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特許7221489制御装置、その制御装置を備えた無線通信システム、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-06

(45)【発行日】2023-02-14

(54)【発明の名称】制御装置、その制御装置を備えた無線通信システム、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

(51)【国際特許分類】

H04W 24/02 20090101AFI20230207BHJP

H04W 36/14 20090101ALI20230207BHJP

H04W 36/38 20090101ALI20230207BHJP

H04W 88/06 20090101ALI20230207BHJP

【ＦＩ】

H04W24/02

H04W36/14

H04W36/38

H04W88/06

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2019018446

(22)【出願日】2019-02-05

(65)【公開番号】P2020127130

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2022-01-24

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度総務省電波資源拡大のための研究開発「第５世代移動通信システム実現に向けた研究開発～複数移動通信網の最適利用を実現する制御基盤技術に関する研究開発～」に係る委託業務、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】393031586

【氏名又は名称】株式会社国際電気通信基礎技術研究所

(73)【特許権者】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(74)【代理人】

【識別番号】100112715

【弁理士】

【氏名又は名称】松山隆夫

(72)【発明者】

【氏名】鈴木信雄

(72)【発明者】

【氏名】小泉佑揮

(72)【発明者】

【氏名】長谷川亨

【審査官】長谷川篤男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１６３３１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３８６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０１１６１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２７１１１７８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ７／２４－７／２６

Ｈ０４Ｗ４／００－９９／００

３ＧＰＰＴＳＧＲＡＮＷＧ１－４

ＳＡＷＧ１－４

ＣＴＷＧ１，４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網に接続されるように制御する制御装置であって、
各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する制御情報収集部と、
前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報を記憶する制御情報記憶部と、
前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報に基づいて、前記要求事項を満たすことを阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を前記無線通信網に与える端末装置を前記無線通信網に接続しないようにする制約条件の下で、前記要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、前記複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を決定する第１の決定処理を所定時間が経過するごとに実行し、前記第１の決定処理が実行されるごとに、前記第１の決定処理によって決定された無線通信網に各端末装置が接続されるように前記複数の無線通信網の複数の基地局と前記複数の端末装置とを制御する制御部とを備える制御装置。

【請求項2】

前記制約条件は、通信継続時間が第１の閾値よりも長い端末装置を前記無線通信網に接続しない主制約条件を少なくとも含む、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記制約条件は、前記主制約条件と、補助制約条件とを含む、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記補助制約条件は、
通信レートが第２の閾値よりも小さい端末装置を前記無線通信網に接続しない第１の補助制約条件と、
負荷が第３の閾値よりも大きい無線通信網に前記端末装置を接続しない第２の補助制約条件と、
要求通信品質を有する端末装置を、前記無線通信網に接続しない端末装置から除外する第３の補助制約条件と、
の少なくとも１つを含む、請求項３に記載の制御装置。

【請求項5】

前記要求通信品質は、前記端末装置のスループットを優先することからなる、請求項４に記載の制御装置。

【請求項6】

前記補助制約条件は、前記第１の補助制約条件からなる、請求項４に記載の制御装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記第１の閾値よりも長い通信継続時間が経過したとき、または前記端末装置を前記無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、前記第１の決定処理を実行する、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記主制約条件および前記第１の補助制約条件の下で前記端末装置を前記無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、前記通信継続時間を零にリセットして前記第１の決定処理を実行する、請求項７に記載の制御装置。

【請求項9】

前記制御部は、前記複数の無線通信網の各々に前記端末装置を接続したときの通信品質と前記複数の無線通信網の各々に前記端末装置を接続することを選択した場合に付与されるインセンティブとを用いて、無線通信網に端末装置を接続した場合に前記端末装置が受ける効用が最大になるように前記複数の無線通信網のいずれに端末装置を接続することを選択するかを示す選択指標を決定する第２の決定処理を更に実行し、前記第１の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第１の目的事項を演算し、前記第２の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第２の目的事項を演算し、前記第１の目的事項が前記第２の目的事項よりも優れている場合、前記第１の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御し、前記第２の目的事項が前記第１の目的事項よりも優れている場合、前記第２の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の制御装置を備える無線通信システム。

【請求項11】

複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網への端末装置の接続制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
制御情報収集部が、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する第１のステップと、
制御情報記憶部が、前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを記憶する第２のステップと、
制御部が、前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報に基づいて、前記要求事項を満たすことを阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を前記無線通信網に与える端末装置を前記無線通信網に接続しないようにする制約条件の下で、前記要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、前記複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を決定する第１の決定処理を所定時間が経過するごとに実行し、前記第１の決定処理が実行されるごとに、前記第１の決定処理によって決定された無線通信網に各端末装置が接続されるように前記複数の無線通信網の複数の基地局と前記複数の端末装置とを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項12】

前記制御部は、前記第３のステップにおいて、通信継続時間が第１の閾値よりも長い端末装置を前記無線通信網に接続しない主制約条件を少なくとも含む前記制約条件の下で前記第１の決定処理を実行する、請求項１１に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項13】

前記制御部は、前記第３のステップにおいて、前記主制約条件と、補助制約条件とを含む前記制約条件の下で前記第１の決定処理を実行する、請求項１２に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項14】

前記制御部は、前記第３のステップにおいて、
通信レートが第２の閾値よりも小さい端末装置を前記無線通信網に接続しない第１の補助制約条件と、
負荷が第３の閾値よりも大きい無線通信網に前記端末装置を接続しない第２の補助制約条件と、
要求通信品質を有する端末装置を、前記無線通信網に接続しない端末装置から除外する第３の補助制約条件と、
の少なくとも１つを含む前記補助制約条件を用いて前記第１の決定処理を実行する、請求項１３に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項15】

前記要求通信品質は、前記端末装置のスループットを優先することからなる、請求項１４に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項16】

前記補助制約条件は、前記第１の補助制約条件からなる、請求項１４に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項17】

前記制御部は、前記第３のステップにおいて、前記第１の閾値よりも長い通信継続時間が経過したとき、または前記端末装置を前記無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、前記第１の決定処理を実行する、請求項１２から請求項１６のいずれか１項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項18】

前記制御部は、前記第３のステップにおいて、前記主制約条件および前記第１の補助制約条件の下で前記端末装置を前記無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、前記通信継続時間を零にリセットして前記第１の決定処理を実行する、請求項１７に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項19】

前記制御部が、前記第３のステップにおいて、前記複数の無線通信網の各々に前記端末装置を接続したときの通信品質と前記複数の無線通信網の各々に前記端末装置を接続することを選択した場合に付与されるインセンティブとを用いて、無線通信網に端末装置を接続した場合に前記端末装置が受ける効用が最大になるように前記複数の無線通信網のいずれに端末装置を接続することを選択するかを示す選択指標を決定する第２の決定処理を更に実行し、前記第１の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第１の目的事項を演算し、前記第２の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第２の目的事項を演算し、前記第１の目的事項が前記第２の目的事項よりも優れている場合、前記第１の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御し、前記第２の目的事項が前記第１の目的事項よりも優れている場合、前記第２の決定処理における決定結果に基づいて前記複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御する、請求項１１から請求項１８のいずれか１項に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。

【請求項20】

請求項１１から請求項１９のいずれか１項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、制御装置、その制御装置を備えた無線通信システム、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。

【背景技術】

【0002】

第５世代移動通信（５Ｇ）システムでは、多様化する要求通信品質を満たしつつ、増加し続けるモバイルトラヒックの収容を同時に満たす必要があり、様々な技術を高度に集約することが想定される。

【0003】

まず、既存のマクロセルを補完するフェムトセルおよびピコセル等の小規模なセルの利用が検討され、セルサイズの多様化が予想される（非特許文献１）。無線ＬＡＮ（Local Area Network）およびＬＴＥ（Long Term Evolution）で周波数を共用するLicensed Shared Access （ＬＳＡ）（非特許文献２）や、移動友進網のスループットを向上させるために、移動通信網にＷｉ－Ｆｉ網を併用するこることが検討されており（非特許文献３）、通信規格の点で多様化が予想される。

【0004】

さらに、多様化する要求通信品質を満たすために、高速大容量通信（ｅＭＢＢ: echanced mobile broadband）や超高信頼低遅延通信路（ＵＲＬＬＣ: ultra-reliable and low latency communications）をサポートすることが要件として議論されており、セルサイズ、通信規格、通信メディア、メディアアクセス制御および通信チャネルｂの品質などの観点で非均一である。

【0005】

このような環境において、個々の端末の通信品質とシステム全体の通信品質を向上させるためには、端末をどの無線網に収容するかを適切に決定することが重要である。

【0006】

第４世代移動通信網までは、各々の端末が、スループットが最大になるように利己的に接続する網を選択する方法が採用されている。

【0007】

一方、第５世代移動通信網においては、種々の条件が非均一であることに注目し、任意の目的関数のもとに網全体の性能を最適化させる方法（特許文献１）、あるいは、端末のスループットにある種の報酬または端末の通信性能に対して制限をかけることで、各端末が利己的に接続する網を選択したとしても、任意の通信品質を向上させる網選択手法が考えられている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１７－１６３３１１号公報

【文献】特開２０１８－１３７７４０号公報

【非特許文献】

【0009】

【文献】J. G.Andrews, “Seven ways that hetnets are a cellular paradigm shift,” IEEE Communications Magazine, vol. 51, pp. 136-144, Mar. 2013.

【文献】ETSI TS 103 235 v1.1.1, “Reconfigurable and high level procedures for operation of Licensed Shared Access (LSA) in the 2300MHz-2400MHz band,” Oct. 2015.

【文献】R. Guerra, “Carrier Wi-Fi: the nest generation,” Ericsson Review, Ericsson, Dec. 2013.

【文献】黒田充／村松健児（編集），生産スケジューリング（経営科学のニューフロンティア），朝倉書店，ＩＳＢＮ－１３；９７８－４２５４２７５２１６，Ｆｅｂ．２００２．

【文献】牧本直樹，待ち行列アルゴリズム－行列解析アプローチ－，朝倉書店，ＩＢＳＮ９７８－４－２５４－２７５１３－１，Ｆｅｂ．２００１．

【文献】G.Bianchi, “Performance analysis of the IEEE802.11 distributed coordination function,” IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 18, no. 3, pp.535-547, March 2000.

【文献】H.Kim and Y.Han, “A proportional fair scheduling for multicarrier transmission systems,” IEEE Communications Letters, vol. 9, no. 3, pp. 210-212, March 2005.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかし、特許文献１，２に記載のいずれの方法も、端末の通信時間に応じた公平性が考慮されていないため、スループットの低い端末が網の資源を浪費し、更に、端末全体のスループットが低下するという課題が残る。

【0011】

この課題が発生する要因は、既存の手法が、どの端末も同様に長期間通信することを暗に仮定し、時間的に平均的な状態、つまり、ある程度長い時間通信した後の定常的な状態を想定した制御を実現していることに起因する。

【0012】

これは、時間的に網選択を動的に制御することを想定していないことと同義である。従って、スループットの低い端末が長期間網に接続し続ける事象が発生する。つまり、スループットの低い端末に対しても同様に網の無線資源を分配するため、端末全体のスループットが低下し、その結果、端末の通信完了までの時間が増加する。これは、更に、スループットの低い端末が増加するという悪循環を引き起こす。

【0013】

そこで、この発明の実施の形態によれば、端末装置全体の通信性能の向上を実現可能な制御装置を提供する。

【0014】

また、この発明の実施の形態によれば、端末装置全体の通信性能の向上を実現可能な制御装置を備える無線通信システムを提供する。

【0015】

更に、この発明の実施の形態によれば、端末装置全体の通信性能の向上の実現をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供する。

【0016】

更に、この発明の実施の形態によれば、端末装置全体の通信性能の向上の実現をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0017】

（構成１）
この発明の実施の形態によれば、制御装置は、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網に接続されるように制御する制御装置であって、制御情報収集部と、制御情報記憶部と、制御部とを備える。制御情報収集部は、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する。制御情報記憶部は、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報を記憶する。制御部は、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報に基づいて、要求事項を満たすことを阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を無線通信網に与える端末装置を無線通信網に接続しないようにする制約条件の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を決定する第１の決定処理を所定時間が経過するごとに実行し、第１の決定処理が実行されるごとに、第１の決定処理によって決定された無線通信網に各端末装置が接続されるように複数の無線通信網の複数の基地局と複数の端末装置とを制御する。

