JP7459988B2 - 管理局装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の通信システムが混在するヘテロジニアスネットワークにおける管理局装置に関する。

近年のスマートフォンなどの無線端末局装置の爆発的な普及に起因して、無線トラヒックが増加し続けている。これらの無線トラヒックを収容するために、モバイルネットワーク、無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの異なる種類の通信システムが様々な場所に設置されるだけでなく、それぞれの伝送速度が増加している。

さらに、スマートフォンに加えて、ＩｏＴ（Internet of Things）端末など多種多様な無線端末局装置も増加しており、各種の要求条件に応じた通信システムの配備が行われている。このような複数の通信システムが混在するヘテロジニアスネットワーク環境において、各々の通信システムのパラメータ設定や最適な通信システムの選択などに関する研究開発が盛んに行われている（例えば、非特許文献１参照）。

Damnjanovic,Aleksandar,et al."A survey on 3GPP heterogeneous networks."IEEE Wireless communications 18.3(2011):10-21.

ヘテロジニアスネットワークにおける通信システムの選択手法として、各無線端末局装置が選択する通信システムをネットワーク上の管理局装置がエリア全体を考慮して制御する集中制御と、無線端末局装置が個別に無線通信システムを選択する自律分散制御とがある。

集中制御は、エリア全体の無線環境の状況把握が可能であり、集中的に最適な通信システムを選択することができる。しかしながら、無線環境の情報収集にかかる負荷や最適な通信システムを選択するための計算時間、および各無線端末局装置を制御するための制御コストなどが増加する。

一方で、自律分散制御は、無線端末局装置が自らの周辺環境の状況を把握しながら通信システムの選択を行うため、集中制御と比較して負荷は小さくなる。しかしながら、無線端末局装置自身が把握できる情報には限りがあり、最適な通信システムを選択することが集中制御に比べて難しい。

本発明では、複数の通信システムが混在するヘテロジニアスネットワークにおいて、複数の無線端末局装置の通信状態を共有し、自局の通信状態が劣化した場合に他の無線端末局装置の通信状態に基づいて最適な通信システムを選択することにより、良好な通信品質を維持できる管理局装置を提供することを目的とする。

本発明に係る管理局装置は、複数の異なる通信システムを用いて複数の無線端末局装置を収容する複数の無線基地局装置にネットワークを介して接続する通信部と、前記無線端末局装置から他の前記無線端末局装置の通信状態に関する情報を要求するリクエストを受信した場合に当該リクエストを他の前記無線端末局装置に転送し、前記リクエストを受信した前記無線端末局装置から返信される自局の通信状態を少なくとも含む情報のレポートを受信した場合に当該レポートを前記リクエストの送信元の無線端末局装置に送信する情報配信部とを有することを特徴とする。

本発明に係る管理局装置は、複数の通信システムが混在するヘテロジニアスネットワークにおいて、複数の無線端末局装置の通信状態を共有し、自局の通信状態が劣化した場合に他の無線端末局装置の通信状態に基づいて最適な通信システムを選択することにより、良好な通信品質を維持できる。

各実施形態に共通のヘテロジニアスネットワークの一例を示す図である。 第１実施形態に係るヘテロジニアスネットワークの一例を示す図である。 無線端末局が返信するレポートの一例を示す図である。 各実施形態に共通の無線端末局の一例を示す図である。 リスト化された他局の情報の一例を示す図である。 閾値算出部が算出する閾値の一例を示す図である。 通信システムの切り替え手順の一例を示す図である。 第２実施形態に係るヘテロジニアスネットワークの一例を示す図である。 第２実施形態に対応する無線基地局１０１の一例を示す図である。 第３実施形態に係るヘテロジニアスネットワークの一例を示す図である。 第３実施形態の変形例の管理装置の一例を示す図である。 管理装置が作成するレポートの一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る無線端末局装置、管理局装置、無線通信システムおよび無線通信方法の実施形態について説明する。なお、以降の実施形態では、管理局装置を管理装置、無線基地局装置を無線基地局、無線端末局装置を無線端末局と称する。

図１は、各実施形態に共通のヘテロジニアスネットワーク１００の一例を示す。図１の例では、エリア１０４（Ａ）をカバーするヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）からエリア１０４（Ｃ）をカバーするヘテロジニアスネットワーク１００（Ｃ）までの複数のヘテロジニアスネットワーク１００が配置されている。それぞれのエリア１０４には異なる通信システムに対応する複数の無線基地局１０１が配置され、それぞれの無線基地局１０１はネットワーク１０５を介して管理装置１０６に接続されている。また、各エリア１０４内では、複数の無線端末局１０２が使用され、いずれかの通信システムに接続済みの無線端末局１０２は、自局と無線基地局１０１と間の通信状態を周辺の無線端末局１０２と共有する機能を有する。

図１において、エリア１０４（Ａ）には、異なるｍ（ｍは正の整数）種類の通信システム（図１では、システム１、システム２、システム３、・・・、システムｍと記載）にそれぞれ対応するｍ台の無線基地局１０１－１（Ａ）、無線基地局１０１－２（Ａ）、無線基地局１０１－３（Ａ）、・・・、無線基地局１０１－ｍ（Ａ）が配置されている。なお、図１では、無線基地局はＢＳと記載されており、例えば「システム１（ＢＳ）」のブロックは無線基地局１０１－１（Ａ）を示す。

そして、エリア１０４（Ａ）では、ｎ（ｎは正の整数）台の無線端末局１０２－１（Ａ）、無線端末局１０２－２（Ａ）、・・・、無線端末局１０２－ｎ（Ａ）が使用されている。なお、図１において、無線端末局はＴＭと記載されている。図１の例では、無線端末局１０２－１（Ａ）はシステムｍに対応する無線基地局１０１－ｍ（Ａ）に接続され、無線端末局１０２－２（Ａ）はシステム２に対応する無線基地局１０１－２（Ａ）に接続され、無線端末局１０２－ｎ（Ａ）はシステム１に対応する無線基地局１０１－１（Ａ）に接続されている。

