JP2008099086A - 無線lanシステムおよび無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】無線LANに接続された無線端末の消費電力を適切に抑制する技術を提供する。
【解決手段】無線LANの基地局(104)に収容された複数の無線端末(105A/105B)が、無線LANにおける一対多型通信のデータを使用するプログラムを実行したとき、一対多型通信のデータを受信するための自端末のアドレスを基地局へ通知する(S601)。基地局は、無線端末から通知されたアドレスを該無線端末の一対一型通信のアドレスに関連付けて記録する(S602)。また、基地局は、無線LANへ送出すべき一対多型通信のデータを受信したとき(S603)、そのデータの宛先を該宛先に対応する一対一型通信のアドレスに変換して(S605)当該無線端末へ送信する(S609)。
【選択図】図6

Description

本発明は、無線LANシステムに関し、特に、一対多型通信および一対一型通信のような種々の通信形態が混在する無線LANシステムに関する。
従来、IEEE802.11などによる無線LANおよびEthernet(登録商標)のような有線LANにおけるIP通信の種別として、ユニキャスト通信、ブロードキャスト通信及びマルチキャスト通信がある。ユニキャスト通信は、基地局が単一の端末アドレスに宛ててデータを送信する一対一型通信である。これに対し、ブロードキャスト通信及びマルチキャスト通信は、基地局から複数の端末アドレスに宛てて一括的にデータを送信する一対多型通信である。ブロードキャスト通信では、所定の通信圏内に存在する任意の全端末に向けてデータが送信され、マルチキャスト通信では、宛先として指定された全端末向けにデータが送信される。
ところで、無線LANに関し後述の非特許文献1に記載されているIEEE802.11の標準技術には、無線端末の消費電力を抑えるための電力抑制モード(power-save mode)なる手法がある。起動状態から電力抑制モードに切り換わった無線端末は、低電力にて稼動する、いわゆるスリープ状態となる。
電力抑制モード対応の無線端末に対する同期信号(以下、「ビーコン:beacon」と称す。)の種別として、TIM(Traffic Indication Map)及びDTIM(Delivery TIM)がある。TIM及びDTIMのビーコンは、「2:1」あるいは「3:1」のような予め設定された割合で定期的に送信される。前述のブロードキャスト通信またはマルチキャスト通信では、端末側で受信すべきデータの有無がDTIMビーコンにより通知され、データがある場合、そのDTIMビーコンの直後に基地局からデータが送信される。ブロードキャスト/マルチキャスト通信の宛先対象となる無線端末は、DTIMビーコンの受信タイミングが到来すると、いったんスリープ状態から起動後、予め定めた時間、起動状態を維持してデータを受信する。
図7に、上記のブロードキャスト/マルチキャスト(BC/MC)通信の事例を示す。図示の例では、各無線端末(3A/3B)の電力抑制モードが有効な状態であるとする。無線LAN基地局1は、ブロードキャスト又はマルチキャスト通信のパケットを送信元のLAN端末2から受信すると(S701)、それを順次蓄積する(S702)。また、TIMビーコンのタイミングが到来したとき、無線LAN基地局1がTIMビーコンを送出し(S703)、無線端末3A及び無線端末3Bが、スリープ状態から一旦起動してTIMビーコンを受信後、スリープ状態に戻る。
その後、DTIMビーコンのタイミングが到来すると、無線LAN基地局1は、BC/MC通信のデータが蓄積されていることを示す情報を付加したDTIMビーコンを送出し(S704)、続いて、そのデータを無線端末3A及び無線端末3Bへ送信する(S705)。この間、各無線端末(3A/3B)は、DTIMビーコンを受信後も起動状態を維持し、BC/MC通信でデータを受信する。
LAN MAN Standards Committee of the IEEE Computer Society、"Part 11 : Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications"、ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition、p.128−133
しかしながら、図7に示すような手順により配信されるブロードキャスト/マルチキャストのデータは、それを受信した全ての無線端末に使用されるわけではなく、一部の無線端末にとっては不要な場合がある。具体的には、図7において、DTIMビーコン(S704)の後にBC/MC通信で送信されたデータ(S705)が、例えば、無線端末3Aにとっては必要なデータであっても、他方の無線端末3Bには不要となるケースである。
