JP2007158568A - 動的チャネル割当方法及び動的チャネル割当装置 - Google Patents

動的チャネル割当方法及び動的チャネル割当装置 Download PDF

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Abstract

【課題】処理負荷及びチャネルの利用効率を向上させることができる動的チャネル割当方法を提供する。
【解決手段】（１）基地局を互いに干渉しない基地局グループにグループ分けする。（２）各チャネルについて、各基地局グループ毎にことなる使用優先度を設定し、各基地局は、チャネルの使用優先度を示す優先度テーブルを保持する。（３）各基地局は、自局が要求するチャネルを導出して、隣接する基地局に広報する。（４）各基地局は、自局の要求チャネルと隣接基地局の要求チャネルが重複した場合、先の優先度テーブルを参照して、当該要求チャネルを利用できるか否かを自律的に判断する。このため、要求メッセージに対する応答を待ったり、チャネルの利用可否を隣接基地局に改めて確認する必要が無くなり、処理負荷の削減や迅速なチャネル割当を可能とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信システムにおけるチャネル割当方法及び装置に関し、特に、トラフィックの生成・消滅に応じて、動的にチャネル割り当てを行う動的チャネル割当方法及び動的チャネル割当装置に関する。
無線リソースを有効に利用するために、チャネルの効率的な割当が行われている。ここで、チャネルとは、時間あるいは周波数あるいはその両者の組み合わせで規定される。また、CDMA技術ではコードでも規定される。
下記非特許文献１では、主要アプリケーションが音声トラフィックであるセルラーネットワークにおける固定的なチャネル割当方法、動的なチャネル割当方法、及びその組み合わせについて、広く紹介されている。
しかしながら、これら技術は、低速で定レートである音声トラフィックを対象としており、バースト性の強いデータトラフィックを効率的に収容するには、適していない。
一方、下記特許文献１では、そうしたデータトラフィックを効率的に収容するための動的チャネル割り当て方法が開示されている。同文献によると、キューを持つ基地局からなる無線通信網において、相互干渉する基地局で同時に同一チャネルが使われることを禁止して、キュー長に応じたチャネル割当が、基地局と他の網エンティティとの応答により、定期的になされる方法が開示されている。
同文献に開示されているチャネルリクエスト法によれば、チャネル要求を隣接基地局に送り、チャネルの借用可否の応答を受けるのと同時に、他の隣接基地局が同一チャネルを使用していないか照会・確認を行う。
また、LPベース法は、チャネルごとにMIS (Maximum Weight Independent Set)を構成する基地局を導出して、チャネルを割り当てていく。このため、ネットワークが大きくなるに連れ、MISを導出する計算量が膨大となり、また、この計算を実行する装置が中央に必要となるため、計算遅延のほか、メッセージ交換のための遅延も大きい。
また、キャリアレーキング法は、周辺の隣接基地局に対して、1つの基地局がアクティブとなって（周辺基地局がパッシブ）、余剰チャネルを一定期間優先的に利用できるものである。アクティブな基地局が余剰チャネルを使いきらない場合、さらにチャネルを要求するパッシブな基地局が存在したとしても、同基地局は余剰チャネルを使うことができず、効率の低下をもたらす。
I.Katzela, et. al., "Channel Assignment Schemes for Cellular Mobile Telecommunication Systems: A Comprehensive Survey"、 IEEE Personal Communications、 June 1996 特開2000-078651号公報
先に示した特許文献１の動的チャネル割当方法では、それぞれ次のような課題がある。
チャネルリクエスト法では、隣接基地局毎に、チャネルの借用要求の送信、応答の受信、他の隣接基地局が同チャネルの使用有無の照会/確認が必要となる。このため、隣接基地局に対する個別の要求・応答、確認が必要となり、処理量が大きく、また、メッセージ交換のための遅延が大きいため、チャネルの使用効率の低下を招く可能性がある。
LPベース法では、ネットワークが大きくなるに連れ、MISを導出する計算量が膨大となり、また、この計算を実行する装置が中央に必要となるため、計算遅延のほか、メッセージ交換のための遅延も大きい。このため、特に、大規模なネットワークでは、遅延増大によるチャネルの使用効率の低下を招く可能性がある。
キャリアレーキング法では、アクティブな基地局が余剰チャネルを使いきらない場合、さらにチャネルを要求するパッシブな基地局が存在したとしても、同基地局は余剰チャネルを使うことができず、効率の低下をもたらす。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、処理負荷及びチャネルの利用効率を向上させることができる動的チャネル割当方法及びそれを実施する動的チャネル割当装置を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明の第一の動的チャネル割当方法は、互いに干渉しない基地局で構成される複数の基地局グループからなる無線通信ネットワークの複数のチャネルを動的に割り当てる動的チャネル割当方法において、各基地局が、使用要求するチャネル情報を互いに干渉する隣接基地局に広報する広報ステップと、自局の前記チャネル情報と前記隣接基地局の前記チャネル情報を基にチャネル毎に定義されたチャネルの使用に関する各基地局グループの優先度に従って、使用するチャネルを決定する決定ステップとを有すること特徴とする。
