(57)【要約】【課題】コグニティブ無線ネットワークの最適化が容易な無線通信ネットワークを提供する。【解決手段】無線装置１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線インターフェースＲＩＦ１、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂによる無線インターフェースＲＩＦ２、およびＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線インターフェースＲＩＦ３を備える。領域ＲＥＧ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる通信可能領域であり、領域ＲＥＧ２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる通信可能領域である。無線装置１は、各無線インターフェースＲＩＦ１〜ＲＩＦ３を用いて無線通信を行ったときの領域ＲＥＧ１，ＲＥＧ２内における３個の通信負荷を求め、その求めた３個の通信負荷の総和が最小になるようにパケットを３個の無線インターフェースＲＩＦ１〜ＲＩＦ３に分配して基地局１０へ送信する。【選択図】図１
2009171353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に異なる方式によって無線通信を行なうｍ（ｍは２以上の整数）個の無線インターフェースを装備し、前記ｍ個の無線インターフェースを用いて無線通信を行なう基地局と、
各々がｎ（ｎは、２≦ｎ≦ｍを満たす整数）個の無線インターフェースを装備し、各々が前記ｎ個の無線インターフェースを用いて前記基地局にアクセスする複数の無線装置とを備え、
前記複数の無線装置の各々は、前記ｎ個の無線インターフェースの各無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷である領域通信負荷を反映して決定され、かつ、前記ｎ個の無線インターフェースを用いて前記基地局にアクセスしたときの通信負荷である総合通信負荷が最小になるように前記ｎ個の無線インターフェースに対する好適なパケット分配率を求め、その求めた好適なパケット分配率に従って前記ｎ個の無線インターフェースにパケットを分配して前記基地局へ送信する、無線通信ネットワーク。
【請求項２】
前記複数の無線装置の各々は、前記ｎ個の無線インターフェースに対応して設けられ、かつ、各々が対応する無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷であるｎ個の領域通信負荷を求め、その求めたｎ個の領域通信負荷の和を演算して前記総合通信負荷を求める、請求項１に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項３】
前記複数の無線装置の各々は、前記ｎ個の無線インターフェースのうちの１つの無線インターフェースに対する第１の通信負荷を求めるとともに、前記１つの無線インターフェースを用いて無線通信を行なったときの隣接無線装置から前記隣接無線装置における前記１つの無線インターフェースに対する第２の通信負荷を受信し、その受信した第２の通信負荷と前記求めた第１の通信負荷とに基づいて前記１つの無線インターフェースに対する領域通信負荷を求める負荷演算処理を前記ｎ個の無線インターフェースに対して実行し、前記ｎ個の領域通信負荷を求める、請求項２に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項４】
前記複数の無線装置の各々は、自己の前記１つの無線インターフェースにパケットが到達する率である第１のパケット到着率と前記１つの無線インターフェースにおけるパケットの遅延時間である第１の遅延時間とを求めるとともに、ｊ（ｊは正の整数）個の隣接無線装置の各隣接無線装置において前記１つの無線インターフェースにパケットが到達する率である第２のパケット到着率と前記１つの無線インターフェースにおけるパケットの遅延時間である第２の遅延時間とを前記各隣接無線装置から受信し、その受信したｊ個の第２のパケット到着率およびｊ個の第２の遅延時間と、前記求めた第１のパケット分配率および第１の遅延時間とを用いて前記１つの無線インターフェースに対する領域通信負荷を求める、請求項３に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項５】
前記複数の無線装置の各々は、前記第１のパケット到着率と前記ｊ個の第２のパケット到着率との和を前記隣接無線装置の個数と自己との個数和で除算して前記１つの無線インターフェースに到達する平均パケット到着率を演算し、前記第１の遅延時間と前記ｊ個の第２の遅延時間との和を前記個数和で除算して前記１つの無線インターフェースにおける平均遅延時間を演算し、前記演算した平均パケット到着率と平均遅延時間との積を演算して前記１つの無線インターフェースに対する領域通信負荷を求める、請求項４に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項６】
前記複数の無線装置の各々は、前記ｎ個の無線インターフェースから前記領域通信負荷が最大である第１の無線インターフェースと前記領域通信負荷が最小である第２の無線インターフェースとを選択し、前記総合通信負荷がより小さくなるように前記第１および第２の無線インターフェースに対するパケット分配率を決定する分配率処理を前記総合通信負荷が最小になるまで繰り返し実行し、前記好適なパケット分配率を求める、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項７】
前記複数の無線装置の各々は、ｐ（ｐは、２≦ｐ≦Ｐを満たす整数、Ｐは、前記総合通信負荷が最小になったときの前記分配率処理の繰り返し回数）回目の前記分配率処理において演算した第１の総合通信負荷がｐ−１回目の前記分配率処理において演算した第２の総合通信負荷よりも低下したとき、前記ｐ−１回目の前記分配率処理において最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースから最小の領域通信負荷を有する無線インターフェースへ振り分けられたパケット数と同数のパケット数を前記ｐ回目の前記分配率処理において最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースから最小の領域通信負荷を有する無線インターフェースへ振り分ける第１の処理を実行し、前記第１の総合通信負荷が前記第２の総合通信負荷よりも増加したとき、既に選択された最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースを除く無線インターフェースから最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースを選択し、前記ｐ−１回目の前記分配率処理において振り分けられたパケット数よりも少ないパケット数を前記選択した無線インターフェースから最小の領域通信負荷を有する無線インターフェースへ振り分ける第２の処理を実行し、前記第１の処理または前記第２の処理を前記Ｐ回繰り返し実行して前記好適なパケット分配率を求める、請求項６に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項８】
前記ｎ個の無線通信ネットワークの通信可能領域は、略同心円状に配置される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の無線通信ネットワーク。
【請求項９】
複数の無線インターフェースを用いて基地局にアクセスする無線装置であって、
相互に異なる無線システムを用いて無線通信を行なうｎ（ｎは、２以上の整数）個の無線インターフェースと、
前記ｎ個の無線インターフェースの各無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷である領域通信負荷を反映して決定され、かつ、前記ｎ個の無線インターフェースを用いて前記基地局にアクセスしたときの通信負荷である総合通信負荷が最小になるように前記ｎ個の無線インターフェースに対する好適なパケット分配率を求め、その求めた好適なパケット分配率に従ってパケットを前記ｎ個の無線インターフェースに分配する分配手段とを備え、
前記ｎ個の無線インターフェースは、前記分配手段によって分配されたパケットを前記基地局へ送信する、無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無線通信ネットワークおよびそれに用いられる無線装置に関し、特に、無線通信環境に適した無線システムを選択して無線通信を行なう無線通信ネットワークおよびそれに用いられる無線装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線システムの拡がりと多様性とが急速に進んでおり、無線通信環境は、異なる複数の無線システムからなるハイブリッド環境になりつつある。その一方で、無線システムのリソースは、有限である。従って、無線システムの集中的な利用が増加すると、無線リソースの枯渇が問題となる。
【０００３】
このような問題を解決するための１つの方法として、コグニティブ無線技術が提案されている（非特許文献１〜３）。そして、コグニティブ無線技術とは、認識可能な無線条件に基づいて無線リソースを適応的に利用する無線通信であると定義されている（非特許文献３）。即ち、コグニティブ無線技術は、無線リソースの利用を最適化することを目的としている。
【非特許文献１】J. Mitora III and G. Maguire Jr., “Cognitive Radio: Making Software Radios More Personal”, IEEE Personal Communication, Vol. 6, No.4, pp. 13-14, 1999.
【非特許文献２】J. Mitora III, “Cognitive Radio for Flexible Multimedia Communications”, Proc. MoMuC’99, pp. 3-10, 1999.
【非特許文献３】H. Harada, “A Study on a new wireless communications system based on cognitive radio technology”, IEICE Technical Report, SR2005-17, pp. 117-124, 2005.
