JP2006067244A

JP2006067244A - 無線基地局、無線通信システム及び無線通信方法

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Publication number: JP2006067244A
Application number: JP2004247303A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Taki; 大輔滝; Naohisa Shibuya; 谷尚久渋; Masataka Goto; 藤真孝後
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: JP4212534B2

Abstract

【課題】低消費電力化を図る。
【解決手段】無線基地局が、無線端末宛のデータフレームを受信し、前記無線端末宛のデータフレームが存在する旨を前記無線端末に通知するか否かを予め与えられた通知判断基準に基づいて判断し、通知すると判断した場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在することを示すビーコン信号を前記無線端末に送信し、前記無線端末からデータフレームの送信要求を受信した場合は、前記データフレームを前記無線端末に送信する。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線基地局、無線通信システム及び無線通信方法に関する。

無線LAN通信における仕様として代表的なものにIEEE 802.11規格がある。このIEEE802.11規格にはパワーセーブモードと呼ばれる低消費電力化向けの動作モードがあり、無線LAN端末は、無線LAN基地局への通知により、パワーセーブモードへ移行できる。

パワーセーブモード中にはDozeモード（休止モード）とAwakeモード（受信可能モード）との2つのモードが存在し、実際に送受信を完全に停止している、すなわち純粋なパワーセーブ状態は、Dozeモードのときである。Awakeモードにおいては消費電力は通常の通信モードと変わらない。これ以降、Dozeモード、Awakeモードは特に言及しない限り、パワーセーブモード中のモードを示す。

無線LAN端末は、無線LAN基地局が定期的に送信しているBeaconフレームの送出間隔の整数倍の期間、Dozeモード状態に移行して受信を停止できる。

この期間に無線LAN基地局に対して無線LAN端末宛のユニキャストフレームが到着した場合には、無線LAN基地局は該フレームをバッファリングして保持する。この後、無線LAN基地局は、Beaconフレーム内にあるTIM (Traffic Indication Map)フィールドにおける、該無線LAN端末に接続時に割り当てたAID (Association IDentifier)に対応するフィールドをセットした（例えば“１”をセット）Beaconフレームを送信する。

Dozeモードの期間を終了した無線LAN端末は、Awakeモードへ移行してフレームの受信を再開する。無線LAN基地局から送信されるBeaconフレームを受信した無線LAN端末は、Beaconフレーム中にあるTIMフィールド内の該無線LAN端末のAIDに対応するフィールドを参照することで、該無線LAN端末宛にフレームが到着したことを確認できる。この後、無線LAN端末は無線LAN基地局にPS-Pollフレームと呼ばれるフレームを送信することで、無線LAN基地局に保持された該無線LAN端末宛のフレームの取得を要求できる。無線LAN端末は、もし、Awakeモードへ移行した後に受信したBeaconフレームを参照して、該無線LAN端末宛のフレームが到着していないことを確認した場合は、この後再びDozeモードへ移行できる。

一方、ブロードキャスト・マルチキャストフレームに関してはあらかじめ無線LAN基地局で設定された、DTIM (Delivery Traffic Indication Message)期間と呼ばれる期間毎に無線LAN基地局から送信されることができる。より詳細には、以下の通りである。

DTIM期間はBeaconフレームの送信間隔の整数倍で現され、1回もしくは複数回のBeaconフレームが送信される期間と同じである。DTIM期間中に無線LAN基地局にブロードキャスト・マルチキャストフレームが到着した場合は、無線LAN基地局は、到着したブロードキャスト・マルチキャストフレームをすぐには送信せずに一旦保持する。無線LAN基地局は、DTIM期間終了後、Beaconフレーム中のTIMフィールド内の、AID=0に対応するフィールドをセットしたBeaconフレームを送信することで、ブロードキャスト・マルチキャストフレームが到着したことを無線LAN端末に通知する。Beaconフレームの送信に続けて、無線LAN基地局は、保持したブロードキャスト・マルチキャストフレームをまとめて当該無線LAN端末に送信する。

以上から理解されるように、パワーセーブモードに移行した無線LAN端末は、少なくともDTIM期間終了時にDozeモードからAwakeモードに移行してBeaconフレームを受信することで、該無線LAN端末に関係のある全てのフレームを正しく受信可能となり、これ以外の期間はDozeモードへ移行して受信部を停止させることで、低消費電力化を図ることが可能となっている。
特開平９−６４９００号公報 International Standard ISO/IEC 8802-11: 1999(E) ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition Information technology - Telecommunication and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications

ここで、例えば、VoIP (Voice over Internet Protocol)を利用した無線LAN携帯電話を利用する場合を想定する。この場合、無線LAN携帯電話においては、ある無線LAN基地局に接続した状態で着呼を待つ、待ち受け状態が一番長い時間を占めることになる。

着呼を受けるためには基本的には常に無線LAN端末を受信可能状態にしておくべきだが、着呼のパケットを受信するためだけに断続的に無線LAN端末を受信可能状態にしておくのは電力消費的に考えると非常に効率が悪い。

そこで、上述のIEEE802.11規格に準拠したパワーセーブモードを採用することで、利用に支障のない範囲で極力無線LAN端末を停止することが考えられるが、ブロードキャスト・マルチキャストフレームを適切に受信するためには、少なくとも無線LAN基地局であらかじめ設定されたDTIM間隔で必ず起動しなければならない。

これに対して、単純に DTIM間隔を広げてDozeモード状態をより長い期間継続させる方法も考えられるが、このことは無線LAN基地局が構成するBSS (Basic Service Set)エリア全域でDTIM間隔を広げることを意味する。よって、音声通信を主目的とする無線LAN端末にとっては利点が大きいが、それ以外の通常のデータ通信をしている無線LAN端末にとっては、ブロードキャストフレームの到着が大幅に遅れることによって通信に問題が生じる可能性がある。

