JP4942115B2

JP4942115B2 - 無線装置、それにおける無線通信方法およびその無線装置を備えた無線ネットワーク

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Publication number: JP4942115B2
Application number: JP2008059128A
Authority: JP
Inventors: 鍾玉金; 明山口; 貞夫小花
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2008-03-10
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2028-03-10
Also published as: JP2009218773A

Description

この発明は、無線装置、それにおける無線通信方法およびその無線装置を備えた無線ネットワークに関し、特に、無線通信の混雑度を用いて無線通信を制御する無線装置、それにおける無線通信方法およびその無線装置を備えた無線ネットワークに関するものである。

従来、端末からアクセスポイントまでのＲＴＴ（ＲｏｕｎｄＴｒｉｐＴｉｍｅ）を測定し、その測定したＲＴＴをリンクの混雑度として用いて無線リンクを切換える無線通信方式が知られている。

また、受信信号強度ＲＳＳＩに基づいて無線リンクを切換える無線通信方式も知られている。そして、この無線通信方式においては、測定された受信信号強度ＲＳＳＩがしきい値よりも低いとき、他の無線リンクに切換えられる（非特許文献１）。
S. Hanaoka, M. Yano, and T. Hirata, "Testbed system of inter-radio system switching for cognitive radio", IEICE Trans. on Communications, Vol. E91-B, no. 1, pp.14-21, Jan. 2008.

しかし、ＲＴＴは、数ｍｓから１ｓまで大きく揺らぐため、ＲＴＴを混雑度として用いて無線リンクを切換えると、無線リンクの切換が頻繁に発生し、ネットワークが安定しないという問題がある。

また、受信信号強度を用いて無線リンクを切換える無線通信方式では、測定した受信信号強度がしきい値よりも大きくても、ネットワークが混雑している場合、通信特性が低下するという問題が発生する。

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、通信特性の低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換可能な無線装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、通信特性の低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換可能な無線通信方法を提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、通信特性の低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換可能な無線装置を備える無線ネットワークを提供することである。

この発明によれば、無線装置は、第１および第２の無線モジュールと、測定手段と、分配手段とを備える。第１の無線モジュールは、無線通信空間のキャリアセンスを行ない、無線通信空間が空いているときに無線通信を行なう第１の無線通信システムを用いて第１の基地局との間で無線通信を行なう。第２の無線モジュールは、第１の無線通信システムと異なる第２の無線通信システムを用いて第１の基地局と異なる第２の基地局との間で無線通信を行なう。測定手段は、第１の無線モジュールが第１の基地局との間で無線通信を行なうときの第１の基地局の通信範囲における通信状況を反映した混雑度を測定する。分配手段は、測定手段によって測定された混雑度が第１のしきい値よりも大きくなると、第１の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、パケットを第２の無線モジュールに分配する。

好ましくは、測定手段は、第１の無線モジュール用に設けられたキューからパケットを取り出した第１の時刻と、第１の基地局から確認応答を受信した第２の時刻との間の時間を混雑度として測定する。

好ましくは、分配手段は、測定手段によって測定された混雑度が第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値よりも小さくなると、第２の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、パケットを第１の無線モジュールに分配する。

また、この発明によれば、無線通信方法は、測定手段が、第１の無線モジュールが第１の無線通信システムを用いて第１の基地局との間で無線通信を行なうときの混雑度を測定する第１のステップと、測定された混雑度が第１のしきい値よりも大きいか否かを判定する第２のステップと、測定された混雑度が第１のしきい値よりも大きいと判定されたとき、第１の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、第１の無線モジュールと異なる第２の無線モジュールへパケットを分配する第３のステップと、第２の無線モジュールが第１の無線通信システムと異なる第２の無線通信システムを用いて第１の基地局と異なる第２の基地局との間で無線通信を行なう第４のステップとを備える。

好ましくは、第１のステップにおいて、測定手段は、第１の無線モジュール用に設けられたキューからパケットを取り出した第１の時刻と、第１の基地局から確認応答を受信した第２の時刻との間の時間を混雑度として測定する。

