JP7011841B2 - 基地局、端末、通信システム、通信方法、および、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、基地局、端末、通信システム、通信方法、および、プログラムに関する。

近年、９２０ＭＨｚ帯を使用する無線通信の方式としてＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ）が普及しつつある。ＬＰＷＡに属する通信規格の１つにＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格がある。

ここで、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格で使用する９２０ＭＨｚ帯では、２．４ＧＨｚ又は５ＧＨｚ帯等を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ａｃ規格等と異なり、周波数およびキャリアセンス時間の条件によっては、電波法により総送信時間が規制される。その目的の１つは、電波の帯域の公平な利用である。そのため、通信装置がデータの連続送信、又は、大容量のデータの送信などをした場合、データ送信の途中であっても送信を停止しなければならないことが起こり得る。

このように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格のように総送信時間の規制がある通信規格では、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ａｃ規格等のように総送信時間の規制がない通信規格と比較して、通信の用途が限定される。例えば、監視カメラ映像の転送のように比較的高い通信量を継続的に維持しなければならない用途には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格は、不向きであるといえる。

特許文献１は、９２０ＭＨｚ帯における通信において、データ送信時間の制約を満たすように効率的にデータを送信できるネットワークシステムを開示している。

特開２０１５－１５７０３号公報

９２０ＭＨｚ帯のように、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域においてデータ送信をする場合、制限値を超えるデータ量のデータを送信することが難しいという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域においてデータ送信を適切に継続できる基地局などを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る基地局は、通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて端末と無線通信をする基地局であって、無線通信をする通信インタフェースと、現時点を終期とする所定期間内に前記端末が無線通信により通信フレームを送信した累積時間である第一時間と、前記所定期間内に前記通信インタフェースが通信フレームを送信した累積時間である第二時間とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記第一時間及び前記第二時間の少なくとも一方が所定の閾値を超えたと判定した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより前記端末に送信する通知部と、前記通知部が前記通知を送信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更する制御部とを備える。

これによれば、基地局は、端末と基地局との少なくとも一方の累積送信時間が通信チャネルごとの制限値に近づいた場合に、端末と基地局とがともに通信チャネルを変更する。このとき、端末に対しては、チャネル変更を知らせるための通知を送信するので、端末がより確実に通信チャネルを変更することができる。また、端末が通知によって変更先の通信チャネルを知ることができるので、端末が基地局を探すために通信チャネルをスキャンすることを要せずに変更先の通信チャネルで通信を開始できる。このようにして、基地局は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域においてデータ送信を適切に継続できる。

また、前記取得部は、前記端末によって算出された前記第一時間を含む通信フレームを受信することで、前記第一時間を取得し、前記所定期間内に前記通信インタフェースが行った通信フレームの送信に関する情報に基づいて前記第二時間を算出することで取得する。

これによれば、基地局は、端末の累積送信時間（第一時間）については、送信した端末自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定することができる。また、基地局の累積送信時間（第二時間）については、送信した基地局自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定することができる。よって、基地局は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、より正確な累積送信時間に基づく判定をすることでデータ送信を適切に継続できる。

また、前記取得部は、前記所定期間内に前記端末が送信した通信フレームの前記通信インタフェースによる受信に関する情報に基づいて前記第一時間を算出することで取得し、前記所定期間内に前記通信インタフェースが行った通信フレームの送信に関する情報に基づいて前記第二時間を算出することで取得する。

これによれば、基地局は、端末の累積送信時間（第一時間）については、端末が送信して基地局が受信した通信フレームを用いて算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを判定する。仮に累積送信時間を端末から取得するとすれば、そのための専用の通信を発生させることになり、当該通信チャネルの送信時間を増加させ、その結果、累積送信時間を制限値に近づけてしまうことになる。上記のように基地局が算出することで、上記送信時間を増加させてしまうことを回避でき、その結果、端末が他の通信フレームを送信する余地を残すことができる。また、基地局の累積送信時間（第二時間）については、送信した基地局自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定する。よって、基地局は、当該通信チャネルで端末が他の通信フレームを送信する余地を残しながら、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、データ送信を適切に継続できる。

また、前記制御部は、さらに、前記通信チャネルを変更する前に前記通信インタフェースと前記端末との通信に用いられていた管理情報を、前記通信チャネルを変更した後の前記通信インタフェースと前記端末との通信に用いる制御をする。

これによれば、基地局は、チャネル変更の前後で管理情報を引き継いで使用するので、チャネル変更後に管理情報の生成処理などを行う必要がなく、その生成処理を行うとすれば必要となる時間が不要になる。よって、基地局は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、より短時間でデータ送信を適切に継続できる。

また、本発明の一態様に係る端末は、通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて基地局と無線通信をする端末であって、無線通信をする通信インタフェースと、現時点を終期とする所定期間内に前記通信インタフェースが通信フレームを送信した時間である第一時間を算出し、算出した前記第一時間を前記通信インタフェースにより前記基地局に提供する提供部と、前記提供部が提供した前記第一時間に基づいて前記基地局から送信される通知であって、前記基地局との無線通信の通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより受信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを、受信した前記通知に含まれる前記通信チャネルに変更する制御部とを備える。

