JP2015005865A - チャネル選択装置及び無線通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】 隣接する無線通信システムにおけるトラフィック情報に基づいてチャネルを選択することで、システム全体のスループットを向上させる。
【解決手段】
親機１は、無線通信システムが使用するチャネルを予め設定された複数のチャネルから選択するチャネル選択装置を含み、自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムに含まれる親機１又は子機２の少なくとも一つから送信される無線信号を検出し、当該隣接する無線通信システムにおけるトラフィック量を推定するためのチャネル情報を取得するチャネル情報取得部２１と、取得されたチャネル情報に基づいて隣接する無線通信システムのトラフィック量を推定するトラフィック量推定部２２と、推定されたトラフィック量の推定結果に基づいて、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択するチャネル決定部２３とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、チャネルを選択するチャネル選択装置及び無線通信システムに関する。

移動ユニットがアクセスポイントを選択する技術としては、下記の特許文献１が知られている。この特許文献１における移動ユニット（子機）は、信号強度の最適の質とローディングファクターにより、交信するのに最適のアクセスポイントを走査し識別している。

特開平９−２１５０４４号公報

しかしながら、特許文献１における移動ユニットによって検出しているローディングファクターは一定時間内における情報に過ぎない。また、この移動ユニットがローディングファクターを検出している領域は、自身又はアクセスポイントが通信可能な領域に過ぎない。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、隣接する無線通信システムにおけるトラフィック情報に基づいてチャネルを選択することで、システム全体のスループットを向上させることができるチャネル選択装置及び無線通信システムを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るチャネル選択装置は、単一の親機と複数の子機とを含む無線通信システムが使用するチャネルを予め設定された複数のチャネルから選択するチャネル選択装置であって、自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムに含まれる親機又は子機の少なくとも一つから送信される無線信号を検出し、当該隣接する無線通信システムにおけるトラフィック量を推定するためのチャネル情報を取得するチャネル情報取得手段と、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネル情報に基づいて前記隣接する無線通信システムのトラフィック量を推定するトラフィック量推定手段と、前記トラフィック量推定手段により推定されたトラフィック量の推定結果に基づいて、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択するチャネル決定手段とを備えることを特徴とする。

本発明の第２の態様に係るチャネル選択装置は、上記第１の態様のチャネル選択装置であって、前記チャネル情報取得手段は、前記隣接する無線通信システムにおける親機又は子機の少なくとも一つに対して要求パケットを送信したことに対する応答パケット、前記隣接する無線通信システムにおける親機又は子機から定期的に送信されるパケット、又は、前記隣接する無線通信システムにおける親機又は子機から常時送信されるパケットを前記無線信号として受信することを特徴とする。

本発明の第３の態様に係るチャネル選択装置は、上記第１又は第２の態様のチャネル選択装置であって、前記チャネル情報は、前記無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数、又は、チャネルごとに独立した無線通信システムの数の少なくとも一つを含むことを特徴とする。

本発明の第４の態様に係るチャネル選択装置は、上記第１又は第２の態様のチャネル選択装置であって、前記チャネル情報は、前記無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標であり、前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに各無線通信システムのトラフィック量の指標を記憶し、記憶した全てのトラフィック量の指標をチャネルごとに合計し、前記チャネル決定手段は、当該合計値の最も小さいチャネルを選択することを特徴とする。

本発明の第５の態様に係るチャネル選択装置は、上記第１又は第２の態様のチャネル選択装置であって、前記チャネル情報は、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標であり、前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに各親機及び子機のトラフィック量の指標を記憶し、記憶した全てのトラフィック量の指標をチャネルごとに合計し、前記チャネル決定手段は、当該合計値の最も小さいチャネルを選択することを特徴とする。

本発明の第６の態様に係るチャネル選択装置は、上記第１又は第２の態様のチャネル選択装置であって、前記チャネル情報は、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数であり、前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに各無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数を記憶し、記憶した全ての台数をチャネルごとに合計し、前記チャネル決定手段は、当該合計値の最も小さいチャネルを選択することを特徴とする。

本発明の第７の態様に係るチャネル選択装置は、上記第１又は第２の態様のチャネル選択装置であって、前記チャネル情報は、チャネルごとに独立した無線通信システムの数であり、前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに独立した無線通信システムの数を記憶し、前記チャネル決定手段は、記憶した独立した無線通信システムの数の最も少ないチャネルを選択することを特徴とする。

本発明の第８の態様に係るチャネル選択装置は、上記第１又は第２の態様のチャネル選択装置であって、前記チャネル決定手段は、前記チャネル情報取得手段により前記チャネル情報として取得された、前記無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数、チャネルごとに独立した無線通信システムの数のうち、複数のチャネル情報に優先順位を設定しておき、当該優先順位に従ってチャネル情報を使用してチャネルを選択することを特徴とする。

