JPWO2013061986A1 - 無線通信システム、通信制御方法および中継局 - Google Patents

Abstract

本発明は無線通信システム、通信制御方法および中継局に関し、無線端末、複数の基地局、複数の基地局と無線端末との間の無線通信を中継する中継局とを備え、中継局は、複数の基地局のうち無線通信可能な基地局を親局候補とし、該親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定するための優先順位設定情報を取得し、該優先順位設定情報に基づいて接続の優先順位を設定する。そして中継局が無線端末からの接続要求を受けた場合は、接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行う。

Description

本発明は無線通信システム、通信制御方法および中継局に関し、特に、無線エントランス回線を用いて通信信号を中継する無線通信システム、通信制御方法および中継局に関する。

基地局と上位側基地局との間、あるいは基地局間を結ぶ伝送路であるエントランス回線として無線回線を使用した無線エントランス回線がある。この無線エントランス回線を無線通信システムに適用することは、光回線やＩＳＤＮ回線などが敷設できない地域を通信エリア化するのに有効であり、また、有線を使用しないのでメンテナンス費用を低減して無線通信システムの運用コストを低減することができる。

例えば、特許文献１においては基地局からの電波の届かない不感地帯や、山岳地帯等で回線制御装置と基地局との間を有線エントランス回線で接続できないような場合に、無線中継局を設けて、無線エントランス回線により接続する構成が示されている。

特開２００２−２５２５８７号公報

無線中継局を設けて無線通信により信号を中継する場合、中継元と中継先とで中継のために通信キャパシティを消費するので、中継を行わない場合に比べて通信キャパシティが低下するという問題がある。

また、無線端末から基地局への通信を中継する場合、無線中継局は、自局から見て無線性能が最適な基地局を第１の中継先（親局）候補としてアクセスし、次に無線性能が良好な基地局を第２の中継先候補とするように親局に優先順位を付け、第１の中継先候補の通信キャパシティが一杯である場合は、第２の中継先候補にアクセスするような動作をすることが一般的である。

このような動作を行うと、複数の無線中継局にとって第１の親局候補として共通する基地局があった場合、当該基地局に通信が集中し、当該基地局の通信キャパシティが中継のために消費され尽くして、通常の基地局としての動作ができなくなる可能性があった。この場合は、当該基地局の通信エリア内ではスロットビジーによる接続不能状態が多発するという問題があった。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、無線中継局を設けて無線エントランス回線により通信端末と基地局との間で信号の授受を行う無線通信システムにおいて、特定の親局に通信が集中することを抑制して、接続不能状態が多発することを防止できる無線通信システム、通信制御方法および中継局を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信システムは、無線端末と、前記無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局と前記無線端末との間の無線通信を中継する中継局とを備え、前記中継局は、前記複数の基地局のうち無線通信可能な基地局を親局候補とし、該親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定するための優先順位設定情報を取得し、該優先順位設定情報に基づいて前記接続の優先順位を設定する制御部を備え、前記中継局が前記無線端末からの接続要求を受けた場合、前記制御部は、前記接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行うことを特徴とする。

本発明に係る無線通信システムの一態様は、前記優先順位設定情報が、前記複数の基地局からの下り信号の受信信号強度あるいは下り信号の搬送波電力対干渉・雑音電力比を含み、前記制御部は、前記受信信号強度あるいは前記搬送波電力対干渉・雑音電力比が良い順に、前記接続の優先順位が高くなるように設定する。

本発明に係る無線通信システムの一態様は、前記優先順位設定情報が、前記複数の基地局の一日の各時間帯における過去の空き余裕度情報を含み、前記制御部は、空き余裕度が大きい順に前記接続の優先順位が高くなるように設定する。

本発明に係る無線通信システムの一態様は、前記複数の基地局が、通信キャパシティに余裕がないと判断した場合に報知情報として前記中継局にアラームを出し、前記優先順位設定情報は、前記複数の基地局の一日の各時間帯における過去のアラーム情報を含み、前記アラーム情報は、前記アラームを出したか否か、および同じ時間帯で前記アラームを出した回数を含み、前記制御部は、前記アラームを出した基地局は前記接続の優先順位を低く設定するとともに、同じ時間帯で前記アラームを出した回数が多い順に前記接続の優先順位が低くなるように設定する。

本発明に係る無線通信システムの一態様は、前記優先順位設定情報が、前記複数の基地局についての基地局の種類および回線の種類の情報を含み、前記基地局の種類は、通信キャパシティの高低によって分類され、前記回線の種類は、使用回線が有線であるか無線であるかによって分類され、前記制御部は、通信キャパシティとして第１のキャパシティを有する基地局は前記接続の優先順位を高く設定し、前記第１のキャパシティよりも低い第２のキャパシティを有する基地局は前記接続の優先順位を低く設定し、使用回線が有線である基地局は前記接続の優先順位が高くなるように設定し、使用回線が無線である基地局は前記接続の優先順位が低くなるように設定する。