本発明の第二の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、各基地局が、前記チャネル情報を自局のトラフィック量に基づいて生成するチャネル情報生成ステップを更に有すること特徴とする。
本発明の第三の動的チャネル割当方法は、上記第二の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報生成ステップは、次の前記チャネル情報を広報するまでの期間内に自局のトラフィックを送信するのに十分なチャネル数を最小要求チャネル数とするステップを含むことを特徴とする。
本発明の第四の動的チャネル割当方法は、上記第二の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報生成ステップは、トラフィックを送信する時間に比例して、必要なチャネル数を決定するステップを含むことを特徴とする。
本発明の第五の動的チャネル割当方法は、上記第二の動的チャネル割当方法において、前記チャネル情報生成ステップは、サービスクラス毎のトラフィック量とサービスクラス毎の重み付けに基づいて、前記チャネル数を決定するステップを含むことを特徴とする。
本発明の第六の動的チャネル割当方法は、上記第二の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報生成ステップは、自局の属する基地局グループにおける優先度の高いチャネルから使用要求するチャネルを選択するステップを含むことを特徴とする。
本発明の第七の動的チャネル割当方法は、上記第二の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報生成ステップは、自局において比較的特性の良いチャネルを選択するステップを含むことを特徴とする。
本発明の第八の動的チャネル割当方法は、上記第二の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報生成ステップは、自局の隣接基地局と干渉するチャネルを除いたチャネルを選択するステップを含むことを特徴とする。
本発明の第九の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用の可否に関する状態情報を含むことを特徴とする。
本発明の第十の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用開始時間を含むことを特徴とする。
本発明の第十一の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用時間を含むことを特徴とする。
本発明の第十二の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報は、上り／下りのいずれか又は両方のチャネル情報であることを特徴とする。
本発明の第十三の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 前記広報ステップに関し、各基地局は、他の基地局と同期して前記チャネル情報を広報することを特徴とする。
本発明の第十四の動的チャネル割当方法は、上記第九の動的チャネル割当方法において、 前記広報ステップに関し、各基地局は、前記状態情報に変化が生じたときに、前記状態情報を更新して前記チャネル情報を広報することを特徴とする。
本発明の第十五の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 前記チャネル情報は、自局のチャネル情報に加えて、前記隣接基地局の前記チャネル情報を含むことを特徴とする。
本発明の第十六の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 前記優先度は、各チャネルにおいて，各基地局グループで異なる値となることを特徴とする。
本発明の第十七の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、 任意の２つの基地局グループにおいても、各チャネルにおける前記優先度の優劣の差が最小であることを特徴とする。
本発明の第十八の動的チャネル割当方法は、上記第一の動的チャネル割当方法において、前記チャネル情報を自局のトラフィック量と直前のチャネル割り当て実績に基づいて生成するチャネル情報生成ステップを更に有すること特徴とする。
本発明の動的チャネル割当装置の構成は、互いに干渉しない基地局で構成される複数の基地局グループからなる無線通信ネットワークの複数のチャネルを動的に割り当てる動的チャネル割当装置において、使用要求したチャネル情報干渉する隣接基地局に広報する広報処理部と、チャネル毎に各基地局グループの優先度を定義した優先度テーブルを記憶する記憶部と、自局及び隣接基地局の前記要求チャネル情報を基に前記優先度テーブルに従って使用するチャネルを決定する使用チャネル決定部とを有すること特徴とする。
本発明の第一の動的チャネル割当方法及び本発明の動的チャネル割当装置によれば、チャネル要求が競合した場合においても，各基地局が自律的にチャネルの使用可否を判断することができ、応答などのメッセージや他の隣接基地局に対する確認が不要となる。
第二の動的チャネル割当方法によれば、トラフィック状態をベースとすることで、チャネルの必要な基地局にのみ、チャネルが割り当てられるようになる。第三の動的チャネル割当方法によれば、最低限必要なチャネル数を導出することで、不足なくチャネルの要求をすることができる。第四の動的チャネル割当方法によれば、トラフィック量をそのまま使うのではなく、そのトラフィックを送信するのに必要な時間、すなわちチャネルを占有する時間に換算することで、実態に即したチャネルの要求・割り当てができる。
