JP5803911B2 - 経路制御装置及び経路制御方法 - Google Patents

Description

本発明は経路制御装置及び経路制御方法に関し、特に無線リンクを用いた経路の設定を行う経路制御装置及びその経路制御装置を用いた経路制御方法に関する。

近年の情報化の進展に伴い、データ通信などによるデータ通信トラヒックの需要が増加している。そこで、ネットワークに対して広帯域化やオペレーションコストの低減化が求められている。広帯域の伝送が可能であるミリ波帯などの周波数を利用した無線方式を用いる固定無線アクセス(FWA: Fixed broadband Wireless Access)など無線リンクによって構築されたネットワークが携帯電話網などにおいて利用されている。

無線リンクの通信品質は、受信信号のＳＮＲ（Signal to Noise Ratio）によって変動する。そこで、無線リンクの更なる広帯域を実現するために、適応変調技術が用いられている。適応変調技術は、無線リンクの無線状況から、最も伝送効率の良い変調モードを適応的に発見し使用する技術である。適応変調技術を用いることにより無線環境に応じた最適な無線通信を行うことが可能となり、周波数効率の向上が期待できる。

各無線リンクが将来使用する変調モードを予測することができれば、ネットワークを流れるトラヒックの通信品質を保証することができる。適応変調技術を用いた無線リンクの一例が特表２００６−５０５２２１号公報に開示されている。この文献に示されるように、適応変調技術を用いた無線リンクにおいては、将来使用される変調モードは、過去の履歴とある程度相関を持つことがある。そのため、無線リンクが使用する変調モードを予測（推定）することが可能である。

また、適応変調によって無線リンクの帯域が変化することから、どの程度無線リンクの帯域が安定して使えるかという「安定度」という指標を用い、フローが要求する通信品質を保証する経路制御方式として、非特許文献１が存在する。

特表２００６−５０５２２１号公報

Jun Nishioka and Satoru Yamano "Routing Scheme for Bandwidth Guaranteed Traffic in AMC-enabled Wireless Mesh Network", IEICE Vol.E92-D, No. 10, pp 1934-1944, Oct, 2009

しかし、特許文献１及び非特許文献１に開示されている技術を用いた場合、次のような問題が生じる。各無線リンクが将来使用する変調モードを予測し、予測された変調モードに基づいて予測あるいは推定された安定度を用いて経路設定を行う場合には、経路設定時に分かる安定度しか用いていない。そのため、環境の変化などによって各リンクの帯域毎の安定度が変化する場合に、状況に応じて冗長経路を追加したり削除したりといった対応ができないという問題が発生する。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、トラヒックの変化や、リンク品質の変化などネットワークの変化に適応的に対応することができる経路制御装置及び経路制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様にかかる経路制御装置は、複数の通信装置間を接続する複数の無線リンクを用いた通信経路の設定を行う経路制御装置であって、前記複数の無線リンクにおけるそれぞれの第１の通信品質を管理するリンク情報管理部と、前記複数の無線リンクを流れるトラヒック状況を管理するトラヒック情報管理部と、前記第１の通信品質の変化及び前記トラヒック状況の変化のうち少なくとも一方に基づいて、前記第１の通信品質が、前記無線リンクを流れるフローが要求する第２の通信品質を満たすように、前記フローの経路を設定する経路設定部と、を備えるものである。

本発明の第２の態様にかかる経路制御方法は、複数の通信装置間を接続する複数の無線リンクを用いた通信経路の設定を行う経路制御方法であって、前記複数の無線リンクにおけるそれぞれの第１の通信品質の変化及び前記複数の無線リンクを流れるトラヒック状況の変化のうち少なくとも一方に基づいて、前記第１の通信品質が、前記無線リンクを流れるフローが要求する第２の通信品質を満たすように、前記フローの経路を設定するステップ、を備えるものである。

本発明を用いることにより、トラヒックの変化や、リンク品質の変化などネットワークの変化に適応的に対応することができる経路制御装置及び経路制御方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる経路制御装置の構成図である。 実施の形態１にかかるネットワーク構成図である。 実施の形態１にかかる経路制御装置の構成図である。 実施の形態１にかかるネットワーク構成図である。 実施の形態１にかかる各変調方式における確保帯域と安定度とを示す図である。 実施の形態１にかかる通信装置の構成図である。 実施の形態１にかかるフロー設定の処理の流れを示めす図である。 実施の形態２にかかるフロー設定の処理の流れを示めす図である。 実施の形態３にかかるフロー設定の処理の流れを示めす図である。

