(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ１または複数の基地局と、前記基地局との間で無線通信可能に設けられた複数の端末とを有する複数の無線通信ネットワークシステムを統合する無線ネットワーク統合システムであって、
各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に接続された基地局間通信網と、
前記基地局間通信網に接続されたネットワーク制御部とを有し、
前記基地局は、全ての基地局に共通する基準周波数と絶対時刻とを取得可能に設けられ、
前記ネットワーク制御部は、無線リソースを時間領域および／または周波数領域で各無線通信ネットワークシステムに割り当てるとともに、その割り当て情報を前記基準周波数と前記絶対時刻とに基づいた情報として、前記基地局間通信網を介して各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に送信するよう構成されており、
各無線通信ネットワークシステムは、前記ネットワーク制御部により送信された前記割り当て情報に従って、それぞれの前記基地局と各端末との間で無線通信を行うよう構成されていることを
特徴とする無線ネットワーク統合システム。
【請求項２】
少なくとも１つの無線通信ネットワークシステムは、その通信エリアの一部または全部が、少なくとも他の１つの無線通信ネットワークシステムの通信エリアと重なり合っており、
通信エリアが重なり合った無線通信ネットワークシステムの各端末は、その通信エリアが重なり合った範囲では、それらの各無線通信ネットワークシステムで利用可能であることを
特徴とする請求項１記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項３】
前記基地局は、衛星からの測位信号を受信し、その測位信号に基づいて前記基準周波数と前記絶対時刻とを取得可能であることを特徴とする請求項１または２記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項４】
各無線通信ネットワークシステムは、前記割り当て情報に従って、それぞれのシステム固有のアクセス制御方法により前記基地局と各端末との間で無線通信を行うよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項５】
各端末は、通信可能な基地局との間の通信品質情報を測定し、その通信品質情報を、測定時の測定位置情報とともに、プローブ情報として、通信可能な基地局のうちのいずれか１つの基地局を介して前記ネットワーク制御部に送信するよう構成され、
各無線通信ネットワークシステムの基地局は、自身のスループットを算出するために必要なスループット関連情報を、前記ネットワーク制御部に送信するよう構成され、
前記ネットワーク制御部は、各端末から送信された前記プローブ情報と、各基地局から送信された前記スループット関連情報とに基づいて、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当てるよう構成されていることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項６】
各無線通信ネットワークシステムの前記基地局は、自身のスループットを算出するために必要なスループット関連情報を、前記ネットワーク制御部に送信するよう構成され、
前記ネットワーク制御部は、あらかじめ求められた、任意の位置における各基地局の通信品質情報を含むプローブ情報と、各基地局から送信された前記スループット関連情報とに基づいて、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当てるよう構成されていることを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項７】
前記ネットワーク制御部は、前記プローブ情報と前記スループット関連情報とに基づいて、任意の位置における各基地局の通信品質を示す通信品質データベースを作成し、その通信品質データベースから、各端末の位置に基づいて、各端末が通信可能な基地局の優先順位を求めるとともに、各端末および各基地局ごとに、それぞれに対応する通信品質の情報と前記優先順位の情報とを含むマップ情報を編集し、そのマップ情報に基づいて、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当てるとともに、前記マップ情報を対応する端末および基地局に送信するよう構成されていることを特徴とする請求項５または６記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項８】
前記ネットワーク制御部は、前記通信品質データベースから互いに干渉を及ぼす関係にある基地局を求め、その基地局間での干渉を可能な限り抑制するよう、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当てることを特徴とする請求項７記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項９】
前記ネットワーク制御部は、互いに通信エリアが重なり合った複数の無線通信ネットワークシステムを１つのグループとして、１または複数のグループを作成し、それぞれのグループについて、所属する各無線通信ネットワークシステムの割り当て時刻が一部または全部重なるよう、前記無線リソースを各グループおよびいずれのグループにも所属していない無線通信ネットワークシステムに割り当てるよう構成されており、
いずれかのグループに所属する無線通信ネットワークシステムの各端末は、そのグループの通信エリアが重なり合った範囲では、そのグループに所属する各無線通信ネットワークシステムで利用可能であり、無線通信を行う情報を複数に分割し、分割した各情報を、そのグループに所属する各無線通信ネットワークシステムの信頼度および／または通信容量に基づいて、各無線通信ネットワークシステムに配分し、前記ネットワーク制御部により送信された前記割り当て情報に従って、対応する基地局との間で無線通信を行うよう構成されていることを
特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線ネットワーク統合システム。
【請求項１０】
それぞれ１または複数の基地局と、前記基地局との間で無線通信可能に設けられた複数の端末とを有する複数の無線通信ネットワークシステムを統合するための無線ネットワーク統合方法であって、
各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に接続された基地局間通信網と、
前記基地局間通信網に接続されたネットワーク制御部とを有し、
前記基地局は、全ての基地局に共通する基準周波数と絶対時刻とを取得し、
前記ネットワーク制御部は、無線リソースを時間領域および／または周波数領域で各無線通信ネットワークシステムに割り当てるとともに、その割り当て情報を前記基準周波数と前記絶対時刻とに基づいた情報として、前記基地局間通信網を介して各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に送信し、
各無線通信ネットワークシステムは、前記ネットワーク制御部により送信された前記割り当て情報に従って、それぞれの前記基地局と各端末との間で無線通信を行うことを