本発明に係る無線通信システムの一態様は、前記制御部が、前記最適親局を決定した後は、前記最適親局の前記接続の優先順位を最下位に変更し、他の親局候補の前記接続の優先順位をそれぞれ一段上げて、新たな接続の優先順位を設定する。

本発明に係る無線通信システムの一態様は、前記制御部が、前記接続の優先順位を設定した後、前記複数の基地局のうちの何れかとの間の無線通信が終了した場合、通信を終了した基地局について前記接続の優先順位を所定段数上げて、新たな接続の優先順位を設定する。

本発明に係る通信制御方法は、無線端末と、前記無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、前記複数の基地局と前記無線端末との間の無線通信を中継する中継局とを備えた無線通信システムの通信制御方法であって、前記中継局において、前記複数の基地局のうち無線通信可能な基地局を親局候補とし、該親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定するための優先順位設定情報を取得し、該優先順位設定情報に基づいて前記接続の優先順位を設定するステップ(ａ)と、前記中継局において、前記無線端末からの接続要求を受けた場合、前記接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行うステップ(ｂ)とを備える。

本発明に係る中継局は、複数の基地局と無線端末との間の無線通信を中継する中継局であって、前記複数の基地局のうち無線通信可能な基地局を親局候補とし、該親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定するための優先順位設定情報を取得し、該優先順位設定情報に基づいて前記接続の優先順位を設定する制御部を備え、前記中継局が前記無線端末からの接続要求を受けた場合、前記制御部は、前記接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行う。

本発明に係る無線通信システムによれば、親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定し、無線端末からの接続要求を受けた場合は、接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行うので、特定の親局に通信が集中することを抑制して、接続不能状態が多発することを防止できる。

本発明に係る通信制御方法によれば、親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定し、無線端末からの接続要求を受けた場合は、接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行うので、特定の親局に通信が集中することを抑制して、接続不能状態が多発することを防止できる。

無線エントランス回線を用いた無線通信システムによるリレー通信を模式的に示す図である。 無線エントランス回線を用いた無線通信システムによるＣｏＭＰ送受信を模式的に示す図である。 本発明に係る実施の形態の通信システムの構成を示す図である。 本発明に係る実施の形態の中継局の構成を示すブロック図である。 無線エントランス回線を用いた無線通信システムを示す図である。 タイムスロットの消費の状態を模式的に示す図である。 中継動作をする場合としない場合とでタイムスロットの消費の違いを示す図である。 本発明に係る実施の形態の無線通信システムの通信制御方法を説明するフローチャートである。 最適親局決定処理の第１の例を説明するフローチャートである。 最適親局決定処理の第２の例を説明するフローチャートである。 最適親局決定処理の第３の例を説明するフローチャートである。 最適親局決定処理の第４の例を説明するフローチャートである。

＜はじめに＞
実施の形態の説明に先だって、無線エントランス回線により通信端末と基地局との間で信号の授受を行う無線通信システムの利点について図１および図２を用いて説明する。

図１は、無線エントランス回線を用いた無線通信システムによるリレー通信を模式的に示す図である。

図１において、基地局ＢＳ１は親局として中継局ＲＰ１との間を無線エントランス回線ＷＬ１で接続し、中継局ＲＰ１を介して無線端末ＭＳとの間で通信を行っている。

ここで、中継局ＲＰ１の無線端末ＭＳに対する通信可能エリアはＡＲ１であるが、基地局ＢＳ１は通信可能エリアＡＲ１の外から無線エントランス回線ＷＬ１を介して中継局ＲＰ１との間で無線通信を行っている。

このような構成において、無線エントランス回線ＷＬ１を介した中継局ＲＰ１と基地局ＢＳ１とのリンクが切れてしまった場合、例えば、基地局ＢＳ１がスロットビジーとなった場合や、基地局ＢＳ１が故障や停電で機能しなくなった場合、中継局ＲＰ１は、新たな親局とリンクしようとする。

しかし、新たな親局が無線エントランス回線で接続できる範囲内に存在しない場合、中継局ＲＰ１は次善の策として、無線エントランス回線で接続できる範囲内の中継局ＲＰ２をサーチし、当該中継局ＲＰ２との間に無線エントランス回線ＷＬ２を開く。

ここで、中継局ＲＰ２の通信可能エリアＡＲ２と、中継局ＲＰ１の通信可能エリアＡＲ１とは互いに重なることなく隔たっているが、無線エントランス回線による接続範囲はさらに広い。

中継局ＲＰ２は、親局である基地局ＢＳ２と無線エントランス回線ＷＬ３により接続可能であり、中継局ＲＰ１は、中継局ＲＰ２を介して無線エントランス回線ＷＬ２およびＷＬ３により基地局ＢＳ２に接続することができる。

