(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの無線局が複数の無線通信メディアを利用するときの無線リンク選択制御装置において、
無線通信メディア毎に通信を監視する無線通信メディア監視手段と、
前記無線通信メディア監視手段の監視結果から、無線通信メディア毎に、自局の使用分を除いた無線リンク使用率を算出する無線リンク使用率算出手段と、
各無線通信メディアにおける単位時間当たりの消費電力を記憶する消費電力保持手段と、
各無線通信メディアにおける信号対干渉波及び雑音電力比を測定するＳＩＮＲ測定手段と、
無線通信メディア毎に、信号対干渉波及び雑音電力比からデータ送信速度を算出する送信速度算出手段と、
前記無線リンク使用率算出手段で算出された無線通信メディア毎の無線リンク使用率と、前記消費電力保持手段で保持されている無線通信メディア毎の単位時間当たりの消費電力と、送信速度算出手段で算出された無線通信メディア毎のデータ送信速度とに基づいて、通信相手の無線局毎に、どの無線通信メディアの無線リンクを用いるかを決定する無線リンク決定手段と、を備え、
前記無線リンク決定手段は、
通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクの中から無線リンク使用率が所定値以下である無線リンクを抽出し、
抽出した無線リンクについてビット当りの消費電力を計算し、
抽出した無線リンクの中から、基地局−端末局間通信にはビット当りの消費電力が最小である無線リンクを選択し、一方、基地局間通信にはビット当りの消費電力が最大である無線リンクを選択する、
ことを特徴とする無線リンク選択制御装置。
【請求項２】
複数の無線通信メディアを利用する無線装置において、
請求項１に記載の無線リンク選択制御装置を備えたことを特徴とする無線装置。
【請求項３】
無線通信メディアにおけるデータリンク層の上位に設けられ、ＩＰパケット又はデータリンク層パケットの単位で使用する無線通信メディアを、前記無線リンク選択制御装置の決定に従って選択するデータリンク層パケットスイッチ手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の無線装置。
【請求項４】
一つの無線局が複数の無線通信メディアを利用するときの無線リンク選択方法であって、
無線通信メディア毎に通信を監視する過程と、
前記監視結果から、無線通信メディア毎に、自局の使用分を除いた無線リンク使用率を算出する過程と、
各無線通信メディアにおける信号対干渉波及び雑音電力比を測定する過程と、
無線通信メディア毎に、信号対干渉波及び雑音電力比からデータ送信速度を算出する過程と、
前記算出された無線通信メディア毎の無線リンク使用率と、事前に記憶手段に保持されている無線通信メディア毎の単位時間当たりの消費電力と、前記算出された無線通信メディア毎のデータ送信速度とに基づいて、通信相手の無線局毎に、どの無線通信メディアの無線リンクを用いるかを決定する無線リンク決定過程と、を含み、
前記無線リンク決定過程は、
通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクの中から無線リンク使用率が所定値以下である無線リンクを抽出し、
抽出した無線リンクについてビット当りの消費電力を計算し、
抽出した無線リンクの中から、基地局−端末局間通信にはビット当りの消費電力が最小である無線リンクを選択し、一方、基地局間通信にはビット当りの消費電力が最大である無線リンクを選択する、
ことを特徴とする無線リンク選択方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線リンク選択制御装置、無線装置及び無線リンク選択方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一つの無線局が複数の無線通信メディアを利用して通信を行うコグニティブ無線通信と呼ばれる技術が検討されている。非特許文献１には、別々の場所に設置された複数の無線通信メディア（例えば、セルラーシステムと、無線ローカルエリアネットワーク（無線ＬＡＮ）システム）に接続して通信を行う場合に、モバイルＩＰ（Internet Protocol）を用いることによりシームレスなメディア切り替えを行う技術が記載されている。非特許文献２には、複数の無線通信メディア（例えば、セルラーシステムと無線ＬＡＮシステム）に接続して通信を行うＩＴＳ（Intelligent Transport System）車両にモバイルルータを搭載した場合のＩＰ層での無線通信メディア切り替えを行う技術が記載されている。非特許文献３には、複数の物理回線を集約して一つの論理回線として提供するリンクアグリゲーションについて記載されている。
【非特許文献１】齊藤，他，“異種無線通信メディア間切替ソフトの開発”，Ｂ−５−２８９，電子情報通信学会総合大会，２００３