特徴とする無線ネットワーク統合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線・有線通信技術の発展に伴って、ネットワークを流れる情報量が急増している。各種統計によれば、その増加量は毎年1.5〜2倍程度となっており、10〜15年後には2010年比で約1000倍の通信容量が必要になると予想されている。
【０００３】
一方で、次世代の通信ネットワークには、社会に不可欠な基盤インフラとして、きわめて高い信頼性が求められる。あらゆるものがネットワークにつながることを前提とする社会では、ネットワークアクセスが途切れることは、大きな社会的混乱を引き起こす可能性がある。また、大きな自然災害などが発生したときに、自分の位置や状況を的確に伝えるための緊急通信手段を確保するためには、いかなる状況においても最低限のネットワークアクセスが担保される、高可用性の実現が必須である。
【０００４】
上記の２つの要求事項、大容量（＝高効率）と高信頼性とを実現するための有力な手段として、性質の異なる複数の通信システムを組み合わせる、異種無線統合ネットワーク（ヘテロジニアスネットワーク）が挙げられる。これは、単一の移動局（端末）を複数の無線システムでカバーできるよう、複数の無線基地局の送受信範囲を重ね合わせるよう設計されたネットワークである。この考え方によれば、何らかの要因により一つのシステムが停止したとしても、他のシステムにより、端末は通信を続行することができる。
【０００５】
また、ヘテロジニアスネットワークにおいて、複数の無線基地局の送受信範囲を重ね合わせる際には、セル半径の異なる基地局を組み合わせる手法が有効である。すなわち、単一基地局で広い範囲をカバーできるマクロ基地局と、近距離のみをカバーする小型基地局とをオーバーラップさせる。小型基地局は、同一の周波数リソースを短い周期で再利用することができる上、通信距離が短いことから、送信電力を低減でき、ひいては干渉電力を抑えることにより、周波数利用効率を高く保つことが可能である。これに対して、マクロ基地局は、大電力で広いエリアをカバーすることから、屋内端末や高速移動端末を含めた送受信範囲の確保に強みを発揮する。このように、性質の異なる無線局を組み合わせることにより。大容量化＝周波数利用効率の改善が可能である。
【０００６】
しかしながら、性質の異なる複数のシステムを統合する効果を出すためには、各システム間で密な連係動作が必要となる。このためには、非常に複雑な制御機構がネットワーク側に必要となり、ネットワーク全体の構築・運用コストを増大させる懸念が生じる。
【０００７】
ヘテロジニアスネットワークの実現に向けたシステム構成は、3GPP(Third Generation Partnership Project)において、協調マルチポイント送受信方式（CoMP）、あるいは小型セル拡張（SCE：Small Cell Enhancement）として検討が進められている。例えば、CoMPのシステム構成例として、連係動作する複数の小型基地局（RRE：Remote Radio Equipment）を、専用の光ファイバで単一のマクロ基地局（集中eNB）に接続し、全てのRREの信号処理を１か所のマクロ基地局に集約して行うことにより、送信タイミング調整などの局間同期や制御情報の共有を解決し、局間連携を実現するものが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。なお、3GPPのシステムでは、全ての無線局がLTE-Advancedなどの同一の通信方式を採用していること、またライセンスバンドを利用する関係で、周波数利用効率の向上を最優先としていることから、このような構成が選択されているものと考えられる。
【０００８】
一方で、WRAN（例えばIEEE802.22など）とWLAN（例えばIEEE802.11nなど）とを組合せるような異種システム統合型のネットワークでは、非特許文献１のような密な局間連携は難しい。これらのシステムは、分散型ネットワーク制御の概念を基本としており、キャリアセンスによって回線の空き状態を確認した後、自局の信号を送信する簡易な制御方式を用いている。このため、局間同期の概念がほとんどなく、連係動作を困難なものとしている。
【０００９】
WRANとWLANとを連係動作させるものとして、通信エリアの広いWRAN基地局がWLANの使用チャネルを制御して干渉回避する方法、また、WRANの送受信を一時的に停止して、その間にWLANの通信を行う手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、単一の周波数リソースを複数のWRANシステムとWLANシステムとで干渉を生じることなく共用できるため、分散型ネットワークにおいても連携制御を実現することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】田岡、永田、武田、柿島、余、楠目、「LTE-AdvancedにおけるMIMOおよびセル間協調送信技術」、NTT DOCOMOテクニカル・ジャーナル、2010年7月、Vol.18、No.2、p.22-30
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１３−１８７６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ヘテロジニアスネットワークにおいて、複数の無線システムを連携制御するためには、局間の同期をどのように確保するかが大きな問題となる。非特許文献１に記載の3GPP型の集中制御方式では、確実な局間同期が実現できるものの、連携制御の対象となる全てのRREに対して専用の光ファイバを敷設する必要があり、そのためのコストが嵩むという課題があった。また、周波数利用効率を最大化するためには、特定の端末に対して最適なRREの組合せを推定し、複数の端末間で干渉の影響を抑えるように時間・周波数を配置するなど、極めて複雑なスケジューラが必要となり、ネットワーク構築コストが上昇してしまうという課題があった。
【００１３】
一方で、特許文献１に記載のように、WRANやWLANといった分散型ネットワークの概念を残しながら、相互の干渉制御（リソース割当）のみを行う方法では、中程度の性能向上とコスト低減を両立させ得る可能性はあるが、もともと局間同期の機能を持たないシステム対して、どのように同期機構を確保するかが問題となる。一つの方法として、連係対象となる局間を、遅延保証された専用の光ファイバ（あるいは同軸ケーブル）で結び、時間・周波数同期を確保する方法が考えられる。しかしながら、この方法は、WRAN基地局間、およびWLANのアクセスポイント（AP）間に専用の光ファイバを敷設する必要があり、上記の集中制御方式と同様、ネットワーク構築コストが上昇してしまうという課題がある。また、この方法では、手軽に構築が可能なWLANの利点を奪ってしまうことになる。
【００１４】
また、他の方法として、広域局（例えばWRANやWMAN）のビーコンを用いるネットワークリスニングの手法を用いることも考えられるが、確実に広域局からの通信が受けられる地点にAPを設置する必要があり、広域局間の干渉が問題となるセル端付近での設置に制限が生じ、通信が不安定になってしまうという課題があった。また、特にISM帯を用いる無線システムの場合においては、送信に先立って干渉抑制のためのキャリアセンスが必要となることから、必ずしも意図したタイミングで広域局からの送信が保証されるわけではなく、局間タイミング同期に大きな不確実性をもたらすという課題もある。なお、この手法は、広域局のビーコンタイミングからの相対値で制御を行う方式であり、広域局同士のタイミングをどのように同期させるかという問題が残る。
