JP6020253B2 - 無線基地局装置及び制御プログラム、並びに、通信システム - Google Patents

Description

この発明は、無線基地局装置及び制御プログラム、並びに、通信システムに関し、例えば、無線ＬＡＮ、３Ｇ（第３世代移動通信システム）、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）等の無線ネットワークに適用することができる。

無線通信に用いられる電波帯域は有限であり、効率的に電波帯域を利用する従来技術は多数存在する。

従来の効率的な電波帯域利用に関する技術としては、例えば、特許文献１の記載技術がある。特許文献１に記載された装置では、メディア（通信チャネル）毎に、そのメディアに接続しているアクティブなノード（端末）の数を監視・推定により算出し、アクティブなノードが少ないメディアを利用することが無線の利用効率が高いという前提で電波帯域の割り振りを行っている。

また、従来無線ＬＡＮの通信チャネルの利用を最適化するシステムとして、非特許文献１に記載されたＦＬＵＫＥ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ社製のシステム（ＡｉｒＭａｇｎｅｔ Ｓｕｒｖｅｙ）も存在する。このＡｉｒＭａｇｎｅｔ Ｓｕｒｖｅｙは、新たに無線ＬＡＮ等の基地局を設置する際、設置場所に応じた電波資源の利用状況（どのチャネルが干渉が大きいか、どこまで電波が届くかなど）を確認し、適切な場所で適切なチャネルを用いて適切な信号出力を設定することができるシステムである。

特開２００９−８８９７５号公報

ＦＬＵＫＥ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ社，「ＡｉｒＭａｇｎｅｔ Ｓｕｒｖｅｙ」，[Online]，INTERNET，[２０１３年２月１９日検索]，＜ＵＲＬ：http://jp.flukenetworks.com/enterprise-network/wireless-network/AirMagnet-Survey＞

しかしながら、特許文献１に記載された装置では、メディア間でも相互に干渉をして無線資源の空きが少ない場合や、基地局までの距離に応じた信号レベル・ノイズレベルによる無線資源の優劣があるため、無線資源の干渉を考慮しておらず、アクティブノードが少ないにもかかわらず、帯域を十分に利用できないという課題があった。

ところで、昨今、モバイルトラフィックをオフロードするための無線ＬＡＮ基地局の乱立や、スマートホン等がモバイルルータの機能を持ち無線ＬＡＮの基地局をアドホックに立ち上げられる機能に対応したものが増えており、結果として無線資源を逼迫させる状況が増えている。これらの課題により、非特許文献１に記載されたシステムを用いる場合でも、内線など企業で利用させる無線ＬＡＮに対して再度無線ＬＡＮ設置ソリューションによる調査と再設定をする必要がある。

上述のように、従来技術により構成される通信システムでは、無線基地局装置とコントローラ装置が配置されている。そして、従来技術により構成される通信システムでは、無線基地局装置が、コントローラ装置から与えられるポリシー（電波設計された設定）に基づいて動作する構成となっている。

上述のような従来の通信システムは、単一の無線システムで干渉が存在無い場合には有効な構成であったが、公共の周波数帯（無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）で使用）などでは、コントロールできない電波発生源が存在しうるため、無線資源を無駄に利用してしまうという問題点があった。

また、上述のような従来の通信システムでは、電波干渉発生源に関して、明確に分類できず、特に昨今のモバイルルータや、テザリング機能に対応したスマートホンなどのように、一時的にその場所に発生する電波干渉に対しては対処することが困難であった。

そのため、無線基地局装置間で効率的かつ安定的な無線資源の利用を実現することができる無線基地局装置及び制御プログラム、並びに、通信システムが望まれている。

第１の本発明は、無線通信装置と無線接続する無線基地局装置において、（１）無線資源ごとに受信信号を監視し、検出した信号に係る観測データを時系列ごとに保持する監視手段と、（２）上記監視手段が保持した観測データを、少なくとも、無線資源及び当該無線基地局装置又は周辺の無線基地局装置の組合せごとに振り分けて、それぞれを分析処理単位とし、各分析処理単位の観測データに基づいて、各無線基地局装置による無線資源の利用状態を分析処理する分析手段とを有することを特徴とする。

第２の本発明の制御プログラムは、無線通信装置と無線接続する無線基地局装置に搭載されたコンピュータを、（１）無線資源ごとに受信信号を監視し、検出した信号に係る観測データを時系列ごとに保持する監視手段と、（２）上記監視手段が保持した観測データを、少なくとも、無線資源及び当該無線基地局装置又は周辺の無線基地局装置の組合せごとに振り分けて、それぞれを分析処理単位とし、各分析処理単位の観測データに基づいて、各無線基地局装置による無線資源の利用状態を分析処理する分析手段として機能させることを特徴とする。

第３の本発明の通信システムは、複数の無線通信装置と、複数の無線接続する無線基地局装置とを有する通信システムにおいて、それぞれの上記無線基地局装置として、第１の本発明の無線基地局装置を適用したことを特徴とする通信システム。

本発明によれば、無線基地局装置間で効率的かつ安定的な無線資源の利用を実現することができる。

実施形態に係る無線基地局装置の機能的構成について示したブロック図である。 実施形態に係る通信システムの全体構成について示したブロック図である。 実施形態に係る無線基地局装置の基本動作について示したフローチャートである。 実施形態に係る無線基地局装置の情報整理処理部が行う分析方法について可視化した例（その１）である。 実施形態に係る無線基地局装置の情報整理処理部が行う分析方法について可視化した例（その２）である。 実施形態に係る無線基地局装置の情報整理処理部が行う分析方法について可視化した例（その３）である。 実施形態に係る無線基地局装置の情報整理処理部が生成するＲｅｐｏｒｔ情報（ＸＭＬ形式）の例について示した説明図である。 実施形態に係る無線基地局装置が他の無線基地局装置を制御する場合の例について示したフローチャートである。 実施形態に係る無線基地局装置が他の無線基地局装置の制御に基づいて動作する場合の例について示したフローチャートである。 実施形態に係る通信システムの全体の動作について示したシーケンス図である。 実施形態に係る無線基地局装置の情報整理処理部が生成するＰｌａｎフォーマット（ＸＭＬ形式）の例について示した説明図である。 実施形態に係る無線基地局装置の情報整理処理部が生成する返答用のＰｌａｎフォーマット（ＸＭＬ形式）の例について示した説明図である。 実施形態に係る通信システムの変形例について示したブロック図である。 実施形態に係る通信システムの変形例における、動作について示した説明図である。

