JP2006229943A - ネットワークおよびそのコンフィグレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機能的に信頼性が高く、特に、比較的大規模なネットワークの場合にもスケーラブルであるような、ネットワーク編成プロセスを簡易な手段で実現する。
【解決手段】 ネットワーク、たとえばＩＥＥＥ標準８０２．１１による無線ネットワークにおいて、ネットワークは任意個数のアクセスポイント（１）および複数の好ましくは移動するクライアントステーション（２）を備える。ネットワークのアクセスポイント（１）が相互に通信し、情報を交換することにより分散的に自己コンフィグレーションを行う。また、このようなネットワークのコンフィグレーション方法も実現される。
【選択図】図２

Description

本発明はネットワーク、例えばＩＥＥＥ標準８０２．１１、８０２．１６などによる無線ネットワークおよびそのコンフィグレーション方法に関する。ネットワークは、任意個数のアクセスポイントと、複数の好ましくは移動するクライアントステーションとを備える。

上記のようなネットワークと、そのようなネットワークのコンフィグレーション（設定）方法が実際に知られている。特に、ＩＥＥＥ標準８０２．１１の開発および拡大する利用を背景として、無線ネットワーク（無線ローカルエリアネットワーク、ＷＬＡＮ）の構築およびコンフィグレーションがますます重要になっている。

最新のネットワークにおける個々のアクセスポイントは、ローカルに取得したフィードバックおよび／またはパフォーマンス情報（例えば無線送信パワー等）に基づいて、少数のパラメータしかローカルに制御することができない。というのは、大多数のパラメータは複数のアクセスポイント間で調整されなければならないからである。したがって、調整しなければならないこれらのパラメータは、関与するアクセスポイントのグループ内でローカルに制御されず、しばしば、ネットワークの各アクセスポイントで個別に手動で設定しなければならないことがある。

（無線）ネットワークのコンフィグレーションは、ネットワークのサイズによっては、多数のアクセスポイントの調整を必要とする場合があり、それらの個々のパラメータ、設定および機能は、具体的なネットワーク環境に応じて相互に調整されなければならない。最新のネットワークでは、この作業は、上記のように無線ネットワーク内にある中央管理システムで手動または自動で実行されて、管理機能を行う。一般に、このような中央管理システムを用いて、例えば適切な送信周波数や無線送信パワーのような種々のシステムパラメータが設定される。

図１は、無線ネットワーク内の４個のアクセスポイントＡＰ１〜ＡＰ４を概略的に示している。アクセスポイントの周りの円は、対応するカバレジエリアを示す。これによれば、アクセスポイントＡＰ１およびＡＰ２は、アクセスポイントＡＰ３およびＡＰ４とともに、それぞれ重複するカバレジエリアを呈する。ネットワークのコンフィグレーションのためには、重複するエリアをカバーするアクセスポイントが相異なるチャネルを使用することが本質的な目標となる。これは、妨害的干渉を避けるために重要である。

図１に示したシナリオによれば、ＡＰ１とＡＰ２は非常に大きい重複エリアを有するので、互いに直接通信することができる。その結果、これらは自分で共通のカバレジエリアを検出できる。この検出に応答して、ＡＰ１およびＡＰ２は相異なる送信チャネルに関して互いに合意することができる。

ＡＰ３およびＡＰ４の場合には状況が異なる。これらの重複エリアは比較的小さいため、互いに直接通信できない。しかし、ＡＰ３およびＡＰ４もまた相異なるチャネルを使用しなければならない。というのは、さもなければ、重複エリア内に位置するクライアントステーション間に妨害的干渉が起こり得るからである。重複エリアの付近または内部に位置するネットワーククライアントを使用しなければ、ＡＰ３およびＡＰ４の場合に示されるような重複を自動検出することは不可能である。