【非特許文献４】Y. Choi and S. Choi, “LLC-Level FEC Scheme in IEEE 802.11 WLAN,” Proc. IEEE APWCS’2005, 2005.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１による複数の無線システムをコグニティブ無線に用いた場合、ＩＥＥＥ８０２．１１による無線システムは、バンド幅の保障がないため、ＩＥＥＥ８０２．１１によって無線通信を行なう無線インターフェースを装備した端末は、無線リソースを確保するために、他の端末と競争する。その結果、コグニティブ無線ネットワークを最適化することが困難であるという問題が生じる。
【０００５】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コグニティブ無線ネットワークの最適化が容易な無線通信ネットワークを提供することである。
【０００６】
また、この発明の別の目的は、コグニティブ無線ネットワークの最適化が容易な無線通信ネットワークに用いられる無線装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明においては、無線通信システムは、基地局と、複数の無線装置とを備える。基地局は、相互に異なる方式によって無線通信を行なうｍ（ｍは２以上の整数）個の無線インターフェースを装備し、ｍ個の無線インターフェースを用いて無線通信を行なう。複数の無線装置の各々は、ｎ（ｎは、２≦ｎ≦ｍを満たす整数）個の無線インターフェースを装備し、ｎ個の無線インターフェースを用いて基地局にアクセスする。そして、複数の無線装置の各々は、ｎ個の無線インターフェースの各無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷である領域通信負荷を反映して決定され、かつ、ｎ個の無線インターフェースを用いて基地局にアクセスしたときの通信負荷である総合通信負荷が最小になるようにｎ個の無線インターフェースに対する好適なパケット分配率を求め、その求めた好適なパケット分配率に従ってｎ個の無線インターフェースにパケットを分配して基地局へ送信する。
【０００８】
好ましくは、複数の無線装置の各々は、ｎ個の無線インターフェースに対応して設けられ、かつ、各々が対応する無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷であるｎ個の領域通信負荷を求め、その求めたｎ個の領域通信負荷の和を演算して総合通信負荷を求める。
【０００９】
好ましくは、複数の無線装置の各々は、ｎ個の無線インターフェースのうちの１つの無線インターフェースに対する第１の通信負荷を求めるとともに、１つの無線インターフェースを用いて無線通信を行なったときの隣接無線装置から隣接無線装置における１つの無線インターフェースに対する第２の通信負荷を受信し、その受信した第２の通信負荷と、求めた第１の通信負荷とに基づいて１つの無線インターフェースに対する領域通信負荷を求める負荷演算処理をｎ個の無線インターフェースに対して実行し、ｎ個の領域通信負荷を求める。
【００１０】
好ましくは、複数の無線装置の各々は、自己の１つの無線インターフェースにパケットが到達する率である第１のパケット到着率と１つの無線インターフェースにおけるパケットの遅延時間である第１の遅延時間とを求めるとともに、ｊ（ｊは正の整数）個の隣接無線装置の各隣接無線装置において１つの無線インターフェースにパケットが到達する率である第２のパケット到着率と１つの無線インターフェースにおけるパケットの遅延時間である第２の遅延時間とを各隣接無線装置から受信し、その受信したｊ個の第２のパケット到着率およびｊ個の第２の遅延時間と、求めた第１のパケット分配率および第１の遅延時間とを用いて１つの無線インターフェースに対する領域通信負荷を求める。
【００１１】
好ましくは、複数の無線装置の各々は、第１のパケット到着率とｊ個の第２のパケット到着率との和を隣接無線装置の個数と自己との個数和で除算して１つの無線インターフェースに到達する平均パケット到着率を演算し、第１の遅延時間とｊ個の第２の遅延時間との和を個数和で除算して１つの無線インターフェースにおける平均遅延時間を演算し、演算した平均パケット到着率と平均遅延時間との積を演算して１つの無線インターフェースに対する領域通信負荷を求める。
【００１２】
好ましくは、複数の無線装置の各々は、ｎ個の無線インターフェースから領域通信負荷が最大である第１の無線インターフェースと領域通信負荷が最小である第２の無線インターフェースとを選択し、総合通信負荷がより小さくなるように第１および第２の無線インターフェースに対するパケット分配率を決定する分配率処理を総合通信負荷が最小になるまで繰り返し実行し、好適なパケット分配率を求める。
【００１３】
好ましくは、複数の無線装置の各々は、ｐ（ｐは、２≦ｐ≦Ｐを満たす整数、Ｐは、総合通信負荷が最小になったときの分配率処理の繰り返し回数）回目の分配率処理において演算した第１の総合通信負荷がｐ−１回目の分配率処理において演算した第２の総合通信負荷よりも低下したとき、ｐ−１回目の分配率処理において最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースから最小の領域通信負荷を有する無線インターフェースへ振り分けられたパケット数と同数のパケット数をｐ回目の分配率処理において最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースから最小の領域通信負荷を有する無線インターフェースへ振り分ける第１の処理を実行し、第１の総合通信負荷が第２の総合通信負荷よりも増加したとき、既に選択された最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースを除く無線インターフェースから最大の領域通信負荷を有する無線インターフェースを選択し、ｐ−１回目の分配率処理において振り分けられたパケット数よりも少ないパケット数を選択した無線インターフェースから最小の領域通信負荷を有する無線インターフェースへ振り分ける第２の処理を実行し、第１の処理または第２の処理をＰ回繰り返し実行して好適なパケット分配率を求める。
【００１４】
好ましくは、ｎ個の無線通信ネットワークの通信可能領域は、略同心円状に配置される。
【００１５】
また、この発明によれば、無線装置は、複数の無線インターフェースを用いて基地局にアクセスする無線装置であって、ｎ（ｎは、２以上の整数）個の無線インターフェースと、分配手段とを備える。ｎ個の無線インターフェースは、相互に異なる無線システムを用いて無線通信を行なう。分配手段は、ｎ個の無線インターフェースの各無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷である領域通信負荷を反映して決定され、かつ、ｎ個の無線インターフェースを用いて基地局にアクセスしたときの通信負荷である総合通信負荷が最小になるようにｎ個の無線インターフェースに対する好適なパケット分配率を求め、その求めた好適なパケット分配率に従ってパケットをｎ個の無線インターフェースに分配する。そして、ｎ個の無線インターフェースは、分配手段によって分配されたパケットを基地局へ送信する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明においては、各無線装置は、各無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷である領域通信負荷を反映して決定され、かつ、ｎ個の無線インターフェースを用いて基地局にアクセスしたときの通信負荷である総合通信負荷が最小になるようにｎ個の無線インターフェースに対するパケット分配率を求め、その求めたパケット分配率に従ってパケットをｎ個の無線インターフェースに分配して基地局へ送信する。つまり、各無線装置は、複数の無線インターフェースを用いて無線通信を行うときの通信負荷が最小になるように複数の無線インターフェースに対するパケット分配率を求め、その求めたパケット分配率に従ってパケットを複数の無線インターフェースに分配して基地局へ送信する。その結果、各無線装置における遅延時間が最も短くなり、スループットが最大になる。
【００１７】
従って、この発明によれば、複数の無線インターフェースを適宜組み合わせて無線通信を行うコグニティブ無線ネットワークを容易に最適化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態による無線通信ネットワークの概略図である。無線通信ネットワーク１００は、無線装置１〜５と、基地局１０とを備える。基地局１０は、有線ケーブル２０を介してネットワーク３０に接続される。
【００２０】
そして、基地局１０は、相互に異なる複数の無線システムによって無線通信を行なう複数の無線インターフェースを装備する。より具体的には、基地局１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによって無線通信を行なう無線インターフェースと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂによって無線通信を行なう無線インターフェースと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線通信を行なう無線インターフェースとを装備する。
【００２１】
領域ＲＥＧ１は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによって無線通信が可能な通信領域を示すセルであり、領域ＲＥＧ２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂまたはＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線通信が可能な通信領域を示すセルである。そして、領域ＲＥＧ１の直径は、５０ｍであり、領域ＲＥＧ２の直径は、１００ｍｍである。
【００２２】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｇの最大送信レートは、５４Ｍｂｐｓであり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇの最大送信レートは、１１Ｍｂｐｓである。
【００２３】
このように、基地局１０は、通信領域が５０ｍである無線システムと、通信領域１００が１００ｍである無線システムとを用いて無線通信を行なうので、２つの領域ＲＥＧ１，ＲＥＧ３は、同心円状に配置され、基地局１０は、同心円状に形成された２つの領域ＲＥＧ１，ＲＥＧ２の略中心に配置される。
【００２４】
基地局１０は、複数の無線システムを用いて無線装置１〜５からパケットを受信すると、その受信したパケットを有線ケーブル２０およびネットワーク３０を介して端末装置３１〜３４へ送信する。また、基地局１０は、端末装置３１〜３４からのパケットをネットワーク３０および有線ケーブル２０を介して受信すると、後述する方法によって、複数の無線インターフェースへのパケット分配率を決定し、その決定したパケット分配率に従ってパケットを複数の無線インターフェースに分配してパケットを無線装置１〜５へ送信する。
【００２５】
無線装置１，２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによって無線通信を行なう無線インターフェースと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂによって無線通信を行なう無線インターフェースと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線通信を行なう無線インターフェースとを装備し、領域ＲＥＧ１内に配置される。
【００２６】
そして、無線装置１，２は、後述する方法によって、複数の無線インターフェースへのパケット分配率を決定し、その決定したパケット分配率に従ってパケットを複数の無線インターフェースに分配してパケットを基地局１０へ送信する。また、無線装置１，２は、基地局１０から送信されたパケットを複数の無線インターフェースを用いて受信する。
