(57)【要約】【課題】複数の無線回線を用いたネットワーク通信において無線回線のトラヒック量を考慮した無線回線の選択方法を提供し、それによって各無線回線にトラヒック量の格差があるときに生じる伝送効率の低下を改善する通信方法を実現することである。【解決手段】複数の無線回線の電波を検知できる場所に位置する無線局２０５、２０６は予測した各無線回線の「パケット誤り率」と、各制御局から報知された「帯域占有率」との情報を用いて、各無線回線を利用する時の送信成功確率を求め、送信成功率が一番高い無線回線を選択して利用する。【選択図】  図２
2004173145.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線局が１つの無線回線を時分割的に使用して通信を行うための方法であって、前記複数の無線局のいずれかが、前記複数の無線局間の通信を制御する制御局となる場合であって
異なる無線回線を制御している前記制御局が近隣して存在する場合に、
前記制御局は、
自分自身が制御している無線回線のトラヒック量を観測して、「トラヒック情報」を各無線局に報知し、
前記各無線局は、
自分自身が検知できるすべての無線回線の伝搬路特性を測定しこれらの伝搬路特性と、検知可能な各制御局から報知された前記トラヒック情報とを考慮して、無線回線を選択することを特徴とする通信方法。
【請求項２】
前記無線局は各無線回線の伝搬路特性の測定結果に基づいて各無線回線の「パケット誤り率」を算出する請求項１に記載の通信方法。
【請求項３】
前記制御局は自分自身が制御している無線回線の「帯域占有率」を計算し、無線局らに報知する請求項１に記載の通信方法。
【請求項４】
前記無線局は送信時の無線回線を判断する基準として「送信成功確率」を用い、「送信成功確率＝（１−帯域占有率）＊（１−パケット誤り率）」という式を利用し、各無線回線の送信成功確率を計算して、送信成功確率が一番高い無線回線を選択する請求項１に記載の通信方法。
【請求項５】
前記制御局は自分自身が制御している無線回線のトラヒック量を観測し、無線回線のトラヒック量の変動に応じて、前記トラヒック情報を更新し、更新されたトラヒック情報を前記無線局らに報知する請求項１に記載の通信方法。
【請求項６】
前記無線局は自分自身が検知できるすべての無線回線の伝搬路特性を周期的に測定し、各無線回線の伝搬路特性の変化に応じて、前記パケット誤り率の情報を更新する請求項１に記載の通信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線のネットワークシステムにおいて、無線回線の動的選択によりパケット通信を効率的に行うための通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は主にパーソナルコンピュータ（以降、ＰＣと略する）同士でのデータ交換、またはホストコンピュータとＰＣ間でのデータ交換のために、ネットワークにより相互間を接続した。
【０００３】
従来の技術の無線ネットワークでの無線回線の動的選択について図１をもとに説明する。図１は２つの制御局で構成される無線ネットワーク構成図である。図１により、制御局１０１は無線回線００１を管理し、無線回線００１を時分割的に共有している無線局２０１〜２０６間の通信を制御しているが、制御局１０２は無線回線００２を管理し、無線回線２０２を時分割的に共有している無線局２０７、２０８間の通信を制御している。ここで、両制御局の電波が到達する範囲内に存在する無線局２０５と無線局２０６に注目する。無線局２０５や無線局２０６は両制御局からの電波を検知できるのでどちらの制御局に接続するかを選択することが出来る。すなわち、無線回線００１か無線回線００２かどちら使用するかを決めることが出来る。このとき、無線回線の選択基準として平均受信電力を用いる場合、無線局２０５や無線局２０６から制御局１０１までの距離が無線局２０５や無線局２０６から制御局１０２までの距離より短く、ほとんどの場合電波３０１の平均受信電力のほうが電波３０２より強いので、無線局２０５と無線局２０６は無線回線００１を選択し、制御局１０１に接続している。無線回線の選択基準は平均受信電力以外にＳＮＲ  （Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）やＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）などもよく用いられる。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｃ．アピチャイチャルームウォン、他２名、「場所選択送信電力制御による適応ゾーン選択方式を用いた適応変調無線パケット通信システム」、社団法人電子情報通信学会、平成１３年４月１日発行、電子情報通信学会論文誌Ｂ  Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ  Ｎｏ．