JP2007318497A - 無線アクセス制御装置及び方法、無線装置、および、ネットワーク - Google Patents

Abstract

【課題】無線メッシュネットワークにおける無線通信の通信帯域を有効利用すると共に優先制御できるようにする。
【解決手段】本発明の無線アクセス制御装置は、端末接続管理テーブルを用いて、転送データ信号の宛先端末が接続する無線装置に転送パケットを転送する無線アクセス制御装置において、近傍の無線装置又は接続端末との間で無線通信を行なう通信手段と、通信手段の受信データ信号の転送先を端末接続管理テーブルを用いて判断する転送先判断手段と、他の無線装置を転送先とする転送データ信号について、データ信号の優先度別に各データ信号を保持する優先度別信号保持手段と、今回の転送データ信号の転送先と同じ転送先のデータ信号を優先度別信号保持手段から１又は複数取り出して、少なくとも１以上の転送データ信号を含む同じ転送先の転送パケットを生成する転送パケット生成手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線アクセス制御装置及び方法、無線装置、及び、ネットワークに関し、例えば、無線ネットワークにおけるメッシュネットワークを構成する無線アクセス装置（アクセスポイント）が備える無線アクセス制御装置に適用し得る。

例えば、無線ネットワークシステムにおいて、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（特許文献１参照）。

特開２００５−１８４５２２号公報

ところで、我々が考えている装置は、無線端末から送信されたデータフレームをアクセスポイントが受信すると、そのデータフレームを加工せずにアクセスポイント間の無線ＬＡＮによる通信パケット内のデータ領域に入れて転送し、受信側のアクセスポイントで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というものである。

また、上記装置の改良技術として、ある受信端末が接続されているアクセスポイント別にデータをまとめて送信する方法という技術も考えており、これによって、ＩＥＥＥ８０２．１１由来のＩＦＳ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ができ、データの転送効率を上げ、帯域の有効利用を図ることができる。

しかしながら、上述した技術を適用する際、ネットワーク混雑時の優先制御などが考慮されていないため、あるアクセスポイントで大容量データ通信が行なわれた際に、高いリアルタイム性が必要なＶｏＩＰデータなどでデータパケットロスやパケット到達遅延の問題があった。

そのため、大容量のデータ通信を行なう際に、リアルタイム性が高いデータ信号の転送を優先することができ、かつ、ネットワークの通信帯域の有効利用を図ることができる無線アクセス制御装置及び方法、無線装置、および、ネットワークが求められている。

かかる課題を解決するために、第１の本発明の無線アクセス制御装置は、ネットワークを形成する複数の無線装置のそれぞれが接続する端末を無線装置毎に示す端末接続管理テーブルを用いて、転送データ信号の宛先端末が接続する無線装置に転送パケットを転送する無線アクセス制御装置において、（１）近傍の他の無線装置又は接続端末との間で無線通信を行なう通信手段と、（２）通信手段が受信した受信データ信号の転送先を端末接続管理テーブルを用いて判断する転送先判断手段と、（３）転送先判断手段により他の無線装置を転送先とする転送データ信号について、データ信号の優先度別に各データ信号を保持する優先度別信号保持手段と、（４）今回の転送データ信号の転送先と同じ転送先のデータ信号を優先度別信号保持手段から１又は複数取り出して、少なくとも１以上の転送データ信号を含む同じ転送先の転送パケットを生成する転送パケット生成手段とを備えることを特徴とする。

第２の本発明の無線アクセス制御方法は、ネットワークを形成する複数の無線装置のそれぞれが接続する端末を無線装置毎に示す端末接続管理テーブルを用いて、転送データ信号の宛先端末が接続する無線装置に転送パケットを転送する無線アクセス制御方法において、（１）通信手段が、近傍の他の無線装置又は接続端末との間で無線通信を行なう通信工程と、（２）転送先判断手段が、通信手段が受信した受信データ信号の転送先を上記端末接続管理テーブルを用いて判断する転送先判断工程と、（３）優先度別信号保持手段が、転送先判断手段により他の無線装置を転送先とする転送データ信号について、データ信号の優先度別に各データ信号を保持する優先度別信号保持工程と、（４）転送パケット生成手段が、今回の転送データ信号の転送先と同じ転送先のデータ信号を優先度別信号保持手段から１又は複数取り出して、少なくとも１以上の転送データ信号を含む同じ転送先の転送パケットを生成する転送パケット生成工程とを備えることを特徴とする。

第３の本発明の無線装置は、第１の本発明の無線アクセス制御装置を備えることを特徴とする無線装置。

第４の本発明のネットワークは、複数の無線装置を有して構成するネットワークにおいて、各無線装置が第３の本発明の無線装置に当たることを特徴とする。

本発明によれば、大容量のデータ通信を行なう際に、リアルタイム性が高いデータ信号の転送を優先することができ、かつ、ネットワークの通信帯域の有効利用を図ることができる。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明の無線アクセス装置の第１の実施形態を図面を参照しながら説明する。

