(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムであって、
前記制御局装置は、
前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視部と、
前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、
を備え、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御部は、
選択した前記第２の基地局装置が前記端末装置との無線通信を開始してから所定時間の経過後に当該第２の基地局装置を停止させる、
無線通信システム。
【請求項２】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムであって、
前記制御局装置は、
前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況として、前記第１の基地局装置を介したトラヒックの移動平均を取得する監視部と、
前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、
を備え、
前記第１の基地局装置の通信距離の範囲内に２つ以上の前記第２の基地局装置が存在し、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御部は、
前記トラヒックの移動平均に対して定められた複数の階級のいずれに現在の前記トラヒックの移動平均が含まれるかに基づいて、前記第１の基地局装置の通信範囲内に存在する前記第２の基地局装置における前記端末装置との無線通信を開始させる前記第２の基地局装置の割合を決定する、
無線通信システム。
【請求項３】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムであって、
前記制御局装置は、
前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視部と、
前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、
を備え、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御部は、
前記端末装置の通信相手に基づいて、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれを介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせるかを判定し、
前記第２の基地局装置を介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせる場合、前記端末装置と無線通信を行える前記第２の基地局装置に無線通信を開始させる、
無線通信システム。
【請求項４】
前記制御部は、
前記利用状況を示す判定値が所定の閾値以上になった場合に所定数の前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させ、前記判定値が前記閾値未満になった場合に前記所定数の前記第２の基地局装置を停止させる、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記端末装置による通信のデータサイズに基づいて、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれを介して通信相手との通信を前記端末装置に行わせるかを判定し、
前記第２の基地局装置を介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせる場合、前記端末装置と無線通信を行える前記第２の基地局装置に無線通信を開始させる、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記制御部は、
前記端末装置と無線通信を開始させる前記第２の基地局装置を選択する際に、前記第２の基地局装置それぞれが無線通信を行った累積時間のばらつきを平滑化するように前記第２の基地局装置を選択する、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項７】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御方法であって、
前記制御局装置が、前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視ステップと、
前記制御局装置が、前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御ステップと、
を有し、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御ステップでは、前記制御局装置が、
選択した前記第２の基地局装置が前記端末装置との無線通信を開始してから所定時間の経過後に当該第２の基地局装置を停止させる、
制御方法。
【請求項８】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御方法であって、
前記制御局装置が、前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況として、前記第１の基地局装置を介したトラヒックの移動平均を取得する監視ステップと、
前記制御局装置が、前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御ステップと、
を有し、
前記第１の基地局装置の通信距離の範囲内に２つ以上の前記第２の基地局装置が存在し、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御ステップでは、前記制御局装置が、
前記トラヒックの移動平均に対して定められた複数の階級のいずれに現在の前記トラヒックの移動平均が含まれるかに基づいて、前記第１の基地局装置の通信範囲内に存在する前記第２の基地局装置における前記端末装置との無線通信を開始させる前記第２の基地局装置の割合を決定する、
制御方法。
【請求項９】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御方法であって、
前記制御局装置が、前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視ステップと、
前記制御局装置が、前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御ステップと、
を有し、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御ステップでは、前記制御局装置が、
前記端末装置の通信相手に基づいて、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれを介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせるかを判定し、
前記第２の基地局装置を介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせる場合、前記端末装置と無線通信を行える前記第２の基地局装置に無線通信を開始させる、
制御方法。
【請求項１０】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御局装置であって、
前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視部と、
前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、
を備え、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御部は、
選択した前記第２の基地局装置が前記端末装置との無線通信を開始してから所定時間の経過後に当該第２の基地局装置を停止させる、
制御局装置。
【請求項１１】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御局装置であって、
前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況として、前記第１の基地局装置を介したトラヒックの移動平均を取得する監視部と、
前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、