４  ｐｐ．６９７−７０６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来方法（例えば、非特許文献１参照。）では、複数の制御局からの電波が到達する場所に位置する無線局２０５、２０６のような無線局は検知できる複数の無線回線の電波の受信電力などのような受信特性のみを考慮して無線回線を選択するので、各無線回線のトラヒック状態を考慮できず、トラヒック量が多い無線回線００１のような無線回線を選択してしまう。その結果、無線局２０５、２０６のような無線局は電波の受信特性が比較的良好な無線回線００１を利用するにもかかわらず、無線回線００１が占有されていない時間帯（帯域）が少ないので、帯域を確保できる確率が低いのである。そこで、もし無線局２０５、２０６はトラヒック量が少ない無線回線００２を選択して制御局１０２にアクセスすれば電波の特性が比較的若干悪くても、無線回線００２が占有されていない時間帯が多いので、帯域を確保できる確率が高いのである。総合的に考えると、無線局２０５、２０６のような無線局はトラヒック量の比較的少ない無線回線００２を利用するほうが無線回線００１を利用するよりシステム全体の伝送効率および無線回線利用効率が高くなる。従って、電波の特性のみを無線回線の選択基準とした従来方法は無線回線の「トラヒック量」を考慮しておらず、電波の特性のみ考慮するため、もっとも伝送品質が高い無線回線を選択できるが、無線局がトラヒック量が非常に高い無線回線を選択する場合、どれほど良い伝送品質を保証できても確保可能な帯域が足りなければその無線回線を利用する意味がなく、システム全体の伝送効率を低下させることも考えられる。すなわち、従来方法は各無線回線においてトラヒック量の格差がある時のために伝送効率および無線回線利用効率を高める十分な工夫がなされていなかった。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、電波の特性に加え、トラヒック量を考慮した無線回線の選択方式を提供し、それによって、無線ネットワークにおける伝送効率および無線回線利用率を改善することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、発明は、以下に述べるような手段を有しており、それによって以下のような効果を奏する。
【０００８】
第１の発明は、複数の無線局が１つ無線回線を時分割的に使用して通信を行うための方法であって、前記複数の無線局のいずれかが、前記複数の無線局間の通信を制御する制御局となる場合であって、異なる無線回線を制御している前記制御局が近隣して存在する場合、前記制御局は、自分自身が制御している無線回線のトラヒック量を監視し、「トラヒック情報」を各無線局に報知し、前記無線局は、自分自身が検知できるすべての無線回線の伝搬路特性を測定し、これらの「伝搬路特性」と、検知可能な各制御局から報知された前記トラヒック情報とを考慮して、無線回線を選択することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、無線局は各無線回線の伝搬路特性の測定結果に基づいて各無線回線の「パケット誤り率」を算出することを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明において、制御局は自分自身が制御している無線回線のトラヒック量を観測し、「帯域占有率」を計算し、無線局らに報知することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明において、無線局は送信時の最適な無線回線を判断する基準として「送信成功確率」を用い、「送信成功確率＝（１−帯域占有率）＊（１−パケット誤り率）」という式を利用し、各無線回線の送信成功確率を計算して、送信成功確率が一番高い無線回線を選択することを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明において、制御局は自分自身が制御している無線回線のトラヒック量を観測し、無線回線のトラヒック量の変動に応じて、トラヒック情報を更新し、更新されたトラヒック情報を無線局らに報知することを特徴とする。
【００１３】
第６の発明は、第１の発明において、無線局は自分自身が検知できる各無線回線の伝搬路特性を周期的に測定し、各無線回線の伝搬路特性の変化に応じて、前記パケット誤り率の情報を更新することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。説明の都合上、本発明を徹底的に理解いただくために特定の数、時間、構造およびその他のパラメータを提示する。以下の段階で本発明を実地する方法の例を挙げる。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態に係る無線ネットワークシステムの構成を示す図である。図２において、無線ネットワークシステムは、８つの無線局（２０１〜２０８）と２つの制御局（１０１、１０２）で構成される。制御局１０１、１０２はそれぞれ異なる無線回線を管理し、自分自身の電波が到達する範囲内に存在する無線局間の通信を制御する機能を持っている。