特に、比較的大規模な無線ネットワークの敷設のため、近年では、いくつかの自動化されたネットワークコンフィグレーション方法が開発されている。すべてのこのような開発の目標は、手動操作を必要とせずにすべてのシステムパラメータを自動設定するような一種のプラグアンドプレイ処理法である。この分野における従来の処理法は、個別のコンフィグレーション決定に関するネットワーク全体のコンセンサスを確立するのに役立つアルゴリズムに基づく。アルゴリズムは、中央ネットワーク管理システムによって提供される機能として動作し、設定されるべきアクセスポイントで取得される情報、または管理者によって手動で入力される情報に基づいて決定を行う。

基本的に、従来技術で知られているような自動化されたネットワークコンフィグレーション方法は２つの欠点を有する。第１に、既知の方法は、ネットワークを設定するために必要な能力を提供する中央管理システムを必要とする。したがって、アクセスポイントの他に（少なくとも）１つの装置がさらに必要となるため、コンフィグレーションプロセスが複雑でコスト高になる。また、スケーラビリティが必要以上に制限される。というのは、アクセスポイントの（小さい）グループまたは場合によってはただ１つのアクセスポイントのみに影響するローカルな問題を、ローカルに解決できないからである。

そこで、本発明は、確実なネットワーク編成プロセスを簡易な手段で実現し、特に、比較的大規模なネットワークの場合にもスケーラブルであるような、ネットワークおよびネットワークコンフィグレーション方法を実現し、さらに改良するという課題を解決しようとするものである。

本発明によれば、上記の課題は、請求項１に記載の特徴を備えたネットワークによって解決される。これによれば、上記ネットワークは、ネットワークのアクセスポイントが相互に通信し、情報を交換することによって分散的に自己コンフィグレーションを行うことを特徴とする。

また、上記の課題は、請求項１８に記載のネットワークコンフィグレーション方法によって解決される。これによれば、ネットワークのアクセスポイントが相互に通信し、情報を交換することによって分散的に自己コンフィグレーションを行う。

本発明によって初めて認識されたことであるが、コンフィグレーションプロセスの中央制御は極めて複雑になり、特に、比較的大規模なネットワークでは実施可能性が非常に低くなる。また、本発明によって認識されたことであるが、ネットワークのアクセスポイントが相互に通信し、情報を交換することによって分散的に自己コンフィグレーションを行うことにすれば、特定の中央管理システムなしで済ますことができる。すなわち、アクセスポイントはメッセージを交換し、交換した情報に基づいてコンフィグレーションについて合意する。本発明による分散型コンフィグレーションプロセスによれば、スケーラビリティも大幅に向上する。というのは、ネットワークの一部のアクセスポイントのみに影響を及ぼすローカルに生じる問題を、ローカルに解決できるからである。

ここで、本発明の教示を有利に実現し、さらに改良する方法には複数の可能性がある。そのために、一方では請求項１および請求項１９に従属する請求項を参照し、他方では本発明によるネットワークおよびネットワークコンフィグレーション方法の好ましい実施例に関する以下の説明を図面とともに参照しなければならない。好ましい実施例および図面の説明に関しては、教示の一般的に好ましい実施形態および改良形態も説明される。

本発明によれば、ネットワークのアクセスポイントが相互に通信し、情報を交換することによって、特定の中央管理システムなしで、分散的に自己コンフィグレーションを行うことができる。すなわち、アクセスポイントはメッセージを交換し、交換した情報に基づいてコンフィグレーションについて合意する。

ネットワークのできるだけ包括的な編成に関して、アクセスポイントの自己コンフィグレーションは複数の異なる側面を有するのが有利である。自己コンフィグレーションは、特に、チャネルの割当てと、信号強度およびセキュリティパラメータの設定に関係し得る。また、アクセスが許可されるクライアントステーションの決定をプロセスに組み込むことができる。

アクセスポイント間の安全で効率的な通信に関して、環境パラメータの交換をサポートするプロトコルを提供することができる。これらの環境パラメータは、特に、ネットワークのアクセスポイントによる、あるいは他のネットワークによるチャネルの使用に関する情報であり得る。また、プロトコルは、コンフィグレーション決定に関して、すなわち特定のコンフィグレーションについての相互の合意に関して、アクセスポイントをサポートするように設計することができる。