【００１５】
本発明は、このような課題に着目してなされたもので、ネットワーク構築コストを低減可能で、高い信頼性で通信を行うことができる無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合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】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明に係る無線ネットワーク統合システムは、それぞれ１または複数の基地局と、前記基地局との間で無線通信可能に設けられた複数の端末とを有する複数の無線通信ネットワークシステムを統合する無線ネットワーク統合システムであって、各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に接続された基地局間通信網と、前記基地局間通信網に接続されたネットワーク制御部とを有し、前記基地局は、全ての基地局に共通する基準周波数と絶対時刻とを取得可能に設けられ、前記ネットワーク制御部は、無線リソースを時間領域および／または周波数領域で各無線通信ネットワークシステムに割り当てるとともに、その割り当て情報を前記基準周波数と前記絶対時刻とに基づいた情報として、前記基地局間通信網を介して各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に送信するよう構成されており、各無線通信ネットワークシステムは、前記ネットワーク制御部により送信された前記割り当て情報に従って、それぞれの前記基地局と各端末との間で無線通信を行うよう構成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る無線ネットワーク統合方法は、それぞれ１または複数の基地局と、前記基地局との間で無線通信可能に設けられた複数の端末とを有する複数の無線通信ネットワークシステムを統合するための無線ネットワーク統合方法であって、各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に接続された基地局間通信網と、前記基地局間通信網に接続されたネットワーク制御部とを有し、前記基地局は、全ての基地局に共通する基準周波数と絶対時刻とを取得し、前記ネットワーク制御部は、無線リソースを時間領域および／または周波数領域で各無線通信ネットワークシステムに割り当てるとともに、その割り当て情報を前記基準周波数と前記絶対時刻とに基づいた情報として、前記基地局間通信網を介して各無線通信ネットワークシステムの前記基地局に送信し、各無線通信ネットワークシステムは、前記ネットワーク制御部により送信された前記割り当て情報に従って、それぞれの前記基地局と各端末との間で無線通信を行うことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムで、少なくとも１つの無線通信ネットワークシステムは、その通信エリアの一部または全部が、少なくとも他の１つの無線通信ネットワークシステムの通信エリアと重なり合っており、通信エリアが重なり合った無線通信ネットワークシステムの各端末は、その通信エリアが重なり合った範囲では、それらの各無線通信ネットワークシステムで利用可能であることが好ましい。なお、本発明に係る無線ネットワーク統合方法は、本発明に係る無線ネットワーク統合システムにより実施される方法であり、本発明に係る無線ネットワーク統合システムと同様の作用および効果を得ることができる。
【００１９】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法は、各基地局が、全ての基地局に共通する基準周波数と絶対時刻とを取得することにより、全基地局が時間および周波数を同期することができる。これにより、時間および周波数の割り当て情報として、各無線通信ネットワークシステムの基地局に対して、基地局間通信網を介して、基準周波数と絶対時刻とに基づいた情報を送るだけでよく、遅延保証としてのタイミングパルスや、周波数同期のためのクロック信号を送る必要がない。このため、基地局間通信網として、タイミングパルスやクロック信号を供給するためのリアルタイム通信用の高価な専用線でなく、非リアルタイム通信の安価なＩＰ網などを利用することができ、ネットワーク構築コストを低減することができる。
【００２０】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法は、ネットワーク制御部が割り当てた時間領域および／または周波数領域で、各無線通信ネットワークシステムがそれぞれの基地局と各端末との間で無線通信を行うため、各無線通信ネットワークシステムの通信エリアが重なり合っている場合でも、各無線通信ネットワークシステム間での干渉を防ぐことができる。また、全基地局が時間および周波数を同期しているため、タイミング同期の不確実性が発生するのを防止することもできる。このため、高い信頼性で、各基地局と各端末との間の通信を行うことができる。また、周波数利用効率を向上することができ、大容量の通信システムの構築に寄与することができる。
【００２１】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法で、無線通信ネットワークシステムは、無線通信を行うネットワークシステムであれば、いかなるものであってもよく、例えば、広域セルラーやWRAN、WLAN、WPANなどである。基地局は、広域セルラーやWRAN等の基地局だけでなく、WLANのアクセスポイントや、ＣＳＭＡ／ＣＡの各ホストなども含んでいる。ネットワーク制御部から送信される割り当て情報は、例えば、各無線通信ネットワークシステムで使用可能な時間帯および周波数チャネル、またはそのいずれか一方の情報から成っている。
【００２２】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムで、前記基地局は、衛星からの測位信号を受信し、その測位信号に基づいて前記基準周波数と前記絶対時刻とを取得可能であることが好ましい。この場合、衛星通信を利用して、ネットワーク以外の手段により、全基地局が時間および周波数を同期することができる。衛星としては、米国のGPS、ロシアのGLONASS、中国のCNSS、日本のQZSS（準天頂衛星システム）などの全地球航法衛星システム(GNSS)の衛星を利用することができる。なお、基地局は、全ての基地局に共通する基準周波数と絶対時刻とを取得できるのであれば、衛星以外の情報提供手段からそれらの情報を取得可能であってもよい。
【００２３】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムは、基地局間通信網の一部が専用線や無線通信回線から成っていてもよい。これには、例えば、衛星の測位信号により同期が可能な基地局から、周辺の衛星不可視の基地局に対して、タイミングパルスを専用線や無線信号により配信する構成などが含まれる。この場合も、基地局間通信網の全てを専用線にする場合に比べて、ネットワーク構築コストを抑えることができる。