好ましくは、無線通信方法は、第４のステップが実行されているときに、測定された混雑度が第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値よりも小さくなると、第２の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、第１の無線モジュールへパケットを分配する第５のステップと、第１の無線モジュールが第１の無線通信システムを用いて第１の基地局との間で無線通信を行なう第６のステップとを更に備える。

更に、この発明によれば、無線ネットワークは、第１および第２の基地局と、複数の無線装置とを備える。第２の基地局は、第１の基地局と異なる。複数の無線装置の各々は、第１および第２の無線モジュールと、測定手段と、分配手段とを含む。第１の無線モジュールは、無線通信空間のキャリアセンスを行ない、無線通信空間が空いているときに無線通信を行なう第１の無線通信システムを用いて第１の基地局との間で無線通信を行なう。第２の無線モジュールは、第１の無線通信システムと異なる第２の無線通信システムを用いて第２の基地局との間で無線通信を行なう。測定手段は、第１の無線モジュールが第１の基地局との間で無線通信を行なうときの混雑度を測定する。分配手段は、測定手段によって測定された混雑度が第１のしきい値よりも大きくなると、第１の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、パケットを第２の無線モジュールに分配する。

この発明においては、第１の基地局の通信範囲における無線通信の通信状況を反映した混雑度を実測し、その実測した混雑度が第１のしきい値を超えると、第１の基地局との無線リンクを第２の基地局との無線リンクに切換えて無線通信が行なわれる。その結果、スループットの低下が抑制される。そして、この実測された混雑度は、揺らぎが小さいものである。

従って、この発明によれば、通信特性の低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換えることができる。

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。

図１は、この発明の実施の形態による無線ネットワークの概略図である。無線ネットワーク１００は、無線装置１０，２０，３０，４０と、アクセスポイント５０と、基地局６０とを備える。

無線装置１０，２０，３０，４０は、アクセスポイント５０の通信範囲と基地局６０の通信範囲との両方の重複範囲内に配置される。そして、無線装置１０，２０，３０，４０の各々は、アクセスポイント５０へアクセスすることも可能であり、基地局６０へアクセスすることも可能である。

無線装置１０，２０，３０，４０の各々は、後述する方法によって、アクセスポイント５０との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄを測定し、その測定した混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｆよりも大きいとき、無線リンクをアクセスポイント５０へアクセスする無線リンクＭＬ１から基地局６０へアクセスする無線リンクＭＬ２へ切換え、パケットを基地局６０へ送信する。

また、無線装置１０，２０，３０，４０の各々は、無線リンクを無線リンクＭＬ１から無線リンクＭＬ２へ切換えた後、アクセスポイント５０との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄを測定し、その測定した混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｒ（＜Ｔ_ｆ）よりも小さいとき、無線リンクを無線リンクＭＬ２から無線リンクＭＬ１へ切換え、パケットをアクセスポイント５０へ送信する。

更に、無線装置１０，２０，３０，４０の各々は、混雑度Ｃ_ｉｎｄがＴ_ｒ＜Ｃ_ｉｎｄ＜Ｔ_ｆを満たすとき、現在の無線リンク（無線リンクＭＬ１または無線リンクＭＬ２）を維持する。

アクセスポイント５０は、例えば、ＷｉＦｉのアクセスポイントからなり、無線装置１０，２，３０，４０との間で無線通信を行なう。

基地局６０は、例えば、ＷｉＭＡＸの基地局からなり、無線装置１０，２，３０，４０との間で無線通信を行なう。

なお、アクセスポイント５０および基地局６０は、バックボーンネットワーク（図示せず）に接続されている。

図２は、図１に示す無線装置１０の構成を示す概略図である。無線装置１０は、キュー１と、分配手段２と、無線モジュール３，４とを含む。そして、無線モジュール３は、キュー５を含み、無線モジュール４は、キュー６および測定手段７を含む。

