JP2007124225A - ネットワークスイッチ装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】無線アクセス装置間通信に係るデータ量の削減、無線アクセス制御に係るオーバーヘッドの軽減、ネットワークシステムの利用効率化を図る。
【解決手段】本発明のネットワークスイッチ装置は、複数の無線アクセス装置のそれぞれに接続している無線ネットワーク機器の接続情報を無線ネットワーク上で共通に管理する接続機器管理テーブルと、接続機器管理テーブルを参照して、通信信号の転送先とする無線アクセス装置を決定する転送先決定手段と、転送先が決定された通信信号を、転送先毎に保持する信号保持手段と、転送先毎に保持されている通信信号の保持状況に応じて、各無線アクセス装置への通信状況を判断する通信状況判断手段と、転送先毎に保持されている１又は複数の通信信号を有する信号フレームを作成する信号フレーム作成手段と、作成した信号フレームを有する通信信号を送出する信号送出手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ネットワークスイッチ装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークに関し、例えば、無線ネットワークにおいて通信信号の送受信を行なうスイッチ装置、このスイッチ装置を有する無線アクセス装置、及び無線アクセス装置を有して構成する無線ネットワークに適用可能である。

例えば、無線ネットワークにおいて、無線ネットワーク機器間のアクセス制御は、無線アクセス装置（アクセスポイント装置）が行なう。一般に、アクセスポイント装置は、有線ネットワーク上に存在し、外部ネットワークや他のアクセスポイント装置と接続可能な構成をとっている。そのため、例えば有線回線を敷設することができない場所には、アクセスポイント装置を設置することができず、外部ネットワークに接続できる無線ネットワークを構築することができないという問題があった。

このような問題を解決するために、複数のアクセスポイント装置を網の目（メッシュ）状に配置し、アクセスポイント装置とアクセスポイント装置との間を無線接続することで、有線ネットワークによる接続部分を最小限にして、ネットワークに接続できるエリアを拡大する、無線メッシュネットワークが現在検討されている。

このような従来の無線ネットワークにおいて、いわゆるカプセル化を応用させて、無線ネットワーク機器から通信データを受信したアクセスポイント装置が、他のアクセスポイント装置及び送信先へ転送する方法が提案されている。

このデータ転送方法は、無線ネットワーク機器から送信されたデータフレームをアクセスポイント装置が受信すると、アクセスポイント装置はそのデータフレームを加工せずにアクセスポイント間通信パケットのデータ領域にそのまま入れて転送し、受信側のアクセスポイント装置が通信パケットからデータフレームを取り出して受信端末に向けて送信する方法である。

また、上記の装置の改良技術として、受信端末が接続されているアクセスポイント別のデータをまとめて送信方法や、転送させる隣接アクセスポイント別のデータをまとめて送信する方法（非特許文献１参照）があり、これらの方法により、ＩＥＥＥ８０２．１１由来のＩＦＳ（フレーム間隔；Inter Frame Space）やバックオフの待ち時間によるオーバーヘッドを減らすことでデータの転送効率を上げて、ネットワーク帯域の有効利用を図る方法がある。

Ashish Jain，Marco Gruteser，Mike Neufeld，Dirk Grunwald，"Benefits of Packet Aggregation in Ad-Hoc Wireless Network"，Department Of Computer Science University Of Colorado at Boulder，CU-CS-960-03，August 2003．

上述した従来の転送方法を利用して無線アクセスを実現することも充分有効である。

しかしながら、上述した従来の転送方法には、次に示すような課題がある。

上述した前者の従来技術は、データフレームの合成は１回で済むため、処理が容易であるので、遅延を少なくすることができる。しかし、転送先のネットワークが混雑していても通信データの少ないアクセスポイントのデータフレームは合成されにくいため、後者の従来技術に比べてスループットが上がりにくい。

一方、後者の従来技術は、隣接するアクセスポイント間の通信でデータフレームを合成するため、ネットワークの一部が混雑している場合でも、その経路を通解するデータは合成されるため、前者の従来技術に比べてスループットは上がりやすい。しかし、１ポップ毎にデータフレームの合成と元のフレームへの分割を繰り返す必要があるので、処理が多くなるので、前者の従来技術に比べて遅延が大きくなる傾向がある。