一方、IEEE802.11規格のパワーセーブモードにおいては無線LAN端末宛のユニキャストフレームが無線LAN基地局に到着した場合は、フレームの内容に関わらず、全てのフレームについて、無線LAN端末にフレームの到着が通知される。このことは、音声通話の着呼以外の急を要さないパケットの到着によって無線LAN端末が受信処理を実行することを意味し、依然として電力消費的に効率が悪い。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、より低消費電力化を図ることのできる無線基地局、無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線基地局は、無線端末宛のデータフレームを受信するデータフレーム受信手段と、前記データフレーム受信手段によって前記データフレームが受信された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在する旨を前記無線端末に通知するか否かを予め与えられた通知判断基準に基づいて判断する判断手段と、前記判断手段によって通知すると判断された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在することを含むビーコン信号を前記無線端末に送信するビーコン信号送信手段と、前記無線端末からデータフレームの送信を要求する送信要求フレームを受信した場合は、前記データフレームを前記無線端末に送信するデータフレーム送信手段と、を備える。

本発明の無線通信システムは、無線端末と無線基地局とを備えた無線通信システムであって、前記無線基地局は、前記無線端末宛のデータフレームを受信する第１のデータフレーム受信手段と、前記第１のデータフレーム受信手段によって前記データフレームが受信された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在する旨を前記無線端末に通知するか否かを予め与えられた通知判断基準に基づいて判断する判断手段と、前記判断手段によって通知すると判断された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在することを含むビーコン信号を前記無線端末に送信するビーコン信号送信手段と、前記無線端末からデータフレームの送信を要求する送信要求フレームを受信した場合は、前記データフレームを前記無線端末に送信する第２のデータフレーム送信手段と、を備え、前記無線端末は、前記無線基地局からビーコン信号を受信するビーコン信号受信手段と、前記ビーコン信号に前記データフレームが存在する旨が含まれる場合は前記無線基地局に対して前記送信要求フレームを送信する送信要求フレーム送信手段と、前記無線基地局から前記データフレームを受信するデータフレーム受信手段と、を備える。

本発明の無線通信方法は、無線端末と無線基地局との間で無線通信を行う無線通信方法であって、前記無線基地局が、前記無線端末宛のデータフレームを受信する受信ステップと、前記データフレームを受信した場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在する旨を前記無線端末に通知するか否かを予め与えられた通知判断基準に基づいて判断する判断ステップと、通知すると判断した場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在することを示すビーコン信号を前記無線端末に送信するビーコン信号送信ステップと、前記無線端末からデータフレームの送信要求を受信した場合は、前記データフレームを前記無線端末に送信するデータフレーム送信ステップと、を実行する。

本発明により、低消費電力化を図ることができる。

以下、図面を参照しながら発明の実施の形態を説明する。

図１に、本発明の実施の形態に係るネットワークシステムの構成例を示す。

ネットワーク１０１、１０２はそれぞれ複数のサブネットワーク（図示せず）から構成されている。ネットワーク１０１、１０２は、互いに独立に管理されるネットワークである。

ネットワーク１０１には、IEEE802.11に準拠した無線LAN基地局１１１が接続されている。但し、IEEE802.11は一例であり、本発明はこのような無線LANの規格に限定されない。無線LAN基地局１１１には１つ以上の無線LAN端末１２１、１２２が接続されている。

ネットワーク１０１にはゲートウェイ１４１が、ネットワーク１０２にはゲートウェイ１４２が接続されている。ネットワーク１０１、１０２はこれらゲートウェイ１４１、１４２を介してインターネットに代表されるIPネットワーク１０３に相互接続されている。

更にネットワーク１０１には端末１５１が、ネットワーク１０２には端末１５２が接続されている。また、ネットワーク１０１には後述の管理サーバ１３１が接続されている。

図２は、無線LAN基地局１１１の構成を示すブロック図である。

無線物理レイヤ２４１は無線LAN端末１２１、１２２と、有線物理レイヤ２４２はネットワーク１０１と通信する。

無線MAC/DLレイヤ２３１は、パケットフィルタ機能２２１によって指定されたフレーム処理方法に従ってフレームを処理する拡張パワーセーブ機能２３３を持つ。例えば、拡張パワーセーブ機能２３３は、無線LAN端末宛のフレームが到着した場合にBeaconフレームによってフレームの到着を通知することの他、フレームの到着を通知することなくフレームを保持したり、フレームの到着を通知することなくフレームを破棄したりすることを行う。

無線MAC/DLレイヤ２３１および有線MAC/DLレイヤ２３２と、ブリッジ機能２１１との間にはパケットフィルタ機能２２１が配置される。パケットフィルタ機能２２１は、受信したフレームのフレームタイプ（プロトコルフィールドの値）毎にフレームタイプに応じたフレーム処理方法を決定する。パケットフィルタ機能２２１は、決定したフレーム処理方法を拡張パワーセーブ機能２３３に通知する。

ブリッジ機能２１１は、有線MAC/DLレイヤ２３２及び無線MAC/DLレイヤ２３１間のブリッジを実現する。

制御・管理機能２０１は、ユニキャストテーブル管理機能２０４、代理応答機能２０２及び代理応答テーブル管理機能２０３を有する。

ユニキャストテーブル管理機能２０４は、後述するユニキャストテーブル（図６参照）を管理する。上述のパケットフィルタ機能２２１は、このユニキャストテーブルに基づいて、受信したユニキャストフレームに対するフレーム処理方法を決定する。ユニキャストテーブル管理機能２０４は、ユニキャストテーブルを構築するためのユニキャストテーブル設定情報を、無線LAN端末あるいは管理サーバ１３１又はこれらの両方から動的に取得するかもしくは無線LAN基地局にあらかじめ静的に設定される。

代理応答テーブル管理機能２０３は、後述する代理応答テーブルを管理する（図５参照）。代理応答テーブル管理機能２０３は、代理応答テーブルを構築するための代理応答テーブル設定情報を、無線LAN端末あるいは管理サーバ１３１又はこれらの両方から動的に取得するかもしくは無線LAN基地局にあらかじめ静的に設定される。

