JP2011217015A - 無線通信装置およびそのアクセスポイント探索制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最適な消費電力にてアクセスポイントからの情報を確実に受信することができる無線通信装置およびそのアクセスポイント探索制御方法を提供する。
【解決手段】複数のアクセスポイント（ＡＰ）を有する無線通信システムにおいて各アクセスポイントと無線通信可能な無線通信装置（１１）は、パッシブスキャンにおいてアクセスポイントがそれぞれ送信するビーコンを受信することで周辺に存在するアクセスポイント数をカウントするカウント部（１４）と、アクセスポイント数（Ｃ）と所定の単一プローブ応答待ち時間（Ｔapr）とを用いてアクティブスキャンの全プローブ応答待ち時間（Ｔ）を決定するプローブ応答待ち時間制御部（１５）と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は複数のアクセスポイントを有する無線通信システムに係り、特に複数のアクセスポイントにアクセス可能な無線通信装置とそのアクセスポイント探索制御方法に関する。

複数のアクセスポイント（以下、適宜、「ＡＰ」と略記する。）を配置した無線ＬＡＮシステムにおいて、無線ＬＡＮ端末が接続先のアクセスポイントを特定するには、まず、周辺に存在するアクセスポイントを検出し、各アクセスポイントの識別子であるESSID(Extended Service Set Identifier)情報を取得する必要がある。このようなアクセスポイント探索には、アクセスポイントからのビーコンを受信するパッシブスキャンと、無線ＬＡＮ端末がプローブ要求を送信し、そのプローブ応答をアクセスポイントから受信するアクティブスキャンとがある。

例えば、無線ＬＡＮ規格の１つであるIEEE802.11aのように、屋内のみで使用可能である場合あるいはレーダ等外来電波との干渉を避ける為に使用可能チャネルに制限がある場合、アクセスポイントが送信するビーコンの存在を確認することにより使用可能チャネルを判断する（特許文献１参照）。また、無線ＬＡＮ端末がアクセスポイントを探すためにプローブ要求を送信し、アクセスポイントからプローブ応答を受信することで無線ＬＡＮアクセスポイントの存在を認識する（特許文献２参照）。

特開２００８−１７２６４２号公報 特開２００９−０８８７１８号公報

しかしながら、無線ＬＡＮシステムにおける無線ＬＡＮ端末は携帯型であり、消費電力を削減するためにデータ送受信を行う時のみ覚醒（ウェイク）状態となり、それ以外の期間はスリープ状態となる方式が採用されている。また、アクセスポイントがプローブ要求に応じて送信するプローブ応答は、それぞれの無線ＬＡＮアクセスポイントが任意のタイミングで送信する為、無線上で衝突する可能性がある。衝突が発生すると、送信できなかったプローブ応答はアクセスポイントにより再送されるので、無線ＬＡＮ端末にて受信されるタイミングが遅れる事になる。

すなわち、無線ＬＡＮ端末において、上述したようにプローブ応答受信は決められた一定の時間だけで実行されているので、アクセスポイントから送信されるプローブ応答が無線上での衝突により遅れて無線ＬＡＮ端末に届いた場合、プローブ応答受信動作を実行中に受信できない可能性がある。

図７に示すように、アクティブスキャン開始により無線ＬＡＮ端末がウェイク状態となり、周辺のアクセスポイントに対してプローブ要求を送信すると、一定時間Ｔａｓの間ウェイク状態を保持して受信状態となる。その間にアクセスポイントから送信されるプローブ応答を受信する。無線ＬＡＮ端末は、時間Ｔａｓ経過後にアクティブスキャンを終了して再度スリープ状態となる。このとき、上述したように無線上で衝突が発生したプローブ応答は再送される。このために無線ＬＡＮ端末で正常に受信されるまでに遅延が発生するプローブ応答が存在しうる。図７に示す例では、プローブ応答＃５〜＃Ｎがアクティブスキャンの期間Ｔａｓに到着せず無線ＬＡＮ端末がスリープ状態になった後に到着する。このために、これらのプローブ応答は無線ＬＡＮ端末にて受信されない。