具体的実施形態において、アクセスポイントの相互通信は、アクセスポイントを相互接続するネットワークによって実現される。このためには、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）が特に有利であることが分かっている。ＬＡＮの物理的実現は、有線でも無線でもよい。無線ソリューションは、例えばイーサネット（登録商標、以下同様）であってよく、無線ＬＡＮの場合のアクセスポイントは２個のアンテナを備えることができる。一方のアンテナでクライアントステーションからネットワークへのアクセスが実現され、他方のアンテナを用いてネットワークの残りのアクセスポイントとの通信を行うことができる。

ネットワークの動作中のネットワークコンフィグレーションの連続性に関して、ネットワーク内の変化する条件にネットワークを自動的に適応させるために、アクセスポイント間で交換される情報を連続的に使用することができる。

変化するパラメータを用いて環境内のネットワークコンフィグレーションを動的に最適化することに関して、関与するアクセスポイントの観測および測定に加えて、クライアントステーションの情報が検知され、アクセスポイントに提供される。それにより、アクセスポイントによってなされなければならない自己コンフィグレーション決定は、より広範で確実な情報基盤に基づくことができる。クライアントステーションによって提供される情報は、特に、ネットワークのアクセスポイント間の干渉、他の無線ネットワークとの干渉、および／またはカバレジエリア内の信号強度分布に関係し得る。クライアントステーションの非常に限定されたサブセットを含めるだけで、コンフィグレーションの問題点を回避でき、結果を大幅に改善することができることが見出された。

アクセスポイントがクライアントステーションから情報を受信する場合、さらに、そのセキュリティおよび整合性の特性に関して受信データを検証し、追加的なチェックを実行することができる。

クライアントステーションによって与えられる入力がアクセスポイントに直接提供されると特に有利である。というのは、それにより、この入力に基づくローカルな自己編成が可能となるからである。このような手法は、いわゆるクライアント支援型手法とは異なる。クライアント支援型手法では、クライアントが自己の入力を、中央エンティティとして作用する管理システムやアクセスルータに提供する。

特に好ましい実施形態では、クライアントステーションによって提供される情報を用いてローカルなネットワークトポロジを検出する。すなわち、アクセスポイントの情報を用いて、他のどのアクセスポイントが近傍にあるかを見出す。このためには、クライアントステーションが位置検出装置、好ましくはＧＰＳ（全地球測位システム）を有すると特に有利である。クライアントステーションによって提供される情報に基づくと、結果として、アクセスポイントやアクセスポイント群が、カバーしているエリアの地理的マップを作成することができる。

特に有利な点として、ネットワーク内に、特定の追加的ステーション（以下「測定ステーション」という）を提供することができる。これらの測定ステーションは、自己コンフィグレーションプロセスをサポートするために、「通常」のクライアントステーションを補って、アクセスポイントに追加的入力を提供できる。それに応じて、この目的に特に最適化された測定ステーションは、クライアントステーションとは異なり、時間的および空間的条件に関してフレキシブルに使用可能であるという利点を有する。これに対して、クライアントステーションの場合、サービスが無効化されてアクセスポイントに情報を提供できないことや、操作した情報を送信することにより悪意でネットワークに障害を加えようとすることが起こり得る。

さらなる有利な点として、測定ステーションは、自己のカバレジエリアを動的に探索できるように移動可能に設計できる。移動は、管理者によって、あるいは測定ステーションを自律的に移動させるロボットによって、手動で行うことができる。移動測定ステーションは、自己のカバレジエリア全体で、例えばチャネル割当て、干渉あるいは信号強度をマッピングすることができ、さらに、干渉源や妨害源を示すこともできる。また、アクセスポイントが測定ステーションに対して、例えば移動方向やネットワーク内の特定のターゲットを命令することができる。

