JP6579447B2 - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の稠密環境において、各無線局のＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）制御に起因するスループットの低下を改善する無線通信システムおよび無線通信方法に関する。

近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。

IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。

IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている。

無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50〜70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする通信局が増えればさらに低下する。

一方で、有線ＬＡＮでは、Ethernet（登録商標）の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home)の普及から、 100Ｍbps 〜１Ｇbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。

そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大され、また、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。

さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHzまで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ−ＭＩＭＯ）送信方法の導入が決定している。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。

IEEE802.11規格の無線ＬＡＮは、 2.4ＧHz帯または５ＧHz帯の免許不要な周波数帯で運用するため、IEEE802.11規格の無線基地局は、無線ＬＡＮセル（ＢＳＳ：Basic Service Set ）を形成する際に、自無線基地局で対応可能な周波数チャネルのうち、運用する周波数チャネルを決定する必要がある。

さらに、IEEE802.11ｎ規格またはIEEE802.11ac規格の無線基地局では、運用する帯域幅も決定する必要がある。例えば、IEEE802.11ｎ規格の場合は、帯域幅は最大で40ＭHzまで対応可能であるが、周辺の無線環境状況によって40ＭHzではなく20ＭHzで運用した方が効率的な場合がある。同様に、IEEE802.11ac規格の場合は、連続した80ＭHzまたは連続した 160ＭHzまたは非連続の80＋80ＭHz、すなわち最大で 160ＭHzまで対応可能であるが、周辺の無線環境状況によって40ＭHzや20ＭHzで運用した方が効率的な場合がある。

自セルで使用するチャネル、帯域幅およびそれ以外のパラメータの設定値および自無線基地局において対応可能なその他のパラメータは、定期的に送信するBeaconフレームや、無線端末から受信するProbe Request フレームに対するProbe responseフレーム等に記載し、運用が決定された周波数チャネル上でフレームを送信し、配下の無線端末および周辺の他通信局に通知することで、セルの運用を行っている。

自セルで使用するパラメータの設定値には、例えば、アクセス権取得に関するパラメータ値やＱｏＳ（Quality of Services ）等のパラメータ値が含まれる。また、自無線基地局において対応可能なその他のパラメータには、フレーム送信に用いる帯域幅、制御フレーム送信に使用する基本データレートや、データ送受信可能な変調方式と符合化率に関するデータレートセットなどが含まれる。

無線基地局において、周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法には、次の４つの方法がある。
(1) 無線基地局の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法
(2) 無線基地局を運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
(3) 各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
(4) 無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法

ここで、IEEE802.11ac規格においてチャネル帯域幅を40ＭHz、80ＭHz、 160ＭHzと広くする場合、５ＧHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20ＭHzで19チャネルだったものが、９チャネル、４チャネル、２チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。

また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4ＧHz帯の無線ＬＡＮでは３つ、５ＧHz帯の無線ＬＡＮでは２つ，４つ，９つ，または19のチャネルになるので、実際に無線ＬＡＮを導入する際には無線基地局が自ＢＳＳ内で使用するチャネルを選択する必要がある。

このとき、使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ数が多い無線ＬＡＮの稠密環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS ）。その場合、同一チャネルを使用するＢＳＳ間の干渉の影響により、当該ＢＳＳおよびシステム全体のスループットが低下することになる。そのため無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。

具体的には、送信要求が発生した通信局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space ）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の通信局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。通信局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の通信局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権（ＴＸＯＰ：Transmission Opportunity）を得る。チャネルの利用権を得た通信局（ＴＸＯＰ Holder ）は、同一ＢＳＳ内の他の通信局にデータを送信し、またそれらの通信局からデータを受信できる。このようなＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるため、送信機会（チャネルの利用権を得る機会）が低下し、スループットが低下することになる。したがって、周辺環境をモニタリングし、適切なチャネルを選択することが重要になる。

無線基地局におけるチャネルの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用しているが、最も一般的なチャネル選択方法としては、干渉電力の最も少ないチャネルを自律分散的に選択する方法がある。無線基地局は、一定期間すべてのチャネルについてキャリアセンスして最も干渉電力が小さいチャネルを選択し、選択したチャネル上で配下の端末装置とデータの送受信を行う。なお、干渉電力とは、近隣ＢＳＳや他システムから受信する信号のレベルであり、例えば、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indicator）により測定することができる。

また、IEEE802.11標準規格では、ＢＳＳ周辺の無線状況が変化した場合におけるチャネルの変更手順が規定されているが、基本的に、レーダ検出などによる強制移行以外は、一度選択したチャネルの再選択を行っていない。すなわち、現状無線ＬＡＮでは、無線状況の変化に応じたチャネルの最適化は行われていない（非特許文献１）。

守倉正博、久保田周治監修、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」改訂三版、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月.

