また、図１では、無線親局に間接的に無線接続する無線端末と無線親局に直接無線接続する無線端末との両方が存在する例を示しているが、無線親局に間接的に無線接続する無線端末が存在しなくてもよい。無線親局４−１，４−２とそれぞれ直接または間接的に無線接続する無線端末との対応は変更可能である。
【００１５】
図１では、管理サーバ２と周波数割当て装置１が接続される例を示しているが、周波数割当て装置１は、管理サーバ２と接続されていなくてもよい。また、基幹通信ネットワーク３は、有線ネットワークであっても無線ネットワークであってもよい。なお、図１では、無線親局を２台図示しているが、無線親局は２台に限定されず何台であってもよい。
【００１６】
周波数割当て装置１は、無線親局４−１，４−２へ割当てる無線チャネルを決定すると、決定結果をチャネル配置情報として、管理サーバ２へ送信する。または、チャネル配置情報は、通信システムの管理者またはオペレータにより、電子媒体、紙媒体等を用いて管理サーバ２へ入力されてもよい。すなわち、オフラインで周波数割当て装置１から管理サーバ２へ渡されてもよい。管理サーバ２は、チャネル配置情報に基づいて、各無線親局４−１，４−２へ該無線親局４−１，４−２で用いるチャネルすなわち割当てチャネルを通知する。なお、この際、割当てチャネルとともに動作させる無線チャネルを割当てチャネルへ変更する変更タイミングを通知してもよい。
【００１７】
図２は、本実施の形態の親局装置である無線親局４の構成例を示す図である。本実施の形態の無線親局４−１，４−２の構成は共通である。以降、無線親局４−１，４−２を区別せずに示す場合には、適宜、無線親局４と称する。無線親局４は、アンテナ４０と、アンテナ４０により受信された信号に対する受信処理とアンテナ４０から送信する信号に対する送信処理とを行う無線通信処理部４１と、後述する経路構築処理と無線通信処理部４１の無線チャネルを設定する処理とを含む制御処理を行う制御部４２と、基幹通信ネットワーク３と接続するための通信処理を行う基幹ＮＷ（Network）通信処理部４３と、記憶部４４と、を備える。
【００１８】
制御部４２は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＭＰＵ（Micro  Processing  Unit）等である。記憶部４４は、制御部４２が処理に使用するデータ等を記憶するために用いられる。また、制御部４２が実施する各機能がソフトウェアとして提供される場合には、記憶部４４は制御部４２が各機能を実行するためのプログラムを記憶し、このプログラムが制御部４２により実行されることにより、制御部４２が各機能を実現するようにしてもよい。
【００１９】
無線通信処理部４１は、複数の無線チャネルで動作できるように構成され、動作する無線チャネルを制御部４２から指示される。制御部４２は、管理サーバ２から通知された割当てチャネルに基づいて、無線通信処理部４１に対して動作する無線チャネルを指示する。なお、初期状態すなわち管理サーバ２から割当てチャネルが通知されていない状態では、無線通信処理部４１は、あらかじめ定められた無線チャネルで動作する。また、記憶部４４は、自局において動作させている無線チャネルの無線チャネル番号、無線チャネル変更タイミングなどを保持できるように構成される。
【００２０】
また、制御部４２は、無線端末へ割当てチャネルを格納したチャネル設定指示を生成し、無線通信処理部４１へ出力する。無線通信処理部４１は、チャネル設定指示を自局に直接または間接的に接続する無線端末へ通知する。この際、チャネル設定指示には、割当てチャネルとともに動作させる無線チャネルを割当てチャネルへ変更する変更タイミングを通知する。
【００２１】
図３は、本実施の形態の無線端末５の構成例を示す図である。本実施の形態の無線端末５−１〜５−Ｍ，５−１０１〜５−Ｌの構成は共通である。以降、無線端末５−１〜５−Ｍ，５−１０１〜５−Ｌを区別せずに示す場合には、適宜、無線端末５と称する。無線端末５は、アンテナ５０と、アンテナ５０により受信された信号に対する受信処理とアンテナ５０から送信する信号に対する送信処理とを行う無線通信処理部５１と、後述する経路構築処理と無線通信処理部５１の無線チャネルを設定する処理とを含む制御処理を行う制御部５２と、記憶部５３と、を備える。
【００２２】
制御部５２は、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ等である。記憶部５３は、制御部５２が処理に使用するデータ等を記憶するために用いられる。また、制御部５２が実施する各機能がソフトウェアとして提供される場合には、記憶部５３は制御部５２が各機能を実行するためのプログラムを記憶し、このプログラムが制御部５２により実行されることにより、制御部５２が各機能を実現するようにしてもよい。
【００２３】
無線通信処理部５１は、複数の無線チャネルで動作できるように構成され、動作する無線チャネルを制御部５２から指示される。制御部５２は、無線親局４から通知される無線チャネルの設定指示に基づいて、無線通信処理部５１に対して動作する無線チャネルを指示する。なお、初期状態すなわち無線親局４から無線チャネルの設定指示が通知されていない状態では、無線通信処理部５１は、無線親局４と同一の無線チャネルで動作する。また、記憶部５３は、自端末において動作させている無線チャネルの無線チャネル番号、無線チャネル変更タイミングなどを保持できるように構成される。
【００２４】
また、無線端末５がパーソナルコンピューター、電力計測メーター、水道メーター、ガスメーター等の他の機器に接続される場合、図４に示す構成であってもよい。図４に示す構成例では、無線端末５は、図３に示したアンテナ５０、無線通信処理部５１、制御部５２および記憶部５３に加え、接続機器との間の通信処理を行う接続機器通信処理部５４を備える。
【００２５】
無線親局４から無線端末５への無線チャネルの設定指示の通知方法についてはどのような方法を用いてもよいが、無線親局４は、自局の動作チャネルを変更する場合には、例えば、自局のアドレス情報等を報知する報知信号に変更する無線チャネルを指示する信号を含めて報知する。報知信号を受信した無線端末５の制御部５２が、無線親局４が動作チャネルを変更する無線チャネルと同一の無線チャネルを設定することができる。これにより、無線親局４の配下の無線端末５は、無線親局４に設定された動作チャネルと同一の無線チャネルを用いて通信を行うことができる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、無線親局４および無線端末５は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier  Sense  Multiple  Access／Collision  Avoidance）方式により無線信号の衝突を避けた送信を行うこととする。しかしながら、無線親局４および無線端末５の多重無線アクセス方式は、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に限定されず、ＴＤＭＡ（Time  Division  Multiple  Access）方式等であってもよい。ＴＤＭＡ方式の場合、例えば、無線親局４が配下の無線端末５へ送信時間帯を割当てもよいし、管理サーバ２が一括して無線親局４および無線端末５へ送信時間帯を割当ててもよい。
【００２７】
本実施の形態の通信システムは、例えば、スマートメーターシステムに適用される。スマートメーターシステムに適用される場合、無線端末５は、電力計測メーターとともにスマートメーターと呼ばれる装置を構成する。図５は、スマートメーターの構成例を示す図である。図５に示すように、スマートメーター７は、図４に示した無線端末５である無線通信ユニット８と、電力計測器である電力計測メーター９とを備える。電力計測メーター９は、例えば、一定周期ごとに電力量の計測結果を無線通信ユニット８へ送信する。無線通信ユニット８すなわち無線端末５の接続機器通信処理部５４は受信した計測結果を制御部５２へ渡し、制御部５２が定められたフォーマットの信号に計測結果を格納し、計測結果が格納された信号を無線通信処理部５１へ渡す。無線通信処理部５１は、制御部５２から受け取った信号を無線信号としてアンテナ５０から送信する。スマートメーターは、例えば、需要家ごとに設置される。
【００２８】
本実施の形態にかかる無線通信システムは、本無線通信システムを使用するオペレータおよび管理者により、管理サーバ２を通じて、無線親局４−１，４−２および無線端末５−１〜５−Ｍ，５−１０１〜５−Ｌの集中的な管理および制御が行われる。
【００２９】
