JP2010135947A - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用されていない無線リンクを有効に活用し、通信端末と基地局とが高品質な無線通信を行えるようにすると共に、無線通信システム全体でも効率の良い無線リソースの配分を行うことのできる技術を提供すること。
【解決手段】 使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信可能な無線通信システムを提供する。通信ネットワーク側には、複数の無線通信ネットワーク、基地局に加えて本発明サーバ装置を設ける。基地局と通信端末の現在地における使用可能な無線リンクの情報を含む通信条件情報に基いて無線通信の接続方式を決定する接続方式再構築管理手段、対応する基地局に対して無線通信の接続方式を制御する接続方式再構築制御手段を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信可能な無線通信システム及び無線通信方法に関し、特に無線リンクの資源を有効に活用する技術に関するものである。

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。

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、このようなコグニティブ無線ネットワークにおいて複数の無線リソースをいかにして統合するかという点が課題である。例えば、通信のスループットを向上させるために、従来から複数の無線リンクの通信帯域を統合するリンクアグリゲーション技術は知られている。
しかし、従来のリンクアグリゲーション技術では、複数の周波数についてその使用状況に応じて時間的に動的に選択することはできず、コグニティブ無線ネットワークにおける効果は限定的である。

本発明に関連する技術としては、無線情報の収集に関する技術が本件出願人らによって検討されている。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。

本発明に係る従来の特許文献としては、特許文献１の統合型無線通信システムがある。本特許発明では、端末局を収容する基地局からなる複数の無線システムがそれぞれネットワークに接続されており、そこに情報管理サーバを設置する。該サーバは、各基地局がどの場所でどの様な無線通信規格、帯域幅、周波数チャネル、送信電力等の無線信号を送信しているかを各基地局１００から受信してデータベース化する。そして、情報管理サーバにおいて、各基地局が使用すべき周波数を決定して通知する。
この技術の特徴としては、直接的な無線信号検出を行わずに、利用周波数の最適化を図ることが可能なコグニティブ無線を実現することにある。

しかし、この技術では基地局の場所情報から使用することのできる周波数を決定するだけであって、通信端末で実際に良好な通信が行えるとは限らない。また、通信端末が要求する通信品質が確保されるとも言えない。

その他に関連する特許文献として、ソフトウェア無線通信装置を開示する特許文献２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。

特許文献３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 forHeterogeneous 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 HeterogeneousNetworks," IEEE Wireless Commun., Vol. 11, No. 2, pp. 56-63, 2004年 H. Harada, "Software defined radio prototype toward Cognitive RadioCommunication 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, "CognitiveWireless 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 Schemefor 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２００８−２１１５８３号公報 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、使用されていない無線リンクを有効に活用し、通信端末と基地局とが高品質な無線通信を行えるようにすると共に、無線通信システム全体でも効率の良い無線リソースの配分を行うことのでき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、次の手段を用いる。
すなわち、使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信可能な無線通信システムを提供する。そして、通信ネットワーク側には、少なくとも通信方式が異なる複数の無線通信ネットワークと、その無線通信ネットワークに対応する単数又は複数の基地局と共に、基地局の現在地における使用可能な無線リンクを検出する基地局使用可能リンク検出手段、基地局及び通信端末の現在地における使用可能な無線リンクの情報を含む通信条件情報に基づき、無線通信の接続方式を決定する接続方式再構築管理手段、該手段が決定した接続方式に従って対応する基地局に対して無線通信の接続方式を制御する接続方式再構築制御手段の各手段を備える。

一方、通信端末には、その現在地における使用可能な無線リンクを検出する端末使用可能リンク検出手段と、検出した使用可能な無線リンクの情報を含む端末側の通信条件情報を接続方式再構築管理手段に通知すると共に、接続方式再構築管理手段の決定した接続方式を受信する端末再構築管理手段と、端末再構築管理手段の受信した接続方式に従って通信端末における無線通信の接続方式を制御する端末再構築制御手段とを備えたことを特徴とする。

前記複数の無線通信ネットワークが、少なくとも周波数の異なる無線リンクで構成され、基地局使用可能リンク検出手段及び端末使用可能リンク検出手段が、使用可能な周波数を検出する構成でもよい。

前記無線通信システムにおいて、接続方式が、複数の無線リンクを統合して１つのトラフィックを確立するリンクアグリゲーション方式の構成でもよい。その場合、通信ネットワーク側に、接続方式再構築管理手段の決定した接続方式に従って通信端末とのトラフィックを複数の無線リンクに統合及び分散してリンクアグリゲートするリンクアグリゲート管理手段を備える一方、通信端末に、リンクアグリゲート管理手段との間でトラフィックをリンクアグリゲートする端末リンクアグリゲート管理手段を備える事を特徴とする。