これによれば、端末は、フレームを送信した端末自身が算出した累積送信時間を基地局に送信し、基地局によるチャネル変更のための判定がなされる。よって、基地局は、端末の累積送信時間（第一時間）については、送信した端末自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定することができる。よって、端末は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、データ送信を適切に継続できる。

また、本発明の一態様に係る通信システムは、上記の基地局と、前記基地局と無線通信する、上記の端末とを備える。

これによれば、上記基地局と同様の効果を奏する。

また、本発明の一態様に係る通信方法は、通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて端末と無線通信をする基地局の通信方法であって、現時点を終期とする所定期間内に前記端末が無線通信により通信フレームを送信した累積時間である第一時間と、前記所定期間内に前記基地局の通信インタフェースが通信フレームを送信した累積時間である第二時間とを取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得した前記第一時間及び前記第二時間の少なくとも一方が所定の閾値を超えたと判定した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより前記端末に送信する通知ステップと、前記通知ステップで前記通知を送信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更する制御ステップとを含む。

これによれば、上記基地局と同様の効果を奏する。

また、本発明の一態様に係る通信方法は、通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて基地局と無線通信をする端末の通信方法であって、現時点を終期とする所定期間内に前記端末の通信インタフェースが通信フレームを送信した時間である第一時間を算出し、算出した前記第一時間を前記通信インタフェースにより前記基地局に提供する提供ステップと、前記提供ステップで提供した前記第一時間に基づいて前記基地局から送信される通知であって、前記基地局との無線通信の通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより受信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを、受信した前記通知に含まれる前記通信チャネルに変更する制御ステップとを含む。

これによれば、上記端末と同様の効果を奏する。

また、本発明の一態様に係るプログラムは、上記の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

これによれば、上記基地局と同様の効果を奏する。

また、本発明の一態様に係るプログラムは、上記の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

これによれば、上記端末と同様の効果を奏する。

なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。

本発明により、基地局は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域においてデータ送信を適切に継続できる。

図１は、実施の形態に係る基地局と端末との構成を示す説明図である。 図２は、送信時間を記録するテーブルの一例の説明図である。 図３は、実施の形態に係る累積送信時間の送信に用いられる通信フレームの構成を示す説明図である。 図４は、実施の形態に係る基地局の処理を示すフロー図である。 図５は、実施の形態に係る端末の送信時間を提供する処理を示すフロー図である。 図６は、実施の形態に係る端末の通信チャネルを変更する処理を示すフロー図である。 図７は、実施の形態に係る通信システムの処理を示すシーケンス図である。 図８は、実施の形態の変形例に係る基地局と端末との構成を示す説明図である。 図９は、実施の形態の変形例に係る通信システムの処理を示すシーケンス図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

（実施の形態）
本実施の形態において、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域においてデータ送信を適切に継続できる基地局などについて説明する。

図１は、本実施の形態に係る通信システム１の構成を示す説明図である。

図１に示されるように、通信システム１は、基地局Ａ１と端末Ｓ１とを備える。

基地局Ａ１は、無線通信の基地局である。基地局Ａ１は、端末Ｓ１と他のネットワーク（不図示）との通信を双方向に中継する基地局装置である。基地局Ａ１は、端末Ｓ１と無線による通信をすることができ、また、他のネットワークと有線又は無線による通信をすることができる。他のネットワークには、オフィス若しくは工場等のローカルエリアネットワーク、又は、インターネットなどが含まれ得る。

端末Ｓ１は、基地局Ａ１と無線通信により接続する通信端末である。端末Ｓ１は、基地局Ａ１による中継を利用して他のネットワークと通信したり、基地局Ａ１と通信したりすることができる。

なお、基地局Ａ１に接続される端末として端末Ｓ１だけを図示しているが、複数の端末が存在する場合でも同様の説明が成立する。

基地局Ａ１と端末Ｓ１との無線通信は、通信フレームを送信できる時間が通信チャネル（単にチャネルともいう）ごとに制限されている通信帯域、例えば９２０ＭＨｚ帯でなされる。より具体的には、基地局Ａ１と端末Ｓ１との無線通信は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格に準拠した通信であり、この場合を一例として説明するが、この他にもＩＥＥＥ８０２．１５．４ｇ規格に準拠した通信等にも適用され得る。なお、上記のような通信フレームを送信できる時間の制限は、例えば、複数の用途、又は、複数の通信装置による電波の公平利用を目的とする規制（例えば電波法の規制）に基づくものである。

具体的には、９２０ＭＨｚ帯における通信は、１台の通信装置が１つの通信チャネルで１時間当たりに送信する時間が制限値（具体的には３６０秒間）以下に制限されている。言い換えれば、１台の通信装置が１つの通信チャネルで過去の直近の１時間の期間に３６０秒間の送信をした場合、その通信装置は、当該期間内には通信フレームを送信することができない。なお、この場合、通信装置は、過去の直近の１時間に３６０秒間の送信した上記通信チャネルと異なる通信チャネルでは、通信フレームを送信できる。ここで「過去の直近の１時間」とは、現時点から過去に向かう１時間の時間をいい、単に「直近の１時間」ということもある。

