JP2011071625A - コグニティブ通信ネットワークシステム及びその通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】一定の周波数帯域を複数のシステムが共用して使用することを想定した周波数共用型などのコグニティブ通信ネットワークシステムにおいて、周波数資源を有効に活用し、各通信の優先度も考慮した通信方式等の決定を行えるシステムの機構及び機能を提供すること。
【解決手段】コグニティブ通信ネットワークシステムが複数の無線アクセスネットワーク２３と、少なくとも該無線アクセスネットワークに共通のプラットフォームを提供する上位通信ネットワーク１０とを有する構成において、少なくとも一部の無線アクセスネットワーク２３上の複数の基地局２３ａに、その基地局における基地局自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する基地局状態取得手段２３２と、基地局状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる基地局の選択、又は該基地局における通信条件の少なくともいずれかを再構成する基地局通信再構成管理手段２３１とを備える。
【選択図】図３

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コグニティブ通信ネットワークシステムとその通信方法に関し、特に各通信ネットワークにおいて通信を再構成するためのシステム構成に関する。

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）（登録商標）などの無線ＭＡＮサービスも開始された。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。

また、ネットワークと端末に意思決定を分散させて無線資源を最適に利用しようとする基礎アーキテクチャと機能を定義した標準仕様であるIEEE1900.4が2009年2月27日に公開された。（非特許文献６参照）
本仕様については後述するが、簡単に言えば、これまでの提案ではネットワークと端末とがそれぞれ接続方式の再構築を行うことのできる構成であった。

本発明に関連して、本件発明者らは多くの論文を発表している。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７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８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９がそれぞれ開示されている。

また、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。

コグニティブ無線システムに関する特許文献では、空き無線チャネルを端末装置に通知する構成を開示する特許文献２、特に電波の有無の判定方法を提案する特許文献３などが開示されている。

特開２００３−１５２７３２号公報 特開２００７−３００４１９号公報 特開２００９−１７７４０３号公報

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−BandSignaling for Seamless Interworking between Heterogeneous Networks," IEEE Wireless Commun., Vol. 11,No. 2, pp. 56−63, 2004年 H. Harada, "Software defined radio prototypetoward 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/ "IEEEStandard for Architectural Building Blocks Enabling Network−Device Distributed Decision Making for Optimized Radio ResourceUsage in Heterogeneous Wireless Access Networks," IEEE 1900.4−2009, Feb. 2009. 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, "ResourceReservation 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

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、一定の周波数帯域を複数のシステムが共用して使用することを想定した周波数共用型などのコグニティブ通信ネットワークシステムにおいて、周波数資源を有効に活用し、各通信の優先度も考慮した通信方式等の決定を行えるシステムの機構及び機能を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために次の手段を用いる。
すなわち、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コグニティブ通信ネットワークシステムであって、通信ネットワークが、複数の無線アクセスネットワークと、少なくとも該無線アクセスネットワークに共通のプラットフォームを提供する上位通信ネットワークとを有する。

本構成において、まず無線アクセスネットワーク（RAN）における通信状態に係る情報を収集するRAN通信状態取得手段を備える。そして、上位通信ネットワーク上に、RAN通信状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる無線アクセスネットワークの選択、又は該無線アクセスネットワークにおける通信条件の少なくともいずれかを再構成するネットワーク再構成管理手段を備える。
一方、少なくとも一部の無線アクセスネットワーク上の複数の基地局に、その基地局における基地局自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する基地局状態取得手段と、基地局状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる基地局の選択、又は該基地局における通信条件の少なくともいずれかを再構成する基地局通信再構成管理手段とを備えたことを特徴とする。

上記の基地局において、ネットワーク再構成管理手段及び基地局通信再構成管理手段の決定に基づいて、当該基地局における接続方式等を設定する基地局設定手段を備えることもできる。

上記の無線アクセスネットワークにおいて、各基地局の前記基地局通信再構成管理手段間を接続して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換可能な基地局間通信手段を備える構成でもよい。

上記ネットワーク再構成管理手段と、基地局通信再構成管理手段とを接続して、上位通信ネットワークに係る情報、又は該基地局の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換するネットワーク・基地局間通信手段を備えることもできる。

本発明のコグニティブ通信ネットワークシステムにおいて、各基地局同士が、ネットワーク・基地局間通信手段を用い、ネットワーク再構成管理手段を介して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換する構成でもよい。

上記の通信端末において、その通信端末自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する通信端末状態取得手段と、通信端末状態取得手段による収集情報に基づいて、通信端末における通信条件を再構成する通信端末再構成管理手段とを備えてもよい。

本発明のコグニティブ通信ネットワークシステムにおいて、通信端末再構成管理手段と、基地局通信再構成管理手段とを接続して、基地局の状態に係る情報、又は通信端末の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換する通信端末・基地局間通信手段を備える構成でもよい。

本発明のコグニティブ通信ネットワークシステムにおいて、各通信端末の通信端末再構成管理手段間を接続して、通信端末の状態に係る情報を互いに交換可能な通信端末間通信手段を備えることもできる。

本発明は上記の構成を備えたコグニティブ通信ネットワークシステムで用いる基地局として提供することもできる。
すなわち、無線アクセスネットワークの基地局であって、その基地局における基地局自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する基地局状態取得手段と、基地局状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる基地局の選択、又は該基地局における通信条件の少なくともいずれかを再構成する基地局通信再構成管理手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、上記コグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法を提供してもよい。該通信ネットワークが、複数の無線アクセスネットワークと、少なくとも該無線アクセスネットワークに共通のプラットフォームを提供する上位通信ネットワークとを有する構成において、
（Ｓ０１） RAN通信状態取得手段が、無線アクセスネットワーク（RAN）における通信状態に係る情報を収集するRAN通信状態取得工程と、
（Ｓ０２） 上位通信ネットワーク上のネットワーク再構成管理手段が、RAN通信状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる無線アクセスネットワークの選択、又は該無線アクセスネットワークにおける通信条件の少なくともいずれかを再構成するネットワーク再構成管理工程
とを所定の契機で実行処理すると共に、少なくとも一部の無線アクセスネットワーク上の複数の基地局において、
（Ｓ１１） 基地局状態取得手段が、その基地局における基地局自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する基地局状態取得工程と、
（Ｓ１２） 基地局通信再構成管理手段が、該基地局状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる基地局の選択、又は該基地局における通信条件の少なくともいずれかを再構成する基地局通信再構成管理工程と
を所定の契機で実行処理することを特徴とする。

上記の無線アクセスネットワークにおいて、
（Ｓ１３） 基地局間通信手段が、各基地局の前記基地局通信再構成管理手段間を接続して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換する基地局間通信工程
を有する構成でもよい。

