JP5278892B2 - コグニティブ無線通信ネットワークシステムおよびコグニティブ通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信端末とネットワークの双方に異種無線間シームレスハンドオーバーおよびコグニティブ無線のためのマネージャを有するコグニティブ無線通信ネットワークシステム、前記マネージャ間の通信方法、および通信状況に応じてリコンフィギュレーションを判断および決定する機構を有する通信端末を含むコグニティブ無線通信ネットワークシステムに関する。

現在、携帯電話、無線ＬＡＮなど種々の通信システムの無線アクセスネットワークが存在し、電波の周波数が広範囲に亘って使用されている。しかし、電波は、通信方式や通信システム、特定の事業者などが固有の周波数を占有しているため、ある周波数帯では通信量が多く、輻輳する場合があり、全体としての周波数利用効率には改善の余地がある。このような輻輳により通信品質が悪くなった場合、またはより良い条件の通信方式やエリアが見つけられた場合に、自動的により良い通信方式へスイッチできることが望ましい。また、新たな通信システムがＶＨＦやＵＨＦバンドで利用され、従前の無線通信と共存する可能性もあり、高速データ処理を維持するために、時間や場所、状況に適する通信システムの自由な選択が要求される。しかしながら、現在の通信システムや装置では、ユーザーがこれら全ての通信システムや放送サービスを使用することは困難である。したがって、有線か無線かを問わず、通信か放送かに係わらず、簡便に各種の通信システムを取り扱うことができれば、ユーザーの所在地やユーザーの希望するコスト、出力などの要求に応じて、最適なアクセスシステムを自動的に選択でき、同じ周波数帯での多くの通信システムの共存も実現することができる。
このような目的で開発された技術として、ソフトウェア無線通信装置がある（特許文献１）。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。
また、それぞれの無線アクセスネットワークが有する各基地局に、無線チャネル利用状況の情報を保持するデータベース装置を接続し、各基地局間に前記データベース装置を統合する、既存の無線アクセスネットワークが利用している周波数のデータベースを持つデータベース装置を設置したコグニティブ通信システムもある（特許文献２）。これは、各端末が、無線チャネル割当てを基地局に要求すると、当該基地局はその要求を認識し、当該端末が位置（緯度、経度）する場所において、空き状態にある無線チャネルの周波数を、データベース装置から参照して検索する。次いで、当該基地局が、該当する利用可能な無線チャネルを端末に指示するとともに、端末は割り当てられたこの無線チャネルを端末内でパラメータなどをセットすることで通信が開始される。この結果、基地局が使用可能性のある周波数の帯域をスキャンしてその使用状況を検出し、端末は、その帯域が使用されていなければ借り受けて使用するものもある。
さらに、種々のスペクトル条件に高度に適用することができるリコンフィグラブル無線システムがある（非特許文献１）。このコグニティブ無線端末は種々のネットワークと未使用のスペクトルの検出を行い、最もよいエアーインターフェースやアクセスネットワークの構成を選択することができ、選択されたフォーマットに再構築することができる。この技術は、リコンフィグレーションによって効率的にスペクトルリソースを利用するものである。
別のアプローチとして、スマートでダイナミックに再構築して現存の無線システムを選択して利用するＥ２Ｒプロジェクトがある。コグニティブネットワーク技術がヘテロジニアス無線環境に応用された技術であり、ネットワーク状況にハンドオーバーを適用およびセンシティブにすることができ、端末は、好適な無線システムを多くの使用可能な候補ネットワークから自動的におよびダイナミックに選択することができる（非特許文献２）。
また、複数の異種無線アクセスネットワークが接続され、カストマのポリシー、サービスの質、バンド幅、モビリティー、待ち時間などに基づいてカスタマイズされる、コグニティブ無線クラウド（Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｌｏｕｄｓ：ＣＷＣ）も提案されている（非特許文献３）。

特開２００３−１５２７３２号公報 特開２００７−１８４８５０号公報 Ｅｄ．Ｂｒｕｃｅ Ｆｅｔｔｅ，"Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｒａｄｉｏ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，"Ｎｅｗｎｅｓ，２００６ Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ Ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｉｌｉｔｙ，ｈｔｔｐ：／／ｅ２ｒ２．ｍｏｔｌａｂｓ．ｃｏｍ 黒田、他、Ｂ−１７―１８、信学総大、２００７