このように、複数の中継局を介することで多段のリンク形成が可能となり、災害などの非常時に際しても通信ネットワークを維持することが可能となる。

図２は、無線エントランス回線を用いた無線通信システムによる多地点協調（CoMP：Coordinated MultiPoint）送受信を模式的に示す図である。

図２において、中継局ＲＰ１およびＲＰ２と基地局ＢＳＸとは、それぞれ無線エントランス回線ＷＬＥ１およびＷＬＥ２を介して接続可能である。

このため、従来は必要であった有線回線ＷＣによるネットワークを介しての接続が必ずしも必要ではなくなる。

すなわち、従来の各基地局は光回線やＩＳＤＮ回線などの有線回線ＷＣを介して図示しない上位装置に接続され、各基地局間での情報の授受は、有線回線ＷＣによるネットワーク（有線ネットワーク）を経由して行う必要があった。

ＣｏＭＰ送受信を実現するには、各基地局が複数の基地局情報を共有して通信端末と通信する必要があるが、異なる場所に設置された基地局間で情報を共有するには有線ネットワークを経由し、上位装置を介してのデータの授受が必要となる。

例えば、ある基地局からの情報を他の基地局で共有しようとする場合、ある基地局からの情報は有線ネットワークを経由して一旦、上位装置に与えられ、上位装置から再び有線ネットワークを介して他の基地局に与えられることとなる。このため、情報を共有するまでに時間を要し、遅延が発生するという問題があった。

しかし、図２に示す無線通信システムでは、中継局ＲＰ１およびＲＰ２と基地局ＢＳＸとを、それぞれ無線エントランス回線ＷＬＥ１およびＷＬＥ２を介して接続することで、ＣｏＭＰ送受信の実施が求められた場合に、中継局ＲＰ１およびＲＰ２を使って無線端末ＭＳとの無線通信を行うことでＣｏＭＰ送受信を行うことが可能となる。

図２には、ＣｏＭＰ送受信による効果として、基地局の通信可能エリアを広くできる効果を模式的に示している。すなわち、図２において、中継局ＲＰ１およびＲＰ２のそれぞれの通信可能エリアがＡＲ１およびＡＲ２であった場合に、無線端末ＭＳが通信可能エリアＡＲ１およびＡＲ２のエリアフリンジにあると、通信品質が劣化することが考えられる。しかし、中継局ＲＰ１およびＲＰ２が、無線端末ＭＳに対してそれぞれ無線パスＰ１およびＰ２を介してＣｏＭＰ送受信を行うことで、中継局ＲＰ１およびＲＰ２が相互に通信品質を補間して、通信品質の劣化を抑制し、中継局ＲＰ１およびＲＰ２による通信可能エリアを実質的に広げることができる。図２には、中継局ＲＰ１およびＲＰ２による通信可能エリアをＡＲ３として示している。

このＣｏＭＰ送受信においては、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）の基地局で使用されるスロットダイバーシチ処理と類似の処理を採用しており、複雑なプロトコルを設定する必要がない。

すなわち、ＰＨＳの基地局におけるスロットダイバーシチ処理とは、複数の時間スロットあるいは複数の周波数スロットを用いて１つの無線端末と通信を行うことで、リンク性能を向上させる処理であり、これをＣｏＭＰ送受信に適用する場合は、複数のスロットの代わりに複数の中継装置から同じデータを送るように構成するだけで済む。このため、従来のＣｏＭＰ送受信のように、異なる場所に設置された基地局間で情報を共有するために有線ネットワークを経由し、上位装置を介してのデータの授受を行う必要がなく、複雑なプロトコルを設定する必要がなくなる。

また、基地局間で情報を共有するために有線ネットワークを経由し、上位装置を介してのデータの授受を行う必要がなくなるので、情報を共有するために遅延の発生を抑制できる。このため、高速性と通信品質とのトレードオフの関係を改善してＣｏＭＰ送受信を実現できる。

＜実施の形態１＞
＜通信システムの構成＞
図３は、本発明に係る実施の形態の無線通信システムの構成を示す図である。図３に示す無線通信システム１００は、無線端末ＭＳ、中継局（無線エントランス局）ＲＰおよび中継先基地局（親局）としての基地局ＢＳＸを有している。基地局ＢＳＸは光回線やＩＳＤＮ回線などの有線回線ＷＣを介して図示しない上位装置に接続されている。

＜基地局の構成＞
図４は、本発明に係る実施の形態の中継局ＲＰの構成を示すブロック図であるが、図４においては発明に係る構成についてのみ示しており、他の構成は省略している。

図４に示すように、中継局ＲＰは、送受信アンテナＡＴが接続されたＲＦ部（無線通信部）１と、ＲＦ部１に接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）等で構成される無線信号処理部２と、無線信号処理部２に接続されたＭＡＣ部（Media Access Control）３と、ＭＡＣ部３に接続されたデータ送受信部４とを備えている。

ＭＡＣ部３は、ＣＰＵ等で構成され、無線通信システム１００が用いる通信方式のプロトコルに則った通信制御を行う部位であり、回線切替え判断部３１および最適親局選択部３２を含んでいる。

中継局ＲＰにおいて、送受信アンテナＡＴで受信した受信信号はＲＦ部１の受信部（図示せず）に入力され、増幅処理やダウンコンバートを行って、ベースバンド信号に変換して出力する。なお、送受信アンテナＡＴで受信される信号は、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）変調方式やＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）変調方式などで変調されている。