これにより、例えば、ネットワークの動作を妨害している別のステーションやアクセスポイントのできるだけ近くに測定ステーションを移動させることができる。別法として、またはこれに加えて、移動測定ステーションは、例えば妨害源や、アクセスポイントによって不十分にしかカバーされていないエリアのような特に関心のある地点に自律的にステーションを移動させる機能を備えることができる。

図２は、全部で３個のアクセスポイント１を備えた本発明によるネットワークの実施例の概略図である。ネットワークはＩＥＥＥ標準８０２．１１や８０２．１６などによる無線ネットワークであり、例として、図２には、「通常」のクライアントステーション２と、２個の移動測定ステーション３が示されている。アクセスポイントの周りの円は、対応するカバレジエリアを示す。

アクセスポイント１を接続する実線は、コネクションがイーサネットとして実現されていることを示す。これにより、ネットワークのアクセスポイント１は相互に通信し、情報を交換することにより分散的に自己コンフィグレーションを行う。破線は、クライアントステーション２および測定ステーション３がアクセスポイント１へ送信する追加的情報の伝送を示す。この情報は、アクセスポイント１によって特別のアンテナで受信され、アクセスポイント１が行うコンフィグレーション決定の基礎となり得る追加的入力としてアクセスポイント１によって利用される。

測定ステーション３は移動ステーションとして実現されているので、ネットワーク内を移動できる。図２に示したシナリオでは、ネットワークを操作しようとしている妨害ステーション４が検出されている。測定ステーション３のうちの１つがステーション４に近づき、例えば操作の種類、影響されているチャネル等に関する重要な情報をアクセスポイント１のうちの１つへ送信する。イーサネット経由で、この情報は残りのアクセスポイント１へ転送される。その結果、この情報は、これらの手段によって妨害をできるだけ除去するために、行うべきネットワークコンフィグレーションの変更の基礎として役立つ。

最後に、特に指摘しておくべきことであるが、上記の本発明による教示の全く任意に選択された実施例は単に本発明による教示を説明するためのものに過ぎず、決して本発明を上記の実施例に限定するものではない。

従来技術によるネットワークの概略図である。 本発明によるネットワークの実施例の概略図である。

符号の説明

１ アクセスポイント
２ クライアントステーション
３ 測定ステーション

Claims (34)

