(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、
前記複数の無線基地局または前記無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する集中制御局と
を備えた無線通信システムであって、
前記各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、前記集中制御局に通知する無線環境情報通知手段を備え、
前記集中制御局は、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出手段と、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化手段と
を備え、
前記初期パラメータ算出手段は、前記複数の無線基地局のそれぞれに対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、前記複数の無線基地局のすべてに対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、
前記複数の無線基地局または前記無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する集中制御局と
を備えた無線通信システムであって、
前記各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、前記集中制御局に通知する無線環境情報通知手段を備え、
前記集中制御局は、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出手段と、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化手段と
を備え、
前記パラメータ最適化手段は、前記初期割り当てが行われた無線基地局のうち互いに非干渉関係にある２台以上の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで前記初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、前記初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記パラメータ最適化手段は、前記初期割り当てが行われた１台の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで前記初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、前記初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の無線通信システムにおいて、
前記パラメータ最適化手段は、前記プロセスの繰り返しの回数に応じて、前記処理２を行う確率を小さくする構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の無線通信システムにおいて、
前記パラメータ最適化手段は、前記プロセスの繰り返しを終了する前記所定の収束条件として、繰り返しごとに前記処理１で計算される前記効用関数の改善量または繰り返し回数に応じて設定する
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局に接続される集中制御局で、前記複数の無線基地局または前記無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する無線通信方法であって、
前記各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、前記集中制御局に通知するステップを有し、
前記集中制御局は、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出ステップと、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化ステップと
を有し、
前記初期パラメータ算出ステップは、前記複数の無線基地局のそれぞれに対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、前記複数の無線基地局のすべてに対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項７】
それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局に接続される集中制御局で、前記複数の無線基地局または前記無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する無線通信方法であって、
前記各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、前記集中制御局に通知するステップを有し、
前記集中制御局は、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出ステップと、
前記各無線基地局から通知される前記無線環境情報および前記能力情報に応じて、前記初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化ステップと
を有し、
前記パラメータ最適化ステップは、前記初期割り当てが行われた無線基地局のうち互いに非干渉関係にある２台以上の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで前記初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、前記初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項８】
請求項６に記載の無線通信方法において、
前記パラメータ最適化ステップは、前記初期割り当てが行われた１台の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで前記初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、前記初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の無線通信方法において、
前記パラメータ最適化ステップは、前記プロセスの繰り返しの回数に応じて、前記処理２を行う確率を小さくする
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項１０】
請求項７または請求項８に記載の無線通信方法において、
前記パラメータ最適化ステップは、前記プロセスの繰り返しを終了する前記所定の収束条件として、繰り返しごとに前記処理１で計算される前記効用関数の改善量または繰り返し回数に応じて設定する