第五の動的チャネル割当方法によれば、チャネルが競合を緩和し、競合が生じたとしても、QoSの高いトラフィックを有する基地局がチャネルを確保する可能性を高めることができる。第六の動的チャネル割当方法によれば、他の基地局と競合したとしても、優先度が高い可能性のあるチャネルを要求しているので、要求したチャネル数を確保できる可能性が高くなる。第七の動的チャネル割当方法によれば、性能の良いチャネルを優先して利用することができるようになる。
第八の動的チャネル割当方法によれば、性能の良いチャネルを優先して利用することができるようになる。第九の動的チャネル割当方法によれば、隣接基地局の使用・不使用が確定したチャネルの情報をもとに、自局におけるチャネルの使用・不使用を判断することができるようになる。第十の動的チャネル割当方法によれば、チャネル毎に、所定の広報周期よりも短い間隔での細かいチャネル割り当てが可能となる。
第十一の動的チャネル割当方法によれば、チャネル毎に、所定の広報周期よりも短い間隔での細かいチャネル割り当てが可能となる。第十二の動的チャネル割当方法によれば、上り下りで周波数帯域が分かれている(周波数分割多重)無線通信システム及び上り下りがタイムスロットで別れている(時分割多重)無線通信システムの両方に対応できる。第十三の動的チャネル割当方法によれば、ほぼ同時刻にすべての隣接基地局の最新の要求チャネルを入手し、各基地局が使用するチャネルを確定して，次の要求チャネルの広報及びチャネルの確定まで，安定的に当該チャネルを利用できる。
第十四の動的チャネル割当方法によれば、迅速に最新の要求チャネル情報を隣接基地局に広報することができる。第十五の動的チャネル割当方法によれば、チャネル使用可否の迅速化が可能となる。第十六の動的チャネル割当方法によれば、一意にチャネルの利用可否を判断することができる。第十七の動的チャネル割当方法によれば、基地局間の公平性を図ることができる。第十八の動的チャネル割当方法によれば、比較的高い確率でチャネル割り当てを受けられる可能性がある。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
本発明では、以下の（１）〜（４）の基本的な処理を行うことにより、各基地局が１つのチャネル要求メッセージを隣接基地局（隣接基地局：干渉の影響のある範囲の基地局を意味する）に広報し、各基地局が隣接基地局より広報されたチャネル要求メッセージをもとにチャネルの利用可否を自律的に判断できるようにする。このため、要求メッセージに対する応答を待ったり、チャネルの利用可否を隣接基地局に改めて確認する必要が無くなり、処理負荷の削減や迅速なチャネル割当を可能とする。
（１）基地局を互いに干渉しない基地局グループにグループ分けする。
（２）各チャネルについて、各基地局グループ毎にことなる使用優先度を設定し、各基地局は、チャネルの使用優先度を示す優先度テーブルを保持する。
（３）各基地局は、自局が要求するチャネルを導出して、隣接する基地局に広報する。
（４）各基地局は、自局の要求チャネルと隣接基地局の要求チャネルが重複した場合、先の優先度テーブルを参照して、当該要求チャネルを利用できるか否かを自律的に判断する。
（第一の実施の形態例）［基本パターン］
図１は、無線通信ネットワークの例を示す図である。図１において、X(v,u) (X=A、B、…、G、v、 uは座標軸)は基地局の識別子であり、正六角形は、基地局のカバーエリアを表す。また、AからGは、互いに干渉しない基地局で構成される基地局グループを表す。例えば、基地局A(2,1)について考えると、基地局A(2,1)と干渉する隣接基地局は、基地局A(2,1)を囲む基地局B(3,0)、C(2,0)、D(1,1)、E(1,2)、F(2,2)、G(3,1)となる。基地局A(2,1)は、基地局Aグループの他の基地局A(0,0)、A(5,1)、A(4,2)、A(1,4)とは隣接せず、基地局Aグループの各基地局は互いに干渉しない位置にある。なお、ここでは、BS (Base Station)を基地局と同じ意味で使う。
図２は、チャネル毎に各基地局グループの優先度を定義した優先度テーブルの例を示す図である。小文字アルファベットがチャネルを表し、各チャネルに対して、基地局グループ(A〜G)の優先度が定義される。優先度は、複数の基地局が同一チャネルを要求した場合、そのチャネルを使用できる基地局の優先順位である。
図２に示すように、各チャネルの優先度は、基地局グループで同一値とならないように設定する。これにより、同一チャネルの使用を複数の基地局が要求したとしても、優先度の最も高い基地局が使用権を得るように判断できるため、各基地局が一意にチャネルの利用可否を自律的に判断できる。
また、任意の２つの基地局グループについて、各チャネルの優先度を比べると、４：３となるように設定する。例えば、基地局Aと基地局Bについて、優先度を比べると、チャネルa、 c、 e、 fの4チャネルについては、Aの方が優先度が高く、チャネルb、 d、 gの3チャネルについては、Bの方が優先度が高い。また、AはBに対しては、4:3で優先度の高いチャネル数が多くなっているが、他の基地局グループに対しては3:4の場合もある。図２の例では、他の6つの基地局に対して4:3、3:4となるものが3:3となるように設定してある。このように優先度テーブルを設定することで、基地局間の公平性を実現することができる。
なお、今回、チャネル数が7のため、優劣数の差が1となっているが、チャネル数が偶数であれば差が0になるように設定する。