キュー１は、ＩＰ層からパケットＰＫＴを受け、その受けたパケットＰＫＴを一定時間保持した後、パケットＰＫＴを分配手段２へ出力する。

分配手段２は、キュー１からパケットＰＫＴを受け、測定手段７から混雑度Ｃ_ｉｎｄを受ける。そして、分配手段２は、混雑度Ｃ_ｉｎｄをしきい値Ｔ_ｆと比較し、混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｆよりも大きいとき、パケットＰＫＴのキュー６への分配を停止し、パケットＰＫＴをキュー５へ分配する。

また、分配手段２は、パケットＰＫＴをキュー５へ分配した後に、混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｒよりも小さくなると、パケットＰＫＴのキュー５への分配を停止し、パケットＰＫＴをキュー６へ分配する。

さらに、分配手段２は、混雑度Ｃ_ｉｎｄがＴ_ｒ＜Ｃ_ｉｎｄ＜Ｔ_ｆを満たすとき、キュー５（またはキュー６）へのパケットＰＫＴの分配を維持する。

無線モジュール３は、ＩＥＥＥ８０２．１６によって基地局６０へアクセスする無線モジュールである。即ち、無線モジュール３は、ＷｉＭＡＸによって無線通信を行なう無線モジュールである。そして、無線モジュール３は、キュー５に分配されたパケットＰＫＴを基地局６０へ送信するとともに、基地局６０からのパケットＰＫＴを受信してＩＰ層以上の上位層へ出力する。

無線モジュール４は、ＩＥＥＥ８０２．１１によってアクセスポイント５０へアクセスする無線モジュールである。即ち、無線モジュール４は、ＷｉＦｉによって無線通信を行なう無線モジュールである。そして、無線モジュール４は、キュー６に分配されたパケットＰＫＴをアクセスポイント５０へ送信するとともに、アクセスポイント５０からのパケットＰＫＴを受信してＩＰ層以上の上位層へ出力する
キュー５は、分配手段２から受けたパケットＰＫＴを保持するともに、その保持したパケットＰＫＴを無線モジュール３へ出力する。

キュー６は、分配手段２から受けたパケットＰＫＴを保持するともに、その保持したパケットＰＫＴを無線モジュール４へ出力する。

測定手段７は、後述する方法によって、無線モジュール４がアクセスポイント５０との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄを測定し、その測定した混雑度Ｃ_ｉｎｄを分配手段２へ出力する。

なお、図１に示す無線装置２０，３０，４０の各々は、図２に示す無線装置１０と同じ構成からなる。

図３は、混雑度の測定方法を説明するための概念図である。無線装置１０の無線モジュール４は、タイミングｔ１でキュー６からパケットＰＫＴを取り出すと、ＤＩＦＳ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｃｃｅｓｓＩｎｔｅｒＦｒａｍｅＳｐａｃｅ）を設定し、ＤＩＦＳが経過すると、バックオフタイム（ＢＯ：ＢａｃｋＯｆｆ））を設定する。そして、無線装置１０の無線モジュール４は、バックオフタイムが経過するタイミングｔ２でパケットＰＫＴの送信を試みる。

しかし、無線装置２０の無線モジュール４がタイミングｔ２よりも前のタイミングｔ３でパケットＰＫＴの送信を開始しているので、無線装置１０の無線モジュール４は、無線装置２０の無線モジュール４がアクセスポイント５０から確認応答（ＡＣＫ）を受信し終わるタイミングｔ４まで待機する。

その後、無線装置１０の無線モジュール４は、再度、ＤＩＦＳを設定し、ＤＩＦＳが経過すると、バックオフタイムを設定し、バックオフタイムが経過するタイミングｔ５でパケットＰＫＴの送信を開始する。

そして、無線装置１０の無線モジュール４は、パケットＰＫＴの送信が完了し、更に、ＳＩＦＳ（ＳｈｏｒｔＩｎｔｅｒＦｒａｍｅＳｐａｃｅ）が経過すると、アクセスポイント５０から確認応答（ＡＣＫ）を受信し始め、タイミングｔ６で確認応答（ＡＣＫ）の受信を完了する。

これによって、無線装置１０の無線モジュール４は、パケットＰＫＴのアクセスポイント５０への送信が成功したことを検知する。

この発明においては、図３に示すタイミングｔ１からタイミングｔ６までの時間Ｔを無線モジュール４がアクセスポイント５０との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄと定義する。