上記のリンクアグリゲート管理手段からの指示を受けて、リンクアグリゲートする各無線リンクによる通信を行うための認証処理を行う認証管理手段をネットワーク側に備える一方、通信端末に、端末リンクアグリゲート管理手段からの指示を受けて、リンクアグリゲートする各無線リンクによる通信を行うための認証処理を行う端末認証管理手段を備える構成でもよい。

前記無線通信システムにおいて、通信条件情報に、通信端末が必要とする通信品質情報、例えば帯域や、遅延、ジッタ、ロス率などの情報を含む構成でもよい。

本発明は、使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信するための無線通信再構築管理サーバとして提供することもできる。
該サーバには、基地局及び該通信端末のそれぞれの現在地における使用可能な無線リンクの情報を含む通信条件情報に基づき、無線通信の接続方式を決定する接続方式再構築管理手段と、接続方式再構築管理手段の決定した接続方式に従って対応する基地局に対して無線通信の接続方式を制御する接続方式再構築制御手段とを備えたことを特徴とする。

通信条件情報が、使用可能な周波数の情報である無線通信再構築管理サーバを提供することもできる。

前記接続方式が、複数の無線リンクを統合して１つのトラフィックを確立するリンクアグリゲーション方式であって、該サーバに、接続方式再構築管理手段の決定した接続方式に従って通信端末とのトラフィックを複数の無線リンクに統合及び分散してリンクアグリゲートするリンクアグリゲート管理手段を備える構成でもよい。

前記リンクアグリゲート管理手段からの指示を受けて、リンクアグリゲートする各無線リンクによる通信を行うための認証処理を行う認証管理手段を備えてもよい。

前記無線通信再構築管理サーバにおいて、前記通信条件情報に、前記通信端末が必要とする通信品質の情報を含む無線通信再構築管理サーバを提供することもできる。

本発明は次のような無線通信方法を提供することもできる。
すなわち、使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信可能な無線通信方法であって、少なくとも通信方式が異なる複数の無線通信ネットワークと、該無線通信ネットワークに対応する単数又は複数の該基地局とを用い、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る基地局使用可能リンク検出手段及び、該通信端末の端末使用可能リンク検出手段が、それぞれの現在地における使用可能な無線リンクを検出する使用可能リンク検出ステップ
（２）通信端末の端末再構築管理手段が、検出した使用可能な無線リンクの情報を含む端末側の通信条件情報を、通信ネットワーク側に設けられる接続方式再構築管理手段に通知する通信条件情報通知ステップ
（３）接続方式再構築管理手段が、基地局及び該通信端末の現在地における使用可能な無線リンクの情報を含む通信条件情報に基づき、無線通信の接続方式を決定し、該通信端末に送信する接続方式決定ステップ
（４）通信端末の端末再構築管理手段が、接続方式再構築管理手段の決定した該接続方式を受信する接続方式受信ステップ
（５）通信ネットワーク側に設けられる接続方式再構築制御手段が、決定された接続方式に従って対応する基地局に対して無線通信の接続方式を制御する接続方式再構築制御ステップ、通信端末の端末再構築制御手段が、決定された接続方式に従って通信端末における無線通信の接続方式を制御する端末再構築制御ステップ。

上記無線通信方法において、複数の無線通信ネットワークが、少なくとも周波数の異なる無線リンクで構成され、基地局使用可能リンク検出手段が、使用可能な周波数を検出する構成でもよい。

上記の無線通信方法において、接続方式が、複数の無線リンクを統合して１つのトラフィックを確立するリンクアグリゲーション方式である構成でもよい。そして、基地局及び通信端末間でトラフィックが生じる際に、通信ネットワーク側に設けられるリンクアグリゲート管理手段が、決定された接続方式に従って通信端末とのトラフィックを複数の無線リンクに統合及び分散してリンクアグリゲートすると共に、通信端末の端末リンクアグリゲート管理手段が、リンクアグリゲート管理手段との間でトラフィックをリンクアグリゲートするリンクアグリゲートステップを有する構成でもよい。

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、基地局及び通信端末で使用可能な無線リンクを随時検出することができるので、場所や時間帯によって動的に使用する無線リンクを変化させることができる。通信端末の現在地でも検出することで、確実に空いている無線リンクを利用でき、システム全体としても資源の有効な活用が図られる。
また、基地局及び通信端末が実際に検出することで、他の基地局等が本発明の技術に対応している必要がなく、容易に既存のシステム内に組み込むことができる。

