JP7459974B2

JP7459974B2 - 無線通信管理装置、無線通信管理方法、及び無線通信管理プログラム

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Publication number: JP7459974B2
Application number: JP2022570926A
Authority: JP
Inventors: 笑子篠原; 保彦井上; 裕介淺井; 泰司鷹取
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2024-04-02
Anticipated expiration: 2040-12-25
Also published as: JPWO2022137480A1; WO2022137480A1

Description

実施形態は、無線通信管理装置、無線通信管理方法、及び無線通信管理プログラムに関する。

基地局及び端末により構成される無線通信システムが知られている。無線通信システムの代表的な例として、公衆用途の無線ＬＡＮ（Local area network）が挙げられる。公衆用途の無線ＬＡＮでは、例えば、基地局から公衆のコンピュータ端末及びスマートフォン端末に対してデータを送信するユースケースが想定される。これに対し、近年、産業用途の無線ＬＡＮが登場している。産業用途の無線ＬＡＮでは、例えば、ＩｏＴ（Internet of things）端末で測定されたデータを基地局に送信するユースケースが想定される。

ARIB STD-T108 1.3版, 「920MHz帯テレメータ用、テレコントロール用及びデータ伝送用無線設備標準規格」, 2019年4月12日 IEEE Std 802.11ah TM-2016 (IEEE Standard for Information technology - Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks - Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Amendment 2: Sub 1 GHz License Exempt Operation, IEEE Computer Society, 7 December 2016

公衆用途の無線ＬＡＮのユースケースでは、基地局から不特定多数の端末に向けたデータ伝送（下りトラヒック）が主要な通信と想定される。このため、公衆用途の無線ＬＡＮを管理する場合、基地局における無線環境に基づいて各種制御情報が生成される。言い換えると、公衆用途の無線ＬＡＮを管理する場合、端末における無線環境が考慮されることはない。

一方、産業用途の無線ＬＡＮのユースケースでは、特定多数の端末から基地局に向けたデータ伝送（上りトラヒック）が主要な通信と想定される。このため、産業用途の無線ＬＡＮに対して、公衆用途の無線ＬＡＮにおける無線環境の管理手法を適用した場合、スループットの低下を抑制することが困難となる可能性がある。

本発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、上りトラヒックが主要な通信と想定される無線通信システムにおいて、スループットの低下を抑制できる手段を提供することにある。

一態様の無線通信管理装置は、決定部と、評価部と、選択部と、を具備する。決定部は、基地局と無線通信可能な１以上の端末から収集された無線環境情報に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの干渉関係を決定する。評価部は、干渉関係に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に評価値を計算する。選択部は、評価値に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの中から、１つの組み合わせを選択する。

実施形態によれば、上りトラヒックが主要な通信と想定される無線通信システムにおいて、スループットの低下を抑制できる手法を提供することができる。

図１は、実施形態に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図２は、実施形態に係る無線通信管理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図３は、実施形態に係る基地局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図４は、実施形態に係る端末のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図５は、実施形態に係る無線通信管理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図６は、実施形態に係る基地局の機能構成の一例を示すブロック図である。図７は、実施形態に係る端末の機能構成の一例を示すブロック図である。図８は、実施形態に係る制御情報生成部の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図９は、実施形態に係る無線通信管理装置における無線通信管理動作の一例を示すフローチャートである。図１０は、実施形態に係る無線通信管理装置における収集動作の一例を示すフローチャートである。図１１は、実施形態に係る無線通信管理装置による制御情報の生成処理としてのバンド幅及びチャネルの組み合わせの選択処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、共通する参照符号を付す。また、共通する参照符号を有する複数の構成要素を区別する場合、当該共通する参照符号に後続して付される更なる参照符号（例えば、“－１”等のハイフン及び数字）によって区別する。

図１は、実施形態に係る通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、通信システム１は、無線通信システム２の無線環境を管理するシステムである。通信システム１は、無線通信管理装置１００と、複数の基地局２００－１及び２００－２と、複数の端末３００－１、３００－２、及び３００－３と、外部サーバ４００と、データサーバ５００と、を備える。複数の基地局２００－１及び２００－２、並びに複数の端末３００－１～３００－３は、無線通信システム２を構成する。

以下では、複数の基地局２００－１及び２００－２の各々を特に区別しない場合、“基地局２００”と呼ぶ場合がある。複数の端末３００－１～３００－３の各々を特に区別しない場合、“端末３００”と呼ぶ場合がある。また、基地局２００及び端末３００を総称して“機器”と呼ぶ場合がある。

無線通信システム２は、産業用途の無線通信システムである。無線通信システム２は、無線局免許が無くても使用できる周波数帯（アンライセンスバンド）を使用するように構成される。無線通信システム２では、例えば、アンライセンスバンドとしてサブギガヘルツ（ＧＨｚ）帯が使用される。サブギガヘルツ帯は、例えば、９２０メガヘルツ（ＭＨｚ）帯を含む。