本発明の第９の態様に係る無線通信システムは、単一の親機と複数の子機とを含む無線通信システムであって、前記親機が、自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムに含まれる親機又は子機の少なくとも一つから送信される無線信号を検出し、当該隣接する無線通信システムにおけるトラフィック量を推定するためのチャネル情報を取得するチャネル情報取得手段と、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネル情報に基づいて前記隣接する無線通信システムのトラフィック量を推定するトラフィック量推定手段と、前記トラフィック量推定手段により推定されたトラフィック量の推定結果に基づいて、予め設定された複数のチャネルから自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択するチャネル決定手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、隣接する無線通信システムにおけるトラフィック情報に基づいてチャネルを選択することで、システム全体のスループットを向上させることができる。

本発明の実施形態として示す無線通信システムにおける親機及び子機の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態として示す無線通信システムと隣接する無線通信システムとの関係を示すシステム図である。 本発明の実施形態として示す無線通信システムにおいて、チャネル１における無線通信システムの関係を示すシステム図である。 本発明の実施形態として示す無線通信システムにおいて、チャネル２における無線通信システムの関係を示すシステム図である。 本発明の実施形態として示す親機により構築する無線通信システムの親機及び子機の台数のテーブルを示す図である。 本発明の実施形態として示す親機により構築する無線通信システムの親機及び子機の台数の他のテーブルを示す図である。 本発明の実施形態として示す親機により構築する無線通信システムにおける親機及び子機のトラフィック量のテーブルを示す図である。 本発明の実施形態として示す親機により構築する無線通信システム全体において推定したトラフィック量のテーブルを示す図である。 本発明の実施形態として示す親機により参照される端末タイプ識別ＩＤとトラフィック量との関係を示すテーブルを示す図である。 本発明の実施形態として示す親機により構築する無線通信システム全体のトラフィック量のテーブルを示す図である。 本発明の実施形態として示す親機により構築する無線通信システムの数のテーブルを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明の実施形態として示す無線通信システムは、図１に示すように、単一の親機１と、複数の子機２Ａ、・・・、２Ｎ（以下、総称する場合には単に「子機２」と呼ぶ。）とを含む。

この無線通信システムは、例えば複数の住居が密集したマンションや集合住宅の屋内に設置された各種機器により構築される。例えば、親機１は、各家庭に１台設置されるＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラにより構成される。一方、子機２は、ＨＥＭＳコントローラとしての親機１と通信する家電機器等が挙げられる。親機１がＨＥＭＳコントローラとして機能するためには、親機１が全ての子機２と通信可能なように、所定のチャネルを選択し、所定の信号強度で無線信号を授受する必要がある。したがって、各無線通信システムにおける親機１及び子機２は、自己が設置された家庭内領域を超えて、隣接する家庭内領域の無線通信システムに届くような無線信号を送受信している。

例えば図２に示すように、隣接する無線通信システム同士の無線通信範囲が重複する場合がある。無線通信システムＡは親機Ａ０、子機ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５を有している。一方、無線通信システムＢは親機Ｂ０、子機ｂ１を有している。この状態では、子機ｂ１は、親機Ｂ０からの無線信号が通信可能であるとともに、子機ａ５からの無線信号が少なくとも検出可能である。したがって、無線通信システムＡと無線通信システムＢとは、システム全体におけるスループットの向上のために、異なるチャネルを設定していることが望ましい。

そこで、本実施形態として示す無線通信システムは、親機１によって、隣接する無線通信システムにおけるトラフィック情報に基づいてチャネルを選択することでシステム全体のスループットを向上させようとするものである。

親機１は、自己が属する無線通信システムにて使用するチャネルを選択する。親機１は、通信制御部１１、無線通信部１２、及び、記憶部１３を備える。

無線通信部１２は、通信制御部１１の制御に従って、予め設定された複数のチャネルのうち通信制御部１１により決定されたチャネルを使用して無線信号の授受を行う。また、無線通信部１２は、通信制御部１１の制御に従って、所定の無線通信強度で無線信号の送信を行う。無線通信部１２は、通信制御部１１から無線通信パケットを入力すると、当該無線通信パケットを無線信号に変換して出力する無線通信Ｉ／Ｆとして機能する。

無線通信部１２は、自己が属する無線通信システムにおける親機１や他の子機２との間で無線信号の授受を行う。また、無線通信部１２は、チャネル決定時において、自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムとの間でも、無線信号の授受が可能となっている。無線通信部１２は、隣接する無線通信システムにおける親機１又は子機２の何れか一方と無線信号の授受が行えればよい。

