JP2004201152A

JP2004201152A - 移動局装置、固定局装置、無線ネットワークシステム

Info

Publication number: JP2004201152A
Application number: JP2002369262A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Chagi; 宏之茶木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】消費電力の低減並びにセキュリティ性の向上させた無線ネットワークシステムを構築する。
【解決手段】伝播状況が悪化して通信速度を順次下げるフォールバックが行われる直前に、現在所属する固定局ＡＰ−１の送信出力を上げ、極力現在の通信速度が保てるようにする。また、同時に他の固定局ＡＰ−２等を検索し、応答のあった固定局ＡＰとの通信速度を算出する。現在帰属している固定局ＡＰ−１より高い送伝速度が得られる場合、現在の固定局ＡＰ−１への帰属を解除し、新しい固定局ＡＰ−２への帰属を試みる。帰属解除の通知を受けた方の固定局ＡＰ−２は、電波の出力電力をその固定局ＡＰに所属する他の移動局ＳＴＡとの通信が可能な範囲まで小さくなるよう送信出力の制御を行って消費電力の低減を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に移動局が固定局間を移動してローミングする、移動局装置、固定局装置、無線ネットワークシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線ネットワークシステムは、電池駆動の移動局の動作時間を長くするために、固定局と交信する移動局の送信電力の制御を行おうとするものである。（例えば、特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平９-６４８１４号公報（第８〜９頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特許文献１の技術は、固定局と部屋から部屋に移動するＴＶ等の移動局を無線ネットワークとして通信可能とした場合に、固定局が常時認識信号を送出して移動局との通信に備える必要があるため、固定局に不要な電力消費が発生していた。
【０００５】
この発明の目的は、消費電力の低減させた無線ネットワークシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明の移動局装置は、異なる周波数帯で通信可能な無線インターフェースと、前記無線インターフェースの通信速度を算出する通信速度算出手段と、前記無線インターフェースが第１の固定局との通信の際に使用している周波数帯における前記通信速度算出手段の結果に基づき、前記第１の固定局に送信出力を設定する固定局送信出力設定手段と、前記固定局送信出力設定手段による通信速度の上昇がなかった場合、前記第１の固定局に第２の固定局の起動を依頼する固定局起動依頼手段と、前記固定局起動依頼手段によって前記第２の固定局の起動依頼をした後、前記無線インターフェースで他方の周波数を使用して通信可能な前記第２の固定局の応答を求める固定局探索手段と、前記第１の固定局との通信速度より、前記固定局探索手段に応答した第２の固定局との通信速度が上回った場合に、移動前の前記第１の固定局の情報とともに帰属要求を送信することにより、前記無線インターフェースで前記第２の固定局との通信に使用する周波数帯を切り換える帰属変更手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の固定局装置は、上記した移動局装置からの依頼に応じて無線インターフェースの送信出力を制御する電源制御手段と、前記無線インターフェースにより受信する移動局からの帰属要求を受理する場合に、移動前の第１の固定局に対し帰属解除通知を行う帰属管理手段と、第２の固定局の前記帰属管理手段からの帰属解除通知を受信した場合に、移動した移動局以外の移動局が前記固定局探索手段を用いて前記第１の固定局を探すまで、前記電源制御手段を用いて送信出力を下げる移動局管理手段とを具備することを特徴とする。
【０００８】
さらに、この発明の無線ネットワーク装置は、上記した移動局装置に基づき構成される複数の移動局装置と、有線インターフェースにより相互接続された上記した固定局装置に基づき構成される複数の固定局装置とから構成したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この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。