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の無線基地局に接続される集中制御局を用いて、各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。
【０００３】
IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。
【０００４】
IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている。
【０００５】
無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50〜70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする通信局が増えればさらに低下する。
【０００６】
一方で、有線ＬＡＮでは、Ethernet（登録商標）の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home)の普及から、 100Ｍbps 〜１Ｇbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。
【０００７】
そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大され、また、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。
【０００８】
さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHzまで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）送信方法の導入が決定している（例えば、非特許文献１参照）。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。
【０００９】
IEEE802.11規格の無線ＬＡＮは、 2.4ＧHz帯または５ＧHz帯の免許不要な周波数帯で運用するため、IEEE802.11規格の無線基地局は、無線ＬＡＮセル（ＢＳＳ：Basic Service Set ）を形成する際に、自無線基地局で対応可能な周波数チャネルのうち、運用する周波数チャネルを決定する必要がある。
【００１０】
さらに、IEEE802.11ｎ規格またはIEEE802.11ac規格の無線基地局では、運用する帯域幅も決定する必要がある。例えば、IEEE802.11ｎ規格の場合は、帯域幅は最大で40ＭHzまで対応可能であるが、周辺の無線環境状況によって40ＭHzではなく20ＭHzで運用した方が効率的な場合がある。同様に、IEEE802.11ac規格の場合は、連続した80ＭHzまたは連続した 160ＭHzまたは非連続の80＋80ＭHz、すなわち最大で 160ＭHzまで対応可能であるが、周辺の無線環境状況によって40ＭHzや20ＭHzで運用した方が効率的な場合がある。
【００１１】
自セルで使用するチャネル、帯域幅およびそれ以外のパラメータの設定値および自無線基地局において対応可能なその他のパラメータは、定期的に送信するBeaconフレームや、無線端末から受信するProbe Request フレームに対するProbe responseフレーム等に記載し、運用が決定された周波数チャネル上でフレームを送信し、配下の無線端末および周辺の他通信局に通知することで、セルの運用を行っている。
【００１２】
自セルで使用するパラメータの設定値には、例えば、アクセス権取得に関するパラメータ値やＱｏＳ（Quality of Services ）等のパラメータ値が含まれる。また、自無線基地局において対応可能なその他のパラメータには、フレーム送信に用いる帯域幅、制御フレーム送信に使用する基本データレートや、データ送受信可能な変調方式と符合化率に関するデータレートセットなどが含まれる。
【００１３】
無線基地局において、周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法には、次の４つの方法がある。
(1) 無線基地局の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法
(2) 無線基地局を運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
(3) 各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
(4) 無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法
【００１４】
ここで、IEEE802.11ac規格においてチャネル帯域幅を40ＭHz、80ＭHz、 160ＭHzと広くする場合、５ＧHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20ＭHzで19チャネルだったものが、９チャネル、４チャネル、２チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。
【００１５】
また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4ＧHz帯の無線ＬＡＮでは３つ、５ＧHz帯の無線ＬＡＮでは２つ，４つ，９つ，または19のチャネルになるので、実際に無線ＬＡＮを導入する際には無線基地局が自ＢＳＳ内で使用するチャネルを選択する必要がある。
【００１６】
このとき、使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ数が多い無線ＬＡＮの稠密環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS ）。その場合、同一チャネルを使用するＢＳＳ間の干渉の影響により、当該ＢＳＳおよびシステム全体のスループットが低下することになる。そのため無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。
【００１７】
具体的には、送信要求が発生した通信局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space ）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の通信局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。通信局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の通信局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権（ＴＸＯＰ：Transmission Opportunity）を得る。チャネルの利用権を得た通信局（ＴＸＯＰ Holder ）は、同一ＢＳＳ内の他の通信局にデータを送信し、またそれらの通信局からデータを受信できる。このようなＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるため、送信機会（チャネルの利用権を得る機会）が低下し、スループットが低下することになる。したがって、周辺環境をモニタリングし、適切なチャネルを選択することが重要になる。
