(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基地局と端末間で複数のチャネルのいずれかを介してパケットを伝送する無線パケット通信システムにおいて、
キャプチャしたパケットの発信元または着信先端末の端末識別情報を通信中の端末の端末識別情報として当該パケットの伝送速度とともにチャネル毎に記憶する端末管理テーブルと、
所定期間を繰り返し計測する複数のタイマを有し、前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末毎に前記複数のタイマの１つを割り当てて前記所定期間毎に各チャネルの通信状態を検知する通信状態検知手段と、
前記通信状態検知手段によって検知された各チャネルの通信状態に応じて、新規に通信を開始するチャネルを選択するチャネル選択手段と
を備え、
前記通信状態検知手段は、
前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末について、割り当てられている前記タイマの満了までに該端末発または着のパケットをキャプチャした場合には、該タイマをリセットし、キャプチャしなかった場合には、該端末に関しては、通信終了と判断して前記端末管理テーブルから端末識別情報を削除するとともに前記タイマの割り当てを解除し、
前記チャネル選択手段は、
前記端末管理テーブルに記憶されている前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とを取得し、取得した前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とに基づいて各チャネルのスループットを算出し、当該スループットの算出結果を用いて、新たに通信要求を行った端末が利用すると仮定した場合の、前記複数の基地局と前記端末間においてパケットの伝送に利用される２以上の全ての前記各チャネルのスループットを推定し、その推定結果のうち最も大きいスループットとなるチャネルを、前記新たに通信要求を行った端末が利用するチャネルとして選択する
ことを特徴とする無線パケット通信システム。
【請求項２】
前記通信状態検知手段が、基地局、端末間で送受信されるパケットに含まれる発アドレス又は着アドレスの少なくとも一方に基づいて各通信を識別する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線パケット通信システム。
【請求項３】
前記通信状態検知手段の各構成要素の一部又は全部が、基地局、又は、複数の基地局に対して共通に設けられている負荷分散装置のいずれかに分散又は集中して設けられ、
前記チャネル選択手段の各構成要素の一部又は全部が、基地局、端末、又は、複数の基地局に対して共通に設けられている負荷分散装置のいずれかに分散又は集中して設けられている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線パケット通信システム。
【請求項４】
前記複数チャネルが、２つ以上の伝送方式を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無線パケット通信システム。
【請求項５】
複数の基地局と端末間で複数のチャネルのいずれかを介してパケットを伝送する無線パケット通信方法において、
キャプチャしたパケットの発信元または着信先端末の端末識別情報を通信中の端末の端末識別情報として当該パケットの伝送速度とともにチャネル毎に端末管理テーブルに記憶し、前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末毎に所定期間を繰り返し計測するタイマを割り当てて前記所定期間毎に各チャネルの通信状態を検知する通信状態検知過程と、
前記通信状態検知過程で検知された各チャネルの通信状態に応じて、新規に通信を開始するチャネルを選択するチャネル選択過程と
を有し、
前記通信状態検知過程では、
前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末について、割り当てられている前記タイマの満了までに該端末発または着のパケットをキャプチャした場合には、該タイマをリセットし、キャプチャしなかった場合には、該端末に関しては、通信終了と判断して前記端末管理テーブルから端末識別情報を削除するとともに前記タイマの割り当てを解除し、
前記チャネル選択過程では、
前記端末管理テーブルに記憶されている前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とを取得し、取得した前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とに基づいて各チャネルのスループットを算出し、当該スループットの算出結果を用いて、新たに通信要求を行った端末が利用すると仮定した場合の、前記複数の基地局と前記端末間においてパケットの伝送に利用される２以上の全ての前記各チャネルのスループットを推定し、その推定結果のうち最も大きいスループットとなるチャネルを、前記新たに通信要求を行った端末が利用するチャネルとして選択する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信において、端末が複数のチャネルまたは伝送方式を用いることができる無線通信システムに係り、特に、それぞれの端末に適したチャネルまたは伝送方式が割り当てられることによって、システム全体のスループット向上を図る際に用いて好適な無線パケット通信システム及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近は無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの普及により、オフィス内のネットワークの無線化が進んでいる。また、カフェや駅構内などにおいて、提供範囲は狭いが高速な無線通信環境を提供するサービス、いわゆるホットスポット（登録商標）サービスが広がり始めている。無線ＬＡＮのような無線通信システムでは、ＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）やＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）などのように、１つのチャネルを端末間で時間的に共有する方式が一般的である。
【０００３】
しかしながら、一つのチャネルにアクセスが集中するような場合、各端末のスループットが下がり、満足なサービスを提供できなくなる。これを防ぐ手段として、アクセスが集中する場所では、無線基地局の数を増加させることなどによってチャネル数を増やし、各チャネル間の負荷分散を行うことによって各端末のスループットが下がることを避けている。
【０００４】
無線基地局間で負荷分散を行う方法としては、特許文献１や特許文献２のような方法がある。特許文献１では、基地局が端末へ、各基地局の端末とのアソシエーション数を報知し、アソシエーション数に余裕があり信号強度が強い基地局に端末が接続する方法が記載されている。特許文献２では、基地局が端末へ、各基地局への端末の接続数を伝達し、最も接続数が少ない基地局へ端末が接続する方法が記載されている。
【０００５】
また、本願発明に係る他の技術（詳細は後述）が非特許文献１及び２に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１２７２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２０５６６号公報
【非特許文献１】阪田  徹・飯塚  正孝・溝口  匡人・守倉  正博、「ＩＥＥＥ８０２．１１ａ準拠高速無線ＬＡＮ用チップセットの開発」、「ＮＴＴ  Ｒ＆Ｄ」、ＮＴＴ定期刊行物／（社）電気通信協会発行、２００２年７月号、Ｖｏｌ．５１  Ｎｏ．７、ｐ．５８８−５９５
【非特許文献２】宗田  悟志ほか、"A New Frequency-domain Link Adaptation Scheme for Broadband OFDM Systems", Vehicular Technology conferences '99-Fall, Vol.1, pp.253-257, 1999（電子情報通信学会技術報告ＲＣＳ９９−１７１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に記載の方法の課題を次に挙げる。特許文献１記載の方法の課題は、各基地局のアソシエーション数を基に接続する基地局を選択しているが、アソシエーション済みで通信を行っていない端末がいる可能性があり、効率的な負荷分散とは言えない。特許文献２記載の方法の課題は、接続した基地局とのチャネル状態を考慮しておらず、再送制御などによってスループットが低下する可能性がある。また、基地局へ接続している端末が必ずしも通信を行っているとは限らない。また、両方法ともに、チャネル状態及び通信中の端末数を考慮したスループットを考慮しておらず、効率的な負荷分散とは言えない。