1. 任意個数のアクセスポイントおよび複数のクライアントステーションを備えたネットワークにおいて、
   前記アクセスポイントが相互に通信し、情報を交換することにより分散的に自己コンフィグレーションを行うことを特徴とするネットワーク。
2. 前記クライアントステーションは移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク。
3. 前記アクセスポイントの自己コンフィグレーションが、チャネルの割当て、信号強度およびセキュリティパラメータの設定、アクセスが許可されるクライアントステーションの決定等に関係することを特徴とする請求項１または２に記載のネットワーク。
4. 前記アクセスポイント相互間の通信が、環境パラメータの交換、特に、前記ネットワークのアクセスポイントによる、または他のネットワークによるチャネルの使用に関する情報の交換をサポートするプロトコルによって実行されることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載のネットワーク。
5. 前記プロトコルが、特定のコンフィグレーションに関する相互合意に関して前記アクセスポイントをサポートすることを特徴とする請求項４に記載のネットワーク。
6. 前記アクセスポイント相互間の通信が、前記アクセスポイントを相互接続するネットワークを通じて実行されることを特徴とする請求項１−５のいずれか１項に記載のネットワーク。
7. 前記アクセスポイントを相互接続するネットワークはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）であることを特徴とする請求項６に記載のネットワーク。
8. 前記アクセスポイントが、相互に交換される情報に基づいて、前記ネットワーク内の変化する条件に自動的に適応することを特徴とする請求項１−７のいずれか１項に記載のネットワーク。
9. 前記クライアントステーションによって与えられる情報が、前記アクセスポイントの自己コンフィグレーション決定に影響を及ぼすことを特徴とする請求項１−８のいずれか１項に記載のネットワーク。
10. 前記クライアントステーションによって与えられる情報が、前記アクセスポイントから直接利用可能とすることができることを特徴とする請求項９に記載のネットワーク。
11. 前記クライアントステーションが位置検出装置を有し、前記クライアントステーションによって与えられる情報は、前記アクセスポイントがローカルなネットワークトポロジを検出するために利用可能であることを特徴とする請求項９または１０に記載のネットワーク。
12. 前記位置検出装置はＧＰＳ（全地球測位システム）であることを特徴とする請求項１１に記載のネットワーク。
13. 前記アクセスポイントの自己コンフィグレーションプロセスをサポートするためにネットワーク固有の情報を提供する測定ステーションをさらに備えたことを特徴とする請求項１−１２のいずれか１項に記載のネットワーク。
14. 前記測定ステーションが前記ネットワーク内に静止して設置されることを特徴とする請求項１３に記載のネットワーク。
15. 前記測定ステーションが前記ネットワーク内で移動可能であるように設計されることを特徴とする請求項１３に記載のネットワーク。
16. 前記測定ステーションの移動は、管理者により、またはロボットにより手動で行うことができることを特徴とする請求項１５に記載のネットワーク。
17. 前記アクセスポイントが前記ロボットに対して移動方向および／またはターゲットについて命令することを特徴とする請求項１６に記載のネットワーク。
18. ネットワークのコンフィグレーション方法において、前記ネットワークは任意個数のアクセスポイントおよび複数のクライアントステーションを備え、
    前記アクセスポイントが相互に通信し、情報を交換することにより分散的に自己コンフィグレーションを行うことを特徴とするネットワークコンフィグレーション方法。
19. 前記クライアントステーションは移動可能であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. 前記アクセスポイントの自己コンフィグレーションが、チャネルの割当て、信号強度およびセキュリティパラメータの設定、アクセスが許可されるクライアントステーションの決定等に関係することを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
21. 前記アクセスポイント相互間の通信が、環境パラメータの交換、特に、前記ネットワークのアクセスポイントによる、または他のネットワークによるチャネルの使用に関する情報の交換をサポートするプロトコルによって実行されることを特徴とする請求項１８−２０のいずれか１項に記載の方法。
22. 前記プロトコルが、特定のコンフィグレーションに関する相互合意に関して前記アクセスポイントをサポートすることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記アクセスポイント相互間の通信が、前記アクセスポイントを相互接続するネットワークを通じて実行されることを特徴とする請求項１８−２２のいずれか１項に記載の方法。
24. 前記アクセスポイントを相互接続するネットワークはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 前記アクセスポイントが、相互に交換される情報に基づいて、前記ネットワーク内の変化する条件に自動的に適応することを特徴とする請求項１８−２４のいずれか１項に記載の方法。
26. 前記クライアントステーションによって与えられる情報が、前記アクセスポイントの自己コンフィグレーション決定に影響を及ぼすことを特徴とする請求項１８−２５のいずれか１項に記載の方法。
27. 前記クライアントステーションによって与えられる情報が、前記アクセスポイントに直接提供されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記クライアントステーションが位置検出装置を有し、前記クライアントステーションによって与えられる情報は、前記アクセスポイントがローカルなネットワークトポロジを検出するために利用されることを特徴とする請求項２６または２７に記載の方法。
29. 前記位置検出装置はＧＰＳ（全地球測位システム）であることを特徴とする請求項２８に記載の方法。
30. 自己コンフィグレーションプロセスをサポートするため、特にこの目的で設けられた測定ステーションから前記アクセスポイントにネットワーク固有の情報が提供されることを特徴とする請求項１８−２９のいずれか１項に記載の方法。
31. 前記測定ステーションが前記ネットワーク内に静止して設置されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
32. 前記測定ステーションが前記ネットワーク内で移動可能であるように設計されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
33. 前記測定ステーションの移動は、管理者により、またはロボットにより手動で行われることを特徴とする請求項３２に記載の方法。
34. 前記ロボットが前記アクセスポイントによって移動方向および／またはターゲットについて命令されることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
    
    

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