JP2005184649A

JP2005184649A - 無線ｌａｎアクセスポイント

Info

Publication number: JP2005184649A
Application number: JP2003425122A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kitagawa; 博朗北川
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】通信負荷を軽減させる無線ＬＡＮアクセスポイントを提供する。
【解決手段】複数の端末と無線通信し、端末間のデータ伝送を中継する無線ＬＡＮアクセスポイント１において、各無線端末の通信するデータ毎の通信頻度を検出する通信頻度検出部４と、これらの通信頻度を基準として通信データの優先度を判定する優先度判定部７と、その優先度に従い通信データを記憶するメモリ部９と、端末からの要求に応じて前記記憶した通信データを送信する通信処理部３とを備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線ＬＡＮアクセスポイントに係り、特に無線ＬＡＮデータ通信において通信品質が悪い端末によるスループット低下の回避に関するものである。

無線ＬＡＮ通信は、有線ＬＡＮ通信と比較して設置場所などの制約がなく、ネットワークに接続したまま移動できるという大きなメリットがあり、オフィス内などで急速に普及している。しかし、一方では存在する障害物の場所や材質により電波伝播状態が悪くなる場合があり、特に金属やコンクリートなど電波を遮蔽・吸収し易い素材に遮られた場所では、移動端末（無線ＬＡＮ端末）の通信速度が大幅に低下することもある。また、会議や商品展示などの目的で限られた空間に多くの端末を移動して使用する状況では、通信負荷の増大や集中によって通信速度の著しい低下が生じる。

この問題に対して、従来から幾つかの回避策がある。特許文献１には、管理サーバを設けて無線ＬＡＮアクセスポイントが転送するデータ通信の量を監視し、管理下のアクセスポイントが転送するデータ通信の量が閾値を越えるかどうか個別に判定し、閾値を越えたアクセスポイントがある場合には該アクセスポイント以外の通信経路候補への切替を行うものが記載されている。

特許文献２には、複数の指向性アンテナと、各アンテナに個別に接続された受信器とを備え、受信信号に対して伝送エラー発生率が低くかつ受信電波強度が大きい受信器を選択し、その受信器に接続されたアンテナから優先的に使用するものが記載されている。

特許文献３には、受信強度から適切な周波数チャネルを選択する方法も記載されている。

特開２０００−６９０５０号公報特開平８−６５２２３号公報特開２００１−７７８１８号公報

しかしながら、前述した従来技術は、特定の無線経路の伝播状態が悪かったり、特定の端末との通信要求が増大したりした場合の決定的な解決策とはなっていない。

従来オフィス内などで利用される無線ＬＡＮの一般的な構成を、図３に示す。

無線ＬＡＮは、有線ネットワーク６１で接続された無線ＬＡＮアクセスポイント５９、６０と、無線ＬＡＮ端末５１〜５８と、無線ＬＡＮアクセスポイント５９，６０を接続する有線ネットワーク６１とで構成されている。

図中の実線は有線ネットワーク接続で、破線は無線ネットワーク接続であることを示す。複数の端末５１〜５８を管理下におく無線ＬＡＮアクセスポイント５９、６０を端末５１〜５８の数に応じて必要な台数設置し、各無線ＬＡＮアクセスポイント５９、６０は基幹ネットワークである有線ネットワーク６１に接続する。有線ネットワークの代表的な例としてイーサネット（登録商標）があげられる。以下、有線ネットワークをイーサネットと記す。

仮に特定の無線ＬＡＮアクセスポイント５９とその管理下にある端末５１との間に障害物等が在り通信状態が悪い場合、無線ＬＡＮアクセスポイント５９は端末５１との通信に多くの時間を割くことになり、その無線ＬＡＮアクセスポイント５９を経由するデータ通信の総合的なスループットを低下させ、通信品質の低下を招くことになる。

ここで、従来技術のように通信経路の切り替えを試みる場合には、無線ＬＡＮアクセスポイント５９、６０がある程度密集した状態で設置されていてかつ経路切り替え先となるより良い通信品質を有する通信経路が必要となるが、無線ＬＡＮアクセスポイント５９、６０が密集して設置されることは電波干渉問題の観点から好ましくない。また、アンテナ切り替えや周波数チャネル切り替えによる方法は、端末５１〜５８がアクセスポイントとは別の部屋にあって壁などの遮蔽物に囲まれていることにより電波強度の減衰が生じているような状況では効果が低い。