各基地局は、要求するチャネルを決定し、それを要求チャネル情報として、隣接基地局に広報する。そして、各基地局は隣接基地局の要求チャネル情報を受信して、自局が要求するチャネルと同じチャネルを隣接基地局が要求して競合が生じている場合、優先度テーブルの当該チャネルの優先度を参照して、チャネル利用の可否を判断する。すなわち、自局のほうが優先度が高い場合には当該チャネルを利用し、低い場合には当該チャネルの利用を断念する。このように、チャネル要求が競合した場合においても、各基地局が自律的にチャネルの使用可否を判断することができ、応答などのメッセージや他の隣接基地局に対する確認が不要となる。
上記要求チャネル情報の広報は、他の基地局と同期して行われることが望ましい。これにより、ほぼ同時刻にすべての隣接基地局の最新の要求チャネルを入手し、各基地局が使用するチャネルを確定して、次の要求チャネルの広報及びチャネルの確定まで、安定的に当該チャネルを利用できる。
図３は、各基地局が同期して要求チャネル情報を広報する例を示す図である。なお、図３は、基地局A(2,1)を中心とする情報の交換のみを示している。すなわち、基地局A(2,1)とそれに隣接する基地局B(3,0)、C(2,0)、D(1,1)、E(1,2)、F(2,2)、G(3,1)との通信が例示される。
図３では、時刻t1に各基地局が要求チャネル情報を交換して、時刻t2からt3までのチャネルの利用可否を決定している。同様に、時刻t2に時刻t3からのチャネルの利用可否を決定している。広報時刻の間隔(t1〜t2、t2〜t3)は、一定周期とすることが考えられるが、同期している限り可変でもかまわない。
この要求チャネル情報は、上り（端末から基地局方向）、下り（基地局から端末方向）のトラフィックのいずれか一方でも良いし、両方でもよい。すなわち、上り下りで周波数帯域が分かれている(周波数分割多重)無線通信システムでは、上り下りそれぞれでチャネル割り当てを行うことができるし、上り下りがタイムスロットで別れている(時分割多重)無線通信システムでは、上り下りのチャネル割り当てを同時に行うこともできる。
また、各基地局の同期には、GPS (Global Positioning System)などを用いることができる。
図４は、要求チャネルを広報する処理（送信側処理）を示すフローチャートである。送信側処理としては、所定時間毎（S10）に周期的に要求チャネル情報を生成し（S11）、それを隣接基地局に広報する（S12）。図６は、要求チャネル情報の例を示す図である。図６の例では、チャネルa、c、dの使用が要求されている。なお、図６では、ビットマップ形式を示しているが、この形式に限るものではない。
図５は、要求チャネル情報を受信して、使用チャネルを確定する処理（受信側処理）を示すフローチャートである。受信側処理としては、要求チャネル情報を受信すると（S20）、情報を解析し（S21）、すなわち、優先度テーブルを参照して、自局と送信局との優先度の比較に基づいて使用チャネルを決定する（S22）。図４において、要求チャネル情報生成は、自局のトラフィック状態から要求チャネル情報を生成することができる。特に、自局のトラフィック量を監視して、次の要求チャネル情報を送信するまでの時間内にトラフィックを送信するのに十分なチャネル数を最小の要求チャネル数とすることができる。
例えば、100msec毎に、最新の要求チャネル情報を広報する無線通信システムで、7個の周波数キャリアをチャネルとして動的チャネル割り当てする場合を例とする。なお、各周波数キャリアは、100usecのシンボル時間で適応変調されるものとする。
図７は、基地局A(2,1)のカバーエリア内で４つの端末が通信している例を示す図であり、この例を用いて最小の要求チャネル数について説明する。図８は、各端末のトラフィック量と所要チャネル数を示す図である。
図７において、端末１は基地局から離れているため、電波減衰が激しいためBPSKによる通信、端末３は基地局に近いため16QAMによる通信、端末２及び４はQPSKによる通信を行っていると仮定する。このとき、それぞれの端末は図８に示すトラフィック量が存在するとすると、変調方式によるbit数/シンボルの関係から、要求チャネル情報の送信間隔(100ms)内で、それぞれの端末がトラフィックを送信しきるのに必要な所要チャネルを導出することができる(ここでは、誤り訂正符号の符号化レートや各種制御のためのオーバーヘッドを考慮していない)。このように、バイト数などのトラフィック量をそのまま使うのではなく、そのトラフィックを送信するのに必要な時間、すなわち、チャネルを占有する時間に換算することで、実態に即したチャネルの要求・割り当てができる。
この結果、基地局A(2,1)は、最低4チャネルを要求しないと４台の端末のトラフィックをさばききれないことになる。
図９は、チャネルの割り当てと端末の対応を模式的に示す図である。端末１に対して２チャネル割り当てられ、端末２と４に対して合わせて１チャネル割り当てられ、端末３に対して１チャネル割り当てられる。
なお、上記の例では、特に上り/下りのトラフィックを区別しなかったが、上り/下りのトラフィックそれぞれで最小の要求チャネル数を導出することもできる。また、トラフィックのQoS(Quality of Servce)クラス（サービスクラス）毎の重み付けを考慮して、要求チャネル数を導出することもできる。
図１０は、2つの基地局のカバーエリアにそれぞれ2台ずつの端末がある例を示す図である。図１０において、基地局A(2,1)の2台の端末は高優先トラフィックであり、基地局G(3,1)の2台の端末は低優先トラフィックとする。QoSクラス以外の条件は、各端末で同一とする。
図１１は、図１０における各端末に対するQoS毎の重み付けを考慮した場合のチャネル数の計算例を示す。ここでは、高優先の重みを1.5、低優先の重みを0.5と定義した。図１１の結果より、基地局A(2,1)は、3チャネルを要求する一方、基地局G(3,1)は1チャネルのみを要求することになる。実際に利用できるチャネルは他の隣接基地局の要求チャネルに依存するが、QoSの高いトラフィックを多く有する基地局の要求チャネル数が、低いQoSのトラフィックを多く有する基地局の要求チャネル数よりも多くなることで、チャネルが競合を緩和し、競合が生じたとしても、QoSの高いトラフィックを有する基地局がチャネルを確保する可能性を高めることができる。