【００２４】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムで、各無線通信ネットワークシステムは、前記割り当て情報に従って、それぞれのシステム固有のアクセス制御方法により前記基地局と各端末との間で無線通信を行うよう構成されていることが好ましい。この場合、各無線通信ネットワークシステム間の干渉を抑圧するためのシステム間（基地局間）リソース割当制御と、各無線通信ネットワークシステムの基地局配下の端末に対するスケジューリング・アクセス制御とを分離することができる。すなわち、ネットワーク制御部の割り当て情報により、各無線通信ネットワークシステム間のリソース割当制御を行い、各無線通信ネットワークシステム固有のアクセス制御方法によりスケジューリング・アクセス制御を行うことができる。
【００２５】
特に各端末のアクセス制御は、フェージング変動などへの追従が要求され、各端末の伝送路の状態（CSI: Channel State Information）などの制御に必要な情報の集約に厳しい遅延制限が課せられる。例えば、3GPP型の集中制御方式では、CSIを加味して、利用すべきRREや周波数を決定できるため、極めて高い周波数利用効率が達成できる反面、複雑な制御機構が必要となる。また、CSI制御に必要な情報をバックボーンを経由して共有することは、遅延保証された専用線を要求することとほぼ等価であり、ネットワーク構築コストの増大を招く。本発明に係る無線ネットワーク統合システムでは、数秒単位の制御である基地局間リソース割当と、ミリ秒単位の制御が要求される端末のスケジューリングとを分離して、スケジューラの階層化を行うことができ、ネットワーク構築コストの低減を図りつつ、中程度の周波数利用効率の向上を実現することができる。
【００２６】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムで、各端末は、通信可能な基地局との間の通信品質情報を測定し、その通信品質情報を、測定時の測定位置情報とともに、プローブ情報として、通信可能な基地局のうちのいずれか１つの基地局を介して前記ネットワーク制御部に送信するよう構成され、各無線通信ネットワークシステムの基地局は、自身のスループットを算出するために必要なスループット関連情報を、前記ネットワーク制御部に送信するよう構成され、前記ネットワーク制御部は、各端末から送信された前記プローブ情報と、各基地局から送信された前記スループット関連情報とに基づいて、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当てるよう構成されていてもよい。
【００２７】
また、本発明に係る無線ネットワーク統合システムで、各無線通信ネットワークシステムの前記基地局は、自身のスループットを算出するために必要なスループット関連情報を、前記ネットワーク制御部に送信するよう構成され、前記ネットワーク制御部は、あらかじめ求められた、任意の位置における各基地局の通信品質情報を含むプローブ情報と、各基地局から送信された前記スループット関連情報とに基づいて、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当てるよう構成されていてもよい。
【００２８】
これらのプローブ情報とスループット関連情報とに基づいて無線リソースの割り当てを行う場合、通信品質が良く、負荷が小さい無線通信環境を割り当てることができ、信頼性が高く、高速な通信を行うことができる。また、回線利用率を高めることもできる。スループット関連情報は、例えば、各基地局に接続可能な端末数、接続中の端末数、平均トラフィック量などから成っている。
【００２９】
また、これらの場合、前記ネットワーク制御部は、前記プローブ情報と前記スループット関連情報とに基づいて、任意の位置における各基地局の通信品質を示す通信品質データベースを作成し、その通信品質データベースから、各端末の位置に基づいて、各端末が通信可能な基地局の優先順位を求めるとともに、各端末および各基地局ごとに、それぞれに対応する通信品質の情報と前記優先順位の情報とを含むマップ情報を編集し、そのマップ情報に基づいて、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当てるとともに、前記マップ情報を対応する端末および基地局に送信するよう構成されていてもよい。この場合、各無線通信ネットワークシステムの通信エリアが重なり合っていても、各端末の位置情報に基づいて、より通信品質が良く、負荷が小さい無線通信ネットワークシステムの基地局を選択することができる。なお、この場合、本発明者等による特願２０１３−２５０３４３号の無線通信システムおよび無線通信方法を利用することができる。
【００３０】
また、この場合、前記ネットワーク制御部は、前記通信品質データベースから互いに干渉を及ぼす関係にある基地局を求め、その基地局間での干渉を可能な限り抑制するよう、前記無線リソースを各無線通信ネットワークシステムに割り当ててもよい。
【００３１】
本発明に係る無線ネットワーク統合システムで、前記ネットワーク制御部は、互いに通信エリアが重なり合った複数の無線通信ネットワークシステムを１つのグループとして、１または複数のグループを作成し、それぞれのグループについて、所属する各無線通信ネットワークシステムの割り当て時刻が一部または全部重なるよう、前記無線リソースを各グループおよびいずれのグループにも所属していない無線通信ネットワークシステムに割り当てるよう構成されており、いずれかのグループに所属する無線通信ネットワークシステムの各端末は、そのグループの通信エリアが重なり合った範囲では、そのグループに所属する各無線通信ネットワークシステムで利用可能であり、無線通信を行う情報を複数に分割し、分割した各情報を、そのグループに所属する各無線通信ネットワークシステムの信頼度および／または通信容量に基づいて、各無線通信ネットワークシステムに配分し、前記ネットワーク制御部により送信された前記割り当て情報に従って、対応する基地局との間で無線通信を行うよう構成されていてもよい。
【００３２】
この各無線通信ネットワークシステムをグループ化する場合、グループ内の無線通信ネットワークシステムを、その信頼度や通信容量に基づいて、例えばデータチャネルと制御チャネルとに割り当てることにより、それぞれの無線通信ネットワークシステムに適した効率の良い通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、ネットワーク構築コストを低減可能で、高い信頼性で通信を行うことができる無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システムを示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システムの基地局を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システムの一例を示す（ａ）全体構成図、（ｂ）スケジューリングの説明図である。無線通信システムの端末を示すブロック構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の無線ネットワーク統合システムのネットワーク制御部を示すブロック構成図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の無線ネットワーク統合システムの一例を示す（ａ）全体構成図、（ｂ）スケジューリングの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