（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による無線基地局装置及び制御プログラム、並びに、通信システムの一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。

（Ａ−１）実施形態の構成
図２は、この実施形態の通信システム１の構成例について示している。

図２に示す通信システム１には、３つの無線基地局装置１０（１０−１〜１０−３）及び３つの無線端末２０（２０−１〜２０−３）が配置されている。なお、通信システム１を構成する無線基地局装置１０及び無線端末２０の数は限定されないものである。

無線基地局装置１０（１０−１〜１０−３）は、それぞれ無線通信インタフェース、及び有線通信インタフェースにより、他の通信装置と通信することができる。また、無線基地局装置１０−１〜１０−３は、それぞれ有線通信によりネットワークＮと接続しているものとする。そして、 無線基地局装置１０（１０−１〜１０−３）は、それぞれ、無線端末２０と接続して、無線端末２０をネットワークＮに接続させることができる基地局（アクセスポイント装置等の中継装置）として機能している。

また、無線基地局装置１０−１〜１０−３の間は相互に無線通信（直接、又はマルチホップ通信）又は有線通信（ネットワークＮを介した通信）により通信制御に関する情報等の交換を行うことができるものとする。

次に、各無線基地局装置１０の内部構成について図１用いて説明する。この実施形態では、無線基地局装置１０−１〜１０−３は全て同じ構成であるものとして説明する。

無線基地局装置１０は、無線通信部１１、有線通信部１２、無線資源監視部１３、情報整理処理部１４、及び情報交換部１５を有している。

無線基地局装置１０は、物理的な通信ポート等以外については、プロセッサ、メモリ等を有するプログラムの実施構成(コンピュータ)に、実施形態の制御プログラムをインストールして実行させることにより実現するようにしてもよく、その場合でも機能的には図１のように示すことができる。

無線通信部１１は、無線基地局装置１０の無線通信のインタフェースとして機能するものである。無線基地局装置１０が対応する無線通信方式については限定されないものであるが、この実施形態では、無線ＬＡＮのインタフェースに対応しているものとする。具体的には、この実施形態の無線基地局装置１０は、それぞれＩＥＥＥ ８０２．１１ｂの無線ＬＡＮ通信に対応しているものとして説明する。すなわち、それぞれの無線基地局装置１０の無線通信部１１は、ＩＥＥＥ ８０２．１１ｂの１ｃｈ〜１４ｃｈのいずれかの通信チャネルを用いて無線通信し、イーサネット（登録商標）パケット（ＩＰパケット）を送受信するものとする。なお、各無線基地局装置１０は、複数の無線ＬＡＮインタフェース（例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ等）に対応するようにしてもよいが、この実施形態では、説明を簡易とするために８０２．１１ｂのみに対応するものとして説明する。なお、以下では、無線ＬＡＮ等の通信チャネル（電波帯域）をメディア又は無線資源とも呼ぶものとする。線基地局装置１０はが、複数の無線ＬＡＮインタフェースに対応する場合には、その分利用可能な通信チャネル（無線資源）の数が増えることになる。

そして、この実施形態では、それぞれの無線端末２０は、無線基地局装置１０の無線通信部１１と通信可能な無線ＬＡＮ端末（例えば、モバイルＰＣやスマートホン等）であるものとする。

有線通信部１２は、無線基地局装置１０において、ネットワークＮに接続するための有線通信のインタフェースとして機能するものである。無線基地局装置１０が対応する有線通信方式については限定されないものであるが、この実施形態では、有線ＬＡＮインタフェース（例えば、１０００Ｂａｓｅ−Ｔ、１０００Ｂａｓｅ−ＳＸ等の種々のイーサネットインタフェース）を適用するものとして説明する。なお、他の無線基地局装置１０等とも無線のみで通信する場合には、有線通信部１２は省略するようにしてもよい。

また、無線通信部１１は、受信する電波を通信チャネルごとにモニタリング（監視、観測）して、そのモニタリングにより取得した内容（観測結果）を時系列化したデータ（以下、「時系列データ」と呼ぶ）を生成して、無線資源監視部１３に供給する。

この実施形態では、無線通信部１１は、周期Ｔ１ごとに、通信可能な通信チャネル（この実施形態では通信チャネルｃｈ１〜ｃｈ１４の電波帯域）で受信する信号を、送信元及び宛先の識別子（ＭＡＣアドレス）の組合せと共に認識し、認識した信号のそれぞれについて時系列データを生成する。なお、無線通信部１１は、復号（デコード）できない送信元不明の電波のみを受信した通信チャネルがあった場合には、当該通信チャネルについては、送信元不明のノイズ源（以下、「ｎｏｎｅ」とも表すものとする）からの電波とした時系列データを生成する。

そして、無線通信部１１は、認識した信号の受信強度（Ｓｉｇｎａｌ、ＳｉｇｎａｌＤＢＭ）、ノイズ強度（ノイズの受信強度；Ｎｏｉｓｅ、ＮｏｉｓｅＤＢＭ）を測定し、時系列データとして保持するものとする。なお、無線通信部１１は、時系列データに当該時系列データに係る識別情報として、当該信号の論理ＩＤ（無線ＬＡＮ通信のＳＳＩＤ）、及び物理ＩＤ（無線ＬＡＮ通信の送信元及び宛先のＭＡＣアドレス）を付加するものとして説明する。なお、時系列データに付加する識別情報は、通信方式（通信メディア）に対応する内容を設定する必要がある。また、無線通信部１１は、送信元不明の電波のみを受信した通信チャネルについては、当該通信チャネルの電波についてノイズ強度のみを時系列データとして保持する。