その結果、例えば、受信感度等の無線特性が良好であるにも関わらず、プローブ応答の送信が遅いアクセスポイントが接続対象から漏れてしまう、あるいは、アクセスポイントが存在するチャネルであるにも関わらずプローブ応答が受信できない。このために、これらアクセスポイントから情報を確実に受信することができず、使用可能チャネル候補から外れてしまう等の問題が発生しうる。この問題を解消するには、無線ＬＡＮ端末をスリープ状態にしないで常時ウェイク状態にしておけばよいが、それでは消費電力が増大するので望ましくない。

そこで本発明の目的は、最適な消費電力にてアクセスポイントからの情報を確実に受信することができる無線通信装置およびそのアクセスポイント探索制御方法を提供することにある。

本発明による無線通信装置は、複数のアクセスポイントを有する無線通信システムにおいて各アクセスポイントと無線通信可能な無線通信装置であって、パッシブスキャンにおいてアクセスポイントがそれぞれ送信するビーコンを受信することで周辺に存在するアクセスポイント数をカウントするカウント手段と、前記アクセスポイント数と所定の単一プローブ応答待ち時間とを用いてアクティブスキャンの全プローブ応答待ち時間を決定するプローブ応答待ち時間制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によるアクセスポイント探索制御方法は、複数のアクセスポイントを有する無線通信システムにおいて無線通信装置が周辺のアクセスポイント探索を制御する方法であって、カウント手段がパッシブスキャンにおいてアクセスポイントがそれぞれ送信するビーコンを受信することで周辺に存在するアクセスポイント数をカウントし、プローブ応答待ち時間制御手段が前記アクセスポイント数と所定の単一プローブ応答待ち時間とを用いてアクティブスキャンの全プローブ応答待ち時間を決定し、前記全プローブ応答待ち時間でアクティブスキャンを実行する、ことを特徴とする。

本発明によれば、最適な消費電力にてアクセスポイントからの情報を確実に受信することができる。

本発明の第１実施形態による無線通信装置の概略的な機能構成を示すブロック図である。 図１に示す無線通信装置のアクセスポイント探索制御方法を示すフローチャートである。 本発明の第１実施例による無線通信装置のアクセスポイント探索方法を説明するための無線ＬＡＮシステムのシーケンス図である。 本発明の第１実施例による無線通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態による無線通信装置の概略的な機能構成を示すブロック図である。 図５に示す無線通信装置のアクセスポイント探索制御方法を示すフローチャートである。 背景技術におけるアクティブスキャンの動作を説明するためのタイミングチャートである。

１．第１実施形態
１．１）構成
図１において、本発明の第１実施形態による無線通信装置である無線ＬＡＮ端末１１は、機能的構成として、無線通信部１２、送受信データ処理部１３、アクセスポイント数カウント部１４およびプローブ応答待ち時間制御部１５を有する。無線通信部１２は無線上の無線ＬＡＮパケットの送受信を行い、送受信データ処理部１３は受信したデータの解析および送信データの生成を行う。

アクセスポイントから送信されたビーコンは無線通信部１２により受信され、送受信データ処理部１３により解析される。ビーコンの解析結果を入力して、アクセスポイント数カウント部１４はパッシブスキャンにより検出したアクセスポイントの台数をカウントする。プローブ応答待ち時間制御部１５は、アクセスポイント数カウント部１４でカウントした無線ＬＡＮアクセスポイントの台数に応じたプローブ応答待ち時間を決定し、アクセスポイントからプローブ応答を受信する為に、無線通信部１２および送受信データ処理部１３の受信動作時間を制御する。

なお、無線ＬＡＮ端末１１は、全体的な動作を制御する制御部（図示せず。）が設けられている。また、この制御部も含めて、送受信データ処理部１３、アクセスポイント数カウント部１４およびプローブ応答待ち時間制御部１５と同等の機能は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)等のプログラム制御プロセッサがそれぞれの機能を実現するためのプログラムをプログラム記憶部（図示せず。）から読み出して実行することにより実現することもできる。

