JP2019129360A - 無線通信システム、無線通信方法及びアクセスポイント - Google Patents
無線通信システム、無線通信方法及びアクセスポイント Download PDFInfo
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Abstract
【課題】リアルタイムにチャネルの状態を把握し、チャネル切替処理を行う。【解決手段】無線通信システム１００ａは、帯域毎の電波環境を測定する電波監視装置６０と、測定結果に基づいてアクセスポイント１０ａ、４０で使用するチャネルを決定し、決定したチャネルの情報を通知する制御装置３０ａと、制御装置３０ａによって通知されたチャネルを設定し、設定したチャネルを用いて端末装置２０ａ、５０と通信を行うアクセスポイント１０ａ、４０と、を備える。【選択図】図８
Description
本発明は、無線通信システム、無線通信方法及びアクセスポイントに関する。
近年、ＩｏＴ(Internet of Things)関連市場は目覚ましい発展を遂げており、センシングや通信技術からアプリケーションに至る広範囲な分野においてその関連技術が活発に検討されている。ＩｏＴ向けのカテゴリとして多端末接続性の他に、高信頼・低遅延通信が定義されている。高信頼・低遅延とは、高い確率で一定の要求時間内に通信が完了することを意味する。
無線ＬＡＮ（Local Area Network）などで用いられるアンライセンス帯では、一定の基準を満たすことで自由に使用することができるため、各システムの送信機が互いに電波干渉源となり通信の品質を劣化させる。そこで、無線ＬＡＮでは、干渉を抑えるために、自局がデータを送信する際に、周囲の電波環境を測定し、他局が通信を行っていないタイミングで送信するキャリアセンスを実施する必要がある。キャリアセンスを実施すると他局が通信していないタイミングでしか送信できないため、他局や他システムの数が多い混み合ったチャネルを選択すると伝送遅延が多く発生する。したがって、伝送遅延の発生を抑え、通信品質を向上させるためには、空いているチャネルを選択することが重要となる。
無線ＬＡＮでは、ＤＦＳ（Dynamic Frequency Selection）などにより、使用チャネルを変更する機能がある。使用チャネルの観測時のレーダ波の検知や通信品質の劣化などを契機に、チャネル切替処理を行う（例えば、非特許文献１参照）。従来の無線通信システムの構成を図１５に示す。図１５に示すように、無線通信システム１０００は、従来ＡＰ１１００及び従来端末１２００を備える。従来では、従来ＡＰ１１００は、通常時において使用中のチャネルを観測するため、チャネルの切り替え契機発生後に、切替先のチャネルを探索する必要がある。
図１６は、従来ＡＰ１１００の機能構成の具体例を示すブロック図である。従来ＡＰ１１００は、制御部１１０１、ディジタル信号処理部１１０２、チャネル制御部１１０３、ＲＦ部１１０４及びアンテナ１１０５を備える。
制御部１１０１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。制御部１１０１は、アンテナ１１０５を介して受信された受信データを外部アプリケーションに出力する。
ディジタル信号処理部１１０２は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
チャネル制御部１１０３は、自装置が使用するチャネルを決定し、ＲＦ部１１０４に設定する。
ＲＦ部１１０４は、送信対象データをチャネル制御部１１０３により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ１１０５を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部１１０４は、アンテナ１１０５を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
制御部１１０１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。制御部１１０１は、アンテナ１１０５を介して受信された受信データを外部アプリケーションに出力する。
ディジタル信号処理部１１０２は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
チャネル制御部１１０３は、自装置が使用するチャネルを決定し、ＲＦ部１１０４に設定する。
ＲＦ部１１０４は、送信対象データをチャネル制御部１１０３により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ１１０５を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部１１０４は、アンテナ１１０５を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
図１７は、従来端末１２００の機能構成の具体例を示すブロック図である。従来端末１２００は、制御部１２０１、ディジタル信号処理部１２０２、チャネル制御部１２０３、ＲＦ部１２０４及びアンテナ１２０５を備える。
制御部１２０１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。制御部１２０１は、アンテナ１２０５を介して受信された受信データを外部アプリケーションに出力する。
ディジタル信号処理部１２０２は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
チャネル制御部１２０３は、自装置が使用するチャネルを決定し、ＲＦ部１２０４に設定する。
ＲＦ部１２０４は、送信対象データをチャネル制御部１２０３により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ１２０５を介して送信対象データの送信を行う。ＲＦ部１２０４は、アンテナ１２０５を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
制御部１２０１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。制御部１２０１は、アンテナ１２０５を介して受信された受信データを外部アプリケーションに出力する。
ディジタル信号処理部１２０２は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
チャネル制御部１２０３は、自装置が使用するチャネルを決定し、ＲＦ部１２０４に設定する。
ＲＦ部１２０４は、送信対象データをチャネル制御部１２０３により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ１２０５を介して送信対象データの送信を行う。ＲＦ部１２０４は、アンテナ１２０５を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
図１８は、従来ＡＰ１１００及び従来端末１２００による使用チャネルの決定処理の流れを示すフローチャートである。なお、ここでは、従来ＡＰ１１００を例に説明する。
従来ＡＰ１１００のチャネル制御部１１０３は、周囲の全てのチャネルの電波環境を測定する（ステップＳ１００１）。従来ＡＰ１１００のチャネル制御部１１０３は、測定結果に基づいて使用チャネルを決定する（ステップＳ１００２）。具体的には、チャネル制御部１１０３は、他システムが利用している使用時間率が小さいチャネルや、他システムからの干渉信号の電力が小さいチャネルなどを選択する。
従来ＡＰ１１００のチャネル制御部１１０３は、周囲の全てのチャネルの電波環境を測定する（ステップＳ１００１）。従来ＡＰ１１００のチャネル制御部１１０３は、測定結果に基づいて使用チャネルを決定する（ステップＳ１００２）。具体的には、チャネル制御部１１０３は、他システムが利用している使用時間率が小さいチャネルや、他システムからの干渉信号の電力が小さいチャネルなどを選択する。
チャネル制御部１１０３は、選択したチャネルをＲＦ部１１０４に設定する（ステップＳ１００３）。その後、チャネル制御部１１０３は、再度電波環境の測定を行い（ステップＳ１００４）、測定結果に基づいてチャネルの切替が必要であるか否かを判定する（ステップＳ１００５）。チャネルの切替が必要であるか否かの判定は、例えば上記の他システムの干渉時間率や電力を測定の他に、自システムのパケット誤り率の低下や、５ＧＨｚ帯の場合にはレーダ波を検知などによりチャネルの切替が必要であるか否かが判定される。
チャネルの切替が必要である場合（ステップＳ１００５−ＹＥＳ）、従来ＡＰ１１００はステップＳ１００１以降の処理を実行する。
一方、チャネルの切替が必要ではない場合（ステップＳ１００５−ＮＯ）、従来ＡＰ１１００はステップＳ１００４以降の処理を実行する。