（実施の形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１を用いて本発明の実施の形態１にかかる経路制御装置の構成例について説明する。経路制御装置１０は、リンク情報管理部１１と、トラヒック情報管理部１２と、経路設定部１３と、を備えている。

経路制御装置１０は、複数の通信装置間を接続する複数の無線リンクを用いた通信経路の設定を行う。そのため、経路制御装置１０は、それぞれの通信装置と接続されている。経路制御装置１０は、設定した通信経路を、それぞれの通信装置へ通知する。

リンク情報管理部１１は、複数の無線リンクにおけるそれぞれの通信品質を管理する。無線リンクは、気象状況の変化等により、通信品質が変化する。そのため、リンク情報管理部１１は、無線リンクが設定されている通信装置を介して、無線リンクの通信品質を取得する。リンク情報管理部１１は、管理している無線リンクの通信品質を、経路設定部１３へ出力する。

トラヒック情報管理部１２は、無線リンクを流れるトラヒック状況を管理する。通信装置は、無線リンクを介してデータの送受信を行う。無線リンクにおいて送受信されるデータ量は、通信装置によって設定されるフロー数の増減等により変化する。例えば、トラヒック情報管理部１２は、通信装置に設定されるフロー数の増減に関する情報を通信装置から取得する。もしくは、フローの追加もしくは削除を制御する経路設定部１３から、通信装置に設定されるフロー数の増減に関する情報を取得してもよい。トラヒック情報管理部１２は、無線リンクを流れるトラヒック状況に関して管理している情報を、経路設定部１３へ出力する。

経路設定部１３は、リンク情報管理部１１から出力された通信品質の変化及びトラヒック情報管理部１２から出力されたトラヒック状況の変化のうち少なくとも一方に基づいて、無線リンクの通信品質が、無線リンクを流れるフローが要求する通信品質を満たすように、フローの経路を設定する。通信装置間を流れるフローは、所定の通信品質を要求する。要求される通信品質は、フロー毎に異なる。経路設定部１３は、フローが設定されている無線リンクの通信品質の変化又はトラヒック状況の変化を検出した場合、もしくは、無線リンクの通信品質の変化及びトラヒック状況の変化を検出した場合、すでに設定されているフローが要求する通信品質を満たすように、そのフローの経路を再設定する。又は、新たに設定するフローが要求する通信品質を満たすように、そのフローの経路を設定する。

以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる経路制御装置１０を用いることにより、無線リンクの通信品質の変化又はトラヒック状況の変化が生じた場合においても、フローの経路を適応的に制御することができる。

続いて、図２を用いて本発明の実施の形態１にかかるネットワーク構成例について説明する。通信装置２１〜２４は、それぞれ他の通信装置と無線リンクを介してデータの送受信を行う。図２に示すネットワーク構成は、通信装置２１〜２４がフルメッシュ接続されているが、例えば、通信装置２１と２２との間は接続しない等の、一部区間を接続しない構成が用いられてもよい。また、一部区間には無線リンクが配置され、一部区間には有線ケーブルが配置される構成が用いられてもよい。

経路制御装置１０は、通信装置２１〜２４と接続されている。経路制御装置１０と通信装置２１〜２４との接続には、無線リンクが用いられてもよく、有線ケーブルが用いられてもよい。経路制御装置１０は、ネットワーク全体を管理し、新規フローの受付又は終了等を実行する。経路制御装置１０は、定期的に通信装置２１〜２４から無線リンクの通信品質に関する情報を取得する。通信品質には、ビットエラーレート又は使用している変調方式等が含まれる。

通信装置２１〜２４は、無線リンクの通信品質に応じて、適応的に変調方式を選択する適応変調技術を用いて、データを送信する。選択される変調方式には、ＱＰＳＫや、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等が用いられる。無線リンクの通信品質は、通信装置２１〜２４が受信するＳＮＲによって変動する。