移動通信端末が異なるオペレータによって提供される無線アクセスネットワークを利用できると仮定すれば、より多くの切換うる無線アクセスネットワークを候補として得られ、よって高品質なサービスを提供しつつユーザーの高度の要求も満足させることが容易となる。しかしながら、上記特許文献１は、同種無線アクセスネットワークを対象とするものである。
また、上記特許文献２は、周波数利用状況を管理する階層化されたデータベースシステムを導入するものであり、各通信端末が存在する無線アクセスネットワークの管轄範囲内に加え、周辺の周波数利用状況をうることができるが、その選択は、周波数に限定される。また、異種無線アクセスネットワークをシームレスに結合した構成に関する開示もない。すなわち、データベース装置が通信端末の周波数環境を検出し、これを下位層から上位層に順次統合するものであるが、商用無線システムは複数の事業者によって管理され、それら全てをネットワーク側で協調して動作させることは、スケーラビリティの点、および事業者のビジネスモデルの問題として困難である。
また、複数の無線アクセスネットワークを選択または組合わせて使用可能とする場合、ユーザごとに求めるサービス品質やその評価基準(価値観)が異なり、ネットワーク側で画一的に制御を行うことは困難である。さらに、エンドツーエンドの品質サービスを維持して、多くの異なるオペレータの無線アクセスネットワーク間を好適に構築することが要求されるが、現在の技術では上記目的に十分でない。
そこで、この発明の目的は、エンドツーエンドの品質サービスを維持するとともに、ユーザが嗜好や状況などに応じて好適な無線状況を選択することができ、かつ、多くの無線アクセスネットワークが接続され、スケールが大きくなった場合にも対応できるように、ネットワーク側の装置の情報処理の負担を軽減できる、無線通信ネットワークシステムおよびコグニティブ通信方法を提供するものである。