以降において、基地局Ａ１と端末Ｓ１との構成を詳しく説明する。

図１に示されるように、基地局Ａ１は、無線ＩＦ（インタフェース）１１と、取得部１２と、通知部１３と、制御部１４とを備える。なお、取得部１２と、通知部１３と、制御部１４とは、プロセッサがメモリを用いて所定のプログラムを実行することで実現され得る。

無線ＩＦ１１は、端末Ｓ１と無線通信をする通信インタフェースである。無線ＩＦ１１の通信規格は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｈ規格である。無線ＩＦ１１が通信フレームを送信する時間は、上記の制限がある。無線ＩＦ１１が制限値を超える量の通信フレームの送信を禁止する制御は制御部１４によりなされる。

無線ＩＦ１１は、無線通信のインタフェースである。無線ＩＦ１１は、アンテナ、及び、無線通信信号の送受信回路などを含む。

無線ＩＦ１１は、端末Ｓ１との間で無線通信の確立のための通信を行う。より具体的には、無線ＩＦ１１は、認証（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ）のための通信、接続確立（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）のための通信、及び、４ウェイハンドシェイクの通信などを行うことで、無線通信を確立するとともに、暗号鍵の生成など無線通信に必要な情報を生成する。また、無線ＩＦ１１は、制御部１４による制御のもとで通信チャネルを変更する。

取得部１２は、端末Ｓ１及び基地局Ａ１の累積送信時間を取得する処理部である。取得部１２は、現時点を終期とする所定期間内に端末Ｓ１が無線通信により通信フレームを送信した時間である第一時間と、所定期間内に自機（無線ＩＦ１１）が通信フレームを送信した時間である第二時間とを取得する。

ここで、所定期間の時間長は、通信制限の単位となる時間であり、９２０ＭＨｚ帯における１時間に３６０秒以内という通信制限の場合では１時間である。つまり、所定期間は、現時点から過去に向かう直近の１時間である。なお、所定期間の始期は、現時点の１時間前の時点である。

第一時間は、端末Ｓ１が所定期間内に通信フレームを所定のチャネルで送信した時間の累積値である累積送信時間である。取得部１２は、例えば、端末Ｓ１によって算出された第一時間を含む通信フレームを受信することで、第一時間を取得する。

第二時間は、基地局Ａ１が所定期間内に通信フレームを所定のチャネルで送信した時間の累積値である累積送信時間である。取得部１２は、無線ＩＦ１１が所定期間内に送信した通信フレームに関する情報に基づいて第二時間を算出することで取得する。第二時間を算出するには、一例として、所定期間内に含まれる時間区間ごとの送信時間を記録するためのテーブル（後述）が用いられる。

取得部１２は、取得した端末Ｓ１及び基地局Ａ１の累積送信時間に通信チャネルと紐づけてメモリなどに記憶する。このようにして、取得部１２は、通信システム１における基地局Ａ１および端末Ｓ１で使用可能な通信チャネルごとに端末Ｓ１及び基地局Ａ１の累積送信時間を管理する。例えば、２４ｃｈにおいて、端末Ｓ１の累積送信時間は４５ｍｓｅｃであることを紐づけて管理する。

また、取得部１２は、基地局Ａ１の配下に複数の端末が接続している場合は、端末ごとの累積送信時間を取得し通信チャネルと紐づけてメモリなどに記憶する。このようにして、取得部１２は、自装置（基地局Ａ１）の配下で無線通信を行う複数の端末それぞれに対応して、累積送信時間の管理ができる。例えば、２４ｃｈにおいて、端末Ｓ１の累積送信時間は４５ｍｓｅｃであり、端末Ｓ２（図示しない）の累積送信時間は９０ｍｓｅｃであり、端末Ｓ３（図示しない）の累積送信時間は１８０ｍｓｅｃであることを紐づけて管理する。

通知部１３は、端末Ｓ１に対してチャネル変更通知を送信する処理部である。通知部１３は、取得部１２が取得した第一時間及び第二時間の少なくとも一方が所定の閾値を超えたと判定した場合に、無線通信の通信チャネルを変更することを示す通知であるチャネル変更通知を無線ＩＦ１１により端末Ｓ１に送信する。ここで、所定の閾値とは、例えば、９２０ＭＨｚ帯の通信の場合、全時間のうちの９．５％とすることができる。これは、１時間あたり３４２秒に相当する。

また、通知部１３は、上記チャネル変更通知に含めるべき、変更先の通信チャネルを決定する。変更先の通信チャネルには、直近の１時間の通信量がより少ない通信チャネルがより優先的に決定されてもよい。直近の１時間の通信量がより少ない通信チャネルは、所定期間内に含まれる時間区間ごとの送信時間を記録するための上記テーブル（上記）を参照して決定できる。また、変更先の通信チャネルは、通信可能なチャネルのうち、予めユーザによって決められた順序で決定されてもよいし、工場出荷時に設定されていてもよい。

