(57)【要約】【課題】無線端末に提供するサービスの通信品質の差別化を行うとともに、同一の通信品質のグループ内の各基地局に接続されている無線端末の通信品質を同一にすることが可能な負荷分散方法を提供する。【解決手段】無線回線を介して複数の端末と接続可能な複数の基地局と基幹ネットワークとからなる無線ＬＡＮシステムにおいて、まず、複数の基地局を予め定めた無線回線の通信品質に基づき２以上のグループに分けることにより、各グループ毎に通信品質の差別化を図る。次に、各基地局から接続している端末の台数の情報を受信し、この接続端末台数が最も多い基地局を隠蔽し、新たな端末の接続を指示する。接続端末台数の少ない基地局の接続端末台数が増えることになり、グループ内での通信品質を同一に保つことが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線回線を介して複数の端末とそれぞれ接続可能な複数の基地局と基幹ネットワークとの間に配置され、前記複数の基地局との間で所定の通信帯域で通信トラヒックの送受信を行う通信中継装置であって、
前記基地局のそれぞれからその基地局に接続している接続端末数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報を受信する管理手段と、
前記複数の基地局を予め定めた前記無線回線の通信品質に基づき２以上のグループに分けておき、前記各グループ毎に前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量の情報が所定の条件を満足したか判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づき前記各グループに属する基地局の少なくとも一つに対して隠蔽または隠蔽解除のいずれかを指示する指示手段と
を備えた通信中継装置。
【請求項２】
前記通信品質は、一つの基地局当たりの接続可能な端末数に基づいて前記各グループ毎に決定されること
を特徴とする請求項１記載の通信中継装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記各グループ毎に前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局および前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量が最小の基地局の少なくともいずれかが存在するかを判定し、
前記指示手段は、前記判定手段の判定結果に基づき、前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽の指示、および前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量が最小の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽解除の指示のうち少なくともいずれかの指示を行うこと
を特徴とする請求項１または２記載の通信中継装置。
【請求項４】
前記各グループ毎に前記所定の通信帯域を割り当てておき、前記接続端末数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報に基づき、前記各グループ毎に割り当てた前記所定の通信帯域の範囲内で、前記各基地局に割り当てる通信帯域を制御する制御手段をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の通信中継装置。
【請求項５】
無線回線を介して複数の端末とそれぞれ接続可能な複数の基地局と基幹ネットワークとの間に配置され、前記複数の基地局との間で所定の通信帯域で通信トラヒックの送受信を行う通信中継装置が、
前記基地局のそれぞれからその基地局に接続している接続端末数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報を受信するステップと、
前記複数の基地局を予め定めた前記無線回線の通信品質に基づき２以上のグループに分けておき、前記各グループ毎に前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量の情報が所定の条件を満足したか判定するステップと、
前記判定結果に基づき前記各グループに属する基地局の少なくとも一つに対して隠蔽または隠蔽解除のいずれかを指示するステップと
を備えた端末負荷分散方法。
【請求項６】
前記通信品質は、一つの基地局当たりの接続可能な端末数に基づいて前記各グループ毎に決定されること
を特徴とする請求項５記載の端末負荷分散方法。
【請求項７】
前記各グループ毎に前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局および接続している端末数もしくは通信トラヒック量が最小の基地局の少なくともいずれかが存在するかを判定し、
前記判定結果に基づき、前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽の指示、および前記接続端末数もしくは前記通信トラヒック量が最小の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽解除の指示のうち少なくともいずれかの指示を行うこと
を特徴とする請求項５または６記載の端末負荷分散方法。
【請求項８】