【0018】

（構成２）
構成１において、制約条件は、通信継続時間が第１の閾値よりも長い端末装置を無線通信網に接続しない主制約条件を少なくとも含む。

【0019】

（構成３）
構成２において、制約条件は、主制約条件と、補助制約条件とを含む。

【0020】

（構成４）
構成３において、補助制約条件は、通信レートが第２の閾値よりも小さい端末装置を無線通信網に接続しない第１の補助制約条件と、負荷が第３の閾値よりも大きい無線通信網に端末装置を接続しない第２の補助制約条件と、要求通信品質を有する端末装置を、無線通信網に接続しない端末装置から除外する第３の補助制約条件と、の少なくとも１つを含む。

【0021】

（構成５）
構成４において、要求通信品質は、端末装置のスループットを優先することからなる。

【0022】

（構成６）
構成４において、補助制約条件は、第１の補助制約条件からなる。

【0023】

（構成７）
構成２から構成５のいずれかにおいて、制御部は、第１の閾値よりも長い通信継続時間が経過したとき、または端末装置を無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、第１の決定処理を実行する。

【0024】

（構成８）
構成７において、制御部は、主制約条件および第１の補助制約条件の下で端末装置を無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、通信継続時間を零にリセットして第１の決定処理を実行する。

【0025】

（構成９）
構成１から構成８のいずれかにおいて、制御部は、複数の無線通信網の各々に端末装置を接続したときの通信品質と複数の無線通信網の各々に端末装置を接続することを選択した場合に付与されるインセンティブとを用いて、無線通信網に端末装置を接続した場合に端末装置が受ける効用が最大になるように複数の無線通信網のいずれに端末装置を接続することを選択するかを示す選択指標を決定する第２の決定処理を更に実行し、第１の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第１の目的事項を演算し、第２の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第２の目的事項を演算し、第１の目的事項が第２の目的事項よりも優れている場合、第１の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御し、第２の目的事項が第１の目的事項よりも優れている場合、第２の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御する。

【0026】

（構成１０）
また、この発明の実施の形態によれば、無線通信システムは、構成１から構成９のいずれかに記載の制御装置を備える。

【0027】

（構成１１）
更に、この発明の実施の形態によれば、プログラムは、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網への端末装置の接続制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
制御情報収集部が、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する第１のステップと、
制御情報記憶部が、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを記憶する第２のステップと、
制御部が、制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報に基づいて、要求事項を満たすことを阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を無線通信網に与える端末装置を無線通信網に接続しないようにする制約条件の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を決定する第１の決定処理を所定時間が経過するごとに実行し、第１の決定処理が実行されるごとに、第１の決定処理によって決定された無線通信網に各端末装置が接続されるように複数の無線通信網の複数の基地局と複数の端末装置とを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【0028】

（構成１２）
構成１１において、制御部は、第３のステップにおいて、通信継続時間が第１の閾値よりも長い端末装置を無線通信網に接続しない主制約条件を少なくとも含む制約条件の下で第１の決定処理を実行する。

【0029】

（構成１３）
構成１２において、制御部は、第３のステップにおいて、主制約条件と、補助制約条件とを含む制約条件の下で第１の決定処理を実行する。

【0030】

（構成１４）
構成１３において、制御部は、第３のステップにおいて、通信レートが第２の閾値よりも小さい端末装置を前記無線通信網に接続しない第１の補助制約条件と、負荷が第３の閾値よりも大きい無線通信網に端末装置を接続しない第２の補助制約条件と、要求通信品質を有する端末装置を、無線通信網に接続しない端末装置から除外する第３の補助制約条件と、の少なくとも１つを含む補助制約条件を用いて第１の決定処理を実行する。

【0031】

（構成１５）
構成１４において、要求通信品質は、端末装置のスループットを優先することからなる。

【0032】

（構成１６）
構成１４において、補助制約条件は、第１の補助制約条件からなる。

【0033】

（構成１７）
構成１２から構成１６のいずれかにおいて、制御部は、第３のステップにおいて、第１の閾値よりも長い通信継続時間が経過したとき、または端末装置を無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、第１の決定処理を実行する。

【0034】

（構成１８）
構成１７において、制御部は、第３のステップにおいて、主制約条件および第１の補助制約条件の下で端末装置を無線通信網に接続しないように制御してから一定時間が経過したとき、通信継続時間を零にリセットして第１の決定処理を実行する。

【0035】

（構成１９）
構成１１から構成１８のいずれかにおいて、制御部が、第３のステップにおいて、複数の無線通信網の各々に端末装置を接続したときの通信品質と複数の無線通信網の各々に端末装置を接続することを選択した場合に付与されるインセンティブとを用いて、無線通信網に端末装置を接続した場合に端末装置が受ける効用が最大になるように複数の無線通信網のいずれに端末装置を接続することを選択するかを示す選択指標を決定する第２の決定処理を更に実行し、第１の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第１の目的事項を演算し、第２の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続したときの第２の目的事項を演算し、第１の目的事項が第２の目的事項よりも優れている場合、第１の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御し、第２の目的事項が第１の目的事項よりも優れている場合、第２の決定処理における決定結果に基づいて複数の端末装置の全てを無線通信網に接続するように制御する。

【0036】

（構成２０）
更に、この発明の実施の形態によれば、記録媒体は、構成１１から構成１９のいずれか１項に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

【発明の効果】

【0037】

端末装置全体の通信性能を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】この発明の実施の形態１による無線通信システムの概略図である。

【図2】図１に示す制御装置の概略図である。

【図3】図２に示す制御情報記憶部における制御情報の記憶状態を示す概念図である。

【図4】図１に示す無線通信システムにおける動作を説明するためのフローチャートである。

【図5】実施の形態１において接続先の無線通信網に接続されるように基地局および端末装置を制御する動作を説明するためのフローチャートである。

【図6】図５に示すステップＳ２３の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図7】図５に示すステップＳ２３の別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図8】図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図9】図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図10】図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図11】図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図12】図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図13】図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図14】図５に示すステップＳ２４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【図15】実施の形態２による無線通信システムの概略図である。

【図16】図１５に示す制御装置の概略図である。

【図17】実施の形態２において接続先の無線通信網に接続されるように基地局および端末装置を制御する動作を説明するためのフローチャートである。

【図18】図１７のステップＳ３２の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0039】

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0040】

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による無線通信システムの概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による無線通信システム１０は、制御装置１と、網制御装置２～４と、基地局ＢＳ１～ＢＳ４と、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３とを備える。

【0041】

制御装置１、網制御装置２～４、基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３は、無線通信空間に配置される。

【0042】

基地局ＢＳ１は、無線通信網ＣＮＷ１の基地局であり、基地局ＢＳ２は、無線通信網ＣＮＷ２の基地局であり、基地局ＢＳ３は、無線通信網ＣＮＷ３の基地局であり、基地局ＢＳ４は、無線通信網ＣＮＷ４の基地局である。

【0043】

無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４は、相互に異なる無線通信規格に従って無線通信を行う通信網である。

【0044】

無線通信網ＣＮＷ１は、無線通信網ＣＮＷ２の内部に配置され、無線通信網ＣＮＷ４は、無線通信網ＣＮＷ３の内部に配置される。無線通信網ＣＮＷ２の通信範囲は、無線通信網ＣＮＷ３の通信範囲と一部重なっている。

【0045】

端末装置ＴＭ１～ＴＭ３は、無線通信網ＣＮＷ１の外側であり、かつ、無線通信網ＣＮＷ２の内部に配置される。

【0046】

端末装置ＴＭ４～ＴＭ６は、無線通信網ＣＮＷ１の内部に配置される。

【0047】

端末装置ＴＭ７は、無線通信網ＣＮＷ２と無線通信網ＣＮＷ３との重複領域内に配置される。

【0048】

端末装置ＴＭ８，ＴＭ９，ＴＭ１１，ＴＭ１３は、無線通信網ＣＮＷ４の外側であり、かつ、無線通信網ＣＮＷ３の内部に配置される。

【0049】

端末装置ＴＭ１０，ＴＭ１２は、無線通信網ＣＮＷ４の内部に配置される。

【0050】

端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の各々は、それぞれ、基地局ＢＳ１～ＢＳ４と無線通信可能な４個の無線通信モジュールを備えている。

【0051】

網制御装置２は、基地局ＢＳ１を制御し、網制御装置３は、基地局ＢＳ２，ＢＳ３を制御し、網制御装置４は、基地局ＢＳ４を制御する。

【0052】

制御装置１は、網制御装置２～４を介して、無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４の通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷをそれぞれ基地局ＢＳ１～ＢＳ４から収集し、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３から端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭを収集する。そして、制御装置１は、通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷおよび端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭに基づいて、後述する方法によって、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の各々が収容されるべき無線通信網（無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４のいずれか）を決定し、その決定した無線通信網に収容されるように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0053】

基地局ＢＳ１～ＢＳ４の各々は、自己に接続している端末装置との間で、状態変更ごとにまたは一定周期ごとに、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭを受信する。

【0054】

そして、基地局ＢＳ１～ＢＳ４の各々は、制御装置１から制御情報要求を受信すると、その受信した制御情報要求に応じて、通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷおよび端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭを網制御装置２～４を介して制御装置１へ送信する。

【0055】

この場合、基地局ＢＳ１～ＢＳ４の各々は、自己に接続している端末装置の識別情報（ＩＤ）も併せて制御装置１へ送信する。

【0056】

基地局ＢＳ１～ＢＳ４の各々は、各端末装置が収容されるべき無線通信網を示す信号を制御装置１から受信すると、その受信した信号を端末装置へ送信する。

【0057】

端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の各々は、各端末装置が収容されるべき無線通信網を示す信号を基地局（基地局ＢＳ１～ＢＳ４のいずれか）から受信すると、その受信した信号によって示される無線通信網の基地局（基地局ＢＳ１～ＢＳ４のいずれか）に接続する。

【0058】

図２は、図１に示す制御装置１の概略図である。図２を参照して、制御装置１は、接続インターフェース１１と、制御情報収集部１２と、制御情報記憶部１３と、制御部１４とを含む。

【0059】

接続インターフェース１１は、網制御装置２～４と制御装置１との間を接続するインターフェースである。

【0060】

制御情報収集部１２は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷの要求信号を制御部１４から受けると、その受けた要求信号を接続インターフェース１１を介して網制御装置２～４へ送信する。

【0061】

制御情報収集部１２は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを接続インターフェース１１を介して受信し、その受信した端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを制御情報記憶部１３に記憶する。

【0062】

制御情報記憶部１３は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを制御情報収集部１２から受けると、その受けた端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷを時間に対応付けて記憶する。

【0063】

制御情報記憶部１３は、各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を制御部１４から受けると、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３と、各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網とを対応付けて記憶する。なお、制御情報記憶部１３は、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３と、各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網との対応関係を、Ｎ（Ｎは正の整数）回分、記憶する。

【0064】

制御部１４は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の制御結果とを制御情報記憶部１３から読み出す。

【0065】

そして、制御部１４は、端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の端末制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＴＭおよび通信網制御情報ＩＦ＿ＣＴＬ＿ＮＷと、過去の制御結果とに基づいて、後述する方法によって、各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を決定し、その決定結果を制御情報記憶部１３に格納するとともに、各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を接続インターフェース１１を介して網制御装置２～４へ送信する。

【0066】

この発明の実施の形態において用いられる記号を表１に示す。

【0067】

【表1】

【0068】

[制御情報]
端末制御情報および通信網制御情報について説明する。

【0069】

・制御情報ｆ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続し、かつ、無線通信網ｂの無線資源の全てを利用した場合の通信レートである。

【0070】

・制御情報ａ_ｂは、無線通信網ｂが利用可能か否かを表す定数である。無線通信網ｂが利用可能である場合、制御情報ａ_ｂは、“１”に設定され、無線通信網ｂが利用可能でない場合、制御情報ａ_ｂは、“０”に設定される。従って、制御情報ａ_ｂは、二値定数である。

【0071】

なお、無線通信網ｂが利用可能か否かは、例えば、基地局が、他からの干渉信号が有るか否かを判定することによって判定される。より具体的には、他からの干渉信号があれば、無線通信網ｂが利用可能でないと判定され、他からの干渉信号が無ければ、無線通信網ｂが利用可能であると判定される。