【００１８】
無線基地局におけるチャネルの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用しているが、最も一般的なチャネル選択方法としては、干渉電力の最も少ないチャネルを自律分散的に選択する方法がある。無線基地局は、一定期間すべてのチャネルについてキャリアセンスして最も干渉電力が小さいチャネルを選択し、選択したチャネル上で配下の端末装置とデータの送受信を行う。なお、干渉電力とは、近隣ＢＳＳや他システムから受信する信号のレベルであり、例えば、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）により測定することができる。
【００１９】
また、IEEE802.11標準規格では、ＢＳＳ周辺の無線状況が変化した場合におけるチャネルの変更手順が規定されているが、基本的に、レーダ検出などによる強制移行以外は、一度選択したチャネルの再選択を行っていない。すなわち、現状無線ＬＡＮでは、無線状況の変化に応じたチャネルの最適化は行われていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】IEEE 802.11ac Standard, December 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
前述した周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法 (1)〜(4) のうち、特に安価な無線基地局は、(1) の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータをそのまま使用することが多い。しかし、近くに同じ製造メーカの無線基地局が複数台設置された環境の場合は、全ての無線基地局が同じ周波数チャネルや送信電力値を使うことになるので、無線基地局間で干渉が発生してしまい通信品質が劣化する問題がある。
【００２２】
一般家庭など比較的小規模なネットワークでは、(2) の無線ＬＡＮを運用するユーザが適切なパラメータを設定することが考えられる。しかし、外部干渉源がない環境では各種パラメータの設定は可能だが、都市部や集合住宅など周りで無線ＬＡＮが使われている環境、または中規模や大規模なネットワークでは、ユーザまたは管理者による適切なパラメータ設定が困難である。
【００２３】
自律分散動作が可能な無線基地局は、(3) の各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値の選択が可能である。しかし、無線基地局が起動される順番によって適切なパラメータ値が異なる。また、それぞれの無線基地局は自局における最適なパラメータ値を選択して設定するため、局所的に最適化が可能だがシステム全体の最適化はできず、さらに周辺無線環境が変わった場合は対応が困難となる。例えば、起動中の無線基地局数の変化、各々の無線基地局配下の無線端末装置の変化、各々のセル内の無線装置により送出されるデータ量の変化などの環境変化が起きたときに、使用チャネルや帯域幅の最適化を行っていないため、各々のセルのスループット間で差が生じたり、システム全体でもスループットが劣化したりするという問題がある。
【００２４】
このため、例えば、大学、オフィス、スタジアム、駅構内環境など数台〜数百台の無線基地局で形成される小〜大規模な無線ＬＡＮシステムの場合は、(4) の無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御局によって各無線基地局のパラメータ値を決定し、無線基地局に反映させるなどにより無線基地局を制御する方法が必要になっている。
【００２５】
集中制御局を用いて最適なパラメータ設定を行うには、制御対象の無線基地局、それらに帰属する無線端末、ライセンスバンドなど別周波数を用いるユーザ端末などから無線環境やトラヒック状況に関する情報を収集し、収集した情報を処理した上で最適なパラメータを算出する必要がある。一方、一時的に設置される無線ＬＡＮルータを含めアンライセンスバンドの無線基地局数およびそれらを利用する無線端末数が爆発的に増えている。このため、集中制御局が収集する情報量も膨大となり、パラメータ算出により多くの時間がかかる問題があった。
【００２６】
本発明は、無線通信システム全体の周波数利用効率が向上するように無線基地局が使用する帯域幅とチャネルを算出する際に、遺伝的アルゴリズムＧＡ(Genetic Algorithm) の突然変異特性を用いることにより、最適解に近いパラメータを高速に算出することができる無線通信システムおよび無線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】
【００２７】
第１の発明は、それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、複数の無線基地局または無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する集中制御局とを備えた無線通信システムであって、各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、集中制御局に通知する無線環境情報通知手段を備え、集中制御局は、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出手段と、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化手段とを備え、初期パラメータ算出手段は、複数の無線基地局のそれぞれに対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、複数の無線基地局のすべてに対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う構成である。
【００２９】
第１の発明の無線通信システムにおいて、パラメータ最適化手段は、初期割り当てが行われた１台の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う構成である。
【００３０】