特に、空いている無線周波数を検出する構成では、使用されている周波数帯の間にある使われていない周波数や、他の用途の周波数の間に割り当てが行われておりそれら他の周波数帯の移動が難しいため使いづらい周波数を、有効に活用することができる。さらに、リンクアグリゲーションを行うことで、断片化した周波数でもこれを集めて使用することができるので、現在逼迫している周波数の利用効率を向上させることができる。

通信端末から要求する通信品質を通信条件として送信させることで、通信端末で実行中のアプリケーションの要求に適合する無線リソースを割り当てることができ、同時に必要以上のリソースを与えなくてよいので、無線通信システム全体の資源の有効活用が図られる。

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。
本発明はインターネットなどの外部ネットワークに接続された基地局と、その基地局と無線通信ネットワークを介して無線通信する通信端末に対して、基地局・通信端末間の無線リンクの選択を行うことのできる無線通信システムである。

先に、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 DefinedCognitive 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 a+l.,"Research on User-centric Distributed ResourceManagement for Cognitive Wireless Clouds-(6) Hierarchical Architecture forCognitive 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。

本発明はこのようなコグニティブ無線クラウドの実現に寄与する技術の１つであり、特に端末で必要とする帯域を有効に確保すること、複数のアクセスポイントへの接続をアグリケーションして帯域を確保すること、無線リソースを拡充して用いることができること、などの効果を奏するものである。
次に、本発明の構成を詳述する。

図２は、本発明に係る無線通信再構築管理サーバ（２０）の構成図である。なお、本発明では必ずしも１個のサーバ装置として構成する必要はなく、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接続方式再構築管理手段、接続方式再構築制御手段、リンクアグリゲート管理手段、認証管理手段を分散して配置してもよい。その際には、各手段間に通信経路を設ければよい。

本実施例では、図１に示したＣＮＭ（１２）の特にGCNM（１２１）として無線通信再構築管理サーバ（２０）を設ける。そして、複数の無線通信ネットワーク、例えばＷｉＦｉ規格の基地局だけでなく、携帯電話の基地局に備えられるLCNM（１２２）と共にＣＮＭ（１２）を形成する。

無線通信再構築管理サーバ（以下、本サーバ）（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）、インターネットなどの外部ネットワークや、基地局と直接通信するための通信モジュール（２２）（２３）を備える。その他、公知のようにキーボード等の入力手段、ハードディスク等の外部記憶手段を備えてもよい。

通信モジュール（２２）（２３）は、インターネット等と接続するネットワークカードや、基地局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ことができる。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。
本サーバ（２０）と各基地局とを全てインターネットで接続する構成が最も簡便であり、この場合は通信モジュールはインターネットと接続するための１基でよい。

本発明は図２に示すように、本サーバ（２０）は様々な無線通信ネットワーク（ＲＡＮ１）（ＲＡＮ２）を使用することが可能であり、各無線通信ネットワーク（ＲＡＮ１）（ＲＡＮ２）における複数の基地局（３ａ）〜（３ｄ）を選択する技術も提供する。また、１つの基地局を選択するだけでなく複数の基地局を選択して各無線リンク（ＬＫ１）（ＬＫ２）を統合して通信端末（４）とのリンクアグリゲーションも実現する。
以下、このための構成を詳述する。

まず、本サーバ（２０）のＣＰＵ（２１）には、接続方式再構築管理手段である接続方式再構築管理部（２１１）と、接続方式再構築制御手段である接続方式再構築制御部（２１２）と、通信ネットワーク側のリンクアグリゲート管理手段であるリンクアグリゲート管理部（２１３）と、通信ネットワーク側の認証管理手段である認証管理部（２１４）とを備える。

そして、対応する各基地局として、アクセスポイント（３０）の構成を図３に示す。
アクセスポイント（３０）は例えば無線ＬＡＮルーターなどとして市販されている物や、携帯電話網で携帯電話事業者が設置している携帯電話基地局などの公知の構成に加えて、本発明では図示のようにＣＰＵ（３１）において通信ネットワーク側の基地局使用可能リンク検出手段である使用可能周波数検出部（３１１）や、接続方式再構築制御手段からの命令により動作する接続方式再構築部（３１２）、認証管理手段からの命令により動作する認証処理部（３１３）を備える。
また、本サーバ（２０）の通信モジュール（２２）（２３）と接続するための通信モジュール（３２）と共に、通信端末（４）と接続するための通信モジュール（３３）も備えている。

１つの基地局で複数の無線通信ネットワークに対応することも可能であり、その場合には該通信モジュール（３３）を複数備えてもよい。通信モジュール（３３）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もよい。