一方、チャネルの切替が必要ではない場合（ステップＳ１００５−ＮＯ）、従来ＡＰ１１００はステップＳ１００４以降の処理を実行する。
"レーダー波の検出及び送信停止制御について"、総務省 情報通信審議会 情報通信技術分科会、情報通信審議会諮問第２０１４号５ＧＨｚ帯の無線アクセスシステムの技術的条件、平成15年10月29日、参考資料２ p.68-72
上記のように、従来ＡＰ１１００及び従来端末１２００は、送受信用と観測用のアンテナが同一なため、使用チャネルのみを観測しチャネル切り替えの判断を行う。従来では、通常時において使用中のチャネルを観測するため、チャネル切替契機発生後に、切替先のチャネルを探索する必要がある。そのため、探索に要する時間が必要となり、電波環境の測定からチャネルの切り替えまでに時間差が生じるためリアルタイムにチャネル切替処理を行うことができない。
また、従来の使用チャネルの決定方法は、電波環境の測定結果より、レーダで使用されていないチャネルや、通信品質の高いチャネルなどの規範により決定される。通信品質の高いチャネルは、ＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)が高いチャネルを使用することが一般的であるが、他局や他システムの数を表す指標ではないため、チャネルの混雑状況まで確認することができないという問題もあった。
上記事情に鑑み、本発明は、リアルタイムにチャネルの状態を把握し、チャネル切替処理を行うことができる技術の提供を目的としている。
本発明の一態様は、帯域毎の電波環境を測定する電波監視装置と、前記測定結果に基づいてアクセスポイントで使用するチャネルを決定し、決定した前記チャネルの情報を通知する制御装置と、前記制御装置によって通知された前記チャネルを設定し、設定した前記チャネルを用いて端末装置と通信を行うアクセスポイントと、を備える無線通信システムである。
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記電波監視装置は、帯域毎の電波の使用時間を測定する。
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記アクセスポイントは、前記電波監視装置を装置内部に備えて、自装置の周囲の帯域毎の電波の使用時間を測定する。
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記アクセスポイントは、前記制御装置を装置内部に備え、自装置及び他のアクセスポイントで使用するチャネルを決定する。
本発明の一態様は、上記の無線通信システムであって、前記電波監視装置は、前記アクセスポイントが使用可能なチャネル候補を順番に又は同時に測定し、前記アクセスポイントと前記アクセスポイント以外の装置が使用する帯域の使用時間の割合を算出し、前記制御装置は、前記帯域の使用時間の割合に基づいて、チャネルの干渉による影響が小さいチャネルを使用するチャネルに決定する。
本発明の一態様は、帯域毎の電波環境を測定するステップと、前記測定結果に基づいてアクセスポイントで使用するチャネルを決定し、決定した前記チャネルの情報を通知するステップと、通知された前記チャネルを設定し、設定した前記チャネルを用いて端末装置と通信を行うステップと、を有する無線通信方法である。
本発明の一態様は、帯域毎の電波環境を測定する電波監視装置と、前記測定結果に基づいて得られる自装置で使用するチャネルを設定するチャネル設定部と、設定した前記チャネルを用いて端末装置と通信を行う通信部と、を備えるアクセスポイントである。
本発明の一態様は、上記のアクセスポイントであって、前記電波監視装置は、帯域毎の電波の使用時間を測定する。
本発明により、リアルタイムにチャネルの状態を把握し、チャネル切替処理を行うことが可能となる。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における無線通信システム１００のシステム構成を表す構成図である。無線通信システム１００は、高信頼ＡＰ１０、高信頼端末２０及びコントローラ３０を備える。高信頼ＡＰ１０は、コントローラ３０と有線又は無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ１０と高信頼端末２０とは、無線により通信可能に接続されている。また、図１では、無線通信システム１００が備えるコントローラ３０のコントロール外として他システム２００が無線通信システム１００の周囲にある環境を想定している。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における無線通信システム１００のシステム構成を表す構成図である。無線通信システム１００は、高信頼ＡＰ１０、高信頼端末２０及びコントローラ３０を備える。高信頼ＡＰ１０は、コントローラ３０と有線又は無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ１０と高信頼端末２０とは、無線により通信可能に接続されている。また、図１では、無線通信システム１００が備えるコントローラ３０のコントロール外として他システム２００が無線通信システム１００の周囲にある環境を想定している。
高信頼ＡＰ１０は、高信頼・低遅延のアクセスポイントである。高信頼ＡＰ１０は、複数のアンテナを備え、複数チャネル（例えば、同時に最大２バンド）を用いた通信が可能である。高信頼ＡＰ１０は、電波監視機能を有する。ここで、電波監視機能とは、帯域毎の電波環境の測定・解析を行う機能である。より具体的には、電波監視機能とは、帯域毎の電波の使用時間の測定・解析を行う機能である。高信頼ＡＰ１０は、電波監視機能を用いて得られた監視結果をコントローラ３０に出力する。監視結果は、例えば装置が使用可能なチャネルの時間率である。時間率は、チャネルが使用されている時間の割合を表す。高信頼ＡＰ１０は、コントローラ３０により決定されたチャネルを使用して高信頼端末２０との間で通信を行う。高信頼ＡＰ１０は、コントローラ３０により決定されたチャネルの情報を含むチャネル設定情報を高信頼端末２０に送信する。
高信頼端末２０は、高信頼・低遅延の通信端末である。高信頼端末２０は、複数のアンテナを備え、複数チャネル（例えば、同時に最大２バンド）を用いた通信が可能である。高信頼端末２０は、電波監視機能を有する。高信頼端末２０は、電波監視機能を用いて得られた監視結果を高信頼ＡＰ１０に送信する。なお、高信頼端末２０で取得したそれぞれの時間率の情報は、データを送受信するアクセスリンクを用いて高信頼ＡＰ１０に送信し、高信頼ＡＰ１０からコントローラ３０に通知される。高信頼端末２０は、高信頼ＡＰ１０から送信されたチャネル設定情報に含まれるチャネルを使用して高信頼ＡＰ１０との間で通信を行う。
コントローラ３０は、高信頼ＡＰ１０から監視結果を取得し、取得した監視結果に基づいて、高信頼ＡＰ１０が使用するチャネル及びバンド数を決定する。コントローラ３０は、決定したチャネル及びバンド数の情報を高信頼ＡＰ１０に通知する。
図２は、高信頼ＡＰ１０の機能構成の具体例を示すブロック図である。高信頼ＡＰ１０は、無線機制御部１１、チャネル設定部１２、複数の無線機１３−１〜１３−Ｎ（Ｎは２以上の整数）及び電波監視装置１４を備える。
無線機制御部１１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、Ｎ個分送信対象データを複製し、複製した送信対象データを各々の無線機１３−１〜１３−Ｎに入力する。また、無線機制御部１１は、無線機１３−１〜１３−Ｎによってデータが受信されると、各無線機１３−１〜１３−Ｎの中から最も早く届いた受信データを最先着とし、受信データを外部アプリケーションに出力する。なお、無線機制御部１１は、それ以外の受信データを破棄する。
チャネル設定部１２は、コントローラ３０から通知されるチャネル設定情報で示されるチャネル及びバンド数を無線機１３−１〜１３−Ｎそれぞれに設定する。
無線機１３−１〜１３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼端末２０に送信する。また、無線機１３−１〜１３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部１１に出力する。
無線機１３−１〜１３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼端末２０に送信する。また、無線機１３−１〜１３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部１１に出力する。