第２の発明は、それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局と、複数の無線基地局または無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する集中制御局とを備えた無線通信システムであって、各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、集中制御局に通知する無線環境情報通知手段を備え、集中制御局は、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出手段と、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化手段とを備え、パラメータ最適化手段は、初期割り当てが行われた無線基地局のうち互いに非干渉関係にある２台以上の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う構成である。
【００３１】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、パラメータ最適化手段は、プロセスの繰り返しの回数に応じて、処理２を行う確率を小さくする構成である。
【００３２】
第１または第２の発明の無線通信システムにおいて、パラメータ最適化手段は、プロセスの繰り返しを終了する所定の収束条件として、繰り返しごとに処理１で計算される効用関数の改善量または繰り返し回数に応じて設定する。
【００３３】
第３の発明は、それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局に接続される集中制御局で、複数の無線基地局または無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する無線通信方法であって、各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、集中制御局に通知するステップを有し、集中制御局は、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出ステップと、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化ステップとを有し、初期パラメータ算出ステップは、複数の無線基地局のそれぞれに対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、複数の無線基地局のすべてに対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う。
【００３５】
第３の発明の無線通信方法において、パラメータ最適化ステップは、初期割り当てが行われた１台の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う。
【００３６】
第４の発明は、それぞれ配下の無線端末と無線通信を行う複数の無線基地局に接続される集中制御局で、複数の無線基地局または無線端末の周辺の環境情報および能力情報に応じて各無線基地局の通信制御に用いるパラメータを制御する無線通信方法であって、各無線基地局は、周辺の無線環境情報および自局および帰属端末の能力情報を取得し、集中制御局に通知するステップを有し、集中制御局は、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、各無線基地局に対して帯域幅とチャネルの初期割り当てを行う初期パラメータ算出ステップと、各無線基地局から通知される無線環境情報および能力情報に応じて、初期割り当てが行われた無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて帯域幅とチャネルの繰り返し計算による最適化を行うパラメータ最適化ステップとを有し、パラメータ最適化ステップは、初期割り当てが行われた無線基地局のうち互いに非干渉関係にある２台以上の無線基地局に対して、割当可能な帯域幅とチャネルのすべての組合せに対する無線基地局のスループットを評価する効用関数を計算し、該効用関数が所定条件を満たす帯域幅とチャネルを選択する処理１と、割当可能な帯域幅とチャネルをランダムに選択する処理２のいずれかを所定の確率で選択して行い、このプロセスを所定の収束条件を満たすまで初期割り当てが行われた無線基地局を替えながら繰り返し、初期割り当てが行われた無線基地局の帯域幅とチャネルの最適化を行う。
【００３７】
第３または第４の発明のパラメータ最適化ステップは、プロセスの繰り返しの回数に応じて、処理２を行う確率を小さくする。
【００３８】
第３または第４の発明のパラメータ最適化ステップは、プロセスの繰り返しを終了する所定の収束条件として、繰り返しごとに処理１で計算される効用関数の改善量または繰り返し回数に応じて設定する。
【発明の効果】
【００３９】
本発明は、各無線基地局が割り当て可能な帯域幅とチャネルに応じてチャネルを共用する周辺の無線基地局の干渉を考慮し、各無線基地局のスループットを評価する効用関数を用いて各無線基地局の帯域幅とチャネルの割り当てを行うことにより、無線基地局を含む無線通信システム全体のスループットを改善することができる。特に、本発明によれば、無線基地局が密集している環境において局地的なスループットの低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の無線通信システムの実施例構成を示す図である。
【図２】本発明の無線通信システムにおける集中制御局４の構成例を示す図である。
【図３】本発明の無線通信システムにおけるＡＰ１，２の構成例を示す図である。
【図４】本発明による集中制御局４のパラメータ算出部４５の処理手順の概要を示すフローチャートである。
【図５】初期パラメータ算出Ｓ１０３の処理手順例を示すフローチャートである。
【図６】ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c）の作成例を説明する図である。
【図７】パラメータ最適化Ｓ１０５の処理手順例１を示すフローチャートである。
【図８】パラメータ最適化Ｓ１０５の処理手順例２を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、本発明の無線通信システムの実施例構成を示す。
図１において、無線基地局（ＡＰ）１，２は、それぞれ帰属する無線端末（ＳＴＡ，図示せず）と無線通信を行う。ＡＰ１，２は、ネットワーク３を介して集中制御局４に接続される。集中制御局４は、ＡＰ１，２から収集した環境情報および能力情報に基づいてＡＰの通信制御に用いる設定パラメータ値を算出し、各ＡＰに設定する。
【００４２】
図２は、本発明の無線通信システムにおける集中制御局４の構成例を示す。
図２において、集中制御局４は、接続部４１と、通信部４２と、制御部４３と、情報収集部４４と、パラメータ算出部４５とを備える。
【００４３】
通信部４２は、接続部４１を介してＡＰ１，２と通信を行う。情報収集部４４は、無線通信システム内に存在する制御対象のＡＰ１，２から環境情報（無線環境情報，トラヒック情報，現設定情報）および能力情報を収集し、保持する。パラメータ算出部４５は、情報収集部４４で収集された各情報の平均化処理および最新化などを行い、各情報に基づいてＡＰ１，２に割り当て可能な帯域幅とチャネルに応じて、帰属ＳＴＡのサービス品質として例えばスループットやシステム全体のスループットなどの満足度の評価に用いるそれぞれの効用関数を算出し、効用関数が最大または所定の閾値以上になる帯域幅とチャネルを決定する。制御部４３は、ＡＰ１，２の各情報の収集、ＡＰの設定パラメータ値の算出および設定を含む集中制御局４の動作を統括して制御する。