無線資源監視部１３は、無線通信部１１が保持した時系列データを、無線基地局装置１０及び通信チャネルの組合せごとに分析処理単位を設定し、この分析処理単位でクラスター分析する処理（以下、「クラスター分析処理」と呼ぶ）を行う。例えば、無線資源監視部１３は、３つの無線基地局装置１０で、それぞれ異なる通信チャネルを利用している場合には、それぞれの無線基地局装置１０に１つの分析処理単位を設定し、それぞれの時系列データをいずれかの分析処理単位に振り分けてクラスター分析処理を行う。また、例えば、１つの無線基地局装置１０で複数の通信チャネルを利用している場合には、当該無線基地局装置１０に対しては利用している通信チャネル数分の分析処理単位を設定して通信チャネルごとに時系列データを振り分けてクラスター分析処理を行うことになる。なお、無線資源監視部１３は、送信元不明の電波のみを受信した通信チャネルについては、１つの分析処理単位を設定するものとする。

なお、無線資源監視部１３は、当該無線基地局装置１０の周辺の他の無線基地局装置１０について識別子（ＭＡＣアドレスやＳＳＩＤ等）を定期的に収集して管理しておく処理を行う必要がある。

また、上述の分析処理単位の分け方については上述の例に限定されず、例えば無線ＬＡＮのＳＳＩＤで振り分けるようにしてもよいし、通信チャネルだけで振り分けるようにしてもよい。

この実施形態では、無線資源監視部１３は、上述の分析処理単位ごとに、状態Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのいずれかの状態に分類するクラスター分析処理を行うものとして説明する。なお、無線資源監視部１３は、送信元及び宛先のＭＡＣアドレスが明らかな時系列データで構成される分析処理単位については、状態Ａ〜Ｄのいずれかに分類する。また、無線資源監視部１３は、送信元不明の時系列データで構成される分析処理単位については、状態Ｅに分類するものとする。そして、状態Ａ〜Ｅは以下のような定義となっているものとする。なお、以下の状態Ａ〜Ｅの組合せについては限定されないものである。

[状態Ａについて]
状態Ａは、当該分析処理単位に係る信号の受信強度が所定の閾値（以下、「閾値ＴｈＳ１」と呼ぶ）以上であり、さらに、当該分析処理単位に係るノイズ強度が所定の閾値（以下、「閾値ＴｈＮ１」と呼ぶ）未満の状態であるものとする。したがって、状態Ａと判定された分析処理単位に係る無線基地局装置１０は、当該分析処理単位に係る通信チャネルでは、安定した通信状態で動作しているといえる。

[状態Ｂについて]
状態Ｂは、当該分析処理単位に係る信号の受信強度が閾値ＴｈＳ１以上であり、当該分析処理単位に係るノイズ強度も閾値ＴｈＮ１以上の状態であるものとする。状態Ｂと判定された分析処理単位に係る無線基地局装置１０は、当該分析処理単位に係る通信チャネルでは、不安定な通信状態で動作しているといえる。

[状態Ｃについて]
状態Ｃは、当該分析処理単位に係る信号の受信強度が閾値ＴｈＳ１未満の状態であるものとする。状態Ｃと判定された分析処理単位に係る無線基地局装置１０は、当該分析処理単位に係る通信チャネルでは、不安定だがたまに通信可能な状態であると言える。

[状態Ｄについて]
状態Ｃは、当該分析処理単位に係る信号が、継続して観測された期間が一定期間（以下、「期間Ｔ３」と呼ぶものとする）未満だった状態であるものとする。なお、ここでは、期間Ｔ３以上継続して電波を受信可能だった分析処理単位については、上述の状態Ａ〜Ｃのいずれかの状態であるものとする。したがって、状態Ｄと判定された分析処理単位に係る無線基地局装置１０は、当該分析処理単位に係る通信チャネルでは、周辺を通り過ぎただけのノードと通信した状態であると言える。

[状態Ｅについて]
上述の通り、状態Ｅは、当該分析処理単位が送信元不明の時系列データのみで構成された状態であるものとする。すなわち、状態Ｅと判定された分析処理単位に係る無線基地局装置１０は、当該分析処理単位に係る通信チャネルでは、の電波を観測できたが、復号・誤り訂正等の読取処理が不能な状態を示している。言い換えると、この状態Ｅの電波は、送信元不明の電波干渉源（ノイズ源）からの電波と言える。

この実施形態では、無線資源監視部１３は、以上のように、時系列データについて、上述の分析処理単位に振り分けてクラスター分析処理するものとする。上述のクラスター分析処理に適用する各閾値については、予め設定された値を適用するようにしてもよいし学習機により学習した値を適用するようにしても良い。

情報整理処理部１４は、無線資源監視部１３が行ったクラスター分析処理結果に基づいて、各無線基地局装置１０による各通信チャネルの利用状態（通信状態）を分析する処理を行う。具体的には、情報整理処理部１４は、無線資源監視部１３が行ったクラスター分析処理結果を示す情報（以下、「無線資源情報」と呼ぶ）や、他の無線基地局装置１０に報告するための情報（以下、「Ｒｅｐｏｒｔ情報」と呼ぶ）を生成する。また、情報整理処理部１４は、他の無線基地局装置１０から取得した情報等の整理処理や、整理処理した情報に基づく無線資源（通信チャネル）の利用計画を作成する処理も行う。