【００２７】
無線装置３〜５は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂによって無線通信を行なう無線インターフェースと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによって無線通信を行なう無線インターフェースとを装備し、領域ＲＥＧ１の外側の領域ＲＥＧ２内に配置される。そして、無線装置３〜５は、後述する方法によって、複数の無線インターフェースへのパケット分配率を決定し、その決定したパケット分配率に従ってパケットを複数の無線インターフェースに分配してパケットを基地局１０へ送信する。また、無線装置３〜５は、基地局１０から送信されたパケットを複数の無線インターフェースを用いて受信する。
【００２８】
このように、無線通信ネットワーク１００においては、無線装置１〜５は、インフラストラクチャモードで基地局１０との間でパケットを送受信する。
【００２９】
図２は、図１に示す無線装置１の構成を示す概略ブロック図である。無線装置１は、アンテナ１１と、無線インターフェース１２〜１４と、負荷演算手段１５と、キュー１６〜１８と、分配手段１９と、アプリケーションプロセッサ２１とを含む。
【００３０】
無線インターフェース１２は、キュー１６からパケットを受け、その受けたパケットをＩＥＥＥ８０２．１１ａに従って他の無線装置および／または基地局１０へ送信する。また、無線インターフェース１２は、アンテナ１１を介して他の無線装置および／または基地局１０からパケットを受信し、その受信したパケットを負荷演算手段１５またはアプリケーションプロセッサ２１へ出力する。
【００３１】
無線インターフェース１３は、キュー１７からパケットを受け、その受けたパケットをＩＥＥＥ８０２．１１ｂに従って他の無線装置および／または基地局１０へ送信する。また、無線インターフェース１３は、アンテナ１１を介して他の無線装置および／または基地局１０からパケットを受信し、その受信したパケットを負荷演算手段１５またはアプリケーションプロセッサ２１へ出力する。
【００３２】
無線インターフェース１４は、キュー１８からパケットを受け、その受けたパケットをＩＥＥＥ８０２．１１ｇに従って他の無線装置および／または基地局１０へ送信する。また、無線インターフェース１４は、アンテナ１１を介して他の無線装置および／または基地局１０からパケットを受信し、その受信したパケットを負荷演算手段１５またはアプリケーションプロセッサ２１へ出力する。
【００３３】
負荷演算手段１５は、無線インターフェース１２〜１４からパケットを受けるとともに、キュー１６〜１８に保持されたパケット数を検出する。そして、負荷演算手段１５は、無線インターフェース１２〜１４から受けたパケットと、キュー１６〜１８から検出したパケット数とに基づいて、後述する方法によって、各無線インターフェース１２〜１４の通信可能領域内における通信負荷である領域通信負荷を各無線インターフェース１２〜１４ごとに求める。その後、負荷演算手段１５は、その求めた３個の領域通信負荷の和を演算して３個の無線インターフェース１２〜１４を用いて無線通信を行ったときの通信負荷である総合通信負荷を求め、その求めた総合通信負荷を分配手段１９へ出力する。
【００３４】
キュー１６〜１８は、それぞれ、無線インターフェース１２〜１４に対応して設けられる。そして、キュー１６〜１８は、分配手段１９によってパケットを分配されると、その分配されたパケットを一定時間保持し、その後、パケットを対応する無線インターフェース１２〜１４へ出力する。
【００３５】
分配手段１９は、アプリケーションプロセッサ２１からパケットを受け、負荷演算手段１５から総合通信負荷を受ける。そして、分配手段１９は、その受けた総合通信負荷が最小になるようにキュー１６〜１８（即ち、無線インターフェース１２〜１４）へのパケット分配率を後述する方法によって決定する。そうすると、分配手段１９は、その決定したパケット分配率に従ってパケットをキュー１６〜１８に分配する。
【００３６】
アプリケーションプロセッサ２１は、基地局１０へ送信するためのパケットを生成し、その生成したパケットを分配手段１９へ出力する。また、アプリケーションプロセッサ２１は、無線インターフェース１２〜１４からパケットを受ける。
【００３７】
なお、図１に示す無線装置２および基地局１０は、図２に示す無線装置１と同じ構成からなる。
【００３８】
図３は、図１に示す他の無線装置３の構成を示す概略ブロック図である。無線装置３は、図２に示す無線装置１の無線インターフェース１２およびキュー１６を削除し、負荷演算手段１５および分配手段１９をそれぞれ負荷演算手段１５Ａおよび分配手段１９Ａに代えたものであり、その他は、無線装置１と同じである。
【００３９】
負荷演算手段１５Ａは、無線インターフェース１３，１４からパケットを受けるとともに、キュー１７，１８に保持されたパケット数を検出する。そして、負荷演算手段１５Ａは、無線インターフェース１３，１４から受けたパケットと、キュー１７，１８から検出したパケット数とに基づいて、負荷演算手段１５における方法と同じ方法によって、各無線インターフェース１３，１４の通信可能領域内における通信負荷である領域通信負荷を各無線インターフェース１３，１４ごとに求める。その後、負荷演算手段１５Ａは、その求めた２個の領域通信負荷の和を演算して２個の無線インターフェース１３，１４を用いて無線通信を行ったときの通信負荷である総合通信負荷を求め、その求めた総合通信負荷を分配手段１９Ａへ出力する。
【００４０】
分配手段１９Ａは、アプリケーションプロセッサ２１からパケットを受け、負荷演算手段１５Ａから総合通信負荷を受ける。そして、分配手段１９Ａは、その受けた総合通信負荷が最小になるようにキュー１７，８（即ち、無線インターフェース１３，１４）へのパケット分配率を後述する方法によって決定する。そうすると、分配手段１９Ａは、その決定したパケット分配率に従ってパケットをキュー１７，１８に分配する。
【００４１】
以下、無線通信ネットワーク１００における通信負荷が最小になるように各無線装置１〜５がパケットを複数の無線インターフェース１２〜１４（または無線インターフェース１３，１４）に分配するときのパケット分配率を決定する方法について説明する。
【００４２】
この発明においては、各無線装置１〜５は、パケット分配率を決定する場合、隣接する２つの無線装置間における無線リンクのコストではなく、１つの無線インターフェース（無線インターフェース１２〜１４のいずれか）の通信可能領域（領域ＲＥＧ１または領域ＲＥＧ２）のコストであるセルコストを求め、その求めたセルコストを用いてパケット分配率を決定する。
【００４３】
［セルコスト］
まず、セルコストを求める方法について説明する。キュー理論に基づけば、隣接する２つの無線装置間の無線リンクにおけるリンク負荷は、１つの無線リンクにおけるパケット数として示される。そして、１つの無線リンクにおけるパケット数は、キュー内で待機しているパケット数と、現在処理中のパケット数とを含む。
【００４４】
無線装置ｉと基地局との間の無線リンクのリンクコストｄは、その無線リンクの負荷として定義され、リッテルの定理を用いて次式によって表される。
【００４５】
【数１】
2009171353.tif 000003
【００４６】
なお、式（１）において、Ｆｉは、パケットが無線装置ｉに到着するパケット到着率であり、Ｔｉは、無線装置ｉにおける平均遅延時間である。そして、遅延時間は、パケットが無線装置へ到着した時刻からパケットの送信が完了した時刻までの時間である。
【００４７】
キューによるパケットの保持においては、１つの無線リンクは、送信されるべきパケットの待ち行列を有し、他の無線リンクと独立なサーバーとして機能する。
【００４８】
しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１による無線システムは、マルチアクセスが可能なメディアであるので、ＩＥＥＥ８０２．１１によって無線通信を行なう無線装置は、セル内の無線リソースを確保するために他の無線装置と競争する。その結果、ＩＥＥＥ８０２．１１による無線リンクを１つのリンクとして定義することは不正確である。概念的には、ＩＥＥＥ８０２．１１によって形成された１つのセル内におけるパケットの保持も可能である。そして、１つのセル内に存在する各無線装置は、パケットのキューを有し、そのセルは、共通のサーバーとして機能する。従って、セルは、各無線装置における各キューを１つに結合したキューに待機している全てのパケットを捕らえるべきである。
【００４９】
そこで、セルは、１つの結合されたキューを有し、共通のサーバーとして機能する。そして、１つのセル内に存在するパケット数であるセルの負荷は、リッテルの定理を用いて次式のように表される。
【００５０】
【数２】
2009171353.tif 000004
【００５１】
式（２）において、ｃｉは、無線装置ｉの通信セルのセルコストであり、Ｆｉｃは、セルｉにおけるパケット到着率（セルパケット到着率）であり、Ｔｉｃは、セルｉにおける平均遅延時間（セル平均遅延時間）である。
【００５２】
このように、この発明においては、セルコストは、セルの負荷として定義される。
【００５３】
セルｉの空間は、セルｉに属する無線装置のセルとオーバーラップし、パケット到着率Ｆｉｃをセルｉに属する無線装置のセルと共有する。ｎｉがセルｉに存在する無線装置の個数であるとき、パケット到着率Ｆｉｃは、次式によって表される。
【００５４】
【数３】
2009171353.tif 000005
【００５５】
図４は、各無線装置が属するセルを示す概念図である。無線装置１Ａ〜１Ｃは、それぞれ、セルＣ１〜Ｃ３の中心に配置されている。そして、無線装置１Ｂ，１Ｃは、無線装置１ＡのセルＣ１内にも配置されているので、セルＣ１は、セルＣ２，Ｃ３とオーバーラップする。
【００５６】
この場合、無線装置１Ａが属するセルＣ１にパケットが到着するときのパケット到着率は、セルＣ１に属する３個の無線装置１Ａ〜１Ｃにパケットが到着するときの３個のパケット到着率の和に等しい。
【００５７】
そこで、式（３）の右辺において、セルｉに属する各無線装置にパケットが到着するときのパケット到着率をＦｋとし、パケット到着率Ｆｋの和をセルｉに属する無線装置の個数ｎｉ分について演算する。
【００５８】
しかし、この発明においては、各無線装置１Ａ〜１Ｃは、インフラストラクチャモードで基地局１０にアクセスするので、セルＣ１内に存在する３個の無線装置１Ａ〜１Ｃのうちの１個の無線装置が基地局１０にアクセスする。
【００５９】
そこで、式（３）に示すように、パケット到着率Ｆｋの和をセルｉに属する無線装置の個数ｎｉによって除算した値をセルｉにパケットが到着するときのパケット到着率Ｆｉｃとすることにしたのである。
【００６０】
［セルコストのパケット到着率依存性］
上述したように、セルコストｃｉは、セルパケット到着率Ｆｉｃとセル平均遅延時間Ｔｉｃとからなる。そして、セル平均遅延時間Ｔｉｃは、概念的に１つに結合されたキューにおける平均待ち時間Ｗｉと、共通のサーバーによる平均パケットサービス時間Ｓｉとからなる。
【００６１】
まず、各要素（平均待ち時間Ｗｉおよび平均パケットサービス時間Ｓｉ）のセルパケット到着率依存性について説明する。
【００６２】
（ａ）平均パケットサービス時間Ｓｉ
図５は、ＩＥＥＥ８０２．１１ＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）の平均パケットサービス時間Ｓｉを評価するために用いられたモデルを示す図である。平均パケットサービス時間Ｓｉは、複数のｅ−スロットに分割される。１つのｅ−スロットは、ＩＥＥＥ８０２．１１による１つのセル内におけるイベントの単位として定義される。また、平均パケットサービス時間Ｓｉは、バックオフ期間と、試行期間とからなる。
【００６３】
バックオフ期間は、送信試行までの待機間隔である。そして、このバックオフ期間においては、アイドルｅ−スロット、混雑ｅ−スロット、および衝突ｅ−スロットがイベントとして起こる。アイドルｅ−スロットは、送信がアイドル状態であることを表す。混雑ｅ−スロットは、いずれかの無線装置がパケットを送信していることを表す。衝突ｅ−スロットは、パケットの衝突が生じていることを表す。