また、ＲＦ部１は、無線信号処理部２からの指示に従い、ＢＰＳＫ変調方式やＱＰＳＫ変調方式などで変調された無線信号を送出する。なお、図４では基地局ＢＳ１〜ＢＳ４のうち、基地局ＢＳ１に無線信号を送る例を示している。

無線信号処理部２は、ＲＦ部１から出力される無線信号を受け、メッセージやデータを解析し、その解析結果をＭＡＣ部３に通知する。なお、当該メッセージには無線端末ＭＳからの通信の接続要求や接続切断要求が含まれる。

データ送受信部４は、ＭＡＣ部３からの通信制御に従って、送受信アンテナＡＴで受信された信号を有線回線に出力する場合に使用され、この場合、当該信号は図示されない回線交換局を介して図示されない上位装置に与えられる。なお、中継局ＲＰとしてレピーターなどの中継専用の通信装置を用いる場合にはデータ送受信部４は不要であるが、基地局を兼用し、基地局として動作することがある場合にはデータ送受信部４は必要となる。

またレピーターを用いる場合には、最適親局選択部３２として動作することができる部位を持っていることが条件となる。

ＭＡＣ部３に含まれる回線切替え判断部３１は、中継局ＲＰが通常の基地局として機能するか、あるいは中継局として機能するかを判断し、中継局として機能する場合は、送受信アンテナＡＴで受信された信号を、データ送受信部４に与えるのではなく、再び送受信アンテナＡＴで送信するようにＭＡＣ部３に戻すように回線を切り替える機能を有している。

また、最適親局選択部３２は、中継局ＲＰの無線エントランス回線で接続範囲内に複数の基地局が存在する場合に、何れを中継先基地局として選択するかを決定する機能を有している。

＜通信キャパシティの消費＞
無線エントランス回線を用いた無線通信システムにおいては、親局の通信キャパシティが中継のために消費され尽くして、通常の基地局としての動作ができなくなる可能性について説明したが、この現象について図５〜図７を用いてさらに説明する。

図５は、無線エントランス回線を用いた無線通信システムを示す図である。なお、図５において、図３に示す無線通信システム１００と同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図５において、基地局ＢＳＸは、中継局ＲＰとの間で無線エントランス回線ＷＬＥを開き、中継局ＲＰを介して無線端末ＭＳ１と通信を行っているが、無線端末ＭＳ２とは直接に無線通信を行っている。

図６には、このような場合のタイムスロットの消費（割り当て）の状態を模式的に示している。なお、以下の説明ではＰＨＳを例に採り、アップリンク（ＵＬ）とダウンリンク（ＤＬ）は、それぞれ４つのタイムスロットに時分割されており、１スロットは制御チャネル用に使用され、３スロットは通話チャネルとして使用されるものとする。また、基地局ＢＳＸおよび中継局ＲＰでは、ＲＦ部を２つ有し、それぞれが４スロットを処理でき、基地局ＢＳＸおよび中継局ＲＰは８スロット分の通信キャパシティを有しているものとする。

図６の（ａ）部においては中継局の通信キャパシティ（中継局キャパシティ）を、図６の（ｂ）部においては親局の通信キャパシティ（親局キャパシティ）とを模式的に示しており、横軸が時間軸、縦軸が周波数軸となる。そして、１つのＲＦ部が上段のスロット列に、他のＲＦ部が下段のスロット列に対応している。

中継局キャパシティでは、図に向かって左半分の４つのスロットが中継局ＲＰと無線端末ＭＳ１との通信（通話）に使用され、そのうちの１スロットが制御チャネル（Ｃ）として使用され、残りの３スロットが通話チャネル（Ｔ）として使用される。

また、図に向かって右半分の４つのスロットが中継局ＲＰと基地局ＢＳＸとの中継に使用され、そのうちの１スロットが制御チャネル（Ｃ）として使用され、残りの３スロットが通話チャネル（Ｔ）として使用される。

親局キャパシティでは、図に向かって左半分の４つのスロットが基地局ＢＳＸと無線端末ＭＳ２との通信（通話）に使用され、４スロットが通話チャネル（Ｔ）として使用される。

また、図に向かって右半分の４つのスロットが中継局ＲＰと基地局ＢＳＸとの中継に使用され、そのうちの１スロットが制御チャネル（Ｃ）として使用され、残りの３スロットが通話チャネル（Ｔ）として使用される。

このように、基地局ＢＳＸおよび中継局ＲＰでそれぞれ８スロット有する通信キャパシティのうち、それぞれで４スロットを中継のために使用することとなる。この結果、中継局ＲＰが通話に使用できるのは３スロットとなり、基地局ＢＳが通話に使用できるのは４スロットとなる。