そこで、本発明の目的は、通信負荷を軽減させる無線ＬＡＮアクセスポイントを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、第１の発明は、複数の端末と無線通信し、端末間のデータ伝送を中継する無線ＬＡＮアクセスポイントにおいて、各無線端末の通信するデータ毎の通信頻度を検出する通信頻度検出部と、これらの通信頻度を基準として通信データの優先度を判定する優先度判定部と、その優先度に従い通信データを記憶するメモリ部と、端末からの要求に応じて前記記憶した通信データを送信する通信処理部とを備えたものである。

第２の発明は、上記通信処理部は、送信元端末から宛先端末へ中継しようとするデータが前記記憶した通信データを要求するデータである場合に、この要求データを宛先端末へは中継せず、前記記憶したデータを送信元端末へ送信するものである。

第３の発明は、上記優先度判定部は、優先度を判定する対象の通信データを通信している端末との通信品質を前記優先度の判定の基準に含めるものである。

本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。

本発明によれば、通信品質が悪い端末によるスループット低下の回避を実現することができる。

以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適実施の形態を示す構成図である。

図１の無線ＬＡＮアクセスポイント１は、図２に示す無線ＬＡＮにおいて使用される。なお、一般的にアクセスポイントとは、ネットワークなどでホストから遠く離れた場所に設置される中継点を指すが、以下ではアクセスポイント機能を有する機器をアクセスポイントと云う。

図１に示す無線ＬＡＮアクセスポイント１は、筐体１１内に、後述図２にて示す端末１２〜２５とのデータ通信を行う無線アンテナ２と、無線アンテナ２を介して端末１２〜２５からの通信データを送受信する通信処理部３と、通信データと記憶された後述メモリ部９のデータを比較し判定するキャッシュ判定部６と、通信処理部３から供給された通信状態情報を記憶する通信状態記憶部５と、後述する更新チェック部１０の選択したデータをメモリ部９に読み書きするための指示を出すキャッシュ制御部８と、キャッシュ制御部８の指示により通信データが読み書きされるメモリ部９と、メモリ部９の記憶データの更新必要性の有無を判断しキャッシュ制御部８にその判断の結果を供給する更新チェック部１０とから構成される。

通信処理部３には通信処理部３で行うデータ通信の通信頻度を検出する通信頻度検出部４が含まれる。キャッシュ判定部６には通信状態記憶部５に記憶した通信状態情報からメモリ部９に記憶するデータの優先度を判定する優先度判定部７が含まれる。

次に、図１に示す無線ＬＡＮアクセスポイント１の各構成の機能について具体的に述べる。

無線ＬＡＮアクセスポイント１の筐体１１及び無線アンテナ２は、通常の市販品のアクセスポイントを構成する部材と同等のものである。筐体１１は、無線ＬＡＮアクセスポイント１の構成部材である通信処理部３、通信状態記憶部５、キャッシュ判定部６、キャッシュ制御部８、メモリ部９等を収納し、無線アンテナ２は端末１２〜２５との通信データを送受信するものである。

通信処理部３は、従来の無線通信部と同等機能であり無線アンテナ２を介して通信データを送受信する機能を有するほか、通信状態記憶部５に対して直前までの通信状態の問い合わせを行ったり、メモリ部９のキャッシュ内容をキャッシュ制御部８及びキャッシュ判定部６を介して受け取ったり、更新チェック部１０に通信が行われたことを通知したりするものである。

通信状態記憶部５は、通信処理部３から供給される無線ＬＡＮアクセスポイント１管理下の複数の端末１２〜２５との通信状態に関する情報を取得して記憶し、各端末１２〜２５とのスループットを通信頻度の高さとデータサイズ等から求め、そのスループットに基づいて後述の優先度σを優先度判定部７で判定する。

更新チェック部１０は、優先度判定部７の判定結果を基に、キャッシュ制御部８に対して優先度σの高い通信データからメモリ部９に記憶（以下、メモリ部９への記憶のみをキャッシュと称する）するように指示する。

キャッシュ判定部６は、通信処理部３からの問い合わせに応じて通信データとメモリ部９にキャッシュされているキャッシュデータを比較して、通信データとメモリ部９にキャッシュされているキャッシュデータが一致する場合にキャッシュ制御部８に指示してメモリ部９のキャッシュデータを取得し、通信処理部３に供給する機能を有するものである。

通信頻度検出部４は、通信処理部３において行われた各端末１２〜２５との各種通信データを基に通信頻度を検出する。

優先度判定部７は、通信状態記憶部５に記憶した通信状態に関する情報をパラメータとして、個々の通信データに対してキャッシュの優先度σを算出する。通信状態に関する情報とは、優先度σを判定する対象としている各端末１２〜２５の対象データの通信頻度、通信データの更新頻度、対象データを供給する端末１２〜２５との単位時間当たりのパケット到達率等である。

