JP5388129B2

JP5388129B2 - 無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法及びシステム

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Publication number: JP5388129B2
Application number: JP2010085584A
Authority: JP
Inventors: 春毅宋; 洲藍; 俊義王; 博司原田
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: JP2011217290A

Description

通信空間を共有する複数の各無線通信ネットワークが自らの周波数チャネルを選択する無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法及びシステムに関する。

近年において、無線通信システムの加入数が増加や、サービスの高度化や多様化が進展している。このとき、同一の通信空間でしかも同一の周波数チャネルにおいて、複数の無線通信ネットワークが共存する場合に通信干渉を起こすことになる。このため、複数の無線通信ネットワークにおいて、通信空間を共有する複数の各無線通信ネットワークが通信干渉を起こさないように自らの周波数チャネルを選択するシステムが従来求められている。

ＩＳＭ（Industry Science Medical）帯域で動作している従来のＩＥＥＥ８０２．１１のシステムにおいて、各無線通信ネットワークは、ランダムな方法により自らの周波数チャネルを選択する。そして、その無線通信ネットワークにおけるアクセスポイント（ＡＰ）が一度周波数チャネルを捕捉した場合、そのＡＰの寿命が尽きるまでその周波数チャネルを利用し続けることが可能となる。しかしながら、ＴＶＷＳ（Television White Space）で動作するＩＥＥＥ８０２．１１(IEEE 802.11のtask groupである802.11afで標準化されているため、従来のＩＥＥＥ８０２．１１と区別して本稿では802.11afと呼ぶ)では、利用可能なチャネル数の増加に伴い利用ＡＰ数が増加し、チャネルの切り替え頻度も増大するため、上述したランダムな周波数チャネルの選択方法をそのまま適用するのが困難となる。

図４は、ＦＣＣ（Federal Communications Commission）において規定されたものであって、ＩＥＥＥ８０２．１１afにおいて利用可能な最大４６個のチャネルを示している。この図４では、チャネル２〜チャネル５１のうち未許可チャネルであるチャネル３、４、３７を除く最大４６チャネルについてＩＥＥＥ８０２．１１afにおいて利用可能となっている。また、ＯＦＣＯＭ(Office of Communications)によれば、利用可能なチャネル数が最大で３２であると言われている。即ち、従来のＩＥＥＥ８０２．１１と比較して、ＩＥＥＥ８０２．１１afは、利用可能なチャネル数が大きく増加することから、チャネル選択の複雑さもこれに伴って増大することになる。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１afは、ＴＶＷＳチャネルにおいてセカンダリシステムとして動作することになるため、従来のＩＥＥＥ８０２．１１より頻度の高い周波数チャネルの切り替えを行う。図５に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１afでは、ＴＶシステムの存在を識別した場合には、現在行っている通信のチャネルを即座に切り替えて空の状態とし、これをＴＶシステムに明け渡さなければならない。かかる場合において、変更すべきチャネルを早急に見つけ出し、チャネルの切り替えをスムーズに実行する必要がある。図５の例では、ｔ₀〜ｔ₁において、通常の通信を行っているところ、ＴＶシステムに対してチャネルを明け渡す必要が生じたため、ｔ₁以降においてチャネルを切り替えた場合を示している。また、一部のＩＥＥＥ８０２．１１afはＴＶＷＳではＩＳＭ帯域において実現できないような、新たなサービスを一時的に提供する場合もあると予想される。そしてその新たなサービスのためにチャネルをある期間に亘って割り当てなければならない場合もある。かかる場合において、システムをＯＮ／ＯＦＦすることによる周波数チャネルの切り替えを頻繁に行う必要がある。

上述のＩＥＥＥ８０２．１１afの特性から、周波数チャネルの選択を行う際には、従来のランダムな選択を行うことは、以下の１）〜２）の問題が生じることとなる。

１）ＩＥＥＥ８０２．１１ではＡＰ（アクセスポイント）がチャネルスキャンを介して各チャネルの干渉状況などを確認し選択できるチャネル（selectable channel）であるかどうかを判断する。チャネルの数が多く増えたためチャネルスキャンに費やす時間も大きく増加し、チャネルの切り替えを行う上で大きく遅れが生じてしまう。

２）チャネル並びにＡＰの増加に伴って、複数のAPが同時にチャネルの選択を行う際に、ランダムな周波数チャネルの選択方法を実行した場合に、高い割合で多くAPが同じチャネルを選択して干渉を生じることとなり、再選択による遅延が生じてしまい、チャネルリソースを有効活用することもできなくなる。