同様に、エリア１０４（Ｃ）では、異なるｊ（ｊは正の整数）種類の通信システム（図１では、システム１、システム２、システム３、・・・、システムｊと記載）にそれぞれ対応するｊ台の無線基地局１０１－１（Ｃ）、無線基地局１０１－２（Ｃ）、無線基地局１０１－３（Ｃ）、・・・、無線基地局１０１－ｊ（Ｃ）が配置されている。

そして、エリア１０４（Ｃ）には、ｋ（ｋは正の整数）台の無線端末局１０２－１（Ｃ）、無線端末局１０２－２（Ｃ）、・・・、無線端末局１０２－ｋ（Ｃ）が使用されている。図１の例では、無線端末局１０２－１（Ｃ）はシステム２に対応する無線基地局１０１－２（Ｃ）に接続され、無線端末局１０２－２（Ｃ）はシステムｊに対応する無線基地局１０１－ｊ（Ｃ）に接続され、無線端末局１０２－ｋ（Ｃ）はシステム３に対応する無線基地局１０１－３（Ｃ）に接続されている。なお、図１では、エリア１０４（Ａ）とエリア１０４（Ｃ）とが重なることなく分離して記載されているが、各エリア１０４が重複していてもよい。また、図１に示すように、無線端末局１０２－ｎ（Ａ）がエリア１０４（Ａ）からエリア１０４（Ｃ）に移動した場合、当該無線端末局１０２－ｎ（Ａ）は移動先のエリア１０４（Ｃ）の複数の無線基地局１０１から最適な通信システムの無線基地局１０１を選択して接続される。

ここで、以降の説明において、エリア１０４（Ａ）のｍ台の無線基地局１０１－１（Ａ）から無線基地局１０１－ｍ（Ａ）およびエリア１０４（Ｃ）のｊ台の無線基地局１０１－１（Ｃ）から無線基地局１０１－ｊ（Ｃ）に共通の説明を行う場合は、符号後半の「－数字（アルファベット）」を省略して、無線基地局１０１と表記する。同様に、エリア１０４（Ａ）のｎ台の無線端末局１０２－１（Ａ）から無線端末局１０２－ｎ（Ａ）およびエリア１０４（Ｃ）の無線端末局１０２－１（Ｃ）から無線端末局１０２－ｋ（Ｃ）に共通の説明を行う場合は、符号末尾の「－数字（アルファベット）」を省略して、無線端末局１０２と表記する。また、エリア１０４（Ａ）およびエリア１０４（Ｃ）についても共通の説明を行う場合は、エリア１０４と表記する。なお、無線基地局１０１の符号後半の「－数字」は、当該無線基地局１０１が対応する通信システムの種類を示す番号であり、エリア１０４（Ａ）の無線基地局１０１－１（Ａ）とエリア１０４（Ｃ）の無線基地局１０１－１（Ｃ）は、同じシステム１の通信システムに対応する無線基地局１０１である。また、無線基地局１０１、無線端末局１０２の符号末尾の（アルファベット）は個々のエリア１０４を示している。

図１において、各無線端末局１０２は、自局と無線基地局１０１との間の通信状態を他の無線端末局１０２へ配信する機能を有する。そして、無線端末局１０２は、自局と無線基地局１０１との間の通信状態を常時監視し、通信状態を示すパラメータが別途算出される閾値を満たさない場合に他の通信システムの無線基地局１０１に切り替える機能を有する。このために、無線端末局１０２は、他の無線端末局１０２の通信状態を取得し、複数の無線端末局１０２の間で互いの通信状態を共有する。これにより、各無線端末局１０２は、切り替え可能な通信システムを判別することができ、自局の用途に最適な通信システムを選択することができる。

ここで、複数の無線端末局１０２の間で通信状態に関する情報を共有するための構成として、次の３つが考えられる。
（１）無線端末局１０２同士で通信する場合：周囲の無線端末局１０２との間に形成した無線アドホックネットワーク（無線端末局１０２同士が直接通信可能なネットワーク）を利用して、無線端末局１０２は、他の無線端末局１０２から直接、通信状態を取得する。
（２）無線基地局１０１を経由する場合：現在利用している通信システム以外の無線インターフェースを一時的に用いて（現在の通信システムと併用）、当該無線インターフェースを備える無線基地局１０１を経由して他の無線端末局１０２に接続し、通信状態を取得する。或いは、無線基地局１０１が配下に収容する無線端末局１０２の通信状態を集約して管理するようにし、無線基地局１０１から他の無線端末局１０２の通信状態を取得するようにしてもよい。
（３）管理装置１０６を経由する場合：現在利用している通信システムを用いて無線基地局１０１およびコアのネットワーク１０５を介して接続される管理装置１０６を経由して他の無線端末局１０２に接続し、通信状態を取得する。或いは、管理装置１０６がエリアごとに各無線端末局１０２の通信状態を集約して管理するようにし、管理装置１０６から他の無線端末局１０２の通信状態を取得するようにしてもよい。

以降、（１）の構成は第１実施形態、（２）の構成は第２実施形態、（３）の構成は第３実施形態でそれぞれ説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態では、周囲の無線端末局１０２との間に形成した無線アドホックネットワークを利用して、無線端末局１０２が直接、他の無線端末局１０２から通信状態を取得する方法について説明する。

図２は、第１実施形態に係るヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）の一例を示す。なお、図２のヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）は、図１で説明したヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）に対応する。図２では、エリア１０４（Ａ）内の複数の無線端末局１０２が無線アドホックネットワークで接続され、互いの通信状態を共有する。例えば具体的には、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ－Ｆｉ Ｄｉｒｅｃｔ（登録商標）などで知られる端末間の無線アドホックネットワークを利用することができる。