まず、この発明の実施の形態を説明する前に、この発明が家庭の無線ネットワークに適用された場合における固定局と移動局の関係について、図１の模式図を用いて説明する。
【００１０】
無線ネットワークでは、固定局はその存在を移動局に知らせるためにビーコン信号を送出し、この信号を検知した移動局はその固定局に参加し通信を行うものである。また、現在所属する固定局との距離が離れすぎたため通信が困難な場合あるいは通信の合間に、移動局は他の固定局を探索することで、通信条件のよりよい固定局を探索している。
【００１１】
図１において、イーサーネット等で接続された有線ネットワークを構成し、映像データを共有している複数の固定局ＡＰ−１，ＡＰ−２から，無線により映像データ等を受信するバッテリ駆動の移動局ＳＴＡである液晶ＴＶ等がある。
【００１２】
移動局ＳＴＡが持ち運ばれた先でも、再生できるように固定局は待機する必要がある。しかしながら、一般の家庭内では、固定局と通信を行う移動局の数は限られ、また一箇所に停留することが予想される。移動局ＳＴＡが一方の固定局ＡＰ−２に集中した場合等は、他の固定局ＡＰ−１は不必要な電力消費を行うことになる。以下、この不必要な電力消費を低減させる、この発明について説明する。
【００１３】
図２および図３は、この発明の一実施の形態の構成例について説明するためのもので、図２は移動局のブロック図、図３は固定局のブロック図である。
図２の移動局ＳＴＡは、２チャンネルとした例を示し、それぞれアンテナＡ１，Ａ２を備えた無線インターフェース１１，１３と、通信速度算出手段１２、１４と、固定局送信出力設定手段１５と、固定局起動依頼手段１６と、固定局探索手段１７と、帰属変更手段１８とから構成される。
【００１４】
また、図３に示す固定局ＡＰは、有線インターフェース２１と、帰属管理手段２２と、無線インターフェース２３と、移動局管理手段２４と、電源制御手段２５とから構成される。
【００１５】
次に、図２の移動局ＳＴＡの動作について図４のフローチャートとともに説明する。無線インターフェース１１と無線インターフェース１３の違いは、使用するチャンネルあるいは周波数帯が異なる点である。説明を分かりやすくするために、無線インターフェース１１を使用して通信できる固定局ＡＰをＡＰ-１、無線インターフェース１３を使用して通信できる固定局ＡＰをＡＰ-２と表記する。つまり、無線インターフェースが使用するチャンネルあるいは周波数帯が同一となるように、予め互いに決めておく。また、この時点で無線インターフェース１１を使用して固定局ＡＰ−１と通信を行っていることとする。
【００１６】
移動局ＳＴＡの無線インターフェース１１が固定局ＡＰ‐１と通信している間、通信速度算出手段１２は、無線インターフェース１１の通信速度を、受信強度やエラーレート等を使用して統計的に算出する（Ｓ４１）。通信速度算出手段１２は、送信速度監視の結果、エラーレートが規定値を超えたかを判定する（Ｓ４２）。エラーレートが規定値を超えた場合、通信速度算出手段１２は、その情報をマイコン２０とともに固定局送信出力設定手段１５および固定局起動依頼手段１６にそれぞれ通知する。
【００１７】
固定局送信出力設定手段１５は、固定局ＡＰ−１に送信出力を上げるよう依頼する（Ｓ４３）。固定局ＡＰ−１と固定局ＳＴＡとの間の通信速度が確保されているかを判断し（Ｓ４４）、確保されていれば、ステップＳ４１に戻り、確保されていなければ固定局起動依頼手段１６で現在通信していない固定局ＡＰ−２を起動するよう固定局ＡＰ−１に依頼する（Ｓ４５）。
【００１８】
固定局探索手段１７は、固定局ＡＰ−２に対して、アクティブスキャンを行う。アクティブスキャンで送信するプローブフレームが受信できた場合、固定局ＡＰはアクティブスキャンに応答（プローブ応答）する。移動局ＳＴＡの通信速度算出手段１４は、アクティブスキャンを行った結果検索できた固定局ＡＰ-２との通信速度を、無線ネットワークを識別するＳＳ（Service Set）ＩＤ、サポート通信速度等の情報が入ったプローブ応答の受信強度とエラー発生率から算出する（Ｓ４６）。
【００１９】
以上の算出結果を用いて、帰属変更手段１８は現在の固定局ＡＰ-１と他の固定局ＡＰ−２のどちらの方がより効率よく通信できるかを判定する（Ｓ４７）。
