JP6002645B2 - 通信制御システム、帯域割当装置、中継装置及び通信制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、通信制御技術に関する。

近年、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信機能を備えた電子製品が普及している。ノートパソコンやゲーム機器などの通信端末は、無線ＬＡＮ通信機能を用い、中継装置を介してインターネットに接続可能である。中継装置は、通信端末との通信機能のほかに、上位装置との通信機能も備えている。
図９は、中継装置と上位装置であるＯＬＴ（Optical Network Unit）との間でＩＥＥＥ８０２．２ａｖ規格に準拠したＰＯＮ（Passive optical network）システムが使用されている通信システムの一例を示す図である。図９では、ＯＬＴ１００１は、光ファイバ１００２及び光スプリッタ１００３を介して複数の中継装置１００４−１〜１００４−３と接続している。ＯＬＴ１００１は、集中制御のプロトコルによって中継装置１００４−１〜１００４−３に対してトラフィックを送信するタイミングを決定し、自装置と中継装置１００４−１〜１００４−３との間の通信制御を行う。中継装置１００４−１〜１００４−３のそれぞれは、ＯＬＴ１００１と接続して光ファイバ１００２及び光スプリッタ１００３を介してＰＯＮシステムとしてのＯＮＵ通信機能を備えている。

また、中継装置１００４−１〜１００４−３のそれぞれは、無線ＬＡＮ通信機能も備えており、無線リンク１００５−１〜１００５−３を介して通信端末１００６−１〜１００６−３と通信することができる。中継装置１００４−１〜１００４−３及び通信端末１００６−１〜１００６−３は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier sense multiple access with collision avoidance）に基づいた自律分散制御のプロトコルによって通信制御を行う。
ところで、図９と同様のシステムにおいてＰＯＮシステムと無線ＬＡＮシステムとが連携し、効率的に伝送を行う方式が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。非特許文献１に記載された方式では、効率的な伝送を実現するためにＯＬＴがＰＯＮシステムと無線ＬＡＮシステムとを集中管理する。具体的には、ＯＬＴが通信端末の送信タイミングを集中管理し、通信端末に対して送信許可時間を割り当てることによりＰＯＮシステムと無線ＬＡＮシステムとの間の送信タイミングの不整合から生じる遅延を低減する。

平野 幸男、佐藤 昌幸、山下 晃広、向井 宏明"無線ＬＡＮ収容光アクセスネットワークの一検討"電子情報通信学会総合大会、2013年

図９に示した通信システムにおいて、ＯＬＴ１００１と中継装置１００４−１〜１００４−３との間はＰＯＮシステムであり、中継装置１００４−１〜１００４−３と通信端末１００６−１〜１００６−３との間は無線ＬＡＮシステムである。一般的に、ＰＯＮシステムと無線ＬＡＮシステムとはそれぞれ独立しているため、２つのシステムの間でトラフィックの送受信は同期されていない。

無線ＬＡＮシステムでは、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づいて通信を行うため、送信局（例えば、中継装置１００４−１〜１００４−３又は通信端末１００６−１〜１００６−３）がトラフィックを送信し始める前に一定期間内で無線リンク１００５−１〜１００５−３における電波強度を確認し、他の送信局がトラフィックを送信していないか判断する必要がある。送信局は、電波の強度が一定レベル以下の場合にのみトラフィックの送信を開始する。
一方、無線ＬＡＮシステムで使用される２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯の帯域は、無線ＬＡＮシステムのみならず、他の通信システムにおいても使用される。そのため、他のシステムから放射される電波の強度が十分に強ければ、送信局がＣＳＭＡ／ＣＡによりその電波の存在を検知し、無線ＬＡＮシステムの通信が開始不可能になってしまう。他の通信システムの具体例として無線ＰＡＮ（Personal Area Network）システムやセンサーネットワーク等の２．４ＧＨｚ帯を使用しているシステムがあり、無線ＬＡＮシステムに対して干渉を与えることがある。また、電子レンジのような通信用途ではない電気機器も２．４ＧＨｚ帯の電波を放射し、無線ＬＡＮシステムの通信に影響を与える。

図９の無線リンク１００５−１〜１００５−３では、前述のような無線ＬＡＮシステムや他のシステム（通信と非通信）による干渉が存在する場合、無線ＬＡＮシステムの中継装置１００４−１〜１００４−３及び通信端末１００６−１〜１００６−３はＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルによって干渉がなくなるまでトラフックの送信を遅らせるように制御を行う。
ＰＯＮシステムでは、無線ＬＡＮシステムとのトラフィック送受信が同期されていないため、中継装置１００４−１〜１００４−３が他のシステムの電波との干渉によってトラフィックの送信を開始できないにもかかわらず、ＯＬＴ１００１が光ファイバ１００２及び光スプリッタ１００３を介して中継装置１００４−１〜１００４−３にトラフィックを送信することがある。