【非特許文献２】磯村，他，“通信メディアの切替え可能な車載用モバイルルータの実装”，Ｂ−７−１０３，電子情報通信学会総合大会，２００３
【非特許文献３】IEEE802.3ad Standard(IEEE Computer Society LAN MAN Standards Committee).Aggregation of Multiple Link Segments,2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、コグニティブ無線通信において、複数の無線通信メディアの中から無線通信メディアを公平に利用すると共に、端末局における省電力化が課題となっている。端末局装置は、一般的に電池で動作しており、できる限り消費電力を抑えることが望ましい。
【０００４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、複数の無線通信メディアの中から無線通信メディアを公平に利用すると共に、端末局における消費電力の低減に寄与することのできる無線リンク選択制御装置、無線装置及び無線リンク選択方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る無線リンク選択制御装置は、一つの無線局が複数の無線通信メディアを利用するときの無線リンク選択制御装置において、無線通信メディア毎に通信を監視する無線通信メディア監視手段と、前記無線通信メディア監視手段の監視結果から、無線通信メディア毎に、自局の使用分を除いた無線リンク使用率を算出する無線リンク使用率算出手段と、各無線通信メディアにおける単位時間当たりの消費電力を記憶する消費電力保持手段と、各無線通信メディアにおける信号対干渉波及び雑音電力比を測定するＳＩＮＲ測定手段と、無線通信メディア毎に、信号対干渉波及び雑音電力比からデータ送信速度を算出する送信速度算出手段と、前記無線リンク使用率算出手段で算出された無線通信メディア毎の無線リンク使用率と、前記消費電力保持手段で保持されている無線通信メディア毎の単位時間当たりの消費電力と、送信速度算出手段で算出された無線通信メディア毎のデータ送信速度とに基づいて、通信相手の無線局毎に、どの無線通信メディアの無線リンクを用いるかを決定する無線リンク決定手段と、を備え、前記無線リンク決定手段は、通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクの中から無線リンク使用率が所定値以下である無線リンクを抽出し、抽出した無線リンクについてビット当りの消費電力を計算し、抽出した無線リンクの中から、基地局−端末局間通信にはビット当りの消費電力が最小である無線リンクを選択し、一方、基地局間通信にはビット当りの消費電力が最大である無線リンクを選択することを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る無線装置は、複数の無線通信メディアを利用する無線装置において、前述の無線リンク選択制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る無線装置においては、無線通信メディアにおけるデータリンク層の上位に設けられ、ＩＰパケット又はデータリンク層パケットの単位で使用する無線通信メディアを、前記無線リンク選択制御装置の決定に従って選択するデータリンク層パケットスイッチ手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る無線リンク選択方法は、一つの無線局が複数の無線通信メディアを利用するときの無線リンク選択方法であって、無線通信メディア毎に通信を監視する過程と、前記監視結果から、無線通信メディア毎に、自局の使用分を除いた無線リンク使用率を算出する過程と、各無線通信メディアにおける信号対干渉波及び雑音電力比を測定する過程と、無線通信メディア毎に、信号対干渉波及び雑音電力比からデータ送信速度を算出する過程と、前記算出された無線通信メディア毎の無線リンク使用率と、事前に記憶手段に保持されている無線通信メディア毎の単位時間当たりの消費電力と、前記算出された無線通信メディア毎のデータ送信速度とに基づいて、通信相手の無線局毎に、どの無線通信メディアの無線リンクを用いるかを決定する無線リンク決定過程と、を含み、前記無線リンク決定過程は、通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクの中から無線リンク使用率が所定値以下である無線リンクを抽出し、抽出した無線リンクについてビット当りの消費電力を計算し、抽出した無線リンクの中から、基地局−端末局間通信にはビット当りの消費電力が最小である無線リンクを選択し、一方、基地局間通信にはビット当りの消費電力が最大である無線リンクを選択することを特徴とする。
【０００９】
