(57)【要約】【課題】無線回線の回線劣化に伴うスループットの低下の影響を軽減する。【解決手段】予め入手した降雨情報から予測された降雨強度の分布と移動速度と経路と、前記無線基地局と前記無線端局装置の位置情報から、前記無線基地局と前記無線端局装置の間の無線回線の伝送品質の劣化を予測する予測情報作成部と、該予測情報作成部によって作成された予測情報に基づき回線帯域を制御する帯域制御部を有し、該帯域制御部は、通常時は各無線回線に所定の優先度をもたせて通信させ、ある無線回線の回線品質が劣化すると予測される時は、当該無線回線に通常時よりも高い優先度をもたせて通信させ、当該無線回線の回線品質が劣化した時は、他の無線回線の通信を優先させ、さらに、当該無線回線の回線品質の劣化が回復した時は、前記通常時の優先度により通信を行わせる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線基地局と該無線基地局に無線回線により接続される複数の無線端局装置からなる無線通信システムにおける前記無線基地局と各無線端局装置の間の回線帯域を制御する回線帯域制御装置において、
予め入手した降雨情報から予測された降雨強度の分布と移動速度と経路と、前記無線基地局と前記無線端局装置の位置情報から、前記無線基地局と前記無線端局装置の間の無線回線の伝送品質の劣化を予測する予測情報作成部と、
該予測情報作成部によって作成された予測情報に基づき回線帯域を制御する帯域制御部を有し、
該帯域制御部は、
通常時は各無線回線に所定の優先度をもたせて通信させ、
ある無線回線の回線品質が劣化すると予測される時は、当該無線回線に通常時よりも高い優先度をもたせて通信させ、
当該無線回線の回線品質が劣化した時は、他の無線回線の通信を優先させ、
さらに、当該無線回線の回線品質の劣化が回復した時は、前記通常時の優先度により通信を行わせることを特徴とする回線帯域制御装置。
【請求項２】
無線回線の回線品質が劣化したときは当該無線回線に帯域を割り当てない、請求項１記載の回線帯域制御装置。
【請求項３】
前記優先度はＴＤＭＡ通信方式におけるフレームのタイムスロットに対応する請求項１記載の回線帯域制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信システムにおいて、降雨による回線品質の劣化を予測し、品質劣化が予測された回線に対して回線品質劣化前に帯域を優先的に割り当てる制御を行う回線帯域制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線通信システムに収容されている回線の稼動率を向上させる、或いは回線の信頼性を高めるため、現用回線の伝送品質が劣化若しくは断となったときに、その回線の回線マージンを一時的に向上させる手法が考案されている。このような従来技術として、小牧、“可変容量マイクロ波方式に関する検討、”電子情報通信学会論文誌Ｂ−ＩＩ，Ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−ＩＩ，  Ｎｏ．１０，  ｐｐ．４９３−５０３，  Ｏｃｔ．１９９０や松田、渡邊、“シンボルレートによる適応変調を適用した長距離化準ミリ波帯ＦＷＡシステム、”電子情報通信学会技術研究報告  信学技報、ＲＣＳ２００２，  ＶＯＬ．１０２，  ＮＯ．２８１，  Ａｕｇ．２００２が知られている。前者の方法は多値数を下げる、後者ではシンボルレートを下げることにより回線マージンの向上を図っている。
【０００３】
しかしながら、一般的に無線周波数帯域の制限された無線通信システムにおいて、これらの手法を適用すれば、伝搬状況が悪い場合でも伝送が可能となる場合があるものの、伝送速度が低下してしまう。準ミリ波帯の無線通信システムでは、降雨減衰時に大きな減衰が発生するが、その際前記のように多値数やシンボルレートを下げることによりスループットが低下することになり、さらなる改善が望まれる。
【０００４】
【非特許文献１】