パケットフィルタ機能２２１は、この代理応答テーブルに基づいて無線LAN端末に代理して応答すべきフレームを選択し、代理応答機能２０２に通知する。

代理応答機能２０２は、パケットフィルタ機能２２１から代理応答すべきフレームの通知を受け、このフレームに応答するためのフレームを代理応答テーブルに基づいて生成し、無線LAN端末の代理として送信する。

図３は、無線LAN端末１２１、１２２の構成を示すブロック図である。

無線LAN端末は、無線物理レイヤ３４１、無線MAC/DLレイヤ３３１及び制御・管理機能３０１を有する。

制御・管理機能３０１は、ユニキャストテーブル設定情報管理機能３０４及び代理応答テーブル設定情報管理機能３０３を備える。

ユニキャストテーブル設定情報管理機能３０４は、上述のユニキャストテーブルを設定するためのユニキャストテーブル設定情報を保持し、無線LAN基地局１１１にこのユニキャストテーブル設定情報を通知する機能を持つ。

代理応答テーブル設定情報管理機能３０３は、上述の代理応答テーブルを設定するための代理応答テーブル設定情報を保持し、無線LAN基地局１１１にこの代理応答テーブル設定情報を通知する機能を持つ。

図４は、管理サーバ１３１の構成を示すブロック図である。

管理サーバ１３１は、有線物理レイヤ４４１、有線MAC/DLレイヤ４３１及び制御・管理機能４０１を有する
制御・管理機能４０１は、ユニキャストテーブル設定情報管理機能４０４及び代理応答テーブル設定情報管理機能４０３を備える。

ユニキャストテーブル設定情報管理機能４０４は、上述のユニキャストテーブルを設定するためのユニキャストテーブル設定情報を無線LAN端末毎に保持し、無線LAN基地局１１１からの要求に応じて要求に係る無線LAN端末に対するユニキャストテーブル設定情報を該無線LAN基地局１１１に通知する機能を持つ。

代理応答テーブル設定情報管理機能４０３は、上述の代理応答テーブルを設定するための代理応答テーブル設定情報を、無線LAN端末毎に保持する。代理応答テーブル設定情報管理機能４０３は、無線LAN基地局１１１からの要求に応じて要求に係る無線LAN端末の代理応答テーブル設定情報を無線LAN基地局１１１に通知する機能を持つ。

以上から理解されるように、無線LAN基地局１１１は、ユニキャストテーブル設定情報及び代理応答テーブル設定情報を、無線LAN端末及び管理サーバ１３１のいずれからも取得可能である。

従って、無線LAN基地局１１１は、管理サーバ１３１からユニキャストテーブル設定情報又は代理応答テーブル設定情報又はこれらの両方を取得する場合は、無線LAN端末から代理応答テーブル設定情報管理機能３０３又はユニキャストテーブル設定情報管理機能３０４又はこれらの両方を除去する構成も可能である。

また、無線LAN基地局１１１は、無線LAN端末からユニキャストテーブル設定情報又は代理応答テーブル設定情報又はこれらの両方を取得する場合は、管理サーバから代理応答テーブル設定情報管理機能４０３又はユニキャストテーブル設定情報管理機能４０４又はこれらの両方を除去する構成も可能である。

また、無線LAN基地局１１１は、あらかじめ静的にユニキャストテーブル設定情報又は代理応答テーブル設定情報又はこれらの両方が設定されている場合は、無線LAN端末から代理応答テーブル設定情報管理機能３０３又はユニキャストテーブル設定情報管理機能３０４又はこれらの両方を除去する構成も可能であり、かつ管理サーバから代理応答テーブル設定情報管理機能４０３又はユニキャストテーブル設定情報管理機能４０４又はこれらの両方を除去する構成も可能である。

図５は、代理応答テーブルの一例を示す。

代理応答テーブルは、フレームのタイプ毎に、該フレームに応答が期待されるフレームの宛先と、該フレームに対して代理応答するために必要な情報とを保持する。

この例では、フレームタイプとしてARP (Address Resolution Protocol)とNetBIOS Name Service (Network Basic Input/Output System Name Service)の２つが挙げられている。これらのフレームタイプは、いずれもブロードキャストアドレスに対応するものである。フレームタイプのエントリはこれらに限定されない。

応答が期待される宛先のエントリは、例えばARPの場合はIPアドレスであり、NetBIOSの場合はNetBIOS名である。フレームタイプによって内容は異なる。宛先のエントリは、図示のように、フレームタイプ毎に複数保持されてもよい。

フレームタイプと宛先との組み合わせ毎に、代理応答に必要な情報のエントリが存在する。代理応答に必要な情報としては、例えばARPの場合はMACアドレス、NetBIOSの場合はIPアドレスとなり、フレームタイプによって異なる。

このような代理応答テーブルを設定するために必要な代理応答テーブル設定情報を、無線LAN端末は、該無線LAN基地局１１１に対して、例えばパワーセーブモードへの移行前に通知する。また、管理サーバ１３１は、無線LAN基地局１１１から特定の無線LAN端末に対する代理応答テーブル設定情報を要求された場合、該無線LAN端末のものがあれば、これを無線LAN基地局１１１へ通知する。また、無線LAN基地局１１１においてあらかじめ静的に設定されていてもよい。

図６は、ユニキャストテーブルの一例を示す。

ユニキャストテーブルは、無線LAN端末毎に、無線LAN端末のアドレスと、該無線LAN端末が現在パワーセーブモード状態かどうかを示すフラグと、フレームタイプと、フレームタイプに対するフレームの処理方法とを保持する。

フレームタイプとしては、VoIP (Voice over IP)、HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)、FTP (File Transfer Protocol)、残り全てを表すOthersの４つが挙げられている。但し、ユニキャストテーブルのフレームタイプはこれらに限定されない。