無線通信管理装置１００は、無線通信システム２の無線環境を管理するための、オンプレミス（on-premises）のデータ処理サーバである。無線通信管理装置１００は、例えば、ネットワークＮＷ内のルータ又はハブ（図示せず）を介して、基地局２００、外部サーバ４００、及びデータサーバ５００と有線接続するように構成される。

基地局２００は、無線通信システム２の親機（ＡＰ：アクセスポイント）である。基地局２００は、ネットワークＮＷを介して、端末３００と無線通信管理装置１００との間、及び端末３００とデータサーバ５００との間を接続するように構成される。

端末３００は、無線通信システム２の子機（ＳＴＡ：ステーション）である。端末３００は、例えば、ＩｏＴ端末である。端末３００は、対応する基地局２００と無線接続するように構成される。

図１の例では、端末３００－１は、基地局２００－１と無線接続するように構成される。端末３００－２及び３００－３は、基地局２００－２と無線接続するように構成される。しかしながら、端末３００－１は、基地局２００－２とも無線接続するように構成されてもよい。端末３００－２及び３００－３は、基地局２００－１とも無線接続するように構成されてもよい。このように、端末３００と基地局２００との間の無線接続は、複数の経路から適宜選択されてもよい。外部サーバ４００は、無線通信システム２の外部環境に関する情報（外部環境情報）が記憶されるサーバである。データサーバ５００は、無線通信システム２にて計測されたセンサ情報が集約して記憶されるサーバである。

図２は、実施形態に係る無線通信管理装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。無線通信管理装置１００は、制御回路１０１、メモリ１０２、有線通信モジュール１０３、ユーザインタフェース１０４、タイマ１０５、及びドライブ１０６を含む。

制御回路１０１は、無線通信管理装置１００の各構成要素を全体的に制御する回路である。制御回路１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を含む。メモリ１０２は、無線通信管理装置１００の補助記憶装置である。メモリ１０２は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、及びメモリカード等を含む。メモリ１０２には、無線通信管理動作に使用される各種情報、及び無線通信管理プログラムが記憶される。無線通信管理プログラムは、ネットワークＮＷを介して無線通信管理装置１００の外部から送信されることにより、メモリ１０２内に記憶され得る。

無線通信管理動作は、無線通信システム２内の無線通信の環境を適切に管理するために実行される一連の動作である。無線通信管理プログラムは、制御回路１０１に無線通信管理動作を実行させるためのプログラムである。無線通信管理動作に関する詳細は、後述する。

有線通信モジュール１０３は、有線信号によるデータの送受信に使用される回路である。有線通信モジュール１０３は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ階層モデルに準拠するように構成される。具体的には、例えば、有線通信モジュール１０３のネットワークインタフェース層に対応する構成は、イーサネットに準拠する。有線通信モジュール１０３のインターネット層に対応する構成は、ＩＰ（Internet protocol）に準拠する。有線通信モジュール１０３のトランスポート層に対応する構成は、ＴＣＰ（Transmission control protocol）に準拠する。有線通信モジュール１０３のアプリケーション層に対応する構成は、ＳＳＨ（Secure shell）に準拠する。

ユーザインタフェース１０４は、ユーザと制御回路１０１との間で情報を通信するための回路である。ユーザインタフェース１０４は、入力機器及び表示機器を含む。入力機器は、例えば、タッチパネル及び操作ボタン等を含む。表示機器は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）及びＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等）を含む。ユーザインタフェース１０４は、ユーザからの入力（ユーザ入力）を電気信号に変換した後、制御回路１０１に送信する。

タイマ１０５は、時間を計測する回路である。例えば、タイマ１０５は、制御回路１０１からの開始指示に基づき、カウントを開始する（セット）。セットされた状態においてカウント値が閾値以上となると、タイマ１０５は、制御回路１０１にタイムアウトしたことを通知する（タイムアウト）。タイマ１０５は、制御回路１０１からの終了指示に基づき、カウントを終了する（リセット）。

ドライブ１０６は、記憶媒体１０７に記憶されたプログラムを読込むための装置である。ドライブ１０６は、例えば、ＣＤ（Compact Disk）ドライブ、及びＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブ等を含む。記憶媒体１０７は、プログラム等の情報を、電気的、磁気的、光学的、機械的又は化学的作用によって蓄積する媒体である。記憶媒体１０７は、無線通信管理プログラムを記憶してもよい。

図３は、実施形態に係る基地局のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。基地局２００は、制御回路２０１、メモリ２０２、有線通信モジュール２０３、及び無線通信モジュール２０４を含む。制御回路２０１は、基地局２００の各構成要素を全体的に制御する回路である。制御回路２０１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を含む。メモリ２０２は、基地局２００の補助記憶装置である。メモリ２０２は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ、及びメモリカード等を含む。メモリ２０２には、無線通信管理動作において無線通信管理装置１００で生成される基地局２００の制御情報が記憶される。有線通信モジュール２０３は、有線信号によるデータの送受信に使用される回路である。有線通信モジュール２０３は、有線通信モジュール１０３と同等のプロトコルスタックに準拠する。これにより、有線通信モジュール２０３は、有線通信モジュール１０３と有線接続することができる。