前記各グループ毎に前記所定の通信帯域を割り当てておき、前記接続端末数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報に基づき、前記各グループ毎に割り当てた前記所定の通信帯域の範囲内で、前記各基地局に割り当てる通信帯域を制御するステップをさらに備えたこと
を特徴とする請求項５乃至７のいずれか１つに記載の端末負荷分散方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線端末が接続される基地局とインターネット等の基幹ネットワークの間に配置される通信中継装置における負荷分散方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンやタブレット端末などの無線アクセス機能を備えた通信端末は急速に普及しており、それに伴い、無線ＬＡＮシステムの構成も多様化している。従来の一般的な無線ＬＡＮシステムの構成を図１７に示す。無線ＬＡＮシステムは、基地局と、無線通信により基地局と接続されるｍ台（ｍ：整数）の無線端末と、通信中継装置と、インターネット等の基幹ネットワークで構成される。無線端末は、パケットと呼ばれるデータ形式を用いて、インターネットを通して情報のやり取りを行う。無線端末がインターネットへパケットを送信する場合、送信されたパケットは基地局と通信中継装置を経由してインターネットへと届けられる。無線端末がインターネットからパケットを受信する場合は、逆の経路をとる。
【０００３】
一般的な無線ＬＡＮ用の規格においてはＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）方式によって無線端末と基地局の間のパケットの送受信が実現されているが、１つの基地局に対して多数の無線端末が接続されるとパケットの衝突や再送が多発し、スループット低下や伝送遅延増大につながる。この課題の解決策としては、図１８に示すように、１つの通信中継装置に対し複数の基地局を接続する構成にすることにより、１基地局あたりの接続端末台数を低減し、各基地局の負荷を分散して、通信品質を向上させる方法がある（例えば、特許文献１）。
【０００４】
この負荷分散方法によれば、無線端末の接続要求に基づき、各基地局に接続された認証装置（図示しない）が基地局の負荷状況を判定し、要求先の基地局に接続可能かどうかを判断する。要求先の基地局の負荷が大きい場合は、異なる基地局に再度接続を試行するように無線端末に指示することにより、負荷分散を行う。接続可能かどうかの判断は、接続可能な無線端末台数の閾値を設け、接続要求を受けた基地局に接続されている無線端末台数とその閾値との比較判定により行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２１６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
顧客が使用するアプリケーションの多様化やコンテンツの大容量化により、今後の無線通信サービスでは、顧客の要望に応じて、品質、速度、容量などの要求条件が異なる多種多様な通信サービスを提供していく必要があるが、無線通信で使用する無線回線資源は有限であり、限られた無線回線資源を有効利用しながら、通信サービスの差別化を行っていく必要がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の負荷分散方法のように、各基地局の回線の容量や優先度が同一である場合には、多種多様な通信サービスを提供するための通信品質の差別化のニーズに対応することができない。また、複数のユーザ間での差別化を行う場合には、共通する通信サービス契約者間の無線端末の通信品質はある程度一定に保つ必要がある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みて発明されたものであり、システム管理者が設定する様々な通信サービスの要求条件に基づき無線端末に提供する通信品質の差別化を行うとともに、同一の通信品質のグループ内の各基地局に接続されている無線端末の通信品質を同一にすることが可能な負荷分散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】
【０００９】
本発明に係る通信中継装置は、無線回線を介して複数の端末とそれぞれ接続可能な複数の基地局と基幹ネットワークとの間に配置され、前記複数の基地局との間で所定の通信帯域で通信トラヒックの送受信を行う通信中継装置であって、前記基地局のそれぞれからその基地局に接続している接続端末台数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報を受信する管理手段と、前記複数の基地局を予め定めた前記無線回線の通信品質に基づき２以上のグループに分けておき、前記各グループ毎に前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量の情報が所定の条件を満足したか判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果に基づき前記各グループに属する基地局の少なくとも一つに対して隠蔽または隠蔽解除のいずれかを指示する指示手段とを備える。
【００１０】
前記通信品質は、一つの基地局当たりの接続可能な端末台数に基づいて前記各グループ毎に決定されるようにしてもよい。
【００１１】