中継装置１００４−１〜１００４−３は、干渉がある時間内ではＣＳＭＡ／ＣＡに従い送信を停止している。そのため、中継装置１００４−１〜１００４−３は、ＯＬＴ１００１から受信したトラフィックを直ちに通信端末１００６−１〜１００６−３に送信できず、自装置内でトラフィックをバッファリングする必要がある。無線リンク１００５−１〜１００５−３において干渉がある時間内に中継装置１００４−１〜１００４−３が受信したトラフィックが増加する場合、自装置内のバッファ不足によりトラフィックが廃棄される、いわゆるバッファオーバフローが発生するおそれがあった。
また、干渉を受けていないにもかかわらず、ＯＬＴ１００１からのトラフィックがない場合には干渉を受けていない中継装置１００４−１〜１００４−３は、トラフィックを送信することができない。その結果、無線リンク１００５−１〜１００５−３の帯域の利用効率が低下してしまうおそれがあった。

上記事情に鑑み、本発明は、バッファオーバフローの発生を抑止しつつ、無線リンクにおける帯域の利用効率を向上させる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、複数の中継装置と、前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当装置とを備える通信制御システムであって、前記中継装置は、無線通信に使用しているチャネルにおけるビジー期間の割合を表すビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信する送信部、を備え、前記帯域割当装置は、前記ビジー率の情報を前記中継装置ごとに受信する受信部と、受信された前記ビジー率の情報に基づいて前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当部と、割り当てられた帯域で前記中継装置と通信を行うように送信部の制御を行う送信制御部と、を備える通信制御システムである。

本発明の一態様は、上記の通信制御システムであって、前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記中継装置に接続する通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいた情報であり、
前記帯域割当部は、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす。

本発明の一態様は、上記の通信制御システムであって、前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記中継装置に接続する通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいた情報と、前記通信装置付近の無線区間における通信情報に基づいた情報であり、前記送信部は、前記中継装置と前記中継装置に接続する通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいたビジー率と、前記通信装置付近の無線区間における前記通信情報に基づいたビジー率とのうち、値が高いビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信し、前記帯域割当部は、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす。

本発明の一態様は、無線通信に使用しているチャネルにおけるビジー期間の割合を表すビジー率の情報を中継装置ごとに受信する受信部と、受信された前記ビジー率の情報に基づいて前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当部と、割り当てられた帯域で前記中継装置と通信を行うように送信部の制御を行う送信制御部と、を備える帯域割当装置である。

本発明の一態様は、無線通信に使用しているチャネルにおけるビジー期間の割合を表すビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信する送信部、を備える中継装置である。

本発明の一態様は、複数の中継装置と、前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当装置とを備える通信制御システムにおける通信制御方法であって、前記中継装置が、無線通信に使用しているチャネルにおけるビジー期間の割合を表すビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信する送信ステップ、を有し、前記帯域割当装置が、前記ビジー率の情報を前記中継装置ごとに受信する受信ステップと、受信された前記ビジー率の情報に基づいて前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当ステップと、割り当てられた帯域で前記中継装置と通信を行うように送信部の制御を行う送信制御ステップと、を有する通信制御方法である。

本発明の一態様は、上記の通信制御方法であって、前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記中継装置に接続する通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいた情報であり、前記帯域割当装置は、前記帯域割当ステップにおいて、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす。

本発明の一態様は、上記の通信制御方法であって、前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記中継装置に接続する通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいた情報と、前記通信装置付近の無線区間における通信情報に基づいた情報であり、前記中継装置は、前記送信ステップにおいて、前記中継装置と前記中継装置に接続する通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいたビジー率と、前記通信装置付近の無線区間における前記通信情報に基づいたビジー率とのうち、値が高いビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信し、前記帯域割当装置は、前記帯域割当ステップにおいて、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす。

本発明により、バッファオーバフローの発生を抑止しつつ、無線リンクにおける帯域の利用効率を向上させることが可能となる。

本発明の第１実施形態における通信制御システム１００のシステム構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第１実施形態における帯域割当装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第１実施形態における中継装置２０の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における通信制御システム１００ａのシステム構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２実施形態における中継装置２０ａの処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における通信制御システム１００ａの動作を示すシーケンス図である。 本発明の変形例における通信制御システム１００ａのシステム構成を示す概略ブロック図である。 本発明の変形例における通信制御システム１００ａの動作を示すシーケンス図である。 ＰＯＮシステムが使用されている通信システムの一例を示す図である。

