JP2009246875A - 通信ネットワークシステム及びネットワーク通信方法、通信管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の通信ネットワークやアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、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。
【解決手段】通信ネットワーク側の通信管理装置２０には、通信ネットワーク毎又は該アクセスポイント毎の少なくともいずれかに固有なネットワーク識別情報を該通信端末に広告するネットワーク識別情報広告部を有したネットワーク通信管理手段２１１と、複数の通信ネットワーク又はアクセスポイントからの通信経路を束ねて１つのリンクを構成するリンクアグリゲーションを行うネットワークアグリゲート手段２１２とを備える。通信端末には、利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを取得する利用可能ネットワーク取得手段、アクセスポイント等を選択する端末通信管理手段と、リンクアグリゲーションを行う端末アグリゲート手段とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の通信ネットワークやアクセスポイントとの１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを通信端末が自律的に選択してリンクを構成する技術に関し、特に通信端末が状況に応じて統合するべきリンクを動的に決定する技術に係るものである。

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。

コグニティブワイヤレスクラウドは、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。
このアーキテクチャで用いる技術として、単一の無線リンクでは所望する通信帯域を得ることができない場合、複数のリンクの通信帯域を統合することにより、より広帯域な通信帯域を論理的に得るための技術がある。これはリンクアグリゲーション技術と呼ばれるが、その最適な方式は、ネットワークの構成や無線リンクの品質、端末の移動速度や無線干渉の程度に依存して異なる。

しかしながら、既存のリンク統合方式では、機器が対応している特定のリンクアグリゲーション方式は可能であるが、端末の移動や無線リンクの品質に対応して、複数の方式から最適なものを動的に選択したり、あるいは、複数の方式を組み合わせて使用したりすることはできない。

また、アクセスポイントの取り付けや取り外しを行った際に、ネットワークの設定を変更する必要があるが、規模が大きいネットワークの場合には対応の迅速性や正確性に問題がある他、人為的な設定ミスが発生する恐れもある。

リンクアグリゲーションに関する従来技術としては、非特許文献５に開示されるＩＥＥＥ ８０２．３ａｄでは、複数の物理リンクを束ね、仮想的に広帯域なリンクの提供をレイヤ２において実現する仕様がある。

しかし、この仕様が対象とするのは同一の機器に接続したリンクだけであり、構成が変更した場合に適応的に再構成されることはなく、さらに、同一のＩＰサブネット内においてしか適用することができない。
また、非特許文献６では、帯域が異なる無線リンクをレイヤ２で束ねる方式を提案しているが、レイヤ２で構成される単一のＩＰサブネット内のリンクアグリゲーションが対象であり、ことなるＩＰサブネットにおいては不可能なので、異なるＩＰサブネットを構成するネットワーク間でリンクアグリゲーションを行うことはできない。
非特許文献７では、Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰプロトコルを修正することにより、同一のＩＰアドレスを用いて複数の無線リンクを束ねることを可能にしているが、レイヤ２に閉じたリンクアグリゲーションを行うことはできず、必ずＩＰパケットを用いたＩＰレイヤにおけるリンクアグリゲーションを行うことしかできない。

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８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９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１０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 "Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ｔｏ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ （ＣＳＭＡ／ＣＤ） Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ − Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｌｉｎｋ Ｓｅｇｍｅｎｔｓ，" ＩＥＥＥ ８０２．３ａｄ， ２０００年 園田 隆史 他，"品質変動回線に適用可能な動的リンクアグリゲーション方式，"電子情報通信学会総合大会， Ｂ−６−２０４， ２００３年 Ｈｉｒｏｓｈｉ ＭＩＮＥＮＯ ｅｔ ａｌ．， "Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ ＩＰ−ｂａｓｅｄ Ｌｉｎｋ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，" Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ， Ｖｏｌ．４７， Ｎｏ．７， ｐｐ． ２２２４−２２３５， ２００６年７月 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、通信端末がリンクアグリゲーションを実行することが可能な通信ネットワークやアクセスポイントを自動的に認識すると同時に、複数のリンクアグリゲーション方式の中からそれらの無線リンクについて適切なものを選択する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。

請求項１に記載の発明によれば、複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、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ことができる。

この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や、各通信ネットワークにおいて該通信端末との接続拠点となる単数又は複数のアクセスポイントなどのネットワーク機器の他、本発明の要部であるネットワーク通信管理手段とネットワークアグリゲート手段とを備える。

ネットワーク通信管理手段は、通信ネットワークにおける通信を管理し、該通信ネットワーク毎又は該アクセスポイント毎の少なくともいずれかに固有なネットワーク識別情報を該通信端末に広告するネットワーク識別情報広告部を有する。

ネットワークアグリゲート手段は、複数の通信ネットワーク又はアクセスポイントからの通信経路を束ねて１つのリンクを構成するリンクアグリゲーションを行う。

一方、通信端末には、通信ネットワーク又はアクセスポイントのうち２つ以上と通信可能な通信手段と、ネットワーク識別情報広告部からのネットワーク識別情報を受信して利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを取得する利用可能ネットワーク取得手段と、記憶手段に格納される接続規則テーブルと、それに定められる規則に従って利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択する端末通信管理手段と、通信端末側において、ネットワークアグリゲート手段と協調してリンクアグリゲーションを行う端末アグリゲート手段とを備える。

