JP2009246874A - 通信ネットワークシステム及びネットワーク通信方法、ネットワーク管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異なる有線又は無線の通信ネットワークシステムにおいて、通信端末が各通信ネットワークとの接続の有無や接続方式を動的に再構成しながら通信を行うための技術を提供すること。
【解決手段】 複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続方式等を動的に再構成しながら通信端末が通信する通信ネットワークシステムを提供する。そのためにネットワーク管理装置を設け、該装置に記憶手段２４に格納される接続ポリシー情報テーブル２４２と、それに基づいて通信ネットワークの接続方式等を選択する通信ネットワーク再構成管理手段２１１と、選択された接続方式等に接続を再構成する通信ネットワーク再構成実行手段２１２とを備える。対応する通信端末には、通信ネットワーク再構成管理手段と協調して通信端末側の接続方式等を選択する端末再構成管理手段と、選択された接続方式等に接続を再構成する端末再構成実行手段とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続の有無又は接続方式を動的に再構成しながら通信端末が通信する通信ネットワークシステムとその通信方法、ネットワーク管理装置に関し、より詳しくは動的な再構成を実現する技術に関する。

携帯電話、無線ＬＡＮ、ＰＨＳなど様々な無線アクセスシステムが普及し、ＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ）などの無線ＭＡＮサービスも開始されようとしている。

このようなアクセスシステムを有効活用するために、異種無線ネットワークをシームレスにハンドオーバさせる技術の研究開発がされている（非特許文献１及び２参照）。

また、非特許文献３に開示されるように、異なる無線システムを切り替えるために異なる無線インターフェイスに接続可能なソフトウェア無線技術の研究も行われてきた。

これらの技術をベースにすると、無線ネットワークの状況に応じて最適なものに切り替ことにより、限られた無線リソース（周波数、無線インフラ）及びネットワークリソースをより効率的に利用することが可能となる。またこれによって、トータルでのスループットやキャパシティが改善し、周波数の利用効率向上につながる。

ユーザにとっても、常に最適な無線アクセスで通信することが可能となる。例えば、移動中は高速移動をサポートする携帯電話で通信し、家に帰ってくると自動的に安価なインターネット回線経由の無線ＬＡＮでの通信に切り替える、ということが可能となってきている。
非特許文献４には、本件出願人が提唱しているコグニティブワイヤレスクラウド（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｌｏｕｄ）が開示されている。コグニティブワイヤレスクラウドは、複数の無線アクセス手段で様々な種類のネットワークに接続することが可能なコグニティブ無線端末が、その場で利用可能なネットワークの情報を自律的に収集し、各無線アクセスやネットワークのＱｏＳ情報もリアルタイムで取得し、ネットワーク全体のキャパシティ、エラー率を最適化にするコグニティブ無線アーキテクチャである。

多数の無線が存在している環境を考えると、端末も含めたネットワーク全体としての複雑系がある最適な状態になると、トータルのキャパシティが高くなる。その結果、周波数あたりのビットレートが改善され、周波数利用効率の向上につながる。

コグニティブ無線ネットワークとは、異種無線を切り替えながらそのような最適な状態を形成して行くための技術であると言うことができる。
ところで従来、無線システムの測定情報の収集や設定の変更を管理機器から行う際、それぞれの無線システムに特化した機能や情報を用いてきた。したがって、通信方式や管理方式が異なる無線アクセスシステムを統合管理する装置では、無線システムやネットワーク管理者ごとに開発された装置が使用されている。

そのため、装置内の機能が異なり、また、装置間のインターフェイスも共通化できない。このような理由から、異種の無線アクセス装置に関して再構成を管理する汎用の機器を開発することは困難であった。

一つの例として、ＩＥＥＥ ８０２．２１（非特許文献５参照）では、無線の種類に依存しないハンドオーバを実現するための仕様を策定しており、無線の種類を吸収してハンドオーバを制御する機能を有している。しかしながら、これらは無線リンクの接続や切断、無線情報の収集に関するものであり、無線アクセスネットワークの最適化を目的としたものではない。

同様に無線情報の収集に関する技術として本件出願人らによっても検討されている。例えば、端末が自律的に利用可能なネットワークを認識する技術として非特許文献６が、それぞれのネットワークＱｏＳ情報をリアルタイムに取得する技術として非特許文献７が、さらに高速移動に対応できるシームレスハンドオーバのために効率的な無線リソース予約を行う技術として非特許文献８がそれぞれ開示されている。

関連する特許文献としては、ソフトウェア無線通信装置を開示する特許文献１がある。このソフトウェア無線通信装置は、受信した電波を一度ＡＤコンバーターでアナログデジタル変換し、復調などの部分をデジタルシグナルプロセッサやマイクロプロセッサとソフトウェアで行うため、ソフトウェアを切り替えることで複数の周波数や無線方式に対応することができる。

また、特許文献２には、それぞれの無線アクセスネットワークが有する各基地局に、無線チャネル利用状況の情報を保持するデータベース装置を接続し、各基地局側にそのデータベース装置を統合する、既存の無線アクセスネットワークが利用している周波数のデータベースを持つデータベース装置を設置したコグニティブ通信システムが開示されている。
通信方式や管理方式が異なる無線アクセス装置を統合して管理するためには、機能の共通化や異なる装置間の通信インターフェイスが要求される。しかしながら、従来の技術では、このような機能は無線システムに特化して開発された装置により実現されており、装置内の機能が異なる上、装置間のインターフェイスも共通化されておらず、汎用の機器が開発できないという問題がある。

Ｇ． Ｗｕ， Ｐ． Ｈａｖｉｎｇａ ａｎｄ Ｍ． Ｍｉｚｕｎｏ， "ＭＩＲＡＩ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＩＥＥＥ Ｃｏｍｍ． Ｍａｇ．， ｐｐ． １２６−１３４， ２００２年 Ｍ． Ｉｎｏｕｅ， Ｋ． Ｍａｈｍｕｄ， Ｈ． Ｍｕｒａｋａｍｉ， Ｍ． Ｈａｓｅｇａｗａ ａｎｄ Ｈ． Ｍｏｒｉｋａｗａ， "Ｎｏｖｅｌ Ｏｕｔ−Ｏｆ−Ｂａｎｄ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ ｆｏｒ Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，" ＩＥＥＥ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｍｕｎ．， Ｖｏｌ． １１， Ｎｏ． ２， ｐｐ． ５６−６３， ２００４年 Ｈ． Ｈａｒａｄａ， "Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｆｉｎｅｄ ｒａｄｉｏ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｔｏｗａｒｄ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ，" ＩＥＥＥ Ｄｙｓｐａｎ ２００５， Ｖｏｌ．１， ｐｐ． ５３９−５４７， ２００５年 黒田正博， 村田嘉利， 原田博司， 加藤修三， "Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｌｏｕｄ （１） 〜アーキテクチャ〜，" 信学技報， ソフトウェア無線研究会， ２００７年３月 ＩＥＥＥ Ｐ８０２．２１ Ｄ８．０， ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｅｅｅ８０２．ｏｒｇ／２１／ 宮本剛， 石津健太郎， 長谷川幹雄， 村田嘉利， "Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｌｏｕｄ （２） 〜無線リソース発見のためのデータ収集法〜，" 信学技法， ソフトウェア無線研究会， ２００７年３月 斉藤義仰， 長谷川幹雄， 村田嘉利， "Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｌｏｕｄ （３） 〜 高速エンドツーエンドＱｏＳ測定方式 〜，" 信学技法， ソフトウェア無線研究会， ２００７年３月 Ｈ． Ｎ． Ｔｒａｎ， Ｍ． Ｈａｓｅｇａｗａ， Ｙ． Ｍｕｒａｔａ， "Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｓｅａｒｖａｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｕｓｅｒｓ ｉｎ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｌｏｕｄ，"信学技法， ソフトウェア無線研究会， ２００７年３月 特開２００３−１５２７３２号公報 特開２００７−１８４８５０号公報