A. Akella, G. Judd, P. Steenkiste, and S. Seshan, "Self management in chatic wireless developments," ACM MobiCom 2005. M. Yu, H. Luo, and K. Leung, "A dynamic radio resource management technique for multiple APs in WLANs," IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 5, no. 7, pp. 1910-1920, July 2006. J A. Mishra, et al, "A Client-Driven Approach for Channel Management in Wireless LANs," IEEE INFOCOM, 2006. A. Mishra, et al, "Distributed Channel Management in Uncoordinated Wireless Environments," ACM MOB/COM 2006. J B. Kauffmann, et al, "Measurement-Based Self Organization of Interfering 802.11 Wireless Access Networks," IEEE INFOCOM 2007. E. Rozner, et al, "Traffic-Aware Channel Assignment in Enterprise Wireless LANs," IEEE ICNP. 2007. IEEE 802.11 TGaf document, "Meeting minutes for Los Angeles 2010," https://mentor.ieee.org/802.11/documents is＿group=00af. JAN 25th, 2010.

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＩＥＥＥ８０２．１１afシステムにおいて、チャネルスキャンに必要な時間を短縮し、周波数チャネルの選択を行った場合に分散的な選択により選択衝突を減少することができ、より迅速なかつスムーズなチャネル切り替えを行うことが可能な無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法及びシステムを提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、各無線通信ネットワークに対して、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた選択傾向の順位を示す選択傾向データをそれぞれ保有させ、一の無線通信ネットワークによる周波数チャネル選択時には、テレビシステムに使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択し、他の無線通信ネットワークとの間で共通する選択衝突時には、所定の優先情報を参照してその共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定し、上記選択した周波数チャネルの占有時間を記録してこれらのチャネルにおける過去の使用時間を更新し、各チャネルにおける過去の使用時間を比較して各チャネルにおける上記選択傾向データを更新し、この更新した選択傾向データを次回以降の周波数チャネル選択に利用する無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法を発明した。

即ち、本発明に係る無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法は、通信空間を共有する複数の各無線通信ネットワークが自らの周波数チャネルを選択する無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法において、上記各無線通信ネットワークに対して、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた各周波数チャネルの選択傾向の順位を示す選択傾向データをそれぞれ保有させ、一の無線通信ネットワークによる周波数チャネルを選択時には、テレビシステムによって使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択し、選択した周波数チャネルが他の無線通信ネットワークとの間で共通する選択衝突時には、当該他の無線通信ネットワークとの間で互いの選択傾向データを上記周波数チャネル毎に比較して、最も選択傾向の順位の高い無線通信ネットワークに対して当該周波数チャネルを割り当て、更に当該他の無線通信ネットワークとの間で最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルが共通する場合には、過去の選択衝突時における周波数チャネルの割り当て結果が反映されたクレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定し、上記選択した周波数チャネルの通信への使用時間に基づいて上記選択傾向データを更新し、この更新した選択傾向データを次回以降の周波数チャネル選択に利用することを特徴とする。

また、本発明に係る無線通信ネットワークの周波数チャネル選択システムは、通信空間を共有する複数の各無線通信ネットワークが自らの周波数チャネルを選択する無線通信ネットワークの周波数チャネル選択システムにおいて、上記各無線通信ネットワークは、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた各周波数チャネルの選択傾向の順位を示す選択傾向データをそれぞれ保有し、一の無線通信ネットワークによる周波数チャネル選択時に、テレビシステムによって使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択し、選択した周波数チャネルが他の無線通信ネットワークとの間で共通する選択衝突時には、当該他の無線通信ネットワークとの間で互いの選択傾向データを上記周波数チャネル毎に比較して、最も選択傾向の順位の高い無線通信ネットワークに対して当該周波数チャネルを割り当て、更に当該他の無線通信ネットワークとの間で最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルが共通する選択衝突場合には、過去の選択衝突時における周波数チャネルの割り当て結果が反映されたクレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定し、上記選択した周波数チャネルの通信への使用時間に基づいて上記選択傾向データを更新し、この更新した選択傾向データを次回以降の周波数チャネル選択に利用することを特徴とする。

上述したように、本発明によれば、各無線通信ネットワークは、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた選択傾向の順位を示すＳＬＴをそれぞれ保有し、一の無線通信ネットワークによる周波数チャネル選択時に、TVシステムによって使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択する。そして、この選択した周波数チャネルに基づいてＳＬＴを更新し、この更新したＳＬＴを次回以降の周波数チャネル選択に利用する。また選択衝突時には、クレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定する。

これにより、ＩＥＥＥ８０２．１１af システムにおいて、利用可能なチャネル数が大きく増加する場合であっても、チャネル選択をスムーズに行うことができ、その複雑さが増大するのを防止することが可能となる。

また本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１af システムでは、ＴＶシステムの存在を識別した場合には、現在行っている通信のチャネルを即座に切り替えて空の状態とし、これをＴＶシステムに明け渡さなければならないが、かかる場合において、変更すべきチャネルを早急に見つけ出し、チャネルの切り替えをスムーズに実行することができる。