この混雑度Ｃ_ｉｎｄは、無線装置１０の無線モジュール４と、アクセスポイント５０との間の無線リンクＭＬ１_{１０−５０}の混み具合を表す。そして、混雑度Ｃ_ｉｎｄが大きければ、無線リンクＭＬ１_{１０−５０}を用いた無線装置１０−アクセスポイント５０間のスループットが低下し、混雑度Ｃ_ｉｎｄが小さければ、無線リンクＭＬ１_{１０−５０}を用いた無線装置１０−アクセスポイント５０間のスループットが向上する。従って、この混雑度Ｃ_ｉｎｄは、無線リンクＭＬ１_{１０−５０}のリンクコストを表す。

また、混雑度Ｃ_ｉｎｄは、無線モジュール４がアクセスポイント５０へのパケットＰＫＴの送信を開始した時刻から、確認応答（ＡＣＫ）をアクセスポイント５０から実際に受信するまでの時刻であるので、混雑度Ｃ_ｉｎｄは、ＩＥＥＥ８０２．１１によるネットワークの通信状況を反映した値になる。つまり、混雑度Ｃ_ｉｎｄは、アクセスポイント５０の通信範囲における無線通信の通信状況を反映した値になる。

例えば、無線装置１０，２０，３０，４０のうち、無線装置１０のみがアクセスポイント５０へパケットＰＫＴを送信している場合、アクセスポイント５０は、無線装置１０からパケットＰＫＴを受信すると、直ちに、確認応答（ＡＣＫ）を無線装置１０へ送信する。

一方、無線装置１０，２０，３０，４０のうち、無線装置１０，２０がアクセスポイント５０へパケットＰＫＴを送信しており、無線装置２０の送信タイミングが無線装置１０の送信タイミングよりも早い場合、アクセスポイント５０は、無線装置１０からのパケットＰＫＴを受信し、かつ、確認応答（ＡＣＫ）を無線装置２０へ送信した後に、確認応答（ＡＣＫ）を無線装置１０へ送信する。即ち、アクセスポイント５０は、アクセスポイント５０における混み具合を反映したタイミングで確認応答（ＡＣＫ）を送信する。

従って、混雑度Ｃ_ｉｎｄは、ＩＥＥＥ８０２．１１によるネットワークの混み具合を反映した値になる。

無線装置１０の測定手段７は、タイマー（図示せず）を内蔵しており、無線モジュール４がパケットＰＫＴをキュー６から取り出した時刻ｔ１から、無線モジュール４が確認応答（ＡＣＫ）をアクセスポイント５０から受信した時刻ｔ６までの時間Ｔをタイマーを用いて測定し、その測定した時間Ｔを混雑度Ｃ_ｉｎｄとして分配手段２へ出力する。

図４は、図１に示す無線ネットワーク１００における無線通信方法を説明するためのフローチャートである。なお、図４においては、無線装置１０が無線通信を行なう場合を例にして無線通信方法について説明する。

一連の動作が開始されると、無線装置１０の無線モジュール４は、キュー６からパケットＰＫＴを取り出し、他の無線装置２０，３０，４０がアクセスポイント５０へパケットＰＫＴを送信していないことを確認すると、その取り出したパケットＰＫＴをアクセスポイント５０へ送信する。そして、無線装置１０の無線モジュール４は、アクセスポイント５０から確認応答（ＡＣＫ）を受信する。

一方、無線装置１０の測定手段７は、無線モジュール４がパケットＰＫＴをキュー６から取り出した時刻から、確認応答（ＡＣＫ）をアクセスポイント５０から受信する時刻までの時間Ｔ-（＝混雑度Ｃ_ｉｎｄ１）を内蔵したタイマーによって測定する。即ち、無線装置１０の測定手段７は、無線モジュール４（＝第１の無線モジュール）がアクセスポイント５０（＝第１の基地局）との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄ１を測定する（ステップＳ１）。