以下、本発明の具体的な構成例（第１実施形態及び第２実施形態）について、図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態における通信制御システム１００のシステム構成を示す概略ブロック図である。本発明の第１実施形態における通信制御システム１００は、帯域割当装置１０、光スプリッタ１２、複数の中継装置２０−１〜２０−Ｍ（Ｍは２以上の整数）を備える。帯域割当装置１０は、光ケーブル１１及び光スプリッタ１２を介して複数の中継装置２０−１〜２０−Ｍと通信可能に接続されている。中継装置２０−１は、アンテナ２１−１及び無線リンク（無線区間）１３−１を介して通信端末（通信装置）３０−１と通信可能に接続されている。また、中継装置２０−Ｍは、アンテナ２１−Ｍ及び無線リンク１３−Ｍを介して通信端末３０−Ｍと通信可能に接続されている。

帯域割当装置１０は、情報処理装置を用いて構成される。帯域割当装置１０は、光ケーブル１１を介した有線通信に使用する帯域の割り当てを行う。
光スプリッタ１２は、帯域割当装置１０から送信された光信号を分配して中継装置２０−１〜２０−Ｍに伝送する。また、光スプリッタ１２は、複数の中継装置２０−１〜２０−Ｍから送信された光信号を集約して帯域割当装置１０に伝送する。
中継装置２０−１〜２０−Ｍは、光ケーブル１１及び光スプリッタ１２を介して帯域割当装置１０との間で有線通信を行う。また、中継装置２０−１〜２０−Ｍは、アンテナ２１−１〜２１−Ｍ及び無線リンク１３−１〜１３−Ｍを介して通信端末３０−１〜３０−Ｍとの間で無線通信を行う。なお、以下の説明では、中継装置２０−１〜２０−Ｍを特に区別しない場合には中継装置２０と称する。

通信端末３０−１〜３０−Ｍは、例えばパーソナルコンピュータ、ノートパソコン、スマートフォン、タブレット装置、ゲーム機器等の情報処理装置を用いて構成される。通信端末３０−１は、中継装置２０−１との間で無線通信を行う。通信端末３０−Ｍは、中継装置２０−Ｍとの間で無線通信を行う。なお、以下の説明では、通信端末３０−１〜３０−Ｍを特に区別しない場合には通信端末３０と称する。また、以下の説明では、アンテナ２１−１〜２１−Ｍを特に区別しない場合にはアンテナ２１と称する。また、以下の説明では、無線リンク１３−１〜１３−Ｍを特に区別しない場合には無線リンク１３と称する。

以下、帯域割当装置１０及び中継装置２０の具体的な構成について説明する。まず、帯域割当装置１０の機能構成について説明する。帯域割当装置１０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、帯域割当プログラムを実行する。帯域割当プログラムの実行によって、帯域割当装置１０は、通信部１０１、中継部１０２、有線通信部（受信部）１０３、帯域割当部１０４、送信制御部１０５を備える装置として機能する。なお、帯域割当装置１０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、帯域割当プログラムは、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、帯域割当プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

通信部１０１は、上位ネットワーク（不図示）を介してサーバ装置（不図示）との間で通信を行う。
中継部１０２は、通信部１０１と有線通信部１０３との間で中継処理を行う。
有線通信部１０３は、各中継装置２０から送信されたビジー率の情報（光信号）を電気信号に変換して自装置に入力する。ビジー率とは、無線通信に使用されているチャネルにおけるビジー期間の割合である。ビジー率は、例えば中継装置２０と、中継装置２０に接続する通信端末３０（以下、「帰属端末３０」という。）との間の無線通信に使用されているチャネルで取得された通信情報に基づいて算出される。通信情報とは、通信に関する情報であり、例えば中継装置２０が受信した信号の電力や雑音の電力などである。また、有線通信部１０３は、中継部１０２から中継された信号（電気信号）を光信号に変換して中継装置２０に送信する。また、有線通信部１０３は、中継装置２０から送信されたサーバ装置（不図示）宛ての信号（光信号）を電気信号に変換して中継部１０２に出力する。

帯域割当部１０４は、受信されたビジー率の情報に基づいて有線通信に使用する帯域の割り当てを中継装置２０ごとに行う。
送信制御部１０５は、帯域割当部１０４によって割り当てられた帯域で各中継装置２０との間で通信を行うように有線通信部１０３を制御する。

次に、中継装置２０の機能構成について説明する。中継装置２０は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、中継プログラムを実行する。中継プログラムの実行によって、中継装置２０は、通信部２０１、中継部２０２、通信情報取得部２０３、通信情報記憶部２０４、算出部２０５、有線通信部（送信部）２０６を備える装置として機能する。なお、中継装置２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、中継プログラムは、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、中継プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

