(57)【要約】  【課題】  各リンクのトラフィック量を考慮に入れ、システム全体のトラフィック容量低下を最小限にする無線リンクの通信周波数決定方法を提供する。【解決手段】  本発明の無線リンクの通信周波数決定方法において、例えば、ノードに使用される対象リンク（Ltarget）がトラフィック量閾値（Tthreshold）よりも小さい場合（Ｓ１２）には、対象リンク（Ltarget）の対象通信周波数（Ftarget）を変更する。例えば、比較干渉電力（Icomp）が対象干渉電力（Itarget）よりもおおきいと判断される（Ｓ１６）場合の比較通信周波数（Fcomp）に変更する（Ｓ１８，Ｓ１９）。したがって、トラフィック量の小さなリンクには干渉電力の大きな通信周波数が、トラフィック量の大きなリンクには干渉電力の小さな通信周波数が割り当てられ、システム全体のスループット低下を抑制することができる。  【選択図】  図１
2006279540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線局装置の間を複数の通信周波数を用いる無線リンクで接続するメッシュ型固定無線アクセスシステムで実行される無線リンクの通信周波数決定方法において、
各無線局装置が無線リンクの通信周波数を決定するに際し、トラフィック量が予め定められたトラフィック量閾値よりも小さい無線リンクには、干渉電力が最大である通信周波数を割り当てる第１の割り当て方法と、トラフィック量が予め定められたトラフィック量閾値よりも大きい無線リンクには、干渉電力が最小である通信周波数を割り当てる第２の割り当て方法とからなる２つの割り当て方法のうちの少なくとも一方の割り当て方法を実行することを特徴とする無線リンクの通信周波数決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線リンクの通信周波数決定方法に関し、特に、複数の無線局装置の間を複数の通信周波数を用いる無線リンクで接続するメッシュ型固定無線アクセスシステムで実行される無線リンクの通信周波数決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の加入者系無線アクセスシステムにおいては、基地局とユーザとを一対一で接続して通信を行なうＰ−Ｐ方式（Point to Point）と、１つの基地局と複数のユーザとが同時に通信を行なうＰ−ＭＰ方式（Point to Multiple Point）、または、メッシュ型方式と呼ばれるＦＷＡシステムが提案されている（参考文献：野本他“次世代固定無線アクセスシステム”，信学総大  B-5-270,2001）。
【０００３】
従来のメッシュ型ＦＷＡシステムの構成例について図６を参照しつつその概要を説明する。以下の説明において、リンクとは、一対の無線機で送受信される無線伝搬路のことをいい、ノードとは、複数のリンクを確立することができる無線機を装備している無線局のことをいい、トラフィック量とは、各ノードの間で送受信される加入者収容装置からのデータ総量をいう。
【０００４】
メッシュ型ＦＷＡシステムは、変動するトラフィックに対して動的に適応（通信周波数の再利用、ルーティングの変更）することで、システム全体のトラフィック容量が最大になるように制御する機能、降雨減衰による無線伝送エラーを回避するための適応変調制御機能（図６の（Ａ））、通信周波数の再利用に起因する干渉波を回避するための通信周波数切替機能（図６の（Ｂ））、他のシステムからの干渉波を回避するための通信周波数切替機能（図６の（Ｃ））などを連携動作させることでシステムの最適制御を実現している。
【０００５】
上述の場合、各リンクで使用されるアンテナは、鋭い指向性を有するパラボラなどの型式が適用され、ノード設置の時に一対一で固定的に方向調整を行い、最大の電力で通信できるようにするとともに、他のノードに与える干渉を最小に抑えるようにしている。なお、メッシュＦＷＡシステムに適用する無線機については、例えば、特許文献１に開示されている。この無線機は、回線品質判定機能、干渉波検出機能、トラフィック量観測機能などを有しておることにより、上述の機能を実現している。その他、関連すると思われる技術が、特開２００３−２７３７９９号公報、特開２００２−３４５０１６号公報、特開２００３−３３９０７２号公報において開示されている。
【０００６】
ここで、従来のメッシュ型ＦＷＡシステムの通信周波数決定方法について説明する。図７ないし図９は、各ノードのリンクによる接続の状態と、リンクに割り当てられている通信周波数の状態とを示している。この場合、リンクａ（Ｆｂ）との表示は、リンクａに周波数ｂが割り当てられていることを示している。また、リンクを表す直線に関して、実線の場合は、既に通信を行なっている運用中のリンクであることを示しており、点線の場合は、通信をまだ行なっておらず、運用開始前の状態にあるリンクであることを示している。
【０００７】