【０００７】
本発明は、上記のような事情を考慮してなされたものであり、無線通信における負荷分散の効率を改善し、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる無線パケット通信システム及び通信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】
また本発明は、複数の基地局と端末間で複数のチャネルのいずれかを介してパケットを伝送する無線パケット通信システムにおいて、キャプチャしたパケットの発信元または着信先端末の端末識別情報を通信中の端末の端末識別情報として当該パケットの伝送速度とともにチャネル毎に記憶する端末管理テーブルと、所定期間を繰り返し計測する複数のタイマを有し、前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末毎に前記複数のタイマの１つを割り当てて前記所定期間毎に各チャネルの通信状態を検知する通信状態検知手段と、前記通信状態検知手段によって検知された各チャネルの通信状態に応じて、新規に通信を開始するチャネルを選択するチャネル選択手段とを備え、前記通信状態検知手段は、前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末について、割り当てられている前記タイマの満了までに該端末発または着のパケットをキャプチャした場合には、該タイマをリセットし、キャプチャしなかった場合には、該端末に関しては、通信終了と判断して前記端末管理テーブルから端末識別情報を削除するとともに前記タイマの割り当てを解除し、前記チャネル選択手段は、前記端末管理テーブルに記憶されている前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とを取得し、取得した前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とに基づいて各チャネルのスループットを算出し、当該スループットの算出結果を用いて、新たに通信要求を行った端末が利用すると仮定した場合の、前記複数の基地局と前記端末間においてパケットの伝送に利用される２以上の全ての前記各チャネルのスループットを推定し、その推定結果のうち最も大きいスループットとなるチャネルを、前記新たに通信要求を行った端末が利用するチャネルとして選択することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記通信状態検知手段が、基地局、端末間で送受信されるパケットに含まれる発アドレス又は着アドレスの少なくとも一方に基づいて各通信を識別することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記通信状態検知手段の各構成要素の一部又は全部が、基地局、又は、複数の基地局に対して共通に設けられている負荷分散装置のいずれかに分散又は集中して設けられ、前記チャネル選択手段の各構成要素の一部又は全部が、基地局、端末、又は、複数の基地局に対して共通に設けられている負荷分散装置のいずれかに分散又は集中して設けられていることを特徴とする。
また本発明は、前記複数チャネルが、２つ以上の伝送方式を含むことを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、複数の基地局と端末間で複数のチャネルのいずれかを介してパケットを伝送する無線パケット通信方法において、キャプチャしたパケットの発信元または着信先端末の端末識別情報を通信中の端末の端末識別情報として当該パケットの伝送速度とともにチャネル毎に端末管理テーブルに記憶し、前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末毎に所定期間を繰り返し計測するタイマを割り当てて前記所定期間毎に各チャネルの通信状態を検知する通信状態検知過程と、前記通信状態検知過程で検知された各チャネルの通信状態に応じて、新規に通信を開始するチャネルを選択するチャネル選択過程とを有し、前記通信状態検知過程では、前記端末管理テーブルに端末識別情報が記憶されている端末について、割り当てられている前記タイマの満了までに該端末発または着のパケットをキャプチャした場合には、該タイマをリセットし、キャプチャしなかった場合には、該端末に関しては、通信終了と判断して前記端末管理テーブルから端末識別情報を削除するとともに前記タイマの割り当てを解除し、前記チャネル選択過程では、前記端末管理テーブルに記憶されている前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とを取得し、取得した前記チャネル毎の端末識別情報の数と該端末識別情報に対応する伝送速度とに基づいて各チャネルのスループットを算出し、当該スループットの算出結果を用いて、新たに通信要求を行った端末が利用すると仮定した場合の、前記複数の基地局と前記端末間においてパケットの伝送に利用される２以上の全ての前記各チャネルのスループットを推定し、その推定結果のうち最も大きいスループットとなるチャネルを、前記新たに通信要求を行った端末が利用するチャネルとして選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、新規通信を開始する端末に対して、通信に係る数（通信中の端末数あるいはセッション数）が少ないチャネルを割り当てることができるため、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。また、伝送速度や通信中の端末数を考慮したスループットを算出し、端末が新規通信を開始した時にスループットが高くなると推定されるチャネルを割り当てることができるため、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
［実施形態１］
図１に本発明の実施の形態で想定した無線通信システムの構成図を示す。図１の無線通信システムは、端末１〜３（Ｔ１〜Ｔ３）と、ネットワーク１０側の無線基地局１〜３（Ｂ１〜Ｂ３）及び負荷分散装置２０より構成される。この無線通信システムでは、基地局・端末間が複数のチャネルのいずれかを介してパケットを伝送する。また、複数のチャネルには伝送速度等が異なる複数の伝送方式が含まれている。無線基地局Ｂ１〜Ｂ３は、負荷分散装置２０とインターネット網３０とにそれぞれ接続されている。無線基地局Ｂ１〜Ｂ３は、それぞれのカバーエリア４１、４２及び４３を互いに重なり合うように有している。また、各端末Ｔ１〜Ｔ３は、無線基地局Ｂ１〜Ｂ３のカバーエリア４１〜４３が重なり合う領域内に位置していて、無線基地局Ｂ１〜Ｂ３のいずれかと無線リンクＬ１〜Ｌ３が確立されるようになっている。なお、図１では、実線の矢印がアプリケーションデータの流れを示し、破線の矢印が制御用データなどの流れを示している。
【００２０】
図２に図１に示す本実施の形態の端末Ｔ１〜Ｔ３の構成を示す。端末Ｔ１（又はＴ２若しくはＴ３、以下、代表して端末Ｔ１とする）は、アンテナ５１、スイッチ５２、負荷分散装置通信インターフェース部５３、及びアプリケーションデータ用処理部５４を有する。スイッチ５１は、通信開始処理を行う時はＡ側に、通信開始後はＢ側に切り替えて通信を行う。負荷分散装置通信インターフェース部５３は、端末Ｔ１が新規通信を行う場合に通信要求用のパケットを生成し、無線リンクＬ１及び無線基地局Ｂ１を通して負荷分散装置２０へ伝達する。また、負荷分散装置通信インターフェース部５３は、負荷分散装置２０から送信されたチャネル番号伝達用パケットの受信処理を行い、通信を行うチャネルを選択する処理を行う。アプリケーションデータ用処理部５４は、アプリケーションデータが対象とするアプリケーションに対してそのアプリケーションデータに所定の処理を行った後、処理後のアプリケーションデータを提供する。
【００２１】
図３に本実施の形態の無線基地局Ｂ１〜Ｂ３の構成を示す。無線基地局Ｂ１（又はＢ２若しくはＢ３、以下、代表して端末Ｂ１とする）はアンテナ６１、パケット判別器６２、及びインターネット接続処理部６３を有する。パケット判別器６２は、端末Ｔ１から送信されたパケットに対して、端末Ｔ１から負荷分散装置２０宛て用のパケットとインターネット網３０行きのパケットとを判別し、それぞれを負荷分散装置２０又はインターネット３０へ送る処理を行う。パケット判別器６２は、また、負荷分散装置２０から端末Ｔ１宛てのパケットを端末Ｔ１へ送信する。インターネット接続処理部６３は、インターネット網３０と端末Ｔ１間の通信の中継処理を行う。