無線アクセスネットワークに対応するように各構成要素の設計は異なるが、各基地局はこのようなアクセスポイント（３０）で構成されている。そして、通信端末（４）とそれぞれの通信方式で接続する。
本発明で言う通信方式は無線周波数や使用する帯域幅などの物理層（第１層）上の通信方式に限らない。エラー訂正方式に関するデータリンク層（第２層）、ＩＰなど経路選択方式などに関するネットワーク層（第３層）、ＴＣＰやＵＤＰなど通信プロトコルに関するトランスポート層（第４層）などのレベルでも通信方式が異なれば異なる無線リンクと見なすことができる。さらに上位のセッション層（第５層）における制御方法や、プレゼンテーション層（第６層）におけるデータ変換方法、アプリケーション層（第７層）における伝送方法なども、通信方式と言うことができる。

通信端末（４）の一例を図４の通信端末装置（以下、本端末）（４０）に示す。
本端末（４０）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。ＣＰＵ（４１）と共に公知の入力手段や表示手段、外部記憶手段などを備える他、複数の無線通信ネットワーク（ＲＡＮ１）（ＲＡＮ２）に対応する通信モジュール（４２）（４３）を設けている。

図のように通信モジュールを複数備えてもよいし、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もよい。従来のソフトウェアモデム技術を用いることもできる。

ＣＰＵ（４１）には、端末使用可能リンク検出手段である使用可能周波数検出部（４１１）、端末再構築管理手段である接続方式再構築管理部（４１２）、端末再構築制御手段である接続方式再構築制御部（４１３）、端末リンクアグリゲート管理手段であるリンクアグリゲート管理部（４１４）、端末認証管理手段である認証管理部（４１５）、端末認証管理手段の命令で動作する認証処理部（４１６）を備える。

この他、公知のように本端末（４０）上でウェブブラウザや、メールクライアント、音声通話、ビデオ受信などを行う様々なアプリケーションプログラムを実行するアプリケーション実行処理部（４１７）を備える。
また、本発明ではアプリケーション実行処理部（４１７）が実行するプログラムの要求する通信品質などの通信条件を決めるための通信条件設定部（４１８）も備える。

本発明の最良の実施態様における各機器（２０）（３０）（４０）の構成は以上の通りである。これらの間で図５及び図６に示す無線通信方法を実行する。
まず使用可能リンク検出ステップ（Ｓ１０）について説明する。
本端末（４０）において、使用可能周波数検出部（４１１）は、端末周辺の空き周波数を測定する。すなわち、通信モジュール（４２）（４３）など、本端末（４０）に備えた通信モジュールを用いて周波数を走査し、通信が行われていない周波数を検出する。走査方法は公知の技術を用いることができる。

例えば、無線ＬＡＮの通信モジュールの場合、無線ＬＡＮ基地局を検索して周辺で電波が検出されるチャンネルを調べる。このとき１チャネルが使われている場合には、２チャネルから１３チャネルが空き周波数となる。実際には近接するチャネルの場合には相互に通信品質に影響を及ぼすため、４チャネル〜１３チャネルが空き周波数というように検出することもできる。

テレビやラジオの周波数帯のように地域によって使用される周波数が異なる場合にも、使用可能周波数検出部（４１１）によってその地点における未使用の周波数を検出することができる。

さらに、図７に示すように、すでに周波数の割り当てられている無線通信ネットワーク（ＲＡＮ１〜ＲＡＮ３）の間には、複数の周波数で一定の帯域幅の空いている周波数帯が存在する。使用可能周波数検出部（４１１）は通信モジュールを用いてこのような未使用の周波数帯を検出することもできる。

本発明では本端末（４０）周辺における空き周波数の検出に特徴がある。従来の技術は、携帯電話網のように、特定の事業者が整備した無線システムを想定して開発されていたため、基地局だけの情報を収集すればよいと考えられてきた。そのため、通信端末で空いているリソースを収集する構成になっていない。
しかし、コグニティブ無線ネットワークでは様々な事業者や個人が混在して使用する周波数帯を有効に活用するために、基地局だけでは検出しえない、端末周辺の電波干渉状況などを検出することが特に有効である。

アクセスポイント（３０）の使用可能周波数検出部（３１１）でもアクセスポイント周辺の未使用の周波数を検出する。
なお、本端末（４０）、アクセスポイント（３０）共に、自機器で無線通信可能な周波数についてだけ使用可能周波数を検索すればよい。

通信条件情報通知ステップ（Ｓ１１）について説明する。
使用可能な周波数の情報は、通信条件情報として本サーバ（２０）に送信される。図６はこの時のデータの流れを説明するシーケンス図であり、通信端末（４）・アクセスポイント（ＡＰ１）（ＡＰ２）（ＡＰ３）からそれぞれ通信条件情報が送信される。（ｓｑ１）〜（ｓｑ４）