ステップＳ４７において、通信速度算出手段１４での結果が通信速度算出手段１２より速い場合、通信に用いる無線インターフェース１１を無線インターフェース１３に変更し、固定局ＡＰ-２に対してアソシエーションを行う（Ｓ４９）。まず、プローブ応答の情報から同期確立をして、移動局ＳＴＡの送信タイミングを固定局ＡＰ-２に合わせる。次に、移動前の固定局ＡＰ−１情報を特定できるアドレスが記載されているアソシエーション要求パケットを送信して新しい固定局ＡＰ−２への参加を依頼する。アソシエーションが成功したら、切換手段１９のスイッチＳ１，Ｓ２を図示の切り換え状態から逆に切り換え、無線インターフェース１１と１３を取り換えた形でステップＳ４１から動作を始める。
【００２０】
逆に、通信速度算出手段１２での結果が通信速度算出手段１４よりよい場合、固定局ＡＰ-１との通信を続けることになるが、送信出力変更要求を行った結果として通信速度が確保できているかを判定する（Ｓ４８）。現状の通信速度が保てない場合は、搬送波の変調方式や誤り検出や訂正のための符号化率を変更することにより、伝送レートを下げる（Ｓ５０）。
【００２１】
次に、図３の固定局ＡＰの動作について、図５〜図７を参照しながらさらに説明する。以下の説明で使用するスリープモードとは、有線インターフェース２１経由でのパケットを処理できるが、無線インターフェース２３は、定期的に受信可能な状態に復旧する、あるいは送信受信も全くしない状態とする。
【００２２】
図５のステップＳ５１において、固定局ＡＰ−１がスリープモードの場合、有線インターフェース２１は、パケットの受信に備える。受信があった場合、図６に示すように有線インターフェース２１経由で受信したパケットが固定局ＡＰ−２からの依頼であるのかを判定する（Ｓ６１）。そのパケットが固定局ＡＰ−２からの起動要求の場合、固定局ＡＰ−１はスリープモードから抜ける（Ｓ６２）。ビーコン信号を送信し、移動局ＳＴＡからのアクティブスキャンに備える。このとき、電源制御手段２５は送信出力を最大にしてもよい。プローブフレームが受信できた場合、固定局ＡＰ−１はアクティブスキャンに移動局ＳＴＡはＳＳＩＤ、サポート通信速度等の情報が入ったプローブ応答フレームを無線インターフェース２３から送信する。
【００２３】
ステップＳ５１において、固定局ＡＰ−１がスリープモードでない場合、固定局ＡＰ−１は、移動局ＳＴＡからの受信依頼に待機する（Ｓ５２）。移動局ＳＴＡからのアソシエーション要求パケットを受信した場合（Ｓ５３）、固定局ＡＰ−１は要求してきた移動局ＳＴＡに、他の移動局ＳＴＡと区別するためのステーション識別子を割り当て、その情報を含めて応答フレームであるアソシエーション応答フレームを返信する（Ｓ５６）。アソシエーション要求パケットにある移動元の固定局ＡＰ−２に対してアソシエーション情報を送信し、移動局ＳＴＡの移動が完了したことを通知する。
【００２４】
移動局ＳＴＡから起動要請があった場合、固定局ＡＰ−１の有線インターフェース２１を使用して、固定局ＡＰ−２にパケットを送り、起動状態にする（Ｓ５５）。例えば、自分が所属するサブネット内に決められたパケットをブロードキャスト通知する。
【００２５】
無線インターフェース２３で受信したフレームが、移動局ＳＴＡから送信出力の変更要請であった場合、電源制御手段２５は、無線インターフェース２３の送信出力を上げる（Ｓ５７）。これにより、通信速度の低下を避けることが期待できる。また、この通知を固定局ＡＰ−２に転送してもよい。
【００２６】
ステップＳ５２において、無線インターフェース２３で受信する移動局ＳＴＡからの依頼がなかった場合、図７に示すように、有線インターフェース２１経由の依頼の受信待機に入る（Ｓ７１）。このとき受信した通知がデアソシエーション要求の場合（Ｓ７２）、帰属管理手段２２は、通知された移動局ＳＴＡのステーション識別子を削除し、登録を抹消する（Ｓ７３）。
【００２７】
固定局ＡＰ−１が有線インターフェース２１において、固定局ＡＰ−２からの送信出力変更依頼を受信した場合、電源制御手段２５は、送信出力を最大にして移動局ＳＴＡからのアクティブスキャンに備える（Ｓ７６）。プローブフレームが受信できた場合、固定局ＡＰ−１はアクティブスキャンに移動局ＳＴＡはＳＳＩＤ、サポート通信速度等の情報が入ったプローブ応答を無線インターフェース２３から送信する。
【００２８】
移動局ＳＴＡが移動前の固定局ＡＰ−２情報も記載されているアソシエーション要求パケットを送信して新しい固定局ＡＰ−１への参加を依頼してきた場合（Ｓ５３）、これを受けた固定局ＡＰ−１は要求してきた端末にステーション識別子を割り当て、アソシエーション応答フレームを返信する。移動局ＳＴＡのアソシエーション応答フレームに対するＡＣＫ（acknowledgment：受信したことを告げる信号）を受信した固定局ＡＰ−１は、アソシエーション要求してきた移動局ＳＴＡとの通信設定ができたとして、他の固定局ＡＰ−２へ、アソシエーション情報を送信する（Ｓ５６）。また、帰属管理手段２２は移動局管理手段２４に通知する。