このようなメッシュ型ＦＷＡシステムの上述の例においては、通信周波数は４つ（ｂ＝１〜４）とし、同一のノードにおいて、異なるリンクに同一の通信周波数を割り当てることはできないものとする。また、この例においては、ノードＤ，Ａ；ノードＣ，Ｂ；ノードＢ，Ｅ；ノードＩ，Ｆで示されるノードペアは、近接して配置されているために、例えば、リンク１とリンク３が同一周波数で通信すると、お互いに干渉を受け、通信品質が劣化するものとする。同様に、リンク５とリンク６が同一周波数で通信した場合にも干渉による通信品質の劣化が発生するものとする。
【０００８】
図７のシステム構成においては、７つのノードが存在し、それらのうち、５つのノードが４本のリンクで接続されている。このような状態において、さらにノードＡとノードＢとをリンク１で接続しようとする。この場合、ノードＢはノードＣ，Ｅとの接続のために通信周波数Ｆ２，Ｆ４を使用してしまっているので、残されている使用可能な通信周波数はＦ１，Ｆ３である。しかし、ノードＤ，Ａは、上述したように、近接して配置されているためにリンク３とおなじ通信周波数Ｆ３は使用できず、通信周波数はＦ１のみが使用可能なものとして選択され、図８のように接続される。
【０００９】
図８のように接続された状態において、さらにノードＢとノードＩとを接続しようとすると、ノードＢにおいては、通信周波数Ｆ１，Ｆ２，Ｆ４が既に使用済みであって、残っているのは通信周波数Ｆ３のみであるためにリンク６は通信周波数Ｆ３で接続される。このような手順で通信周波数を決定した場合、前提条件に示した通りにリンク５とリンク６とは、干渉波の影響が大きい状態で運用されることとなる。
【特許文献１】特開２００４−２６０６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のような問題は、パラボラやカセグレンなどのビーム幅の狭いアンテナを使用した場合でも、完全にピンポイントのビームは構成できないので、回避することが難しい。また、上述のような干渉状態を放置した場合には、無線伝送エラーが発生し、パケットロスやスループット低下の問題が発生する。トラフィック量の小さいリンクで発生した場合には、変調方式の変更などで回避できるが、トラフィック量の大きい状態で変調方式を多値数の低いものに切り替えた場合、スループット低下は回避できないという問題が発生する。
【００１１】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、干渉波回避のための通信周波数切り替えが行なえない場合でも、各リンクのトラフィック量を考慮に入れ、メッシュ型ＦＷＡシステム全体で見たトラフィック容量低下を最小限に抑えるための無線リンクの通信周波数決定方法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】
【００１２】
上述した課題を解決するため、本発明に係る無線リンクの通信周波数決定方法は、複数の無線局装置の間を複数の通信周波数を用いる無線リンクで接続するメッシュ型固定無線アクセスシステムで実行される無線リンクの通信周波数決定方法において、各無線局装置が無線リンクの通信周波数を決定するに際し、トラフィック量が予め定められたトラフィック量閾値よりも小さい無線リンクには、干渉電力が最大である通信周波数を割り当てる第１の割り当て方法と、トラフィック量が予め定められたトラフィック量閾値よりも大きい無線リンクには、干渉電力が最小である通信周波数を割り当てる第２の割り当て方法とからなる２つの割り当て方法のうちの少なくとも一方の割り当て方法を実行する。
【００１３】
このような構成によれば、各無線局装置において無線リンクの通信周波数を決定するに際し、トラフィック量が予め定められたトラフィック量閾値よりも小さい無線リンクには干渉電力の最も大きい通信周波数が割り当てられ、トラフィック量が予め定められたトラフィック量閾値よりも大きい無線リンクには干渉電力の最も小さい通信周波数が割り当てられる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に詳述したように本発明によれば、各無線局装置において無線リンクの通信周波数を決定するに際し、トラフィック量が予め定められた閾値よりも小さい無線リンクには干渉電力の最も大きい通信周波数が割り当てられ、トラフィック量が予め定められた閾値よりも大きい無線リンクには干渉電力の最も小さい通信周波数が割り当てられる。このことにより、各無線リンクでのパケットロスの発生頻度が減少し、メッシュ型固定無線アクセスシステム全体でのスループット低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、この発明の無線リンクの通信周波数決定方法の実施の形態１を説明するためのフローチャート、図２は、この発明の無線リンクの通信周波数決定方法の実施の形態２を説明するためのフローチャート、図３は、無線リンクで接続されたメッシュ型固定無線アクセスシステムの各ノードの接続例を示す接続関係図、図４は、図３の接続関係図で示された所定のリンクにおけるトラフィック量の時間的推移をトラフィック量閾値に対応して表示するグラフ、図５は、図４のトラフィック量の時間的推移に関連して、図３のノードＢの無線リンクで使用する周波数が変えられた後の状態を示す接続関係図である。