本実施の形態では、上述したように、図１に示した周波数割当て装置１が、無線親局４−１，４−２へ割当てる無線チャネルすなわち無線周波数帯を決定する。図６は、本実施の形態の周波数割当て装置１の構成例を示す図である。図６に示すように、周波数割当て装置１は、セル間距離と干渉判定しきい値とを比較することによりセル間の干渉関係の有無を判定する干渉関係判定部１１と、干渉関係の有無に基づいてセルをグループ化するグループ生成部１２と、干渉関係判定部１１により干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯を割当てる周波数割当て部であるチャネル割当て部１３と、管理サーバ２との間の通信処理を行う通信部１４と、記憶部１５とを備える。記憶部１５には、セル情報、干渉関係情報およびチャネル配置情報が格納される。チャネル配置情報は、各セルへの無線チャネルの割当て結果を示す情報である。セル情報および干渉関係情報については後述する。また、記憶部１５は、後述する無線チャネル配置処理すなわち無線チャネル割当て処理において「無線チャネル配置候補セルリスト」を一時的に記憶するためにも用いられる。
【００３０】
周波数割当て装置１は、具体的には、計算機システム、すなわちコンピュータである。この計算機システム上で周波数割当てプログラムが実行されることにより、計算機システムが周波数割当て装置１として機能する。図７は、本実施の形態の周波数割当て装置１が実装される計算機システムの構成例を示す図である。図７に示すように、この計算機システムは、制御部１０１と受信部である入力部１０２と記憶部１０３と表示部１０４と通信部１０５と出力部１０６とを備え、これらはシステムバス１０７を介して接続されている。
【００３１】
図７において、制御部１０１は、例えば、ＣＰＵ等であり、本実施の形態の周波数割当てプログラムを実行する。入力部１０２は、たとえばキーボード、マウスなどで構成され、計算機システムのオペレータ等が、各種情報の入力を行うために使用する。記憶部１０３は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory），ＲＯＭ（Read  Only  Memory）などの各種メモリおよびハードディスクなどのストレージデバイスを含み、上記制御部１０１が実行すべきプログラム，処理の過程で得られた必要なデータ，などを記憶する。また、記憶部１０３は、プログラムの一時的な記憶領域としても使用される。表示部１０４は、ＬＣＤ（液晶表示パネル）などで構成され、計算機システムのユーザーに対して各種画面を表示する。通信部１０５は、通信処理を実施する。出力部１０６は、プリンタ等の機器に接続するための出力インターフェースである。なお、図７は、一例であり、計算機システムの構成は図７の例に限定されない。
【００３２】
ここで、本実施の形態の周波数割当てプログラムが実行可能な状態になるまでの計算機システムの動作例について説明する。上述した構成をとる計算機システムには、たとえば、図示しないＣＤ（Compact  Disc）−ＲＯＭまたはＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）−ＲＯＭドライブにセットされたＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭから、周波数割当てプログラムが記憶部１０３にインストールされる。そして、周波数割当てプログラムの実行時に、記憶部１０３から読み出された周波数割当てプログラムが記憶部１０３の所定の場所に格納される。この状態で、制御部１０１は、記憶部１０３に格納されたプログラムに従って、本実施の形態の周波数割当て処理を実行する。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭを記録媒体として、周波数割当て処理を記述したプログラムを提供しているが、これに限らず、計算機システムの構成、提供するプログラムの容量などに応じて、たとえば、通信部１０５を経由してインターネットなどの伝送媒体により提供されたプログラムを用いることとしてもよい。
【００３４】
図６に示した干渉関係判定部１１、グループ生成部１２およびチャネル割当て部１３は、図７に示した制御部１０１に含まれる。図６に示した記憶部１５は、図７に示した記憶部１０３の一部である。図６に示した通信部１４は、図７に示した通信部１０５に含まれる。
【００３５】
図８は、本実施の形態の管理サーバ２の構成例を示す図である。図８に示すように、管理サーバ２は、管理部２１と、周波数割当て装置１との間の通信処理と基幹通信ネットワーク３を介した無線親局４−１，４−２との間の通信処理を行う通信部２２と、記憶部２３とを備える。記憶部２３には、周波数割当て装置１から受信したチャネル配置情報が格納される。
【００３６】
通信部２２は、周波数割当て装置１から信号を受信すると、管理部２１へ受信した信号を渡す。管理部２１は、受け取った信号からチャネル配置情報を抽出して、記憶部２３に格納する。管理部２１は、記憶部２３からチャネル配置情報を読み出して、チャネル配置情報から、各無線親局４−１，４−２に対応する割当てチャネルを抽出し、無線親局４−１，４−２ごとに該無線親局４−１，４−２に対応する割当てチャネルを指示する信号を生成して通信部２２へ渡す。通信部２２は、基幹通信ネットワーク３を介して各無線親局４−１，４−２へ信号を送信する。
【００３７】
なお、上述したように、チャネル配置情報は、通信システムの管理者またはオペレータにより、電子媒体、紙媒体等を用いて管理サーバ２へ入力されてもよい。この場合、管理サーバ２は、入力されたチャネル配置情報を記憶部２３に格納する。
【００３８】
管理サーバ２は、具体的には、計算機システム、すなわちコンピュータである。この計算機システム上で管理プログラムが実行されることにより、計算機システムが管理サーバ２として機能する。本実施の形態の管理サーバ２が実装される計算機システムの構成は、図７に例示した構成と同様である。周波数割当て装置１について説明した動作と同様に、計算機システムに管理プログラムがインストールされて、該計算機システムが管理サーバ２として動作する。
【００３９】
図８に示した管理部２１は、図７に示した制御部１０１に含まれる。図８に示した記憶部２３は、図７に示した記憶部１０３の一部である。図８に示した通信部２２は、図７に示した通信部１０５に含まれる。
【００４０】
なお、以上の説明では、周波数割当て装置１と管理サーバ２が別の装置として構成される例を示したが、管理サーバ２が周波数割当て装置１としての機能を有していてもよい。この場合、管理サーバの構成は、図８に示す管理サーバ２の構成に、図６に示した干渉関係判定部１１、グループ生成部１２およびチャネル割当て部１３を追加した構成となる。そして、記憶部２３には、チャネル配置情報に加え、セル情報、干渉関係情報が格納される。
【００４１】
次に、本実施の形態の無線チャネル割当て方法について説明する。なお、以下では、チャネルを適宜ＣＨと略す。本実施の形態の通信システムでは、複数の無線チャネルが使用可能であるとし、各無線チャネルには無線ＣＨ−１，無線ＣＨ−２，無線ＣＨ−３，…のように、無線チャネル番号が付与されるものとする。
【００４２】
ここで、本実施の形態のセルの定義について説明する。図９は、無線親局４−１と無線親局４−１と直接または間接的に無線接続する無線端末５−１〜５−１２が構成するセル６−１の一例を示す図である。無線リンク２０１は、無線親局４−１との間の無線リンクであり、無線リンク２０２は、無線端末間の無線リンクである。図９では、２０１と２０２とひとつずつ符号を付しているが、無線リンク２０１と同じ形状の無線リンクは無線親局４−１との間の無線リンクを示し、無線リンク２０２と同じ形状の無線リンクは無線端末間の無線リンクを示す。本実施の形態では、図９に示すように、無線親局４−１と直接通信可能範囲だけでなく、無線親局４−１と配下の無線端末５−１〜５−１２との各々の通信可能範囲の包絡線をセル６−１と定義する。他の無線親局についても同様であり、本実施の形態では、無線親局４と配下の無線端末５との各々の通信可能範囲で構成されるセルを、該無線親局が構成するセルと定義する。
【００４３】
無線親局４−１と無線端末５−１〜５−１２とはいわゆる無線マルチホップネットワークまたは無線メッシュネットワークと呼ばれる無線ネットワークを構成する。無線端末５−１〜５−１２と無線親局４−１は、無線端末５−１〜５−１２と無線親局４−１との間の無線通信経路を構築する経路構築処理を実施する。経路構築処理の具体的内容すなわち経路構築手順は、どのような手順を用いてもよいが、例えば次のような手順で、経路を構築する。無線端末５−１〜５−１２が、それぞれ無線親局４−１へ向かう経路上にありかつ自端末からのホップ数の最も少ない端末すなわち次ホップの無線端末のアドレス情報を経路情報として記憶部５３に保持している。ここで、無線親局４−１と１つの無線端末５、または１つの無線端末５と別の１つの無線端末５間の通信路をリンクと呼ぶ。無線親局４−１および無線端末５−１〜５−１２は、隣接する無線親局４−１または無線端末５−１〜５−１２との間のリンクのコストすなわち通信回線品質を計測等により取得して保持している。コストは、通信回線品質が良いほど低い数値となる。