そして、無線装置１０の測定手段７は、その測定した混雑度Ｃ_ｉｎｄ１を分配手段２へ出力する。無線装置１０の分配手段２は、測定手段７から混雑度Ｃ_ｉｎｄ１を受け、その受けた混雑度Ｃ_ｉｎｄ１がしきい値Ｔ_ｆよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、混雑度Ｃ_ｉｎｄ１がしきい値Ｔ_ｆ以下であると判定されたとき、無線装置１０の分配手段２は、無線モジュール４（＝第１の無線モジュール）へのパケットＰＫＴの分配を維持する（ステップＳ３）。その後、一連の動作は、ステップＳ１へ戻る。

一方、ステップＳ２において、混雑度Ｃ_ｉｎｄ１がしきい値Ｔ_ｆよりも大きいと判定されたとき、無線装置１０の分配手段２は、無線モジュール４（＝第１の無線モジュール）へのパケットＰＫＴの分配を停止し、無線モジュール３（＝第２の無線モジュール）へパケットＰＫＴを分配する（ステップＳ４）。

そして、無線装置１０の無線モジュール３は、キュー５からパケットＰＫＴを取り出し、その取り出したパケットＰＫＴを基地局６０（＝第２の基地局）へ送信する（ステップＳ５）。

その後、無線装置１０の測定手段７は、無線モジュール４（＝第１の無線モジュール）がアクセスポイント５０（＝第１の基地局）との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄ２を上述した方法によって測定し（ステップＳ６）、その測定した混雑度Ｃ_ｉｎｄ２を分配手段２へ出力する。

そして、無線装置１０の分配手段２は、混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｒよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ７）。ステップＳ７において、混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｒ以上であると判定されたとき、無線装置１０の分配手段２は、無線モジュール３（＝第２の無線モジュール）へのパケットＰＫＴの分配を維持する（ステップＳ８）。その後、一連の動作は、ステップＳ６へ戻る。

一方、ステップＳ７において、混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｒよりも小さいと判定されたとき、無線装置１０の分配手段２は、無線モジュール３（＝第２の無線モジュール）へのパケットＰＫＴの分配を停止し、無線モジュール４（＝第１の無線モジュール）へパケットＰＫＴを分配する（ステップＳ９）。

そして、無線モジュール４（＝第１の無線モジュール）は、キュー６からパケットＰＫＴを取り出し、その取り出したパケットＰＫＴをアクセスポイント５０（＝第１の基地局）へ送信する（ステップＳ１０）。これによって、一連の動作が終了する。

なお、図１に示す無線装置２０，３０，４０の各々も、図４に示すフローチャートに従って無線通信を行なう。

上述したように、この発明においては、無線モジュール４がアクセスポイント５０との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄがしきい値Ｔ_ｆよりも大きくなると、無線装置１０は、無線モジュール４へのパケットＰＫＴの分配を停止し、パケットＰＫＴを無線モジュール３へ分配してパケットＰＫＴを基地局６０へ送信する（ステップＳ２の“ＹＥＳ”，Ｓ４，Ｓ５参照）。

従って、無線装置１０は、混雑している基地局（＝アクセスポイント５０）ではなく、空いている基地局６０へパケットＰＫＴを送信することができ、無線装置１０から基地局（＝アクセスポイント５０）への無線通信のスループットの低下を抑制して無線リンクを無線装置１０−アクセスポイント５０間の無線リンクＭＬ１_{１０−５０}から無線装置１０−基地局６０間の無線リンクＭＬ１_{１０−６０}に切換えることができる。

また、無線装置１０が無線リンクを無線リンクＭＬ１_{１０−５０}から無線リンクＭＬ１_{１０−６０}に切換えることによって、無線装置２０，３０，４０がアクセスポイント５０との間で無線通信を行なうときの混雑度Ｃ_ｉｎｄが小さくなるので、無線装置２０，３０，４０がアクセスポイント５０へアクセスできる割合を大きくできる。