【００２９】
移動局管理手段２４は、固定局ＡＰ−１に所属する移動局ＳＴＡの情報を管理しており、移動した移動局ＳＴＡのほかに登録移動局が圏内にいるか判定する（Ｓ７４）。移動局ＳＴＡに登録がされてない場合、有線インターフェース２１の機能を残しスリープモードに入る（Ｓ７７）。
【００３０】
登録の移動局ＳＴＡがある場合、移動局管理手段２４は電源制御手段２５に通知し、固定局ＡＰ−１と移動局ＳＴＡ間の通信の合間を見て、無線インターフェース２３の送信電力を弱くする（Ｓ７５）。所属する移動局ＳＴＡがアクティブスキャンを開始するまで、段階的に電波の出力電力を小さくする。アクティブスキャンを開始した移動局ＳＴＡが出てきたところで出力を戻すことにより、必要最小限の送信出力にすることができる。この効果として，通信エリアが必要な範囲に限定でき、ネットワークに侵入されデータを改ざんされる可能性が低くなり、セキュリティ性を向上ざせることが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明よれば、固定局は登録されている移動局とだけ交信する状態となるため、固定局での消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の適用される状態について説明するための模式図。
【図２】この発明の実施の形態における移動局の構成を示すブロック図。
【図３】この発明の実施の形態における固定局の構成を示すブロック図。
【図４】図２の移動局の動作について説明するためのフローチャート。
【図５】図３の固定局の動作について説明するためのフローチャート。
【図６】図３の固定局の動作について説明するためのフローチャート。
【図７】図３の固定局の動作について説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１１…無線インターフェース
１２…通信速度算出手段
１３…無線インターフェース
１４…通信速度算出手段
１５…固定局送信出力設定手段
１６…固定局起動依頼手段
１７…固定局探索手段
１８…帰属変更手段
１９…切換手段
２１…有線インターフェース
２２…帰属管理手段
２３…無線インターフェース
２４…移動局管理手段
２５…電源制御手段

Claims

異なる周波数帯で通信可能な無線インターフェースと、
前記無線インターフェースの通信速度を算出する通信速度算出手段と、
前記無線インターフェースが第１の固定局との通信の際に使用している周波数帯における前記通信速度算出手段の結果に基づき、前記第１の固定局に送信出力を設定する固定局送信出力設定手段と、
前記固定局送信出力設定手段による通信速度の上昇がなかった場合、前記第１の固定局に第２の固定局の起動を依頼する固定局起動依頼手段と、
前記固定局起動依頼手段によって前記第２の固定局の起動依頼をした後、前記無線インターフェースで他方の周波数を使用して通信可能な前記第２の固定局の応答を求める固定局探索手段と、
前記第１の固定局との通信速度より、前記固定局探索手段に応答した第２の固定局との通信速度が上回った場合に、移動前の前記第１の固定局の情報とともに帰属要求を送信することにより、前記無線インターフェースで前記第２の固定局との通信に使用する周波数帯を切り換える帰属変更手段とを具備することを特徴とする移動局装置。
前記通信速度算出手段の結果が送受信するコンテンツの伝送レートを下回った際に、前記帰属変更手段を使用することを特徴とする請求項１記載の移動局装置。
請求項１の構成に基づく移動局装置からの依頼に応じて無線インターフェースの送信出力を制御する電源制御手段と、
前記無線インターフェースにより受信する移動局からの帰属要求を受理する場合に、移動前の第１の固定局に対し帰属解除通知を行う帰属管理手段と、
第２の固定局の前記帰属管理手段からの帰属解除通知を受信した場合に、移動した移動局以外の移動局が前記固定局探索手段を用いて前記第１の固定局を探すまで、前記電源制御手段を用いて送信出力を下げる移動局管理手段とを具備することを特徴とする固定局装置。
前記移動局管理手段が帰属している移動局がないと判断した場合に、スリープ状態に設定することを特徴とする請求項３記載の固定局装置。
登録している移動局との通信状況に応じて前記帰属管理手段を使用することを特徴とする請求項３記載の固定局装置。
請求項１に基づき構成される複数の移動局装置と、有線インターフェースにより相互接続された請求項３に基づき構成される複数の固定局装置とから構成したことを特徴とする無線ネットワークシステム。