受信したブロードキャスト/マルチキャストのデータが不要な場合、その無線端末(3B)は、受信データを廃棄することになるため、結果的に、データの受信処理が無駄なものとなる。このような動作は、省電力を目的とした電力抑制モードを利用する無線端末にとって好ましくない。また、ブロードキャスト/マルチキャストを多用するサービスが提供されるネットワークでは、受信データの要否にかかわらず頻繁に受信処理が発生することから、無線端末の消費電力を抑制し難いという問題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、無線LANに接続された無線端末の消費電力を適切に抑制する技術を提供することを目的とする。
本発明に係る無線LANシステムは、無線LANの基地局および該基地局に収容された複数の無線端末を備え、前記複数の無線端末は、無線LANにおける一対多型通信のデータを使用するプログラムを実行したとき、一対多型通信のデータを受信するための自端末のアドレスを前記基地局へ通知する手段を有し、前記基地局は、無線端末から通知された前記アドレスを該無線端末の一対一型通信のアドレスに関連付けて記録する手段と、無線LANへ送出すべき一対多型通信のデータの宛先を該宛先に対応する一対一型通信のアドレスに変換する手段と、一対一型通信のアドレスに変換されたデータを当該無線端末へ送信する手段とを有する。
本発明に係る無線通信方法は、無線LANの基地局に収容された複数の無線端末が、無線LANにおける一対多型通信のデータを使用するプログラムを実行したとき、一対多型通信のデータを受信するための自端末のアドレスを前記基地局へ通知し、前記基地局が、無線端末から通知された前記アドレスを該無線端末の一対一型通信のアドレスに関連付けて記録し、無線LANへ送出すべき一対多型通信のデータの宛先を該宛先に対応する一対一型通信のアドレスに変換し、一対一型通信のアドレスに変換されたデータを当該無線端末へ送信するという方法である。
本発明によれば、無線LANへ送出すべき一対多型通信のデータを、そのデータを使用する無線端末のみに送信することができる。これにより、一対多型通信のデータを不要とする無線端末が、そのデータの受信処理を回避できることから、消費電力を抑制することができる。
図1に、本発明に係る無線LANシステムの実施形態の構成を示す。無線LANシステム100は、無線LAN102の無線LAN基地局104と、無線LAN基地局104に収容された複数の無線LAN端末105A/105Bとを備える。無線LAN基地局104は、有線のLAN101によりLAN端末103と接続されている。無線LAN端末105A(105B)は、IEEE802.11準拠の電力抑制モードの機能を具備する。
図3に、無線LAN端末105A(105B)の構成を示す。無線LANインタフェース(I/F)303は、IEEE802.11に基づく無線LAN102の通信処理を実行する。制御部301は、自端末の動作を制御する。BMCアドレス通知部302は、無線LAN基地局104とのブロードキャスト通信又はマルチキャスト通信(以下、「BC/MC通信」と称す。)にて使用するアドレスを無線LAN基地局104へ通知する。アドレスリスト304には、無線LAN基地局104へ通知するアドレスおよびユニキャスト通信における自端末のアドレスが格納されている。
無線LAN端末105A(105B)において無線LAN基地局104によるBC/MC通信のデータを使用するアプリケーションが動作しているとき、制御部301は、アドレスリスト304にあるBC/MC通信用のアドレスをBMCアドレス通知部302へ供給する。このBC/MC通信用のアドレスとは、BC/MC通信において無線LAN端末105A(105B)が無線LAN基地局104からデータを受信するためのアドレスである。BMCアドレス通知部302は、供給されたBC/MC通信用のアドレスを無線LAN基地局104へ通知するデータを作成し、それを無線LANインタフェース303を介して無線LAN基地局104へ送信する。
図2に、無線LAN基地局104の構成を示す。LANインタフェース(I/F)201は、有線のLAN101の通信処理を実行する。ブリッジ部202は、LAN101及び無線LAN102間のブリッジ処理を実行する。制御部206は、ブリッジ部202を制御し且つIEEE802.11で規格化されている無線LANアクセスポイントの機能を実行する。BMC-UCコンバータ203は、無線LAN102へ送信するデータの宛先をBC/MC通信用のアドレスからユニキャスト通信用のアドレスへ変更する。無線LANインタフェース(I/F)204は、IEEE802.11に基づく無線LAN102の通信処理を実行する。
また、無線LANインタフェース204は、IEEE802.11の規定に基づくTIM及びDTIMのビーコンを定期的に無線LAN102へ送信する。制御部206は、無線LAN端末105A(105B)から通知されたBC/MCアドレスを、その無線端末のユニキャストアドレスに関連付けて端末管理テーブル205へ登録する。