本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて創出されたものであり、異なる有線又は無線の通信ネットワークシステムにおいて、通信端末が各通信ネットワークとの接続の有無や接続方式を動的に再構成しながら通信を行うための技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、次のような通信ネットワークシステムを提供する。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続の有無又は接続方式を動的に再構成しながら通信端末が通信する通信ネットワークシステムを提供する。以下の実施例において、接続の有無と切り替え可能な接続方式をあわせて接続方式等と呼ぶ。

該通信ネットワークシステムにおいて、通信ネットワーク側には、物理的又は論理的に構成される複数の通信ネットワークと、記憶手段に格納される接続ポリシー情報テーブルと、少なくとも該接続ポリシー情報に基づいて通信ネットワークの接続方式等を選択する通信ネットワーク再構成管理手段と、選択された接続方式等に接続を再構成する通信ネットワーク再構成実行手段とを備える。

一方、通信端末には、通信ネットワーク再構成管理手段と協調して通信端末側の接続方式等を選択する端末再構成管理手段と、選択された接続方式等に接続を再構成する端末再構成実行手段とを備えたことを特徴とする。

なお、本発明の接続方式には、通信に使用する周波数や変調方式、ＷｉＦｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂの互換性規格）やＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ Ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｃｃｅｓｓ、ＩＥＥＥ ８０２．１６規格）といった通信方式を含む。再構成の対象としては使用する帯域や、通信の品質保証を行うレベルなども対象となる。本発明の再構成はこのように通信端末とネットワークとの任意の設定、パラメータの変更についても適用可能である。

請求項２に記載の発明によれば、上記の通信ネットワーク再構成管理手段が、通信ネットワークにおける所定の通信パラメータに関して入力手段から入力されるか、又は記憶手段に格納されている要求条件情報を用い、その要求条件情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルを生成する接続ポリシー情報生成部を備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、上記の所定の通信パラメータが、通信速度、通信量、回線負荷、パケットロス率、通信遅延、ジッタ、電波強度、通信料金、又はこれら各パラメータの値から所定の計算式により計算される値、の１つ、又はその組み合わせであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、通信ネットワーク側に、各通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する通信ネットワーク測定情報収集手段を備える。そして、上記の通信ネットワーク再構成管理手段が、通信ネットワーク測定情報収集手段が収集した情報に基づいて接続ポリシー情報テーブルの内容を評価する接続ポリシー情報評価部を備えると共に、接続ポリシー情報生成部が、該評価に従って該接続ポリシー情報テーブルを更新することを特徴とする。

なお、ここで通信ネットワーク側とは、本通信ネットワークシステムにおける通信端末以外の任意の構成要素を指す。

請求項５に記載の発明によれば、通信ネットワーク側に、各通信ネットワークによる周波数の利用状況を測定する周波数測定手段を備え、上記の接続ポリシー情報生成部が、周波数の利用状況に応じて、前記接続ポリシー情報テーブルを更新することを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、通信端末において、通信する通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する端末測定情報収集手段を備え、上記の接続ポリシー情報評価部が、端末測定情報収集手段が収集した情報に基づいて接続ポリシー情報テーブルの内容を評価することを特徴とする。

本発明は、ネットワーク管理装置として提供することもできる。
すなわち、請求項７に記載の発明によれば、複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続の有無又は接続方式（以下、接続方式等という）を動的に再構成しながら通信端末が通信する通信ネットワークシステムにおけるネットワーク管理装置を提供する。

そして、物理的又は論理的な通信ネットワークを用いる構成において、該装置が、記憶手段に格納される接続ポリシー情報テーブルと、少なくとも該接続ポリシー情報に基づいて通信ネットワークの接続方式等を選択する通信ネットワーク再構成管理手段と、選択された接続方式等に接続を再構成する通信ネットワーク再構成実行手段とを備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、上記の通信ネットワーク再構成管理手段が、通信ネットワークにおける所定の通信パラメータに関して入力手段から入力されるか、又は記憶手段に格納されている要求条件情報を用い、要求条件情報に基づいて接続ポリシー情報テーブルを生成する接続ポリシー情報生成部を備えたことを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、上記の所定の通信パラメータが、通信速度、通信量、回線負荷、パケットロス率、通信遅延、ジッタ、電波強度、通信料金、又はこれら各パラメータの値から所定の計算式により計算される値、の１つ、又はその組み合わせであることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、本ネットワーク管理装置が、各通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する通信ネットワーク測定情報収集手段を備え、上記の通信ネットワーク再構成管理手段が、通信ネットワーク測定情報収集手段が収集した情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルの内容を評価する接続ポリシー情報評価部を備える。

また、上記接続ポリシー情報生成部が、該評価に従って該接続ポリシー情報テーブルを更新することを特徴とする。

請求項１１に記載の発明によれば、本ネットワーク管理装置が、各通信ネットワークによる周波数の利用状況を測定する周波数測定手段を備え、接続ポリシー情報生成部が、周波数の利用状況に応じて、前記接続ポリシー情報テーブルを更新することを特徴とする。

本発明は、請求項１２に記載の通り、上記の通信端末単体として提供することもできる。
また、本発明は、次のようなネットワーク通信方法を提供することもできる。

すなわち、請求項１３に記載の発明によれば、複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続方式等を動的に再構成しながら通信端末が通信するネットワーク通信方法であって、通信ネットワーク側の通信ネットワーク再構成管理手段が、記憶手段に格納される接続ポリシー情報テーブルに含まれる接続ポリシー情報に基づいて通信ネットワークの接続方式等を選択する通信ネットワーク選択ステップ、通信ネットワーク再構成管理手段からの通知を契機として通信端末の端末再構成管理手段が、通信ネットワークとの接続方式等を選択する端末側通信ネットワーク選択ステップ、通信ネットワーク再構成実行手段が、選択された接続方式等に接続を再構成する通信ネットワーク再構成実行ステップ、端末再構成実行手段が、選択された接続方式等に接続を再構成する端末再構成実行ステップの各ステップを有することを特徴とする。

請求項１４に記載の発明によれば、上記のネットワーク通信方法において、通信ネットワーク選択ステップの前に、通信ネットワークにおける所定の通信パラメータに関して入力手段から入力されるか、又は記憶手段に格納されている要求条件情報を用い、該通信ネットワーク再構成管理手段の接続ポリシー情報生成部が、要求条件情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルを生成する接続ポリシー情報生成ステップを有することを特徴とする。

請求項１５に記載の発明によれば、上記の所定の通信パラメータが、通信速度、通信量、回線負荷、パケットロス率、通信遅延、ジッタ、電波強度、通信料金、又はこれら各パラメータの値から所定の計算式により計算される値、の１つ、又はその組み合わせであることを特徴とする。

請求項１６に記載の発明によれば、上記ネットワーク通信方法において、端末再構成実行ステップの後に、ネットワーク側に設ける通信ネットワーク測定情報収集手段が、各通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する通信ネットワーク測定情報収集ステップ、通信ネットワーク再構成管理手段の接続ポリシー情報評価部が、該通信ネットワーク測定情報収集手段が収集した情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルの内容を評価する接続ポリシー情報評価ステップ、接続ポリシー情報生成部が、該評価に従って該接続ポリシー情報テーブルを更新する接続ポリシー情報テーブル更新ステップを有することを特徴とする。

本発明は、上記構成を備えることにより次のような効果を奏する。
すなわち、異なる有線又は無線の通信ネットワークシステムにおいて、接続ポリシー情報をネットワーク側のネットワーク管理装置に備えて接続方式等の再構成を行うことにより通信端末が各通信ネットワークとの接続の有無や接続方式を動的に再構成しながら通信を行うことが可能になる。
これにより通信端末における通信コスト、パフォーマンスの向上を図り、ユーザの満足度を高める通信方法を提供することができる。
また、ネットワーク全体における資源の有効活用、特に周波数資源の有効活用を図ることに寄与する。