ここで、無線端末局１０２間の通信は、無線端末局１０２の間で予め決められた同一の無線インターフェースを使う方法でもよいし、リクエストを送りたい無線端末局１０２が利用する無線インターフェースを使う方法でもよい。

図２において、システムｍの通信システムにより無線基地局１０１－ｍ（Ａ）に接続されている無線端末局１０２－１（Ａ）は、無線基地局１０１－ｍ（Ａ）との間の通信状態を取得する。同様に、システム２の通信システムにより無線基地局１０１－２（Ａ）に接続されている無線端末局１０２－２（Ａ）は、無線基地局１０１－２（Ａ）との間の通信状態を取得し、システム１の通信システムにより無線基地局１０１－１（Ａ）に接続されている無線端末局１０２－ｎ（Ａ）は、無線基地局１０１－１（Ａ）との間の通信状態を取得する。このように、無線端末局１０２－１（Ａ）、無線端末局１０２－２（Ａ）および無線端末局１０２－ｎ（Ａ）は、それぞれ自局の通信状態を取得して保持している。そして、図２の点線で示したように、無線端末局１０２は、互いに他の無線端末局１０２の通信状態を要求するリクエストを送信し、リクエストを受信した他の無線端末局１０２は、自局の通信状態、自局が使っている通信システムなどを含むレポートをリクエストの送信元の無線端末局１０２に返信する。

例えば図２において、無線端末局１０２－１（Ａ）は、無線端末局１０２－２（Ａ）に通信状態を要求するリクエストを送信し、無線端末局１０２－２（Ａ）からレポートを受信する。逆に、無線端末局１０２－２（Ａ）は、無線端末局１０２－１（Ａ）に通信状態を要求するリクエストを送信し、無線端末局１０２－１（Ａ）からレポートを受信する。同様に、無線端末局１０２－１（Ａ）は、無線端末局１０２－ｎ（Ａ）に通信状態を要求するリクエストを送信し、無線端末局１０２－ｎ（Ａ）からレポートを受信する。無線端末局１０２－２（Ａ）および無線端末局１０２－ｎ（Ａ）との間、および、無線端末局１０２－１（Ａ）と無線端末局１０２－ｎ（Ａ）との間、についても同様に互いにリクエスト送信してレポートを受信する。

このようにして、第１実施形態では、エリア１０４（Ａ）内の複数の無線端末局１０２が連携して互いの通信状態を共有し、自局の通信状態が劣化した場合に他の無線端末局１０２の通信状態を少なくとも含む情報に基づいて最適な通信システムを選択できるので、良好な通信品質を維持することができる。ここで、通信状態は、例えば、受信電力、ＳＮＲ、スループットおよび遅延などの情報である。

図３は、無線端末局１０２－１（Ａ）が返信するレポートの一例を示す。図３において、無線端末局１０２－１（Ａ）は、エリア１０４（Ａ）で通信システムｍを利用して通信を行い、受信電力が－７０ｄＢｍ、ＳＮＲ（Signal-to-Noise Ratio）が１５ｄＢ、スループットが１０Ｍｂｐｓ、遅延が２ｍｓであることを示している。なお、レポートは、利用中の通信システムに関する通信状態を基本とするが、図３に示すように、無線端末局１０２－１（Ａ）が通信に利用していないシステム１およびシステム２の無線基地局１０１が送信するビーコンなどから得られる情報（図３の例では受信電力）を含めてもよい。さらに、通信状態だけでなく、無線端末局１０２に関する情報（識別子、利用中の通信システム、使用しているアプリケーション、位置情報など）をレポートに含めてもよい。

＜無線端末局１０２＞
図４は、各実施形態に共通の無線端末局１０２の一例を示す。図４において、無線端末局１０２は、複数の異なる種類の通信システムに対応する複数の通信部２０１（通信部２０１－１から通信部２０１－ｐ（ｐは正の整数））、情報取得部２０２、閾値算出部２０３、記憶部２０４、情報配信部２０５、イベント検出部２０６およびシステム選択部２０７を有する。なお、図４において、一般的な無線端末局に搭載される機能ブロックは省略されている。また、無線端末局１０２がいずれかのエリア１０４に入ったときに最初に接続する無線基地局１０１は、いずれの通信システムを用いる無線基地局１０１であってもよい。

通信部２０１は、複数の異なる通信システムに対応し、無線基地局１０１や他の無線端末局１０２との間で通信を行う。また、通信部２０１は、システム選択部２０７が出力する制御信号によって、無線通信機能のＯＮ／ＯＦＦを行い、接続先の無線基地局１０１に対応する通信システムで通信できるように設定される。例えば、システム選択部２０７から通信システムの無線通信機能をＯＮにする制御信号が入力された通信部２０１は、当該通信システムにより無線基地局１０１との間で無線通信を行えるように設定する。逆に、無線通信機能をＯＦＦにする制御信号が入力された通信部２０１は、当該通信システムによる無線通信を行わないように設定する。このようにして、通信部２０１は、システム選択部２０７から入力される制御信号によって各通信システムの無線通信機能のＯＮ／ＯＦＦを行って、接続先の無線基地局１０１に対応する通信システムを選択することができる。なお、図２で説明したように、無線アドホックネットワークを介して接続可能な周辺の他の無線端末局１０２との間で直接、通信状態のリクエストやレポートの通信を行う場合は、無線基地局１０１との通常の通信に並行して、適宜、共通の無線インターフェースで通信を行うことができる。ここで、図４において、通信部２０１－１から通信部２０１－ｐの複数の通信部２０１の各々は、複数の異なる種類の通信システムに対応する通信機能を有していてもよいし、例えば通信部２０１－１と通信部２０１－ｐとで対応する通信システムの種類が異なっていてもよい。