そのため、上記課題を解決するため、無線ネットワークにおける通信帯域の利用効率を高めることができるネットワークスイッチ装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークシステムが求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明のネットワークスイッチ装置は、（１）無線ネットワークを構成する複数の無線アクセス装置のそれぞれに接続している無線ネットワーク機器の接続情報を無線ネットワーク上で共通に管理する接続機器管理テーブルと、（２）接続機器管理テーブルを参照して、受信した通信信号の転送先とする無線アクセス装置を決定する転送先決定手段と、（３）転送先決定手段により転送先が決定された通信信号を、転送先とする無線アクセス装置毎に保持する信号保持手段と、（４）信号保持手段の転送先とする無線アクセス装置毎に保持されている通信信号の保持状況に応じて、各無線アクセス装置への通信状況を判断する通信状況判断手段と、（５）信号保持手段の転送先とする無線アクセス装置毎に保持されている１又は複数の通信信号を有する信号フレームを作成する信号フレーム作成手段と、（６）信号フレーム作成手段が作成した信号フレームを有する通信信号を送出する信号送出手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明のネットワークスイッチ方法は、（１）無線ネットワークを構成する複数の無線アクセス装置のそれぞれに接続している無線ネットワーク機器の接続情報を無線ネットワーク上で共通に管理する接続機器管理テーブルを備え、（２）転送先決定手段が、接続機器管理テーブルを参照して、受信した通信信号の転送先とする無線アクセス装置を決定する転送先決定工程と、（３）信号保持手段が、転送先決定手段により転送先が決定された通信信号を、転送先とする上記無線アクセス装置毎に保持する信号保持工程と、（４）通信状況判断手段が、信号保持手段の転送先とする無線アクセス装置毎に保持されている通信信号の保持状況に応じて、各無線アクセス装置への通信状況を判断する通信状況判断工程と、（５）信号フレーム作成手段が、信号保持手段の転送先とする無線アクセス装置毎に保持されている１又は複数の通信信号を有する信号フレームを作成する信号フレーム作成工程と、（６）信号送出手段が、信号フレーム作成手段が作成した信号フレームを有する通信信号を送出する信号送出工程とを備えることを特徴とする。

第３の本発明の無線アクセス装置は、無線ネットワークを構成する他の無線アクセス装置との間の通信層と、接続可能な無線ネットワーク機器との間の通信層とを分別してアクセス制御を行なう無線アクセス装置であって、第１の本発明のネットワークスイッチ装置を有することを特徴とする。

第４の本発明の無線ネットワークシステムは、無線ネットワーク機器と接続可能な複数の無線アクセス装置を有して構成される無線ネットワークシステムにおいて、各無線アクセス装置が第３の無線アクセス装置に対応することを特徴とする。

本発明によれば、連続送出が不可能な混雑した場合に、複数の通信信号を結合した信号フレームを形成して送出することで、無線ネットワークにおける通信帯域の利用効率を高めることができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明のネットワークスイッチ装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークシステムの第１の実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態は、無線メッシュネットワークで構築したネットワーク上に存在する無線ネットワークアクセスポイント装置（以下、アクセスポイントと呼ぶ）に、本発明の無線アクセス装置を適用した場合について説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、本実施形態の無線メッシュネットワークを構成するアクセスポイントの内部構成を示す構成ブロック図である。

図１において、無線メッシュネットワーク２は、複数のアクセスポイントが網の目（メッシュ）状に配置され、各アクセスポイント間のデータ伝送を実現するネットワークである。

アクセスポイント１００は、無線メッシュネットワーク２を構成する複数のアクセスポイントのうちの１つである。そして、無線メッシュネットワーク２を構成する他のアクセスポイント１２０も、図１のアクセスポイント１００の内部構成と対応する内部構成を有するものである。

アクセスポイント１００は、所定周期でビーコン信号を発信しており、そのビーコン信号を受信したクライアント機器３がアクセスポイント１００に対して信号を発信し、アクセスポイント１００が、クライアント機器３からの信号を受信することで、接続するクライアント機器３の存在を検知し、そのクライアント機器３の無線通信をアクセス制御するものである。

また、アクセスポイント１００は、クライアント機器３から他のアクセスポイント１００に接続するクライアント機器３を送信先とするデータフレームを受信すると、そのデータフレームにアクセスポイント１００間通信に必要なヘッダを付与してアクセスポイント１００間の通信パケットを生成し、その通信パケットを送信するものである。

なお、クライント機器３から受信したデータフレームの送信先が、自アクセスポイント１００に接続するクライアント機器３である場合、アクセスポイント１００は通信パケットを作成せずに、そのまま送信先クライアント端末３にデータフレームを送信する。

さらに、アクセスポイント１００は、他のアクセスポイント１００から通信パケットを受信すると、その通信パケットに含まれているデータフレームを取り出し、自アクセスポイント１００が接続しているクライアント機器３を送信先とするデータフレームである場合、その受信したデータフレームをクライアント機器３側に向けて送信するものである。

次に、アクセスポイント１００の内部構成について説明する。図１において、アクセスポイント１００は、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２、転送先アクセスポイント判断部１０３、アクセスポイント別転送キュー１０４、転送キュー監視部１０５、フレーム転送パケット作成部１０６、フレーム復元部１０７、ルーティングテーブル作成部１０８、を少なくとも有して構成される。

クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１は、クライアント機器３が送信した通信データを受信し、その受信した通信データのフレーム形式をアクセスポイント１００間の通信方式に応じた形式に変換し、その変換したデータフレームをクライアント接続判断部１０９に与えるものである。

本実施形態では、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１とクライアント機器３との間の通信方式は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ等）に規定の通信方式とし、アクセスポイント１００間の通信方式は、例えばＩＥＥＥ８０２．３に規定の通信方式とする。

従って、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１は、クライアント機器３から受信したＩＥＥＥ８０２．１１形式のデータフレームを、ＩＥＥＥ８０２．３形式に変換して、転送先アクセスポイント判断部１０３に与える。

なお、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１とクライアント機器３との間の通信方式、及びアクセスポイント１００間の通信方式は、それぞれ特に限定されず広く適用できる。

メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２は、所定の通信方式により、他のアクセスポイントが送信した通信パケットを受信し、その受信した通信パケットをフレーム復元部１０７に与えるものである。また、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２は、フレーム転送パケット作成部１０６が作成した転送パケットを受け取り、所定の通信方式に従って、転送パケットを送信するものである。

フレーム復元部１０７は、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２が受信した通信パケットを受け取り、その通信パケットに含まれているデータフレーム（ＩＥＥＥ８０２．３形式）を取り出し、データフレームの形式をＩＥＥＥ８０２．１１形式に変換するものである。また、フレーム復元部１０７は、変換したデータフレームを転送先アクセスポイント判断部１０３に与えるものである。

転送先アクセスポイント判断部１０３は、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１又はフレーム復元部１０７からデータフレーム（ＩＥＥＥ８０２．３形式）を受け取り、宛先情報に基づいて宛先機器３と接続するアクセスポイント１００を判断し、そのアクセスポイント１００に対応するアクセスポイント別転送キュー１０４にデータフレームを追加するものである。

ここで、転送先アクセスポイント判断部１０３が宛先機器３と接続するアクセスポイント１００を見つけ出す方法について説明する。

転送先アクセスポイント判断部１０３は、無線メッシュネットワーク２を構成する全てのアクセスポイント１００同士で共通のＭＡＣアドレス管理テーブル１１０を有している。

このＭＡＣアドレス管理テーブル１１０とは、クライアント機器３がどのアクセスポイント１００に接続しているかを示す管理情報テーブルであり、クライアント機器３のＭＡＣアドレスと、クライアント機器３と接続するアクセスポイント１００の識別情報とが対応付けられたものをいう。

そして、転送先アクセスポイント判断部１０３は、データフレームの宛先情報を取り出し、ＭＡＣアドレス管理テーブル１１０を参照して、宛先端末と接続しているアクセスポイント１００を検索して判断する。

なお、ＭＡＣアドレス管理テーブル１１０は、無線メッシュネットワーク２上の全てアクセスポイント１００が共通に有するものである。

ここで、ＭＡＣアドレス管理テーブル１１０を全てのアクセスポイント１００間で共有する方法について説明する。例えば、アクセスポイント１００は、所定周期で他のアクセスポイント１００との間で情報の一斉配信（フラッディング）を行なっており、アクセスポイント１００が、クライアント機器３との接続を検知すると、そのクライアント機器３のＭＡＣアドレスと自アクセスポイント１００の識別情報（例えばＩＰアドレス）とを対応付けた情報をフラッディングする。そして、各アクセスポイント１００が、受信情報に基づいてＭＡＣアドレス管理テーブル１１０を作成・更新することでＭＡＣアドレス管理テーブル１１０の共有を実現できる。このフラッディング機能とは、同一情報を全てのアクセスポイントに一斉配信させる機能である。フラッディング機能を実現する方法は、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）プロトコルやＡＯＤＶ（Ad Hoc On-Demand Distance Vector）プロトコル等を用いた種々の方法が考えられるが、全てのアクセスポイント２にＭＡＣアドレス管理テーブル１１０を行き渡らせることができれば特に限定されない。

図２は、ＭＡＣアドレス管理テーブル１１０の構成例を示す。図２に示すように、ＭＡＣアドレス管理テーブル１１０は、「ＭＡＣアドレス」と「接続アクセスポイント」とを項目として有する。「ＭＡＣアドレス」は、クライアント機器３のそれぞれのＭＡＣアドレスであり、「接続アクセスポイント」は、クライアント機器３と接続するアクセスポイント１００の識別情報である。なお、本実施形態では、「接続アクセスポイント」の識別情報をアクセスポイントの名称として説明するが、アクセスポイント１００を識別することができればこれに限定されず、例えば、ＤＮＳ（ドメインネームサーバ）等への問い合わせにより、アクセスポイント１００のＩＰアドレスとしてもよい。