本発明によれば、通信ネットワークを最適な状態に再構成するために管理・制御するに当たり、共通して使用が可能な汎用機器を提供することにも寄与する。

以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記に限定されるものではない。
本発明の通信ネットワークシステムは、有線ネットワーク、無線ネットワークのいずれも対象とし、いずれか又は混在する環境で通信端末が通信を行うものである。そして、種類の異なる通信ネットワークを統合し、それらを動的に再設定することにより、周波数の利用効率、ネットワークトラフィックの負荷分散、利用者やアプリケーションが要求する通信品質などを向上させることを目的としている。

通信端末が移動しながら最適な通信ネットワークを利用するため、特に無線ネットワークにおける利用が効果的であり、以下では主に無線ネットワークにおける構成を説述するが、本発明は有線ネットワークでも同様に用いることができる。

ここで本発明に係る無線ネットワークのアーキテクチャをコグニティブ無線クラウドと呼ぶ。コグニティブ無線クラウドについては非特許文献９に詳述されているが、本発明の前提として必要な範囲で概要を説明する。
Ｈ． Ｈａｒａｄａ ｅｔ ａｌ．， "Ａ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｄｅｆｉｎｅｄ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ Ｓｙｓｔｅｍ，" ＩＥＥＥ Ｇｌｏｂｅｃｏｍ ２００７， ２００７年１１月

コグニティブ無線クラウドとは、ユーザポリシーに応じて、複数の特性異なる無線システムの設定と切り替えを端末において自律分散的に行う無線ネットワークアーキテクチャである。これにより、スケーラブルなネットワークの制御と最適化を行い、利用可能な無線アクセスを最大限に使用し、周波数の利用効率を向上させる。

図１にＣＷＣのアーキテクチャを示す。ネットワーク側では、ＩＰネットワーク（１０）に複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ：Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）（１１）が接続されている。ＲＡＮ（１１）とは、アクセスイントや基地局を含めた単一の無線技術に関わるネットワークの単位である。

ＩＰネットワーク（１０）への接続インターフェイスはＩＰである必要があるが、ＲＡＮ（１１）の内部については、ＩＰである必要はない。ＩＰネットワーク（１０）にはコグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ：Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｒ）（１２）があり、これは機能的にグローバルのＧＣＮＭ（１２１）とローカルのＬＣＮＭ（１２２）に分解することができる（非特許文献１０参照）。
Ｈ． Ｍｕｒａｋａｍｉ ｅｔ ａｌ．， "Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｕｓｅｒ−ｃｅｎｔｒｉｃ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｌｏｕｄｓ −（６） Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｍａｎａｇｅｒ，" ＩＥＩＣＥ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ， ２００７年９月

ＧＣＮＭ（１２１）はＩＰネットワーク（１０）に存在するが、ＬＣＮＭ（１２２）についてはＩＰネットワーク（１０）に存在する場合（１２２ａの構成）とＲＡＮ内部に存在する場合（１２２ｂ・１２２ｃの構成）の２通りの構成が可能である。

一方、端末（１３）内にはコグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ：Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｍａｎａｇｅｒ）（１３１）があり、ネットワークと端末の間の通信は、すべてＣＮＭ（１２）とＣＴＭ（１３１）の間で行われることになる。

ネットワーク統計情報モニタ（ＮＳＭ：Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ Ｍｏｎｉｔｏｒ）（１４）、ＲＡＮ統計情報モニタ（ＲＳＭ：ＲＡＮ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ Ｍｏｎｉｔｏｒ）（１１１）、端末統計情報モニタ（ＴＳＭ：Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ Ｍｏｎｉｔｏｒ）（１３２）は、それぞれネットワーク、ＲＡＮ、端末においてネットワークの品質に関わる情報を測定し、あるいは、統計情報として計算、有用な情報への加工などを行う。

以上のようなアーキテクチャにより、次のようなシナリオの実現を目指している。
まず、アクセスポイントに他の多数の端末も接続し、混雑してきたときには端末がその混雑を認知して別のアクセスポイントへ移動して通信を継続することができようにする。

また、ビデオなどの広帯域が必要なアプリケーションを利用する場合、複数のアクセスポイントへの接続をアグリゲーションし帯域を確保する。端末が移動してもアグリゲーションするアクセスポイントを適宜変更し、通信の継続を可能にする。

あるエリアに多数の端末が存在しそのエリアのアクセスポイントが混雑した場合、ネットワーク管理者はその混雑を認知することができ、無線リソースの拡充により混雑を緩和することができる。この際、特別な機能を持たない市販のアクセスポイントをネットワークに接続しても自動的にネットワークを再構築できるようにする。
さらに、あるアクセスポイントに不具合が発生した場合、ネットワーク管理者はその不具合を認知することができる。

本発明は、上記の３点目、すなわちネットワークの再構築に資する技術であり、コグニティブ無線クラウドのアーキテクチャを支える重要な要素技術となるものである。

図２は、本発明においてネットワーク側に設けるネットワーク管理装置（２０）の構成図である。なお、本発明では必ずしもネットワーク管理装置（２０）を１個のサーバ装置として備える必要はなく、ネットワーク上に設置される任意のサーバ装置に後述する通信ネットワーク再構成管理手段（２１１）、通信ネットワーク再構成実行手段（２１２）を備えてもよい。また各手段（２１１）（２１２）を別のサーバ装置にそれぞれ配置してもよい。

本実施例では、図１に示したＣＮＭ（１２）として本装置を設ける。ここでＧＣＮＭ（１２１）とＲＡＮ（１０）毎に設けるＬＣＮＭ（１２２）は各手段（２１１）（２１２）内の各処理部の作用により区別することができるが、概念的なものであるから以下の説明では分けて説明しない。

ネットワーク管理装置（以下、本装置）（２０）は周知のパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ等により実現することが容易であり、図示しないメモリと協働して処理を実行するＣＰＵ（２１）、ネットワーク接続を司るネットワークアダプタ（２２）、キーボード（２３）等の入力手段、ハードディスク（２４）等の外部記憶手段を備えている。

ネットワークアダプタ（２２）は、インターネット等と接続するネットワークカードと、通信端末と有線又は無線で接続するネットワークカードなどで構成する。通信プロトコルとしてはインターネットで用いられるＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が一般的であるが、任意である。
なお、ネットワークアダプタ（２２）には無線ネットワークではアンテナを備えるほか、ネットワークに応じて公知の機器を備えることができる。

本発明では複数の通信ネットワークを切り替えて用いたり、通信速度や通信プロトコルなど異なる通信方式を変更しながら通信を行うことを特徴とするため、ネットワークアダプタ（２２）は物理的又は論理的の少なくともいずれかにおいて異なる複数の通信ネットワークに対応することができるものである。
ＣＰＵ（２１）において通信ネットワーク再構成管理手段（２１１）と、通信ネットワーク再構成実行手段（２１２）との２つの処理手段が実現される。

前者（２１１）には接続ポリシー情報に基づいてネットワーク再構成の実行を指令するネットワーク制御部（２１１ａ）、接続ポリシー情報を生成する接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）を備える。

後者（２１２）には、該ネットワーク制御部（２１１ａ）からの指令に従って公知の方法により通信ネットワークとの接続・切断や接続パラメータの設定変更等を行うネットワーク再構成実行処理部（２１２ａ）を備える。

ハードディスク（２４）には、接続ポリシー情報テーブル（２４１）と、接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）が参照する要求条件情報（２４２）を格納している。なお、要求条件情報（２４２）はキーボード（２３）からユーザが直接入力することも可能であり、備えなくともよい。

次に本発明における通信端末（３０）の構成を図３に示す。
本通信端末（３０）はパーソナルコンピュータの他、例えば携帯電話端末やＰＤＡ等の携帯情報端末などで構成することができる。

通信端末（３０）にも、ＣＰＵ（３１）とネットワークアダプタ（３２）を備える。
ＣＰＵ（３１）には、上記通信ネットワーク再構成管理手段（２１１）に対応する端末再構成管理手段（３１１）と、通信ネットワーク再構成実行手段（２１２）に対応する端末再構成実行手段（３１２）とを備える。