第１の実施形態は、無線メッシュネットワークを採用したネットワーク上に存在するアクセスポイントに、本発明の無線アクセス装置を適用した場合の形態を説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、本実施形態に係る無線メッシュネットワーク上に存在するアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。

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）上に配置され、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を構築する複数のアクセスポイントのうちの１つであり、いずれもアクセスポイントも、後述するように図１に示すアクセスポイント１００と同様の内部構成及び機能を実現するものである。

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することで電波到達範囲内に存在するクライアント機器３に対してアクセスポイント１００の存在を検知させることができる。そして、そのクライアント機器３から送信された信号を受信すると、アクセスポイント１００は、そのクライアント機器３との無線通信に係るアクセス制御を行なうものである。

また、アクセスポイント１００は、収容するクライアント機器３から通信データを受信すると、その通信データの送信先を判断する。そして、通信データの送信先が自アクセスポイント１００の収容する他のクライアント機器であると判断すると、アクセスポイント１００は通信データを送信先宛に送信し、通信データの送信先が他のアクセスポイントの収容するクライアント機器であると判断すると、通信データにアクセスポイント間通信に必要なヘッダを付与した通信パケットを生成し、その通信パケットを送信先機器を収容するアクセスポイント宛に送信するものである。

さらに、アクセスポイント１００は、無線メッシュネットワーク２側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る通信データの送信先を判断する。そして、通信先データの送信先が自アクセスポイント１００の収容する他のクライアント機器であると判断すると、アクセスポイント１００は通信データを送信先宛に送信し、通信データの送信先が他のアクセスポイントの収容するクライアント機器であると判断すると、通信データにアクセスポイント間通信に必要なヘッダを付与した通信パケットを生成し、その通信パケットを送信先機器を収容するアクセスポイント宛に中継するものである。

続いて、本実施形態に係るアクセスポイント１００が実現する機能を、図１に示す内部構成図を参照しながら説明する。

なお、アクセスポイント１００のハードウェア構成は図示していないが、後述する機能を実現するため、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、読み込み書き込み可能な不揮発性記憶手段（例えば、ＥＥＰＲＯＭ等）を構成し、ＣＰＵが、ＲＡＭをワーキングエリアとして、ＲＯＭや不揮発性記憶手段に格納されているデータ処理に必要なデータを用いて、ＲＯＭに格納されている処理プログラムを実行することにより、本実施形態に係るアクセスポイント１００の機能を実現することができる。

図１に示すように、本実施形態のアクセスポイント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、優先度別転送キュー１０４、フレーム転送パケット作成部１０５、フレーム復元部１０６、ルーティングテーブル作成部１０７、接続端末管理テーブル作成部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とアクセスポイント１００との間で通信を行なう無線ＬＡＮ送受信部であり、クライアント機器３との間でＩＰ通信を行なうものである。

また、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転送先アクセスポイント判断部１０３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（ＩＥＥＥ８０２．１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ等）に規定の通信方式とし、アクセスポイント間の通信方式は、例えばＩＥＥＥ８０２．３に規定される通信方式とする。

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に与えるものである。

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、アクセスポイント間通信を行なう無線ＬＡＮ送受信部であり、無線メッシュネットワーク２に接続されている隣接ノードから受信した通信パケットをフレーム復元部１０６に与えたり、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送信したりするものである。

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１０６から、データフレーム（ＩＥＥＥ８０２．３形式）を受け取り、そのデータフレームの宛先情報に基づいて、宛先機器３が接続しているアクセスポイント１００を判断するものである。

ここで、本実施形態の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１０９を有しており、このＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を用いて、宛先機器３が接続しているアクセスポイント１００を見つけ出すものとする。

ここで、ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９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、当該クライアント機器３が接続しているアクセスポイント１００の識別情報（例えば、アクセスポイント識別名やＩＰアドレス等）とが対応付けられたものをいう。

つまり、転送先アクセスポイント判断部１０３は、ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を参照して、送信しようとするデータフレームの宛先情報に対応するアクセスポイント１００の識別情報を検索し、その検索した識別情報のアクセスポイント１００が宛先機器３の接続しているアクセスポイント１００であるとする。

図２は、ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９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１０９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、各クライアント機器３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、転送アクセスポイント判断部１０３は、転送するデータフレームの転送先アクセスポイントが自アクセスポイントであると判断した場合、そのデータフレームをクライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１に与えるものとし、一方、転送先アクセスポイントが他のアクセスポイントであると判断した場合、そのデータフレームを優先度別転送キュー１０４に与えるものである。