【００２２】
図４に本実施の形態の負荷分散装置２０の構成を示す。負荷分散装置２０は、通信監視器７１、端末管理テーブル７２、チャネル管理テーブル７３、チャネル決定器７４、及び端末通信インターフェース部７５から構成される。
【００２３】
通信監視器７１は、各チャネルの通信状態を監視しており、通信中の端末数（あるいは通信セッション数（それらをまとめて通信に係る数とする。））を把握する。通信監視器７１は、ネットワーク１０・端末Ｔ１〜Ｔ３間で送受信されるパケットの中の端末Ｔ１〜Ｔ３からの発アドレス及び端末Ｔ１〜Ｔ３への着アドレスを識別することで通信中の端末を把握するものであるが、具体的には端末Ｔ１〜Ｔ３とインターネット網３０間で送受信されているパケットをキャプチャしてＩＰ（Internet Protocol）アドレスを認識し、異なったアドレスの数から通信中の端末数を認知する。またチャネル毎に、通信中の端末Ｔ１〜Ｔ３の端末番号を、アドレスと共に表１に示すような端末管理テーブル７２で管理する。なお、端末Ｔ１〜Ｔ３から送信されたパケットにおいては発アドレス、そして、基地局から送信されたパケットにおいては着アドレスが、端末に割り当てられたアドレスに対応している。したがって、基地局、端末間で送受信されるパケットに含まれる発アドレス又は着アドレスの少なくとも一方を識別することで通信中の端末を識別することが可能である。
【００２４】
【表１】
0004642609.tif 000002
【００２５】
表１の端末管理テーブル７２には、チャネル番号（「１」、「２」、…）に対応させて、チャネル番号毎に設定された端末番号（「００１」、「００２」、…）と、各端末に対応するＩＰアドレス（「１０．１８２．１２．１」等）とが登録されている。
【００２６】
通信監視器７１は、また、所定の時間を繰り返し計測する複数のタイマからなる通信識別タイマ７１１を有している。通信監視器７１は、端末Ｔ１〜Ｔ３が通信中であるかどうかを端末毎に認識するため、端末Ｔ１〜Ｔ３毎に通信識別タイマ７１１をなす複数のタイマのいずれか１つを割り当てる処理を行う。そして、該タイマ満了までに該端末から送信されたパケットか、該端末宛てのパケットを認識した場合は該タイマをリセットし、該タイマ満了までに該端末発／着のパケットが送受信されなかった該端末に関しては通信終了と判断し、端末管理テーブル７２から削除する。このように通信識別タイマ７１１をなす複数のタイマの１つが、ＩＰアドレス（各通信又は各端末）毎に割り当てられるので、ＩＰアドレス毎に個々のタイミングで通信の経過期間を計測することができる。なお、通信識別タイマ７１１の各タイマの設定値をあらかじめ各端末Ｔ１〜Ｔ３と共有しておくことで、通信が意図していないタイミングで切断されてしまうようなことを防止することができる。
【００２７】
また、通信監視器７１は、端末管理テーブル７２から各チャネルにおいて通信中の端末数を算出し、表２に示すようなチャネル管理テーブル７３に書き込む処理を行う。
【００２８】
【表２】
0004642609.tif 000003
【００２９】
表２のチャネル管理テーブル７３には、チャネル番号（「１」、「２」、…）に対応させて、通信中の端末数（「３」台、「２」台、…）が登録されている。
【００３０】
通信監視器７１のフローチャートを図５、図６、及び図７に示す。図５は、通信監視器７１による処理の流れを示すフローチャートであり、図６は図５のステップＳ１０２のパケット解析処理のフローチャートであり、図７は図５のステップＳ１０７及び図６のステップＳ２０７のチャネル管理テーブル更新処理のフローチャートである。図５に示すように、通信監視器７１は、まず、ネットワーク１０・端末Ｔ１〜Ｔ３間に流れるパケットが検出されているかどうかを判定し（ステップＳ１０１）、パケットが検出されている場合にはパケット解析処理を行った後（ステップＳ１０２）、端末管理テーブル７２に登録されている端末があるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００３１】
ステップＳ１０２のパケット解析処理では、図６に示すように、検出されたパケットをキャプチャし（ステップＳ２０１）、そのＩＰアドレスを取得する（ステップＳ２０２）。次に取得したＩＰアドレスが端末管理テーブル７２に登録されているか否かを判定し（ステップＳ２０３）、登録済みのＩＰアドレスであった場合には当該ＩＰアドレスに対応して設定されている通信識別タイマ７１１のうちの１つのタイマをリセットする（ステップＳ２０４）。一方、ステップＳ２０３で登録されていないと判定された場合、新規通信端末番号を付加し、ＩＰアドレスと共に端末管理テーブル７２に登録する（ステップＳ２０５）。次に通信識別タイマ７１１内に当該端末用のタイマを作成して（すなわち割り当てを行って）、当該タイマに初期値を設定する（ステップＳ２０６）。そして、チャネル管理テーブル７３の更新処理を行う（ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７のチャネル管理テーブル更新処理では、図７に示すように、端末管理テーブル７２から各チャネルにおいて通信中の端末数が取得され（ステップＳ３０１）、チャネル管理テーブル７３に書き込まれる（ステップＳ３０２）。
【００３２】
一方、図５のステップＳ１０３で、端末管理テーブル７２に登録されている端末があると判定された場合には、通信識別タイマ７１１の各端末のタイマの値を所定量（例えば「１」）だけ減少させ（ステップＳ１０４）、端末が無いと判定された場合にはステップＳ１０１へ戻る。ステップＳ１０４で各端末のタイマを減少させた場合には、各タイマのうち満了（例えば「０」）となったものがあるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。満了となったものがあった場合（ステップＳ１０５で「ｙｅｓ」）、端末管理テーブル７２から該端末の登録情報及び通信識別タイマ７１１の該端末のタイマを削除し（割り当てを解除し）（ステップＳ１０６）、図７に示すチャネル管理テーブル７３の更新処理を行う（ステップＳ１０７）。一方、満了となったものが無かった場合、並びにステップＳ１０６及びＳ１０７の処理を行った場合には、ステップＳ１０１へ戻る。
【００３３】
また、図４のチャネル決定器７４は、端末通信インターフェース部７５から送られてくる起動トリガに応じて、チャネル管理テーブル７３を参照して通信中の端末が最も少ないチャネルを選択し、選択したチャネル番号を送り返す。端末通信インターフェース部７５は、端末Ｔ１〜Ｔ３から送信される通信要求用パケットを受信する他、チャネル決定器７４で選択されたチャネル番号を伝達するため、チャネル番号伝達用パケットを生成し、無線基地局Ｂ１〜Ｂ３及び無線リンクＬ１〜Ｌ３を通して端末Ｔ１〜Ｔ３へ送信する。
【００３４】
図１及び図２〜図４に構成を示した本実施の形態の無線通信システムのフローチャートを図８に示す。以下、図８を参照して、新規端末の通信開始処理例を説明する。無線基地局数を３とし、それぞれ１つずつ無線チャネルを有し、それぞれのチャネル番号を１〜３とする。それぞれのチャネルにはそれぞれ３台、２台、３台の端末が通信中であるものとし、負荷分散装置２０中の端末管理テーブル７２及びチャネル管理テーブル７２に、表１及び表２に示すような登録がなされている。
【００３５】
まず、新規通信を開始する端末（例えばＴ１）は、スイッチ５２をＡ側にし、負荷分散装置通信インターフェース部５３を介して負荷分散装置２０へ通信要求を行う（ステップＳ４０１）。負荷分散装置２０は、端末通信インターフェース部７５において通信要求を受けとり、チャネル決定器７４を起動させる（ステップＳ４０２）。チャネル決定器７４はチャネル管理テーブル７３（表２）を参照し、最も通信中の端末が少ないチャネル番号２を選択する（ステップＳ４０３〜Ｓ４０４）。選択したチャネル番号を、端末通信インターフェース部７５を介して端末（Ｔ１）へ伝達する（ステップＳ４０５）。ここで端末管理テーブル７２とチャネル管理テーブル７３が更新される（ステップＳ４０６）。
【００３６】
端末（Ｔ１）は、負荷分散装置通信インターフェース部５３において指定されたチャネル番号を受け取り（ステップＳ４０７）、このチャネルを用いて通信を開始する（ステップＳ４０８）。端末（Ｔ１）は、スイッチ５２をＢ側へ切り替えて、インターネット網３０へ接続する。なお、端末（Ｔ１）が通信識別タイマ７１１内の当該端末に割り当てられたタイマ満了までにパケットを送受信しなかった場合は、最初から通信開始処理を再度行うことになる。