前述した周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法 (1)〜(4) のうち、特に安価な無線基地局は、(1) の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータをそのまま使用することが多い。しかし、近くに同じ製造メーカの無線基地局が複数台設置された環境の場合は、全ての無線基地局が同じ周波数チャネルや送信電力値を使うことになるので、無線基地局間で干渉が発生してしまい通信品質が劣化する問題がある。

一般家庭など比較的小規模なネットワークでは、(2) の無線ＬＡＮを運用するユーザが適切なパラメータを設定することが考えられる。しかし、外部干渉源がない環境では各種パラメータの設定は可能だが、都市部や集合住宅など周りで無線ＬＡＮが使われている環境、または中規模や大規模なネットワークでは、ユーザまたは管理者による適切なパラメータ設定が困難である。

自律分散動作が可能な無線基地局は、(3) の各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値の選択が可能である。しかし、無線基地局が起動される順番によって適切なパラメータ値が異なる。

また、それぞれの無線基地局は自局における最適なパラメータ値を選択して設定するため、局所的に最適化が可能だがシステム全体の最適化はできず、さらに周辺無線環境が変わった場合は対応が困難となる。例えば、起動中の無線基地局数の変化、各々の無線基地局配下の無線端末装置の変化、各々のセル内の無線装置により送出されるデータ量の変化などの環境変化が起きたときに、使用チャネルや帯域幅の最適化を行っていないため、各々のセルのスループット間で差が生じたり、システム全体でもスループットが劣化したりするという問題がある。

ところで、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境においてＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合は、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるが、その要因として隠れ端末およびさらし端末の問題がある。

図１２は、隠れ端末およびさらし端末の関係におけるアクセス権獲得状況を示す。
図１２において、無線基地局ＡＰ１に隣接して、同一チャネルを使用する無線基地局ＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４が存在するネットワークにおいて、ＡＰ１とＡＰ２とＡＰ３は互いに干渉し、ＡＰ１とＡＰ４も互いに干渉する関係にあるが、ＡＰ２，ＡＰ３と隣接しないＡＰ４は互いにキャリアセンスによって検出できない「隠れ端末」の関係にある。したがって、ＡＰ２とＡＰ３は一方が送信中のときは他方がチャネルビジーとなるが、ＡＰ４とＡＰ２，ＡＰ３との間では互いに無関係に送信が可能であり、結果としてＡＰ１はＡＰ２〜ＡＰ４の少なくとも１つが送信中のときはチャネルビジーとなってアクセス権を獲得できない「さらし端末」の状態になる。

本発明は、無線ＬＡＮの稠密環境において隠れ端末およびさらし端末の影響によるスループットの低下を回避できるように無線基地局が使用するチャネルを選択する無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、複数の無線基地局とそれぞれ配下の無線端末を備え、該複数の無線基地局が所定数のチャネルの中から一部のチャネルを共用して配下の無線端末と無線通信を行う無線通信システムにおいて、無線基地局は、受信信号強度が所定の閾値以上となる２つの無線基地局を「隣接する」および「隣接無線基地局」とし、該隣接無線基地局間でそれぞれの識別子と使用チャネルを含む無線環境情報を送受信し、自局に隣接する隣接無線基地局および該隣接無線基地局に隣接する次隣接無線基地局の使用チャネルを収集して保持する無線環境情報収集・保持手段と、隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、または隣接無線基地局および次隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、所定数のチャネルの中から自局の使用チャネルとして、自局がさらし端末にならず、かつ他局をさらし端末にしないチャネルを選択して設定するチャネル選択・設定手段とを備える。

第１の発明の無線通信システムにおいて、チャネル選択・設定手段は、所定のチャネルを共用する隣接無線基地局同士が互いに隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない構成である。
第１の発明の無線通信システムにおいて、チャネル選択・設定手段は、所定のチャネルを共用する隣接無線基地局と次隣接無線基地局があって自局と次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない構成である。