記憶部１３は、通信制御部１１が動作するための各種の情報を記憶する。

通信制御部１１は、例えば通信制御プログラムを実行することによって各種の処理を行うＣＰＵ等によって構成される。通信制御部１１は、単一の親機１と複数の子機２とを含む無線通信システムが使用するチャネルを予め設定された複数のチャネルから選択するチャネル選択装置として機能する。通信制御部１１は、チャネル情報取得部２１、トラフィック量推定部２２、及び、チャネル決定部２３を有する。

チャネル情報取得部２１は、自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムに含まれる親機又は子機の少なくとも一つから送信される無線信号を検出する。チャネル情報取得部２１は、検出した無線信号から、隣接する無線通信システムにおけるトラフィック量を推定するためのチャネル情報を取得する。これによりチャネル情報取得部２１は、チャネル情報取得手段として機能する。

チャネル情報取得部２１は、次の（１）乃至（３）の少なくとも一つのパケットからチャネル情報を取得する。

（１）隣接する無線通信システムにおける親機又は子機の少なくとも一つに対して要求パケットを送信したことに対する応答パケット
（２）隣接する無線通信システムにおける親機又は子機から定期的に送信されるパケット
（３）隣接する無線通信システムにおける親機又は子機から常時送信されるパケット
チャネル情報取得部２１は、（１）の応答パケットを受信するため、要求パケットを送信するよう無線通信部１２を制御する。チャネル情報取得部２１は、例えば、新たに自己の無線通信システムを起動する時に要求パケットを送信させてもよい。また、チャネル情報取得部２１は、システムのスループットが低下した場合にも、チャネルを変更するために要求パケットを送信させてもよい。この要求パケットは、無線通信部１２からブロードキャスト形式によって配信される。無線通信部１２は、要求パケットに対して返信された応答パケットを無線信号として受信すると、応答パケットをチャネル情報取得部２１に供給する。

チャネル情報としては、各無線通信システムを区別するシステムＩＤ、各無線通信システムに含まれる端末数（親機１及び子機２の数）、各無線通信システムにおけるトラフィック量が挙げられる。システムＩＤは、IEEE802.15.4に準じた無線通信システムにおいて、PAN_IDが相当する。チャネル情報取得部２１は、隣接する無線通信システムにおいて送受信されているフレーム中の“Source_PAN_ID”を参照することにより、フレーム送信端末のPAN_IDを取得できる。各無線通信システムの台数及びトラフィック量は、フレーム中の任意のフィールドに格納するよう設計する必要がある。

上述した（１）隣接する無線通信システムにおける親機又は子機の少なくとも一つに対して要求パケットを送信したことに対する応答パケットは、例えば、下記の２つのパターンによって取得できる。

第１のパターンは、要求パケットとしてIEEE 802.15.4のbeacon_requestフレームを送信し、応答パケットとしてIEEE802.15.4のbeaconフレームを受信する。チャネル情報取得部２１は、受信したbeaconフレームにおけるSource_PAN_IDをシステムＩＤとして取得できる。さらに、チャネル情報取得部２１は、受信したbeaconフレームにおいて、台数及び／又はトラフィック量がFrame_Control_fieldのreserved_bitで表現されている場合には、台数及び／又はトラフィック量を取得できる。なお、Frame_Control_fieldにおけるbit数が限られているので、表現できる値の範囲が狭い。IEEE802.15.4-2011においては、reserved_bitが3bitしかないので、0〜7の8個の指標にしかできないことになる。また、台数及び／又はトラフィック量は、beacon_payloadの先頭から予め決められたbit数で表現してもよく、Frame_Control_fieldを使用するよりも表現できる値の範囲が広い。

第２のパターンは、要求パケットとしてIEEE802.15.4のdataフレームを送信し、応答パケットとしてIEEE802.15.4のdataフレームを受信する。通信制御部１１は、要求パケットとしてのIEEE802.15.4のdataフレームの送信先アドレスをbroadcast_short_addressに設定し、全ての端末が受信できるようにする。要求パケットとしてIEEE802.15.4のdataフレームを受信した親機１や子機２は、MAC_payloadの先頭から予め決められたbit数を用いて、要求パケットかどうかを判定が判定できる。この判定は要求パケット中に１ｂｉｔあれば可能であり、Frame_Controlフィールドを使用することなどによっても実現できる。これにより、要求パケットを受信した親機１や子機２は、応答パケットとしてIEEE802.15.4のdataフレームを返信できる。チャネル情報取得部２１は、受信したdataフレームにおけるSource_PAN_IDをシステムＩＤとして取得できる。チャネル情報取得部２１は、dataフレームにおいて、台数及び／又はトラフィック量がFrame_Control_fieldのreserved_bitで表現されている場合には、台数及び／又はトラフィック量を取得できる。また、台数及び／又はトラフィック量は、MAC_payloadの先頭から予め決められたbit数で表現してもよい。

