WO2023100240A1 - 無線通信システム、無線端末制御方法、制御装置、及び制御プログラム - Google Patents

無線通信システム、無線端末制御方法、制御装置、及び制御プログラム Download PDF

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WO2023100240A1
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wireless
module
control unit
modules
wireless terminal
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純一 岩谷
笑子 篠原
裕介 淺井
泰司 鷹取
知之 山田
芳孝 清水
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H04W74/00—Wireless channel access
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
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    • H04W88/06—Terminal devices adapted for operation in multiple networks or having at least two operational modes, e.g. multi-mode terminals
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to technology for controlling a wireless terminal that performs wireless communication by switching between multiple channels.
  • a wireless communication system composed of base stations and wireless terminals is known.
  • a typical example of a wireless communication system is a wireless LAN (Local Area Network) for public use.
  • a wireless LAN for public use for example, a use case is assumed in which data is transmitted from a base station to a wireless terminal such as a computer terminal or a smartphone terminal.
  • IoT Internet of Things
  • the use of the unlicensed Sub-1 GHz band has been institutionalized in countries around the world (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
  • the 920 MHz band is allocated as the frequency band for electronic tag systems.
  • LPWA (Low Power Wide Area) wireless communication systems such as LoRa (registered trademark) and WiSUN (registered trademark) are known as active electronic tag systems.
  • IEEE 802.11ah which is one of the wireless LAN standards, is being considered.
  • One object of the present invention is to provide a technology that can simplify processing for switching channels used by wireless terminals.
  • a radio communication system includes a radio terminal and a control unit.
  • a wireless terminal includes a plurality of wireless modules that perform wireless communication with each of a plurality of base stations using different channels.
  • a wireless terminal uses one of a plurality of wireless modules as a module to be used, and stops data transmission from wireless modules other than the module to be used.
  • the control unit switches modules to be used in the wireless terminal such that the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules does not exceed a predetermined upper limit.
  • a second aspect relates to a radio terminal control method for controlling a radio terminal.
  • a wireless terminal includes a plurality of wireless modules that perform wireless communication with each of a plurality of base stations using different channels.
  • the wireless terminal control method is a process of selecting one of a plurality of wireless modules as a module to be used; a process of stopping data transmission from wireless modules other than the used module; and a process of switching the module used in the wireless terminal so that the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules does not exceed a predetermined upper limit.
  • a third aspect relates to a control device that controls a wireless terminal.
  • a wireless terminal includes a plurality of wireless modules that perform wireless communication with each of a plurality of base stations using different channels.
  • the controller comprises one or more processors.
  • the one or more processors are a process of selecting one of a plurality of wireless modules as a module to be used; a process of stopping data transmission from wireless modules other than the used module; and a process of switching modules to be used in the wireless terminal so that the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules does not exceed a predetermined upper limit.
  • a fourth aspect relates to a control program executed by a computer.
  • the control program causes the computer to execute the wireless terminal control method according to the second aspect.
  • the control program causes a computer to implement the control device according to the third aspect.
  • a wireless terminal includes a plurality of wireless modules that perform wireless communication with each of a plurality of base stations using different channels.
  • the control unit switches a module to be used by the wireless terminal among the plurality of wireless modules.
  • the channel used for wireless communication can be easily switched. Since there is no need to switch channels within a single wireless module, it is possible to simplify processing required for channel switching.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to an embodiment
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining an overview of module switching processing according to the embodiment
  • 1 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining an example of module switching processing according to the first embodiment
  • 4 is a flowchart briefly showing processing related to module switching processing according to the first embodiment
  • FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to a second embodiment
  • FIG. FIG. 11 is a timing chart for explaining an example of module switching processing according to the second embodiment
  • FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to a third embodiment
  • FIG. 14 is a timing chart for explaining an example of module switching processing according to the third embodiment
  • FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to a fourth embodiment
  • FIG. FIG. 12 is a block diagram showing another configuration example of the radio communication system according to the fourth embodiment
  • FIG. FIG. 14 is a timing chart for explaining an example of module switching processing according to the fourth embodiment
  • FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to a fifth embodiment
  • FIG. FIG. 14 is a timing chart for explaining an example of timing setting processing according to the fifth embodiment
  • FIG. FIG. 14 is a flow chart showing processing by a control unit according to a fifth embodiment
  • FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to a sixth embodiment
  • FIG. 14 is a timing chart for explaining an example of connection processing according to the sixth embodiment
  • FIG. 16 is a flow chart showing processing by a control unit according to a sixth embodiment
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to this embodiment.
  • a radio communication system 1 includes a radio terminal 10 and a plurality of base stations 20 .
  • the wireless terminal 10 and each base station 20 constitute a wireless communication network and perform wireless communication with each other.
  • the wireless communication system 1 is a wireless LAN system
  • the base station 20 is a wireless LAN access point.
  • the radio communication system 1 performs radio communication using, for example, the unlicensed Sub-1 GHz band.
  • the radio communication system 1 performs radio communication using the 920 MHz band.
  • the wireless terminal 10 can perform wireless communication by switching between a plurality of channels (frequency channels). More specifically, the wireless terminal 10 includes a plurality of wireless modules 11 that perform wireless communication on different channels that do not overlap each other. Each wireless module 11 includes, for example, a network interface controller (network interface card). The plurality of wireless modules 11 are respectively connected to the plurality of base stations 20 and perform wireless communication with the plurality of base stations 20 .
  • a network interface controller network interface card
  • the wireless terminal 10 includes a first wireless module 11-1 and a second wireless module 11-2.
  • the first wireless module 11-1 is set to perform wireless communication on the first channel CH-1.
  • the first radio module 11-1 is connected to the first base station 20-1 and performs radio communication with the first base station 20-1 on the first channel CH-1.
  • the second radio module 11-2 is set to perform radio communication on a second channel CH-2 that does not overlap with the first channel CH-1.
  • the second radio module 11-2 is connected to the second base station 20-2 and performs radio communication with the second base station 20-2 on the second channel CH-2.
  • the channel used for wireless communication can be easily switched.
  • One of the plurality of wireless modules 11 that is selectively used is hereinafter referred to as a "use module 11S”.
  • the used module 11S can also be called a "selected module”.
  • module switching process the process of switching the used module 11S in the wireless terminal 10 is hereinafter referred to as "module switching process”.
  • the wireless communication system 1 further includes a "control section 100" that manages and controls the module switching process.
  • the control unit 100 selects one of the plurality of wireless modules 11 included in the wireless terminal 10 as the module to be used 11S. Also, the control unit 100 monitors and manages the transmission time and transmission time rate of each channel of the plurality of wireless modules 11 . Then, the control unit 100 performs module switching processing for switching the module 11S to be used so that the transmission time rate of each channel of the plurality of wireless modules 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • control unit 100 is included in the wireless terminal 10.
  • control unit 100 may be connected to the wireless terminal 10 and control the wireless terminal 10 from the outside.
  • control unit 100 may be included in the base station 20 and control the wireless terminal 10 through communication.
  • control unit 100 may be connected to the base station 20 and control the wireless terminal 10 via the base station 20 .
  • the control unit 100 can also be called a "control device".
  • the control unit 100 may be a computer including one or more processors 110 (hereinafter simply referred to as “processors 110") and one or more storage devices 120 (hereinafter simply referred to as “storage devices 120").
  • processors 110 includes a CPU (Central Processing Unit).
  • the storage device 120 stores various information necessary for processing by the processor 110 . Examples of the storage device 120 include volatile memory, nonvolatile memory, HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), and the like.
  • the control program 130 is a computer program executed by the processor 110 .
  • the functions of the control unit 100 are implemented by the processor 110 executing the control program 130 .