ここで、基地局ＢＳＸおよび中継局ＲＰは、中継動作をしない場合はそれぞれ制御チャネルとして１スロットを使い、通話チャネルとして６スロットを使うものとして設定されており、その場合に比べて中継動作を行う場合は、基地局ＢＳＸで２通話チャネルが使えなくなり、中継局ＲＰで３通話チャネルが使えなくなる。

この結果を図７に一覧表で示す。図７に示すように、中継動作がない場合にはトータルで１２通話チャネルが確保できるが、中継動作を行う場合は５通話チャネル分が使えなくなる。

このように、無線エントランス回線を用いた無線通信システムにおいては、中継動作のために基地局ＢＳＸおよび中継局ＲＰで通信キャパシティ消費され、特に基地局ＢＳＸでは中継局からのアクセスが集中した場合には基地局ＢＳＸの通信キャパシティが消費され尽くしてしまうこととなる。

そこで、本発明に係る無線通信システムにおいては、中継局ＲＰにおいて中継先の基地局ＢＳＸ（親局）を一意に固定せず、親局候補の中から状況に応じて最適親局を選択することで、特定の親局に中継のためのトラフィックが集中することを回避し、特定の親局の通信キャパシティが消費され尽くしてしまうこと防止する。

＜最適親局の決定＞
以下、本発明に係る無線通信システム１００における通信制御方法について、図３、図４を参照しつつ図８〜図１２に示すフローチャートを用いて説明する。

図８は本発明に係る無線通信システム１００の通信制御方法を説明するフローチャートである。

まず、中継局ＲＰ（図３）の電源を投入すると、無線同期先の基地局のサーチを自動的に開始する。そして、同期可能と判断された基地局を親局候補として登録し、それらの基地局に関して優先順位を設定するための優先順位設定情報（基地局ＩＤ、受信レベル、空き余裕度情報、アラーム情報、回線種別、など）を取得する（ステップＳ１）。

ステップＳ１の処理が、サーチ範囲にある全基地局に対して全てのタイミング（時間、周波数）で繰り返され（ステップＳ２）基地局サーチが完了した後は、ステップＳ３に進み、ＭＡＣ部３の最適親局選択部３２（図４）において複数の親局候補の中から最適親局を決定する。この決定は、図９〜図１２に示す手法のうち少なくとも１の手法によってなされる。

ステップＳ３において最適親局が決定した後は、ステップＳ４において、当該最適親局への接続動作を行うことで一連の動作を終了するが、最適親局がスロットビジー状態などで接続ができない場合には、次に優先順位の高い親局への接続を試みる。

ここで、中継局ＲＰが最適親局を決定し、無線エントランス回線により接続を行う際には、無線信号処理部２（図４）が送受信アンテナＡＴの指向性を制御して、基地局ＢＳＸに対して無線エントランス回線を開くこととなる。

送受信アンテナＡＴとしては、例えば複数のアンテナ素子で構成されるアレイアンテナを使用し、アンテナのビーム方向を調整することで、所望の基地局との間で選択的に信号の送受信を行うことができる。

また、中継局ＲＰでは、基地局ＢＳＸとの間に無線エントランス回線が開き、基地局ＢＳＸに対して無線端末ＭＳからの無線信号を中継する場合には、無線端末ＭＳから無線信号を受信すると、ＭＡＣ部３の回線切替え判断部３１が、送受信アンテナＡＴで受信された信号を、送受信アンテナＡＴから基地局ＢＳＸに向けて送信するようにＭＡＣ部３に戻すように回線を切り替える。逆に、基地局ＢＳＸから無線信号を受信すると、ＭＡＣ部３の回線切替え判断部３１が、送受信アンテナＡＴで受信された信号を、送受信アンテナＡＴから無線端末ＭＳに向けて送信するようにＭＡＣ部３に戻すように回線を切り替える。

次に、図９〜図１２に示すフローチャートを用いて、ステップＳ３の最適親局決定処理のバリエーションについて説明する。

＜第１の例＞
図９は、ステップＳ１（図４）で取得した受信レベル情報に基づいて親局の優先順位を決定する例を示しており、同期可能な複数の基地局に対して、それぞれの基地局からの下り信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）あるいは下り信号の搬送波電力対干渉・雑音電力比（ＣＩＮＲ：Carrier to Interference-plus-Noise Ratio）が良い順に、接続すべき親局候補として高い優先順位を設定する（ステップＳ１１）。

そして、中継局において基地局に対する接続呼が発生したか否か（無線端末から基地局への接続要求が来たか否か）を確認し（ステップＳ１２）、接続呼が発生した場合には優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定する（ステップＳ１３）。

その後、最適親局となった親局については、その優先順位を最下位に変更し、その他の親局候補の優先順位を一段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ１４）。図８のステップＳ４において説明したように、選択した最適親局への接続ができない場合には、この新たな優先順位に従って再接続を試みる。