【００１６】
次に動作を説明する。制御局１０１、１０２はそれぞれ自分の無線回線の使用状況を常に観測し、決まった一定時間内でどれくらいの割合で無線局が無線回線を利用しているかを計算し、計算した結果を周期的に無線局ら２０１〜２０８に報知する。以下では、この報知情報を「帯域占有率」と呼ぶことにする。
【００１７】
図３に、基地局におけるこのような動作の手順を示す。
【００１８】
１．調べの終了時点ｔｚを更新する。ｔｚ＝前回のｔｚ＋帯域占有率を更新する周期Ｔｘ（３１０）。
【００１９】
２．無線回線の使用状況を調べる時間の幅Ｔｓを決定する（３１１）。
【００２０】
３．無線回線の合計使用時間Ｔａｌｌと無線局のカウンターｉをゼロにする（３１２）。
【００２１】
４．管理しているすべての無線局の無線回線の使用状況を調べ終わるまで、以下のステップを繰り返す（管理しているすべての無線局の数をＮとする）。
【００２２】
ａ．無線局のカウンターｉが（Ｎ−１）より大きければステップ（３１７）に移行する（３１３）。
【００２３】
ｂ．過去に観測し記録しておいたデータに基づいて、（ｔｚ−Ｔｓ）時点からｔｚまで無線局ｉが無線回線を使用する時間Ｔｉを計算する（３１４）。
【００２４】
ｃ．無線回線の合計使用時間ＴａｌｌにＴｉを加算する（３１５）。
【００２５】
ｄ．次の無線局の使用状況を調べるためｉに１を加算し、続いてステップ（３１３）に戻る（３１６）。
【００２６】
５．「帯域占有率」＝Ｔａｌｌ／Ｔｓを計算する（３１７）。
【００２７】
６．計算した「帯域占有率」を下り回線を用いて無線局らに報知する（３１８）。
【００２８】
７．上記の動作を周期的に行うため、ｔｚの時点から帯域占有率を更新する周期Ｔｘの時間が経過するとステップ（３１０）に戻る（３１９）。
【００２９】
無線局２０１〜２０８はそれぞれ各無線回線の電波を周期的に検知し、電波の受信特性ＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）を測定して、送信時の電波のＣＮＲを予測する。次に、無線局は予測したＣＮＲを用いて、パケット誤り率（ＰＥＲ：Ｐａｃｋｅｔ  Ｅｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）対ＣＮＲ特性を参照し、パケット誤り率を判定する。パケット誤り率（ＰＥＲ：ＰａｃｋｅｔＥｒｒｏｒ  Ｒａｔｅ）対ＣＮＲ特性は実験や計算機シミュレーションなどにより予め求められる必要があると思われるが、パケット誤り率とＣＮＲの関係を表す近似式などを用いてパケット誤り率を算出してもよい。なお、電波の受信特性はＣＮＲの代わりに受信電力やＳＮＲなどを用いてもよい。無線局２０５、２０６以外の無線局は１つのみの制御局からの電波しか検知できないため、無線回線の選択を行わないとする。一方、無線局２０５、２０６は予測した各無線回線の「パケット誤り率」と、各制御局から報知された「帯域占有率」との情報を用いて、各無線回線を利用する時の送信成功確率を次式で求める。送信成功確率＝（１−帯域占有率）＊（１−パケット誤り率）。無線局２０５、２０６は各無線回線における送信成功率を上記の式で計算し、送信成功率が一番高い無線回線を選択し、その無線回線を制御している制御局にアクセスする。
【００３０】
たとえば、図２では無線回線００１、００２の帯域占有率＝０．５、０．３、無線局２０５から見た無線回線００１、００２におけるパケット誤り率＝０．１、０．３である場合、無線回線００１における送信成功確率＝（１−０．５）＊（１−０．１）＝０．５＊０．９＝０．４５  無線回線００２における送信成功確率＝（１−０．３）＊（１−０．３）＝０．７＊０．７＝０．４９となり、無線局２０５から見て無線回線００２における送信成功確率が無線回線００１における送信成功確率より高いため、無線局２０５は無線回線００２を利用してパケット通信を行う。無線回線無線局２０５、２０６は上記の「帯域占有率」および「パケット誤り率」が周期的に更新するため、各無線回線のトラヒック状態および電波の特性の変化に応じて周期的に「送信成功率」が一番高い無線回線を正確に選択できる。その結果、各無線回線にトラヒック量が均等に分布されてない時においてもシステム全体の伝送効率や無線回線の利用効率を高めることが出来る。
【００３１】
図４に無線局における上記のような動作の手順を示す。
【００３２】