【００４４】
図３は、本発明の無線通信システムにおけるＡＰ１，２の構成例を示す。なお、ＡＰ１，２は同じ構成である。
図３において、ＡＰ１，２は、接続部１１と、通信部１２と、制御部１３と、環境情報保持部１４と、パラメータ設定部１５と、アクセス権獲得部１６と、無線通信部１７と、アンテナ部１８とを備える。
【００４５】
通信部１２は、接続部１１を介してネットワーク３上の集中制御局４と通信を行う。環境情報保持部１４は、定期的に無線基地局周辺をスキャンして取得した環境情報を保持する。パラメータ設定部１５は、集中制御局４より通知されたパラメータを設定する。アクセス権獲得部１６は、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス権を獲得する。無線通信部１７は、パラメータ設定部１５より設定されたパラメータを使用し、ＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス権を獲得してアンテナ部１８を介して帰属するＳＴＡと無線通信を行う。また、無線通信部１７は、無線通信において利用可能なチャネルそれぞれに対して、予め定められた期間スキャンし、得られた周辺の環境情報を環境情報保持部１４に出力する。制御部１３は、ＡＰの動作を統括して制御する。
【００４６】
ここで、(1) 無線環境情報、(2) トラヒック情報、(3) 現設定情報、(4) 能力情報の一例について以下に示す。
(1) 無線環境情報
ＡＰおよびＳＴＡが測定する周辺無線環境情報であり、例えば周辺ＡＰ数、各々のＳＳＩＤ、各々のＢＳＳＩＤ（ＭＡＣアドレス）、各々が送信するフレームの受信ＲＳＳＩ値、各々の使用チャネル、各々の使用帯域幅（20ＭHz，40ＭHz，80ＭHz,  160ＭHz, 80＋80ＭHz）、各々の能力情報、各々のＡＰ帰属端末数、各々の時間占有率情報、各々のトラヒック情報などである。また、ＡＰが測定する帰属端末に関する無線環境情報であり、ＳＴＡが測定する接続先ＡＰに関する無線環境情報である。
【００４７】
(2) トラヒック情報
ＡＰがバッファ内で収容する帰属端末宛てのトラヒック量、ＳＴＡがバッファ内で収容する接続先ＡＰ宛てのトラヒック量、ＡＰ／ＳＴＡのバッファに入力されるトラヒックレート、ＡＰ／ＳＴＡのバッファから送出されるトラヒックレートなどである。
【００４８】
(3) 現設定情報
ＡＰおよびＳＴＡの現在の運用規格（11a/b/g/n/ac種別）、チャネル, 帯域幅（20ＭHz，40ＭHz，80ＭHz,  160ＭHz, 80＋80ＭHz）などである。
【００４９】
(4) 能力情報
対応可能規格（11a/b/g/n/ac）、対応可能周波数帯、対応可能帯域幅（20ＭHz，40ＭHz，80ＭHz,  160ＭHz, 80＋80ＭHz）などである。
【００５０】
図４は、本発明による集中制御局４のパラメータ算出部４５の処理手順の概要を示す。  図４において、集中制御局４のパラメータ算出部４５は、周辺に他のＡＰがないなど干渉がない環境を想定し、制御対象の各ＡＰにおいて取得可能な最大スループットおよびプライマリチャネルのアクセス確率を算出する（Ｓ１０１）。
【００５１】
ＡＰ−ａがＳＴＡ−ｓと帯域幅ｂを用いた通信において、Ｍ(s,a,b) ビットを送受信するのに費やす合計時間をｔ(s,a,b) とする。時間ｔ(s,a,b) には、当該データ通信におけるすべてのオーバヘッドが含まれる。ＡＰ−ａのみが存在する、すなわち干渉源がない環境で取得可能な最大スループットMax Thput(a)は、
Max Thput(a)＝（ΣsＭ(s,a,b))／(Σsｔ(s,a,b))
と表すことができる。ここで、Σs は、ＡＰ−ａの帰属ＳＴＡ数をｎ(a) としたときに、ｓ＝１からｓ＝ｎ(a) までの積算を表す。
【００５２】
次に、ＡＰ−ａにおけるプライマリチャネルの占有予定時間率α(a) は
α(a) ＝ min〔θ(a)×ｎ(a)／Max Thput(a)，１〕
として算出する。ここで、θ(a) は、ＡＰ−ａの帰属ＳＴＡ当たりの収容トラヒック量であり、θ(a)×ｎ(a)は発生トラヒックの総量である。
【００５３】
次に、ＡＰ−ａにおけるプライマリチャネルｃのアクセス確率λ(a,c) は、
λ(a,c) ＝α(a)                                                             として算出する。
【００５４】
次に、初期パラメータ算出に用いる遺伝的アルゴリズムの突然変異の確率Ｐ'mを設定する（Ｓ１０２）。初期パラメータ算出では、制御対象の全ＡＰに対して、確率Ｐ'mで選択するＡＰでは割当可能な帯域幅ｂとプライマリチャネルｃをランダムに選択し、確率１−Ｐ'mで選択するＡＰでは割当可能な帯域幅ｂとプライマリチャネルｃのすべての組合せにおけるスループットを評価する効用関数を計算し、その効用関数が所定条件（最大または所定の閾値以上）を満たす帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを選択する（Ｓ１０３）。このステップＳ１０３の処理手順については図５を参照して別途説明する。
【００５５】
次に、パラメータ最適化に用いる遺伝的アルゴリズムの突然変異の確率Ｐm を設定する（Ｓ１０４）。パラメータ最適化では、初期割り当てが行われた制御対象のＡＰごとに、確率Ｐm で割当可能な帯域幅ｂとプライマリチャネルｃをランダムに選択し、確率１−Ｐm で割当可能な帯域幅ｂとプライマリチャネルｃのすべての組合せにおけるスループットを評価する効用関数を計算し、その効用関数が所定条件（最大または所定の閾値以上）を満たす帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを選択する。これを所定の収束条件を満たすまでＡＰを替えながら繰り返し、ＡＰごとの帯域幅とプライマリチャネルの最適化を行う（Ｓ１０５）。このステップ１０５の処理手順については図７および図８を参照して別途説明する。最後に、ＡＰごとに最適化された帯域幅とプライマリチャネルを割り当てて終了する（Ｓ１０６）。
【００５６】
（初期パラメータ算出Ｓ１０３の処理手順例）
図５は、初期パラメータ算出Ｓ１０３の処理手順例を示す。
図５において、まず、制御対象のＡＰを１台選択する（Ｓ２０１）。選択されたＡＰをＡＰ−ａとする。次に、ＡＰ−ａに帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを仮割り当てする処理について、突然変異の確率Ｐ'mで選択される処理と、確率１−Ｐ'mで選択される処理に分ける（Ｓ２０２）。確率Ｐ'mで選択される処理は、あらかじめ集中制御局に登録されているＡＰ−ａに関する情報、またはＡＰ−ａから収集される情報を基に、ＡＰ−ａに割当可能な帯域幅候補の中から１つの帯域幅ｂをランダムに選択する（Ｓ２０３）。例えば、ＡＰ−ａがIEEE802.11ac対応で使用可能な帯域幅が80ＭHzの場合は、ＡＰ−ａに割当可能な帯域幅候補は｛20，40，80｝の３つになる。Ｓ２０３の処理では、この中から１つの帯域幅ｂをランダムに選択する。