通信部２０１は、アンテナ２１及び無線リンク１３を介して通信端末３０との間で通信を行う。
中継部２０２は、通信部２０１と有線通信部２０６との間で中継処理を行う。
通信情報取得部２０３は、無線区間における通信情報を取得する。具体的には、通信情報取得部２０３は、自装置（中継装置２０）と帰属端末３０との間の無線区間における通信情報を取得する。
通信情報記憶部２０４は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。通信情報記憶部２０４は、通信情報取得部２０３によって取得された通信情報を記憶している。

算出部２０５は、通信情報記憶部２０４に記憶されている通信情報に基づいてビジー率を算出する。例えば、算出部２０５は、一定の期間（例えば、１００ｍｓ）内に取得された通信情報を参照し、自装置と帰属端末３０との間の無線通信に使用されているチャネルがビジー状態であった期間の割合を算出する。チャネルがビジー状態であったか否かの判定は、通信情報の値が一定の値以上であるか否かによって行われる。例えば、算出部２０５は、通信情報の値が一定の値以上である場合にはその通信情報が取得された時刻のチャネルの状況がビジー状態であると判定する。一方、算出部２０５は、通信情報の値が一定の値未満である場合にはその通信情報が取得された時刻のチャネルの状況がアイドル状態であると判定する。
有線通信部２０６は、各中継装置２０から送信されたビジー率の情報（光信号）を電気信号に変換して自装置に入力する。

図２は、本発明の第１実施形態における帯域割当装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。
帯域割当装置１０の有線通信部１０３は、各中継装置２０からビジー率の情報を受信する（ステップＳ１０１）。帯域割当部１０４は、受信されたビジー率の情報に基づいて有線通信に使用する帯域を中継装置２０ごとに割り当てる（ステップＳ１０２）。例えば、帯域割当部１０４は、ビジー率の値が所定の値以上である中継装置２０に対しては他の中継装置２０よりも割り当てる帯域を減らし、ビジー率の値が所定の値未満である中継装置２０に対しては他の中継装置２０よりも割り当てる帯域を増やして中継装置２０ごとに帯域を割り当てる。送信制御部１０５は、中継装置２０ごとに割り当てられた帯域を利用して通信を行うように有線通信部１０３の送信を制御する（ステップＳ１０３）。

図３は、本発明の第１実施形態における中継装置２０の処理の流れを示すフローチャートである。
中継装置２０の通信部２０１は、一定期間（例えば、１００ｍｓ）の間、自装置と帰属端末３０との間の無線区間における通信情報を取得し、通信情報記憶部２０４に記録する（ステップＳ２０１）。算出部２０５は、通信情報記憶部２０４に記憶されている通信情報に基づいてビジー率を算出する（ステップＳ２０２）。有線通信部２０６は、算出されたビジー率の情報（電気信号）を光信号に変換して帯域割当装置１０に送信する（ステップＳ２０３）。

以上のように構成された通信制御システム１００によれば、動的に各中継装置２０に割り当てる帯域を変更させることができる。具体的には、各中継装置２０が自装置と帰属端末３０との間の無線区間における通信情報を一定期間取得し、取得した通信情報に基づいて無線区間のビジー率を算出する。帯域割当装置１０は、各中継装置２０から取得したビジー率を参照し、ビジー率の値が所定の値以上である中継装置２０に対しては割り当てる帯域を他の中継装置２０よりも少なくする。したがって、無線区間において干渉などの影響により通信が行なえない可能性が高い中継装置２０に対しては他の中継装置２０よりもデータサイズが小さい情報が送信される。また、無線区間において干渉などの影響を受けていない可能性が高い中継装置２０に対しては通常のデータサイズ又は他の中継装置２０よりもデータサイズが大きい情報が送信される。その結果、干渉などの影響により通信が行なえない可能性が高い中継装置２０では、データを送信できない場合であっても蓄積される情報が少なくて済む。干渉などの影響を受けていない可能性が高い中継装置２０では、帯域割当装置１０から送信された情報を無線リンク１３を介して通信端末３０に送信することができる。そのため、バッファオーバフローの発生を抑止しつつ、無線リンクにおける帯域の利用効率を向上させることが可能になる。

＜変形例＞
１台の中継装置２０には複数の通信端末３０が接続されるように構成されてもよい。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態における通信制御システム１００ａのシステム構成を示す概略ブロック図である。
第２実施形態における通信制御システム１００ａは、帯域割当装置１０ａ、光スプリッタ１２ａ、複数の中継装置２０ａ（２０ａ−１〜２０ａ−Ｍ）を備える。通信制御システム１００ａでは、中継装置２０ａは、自装置と帰属端末３０ａ（３０ａ−１〜３０ａ−Ｍ）との間の無線区間における通信情報の他に、通信端末３０ａ付近の無線区間における通信情報を取得する。通信端末３０ａ付近の無線区間における通信情報を取得する方法としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｋに規定されている機能が利用される。以下、帯域割当装置１０ａ、光スプリッタ１２ａ、中継装置２０ａ及び通信端末３０ａについて詳細に説明する。