【００３７】
以上のように本実施の形態は、所定期間毎に各チャネルの通信状態を検知し、その検知された各チャネルの通信状態に応じて、新規に通信を開始するチャネルが選択されるようになっている。したがって、実際に通信を行っている端末に応じた効率的な負荷分散を行うことができる。
【００３８】
［実施形態２］
次に、本発明の他の実施の形態について、図９〜図１２を参照して説明する。本実施の形態における無線通信システムの構成は、図１と同様である。ただし、本実施の形態において図１の端末１〜３（Ｔ１〜Ｔ３）、無線基地局１〜３（Ｂ１〜Ｂ３）及び負荷分散装置２０に対応する各構成には、異なる参照符号を用いている。すなわち、端末Ｔ１（〜Ｔ３）を端末Ｔ１ａ（〜Ｔ３ａ）として、無線基地局Ｂ１〜Ｂ３を無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａとして、そして、負荷分散装置２０を負荷分散装置２０ａとして示している。
【００３９】
また、各図において、図１〜図４に示したものと同一の構成には同一の参照符号をつけ、対応する構成には末尾に英字「ａ」を付加した参照符号を付けている。
【００４０】
図９に本実施の形態の端末Ｔ１ａの構成例を示す。端末Ｔ１ａは、アンテナ５１、スイッチ５２、負荷分散装置通信インターフェース部５３、チャネル決定器５５、アプリケーションデータ用処理部５４を有する。チャネル決定器５５は、本実施形態で新たに設けられた構成であり、負荷分散装置２０ａから各基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａを介して送信されたビーコンを受信することによって得られた各チャネルの通信中の端末数から、通信中の端末が最も少ないチャネルを選択する。負荷分散装置通信インターフェース部５３は、負荷分散装置２０ａから送信されたビーコンから、各チャネルの通信中の端末数を取得する処理を行う。以上の構成によって、本実施の形態では、チャネルを選択する際に、基地局から全端末に対して各チャネルの通信状態を表す情報を周期的に報知し、これを端末において受信し、その受信した情報に基づいて所定の処理を行って新規に通信を開始するチャネルを選択するようになっている。
【００４１】
一方、ネットワーク１０側は、無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａ及び負荷分散装置２０ａから構成される。図１０に本実施の形態の無線基地局Ｂ１ａの構成を示す。無線基地局Ｂ１ａは、アンテナ６１、ビーコン送信器６４、インターネット接続処理部６３を有する。ビーコン送信器６４は、本実施形態で新たに設けられた構成であり、負荷分散装置２０ａから送られてきた各チャネルの通信中の端末数の情報をビーコンに格納し、周期的に端末Ｔ１ａ〜Ｔ３ａに向けて報知する。
【００４２】
図１１に本実施の形態の負荷分散装置２０ａの構成を示す。負荷分散装置２０ａは、通信監視器７１、端末管理テーブル７２、チャネル管理テーブル７３、及び端末通信インターフェース部７５ａから構成される。通信監視器７１の動作は実施形態１と同じである。端末通信インターフェース部７５ａは、チャネル管理テーブル７３から各チャネルにおいて通信中の端末数を読み出し、無線基地局Ｂ１ａ等へ送る。
【００４３】
本実施の形態の無線通信のフローチャートを図１２に示す。以下に、新規端末の通信開始処理を示す。無線基地局数を３とし、それぞれのチャネル番号を１〜３とする。それぞれのチャネルにはそれぞれ２台、３台、１台の端末が通信中であるものとする。負荷分散装置２０ａ中の端末管理テーブル７２及びチャネル管理テーブル７３には、表３及び表４に示すような登録がなされている。
【００４４】
【表３】
0004642609.tif 000004
【００４５】
【表４】
0004642609.tif 000005
【００４６】
まず、負荷分散装置２０ａは、端末通信インターフェース部７５ａにおいてチャネル管理テーブル７３から各チャネルにおいて通信中の端末数を読み出し、無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａへ伝達する（ステップＳ５０１）。無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａは、ビーコンを使って、各チャネルにおいて通信中の端末数の情報を端末Ｔ１ａ（〜Ｔ３ａ）に報知する（ステップＳ５０２）。
【００４７】
端末Ｔ１ａは、ビーコンを受信し、各チャネルにおいて通信中の端末数を把握する（ステップＳ５０３）。チャネル決定器５５は、この例では、最も通信中の端末が少ないチャネル番号３を選択し、このチャネルを用いて通信を開始する（ステップＳ５０４）。
【００４８】
［実施形態３］
次に、図１３〜図１７を参照して、本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態における無線通信システムの構成は、図１と同様である。ただし、本実施の形態において図１の無線基地局１〜３（Ｂ１〜Ｂ３）及び負荷分散装置２０に対応する各構成には、異なる参照符号を用いている。すなわち、無線基地局Ｂ１〜Ｂ３を無線基地局Ｂ１ｂ〜Ｂ３ｂとして、そして、負荷分散装置２０を負荷分散装置２０ｂとして示している。また、各図において、図１〜図４及び図９〜図１１に示したものと同一の構成には同一の参照符号をつけ、対応する構成には末尾に英字「ｂ」を付加した参照符号をつけている。
【００４９】
端末Ｔ１〜Ｔ３の構成は図２（実施形態１）と同様である。但し、負荷分散装置通信インターフェース５３（図２参照）は、負荷分散装置２０ｂとのパケットの送受信の他、参照信号を無線基地局Ｂ１ｂ〜Ｂ３ｂへ送信する機能を有していることとする。
【００５０】
ネットワーク１０側の無線基地局Ｂ１ｂの構成を図１３に示す。無線基地局Ｂ１ｂは、アンテナ６１、受信強度観測器６５、パケット判別器６６、インターネット接続処理部６３を有する。受信強度観測器６５は、端末Ｔ１〜Ｔ３から送信される参照信号を受信して受信強度を観測する。パケット判別器６２は、端末Ｔ１から送信されたパケットに対して、端末Ｔ１から負荷分散装置２０宛て用のパケットとインターネット網３０行きのパケットとを判別し、それぞれを負荷分散装置２０又はインターネット３０へ送る処理を行う。
【００５１】
図１４に本実施の形態の負荷分散装置２０ｂの構成を示す。負荷分散装置２０ｂは、通信監視器７１、伝送速度読み出し器７６、受信強度・伝送速度対応テーブル７７、端末管理テーブル７２ｂ、チャネル管理テーブル７３ｂ、スループット算出器７８、チャネル決定器７４、端末通信インターフェース部７５から構成される。
【００５２】
通信監視器７１は、実施形態１に示したものと同様である。伝送速度読み出し器７６は、表５に示す受信強度・伝送速度対応テーブル７７から観測した受信強度に対応した伝送速度を読み出すとともに、端末管理テーブル７２ｂへアドレスを照会して参照信号を送信した端末を認識する。
【００５３】
受信強度・伝送速度対応テーブル７７は、表５に示すように、受信強度と伝送速度との対応関係を一覧として表すものであり、受信強度と伝送速度との対応関係は計算によってあるいは実測結果に基づいて設定されている。端末管理テーブル７２ｂは、表６に示すように、実施形態１の端末管理テーブル７２に対して伝送速度の要素が追加されている。チャネル管理テーブル７３ｂは、表７に示すように、実施形態１のチャネル管理テーブル７３に対して各チャネルのスループットの要素が追加されている。
【００５４】
【表５】
0004642609.tif 000006
【００５５】
【表６】
0004642609.tif 000007
【００５６】
【表７】
0004642609.tif 000008
【００５７】
スループット算出器７８は、チャネル管理テーブル７３ｂから各チャネルにおいて通信中の端末数、端末管理テーブル７２ｂから通信中の端末の伝送速度を読み出し、これらの情報と、伝送速度読み出し器７６から伝達されてくる新規通信開始端末の各チャネルにおける伝送速度の情報から、各チャネルにおけるスループットを算出する。
【００５８】
チャネル番号ｋにおける端末番号ｍの端末のスループットＴk（ｍ）の導出式を（１）式に示す。
【００５９】
Ｔk（ｍ）＝Ｒk（ｍ）／Ｎk  …（１）
【００６０】
ここで、Ｒk（ｍ）はチャネル番号ｋにおける端末の伝送速度、Ｎkはチャネル番号ｋで通信中の端末数である。チャネル番号ｋにおいて通信中のｎ個の端末に対して端末番号が１〜ｎまで割り当てられている場合の、チャネル番号ｋにおける全端末のスループットの合計ＳＴkは（２）式で書ける。
【００６１】
ＳＴk＝Ｔk（１）＋Ｔk（２）＋…＋Ｔk（ｎ）  …（２）