各基地局は、要求するチャネル数を決定するとともに、どのチャネルを要求するか選択する。要求チャネルの選択に当たっては、優先度テーブルにおいて、自局の優先度が高いチャネルから順次選択することができる。
例えば、基地局A(2,1)が3チャネルを要求すると仮定したとき、図２の優先度テーブルより、チャネルa、f、cの3チャネルを要求チャネルとして広報する。これにより、他の基地局と競合したとしても、優先度が高い可能性のあるチャネルを要求しているので、要求したチャネル数を確保できる可能性が高くなる。
一方、周辺の電波状況によっては、特定の周波数の特性が極端に悪いことが考えられる。このような場合には、優先度の順に要求するチャネルを選択するのではなく、特性の悪いチャネルを除いたチャネルのなかから要求チャネルを選択することが望まれる。
例えば、上述の例で、チャネルfの特性が極めて悪い場合、基地局A(2,1)は、チャネルa、c、eの3チャネルを要求チャネルとして広報する。これにより、性能の良いチャネルを優先して利用することができるようになる。また、ある基地局エリアでは性能が悪いチャネルでも他の基地局エリアでは性能が良い場合も考えられ、周波数の有効利用が図れる。
また、直近の割り当て実績を基に、要求チャネルを選択することもできる。すなわち、直近に割り当てられた実績のあるチャネルを優先して、要求チャネルとして選択することで、比較的高い確率で、チャネル割り当てを受けられることが考えられる。
（第二の実施の形態例）［広報の繰り返し］
図３では、1回の要求チャネル情報の交換を行っていた。しかしながら、この交換では、隣接する基地局が隣接する別の基地局の要求チャネル情報によって、隣接基地局の使用可能チャネルが変わってくることに対応できない。
例えば、図１及び図２で構成される無線通信ネットワークを例に考える。図１２は、無線通信ネットワークの例を示す図であり、基地局A(2,1)を色分けしていることを除いて図１と同様の図である。
図１２において、基地局A(2,1)がidle状態(トラフィック無し)で、チャネルa(基地局Aが最も優先度の高いチャネル)を隣接基地局が利用できるとき、同チャネルの優先度が最も低いG(3,1)が同チャネルを利用できるか否かについて考える。例えば、B(3,0)は、G(3,1)よりも優先度が高いため、B(3,0)がチャネルaを要求した場合、G(3,1)は優先度テーブルに従ってチャネルaの使用を断念する。ところが、C(2,0)もチャネルaの利用を要求していた場合、C(2,0)のほうが優先度が高いため、実際には、B(3,0)はチャネルaを利用することができない。従って、B(3,0)がチャネルaを要求しているだけで、チャネルaの利用を断念するのは不十分といえる。
そこで、図１３に示すように、要求チャネル情報に、「確定」及び「暫定」という状態を付与して、これにより、隣接基地局の使用・不使用が確定したチャネルの情報を基に、自局におけるチャネルの使用・不使用を判断することができるようになる。
図１３は、状態情報を含む要求チャネル情報を示す図である。図１３の例では、状態：1が確定、状態:0が暫定としている。基地局Aにとって、チャネルaは、優先度１位なので、チャネルaを要求することで（要求フラグ「１」）、使用が「確定」し、状態フラグも「１」となる。また、チャネルｂ、ｄ、ｅ、ｇに関しては、使用要求していないので（要求フラグ「０」）なので、不使用が「確定」し、状態フラグは「１」となる。チャネルｃ、ｆについては、使用要求がされているが（要求フラグ「１」）、優先順位が１位ではないので、優先度の高い他の隣接基地局が使用要求を行っているかどうかによって、使用可能かどうかが決定する。すなわち、要求チャネル情報を生成した時点では、使用の可否は不確定であり、状態フラグは「０」（暫定）となる。
隣接基地局から要求チャネル情報を受信すると、「確定」状態のチャネルの要求状況をベースに自局における当該チャネルの使用・不使用を確定する。また、チャネルの使用・不使用の状態が変化した場合、更新した要求チャネル情報を隣接基地局に広報する。これにより、迅速に最新の要求チャネル情報を隣接基地局に広報することができる。
図１４は、チャネル要求状態を更新する処理のフローチャートを示す図である。隣接基地局から要求チャネル情報を受信すると（S30）、自局が要求するチャネルについて、自局よりも優先度の高い基地局からの使用要求があるかどうか判定する（S31）。ない場合は、当該チャネルについては、自局が優先的に使用することができることから、自局での使用が確定する（S32）。一方、ある場合、要求チャネル情報に含まれる状態情報から、自局よりも優先度の高い基地局からの要求は確定しているかどうか判定し（S33）、確定している場合は、自局での不使用が確定する（S34）。確定していない場合は、自局での不使用もまだ確定しない。使用・不使用が確定したチャネルについては、要求チャネル情報の状態情報を更新し、更新した要求チャネル情報を隣接基地局に広報する（S35）。この処理を繰り返すことにより、最終的に全てのチャネルの使用・不使用が確定する。
図１５は、状態情報を含む要求チャネル情報を送信し、当該要求チャネル情報に基づくチャネル使用の可否判断例を示す図である。
図１５では、上述した例と同様に、基地局A(2,1)がチャネルaを不使用の場合で、図中の基地局G(3,1)、B(3,0)、C(2,0)以外の基地局はチャネルaの使用を要求していないものとする。
要求チャネル情報の広報時刻t1になると、各基地局は、要求チャネル情報を隣接基地局に広報する。ここで、G(3,1)とC(2,0)は隣接していないため、直接の情報交換はない。
