JP2017163311A - 制御装置、その制御装置を備えた無線通信システム、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】システム全体として最適な性能の実現が可能な制御装置を提供する。【解決手段】制御装置１は、無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の通信網制御情報と端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の端末制御情報とを収集する。そして、制御装置１は、その収集した端末制御情報および通信網制御情報と、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３に対する過去の制御結果とに基づいて、要求事項を満たすように各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網（無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４のいずれか）を決定し、その決定した無線通信網に各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるように基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜Ｔｍ１３を制御する。【選択図】図１

Description

この発明は、制御装置、その制御装置を備えた無線通信システム、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。

現在、第５世代移動通信（５Ｇ）システムの実現に向けて、通信のための周波数帯の確保が必要となっている。

移動体通信には、その伝搬特性から６ＧＨｚ以下の周波数帯が使用しやすい周波数帯と言われているが、その周波数帯の殆どが割り当てられており、５Ｇシステム向けに新たに広い周波数帯を確保することは困難である。

このような状況で周波数帯を確保するために、気象レーダーおよびルーラル加入者無線等と言った１次利用者において、時間的および空間的に周波数利用に空きが生じる場合、５Ｇシステムが２次利用者として、その周波数帯を共用することが考えられている。

また、５ＧＨｚ帯においては、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）およびＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）で周波数共用を行うＬｉｃｅｎｓｅｄ Ｓｈａｒｅｄ Ａｃｃｅｓｓ（ＬＳＡ）（非特許文献１）、レーダー等との周波数共用（非特許文献２）の検討が進んでいる。

即ち、通信サービスを提供する無線網が多種のメディアで、かつ、大量に存在していることになる。

また、５Ｇシステムでは、ピーク時の通信性能の確保、またはユーザが要求する通信性能（例えば、スループット、遅延）に適した無線網を選択可能とするため、端末は、複数の無線通信メディアとの接続が可能であるという前提となっている。

このような環境において、システム全体の通信品質を向上させるためには、個々の端末をどの無線網に収容するかを適切に決定することが重要である。

ＥＴＳＩ ＴＳ １０３ ２３５ ｖ１．１．１，"Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｆｏｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｃｅｎｓｅｄ Ｓｈａｒｅｄ Ａｃｃｅｓｓ （ＬＳＡ） ｉｎ ｔｈｅ ２３００ＭＨｚ−２４００ＭＨｚ ｂａｎｄ，"２０１５年１０月． ＩＴＵ−Ｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＣＯＭ６／２２（ＷＲＣ−１５），"Ｓｔｕｄｉｅｓ ｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｒａｄｉｏ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ５１５０ＭＨｚ ａｎｄ ５９２５ＭＨｚ，"２０１５年１１月． Ｇｅｏｒｇｅ Ｄａｎｔｚｉｇ，"Ｏｒｉｇｉｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｐｌｅｘ ｍｅｔｈｏｄ，"Ａ ｈｉｓｔｏｒｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ， ｍａｙ １９８７． 黒田 充／村松 健児（編集），生産スケジューリング（経営科学のニューフロンティア），朝倉書店，ＩＳＢＮ−１３；９７８−４２５４２７５２１６，Ｆｅｂ．２００２． 牧本 直樹，待ち行列アルゴリズム−行列解析アプローチ−，朝倉書店，ＩＢＳＮ９７８−４−２５４−２７５１３−１，Ｆｅｂ．２００１． Ｇ．Ｂｉａｎｃｈｉ，"Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ ８０２．１１ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，"ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｎ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ｖｏｌ．１８，ｎｏ．３，ｐｐ．５３５−５４７，Ｍａｒ．２０００．

しかし、従来においては、無線網側の主導的な制御ではなく、端末主導の利己的な制御によって端末の網収容が決定されている。

即ち、無線品質やスループット等の無線通信メディアの品質、若しくは従量課金メディアおよび定額課金メディア等の無線通信メディアの方針等、自身が収集した情報、または予め設定した情報に基づいて、各端末が接続する無線網を利己的に決定する。

例えば、現在、普及しているスマートフォンの多くは、データ通信用の無線通信メディアとして、ＬＴＥとＷｉ−Ｆｉとを具備しているが、その２者ともに利用可能な場合でも、定額課金メディアの可能性が高いＷｉ−Ｆｉがデータ通信の無線通信メディアとして選択される。

従って、個々の端末の利己性により、システム全体として最適な性能を実現することが困難であるという問題がある。

そこで、この発明の実施の形態によれば、システム全体として最適な性能の実現が可能な制御装置を提供する。

また、この発明の実施の形態によれば、システム全体として最適な性能の実現が可能な制御装置を備える無線通信システムを提供する。

更に、この発明の実施の形態によれば、システム全体としての最適な性能の実現をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。

更に、この発明の実施の形態によれば、システム全体としての最適な性能の実現をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

この発明の実施の形態によれば、制御装置は、複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網に収容されるように制御する制御装置であって、制御情報収集部と、制御情報記憶部と、制御部とを備える。制御情報収集部は、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する。制御情報記憶部は、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを記憶する。制御部は、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とに基づいて、複数の無線通信網の各々が無線通信網として機能するための制約条件の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を決定し、その決定した無線通信網に収容されるように複数の無線通信網の複数の基地局と複数の端末装置とを制御する。

この発明の実施の形態によれば、制御装置は、端末制御情報、通信網制御情報および過去の制御結果とに基づいて、要求事項を満たすように各端末装置が収容されるべき無線通信網を決定し、その決定した無線通信網に各端末装置が収容されるように基地局および端末装置を制御する。その結果、システム全体を参照して、各端末装置の最適な収容先の無線通信網が決定される。