情報交換部１５は、他の無線基地局装置１０との間の情報交換を行うものである。情報交換部１５は、無線通信（無線通信部１１による通信）又は、有線通信（有線通信部１２及びネットワークＮを介した通信）により、他の無線基地局装置１０との通信を行う。

（Ａ−２）実施形態の動作
次に、以上のような構成を有するこの実施形態の通信システム１の動作を説明する。

（Ａ−２−１）無線基地局装置１０の動作概要について
まず、無線基地局装置１０内の基本動作（動作概要）について、図３のフローチャートを用いて説明する。

この実施形態の無線通信部１１は、監視処理により、期間Ｔ１ごとに各通信チャネルで受信した内容に基づいて、信号の電波強度（Ｓｉｇｎａｌ、ＳｉｇｎａｌＤＢＭ）や、ノイズ強度（Ｎｏｉｓｅ、ＮｏｉｓｅＤＢＭ）、Ｍａｃアドレス（読取可能な信号に含まれる場合に限る）を保持する処理を継続する（Ｓ１０１）。

そして、情報整理処理部１４は、ランダムに選択されるランダム期間Ｔ２が経過するごと（ただし、Ｔ２＞Ｔ１）に、無線通信部１１が保持した時系列データに基づくクラスター分析処理を行う。そして、情報整理処理部１４は、クラスター分析処理を行った結果を整理して無線資源情報を生成する処理、及び、無線資源情報に基づいて他の無線基地局装置１０と連携する処理等を行う（Ｓ１０２）。

次に、情報整理処理部１４が行うクラスター分析処理の結果を整理する処理等（上述のステップＳ１０２の処理の一部）について説明する。

情報整理処理部１４は、期間Ｔ２分の時系列データについて、分析処理単位ごとに振り分け、それぞれの分析処理単位について状態Ａ〜Ｅのいずれかに分類する。

そして、情報整理処理部１４は、それぞれの分析処理単位について、１つのマップにプロットし、分析処理単位間の影響関係等（例えば、通信チャネル間の干渉関係等）を分析する。

情報整理処理部１４が行う具体的なプロット処理については限定されないものであるが、可視化すると、例えば、図４、図５のような図面で表すことができる。なお、図４では、無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４で生成される無線資源情報を可視化した内容となっているものとする。図４、図５では、無線基地局装置１０−１が通信チャネルｃｈ４で通信し、無線基地局装置１０−２が通信チャネルｃｈ１で通信し、無線基地局装置１０−３が通信チャネルｃｈ７で通信している状態についてしめしている。また、ここでは、無線基地局装置１０−１の無線資源監視部１３において、無線基地局装置１０−１の信号（通信チャネルｃｈ４の信号）は状態Ａ、無線基地局装置１０−２の信号（通信チャネルｃｈ１の信号）は状態Ｂ、無線基地局装置１０−３の信号（通信チャネルｃｈ７の信号）は状態Ｄとして分類されたものとする。

図４では、横軸を時間、縦軸を周波数としたマップとなっている。図４では、各信号について、受信強度が大きいほど振幅が大きくなる正弦波形状の曲線（当該信号の通信チャネルの中心周波数を起点（０）とした正弦波形状の曲線）で、各信号による周辺の周波数（通信の通信チャネル）への影響度合いを可視化している。図４では、無線基地局装置１０−１（通信チャネルｃｈ４）の信号の受信強度を示す曲線をＬ１、無線基地局装置１０−２（通信チャネルｃｈ１）の信号の受信強度を示す曲線をＬ２、無線基地局装置１０−３（通信チャネルｃｈ７）の信号の受信強度を示す曲線をＬ３として図示している。 図４では、無線基地局装置１０−１（通信チャネルｃｈ４）の信号は、受信強度が大きいため大きな振幅となり、隣接する通信チャネル（通信チャネルｃｈ３、及びｃｈ５）まで、その曲線の範囲が及んでいる。このように図４では、各通信チャネルでの受信強度の強さに応じて隣接する通信チャネル（電波帯域）にどれだけ干渉するかの減衰量を可視化している。

言い換えると、図４のマップでは、各分析単位の信号レベルに応じて、当該分析処理単位に係る通信チャネルの基準となる周波数（中心周波数）から干渉する周辺の周波数の最小値と最大値を順にプロットしていることになる。これにより、図４のマップでは、受信強度の強い信号ほど、大きな振幅の正弦波状の曲線を描くことになり、当該信号に隣接する通信チャネルへの影響の有無及び度合を可視化している。

なお、図４では、各信号について、時系列データが存在しない時間帯（信号が観測できなかった時間帯）については曲線が描かれていない。例えば、無線基地局装置１０−３の信号の受信強度を示す曲線Ｌ３は、一部の時間帯のみ受信強度が観測されるので、当該一部の時間帯についてのみ曲線が描かれている。

図５では、横軸を時間、縦軸を周波数として、各分析処理単位の信号に対応する領域（以下、「フィールド」と呼ぶ）をマッピングしたヒートマップとなっている。図５では、各信 号を帯形状（横軸である時間軸を長手方向とする帯形状）のフィールドで表現している。
図５では、無線基地局装置１０−１（通信チャネルｃｈ４）の信号の受信強度を示すフィールドをＦ１、無線基地局装置１０−２（通信チャネルｃｈ１）の信号の受信強度を示すフィールドをＦ２、無線基地局装置１０−３（通信チャネルｃｈ７）の信号の受信強度を示すフィールドをＦ３として図示している。

なお、図５のヒートマップにおける各フィールドの帯の幅（縦軸方向の長さ）について、当該フィールドに対応する信号の受信強度が強いほど、長くすることで、図４と同様に各信号による周辺の周波数（通信の通信チャネル）への干渉度合い（影響度合い）を可視化している。図５では、各フィールドの帯の幅は、当該信号の通信チャネルの周波数を起点（０）として、上下方向（縦軸方向）に受信強度に応じた長さとなっている。言い換えると、図５のヒートマップでは、各フィールドの帯の幅を、受信強度に応じて、当該分析処理単位に係る通信チャネルの基準となる周波数（中心周波数）から干渉する周辺の周波数の最小値と最大値に及ぶように配置していることになる。