を備え、
前記第１の基地局装置の通信距離の範囲内に２つ以上の前記第２の基地局装置が存在し、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御部は、
前記トラヒックの移動平均に対して定められた複数の階級のいずれに現在の前記トラヒックの移動平均が含まれるかに基づいて、前記第１の基地局装置の通信範囲内に存在する前記第２の基地局装置における前記端末装置との無線通信を開始させる前記第２の基地局装置の割合を決定する、
制御局装置。
【請求項１２】
第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御局装置であって、
前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視部と、
前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、
を備え、
前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められており、
前記制御部は、
前記端末装置の通信相手に基づいて、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれを介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせるかを判定し、
前記第２の基地局装置を介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせる場合、前記端末装置と無線通信を行える前記第２の基地局装置に無線通信を開始させる、
制御局装置。
【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、制御方法及び制御局装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速にデータ転送する手段として無線ＬＡＮが広く利用されており、その普及に伴い無線ＬＡＮによる通信機能を搭載した端末装置の出荷数が増加し、無線ＬＡＮを介したトラヒックも増加している。さらに、スタジアムやイベントスペースなどのような限られたエリアに、非常に多くの端末装置が稠密に存在する状況で無線ＬＡＮを利用するシーンも出てきている。無線ＬＡＮは、多元接続方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance）を利用しているため、端末装置数やトラヒックが増加した場合にはスループットが低下するという問題がある（非特許文献１）。
【０００３】
一方で、無線ＬＡＮでは、従来利用されていた２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯に加えて、６０ＧＨｚ帯を新たに利用することが報告されている。２．４ＧＨｚ帯あるいは５ＧＨｚ帯を利用する従来の無線ＬＡＮと、６０ＧＨｚ帯を利用する無線ＬＡＮ（以下、ミリ波無線という。）とは、通信距離が異なる。一般に、２．４ＧＨｚ帯あるいは５ＧＨｚ帯を利用する従来の無線ＬＡＮは、１００ｍ程度までを通信範囲とするのに対して、６０ＧＨｚ帯を利用するミリ波無線は、１０ｍ程度までを通信範囲とする。このように、６０ＧＨｚ帯を利用するミリ波無線は、従来の無線ＬＡＮに比べ通信距離が短い（非特許文献２）。また、ミリ波無線は、従来の無線ＬＡＮと比較して消費電力も大きい。このため、従来の無線ＬＡＮとミリ波無線とを切り替えて利用するための技術が検討されている。
【０００４】
検討されている技術の１つは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｄで標準化されているＦＳＴ（Fast Session Transfer）である（非特許文献３）。非特許文献３に記載の技術は、ＭＡＣレイヤで仮想化することでＩＰ以上のレイヤに切り替えを意識させることなく従来の無線ＬＡＮとミリ波無線との間で切り替えを行う技術である。また、他の技術としては、無線ＬＡＮの電波を利用して、基地局装置のミリ波無線の通信エリアを推定し、無線ＬＡＮからミリ波無線に切り替える技術である（非特許文献４）。これらの技術は、いずれも端末装置が主導して無線ＬＡＮとミリ波無線とを切り替える技術である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】守倉正博（監修）、久保田周治（監修）、「インプレス標準教科書シリーズ  改訂三版８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」、株式会社インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月
【非特許文献２】「６０ＧＨｚの近距離・高速データ通信規格の発表が相次ぐ」、２００９年７月、［online］、科学技術・学術政策研究所、［平成２８年２月２日検索］、インターネット<URL: http://data.nistep.go.jp/dspace/bitstream/11035/2054/1/NISTEP-STT100-6.pdf>
【非特許文献３】SaiShankar N, Debashis Dash, Hassan El Madi, and Guru Gopalakrishnan, "WiGig and IEEE802.11ad For Multi-Gigabyte-Per-Second WPAN and WLAN", ZTE Communications, vol.10, no.4, pp.13-22, 2012
【非特許文献４】和田翔、齋藤弦、小野智史、梅比良正弘、武田茂樹、「マイクロ波帯によるミリ波帯ＷＬＡＮ通信エリア推定方法」、２０１３年３月、［online］、電子情報通信学会、［平成２８年２月２日検索］、インターネット<URL: http://www.ieice.org/tokyo/gakusei/kenkyuu/18/pdf/63.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無線ＬＡＮとミリ波無線とを組み合わせたネットワークを構成し、前述の技術を適用した端末装置であって無線ＬＡＮとミリ波無線との切り替えを主導的に行う端末装置が、ミリ波無線の通信エリアに複数存在する場合、当該通信エリアですべての端末装置がミリ波無線で通信を行うことがある。このような場合には、複数の端末装置がミリ波無線を使用することによりトラヒックが増加して、スループットが向上しないことがある。
【０００７】
前述の事情に鑑み、本発明は、異なる無線通信方式を適用したネットワークにおいてスループットを改善することができる無線通信システム、制御方法及び制御局装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムであって、前記制御局装置は、前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視部と、前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、を備え、前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められている、無線通信システムである。
【０００９】
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記制御部は、前記利用状況を示す判定値が所定の閾値以上になった場合に所定数の前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させ、前記判定値が前記閾値未満になった場合に前記所定数の前記第２の基地局装置を停止させる。
【００１０】
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記第１の基地局装置の通信距離の範囲内に２つ以上の前記第２の基地局装置が存在し、前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況は、前記第１の基地局装置を介したトラヒックの移動平均であり、前記制御部は、前記トラヒックの移動平均に対して定められた複数の階級のいずれに現在の前記トラヒックの移動平均が含まれるかに基づいて、前記第１の基地局装置の通信範囲内に存在する前記第２の基地局装置における前記端末装置との無線通信を開始させる前記第２の基地局装置の割合を決定する。
【００１１】