【００４４】
無線親局４−１は、定期的に自端末のアドレス情報を含む制御パケットを生成して送信する。無線端末５−１〜５−１２のうち無線親局４−１に隣接する無線端末は、受信した制御パケットにルートコストとして無線親局４−１との間のリンクのコストを格納し、ルートコストと自身のアドレス情報とを格納した制御パケットを送信する。以降、制御パケットを受信した無線端末５−１〜５−１２は、受信した制御パケットのルートコストに、該制御パケットを直前に転送した無線端末５−１〜５−１２との間のリンクのコストを加算し、加算後の値がルートコストとして格納された制御パケットを送信する。これを繰り返すことにより、無線端末５−１〜５−１２は、無線親局４−１のアドレス情報と無線親局４−１へのルートコストとを取得することができる。無線端末５−１〜５−１２は、無線親局４−１から送信された制御パケットを複数の経路を介して複数受信することもある。この場合、無線端末５−１〜５−１２は、受信した制御パケットのうちルートコストの最も低い制御パケットを選択し、選択した制御パケットを直前に転送した無線端末を無線親局４−１までの経路の次ホップと決定し、決定した次ホップの無線端末のアドレス情報を無線親局４−１のアドレス情報と対応付けて経路情報として格納する。
【００４５】
以降、無線端末５−１〜５−１２は、無線親局４−１へ信号を送信する際、送信する信号に自端末のアドレス情報を格納し、自端末の記憶部５３に保持している経路情報に基づいて次ホップとなっている無線端末５−１〜５−１２または無線親局４−１宛てに該信号を送信する。この信号を無線端末が受信した場合、受信した無線端末は、自身の記憶部５３に保持している経路情報に基づいて次ホップとなっている無線端末５−１〜５−１２または無線親局４−１宛てに該信号を転送する。これを繰り返すことにより、無線端末５−１〜５−１２から送信された信号は無線親局４−１へ到着する。無線親局４−１は、自局の配下の無線端末のアドレス情報を記憶部４４に端末情報として保持しており、受信した信号の送信元の無線端末５−１〜５−１２のアドレス情報が、端末情報に含まれていない場合、該アドレス情報を端末情報に追加する。各無線端末５−１〜５−１２から無線親局４−１へ向かう方向を上りとし、無線親局４−１から各無線端末５−１〜５−１２へ向かう方向を下りとすると、上り方向の信号の転送時に無線端末５−１〜５−１２が信号の直前の転送元の無線端末５−１〜５−１２のアドレス情報を保持しておくことで、下り方向も上り方向と同じ経路で信号を転送することができる。または、下り方向について上り方向同様の手順により経路を構築してもよい。
【００４６】
以上の手順で、無線端末５−１〜５−１２と無線親局４−１との間の経路を設定することができる。上記の手順により無線親局４−１との間で経路が設定された無線端末５−１〜５−１２を無線親局４−１の配下の無線端末と呼ぶ。なお、無線端末５−１〜５−１２は、送信元の無線親局が異なる複数の制御パケットを受信することもある。この場合、無線端末が、受信した制御パケットのなかで、最もルートコストの小さいものを選択し、選択した制御パケットに含まれる送信元の無線親局のアドレス情報と次ホップの無線端末とを経路情報として格納する。
【００４７】
なお、上記の経路構築の手順は一例であり、無線親局４−１と無線端末５−１〜５−１２との間の経路の構築方法は上記の例に限定されず、例えば、無線親局４−１から明示的に、各無線端末への経路を通知する等の手順を用いてもよい。また、無線親局４−１に対する異なる経路や無線親局４−１以外の無線親局４に対する経路などの複数の経路を保持し、複数の経路へ優先順位を付与し、該優先順位に従い、使用する経路を決定するようにしてもよい。
【００４８】
無線親局４−１と無線端末５−１〜５−１２との間の経路が構築されると、無線親局４−１は、無線端末５−１〜５−１２との間、すなわち配下の無線端末との間の無線通信を行うことができる。
【００４９】
本実施の形態では、無線端末５−１〜５−１２が１つの無線チャネルで通信を行うことを前提とし、１つのセルを構成する無線親局４−１と無線端末５−１〜５−１２とは同じ無線チャネルで通信を行う。そして、本実施の形態のチャネル割当て方法では、繰り返しパターンを用いずに、セル間の距離等に基づいて干渉を抑制するように各セルに無線チャネルが割当てられる。繰り返しパターンを用いる場合には、無線親局の配置およびチャネル割当てに制約が生じる。これに対し、本実施の形態では、干渉を抑制しつつ、繰り返しパターンを用いてチャネル割当てを行う方法に比べ、無線親局の配置およびチャネル割当ての自由度を高めることができる。この結果、無線親局の設置台数の低減、周波数利用効率の向上等を実現することができる。
【００５０】
なお、以下では、干渉関係にあるセルでは必ず異なる無線チャネルを使用するように配置する方法を記載しているが、干渉関係にあるｎ（ｎは１以上の整数）個のセルを同じ無線チャネルにしてもよい場合は、干渉関係にあるｎ個のセルをグループ化し、該グループを１つのセルとしてみなし、後述するように本実施の形態のチャネル割当て方法において、セルの替わりに該グループを単位として各グループに無線チャネルを割当てればよい。      
【００５１】
次に、本実施の形態の無線チャネル割当てにおいて用いるセル間の干渉関係の有無の判定方法について説明する。例えば、繰り返しパターンを用いずに、仮に、無線親局４あたりの無線端末５の収容数が最大化されるように無線親局４を配置し、すべてのセルに同一の無線チャネルを割当てる。この場合、セル間の干渉が生じ、所望のシステムスループットが得られない場合がある。例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、同時に生じるトラヒック量が過多になれば、システムスループットが低下することが知られている。そこで、本実施の形態では、所望のシステムスループットが得られるセル間距離のしきい値である干渉判定しきい値を設定し、実際のセル間距離と干渉判定しきい値とを比較することにより、干渉関係の有無を判定する。
【００５２】
［干渉判定しきい値の具体例］
上述したように、本実施の形態では、無線親局４と配下の無線端末５との各々の通信可能範囲によりセルが構成される。スマートメーターシステムのように、無線親局４の配下の無線端末５がそれぞれ無線親局４へデータを送信する場合、無線端末５群からの通信は、無線端末５の中継を介してすべて無線親局４に集められる。また、無線親局４から配下無線端末５群への通信は、無線親局４から送信され、無線端末５の中継を介して配下無線端末５群へ分散される。このため、セル内では、無線親局４に近い領域ほどトラヒック量が多く、無線親局４から離れるほど、トラヒック量が少なくなる。
【００５３】
図１０は、セル６０−１内のトラヒック密度を模式的に示す図である。実際のセルの形状は、図９を用いて説明した通り円形ではないが、図１０では、無線親局４０−１を中心にほぼ均等に無線親局４０−１の配下の無線端末５が多数存在するようなモデルを仮定して、セルを円形に近似的に示したものである。無線親局４０−１は、無線親局４−１と同様の無線親局である。図１０に示すホップ間隔は、１ホップ分の間隔を示している。図１０では、無線親局４０−１を起点として親局４０−１からのホップ数が１となる距離までの領域を第１ホップとしている。第１ホップは、無線親局４０−１と無線端末５が直接通信可能な範囲を示している。
【００５４】
なお、第２ホップ以降は、無線端末５間同士で通信可能な距離に基づいて決定される。すなわち、図１０において、ホップ数は、各無線端末５の間で直接通信可能な距離に基づいて計算される仮想的なホップ数を示すものである。図１０では、ホップ数ごとのトラヒック密度を示している。図１０に示すように、すべてのトラヒックがセル６０−１の中心の無線親局４０−１に集中するので、無線親局４０−１へ近づくほどトラヒック密度が高い。
【００５５】
図１１は、２つのセルのトラヒック密度を模式的に示す図である。セル６０−１は、図１０に示したセル６０−１と同様である。無線親局４０−２は、無線親局４−１と同様の無線親局である。ここでは、セル６０−１に隣接するセル６０−２もセル６０−１と同様のトラヒック密度であると仮定している。図１１に示すように、セル６０−１とセル６０−２は、重なっているが、重なっている部分は、比較的トラヒック密度の低い領域である。このように、隣接するセル間で、比較的トラヒック密度の低い領域同士が重なった場合、隣接セル間での干渉の影響は比較的少ない。
【００５６】