以上の構成により、選択された通信ネットワーク又はアクセスポイントに従って該ネットワークアグリゲート手段と端末アグリゲート手段とがリンクアグリゲーションを行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、上記のネットワークアグリゲート手段が、同一の通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、上記のネットワークアグリゲート手段が、異なる通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、上記の各通信ネットワークが、ネットワーク運営者の領域毎に分類されるネットワークであることを特徴とする。

また、請求項５に記載のように、各通信ネットワークが、ＩＰサブネットの領域毎に分類されるネットワークであってもよい。

請求項６に記載の発明によれば、通信端末の端末通信管理手段が、端末アグリゲート手段により確立されたリンクの通信状態を評価して前記接続規則テーブルに格納する通信状態評価部と、その評価に応じて通信ネットワーク又はアクセスポイントを自律的に選択するネットワーク選択部とを備えたことを特徴とする。

本発明は次のような通信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、複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、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通信管理装置を提供する。

この通信ネットワークは物理的又は論理的に構成され、アクセスポイントは各通信ネットワークにおいて該通信端末との接続拠点となる構成において、通信ネットワークにおける通信を管理し、該通信ネットワーク毎又は該アクセスポイント毎の少なくともいずれかに固有なネットワーク識別情報を該通信端末に広告するネットワーク識別情報広告部を有したネットワーク通信管理手段と、複数の通信ネットワーク又はアクセスポイントからの通信経路を束ねて１つのリンクを構成するリンクアグリゲーションを行うネットワークアグリゲート手段とを備える。

請求項８に記載の発明によれば、上記のネットワークアグリゲート手段が、同一の通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行うことを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、ネットワークアグリゲート手段が、
異なる通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行うことを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、前記通信管理装置が、同一の通信ネットワークに対応して１個設けられ、通信ネットワークの複数のアクセスポイント間のリンクアグリゲーションを行うことを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明のように複数の通信ネットワークと接続される構成であって、複数の通信ネットワーク間のリンクアグリゲーションを行う構成でもよい。

本発明は通信端末として提供することもできる。

すなわち、請求項１２に記載の発明のように、複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、通信する通信端末であって、通信ネットワーク又はアクセスポイントのうち２つ以上と通信可能な通信手段と、通信ネットワークを介して通知される通信ネットワーク又はアクセスポイント毎に固有なネットワーク識別情報を受信して利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを取得する利用可能ネットワーク取得手段とを有する。

このように利用可能なネットワークを識別した上で、記憶手段に格納される接続規則テーブルと、それに定められる規則に従って利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択する端末通信管理手段と、通信端末側において、ネットワーク側に別に備えるネットワークアグリゲート手段と協調してリンクアグリゲーションを行う端末アグリゲート手段とを備えることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明によれば、前記通信端末の端末通信管理手段が、端末アグリゲート手段により確立されたリンクの通信状態を評価して前記接続規則テーブルに格納する通信状態評価部と、その評価に応じて通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択するネットワーク選択部とを備えたことを特徴とする。

請求項１４に記載のように複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、通信端末が通信するネットワーク通信方法を提供することもできる。該通信方法は次の各ステップを有する。
（１）通信ネットワーク側に設けられ、通信ネットワークにおける通信を管理するネットワーク通信管理手段が、該通信ネットワーク毎又は該アクセスポイント毎の少なくともいずれかに固有なネットワーク識別情報を該通信端末に広告するネットワーク識別情報広告ステップ、
（２）通信端末の利用可能ネットワーク取得手段が、ネットワーク識別情報を受信して利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを取得する利用可能ネットワーク取得ステップ、
（３）通信端末の端末通信管理手段が、接続規則テーブルに定められる規則に従って利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択するネットワーク選択ステップ、
（４）通信ネットワーク側のネットワークアグリゲート手段と、該通信端末の端末アグリゲート手段とが協調してリンクアグリゲーションを行うリンクアグリゲーションステップ。

請求項１５に記載の発明によれば、上記（４）リンクアグリゲーションステップの後に、
（５）端末通信管理手段の通信状態評価部が、確立されたリンクの通信状態を評価して前記接続規則テーブルに格納する通信状態評価ステップを有し、上記の（３）ネットワーク選択ステップにおいて、端末通信管理手段が、評価に応じて通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択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、さまざまな通信ネットワークやアクセスポイントから、ネットワーク識別情報を広告することで通信端末が利用可能なネットワーク等を識別することが可能となり、接続規則に従って接続先を選択することが可能となる。

さらに、ネットワーク側と通信端末側のリンクアグリゲート手段が協調してリンクアグリゲーションを行うことができる。

本構成によれば、ネットワーク管理者が特別な設定を行うことなく、端末が状況に応じて、統合するべき適切な無線アクセスとリンクアグリゲーション方式を動的に決定することが可能になる。