【００６２】
算出された全端末のスループットの合計値は、表７に示すチャネル管理テーブル７３ｂに、チャネル毎に通信中の端末数と共に格納される。
【００６３】
また、スループット算出器７８は、新規通信を開始する端末を１台追加した場合の各チャネルにおける予想スループットを次のようにして算出する。チャネル番号ｋにおける端末番号ｍの予想スループットＴ'k（ｍ）の導出式を（３）式に示す。
【００６４】
Ｔ'k（ｍ）＝Ｒk（ｍ）／（（Ｎk）＋１）  …（３）
【００６５】
また、チャネル番号ｋにおける新規通信開始端末の予想スループットをＴ'k（ｎｅｗ）とすると、チャネル番号ｋにおける全端末の予想スループットの合計ＳＴ'kは（４）式で書ける。
【００６６】
ＳＴ'k＝Ｔ'k（１）＋Ｔ'k（２）＋…＋Ｔ'k（ｎ）＋  Ｔ'k（ｎｅｗ）  …（４）
【００６７】
チャネル決定器７４は、全チャネルのＳＴkとＳＴ'kの差を算出し、新規通信する端末をチャネルに割り当てた際に、最もＳＴ'kが増加するか、もしくは全ＳＴ'kが減少した時は最も減少量が小さいチャネルを決定する。そしてその後、端末管理テーブル７２ｂ及びチャネル管理テーブル７３ｂを更新する。
【００６８】
端末通信インターフェース部７５は、端末から伝達される通信要求用パケットを受信する。また、無線基地局Ｂ１ｂ〜Ｂ３ｂ及び無線リンクＬ１〜Ｌ３を通して端末Ｔ１〜Ｔ３へチャネル番号伝達用パケットを送信する。
【００６９】
本実施形態におけるシステム全体の処理の流れを表すフローチャートを図１５、図１６、図１７に示す。以下に、これらのフローチャートを参照して、新規端末の通信開始処理を説明する。無線基地局数を３とし、それぞれのチャネル番号を１〜３とする。ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．１１ａに基づいて、チャネルの伝送速度はチャネル状況に応じて６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓ、２４Ｍｂｉｔ／ｓから選択されるものとする。それぞれのチャネルにはそれぞれ２台、２台、３台の端末が通信中であるものとし、負荷分散装置２０ｂ中の端末管理テーブル７２ｂに、表６に示すように登録されている。
【００７０】
各チャネルのスループットの合計は、
ＳＴ1＝６／２＋１２／２＝３＋６＝９［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ2＝１２／２＋１２／２＝６＋６＝１２［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ3＝６／３＋１２／３＋２４／３＝２＋４＋８＝１４［Ｍｂｉｔ／ｓ］
とあらかじめ算出されており（算出方法については段落００７３に記述する）、負荷分散装置２０ｂ中のチャネル管理テーブル７３ｂに、表７に示すように格納されている。
【００７１】
まず、端末（ここでは端末Ｔ１とする。）は通信要求を行なう（図１５のステップＳ６０１）。次に参照信号を全ての無線基地局Ｂ１ｂ〜Ｂ３ｂへ送信する（図１５のステップＳ６０２）。無線基地局Ｂ１ｂ〜Ｂ３ｂは、受信強度観測器６５において受信した参照信号の受信強度を観測する。また、パケット判別器６６においてＩＰアドレスを解析して新規通信端末を認識する。観測した受信強度をＩＰアドレスとともに、負荷分散装置２０ｂへ伝達され、負荷分散装置２０ｂにおいてそれらが取得される（図１６のステップＳ７０１）。
【００７２】
次に、負荷分散装置２０ｂにおいて、伝送速度読み出し器７６は、伝達された受信強度から伝送速度を導出する（ステップＳ７０２）。例えば、チャネル番号１の受信強度が−９３ｄＢｍ、チャネル番号２の受信強度が−８２ｄＢｍ、チャネル番号３の受信強度が−８８ｄＢｍであるとする。この場合、受信強度・伝送速度対応テーブル７７（表５）から、それぞれの伝送速度は６Ｍｂｉｔ／ｓ、２４Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓとなる。これらの伝送速度の情報は、スループット算出器７８へ伝達される。
【００７３】
次に、スループット算出器７８は、チャネル管理テーブル７３ｂから各チャネルで通信中の端末数を取得するとともに、端末管理テーブル７２ｂから各端末の伝送速度を取得する（ステップＳ７０３）。次に、各チャネルの通信中の端末数と各端末の伝送速度から現在通信中の端末のスループットを算出する（ステップＳ７０４）。そして、現在の合計スループットを算出する（ステップＳ７０５）。ただし、これらの値は、事前に算出が可能であり、異なるタイミングで算出しておいて、チャネル管理テーブル７３ｂに格納しておくことができる。
【００７４】
次に、スループット算出器７８は上記の情報に基づいて、各チャネルにおける新規通信端末の予想スループットＴ1（ｎｅｗ）、Ｔ2（ｎｅｗ）、Ｔ3（ｎｅｗ）を算出する（ステップＳ７０６）。
【００７５】
Ｔ1（ｎｅｗ）＝６／３＝２［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
Ｔ2（ｎｅｗ）＝２４／３＝８［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
Ｔ3（ｎｅｗ）＝１２／４＝３［Ｍｂｉｔ／ｓ］
【００７６】
次に、チャネル管理テーブル７３ｂから、各端末の伝送速度を取得し、各チャネルにおける通信中の端末の予想スループットを計算し、予想スループットの合計を計算する（ステップＳ７０７）。
【００７７】
ＳＴ'1＝６／３＋１２／３＋２＝８［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ'2＝１２／３＋１２／３＋８＝１６［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ'3＝６／４＋１２／４＋２４／４＋３＝１３．５［Ｍｂｉｔ／ｓ］
【００７８】
計算後、チャネル管理テーブルに格納されているＳＴ1、ＳＴ2、ＳＴ3を読み出して、チャネル決定器７４へ伝達する。チャネル決定器７４はＳＴ1、ＳＴ2、ＳＴ3とＳＴ'1、ＳＴ'2、ＳＴ'3を比較する。
【００７９】
この場合、新規通信端末はチャネル番号２へ割り当てた方が予想スループットは大きくなるため、チャネル番号２を新規通信端末のチャネルと決定する（ステップＳ７０８）。端末通信インターフェース７５を介して新規通信端末（Ｔ１）へチャネル番号２を伝達し（ステップＳ７０９）、その後、端末管理テーブル７２ｂ及びチャネル管理テーブル７３ｂを更新する（ステップＳ７１０）。
【００８０】
端末（Ｔ１）は該チャネル番号を受信し（図１７のステップＳ８０１）、チャネル番号２で通信を開始する（ステップＳ８０２）。
【００８１】
以上のように本実施の形態は、各チャネルで通信中の端末数（通信に係る数）と各通信の伝送速度とを各チャネルの通信状態として検知し、各チャネルで通信中の端末の数と各通信の伝送速度とに基づいて各チャネルのスループットを算出し、その算出結果に基づいて新規に通信を開始するチャネルを選択するようになっている。さらに本実施の形態では、そのスループットの算出結果に基づいて新規に通信を開始するチャネルを選択する際に、新規に通信を開始すると仮定した場合の２以上のチャネルのスループットをスループットの算出結果を用いて推定（予想）し、その推定結果に基づいてチャネルの選択を行うようになっている。
【００８２】
［実施形態４］
次に、図１８〜図２３を参照して、本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態における無線通信システムの構成は、図１と同様である。ただし、本実施の形態において図１の端末１〜３（Ｔ１〜Ｔ３）及び負荷分散装置２０に対応する各構成には、異なる参照符号を用いている。すなわち、端末Ｔ１（〜Ｔ３）を無線基地局Ｔ１ｃ（〜Ｔ３ｃ）として、そして、負荷分散装置２０を負荷分散装置２０ｃとして示している。また、各図において、図１〜図４、図９〜図１１及び図１３〜図１４に示したものと同一の構成には同一の参照符号をつけ、対応する構成には末尾に英字「ｃ」を付加した参照符号をつけている。
【００８３】
図１８は基地局Ｂ１〜Ｂ３の構成を示す図である。この図は図３（実施形態１）とほぼ同様であるが、基地局Ｂ１〜Ｂ３はさらに図１０を参照して説明したビーコン送信器６４（実施形態２）をそれぞれが有しているものとする。
【００８４】