１．２）動作
次に、図２−図４を参照しながら、本実施形態の動作について詳細に説明する。

図２において、無線ＬＡＮ端末１１の制御部はアクセスポイント数カウント部１４のカウンタＣを初期化し（ステップ１０１）、接続対象のアクセスポイントを検出するためのパッシブスキャンを開始する（ステップ１０２）。

すなわち、図３に示すように、無線通信部１２が各アクセスポイントからビーコンを受信すると、送受信データ処理部１３は受信ビーコンのESSID情報を解析し、その解析結果から新たなアクセスポイントからのビーコンであるか否かを判定する。新たなアクセスポイントであると判断されると、送受信データ処理部１３からアクセスポイント数カウント部１４に対して新たなアクセスポイントが発見された旨が通知される。

アクセスポイント数カウント部１４は、送受信データ処理部１３から新たなアクセスポイントが検出される度にカウンタＣをインクリメント（＋１）する（ステップ１０３）。パッシブスキャンが終了すると（ステップ１０４）、アクセスポイント数カウント部１４はプローブ応答待ち時間制御部１５に対してパッシブスキャン中に検出されたアクセスポイント数（カウンタＣ）を通知する。

プローブ応答待ち時間制御部１５は、カウンタＣ（アクセスポイント数）と１つのアクセスポイントに対する単一プローブ応答待ち時間Ｔaprとを用いてアクティブスキャン全体の全プローブ応答待ち時間Ｔを計算する（ステップ１０５）。全プローブ応答待ち時間Ｔは、無線上の衝突による遅延が生じても、その遅延を吸収できる程度に十分長く設定されることが望ましい。ここではＴ＝Ｔapr×Ｃにより計算する。

続いて、制御部は、無線通信部１２および送受信データ処理部１３に全プローブ応答待ち時間Ｔを設定してアクティブスキャンを開始する（ステップ１０６）。すなわち、図３に示すように、送受信データ処理部１３で生成されたプローブ要求が無線通信部１２を通してアクセスポイントへ送信され、アクセスポイントからのプローブ応答の受信を全プローブ応答待ち時間Ｔだけ待機する。全プローブ応答待ち時間Ｔは周辺に存在するアクセスポイント数に応じた長さに設定されているので、パッシブスキャンにおいてＮ個のアクセスポイント１−Ｎが検出されているとすれば、Ｎ個のアクセスポイント１−Ｎからのプローブ応答を全て受信する可能性が高くなる。

図４に示すように、無線ＬＡＮ端末１１はパッシブスキャンに続いてアクティブスキャンを実行する。まず、制御部はパッシブスキャン動作を行うときに無線通信部１２、送受信データ処理部１３およびアクセスポイント数カウント部１４をウェイク状態とし、アクセスポイントから送信されるビーコンを受信する。ここで、パッシブスキャンにより発見されたアクセスポイント数（カウンタＣ）をＮとする。

パッシブスキャンが終了すると、制御部は一旦スリープ状態としてプローブ応答待ち時間制御部１５により全プローブ応答待ち時間Ｔ（＝Ｔapr×Ｎ）を算出する。続いて、アクティブスキャン開始により再度ウェイク状態となり、プローブ要求が送信される。そして、周辺のアクセスポイントからのプローブ応答を全プローブ応答待ち時間Ｔの間ウェイク状態を保持して待機し、ここではＮ個のアクセスポイントから送信されるプローブ応答を受信する。アクティブスキャン終了後、再度スリープ状態となる。