端末再構成管理手段（３１１）における端末制御部（３１１ａ）、端末再構成実行手段（３１２）における端末再構成実行処理部（３１２ａ）の動作も上記ネットワーク管理装置（２０）に対応する。具体的動作については後述する。

また、上記同様にネットワークアダプタ（３２）は複数の通信ネットワークに対応することができる。例えば、無線ＬＡＮと携帯電話回線など物理的に異なるネットワークや、携帯電話回線における異なる通信帯域、通信プロトコルなど論理層で異なる複数のネットワークに対応するものである。

本発明ではネットワーク側のネットワーク管理装置（２０）と通信端末（３０）、両者を結ぶ通信ネットワークを用いて、図４に示す処理を行う。
まず、通信ネットワーク再構成管理手段の接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）が、要求条件情報（２４２）を参照して接続ポリシー情報を生成する。（Ｓ１０）

次いで、ネットワーク制御部（２１１ａ）が接続ポリシー情報（２４１）に基づいて通信ネットワークの選択を行う。（Ｓ１１）
選択された通信ネットワークは現在通信中のネットワークか、別に制御信号を送信するための通信ネットワークを介して、端末再構成管理手段（３１１）の端末制御部（３１１ａ）に通知する。

そして、ネットワーク制御部（２１１ａ）から指令を受けたネットワーク再構成実行処理部（２１２ａ）が通信ネットワークの再構成を実行処理（Ｓ１３）し、ほぼ同時に端末制御部（３１１ａ）が通知された通信ネットワークの選択制御を行うことで端末再構成実行処理部（３１２ａ）が端末再構成を実行処理（Ｓ１４）する。

なお、図１におけるＮＳＭ（１４）や、ＲＳＭ（１１１）は、公知の測定手段を本装置（２０）と別個に設けることができるが、図５に示すように本装置（２０）内に設けてもよい。

すなわち、ＮＳＭ（１４）やＲＳＭ（１１１）の主要な機能を通信ネットワーク測定情報収集手段（５０）として実装し、測定情報収集部（５１）が情報の収集及び収集した情報に基づいて必要なデータに変換する演算処理を行う。

また本発明では周波数資源の有効利用を重要な目的としており、周波数の利用状況を測定する周波数測定部（５２）を備えてもよい。周波数測定部（５２）では、各周波数における電力や通信されている内容などを解析することにより、各周波数において通信がどの程度行われているのか、電波干渉がどの程度あるのかなどを検知する。
以下では、測定情報収集部（５１）の測定結果と合わせて扱うこととする。
いずれの構成においても情報の取得のために必要なセンサ等は別に配置する。この統計値の個別の取得方法自体は任意に公知技術を用いればよい。

同様にＴＳＭ（１３２）についても、通信端末（３０）外に備えてもよいし、図６のように通信端末（３０）内に端末測定情報収集手段（６０）を設け、その測定情報収集部（６１）が端末側で通信パラメータの値を収集、演算してもよい。

本発明の基本的な構成と処理方法は以上の通りである。次に、各処理の詳細を説明する。
最初に、接続ポリシー情報生成処理（Ｓ１０）について説明する。本処理（Ｓ１０）ではユーザが指定した優先度である要求条件情報（２４２）を考慮してどの通信ネットワークに再構成するのかを定める接続ポリシー情報を生成する。本発明において、接続ポリシー情報は、実際に通信を行った時の通信状態の評価からその情報を改善することも可能であり、これについては別実施例として説明する。

上記要求条件情報（２４２）や接続ポリシー情報（２４１）では、通信パラメータに関して定義される。いかなる通信パラメータを用いるのが好適であるかを検討した。
有線ネットワークでは利用可能帯域とコストのバランスが無線ネットワークほど顕著でないため、要求条件は特に無線ネットワークで問題となる。以下では無線リソースの選択に必要な要求条件を中心に検討するが、その多くが有線リソースの選択においても適用可能である。

無線情報としての要求条件には、（１）無線情報、（２）通信品質、（３）安定性、（４）コスト、（５）端末の消費電力の５つの視点が重要である。
（１）無線情報（ＲＦ）
端末が無線リソースを利用するためには、まずその端末が無線リソースのカバーエリア内である必要がある。ある端末がある位置にいるときにどの無線リソースが利用可能であるかは、端末自身がスキャンして探索する手法と、ネットワークから情報を得る手法が考えられ、本システムではこれら２つの手法を適宜併用することができる。
前者の方法としては、通信端末（３０）のネットワークアダプタ（３２）からの信号入力情報を端末制御部（３１１ａ）が取得し、本装置（２０）に通知するのが簡便である。
後者の手法は、複数のＲＡＮ（１１）をカバーするＣＮＭ（１２）が各ＲＡＮのカバーエリアの情報を持っていればよく、例えば本装置（２０）のハードディスク（２４）に格納しておけばよい。この手法は、対象となる周波数範囲が広く、どの無線リソースが利用できるかの予想が難しい場合ほど、効果が大きいと考えられる。

（２）通信品質（Ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ ＱｏＳ）
使用するアプリケーションによって必要とされる通信品質が異なるため、（１）で述べた接続できるかどうかといった２値情報だけではなく、より細かなＱｏＳ情報が必要である。このＱｏＳ情報としては、ディレイ、ジッタ、ロス率、利用可能帯域が挙げられる。

特に、混雑している無線リソースに新規の端末が割り込むと、既にその無線リソースを利用していた他の端末の通信品質にも悪影響を及ぼすため、新規の端末がどの程度の帯域を利用できるかを予め精度よく推定できることが重要であると考えられる。

この利用可能帯域情報は、ネットワーク全体の負荷分散を図ることによって周波数利用効率の向上を図る本システムの目的を達成するためにも必要な情報となる．

（３）安定性
通信品質がダイナミックに変動する無線通信においては、（２）で述べた瞬時的なＱｏＳ情報のみならず、その安定性も重要なパラメータとなる。例えば、一時的に広帯域が使える無線リソースよりも、帯域が狭くても安定しているほうが望まれる場合があると考えられる。

具体例としては、ユーザの移動にともない無線リソースの切り替えを繰り返して通信を継続するといった場合、切り替えの回数をなるべく減らしたいという要求があると考えられる。

このような目的のためには、その無線リソースを継続して利用できる時間を推定することが有効である。

（４）コスト
ユーザもしくは用途によって、ＱｏＳ保証よりも通信料金が低いことが優先される場合があると考えられる。ユーザの満足度の観点から通信料金も無線リソース選択の重要なパラメータとなる。

（５）端末の消費電力
無線通信の利用中、端末のバッテリが切れてしまうとそれ以上の通信は不可能であるため、無線リソースの選択において、その通信にどれだけの消費電力を必要とするかも重要な要素となる。

まず、これらの要求条件の１つ以上の条件をユーザの要求条件として用いる。具体的には、各要求条件について優先順位をユーザがキーボード（２３）から入力して定義しておくことができる。また、単に「コスト重視」「通信品質重視」のように択一的に選択してもよい。

さらに、要求条件は利用中のアプリケーションなどによって自動的に定義される構成でもよい。例えば、画像伝送などの高速通信の必要なアプリケーションがユーザによって起動された時に、要求条件情報（２４２）の設定を自動的に「通信品質重視」に変更する処理を実装すればよい。

次に、接続ポリシー情報として定めるためにどのような通信パラメータを用いればよいのか説明する。上記（１）〜（５）の要求条件に対応して取得可能な情報は次の通りである。

（１）無線情報
（１−１）無線の種類
まず、無線の種類の情報が必須である。通信端末（３０）がその無線の種類を変復調する能力がなければ、通信はできない。これについてはネットワークアダプタ（３２）等の作用により周知である。
（１−２） ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）
通信品質を推定するための情報である。無線の種類によってＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）等の他のパラメータを利用することもある。これらについても周知技術によりネットワークアダプタ（３２）からの情報に基づいてＴＳＭ（１３２）が取得できる。