フレーム処理方法としては、即時通知且つ保持、非通知且つ保持、非通知且つ送信元情報保持、非通知且つ破棄の４つが挙げられている。それぞれの意味については後述する。但し、フレーム処理方法は、これら４つの全てを含まなくともよい。例えば、
・即時通知且つ保持と非通知且つ保持
・即時通知且つ保持と非通知且つ送信元情報保持
・即時通知且つ保持と非通知且つ破棄
のいずれか１つだけを含んでもよい。または、非通知且つ保持、非通知且つ送信元情報保持、非通知且つ廃棄の任意の組み合わせと、即時通知且つ保持とを含んでもよい。

このようなユニキャストテーブルを設定するために必要なユニキャストテーブル設定情報を、無線LAN端末は、該無線LAN基地局１１１に対して、例えばパワーセーブモードへの移行前に通知する。また、管理サーバ１３１は、無線LAN基地局１１１から特定の無線LAN端末に対するユニキャストテーブル設定情報を要求された場合、該無線LAN端末のものがあれば、それを無線LAN基地局１１１へ通知する。また、無線LAN基地局１１１においてあらかじめ静的に設定されていてもよい。

図７は、無線LAN基地局１１１がネットワーク１０１からフレームを受信した場合に行う処理の流れを示すフローチャートの一例である。

まず、フレームを受信したら（ステップS11、S12）、受信したフレームのフレームタイプ、およびこのフレームに対する応答が期待されている宛先のアドレスが、代理応答テーブル管理機能２０３が管理する代理応答テーブル（図５参照）に存在するかどうか検査する（ステップS13）。

存在する場合は（ステップS13のはい）、代理応答テーブルから代理応答をするために必要な情報を取得し（ステップS25）、フレームタイプのプロトコルに従って代理応答を行う（ステップS26）。該受信フレームは破棄してもよいし、通常の送信モードによる送信を行っても良い（ここでの通常の送信モードとは、通常のパワーセーブモードによる送信のことである）（ステップS27）。

ステップS13において、もしフレームタイプ及び応答が期待されている宛先のアドレスが代理応答テーブルに存在せず、さらに受信したフレームの宛先アドレスがユニキャストアドレスだった場合は（ステップS13のいいえ）、次にそのユニキャストアドレスが、ユニキャストテーブル内に存在するかどうかを検査する（ステップS14）。ユニキャストアドレスがユニキャストテーブル内に存在しない場合には（ステップS14のいいえ）、宛先の無線LAN端末はパワーセーブモードでないと判断し、通常の送信モードによりフレームを送信する（ステップS15）（ここでの通常の送信モードとは、アクティブモード（継続起動モード）による送信のことである）。

もし、ユニキャストアドレスがユニキャストテーブル内に存在する場合（ステップS14のはい）、次に宛先となる無線LAN端末が現在パワーセーブモード状態であるかどうかの検査をユニキャストテーブルに基づき行う（ステップS16）。宛先の無線LAN端末がパワーセーブモード状態でない場合は（ステップS16のいいえ）、通常の送信モードによりフレームを送信する（ここでの通常の送信モードとは、アクティブモードによる送信のことである）（ステップS15）。

もし、宛先の無線LAN端末がパワーセーブモード状態(Awake, Doze共に)であった場合は（ステップS16のはい）、受信したフレームのタイプが、ユニキャストテーブル内に存在するかどうか検査する（ステップS17）。存在しない場合には（ステップS17のいいえ）、通常の送信モードによりフレームを送信する（ここでの通常の送信モードとは、通常のパワーセーブモードによる送信のことである）（ステップS15）。

一方、受信したフレームのタイプがユニキャストテーブルに存在する場合（ステップS17のはい）、ユニキャストテーブルに設定されたフレーム処理方法に従った処理を行う（ステップS18）。より詳細には以下の４通りである。

（１）通知保持
フレーム処理方法が即時通知且つ保持であった場合、通常のパワーセーブモードでの送信を行う。即ち、まず、受信したフレームをバッファリングする（ステップS19）。そして、Beaconフレーム内のTIMフィールドにおける該無線LAN端末に対応するフィールドをセットして、該無線LAN端末にフレームの到着を通知する（ステップS20）。

（２）非通信保持
フレーム処理方法が非通知且つ保持であった場合、受信したフレームをバッファリングして保持する（ステップS21）。但し、Beaconフレームによるフレーム到着の通知は行わない。

（３）非通知・送信元情報保持
フレーム処理方法が非通知且つ送信元情報保持であった場合、受信したフレームの送信元を特定するための情報（例えばMACアドレス, IPアドレス, Port番号など）のみを保持し（ステップS22）、フレームの本体は破棄する（ステップS23）。Beaconフレームによるフレーム到着の通知は行わない。

（４）非通知破棄
フレーム処理方法が非通知且つ破棄であった場合、受信したフレームを破棄する（ステップS24）。Beaconフレームによる到着の通知は行わない。

以上のように（１）〜（４）（ステップS20〜S24）のいずれかの処理を行ったら、又は、ステップS15若しくはステップS27の後は、フレーム受信待ちの状態へ戻る（ステップS28）。

図８は、無線LAN端末１２１が、パワーセーブモードに移行する際に、ユニキャストテーブル設定情報及び代理応答テーブル設定情報を、無線LAN基地局１１１に通知する処理を説明する図である。

最初に、無線LAN端末１２１と無線LAN基地局１１１との間で無線リンクの確立を行う（ステップS31）。

この手順は、具体的には、無線LAN端末１２１がActive ScanもしくはPassive Scanを行って無線LAN基地局１１１を発見し、この後、Authentication Request/Response、Association Request/Responseフレームを無線LAN基地局１１１との間で交換することで行われる。