そこで、例えば、隣接するセルと重ならない部分をｎ（ｎは１以上の整数）ホップ分以上確保できていれば所望のスループットが得られるとすれば、隣接するセルと重ならない部分をｎ以上確保できているか否かを、干渉の有無の判定に用いることができる。具体的には、隣接するセルと重ならない部分をｎホップ以上確保した場合、セル間距離が、「ｎホップ距離×２」以上となる場合に干渉関係無しと判断し、セル間距離が、「ｎホップ距離×２」未満の場合に干渉関係に有ると判断する。なお、ｎホップ距離とは、無線親局からのホップ数がｎホップとなる地点の無線親局からの距離であり、上述したように、直接通信可能な距離に基づいて計算される距離を示す。セル間距離は、図１１の例では、無線親局４０−１と無線親局４０−２との距離である。セル間距離は、このように、無線親局間の距離を用いることができるが、例えば、セルの中心間の距離等を用いてもよい。上述したｎホップ距離×２は、２つのセルが干渉関係に有るか否かを判定するための干渉判定しきい値である。
【００５７】
図１１の例では、セル間距離が、干渉判定しきい値と一致する例を示している。したがって、図１１に示す状態より無線親局４０−１と無線親局４０−２との距離が短い場合には、セル６０−１と６０−２は干渉関係に有ると判定される。図１１に示す状態より無線親局４０−１と無線親局４０−２との距離が長い場合には、セル６０−１とセル６０−２は干渉関係に無いと判定される。
【００５８】
なお、上記のｎホップ距離の算出に用いる直接通信可能な距離の値は、地域により異なっていてもよい。例えば、都市部では建物などが密集しており、無線親局４と無線端末５または無線端末５の間での直接通信可能な範囲が狭くなるが、建物などの密度が低い地域では、直接通信可能な範囲が広くなる。したがって、同じｎホップ距離であっても、地域により異なる。このため、地域により、ｎホップ距離の値を変えてもよい。
【００５９】
以上の説明では、干渉判定しきい値を、仮想的なホップ数を用いた計算により求める例を示したが、干渉判定しきい値を計算により求める場合の計算方法は仮想的なホップ数を用いる上記の例に限定されない。また、干渉判定しきい値を実測値に基づいて定めてもよい。例えば、実際にマルチホップネットワークによりセルを構築し、所望のスループットが得られる距離を測定し、測定結果に基づいて上記の干渉判定しきい値を定めてもよい。
【００６０】
また、干渉判定しきい値をトラヒック量に応じて定めるようにしてもよい。トラヒック量としては、例えば、無線親局４の配下の無線端末５の数の逆数、すなわち無線親局４が収容する無線端末５の数の逆数を、用いることができる。例えば、上記の「ｎホップ距離×２」にトラヒック量に応じた重みＷを乗算するようにしてもよい。この重みＷを、無線親局４が収容する無線端末５の数の逆数と正の相関のある値とする。例えば、この重みを無線親局４が収容する無線端末５の数の逆数に正比例する値とする。また、「ｎホップ距離×２」を用いずに、干渉判定しきい値を「基準となる任意の距離×重みＷ」により算出してもよい。
【００６１】
［セル間の干渉関係の判定］
図１２は、セル間の干渉関係の有無の判定結果の一例を示す図である。図１２では、セル６−１〜６−１４の１４個のセルについて、セル間の干渉関係の有無を判定した結果を図示したものである。なお、図１２では、図の簡略化のため各セルを円で示しているが、本実施の形態のセルは上述した通り、無線親局４および配下の無線端末５で構成されるセルである。図１２のセル間を繋ぐ直線が記載されている箇所は、セル間が干渉関係に有ることを示す。例えば、セル６−５は、セル６−６，６−７，６−８とそれぞれ干渉関係に有る。一方、セル６−１は、いずれのセルとも干渉関係に無い。
【００６２】
図１３は、本実施の形態の周波数割当て装置１における干渉関係の有無の判定処理手順の一例を示すフローチャートである。周波数割当て装置１の干渉関係判定部１１は、図１３に示すように、まず、セルごとの干渉関係の有無を示す情報である干渉関係情報を初期化する（ステップＳ１）。この初期化では、干渉関係情報として、全セルの組み合わせについてセル間の干渉が無いことを示す値を格納する。
【００６３】
干渉関係情報は、例えば、図１４に示す形式のテーブルとして保持される。図１４は、干渉関係情報の構成例を示す図である。図１４の例では、縦方向および横方向にセル番号を示しており、縦方向と横方向のセル番号が交わる欄は、対応するセル番号のセル間の干渉の有無を示している。図１４では、○を記載したセルの組み合わせが干渉関係に有ることを示し、空欄となっているセルの組み合わせは干渉関係に無いことを示す。図１４は、図１２で示した干渉関係の有無に対応した情報が格納されている。図１４では、○の有無により、干渉の有無を表示しているが、実際には干渉関係情報では、例えば、干渉関係が有る場合には１、干渉関係が無い場合には０が格納される等、数値により干渉関係の有無が示されてもよい。図１４の右端の欄には、縦方向に記載した各セル番号に対応するセルについて、該セルと干渉関係に有るセルの数を示している。また、図１４の左端の欄には、後述する干渉関係情報に基づいてグルーピングされた干渉関係セルグループのグループ番号を記載している。図１４の右端の欄の干渉関係に有るセルの数と図１４の左端の欄の干渉関係セルグループのグループ番号とは、後述するグルーピングで用いるまたはグルーピングの結果であり、干渉関係情報に含まれていなくてもよく、これらは別のテーブルにより管理してもよい。
【００６４】
図１３の説明に戻り、干渉関係判定部１１は、カウンタであるｉを１に設定し（ステップＳ２）、カウンタであるｊを１に設定する（ステップＳ３）。次に、干渉関係判定部１１は、ｉ＝ｊであるか否かを判断する（ステップＳ４）。ｉ＝ｊでない場合（ステップＳ４  Ｎｏ）、セル６−ｉとセル６−ｊが干渉関係に有るか否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、干渉関係判定部１１は、記憶部１５に格納されているセル情報からセル６−ｉとセル６−ｊに対応する無線親局４の設置位置を取得し、取得した無線親局４の設置位置に基づいてセル６−ｉとセル６−ｊとのセル間距離を算出する。そして、干渉関係判定部１１は、セル間距離が、上述した干渉判定しきい値以上であるか否かを判断し、セル間距離が干渉判定しきい値以上の場合には干渉無しと判定し、セル間距離が干渉判定しきい値未満の場合には干渉有りと判定する。セル情報には、各セルを構成する無線親局４の位置が格納されているとする。
【００６５】
セル６−ｉとセル６−ｊが干渉関係に有ると判定された場合（ステップＳ６  Ｙｅｓ）、干渉関係判定部１１は、干渉関係情報内のセル６−ｉとセル６−ｊとの干渉関係の有無を示す情報を干渉関係が有ることを示す値に更新する（ステップＳ７）。そして、干渉関係判定部１１は、ｊが、セル数であるＮmaxと等しいか否かを判断し、ｊがＮmaxと等しくない場合（ステップＳ８  Ｎｏ）、ｊ＝ｊ＋１とし（ステップＳ９）、ステップＳ４へ戻る。
【００６６】
ステップＳ８でｊがＮmaxと等しいと判断された場合（ステップＳ８  Ｙｅｓ）、ｉがＮmaxと等しいか否かを判断する（ステップＳ１０）。ｉがＮmaxと等しくない場合（ステップＳ１０  Ｎｏ）、ｉ＝ｉ＋１とし（ステップＳ１１）、ステップＳ３へ戻る。ステップＳ１０で、ｉがＮmaxと等しいと判断した場合（ステップＳ１０  Ｙｅｓ）、処理を終了する。また、ステップＳ４でｉがｊに等しいと判断した場合（ステップＳ４  Ｙｅｓ）、およびステップＳ６で干渉関係に無いと判断した場合（ステップＳ６  Ｎｏ）、ステップＳ８へ進む。
【００６７】
［干渉関係セルグループの生成］
以上の干渉関係の有無の判定により干渉関係に有ると判定されたセルには、互いの干渉を回避するために、異なる無線チャネルを配置する必要がある。本実施の形態では、無線チャネルの配置を行う配置単位として、干渉関係に有るセルのグループである干渉関係セルグループを生成する。
【００６８】
ここで、干渉関係セルグループは、グループ内の１つ以上のセルと干渉関係に有るセル群で構成される。ただし、すべてのセルと干渉関係がないセルは、当該セルのみで干渉関係セルグループを構成することとする。
【００６９】
グループ生成部１２は、干渉関係情報に基づいて、セルごとに、該セルと干渉関係に有るセルの数を計数する。この計数結果が、図１４の右端の欄に示した数値である。次に、グループ生成部１２は、上記の計数結果に基づいて、すべてのセルと干渉関係のないセルを検索し、該当するセルがあった場合、このセルで構成される干渉関係セルグループを生成する。次に、グループ生成部１２は、干渉関係情報に基づいて、干渉関係に有るセルが１つ以上存在するセルのうちの１つを選択し、選択したセルと干渉関係に有るセルとで干渉関係セルグループを生成する。そして、グループ生成部１２は、この干渉関係セルグループを構成するセルごとに、該セルと干渉関係に有るセルを干渉関係情報に基づいて抽出し、抽出したセルをこの干渉関係セルグループに追加する。以上の動作を繰り返すことにより、干渉関係セルグループを生成する。
【００７０】