接続端末管理テーブル作成部１０８は、無線メッシュネットワーク２を構成しているアクセスポイント１００に接続している全てのクライアント機器３が、どのアクセスポイント１００に接続しているかを示すＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を更新するものである。

ここで、接続端末管理テーブル作成部１０８によるＭＡＣアドレス管理テーブル１０９の作成方法について説明する。

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間でＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を共通に有するために、例えば、各アクセスポイント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、あるアクセスポイント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。これにより、他のアクセスポイント１００に対して、当該アクセスポイント１００の識別情報とそれに接続しているクライアント機器３のＭＡＣアドレスとを対応付けた情報を配信することができ、全てのアクセスポイント１００の接続端末管理テーブル作成部１０８が逐次ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を更新させることができ、同じＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を共有させることができる。

ここで、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り、このフラッディング機能を実現する方法としては、例えば、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１０９を行き渡らせることができれば特に限定されない。

優先度別転送キュー１０４は、転送データの優先度別のデータキューを複数有しており、転送先アクセスポイント判断部１０３から受け取ったデータフレームを、その転送データフレームの優先度に応じたデータキューにキューイングするものである。また、優先度別転送キュー１０４は、データキューにキューイングされているデータフレームのうち先頭データを取り出すと、その先頭データの転送先アクセスポイントを割り出し、その転送先アクセスポイントと同一のアクセスポイントを転送先とする１又は複数のデータフレームをキューから取り出して、先頭データも含むこれらデータフレームを転送データとして取り出すものである。

図３は、優先度別転送キュー１０４の詳細な内部構成を示すブロック図である。図３に示すように、優先度別転送キュー１０４は、データ優先度判定部２０１、優先度別の複数のデータキュー２０２、データ取り出し部２０３を少なくとも有するものである。

データ優先度判定部２０１は、転送先アクセスポイント判断部１０３から転送データフレームを受け取ると、そのデータフレームの優先度を判定し、その優先度判定結果に応じて優先度別のデータキュー２０２の末尾にデータフレームをキューイングさせるものである。

ここで、データ優先度判定部２０１によるデータフレームの優先度の判定方法は、種々の方法を適用することができるが、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄにおいて規定されているＵｓｅｒＰｒｉｏｒｉｔｙ（ユーザプライオリティ）や、データパケットがＩＰパケットである場合にはＴｏＳフィールド等に基づいて、８段階に区分した優先度を用いて、それぞれのデータフレームの優先度を判定する方法を適用することができる。

データキュー２０２は、データフレームの優先度別にデータフレームを保管するものである。図３に示す本実施形態のデータキュー２０２は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄの８段階に区分されたＵｓｅｒＰｒｉｏｒｉｔｙに従って、８個の優先度別のデータキューを示しており、データ優先度判定部２０１により判定された優先度のデータフレーム及びそのデータフレームの転送先ラベル（識別子）をキューイングする。

なお、本実施形態において適用した８段階のＵｓｅｒＰｒｉｏｒｉｔｙについては、数字が大きくなるにつれて優先度は高くなるものとし、「７」が最も優先度が高く、「１」が最も優先度が低い。なお、「０」は優先度指定なしを示す段階であり、この「０」の段階より低い段階として「２」と「１」の２段階があることを示している。

また、図３に示す本実施形態の各データキュー２０２は、データフレームを保持する部分と、そのデータフレームの転送先ラベルを保持する部分とを有しており、各データフレームとその転送先ラベルとが対となるようにして保管するようにする。

なお、転送先ラベルとは、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を一意に識別する識別子であり、例えば、アクセスポイント１００の識別名や、ＩＰアドレスや、又は当該アクセスポイント１００内のみで有効にアクセスポイントを識別することができる識別情報としてもよい。

また、各データキュー２０２は、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）を原則としてデータフレーム及び転送先ラベルを保管するものであるが、後述するように、データキュー２０２の先頭でないデータフレーム及び転送ラベルであっても、データ取り出し部２０３から取り出し指示を受けた場合には、その取り出し指示されたデータフレーム及び転送ラベルの取り出しが可能な構成となっている。なお、このように、先頭でないデータフレーム及び転送ラベルが取り出されることにより、その取り出されたデータフレーム及び転送ラベルの以降に保管されたデータフレーム及び転送ラベルの保管順序が繰り上がることとなる。

データ取り出し部２０３は、優先度別のデータキュー２０２のデータフレームを保持する部分から先頭に保持されているデータフレームを取り出すと共に、その取り出したデータフレームに対となって保持されている転送ラベルも取り出すものである。

さらに、データ取り出し部２０３は、その取り出した転送ラベルに基づいて、データキュー２０２の転送ラベルを保持する部分から、同じ転送ラベルがあるか否かを検索し、同じ転送ラベルがある場合に、その転送ラベルを対として有するデータフレームを取り出すものである。