  • the control program 130 is stored in the storage device 120 .
  • the control program 130 may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • the control program 130 may be provided to the control device 30 via a network.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining an overview of module switching processing according to the present embodiment.
  • switching between the first wireless module 11-1 (first channel CH-1) and the second wireless module 11-2 (second channel CH-2) is considered.
  • the control unit 100 selects the first wireless module 11-1 as the module to be used 11S.
  • the control unit 100 permits data transmission from the first wireless module 11-1, but prohibits data transmission from the second wireless module 11-2.
  • the period from time t1 to t2 is the transmission permitted period PA for the first wireless module 11-1 and the transmission prohibited period PB for the second wireless module 11-2.
  • the radio terminal 10 uses the first radio module 11-1 as the module 11S to be used, and performs radio communication with the first base station 20-1 on the first channel CH-1. Meanwhile, the wireless terminal 10 stops data transmission from the second wireless module 11-2.
  • the control unit 100 constantly monitors the transmission time and transmission time rate of the first wireless module 11-1.
  • control unit 100 performs module switching processing to switch the module 11S used from the first wireless module 11-1 to the second wireless module 11-2.
  • the control unit 100 selects the second wireless module 11-2 as the module to be used 11S.
  • the control unit 100 permits data transmission from the second wireless module 11-2, but prohibits data transmission from the first wireless module 11-1.
  • the period from time t2 to t3 is the transmission prohibited period PB for the first wireless module 11-1 and the transmission permitted period PA for the second wireless module 11-2.
  • the radio terminal 10 uses the second radio module 11-2 as the module 11S to be used, and performs radio communication with the second base station 20-2 on the second channel CH-2. Meanwhile, the wireless terminal 10 stops data transmission from the first wireless module 11-1.
  • the control unit 100 constantly monitors the transmission time and transmission time rate of the second wireless module 11-2.
  • the control unit 100 performs module switching processing to switch the module 11S used from the second wireless module 11-2 to the first wireless module 11-1.
  • the period from time t3 to t4 is the same as the period from time t1 to t2.
  • control unit 100 may perform module switching processing at regular time intervals.
  • control unit 100 may perform module switching processing when the communication quality of the used module 11S has deteriorated.
  • control section 100 according to the present embodiment performs module switching processing so that the transmission time rate of each wireless module 11 (each channel) does not exceed a predetermined upper limit. Therefore, the control section 100 monitors and manages the transmission time of each of the plurality of wireless modules 11 in the measurement period PM. Then, the control unit 100 performs module switching processing so that the transmission time of each wireless module 11 in the measurement period PM is equal to or less than a certain value.
  • the control unit 100 stops using that wireless module 11 .
  • the control unit 100 stops data transmission from the wireless terminal 10 .
  • the wireless terminal 10 includes a plurality of wireless modules 11 that perform wireless communication with each of the plurality of base stations 20 on different channels.
  • the control unit 100 performs module switching processing for switching the module 11S used by the wireless terminal 10 among the plurality of wireless modules 11 .
  • the control unit 100 performs module switching processing so that the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • the channel used for wireless communication can be easily switched. Since there is no need to switch channels within a single wireless module 11, it is possible to simplify processing required for channel switching. In addition, since the wireless terminal 10 does not need to be restarted for channel switching, the communication interruption time is reduced and service quality deterioration is prevented.
  • each channel can be used up to the upper limit of the transmission time rate. That is, it is possible to increase the transmission time rate of the radio terminal 10 as a whole and effectively improve the throughput.
  • the wireless terminal 10 includes a plurality of wireless modules 11, redundancy is ensured and reliability is improved.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to a first embodiment.
  • the controller 100 is included in the wireless terminal 10 . That is, the radio terminal 10 has the control section 100 .
  • the wireless terminal 10 further includes a plurality of wireless modules 11 , higher layers 12 and a selector 13 .
  • the control unit 100 selects one of the plurality of wireless modules 11 as the module to be used 11S.
  • the control unit 100 notifies the selector 13 of the selected module 11S to be used.
  • the selector 13 receives transmission data from the upper layer 12 and outputs the transmission data to the usage module 11S.
  • the selector 13 does not pass the transmission data to the wireless modules 11 other than the module 11S in use.
  • the usage module 11S transmits transmission data from the upper layer 12, and the wireless modules 11 other than the usage module 11S stop data transmission.
  • the control unit 100 monitors and manages the transmission time and transmission time rate of each of the multiple wireless modules 11 . Furthermore, the control unit 100 performs module switching processing for switching the module 11S to be used. Although the module switching process can be triggered arbitrarily, the control unit 100 performs the module switching process so that at least the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining an example of module switching processing according to the first embodiment. The description overlapping with that of FIG. 2 above will be omitted as appropriate.
  • the control unit 100 manages (monitors) the transmission time rate of each of the first wireless module 11-1 and the second wireless module 11-2. For example, the control unit 100 manages (monitors) the transmission time of each of the first wireless module 11-1 and the second wireless module 11-2 in the measurement period PM. Then, the control unit 100 performs module switching processing so that the transmission time of each wireless module 11 in the measurement period PM is equal to or less than a certain value. For example, when the transmission time rate of the used module 11S reaches a predetermined upper limit, the control unit 100 performs module switching processing. It is to be.
  • FIG. 5 is a flowchart briefly showing processing related to module switching processing.
  • control unit 100 selects one of the plurality of wireless modules 11 as the module 11S to be used according to the initial settings.
  • the wireless terminal 10 performs wireless communication with the base station 20 using the module 11S used.
  • step S110 the control unit 100 determines whether there is a trigger for module switching processing. In other words, the control unit 100 determines whether or not a condition for executing the module switching process (hereinafter referred to as "module switching condition") is satisfied.
  • the module switching condition is that the transmission time rate of the used module 11S reaches a predetermined upper limit. Other examples of module switching conditions will be described later. If the module switching condition is not satisfied (step S110; No), the process returns to step S110. On the other hand, if the module switching condition is satisfied (step S110; Yes), the process proceeds to step S120.
  • step S120 the control unit 100 performs module switching processing to switch the used module 11S.
  • step S130 the wireless terminal 10 performs wireless communication with the base station 20 using the switched module 11S. The process returns to step S110.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to a second embodiment. Explanations overlapping with those of the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • a control unit 100 is included in the wireless terminal 10 .
  • the control unit 100 performs module switching processing so that at least the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • the control unit 100 includes a timer 140 that measures a certain period of time.
  • the control unit 100 may refer to the timer 140 and perform the module switching process at regular time intervals. That is, the module switching condition in step S110 may include "that a certain period of time has passed since the use of the module 11S to be used started". Thereby, the transmission time of each wireless module 11 is ensured.
  • FIG. 7 is a timing chart for explaining an example of module switching processing according to the second embodiment. The description overlapping with that of FIG. 2 above will be omitted as appropriate.
  • the control unit 100 performs module switching processing at regular time intervals, that is, each time a timeout occurs.
  • the control unit 100 also manages the transmission time rate of each wireless module 11, and performs module switching processing so that the transmission time rate does not exceed a predetermined upper limit.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to a third embodiment. Explanations overlapping with those of the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • a control unit 100 is included in the wireless terminal 10 .
  • the control unit 100 performs module switching processing so that at least the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • the control unit 100 includes a communication state monitoring unit 150.
  • the communication status monitor 150 monitors the communication status of each of the wireless modules 11 .
  • the communication state monitoring unit 150 monitors the communication quality of the module 11S used. Communication quality includes throughput, communication delay, received radio wave intensity, waiting time for carrier sense, and the like. Then, when the communication quality of the used module 11S drops below the threshold, the control unit 100 may perform module switching processing. That is, the module switching condition in step S110 may include "that the communication quality of the used module 11S falls below a threshold". This makes it possible to avoid deterioration in communication quality.