この後、無線LAN端末１２１はパワーセーブモードへ移行するために、Power SaveビットをセットしたIEEE802.11データフレーム（パワーセーブモード移行通知）を無線LAN基地局１１１に送信する（ステップS32）。このステップS32では、無線LAN端末１２１は、このパワーセーブモード移行通知に、ユニキャストテーブル設定情報及び代理応答テーブル設定情報を含めて送信する。あるいは、パワーセーブモード移行通知を送信する前又は後に、これらの設定情報のみを別個に送信してもよい。

本例では、図８に示すように、MACアドレス及びIPアドレスと、設定情報としてのARPの代理応答、VoIPの即時通知且つ保持、HTTPの非通知且つ保持、FTPの非通知且つ送信元情報保持、その他のフレームの非通知且つ破棄を送信しているが、送信する設定情報は、これらだけに限定されず、無線LAN端末１２１は自らが必要とする任意の設定情報を通知できる。

無線LAN基地局１１１は、無線LAN端末１２１からパワーセーブモード移行通知を受信すると、ユニキャストテーブルにおいて、無線LAN端末１２１に対するパワーセーブのフラグをOnにセットする。また、無線LAN基地局１１１は、無線LAN端末１２１から受け取った設定情報を用いて、ユニキャストテーブル及び代理応答テーブルを設定する。

一方、パワーセーブモード移行通知を送信した無線LAN端末１２１は、パワーセーブモードに移行する（ステップS33）。

無線LAN端末１２１はステップS33の直後に、Dozeモードへ移行し（ステップS34）、この後無線LAN端末１２１は、自ら設定した期間、受信を停止する。Dozeモード期間においては定期的に無線LAN基地局１１１からBeaconフレームが送信されるが（ステップS35〜S37）、無線LAN端末１２１はこれらを受信しない。

無線LAN端末１２１は、予め設定した期間が経た後、Awakeモードへ移行し（ステップS38）、受信可能状態になる。無線LAN端末１２１は、無線LAN基地局１１１から送信されるBeaconフレームを受信し（ステップS39）、TIMフィールド中における該無線LAN端末１２１に割り当てられたAIDに対応するフィールドをチェックし、自分宛にフレームが到着しているか確認をする。

本例の場合、無線LAN端末１２１は、確認した結果、自分宛のフレームが到着していないことを確認し、この直後に再びパワーセーブ(Doze)モードへ移行して受信を停止する（ステップS40）。

図９は、無線LAN基地局１１１が無線LAN端末１２１との間でリンク確立後、代理テーブル設定情報及びユニキャストテーブル設定情報を管理サーバ１３１から取得する場合の処理の流れを説明する図である。

最初に、無線LAN端末１２１と無線LAN基地局１１１との間で無線リンクの確立が行われる（ステップS51）。

無線LAN基地局１１１は、無線LAN端末１２１との間で無線リンクを確立した後、管理サーバ１３１に対し、無線LAN端末１２１用のユニキャストテーブル設定情報及び代理応答テーブル設定情報を要求するメッセージを送信する（ステップS52）。

該要求メッセージを受信した管理サーバ１３１は、該無線LAN端末用のユニキャストテーブル設定情報及び代理テーブル設定情報を保持している場合は、無線LAN基地局１１１に対しこれらの設定情報を通知する（ステップS53）。なお、本例では、これらの情報が、１つのメッセージで通知されているが、複数のフレームに分割されて通知されてもよい。また、本例では、MACアドレス及びIPアドレスと、設定情報としてのARPの代理応答、VoIPの即時通知且つ保持、HTTPの非通知且つ保持、FTPの非通知且つ送信元情報保持、その他のフレームの非通知且つ破棄が送信されているが、送信する設定情報はこれらに限定されない。

無線LAN基地局１１１は、管理サーバ１３１より受け取ったこれらの設定情報の内容を、ユニキャストテーブル及び代理応答テーブルに追加する。

無線LAN端末１２１は、Power Saveビットをセットしたフレーム（パワーセーブモード移行通知）を無線LAN基地局１１１に送信し（ステップS54）パワーセーブモードへ移行する（ステップS55）。この際、ユニキャストテーブル設定情報又は代理応答テーブル設定情報又はこれらの両方を併せて送信しても良い。

一方、無線LAN基地局１１１は、無線LAN端末１２１からパワーセーブモード移行通知を受信したら、ユニキャストテーブルおける無線LAN端末１２１に対応するパワーセーブのフラグをOnにセットする。

無線LAN端末１２１は、パワーセーブモードへ移行した直後、Dozeモードへ移行し（ステップS56）、この後は、自ら設定した期間、受信を停止する。Dozeモード期間において定期的に無線LAN基地局１１１からBeaconフレームが送信されるが（ステップS57〜S59）、無線LAN端末１２１はこれを受信しない。

この後、無線LAN端末１２１は、設定期間が経過した後、Awakeモードへ移行し（ステップS60）、受信可能状態になる。無線ＬＡＮ端末１２１は、無線LAN基地局１１１から送信されるBeaconフレームを受信し（ステップS61）、TIMフィールド中の、該無線LAN端末１２１に割り当てられたAIDに対応するフィールドをチェックし、フレームが到着しているかを確認する。本例の場合、無線LAN端末１２１は、確認の結果、フレームが到着していないことを確認し、この直後に再びDozeモードへ移行して受信を停止する（ステップS62）。

図１０は、無線LAN端末１２１がパワーセーブモードへ移行した後、無線LAN端末１２１に代わって代理応答すべきフレームが無線LAN基地局１１１に到着した場合に行われる処理の流れを説明する図である。

図１０の前提として、図８や図９に示す例のようにして、事前に何らかの手順で、無線LAN端末１２１用のユニキャストテーブル設定情報及び代理応答テーブル設定情報が無線LAN基地局１１１におけるユニキャストテーブル及び代理応答テーブルに設定されているとする。また、無線LAN端末１２１はパワーセーブモードに移行しているとする（ステップS71）。