【００５７】
次に、ＡＰ−ａの帯域幅ｂに応じて割当可能なプライマリチャネルｃをランダムに選択する（Ｓ２０４）。ただし、ＡＰ−ａのプライマリチャネルｃの選択ルールとして、帯域幅ｂが40ＭHz以上の場合に、周辺のＡＰのセカンダリ20チャネルを使用できないルールが設定されている場合には、当該セカンダリ20チャネルの除くプライマリチャネルｃをランダムに選択する。このようにして選択された帯域幅ｂとプライマリチャネルｃをＡＰ−ａの仮割り当てとする（Ｓ２０５）。
【００５８】
一方、確率１−Ｐ'mで選択される処理では、ＡＰ−ａに割当可能な帯域幅候補の中から１つの帯域幅ｂを選択し、この帯域幅ｂに応じて割当可能なプライマリチャネルｃを選択する（Ｓ２０６）。なお、ＡＰ−ａのプライマリチャネルｃに対して上記の選択ルールがある場合にはそれに従う。次に、ＡＰ−ａに帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを割り当てて運用開始した場合に、ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) を作成する（Ｓ２０７）。なお、リストＬ(a,b,c) には、自ＡＰも含める。
【００５９】
ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) は、ＡＰ−ａに割り当てる帯域幅ｂに応じて、プライマリチャネルｃまたはそのセカンダリチャネルを使用するＡＰのリストとなる。すなわち、ＡＰ−ａの帯域幅ｂが20ＭHzであればプライマリチャネルｃを使用するＡＰが対象となり、帯域幅ｂが40ＭHz，80ＭHz， 160ＭHz，80＋80ＭHzであれば、プライマリチャネルｃおよびそのセカンダリ20チャネル，セカンダリ40チャネル，セカンダリ80チャネルを使用するＡＰが対象となる。さらに、ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのうち、ＡＰ−ａにおける信号レベル（ＲＳＳＩ）が所定の閾値以上のＡＰを対象としてもよい。
【００６０】
ここで、図６を参照してＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) の作成例を示す。ＡＰ−ａの周辺には、互いに検知可能なＡＰ−ｘ，ＡＰ−ｙ，ＡＰ−ｚがあり、それぞれの帯域幅／プライマリチャネルは次の通りとする。
ＡＰ−ｘ：40ＭHz／44ch
ＡＰ−ｙ：20ＭHz／60ch
ＡＰ−ｚ：80＋80ＭHz／128ch(52ch) 
【００６１】
ＡＰ−ａに帯域幅ｂ＝20ＭHzとプライマリチャネルｃ（ここでは36〜64ch）を割り当てた場合に、次の基準に基づいて、ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) は以下のようになる。
・ｃchをプライマリチャネルとする帯域幅20ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ20チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 40 ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ40チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 80 ＭHz以上のＡＰ  ・ｃchのセカンダリ80チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅160 ＭHzのＡＰ
・ｃchをセカンダリ80チャネルに含む帯域幅80＋80ＭHzのＡＰ
ｂ＝20ＭHz、ｃ＝36ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ｝
ｃ＝40ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ｝
ｃ＝44ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ，ｘ｝
ｃ＝48ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ，ｘ｝
ｃ＝52ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ，ｚ｝    （図６に例示）
ｃ＝56ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ，ｚ｝
ｃ＝60ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ，ｙ，ｚ｝
ｃ＝64ch：Ｌ(a,b,c) ＝｛ａ，ｙ，ｚ｝
【００６２】
ＡＰ−ａに帯域幅ｂ＝40ＭHzとプライマリチャネルｃを割り当てた場合に、次の基準に基づいて、ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) を作成する。
・ｃchをプライマリチャネルとする帯域幅20ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ20チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ40チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 80 ＭHz以上のＡＰ  ・ｃchのセカンダリ80チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅160 ＭHzのＡＰ
・ｃchをセカンダリ80チャネルに含む帯域幅80＋80ＭHzのＡＰ
なお、ＡＰ−ａのプライマリチャネルｃに対して上記の選択ルールがある場合には、ＡＰ−ｘのセカンダリ20チャネルである48ch、ＡＰ−ｙのセカンダリ20チャネルである64chは除外される。帯域幅ｂが80ＭHz以上の場合も同様である。
【００６３】
ＡＰ−ａに帯域幅ｂ＝80ＭHzとプライマリチャネルｃを割り当てた場合に、次の基準に基づいて、ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) を作成する。
・ｃchをプライマリチャネルとする帯域幅20ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ20チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ40チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ  ・ｃchのセカンダリ80チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅160 ＭHzのＡＰ