帯域割当装置１０ａは、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、帯域割当プログラムを実行する。帯域割当プログラムの実行によって、帯域割当装置１０ａは、通信部１０１、中継部１０２、有線通信部（受信部）１０３、帯域割当部１０４、送信制御部１０５を備える装置として機能する。なお、帯域割当装置１０ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、帯域割当プログラムは、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、帯域割当プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

帯域割当装置１０ａは、帯域割当装置１０と同様の構成を備える。そのため、帯域割当装置１０ａの説明は省略する。
光スプリッタ１２ａは、帯域割当装置１０ａから送信された光信号を分配して各中継装置２０ａに伝送する。また、光スプリッタ１２ａは、各中継装置２０ａから送信された光信号を集約して帯域割当装置１０ａに伝送する。

中継装置２０ａは、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、中継プログラムを実行する。中継プログラムの実行によって、中継装置２０ａは、通信部２０１、中継部２０２、通信情報取得部２０３ａ、通信情報記憶部２０４ａ、算出部２０５ａ、有線通信部（送信部）２０６、選択部２０７ａを備える装置として機能する。なお、中継装置２０ａの各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、中継プログラムは、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、中継プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。

通信部２０１は、アンテナ２１ａ及び無線リンク１３ａを介して通信端末３０ａとの間で通信を行う。
中継部２０２は、通信部２０１と有線通信部２０６との間で中継処理を行う。
通信情報取得部２０３ａは、無線区間における通信情報を取得する。具体的には、通信情報取得部２０３ａは、自装置（中継装置２０ａ）と帰属端末３０ａとの間の無線区間における通信情報（以下、「自装置付近情報」という。）を取得する。さらに、通信情報取得部２０３ａは、通信端末３０ａに対して通信端末３０ａ付近の無線区間における通信情報の測定を要求する要求信号を生成し、通信部２０１を介して通信端末３０ａに送信する。そして、通信情報取得部２０３ａは、通信端末３０ａ付近の無線区間における通信情報（以下、「端末付近情報」という。）を通信端末３０ａから取得する。

通信情報記憶部２０４ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。通信情報記憶部２０４ａは、通信情報取得部２０３ａによって取得された自装置付近情報及び端末付近情報を記憶している。
算出部２０５ａは、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている自装置付近情報に基づいてビジー率を算出する。例えば、算出部２０５ａは、一定の期間（例えば、１００ｍｓ）内に取得された自装置付近情報を参照し、自装置と帰属端末３０ａとの間の無線通信に使用されているチャネルがビジー状態であった期間の割合を算出する。また、算出部２０５ａは、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている端末付近情報に基づいてビジー率を算出する。例えば、算出部２０５ａは、一定の期間（例えば、１００ｍｓ）内に取得された端末付近情報を参照し、帰属端末３０ａ付近の無線通信に使用されているチャネルがビジー状態であった期間の割合を算出する。

有線通信部２０６は、選択部２０７ａによって選択されたビジー率の情報（電気信号）を光信号に変換して帯域割当装置１０ａに送信する。
選択部２０７ａは、算出部２０５ａによって算出された複数のビジー率の中から候補ビジー率を選択する。候補ビジー率は、複数のビジー率の中でビジー率の値が最も高いビジー率である。選択部２０７ａは、選択したビジー率の情報を有線通信部２０６に出力する。

図５は、本発明の第２実施形態における中継装置２０ａの処理の流れを示すフローチャートである。
中継装置２０ａの通信情報取得部２０３ａは、一定の期間（例えば、１００ｍｓ）の間、自装置付近情報を取得し、取得した自装置付近情報を通信情報記憶部２０４ａに記録する（ステップＳ３０１）。算出部２０５ａは、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている自装置付近情報に基づいてビジー率を算出する（ステップＳ３０２）。次に、通信情報取得部２０３ａは、端末付近情報を通信端末３０ａから取得し、取得した端末付近情報を通信情報記憶部２０４ａに記録する（ステップＳ３０３）。具体的には、まず、通信情報取得部２０３ａは、要求信号を生成し、通信部２０１を介して通信端末３０ａに送信する。次に、通信情報取得部２０３ａは、一定期間の間、端末付近情報を通信端末３０ａから取得する。そして、通信情報取得部２０３ａは、端末付近情報を取得する度に、取得した端末付近情報を通信情報記憶部２０４ａに追加して記録する。