またＩＳＭ帯域において実現できないような、新たなサービスのためにチャネルをある期間に亘って割り当てなければならない場合に、システムをＯＮ／ＯＦＦすることによる周波数の切り替えを頻繁に行う必要があるが、本発明では、かかる周波数チャネルをスムーズに切り替えることが可能となる。

更に本発明によれば、ＴＶＷＳチャネル並びに他の通信システムの増加に伴って、周波数チャネルの選択を行う際に、干渉状況を満たすチャネルを早期に見つけ出すことができ、チャネルの切り替えを行う上で大きく遅れが生じてしまうのを防止できる。また、ランダムな周波数チャネルの選択方法を実行した場合に選択衝突が高い割合で生じることとなるが、本発明によれば、ランダムな選択を行う機会を減少させることができ、チャネルリソースを有効活用することができる。さらに本発明によれば、クレジットデータを参照するものであることから、チャネル選択時における公平性を確保することができる。

本発明を適用した周波数チャネル選択システムの構成図である。本発明を適用した周波数チャネル選択方法のフローチャートである。本発明を適用した周波数チャネル選択方法の他のフローチャートである。ＩＥＥＥ８０２．１１afにおいて利用可能な最大４６個のチャネルを示す図である。ＴＶシステムの存在を識別した場合には、現在行っている通信のチャネルを即座に切り替える例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態として、通信空間を共有する複数の各無線通信ネットワークが自らの周波数チャネルを選択する無線通信ネットワークの周波数チャネル選択システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明を適用した周波数チャネル選択システム１は、例えば図１に示すような、ＩＥＥＥ８０２．１１afに適用されるものである。この周波数チャネル選択システム１は、複数の無線通信ネットワーク３＿１、・・・３＿Ｐを有する。

一の無線通信ネットワーク３＿１、・・・３＿Ｐには、それぞれアクセスポイント（ＡＰ）４＿１、・・・、４＿Ｐと、それぞれのＡＰ４にアクセス可能なデバイス１２とを備えている。ちなみに、この周波数チャネル選択システム１では、上述したＩＥＥＥ８０２．１１afが適用されることから図示しない電波塔からテレビジョン受像機に向けてテレビジョン用の電波が放射されていることが前提となる。

デバイス１２は、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）や、携帯電話等を初めとした各種携帯情報端末等で構成される。このデバイス１２は、少なくともＡＰ４との間で無線通信を行うことができ、更にはＡＰ４を介して他のデバイス１２との間で無線パケット通信を行うことができる。

ＡＰ４も同様に上述した携帯情報端末と構成を同一とするものであってもよい。このＡＰ４は、いわゆる無線基地局としての役割を担う。そして、このＡＰ４は、デバイス１２から送信されてくるビーコンを取得し、またデバイス１２との間でリンクを確立するために、これらを互いに同期化させる役割を担う。また、このＡＰ４は、テレビジョン受像機に対して割り当てた周波数チャネルを利用し、電波を送信する。

次に、本発明を適用した周波数チャネル選択システム１によるチャネル選択方法について説明をする。

本発明では、周波数チャネルを選択する上で使用するデータとして、新たにＳＬＴ（Selection Tendency）を定義する。このＳＬＴは、各ＡＰ４がどの周波数チャネルを選択して通信を行えばよいかを示すパラメータである。このＳＬＴは、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた選択傾向の順位を示す選択傾向データとして定義される。そして、この過去の使用時間に応じた選択傾向の順位が、これから選択しようとしている周波数チャネルの優先順位となる。即ち、このＳＬＴが“１”のチャネルは、過去において最も使用時間が長いチャネルであり、過去の選択傾向の順位が１位であるチャネルであることを意味し、換言すれば過去においてそのチャネルが最も長い時間に亘り使用されていたことを意味する。またＳＬＴが“２”のチャネルは、過去の選択傾向の順位が２位であるチャネルであることを意味し、過去においてそのチャネルが２番目に長い時間に亘り使用されていたことを意味する。ＳＬＴが“Ｎ”のチャネルは、従来の選択傾向の順位がＮ位であるチャネルであり、過去においてそのチャネルがＮ番目に長い時間に亘り使用されていたことを意味する。

このＳＬＴは、例えば各周波数チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）において、（１、２、３、４）である場合には、過去においてＣＨ１が最も長い時間に亘り使用され、その次にＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が続いたことを意味している。また、ＳＬＴが（３、４、１、２）の場合には、過去においてＣＨ３が最も長い時間に亘り使用され、その次にＣＨ４、ＣＨ１、ＣＨ２が続いたことを意味している。