続いて、図３を用いて本発明の実施の形態１にかかる経路制御装置１０の詳細な構成例について説明する。経路制御装置１０は、リンク情報管理部１１と、トラヒック情報管理部１２と、経路設定部１３と、トポロジー情報管理部１４と、通信部１５と、を備えている。リンク情報管理部１１と、トラヒック情報管理部１２と、経路設定部１３とは、図１と同様であるため、同一の符号を付して説明する。

リンク情報管理部１１は、通信装置２１〜２４の間に設けられる無線リンクの情報管理を行う。無線リンクの情報とは、それぞれのリンクを流れるフローのビットエラーレートや、使用されている変調方式、変調方式毎の安定度等である。ここで、変調方式毎の安定度について説明する。

安定度は、それぞれの変調方式を利用可能な確率を示す指標である。つまり、安定度は、適応変調によって変化する無線リンクの帯域がどの程度安定して使えるか、ということを示す。安定度の算出方法について、具体的に説明する。

ある無線リンクにおいて使用される変調モードが、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、３２ＱＡＭ又は６４ＱＡＭとする。そして、過去の４時間において、その無線リンクが用いた変調モードとその使用時間とは、６４ＱＡＭが２時間であり、３２ＱＡＭが１時間であり、１６ＱＡＭが１時間であった。この場合、それぞれの変調モードがその４時間に占めた割合は、６４ＱＡＭ＝１／２、３２ＱＡＭ＝１／４、１６ＱＡＭ＝１／４、ＱＰＳＫ＝０、となる。ここで、それぞれの変調モードにおける安定度を、各変調モードがその変調モード以上の変調モードが占めた割合とすると、これらの安定度は、６４ＱＡＭ＝１／２、３２ＱＡＭ＝３／４、１６ＱＡＭ＝１、ＱＰＳＫ＝１、となる。

また、安定度は次のようにして算出されてもよい。ある無線リンクにおいて、過去１時間にその無線リンクが用いた変調モードとその使用時間が、６４ＱＡＭが３０分であり、３２ＱＡＭが１５分であり、１６ＱＡＭが１０分であり、ＱＰＳＫが５分であった。さらに、それぞれの変調モードを用いた場合に、あらかじめ定められたビットエラーレート（ＢＥＲ）を超えた時間が、６４ＱＡＭが１５分であり、３２ＱＡＭが５分であり、１６ＱＡＭが２分であり、ＱＰＳＫが０分であった。この場合、それぞれの変調モードにおける安定度を、６４ＱＡＭ＝（３０−１５）／３０＝１／２、３２ＱＡＭ＝（１５−５）／１５＝２／３、１６ＱＡＭ＝（１０−２）／１０＝４／５、ＱＰＳＫ＝（５−０）／５＝１、となる。リンク情報管理部１１は、定期的に無線リンクの情報を更新する。

上述したように安定度が算出された場合、高い安定度（通信品質）を要求するフローは、より安定度が高い１６ＱＡＭや、ＱＰＳＫを用いて通信を行うことが考えられる。また、ベストエフォートトラヒック等の低い安定度を満たせばよいフローは、帯域の使用効率を重視した６４ＱＡＭを用いて通信を行うことが考えられる。

次に、トラヒック情報管理部１２は、ネットワークを流れるフローの情報を管理する。たとえば、フローの情報には、ある無線リンクにおけるフロー毎の使用帯域や、無線リンクを流れるトラヒックがどこにどれだけ流れているかを示す情報が含まれる。

トポロジー情報管理部１４は、ネットワークのトポロジー情報を管理する。例えば、トポロジー情報は、通信装置間の接続関係に関する情報を含む。

経路設定部１３は、リンク情報管理部１１、トラヒック情報管理部１２及びトポロジー情報管理部１４から出力されるそれぞれの情報を用いて、それぞれのフローの経路を設定する。経路設定部１３によって決定されたフローの経路は、通信部１５を介して、それぞれの通信装置へ通知される。

ここで、図４のネットワーク構成における、経路設定部１３の経路設定動作について説明する。図４のネットワーク構成は、経路制御装置１０と、通信装置３１〜３３と、を備えている。また、通信装置３１と通信装置３２とを結ぶ無線リンクを無線リンク４１とし、通信装置３１と通信装置３３とを結ぶ無線リンクを無線リンク４２とし、通信装置３２と通信装置３３とを結ぶ無線リンクを無線リンク４３とする。