前記判定手段は、前記各グループ毎に前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局および前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量が最小の基地局の少なくともいずれかが存在するかを判定し、前記指示手段は、前記判定手段の判定結果に基づき、前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽の指示、および前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量が最小の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽解除の指示のうち少なくともいずれかの指示を行うようにしてもよい。
【００１２】
前記各グループ毎に前記所定の通信帯域を割り当てておき、前記接続端末台数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報に基づき、前記各グループ毎に割り当てた前記所定の通信帯域の範囲内で、前記各基地局に割り当てる通信帯域を制御する制御手段をさらに備えてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る端末負荷分散方法では、無線回線を介して複数の端末とそれぞれ接続可能な複数の基地局と基幹ネットワークとの間に配置され、前記複数の基地局との間で所定の通信帯域で通信トラヒックの送受信を行う通信中継装置が、前記基地局のそれぞれからその基地局に接続している接続端末台数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報を受信するステップと、前記複数の基地局を予め定めた前記無線回線の通信品質に基づき２以上のグループに分けておき、前記各グループ毎に前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量の情報が所定の条件を満足したか判定するステップと、前記判定結果に基づき前記各グループに属する基地局の少なくとも一つに対して隠蔽または隠蔽解除のいずれかを指示するステップとを備える。
【００１４】
前記通信品質は、一つの基地局当たりの接続可能な端末台数に基づいて前記各グループ毎に決定されるようにしてもよい。
【００１５】
前記各グループ毎に前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局および接続している端末台数もしくは通信トラヒック量が最小の基地局の少なくともいずれかが存在するかを判定し、前記判定結果に基づき、前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量が最大の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽の指示、および前記接続端末台数もしくは前記通信トラヒック量が最小の基地局の少なくとも一つに対する隠蔽解除の指示のうち少なくともいずれかの指示を行うようにしてもよい。
【００１６】
前記各グループ毎に前記所定の通信帯域を割り当てておき、前記接続端末台数および前記通信トラヒック量の情報の少なくともいずれかの情報に基づき、前記各グループ毎に割り当てた前記所定の通信帯域の範囲内で、前記各基地局に割り当てる通信帯域を制御するステップをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複数の無線端末が接続される基地局とインターネット等の基幹ネットワークの間に配置される通信中継装置が、所定の通信品質に基づき無線端末が接続している基地局をグループ化することにより、グループ毎に通信品質の差別化を行うことができ、かつ端末の接続状況に応じて負荷分散制御を行うことにより、グループ内では通信品質を同一に保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信ＬＡＮシステムの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施の形態に係る通信品質に基づく基地局のグループ分けの例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る制御パケットを複数の基地局との間で送受信する通信中継装置の構成例を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る通信中継装置の端末接続管理部の構成例である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る通信中継装置が各基地局に対して隠蔽ＯＮ／ＯＦＦを指示する場合の動作を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る端末接続管理部の接続端末台数管理テーブルの構成例である。