このようなＳＬＴは、各無線通信ネットワーク３＿１、・・・３＿Ｐ毎に保有されることとなる。より具体的には、その無線通信ネットワーク３＿１、・・・３＿ＰにおけるＡＰ４＿１、・・・、４＿Ｐが、自らが属する無線通信ネットワーク３＿１、・・・３＿ＰのＳＬＴをそれぞれ持つこととなる。ちなみに、このＳＬＴは、各無線通信ネットワーク３が、それぞれのチャネルの使用時間を判別した上で付加される優先順位である。各チャネルの使用時間は、無線通信ネットワークがそのチャネルを、周波数チャネル選択システム１内においてどの期間に亘って占有して通信を行ったか、即ちチャネルの占有時間に基づくものである。無線通信ネットワーク３におけるＡＰ４は、各チャネルにおける占有時間を計測し、チャネル毎の使用時間を求めることができる。そして、このチャネル毎の使用時間の長いものからＳＬＴの順位付けを行っていくこととなる。

そして、各無線通信ネットワーク３による周波数チャネルの選択時には、このＳＬＴを参照し、最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択する。例えば各周波数チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）においてＳＬＴが（１、２、３、４）である場合には、最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルは、ＣＨ１であることからこれを選択する。また、ＳＬＴが（３、４、１、２）の場合には、最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルは、ＣＨ３であることからこれを選択することになる。

実際の周波数チャネルの選択手順は、図２に示すフローチャートにより具体化される。以下の例では、一の無線通信ネットワーク３＿１が新たに周波数チャネルを選択する場合を例にとり説明をする。無線通信ネットワーク３＿１は、先ずステップＳ１１において、一時的に、又は常時、他のテレビジョン受像機１３によるテレビシステムによって使用されていないチャネル（以下、空チャネルという。）が存在するか否か判別する。その結果、空チャネル数が１以上の場合には、ステップＳ１２へ移行する。これに対して、空チャネル数が０の場合には、このステップＳ１１における空チャネルの有無を判別する動作を繰り返し実行する。ちなみに、このステップＳ１１における空チャネルの有無の判別は、ＦＣＣ（Federal Communications Commission）において管理されているサーバーにアクセスすることにより、実現するようにしてもよい。

次にステップＳ１２へ移行し、空チャネル間でＳＬＴを比較する。そして、その中で最も選択傾向の順位の高いチャネル、即ち最大ＳＬＴの空チャネルを識別する。ちなみに、ここでいう最大ＳＬＴは、必ずしもＳＬＴ＝１とは限らない。仮に各周波数チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）においてＳＬＴが（１、２、３、４）である場合であっても、ＣＨ１のみが空チャネルでない場合には、ＳＬＴ＝２のＣＨ２が最大ＳＬＴとなり、またこのＣＨ１、ＣＨ２のみが空チャネルでない場合には、ＳＬＴ＝３のＣＨ３が最大ＳＬＴとなる。

次にステップＳ１３へ移行し、空チャネルで、かつ最大ＳＬＴのチャネル数の合計Σを
算出する。仮に空チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３）においてＳＬＴが（１、２、１）である場合には、最大ＳＬＴ＝１が２チャネルあるため、Σ＝２となる。また、仮に空チ
ャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３）においてＳＬＴが（２、３、４）である場合には、最大ＳＬＴ＝２が１チャネルあるため、Σ＝１となる。

次にステップＳ１４へ移行し、Σ＝１であるか否か判別を行う。空のチャネルが少なく
とも１個存在すれば、Σは、少なくとも１となる。このケースでは、最大ＳＬＴを持つ空
チャネルが単独で存在するケースである。このステップＳ１４においてΣ＝１であるもの
と判別した場合には、ステップＳ１５へ移行する。これに対して、上述のように最大ＳＬＴが複数チャネル存在する場合には、Σは２以上となり、換言すればΣ＝１ではなくなる
。このようにΣ＝１以外の場合には、図３の“Ｃ”へ移行する。

ステップＳ１５に移行した場合は、最大ＳＬＴを持つ空チャネルが単独で存在するケースである。かかる場合には、その最大ＳＬＴの空チャネルを選択することを前提とし、当該空チャネルのスキャニングを行う。

ステップＳ１６では、上述したステップＳ１５において実行したチャネルスキャニングの結果、空チャネルの干渉レベルが所定の閾値以下か否かを判別する。ここでいう所定の閾値とは、干渉レベルが高くて通信に支障が出るか否かの観点から予め決定されるものである。干渉レベルがその閾値以下の場合には、ステップＳ１７へ移行し、干渉レベルが閾値を超える場合には、他の無線通信ネットワーク３によってそのチャネルが使用されている結果、干渉レベルが高くなっていることを意味しているため、ステップＳ２２へ移行する。