また、転送先アクセスポイント判断部１１０は、ＭＡＣアドレス管理テーブル１００を用いてデータフレームの宛先アクセスポイント（最終到着先アクセスポイント）を決定すると、その最終到着先アクセスポイントまでの通信経路を、ルーティングテーブル１１１を参照して割り出し、経路中のアクセスポイントを順に辿っていき、後述する所定の方法により転送先アクセスポイントを決定するものである。また、転送先アクセスポイント判断部１１０は、各アクセスポイントのアクセスポイント名とＩＰアドレスとを対応付けるアクセスポイント名解決テーブル１１２を有する。

アクセスポイント別転送キュー１０４は、無線メッシュネットワーク２に接続されているアクセスポイント毎の転送フレームデータを保持するものである。

また、アクセスポイント別転送キュー１０４は、転送先アクセスポイント判断部１０３からデータフレームを受け取ると、アクセスポイント別のキューにデータフレームを最後尾に追加すると共に、現在の各アクセスポイント別のキューに残っているデータ数を転送キュー監視部１０５に与えるものである。

さらに、アクセスポイント別転送キュー１０４は、フレーム転送パケット作成部１０６により、各アクセスポイント別のキューにある全データフレームが取り出されると、現在の各アクセスポイント別のキューに残っているデータ数を転送キュー監視部１０５に与えるものである。

また、アクセスポイント別転送キュー１０４は、アクセスポイント別のキューの選択順序を保持する送信順序リスト１０４ａを有しており、この送信順序リスト１０４ａにある順序で、アクセスポイント別キューにあるデータフレームをフレーム転送パケット作成部１０６に与える。

フレーム転送パケット作成部１０６は、フレームデータを他のアクセスポイント１００に送信する再、送信順序リスト１０５の先頭に示されているアクセスポイント名に対応するアクセスポイント別転送キュー１０４に入っている全て（１又は複数）のデータフレームを受け取り、これらデータフレームを結合し、転送に必要なヘッダ等を付与して転送用パケット（アクセスポイント間転送パケット）のデータを作成するものである。また、フレーム転送パケット作成部１０６は、作成した転送用のデータをメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２に与えるものである。

ここで、図３は、アクセスポイント間転送データ形式例であり、２個のデータフレーム３１０及び３２０を乗せたものを示す。

図３に示すように、アクセスポイント間転送データ３００は、ヘッダ３０１と、第１のデータフレーム３１０と、第２のデータフレーム３２０とを有して構成される。

ヘッダ３０１は、アクセスポイント間転送データのヘッダ情報であり、データフレーム数が、単数のとき最上位ビットを「０」とし、複数のとき最上位ビットを「１」とする。

また、データフレーム３１０及び３２０は、データフレーム長３１１及び３２１、クライアント機器間データフレーム３１２及び３２２を有して構成される。

転送キュー監視部１０５は、アクセスポイント別転送キュー１０４の使用量を監視し、閾値を超えると、過負荷又は低負荷であるというデータパケットを作成し、他のメッシュネットワークを構成するアクセスポイントにブロードキャストさせるものである。

ルーティングテーブル作成部１０８は、無線メッシュネットワーク２を構成するアクセスポイント１００間を結ぶルーティングテーブル１１１を作成するものである。ルーティングテーブル作成部１０８によるルーティングテーブルの作成方法は、特に限定されないが、例えば、ＯＬＳＲプロトコル等Ｐｒｏａｃｔｉｖｅなルーティングプロトコルを用いた方法が考えられる。

図４は、図５に示す無線メッシュネットワークを構築するアクセスポイントＡＰ−１から見たルーティングテーブル１１１の内容例を示す説明図である。

なお、図５に示すネットワークは１０個のアクセスポイントＡＰ−１〜ＡＰ１０が接続して構築されるものであり、図５では各アクセスポイントＡＰ−１〜ＡＰ−１０のＩＰアドレスが示されており、また図５に示す実線は接続リンクを示す。

図４において、ルーティングテーブル１１１には、各アクセスポイントのＩＰアドレスである「到達先（ＩＰアドレス）」と、その到達先アクセスポイントまでの「経路」とを項目として有する。

例えば、アクセスポイントＡＰ−１からアクセスポイントＡＰ−３までの経路を探す場合、アクセスポイントＡＰ−３のＩＰアドレスは「１９２．１６８．０．３」であるから、図４のＩＰアドレス「１９２．１６８．０．３」の経路を見て、経路が「１９２．１６８．０．２」，「１９２．１６８．０．５」であることを把握する。これは、経路を形成するアクセスポイントのＩＰアドレスであり、アクセスポイントＡＰ−３までの経路が、アクセスポイントＡＰ−２とＡＰ−５を辿って、アクセスポイントＡＰ−３に到達することを意味する。