図１４の左端の欄は、グループ生成部１２により生成されたグループすなわちグルーピングの結果を示している。干渉関係セルグループ＃１は、他のセルと干渉関係がないセル６−１のみで構成される。干渉関係セルグループ＃２は、グループ内の１つ以上のセルと干渉関係に有るセル群であるセル６−２〜６−４で構成される。干渉関係セルグループ＃３は、グループ内の１つ以上のセルと干渉関係に有るセル群であるセル６−５〜６−１４で構成される。
【００７１】
［干渉関係セルグループ単位の無線チャネルの配置］
次に、上述した干渉関係セルグループを単位として、干渉関係セルグループ内の各セルに対して無線チャネルを配置する方法を説明する。図１５は、干渉関係セルグループ内での無線チャネル配置手順の一例を示すフローチャートである。チャネル割当て部１３は、干渉関係セルグループごとに図１５に示す処理を実施する。
【００７２】
図１５に示すように、チャネル割当て部１３は、チャネル配置の対象となる干渉関係セルグループの中で、干渉関係に有るセル数が最大のセルを選択する（ステップＳ２１）。干渉関係に有るセル数が最大となるセルが複数存在する場合は、チャネル割当て部１３は、干渉関係に有るセル数が最大となるセルのうち任意のセルを選択する。例えば、セル番号が最若番のセルを選択する。
【００７３】
チャネル割当て部１３は、選択したセルに対して、最若番の無線チャネルを配置するすなわち割当てる（ステップＳ２２）。次に、選択したセルと干渉関係に有る無線チャネルが未配置のすべてのセルを「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録する（ステップＳ２３）。具体的には、チャネル割当て部１３は、記憶部１５に選択したセルと干渉関係に有る無線チャネルが未配置のすべてのセルを「無線チャネル配置候補セルリスト」として格納する。
【００７４】
次に、チャネル割当て部１３は、干渉関係セルグループを構成するすべてのセルに対して無線チャネルが配置されたか否かを判断する（ステップＳ２４）。干渉関係セルグループを構成するセルのうち無線チャネルが配置されていないセルがある場合（ステップＳ２４  Ｎｏ）、チャネル割当て部１３は、「無線チャネル配置候補セルリスト」のセルの中で、干渉関係に有るセル数が最大のセルを選択する（ステップＳ２５）。干渉関係に有るセル数が最大のセルが複数存在する場合は、チャネル割当て部１３は、干渉関係に有るセル数が最大のセルのうち任意のセルを選択する。例えば、セル番号が最若番のセルを選択する。
【００７５】
次に、ステップＳ２５で選択したセルに対して、選択したセルと干渉関係にあるセルに設定された無線チャネルを除いて、最若番の無線チャネルを配置し、ステップＳ２５で選択したセルを「無線チャネル配置候補セルリスト」から削除し（ステップＳ２６）、ステップＳ２３へ戻る。なお、２回目以降のステップＳ２３では、選択したセルとして、ステップＳ２５で選択したセルを用いる。
【００７６】
ステップＳ２４で、干渉関係セルグループを構成するすべてのセルに対して無線チャネルが配置されたと判断した場合（ステップＳ２４  Ｙｅｓ）、チャネル割当て部１３は、無線チャネル番号ごとの配置数を算出し、配置数の多い順に最若番の無線チャネルから順に配置する無線チャネル番号を置き換え（ステップＳ２７）、処理を終了する。すなわち、ステップＳ２７では、無線チャネルごとに該無線チャネルが割当てられたセルの数である配置数が多いほど識別番号である無線チャネル番号が若い無線チャネルが割り当てられるよう割当てる無線周波数帯を変更する。なお、ステップＳ２７では、配置数が同じ無線チャネルが複数あった場合は、チャネル割当て部１３は、配置数が同じ無線チャネルのうち最若番の無線チャネルを優先して置き換える。
【００７７】
図１４に示した干渉関係セルグループ＃１に対して、図１５に示したフローチャートに従って無線チャネル割当て処理が行われる場合、次のような動作となる。ステップＳ２１ではセル６−１が選択され、ステップＳ２２でセル６−１に最若番の無線ＣＨ−１が配置される。ステップＳ２３では、セル６−１と干渉関係に有るセルが無いため、「無線チャネル配置候補セルリスト」には何も格納されない。ステップＳ２４では、干渉関係セルグループ＃１を構成するすべてのセルに無線チャネルが配置されたと判定され、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、セル６−１に最若番の無線ＣＨ−１が配置されているため、無線チャネルの置き換えによる無線チャネルの変更はなく、処理を終了する。このようにして各セルに配置された無線チャネルが各セルに割当てられた割当てチャネルとなる。
【００７８】
また、図１４に示した干渉関係セルグループ＃２に対して、図１５に示したフローチャートに従って無線チャネル割当て処理が行われる場合、次のような動作となる。ステップＳ２１では、干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−３が選択され、ステップＳ２２でセル６−３に最若番の無線ＣＨ−１が配置される。ステップＳ２３では、セル６−３と干渉関係に有り無線チャネルが未設定のセル６−２，６−４が「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録される。ステップＳ２４の判定では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルの中で、干渉関係に有るセル数が最大のセルはセル６−２，６−４の２つあり、これらのうちセル番号が若いセル６−２が選択される。ステップＳ２６では、セル６−２と干渉関係に有るセル６−３に無線ＣＨ−１が既に配置されているため、セル６−２には、無線ＣＨ−１を除いた最若番の無線チャネルである無線ＣＨ−２が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−２が削除される。
【００７９】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−２と干渉関係にあるセル６−３は既に無線チャネルが配置されているため、「無線チャネル配置候補セルリスト」への登録はされない。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセル６−４が選択される。ステップＳ２６では、セル６−４と干渉関係に有るセル６−３に対して無線ＣＨ−１が配置されているので、セル６−４に対して無線ＣＨ−２が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−４が削除される。
【００８０】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−４と干渉関係にあるセル６−３は既に無線チャネルが配置されているため、「無線チャネル配置候補セルリスト」への登録はされない。ステップＳ２４では、干渉関係セルグループ＃２を構成するすべてのセルに無線チャネルが配置されたと判定され、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、無線ＣＨ−１の配置数が１であり無線ＣＨ−２の配置数が２であるため、配置数が多い無線ＣＨ−２を無線ＣＨ−１に置き換え、配置数が少ない無線ＣＨ−１を無線ＣＨ−２へ置き換え、処理を終了する。これにより、セル６−３には、無線ＣＨ−２が配置され、セル６−２，６−４に無線ＣＨ−１が配置される。
【００８１】
また、図１４に示した干渉関係セルグループ＃３に対して、図１５に示したフローチャートに従って無線チャネル割当て処理が行われる場合、次のような動作となる。ステップＳ２１では、干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−８、セル６−１１のうち、セル番号が若いセル６−８が選択され、ステップＳ２２で、セル６−８に無線ＣＨ−１が配置される。ステップＳ２３では、セル６−８と干渉関係に有るセル６−５，６−６，６−７，６−９，６−１１が「無線チャネル配置候補セルリスト」へ登録される。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−１１が選択される。ステップＳ２６では、セル６−１１と干渉関係に有るセル６−８に対して無線ＣＨ−１が配置されているので、セル６−１１に対して無線ＣＨ−２が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−１１が削除される。
【００８２】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−１１と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセル６−７，６−１０，６−１２，６−１３が「無線チャネル配置候補セルリスト」へ登録される。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−７、セル６−１２のうちセル番号が若いセル６−７が選択される。ステップＳ２６では、セル６−７と干渉関係に有るセル６−８に対して無線ＣＨ−１が配置され、セル６−７と干渉関係に有るセル６−１１に対して無線ＣＨ−２が配置されているので、セル６−７に対して無線ＣＨ−３が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−７が削除される。