ステップＳ１７に移行した場合には、更に他の無線通信ネットワーク３（他のＡＰ４）が、同一チャネルを同時に選択していないかを判別する。他の無線通信ネットワーク３も同様にこのフローチャートを実行していくことになるが、このとき、当該他の無線通信ネットワーク３もほぼ同一のタイミングで同一のチャネルを選択した上でステップＳ１６を実行し、さらにステップＳ１７に移行する場合もある。当該他の無線通信ネットワーク３がほぼ同一のタイミングでＳ１６を実行した場合には、まだ通信を実際に開始していないことから、同一のチャネルを選択した場合であっても干渉レベルが閾値以下となる。しかしながら、このまま一の無線通信ネットワーク３＿１が通信を開始した場合には、当該他の無線通信ネットワーク３との間で通信干渉が生じてしまう。このステップＳ１７は、このような他の無線通信ネットワーク３により同一のタイミングで同一のチャネルを選択したか否かを識別することを実際に行う。その結果、他の無線通信ネットワーク３（他のＡＰ４）が同一チャネルを同時に選択していないのであれば、ステップＳ１８へと移行する。これに対して、他の無線通信ネットワーク３（他のＡＰ４）が同一チャネルを同時に選択しているのであれば、ステップＳ２８へ移行する。

ステップＳ１８に移行した場合には、何ら他の無線通信ネットワーク３によって干渉を受けることなく、また選択もされていないチャネルを占有することができたことを意味している。かかる場合には、一の無線通信ネットワーク３＿１はその選択したチャネルを使用して実際に通信を開始する。このとき、通信開始時刻をＡＰ４＿１が記憶しておくようにする。

通信が終了した場合にはステップＳ１９に移行することになる。このとき、ＡＰ４＿１は、通信終了時刻を記憶する。そして、当該無線通信ネットワーク３＿１は、チャネルの占有時間を求める。チャネル占有時間は、通信終了時刻と通信開始時刻との時間差から求めることとなる。

次にステップＳ２０へ移行し、チャネル占有時間に基づいてチャネル使用時間の更新を行う。即ち、各チャネルについてそれぞれ過去のチャネル使用時間が管理されているが、これに対して、更に上述したチャネル占有時間の分が反映されて更新されることとなる。

次にステップＳ２１へ移行し、ＳＬＴの更新を行う。ＳＬＴは、上述したように、チャネルの使用時間に対応している。上述したステップＳ２０においてチャネル使用時間が更新される結果、各チャネルに対するＳＬＴの順位が変わる場合もある。ＳＬＴの順位が変わった場合には、このＳＬＴの順位を新たに更新する。ＳＬＴを更新後、再び“Ａ”即ちステップＳ１１へ戻ることとなる。

また、ステップＳ１６からステップＳ２２へ移行した場合には、先ず空チャネルが残存しているか否かを確認する。その結果、空チャネルが残存していた場合には、ステップＳ２３へ、また空チャネルが残存していなかった場合には、“Ａ”、即ちステップＳ１１へと戻ることになる。

ステップＳ２３へ移行した場合には、残りの空チャネル間でＳＬＴを比較し、そして、その中で最も選択傾向の順位の高いチャネル、即ち最大ＳＬＴの空チャネルを識別する。

次にステップＳ２４へ移行し、空チャネルで、かつ最大ＳＬＴのチャネル数の合計Σを
算出する。

次にステップＳ２５へ移行し、Σ＝１であるか否か判別を行う。このステップＳ２５に
おいてΣ＝１であるものと判別した場合には、ステップＳ２６へ移行する。これに対して
、Σ＝１以外の場合には、図３の“Ｃ”へ移行する。

ステップＳ２６に移行した場合は、最大ＳＬＴを持つ空チャネルが単独で存在するケースである。かかる場合には、その最大ＳＬＴの空チャネルを選択することを前提とし、当該空チャネルのスキャニングを行う。

ステップＳ２７では、上述したステップＳ２６において実行したチャネルスキャニングの結果、空チャネルの干渉レベルが所定の閾値以下か否かを判別する。干渉レベルがその閾値以下の場合には、ステップＳ１７へ移行し、上述した処理を実行することとなる。これに対して、干渉レベルが閾値を超える場合には、他の無線通信ネットワーク３によってそのチャネルが使用されている結果、干渉レベルが高くなっていることを意味しているため、再びステップＳ２２へ移行して上述した処理を繰り返し実行することになる。

またステップＳ２８に移行した場合には、他の無線通信ネットワーク３（他のＡＰ４）が同一チャネルを同時に選択していることを意味している。かかる場合には、一の無線通信ネットワーク３＿１は、その同時の選択があった他の無線通信ネットワーク３のチャネル毎のＳＬＴを識別し、自らのＳＬＴと比較を行う。そして、互いの最大ＳＬＴのチャネルが重なっている無線通信ネットワーク３（ＡＰ４）の数αを識別する。この重なっているＡＰ４の数αが２以上の場合には、最高ＳＬＴが同一チャネルで重複することを意味しており、この重なっているＡＰ４の数αが１の場合には、最高ＳＬＴが同一チャネルで重複していないことを意味している。