また、無線リンク４１〜４３における各変調方式の安定度と、各変調方式において確保できる帯域を図５に示す。たとえば、変調方式がＱＰＳＫである場合、４０Ｍｂｐｓの帯域を確保することができ、安定度は１００％である。また、変調方式が１６ＱＡＭである場合、ＱＰＳＫと比べて、さらに４０Ｍｂｐｓの帯域を確保することができる。つまり、変調方式が１６ＱＡＭである場合、合計８０Ｍｂｐｓの帯域を確保することができる。具体的には、４０ＭｂｐｓまではＱＰＳＫ又は１６ＱＡＭを用いて帯域を確保することができるが、４１Ｍｂｐｓ以上、８０Ｍｂｐｓ以下の帯域は１６ＱＡＭを用いる必要がある。また、変調方式が１６ＱＡＭの場合、安定度は８０％である。変調方式が３２ＱＡＭの場合、１６ＱＡＭと比べて、さらに２８Ｍｂｐｓの帯域を確保することができる。つまり、合計１０８Ｍｂｐｓの帯域を確保することができる。変調方式が３２ＱＡＭの場合、安定度は５０％である。

ここで、図４におけるネットワークに、次のようなフローが流れているとする。

（１）９５％の通信品質（又は安定度、以下の説明においても同様）を要求する３０ＭｂｐｓのフローＡが、無線リンク４１と４３とにおいてＱＰＳＫで確保できる４０Ｍｂｐｓのうち３０Ｍｂｐｓを使用して、通信装置３１と通信装置３３との間に流れている。この場合、無線リンク４１と４３とに設定された経路の通信品質は、安定度を用いて１．０×１．０＝１００％として表わされる。

次に、（２）９０％の通信品質を要求する３０ＭｂｐｓのフローＢが、通常経路として無線リンク４２の１６ＱＡＭで確保できる４０Ｍｂｐｓのうち３０Ｍｂｐｓを使用し、冗長経路として、無線リンク４１と４３とにおいても同様に、１６ＱＡＭで確保できる帯域のうち３０Ｍｂｐｓを使用して、通信装置３１と３３との間に流れている。この場合、経路全体の通信品質は、安定度を用いて１．０−（１．０−０．８）×（１−０．８×０．８）＝９２．８％として表わされる。

次に、（３）１００％の通信品質を要求する２０ＭｂｐｓのフローＣが、無線リンク４２のＱＰＳＫで確保できる帯域を使用して、通信装置３１と通信装置３３との間に流れている。この場合、無線リンク４２に設定された経路の通信品質は、１００％として表わされる。

上述したようなフローＡ〜Ｃが流れている状況において、無線リンクの品質が向上したことにより、帯域の安定度が向上したときの動作について説明する。例えば、無線リンク４２の通信品質が向上し、１６ＱＡＭで確保できる帯域の安定度が９０％になったとする。無線リンクの通信品質は、例えば、気象状況等により変化する。この時経路制御装置１０は、無線リンク４２を使用しているフローの中で、安定度が向上したことにより冗長経路が不要になるフローを抽出する。ここで、フローＢを、無線リンク４２の１６ＱＡＭで確保できる４０Ｍｂｐｓのうち、３０Ｍｂｐｓを使用した場合に、フローＢが要求する通信品質９０％を満たす。これより、経路設定部１３は、フローＢに設定されている冗長経路である無線リンク４１及び４３を削除することができる。

次に、上述したようなフローＡ及びＣが流れている状況において、無線リンクの品質が劣化したことにより、帯域の安定度が低下したときの動作について説明する。例えば、無線リンク４１の通信品質が劣化し、ＱＰＳＫで確保できる帯域の安定度が９０％になったとする。この場合、無線リンク４１及び４３においてＱＰＳＫで確保できる帯域を使用する経路の通信品質は、０．９×１．０＝９０％となり、フローＡが要求する通信品質を満たさなくなる。そこで、経路設定部１３は、フローＡにおける冗長経路として、無線リンク４２の１６ＱＡＭで確保できる帯域を３０Ｍｂｐｓ使用する冗長経路を新たに設定する。これにより、フローＡの経路全体の通信品質は、１−（１−０．９×１．０）×（１−０．８）＝９８％となる。フローＡは、冗長経路が設けられることにより、フローＡの通信品質の要求を満たす経路を維持することができる。