上位通信ネットワークにおいて、
（Ｓ０３） ネットワーク・基地局間通信手段が、前記ネットワーク再構成管理手段と、前記基地局通信再構成管理手段とを接続して、該上位通信ネットワークに係る情報、又は該基地局の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換するネットワーク・基地局間通信工程
を有する構成でもよい。

各基地局同士がネットワーク・基地局間通信手段を用い、該ネットワーク再構成管理手段を介して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換する構成でもよい。

通信端末において、
（Ｓ２１） 通信端末状態取得手段が、通信端末自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する通信端末状態取得工程と、
（Ｓ２２） 通信端末再構成管理手段が、該通信端末状態取得手段による収集情報に基づいて、該通信端末における通信条件を再構成する通信端末再構成管理工程
とを有する上記の通信方法を提供することもできる。

上記通信方法において、通信端末・基地局間通信手段が、通信端末再構成管理手段と、少なくとも前記基地局通信再構成管理手段とを接続して、基地局の状態に係る情報、又は通信端末の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換する構成でもよい。

上記通信方法において、通信端末間通信手段が、各通信端末の前記通信端末再構成管理手段間を接続して、通信端末の状態に係る情報を互いに交換する構成でもよい。

本発明は、以上の構成を備えることにより、次の効果を奏する。
すなわち、無線アクセスネットワークの基地局に基地局状態取得手段と、基地局通信再構成管理手段とを備えるので、無線アクセスネットワーク自体が意思決定を行い、基地局の選択や基地局における通信条件を最適化することができる。これにより、従来のコグニティブ通信ネットワークでは不可能だった無線アクセスネットワークにおける自律的な通信条件等の再構成が可能になる。

基地局間通信手段が各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換することで、無線アクセスネットワークにおける通信条件等の再構成が協調的に行われるので、再構成処理の効率化に寄与する。

ネットワーク・基地局間通信手段が、ネットワーク再構成管理手段と基地局通信再構成管理手段とを接続することにより、無線アクセスネットワークと上位ネットワークの協調動作に寄与する。また、上位ネットワークを介して無線アクセスネットワーク同士が協調動作することもできる。

通信端末に、通信端末状態取得手段と通信端末再構成管理手段とを備え、さらに通信端末・基地局間通信手段を備えることにより、基地局の通信条件等を通信端末に通知することができる。また、通信端末から基地局への問い合わせや、通信端末における周波数の使用状況など、通信端末ごとの情報を交換し、協調動作することに寄与する。

通信端末間通信手段を備えることにより、各通信端末の通信端末再構成管理手段間を接続して、通信端末の状態に係る情報を互いに交換することもできる。

本発明に係るコグニティブ通信ネットワークシステムの構成図である。 従来のコグニティブ通信ネットワークシステムのアーキテクチャである。 本発明に係るコグニティブ通信ネットワークシステムのアーキテクチャである。 本発明に係るコグニティブ基地局の構成図である。 基地局通信再構成管理部と、ネットワーク再構成管理部の接続態様の説明図である。 基地局通信再構成管理部とネットワーク再構成管理部との間のシーケンス図である。 基地局通信再構成管理部とネットワーク再構成管理部との間のシーケンス図である。 基地局通信再構成管理部とネットワーク再構成管理部との間のシーケンス図である。 基地局通信再構成管理部とネットワーク再構成管理部との間のシーケンス図である。 本発明をIEEE1900.4に導入したアーキテクチャである。

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。
図１は本発明に係るコグニティブ通信ネットワークシステム（１）の具体例を示す構成図である。コグニティブ通信ネットワークにおいては、パケットベースのネットワークである上位通信ネットワーク（１０）と、その上位通信ネットワーク（１０）が共通のプラットフォームを提供する複数の無線アクセスネットワーク（２０）（２１）（２２）から通信ネットワークが構成される。そして、無線アクセスネットワークと接続するコグニティブ通信端末（以下、通信端末）（３０）が、上位通信ネットワーク（１０）に接続する。上位通信ネットワークは、例えばインターネットなどのＩＰネットワークを想定している。

コグニティブ通信ネットワークでは、図に例示したように無線ＬＡＮ（２０）や、WiMAX（登録商標）（２１）、携帯電話網（２２）の他、ＰＨＳやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）など、周波数や通信方式、料金体系、事業主等の異なる１以上の無線アクセスネットワークに通信端末（３０）が接続先や接続方式を切り替えながら通信を行う。その際、無線の利用状況を認識し、周波数の利用効率の向上を目指す技術である。

これを実現するために利用可能な周波数・無線システムを探し出して最適なシステムに切り替える技術（ヘテロジニアス型）と、利用されていない周波数帯・タイムスロット等を検出し、既存システムに干渉を与えない範囲でそれを使用する技術（周波数共用型）とが用いられる。本発明では主として後者の技術によるコグニティブ通信ネットワークシステムを対象とするが、前者のシステムや、両者を組み合わせたシステムに適用してもよい。

各無線アクセスネットワークは、公知のように複数の基地局（ＢＳ）を備えて通信端末（３０）との間で無線通信を行う。無線アクセスネットワークは、例えば上位の無線ＬＡＮ（２０）の下位に図示しない無線ＬＡＮが接続され、階層化されていてもよい。この場合でもＩＰプロトコルで通信可能なＩＰネットワークとすることで、いずれの無線アクセスネットワークに接続する通信端末同士がエンドツーエンドで通信可能である。

本発明のコグニティブ通信ネットワークシステムでは通信端末（３０）が、自端末の通信状態やユーザの嗜好、ユーザのコンテキストに関する情報に基づいて接続先の無線アクセスネットワーク（２０）〜（２２）を変更したり、周波数を切り替える等の決定、再構成を行う。また、これらの情報は上位通信ネットワーク（１０）の通信管理装置（１１）に報告し、通信ネットワーク側と協調した動作を可能にしている。通信管理装置（１１）では、通信端末（３０）から受信したこれらの情報と、上位ネットワーク（１０）や無線アクセスネットワーク（２０）〜（２２）の状態とを合わせて、通信端末（３０）との通信方式等を決定、再構成することができる。

図１における具体例で説明すると、最初、無線ＬＡＮ（２０）の基地局（２０ａ）と接続（３１）しているとする。通信端末（３０）が基地局（２０ａ）の通信エリア外に移動した場合、通信端末（３０）は自端末の通信状態やユーザの嗜好等に応じて次の接続先を決定する。例えば携帯電話網（２２）の基地局（２２ａ）が次の優先順位であれば、その接続（３２）に切り替える再構成処理を行う。この結果は通信管理装置（１１）に送信され、通信ネットワーク側でも再構成処理が行われることで通信端末（３０）におけるパケット通信が存続される。

一方、通信管理装置（１１）においても通信端末（３０）との通信方式等を再構成することができる。例えば、無線アクセスネットワークの状態の監視により携帯電話網（２２）におけるトラフィックが過多となった場合に、通信端末（３０）の接続先をＷｉＭＡＸ（登録商標）（２１）を通した通信に切り替える。この再構成結果は、通信端末（３０）に通知して、通信端末（３０）においても再構成処理する。