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記制御部は、前記端末装置の通信相手に基づいて、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれを介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせるかを判定し、前記第２の基地局装置を介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせる場合、前記端末装置と無線通信を行える前記第２の基地局装置に無線通信を開始させる。
【００１２】
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記制御部は、前記端末装置による通信のデータサイズに基づいて、前記第１の基地局装置と前記第２の基地局装置とのいずれを介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせるかを判定し、前記第２の基地局装置を介して前記通信相手との通信を前記端末装置に行わせる場合、前記端末装置と無線通信を行える前記第２の基地局装置に無線通信を開始させる。
【００１３】
また、本発明の一態様は、上記の無線通信システムにおいて、前記制御部は、前記端末装置と無線通信を開始させる前記第２の基地局装置を選択する際に、前記第２の基地局装置それぞれが無線通信を行った累積時間のばらつきを平滑化するように前記第２の基地局装置を選択する。
【００１４】
また、本発明の一態様は、第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御方法であって、前記制御局装置が、前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視ステップと、前記制御局装置が、前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御ステップと、を有し、前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められている、制御方法である。
【００１５】
また、本発明の一態様は、第１の無線モードを用いた無線通信を複数の端末装置と行う第１の基地局装置と、前記第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い第２の無線モードを用いた無線通信を前記端末装置と行う複数の第２の基地局装置と、前記第２の基地局装置に無線通信を行わせるか否かを切り替える制御局装置とを備える無線通信システムにおける制御局装置であって、前記第１の基地局装置を介した前記端末装置の無線通信の利用状況を取得する監視部と、前記利用状況に基づいて、前記複数の第２の基地局装置のうち前記端末装置との無線通信を行わせる前記第２の基地局装置を選択し、選択した前記第２の基地局装置に前記端末装置との無線通信を開始させる制御部と、を備え、前記第２の無線モードを用いて無線通信を行える前記端末装置が前記第２の基地局装置ごとに定められている、制御局装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異なる無線通信方式を適用したネットワークにおいてスループットを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態による無線通信システムの構成例を示すブロック図。
【図２】本実施形態の無線通信システムにおける無線セルの構成例を示す図。
【図３】本実施形態における端末装置の構成例を示すブロック図。
【図４】端末装置が無線通信をしていない場合における無線モードの切替処理を示すフローチャート。
【図５】端末装置が第１の無線モードで無線通信を行っている場合における無線モードの切替処理を示すフローチャート。
【図６】端末装置が第２の無線モードで無線通信を行っている場合における無線モードの切替処理を示すフローチャート。
【図７】本実施形態における制御局装置１の構成例を示すブロック図。
【図８】監視部が利用状況に関する平均値を算出する期間を示す図。
【図９】通信相手情報記憶部が記憶する通信相手リストの一例を示す図。
【図１０】端末情報記憶部が記憶する端末テーブルの一例を示す図。
【図１１】制御局装置が行う利用状況に応じた切替処理を示すフローチャート。
【図１２】制御局装置が行う通過許可処理を示すフローチャート。
【図１３】制御局装置が通過許可処理の後に行う停止処理を示すフローチャート。
【図１４】図１２に示した通過許可処理が行われたときの無線通信システムの動作を示すシーケンス図。
【図１５】制御局装置が行う通過許可処理を示すフローチャート。
【図１６】図１５に示した通過許可処理が行われたときの無線通信システムの動作を示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における無線通信システム、制御方法及び制御局装置を説明する。なお、以下の実施形態では、同一の符号を付した構成要素は同様の動作を行うものとして、重複する説明を適宜省略する。
【００１９】
図１は、本実施形態による無線通信システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態による無線通信システムは、制御局装置１と、複数の第１の基地局装置２と、複数の第２の基地局装置３とを備える。制御局装置１は、第１の基地局装置２及び第２の基地局装置３それぞれと通信可能に有線回線又は無線回線で接続されている。制御局装置１は、外部のネットワーク、例えばインターネットと接続されている。制御局装置１と第１の基地局装置２と第２の基地局装置３とは、外部のネットワークと端末装置４との間の通信や、端末装置４同士の間の通信を中継する。
【００２０】
第１の基地局装置２及び第２の基地局装置３は、１つ又は複数の端末装置４と無線通信をする。第１の基地局装置２と端末装置４との無線通信には、第１の無線モード（無線通信方式）が用いられる。第２の基地局装置３と端末装置４との無線通信には、第２の無線モードが用いられる。第２の無線モードは、第１の無線モードよりも通信速度が速くかつ通信距離が短い。例えば、第１の無線モードには多元接続技術としてＣＳＭＡ／ＣＡを利用する無線ＬＡＮを用い、第２の無線モードには多元接続技術としてＴＤＭを利用するミリ波無線を用いてもよい。ミリ波無線は、無線ＬＡＮと比較して、伝送速度が高速だが、無線セルのサイズが小さく、消費電力が大きいという特徴を有している。ここで、無線セルは、通信可能な距離の範囲内の領域、例えば装置を中心して通信可能な距離を半径とする円の内側の領域である。
【００２１】
本実施形態による無線通信システムでは、第１の無線モードを利用した第１の基地局装置２と端末装置４とにおける無線通信の状況（以下、利用状況という。）に基づいて、第２の無線モードを利用した第２の基地局装置３と端末装置４とにおける無線通信の開始及び停止を制御する。また、第２の基地局装置３ごとに第２の無線モードを用いて無線通信を行える端末装置４を制限する。これらにより、第１の無線モードから第２の無線モードへ切り替えたにもかかわらず、第２の無線モードを用いた無線通信のトラヒックが著しく増加してスループットが低下することを抑止し、無線通信システム全体におけるスループットを改善させる。以下、本実施形態の無線通信システムについてより詳細に説明する。
【００２２】
図２は、本実施形態の無線通信システムにおける無線セルの構成例を示す図である。第１の無線モードで無線通信を行う第１の基地局装置２の無線セルは、第２の無線モードで無線通信を行う第２の基地局装置３の無線セルに比べて広い。複数の第２の基地局装置３は、第１の基地局装置２の無線セル内に配置されている。第２の基地局装置３が配置される位置は、図２に示すように、複数の第２の基地局装置３の無線セルが第１の基地局装置２の無線セル内を均等に被うように定められる。なお、第２の基地局装置３が配置される位置は、第１の基地局装置２の無線セル内のトラヒックが多い領域を被うように定められてもよい。
【００２３】
図３は、本実施形態における端末装置４の構成例を示すブロック図である。端末装置４は、制御部４１と、第１の無線部４２と、第２の無線部４３とを備える。制御部４１は、通信相手との通信を行う際に、第１の無線部４２と第２の無線部４３とのいずれを介して通信を行うかを選択する制御を行う。第１の無線部４２は、第１の無線モードで第１の基地局装置２と無線通信を行う。第２の無線部４３は、第２の無線モードで第２の基地局装置３と無線通信を行う。端末装置４は、第１の基地局装置２又は第２の基地局装置３と制御局装置１とを介して、外部のネットワークや他の端末装置４との通信を行う。