無線機１３−１は、無線制御部１３１−１、ディジタル信号処理部１３２−１、ＲＦ部１３３−１及びアンテナ１３４−１を備える。なお、無線機１３−２〜１３−Ｎも、無線機１３−１と同様の構成を備えるため無線機１３−１を例に説明する。
無線制御部１３１−１は、無線機制御部１１より送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。
ディジタル信号処理部１３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部１３３−１は、送信対象データをチャネル設定部１２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ１３４−１を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部１３３−１は、アンテナ１３４−１を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
ディジタル信号処理部１３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部１３３−１は、送信対象データをチャネル設定部１２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ１３４−１を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部１３３−１は、アンテナ１３４−１を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
電波監視装置１４は、電波監視機能を有する。電波監視装置１４は、アンテナ１４１、ＲＦ部１４２及び時間率算出部１４３を備える。アンテナ１４１は、電波監視用に用いられるアンテナであり、自装置の周辺の電波を受信する。アンテナ１４１は、受信した電波を電気信号に変換してＲＦ部１４２に出力する。ＲＦ部１４２は、アンテナ１４１から出力された電気信号をベースバンド信号に復調して時間率算出部１４３に出力する。時間率算出部１４３は、自装置が使用可能なチャネル候補を順番に又は同時に測定し、自システムと自システム以外が使用する帯域の時間率を算出する。
自システムの時間率は、自システムがパケットの送受信のために電波を送信している時間の単位時間あたりの割合である。例えば、時間率算出部１４３は、パケットのヘッダの情報に基づいて受信データが自システム宛てのパケットであると判別し、パケット長や数をカウントすることにより時間率を求める。また、時間率算出部１４３は、自システム以外の時間率を、自システム宛て以外のパケットのパケット長や数のカウントと、それ以外の電波が占める時間をカウントすることによって合算して算出する。時間率算出部１４３は、算出した時間率をコントローラ３０に出力する。
図３は、高信頼端末２０の機能構成の具体例を示すブロック図である。高信頼端末２０は、無線機制御部２１、チャネル設定部２２、複数の無線機２３−１〜２３−Ｎ及び電波監視装置２４を備える。
無線機制御部２１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、Ｎ個分送信対象データを複製し、複製した送信対象データを各々の無線機２３−１〜２３−Ｎに入力する。また、無線機制御部２１は、無線機２３−１〜２３−Ｎによってデータが受信されると、各無線機２３−１〜２３−Ｎの中から最も早く届いた受信データを最先着とし、受信データを外部アプリケーションに出力する。なお、無線機制御部２１は、それ以外の受信データを破棄する。
無線機制御部２１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、Ｎ個分送信対象データを複製し、複製した送信対象データを各々の無線機２３−１〜２３−Ｎに入力する。また、無線機制御部２１は、無線機２３−１〜２３−Ｎによってデータが受信されると、各無線機２３−１〜２３−Ｎの中から最も早く届いた受信データを最先着とし、受信データを外部アプリケーションに出力する。なお、無線機制御部２１は、それ以外の受信データを破棄する。
チャネル設定部２２は、高信頼ＡＰ１０よりいずれかの無線機２３−１〜２３−Ｎを介してインバンドでチャネル設定情報を受け取り、チャネル設定情報で示されるチャネル及びバンド数を無線機２３−１〜２３−Ｎそれぞれに設定する。
無線機２３−１〜２３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼ＡＰ１０に送信する。また、無線機２３−１〜２３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部２１に出力する。
無線機２３−１は、無線制御部２３１−１、ディジタル信号処理部２３２−１、ＲＦ部２３３−１及びアンテナ２３４−１を備える。なお、無線機２３−２〜２３−Ｎも、無線機２３−１と同様の構成を備えるため無線機２３−１を例に説明する。
無線機２３−１〜２３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼ＡＰ１０に送信する。また、無線機２３−１〜２３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部２１に出力する。
無線機２３−１は、無線制御部２３１−１、ディジタル信号処理部２３２−１、ＲＦ部２３３−１及びアンテナ２３４−１を備える。なお、無線機２３−２〜２３−Ｎも、無線機２３−１と同様の構成を備えるため無線機２３−１を例に説明する。
無線制御部２３１−１は、無線機制御部２１より送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。
ディジタル信号処理部２３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部２３３−１は、送信対象データをチャネル設定部２２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ２３４−１を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部２３３−１は、アンテナ２３４−１を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
ディジタル信号処理部２３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部２３３−１は、送信対象データをチャネル設定部２２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ２３４−１を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部２３３−１は、アンテナ２３４−１を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
電波監視装置２４は、電波監視機能を有する。電波監視装置２４は、アンテナ２４１、ＲＦ部２４２及び時間率算出部２４３を備える。アンテナ２４１は、電波監視用に用いられるアンテナであり、自装置の周辺の電波を受信する。アンテナ１４１は、受信した電波を電気信号に変換してＲＦ部２４２に出力する。ＲＦ部２４２は、アンテナ２４１から出力された電気信号をベースバンド信号に復調して時間率算出部２４３に出力する。時間率算出部２４３は、自装置が使用可能なチャネル候補を順番に又は同時に測定し、自システムと自システム以外が使用する帯域の時間率を算出する。なお、時間率の算出方法は、電波監視装置１４が行う方法と同等であるため、説明を省略する。
図４は、コントローラ３０の機能構成の具体例を示すブロック図である。コントローラ３０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、制御プログラムを実行する。制御プログラムの実行によって、コントローラ３０は、取得部３１、干渉時間率算出部３２、評価部３３、チャネル決定部３４、通知部３５を備える装置として機能する。なお、コントローラ３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
取得部３１は、高信頼ＡＰ１０から監視結果を取得する。取得部３１は、取得した監視結果を干渉時間率算出部３２に出力する。
干渉時間率算出部３２は、取得部３１によって取得された監視結果に含まれる全てのチャネルの電波環境の時間率に基づいて、それぞれのチャネルにおける干渉時間率を算出する。干渉時間率とは、チャネルの干渉が生じている時間の割合を表す。
干渉時間率算出部３２は、取得部３１によって取得された監視結果に含まれる全てのチャネルの電波環境の時間率に基づいて、それぞれのチャネルにおける干渉時間率を算出する。干渉時間率とは、チャネルの干渉が生じている時間の割合を表す。