情報取得部２０２は、自局が無線基地局１０１に接続されている場合、無線基地局１０１に接続されている通信部２０１から自局の通信状態を取得し、記憶部２０４、閾値算出部２０３およびイベント検出部２０６へ出力する。また、情報取得部２０２は、無線アドホックネットワークを介して、直接通信が可能な周辺の他の無線端末局１０２の通信状態を少なくとも含むレポートを取得し、記憶部２０４および閾値算出部２０３へ出力する。なお、以降で説明する第２実施形態の場合、情報取得部２０２は、無線基地局１０１を経由して他の無線端末局１０２にリクエストを送信し、他の無線端末局１０２から無線基地局１０１を経由してレポートを受信する。

閾値算出部２０３は、自局が使用するアプリケーションの種類などに基づいて通信システムの切り替えを行うための通信状態（受信電力、ＳＮＲ、スループット、遅延など）の閾値を算出する。例えば、高速通信が必要なアプリケーション（例えば映像配信など）を使用している場合、閾値算出部２０３は、スループットの閾値を高めに設定する。別の例として、無線端末局１０２がＩｏＴなどの装置である場合やアプリケーションが低速通信で良い場合は、受信電力、ＳＮＲ、スループットなどの閾値を低めに設定する。或いは、通話などリアルタイム性の高いアプリケーションの場合は、遅延の閾値を小さく設定する。なお、通信状態の閾値の例については後で詳しく説明する。このようにして、閾値算出部２０３は、通信システムの切り替えを行うための通信状態の閾値を算出し、イベント検出部２０６およびシステム選択部２０７に出力する。

記憶部２０４は、情報取得部２０２により取得された自局の通信状態および他の無線端末局１０２の通信状態、さらには自局および他局に関する情報（無線端末局１０２の識別子、利用中の通信システム、使用しているアプリケーションに関する情報、位置情報など）が関連付けて記憶される。記憶部２０４に記録された自局の情報および他局の情報は、閾値算出部２０３、情報配信部２０５およびシステム選択部２０７により読み出される。なお、閾値算出部２０３が算出した閾値を記憶部２０４に記憶するようにしてもよい。例えば使用するアプリケーション（複数のアプリケーションの組み合わせでもよい）が切り替わるごとに、使用しているアプリケーションと閾値とを関連付けてリスト化して蓄積しておくことにより、使用するアプリケーションの変化に応じて過去のリストを参照して閾値を容易に算出することができる。

情報配信部２０５は、自局の通信状態を要求するリクエストを他の無線端末局１０２から受信した場合に、記憶部２０４から自局の通信状態を含む自局の情報を読み出して自局に関するレポートを作成し、当該レポートを通信部２０１からリクエストの送信元の他の無線端末局１０２に送信する。

イベント検出部２０６は、情報取得部２０２がリアルタイムで出力する自局の通信状態と、閾値算出部２０３が算出した閾値とを比較して通信システムの切り替えを行うか否かを示す切替イベントが発生するか否かを検出する。例えば閾値算出部２０３により設定された通信状態の受信電力の閾値よりも利用中の通信システムにおける受信電力の値が小さくなった場合に切替イベントが発生され、切替イベントがシステム選択部２０７に出力される。なお、切替イベントに検出した通信状態の種類を示す情報を含めてもよい。

システム選択部２０７は、イベント検出部２０６から切替イベントが出力された場合、通信システムの切り替えを行うように通信部２０１を制御する。このとき、システム選択部２０７は、記憶部２０４に記憶された自局の情報および他局の情報を参照して、最適な切替先の通信システムを選択する。例えば、自局が使用するアプリケーションに要求される通信状態を満たす通信システムを他の無線端末局１０２が利用する通信システムの中から選択する。そして、システム選択部２０７は、例えば切替先の通信システムがシステム２である場合、システム２に対応する無線通信機能をＯＮするための制御信号を通信部２０１へ出力する。図１の例では、無線端末局１０２－１（A）は、システムｍの無線基地局１０１－ｍ（Ａ）からシステム２の無線基地局１０１－２（Ａ）に接続先を切り替える。なお、最適な通信システムを選択する方法については後で詳しく説明する。

図５は、リスト化された他局の情報の一例を示す。図５において、情報取得部２０２により取得される他の無線端末局１０２の通信状態を含む他局の情報は、リスト化されて記憶部２０４に記憶されている。図５の例では、エリア１０４、無線端末局１０２のＩＤ（IDentifier：識別子）、当該無線端末局１０２が利用中の通信システムの種類、通信状態を示す各パラメータの値、位置情報や使用しているアプリケーションなどの情報が対応付けられている。例えば図５において、エリア１０４（Ａ）の無線端末局１０２－１（Ａ）はシステムｍの通信システムを利用し、受信電力が－７０ｄＢｍ、ＳＮＲが１５ｄＢ、スループットが１０Ｍｂｐｓ、遅延が２ｍｓであることがわかる。同様に、エリア１０４（Ａ）の無線端末局１０２－２（Ａ）はシステム２の通信システムを利用し、受信電力が－７５ｄＢｍ、ＳＮＲが１０ｄＢ、スループットが５Ｍｂｐｓ、遅延が１ｍｓであることがわかる。さらに、エリア１０４（Ａ）の無線端末局１０２－ｎ（Ａ）はシステム１の通信システムを利用し、受信電力が－８５ｄＢｍ、ＳＮＲが２０ｄＢ、スループットが１５Ｍｂｐｓ、遅延が３ｍｓであることがわかる。図４で説明したシステム選択部２０７は、図５に示すような他局の情報を参照して、自局のアプリケーションで要求される通信状態を維持できる通信システムを選択する。