また、図４において、アクセスポイントＡＰ−２のＩＰアドレス「１９２．１６８．０．２」の経路が空欄となっているが、これは直接無線通信することができることを意味する。

クライアント機器３は、所定の通信方式により、アクセスポイント１００を介して無線通信するものである。従って、クライアント機器３は、所定の無線通信機能を備えていれば広く適用可能であり、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ等）に対応する無線ネットワークカードを有するノート型パーソナルコンピュータや携帯端末装置や携帯電話機やＰＨＳ端末装置やＰＤＡなどの移動通信端末装置等ネットワーク機器等の端末装置等として適用可能である。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、本実施形態の動作について図面を参照しながら詳細に説明する。

以下では、図５に示すような、１０個のアクセスポイントＡＰ−１〜ＡＰ−１０から構築されるメッシュネットワークを例に挙げて説明する。なお、各アクセスポイントＡＰ−１〜ＡＰ−１０は、上述したアクセスポイント１００と同様の機能構成を備える。

まず、ルーティングテーブル１０８は、例えばＯＬＳＲ等のルーティングプロトコルに従って、無線メッシュネットワーク２の他のアクセスポイントとメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２のＩＰネットワークでの接続経路を確立させる。このときのルーティングテーブル例を図４とする。

（Ａ−２−１）データ受信動作
図６は、無線メッシュネットワーク２からデータ受信したアクセスポイント１００の動作を説明するフローチャートである。

図６において、無線メッシュネットワーク２側から通信パケットが到来すると、通信パケットは、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２により受信され、受信された通信パケットがメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２からフレーム復元部１０７に与えられる（Ｆ１０１）。

受信された通信パケットがフレーム復元部１０７に与えられると、受信した通信パケットが有しているデータフレーム（ＩＥＥＥ８０２．３形式）が取り出される（Ｆ１０２）。

このとき、ヘッダの最上位ビットが「１」のときデータフレームが複数個含まれていることを把握し、「０」のとき単数であることを把握できる。

フレーム復元部１０７により各データフレームが復元されると、それらの中に過負荷メッセージ及び又は低負荷メッセージが含まれているか否かが転送先アクセスポイント判断部１０３により判断される（Ｆ１０３）。

そして、過負荷メッセージ及び又は低負荷メッセージが含まれていると判断されると、転送先アクセスポイント判断部１０３は、アクセスポイント名解決テーブル１１２における対応アクセスポイントの過負荷フラグを調整する（Ｆ１０４）。

具体的には、過負荷メッセージを受信した場合、転送先アクセスポイント判断部１０３は、アクセスポイント名解決テーブル１１２において、当該対応するアクセスポイントに対して過負荷フラグを立てる。また、低負荷メッセージを受信した場合、転送先アクセスポイント判断部１０３は、アクセスポイント名解決テーブル１１２において、当該対応するアクセスポイントに立てられている過負荷フラグを消すようにする。

なお、過負荷メッセージ及び又は低負荷メッセージが含まれていないと判断されると、Ｆ１０５に進む。

ここで、図７は、図５のメッシュネットワークにおけるアクセスポイント名解決テーブル１１２の内容例である。図７では、「アクセスポイント名」と、そのアクセスポイントに割り当てられている「ＩＰアドレス」とを対応付けると共に、過負荷状態と判断されたアクセスポイントについては、「過負荷フラグ」が立てられる。

また、転送先アクセスポイント判断部１０３では、受信したデータフレームの最終送達先アクセスポイントが自アクセスポイントであるか否かを判断する（Ｆ１０５）。

具体的に、転送先アクセスポイント判断部１０３は、データフレームの宛先クライアント機器３のＭＡＣアドレスに基づいて、ＭＡＣアドレス管理テーブル１１０（図２参照）を検索し、宛先クライアント機器３と接続しているアクセスポイント名を決定する。

そして、宛先クライアント機器３が接続しているアクセスポイントが自アクセスポイント１００である場合、すなわち、最終到達先アクセスポイントが自アクセスポイント１００である場合、当該データフレーム（ＩＥＥＥ８０２．３形式）は、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１に与えられ、ＩＥＥＥ８０２．１１形式のデータフレームに変換され、クライアント機器３に送信される（Ｆ１０６）。

一方、最終到達先アクセスポイントが自アクセスポイントでない場合、転送先アクセスポイント判断部１０３は、図８のフローチャートに従って、当該データフレームの転送先アクセスポイントを決定する（Ｆ１０７）。