【0072】

・制御情報ｒ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂの基地局に接続可能か否かを表す。端末装置ｕが無線通信網ｂの基地局から遠い等の理由で無線通信網ｂに接続できない場合、制御情報ｒ_ｕ，ｂは、“０”に設定され、無線通信網ｂに接続できる場合、制御情報ｒ_ｕ，ｂは、“１”に設定される。従って、制御情報ｒ_ｕ，ｂは、二値定数である。

【0073】

・制御情報ｗ_ｂは、無線通信網ｂの帯域を表す。

【0074】

・制御情報ｃ_ｂは、無線通信網ｂに接続可能な端末装置ｕの個数である。

【0075】

・制御情報ｅ_ｕは、端末装置ｕの通信開始からの経過時間である。

【0076】

・制御情報Ｅ_ｂは、無線通信網ｂにおいて、端末装置の通信を切断するまでの経過時間の閾値である。閾値Ｅ_ｂは、例えば、数百ｍｓｅｃに設定される。

【0077】

・制御情報Ｃ_ｂは、無線通信網ｂにおいて、端末装置の通信を切断してから通信を再開するまでの時間の閾値である。閾値Ｃ_ｂは、例えば、数十ｍｓｅｃに設定される。

【0078】

・制御情報ｌ_ｂは、無線通信網ｂの負荷である。制御情報ｌ_ｂは、例えば、無線通信網ｂに接続されている端末装置ｕの個数、または無線通信網ｂにおける総通信量からなる。

【0079】

・制御情報Ｌ_ｂは、無線通信網ｂにおいて、通信の再開を許容する閾値である。

【0080】

・制御情報Ｆ_ｂは、無線通信網ｂにおいて、通信を切断する対象の端末装置を判定する閾値である。

【0081】

・制御情報ｔ_ｕは、端末装置ｕの通信タイプを示す数値である。例えば、スループットを優先する端末装置は、Ｔである。即ち、ｔ_ｕ＝Ｔと設定されたとき、端末装置ｕは、優先すべき通信品質してスループットを設定したことを意味する。なお、スループットに限らず、第５世代移動通信網における様々な要求通信品質を、優先する通信品質として設定してもよい。

【0082】

・制御情報ｘ’_ｕ，ｂは、例えば、前回の制御時等の過去に端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されていたか否かを示す二値定数である。過去に端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されていれば、制御情報ｘ’_ｕ，ｂは、“１”に設定され、過去に端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されていなければ、制御情報ｘ’_ｕ，ｂは、“０”に設定される。

【0083】

なお、制御情報ｒ_ｕ，ｂ、制御情報ｅ_ｕ、制御情報Ｃ_ｂおよび制御情報ｔ_ｕは、端末制御情報であり、制御情報ｆ_ｕ，ｂ、制御情報ａ_ｂ、制御情報ｃ_ｂおよび制御情報ｌ_ｂは、通信網制御情報である。

【0084】

[目的関数]
（１）システム全体のスループットを最大化
無線通信システム１０全体のスループットを最大化させる場合、式（１）を用いて各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を決定する。

【0085】

【数1】

【0086】

式（１）において、式（１Ａ）が無線通信システム１０全体のスループットを最大化させるための目的関数である。そして、式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ），（１Ｅ）が制約条件を示し、式（１Ｆ），（１Ｇ）が解くべき変数ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを示す。なお、式（１Ｃ）は、主制約条件である。

【0087】

また、式（１）において、ｕは、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の識別情報（ＩＤ）を示し、ｂは、無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４の識別情報（ＩＤ）を示す。

【0088】

更に、Ｕは、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の集合であり、Ｕ＝{ＴＭ１，ＴＭ２，・・・，ＴＭ１３}である。

【0089】

更に、Ｂは、無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４の集合であり、Ｂ＝{ＣＮＷ１，ＣＮＷ２，ＣＮＷ３，ＣＮＷ４}である。

【0090】

式（１Ａ）において、ｘ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されるべきか否かを示す。端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されるべきである場合、ｘ_ｕ，ｂは、“１”に設定され、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されるべきでない場合、ｘ_ｕ，ｂは、“０”に設定される。

【0091】

従って、式（１Ｆ）に示すように、ｘ_ｕ，ｂ＝{０，１}と表される。

【0092】

また、ｙ_ｕ，ｂは、端末装置ｕを無線通信網ｂに収容した場合の無線通信網ｂにおいて端末装置ｕが使用する周波数資源の割合を示す。従って、式（１Ｇ）に示すように、０≦ｙ_ｕ，ｂ≦１と表され、ｙ_ｕ，ｂは、０以上、１以下の実数からなる。

【0093】

上述したように、ｆ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続したときの通信レートであるので、ｆ_ｕ，ｂ×ｘ_ｕ，ｂ×ｙ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続されて無線通信を行ったときのスループットを表し、それを全ての端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３および全ての無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４についての和を演算すれば、無線通信システム１０全体のスループットになる。従って、式（１Ａ）は、無線通信システム１０全体のスループットを最大化する目的関数である。

【0094】

制約条件を示す式（１Ｂ）は、全ての端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４のいずれかに接続するか、無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４のいずれにも接続しないことを制約する。つまり、全ての無線通信網ｂについて、ｘ_ｕ，ｂ＝０であることもあり得る。従って、変数ｘ_ｕ，ｂの全ての無線通信網ｂについての総和は、１以下になっている。

【0095】

また、制約条件（１Ｃ）は、端末装置ｕの通信開始からの経過時間が閾値Ｅ_ｂよりも大きいとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しないことを制約する。

【0096】

更に、制約条件を示す式（１Ｄ）は、無線通信網ｂが利用できないときは、周波数資源を端末装置ｕに割り当てないことを制約する。

【0097】

更に、制約条件を示す式（１Ｅ）は、端末装置が接続不可能な無線通信網には、接続しないことを制約する。

【0098】

そこで、制御部１４は、式（１Ｂ），（１Ｃ），（１Ｄ），（１Ｅ）の制約条件の下で、式（１Ａ）に示す目的関数を数理計画法を用いて解き、ｘ_ｕ，ｂおよびｙ_ｕ，ｂを求める。その結果、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続すべきであれば、ｘ_ｕ，ｂ＝１の解が得られ、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続すべきでなければ、ｘ_ｕ，ｂ＝０の解が得られる。

【0099】

数理計画問題の解は、単体法（非特許文献３）および内点法（非特許文献４）等の線形計画問題の解法、または整数条件緩和やラグランジュ緩和（非特許文献４）等の既存の緩和方法と単体法や内点法との組み合わせにより得ることができる。

【0100】

また、数理計画問題の解は、遺伝的アルゴリズム等の既存のメタヒューリスティクス（非特許文献４）等により得ることができる。

【0101】

単体法、内点法、ラグランジュ緩和、遺伝的アルゴリズムおよびメタヒューリスティックの概要は、次のとおりである。

【0102】

［単体法］
単体法は、制限標準型に変換した線形計画問題に対して、実行可能解を解空間上の制約によって形成される超多面体の頂点とみなし、その1つから出発して目的関数の値をなるべく大きく（小さく）するような頂点に移動させながら最適解を探す方法である。

【0103】

［内点法］
内点法は、連続数理計画問題に対して、その実行可能領域の内部を経由して最適解に収束することを特徴とするアルゴリズム群であり、その内点の列を生成する方法として様々な手段が提案されている。

【0104】

［ラグランジュ緩和］
ラグランジュ緩和は、制約の一部を除去、すなわち緩和し、除去した制約を制約の違反量に対する一次のペナルティとなるように目的関数に追加することである。

【0105】

［遺伝的アルゴリズム］
遺伝的アルゴリズムは、近似解を探索するメタヒューリスティックスである。そして、遺伝的アルゴリズムは、解の候補を遺伝子で表現した個体を複数用意し、適応度の高い個体、すなわち性能の良い解を優先的に選択し交叉や突然変異を繰り返しながら解を探索する手法である。

【0106】

［メタヒューリスティック］
メタヒューリスティックは、特定の計算問題に依存しないヒューリスティックのことである。メタヒューリスティックスの例としては、遺伝的アルゴリズムや焼きなまし法などがある。

【0107】

制御部１４は、数理計画問題を解いた結果として得られたｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂに基づいて、ｘ_ｕ，ｂ＝１となる端末装置ｕと無線通信網ｂに対して無線通信網の収容変更命令を送信する。

【0108】

例えば、基地局ＢＳ１～ＢＳ４は、ｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}＝１からなる網収容変更命令を受信すると、その受信した網収容変更命令をブロードキャストする。端末装置ＴＭ１は、現在、無線通信網ＣＮＷ２に収容されているので、基地局ＢＳ２から網収容変更命令を受信する。そして、端末装置ＴＭ１は、その受信した網収容変更命令（ｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}＝１）を参照して、自己が収容されるべき無線通信網が無線通信網ＣＮＷ１であることを検知する。また、基地局ＢＳ１も、網収容変更命令（ｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}＝１）を参照して、端末装置ＴＭ１が収容されるべき無線通信網が無線通信網ＣＮＷ１であることを検知する。

【0109】

そうすると、端末装置ＴＭ１は、ハンドオーバー処理を行い、接続先の基地局を基地局ＢＳ２から基地局ＢＳ１に切り替え、基地局ＢＳ１に接続する。

【0110】

そして、端末装置ＴＭ１は、基地局ＢＳ１に接続すると、網収容変更終了応答を基地局ＢＳ１へ送信する。

【0111】

基地局ＢＳ１は、網収容変更終了応答を端末装置ＴＭ１から受信し、その受信した網収容変更終了応答を網制御装置２へ送信する。

【0112】

網制御装置２は、網収容変更終了応答を基地局ＢＳ１から受信し、その受信した網収容変更終了応答を制御装置１へ送信する。

【0113】

制御装置１の制御部１４は、網収容変更終了応答を接続インタ－フェース１１を介して受信し、その受信した網収容変更終了応答に基づいて、端末装置ＴＭ１が収容されるべき無線通信網を無線通信網ＣＮＷ１に変更したことを示すｘ_{ＴＭ１，ＣＮＷ１}を制御情報記憶部１３に格納する。

【0114】

（２）端末装置間のスループットの公平性を向上
端末装置間のスループットの公平性を向上させる場合、次式（２）に示す目的関数が用いられる。

【0115】

【数2】

【0116】

対数関数を用いることで、スループットの低い端末装置を少なくすることによる制御目的の増加量が向上するため、スループットの低い端末装置が少なくなる。

【0117】

その結果、端末装置間のスループットの公平性も向上する。

【0118】

なお、対数関数の代わりに、[０，ｆ_ｕ，ｂ]の範囲の増加凹関数を用いてもよい。

【0119】

（３）制御オーバーヘッドの最小化
制御オーバーヘッドを最小化する場合、式（３）に示す目的関数が用いられる。

【0120】

【数3】

【0121】

式（３）の右辺における無線通信網ｂについての｜ｘ_ｕ，ｂ－ｘ’_ｕ，ｂ｜の和は、端末装置ｕが収容されるべき無線通信網を変更しなかった場合、“０”であり、収容されるべき無線通信網を変更した場合、正の数になる。

【0122】

従って、式（３）の目的関数は、無線通信システム１０全体で網収容の変更数を最小化することを目的とする目的関数である。

【0123】

（４）スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化とを両立
スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化とを両立する場合、式（４）に示す目的関数が用いられる。

【0124】

【数4】

【0125】

式（４）において、αは、０≦α≦１を満たす実数である。αを変化させることにより、スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化とのいずれを重視するかを制御できる。

【0126】

具体的には、αが０．５よりも大きくなればなるほど、スループットの最大化を重視することになり、αが０．５よりも小さくなればなるほど、制御オーバーヘッドの最小化を重視することになる。

【0127】

また、スループットの公平性と制御オーバーヘッドの最小化とを両立する場合、式（５）に示す目的関数を用いてもよい。

【0128】

【数5】

【0129】

（５）無線通信網の負荷の平滑化
無線通信網の負荷を平滑化する場合、式（６）に示す目的関数が用いられる。

【0130】

【数6】

【0131】

式（６）は、無線通信網に接続している端末装置の数を負荷として捉え、最も負荷が高い無線通信網の負荷を最小化することを示す。即ち、それぞれの無線通信網に接続されている端末装置の数を収容可能な端末装置の数ｃ_ｂで正規化した値を無線通信網の負荷として用い、最も負荷が高い無線通信網の負荷を最小化することで、無線通信網間の負荷を平滑化することを目的としている。