優先度判定部７において、通信の優先度σを判定する式は次に示す通りである。

σ＝（１／ｓ）×ｍ×ｎ×（１／ｐ）
ただし、上式の各パラメータは次に示す変数である。

σ：優先度（この値が大きいほど、優先してキャッシュされる。）
ｓ：対象データを供給する端末との単位時間当たりのパケット到達率
ｍ：対象データのサイズ
ｎ：対象データの単位時間当たりのデータ通信頻度
ｐ：対象データの単位時間当たりのデータ更新頻度

キャッシュ制御部８は、優先度判定部７で判定された通信データの優先度σに基づき、メモリ部９内のキャッシュデータ読み込み、書き込みを行い、また更新チェック部１０からの定期的な指示に応じてメモリ部９内のデータ読み込みと書き込みを行う。

更新チェック部１０は、通信処理部３で通信が行われたときに若しくは定期的にキャッシュデータの更新必要性を通信処理部３を通じキャッシュ判定部６に含まれる優先度判定部７に問い合わせる。

図１の無線ＬＡＮアクセスポイント１を用いた無線ＬＡＮの例を図２に示す。

図２に示す無線ＬＡＮは、相互にデータ通信を行う端末１２〜２５と、端末１２〜２５の通信を中継する無線ＬＡＮアクセスポイント１と、無線ＬＡＮアクセスポイント１を接続するイーサネット２７とで構成される。

端末１２〜２５は、展示会、会議等において部屋２６において使用される事が一般的であり、端末１２〜２５が存在する場所に応じて適宜無線ＬＡＮアクセスポイント１の中継により、また必要な場合はイーサネット２７を経由し、通信データの伝送が行われる。

続いて、本発明による装置の動作アルゴリズムについて述べる。図２において、送信元端末１２から宛先端末２１に対してデータ送信要求が発生したとする。この場合、通常は、端末１２から無線ＬＡＮアクセスポイント１を経由して端末２１まで端末１２が要求データを示す通信データが流れ、通信データを受信した端末２１からは要求されたデータが送信され無線ＬＡＮアクセスポイント１を経由し端末１２に通信データが到達するが、無線ＬＡＮアクセスポイント１は端末１２が要求したデータが以下の条件１、２を全て満たす場合には、端末２１と実際のデータ通信を行わずに無線ＬＡＮアクセスポイント１にキャッシュされているメモリ部９のキャッシュデータを端末１２に対して送信する。

条件１、２をひとつでも満たさない場合には、メモリ部９内のキャッシュデータは使用せず、無線ＬＡＮアクセスポイント１は端末２１に対して通信データの要求を行う。

条件１：端末１２が要求するデータがメモリ部９内にキャッシュされていること。

条件２：無線ＬＡＮアクセスポイント１を通過する無線ＬＡＮ通信のスループットが、優先度判定部７で求められた優先度σによりあらかじめ更新チェック部１０で設定された閾値以上であること。

メモリ部９にキャッシュされるデータは、通信頻度が高くてかつ通信状態が悪い端末が提供するデータであるので、端末２１と実際のデータ通信を行わずに無線ＬＡＮアクセスポイント１にキャッシュされているメモリ部９のキャッシュデータを端末１２に対して送信することにより、通信状態が悪い端末とアクセスする機会を減らし、無線ＬＡＮの総合的なスループット低下を防ぐことができる。

端末１２から端末２１に対する通信の要求を受信し、要求の通信データを端末１２に送信し終わった通信処理部３は、送信終了の通知及び送信されたデータの供給を更新チェック部１０に行う。通知及び送信データを受け取った更新チェック部１０は、通信処理部３に対してキャッシュデータ更新の問い合わせを行う。この問い合わせに対して通信処理部３は通信状態記憶部５に優先度判定データを要求し通信状態記憶部５から優先度判定データの供給を受けた後、更新チェック部１０に優先度判定データを供給する。優先度判定データの供給を受けた更新チェック部１０は、あらかじめ設定した閾値と優先度判定データである優先度σを比較し、優先度σが設定された閾値以上である場合にはメモリ部９のキャッシュデータの更新が必要と判断し、キャッシュ制御部８に対して更新リクエストを行う。更新リクエストを受けたキャッシュ制御部８は、キャッシュ判定部６から通信処理部３にて送信を終えたデータをキャッシュデータとして優先度σの順に従いメモリ部９に書き込む。