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態に係る通信中継装置の基地局に対する隠蔽制御手順を表すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係る基地局の一部が隠蔽されている状態を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施の形態に係る基地局の一部が隠蔽されている状態において、新規接続端末が接続要求を行った場合の一動作例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る基地局の一部が隠蔽されている状態において、新規接続端末が接続要求を行った場合の他の動作例を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る無線通信ＬＡＮシステムの全体構成を表す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る通信中継装置の構成例である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る通信中継装置の一制御手順を表すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態に係る通信中継装置の帯域割当制御部における帯域割当例を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る通信中継装置の他の制御手順を表すフローチャートである。
【図１６】図１６は、本発明をＰＯＮシステムに適用した場合の第３の実施の形態を示す図である。
【図１７】図１７は、従来の無線通信ＬＡＮシステムの一構成例を表す図である。
【図１８】図１８は、従来の無線通信ＬＡＮシステムの他の構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信システムの全体構成を表す図である。
【００２１】
本実施の形態における無線ＬＡＮシステムは、基幹ネットワークであるインターネット１０と無線回線を介して複数の端末（４０−１〜４０−ｎ）と接続可能な複数の基地局（３０−１〜３０−ｎ）、及びインターネット１０と基地局（３０−１〜３０−ｎ）の間に配置される通信中継装置２０から構成されている。本構成において、通信中継装置２０はインターネット１０と基地局（３０−１〜３０−ｎ）の間のトラヒックを中継するとともに、各基地局との間で基地局の隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ制御や基地局から接続端末台数等の情報を受信するための制御パケットを送受信する。
【００２２】
尚、本図では、通信中継装置と各基地局の間で制御パケットのやりとりをする例を説明するが、これのみに限るわけではなく、例えば、制御用の専用線を用意しても良い。他の実施の形態においても同様である。
【００２３】
本実施の形態では、通信中継装置２０が、通信中継装置配下の基地局（３０−１〜３０−ｎ）を所定の通信品質に基づいてグルーピングし、各基地局（３０−１〜３０−ｎ）に接続されている接続端末台数の情報をグループ毎に管理し、この接続端末台数の情報に基づきグループ内の基地局に新規端末の接続を許可するか否かを決定する。
【００２４】
この基地局のグループの分け方はシステム設計者（サービス提供者）が任意に設定、変更できる。例えば、高品質な通信を行えるグループとそうでないグループに分けることができるので、グループの分け方によってグループ間の通信品質の差別化が行うことができる。
【００２５】
本実施の形態においては、通信品質は１基地局あたりの平均接続端末台数で決まり、１基地局あたりの平均接続端末台数＝最大接続端末台数／所属基地局数  で表すことができる。
【００２６】
４台の基地局を通信品質に基づき２つのグループに分ける場合のグループ分けの一例を図２に示す。（ａ）では、グループ１、グループ２共に接続可能な最大接続端末台数は等しいが、グループに属する基地局の数がグループ１の方が多いので、１基地局当たりの平均接続端末台数が少ないグループ１の通信品質を高くすることができる。
【００２７】
一方、（ｂ）では、グループに所属する基地局台数は等しいが最大接続端末台数がグループ１の方が多いので、１基地局当たりの平均接続端末台数が少なくなるグループ２の通信品質を高くすることができる。このように、システム設計者が、グループに所属する基地局数と最大接続端末台数の組み合わせをあらかじめ設定しておくことで、グループ毎に通信品質を予め差別化することができる。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る制御パケットを複数の基地局との間で送受信する通信中継装置の構成例を示す図である。通信中継装置２０は、端末接続管理部２２を備えており、この端末接続管理部２２は、グループ毎に各基地局（３０−１〜３０−ｎ）の接続端末台数を均等にするための制御パケットの送受信を行う。制御パケットは２種類あり、ひとつは基地局（３０−１〜３０−ｎ）から通信中継装置２０へと送信するパケットで、基地局に接続されている接続端末台数を通知するためのものであり、通信中継装置２０が各基地局（３０−１〜３０−ｎ）における最新の接続端末台数を把握することにより、各基地局の接続端末台数を均等にして、トラヒックの負荷を分散することができる。
【００２９】
もうひとつは通信中継装置２０から基地局（３０−１〜３０−ｎ）へと送信するパケットで、基地局を隠蔽するか否かを制御するためのものである。基地局を「隠蔽」する、すなわち、新規に接続を希望する無線端末に対して接続端末台数の多い基地局のＥＳＳＩＤを認識できないようにしたり、ビーコンを発生させないようにすることで、新規無線端末は隠蔽されていない基地局へと接続されるため、各基地局にトラヒックの負荷を分散することが可能となる。
【００３０】