そして、図５では、各信号について時系列データが存在しない時間帯（信号が観測できなかった時間帯）についてはフィールド（帯形状のフィールド）がマッピングされていない。例えば、無線基地局装置１０−３の信号の受信強度を示すフィールドＦ３は、一部の時間帯のみ受信強度が観測されるので、当該一部の時間帯についてのみマッピングされている。

そして、図５では、各フィールドについて、優先度の高低を、各フィールド内のパターン（視覚効果）で表現している。図５では、優先度の高低を各フィールドに付す点描の粗密で表現している。具体的には、図５では、優先度が高いフィールドほど、点描の密度が高いパターンが付されている。したがって、図５では、優先度が高い方から順に、フィールドＦ１、Ｆ３、Ｆ２となっている。なお、図５のようなヒートマップにおいて、各フィールド内で優先度の高低を示す視覚効果の内容については、色の濃度等他の視覚効果を用いるようにしてもよい。

基本的には、各無線基地局装置１０は、新たに通信チャネルを割当てる際には、未だどの信号にも割り当てられ以内領域（通信チャネル）を、割当てることが望ましい。例えば、各無線基地局装置１０は、図４、図５のような情報に基づいて、空いている通信チャネルを割当てることが望ましい。しかし、各無線基地局装置１０は、全ての通信チャネルが埋まっている（全ての周波数にフィールド）場合には、その中からい優先度の低いフィールドが配置された領域を選択するものとする。

また、図５のようなマップにおいて複数のフィールドが重なり合っている場合には、重なり合うフィールドのうち、優先度の高いフィールドを現状維持（特に制御を行わない）し、優先度の低いフィールドに対する変更の制御（例えば、通信チャネル、出力、所属する無線基地局装置１０等の変更）を行うものとする。

各情報整理処理部１４は、例えば、当該フィールドに対応する状態（状態Ａ〜状態Ｅのいずれか）に応じて、優先度を設定するようにしてもよい。例えば、新たに無線端末２０へ通信チャネルを割当てる際に、「状態Ｅのフィールドは必ず割当を避ける」、「状態Ａのフィールドには割当を遠慮する必要がある」、「状態Ｂは、他の隣接する通信チャネルに対する影響度合いは大きい可能性があるので、通信チャネルの競合が無い程度までは割当を避ける」、「状態Ｃと状態Ｄのフィールドはなるべく割当を避ける」という設計ポリシー（通信システム１の設計ポリシー）がある場合を想定する。この場合、各状態の優先度の例としては、高い方から順に、状態Ｃ、Ｄ、Ｂ、Ａ、Ｅとすることが挙げられる。なお、図５は、上述の各状態の優先度の例に基づいたパターンが各フィールドに付されている。

そして、情報整理処理部１４は、上述の図４、図５のように可視化可能な情報を、無線資源情報として生成する。そして、各無線基地局装置１０の情報整理処理部１４は、無線資源情報を、他の無線基地局装置１０と共有して、通信チャネル、信号の強度（パワー）の調整を行ったり、一部の無線端末２０を肩代わりする等して、最も効率的な通信チャネル（無線資源）の利用が可能となるような計画（以下、「無線資源利用可能計画情報」と呼ぶ）を作成し、作成した無線資源利用計画情報に基づく連携制御を行う。また、他の無線基地局装置１０から、無線資源利用計画情報を得た情報整理処理部１４は、可能な限り、その無線資源利用計画情報に従った設定変更の制御を行う。

例えば、図６のように無線基地局装置１０−１における通信チャネルｃｈ４の信号をフィールドＦ１、無線基地局装置１０−２における通信チャネルｃｈ２の信号をフィールドＦ２とした場合を例として説明する。この場合、フィールドＦ１とフィールドＦ２は重なり合う部分があるので、実際の通信でも干渉が発生している可能性がある。さらに、図６では、フィールドＦ１は状態Ｂ、フィールドＦ２は状態Ａであり、フィールドＦ２の方が優先度が高いことを示している。したがって、この場合、無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４は、優先度の低いフィールドＦ２に係る通信について、フィールドＦ１と干渉しないための制御（例えば、通信チャネルの変更）を行う内容の無線資源利用計画情報を作成することになる。

この実施形態では、情報整理処理部１４は、可視化すると図６に示すようなヒートマップを生成することができる情報を無線資源情報として保持するものとする。なお、情報整理処理部１４が保持する無線資源情報の形式は限定されないものであるが、この実施形態では、情報整理処理部１４は、期間Ｔ１ごとの時系列データと当該時系列データに対応する状態（状態Ａ〜状態Ｅのいずれか）を無線資源情報として保持するものとして説明する。

そして、情報整理処理部１４は、保持した無線資源情報に基づいて、他の無線基地局装置１０へ送信するためのＲｅｐｏｒｔ情報を生成する。Ｒｅｐｏｒｔ情報としては、全ての無線資源情報を含むようにしてもよい。

Ｒｅｐｏｒｔ情報の具体的なデータ構造については限定されないものであるが、例えば、図７に示すようにＸＭＬで記述した内容としてもよい。図７に示すＸＭＬソースでは、ステップＳ３００の部分で、１つの期間Ｔ１（図７ではＴ１＝３０分）に係る通信チャネルごとの時系列データが記述されている。また、図７に示すＸＭＬソースでは、ステップＳ３０１の部分で、通信チャネルｃｈ１上における、各状態（Ａ〜Ｅ）の時系列データ（ｓｓｉｄ、ＭＡＣアドレス、ｓｉｇｎａｌの値、及びｎｏｉｓｅの値）が記述されている。なお、図７のステップＳ３０１の部分では、通信チャネルｃｈ１に状態Ａ〜Ｅの各状態に係る時系列データが存在するものとして記述している。また、状態Ｅの時系列データについては、対応するＳＳＩＤやＭＡＣアドレスが存在しないため「none」と記述している。また、図７では省略されているが、実際には、ステップＳ３００のような期間Ｔ１分の時系列データが複数（例えば、期間Ｔ２分）記述されているものとする。なお、図７のＸＭＬソースについての著作権は出願人が有している。