次にステップＳ２９に移行し、α＝１の場合には、ステップＳ１８へ、α≠１の場合いは、複数の無線通信ネットワーク３間において最高ＳＬＴが同一チャネルで重複する、いわゆる選択衝突が生じたものと考えることができる。かかる場合には、ステップＳ３０へ移行するように制御する。

ステップＳ３０に移行した場合には、更に周波数チャネルの割り当て結果が反映されたクレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定することとなる。

このクレジットデータとは、選択衝突時にその共通する周波数チャネルが割り当てられた過去の回数や頻度を記録したものである。

例えば、上述したように、周波数チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４）において、無線通信ネットワーク３＿１のＳＬＴが（１、２、３、４）であり、他の無線通信ネットワーク３のＳＬＴが（１、３、４、２）であったため、互いのＳＬＴが１となるチャネルがＣＨ１となる場合について考えてみる。このとき、互いに共通する周波数チャネルは、ＣＨ１となるが、このＣＨ１を無線通信ネットワーク３＿１と、他の無線通信ネットワーク３の何れかに割り当てることとなる。このとき、過去において、無線通信ネットワーク３＿１と、他の無線通信ネットワーク３との間で同様に選択衝突が起きた結果、この共通するチャネルを何れに割り当てたかの頻度を識別することとなる。過去の選択衝突時に、共通するチャネルを、無線通信ネットワーク３＿１側に割り当てた回数や頻度、並びに他の無線通信ネットワーク３側に割り当てられた回数や頻度は、上述したクレジットデータに記録されている。このため、かかるクレジットデータを読み出すことにより、これら無線通信ネットワーク３＿１と、他の無線通信ネットワーク３との間で、共通するチャネルを割り当てられた過去の頻度を比較することが可能となる。ちなみに、過去の選択時においてＳＬＴ１が共通するチャネルとは、ＣＨ１に限らず、以前において他のＣＨ２〜ＣＨ４が共通した結果、それを何れかの無線通信ネットワークに割り当てたことがある場合には、それもクレジットデータとして反映するようにしてもよい。

このときクレジットデータを参照して、上記割り当てられた頻度が低い側の無線通信ネットワーク３に共通する周波数チャネルを割り当てるようにしてもよい。例えば、このクレジットデータを参照した結果、選択衝突時において無線通信ネットワーク３＿１に、共通するチャネルが割り当てられた回数が少なかった場合、この無線通信ネットワーク３＿１は、以前において他の無線通信ネットワーク３に対して、共通するチャネルを譲ったものであることから、他の無線通信ネットワーク３に対して“貸し”があるものと考えることができる。かかる場合には、共通するチャネル（ＣＨ１）を無線通信ネットワーク３＿１に対して割り当てることにより、他の無線通信ネットワーク３に対して“貸し”を返してもらうことになる。

これに対して、クレジットデータを参照した結果、過去の選択衝突時において無線通信ネットワーク３＿１に、共通するチャネルが割り当てられた回数が多かった場合、この無線通信ネットワーク３＿１は、以前において他の無線通信ネットワーク３に対して、共通するチャネルを譲ってもらったものであることから、他の無線通信ネットワーク３に対して“借り”があるものと考えることができる。かかる場合には、共通するチャネル（ＣＨ１）を他の無線通信ネットワーク３に対して割り当てることにより、他の無線通信ネットワーク３に対して“借り”を返すことになる。

このようにして、過去における選択衝突時において、何れの無線通信ネットワーク３に対して“借り”（“貸し”）があったかを示すパラメータがクレジットデータである。そして、このクレジットデータを参照し、過去において共通するチャネルを譲った頻度の高い側に、これから割り当てようとする共通チャネルを割り当てることとなる。

このクレジットデータとしては、各無線通信ネットワーク３に対して、システム立ち上げ時から同一の数値を割り当て、ステップＳ１８において共通するチャネルが割り当てられる度に、このクレジットデータの数値を１ずつ減らすようにしてもよい。その結果、クレジットデータを比較するときに、数値が小さい無線通信ネットワーク３側が、過去の選択衝突時において頻繁に選択されていたことを知ることができ、数値が大きい無線通信ネットワーク３に対して“借り”があるものと考えることができる。そして、かかる場合には、そのクレジットデータの数値の大きい無線通信ネットワーク３に対して、共通するチャネル（ＣＨ１）を割り当てることとなる。

ちなみに、本発明では、上述したクレジットデータに限定されるものではなく、過去の選択衝突時における周波数チャネルの割り当て結果が反映されたものであればいかなるものを用いてもよい。