本実施の形態によれば、通信中継装置がグループ毎に接続端末台数を管理し、接続端末台数に応じて各基地局の隠蔽ＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、グループ毎に通信品質の差別化を行いながら、各グループ内でトラヒックの負荷分散をすることができる。
【００３１】
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る通信中継装置の端末接続管理部の構成例である。本構成例では、各基地局から接続端末台数を通知する制御パケットを受信する制御パケット受信部（２２−１）と、接続端末台数が所定の条件を満たしたか否か判定する判定部（２２−３）と、この判定結果に基づき、各基地局に隠蔽ＯＮまたは隠蔽ＯＦＦを指示する制御パケットを送信する指示部（２２−４）と、この制御パケットを出力する制御パケット送信部（２２−２）より構成されている。各基地局の接続端末台数の情報は、接続端末台数管理テーブル（２２−５）に保存され、各基地局から接続端末台数を通知するパケットを受信する毎に更新される。
【００３２】
図５を参照して、通信中継装置が各基地局に対して隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ制御パケットを送信する動作について説明する。図５では、通信中継装置２０に対し４台の基地局＃１〜＃４（３０−１〜３０−４）が接続されており、基地局＃１（３０−１）と基地局＃４（３０−４）がグループ１を、基地局＃２（３０−２）と基地局＃３（３０−３）がグループ２を構成する。基地局＃１〜＃４にはそれぞれ３台、２台、１台、５台の無線端末（４０１〜４０−４）が接続されている。この場合、通信中継装置２０は、各基地局（３０−１〜３０−４）から接続端末台数の制御パケットを受信し、端末接続管理部の接続端末台数管理テーブルは、図６のような内容となっている。
【００３３】
なお、図５では、基地局の台数を４台、グループ数を２つとして説明したが、これに限られるわけではなく、ｎ台の基地局に対して、最大ｎグループまで設定可能である。以下の他の実施の形態でも同様である。
【００３４】
図７のフローチャートを用いて、通信中継装置の基地局に対する隠蔽制御手順を説明する。本実施の形態では、全基地局が全て隠蔽ＯＦＦの状態から（Ｓ１−１）、順次無線端末が接続されていき、所定のタイミングで、各基地局から接続端末台数を通知する制御パケットを受信する。
【００３５】
通信中継装置の端末接続管理部では、各グループ毎に各基地局の接続端末台数が所定の条件を満足したか判定する（Ｓ１−２）。ここでは、各グループの中で、最も接続端末台数の多い基地局と、最も少ない基地局を無線接続管理部の無線端末台数管理テーブルを用いて判定する。判定した結果、グループ１において最も接続端末台数が多いのは基地局＃４、少ないのは基地局＃１と判定される。また、グループ２において最も接続端末台数が多いのは基地局＃２、少ないのは基地局＃３と判定される。
【００３６】
この判定結果に基づき、図５に示すように、各グループの中で接続端末台数が最も多い基地局＃４（３０−４）と基地局＃２（３０−２）に対しては「隠蔽ＯＮ」制御パケットが、接続端末台数が最も少ない基地局＃１（３０−１）と基地局＃３（３０−３）に対しては「隠蔽ＯＦＦ」制御パケットが送信される。この動作の結果、図８に示すように、基地局＃２（３０−２）と基地局＃４（３０−４）は新たに接続を希望する端末からは隠蔽される状態となる。
【００３７】
尚、上記の例では、最も接続端末台数の多い基地局を「隠蔽ＯＮ」とし、最も接続端末台数が少ない基地局を「隠蔽ＯＦＦ」としたが、隠蔽するか否かを判断するための条件としてはこれに限られず、システム設計者が適宜設定、変更することが可能である。例えば、所定の閾値を上回る数の端末を接続している複数の基地局を隠蔽したり、所定の閾値を下回る数の端末を接続している複数の基地局を隠蔽解除するようにしてもよい。
【００３８】
また、各基地局の接続端末台数がグループ内で同一だった場合は、例えば、接続端末台数が同一の基地局の全てを隠蔽ＯＦＦにするという制御が考えられるが、これに限られず他の制御を行ってもよい。
【００３９】
図８の状態において、新たに接続を希望する端末から接続要求があった場合の動作について説明する。図９は、本発明の第１の実施の形態に係る基地局の一部が隠蔽されている状態において、新規接続端末が接続要求を行った場合の一動作例を説明するための図である。
【００４０】
図９の例は、新規に接続を希望するグループ１に所属する無線端末＃ｘ（４０−ｘ）が現れ、さらに基地局＃４（３０−４）に接続されている５台の無線端末のうち、２台が接続解除となった場合の動作である。無線端末＃ｘ（４０−ｘ）がそれぞれの基地局からのビーコン受信可能なエリアに入ると、無線端末＃ｘ（４０−ｘ）からは隠蔽されていない基地局＃１（３０−１）と基地局＃３（３０−３）のＥＳＳＩＤが確認できる。
【００４１】
その際、無線端末＃ｘ（４０−ｘ）を操作している者は、自分の端末がどのグループに所属するかを把握している為、グループ１に所属している基地局＃１（３０−１））のＥＳＳＩＤを選択し、接続を行う。仮に基地局＃３（３０−３）のＥＳＳＩＤを選択したとしても、基地局にＭＡＣアドレスなどを確認して、「拒否」や「無視」ができるような機能を備えていればよい。
【００４２】