このため請求項１に記載の発明は、複数の無線アクセスネットワークと、前記無線アクセスネットワークに共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク（ＣＣＮ）と、前記無線アクセスネットワークの１以上と通信可能な通信端末と、前記共通コアネットワークに設けられた前記通信端末およびネットワークの通信状態を管理するコグニティブネットワークマネージャとを含むコグニティブ無線通信ネットワークシステムにおいて、前記通信端末は、前記コグニティブネットワークマネージャと連携し、当該通信端末が有する通信状態およびユーザの嗜好とユーザのコンテキストに関する情報を前記コグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）に報告し、および前記コグニティブネットワークマネージャが有する通信状態の情報を取得しうるコグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ）を有するコグニティブ通信端末（ＣＴ）であり、前記コグニティブ端末マネージャは、前記コグニティブネットワークマネージャから得た通信状態の情報を参照して、前記コグニティブ通信端末の通信条件を、ユーザープロファイルの前記ユーザの嗜好やコンテキストの順に応じた前記無線アクセスネットワークに変更しうるリコンフィギュレーション機構を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコグニティブ無線通信ネットワークシステムにおいて、前記コグニティブ通信端末は、当該コグニティブ通信端末の通信状態をモニターし、および前記コグニティブ端末マネージャと連携して通信状態を監視する端末統計モニタ（ＴＳＭ）と、前記コグニティブ通信端末の通信条件を変更しうるリコンフィギュレーションを制御する端末リコンフィギュレーションコントローラ（ＴＲＣ）とを有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のコグニティブ無線通信ネットワークシステムにおいて、前記無線アクセスネットワークは、当該無線アクセスネットワークの通信状態をモニターし、および通信状態を監視するＲＡＮ統計モニタ（ＲＳＭ）と、前記無線アクセスネットワークの通信条件を変更しうるリコンフィギュレーションを制御するＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラ（ＲＲＣ）とを有することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のコグニティブ無線通信ネットワークシステムにおいて、前記共通コアネットワークは、該共通コアネットワークの通信状態をモニターし、および当該通信状態の情報を提供するネットワーク統計モニタ（ＮＳＭ）を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）と、前記無線アクセスネットワークに共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク（ＣＣＮ）と、前記無線アクセスネットワークの１以上と通信可能なコグニティブ通信端末（ＣＴ）と、前記共通コアネットワークに設けられた前記コグニティブ通信端末およびネットワークの通信状態を管理するコグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）と、前記コグニティブ通信端末に設けられた、前記コグニティブネットワークマネージャから得た通信状態の情報を参照して、前記コグニティブ通信端末の通信条件を変更しうるリコンフィギュレーション機構を有する前記コグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ）とを含む、コグニティブ無線通信ネットワークシステムのコグニティブ通信方法であって、
コグニティブ通信端末が、前記コグニティブ通信端末が得た通信状態およびユーザの嗜好とユーザのコンテキストに関する情報を、前記コグニティブネットワークマネージャへ送信する情報提供工程と、
前記コグニティブ端末マネージャが、無線アクセスネットワークの利用状況に関する問合せの情報を、前記コグニティブネットワークマネージャへ送信する情報問合せ工程と、
前記コグニティブネットワークマネージャが、前記無線アクセスネットワークの利用状況に関する回答の情報を、前記コグニティブ端末マネージャへ送信する情報回答工程と、
前記コグニティブ通信端末が、前記端末リコンフィギュレーションコントローラにより前記コグニティブ通信端末の通信条件を再構成する再構成工程と、
を含むことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のコグニティブ通信方法において、前記情報提供工程と、前記情報問合せ工程と、前記情報回答工程とは、制御信号により前記基地局を介してインバンドで通信を行うことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載のコグニティブ通信方法において、前記情報提供工程と、前記情報問合せ工程と、前記情報回答工程とは、アウトバンドで通信を行うことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項５〜７のいずれかに記載のコグニティブ通信方法において、前記コグニティブ通信端末は、前記情報回答工程による回答に基づいて、新たにアクセスする無線アクセスネットワークの通信条件にリコンフィギュレーションすることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、基地局を備える無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）と、前記無線アクセスネットワークに共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク（ＣＣＮ）と、前記無線アクセスネットワークの１以上と通信可能な通信端末と、前記共通コアネットワークに設けられた前記通信端末およびネットワークの通信状態を管理するコグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）とを含み、
前記基地局は、前記無線アクセスネットワークの通信状態をモニターし、および通信状態を監視する、前記コグニティブネットワークマネージャに連携したＲＡＮ統計モニタ（ＲＳＭ）と、
前記無線アクセスネットワークの通信条件を変更しうるリコンフィギュレーションを制御するＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラ（ＲＲＣ）とを有する、コグニティブ無線通信ネットワークシステムの基地局の、リコンフィギュレーション方法であって、
前記コグニティブネットワークマネージャは、前記基地局を、前記ＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラを介して、無線アクセスネットワークの通信条件にリコンフィギュレーションすることを特徴とする。

将来の移動無線通信において、異なる複数のサービスを提供する事業者のネットワーク側に共有するコグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）を備えるとともに、サービスを享受するユーザの通信端末にコグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ）が実装されることで、周波数を有効使用したシームレスな無線通信が可能となり、異なる無線アクセスネットワークを越えた異なるオペレータの多くのリンクを結合した場合に、自律分散した最適化技術によって無線リソースの利用を最適化することができる。
また、このような通信端末主導の管理によれば、アプリケーション要求など通信端末やネットワークで利用可能な情報およびユーザーの好みに関し、ユーザー自身で最終的な決定を行うことができ、ユーザーの意向による通信端末やネットワークの制御が可能となる
。

従って、本発明によれば、無線通信端末から詳細な無線状況の収集を可能としたため、それに基づいたより精度の高い通信端末およびネットワークの制御が可能となり、マネージャ機能が分散され、ネットワークオペレータが所有する装置の情報処理の負荷を軽減でき、結果としてネットワークのキャパシティーを増加させたコグニティブ無線通信ネットワークシステムを提供することができる。また、コグニティブネットワークマネージャと、コグニティブ端末マネージャとの連携により、無線通信端末のリコンフィギュレーションを迅速に判断、決定を可能とした、コグニティブ通信方法を提供することができる。さらには、基地局を、無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の通信条件に切替えて、ネットワーク全体を効率的に通信可能とした、基地局のリコンフィギュレーション方法を提供することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明を実施するための最良の形態について詳述する。
図１は本発明のコグニティブ無線通信ネットワークシステムの全体図、図２は図１におけるコグニティブ無線通信ネットワークシステムの一部を拡大して示した、マネージャと基地局の連係図、図３は本発明のコグニティブ無線通信ネットワークシステムの構成図である。