更に、一旦、無線リンクＭＬ１_{１０−５０}から無線リンクＭＬ１_{１０−６０}に切換えた後に、混雑度Ｃ_ｉｎｄ２がしきい値Ｔ_ｆよりも小さいしきい値Ｔ_ｒよりも小さくなったときに、無線リンクＭＬ１_{１０−６０}からＭＬ１_{１０−５０}に切換える（ステップＳ２の“ＹＥＳ”，Ｓ４〜Ｓ６，Ｓ７の“ＹＥＳ”，Ｓ９，Ｓ１０参照）。従って、無線リンクＭＬ１_{１０−５０}と無線リンクＭＬ１_{１０−６０}との間の頻繁な切換を抑制して、無線リンクを安定して切換えることができる。

図５は、混雑度の実測結果を示す図である。また、図６は、混雑度を用いたときのＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合を示す図である。図５において、縦軸は、混雑度（ｍｓ）を表し、横軸は、時間（ｓｅｃ）を表す。また、曲線ｋ１は、混雑度のタイミングチャートを示す。

図６において、縦軸は、ＷｉＦｉの重み、即ち、ＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合を表し、横軸は、時間（ｓｅｃ）を表す。また、曲線ｋ２は、混雑度を用いたときにＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合のタイミングチャートを示す。なお、図６に示す曲線ｋ２は、しきい値Ｔ_ｆ＝５（ｍｓ）、しきい値Ｔ_ｒ＝Ｔ_ｆ／２＝２．５（ｍｓ）であるときに実測されたものである。

混雑度Ｃ_ｉｎｄは、５０ｓｅｃ付近および７０ｓｅｃ付近で突発的に大きくなっているが、それ以外の領域では、比較的、安定している（図５参照）。

図５に示す混雑度Ｃ_ｉｎｄを用いてＷｉＦｉによる無線リンクとＷｉＭＡＸによる無線リンクとの切換を行なった結果が図６に示す曲線ｋ２である。

図６において、ＷｉＦｉの重みが１．０であることは、パケットＰＫＴを無線モジュール４へ分配することを意味し、ＷｉＦｉの重みが０であることは、パケットＰＫＴを無線モジュール３へ分配することを意味する。

混雑度Ｃ_ｉｎｄは、５０ｓｅｃまでは、しきい値Ｔ_ｆである５（ｍｓ）よりも小さいので、ＷｉＦｉの重みが“１．０”である。そして、混雑度Ｃ_ｉｎｄが５０ｓｅｃ付近でしきい値Ｔ_ｆよりも大きくなると、ＷｉＦｉの重みが“０”となり、無線リンクが無線リンクＭＬ１_{１０−５０}から無線リンクＭＬ１_{１０−６０}に切換えられる。

その後、混雑度Ｃ_ｉｎｄは、しきい値Ｔ_ｒ＝Ｔ_ｆ／２＝２．５（ｍｓ）よりも小さくなるので、ＷｉＦｉの重みが“１．０”になり、無線リンクが無線リンクＭＬ１_{１０−６０}から無線リンクＭＬ１_{１０−５０}に切換えられる。

更に、その後、混雑度Ｃ_ｉｎｄは、７０ｓｅｃ付近で、再び、しきい値Ｔ_ｆを超えるので、ＷｉＦｉの重みが“０”になり、無線リンクが無線リンクＭＬ１_{１０−５０}から無線リンクＭＬ１_{１０−６０}に切換えられる。その後、混雑度Ｃ_ｉｎｄは、約１３０ｓｅｃまでしきい値Ｔ_ｒ＝Ｔ_ｆ／２＝２．５（ｍｓ）よりも小さくならないので、ＷｉＦｉの重みは、“０”のままであり、混雑度Ｃ_ｉｎｄが１３０ｓｅｃ以降になってしきい値Ｔ_ｒ＝Ｔ_ｆ／２＝２．５（ｍｓ）よりも小さくなると、ＷｉＦｉの重みは、“１．０”となり、無線リンクが無線リンクＭＬ１_{１０−６０}から無線リンクＭＬ１_{１０−５０}に切換えられる。