【００２４】
図４は、端末装置４が無線通信をしていない場合における無線モードの切替処理を示すフローチャートである。ここで、端末装置４が無線通信していない場合とは、第１の無線部４２と第２の無線部４３とのいずれによる無線通信も行っていない場合のことである。端末装置４において、制御部４１は、ユーザによる操作や、端末装置４において実行されているプログラムなどの通信要求を受け付けると無線モードの切替処理を開始し、第２の無線部を起動させる（ステップＳ１１）。制御部４１は、無線通信により接続可能な第２の基地局装置３を第２の無線部４３に探索させる（ステップＳ１２）。
【００２５】
制御部４１は、第２の無線部４３の探索結果に基づいて、接続可能な第２の基地局装置３が通信可能な範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ１３）。第２の基地局装置３が通信可能な範囲内に存在する場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部４１は、通信可能な範囲内に存在する第２の基地局装置３へ接続させる制御を第２の無線部４３に対して行い、第２の無線モードを用いた無線通信を開始させ（ステップＳ１４）、切替処理を終了する。
【００２６】
第２の基地局装置３が通信可能な範囲内に存在しない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、制御部４１は、第２の無線部４３を停止させ（ステップＳ１５）、第１の無線部４２を起動させる（ステップＳ１６）。制御部４１は、無線通信により接続可能な第１の基地局装置２を第１の無線部４２に探索させる（ステップＳ１７）。
【００２７】
制御部４１は、第１の無線部４２の探索結果に基づいて、接続可能な第１の基地局装置２が通信可能な範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ１８）。第１の基地局装置２が通信可能な範囲内に存在する場合(ステップＳ１８：ＹＥＳ)、制御部４１は、通信可能な範囲内に存在する第１の基地局装置２へ接続させる制御を第１の無線部４２に対して行い、第１の無線モードを用いた無線通信を開始させ（ステップＳ１９）、切替処理を終了する。
【００２８】
第１の基地局装置２が通信可能な範囲内に存在しない場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、制御部４１は、第１の無線部４２を停止させる（ステップＳ２０）。制御部４１は、第１の無線モードと第２の無線モードとのいずれの無線モードでも基地局装置へ接続できなかった場合には一定時間待機し（ステップＳ２１）、処理をステップＳ１１へ戻す。制御部４１は、第１の無線モード又は第２の無線モードを用いた無線通信を開始させるまで、ステップＳ１１からステップＳ２１までの処理を繰り返して行う。
【００２９】
図５は、端末装置４が第１の無線モードで無線通信を行っている場合における無線モードの切替処理を示すフローチャートである。端末装置４において第１の無線モードでの無線通信中に、制御部４１は、第２の無線部４３を起動させ（ステップＳ３１）、無線通信により接続可能な第２の基地局装置３を第２の無線部４３に探索させる（ステップＳ３２）。制御部４１は、第２の無線部４３の探索結果に基づいて、接続可能な第２の基地局装置３が通信可能な範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ３３）。
【００３０】
第２の基地局装置３が通信可能な範囲内に存在する場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、制御部４１は、第１の無線部４２を停止させる（ステップＳ３４）。制御部４１は、通信可能な範囲内に存在する第２の基地局装置３へ接続させる制御を第２の無線部４３に対して行い、第２の無線モードを用いた無線通信を開始させ（ステップＳ３５）、切替処理を終了する。
【００３１】
第２の基地局装置３が通信可能な範囲内に存在しない場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、制御部４１は、第２の無線部４３を停止させる（ステップＳ３６）。制御部４１は、第２の無線モードで第２の基地局装置３へ接続できなかった場合には一定時間待機し（ステップＳ３７）、処理をステップＳ３１へ戻す。制御部４１は、第１の無線モードでの無線通信中には、定期的に第２の無線部４３を起動させて、接続可能な第２の基地局装置３が存在するかどうかを探索する当該切替処理（ステップＳ３１〜Ｓ３７）を行う。
【００３２】
図６は、端末装置４が第２の無線モードで無線通信を行っている場合における無線モードの切替処理を示すフローチャートである。端末装置４において第２の無線モードでの無線通信中に、制御部４１は、第２の基地局装置３との無線通信が切断しているか否かを判定し（ステップＳ４１）、無線通信の切断が発生していない場合（ステップＳ４１：ＮＯ）、定期的に判定を繰り返す。
【００３３】
第２の基地局装置３との無線通信が切断している場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、制御部４１は、第２の無線部４３を停止させ（ステップＳ４２）、第１の無線部４２を起動させる（ステップＳ４３）。制御部４１は、無線通信により接続可能な第１の基地局装置２を第１の無線部４２に探索させる（ステップＳ４４）。制御部４１は、第１の無線部４２の探索結果に基づいて、接続可能な第１の基地局装置２が通信可能な範囲内に存在するか否かを判定する（ステップＳ４５）。
【００３４】
第１の基地局装置２が通信可能な範囲内に存在する場合（ステップＳ４５：ＹＥＳ）、制御部４１は、通信可能な範囲内に存在する第１の基地局装置２へ接続させる制御を第１の無線部４２に対して行い、第１の無線モードを用いた無線通信を開始させ（ステップＳ４６）、切替処理を終了する。
【００３５】
第１の基地局装置２が通信可能な範囲内に存在しない場合（ステップＳ４５：ＮＯ）、制御部４１は、第１の無線部４２を停止させ（ステップＳ４７）、当該切替処理を終了する。制御部４１は、当該切替処理（ステップＳ４１からステップＳ４７）を終了させた後に、図４に示した切替処理を開始して、第１の無線モード又は第２の無線モードによる無線通信の継続を図る。
【００３６】
本実施形態における無線通信システムでは、第１の無線モードと第２の無線モードとを組み合わせて無線通信に利用している。端末装置４は、図３から図６を参照して説明したように、自律的に無線モードを切り替える機能を有している。制御局装置１は、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３の起動又は停止を制御することにより、端末装置４が第１の無線モードと第２の無線モードとのうちいずれの無線モードを利用するかを制御することができる。第２の基地局装置３を停止させる方法としては、第２の基地局装置３自体を停止させる方法や、第２の基地局装置３が有している無線機器を停止させる方法、第２の基地局装置３が有している無線機器を停波させる方法などがある。第２の基地局装置３を停止させる際には、いずれの方法が用いられてもよい。
【００３７】
図７は、本実施形態における制御局装置１の構成例を示すブロック図である。制御局装置１は、通信部１１と、監視部１２と、切替判定部１３と、切替制御部１４と、通信相手情報記憶部１５と、端末情報記憶部１６とを備える。切替判定部１３と切替制御部１４とにより制御部は形成される。通信部１１は、第１の基地局装置２と第２の基地局装置３とインターネットとの間の通信を中継する。また、通信部１１は、第１の基地局装置２及び第２の基地局装置３と制御情報の送受信を行う。制御情報には、第１の基地局装置２及び第２の基地局装置３それぞれにおけるトラヒック、電波の干渉状況、無線通信が開始されるまでの待ち時間などの、端末装置４との間における利用状況を示す情報が含まれる。
【００３８】
監視部１２は、端末装置４が第１の基地局装置２を利用した無線通信に関する利用状況を、通信部１１を介して取得する。監視部１２は、取得した利用状況について監視単位期間Ｔにおける平均値を算出し、算出した平均値を利用状況を表す判定値として切替判定部１３へ出力する。ここで、監視単位期間Ｔは、予め定められた期間であり、無線通信システムにおける第１の無線モードにおける利用状況の変動周期や変動傾向に応じて定められる。利用状況に関する平均値の算出には、単純移動平均、加重移動平均あるいは指数移動平均のいずれを用いてもよい。図８は、監視部１２が利用状況に関する平均値を算出する期間を示す図である。図８において、横軸は時間を示している。監視部１２は、図８に示すように、監視単位期間Ｔごとの監視をスライドして実施する。例えば、時刻Ｔ１において、監視部１２は、時刻Ｔ１から過去の期間Ｔにおける値を平均することで、平均値を算出する。
