JP2013198029A - トラフィックを考慮した接続を行う無線子機 - Google Patents

Abstract

【課題】無線子機の処理への負担を低く抑えつつ，トラフィックを考慮した接続アクセスポイントの選定を行うことのできる無線子機およびそのプログラムを提供する。
【解決手段】キャリアセンスタイムアウト発生回数，バックオフ発生回数，およびこれらに基づいたフレームの破棄など，無線子機として通常備える機能に係るパラメータを所定チャネルにおけるトラフィック推定に利用する。これにより，無線子機は追加的処理をほとんど行うことなく，接続に適したアクセスポイントを選定し接続することができる。
【選択図】図２

Description

本願発明は無線ネットワークにおける無線子機に関し，特に，無線通信のトラフィックを考慮し，アクセスポイントに接続することが可能なものである。

無線ＬＡＮネットワークの一般的な接続形態は，無線クライアントである無線子機が親機であるアクセスポイントに接続するインフラストラクチャモードと呼ばれるものが一般的である。

インフラストラクチャモードの無線ＬＡＮネットワークでは，アクセスポイントは１台とは限らず，電波の重複する範囲に複数台設置されることがある。その場合，一般的には，物理的距離が隣接するアクセスポイント同士は，電波干渉を起こさないよう異なるチャネルを使用して運用される。

一方，上述した環境のように，所定の位置において無線子機が複数のアクセスポイントからの電波を受信できる場合，通常は，最も電波強度（ＲＳＳＩ）の強いアクセスポイントに接続する。この理由は，電波強度の強いアクセスポイントが最も安定的に無線通信が行えるとの推定によるものである。

しかし，現実には電波強度と安定的通信との相関が低い場合がある。例えば１台のアクセスポイントに多くの無線子機が集中した場合などである。このような問題に対し特許文献１では，アクセスポイントに接続する際，上述の電波強度に加え単位時間当たりのデータ転送量であるトラフィックも考慮して接続している。

特開２０１１−２２３１７８号公報

特許文献１のように，ローミングなどを実行する際に，トラフィックを考慮して接続アクセスポイントを決定することは，ロードバランシングなどの効果が得られるため有用な手段ではある。しかし，このトラフィックの測定が，無線子機の処理にとって負担となるものは好ましくない。この意味で，特許文献１に開示の発明は課題があるといえる。

特許文献１に開示されている単位時間当たりのデータ転送量は，現実のトラフィック状態を反映した理想的パラメータである。しかし，その測定は無線子機が通常行うべき処理ではなく，接続アクセスポイントを決定することのみを目的として，無線子機がわざわざ実行している処理である。

本願発明はかかる課題を解決するものである。すなわち，無線子機の処理への負担を低く抑えつつ，トラフィックを考慮した接続アクセスポイントの選定を行うことのできる無線子機およびそのプログラムを提供することである。

本願発明にかかる第１の形態は，所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，フレーム衝突回数計数手段が計数したフレーム衝突回数に基づいた所定時間，所定のチャネルにて搬送波を検出するキャリアセンス手段と，キャリアセンス手段が，所定時間，搬送波を検出し続けたことを検出するキャリアセンスタイムアウト検出手段と，キャリアセンスタイムアウト検出手段が検出したキャリアセンスタイムアウトの回数を計数するキャリアセンスタイムアウト回数計数手段と，計数したキャリアセンスタイムアウト回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，を備える無線子機である。

キャリアセンス手段が動作するフレーム衝突回数に基づいた所定時間とは，後述する実施例においては，フレーム衝突回数によって定まるバックオフタイム（再送信待機時間）内で任意に決定された所定の時間として表されている。

本願発明にかかる第２の形態は，所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，計数したフレーム衝突回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，を備える無線子機である。

本願発明にかかる第３の形態は，所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，計数したフレーム衝突回数に基づいて，フレーム送信手段が送信したフレームの再送をキャンセルするフレーム再送キャンセル手段と，フレーム再送キャンセル手段がキャンセルした回数を計数するフレームキャンセル回数計数手段と，計数したフレームキャンセル回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，を備える無線子機である。

好ましくは，アクセスポイント接続手段は，既に接続しているアクセスポイントを他のアクセスポイントに変更するローミング手段として動作可能であることを特徴とする。

本願発明にかかる第４の形態は，無線子機を，所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，フレーム衝突回数計数手段が計数したフレーム衝突回数に基づいた所定時間，所定のチャネルにて搬送波を検出するキャリアセンス手段と，キャリアセンス手段が，所定時間，搬送波を検出し続けたことを検出するキャリアセンスタイムアウト検出手段と，キャリアセンスタイムアウト検出手段が検出したキャリアセンスタイムアウトの回数を計数するキャリアセンスタイムアウト回数計数手段と，計数したキャリアセンスタイムアウト回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，して機能させるプログラムである。