以上の状態において、無線LAN端末１２１は、Dozeモードに移行すると（ステップS72）、Awakeモードに移行するまでフレームの受信を行わない。

この期間において、ネットワーク１０２に接続している端末１５２から、無線LAN端末１２１宛のVoIP接続要求メッセージが送信される（ステップS73）。このメッセージはIPデータで、送信先IPアドレスは無線LAN端末１２１のIPアドレス（ここではa.b.c.dとする）である。

このメッセージはゲートウェイ１４１によって受信され、ゲートウェイ１４１はこのIPパケットを目的の宛先に送信するために、ARP Requestメッセージを送信する（ステップS74）。

このARP Requestメッセージはブロードキャストメッセージなので無線LAN基地局１１１も受信することになる。ARP Requestメッセージを受信した無線LAN基地局１１１は、代理応答テーブルを参照して、代理応答をするかどうか判断する。

ここでは、無線LAN基地局１１１が図５の代理応答テーブルを保持していたとする。この場合、ARPがフレームタイプに存在し、且つ宛先がIPアドレス=a.b.c.dとして登録されているので、無線LAN基地局１１１は、受信したメッセージを代理応答すべきフレームであると判断する。

無線LAN基地局１１１は、代理応答テーブルから代理応答に必要な情報（MACアドレス=aa:bb:cc:dd:ee:ff）を取得し、この情報を用いてARP Replyメッセージを生成して、ゲートウェイ１４１に代理送信する（ステップS75）。代理送信を行った無線LAN基地局１１１は、受信フレームを破棄するか、あるいは、Beaconフレームで無線LAN端末に通知した後要求に応じて送信してもよい。

ゲートウェイ１４１は、ARP Replyメッセージの受信により、VoIP接続要求パケットの送信先が無線LAN端末１２１であることを確認し、無線LAN端末１２１宛のVoIP接続要求パケットを無線LAN基地局１１１に送信する（ステップS76）。

無線LAN基地局１１１は、受信したフレームが無線LAN基地局１１１に接続している無線LAN端末を宛先とするフレームであるので、これを受信する。

このフレームを受信した無線LAN基地局１１１は、ユニキャストテーブルを参照して、フレームの宛先となる無線LAN端末が、パワーセーブ状態であるか否かを、そしてパワーセーブ状態である場合はフレームタイプが登録されているか否かを確認する。

無線LAN基地局１１１は、確認の結果、宛先はパワーセーブ中の無線LAN端末１２１宛であり、且つ、フレームタイプ（VoIP）が登録されているため、ユニキャストテーブル中のフレーム処理方法を参照する。

無線LAN基地局１１１は、参照の結果、即時通知且つ保持であることを確認し、フレームをバッファリングする。そして、無線LAN基地局１１１は、次のBeaconフレームから、該無線LAN端末１２１に割り当てたAIDに対応するTIMフィールドをセットして、フレームの到着を通知する（ステップS77）。

所定の設定時間が経過した後、無線LAN端末１２１は、Awakeモードに移行して、受信可能状態になる（ステップS78）。

無線LAN端末１２１は、Beaconフレームを受信することで、自分宛のフレームが到着していることを知り（ステップS79）、無線LAN基地局１１１で保持されている自分宛のデータの送信を要求するためにPS-Pollフレームを無線LAN基地局１１１へ送信する（ステップS80）。

無線LAN基地局１１１は、保持しておいた無線LAN端末１２１宛のVoIP接続要求フレームを無線LAN端末１２１へ送信する（ステップS81）。

VoIP接続要求フレームを受信した無線LAN端末１２１は、端末１５２に対してVoIP接続応答フレームを返信して（ステップS82）、VoIPコネクションを確立する（ステップS83）。

図１１は、無線LAN端末１２１がパワーセーブモードへ移行した後に該無線LAN端末宛のユニキャストフレームが無線LAN基地局１１１に到着した場合の処理の流れを説明する図である。

図１１の前提として、図８や図９に示す例のようにして、事前に何らかの手順で、該無線LAN端末１２１用のテーブル設定情報が無線LAN基地局１１１におけるユニキャストテーブル及び代理応答テーブルに設定されているとする。また、無線LAN端末１２１はパワーセーブモードに移行しているとする（ステップS91）。

以上の状態において、無線LAN端末１２１は、Dozeモードに移行すると（ステップS92）、Awakeモードに移行するまでフレームの受信を行わない。

この期間において、まず無線LAN端末１２１宛のPING(Packet INternet Grouper)パケットが端末１５１から無線LAN基地局１１１に送信される（ステップS93）。

これを受信した無線LAN基地局１１１は、ユニキャストテーブルにおける無線LAN端末１２１に対応するフレームタイプを参照し、Othersに該当することを確認する。

Othersは非通知且つ破棄なので、フレームを破棄して且つBeaconによるフレームの通知を行わない。従って、この後は、無線LAN端末１２１宛のフレームは到着していないことを示すBeaconフレームが送信される（ステップS94）。

次に、FTPパケットが端末１５１から送信される（ステップS95）。無線LAN基地局１１１はこれを受信すると、ユニキャストテーブルから、FTPは非通知且つ送信元情報保持であることを確認する。

従って無線LAN基地局１１１は、FTPの送信元情報のみを保持し、フレーム本体は破棄する。ここでは、FTPの送信元情報として、送信元IPアドレスと、TCPポート番号を保持する。この後は、無線LAN端末１２１宛のフレームは到着していないことを示すBeaconフレームが送信される（ステップS96）。

次に、HTTPパケットが端末１５１から送信され（ステップS97）、無線LAN基地局１１１はこれを受信すると、ユニキャストテーブルから、HTTPは非通知且つ保持であることを確認する。

従って無線LAN基地局１１１は、HTTPパケットを保持する。この後は、無線LAN端末１２１宛のフレームは到着していないことを示すBeaconフレームが送信される（ステップS98）。