［本発明の第１の実施の形態］
図１乃至図３は、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法を示している。本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合方法は、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システムで実施される方法である。
【００３６】
［無線ネットワーク統合システム１０の全体構成］
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０は、複数の無線通信ネットワークシステム１１と基地局間通信網１２とネットワーク制御部（Hetero-Network Controller）１３とを有している。
【００３７】
各無線通信ネットワークシステム１１は、それぞれ１または複数の基地局２１と、各基地局２１との間で無線通信可能に設けられた複数の端末２２とを有している。各基地局２１は、衛星１からの測位信号またはそれに準じた信号を受信し、その信号に基づいて、全ての基地局２１に共通する基準周波数および絶対時刻（世界標準時に準拠する現在時刻・秒単位のタイミングパルスなど）を取得可能になっている。これにより、全ての無線通信ネットワークシステム１１の各基地局２１は、時間・周波数領域において互いに同期が実現されている。
【００３８】
なお、図１に示す一例では、各無線通信ネットワークシステム１１は、広域セルラー（Cellular）、WRAN、WLAN、WPANから成っているが、これに限定されるものではない。また、各基地局２１は、広域セルラーやWRAN等の基地局２１だけでなく、WLANのアクセスポイント（AP）や、ＣＳＭＡ／ＣＡの各ホストなども含んでいる。既存のセルラーシステムなど、既に専用の光ファイバが敷設されているシステムでは、バックボーン経由で同期が実現されていてもよい。また、きわめて小型なWPANなど、屋内に設置されて、衛星受信アンテナの設置が難しい場合には、近傍のWLAN APなどから有線でタイミングパルスを供給して、同期されてもよい。
【００３９】
利用する衛星１としては、米国のGPS、ロシアのGLONASS、中国のCNSS、日本のQZSS（準天頂衛星システム）などの全地球航法衛星システム(GNSS)の衛星１を利用することができる。特に、図１の一例で示すように、QZSSは、極めて高精度な時刻・位置情報の再生を、都市部を含めた広範囲で可能とするシステムであり、日本で運用する場合には、時間および周波数の同期手段として有望である。
【００４０】
図１に示すように、各無線通信ネットワークシステム１１は、その通信エリアの一部または全部が、少なくとも１つの他の無線通信ネットワークシステム１１の通信エリアと重なり合っている。また、各端末２２は、無線通信ネットワークシステム１１の通信エリアが重なり合った範囲では、それらの各無線通信ネットワークシステム１１で利用可能になっている。
【００４１】
基地局間通信網１２は、汎用のIP網から成り、各無線通信ネットワークシステム１１の各基地局２１に接続されている。基地局間通信網１２は、全ての基地局２１を互いに接続している。
【００４２】
ネットワーク制御部１３は、基地局間通信網１２に接続されており、基地局間通信網１２を介して全ての基地局２１に接続されている。ネットワーク制御部１３は、無線リソースを、時間領域および周波数領域で各無線通信ネットワークシステム１１に割り当てるよう構成されている。また、ネットワーク制御部１３は、その割り当て情報を、基準周波数と絶対時刻とに基づいた情報として、基地局間通信網１２を介して各無線通信ネットワークシステム１１の各基地局２１に送信するよう構成されている。
【００４３】
なお、ネットワーク制御部１３は、１つから成り、その１つで全無線通信ネットワークシステム１１をカバーしていてもよく、複数から成り、それぞれが所定の範囲の無線通信ネットワークシステム１１をカバーしていてもよい。割り当て情報は、例えば、絶対時刻で表した時刻（何時何分何秒など）や、時間帯（何時何分から何分間など）、世界標準時に基づく１秒パルスを基準とした相対値（絶対時刻の毎秒丁度＋２０ｍｓ）などの送信タイミング、周波数チャネルなどから成っている。
【００４４】
本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０では、ネットワーク制御部１３により送信された割り当て情報に従って、各無線通信ネットワークシステム１１で無線通信を行うよう構成されている。その際、各無線通信ネットワークシステム１１は、それぞれのシステム固有のアクセス制御方法により、各基地局２１と各端末２２との間で無線通信を行うよう構成されている。システム固有のアクセス制御方法としては、例えば、基地局２１の報知信号を基準として、各端末２２がタイミング制御および周波数制御を行い、得られた送信タイミングで無線通信を行う方法などである。
【００４５】
［基地局２１の構成例］
各基地局２１の構成の一例を、図２に示す。図２に示すように、各基地局２１は、衛星受信アンテナ３１ａと無線通信アンテナ３１ｂと１対の無線通信機能部３２ａ，３２ｂと測位・測時・タイミング生成部３３と通信制御部３４と上位層部３５と基地局リソース制御部３６と端末リソース制御部３７とスケジューラ部（アクセス制御部）３８と有線通信機能部３９とを有している。
【００４６】
衛星受信アンテナ３１ａは、衛星１からの測位信号を受信可能に構成されている。無線通信アンテナ３１ｂは、各端末２２と無線で送受信可能に構成されている。各無線通信機能部３２ａ，３２ｂは、それぞれ衛星受信アンテナ３１ａと無線通信アンテナ３１ｂとに接続され、衛星１からの測位信号や各端末２２からの受信信号を解析用の信号に変換したり、各端末２２への信号を無線送信用の信号に変換したりするための高周波部・変復調部を有している。測位・測時・タイミング生成部３３は、衛星１からの測位信号を用いて、自局位置・基準周波数および現在時刻を再生するよう構成されている。通信制御部３４は、再生された時刻および周波数情報Ｓ３およびスケジューラ部３８からの指示に基づいて、送受信タイミングおよびチャネル（周波数）を調整するよう構成されている。
【００４７】
上位層部３５は、通信制御部３４と有線通信機能部３９との間で送受信データＳ４，Ｓ５の受け渡しを行い、その際に送受信データＳ４，Ｓ５のバッファリングやフレーミングを行うよう構成されている。基地局リソース制御部３６は、ネットワーク制御部１３からの割り当て情報Ｓ６に基づいて、利用可能なリソースを決定するよう構成されている。端末リソース制御部３７は、ネットワーク制御部１３からの割り当て情報Ｓ６に基づいて、配下の各端末２２で利用可能なリソースを決定するよう構成されている。スケジューラ部３８は、利用可能なリソース情報に基づいて、スケジューリング・アクセス制御を行うよう構成されている。有線通信機能部３９は、バックボーンネットワークである基地局間通信網１２を介して、ネットワーク制御部１３との間でデータの送受信を行うよう構成されている。なお、各基地局２１は、これらの他に、各無線通信ネットワークシステム固有の通信機能ブロックを有するが、ここでは省略している。
【００４８】
［無線ネットワーク統合システム１０の動作］