キャリアセンス手段が動作するフレーム衝突回数に基づいた所定時間とは，後述する実施例においては，フレーム衝突回数によって定まるバックオフタイム（再送信待機時間）内で任意に決定された所定の時間として表されている。

本願発明にかかる第５の形態は，無線子機を，所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，計数したフレーム衝突回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，して機能させるプログラムである。

本願発明にかかる第６の形態は，無線子機を，所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，計数したフレーム衝突回数に基づいて，フレーム送信手段が送信したフレームの再送をキャンセルするフレーム再送キャンセル手段と，フレーム再送キャンセル手段がキャンセルした回数を計数するフレームキャンセル回数計数手段と，計数したフレームキャンセル回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，して機能させるプログラムである。

好ましくは，アクセスポイント接続手段は，既に接続しているアクセスポイントを他のアクセスポイントに変更するローミング手段として動作可能であることを特徴とする。

本願発明に開示の無線子機は，キャリアセンス，バックオフ，あるいはこれらに基づいたフレームの破棄など，無線子機として通常備える機能に係るパラメータを所定チャネルにおけるトラフィック推定に利用する。これにより，無線子機は追加的処理をほとんど行うことなく，接続に適したアクセスポイントを選定し接続することができる。

以下では図面を参照し本願発明に係る実施例を説明する。
［実施例］
［システム全体図］

図１は本願発明にかかるシステムの全体図である。所定空間に多くの無線子機とアクセスポイント１０２〜１０４が配置されている。なお，無線子機１０１が本願発明にかかる無線子機であり，他の無線子機（符号なし）は受信電波強度の最も強いアクセスポイントに接続するという従来技術のものである。

図からわかるように，無線子機１０１にとって各アクセスポイントからの物理的距離は，アクセスポイント１０２が最も近く，次いでアクセスポイント１０３であり，最も遠いのはアクセスポイント１０４である。したがって，無線子機１０１が受信するアクセスポイントからの電波の強度は，アクセスポイント１０２が最も強く，アクセスポイント１０４が最も弱いはずである。このため，従来技術であれば，無線子機１０１は，アクセスポイント１０２に接続することとなる。

しかし，本願発明では，単に電波強度のみに基づいて接続するアクセスポイントを決定しない。以下で，本願発明にかかる無線子機１０１の動作を無線子機１０１の機能ブロック（図２）および動作フロー（図３）を用いて詳細に説明する。
［無線子機の機能ブロック］

図２は無線子機１０１の機能ブロック図である。チャネル走査手段２０１は，無線子機１０１がすべてのチャネルのトラフィックを調査するため，
チャネルを順に設定する手段である。したがって，以下で説明する手段は，このチャネル走査手段２０１が設定したチャネルにおいて実施される。本手段が設定するチャネルは，無線子機１０１が利用可能なチャネルすべてが対象である。

キャリアセンス手段２０２は，所定のチャネルにおいて，キャリア（搬送波）があるかどうかを検出する手段である。なお，この動作は，後述するバックオフタイムにおいて行われる。

バックオフタイム管理手段２０３は，無線子機１０１が無線フレームを送信する時間を管理するものである。なお，バックオフタイム中は，無線子機１０１はフレームを送信することができない。

キャリアセンスタイムアウト検出手段２０４は，キャリアセンス手段２０２が，上述のバックオフタイムに基づいた所定時間のあいだキャリアをセンスし続けたことを検出する手段である。当該所定時間のあいだにキャリアを検出した場合，他の無線機器により通信が頻繁に行われ，トラフィックが混雑していることを意味する。

タイムアウト発生回数計数手段２０５は，前述のキャリアセンスタイムアウトが発生した回数を計数（カウント）する手段である。

フレーム送信手段２０６は，無線フレームを送信する手段である。なお，このフレームの送信は，バックオフタイムが終了した後に行われる。

フレーム衝突検出手段２０７は，送信したフレームの衝突を検出する手段である。衝突が検出されると，その回数に応じたバックオフタイム（再送信待機時間）が公知の計算式により算出される。なお，この計算式は一般的には，衝突回数に応じた乱数値と一定時間（スロット・タイム）の積であらわされる。