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。利用可能なネットワークやアクセスポイントが多数存在する中で、通信端末が移動しながらでも自律的に接続するネットワークを選択し、かついくつかのリンクを組み合わせてリンクアグリゲーションを行うものである。

最初に本発明システム（１）の全体的な概要を図１を用いて説明する。
本システムでは複数の通信端末（２）（３）（４）が複数の通信ネットワーク（５）（６）を用いて例えばインターネットへの接続などネットワーク通信を行う。通信ネットワークには周知のように多数のアクセスポイント（ＡＰ１〜ＡＰ６）が設置されて、いずれかのアクセスポイントと通信端末が接続して通信を行っている。

リンクアグリゲーションとは、非特許文献５に開示されるように複数の物理的な回線を仮想的に束ねて１本の回線のように扱う技術であり、各物理的回線の帯域を合計した帯域が利用できるようになるため、高速通信が行える。また、一部のリンクが切断しても他のリンクで通信が続行できることから通信の安定化にも寄与する技術である。

本来、リンクアグリゲーションは物理的な回線を束ねる技術を指すが、本発明では論理的回線同士を組み合わせる場合についてもリンクアグリゲーションとして扱う。この場合でも特に通信の安定化について一定の効果を奏するからである。

本発明ではこの複数の通信ネットワーク（５）（６）やアクセスポイントに対して通信管理装置（２０）を設置する。既存の通信システムに対して本装置（２０）を追加して設置することにより、通信端末（２）・・には利用可能な通信ネットワークやアクセスポイントの情報を通知し、通信端末側ではいずれに接続するかを自律的に決定することができる。

また、例えば図のようにＡＰ１とＡＰ２とＡＰ６の３つのアクセスポイントとの通信をリンクアグリゲートすることができるようになる。
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１１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２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１２参照）。
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１点目及び２点目、すなわち通信端末が自律的に最適なネットワーク接続を行う技術であり、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３には、本発明に係る通信管理装置（２０）の構成図を示す。本装置（２０）は公知のパーソナルコンピュータやサーバコンピュータで構成することが簡便であり、図示しないメモリとＣＰＵ（２１）との協働により本発明の処理を行う。ネットワークアダプタ（２２）を介して、ネットワークＡ（５）やネットワークＢ（６）等の複数の通信ネットワークと接続されている。
また、ハードディスク（２３）の他、モニタやキーボードなどを備えていてもよい。

ＣＰＵ（２１）には、ネットワーク通信管理処理部（２１１）と、ネットワークアグリゲート処理部（２１２）を備える。ネットワーク通信管理処理部（２１１）は各ネットワークやアクセスポイントを介して通信端末に識別情報を広告する処理を行う。ネットワークアグリゲート処理部（２１２）は公知のネットワークアグリゲーション方法により通信端末とネットワークアグリゲートを行う処理を行う。これらについては後述する。

また、図４には通信端末（３０）の構成を示す。該通信端末（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）もＣＰＵ、メモリ、キーボード、モニタなどを備えるがその構成は周知であるから説明を省略する。

そして、通信端末（３０）にはネットワークＡ（５）等のネットワークと通信するネットワークアダプタとＣＰＵによる通信部（３１）、ＣＰＵにおける利用可能ネットワーク取得部（３２）、ハードディスクやメモリ内の接続規則テーブル（３３）を参照する端末通信管理処理部（３４）、端末アグリゲート処理部（３５）を備えている。
以上のような構成により、各処理部が図５に示す処理を行う。

まず、ネットワーク側のネットワーク識別情報広告部（２１１ａ）が、各ネットワーク（５）（６）毎、又はそのアクセスポイント（ＡＰ１〜ＡＰ６）毎に固有の識別情報を通信端末側に広告する。

通信管理装置（２１）はネットワーク上を探索することで接続されている通信ネットワークやアクセスポイントが探知可能であり、それぞれに固有の識別番号や識別符号を通信端末（３０）の利用可能ネットワーク取得部（３２）に通知する。（Ｓ１０）

ここで用いる識別番号としてはアクセスポイントのＭＡＣアドレスなどを通知してもよいし、別にネットワーク識別情報発生部（２１１ｂ）を備えて発生させてもよい。このとき、識別符号として当該通信ネットワークやアクセスポイントの情報を含めて通知してもよい。
例えば、通信帯域や、通信料金などの情報をあわせて通知してもよい。

この通知方法としては、後述するようにレイヤ毎に通信端末（３０）に向けて信号を送信する方法をとることができる。すなわち、図４の点線のように全てのアクセスポイントから直接通信部（３１）に向けて通知されることになる。

もっとも本発明の実施において、通信端末（３０）が接続中の回線のいずれかでまとめて通知してもよいし、別に管理用チャネルのリンクをもって該チャネルにより通知をしてもよい。管理用チャネルはごく低速の回線でよく、かつなるべく広範囲な接続エリアをもつ回線が好ましく、これにより実際の通信に用いる回線がすべて遮断した状態でも利用可能なネットワークを通知することができる。

