コグニティブ無線を支える新世代ワイヤレスネットワーク

このようにコグニティブ無線は現在の無線機に周囲の電波利用環境をセンシングし、その結果に基づき最適な周波数や通信方式を選択する方式であるが、各無線機が独自の判断で、周波数、通信システムを選択することは、場合によっては干渉を増大させることになる。そこで、このコグニティブ無線を支えるネットワークのサポートが非常に重要になる。

図2に現在検討しているコグニティブ無線用ワイヤレスネットワーク「コグニティブ無線クラウド」の概要を示す。

コグニティブ無線クラウドにおいては、各無線機内部にはCTM（Cognitive Terminal Manager）という電波の利用環境の認識などを行う機能が具備されている。またネットワーク上には、CNM（Cognitive Network Manager）という周波数割り当てなどを管理する機能が具備されたサーバが分散配置されている。

まず、無線機器に具備されたCTMは取得した電波利用環境のセンシング結果を、ネットワーク側に分散的に設置されたCNMを具備したサーバに送る。CNMの方でこれらの情報を整理し、ユーザの位置に応じて好適な周波数や通信システムの提案をCTMに対して行う。CTMは最終的にこれらの情報をもとに利用する周波数や通信システムを選択して、無線通信を行う。

このようなネットワークを用いることにより、全体の干渉を回避しつつ、ユーザ中心で、必要な最適な周波数や通信システムを選択することができる。現在、このCNM、CTMの基本機能、通信すべき情報、基本手順などは、IEEE1900.4などでも標準化が行われつつある。

コグニティブ無線の導入に向けたシナリオ

このようなコグニティブ無線／無線ネットワークの導入に向けたシナリオとしては、まず、第一段階として、携帯電話事業者に代表されるオペレータの中でサービス向上のために導入されることが考えられる。この場合、各事業者内で運用する携帯端末にセンシング機能を具備させ、そのセンシング結果に基づき、ネットワーク内のCNMに相当するサーバなどと協調しながら、ユーザの通信帯域を確保するために必要となる周波数、通信システムを決定する。

第二段階は、このコグニティブ無線の機能を複数のオペレータで利用するというシナリオである。各携帯端末は、複数のオペレータで運用されている無線システムをセンシングする。その結果に基づき、第1段階と同様にネットワーク内のCNMに相当するサーバなどと協調しながら、ユーザの周波数、通信システムを決定する。

これが実現できると、地震などで1つのオペレータのネットワークが使えなくなった場合においても、代替回線を用いて通信することができる。

第三段階は、このコグニティブ無線を新しい通信システムとして用いるものである。この新しい無線通信システムは、現在事業者に対して割り当てられている周波数帯と重畳させて周波数を割り当てる。そして、新無線システムの基地局（もしくはアクセスポイント）と端末は事業者の電波の利用環境をセンシングし、その結果に基づき、使用すべき周波数、通信方式を決定する。

この実現のためには、既存の事業者と新規事業者との間で電波の共同利用のための協調が必要になり、制度面でも早期の検討が望まれる。また、新規事業者は端末のみならず、基地局／アクセスポイントにも干渉を検知するセンシング機能が必要となる。次のページではこのコグニティブ無線機の実現を目指した研究開発項目の成果と最新の研究成果について示す。 次のページ