図６は、閾値算出部２０３が算出する閾値の一例を示す。閾値は、自局が利用中の通信システムの通信状態（受信電力、ＳＮＲ、スループット、遅延など）が劣化した場合に他の通信システムに切り替えた方がよいと判断するための値であり、自局が使用するアプリケーションの種類などに基づいて算出される。図６の例では、自局が使用しているアプリケーションに求められる通信状態の閾値は、受信電力が－８０ｄＢｍ未満、ＳＮＲが１０ｄＢ未満、スループットが８Ｍｂｐｓ未満、遅延が２ｍｓ以上に設定されている。なお、閾値は、全ての通信状態について設定する必要は無く、無線端末局１０２が使用しているアプリケーションに応じて、１つのパラメータの閾値だけ設定してもよいし、複数のパラメータの閾値を設定してもよい。例えば、映像配信などストリーム系の大容量通信を必要とするアプリケーションの場合はスループットの閾値を大きく設定したり、ビデオ通話などリアルタイム性の強いアプリケーションの場合はスループットの閾値を大きく且つ遅延の閾値を小さく設定する。或いは、遠隔操作などナローバンドの低遅延通信のアプリケーションの場合は遅延の閾値を小さく設定したり、ＩｏＴのような省電力通信のアプリケーションの場合は受信電力の閾値を低く設定する。

なお、閾値を算出するタイミングは、予め決められた時間間隔毎に行うようにしてもよいが、自局が使用しているアプリケーションが変わるごとに行うのが好ましい。これにより、アプリケーションに応じて最適な閾値を設定することができる。また、複数のアプリケーションが使用されている場合は、複数のアプリケーションのそれぞれに求められる複数の閾値の最大または最小の値を閾値とするのが好ましい。例えばアプリケーションＡとアプリケーションＢなど複数のアプリケーションが同時に使用されている無線端末局１０２の場合、アプリケーションＡに求められるスループットの閾値が１０Ｍｂｐｓ、アプリケーションＢに求められるスループットの閾値が５Ｍｂｐｓのときは、スループットの閾値は１０Ｍｂｐｓに設定するのが好ましい。或いは、複数のアプリケーションが要求するパラメータが異なる場合、例えばアプリケーションＡに求められるスループットの閾値が１０Ｍｂｐｓ、アプリケーションＢに求められる遅延の閾値が２ｍｓのときは、スループットの閾値（１０Ｍｂｐｓ）と遅延の閾値（２ｍｓ）との両方が設定される。これにより、使用しているアプリケーションに応じて最適な通信システムを選択することができる。

なお、無線端末局１０２がどのアプリケーションを使用しているか、或いは複数のアプリケーションが使用されているか否かなどの情報やアプリケーションに要求されるスループットや遅延などの要求条件は、無線端末局１０２のシステムや上位のアプリケーションから取得することができる。

ここで、上述の例では、システム選択部２０７は、アプリケーションに要求されるパラメータの閾値を満たしている場合は通信システムを切り替えないように制御するが、使用しているアプリケーションに要求されるパラメータの閾値を満たしていても、利用中の通信システムの通信状態がオーバースペックである場合は通信システムを切り替えるように制御してもよい。例えば利用中の通信システムのスループットが２０Ｍｂｐｓであり、使用しているアプリケーションに求められるスループットが１Ｍｂｐｓである場合、且つ、スループットが２Ｍｂｐｓの通信システムが有る場合、システム選択部２０７は、２０Ｍｂｐｓのスループットの通信システムから２Ｍｂｐｓの通信システムに切り替える。これにより、スループットの高い通信システムを他の無線端末局１０２に開放することができるので、通信帯域を有効に利用することができる。

（通信システムの切り替え例）
図４、図５および図６を用いて通信システムの切り替えを行う例について説明する。ここで、無線端末局１０２は、図５に示す他の無線端末局１０２が利用していないシステム３の通信システムを利用しているものとし、使用しているアプリケーションに要求されるシステム３の通信状態の閾値が図６に示す値であるものとして説明する。

この場合、図６に示すスループットの閾値は８Ｍｂｐｓなので、イベント検出部２０６は、無線端末局１０２が利用中のシステム３のスループットが閾値の８Ｍｂｐｓ未満になったときに、通信状態が劣化したと判断して切替イベントを発生する。切替イベントを受け取ったシステム選択部２０７は、図５に示す他の無線端末局１０２の情報を参照して、図６の閾値の条件を満たす通信システムを選択する。具体的に説明すると、図５において、システム１、システム２およびシステムｍの受信電力（－６５ｄＢｍ、－７５ｄＢｍおよび－７０ｄＢｍ）は、図６の受信電力の閾値（－８０ｄＢｍ）に比べて十分に高いので、システム選択部２０７は、受信電力に関してはいずれの通信システムでも選択可能であると判断する。ＳＮＲについても同様に、システム１、システム２およびシステムｍは、いずれもＳＮＲの閾値（１０ｄＢ）の条件を満たすので、システム選択部２０７は、ＳＮＲに関してもいずれの通信システムでも選択可能であると判断する。しかし、システム１、システム２およびシステムｍのスループットのうち、システム２のスループットは５Ｍｂｐｓであり、スループットの閾値（８Ｍｂｐｓ）を満たさないので、システム選択部２０７は、システム２は選択できないと判断する。さらに、システム１、システム２およびシステムｍの遅延（３ｍｓ、１ｍｓおよび２ｍｓ）のうち、システム１の遅延は３ｍｓであり、遅延の閾値（２ｍｓ）を満たさないので、システム選択部２０７は、システム１は選択できないと判断する。このようにして、システム選択部２０７は、図５に示す他局の情報の中で選択可能な通信システムはシステムｍだけであると判断してシステムｍを選択し、システムｍに切り替えるように通信部２０１を制御する。