基地局C(2,0)は、A(2,1)がチャネルa不使用の情報を得ると、チャネルaに対する優先度が2 (基地局Aの次に高い優先度)であるため、チャネルaの使用を確定する。基地局B(3,0)は、基地局Aの次に高い優先度を持つC(2,0)がチャネルaを希望していること知り、自局でのチャネルaの使用を断念し、不使用を確定する。一方、基地局G(3,1)は、チャネルaに対する優先度の高い隣接基地局B(3,0)が同チャネルの要求が未確定のため、確定するのを待つ。また、基地局B(3,0)、基地局C(2,0)は、チャネルaに対する状態が変化したので、新たな要求チャネル情報を隣接基地局に広報する。
B(3,0)よりチャネルa不使用確定の情報を受信した基地局G(3,1)は他の隣接基地局がチャネルAを利用してないので、チャネルaの使用を確定し、隣接基地局に広報する。
この例では、各基地局が同期して広報する要求チャネル情報に加え、チャネルの要求状態に変化が生じたときに、更新した要求チャネル情報を送信することで、チャネルaをC(2,0)及びG(3,1)の2基地局で使えるようになる。
（第三の実施の形態例）［時間情報］
上述の第1及び第2の実施の形態例においては、各基地局が同期した広報時刻を基準にチャネルの使用・不使用を判断していた。そのため、次の広報時刻までにトラフィックの送信を完了してしまうと、新たなチャネル割り当てが行われず、効率的なチャネルの利用できない。また、第2の実施の形態例において、チャネルの使用が終了したときに、チャネルの不使用・確定とした要求チャネル情報を隣接基地局に広報したとしても、別の基地局がチャネルの利用を開始するには、隣接基地局と再度、要求チャネル情報の相互広報が必要となる。
そこで、第三の実施の形態例では、要求チャネル情報に、チャネルの使用開始時刻及び使用時間の時間情報を含めて、隣接基地局に広報する。
図１６は、時間情報を含む要求チャネル情報を例示する。図１６に示すように、当該チャネルの要求・状態の開始時刻と時間を含む。
図１７は、時間情報を含む要求チャネル情報の送信と使用チャネルの確定の例を示す。図１７の例では、基地局C(2,0)のチャネルaの要求時間が広報時間間隔Tに満たないtd時間と仮定している。時刻t1における要求チャネル情報の広報により、C(2,0)は時刻t2からtd時間、チャネルaの使用を確定する。同時に、基地局B(3,0)は、C(2,0)によるチャネルaの使用後に、チャネルaを使用できることを確定する。このとき、G(3,1)はまだチャネルaの使用・不使用について確定していない。基地局B(3,0)、C(2,0)がそれぞれ更新した要求チャネル情報を広報する。更新された要求チャネル情報から基地局G(3,1)は、時刻t2からtd時間、チャネルaを使用できることを確定する。
図１８は、チャネルaの割り当て結果を示す図である。図１８に示すように、基地局C(2,0)とG(3,1)は、時刻t2から周期T経過前の時間td経過までチャネルを使用し、周期Tの経過途中の時間td経過時からは、基地局B(3,0)がチャネルを使用する。
（第4の実施の形態）［隣の隣の情報を広報するパターン］
図１２で、基地局G(3,1)がチャネルaを使用できることが確定するまでに、最も長い更新処理を必要とするケースを考える。
図２によると、基地局Gの優先度は7であるので、まず、優先度が6である基地局D(3,2)がチャネルaを使用しないことが確定する必要がある。基地局D(3,2)がチャネルaの使用を要求した場合、基地局Dよりも優先度が1高い基地局E(3,3)がチャネルaの使用を確定することで、基地局D(3,2)がチャネルaの使用を断念する。同様に、基地局E(3,3)がチャネルaを使用するには、優先度が1高い基地局B(2,3)がチャネルaの使用を断念する必要がある。このためには、基地局Bより1優先度が高い基地局F(2,2)がチャネルaを使うことが考えられる。しかし、F(2,2)は基地局G(3,1)に隣接するため、F(2,2)がチャネルaを使用すると、基地局G(3,1)がチャネルaを利用できないため、基地局F(2,2)はチャネルaを要求しないと想定する。そうすると、基地局B(2,3)がチャネルaの使用を断念するには、基地局C(1,3)あるいはA(1,4)がチャネルaを利用することが前提となる。
上記をまとめると、次のような要求チャネル情報の交換手順となる。
（１）C(1,3)あるいはA(1,4)がチャネルaを使用する。
（２）B(2,3)がチャネルaを使えない。
（３）E(3,3)がチャネルaを使用する。(E(3,3)は、C(1,3)とA(1,4)と隣接しないので、互いに干渉せずにチャネルａを使用できる。このとき、チャネルａに関してE(3,3)より優先度の高いA(4,2)がチャネルaを使わないことが前提)
（４）D(3,2)がチャネルaを使えない。
従って、最長4ステップを経ないと、基地局G(3,1)がチャネルaを利用できるか否か決定されない。このとき、基地局F(2,2)がチャネルaを要求していると、基地局G(3,1)がチャネルaを利用できないので、基地局F(2,2)はチャネルaを要求していないことを前提とする。
一方、上記の関連する基地局の基地局G(3,1)からのトポロジー的な距離は、以下のとおりであり、最も遠いA(1,4)でも距離3しか離れていない。
D(3,2)：距離1
E(3,3)：距離2
B(2,3)：距離2
C(1,3)：距離2
A(1,4)：距離3
これは、優先度の高い基地局から順に、チャネルの使用可否を判断するため、上記のように4ステップが必要となっている。
図１９は、トポロジーの観点と優先度の観点から見た基地局の距離を示す図である。そこで、トポロジー的な距離に相当するステップ数で、チャネルの使用可否の判断が可能となるように、各基地局が広報する要求チャネル情報に、自局の要求チャネル情報に加えて、隣接基地局の要求チャネル情報を含めることができる。