図８において、まず、転送先アクセスポイント判断部１０３は、Ｆ１０５で決定した当該データフレームの宛先機器３が接続している最終到達先アクセスポイント名に基づいて、アクセスポイント名解決テーブル１１２を参照して、この最終到達先アクセスポイントのＩＰアドレスを求める。

次に、転送先アクセスポイント判断部１０３は、最終到達先アクセスポイントのＩＰアドレスに基づいて、ルーティングテーブル１１１を参照して、最終到達先アクセスポイントまでの通信経路を探索する。

そして、最終到達先アクセスポイントまでの経路中に過負荷フラグが立っているアクセスポイントがあるか否かが、転送先アクセスポイント判断部１０３により判断される（Ｆ２０１）。

最終到達先アクセスポイントまでの経路中に過負荷フラグが立っているアクセスポイントがない場合、その最終到達先アクセスポイントを転送先アクセスポイントとして決定する（Ｆ２０２）。

また、最終到達先アクセスポイントまでの経路中に過負荷フラグが立っているアクセスポイントがある場合、Ｆ２０３に進み、その過負荷フラグが立っているアクセスポイントが、隣接するアクセスポイントであるか否かが、転送先アクセスポイント判断部１０３により判断される（Ｆ２０３）。

なお、隣接するアクセスポイントとは、自アクセスポイントが直接無線通信をすることができる近隣に位置するアクセスポイントをいう。

そして、過負荷フラグが立っているアクセスポイントが隣接するアクセスポイントである場合、その隣接するアクセスポイントを転送先アクセスポイントして決定する（Ｆ２０４）。

また、過負荷フラグが立っているアクセスポイントが隣接するアクセスポイントでない場合、通信経路において、過負荷フラグが立っているアクセスポイントに到達する直前のアクセスポイントを転送先アクセスポイントとして決定する。このようにして、転送先アクセスポイントが決定され、図６のＦ１０８に進む。

転送先アクセスポイントが決定された各データフレームは、転送先アクセスポイント１０３により、転送先アクセスポイント毎の転送キュー１０４の最後尾に追加される（Ｆ１０８）。

このとき、アクセスポイント別転送キュー１０４は、アクセスポイント別の転送キューの選択順序を保持する送信順序リスト１０４ａに、キューイングした転送先アクセスポイント名を追加する（Ｆ１０９）。

そして、図９のフローチャートに示す過負荷／低負荷の判断処理を行なう。

図９において、データフレームがアクセスポイント別転送キュー１０４に追加されると、アクセスポイント別転送キュー１０４は、当該アクセスポイント別転送キュー１０４に現在残っているデータ数を転送キュー監視部１０５に通知する（Ｆ３０１）。

アクセスポイント別転送キュー１０４に残っているデータ数が転送キュー監視部１０５に与えられると、転送キュー監視部１０５において、データ数が予め設定された閾値と比較され、過負荷であるか又は低負荷であるか判断される（Ｆ３０２）。

例えば、データ数が閾値を超えると過負荷であると判断され、閾値未満であると低負荷であると判断される。この過負荷又は低負荷を判断するための閾値は、それぞれ異なる値であってもよいし又は同じ値であってもよい。

転送キュー監視部１０５により過負荷又は低負荷の判断処理が行なわれると、その判断結果に応じて、アクセスポイント名解決テーブル１１２の過負荷フラグを立てたり又は消したりする調整を行なう（Ｆ３０３）。

例えば、転送キュー監視部１０５が過負荷であると判断すると、その判断したアクセスポイントについて過負荷フラグを立てる。また、すでに過負荷フラグが立っているアクセスポイントについて、転送キュー監視部１０５が低負荷であると判断すると、すでに立っている過負荷フラグを消すようにする。

また、転送キュー監視部１０５が過負荷又は低負荷を判断すると、転送キュー監視部１０５は、対象とするアクセスポイント名を付した過負荷メッセージ又は低負荷メッセージを作成し（Ｆ３０４）、そしてメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２が、その作成した過負荷メッセージ又は低負荷メッセージをブロードキャストで送信する（Ｆ３０５）。

このようにして、アクセスポイント別の転送キューのデータ数に基づいて過負荷又は低負荷が判断されると、図６のＦ１１１に進み、処理を続ける。

図６のＦ１１１では、自アクセスポイント１００が無線メッシュネットワーク２へのデータ送信処理が動作しているか否かを判断し（Ｆ１１１）、送信処理が動作していない場合、メッシュネットワーク２への送信処理を起動し（Ｆ１１２）、送信処理が動作している場合、後述するメッシュネットワーク２への送信処理を行なう。