一方、ステップＳ１２で接続呼が発生していない場合には、ステップＳ１５に進み、中継局において基地局に対する通信終了呼が発生したか否か（無線端末から基地局との通信切断要求が来たか否か）を確認する。そして、通信終了呼が発生した場合には、当該終了呼が接続していた親局の優先順位をα段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ１６）。ここで、α段上げるとは、所定段数以上優先順位を上げることを意味しており、通信終了呼により接続が切れた親局は、空きスロットを有しているので、優先的に接続できるようにする措置である。なお、所定段数は整数（１，２，３，・・）に限定されるものではなく、小数（０．１，０．２，・・・）の場合も含んでいる。すなわち、例えば、通信終了呼が１回発生するごとに０．２段優先順位を上げるものとすれば、通信終了呼が５回発生することで１段優先順位が上がることとなる。

通信終了呼が発生していない場合、およびステップＳ１６で新たな優先順位を決定した後は、一連の動作を終了するが、ステップＳ１３以下の処理は、中継局ＲＰにおいて基地局に対する接続呼が発生するごとに繰り返される。

＜第２の例＞
図１０は、事前に登録されている各親局の一日の各時間帯におけるチャネル（スロット）の空き余裕度情報に基づいて親局の優先順位を決定する例を示している。

まず、ステップＳ２１において、事前に中継局ＲＰに登録されている各親局の一日の各時間帯における空き余裕度情報より、同期可能な複数の基地局に対して、空き余裕度が大きい順に、接続すべき親局候補として高い優先順位を設定する。

ここで、有線ネットワークに接続される上位装置は、各基地局の過去のトラフィック情報を把握しており、そこから各基地局の一日の各時間帯におけるチャネル（スロット）の空き余裕度情報を割り出し、各中継局に有線ネットワーク（あるいは無線）を介して与えることができる。各中継局では、この情報を内部の記憶装置に登録しておくことで、ステップＳ２１の処理が可能となる。この情報は、曜日や月によって異なる可能性がある場合には、曜日や月ごとの情報として登録しておくことで、より正確な処理が可能となるが、以下の説明では、簡略化のため一日の各時間帯における空き余裕度情報に基づいて優先順位を設定したものとして説明する。

なお、空き余裕度情報は、２４時間を１時間単位で区切った時間帯のものであっても良いし、２〜３時間単位など、より大まかな時間で区切った時間帯のものであっても良いし、３０分単位、１５分単位など、より細かな時間で区切った時間帯のものであっても良い。

次に、ステップＳ２１において設定した親局候補の優先順位情報のうち、現在時間に対応する優先順位情報を取得する（ステップＳ２２）。

そして、現在時間が、参照している親局候補の優先順位情報の時間帯に含まれるか否かを確認し（ステップＳ２３）、含まれる場合にはステップＳ２４に進み、含まれない場合には、ステップＳ２２の動作を繰り返し、現在時間が含まれる時間帯の親局候補の優先順位情報を取得する。

次に、中継局において基地局に対する接続呼が発生したか否か（無線端末から基地局への接続要求が来たか否か）を確認し（ステップＳ２４）、接続呼が発生した場合には優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定する（ステップＳ２５）。

その後、最適親局となった親局については、その優先順位を最下位に変更し、その他の親局候補の優先順位を一段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ２６）。図８のステップＳ４において説明したように、選択した最適親局への接続ができない場合には、この新たな優先順位に従って再接続を試みる。

一方、ステップＳ２４で接続呼が発生していない場合には、ステップＳ２７に進み、中継局において基地局に対する通信終了呼が発生したか否か（無線端末から基地局との通信切断要求が来たか否か）を確認する。そして、通信終了呼が発生した場合には、当該終了呼が接続していた親局の優先順位をα段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ２８）。ここで、α段上げるとは、所定段数以上優先順位を上げることを意味しており、通信終了呼により接続が切れた親局は、空きスロットを有しているので、優先的に接続できるようにする措置である。なお、所定段数は整数（１，２，３，・・）に限定されるものではなく、小数（０．１，０．２，・・・）の場合も含んでいる。すなわち、例えば、通信終了呼が１回発生するごとに０．２段優先順位を上げるものとすれば、通信終了呼が５回発生することで１段優先順位が上がることとなる。

通信終了呼が発生していない場合、およびステップＳ２８で新たな優先順位を決定した後は、一連の動作を終了するが、ステップＳ２５以下の処理は、中継局ＲＰにおいて基地局に対する接続呼が発生するごとに繰り返される。

＜第３の例＞
図１１は、事前に登録されている各親局からのアラーム情報の有無に基づいて親局の優先順位を決定する例を示している。

まず、ステップＳ３１において、事前に中継局ＲＰに登録されている各親局の一日の各時間帯におけるアラーム情報の有無を確認し、同期可能な複数の基地局のうち、アラームを出した基地局の優先順位を接続すべき親局候補の最下位に設定する。

ここで、アラームとは親局が通信キャパシティに余裕がないと判断した場合に報知情報として各中継局に出す信号であり、例えば、ロード率が７０％になった場合に発するように、有線ネットワークに接続される上位装置が各基地局に指示しておくことで発せられる。