図２０は、隣接基地局の情報を含む要求チャネル情報を示す図である。図２０では、基地局G(3,1)の要求チャネル情報を示す。図２０では、チャネルの要求状態などを含めていない、簡単な例として示しているだけであり、チャネル状態、時間情報などを含む要求チャネル情報としても良い。
図２０のように、要求チャネル情報に隣接基地局の情報を含めることで、先の例におけるステップが下記のように短縮される。
（１）基地局B(2,3)は、C(1,3)又はA(1,4)がチャネルaを使用することを知る。
（２）基地局F(2,2)はC(1,3)又はB(2,3)より（１）の結果を知る。さらに、D(3,2)及びE(3,3)は、B(2,3)より（１）の結果を知る。また、D(3,2)はE(3,3)の隣接基地局の要求状況をE(3,3)より知ることで、自局がチャネルaを使用できるか判断する。
（３）基地局D(3,2)は、前ステップで判断した自局におけるチャネルaの使用可否を基地局G(3,1)に通知する。
このようにして、トポロジー的な距離（上記例の場合は距離３）と同じステップ数（上記例の場合は３ステップ）でチャネルの使用可否の判断が可能となる。
（付記１）
互いに干渉しない基地局で構成される複数の基地局グループからなる無線通信ネットワークの複数のチャネルを動的に割り当てる動的チャネル割当方法において、各基地局は、
使用要求するチャネル情報を互いに干渉する隣接基地局に広報する広報ステップと、
自局の前記チャネル情報と前記隣接基地局の前記チャネル情報を基にチャネル毎に定義されたチャネルの使用に関する各基地局グループの優先度に従って、使用するチャネルを決定する決定ステップとを有すること特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記２）
付記１において、
各基地局は、前記チャネル情報を自局のトラフィック量に基づいて生成するチャネル情報生成ステップを更に有すること特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記３）
付記２において、
前記チャネル情報生成ステップは、次の前記チャネル情報を広報するまでの期間内に自局のトラフィックを送信するのに十分なチャネル数を最小要求チャネル数とするステップを含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記４）
付記２において、
前記チャネル情報生成ステップは、トラフィックを送信する時間に比例して、必要なチャネル数を決定するステップを含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記５）
付記２において、
前記チャネル情報生成ステップは、サービスクラス毎のトラフィック量とサービスクラス毎の重み付けに基づいて、前記チャネル数を決定するステップを含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記６）
付記２において、
前記チャネル情報生成ステップは、自局の属する基地局グループにおける優先度の高いチャネルから使用要求するチャネルを選択するステップを含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記７）
付記２において、
前記チャネル情報生成ステップは、自局において比較的特性の良いチャネルを選択するステップを含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記８）
付記２において、
前記チャネル情報生成ステップは、自局の隣接基地局と干渉するチャネルを除いたチャネルを選択するステップを含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記９）
付記１において、
前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用の可否に関する状態情報を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１０）
付記１において、
前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用開始時間を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１１）
付記１において、
前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用時間を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１２）
付記１において、
前記チャネル情報は、上り／下りのいずれか又は両方のチャネル情報であることを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１３）
付記１において、
前記広報ステップに関し、各基地局は、他の基地局と同期して前記チャネル情報を広報することを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１４）
付記９において、
前記広報ステップに関し、各基地局は、前記状態情報に変化が生じたときに、前記状態情報を更新して前記チャネル情報を広報することを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１５）
付記１において、
前記チャネル情報は、自局のチャネル情報に加えて、前記隣接基地局の前記チャネル情報を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１６）
付記１において、
前記優先度は、各チャネルにおいて，各基地局グループで異なる値となることを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１７）