  • FIG. 9 is a timing chart for explaining an example of module switching processing according to the third embodiment. The description overlapping with that of FIG. 2 above will be omitted as appropriate.
  • the control unit 100 monitors the communication state, and performs module switching processing when the communication quality of the used module 11S drops below a threshold value.
  • the control unit 100 also manages the transmission time rate of each wireless module 11, and performs module switching processing so that the transmission time rate does not exceed a predetermined upper limit.
  • FIGS. 10 and 11 are block diagrams showing configuration examples of a radio communication system 1 according to a fourth embodiment. Explanations overlapping with those of the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • a control unit 100 is included in the wireless terminal 10 .
  • the control unit 100 performs module switching processing so that at least the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • the fourth embodiment there are multiple upper layers 12 that are data transmission sources.
  • a plurality of wireless modules 11 and a plurality of upper layers 12 are associated with each other. That is, the plurality of wireless modules 11 are assigned to each of the plurality of upper layers 12 .
  • a plurality of wireless modules 11 are used for data transmission from each of a plurality of upper layers 12 .
  • the first radio module 11-1 is used for data transmission from the first upper layer 12-1 (eg IoT).
  • the second radio module 11-2 is used for data transmission from a second upper layer 12-2 (eg file transfer).
  • a second upper layer 12-2 eg file transfer
  • the wireless terminal 10 may include a routing section that distributes transmission data from multiple upper layers 12 to multiple wireless modules 11 .
  • Multipath-TCP MPTCP
  • MPTCP allows data of multiple TCP connections to be transmitted by separate wireless modules 11 .
  • the wireless terminal 10 includes multiple queues 14 for each of multiple wireless modules 11 .
  • the first queue 14-1 is provided for the first wireless module 11-1
  • the second queue 14-2 is provided for the second wireless module 11-2. Due to suspension of use of the wireless modules 11 other than the module 11S in use, transmission standby may occur in the corresponding queue 14 .
  • FIG. 12 is a timing chart for explaining a technique for suppressing delays caused by waiting for transmission in the queue 14.
  • FIG. 12 The description overlapping with that of FIG. 2 above will be omitted as appropriate.
  • the frequency of channel switching processing is set higher than in other embodiments.
  • the cycle of channel switching processing may be set by a timer. By setting the frequency of channel switching processing to be high, waiting for transmission in each queue 14 is suppressed. Also, the timing of data transfer from the queue 14 may be adjusted so that data is not discarded in the wireless module 11 .
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to a fifth embodiment. Explanations overlapping with those of the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the controller 100 is connected to multiple base stations 20 .
  • the control unit 100 manages and controls the wireless terminal 10 via the base station 20 .
  • the control unit 100 manages and sets (specifies) the transmission permission timing of each wireless module 11 of the wireless terminal 10 .
  • the control unit 100 assigns non-overlapping transmission permission timings (transmission permission periods PA) to the plurality of wireless modules 11 of the wireless terminal 10 .
  • non-overlapping transmission prohibited timings transmission prohibited periods PB
  • the control unit 100 assigns transmission permission timings so that the transmission time rate of each wireless module 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • the control unit 100 sets non-overlapping transmission permission timings for the plurality of wireless modules 11 via each of the plurality of base stations 20 .
  • Each wireless module 11 of the wireless terminal 10 operates as a use module 11S at the set transmission permission timing, and stops data transmission at times other than the transmission permission timing.
  • FIG. 14 is a timing chart for explaining an example of timing setting processing according to the fifth embodiment. Connection processing is performed between the first wireless module 11-1 and the first base station 20-1. Also, connection processing is performed between the second wireless module 11-2 and the second base station 20-2.
  • the control unit 100 assigns non-overlapping transmission permission timings (transmission permission periods PA) to the first wireless module 11-1 and the second wireless module 11-2.
  • the control unit 100 notifies the first base station 20-1 of the transmission permission timing of the first radio module 11-1.
  • the first base station 20-1 sets the transmission permission timing to the first radio module 11-1.
  • TWT Target Wake Time
  • the control unit 100 notifies the second base station 20-2 of the transmission permission timing of the second wireless module 11-2.
  • the second base station 20-2 sets the transmission permission timing to the second wireless module 11-2.
  • Each of the first wireless module 11-1 and the second wireless module 11-2 operates as the use module 11S at the set transmission permission timing, and stops data transmission at times other than the transmission permission timing.
  • the control unit 100 may update the transmission permission timing of each wireless module 11.
  • the control unit 100 grasps the communication quality and traffic conditions of each of the plurality of base stations 20 .
  • the traffic situation may include the transmission hour rate of each wireless module 11 and the transmission hour rate of the base station 20 .
  • the control unit 100 updates the transmission permission timing of each wireless module 11 based on the communication quality and traffic conditions of each base station 20 .
  • the control unit 100 updates the transmission permission timing so that the transmission time rate of each wireless module 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • FIG. 15 is a flowchart showing processing by the control unit 100 according to the fifth embodiment.
  • step S140 the control unit 100 determines whether or not a connection status update notification has been received from any of the base stations 20.
  • the connection state update notification is a notification indicating that the connection state between the base station 20 and the wireless terminal 10 (wireless module 11) has been updated. If the connection status update notification has been received (step S140; Yes), the process proceeds to step S150.
  • step S150 the control unit 100 determines the transmission permission timing of each wireless module 11 under the control of the base station 20. At this time, the transmission permission timing of each wireless module 11 is determined so that the transmission permission timings of the plurality of wireless modules 11 do not overlap.
  • step S160 the control unit 100 sets the transmission permission timing to each wireless module 11 via the base station 20 concerned.
  • FIG. 16 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system 1 according to a sixth embodiment. Explanations overlapping with those of the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the controller 100 is connected to multiple base stations 20 .
  • the control unit 100 manages and controls the wireless terminal 10 via the base station 20 .
  • connection processing between the wireless module 11 and the base station 20 will be considered. Assume that when the wireless module 11 connects to the base station 20, there are a plurality of base stations 20 as connection destination candidates. In this case, the control unit 100 designates the optimum one from among the plurality of base stations 20 (connection destination candidates).
  • the control unit 100 constantly monitors the states of the multiple base stations 20 .
  • the control unit 100 sets the priority of each base station 20 based on the state of each base station 20 (eg, congestion status, downlink traffic, transmission time rate as a base station, etc.). For example, the control unit 100 grasps the congestion status of the base station 20 based on the available bandwidth, the number of connected terminals, and the like. Then, the control unit 100 lowers the priority of the base station 20 that has little spare radio resource. As another example, if the downlink traffic from the base station 20 to the wireless terminal 10 is also restricted in the transmission time rate, the control unit 100 grasps the current situation of the downlink traffic and the transmission time rate. Then, the control unit 100 lowers the priority of the base station 20 with a small margin of the transmission time rate.
  • the control unit 100 selects one base station 20 to which the wireless module 11 is connected according to the priority of each base station 20 .
  • the control unit 100 is connected to a first base station 20-1, a second base station 20-2, and a third base station 20-3. If the first base station 20-1 has the highest priority among these, the control unit 100 selects the first base station 20-1 as the connection destination. This makes it possible to appropriately select the connection destination of the wireless module 11 according to the situation on the base station 20 side.
  • FIG. 17 is a timing chart for explaining an example of connection processing according to the sixth embodiment.
  • the first wireless module 11-1 of the wireless terminal 10 inquires of the surrounding base station 20 about the connection destination.
  • Each base station 20 notifies the control unit 100 of reception of the connection destination inquiry.
  • the control unit 100 selects the connection destination of the first wireless module 11-1 from among the plurality of base stations 20 according to the priority of the plurality of base stations 20.