続いて、図６を用いて本発明の実施の形態１にかかる通信装置の構成例について説明する。通信装置５０は、図２における通信装置２１〜２４及び図４における通信装置３１〜３３と同一である。通信装置５０は、リソース管理部５１と、トラヒック制御部５２と、通信部５３とを備えている。

リソース管理部５１は、フローに関する情報を管理する。フローに関する情報とは、無線リンクを使用するフローの割り当て帯域や、フローの転送先等である。リソース管理部５１は、経路制御装置１０から通知されるリソース割当情報を保存する。トラヒック制御部５２は、リソース管理部５１に保存された情報を基に、トラヒック制御を行い、通信部５３からデータを出力する。また、リソース管理部５１は、通信部５３を監視し、無線リンクのリンク品質の変化を検知した場合、その情報を経路制御装置１０へ通知する。

続いて、図７を用いて本発明の実施の形態１にかかるフロー設定の処理の流れについて説明する。はじめに、経路設定部１３は、無線リンクの品質情報を管理しているリンク情報管理部１１から無線リンクの品質変化の通知を受ける（Ｓ１１）。具体的には、経路設定部１３は、リンク情報管理部１１から無線リンクのそれぞれの帯域における安定度の変化に関する通知を受ける。

次に、経路設定部１３は、無線リンクにおけるそれぞれの帯域の安定度が向上したか否かを判定する（Ｓ１２）。経路設定部１３は、安定度が向上したと判定した場合、トラヒック情報管理部１２において管理されているフローのリストから、冗長経路を使用しているフローを抽出する（Ｓ１３）。

次に、経路設定部１３は、フローが要求している通信品質を満たすために、冗長経路が不要となるフローが存在するか否かを判定する（Ｓ１４）。経路設定部１３は、冗長経路が不要となるフローが存在しなかった場合、処理を終了する。経路設定部１３は、冗長経路が不要となるフローが存在した場合、該当フローにおける冗長経路を削除するよう通信装置に通知を行う（Ｓ１５）。ここで、削除した冗長経路に関しては、帯域の安定度が低下した時に再度使用できるように、ベストエフォートトラヒックのように冗長経路が不要となったフローよりも優先度の低いトラヒックに使用させてもよい。これより、該当フローが必要に応じて優先的に、削除した冗長経路を使用できるようになる。

ステップＳ１２において、経路設定部１３は、安定度が低下したと判定した場合、トラヒック情報管理部１２において管理されているフローのリストの中において、フローが要求する通信品質を維持できなくなるフローを抽出する（Ｓ１６）。経路設定部１３は、抽出したフローに対して、割り当て帯域の変更又は冗長経路設定により、フローが要求する通信品質を維持することができるか否かを判定する（Ｓ１７）。経路設定部１３は、割り当て帯域の変更又は冗長経路設定を用いても、フローが要求する通信品質を維持することができないと判定した場合、処理を終了する。経路設定部１３は、割り当て帯域の変更又は冗長経路設定を用いることにより、フローが要求する通信品質を維持することができると判定した場合、帯域の再割り当て又は冗長経路の設定を通信装置に対して通知する（Ｓ１８）。

以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる経路制御装置を用いることにより、無線リンクの通信品質の変化に応じて、フローの最適経路を再設定することができる。安定度が低下した場合においては、割り当て帯域の変更もしくは冗長経路の設定を行うことにより、経路設定後に安定度の低下が起きてもフローの通信品質を維持することができる。

また、安定度が向上した場合においては、冗長経路を設定しているフローから冗長経路を削除しても、フローが要求する通信品質を満たす場合には、冗長経路を削除する。冗長経路を削除することにより空いた帯域を他のベストエフォートトラヒックが使用できるようにすることで、ネットワークの利用効率を向上できる。