なお、チャネル情報取得部２１によって応答パケットを受信する手法としては、MAC_commandフレームのFrame_Control_field、Command_Frame_Identifierの未使用bitを用いてもよい。さらに、上述したパターンに限らず、要求パケット、応答パケットの組み合わせを変えてもよい。さらに、チャネル情報取得部２１によって応答パケットを得るために独自フレームを定義してもよい。

上述した（２）隣接する無線通信システムにおける親機１又は子機２から定期的に送信されるパケットは、IEEE 802.15.4のbeaconフレームが挙げられる。チャネル情報取得部２１は、定期的にIEEE 802.15.4のbeaconフレームを受信したことに応じて、チャネル情報を取得する。このとき、チャネル情報取得部２１は、受信したbeaconフレームにおけるSource_PAN_IDをシステムＩＤとして取得できる。チャネル情報取得部２１は、beaconフレームにおいて、台数及び／又はトラフィック量がFrame_Control_fieldのreserved_bitで表現されている場合には、台数及び／又はトラフィック量を取得できる。また、台数及び／又はトラフィック量は、beacon_payloadの先頭から予め決められたbit数で表現してもよい。

上述した（３）隣接する無線通信システムにおける親機又は子機から常時送信されるパケットは、IEEE 802.15.4のdataフレームが挙げられる。チャネル情報取得部２１は、IEEE 802.15.4のdataフレームを受信したことに応じて、チャネル情報を取得する。このとき、チャネル情報取得部２１は、受信したdataフレームにおけるSource_PAN_IDをシステムＩＤとして取得できる。チャネル情報取得部２１は、dataフレームにおいて、台数及び／又はトラフィック量がFrame_Control_fieldのreserved_bitで表現されている場合には、台数及び／又はトラフィック量を取得できる。また、台数及び／又はトラフィック量は、MAC_payloadの先頭から予め決められたbit数で表現してもよい。

チャネル情報取得部２１は、上記の（１）乃至（３）の何れかのパケットからチャネル情報を抽出する。このチャネル情報は、次の（Ａ）乃至（Ｄ）の少なくとも一つが含まれる。

（Ａ）無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標
（Ｂ）無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標
（Ｃ）無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数
（Ｄ）チャネルごとに独立した無線通信システムの数
（Ａ）、（Ｂ）のチャネル情報は、トラフィック量の指標であればよい。すなわち、トラフィック量の指標は、実際のトラフィック量そのものではなくても、トラフィック量に相当する値や比例する値であればよい。

トラフィック量推定部２２は、チャネル情報取得部２１により取得されたチャネル情報に基づいて隣接する無線通信システムのトラフィック量を推定する。これによりトラフィック量推定部２２はトラフィック量推定手段として機能する。具体的には、トラフィック量推定部２２は、チャネル情報取得部２１により取得されたチャネル情報をトラフィック量が推定できるように記憶部１３に記憶しておく。これにより、トラフィック量推定部２２は、トラフィック量の指標、親機及び子機の台数、無線通信システムの数を蓄積し、トラフィック量の推定結果として作成する。

チャネル決定部２３は、トラフィック量推定部２２により推定されたトラフィック量の推定結果に基づいて、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択する。チャネル決定部２３は、チャネル決定時に、記憶部１３を介してトラフィック量推定部２２から供給されたトラフィック量の推定結果を取得する。このトラフィック量の推定結果は、トラフィック量推定部２２によって記憶部１３に蓄積されたトラフィック量の指標、親機及び子機の台数、無線通信システムの数が含まれる。チャネル決定部２３は、トラフィック量の推定結果に基づいて自己の無線通信システムのチャネルを決定する。これにより、チャネル決定部２３はチャネル決定手段として機能する。

チャネル情報が、無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標である場合、トラフィック量推定部２２は、当該チャネルごとに各無線通信システムのトラフィック量の指標を記憶部１３に記憶（蓄積）させる。これにより、トラフィック量推定部２２は、記憶した全てのトラフィック量の指標をチャネルごとに合計できる。チャネル決定部２３は、チャネル決定時に、当該合計値の最も小さいチャネルを選択する。

チャネル情報が、無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標である場合、トラフィック量推定部２２は、チャネルごとに各親機及び子機のトラフィック量の指標を記憶部１３に記憶（蓄積）させる。これにより、トラフィック量推定部２２は、記憶した全てのトラフィック量の指標をチャネルごとに合計できる。チャネル決定部２３は、チャネル決定時に、当該合計値の最も小さいチャネルを選択する。

チャネル情報が、無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数である場合、トラフィック量推定部２２は、チャネルごとに各無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数を記憶部１３に記憶する。これにより、トラフィック量推定部２２は、記憶した全ての親機及び子機の台数をチャネルごとに合計できる。チャネル決定部２３は、チャネル決定時に、当該合計値の最も小さいチャネルを選択する。