図４に示すようにＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ６が利用可能な場合、それぞれの識別符号ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ６を広告（Ｓ１０）する。利用可能ネットワーク取得部（３２）ではこれらの識別符号を通信部（３１）を介して取得する。（Ｓ１１）

さらに、端末通信管理処理部（３４）が、接続規則テーブル（３３）を参照して、利用可能なネットワークから接続するアクセスポイントを選択する。（Ｓ１２）

この選択方法は任意であり、例えば、あらかじめアクセスポイント毎の優先順位や組み合わせを格納しておき、優先順位の高い方から選択する構成でもよい。また、後述するように通信料金やアプリケーションの必要に応じて最適なネットワーク選択方法を用いることもできる。

選択されたアクセスポイントについて、端末アグリゲート処理部（３５）と、ネットワークアグリゲート処理部（２１２）がリンクアグリゲーションを確立して、以後これらを用いた通信を開始する。（Ｓ１３）

リンクアグリゲーションの方法については、たとえばＩＥＥＥ ８０２．３ａｄにも規定されるように通信ネットワークに応じた任意の方法を適用することができ、各処理部（３５）（２１２）はそれに応じた処理を行えばよい。

上記実施例では、本装置（２０）を複数の通信ネットワークに対して１個設けたが、図６に示すように通信ネットワーク毎にそれぞれ（２０Ａ）（２０Ｂ）配設してもよい。また、大規模な通信ネットワークにおいてはいくつかのアクセスポイントごとに１個設けてもよい。

さらに、本装置（２０）は単体で提供するだけでなく、公知のサーバ装置等に内蔵することもできる。いずれか１つのアクセスポイント内に設置してもよい。
以上が本発明の装置構成としての説明であるが、次にレイヤの面から本システムの構成をさらに詳細に説明する。

図７には、図２で示したＣＷＣのシステム構成に基いて本発明システムの構成を説明する構成図を示す。

新たに外部ネットワークアグリゲーションポイント（ＥＮＡＰ：Ｅｘｔｅｒｉｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）（７０）と内部ネットワークアグリゲーションポイント（ＩＮＡＰ：Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）（７１）の２つの機能をネットワーク側に、端末アグリゲーションポイント（ＴＡＰ：ＴｅｒｍｉｎａｌＡｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ Ｐｏｉｎｔ）（７２）を通信端末（３０）に導入する。

ＥＮＡＰ（７０）とＩＮＡＰ（７１）は、ネットワーク側において、ＴＡＰ（７２）から複数の無線リンクに振り分けて送出されたトラフィックの統合を行い、また、ネットワークから端末へのトラフィックを複数の無線リンクに振り分けて転送する機能を持つ。図３との関係では、ＥＮＡＰ（７０）とＩＮＡＰ（７１）は共にネットワーク通信管理処理部（２１１）の作用と、ネットワークアグリゲート処理部（２１２）の機能を有し、それぞれのレイヤにおいて機能する。

すなわち、ＥＮＡＰ（７０）は、ＩＰサブネット（１０ａ）・・（１０ｂ）間においてレイヤ３で、ＩＮＡＰ（７１）はＩＰサブネット（１０ａ）・・（１０ｂ）内においてレイヤ２で、それぞれリンクアグリゲーション行う機能を持つ。

次に、ＩＮＡＰ（７１）とＥＮＡＰ（７０）を用いてリンクアグリゲーションを行う３つの利用モデルを図８に示す。図８（ａ）では、同一ＩＰサブネット内のアクセスポイントが提供する２つの無線リンクが、そのサブネット内においてＩＮＡＰにより統合されている。この場合、このサブネット外にはリンクアグリゲーションは隠蔽される。

また、図８（ｂ）では、異なるＩＰサブネットに接続されたアクセスポイントが提供する２つの無線リンクが、それらのサブネット外のＥＮＡＰにおいて統合されている。

さらに、図８（ｃ）では、上記２つの方式を組み合わせ、階層的に３つの無線リンクを統合している。

ここで、ＩＰサブネットの領域毎に通信ネットワークを分類したが、本発明の実施において、ネットワーク運営者毎に通信ネットワークを分類してもよいし、このような分類方法は任意に変更可能である。

最後に、図９に通信端末（３０）のレイヤ構造を示す。
通信端末（３０）は、レイヤ２（Ｌ２）とレイヤ３（Ｌ３）のそれぞれのレイヤにおいて複数のリンクを統合する必要があるので、それぞれのレイヤに統合レイヤ （ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ｌａｙｅｒ） を導入している。

以上のアーキテクチャに基づいて、リンクアグリゲーションに関わるＥＮＡＰ（７０）、ＩＮＡＰ（７１）、ＴＡＰ（７２）、ＣＮＭ（１２）およびＣＴＭ（１３１）の機能を定義する。

まず、ＥＮＡＰ（７０）（特にネットワークアグリゲート処理部（２１２））は、ＴＡＰ（７２）（特に端末アグリゲート処理部（３５））からＥＮＡＰ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ メッセージを受信し、指定されたＩＰアドレスを持つ通信端末（３０）の通信インターフェイスについて、それらが確立している無線リンクを対象としてリンクアグリゲーションの設定を行う。また、ＴＡＰ（７２）からのＥＮＡＰ Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに対し、要求されたパケットの再送を行う。