本発明のコグニティブ無線通信ネットワークシステム１の好適な態様の一例を図１に示す。本発明のコグニティブ無線通信ネットワークシステム１は、それぞれが種々のシステムの電波中継を行う基地局２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，Ｎａ，Ｎｂなどを内設する複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）２，３，Ｎと、前記無線アクセスネットワークに共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク（ＣＣＮ）７と、前記無線アクセスネットワークの１以上と通信可能な通信端末５と、前記共通コアネットワーク７に設けられた前記通信端末およびネットワークの通信状態を管理するコグニティブネットワークマネージャ９とを含む。そして、共通コアネットワーク７には、各無線アクセスネットワークが接続されている。本発明では、例えば、携帯電話や無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ，ＷｉＭＡＸなど、周波数や通信方式、料金体系、事業主などの異なるものを無線アクセスネットワークとして接続し、相互に周波数の有効利用を図ることができる。図１では、各無線アクセスネットワーク２，３，Ｎの地域的広がりをセルで模式的に示した。なお、本発明における無線アクセスネットワークとは、通信端末５と無線アクセスネットワーク２，３，Ｎ内の基地局との通信が無線で行えればよく、無線アクセスネットワークや共通コアネットワーク７は無線でも有線でもよい。また、前記コグニティブ無線通信ネットワークシステム１は、企業や、個人によって形成された非商用ネットワークであってもよい。
本発明において、コグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）９とは、共通コアネットワーク７に設けられ、通信端末５および共通コアネットワーク７の通信状態を管理する装置をいう。

本発明では、前記無線アクセスネットワーク２，３，Ｎは、ゲートウエイルータｇなどを介して共通コアネットワーク７を与えるインターネットｉなどのＩＰネットワークに接続してもよい。図１では、各無線アクセスネットワーク２，３，Ｎがそれぞれゲートウェイを介してインターネットｉに接続される一つの態様を例示した。なお、図１に例示するように、無線アクセスネットワークＮを、無線アクセスネットワーク３を介して共通コアネットワーク７に接続することもできる。本願のコグニティブネットワークとしては、ＩＰプロトコルで通信可能なＩＰネットワークを想定している。これにより、共通コアネットワーク７内で通信端末５どうしのエンドツーエンドの本発明による通信が可能となる。

本発明では、前記通信端末５が、当該通信端末５の通信状態およびユーザの嗜好とユーザのコンテキストに関する情報を前記コグニティブネットワークマネージャ９に報告し、および前記コグニティブネットワークマネージャ９が有する共通コアネットワーク７の通信状態の情報を取得しうるコグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ）１１を有するコグニティブ通信端末（ＣＴ）５であることを特徴とする。なお、本発明で使用するコグニティブ通信端末５としては、ソフトウェア無線技術により、複数の無線アクセスネットワークと通信可能であることが好ましい。これは、コグニティブ通信端末５が通信可能な複数の無線アクセスネットワークの中から、ユーザが選択した無線アクセスネットワークにコグニティブ通信端末５の通信先を変更する際、コグニティブ通信端末５が、その無線アクセスネットワークと通信できるよう、コグニティブ通信端末５を、その無線アクセスネットワークの通信条件に対応したソフトウエアに変更するためである。これによりコグニティブ通信端末５側でユーザの好みに応じたネットワーク制御を行うことができる。

本発明で使用しうるコグニティブ通信端末５が取得する通信状態の情報とは、当該端末の位置、情報量、通信速度、当該端末が受信可能な周波数、波形などが例示できる。
図３に示すように、コグニティブ通信端末５には、コグニティブ通信端末５の位置や、通信速度や動画や音楽などの通信内容などに関するユーザの情報を収集およびコグニティブネットワークマネージャ９へ送受信する端末統計モニタ（ＴＳＭ）１２と、コグニティブ通信端末５のリコンフィギュレーションを制御する端末リコンフィギュレーションコントローラ（ＴＲＣ）１３とが設置され、後記するように、コグニティブ端末マネージャ１１がコグニティブネットワークマネージャ９から得た情報や端末統計モニタ１２からの情報に基づいて、端末リコンフィギュレーションコントローラ１３によってリコンフィギュレートすることができる。なお、端末統計モニタ１２には、アンテナが配設されることにより、無線の利用状況を検出することができる。
また、端末統計モニタ１２は、コグニティブ通信端末５の位置をアクセスしている基地局２ａとの通信によって得てもよく、別個に設けたＧＰＳ機能により取得してもよい。