アラーム情報には、単にアラームが出されたか否かだけでなく、同じ基地局から同じ時間帯で複数回のアラームが出された場合には、その回数についての情報も含んでいる。同じ時間帯で複数回のアラームを出す基地局は、接続が集中する基地局であると考えられるので、アラームを出す回数の多い基地局ほど親局候補の下位に設定する。もちろん、複数の基地局のうち、１つの基地局のみがアラームを出している場合には、当該基地局を接続すべき親局候補の最下位に設定する。このような場合や、他の基地局が同じ回数だけアラームを出している場合、他の基地局は同じ順位となるが、その場合は、例えば、中継局から見て距離的に近い順に、接続すべき親局候補として高い優先順位を設定することが考えられる。また、図９に示したステップＳ１１のように受信レベル情報に基づいて上位側の優先順位を決定しても良い。

各中継局では各基地局から取得した過去のアラーム情報を、一日の各時間帯ごとのアラーム情報として内部の記憶装置に登録しておくことで、ステップＳ３１の処理が可能となる。

このアラーム情報は、曜日や月によって異なる可能性がある場合には、曜日や月ごとの情報として登録しておくことで、より正確な処理が可能となる。

また、アラーム情報は、２４時間を１時間単位で区切った時間帯で出されるものであっても良いし、２〜３時間単位など、より大まかな時間で区切った時間帯で出されるものであっても良いし、３０分単位、１５分単位など、より細かな時間で区切った時間帯で出されるものであっても良い。

次に、中継局において基地局に対する接続呼が発生したか否か（無線端末から基地局への接続要求が来たか否か）を確認し（ステップＳ３２）、接続呼が発生した場合には優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定する（ステップＳ３３）。

その後、最適親局となった親局については、その優先順位を最下位に変更し、その他の親局候補の優先順位を一段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ３４）。図８のステップＳ４において説明したように、選択した最適親局への接続ができない場合には、この新たな優先順位に従って再接続を試みる。

一方、ステップＳ３２で接続呼が発生していない場合には、ステップＳ３５に進み、中継局において基地局に対する通信終了呼が発生したか否か（無線端末から基地局との通信切断要求が来たか否か）を確認する。そして、通信終了呼が発生した場合には、当該終了呼が接続していた親局の優先順位をα段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ３６）。ここで、α段上げるとは、所定段数以上優先順位を上げることを意味しており、通信終了呼により接続が切れた親局は、空きスロットを有しているので、優先的に接続できるようにする措置である。なお、所定段数は整数（１，２，３，・・）に限定されるものではなく、小数（０．１，０．２，・・・）の場合も含んでいる。すなわち、例えば、通信終了呼が１回発生するごとに０．２段優先順位を上げるものとすれば、通信終了呼が５回発生することで１段優先順位が上がることとなる。

通信終了呼が発生していない場合、およびステップＳ３６で新たな優先順位を決定した後は、一連の動作を終了するが、ステップＳ３３以下の処理は、中継局ＲＰにおいて基地局に対する接続呼が発生するごとに繰り返される。

＜第４の例＞
図１２は、各基地局の種類、回線情報に基づいて親局の優先順位を決定する例を示している。

まず、ステップＳ４１において、事前に中継局ＲＰに登録されている各基地局の種類、回線の種類の情報に基づいて親局の優先順位を決定する。

ここで、基地局の種類としては、例えば、通信キャパシティが高い基地局と、低い基地局などのように基地局固有の能力に基づいて分類することができ、通信キャパシティが高い基地局については優先順位を高くし、通信キャパシティが低い基地局については優先順位を低く設定する。通信キャパシティとしては、例えば、図６を用いて説明したように、ＲＦ部を２つ有する基地局は８スロット分の通信キャパシティを有するが、ＲＦ部を１つしか有さない基地局は４スロット分の通信キャパシティしか有さない。このため、前者の基地局は優先順位を高く設定し、後者の基地局は優先順位を低く設定することとなる。

また、回線の種類とは、基地局間の信号の授受に使用する回線が有線であるか、無線であるかに基づいて分類することができ、有線回線を使用する基地局については優先順位を高くし、無線回線を使用する基地局については優先順位を低く設定する。

次に、中継局において基地局に対する接続呼が発生したか否か（無線端末から基地局への接続要求が来たか否か）を確認し（ステップＳ４２）、接続呼が発生した場合には優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定する（ステップＳ４３）。

その後、最適親局となった親局については、その優先順位を最下位に変更し、その他の親局候補の優先順位を一段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ４４）。図８のステップＳ４において説明したように、選択した最適親局への接続ができない場合には、この新たな優先順位に従って再接続を試みる。

一方、ステップＳ４２で接続呼が発生していない場合には、ステップＳ４５に進み、中継局において基地局に対する通信終了呼が発生したか否か（無線端末から基地局との通信切断要求が来たか否か）を確認する。そして、通信終了呼が発生した場合には、当該終了呼が接続していた親局の優先順位をα段上げて、新たな優先順位を決定する（ステップＳ４６）。ここで、α段上げるとは、所定段数以上優先順位を上げることを意味しており、通信終了呼により接続が切れた親局は、空きスロットを有しているので、優先的に接続できるようにする措置である。なお、所定段数は整数（１，２，３，・・）に限定されるものではなく、小数（０．１，０．２，・・・）の場合も含んでいる。すなわち、例えば、通信終了呼が１回発生するごとに０．２段優先順位を上げるものとすれば、通信終了呼が５回発生することで１段優先順位が上がることとなる。