従って、システム全体として最適な性能を実現できる。

また、この発明の実施の形態によれば、無線通信システムは、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置を備える。

従って、上述したように、システム全体として最適な性能を実現できる。

更に、この発明の実施の形態によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網への端末装置の収容制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、制御情報収集部が、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する第１のステップと、制御情報記憶部が、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを記憶する第２のステップと、制御部が、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とに基づいて、複数の無線通信網の各々が無線通信網として機能するための制約条件の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を決定し、その決定した無線通信網に収容されるように複数の無線通信網の複数の基地局と複数の端末装置とを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

第１から第３のステップをコンピュータに実行させることにより、端末制御情報、通信網制御情報および過去の制御結果とに基づいて、要求事項を満たすように各端末装置が収容されるべき無線通信網が決定され、その決定された無線通信網に各端末装置が収容されるように基地局および端末装置が制御される。その結果、システム全体を参照して、各端末装置の最適な収容先の無線通信網が決定される。

従って、システム全体として最適な性能を実現できる。

更に、この発明の実施の形態によれば、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

コンピュータが、記録媒体に記録されたプログラムを読み出して実行することにより、端末制御情報、通信網制御情報および過去の制御結果とに基づいて、要求事項を満たすように各端末装置が収容されるべき無線通信網が決定され、その決定された無線通信網に各端末装置が収容されるように基地局および端末装置が制御される。その結果、システム全体を参照して、各端末装置の最適な収容先の無線通信網が決定される。

従って、システム全体として最適な性能を実現できる。

システム全体として最適な性能を実現できる。

この発明の実施の形態による無線通信システムの概略図である。 図１に示す制御装置の概略図である。 図２に示す制御情報記憶部における制御情報の記憶状態を示す概念図である。 図１に示す無線通信システムにおける動作を説明するためのフローチャートである。 収容先の無線通信網に収容されるように基地局および端末装置を制御する動作を説明するためのフローチャートである。 図５に示すステップＳ２４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による無線通信システムの概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による無線通信システム１０は、制御装置１と、網制御装置２〜４と、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４と、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３とを備える。

制御装置１、網制御装置２〜４、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３は、無線通信空間に配置される。

基地局ＢＳ１は、無線通信網ＣＮＷ１の基地局であり、基地局ＢＳ２は、無線通信網ＣＮＷ２の基地局であり、基地局ＢＳ３は、無線通信網ＣＮＷ３の基地局であり、基地局ＢＳ４は、無線通信網ＣＮＷ４の基地局である。

無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４は、相互に異なる無線通信規格に従って無線通信を行う通信網である。

無線通信網ＣＮＷ１は、無線通信網ＣＮＷ２の内部に配置され、無線通信網ＣＮＷ４は、無線通信網ＣＮＷ３の内部に配置される。無線通信網ＣＮＷ２の通信範囲は、無線通信網ＣＮＷ３の通信範囲と一部重なっている。

端末装置ＴＭ１〜ＴＭ３は、無線通信網ＣＮＷ１の外側であり、かつ、無線通信網ＣＮＷ２の内部に配置される。

端末装置ＴＭ４〜ＴＭ６は、無線通信網ＣＮＷ１の内部に配置される。

端末装置ＴＭ７は、無線通信網ＣＮＷ２と無線通信網ＣＮＷ３との重複領域内に配置される。

端末装置ＴＭ８，ＴＭ９，ＴＭ１１，ＴＭ１３は、無線通信網ＣＮＷ４の外側であり、かつ、無線通信網ＣＮＷ３の内部に配置される。

端末装置ＴＭ１０，ＴＭ１２は、無線通信網ＣＮＷ４の内部に配置される。

端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の各々は、それぞれ基地局ＢＳ１〜ＢＳ４と無線通信可能な４個の無線通信モジュールを備えている。

網制御装置２は、基地局ＢＳ１を制御し、網制御装置３は、基地局ＢＳ２，ＢＳ３を制御し、網制御装置４は、基地局ＢＳ４を制御する。

制御装置１は、網制御装置２〜４を介して、無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷをそれぞれ基地局ＢＳ１〜ＢＳ４から収集し、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３から端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭを収集する。そして、制御装置１は、通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷおよび端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭに基づいて、後述する方法によって、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の各々が収容されるべき無線通信網（無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４のいずれか）を決定し、その決定した無線通信網に収容されるように基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３を制御する。

基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の各々は、自己に接続している端末装置との間で、状態変更ごとにまたは一定周期ごとに、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭを受信する。

そして、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の各々は、制御装置１から制御情報要求を受信すると、その受信した制御情報要求に応じて、通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷおよび端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭを網制御装置２〜４を介して制御装置１へ送信する。

この場合、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の各々は、自己に接続している端末装置の識別情報（ＩＤ）も合わせて制御装置１へ送信する。

基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の各々は、各端末装置が収容されるべき無線通信網を示す信号を制御装置１から受信すると、その受信した信号を端末装置へ送信する。

端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の各々は、各端末装置が収容されるべき無線通信網を示す信号を基地局（基地局ＢＳ１〜ＢＳ４のいずれか）から受信すると、その受信した信号によって示される無線通信網の基地局（基地局ＢＳ１〜ＢＳ４のいずれか）に接続する。

図２は、図１に示す制御装置１の概略図である。図２を参照して、制御装置１は、接続インターフェース１１と、制御情報収集部１２と、制御情報記憶部１３と、制御部１４とを含む。