【００６４】
試行期間は、バックオフ期間の後、パケットの送信試行のために用いられる期間であり、１つのｅ−スロットからなる。この試行期間においては、成功ｅ−スロットまたは失敗ｅ−スロットがイベントとして起こる。成功ｅ−スロットは、パケットの送信が成功したことを表し、失敗ｅ−スロットは、パケットの衝突が生じたことを表す。
【００６５】
セルｉの１つのｅ−スロット内におけるパケット送信試行率をＧｉとする。そして、パケット送信試行率Ｇｉ、セルパケット到着率Ｆｉｃおよびパケット到着率Ｆｉは、ポアソン過程であると仮定する。
【００６６】
バックオフ期間は、バックオフカウンタが“０”になるまでの周期に相当する。そして、バックオフカウンタは、アイドルｅ−スロットごとに“１”ずつ減少する。バックオフ期間において、混雑ｅ−スロットまたは衝突ｅ−スロットが生じる確率がＰｂｃであるとき、混雑ｅ−スロットまたは衝突ｅ−スロットがｍ回連続して生じる確率は、幾何学的分布を用いて、Ｐｂｃｍ（１−Ｐｂｃ）と表される。
【００６７】
また、Ｔｂｃが、混雑ｅ−スロットまたは衝突ｅ−スロットのために用いられる時間であり、Ｔｉｄが、アイドルｅ−スロットのために用いられる時間であるとすると、バックオフカウンタが“１”だけ減少するために用いられる時間の確率生成関数（ＰＧＦ：Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、次式によって表される。
【００６８】
【数４】
2009171353.tif 000006
【００６９】
なお、式（４）において、Ｔｓ＝ＤＩＦＳ＋ＲＴＳ＋ＣＴＳ＋ＤＡＴＡ＋ＡＣＫ＋３−ＳＩＦＳは、ＩＥＥＥ８０２．１１のスロット時間によって規格化された時間であり、Ｔｃ＝ＤＩＦＳ＋ＲＴＳは、パケット送信およびパケット衝突のために用いられる時間である。
【００７０】
同様に、アイドルｅ−スロットのために用いられる時間Ｔｉｄは、ＩＥＥＥ８０２．１１の１つのスロット時間によって規格化される場合、“１”である。Ｐｂｃは、１回よりも多い送信試行が生じる確率であり、Ｐｓは、１回だけの送信試行が生じる確率である。
【００７１】
確率生成関数Ｍ（ｚ）を用いれば、“１”ずつ減少するバックオフカウンタのために用いられる平均時間／Ｍは、次式によって表される。
【００７２】
【数５】
2009171353.tif 000007
【００７３】
なお、この明細書においては、／・は、バー（横棒）が文字“・”の上に記載されていることを表す。また、式（５）において、Ｎｂｃは、バックオフ期間においてアイドルｅ−スロットの前に混雑ｅ−スロットまたは衝突ｅ−スロットが生じる平均回数を表す。
【００７４】
バックオフ期間は、パケットの送信が成功するまで繰り返される。試行期間内において、成功ｅ−スロットの前に失敗ｅ−スロットがｎ回連続して生じる場合、バックオフ期間は、ｎ＋１回繰り返される。そして、ｎ＋１回のバックオフ期間の全体に用いられる平均時間Ｋｎは、次式によって表される。
【００７５】
【数６】
2009171353.tif 000008
【００７６】
式（６）において、Ｗは、ＩＥＥＥ８０２．１１のコンテンションウィンドサイズである。
【００７７】
試行期間において、失敗ｅ−スロットが生じる確率がＰｘｃであり、試行期間において、１回以上の送信試行が生じる確率がＰｔｘである場合、成功ｅ−スロットの前に失敗ｅ−スロットがｎ回生じる確率は、ＰｔｘＰｘｃｎ（１−Ｐｘｃ）である。
【００７８】
その結果、パケットの送信が成功するまでの全体のバックオフ期間のために用いられる平均時間／Ｂは、Ｐｘｃ＜０．５の条件下において、次式によって表される。
【００７９】
【数７】
2009171353.tif 000009
【００８０】
試行期間は、バックオフカウンタが“０”であるときに開始され、パケットの送信が成功するまで、バックオフ期間とともに繰り返される。試行期間において、１個以上のパケットが送信されるという条件下においては、全体の試行期間のために用いられる時間の確率生成関数Ａ（ｚ）は、次式によって表される。
【００８１】
【数８】
2009171353.tif 000010
【００８２】
確率生成関数Ａ（ｚ）を用いると、全体の試行期間のために用いられる平均時間／Ａは、次式によって表される。
【００８３】
【数９】
2009171353.tif 000011
【００８４】
なお、式（９）において、Ｎｘｃは、試行期間におけるパケット衝突の平均数である。
【００８５】
平均時間／Ａおよび平均時間／Ｂを用いれば、平均パケットサービス時間Ｓｉは、次式によって表される。
【００８６】
【数１０】
2009171353.tif 000012
【００８７】
また、平均パケットサービス時間Ｓｉのパケット送信試行率Ｇｉによる１次導関数および２次導関数は、それぞれ、次式によって表される。
【００８８】
【数１１】
2009171353.tif 000013
【００８９】
従って、平均パケットサービス時間Ｓｉは、パケット送信試行率Ｇｉの凸単調増加関数である。
【００９０】
図６は、式（１０）を用いたときの平均パケットサービス時間Ｓｉのパケット送信試行率Ｇｉ依存性を示す図である。図６において、縦軸は、平均パケットサービス時間Ｓｉを表し、横軸は、パケット送信試行率Ｇｉを表す。また、曲線ｋ１〜ｋ４は、それぞれ、データサイズが０．１Ｋｂｙｔｅ，０．５Ｋｂｙｔｅ，１Ｋｂｙｔｅ，２Ｋｂｙｔｅであるときの平均パケットサービス時間Ｓｉのパケット送信試行率Ｇｉ依存性を示す。
【００９１】
図６から明らかなように、平均パケットサービス時間Ｓｉは、各データサイズに対してパケット送信試行率Ｇｉの凸単調増加関数である。
【００９２】
次に、パケット送信試行率Ｇｉのセルパケット到着率Ｆｉｃ依存性について説明する。パケットのサービス時間におけるｅ−スロットの数Ｎｅは、平均パケットサービス時間Ｓｉを導入した方法と同じ方法によって導入され、次式のように表される。
【００９３】
【数１２】
2009171353.tif 000014
【００９４】
ｅ−スロット数Ｎｅを用いれば、パケットサービス時間におけるパケットの送信試行回数は、ＮｅＧｉとして表される。
【００９５】
一方、パケット当たりの送信試行の回数は、（Ｎｘｃ＋１）であり、パケットサービス時間における到着パケット数は、ＦｉｃＳｉである。ここで、Ｆｉｃは、スロット時間におけるパケット到着率である。
【００９６】
その結果、パケットサービス時間におけるパケットの送信試行回数は、ＦｉｃＳｉ（Ｎｘｃ＋１）として表される。
【００９７】
上述したように、パケットサービス時間におけるパケットの送信試行回数は、ＮｅＧｉとしても表されるので、これら２つの関係から、パケット到着率Ｆｉｃは、次式によって表される。
【００９８】
【数１３】
2009171353.tif 000015
【００９９】
また、パケット到着率Ｆｉｃのパケット送信試行率Ｇｉによる１次導関数および２次導関数は、次式によって表される。
【０１００】
【数１４】
2009171353.tif 000016
【０１０１】
従って、パケット到着率Ｆｉｃは、パケット送信試行率Ｇｉの凸単調増加関数である。
【０１０２】
図７は、式（１３）を用いたパケット到着率Ｆｉｃのパケット送信試行率Ｇｉ依存性を示す図である。図７において、縦軸は、パケット到着率Ｆｉｃを表し、横軸は、パケット送信試行率Ｇｉを表す。また、曲線ｋ５〜ｋ８は、それぞれ、データサイズが０．１Ｋｂｙｔｅ，０．５Ｋｂｙｔｅ，１Ｋｂｙｔｅ，２Ｋｂｙｔｅであるときのパケット到着率Ｆｉｃのパケット送信試行率Ｇｉ依存性を示す。
【０１０３】
図７から明らかなように、パケット到着率Ｆｉｃは、各データサイズに対してパケット送信試行率Ｇｉの凸単調増加関数である。
【０１０４】
式（１４）に基づけば、パケット送信試行率Ｇｉのパケット到着率Ｆｉｃによる１次導関数および２次導関数は、次式によって表される。
【０１０５】
【数１５】
2009171353.tif 000017
【０１０６】
そして、式（１１）および式（１５）を用いると、パケットサービス時間Ｓｉのパケット到着率Ｆｉｃによる１次導関数および２次導関数は、次式によって表される。
【０１０７】
【数１６】
2009171353.tif 000018
【０１０８】
従って、パケットサービス時間Ｓｉは、パケット到着率Ｆｉｃの凸単調増加関数である。
【０１０９】
（ｂ）待ち時間Ｗｉ
引き続いて、キューの待ち時間Ｗｉのパケット到着率Ｆｉｃ依存性について説明する。キューの待ち時間Ｗｉは、無線装置ｉに到着するパケットに対するキューにおける平均時間として定義される。キューにおける待機パケット数ＮＱは、リッテルの定理を用いると、Ｆｉｃ×Ｗｉとなる。待ち時間Ｗｉは、ＮＱ個のパケット処理時間と、パケット到着ごとに処理されるパケットの残りのサービス時間の合計Ｒとからなる。
【０１１０】
その結果、待ち時間Ｗｉは、次式によって表される。
【０１１１】
【数１７】
2009171353.tif 000019
【０１１２】
１個のパケットの到着時に処理されるパケットの残りのサービス時間は、／Ｓｉ２÷（２Ｓｉ）である。そして、／Ｓｉ２は、パケットサービス時間Ｓｉの２次モーメントである。パケットサービス時間にパケットが到着する平均回数は、ＦｉｃＳｉであるので、Ｒは、Ｆｉｃ／Ｓｉ２÷２となる。この関係を式（１７）に適用すると、待ち時間Ｗｉは、次式によって表される。
【０１１３】
【数１８】
2009171353.tif 000020
【０１１４】
／Ｓｉ２のパケット到着率Ｆｉｃ依存性について説明する。確率生成関数Ｍ（ｚ）を用いると、“１”ずつ減少するバックオフカウンタのために用いられる時間の分散Ｖ（Ｍ）は、次式によって表される。
【０１１５】
【数１９】
2009171353.tif 000021
【０１１６】
式（１９）を式（６）および式（７）に適用すると、全体のバックオフ期間のために用いられる時間の分散Ｖ（Ｂ）は、次式によって表される。
【０１１７】
【数２０】
2009171353.tif 000022
【０１１８】
同様に、確率生成関数Ａ（ｚ）を用いると、全体の試行期間のために用いられる時間の分散Ｖ（Ａ）は、次式によって表される。
【０１１９】
【数２１】
2009171353.tif 000023
【０１２０】
式（２０）および式（２１）を用いると、／Ｓｉ２は、次式によって表される。
【０１２１】
【数２２】
2009171353.tif 000024
【０１２２】
また、／Ｓｉ２のパケット送信試行率Ｇｉによる１次導関数および２次導関数は、次式によって表される。
【０１２３】
【数２３】
2009171353.tif 000025
【０１２４】
図８は、式（２２）を用いたパケットサービス時間の２次モーメント／Ｓｉ２のパケット送信試行率Ｇｉ依存性を示す図である。図８において、縦軸は、パケットサービス時間の２次モーメント／Ｓｉ２を表し、横軸は、パケット送信試行率Ｇｉを表す。また、曲線ｋ９〜ｋ１２は、それぞれ、データサイズが０．１Ｋｂｙｔｅ，０．５Ｋｂｙｔｅ，１Ｋｂｙｔｅ，２Ｋｂｙｔｅであるときのパケットサービス時間の２次モーメント／Ｓｉ２のパケット送信試行率Ｇｉ依存性を示す。
【０１２５】
図８から明らかなように、パケットサービス時間の２次モーメント／Ｓｉ２は、各データサイズに対してパケット送信試行率Ｇｉの凸単調増加関数である。
【０１２６】
また、式（１５）を式（２３）に適用すれば、パケットサービス時間の２次モーメント／Ｓｉ２のパケット到着率Ｆｉｃによる１次導関数および２次導関数は、次式によって表される。
【０１２７】
【数２４】
2009171353.tif 000026
【０１２８】
式（１８）および式（２４）を用いると、待ち時間Ｗｉのパケット到着率Ｆｉｃによる１次導関数および２次導関数は、ＦｉｃＳｉ＜１の条件下で次式によって表される。
【０１２９】
【数２５】
2009171353.tif 000027
【０１３０】
ＦｉｃＳｉは、セルｉの利用率を示し、“１”よりも小さい。従って、待ち時間Ｗｉも、また、パケット到着率Ｆｉｃの凸単調増加関数である。
【０１３１】
最後に、遅延時間Ｔｉｃおよびセルコストｃｉのパケット到着率Ｆｉｃ依存性について説明する。遅延時間Ｔｉｃは、待ち時間Ｗｉと、パケットサービス時間Ｓｉとの和であるので、パケット到着率Ｆｉｃの凸単調増加関数である。
【０１３２】