【0132】

（６）遅延の最小化
無線通信の遅延を最小化する場合、式（７）に示す目的関数が用いられる。

【0133】

【数7】

【0134】

これは、無線通信網ｂの帯域に対して接続している端末装置数を用いて近似により導出した遅延を用いる。遅延の近似値は、式（７）のように、待ち行列（非特許文献５）を応用して導出できる。

【0135】

式（７）は、全ての無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４に対する遅延の和を最小化することで、全ての無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４の遅延の最小化を目的とするものである。

【0136】

［補助制約条件］
式（８）～式（１０）に示される３つの制約条件の少なくとも１つを補助制約条件として設定する。なお、式（８）に示される制約条件を補助制約条件１とし、式（９）に示される制約条件を補助制約条件２とし、式（１０）に示される制約条件を補助制約条件３とする。

【0137】

【数8】

【0138】

【数9】

【0139】

【数10】

【0140】

式（８）に示す制約条件は、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続したときの通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しないことを制約する。

【0141】

また、式（９）に示す制約条件は、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しないことを制約する。

【0142】

更に、式（１０）に示す制約条件は、要求通信品質ｔ_ｕがスループットＴ（＝優先すべき通信品質）であるとき、端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を切断しないことを制約する。

【0143】

制御装置１の制御部１４は、式（１Ａ）、式（２）～式（７）のいずれかの目的関数を式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）および式（１Ｅ）によって示される制約条件の下で数理計画法を用いて解き、解ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを得る。

【0144】

また、制御部１４は、式（１Ａ）、式（２）～式（７）のいずれかの目的関数を式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）および式（１Ｅ）によって示される制約条件と、式（８）～式（１０）の少なくとも１つによって表される補助制約条件との下で数理計画法を用いて解き、解ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを得る。

【0145】

そして、制御部１４は、数理計画問題を解いた結果として得られたｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂに基づいて、上述した方法によって、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0146】

上述した制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいことは、端末装置ｕの無線通信が無線通信網ｂの資源を使用する割合が大きくなる（即ち、無線通信網ｂに与える負荷の割合が大きくなる）ので、無線通信網ｂのスループットを最大化すること（目的事項）を阻害し、端末装置間のスループットの公平性の向上（目的事項）を阻害し、スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化との両立（目的事項）を阻害し、無線通信網の負荷の平滑化（目的事項）を阻害し、遅延の最小化（目的事項）を阻害する。また、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいことは、端末装置ｕが無線通信を行いながらハンドオーバー処理を行うことになるので、制御オーバーヘッドを最小化すること（目的事項）を阻害する。

【0147】

従って、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいことは、目的事項を阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を無線通信網ｂに与えることになる。

【0148】

また、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいことは、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいことと同様に、無線通信網ｂのスループットを最大化すること（目的事項）を阻害し、端末装置間のスループットの公平性の向上（目的事項）を阻害し、制御オーバーヘッドを最小化すること（目的事項）を阻害し、スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化との両立（目的事項）を阻害し、無線通信網の負荷の平滑化（目的事項）を阻害し、遅延の最小化（目的事項）を阻害する。

【0149】

更に、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいことは、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいことと同様に、無線通信網ｂのスループットを最大化すること（目的事項）を阻害し、端末装置間のスループットの公平性の向上（目的事項）を阻害し、制御オーバーヘッドを最小化すること（目的事項）を阻害し、スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化との両立（目的事項）を阻害し、無線通信網の負荷の平滑化（目的事項）を阻害し、遅延の最小化（目的事項）を阻害する。

【0150】

更に、端末装置ｕの要求通信品質が優先すべき通信品質であることは、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さい場合でも端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を継続することになるので、無線通信網ｂのスループットを最大化すること（目的事項）を阻害し、端末装置間のスループットの公平性の向上（目的事項）を阻害し、制御オーバーヘッドを最小化すること（目的事項）を阻害し、スループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化との両立（目的事項）を阻害し、無線通信網の負荷の平滑化（目的事項）を阻害し、遅延の最小化（目的事項）を阻害する。

【0151】

従って、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいこと、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいこと、および端末装置ｕの要求通信品質が優先すべき通信品質であることの各々は、目的事項を阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を無線通信網ｂに与えることになる。

【0152】

その結果、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいことである条件１と、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいこと、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいこと、および端末装置ｕの要求通信品質が優先すべき通信品質であることの少なくとも１つからなる条件２とを組み合わせた場合、目的事項を阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を無線通信網ｂに与えることになる。

【0153】

そこで、この発明の実施の形態においては、目的事項を阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を無線通信網ｂに与える端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件を設定することにした。

【0154】

図３は、図２に示す制御情報記憶部１３における制御情報の記憶状態を示す概念図である。

【0155】

図３を参照して、制御情報記憶部１３は、上述した制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂ，ｘ’_ｕ，ｂを時間に対応付けて記憶する。

【0156】

図３において、ｆ_{ｕ，ｂ＿１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿１}，ｃ_ｂ＿１，ｅ_ｕ＿１，ｗ_ｂ＿１は、時間ｔ_１に対応付けられており、現在の制御情報である。そして、時間ｔ_１においては、制御結果が存在しないので、ｘ’_ｕ，ｂは、空欄である。

【0157】

時間ｔ_２～ｔ_Ｎ＋１にそれぞれ対応付けられたｆ_{ｕ，ｂ＿２}，ｒ_{ｕ，ｂ＿２}，ｃ_ｂ＿２，ｅ_ｕ＿２，ｗ_ｂ＿２～ｆ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｃ_{ｂ＿Ｎ＋１}，ｅ_{ｕ＿Ｎ＋１}，ｗ_{ｂ＿Ｎ＋１}は、過去の制御情報であり、時間ｔ_２～ｔ_Ｎ＋１にそれぞれ対応付けられたｘ’_{ｕ，ｂ＿１}～ｘ’_{ｕ，ｂ＿Ｎ}は、過去の制御結果である。

【0158】

このように、制御情報記憶部１３は、現在の制御情報と、Ｎ個の過去の制御情報と、Ｎ回分の過去の制御結果とを記憶する。

【0159】

そして、制御情報記憶部１３は、時間ｔ_１に対応付けられたｆ_{ｕ，ｂ＿１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿１}，ｃ_ｂ＿１，ｅ_ｕ＿１，ｗ_ｂ＿１を用いて、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網が決定されたとき、時間ｔ_１に対応付けて、制御結果をｘ’_ｕ，ｂの欄に格納して記憶する。

【0160】

また、制御情報記憶部１３は、新しい制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂを制御情報収集部１２から受けると、その受けたときの時間に対応付けて、新しい制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂを最上段に格納して記憶する。この場合、制御情報記憶部１３は、時間ｔ_Ｎ＋１に対応付けられた制御情報ｆ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｒ_{ｕ，ｂ＿Ｎ＋１}，ｃ_{ｂ＿Ｎ＋１}，ｅ_{ｕ＿Ｎ＋１}，ｗ_{ｂ＿Ｎ＋１}および制御結果ｘ’_{ｕ，ｂ＿Ｎ}を消去する。

【0161】

このように、制御情報記憶部１３は、常時、現在の制御情報と、Ｎ個の過去の制御情報と、Ｎ回分の過去の制御結果とを記憶する。

【0162】

なお、図３においては、複数の端末装置を”ｕ”によって表記し、複数の無線通信網を”ｂ”によって表記することによって制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂ，ｘ’_ｕ，ｂを示す。しかし、実際には、制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂ，ｘ’_ｕ，ｂは、複数の端末装置と複数の無線通信網との接続数分だけの制御情報からなる。

【0163】

図４は、図１に示す無線通信システム１０における動作を説明するためのフローチャートである。

【0164】

図４を参照して、無線通信システム１０における動作が開始されると、制御装置１の制御部１４は、制御情報収集命令を生成して制御情報収集部１２へ出力する（ステップＳ１）。制御情報収集部１２は、制御部１４からの制御情報収集命令に応じて、制御情報要求を生成し、その生成した制御情報要求を接続インターフェース１１を介して網制御装置２～４へ送信する（ステップＳ２）。

【0165】

そして、網制御装置２～４は、制御装置１から制御情報要求を受信する。網制御装置２～４は、制御装置１からの制御情報要求の受信とは別に、自己に接続された端末装置（端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の少なくとも１つ）との間で、状態変更ごと、または一定周期ごとに制御情報を更新する（ステップＳ３）。

【0166】

網制御装置２～４は、制御情報要求を受信すると、更新された最新の制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂを制御装置１へ送信し（ステップＳ４）、制御情報収集部１２は、接続インターフェース１１を介して制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂを受信する。

【0167】

そして、制御情報収集部１２は、その受信した制御情報ｆ_ｕ，ｂ，ｒ_ｕ，ｂ，ｃ_ｂ，ｅ_ｕ，ｗ_ｂを制御情報記憶部１３に保存する（ステップＳ５）。その後、制御情報収集部１２は、制御情報収集完了通知を制御部１４へ出力する（ステップＳ６）。

【0168】

制御部１４は、制御情報収集完了通知を制御情報収集部１２から受けると、現在の制御情報（または、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果）を制御情報記憶部１３に要求する（ステップＳ７）。

【0169】

制御情報記憶部１３は、制御部１４からの要求に応じて、現在の制御情報（または、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果）を制御部１４へ出力する（ステップＳ８）。

【0170】

制御部１４は、現在の制御情報（または、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果）を制御情報記憶部１３から受ける。

【0171】

そうすると、制御部１４は、現在の制御情報（または、現在の制御情報、過去の制御情報および過去の制御結果）に基づいて、少なくとも式（１Ｂ）、式（１Ｃ）、式（１Ｄ）および式（１Ｅ）によって示される制約条件の下で、式（１Ａ）、式（２）～式（７）のいずれかによって示す目的関数を数理計画法を用いて解き、最適解ｘ_ｕ，ｂ，ｙ_ｕ，ｂを得る。即ち、制御部１４は、最適網収容計算を行う（ステップＳ９）。なお、数理計画法を用いて目的関数を解くときの制約条件は、主制約条件（＝式（１Ｃ））と補助制約条件（式（８）～式（１０）の少なくとも１つ）とのうちの少なくとも主制約条件からなる。

【0172】

そして、制御部１４は、ｘ_ｕ，ｂ＝１が得られた解ｘ_ｕ，ｂからなる網収容変更命令を生成し、その生成した網収容変更命令を接続インターフェース１１を介して網制御装置２～４へ送信する（ステップＳ１０）。

【0173】

網制御装置２～４は、網収容変更命令を制御装置１から受信し、その受信した網収容変更命令を制御対象の基地局ＢＳ１～ＢＳ４へ送信する（ステップＳ１１）。

【0174】

基地局ＢＳ１～ＢＳ４は、網収容変更命令を受信し、その受信した網収容変更命令を端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３へ送信する（ステップＳ１２）。

【0175】

端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３は、網収容変更命令を受信し、その受信した網収容変更命令に基づいて、自己が収容される無線通信網を変更すべきか否かを判定する。

【0176】

上述したように、網収容変更命令は、解ｘ_ｕ，ｂからなるので、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の各々は、解ｘ_ｕ，ｂの”ｕ”を参照すれば、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきか否かを判定できる。より具体的には、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の各々は、解ｘ_ｕ，ｂの”ｕ”が自己のＩＤに一致すれば、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきであると判定し、解ｘ_ｕ，ｂの”ｕ”が自己のＩＤに不一致であれば、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきでないと判定する。

【0177】

そして、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の各々は、自己が収容されるべき無線通信網を変更すべきと判定したとき、ハンドオーバー処理を行う（ステップＳ１３）。

【0178】

ハンドオーバー処理を行った端末装置（端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の少なくとも１つ）は、網収容変更終了応答を生成し、その生成した網収容変更終了応答を自己が接続している基地局へ送信する（ステップＳ１４）。

【0179】

基地局（基地局ＢＳ１～ＢＳ４の少なくとも１つ）は、網収容変更終了応答を受信し、その受信した網収容変更終了応答を網制御装置（網制御装置２～４の少なくとも１つ）へ送信する（ステップＳ１５）。