周波数共用型のコグニティブ通信ネットワークシステムの場合には、通信時に使用されていない空き周波数帯を用いるため、その周波数帯の本来の使用者が通信を行う場合には、異なる周波数帯に通信を移動する必要がある。通信端末（３０）や通信管理装置（１１）において、各周波数帯の使用状況を取得することにより、使用する周波数帯や変調方式などを再構成することになる。

コグニティブ通信ネットワークシステムでは、この具体例のように通信ネットワーク側と通信端末とが協調してユーザの嗜好も加味しながら、様々な通信ネットワークや周波数資源を有効に活用することができる。

次に、本発明の基礎となる技術であるIEEE1900.4のネットワークシステムについて説明する。図２はすでに公開されているシステムアーキテクチャのブロック図である。
通信ネットワーク側は、上位ネットワーク（１０）と、上位ネットワーク（１０）が共通のプラットフォームを提供する複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）とからなる。ここではＲＡＮ１〜ＲＡＮ４（２３）〜（２６）の４つのＲＡＮを例示している。従来のシステムでは、上位ネットワーク（１０）に設けるネットワーク再構成管理部（ＮＲＭ：Network Reconfiguration Manager）（１００）と、通信端末（３０）に設ける端末再構成管理部（ＴＲＭ：Terminal Reconfiguration Manager）（３００）の２つの処理手段により無線通信の最適な利用に関する意思決定を司っている。

すなわち、ネットワーク再構成管理部（１００）は、ＲＡＮ上の通信状態等を取得するＲＡＮ通信状態取得部（ＲＭＣ：RAN Measurement Collector）（２０１）や、端末再構成管理部（３００）から得た情報に従って、通信方式等を決定する。決定した結果は、ＲＡＮ再構成設定部（ＲＲＣ：RAN Reconfiguration Controller）（２００）によって設定されると共に、端末再構成管理部（３００）に通知される。
また、端末再構成管理部（３００）も、通信端末における通信状態等を取得する端末状態取得部（ＴＭＣ：Terminal Measurement Collector)（３０３）や、ネットワーク再構成管理部（１００）からの情報に基づいて通信方式等を決定する。決定した結果は、端末再構成設定部（ＴＲＣ：Terminal Reconfiguration Controller）（３０２）によって設定されると共に、ネットワーク再構成管理部（１００）に通知される。

上位ネットワーク（１０）には、このほかにオペレータ監視・操作部（ＯＳＭ：Operator Spectrum Manager）（１０１）が設けられ、ネットワーク管理者によるネットワーク状態の監視や、再構築の決定に係る条件の設定操作などを行えるようにしている。図１で示したように、ネットワーク再構成管理部（１００）とオペレータ監視・操作部（１０１）は、通信管理装置（１１）として配設することが望ましい。通信管理装置（１１）は公知のサーバ装置として実現できる。

ここで、ＲＡＮ再構成設定部（２００）は、指示された再構成となるように単に設定を変更する処理手段であって、ＲＡＮ上に設けてＲＡＮの各基地局に指示を送信する通信ノードでもよいし、各基地局内に実装してもよい。実装する場合には、ＲＡＮ再構成設定部（２００）は概念的な処理手段であって、実際の処理としてはネットワーク再構成管理部（１００）からの指示によって各基地局が自身の設定を変更すればよい。

ＲＡＮ通信状態取得部（２０１）は、基地局又はＲＡＮ上に設けられ、基地局における通信状態を取得する。ここで通信状態には、通信量、通信速度、当該ＲＡＮの使用可能な周波数、変調方式、ジッタ・誤り率に関する情報、基地局の位置、基地局の位置における他の周波数帯の使用状況、通信端末の数など、通信に影響を及ぼす任意のパラメータを用いることができる。

ＲＡＮ再構成設定部（２００）とＲＡＮ通信状態取得部（２０１）とは、複数のＲＡＮ（２３）（２４）に共通して１つ設けてもよいし、各ＲＡＮ毎（２５）（２６）にそれぞれ設けてもよい。また、図示に限らず、ＲＡＮ再構成設定部（２００）は複数のＲＡＮを対象とし、ＲＡＮ通信状態取得部（２０１）は各ＲＡＮ毎に設ける構成でもよい。

ＲＡＮ再構成設定部（２００）はネットワーク再構成管理部（１００）の指示に従って再構成の設定を行うだけであり、またＲＡＮ通信状態取得部（２０１）は測定を行うだけであるから、無線アクセスネットワークでは何らの意思決定を行わない。
この点、上記したヘテロジニアス型の場合には、ＲＡＮ単位で接続先を変更するため、ＲＡＮ自体が意思決定を行わなくてもネットワーク全体の再構成処理に支障はなかった。しかし、周波数共用型や、両者の融合型の場合には、ＲＡＮ上で無線基地局が周囲の電波環境に従って周波数帯の再構成を行うことが必要であり、これまで提案されてきたアーキテクチャだけでは不足がある。

本発明はこの問題を解消すべく、新たに無線アクセスネットワーク自体が意思決定できる仕組みを、上記IEEE1900.4のアーキテクチャに導入することを提案するものである。
すなわち、無線基地局が周囲の電波環境、例えば電波干渉の程度や通信負荷の情報について、他の無線基地局と通信し、そのようにして収集した情報と、それぞれの無線装置の優先度などに基づいて意思決定を行えるようにする。

そのため、図３に示すようなコグニティブ基地局（ＣＢＳ：Cognitive Base Station）（２３ａ）（２３ｂ）を創出した。コグニティブ基地局（２３ａ）（２３ｂ）には、それぞれ基地局通信再構成管理部（ＣＢＳＲＭ：Cognitive Base Station Reconfiguration Manager）（２３１）（２３６）と、基地局状態取得部（ＣＢＳＭＣ：Cognitive Base Station Measurement Collector）（２３２）（２３７）、基地局再構成設定部（ＣＢＳＭＣ：Cognitive Base Station Reconfiguration Controller）（２３３）（２３８）を設ける。

以下、基地局１（２３ａ）を例に説明する。図４には本発明に係るコグニティブ基地局（２３ａ）の構成図を示す。本基地局（２３ａ）は公知の無線ＬＡＮアクセスポイントや、ＷｉＭＡＸや携帯電話の基地局、公知のパーソナルコンピュータ等によって実現することが簡便であり、周知のように、ＣＰＵ（２５４）やメモリ（図示しない）を備え、本発明の機能実現に必要な実行処理を司る。
例えば無線ＬＡＮアダプタにおいては、通信端末（３０）との無線通信内容を、上位ネットワーク（１０）との間で中継処理する通信中継処理部（２５０）を備え、周知のように通信端末からの通信を外部ネットワークにルーティングする機能、通信端末に対してＩＰアドレスを割り当てるＤＨＣＰサーバ機能、アドレス変換を行うNAT機能、ドメイン名とＩＰアドレスとを変換するＤＮＳサーバ機能（ＤＮＳフォワード機能）などを搭載している。