この後、無線LAN端末１２１はAwakeモードへ移行し（ステップS99）、フレームを受信可能になる。

無線LAN端末１２１は、無線LAN基地局１１１からBeaconフレームを受信するが（ステップS100）、このBeaconフレームにはフレームの到着の通知は含まれないので、無線LAN端末１２１は受信すべきフレームは到着していないと判断して、再びDozeモードへ移行する（ステップS101）。

次に、端末１５１からはVoIPパケットが送信され（ステップS102）、無線LAN基地局１１１はこれを受信すると、ユニキャストテーブルから、VoIPは、即時通知且つ保持であることを確認する。

従って無線LAN基地局１１１は、VoIPパケットを保持し、且つ、以降のBeaconフレームを用いて、無線LAN端末１２１宛のフレームが到着していることを無線LAN端末１２１に通知する（ステップS103、S104）。

この後、無線LAN端末１２１は、Awakeモードに移行し（ステップS105）、フレームを受信可能になる。無線LAN端末１２１は、Beaconフレームを受信すると（ステップS106）、自分宛にフレームが到着していることを知る。

無線LAN端末１２１は、無線LAN基地局１１１に向けてPS-Pollフレームを送信して（ステップS107）、無線LAN基地局１１１で保持されている無線LAN端末１２１宛のフレームを要求する。

PS-Pollフレームを受信した無線LAN基地局１１１は、保持していた全てのフレームを無線LAN端末１２１へ続けて送信する（ステップS108〜S110）。つまり、無線LAN端末１２１は、一度のPS-Pollフレームの送信で全てのフレームを受信する。

送信順序は任意だが、Beaconフレームで到着を通知する起因となったフレームを最優先で送信すると、システムとしてより効率がよい。本例ではまずフレーム到着通知の起因となったVoIPパケットを最初に送信し（ステップS108）、この後FTPパケットの送信元情報を送信し（ステップS109）、最後にHTTPパケットを無線LAN端末１２１へ送信している（ステップS110）。

以上に説明した本実施の形態では、無線LAN基地局に、ユニキャストアドレス及びフレームタイプに基づいてフレーム処理方法を選択するフレーム処理方法選択機能と、代理応答機能との両方を備えさせたが、前者のフレーム処理方法選択機能のみを備えさせてもよく、本発明はこれを含む。

また、以上の説明では、無線LAN基地局１１１によって受信されたフレームが代理応答すべきもであるか否かの判断をパケットフィルタ機能２２１が行ったが、これを代理応答機能２０２が行っても良い。

以上のように本実施の形態によれば、無線LAN基地局１１１に拡張パワーセーブ機能２３３、パケットフィルタ機能２２１及びユニキャストテーブル管理機能２０４を設けたので、即時通知が必要なユニキャストフレームが到着した場合のみBeaconフレーム内のTIMの対応するフィールドをセットして到着通知を行い、それ以外のフレームが到着した場合にはBeaconフレームによる到着通知を行わないことが可能となる。これにより、無線LAN端末は、即時通知を必要としないフレームの到着により受信処理を起動する必要が無くなり、それ故大幅な低消費電力化が実現できる。

また、本実施の形態によれば、無線LAN基地局１１１に代理応答機能２０２及び代理応答テーブル２０３を設けたので、無線LAN端末がDozeモード状態でフレーム受信を行わない期間に無線LAN基地局１１１にフレームが到着し且つこのフレームが応答すべきものである場合は、無線LAN基地局１１１が無線LAN端末に代理応答することが可能となる。これにより、無線LAN端末は定期的に起動してフレームを受信する必要がなくなり、よって大幅な低消費電力化を実現できる。

本発明の実施の形態に係るネットワークシステムの構成例を示す。無線LAN基地局の構成を示すブロック図である。無線LAN端末の構成を示すブロック図である。管理サーバの構成を示すブロック図である。代理応答テーブルの一例を示す。ユニキャストテーブルの一例を示す。無線LAN基地局がネットワークからフレームを受信した場合に行う処理の流れを示すフローチャートの一例である。無線LAN端末が、パワーセーブモードに移行する際に、ユニキャストテーブル設定情報及び代理応答テーブル設定情報を、無線LAN基地局に通知する処理を説明する図である。無線LAN基地局が無線LAN端末との間でリンク確立後、代理テーブル設定情報及びユニキャストテーブル設定情報を管理サーバから取得する場合の処理の流れを説明する図である。無線LAN端末がパワーセーブモードへ移行した後、無線LAN端末に代わって代理応答すべきフレームが無線LAN基地局に到着した場合に行われる処理の流れを説明する図である。無線LAN端末がパワーセーブモードへ移行した後に該無線LAN端末宛のユニキャストフレームが無線LAN基地局に到着した場合の処理の流れを説明する図である。

符号の説明

１０１，１０２…ネットワーク、１０３…ＩＰネットワーク、１１１…無線ＬＡＮ基地局、１２１，１２２…無線ＬＡＮ端末、１３１…管理サーバ、１４１，１４２…ゲートウェイ、１５１，１５２…端末、２０１…制御管理機能、２０２…代理応答機能、２０３…代理応答テーブル管理機能、２０４…ユニキャストテーブル管理機能、２１１…ブリッジ機能、２２１…パケットフィルタ機能、２３１，３３１…無線ＭＡＣ／ＤＬレイヤ、２３２，４３１…有線ＭＡＣ／ＤＬレイヤ、２３３…拡張パワーセーブ機能、２４１，３４１…無線物理レイヤ、２４２，４４１…有線物理レイヤ。