無線通信モジュール２０４は、無線信号によるデータの送受信に使用される回路である。無線通信モジュール２０４は、アンテナ（図示せず）に接続される。無線通信モジュール２０４は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰ階層モデルに準拠するように構成される。具体的には、例えば、無線通信モジュール２０４のネットワークインタフェース層に対応する構成は、ＩＥＥＥ（Institute of electrical and electronics engineers）８０２．１１ａｈに準拠する。無線通信モジュール２０４のインターネット層に対応する構成は、ＩＰに準拠する。無線通信モジュール２０４のトランスポート層に対応する構成は、ＴＣＰに準拠する。無線通信モジュール２０４のアプリケーション層に対応する構成は、ＳＳＨに準拠する。

図４は、実施形態に係る端末のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。端末３００は、制御回路３０１、メモリ３０２、無線通信モジュール３０３、センサ３０４、バッテリ３０５、及びＧＰＳ（Global positioning system）モジュール３０６を含む。制御回路３０１は、端末３００の各構成要素を全体的に制御する回路である。制御回路３０１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を含む。メモリ３０２は、端末３００の補助記憶装置である。メモリ３０２は、例えば、ＨＤＤ、ＳＳＤ、及びメモリカード等を含む。メモリ３０２には、無線通信管理動作において無線通信管理装置１００で生成される制御情報、センサ３０４で計測されたセンサ情報が記憶される。

無線通信モジュール３０３は、無線信号によるデータの送受信に使用される回路である。無線通信モジュール３０３は、無線通信モジュール２０４と同等のプロトコルスタックに準拠する。これにより、無線通信モジュール３０３は、無線通信モジュール２０４と無線接続することができる。センサ３０４は、無線通信システム２がモニタするデータを計測する回路である。センサ３０４にて計測されたセンサ情報は、基地局２００及びネットワークＮＷを介して、データサーバ５００に集約される。バッテリ３０５は、端末３００に電力を供給する容量である。バッテリ３０５は、例えば、太陽光発電モジュール（図示せず）によって充電される。ＧＰＳモジュール３０６は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し、端末装置３００の位置データを取得することが可能な回路である。なお、図４では、端末３００が太陽光発電でバッテリ３０５を充電することによって電力を供給する場合について説明したが、これに限られない。例えば、端末３００は、電源から安定的に電力を供給されてもよい。また、無線通信システム２が端末３００の位置情報を使用しない場合に、ＧＰＳモジュール３０６が、端末３００から省略されてもよい。

図５は、実施形態に係る無線通信管理装置の機能構成の一例を示すブロック図である。制御回路１０１のＣＰＵは、メモリ１０２又は記憶媒体１０７に記憶された無線通信管理プログラムをＲＡＭに展開する。そして、制御回路１０１のＣＰＵは、ＲＡＭに展開された無線通信管理プログラムを解釈及び実行することにより各構成要素１０２～１０６を制御する。これによって、図５に示されるように、無線通信管理装置１００は、ユーザ入力部１１１、有線信号受信部１１２、制御情報生成部１１３、判定部１１４、有線信号送信部１１５、及びコマンドライブラリ１１６を備えるコンピュータとして機能する。

ユーザ入力部１１１は、ユーザから入力された登録情報を制御情報生成部１１３に送信する。登録情報は、機器情報及び制約情報を含む。機器情報は、無線通信管理装置１００が基地局２００及び端末３００を一意に識別するための情報である。機器情報は、例えば、基地局２００及び端末３００毎のユーザ名、パスワード、ＩＰアドレス、及び管理対象フラグ等を含む。ユーザ名及びパスワード、並びにＩＰアドレスは、無線通信管理装置１００が基地局２００及び端末３００にＳＳＨでログインするために使用される。管理対象フラグは、対応する基地局２００及び端末３００が無線通信管理動作の対象であるか否かを識別する情報である。制約情報は、電波法等の法律に基づいて無線通信システム２が遵守すべき制約条件を示す情報である。制約情報は、例えば、機器毎の総送信時間の上限値を含む。

有線信号受信部１１２は、基地局２００及び端末３００の無線環境情報を、基地局２００から受信する。有線信号受信部１１２は、外部環境情報を外部サーバ４００から受信する。有線信号受信部１１２は、受信した各種環境情報を、制御情報生成部１１３に送信する。

無線環境情報は、無線通信管理動作において、無線通信のスループットを評価するために基地局２００及び端末３００から収集される情報である。無線環境情報は、基地局２００及び端末３００に共通する情報として、例えば、周辺ＢＳＳ（Basic service set）に関する情報（ＳＳＩＤ、チャネル、バンド幅、周波数、ＲＳＳＩ（Received signal strength indication））等を含む。また、無線環境情報は、端末３００に特有の情報として、例えば、バッテリ３０５の残容量を示す情報を含み得る。外部環境情報は、無線通信のスループットを評価するために外部サーバ４００から収集される情報である。外部環境情報は、例えば、無線通信システム２が設けられる地域の日照時間の予測値等を含む。制御情報生成部１１３は、登録情報、基地局２００及び端末３００の無線環境情報、並びに外部環境情報に基づき、基地局２００及び端末３００の制御情報を生成する。制御情報生成部１１３は、無線通信管理動作に使用される全ての情報が揃うまで、受信した各種情報をメモリ１０２に記憶させてもよい。制御情報生成部１１３は、生成した制御情報を判定部１１４に送信する。