【００１６】
図１のフローチャートで示されるメッシュ型固定無線アクセスシステムにおける無線リンクの通信周波数決定方法の実施の形態１について説明する。図１の無線リンクの通信周波数決定方法による処理においては、無線リンクの通信周波数を決定するに際し、トラフィック量が予め定められた閾値よりも小さい無線リンクには、干渉電力が最大である通信周波数を割り当てるようにしている。また、この無線リンクの通信周波数決定方法による処理は、無線局で使用するリンクの数だけ実施する必要があるが、ここでは、一例として、あるリンクに対する処理について説明する。この場合、トラフィック量閾値は、１リンクでの最大無線伝送量の半分のトラフィック量とする。
【００１７】
先ず、処理の対象となる対象リンク（Ltarget）としてリンクＬ１を設定する（Ｓ１１）。この例では、リンクの設定は、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の順に更新されるものとする。設定した対象リンクのトラフィック量である対象トラフィック量（Ttarget）が上述のトラフィック量閾値（Tthreshold）よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１２）。対象トラフィック量がトラフィック量閾値よりも小さくない場合には、通信周波数を変更する対象とならないので、ステップＳ２２に移行し、対象リンクの更新あるいは終了処理（後述）を行う。
【００１８】
ステップＳ１２の判断において、対象トラフィック量がトラフィック量閾値よりも小さい場合には、対象リンクに用いられている対象通信周波数（Ftarget）と比較するための最初の通信周波数として通信周波数Ｆ１を比較通信周波数（Fcomp）として設定する（Ｓ１３）。この場合の比較通信周波数として設定される周波数はＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の順に更新されるものとする。ステップＳ１３の設定後、対象通信周波数と比較通信周波数が同じでないか同じであるかを判断する（Ｓ１４）。
【００１９】
ステップＳ１４の判断によって、対象通信周波数と比較通信周波数とが同じであると判断された場合には、ステップＳ２０に移行し、設定した通信周波数の更新などの更新処理を行う。対象通信周波数と比較通信周波数とが同じでないと判断された場合には、比較通信周波数を使用しているリンクである比較リンク（Lcomp）のトラフィック量である比較トラフィック量（Tcomp）がトラフィック量閾値より大きいか否かを判断する（Ｓ１５）。
【００２０】
ステップＳ１５の判断において、比較トラフィック量がトラフィック量閾値より大きくない場合には、通信周波数を変更する対象とならないので、ステップＳ２０に移行し、設定した通信周波数の更新などの更新処理を行う。比較トラフィック量がトラフィック量閾値より大きい場合には、対象通信周波数に対する干渉電力である対象干渉電力（Itarget）が比較通信周波数の干渉電力である比較干渉電力（Icomp）よりも小さいか否かを判断する（Ｓ１６）。
【００２１】
ステップＳ１６の判断において、対象干渉電力が比較干渉電力よりも小さくない場合には、ステップＳ２０に移行し、設定した通信周波数の更新などの更新処理を行う。対象干渉電力が比較干渉電力よりも小さい場合には、同じノードにおいて比較リンクが存在するか（用いられているか）否かを判断する（Ｓ１７）。比較リンクが存在する場合には、対象リンクの対象通信周波数と比較リンクの比較通信周波数とを交換する（Ｓ１８）。また、比較リンクが存在しない場合には、対象リンクの対象通信周波数を比較周波数に変更する（Ｓ１９）。
【００２２】
ステップＳ１８またはＳ１９の処理が完了後、処理に用いた通信周波数は、Ｆ４であったか、すなわち、Ｆ１〜Ｆ４を全て比較周波数として用い処理が完了しているか否かを判断する（Ｓ２０）。比較周波数がＦ４でなければ、比較周波数についての処理が全て完了はしていないので比較周波数を次の比較周波数に更新（Ｓ２１）した後に、ステップＳ１４に移行する。ステップＳ２０において、比較周波数がＦ４であれば、全ての比較周波数について処理が完了しているので、ステップＳ２２に移行し、対象リンクの更新あるいは終了処理を行う。
【００２３】
ステップＳ１２またはステップＳ２０の終了後のステップＳ２２においては、対象リンクの更新あるいは終了処理を行うために、処理の対象リンクがＬ４であるか否かを判断する（Ｓ２２）。対象リンクがＬ４でなければ、全てのリンクについて処理が完了しているわけではないので、対象リンクを次のリンクに更新し（Ｓ２３）、ステップＳ１２に戻る。しかし、対象リンクがＬ４であれば、全てのリンクについて処理が完了しているので処理を終了する。