なお、本発明において、無線リンク使用率の代わりに無線リンク未使用率を算出し、通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクの中から無線リンク未使用率が所定値以上である無線リンクを抽出する、ようにしても実質的に同じである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の無線通信メディアの中から無線通信メディアを公平に利用すると共に、端末局における消費電力の低減に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線局（無線装置）１の構成を示すブロック図である。図１において、無線局１は、複数の無線通信メディアの無線モジュール１１と、パケットスイッチ１２と、ＩＰ（Internet Protocol）層部１３と、制御部１４とを備える。
【００１２】
各無線モジュール１１は、それぞれの無線通信メディアに対応したＰＨＹ層及びデータリンク層の機能を有する。データリンク層の機能としては、例えば、ＭＡＣ（Medium Access Control）やＬＬＣ（Logical Link Control）などが挙げられる。無線モジュール１１は、パケットスイッチ１２との間で、データリンク層パケットを送受する。また、無線モジュール１１は、データリンク層パケットの無線送信及び無線受信を行う。また、無線モジュール１１としては、同じ無線通信メディアであっても、それぞれ異なる周波数チャネルのものを備えるようにしてもよい。
【００１３】
パケットスイッチ１２は、データリンク層パケットのスイッチング機能を有する。パケットスイッチ１２は、各無線モジュール１１の各々に対応して設けられるバッファを有し、無線モジュール１１との間で送受されるデータリンク層パケットのバッファリングを行う。また、パケットスイッチ１２は、データリンク層パケットとＩＰパケットの相互変換を行う変換機能を有する。パケットスイッチ１２は、ＩＰ層部１３との間で、ＩＰパケットを送受する。
【００１４】
制御部１４は、パケットスイッチ１２を制御する。具体的には、ＩＰパケット単位で、どの無線モジュール１１の無線リンクを利用するのかを決定し、パケットスイッチ１２に指示する。
【００１５】
パケットスイッチ１２は、ＩＰ層部１３から受け取ったＩＰパケットを変換機能によりデータリンク層パケットに変換し、該データリンク層パケットを制御部１４から指定された無線モジュール１１に出力する。また、パケットスイッチ１２は、各無線モジュール１１から受け取ったデータリンク層パケットを変換機能によりＩＰパケットに変換し、該ＩＰパケットをＩＰ層部１３に出力する。
【００１６】
無線モジュール１１は、送信時には、パケットスイッチ１２から受け取ったデータリンク層パケットを自己の無線通信メディアの固有フォーマットに変換し、無線送信する。また、受信時には、無線受信した固有フォーマットのデータリンク層パケットを共通フォーマットのデータリンク層パケットに変換し、パケットスイッチ１２に出力する。
【００１７】
ＩＰ層部１３は、入出力するＩＰパケットの情報を制御部１４に通知する。その通知するＩＰパケット情報としては、例えば、アドレス情報（宛先ＩＰアドレス、送信元ＩＰアドレス、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）ポートアドレス等）、コネクション種別（単一コネクション、複数コネクション）、ＩＰフローに対する通信品質の要求（伝送速度、ＱｏＳ等）などが挙げられる。
【００１８】
制御部１４は、ＩＰ層部１３から通知されるアドレス情報に基づき、ＩＰフローを識別し、通信相手の無線局を判断する。そして、通信相手の無線局との間で利用可能な無線通信メディアの無線モジュール１１の中から、どの無線通信メディアの無線モジュール１１を使用するのかを、ＩＰパケット単位で、選択する。この選択結果はパケットスイッチ１２に指示される。
【００１９】
図２は、コグニティブ無線通信の例を示す概念図である。図２において、無線局１（ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３）は、基地局である。無線局１（ＭＳ１）は、端末局である。各無線局１（ＢＳ１，ＢＳ２，ＢＳ３，ＭＳ１）は、３種類の無線通信メディアの無線モジュール１１を備え、各無線通信メディアに対応している。３種類の無線通信メディアの例として、本実施形態では、IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）の無線アクセス方式の標準規格「IEEE802.16e」と、無線ＬＡＮの標準規格「IEEE802.11g」，「IEEE802.11j」を挙げて説明する。図２中の無線リンク１０１はIEEE802.16eの無線リンクであり、無線リンク１０２はIEEE802.11gの無線リンクであり、無線リンク１０３はIEEE802.11jの無線リンクである。
【００２０】