次に、ＩＮＡＰ（７１）（特にネットワーク識別情報広告部（２１１ａ））は、同一ＩＰサブネット内にブロードキャストを行い、当該サブネットのアクセスポイントに接続している通信端末（３０）の利用可能ネットワーク取得部（３２）に対して、ＩＮＡＰのユニークな識別符号であるＩＮＡＰ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔメッセージを広告する。

また、ＩＮＡＰ（７１）（特にネットワークアグリゲート処理部（２１２））ＴＡＰ（７２）（特に端末アグリゲート処理部（３５））からＩＮＡＰ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを受信し、指定されたＭＡＣアドレスを持つ通信端末（３０）の通信インターフェイスについて、それらが確立している無線リンクを対象としてリンクアグリゲーションの設定を行う。
さらに、ＴＡＰ（７２）からのＩＮＡＰ Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージに対し、要求されたパケットの再送を行う。

ＴＡＰ（７２）（特に端末アグリゲート処理部（３５））は、端末通信管理処理部（３４）（アーキテクチャのＣＴＭ（１３１）に対応）から、リンクアグリゲーションを行う対象のアクセスポイントの組み合わせと対応するＥＮＡＰのＩＰアドレスあるいはＩＮＡＰ のＭＡＣアドレスを受け取り、それに従ってＬ２あるいはＬ３統合レイヤの再設定を行う。

再設定に関わるＥＮＡＰまたはＩＮＡＰ（特にネットワークアグリゲート処理部（２１２）に対し、それぞれＥＮＡＰ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ＲｅｑｕｅｓｔあるいはＩＮＡＰ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔメッセージを送信してネットワーク側の再構成を要求する。

複数の無線リンクから受信したパケットについて、一定時間だけ受信バッファに留めて順序を整列すると同時に、ロスしたパケットがある場合には、ＥＮＡＰ／ＩＮＡＰ Ｒｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ メッセージをＥＮＡＰ（７０）あるいはＩＮＡＰ（７１）に送信して再送を要求する。

後述するように、ＣＮＭ（１２）は、ＣＴＭ（１３１）、ＮＳＭ（１４）、ＲＳＭ（１１１）から収集した測定情報に基づき、端末のリンクアグリゲーションによりネットワーク全体のトラフィックが局所的に集中しないような制約条件としてネットワークポリシー情報を生成し、ＣＴＭ（１３１）にこれをＣＮＭ Ｐｏｌｉｃｙ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔメッセージとして送信して通知する。

また、ＣＴＭ（１３１）、ＮＳＭ（１４）、ＲＳＭ（１１１）から収集した測定情報から、通信端末（３０）の再設定を支援すると期待できる情報を抽出し、ＣＮＭ Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔメッセージを送信して通知する。さらに、収集した測定情報に基づき、各通信端末について、レイヤ３でリンクアグリゲーションを行う場合に高い性能が期待できるＥＮＡＰ（７０）を選定し、ＣＴＭ（１３１）にＥＮＡＰ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎメッセージを送信して通知する．

最後にＣＴＭ（１３１）は、ＩＮＡＰ Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ（７１）を受信し、ＩＮＡＰによりリンクアグリゲーションが可能なアクセスポイントの組み合わせの一覧を作成する。ＣＮＭ（１２）からＥＮＡＰ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎメッセージを受信し、自端末に最適なＥＮＡＰのＩＰアドレスを得る。

また、ＣＮＭ（１２）からネットワークポリシー情報と支援情報を受信することができる。ネットワークポリシー情報を満たし、 かつ アプリケーションが要求するＱｏＳ とユーザプリファレンスを満たすような再設定方法を、 支援情報とＴＳＭ（１３２）から得る測定情報に基づいて決定する。決定した再設定をＴＡＰ（７２）に要求する。

上記したネットワークの再構成方法及び、通信ネットワークやアクセスポイントの選択方法について説明する。なお、接続規則を自動生成する構成につき、端末通信管理処理部の詳細な構成を図１０に示す。

以下に説明する方法は、通信端末（３０）の端末通信管理処理部（３４）におけるネットワーク制御部（３４１）と接続規則生成部（３４２）の処理、接続規則テーブル（３３）を中心に示すが、次に述べるように通信管理装置（２０）から接続先の推薦として提供することもできる。両者の技術は重複するので、あわせて説明する。

通信管理装置（２０）側で推薦を行うための構成として図１１を示す。これは本装置（２０）に通信ネットワークの再構成に関して通信端末（３０）に推薦を行うための処理部を設けた構成図である。

本実施例では、図２に示したＣＮＭ（１２）として通信ネットワーク再構成管理手段（２１３）を設ける。ここでＧＣＮＭ（１２１）とＲＡＮ（１０）毎に設けるＬＣＮＭ（１２２）は同手段（２１３）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。