バックオフ発生回数計数手段２０８は，言い換えると，送信したフレーム衝突の回数を計数する手段である。無線機器はフレーム送信手段２０６により送信したフレームの衝突を検出すると，バックオフタイムで指定される時間，衝突したフレームの再送信を待機する。

再送回数判定手段２０９は，衝突し喪失したフレームの再送信の回数が所定の回数に達したかどうかを判定する手段である。

フレーム破棄手段２１０は，フレームの再送信が所定の回数に達していた場合に，当該フレームを破棄する手段である。破棄されたフレームとは，すなわち再送がキャンセルされたフレームのことである。

フレーム破棄数計数手段２１１は，破棄したフレームの数を計数する手段である。

テーブル更新手段２１２は，タイムアウト発生回数計数手段２０５，バックオフ発生回数計数手段２０８，およびフレーム破棄数計数手段２１１からの情報をもとに，後述するアクセスポイント管理テーブル２１３を更新する。

アクセスポイント管理テーブル２１３は，無線子機１０１の備える記憶領域（図示しない）に記憶されているテーブルであり，図４に示すようにアクセスポイントごとの所定のパラメータを管理するものである。

具体的には，アクセスポイント毎のＢＳＳＩＤ（ＭＡＣアドレス），使用チャネル，電波強度，タイムアウト発生回数，バックオフ発生回数およびフレーム破棄数に加え，これらのパラメータに基づき算出されるポイントが記憶されている。

ポイントの計算式は任意であるが，タイムアウト発生回数，バックオフ発生回数およびフレーム破棄数は，ポイントと負の相関がある。このポイントは，対象となるアクセスポイントが接続先として好ましいかどうかを推定する値であり，ポイントが高いほど接続先として好ましいことを示す。すなわちこのポイントは，タイムアウト，バックオフ，およびフレーム破棄が，トラフィックが混雑している状況ほど発生しやすいことを利用して算出される値である。また，ポイントの算出には，これらのパラメータに加え，従来から用いられている電波強度を考慮することも可能である。さらに，いずれか一つのパラメータのみから接続すべきアクセスポイントを選択することも可能であるし，各パラメータに異なる重みをつけてポイントを算出し接続すべきアクセスポイントを選択してもよい。

なお，これらのパラメータは，トラフィック測定のためだけに取得している値ではなく，無線子機１０１が本来行うべき処理によって取得されたものである。このため，追加的な処理を無線子機１０１に行わせる必要がほとんどなくトラフィックの推定ができる。

アクセスポイント接続手段２１４は，アクセスポイント管理テーブル２１３の情報をもとに，接続すべきアクセスポイントを決定し接続する手段である。勿論，ここで接続するアクセスポイントは，最もトラフィックに余裕のあるアクセスポイントとなる。図４の例では，最もポイントが高いＢＳＳＩＤが６６７７８８のアクセスポイントである。なお，アクセスポイント接続手段２１４は，単にアクセスポイントに接続する機能に加え，すでに接続しているアクセスポイントから他のアクセスポイントに接続を切り替えるローミング時にも同様の機能を実行することができる。
［無線子機の動作フロー］

図３にて無線子機１０１の動作フローを説明する。特に，無線子機１０１が所定の無線フレームを送信しようとした場合のものである。

ステップ３０１にて，チャネル設定を行う。以下では，ここで設定したチャネルのトラフィックを測定する。

ステップ３０２にて，バックオフタイムを開始する。具体的には，上述のバックオフタイム管理手段２０３がカウントを開始する。

ステップ３０３にてキャリアをセンスし，ステップ３０４にてタイムアウトが発生したかどうかを判定する。判定の結果，タイムアウトが発生していればステップ３０８に進み，そうでなければステップ３０５に進む。
［キャリアセンスタイムアウトが発生していない場合］

ステップ３０５にて，バックオフタイムが終了したかどうかを判定し，終了していればステップ３０６に進み，そうでなければステップ３０２に戻る。この判定は，上述のバックオフタイム管理手段２０３が行う。

ステップ３０６にてフレームを送信し，ステップ３０７にてフレームの衝突が発生したかどうかを判定する。衝突していた場合ステップ３１５に進み，そうでなければ動作フローは終了する。

ステップ３１５ではバックオフの発生回数を計数し，ステップ３０９に進む。
［キャリアセンスタイムアウトが発生していた場合］

ステップ３０８にてタイムアウトの発生回数を計数し，ステップ３０９にてフレームの再送回数が上限に達しているかどうかを判定する。判定の結果，達していればステップ３１０に進み，そうでなければステップ３０２に戻る。ここでの再送回数とは，ステップ３０７にて衝突の生じたフレームの再送回数のことである。