小牧、“可変容量マイクロ波方式に関する検討、”電子情報通信学会論文誌Ｂ−ＩＩ，Ｖｏｌ．Ｊ７３−Ｂ−ＩＩ，  Ｎｏ．１０，  ｐｐ．４９３−５０３，  Ｏｃｔ．１９９０
【非特許文献２】
松田、渡邊、“シンボルレートによる適応変調を適用した長距離化準ミリ波帯ＦＷＡシステム、”電子情報通信学会技術研究報告  信学技報、ＲＣＳ２００２，  ＶＯＬ．１０２，  ＮＯ．２８１，  Ａｕｇ．２００２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の技術の上記問題点を改善するもので、その目的は回線劣化に伴うスループットの低下の影響を軽減することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の特徴は、無線基地局と該無線基地局に無線回線により接続される複数の無線端局装置からなる無線通信システムにおける前記無線基地局と各無線端局装置の間の回線帯域を制御する回線帯域制御装置において、予め入手した降雨情報から予測された降雨強度の分布と移動速度と経路と、前記無線基地局と前記無線端局装置の位置情報から、前記無線基地局と前記無線端局装置の間の無線回線の伝送品質の劣化を予測する予測情報作成部と、該予測情報作成部によって作成された予測情報に基づき回線帯域を制御する帯域制御部を有し、該帯域制御部は、通常時は各無線回線に所定の優先度をもたせて通信させ、ある無線回線の回線品質が劣化すると予測される時は、当該無線回線に通常時よりも高い優先度をもたせて通信させ、当該無線回線の回線品質が劣化した時は、他の無線回線の通信を優先させ、さらに、当該無線回線の回線品質の劣化が回復した時は、前記通常時の優先度により通信を行わせる回線帯域制御装置にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を用いて、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の実施形態であり、回線切替制御装置の構成を示すブロック図である。
【０００８】
図において、１はインターネットやイントラネットなどのネットワーク、２は無線基地局、５は無線基地局２と通信を行う一つ以上の無線端局装置、６は無線基地局２と無線端局装置５とを接続する無線回線、３は各無線端局装置に対して帯域の制御を行う帯域制御部、４は降雨強度の分布や移動速度や経路などの降雨情報と、無線基地局２と無線端局装置５との位置情報とから回線品質の劣化を予測する予測情報作成部である。
【０００９】
また、図２において、７はインターネットやイントラネットなどのネットワーク、１１は複数の無線基地局、１２は一つの無線基地局に対して１つ以上接続される無線端局装置、１４は無線基地局１１と無線端局装置１２とを接続する無線回線、８は１つ以上の無線基地局を収容しネットワーク７とを接続する中継装置、１３は集線分配装置８と１つ以上の無線基地局１１との接続する回線、９は複数の無線基地局１１に対して帯域の制御を行う帯域制御部、１０は降雨強度の分布や移動速度などの降雨情報と、無線基地局１１と無線端局装置１２との位置情報とから回線品質の劣化を予測する予測情報作成部である。
【００１０】
以下に実施例を示す。
【００１１】
［実施例１］
実施例１として、図３と図４を用いて本発明の実施形態（図１）について詳細に説明する。図３に示すように、アクセスポイント（ＡＰ）と、ＡＰに対向して無線通信を行うワイヤレスターミナル（ＷＴ）が３台あるものとする。本実施例では、ＡＰは図１における無線基地局２、帯域制御部３、及び予測情報作成部４に、またＷＴは図１における無線端局装置５に相当する。このＡＰと各ＷＴの間の通信は、準ミリ波帯（１０〜３０ＧＨｚ）以上の周波数を使用する等、降雨や降雪による減衰の影響を受ける無線回線となっている。
【００１２】