その他、ＣＰＵ（２５４）には上述した基地局再構成管理部（２３１）、基地局状態取得部（２３２）、基地局再構成設定部（２３３）を備える。
また、通信端末（３０）との通信用にアンテナ（２５１）と、上位ネットワーク（１０）との通信用にネットワークアダプタ（２５２）を備える。また、メモリやハードディスク等の記憶手段（２５３）を備える。

本構成において、基地局通信再構成管理部（２３１）は基地局状態取得部（２３２）から通信状態の情報を取得する。このとき、基地局通信再構成管理部（２３１）から定期的に、あるいは所定の契機で基地局状態取得部（２３２）に状態を問い合わせてもよいし、基地局状態取得部（２３２）で常時、あるいは一定間隔で状態を測定して、変化があった場合に基地局通信再構成管理部（２３１）に通信するようにしてもよい。

基地局状態取得部（２３２）では、アンテナ（２５１）によって周囲における周波数帯の使用状況を測定したり、通信中継処理部（２５０）やネットワークアダプタ（２５２）による通信を監視して、使用中の周波数や、通信量、通信速度、接続中の通信端末の数、通信端末で通信を行っているアプリケーションの種類などを取得する。
周波数帯の使用状況については、監視対象とする周波数帯をスキャンすればよく、その際に電波強度を測定してもよい。使用中の周波数についても同様である。
基地局状態取得部で収集する情報は、例えば次の表１に示すパラメータとすることができる。この一覧はあくまでも一例であり、任意に定義することができる。

通信中継処理部（２５０）からの測定の場合には、通信されるパケットを監視することで通信量、通信速度、宛先ＩＰアドレスから通信端末の数、パケット内容や、宛先のポート番号の情報からアプリケーションの種類などを取得することができる。
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、中継する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、中継する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、通信端末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記憶手段（２５３）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。

基地局通信再構成管理部（２３１）では、基地局状態取得部（２３２）の測定結果に従って、再構成処理規則（２５３）に従って、通信方式等の再構成内容を決定する。本発明が主な対象とする周波数共用型の場合には、周辺の周波数帯の使用状況が最も重要なパラメータであるから、まずこれについて説明する。

アンテナ（２５１）で、現在使用中の周波数帯で、別の通信（電波干渉）が検出された場合、その通信と、現在の通信との優先度により、周波数や通信の変調方式を再構成する必要がある。
そのために、再構成処理規則に周波数帯や変調方式毎の通信端末に応じた優先度を定義しておく。一例として次の表３を挙げる。

通信端末は例えばＭＡＣアドレスや、通信端末のログイン時のアカウント情報、ウェブブラウザにおけるクッキー情報など任意の方法で特定する。そして、通信端末Ａと２．４ＧＨｚ帯を用いて通信中に、通信端末Ｂが同周波数帯を使用しはじめたことを検知したとする。
このとき、再構成処理規則（２５３）を参照すると、２．４ＧＨｚ帯における優先順位は全日においてＡが２、Ｂが３で、Ａの方が高いので、通信を継続する。

一方、５．２ＧＨｚ帯を使用していた場合、優先度はＢが１でＡが２であるから、Ａとの通信を再構成する。
このとき、基地局通信再構成管理部（２３１）は５．２ＧＨｚ帯に再構成することを決定すると、基地局再構成設定部（２３３）に通知して本基地局（２３ａ）と通信端末（３０）との通信に用いる周波数を５．２ＧＨｚ帯に変更させる。

優先度情報は、上記のように時間帯に応じて定義することができる。例えば、業務時間帯には業務用の通信端末に優先度を高くし、逆に業務時間帯外には低くすることもできる。
この場合、現在時刻によって同じ通信端末でも優先度を変えることができるので、通信端末の重要性に応じた柔軟なネットワーク資源の活用に寄与する。

ここで、再構成処理規則（２５３）に優先度情報を格納する最も簡単な例を示したが、本発明では各基地局の基地局通信再構成管理部（２３１）（２３６）間に基地局間通信手段として通信経路（２４２）を設けることができる。本通信経路（２４２）は、専用の回線でアウトバウンドとすることもできる。専用の周波数を割り当てることもできる。データ量が少ないため、低速な通信方式を用いてもよい。
通常のパケット通信で交換したり、公知の共通シグナリング技術（例えば、G.Wu et al.,"MIRAI Architecture for Heterogeneous Network", IEEE Communications Magazine, Vol.40, No.2, 2002）を用いるなど、インバウンドでの通信も可能である。

基地局間の通信経路（２４２）では様々な情報の交換が可能である。本発明では、基地局通信再構成管理部（２３１）が再構成内容の決定に用いるいかなる情報、又は再構成結果に係る情報の少なくともいずれかであれば任意の情報を交換することができる。
例えば、基地局状態取得部（２３２）によって取得された電波干渉の情報についても、必ずしも各基地局での測定結果が一致するとは限らない。この場合、同一の無線アクセスネットワークの基地局同士で電波干渉の情報を交換し、協調した再構成内容の決定が可能となる。

特に電波干渉が問題となるのは、上述したように本来は別のシステムが用いる周波数をコグニティブ通信において一次的に利用する場合の他、無線ＬＡＮにおいて近接したチャネルを用いる場合がある。ここでは説明を簡単にするために無線ＬＡＮのチャネルによる電波干渉を例に挙げる。
各基地局状態取得部（２３２）（２３７）による周辺の周波数使用状況が表４のようになったとする。ここで、表のチャネルは、IEEE802.11bや802.11gのチャネル番号を表すものとする。

測定の結果、各基地局が２、３、６、１１の各チャネルを使用していた場合、各チャネルについて前後の空きチャネルをテーブル化する。表５がこの結果である。

上記で内部ネットワーク接続処理部（１０４）が、内部ネットワーク通信アダプタ（１３）からスキャン結果を得て空きチャネルテーブルを作成する際に、１ｃｈは前に４チャネルの空き、１１ｃｈは後に空きがないものとする。
上記の場合、２ｃｈと３ｃｈが近接しており、電波干渉が生じやすい。そこで、基地局通信再構成管理部（２３１）では、問題となるチャネルの基地局における使用チャネルを変更する。