無線端末＃ｘ（４０−ｘ）が基地局＃１（３０−１）に接続された後の各基地局と通信中継装置間の制御信号のやり取りを図１０に示す。無線端末＃ｘ（４０−ｘ）が基地局＃１（３０−１）に接続された後、基地局＃１（３０−１）は接続端末台数の変化を受け、接続端末台数を通知する制御パケットを通信中継装置２０へと送信する。また、基地局＃４（３０−４）からも同様に接続端末台数を通知する制御パケットが送信される。通信中継装置２０ではそれらの制御パケットを受信すると、変化の生じた基地局の接続端末台数管理テーブルを更新する。本実施の形態の場合は、基地局＃１と基地局＃４の接続端末台数が変更される。接続端末台数が更新されると、再び接続端末台数管理テーブルの検索が行われる。
【００４３】
図１０の例では、基地局＃１（３０−１）の接続端末台数は３台→４台へと増加し、基地局＃４（３０−４）の接続端末台数は５台→３台へと減少したため、グループ１内の接続端末台数が最も多い基地局は基地局＃１（３０−１）、最も少ない基地局は基地局＃４（３０−４）となる。そのため、これまで隠蔽されていた基地局＃４（３０−４）に対しては「隠蔽ＯＦＦ」パケットが出力され、逆に基地局＃１（３０−１）に対しては「隠蔽ＯＮ」パケットが出力され、それを受けた基地局＃１（３０−１）は隠蔽状態になり、新たな端末の接続が禁止される。
【００４４】
図１０に示すように、更に新たに接続を希望するグループ２に所属する無線端末＃ｙが現れた場合、これまでと同様の動作が実行され、グループ２の中で隠蔽されていない基地局＃３（３０−３）に接続される。
【００４５】
尚、図１０の例では、接続端末台数に変化が生じた時に「隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ」制御パケットを送信する例を示したが、このパケットを出力するタイミングはこれのみに限るわけではない。例えば、一定期間毎に基地局から通信中継装置に接続端末台数を知らせることにより「隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ」制御パケットを送信するようにしても良い。一定期間毎に接続端末台数を通知するようにすれば、制御パケットのトラヒックを調整することもできる。
【００４６】
さらに、グループ１とグループ２の「隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ」制御パケットの送信アルゴリズムを同一のアルゴリズムに揃える必要はない。例えば、グループ１に対しては、接続端末台数が更新される毎に「隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ」制御パケットを送信するようにし、グループ２に対しては、一定時間毎に「隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ」制御パケットを送信するようにしても良い。
【００４７】
なお、本実施の形態においては隠蔽ＯＮ／ＯＦＦする基地局を各基地局に接続される端末台数の情報をもとに決定したが、台数ではなく、各基地局に接続する端末のトラヒック量に基づき隠蔽ＯＮ／ＯＦＦする基地局を決定しても良い。その場合は、各基地局にトラヒック量監視機能を設け、一定周期毎に監視したトラヒック量を通信中継装置に通知する必要がある。通知されたトラヒック量に基づき、例えばトラヒック量の多い基地局を隠蔽することにより、グループ内にヘビーユーザー端末が存在する場合でもグループ内の通信品質を同一に保つことができる。
【００４８】
このように、複数の基地局が通信品質に基づきグルーピングされたグループ内において、新規に端末が接続される場合や各基地局に接続される端末台数が大幅に変更する等の状態が生じた場合でも、基地局毎に接続端末台数を把握し、その情報に基づき基地局の隠蔽ＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、グループ毎の負荷分散を実現し、グループ内での通信品質を同一に保つことが可能となる。
【００４９】
以上述べたように、本実施の形態によれば、通信中継装置が複数のグループに分けた各基地局の接続端末台数等の情報を収集し、その情報に基づき、グループ毎に各基地局に対して隠蔽ＯＮ／ＯＦＦを指示することにより、グループ毎の負荷分散が可能となる。また、同一無線ＬＡＮシステムの中で、グループ毎に通信品質の差別化を行いつつ、グループ内での負荷分散を容易に行えるようになる。更に、通信中継装置を用いて集中制御を行う為、別途制御サーバーなどを上位レイヤーに備える必要がなく、システムコストの低減や柔軟なシステムの作りにつながる効果も得られる。  
【００５０】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、グループに所属する「基地局の台数」と、各グループに接続できる「最大接続端末台数」の２つの設定により複数の基地局をグルーピングして、グループ間で通信品質の差別化を図りつつ、グループ内では基地局の「隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ」制御により負荷分散を行う方法について説明した。第２の実施の形態においては、更に各グループ間の通信品質の差別化を大きくするために、グループ毎に通信中継装置と各基地局間の通信帯域を変更することを特徴としている。
【００５１】
また、第２の実施の形態では、各グループに割り当てられた通信帯域の範囲内で、各基地局に対して、各基地局の接続端末台数に応じて動的に通信帯域を割り当てることにより、同じグループに属する各基地局の通信品質を同一にすることができる。第１の実施の形態では、接続端末台数の多い基地局を隠蔽することにより、より接続端末台数の少ない基地局に新たな端末の接続を集中させることにより、各基地局の通信品質を同一になるようにする制御であったが、第２の実施の形態では、通信中継装置と各基地局間の通信帯域を動的に制御することにより能動的に基地局間の通信品質の均質化を図ることが可能となる。