【0180】

網制御装置（網制御装置２～４の少なくとも１つ）は、網収容変更終了応答を受信し、その受信した網収容変更終了応答を制御装置１へ送信する（ステップＳ１６）。

【0181】

制御装置１の制御部１４は、接続インターフェース１１を介して網収容変更終了応答を受信し、その受信した網収容変更終了応答に基づいて、制御結果を制御情報記憶部１３に保存する（ステップＳ１７）。これにより、無線通信システム１０における動作が終了する。

【0182】

このように、制御装置１は、全ての無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４（基地局ＢＳ１～ＢＳ４）の制御情報と、全ての端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の制御情報とに基づいて、システム全体におけるスループットの最大化等の要求事項を満たすように目的関数を制約条件の下で数理計画法を用いて解くことにより、要求事項を満たす最適解を取得し、その取得した最適解に基づいて、各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３が収容されるべき無線通信網を変更するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0183】

従って、無線通信システム１０全体として最適な性能を実現することができる。

【0184】

図５は、実施の形態１において接続先の無線通信網に接続されるように基地局および端末装置を制御する動作を説明するためのフローチャートである。

【0185】

図５を参照して、基地局および端末装置を制御する動作が開始されると、制御情報収集部１２は、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する（ステップＳ２１）。

【0186】

そして、制御情報記憶部１３は、収集された複数の端末制御情報と複数の通信網制御情報とを記憶する（ステップＳ２２）。

【0187】

その後、制御部１４は、制御情報記憶部１３から複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報を少なくとも読み出し、その読み出した複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報に基づいて、制約条件の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解き、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を決定する（ステップＳ２３）。

【0188】

そうすると、制御部１４は、決定された無線通信網に接続されるように複数の無線通信網の複数の基地局および複数の端末装置を制御する（ステップＳ２４）。

【0189】

その後、制御部１４は、ｘ_ｕ，ｂ＝０に設定された変数ｘ_ｕ，ｂを検出することによって、無線通信網ｂへの接続を切断するように制御した端末装置ｕを検出する（ステップＳ２５）。そして、制御部１４は、無線通信網ｂへの接続を切断した端末装置ｕに対して、内蔵したタイマーによって、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しないように制御してからの経過時間ｅｌｐ＿ｕを計測する（ステップＳ２６）。

【0190】

そうすると、制御部１４は、経過時間ｅｌｐ＿ｕが閾値Ｃ_ｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。

【0191】

ステップＳ２７において、経過時間ｅｌｐ＿ｕが閾値Ｃ_ｂ以上であると判定されると、制御部１４は、通信開始からの経過時間ｅ_ｕをリセットする（ステップＳ２８）。

【0192】

そして、制御部１４は、制御を終了するか否かを判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９において、制御を終了しないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２３へ移行する。その後、ステップＳ２９において、制御を終了すると判定されるまで、ステップＳ２３～ステップＳ２９が繰り返し実行される。そして、ステップＳ２９において、制御を終了すると判定されると、一連の動作が終了する。

【0193】

ステップＳ２３における要求事項とは、上述したように、無線通信システム１０全体のスループットを最大化すること、端末装置間のスループットを公平化すること、および無線通信システム１０全体の伝搬遅延を低下させること等である。

【0194】

また、ステップＳ２３における制約条件とは、主制約条件（＝式（１Ｃ））と補助制約条件（式（８）～式（１０）の少なくとも１つ）とのうちの少なくとも主制約条件である。

【0195】

図６は、図５に示すステップＳ２３の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図６に示すフローチャートが実行されるとき、制御部１４は、各無線通信網ｂにおける閾値Ｅ_ｂを予め保持している。即ち、制御部１４は、無線通信網１～Ｂ（Ｂは無線通信網の個数）にそれぞれ対応付けられた閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂを予め保持している。

【0196】

図６を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、制御部１４は、ｕ＝１を設定し（ステップＳ２３１）、ｂ＝１を設定する（ステップＳ２３２）。

【0197】

そして、制御部１４は、制御情報記憶部１３から制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕを読み出し、その読み出した制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２３３）。

【0198】

ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１を設定する（ステップＳ２３４）。

【0199】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２３４の後、制御部１４は、ｂ＝Ｂであるか否かを判定する（ステップＳ２３５）。ここで、Ｂは、無線通信網ｂの総数である。

【0200】

ステップＳ２３５において、ｂ＝Ｂでないと判定されたとき、制御部１４は、ｂ＝ｂ＋１を設定する（ステップＳ２３６）。その後、一連の動作は、ステップＳ２３３へ移行し、ステップＳ２３５において、ｂ＝Ｂであると判定されるまで、ステップＳ２３３～ステップＳ２３６が繰り返し実行される。

【0201】

そして、ステップＳ２３５において、ｂ＝Ｂであると判定されると、制御部１４は、ｕ＝Ｎであるか否かを判定する（ステップＳ２３７）。

【0202】

ステップＳ２３７において、ｕ＝Ｎでないと判定されたとき、制御部１４は、ｕ＝ｕ＋１を設定する（ステップＳ２３８）。その後、一連の動作は、ステップＳ２３３へ移行し、ステップＳ２３７において、ｕ＝Ｎであると判定されるまで、ステップＳ２３３～ステップＳ２３８が繰り返し実行される。

【0203】

そして、ステップＳ２３８において、ｕ＝Ｎであると判定されると、制御部１４は、設定した制約条件１の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解き、複数の端末装置の全てについてｘ_ｕ，ｂを決定する（ステップＳ２３９）。その後、一連の動作は、図５に示すステップＳ２４へ移行する。

【0204】

ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、ステップＳ２３４において、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１を設定することは、主制約条件を設定することに相当する。

【0205】

そして、図６に示すフローチャートは、主制約条件のみを設定して各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0206】

図７は、図５に示すステップＳ２３の別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図７に示すフローチャートが実行されるとき、制御部１４は、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂに加え、各無線通信網ｂにおける閾値Ｆ_ｂを予め保持している。即ち、制御部１４は、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂと、無線通信網１～Ｂにそれぞれ対応付けられた閾値Ｆ_１～Ｆ_Ｂとを予め保持している。

【0207】

図７に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートにステップＳ２４０を追加したものであり、その他は、図６に示すフローチャートと同じである。

【0208】

図７を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、制御部１４は、上述したステップＳ２３１～ステップＳ２３３を順次実行する。

【0209】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２４０）。

【0210】

ステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいと判定されたとき、制御部１４は、上述したステップＳ２３４を実行する。

【0211】

一方、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２３５へ移行する。

【0212】

そして、制御部１４は、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０の後、上述したステップＳ２３５～ステップＳ２３９を順次実行する。

【0213】

図７に示すフローチャートにおいては、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいこと、および通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいことの両方が成立するとき、制約条件１を設定する（ステップＳ２３３の“ＹＥＳ”，ステップＳ２４０の“ＹＥＳ”およびステップＳ２４０参照）。そして、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１を設定する（即ち、ｘ_ｕ，ｂ＝０を設定する）ことは、上述したように、式（８）によって示される補助制約条件１を設定することに相当する。

【0214】

主制約条件と補助制約条件とを用いる観点から言えば、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいとき、制約条件１を設定し、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいとき、再度、制約条件１を設定すべきであるが、同じ制約条件１を２回設定するのは、各端末装置ｕが接続されるべき無線通信網ｂの決定処理が遅延することになるので、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きく、かつ、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいとき、制約条件１を設定することにした。従って、図７に示すフローチャートは、主制約条件と補助制約条件１とを用いて、各端末装置ｕが接続されるべき無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0215】

制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きく、かつ、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいとき、制約条件１を設定することによって、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂ以上である端末装置ｕを無線通信網ｂに接続することができ（つまり、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂ以上である端末装置ｕまたは通信開始からの経過時間ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂ以下である端末装置ｕに無線通信網ｂの無線通信資源を割り当てることができ）、無線通信網ｂのスループットを向上できる。

【0216】

図８は、図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図８に示すフローチャートが実行されるとき、制御部１４は、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂに加え、各無線通信網ｂにおける閾値Ｌ_ｂを予め保持している。即ち、制御部１４は、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂと、無線通信網１～Ｂにそれぞれ対応付けられた閾値Ｌ_１～Ｌ_Ｂとを予め保持している。

【0217】

図８に示すフローチャートは、図７に示すフローチャートのステップＳ２４０をステップＳ２４１に変えたものであり、その他は、図７に示すフローチャートと同じである。

【0218】

図８を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、制御部１４は、上述したステップＳ２３１～ステップＳ２３３を順次実行する。

【0219】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２４１）。より具体的には、制御部１４は、無線通信網ｂに接続されている端末装置ｕの個数が閾値よりも多いとき、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定し、無線通信網ｂに接続されている端末装置ｕの個数が閾値以下であるとき、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定する。また、制御部１４は、無線通信網ｂ全体の通信量が閾値よりも多いとき、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定し、無線通信網ｂ全体の通信量が閾値以下であるとき、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定する。

【0220】

ステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、上述したステップＳ２３４を実行する。

【0221】

一方、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２３５へ移行する。

【0222】

そして、制御部１４は、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２３４の後、上述したステップＳ２３５～ステップＳ２３９を順次実行する。

【0223】

図８に示すフローチャートにおいては、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいこと、および無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいことの両方が成立するとき、制約条件１を設定する（ステップＳ２３３の“ＹＥＳ”，ステップＳ２４１の“ＹＥＳ”およびステップＳ２４０参照）。そして、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１を設定する（即ち、ｘ_ｕ，ｂ＝０を設定する）ことは、上述したように、式（９）によって示される補助制約条件２を設定することに相当する。

【0224】

図８に示すフローチャートにおいては、図７に示すフローチャートにおいて説明した理由によって、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きく、かつ、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいとき、制約条件１を設定することにした。従って、図８に示すフローチャートは、主制約条件と補助制約条件２とを用いて、各端末装置ｕが接続されるべき無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0225】

制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きく、かつ、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいとき、制約条件１を設定することによって、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂ以下である無線通信網ｂに端末装置ｕを接続することができ、端末装置ｕのスループットを向上できる。その結果、無線通信システム１０全体のスループットを向上できる。

【0226】

図９は、図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図９に示すフローチャートが実行されるとき、制御部１４は、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂと、優先すべき通信品質（例えば、スループット）を予め保持している。

【0227】

図９に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートにステップＳ２４２，Ｓ２４３を追加し、ステップＳ２３９をステップＳ２３９Ａに変えたものであり、その他は、図６に示すフローチャートと同じである。

【0228】

図９を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、制御部１４は、上述したステップＳ２３１～ステップＳ２３４を順次実行する。

【0229】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２３４の後、制御部１４は、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であるか否かを判定する（ステップＳ２４２）。例えば、優先すべき通信品質がスループットであり、端末装置ｕの要求通信品質がスループットであるとき、制御部１４は、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定し、優先すべき通信品質がスループットであり、端末装置ｕの要求通信品質がスループットでないとき、制御部１４は、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質でないと判定する。

【0230】

ステップＳ２４２において、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたとき、制御部１４は、端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を切断しない制約条件２を設定する（ステップＳ２４３）。

【0231】

一方、ステップＳ２４２において、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質でないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２３５へ移行する。

【0232】

そして、ステップＳ２４２において、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質でないと判定されたとき、またはステップＳ２４３の後、上述したステップＳ２３５～ステップＳ２３８が順次実行される。

【0233】

制御部１４は、ステップＳ２３７においてｕ＝Ｎであると判定されると、設定した制約条件２の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解き、複数の端末装置ｕの全てについて、ｘ_ｕ，ｂを決定する（ステップＳ２３９Ａ）。その後、一連の動作は、図５に示すステップＳ２４へ移行する。

【0234】

ステップＳ２４２において、端末装置ｕの要求通信品質が優先すべき通信品質であると判定されたとき、端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を切断しない制約条件２が設定される（ステップＳ２４２の“ＹＥＳ”およびステップＳ２４３参照）。これは、上述したように、式（１０）に示される補助制約条件３である。従って、図９に示すフローチャートは、主制約条件と補助制約条件３とを用いて、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0235】

図９に示すフローチャートにおいては、制約条件１と制約条件２が設定されるが（ステップＳ２３４，Ｓ２４３）、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂの決定において用いられる制約条件は、制約条件２である（ステップＳ２３９Ａ参照）。これは、制約条件２が、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたときに設定される制約条件であるからである。