この無線回線の通信方式には、複信方式としてＴＤＤ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｄｕｐｌｅｘ）、多元接続方式としてＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）を使用しているものとする。上下回線の伝送容量は簡単のため５０％対５０％と仮定する。簡略化したフレームフォーマットを図４（ａ）に示す。各ＷＴは帯域要求スロット（ＲＳ）を使ってＡＰに対して帯域要求を行い、ＡＰはこの要求値を考慮してフレーム制御情報スロット（ＢＳ）を用いて各ＷＴに対して割当帯域を報知する。ＷＴはこの割当帯域（具体的にはスロット位置指定やデータ長等）に従い、上りフレームにてＡＰにアクセスする。ＡＰ以下のネットワークにおいて、無線伝送帯域に比べてトラフィックが少ない場合は、ＷＴの要求帯域通りに割り当てることが可能であるが、無線伝送容量に比べてトラフィックが多い場合には、ＡＰは公平性を考慮した帯域割当を行う。以上が通常の状態である。
【００１３】
次に、無線回線に障害を与える降雨が無線サービスエリアを横切る場合を考える。予測については多くの方法が提案されているが、例えば気象レーダデータを用いた画像処理の方法がある。これは、気象レーダの時系列画像を２次元周波数領域に変換し、周波数分布の密度の違いに応じて確率密度関数の分散値を変化させて、この関数に基づいて時間方向に周波数分布の変化を予測し、周波数画像を時間領域に逆変換する、というものである。このような方法によって、降雨時間帯・降雨強度分布を予測することができる。予測情報作成部ではこのような予測を行う。一方、高精度な降水量予測には、高精度な気象レーダデータが必要である。最近では２５０ｍ×２５０ｍの空間分解能、１分間の時間分解能を有する気象レーダを用いて観測されたデータが公開されており、降雨予測には有用である。
【００１４】
以上のような方法により、雨域の情報、つまり降雨強度の分布や移動速度や通過経路等の予測情報は知り得ており、これらの情報から通過する雨域が無線サービスエリアのうちＡＰとＷＴ１との間の無線回線のみに障害をもたらし、その時間帯を予測できているものとする。
【００１５】
次に図４を用いて回線制御の流れを時系列的に説明する。初期状態はＷＴ１／ＷＴ２／ＷＴ３に対して公平な帯域割当を行っている。以降、帯域容量の説明を簡単にするため、初期状態における割当帯域を基準（単位：ＳＵ）として考える。図４（ａ）を例にとると、各回線の帯域は全て１ＳＵとなる。
【００１６】
ＡＰとＷＴ１との間の無線回線が断となることが予測された場合、状態▲１▼として、雨域到来によるＷＴ１回線断の前にＷＴ１へ帯域（ＤＳ１，ＵＳ１）を優先的に割り当てる（図４（ｂ））。状態▲１▼においては、ＷＴ１への割当帯域は２ＳＵであり、ＷＴ２とＷＴ３への割当帯域は共に０．５ＳＵである。次に、時間が経過し雨域が到来し回線断となる場合は、図４（ｃ）のように、状態▲２▼としてそれまで非優先制御されていたＵＳ２・ＤＳ２及びＵＳ３・ＤＳ３に多くの帯域が割り当てられ、ＷＴ２とＷＴ３に対して１．５ＳＵの帯域割当とする。図４（ｄ）は、さらに時間が経過して雨域が通過し、通常状態に復旧した状態▲３▼を示している。図４の例において、状態▲１▼／▲２▼／▲３▼の継続時間が同じであれば、ＷＴ１・ＷＴ２・ＷＴ３それぞれに対する割当帯域が平均で２ＳＵとなり、帯域公平性が保たれることになる。
【００１７】
［実施例２］
実施例２として、図５と図６を用いて本発明の実施形態（図２）について詳細に説明する。
【００１８】
まず、図５では各装置の接続形態を説明している。ネットワークに接続された中継装置は、各無線サービスエリア（ＳＡ１〜ＳＡ３）のアクセスポイント（ＡＰ１〜ＡＰ３）と無線エントランス回線（ＷＥ１〜ＷＥ３）にて接続されている。この無線エントランス回線で用いている周波数は降雨による減衰がないものとし、通信方式にはＴＤＤ／ＴＤＭＡを使用していると仮定する。各ＳＡには１つ以上の無線端末装置が各ＳＡ内のＡＰと無線回線によって接続されているが、このＳＡ内における無線通信で用いる周波数は準ミリ波帯以上の周波数を使用するなど、降雨や降雪による減衰を受けるものとする。中継装置は図２における中継装置８、帯域制御部９、及び予測情報作成部１０に相当し、各ＡＰは図２における無線基地局に相当する。