評価部３３は、算出された干渉時間率に基づいて、所定の評価関数を用いて信頼性の評価を行う。信頼性とは、高信頼ＡＰ１０があるチャネルを使用した際に、所望の遅延時間内にパケットを正常に受信することができる確率を意味する。 チャネル決定部３４は、評価部３３の評価結果に基づいて、高信頼ＡＰ１０の各無線機１０−１〜１０−Ｎの使用チャネルを決定する。チャネル決定部３４が、使用チャネルを決定することによってバンド数も決定される。
通知部３５は、チャネル決定部３４によって決定された使用チャネル及びバンド数の情報を含むチャネル設定情報を生成し、生成したチャネル設定情報を高信頼ＡＰ１０に通知する。
通知部３５は、チャネル決定部３４によって決定された使用チャネル及びバンド数の情報を含むチャネル設定情報を生成し、生成したチャネル設定情報を高信頼ＡＰ１０に通知する。
図５は、コントローラ３０によるチャネル及びバンド数の決定処理の流れを示すフローチャートである。なお、図５では、Ｒを所望の信頼性としたときのＲを満たす使用チャネルの選択アルゴリズムについて説明する。ｎを同時に使用するバンド数（同時使用する無線機１３の数）とし、ｎｍａｘを同時に使用可能なバンド数の最大値（無線機１３の数）とする。
干渉時間率算出部３２は、取得部３１によって取得された監視結果に含まれる全てのチャネルの電波環境の時間率に基づいて、それぞれの干渉時間率を算出する（ステップＳ１０１）。Ｉｏｂ（ｉ）を第ｉチャネルにおける観測された干渉時間率とする。また、使用可能チャネルの集合からｎ個のチャネルの選択した部分集合をチャネルセットσｎ、部分集合σｎのチャネルの干渉時間率を要素として持つｎ次元の干渉時間率ベクトルをＩｏｂ(σn)とする。例えば、使用可能チャネルの集合を（１,２,…，１３）とし、ｎ＝２とすると、σｎの一例は（１,２）となる。σｎの組み合わせは１３個のチャネルから２つ選択する組み合わせとなるため、全部で１３Ｃ２となる。
干渉時間率算出部３２は、取得部３１によって取得された監視結果に含まれる全てのチャネルの電波環境の時間率に基づいて、それぞれの干渉時間率を算出する（ステップＳ１０１）。Ｉｏｂ（ｉ）を第ｉチャネルにおける観測された干渉時間率とする。また、使用可能チャネルの集合からｎ個のチャネルの選択した部分集合をチャネルセットσｎ、部分集合σｎのチャネルの干渉時間率を要素として持つｎ次元の干渉時間率ベクトルをＩｏｂ(σn)とする。例えば、使用可能チャネルの集合を（１,２,…，１３）とし、ｎ＝２とすると、σｎの一例は（１,２）となる。σｎの組み合わせは１３個のチャネルから２つ選択する組み合わせとなるため、全部で１３Ｃ２となる。
評価部３３は、多重数をｎ＝１とし（ステップＳ１０２）、高信頼ＡＰ１０が使用可能チャネルの中から１つチャネルを選択する（ステップＳ１０３）。評価部３３は、下記式１の評価関数を用いて信頼性の評価を行う。
式１において、右辺第一項は、ｎ個使用時における所望の信頼性を満たすことができる干渉量の最大値を表す。右辺第二項は、信頼性に影響を与える使用チャネル毎の干渉量を表す。つまり、評価関数が閾値ｆｔｈ（＞０）を超える場合、選択したチャネルセットσｎを用いることで所望の信頼性を満たすことができる。ここで、Ｉｍａｘ（ｎ,Ｒ）は、ｎ個のチャネル全ての干渉時間率が同一の場合、ｎ個における所望の信頼性Ｒを満たすことができる最大の干渉時間率を表す。
評価部３３は、式１の評価関数の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０４）。式１の評価関数の条件を満たさない場合（ステップＳ１０４−ＮＯ）、評価部３３はチャネルセットσｎが全通り選択されたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。全通り選択されていない場合（ステップＳ１０５−ＮＯ）、コントローラ３０はステップＳ１０３以降の処理を実行する。
一方、全通り選択された場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、評価部３３はバンド数ｎを１つ増加する（ステップＳ１０６）。その後、評価部３３は、バンド数ｎがｎｍａｘ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
一方、全通り選択された場合（ステップＳ１０５−ＹＥＳ）、評価部３３はバンド数ｎを１つ増加する（ステップＳ１０６）。その後、評価部３３は、バンド数ｎがｎｍａｘ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
バンド数ｎがｎｍａｘ以下である場合（ステップＳ１０７−ＮＯ）、コントローラ３０はステップＳ１０３以降の処理を繰り返し実行する。
一方、バンド数ｎがｎｍａｘ以上である場合（ステップＳ１０７−ＹＥＳ）、評価部３３はどの使用可能なチャネルを選択しても所望の信頼性を満たすことができないと判定する。そして、評価部３３は、通知部３５に現在の電波環境では所望の信頼性を満たすことができない旨を高信頼ＡＰ１０に通知させる。通知部３５は、評価部３３からの指示に従って、現在の電波環境では所望の信頼性を満たすことができない旨を高信頼ＡＰ１０に通知する（ステップＳ１０８）。その後、コントローラ３０は一定時間待機する（ステップＳ１０９）。そして、コントローラ３０は、一定時間待機後、ステップＳ１０１以降の処理を実行する。
一方、バンド数ｎがｎｍａｘ以上である場合（ステップＳ１０７−ＹＥＳ）、評価部３３はどの使用可能なチャネルを選択しても所望の信頼性を満たすことができないと判定する。そして、評価部３３は、通知部３５に現在の電波環境では所望の信頼性を満たすことができない旨を高信頼ＡＰ１０に通知させる。通知部３５は、評価部３３からの指示に従って、現在の電波環境では所望の信頼性を満たすことができない旨を高信頼ＡＰ１０に通知する（ステップＳ１０８）。その後、コントローラ３０は一定時間待機する（ステップＳ１０９）。そして、コントローラ３０は、一定時間待機後、ステップＳ１０１以降の処理を実行する。
また、ステップＳ１０４の処理において、式１の評価関数の条件を満たす場合（ステップＳ１０４−ＹＥＳ）、評価部３３はその旨をチャネル決定部３４に通知する。チャネル決定部３４は、式１の評価関数の条件を満たすチャネルセットσｎを高信頼ＡＰ１０の各無線機１３−１〜１３−Ｎの使用チャネルとして決定する。その後、チャネル決定部３４は、決定したチャネルセットσｎの情報をチャネル設定情報として通知部３５に通知させる。通知部３５は、チャネル設定情報を高信頼ＡＰ１０に通知する（ステップＳ１１０）。その後、コントローラ３０は一定時間待機する（ステップＳ１１１）。
そして、コントローラ３０は、一定時間待機後、干渉時間率算出部３２は、取得部３１によって取得された監視結果に含まれる全てのチャネルの電波環境の時間率に基づいて、それぞれの干渉時間率を算出する（ステップＳ１１２）。評価部３３は、上記式１の評価関数を用いて信頼性の評価を行う。評価部３３は、式１の評価関数の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１３）。式１の評価関数の条件を満たさない場合（ステップＳ１１３−ＮＯ）、コントローラ３０はステップＳ１０３以降の処理を実行する。
一方、式１の評価関数の条件を満たす場合（ステップＳ１１３−ＹＥＳ）、コントローラ３０はステップＳ１１１以降の処理を実行する。
一方、式１の評価関数の条件を満たす場合（ステップＳ１１３−ＹＥＳ）、コントローラ３０はステップＳ１１１以降の処理を実行する。
図６及び図７は、従来法と本発明の技術との違いを説明するための図である。
図６において、縦軸は干渉時間率を表し、横軸は時間を表す。また、図７において、縦軸は信頼性を表し、横軸は時間を表す。
６４バイトの制御パケットを送信する例により、実施例１の信頼性特性を示す。伝送遅延時間をパケットの入力から正常受信できるまでの時間とし、伝送遅延時間が１ｍｓ以内のパケット誤り率を信頼性と定義する。なお、物理層における処理遅延時間は伝送遅延時間に考慮しない。自システムの収容端末数を１０台とし、自システムの端末はすべて高信頼端末とした。ＭＡＣ層のパラメータは表１に示すパラメータを用いた。所望の信頼性Ｒを、Ｒ＝９９％とした。
図６において、縦軸は干渉時間率を表し、横軸は時間を表す。また、図７において、縦軸は信頼性を表し、横軸は時間を表す。
６４バイトの制御パケットを送信する例により、実施例１の信頼性特性を示す。伝送遅延時間をパケットの入力から正常受信できるまでの時間とし、伝送遅延時間が１ｍｓ以内のパケット誤り率を信頼性と定義する。なお、物理層における処理遅延時間は伝送遅延時間に考慮しない。自システムの収容端末数を１０台とし、自システムの端末はすべて高信頼端末とした。ＭＡＣ層のパラメータは表１に示すパラメータを用いた。所望の信頼性Ｒを、Ｒ＝９９％とした。