第１の発明の無線通信システムにおいて、チャネル選択・設定手段は、それぞれ所定のチャネルを共用しながら互いに隣接しない隣接無線基地局のペア数をチャネルごとに計数し、該ペア数が最少のチャネルを選択する構成である。

第１の発明の無線通信システムにおいて、チャネル選択・設定手段は、第１のチャネルを共用しながら互いに隣接しない第１の隣接無線基地局のペアがあり、第２のチャネルを共用する第２の隣接無線基地局と次隣接無線基地局があって自局と次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局のスループットを優先する場合には第２のチャネルを選択し、第２の隣接無線基地局のスループットを優先する場合には第１のチャネルを選択する構成である。

第２の発明は、複数の無線基地局とそれぞれ配下の無線端末を備え、該複数の無線基地局が所定数のチャネルの中から一部のチャネルを共用して配下の無線端末と無線通信を行う無線通信方法において、無線基地局は、受信信号強度が所定の閾値以上となる２つの無線基地局を「隣接する」および「隣接無線基地局」とし、該隣接無線基地局間でそれぞれの識別子と使用チャネルを含む無線環境情報を送受信し、自局に隣接する隣接無線基地局および該隣接無線基地局に隣接する次隣接無線基地局の使用チャネルを収集して保持する第１のステップと、隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、または隣接無線基地局および次隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、所定数のチャネルの中から自局の使用チャネルとして、自局がさらし端末にならず、かつ他局をさらし端末にしないチャネルを選択して設定する第２のステップとを有する。

第２の発明の無線通信方法において、第２のステップは、所定のチャネルを共用する隣接無線基地局同士が互いに隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない処理を行う。

第２の発明の無線通信方法において、第２のステップは、所定のチャネルを共用する隣接無線基地局と次隣接無線基地局があって自局と次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない処理を行う。

第２の発明の無線通信方法において、第２のステップは、それぞれ所定のチャネルを共用しながら互いに隣接しない隣接無線基地局のペア数をチャネルごとに計数し、該ペア数が最少のチャネルを選択する処理を行う。

第２の発明の無線通信方法において、第２のステップは、第１のチャネルを共用しながら互いに隣接しない第１の隣接無線基地局のペアがあり、第２のチャネルを共用する第２の隣接無線基地局と次隣接無線基地局があって自局と次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局のスループットを優先する場合には第２のチャネルを選択し、第２の隣接無線基地局のスループットを優先する場合には第１のチャネルを選択する処理を行う。

本発明は、無線基地局がさらし端末にならないように、また他の無線基地局をさらし端末にしないように、隣接無線基地局および次隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて自局の使用チャネルの選択が行われるため、アクセス権の獲得が困難な無線基地局を最小限に抑えることができる。また、無線ＬＡＮの稠密環境であっても、本発明のチャネル選択により局所的なスループットの低下を回避することができる。

本発明の無線通信システムの実施例１の構成例を示す図である。 実施例１における無線基地局ＡＰ１で収集された無線環境情報を示す図である。 実施例１における無線基地局ＡＰ１のチャネル選択例を示す図である。 無線基地局ＡＰの構成例を示す図である。 無線基地局ＡＰの処理手順例を示すフローチャートである。 本発明の無線通信システムの実施例２の構成例を示す図である。 実施例２における無線基地局ＡＰ１で収集された無線環境情報を示す図である。 実施例２における無線基地局ＡＰ１のチャネル選択例を示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例３の構成例を示す図である。 本発明の無線通信システムの実施例４の構成例を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。 隠れ端末およびさらし端末の関係におけるアクセス権獲得状況を示す図である。

（実施例１）
図１は、本発明の無線通信システムの実施例１の構成例を示す。
図１において、無線基地局ＡＰ１〜ＡＰ５は、あらかじめ設定されたチャネルCh１またはCh２を用いてそれぞれ帰属する無線端末（図示せず）と無線通信を行う。ＡＰ２とＡＰ４はチャネルCh１を使用し、ＡＰ３とＡＰ５はチャネルCh２を使用する状況において、ＡＰ１が自セル（ＢＳＳ）で使用するチャネルの選択手順について実施例１として以下に説明する。