  • the priority of the first base station 20-1 is the highest, and the first base station 20-1 is selected.
  • the control unit 100 instructs the selected first base station 20-1 to respond to the first wireless module 11-1.
  • the first base station 20-1 returns a response to the first wireless module 11-1, which is the connection destination inquiry source.
  • connection processing is performed between the first wireless module 11-1 and the first base station 20-1.
  • the second wireless module 11-2 of the wireless terminal 10 inquires of the surrounding base station 20 about the connection destination.
  • Each base station 20 notifies the control unit 100 of reception of the connection destination inquiry.
  • the control unit 100 selects the connection destination of the second wireless module 11 - 2 from among the plurality of base stations 20 according to the priority of the plurality of base stations 20 .
  • the second base station 20-2 has the highest priority and is selected.
  • the control unit 100 instructs the selected second base station 20-2 to respond to the second wireless module 11-2.
  • the second base station 20-2 returns a response to the second wireless module 11-2, which is the connection destination inquiry source.
  • connection processing is performed between the second wireless module 11-2 and the second base station 20-2.
  • FIG. 18 is a flowchart showing processing by the control unit 100 according to the sixth embodiment.
  • step S ⁇ b>170 the control unit 100 determines whether or not it has received a connection destination inquiry reception notification from at least one base station 20 .
  • the connection destination inquiry reception notification is a notification indicating that the base station 20 has received a connection destination inquiry from the wireless terminal 10 (wireless module 11). If the connection destination inquiry reception notification has been received (step S170; Yes), the process proceeds to step S180.
  • step S180 the control unit 100 selects one base station 20 to which the wireless module 11 is connected, based on the priority of each base station 20.
  • step S190 the control unit 100 instructs the selected base station 20 to respond to the wireless module 11 that is the connection destination inquiry source.
  • the wireless terminal 10 includes a plurality of wireless modules 11 that perform wireless communication with each of the plurality of base stations 20 on different channels.
  • the control unit 100 performs module switching processing for switching the module 11S used by the wireless terminal 10 among the plurality of wireless modules 11 .
  • the control unit 100 performs module switching processing so that the transmission time rate of each of the plurality of wireless modules 11 does not exceed a predetermined upper limit.
  • the channel used for wireless communication can be easily switched. Since there is no need to switch channels within a single wireless module 11, it is possible to simplify processing required for channel switching. In addition, since the wireless terminal 10 does not need to be restarted for channel switching, the communication interruption time is reduced and service quality deterioration is prevented.
  • each channel can be used up to the upper limit of the transmission time rate. That is, it is possible to increase the transmission time rate of the radio terminal 10 as a whole and effectively improve the throughput.
  • the wireless terminal 10 includes a plurality of wireless modules 11, redundancy is ensured and reliability is improved.
  • 1... wireless communication system 10... wireless terminal, 11... wireless module 11, 11-1... first wireless module, 11-2... second wireless module, 11S... used module, 12... upper layer, 13... selector, 20 ... base station, 20-1 ... first base station, 20-2 ... second base station, 100 ... control unit, 110 ... processor, 120 ... storage device, 130 ... control program, 140 ... timer, 150 ... communication status monitoring part, PA... transmission permitted period, PB... transmission prohibited period

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Abstract

無線通信システムは、無線端末と制御部とを備える。無線端末は、複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備える。無線端末は、複数の無線モジュールのうち１つを使用モジュールとして使用し、使用モジュール以外の無線モジュールからのデータ送信を停止する。制御部は、複数の無線モジュールの各々の送信時間率が所定の上限を超えないように、無線端末における使用モジュールを切り替える。

Description

無線通信システム、無線端末制御方法、制御装置、及び制御プログラム
　本発明は、複数のチャネルを切り替えて無線通信を行う無線端末を制御する技術に関する。
　基地局及び無線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、基地局からコンピュータ端末やスマートフォン端末といった無線端末にデータを送信するユースケースが想定される。更に、近年のＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）端末の普及に伴い、無線端末側から基地局にデータを送信するユースケースが増加している。
　ＩｏＴ用の無線通信に関連して、アンライセンスのＳｕｂ－１ＧＨｚ帯の利用が世界各国で制度化されている（非特許文献１、非特許文献２参照）。日本では、９２０ＭＨｚ帯が電子タグシステムの周波数帯として割り当てられている。例えば、アクティブ電子タグシステムとして、ＬｏＲａ（登録商標）やＷｉＳＵＮ（登録商標）といったＬＰＷＡ（Ｌｏｗ　Ｐｏｗｅｒ　Ｗｉｄｅ　Ａｒｅａ）の無線通信システムが知られている。また、無線ＬＡＮ規格の一つであるＩＥＥＥ　８０２．１１ａｈの利用も検討されている。
　９２０ＭＨｚ帯では周波数チャネルの数が限られているため、使用するチャネルを変更しながら無線通信を行うケースも考えられる。
　例えば、国内では、９２０ＭＨｚ帯利用時の総送信時間に制限が設けられており、１時間あたりの総送信時間は３６０秒以内である必要がある。無線通信装置はこの総送信時間制限を順守するようにデータ送信を制限するため、スループットも制限される。但し、重複しない２つのチャネルを切り替えて使用する無線通信装置の筐体に対しては、１時間当たり各チャネル毎に３６０秒、合計で７２０秒までの総送信時間が許容されている。よって、スループットを向上させるために、無線通信装置の筐体が使用するチャネルを変更しながら無線通信を行うことが考えられる。
「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」，　一般社団法人　電波産業会，　ＡＲＩＢ　ＳＴＤ－Ｔ１０８　１．３版，　２０１９年４月１２日 "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, IEEE Std 802.11ah TM-2016， 7 December 2016.