図１９に本実施形態の端末Ｔ１ｃの構成を示す。端末Ｔ１ｃは、アンテナ５１、スイッチ５２ｃ、受信強度観測器５６、伝送速度読み出し器５７、受信強度・伝送速度対応テーブル５８、負荷分散装置通信インターフェース部５９、アプリケーションデータ処理部５４より構成される。受信強度観測器５６は、基地局Ｂ１〜Ｂ３から放出されるビーコンを受信して受信強度を観測する。伝送速度読み出し器５７は、表５及び図１４を参照して説明した受信強度・伝送速度対応テーブル７７と同様に構成されている受信強度・伝送速度対応テーブル５８から、観測した受信強度に対応した伝送速度を読み出す。負荷分散装置通信インターフェース部５９は、読み出した伝送速度の情報を含んだ通信要求用パケットを、無線リンクＬ１〜Ｌ３及び無線基地局Ｂ１〜Ｂ３を通して負荷分散装置２０ｃへ伝達する。また、負荷分散装置２０ｃから送信されたチャネル番号伝達用パケットを受信する処理を行う。
【００８５】
一方、ネットワーク１０側は、無線基地局Ｂ１〜Ｂ３及び負荷分散装置２０ｃから構成される。図２０に本実施形態の負荷分散装置２０ｃの構成を示す。負荷分散装置２０ｃは、通信監視器７１、端末管理テーブル７２ｂ、チャネル管理テーブル７３ｂ、スループット算出器７８、チャネル決定器７４、端末通信インターフェース部７５から構成される。通信監視器７１は、実施形態１に示したものと同様である。また、スループット算出器７８、チャネル決定器７４は実施形態３に示したものと同様である。端末通信インターフェース部７５は、端末Ｔ１ｃから送信される通信要求用パケットを受信する。また、無線リンクＬ１〜Ｌ３及び無線基地局Ｂ１〜Ｂ３を通して端末へチャネル番号伝達用パケットを送信する。
【００８６】
本実施形態におけるシステム全体の処理の流れを表すフローチャートを図２１、図２２、図２３に示す。以下に、新規端末の通信開始処理を示す。無線基地局数を３とし、それぞれのチャネル番号を１〜３とする。ＩＥＥＥ８０２．１１ａに基づいて、チャネルの伝送速度はチャネル状況に応じて、６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓ、２４Ｍｂｉｔ／ｓから選択されるものとする。それぞれのチャネルにはそれぞれ２台、２台、３台の端末が通信中であるものとし、負荷分散装置２０ｃ中の端末管理テーブル７２ｂに、表８に示すように登録されている。
【００８７】
【表８】
0004642609.tif 000009
【００８８】
各チャネルのスループットの合計は、
ＳＴ1＝６／２＋６／２＝３＋３＝６［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ2＝１２／２＋６／２＝６＋３＝９［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ3＝１２／３＋１２／３＋２４／３＝４＋４＋８＝１６［Ｍｂｉｔ／ｓ］
とあらかじめ算出されており（算出方法については段落００９２に記述する）、負荷分散装置２０ｃ中のチャネル管理テーブル７３ｂに、表９に示すように格納されている。
【００８９】
【表９】
0004642609.tif 000010
【００９０】
まず、端末Ｔ１ｃは全チャネルに接続し、ビーコン受信を行い、受信したビーコンから、それぞれのチャネルの受信強度を観測する（図２１のステップＳ９０１）。チャネル番号１の受信強度が−９３ｄＢｍ、チャネル番号２の受信強度が−８２ｄＢｍ、チャネル番号３の受信強度が−８４ｄＢｍとすると、受信強度・伝送速度対応テーブル５８（表５参照）からそれぞれの伝送速度は６Ｍｂｉｔ／ｓ、２４Ｍｂｉｔ／ｓ、２４Ｍｂｉｔ／ｓとなる。
【００９１】
次に、これらの伝送速度の情報を、通信要求と共に無線リンクＬ１〜Ｌ３を介してネットワーク１０側の負荷分散装置２０ｃへ伝達され（ステップＳ９０３）、負荷分散装置２０ｃにおいてそれらが取得される（図２２ステップＳ１００１）。
【００９２】
次に、スループット算出器７８は、チャネル管理テーブル７３ｂから各チャネルで通信中の端末数を取得するとともに、端末管理テーブル７２ｂから各端末の伝送速度を取得する（ステップＳ１００２）。次に、各チャネルの通信中の端末数と各端末の伝送速度から現在通信中の端末のスループットを算出する（ステップＳ１００３）。そして、現在の合計スループットを算出する（ステップＳ１００４）。ただし、これらの値は、事前に算出が可能であり、異なるタイミングで算出しておいて、チャネル管理テーブル７３ｂに格納しておくことができる。
【００９３】
負荷分散装置２０ｃでは、これらの情報に基づいて、各チャネルにおける新規通信端末の予想スループットＴ1（ｎｅｗ）、Ｔ2（ｎｅｗ）、Ｔ3（ｎｅｗ）を算出する（ステップＳ１００５）。
【００９４】
Ｔ1（ｎｅｗ）＝６／３＝２［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
Ｔ2（ｎｅｗ）＝２４／３＝８［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
Ｔ3（ｎｅｗ）＝２４／４＝６［Ｍｂｉｔ／ｓ］
【００９５】
次に、通信中の端末の予想スループットを計算し、予想スループットの合計を計算する（ステップＳ１００６）。
【００９６】
ＳＴ'1＝６／３＋６／３＋２＝６［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ'2＝１２／３＋６／３＋８＝１４［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
ＳＴ'3＝１２／４＋１２／４＋２４／４＋６＝１８［Ｍｂｉｔ／ｓ］
【００９７】
したがって、この例では、新規通信端末はチャネル番号２へ割り当てた方が予想スループットは大きくなるため、端末Ｔ１ｃに対してチャネル番号２を伝達する（ステップＳ１００７〜Ｓ１００８）。その後、負荷分散装置２０ｃは、端末管理テーブル７２ｂ及びチャネル管理テーブル７３ｂを更新する（ステップＳ１００９）。
【００９８】
端末Ｔ１ｃはチャネル番号を受信し（図２３のステップＳ１１０１）、チャネル番号２で通信を開始する（ステップＳ１１０２）。
【００９９】
［実施形態５］
次に、図２４〜図２６を参照して、本発明の他の実施の形態について説明する。本実施の形態における無線通信システムの構成は、図１と同様である。ただし、本実施の形態において図１の端末１〜３（Ｔ１〜Ｔ３）に対応する各構成には、異なる参照符号を用いている。すなわち、端末Ｔ１（〜Ｔ３）を無線基地局Ｔ１ｄ（〜Ｔ３ｄ）として示している。また、各図において、図１〜図４、図９〜図１１、図１３〜図１４及び図１８〜図２０に示したものと同一の構成には同一の参照符号をつけ、対応する構成には末尾に英字「ｄ」を付加した参照符号をつけている。
【０１００】
ネットワーク１０側は、無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａ及び負荷分散装置２０ａから構成される。無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａの構成は図１０（実施形態２）と同様である。負荷分散装置２０ａの構成は図１１（実施形態２）と同様である。
【０１０１】
図２４に本実施形態の端末Ｔ１ｄを示す。端末Ｔ１ｄは、アンテナ５１、スイッチ５２ｄ、受信強度観測器５６、伝送速度読み出し器５７、受信強度・伝送速度対応テーブル５８、スループット算出器８１、チャネル決定器８２、負荷分散装置通信インターフェース部５９ｄ、アプリケーションデータ処理部５４より構成される。受信強度観測器５６、伝送速度読み出し器５７の動作は、図１９（実施形態４）に示したものと同様である。
【０１０２】
また、負荷分散装置通信インターフェース部５９ｄの動作は、実施形態２に示した負荷分散装置通信インターフェース部５９と同様である。スループット算出器８１は、ビーコンを受信することによって得られた各チャネルの通信中の端末数と、受信強度から導出した伝送速度から、自端末が追加された場合の各チャネルにおける予想スループットを算出する。予想スループットの導出は（３）式に従う。但し、自端末の予想スループットのみ算出する。
【０１０３】
チャネル決定器８２は、算出した各チャネルのスループットから、自端末が通信開始した際に自端末の予想スループットが大きくなり、かつ、他の通信中の端末が少ないチャネルを選択する。
【０１０４】
本実施形態におけるシステム全体の処理の流れを表すフローチャートを図２５、図２６に示す。以下に、新規端末の通信開始処理を示す。無線基地局数を３とし、それぞれのチャネル番号を１〜３とする。ＩＥＥＥ８０２．１１ａに基づいて、チャネルの伝送速度はチャネル状況に応じて６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓ、２４Ｍｂｉｔ／ｓから選択されるものとする。それぞれのチャネルにはそれぞれ２台、３台、１台の端末が通信中であるものとし、負荷分散装置２０ａ（図１１）中の端末管理テーブル７２及びチャネル管理テーブル７３に、表１０及び表１１に示すように登録されている。