実施例１は、ＡＰ１とＡＰ２〜ＡＰ５はそれぞれ隣接し、チャネルCh２を使用するＡＰ３とＡＰ５は互いに隣接し、チャネルCh１を使用するＡＰ２とＡＰ４は互いに隣接しない構成である。なお、隣接するＡＰ間を実線で接続する。ここで、「隣接」とは、２つのＡＰ間の受信信号強度が所定の閾値以上となり、互いに同一チャネルを共用する場合に干渉する関係であり、ＣＳＭＡ／ＣＡ制御によりキャリアセンスによってアクセス権を獲得してから送信する。すなわち、チャネルCh２を使用するＡＰ３とＡＰ５は互いに隣接しているので、キャリアセンスによってアクセス権を獲得した方が送信する。一方、チャネルCh１を使用するＡＰ２とＡＰ４は互いに隣接しないので、キャリアセンスによって検出できない隠れ端末の関係になり、互いに制限されない送信が可能になる。

各ＡＰは、それぞれ隣接するＡＰとの間で使用チャネルを含む無線環境情報を通知しあう。ここでは、ＡＰ１が無線通信を開始していないので、ＡＰ２〜ＡＰ５がそれぞれ隣接するＡＰから通知された無線環境情報のうちＡＰの識別子と使用チャネルを図１中に示す。ＡＰ２およびＡＰ４は、それぞれ無線通信開始前のＡＰ１以外に隣接するＡＰがないので自局の無線環境情報のみを保持する。ＡＰ３およびＡＰ５は、互いに隣接しているので双方の無線環境情報を保持する。

図２は、実施例１における無線基地局ＡＰ１で収集された無線環境情報を示す。
図２において、ＡＰ１に隣接するＡＰはＡＰ２〜ＡＰ５の４台であり、ＡＰ１はＡＰ２〜ＡＰ５からそれぞれの無線環境情報を収集する。ＡＰ１で収集された隣接ＡＰ別情報は、隣接ＡＰごとに次に隣接するＡＰ（次隣接ＡＰ）と使用チャネルを整理したものである。さらに、チャネルごとに隣接ＡＰおよび次隣接ＡＰを示すチャネル別情報が整理される。ここでは、チャネルCh１を使用するＡＰ２とＡＰ４は互いに隣接しないこと、チャネルCh２を使用するＡＰ３とＡＰ５は互いに隣接することがわかる。

ＡＰ１は、このチャネル別情報に基づいて使用するチャネルを選択する処理を行う。ここで、ＡＰ１が使用するチャネルとして、互いに隣接するＡＰ３とＡＰ５が使用するチャネルCh２を選択した場合には、ＡＰ１，ＡＰ３，ＡＰ５間でキャリアセンスによるアクセス権の獲得制御が行われる。一方、ＡＰ１が使用するチャネルとして、互いに隣接しないＡＰ２とＡＰ４が使用するチャネルCh１を選択した場合には、図３に示すようにＡＰ２とＡＰ４の中間のＡＰ１はさらし端末の状態になる。以上の結果から、ＡＰ１はさらし端末になってスループットが低下するチャネルCh１ではなく、通常のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によるアクセス権の獲得が可能なチャネルCh２を選択する。

図４は、本発明の無線通信システムの無線基地局ＡＰの構成例を示す。
図４において、無線基地局ＡＰは、宛先局とデータ送受信を行う無線通信部１１と、周辺の無線環境情報のスキャニングを実施し、隣接ＡＰおよび次隣接ＡＰの使用チャネルの情報を含む無線環境情報を収集して保持する無線環境情報収集・保持部１２と、自局および周辺の無線環境情報を他局に通知する無線環境情報通知部１３と、隣接ＡＰおよび次隣接ＡＰの使用チャネルに基づいて自局の使用チャネルを選択するチャネル選択部１４と、選択した使用チャネルを設定するチャネル設定部１５と、使用チャネルを用いたキャリアセンスによりアクセス権を獲得するアクセス権獲得部１６とにより構成される。

図５は、本発明の無線通信システムの無線基地局ＡＰの処理手順例を示す。
図５において、無線基地局ＡＰは、周辺の無線環境情報のスキャニングを実施し、隣接ＡＰおよび次隣接ＡＰの使用チャネルの情報を含む無線環境情報を収集して保持し（Ｓ11）、隣接ＡＰおよび次隣接ＡＰの使用チャネルに基づいて自局の使用チャネルを選択し（Ｓ12）、選択した使用チャネルを設定し（Ｓ13）、使用チャネルを用いて保持している自局および周辺の無線環境情報を周辺の無線局に通知する（Ｓ14）。