接続インターフェース１１は、網制御装置２〜４と制御装置１との間を接続するインターフェースである。

制御情報収集部１２は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷの要求信号を制御部１４から受けると、その受けた要求信号を接続インターフェース１１を介して網制御装置２〜４へ送信する。

制御情報収集部１２は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを接続インターフェース１１を介して受信し、その受信した端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを制御情報記憶部１３に記憶する。

制御情報記憶部１３は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを制御情報収集部１２から受けると、その受けた端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを時間に対応付けて記憶する。

制御情報記憶部１３は、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を制御部１４から受けると、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３と、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網とを対応付けて記憶する。なお、制御情報記憶部１３は、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３と、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網との対応関係を、Ｎ（Ｎは正の整数）回分、記憶する。

制御部１４は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の制御結果とを制御情報記憶部１３から読み出す。

そして、制御部１４は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の制御結果とに基づいて、後述する方法によって、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を決定し、その決定結果を制御情報記憶部１３に格納するとともに、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を接続インターフェース１１を介して網制御装置２〜４へ送信する。

[制御情報]
端末制御情報および通信網制御情報について説明する。

・制御情報ｆ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続し、かつ、無線通信網ｂの無線資源の全てを利用した場合のスループットである。

・制御情報ａ_ｂは、無線通信網ｂが利用可能か否かを表す定数である。無線通信網ｂが利用可能である場合、制御情報ａ_ｂは、“１”に設定され、無線通信網ｂが利用可能でない場合、制御情報ａ_ｂは、“０”に設定される。従って、制御情報ａ_ｂは、二値定数である。

なお、無線通信網ｂが利用可能か否かは、例えば、基地局が、他からの干渉信号が有るか否かを判定することによって判定される。より具体的には、他からの干渉信号があれば、無線通信網ｂが利用可能でないと判定され、他からの干渉信号が無ければ、無線通信網ｂが利用可能であると判定される。

・制御情報ｒ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂの基地局に接続可能か否かを表す。端末装置ｕが無線通信網ｂの基地局から遠い等の理由で無線通信網ｂに接続できない場合、制御情報ｒ_ｕ，ｂは、“０”に設定され、無線通信網ｂに接続できる場合、制御情報ｒ_ｕ，ｂは、“１”に設定される。従って、制御情報ｒ_ｕ，ｂは、二値定数である。

・制御情報ｃ_ｂは、無線通信網ｂに収容可能な端末装置数を表す。

・制御情報ｗ_ｂは、無線通信網ｂの帯域を表す。

・制御情報ｓ_ｕは、端末装置ｕが要求する最低スループットである。最低スループットが無い場合、制御情報ｓ_ｕは、“０”に設定される。

・制御情報ｖ_ｕは、端末装置ｕの無線通信網への収容切替可否を表す二値定数である。端末装置の無線通信網への収容の変更を禁止する場合、制御情報ｖ_ｕは、“０”に設定され、端末装置の無線通信網への収容に制約を課さない場合、制御情報ｖ_ｕは、“１”に設定される。

・制御情報ｘ’_ｕ，ｂは、例えば、前回の制御時等の過去に端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されていたか否かを示す二値定数である。過去に端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されていれば、制御情報ｘ’_ｕ，ｂは、“１”に設定され、過去に端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されていなければ、制御情報ｘ’_ｕ，ｂは、“０”に設定される。

なお、制御情報ｓ_ｕおよび制御情報ｒ_ｕ，ｂは、端末制御情報であり、制御情報ｆ_ｕ，ｂ、制御情報ａ_ｂ、制御情報ｃ_ｂおよび制御情報ｗ_ｂは、通信網制御情報である。

[目的関数]
（１）システム全体のスループットを最大化
無線通信システム１０全体のスループットを最大化させる場合、式（１）を用いて各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を決定する。

式（１）において、式（１Ａ）が無線通信システム１０全体のスループットを最大化させるための目的関数である。そして、式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ）が制約条件を示し、式（１Ｅ），（１Ｆ）が解くべき変数ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを示す。

また、式（１）において、ｕは、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の識別情報（ＩＤ）を示し、ｂは、無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の識別情報（ＩＤ）を示す。

更に、Ｕは、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の集合であり、Ｕ＝{ＴＭ１，ＴＭ２，・・・，ＴＭ１３}である。

更に、Ｂは、無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の集合であり、Ｂ＝{ＣＮＷ１，ＣＮＷ２，ＣＮＷ３，ＣＮＷ４}である。

式（１Ａ）において、ｘ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに収容されるべきか否かを示す。端末装置ｕが無線通信網ｂに収容されるべきである場合、ｘ_ｕ，ｂは、“１”に設定され、端末装置ｕが無線通信網ｂに収容されるべきでない場合、ｘ_ｕ，ｂは、“０”に設定される。

従って、式（１Ｅ）に示すように、ｘ_ｕ，ｂ＝{０，１}と表される。

また、ｙ_ｕ，ｂは、端末装置ｕを無線通信網ｂに収容した場合の無線通信網ｂにおいて端末装置ｕが使用する周波数資源の割合を示す。従って、式（１Ｆ）に示すように、０≦ｙ_ｕ，ｂ≦１と表され、ｙ_ｕ，ｂは、０以上、１以下の実数からなる。

上述したように、ｆ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続し、かつ、無線通信網ｂの無線資源の全てを利用した場合のスループットであるので、ｆ_ｕ，ｂ×ｘ_ｕ，ｂ×ｙ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに収容されて無線通信を行ったときのスループットを表し、それを全ての端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３および全ての無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４についての和を演算すれば、無線通信システム１０全体のスループットになる。従って、式（１Ａ）は、無線通信システム１０全体のスループットを最大化する目的関数である。