（２）通信品質（Ｅｎｄ−ｔｏ−ｅｎｄ ＱｏＳ）
（２−１）ディレイ、通信の遅延時間
（２−２）ジッタ
（２−３）ロス率
以上３項目は、サービス品質を確保するために必須の情報である。アプリケーションの種類によって要求されるＱｏＳレベルは異なる。これらはＮＳＭ（１４）、ＲＳＭ（１１１）、ＴＳＭ（１３２）が周知の技術を用いて測定・算出することができる。

（２−４）アクセスポイントの帯域
アクセスポイントに固有の値となる。（１−１）無線の種類から導かれる値である。
（２−５）利用可能帯域
アクセスポイントの他の端末の利用状況により変化する動的情報となる。
（２−６）アクセスポイントに接続している端末数
アクセスポイントの混雑度を示す指標となる。空き帯域を計測することは困難な場合があり、接続端末数をパラメータとして使用することが多い。以上の２つのパラメータはＲＳＭ（１１１）が取得する。
（２−７）アプリケーションの種類
アプリケーションの種類によって要求されるＱｏＳレベルが異なるために必要な情報である。端末のＣＰＵ（２１）におけるアプリケーション実行手段（図示しない）が実行中のアプリケーションを取得することができる。

（３）安定性
（３−１）アクセスポイントに接続している端末数
アクセスポイントの混雑度を示す指標となる。空き帯域を計測することは困難な場合があり、接続端末数をパラメータとして使用することが多い。この情報は無線ネットワーク毎にＲＳＭ（１１１）で取得する。
（３−２）端末の位置
通信端末（３０）に図示しないＧＰＳ受信部を備えることにより端末の位置を取得できる。
（３−３）移動速度
通信端末（３０）に加速度センサ等を備えることで端末の移動速度を取得することができる。カバーエリアからそのアクセスポイントにどれ程の時間とどまることができるかの推定が可能である。以上の２つの情報はＴＳＭ（１３２）が取得する。
（３−４）カバーエリア
各無線アクセスのカバーエリアと、上述の端末の位置、移動速度情報を組み合わせて、端末がその無線アクセスに滞在できる時間を推定することができる。この情報の取得のために無線アクセス毎の通信可能エリアのマップ情報をハードディスク（２４）等に備えておく。

（４）コスト
（４−１）通信料金
最適な無線リソースの基準は、保証されるＱｏＳと通信料金の兼ね合いとなると考えられる。よって各無線リソースを利用した際の料金情報が必要となる。具体的には計時手段と、料金表のデータテーブルにより通信料金を算出することができる。

（５）消費電力
（５−１）各無線アクセスに接続した場合の端末の消費電力
端末のバッテリ容量と消費電力から、端末を利用できる時間を推定するために用いる情報である。予め消費電力のデータを格納しておいてもよいし、実際に消費電力を計測する手段を備えてもよい。

本発明の接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）の処理について説明する。
本システムでは、通信品質がダイナミックに変動する環境で、個々のユーザの嗜好による満足度を最大化するためのアーキテクチャを備えている。ここでユーザの満足度とは、単なるアプリケーションＱｏＳのことではなく、ユーザの心理的な満足度も含む。従って、あるユーザがある無線リソースを利用したときの満足度をいかに数値化して接続ポリシー情報に反映させるのかが問題となる。

上記の要求条件の中には、通信料金のようなユーザの満足度とのグラフが描ける種類のものから、ＲＳＳＩのようにユーザの満足度と直接にはマッピングできない種類のものまで、多岐に亘っている。これらの情報は大きく、通信品質、アプリケーションＱｏＳ、主観評価値、ユーザ満足度の４種類に分類できる。
ここで通信品質とは、ＲＳＳＩ、ディレイ、ジッタ、ロス率等の測定可能な品質情報を言う。
アプリケーションＱｏＳとはビデオアプリケーションにおけるＳ／Ｎ 等の、アプリケーションレイヤにおける品質情報を言う。

主観評価値とは、アプリケーションの品質に対して人間が評価した値を言う。人間の五感を通すことで、アプリケーションＱｏＳよりもユーザの心理的な満足度に近い評価基準である。

ユーザ満足度とは、各ユーザの嗜好を反映した、主観的な満足度を表す評価値である。
これらの情報を、ユーザ満足度とマッピングできるように変換することで、すべての情報を無線リソース選択に反映できると考えられる。

これら４種類の情報の中で、通信品質とアプリケーションＱｏＳは密接な関係にあり、両者の相互変換に関しては多数の研究が行われている。また、主観評価値に関しては、目標とするＭｏＳ値を達成するためにアプリケーションＱｏＳの要求値が生じるのであり、この両者の変換も主観評価実験の積み重ねにより可能である。
接続ポリシー生成部（２１１ｂ）ではこれらの周知の相関を予め変換条件として備えておき、要求条件に基づき定義することができる。

そこで、ユーザ満足度と主観評価値との変換が残る課題となる。主観評価は、ＩＴＵ−Ｒなどで厳密に定められた測定環境において評価を行う。しかし、例えばビデオストリーミングの場合、同じ評点を得たビデオ再生でも、「これだけの料金を払ったのにこの程度の画質なのか」と満足しないユーザもいれば、「モバイルなのにこんなに良い画質なのか」と十分満足するユーザもいる。

例えば、軸を主観評価値（ＭｏＳ値）、縦軸を満足度としたときのグラフはユーザによって異なり、図８のようなさまざまなパターンがある。あるユーザのＭｏＳ値と満足度の関係が図８ （ａ）のようになったとする。これはあるＭｏＳ値を閾値として、それ以上なら満足、それ以下なら不満足だということを表している。これに対して、同図（ｂ）のように、もっと緩やかなグラフとなるユーザも存在するであろうし、同図（ｃ）のように閾値の高いユーザも存在すると考えられる。

接続ポリシー生成部（２１１ｂ）では、このような満足度とＭｏＳ値の対応関係をユーザ毎、アプリケーション毎に作成し、無線リソース選択に反映させることで、ユーザ満足度の最大化を図る。

本発明の実施態様としては次のようなことも可能である。すなわち、通信端末（３０）は、まず起動時に自端末で取得可能な通信パラメータ、例えばＴＳＭ（１３２）で取得可能なものを取得し、いずれか所定の規則（例えば、無料の無線ＬＡＮ、有料の無線ＬＡＮ、携帯電話回線の順など）に従って、ネットワーク接続する。
その状態でネットワーク制御部（２１１ａ）で選択された無線アクセス（通信ネットワーク）を再構成先の推薦ネットワークとして利用する。

その後、端末は位置や使用するアプリケーションの変動にともない、随時無線情報を取得し、通信ネットワークを選択しながら切り替えを繰り返し、通信を継続する。
本システムの一実施例では、コンポーネント間でやり取りする情報の種類を表１で示すように定義し、端末とネットワーク間で常にシグナリング用のチャネルを確保して情報を送受する。アプリケーションの動作中にリンクアグリゲーションを行っている場合は、その中のチャネルをシグナリングにも利用することにより接続数を抑制している。

ＴＳＭ（１３２）はこれらの情報を定期的に取得し、通信環境が変動したと判断したときは後述するようにリンクアグリゲーションの再計算を行い接続するアクセスポイントを変更する。
また本システムでは使用するアプリケーションが必要とする帯域を複数のアクセスポイントに接続してアグリゲーションすることにより確保する。
通信端末の移動や無線環境の変動に応じて適宜アグリゲーションを変更することによりモビリティも実現しているが、ＨＭＩＰを拡張したモビリティ機能（非特許文献１１参照）を実装することも可能である。
村上 他， "コグニティブ無線クラウドにおけるモビリティ機能の一検討，" 信学総大， ２００８年３月