この方法は任意の計算方法によって決定することができるが、例えば隣接する使用チャネル間の空きチャネル数がなるべく均等かつ大きくなるように計算するのが好適である。統計的には、空きチャネル数の平均値が大きく、かつ分散の値が小さくなるようにすればよい。
もっとも、周波数を変更すると通信に遅滞が生じるため、なるべく少ない変更にとどめることが好ましい。そこで、空きチャネルテーブルに従って、隣接するチャネルや、１つだけ空けて使用するチャネルがある場合に、そのチャネルを他の空きテーブルに移動する。上記の例ではチャネル番号を少ない番号から見て、３ｃｈが最初に隣接しているため、３ｃｈを他の空きチャネルに移動する。その場合、４ｃｈに移動すれば、前後が１ｃｈの空き、８ｃｈ又は９ｃｈに移動すると、前後が１又は２ｃｈの空きになる。より空きの大きく番号の小さい８ｃｈを移動先と決定する。

基地局通信再構成管理部（２３１）・・が多数ある場合、どれがこの決定を行うのかは所定の方法で決めればよいが、原則的には使用チャネルの情報を共有した後には、移動すべき基地局の基地局通信再構成管理部が決定する。
この場合には、３ｃｈを通信に使用していた基地局の基地局通信再構成管理部が上記の計算を行って８ｃｈでの通信の再構成を決定する。

基地局通信再構成管理部（２３１）における再構成内容や、その決定方法は上記に限定されない。周波数を変更する以外にも、通信に用いる変調方式を干渉に強い方式に変更したり、高速な通信が可能な方式に変更することもできる。
特定の基地局に接続が集中した場合に、通信端末の数が均等になるように接続する基地局を変化させることもできる。この場合、移動先候補となる基地局の基地局状態取得部で当該通信端末と通信が可能であることを確認した上で、接続先変更の再構成を行う。

基地局同士で、異なる通信方式を設定した場合、得意とするアプリケーションの種類に応じて通信端末との接続先を調整することもできる。ある基地局において音声通信に適した通信方式を設定しているとき、音声通信を行っている通信端末との通信はその基地局との接続に再構成し、逆にその基地局で他の種類の通信を行っている通信端末は、別の基地局に誘導することも可能となる。

さらに、本発明は基地局と通信端末との間で使用される周波数が大きく変化する構成にも対応することができる。すなわち、基地局が使用する周波数は、無線ＬＡＮに割り当てられた２．４ＧＨｚ帯や５．２ＧＨｚ帯にとどまらず、テレビ放送用の周波数帯でも使用されていない時間帯や、電波干渉の生じない特定のエリアにおいて使用することができる。基地局通信再構成管理部（２３１）ではネットワーク再構成管理部（１００）からの通知だけでなく、他の基地局通信再構成管理部（２３１）や端末再構成管理部（３００）からの通知に基づいて使用できる周波数帯を判断し、自局の設定を行うこともできる。

このように、本発明によれば同一の無線アクセスネットワークにおいて、基地局同士が直接に通信方式等に関する意思決定を行うことができるので、特に周波数共用型のコグニティブ通信ネットワークシステムにおいて、周波数資源の有効活用、通信端末における通信の効率化等を実現することができる。

なお、図３において基地局通信再構成管理部（２３１）（２３６）と基地局状態取得部（２３２）（２３７）との間に通信経路（２３４）（２３９）を設けている。同様に基地局通信再構成管理部（２３１）（２３６）と基地局再構成設定部（２３３）（２３８）との間に通信経路（２３５）（２４０）を設けている。
通常は、１つの基地局内の処理であるので、ＣＰＵにおけるデータの受け渡しか、測定機器との内部配線で足りる。ただし、本発明の各部（２３１）〜（２３３）は物理的に基地局内に設置される必要はない。例えば、基地局状態取得部（２３２）と基地局再構成設定部（２３３）は既存の基地局に備えられる機能を用い、本発明の基地局通信再構成管理部（２３１）を外付け機器として基地局とネットワーク接続することもできる。

次に、基地局通信再構成管理部（２３１）と他の通信ノードとの通信について説明を加える。
図３に示すように、基地局通信再構成管理部（２３１）（２３６）はネットワーク再構成管理部（１００）とネットワーク・基地局間通信手段となる通信経路（２４１）によって接続することができる。

本通信経路（２４１）では、基地局間の通信経路（２４２）と同様の情報を通信することができる他、ネットワーク再構成管理部（１００）によって決定されたネットワークの再構成内容を各基地局に通知することができる。また、オペレータ監視・操作部（１０１）でユーザにより設定された嗜好などの情報を基地局通信再構成管理部（２３１）に通知することができ、これは再構成処理規則（２５３）として格納してもよい。

すなわち、オペレータ監視・操作部（１０１）では、ユーザに対してウェブブラウザを利用した操作画面を提示し、ユーザはその画面から再構成処理規則（２５３）に係る指示を与えることができる。
ネットワーク再構成管理部（１００）は、ユーザの指示に基づいて基地局通信再構成管理部（２３１）に(i)各無線アクセスネットワークの優先度を変更する指示、(ii)各無線アクセスネットワークの通信条件を強制的に切り替える指示、(iii)切り替え契機パラメータを変更する指示、(iv)無線品質情報の報告契機パラメータを変更する指示、などを行うことができる。

まず、(i)無線アクセスネットワークの優先度を変更する指示は、例えば、無線LANとWiMAXが同時に使用可能である場合に、優先順位を定義してどちらが選択されるかを指定することができる。これによれば、上記表３で示したような優先度の情報を通信管理装置（１１）から適宜更新できる。

次に、(ii)各無線アクセスネットワークの通信条件を強制的に切り替える指示は、基地局が用いる無線アクセスネットワークで用いる周波数、帯域、変調方式をネットワーク再構成管理部（１００）からの指示により基地局通信再構成管理部（２３１）に切り替えさせる指示である。例えば、ある基地局において放送の時間外に放送に割り当てられた周波数帯を使用していたときに、放送が開始されるとネットワーク再構成管理部（１００）から、その周波数の使用を停止し、別の周波数に移すように当該基地局の基地局再構成管理部（２３１）に指示することができる。

(iii)切り替え契機パラメータを変更する指示は、基地局再構成管理部（２３１）に対して、通信条件を切り替える契機となるパラメータを変更する指示である。例えば、電波干渉があった場合に、どの程度の干渉であれば周波数を変更するか、という契機の設定を変更することができる。上記表４で示したような空きチャネルの場合に、前後にどの程度の空きチャネルがあればチャネルを切り替えるかの契機を設定することもできる。

（iv)無線品質情報の報告契機パラメータを変更する指示は、基地局に対して、ネットワーク再構成管理部（１００）に無線品質情報を報告する契機を決定しているパラメータ変更の指示するものである。例えば、１０秒間隔でネットワーク再構成管理部（１００）に報告を送信している場合に、この報告により発生するトラフィックを減少させるために１分間隔に変更する、などという指示を行うことが可能になる。