（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２にかかるフロー設定の動作について説明する。本発明の実施の形態２においては、既存フローの終了により空いた帯域を用いることで既存フローの冗長経路を削除する動作について説明する。なお、ネットワーク構成を示す図４及び無線リンク４１〜４３における各変調方式の安定度と確保できる帯域とを示す図５を本発明の実施の形態２の説明にも用いる。

ここで、図４におけるネットワークに、次のようなフローが流れているとする。

（１）９５％の通信品質を要求する３０ＭｂｐｓのフローＤが、無線リンク４１と４３とにおいてＱＰＳＫで確保できる４０Ｍｂｐｓのうち３０Ｍｂｐｓを使用して、通信装置３１と通信装置３３との間に流れている。この場合、無線リンク４１と４３とに設定された経路の通信品質は、安定度を用いて１．０×１．０＝１００％として表わされる。

次に、（２）９５％の通信品質を要求する４０ＭｂｐｓのフローＥが、無線リンク４２のＱＰＳＫで確保できる４０Ｍｂｐｓの全ての帯域を使用して、通信装置３１と通信装置３３との間に流れている。この場合、無線リンク４２に設定された経路の通信品質は、１００％として表わされる。

次に、（３）９０％の通信品質を要求する３０ＭｂｐｓのフローＦが、通常経路として無線リンク４２の１６ＱＡＭで確保できる帯域のうち３０Ｍｂｐｓを使用し、冗長経路として無線リンク４１と４３とにおいて１６ＱＡＭで確保できる帯域のうち３０Ｍｂｐｓを使用して、通信装置３１と３３との間に流れている。この場合、経路全体の通信品質は、１．０−（１．０−０．８）×（１−０．８×０．８）＝９２．８％として表わされる。

上述したようなフローＤ〜Ｆが流れている状況において、フローＥが終了され、フローＥが使用していた無線リンク４２のＱＰＳＫで確保される帯域４０Ｍｂｐｓが開放された場合の動作について説明する。この場合、経路制御装置１０は、無線リンク４２を使用している他のフローであって、開放された帯域を割り当てることにより、冗長経路が不要となるフローが存在するかを調べる。

ここで、経路制御装置１０は、無線リンク４２を使用しているフローＦに、ＱＰＳＫで確保される帯域３０Ｍｂｐｓを割り当て直す。この場合、ＱＰＳＫで確保される帯域の安定度は１００％であるため、フローＦは、冗長経路がなくとも９０％以上の通信品質の経路を確保できる。そのため、経路制御装置１０は、通信装置３１及び３３に対して、フローＦの割り当て帯域の変更と、通信装置３１乃至３３に対して、フローＦの冗長経路の削除を通知する。これにより、無線リンク４１及び４３においてフローＦの冗長経路として使用していた１６ＱＡＭで確保される帯域を新たなフローに割り当てることができる。

続いて、図８を用いて本発明の実施の形態２にかかるフロー設定の処理の流れについて説明する。はじめに、経路設定部１３は、通信装置から既存フローの終了通知を受信する（Ｓ２１）。経路設定部１３は、既存フローが終了することにより開放される帯域の情報をトラヒック情報管理部１２から取得する。さらに、リンク情報管理部１１から、開放された帯域の無線リンクを使用しているフローを抽出する（Ｓ２２）。

次に、経路設定部１３は、抽出したフローに対して、空いた帯域を割り当てることにより、冗長経路を削除することができるか否かについて判定する（Ｓ２３）。経路設定部１３は、冗長経路を削除することができるフローが存在しない場合、処理を終了する。経路設定部１３は、冗長経路を削除することができるフローが存在すると判定した場合、該当するフローに対する割り当て帯域の変更と、冗長経路の削除とを、通信装置に対して通知する（Ｓ２４）。また、経路設定部１３は、リンク情報管理部１１とトラヒック情報管理部１２との情報を更新する。

以上説明したように、本発明の実施の形態２にかかる経路制御装置を用いることにより、無線リンクのトラヒック状況の変化に応じてフローの最適経路を再設定することができる。フローが終了した空き帯域を利用することにより、冗長経路を削除することができる場合、冗長経路で使用していた帯域をベストエフォートトラヒックに使用させることができ、ネットワークの利用効率を更に向上させることができる。