なお、直近の１時間の通信量が制限値を超えていない通信チャネルが決定されるのが望ましいが、直近の１時間の通信量が制限値を超えているチャネルに決定されてもよい。その場合、時間経過によって直近の１時間の通信量が制限値を超えなくなるまで待機した後に無線ＩＦ１１による通信が可能となる。

なお、チャネル変更通知は、少なくとも変更先のチャネルを含む通信フレームであればよい。チャネル変更通知は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ規格に準拠したＣＳＡ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ｓｗｉｔｃｈ Ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）フレームを利用できる。

制御部１４は、通知部１３がチャネル変更通知を送信した場合に、無線ＩＦ１１の通信チャネルを変更する制御をする処理部である。制御部１４は、通知部１３が決定した変更先の通信チャネルに、無線ＩＦ１１の通信チャネルを変更する。この後、変更先の通信チャネルで無線ＩＦ１１が端末Ｓ１の無線ＩＦ２１との無線通信を確立し、端末Ｓ１と基地局Ａ１との通信がなされることになる。

なお、制御部１４は、上記の通信チャネルの変更の際に、さらに、通信チャネルを変更する前に無線ＩＦ１１と端末Ｓ１との通信に用いられていた管理情報を、通信チャネルを変更した後の無線ＩＦ１１と端末Ｓ１との通信に用いる制御をしてもよい。ここで、管理情報とは、無線通信の接続に必要な情報であり、認証又は暗号に関する情報である。このようにすれば、通信チャネルを変更した後の通信で、通信チャネルを変更する前の管理情報を使用することができ、新たに管理情報を生成するとすれば必要になる処理（例えば無線通信の確立のための通信など）を省略できる利点がある。

また、図１に示されるように、端末Ｓ１は、無線ＩＦ２１と、提供部２２と、制御部２３とを備える。なお、提供部２２と、制御部２３とは、プロセッサがメモリを用いて所定のプログラムを実行することで実現され得る。

無線ＩＦ２１は、無線通信のインタフェースである。無線ＩＦ２１は、アンテナ、及び、無線通信信号の送受信回路などを含む。

無線ＩＦ２１は、基地局Ａ１との間で無線通信の確立のための通信を行う。より具体的には、無線ＩＦ２１は、認証のための通信、接続確立のための通信、４ウェイハンドシェイクの通信などを行うことで、無線通信を確立するとともに、暗号鍵の生成など無線通信に必要な情報を生成する。また、無線ＩＦ２１は、制御部２３による制御のもとで通信チャネルを変更する。

提供部２２は、端末Ｓ１の累積送信時間を基地局Ａ１に提供する処理部である。提供部２２は、現時点を終期とする所定期間内に無線ＩＦ２１が通信フレームを送信した時間である第一時間を算出し、算出した第一時間を無線ＩＦ２１により基地局Ａ１に提供する。ここで、所定期間の時間長は、例えば、上記（基地局Ａ１の取得部１２の記載を参照）と同様に９２０ＭＨｚ帯における通信では１時間とする。

制御部２３は、無線ＩＦ２１の通信チャネルの制御などを行う処理部である。制御部２３は、提供部２２が提供した第一時間に基づいて基地局Ａ１から送信される通知であって、基地局Ａ１との無線通信の通信チャネルを変更することを示す通知（変更先の通信チャネルを含む）を無線ＩＦ２１により受信した場合に、無線ＩＦ２１の通信チャネルを、受信した通知に含まれる通信チャネルに変更する。この後、変更先の通信チャネルで無線ＩＦ２１が基地局Ａ１の無線ＩＦ１１と無線通信を確立し、端末Ｓ１と基地局Ａ１との通信がなされることになる。

なお、制御部２３は、基地局Ａ１の制御部１４と同様に、上記の通信チャネルの変更の際に、さらに、通信チャネルを変更する前に無線ＩＦ１１と端末Ｓ１との通信に用いられていた管理情報を、通信チャネルを変更した後の無線ＩＦ１１と端末Ｓ１との通信に用いる制御をしてもよい。

図２は、送信時間を記録するテーブルの一例であるテーブル４０の説明図である。テーブル４０は、例えば、基地局Ａ１の取得部１２が、無線ＩＦ１１の送信時間を取得するために用いられる。なお、テーブル４０は、送信時間を記録するための情報の一例であり、他の形式の情報が用いられてもよい。

テーブル４０は、１時間つまり３６００秒間を１００ミリ秒ごとの時間区間（単に区間ともいう）に区切り、各区間の無線ＩＦ１１の送信時間を記録したものである。上記区間は３６０００個ある。テーブル４０における１つのエントリは、１つの区間に対応している。

テーブル４０において、各エントリは、番号４１と送信時間４２とを有する。

番号４１は、各エントリの通し番号である。

送信時間４２は、各エントリに対応する区間における無線ＩＦ１１の送信時間である。送信時間４２は例えばミリ秒を単位として表現された送信時間である。当該エントリに対応する区間においてまったく送信がなかった場合にはゼロとなり、当該エントリに対応する区間におけるすべての時間で通信フレームを送信していた場合には１００となる。