　無線端末が基地局にデータを送信する場合について考える。チャネル毎に送信時間率の制約がある状況では、無線端末が使用するチャネルを切り替えることによって、スループットを向上させることが考えられる。但し、無線端末が備える無線モジュール内で使用チャネルを切り替えるには煩雑な処理が必要となる。
　本発明の１つの目的は、無線端末が使用するチャネルを切り替える処理を簡素化することができる技術を提供することにある。
　第１の観点は、無線通信システムに関連する。
　無線通信システムは、無線端末と制御部とを備える。
　無線端末は、複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備える。
　無線端末は、複数の無線モジュールのうち１つを使用モジュールとして使用し、使用モジュール以外の無線モジュールからのデータ送信を停止する。
　制御部は、複数の無線モジュールの各々の送信時間率が所定の上限を超えないように、無線端末における使用モジュールを切り替える。
　第２の観点は、無線端末を制御する無線端末制御方法に関連する。
　無線端末は、複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備える。
　無線端末制御方法は、
　複数の無線モジュールのうち１つを使用モジュールとして選択する処理と、
　使用モジュール以外の無線モジュールからのデータ送信を停止させる処理と、
　複数の無線モジュールの各々の送信時間率が所定の上限を超えないように、無線端末における使用モジュールを切り替える処理と
　を含む。
　第３の観点は、無線端末を制御する制御装置に関連する。
　無線端末は、複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備える。
　制御装置は、１又は複数のプロセッサを備える。
　１又は複数のプロセッサは、
　複数の無線モジュールのうち１つを使用モジュールとして選択する処理と、
　使用モジュール以外の無線モジュールからのデータ送信を停止させる処理と、
　複数の無線モジュールの各々の送信時間率が所定の上限を超えないように、無線端末における使用モジュールを切り替える処理と
　を実行するように構成される。
　第４の観点は、コンピュータによって実行される制御プログラムに関連する。制御プログラムは、上記第２の観点に係る無線端末制御方法をコンピュータに実行させる。あるいは、制御プログラムは、上記第３の観点に係る制御装置をコンピュータに実現させる。
　本発明によれば、無線端末は、複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備えている。制御部は、複数の無線モジュールのうち無線端末が使用する使用モジュールを切り替える。複数の無線モジュール間で使用モジュールを切り替えることによって、無線通信に使用されるチャネルを簡単に切り替えることができる。単一の無線モジュール内でチャネルを切り替える必要が無いため、チャネル切り替えに要する処理を簡素化することが可能となる。
実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態に係るモジュール切替処理の概要を説明するためのタイミングチャートである。 第１の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 第１の実施の形態に係るモジュール切替処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。 第１の実施の形態に係るモジュール切替処理に関連する処理を要約的に示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 第２の実施の形態に係るモジュール切替処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。 第３の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 第３の実施の形態に係るモジュール切替処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。 第４の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 第４の実施の形態に係る無線通信システムの他の構成例を示すブロック図である。 第４の実施の形態に係るモジュール切替処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。 第５の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 第５の実施の形態に係るタイミング設定処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。 第５の実施の形態に係る制御部による処理を示すフローチャートである。 第６の実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。 第６の実施の形態に係る接続処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。 第６の実施の形態に係る制御部による処理を示すフローチャートである。
　添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
　１．概要
　図１は、本実施の形態に係る無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。無線通信システム１は、無線端末１０と複数の基地局２０を含んでいる。無線端末１０と各基地局２０は、無線通信ネットワークを構成し、互いに無線通信を行う。例えば、無線通信システム１は無線ＬＡＮシステムであり、基地局２０は無線ＬＡＮのアクセスポイントである。無線通信システム１は、例えば、アンライセンスのＳｕｂ－１ＧＨｚ帯を利用して無線通信を行う。例えば、無線通信システム１は、９２０ＭＨｚ帯を利用して無線通信を行う。
　無線端末１０は、複数のチャネル（周波数チャネル）を切り替えて無線通信を行うことができる。より詳細には、無線端末１０は、互いに重複しない異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュール１１を備えている。各無線モジュール１１は、例えば、ネットワークインタフェースコントローラー（ネットワークインタフェースカード）を含んでいる。複数の無線モジュール１１は、それぞれ、複数の基地局２０と接続され、複数の基地局２０と無線通信を行う。
　図１に示される例では、無線端末１０は、第１無線モジュール１１－１と第２無線モジュール１１－２を含んでいる。第１無線モジュール１１－１は、第１チャネルＣＨ－１で無線通信を行うように設定されている。第１無線モジュール１１－１は、第１基地局２０－１と接続され、第１チャネルＣＨ－１で第１基地局２０－１と無線通信を行う。一方、第２無線モジュール１１－２は、第１チャネルＣＨ－１と重複しない第２チャネルＣＨ－２で無線通信を行うように設定されている。第２無線モジュール１１－２は、第２基地局２０－２と接続され、第２チャネルＣＨ－２で第２基地局２０－２と無線通信を行う。
　無線端末１０が基地局２０と無線通信を行う際に使用する無線モジュール１１を切り替えることによって、無線通信に使用されるチャネルを簡単に切り替えることができる。複数の無線モジュール１１のうち選択的に使用される１つを、以下、「使用モジュール１１Ｓ」と呼ぶ。使用モジュール１１Ｓを「選択モジュール」と呼ぶこともできる。また、無線端末１０における使用モジュール１１Ｓを切り替える処理を、以下、「モジュール切替処理」と呼ぶ。
　次に、無線端末１０が使用するチャネル毎に送信時間率の制約（上限）がある状況について考える。例えば、国内では、９２０ＭＨｚ帯利用時の総送信時間に制限が設けられており、１時間あたりの総送信時間は３６０秒以内である必要がある。重複しない２つのチャネルを切り替えて使用する筐体に対しては、１時間当たり各チャネル毎に３６０秒、合計で７２０秒までの総送信時間が許容されている。よって、スループットを向上させるために、無線端末１０における使用モジュール１１Ｓを切り替えるモジュール切替処理が有効である。
　本実施の形態に係る無線通信システム１は、上記モジュール切替処理の管理及び制御を行う「制御部１００」を更に含んでいる。制御部１００は、無線端末１０が備える複数の無線モジュール１１のうち１つを使用モジュール１１Ｓとして選択する。また、制御部１００は、複数の無線モジュール１１の各々チャネルの送信時間及び送信時間率を監視、管理する。そして、制御部１００は、複数の無線モジュール１１の各々のチャネルの送信時間率が所定の上限を超えないように、使用モジュール１１Ｓを切り替えるモジュール切替処理を行う。
　例えば、制御部１００は、無線端末１０に含まれている。他の例として、制御部１００は、無線端末１０に接続され、無線端末１０を外部から制御してもよい。更に他の例として、制御部１００は、基地局２０に含まれ、通信を介して無線端末１０を制御してもよい。更に他の例として、制御部１００は、基地局２０に接続され、基地局２０を介して無線端末１０を制御してもよい。制御部１００を「制御装置」と呼ぶこともできる。