【００３９】
切替判定部１３は、監視部１２から入力する判定値に基づいて、第２の基地局装置３を起動させるか否かの判定を行う。切替判定部１３は、判定結果を切替制御部１４へ出力する。切替制御部１４は、切替判定部１３による判定結果に基づいて第２の基地局装置３に対する起動又は停止の要求を、通信部１１を介して送信する。また、切替制御部１４は、接続する端末装置４を示す情報を、起動の要求とともに第２の基地局装置３に対して通知する。
【００４０】
通信相手情報記憶部１５は、通信相手リストを記憶している。通信相手リストは、端末装置４の通信相手のうち、第２の基地局装置３を介した第２の無線モードによる無線通信の利用を優先させる通信相手を示すリストである。図９は、通信相手情報記憶部１５が記憶する通信相手リストの一例を示す図である。図９に示す通信相手リストの一例では通信相手がＵＲＬで示されているが、ＩＰアドレスや他の識別情報を用いて通信相手が示されていてもよい。
【００４１】
端末情報記憶部１６は、端末テーブルを記憶している。端末リストは、第２の無線モードで無線通信する端末装置４を示すテーブルであり、第２の無線モードで無線通信する端末装置４と第２の基地局装置３との組み合わせを含むテーブルである。図１０は、端末情報記憶部１６が記憶する端末テーブルの一例を示す図である。図１０に示すように、端末テーブルは、第２の基地局装置３の識別子の項目と、端末装置４の識別子の項目との２つの行を有している。端末テーブルにおける各行は、第２の無線モードで無線通信を行える第２の基地局装置３と端末装置４との組み合わせを表している。第２の基地局装置３と端末装置４との組み合わせの端末テーブルに対する登録は、事前に行われていてもよいし、第１の基地局装置２を介した端末装置４からの要求に応じて行われてもよいし、その手段は限定されない。
【００４２】
切替制御部１４は、端末リストに基づいて、第２の基地局装置３に対して接続する端末装置４に関する情報を通知する。切替制御部１４からの通知を受けた第２の基地局装置３は、通知された端末装置４のみを接続する。例えば、識別子「＃０」で示される第２の基地局装置３は、識別子「００：１１：２２：３３：４４：５５」で示される端末装置４と接続して、第２の無線モードで無線通信を行う。図１０では、１つの第２の基地局装置３に対して１つの端末装置４が第２の無線モードで無線通信できる端末装置４として示されているが、１つの第２の基地局装置３に対して複数の端末装置４が組み合わされていてもよい。また、図１０に示す例では、端末装置４の識別子にＭＡＣアドレスが用いられているが、端末装置４を一意に識別できる情報であれば他の情報を用いてもよい。
【００４３】
本実施形態の無線通信システムでは、制御局装置１が、第１の無線モードの無線通信における利用状況を監視し、現在の利用状況が４段階に分けられた利用状況のうちいずれの段階にあるのかを判定する。制御局装置１は、利用状況の段階を判定する際に、各段階の境界を示す３つの閾値Ａ、Ｂ及びＣ（Ａ＜Ｂ＜Ｃ）を用いる。制御局装置１は、現在の利用状況の段階に基づいて、第２の基地局装置３に対する起動又は停止の制御を行う。
【００４４】
例えば、利用状況の判定値をトラヒックで表す場合、第１の基地局装置２が単位時間あたりに処理できる最大トラヒックに基づいて、閾値Ａ、Ｂ及びＣが定められる。また、利用状況の判定値をトラヒックと電波の干渉状態とのパラメータの組み合わせで示す場合、閾値Ａ、Ｂ及びＣそれぞれもパラメータの組み合わせで定められる。また、以下では、利用状況の段階に応じて起動させる第２の基地局装置３について、第２の基地局装置３の割合で表す。用いる割合としては、例えば１０％、２０％、３０％、５０％などを用いる。第２の基地局装置３が１００台ある場合において、１０％は１０台の第２の基地局装置３に相当する。
【００４５】
図１１は、本実施形態における制御局装置１が行う利用状況に応じた切替処理を示すフローチャートである。制御局装置１は、第１の基地局装置２ごとに、切替処理を行う。すなわち、制御局装置１は、第１の基地局装置２の無線セルごとに第１の無線モードの利用状況の判定値について判定を行い、当該無線セル内に存在する第２の基地局装置３に対する起動又は停止の制御を行う。
【００４６】
制御局装置１において切替処理が開始されると、切替判定部１３は、監視部１２により取得される利用状況の判定値Ｖを取得し、判定値Ｖと閾値Ａ、Ｂ、Ｃとを比較することにより、利用状況を判定する（ステップＳ５１）。ステップＳ５１では、切替判定部１３は、判定値Ｖが閾値Ａ未満（Ｖ＜Ａ）、判定値Ｖが閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満（Ａ≦Ｖ＜Ｂ）、判定値Ｖが閾値Ｂ以上かつ閾値Ｃ未満（Ｂ≦Ｖ＜Ｃ）、判定値Ｖが閾値Ｃ以上（Ｃ≦Ｖ）、の４つの段階のうちいずれの段階に現在の利用状況があるかを判定する。
【００４７】
判定値Ｖが閾値Ａ未満である場合（ステップＳ５１：Ｖ＜Ａ）、切替判定部１３は、Ｎ秒待機した後に、処理をステップＳ５１に戻す。すなわち、利用状況が（Ｖ＜Ａ）である場合には、切替判定部１３は一定時間（Ｎ秒）ごとに利用状況の判定を行う。待機時間のＮ秒は、無線通信システムにおける第１の無線モードにおけるトラヒックの変化や、無線通信システムに要求されるトラヒック分散の応答性に基づいて定められる。
【００４８】
判定値Ｖが閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満である場合（ステップＳ５１：Ａ≦Ｖ＜Ｂ）、切替制御部１４は、切替処理の対象となっている第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３のうち１０％の第２の基地局装置３を起動させることを決定する。切替制御部１４は、起動させる第２の基地局装置３を選択し、選択した第２の基地局装置３に対する起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ６１）。このとき、切替制御部１４は、選択した第２の基地局装置３が第２の無線モードで無線通信を行う端末装置４の識別子を端末リストから読み出し、読み出した識別子を起動要求に含める。制御局装置１から起動要求を受信した１０％の第２の基地局装置３は、起動要求に応じて起動し、起動要求で通知された端末装置４のみと接続して第２の無線モードで無線通信を行う。
【００４９】
第１の基地局装置２の無線セルのサイズと、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する複数の第２の基地局装置３の無線セルを足し合わせたサイズとが同じであれば、１０％の第２の基地局装置３を起動させることにより、第１の無線モードのトラヒックが１０％減り、その分のトラヒックは第２の無線モードを利用することが期待できる。
【００５０】
また、切替制御部１４は、起動させる第２の基地局装置３を選択する際に、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３のうち、端末装置４と第２の無線モードで無線通信を行った累積時間が最も短い第２の基地局装置３から順に選択する。累積時間は、例えば所定期間（１日や１時間など）における通信時間の累積を用いる。切替制御部１４が、起動させる第２の基地局装置３を前述のように選択することにより、第２の基地局装置それぞれの無線通信を行った累積時間のばらつきが平滑化される。第２の無線モードでの無線通信は、高速な無線通信を行える一方で消費電力が大きい。そのため、二次電池などのバッテリの電力で端末装置４が動作している場合、第２の無線モードで無線通信する時間が長くなると、端末装置４の動作可能時間が短くなってしまう。そこで、第２の無線モードで無線通信する端末装置４を分散させることで、各端末装置４の消費電力を抑え、端末装置４の動作可能時間が短くなることを抑制することができる。
【００５１】
切替判定部１３は、１０％の第２の基地局装置３が起動するとＮ秒待機し（ステップＳ６２）、監視部１２により取得される利用状況の判定値Ｖを取得し、利用状況を判定する（ステップＳ６３）。ステップＳ６３での判定は、１０％の第２の基地局装置３を起動させた後に利用状況に変化があったか否かの判定である。すなわち、利用状況が変化せずに判定値Ｖが閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満であるか、利用状況が変化して判定値Ｖが閾値Ａ未満又は判定値Ｖが閾値Ｂ以上であるかを判定する。