この通信に用いる経路は、インターネットなどの外部ネットワークでもよいし、専用に管理情報を通信するためのシグナリングチャネルを用いてもよい。このようなチャネルは情報量が少ないため高速回線である必要はなく、広エリアで高い安定性を有する通信経路が好ましい。

ここで、本発明の通信条件には、空き周波数の他、様々な情報を用いることができる。まず、無線リンクであれば周波数が異なるリンクに限らず、既存の無線リンクに支障なく通信が確立できるリンクであればいかなるパラメータが異なるものでもよい。例えば、無線信号の変調方式が異なって両者が共存できるのであれば、使用可能な変調方式を使用可能リンクの情報とし、その場合は周波数帯が重複していてもよい。
ＭＡＣ（メディアアクセス制御）方式が異なる無線リンクでも良い。すなわち、フレームの送受信方法やフレームの形式、誤り検出方式が異なる無線リンクを用いることができる。

本端末（４０）で要求する通信品質を通信条件に含めてもよい。通信条件に含められる情報には次のようなものが挙げられる。
アプリケーション実行処理部（４１７）で実行するアプリケーションの種類に基づいて、通信条件設定部（４１８）が必要とする帯域や、遅延、ジッタ、ロス率などを設定することができる。周知のようにアプリケーションの種類によって高いスループットが要求されるものや、低いエラー率が要求されるもの、など必要とする通信品質の尺度が異なる。

そこで、通信条件設定部（４１８）は次のようにしてアプリケーションの種類を検出する。最も簡便な方法は、アプリケーションプログラムの読み出し時に、そのアプリケーションの名称をファイル名などから取得することである。そして、外部記憶装置にアプリケーション種類データベースを備えておき、これと照合することでアプリケーションの種類を特定する。
表１はアプリケーション種類データベースの一例である。

本データベースを参照すれば、例えばc:\abc.exeのファイルが実行された場合に、現在は「音声通話」のアプリケーションが実行中であることが容易に検出できる。

本発明では、これに加えて通信モジュール（４２）（４３）を通るパケットを監視し、そのパケットの態様からアプリケーションの種類や名称を特定することもできる。
特に、音声通話、ビデオストリーミング、ファイル転送、その他のアプリケーションに分類して種類を特定する方法を説明する。このように分類するのは、発明者らの知見によると、これらのアプリケーションでは単にスループットが高ければアプリケーション上の通信の品質が高くなるとは言えず、基地局毎のパケットのロスやジッタをも考慮して選択する必要があるためである。

まず音声通話については、本端末（４０）が受信しているＵＤＰ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットのうち、平均スループットが３２ｋｂｐｓ未満であって、かつそれが２秒以上継続している同じ宛先アドレスの一連のパケットが検出される場合に、音声通話のアプリケーションが実行処理中であると検出する。

ビデオストリーミングについては、本端末（４０）が受信しているＵＤＰパケットのうち、平均スループットが３２ｋｂｐｓ以上であって、かつそれが２秒以上継続している同じ宛先アドレスの一連のパケットが検出される場合に、ビデオストリーミングのアプリケーションが実行処理中であると検出する。

あるサーバとのダウンロードやアップロードを行うファイル転送については、本端末（４０）が送信もしくは受信しているＴＣＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）パケットであって、宛先ポート番号が８０、２１、２０のいずれかであり、平均スループットが３２ｋｂｐｓ以上であって、かつ、それが５秒以上継続している同じ宛先アドレスの一連のパケットが検出される場合に、ファイル転送のアプリケーションが実行処理中であると検出する。

上記のいずれにも当てはまらない場合は、その他のアプリケーションと分類する。
これらのパケットの態様をパケット態様データベースとして外部記憶装置に格納する。該パケット態様データベースの例を表２に示す。

以上のいずれかの方法等によりアプリケーションの種類を検出した後、その種類に応じて、必要とする通信条件を設定する。この場合にも、種類毎に表３のようなデータベースに従って、通信品質の値を定義すればよい。

本発明は上記のように使用可能な無線リンクやアプリケーションの要求する通信品質に限らず、様々な通信条件を用いることができる。
ここで、一般的な通信条件を考察すると、（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つの視点が重要と考えられる。

（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）
これはすでに述べたように、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。

以上のような通信条件を考慮しながら、本サーバ（２０）において本端末（４）と無線通信するアクセスポイントや通信方式を選択する。そこで、接続方式決定ステップ（Ｓ１２）について説明する。

本サーバ（２０）の接続方式再構築管理部（２１１）の最も簡単な構成は、各基地局と通信端末との間の通信品質の一覧をデータベースとして格納しておくことである。そして、本端末（４）から上記の通信条件を受信した時に、アクセスポイントと通信端末とのいずれにおいても空いている周波数を利用し、要求される通信品質が確保できる基地局との間で通信を行うように通信方式を選択することである。