・ｃchをセカンダリ80チャネルに含む帯域幅80＋80ＭHzのＡＰ
【００６４】
ＡＰ−ａに帯域幅ｂ＝ 160ＭHzとプライマリチャネルｃを割り当てた場合に、次の基準に基づいてＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) を作成する。
・ｃchをプライマリチャネルとする帯域幅20ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ20チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ40チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ  ・ｃchのセカンダリ80チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ
・ｃchをセカンダリ80チャネルに含む帯域幅80＋80ＭHzのＡＰ
【００６５】
ＡＰ−ａに帯域幅ｂ＝80＋80ＭHzとプライマリチャネルｃを割り当てた場合には、次の基準に基づいて、ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰリストＬ(a,b,c) を作成する。
・ｃchをプライマリチャネルとする帯域幅20ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ20チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ
・ｃchのセカンダリ40チャネルをプライマリチャネルとする帯域幅 20 ＭHz以上のＡＰ  ・ｃchのセカンダリ80チャネルをプライマリ／セカンダリチャネルとするすべてのＡＰ
【００６６】
このように、ＡＰ−ａに帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを割り当てた場合に、そのセカンダリ20チャネル、セカンダリ40チャネル、セカンダリ80チャネルをプライマリチャネルとするＡＰも変化するので、ＡＰ−ａとチャネルを共用するＡＰのリストＬ(a,b,c) は異なることがわかる。すなわち、ＡＰ−ａにおけるスループットは、帯域幅ｂとプライマリチャネルｃとチャネルを共用するＡＰの関係によって決まるので、ＡＰ−ａにおける帯域幅ｂとプライマリチャネルｃに応じたスループットを評価する効用関数Ｕを用い、効用関数Ｕに応じて帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを選択する必要がある。さらに、ＡＰ−ａだけでなく、制御対象のＡＰ全体のスループットについても考慮することが有効である。
【００６７】
ステップＳ２０８では、ＡＰ−ａに帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを割り当てたときに、リストＬ(a,b,c) のＡＰとチャネルを共用した場合のスループットを評価する効用関数Ｕ(a,b,c) を計算する。
【００６８】
ここで、効用関数Ｕの例について以下に示す。ＡＰ−ａに帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを割り当て、リストＬ(a,b,c) のＡＰとチャネルを共用したときに取得可能な見込みスループット、またはＡＰ−ａのトラヒック量に対する見込みスループットの比、または帰属ＳＴＡの見込みスループット、または帰属ＳＴＡが複数存在する場合にその帰属ＳＴＡの見込みスループットの最小値、またはＡＰ−ａの取得可能なアクセス確率、またはシステム全体のスループットなどである。
【００６９】
効用関数Ｕ(a,b,c) の計算例を以下に示す。
Ｕ(a,b,c) ＝Ａ／mim(Ｂ，Ｃ）
ここで、Ａは、ＡＰ−ａに帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを割り当て、リストＬ(a,b,c) のＡＰとチャネルを共用したときに取得可能な見込みスループットExptd Thput(a,b,c)である。Ｂは、ＡＰ−ａのみが存在するときに取得可能な最大スループットMax Thput(a)であり、図４のＳ１０１で算出される。Ｃは、ＡＰ−ａと帰属ＳＴＡとの間で発生するトラヒックの総量（θ(a)×ｎ(a)）である。
【００７０】
ＡＰ−ａで取得可能な見込みスループットExptd Thput(a,b,c)は、ＡＰ−ａを含め、周辺のＡＰの能力、帰属端末数、収容データ量に応じて以下のように算出される。ＡＰ−ａにおける帰属ＳＴＡ１台当たりにフレームを送信する送信機会割合γ(a) は、
γ(a) ＝１／ｎ(a) 
となる。ただし、これは帰属ＳＴＡ数ｎ(a) が１以上の場合であり、ｎ(a) ＝０であればγ(a) ＝１とする。
【００７１】
ここで、帯域幅ｂを20ＭHz，40ＭHz，80ＭHz， 160ＭHz, 80＋80ＭHzとしたときに、ＡＰ−ａにおける通信時間Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 ，Ｔ5 は、それぞれ次のように計算される。
Ｔ1 ＝Σi〔λ(i,c) γ(i) Σsｔ(s,i,20) 〕
Ｔ2 ＝Σi〔λ(i,c) γ(i) Σsｔ(s,i,40) 〕
Ｔ3 ＝Σi〔λ(i,c) γ(i) Σsｔ(s,i,80) 〕
Ｔ4 ＝Σi〔λ(i,c) γ(i) Σsｔ(s,i,160)〕
Ｔ5 ＝Σi〔λ(i,c) γ(i) Σsｔ(s,i,80+80)〕
【００７２】
ここで、Σi は、ＡＰ−ａとチャネルを共用するリストＬ(a,b,c) のＡＰに対応する積算を表す。Σs は、ＡＰ−ｉの帰属ＳＴＡ数をｎ(i) としたときに、ｓ＝１からｓ＝ｎ(i) までの積算を表す。
【００７３】
よって、ＡＰ−ａに帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを割り当てたときに取得可能な見込みスループットExptd Thput(a,b,c)および効用関数Ｕ(a,b,c) は、次のように計算される。
Exptd Thput(a,b,c)
＝ min〔 (λ(a,c)×γ(a)×ΣsＭ(s,a,b)／(T1＋T2＋T3＋T4＋T5)，θ(a)×ｎ(a) 〕  Ｕ(a,b,c) ＝Exptd Thput(a,b,c)／ min〔Max Thput(a)，θ(a)×ｎ(a) 〕
【００７４】
次に、ＡＰ−ａに割当可能なすべての帯域幅ｂとプライマリチャネルｃについて、ステップＳ２０６〜Ｓ２０８の処理を実施し（Ｓ２０９）、ＡＰ−ａに対して、効用関数Ｕが所定条件（最大または所定の閾値以上）を満たす帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを選択して仮割り当てとする（Ｓ２１０）。
【００７５】