制約条件を示す式（１Ｂ）は、全ての端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３を無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４のいずれかに収容すべきことを制約する。

また、制約条件を示す式（１Ｃ）は、無線通信網ｂが利用できないときは、周波数資源を端末装置ｕに割り当てないことを制約する。

更に、制約条件を示す式（１Ｄ）は、端末装置が接続不可能な無線通信網には、収容しないことを制約する。

そこで、制御部１４は、式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ）の制約条件の下で、式（１Ａ）に示す目的関数を数理計画法を用いて解き、ｘ_ｕ，ｂおよびｙ_ｕ，ｂを求める。その結果、端末装置ｕを無線通信網ｂに収容すべきであれば、ｘ_ｕ，ｂ＝１の解が得られ、端末装置ｕを無線通信網ｂに収容すべきでなければ、ｘ_ｕ，ｂ＝０の解が得られる。

数理計画問題の解は、単体法（非特許文献３）および内点法（非特許文献４）等の線形計画問題の解法、または整数条件緩和やラグランジュ緩和（非特許文献４）等の既存の緩和方法と単体法や内点法との組み合わせにより得ることができる。

また、数理計画問題の解は、遺伝的アルゴリズム等の既存のメタヒューリスティクス（非特許文献４）等により得ることができる。

単体法、内点法、ラグランジュ緩和、遺伝的アルゴリズムおよびメタヒューリスティックの概要は、次のとおりである。

［単体法］
単体法は、制限標準型に変換した線形計画問題に対して、実行可能解を解空間上の制約によって形成される超多面体の頂点とみなし、その1つから出発して目的関数の値をなるべく大きく（小さく）するような頂点に移動させながら最適解を探す方法である。

［内点法］
内点法は、連続数理計画問題に対して、その実行可能領域の内部を経由して最適解に収束することを特徴とするアルゴリズム群であり、その内点の列を生成する方法として様々な手段が提案されている。

［ラグランジュ緩和］
ラグランジュ緩和は、制約の一部を除去、すなわち緩和し、除去した制約を制約の違反量に対する一次のペナルティとなるように目的関数に追加することである。

［遺伝的アルゴリズム］
遺伝的アルゴリズムは、近似解を探索するメタヒューリスティックスである。そして、遺伝的アルゴリズムは、解の候補を遺伝子で表現した個体を複数用意し、適応度の高い個体、すなわち性能の良い解を優先的に選択し交叉や突然変異を繰り返しながら解を探索する手法である。

［メタヒューリスティック］
メタヒューリスティックは、特定の計算問題に依存しないヒューリスティックのことである。メタヒューリスティックスの例としては、遺伝的アルゴリズムや焼きなまし法などがある。

制御部１４は、数理計画問題を解いた結果として得られたｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂに基づいて、ｘ_ｕ，ｂ＝１となる端末装置ｕと無線通信網ｂに対して無線通信網の収容変更命令を送信する。

例えば、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４は、ｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}＝１からなる網収容変更命令を受信すると、その受信した網収容変更命令を送信する。端末装置ＴＭ１は、現在、無線通信網ＣＮＷ２に収容されているので、基地局ＢＳ２から網収容変更命令を受信する。そして、端末装置ＴＭ１は、その受信した網収容変更命令（ｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}＝１）を参照して、自己が収容されるべき無線通信網が無線通信網ＣＮＷ１であることを検知する。また、基地局ＢＳ１も、網収容変更命令（ｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}＝１）を参照して、端末装置ＴＭ１が収容されるべき無線通信網が無線通信網ＣＮＷ１であることを検知する。

そうすると、端末装置ＴＭ１は、ハンドオーバー処理を行い、接続先の基地局を基地局ＢＳ２から基地局ＢＳ１に切り替え、基地局ＢＳ１に接続する。

そして、端末装置ＴＭ１は、基地局ＢＳ１に接続すると、網収容変更終了応答を基地局ＢＳ１へ送信する。

基地局ＢＳ１は、網収容変更終了応答を端末装置ＴＭ１から受信し、その受信した網収容変更終了応答を網制御装置２へ送信する。

網制御装置２は、網収容変更終了応答を基地局ＢＳ１から受信し、その受信した網収容変更終了応答を制御装置１へ送信する。

制御装置１の制御部１４は、網収容変更終了応答を接続インタ−フェース１１を介して受信し、その受信した網収容変更終了応答に基づいて、端末装置ＴＭ１が収容されるべき無線通信網を無線通信網ＣＮＷ１に変更したことを示すｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}を制御情報記憶部１３に格納する。

このｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}は、将来的に、ｘ’_ｕ，ｂになるものである。

無線通信システム１０全体のスループットを最大化する場合、式（２）を用いて、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を決定してもよい。

式（２）は、制約条件を示す式（１Ｇ），（１Ｈ）を式（１）に追加したものである。

制約条件を示す式（１Ｇ）は、端末装置ｕが要求する最低スループットを満たすことを制約する。最低スループットが存在しない場合、ｓ_ｕは、“０”に設定される。

制約条件を示す式（１Ｈ）は、端末装置ｕの網収容変更の可否を制約する。例えば、ＶｏＩＰなどの音声通信中の端末装置ｕの網収容の変更を禁止する場合には、ｖ_ｕを“０”に設定する。網収容の変更に制約を課さない場合、ｖ_ｕを“１”に設定する。

式（２）を用いて、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を決定する場合、制御部１４は、式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ），（１Ｇ），（１Ｈ）に示す制約条件の下で、式（１Ａ）の目的関数を数理計画法を用いて解く。