さらに、コグニティブ通信端末５には、予め通信速度や通信料金、無線アクセスネットワーク事業者などユーザの好みを登録したユーザプロファイルを設置することができ、このユーザプロファイルによって、コグニティブ通信端末５が通信可能とする無線アクセスネットワーク中からユーザの好みに合った最適な無線アクセスネットワークを選択することができる。なお、前記ユーザプロファイルは、コグニティブ通信端末５の初期設定時に登録しておいてもよいが、コグニティブ通信端末５の利用中にも上記したユーザの好みに関する情報を入力させることもできる。

次に、図２に、コグニティブ無線通信ネットワークシステム１の具体的利用形態を示す。図２には、異なる周波数の二つの無線アクセスネットワーク２，３の地域的広がりと、前記ネットワーク２，３に共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク７、および無線ネットワーク２、３の双方と通信可能なコグニティブ通信端末５との関係を示す。また図２では、例えば、無線アクセスネットワーク２，３の通信可能地域が一部重複しており、その重複地域にあるコグニティブ通信端末５は、その時点で無線アクセスネットワーク２，３の双方とアクセスできるものとする。なお、図２の無線アクセスネットワーク２，３は、それぞれが有する基地局を、便宜的に基地局２ａ，３ａのみで示した。

今、コグニティブ通信端末５が、無線アクセスネットワーク２の基地局２ａにアクセスし、図示しない他のコグニティブ通信端末と通信を開始したと仮定する。本発明では、コグニティブ通信端末５が、基地局２ａへアクセスすると、コグニティブ端末マネージャ１１が収集した、無線アクセスネットワーク２や無線アクセスネットワーク３の通信状態の情報を、共通コアネットワーク７に配置されたコグニティブネットワークマネージャ９に提供する。このような情報はパケットで送信することができる。
このとき、図３に示すように、コグニティブ端末マネージャ１１と、コグニティブネットワークマネージャ９との通信は、両者間に専用の回線を設けたアウトバンドにすることができ、その通信に用いる周波数は、無線アクセスネットワーク２，３と、コグニティブ通信端末５との通信に用いる周波数以外の専用の周波数を用いてもよい。なお、コグニティブネットワークマネージャ９は、無線アクセスネットワーク２と共通のプラットホームを有する共通コアネットワーク７に配設されているため、既存の通信回路を使用することで、コグニティブ通信端末５からの通信状況の全情報を取得することができる。この際、コグニティブ端末マネージャ１１は、現在アクセスしている基地局２ａに限定されず、基地局３ａを介して通信状態の情報をコグニティブネットワークマネージャ９へ制御信号により送信させてもよい。なお、図３に示す無線アクセスネットワークＮの共通コアネットワーク７への接続方法は限定されない。

また、コグニティブ端末マネージャ１１と、コグニティブネットワークマネージャ９と間の通信方法には、以前に提案された（例えばG. Wu et al., "MIRAI Architecture for Heterogeneous Network," IEEE Communications Magazine, Vol. 40, No. 2, 2002）などの周知技術の共通シグナルを用いて、基地局２ａ，３ａのうち、比較的利用状況が少ないなど利用可能な基地局２ａ，３ａを介して制御信号の送受信をするインバンドにすることもできる。

本発明では、基地局２ａ，３ａなどに、上述したコグニティブ通信端末５からのアクセスによって取得した、コグニティブ通信端末５の数の情報や、これらコグニティブ通信端末５とのアクセスによる混雑度など、当該基地局２ａ，３ａの通信状況の情報を収集するＲＡＮ統計モニタ１５と、基地局２ａ，３ａのリコンフィギュレーションを制御するＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラ１６とが配設されることが好ましい。

ここで、コグニティブ通信端末５が、基地局２ａとアクセスし、並行して送信された通信状態の情報は、共通コアネットワーク７のコグニティブネットワークマネージャ９に送信される（情報提供工程）。