使用する帯域は２．４ＧＨｚ／５ＧＨｚ帯とし、それぞれ３チャネル（Ｃｈ１〜３）／４（Ｃｈ４〜７）チャネルの合計７チャネルの候補が存在するとした。本発明における技術はそれぞれの帯域から１チャネルずつ選択し、最大２バンドを使用して同時に送受信する。従来法は、チャネル候補の中から一つ選択し使用する。図に他システムの時間率の時間変化を示す。図６のような他システムの時間率の変動がある場合における、本発明における技術と従来法の信頼性の時間変化を図７に示す。単一バンドを使用する従来法と較べて、２バンドを同時使用する本発明における技術は信頼性が９９％を下回りそうになる場合にチャネルの切替処理が起こるため、９９%を下回ることなく通信を実現することができる。
以上のように構成された無線通信システム１００によれば、高信頼ＡＰ１０及び高信頼端末２０が帯域毎に電波使用時間の測定・解析を行う電波監視装置を備えて電波の状況を監視することにより、空いているチャネルを把握する。そして、コントローラ３０が、チャネルの状況に応じて使用するチャネルやバンド数を決定することにより所望の信頼性を満たすことが可能となる。その結果、リアルタイムでチャネルの状態を把握し、チャネル切替処理へ反映させるとともに、他システムが帯域を使用する時間率を用いて、使用するチャネルを決定することが可能になる。
＜変形例＞
コントローラ３０は、高信頼ＡＰ１０が複数台備えられている場合には、図５の処理を高信頼ＡＰ１０の台数分実行することによって高信頼ＡＰ１０それぞれのチャネル及びバンド数を決定する。
本実施形態では、高信頼ＡＰ１０及び高信頼端末２０の両方が電波監視機能を有する、すなわち電波監視装置を備える構成を示したが、いずれか一方が電波監視装置を備えるように構成されてもよい。具体的には、高信頼ＡＰ１０が電波監視装置を備えて、高信頼端末２０が電波監視装置を備えていなくてもよいし、高信頼ＡＰ１０が電波監視装置を備えていなくて、高信頼端末２０が電波監視装置を備えていてもよい。高信頼ＡＰ１０が電波監視装置を備えていない場合、以下の処理が行われる。高信頼端末２０は、監視結果を高信頼ＡＰ１０に送信する。高信頼ＡＰ１０は、高信頼端末２０から送信された監視結果をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、高信頼端末２０で得られた監視結果を用いて高信頼ＡＰ１０のチャネル及びバンド数を決定する。
コントローラ３０は、高信頼ＡＰ１０が複数台備えられている場合には、図５の処理を高信頼ＡＰ１０の台数分実行することによって高信頼ＡＰ１０それぞれのチャネル及びバンド数を決定する。
本実施形態では、高信頼ＡＰ１０及び高信頼端末２０の両方が電波監視機能を有する、すなわち電波監視装置を備える構成を示したが、いずれか一方が電波監視装置を備えるように構成されてもよい。具体的には、高信頼ＡＰ１０が電波監視装置を備えて、高信頼端末２０が電波監視装置を備えていなくてもよいし、高信頼ＡＰ１０が電波監視装置を備えていなくて、高信頼端末２０が電波監視装置を備えていてもよい。高信頼ＡＰ１０が電波監視装置を備えていない場合、以下の処理が行われる。高信頼端末２０は、監視結果を高信頼ＡＰ１０に送信する。高信頼ＡＰ１０は、高信頼端末２０から送信された監視結果をコントローラ３０に出力する。コントローラ３０は、高信頼端末２０で得られた監視結果を用いて高信頼ＡＰ１０のチャネル及びバンド数を決定する。
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、無線通信システムが独立した電波監視装置を備え、コントローラが各高信頼ＡＰのチャネル及びバンド数を決定する。
図８は、第２の実施形態における無線通信システム１００ａのシステム構成を表す構成図である。無線通信システム１００ａは、高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼端末２０ａ、コントローラ３０ａ、高信頼ＡＰ４０、高信頼端末５０、電波監視装置６０、ＡＰ７０及び従来端末８０を備える。高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼ＡＰ４０、電波監視装置６０及びＡＰ７０は、コントローラ３０ａと有線又は無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ１０ａと高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ４０と高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。ＡＰ７０と従来端末８０とは、無線により通信可能に接続されている。
第２の実施形態では、無線通信システムが独立した電波監視装置を備え、コントローラが各高信頼ＡＰのチャネル及びバンド数を決定する。
図８は、第２の実施形態における無線通信システム１００ａのシステム構成を表す構成図である。無線通信システム１００ａは、高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼端末２０ａ、コントローラ３０ａ、高信頼ＡＰ４０、高信頼端末５０、電波監視装置６０、ＡＰ７０及び従来端末８０を備える。高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼ＡＰ４０、電波監視装置６０及びＡＰ７０は、コントローラ３０ａと有線又は無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ１０ａと高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ４０と高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。ＡＰ７０と従来端末８０とは、無線により通信可能に接続されている。
高信頼ＡＰ１０ａは、高信頼ＡＰ１０と同様の処理を行う。高信頼ＡＰ１０ａが、高信頼ＡＰ１０と異なる点は、コントローラ３０ａにより決定されたチャネル及びバンド数を使用して高信頼端末２０及び高信頼端末５０との間で通信を行う点、コントローラ３０ａにより決定されたチャネル及びバンド数の情報を含むチャネル設定情報を高信頼端末２０及び高信頼端末５０に送信する点である。
高信頼端末２０ａは、高信頼端末２０と同様の処理を行う。高信頼端末２０ａが、高信頼端末２０と異なる点は、高信頼ＡＰ１０ａ又は高信頼ＡＰ４０から送信されたチャネル設定情報に含まれるチャネル及びバンド数を使用して高信頼ＡＰ１０ａ又は高信頼ＡＰ４０との間で通信を行う点である。
コントローラ３０ａは、高信頼ＡＰ１０、電波監視装置６０及びＡＰ７０から監視結果を取得し、取得した監視結果に基づいて、高信頼ＡＰ１０、高信頼ＡＰ４０及びＡＰ７０が使用するチャネル及びバンド数を決定する。コントローラ３０ａは、決定したチャネル及びバンド数の情報を含むチャネル設定情報を高信頼ＡＰ１０、高信頼ＡＰ４０及びＡＰ７０に通知する。
高信頼ＡＰ４０は、高信頼・低遅延のアクセスポイントである。高信頼ＡＰ４０は、複数のアンテナを備え、複数チャネル（例えば、同時に最大２バンド）を用いた通信が可能である。高信頼ＡＰ４０は、コントローラ３０ａにより決定されたチャネルを使用して高信頼端末２０及び高信頼端末５０との間で通信を行う。高信頼ＡＰ４０は、コントローラ３０ａにより決定されたチャネルの情報を含むチャネル設定情報を高信頼端末２０及び高信頼端末５０に送信する。
高信頼端末５０は、高信頼・低遅延の通信端末である。高信頼端末５０は、複数のアンテナを備え、複数チャネル（例えば、同時に最大２バンド）を用いた通信が可能である。高信頼端末５０は、高信頼ＡＰ１０又は高信頼ＡＰ４０から送信されたチャネル設定情報に含まれるチャネルを使用して高信頼ＡＰ１０又は高信頼ＡＰ４０との間で通信を行う。
電波監視装置６０は、帯域毎の電波環境の測定・解析を行う。より具体的には、電波監視装置６０は、帯域毎の電波の使用時間の測定・解析を行う。電波監視装置６０は、例えば電波監視機能を有していない高信頼ＡＰの近辺に設置され、高信頼ＡＰの周辺の帯域毎の電波の使用時間の測定・解析を行う。なお、電波監視装置６０の設置場所は、特に限定される必要はなく、その他の場所（例えば、電波監視機能を有する高信頼ＡＰの近辺や高信頼端末の近辺等）に設置されてもよい。電波監視装置６０は、監視結果をコントローラ３０ａに出力する。
ＡＰ７０は、従来端末８０との間で通信を行うアクセスポイントである。ＡＰ７０は、１つのアンテナを備える。ＡＰ７０は、コントローラ３０ａにより決定されたチャネルを使用して従来端末８０との間で通信を行う。ＡＰ７０は、コントローラ３０ａにより決定されたチャネルの情報を含むチャネル設定情報を従来端末８０に送信する。