また、従来のネットワーク再構成管理部（１００）では図１に示すように端末再構成管理部（３００）の再構成結果を受信し、その情報をネットワーク再構成内容の決定に際してのパラメータとしていたが、本発明では基地局通信再構成管理部（２３１）からの再構成内容を受信し、これもネットワーク再構成内容の決定に使用する。
たとえば従来では、ある無線アクセスネットワークにおいて電波干渉が生じると、他の無線アクセスネットワークに接続を再構成する処理を行っていたが、本発明では基地局同士で電波干渉を除去する再構成処理が行われるため、その結果、ネットワーク再構成を行わなくてもよい場合がある。

図５は基地局通信再構成管理部（ＣＢＳＲＭ）と、ネットワーク再構成管理部（ＮＲＭ）の接続態様についての実施例を示す図である。
図５（Ａ）では上位ネットワーク（１０）に１つのネットワーク再構成管理部（１００）が設けられており、ＲＡＮ１（２３）、ＲＡＮ２（２４）における１つの基地局（２３ｂ）（２３ｃ）のＣＢＳＲＭとＮＲＭとが通信経路（２４４）（２４５）で接続されている。ここでは同一の無線アクセスネットワークの基地局（２３ａ）と（２３ｂ）、（２３ｃ）と（２３ｄ）のＣＢＳＲＭ同士は上記と同様に通信経路（２４２）で接続される。
本実施例で特徴的なのは、異なる無線アクセスネットワークのＣＢＳＲＭ同士にも通信経路（２４３）が設けられている点である。重なり合うエリアに存在する無線アクセスネットワーク（２３）（２４）の場合には、異なるＲＡＮ間でもＣＢＳＲＭ同士が情報を交換することにより、上記と同様の効果を奏する。

図５（Ｂ）では、上位ネットワークに複数のネットワーク再構成管理部（１００ａ）（１００ｂ）が設けられた場合を示している。上位ネットワーク（１０）はインターネットなどの大規模なネットワークであって、管理者の異なる通信管理装置（１１）が設けられる場合もある。その場合でも、ネットワーク再構成管理部（１００ａ）（１００ｂ）間に通信経路（２４６）を設け、各ＲＡＮ（２３）（２４）に対応するネットワーク再構成管理部（１００ａ）（１００ｂ）が情報を交換することで上記同様の構成を実現することができる。

次に、ネットワーク再構成管理部（１００）と基地局通信再構成管理部（２３１）、基地局状態取得部（２３２）、基地局再構成設定部（２３３）との間のメッセージシーケンスを説明する。

(a)基地局を起動した場合
図６に示すように、基地局が起動すると基地局状態取得部（２３２）がこれを関知し、起動通知を基地局通信再構成管理部（２３１）に送る。基地局通信再構成管理部（２３１）は再構成処理規則（２５３）から使用可能なプロトコル、周波数などの通信条件と、それぞれの優先度を取得する。
この情報に従って、優先度順の通信条件で起動するため、ＲＡＮ起動要求を基地局再構成設定部（２３３）に送り、その応答が戻る。
最優先の通信条件に対してネットワーク再構成管理部（１００）との通信を行う為、基地局再構成設定部（２３３）にＲＡＮ開始要求(GO)を送信し、当該ＲＡＮを運用状態(GO)にする。 この応答によりＲＡＮの接続が確立すると、基地局通信再構成管理部（２３１）とネットワーク再構成管理部（１００）とが通信するため、経路（２４１）を介して暗号通信(SSH,HTTPS等) を用いて固定ホスト名のネットワーク再構成管理部（１００）に接続する。
ネットワーク再構成管理部（１００）が基地局通信再構成管理部（２３１）を識別可能にする為、基地局通信再構成管理部（２３１）はネットワーク再構成管理部（１００）に基地局の存在や、識別番号等を通知する。
ネットワークポリシーを決定する為、ネットワーク再構成管理部（１００）は基地局通信再構成管理部（２３１）に対し、ネットワークポリシーを通知する。
基地局通信再構成管理部（２３１）が受信したネットワークポリシーには適切な接続先であるネットワーク再構成管理部（１００）のホスト名が含まれ、接続先の変更が必要であれば、接続先ネットワーク再構成管理部（１００）を変更する。

(b) 一定周期のタイマが発動した場合
基地局において図示しないタイマ手段を用い、所定のタイマ周期になると基地局通信再構成管理部（２３１）が、基地局状態取得部（２３２）で取得した基地局の情報をネットワーク再構成管理部（１００）に送信する。

(c) イベントが発生した場合
図７に示すように、基地局通信再構成管理部（２３１）から基地局再構成管理部（２３３）に管理しているＲＡＮの状態を通知するように要求を送る。これに対する応答として測定結果を基地局再構成設定部（２３３）が基地局通信再構成管理部（２３１）に送ると、基地局通信再構成管理部（２３１）は予め備えた閾値を超えていなかどうか確認し、超えている場合には、その旨をネットワーク再構成管理部（１００）に通知する。

(d) 測定情報が再構築開始条件を満たした場合
図８に示すように、基地局状態取得部（２３２）からＲＡＮの通信状態を基地局通信再構成管理部（２３１）に所定の周期で通知し、再構成条件を満たした場合の処理を説明する。
再構成条件としては、
1) 基地局からの出力パワーの設定値以下検出が連続で指定回を超えた
2) 基地局における感度の設定値以下検出が連続で指定回を超えた
3) ＲＡＮの接続品質の設定値以下検出が連続で指定回を超えた
4) 電波干渉の時間、回数が設定値以上検出された
ことなどが挙げられる。
これらの再構成条件を満たしたときに、ＲＡＮ通信を停止するために基地局通信再構成管理部（２３１）から基地局再構成設定部（２３３）にＲＡＮ停止要求を送信し、その応答が返される。
起動時と同様、再構成処理規則（２５３）の情報に従って優先度順の通信条件で起動するため、ＲＡＮ起動要求を基地局再構成設定部（２３３）に送り、その応答が戻る。
最優先の通信条件に対してネットワーク再構成管理部（１００）との通信を行う為、基地局再構成設定部（２３３）にＲＡＮ開始要求(GO)を送信し、当該ＲＡＮを運用状態(GO)にする。 この応答によりＲＡＮの接続が確立すると、基地局通信再構成管理部（２３１）とネットワーク再構成管理部（１００）とが通信するため、経路（２４１）を介して暗号通信(SSH,HTTPS等) を用いて固定ホスト名のネットワーク再構成管理部（１００）に接続する。
ネットワーク再構成管理部（１００）が基地局通信再構成管理部（２３１）を識別可能にする為、基地局通信再構成管理部（２３１）はネットワーク再構成管理部（１００）に基地局の存在や、識別番号等を通知する。
ネットワークポリシーを決定する為、ネットワーク再構成管理部（１００）は基地局通信再構成管理部（２３１）に対し、ネットワークポリシーを通知する。
基地局通信再構成管理部（２３１）が受信したネットワークポリシーには適切な接続先であるネットワーク再構成管理部（１００）のホスト名が含まれ、接続先の変更が必要であれば、接続先ネットワーク再構成管理部（１００）を変更する。