同手段（２１３）には接続規則に基づいて再構成の推薦を通知するネットワーク制御部（２１３ａ）と、接続規則を生成する接続規則生成部（２１３ｂ）を備える。

ハードディスク（２３）には、接続規則テーブル（２３１）と、接続規則生成部（２１３ｂ）が参照する要求条件情報（２３２）を格納している。なお、要求条件情報（３３ｂ）はキーボード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。

ここで、接続規則を生成する処理について説明する。本処理ではユーザが指定した優先度である要求条件情報（２３２）（３３ｂについても以下同じ）を考慮してどの通信ネットワークやアクセスポイントに再構成するのかを定める接続規則を生成する。

上記要求条件情報（２３２）や接続規則（２３１）（３３ａについても以下同じ）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。

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、例えばハードディスクやメモリ等に格納。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（２３２）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、接続規則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。これについては通信部（３１）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通信部（３１）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（２３）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。

本発明の接続規則生成部（２１３ｂ）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規則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。

接続規則生成部（２１３ｂ）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１２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１２（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。

接続規則生成部（２１３ｂ）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。

本発明では、通信端末（３０）のネットワーク制御部（３４１）が通信ネットワークやアクセスポイントを選択した場合には、端末アグリゲート処理部（３５）に通知して上述のアグリゲート処理を行う。

また、通信管理装置（２０）のネットワーク制御部（２１３ａ）が選択を行った場合には、これを推薦情報として端末通信管理処理部（３４）に通知し、その情報を端末アグリゲート処理部（３５）に通知の上でアグリゲート処理を行うこともできる。

通信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１３参照）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１３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、この情報を要求条件情報（３３ｂ）に格納する。そして、まず利用可能ネットワーク取得部（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 接続規則生成部（２１３ｂ）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。

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。

接続規則生成部（３４）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規則テーブル（３３ａ）に格納する。

そして、ネットワーク制御部（３４１）は、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して、接続規則テーブルから、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、使用するアクセスポイントを決定する。決定されたアクセスポイントは通信部（３１）を介してネットワークアグリゲート処理部（２１２）に通知すると共に、端末アグリゲート処理部（３５）が協調してリンクアグリゲートを確立する。

最後に、本発明では、リンクアグリゲーションを行った後に、その通信状態を評価し、接続規則テーブルにその情報を格納し、好適な通信ネットワーク、アクセスポイントの選択を図ることもできる。

すなわち、リンクアグリゲーション（図５のＳ１３）ステップの後、端末通信管理部（３４）がＴＳＭ（１３２）などから通信状態を取得して、端末通信管理部（３４）に設ける図示しない通信状態評価部が通信状態が閾値や予め接続規則テーブル（３３）に格納した値と比較して良好か否かを判定する。（通信状態評価ステップ）

そして、端末通信管理部（３４）がこの結果に基づいて、所期した結果が得られない場合には接続規則テーブル（３３）からこのアクセスポイントの組み合わせを削除するなど、情報を更新する。

本発明は、以上のような構成により、次のような利用形態が実現される。例えば、３つのアクセスポイントを定義し、ＡＰ１は従量課金制のセルラー基地局、ＡＰ２とＡＰ３は定額料金制の８０２．１１ｇと８０２．１１ａのアクセスポイントでする。また、通信端末は３つのアクセスポイントに同時に接続できるデバイスを装備しており、「データ通信には追加料金を支払うつもりはないが、音声通信には高品質を要求する」というユーザプリファレンス（要求条件）を持っているものとする。

最初に、端末はＡＰ２に接続して電子メールの送受信を行っているものとする。ここで、端末がサイズの大きい添付ファイルを受信しようとすると、端末はそれを自動的に認識し、ユーザプリファレンスに基づいて追加料金の必要がないＡＰ３に接続を試みる。接続後、端末内部のソフトウエアの再設定と、ネットワーク側への通知を行い、２つのアクセスポイントを同時に使った通信に切り替える。

次に、通信端末がＶｏｉｃｅ ｏｖｅｒ ＩＰ による音声通信を開始すると、高品質な無線リンクを求めて、さらにＡＰ１に接続する。そして、音声通信にはＡＰ１、その他の通信にはＡＰ２ とＡＰ３ を用いるよう、再設定する。しばらくして音声通信が終了すると、ＡＰ１とのリンクを切断する。

さらに、ここでＡＰ２とＡＰ３に接続している端末の数が増加し、無線リンクの通信帯域が飽和してきたとする。ネットワーク側ではこの状態を定期的に検知しており、ブロードキャストにより端末に対して一斉にリンクアグリゲーションを停止させるためのネットワークポリシー情報を送信する。これを受けた端末は、現在通信に使用しているＡＰ２とＡＰ３のうち、パケットロス率が大きいＡＰ２を切断して、ＡＰ３のみを通信に使用し始める。

また、本発明構成により、次のような従来の問題が解決される。
第１に、サブネットに依存しない運用が可能となる。リンクアグリゲーションによる帯域の統合は、様々なレイヤで行うことが可能である。上記したようにレイヤ２とレイヤ３におけるものを対象とした。統合されたリンクの特徴は、レイヤによって異なる。