以上示したように、ＡＰ−ａに対して、確率Ｐ'mでステップＳ２０３〜Ｓ２０５により帯域幅ｂとプライマリチャネルｃのランダム選択を行い、確率１−Ｐ'mでステップＳ２０６〜Ｓ２１０により効用関数Ｕに応じて帯域幅ｂとプライマリチャネルｃの選択を行い、制御対象の他のＡＰについても同様の処理が終了するまでステップＳ２０１に戻り（Ｓ２１１）、制御対象の各ＡＰに対する初期割り当ての帯域幅とプライマリチャネルを決定する。以上の処理が終了すると、制御対象の各ＡＰの帯域幅とプライマリチャネルの最適化を行う図４に示すステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理に移行する。なお、ステップＳ２０７におけるリストの作成は、例えばステップＳ２０１に続いて、ＡＰ−ａに割り当て可能な帯域幅とプライマリチャネルに対して事前に行っておいてもよい。
【００７６】
（パラメータ最適化Ｓ１０５の処理手順例１）
図７は、パラメータ最適化Ｓ１０５の処理手順例１を示す。
図７において、図４の初期パラメータ算出Ｓ１０３（図５のＳ２０１〜Ｓ２１１）の処理により、制御対象の各ＡＰに対して帯域幅とプライマリチャネルを初期割り当てした後に、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵを算出する（Ｓ３０１）。
【００７７】
次に、制御対象のＡＰを１台選択する（Ｓ３０２）。次に、ＡＰ−ａに対して、確率Ｐm で選択される処理と、確率１−Ｐm で選択される処理に分ける（Ｓ３０３）。確率Ｐm で選択される処理では、ＡＰ−ａに対して図５のステップＳ２０３〜Ｓ２０５の処理を行い、ランダムに選択した帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを仮割り当てとする（Ｓ３０４）。一方、確率１−Ｐm で選択される処理では、ＡＰ−ａに対して図５のステップＳ２０６〜Ｓ２０９の処理を行い、効用関数Ｕが所定条件を満たす帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを仮割り当てとする（Ｓ３０５）。
【００７８】
次に、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵ* を算出する（Ｓ３０６）。次に、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵ* と前回の合計値ΣＵを比較し（Ｓ３０７）、改善している場合には、仮割り当ての各ＡＰの帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを更新する（Ｓ３０８）。
【００７９】
以上の処理をあらかじめ決められた収束条件が満たされるまで繰り返す（Ｓ３０９）。収束条件としては、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵの改善量が閾値を下回る、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵの更新される回数または繰り返し回数が閾値を超えるなどである。ここで、以上の処理の繰り返しの回数に応じて、確率Ｐm を小さくするようにしてもよい。集中制御局４では、このような繰り返し処理により最適化された制御対象の各ＡＰにおける帯域幅とプライマリチャネルを各ＡＰにそれぞれ設定する。
【００８０】
なお、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵに代えて、各ＡＰにおける効用関数Ｕの乗算値を用いてもよい。
【００８１】
（パラメータ最適化Ｓ１０５の処理手順例２）
図８は、パラメータ最適化Ｓ１０５の処理手順例１を示す。
図８において、図４のＳ１０３（図５のＳ２０１〜Ｓ２１１）の処理により、制御対象の各ＡＰに対して帯域幅とプライマリチャネルを仮割り当てした後に、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵを算出する（Ｓ３１１）。
【００８２】
次に、制御対象のＡＰから互いに無線信号を検知できない非干渉関係にあるＡＰをＮ台（Ｎは２以上の整数）選択する（Ｓ３１２）。選択されたＡＰをＡＰ−ａ１，ＡＰ−ａ２，…，ＡＰ−ａＮとする。次に、ＡＰ−ａ１〜ＡＰ−ａＮに対して、確率Ｐm で選択される処理と、確率１−Ｐm で選択される処理に分ける（Ｓ３１３）。確率Ｐm で選択される処理では、ＡＰ−ａ１〜ＡＰａＮに対して図５のステップＳ２０３〜Ｓ２０５の処理を行い、ランダムに選択した帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを仮割り当てとする（Ｓ３１４）。一方、確率１−Ｐm で選択される処理では、ＡＰ−ａ１〜ＡＰ−ａＮに対して図５のステップＳ２０６〜Ｓ２０９の処理を行い、効用関数Ｕが所定条件を満たす帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを仮割り当てとする（Ｓ３１５）。
【００８３】
次に、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵ* を算出する（Ｓ３１６）。次に、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵ* と前回の合計値ΣＵを比較し（Ｓ３１７）、改善している場合には、仮割り当ての各ＡＰの帯域幅ｂとプライマリチャネルｃを更新する（Ｓ３１８）。
【００８４】
以上の処理を上記の収束条件が満たされるまで繰り返す（Ｓ３１９）。ここで、以上の処理の繰り返しの回数に応じて、確率Ｐm を小さくするようにしてもよい。集中制御局４では、このような繰り返し処理により最適化された制御対象の各ＡＰにおける帯域幅とプライマリチャネルを各ＡＰにそれぞれ設定する。
【００８５】
なお、各ＡＰにおける効用関数Ｕの合計値ΣＵに代えて、各ＡＰにおける効用関数Ｕの乗算値を用いてもよい。
【００８６】
また、図７に示す処理手順例１では、１台のＡＰに対する処理を繰り返すことにより、制御対象の各ＡＰに設定する帯域幅とプライマリチャネルの最適化を図っていたが、図８に示す処理手順例２では、複数台のＡＰに対する処理を繰り返すことにより、制御対象の各ＡＰに設定する帯域幅とプライマリチャネルの最適化までの処理時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１，２  無線基地局（ＡＰ）
３  ネットワーク
４  集中制御局
５，６  無線端末（ＳＴＡ）
１１  接続部
１２  通信部
１３  制御部
１４  環境情報保持部
１５  パラメータ設定部
１６  アクセス権獲得部
１７  無線通信部
１８  アンテナ部
４１  接続部
４２  通信部
４３  制御部
４４  情報収集部
４５  パラメータ算出部
【図１】
0006434929.tif 000002
【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】
0006434929.tif 000009