制御情報は、基地局２００及び端末３００の無線通信環境の構築に使用されるパラメタである。或る機器の制御情報は、少なくとも当該或る機器から収集された無線環境情報に基づいて、生成される。或る機器の制御情報は、当該或る機器以外の機器から収集された無線環境情報に更に基づいて、生成され得る。制御情報は、基地局２００及び端末３００のアクセスパラメタ、チャネル、伝送レートを含む。また、制御情報は、基地局２００及び端末３００の伝送時間帯を示す情報、及び送信頻度（デューティ比）を含む。

判定部１１４は、制御情報が生成された基地局２００及び端末３００毎に、生成した制御情報によって無線環境の設定を更新するか否かを判定する。また、判定部１１４は、無線環境の設定を更新すると判定された基地局２００及び端末３００毎に、当該更新が再起動を伴うか否かを更に判定する。判定部１１４は、基地局２００及び端末３００毎の制御情報及び判定結果の組を有線信号送信部１１５に送信する。

有線信号送信部１１５は、制御回路１０１からの指示に基づいて、基地局２００及び端末３００を制御するための各種コマンドを生成する。各種コマンドは、コマンドライブラリ１１６を参照して生成される。コマンドライブラリ１１６は、無線通信管理動作に使用されるコマンド群が予め記憶される。コマンドライブラリ１１６は、例えば、収集コマンド、及び更新コマンドを記憶する。収集コマンドは、（例えばＩＰアドレスを）指定された基地局２００又は端末３００から無線環境情報を収集させるコマンドである。更新コマンドは、（例えばＩＰアドレスを）指定された基地局２００又は端末３００の無線環境の設定を制御情報で更新させるコマンドである。このため、更新コマンドは、指定された基地局２００又は端末３００の無線環境の設定を更新するための制御情報（例えばチャネル、バンド幅等）を含む。また、更新コマンドは、指定された基地局２００又は端末３００を再起動させる指示を含む場合がある。

図６は、実施形態に係る基地局の機能構成の一例を示すブロック図である。制御回路２０１のＣＰＵは、無線通信管理装置１００から送信された各種コマンドに基づいて各構成要素２０２～２０４を制御する。これによって、図６に示されるように、基地局２００は、有線信号受信部２１１、無線信号受信部２１２、収集部２１３、更新部２１４、有線信号送信部２１５、及び無線信号送信部２１６を備えるコンピュータとして機能する。

有線信号受信部２１１は、収集コマンド及び更新コマンドを無線通信管理装置１００から受信する。基地局２００を宛先とする（基地局２００への）収集コマンドを受信すると、有線信号受信部２１１は、収集部２１３に収集コマンドを送信する。基地局２００への更新コマンドを受信すると、有線信号受信部２１１は、更新部２１４に更新コマンドを送信する。端末３００を宛先とする（端末３００への）収集コマンド及び更新コマンドを受信すると、有線信号受信部２１１は、収集コマンド及び更新コマンドを無線信号送信部２１６へ送信する。有線信号受信部２１１から無線信号送信部２１６へデータを送信する際に、当該送信データは、イーサネットのフレームフォーマットから、８０２．１１ａｈのフレームフォーマットへ変換される。

無線信号受信部２１２は、端末３００の無線環境情報を端末３００から受信する。無線信号受信部２１２は、受信した端末３００の無線環境情報を有線信号送信部２１５に送信する。無線信号受信部２１２から有線信号送信部２１５へデータを送信する際に、当該送信データは、８０２．１１ａｈのフレームフォーマットから、イーサネットのフレームフォーマットへ変換される。収集部２１３は、受信した収集コマンドに基づき、基地局２００の無線環境情報を収集する。収集部２１３は、収集した基地局２００の無線環境情報を有線信号送信部２１５に送信する。

更新部２１４は、受信した更新コマンドに基づき、基地局２００の無線環境の設定を、更新コマンド内の制御情報で更新する。更新コマンドが再起動の指示を含む場合、更新部２１４は、基地局２００を再起動させる。有線信号送信部２１５は、受信した基地局２００の無線環境情報を、無線通信管理装置１００に送信する。有線信号送信部２１５は、受信した端末３００の無線環境情報を、無線通信管理装置１００に転送する。無線信号送信部２１６は、受信した端末３００の収集コマンド及び更新コマンドを、端末３００に転送する。

図７は、実施形態に係る端末の機能構成の一例を示すブロック図である。制御回路３０１のＣＰＵは、無線通信管理装置１００から送信された各種コマンドに基づいて各構成要素３０２及び３０３を制御する。これによって、図７に示されるように、端末３００は、無線信号受信部３１１、収集部３１２、更新部３１３、及び無線信号送信部３１４を備えるコンピュータとして機能する。