チャネル情報が、チャネルごとに独立した無線通信システムの数である場合、トラフィック量推定部２２は、チャネルごとに独立した無線通信システムの数を記憶部１３に記憶する。これにより、チャネル決定部２３は、チャネル決定時に、記憶部１３に記憶した独立した無線通信システムの数の最も少ないチャネルを選択する。

さらに、チャネル決定部２３は、チャネル情報取得部２１によりチャネル情報として取得された、上述した（Ａ）乃至（Ｄ）のチャネル情報のうち、複数のチャネル情報に優先順位を設定しておいてもよい。そして、チャネル決定部２３は、優先順位が最も高いチャネル情報に基づくトラフィック量の推定結果によりチャネルが選択できない場合に、次に優先順位が高いチャネル情報を使用してチャネルを選択する。チャネルが選択できない場合とは、トラフィック量の推定結果に優劣がない状態である。これにより、チャネル決定部２３は、予め設定したチャネル情報の優先順位に従ってチャネル情報を使用して、チャネルを選択できる。

子機２は、例えば図１に示したように、無線通信部３１、通信制御部３２、及び、子機２の個別の機能（例えば空調等）を行うＡＰ（アプリケーション）処理部３３を有する。無線通信部３１は、上述した親機１の無線通信部１２と同様に、所定のチャネルを使用して無線信号の授受を行う。通信制御部３２は、親機１から供給された制御パケットを受信し、当該制御パケットに含まれるチャネルで通信を行うよう無線通信部３１を制御する。

つぎに、上述した無線通信システムにおいて、チャネルを決定する具体例について説明する。

図３に示すように、無線通信システムＡ、無線通信システムＢがともにチャネル１を使用しており、図４に示すように、無線通信システムＣがチャネル２を使用している状況において、新たに無線通信システムＤを構築する場面を考える。例えば、マンションといった集合住宅において、無線通信システムＤが構築される住居の上下左右に他の住居が存在して、それぞれの住居に無線通信システムＡ，Ｂ，Ｃが既に構築されている状況が想定される。

このような状況において、無線通信システムＤの親機Ｄ０はチャネル情報の要求パケットを送出する。すると、このチャネル情報の要求パケットは、無線通信システムＤの無線通信範囲に含まれる親機１及び子機２に受信される。

親機Ｄ０は、チャネル１を使用してチャネル情報の要求パケットを送信する。すると、図３に示すように、親機Ｄ０から送信されたチャネル情報の要求パケットは、無線通信システムＡの親機Ａ０、子機ａ３、ａ４、ａ５、無線通信システムＢの子機ｂ３に受信される。親機Ａ０、子機ａ５、子機ｂ３は、親機Ｄ０から送信されたチャネル情報の要求パケットに対し、自己の無線通信システムにおけるチャネル情報を含む応答パケットを返信する。これにより、親機Ｄ０は、無線通信システムＡにおけるチャネル情報及び無線通信システムＢにおけるチャネル情報を取得できる。なお、この親機Ｄ０による応答パケットは、上述における（１）に相当する。

この応答パケットには、上述の（Ａ）乃至（Ｄ）のうち少なくとも一つのチャネル情報が含まれている。このため、各無線通信システムの親機１又は子機２は、（Ａ）乃至（Ｄ）のチャネル情報を取得するための機能を有している必要がある。

（Ａ）無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標は、例えば、親機１により、当該親機１及び子機２のトラフィック量を監視することにより認識することが可能である。また、親機１により認識した（Ａ）のチャネル情報を子機２に送信して記憶させておいてもよい。（Ｂ）無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標は、各親機１や子機２により自身が無線信号を送受信したデータ量を記憶しておけばよい。（Ｃ）の無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数は、親機１により自己の無線通信システムにおける親機１及び子機２の数を記憶しておき、子機２に送信して記憶させておくことができる。

このように、無線通信システムにおける親機１及び子機２は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）のチャネル情報を、親機１のみならず子機２に記憶しておくことができる。そして、各無線通信システムの親機１及び子機２は、他の無線通信システムからチャネル情報の要求パケットを受信したことに応じて、内部に記憶しておいたチャネル情報を読み出し、チャネル情報を含む応答パケットを返信できる。