【００５２】
第２の実施の形態に関わる無線ＬＡＮシステムの構成例を図１１に示す。基地局＃１（３０−１）と基地局＃ｎ（３０−ｎ）からなるグループ１に対しては、より少ない帯域が割り当てられ、基地局＃２（３０−２）と基地局＃３（３０−３）からなるグループ２に対しては、より少ない帯域が割り当てられており、グループ毎に固定的な帯域が割り当てられ、通信中継装置と各基地局間の帯域がグループ毎に異なることが特徴である。さらに、本実施の形態では、グループ内で各基地局の接続端末台数に応じて動的に帯域を割り当てるようにする。
【００５３】
本実施の形態における通信中継装置の構成例を図１２に示す。図３で説明した第１の実施の形態の通信中継装置２０に帯域割当制御部２３が加わり、設定された固定帯域の範囲内で各基地局に接続する接続端末台数に応じて、各基地局に対して動的に帯域割り当てを行うための制御パケットを送信する構成となっている。
【００５４】
帯域割当量の多いグループ２では、接続端末台数が増加してもパケットロスや遅延を発生する確率が低くなり、通信品質は安定する。一方、割当量の少ないグループ１では、割当量が多いグループと同数の無線端末が接続された場合、パケットロスや遅延を発生させる確率が高くなり、通信品質は低くなる。また、各グループ内において各基地局の接続端末台数に応じて動的に帯域を割り当てることにより、接続端末台数の多い基地局においては、パケットロスや遅延を発生する確率が低くなり、通信品質をさらに安定させることができる。
【００５５】
図１３に示すフローチャートを用いて、グループ単位で固定的な帯域を割り当てながら、グループ内で動的に帯域割り当てを行う方法について説明する。第１の実施の形態と同様に、グループ内で全基地局を隠蔽しない状態からスタートし（Ｓ２−１）、接続端末台数が最も多い基地局と最も少ない基地局を判定し（Ｓ２−２）、接続端末台数が最も多い基地局に対して「隠蔽ＯＮ」の指示を、接続端末台数が最も少ない基地局に対しては「隠蔽ＯＦＦ」の指示を行う（Ｓ２−３）。次に、第２の実施の形態では、基地局から通知された接続端末台数に応じて、各基地局への割り当て帯域を計算し、計算結果に基づき各基地局に帯域割り当て制御パケットを送信する（Ｓ２−４）。
【００５６】
各基地局に対して帯域が割当てられると、第１の実施の形態と同様に基地局からの台数更新パケットを監視する状態へと遷移し（Ｓ２−５）、接続端末台数が更新された場合には接続端末台数管理テーブルを更新し（Ｓ２−６）、上記の動作を繰り返す。
【００５７】
第２の実施の形態における割当て帯域計算方法の具体例を図１４を用いて説明する。グループｎに割当てられる固定帯域値をＸｇｎとすると、基地局＃ｍに割当てられる帯域ｘｍは、ｘｍ＝Ｘｇｎ×（基地局＃ｍに接続中の端末台数／グループｎに接続中の全端末台数）で表される。図１４の例では、基地局数ｍ＝４、グループ数ｎ＝２とする。また、全通信帯域Ｘｔｏｔａｌを１００％として、グループ１への固定帯域割当て値をｘ１＝７０％、ｘ２＝３０％と設定する。
【００５８】
ある時刻ｔ＝ｔ１において、基地局＃１〜＃４に接続する無線端末台数がそれぞれ２０台、４０台、２０台、４０台となっていた場合、帯域割当て計算式を用いて、各基地局へと割り当てる帯域はそれぞれ３５％、１５％、３５％、１５％となる。この割当計算結果に基づき、通信中継装置から各基地局へ、送信可能なデータ量と送信開始時間を制御パケットとして出力することにより、帯域制御を行う。
【００５９】
このように、各基地局への接続端末台数に応じて、帯域割り当て制御を行う為、ある特定の基地局に接続する無線端末の台数が変動した場合でも、動的に割り当て帯域を変更することができる。例えば、図１４に示す時刻ｔ＝ｔ１から時刻が経過し、時刻ｔ＝ｔ２（ ＞ｔ１ ）において、基地局＃３に接続される無線端末台数が５台減少したとする。この時、中継通信装置は接続端末台数管理テーブルを更新し、グループ１内で最も接続端末台数が多い基地局＃１に「隠蔽ＯＮ」パケットを送信する。その後、割り当て帯域を計算し、接続端末台数に応じた帯域を割り当てる。
【００６０】
時刻ｔ１においてはグループ内の接続端末台数が同一であった為、基地局＃１および＃３に対する割当帯域も３５％と同じであったが、基地局＃３の接続端末台数が５台減少したことにより基地局＃３への割当て帯域は３５％から３０％へ減少させ、同じグループの基地局＃１への割当帯域は３５％から４０％へと増加させることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においてはグループ内の帯域割り当て量を各基地局に接続される台数の情報をもとに決定したが、台数ではなく、各基地局に接続する端末のトラヒック量に応じて割り当て帯域を計算しても良い。その場合は、各基地局にトラヒック量監視機能を設け、一定周期毎に監視したトラヒック量を通信中継装置に通知する必要がある。通知されたトラヒック量に基づき割り当て帯域量を計算し、各基地局のトラヒック量に応じた帯域割り当てを各基地局に対して行うことにより、グループ内にヘビーユーザー端末が存在する場合でもグループ内の通信品質を同一に保つことができる。
【００６２】