【００８３】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−７と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセル６−５，６−１０が「無線チャネル配置候補セルリスト」へ登録される。従って、この時点で、「無線チャネル配置候補セルリスト」には、セル６−５，６−６，６−９，６−１０，６−１２，６−１３が登録されている。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−１２が選択される。ステップＳ２６では、セル６−１２と干渉関係に有るセル６−１１に対して無線ＣＨ−２が配置されているので、セル６−１２に対して無線ＣＨ−１が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−１２が削除される。
【００８４】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−１２と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセル６−９，６−１３，６−１４が「無線チャネル配置候補セルリスト」へ登録される。従って、この時点で、「無線チャネル配置候補セルリスト」には、セル６−５，６−６，６−９，６−１０，６−１２，６−１３，６−１４が登録されている。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−５，６−６，６−９，６−１３のなかでセル番号が最も若いセル６−５が選択される。ステップＳ２６では、セル６−５と干渉関係に有るセル６−７に対して無線ＣＨ−３が配置され、セル６−５と干渉関係に有るセル６−８に対して無線ＣＨ−１が配置されているので、セル６−５に対して無線ＣＨ−２が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−５が削除される。
【００８５】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−５と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセル６−６が「無線チャネル配置候補セルリスト」へ登録される。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−６，６−９，６−１３のなかでセル番号が最も若いセル６−６が選択される。ステップＳ２６では、セル６−６と干渉関係に有るセル６−５に対して無線ＣＨ−２が配置され、セル６−６と干渉関係に有るセル６−８に対して無線ＣＨ−１が配置されているので、セル６−６に対して無線ＣＨ−３が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−６が削除される。
【００８６】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−６と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセル６−９が「無線チャネル配置候補セルリスト」へ登録される。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−９，６−１３のなかでセル番号が最も若いセル６−９が選択される。ステップＳ２６では、セル６−９と干渉関係に有るセル６−６に対して無線ＣＨ−３が配置され、セル６−９と干渉関係に有るセル６−８に対して無線ＣＨ−１が配置され、セル６−９と干渉関係に有るセル６−１２に対して無線ＣＨ−１が配置されているので、セル６−９に対して無線ＣＨ−２が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−９が削除される。
【００８７】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−９と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセルはないので「無線チャネル配置候補セルリスト」への登録はされない。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−１３が選択される。ステップＳ２６では、セル６−１３と干渉関係に有るセル６−１１に対して無線ＣＨ−２が配置され、セル６−１３と干渉関係に有るセル６−１２に対して無線ＣＨ−１が配置されているので、セル６−１３に対して無線ＣＨ−３が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−１３が削除される。
【００８８】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−１３と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセル６−１４が「無線チャネル配置候補セルリスト」へ登録される。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセルのなかで干渉関係に有るセル数が一番多いセル６−１０，６−１４のうちセル番号が若いセル６−１０が選択される。ステップＳ２６では、セル６−１０と干渉関係に有るセル６−７に対して無線ＣＨ−３が配置され、セル６−１０と干渉関係に有るセル６−１１に対して無線ＣＨ−２が配置されているので、セル６−１０に対して無線ＣＨ−１が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−１０が削除される。
【００８９】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−１０と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセルが無いため、「無線チャネル配置候補セルリスト」への登録はされない。ステップＳ２４では、無線チャネルが配置されていないセルがあると判定され、ステップＳ２５へ進む。ステップＳ２５では、「無線チャネル配置候補セルリスト」に登録されているセル６−１４が選択される。ステップＳ２６では、セル６−１４と干渉関係に有るセル６−１２に対して無線ＣＨ−１が配置され、セル６−１４と干渉関係に有るセル６−１３に対して無線ＣＨ−３が配置されているので、セル６−１４に対して無線ＣＨ−２が配置され、「無線チャネル配置候補セルリスト」からセル６−１４が削除される。
【００９０】
そして、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３では、ステップＳ２５で選択されたセル６−１４と干渉関係にある無線チャネルが未設定のセルが無いため、「無線チャネル配置候補セルリスト」への登録はされない。ステップＳ２４では、干渉関係セルグループ＃３を構成するすべてのセルに無線チャネルが配置されたと判定され、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、無線ＣＨ−１の配置数が３であり、無線ＣＨ−２の配置数が４であり、無線ＣＨ−３の配置数が３であるため、配置数が最も多い無線ＣＨ−２を無線ＣＨ−１に置き換える。また、無線ＣＨ−１と無線ＣＨ−４の配置数が同じであることから、無線ＣＨ−１と無線ＣＨ−４のうち若番の無線ＣＨ−１を無線ＣＨ−２へ置き換え、最後の無線ＣＨ−３はそのままとする。これにより、セル６−５，６−９，６−１１，６−１４には無線ＣＨ−１が配置され、セル６−８，６−１０，６−１２には無線ＣＨ−２が配置され、セル６−６，６−７，６−１３には、無線ＣＨ−３が配置される。
【００９１】
また、図１５に示すフローチャートは一例であり、干渉関係にあるセル間で異なる無線チャネルが配置され、かつ用いられる無線チャネル数が最少となり、かつ特定の無線チャネルが多く配置される手順であればよく、具体的手順は図１５の例に限定されない。また、特定の無線チャネルが多く配置される手順を省いて、干渉関係にあるセル間で異なる無線チャネルが配置され、かつ用いられる無線チャネル数が最少となるように配置する手順であっても、干渉を避けて周波数を再利用できる可能性を向上させることができる。
【００９２】