【００５２】
利用状況に変化がなかった場合（ステップＳ６３：Ａ≦Ｖ＜Ｂ）、切替制御部１４は、起動させる第２の基地局装置３の割合を増やして、２０％の第２の基地局装置３を起動させることを決定する。一方で、これまで利用していた第２の基地局装置３に無線通信を継続させると、当該第２の基地局装置３と無線通信している端末装置４の消費電力が大きくなりすぎるので、これまで利用していた第２の基地局装置３を停止させ、他の第２の基地局装置３を起動させる。切替制御部１４は、端末装置４と無線通信を行っている第２の基地局装置３に対する停止要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ６４）。切替制御部１４は、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３のうち他の２０％の第２の基地局装置３を選択し、選択した第２の基地局装置３に対する起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ６５）。ステップＳ６５で起動させる第２の基地局装置３は、例えば、利用されていない９０％の第２の基地局装置３のうち、端末装置４と第２の無線モードで無線通信を行った累積時間が最も短い第２の基地局装置３から順に選択される。
【００５３】
切替判定部１３は、２０％の第２の基地局装置３が起動するとＮ秒待機し（ステップＳ６６）、その後に処理をステップＳ６３へ戻す。利用状況に変化があるまでステップＳ６４からステップＳ６６までの処理が繰り返される。
【００５４】
ステップＳ６３の判定において利用状況に変化があった場合（ステップＳ６３：ＯＴＨＥＲ）、切替制御部１４は、起動させた第２の基地局装置３を停止させ、利用状況に適した処理が行われるように再度利用状況の判定を行う決定をする。切替制御部１４は、端末装置４と無線通信を行っている第２の基地局装置３に対する停止要求を通信部１１を介して送信し（ステップＳ６７）、処理をステップＳ５１へ戻す。
【００５５】
ステップＳ５１の判定において判定値Ｖが閾値Ｂ以上かつ閾値Ｃ未満である場合（ステップＳ５１：Ｂ≦Ｖ＜Ｃ）、切替制御部１４は、切替処理の対象となっている第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３のうち２０％の第２の基地局装置３を起動させることを決定する。切替制御部１４は、起動させる第２の基地局装置３を選択し、選択した第２の基地局装置３に対する起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ７１）。制御局装置１から起動要求を受信した２０％の第２の基地局装置３は、起動要求に応じて起動し、起動要求で通知された端末装置４のみと接続して第２の無線モードで無線通信を行う。第２の基地局装置３の選択は、ステップＳ６１における選択と同様に行われる。
【００５６】
前述のように、第１の基地局装置２の無線セルのサイズと、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する複数の第２の基地局装置３の無線セルを足し合わせたサイズとが同じであれば、２０％の第２の基地局装置３を起動させることにより、第１の無線モードのトラヒックが２０％減り、その分のトラヒックは第２の無線モードを利用することが期待できる。
【００５７】
切替判定部１３は、２０％の第２の基地局装置３が起動するとＮ秒待機し（ステップＳ７２）、監視部１２により取得される利用状況の判定値Ｖを取得し、利用状況を判定する（ステップＳ７３）。ステップＳ７３での判定は、２０％の第２の基地局装置３を起動させた後に利用状況に変化があったか否かの判定である。すなわち、利用状況が変化せずに判定値Ｖが閾値Ｂ以上かつ閾値Ｃ未満であるか、利用状況が変化して判定値Ｖが閾値Ｂ未満又は判定値Ｖが閾値Ｃ以上であるかを判定する。
【００５８】
利用状況に変化がなかった場合（ステップＳ７３：Ｂ≦Ｖ＜Ｃ）、切替制御部１４は、起動させる第２の基地局装置３の割合を増やして、３０％の第２の基地局装置３を起動させることを決定する。切替制御部１４は、端末装置４と無線通信を行っている第２の基地局装置３に対する停止要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ７４）。切替制御部１４は、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３のうち他の３０％の第２の基地局装置３を選択し、選択した第２の基地局装置３に対する起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ７５）。ステップＳ７５における第２の基地局装置３の選択は、ステップＳ６５における選択と同様に行われる。
【００５９】
切替判定部１３は、３０％の第２の基地局装置３が起動するとＮ秒待機し（ステップＳ７６）、その後に処理をステップＳ７３へ戻す。利用状況に変化があるまでステップＳ７４からステップＳ７６までの処理が繰り返される。
【００６０】
ステップＳ７３の判定において利用状況に変化があった場合（ステップＳ７３：ＯＴＨＥＲ）、切替制御部１４は、起動させた第２の基地局装置３を停止させ、利用状況に適した処理が行われるように再度利用状況の判定を行う決定をする。切替制御部１４は、端末装置４と無線通信を行っている第２の基地局装置３に対する停止要求を通信部１１を介して送信し（ステップＳ６７）、処理をステップＳ５１へ戻す。
【００６１】
ステップＳ５１の判定において判定値Ｖが閾値Ｃ以上である場合（ステップＳ５１：Ｃ≦Ｖ）、切替制御部１４は、切替処理の対象となっている第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３のうち３０％の第２の基地局装置３を起動させることを決定する。切替制御部１４は、起動させる第２の基地局装置３を選択し、選択した第２の基地局装置３に対する起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ８１）。制御局装置１から起動要求を受信した３０％の第２の基地局装置３は、起動要求に応じて起動し、起動要求で通知された端末装置４のみと接続して第２の無線モードで無線通信を行う。ステップＳ８１における第２の基地局装置３の選択は、ステップＳ６１における選択と同様に行われる。
【００６２】
前述のように、第１の基地局装置２の無線セルのサイズと、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する複数の第２の基地局装置３の無線セルを足し合わせたサイズとが同じであれば、３０％の第２の基地局装置３を起動させることにより、第１の無線モードのトラヒックが３０％減り、その分のトラヒックは第２の無線モードを利用することが期待できる。
【００６３】
切替判定部１３は、３０％の第２の基地局装置３が起動するとＮ秒待機し（ステップＳ８２）、監視部１２により取得される利用状況の判定値Ｖを取得し、利用状況を判定する（ステップＳ８３）。ステップＳ８３での判定は、３０％の第２の基地局装置３を起動させた後に利用状況に変化があったか否かの判定である。すなわち、利用状況が変化せずに判定値Ｖが閾値Ｃ以上であるか、利用状況が変化して判定値Ｖが閾値Ｃ未満であるかを判定する。
【００６４】
利用状況に変化がなかった場合（ステップＳ８３：Ｖ≦Ｃ）、切替制御部１４は、起動させる第２の基地局装置３の割合を増やして、５０％の第２の基地局装置３を起動させることを決定する。切替制御部１４は、端末装置４と無線通信を行っている第２の基地局装置３に対する停止要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ８４）。切替制御部１４は、第１の基地局装置２の無線セル内に存在する第２の基地局装置３のうち他の５０％の第２の基地局装置３を選択し、選択した第２の基地局装置３に対する起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ８５）。
【００６５】
切替判定部１３は、５０％の第２の基地局装置３が起動するとＮ秒待機し（ステップＳ８６）、その後に処理をステップＳ８３へ戻す。利用状況に変化があるまでステップＳ８４からステップＳ８６までの処理が繰り返される。
【００６６】
ステップＳ８３の判定において利用状況に変化があった場合（ステップＳ８３：ＯＴＨＥＲ）、切替制御部１４は、起動させた第２の基地局装置３を停止させ、利用状況に適した処理が行われるように再度利用状況の判定を行う決定をする。切替制御部１４は、端末装置４と無線通信を行っている第２の基地局装置３に対する停止要求を通信部１１を介して送信し（ステップＳ６７）、処理をステップＳ５１へ戻す。