ここで上述したクレジットデータの数値が重なっているＡＰ４の数βを計算する。クレジットデータの数値が重なっているＡＰ４の数βが２以上の場合には、“Ｄ”へ移行する（ステップＳ３１）。これに対して、クレジットデータの数値が重なっているＡＰ４の数βが１の場合には、ステップＳ１８へ移行する。

次に、上述したフローチャートにおいて“Ｃ”へ移行した場合について、図３を用いて説明をする。

先ずステップＳ４１に移行してランダムにチャネルを選択する。次にステップＳ４２へ移行し、その選択したチャネルをスキャニングする。次にステップＳ４３へ移行し、スキャニングしたチャネルの干渉レベルが所定の閾値以下か否かを判別する。干渉レベルがその閾値以下の場合には、図２の“Ｂ”へ移行する。これに対して、干渉レベルが閾値を超える場合には、他の無線通信ネットワーク３によってそのチャネルが使用されている結果、干渉レベルが高くなっていることを意味しているため、ステップＳ４４へ移行する。

次にステップＳ４４へ移行し、Σ＝Σ−１の演算処理を行う。即ち、最大ＳＬＴのチャ
ネル数の合計Σから１を引き、これを新たにΣと定義する。

次にステップＳ４５へ移行し、この新たに定義したΣが０を超えているか否かを判別す
る。Σが０を超えている場合には、ステップＳ４６へ移行する。これに対して、Σが０を
超えていない、即ちΣが０の場合には、“Ｄ”へ移行する。

次にステップＳ４６へ移行し、ランダムにチャネルを選択する。次にステップＳ４７へ移行し、その選択したチャネルをスキャニングする。次にステップＳ４８へ移行し、スキャニングしたチャネルの干渉レベルが所定の閾値以下か否かを判別する。干渉レベルがその閾値以下の場合には、図２の“Ｂ”へ移行する。これに対して、干渉レベルが閾値を超える場合には、他の無線通信ネットワーク３によってそのチャネルが使用されている結果、干渉レベルが高くなっていることを意味しているため、ステップＳ４４へ戻ることになる。

上述したフローにおける主たるステップでは、一の無線通信ネットワーク３＿１による周波数チャネル選択時には、使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択することを先ず行っている。次に他の無線通信ネットワーク３との間で共通する選択衝突時には、当該他の無線通信ネットワーク３との間で互いの選択傾向データ（ＳＬＴ）を周波数チャネル毎に比較して、最も選択傾向の順位の高い（最大ＳＬＴの）無線通信ネットワーク３に割り当てる。更に、当該他の無線通信ネットワーク３との間で最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルが共通する場合には、最も選択傾向の順位の高い無線通信ネットワーク３が過去の選択衝突時における周波数チャネルの割り当て結果が反映されたクレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの無線通信ネットワークに割り当てるか決定することを行っている。

上述したように、本発明によれば、各無線通信ネットワーク３は、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた選択傾向の順位を示すＳＬＴをそれぞれ保有し、一の無線通信ネットワーク３による周波数チャネル選択時に、TVシステムによって使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択する。そして、この選択した周波数チャネルに基づいてＳＬＴを更新し、この更新したＳＬＴを次回以降の周波数チャネル選択に利用する。また選択衝突時には、クレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定する。

これにより、ＩＥＥＥ８０２．１１afシステムにおいて、利用可能なチャネル数が大きく増加する場合であっても、チャネル選択をスムーズに行うことができ、その複雑さが増大するのを防止することが可能となる。

また本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１afシステムでは、ＴＶシステムの存在を識別した場合には、現在行っている通信のチャネルを即座に切り替えて空の状態とし、これをＴＶシステムに明け渡さなければならないが、かかる場合において、変更すべきチャネルを早急に見つけ出し、チャネルの切り替えをスムーズに実行することができる。

またＩＳＭ帯域において実現できないような、新なサービスのためにチャネルをある期間に亘って割り当てなければならない場合に、システムをＯＮ／ＯＦＦすることによる周波数の切り替えを頻繁に行う必要があるが、本発明では、かかる周波数チャネルをスムーズに切り替えることが可能となる。

更に本発明によれば、ＴＶＷＳチャネル並びに他の通信システムの増加に伴って、周波数チャネルの選択を行う際に、他のＩＥＥＥ８０２．１１システムによって占有されていない空のチャネルを早期に見つけ出すことができ、チャネルの切り替えを行う上で大きく遅れが生じてしまうのを防止できる。また、ランダムな周波数チャネルの選択方法を実行した場合に選択衝突が高い割合で生じることとなるが、本発明によれば、ランダムな選択を行う機会を減少させることができ、チャネルリソースを有効活用することができる。さらに本発明によれば、クレジットデータを参照するものであることから、チャネル選択時における公平性を確保することができる。