本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０の動作を、図２の基地局２１の構成に基づいて説明する。まず、各無線通信ネットワークシステム１１の各基地局２１が、衛星１からの測位信号またはそれに準じた信号を受信し、その信号に基づいて、全ての基地局２１に共通する基準周波数（一般には、衛星１に搭載の原子時計に同期した周波数）および絶対時刻（世界標準時や秒単位のパルスなど）を取得し、それらから成る時刻および周波数情報Ｓ３を再生する。これにより、全基地局２１が共通の時刻および周波数情報Ｓ３を共有することとなり、時間・周波数同期が確立する。
【００４９】
次に、ネットワーク制御部１３が、無線リソースを、時間領域および周波数領域で各無線通信ネットワークシステム１１に割り当てる。さらに、ネットワーク制御部１３は、その割り当て情報Ｓ６を基準周波数と絶対時刻とに基づいた情報として、基地局間通信網１２を介して各無線通信ネットワークシステム１１の各基地局２１に送信する。割り当て情報Ｓ６は、一般的に、絶対時刻および周波数（チャネル）の情報で指定されるが、例えば空間（ビームフォーミング情報など）に関する情報を含んでいてもよい。割り当て情報Ｓ６は、専用線からのタイミングパルスに紐づけられたものではなく、絶対時刻および基準周波数に準じたものから成っている。
【００５０】
ネットワーク制御部１３により送信された割り当て情報Ｓ６に基づいて、基地局リソース制御部３６および端末リソース制御部３７が、データ送信に利用するリソース（時刻・周波数）と各端末２２の送信に使用するリソースとを決定する。決定されたリソース情報は、スケジューラ部３８へ送られ、それぞれのアクセス制御方法に基づいて、スケジューリングが実行される。通信制御部３４が、スケジューラ部３８からの送信タイミング・周波数指示と、時刻および周波数情報Ｓ３を用いて通信制御を行い、無線通信機能部３２ｂおよび無線通信アンテナ３１ｂを介して、各端末２２との無線通信を行う。
【００５１】
このときのスケジューリングの一例を、図３に示す。図３には、システムＡおよびシステムＢの２つの無線通信ネットワークシステム１１が連携する場合の例を示している。各システムは、配下に複数の端末２２（端末Ａ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ４）を有している。図３（ｂ）に示すように、ネットワーク制御部１３からは、割り当て情報Ｓ６として、システムＡ、システムＢそれぞれが利用してよい無線リソースの情報（図３（ｂ）中の点線で囲んだ領域）が指示される。この情報は一般的に更新頻度が低く、例えば数秒〜数１０秒の周期で更新される。基地局リソース制御部３６および端末リソース制御部３７は、割り当て情報Ｓ６に基づいて、各システムの上りリンクや下りリンク（必ずしも上り・下りで分ける必要はない）を決定し、スケジューラ部３８に通知する。
【００５２】
スケジューラ部３８では、各無線通信ネットワークシステム固有のスケジューリング方式、あるいはアクセス制御方式により、指示された利用可能な無線リソースの情報（図３（ｂ）中の点線で囲まれた領域）を、どのように各端末２２に割り振るかを決定する。一般的にリソース割当処理は、各端末２２の伝搬路状態に依存するため、特に移動環境においては、高速なフィードバック処理や数ミリ秒程度の高速な情報更新が要求される。ネットワーク制御部１３により割り当てられた無線リソースの中での、各システム固有の端末制御・端末毎のリソース割当に関しては、それぞれの無線通信ネットワークシステム１１が孤立しているときと同様のスケジューリングを実施する。
【００５３】
図３の例では、システムＡおよびシステムＢがそれぞれ利用可能な無線リソース（図３（ｂ）中の点線で囲まれた領域）を指定するのは、ネットワーク制御部１３、基地局リソース制御部３６および端末リソース制御部３７の役割であり、その無線リソース（図３（ｂ）中の点線で囲まれた領域）の中で各端末２２のスケジューリングを実施するのは、スケジューラ部３８の役割である。なお、ＣＳＭＡ／ＣＡのように必ずしも基地局（ＡＰ）２１と端末２２との区別がない場合であっても、そのシステムに割当てられた無線リソースの中で、スケジューラ部３８がＣＳＭＡ／ＣＡを用いたアクセス制御を実施する。
【００５４】
［本発明の第１の実施の形態の作用効果］
本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０および無線ネットワーク統合方法は、各基地局２１が、衛星１を利用して全ての基地局２１に共通する基準周波数と絶対時刻とを取得することにより、全基地局２１が時間および周波数を同期することができる。各基地局２１が独立して基準周波数と絶対時刻とを再生するため、ネットワークに頼ることなく、ネットワーク以外の手段で、全基地局２１が時間および周波数を同期することができる。これにより、時間および周波数の割り当て情報として、各無線通信ネットワークシステム１１の基地局２１に対して、基地局間通信網１２を介して、基準周波数と絶対時刻とに基づいた情報を送るだけでよく、遅延保証としてのタイミングパルスや、周波数同期のためのクロック信号を送る必要がない。このため、基地局間通信網１２として、タイミングパルスやクロック信号を供給するためのリアルタイム通信用の高価な専用線でなく、非リアルタイム通信の安価なＩＰ網などを利用することができ、ネットワーク構築コストを低減することができる。
【００５５】
本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０および無線ネットワーク統合方法は、ネットワーク制御部１３が割り当てた時間領域および周波数領域で、各無線通信ネットワークシステム１１がそれぞれの基地局２１と各端末２２との間で無線通信を行うため、各無線通信ネットワークシステム１１の通信エリアが重なり合っていても、各無線通信ネットワークシステム１１間での干渉を防ぐことができる。例えば、面的展開を初めから前提として設計されたセルラーシステムと異なり、分散型制御を前提とするWRAN、WLANなどは、複数の基地局２１間での干渉制御機能が非常に弱い。その一方で、無線トラフィックの急増に伴って、WLAN APの配置局数は急速に増加しており、基地局２１間での干渉がネットワーク全体の効率低下を招く状況となっている。今後、さらにAP配置密度は高くなると考えられるため、本発明によるAP間干渉制御は非常に有効である。
【００５６】
本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０および無線ネットワーク統合方法は、全基地局２１が時間および周波数を同期しているため、タイミング同期の不確実性が発生するのを防止することもできる。このため、高い信頼性で、各基地局２１と各端末２２との間の通信を行うことができる。また、周波数利用効率を向上することができ、大容量の通信システムの構築に寄与することができる。
【００５７】
また、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０および無線ネットワーク統合方法は、各無線通信ネットワークシステム１１間の干渉を抑圧するためのシステム間（基地局間）リソース割当制御と、各無線通信ネットワークシステム１１の基地局２１の配下の端末２２に対するスケジューリング・アクセス制御とを分離することができる。すなわち、ネットワーク制御部１３の割り当て情報により、各無線通信ネットワークシステム１１間のリソース割当制御を行い、各無線通信ネットワークシステム固有のアクセス制御方法によりスケジューリング・アクセス制御を行うことができる。これにより、数秒単位の制御である基地局間リソース割当と、ミリ秒単位の制御が要求される端末２２のスケジューリングとを分離して、スケジューラの階層化を行うことができ、ネットワーク構築コストの低減を図りつつ、中程度の周波数利用効率の向上を実現することができる。