　制御部１００は、１又は複数のプロセッサ１１０（以下、単に「プロセッサ１１０」と呼ぶ）と１又は複数の記憶装置１２０（以下、単に「記憶装置１２０」と呼ぶ）を備えるコンピュータであってもよい。例えば、プロセッサ１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を含んでいる。記憶装置１２０は、プロセッサ１１０による処理に必要な各種情報を格納する。記憶装置１２０としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、等が例示される。
　制御プログラム１３０は、プロセッサ１１０によって実行されるコンピュータプログラムである。プロセッサ１１０が制御プログラム１３０を実行することにより、制御部１００の機能が実現される。制御プログラム１３０は、記憶装置１２０に格納される。制御プログラム１３０は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。制御プログラム１３０は、ネットワーク経由で制御装置３０に提供されてもよい。
　図２は、本実施の形態に係るモジュール切替処理の概要を説明するためのタイミングチャートである。ここでは、上記の第１無線モジュール１１－１（第１チャネルＣＨ－１）と第２無線モジュール１１－２（第２チャネルＣＨ－２）の切り替えについて考える。
　時刻ｔ１～ｔ２の期間において、制御部１００は、第１無線モジュール１１－１を使用モジュール１１Ｓとして選択する。制御部１００は、第１無線モジュール１１－１からのデータ送信を許可するが、第２無線モジュール１１－２からのデータ送信を禁止する。つまり、時刻ｔ１～ｔ２の期間は、第１無線モジュール１１－１にとっては送信許可期間ＰＡであり、第２無線モジュール１１－２にとっては送信禁止期間ＰＢである。無線端末１０は、第１無線モジュール１１－１を使用モジュール１１Ｓとして使用して、第１チャネルＣＨ－１で第１基地局２０－１と無線通信を行う。その一方で、無線端末１０は、第２無線モジュール１１－２からのデータ送信を停止する。また、制御部１００は、第１無線モジュール１１－１の送信時間や送信時間率を常時監視する。
　時刻ｔ２において、制御部１００は、モジュール切替処理を行い、使用モジュール１１Ｓを第１無線モジュール１１－１から第２無線モジュール１１－２に切り替える。
　時刻ｔ２～ｔ３の期間において、制御部１００は、第２無線モジュール１１－２を使用モジュール１１Ｓとして選択する。制御部１００は、第２無線モジュール１１－２からのデータ送信を許可するが、第１無線モジュール１１－１からのデータ送信を禁止する。つまり、時刻ｔ２～ｔ３の期間は、第１無線モジュール１１－１にとっては送信禁止期間ＰＢであり、第２無線モジュール１１－２にとっては送信許可期間ＰＡである。無線端末１０は、第２無線モジュール１１－２を使用モジュール１１Ｓとして使用して、第２チャネルＣＨ－２で第２基地局２０－２と無線通信を行う。その一方で、無線端末１０は、第１無線モジュール１１－１からのデータ送信を停止する。また、制御部１００は、第２無線モジュール１１－２の送信時間や送信時間率を常時監視する。
　時刻ｔ３において、制御部１００は、モジュール切替処理を行い、使用モジュール１１Ｓを第２無線モジュール１１－２から第１無線モジュール１１－１に切り替える。時刻ｔ３～ｔ４の期間は、時刻ｔ１～ｔ２の期間と同様である。
　制御部１００がモジュール切替処理を実行するトリガとしては、後述されるように様々な例が考えられる。例えば、制御部１００は、一定時間毎にモジュール切替処理を行ってもよい。他の例として、制御部１００は、使用モジュール１１Ｓの通信品質が低下した場合にモジュール切替処理を行ってもよい。いずれの場合であっても、本実施の形態に係る制御部１００は、各無線モジュール１１（各チャネル）の送信時間率が所定の上限を超えないように、モジュール切替処理を行う。そのために、制御部１００は、測定周期ＰＭにおける複数の無線モジュール１１の各々の送信時間を監視、管理する。そして、制御部１００は、測定周期ＰＭにおける各無線モジュール１１の送信時間が一定値以下となるように、モジュール切替処理を行う。
　ある無線モジュール１１の送信時間率が所定の上限を超える場合、制御部１００は、当該無線モジュール１１の使用を停止させる。無線端末１０全体としての送信時間率が所定の上限を超える場合、制御部１００は、当該無線端末１０からのデータ送信を停止させる。
　＜効果＞
　以上に説明されたように、本実施の形態によれば、無線端末１０は、複数の基地局２０のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュール１１を備えている。制御部１００は、複数の無線モジュール１１のうち無線端末１０が使用する使用モジュール１１Ｓを切り替えるモジュール切替処理を行う。特に、制御部１００は、複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　複数の無線モジュール１１間で使用モジュール１１Ｓを切り替えることによって、無線通信に使用されるチャネルを簡単に切り替えることができる。単一の無線モジュール１１内でチャネルを切り替える必要が無いため、チャネル切り替えに要する処理を簡素化することが可能となる。また、チャネル切り替えに無線端末１０の再起動は不要であるため、通信断時間が削減され、サービス品質の低下が防止される。
　また、制御部１００が複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率を正確に管理するため、送信時間率の上限まで各チャネルを使用することが可能となる。すなわち、無線端末１０全体としての送信時間率を拡大し、スループットを効果的に向上させることが可能となる。
　更に、無線端末１０が複数の無線モジュール１１を備えているため、冗長性が確保され、信頼性が向上する。
　以下、様々な実施の形態について更に詳しく説明する。
　２．様々な実施の形態
　２－１．第１の実施の形態
　図３は、第１の実施の形態に係る無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。第１の例では、制御部１００は無線端末１０に含まれている。つまり、無線端末１０が制御部１００を備えている。無線端末１０は、更に、複数の無線モジュール１１、上位レイヤ１２、及びセレクタ１３を含んでいる。
　制御部１００は、複数の無線モジュール１１のうち１つを使用モジュール１１Ｓとして選択する。制御部１００は、選択した使用モジュール１１Ｓをセレクタ１３に通知する。セレクタ１３は、上位レイヤ１２から送信データを受け取り、送信データを使用モジュール１１Ｓの方に出力する。セレクタ１３は、送信データを使用モジュール１１Ｓ以外の無線モジュール１１に流さない。使用モジュール１１Ｓは、上位レイヤ１２からの送信データを送信し、使用モジュール１１Ｓ以外の無線モジュール１１は、データ送信を停止する。
　制御部１００は、複数の無線モジュール１１の各々の送信時間及び送信時間率を監視、管理する。更に、制御部１００は、使用モジュール１１Ｓを切り替えるモジュール切替処理を行う。モジュール切替処理のトリガは任意であるが、制御部１００は、少なくとも、複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　図４は、第１の実施の形態に係るモジュール切替処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。上記の図２と重複する説明は適宜省略する。制御部１００は、第１無線モジュール１１－１と第２無線モジュール１１－２の各々の送信時間率を管理（監視）する。例えば、制御部１００は、測定周期ＰＭにおける第１無線モジュール１１－１と第２無線モジュール１１－２の各々の送信時間を管理（監視）する。そして、制御部１００は、測定周期ＰＭにおける各無線モジュール１１の送信時間が一定値以下となるように、モジュール切替処理を行う。例えば、使用モジュール１１Ｓの送信時間率が所定の上限に達した場合、制御部１００はモジュール切替処理を行う。
することである。
　図５は、モジュール切替処理に関連する処理を要約的に示すフローチャートである。
　ステップＳ１００において、制御部１００は、初期設定に従って、複数の無線モジュール１１のうち１つを使用モジュール１１Ｓとして選択する。無線端末１０は、使用モジュール１１Ｓを用いて基地局２０と無線通信を行う。
　ステップＳ１１０において、制御部１００は、モジュール切替処理のトリガの有無を判定する。言い換えれば、制御部１００は、モジュール切替処理を実行する条件（以下、「モジュール切替条件」と呼ぶ）が成立するか否かを判定する。例えば、モジュール切替条件は、使用モジュール１１Ｓの送信時間率が所定の上限に達することである。モジュール切替条件のその他の例は後述される。モジュール切替条件が成立しない場合（ステップＳ１１０；Ｎｏ）、処理は、ステップＳ１１０に戻る。一方、モジュール切替条件が成立する場合（ステップＳ１１０；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ１２０に進む。
　ステップＳ１２０において、制御部１００は、モジュール切替処理を行い、使用モジュール１１Ｓを切り替える。
　ステップＳ１３０において、無線端末１０は、切り替え後の使用モジュール１１Ｓを用いて基地局２０と無線通信を行う。処理は、ステップＳ１１０に戻る。
　２－２．第２の実施の形態
　図６は、第２の実施の形態に係る無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。制御部１００は、無線端末１０に含まれている。制御部１００は、少なくとも、複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　第２の実施の形態では、制御部１００は、一定時間を計測するタイマ１４０を含んでいる。制御部１００は、タイマ１４０を参照して、一定時間毎にモジュール切替処理を行ってもよい。つまり、上記のステップＳ１１０におけるモジュール切替条件は、「使用モジュール１１Ｓの使用開始から一定時間が経過すること」を含んでいてもよい。これにより、各無線モジュール１１の送信時間が確保される。