これにより、あるデータキュー２０２の先頭データフレームの転送先アクセスポイントと同じアクセスポイントを転送先とする他のデータフレームを取り出すことができ、これらをまとめて１個のパケットとして転送することができる。

ここで、本実施形態のデータ取り出し部２０３によるデータ取り出し処理は、あるデータフレームの転送先ラベルと同一の転送先ラベルを有するデータフレームを取り出すことができれば、種々の処理を設定することができるが、本実施形態では、例えば、同一の優先度のデータキュー２０２の中から同一の転送ラベルを有するデータフレームを取り出す処理（同一優先度内データ取出処理という）や、また例えば、高優先度のデータキュー２０２に保持されているデータフレームから優先的にデータフレームを取り出す処理（高優先度優先取出処理という）のいずれかを設定できるものとする。

同一優先度データ取出処理を行なうか、又は高優先度優先取出処理を行なうかは、初期設定の際に設定することができるが、初期設定後に変更できるようにしてもよい。この設定変更の方法は、ユーザにより人為的に変更することとしてもよいし、トラフィック状況に応じて自動的に変更できるようにしてもよい。例えば、高優先度のデータキュー２０２に保持されているデータフレーム数及び又はデータ量が閾値を超えている場合には、高優先度優先取出処理に切り替えて、高優先度優先取出処理を行なう方法を適用できる。

また、データ取り出し部２０３が先頭データフレームを取り出すときに、どのデータキュー２０２からデータフレームを取り出すかについては、それぞれのデータキュー２０２を順番に見ていき、それぞれのデータキュー２０２の先頭データフレームを取り出すようにしてもよいし、又は所定の順序に従ってデータキュー２０２を見ていき、データフレームを取り出すようにしてもよい。これにより、例えば、高優先度のデータキュー２０２のデータフレームの送信機会をより多くするため、高優先度のデータキュー２０２からのデータフレームの取り出し回数を多くするような順序を設定できる。

フレーム転送パケット作成部１０５は、優先度別転送キュー１０４から、少なくとも１以上の同一の転送先ラベルの転送データフレームを受け取ると、ルーティングテーブル１１０を参照して、その転送先ラベルに基づくアクセスポイント１００を転送先とするアクセスポイント間通信用のヘッダ等を付加して、アクセスポイント間転送データを作成するものである。

ここで、図４は、フレーム転送パケット作成部１０５が作成するアクセスポイント間転送データのフレーム構成を示すイメージ図である。

図４に示すように、フレーム転送パケット作成部１０５は、複数（図４では２個）のクライアント機器間転送データをデータ領域に乗せ、アクセスポイント間転送ヘッダをヘッダ領域に乗せて構成されるアクセスポイント間転送データを作成する。

また、フレーム転送パケット作成部１０５は、データ領域に乗せるデータフレームの数が、単数であるか又は複数であるかを識別する識別ビット（例えば１ビット）を、アクセスポイント間転送データヘッダに付与することができる。

このようにして、同一のアクセスポイント１００を転送先とする１又は複数のデータフレームを包含した１個のパケットを形成して転送することができるので、それぞれのデータフレーム毎に転送するよりもネットワークにおける通信効率をあげることができる。

なお、図５には、クライアント機器間の転送データとアクセスポイント間の転送データのフォーマット構成を示す。図５に示すように、クライアント機器間データフレームヘッダは、宛先機器のＭＡＣアドレス、送信元機器のＭＡＣアドレス、宛先機器のＩＰアドレス、送信元のＩＰアドレスから構成されており、アクセスポイント間転送データヘッダは、宛先ＡＰのＭＡＣアドレス、送信元ＡＰのＭＡＣアドレス、宛先ＡＰのＩＰアドレス、送信元ＡＰのＩＰアドレスから構成されている。

フレーム復元部１０６は、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２が受信した他のアクセスポイントから転送されてきたアクセスポイント間転送データを受け取ると、そのアクセスポイント間転送データから１又は複数のクライアント機器間転送データを分離するものである。また、フレーム復元部１０６は、分離した１又は複数のクライアント機器間転送データ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。

ルーティングテーブル作成部１０７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間のルーティングテーブル１１０を作成するものである。本実施形態におけるルーティングテーブル１１０の作成方法は、既存の技術を広く適用することができ、例えば、ＯＬＳＲプロトコル等のＰｒｏａｃｔｉｖｅなルーティングプロトコルを用いて作成することができる。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、本実施形態のアクセスポイント１００によるアクセス制御処理を図面を参照しながら説明する。

以下では、３台のアクセスポイント１００−１〜１００−３が図６に示すメッシュネットワークを構成しており、クライアント機器３−１〜３−４がそれぞれアクセスポイント１００−１〜１００−３に接続しているものとする。