【0236】

そして、制約条件２の下で、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定することによって、端末装置ｕの要求を取り入れて、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定することができる。

【0237】

図１０は、図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図１０に示すフローチャートが実行される場合、制御部１４は、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂ、閾値Ｆ_１～Ｆ_Ｂ、および閾値Ｌ_１～Ｌ_Ｂを予め保持している。

【0238】

図１０に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートにステップＳ２４０，Ｓ２４１を追加したものであり、その他は、図６に示すフローチャートと同じである。

【0239】

図１０を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、上述したステップＳ２３１～ステップＳ２３３が順次実行される。

【0240】

そして、ステップＳ２３３において、通信開始からの経過時間ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、上述したステップＳ２４０およびステップＳ２４１が順次実行される。

【0241】

そして、ステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、制約条件１を設定する（ステップＳ２３４）。

【0242】

一方、ステップＳ２３３において、通信開始からの経過時間ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２３５へ移行する。

【0243】

そして、ステップＳ２３３において、通信開始からの経過時間ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２３４の後、上述したステップＳ２３５～ステップＳ２３９が順次実行される。

【0244】

図１０に示すフローチャートにおいては、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいこと、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいこと、および無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいことの全てが成立するとき、制約条件１を設定する（ステップＳ２３３の“ＹＥＳ”，ステップＳ２４０の“ＹＥＳ”，ステップＳ２４１の“ＹＥＳ”およびステップＳ２３４参照）。

【0245】

そして、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１を設定する（即ち、ｘ_ｕ，ｂ＝０を設定する）ことは、上述したように、式（８）によって示される補助制約条件１を設定することに相当する。また、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１を設定する（即ち、ｘ_ｕ，ｂ＝０を設定する）ことは、上述したように、式（９）によって示される補助制約条件２を設定することに相当する。

【0246】

図１０に示すフローチャートにおいては、図７に示すフローチャートにおいて説明した理由によって、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きく、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さく、更に、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいとき、制約条件１を設定することにした。従って、図１０に示すフローチャートは、主制約条件と、２つの補助制約条件１，２とを用いて、各端末装置ｕを接続する無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0247】

制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きく、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さく、更に、無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいとき、制約条件１を設定することによって、より無線通信網ｂの負荷ｌ_ｂを低減でき、無線通信システム１０全体のスループットを向上できる。

【0248】

図１１は、図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図１１に示すフローチャートが実行される場合、制御部１４、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂ、閾値Ｆ_１～Ｆ_Ｂ、および優先すべき通信品質を予め保持する。

【0249】

図１１に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートにステップＳ２４０，Ｓ２４２，Ｓ２４３を追加し、ステップＳ２３９をステップＳ２３９Ａに変えたものであり、その他は、図６に示すフローチャートと同じである。

【0250】

図１１を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、上述したステップＳ２３１～Ｓ２３３が順次実行される。

【0251】

【0252】

ステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいと判定されたとき、上述したステップＳ２３４が実行される。

【0253】

一方、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２４２へ移行する。

【0254】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、またはステップＳ２３４の後、制御部１４は、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であるか否かを判定する（ステップＳ２４２）。

【0255】

【0256】

【0257】

【0258】

【0259】

ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定され、かつ、ステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいと判定されたとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１が設定される（ステップＳ２４０の“ＹＥＳ”およびステップＳ２３４参照）。これは、上述したように、式（１Ｃ）によって示される主制約条件と、式（８）によって示される補助制約条件１とである。また、ステップＳ２４２において、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたとき、端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を切断しない制約条件２が設定される（ステップＳ２４２の“ＹＥＳ”およびステップＳ２４３参照）。これは、上述したように、式（１０）に示される補助制約条件３である。従って、図１１に示すフローチャートは、主制約条件と２つの補助制約条件１，３とを用いて、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0260】

図１１に示すフローチャートにおいては、制約条件１と制約条件２が設定されるが（ステップＳ２３４，Ｓ２４３参照）、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂの決定において用いられる制約条件は、制約条件２である（ステップＳ２３９Ａ参照）。これは、制約条件２が、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたときに設定される制約条件であるからである。

【0261】

【0262】

図１２は、図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図１２に示すフローチャートが実行される場合、制御部１４、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂ、閾値Ｌ_１～Ｌ_Ｂ、および優先すべき通信品質を予め保持する。

【0263】

図１２に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートにステップＳ２４１，Ｓ２４２，Ｓ２４３を追加し、ステップＳ２３９をステップＳ２３９Ａに変えたものであり、その他は、図６に示すフローチャートと同じである。

【0264】

図１２を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、上述したステップＳ２３１～Ｓ２３３が順次実行される。

【0265】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２４１）。

【0266】

ステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定されたとき、上述したステップＳ２３４が実行される。

【0267】

一方、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２４２へ移行する。

【0268】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２３４の後、制御部１４は、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であるか否かを判定する（ステップＳ２４２）。

【0269】

【0270】

【0271】

【0272】

【0273】

ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定され、かつ、ステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定されたとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１が設定される（ステップＳ２４１の“ＹＥＳ”およびステップＳ２３４参照）。これは、上述したように、式（１Ｃ）によって示される主制約条件と、（９）によって示される補助制約条件２とである。また、ステップＳ２４２において、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたとき、端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を切断しない制約条件２が設定される（ステップＳ２４２の“ＹＥＳ”およびステップＳ２４３参照）。これは、上述したように、式（１０）に示される補助制約条件３である。従って、図１２に示すフローチャートは、主制約条件と２つの補助制約条件２，３とを用いて、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0274】

図１２に示すフローチャートにおいては、制約条件１と制約条件２が設定されるが（ステップＳ２３４，Ｓ２４３参照）、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂの決定において用いられる制約条件は、制約条件２である（ステップＳ２３９Ａ参照）。これは、制約条件２が、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたときに設定される制約条件であるからである。

【0275】

【0276】

図１３は、図５に示すステップＳ２３の更に別の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図１３に示すフローチャートが実行される場合、制御部１４、閾値Ｅ_１～Ｅ_Ｂ、閾値Ｆ_１～Ｆ_Ｂ、閾値Ｌ_１～Ｌ_Ｂ、および優先すべき通信品質を予め保持する。

【0277】

図１３に示すフローチャートは、図６に示すフローチャートにステップＳ２４０，Ｓ２４１，Ｓ２４２，Ｓ２４３を追加し、ステップＳ２３９をステップＳ２３９Ａに変えたものであり、その他は、図６に示すフローチャートと同じである。

【0278】

図１３を参照して、図５に示すステップＳ２２の後、上述したステップＳ２３１～Ｓ２３３が順次実行される。

【0279】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｅ_ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＺＳ２４０）。

【0280】

ステップＺＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定されたとき、制御部１４は、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２４１）。

【0281】

ステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定されたとき、上述したステップＳ２３４が実行される。

【0282】

一方、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｅ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２４２へ移行する。

【0283】

そして、ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｅ_ｂよりも小さくないと判定されたとき、またはステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きくないと判定されたとき、またはステップＳ２３４の後、制御部１４は、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であるか否かを判定する（ステップＳ２４２）。

【0284】

【0285】

【0286】

【0287】

制御部１４は、ステップＳ２３７においてｕ＝Ｎであると判定されると、設定した制約条件２の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解き、複数の端末装置ｕの全てについて、変数ｘ_ｕ，ｂを決定する（ステップＳ２３９Ａ）。その後、一連の動作は、図５に示すステップＳ２４へ移行する。

【0288】

ステップＳ２３３において、制御情報（通信開始からの経過時間）ｅ_ｕが閾値Ｅ_ｂよりも大きいと判定され、ステップＳ２４０において、通信レートｆ_ｕ，ｂが閾値Ｆ_ｂよりも小さいと判定され、更に、ステップＳ２４１において、負荷ｌ_ｂが閾値Ｌ_ｂよりも大きいと判定されたとき、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続しない制約条件１が設定される（ステップＳ２３３の“ＹＥＳ”、ステップＳ２４０の“ＹＥＳ”、ステップＳ２４１の“ＹＥＳ”およびステップＳ２３４参照）。これは、上述したように、式（１Ｃ），（８），（９）によって示される主制約条件、補助制約条件１および補助制約条件２である。また、ステップＳ２４２において、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたとき、端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を切断しない制約条件２が設定される（ステップＳ２４２の“ＹＥＳ”およびステップＳ２４３参照）。これは、上述したように、式（１０）に示される補助制約条件３である。従って、図１１に示すフローチャートは、主制約条件と３つの補助制約条件１，２，３とを用いて、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定するフローチャートである。

【0289】

図１３に示すフローチャートにおいては、制約条件１と制約条件２が設定されるが（ステップＳ２３４，Ｓ２４３参照）、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂの決定において用いられる制約条件は、制約条件２である（ステップＳ２３９Ａ参照）。これは、制約条件２が、端末装置ｕの要求通信品質ｔ_ｕが優先すべき通信品質であると判定されたときに設定される制約条件であるからである。

【0290】

【0291】

上述したように、図５に示すステップＳ２３は、主制約条件と、３つの補助制約条件１～３の少なくとも１つを用いて実行される。

【0292】

図１４は、図５に示すステップＳ２４の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

【0293】

図１４を参照して、図５に示すステップＳ２３の後、制御部１４は、”１”に設定されたＫ（Ｋは正の整数）個の解ｘ_ｕ，ｂを抽出する（ステップＳ２５１）。なお、図１４の説明においては、抽出した解ｘ_ｕ，ｂの例として、ｋ番目の解ｘ_ｕ，ｂの端末ＩＤをｕ（ｋ）、無線通信網ＩＤをｂ（ｋ）と表記する。つまり、抽出したｘ_ｕ，ｂの列のｋ番目の要素をｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}と表記する。

【0294】

そして、制御部１４は、ｋ＝１を設定し（ステップＳ２５２）、”１”に設定されたｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}が”１”に設定されたｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}に等しいか否かを判定する（ステップＳ２５３）。なお、ｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}は、制御情報記憶部１３に記憶された過去のＮ個のｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}のうち、最新のｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}である。

【0295】

ステップＳ２５３において、”１”に設定されたｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}が”１”に設定されたｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}に等しくないと判定されたとき、制御部１４は、得られた解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}を保持する（ステップＳ２５４）。

【0296】

一方、ステップＳ２５３において、”１”に設定されたｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}が”１”に設定されたｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}に等しいと判定されたとき、またはステップＳ２５４の後、制御部１４は、ｋ＝Ｋであるか否かを判定する（ステップＳ２５５）。

【0297】

ステップＳ２５５において、ｋ＝Ｋでないと判定されたとき、制御部１４は、ｋ＝ｋ＋１を設定する（ステップＳ２５６）。

【0298】

その後、一連の動作は、ステップＳ２５３に戻り、ステップＳ２５５において、ｋ＝Ｋであると判定されるまで、ステップＳ２５３～ステップＳ２５６が繰り返し実行される。

【0299】

そして、ステップＳ２５５において、ｋ＝Ｋであると判定されると、制御部１４は、保持した全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}からなる網収容変更命令を生成して基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３へ送信する（ステップＳ２５７）。

【0300】

その後、一連の動作は、図５のステップＳ２５へ移行する。

【0301】

このように、図１４に示すフローチャートによれば、”１”に設定された解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}のうち、過去の最新の制御結果ｘ’_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}と一致しない解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}のみが基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３へ送信される。

【0302】

その結果、収容されるべき無線通信網が変更される端末装置のみがハンドオーバー処理を行って収容先の無線通信網を変更する。

【0303】

従って、無線通信システム１０全体における無線通信網の変更を迅速に行うことができる。

【0304】

なお、この発明の実施の形態においては、制御部１４は、”１”に設定された全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}からなる網収容変更命令を生成して基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３へ送信するようにしてもよい。

【0305】

この場合、図５に示すステップＳ２４は、”１”に設定された全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}を抽出するステップと、”１”に設定された全ての解ｘ_{ｕ（ｋ），ｂ（ｋ）}からなる網収容変更命令を生成して基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３へ送信するステップとを含む。

【0306】

なお、目的事項を満たすように全ての端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定する動作は、図５に示すフローチャート（図６～図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１４に示すフローチャートとを含む）に従って、定期的（所定の時間が経過するごと）に実行される。