遅延時間Ｔｉｃのパケット到着率Ｆｉｃ依存性を式（２）に適用すると、セルコストｃｉのパケット到着率Ｆｉｃによる１次導関数および２次導関数は、次式によって表される。
【０１３３】
【数２６】
2009171353.tif 000028
【０１３４】
その結果、ＩＥＥＥ８０２．１１によるセルのセルコストも、また、パケット到着率Ｆｉｃの凸単調増加関数である。
【０１３５】
［複数のセルコストのパケット分布依存性］
ＩＥＥＥ８０２．１１による複数の無線インターフェースを装着した無線装置においては、集約されたセルコストは、ＩＥＥＥ８０２．１１による各無線インターフェースに対応するセルコストの全体の和であり、次式によって表される。
【０１３６】
【数２７】
2009171353.tif 000029
【０１３７】
なお、式（２７）において、Ｃｉは、無線装置ｉの集約されたセルコストであり、ｈｉは、無線装置ｉに装着されたＩＥＥＥ８０２．１１による無線インターフェースの個数であり、ｃｉｋは、無線装置ｉのＩＥＥＥ８０２．１１による無線インターフェースｋのセルコストである。
【０１３８】
無線装置ｉにおいて、無線インターフェースｋのパケット分布がＦ（ｉ，ｋ）であり、無線インターフェースｋ以外の無線インターフェースのパケット分布がＦ（ｉ，／ｋ）であり、無線インターフェースｋ以外の無線インターフェースのセルコストがｃｉ／ｋであるとき、Ｆｉ＝Ｆ（ｉ，ｋ）＋Ｆ（ｉ，／ｋ），Ｆ’（ｉ，／ｋ）（Ｆ（ｉ，ｋ））＜０，Ｆ’’（ｉ，／ｋ）（Ｆ（ｉ，ｋ））＝０が成り立つ。
【０１３９】
各無線装置において、ＩＥＥＥ８０２．１１による無線インターフェースにおけるパケット分布の変化が非同期で行なわれるという仮定の下に、式（３）を用いれば、（Ｆｉｃ）’（Ｆｉ）＞０，（Ｆｉｃ）’’（Ｆｉ）＝０が成り立つ。この関係と、式（２６）とから、セルコストｃｉｋおよびｃｉ／ｋのパケット到着率Ｆｉｃによる１次導関数および２次導関数は、次式によって表される。
【０１４０】
【数２８】
2009171353.tif 000030
【０１４１】
従って、集約されたセルコストＣｉは、パケット分布Ｆ（ｉ，ｋ）の凸単調増加関数であるセルコストｃｉｋと、パケット分布Ｆ（ｉ，／ｋ）の凸単調増加関数である和であるセルコストｃｉ／ｋとの和であるので、パケット分布Ｆ（ｉ，ｋ）の凸関数である。即ち、集約されたセルコストＣｉは、パケット分布に対して最適解を有する。
【０１４２】
［ネットワークコスト］
ネットワークコストは、ネットワークの負荷を示し、ネットワークの負荷は、そのネットワークに存在するパケット数である。そして、ネットワークコストは、各無線装置の集約されたセルコストの和である。
【０１４３】
その結果、各無線装置の集約されたセルコストは、無線インターフェースへのパケット分布に対して最適解を提供し、集約された最適解は、ネットワークコストの最適解を構成する。
【０１４４】
［トラフィックの制御方法］
（セルコスト）
周期ｌ＝［Δｔ−ｌ，Δｔ−２ｌ］におけるセルコストは、リッテルの定理を用いて計算される。そして、無線装置ｉの無線インターフェースｋにおいては、セルパケット到着率およびセル平均遅延時間が、周期ｌにおいて測定され、それぞれ、Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）およびＴ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）によって表されるとすると、セルコストｃｉｋ（ｌ）は、次式によって表される。
【０１４５】
【数２９】
2009171353.tif 000031
【０１４６】
そして、無線装置ｉは、周期ｌの終わりにセルパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）およびセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）をブロードキャストし、周期ｌにおいて、隣接無線装置ｊからセルパケット到着率Ｆ（ｊ，ｋ）ｃ（ｌ）およびセル平均遅延時間Ｔ（ｊ，ｋ）ｃ（ｌ）を受信する。
【０１４７】
無線装置ｉの無線インターフェースｋを用いた場合に、無線装置ｉに隣接する無線装置の個数をＮ（ｉ，ｋ）とすると、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）およびセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）は、それぞれ、次式によって表される。
【０１４８】
【数３０】
2009171353.tif 000032
【０１４９】
（ネットワークコストの最適解の探索）
各無線装置において集約されたセルコストの最適解を探索することは、ネットワークコストの最適解を探索することに相当する。
【０１５０】
凸関数の最適解は、降下法を用いて探索される。降下法は、最初の推測値から開始し、式（３１）を満たすαを決定し、このαの決定を繰り返し実行して最適解を見つける。
【０１５１】
【数３１】
2009171353.tif 000033
【０１５２】
なお、式（３１）において、ｐｋ（ｌ）は、１つの無線装置におけるＩＥＥＥ８０２．１１による無線インターフェースｋに分配されたパケット数であり、αは、ステップサイズであり、Ｃ（ｐｋ（ｌ））は、１つの無線装置におけるＩＥＥＥ８０２．１１による無線インターフェースｋに分配されたパケット数がｐｋ（ｌ）であるときの集約されたセルコストである。
【０１５３】
図９は、セルコストとパケット分配率との関係を示す図である。図９において、縦軸は、コストを表し、横軸は、無線インターフェースｋへのパケット分配率を表す。また、曲線ｋ１３は、無線インターフェースｋのセルコストと無線インターフェースｋへのパケット分配率との関係を示し、曲線ｋ１４は、無線インターフェースｋ以外の無線インターフェースのセルコストと無線インターフェースｋへのパケット分配率との関係を示し、曲線ｋ１５は、集約されたセルコストと、無線インターフェースｋへのパケット分配率との関係を示す。
【０１５４】
降下法は、各無線装置において集約されたセルコストの最適解の探索に次の方法によって適用される。
【０１５５】
＊最初の周期において、パケットは、ラウンドロビン方式によって各無線インターフェースへ均等に分配される。
【０１５６】
＊周期ｌの開始時に、各無線インターフェースにおいて、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）およびセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）の測定が開始される。
【０１５７】
＊周期ｌの終わりに、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）およびセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）が計算され、パケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）がブロードキャストされる。
【０１５８】
＊最初の周期（ｌ＝０）の終わりに、最大のセルコストを有する無線インターフェースが選択され、初期値ｐｋ（０）によって決定される数のパケットを、選択された無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへ分配する。
【０１５９】
＊周期ｌの終わりに、集約されたセルコストが減少したとき、ｐｋ（ｌ−１）と同数のｐｋ（ｌ）個のパケットを、セルコストが最大である無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへ分配する。
【０１６０】
＊周期ｌの終わりに、集約されたセルコストが増加したとき、以前に選択した無線インターフェースを除いて、セルコストが最大である無線インターフェースを選択し、ｐｋ（ｌ−１）よりも少ないｐｋ（ｌ）個のパケットを、選択した無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへ分配する。
【０１６１】
上述した動作を繰り返し実行し、図９の矢印ＡＲＷ１〜ＡＲＷ４で示すように、集約コストがより小さくなるように各無線インターフェースへパケットを分配し、最終的に、集約コストが最小になるときの無線インターフェースｋへのパケット分配率が検出される。
【０１６２】
上述したように、集約コストが最小になるときの無線インターフェースｋへのパケット分配率は、セルコストが最大である無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへｐｋ（ｌ）個のパケットを分配することを繰り返し行うことによって検出される。
【０１６３】
従って、無線装置ｉが２個の無線インターフェースを備えている場合、無線装置ｉは、集約コストが最小になるときの無線インターフェースｋへのパケット分配率を検出すると、その検出したパケット分配率を“１”から減算することによって無線インターフェースｋ以外の残りの無線インターフェースへのパケット分配率を検出する。
【０１６４】
また、無線装置ｉがＮ（Ｎは３以上の整数）個の無線インターフェースを備えている場合、無線装置ｉは、上述した動作を繰り返し実行する過程において、Ｎ個の無線インターフェースの各々へのパケット分配率を検出する。より具体的には、無線装置ｉは、周期ｌにおいて、周期ｌ−１において分配されたパケット数を用いてＮ個の無線インターフェースのＮ個のセルコストｃｉｋ（ｌ＋１）（ｋ＝１〜Ｎ）を演算する。そして、無線装置ｉは、周期ｌにおいて、その演算したＮ個のセルコストｃｉｋ（ｌ＋１）（ｋ＝１〜Ｎ）の和を演算して集約コストＣｉ（ｌ）を求め、その求めた集約コストＣｉ（ｌ）を周期ｌ−１において求めた集約コストＣｉ（ｌ−１）と比較する。
【０１６５】
無線装置ｉは、Ｃｉ（ｌ）＜Ｃｉ（ｌ−１）であるとき、Ｎ個のセルコストｃｉｋ（ｌ＋１）に基づいて、セルコストが最大である無線インターフェースＡと、セルコストが最小である無線インターフェースＢとを選択し、前回と同数であるｐｋ（ｌ）個のパケットを無線インターフェースＡから無線インターフェースＢへ分配する。
【０１６６】
一方、無線装置ｉは、Ｃｉ（ｌ）＜Ｃｉ（ｌ−１）ではないとき、Ｎ個のセルコストｃｉｋ（ｌ＋１）に基づいて、以前に選択した無線インターフェースを除いて、セルコストが最大である無線インターフェースＡと、セルコストが最小である無線インターフェースＢとを選択し、前回よりも少ない数であるｐｋ（ｌ）個のパケットを無線インターフェースＡから無線インターフェースＢへ分配する。
【０１６７】
そして、無線装置ｉは、周期ｌ＋１において、無線インターフェースＡ，Ｂについては、分配後のパケット数を用いてセルコストｃｉＡ（ｌ＋１），ｃｉＢ（ｌ＋１）を演算し、Ｎ個の無線インターフェースのうちの無線インターフェースＡ，Ｂ以外の無線インターフェースについては、周期ｌ−１において分配されたパケット数を用いてセルコストｃｉｋ（ｌ＋１）（ｋ＝１〜Ｎ−２）を演算する。
【０１６８】
その後、無線装置ｉは、周期ｌ＋１において、演算したＮ個のセルコストｃｉＡ（ｌ＋１），ｃｉＢ（ｌ＋１），ｃｉｋ（ｌ＋１）の和を演算して集約コストＣｉ（ｌ＋１）を求め、その求めた集約コストＣｉ（ｌ＋１）を周期ｌにおいて求めた集約コストＣｉ（ｌ）と比較する。
【０１６９】
無線装置ｉは、Ｃｉ（ｌ＋１）＜Ｃｉ（ｌ）であるとき、Ｎ個のセルコストｃｉＡ（ｌ＋１），ｃｉＢ（ｌ＋１），ｃｉｋ（ｌ＋１）に基づいて、セルコストが最大である無線インターフェースＣと、セルコストが最小である無線インターフェースＤとを選択し、前回と同数であるｐｋ（ｌ＋１）個のパケットを無線インターフェースＣから無線インターフェースＤへ分配する。
【０１７０】
一方、無線装置ｉは、Ｃｉ（ｌ＋１）＜Ｃｉ（ｌ）ではないとき、Ｎ個のセルコストｃｉＡ（ｌ＋１），ｃｉＢ（ｌ＋１），ｃｉｋ（ｌ＋１）に基づいて、以前に選択した無線インターフェースを除いて、セルコストが最大である無線インターフェースＣと、セルコストが最小である無線インターフェースＤとを選択し、前回よりも少ない数であるｐｋ（ｌ＋１）個のパケットを無線インターフェースＣから無線インターフェースＤへ分配する。
【０１７１】