（Ａ−２−３）通信制御処理について
無線基地局装置１０−１〜１０−３は同様に上述の図３のフローチャートの処理を行うが、ここでは、無線基地局装置１０−１により上述のステップＳ１０２の処理（無線資源情報を生成する処理、及び、無線資源情報に基づいて他の無線基地局装置１０と連携する処理）が行われたものとする。従って以下では、無線基地局装置１０−１の制御に基づいて、無線基地局装置１０−２、１０−３が動作する場合の例について説明する。

このときの、無線基地局装置１０−１の動作をフローチャートで示すと、図８のようになる。また、無線基地局装置１０−２、１０−３の動作をフローチャートで示すと図９のようになる。さらに、無線基地局装置１０−１〜１０−３の動作をシーケンス図で示すと図１０のようになる。

まず、無線基地局装置１０−１が上述のステップＳ１０２の処理に移行し、無線資源監視部１３により、無線資源情報及びＲｅｐｏｒｔ情報が生成されたものとする。そして、無線資源監視部１３により、Ｒｅｐｏｒｔ情報が情報交換部１５に供給され、無線基地局装置１０では図８のフローチャートの処理が開始される。情報交換部１５は、Ｒｅｐｏｒｔ情報が供給されるとランダムに選択された期間Ｔ２分待機する（Ｒａｎｄｏｍ Ｗａｉｔを実行する）（図８のＳ４０１）。

そして、Ｒａｎｄｏｍ Ｗａｉｔの終了後（図１０のＳ６０１）に、情報交換部１５は、Ｒｅｐｏｒｔ情報をブロードキャスト通信により周辺（近隣）の無線基地局装置１０に送信し（図８のＳ４０２、図１０のＳ６０１）、所定の時間返答待ちを開始する（図８のＳ４０３）。

そして、Ｒｅｐｏｒｔ情報を受信した無線基地局装置１０−２、１０−３では、それぞれ図９のフローチャートの処理が開始されることになる。

無線基地局装置１０−２、１０−３では、情報交換部１５によりＲｅｐｏｒｔ情報が受信される（図９のＳ５０１）。

そして、無線基地局装置１０−２、１０−３の情報整理処理部１４は、Ｒｅｐｏｒｔ情報が供給されると、そのＲｅｐｏｒｔ情報に基づいて、自装置が送受信する信号と干渉するか否かを判定する（図９のＳ５０２、図１０のＳ６０３、Ｓ６０４）。

ここで、Ｒｅｐｏｒｔ情報に、自装置が送受信する信号と干渉する信号が含まれていない場合には、情報整理処理部１４は、そのＲｅｐｏｒｔ情報を無視して（図９のＳ５０７）処理を終了する。一方、Ｒｅｐｏｒｔ情報に、自装置が送受信する信号と干渉する信号が含まれている場合には、当該無線基地局装置１０は後述する図９のステップＳ５０３から動作する。

ここでは、Ｒｅｐｏｒｔ情報の内容は、可視化すると上述の図６のようになるものとする。したがって、無線基地局装置１０−２では、上述のステップＳ５０２で、Ｒｅｐｏｒｔ情報に、自装置が送受信する信号と干渉する信号が含まれると判断され、後述のステップＳ５０３から動作する。一方、無線基地局装置１０−３では、Ｒｅｐｏｒｔ情報に、自装置が送受信する信号と干渉する信号が含まれないと判断され、ステップＳ５０７の処理によりＲｅｐｏｒｔ情報が無視され処理が終了される。

そして、Ｒｅｐｏｒｔ情報に、自装置が送受信する信号と干渉する信号が含まれると判断した無線基地局装置１０−２の情報整理処理部１４は、無線基地局装置１０−１に対して、Ｒｅｐｏｒｔ情報を返答する処理が行われる（図９のＳ５０３、図１０のＳ６０５）。ここでは、無線基地局装置１０−２の情報整理処理部１４は、自装置で生成されたＲｅｐｏｒｔ情報を、無線基地局装置１０−１に返答するものとして説明する。なお、ここでは、説明を簡易とするため、線基地局装置１０−２の情報整理処理部１４で生成されるＲｅｐｏｒｔ情報も無線基地局装置１０−１と同様の内容（上述の図６と同様の内容）であったものとする。

そして、無線基地局装置１０−１では、上述のステップＳ４０３で開始した返答待ちの一定時間が経過し（図１０のシーケンス図のＳ６０６）、次の処理に移行することになる。このとき、無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４では、返答されたＲｅｐｏｒｔ情報も利用して、返答してきた無線基地局装置１０−２も含めた最適化の計画（Ｐｌａｎ）を探索し、その探索結果を示す無線資源利用計画情報を生成する（図８のＳ４０４、図１０のＳ６０７）。

ここでは、無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４は、図６に示すフィールドＦ２に対応する無線端末２０−２との通信について肩代わりをして、別の通信チャネル（例えば、通信チャネルｃｈ１）を割当てるという内容の無線資源利用計画情報を生成したものとする。具体的には、この場合無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４は、肩代わりする無線端末２０−２に係る識別子（ＭＡＣアドレス及びＳＳＩＤを含む）を指定する内容を含めるものとする。

情報整理処理部１４が生成する無線資源利用計画情報の具体的なデータ形式については限定されないものであるが、Ｒｅｐｏｒｔ情報と同様にＸＭＬの形式としてもよい。情報整理処理部１４は、無線資源利用計画情報として、例えば、図１１のような形式のＸＭＬのフォーマットのデータを生成する。以下では、情報整理処理部１４が生成するＸＭＬ化された無線資源利用計画情報をＰｌａｎフォーマットと呼ぶものとする。