図4に、端末管理テーブル205の一例を示す。端末管理テーブル205には、各無線LAN端末105A/105Bから通知された前述のBC/MC通信用のアドレスである「ブロードキャスト/マルチキャストアドレス」と、そのアドレスを通知した端末のユニキャストアドレスに相当する「無線端末MACアドレス」とが記録される。「無線端末MACアドレス」に記録するユニキャストアドレスは、BC/MCアドレスを通知するために各無線LAN端末105A/105Bから送信されたフレームのヘッダ情報から得ることができる。なお、記録のパターンは図示の例に限らず、適宜変更してよい。
無線LAN基地局104の制御部206は、LAN101あるいは無線LAN102からフレームを受信したとき、そのヘッダに記述されている宛先アドレスが、端末管理テーブル205の「ブロードキャスト/マルチキャストアドレス」に登録されたものか否かを判定する。判定の結果、登録されたものである場合は、その宛先アドレス(BC/MCアドレス)に対応するユニキャストアドレスを端末管理テーブル205の「無線端末MACアドレス」から読み出してBMC-UCコンバータ203へ供給する。
BMC-UCコンバータ203は、上記フレームの宛先アドレスであるBC/MCアドレスを、端末管理テーブル205から読み出されたユニキャストアドレスに変換する。宛先アドレスが変換されたフレームは、無線LANインタフェース204によりユニキャスト通信にて該当の無線端末(105A/105B)へ送信される。
ここで、図8に、IEEE802.11準拠のMACフレームの基本構成を示す。前述のBMC-UCコンバータ203が変換する宛先アドレスは、図示の「MAC Header」にある「宛先 MAC Address」に対応する。また、端末管理テーブル205の「無線端末MACアドレス」に記録されるアドレスは、BC/MCアドレスを通知するために無線LAN端末105A(105B)から送信されたフレームにおける「送信元 MAC Address」に対応する。
図6に示すシーケンスを参照して、本実施形態の動作について説明する。BC/MC通信のデータを使用するアプリケーションプログラムを実行中の無線LAN端末105Aは、そのアプリケーションに設定されているBC/MCアドレスを無線LAN基地局104へ通知する(S601)。無線LAN端末105Aは、BC/MCアドレスを通知後、自端末の稼動状態を起動状態(Awake)からスリープ状態(Doze)に切り換える。他方の無線LAN端末105Bは、現時点ではBC/MC通信のアプリケーションプログラムを実行しておらず、スリープ状態にて稼動している。
無線LAN基地局104は、無線LAN端末105AからBC/MCアドレスを受信すると、それを無線LAN端末105Aのユニキャストアドレスに関連付けて端末管理テーブル205に登録する(S602)。
無線LAN基地局104は、送信元がLAN端末103であるBC/MC通信パケットを有線LAN101から受信したとき(S603)、そのパケットの宛先アドレスが端末管理テーブル205に登録されているか否かを判定する(S604)。登録を認識すると、無線LAN基地局104は、登録されているBC/MCアドレスに対応するユニキャストアドレスを端末管理テーブル205から読み出し、読み出したアドレスにより、受信したパケットの宛先アドレス(BC/MCアドレス)を書き換える。
図5に、アドレスの変換例を示す。ここでは、無線LAN端末105Aのユニキャストアドレスが「00:00:4C:AA:AA:AA」であるとする。図5に示すように、無線LAN基地局104は、受信したパケットの宛先に設定されていたBC/MCアドレスである「03:00:00:BB:BB:BB」を、これに対応する無線LAN端末105Aのユニキャストアドレスである「00:00:4C:AA:AA:AA」に変換する。なお、送信元のアドレスおよび無線LAN基地局104のアドレス(「BSSID」)は変更されない。無線LAN基地局104は、上記のように宛先アドレスをユニキャスト用に変更したデータを順次蓄積する(S606)。
続いて、無線LAN基地局104は、TIMビーコンの送信タイミングが到来すると、無線LAN102にTIMビーコンを送出する(S607)。このとき出力されるTIMビーコンには、無線LAN基地局104にて無線LAN端末105Aのユニキャストのデータが蓄積されていることを示す識別子が設定されている。この識別子の設定方法は、IEEE802.11の標準技術に準じたものであり、ここでは説明を省略する。
スリープ状態の無線LAN端末105Bは、いったん起動して無線LAN基地局104からのTIMビーコンを受信し、自端末宛のデータが蓄積されていないことを認識するとスリープ状態に戻る。