ステップ３１０にてフレームを破棄し，ステップ３１１にてこの破棄数を計数したのち，ステップ３１２にてアクセスポイント管理テーブル２１３にて管理しているフレーム破棄数を更新する。

ステップ３１３にて全チャネルを走査したかどうかを判定し，走査していればステップ３１４に進み，そうでなければステップ３０１に戻る。

ステップ３１４にて，アクセスポイント管理テーブル２１３を参照し，最もトラフィックに余裕のあるアクセスポイントに接続する。
［まとめ］

本願発明に開示の無線子機は，キャリアセンス，バックオフ，あるいはこれらに基づいたフレームの破棄など，無線子機として通常備える機能に係るパラメータを所定チャネルにおけるトラフィック推定に利用する。これにより，無線子機は追加的処理をほとんど行うことなく，接続に適したアクセスポイントを選定し接続することができる。

システム全体図 無線子機の機能ブロック図 無線子機の動作フロー アクセスポイント管理テーブル

２０２ キャリアセンス手段
２０４ キャリアセンスタイムアウト検出手段
２０５ タイムアウト発生回数計数手段
２０６ フレーム送信手段
２０７ フレーム衝突検出手段
２０８ バックオフ回数計数手段
２１０ フレーム破棄手段
２１１ フレーム破棄数計数手段
２１４ アクセスポイント接続手段

Claims (8)

1. 所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，
   前記フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，
   前記フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，
   前記フレーム衝突回数計数手段が計数したフレーム衝突回数に基づいた所定時間，前記所定のチャネルにて搬送波を検出するキャリアセンス手段と，
   前記キャリアセンス手段が，前記所定時間，搬送波を検出し続けたことを検出するキャリアセンスタイムアウト検出手段と，
   前記キャリアセンスタイムアウト検出手段が検出したキャリアセンスタイムアウトの回数を計数するキャリアセンスタイムアウト回数計数手段と，
   計数したキャリアセンスタイムアウト回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，
   を備える無線子機。
2. 所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，
   前記フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，
   前記フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，
   計数したフレーム衝突回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，
   を備える無線子機。
3. 所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，
   前記フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，
   前記フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，
   計数したフレーム衝突回数に基づいて，前記フレーム送信手段が送信したフレームの再送をキャンセルするフレーム再送キャンセル手段と，
   前記フレーム再送キャンセル手段がキャンセルした回数を計数するフレームキャンセル回数計数手段と，
   計数したフレームキャンセル回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，
   を備える無線子機。
4. 前記アクセスポイント接続手段は，既に接続しているアクセスポイントを他のアクセスポイントに変更するローミング手段として動作可能である，
   ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の無線子機。
5. 無線子機を，
   所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，
   前記フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，
   前記フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，
   前記フレーム衝突回数計数手段が計数したフレーム衝突回数に基づいた所定時間，前記所定のチャネルにて搬送波を検出するキャリアセンス手段と，
   前記キャリアセンス手段が，前記所定時間，搬送波を検出し続けたことを検出するキャリアセンスタイムアウト検出手段と，
   前記キャリアセンスタイムアウト検出手段が検出したキャリアセンスタイムアウトの回数を計数するキャリアセンスタイムアウト回数計数手段と，
   計数したキャリアセンスタイムアウト回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，
   して機能させるプログラム。
6. 無線子機を，
   所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，
   前記フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，
   前記フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，
   計数したフレーム衝突回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，
   して機能させるプログラム。
7. 無線子機を，
   所定チャネルにおいてフレームを送信するフレーム送信手段と，
   前記フレーム送信手段が送信したフレームの衝突を検出するフレーム衝突検出手段と，
   前記フレーム衝突検出手段が検出したフレームの衝突回数を計数するフレーム衝突回数計数手段と，
   計数したフレーム衝突回数に基づいて，前記フレーム送信手段が送信したフレームの再送をキャンセルするフレーム再送キャンセル手段と，
   前記フレーム再送キャンセル手段がキャンセルした回数を計数するフレームキャンセル回数計数手段と，
   計数したフレームキャンセル回数に基づいて，接続すべきアクセスポイントを選択し接続するアクセスポイント接続手段と，
   して機能させるプログラム。
8. 前記アクセスポイント接続手段は，既に接続しているアクセスポイントを他のアクセスポイントに変更するローミング手段として動作可能である，
   ことを特徴とする請求項５乃至７に記載のプログラム。