図２の無線局１（ＢＳ１，ＢＳ２）間は、３つの無線リンク１０１，１０２，１０３で接続されている。無線局１（ＢＳ１，ＭＳ１）間は、２つの無線リンク１０１，１０２で接続されている。無線局１（ＢＳ１，ＢＳ２）間は、１つの無線リンク１０１で接続されている。
【００２１】
図３は、図１に示す制御部１４の構成を示すブロック図である。図３には、制御部１４の構成のうち、本発明に係る特徴的な部分を示している。
図３において、制御部１４は、無線通信メディア監視部２１と無線リンク使用率測定部２２と消費電力保持部３１とＳＩＮＲ測定部３２と送信速度算出部３３と無線リンク決定部４０を有する。
【００２２】
無線通信メディア監視部２１は、各無線通信メディアの無線モジュール１１毎に、通信を監視する。無線通信メディア監視部２１は、無線モジュール１１毎に、どの無線局との間で無線リンクが接続されているのか（無線リンク接続情報）を記録する。このとき、無線リンク接続先の無線局がアクティブ状態にあるか否かについても記録するようにしてもよい。
【００２３】
また、無線通信メディア監視部２１は、無線モジュール１１別に、一定期間毎の無線リンクの実使用時間を記録する。ここで、一無線モジュールに関し、複数の無線リンクが確立されている場合には、無線リンク別に実使用時間を記録する。無線リンクの実使用時間とは、無線リンクが実際にパケット伝送に使用された時間をいう。但し、自局の通信に関係したパケットに係る時間は、除外して記録する。自局の通信に関係したパケットには、通信パケット及び該通信パケットにかかわる制御パケットを含む。例えば、IEEE802.11関連規格では、４種類のパケット（ＲＴＳ，ＣＴＳ，ＤＡＴＡ，ＡＣＫ）を用いた一連の手順で、通信パケットであるＤＡＴＡパケットの送達が行われる。ＤＡＴＡパケット以外の他のパケット（ＲＴＳ，ＣＴＳ，ＡＣＫ）は、ＤＡＴＡパケット送達用の制御パケットである。自局の通信に関係した、それら４種類のパケット（ＲＴＳ，ＣＴＳ，ＤＡＴＡ，ＡＣＫ）は、無線リンクの実使用時間の対象から除外する。
【００２４】
無線リンク使用率測定部２２は、無線通信メディア監視部２１の監視結果から、各無線通信メディアの無線リンク毎の使用率を測定する。無線リンク使用率測定部２２は、無線通信メディア監視部２１で記録された、一定期間毎の無線リンクの実使用時間に基づいて、各無線モジュール１１の無線リンク毎の使用率（無線リンク使用率）を算出する。無線リンク使用率は、単位時間当たりの実使用時間である。この無線リンク使用率には、自局の使用分は含まれていない。
【００２５】
消費電力保持部３１は、各無線モジュール１１の単位時間当たりの消費電力を記憶している。各無線モジュール１１の単位時間当たりの消費電力は、固定値であり、事前にメモリに格納しておく。
【００２６】
ＳＩＮＲ測定部３２は、各無線モジュール１１における信号対干渉波及び雑音電力比（Signal to Interference and Noise power Ratio：ＳＩＮＲ）を計算する。ＳＩＮＲ測定部３２は、各無線モジュール１１から、受信信号電力、干渉波電力及び雑音電力の情報を受け取る。ＳＩＮＲ測定部３２は、その受け取った情報を用いて、無線モジュール１１毎に、ＳＩＮＲを算出する。
【００２７】
送信速度算出部３３は、各無線モジュール１１のデータ送信速度を算出する。データ送信速度（以下、単に「送信速度」と称する）は、ＳＩＮＲに基づいて求めることができる。送信速度算出部３３には、ＳＩＮＲから送信速度が得られる関数（送信速度取得関数）を設けておく。例えば、ＳＩＮＲに対応する送信速度を格納したテーブルを、メモリに格納しておく。送信速度算出部３３は、ＳＩＮＲ測定部３２から、各無線モジュール１１のＳＩＮＲを受け取る。送信速度算出部３３は、その受け取ったＳＩＮＲから、無線モジュール１１毎に、送信速度取得関数により送信速度を得る。
【００２８】
無線リンク決定部４０は、無線リンク使用率測定部２２で測定された各無線リンクの使用率と、消費電力保持部３１で保持されている各無線モジュール１１の単位時間当たりの消費電力と、送信速度算出部３３で算出された各無線モジュール１１の送信速度とを用いて、通信相手の無線局毎に、どの無線通信メディアの無線リンクを用いるかを決定する。
【００２９】
ここで、図４を参照して、無線リンク決定部４０が行う無線リンク決定処理を説明する。図４は、本実施形態に係る無線リンク決定処理のフローチャートである。
図４において、ステップＳ１１では、通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクについて無線リンク使用率を無線リンク使用率測定部２２から受け取る。例えば、図２において自局（ＢＳ１）の通信相手である無線局（ＭＳ１）を例に挙げると、通信相手である無線局（ＭＳ１）との間で接続されている全ての無線リンク１０１，１０２について無線リンク使用率を取得する。
【００３０】
次いで、ステップＳ１２では、ステップＳ１１で取得した各無線リンク使用率を所定の閾値と比較し、閾値以下の無線リンク使用率を判断する。そして、通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクの中から、無線リンク使用率が閾値以下である無線リンクを抽出する。