(e) ネットワークポリシーに変更があった場合
図９に示すように、オペレータ監視・操作部（１０１）でユーザが指示する基地局を選択すると、ネットワーク再構成管理部（１００）からその基地局の基地局通信再構成管理部（２３１）に指定されたネットワークポリシーを送信する。基地局通信再構成管理部（２３１）において、ポリシーを解析し、必要に応じてＲＡＮ通信を停止するために基地局通信再構成管理部（２３１）から基地局再構成設定部（２３３）にＲＡＮ停止要求を送信し、その応答が返される。
ここで、ポリシーによって新たな接続の必要があれば、起動時と同様にＲＡＮ起動要求からのシーケンスが実行される。上記と同様であるので説明を省略する。

上述したように、本発明では基地局通信再構成管理部（２３１）は他の基地局通信再構成管理部（２３６）・・とも相互に情報を交換するが、情報交換の契機は上記の各場合など、通信条件に変化がある時である。交換情報は、各基地局で設定された通信条件の他、ネットワークポリシーを交換して、例えば優先順位を互いに共有することができる。

次に、本発明に関係する範囲で、端末再構成管理部（３００）と、基地局通信再構成管理部（２３１）、ネットワーク再構成管理部（１００）との処理シーケンスを説明する。
(ｆ) 基地局評価広告
基地局評価広告は、端末内の端末再構成管理部（３００）と基地局通信再構成管理部（２３１）及びネットワーク再構成管理部（１００）との間のシーケンスであり、通信端末が測定した基地局の品質情報を広告するものである。端末再構成設定部（３０２）又は端末状態取得部（３０３）で基地局との無線通信を行う際に取得される情報、例えば基地局のＳＳＩＤ、ＲＳＳＩ、使用チャネル、周波数、帯域、基地局との間のディレイ、ジッタ、ロス率などを、基地局通信再構成管理部（２３１）及びネットワーク再構成管理部（１００）に通知する。
この通知の契機は、所定の周期の他、無線通信品質の低下を検出した時でもよい。受信した基地局通信再構成管理部（２３１）及びネットワーク再構成管理部（１００）は、上述したようにそれぞれ他の基地局再構成管理部やネットワーク再構成管理部にも通知し、ある基地局とある通信端末との間の通信状態を共有することもできる。

信号強度の情報について、無線ＬＡＮではＲＳＳＩ値として取得できることが周知であるが、本発明では複数の無線システムを混在して使用することを予定しているため、ＲＳＳＩ値と、ｄＢｍ値とを比較するデータテーブルを記憶手段に予め備え、計測したＲＳＳＩ値をｄＢ値に変換してもよい。例えば、本実施例でも用いた変換表は、表６のような値となった。

（ｇ） 基地局情報要求
基地局情報要求は、通信端末内の端末再構成管理部（３００）と基地局通信再構成管理部（２３１）及びネットワーク再構成管理部（１００）との間のシーケンスであり、端末による特定の基地局に関する情報の問い合わせに対し、ネットワーク上に複数存在する基地局通信再構成管理部やネットワーク再構成管理部の中からその情報を持つ基地局通信再構成管理部又はネットワーク再構成管理部の所在を探知し、要求されている情報を取得した上で端末に対して返答するものである。
通信端末が例えば接続中の基地局の基地局通信再構成管理部（２３１）に対して、ある別の基地局の情報（例えば当該基地局のＳＳＩＤ）を取得する場合、要求通知を受けた基地局通信再構成管理部（２３１）はまず直接通信可能な他の基地局通信再構成管理部に問い合わせを行う。対象基地局の情報を持つ基地局通信再構成管理部が見つからなければ、ネットワーク再構成管理部（１００）や、さらにそれと接続された基地局通信再構成管理部に問い合わせを行う。問い合わせの結果、情報を持っている基地局通信再構成管理部やネットワーク再構成管理部から基地局の情報を収集する。
複数の基地局通信再構成管理部やネットワーク再構成管理部において対象の基地局の情報を持っていた場合、それらは一般的に異なるので、端末再構成管理部（３００）が要求している情報の評価を行う。この評価した結果を、応答として端末再構成管理部（３００）に通知する。

最後に、本発明を既存のIEEE1900.4のアーキテクチャに導入する構成について説明する。図６が本アーキテクチャである。上述した構成要素については同一の符号で示しているので説明を省略する。
まず、本発明を実施する場合でも、従来のアーキテクチャとの共存が可能である。ネットワーク再構成管理部（ＮＲＭ）（１００ａ）では、ＲＡＮ（２７）の基地局に基地局通信再構成管理部（ＣＢＳＲＭ）を設けず、通信端末（３０）の通信端末再構成管理部（ＴＲＭ）（３００）と直接接続している。

一方、ＮＲＭ（１００ｂ）は本発明の構成であり、基地局（２３）のＣＢＳＲＭ（２３１）と通信経路(２４４）で接続している。また、ＣＢＳＲＭ（２３１）は、ＴＲＭ（３００）と、通信端末・基地局間通信経路（２５０）を設け、基地局で決定した再構成内容を通信端末に通知できるようにしている。例えば、基地局の運用周波数や変調方式、基地局での電波干渉の情報などを通信端末（３０）に通知することができる。

また、本発明では通信端末（３０）のＴＲＭ（３００）同士を接続する通信端末間通信経路（２５１）を設けることも提案する。
本通信経路（２５１）では、通信端末同士で周波数の使用状況を交換したり、おのおのの電波干渉状況を交換することで、通信端末再構成管理部（３００）における再構成内容の決定に寄与することができる。

ＮＲＭ、ＣＢＳＲＭ、ＴＲＭ間で交換される情報については以下のような情報を挙げることができる。
・各基地局において、扱うことが可能なトラフィック量に対する、現在扱っているトラフィック量の割合（%）
・各基地局における接続端末数
・（インターネットに他の無線基地局経由で接続している場合は）インターネット側基地局の受信電波強度 RSSI （dBm）値
・各基地局における内部ネットワークから外部ネットワーク（例えばインターネット）向けのトラフィック量（byte）
・各基地局における外部ネットワークから内部ネットワーク向けのトラフィック量（byte）
・周囲に認識できる基地局のID（例えばMACアドレス）、運用している中心周波数(MHz)、帯域幅(MHz)、電波強度(dBm)、変調方式
・自局が運用を許可された周波数帯一覧とそれぞれの優先度
・ハンドオーバのトリガとなる最低の受信電界強度(dBm)、ビットエラー率(%)