一例として、図２における番号が１であるエントリに対応する区間では無線ＩＦ１１が送信を行わなかったことが示されており、番号が２であるエントリに対応する区間では無線ＩＦ１１が４５ミリ秒間の送信を行ったことが示されている。

取得部１２は、無線ＩＦ１１の送信を監視しており、１００ミリ秒の区間ごとに、無線ＩＦ１１の１００ミリ秒間の送信時間を取得する。ここで、送信時間には、通信フレームの再送に係る時間も含まれる。

そして、取得部１２は、区間ごとに番号を１ずつ増やしながら、当該区間に対応する番号のエントリの送信時間４２に、取得した送信時間を記録する。番号が３６０００であるエントリに送信時間を記録した次には、番号が１であるエントリに送信時間を記録する。このようにしてテーブル４０には、循環的に各区間における送信時間が記録される。その結果、テーブル４０には、常に最新の１時間分の各区間における送信時間が記録されることとなるので、送信時間４２の合計を算出すればいつでも直近の１時間の累積送信時間が得られる。

なお、上記の累積送信時間の算出方法は、端末Ｓ１が無線ＩＦ２１の累積送信時間を算出するときにも用いられ得る。送信時間４２は、各エントリに対応する区間における無線ＩＦ２１の送信時間である。

図３は、本実施の形態に係る累積送信時間の送信に用いられる通信フレーム５０の構成を示す説明図である。図３に示される通信フレーム５０は、端末Ｓ１が、端末Ｓ１の累積送信時間を基地局Ａ１に送信するときに用いられ得る。なお、通信フレーム５０は、一例として、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ規格におけるアクションフレームのフレームフォーマットを有する通信フレームである。

図３に示されるように、通信フレーム５０は、ＤＡ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ Ａｄｄｒｅｓｓ）と、ＳＡ（Ｓｏｕｒｃｅ Ａｄｄｒｅｓｓ）と、アクションフィールドとを含む。

ＤＡは、通信フレーム５０の宛先アドレスであり、基地局Ａ１のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）アドレスが含まれている。

ＳＡは、通信フレーム５０の送信元アドレスであり、端末Ｓ１のＭＡＣアドレスが含まれている。

アクションフィールドは、ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズ規格における追加的機能のために設けられるフィールドである。アクションフィールドは、カテゴリ、ベンダＩＤおよびベンダ独自情報を含む。例えば、カテゴリのフィールドには、ベンダ独自情報を意味する１２６又は１２７が設定される。ベンダ独自情報のフィールドには、装置ＩＤとして、累積送信時間に係る通信装置の識別子である、端末Ｓ１のＭＡＣアドレスが設定される。累積送信時間には、単位をミリ秒として表現した端末Ｓ１の累積送信時間が設定される。

以上のように構成された基地局Ａ１および端末Ｓ１の処理について以降で説明する。

図４は、本実施の形態に係る基地局Ａ１の処理を示すフロー図である。

ステップＳ１０１において、取得部１２は、端末Ｓ１の累積送信時間を取得する。端末Ｓ１の累積送信時間の取得は、端末Ｓ１によって算出された端末Ｓ１の累積送信時間を受信することでなされる。また、取得部１２は、取得した端末Ｓ１の累積送信時間とともに通信フレーム５０から抽出した通信チャネルに紐づけてメモリ（図示しない）などに記憶する。

ステップＳ１０２において、取得部１２は、基地局Ａ１の累積送信時間を取得する。基地局Ａ１の累積送信時間の取得は、例えば、テーブル４０を用いる方法、より具体的には、テーブル４０に記録された送信時間４２の合計を算出することでなされる。また、取得部１２は、取得した基地局Ａ１の累積送信時間を通信チャネルに紐づけてメモリ（図示しない）などに記憶する。

ステップＳ１０３において、通知部１３は、ステップＳ１０１で取得した端末Ｓ１の累積送信時間と、ステップＳ１０２で取得した基地局Ａ１の累積送信時間とのいずれかが所定の閾値を超えたか否かを判定する。いずれかの累積送信時間が所定の閾値を超えたと判定した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）には、ステップＳ１０４に進み、そうでない場合（ステップＳ１０３でＮｏ）には、ステップＳ１０１を再び実行する。

ステップＳ１０４において、通知部１３は、変更先のチャネルを決定する。

ステップＳ１０５において、通知部１３は、ステップＳ１０４で決定したチャネルを含むチャネル変更通知を端末Ｓ１に送信する。

ステップＳ１０６において、制御部１４は、無線ＩＦ１１の通信チャネルを変更する。この後、無線ＩＦ１１は、変更後の通信チャネルで端末Ｓ１の無線ＩＦ２１と無線通信の接続をし、通信可能となる。

なお、基地局Ａ１は、上記処理と並行して、通信帯域の規制を守るための送信制限処理を行っている。具体的には、基地局Ａ１は、送信しようとする通信フレームそれぞれを送信する前に、送信する予定の通信フレームを送信した場合に送信時間が制限値を超えないか否かを判定し、当該通信フレームを送信すると制限値を超える場合には、当該通信フレームの送信を取りやめる処理を行っている。この送信制限処理でも、無線ＩＦ１１の所定期間内の送信時間が用いられる。そのため、上記ステップＳ１０２での累積送信時間の取得のときに、上記送信制限処理で用いられているテーブルから累積送信時間を得るようにしてもよい。