本システムでは、ユーザの嗜好に沿って最適な無線リソースを選択するために、図９に示すような選択アルゴリズムを用いる。
すなわち、通信端末３０からユーザ毎、アプリケーション毎に、アプリケーションの要求ＱｏＳと優先順位の設定を行い、この情報を本装置（２０）の要求条件情報（２４２）に格納する。そして、まずネットワークアダプタ（３２）で通信可能なアクセスポイント（９０）の情報を取得する。このうち、アクセスポイントｅ，ｆ，ｇについてはＲＳＳＩが所定の閾値を下回ることから候補から除外する。

一方、通信端末（３０）で実行するアプリケーション毎に、要求ＱｏＳを定義しておく。このデータは通信端末（３０）に格納する。例えばＶｏＩＰアプリケーション（９１）についてディレイ、ジッタ等の各値の閾値を定める。

要求条件（９２）と要求ＱｏＳ（９４）に加え、上述したユーザ満足度のバランス（９３）を接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）に集約し、通信ネットワークの選択を行う。例えば、利用可能なアクセスポイントの中から、まず要求ＱｏＳを満たすアクセスポイントを選択候補として選抜し、その中でユーザのコスト要求及び消費電力の要求に合致する選択候補に絞り込む。

接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）では、周波数測定部（５２）が検知した周波数の利用状況、電波干渉の程度に応じて、混雑する帯域の優先順位を下げる処理や、１つの通信ネットワークの選択が集中しないように分散してポリシー情報を生成することもできる。

２つ以上の選択候補が残る場合には、バランス（９３）を考慮して、所定のコスト変動幅で満足度が所定値以上高まる場合には、その良好な方を選択する。
接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）は例えば以上のようなアルゴリズムによりＶｏＩＰアプリケーションの場合には、アクセスポイントｂを選択（９５）、ビデオアプリケーション（９６）の場合にはアクセスポイントａ＋ｂ＋ｄによるリンクアグリゲーションを選択（９７）する。このように選択した結果を接続ポリシー情報テーブル（２４１）に格納する。

そして、ネットワーク制御部（２１１）は、通信端末（３０）から実行中のアプリケーションと、その時点で利用可能なアクセスポイントの情報を取得すると、接続ポリシー情報テーブルから、アプリケーションと利用可能なアクセスポイントの組み合わせを検索し、使用する通信ネットワークを決定する。決定された通信ネットワークはネットワークアダプタ（２２）を介して通信端末（３０）の端末制御部（３１１ａ）に通知すると共に、ネットワーク再構成実行処理部（２１２ａ）に再構成実行処理を指令する。

次に、このネットワーク再構成処理について詳述する。
本発明の簡便な実施態様としては、ネットワーク再構成処理について、既存のハンドオーバ技術など、ネットワークの切り替えに関する技術を適宜用いることができる。また、後述するようにリンクアグリゲーションによりリンクする通信ネットワークの組み合わせを切り替える技術を適用することもできる。これらは公知の技術であるから、本発明のネットワーク再構成実行処理部（２１２ａ）と端末再構成実行処理部（３１２ａ）の構成は適宜設計することができる。

ここでは、これら従来技術を用いることに加えて、さらに好ましい再構成技術を説明する。
まず、現在の無線ネットワーク再構成における問題点を説明する。無線ＬＡＮを例にすると、端末がＩＰサブネットをまたがってハンドオーバした場合、主にスキャンとＩＰアドレス取得の２つの処理に時間を要する。

例えば一般的な無線ＬＡＮカードであれば、接続を切り替える場合には全周波数をスキャンしてアクセスポイントの一覧を取得する処理が強制的に行われる。デバイスによって異なるが、この処理に２〜１２秒程度要する。

また、ＩＰアドレスをＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｈｏｓｔ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）によって取得する場合、ＤＨＣＰサーバによって指定されたリース時間が経過しない間は、通信端末は同一のＩＰアドレスを使用し続けようとするので、ＤＨＣＰ ＤＩＳＣＯＶＥＲＹメッセージを送出せずに異なるサブネットに移動したにもかかわらず、タイムアウトするまで同一のＤＨＣＰサーバ宛てにＤＨＣＰ ＲＥＱＵＥＳＴメッセージを送出する。このタイムアウトに１〜２秒要する。

このように、同一無線デバイスを用いてアクセスポイント間のハンドオーバを行う際には、回避できない通信の途切れが一般的に発生する。十分に安定した通信が行えている限り、できる限りハンドオーバ回数を減少させる方が通信の品質が向上すると言える。

図１０において、矢印（１００）は通信端末（３０）の移動を示し、点線の円（１００１）（１００２）（１００３）は各アクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ３のアクセス可能範囲を示している。

仮に、通信ネットワーク選択のアルゴリズムが常に電波強度の強いものを選択するという単純な方式である場合、アクセスポイントに近い方が電波強度は強いため、ＡＰ１→ＡＰ２→ＡＰ３の順に接続を切り替えることになる。

しかし、ＡＰ１とＡＰ３の境界周辺においても通信が十分に安定している場合には、わざわざＡＰ２に切り替えずに、ＡＰ１→ＡＰ３のように切り替えた方が、パケットのロスやジッタが発生する危険を冒して切り替えを頻繁に行う場合と比較して、より好ましい。

一方で、端末が移動する場合、通常はある程度物理的に制限された範囲内を移動する。つまり、道路や廊下、出入り口間の最短距離など、大衆が移動する経路というのはある程度限定されると考えられる。
したがって、切り替えるべきアクセスポイントが経路などによって明らかな場合でも、電波強度だけに注目することにより最適に選択されないことになる。

この点、通信端末（３０）が、自身が経験した過去のアクセスポイントとその評価を記憶し、同じ経路を通過したと推測される場合にその評価を次の判断の材料にすることは可能である。しかし、単独の端末では情報の量が少ないために適切な選択を行えず、過去に周辺の移動を行った経験が少なければ統計的にも妥当な選択ができる可能性は低い。
また、未知の場所に移動している場合には、明らかにこの方法では動作しない。

本システムではこのような問題点を解決するために、本装置（２０）が通信端末（３０）やネットワークから情報を収集し、その情報の蓄積や統合、分析を行って、さらに通信端末（３０）に対して無線再構成に関する推薦情報をフィードバックするためのプラットホームの提案を行う。

ここで提案するプラットホームは通信端末（３０）がアクセスポイントとどのような履歴で接続しながら移動するかの履歴を用いるため、その地図上の分布から電波白地図プラットホーム（以下、本プラットホーム）と呼ぶ。
本プラットホームは、複数の通信端末（３０）と本装置（２０）で実現され、そのアルゴリズムは次のように実装される。

本アルゴリズムを図１１に、交換されるメッセージの一覧を表２に示す。

まず、ＣＴＭ（１３１）（例えば端末再構成管理手段（３１１）に設けることができる）は定期的にＴＳＭ（１３２）（例えば測定情報収集部（６１）に設けることができる） にＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｔｒｉｅｖｅ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ（Ｓ３０）を送信して無線情報を要求し、ＴＳＭ（１３２）はＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｒｅｔｒｉｅｖｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ（Ｓ３１）によってＣＴＭ（１３１）に通知する。

ＣＴＭ（１３１）は、ＴＳＭ（１３２）から取得した情報に基づき、Ｔｒａｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ（ＴＥ）という情報の単位を生成する。ＴＥとは、接続したアクセスポイントの履歴を記述したリストであり、それぞれのアクセスポイントへの接続時間と共に記録されている。

なお、アクセスポイントの識別子は無線システムの種類により異なるが、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１を想定し、ＭＡＣアドレスをその識別子とする。

ＴＥは個別の端末における一定時間単位のアクセスポイント履歴の断片情報であり、このＴＥを各通信端末（３０）から本装置（２０）のＣＮＭ（１２）（例えば通信ネットワーク再構成管理手段（２１１）に設けることができる）に大量に収集していく。収集したデータはハードディスク（２４）に格納する。これを行うのが、Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｔｒａｃｅ Ｒｅｐｏｒｔメッセージ（Ｓ３２）である。