【００６７】
本実施形態の無線通信システムでは、制御局装置１が図１１に示した切替処理を行うことにより、第１の無線モードの利用状況に適した割合の第２の基地局装置３を起動させる。第１の無線モードの利用状況は、例えばトラヒックの移動平均で表される。また、利用状況は、複数の階級に分けて評価され、階級に基づいて起動させる第２の基地局装置３の割合を決定する。また、制御局装置１が起動させる第２の基地局装置３に対して接続する端末装置４を通知する。これらにより、第２の無線モードを利用する端末装置４の数が著しく増加して、第２の無線モードを利用することによるスループットを向上させることができない状況の発生を抑えることができ、無線通信システムにおけるスループットを改善することができる。
【００６８】
また、第２の無線モードを利用している最中に第１の無線モードの利用状況に変化が生じた場合にも、利用状況に適した割合の第２の基地局装置３を起動させることができる。例えば、判定値Ｖが閾値Ａ以上かつ閾値Ｂ未満であり１０％の第２の基地局装置３を起動させたにもかかわらず、その後に第１の無線モードの利用がさらに増加して判定値Ｖが閾値Ｃ以上になった場合には、ステップＳ６３の判定の後にステップＳ６７の処理が実施され、再度ステップＳ５１の判定が行われて、３０％の第２の基地局装置３が起動される（ステップＳ８１）。このように、制御局装置１は、第１の無線モードの利用状況に基づいて、起動させる第２の基地局装置３の割合を柔軟に制御することができる。
【００６９】
図１２は、本実施形態における制御局装置１が行う通過許可処理を示すフローチャートである。端末装置４がインターネットあるいはローカルエリアネットワーク内のサーバにアクセスする場合に、該当するＵＲＬのアドレス解決要求を制御局装置１に対して行うと、制御局装置１において通過許可処理が開始される。
【００７０】
切替判定部１３は、アドレス解決の対象となるＵＲＬが通信相手情報記憶部１５の通信相手リストに一致するか否か、あるいは通信相手リストに含まれる情報を含んでいるか否かを判定する（ステップＳ９１）。アドレス解決の対象となるＵＲＬが通信相手リストに一致せず、かつＵＲＬが通信相手リストの情報を含んでいない場合（ステップＳ９１：ＮＯ）、切替判定部１３は、要求を送信した端末装置４に対して第１の無線モードで通過を許可することを決定し（ステップＳ９２）、処理を終了する。ここで、第１の無線モードで通過を許可するとは、アドレス解決要求を送信した端末装置４に対して第１の基地局装置２を介して通信を行うことを許可することであり、制御局装置１は当該通信の中継を行う。
【００７１】
アドレス解決の対象となるＵＲＬが通信相手リストに一致するか、又はＵＲＬが通信相手リストの情報を含んでいる場合（ステップＳ９１：ＹＥＳ）、切替判定部１３は、通信部１１を介して、ＤＮＳサーバに対して通信相手のＵＲＬを送信して通信相手のＩＰアドレスを取得し、取得したＩＰアドレスをアドレス解決要求の応答として端末装置４へ送信する（ステップＳ９３）。切替制御部１４は、要求を送信した端末装置４と第２の無線モードで無線通信できる第２の基地局装置３を、端末情報記憶部１６の端末リストに基づいて選択し、選択した第２の基地局装置３に対して起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ９４）。
【００７２】
通信部１１は、端末装置４からの通信がステップＳ９３で取得したＩＰアドレスへの通信であるか否かを判定し（ステップＳ９５）、端末装置４からの通信が当該ＩＰアドレスへの通信でない場合（ステップＳ９５：ＮＯ）、処理をステップＳ９２へ進める。端末装置４からの通信がステップＳ９３で取得したＩＰアドレスへの通信である場合（ステップＳ９５：ＹＥＳ）、通信部１１は、当該通信が第２の基地局装置３を経由した通信であるか否かを判定する（ステップＳ９６）。
【００７３】
第２の基地局装置３を経由した通信でない場合（ステップＳ９６：ＮＯ）、通信部１１は、端末装置４からの通信に対してｗａｉｔページへ誘導するリダイレクト（http redirect）の応答を折り返し（ステップＳ９７）、処理をステップＳ９５へ戻す。ステップＳ９７の動作は、第２の基地局装置３の起動を確認でき、ｗａｉｔページへのアクセスが第２の基地局装置３を介して行われるようになるまで行われる。
【００７４】
第２の基地局装置３を経由した通信である場合（ステップＳ９６：ＹＥＳ）、通信部１１は、取得したＩＰアドレスで示される通信相手に通信するように端末装置４へ通知して通信相手へ誘導するリダイレクトを行う（ステップＳ９８）。切替判定部１３は、端末装置４に対して第２の無線モードで通過を許可することを決定し（ステップＳ９９）、処理を終了する。ここで、第２の無線モードで通過を許可するとは、アドレス解決要求を送信した端末装置４に対して第２の基地局装置３を介して通信を行うことを許可することであり、制御局装置１は当該通信の中継を行う。
【００７５】
図１３は、制御局装置１が通過許可処理の後に行う停止処理を示すフローチャートである。制御局装置１は、第２の無線モードで通過を許可した後に停止処理を行う。制御局装置１において、停止処理が開始されると、切替制御部１４は、通過を許可した第２の無線モードの無線通信が継続中であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
【００７６】
通過を許可した第２の無線モードの無線通信が継続中である場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、切替制御部１４は、一定時間待機し（ステップＳ１０２）、処理をステップＳ１０１へ戻す。すなわち、切替制御部１４は、一定時間ごとに第２の無線モードの無線通信が継続しているか否かを判定する。通過を許可した第２の無線モードの無線通信が終了している場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、切替制御部１４は、判定対象の第２の無線通信モードの無線通信を行っていた第２の基地局装置３に対する停止要求を通信部１１を介して送信し（ステップＳ１０３）、処理を終了する。
【００７７】
図１４は、図１２に示した通過許可処理が行われたときの無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。制御局装置１が、第１の基地局装置２を介して、端末装置４から通信相手のＵＲＬに対するアドレス解決要求を受信すると（ステップＳ２０１）、通信相手のＵＲＬが通信相手リストに一致又は通信相手リストの情報を含むことを検出すると、通信相手のＵＲＬのアドレス解決要求をＤＮＳへ送信する（ステップＳ２０２）。
【００７８】
制御局装置１は、アドレス解決要求の応答から通信相手のＩＰアドレスを取得し、第１の基地局装置２を介してＩＰアドレスを端末装置４へ通知する（ステップＳ２０３）。また、制御局装置１は、アドレス解決要求を送信した端末装置４と第２の無線モードで無線通信できる第２の基地局装置３に対して起動要求を送信する（ステップＳ２０４）。
【００７９】
制御局装置１は、取得したＩＰアドレスを通信相手とした端末装置４からのｈｔｔｐリクエストを受信すると（ステップＳ２０５）、ｈｔｔｐリクエストに対してｗａｉｔページにリダイレクトする応答を折り返す（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の動作は、第２の基地局装置３の起動を確認し、ｗａｉｔページへのアクセスが第２の基地局装置３を経由して受信されるまで行われる。
【００８０】
制御局装置１は、第２の基地局装置３から起動の応答を受信し、端末装置４からのｈｔｔｐリクエストが第２の基地局装置３を経由して受信されると、ＩＰアドレスで示される通信相手に通信するように端末装置４に対して指示するリダイレクトする応答を折り返す（ステップＳ２０７）。これ以後、制御局装置１は、取得したＩＰアドレスを通信相手とする端末装置４からのｈｔｔｐリクエストを通信相手へ中継し（ステップＳ２０８）、第２の無線モードを利用した無線通信を継続させる。
【００８１】