例えば、レイヤ３の場合は、ＩＰパケットのトンネリングによるカプセル化や冗長なルーティングが必要となり、レイヤ２によりＩＰサブネット内に閉じて統合を行う場合と比較すると性能が低下する。

一方で、レイヤ２の場合は、同一サブネットに閉じた場合しか統合の対象にできないという欠点がある。また、オペレータの観点から見ると、既にネットワークを設置したオペレータにとっては、その内部には触れず外部に新しい装置を導入したいという場合が多い。新規にネットワークを設計している場合には、積極的に新しい機能を取り込み、より性能の良いネットワークを設計することが容易である。

本発明は、リンクアグリゲーション技術がレイヤ間に渡って混在するネットワーク環境において、どのような無線リンクを対象としても帯域の統合を可能にするためには、これらを意識することなく使い分け、さらに、さらにそれらを混在して使用することが可能な方式を提供する。

第２に無線リンク品質の測定と選択を可能にする。すなわち、無線リンクの通信品質は、通信端末の移動や周囲の環境、他の端末の通信等により著しく変化する。リンクアグリゲーションの場合には、特にこれを考慮する必要がある。例えば、統合する２つのリンクの帯域が著しく異なる場合、この２つは統合する対象として選択されるべきではない。また、パケットロスによるＴＣＰの再送制御や、遅延の違いによりパケットの順序が乱れた場合を考えると、選択されるべき組み合わせが限定される場合がある。そのため、通信端末が使用できる各無線アクセスの品質を測定し、それに応じてリンクアグリゲーションの対象とする無線リンクを決定する必要がある。

本発明では、通信管理装置（２０）からの推薦を組み合わせることで、好適なリンクアグリゲーションを実現する。

第３に、アクセスポイントの自動的な再設定を可能にする。広域に展開するネットワークの場合、アクセスポイントの数は非常に大きくなる。アクセスポイントを新しく設置する場合や、障害発生時に取替えを行う場合、専門家以外でもこれらの作業が行えるようになれば、ネットワークの管理コストの削減や、障害復旧時間の短縮、人為ミスの削減等が期待できる。

リンクアグリゲーションの場合、アクセスポイントの位置や種類によって利用可能な技術が異なり、その組み合わせを端末が知る必要がある。対象とする高域なネットワークでは、これを手動で行うことは非現実的なので、設定を自動化する機能が必要になる。

本発明は、既存のネットワークシステムに対して通信管理装置を設置することで、アクセスポイントを通信端末に通知することができ、しかもアクセスポイントの新設、障害についても手動によって登録する必要がない。

第４に、通信性能の向上複数の異種無線リンクを同時に使用する際、それぞれの遅延や帯域が異なり、ジッタも有線リンクより大きいため、受信するパケットの順序が容易に乱れてしまう。このような状態では、先に述べたようにＴＣＰやアプリケーションのレイヤにおいてスループット等の通信性能の低下が発生する。これを解決するためには、トランスポート層より下位において、受信バッファ内のパケットの整列やロスしたパケットの再送を行えば、性能の向上が期待できる。この際、上位層から隠蔽した形でこれらの処理を行えば、既存のプロトコルやアプリケーションの改変をすることなく導入することが可能である。

本発明による通信ネットワークシステムの説明図である。 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。 本発明における通信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。 本発明において通信管理装置の配設方法を示す別実施例である。 本発明による通信ネットワークシステム（レイヤベース）の全体構成図である。 リンクアグリゲーションを行う３つの利用モデルの説明図である。 通信端末のレイヤ構造を示す説明図である。 端末通信管理処理部の詳細な構成図である。 接続規則の生成とネットワークの推薦を可能にした通信管理装置の構成図である。 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。

符号の説明

５ ネットワークＡ
６ ネットワークＢ
２０ ネットワーク管理装置
２１ ＣＰＵ
２１１ ネットワーク通信管理処理部
２１１ａ ネットワーク識別情報広告部
２１１ｂ ネットワーク識別情報発生部
２１２ ネットワークアグリゲート処理部
２２ ネットワークアダプタ

Claims (15)