算出部２０５ａは、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている端末付近情報に基づいてビジー率を算出する（ステップＳ３０４）。次に、選択部２０７ａは、候補ビジー率を選択する（ステップＳ３０５）。例えば、選択部２０７ａは、自装置付近情報に基づいて算出されたビジー率の値と端末付近情報に基づいて算出されたビジー率の値とを比較し、ビジー率の値が高いビジー率の値を候補ビジー率に選択する。選択部２０７ａは、選択した候補ビジー率の情報を有線通信部２０６に出力する。有線通信部２０６は、出力された候補ビジー率の情報（電気信号）を光信号に変換して帯域割当装置１０ａに送信する（ステップＳ３０６）。

図６は、本発明の第２実施形態における通信制御システム１００ａの動作を示すシーケンス図である。
中継装置２０ａの通信情報取得部２０３ａは、自装置付近情報を取得する（ステップＳ４０１）。通信情報取得部２０３ａは、取得した自装置付近情報を通信情報記憶部２０４ａに記録する（ステップＳ４０２）。通信情報取得部２０３ａは、ステップＳ４０１及びステップＳ４０２の処理を一定の期間（例えば、１００ｍｓ）繰り返し実行する。一定の期間経過後、算出部２０５ａは、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている自装置付近情報に基づいてビジー率を算出する（ステップＳ４０３）。

次に、通信情報取得部２０３ａは要求信号を生成し、通信部２０１に出力する（ステップＳ４０４）。通信部２０１は、出力された要求信号を通信端末３０ａに送信する（ステップＳ４０５）。
通信端末３０ａは、中継装置２０ａから送信された要求信号を受信する。通信端末３０ａは、受信した要求信号に応じて端末付近情報を取得する（ステップＳ４０６）。通信端末３０ａは、取得した端末付近情報を中継装置２０ａに送信する（ステップＳ４０７）。

中継装置２０ａの通信情報取得部２０３ａは、通信部２０１を介して通信端末３０ａから端末付近情報を取得する（ステップＳ４０８）。通信情報取得部２０３ａは、取得した端末付近情報を通信情報記憶部２０４ａに記録する（ステップＳ４０９）。中継装置２０ａ及び通信端末３０ａは、ステップＳ４０４〜ステップＳ４０９の処理を一定の期間（例えば、１００ｍｓ）繰り返し実行する。一定の期間経過後、算出部２０５ａは、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている端末付近情報に基づいてビジー率を算出する（ステップＳ４１０）。

算出部２０５ａは、ステップＳ４０３及びステップＳ４１０の処理で算出されたビジー率の値を比較して候補ビジー率を選択する（ステップＳ４１１）。その後、算出部２０５ａは、選択した候補ビジー率の情報を有線通信部２０６に出力する。有線通信部２０６は、算出部２０５ａから出力された候補ビジー率の情報（電気信号）を光信号に変換して帯域割当装置１０ａに送信する（ステップＳ４１２）。

帯域割当装置１０ａの有線通信部１０３は、各中継装置２０ａから送信された候補ビジー率の情報（光信号）を電気信号に変換して自装置に入力する（ステップＳ４１３）。帯域割当部１０４は、各中継装置２０ａから送信された候補ビジー率に基づいて、中継装置２０ａごとに帯域の割り当てを行う（ステップＳ４１４）。送信制御部１０５は、中継装置２０ａごとに割り当てられた帯域で各中継装置２０と通信を行うように有線通信部１０３を制御する（ステップＳ４１５）。

以上のように構成された通信制御システム１００ａによれば、通信端末３０ａ付近の無線区間における通信情報を取得することができる。具体的には、中継装置２０ａは、自装置と帰属端末３０ａとの間の無線区間における通信情報に基づいて算出されるビジー率及び通信端末３０ａ付近の無線区間における通信情報に基づいて算出されるビジー率のうち、ビジー率の値が高いビジー率の情報を帯域割当装置１０ａに送信する。これにより、中継装置２０ａは、自装置と帰属端末３０ａとの間の無線区間における通信情報だけでなく、通信端末３０ａ付近の無線区間における通信情報を考慮した情報を帯域割当装置１０ａに送信することができる。そして、帯域割当装置１０ａは、各中継装置２０ａから送信されたビジー率の情報に基づいて、ビジー率の値が所定の値以上である中継装置２０ａに対しては割り当てる帯域を他の中継装置２０ａよりも少なくし、ビジー率の値未満である中継装置２０ａに対しては割り当てる帯域を他の中継装置２０ａよりも増やして中継装置２０ａごとに帯域を割り当てる。その結果、干渉などの影響により通信が行なえない可能性が高い中継装置２０ａでは、データを送信できない場合であっても蓄積される情報が少なくて済む。干渉などの影響を受けていない可能性が高い中継装置２０ａでは、帯域割当装置１０ａから送信された情報を無線リンク１３ａを介して通信端末３０ａに送信することができる。そのため、バッファオーバフローの発生を抑止しつつ、無線リンクにおける帯域の利用効率を向上させることが可能になる。