（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３にかかるフロー設定の動作について説明する。本発明の実施の形態３においては、新たに高優先フローの収容が必要になった場合の動作について説明する。なお、ネットワーク構成を示す図４及び無線リンク４１〜４３における各変調方式の安定度と、確保できる帯域を示す図５とを本発明の実施の形態２の説明に用いる。

ここで、図４におけるネットワークに、次のようなフローが流れているとする。

（１）９５％の通信品質を要求する３０ＭｂｐｓのフローＧが、無線リンク４１と４３とにおいてＱＰＳＫで確保できる４０Ｍｂｐｓのうち３０Ｍｂｐｓを使用して、通信装置３１と通信装置３３との間に流れている。この場合、無線リンク４１と４３とに設定された経路の通信品質は、安定度を用いて１．０×１．０＝１００％として表わされる。

次に、（２）９０％の通信品質を要求する３０ＭｂｐｓのフローＨが、無線リンク４２のＱＰＳＫで確保できる４０Ｍｂｐｓのうち３０Ｍｂｐｓを使用して、通信装置３１と通信装置３３との間に流れている。この場合、無線リンク４２に設定された経路の通信品質は、１００％として表わされる。

ここで、フローＧ及びフローＨよりも高い優先度を持ち、１００％の通信品質を要求する２０ＭｂｐｓのフローＩが通信装置３１と通信装置３３との間に発生したとする。安定度が１００％である帯域は、フローＧ及びフローＨによって使用されている。そのため、現状のままではフローＩを収容することができない。

そこで、フローＨが要求する品質を満たしつつ、フローＨをＱＰＳＫで確保できる帯域から１６ＱＡＭで確保できる帯域に割り当て直すことが出来るかを判定する。フローＨを１６ＱＡＭで確保できる帯域に割り当て直した場合に、フローＨが要求する通信品質を満たすことはできない。しかし、フローＨに対して、無線リンク４１及び４３のそれぞれ１６ＱＡＭで確保できる帯域を用いて冗長経路を新たに用いた場合、フローＨの経路全体の通信品質は、（１−（１−０．８）×（１−０．８×０．８））＝９２．８％となる。これにより、フローＨが要求する通信品質を満たすことができる。

そこで、経路制御装置１０は、フローＨに対し、割り当て帯域の変更と冗長経路の設定を行い、無線リンク４２のＱＰＳＫで確保できる帯域を開放する。そして、フローＩの経路として、無線リンク４２のＱＰＳＫで確保できる安定度が１００％の帯域を使用する経路を設定する。これにより、ネットワークは、フローＨの通信品質を一定以上に維持しつつ、新たにフローＩを収容することができる。

続いて、図９を用いて本発明の実施の形態３にかかるフロー設定の処理の流れについて説明する。はじめに、経路設定部１３は、高優先のフローを受け付けるが、空き帯域がなく、経路を設定することができないと判定する（Ｓ３１）。次に、経路設定部１３は、高優先のフローを割り当てることができる帯域が存在するが、その帯域の安定度が、高優先のフローの要求する安定度を満たさない無線リンクを抽出する（Ｓ３２）。

次に、経路設定部１３は、抽出した無線リンクにおいて、リンク情報管理部１１から、高優先のフローが必要とする安定度の帯域を使用している既存フローを抽出する（Ｓ３３）。次に、経路設定部１３は、リンク情報管理部１１からフロー情報、トポロジー情報管理部１４からトポロジー情報を取得し、冗長経路の設定などで、既存フローを低い安定度の帯域に経路を設定することができるか否かを判定する（Ｓ３４）。経路設定部１３が、既存フローを低い安定度の帯域に経路を設定することができないと判定した場合、処理を終了する。経路設定部１３が、既存フローを低い安定度の帯域に経路を設定することができると判定した場合、高優先の新規フローの経路設定を行い（Ｓ３５）、新規フローを収容する（Ｓ３６）。

以上説明したように、本発明の実施の形態３にかかる経路制御装置を用いることにより、既存フローの通信品質を維持しつつ、新たな高優先フローを収容することができるようになる。さらに、収容するに伴い新たに追加するフローが要求する通信品質を満たすために冗長経路を用意する必要があった場合においても、既存フローへの帯域の割り当て変更を行うことにより、新たに追加するフローを冗長経路なしに収容することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１０年６月１７日に出願された日本出願特願２０１０−１３８３９２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、無線リンクを用いた経路の設定を行う経路制御装置に適用可能である。