コグニティブネットワークマネージャ９は、当該プラットホームを共通する共通コアネットワーク７に接続する複数の無線アクセスネットワークにアクセスする複数の通信端末からの通信状態の情報を得ることができる。このため、共通コアネットワーク７内に有する全てのコグニティブ通信端末の位置や、現在接続している無線アクセスネットワークなどアプリケーションの種類などに関する各通信端末の情報を把握することができ、また、通信端末がアクセスした基地局と、通信端末との関係を集計することで、各基地局の通信状態の情報も把握することができる。
なお、共通コアネットワーク７は、例えば、各無線アクセスネットワークのゲートウエイルータｇなどにネットワーク統計モニタ１０などを配設し、トラフィック量の情報を取得し、通信状態の情報として利用してもよい。

そして、コグニティブ通信端末５が、無線アクセスネットワーク２とアクセスしている途中で、他のコグニティブ通信端末のアクセス数が増加したため、通信速度が低下したと仮定する。このような場合、コグニティブ端末マネージャ１１から、無線アクセスネットワーク３の利用状況に関する問合せの情報を、コグニティブネットワークマネージャ９に送信させる（情報問合せ工程）。

コグニティブネットワークマネージャ９は、無線アクセスネットワーク３の通信状態を把握している。前記情報問合せを受信したコグニティブネットワークマネージャ９は、無線アクセスネットワーク３の通信状態に関する情報をコグニティブ端末マネージャ１１に送信する（情報回答工程）。

コグニティブ通信端末５には、予め、種々の無線アクセスネットワークのそれぞれに対応した、周波数や通信形式などに関する各無線アクセスネットワークとアクセス可能にさせるソフトウエアが格納されている。従って、コグニティブネットワークマネージャ９から回答を受信したコグニティブ通信端末５は、現在アクセス中の無線アクセスネットワーク２のソフトウエアに替えて、無線アクセスネットワーク３のソフトウエアを、無線アクセスネットワーク２に設定して、コグニティブ通信端末５のリコンフィギュレーションを行うことができる（再構成工程）。

なお、上述の各無線アクセスネットワークに対応したソフトウエアは、予め格納されたものでなく、コグニティブ通信端末５が、その都度コグニティブネットワークマネージャ９から必要なソフトウエアを通信により取り寄せてもよい。

コグニティブ通信端末５は、上述したようなリコンフィギュレーション機構によって、その通信先を基地局２ａなどを介して通信していた無線アクセスネットワーク２から無線アクセスネットワーク３に変更して、基地局３ａなどを介して通信することができる。

なお、上記では、無線アクセスネットワーク２および無線アクセスネットワーク３の２つの無線アクセスネットワークで説明したが、コグニティブ通信端末に無線アクセスネットワークに対応するソフトウエアを導入することで、３以上の無線アクセスネットワークとの通信も可能である。このような場合、コグニティブ通信端末５が、コグニティブネットワークマネージャ９からの回答により、無線アクセスネットワーク３と通信できない場合には、コグニティブ通信端末５は、ユーザプロファイルからユーザの好みの順に応じた次の候補の無線アクセスネットワークを選択し、上述同様にして選択し、通信可能となった無線アクセスネットワークに対応したコグニティブ通信端末５のリコンフィギュレーションを行い、ユーザの選択した無線アクセスネットワークと通信することができる。

以上のような構成により、コグニティブ通信端末５のコグニティブ端末マネージャ１１が、共通コアネットワーク７のコグニティブネットワークマネージャ９と連携して、コグニティブ通信端末５の主導で通信管理が行えるので、アプリケーション要求などコグニティブ通信端末５や、共通コアネットワーク７内で通信可能な無線アクセスネットワークの情報および通信速度や通信料金などユーザの好みにより、ユーザ自身が、接続する無線アクセスネットワークを最終決定することができ、ユーザの意向による通信端末やネットワークの制御が可能となる。さらに、無線アクセスネットワークの選択および決定を行うマネージャがコグニティブ通信端末５に配置され、ネットワークオペレータが所有するコグニティブネットワークマネージャ９などの装置にかかる情報処理の負荷を軽減でき、結果としてコグニティブ無線アクセスネットワークシステム１のキャパシティーを増加することができる。