目的関数を解いた後の無線通信システム１０における動作は、上述したとおりである。

（２）端末装置間のスループットの公平性を向上
端末装置間のスループットの公平性を向上させる場合、次式（３）に示す目的関数が用いられる。

対数関数を用いることで、スループットの低い端末装置を少なくすることによる制御目的の増加量が向上するため、スループットの低い端末装置が少なくなる。

その結果、端末装置間のスループットの公平性も向上する。

なお、対数関数の代わりに、[０，ｆ_ｕ，ｂ]の範囲の増加凹関数を用いてもよい。

（３）制御オーバーヘッドの最小化
制御オーバーヘッドを最小化する場合、式（４）に示す目的関数が用いられる。

式（４）の右辺における無線通信網ｂについての｜ｘ_ｕ，ｂ−ｘ’_ｕ，ｂ｜の和は、端末装置ｕが収容されるべき無線通信網を変更しなかった場合、“０”であり、収容されるべき無線通信網を変更した場合、正の数になる。

従って、式（４）の目的関数は、無線通信システム１０全体で網収容の変更数を最小化することを目的とする目的関数である。

（４）スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化とを両立
スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化とを両立する場合、式（５）に示す目的関数が用いられる。

式（５）において、αは、０≦α≦１を満たす実数である。αを変化させることにより、スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化とのいずれを重視するかを制御できる。

具体的には、αが０．５よりも大きくなればなるほど、スループットの最大化を重視することになり、αが０．５よりも小さくなればなるほど、制御オーバーヘッドの最小化を重視することになる。

また、スループットの公平性と制御オーバーヘッドの最小化とを両立する場合、式（６）に示す目的関数を用いてもよい。

（５）無線通信網の負荷の平滑化
無線通信網の負荷を平滑化する場合、式（７）に示す目的関数が用いられる。

式（７）は、無線通信網に接続している端末装置の数を負荷として捉え、最も負荷が高い無線通信網の負荷を最小化することを示す。即ち、それぞれの無線通信網に接続されている端末装置の数を収容可能な端末装置の数ｃ_ｂで正規化した値を無線通信網の負荷として用い、最も負荷が高い無線通信網の負荷を最小化することで、無線通信網間の負荷を平滑化することを目的としている。

（６）遅延の最小化
無線通信の遅延を最小化する場合、式（８）に示す目的関数が用いられる。

これは、無線通信網ｂの帯域に対して接続している端末装置数を用いて近似により導出した遅延を用いる。遅延の近似値は、式（８）のように、待ち行列（非特許文献５）を応用して導出できる。

式（８）は、全ての無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４に対する遅延の和を最小化することで、全ての無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の遅延の最小化を目的とするものである。

[その他の制約条件]
・無線通信網に収容する端末装置の個数に上限がある場合、式（９）に示す制約を用いることができる。

制御情報ｃ_ｂは、無線通信網ｂに収容可能な端末装置数を表し、式（９）は、無線通信網ｂに接続されている端末装置の総和がｃ_ｂを超えないことを制約する。

・端末装置ｕの最低スループットがｓ_ｕと決まっている場合（例えば、音声通信中）には、最低スループットに関する次式（１０）の制約を追加することができる。

・端末装置ｕの網収容変更ができない場合、次式（１１）の制約を追加することができる。

ＶｏＩＰ等の音声通信中の端末装置ｕの網収容の変更を禁止するために式（１１）を使用することができる。

・無線通信網ｂがＷｉ−Ｆｉ等のＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）等を用いたランダムアクセスで制御されている無線通信網である場合には、次式（１２）の制約を用いることができる（非特許文献６）。

式（１２）において、ηは、パケットのヘッダ、ペイロードの送信に要する時間、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間、および無線リンクの伝搬遅延の和であり、μは、平均スロット時間である。

制御装置１の制御部１４は、式（３）〜式（８）のいずれかの目的関数を式（１Ｂ）、式（１Ｃ）および式（１Ｄ）によって示される制約条件の下で数理計画法を用いて解き、解ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを得る。

また、制御部１４は、式（１Ｂ）、式（１Ｃ）および式（１Ｄ）によって示される制約条件に式（１Ｇ）、式（１Ｈ）、式（９）〜式（１２）の任意の式によって示される制約条件を追加した制約条件の下で、式（３）〜式（８）のいずれかの目的関数を数理計画法を用いて解き、解ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを得る。

図３は、図２に示す制御情報記憶部１３における制御情報の記憶状態を示す概念図である。

図３を参照して、制御情報記憶部１３は、上述した制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕ，ｘ’_ｕ，ｂを時間に対応付けて記憶する。

図１３において、ｆ_{ｕ，ｂ＿１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿１}，ｃ_ｂ＿１，ｗ_ｂ＿１，ｓ_ｕ＿１，ｖ_ｕ＿１は、時間ｔ_１に対応付けられており、現在の制御情報である。そして、時間ｔ_１においては、制御結果が存在しないので、ｘ’_ｕ，ｂは、空欄である。

時間ｔ_２〜ｔ_Ｎ＋１にそれぞれ対応付けられたｆ_{ｕ，ｂ＿２}，ｒ_{ｕ，ｂ＿２}，ｃ_ｂ＿２，ｗ_ｂ＿２，ｓ_ｕ＿２，ｖ_ｕ＿２〜ｆ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｃ_{ｂ＿Ｎ＋１}，ｗ_{ｂ＿Ｎ＋１}，ｓ_{ｕ＿Ｎ＋１}，ｖ_{ｕ＿Ｎ＋１}は、過去の制御情報であり、時間ｔ_２〜ｔ_Ｎ＋１にそれぞれ対応付けられたｘ’_{ｕ，ｂ＿１}〜ｘ’_{ｕ，ｂ＿Ｎ}は、過去の制御結果である。