図５は、本実施の形態に係る端末Ｓ１の送信時間を提供する処理を示すフロー図である。

ステップＳ２０１において、提供部２２は、無線ＩＦ２１の累積送信時間を算出する。累積送信時間の算出は、テーブル４０に含まれる１時間分の送信時間４２の合計を算出することでなされ得る。なお、ステップＳ２０１の処理は、例えば、１分～５分程度ごとに実行され、より特定的には１分ごとに実行される。

ステップＳ２０２において、提供部２２は、ステップＳ２０１で算出した無線ＩＦ２１の累積送信時間を、無線ＩＦ２１により基地局Ａ１に提供する。ステップＳ２０２を終えたらステップＳ２０１を実行する。

なお、端末Ｓ１は、上記処理と並行して、通信帯域の規制を守るための送信制限処理を行っている。送信制限処理は、基地局Ａ１が行うのと同様の処理である。そのため、上記ステップＳ２０１での累積送信時間の取得のときに、上記送信制限処理で用いられているテーブルから累積送信時間を得るようにしてもよい。

図６は、本実施の形態に係る端末Ｓ１の通信チャネルを変更する処理を示すフロー図である。図６に示される処理は、図５に示される処理と並行して実行され得る。

ステップＳ２１１において、制御部２３は、無線ＩＦ２１により基地局Ａ１からチャネル変更通知を受信したか否かを判定する。チャネル変更通知を受信したと判定した場合（ステップＳ２１１でＹｅｓ）には、ステップＳ２１２を実行し、そうでない場合（ステップＳ２１１でＮｏ）には、ステップＳ２１１を再び実行する。つまり、制御部２３は、チャネル変更通知を受信するまでステップＳ２１１で待ち状態をとる。

ステップＳ２１２において、制御部２３は、無線ＩＦ２１の通信チャネルを、ステップＳ２１１で受信したチャネル変更通知に含まれる通信チャネルに変更する。

図７は、本実施の形態に係る通信システム１の処理を示すシーケンス図である。図７には、基地局Ａ１と端末Ｓ１とが通信している状態において、端末Ｓ１の累積送信時間が所定の閾値を超えたことに基づいて、基地局Ａ１と端末Ｓ１とが通信チャネルを変更して通信を継続するまでの一連の流れが示されている。

まず、基地局Ａ１と端末Ｓ１との間で無線通信の接続のための処理がなされる。接続のための処理は、認証のための処理、接続確立のための処理、及び、４ウェイハンドシェイクの通信を含む。接続のための通信が完了すると、基地局Ａ１と端末Ｓ１とは通信可能な状態となる。

その後、端末Ｓ１は、１分ごとに累積送信時間を基地局Ａ１に送信し（ステップＳ２０２）、送信された累積送信時間を基地局Ａ１が受信する（ステップＳ１０１）。送信される累積送信時間は、図７において、累積送信時間Ｔ１１、Ｔ１２、・・・、Ｔ１Ｎと示されている。また、基地局Ａ１は、１分ごとに基地局Ａ１の累積送信時間Ｔ２１、Ｔ２２、・・・、Ｔ２Ｎを算出することで取得する（ステップＳ１０２）。

基地局Ａ１は、累積送信時間Ｔ１１等及びＴ２１等を取得したら、取得した累積送信時間が所定の閾値ｔｈを超えたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここでは、累積送信時間Ｔ１１、Ｔ１２、・・・、が閾値ｔｈを超えておらず、累積送信時間Ｔ１Ｎが閾値ｔｈを超えていたとする。

すると、基地局Ａ１は、累積送信時間Ｔ１Ｎが閾値ｔｈを超えたと判定し（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、変更先のチャネルを決定し（ステップＳ１０４）、チャネル変更通知を端末Ｓ１に送信し（ステップＳ１０５）、通信チャネルを変更する（ステップＳ１０６）。チャネル変更通知を受信した端末Ｓ１も、チャネル変更通知に従って通信チャネルを変更する（ステップＳ２１２）。

その後、基地局Ａ１と端末Ｓ１とは、変更後の通信チャネルで通信可能な状態となる。このとき、当初の通信のときに生成した暗号鍵などの情報を引き続き使用可能であるので、新たに接続のための処理を行うことを要しない。そのため、新たに接続のための時間を要せずに通信可能な状態となる利点がある。

（実施の形態の変形例）
本変形例では、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域においてデータ送信を適切に継続できる基地局などにおいて、端末の累積送信時間を基地局が算出する技術を説明する。

図８は、本実施の形態の変形例に係る基地局Ａ２と端末Ｓ２とを備える通信システム２の構成を示す説明図である。

図８に示されるように、本変形例に係る基地局Ａ２は、無線ＩＦ１１と、取得部１２Ａと、通知部１３と、制御部１４とを備える。また、本変形例に係る端末Ｓ２は、無線ＩＦ２１と、制御部２３とを備える。