　図７は、第２の実施の形態に係るモジュール切替処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。上記の図２と重複する説明は適宜省略する。制御部１００は、一定時間毎に、つまり、タイムアウトが発生する毎に、モジュール切替処理を行う。また、制御部１００は、各無線モジュール１１の送信時間率の管理も行い、送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　２－３．第３の実施の形態
　図８は、第３の実施の形態に係る無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。制御部１００は、無線端末１０に含まれている。制御部１００は、少なくとも、複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　第３の実施の形態では、制御部１００は、通信状態監視部１５０を含んでいる。通信状態監視部１５０は、複数の無線モジュール１１の各々の通信状態を監視する。特に、通信状態監視部１５０、使用モジュール１１Ｓの通信品質を監視する。通信品質としては、スループット、通信遅延、受信電波強度、キャリアセンスの待機時間、等が挙げられる。そして、使用モジュール１１Ｓの通信品質が閾値以下に低下した場合、制御部１００は、モジュール切替処理を行ってもよい。つまり、上記のステップＳ１１０におけるモジュール切替条件は、「使用モジュール１１Ｓの通信品質が閾値以下に低下すること」を含んでいてもよい。これにより、通信品質の低下を回避することが可能となる。
　図９は、第３の実施の形態に係るモジュール切替処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。上記の図２と重複する説明は適宜省略する。制御部１００は、通信状態を監視し、使用モジュール１１Ｓの通信品質が閾値以下に低下した場合、モジュール切替処理を行う。また、制御部１００は、各無線モジュール１１の送信時間率の管理も行い、送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　２－４．第４の実施の形態
　図１０及び図１１は、第４の実施の形態に係る無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。制御部１００は、無線端末１０に含まれている。制御部１００は、少なくとも、複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　第４の実施の形態では、データ送信元の上位レイヤ１２が複数存在する。そして、複数の無線モジュール１１と複数の上位レイヤ１２が互いに関連付けられる。つまり、複数の無線モジュール１１は、複数の上位レイヤ１２のそれぞれに割り当てられる。複数の無線モジュール１１は、複数の上位レイヤ１２のそれぞれからのデータ送信に使用される。例えば、図１０において、第１無線モジュール１１－１は、第１上位レイヤ１２－１（例：ＩｏＴ）からのデータ送信に使用される。第２無線モジュール１１－２は、第２上位レイヤ１２－２（例：ファイル転送）からのデータ送信に使用される。これにより、上位レイヤ１２で求められる品質に応じてチャネルを使い分けることができる。
　図１０に示されるように、無線端末１０は、複数の上位レイヤ１２からの送信データを複数の無線モジュール１１に振り分けるルーティング部を含んでいてもよい。他の例として、図１１に示されるように、Ｍｕｌｔｉｐａｔｈ－ＴＣＰ（ＭＰＴＣＰ）により、複数のＴＣＰコネクションのデータを別々の無線モジュール１１で送信することも可能である。
　無線端末１０は、複数の無線モジュール１１それぞれに対する複数のキュー１４を含んでいる。例えば、第１キュー１４－１は、第１無線モジュール１１－１に対して設けられており、第２キュー１４－２は、第２無線モジュール１１－２に対して設けられている。使用モジュール１１Ｓ以外の無線モジュール１１の使用停止により、対応するキュー１４において送信待機が発生し得る。
　図１２は、キュー１４での送信待機に起因する遅延を抑制するための手法を説明するためのタイミングチャートである。上記の図２と重複する説明は適宜省略する。図１２に示されるように、チャネル切替処理の頻度が、他の実施の形態の場合と比較して高く設定される。チャネル切替処理の周期はタイマにより設定されてもよい。チャネル切替処理の頻度が高く設定されることにより、各キュー１４での送信待機が抑制される。また、無線モジュール１１においてデータ破棄が生じないよう、キュー１４からのデータ転送タイミングを調整してもよい。
　２－５．第５の実施の形態
　図１３は、第５の実施の形態に係る無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。第５の実施の形態では、制御部１００は、複数の基地局２０に接続されている。制御部１００は、基地局２０を介して無線端末１０の管理及び制御を行う。特に、制御部１００は、無線端末１０の各無線モジュール１１の送信許可タイミングの管理及び設定（指定）を行う。
　より詳細には、制御部１００は、無線端末１０の複数の無線モジュール１１に対して、互いに重複しない送信許可タイミング（送信許可期間ＰＡ）を割り当てる。言い換えれば、無線端末１０の複数の無線モジュール１１に関して、互いに重複しない送信禁止タイミング（送信禁止期間ＰＢ）を割り当てる。このとき、制御部１００は、各無線モジュール１１の送信時間率が所定の上限を超えないように、送信許可タイミングを割り当てる。そして、制御部１００は、複数の基地局２０のそれぞれを介して、複数の無線モジュール１１に互いに重複しない送信許可タイミングを設定する。無線端末１０の各無線モジュール１１は、設定された送信許可タイミングにおいて使用モジュール１１Ｓとして作動し、送信許可タイミング以外ではデータ送信を停止する。
　図１４は、第５の実施の形態に係るタイミング設定処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。第１無線モジュール１１－１と第１基地局２０－１との間で接続処理が行われる。また、第２無線モジュール１１－２と第２基地局２０－２との間で接続処理が行われる。
　制御部１００は、第１無線モジュール１１－１と第２無線モジュール１１－２に対して、互いに重複しない送信許可タイミング（送信許可期間ＰＡ）を割り当てる。制御部１００は、第１基地局２０－１に第１無線モジュール１１－１の送信許可タイミングを通知する。第１基地局２０－１は、その送信許可タイミングを第１無線モジュール１１－１に設定する。このような設定は、例えば、ＴＷＴ（Ｔａｒｇｅｔ　Ｗａｋｅ　Ｔｉｍｅ）を利用することにより可能である。同様に、制御部１００は、第２基地局２０－２に第２無線モジュール１１－２の送信許可タイミングを通知する。第２基地局２０－２は、その送信許可タイミングを第２無線モジュール１１－２に設定する。第１無線モジュール１１－１と第２無線モジュール１１－２の各々は、設定された送信許可タイミングにおいて使用モジュール１１Ｓとして作動し、送信許可タイミング以外ではデータ送信を停止する。
　通信の最中、制御部１００は、各無線モジュール１１の送信許可タイミングを更新してもよい。例えば、制御部１００は、複数の基地局２０の各々の通信品質やトラヒック状況を把握する。トラヒック状況は、各無線モジュール１１の送信時間率や基地局２０の送信時間率を含んでいてもよい。制御部１００は、各基地局２０の通信品質やトラヒック状況に基づいて、各無線モジュール１１の送信許可タイミングを更新する。例えば、制御部１００は、各無線モジュール１１の送信時間率が所定の上限を超えないように、送信許可タイミングを更新する。
　図１５は、第５の実施の形態に係る制御部１００による処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ１４０において、制御部１００は、いずれかの基地局２０から接続状態更新通知を受け取ったか否かを判定する。接続状態更新通知は、当該基地局２０と無線端末１０（無線モジュール１１）との間の接続状態が更新されたことを示す通知である。接続状態更新通知を受け取った場合（ステップＳ１４０；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ１５０に進む。
　ステップＳ１５０において、制御部１００は、当該基地局２０の配下の各無線モジュール１１の送信許可タイミングを決定する。このとき、複数の無線モジュール１１間で送信許可タイミングが重複しないように、各無線モジュール１１の送信許可タイミングが決定される。
　ステップＳ１６０において、制御部１００は、当該基地局２０を介して、送信許可タイミングを各無線モジュール１１に設定する。
　２－６．第６の実施の形態
　図１６は、第６の実施の形態に係る無線通信システム１の構成例を示すブロック図である。第１の実施の形態と重複する説明は適宜省略する。第６の実施の形態では、制御部１００は、複数の基地局２０に接続されている。制御部１００は、基地局２０を介して無線端末１０の管理及び制御を行う。