一方、同じくスリープ状態の無線LAN端末105Aは、スリープ状態から起動してTIMビーコンを受信すると、自端末宛のユニキャストデータが無線LAN基地局104に蓄積されていることを認識する。無線LAN端末105Aは、蓄積データを取得するために、IEEE802.11準拠のPS-PollフレームのPSビットをオフに設定し、それを無線LAN基地局104へ送信する(S608)。PS-Pollフレームは、端末の稼動状態を基地局へ通知するためのフレームである。PSビットが上記のようにオフに設定されている場合、端末が起動状態であることを示し、また、PSビットがオンの場合は、端末がスリープ状態であることを示す。
無線LAN基地局104は、受信したPS-Pollにより、無線LAN端末105Aがスリープ状態から起動状態に切り換わったことを認識すると、蓄積していた無線LAN端末105Aのユニキャストデータを送信する(S609)。無線LAN端末105Aは、無線LAN基地局104からのデータを受信し、受信を終えるとスリープ状態に移行する。
その後、DTIMビーコンの送信タイミングが到来したとき、無線LAN基地局104は、無線LAN102にDTIMビーコンを送出する(S610)。元来、BC/MC通信のデータは、そのデータが蓄積されていることを示すDTIMビーコンが送出された直後に送信されるが、本事例では、LAN端末103からのBC/MC通信のデータは既にユニキャスト通信により無線LAN端末105Aへ送信されている。よって、この時点でのDTIMビーコンには、BC/MC通信のデータが蓄積されていることを示す識別子は設定されない。
上記のDTIMビーコンを受信した無線LAN端末105A及び無線LAN端末105Bは、それぞれスリープ状態から一旦起動してビーコンを受信し、スリープ状態に戻る。
以上説明したように、本実施形態によれば、無線LAN基地局104に届いたBC/MC通信のデータ(S603)を、無線LAN端末105A/105Bのうち、BC/MC通信のアプリケーションを実行中の無線LAN端末105Aにのみ転送することができる。よって、BC/MC通信のアプリケーションを実行していない他方の無線LAN端末105Bは、データの受信処理が不要となることから、より長くスリープ時間を確保することができる。
次に、図9のフローチャートを参照して、上記実施形態の変形例について説明する。本事例は、無線LAN端末(105A)が、宛先をBC/MCからユニキャストのアドレスに変換されたデータを受信したとき、そのデータを他の端末へ転送するという通信形態を想定したものである。
本事例の無線LAN基地局104のBMC-UCコンバータ203は、データの宛先をBC/MCアドレスからユニキャストアドレスに変換したときに、変換したことを示す識別子をデータのヘッダに付加する機能を有する。
図9より、無線LAN端末(105A)は、無線LAN基地局104からユニキャストのデータを受信すると(S901)、そのヘッダに上記のアドレス変換の識別子が設定されているか否かを判別する。判別の結果、アドレス変換の識別子が設定されている場合(S902:YES)、受信したデータの宛先をユニキャストアドレスからBC/MCアドレスに戻す(S903)。すなわち、無線LAN基地局104へ通知したBC/MCアドレス(図6:S601)を宛先として再設定する。そして、宛先をBC/MCアドレスに再設定したデータを他の端末へ転送する(S904)。
なお、無線LAN基地局104から受信したデータにおいて、アドレス変換の識別子が無効の場合(S902:NO)、無線LAN端末(105A)は、それを通常のユニキャスト通信のデータ、すなわち転送の必要がないデータとして認識する。
図9に示す手順による形態によれば、無線LAN端末(105A)が、ユニキャストのデータを受信したとき、そのデータが、転送すべきデータか否かを速やかに認識することができる。これにより、他の端末へのデータ転送を円滑に実行することができる。
また、他の変形例として、無線LAN基地局104に収容されている無線LAN端末(105A/105B)のうち1台もスリープ状態でない場合には、BC/MC通信のデータを、宛先アドレスの変換を行うことなく無線LAN102へ送出するようにしてもよい。端末がスリープ状態か否かは、端末からのフレームに設定されている前述のPSビットのオン/オフ状態から判定することができる。
本発明の実施形態のシステムの構成図である。 実施形態の無線LAN基地局の構成を示すブロック図である。 実施形態の無線LAN端末の構成を示すブロック図である。 実施形態の端末管理テーブルの説明図である。 実施形態におけるアドレス変換処理の説明図である。 実施形態のシステムの動作を示すシーケンス図である。 従来のシステムの動作を示すシーケンス図である。 IEEE802.11準拠のフレーム構成の説明図である。 本発明の他の実施形態における無線LAN端末のフローチャートである。
符号の説明
100 無線LANシステム
101 有線LAN
102 無線LAN
103 LAN端末
104 無線LAN基地局
105A、105B 無線LAN端末