【００５８】
なお、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０および無線ネットワーク統合方法は、基地局間通信網１２の一部が専用線や無線通信回線から成っていてもよい。これには、例えば、衛星１の測位信号により同期が可能な基地局２１から、周辺の衛星不可視の基地局２１に対して、タイミングパルスを専用線や無線信号により配信する構成などが含まれる。この場合も、基地局間通信網１２の全てを専用線にする場合に比べて、ネットワーク構築コストを抑えることができる。
【００５９】
［本発明の第２の実施の形態］
図４は、本発明の第２の実施の形態の無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法を示している。
本発明の第２の実施の形態の無線ネットワーク統合システムは、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０と同様に、複数の無線通信ネットワークシステム１１と基地局間通信網１２とネットワーク制御部１３とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００６０】
各無線通信ネットワークシステム１１の各端末２２は、所定の測定頻度または必要に応じて、通信可能な基地局２１との間の通信品質情報を測定するよう構成されている。また、各端末２２は、測定した通信品質情報を、測定時の測定位置情報とともに、プローブ情報として、通信可能な基地局２１のうちのいずれか１つの基地局２１を介して、ネットワーク制御部１３に送信するよう構成されている。なお、通信品質情報は、通信の品質に関する情報であればいかなるものであってもよく、例えば、ＲＳＳＩ（受信信号強度情報）やＳＩＮＲ（信号対干渉雑音電力比）などの様々な指標が考えられる。
【００６１】
各無線通信ネットワークシステム１１の各基地局２１は、自身のスループットを算出するために必要なスループット関連情報を、ネットワーク制御部１３に送信するよう構成されている。スループット関連情報は、例えば、各基地局２１に接続可能な端末２２の数、接続中の端末２２の数、平均トラフィック量などから成っている。
【００６２】
ネットワーク制御部１３は、各端末２２から送信されたプローブ情報と、各基地局２１から送信されたスループット関連情報とに基づいて、任意の位置における各基地局２１の通信品質を示す通信品質データベースを作成するよう構成されている。通信品質データベースは、例えば、任意の位置における各基地局２１のＳＩＮＲや信頼度、所定の時刻における負荷状態、基地局２１の位置、送信出力、セル半径、各種通信パラメータなどの項目から成っている。ネットワーク制御部１３は、作成した通信品質データベースから、各端末２２の位置に基づいて、各端末２２が通信可能な基地局２１の優先順位を求めるとともに、各端末２２および各基地局２１ごとに、それぞれに対応する通信品質の情報と優先順位の情報とを含むマップ情報を編集するよう構成されている。
【００６３】
ネットワーク制御部１３は、編集したマップ情報に基づいて、無線リソースを各無線通信ネットワークシステム１１に割り当てるよう構成されている。このとき、通信品質データベースに基づいて、互いに干渉を及ぼす関係にある基地局２１を求め、その基地局２１間での干渉を可能な限り抑制するよう、無線リソースを各無線通信ネットワークシステム１１に割り当てるようになっている。また、ネットワーク制御部１３は、マップ情報を対応する端末２２および基地局２１に送信するよう構成されている。
【００６４】
［ネットワーク制御部１３の構成例］
ネットワーク制御部１３の構成の一例を、図４に示す。図４に示すように、ネットワーク制御部１３は、有線通信機能部４１と通信品質情報収集部４２と通信品質情報統計処理部４３とデータベース作成・更新部４４と局間干渉解析部４５とマップ作成部４６と基地局間リソース割当部４７とマップ配信部４８とを有している。
【００６５】
有線通信機能部４１は、バックボーンネットワークである基地局間通信網１２を介して、各基地局２１との間でデータの送受信を行うよう構成されている。通信品質情報収集部４２は、各端末２２から送信されたプローブ情報および各基地局２１から送信されたスループット関連情報を、有線通信機能部４１を介して受信するよう構成されている。通信品質情報統計処理部４３は、プローブ情報およびスループット関連情報を受信するたびに、それらの統計処理を行い、通信品質分布や負荷情報等を求めるようになっている。データベース作成・更新部４４は、求められた通信品質分布や負荷情報等から、任意の位置における各基地局２１の通信品質を示す通信品質データベースを作成するよう構成されている。また、データベース作成・更新部４４は、新たに通信品質分布や負荷情報等が得られるたびに、通信品質データベースを更新するよう構成されている。
【００６６】
局間干渉解析部４５は、最新の通信品質データベースの情報を解析し、基地局２１間の干渉状態を決定するよう構成されている。マップ作成部４６は、最新の通信品質データベースから、各端末２２が通信可能な基地局２１の優先順位を求めるとともに、各端末２２および各基地局２１ごとに、通信品質の情報と優先順位の情報とを含むマップ情報を作成するよう構成されている。基地局間リソース割当部４７は、局間干渉解析部４５による干渉情報Ｓ４５に基づいて、互いに干渉を及ぼす関係にある基地局２１を求め、その基地局２１間での干渉を可能な限り抑制するよう、マップ作成部４６で作成したマップ情報の優先順位情報Ｓ４６に基づいて、無線リソースを各無線通信ネットワークシステム１１に割り当てるよう構成されている。マップ配信部４８は、マップ情報を対応する各基地局２１および各端末２２に配信するよう構成されている。
【００６７】
［ネットワーク制御部１３の動作］
図４の構成に基づいて、本発明の第２の実施の形態の無線ネットワーク統合システムのネットワーク制御部１３の動作を説明する。まず、位置に紐づけられた通信品質情報を含むプローブ情報、および接続ユーザ数などのスループット関連情報が、バックボーンネットワークである基地局間通信網１２を介して、各基地局２１および各端末２２から通信品質情報収集部４２に集められる。それらの情報は、通信品質情報統計処理部４３において、フェージングの影響や車両の移動による伝搬環境の変動を抑圧するなどの統計処理を受け、データベース作成・更新部４４において、通信品質データベースとして保持される。
【００６８】
局間干渉解析部４５で、通信品質データベースの情報を基に、互いに干渉を及ぼす関係にある基地局２１の解析を行う。一方、マップ作成部４６で、各端末２２の位置における接続先基地局２１の優先順位を含むマップを作成する。これは、基地局２１・無線通信ネットワークシステム１１間のユーザ割当て・誘導機能に相当する。また、マップ情報には、接続時のスループット予測に必要な接続中のユーザ数に関する情報も含まれている。マップ情報は、マップ配信部４８により、対応する各基地局２１および各端末２２に配信される。
【００６９】