【0307】

図５に示すフローチャート（図６～図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１４に示すフローチャートとを含む）に従って、目的事項を満たすように全ての端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定し、その決定した無線通信網ｂに端末装置ｕを接続および／または切断する制御を行う場合、通信開始からの継続時間ｅ_ｕを数百ｍｓｅｃに設定し、経過時間ｅｌｐ＿ｕを数十ｍｓｅｃに設定すると、無線通信システム１０におけるスループットが向上することがシミュレーションによって確認された。

【0308】

この発明の実施の形態においては、制御装置１の動作は、ソフトウェアによって実現されてもよい。この場合、制御装置１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）を備える。そして、ＲＯＭは、図５に示すフローチャート（図６～図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１４に示すフローチャートとを含む）の各ステップからなるプログラムＰｒｏｇ＿Ａを記憶する。

【0309】

ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿Ａを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿Ａを実行して、制約条件の下で、要求事項を満たすように各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続すべき無線通信網を決定し、その決定された接続先の無線通信網に各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。ＲＡＭは、ＣＰＵが目的関数を数理計画法を用いて解くときの一時的なメモリとして使用される。

【0310】

また、プログラムＰｒｏｇ＿Ａは、ＣＤ，ＤＶＤ等の記録媒体に記録されて流通してもよい。プログラムＰｒｏｇ＿Ａを記録した記録媒体がコンピュータに装着されると、コンピュータは、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿Ａを読み出して実行し、制約条件の下で、要求事項を満たすように各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続すべき無線通信網を決定し、その決定された接続先の無線通信網に各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0311】

従って、プログラムＰｒｏｇ＿Ａを記録した記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

【0312】

［実施の形態２］
図１５は、実施の形態２による無線通信システムの概略図である。図１５を参照して、無線通信システム１０Ａは、図１に示す無線通信システム１０の制御装置１を制御装置１Ａに変えたものであり、その他は、無線通信システム１０と同じである。

【0313】

制御装置１Ａは、制御装置１と同じ方法によって、各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定する決定処理１を実行する。

【0314】

その後、制御装置１Ａは、後述する方法によって、各端末装置ｕに付与されるインセンティブが最大になるように各端末装置ｕを接続すべき無線通信網ｂを決定する決定処理２を実行する。

【0315】

そうすると、制御装置１Ａは、決定処理１による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続したときの目的事項ＴＲＧ１と、決定処理２による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続したときの目的事項ＴＲＧ２とを演算する。そして、制御装置１Ａは、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れているとき、決定処理１による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御し、目的事項ＴＲＧ２が目的事項ＴＲＧ１よりも優れているとき、決定処理２による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0316】

図１６は、図１５に示す制御装置１Ａの概略図である。図１６を参照して、制御装置１Ａは、図２に示す制御装置１の制御部１４を制御部１４Ａに変えたものであり、その他は、制御装置１と同じである。

【0317】

制御部１４Ａは、決定処理１を実行し、決定処理１による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続したときの目的事項ＴＲＧ１を演算する。

【0318】

また、制御部１４Ａは、後述する方法によって、複数の無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４の各々に端末装置（端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３のいずれか）を接続した場合に付与されるインセンティブを用いて、複数の無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４の各々に端末装置（端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３のいずれか）を接続した場合に端末装置（端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３のいずれか）が受ける効用を求め、その求めた複数の効用のうち最大の効用が得られるように複数の無線通信網ＣＮＷ１～ＣＮＷ４のいずれに端末装置（端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３のいずれか）を接続すべきかを示す選択指標を複数の端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の全てについて決定する決定処理２を実行する。

【0319】

そして、制御部１４Ａは、決定処理２による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続したときの目的事項ＴＲＧ２を演算する。

【0320】

そうすると、制御部１４Ａは、目的事項ＴＲＧ１および目的事項ＴＲＧ２のいずれが優れているかを判定する。そして、制御部１４Ａは、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定したとき、決定処理１による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0321】

一方、制御部１４Ａは、目的事項ＴＲＧ２が目的事項ＴＲＧ１よりも優れていると判定したとき、決定処理２による決定結果に基づいて無線通信網ｂに各端末装置ｕを接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0322】

複数の選択指標の決定方法について説明する。まず、複数の選択指標の決定に用いられる記号について説明する。

【0323】

インセンティブＲ_ｕ，ｂは、端末装置ｕに付与されるものであり、例えば、ポイント等の金銭的なインセンティブ、通信費の動的な設定、および無線通信網への接続許可等である。そして、インセンティブＲ_ｕ，ｂは、負のインセンティブも含む。即ち、負のインセンティブＲ_ｕ，ｂは、無線通信網ｂ以外の無線通信網へ接続することを推奨することと同義である。

【0324】

インセンティブＲ_ｕ，ｂが提示された場合の端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の利己的な振る舞いを予測するモデルを定義する。

【0325】

端末装置ｕは、時刻ｔにおいて、通信事業者から無線通信網ｂに接続するインセンティブとしてＲ_ｕ，ｂが提示されたとき、無線通信網ｂに接続したときの効用Ｕ_ｕ，ｂが最大となるような無線通信網ｂ∈Ｂを合理的に選択し、無線通信網ｂに接続する。

【0326】

Ｘ_ｕ，ｂは、端末装置ｕの無線通信網ｂの選択を表す選択指標であり、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続する場合に”１”に設定され、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続しない場合に”０”に設定される。

【0327】

但し、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の各々が１つの無線通信網にのみ接続するとした場合、Ｘ_ｕ，ｂを集合Ｂに含まれる全ての無線通信網ｂについて合計した値は、“１”である。つまり、接続した無線通信網ｂに関してＸ_ｕ，ｂ＝１となり、その以外の網ｂ’については、Ｘ_ｕ，ｂ＝０となる。

【0328】

このように、Ｘ_ｕ，ｂは、“１”または“０”の値を取るが、変数としては、概念上、“０”と“１”との間の値も取り得る。

【0329】

時刻ｔにおける効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）は、次式によって表される。

【0330】

【数11】

【0331】

従って、効用の期待値である期待効用は、次式によってモデル化される。

【0332】

【数12】

【0333】

式（１２）において、ｆ_ｕ，ｂ（ｔ）は、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続した場合の通信レートである。γ_ｕ，ｂは、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続した場合の通信コスト、つまり、スループット当たりの通信費である。Ｒ_ｕ，ｂ（ｔ）は、通信事業者から提示される無線通信網ｂに接続したときのインセンティブである。

【0334】

λ_ｕは、端末装置ｕもしくはその利用者が無線通信網の選択に際して、通信レート等の通信品質と、通信費またはインセンティブ等を含む費用のどちらを重要視するかを示す定数である。λ_ｕが大きいほど、費用を重要視することを示す。

【0335】

なお、式（１２）の右辺の（Ｒ_ｕ，ｂ（ｔ）－γ_ｕ，ｂｆ_ｕ，ｂ（ｔ））の項は、負になることもある。

【0336】

式（１２）における通信レートｆ_ｕ，ｂ（ｔ）は、無線通信網ｂに接続している端末装置の個数ｎ_ｂ（ｔ）と、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続した場合の無線品質とを用いて導出される。例えば、無線通信網ｂがＷｉ－Ｆｉ網である場合、非特許文献６に示されている解析モデルを用いて通信レートｆ_ｕ，ｂ（ｔ）を求めることができる。また、無線通信網ｂがＬＴＥ（Long Term Evolution）網等の移動通信網である場合、非特許文献７に示されている解析モデルを用いて通信レートｆ_ｕ，ｂ（ｔ）を求めることができる。

【0337】

また、式（１２）におけるλ_ｕは、上述したように定数であり、予め既知であり、γ_ｕ，ｂ（ｔ）は、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続した場合の通信費であるので、既知である。

【0338】

更に、式（１２）におけるＲ_ｕ，ｂ（ｔ）は、通信事業者から付与されるインセンティブであり、既知である。

【0339】

従って、効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）が最大になるように無線通信網ｂ∈Ｂを合理的に選択し、Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定できる。

【0340】

端末装置ｕが無線通信網ｂに接続した場合の無線品質は、無線通信網側で計測可能であるが、一方、無線通信網ｂに接続される端末装置の個数ｎ_ｂ（ｔ）については、端末装置ｕが、どの無線通信網に接続するかを予測することで導出する。

【0341】

端末装置ｕの個数ｎ_ｂ（ｔ）は、次式によって導出される。

【0342】

【数13】

【0343】

各無線通信網ｂに接続する端末装置ｕの個数ｎ_ｂ（ｔ）を推定するためには、端末装置の無線通信網の選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を推定する必要がある。

【0344】

端末装置の無線通信網の選択の変化を次式のようにモデル化することで端末装置の振る舞いを推定する。

【0345】

【数14】

【0346】

式（１４）において、Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）は、端末装置ｕが無線通信網ｂを選択したときの効用である。また、Ｕ_ｕ（ｔ）は、端末装置ｕの平均効用である。

【0347】

そして、端末装置ｕが無線通信網ｂに接続したときの効用が、端末装置ｕが他の無線通信網に接続したときの平均的な効用よりも大きい場合、無線通信網ｂに接続することを選択し、端末装置ｕが他の無線通信網に接続したときの平均的な効用以下である場合、無線通信網ｂ以外の無線通信網に接続することを選択する。

【0348】

つまり、式（１４）を用いて、ある無線通信網ｂに接続したときの端末装置ｕの効用が最大になるように選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を推定する。

【0349】

端末装置ｕは、式（１４）において、ｄＸ_ｕ，ｂ（ｔ）／ｄｔ≠０である限り、無線通信網の選択を変更する。つまり、ｄＸ_ｕ，ｂ（ｔ）／ｄｔ＝０となったときが、端末装置ｕの無線通信網の選択値である。

【0350】

従って、式（１４）において、ｄＸ_ｕ，ｂ（ｔ）／ｄｔ＝０を解くことにより、端末装置ｕの無線通信網の選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を求める。

【0351】

そして、その求めた選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を式（１３）に代入して無線通信網ｂに接続される端末装置ｕの個数ｎ_ｂ（ｔ）を推定する。

【0352】

これによって、通信事業者がインセンティブＲ_ｕ，ｂ（ｔ）を提示したときに無線通信網ｂに接続する端末装置ｕの個数ｎ_ｂ（ｔ）をモデル化できる。

【0353】

従って、制御部１４Ａは、式（１１）および式（１２）を式（１４）に代入し、ｄＸ_ｕ，ｂ（ｔ）／ｄｔ＝０を解くことにより、端末装置ｕの無線通信網の選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定する。この場合、制御部１４Ａは、端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３の全てについて選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定する。

【0354】

無線通信システム１０Ａの動作は、図４に示すフローチャートに従って実行される。図１７は、実施の形態２において接続先の無線通信網に接続されるように基地局および端末装置を制御する動作を説明するためのフローチャートである。

【0355】

図１７を参照して、一連の動作が開始されると、制御部１４Ａは、決定処理１によって、全ての端末装置ｕについて変数ｘ_ｕ，ｂを決定する（ステップＳ３１）。より具体的には、制御部１４Ａは、図６から図１３のいずれかに示すフローチャートに従って、全ての端末装置ｕについて変数ｘ_ｕ，ｂを決定する。

【0356】

その後、制御部１４Ａは、決定処理２によって、全ての端末装置ｕについて選択指標Ｘ_ｕ，ｂを決定する（ステップＳ３２）。

【0357】

そして、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（１Ａ），（２）～（７）のいずれかに代入して目的事項ＴＲＧ１を演算する（ステップＳ３３）。引き続いて、制御部１４Ａは、選択指標Ｘ_ｕ，ｂを後述する式（１５）～式（２１）のいずれかに代入して目的事項ＴＲＧ２を演算する（ステップＳ３４）。

【0358】

そうすると、制御部１４Ａは、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れているか否かを判定する（ステップＳ３５）。

【0359】

この場合、目的事項ＴＲＧ１が式（１Ａ）によって演算される無線通信システム１０Ａの総スループットを最大化することである場合、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（１Ａ）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１５）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）よりも大きいとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定し、変数ｘ_ｕ，ｂを式（１Ａ）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１５）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）以下であるとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定する。

【0360】

【数15】

【0361】

また、目的事項ＴＲＧ１が式（２）によって演算される無線通信システム１０Ａにおける端末装置間のスループットの公平性を最大化することである場合、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（２）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１６）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）よりも大きいとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定し、変数ｘ_ｕ，ｂを式（２）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１６）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）以下であるとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定する。