１０ 経路制御装置
１１ リンク情報管理部
１２ トラヒック情報管理部
１３ 経路設定部
１４ トポロジー情報管理部
１５ 通信部
２１〜２４ 通信装置
３１〜３３ 通信装置
５０ 通信装置
５１ リソース管理部
５２ トラヒック制御部
５３ 通信部

Claims (8)

1. 複数の通信装置間を接続する複数の無線リンクを用いた通信経路の設定を行う経路制御装置であって、
   前記複数の無線リンクにおけるそれぞれの第１の通信品質を管理するリンク情報管理手段と、
   前記複数の無線リンクを流れるトラヒック状況を管理するトラヒック情報管理手段と、
   前記第１の通信品質の変化及び前記トラヒック状況の変化のうち少なくとも一方に基づいて、前記通信経路における前記第１の通信品質が、前記無線リンクを流れるフローが要求する第２の通信品質を満たすように、前記フローの通信経路を設定する経路設定手段と、を備え、
   前記経路設定手段は、
   新規フローの経路設定を行う時に、前記新規フローよりも優先度が低い既存フローの帯域を前記新規フローに割り当てるとともに、前記新規フローに割り当てられた帯域よりも通信品質が劣る帯域を前記既存フローに割り当て、
   前記割り当てられた帯域においては、前記既存フローが要求する第２の通信品質を満たさない場合、当該既存フローに冗長経路を設定する経路制御装置。
2. 前記無線リンクは、適応変調により複数の変調方式が用いられ、前記第１の通信品質は、前記変調方式毎に定められる、請求項１記載の経路制御装置。
3. 前記経路設定手段は、
   前記フローに対して、前記フローに用いられる変調方式に応じて定まる帯域を割り当てる、請求項１又は２記載の経路制御装置。
4. 前記経路設定手段は、
   前記フローに設定した通常経路の前記第１の通信品質が劣化し、前記通常経路のみが設定された前記フローが要求する第２の通信品質を満たさなくなる場合、当該フローに冗長経路を設定し、
   前記通常経路の前記第１の通信品質が向上し、前記通常経路のみを使用することにより前記冗長経路が設定されたフローが要求する第２の通信品質を満たす場合、当該フローに設定された冗長経路を削除する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の経路制御装置。
5. 前記経路設定手段は、
   前記フローに割り当てられていた帯域が開放され、前記トラヒック状況が変化した場合に、当該開放された帯域が割り当てられることにより冗長経路に割り当てられている帯域を開放しても前記第２の通信品質を満たすフローを抽出し、当該抽出されたフローの冗長経路を削除する、請求項４記載の経路制御装置。
6. 前記通信品質は、適応変調が利用可能な前記無線リンクにおいて、それぞれの変調方式を利用可能な確率を示す安定度を含む請求項１乃至５のいずれか１項に記載の経路制御装置。
7. 前記安定度は、前記無線リンクにおいて使用された変調方式の履歴及び前記無線リンクの電波環境を示す情報の履歴のうち少なくとも一方に基づいて算出される、請求項６記載の経路制御装置。
8. 複数の通信装置間を接続する複数の無線リンクを用いた通信経路の設定を行う経路制御方法であって、
   前記複数の無線リンクにおけるそれぞれの第１の通信品質の変化及び前記複数の無線リンクを流れるトラヒック状況の変化のうち少なくとも一方に基づいて、前記通信経路における前記第１の通信品質が、前記無線リンクを流れるフローが要求する第２の通信品質を満たすように、前記フローの通信経路を設定するステップ、を備え、
   前記フローの通信経路を設定するステップは、
   新規フローの経路設定を行う時に、前記新規フローよりも優先度が低い既存フローの帯域を前記新規フローに割り当てるとともに、前記新規フローに割り当てられた帯域よりも通信品質が劣る帯域を前記既存フローに割り当てるステップと、
   前記割り当てられた帯域においては、前記既存フローが要求する第２の通信品質を満たさない場合、当該既存フローに冗長経路を設定するステップ、をさらに備える経路制御方法。

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