ここで、アプリケーションに要求される閾値の条件をすべて満たす複数の通信システムが選択可能である場合、アプリケーションに要求される閾値に近い方の通信システムが選択されるようにしてもよい。例えばスループット以外の条件は全く同じでスループットが１０Ｍｂｐｓと２０Ｍｂｐｓの２つの通信システムが選択可能である場合、且つ、アプリケーションに要求されるの閾値が５Ｍｂｐｓである場合、スループットがアプリケーションに要求される閾値に近いスループットが１０Ｍｂｐｓの通信システムが選択されるようにしてもよい。これにより、オーバースペックの通信システムを選択することを防止できる。或いは、例えばアプリケーションに関する情報を参照して、自局が使用しているアプリケーションと同じアプリケーションを使用している無線端末局１０２の通信システムを優先して選択するようにしてもよい。同様に、複数の通信システムが選択候補である場合、例えば位置情報を参照して、自局に近い無線端末局１０２の通信システムを優先して選択するようにしてもよい。また、アプリケーションや位置情報など複数の情報を組み合わせてもよい。

このようにして、本実施形態に係る無線端末局１０２は、自局の通信状態をモニタして、使用しているアプリケーションに応じて設定された閾値を満たさなくなった場合に、他の無線端末局１０２から取得した情報に基づいて、使用しているアプリケーションに適した通信システムを選択して切り替えるので、良好な通信品質を維持することができる。

図７は、通信システムの切り替え手順の一例を示す。なお、図７に示す処理は、図４で説明した無線端末局１０２の各部により実行される。

ステップＳ１０１において、無線端末局１０２は、通信システムの切り替え処理を開始する。

ステップＳ１０２において、無線端末局１０２の情報取得部２０２は、自局の通信状態を取得して、現在利用している通信システムの通信状態を更新する。

ステップＳ１０３において、無線端末局１０２のイベント検出部２０６は、自局の通信状態が閾値算出部２０３が算出した閾値を満たすか否かを判別する。そして、自局の通信状態が閾値を満たす場合はステップS１０７の処理に進み、閾値を満たさない場合はステップS１０４の処理に進む。

ステップＳ１０４において、無線端末局１０２の情報取得部２０２は、周囲の無線端末局１０２の通信状態を取得する。ここで、情報取得部２０２は、図２で説明したように、他の無線端末局１０２にリクエストを送信し、他の無線端末局１０２から通信状態を含む他局の情報（識別子、利用中の通信システム、使用しているアプリケーション、位置情報など）をレポートとして取得する。

ステップＳ１０５において、無線端末局１０２のシステム選択部２０７は、自局の周辺に通信状態が所定の条件を満たす無線端末局１０２があるか否かを判別する。通信状態が所定の条件を満たす無線端末局１０２がある場合はステップＳ１０６の処理に進み、通信状態が所定の条件を満たす無線端末局１０２がない場合はステップＳ１０７の処理に進む。

ステップＳ１０６において、無線端末局１０２のシステム選択部２０７は、通信システムの切り替えを行う。これにより、通信状態が所定の条件を満たさなくなった利用中の通信システムから通信状態が所定の条件を満たす通信システムに切り替えることができる。

ステップＳ１０７において、無線端末局１０２は、通信システムの切り替え処理を終了する。なお、実際には、ステップＳ１０２に戻ってステップＳ１０２からステップＳ１０６までの処理を繰り返し実行する。

このようにして、本実施形態に係る無線端末局１０２は、自局が利用する通信システムの通信状態をモニタして、通信状態が予め決められた閾値を満たさなくなった場合に、周辺の無線端末局１０２が利用する通信システムの中から所定の条件を満たす通信システムを選択して切り替えることができる。

なお、図７の例では、ステップＳ１０３の処理で閾値を満たさない場合にステップＳ１０４の処理を実行して周辺の無線端末局１０２の通信状態を取得するようにしたが、図７のステップＳ２０１に示すように、ステップＳ１０１からステップＳ１０７の処理に並行して、周辺の無線端末局１０２の通信状態を取得する処理を行うようにしてもよい。この場合、ステップＳ１０３の処理で閾値を満たさないときは、ステップＳ１０５の処理が実行される。

［第２実施形態］
第１実施形態では、無線アドホックネットワークなどにより他の無線端末局１０２と直接通信して、他の無線端末局１０２の通信状態を取得するようにしたが、第２実施形態では、無線基地局１０１を経由して他の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を取得する。

図８は、第２実施形態に係るヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）の一例を示す。図８のヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）は、図１のヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）に対応するが、各無線端末局１０２が現在接続中の通信システムの無線基地局１０１との通信を示す矢印は図８では省略されており、現在利用している通信システム以外の共通の無線インターフェース（細い点線で示した矢印）を併用する。そして、現在利用している通信システム以外の共通の無線インターフェースを一時的に用いて（現在の通信システムと併用）、当該無線インターフェースを備える無線基地局１０１を経由して他の無線端末局１０２に接続し、通信状態を含む情報を取得する。

図８の例では、無線端末局１０２－１（Ａ）は、共通の無線インターフェースにより無線基地局１０１－ｍ（Ａ）にリクエストを送信する。無線基地局１０１－ｍ（Ａ）は、無線端末局１０２－１（Ａ）から受信するリクエストを共通の無線インターフェースにより無線端末局１０２－２（Ａ）および無線端末局１０２－ｎ（Ａ）に送信する。そして、無線基地局１０１－ｍ（Ａ）からリクエストを受信した無線端末局１０２－２（Ａ）および無線端末局１０２－ｎ（Ａ）は、それぞれ自局の通信状態を含むレポートを共通の無線インターフェースにより無線基地局１０１－ｍ（Ａ）に送信する。無線基地局１０１－ｍ（Ａ）は、無線端末局１０２－２（Ａ）および無線端末局１０２－ｎ（Ａ）からそれぞれレポートを受信して、リクエストを送信した無線端末局１０２－１（Ａ）にそれぞれのレポートを送信する。