無線通信システムＤの親機Ｄ０は、チャネル情報取得部２１によって、応答パケットに含まれるチャネル情報を取得する。トラフィック量推定部２２は、チャネル情報取得部２１により取得したチャネル情報を記憶部１３のテーブルデータに記憶させる。その結果、トラフィック量推定部２２は、図５に示すようなテーブルを構築できる。図５のテーブルは、チャネル番号、全子機登録台数、ＰＡＮＩＤ（システム識別ＩＤ）、子機登録台数が対応づけられている。親機Ｄ０は、親機Ａ０又は子機ａ５から返信されたチャネル情報から、無線通信システムＡにおいて登録されている子機の台数を子機登録台数の「５」として記憶できる。同様に、親機Ｄ０は、子機ｂ３から返信されたチャネル情報から、無線通信システムＢにおいて登録されている子機の台数を子機登録台数の「３」として記憶できる。トラフィック量推定部２２は、無線通信システムＡの台数と無線通信システムＢの台数を合計して、チャネル１において隣接する無線通信システムＡ、Ｂに登録されている台数が「８」であることが推定できる。

同様に、親機Ｄ０は、チャネル２についても同様に、チャネル２を使用してチャネル情報の要求パケットを送信すると、無線通信システムＤの無線通信範囲に含まれる親機１及び子機２から応答パケットを受信できる。図４に示すように、無線通信システムＣのうち、無線通信システムＤの無線通信範囲に含まれる親機１及び子機２は、親機Ｃ０、子機ｃ６、ｃ７、ｃ１０、ｃ１１、ｃ１２である。

親機Ｄ０は、チャネル情報取得部２１によって、無線通信システムＣの親機Ｃ０、子機ｃ１１から応答パケットを受信できる。トラフィック量推定部２２は、チャネル情報取得部２１により取得したチャネル情報を記憶部１３のテーブルデータに記憶させる。トラフィック量推定部２２は、無線通信システムＣの親機１及び子機２から返信されたチャネル情報から、無線通信システムＣにおいて登録されている子機の台数を子機登録台数の「１２」として記憶できる。このとき、トラフィック量推定部２２は、図５のテーブルを更新して、図６に示すように、チャネル番号の「２」、全子機登録台数の「１２」、ＰＡＮＩＤの「Ｃ」、子機登録台数の「１２」を追加する。このテーブルは、トラフィック量推定部２２によるトラフィック量の推定結果となる。

図６のようなテーブルが構築されると、チャネル決定部２３は、当該テーブルを参照して、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択する。図６によれば、チャネル１の方がチャネル２よりも全子機登録台数が少ない。したがって、チャネル決定部２３は、チャネル１を使用することを決定する。

この無線通信システムにおいて、（Ｂ）のチャネル情報を使用する場合、親機Ｄ０は、チャネル情報取得部２１によって、隣接する無線通信システムＡ、Ｂ、Ｃから、各子機２のトラフィック量の指標をチャネル情報として取得する。トラフィック量推定部２２は、チャネル情報取得部２１が取得した各子機２のトラフィック量の指標から、図７に示すようなテーブルを構築する。このテーブルは、チャネル番号、全トラフィック量、ＰＡＮＩＤ、端末識別ＩＤ、トラフィック量が対応づけられている。トラフィック量推定部２２は、各子機２のトラフィック量をチャネル１ごとに合計し、全トラフィック量とする。

図７のようなテーブルが構築されると、チャネル決定部２３は、当該テーブルを参照して、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択する。図７によれば、チャネル２の方がチャネル１よりも全トラフィック量が少ない。したがって、チャネル決定部２３は、チャネル２を使用することを決定する。

さらに、（Ｂ）のチャネル情報を使用する場合、親機Ｄ０は、チャネル情報取得部２１によって、隣接する無線通信システムＡ、Ｂ、Ｃから、各子機２の他のトラフィック量の指標としての端末タイプ識別ＩＤをチャネル情報として取得してもよい。なお、チャネル情報取得部２１は、他のチャネル情報と同様の手段によって端末タイプ識別ＩＤを取得できる。トラフィック量推定部２２は、チャネル情報取得部２１が取得した各子機２のトラフィック量の指標から、図８に示すようなテーブルを構築する。このテーブルは、チャネル番号、全トラフィック量、ＰＡＮＩＤ、端末識別ＩＤ、端末タイプ識別ＩＤが対応づけられている。トラフィック量推定部２２は、チャネル情報として取得した端末タイプ識別ＩＤを参照して、隣接する無線通信システムに含まれる端末の種類を認識する。トラフィック量推定部２２は、認識した端末の種類から、図９に示すような端末タイプ識別ＩＤに対応したトラフィック量のテーブルを参照する。これにより、トラフィック量推定部２２は、各端末の種類に応じたトラフィック量を推定する。図９のテーブルは、予め親機１の記憶部１３に書き込まれたものであってもよい。また、図９のテーブルは、親機１がインターネット等のインフラを経由して取得可能である。また、各家庭に設置された親機１のみならず、ユーザが保有するスマートフォン等の専用端末を経由して、親機１が図９のテーブルを取得してもよい。