更新チェック部１０が、あらかじめ設定した閾値と優先度判定データである優先度σを比較し、優先度σが設定された閾値未満である場合にはキャッシュデータの更新は不要と判断し、キャッシュ制御部８に対して更新リクエストは行なわれない。

以下、図２を用いて無線ＬＡＮに於ける図１に示す無線ＬＡＮアクセスポイント１の動作を説明する。

いま端末１２〜２５の通信要求が無線ＬＡＮアクセスポイント１を経由し特定の端末２１になされる。

この通信要求に対して、特定の端末２１への通信要求頻度が高いかまたは、特定の端末２１の通信品質が無線通信経路（自由伝播空間）に存在する障害物等によって通信品質が低下している状態が発生し、このため特定の無線ＬＡＮアクセスポイント１の通信負荷が増大する状況となったとする。

係る場合に、端末１２から端末の通信要求が発生し、端末２１への通信要求が無線ＬＡＮアクセスポイント１において受信される。

無線ＬＡＮアクセスポイント１の無線アンテナ２で受信された通信要求は、通信処理部３に供給され、通信処理部３は通信要求の内容に対する問い合わせを通信状態記憶部５に対して行う。問い合わせを受けた通信状態記憶部５は、係る通信状態の直前までの無線ＬＡＮアクセスポイント１の通信管理下にある端末１２〜２５の通信状態に関する通信頻度及び通信品質情報を通信処理部３からの情報供給を受け、取得し記憶している。

通信状態記憶部５は記憶している通信頻度及び通信品質情報をキャッシュ判定部６に供給し、キャッシュ判定部６において通信データがメモリ部９にキャッシュされているキャッシュデータと一致するかを判定する。

キャッシュ判定部６が、メモリ部９内のキャッシュデータと要求された通信データが一致したと判定した場合には、通信要求が無線ＬＡＮアクセスポイント１の通信負荷増大に影響することを示している。一致したという判定結果を元にキャッシュ判定部６はキャッシュ制御部８を経由して受け取ったメモリ部９内のキャッシュデータを通信処理部３に供給する。

メモリ部９内のキャッシュデータを受け取った通信処理部３は、キャッシュデータを無線アンテナ２を経由して、通信要求をなした端末１２に送信し、端末１２は端末１２にある無線アンテナ（図中には、記さず）を介してキャッシュデータを受信する。

以上のように、端末１２から通信品質が悪い端末２１若しくは通信頻度の高い端末２１（以下、特定対象端末２１という）に対しての通信要求がなされ、通信要求を無線ＬＡＮアクセスポイント１が受けた場合、メモリ部９においてキャッシュされた通信データと同じ通信データを端末１２が要求したことが確認されたならば、通信要求を中継する無線ＬＡＮアクセスポイント１は特定対象端末２１から通信データを取得する代わりにメモリ部９にキャッシュされたキャッシュデータを端末１２に対して送信することにより、通信品質の低い特定対象端末２１との通信に掛かる時間を大幅に低減したり、特定対象端末２１との通信回数を減らしたすることが出来るようになる。

一方、キャッシュ判定部６が通信処理部３の問い合わせに応じて、通信状態記憶部５が記憶している通信データとメモリ部９内にキャッシュされているキャッシュデータを比較判定した結果、一致しないと判定した場合には、無線ＬＡＮアクセスポイント１は、特定対象端末２１に通信データを要求するため、キャッシュ判定部６におけるデータ不一致の結果を通信処理部３に供給する。

判定不一致結果を受けた通信処理部３は、無線アンテナ２を介して特定対象端末２１に対して通信データを要求する。無線ＬＡＮアクセスポイント１から通信データの要求を受信した特定対象端末２１は要求された通信データを無線ＬＡＮアクセスポイント１に送信する。特定対象端末２１から供給された新たな通信データを受信した無線ＬＡＮアクセスポイント１は、通信データを要求した端末１２に対して上記新しい通信データを送信する。

なお、メモリ部９内にキャッシュデータが存在しない場合には、キャッシュ判定部６は、通信状態記憶部５に記憶されている通信データとメモリ部９内のキャッシュデータが不一致であると判定し、特定対象端末２１への通信データ要求を行う。