このように、制御情報記憶部１３は、現在の制御情報と、Ｎ個の過去の制御情報と、Ｎ回分の過去の制御結果とを記憶する。

そして、制御情報記憶部１３は、時間ｔ_１に対応付けられたｆ_{ｕ，ｂ＿１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿１}，ｃ_ｂ＿１，ｗ_ｂ＿１，ｓ_ｕ＿１，ｖ_ｕ＿１を用いて、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網が変更されたとき、時間ｔ_１に対応付けて、制御結果をｘ’_ｕ，ｂの欄に格納して記憶する。

また、制御情報記憶部１３は、新しい制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕを制御情報収集部１２から受けると、その受けたときの時間に対応付けて、新しい制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕを最上段に格納して記憶する。この場合、制御情報記憶部１３は、時間ｔ_Ｎ＋１に対応付けられた制御情報ｆ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｃ_{ｂ＿Ｎ＋１}，ｗ_{ｂ＿Ｎ＋１}，ｓ_{ｕ＿Ｎ＋１}，ｖ_{ｕ＿Ｎ＋１}および制御結果ｘ’_{ｕ，ｂ＿Ｎ}を消去する。

このように、制御情報記憶部１３は、常時、現在の制御情報と、Ｎ個の過去の制御情報と、Ｎ回分の過去の制御結果とを記憶する。

なお、図３においては、複数の端末装置を”ｕ”によって表記し、複数の無線通信網を”ｂ”によって表記することによって制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕ，ｘ’_ｕ，ｂを示す。しかし、実際には、制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕ，ｘ’_ｕ，ｂは、複数の端末装置と複数の無線通信網との接続数分だけの制御情報からなる。

図４は、図１に示す無線通信システム１０における動作を説明するためのフローチャートである。

図４を参照して、無線通信システム１０における動作が開始されると、制御装置１の制御部１４は、制御情報収集命令を生成して制御情報収集部１２へ出力する（ステップＳ１）。制御情報収集部１２は、制御部１４からの制御情報収集命令に応じて、制御情報要求を生成し、その生成した制御情報要求を接続インターフェース１１を介して網制御装置２〜４へ送信する（ステップＳ２）。

そして、網制御装置２〜４は、制御装置１から制御情報要求を受信する。網制御装置２〜４は、制御装置１からの制御情報要求の受信とは別に、自己に接続された端末装置（端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の少なくとも１つ）との間で、状態変更ごと、または一定周期ごとに制御情報を更新する（ステップＳ３）。

網制御装置２〜４は、制御情報要求を受信すると、更新された最新の制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕを制御装置１へ送信し（ステップＳ４）、制御情報収集部１２は、接続インターフェース１１を介して制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕを受信する。

そして、制御情報収集部１２は、その受信した制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｗ_ｂ，ｓ_ｕ，ｖ_ｕを制御情報記憶部１３に保存する（ステップＳ５）。その後、制御情報収集部１２は、制御情報収集完了通知を制御部１４へ出力する（ステップＳ６）。

制御部１４は、制御情報収集完了通知を制御情報収集部１２から受けると、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果を制御情報記憶部１３に要求する（ステップＳ７）。

制御情報記憶部１３は、制御部１４からの要求に応じて、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果を制御部１４へ出力する（ステップＳ８）。

制御部１４は、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果を制御情報記憶部１３から受ける。

そうすると、制御部１４は、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果に基づいて、少なくとも式（１Ｂ）、式（１Ｃ）および式（１Ｄ）によって示される制約条件の下で、式（１）、式（３）〜式（８）のいずれかによって示す目的関数を数理計画法を用いて解き、最適解ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを得る。即ち、制御部１４は、最適網収容計算を行う（ステップＳ９）。

そして、制御部１４は、ｘ_ｕ，ｂ＝１が得られた解ｘ_ｕ，ｂからなる網収容変更命令を生成し、その生成した網収容変更命令を接続インターフェース１１を介して網制御装置２〜４へ送信する（ステップＳ１０）。

網制御装置２〜４は、網収容変更命令を制御装置１から受信し、その受信した網収容変更命令を制御対象の基地局ＢＳ１〜ＢＳ４へ送信する（ステップＳ１１）。

基地局ＢＳ１〜ＢＳ４は、網収容変更命令を受信し、その受信した網収容変更命令を端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３へ送信する（ステップＳ１２）。

端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３は、網収容変更命令を受信し、その受信した網収容変更命令に基づいて、自己が収容される無線通信網を変更すべきか否かを判定する。

上述したように、網収容変更命令は、解ｘ_ｕ，ｂからなるので、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の各々は、解ｘ_ｕ，ｂの”ｕ”を参照すれば、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきか否かを判定できる。より具体的には、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の各々は、解ｘ_ｕ，ｂの”ｕ”が自己のＩＤに一致すれば、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきであると判定し、解ｘ_ｕ，ｂの”ｕ”が自己のＩＤに不一致であれば、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきでないと判定する。

そして、端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の各々は、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきと判定したとき、ハンドオーバー処理を行う（ステップＳ１３）。

ハンドオーバー処理を行った端末装置（端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の少なくとも１つ）は、網収容変更終了応答を生成し、その生成した網収容変更終了応答を自己が接続している基地局へ送信する（ステップＳ１４）。

基地局（基地局ＢＳ１〜ＢＳ４の少なくとも１つ）は、網収容変更終了応答を受信し、その受信した網収容変更終了応答を網制御装置（網制御装置２〜４の少なくとも１つ）へ送信する（ステップＳ１５）。