【００３１】
次いで、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で抽出した無線リンクの無線モジュール１１について、「単位時間当たりの消費電力÷送信速度＝ビット当りの消費電力P_bit」を計算する。単位時間当たりの消費電力は、消費電力保持部３１から取得する。送信速度は、送信速度算出部３３から取得する。
【００３２】
次いで、ステップＳ１４では、通信相手との通信種別が、基地局と端末局の通信（基地局−端末局間通信）であるのか、若しくは、基地局同士の通信（基地局間通信）であるのかを判断する。通信相手との通信種別は、自局の種類と、通信相手の種類とを得ることにより判別する。自局の種類（基地局か端末局か）は、事前に設定しておく。通信相手の種類（基地局か端末局か）は、自局が端末局の場合には知る必要がない。自局が基地局の場合には、通信相手の種類（基地局か端末局か）は、通信相手の識別情報から判別する。
【００３３】
ステップＳ１４の判断の結果、通信相手との通信種別が基地局−端末局間通信である場合はステップＳ１５に進み、通信相手との通信種別が基地局間通信である場合にはステップＳ１６に進む。
【００３４】
ステップＳ１５では、通信相手との通信種別が基地局−端末局間通信であるので、端末局における消費電力の低減のために、ステップＳ１２で抽出した無線リンクの中から、ビット当りの消費電力P_bitが最小である無線リンクを選択する。そして、その選択した無線リンクを通信相手の無線局との通信に使用するものに決定する。
【００３５】
一方、ステップＳ１６では、通信相手との通信種別が基地局間通信であるので、ステップＳ１２で抽出した無線リンクの中から、ビット当りの消費電力P_bitが最大である無線リンクを選択する。そして、その選択した無線リンクを通信相手の無線局との通信に使用するものに決定する。ここで、基地局間通信には、基地局−端末局間通信で使用される無線リンク（ビット当りの消費電力が最小）とは異なる無線リンク（ビット当りの消費電力が最大）を選択することにより、複数の無線通信メディアの中から無線通信メディアを公平に利用することを図っている。
【００３６】
上述の無線リンク決定処理によって、通信相手の無線局との通信に使用する無線リンクが決定される。
制御部１４は、無線リンク決定部４０で決定された内容（通信相手の無線局との間で、どの無線モジュール及び無線リンクを使用するのか）に従って、ＩＰパケット単位で、使用する無線モジュール１１を選択する。そして、その選択結果をパケットスイッチ１２に指示する。
【００３７】
上述したように本実施形態によれば、無線リンク使用率が所定値以下である無線リンクの中から、基地局−端末局間通信にはビット当りの消費電力が最小である無線リンクが選択されて使用される。これにより、端末局における消費電力の低減に寄与することができる。さらに、基地局間通信には、基地局−端末局間通信で使用される無線リンク（ビット当りの消費電力が最小）とは異なる無線リンク（ビット当りの消費電力が最大）が選択されて使用される。これにより、複数の無線通信メディアの中から無線通信メディアを公平に利用することを図ることができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、無線リンク使用率の代わりに無線リンク未使用率を算出し、通信相手の無線局との間で接続されている全ての無線リンクの中から無線リンク未使用率が所定値以上である無線リンクを抽出する、ようにしてもよい。このようにしても実質的に同じであり、同様の効果が得られる。
【００３９】
また、制御部１４は、データリンク層パケットの単位で、使用する無線通信メディアを選択し、パケットスイッチ１２に指示するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線局（無線装置）１の構成を示すブロック図である。
【図２】コグニティブ無線通信の例を示す概念図である。
【図３】図１に示す制御部１４の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る無線リンク決定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１…無線局（無線装置）、１１…無線モジュール、１２…パケットスイッチ、１３…ＩＰ層部、１４…制御部、２１…無線通信メディア監視部、２２…無線リンク使用率測定部、３１…消費電力保持部、３２…ＳＩＮＲ測定部、３３…送信速度算出部、４０…無線リンク決定部、１０１〜１０３…無線リンク
【図１】
0004919918.tif 000002
【図２】
0004919918.tif 000003
【図３】
0004919918.tif 000004
【図４】
0004919918.tif 000005