通信終了呼が発生していない場合、およびステップＳ４６で新たな優先順位を決定した後は、一連の動作を終了するが、ステップＳ４３以下の処理は、中継局ＲＰにおいて基地局に対する接続呼が発生するごとに繰り返される。

ＭＳ 無線端末
ＲＰ 中継局
ＢＳＸ 基地局
ＷＬＥ 無線エントランス回線

Claims (9)

1. 無線端末と、
   前記無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、
   前記複数の基地局と前記無線端末との間の無線通信を中継する中継局と、を備えた無線通信システムであって、
   前記中継局は、
   前記複数の基地局のうち無線通信可能な基地局を親局候補とし、該親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定するための優先順位設定情報を取得し、該優先順位設定情報に基づいて前記接続の優先順位を設定する制御部を備え、
   前記中継局が前記無線端末からの接続要求を受けた場合、
   前記制御部は、
   前記接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行うことを特徴とする、無線通信システム。
2. 前記優先順位設定情報は、
   前記複数の基地局からの下り信号の受信信号強度あるいは下り信号の搬送波電力対干渉・雑音電力比を含み、
   前記制御部は、
   前記受信信号強度あるいは前記搬送波電力対干渉・雑音電力比が良い順に、前記接続の優先順位が高くなるように設定する、請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記優先順位設定情報は、
   前記複数の基地局の一日の各時間帯における過去の空き余裕度情報を含み、
   前記制御部は、
   空き余裕度が大きい順に前記接続の優先順位が高くなるように設定する、請求項１記載の無線通信システム。
4. 前記複数の基地局は、
   通信キャパシティに余裕がないと判断した場合に報知情報として前記中継局にアラームを出し、
   前記優先順位設定情報は、
   前記複数の基地局の一日の各時間帯における過去のアラーム情報を含み、
   前記アラーム情報は、
   前記アラームを出したか否か、および同じ時間帯で前記アラームを出した回数を含み、
   前記制御部は、
   前記アラームを出した基地局は前記接続の優先順位を低く設定するとともに、同じ時間帯で前記アラームを出した回数が多い順に前記接続の優先順位が低くなるように設定する、請求項１記載の無線通信システム。
5. 前記優先順位設定情報は、
   前記複数の基地局についての基地局の種類および回線の種類の情報を含み、
   前記基地局の種類は、
   通信キャパシティの高低によって分類され、
   前記回線の種類は、
   使用回線が有線であるか、無線であるかによって分類され、
   前記制御部は、
   通信キャパシティとして第１のキャパシティを有する基地局は前記接続の優先順位を高く設定し、前記第１のキャパシティよりも低い第２のキャパシティを有する基地局は前記接続の優先順位を低く設定し、
   使用回線が有線である基地局は前記接続の優先順位が高くなるように設定し、使用回線が無線である基地局は前記接続の優先順位が低くなるように設定する、請求項１記載の無線通信システム。
6. 前記制御部は、
   前記最適親局を決定した後は、前記最適親局の前記接続の優先順位を最下位に変更し、他の親局候補の前記接続の優先順位をそれぞれ一段上げて、新たな接続の優先順位を設定する、請求項１記載の無線通信システム。
7. 前記制御部は、
   前記接続の優先順位を設定した後、前記複数の基地局のうちの何れかとの間の無線通信が終了した場合、通信を終了した基地局について前記接続の優先順位を所定段数上げて、新たな接続の優先順位を設定する、請求項１記載の無線通信システム。
8. 無線端末と、
   前記無線端末と無線通信を行う複数の基地局と、
   前記複数の基地局と前記無線端末との間の無線通信を中継する中継局と、を備えた無線通信システムの通信制御方法であって、
   (ａ)前記中継局において、前記複数の基地局のうち無線通信可能な基地局を親局候補とし、該親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定するための優先順位設定情報を取得し、該優先順位設定情報に基づいて前記接続の優先順位を設定するステップと、
   (ｂ)前記中継局において、前記無線端末からの接続要求を受けた場合、前記接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行うステップと、を備えることを特徴とする、無線通信システムの通信制御方法。
9. 複数の基地局と無線端末との間の無線通信を中継する中継局であって、
   前記複数の基地局のうち無線通信可能な基地局を親局候補とし、該親局候補が複数存在する場合に、各親局候補について接続の優先順位を設定するための優先順位設定情報を取得し、該優先順位設定情報に基づいて前記接続の優先順位を設定する制御部を備え、
   前記中継局が前記無線端末からの接続要求を受けた場合、
   前記制御部は、
   前記接続の優先順位が最も高い親局候補を最適親局として決定し、該最適親局に対する無線接続を行うことを特徴とする、中継局。

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