ＣＴＭ（１３１）がこのメッセージを送信する際、複数の情報を集約し、あるいは、精度が悪い情報を補正または削除することもできる。
Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｔｒａｃｅ ＲｅｐｏｒｔメッセージによってＴＥが通信端末（３０）から本装置（２０）に収集され、その収集されたＴＥの集合を、Ｔｒａｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｓｅｔ （ＴＥＳｅｔ）と呼ぶ。

次に、通信端末（３０）が通信の再構成に関して本装置（２０）からの推薦が必要になった時、ＣＴＭ（１３１）はＣＮＭ（１２）に対してＮｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ（Ｓ３３）を送信する。

このメッセージにより与えられた情報に基づき、ＣＮＭ（１２）は推薦するアクセスポイントを選定し、Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ（Ｓ３４）によりＣＴＭ（１３１）に通知する。

なお、ここで通知するアクセスポイントは、本発明において詳述した通り、接続ポリシー情報（２４１）に従ってネットワーク制御部（２１１ａ）が選択した通信ネットワークの中から、さらに本プラットホームを利用して最適な再構成となる通信ネットワークを選ぶものである。

最後に、ＣＴＭ（１３１）はＮｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ（Ｓ３４）に基づいて端末再構成実行手段（ＴＲＣ）（３１２）に再構成の指令Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ（Ｓ３５）を通知し、そのメッセージにより指示される再構成を行って、Ｔｅｒｍｉｎａｌ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅメッセージ（Ｓ３６）によってＣＴＭ（１３１）にその結果を通知する。

トランスポートの種類は任意が、トラフィックのオーバヘッドを抑制し、ソフトウエアの汎用性を向上させるという観点から、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が好ましい。

本プラットホームを利用して再構成の回数を抑制するためのアルゴリズムを以下に示す。
まず、アプリケーションなどの外部からイベントが発生した場合、あるいは、一定間隔の時間ごとに、ＴＳＭ（１３２）に現在の通信状態を問い合わせる。通信状態は例えば電波強度により判断できる。

通信状態が悪い場合、ＣＴＭ（１３１）はＮｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージ（Ｓ３２）をＣＮＭ（１２）に送信し、再構成するアクセスポイントを取得する。

この際に、直近に接続していた一連のアクセスポイントのリストであるＴＥをメッセージ（Ｓ３２）に含めるが、このＴＥを特にＣｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ （ＣｕｒＴＥ）と呼ぶ。

ここで、ＣｕｒＴＥへの追加は、アクセスへの接続時間があらかじめ設定された閾値を超えた場合に行い、ＣｕｒＴＥ に既に登録されているアクセスポイント、つまり、過去に接続したアクセスポイントのうち、最後に切断してから十分長い時間が経過したものについては、アクセスポイントを決定するために有益ではない可能性が高いため削除する。

次にＣＮＭ（１２）における処理を図１２のフローチャートを用いて説明する。
通信端末（３０）からＮｅｔｗｏｒｋ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔを受け取った場合（Ｓ４０）、このメッセージに含まれるＣｕｒＴＥを取り出し、以下に述べるようにＴａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ （ＴａｒＴＥ）を順次抽出してする。ＣＮＭ（１２）が収集しているＴＥＳｅｔと比較して、照合される部分が発見されるまで続ける。

まず、ＴａｒＴＥを抽出する方法を述べる。図１３に示すように、ＴａｒＴＥ（１３００）は、ＣｕｒＴＥ（１３０１）の時間が新しい方からＴａｒＴＥ＿ＬＥＮの長さだけ切り取った部分である。ＴａｒＴＥ＿ＬＥＮは、ＭＡＸ＿ＴａｒＴＥ＿ＬＥＮ（１３０２）から順次１だけ減算していき、ＭＩＮ＿ＴａｒＴＥ＿ＬＥＮ（１３０３）になるまで続ける。（Ｓ４１）

個々のＴａｒＴＥは、図１４に示すように、ＴＥＳｅｔと比較されＴａｒＴＥを含むＴＥＳｅｔのアクセスポイントの配列を抽出する。（Ｓ４２）
そして、ＴａｒＴＥと一致した部分より１つだけ新しいアクセスポイントを候補とする。（Ｓ４３）

このときに候補があれば（Ｓ４４）、その候補を再構成先のアクセスポイントとして選択し、通信端末（３０）に通知すればよいし、なければネットワーク制御部（２１１ａ）が選択したアクセスポイント（通信ネットワーク・通信方式）を通知すればよい。
（別実施例）

本発明の構成は以上であるが、次にネットワーク再構成を行った後に、その結果を評価し、接続ポリシー情報を（２４１）を更新する構成を説明する。

図５がこのときの本装置（２０’）の構成図、図６が通信端末（３０’）の構成図、図７が処理フローチャートである。

上記実施例に加えて、通信ネットワーク再構成管理手段（２１１）に接続ポリシー情報評価部（５３）を備え、端末再構成実行処理（Ｓ１４）の後に、測定情報収集部（５１）と周波数測定部（５２）による通信ネットワーク測定情報収集ステップ（Ｓ２０）、通信端末の測定情報収集部（６１）による端末測定情報収集ステップ（Ｓ２１）、接続ポリシー情報評価部（５３）による接続ポリシー情報評価ステップ（Ｓ２２）、接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）による接続ポリシー情報更新ステップ（Ｓ２３）を有する。

具体的にはネットワーク制御部で選択された通信ネットワークにより実際に通信を行い、その時の通信パラメータを測定する。この値が、要求条件情報（２４２）を満たしているか否か、あるいは要求条件情報（２４２）から所定の閾値内に収まっているかを比較評価し、収まっていないときには、測定値を元に接続ポリシー情報生成部（２１１ｂ）で再計算し、接続ポリシー情報テーブル（２４２）を更新する。

例えば、通信端末（３０）で実行するアプリケーションのＱｏＳが得られているかどうか評価し、得られていない時には別の通信ネットワークを選択したり、リンクアグリゲーションの組み合わせを変化させた接続ポリシー情報に更新する。

なお、このときの測定情報収集部（５１）はネットワーク側だけに配設して、端末側では測定しない構成でもよい。測定手段を本装置（２０）外に設けてもよいことは上記と同様である。

本発明は以上の構成により、次のような産業上の利用可能性を有する。
すなわち、携帯電話端末では、複数の無線アクセス装置を持つものが出現している。これらは、ソフトウェア無線技術やコグニティブ無線技術などにより、さらに実用化が進められると考えられる。この際に、本発明の装置、処理方法を導入することにより、機能単位に分割して装置を開発することが可能になり、試験項目の削減など開発コストの削減や開発後の製品の柔軟性の向上が期待できる。

また、これはネットワーク側の無線アクセス装置についても同様のことが言える。例えば、使用する周波数帯域や通信方式を動的に変更することが可能である無線基地局や、干渉を他のシステムに与えずに重複した周波数帯の利用を行うプライマリ・セカンダリアクセスと呼ばれているネットワークシステムなどにおいては、これらの機器から情報を取得したり設定を変更したりするために、本発明の装置が適用できる。
このように、本発明は、無線システムの動的な再構成が本格化すると予測される近い将来において、汎用的な製品の開発を可能にできる。

本発明による通信ネットワークシステムの全体構成図である。 本発明におけるネットワーク管理装置の構成図である。 本発明における通信端末の構成図である。 本発明の処理フローチャートである。 本発明（別実施例）におけるネットワーク管理装置の構成図である。 本発明（別実施例）における通信端末の構成図である。 本発明（別実施例）の処理フローチャートである。 主観評価値（ＭｏＳ値）と満足度の関係を示すグラフである。 ユーザの嗜好に沿った無線リソースの選択アルゴリズムである。 通信端末がアクセスポイント間を移動する説明図である。 電波白地図プラットホームにおける処理フローチャートである。 同、ＣＮＭの処理フローチャートである。 ＣＮＭにおいて、ＴａｒＴＥを抽出する方法の説明図である。 ＣＮＭにおいて、ＴａｒＴＥを抽出する方法の説明図である。