図６において、クライアント機器３−１はクライアント機器３−２に対してデータを送信するものとし、またクライアント機器３−４はクライアント機器３−３に対してデータを送信するものとし、これらのデータ送信が並行して行なわれた場合のアクセスポイント１００−１におけるアクセス制御処理を説明する。

なお、他のアクセスポイント１００−２及び１００−３も、アクセスポイント１００−１と同様の処理を行なうものであるが、ここではアクセスポイント１００−１の処理のみを取り上げて説明する。

まず、アクセスポイント１００−１が、図６に示す無線メッシュネットワークに配置されると、近傍のアクセスポイントと無線通信により情報を交換しあい、無線メッシュネットワークにおけるルーティングテーブル１１０やＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を生成する。

具体的に、最初に、アクセスポイント１００−１のルーティングテーブル作成部１０７が、ＯＬＳＲプロトコル等のルーティングプロトコルによって、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１００−２及び１００−３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。

また、アクセスポイント１００−１の接続端末管理テーブル作成部１０８は、フラッディング機能を用いて、ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を各アクセスポイント１００−１〜１００−３間で共通になるように生成し、その後、例えばいずれかのクライアント機器の移動やアクセスポイントの追加・削除等が生じれば、ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９の内容を更新する。

そして、ルーティングテーブル１１０及びＭＡＣアドレス管理テーブル１０９が確立されると、アクセスポイント１００−１は、以下で説明する処理を並列的に実行する。

１．クライアント機器からのデータ受信処理
２．メッシュネットワークからのデータ受信処理
３．転送先の判別処理及び優先度別のデータキューへの投入処理
４．メッシュネットワークへのデータ送信処理。

（Ａ−２−１）クライアント機器からのデータ受信処理
以下では、まず、アクセスポイント１００−１が、クライアント機器３−１からのデータを受信する動作を図７のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、クライアント機器３−１が送信先をクライアント機器３−２とするＩＥＥＥ８０２．１１形式のクライント機器間転送データを無線送信すると、アクセスポイント１００−１のクライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１が、クライアント機器３−１からのクライアント機器間転送データを受信する（Ｓ１０１）。

クライアント機器間転送データがクライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１に受信されると、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１により、ＩＥＥＥ８０２．１１形式からＩＥＥＥ８０２．３形式のデータフレームに変換され（Ｓ１０２）、変換後のデータフレームは、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１から転送先アクセスポイント判断部１０３に与えられる（Ｓ１０３）。

なお、アクセスポイント１００−１が複数のクライアント機器と接続している場合にも適用できる。

（Ａ−２−２）メッシュネットワークからのデータ受信処理
次に、アクセスポイント１００−１が、他のアクセスポイントからのデータを受信する動作を図８のフローチャートを参照しながら説明する。

ここでは、アクセスポイント１００−３が、接続するクライアント機器３−４からのデータフレームを、クライアント機器３−２が接続するアクセスポイント１００−２に転送するために、アクセスポイント１００−１に中継するものとする。このとき、アクセスポイント１００−３は、ＩＥＥＥ８０２．３形式のアクセスポイント間転送データのＩＰパケットを送信する。

アクセスポイント１００−３から送信されたＩＰパケットは、アクセスポイント１００−１のメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２により受信される（Ｓ２０１）。

ＩＰパケットがメッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２で受信されると、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２により、転送先のアクセスポイントが自アクセスポイント１００−１であるか否か、すなわちＩＰパケットの宛先ＡＰのＩＰアドレスが自アクセスポイント１００−１のＩＰアドレスであるか否かが判断される（Ｓ２０２）。

宛先ＡＰのＩＰアドレスが自アクセスポイント１００−１のものでない場合、当該ＩＰパケットは自アクセスポイント１００−１宛でないので、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２は、ルーティングテーブル１１０を参照して、次の転送先アクセスポイントを決定し、その転送先アクセスポイントを宛先としたデータパケットを送信する（Ｓ２０３）。

一方、宛先ＡＰのＩＰアドレスが自アクセスポイント１００−１のものである場合、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２は、当該ＩＰパケットが図４に示すようなアクセスポイント間転送データのフレーム構成を有するパケットであるか否かを判定し、アクセスポイント間転送データのフレーム構成を有するものであると判断すると、受信パケットをフレーム復元部１０６に与える。

そして、フレーム復元部１０６により受信パケットからＩＥＥＥ８０２．３形式の１又は複数のデータフレームが取り出される（Ｓ２０４）。

メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２により、１又は複数のデータフレームが取り出されると、その１又は複数のデータフレームは、転送先アクセスポイント判断部１０３に与えられる（Ｓ２０５）。

（Ａ−２−３）転送先の判別処理及び優先度別のデータキューへの投入処理
以上のようにして、クライアント機器３−１や他のアクセスポイント１００−３から受信されたデータフレームが、転送先アクセスポイント１０３に与えられると、図９のフローチャートに示す処理が行なわれる。