従来端末８０は、ＡＰ７０との間で通信を行う通信端末である。従来端末８０は、１つのアンテナを備える。従来端末８０は、ＡＰ７０から送信されたチャネル設定情報に含まれるチャネルを使用してＡＰ７０との間で通信を行う。
以下、各装置の具体的な構成について説明する。なお、高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼端末２０ａ及びコントローラ３０ａは、高信頼ＡＰ１０、高信頼端末２０及びコントローラ３０と同様の構成を備えるため説明を省略する。
図９は、高信頼ＡＰ４０の機能構成の具体例を示すブロック図である。高信頼ＡＰ４０は、無線機制御部４１、チャネル設定部４２及び複数の無線機４３−１〜４３−Ｎを備える。
無線機制御部４１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、Ｎ個分送信対象データを複製し、複製した送信対象データを各々の無線機４３−１〜４３−Ｎに入力する。また、無線機制御部４１は、無線機４３−１〜４３−Ｎによってデータが受信されると、各無線機４３−１〜４３−Ｎの中から最も早く届いた受信データを最先着とし、受信データを外部アプリケーションに出力する。なお、無線機制御部４１は、それ以外の受信データを破棄する。
無線機制御部４１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、Ｎ個分送信対象データを複製し、複製した送信対象データを各々の無線機４３−１〜４３−Ｎに入力する。また、無線機制御部４１は、無線機４３−１〜４３−Ｎによってデータが受信されると、各無線機４３−１〜４３−Ｎの中から最も早く届いた受信データを最先着とし、受信データを外部アプリケーションに出力する。なお、無線機制御部４１は、それ以外の受信データを破棄する。
チャネル設定部４２は、コントローラ３０ａから通知されるチャネル設定情報で示されるチャネル及びバンド数を無線機４３−１〜４３−Ｎそれぞれに設定する。
無線機４３−１〜４３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０に送信する。また、無線機４３−１〜４３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部４１に出力する。
無線機４３−１〜４３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０に送信する。また、無線機４３−１〜４３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部４１に出力する。
無線機４３−１は、無線制御部４３１−１、ディジタル信号処理部４３２−１、ＲＦ部４３３−１及びアンテナ４３４−１を備える。なお、無線機４３−２〜４３−Ｎも、無線機４３−１と同様の構成を備えるため無線機４３−１を例に説明する。
無線制御部４３１−１は、無線機制御部４１より送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。
ディジタル信号処理部４３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部４３３−１は、送信対象データをチャネル設定部４２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ４３４−１を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部４３３−１は、アンテナ４３４−１を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
ディジタル信号処理部４３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部４３３−１は、送信対象データをチャネル設定部４２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ４３４−１を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部４３３−１は、アンテナ４３４−１を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
図１０は、高信頼端末５０の機能構成の具体例を示すブロック図である。高信頼端末５０は、無線機制御部５１、チャネル設定部５２及び複数の無線機５３−１〜５３−Ｎを備える。
無線機制御部５１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、Ｎ個分送信対象データを複製し、複製した送信対象データを各々の無線機５３−１〜５３−Ｎに入力する。また、無線機制御部５１は、無線機５３−１〜５３−Ｎによってデータが受信されると、各無線機５３−１〜５３−Ｎの中から最も早く届いた受信データを最先着とし、受信データを外部アプリケーションに出力する。なお、無線機制御部５１は、それ以外の受信データを破棄する。
無線機制御部５１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、Ｎ個分送信対象データを複製し、複製した送信対象データを各々の無線機５３−１〜５３−Ｎに入力する。また、無線機制御部５１は、無線機５３−１〜５３−Ｎによってデータが受信されると、各無線機５３−１〜５３−Ｎの中から最も早く届いた受信データを最先着とし、受信データを外部アプリケーションに出力する。なお、無線機制御部５１は、それ以外の受信データを破棄する。
チャネル設定部５２は、高信頼ＡＰ１０ａ又は高信頼ＡＰ４０よりいずれかの無線機２３−１〜２３−Ｎを介してインバンドでチャネル設定情報を受け取り、チャネル設定情報で示されるチャネル及びバンド数を無線機５３−１〜５３−Ｎそれぞれに設定する。
無線機５３−１〜５３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼ＡＰ１０ａ及び高信頼ＡＰ４０に送信する。また、無線機５３−１〜５３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部５１に出力する。
無線機５３−１〜５３−Ｎは、入力された送信対象データを変調して高信頼ＡＰ１０ａ及び高信頼ＡＰ４０に送信する。また、無線機５３−１〜５３−Ｎは、受信した受信データを復調して無線機制御部５１に出力する。
無線機５３−１は、無線制御部５３１−１、ディジタル信号処理部５３２−１、ＲＦ部５３３−１及びアンテナ５３４−１を備える。なお、無線機５３−２〜２３−Ｎも、無線機５３−１と同様の構成を備えるため無線機５３−１を例に説明する。
無線制御部５３１−１は、無線機制御部５１より送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。
ディジタル信号処理部５３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ディジタル信号処理部５３２−１は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部５３３−１は、送信対象データをチャネル設定部５２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ５３４−１を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部５３３−１は、アンテナ５３４−１を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
図１１は、電波監視装置６０の機能構成の具体例を示すブロック図である。電波監視装置６０は、アンテナ６１、ＲＦ部６２及び時間率算出部６３を備える。
アンテナ６１は、電波監視用に用いられるアンテナであり、自装置の周辺の電波を受信する。アンテナ６１は、受信した電波を電気信号に変換してＲＦ部６２に出力する。ＲＦ部６２は、アンテナ６１から出力された電気信号をベースバンド信号に復調して時間率算出部６３に出力する。時間率算出部６３は、自装置が使用可能なチャネル候補を順番に又は同時に測定し、自システムと自システム以外が使用する帯域の時間率を算出する。なお、時間率の算出方法は、電波監視装置１４が行う方法と同等であるため、説明を省略する。
アンテナ６１は、電波監視用に用いられるアンテナであり、自装置の周辺の電波を受信する。アンテナ６１は、受信した電波を電気信号に変換してＲＦ部６２に出力する。ＲＦ部６２は、アンテナ６１から出力された電気信号をベースバンド信号に復調して時間率算出部６３に出力する。時間率算出部６３は、自装置が使用可能なチャネル候補を順番に又は同時に測定し、自システムと自システム以外が使用する帯域の時間率を算出する。なお、時間率の算出方法は、電波監視装置１４が行う方法と同等であるため、説明を省略する。