１０ 上位ネットワーク
１００ ネットワーク再構成管理部（ＮＲＭ）
２３ 無線アクセスネットワーク
２３ａ 基地局１
２３ｂ 基地局２
２３１ 基地局通信再構成管理部（ＣＢＳＲＭ）
２３２ 基地局状態取得部（ＣＢＳＭＣ）
２３３ 基地局再構成設定部（ＣＢＳＲＣ）
２３４ 通信経路
２３５ 通信経路
２３６ 基地局通信再構成管理部（ＣＢＳＲＭ）
２３７ 基地局状態取得部（ＣＢＳＭＣ）
２３８ 基地局再構成設定部（ＣＢＳＲＣ）
２３９ 通信経路
２４０ 通信経路
２４１ ネットワーク・基地局間通信経路
２４２ 基地局間通信経路

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コグニティブ通信ネットワークシステムであって、
   該通信ネットワークが、複数の無線アクセスネットワークと、少なくとも該無線アクセスネットワークに共通のプラットフォームを提供する上位通信ネットワークとを有し、
   該無線アクセスネットワーク上でRAN通信状態取得手段が収集した該無線アクセスネットワーク（RAN）における通信状態に係る情報に基づいて、通信に用いる無線アクセスネットワークの選択、又は該無線アクセスネットワークにおける通信条件の少なくともいずれかを再構成するネットワーク再構成管理手段を該上位通信ネットワーク上に備えると共に、
   少なくとも一部の無線アクセスネットワーク上の複数の基地局に、
   その基地局における基地局自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する基地局状態取得手段と、
   該基地局状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる基地局の選択、又は該基地局における通信条件の少なくともいずれかを再構成する基地局通信再構成管理手段と
   を備えた
   ことを特徴とするコグニティブ通信ネットワークシステム。
2. 前記基地局において、
   前記ネットワーク再構成管理手段及び前記基地局通信再構成管理手段の決定に基づいて、当該基地局における接続方式等を設定する基地局設定手段を備えた
   請求項１に記載のコグニティブ通信ネットワークシステム。
3. 前記無線アクセスネットワークにおいて、
   各基地局の前記基地局通信再構成管理手段間を接続して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換可能な基地局間通信手段を備えた
   請求項１又は２に記載のコグニティブ通信ネットワークシステム。
4. 前記ネットワーク再構成管理手段と、前記基地局通信再構成管理手段とを接続して、該上位通信ネットワークに係る情報、又は該基地局の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換するネットワーク・基地局間通信手段を備えた
   請求項１ないし３のいずれかに記載のコグニティブ通信ネットワークシステム。
5. 前記各基地局同士が
   前記ネットワーク・基地局間通信手段を用い、該ネットワーク再構成管理手段を介して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換する
   請求項４に記載のコグニティブ通信ネットワークシステム。
6. 前記通信端末において、
   該通信端末自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する通信端末状態取得手段と、
   該通信端末状態取得手段による収集情報に基づいて、該通信端末における通信条件を再構成する通信端末再構成管理手段と、
   を備えた
   請求項１ないし５のいずれかに記載のコグニティブ通信ネットワークシステム。
7. 前記通信端末再構成管理手段と、前記基地局通信再構成管理手段とを接続して、基地局の状態に係る情報、又は通信端末の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換する通信端末・基地局間通信手段を備えた
   請求項６に記載のコグニティブ通信ネットワークシステム。
8. 前記各通信端末の前記通信端末再構成管理手段間を接続して、通信端末の状態に係る情報を互いに交換可能な通信端末間通信手段を備えた
   請求項６又は７に記載のコグニティブ通信ネットワークシステム。
9. 前記請求項１ないし８のいずれかに記載のコグニティブ通信ネットワークシステムにおける無線アクセスネットワークの基地局であって、
   その基地局における基地局自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する基地局状態取得手段と、
   該基地局状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる基地局の選択、又は該基地局における通信条件の少なくともいずれかを再構成する基地局通信再構成管理手段と
   を備えたことを特徴とする無線アクセスネットワークの基地局。
10. 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コグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法であって、
    該通信ネットワークが、複数の無線アクセスネットワークと、少なくとも該無線アクセスネットワークに共通のプラットフォームを提供する上位通信ネットワークとを有する構成において、
    RAN通信状態取得手段が、該無線アクセスネットワーク（RAN）における通信状態に係る情報を収集するRAN通信状態取得工程と、
    該上位通信ネットワーク上のネットワーク再構成管理手段が、該RAN通信状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる無線アクセスネットワークの選択、又は該無線アクセスネットワークにおける通信条件の少なくともいずれかを再構成するネットワーク再構成管理工程とを所定の契機で実行処理すると共に、
    少なくとも一部の無線アクセスネットワーク上の複数の基地局において、
    基地局状態取得手段が、その基地局における基地局自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する基地局状態取得工程と、
    基地局通信再構成管理手段が、該基地局状態取得手段による収集情報に基づいて、通信に用いる基地局の選択、又は該基地局における通信条件の少なくともいずれかを再構成する基地局通信再構成管理工程とを所定の契機で実行処理する
    ことを特徴とするコグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法。
11. 前記無線アクセスネットワークにおいて、
    基地局間通信手段が、各基地局の前記基地局通信再構成管理手段間を接続して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換する基地局間通信工程を有する
    請求項１０に記載のコグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法。
12. 前記上位通信ネットワークにおいて、
    ネットワーク・基地局間通信手段が、前記ネットワーク再構成管理手段と、前記基地局通信再構成管理手段とを接続して、該上位通信ネットワークに係る情報、又は該基地局の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換するネットワーク・基地局間通信工程を有する
    請求項１０又は１１に記載のコグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法。
13. 前記各基地局同士が
    前記ネットワーク・基地局間通信手段を用い、該ネットワーク再構成管理手段を介して、各基地局における状態、又は基地局通信の再構成結果を互いに交換する
    請求項１２に記載のコグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法。
14. 前記通信端末において、
    通信端末状態取得手段が、該通信端末自体の状態、又は通信状態に係る情報を収集する通信端末状態取得工程と、
    通信端末再構成管理手段が、該通信端末状態取得手段による収集情報に基づいて、該通信端末における通信条件を再構成する通信端末再構成管理工程とを有する
    請求項１０ないし１３のいずれかに記載のコグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法。
15. 前記無線アクセスネットワークにおいて、
    通信端末・基地局間通信手段が、前記通信端末再構成管理手段と、少なくとも前記基地局通信再構成管理手段とを接続して、基地局の状態に係る情報、又は通信端末の状態に係る情報の少なくともいずれかを交換する
    請求項１４に記載のコグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法。
16. 前記通信方法において、
    通信端末間通信手段が、前記各通信端末の前記通信端末再構成管理手段間を接続して、通信端末の状態に係る情報を互いに交換する
    請求項１４又は１５に記載のコグニティブ通信ネットワークシステムにおける通信方法。

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