まず、転送先アクセスポイント判断部１０３では、データ受信されたデータフレームの宛先機器のＭＡＣアドレスに基づいて、宛先機器のＭＡＣアドレスに対応するアクセスポイントの識別情報（例えばＩＰアドレス）をＭＡＣアドレス管理テーブル１０９から検索する（Ｓ３０１）。これにより、データフレームの宛先機器が接続しているアクセスポイントを特定することができ、そのアクセスポイントを宛先アクセスポイントとすることができる。

当該データフレームの宛先アクセスポイントが特定されると、転送先アクセスポイント判断部１０３において、その宛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の判定、すなわちＭＡＣアドレス管理テーブル１０９から検索したアクセスポイントの識別情報（例えば、ＩＰアドレス）が自アクセスポイントの識別情報（例えばＩＰアドレス）であるか否かの判定がなされる（Ｓ３０２）。

そして、宛先機器の宛先アクセスポイントが自アクセスポイントであると判断されると、データフレームは、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１に与えられ（Ｓ３０３）、クライアント側無線ＬＡＮ送受信部１０１によりＩＥＥＥ８０２．１１形式のデータフレームに変換され（Ｓ３０４）、無線ＬＡＮデータフレームとして送信される（Ｓ３０５）。

一方、宛先機器の宛先アクセスポイントが自アクセスポイントでないと判断されると、データフレームは、優先度別転送キュー１０４に与えられる（Ｓ３０６）。

データフレームが優先度別転送キュー１０４に与えられると、データフレームは、データ優先度判定部２０１により、データフレームに付けられている優先度が判定される（Ｓ３０７）。

すなわち、データ優先度判定部２０１は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｄユーザプライオリティ（ＡｎｎｅｘＨ２）で定義されている優先度、又は受信データがＩＰパケットのものであればＩＰパケットのＴｏＳフィールドに付与されている優先度に従って、データフレームの優先度を判定する。

データ優先度判定部２０１によりデータフレームの優先度が判定されると、その優先度に応じて設けられているデータキュー２０２の末尾に、データフレームが投入される（Ｓ３０８）。

このとき、データキュー２０２は、データフレーム自体を保管する部分と、当該データフレームの宛先アクセスポイントを識別する転送先ラベルを保管する部分とを有しており、投入されたデータフレームを保管する際、データフレーム自体を保管すると共に、これと対となるように宛先アクセスポイントの転送先ラベルも保管するようにする。

以上のようにして、転送先アクセスポイント判断部１０３に与えられたデータフレームは上記の処理が繰り返し行なわれる。

（Ａ−２−４）メッシュネットワークへのデータ送信処理
以上のようにして、他アクセスポイント宛のデータフレームのデータキュー２０２への保管がなされると、図１０のフローチャートに示す処理が行なわれる。

まず、優先度転送キュー１０４において、優先度別のテータキュー２０２に保管されている先頭データフレームは、データ取り出し部２０３により取り出される（Ｓ４０１）。このとき、先頭データフレームの転送先ラベルも同時に取り出される。

データ取り出し部２０３は、所定の順序に従って各優先度別のデータキュー２０２を監視していき、各データキュー２０２に保管されている先頭のデータフレームを取り出すようにする。なお、データ取り出し部２０３が、どのデータキュー２０２をどのような順序で監視していくかについては、種々の方法を適用することができる。

データ取り出し部２０３がデータフレームを取り出すと、そのデータフレームの優先度が記憶される（Ｓ４０２）。

このデータフレームの優先度は、アクセスポイント間転送データを他のアクセスポイント宛に送信する際に、アクセスポイント間転送データに優先度を付与するために利用される。そのため、少なくともフレーム転送パケット作成部１０５が転送パケットの作成時に当該データフレームの優先度をヘッダ部分に付与できることができればよい。

また、データ取り出し部２０３によりデータフレームが取り出されると、当該データフレームの転送先ラベルに基づいて、当該データフレームの転送先である宛先アクセスポイントが決定される（Ｓ４０３）。

データフレームの転送先が決定されると、データ取り出し部２０３により、所定のデータ取り出し処理に従って、その転送先ラベルと同一の転送先ラベルを、データキュー２０２の転送ラベルの保管部分から検索する。そして、同一の転送先ラベルを発見した場合、その発見した転送先ラベルに対となっているデータフレームが取り出される（Ｓ４０４）。

ここで、同一の転送先ラベルを有するデータフレームをデータキュー２０２から取り出す処理として、例えば同一優先度内データ取出処理や高優先度優先データ取出処理を適用することができる。