無線信号受信部３１１は、収集コマンド及び更新コマンドを基地局２００から受信する。無線信号受信部３１１は、収集コマンドを収集部３１２に送信する。無線信号受信部３１１は、更新コマンドを更新部３１３へ送信する。収集部３１２は、受信した収集コマンドに基づき、端末３００の無線環境情報を収集する。収集部３１２は、収集した端末３００の無線環境情報を無線信号送信部３１４に送信する。更新部３１３は、受信した更新コマンドに基づき、端末３００の無線環境の設定を、更新コマンド内の制御情報で更新する。更新コマンドが再起動の指示を含む場合、更新部３１３は、端末３００を再起動させる。無線信号送信部３１４は、収集した端末３００の無線環境情報を、基地局２００に送信する。

図８は、実施形態に係る制御情報生成部１１３の詳細な構成の一例を示すブロック図である。制御情報生成部１１３は、決定部１１３１、評価部１１３２及び選択部１１３３を含む。決定部１１３１、評価部１１３２及び選択部１１３３のそれぞれは、制御情報生成部１１３が行う処理の一部を実施する。

次に、実施形態に係る通信システムの動作について説明する。図９は、実施形態に係る無線通信管理装置における無線通信管理動作の一例を示すフローチャートである。図９では、ユーザ入力によって予め登録情報がメモリ１０２内に記憶されているものとする。また、無線通信管理装置１００は、登録情報に記憶された各機器に対して、ＳＳＨでログイン済みであるものとする。

図９に示すように、所定の時間間隔が経過する等の無線通信監視動作の開始条件が満たされると、無線通信管理装置１００は、外部サーバ４００から外部環境情報を収集する（Ｓ１）。外部環境情報は、例えば、無線通信システム２が設けられる地域の日照時間の予測値等を含む。無線通信管理装置１００は、基地局２００及び端末３００の各々から無線環境情報を収集する（Ｓ２）。Ｓ２の処理は、Ｓ１の処理の前に実行されてもよいし、ステップＳ１の処理と並行に実行されてもよい。無線通信管理装置１００は、収集した外部環境情報及び無線環境情報に基づいて、基地局２００及び端末３００の各々の制御情報を生成する（Ｓ３）。

無線通信管理装置１００は、無線通信システム２の無線環境の設定を更新するか否かを判定する（Ｓ４）。無線環境の設定を更新すると判定された場合（Ｓ４－Ｙｅｓ）、処理はＳ５に移行する。無線環境の設定を更新しないと判定された場合（Ｓ４－Ｎｏ）、無線通信管理動作は終了する。無線通信管理装置１００は、基地局２００及び端末３００の各々の無線環境の設定を、制御情報で更新する（Ｓ５）。Ｓ５の処理が終了すると、無線通信管理動作は終了する。

図１０は、実施形態に係る無線通信管理装置における収集動作の一例を示すフローチャートである。図１０は、図９におけるＳ２の処理に対応する。無線通信管理装置１００は、登録情報に基づき、収集対象機器を選択する（Ｓ２１）。無線通信管理装置１００は、登録情報に登録された基地局２００及び端末３００のうち、管理対象フラグが立っている機器を収集対象機器として選択する。このため、収集対象機器には、少なくとも１つの端末３００が含まれる。以下の例では、無線通信システム２内の全ての端末３００－１～３００－３が収集対象機器として選択されたとして説明する。

無線通信管理装置１００は、選択された全ての収集対象機器に対して、収集コマンドを送信する（Ｓ２２）。具体的には、無線通信管理装置１００は、端末３００－１～３００－３のそれぞれのＩＰアドレスを宛先とする３つの収集コマンドを送信する。収集コマンドを送信した後、無線通信管理装置１００は、タイマ１０５のカウントを開始する（Ｓ２３）。収集対象機器は、自身を指定する収集コマンドを受信すると、収集対象機器は、収集コマンドに基づいて無線環境情報を収集する（Ｓ２４）。そして、収集対象機器は、収集した無線環境情報を、無線通信管理装置１００に送信する。

タイマ１０５のカウントが開始されると、無線通信管理装置１００は、タイマ１０５がタイムアウトする、又は収集対象機器のいずれか１つから無線環境情報を受信するまで、待機する（Ｓ２５）。Ｓ２５の処理の後、無線通信管理装置１００は、タイマ１０５がタイムアウトしたか否かを判定する（Ｓ２６）。タイマ１０５がタイムアウトした場合（Ｓ２６－Ｙｅｓ）、無線通信管理装置１００は、タイマのカウントを終了する（Ｓ２９）。

タイマ１０５がタイムアウトしていない場合（Ｓ２６－Ｎｏ）、無線通信管理装置１００は、受信した無線環境情報をメモリ１０２に記憶させる（Ｓ２７）。そして、無線通信管理装置１００は、全ての収集対象機器から無線環境情報を受信したか否かを判定する（Ｓ２８）。