【００２４】
次に、図２のフローチャートで示される無線リンクの通信周波数決定方法の実施の形態２について説明する。図２の無線リンクの通信周波数決定方法による処理においては、無線リンクの通信周波数を決定するに際し、トラフィック量が予め定められた閾値よりも大きい無線リンクには、干渉電力が最小である通信周波数を割り当てるようにしている。この無線リンクの通信周波数決定方法による処理においても各種の前提は実施の形態１における場合と同じである。
【００２５】
処理の対象となる対象リンク（Ltarget）としてリンクＬ１を設定する（Ｓ３１）。この例でも、リンクの設定は、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の順に更新されるものとする。設定した対象リンクのトラフィック量である対象トラフィック量（Ttarget）がトラフィック量閾値（Tthreshold）よりも大きいか否かを判断する（Ｓ３２）。対象トラフィック量がトラフィック量閾値よりも大きくない場合には、通信周波数を変更する対象とならないので、ステップＳ４２に移行し、対象リンクの更新あるいは終了処理（後述）を行う。
【００２６】
ステップＳ３２の判断において、対象トラフィック量がトラフィック量閾値よりも大きい場合には、対象リンクに用いられている対象通信周波数と比較するための最初の通信周波数として通信周波数Ｆ１を比較通信周波数として設定する（Ｓ３３）。この場合の比較通信周波数として設定される周波数はＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４の順に更新されるものとする。ステップＳ３３の設定後、対象通信周波数と比較通信周波数とが同じでないか同じであるかを判断する（Ｓ３４）。
【００２７】
ステップＳ３４の判断によって、対象通信周波数と比較通信周波数が同じであると判断された場合には、ステップＳ４０に移行し、設定した通信周波数の更新などの更新処理を行う。対象通信周波数と比較通信周波数が同じでないと判断された場合には、比較通信周波数を使用しているリンクである比較リンク（Lcomp）のトラフィック量である比較トラフィック量（Tcomp）がトラフィック量閾値より小さいか否かを判断する（Ｓ３５）。
【００２８】
ステップＳ３５の判断において、比較トラフィック量がトラフィック量閾値より小さくない場合には、通信周波数を変更する対象とならないので、ステップＳ４０に移行し、設定した通信周波数の更新などの更新処理を行う。比較トラフィック量がトラフィック量閾値より小さい場合には、対象通信周波数に対する干渉電力である対象干渉電力（Itarget）が比較通信周波数の干渉電力である比較干渉電力（Icomp）よりも大きいか否かを判断する（Ｓ３６）。
【００２９】
ステップＳ３６の判断において、対象干渉電力が比較干渉電力よりも大きくない場合には、通信周波数を変更する対象とならないので、ステップＳ４０に移行し、設定した通信周波数の更新などの更新処理を行う。対象干渉電力が比較干渉電力よりも大きい場合には、同じノードにおいて比較リンクが存在するか（用いられているか）否かを判断する（Ｓ３７）。比較リンクが存在する場合には、対象リンクの対象通信周波数と比較リンクの比較通信周波数とを交換する（Ｓ３８）。また、比較リンクが存在しない場合には、対象リンクの対象通信周波数を比較周波数に変更する（Ｓ３９）。
【００３０】
ステップＳ３８またはＳ３９の処理が完了後、処理に用いた比較通信周波数はＦ４であったか、すなわち、Ｆ１〜Ｆ４を全て比較周波数として用い処理が完了しているか否かを判断する（Ｓ４０）。比較周波数がＦ４でなければ、比較周波数についての処理が全ては完了していないので比較周波数を次の比較周波数に更新（Ｓ４１）した後に、ステップＳ３４に移行する。ステップＳ４０において、比較周波数がＦ４であれば、全ての比較周波数について処理が完了しているので、ステップＳ４２に移行し、対象リンクの更新あるいは終了処理を行う。
【００３１】
ステップＳ３２またはステップＳ４０の終了後のステップＳ４２においては、対象リンクの更新あるいは終了処理を行うために、処理の対象リンクがＬ４であるか否かを判断する（Ｓ４２）。対象リンクがＬ４でなければ、全てのリンクについて処理が完了しているわけではないので、対象リンクを次のリンクに更新し（Ｓ４３）、ステップＳ３２に戻る。しかし、対象リンクがＬ４であれば、全てのリンクについて処理が完了しているので、その周期での処理を終了する。
【００３２】
次に、トラフィック量の時間的推移と通信周波数決定処理動作について図３ないし図５を参照して説明する。この場合、図３は、この例におけるネットワーク構成を示しており、各ノードＡ〜Ｉがどのように接続されているかを示しており、特に、リンク１（Ｆ３）が干渉の大きい状態におかれていることを示している。図４は、ノードＢにおける各リンクのトラフィック量の推移を示している。なお、この例では、通信周波数決定処理の実行周期は２時間間隔であり、時刻０時から処理を開始するものとしている。