また、本実施の形態においては各基地局に接続される無線端末台数が変更される毎に割当帯域を更新する例を説明したが、更新タイミングはこれに限るわけではない。例えば、図１５のフローチャートに示すように、接続端末台数管理テーブルを更新後、接続端末台数の差分がＮ台以上かどうかを判定し（Ｓ３−７）、差分がＮ台以上の時のみ帯域を更新するようにしてもよい。このような制御により、帯域割当計算時間の短縮や帯域割当に関わる制御パケットの量を減少させる効果が得られる。
【００６３】
なお、本実施の形態においてはグループ単位においては固定的に帯域を割り当てる例を示したが、グループ単位においても帯域を動的に変更可能とする構成としても良い。その際は各基地局に接続される無線端末１台あたりに割り当てる帯域（Sgn)を予めシステム設計者がグループ単位で設定しておき、基地局＃ｍに割当てられる帯域ｘｍ＝Sgn×(グループｎに接続中の全端末台数）として計算すれば良い。グループ単位に動的に帯域割当を行うことにより、帯域割当量が多いグループの帯域が余っている場合に、割当帯域量の少ないグループへの割当量を増加させることができるので、ネットワーク全体での帯域の無駄を少なくすることができる。他の実施の形態においても同様である。
【００６４】
（第３の実施の形態）
図１０は、本発明の無線通信システムにおける通信中継網にＰＯＮ（Passive Optical Network）システムを用いた場合の構成例を表す図である。
【００６５】
第１と２の実施の形態では、スイッチ、サーバー、ルータなど、基地局に「直接」接続された通信中継装置が集中制御を行い、各基地局への無線端末の接続制御を行う構成であった。しかしながら、この制御を行う装置は、基地局に直接接続された装置に限られるわけではなく、基地局とインターネットの間の通信中継網に属する装置であればどの装置が行ってもよい。第３の実施の形態は、通信中継網として、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムを利用する場合である。
【００６６】
図１６は、無線通信システムの通信中継網としてＰＯＮシステムを利用した場合の構成例である。ＰＯＮシステムは、ＯＬＴ（Optical Line Terminal）と、複数ｘ個のＯＮＵ（Optical Network Unit）と、ＯＬＴ２４と複数ｘ個のＯＮＵを１：ｘに接続する光ファイバ２７および光スプリッタ２６とにより構成される。図１６では、ＯＬＴ２４に接続されるＯＮＵは２台（ＯＮＵ＃１、ＯＮＵ＃２）（２５−１、２５−２）とする。ＯＬＴ２４には基幹ネットワークであるインターネット１０が接続され、各ＯＮＵにはｎ台の基地局（３０−１〜３０−２ｎ）が接続される。ＰＯＮシステムでは、複数のＯＮＵから送信されるフレームが、光スプリッタ２６で束ねられてＯＬＴ２４に届く。そのため、各ＯＮＵ（２５−１、２５−２）からの上りフレームが衝突しないよう、複数のＯＮＵ（２５−１、２５−２）が時分割多元接続（ＴＤＭＡ）技術を用いてＯＬＴ２４と通信している。
【００６７】
本実施の形態において、司令塔となり各基地局への無線端末の接続制御を行うのは、ＯＬＴでも各ＯＮＵでもよい。各ＯＮＵが司令塔となる場合、第１、第２の実施の形態と同様の構成により制御が可能であるが、各ＯＮＵは自身に直接に接続された基地局に対してしか無線端末の接続制御を行うことができない。つまり、この場合は、各ＯＮＵに接続可能な基地局の数を最大のグループ数としてしか、グループ内での負荷分散を行うことができない。しかしながら、ＯＬＴが司令塔となる場合には、複数のＯＮＵに接続された各基地局を同時に制御することが可能となる。これにより、無線ＬＡＮシステム全体にわたりグループ毎の負荷分散制御を行う事が可能となり、システム全体で通信品質の差別化をより行いやすくすることが可能となる。
【００６８】
ＯＬＴが司令塔となって全基地局のスリープを制御する場合には、各ＯＮＵが基地局から送信されてくる制御パケット（接続端末台数通知パケット）をＯＬＴへと転送し、ＯＬＴからの制御パケット（隠蔽ＯＮ／ＯＦＦ、帯域割当てパケット）を宛先となっている基地局へと転送すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、様々な通信サービスの要求条件に基づき無線端末に提供する通信品質の差別化を行うとともに、同一の通信品質のグループ内の各基地局に接続されている無線端末の通信品質を同一にすることが可能な負荷分散方法を備えた無線ＬＡＮシステムに適用することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…インターネット、２０…通信中継装置、２１…通信中継部、２２…端末接続管理部、２２−１…制御パケット受信部、２２−２…制御パケット送信部、２２−３…判定部、２２−４…指示部、２２−５…接続端末台数管理テーブル、２３…帯域割当制御部、２４…ＯＬＴ、２５−１〜２５−２…ＯＮＵ、２６…光スプリッタ、２７…光ファイバ、３０、３０−１〜３０−２ｎ…基地局、４０、４０−１〜４０−２ｎ…端末、４０−ｘ…新規接続端末（グループ１）、４０−ｙ…新規接続端末（グループ２）。
【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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【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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