同一優先度内データ取出処理とするか、又は高優先度優先データ取出処理とするかは、予め設定しておくことができる。

例えば、同一優先度内データ取出処理による場合、図１１に示すフローチャートのように、データ取り出し部２０３は、当該データフレームと同じ優先度のデータキュー２０２において、当該データフレームと同じ転送先ラベルを有するものがあるか否かを検索する（Ｓ５０１）。そして、同じ優先度のデータキュー２０２において、同じ転送先ラベルを発見すると、データ取り出し部２０３は、その発見した転送先ラベルのデータフレームを取り出す（Ｓ５０２）。

このとき、データ取り出し部２０３は、同一の転送先のデータフレームのデータ量が閾値を超えないようにデータフレームを取り出すようにする、及び又は、その同一優先度のデータキュー２０２に保管されている、同一の転送先のデータフレームを全て取り出すようにするものとする（Ｓ５０３）。なお、このように、閾値未満のデータ量のデータフレームを取り出すか、全てのデータフレームを取り出すかは、予め設定することができ、また設定後に変更することができる。

また例えば、高優先度優先データ取出処理による場合、図１２に示すフローチャートのように、データ取り出し部２０３は、当該データフレームの転送先ラベルを決定すると、当該データフレームを保管していたデータキュー２０２に限定されず、優先度の高いデータキュー２０２から順番に検索していく（Ｓ６０１〜Ｓ６０３）。すなわち、データ取り出し部２０３は、最も優先度が高いデータキュー２０２に、当該データフレームの転送先ラベルと同一の転送先ラベルを有するものがあるかを検索し、同一転送先ラベルがある場合にはそのデータフレームを取り出し、同一転送先ラベルがない場合にはその次に優先度が高いデータキュー２０２について検索を行なう。また、その後も更に次に優先度が高いデータキュー２０２について繰り返し行なっていくように繰り返し行なう。このように、優先度が高いデータキュー２０２から順番にデータフレームを取り出していくことで、優先度の高いデータフレームを優先的に選出して転送することができる。

このとき、上記と同様に、データ取り出し部２０３は、同一の転送先のデータフレームのデータ量が閾値を超えないようにデータフレームを取り出すようにする、及び又は、全てのデータキュー２０２に保管されている、同一の転送先のデータフレームを全て取り出すようにするものとする（Ｓ６０４）。

以上のようにして、同一の転送先ラベルを有するデータフレームがデータ取り出し部２０３により取り出されると、その取り出されたデータフレーム（すなわち先頭データフレーム及び同一転送先のデータフレーム）は、Ｓ４０２で記憶された先頭データフレームの優先度と共に、フレーム転送パケット作成部１０５に与えられる（Ｓ４０５）。

データ取り出し部２０３により取り出されたデータフレームがフレーム転送パケット作成部１０５に与えられると、データフレームは、フレーム転送パケット作成部１０５により、図４に示すアクセスポイント間転送データの構成となるようにパケット形成される（Ｓ４０６）。

このとき、フレーム転送パケット作成部１０５は、データフレームの優先度に基づいて、ＩＰパケットのＴｏＳフィールドやＩＥＥＥ８０２．１Ｄで定義されているユーザプライオリティフィールドに優先度を付与する。

また、フレーム転送パケット作成部１０５は、転送パケットに複数のデータフレームを有しているか、又は単数のデータフレームであるか否かを示す識別ビットを、転送パケットのヘッダ部に付与するようにしてもよい。

フレーム転送パケット作成部１０５により作成されたＩＰパケットは、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２に与えられ（Ｓ４０７）、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２において、データパケットはＩＥＥＥ８０２．１１形式のデータフレームに変換され（Ｓ４０８）、メッシュネットワーク側無線ＬＡＮ送受信部１０２において、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅのＥＤＣＡ規格による優先制御方式によって無線メッシュネットワーク２に向けてＩＰパケットが送信される（Ｓ４０９）。

アクセスポイント１００−１が、上述した処理を実行することで、図６におけるクライアント機器３−１から受信したクライアント機器３−２宛のデータフレームと、アクセスポイント１００−３から受信したクライアント機器３−３宛のデータフレームを、１つのパケットに包含して送信することができる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態によれば、転送先アクセスポイント別で１又は複数のデータフレームをまとめると共に、データフレームの優先制御を行なうことにより、データフレームの結合による帯域の有効利用と、データの優先制御によるＶｏＩＰ等のリアルタイム通信を同時に行なうことができる。

また、第１の実施形態によれば、優先度別転送キュー１０４のデータ取り出し部に２種類のデータ取り出し処理を適用することにより、アクセスポイント間通信に係るデータ量を減らすことができるのでデータ量の削減とＩＦＳ及びバックオフアルゴリズムに従った待ち時間によるオーバーヘッドの削減ができるので通信帯域を有効利用することができることと、よりＱｏＳに特化して同一優先度のデータのみの結合をすることとの２通りの効果を期待できる処理を選択することができる。