【００３３】
先ず、ノードＢで実行される時刻０時の通信周波数決定処理について説明する。この時点ではノードＢのリンク１のトラフィック量（図４の“Ｔ１−０”；１はトラフィックを、０は時刻を表している）は、トラフィック量閾値（Tthreshold）よりも小さく、リンク６のトラフィック量（図４のＴ６−０）は、トラフィック量閾値よりも大きい。そこで、リンク１には干渉電力の大きい通信周波数Ｆ３を割り当て、リンク６には干渉電力の小さい通信周波数Ｆ１を割り当てる。
【００３４】
後続の実行周期である時刻２時および４時においては、トラフィック量閾値に対するリンク１，６のトラフィック量の大小関係は変わらないので、リンク１，６に関する通信周波数の変更または交換は行なわない。しかし、時刻６時の実行周期においては、リンク１，６のトラフィック量の大小関係は逆転し、リンク１のトラフィック量（T1-6）は、トラフィック量閾値よりも大きく、リンク６のトラフィック量（T6-6）は、トラフィック量閾値よりも小さくなっている。
【００３５】
このようにリンク１，６のトラフィック量の大小関係が逆転したことから、リンク１には干渉電力の小さい通信周波数Ｆ１を割り当て、リンク６には干渉電力の大きい通信周波数Ｆ３を割り当てるように通信周波数の交換を行なう。したがって、交換後のネットワーク構成は、図５のようになり、トラフィック量の大きくなったリンク１に干渉電力の小さい状態を保証することができる。この状態は、時刻８時から１６時まで変化が無い。
【００３６】
しかし、時刻１８時の実行周期においては、リンク１，６のトラフィック量の大小関係は逆転し、リンク１のトラフィック量（T1-18）は、トラフィック量閾値よりも小さく、リンク６のトラフィック量（T6-18）は、トラフィック量閾値よりも大きくなっている。このことから、通信周波数決定処理において、リンク１とリンク６の通信周波数の交換を行い、各リンクの通信周波数割り当て状況は図６に示されるように変化する。したがって、トラフィック量の大きくなったリンク６に干渉電力の小さい状態を保証することができる。なお、時刻１８時から２２時までの間は、リンク１，６のトラフィック量の大小関係は変化しないので通信周波数の変更または交換は行なわれない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の無線リンクの通信周波数決定方法の実施の形態１を説明するためのフローチャートである。
【図２】この発明の無線リンクの通信周波数決定方法の実施の形態２を説明するためのフローチャートである。
【図３】無線リンクで接続されたメッシュ型固定無線アクセスシステムの各ノードの接続例を示す接続関係図である。
【図４】図３の接続関係図で示された所定のリンクにおけるトラフィック量の時間的推移をトラフィック量閾値に対応して表示するグラフである。
【図５】図４のトラフィック量の時間的推移に関連して、図３のノードＢの無線リンクで使用する周波数が変えられた後の状態を示す接続関係図である。
【図６】従来のメッシュ型ＦＷＡシステムの構成例を説明するための図である。
【図７】従来のメッシュ型固定無線アクセスシステムの各ノードの接続例を示す接続関係図である。
【図８】図７においてリンク１が接続された後の各ノードの接続関係を説明するための接続関係図である。
【図９】図８において、さらにリンク６が接続された後の各ノードの接続関係を説明するための接続関係図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ltarget  対象リンク、Lcomp  比較リンク、Ttarget  対象トラフィック量、Tcomp  比較トラフィック量、Tthreshold  トラフィック量閾値、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４  通信周波数、Ftarget  対象通信周波数、Fcomp  比較通信周波数、Itarget  対象干渉電力、Icomp  比較干渉電力、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｉ  ノード、Ｓ１１〜Ｓ２３，Ｓ３１〜Ｓ４３  ステップ。
【図１】
2006279540.tif 000003
【図２】
2006279540.tif 000004
【図３】
2006279540.tif 000005
【図４】
2006279540.tif 000006
【図５】
2006279540.tif 000007
【図６】
2006279540.tif 000008
【図７】
2006279540.tif 000009
【図８】
2006279540.tif 000010
【図９】
2006279540.tif 000011