無線装置ｉは、上述した動作を繰り返し実行し、最終的に、最小の集約コストＣｉが得られたときにＮ個の無線インターフェースの各々に対して決定されているパケット分配率を集約コストＣｉが最小になったときのＮ個の無線インターフェースの各々に対するパケット分配率として検出する。なお、無線装置ｉは、Ｃｉ（ｌ−１）＞Ｃｉ（ｌ）＜Ｃｉ（ｌ＋１）を満たす集約コストＣｉ（ｌ）を検出することによって、最小の集約コストを検出する。
【０１７２】
無線装置ｉは、各無線インターフェースに対するパケット分配率を検出すると、その検出したパケット分配率に従ってパケットを各無線インターフェースに分配し、パケットを基地局１０へ送信する。
【０１７３】
図１０は、この発明による通信方法によって無線通信を行なう動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、無線装置ｉの分配手段１９は、ｌ＝０を設定し（ステップＳ１）、アプリケーションプロセッサ２１から受けたパケットをラウンドロビン方式によってキュー１６〜１８に均等に分配する。即ち、無線装置ｉは、各無線インターフェース１２〜１４にパケットを均等に分配する（ステップＳ２）。
【０１７４】
その後、周期ｌにおいて、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、キュー１６に分配されたパケットの個数をカウントすることによって無線インターフェース１２におけるパケット到着率を測定する。同様に、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、キュー１７，１８にそれぞれ分配されたパケットの個数をカウントすることによって無線インターフェース１３，１４におけるパケット到着率を測定する。
【０１７５】
また、周期ｌにおいて、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、パケットがキュー１６に分配されてから無線インターフェース１２がパケットを送信するまでの時間を計測することによって無線インターフェース１２における平均遅延時間を測定する。同様に、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、パケットがキュー１７，１８にそれぞれ分配されてから無線インターフェース１３，１４がそれぞれパケットを送信するまでの時間を計測することによって無線インターフェース１３，１４における平均遅延時間を測定する。
【０１７６】
即ち、周期ｌにおいて、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、各無線インターフェースｋにおけるパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）を測定する（ステップＳ３）。
【０１７７】
そして、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、その測定したパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）を分配手段１９へ出力し、分配手段１９は、負荷演算手段１５から受けたパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）をそれぞれ対応するキュー１６〜１８へ出力し、パケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）を無線インターフェース１２〜１４を用いてブロードキャストする（ステップＳ４）。
【０１７８】
より具体的には、無線装置ｉの分配手段１９は、無線インターフェース１２におけるパケット到着率Ｆ（ｉ，１２）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｉ，１２）（ｌ）をキュー１６へ出力し、無線インターフェース１２を用いてブロードキャストする。同様に、無線装置ｉの分配手段１９は、無線インターフェース１３，１４におけるパケット到着率Ｆ（ｉ，１３）（ｌ），Ｆ（ｉ，１４）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｉ，１３）（ｌ），Ｔ（ｉ，１４）（ｌ）をそれぞれキュー１７，１８へ出力し、それぞれ無線インターフェース１３，１４を用いてブロードキャストする。
【０１７９】
その後、無線装置ｉの各無線インターフェース１２〜１４は、無線装置ｉに隣接する無線装置ｊから各無線インターフェースｋにおけるパケット到着率Ｆ（ｊ，ｋ）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｊ，ｋ）（ｌ）を受信し（ステップＳ５）、その受信したパケット到着率Ｆ（ｊ，ｋ）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｊ，ｋ）（ｌ）を負荷演算手段１５へ出力する。
【０１８０】
より具体的には、無線装置ｉの無線インターフェース１２は、無線装置ｊの無線インターフェース１２におけるパケット到着率Ｆ（ｊ，１２）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｊ，１２）（ｌ）を無線装置ｊから受信し、その受信したパケット到着率Ｆ（ｊ，１２）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｊ，１２）（ｌ）を負荷演算手段１５へ出力する。同様に、無線装置ｉの無線インターフェース１３，１４は、それぞれ、無線装置ｊの無線インターフェース１３，１４におけるパケット到着率Ｆ（ｊ，１３）（ｌ），Ｆ（ｊ，１４）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｊ，１３）（ｌ），Ｔ（ｊ，１４）（ｌ）を無線装置ｊから受信し、その受信したパケット到着率Ｆ（ｊ，１３）（ｌ），Ｆ（ｊ，１４）（ｌ）および平均遅延時間Ｔ（ｊ，１３）（ｌ），Ｔ（ｊ，１４）（ｌ）を負荷演算手段１５へ出力する。
【０１８１】
そうすると、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、パケット到着率Ｆ（ｊ，１２）（ｌ）（または平均遅延時間Ｔ（ｊ，１２）（ｌ））の個数をカウントし、無線インターフェース１２を用いて無線通信を行なったときの無線装置ｉに隣接する無線装置ｊの個数Ｎ（ｉ，１２）を計測する。同様に、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、パケット到着率Ｆ（ｊ，１３）（ｌ），Ｆ（ｊ，１４）（ｌ）（または平均遅延時間Ｔ（ｊ，１３）（ｌ），Ｔ（ｊ，１４）（ｌ））の個数をカウントし、無線インターフェース１３，１４を用いて無線通信を行なったときの無線装置ｉに隣接する無線装置ｊの個数Ｎ（ｉ，１３），Ｎ（ｉ，１４）を計測する。
【０１８２】
そして、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、個数Ｎ（ｉ，１２）に“１”を加算して無線インターフェース１２の通信可能領域に存在する無線装置の個数Ｎ（ｉ，１２）＋１を演算する。同様に、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、個数Ｎ（ｉ，１３），Ｎ（ｉ，１４に“１”を加算して、それぞれ、無線インターフェース１３，１４の通信可能領域に存在する無線装置の個数（Ｎ（ｉ，１３）＋１），（Ｎ（ｉ，１４）＋１）を演算する。
【０１８３】
その後、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、パケット到着率Ｆ（ｉ，１２）（ｌ）、パケット到着率Ｆ（ｊ，１２）（ｌ）および個数Ｎ（ｉ，１２）＋１を式（３０）の上段の式に代入して無線インターフェース１２におけるセルパケット到着率Ｆ（ｉ，１２）ｃ（ｌ）を演算する。同様にして、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、パケット到着率Ｆ（ｉ，１３）（ｌ），Ｆ（ｉ，１４）（ｌ）、パケット到着率Ｆ（ｊ，１３）（ｌ），Ｆ（ｊ，１４）（ｌ）および個数Ｎ（ｉ，１３）＋１，Ｎ（ｉ，１４）＋１を式（３０）の上段の式に代入して無線インターフェース１３，１４におけるセルパケット到着率Ｆ（ｉ，１３）ｃ（ｌ），Ｆ（ｉ，１４）ｃ（ｌ）をそれぞれ演算する。
【０１８４】
また、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、平均遅延時間Ｔ（ｉ，１２）（ｌ）、平均遅延時間Ｔ（ｊ，１２）（ｌ）および個数Ｎ（ｉ，１２）＋１を式（３０）の下段の式に代入して無線インターフェース１２におけるセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，１２）ｃ（ｌ）を演算する。同様にして、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、平均遅延時間Ｔ（ｉ，１３）（ｌ），Ｔ（ｉ，１４）（ｌ）、平均遅延時間Ｔ（ｊ，１３）（ｌ），Ｔ（ｊ，１４）（ｌ）および個数Ｎ（ｉ，１３）＋１，Ｎ（ｉ，１４）＋１を式（３０）の下段の式に代入して無線インターフェース１３，１４におけるセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，１３）ｃ（ｌ），Ｔ（ｉ，１４）ｃ（ｌ）を演算する。
【０１８５】
このように、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、パケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ），Ｆ（ｊ，ｋ）（ｌ）を用いて各無線インターフェースｋにおけるセルパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）を演算し（ステップＳ６）、平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ），Ｔ（ｊ，ｋ）（ｌ）を用いて各無線インターフェースｋにおけるセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）を演算する（ステップＳ７）。
【０１８６】
そうすると、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，１２）ｃ（ｌ）にセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，１２）ｃ（ｌ）を乗算して無線インターフェース１２におけるセルコストｃｉ１２（ｌ）を演算する（式（２９）参照）。同様にして、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，１３）ｃ（ｌ）にセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，１３）ｃ（ｌ）を乗算して無線インターフェース１３におけるセルコストｃｉ１３（ｌ）を演算し、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，１４）ｃ（ｌ）にセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，１４）ｃ（ｌ）を乗算して無線インターフェース１４におけるセルコストｃｉ１４（ｌ）を演算する。
【０１８７】
このように、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）およびセル平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）を用いて無線インターフェースｋにおけるセルコストｃｉｋ（ｌ）を演算する（ステップＳ８）。
【０１８８】
その後、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、セルコストｃｉｋ（ｌ）と無線装置ｉにおける無線インターフェースｋの個数ｈｉとを式（２７）に代入して集約コストＣｉを演算する（ステップＳ９）。そして、無線装置ｉの負荷演算手段１５は、その演算したセルコストｃｉｋ（ｌ）および集約コストＣｉを分配手段１９へ出力する。