【０１０５】
【表１０】
0004642609.tif 000011
【０１０６】
【表１１】
0004642609.tif 000012
【０１０７】
まず、負荷分散装置２０ａは、端末通信インターフェース部７５ａにおいて、チャネル管理テーブル７２から各チャネルにおいて通信中の端末数を読み出し（図２５のステップＳ１２０１）、無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａへ伝達する。無線基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａは、ビーコンを使って該情報を端末Ｔ１ｄに報知する（ステップＳ１２０２）。
【０１０８】
端末Ｔ１ｄは、ビーコンを受信し、各チャネルにおいて通信中の端末数を把握する（図２６のステップＳ１３０１）。さらに、端末Ｔ１ｄは全チャネルのビーコン受信を行い、それぞれの受信強度を観測する（ステップＳ１３０２）。チャネル番号１の受信強度が−９１ｄＢｍ、チャネル番号２の受信強度が−８４ｄＢｍ、チャネル番号３の受信強度が−８８ｄＢｍとすると、表５の受信強度・伝送速度対応テーブル５８からそれぞれの伝送速度は６Ｍｂｉｔ／ｓ、２４Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓとなる（ステップＳ１３０３）。次に、各チャネルにおける自端末の予想スループットＴ1（ｎｅｗ）、Ｔ2（ｎｅｗ）、Ｔ3（ｎｅｗ）を算出する（ステップＳ１３０４）。
【０１０９】
Ｔ1（ｎｅｗ）＝６／３＝２［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
Ｔ2（ｎｅｗ）＝２４／４＝６［Ｍｂｉｔ／ｓ］、
Ｔ3（ｎｅｗ）＝１２／２＝６［Ｍｂｉｔ／ｓ］
【０１１０】
したがって、この場合、チャネル２及びチャネル３が、予想スループットが大きくなる。このうち、通信中の他の端末の数が少ないチャネルはチャネル番号３であるため、チャネル番号３で通信を開始する（ステップＳ１３０５）。
【０１１１】
上述したように、本発明の各実施形態によれば、新規通信を開始する端末に対して、実際に通信中の端末が少ないチャネルを割り当てることができるため、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【０１１２】
また、チャネル状態及び通信中の端末数を考慮したスループットを算出し、端末が新規通信を開始した時に予想スループットが高くなるチャネルを割り当てることができるため、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。
【０１１３】
さらに、負荷分散装置がビーコンを用いて各チャネルの通信中の端末数情報をブロードキャストすることで、端末で使用チャネルを決定できるので、端末から負荷分散装置へ情報伝達を行う必要が無く、無線リンク区間における負荷分散装置と端末間の通信量を減らすことができる。これは、新規通信を開始する端末が多く発生し通信開始・負荷分散処理が頻繁に発生する場合や、端末における各チャネルの伝送速度が変化しチャネルの再割り当て・負荷分散処理が頻繁に行われる場合に、該処理による無線リンク中の時間占有を軽減することができる。
【０１１４】
また、本発明は、端末が複数のチャネルを用いることができる無線通信システムにおいて、通信中の端末を識別し、新規通信を開始する端末が、通信中の端末が最も少ないチャネルを用いて通信を開始するので、端末数が少ないほど、端末がチャネルを占有できる時間が増加し、スループットが向上することになる。
【０１１５】
また、チャネル状態及び通信中の端末数を考慮したスループットを算出し、複数のチャネル間で効率良く負荷分散を行うために、端末が通信を開始する前に、各チャネルの状態（伝送速度等）と、各チャネルにおいて通信中の端末数を把握し、これらの情報からスループットを算出する。一般に、受信強度が大きくなるほどチャネル状態が良くなって伝送速度が上がり、スループットが上がる。例えば、非特許文献１に受信電力レベルによるＵＤＰ（User Datagram Protocol）スループットが記載されている。また、非特許文献２に搬送波対雑音電力に対する平均伝送速度が記載されている。これによれば、チャネル状態が良くなる程、伝送速度が上がることを示している。また、先に述べたように、端末数が少ないほど、端末がチャネルを占有できる時間が増加し、スループットが上がる。したがって、端末が通信を開始した時に、チャネル状態及び通信中の端末数から予想スループットを算出し、最もスループットが高くなるチャネルに端末が接続して通信を開始することで、最適な負荷分散を行うことができるようになる。
【０１１６】
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限らず、各構成を統合したり、あるいは分割したり、さらに一部の構成を冗長に設けることなどが可能である。例えば、負荷分散装置と一部の基地局を統合して構成したり、一部のテーブルを端末と負荷分散装置や基地局に分散して配置したり、あるいは各テーブルを１つのデータベースとして統合して設けるようにしたり、あるいは各テーブルを各構成に重複して設けるようにしたりすることが可能である。すなわち、本発明においては、通信状態検知するための手段及びチャネルを選択するための手段の各構成要素の一部又は全部を、基地局、端末、又は、複数の基地局に対して共通に設けられている負荷分散装置、のいずれかに分散又は集中して設けることが可能である。
【０１１７】
また、各実施の形態の構成と特許請求の範囲に記載した構成との対応関係は次のとおりである。「所定期間毎に各チャネルの通信状態を検知する通信状態検知手段」は、図４等に示す通信監視器７１に対応する。ここで各チャネルの通信状態とは、各チャネルで通信中の端末数、受信強度、伝送速度、スループットなどである。「通信状態検知手段によって検知された各チャネルの通信状態に応じて、新規に通信を開始するチャネルを選択するチャネル選択手段」は、図４等に示すチャネル決定器７４、図９に示すチャネル決定器５５、図２４に示すチャネル決定器８２に対応する。
【０１１８】
「通信状態検知手段が、各チャネルでの通信に係る数と各通信の伝送速度とを各チャネルの通信状態として検知」する構成は、図１６のステップＳ７０１〜Ｓ７０２の処理に対応するものであり、この場合、「通信状態検知手段」には、通信監視器７１のほか、図１４等の伝送速度読み出し器７６等の構成が含まれている。また、「通信に係る数」とは、通信中の端末の数、あるいは通信セッション数を意味している。そして、「チャネル選択手段が、各チャネルでの通信に係る数と各通信の伝送速度とに基づいて各チャネルのスループットを算出し、その算出結果に基づいて新規に通信を開始するチャネルを選択する」構成は、図１６のステップＳ７０５の処理等に対応するものであり、「チャネル選択手段」には、チャネル決定器７４のほか、図１４のスループット算出器７８等の構成が含まれている。
【０１１９】
「チャネル選択手段が、スループットの算出結果に基づいて新規に通信を開始するチャネルを選択する際に、新規に通信を開始すると仮定した場合の２以上のチャネルのスループットをスループットの算出結果を用いて推定し、その推定結果に基づいてチャネルの選択を行う」構成は、図１６のステップＳ７０６の処理等に対応するものであり、「チャネル選択手段」には、チャネル決定器７４のほか、図１４のスループット算出器７８等の構成が含まれている。
【０１２０】
「チャネル選択手段が、基地局から全端末に対して各チャネルの通信状態を表す情報を周期的に報知する手段と、端末において受信したその情報に基づいて新規に通信を開始するチャネルを選択する手段」は、図１０のビーコン送信器６４、図９のチャネル決定器５５等に対応している。
【０１２１】
「通信状態検知手段が、基地局、端末間で送受信されるパケットに含まれる発アドレス又は着アドレスの少なくとも一方に基づいて各通信を識別する」点は、図６のステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理等に対応している。「通信状態検知手段が、複数のタイマを有し、各タイマを各通信に対して割り当てることで所定期間を計測する」点は、図６のステップＳ２０６の処理等に対応している。「通信状態検知手段及びチャネル選択手段の各構成要素の一部又は全部が、基地局、端末、又は、複数の基地局に対して共通に設けられている負荷分散装置のいずれかに分散又は集中して設けられている」点は、各構成要素の配置が異なる実施形態１〜実施形態５の構成を表すものである。
【０１２２】