このように、実測された混雑度Ｃ_ｉｎｄを用いることにより、無線リンクＭＬ１_{１０−６０}と無線リンクＭＬ１_{１０−５０}との頻繁な切換を抑制できることが実証された。混雑度Ｃ_ｉｎｄは、アクセスポイント５０の通信範囲における無線通信の通信状況を反映したものであるので、図５に示すように、揺らぎが相対的に小さい。従って、混雑度Ｃ_ｉｎｄを用いて無線リンクを切換えた場合、無線リンクの頻繁な切換を抑制できる。

図７は、ＲＴＴの実測結果を示す図である。また、図８は、ＲＴＴを用いたときのＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合を示す図である。

図７において、縦軸は、ＲＴＴ（ｍｓ）を表し、横軸は、時間（ｓｅｃ）を表す。また、曲線ｋ３は、ＲＴＴのタイミングチャートを示す。図８において、縦軸は、ＷｉＦｉの重み、即ち、ＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合を表し、横軸は、時間（ｓｅｃ）を表す。また、曲線ｋ４は、ＲＴＴを用いたときにＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合のタイミングチャートを示す。なお、図８に示す曲線ｋ４は、しきい値Ｔ_ｆ＝３０（ｍｓ）、しきい値Ｔ_ｒ＝Ｔ_ｆ／２＝１５（ｍｓ）であるときに実測されたものである。

ＲＴＴは、５０ｓｅｃ付近から１１０ｓｅｃ付近までの期間、しきい値Ｔ_ｆ（＝３０ｍｓ）よりも大きくなったり、しきい値Ｔ_ｒ（＝１５ｍｓ）よりも小さくなったりし、大きく揺らいでいる（図７参照）。

その結果、ＷｉＦｉの重みは、５０ｓｅｃ付近から１１０ｓｅｃ付近までの期間、“１．０”と“０”との間で頻繁に切り換えられる（図８参照）。つまり、無線リンクは、５０ｓｅｃ付近から１１０ｓｅｃ付近までの期間、無線リンクＭＬ１_{１０−６０}と無線リンクＭＬ１_{１０−５０}との間で頻繁に切換えられる。

図９は、ＴＣＰスループットのタイミングチャートである。図９において、縦軸は、ＴＣＰスループット（Ｍｂｐｓ）を表し、横軸は、時間（ｓｅｃ）を表す。また、曲線ｋ５は、混雑度を用いた場合のＴＣＰスループットを示し、曲線ｋ６は、ＲＴＴを用いた場合のＴＣＰスループットを示す。

約５０ｓｅｃから７０ｓｅｃまでの期間、ＴＣＰスループットは、混雑度を用いた方がＲＴＴを用いるよりも大きくなる（曲線ｋ５，ｋ６参照）。これは、図６および図８に示すように、混雑度を用いる方が無線リンクＭＬ１_{１０−６０}と無線リンクＭＬ１_{１０−５０}との間での無線リンクの切換が抑制されるからである。

従って、上述した方法によって測定した混雑度を用いることによって、スループットの低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換えることができる。

なお、この発明においては、アクセスポイント５０は、「第１の基地局」を構成し、基地局６０は、「第２の基地局」を構成する。

また、無線モジュール４は、「第１の無線モジュール」を構成し、無線モジュール３は、「第２の無線モジュール」を構成する。

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。

この発明は、通信特性の低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換可能な無線装置に適用される。また、この発明は、通信特性の低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換可能な無線通信方法に適用される。さらに、この発明は、通信特性の低下および無線リンクの頻繁な切換を抑制して無線リンクを切換可能な無線装置を備える無線ネットワークに適用される。

この発明の実施の形態による無線ネットワークの概略図である。図１に示す無線装置の構成を示す概略図である。混雑度の測定方法を説明するための概念図である。図１に示す無線ネットワークにおける無線通信方法を説明するためのフローチャートである。混雑度の実測結果を示す図である。混雑度を用いたときのＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合を示す図である。ＲＴＴの実測結果を示す図である。ＲＴＴを用いたときのＷｉＦｉによる無線リンクへ分配されるパケットの割合を示す図である。ＴＣＰスループットのタイミングチャートである。