【0362】

【数16】

【0363】

更に、目的事項ＴＲＧ１が式（３）によって演算される無線通信システム１０Ａにおける制御オーバーヘッドの最小化である場合、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（３）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１７）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）よりも小さいとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定し、変数ｘ_ｕ，ｂを式（３）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１７）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）以上であるとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定する。

【0364】

【数17】

【0365】

更に、目的事項ＴＲＧ１が式（４）によって演算される無線通信システム１０Ａにおけるスループットの最大化と制御オーバーヘッドの最小化との両立である場合、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（４）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１８）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）よりも大きいとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定し、変数ｘ_ｕ，ｂを式（４）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１８）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）以下であるとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定する。なお、制御部１４Ａは、式（１８）によって目的事項ＴＲＧ２を演算するとき、αの具体値を予め保持している。

【0366】

【数18】

【0367】

更に、目的事項ＴＲＧ１が式（５）によって演算される無線通信システム１０Ａにおけるスループットの公平性と制御オーバーヘッドの最小化との両立である場合、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（５）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１９）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）よりも大きいとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定し、変数ｘ_ｕ，ｂを式（５）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（１９）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）以下であるとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定する。なお、制御部１４Ａは、式（１９）によって目的事項ＴＲＧ２を演算するとき、αの具体値を予め保持している。

【0368】

【数19】

【0369】

更に、目的事項ＴＲＧ１が式（６）によって演算される無線通信システム１０Ａにおける無線通信網の負荷の平滑化である場合、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（６）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（２０）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）よりも小さいとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定し、変数ｘ_ｕ，ｂを式（６）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（２０）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）以上であるとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定する。

【0370】

【数20】

【0371】

更に、目的事項ＴＲＧ１が式（７）によって演算される無線通信システム１０Ａにおける遅延の最小化である場合、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂを式（７）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（２１）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）よりも小さいとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定し、変数ｘ_ｕ，ｂを式（７）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ１）が選択指数Ｘ_ｕ，ｂを次式（２１）に代入したときの演算値（＝目的事項ＴＲＧ２）以上であるとき、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定する。

【0372】

【数21】

【0373】

ステップＳ３５において、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていると判定されたとき、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂに基づいて端末装置ｕを無線通信網ｂに接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する（ステップＳ３６）。

【0374】

一方、ステップＳ３５において、目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定されたとき、制御部１４Ａは、目的事項ＴＲＧ２が目的事項ＴＲＧ１よりも優れているか否かを判定する（ステップＳ３７）。この場合、制御部１４Ａは、ステップＳ３５において説明した方法と同様の方法によって、目的事項ＴＲＧ２が目的事項ＴＲＧ１よりも優れているか否かを判定する。

【0375】

ステップＳ３７において、目的事項ＴＲＧ２が目的事項ＴＲＧ１よりも優れていると判定されたとき、制御部１４Ａは、選択指数Ｘ_ｕ，ｂに基づいて端末装置ｕを無線通信網ｂに接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する（ステップＳ３８）。

【0376】

一方、ステップＳ３７において、目的事項ＴＲＧ２が目的事項ＴＲＧ１よりも優れていないと判定されたとき、制御部１４Ａは、変数ｘ_ｕ，ｂおよび選択指数Ｘ_ｕ，ｂのいずれかに基づいて端末装置ｕを無線通信網ｂに接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する（ステップＳ３９）。そして、ステップＳ３６，Ｓ３８，Ｓ３９のいずれかの後、一連の動作が終了する。

【0377】

ステップＳ３９において、変数ｘ_ｕ，ｂおよび選択指数Ｘ_ｕ，ｂのいずれかに基づいて端末装置ｕを無線通信網ｂに接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御するのは、ステップＳ３９は、ステップＳ３５において目的事項ＴＲＧ１が目的事項ＴＲＧ２よりも優れていないと判定され、かつ、ステップＳ３７において目的事項ＴＲＧ２が目的事項ＴＲＧ１よりも優れていないと判定された場合、即ち、目的事項ＴＲＧ１と目的事項ＴＲＧ２との間に優劣が無い場合に実行されるので、変数ｘ_ｕ，ｂおよび選択指数Ｘ_ｕ，ｂのいずれに基づいて端末装置ｕを無線通信網ｂに接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御しても同じ目的事項を達成できるからである。

【0378】

図１８は、図１７のステップＳ３２の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。図１８を参照して、図１７のステップ３１の後、制御部１４Ａは、全ての端末装置１～Ｎにおける定数λ_１～λ_Ｎ、端末装置１～Ｎの各々を無線通信網１～Ｂの各々に接続したときのインセンティブＲ_１，１（ｔ）～Ｒ_１，Ｂ（ｔ）；Ｒ_２，１（ｔ）～Ｒ_２，Ｂ（ｔ）；・・・；Ｒ_Ｎ，１（ｔ）～Ｒ_Ｎ，Ｂ（ｔ）および端末装置１～Ｎの各々を無線通信網１～Ｂの各々に接続したときの通信コストγ_１，１～γ_１，Ｂ；γ_２，１～γ_２，Ｂ；・・・；γ_Ｎ，１～γ_Ｎ，Ｂを受け付ける（ステップＳ３２１）。

【0379】

そして、制御部１４Ａは、ｕ＝１およびｂ＝１を設定する（ステップＳ３２２）。その後、制御部１４Ａは、上述した方法によって、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続したときの通信レートｆ_ｕ，ｂ（ｔ）を求める（ステップＳ３２３）。

【0380】

引き続いて、制御部１４Ａは、式（１１）を用いて、端末装置ｕを無線通信網ｂに接続したときの効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）を求める（ステップＳ３２４）。

【0381】

更に、制御部１４Ａは、式（１２）を用いて平均効用Ｕ_ｕ（ｔ）を求める（ステップＳ３２５）。

【0382】

そうすると、制御部１４Ａは、効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）を全ての無線通信網ｂについて求めたか否かを判定する（ステップＳ３２６）。

【0383】

ステップＳ３２６において、効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）を全ての無線通信網ｂについて求めていないと判定されたとき、制御部１４Ａは、ｂ＝ｂ＋１を設定する（ステップＳ３２７）。

【0384】

その後、一連の動作は、ステップＳ３２３へ移行し、ステップＳ３２６において、効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）を全ての無線通信網ｂについて求めたと判定されるまで、ステップＳ３２３～ステップＳ３２７が繰り返し実行される。

【0385】

そして、ステップＳ３２６において、効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）を全ての無線通信網ｂについて求めたと判定されると、制御部１４Ａは、効用Ｕ_ｕ，ｂ（ｔ）および平均効用Ｕ_ｕ（ｔ）を式（１４）に代入して端末装置ｕの選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定する（ステップＳ３２８）。

【0386】

その後、制御部１４Ａは、全ての端末装置ｕの選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定したか否かを判定する（ステップＳ３２９）。

【0387】

ステップＳ３２９において、全ての端末装置ｕの選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定していないと判定されたとき、制御部１４Ａは、ｕ＝ｕ＋１を設定する（ステップＳ３３０）。

【0388】

その後、一連の動作は、ステップＳ３２３へ移行し、ステップＳ３２９において、全ての端末装置ｕの選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定したと判定されるまで、ステップＳ３２３～ステップＳ３３０が繰り返し実行される。

【0389】

そして、ステップＳ３２９において、全ての端末装置ｕの選択指標Ｘ_ｕ，ｂ（ｔ）を決定したと判定されると、一連の動作は、図１７のステップＳ３３へ移行する。

【0390】

このように、図１７に示すフローチャート（図１８に示すフローチャートを含む）に従って全ての端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を実行することによって、端末装置ｕの利己的な無線通信網ｂへの接続を排除して全ての端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を決定する決定処理１と、端末装置ｕの利己的な無線通信網ｂへの接続を許容して全ての端末装置ｕの無線通信網ｂへの接続を決定する決定処理２とを比較し、決定処理１および決定処理２のうちの優れている決定処理（決定処理１，２のいずれか）における決定結果に基づいて全ての端末装置ｕを無線通信網ｂに接続できる。その結果、決定処理１における決定結果に基づいて全ての端末装置ｕを無線通信網ｂに接続する場合の無線通信システム１０Ａの目的事項を少なくとも実現した上で、無線通信システム１０Ａの目的事項を更に向上できる。

【0391】

この発明の実施の形態においては、制御装置１Ａの動作は、ソフトウェアによって実現されてもよい。この場合、制御装置１Ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭを備える。そして、ＲＯＭは、図１７に示すフローチャート（図６～図１３のいずれかに示すフローチャートと、図１４に示すフローチャートと、図１８に示すフローチャートを含む）の各ステップからなるプログラムＰｒｏｇ＿Ｂを記憶する。

【0392】

ＣＰＵは、ＲＯＭからプログラムＰｒｏｇ＿Ｂを読み出し、その読み出したプログラムＰｒｏｇ＿Ｂを実行して、要求事項を満たすように各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続すべき無線通信網を決定し、その決定された接続先の無線通信網に各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。ＲＡＭは、ＣＰＵが目的関数を数理計画法を用いて解くときの一時的なメモリとして使用される。

【0393】

また、プログラムＰｒｏｇ＿Ｂは、ＣＤ，ＤＶＤ等の記録媒体に記録されて流通してもよい。プログラムＰｒｏｇ＿Ｂを記録した記録媒体がコンピュータに装着されると、コンピュータは、記録媒体からプログラムＰｒｏｇ＿Ｂを読み出して実行し、要求事項を満たすように各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続すべき無線通信網を決定し、その決定された接続先の無線通信網に各端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を接続するように基地局ＢＳ１～ＢＳ４および端末装置ＴＭ１～ＴＭ１３を制御する。

【0394】

従って、プログラムＰｒｏｇ＿Ｂを記録した記録媒体は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

【0395】

実施の形態２におけるその他の説明は、実施の形態１における説明と同じである。

【0396】

上述した実施の形態１，２によれば、この発明の実施の形態による制御装置は、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網に接続されるように制御する制御装置であって、
各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する制御情報収集部と、
制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報を記憶する制御情報記憶部と、
制御情報収集部によって収集された複数の端末制御情報および複数の通信網制御情報に基づいて、要求事項を満たすことを阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を無線通信網に与える端末装置を無線通信網に接続しないようにする制約条件の下で、要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を決定する第１の決定処理を所定時間が経過するごとに実行し、第１の決定処理が実行されるごとに、第１の決定処理によって決定された無線通信網に各端末装置が接続されるように複数の無線通信網の複数の基地局と前記複数の端末装置とを制御する制御部とを備えていればよい。

【0397】

また、この発明の実施の形態によるコンピュータに実行させるためのプログラムは、複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を要求事項を満たすように複数の無線通信網から決定し、その決定した無線通信網への端末装置の接続制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
制御情報収集部が、各々が端末装置の制御情報である複数の端末制御情報と、各々が無線通信網の制御情報である複数の通信網制御情報とを収集する第１のステップと、
制御情報記憶部が、前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報と、過去の制御結果とを記憶する第２のステップと、
制御部が、前記制御情報収集部によって収集された前記複数の端末制御情報および前記複数の通信網制御情報に基づいて、前記要求事項を満たすことを阻害し、かつ、閾値よりも大きい負荷を前記無線通信網に与える端末装置を前記無線通信網に接続しないようにする制約条件の下で、前記要求事項を満たすことを目的とする目的関数を数理計画法を用いて解くことにより、前記複数の端末装置の各々が接続されるべき無線通信網を決定する第１の決定処理を所定時間が経過するごとに実行し、前記第１の決定処理が実行されるごとに、前記第１の決定処理によって決定された無線通信網に各端末装置が接続されるように前記複数の無線通信網の複数の基地局と前記複数の端末装置とを制御する第３のステップとをコンピュータに実行させればよい。

【0398】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0399】

この発明は、制御装置、その制御装置を備えた無線通信システム、コンピュータに実行させるためのプログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用される。

【符号の説明】

【0400】

１，１Ａ制御装置、２～４網制御装置、ＢＳ１～ＢＳ４基地局、ＣＮＷ１～ＣＮＷ４無線通信網、ＴＭ１～ＴＭ１３端末装置、１０，１０Ａ無線通信システム、１１接続インターフェース、１２制御情報収集部、１３制御情報記憶部、１４，１４Ａ制御部。

【図1】