本実施形態の無線通信システムでは、制御局装置１が、端末装置４による通信の通信相手に基づいて、第１の基地局装置２と第２の基地局装置３とのいずれを介して通信相手との通信を端末装置４に行わせるかを判定する。制御局装置１が、第２の基地局装置３を介して通信を行わせると判定した場合、端末装置４と第２の無線モードで無線通信を行える第２の基地局装置３を起動させ、端末装置４が第２の基地局装置３を介して通信を行えることを確認した後で、通信相手への中継を開始する。これにより、トラヒックを著しく増加させる通信相手、あるいはトラヒックを著しく増加させることが予想される通信相手との通信を第２の無線モードで行わせることにより、無線通信システム全体におけるトラヒックを第１の無線モードと第２の無線モードとに分散させて、無線通信システムにおけるスループット改善することができる。
【００８２】
図１５は、本実施形態における制御局装置１が行う通過許可処理を示すフローチャートである。図１５に示す通過許可処理は、通信でのデータサイズに基づいて行われる点が図１２に示した通過許可処理と異なる。端末装置４がインターネットあるいはローカルエリアネットワーク内のサーバにアクセスする場合に、制御局装置１において通過許可処理が開始される。
【００８３】
切替判定部１３、端末装置４からの通信において通信相手へアップロードするデータのデータサイズ又は通信相手からダウンロードするデータのデータサイズが予め定められたデータ量（閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。データサイズが閾値未満である場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、切替制御部１４は、通信を要求した端末装置４に対して第１の無線モードで通過を許可することを決定し（ステップＳ１１２）、処理を終了する。
【００８４】
データサイズが閾値以上である場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、切替制御部１４は、通信を要求した端末装置４と第２の無線モードで無線通信できる第２の基地局装置３を端末リストに基づいて選択し、選択した第２の基地局装置３に対して起動要求を通信部１１を介して送信する（ステップＳ１１３）。通信部１１は、端末装置４からの通信に対してｗａｉｔページへ誘導するリダイレクトの応答を折り返す（ステップＳ１１４）。
【００８５】
通信部１１は、端末装置４からの通信が第２の基地局装置３を経由した通信であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。第２の基地局装置３を経由した通信でない場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、通信部１１は、処理をステップＳ１１４へ戻す。この動作は、第２の基地局装置３が起動し、ｗａｉｔページへの端末装置４からのアクセスが第２の基地局装置３を利用して行われるまで繰り返し行われる。
【００８６】
第２の基地局装置３を経由した通信である場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、通信部１１は、通信相手に通信するように端末装置４へ通知して通信相手へ誘導するリダイレクトを行う（ステップＳ１１６）。切替判定部１３は、端末装置４に対して第２の無線モードで通過を許可することを決定し（ステップＳ１１７）、処理を終了する。
【００８７】
制御局装置１は、図１５に示した通過許可処理において端末装置４に対して第２の無線モードで通過を許可した場合、図１３に示した停止処理を行い、第２の無線モードでの無線通信が終了すると、第２の基地局装置３を停止させる。
【００８８】
図１６は、図１５に示した通過許可処理が行われたときの無線通信システムの動作を示すシーケンス図である。制御局装置１が、第１の基地局装置２を介して、端末装置４から通信相手へのｈｔｔｐリクエストを受信すると（ステップＳ３０１）、データサイズが閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。制御局装置１は、データサイズが閾値以上であると判定すると、通信を要求した端末装置４と第２の無線モードで無線通信できる第２の基地局装置３に対して起動要求を送信する（ステップＳ３０３）。
【００８９】
また、制御局装置１は、ｈｔｔｐリクエストに対してｗａｉｔページにリダイレクトする応答を折り返す（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の動作は、第２の基地局装置３の起動を確認し、ｗａｉｔページへのアクセスが第２の基地局装置３を経由して受信されるまで行われる。
【００９０】
制御局装置１は、第２の基地局装置３から起動の応答を受信し、端末装置４からのｈｔｔｐリクエストが第２の基地局装置３を経由して受信されると、通信相手に通信するように端末装置４に対して指示するリダイレクトする応答を折り返す（ステップＳ３０５）。これ以後、制御局装置１は、端末装置４からのｈｔｔｐリクエストを通信相手へ中継し（ステップＳ３０６）、第２の無線モードを利用した無線通信を継続させる。
【００９１】
本実施形態の無線通信システムでは、制御局装置１が、端末装置４による通信のデータサイズに基づいて、第１の基地局装置２と第２の基地局装置３とのいずれを介して通信相手との通信を端末装置４に行わせるかを判定する。制御局装置１が、第２の基地局装置３を介して通信を行わせると判定した場合、端末装置４と第２の無線モードで無線通信を行える第２の基地局装置３を起動させ、端末装置４が第２の基地局装置３を介して通信を行えることを確認した後で、通信相手への中継を開始する。これにより、第１の無線モードにおけるトラヒックを増加させる通信を第２の無線モードで行わせることにより、無線通信システム全体におけるトラヒックを第１の無線モードと第２の無線モードとに分散させて、無線通信システムにおけるスループット改善することができる。
【００９２】
なお、本実施形態の無線通信システムでは、制御局装置１が、利用状況を４つの段階に分けて、起動する第２の基地局装置３の割合を決定する構成を説明したが、利用状況を３つ又は５つ以上の段階に分けて、起動する第２の基地局装置３の割合を段階ごとに定めてもよい。また、起動する第２の基地局装置３の台数を、第２の基地局装置３の総数に対する割合で決定する構成を説明したが、段階ごとに起動する第２の基地局装置３の台数を決定してもよい。
【００９３】
前述した実施形態における制御局装置１のすべて又は一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。例えば、制御局装置１が有する構成要素それぞれ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、実行することによって実現してもよい。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ェアを含むものとする。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。さらに「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を送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また、このプログラムは、前述した構成要素の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した構成要素をコンピュータシステムにすで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であってもよく、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されるものであってもよい。
【００９４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
異なる無線通信方式を組み合わせたネットワークにおいてスループットを改善することが不可欠な用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００９６】
１…制御局装置
２…第１の基地局装置
３…第２の基地局装置
４…端末装置
１１…通信部
１２…監視部
１３…切替判定部
１４…切替制御部
１５…通信相手情報記憶部
１６…端末情報記憶部
４１…制御部
４２…第１の無線部
４３…第２の無線部
【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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【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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