【０１８９】
無線装置ｉの分配手段１９は、負荷演算手段１５からセルコストｃｉｋ（ｌ）および集約コストＣｉを受けると、ｌ＝０であるか否かを判定し（ステップＳ１０）、ｌ＝０であるとき、セルコストｃｉｋ（ｌ）の中から最大のセルコストと最小のセルコストとを選択する。そして、無線装置ｉの分配手段１９は、初期値ｐｋ（０）によって決定される数のパケットを、セルコストが最大である無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへ分配する（ステップＳ１１）。
【０１９０】
一方、ステップＳ１０において、ｌ＝０ではないと判定されたとき、前回の最大セルコストの無線インターフェースが今回の最大セルコストの無線インターフェースと同じであるか否かを更に判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、前回の最大セルコストの無線インターフェースが今回の最大セルコストの無線インターフェースと同じでないと判定されたとき、無線装置ｉの分配手段１９は、集約コストＣｉが小さくなるようにセルコストが最大である無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへパケットを減衰（Ｐｋ（ｌ）＝Ｐｋ（ｌ−１）×α（０＜α＜１））して分配する（ステップＳ１３）。この場合、無線装置ｉの分配手段１９は、以前に選択した無線インターフェースを除いてセルコストが最大である無線インターフェースを選択する。そして、無線装置ｉの分配手段１９は、前回よりも少ない数（Ｐｋ（ｌ）＝Ｐｋ（ｌ−１）×α（０＜α＜１））のパケットを、その選択したセルコストが最大である無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへ分配する。
【０１９１】
一方、ステップＳ１２において、前回の最大セルコストの無線インターフェースが今回の最大セルコストの無線インターフェースと同じであると判定されたとき、無線装置ｉの分配手段１９は、前回と同数（Ｐｋ（ｌ）＝Ｐｋ（ｌ−１））のパケットをセルコストが最大である無線インターフェースからセルコストが最小である無線インターフェースへ分配する（ステップＳ１４）。
【０１９２】
そして、ステップＳ１３またはステップＳ１４の後、無線装置ｉの分配手段１９は、Ｐｋ（ｌ）＝０であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【０１９３】
ステップＳ１５において、Ｐｋ（ｌ）＝０でないと判定されたとき、またはステップＳ１１の後、無線装置ｉの分配手段１９は、ｌ＝ｌ＋１を設定する（ステップＳ１６）。
【０１９４】
その後、一連の動作は、ステップＳ３へ戻り、ステップＳ１５において、Ｐｋ（ｌ）＝０であると判定されるまで、上述したステップＳ３〜ステップＳ１６がＰ（Ｐは、集約コストＣｉが最小になったときのステップＳ３〜ステップＳ１６の繰り返し回数）回、繰り返し実行される。
【０１９５】
そして、ステップＳ１５において、Ｐｋ（ｌ）＝０であると判定されると、無線装置ｉの分配手段１９は、Ｐｋ（ｌ）＝０であるときの各無線インターフェースへのパケット分配率を検出する。なお、Ｐｋ（ｌ）＝０であるときに得られる集約コストＣｉは、最小の集約コストＣｉに相当する。
【０１９６】
そうすると、無線装置ｉの分配手段１９は、その検出したパケット分配率に従ってパケットをキュー１６〜１８（＝無線インターフェース１２〜１４）に分配し、パケットを基地局１０へ送信する。これによって、一連の動作が終了する。
【０１９７】
図１に示す無線装置１，２の各々は、図１０に示すフローチャートに従って、集約コストＣｉが最小になるように３個の無線インターフェース１２〜１４へのパケット分配率を決定し、その決定したパケット分配率に従ってパケットを３個の無線インターフェース１２〜１４へ分配して基地局１０へ送信する。
【０１９８】
また、図１に示す無線装置３〜５の各々は、図１０に示すフローチャートに従って、集約コストＣｉが最小になるように２個の無線インターフェース１３，１４へのパケット分配率を決定し、その決定したパケット分配率に従ってパケットを２個の無線インターフェース１３，１４へ分配して基地局１０へ送信する。
【０１９９】
このように、各無線装置１〜５は、自己に装備された複数の無線インターフェース１２〜１４（または無線インターフェース１３，１４）の各無線インターフェースを用いて無線通信を行なったときのセルコストｃｉｋを演算し、その演算したセルコストｃｉｋの和を演算することによって複数の無線インターフェース１２〜１４（または無線インターフェース１３，１４）を用いて無線通信を行なったときの集約コストＣｉ（集約された通信負荷）を求め、その求めた集約コストＣｉが最小になるように複数の無線インターフェース１２〜１４（または無線インターフェース１３，１４）の各々へのパケット分配率を決定し、その決定したパケット分配率に従ってパケットを複数の無線インターフェース１２〜１４（または無線インターフェース１３，１４）に分配して基地局１０へパケットを送信する。即ち、各無線装置１〜５は、集約コストＣｉが最小になるように複数の無線インターフェース１２〜１４（または無線インターフェース１３，１４）を用いて基地局１０へパケットを送信する。その結果、各無線装置における遅延時間が最も短くなり、スループットが最大になる。
【０２００】
従って、この発明によれば、複数の無線インターフェースを無線通信環境に応じて適宜選択して無線通信を行なうコグニティブ無線ネットワークを容易に最適化できる。
【０２０１】
［シミュレーション結果］
次に、シミュレーションの結果について説明する。
【０２０２】
（シミュレーションの方法）
ＯＰＮＥＴ  コアソフトウェア１１．５Ａ  ＰＬ１がシミュレーションのために用いられ、次のようなネットワーク構成が用いられた。
【０２０３】
＊基地局の個数は、“１”であり、基地局は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ＩＥＥＥ８０２．１１ｂおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線システムを装備している。
【０２０４】
＊無線装置の個数は、４０個であり、各無線装置も、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ，ＩＥＥＥ８０２．１１ｂおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線システムを装備している。
【０２０５】
＊各無線装置は、移動せず、基地局のＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇのセル内にランダムに配置される。そして、セルサイズに基づいて、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのセル（直径５０ｍ）内には、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇのセル（直径１００ｍ）内に配置された無線装置の１／４の無線装置が配置された。
【０２０６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇは、相互の干渉を避けるために、それぞれ、チャネル１，９を用いた。また、電波伝搬モデルは、２波モデルおよび６ｄＢのライスファクターを有するライスフェージングである（非特許文献４）。更に、トラフィックは、各無線装置で生成され、パケット到着間隔およびパケットサイズは、指数関数的な分布を有する。
【０２０７】
評価項目は、平均遅延時間（ｓｅｃ／ｐａｃｋｅｔ）およびスループット（ｂｐｓ）である。平均遅延時間は、ある無線装置にパケットが到着してから基地局にパケットが到着するまでの平均間隔であり、スループットは、単位時間当たりに基地局に到着するパケットの平均量である。
【０２０８】
また、シミュレーション間隔は、５００ｓｅｃであり、パケットは、１００ｓｅｃのシミュレーション時間で各無線装置に到着する。この発明による方法の有効性を示すために、この発明による方法が以下の方法と比較された。
【０２０９】
（ＭＴＨ１）パケットを各無線インターフェースに均等に分配するラウンドロビン法
（ＭＴＨ２）測定された送信速度に比例してパケットを各無線インターフェースに分配する実送信速度法
（ＭＴＨ３）高い特性を有する無線インターフェースを用いる単一リンク法
（ＭＴＨ４）上述した降下法を用いたリンクコストに基づいてパケットを分配するリンクコスト法
なお、実送信速度法において、測定された送信速度は、パケットサービス時間の逆数に相当する。また、単一リンク法において、基地局のＩＥＥＥ８０２．１１ａによるセル内の無線装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線インターフェースを用い、他の無線装置は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線インターフェースを用いる。更に、リンクコスト法において、リンクコストは、Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）×Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）によって決定される。
【０２１０】
降下法においては、パケット分配の初期値ｐｒ（０）は、最初に計算されたセルコストにおいて、セルコストが最大である無線インターフェースに分配されたパケットの１０％であり、ステップサイズαは、０．３である。そして、繰り返し周期は、１０ｓｅｃである。
【０２１１】
（遅延およびスループット）
図１１は、遅延のタイミングチャートを示す図である。また、図１２は、スループットのタイミングチャートである。図１１および図１２に示すシミュレーション結果は、各無線装置の平均パケットサイズが５Ｋｂｉｔｓであり、各無線装置の平均パケット到着間隔が３０ｍｓｅｃであるときのシミュレーション結果である。
【０２１２】
図１１において、縦軸は、遅延を表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ１６は、ラウンドロビン法を用いたときの遅延のタイミングチャートを示し、曲線ｋ１７は、実送信速度法を用いたときの遅延のタイミングチャートを示し、曲線ｋ１８は、単一リンク法を用いたときの遅延のタイミングチャートを示し、曲線ｋ１９は、リンクコスト法を用いたときの遅延のタイミングチャートを示し、曲線ｋ２０は、この発明による方法を用いたときの遅延のタイミングチャートを示す。
【０２１３】
図１２において、縦軸は、スループットを表し、横軸は、シミュレーション時間を表す。また、曲線ｋ２１は、ラウンドロビン法を用いたときのスループットのタイミングチャートを示し、曲線ｋ２２は、実送信速度法を用いたときのスループットのタイミングチャートを示し、曲線ｋ２３は、単一リンク法を用いたときのスループットのタイミングチャートを示し、曲線ｋ２４は、リンクコスト法を用いたときのスループットのタイミングチャートを示し、曲線ｋ２５は、この発明による方法を用いたときのスループットのタイミングチャートを示す。
【０２１４】
この発明による方法を用いたときの遅延およびスループットは、シミュレーションの初期段階では、劣っているが、シミュレーションの進行に伴った急激に改善され、他の方法を用いた場合の遅延およびスループットよりも優れている。
【０２１５】
また、リンクコスト法の遅延およびスループットは、この発明による方法を用いた場合の遅延およびスループットと同じように遷移するが、この発明による方法を用いた場合の遅延およびスループットよりも劣っている（曲線ｋ１９，ｋ２０，ｋ２４，ｋ２５参照）。
【０２１６】
更に、単一リンク法の遅延およびスループットは、ラウンドロビン法および実送信速度法の遅延およびスループットよりも優れている（曲線ｋ１６〜ｋ１８，ｋ２１〜ｋ２３参照）。
【０２１７】
更に、ラウンドロビン法の遅延およびスループットは、他の方法の遅延およびスループットに比べ、非常に劣っている（曲線ｋ１６と曲線ｋ１７〜ｋ２０との対比および曲線ｋ２１と曲線ｋ２２〜ｋ２５との対比参照）。