＜変形例＞
第２実施形態は、第１実施形態と同様に変形されてもよい。
図５のフローチャートにおいて、ステップＳ３０３及びステップＳ３０４の処理がステップＳ３０１及びステップＳ３０２の処理より先に実行されてもよい。また、ステップＳ３０１の処理とステップＳ３０３の処理とが並列に実行されてもよい。
また、本発明の第２実施形態では、中継装置２０ａが通信端末３０ａから端末付近情報を一定期間取得し、取得した端末付近情報に基づいてビジー率を算出する構成を示したが、これに限定される必要はない。例えば、通信端末３０ａがビジー率を算出し、算出されたビジー率の情報を中継装置２０ａが通信情報として取得するように構成されてもよい。以下、図７及び図８を用いて具体的に説明する。

図７は、本発明の変形例における通信制御システム１００ａのシステム構成を示す概略ブロック図である。本発明の変形例における通信制御システム１００ａでは、通信端末３０ａは、通信部３０１ａ、通信情報取得部３０２ａ、通信情報記憶部３０３ａ、算出部３０４ａを備える。
通信部３０１ａは、アンテナ３１ａ及び無線リンク１３ａを介して中継装置２０ａとの間で通信を行う。例えば、通信部３０１ａは、中継装置２０ａから送信された要求信号を受信する。また、例えば、通信部３０１ａは、後述する算出部３０４ａによって算出されたビジー率の情報を中継装置２０ａに送信する。

通信情報取得部３０２ａは、通信部３０１ａによって要求信号が受信されると、一定期間（例えば、１００ｍｓ）の間、端末付近情報を取得する。通信情報取得部３０２ａは、端末付近情報を取得する度に、取得した端末付近情報を通信情報記憶部３０３ａに追加して記録する。
通信情報記憶部３０３ａは、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。通信情報記憶部３０３ａは、通信情報取得部３０２ａによって取得された端末付近情報を記憶している。
算出部３０４ａは、通信情報記憶部３０３ａに記憶されている端末付近情報に基づいてビジー率を算出する。

図８は、本発明の変形例における通信制御システム１００ａの動作を示すシーケンス図である。なお、図６と同様の処理については、図６と同様の符号を付して説明を省略する。
ステップＳ４０１〜ステップＳ４０６までの処理が終了すると、通信端末３０ａの通信情報取得部３０２ａは端末付近情報を取得する（ステップＳ５０１）。通信情報取得部３０２ａは、取得した端末付近情報を通信情報記憶部３０３ａに記録する（ステップＳ５０２）。通信端末３０ａは、ステップＳ５０１及びステップＳ５０２の処理を一定の期間（例えば、１００ｍｓ）繰り返し実行する。一定の期間経過後、算出部３０４ａは、通信情報記憶部３０３ａに記憶されている端末付近情報に基づいてビジー率を算出する（ステップＳ５０３）。その後、通信部３０１ａは、算出されたビジー率の情報を中継装置２０ａに送信する（ステップＳ５０４）。

中継装置２０ａの通信情報取得部２０３ａは、通信端末３０ａから送信されたビジー率の情報を通信情報として取得する（ステップＳ５０５）。次に、通信情報取得部２０３ａは、取得した通信情報を通信情報記憶部２０４ａに記録する。そして、算出部２０５ａは、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている通信情報に基づいてビジー率を算出する。具体的には、通信情報記憶部２０４ａに記憶されている通信情報が１つであるため、算出部２０５ａは記憶されている通信情報で示されるビジー率の値を通信端末３０ａ付近のビジー率として算出する。その後、ステップＳ４１１以降の処理が実行される。
このように構成されることによって、通信端末３０ａ付近のビジー率を算出するために行われる中継装置２０ａと通信端末３０ａとの通信が１回で済む。そのため、無線区間のオーバーヘッドを低減することが可能になる。