なお、上述したコグニティブネットワークマネージャ９は、例えば、２以上に階層化して備えてもよく、この場合、コグニティブ端末マネージャ１１とのインターフェースとして機能させるグローバルコグニティブネットワークマネージャ（ＧＣＮＭ）と、該グローバルコグニティブネットワークマネージャに接続するとともに、複数の無線アクセスネットワークそれぞれに連係し、それら無線アクセスネットワークおよび基地局に関する情報を管理提供するローカルコグニティブネットワークマネージャ（ＬＣＮＭ）とに分散配置させることもできる。このような構成にすることで、コグニティブネットワークマネージャ９に集中するコグニティブ通信端末５や共通コアネットワーク７の情報処理を分散させて、コグニティブネットワークマネージャ９にかかる処理負荷をさらに軽減することができる。

また、コグニティブ通信端末のリコンフィギュレーションと同様にして、基地局のリコンフィギュレーションを行うこともできる。
この場合、例えば、基地局３ａを介して通信しているコグニティブ通信端末５が、基地局２ａを利用して通信したいときなどには、前述のようにコグニティブ通信端末５のリコンフィギュレーションを行い、接続を開始することが可能である。

しかしながら、基地局２ａは、他のコグニティブ通信端末からのアクセス数が増加したため、新たに接続しても十分な通信速度を各コグニティブ通信端末に対して提供できないと仮定する。

コグニティブネットワークマネージャ９は、ＲＡＮ統計モニタ１５を介して基地局２ａの通信状況を把握しているため、例えば、ＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラ１６に、この基地局２ａが、より周波数利用効率の高い通信方式を利用可能とするようにリコンフィギュレーションを行わせる指示の情報を送信する。

次いで、コグニティブネットワークマネージャ９は、基地局３ａを介してコグニティブ端末マネージャ１１に対し基地局２ａが通信可能となったことを通知する。

それを受け、コグニティブ通信端末５はリコンフィギュレーションを行い、基地局２ａを介した通信を行うことが可能となる。なお、基地局２ａのリコンフィギュレーションは、上記のようなケースに限定されない。

このような構成により、コグニティブ端末マネージャ１１と、コグニティブネットワークマネージャ９との連携により、コグニティブ無線アクセスネットワークシステム１内の通信環境に応じて基地局を自由にリコンフィギュレーションして、無線アクセスネットワークの電波の中継経路を柔軟に変更でき、コグニティブ無線アクセスネットワークシステム１内の周波数などの利用効率を向上することができる。

本発明のコグニティブ無線通信ネットワークシステムの全体図である。 図１におけるコグニティブ無線通信ネットワークシステムの一部を拡大して示した、マネージャと基地局の連係図である。 本発明のコグニティブ無線通信ネットワークシステムの構成図である。

符号の説明

１ コグニティブ無線通信ネットワークシステム
２，３，Ｎ 無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）
２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，Ｎａ，Ｎｂ 基地局
５ コグニティブ通信端末（ＣＴ）
７ 共通コアネットワーク（ＣＣＮ）
９ コグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）
１０ ネットワーク統計モニタ（ＮＳＭ）
１１ コグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ）
１２ 端末統計モニター（ＴＳＭ）
１３ 端末リコンフィギュレーションコントローラ（ＴＲＣ）
１５ ＲＡＮ統計モニタ（ＲＳＭ）
１６ ＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラ（ＲＲＣ）

Claims (9)