【０２１８】
更に、実送信速度法の遅延およびスループットは、発振しており、安定しない（曲線ｋ１７，ｋ２２参照）。
【０２１９】
低い特性を有する無線インターフェースへのパケット分配が過剰であるとき、ネットワーク特性は、劇的に低下する。ラウンドロビン法は、無線インターフェースの負荷に敏感ではなく、その結果、上述した特性になる。
【０２２０】
実送信速度法は、測定された送信速度に基づいてパケットを一度に分配する。その結果、実送信速度法は、低い特性を有する無線インターフェースに過剰なパケットを分配することもあり、発振が生じる。
【０２２１】
単一リンク法は、最も特性の良い無線インターフェースのみを使用するので、上述した問題を避けることができる。
【０２２２】
リンクコスト法およびこの発明による方法は、無線インターフェースの負荷に敏感であり、無線インターフェースの負荷に基づいて適切な数のパケットを各無線インターフェースに分配するので、単一リンク法よりも優れている。
【０２２３】
この発明による方法は、リンクコスト法に比べて、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのセル内に到着する多数のパケットをＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線インターフェースに分配し、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線インターフェースに分配されたパケットの数は、単一リンク法によって分配されたパケットの数に非常に近い。従って、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのセル内の無線装置は、この発明による方法を用いて、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線インターフェースからＩＥＥＥ８０２．１１ａによる無線インターフェースへパケットを分配し、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線インターフェースの負荷が減少する。その結果、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのセルの外側に存在する無線装置は、多くのパケットをＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線インターフェースに分配できる。よって、この発明による方法は、無線装置間で負荷のバランスを有効に取ることができ、リンクコスト法に対して優位性を有する。
【０２２４】
（遅延のスループット依存性）
図１３は、遅延のスループット依存性を示す図である。図１３において、縦軸は、遅延を表し、横軸は、スループットを表す。また、曲線ｋ２６は、実送信速度法を用いたときの遅延のスループット依存性を示し、曲線ｋ２７は、単一リンク法を用いたときの遅延のスループット依存性を示し、曲線ｋ２８は、リンクコスト法を用いたときの遅延のスループット依存性を示し、曲線ｋ２９は、この発明による方法を用いたときの遅延のスループット依存性を示す。
【０２２５】
なお、図１３に示すシミュレーション結果は、各無線装置における平均パケットサイズが５Ｋｂｉｔｓから３０Ｋｂｉｔｓへ増加し、各無線装置への平均パケット到着間隔が５０ｍｓｅｃであるときのシミュレーション結果である。そして、これらの値は、無線装置がＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇのセル内にランダムに配置された１０個のトポロジーを用いて行なわれた３５０ｓｅｃから５００ｓｅｃまでのシミュレーション時間に対する平均値である。
【０２２６】
また、図１３においては、特性が非常に低いため、ラウンドロビン法を用いたときの遅延のスループット依存性は、含まれていない。
【０２２７】
ネットワークの負荷が低いとき、ラウンドロビン法を除く全ての方法は、同様の特性を有する。そして、ネットワークの負荷が高くなると、各方法の特性が異なる。より具体的には、単一リンク法は、その低い容量のために特性が最初に低下する。そして、実送信速度法およびリンクコスト法は、この発明による方法よりも低いトラフィック量で特性が低下する。これは、他の無線装置の負荷を認識せずに、過剰なパケットをＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ＩＥＥＥ８０２．１１ｇによる無線インターフェースに分配したためである。
【０２２８】
この発明による方法の特性は、他の方法の特性よりも明らかに優れている（曲線ｋ２９と曲線ｋ２６〜ｋ２８との対比参照）。従って、この発明による方法は、他の方法よりも有効にパケットを分配でき、遅延を減少し、かつ、スループットを向上できる。
【０２２９】
なお、上記においては、無線装置１，２および基地局１０は、３個の無線インターフェース１２〜１４を備えると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置１，２および基地局１０は、相互に異なる無線システムによって無線通信を行うｍ（ｍは２以上の整数）個の無線インターフェースを備えていればよい。
【０２３０】
また、上記においては、無線装置３〜５は、２個の無線インターフェース１３，１４を備えると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置３〜５は、相互に異なる無線システムによって無線通信を行う３個以上の無線インターフェースを備えていてもよく、一般的には、相互に異なる無線システムによって無線通信を行う２以上の無線インターフェースを備えていればよい。
【０２３１】
この発明においては、無線装置１〜５が装備する無線インターフェース１２〜１４または無線インターフェース１３，１４は、「ｎ（ｎは、２≦ｎ≦ｍを満たす整数）個の無線インターフェース」を構成する。
【０２３２】
また、この発明においては、セルコストｃｉｋは、各無線インターフェースの通信可能領域内における通信負荷である「領域通信負荷」を構成する。
【０２３３】
更に、この発明においては、集約コストＣｉは、セルコストｃｉｋを反映して決定され、かつ、無線装置１〜５が無線インターフェース１２〜１４または無線インターフェース１３，１４を用いて基地局１０にアクセスしたときの通信負荷である「総合通信負荷」を構成する。
【０２３４】
更に、この発明においては、図１０に示すフローチャートに従って決定されたパケット分配率は、総合通信負荷が最小になるように決定された「好適なパケット分配率」を構成する。
【０２３５】
更に、この発明においては、各無線装置１〜５が無線インターフェースｋを用いて無線通信するときの無線インターフェースｋへのパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）および遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）は、「第１の通信負荷」を構成する。パケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）と遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）との積（＝Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）×Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ））は、無線インターフェースｋに存在するパケット数になり、通信負荷を構成するからである。
【０２３６】
更に、この発明においては、各無線装置１〜５が無線インターフェースｋを用いて無線通信するときに隣接無線装置から受信するパケット到着率Ｆ（ｊ，ｋ）（ｌ）および遅延時間Ｔ（ｊ，ｋ）（ｌ）は、「第２の通信負荷」を構成する。パケット到着率Ｆ（ｊ，ｋ）（ｌ）と遅延時間Ｔ（ｊ，ｋ）（ｌ）との積（＝Ｆ（ｊ，ｋ）（ｌ）×Ｔ（ｊ，ｋ）（ｌ））は、各無線装置１〜５が無線インターフェースｋを用いて無線通信するときの隣接無線装置における無線インターフェースｋに存在するパケット数になり、通信負荷を構成するからである。
【０２３７】
更に、この発明においては、パケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）（ｌ）は、「第１のパケット到着率」を構成し、遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）（ｌ）は、「第１の遅延時間」を構成する。
【０２３８】
更に、この発明においては、パケット到着率Ｆ（ｊ，ｋ）（ｌ）は、「第２のパケット到着率」を構成し、遅延時間Ｔ（ｊ，ｋ）（ｌ）は、「第２の遅延時間」を構成する。
【０２３９】
更に、この発明においては、セルパケット到着率Ｆ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）は、「平均パケット到着率」を構成し、セル平均遅延時間Ｔ（ｉ，ｋ）ｃ（ｌ）は、「平均遅延時間」を構成する。
【０２４０】
更に、この発明においては、図１０に示すステップＳ３〜ステップＳ１６に従って、セルコストが最大である無線インターフェースとセルコストが最小である無線インターフェースとに対するパケット分配率を求める処理は、「分配率処理」を構成する。
【０２４１】
更に、ｐ（ｐは、２≦ｐ≦Ｐを満たす整数）回目に演算された集約コストＣｉ（ｐ）は、「第１の総合通信負荷」を構成し、ｐ−１回目に演算された集約コストＣｉ（ｐ−１）は、「第２の総合通信負荷」を構成する。
【０２４２】
更に、図１０に示すステップＳ１４は、「第１の処理」を構成し、ステップＳ１３は、「第２の処理」を構成する。
【０２４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０２４４】
この発明は、コグニティブ無線ネットワークの最適化が容易な無線通信ネットワークに適用される。また、この発明は、コグニティブ無線ネットワークの最適化が容易な無線通信ネットワークに用いられる無線装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０２４５】
【図１】この発明の実施の形態による無線通信ネットワークの概略図である。
【図２】図１に示す無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】図１に示す他の無線装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】各無線装置が属するセルを示す概念図である。
【図５】ＩＥＥＥ８０２．１１ＤＣＦの平均パケットサービス時間を評価するために用いられたモデルを示す図である。
【図６】式（１０）を用いたときの平均パケットサービス時間のパケット送信試行率依存性を示す図である。
【図７】式（１３）を用いたパケット到着率のパケット送信試行率依存性を示す図である。
【図８】式（２２）を用いたパケットサービス時間の２次モーメント／Ｓｉ２のパケット送信試行率Ｇｉ依存性を示す図である。
【図９】セルコストとパケット分配率との関係を示す図である。
【図１０】この発明による通信方法によって無線通信を行なう動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】遅延のタイミングチャートを示す図である。
【図１２】スループットのタイミングチャートである。
【図１３】遅延のスループット依存性を示す図である。
【符号の説明】
【０２４６】
１〜５  無線装置、１０  基地局、１１  アンテナ、１２〜１４  無線インターフェース、１５，１５Ａ  負荷演算手段、１６〜１８  キュー、１９，１９Ａ  分配手段、２０  有線ケーブル、２１  アプリケーションプロセッサ、３０  ネットワーク、３１〜３４  端末装置、１００  無線通信ネットワーク。
【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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