網制御装置（網制御装置２〜４の少なくとも１つ）は、網収容変更終了応答を受信し、その受信した網収容変更終了応答を制御装置１へ送信する（ステップＳ１６）。

制御装置１の制御部１４は、接続インターフェース１１を介して網収容変更終了応答を受信し、その受信した網収容変更終了応答に基づいて、制御結果を制御情報記憶部１３に保存する（ステップＳ１７）。これにより、無線通信システム１０における動作が終了する。

このように、制御装置１は、全ての無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４（基地局ＢＳ１〜ＢＳ４）の制御情報と、全ての端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３の制御情報とに基づいて、システム全体におけるスループットの最大化等の要求事項を満たすように目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、要求事項を満たす最適解を取得し、その取得した最適解に基づいて、各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を変更するように基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３を制御する。

従って、無線通信システム１０全体として最適な性能を実現することができる。

図５は、収容先の無線通信網に収容されるように基地局および端末装置を制御する動作を説明するためのフローチャートである。

図５を参照して、基地局および端末装置を制御する動作が開始されると、制御情報収集部１２は、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する（ステップＳ２１）。

そして、制御情報記憶部１３は、収集された複数の端末制御情報と複数の通信網制御情報とを記憶する（ステップＳ２２）。

その後、制御部１４は、制御情報記憶部１３から複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを読み出し、その読み出した複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とに基づいて、制約条件の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解き、複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を決定する（ステップＳ２３）。

そうすると、制御部１４は、決定された無線通信網に収容されるように複数の無線通信網の複数の基地局および複数の端末装置を制御する（ステップＳ２４）。

これにより、一連の動作が終了する。

ステップＳ２３における要求事項とは、上述したように、無線通信システム１０全体のスループットを最大化すること、端末装置間のスループットを公平化すること、および無線通信システム１０全体の伝搬遅延を低下させること等である。

また、ステップＳ２３における制約条件とは、複数の無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の各々が無線通信網として機能するための制約条件であり、例えば、上述した式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ）によって示される制約条件である。式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ）によって示される制約条件は、複数の無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の各々が無線通信網として機能するための制約条件の例である。従って、この発明の実施の形態においては、複数の無線通信網ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４の各々が無線通信網として機能するための制約条件は、式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ）によって示される制約条件以外の制約条件であってもよい。

更に、ステップＳ２３においては、式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ）によって示される制約条件に、上述した式（１Ｇ），（１Ｈ），（９）〜（１２）の少なくとも１つによって示される制約条件を追加した制約条件の下で、式（１）〜（８）のいずれかによって示される目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、各端末装置が収容されるべき無線通信網を決定してもよい。

図６は、図５に示すステップＳ２４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

図６を参照して、図５に示すステップＳ２３の後、制御部１４は、”１”に設定されたＫ（Ｋは正の整数）個の解ｘ_ｕ，ｂを抽出する（ステップＳ２４１）。なお、図６の説明においては、抽出した解ｘ_ｕ，ｂの例として、ｋ番目の解ｘ_ｕ，ｂの端末ＩＤをｕ（ｋ）、無線通信網ＩＤをｂ（ｋ）と表記する。つまり、抽出したｘ_ｕ，ｂの列のｋ番目の要素をｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}と表記する。

そして、制御部１４は、ｋ＝１を設定し（ステップＳ２４２）、”１”に設定されたｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}が”１”に設定されたｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}に等しいか否かを判定する（ステップＳ２４３）。なお、ｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}は、制御情報記憶部１３に記憶された過去のＮ個のｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}のうち、最新のｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}である。

ステップＳ２４３において、”１”に設定されたｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}が”１”に設定されたｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}に等しくないと判定されたとき、制御部１４は、得られた解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}を保持する（ステップＳ２４４）。

一方、ステップＳ２４３において、”１”に設定されたｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}が”１”に設定されたｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}に等しいと判定されたとき、またはステップＳ２４４の後、制御部１４は、ｋ＝Ｋであるか否かを判定する（ステップＳ２４５）。

ステップＳ２４５において、ｋ＝Ｋでないと判定されたとき、制御部１４は、ｋ＝ｋ＋１を設定する（ステップＳ２４６）。

その後、一連の動作は、ステップＳ２４３に戻り、ステップＳ２４５において、ｋ＝Ｋであると判定されるまで、ステップＳ２４３〜ステップＳ２４６が繰り返し実行される。

そして、ステップＳ２４５において、ｋ＝Ｋであると判定されると、制御部１４は、保持した全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}からなる網収容変更命令を生成して基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３へ送信する（ステップＳ２４７）。

その後、一連の動作は、図５の”終了”へ移行する。

このように、図６に示すフローチャートによれば、”１”に設定された解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}のうち、過去の最新の制御結果ｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}と一致しない解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}のみが基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３へ送信される。

その結果、収容されるべき無線通信網が変更される端末装置のみがハンドオーバー処理を行って収容先の無線通信網を変更する。

従って、無線通信システム１０全体における無線通信網の変更を迅速に行うことができる。

なお、この発明の実施の形態においては、制御部１４は、”１”に設定された全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}からなる網収容変更命令を生成して基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３へ送信するようにしてもよい。

この場合、図５に示すステップＳ２４は、”１”に設定された全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}を抽出するステップと、”１”に設定された全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}からなる網収容変更命令を生成して基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３へ送信するステップとを含む。

この発明の実施の形態においては、制御装置１の動作は、ソフトウェアによって実現されてもよい。この場合、制御装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。そして、ＲＯＭは、図５に示すフローチャート（図６に示すフローチャートも含む）の各ステップからなるプログラムＰｒｏｇを記憶する。

ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇを実行して、要求事項を満たすように決定された収容先の無線通信網に各端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３を収容するように基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３を制御する。ＲＡＭは、ＣＰＵが目的関数を数理計画法を用いて解くときの一時的なメモリとして使用される。

また、プログラムＰｒｏｇは、ＣＤ，ＤＶＤ等の記録媒体に記録されて流通してもよい。プログラムＰｒｏｇを記録した記録媒体がコンピュータに装着されると、コンピュータは、記録媒体からプログラムＰｒｏｇを読み出して実行し、上述したように、基地局ＢＳ１〜ＢＳ４および端末装置ＴＭ１〜ＴＭ１３を制御する。

従って、プログラムＰｒｏｇを記録した記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、制御装置、その制御装置を備えた無線通信システム、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。

１ 制御装置、２〜４ 網制御装置、ＢＳ１〜ＢＳ４ 基地局、ＣＮＷ１〜ＣＮＷ４ 無線通信網、ＴＭ１〜ＴＭ１３ 端末装置、１１ 接続インターフェース、１２ 制御情報収集部、１３ 制御情報記憶部、１４ 制御部。

Claims (14)

1. 複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網に収容されるように制御する制御装置であって、
   各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する制御情報収集部と、
   前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを記憶する制御情報記憶部と、
   前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とに基づいて、前記複数の無線通信網の各々が無線通信網として機能するための制約条件の下で、前記要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、前記複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を決定し、その決定した無線通信網に収容されるように前記複数の無線通信網の複数の基地局と前記複数の端末装置とを制御する制御部とを備える制御装置。
2. 前記制約条件は、
   前記複数の端末装置の各々が前記複数の無線通信網のうちのいずれかの無線通信網に収容されることを示す第１の制約条件と、
   収容先の無線通信網の決定の対象となる対象端末装置が利用できない無線通信網の周波数資源を前記対象端末装置に割り当てないことを示す第２の制約条件と、
   前記対象端末装置が接続できない無線通信網には前記対象端末装置を収容しないことを示す第３の制約条件とを含む、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記端末制御情報は、１つの端末装置が１つの無線通信網の基地局に接続可能か否かを示す第１の端末制御情報を含み、
   前記通信網制御情報は、
   １つの端末装置が１つの無線通信網に接続し、かつ、前記１つの無線通信網の無線資源の全てを利用可能である場合のスループットを示す第１の通信網制御情報と、
   利用可能な無線通信網を示す第２の通信網制御情報と、
   １つの無線通信網に収容可能な端末装置数を示す第３の通信網制御情報とを含む、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記制約条件は、
   端末装置が要求する最低スループットを満たすことを示す第４の制約条件と、
   端末装置の収容先の無線通信網の変更可否を示す第５の制約条件とを更に含む、請求項２に記載の制御装置。
5. 前記端末制御情報は、１つの端末装置が要求する最低スループットを示す第２の端末制御情報を更に含む、請求項４に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、前記第５の制約条件を用いる場合、前記対象端末装置が以前に収容されていた無線通信網を示す端末制御情報を前記制御情報記憶部から読み出し、その読み出した端末制御情報を用いて前記第５の制約条件を設定して前記目的関数を解き、前記対象端末装置が収容されるべき無線通信網を決定する、請求項５に記載の制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置を備える無線通信システム。
8. 複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網への端末装置の収容制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   制御情報収集部が、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する第１のステップと、
   制御情報記憶部が、前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを記憶する第２のステップと、
   制御部が、前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報と、前記過去の制御結果とに基づいて、前記複数の無線通信網の各々が無線通信網として機能するための制約条件の下で、前記要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、前記複数の端末装置の各々が収容されるべき無線通信網を決定し、その決定した無線通信網に収容されるように前記複数の無線通信網の複数の基地局と前記複数の端末装置とを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 前記制約条件は、
   前記複数の端末装置の各々が前記複数の無線通信網のうちのいずれかの無線通信網に収容されることを示す第１の制約条件と、
   収容先の無線通信網の決定の対象となる対象端末装置が利用できない無線通信網の周波数資源を前記対象端末装置に割り当てないことを示す第２の制約条件と、
   前記対象端末装置が接続できない無線通信網には前記対象端末装置を収容しないことを示す第３の制約条件とを含む、請求項８に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. 前記端末制御情報は、１つの端末装置が１つの無線通信網の基地局に接続可能か否かを示す第１の端末制御情報を含み、
    前記通信網制御情報は、
    １つの端末装置が１つの無線通信網に接続し、かつ、前記１つの無線通信網の無線資源の全てを利用可能である場合のスループットを示す第１の通信網制御情報と、
    利用可能な無線通信網を示す第２の通信網制御情報と、
    １つの無線通信網に収容可能な端末装置数を示す第３の通信網制御情報とを含む、請求項９に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
11. 前記制約条件は、
    端末装置が要求する最低スループットを満たすことを示す第４の制約条件と、
    端末装置の収容先の無線通信網の変更可否を示す第５の制約条件とを更に含む、請求項９に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
12. 前記端末制御情報は、１つの端末装置が要求する最低スループットを示す第２の端末制御情報を更に含む、請求項１１に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
13. 前記第３のステップにおいて、前記制御部は、前記第５の制約条件を用いる場合、前記対象端末装置が以前に収容されていた無線通信網を示す端末制御情報を前記制御情報記憶部から読み出し、その読み出した端末制御情報を用いて前記第５の制約条件を設定して前記目的関数を解き、前記対象端末装置が収容されるべき無線通信網を決定する、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
14. 請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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