符号の説明

２０ ネットワーク管理装置
２１ ＣＰＵ
２１１ 通信ネットワーク再構成管理手段
２１１ａ ネットワーク制御部
２１１ｂ 接続ポリシー情報生成部
２１２ 通信ネットワーク再構成実行手段
２１２ａ ネットワーク再構成実行処理部
２２ ネットワークアダプタ
２３ キーボード
２４ ハードディスク
２４１ 要求条件情報
２４２ 接続ポリシー情報テーブル

Claims (16)

1. 複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続の有無又は接続方式（以下、接続方式等という）を動的に再構成しながら通信端末が通信する通信ネットワークシステムであって、
   通信ネットワーク側には、
   物理的又は論理的に構成される複数の通信ネットワークと、
   記憶手段に格納される接続ポリシー情報テーブルと、
   少なくとも該接続ポリシー情報に基づいて通信ネットワークの接続方式等を選択する通信ネットワーク再構成管理手段と、
   選択された接続方式等に接続を再構成する通信ネットワーク再構成実行手段と
   を備える一方、
   該通信端末には、
   該通信ネットワーク再構成管理手段と協調して通信端末側の接続方式等を選択する端末再構成管理手段と、
   選択された接続方式等に接続を再構成する端末再構成実行手段と
   を備えたことを特徴とする通信ネットワークシステム。
2. 前記通信ネットワーク再構成管理手段が、
   通信ネットワークにおける所定の通信パラメータに関して入力手段から入力されるか、又は記憶手段に格納されている要求条件情報を用い、
   該要求条件情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルを生成する接続ポリシー情報生成部を備えた
   請求項１に記載の通信ネットワークシステム。
3. 前記所定の通信パラメータが、通信速度、通信量、回線負荷、パケットロス率、通信遅延、ジッタ、電波強度、通信料金、又はこれら各パラメータの値から所定の計算式により計算される値、の１つ、又はその組み合わせである
   請求項２に記載の通信ネットワークシステム。
4. 前記通信ネットワーク側に、
   各通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する通信ネットワーク測定情報収集手段を備え、
   前記通信ネットワーク再構成管理手段が、
   該通信ネットワーク測定情報収集手段が収集した情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルの内容を評価する接続ポリシー情報評価部を備えると共に、
   前記接続ポリシー情報生成部が、該評価に従って該接続ポリシー情報テーブルを更新する
   請求項２又は３に記載の通信ネットワークシステム。
5. 前記通信ネットワーク側に、
   各通信ネットワークによる周波数の利用状況を測定する周波数測定手段を備え、
   前記接続ポリシー情報生成部が、周波数の利用状況に応じて、前記接続ポリシー情報テーブルを更新する
   請求項２ないし４のいずれかに記載の通信ネットワークシステム。
6. 前記通信端末において、
   通信する通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する端末測定情報収集手段を備え、
   前記接続ポリシー情報評価部が、該端末測定情報収集手段が収集した情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルの内容を評価する
   請求項４又は５に記載の通信ネットワークシステム。
7. 複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続の有無又は接続方式（以下、接続方式等という）を動的に再構成しながら通信端末が通信する通信ネットワークシステムにおけるネットワーク管理装置であって、
   物理的又は論理的な通信ネットワークを用いる構成において、
   記憶手段に格納される接続ポリシー情報テーブルと、
   少なくとも該接続ポリシー情報に基づいて通信ネットワークの接続方式等を選択する通信ネットワーク再構成管理手段と、
   選択された接続方式等に接続を再構成する通信ネットワーク再構成実行手段と
   を備えた
   ことを特徴とするネットワーク管理装置。
8. 前記通信ネットワーク再構成管理手段が、
   通信ネットワークにおける所定の通信パラメータに関して入力手段から入力されるか、又は記憶手段に格納されている要求条件情報を用い、
   該要求条件情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルを生成する接続ポリシー情報生成部を備えた
   請求項７に記載のネットワーク管理装置。
9. 前記所定の通信パラメータが、通信速度、通信量、回線負荷、パケットロス率、通信遅延、ジッタ、電波強度、通信料金、又はこれら各パラメータの値から所定の計算式により計算される値、の１つ、又はその組み合わせである
   請求項８に記載のネットワーク管理装置。
10. 前記ネットワーク管理装置が、
    各通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する通信ネットワーク測定情報収集手段を備え、
    前記通信ネットワーク再構成管理手段が、
    該通信ネットワーク測定情報収集手段が収集した情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルの内容を評価する接続ポリシー情報評価部を備えると共に、
    前記接続ポリシー情報生成部が、該評価に従って該接続ポリシー情報テーブルを更新する
    請求項８又は９に記載のネットワーク管理装置。
11. 前記ネットワーク管理装置が、
    各通信ネットワークによる周波数の利用状況を測定する周波数測定手段を備え、
    前記接続ポリシー情報生成部が、周波数の利用状況に応じて、前記接続ポリシー情報テーブルを更新する
    請求項８ないし１０のいずれかに記載のネットワーク管理装置。
12. 複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続の有無又は接続方式（以下、接続方式等という）を動的に再構成しながら通信する通信端末であって、
    通信ネットワーク側に備えた通信ネットワーク再構成管理手段と協調して通信端末側の接続方式等を選択する端末再構成管理手段と、
    選択された接続方式等に接続を再構成する端末再構成実行手段と
    を備えたことを特徴とする通信端末。
13. 複数の有線又は無線の通信ネットワークとの接続の有無又は接続方式（以下、接続方式等という）を動的に再構成しながら通信端末が通信するネットワーク通信方法であって、
    通信ネットワーク側の通信ネットワーク再構成管理手段が、記憶手段に格納される接続ポリシー情報テーブルに含まれる接続ポリシー情報に基づいて通信ネットワークの接続方式等を選択する通信ネットワーク選択ステップ、
    該通信ネットワーク再構成管理手段からの通知を契機として通信端末の端末再構成管理手段が、通信ネットワークとの接続方式等を選択する端末側通信ネットワーク選択ステップ、
    通信ネットワーク再構成実行手段が、選択された接続方式等に接続を再構成する通信ネットワーク再構成実行ステップ、
    端末再構成実行手段が、選択された接続方式等に接続を再構成する端末再構成実行ステップ
    の各ステップを有することを特徴とするネットワーク通信方法。
14. 前記ネットワーク通信方法において、前記通信ネットワーク選択ステップの前に、
    通信ネットワークにおける所定の通信パラメータに関して入力手段から入力されるか、又は記憶手段に格納されている要求条件情報を用い、
    前記通信ネットワーク再構成管理手段の接続ポリシー情報生成部が、
    該要求条件情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルを生成する接続ポリシー情報生成ステップ
    を有する請求項１３に記載のネットワーク通信方法。
15. 前記所定の通信パラメータが、通信速度、通信量、回線負荷、パケットロス率、通信遅延、ジッタ、電波強度、通信料金、又はこれら各パラメータの値から所定の計算式により計算される値、の１つ、又はその組み合わせである
    請求項１４に記載のネットワーク通信方法。
16. 前記ネットワーク通信方法において、前記端末再構成実行ステップの後に、
    ネットワーク側に設ける通信ネットワーク測定情報収集手段が、各通信ネットワークから前記通信パラメータの少なくともいずれかの情報を抽出する通信ネットワーク測定情報収集ステップ、
    前記通信ネットワーク再構成管理手段の接続ポリシー情報評価部が、該通信ネットワーク測定情報収集手段が収集した情報に基づいて前記接続ポリシー情報テーブルの内容を評価する接続ポリシー情報評価ステップ、
    前記接続ポリシー情報生成部が、該評価に従って該接続ポリシー情報テーブルを更新する接続ポリシー情報テーブル更新ステップ
    を有する請求項１４又は１５に記載のネットワーク通信方法。