本発明の特徴は、チャネル選択部１４におけるチャネル選択処理Ｓ12であり、例えば図１〜図３に示す実施例１におけるＡＰ１は、原則として互いに隣接しないＡＰ２とＡＰ４が使用するチャネルCh１を自局の使用チャネルとして選択せず、ここではチャネルCh２を選択する処理を行う。

（実施例２）
図６は、本発明の無線通信システムの実施例２の構成例を示す。
図６において、無線基地局ＡＰ１〜ＡＰ６は、あらかじめ設定されたチャネルCh１またはCh２を用いてそれぞれ帰属する無線端末（図示せず）と無線通信を行う。ＡＰ２とＡＰ４とＡＰ６はチャネルCh１を使用し、ＡＰ３とＡＰ５はチャネルCh２を使用する状況において、ＡＰ１が自セル（ＢＳＳ）で使用するチャネルの選択手順について実施例２として以下に説明する。

実施例２は、図１に示す実施例１の構成に加えて、ＡＰ４に隣接しかつＡＰ１に隣接しないＡＰ６を配置した構成である。

各ＡＰは、それぞれ隣接するＡＰとの間で使用チャネルを含む無線環境情報を通知しあう。ここでは、ＡＰ１が無線通信を開始していないので、ＡＰ２〜ＡＰ６がそれぞれ隣接するＡＰから通知された無線環境情報のうちＡＰの識別子と使用チャネルを図６中に示す。ＡＰ２は自局の無線環境情報のみを保持し、ＡＰ４とＡＰ６は互いに隣接しているので双方の無線環境情報を保持し、ＡＰ３とＡＰ５は互いに隣接しているので双方の無線環境情報を保持する。

図７は、実施例２における無線基地局ＡＰ１で収集された無線環境情報を示す。
図７において、ＡＰ１に隣接するＡＰはＡＰ２〜ＡＰ５の４台であり、ＡＰ１はＡＰ２〜ＡＰ５からそれぞれの無線環境情報を収集する。ＡＰ６とＡＰ１は隣接していないため、ＡＰ１で収集される無線環境情報にはＡＰ６が保持する無線環境情報は含まれないが、ＡＰ４が通知する無線環境情報の中にＡＰ４とＡＰ６が隣接していることを示す情報がある。ＡＰ１で収集された隣接ＡＰ別情報は、隣接ＡＰごとに次に隣接するＡＰ（次隣接ＡＰ）と使用チャネルを整理したものである。さらに、チャネルごとに隣接ＡＰおよび次隣接ＡＰを示すチャネル別情報が整理される。ここでは、チャネルCh１を使用するＡＰ２とＡＰ４は互いに隣接しないこと、さらにＡＰ１と隣接しないＡＰ６が存在すること、チャネルCh２を使用するＡＰ３とＡＰ５は互いに隣接することがわかる。

ＡＰ１は、このチャネル別情報に基づいて使用するチャネルを選択する処理を行う。ここで、ＡＰ１が使用するチャネルとして、互いに隣接するＡＰ３とＡＰ５が使用するチャネルCh２を選択した場合には、ＡＰ１，ＡＰ３，ＡＰ５間でキャリアセンスによるアクセス権の獲得制御が行われる。一方、ＡＰ１が使用するチャネルとして、互いに隣接しないＡＰ２とＡＰ４とＡＰ６が使用するチャネルCh１を選択した場合には、図８に示すようにＡＰ２とＡＰ４の中間のＡＰ１はさらし端末の状態になるだけでなく、ＡＰ１とＡＰ６の中間のＡＰ４をさらし端末の状態にする。以上の結果から、ＡＰ１はさらし端末になってスループットが低下するチャネルCh１ではなく、またＡＰ１は自局のスループットは低下しないものの他のＡＰ４をさらし端末にしてスループットを低下させるチャネルCh１ではなく、通常のＣＳＭＡ／ＣＡ制御によるアクセス権の獲得が可能なチャネルCh２を選択する。

（実施例３）
図９は、本発明の無線通信システムの実施例３の構成例を示す。
図９において、無線基地局ＡＰ１〜ＡＰ６は、あらかじめ設定されたチャネルCh１またはCh２を用いてそれぞれ帰属する無線端末（図示せず）と無線通信を行う。ＡＰ２およびＡＰ４はチャネルCh１を使用し、ＡＰ３，ＡＰ５，ＡＰ６はチャネルCh２を使用する状況において、ＡＰ１が自セル（ＢＳＳ）で使用するチャネルの選択手順について実施例３として以下に説明する。