しかし、この方法の場合には予め各通信端末と基地局との通信状態を測定して記録しておく必要がある。また通信端末の位置によっても通信品質は異なるため、必ずしも良好な通信方式が選択できるとは限らない。
そこで、接続規則を本サーバ（２０）の外部記憶装置に格納すると共に、ＣＰＵ（２０）に図示しない接続規則生成部を設ける構成を説明する。

この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（４０）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モジュール（４２）の作用により容易に取得できる。
（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モジュール（４２）からの情報に基づいて取得できる。
無線情報の取得は、図１のTSM(132)の機能である。

（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。この情報は各アクセスポイントから通信条件に含めて取得することができる。図１におけるＲＳＭ（１１１）の機能である。
（３−２）端末の位置
通信端末（４０）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（４０）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。

接続規則生成部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。

接続規則生成部では、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。

本システムでは、通信条件情報に基づいて、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ことができる。
ユーザが設定した要求条件（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、利用可能な通信方式の中から、まず要求ＱｏＳを満たす通信方式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。

接続規則生成部は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、通信方式ｂを選択（９５）、ビデオアプリケーション（９６）の場合には通信方式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に格納する。

接続規則テーブルに格納する通信方式の情報は、例えばＡＰ１の３チャネル、のようにある無線リンクを指すものでもよいし、「３つ以内の周波数で合計の帯域が５１２ｋｂｐｓ以上」という通信方式でもよい。
前者の場合には、格納されている通りの無線リンクを選択すればよい。
後者の場合には、収集された通信条件から合計の帯域が格納されている接続規則テーブルに合致するように適宜組み合わせを計算して選択すればよい。

一例としては以上述べたようなアルゴリズムを用い、接続方式再構築管理部（２１１）が接続方式を決定する。
決定した接続方式は、本サーバ（２０）内の接続方式再構築制御部（２１２）に通知されると共に、インターネットや専用のシグナリングチャネルにより通信端末に通知（ｓｑ５）される。（接続方式受信ステップ（Ｓ１３））

次に、接続方式再構築制御ステップ（Ｓ１４）について説明する。
本サーバの接続方式再構築制御部（２１２）は、選択された通信方式に各アクセスポイントを再構築する。この再構築とは、通信を行うアクセスポイントの組み合わせを変化させたり、使用する周波数を切り替える処理のことを指す。本発明はすでに通信を行っている状態から、公知のハンドオーバーの技術などを用いて連続的に接続態様を変化させることができるため、再構築と呼んでいる。

図６の例では、再構築する基地局はＡＰ１とＡＰ２である。各基地局に対して、用いる周波数や帯域幅、変調方式、ＭＡＣ方式などを指示する。通信端末の情報を通知し、必要によっては各通信端末との接続を許可するように命令することもできる。また、ハンドオーバー元及びハンドオーバー先の基地局間で必要な情報も本処理で通知することができる。

端末再構築制御ステップ（Ｓ１５）についても同様に進む。
本端末（４０）では、接続方式再構築制御部（４１３）が通信モジュール（４２）（４３）に接続先の基地局を指示し、その際の周波数や帯域幅、変調方式、ＭＡＣ方式なども設定する。
２つの接続方式再構築制御部（２１２）（４１３）の作用により、選択された基地局と通信端末の間で無線通信が確立する。（無線通信ステップ（Ｓ１６））

本発明ではこの無線通信ステップ（Ｓ１６）において、複数の周波数の無線リンクなど、異なる複数の無線リンクをリンクアグリゲートすることができる。
ところで、上述したように本発明では異なる無線通信ネットワークの組み合わせでも通信方式として選択される可能性がある。このことは、空いている周波数資源などを有効に活用する観点からは非常に重要である。一方、従来のリンクアグリゲーション技術では、異なる無線通信ネットワーク、例えばＩＰベースにおけるサブネットの異なるネットワーク間でリンクアグリゲートすることは難しい。

そこで、本発明では以下のような構成を用いる。図１０にはＩＰベースネットワークにおけるコグニティブ無線クラウドのネットワーク構造を表す説明図を示す。
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つの機能を本サーバ（２０）のリンクアグリゲート管理部（２１３）に、端末アグリゲーションポイント（TAP:TerminalAggregation Point）（７２）の機能を通信端末（４０）のリンクアグリゲート管理部（４１４）に導入する。

ENAP（７０）とINAP（７１）は、ネットワーク側において、リンクアグリゲート管理部（４１）の機能である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。