（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）上述した実施形態において、ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９を備えることを説明した。しかし、ＭＡＣアドレス管理テーブル１０９以外に、アクセスポイント名とアクセスポイント１００のＩＰアドレスとを対応付けたテーブルを備えるようにしてもよい。これにより、アクセスポイント名としたＭＡＣアドレス管理テーブルを用いても、当該アクセスポイントにおいて直接的に送信先アクセスポイントのＩＰアドレスを特定することができる。

（Ｂ−３）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ＮＷ送受信部１０１とメッシュネットワーク側無線ＮＷ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−４）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−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の実施形態に係るアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るＭＡＣアドレス管理テーブルの構成例を示す説明図である。 第１の実施形態に係る優先別転送キューの内部構成を示すブロック図である。 第１の実施形態に係るアクセスポイント間の転送パケットのフォーマット構成を示す説明図である。 第１の実施形態に係るクライアント機器間転送データ及びアクセスポイント間転送データのフォーマット構成を示す説明図である。 第１の実施形態に係るネットワーク構成の例を示す説明図である。 第１の実施形態に係るクライアント機器からのデータ受信動処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るメッシュネットワークからのデータ受信処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る転送先の判別処理及び優先度別のデータキューへの投入処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るメッシュネットワークへのデータ送信処理を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係るデータ取り出し処理を示すフローチャートである（１）。 第１の実施形態に係るデータ取り出し処理を示すフローチャートである（２）。

符号の説明

１…ネットワーク、２…無線メッシュネットワーク、３（３−１〜３−４）…クライアント機器、１００（１００−１〜１００−３）…アクセスポイント、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…優先度別転送キュー、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…接続端末管理テーブル作成部、１０９…ＭＡＣアドレス管理テーブル、１１０…ルーティングテーブル。

Claims (8)

1. ネットワークを形成する複数の無線装置のそれぞれが接続する端末を無線装置毎に示す端末接続管理テーブルを用いて、転送データ信号の宛先端末が接続する無線装置に転送パケットを転送する無線アクセス制御装置において、
   近傍の他の無線装置又は接続端末との間で無線通信を行なう通信手段と、
   上記通信手段が受信した受信データ信号の転送先を上記端末接続管理テーブルを用いて判断する転送先判断手段と、
   上記転送先判断手段により他の無線装置を転送先とする転送データ信号について、データ信号の優先度別に各データ信号を保持する優先度別信号保持手段と、
   今回の転送データ信号の転送先と同じ転送先のデータ信号を上記優先度別信号保持手段から１又は複数取り出して、少なくとも１以上の転送データ信号を含む同じ転送先の転送パケットを生成する転送パケット生成手段と
   を備えることを特徴とする無線アクセス制御装置。
2. 上記転送パケット生成手段が、転送パケットの生成時に、同じ転送先とする副なくとも１以上のデータ信号の優先度に基づく優先制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の無線アクセス制御装置。
3. 上記転送パケット生成手段が、上記転送データ信号と同一優先度のデータ信号の中から、同じ転送先のデータ信号を取り出して転送パケットを生成することを特徴とする請求項２に記載の無線アクセス制御装置。
4. 上記転送パケット生成手段が、上記優先度別保持手段のうち優先度が高いものの中から順番に、上記転送データ信号と同じ転送先のデータ信号を取り出していき、転送パケットを生成することを特徴とする請求項２又は３に記載の無線アクセス制御装置。
5. 上記転送パケット生成手段が、無線通信環境に応じて、同一優先度のデータ信号から取り出すか、又は優先度が高いデータ信号から順番に取り出していくかの変更することを特徴とする請求項４に記載の無線アクセス制御装置。
6. ネットワークを形成する複数の無線装置のそれぞれが接続する端末を無線装置毎に示す端末接続管理テーブルを用いて、転送データ信号の宛先端末が接続する無線装置に転送パケットを転送する無線アクセス制御方法において、
   通信手段が、近傍の他の無線装置又は接続端末との間で無線通信を行なう通信工程と、
   転送先判断手段が、上記通信手段が受信した受信データ信号の転送先を上記端末接続管理テーブルを用いて判断する転送先判断工程と、
   優先度別信号保持手段が、上記転送先判断手段により他の無線装置を転送先とする転送データ信号について、データ信号の優先度別に各データ信号を保持する優先度別信号保持工程と、
   転送パケット生成手段が、今回の転送データ信号の転送先と同じ転送先のデータ信号を上記優先度別信号保持手段から１又は複数取り出して、少なくとも１以上の転送データ信号を含む同じ転送先の転送パケットを生成する転送パケット生成工程と
   を備えることを特徴とする無線アクセス制御方法。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の無線アクセス制御装置を有する無線装置。
8. 複数の無線装置を有して構成するネットワークにおいて、上記各無線装置が請求項７に記載の無線装置に当たることを特徴とするネットワーク。
   

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