このようにして、第２実施形態では、無線基地局１０１を経由して他の無線端末局１０２の通信状態を取得することができる。なお、リクエストを受信した無線端末局１０２が無線基地局１０１を経由して返信するレポートは、第１実施形態で説明した図３と同様である。また、無線端末局１０２の構成や動作についても通信部２０１が共通の無線インターフェースを搭載して無線基地局１０１を経由してリクエストの送信およびレポートの受信を行う以外は、第１実施形態で説明した図４および図７と同じである。

＜無線基地局１０１＞
図９は、第２実施形態に対応する無線基地局１０１の一例を示す。図９において、無線基地局１０１は、無線端末局側通信部３０１およびネットワーク側通信部３０２を基本構成とする。なお、図９において、一般的な無線基地局に搭載される機能ブロックは省略されている。

無線端末局側通信部３０１は、所定の通信システムにより、無線端末局１０２との間で無線通信を行うことができる。さらに、無線端末局側通信部３０１は、通常の通信システムとは別に、複数の無線端末局１０２に共通の無線インターフェースを有する。

ネットワーク側通信部３０２は、図１で説明したネットワーク１０５を介して管理装置１０６など上位側の装置との間で通信を行い、無線端末局側通信部３０１に接続される無線端末局１０２と上位側の装置との間の通信を中継する。

ここで、図８に示した第２実施形態の例では、無線端末局側通信部３０１は、いずれかの無線端末局１０２から受信したリクエストを他の無線端末局１０２へ転送し、他の無線端末局１０２から受信するレポートをリクエストの送信元の無線端末局１０２に送信する機能を有する。これにより、無線端末局１０２は、無線基地局１０１を経由して他の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を取得することができる。

このようにして、第２実施形態では、無線基地局１０１を経由してリクエストの送信やレポートの受信を行うことができる。

なお、無線基地局１０１が配下に収容する無線端末局１０２の通信状態などの情報を集約して管理するようにし、無線基地局１０１から他の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を一括して取得するようにしてもよい。

［第３実施形態］
第１実施形態では、無線アドホックネットワークなどにより他の無線端末局１０２と直接通信して、他の無線端末局１０２の通信状態などの情報を取得する構成について説明した。また、第２実施形態では、無線基地局１０１を経由して他の無線端末局１０２の通信状態などの情報を取得する構成について説明した。これに対して、本実施形態では、複数のヘテロジニアスネットワークに配置された複数の無線基地局１０１を統括する管理装置１０６を経由して他の無線端末局１０２の通信状態などの情報を取得する。

なお、後述する第３実施形態の変形例として、管理装置１０６がエリア１０４ごとに各無線端末局１０２の通信状態などの情報を集約して管理し、管理装置１０６から無線端末局１０２に通信状態を含む他局の情報のレポートを配信するようにしてもよい。

図１０は、第３実施形態に係るヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）の一例を示す。図１０のヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）は、図１のヘテロジニアスネットワーク１００（Ａ）に対応するが、エリア１０４（Ｃ）などの他のエリア１０４は省略されている。

図１０において、各無線端末局１０２は、現在利用している通信システムにより無線基地局１０１からネットワーク１０５を介して管理装置１０６に接続され、管理装置１０６を経由して他の無線端末局１０２から通信状態を取得する。

例えば図１０において、無線端末局１０２－１（Ａ）は、他の無線端末局１０２の通信状態を要求するリクエストを送信すると、リクエストは接続中の無線基地局１０１-ｍ（Ａ）からネットワーク１０５を介して管理装置１０６で受信される。そして、管理装置１０６は、他の無線端末局１０２にリクエストを転送する。リクエストは、例えばネットワーク１０５を介して無線基地局１０１－１（Ａ）に接続される無線端末局１０２-ｎ（Ａ）で受信され、無線端末局１０２-ｎ（Ａ）は自局の通信状態を含むレポートを返信する。同様に、無線基地局１０１－２（Ａ）に接続される無線端末局１０２-２（Ａ）でもリクエストが受信され、無線端末局１０２-２（Ａ）は自局の通信状態を含むレポートを返信する。そして、無線端末局１０２-２（Ａ）および無線端末局１０２-ｎ（Ａ）から返信されるそれぞれのレポートは、無線基地局１０１－２（Ａ）および無線基地局１０１－１（Ａ）で中継されてネットワーク１０５を介して再び管理装置１０６で受信された後、管理装置１０６から無線端末局１０２－１（Ａ）にそれぞれのレポートが送信される。

このようにして、本実施形態に係る無線端末局１０２は、管理装置１０６を経由して他の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を取得することができる。なお、管理装置１０６を経由してリクエストを受信した無線端末局１０２が無線基地局１０１を経由して返信するレポートは、第１実施形態で説明した図３と同様である。また、無線端末局１０２の構成や動作も管理装置１０６を経由する以外は第１実施形態で説明した図４および図７と同様である。

（第３実施形態の変形例）
第３実施形態では、管理装置１０６は、無線端末局１０２が他の無線端末局１０２に送信するリクエストや他の無線端末局１０２から返信されるレポートを中継するだけであったが、本変形例では、管理装置１０６が各無線端末局１０２の通信状態を含む情報を集約して管理する。そして、各無線端末局１０２は、管理装置１０６から他の複数の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を一括して取得する。

図１１は、第３実施形態の変形例の管理装置１０６の一例を示す。図１１において、管理装置１０６は、通信部４０１、情報取得部４０２、記憶部４０３および情報配信部４０４を有する。なお、図１１において、一般的な管理装置に搭載される機能ブロックは省略されている。

通信部４０１は、ネットワーク１０５を介して配下の無線基地局１０１に接続され、無線基地局１０１を経由して無線端末局１０２と通信する。また、通信部４０１は、無線端末局１０２から受信するリクエストを情報配信部４０４に出力し、情報配信部４０４が出力するレポートをリクエストの送信元の無線端末局１０２に送信する。