通信要求に対して端末１２へ要求データを送信し終わった通信処理部３は、送信終了後、送信が終了したことを更新チェック部１０及びキャッシュ判定部６にに通知すると共に、優先度判定部７に供給した際の通信状態の情報即ち通信頻度及び通信品質情報を通信状態記憶部５に供給する。供給を受けた優先度判定部７で優先度σを判定した後、通信状態記憶部に通信頻度及び通信品質情報、優先度σを供給し通信状態記憶部５に記憶する。

次に、無線ＬＡＮアクセスポイント１におけるメモリ部９へのキャッシュデータのキャッシュ更新手順について説明する。

送信終了を通知された更新チェック部１０は、通信処理部３に対してキャッシュデータ更新の問い合わせを行う。この問い合わせに対して通信処理部３は通信状態記憶部５に直前までの通信状態の問い合わせを行い、通信状態記憶部５から直前までの通信状態の情報即ち通信頻度及び通信品質情報から判定された優先度σ（優先度判定データ）の供給を受けた後、更新チェック部１０に供給する。

優先度判定データの供給を受けた更新チェック部１０は、あらかじめ設定した閾値と優先度判定データである優先度σを比較し、優先度σが設定された閾値以上である場合にはメモリ部９のキャッシュデータの更新が必要と判断し、キャッシュ制御部８に対して更新リクエストを行う。更新リクエストを受けたキャッシュ制御部８は、キャッシュ判定部６から通信処理部３にて送信を終えたデータをキャッシュデータとして優先度σの順に従いメモリ部９に書き込む。

あらかじめ設定された閾値と優先度判定データである優先度σを比較し、優先度σが設定された閾値未満である場合にはキャッシュデータの更新は不要と判断し、キャッシュ制御部８に対して更新リクエストは行なわれない。

また、上記通信処理部３が通信を行った時以外にも、更新チェック部１０が定期的にメモリ部９のキャッシュデータについての更新チェックを行う。更新チェック部１０から通信処理部３に対して更新チェックを通知し、通信処理部３を介して通信状態記憶部５に通信状態情報を要求する。更新チェック部１０は受け取った通信状態情報優先度σとあらかじめ設定した閾値を比較し、キャッシュデータの更新が必要と判断した場合には、キャッシュ制御部８に指示して、メモリ部９のキャッシュデータの更新を行う。

以上まとめると、従来は送信元端末５１〜５８の通信要求毎に無線ＬＡＮアクセスポイント５９、６０から必要な場合にはイーサネット６１を経由して対象端末である宛先端末５１〜５８に対して通信データを要求していた。

これに対し本発明では、通信頻度が高いデータや通信品質の低下している経路に在る宛先端末１２〜２５の通信データを無線ＬＡＮアクセスポイント１にキャッシュし、そのキャッシュした通信データを送信元端末１２〜２５に送信することが可能となった。

本発明は、会議や展示会などにおいて、利用される無線ＬＡＮアクセスポイント１の設置場所と異なる部屋２６に於いて使用される無線ＬＡＮアクセスポイント１の管理下にある端末１２〜２５の移動、参加、離脱によって変化する通信品質の変化に対応し、無線ＬＡＮ通信の総合的なスループットの低下を防ぐ利点がある。

無線ＬＡＮアクセスポイントの装置構成を示す図である。図１に示した無線ＬＡＮアクセスポイント１の無線ＬＡＮ構成を示す図である。従来の一般的な無線ＬＡＮ構成を示す図である。

符号の説明

１無線ＬＡＮアクセスポイント
２無線アンテナ
３通信処理部
４通信頻度検出部
５通信状態記憶部
６キャッシュ判定部
７優先度判定部
８キャッシュ制御部
９メモリ部
１０更新チェック部
１１無線ＬＡＮアクセスポイントの筐体

Claims

複数の端末と無線通信し、端末間のデータ伝送を中継する無線ＬＡＮアクセスポイントにおいて、各無線端末の通信するデータ毎の通信頻度を検出する通信頻度検出部と、これらの通信頻度を基準として通信データの優先度を判定する優先度判定部と、その優先度に従い通信データを記憶するメモリ部と、端末からの要求に応じて前記記憶した通信データを送信する通信処理部とを備えたことを特徴とする無線ＬＡＮアクセスポイント。
上記通信処理部は、送信元端末から宛先端末へ中継しようとするデータが前記記憶した通信データを要求するデータである場合に、この要求データを宛先端末へは中継せず、前記記憶したデータを送信元端末へ送信する請求項１記載の無線ＬＡＮアクセスポイント。
上記優先度判定部は、優先度を判定する対象の通信データを通信している端末との通信品質を前記優先度の判定の基準に含めることを特徴とする請求項２記載の無線ＬＡＮアクセスポイント。