請求項１において、
任意の２つの基地局グループにおいても、各チャネルにおける前記優先度の優劣の差が最小であることを特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１８）
付記１において、
前記チャネル情報を自局のトラフィック量と直前のチャネル割り当て実績に基づいて生成するチャネル情報生成ステップを更に有すること特徴とする動的チャネル割当方法。
（付記１９）
互いに干渉しない基地局で構成される複数の基地局グループからなる無線通信ネットワークの複数のチャネルを動的に割り当てる動的チャネル割当装置において、
使用要求したチャネル情報干渉する隣接基地局に広報する広報処理部と、
チャネル毎に各基地局グループの優先度を定義した優先度テーブルを記憶する記憶部と、
自局及び隣接基地局の前記要求チャネル情報を基に前記優先度テーブルに従って使用するチャネルを決定する使用チャネル決定部とを有すること特徴とする動的チャネル割当装置。
無線通信ネットワークの例を示す図である。 チャネル毎に各基地局グループの優先度を定義した優先度テーブルの例を示す図である。 各基地局が同期して要求チャネル情報を広報する例を示す図である。 要求チャネルを広報する処理（送信側処理）を示すフローチャートである。 要求チャネル情報を受信して、使用チャネルを確定する処理（受信側処理）を示すフローチャートである。 要求チャネル情報の例を示す図である。 基地局A(2,1)のカバーエリア内で４つの端末が通信している例を示す図である。 各端末のトラフィック量と所要チャネル数を示す図である。 チャネルの割り当てと端末の対応を模式的に示す図である 2つの基地局のカバーエリアにそれぞれ2台ずつの端末がある例を示す図である。 図１０における各端末に対するQoS毎の重み付けを考慮した場合のチャネル数の計算例を示す。 無線通信ネットワークの例を示す図である。 状態情報を含む要求チャネル情報を示す図である。 チャネル要求状態を更新する処理のフローチャートを示す図である。 図１５は、状態情報を含む要求チャネル情報を送信し、当該要求チャネル情報に基づくチャネル使用の可否判断例を示す図である。 時間情報を含む要求チャネル情報を示す図である。 時間情報を含む要求チャネル情報の送信と使用チャネルの確定の例を示す図である。 チャネルaの割り当て結果を示す図である。 トポロジーの観点と優先度の観点から見た基地局の距離を示す図である。 隣接基地局の情報を含む要求チャネル情報を示す図である。
符号の説明
Ａ〜Ｇ：基地局グループ、ａ〜ｇ：チャネル、１〜４：端末

Claims (10)

  1. 互いに干渉しない基地局で構成される複数の基地局グループからなる無線通信ネットワークの複数のチャネルを動的に割り当てる動的チャネル割当方法において、各基地局は、
    使用要求するチャネル情報を互いに干渉する隣接基地局に広報する広報ステップと、
    自局の前記チャネル情報と前記隣接基地局の前記チャネル情報を基にチャネル毎に定義されたチャネルの使用に関する各基地局グループの優先度に従って、使用するチャネルを決定する決定ステップとを有すること特徴とする動的チャネル割当方法。
  2. 請求項１において、
    各基地局は、前記チャネル情報を自局のトラフィック量に基づいて生成するチャネル情報生成ステップを更に有すること特徴とする動的チャネル割当方法。
  3. 請求項１において、
    前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用の可否に関する状態情報を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
  4. 請求項１において、
    前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用開始時間を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
  5. 請求項１において、
    前記チャネル情報は、使用要求したチャネルの使用時間を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
  6. 請求項１において、
    前記広報ステップに関し、各基地局は、他の基地局と同期して前記チャネル情報を広報することを特徴とする動的チャネル割当方法。
  7. 請求項３において、
    前記広報ステップに関し、各基地局は、前記状態情報に変化が生じたときに、前記状態情報を更新して前記チャネル情報を広報することを特徴とする動的チャネル割当方法。
  8. 請求項１において、
    前記チャネル情報は、自局のチャネル情報に加えて、前記隣接基地局の前記チャネル情報を含むことを特徴とする動的チャネル割当方法。
  9. 請求項１において、
    前記チャネル情報を自局のトラフィック量と直前のチャネル割り当て実績に基づいて生成するチャネル情報生成ステップを更に有すること特徴とする動的チャネル割当方法。
  10. 互いに干渉しない基地局で構成される複数の基地局グループからなる無線通信ネットワークの複数のチャネルを動的に割り当てる動的チャネル割当装置において、
    使用要求したチャネル情報干渉する隣接基地局に広報する広報処理部と、
    チャネル毎に各基地局グループの優先度を定義した優先度テーブルを記憶する記憶部と、
    自局及び隣接基地局の前記要求チャネル情報を基に前記優先度テーブルに従って使用するチャネルを決定する使用チャネル決定部とを有すること特徴とする動的チャネル割当装置。
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