１．３）効果
上述したように、本実施形態によれば、無線ＬＡＮ端末の周辺に存在するアクセスポイントの台数に応じて、アクセスポイントからプローブ応答を受信するまでの待機時間（全プローブ応答待ち時間Ｔ）を調節することができ、消費電力の増大を必要最小限に抑えつつアクセスポイントからの情報を確実に取得することができる。言い換えれば、無線ＬＡＮ端末の周辺に存在する無線ＬＡＮアクセスポイントの台数に応じてアクティブスキャンにおけるプローブ応答受信待ち時間を調節しているので、アクティブスキャン実行時に無線ＬＡＮ端末がウェイク状態となる時間、つまり消費電力を最適化することができ、かつ、アクティブスキャン実行時にアクセスポイントから送信されるプローブ応答を確実に受信することができる。

２．第２実施形態
２．１）構成
図５において、本発明の第２実施形態による無線通信装置である無線ＬＡＮ端末１１は、機能的構成として、無線通信部１２、送受信データ処理部１３、アクセスポイント数カウント部１４、プローブ応答待ち時間制御部１５およびプローブ応答受信時間計測部１６を有する。すなわち、図１に示す第１実施形態との相違点は、プローブ応答受信時間計測部１６が追加され、送受信データ処理部１３およびプローブ応答待ち時間制御部１５の動作が若干異なることである。その他の構成および機能は図１に示す第１実施形態と同一であるから、同一ブロックには同一の参照番号を付して説明は省略し、異なる動作のみを以下説明する。

２．２）動作
図６において、上述したようにパッシブスキャンにより発見された周辺アクセスポイントの個数数Ｎを確定し（ステップ２０１）、プローブ応答待ち時間制御部１５が全プローブ応答待ち時間Ｔ（＝Ｔapr×Ｎ）を算出する（ステップ２０２）。続いて、全プローブ応答待ち時間Ｔを待機時間としてアクティブスキャンを開始する（ステップ２０３）。

プローブ応答受信時間計測部１６は、送受信データ処理部１３から最初のプローブ応答がアクセスポイントから受信された通知を受けると時間の計測を開始し、アクティブスキャン終了の通知を受けると時間の計測を終了する（ステップ２０４）。そして、プローブ応答受信時間計測部１６は、最初のプローブ応答受信から最後のプローブ応答受信までの経過時間Ｔａとから１回あたりのプローブ応答受信に要する平均時間Ｔavを算出し、平均時間Ｔavをプローブ応答受信待ち時間制御部１５へ出力する（ステップ２０５）。

プローブ応答受信待ち時間制御部１５は、プローブ応答受信時間計測部１６から通知された１回のプローブ応答受信に要する平均時間Ｔavをアクセスポイント１台あたりの単一プローブ応答受信待ち時間Ｔaprとして設定する（ステップ２０６）。以後、上述した図２のステップ１０１−１０６が実行されるが、そのときの単一プローブ応答受信待ち時間Ｔaprは上記ステップ２０６で設定された値Ｔavが用いられ、アクティブスキャン全体のプローブ応答受信待ち時間Ｔの算出に使用される。

このように、カウントしたアクセスポイントの台数と実際に計測した全プローブ応答受信経過時間Ｔａとから１回のプローブ応答受信に要する平均時間Ｔavを算出し、算出した平均時間Ｔavと次に実施したパッシブスキャンにより検出したアクセスポイントの台数（カウンタＣ）とから全プローブ応答待ち時間Ｔ（＝Ｔapr×Ｃ）を決定し、この全プローブ応答待ち時間Ｔの間でアクティブスキャンを実行する。

２．３）効果
本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、アクセスポイント１台あたりのプローブ応答受信待ち時間Ｔaprを実際に実行されたアクティブスキャンの結果から決定するのでアクティブスキャンの実行時間をより最適化することができる。

本発明は、無線ＬＡＮ端末、特に消費電力の削減が重要となる携帯型無線ＬＡＮ端末に適用可能である。

１１ 無線ＬＡＮ端末
１２ 無線通信部
１３ 送受信データ処理部
１４ アクセスポイント数カウント部
１５ プローブ応答待ち時間制御部
１６ プローブ応答受信時間制御部

Claims (8)