基地局間リソース割当部４７で、局間干渉情報Ｓ４５および優先順位情報Ｓ４６に基づいて、リソース制御が行われる。基地局間リソース割当部４７では、干渉関係にあると判定された基地局２１間で干渉を抑圧するよう、各基地局２１に割当てる通信リソースを決定する。このとき、接続ユーザ数・ユーザの割り当て優先順位は、基地局２１間のリソース割当に密接に関係するため、優先順位情報Ｓ４６を考慮してリソース割当を実施する。さらに、基地局間リソース割当部４７では、そのリソース割当情報を、バックボーンネットワークである基地局間通信網１２を介して、各基地局２１へ通知する。なお、リソース割当情報は、各基地局２１が既に同期されていることを前提とし、周波数（チャネル）情報、絶対時刻情報で与えられる。
【００７０】
［本発明の第２の実施の形態の作用効果］
本発明の第２の実施の形態の無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法は、専用線を用いることなく、基地局２１間の干渉状態の解析および、非リアルタイムの情報送受信によるリソース割当を通した干渉制御が可能となり，周波数利用効率の改善とネットワーク構築コストの低減を実現することができる。また、プローブ情報とスループット関連情報とに基づいて無線リソースの割り当てを行うため、通信品質が良く、負荷が小さい無線通信環境を割り当てることができ、信頼性が高く、高速な通信を行うことができる。また、回線利用率を高めることもできる。
【００７１】
なお、本発明の第２の実施の形態の無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法は、本発明者等による特願２０１３−２５０３４３号の無線通信システムおよび無線通信方法を利用することができる。
【００７２】
本発明の第２の実施の形態の無線ネットワーク統合システムおよび無線ネットワーク統合方法で、各端末２２が所定の測定頻度または必要に応じて測定する通信品質情報を用いなくとも、例えば、あらかじめ基地局２１の設置時に、簡易に伝搬状況の調査を行って、セル半径（信号到達範囲）を決定するような静的な通信品質情報を用いてもよい。
【００７３】
［本発明の第３の実施の形態］
図５は、本発明の第３の実施の形態の無線ネットワーク統合システム５０および無線ネットワーク統合方法を示している。
本発明の第３の実施の形態の無線ネットワーク統合システム５０は、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０と同様に、複数の無線通信ネットワークシステム１１と基地局間通信網１２とネットワーク制御部１３とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第１の実施の形態の無線ネットワーク統合システム１０と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００７４】
ネットワーク制御部１３は、互いに通信エリアが重なり合った複数の無線通信ネットワークシステム１１を１つのグループとして、１または複数のグループを作成するよう構成されている。また、それぞれのグループについて、所属する各無線通信ネットワークシステム１１の割り当て時刻が一部または全部重なるよう、無線リソースを各グループおよびいずれのグループにも所属していない無線通信ネットワークシステム１１に割り当てるよう構成されている。
【００７５】
例えば、図５に示すように、無線通信ネットワークシステム１１として、２つの広域通信システム（システムＡ、Ｂ）と、３つの小規模通信システム（システムＣ、Ｄ、Ｅ）とを有する場合、システムＡとシステムＣ、システムＡとシステムＤ、システムＢとシステムＥをそれぞれグループとし、各グループに無線リソースを割り当てる。これにより、同一のグループ内の各無線通信ネットワークシステム１１について、同一時間帯に無線リソースを割り当てられる。
【００７６】
いずれかのグループに所属する無線通信ネットワークシステム１１の各端末２２は、そのグループの通信エリアが重なり合った範囲では、そのグループに所属する各無線通信ネットワークシステム１１で利用可能に構成されている。また、それらの各端末２２は、無線通信を行う情報を複数のストリームに分割し、分割した各情報を、そのグループに所属する各無線通信ネットワークシステム１１の信頼度および／または通信容量に基づいて、各無線通信ネットワークシステム１１に配分し、ネットワーク制御部１３により送信された割り当て情報に従って、対応する基地局２１との間で無線通信を行うよう構成されている。なお、各端末２２は、必ずしも“同時”に複数の通信システムの基地局２１と無線通信を行う必要はない。また、個々の端末２２では、時分割動作で複数基地局２１と無線通信を行ってもよい。
【００７７】
図５に示す一例では、各グループ内の広域通信システム（システムＡまたはＢ）に制御チャネル、小規模通信システム（システムＣ、ＤまたはＥ）にデータチャネルを割り当て、各端末２２で送受信する情報を、制御信号とデータ信号とに分割し、各信号をそれぞれ別のチャネル（無線通信ネットワークシステム１１）で送受信する。
【００７８】
無線通信においては、大容量のデータチャネル（U-Plane）と、小容量で構わないものの信頼性の高い制御チャネル（C-Plane）とを組合せることにより、高効率な信号伝送が実現できることが知られている。本発明の第３の実施の形態の無線ネットワーク統合システム５０および無線ネットワーク統合方法では、回線容量や信頼性、カバレッジなどの点で性質の異なる複数の無線通信ネットワークシステム１１を、その信頼度や通信容量に基づいてグループにすることにより、データチャネルと制御チャネルのように、それぞれに適した無線通信ネットワークシステム１１をペアで割当てることができ、効率の良い通信を行うことができる。
【００７９】
同様のC/U-Plane分離の概念は、３GPPのシステムでも認められるが、3GPPでは、マクロ局で小型局（RREなど）を集中制御することにより密な同期を行い、連係動作を実現している。これに対し、本発明の第３の実施の形態の無線ネットワーク統合システム５０および無線ネットワーク統合方法では、各基地局２１が独立して同期機能を実現しているため、安価なＩＰ網などの基地局間通信網１２を経由して、無線リソース情報（利用可能な時刻・周波数）を通知するのみで、広域システムと小規模システムとの連携動作を実現することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１    衛星
１０、５０  無線ネットワーク統合システム
１１  無線通信ネットワークシステム
２１  基地局
２２  端末
１２  基地局間通信網
１３  ネットワーク制御部
３１ａ  衛星受信アンテナ
３１ｂ  無線通信アンテナ
３２ａ、３２ｂ  無線通信機能部
３３  測位・測時・タイミング生成部
３４  通信制御部
３５  上位層部
３６  基地局リソース制御部
３７  端末リソース制御部
３８  スケジューラ部
３９  有線通信機能部
４１  有線通信機能部
４２  通信品質情報収集部
４３  通信品質情報統計処理部
４４  データベース作成・更新部
４５  局間干渉解析部
４６  マップ作成部
４７  基地局間リソース割当部
４８  マップ配信部
【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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