ここで、基地局Ａ２は、取得部１２Ａを備える点で実施の形態の基地局Ａ１と異なる。また、端末Ｓ２は、提供部２２を備えない点で実施の形態の端末Ｓ１と異なる。

以降において、取得部１２Ａについて主に説明する。

取得部１２Ａは、端末Ｓ２の累積送信時間つまり第一時間を取得することを、所定期間内に端末Ｓ２が送信した通信フレームの無線ＩＦ１１による受信に関する情報（受信に要した時間など）に基づいて行う。具体的には、取得部１２Ａは、無線ＩＦ１１が端末Ｓ２から受信した通信フレームについて、図２に示されるテーブル４０を用いる方法で、端末Ｓ２の直近の１時間の累積送信時間を算出する。

図９は、本変形例に係る通信システム２の処理を示すシーケンス図である。

図９は、本実施の形態に係る通信システム２の処理を示すシーケンス図である。図９には、基地局Ａ２と端末Ｓ２とが通信している状態において、端末Ｓ２の累積送信時間が所定の閾値を超えたことに基づいて、基地局Ａ２と端末Ｓ２とが通信チャネルを変更して通信を継続するまでの一連の流れが示されている。図９は、実施の形態の図７に相当するシーケンス図である。

まず、基地局Ａ２と端末Ｓ２との間で無線通信の接続のための処理がなされる。この処理は、実施の形態における基地局Ａ１と端末Ｓ１との処理と同様である。

その後、基地局Ａ２は、累積送信時間Ｔ１１、Ｔ１２、・・・、Ｔ１Ｎ、及び、Ｔ２１、Ｔ２２、・・・、Ｔ２Ｎを算出することで取得する。このとき、基地局Ａ２は、Ｔ２１、Ｔ２２、・・・、Ｔ２Ｎを算出するにあたり、端末Ｓ２の累積送信時間を示す情報を、端末Ｓ２から受信する必要がない。つまり、基地局Ａ２は、取得部１２Ａにおいて、端末Ｓ２の直近の１時間の累積送信時間を算出できるからである。

基地局Ａ２は、取得した累積送信時間が閾値ｔｈを超えたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここでは、累積送信時間Ｔ１１、Ｔ１２、・・・、が閾値ｔｈを超えておらず、累積送信時間Ｔ１Ｎが閾値ｔｈを超えていたとする。

すると、基地局Ａ２は、変更先のチャネルを決定し（ステップＳ１０４）、チャネル変更通知を端末Ｓ２に送信し（ステップＳ１０５）、通信チャネルを変更する（ステップＳ１０６）。チャネル変更通知を受信した端末Ｓ２も、チャネル変更通知に従って通信チャネルを変更する（ステップＳ２１２）。

その後、基地局Ａ２と端末Ｓ２とは、変更後の通信チャネルで通信可能な状態となる。このとき、当初の通信のときに生成した管理情報などの情報を引き続き使用可能であるので、基地局Ａ２及び端末Ｓ２は、新たな接続のための処理を行うことを要しない。そのため、基地局Ａ２及び端末Ｓ２は、新たな接続のための時間を要せずに通信可能な状態となる利点がある。

また、端末Ｓ２から基地局Ａ２への累積送信時間の送信を行うことを要しない利点もある。上記の累積送信時間の送信をする場合、端末Ｓ２から基地局Ａ２に、そのための専用の通信を発生することになり、当該通信チャネルでの端末Ｓ２の送信時間を増加させてしまうことになる。よって、端末Ｓ２から基地局Ａ２への累積送信時間の送信を行うことがなければ、上記送信時間を増加させることを回避でき、端末Ｓ２が他の通信フレームを送信する余地を残すことができる。

以上のように、実施の形態及び変形例に係る基地局は、端末と基地局との少なくとも一方の累積送信時間が通信チャネルごとの制限値に近づいた場合に、端末と基地局とがともに通信チャネルを変更する。このとき、端末に対しては、チャネル変更を知らせるための通知を送信するので、端末がより確実に通信チャネルを変更することができる。また、端末が通知によって変更先の通信チャネルを知ることができるので、端末が基地局を探すために通信チャネルをスキャンすることを要せずに変更先の通信チャネルで通信を開始できる。このようにして、基地局は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域においてデータ送信を適切に継続できる。

また、基地局は、端末の累積送信時間（第一時間）については、送信した端末自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定することができる。また、基地局の累積送信時間（第二時間）については、送信した基地局自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定することができる。よって、基地局は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、より正確な累積送信時間に基づく判定をすることでデータ送信を適切に継続できる。

また、基地局は、端末の累積送信時間（第一時間）については、端末が送信して基地局が受信した通信フレームを用いて算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを判定する。仮に累積送信時間を端末から取得するとすれば、そのための専用の通信を発生させることになり、当該通信チャネルの送信時間を増加させ、その結果、累積送信時間を制限値に近づけてしまうことになる。上記のように基地局が算出することで、上記送信時間を増加させてしまうことを回避でき、その結果、端末が他の通信フレームを送信する余地を残すことができる。また、基地局の累積送信時間（第二時間）については、送信した基地局自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定する。よって、基地局は、当該通信チャネルで端末が他の通信フレームを送信する余地を残しながら、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、データ送信を適切に継続できる。