なお、過負荷メッセージ又は低負荷メッセージのブロードキャスト送信を、Ｆ１１１及びＦ１１２の処理の後に行なうこととしてもよい。

また、Ｆ１２０では、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１がクライアント機器３からデータフレームを受信した場合である。この場合、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部がデータフレームを受信すると、そのデータフレームの形式をＩＥＥＥ８０２．１１形式からＩＥＥＥ８０２．３形式に変換して、転送先アクセスポイント判断部１０３に与える。

その後、転送先アクセスポイント判断部１０３における処理は、Ｆ１０５〜Ｆ１１２で説明した動作と同様の動作が行なわれる。

（Ａ−２−２）無線メッシュネットワーク２への送信処理
次に、アクセスポイント１００が無線メッシュネットワーク２に通信用パケットを送信する動作を図１０を参照して説明する。

図１０は、アクセスポイント１００による無線メッシュネットワーク２への送信処理を示すフローチャートである。

図１０において、フレーム転送パケット作成部１０６は、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２が送信中であるか又は送信待ちのデータがないことを確認し、送信中の場合には送信終了を待つ。

送信終了になっている場合、フレーム転送パケット作成部１０６は、アクセスポイント別転送キュー１０４に対してデータフレームを要求する（Ｆ４０１）。

データフレームの要求を受けると、アクセスポイント別転送キュー１０４は、送信順序リスト１０４ａの先頭のアクセスポイント名を取り出すと（Ｆ４０２）、その取り出したアクセスポイント名を削除する（Ｆ４０３）。

また、アクセスポイント別転送キュー１０４は、フレーム転送パケット作成部１０６からデータフレームの要求を受けると、転送キュー監視部１０５に対して過負荷／低負荷の判断処理を実行させる（Ｆ４０４）。なお、この過負荷／低負荷の判断処理は、図９のフローチャートで説明した処理と同様の処理である。

Ｆ４０３において、送信順序リスト１０４ａから取り出したアクセスポイント名のアクセスポイント別転送キュー１０４にキューイングされている全データフレームを取り出し、その取り出した１又は複数の全データフレームをフレーム転送パケット作成部１０６に与える（Ｆ４０５）。

アクセスポイント別転送キュー１０４から１又は複数のデータフレームが与えられると、フレーム転送パケット作成部１０６は、受け取ったデータフレームを結合させて、図３に示すような転送用パケット（アクセスポイント間転送パケット）用のデータを作成する（Ｆ４０６）。

フレーム転送パケット作成部１０６が通信用のデータを作成すると、フレーム転送パケット作成部１０６は、その作成したデータをメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２に与える。

そうすると、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２は、フレーム転送パケット作成部１０６からのデータをＩＥＥＥ８０２．１１形式のデータフレームとして、ルーティングテーブル１１１に基づいてメッシュネットワーク２の隣接アクセスポイントに送信する（Ｆ４０７）。

その後、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２の送信処理が終了するのを待ち（Ｆ４０８）、送信順序リストの内容が空であるか否かを確認し、空でない場合はＦ４０１に戻って処理を繰り返し、空である場合は終了する（Ｆ４０９）。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、メッシュネットワーク側の通信帯域が空いていてパケットの連続送出が可能である間は、従来装置と同程度のオーバーヘッドであるが、メッシュネットワーク側がパケットの連続送出が不可能な混雑の場合、複数フレームを結合して１パケットで送信することにより、ＡＰ間転送時のヘッダのオーバーヘッド及びＩＦＳやバックオフの待ち時間による時間の削除による、メッシュネットワーク側での通信帯域の利用率の向上が期待できる。

また、本実施形態によれば、従来の転送方法では不可能であった、帯域が空いているときは低遅延で動作させ、帯域がタイなくなった場合はスループット重視の動作をさせるという切り替えを自動的に行なうことができる。

（Ｂ）他の実施形態
（Ｂ−１）上述した実施形態では、無線メッシュネットワークからなる無線ＬＡＮに適用した場合であり、実施形態の説明の中で通信プロトコルや設定や規格などの例を挙げて説明したが、通信プロトコルや設定や規格などは、全ての無線アクセス装置が無線ネットワーク装置の接続状態を管理する情報を共通に有することができれば、特に限定されず広く適用することができる。

（Ｂ−２）上述した実施形態のアクセスポイント１００の構成について、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１とメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２とを別構成として説明したが、これらは同じ構成であってもよい。これにより、アクセスポイントの構成規模を少なくすることができる。

（Ｂ−３）上述した実施形態では、アクセスポイント間の通信を無線通信する無線メッシュネットワークとして説明したが、アクセスポイント間を有線通信するネットワーク又は有線通信を一部に含むネットワークにも適用できる。

（Ｂ−４）上述した実施形態では、複数のデータフレームがアクセスポイント別転送キュー１０４に保持されている場合、全てのデータフレームを１パケットのデータ領域に挿入するとして説明したが、アクセスポイント別転送キュー１０４の一部のデータフレームであってもよい。この場合、例えばフレーム転送パケット１０６による転送パケットのサイズ調整により調整できる。