１．無線回線の選択を開始する（４０１）。例、無線局の電源を入れた時や無線局の設置場所が変更された時など無線回線の選択が必要になる。また、周期的に無線回線の選択を行うことも考えられる。
【００３３】
２．検知できる無線回線の電波の数Ｍを求める（４０２）。Ｍが２以上の場合のみステップ（４０３）に移行する。
【００３４】
３．無線回線のカウンターｊをゼロにする（４０３）。
【００３５】
４．検知できるすべての無線回線におけるパケット誤り率を求め終わるまで、以下のステップを繰り返す。
【００３６】
ａ．無線回線のカウンターｊが（Ｍ−１）より大きければステップ（４１０）に移行する（４０４）。
【００３７】
ｂ．無線回線ｊの電波の受信特性を測定する（４０５）。例、ＣＮＲなど。
【００３８】
ｃ．ステップ（４０５）と同時に無線回線ｊで報知されている帯域占有率を読み取り、記憶しておく（４０６）。これによって、無線回線ｊの帯域占有率ＢＷＯｊが求められる。
【００３９】
ｄ．測定されたＣＮＲを用いて、予め用意されたパケット誤り率対平均ＣＮＲの特性からパケット誤り率を求める（４０７）。これによって、無線回線ｊのパケット誤り率ＰＥＲｊが求められる。
【００４０】
ｅ．ステップ（４０６）で記憶されておいた「帯域占有率」と、ステップ（４０７）で求められた「パケット誤り率」とを用いて、無線回線ｊの送信成功確率を求める（４０８）。無線回線ｊの送信成功確率ＰＲＯＢｊ＝（１−ＢＷＯｊ）＊（１−ＰＥＲｊ）。
【００４１】
ｆ．次の無線回線の送信成功確率を求めるためｊに１を加算し、続いてステップ（４０４）に戻る（４０９）。
【００４２】
５．送信成功確率が一番低い無線回線ｋを求める（４１０）。ここで、ｊ＝０〜（Ｍ−１）とし、ｋ＝定数とするとＰＲＯＢｋ≦ＰＲＯＢｊ。
【００４３】
６．無線局は無線回線ｋを管理している制御局に接続する（４１１）。
【００４４】
【発明の効果】
第１の発明では、複数の無線回線の電波を検知できる無線局は各無線回線の「伝搬路特性」だけではなく、各制御局から送られてくる「トラヒック情報」も考慮し無線回線を選択するため、各無線回線においてトラヒック量の格差がある時には、トラヒック量が比較的少なく帯域を確保できる確率が高い無線回線を選択する確率が高くなる。電波の特性のみを考慮した従来方法と比べて比較的伝送品質が悪い無線回線を利用する確率が高くなるが、選択する無線回線のトラヒック量が多く中々帯域を確保できないことを効率よく避けることが出来るため、総合的に考えるとシステム全体の伝送効率および無線回線利用効率を高めることが出来る。
【００４５】
第２の発明では、伝搬路特性の測定結果に基づいて各無線回線の「パケット誤り率」を算出するため、無線局は各無線回線の伝搬路特性を簡易に把握することができ、各無線回線の伝搬路特性を反映させた無線回線の選択を行うことができる。
【００４６】
第３の発明では、制御局は自分自身が制御している無線回線のトラヒック状態を定量的に表す「帯域占有率」を無線局らに報知するため、無線局は各無線回線のトラヒック量を簡易に把握することができ、各無線回線のトラヒック量を反映させた無線回線の選択を行うことができる。
【００４７】
第４の発明では、無線局は「送信成功確率＝（１−帯域占有率）＊（１−パケット誤り率）」のような一次方程式を用いるため、送信成功確率が一番高い無線回線を判断するため計算量を必要最小限に抑えることができる。
【００４８】
第５の発明では、無線局は無線回線のトラヒック量の変動に応じたトラヒック情報を常に把握できるので、最適な無線回線選択の精度を高めることができ、伝送効率および無線回線利用効率を常に高く保つことができる安定的な無線パケット通信システムを実現できる。
【００４９】
第６の発明では、無線局は無線回線の伝搬路特性の変化に応じたパケット誤り率の情報を常に把握できるので、最適な無線回線選択の精度を高めることができ、伝送効率および無線回線利用効率を常に高く保つことができる安定的な無線パケット通信システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の無線回線選択例を示す図
【図２】本発明の実施形態に係る無線ネットワークシステムのイメージを示す図
【図３】制御局における動作の手順を示すフローチャート
【図４】無線局における動作の手順を示すフローチャート
【符号の説明】
００１  無線回線
００２  無線回線
１０１  制御局
１０２  制御局
２０１  無線局
２０２  無線局
２０３  無線局
２０４  無線局
２０５  無線局
２０６  無線局
２０７  無線局
２０８  無線局
３０１  電波
３０２  電波
【図１】
2004173145.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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