Claims

無線端末宛のデータフレームを受信するデータフレーム受信手段と、
前記データフレーム受信手段によって前記データフレームが受信された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在する旨を前記無線端末に通知するか否かを予め与えられた通知判断基準に基づいて判断する判断手段と、
前記判断手段によって通知すると判断された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在することを含むビーコン信号を前記無線端末に送信するビーコン信号送信手段と、
前記無線端末からデータフレームの送信を要求する送信要求フレームを受信した場合は、前記データフレームを前記無線端末に送信するデータフレーム送信手段とを備えた無線基地局。
前記判断手段によって通知しないと判断された場合は、前記データフレームの全部又は一部を保持することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
前記データフレーム送信手段は、存在する旨が通知された他のデータフレームを前記無線端末に送信する際に、保持した前記データフレームの全部又は一部を併せて送信することを特徴とする請求項２に記載の無線基地局。
前記データフレーム送信手段は、前記データフレームの一部として、前記データフレームの送信元情報を送信することを特徴とする請求項３に記載の無線基地局。
前記判断手段は、前記データフレームが存在する旨を通知しないと判断した場合は、前記データフレームを廃棄することを特徴とする請求項１に記載の無線基地局。
前記判断手段は、前記データフレームに含まれるプロトコルタイプフィールドの値を用いて、前記データフレームが存在する旨を通知するか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の無線基地局。
前記判断手段は、前記データフレーム受信手段によって前記無線端末による応答を要求する応答要求データフレームが受信された場合は、前記無線端末に代わって前記応答要求データフレームに代理応答するか否かを予め与えられた代理判断基準に基づいて判断し、代理応答する場合は、前記無線端末に関して予め保有する代理応答情報と前記応答要求データフレームとに基づいて応答データフレームを生成し、
前記データフレーム送信手段は、生成された前記応答データフレームを前記応答要求データフレームの送信元に送信することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線基地局。
前記ビーコン信号送信手段は、前記判断手段によって代理応答しないと判断された場合は、前記応答要求データフレームが存在する旨を含むビーコン信号を前記無線端末に送信することを特徴とする請求項７に記載の無線基地局。
前記判断手段は、前記応答要求データフレームに含まれるプロトコルタイプフィールドの値に基づいて、代理応答するか否かを判断することを特徴とする請求項７又は８に記載の無線基地局。
無線端末と無線基地局とを備えた無線通信システムであって、
前記無線基地局は、
前記無線端末宛のデータフレームを受信する第１のデータフレーム受信手段と、
前記第１のデータフレーム受信手段によって前記データフレームが受信された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在する旨を前記無線端末に通知するか否かを予め与えられた通知判断基準に基づいて判断する判断手段と、
前記判断手段によって通知すると判断された場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在することを含むビーコン信号を前記無線端末に送信するビーコン信号送信手段と、
前記無線端末からデータフレームの送信を要求する送信要求フレームを受信した場合は、前記データフレームを前記無線端末に送信する第２のデータフレーム送信手段と、を備え、
前記無線端末は、
前記無線基地局からビーコン信号を受信するビーコン信号受信手段と、
前記ビーコン信号に前記データフレームが存在する旨が含まれる場合は前記無線基地局に対して前記送信要求フレームを送信する送信要求フレーム送信手段と、
前記無線基地局から前記データフレームを受信するデータフレーム受信手段とを備えた無線通信システム。
前記判断手段は、前記第１のデータフレーム受信手段によって前記無線端末による応答を要求する応答要求データフレームが受信された場合は、前記無線端末に代わって前記応答要求データフレームに代理応答するか否かを予め与えられた代理判断基準に基づいて判断し、代理応答する場合は、前記無線端末に関して予め保有する代理応答情報と前記応答要求データフレームとに基づいて応答データフレームを生成し、
前記データフレーム送信手段は、生成された前記応答データフレームを前記応答要求データフレームの送信元に送信することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信システム。
前記無線端末は、
前記無線端末に係る前記通知判断基準を前記無線基地局に通知する通知判断基準通知手段と、
自端末を通常モードから省電力モードに移行するモード移行手段と、
前記通知判断基準通知手段によって前記通知判断基準が前記無線基地局に通知された後、前記モード移行手段に自端末を前記通常モードから前記省電力モードに移行させる制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の無線通信システム。
前記無線基地局とネットワークを介して接続された判断基準格納サーバをさらに備え、
前記無線基地局は、
前記無線端末との間でリンクを確立するリンク確立手段と、
前記判断基準格納サーバから前記無線端末に係わる前記通知判断基準を取得する通知判断基準取得手段と、
前記リンク確立手段によって前記無線端末との間で前記リンクが確立された後、前記通知判断基準取得手段に前記通知判断基準を前記判断基準格納サーバから取得させる制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の無線通信システム。
前記無線端末は、
前記無線端末に係る前記代理判断基準を前記無線基地局に通知する代理判断基準通知手段と、
自端末を通常モードから省電力モードに移行するモード移行手段と、
前記代理判断基準通知手段によって前記代理判断基準が前記無線基地局に通知された後、前記モード移行手段に自端末を前記通常モードから前記省電力モードに移行させる制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
前記無線基地局とネットワークを介して接続された判断基準格納サーバをさらに備え、
前記無線基地局は、
前記無線端末との間でリンクを確立するリンク確立手段と、
前記判断基準格納サーバから前記無線端末に係わる前記代理判断基準を取得する代理判断基準取得手段と、
前記リンク確立手段によって前記無線端末との間で前記リンクが確立された後、前記代理判断基準取得手段に前記代理判断基準を前記判断基準格納サーバから取得させる制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１１又は１４に記載の無線通信システム。
無線端末と無線基地局との間で無線通信を行う無線通信方法であって、
前記無線基地局が、
前記無線端末宛のデータフレームを受信する受信ステップと、
前記データフレームを受信した場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在する旨を前記無線端末に通知するか否かを予め与えられた通知判断基準に基づいて判断する判断ステップと、
通知すると判断した場合は、前記無線端末宛のデータフレームが存在することを示すビーコン信号を前記無線端末に送信するビーコン信号送信ステップと、
前記無線端末からデータフレームの送信要求を受信した場合は、前記データフレームを前記無線端末に送信するデータフレーム送信ステップとを実行する無線通信方法。