1. 複数の無線アクセスネットワークと、前記無線アクセスネットワークに共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク（ＣＣＮ）と、前記無線アクセスネットワークの１以上と通信可能な通信端末と、前記共通コアネットワークに設けられた前記通信端末およびネットワークの通信状態を管理するコグニティブネットワークマネージャとを含むコグニティブ無線通信ネットワークシステムにおいて、前記通信端末は、前記コグニティブネットワークマネージャと連携し、当該通信端末が有する通信状態およびユーザの嗜好とユーザのコンテキストに関する情報を前記コグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）に報告し、および前記コグニティブネットワークマネージャが有する通信状態の情報を取得しうるコグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ）を有するコグニティブ通信端末（ＣＴ）であり、前記コグニティブ端末マネージャは、前記コグニティブネットワークマネージャから得た通信状態の情報を参照して、前記コグニティブ通信端末の通信条件を、ユーザープロファイルの前記ユーザの嗜好やコンテキストの順に応じた前記無線アクセスネットワークに変更しうるリコンフィギュレーション機構を有することを特徴とする、コグニティブ無線通信ネットワークシステム。
2. 前記コグニティブ通信端末は、当該コグニティブ通信端末の通信状態をモニターし、および前記コグニティブ端末マネージャと連携して通信状態を監視する端末統計モニタ（ＴＳＭ）と、前記コグニティブ通信端末の通信条件を変更しうるリコンフィギュレーションを制御する端末リコンフィギュレーションコントローラ（ＴＲＣ）とを有することを特徴とする、請求項１に記載のコグニティブ無線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（ＲＡＮ）は、当該無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の通信状態をモニターし、および通信状態を監視するＲＡＮ統計モニタ（ＲＳＭ）と、前記無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の通信条件を変更しうるリコンフィギュレーションを制御するＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラ（ＲＲＣ）とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載のコグニティブ無線通信ネットワークシステム。
4. 前記共通コアネットワークは、該共通コアネットワークの通信状態をモニターし、および当該通信状態の情報を提供するネットワーク統計モニタ（ＮＳＭ）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のコグニティブ無線通信ネットワークシステム。
5. 複数の無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）と、前記無線アクセスネットワークに共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク（ＣＣＮ）と、前記無線アクセスネットワークの１以上と通信可能なコグニティブ通信端末（ＣＴ）と、前記共通コアネットワークに設けられた前記コグニティブ通信端末およびネットワークの通信状態を管理するコグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）と、前記コグニティブ通信端末に設けられた、前記コグニティブネットワークマネージャから得た通信状態の情報を参照して、前記コグニティブ通信端末の通信条件を変更しうるリコンフィギュレーション機構を有する前記コグニティブ端末マネージャ（ＣＴＭ）とを含む、コグニティブ無線通信ネットワークシステムのコグニティブ通信方法であって、コグニティブ通信端末が、前記コグニティブ通信端末が得た通信状態およびユーザの嗜好とユーザのコンテキストに関する情報を、前記コグニティブネットワークマネージャへ送信する情報提供工程と、前記コグニティブ端末マネージャが、無線アクセスネットワークの利用状況に関する問合せの情報を、前記コグニティブネットワークマネージャへ送信する情報問合せ工程と、前記コグニティブネットワークマネージャが、前記無線アクセスネットワークの利用状況に関する回答の情報を、前記コグニティブ端末マネージャへ送信する情報回答工程と、前記コグニティブ通信端末が、前記端末リコンフィギュレーションコントローラにより前記コグニティブ通信端末の通信条件を再構成する再構成工程と、を含むことを特徴とする、コグニティブ通信方法。
6. 前記情報提供工程と、前記情報問合せ工程と、前記情報回答工程とは、制御信号により前記基地局を介してインバンドで通信を行うことを特徴とする、請求項５に記載のコグニティブ通信方法。
7. 前記情報提供工程と、前記情報問合せ工程と、前記情報回答工程とは、アウトバンドで通信を行うことを特徴とする、請求項５に記載のコグニティブ通信方法。
8. 前記コグニティブ通信端末は、前記情報回答工程による回答に基づいて、新たにアクセスする無線アクセスネットワークの通信条件にリコンフィギュレーションすることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載のコグニティブ通信方法。
9. 基地局を備える無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）と、前記無線アクセスネットワークに共通のプラットホームを提供する共通コアネットワーク（ＣＣＮ）と、前記無線アクセスネットワークの１以上と通信可能な通信端末と、前記共通コアネットワークに設けられた前記通信端末およびネットワークの通信状態を管理するコグニティブネットワークマネージャ（ＣＮＭ）とを含み、前記基地局は、前記無線アクセスネットワークの通信状態をモニターし、および通信状態を監視する、コグニティブネットワークマネージャに連携したＲＡＮ統計モニタ（ＲＳＭ）と、前記無線アクセスネットワークの通信条件を変更しうるリコンフィギュレーションを制御するＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラ（ＲＲＣ）とを有する、コグニティブ無線通信ネットワークシステムの基地局の、リコンフィギュレーション方法であって、前記コグニティブネットワークマネージャは、前記基地局を、前記ＲＡＮリコンフィギュレーションコントローラを介して、無線アクセスネットワークの通信条件にリコンフィギュレーションすることを特徴とする、基地局のリコンフィギュレーション方法。

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