「複数チャネルが２つ以上の伝送方式を含む」点は、各チャネルで伝送速度が異なる伝送方式を選択可能であることに対応している。
【０１２３】
また、本発明の特徴は、次のような態様としてとらえることができる。すなわち、第１の態様は、基地局・端末間が複数のチャネルのいずれかを介してパケットを伝送する無線パケット通信システムにおいて、通信を行うチャネルを選択するチャネル選択手段と、基地局においてネットワーク・端末間で送受信されるパケットの中の端末からの発アドレス及び端末への着アドレスを識別するアドレス識別手段と、所定の時間を繰り返し計測するタイマ手段と、前期所定時間内に識別された発アドレス及び／または着アドレスの数をチャネル毎に計数するアドレス計数手段を備え、チャネル選択手段はチャネル毎に計数された発アドレス数及び／または着アドレス数が最も少ないチャネルを選択することを特徴とする無線パケット通信システムである。
【０１２４】
第２の態様は、第１の態様の無線パケット通信システムにおいて、基地局がチャネル選択手段を備え、端末から基地局へ通信開始要求を伝送する手段と、通信開始を要求した端末に対し、チャネル選択手段において選択したチャネルを伝達する手段を備え、端末では伝達されたチャネルを用いて通信を開始することを特徴とするものである。第３の態様は、第１の態様の無線パケット通信システムにおいて、端末がチャネル選択手段を備え、基地局から発アドレス及び／または着アドレス数を端末へ伝達する手段を備えることを特徴とするものである。
【０１２５】
第４の態様は、基地局・端末間か複数のチャネルのいずれかを介してパケットを伝送する無線パケット通信システムにおいて、通信を行うチャネルを選択するチャネル選択手段と、基地局においてネットワーク・端末間で送受信されるパケットの中の端末からの発アドレス及び端末への着アドレスを識別するアドレス識別手段と、所定の時間を繰り返し計測するタイマ手段と、所定時間内に識別された発アドレス及び／または着アドレスの数をチャネル毎に計数するアドレス計数手段と、複数のチャネルのうち２以上のチャネルの伝送速度を推定する伝送速度推定手段と、推定された伝送速度とアドレス計数手段において計数されたアドレス数から基地局・端末間のスループットを推定するスループット推定手段を備え、チャネル選択手段は、チャネル毎に推定したスループットが最も大きくなるチャネルを選択することを特徴とする無線パケット通信システムである。
【０１２６】
第５の態様は、第４の態様の無線パケット通信システムにおいて、基地局がチャネル選択手段を備え、端末から基地局へ通信開始要求を伝送する手段と、通信開始を要求した端末に対し、チャネル選択手段において選択したチャネルを伝達する手段を備え、端末では伝達されたチャネルを用いて通信を開始することを特徴とするものである。第６の態様は、第５の態様の無線パケット通信システムにおいて、端末において伝送速度推定手段と、推定した伝送速度を基地局へ伝達する手段を備えることを特徴とするものである。第７の態様は、第４の態様の無線パケット通信システムにおいて、端末が伝送速度推定手段と、チャネル選択手段を備え、基地局から発アドレス及び／または着アドレス数を端末へ伝達する手段を備えることを特徴とするものである。
【０１２７】
第８の態様は、第３の態様又は第７の態様の基地局から発アドレス及び／または着アドレス数を端末へ伝達する手段が、全端末に対して周期的に報知することを特徴とするものである。第９の態様は、第３の態様又は第７の態様の無線パケット通信システムにおいて、端末から基地局へ通信開始要求を伝送する手段を備え、基地局から発アドレス及び／または着アドレス数を端末へ伝達する手段は、通信開始を要求した端末に対して発アドレス及び／または着アドレス数を端末へ伝達することを特徴とするものである。
【０１２８】
そして、これらの第１〜第９の態様における複数チャネルは、２つ以上の伝送方式を含むことを特徴とするものとすることができる。
【０１２９】
また本実施形態によるチャネルの選択では、通信の開始時に行なっているが、通信の途中でこれらのチャネルの選択の処理を行なうことで、通信中に通信特性が変化した場合でも最適なチャネルの選択ができるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の無線パケット通信システムを示すシステム図である。
【図２】図１の端末Ｔ１〜Ｔ３の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の基地局Ｂ１〜Ｂ３の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１の負荷分散装置２０の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４の通信監視器７１の処理を示すフローチャートである。
【図６】図５のパケット解析処理Ｓ１０２を示すフローチャートである。
【図７】図５又は図６のチャネル管理テーブル更新処理Ｓ１０７又はＳ２０７を示すフローチャートである。
【図８】図１の無線パケット通信システム（実施形態１）の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態２における端末Ｔ１ａ〜Ｔ３ａの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態２における基地局Ｂ１ａ〜Ｂ３ａの構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態２における負荷分散装置２０ａの構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の無線パケット通信システム（実施形態２）の処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態３における基地局Ｂ１ｂ〜Ｂ３ｂの構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施形態３における負荷分散装置２０ｂの構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の無線パケット通信システム（実施形態３）の処理を図１６及び図１７と共に示すフローチャートである。
【図１６】本発明の無線パケット通信システム（実施形態３）の処理を図１５及び図１７と共に示すフローチャートである。
【図１７】本発明の無線パケット通信システム（実施形態３）の処理を図１５及び図１６と共に示すフローチャートである。
【図１８】本発明の実施形態４における基地局Ｂ１〜Ｂ３の構成を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態４における端末Ｔ１ｃ〜Ｔ３ｃの構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施形態４における負荷分散装置２０ｃの構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の無線パケット通信システム（実施形態４）の処理を図２２及び図２３と共に示すフローチャートである。
【図２２】本発明の無線パケット通信システム（実施形態４）の処理を図２１及び図２３と共に示すフローチャートである。
【図２３】本発明の無線パケット通信システム（実施形態４）の処理を図２１及び図２２と共に示すフローチャートである。
【図２４】本発明の実施形態５における端末Ｔ１ｄ〜Ｔ３ｄの構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の無線パケット通信システム（実施形態５）の処理を図２６と共に示すフローチャートである。
【図２６】本発明の無線パケット通信システム（実施形態５）の処理を図２５と共に示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３１】
１０  ネットワーク
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  負荷分散装置
３０  インターネット
Ｔ１〜Ｔ３、Ｔ１ａ〜Ｔ３ａ、Ｔ１ｃ〜Ｔ３ｃ、Ｔ１ｄ〜Ｔ３ｄ  端末
Ｂ１〜Ｂ３、Ｂ１ａ〜Ｂ３ａ、Ｂ１ｂ〜Ｂ３ｂ  基地局
７１  通信監視器
７１１  通信識別タイマ
７２、７２ｂ  端末管理テーブル
７３、７３ｂ  チャネル管理テーブル
７４、５５、８２  チャネル決定器
７７、５８  受信強度・伝送速度対応テーブル
７８、８１  スループット算出器
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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