無線環境情報を受信していない収集対象機器がある場合（Ｓ２８－Ｎｏ）、Ｓ２５の処理に進む。これにより、全ての収集対象機器から無線環境情報を受信するか、又はタイマ１０５がタイムアウトするまで、Ｓ２５～Ｓ２８の処理が繰り返される。全ての収集対象機器から無線環境情報を受信した場合（Ｓ２８－Ｙｅｓ）、無線通信管理装置１００は、タイマのカウントを終了する（Ｓ２９）。Ｓ２９の処理の終了により、収集動作が終了する。

以下、制御情報生成部１１３による基地局２００及び端末３００の制御情報の生成、すなわち、Ｓ３の処理について説明する。特に、以下の説明では、決定部１１３１、評価部１１３２及び選択部１１３３による処理について、図８を参照して説明する。

決定部１１３１は、端末３００で取得された無線環境情報に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの干渉関係を決定する。干渉関係は、ある基地局２００又はある端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせと、干渉するＯＢＳＳ（Overlapping basic service set）のバンド幅及びチャネルの組み合わせと、が重なる関係にあるか否かに基づいて判定される。ある一例では、干渉関係は、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に設定される最低周波数が互いに対して一致するか否か、及び、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に設定される最高周波数が互いに対して一致するか否か、の少なくとも一方により判定される。決定部１１３１は、最低周波数（最高周波数）が互いに対して一致する場合、バンド幅及びチャネルの組み合わせが干渉関係にあると決定する。決定部１１３１は、最低周波数（最高周波数）が互いに対して一致しない場合、バンド幅及びチャネルの組み合わせが干渉関係にないと決定する。干渉関係は、基地局２００又は端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に決定される。決定部１１３１は、干渉関係に基づいて、基地局２００又は端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、干渉するＯＢＳＳの数を示す情報を生成する。

評価部１１３２は、決定部１１３１から取得した周辺ＢＳＳに関する情報に基づいて、基地局２００又は端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせを評価する。評価部１１３２は、基地局２００又は端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせの評価を示す評価値を計算する。まず、評価部１１３２は、次の式（１）に基づいて、オーバーヘッドを考慮した送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌを計算する。

ここで、Ｔ_ｔｘは単位時間あたりに送信するデータフレームの時間長の合計時間（送信時間）である。Ｌ_ＯＨはオーバーヘッドを考慮するために導入する送信時間割合である。送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌが、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳのすべての基地局２００及び端末３００の総和として、計算される。また、送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌはバンド毎に計算され、送信時間割合Ｌ_ＯＨはバンド毎に予め設定される。式（１）において送信時間割合Ｌ_ＯＨを使用することにより、送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌの計算において、キャリアセンス時間やＡＣＫによる応答時間が考慮される。

評価部１１３２は、式（２－１）に基づいて、干渉するＯＢＳＳがない場合のトラヒック合計値Ｃ_ａｌｌを計算する。

ここで、Ｇ_{ｔｒａｆｆｉｃ}は、送信可能なトラヒック量である。トラヒック合計値Ｃ_ａｌｌが、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおけるすべての基地局２００及び端末３００のトラヒック量Ｇ_{ｔｒａｆｆｉｃ}の総和として、計算される。また、トラヒック合計値Ｃ_ａｌｌはバンド毎に計算され、トラヒック量Ｇ_{ｔｒａｆｆｉｃ}はバンド毎に予め設定される。なお、送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌの値が１以上である場合、トラヒック合計値Ｃ_ａｌｌは式（２－２）に基づいて計算される。

評価部１１３２は、式（３）に基づいて、混雑具合Ｓ_ｃを計算する。

ここで、Ｎ_ＯＢＳＳは干渉するＯＢＳＳの個数である。Ｌ_ＯＢＳＳは干渉するＯＢＳＳ当たりの想定する使用時間割合である。Ｌ_ＯＢＳＳは予め設定された値である。混雑具合Ｓ_ｃは、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおける端末３００毎に、かつ、当該端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、計算される。

評価部１１３２は、式（１）により計算した送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌ及び式（３）により計算した混雑具合Ｓ_ｃに基づいて、式（４）により送信フレームの送信成功率の予測値Ｆ_ｓを計算する。

前述したように、本実施形態では、送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌはバンド毎に計算され、混雑具合Ｓ_ｃは、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおける端末３００毎に、かつ、当該端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、計算される。そのため、予測値Ｆ_ｓの計算において、バンド毎に用いる送信時間割合の合計値Ｌ_ａｌｌは同一である。予測値Ｆ_ｓは、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおける端末３００毎に、かつ、当該端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、計算される。

評価部１１３２は、式（２－１）又は式（２－２）により計算したトラヒック合計値Ｃ_ａｌｌ及び式（４）により計算した予測値Ｆ_ｓに基づいて、評価値として、送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃを計算する。

トラヒック合計値Ｃ_ａｌｌはバンド毎に計算される。混雑具合Ｓ_ｃは、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおける端末３００毎に、かつ、当該端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、計算される。そのため、送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃの計算において、バンド毎に用いるトラヒック合計値Ｃ_ａｌｌは同一である。送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃは、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおける端末３００毎に、かつ、当該端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、計算される。