符号の説明

１，５，６キュー、２分配手段、３，４無線モジュール、７測定手段、１０，２０，３０，４０無線装置、５０アクセスポイント、６０基地局、１００無線ネットワーク。

Claims

無線通信空間のキャリアセンスを行ない、前記無線通信空間が空いているときに無線通信を行なう第１の無線通信システムを用いて第１の基地局との間で無線通信を行なう第１の無線モジュールと、
前記第１の無線通信システムと異なる第２の無線通信システムを用いて前記第１の基地局と異なる第２の基地局との間で無線通信を行なう第２の無線モジュールと、
前記第１の無線モジュールが前記第１の基地局との間で無線通信を行なうときの前記第１の基地局の通信範囲における通信状況を反映した混雑度を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された混雑度が第１のしきい値よりも大きくなると、前記第１の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、前記パケットを前記第２の無線モジュールに分配する分配手段とを備える無線装置。
前記測定手段は、前記第１の無線モジュール用に設けられたキューから前記パケットを取り出した第１の時刻と、前記第１の基地局から確認応答を受信した第２の時刻との間の時間を前記混雑度として測定する、請求項１に記載の無線装置。
前記分配手段は、前記測定手段によって測定された混雑度が前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値よりも小さくなると、前記第２の無線モジュールへの前記パケットの分配を停止し、前記パケットを前記第１の無線モジュールに分配する、請求項１または請求項２に記載の無線装置。
測定手段が、第１の無線モジュールが第１の無線通信システムを用いて第１の基地局との間で無線通信を行なうときの混雑度を測定する第１のステップと、
前記測定された混雑度が第１のしきい値よりも大きいか否かを判定する第２のステップと、
前記測定された混雑度が前記第１のしきい値よりも大きいと判定されたとき、前記第１の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、前記第１の無線モジュールと異なる第２の無線モジュールへ前記パケットを分配する第３のステップと、
前記第２の無線モジュールが第１の無線通信システムと異なる第２の無線通信システムを用いて前記第１の基地局と異なる第２の基地局との間で無線通信を行なう第４のステップとを備える無線通信方法。
前記第１のステップにおいて、前記測定手段は、前記第１の無線モジュール用に設けられたキューから前記パケットを取り出した第１の時刻と、前記第１の基地局から確認応答を受信した第２の時刻との間の時間を前記混雑度として測定する、請求項４に記載の無線通信方法。
前記第４のステップが実行されているときに、前記測定された混雑度が前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値よりも小さくなると、前記第２の無線モジュールへの前記パケットの分配を停止し、前記第１の無線モジュールへ前記パケットを分配する第５のステップと、
前記第１の無線モジュールが前記第１の無線通信システムを用いて前記第１の基地局との間で無線通信を行なう第６のステップとを更に備える、請求項４または請求項５に記載の無線通信方法。
第１の基地局と、
前記第１の基地局と異なる第２の基地局と、
複数の無線装置とを備え、
前記複数の無線装置の各々は、
無線通信空間のキャリアセンスを行ない、前記無線通信空間が空いているときに無線通信を行なう第１の無線通信システムを用いて前記第１の基地局との間で無線通信を行なう第１の無線モジュールと、
前記第１の無線通信システムと異なる第２の無線通信システムを用いて前記第２の基地局との間で無線通信を行なう第２の無線モジュールと、
前記第１の無線モジュールが前記第１の基地局との間で無線通信を行なうときの混雑度を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された混雑度が第１のしきい値よりも大きくなると、前記第１の無線モジュールへのパケットの分配を停止し、前記パケットを前記第２の無線モジュールに分配する分配手段とを含む、無線ネットワーク。
前記測定手段は、前記第１の無線モジュール用に設けられたキューから前記パケットを取り出した第１の時刻と、前記第１の基地局から確認応答を受信した第２の時刻との間の時間を前記混雑度として測定する、請求項７に記載の無線ネットワーク。
前記分配手段は、前記測定手段によって測定された混雑度が前記第１のしきい値よりも小さい第２のしきい値よりも小さくなると、前記第２の無線モジュールへの前記パケットの分配を停止し、前記パケットを前記第１の無線モジュールに分配する、請求項７または請求項８に記載の無線ネットワーク。