そして、無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４は、生成したＰｌａｎフォーマットを、情報交換部１５に供給してユニキャストで、無線基地局装置１０−２に送信する（図８のＳ４０５、図１０のＳ６０８）。

無線基地局装置１０−１から、Ｐｌａｎフォーマットを受信すると、無線基地局装置１０−２の情報整理処理部１４は、そのＰｌａｎフォーマットに基づいて、無線端末２０−２の肩代わりが可能となることを把握する。そして、無線基地局装置１０−２の情報整理処理部１４は、そのＰｌａｎフォーマットに従って設定変更（無線端末２０−２をリリースして無線基地局装置１０−１にローミングする処理）を開始する（図９のＳ５０５、図１０のＳ６０９）。

次に、無線基地局装置１０−２の情報整理処理部１４は、受信したＰｌａｎフォーマットに対して、無線端末２０−２と接続するために必要な情報（例えば、接続ユーザと認証に関する情報）を追加し、設定終了通知として生成する。そして、無線基地局装置１０−２の情報整理処理部１４は、設定終了通知のＰｌａｎフォーマットを、情報交換部１５に供給してユニキャストで、無線基地局装置１０−１に送信する（図９のＳ５０６、図１０のＳ６１０）。

なお、情報整理処理部１４が、図１１に示すようなＰｌａｎフォーマットを受信して、そのＰｌａｎフォーマットに基づいて設定終了通知のＰｌａｎフォーマットを生成した場合、例えば、図１２のような内容となる。なお、図１１、図１２のＸＭＬソースについての著作権は出願人が有している。

そして、無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４は、設定終了通知のＰｌａｎフォーマットを受信すると、受信した設定終了通知のＰｌａｎフォーマットに基づいて、無線端末２０−２の肩代わりを実行する（図８のＳ４０６、図１０のＳ６１１）。 なお、図１０においては詳細について図示を省略しているが、実際には、無線基地局装置１０−１と無線基地局装置１０−２との間で、無線端末２０のローミングのシーケンスが実行されることになる。

（Ａ−３）実施形態の効果
この実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。

無線基地局装置１０では、情報整理処理部１４により、時系列データを分析処理単位ごと（無線基地局装置１０と通信チャネルの組合せごと）に振り分けて分析処理（例えば、クラスター分析処理）を行い、可視化するマップ（例えば、図４、図５のようなマップ）を生成している。これにより、無線基地局装置１０では、各無線チャネル（無線資源）の影響関係（干渉関係）を容易に把握し、干渉原因の把握や、効率の良い無線資源の利用計画の作成を容易としている。

また、無線基地局装置１０では、無線資源情報（Ｒｅｐｏｒｔ情報）の交換により、適当なタイミングで制御側となる装置（上述の例では、無線基地局装置１０−１）が、全体を取りまとめて、接続しているユーザ（無線端末２０）を引き継ぐことで、効率的な通信チャネル（無線資源）の利用や、Ａｃｔｉｖｅな無線基地局装置１０の数を減らすことができる。

（Ｂ）他の実施形態
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。

（Ｂ−１）上記の実施形態では、無線基地局装置１０は、無線ＬＡＮのアクセスポイントとして機能するものとして説明したが、本発明の無線基地局装置は、無線ＬＡＮに限定されず、ＬＴＥや携帯電話等の他の無線通信方式の基地局に適用するようにしてもよいことは当然である。

（Ｂ−２）上記の実施形態の動作説明の例（上述の図６、図８、図９、図１０）では、無線基地局装置１０−２の配下の無線端末２０−２を、無線基地局装置１０−１が肩代わりすることで、信号間の干渉（無線チャネル間の干渉）を回避していたが、肩代わりができない場合（例えば、セキュリティ上の理由等により肩代わりできない場合）には、無線基地局装置１０−２側での信号のパワー調整や、通信チャネルの変更により信号間の干渉を回避するようにしてもよい。具体的には、例えば、無線基地局装置１０−１の情報整理処理部１４で、Ｐｌａｎフォーマットの中に、「＜ｓｉｇｎａｌ＞」というタグを追加して、設定変更後の当該信号のパワーの値を記述するようにしてもよい。

上述の通り、信号間での干渉が発生した場合には、無線基地局装置１０間で種々の制御が可能であり、装置設計やシステム設計（無線基地局装置１０に対する設定）により、最適な制御内容を選択させるようにしてもよい。このように、通信システム１では、無線基地局装置１０間で、相互に調整するための拡張が可能であるため、様々な最適制御の結果を用いて相互に調整することも可能となり、よりスマートに制御することが可能となるため、管理のための煩雑さを抑えられるという効果を奏する。

また、無線基地局装置１０間で無線端末２０を肩代わりした際などに、それぞれの無線基地局装置１０によってネットワーク制御のポリシーが違う場合などもあるため、例えば、ＢＹＯＤ（Ｂｒｉｎｇ ｙｏｕｒ ｏｗｎ ｄｅｖｉｃｅ）対応のネットワーク装置と同様のセキュリティを適用するようにしてもよい。例えば、無線端末２０を肩代わりした無線基地局装置１０において、ＶＬＡＮを用いて、肩代わりした無線端末２０と、既存の無線端末２０とで、論理的に隔離されたネットワーク環境とし、ＶＬＡＮごとに異なるネットワーク制御（例えば、セキュリティ方式やセキュリティＩＤ等）を適用することで、ユーザに期待されるセキュリティや品質などを担保することができる。

（Ｂ−３）上記の実施形態では、各無線基地局装置１０の配下に直接無線端末２０を接続（収容）する構成について説明したが、無線基地局装置１０の配下に無線基地局装置１０を接続（収容）する構成となることもあり得る。