選択部１１３３は、評価部１１３２から取得する評価値に基づいて、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおけるバンド幅及びチャネルの組み合わせ候補を選択する。選択部１１３３は、例えば、評価部１１３２により端末３００毎に算出された評価値に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの総合評価値を計算する。そして、選択部１１３３は、少なくとも１つの候補選択ポリシーにしたがって候補を選択する。候補選択ポリシーは、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおける運用形態等によって、適宜設定できる。選択部１１３３が複数の候補を選択した場合、選択部１１３３は複数の候補チャネルから１つの候補をさらに選択する。複数の候補から１つの候補を選択する基準は、特に限定されるものではない。ある一例では、選択部１１３３は、複数の候補からランダムで１つのバンド幅及びチャネルの組み合わせ候補を選択する。なお、複数の候補の中に、基地局２００及び端末３００の属するＢＳＳにおいて既に使用しているバンド幅及びチャネルの既存の組み合わせ候補がある場合は、既存の組み合わせを優先して選択することが好ましい。

ある一例では、選択部１１３３は、評価値としての送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃがすべての端末３００について合計した値を総合評価値として計算する。そして、選択部１１３３は、総合評価値が最大であるバンド幅及びチャネルの組み合わせを選択する。本実施形態では、送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃが、端末３００毎、かつ、当該端末３００のバンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に計算される。そのため、選択部１１３３は、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、端末３００のすべてについて送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃの総和を計算する。選択部１１３３は、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に計算する送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃの総和のうち、最大である送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃの総和に対応するバンド幅及びチャネルの組み合わせを選択する。

別のある一例では、選択部１１３３は、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、すべての端末３００の送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃに対して標準偏差を総合評価値として計算する。選択部１１３３は、総合評価値が最小である、すなわち、標準偏差が最小であるバンド幅及びチャネルの組み合わせを選択する。

また、選択部１１３３は、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に、すべての端末３００の送信成功見込み容量Ｃ_ｃａｌｃの中から、最大の送信成功見込み容量ｍａｘＣ_ｃａｌｃ及び最小の送信成功見込み容量ｍｉｎＣ_ｃａｌｃを用いて、比率ｍａｘＣ_ｃａｌｃ／ｍｉｎＣ_ｃａｌｃを総合評価値として計算する。選択部１１３３は、総合評価値が最小である、すなわち比率ｍａｘＣ_ｃａｌｃ／ｍｉｎＣ_ｃａｌｃが最小であるバンド幅及びチャネルの組み合わせを選択する。

図１１は、実施形態に係る無線通信管理装置１００による制御情報の生成処理としてのバンド幅及びチャネルの組み合わせの選択処理の一例を示すフローチャートである。図１１は、図９におけるＳ３の処理に対応する。無線通信管理装置１００は、前述のように、無線環境情報に基づいてバンド幅及びチャネルの組み合わせごとに干渉関係を決定する（Ｓ３１）。無線通信管理装置１００は、決定した干渉関係に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせごとに評価する（Ｓ３２）。無線通信管理装置１００は、評価値及び候補選択ポリシーに基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせを選択する（Ｓ３３）。バンド幅及びチャネルの組み合わせが複数選択された場合（Ｓ３４－Ｙｅｓ）、処理はＳ３５に移行する。バンド幅及びチャネルの組み合わせが１つ選択された場合（Ｓ３４－Ｎｏ）、処理は終了する。無線通信管理装置１００は、複数の組み合わせの中からランダムで１つの組み合わせを選択する（Ｓ３５）。Ｓ３５の処理が終了すると、バンド幅及びチャネルの組み合わせの選択処理は終了する。

以上説明したように、実施形態によれば、無線通信管理装置１００は、決定部１１３１と、評価部１１３２と、選択部１１３３と、を具備する。決定部１１３１は、基地局と無線通信可能な１以上の端末から収集された無線環境情報に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの干渉関係を決定する。評価部１１３２は、干渉関係に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせ毎に評価値を計算する。選択部１１３３は、評価値に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの中から、１つの組み合わせを選択する。これにより、ＢＳＳとして最適なバンド幅及びチャネルの組み合わせが選択され、スループットの低下を抑制することができる。

なお、上述した実施形態には、種々の変形が適用可能である。例えば、上述した実施形態では、端末３００と基地局２００とがダイレクトに無線通信する場合について説明したが、これに限られない。例えば、端末３００と基地局２００とは、無線通信を中継する基地局（中継基地局）を介して、互いに無線通信するように構成されてもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、無線通信管理プログラムが、オンプレミスの無線通信管理装置１００で実行される場合について説明したが、これに限られない。例えば、無線通信管理プログラムは、クラウド上の計算リソースで実行されてもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、無線通信管理装置１００が、ネットワークＮＷを介して基地局２００と接続される場合について説明したが、これに限られない。例えば、無線通信管理装置１００は、無線通信システム２内に設けられ、ルート（root）の基地局２００として機能してもよい。この場合、無線通信管理装置１００は、図５に示した機能構成と、図６に示した機能構成と、の双方を有するように構成されてもよい。