図１６は、無線チャネル配置結果の一例を示す図である。図１６は、図１４に示した干渉関係情報に基づいて、以上説明した無線チャネル割当て処理を行った結果を示している。チャネル割当て部１３は、この結果すなわちセル６−５，６−９，６−１１，６−１４には無線ＣＨ−１が配置され、セル６−８，６−１０，６−１２には無線ＣＨ−２が配置され、セル６−６，６−７，６−１３には、無線ＣＨ−３が配置されたことを示す結果をチャネル配置情報として通信部１４を介して管理サーバ２へ送信する。
【００９３】
以上のように、本実施の形態の無線チャネル配置方法では、すでに無線チャネル配置がなされている第１のセルと干渉関係に有る第２のセルに対して第１のセルと異なる無線チャネルを配置していくことで、干渉関係に有るセル同士に同一の無線チャネルを配置することを避ける。一方で、干渉関係に無いセル同士については、これらのセルが隣接するセルであるか否かにかかわらず、同一の無線チャネルを配置することが可能となる。また、干渉関係に有るセル同士に同一の無線チャネルを配置することを避けつつ、最若番号を優先して配置することで、最少の無線チャネル数で干渉を避けたチャネル配置を実現することができる。
【００９４】
さらに、無線チャネル配置結果において、無線チャネル番号ごとの配置数の多い順に、最若番の無線チャネルから順に配置する無線チャネル番号を置き換えることにより、より若番の無線チャネルの使用頻度を高め、より老番の無線チャネルの使用頻度を低下させている。これにより、老番の無線チャネルの再利用の可能性を向上させることができる。
【００９５】
以上のように、本実施の形態の無線チャネル配置方法によれば、従来の繰り返しパターンによらず、任意のセル配置にもとづいて、最少の無線チャネル数による無線チャネル配置を行うことが可能であり、有限の周波数資源を有効利用できる効果がある。
【００９６】
なお、本実施の形態では、若番の無線チャネルを優先して配置するようにしたが、無線チャネル以外に無線チャネルの優先度がある場合には、該優先度を用いて高優先の無線チャネルを優先して配置するようにしてもよい。
【００９７】
また、以上の説明では、干渉関係セルグループ単位でセルに無線チャネルを配置したが、グループ分けをせずに、同様に干渉関係の有無に基づいて各セルに無線チャネルを配置してもよい。この場合、全セルを同一の干渉関係セルグループとしていることに相当するため全セルを対象として、図１５に示すフローチャートを実施すればよい。
【００９８】
さらに、本実施の形態では、繰り返しパターンを用いる場合と異なり、セルの配置を任意に設定できるため、無線親局数を低減させることができ、これにより低資源化、低エネルギー化、および低コスト化が実現できる。
【００９９】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１で述べた無線チャネル割当て処理を実施するタイミング、および無線チャネル割当て処理の結果を各無線親局４−１，４−２へ反映させるタイミングについて説明する。本実施の形態の通信システムの構成、および通信システムを構成する各装置の構成は、実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。本実施の形態の無線チャネル割当て処理は実施の形態１と同様である。
【０１００】
１つ目の方法として、無線チャネル割当て処理の処理タイミングを規定しておき、無線チャネル割当て処理の結果が算出され次第、該結果を各無線親局４−１，４−２へ反映させる方法がある。この場合、初回の無線チャネル割当て処理では、無線チャネル割当ての結果が算出され次第、該結果を各無線親局４−１，４−２へ反映させる。その後、周波数割当て装置１は、実施の形態１で述べた無線チャネル割当て処理を、無線チャネルの変更が必要な場合に、無線チャネルの変更が必要な干渉関係セルグループに対して実施する。そして、無線チャネルが変更された干渉関係セルグループに対して該結果を各無線親局へ反映させる。なお、上記の例では、無線チャネルが変更された干渉関係セルグループに対して無線チャネル配置の再計算を行ったが、干渉関係セルグループの生成からやり直してもよい。
【０１０１】
以下に、無線チャネルの変更が必要か否かの判断基準の例を記載する。
（１）無線親局の追加、削除または配置変更が生じた
（２）トラヒック量の増減がしきい値を超えた
上記（１）、（２）のいずれか一方を判断基準に用いてもよいし、（１）、（２）の両方の判断基準を用いて少なくともいずれか一方を満たす場合に、無線チャネルの変更が必要と判断してもよい。
【０１０２】
（２）の判断基準で用いるトラヒック量としては、例えば、計測したトラヒック量を用いてもよいし、干渉関係セルグループ内の無線親局４の数、または干渉関係セルグループ内の無線親局４に接続する無線端末５の総数を用いることができる。そして、干渉関係セルグループのトラヒック量の増加量が第１のしきい値を超えた場合、または干渉関係セルグループのトラヒック量の減少量が第２のしきい値を超えた場合に、該干渉関係セルグループのトラヒック量の増減がしきい値を超えたと判断する。
【０１０３】
管理サーバ２は、周波数割当て装置１からチャネル配置情報を受信し次第、チャネル配置情報に基づいて各無線親局４に対応する割当てチャネルを抽出し、無線親局４にそれぞれ割当てチャネルを通知する。チャネル配置情報には、２回目以降の無線チャネル割当て処理すなわち再計算の場合には、再計算の対象のセルに対応する情報が格納される。再計算の対象のセル以外については、無線チャネルは変更されない。管理サーバ２は、再計算の結果周波数割当て装置１から受け取ったチャネル配置情報に基づいて、無線チャネルの変更が必要な無線親局４に対して再計算により配置されたチャネルすなわち再計算後の割当て無線チャネルを通知する。また、管理サーバ２は、自身が記憶部２３に記憶しているチャネル配置情報を、再計算の結果周波数割当て装置１から受け取ったチャネル配置情報に基づいて部分的に更新する。
【０１０４】
また、例えば、周波数割当て装置１が、ある程度将来の無線親局４の配置に基づいてチャネル配置情報を生成した場合等には、チャネル配置情報を即座に無線親局４への設定に反映せず、無線チャネルの変更の要否を判定して、無線チャネル変更要と判定した場合に無線親局４への設定を行うことが考えられる。なお、初期状態では、上述したように、無線親局４の動作チャネルは、あらかじめ定めた同一の無線チャネルを用いる。例えば、無線ＣＨ−１を用いる。
【０１０５】
図１７は、本実施の形態の無線チャネル配置および設定処理手順の一例を示すフローチャートである。周波数割当て装置１および管理サーバ２は、例えば、定期的に図１７に示す処理を実施する。また、無線通信システムの構成の変更があった場合に、図１７に示す処理を実施するようにしてもよい。
【０１０６】
図１７に示すように、まず、周波数割当て装置１は、実施の形態１で述べた無線チャネル配置方法により無線チャネルを配置する（ステップＳ３１）。これにより、チャネル配置情報が生成される。チャネル配置情報は、実施の形態１で述べたように、周波数割当て装置１から管理サーバ２へ送信される、またはオフラインで周波数割当て装置１から管理サーバ２へ渡される。なお、前回のチャネル配置情報の生成時から、無線親局の追加、削除または配置変更などがなく、無線チャネルの再算出が不要な場合は、本処理を省略してもよい。２回目以降の無線チャネル割当て処理では、再計算が必要な干渉関係セルグループについて再計算を行う。管理サーバ２は、周波数割当て装置１から再計算されたチャネル配置情報を受け取った場合には、自身が記憶部２３に記憶しているチャネル配置情報を、再計算の結果周波数割当て装置１から受け取ったチャネル配置情報に基づいて部分的に更新しているとする。なお、２回目以降の無線チャネル割当て処理においても、干渉関係セルグループの生成からやり直してもよい。
【０１０７】
管理サーバ２の管理部２１は、無線チャネルの変更の要否を判定する（ステップＳ３２）。無線チャネルの変更の要否の判定は、以下に示す第１の判定処理および第２の判定処理の２つの判定処理を含む。
【０１０８】
第１の判定処理では、干渉関係セルグループごとに、トラヒック量が上限しきい値を超過するか否かを判定し、上限しきい値を超過している干渉関係セルグループがあれば、当該干渉関係セルグループ内のすべてのセルに対して無線チャネルを割当てチャネルへの変更要と判定する。次に、トラヒック量が下限しきい値を下回るか否かを判定し、下限しきい値を下回る干渉関係セルグループでかつ既に割当てチャネルに変更している干渉関係セルグループがあれば、該干渉関係セルグループ内のすべてのセルに対して無線チャネルを初期チャネルへの変更要と判定する。また、トラヒック量の減がしきい値を超えた干渉関係セルグループでかつ既に割当てチャネルに変更している干渉関係セルグループがあれば、該干渉関係セルグループ内のすべてのセルに対して無線チャネルを初期チャネルへの変更要と判定する。ここで、トラヒック量は、上述した（２）の判断基準の場合と同様に、トラヒック量そのものでもよいし、干渉関係セルグループ内の無線親局数、無線端末の総数などを用いてもよい。また、上記では、干渉関係セルグループを単位として、トラヒック量が上限しきい値を超過するか否か、および下限しきい値を下回るか否かを判定しているが、例えば、各セルを単位とするなど判定する単位を変更してもよい。