図１２は、ＡＰ７０の機能構成の具体例を示すブロック図である。ＡＰ７０は、無線機７１及びチャネル設定部７２を備える。
無線機７１は、入力された送信対象データを変調して従来端末８０に送信する。また、無線機７１は、受信した受信データを復調して外部アプリケーションに出力する。
無線機７１は、無線制御部７１１、ディジタル信号処理部７１２、ＲＦ部７１３及びアンテナ７１４を備える。
無線機７１は、入力された送信対象データを変調して従来端末８０に送信する。また、無線機７１は、受信した受信データを復調して外部アプリケーションに出力する。
無線機７１は、無線制御部７１１、ディジタル信号処理部７１２、ＲＦ部７１３及びアンテナ７１４を備える。
無線制御部７１１は、外部アプリケーションより送信対象データの入力があった場合に、無線通信に必要な処理を実施し、アソシエーション処理、認証処理及び通信接続管理を行う。
ディジタル信号処理部７１２は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部７１３は、送信対象データをチャネル設定部７２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ７１４を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部７１３は、アンテナ７１４を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
ディジタル信号処理部７１２は、送信対象データのベースバンド信号化を行う。
ＲＦ部７１３は、送信対象データをチャネル設定部７２により設定される周波数帯へアップコンバートし、アンテナ７１４を介して送信対象データを送信する。ＲＦ部７１３は、アンテナ７１４を介して受信する受信信号に対しダウンコンバートを行う。
以上のように構成された無線通信システム１００ａによれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、独立した電波監視装置６０を無線通信システム１００ａ内に備えることによって、電波監視機能を有していない高信頼ＡＰ４０が無線通信システム１００ａ内にある場合であっても、高信頼ＡＰ４０が使用するチャネル及びバンド数を決定することができる。その結果、リアルタイムでチャネルの状態を把握し、チャネル切替処理へ反映させるとともに、他システムが帯域を使用する時間率を用いて、使用するチャネルを決定することが可能になる。
また、独立した電波監視装置６０を無線通信システム１００ａ内に備えることによって、電波監視機能を有していない高信頼ＡＰ４０が無線通信システム１００ａ内にある場合であっても、高信頼ＡＰ４０が使用するチャネル及びバンド数を決定することができる。その結果、リアルタイムでチャネルの状態を把握し、チャネル切替処理へ反映させるとともに、他システムが帯域を使用する時間率を用いて、使用するチャネルを決定することが可能になる。
＜変形例＞
コントローラ３０ａは、高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼ＡＰ４０及びＡＰ７０のいずれかが複数台備えられている場合には、図５の処理を高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼ＡＰ４０及びＡＰ７０の台数分実行することによって各ＡＰのチャネル及びバンド数を決定する。
無線通信システム１００ａが備える各装置（高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼端末２０ａ、コントローラ３０ａ、高信頼ＡＰ４０、高信頼端末５０、電波監視装置６０、ＡＰ７０及び従来端末８０）の台数は、図８に示す台数に限定される必要はない。例えば、無線通信システム１００ａは、ＡＰ７０及び従来端末８０を備えなくてもよいし、各装置のいずれか又は全てが複数台備えられていてもよい。
コントローラ３０ａは、高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼ＡＰ４０及びＡＰ７０のいずれかが複数台備えられている場合には、図５の処理を高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼ＡＰ４０及びＡＰ７０の台数分実行することによって各ＡＰのチャネル及びバンド数を決定する。
無線通信システム１００ａが備える各装置（高信頼ＡＰ１０ａ、高信頼端末２０ａ、コントローラ３０ａ、高信頼ＡＰ４０、高信頼端末５０、電波監視装置６０、ＡＰ７０及び従来端末８０）の台数は、図８に示す台数に限定される必要はない。例えば、無線通信システム１００ａは、ＡＰ７０及び従来端末８０を備えなくてもよいし、各装置のいずれか又は全てが複数台備えられていてもよい。
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、１つの高信頼ＡＰが、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能を備え、他の高信頼ＡＰのチャネル及びバンド数を決定する。
図１３は、第３の実施形態における無線通信システム１００ｂのシステム構成を表す構成図である。無線通信システム１００ｂは、高信頼ＡＰ１０ｂ、高信頼端末２０ａ、高信頼ＡＰ４０ｂ、高信頼端末５０及び電波監視装置６０ｂを備える。高信頼ＡＰ１０ｂ、高信頼ＡＰ４０ｂ及び電波監視装置６０ｂは、有線又は無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ１０ｂと高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ４０ｂと高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。
第３の実施形態では、１つの高信頼ＡＰが、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能を備え、他の高信頼ＡＰのチャネル及びバンド数を決定する。
図１３は、第３の実施形態における無線通信システム１００ｂのシステム構成を表す構成図である。無線通信システム１００ｂは、高信頼ＡＰ１０ｂ、高信頼端末２０ａ、高信頼ＡＰ４０ｂ、高信頼端末５０及び電波監視装置６０ｂを備える。高信頼ＡＰ１０ｂ、高信頼ＡＰ４０ｂ及び電波監視装置６０ｂは、有線又は無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ１０ｂと高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。高信頼ＡＰ４０ｂと高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０とは、無線により通信可能に接続されている。
高信頼ＡＰ１０ｂは、高信頼ＡＰ１０ａと同様の処理を行う。また、高信頼ＡＰ１０ｂは、図１に示したコントローラ３０又は図８に示したコントローラ３０ａの機能を有し、高信頼ＡＰ１０ｂ及び高信頼ＡＰ４０ｂのチャネル及びバンド数を決定する。
高信頼ＡＰ４０ｂは、高信頼・低遅延のアクセスポイントである。高信頼ＡＰ４０ｂは、高信頼ＡＰ４０ａと同様の処理を行う。高信頼ＡＰ４０ｂが、高信頼ＡＰ４０と異なる点は、高信頼ＡＰ１０ｂにより決定されたチャネルを使用して高信頼端末２０ａ及び高信頼端末５０との間で通信を行う点である。
以下、各装置の具体的な構成について説明する。なお、高信頼端末２０ａ、高信頼ＡＰ４０ｂ、高信頼端末５０及び電波監視装置６０ｂは、第２の実施形態における同名の機能部と同様の構成を備えるため説明を省略する。
図１４は、高信頼ＡＰ１０ｂの機能構成の具体例を示すブロック図である。高信頼ＡＰ１０ｂは、無線機制御部１１、チャネル設定部１２ｂ、複数の無線機１３−１〜１３−Ｎ、電波監視装置１４ｂ及びコントローラ機能部１５を備える。
高信頼ＡＰ１０ｂは、チャネル設定部１２及び電波監視装置１４に代えてチャネル設定部１２ｂ及び電波監視装置１４ｂを備える点、コントローラ機能部１５を新たに備える点で高信頼ＡＰ１０と構成が異なる。その他の構成については、高信頼ＡＰ１０と同様である。そのため、チャネル設定部１２ｂ、電波監視装置１４ｂ及びコントローラ機能部１５について説明する。
高信頼ＡＰ１０ｂは、チャネル設定部１２及び電波監視装置１４に代えてチャネル設定部１２ｂ及び電波監視装置１４ｂを備える点、コントローラ機能部１５を新たに備える点で高信頼ＡＰ１０と構成が異なる。その他の構成については、高信頼ＡＰ１０と同様である。そのため、チャネル設定部１２ｂ、電波監視装置１４ｂ及びコントローラ機能部１５について説明する。