201:LANインタフェース、202:ブリッジ部、203:BMC-UCコンバータ、204:無線LANインタフェース、205:端末管理テーブル、206:制御部
301:制御部、302:BMCアドレス通知部、303:無線LANインタフェース、304:アドレスリスト

Claims (10)

  1. 無線LANの基地局および該基地局に収容された複数の無線端末を備え、
    前記複数の無線端末は、無線LANにおける一対多型通信のデータを使用するプログラムを実行したとき、一対多型通信のデータを受信するための自端末のアドレスを前記基地局へ通知する手段を有し、
    前記基地局は、無線端末から通知された前記アドレスを該無線端末の一対一型通信のアドレスに関連付けて記録する手段と、無線LANへ送出すべき一対多型通信のデータの宛先を該宛先に対応する一対一型通信のアドレスに変換する手段と、一対一型通信のアドレスに変換されたデータを当該無線端末へ送信する手段とを有することを特徴とする無線LANシステム。
  2. 前記基地局は、一対多型通信のデータの宛先を一対一型通信のアドレスに変換したときに該変換の旨を示す識別子を前記データに付加する手段を有し、
    前記複数の無線端末は、一対多型通信に関し前記基地局へ通知したアドレスと自端末の一対一型通信のアドレスとを記憶する手段と、前記基地局から受信したデータに前記識別子が付加されているか否かを判定する手段と、前記識別子が付加されたデータの宛先アドレスを前記基地局へ通知した一対多型通信のアドレスに変換して該データを転送する手段とを有することを特徴とする請求項1記載の無線LANシステム。
  3. 前記基地局は、2種類の同期信号を相互に異なる周期で無線LANへ送出する手段を有し、一対多型通信のデータの送信タイミングが前記2種類の同期信号の一方の送信タイミングに関連付けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の無線LANシステム。
  4. 無線LANの基地局に収容された無線端末であって、
    無線LANにおける一対多型通信のデータを使用するプログラムを実行したとき、一対多型通信のデータを受信するための自端末のアドレスを前記基地局へ通知する手段を有することを特徴とする無線端末。
  5. 一対多型通信に関し前記基地局へ通知したアドレスと自端末の一対一型通信のアドレスとを記憶する手段と、一対多型通信のデータの宛先を一対一型通信のアドレスに変換したことを示す識別子が前記基地局から受信したデータに付加されているか否かを判定する手段と、前記識別子が付加されたデータの宛先を前記基地局へ通知した一対多型通信のアドレスに変換して該データを転送する手段とを有することを特徴とする請求項4記載の無線端末。
  6. 複数の無線端末を収容する無線LAN基地局であって、
    一対多型通信の宛先に適用すべきアドレスに関し無線端末から通知されたアドレスを該無線端末の一対一型通信のアドレスに関連付けて記録する手段と、無線LANへ送出すべき一対多型通信のデータの宛先を該宛先に対応する一対一型通信のアドレスに変換する手段と、一対一型通信のアドレスに変換されたデータを当該無線端末へ送信する手段とを有することを特徴とする無線LAN基地局。
  7. 一対多型通信のデータの宛先を一対一型通信のアドレスに変換したときに該変換の旨を示す識別子を前記データに付加する手段を有することを特徴とする請求項6記載の無線LAN基地局。
  8. 2種類の同期信号を相互に異なる周期で無線LANへ送出する手段を有し、一対多型通信のデータの送信タイミングが前記2種類の同期信号の一方の送信タイミングに関連付けられていることを特徴とする請求項6又は7記載の無線LAN基地局。
  9. 無線LANの基地局に収容された複数の無線端末が、無線LANにおける一対多型通信のデータを使用するプログラムを実行したとき、一対多型通信のデータを受信するための自端末のアドレスを前記基地局へ通知し、
    前記基地局が、無線端末から通知された前記アドレスを該無線端末の一対一型通信のアドレスに関連付けて記録し、無線LANへ送出すべき一対多型通信のデータの宛先を該宛先に対応する一対一型通信のアドレスに変換し、一対一型通信のアドレスに変換されたデータを当該無線端末へ送信することを特徴とする無線通信方法。
  10. 前記基地局が、一対多型通信のデータの宛先を一対一型通信のアドレスに変換したときに該変換の旨を示す識別子を前記データに付加し、
    前記複数の無線端末が、一対多型通信に関し前記基地局へ通知したアドレスと自端末の一対一型通信のアドレスとを記憶し、前記基地局から受信したデータに前記識別子が付加されているか否かを判定し、前記識別子が付加されたデータの宛先を前記基地局へ通知した一対多型通信のアドレスに変換して該データを転送することを特徴とする請求項9記載の無線通信方法。
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