　第６の実施の形態では、特に、無線モジュール１１と基地局２０との間の接続処理について考える。無線モジュール１１が基地局２０に接続する際、接続先の候補として複数の基地局２０が存在するとする。この場合、制御部１００は、複数の基地局２０（接続先候補）の中から最適な１つを指定する。
　より詳細には、制御部１００は、複数の基地局２０の状態を常時監視する。制御部１００は、各基地局２０の状態（例：混雑状況、下りトラヒック、基地局としての送信時間率、等）に基づいて、各基地局２０の優先度を設定する。例えば、制御部１００は、使用可能な帯域幅や接続中の端末数などに基づいて、基地局２０の混雑状況を把握する。そして、制御部１００は、無線リソースの余裕が少ない基地局２０の優先度を下げる。他の例として、基地局２０から無線端末１０への下りトラフィックに関しても送信時間率の制約がある場合、制御部１００は、下りトラヒックと送信時間率の現在の状況を把握する。そして、制御部１００は、送信時間率の余裕が少ない基地局２０の優先度を下げる。
　制御部１００は、各基地局２０の優先度に従って、無線モジュール１１の接続先となる１つの基地局２０を選択する。例えば、図１６において、制御部１００は、第１基地局２０－１、第２基地局２０－２、及び第３基地局２０－３に接続されている。これらのうち第１基地局２０－１の優先度が最も高い場合、制御部１００は、第１基地局２０－１を接続先として選択する。これにより、基地局２０側の状況に応じて、無線モジュール１１の接続先を適切に選択することが可能となる。
　図１７は、第６の実施の形態に係る接続処理の一例を説明するためのタイミングチャートである。例えば、無線端末１０の第１無線モジュール１１－１は、周辺の基地局２０に接続先を照会する。各基地局２０は、接続先照会の受信を制御部１００に通知する。制御部１００は、複数の基地局２０の優先度に従って、第１無線モジュール１１－１の接続先を複数の基地局２０の中から選択する。ここでは、例えば、第１基地局２０－１の優先度が最も高く、第１基地局２０－１が選択される。制御部１００は、選択した第１基地局２０－１に対して、第１無線モジュール１１－１に応答するよう指示する。制御部１００からの指示に従って、第１基地局２０－１は、接続先照会元である第１無線モジュール１１－１に応答を返す。その結果、第１無線モジュール１１－１と第１基地局２０－１との間で接続処理が行われる。
　その後、無線端末１０の第２無線モジュール１１－２は、周辺の基地局２０に接続先を照会する。各基地局２０は、接続先照会の受信を制御部１００に通知する。制御部１００は、複数の基地局２０の優先度に従って、第２無線モジュール１１－２の接続先を複数の基地局２０の中から選択する。ここでは、例えば、第２基地局２０－２の優先度が最も高く、第２基地局２０－２が選択される。制御部１００は、選択した第２基地局２０－２に対して、第２無線モジュール１１－２に応答するよう指示する。制御部１００からの指示に従って、第２基地局２０－２は、接続先照会元である第２無線モジュール１１－２に応答を返す。その結果、第２無線モジュール１１－２と第２基地局２０－２との間で接続処理が行われる。
　図１８は、第６の実施の形態に係る制御部１００による処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ１７０において、制御部１００は、少なくとも一つの基地局２０から接続先照会受信通知を受け取ったか否かを判定する。接続先照会受信通知は、基地局２０が無線端末１０（無線モジュール１１）から接続先照会を受信したことを示す通知である。接続先照会受信通知を受け取った場合（ステップＳ１７０；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ１８０に進む。
　ステップＳ１８０において、制御部１００は、各基地局２０の優先度に基づいて、無線モジュール１１の接続先となる１つの基地局２０を選択する。
　ステップＳ１９０において、制御部１００は、選択した基地局２０に対して、接続先照会元の無線モジュール１１に応答するよう指示する。
　３．まとめ
　以上に説明されたように、本実施の形態によれば、無線端末１０は、複数の基地局２０のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュール１１を備えている。制御部１００は、複数の無線モジュール１１のうち無線端末１０が使用する使用モジュール１１Ｓを切り替えるモジュール切替処理を行う。特に、制御部１００は、複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率が所定の上限を超えないようにモジュール切替処理を行う。
　複数の無線モジュール１１間で使用モジュール１１Ｓを切り替えることによって、無線通信に使用されるチャネルを簡単に切り替えることができる。単一の無線モジュール１１内でチャネルを切り替える必要が無いため、チャネル切り替えに要する処理を簡素化することが可能となる。また、チャネル切り替えに無線端末１０の再起動は不要であるため、通信断時間が削減され、サービス品質の低下が防止される。
　また、制御部１００が複数の無線モジュール１１の各々の送信時間率を正確に管理するため、送信時間率の上限まで各チャネルを使用することが可能となる。すなわち、無線端末１０全体としての送信時間率を拡大し、スループットを効果的に向上させることが可能となる。
　更に、無線端末１０が複数の無線モジュール１１を備えているため、冗長性が確保され、信頼性が向上する。
　１…無線通信システム，　１０…無線端末，　１１…無線モジュール１１，　１１－１…第１無線モジュール，　１１－２…第２無線モジュール，　１１Ｓ…使用モジュール，　１２…上位レイヤ，　１３…セレクタ，　２０…基地局，　２０－１…第１基地局，　２０－２…第２基地局，　１００…制御部，　１１０…プロセッサ，　１２０…記憶装置，　１３０…制御プログラム，　１４０…タイマ，　１５０…通信状態監視部，　ＰＡ…送信許可期間，　ＰＢ…送信禁止期間

Claims (8)

  1. 　複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備える無線端末と、
    　制御部と
    　を備え、
    　前記無線端末は、前記複数の無線モジュールのうち１つを使用モジュールとして使用し、前記使用モジュール以外の無線モジュールからのデータ送信を停止し、
    　前記制御部は、前記複数の無線モジュールの各々の送信時間率が所定の上限を超えないように、前記無線端末における前記使用モジュールを切り替える
    　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であって、
    　前記制御部は、測定周期における前記複数の無線モジュールの各々の送信時間を監視し、前記測定周期における前記複数の無線モジュールの各々の前記送信時間が一定値以下となるように、前記無線端末における前記使用モジュールを切り替える
    　無線通信システム。
  3. 　請求項１又は２に記載の無線通信システムであって、
    　前記制御部は、モジュール切替条件が成立するか否か判定し、前記モジュール切替条件が成立した場合に前記使用モジュールを切り替え、
    　前記モジュール切替条件は、前記使用モジュールの使用開始から一定時間が経過すること、あるいは、前記使用モジュールの通信品質が閾値以下に低下することを含む
    　無線通信システム。
  4. 　請求項１又は２に記載の無線通信システムであって、
    　前記複数の無線モジュールは、データ送信元の複数の上位レイヤのそれぞれに割り当てられ、前記複数の上位レイヤのそれぞれからのデータ送信に使用される
    　無線通信システム。
  5. 　請求項１又は２に記載の無線通信システムであって、
    　前記制御部は、前記複数の基地局に接続されており、
    　前記制御部は、前記複数の基地局のそれぞれを介して、前記無線端末の前記複数の無線モジュールに互いに重複しない送信許可タイミングを設定し、
    　前記複数の無線モジュールの各々は、前記送信許可タイミングにおいて前記使用モジュールとして作動し、前記送信許可タイミング以外ではデータ送信を停止する
    　無線通信システム。
  6. 　複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備える無線端末を制御する無線端末制御方法であって、
    　前記複数の無線モジュールのうち１つを使用モジュールとして選択する処理と、
    　前記使用モジュール以外の無線モジュールからのデータ送信を停止させる処理と、
    　前記複数の無線モジュールの各々の送信時間率が所定の上限を超えないように、前記無線端末における前記使用モジュールを切り替える処理と
    　を含む
    　無線端末制御方法。
  7. 　複数の基地局のそれぞれと互いに異なるチャネルで無線通信を行う複数の無線モジュールを備える無線端末を制御する制御装置であって、
    　１又は複数のプロセッサを備え、
    　前記１又は複数のプロセッサは、
    　前記複数の無線モジュールのうち１つを使用モジュールとして選択する処理と、
    　前記使用モジュール以外の無線モジュールからのデータ送信を停止させる処理と、
    　前記複数の無線モジュールの各々の送信時間率が所定の上限を超えないように、前記無線端末における前記使用モジュールを切り替える処理と
    　を実行するように構成された
    　制御装置。
  8. 　コンピュータによって実行され、請求項７に記載の制御装置を前記コンピュータに実現させる制御プログラム。
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