また本発明によれば、それぞれの無線通信ネットワーク３との間で周波数チャネルの選択傾向をより明確化させることが可能となる。表１は、無線通信ネットワーク３＿１〜３＿４を構成する各ＡＰ４＿１〜４＿４について、実際にチャネルＣＨ１〜ＣＨ４毎にＳＬＴを割り当てた例を示している。

表１の傾向からは、ＡＰ４＿１のＳＬＴ１は、ＣＨ１であり、ＡＰ４＿２のＳＬＴ１は、ＣＨ２であり、ＡＰ４＿３のＳＬＴ１は、ＣＨ３であり、ＡＰ４＿４のＳＬＴ１は、ＣＨ４である。このようなＡＰ４＿１〜４＿４間において実際に上述したフローチャートに示される選択方法を実行した場合、ＡＰ４＿１〜４＿４間でＳＬＴ１のチャネルが異なることから、それぞれＳＬＴ１のチャネルを選択することができる。そして、その選択したＳＬＴ１のチャネルが順次更新されることとなり、上述したフローを実行する度に、他のＳＬＴ２以下のチャネルよりも、ＳＬＴ１のチャネルの選択傾向がより強くなる。その結果、無線通信ネットワーク３＿１〜３＿４を構成する各ＡＰ４＿１〜４＿４間で、チャネルの選択傾向が互いに明確化され、上述したフローを実現することにより、それぞれＳＬＴ１のチャネルの棲み分けを自然と実現することが可能となる。

１周波数チャネル選択システム
３無線通信ネットワーク
４アクセスポイント（ＡＰ）
１２デバイス

Claims

通信空間を共有する複数の各無線通信ネットワークが自らの周波数チャネルを選択する無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法において、
上記各無線通信ネットワークに対して、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた各周波数チャネルの選択傾向の順位を示す選択傾向データをそれぞれ保有させ、
一の無線通信ネットワークによる周波数チャネル選択時には、テレビシステムによって使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択し、
選択した周波数チャネルが他の無線通信ネットワークとの間で共通する選択衝突時には、当該他の無線通信ネットワークとの間で互いの選択傾向データを上記周波数チャネル毎に比較して、最も選択傾向の順位の高い無線通信ネットワークに対して当該周波数チャネルを割り当て、
更に当該他の無線通信ネットワークとの間で最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルが共通する場合には、過去の選択衝突時における周波数チャネルの割り当て結果が反映されたクレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定し、
上記選択した周波数チャネルの通信への使用時間に基づいて上記選択傾向データを更新し、
この更新した選択傾向データを次回以降の周波数チャネル選択に利用すること
を特徴とする無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法。
選択衝突時にその共通する周波数チャネルが割り当てられた過去の頻度を上記クレジットデータとして記録し、
上記クレジットデータを参照して決定する場合、上記割り当てられた頻度が低い側の無線通信ネットワークに上記共通する周波数チャネルを割り当てること
を特徴とする請求項１記載の無線通信ネットワークの周波数チャネル選択方法。
通信空間を共有する複数の各無線通信ネットワークが自らの周波数チャネルを選択する無線通信ネットワークの周波数チャネル選択システムにおいて、
上記各無線通信ネットワークは、各周波数チャネルにおける過去の使用時間に応じた各周波数チャネルの選択傾向の順位を示す選択傾向データをそれぞれ保有し、
一の無線通信ネットワークによる周波数チャネル選択時に、テレビシステムによって使用されていない空チャネルの中から最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルを選択し、選択した周波数チャネルが他の無線通信ネットワークとの間で共通する選択衝突時には、当該他の無線通信ネットワークとの間で互いの選択傾向データを上記周波数チャネル毎に比較して、最も選択傾向の順位の高い無線通信ネットワークに対して当該周波数チャネルを割り当て、
更に当該他の無線通信ネットワークとの間で最も選択傾向の順位の高い周波数チャネルが共通する場合には、過去の選択衝突時における周波数チャネルの割り当て結果が反映されたクレジットデータを参照して、その共通する周波数チャネルを何れの上記無線通信ネットワークに割り当てるか決定し、
上記選択した周波数チャネルの通信への使用時間に基づいて上記選択傾向データを更新し、
この更新した選択傾向データを次回以降の周波数チャネル選択に利用すること
を特徴とする無線通信ネットワークの周波数チャネル選択システム。
選択衝突時にその共通する周波数チャネルが割り当てられた過去の頻度が上記クレジットデータとして記録され、
上記クレジットデータを参照して決定する場合、上記割り当てられた頻度が低い側の無線通信ネットワークに上記共通する周波数チャネルを割り当てること
を特徴とする請求項３記載の無線通信ネットワークの周波数チャネル選択システム。