また、例えば、上述した実施形態では、無線通信システム２内の一部の端末３００が収集対象機器として選択されてもよい。この場合、端末３００に備えられるＧＰＳモジュール３０６の位置情報が使用されてもよい。例えば、端末３００の数が過多で収集動作に時間がかかる場合、無線管理装置１００は、ＧＰＳモジュール３０６の位置情報に基づいて、互いに近い位置にある端末３００の中から代表端末を収集対象機器として選択する。無線管理装置１００は、ＧＰＳモジュール３０６の位置情報に基づいて、収集対象となる端末に関する無線環境情報を収集する。無線管理装置１００は、代表として選択された少数の端末３００から収集されたＯＢＳＳ情報やチャネル情報に基づいて、上述した実施形態の処理を実行する。このようにすることで、無線管理装置１００は、ＧＰＳモジュール３０６の位置情報に基づいて収集動作を効率的に実行できるとともに、上述した実施形態の処理全体を効率的に実行できる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…通信システム
２…無線通信システム
１００…無線通信管理装置
２００－１，２００－２…基地局
３００－１，３００－２，３００－３…端末
４００…外部サーバ
５００…データサーバ
１０１，２０１，３０１…制御回路
１０２，２０２，３０２…メモリ
１０３，２０３…有線通信モジュール
１０４…ユーザインタフェース
１０５…タイマ
１０６…ドライブ
１０７…記憶媒体
２０４，３０３…無線通信モジュール
３０４…センサ
３０５…バッテリ
１１１…ユーザ入力部
１１２，２１１…有線信号受信部
１１３…制御情報生成部
１１４…判定部
１１５，２１５…有線信号送信部
１１６…コマンドライブラリ
２１２，３１１…無線信号受信部
２１３，３１２…収集部
２１４，３１３…更新部
２１６，３１４…無線信号送信部
１１３１…決定部
１１３２…評価部
１１３３…選択部

Claims

基地局と無線通信可能な１以上の端末から収集された無線環境情報に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの干渉関係を決定する決定部と、
前記干渉関係に基づいて、バンド幅及びチャネルの前記組み合わせ毎に評価値を計算する評価部と、
前記評価部の評価値に基づいて、バンド幅及びチャネルの前記組み合わせの中から、１つの前記組み合わせを選択する選択部と、
を具備する、無線通信管理装置。
前記決定部は、前記端末におけるバンド幅及びチャネルの前記組み合わせと、干渉するＯＢＳＳ（Overlapping basic service set）におけるバンド幅及びチャネルの組み合わせと、が重なる関係にあるか否かに基づいて前記干渉関係を決定する、
請求項１に記載の無線通信管理装置。
前記評価部は、オーバーヘッドを考慮したバンド幅ごとの送信時間割合と前記端末の送信時間とに少なくとも基づいて、バンド幅毎に送信時間割合の合計値を計算し、前記端末におけるバンド幅及びチャネルの前記組み合わせに干渉するＯＢＳＳの数を示す情報と、前記合計値と、に基づいて、前記端末におけるバンド幅及びチャネルの前記組み合わせにおける混雑具合を計算する、
請求項２に記載の無線通信管理装置。
前記評価部は、前記混雑具合に基づいて、前記端末におけるバンド幅及びチャネルの前記組み合わせにおける送信成功見込み容量を、前記評価値として計算する、
請求項３に記載の無線通信管理装置。
前記選択部は、前記端末毎に計算された前記評価値に基づいて、バンド幅及びチャネルの前記組み合わせの総合評価値を計算する、
請求項１乃至４の何れか１項に記載の無線通信管理装置。
前記選択部は、前記総合評価値として前記評価値の総和を計算するとともに最大の前記総合評価値に対応する前記組み合わせを選択すること、前記総合評価値として前記評価値の標準偏差を計算するとともに最小の前記総合評価値に対応する前記組み合わせを選択すること、及び、前記総合評価値として前記評価値の最小値に対する前記評価値の最大値の比率を計算するとともに最小の前記総合評価値に対応する前記組み合わせを選択することから選択される少なくとも１つの候補選択ポリシーに基づいて前記選択をする、
請求項５に記載の無線通信管理装置。
前記無線環境情報は、１つ以上の前記端末のうちから位置情報に基づいて選択された前記端末に関する無線環境情報である、
請求項１乃至６の何れか１項に記載の無線通信管理装置。
基地局と無線通信可能な１以上の端末から収集された無線環境情報に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの干渉関係を決定することと、
前記干渉関係に基づいて、バンド幅及びチャネルの前記組み合わせごとに評価値を計算することと、
前記評価値に基づいて、バンド幅及びチャネルの前記組み合わせの中から、１つの前記組み合わせを選択することと、
を具備する無線通信管理方法。
基地局と無線通信可能な１以上の端末から収集された無線環境情報に基づいて、バンド幅及びチャネルの組み合わせの干渉関係を決定することと、
前記干渉関係に基づいて、バンド幅及びチャネルの前記組み合わせごとに評価値を計算することと、
前記評価値に基づいて、バンド幅及びチャネルの前記組み合わせの中から、１つの前記組み合わせを選択することと、
をプロセッサに実行させるための無線通信管理プログラム。