コントローラ機能部１５は、図４に示すコントローラ３０が備える機能部と同様の機能部を備える。そのため、各機能部の説明は省略する。
電波監視装置１４ｂは、ＲＦ部１４２及び時間率算出部１４３ｂを備える。時間率算出部１４３ｂは、時間率算出部１４３と同様の処理を行う。時間率算出部１４３ｂは、算出した時間率の情報をコントローラ機能部１５に出力する。
チャネル設定部１２ｂは、コントローラ機能部１５から通知されるチャネル設定情報で示されるチャネル及びバンド数を無線機１３−１〜１３−Ｎそれぞれに設定する。
電波監視装置１４ｂは、ＲＦ部１４２及び時間率算出部１４３ｂを備える。時間率算出部１４３ｂは、時間率算出部１４３と同様の処理を行う。時間率算出部１４３ｂは、算出した時間率の情報をコントローラ機能部１５に出力する。
チャネル設定部１２ｂは、コントローラ機能部１５から通知されるチャネル設定情報で示されるチャネル及びバンド数を無線機１３−１〜１３−Ｎそれぞれに設定する。
以上のように構成された無線通信システム１００ｂによれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、無線通信システム１００ｂは、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能を１つの高信頼ＡＰが備えている。これにより、別途独立したコントローラを備えなくてもよいため、システムを簡略化することができる。
また、無線通信システム１００ｂは、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能を１つの高信頼ＡＰが備えている。これにより、別途独立したコントローラを備えなくてもよいため、システムを簡略化することができる。
＜変形例＞
本実施形態では、電波監視機能を有する高信頼ＡＰ１０ｂが、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能を備える構成を示したが、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能は電波監視機能を有していない高信頼ＡＰ４０ｂに備えられてもよい。このように構成される場合、高信頼ＡＰ１０ｂ及び電波監視装置６０ｂは、監視結果を高信頼ＡＰ４０ｂに送信する。
無線通信システム１００ｂは、第２の実施形態と同様に、ＡＰ７０及び従来端末８０を備えてもよい。
本実施形態では、電波監視機能を有する高信頼ＡＰ１０ｂが、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能を備える構成を示したが、使用チャネル及びバンド数を決定するコントローラの機能は電波監視機能を有していない高信頼ＡＰ４０ｂに備えられてもよい。このように構成される場合、高信頼ＡＰ１０ｂ及び電波監視装置６０ｂは、監視結果を高信頼ＡＰ４０ｂに送信する。
無線通信システム１００ｂは、第２の実施形態と同様に、ＡＰ７０及び従来端末８０を備えてもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
１０、１０ａ、１０ｂ…高信頼ＡＰ（アクセスポイント）， ２０、２０ａ…高信頼端末， ３０、３０ａ…コントローラ（制御装置）， ３１…取得部， ３２…干渉時間率算出部， ３３…評価部， ３４…チャネル決定部， ３５…通知部， ４０、４０ｂ…高信頼ＡＰ， ５０…高信頼端末， ６０、６０ｂ…電波監視装置， ７０…ＡＰ， ８０…従来端末， １１…無線機制御部， １２、１２ｂ…チャネル設定部， １３−１〜１３−Ｎ…無線機， １４ｂ…電波監視装置， １５…コントローラ機能部， ２１…無線機制御部， ２２…チャネル設定部， ２３−１〜２３−Ｎ…無線機， ２４…電波監視装置， ４１…無線機制御部， ４２…チャネル設定部， ４３−１〜４３−Ｎ…無線機， ５１…無線機制御部， ５２…チャネル設定部， ５３−１〜５３−Ｎ…無線機， ６０…電波監視装置， ６１…アンテナ， ６２…ＲＦ部， ６３…時間率算出部， ７０…ＡＰ， ７１…無線機， ７２…チャネル設定部， １３１−１〜１３１−Ｎ…無線制御部， １３２−１〜１３２−Ｎ…ディジタル信号処理部， １３３−１〜１３３−Ｎ…ＲＦ部， １３４−１〜１３４−Ｎ…アンテナ， １４１…アンテナ， １４２…ＲＦ部， １４３、１４３ｂ…時間率算出部， ２３１−１〜２３１−Ｎ…無線制御部， ２３２−１〜２３２−Ｎ…ディジタル信号処理部， ２３３−１〜２３３−Ｎ…ＲＦ部， ２３４−１〜２３４−Ｎ…アンテナ， ２４１…アンテナ， ２４２…ＲＦ部， ２４３…時間率算出部， ４３１−１〜４３１−Ｎ…無線制御部， ４３２−１〜４３２−Ｎ…ディジタル信号処理部， ４３３−１〜４３３−Ｎ…ＲＦ部， ４３４−１〜４３４−Ｎ…アンテナ， ５３１−１〜５３１−Ｎ…無線制御部， ５３２−１〜５３２−Ｎ…ディジタル信号処理部， ５３３−１〜５３３−Ｎ…ＲＦ部， ５３４−１〜５３４−Ｎ…アンテナ， ７１１…無線制御部， ７１２…ディジタル信号処理部， ７１３…ＲＦ部， ７１４…アンテナ
Claims (8)
- 帯域毎の電波環境を測定する電波監視装置と、
前記測定結果に基づいてアクセスポイントで使用するチャネルを決定し、決定した前記チャネルの情報を通知する制御装置と、
前記制御装置によって通知された前記チャネルを設定し、設定した前記チャネルを用いて端末装置と通信を行うアクセスポイントと、
を備える無線通信システム。 - 前記電波監視装置は、帯域毎の電波の使用時間を測定する、請求項１に記載の無線通信システム。
- 前記アクセスポイントは、前記電波監視装置を装置内部に備えて、自装置の周囲の帯域毎の電波の使用時間を測定する、請求項２に記載の無線通信システム。
- 前記アクセスポイントは、前記制御装置を装置内部に備え、自装置及び他のアクセスポイントで使用するチャネルを決定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の無線通信システム。
- 前記電波監視装置は、前記アクセスポイントが使用可能なチャネル候補を順番に又は同時に測定し、前記アクセスポイントと前記アクセスポイント以外の装置が使用する帯域の使用時間の割合を算出し、
前記制御装置は、前記帯域の使用時間の割合に基づいて、チャネルの干渉による影響が小さいチャネルを使用するチャネルに決定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の無線通信システム。 - 帯域毎の電波環境を測定するステップと、
前記測定結果に基づいてアクセスポイントで使用するチャネルを決定し、決定した前記チャネルの情報を通知するステップと、
通知された前記チャネルを設定し、設定した前記チャネルを用いて端末装置と通信を行うステップと、
を有する無線通信方法。 - 帯域毎の電波環境を測定する電波監視装置と、
前記測定結果に基づいて得られる自装置で使用するチャネルを設定するチャネル設定部と、
設定した前記チャネルを用いて端末装置と通信を行う通信部と、
を備えるアクセスポイント。 - 前記電波監視装置は、帯域毎の電波の使用時間を測定する、請求項７に記載のアクセスポイント。
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| JP2011223308A (ja) * | 2010-04-09 | 2011-11-04 | Mitsubishi Electric Corp | 電波検出装置、管理装置及び干渉回避ネットワークシステム |
| JP2014120871A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Nippon Telegraph & Telephone East Corp | 無線通信装置、制御方法及びコンピュータプログラム |
| JP2014220710A (ja) * | 2013-05-09 | 2014-11-20 | 西日本電信電話株式会社 | 中継装置、制御方法及びコンピュータプログラム |
-
2018
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 宗 秀哉: "複数無線方式冗長送信を用いた高信頼・低遅延無線アクセスの他システム干渉下における遅延特性評価", 電子情報通信学会技術研究報告 ＶＯＬ．１１７ ＮＯ．１３０, vol. 第117巻, JPN6020028791, 12 July 2017 (2017-07-12), JP, ISSN: 0004320538 * |
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