実施例３は、図１に示す実施例１におけるＡＰ３とＡＰ５が隣接せず、さらにＡＰ３およびＡＰ５と隣接しないＡＰ６を配置した構成である。

ＡＰ１は使用するチャネルとして、互いに隣接しないＡＰ２とＡＰ４が使用するチャネルCh１を選択した場合には、互いに隣接しない１組のＡＰペア（ＡＰ２とＡＰ４）の中間のＡＰ１はさらし端末の状態になる。同様に、互いに隣接しないＡＰ３とＡＰ５とＡＰ６が使用するチャネルCh２を選択した場合には、互いに隣接しない３組のＡＰペア（ＡＰ３とＡＰ５、ＡＰ３とＡＰ６、ＡＰ５とＡＰ６）のそれぞれの中間のＡＰ１はさらし端末の状態になる。

ＡＰ１はチャネルCh１またはCh２のいずれを選択してもさらし端末の状態になるが、互いに隣接しないＡＰペア数が多い方、すなわちチャネルCh２を使用する方がさらし端末の状態になる頻度が高い。以上の結果から、ＡＰ１はさらし端末となる頻度が相対的に高いチャネルCh２ではなく、さらし端末となる頻度が相対的に低いチャネルCh１を選択する。

（実施例４）
図１０は、本発明の無線通信システムの実施例４の構成例を示す。
図１０において、無線基地局ＡＰ１〜ＡＰ５は、あらかじめ設定されたチャネルCh１またはCh２を用いてそれぞれ帰属する無線端末（図示せず）と無線通信を行う。ＡＰ２およびＡＰ３はチャネルCh１を使用し、ＡＰ４，ＡＰ５はチャネルCh２を使用する状況において、ＡＰ１が自セル（ＢＳＳ）で使用するチャネルの選択手順について実施例４として以下に説明する。

実施例４は、ＡＰ１とＡＰ２，ＡＰ３，ＡＰ４はそれぞれ隣接し、ＡＰ１とＡＰ５は隣接せず、チャネルCh１を使用するＡＰ２とＡＰ３は隣接せず、チャネルCh２を使用するＡＰ４とＡＰ５は隣接する位置関係にある。

ＡＰ１は使用するチャネルとして、互いに隣接しないＡＰ２とＡＰ３が使用するチャネルCh１を選択した場合には、ＡＰ２とＡＰ３からさらし端末の状態になる。一方、ＡＰ１は使用するチャネルとして、互いに隣接するＡＰ４とＡＰ５が使用するチャネルCh２を選択した場合には、ＡＰ１はＡＰ４に対してさらし端末の状態にさせることになる。このように、ＡＰ１が互いに隣接しないＡＰ２，ＡＰ３の中心となるか、それともＡＰ１が互いに隣接しないＡＰ１，ＡＰ５の一端でその中心にＡＰ４が存在するかにより、ＡＰ１またはＡＰ４におけるスループットが大きく変化する。前者の中心となるＡＰ１はスループットが低下し、後者の一端となるＡＰ１のスループットは低下せず、中心となるＡＰ４のスループットを低下させる。以上の結果から、ＡＰ１は自局のスループットを最大化させる場合はチャネルCh２を選択し、他局（ＡＰ４）に与える影響を最小限にする場合はチャネルCh１を選択する。

（シミュレーション結果）
図１１は、本発明による効果を確認するシミュレーション結果を示す。
図１１において、横軸はチャネルを占有できたエアータイム（正規化）であり、スループットに相当する。縦軸はスループットごとの出現確率を示す。シミュレーション諸元は次の通りである。
・エリアサイズ：30×30ｍ
・ＡＰ数：30台（ランダム配置）
・セル半径：10ｍ
・チャネル数：3
・実施回数：100 回

スループットが０（横軸が０）の端末に着目すると、当該端末は (3)に示す従来方式で10％程度存在し、(2) に示すランダムチャネル割当方式で18％程度存在するが、(1) に示す本発明方式では１％程度まで抑えられており、アクセス権が獲得できないスタベーションの解消ができていることがわかる。