これにより、チャネル決定部２３は、チャネル情報取得部２１によってチャネル情報としてトラフィック量を取得できなくても、トラフィック量推定部２２によってトラフィック量を推定できる。すなわち、敢えてトラフィック量の情報をパケットに組み込まなくても、無線通信システム全体でトラフィック量を推定できる。なお、任意の端末について推定するトラフィック量は、当該端末の種類が最大で扱うトラフィック量とは限らない。例えば、将来的にトラフィック量が増えることを想定して、図８のトラフィック量を最大トラフィック量に設定してもよい。さらに、端末の種類によって平均的に扱うトラフィック量に設定してもよい。

図８のようなテーブルが構築されると、チャネル決定部２３は、当該テーブルを参照して、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択する。図８によれば、チャネル２の方がチャネル１よりも全トラフィック量が少ない。したがって、チャネル決定部２３は、チャネル２を使用することを決定する。

チャネル情報として無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標を使用する場合、チャネル情報取得部２１は、各無線通信システムの親機１又は子機２から、各無線通信システム全体におけるトラフィック量の指標を取得する。そして、トラフィック量推定部２２は、図１０に示すように、チャネル番号、全トラフィック量、ＰＡＮＩＤ、及び、トラフィック量が対応づけられたテーブルを構築する。

図１０のようなテーブルが構築されると、チャネル決定部２３は、当該テーブルを参照して、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択する。図１０によれば、チャネル１の方がチャネル２よりも全トラフィック量が少ない。したがって、チャネル決定部２３は、チャネル１を使用することを決定する。

チャネル情報としてチャネルごとに独立した無線通信システムの数を使用する場合、チャネル情報取得部２１は、各無線通信システムの親機１又は子機２から、ＰＡＮＩＤを取得する。トラフィック量推定部２２は、チャネル情報取得部２１により取得されたチャネルごとに独立した無線通信システムの数を記憶する。その結果、トラフィック量推定部２２は、図１１に示すような、チャネル情報、システム数、ＰＡＮＩＤが対応づけられたテーブルを構築する。

図１１のようなテーブルが構築されると、チャネル決定部２３は、当該テーブルを参照して、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択する。図１１によれば、チャネル２の方がチャネル１よりも無線通信システムの数が少ない。したがって、チャネル決定部２３は、チャネル２を使用することを決定する。

親機Ｄ０は、上述した図６乃至図８、図１０、図１１のテーブルのうちの少なくとも２つが構築できる場合において、複数のチャネル情報に優先順位を設定しておき、当該優先順位に従ってチャネル情報を使用してチャネルを選択してもよい。チャネル決定部２３は、優先順位が最も高いチャネル情報を使用して作成したトラフィック量の推定結果としてのテーブルを参照して、自己の無線通信システムが使用するチャネルを決定する。これにより、チャネル決定部２３は、図６、図７、図８、図１０、図１１に示したトラフィック量の推定結果のそれぞれを第１、第２、第３、第４、第５の基準として設定して、最終的に使用するチャネルを決定できる。

また、チャネル決定部２３は、各チャネル情報について重み係数を設定しておき、図６乃至図８、図１０、図１１に示したトラフィック量の推定結果に重み係数を乗算してもよい。これによっても、チャネル決定部２３は、優先度の高いチャネル情報についての重みを高くして、チャネルを決定できる。さらに、チャネル決定部２３は、端末毎に重み係数をつけて、それを加味したトラフィック量の合計をその無線通信システムのトラフィック量として調整してもよい。

さらに、チャネル決定部２３は、システムの特徴を利用して、チャネルごとのトラフィック量を調整してもよい。このトラフィック量の調整は、特に、親機１、子機２の台数のみの情報しかない場合などに効果を発揮する。例えば、親機１の方がトラフィック量が多い場合は、親機１のトラフィック量を子機２のトラフィック量より大きく設定すればよい。例えば、子機２の種類（例：家電の種類）に応じてトラフィック量が異なる場合は、子機２の種類に応じてトラフィック量を設定し、それぞれの端末数を考慮して、全体のトラフィック量を設定すればよい。このとき、チャネル決定部２３は、上述した図９のテーブルを参照してもよい。例えば、親機１の端末タイプ識別ＩＤをａとし、子機２の端末タイプ識別ＩＤをｂ〜ｅとする。これにより、親機１のトラフィック量を子機２のトラフィック量より大きく設定できる。さらに、子機２の種類に応じてトラフィック量が異なる場合にも、端末タイプ識別ＩＤのｂ〜ｅを参照してトラフィック量を設定することができる。

以上のように、この無線通信システムによれば、自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムに含まれる親機又は子機の少なくとも一つから送信されるチャネル情報から、隣接する無線通信システムにおけるトラフィック量を推定する。これにより、無線通信システムによれば、隣接する無線通信システムのトラフィック量に基づいて自己の無線通信システムが使用するチャネルを決定できる。無線通信システムは、隣接する無線通信システムにおけるトラフィック情報に基づいてチャネルを選択することで、干渉源となるシステムの通信量を抑制する。これにより、システム全体のスループットを向上させることができる。