情報取得部４０２は、通信部４０１を介して各無線端末局１０２から通信状態を含む情報（識別子、利用中の通信システム、アプリケーション、位置情報など）を受信して、記憶部４０３に記憶する。

記憶部４０３は、情報取得部４０２が取得した無線端末局１０２の通信状態を含む情報を各無線端末局１０２の識別子に対応付けて記憶する。

情報配信部４０４は、無線端末局１０２からリクエストを受信した場合に、記憶部４０３に記憶された他の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を集約したレポートを作成し、リクエストを送信した無線端末局１０２にレポートを送信する。

このようにして、本実施形態に係る管理装置１０６は、無線端末局１０２の通信状態を含む情報を集約して管理し、無線端末局１０２は、管理装置１０６から他の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を一括して取得することができる。

図１２は、管理装置１０６が作成するレポートの一例を示す。図１で説明したように、管理装置１０６は、ネットワーク１０５を介して複数のエリア１０４の無線基地局１０１に接続されるので、複数のエリア１０４の無線端末局１０２の通信状態を含む情報を集約して一括して管理することができる。図１２の例では、エリア１０４（Ａ）の無線端末局１０２－１（Ａ）、無線端末局１０２－２（Ａ）および無線端末局１０２-ｎ（Ａ）がそれぞれ利用中の通信システムの種類と通信状態を示す情報と位置情報やアプリケーションなどのその他の情報とが関連付けられている。同様に、エリア１０４（Ｃ）の無線端末局１０２－１（Ｃ）および無線端末局１０２－２（Ｃ）についても同様の情報が記載されている。

なお、図１２に示すレポートの例には、複数のエリア１０４の無線端末局１０２が全て記載されているので、情報配信部４０４は、リクエストを送信した無線端末局１０２が配置されているエリア１０４と同じエリア１０４の無線端末局１０２に関する情報だけを抽出したレポートを返信するようにしてもよい。

以上、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態で説明したように、無線端末局１０２は、他の無線端末局１０２の通信状態を要求するリクエストを送信し、他の無線端末局１０２から直接、或いは無線基地局１０１や管理装置１０６を経由して他の無線端末局１０２の通信状態を含む情報のレポートを受信することができる。このようにして、異なる通信システムを用いる他の無線端末局１０２の情報を取得した無線端末局１０２は、他の無線端末局１０２が使用する通信システムの中から、自局が使用するアプリケーションに適した通信システムを選択して切り替えることができる。

なお、リクエストの送信先を通信可能な全ての無線端末局１０２ではなく、自局が必要としている通信状態を満たせる通信システムを利用する無線端末局１０２に限定してもよい。例えば、自局がリアルタイム性の高いアプリケーションを使用している場合は、通信システムに対する遅延の要求が高くなる。このような場合、例えば自律分散型で遅延についての規定が緩い無線ＬＡＮシステムよりも集中制御型である程度のリアルタイム性が保証されているＬＴＥや５Ｇ等のセルラーシステムの方が好ましいので、無線ＬＡＮシステムを利用する無線端末局１０２にはリクエストを送付しないようにしてもよい。一方、自局が高精細映像のような大容量通信を行っている場合、狭帯域のＩｏＴシステムを利用する無線端末局１０２は適切ではないので、リクエストの送信先から除外してもよい。また、自局が使用するアプリケーションに基づいて自局の通信状態に対して設定された閾値を満たせない通信システムを利用する無線端末局１０２は適切ではないので、リクエストの送信先から除外してもよい。

このように、各実施形態に係る無線端末局１０２は、複数の通信システムを利用する他の無線端末局１０２との間で自装置の通信状態を含む情報を共有して、自局が利用する通信システムの通信状態が劣化した場合でも、他の無線端末局１０２が利用する通信システムの中から使用しているアプリケーションに適した通信システムを選択することができるので、良好な通信品質を維持することができる。

なお、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行ってもよい。

１００，１００（Ａ），１００（Ｃ）・・・ヘテロジニアスネットワーク；１０１・・・無線基地局；１０２・・・無線端末局；１０４・・・エリア；１０５・・・ネットワーク；１０６・・・管理装置；２０１・・・通信部；２０２・・・情報取得部；２０３・・・閾値算出部；２０４・・・記憶部；２０５・・・情報配信部；２０６・・・イベント検出部；２０７・・・システム選択部；３０１・・・無線端末局側通信部；３０２・・・ネットワーク側通信部；４０１・・・通信部；４０２・・・情報取得部；４０３・・・記憶部；４０４・・・情報配信部

Claims (1)

1. 複数の異なる通信システムを用いて複数の無線端末局装置を収容する複数の無線基地局装置にネットワークを介して接続する通信部と、
   前記無線端末局装置から他の前記無線端末局装置の通信状態に関する情報を要求するリクエストを受信した場合に当該リクエストを他の前記無線端末局装置に転送し、前記リクエストを受信した前記無線端末局装置から返信される自局の通信状態を少なくとも含む情報のレポートを受信した場合に当該レポートを前記リクエストの送信元の無線端末局装置に送信する情報配信部と、
   配下の前記無線基地局装置および複数の前記無線端末局装置の少なくとも一方から、複数の前記無線端末局装置の通信状態を少なくとも含む情報を取得して記憶する情報取得部と、を有し、
   前記情報配信部は、前記無線端末局装置から他の前記無線端末局装置の通信状態を要求するリクエストを受信した場合に、前記情報取得部により取得された複数の前記無線端末局装置の通信状態を少なくとも含む情報を集約したレポートを前記リクエストの送信元の無線端末局装置に返信し、
   前記レポートには、前記リクエストの送信元の無線端末局装置が配置されているエリアと同じエリアの複数の無線端末局装置の通信状態を少なくとも含む情報のみが集約されている
   ことを特徴とする管理局装置。

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