1. 複数のアクセスポイントを有する無線通信システムにおいて各アクセスポイントと無線通信可能な無線通信装置であって、
   パッシブスキャンにおいてアクセスポイントがそれぞれ送信するビーコンを受信することで周辺に存在するアクセスポイント数をカウントするカウント手段と、
   前記アクセスポイント数と所定の単一プローブ応答待ち時間とを用いてアクティブスキャンの全プローブ応答待ち時間を決定するプローブ応答待ち時間制御手段と、
   を有することを特徴とする無線通信装置。
2. アクティブスキャンにおいて実際のプローブ応答に要するプローブ応答受信時間を計測するプローブ応答受信時間計測手段をさらに有し、
   前記プローブ応答待ち時間制御手段が、前記所定の単一プローブ応答待ち時間を、前記アクセスポイント数と前記プローブ応答受信時間とから算出された１つのプローブ応答についての平均受信時間に設定することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 複数のアクセスポイントを有する無線通信システムにおいて無線通信装置が周辺のアクセスポイント探索を制御する方法であって、
   カウント手段がパッシブスキャンにおいてアクセスポイントがそれぞれ送信するビーコンを受信することで周辺に存在するアクセスポイント数をカウントし、
   プローブ応答待ち時間制御手段が前記アクセスポイント数と所定の単一プローブ応答待ち時間とを用いてアクティブスキャンの全プローブ応答待ち時間を決定し、
   前記全プローブ応答待ち時間でアクティブスキャンを実行する、
   ことを特徴とするアクセスポイント探索制御方法。
4. プローブ応答受信時間計測手段がアクティブスキャンにおいて実際のプローブ応答に要するプローブ応答受信時間を計測し、
   前記プローブ応答待ち時間制御手段が、前記所定の単一プローブ応答待ち時間を、前記アクセスポイント数と前記プローブ応答受信時間とから算出された１つのプローブ応答についての平均受信時間に設定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載のアクセスポイント探索制御方法。
5. 複数のアクセスポイントと無線通信可能な無線通信装置を有する無線通信システムにおいて、
   前記無線通信装置は、
   パッシブスキャンにおいてアクセスポイントがそれぞれ送信するビーコンを受信することで周辺に存在するアクセスポイント数をカウントするカウント手段と、
   前記アクセスポイント数と所定の単一プローブ応答待ち時間とを用いてアクティブスキャンの全プローブ応答待ち時間を決定するプローブ応答待ち時間制御手段と、
   を有することを特徴とする無線通信システム。
6. 前記無線通信装置はアクティブスキャンにおいて実際のプローブ応答に要するプローブ応答受信時間を計測するプローブ応答受信時間計測手段をさらに有し、前記プローブ応答待ち時間制御手段が、前記所定の単一プローブ応答待ち時間を、前記アクセスポイント数と前記プローブ応答受信時間とから算出された１つのプローブ応答についての平均受信時間に設定することを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 複数のアクセスポイントを有する無線通信システムにおいて無線通信装置が周辺のアクセスポイント探索を制御するようにプログラム制御プロセッサを機能させるプログラムであって、
   カウント手段がパッシブスキャンにおいてアクセスポイントがそれぞれ送信するビーコンを受信することで周辺に存在するアクセスポイント数をカウントし、
   プローブ応答待ち時間制御手段が前記アクセスポイント数と所定の単一プローブ応答待ち時間とを用いてアクティブスキャンの全プローブ応答待ち時間を決定し、
   前記全プローブ応答待ち時間でアクティブスキャンを実行する、
   ように前記プログラム制御プロセッサを機能させることを特徴とするプログラム。
8. プローブ応答受信時間計測手段がアクティブスキャンにおいて実際のプローブ応答に要するプローブ応答受信時間を計測し、
   前記プローブ応答待ち時間制御手段が、前記所定の単一プローブ応答待ち時間を、前記アクセスポイント数と前記プローブ応答受信時間とから算出された１つのプローブ応答についての平均受信時間に設定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のプログラム。

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