例えば、図１３のように、無線基地局装置１０の配下に、テザリング機能等により無線アクセスポイントとして機能するスマートホン３０（モバイルルータとしてもよい）が接続されており、さらにそのスマートホン３０の配下に、無線端末２０としてのモバイルＰＣ等が接続されている場合が挙げられる。図１３では、スマートホン３０は、図１に示す無線基地局装置１０の構成から有線通信部１２を省略した構成に相当するものであるものとする。そして、無線基地局装置１０と、スマートホン３０とが上記の実施形態の無線基地局装置１０間と同様の連携を行うと、図１４のように、スマートホン３０の配下の無線端末２０を、無線基地局装置１０側に肩代わりさせることが可能となる。

例えば、無線ＬＡＮのアクセスポイントを備えるカフェ等で、顧客がそれぞれスマートホン（モバイルルータとしてもよい）でモバイルＰＣをテザリングにより接続させた場合、当該カフェの中では大量のアクセスポイントが密集した状態となるため、干渉が大きくなり通信品質が劣化することになる。このような環境で、当該カフェのアクセスポイント及び顧客のスマートホンに、上記の実施形態の無線基地局装置１０を適用することにより、カフェのアクセスポイント及び顧客のスマートホンが、Ｒｅｐｏｒｔ情報を共有して信号の干渉を認識し、カフェのアクセスポイントに各モバイルＰＣを肩代わり（直接接続）させることができる。これにより、当該カフェでは、アクセスポイントとしての機能がアクティブな状態となるスマートホンが減り、当該カフェのアクセスポイントで通信チャネル（無線資源）の集中管理ができるため、効率的な通信チャネルの活用を実現することができる。

１…通信システム、１０…無線基地局装置、１１…無線通信部、１２…有線通信部、１３…無線資源監視部、１４…情報整理処理部、１５…情報交換部、１０、１０−１〜１０−３…無線基地局装置、２０、２０−１〜２０−３…無線端末、Ｎ…ネットワーク。

Claims (12)

1. 無線通信装置と無線接続する無線基地局装置において、
   無線資源ごとに受信信号を監視し、検出した信号に係る観測データを時系列ごとに保持する監視手段と、
   上記監視手段が保持した観測データを、少なくとも、無線資源及び当該無線基地局装置又は周辺の無線基地局装置の組合せごとに振り分けて、それぞれを分析処理単位とし、各分析処理単位の観測データに基づいて、各無線基地局装置による無線資源の利用状態を分析処理する分析手段と
   を有することを特徴とする無線基地局装置。
2. 上記観測データには、少なくとも信号の受信レベル及び当該信号に対するノイズレベルが含まれることを特徴とする請求項１に記載の無線基地局装置。
3. 上記分析手段は、無線資源間の信号の干渉関係を分析する干渉関係分析処理を行うことを特徴とする請求項２に記載の無線基地局装置。
4. 上記分析手段は、各分析処理単位の受信レベルに応じて、当該分析処理単位に係る無線資源の基準となる周波数から、時系列毎の干渉周波数の最小値と最大値を順にプロットしたマップを用いて、無線資源間の信号の干渉関係を把握して、干渉関係分析処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の無線基地局装置。
5. 上記分析手段は、各分析処理単位の観測データに基づいた分析により、当該分析処理単位に係る無線資源での、当該分析処理単位に係る無線基地局装置の状態を分類する状態分類処理も行うことを特徴とする請求項３に記載の無線基地局装置。
6. 上記分析手段は、各分析処理単位の受信レベルに応じて、当該分析処理単位に係る無線資源の基準となる周波数から、時系列毎の干渉周波数の最小値から最大値までの幅となるフィールドをマッピングしたヒートマップを用いて、無線資源間の信号の干渉関係を把握して、干渉関係分析処理を行うことを特徴とする請求項５に記載の無線基地局装置。
7. 上記分析手段は、上記ヒートマップの各フィールドについて当該フィールドに係る分析処理単位について分類された状態に応じた視覚効果が施されていることを特徴とする請求項６に記載の無線基地局装置。
8. 上記分析手段による分析結果の一部又は全部を含む分析情報を上記周辺の無線基地局装置と交換する交換手段をさらに有し、
   上記分析手段は、上記交換手段により取得した上記周辺の無線基地局装置からの分析情報も利用した分析処理を行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の無線基地局装置。
9. 上記分析手段の分析処理の結果に基づいて、無線資源の最適な無線資源利用計画を作成する無線資源利用計画処理を行う計画手段と、
   上記計画手段が作成した上記無線資源利用計画に従って、当該無線基地局装置及び上記周辺の無線基地局装置を制御して、当該無線基地局装置及び上記周辺の無線基地局装置による無線資源の利用を、上記無線資源利用計画に従った内容とする制御手段と
   をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の無線基地局装置。
10. 上記周辺の無線基地局装置から供給された無線資源利用計画の情報に従って、当該無線基地局装置の無線資源の利用内容を変更することを特徴とする被制御手段をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の無線基地局装置。
11. 無線通信装置と無線接続する無線基地局装置に搭載されたコンピュータを、
    無線資源ごとに受信信号を監視し、検出した信号に係る観測データを時系列ごとに保持する監視手段と、
    上記監視手段が保持した観測データを、少なくとも、無線資源及び当該無線基地局装置又は周辺の無線基地局装置の組合せごとに振り分けて、それぞれを分析処理単位とし、各分析処理単位の観測データに基づいて、各無線基地局装置による無線資源の利用状態を分析処理する分析手段と
    して機能させることを特徴とする制御プログラム。
12. 複数の無線通信装置と、複数の無線接続する無線基地局装置とを有する通信システムにおいて、それぞれの上記無線基地局装置として、請求項１〜１０のいずれかの無線基地局装置を適用したことを特徴とする通信システム。

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