ＡＰ 無線基地局
１１ 無線通信部
１２ 無線環境情報収集・保持部
１３ 無線環境情報通知部
１４ チャネル選択部
１５ チャネル設定部
１６ アクセス権獲得部

Claims (10)

1. 複数の無線基地局とそれぞれ配下の無線端末を備え、該複数の無線基地局が所定数のチャネルの中から一部のチャネルを共用して配下の無線端末と無線通信を行う無線通信システムにおいて、
   前記無線基地局は、
   受信信号強度が所定の閾値以上となる２つの無線基地局を「隣接する」および「隣接無線基地局」とし、該隣接無線基地局間でそれぞれの識別子と使用チャネルを含む無線環境情報を送受信し、自局に隣接する隣接無線基地局および該隣接無線基地局に隣接する次隣接無線基地局の使用チャネルを収集して保持する無線環境情報収集・保持手段と、
   前記隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、または前記隣接無線基地局および前記次隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、前記所定数のチャネルの中から自局の使用チャネルとして、自局がさらし端末にならず、かつ他局をさらし端末にしないチャネルを選択して設定するチャネル選択・設定手段と
   を備えたことを特徴とする無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記チャネル選択・設定手段は、所定のチャネルを共用する前記隣接無線基地局同士が互いに隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
3. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記チャネル選択・設定手段は、所定のチャネルを共用する前記隣接無線基地局と前記次隣接無線基地局があって自局と前記次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
4. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記チャネル選択・設定手段は、それぞれ所定のチャネルを共用しながら互いに隣接しない前記隣接無線基地局のペア数をチャネルごとに計数し、該ペア数が最少のチャネルを選択する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
5. 請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
   前記チャネル選択・設定手段は、第１のチャネルを共用しながら互いに隣接しない第１の隣接無線基地局のペアがあり、第２のチャネルを共用する第２の隣接無線基地局と前記次隣接無線基地局があって自局と前記次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局のスループットを優先する場合には前記第２のチャネルを選択し、第２の隣接無線基地局のスループットを優先する場合には前記第１のチャネルを選択する構成である
   ことを特徴とする無線通信システム。
6. 複数の無線基地局とそれぞれ配下の無線端末を備え、該複数の無線基地局が所定数のチャネルの中から一部のチャネルを共用して配下の無線端末と無線通信を行う無線通信方法において、
   前記無線基地局は、
   受信信号強度が所定の閾値以上となる２つの無線基地局を「隣接する」および「隣接無線基地局」とし、該隣接無線基地局間でそれぞれの識別子と使用チャネルを含む無線環境情報を送受信し、自局に隣接する隣接無線基地局および該隣接無線基地局に隣接する次隣接無線基地局の使用チャネルを収集して保持する第１のステップと、
   前記隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、または前記隣接無線基地局および前記次隣接無線基地局の使用チャネルに基づいて、前記所定数のチャネルの中から自局の使用チャネルとして、自局がさらし端末にならず、かつ他局をさらし端末にしないチャネルを選択して設定する第２のステップと
   を有することを特徴とする無線通信方法。
7. 請求項６に記載の無線通信方法において、
   前記第２のステップは、所定のチャネルを共用する前記隣接無線基地局同士が互いに隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない処理を行う ことを特徴とする無線通信方法。
8. 請求項６に記載の無線通信方法において、
   前記第２のステップは、所定のチャネルを共用する前記隣接無線基地局と前記次隣接無線基地局があって自局と前記次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局の使用チャネルとして当該所定のチャネルを選択しない処理を行う
   ことを特徴とする無線通信方法。
9. 請求項６に記載の無線通信方法において、
   前記第２のステップは、それぞれ所定のチャネルを共用しながら互いに隣接しない前記隣接無線基地局のペア数をチャネルごとに計数し、該ペア数が最少のチャネルを選択する処理を行う
   ことを特徴とする無線通信方法。
10. 請求項６に記載の無線通信方法において、
    前記第２のステップは、第１のチャネルを共用しながら互いに隣接しない第１の隣接無線基地局のペアがあり、第２のチャネルを共用する第２の隣接無線基地局と前記次隣接無線基地局があって自局と前記次隣接無線基地局が隣接しない場合に、自局のスループットを優先する場合には前記第２のチャネルを選択し、第２の隣接無線基地局のスループットを優先する場合には前記第１のチャネルを選択する処理を行う
    ことを特徴とする無線通信方法。

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