また、この無線通信システムによれば、上述した（１）乃至（３）の少なくとも一つのパケットを無線信号として受信するので、隣接する無線通信システムのトラフィック量を一定時間のみならず、隣接する無線通信システムの状況に応じてチャネルを決定できる。

さらに、この無線通信システムによれば、チャネル情報として（Ａ）乃至（Ｄ）の少なくとも一つとしてトラフィック量を推定でき、将来にトラフィック量が増加する可能性を加味してチャネルを決定できる。例えば、１つの無線通信システム当たりに想定される端末数、トラフィック量などの情報があれば、（Ｄ）の「無線通信システムの数」を元に将来のトラフィック量を推定することができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

上述した図６、図７、図８、図１０、図１１のテーブルには子機２についてのみ示したが、親機１の情報が含まれていてもよいことは勿論である。

１ 親機
２ 子機
１１ 通信制御部
１２ 無線通信部
１３ 記憶部
２１ チャネル情報取得部
２２ トラフィック量推定部
２３ チャネル決定部

Claims (9)

1. 単一の親機と複数の子機とを含む無線通信システムが使用するチャネルを予め設定された複数のチャネルから選択するチャネル選択装置であって、
   自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムに含まれる親機又は子機の少なくとも一つから送信される無線信号を検出し、当該隣接する無線通信システムにおけるトラフィック量を推定するためのチャネル情報を取得するチャネル情報取得手段と、
   前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネル情報に基づいて前記隣接する無線通信システムのトラフィック量を推定するトラフィック量推定手段と、
   前記トラフィック量推定手段により推定されたトラフィック量の推定結果に基づいて、自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択するチャネル決定手段と
   を備えることを特徴とするチャネル選択装置。
2. 前記チャネル情報取得手段は、前記隣接する無線通信システムにおける親機又は子機の少なくとも一つに対して要求パケットを送信したことに対する応答パケット、前記隣接する無線通信システムにおける親機又は子機から定期的に送信されるパケット、又は、前記隣接する無線通信システムにおける親機又は子機から常時送信されるパケットを前記無線信号として受信することを特徴とする請求項１に記載のチャネル選択装置。
3. 前記チャネル情報は、前記無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数、又は、チャネルごとに独立した無線通信システムの数の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャネル選択装置。
4. 前記チャネル情報は、前記無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標であり、
   前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに各無線通信システムのトラフィック量の指標を記憶し、記憶した全てのトラフィック量の指標をチャネルごとに合計し、前記チャネル決定手段は、当該合計値の最も小さいチャネルを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャネル選択装置。
5. 前記チャネル情報は、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標であり、
   前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに各親機及び子機のトラフィック量の指標を記憶し、記憶した全てのトラフィック量の指標をチャネルごとに合計し、前記チャネル決定手段は、当該合計値の最も小さいチャネルを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャネル選択装置。
6. 前記チャネル情報は、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数であり、
   前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに各無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数を記憶し、記憶した全ての親機及び子機の台数をチャネルごとに合計し、前記チャネル決定手段は、当該合計値の最も小さいチャネルを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャネル選択装置。
7. 前記チャネル情報は、チャネルごとに独立した無線通信システムの数であり、
   前記トラフィック量推定手段は、前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネルごとに独立した無線通信システムの数を記憶し、前記チャネル決定手段は、記憶した独立した無線通信システムの数の最も少ないチャネルを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャネル選択装置。
8. 前記チャネル決定手段は、前記チャネル情報取得手段により前記チャネル情報として取得された、前記無線通信システムの全体で送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機のそれぞれが送信するトラフィック量の指標、前記無線通信システムに含まれる親機及び子機の台数、チャネルごとに独立した無線通信システムの数のうち、複数のチャネル情報に優先順位を設定しておき、当該優先順位に従ってチャネル情報を使用してチャネルを選択することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のチャネル選択装置。
9. 単一の親機と複数の子機とを含む無線通信システムであって、
   前記親機が、
   自己の無線通信システムと隣接する無線通信システムに含まれる親機又は子機の少なくとも一つから送信される無線信号を検出し、当該隣接する無線通信システムにおけるトラフィック量を推定するためのチャネル情報を取得するチャネル情報取得手段と、
   前記チャネル情報取得手段により取得されたチャネル情報に基づいて前記隣接する無線通信システムのトラフィック量を推定するトラフィック量推定手段と、
   前記トラフィック量推定手段により推定されたトラフィック量の推定結果に基づいて、予め設定された複数のチャネルから自己の無線通信システムが使用するチャネルを選択するチャネル決定手段とを備えること
   を特徴とする無線通信システム。

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