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１１に示す。図１１（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１１（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１１（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１２に通信端末（４０）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）は、TAP（７２）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（４０）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）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（４０）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）はTAP（７２）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（４０）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）は、接続方式再構築管理部（２１１）の決定した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。

本発明では、以上のようなリンクアグリゲーションの技術も用いて、リンクアグリゲーション通信（ｓｑ７）を可能にする。

さらに、本サーバ（２０）と本端末（４０）とにおいて無線リンクを行うための認証処理（ｓｑ６）を行ってもよい。
すなわち、本サーバ（２０）の認証管理部（２１４）と本端末（４０）の認証管理部（４１５）が、それぞれの接続方式再構築管理部（２１１）（４１２）からの命令に基づいて、公知の認証処理を行う。特に、リンクアグリゲーションを行う構成では、本サーバ（２０）と本端末（４０）に設けることで有効な認証処理が行える。

さらにアクセスポイント（３０）と本端末（４０）にそれぞれ認証処理部（３１３）（４１６）を設けてもよい。

本発明は上記実施例により構成することができるが、最初に述べたように無線通信再構築管理サーバ（２０）のように１つのサーバ装置を用いることは必須でない。また、接続方式など請求項記載の範囲で適宜設計することができる。

本発明によって、使われていなかった周波数を寄せ集めて、仮想的に１つの周波数帯として統合することで、実用に耐えうる通信用途に供することができるようになる。現在逼迫している周波数の利用効率を向上させることにも寄与する。
また、物理層からアプリケーション層までの全ての層における統合を対象とすることができるので、設計者の必要におうじて再設計を行いながら、既存の装置やソフトウェアをそのまま利用し、本発明の方式を実施することが可能である。

本発明に係るコグニティブ無線クラウドのネットワーク構造を示す説明図である。 本発明に係る無線通信再構築管理サーバの構成図である。 本発明におけるアクセスポイントの構成図である。 本発明における通信端末装置の構成図である。 本発明の処理フローチャートである。 本発明処理におけるシーケンス図である。 使用されていない周波数の状況を示す説明図である。 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。 ＩＰベースネットワークにおけるコグニティブ無線クラウドのネットワーク構造を表す説明図である。 リンクアグリゲーションを行う３つの利用モデルである。 通信端末のレイヤ構造の説明図である。

符号の説明

２０ 無線通信再構築管理サーバ
２１ ＣＰＵ
２１１ 接続方式再構築管理部
２１２ 接続方式再構築制御部
２１３ リンクアグリゲート管理部
２１４ 認証管理部
２２ 通信モジュール
２３ 通信モジュール
３ａ〜３ｄ アクセスポイント
４ 通信端末

Claims (13)