【０１０９】
第２の判定処理では、第１の判定処理において割当てチャネルへの無線チャネル変更要と判定したセル群において、自身が保持している最新のチャネル配置情報を、反映させていないセルすなわち無線親局４があるか否かを判断する。具体的には、管理サーバ２は、無線親局４に設定されている動作チャネルと、チャネル配置情報に含まれる該無線親局４に対応するセルへの割当てチャネルとが、一致している場合、該無線親局４に最新のチャネル配置情報を反映済と判断し、上記の動作チャネルと上記の割当てチャネルとが一致していない場合、該無線親局４に最新のチャネル配置情報を反映していないと判断する。また、第１の判定処理において初期チャネルへの無線チャネル変更要と判定したセル群において、初期チャネルを設定していないセルすなわち無線親局４があるか否かを判断する。具体的には、管理サーバ２は、無線親局４に設定されている動作チャネルが初期チャネルである場合、該無線親局４に初期チャネルへの変更を反映済と判断し、上記の動作チャネルと初期チャネルとが一致していない場合、該無線親局４に初期チャネルへの変更を反映していないと判断する。
【０１１０】
管理サーバ２は、第１の判定処理で無線チャネル変更要と判定した干渉関係セルグループに属するセルの中で、第２の判定処理で無線チャネル変更要と判定した無線親局４に対応するセルとのセル番号を保持し、ステップＳ３３の処理へ移行する。
【０１１１】
第２の判定処理で無線チャネル変更要と判定した無線親局４が無い場合、処理を終了する。
【０１１２】
ステップＳ３３では、管理サーバ２は、無線チャネル設定処理を行い（ステップＳ３３）、処理を終了する。具体的には、管理サーバ２の管理部２１は、無線チャネル変更要と判定したセルを構成する無線親局４へ該無線親局４への割当てチャネルと無線チャネルの変更タイミングとを通知する信号を生成して通信部２２へ出力する。通信部２２は、該信号を基幹通信ネットワーク３を介して、各無線親局４へ送信する。なお、無線チャネル変更タイミングは、本システムで一意に決定されるタイミングであればよく、絶対時刻でもよいし、相対時間などでもよい。無線親局４は、通知された割当てチャネルおよび無線チャネル変更タイミングを記憶部４４へ保持するとともに、該無線親局４の配下の無線端末５へ割当てチャネルおよび無線チャネル変更タイミングを通知する。この通知を受信した無線端末５は通知された割当てチャネルおよび無線チャネル変更タイミングを記憶部５３へ保持する。
【０１１３】
以降、上述した無線チャネル変更タイミングにおいて、無線親局４および無線端末５の制御部は、各々の記憶部に保持した割当てチャネルで動作するように各々の無線通信処理部へ指示し、各々の無線通信処理部が指示された割当てチャネルで動作を開始する。これにより、無線チャネル変更タイミングを起点として、無線親局４および配下の無線端末５が割当てチャネルで動作し、当該セルへ無線チャネル割当て処理で配置された無線チャネルが配置される。
【０１１４】
図１７で示した処理は、例えば、運用初期では、無線端末数が少なくセル間干渉が問題にならないシステムに有効である。スマートメーターシステム等では、システムの完成形を前提として無線チャネル割当て処理を行うが、運用開始から長い時間をかけて、無線親局４および無線端末５の配置が行われ、システムが完成される。従って、運用開始直後は、実際に設置されている無線親局４および無線端末５は少なく、実際にはセル間干渉は問題にならない場合が多い。このような場合、初期状態では、全てのセルで同一の周波数を用いて通信を行う。そして、図１７のステップＳ３２で、トラヒック量が上限しきい値を超えると、無線チャネル割当て処理の結果を反映させる。これにより、運用初期では、単一の無線チャネルを使用するため、無線周波数帯を再利用することができる。
【０１１５】
また、上記の例では、無線親局４および無線端末５の双方が同時に割当てチャネルへ切り替えるようにしているが、無線親局４へのみ割当てチャネルを通知して無線親局４が動作させる無線チャネルを割当てチャネルへ切り替え、無線端末５が自律的に最適な無線チャネルの無線親局４を動的に選択するようにしてもよい。この場合、例えば、無線端末５が無線チャネルを順次変更しながら各無線チャネルで受信した上述の制御パケットのうち、ルートコストの最も低い制御パケットを受信した無線チャネルを動作チャネルとし、この制御パケットの送信元の無線親局４を自端末の接続する無線親局４として選択する。
【０１１６】
以上のように、本実施の形態では、無線チャネル割当て処理および無線チャネル割当て処理の結果を反映させる処理を、様々な条件を考慮して実施するようにした。これにより、使用するシステムに応じて適切なタイミングで無線チャネルを設定することができる。
【０１１７】
実施の形態３．
図１８は、本発明の実施の形態３にかかる通信システムの構成例を示す図である。本実施の形態の通信システムは、基地局４０２−１，４０２−２と、基地局４０２−１，４０２−２を制御する制御局４０１と、基地局４０２−１，４０２−２と無線接続可能な無線端末４０３−１〜４０３−５とで構成される。
【０１１８】
本実施の形態では、制御局４０１が、実施の形態１の周波数割当て装置１および管理サーバ２の機能を有する。なお、実施の形態１の周波数割当て装置１を制御局４０１と別に備え、制御局４０１が管理サーバ２の機能を有するように構成してもよい。
【０１１９】
図１９は、本実施の形態におけるセルの定義を示す図である。本実施の形態では、基地局４０２−１と無線端末が直接通信可能な範囲をセル３０１と定義する。他の基地局についても同様に、各基地局と無線端末が直接通信可能な範囲をセルと定義する。
【０１２０】
本実施の形態の制御局４０１は、実施の形態１の周波数割当て装置１と同様に、図１９で定義したように、各セルに対して、干渉関係の有無を判定し干渉関係セルグループを生成して、干渉関係セルグループごとに無線チャネルを配置する。本実施の形態では、干渉関係の有無で用いる干渉判定しきい値としてホップ数に基づく干渉判定しきい値を用いることはできないが、所望のシステムスループットが得られる干渉判定しきい値を設定すればよい。セルの定義が異なる点と干渉判定しきい値としてホップ数に基づく干渉判定しきい値を用いない点以外は、本実施の形態の無線チャネル割当て処理は、実施の形態１の無線チャネル割当て処理と同様である。無線チャネル割当て処理の結果を反映させる処理は、基地局４０２−１，４０２−２と無線端末４０３−１〜４０３−５との通信で用いる通信プロトコルに従って実施する。
【０１２１】
また、本実施の形態の通信システムにおいて、無線チャネル割当て処理および無線チャネル割当て処理の結果を反映させる処理を実施するタイミングを実施の形態２で示したタイミングとしてもよい。
【０１２２】
以上のように、実施の形態１で述べた無線チャネル割当て処理は、マルチホップネットワークだけでなく、基地局と無線端末等のように、親局装置である基地局と直接通信可能な範囲をセルと定義する通信システムにおいても適用可能である。これにより、繰り返しパターンを前提とするチャネル割当て方法に比べ、基地局の配置および無線チャネルの配置の自由度を高めることができる。
【０１２３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【０１２４】
１  周波数割当て装置、２  管理サーバ、３  基幹通信ネットワーク、４，４−１，４−２  無線親局、５，５−１〜５−Ｍ，５−１０１〜５−Ｌ    無線端末、６−１〜６−１４，６０−１，６０−２  セル、７  スマートメーター、８  無線通信ユニット、９  電力計測メーター、１１  干渉関係判定部、１２  グループ生成部、１３  チャネル割当て部、１４，２２，１０５  通信部、１５，２３，４４，５３，１０３  記憶部、２１  管理部、４０，５０  アンテナ、４１，５１  無線通信処理部、４２，５２，１０１  制御部、４３  基幹ＮＷ通信処理部、５４  接続機器通信処理部、１０２  入力部、１０４  表示部、１０６  出力部、１０７  システムバス。
【要約】
本発明にかかる周波数割当て装置１は、セル間の干渉関係の有無を判定する干渉関係判定部１１と、干渉関係判定部１１により干渉関係に有ると判定されたセルに互いに異なる無線周波数帯を割当て、かつ割当てに用いる無線周波数帯の数が最少となり、かつ特定の無線周波数帯が割当てられるセルの数が多くなるようにセルごとに無線周波数帯を割当てるチャネル割当て部１３と、を備える。【図１】
0005976234.tif 000002
【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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