【００１９】
ＷＥのＴＤＤ上下回線の伝送容量は簡単のため５０％対５０％と仮定し、簡略化したフレームフォーマットを図６（ａ）に示す。各ＡＰは帯域要求スロット（ＲＳ）を使って中継装置に対して帯域要求を行い、中継装置はこの要求値を考慮してフレーム制御情報スロット（ＢＳ）を用いて各ＡＰに対して割当帯域を報知する。ＡＰはこの割当帯域（具体的にはスロット位置指定やデータ長等）に従い、上りフレームにて中継装置にアクセスする。
【００２０】
次に、得られた降雨情報により、１）ＳＡ１、２）ＳＡ２の順に各ＳＡ内の無線回線に障害を与える雨域が横切る場合を考える。図５に示すように、雨域の状態を４段階に分けて、▲１▼：ＳＡ１に雨域がかかる前、▲２▼：ＳＡ１に雨域がある状態、▲３▼：ＳＡ２に雨域がある状態、▲４▼：雨域がＳＡ２を通過した後、と考える。また簡単のため、各状態の占有時間は同一であり、各状態間の遷移時間はゼロ、すなわち瞬時に変化するものとし、雨域による無線回線に対する影響は各ＳＡで同一であるものとする。このような雨域遷移の対して行う帯域優先制御を図６を用いて時系列的に説明する。
【００２１】
まず、雨域の到来予測情報から、ＷＥ１に対する帯域すなわちＤＳ１とＵＳ１に対して優先的に帯域を割り当てる（図６（ｂ）、状態▲１▼）。次に、雨域がＷＥ１に到来したため、ＳＡ１での無線回線は断となり、残る帯域をＷＥ２とＷＥ３で共用する。その際、雨域がＳＡ２にも到来することが予測されているため、ＷＥ２に対する帯域すなわちＤＳ２とＵＳ２に重み付けて帯域を割り当てる（図６（ｃ）、状態▲２▼）。次に、雨域がＳＡ２に到来するため、ＳＡ１における無線回線は回復し、ＳＡ２における無線回線が断となる。従って、帯域をＷＥ３とＷＥ１で共用する（図６（ｄ）、状態▲３▼）。そして最後に雨域がＳＡ２も通過し、ＳＡ２における無線回線も復旧し、通常状態に戻る（図６（ｅ）、状態▲４▼）。以上が回線制御の流れである。
【００２２】
帯域割当の説明を簡単にするため、初期状態における割当帯域を基準（単位：ＳＵ）として考える。たとえば、図６（ａ）では、各回線の帯域は全て１ＳＵとなる。状態▲１▼でＤＳ１＝ＵＳ１：２ＳＵ、ＤＳ２＝ＤＳ３＝ＵＳ２＝ＵＳ３：０．５ＳＵとし、状態▲２▼でＤＳ１＝ＵＳ１：０ＳＵ、ＤＳ２＝ＵＳ２：２．５ＳＵ、ＤＳ３＝ＵＳ３：０．５ＳＵとし、状態▲３▼ではＤＳ１＝ＵＳ１：１ＳＵ、ＤＳ２＝ＵＳ２：０ＳＵ、ＤＳ３＝ＵＳ３：２ＳＵとすれば、帯域の公平性が保たれることになる。このアルゴリズムは一例であるが、雨域の遷移時間や降雨強度の変化を事前に予測できていれば、同様に優先制御を行うことが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、降雨による回線品質の劣化を予測し事前に帯域優先制御を行うことにより、降雨断によって伝送できない情報を事前に伝送することが可能となり、帯域の不公平性を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回線帯域制御装置の概略を説明する図である。
【図２】回線帯域制御装置の概略を説明する図である。
【図３】一つの無線サービスエリアに雨域が通過する状態を説明する図である。
【図４】雨域通過における回線帯域制御装置の動作例を示す図である。
【図５】複数の無線サービスエリアに雨域が通過する状態を説明する図である。
【図６】複数の無線サービスエリアに雨域が通過する際の回線帯域制御装置の動作例を示す図である。
【符号の説明】
１、７  ネットワーク
２、１１  無線基地局
３、９  帯域制御部
４、１０  予測情報作成部
５、１２  無線端局装置
６、１３、１４  無線回線
８  中継装置
【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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