1. 使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信可能な無線通信システムであって、
   通信ネットワーク側には、
   少なくとも通信方式が異なる複数の無線通信ネットワークと、
   該無線通信ネットワークに対応する単数又は複数の該基地局と、
   該基地局の現在地における使用可能な無線リンクを検出する基地局使用可能リンク検出手段と、
   該基地局及び該通信端末の現在地における使用可能な無線リンクの情報を含む通信条件情報に基づき、無線通信の接続方式を決定する接続方式再構築管理手段と、
   該接続方式再構築管理手段の決定した接続方式に従って対応する基地局に対して無線通信の接続方式を制御する接続方式再構築制御手段と
   を備える一方、
   該通信端末には、
   該通信端末の現在地における使用可能な無線リンクを検出する端末使用可能リンク検出手段と、
   該検出した使用可能な無線リンクの情報を含む端末側の通信条件情報を、該接続方式再構築管理手段に通知すると共に、該接続方式再構築管理手段の決定した該接続方式を受信する端末再構築管理手段と、
   該端末再構築管理手段の受信した接続方式に従って該通信端末における無線通信の接続方式を制御する端末再構築制御手段と
   を備えた
   ことを特徴とする無線通信システム。
2. 前記複数の無線通信ネットワークが、少なくとも周波数の異なる無線リンクで構成され、
   前記基地局使用可能リンク検出手段及び前記端末使用可能リンク検出手段が、使用可能な周波数を検出する
   請求項１に記載の無線通信システム。
3. 前記無線通信システムにおいて、
   前記接続方式が、複数の無線リンクを統合して１つのトラフィックを確立するリンクアグリゲーション方式であって、
   通信ネットワーク側に、
   前記接続方式再構築管理手段の決定した接続方式に従って前記通信端末とのトラフィックを複数の無線リンクに統合及び分散してリンクアグリゲートするリンクアグリゲート管理手段を備える一方、
   該通信端末に、
   該リンクアグリゲート管理手段との間でトラフィックをリンクアグリゲートする端末リンクアグリゲート管理手段を備える
   請求項１又は２に記載の無線通信システム。
4. 前記無線通信システムにおいて、
   前記通信ネットワーク側に、
   前記リンクアグリゲート管理手段からの指示を受けて、リンクアグリゲートする各無線リンクによる通信を行うための認証処理を行う認証管理手段を備える一方、
   前記通信端末に、
   前記端末リンクアグリゲート管理手段からの指示を受けて、リンクアグリゲートする各無線リンクによる通信を行うための認証処理を行う端末認証管理手段を備える
   請求項３に記載の無線通信システム。
5. 前記無線通信システムにおいて、
   前記通信条件情報に、前記通信端末が必要とする通信品質情報を含む
   請求項１ないし４のいずれかに記載の無線通信システム。
6. 使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信するための無線通信再構築管理サーバであって、
   該基地局及び該通信端末のそれぞれの現在地における使用可能な無線リンクの情報を含む通信条件情報に基づき、無線通信の接続方式を決定する接続方式再構築管理手段と、
   該接続方式再構築管理手段の決定した接続方式に従って対応する基地局に対して無線通信の接続方式を制御する接続方式再構築制御手段と
   を備えた
   ことを特徴とする無線通信再構築管理サーバ。
7. 前記通信条件情報が、使用可能な周波数の情報である
   請求項６に記載の無線通信再構築管理サーバ。
8. 前記接続方式が、複数の無線リンクを統合して１つのトラフィックを確立するリンクアグリゲーション方式であって、
   前記無線通信再構築管理サーバに、
   前記接続方式再構築管理手段の決定した接続方式に従って前記通信端末とのトラフィックを複数の無線リンクに統合及び分散してリンクアグリゲートするリンクアグリゲート管理手段を備える
   請求項６又は７に記載の無線通信再構築管理サーバ。
9. 前記無線通信再構築管理サーバにおいて、
   前記リンクアグリゲート管理手段からの指示を受けて、リンクアグリゲートする各無線リンクによる通信を行うための認証処理を行う認証管理手段を備える
   請求項８に記載の無線通信再構築管理サーバ。
10. 前記無線通信再構築管理サーバにおいて、
    前記通信条件情報に、前記通信端末が必要とする通信品質の情報を含む
    請求項６ないし９のいずれかに記載の無線通信再構築管理サーバ。
11. 使用可能な無線リンクを検出し、接続に使用する無線リンクを変化させて基地局と通信端末とが無線通信可能な無線通信方法であって、
    少なくとも通信方式が異なる複数の無線通信ネットワークと、該無線通信ネットワークに対応する単数又は複数の該基地局とを用い、
    通信ネットワーク側に設けられる基地局使用可能リンク検出手段及び、該通信端末の端末使用可能リンク検出手段が、それぞれの現在地における使用可能な無線リンクを検出する使用可能リンク検出ステップ、
    該通信端末の端末再構築管理手段が、検出した使用可能な無線リンクの情報を含む端末側の通信条件情報を、通信ネットワーク側に設けられる接続方式再構築管理手段に通知する通信条件情報通知ステップ、
    該接続方式再構築管理手段が、該基地局及び該通信端末の現在地における使用可能な無線リンクの情報を含む通信条件情報に基づき、無線通信の接続方式を決定し、該通信端末に送信する接続方式決定ステップ、
    該通信端末の端末再構築管理手段が、該接続方式再構築管理手段の決定した該接続方式を受信する接続方式受信ステップ、
    通信ネットワーク側に設けられる接続方式再構築制御手段が、決定された接続方式に従って対応する基地局に対して無線通信の接続方式を制御する接続方式再構築制御ステップ、
    該通信端末の端末再構築制御手段が、決定された接続方式に従って該通信端末における無線通信の接続方式を制御する端末再構築制御ステップ
    を有する
    ことを特徴とする無線通信方法。
12. 前記複数の無線通信ネットワークが、少なくとも周波数の異なる無線リンクで構成され、
    前記基地局使用可能リンク検出手段が、使用可能な周波数を検出する
    請求項１１に記載の無線通信方法。
13. 前記無線通信方法において、
    前記接続方式が、複数の無線リンクを統合して１つのトラフィックを確立するリンクアグリゲーション方式であって、
    前記基地局及び前記通信端末間でトラフィックが生じる際に、
    通信ネットワーク側に設けられるリンクアグリゲート管理手段が、決定された接続方式に従って前記通信端末とのトラフィックを複数の無線リンクに統合及び分散してリンクアグリゲートすると共に、
    該通信端末の端末リンクアグリゲート管理手段が、該リンクアグリゲート管理手段との間でトラフィックをリンクアグリゲートするリンクアグリゲートステップを有する
    請求項１１又は１２に記載の無線通信方法。

Images