（Ｂ−５）上述した実施形態において、アクセスポイント１００の機能について、説明便宜上、ハードウェア的な構成として説明したが、実際はソフトウェア的に実行することで実現されるものである。

第１の実施形態の無線ネットワークを構成するアクセスポイントの内部構成を示す構成ブロック図である。 第１の実施形態のＭＡＣアドレス管理テーブルの項目例及び内容例を示す説明図である。 第１の実施形態のアクセスポイント間通信データのフレーム構成例を説明する説明図である。 第１の実施形態のルーティングテーブルの例を説明する説明図である。 第１の実施形態の無線メッシュネットワークの構成例を示すイメージ図である。 第１の実施形態のアクセスポイントにおける無線メッシュネットワーク側からのデータ受信動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態のアクセスポイント名解決テーブルの例を説明する説明図である。 第１の実施形態の転送先アクセスポイントの決定処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態の過負荷／低負荷の判断処理アクセスポイントにおける無線メッシュネットワークへのデータ送信動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態のアクセスポイントにおける無線メッシュネットワークへのデータ送信動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１…無線ネットワーク、２…無線メッシュネットワーク、３…クライアント機器、１００…アクセスポイント（無線アクセス装置）、１０１…クライアント側無線ＬＡＮ送受信部、１０２…メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部、１０３…転送先アクセスポイント判断部、１０４…アクセスポイント別転送キュー、１０４ａ…送信順序リスト、１０５…転送キュー監視部、１０６…フレーム転送パケット作成部、１０７…フレーム復元部、１０８…ルーティングテーブル作成部。

Claims (5)

1. 無線ネットワークを構成する複数の無線アクセス装置のそれぞれに接続している無線ネットワーク機器の接続情報を上記無線ネットワーク上で共通に管理する接続機器管理テーブルと、
   上記接続機器管理テーブルを参照して、受信した通信信号の転送先とする上記無線アクセス装置を決定する転送先決定手段と、
   上記転送先決定手段により転送先が決定された上記通信信号を、転送先とする上記無線アクセス装置毎に保持する信号保持手段と、
   上記信号保持手段の転送先とする上記無線アクセス装置毎に保持されている上記通信信号の保持状況に応じて、上記各無線アクセス装置への通信状況を判断する通信状況判断手段と、
   上記信号保持手段の転送先とする上記無線アクセス装置毎に保持されている１又は複数の上記通信信号を有する信号フレームを作成する信号フレーム作成手段と、
   上記信号フレーム作成手段が作成した上記信号フレームを有する通信信号を送出する信号送出手段と
   を備えることを特徴とするネットワークスイッチ装置。
2. 上記転送先決定手段が、上記通信状況判断手段により判断された上記各無線アクセス装置への通信状況に応じて、上記通信信号の転送先とする上記無線アクセス装置を決定することを特徴とする請求項１に記載のネットワークスイッチ装置。
3. 無線ネットワークを構成する複数の無線アクセス装置のそれぞれに接続している無線ネットワーク機器の接続情報を上記無線ネットワーク上で共通に管理する接続機器管理テーブルを備え、
   転送先決定手段が、上記接続機器管理テーブルを参照して、受信した通信信号の転送先とする上記無線アクセス装置を決定する転送先決定工程と、
   信号保持手段が、上記転送先決定手段により転送先が決定された上記通信信号を、転送先とする上記無線アクセス装置毎に保持する信号保持工程と、
   通信状況判断手段が、上記信号保持手段の転送先とする上記無線アクセス装置毎に保持されている上記通信信号の保持状況に応じて、上記各無線アクセス装置への通信状況を判断する通信状況判断工程と、
   信号フレーム作成手段が、上記信号保持手段の転送先とする上記無線アクセス装置毎に保持されている１又は複数の上記通信信号を有する信号フレームを作成する信号フレーム作成工程と、
   信号送出手段が、上記信号フレーム作成手段が作成した上記信号フレームを有する通信信号を送出する信号送出工程と
   を備えることを特徴とするネットワークスイッチ方法。
4. 無線ネットワークを構成する他の無線アクセス装置との間の通信層と、接続可能な無線ネットワーク機器との間の通信層とを分別してアクセス制御を行なう無線アクセス装置であって、請求項１又は２に記載のネットワークスイッチ装置を有することを特徴とする無線アクセス装置。
5. 無線ネットワーク機器と接続可能な複数の無線アクセス装置を有して構成される無線ネットワークシステムにおいて、上記各無線アクセス装置が請求項４に記載の無線アクセス装置に対応することを特徴とする無線ネットワークシステム。
   

Images