1. 複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、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、
   各通信ネットワークにおいて該通信端末との接続拠点となる単数又は複数のアクセスポイントと、
   通信ネットワークにおける通信を管理し、該通信ネットワーク毎又は該アクセスポイント毎の少なくともいずれかに固有なネットワーク識別情報を該通信端末に広告するネットワーク識別情報広告部を有したネットワーク通信管理手段と、
   複数の通信ネットワーク又はアクセスポイントからの通信経路を束ねて１つのリンクを構成するリンクアグリゲーションを行うネットワークアグリゲート手段と
   を備える一方、
   該通信端末には、
   該通信ネットワーク又はアクセスポイントのうち２つ以上と通信可能な通信手段と、
   該ネットワーク識別情報広告部からのネットワーク識別情報を受信して利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを取得する利用可能ネットワーク取得手段と、
   記憶手段に格納される接続規則テーブルと、
   それに定められる規則に従って利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択する端末通信管理手段と、
   通信端末側において、ネットワークアグリゲート手段と協調してリンクアグリゲーションを行う端末アグリゲート手段と
   を備え、
   選択された通信ネットワーク又はアクセスポイントに従って該ネットワークアグリゲート手段と端末アグリゲート手段とがリンクアグリゲーションを行う
   ことを特徴とする通信ネットワークシステム。
2. 前記ネットワークアグリゲート手段が、
   同一の通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行う
   請求項１に記載の通信ネットワークシステム。
3. 前記ネットワークアグリゲート手段が、
   異なる通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行う
   請求項１又は２に記載の通信ネットワークシステム。
4. 前記各通信ネットワークが、ネットワーク運営者の領域毎に分類されるネットワークである
   請求項１ないし３のいずれかに記載の通信ネットワークシステム。
5. 前記各通信ネットワークが、ＩＰサブネットの領域毎に分類されるネットワークである
   請求項１ないし３のいずれかに記載の通信ネットワークシステム。
6. 前記通信端末の端末通信管理手段が、
   前記端末アグリゲート手段により確立されたリンクの通信状態を評価して前記接続規則テーブルに格納する通信状態評価部と、
   該評価に応じて通信ネットワーク又はアクセスポイントを自律的に選択するネットワーク選択部と
   を備えた
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の通信ネットワークシステム。
7. 複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、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通信管理装置であって、
   該通信ネットワークは物理的又は論理的に構成され、
   該アクセスポイントは各通信ネットワークにおいて該通信端末との接続拠点となる構成において、
   通信ネットワークにおける通信を管理し、該通信ネットワーク毎又は該アクセスポイント毎の少なくともいずれかに固有なネットワーク識別情報を該通信端末に広告するネットワーク識別情報広告部を有したネットワーク通信管理手段と、
   複数の通信ネットワーク又はアクセスポイントからの通信経路を束ねて１つのリンクを構成するリンクアグリゲーションを行うネットワークアグリゲート手段と
   を備えたことを特徴とする通信管理装置。
8. 前記ネットワークアグリゲート手段が、
   同一の通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行う
   請求項７に記載の通信管理装置。
9. 前記ネットワークアグリゲート手段が、
   異なる通信ネットワークにおける複数のアクセスポイントを介した通信経路のリンクアグリゲーションを行う
   請求項７又は８に記載の通信管理装置。
10. 前記通信管理装置が、
    同一の通信ネットワークに対応して１個設けられ、
    該通信ネットワークの複数のアクセスポイント間のリンクアグリゲーションを行う
    請求項７ないし９のいずれかに記載の通信管理装置。
11. 前記通信管理装置が、
    複数の通信ネットワークと接続される構成であって、
    該複数の通信ネットワーク間のリンクアグリゲーションを行う
    請求項７ないし９のいずれかに記載の通信管理装置。
12. 複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、通信する通信端末であって、
    該通信ネットワーク又はアクセスポイントのうち２つ以上と通信可能な通信手段と、
    通信ネットワークを介して通知される通信ネットワーク又はアクセスポイント毎に固有なネットワーク識別情報を受信して利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを取得する利用可能ネットワーク取得手段と、
    記憶手段に格納される接続規則テーブルと、
    それに定められる規則に従って利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択する端末通信管理手段と、
    通信端末側において、ネットワーク側に別に備えるネットワークアグリゲート手段と協調してリンクアグリゲーションを行う端末アグリゲート手段と
    を備えたことを特徴とする通信端末。
13. 前記通信端末の端末通信管理手段が、
    前記端末アグリゲート手段により確立されたリンクの通信状態を評価して前記接続規則テーブルに格納する通信状態評価部と、
    該評価に応じて通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択するネットワーク選択部と
    を備えた
    ことを特徴とする請求項１２に記載の通信端末。
14. 複数の有線もしくは無線の通信ネットワーク、又は複数のアクセスポイントからいずれか１つ又は２つ以上の接続の組み合わせを自律的に選択してリンクを構成し、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に設けられ、通信ネットワークにおける通信を管理するネットワーク通信管理手段が、該通信ネットワーク毎又は該アクセスポイント毎の少なくともいずれかに固有なネットワーク識別情報を該通信端末に広告するネットワーク識別情報広告ステップ、
    該通信端末の利用可能ネットワーク取得手段が、ネットワーク識別情報を受信して利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを取得する利用可能ネットワーク取得ステップ、
    該通信端末の端末通信管理手段が、接続規則テーブルに定められる規則に従って利用可能な通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択するネットワーク選択ステップ、
    通信ネットワーク側のネットワークアグリゲート手段と、該通信端末の端末アグリゲート手段とが協調してリンクアグリゲーションを行うリンクアグリゲーションステップと
    を有する
    ことを特徴とするネットワーク通信方法。
15. 前記リンクアグリゲーションステップの後に、
    前記端末通信管理手段の通信状態評価部が、確立されたリンクの通信状態を評価して前記接続規則テーブルに格納する通信状態評価ステップ
    を有し、
    前記ネットワーク選択ステップにおいて、
    前記端末通信管理手段が、該評価に応じて通信ネットワーク又はアクセスポイントを選択する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のネットワーク通信方法。