また、基地局は、チャネル変更の前後で管理情報を引き継いで使用するので、チャネル変更後に管理情報の生成処理などを行う必要がなく、その生成処理を行うとすれば必要となる時間が不要になる。よって、基地局は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、より短時間でデータ送信を適切に継続できる。

また、実施の形態に係る端末は、フレームを送信した端末自身が算出した累積送信時間を基地局に送信し、基地局によるチャネル変更のための判定がなされる。よって、基地局は、端末の累積送信時間（第一時間）については、送信した端末自身が算出した値を用いて、累積送信時間が制限値に近づいたことを比較的正確に判定することができる。よって、端末は、通信チャネルごとに送信時間が制限されている通信帯域において、データ送信を適切に継続できる。

なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。

以上、本発明の基地局及び端末等について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、送信量の制限がある通信帯域で無線通信する基地局（アクセスポイントなど）、及び、端末（パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど）に利用され得る。

１、２ 通信システム
１１、２１ 無線ＩＦ
１２、１２Ａ 取得部
１３ 通知部
１４、２３ 制御部
２２ 提供部
４０ テーブル
４１ 番号
４２ 送信時間
５０ 通信フレーム
Ａ１、Ａ２ 基地局
Ｓ１、Ｓ２ 端末

Claims (10)

1. 通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて端末と無線通信をする基地局であって、
   無線通信をする通信インタフェースと、
   現時点を終期とする所定期間内に前記端末が無線通信により通信フレームを送信した累積時間である第一時間と、前記所定期間内に前記通信インタフェースが通信フレームを送信した累積時間である第二時間とを取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記第一時間及び前記第二時間の少なくとも一方が所定の閾値を超えたと判定した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより前記端末に送信する通知部と、
   前記通知部が前記通知を送信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更する制御部とを備える
   基地局。
2. 前記取得部は、
   前記端末によって算出された前記第一時間を含む通信フレームを受信することで、前記第一時間を取得し、
   前記所定期間内に前記通信インタフェースが行った通信フレームの送信に関する情報に基づいて前記第二時間を算出することで取得する
   請求項１に記載の基地局。
3. 前記取得部は、
   前記所定期間内に前記端末が送信した通信フレームの前記通信インタフェースによる受信に関する情報に基づいて前記第一時間を算出することで取得し、
   前記所定期間内に前記通信インタフェースが行った通信フレームの送信に関する情報に基づいて前記第二時間を算出することで取得する
   請求項１に記載の基地局。
4. 前記制御部は、さらに、
   前記通信チャネルを変更する前に前記通信インタフェースと前記端末との通信に用いられていた管理情報を、前記通信チャネルを変更した後の前記通信インタフェースと前記端末との通信に用いる制御をする
   請求項１～３のいずれか１項に記載の基地局。
5. 通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて基地局と無線通信をする端末であって、
   無線通信をする通信インタフェースと、
   現時点を終期とする所定期間内に前記通信インタフェースが通信フレームを送信した時間である第一時間を算出し、算出した前記第一時間を前記通信インタフェースにより前記基地局に提供する提供部と、
   前記提供部が提供した前記第一時間に基づいて前記基地局から送信される通知であって、前記基地局との無線通信の通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより受信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを、受信した前記通知に含まれる前記通信チャネルに変更する制御部とを備える
   端末。
6. 請求項１～４のいずれか１項に記載の基地局と、
   前記基地局と無線通信する、請求項５に記載の端末とを備える
   通信システム。
7. 通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて端末と無線通信をする基地局の通信方法であって、
   現時点を終期とする所定期間内に前記端末が無線通信により通信フレームを送信した累積時間である第一時間と、前記所定期間内に前記基地局の通信インタフェースが通信フレームを送信した累積時間である第二時間とを取得する取得ステップと、
   前記取得ステップで取得した前記第一時間及び前記第二時間の少なくとも一方が所定の閾値を超えたと判定した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより前記端末に送信する通知ステップと、
   前記通知ステップで前記通知を送信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを変更する制御ステップとを含む
   通信方法。
8. 通信フレームを送信できる時間が通信チャネルごとに制限されている通信帯域を用いて基地局と無線通信をする端末の通信方法であって、
   現時点を終期とする所定期間内に前記端末の通信インタフェースが通信フレームを送信した時間である第一時間を算出し、算出した前記第一時間を前記通信インタフェースにより前記基地局に提供する提供ステップと、
   前記提供ステップで提供した前記第一時間に基づいて前記基地局から送信される通知であって、前記基地局との無線通信の通信チャネルを変更することを示す通知を前記通信インタフェースにより受信した場合に、前記通信インタフェースの通信チャネルを、受信した前記通知に含まれる前記通信チャネルに変更する制御ステップとを含む
   通信方法。
9. 請求項７に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
10. 請求項８に記載の通信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
    

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