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…帯域割当装置， １１、１１ａ…光ケーブル， １２、１２ａ…光スプリッタ， １３、１３−１〜１３−Ｍ、１３ａ、１３ａ−１〜１３ａ−Ｍ…無線リンク， ２０、２０−１〜２０−Ｍ、２０ａ、２０ａ−１〜２０ａ−Ｍ…中継装置， ２１、２１−１〜２１−Ｍ、２１ａ、２１ａ−１〜２１ａ−Ｍ、３１ａ−１…アンテナ， ３０、３０−１〜３０−Ｍ、３０ａ、３０ａ−１〜３０ａ−Ｍ…通信端末， １０１…通信部， １０２…中継部， １０３…有線通信部， １０４…帯域割当部， １０５…送信制御部， ２０１…通信部， ２０２…中継部， ２０３、２０３ａ…通信情報取得部， ２０４、２０４ａ…通信情報記憶部， ２０５、２０５ａ…算出部， ２０６、２０６ａ…有線通信部， ２０７ａ…選択部， ３０１ａ…通信部， ３０２ａ…通信情報取得部， ３０３ａ…通信情報記憶部， ３０４ａ…算出部

Claims (10)

1. 複数の中継装置と、前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当装置とを備える通信制御システムであって、
   前記中継装置は、
   無線通信に使用しているチャネルにおけるビジー期間の割合を表すビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信する送信部、
   を備え、
   前記帯域割当装置は、
   前記ビジー率の情報を前記中継装置ごとに受信する受信部と、
   受信された前記ビジー率の情報に基づいて前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当部と、
   割り当てられた帯域で前記中継装置と通信を行うように送信部の制御を行う送信制御部と、
   を備え、
   前記ビジー率の情報は、前記中継装置もしくは該中継装置に接続する通信装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報である通信制御システム。
2. 前記中継装置は、所定期間内に取得された前記通信情報を参照し、前記通信情報の値が所定値以上であった期間の割合を前記ビジー率の値とし、
   前記送信部は、前記ビジー率の情報として前記ビジー率の値を前記帯域割当装置に送信する、請求項１に記載の通信制御システム。
3. 前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記通信装置との間の無線区間において前記中継装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報であり、
   前記帯域割当部は、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす、請求項１または２に記載の通信制御システム。
4. 前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記通信装置との間の無線区間において前記中継装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報と、前記通信装置付近の無線区間において前記通信装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報であり、
   前記送信部は、前記中継装置と前記通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいたビジー率と、前記通信装置付近の無線区間における前記通信情報に基づいたビジー率とのうち、値が高いビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信し、
   前記帯域割当部は、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす、請求項１または２に記載の通信制御システム。
5. 自装置もしくは自装置に接続する通信装置が無線通信に使用しているチャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報であって、前記チャネルにおけるビジー期間の割合を表すビジー率の情報を帯域割当装置に送信する送信部、
   を備える中継装置。
6. 所定期間内に取得された前記通信情報を参照し、前記通信情報の値が所定値以上であった期間の割合を前記ビジー率の値とし、
   前記送信部は、前記ビジー率の情報として前記ビジー率の値を前記帯域割当装置に送信する、請求項５に記載の中継装置。
7. 複数の中継装置と、前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当装置とを備える通信制御システムにおける通信制御方法であって、
   前記中継装置が、
   無線通信に使用しているチャネルにおけるビジー期間の割合を表すビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信する送信ステップ、
   を実行し、
   前記帯域割当装置が、
   前記ビジー率の情報を前記中継装置ごとに受信する受信ステップと、
   受信された前記ビジー率の情報に基づいて前記中継装置との間の有線通信に使用する帯域を前記中継装置ごとに割り当てる帯域割当ステップと、
   割り当てられた帯域で前記中継装置と通信を行うように送信部の制御を行う送信制御ステップと、
   を実行し、
   前記ビジー率の情報は、前記中継装置もしくは該中継装置に接続する通信装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報である通信制御方法。
8. 前記中継装置は、所定期間内に取得された前記通信情報を参照し、前記通信情報の値が所定値以上であった期間の割合を前記ビジー率の値とし、
   前記送信ステップでは、前記ビジー率の情報として前記ビジー率の値を前記帯域割当装置に送信する、請求項７に記載の通信制御方法。
9. 前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記通信装置との間の無線区間において前記中継装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報であり、
   前記帯域割当ステップでは、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす、請求項７または８に記載の通信制御方法。
10. 前記ビジー率の情報は、前記中継装置と前記通信装置との間の無線区間において前記中継装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報と、前記通信装置付近の無線区間において前記通信装置が前記チャネルで受信した信号または雑音の電力である通信情報に基づいた情報であり、
    前記送信ステップでは、前記中継装置と前記通信装置との間の無線区間における通信情報に基づいたビジー率と、前記通信端末付近の無線区間における通信情報に基づいたビジー率とのうち、値が高いビジー率の情報を前記帯域割当装置に送信し、
    前記帯域割当ステップでは、前記ビジー率の値が所定の値より高い中継装置に対しては他の中継装置よりも割り当てる帯域を減らす、請求項７または８に記載の通信制御方法。

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