JP2014168133A - 無線中継器 - Google Patents

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Abstract

【課題】無線中継器を好適に活用できる配置を評価確認できるようにする。
【解決手段】アクセスポイント装置が、無線端末との間のスループットを測定するAPスループット測定手段20を有し、上記アクセスポイント装置、上記無線中継器、又はその両方が、測定されたスループットの統計値を記憶手段21,31に記録するスループット記録手段22,32とを有する、無線LANシステムとする。
【選択図】図3

Description

この発明は無線LANにおいて用いる無線中継器に関する。
Wi−Fi規格による無線LANを介したインターネット接続の普及により、一家庭で複数台のパソコンやゲーム機、スマートフォンなど様々な機器が無線LANに接続するようになり、一つの無線LANに接続する無線端末数が増加している。これにより、無線LANを提供するアクセスポイント装置に近い良好な通信が可能な位置だけでなく、壁や天井を越えて通信したり、電子レンジ等のその他の機器の影響を受けたりすることで減衰が大きい位置で通信しなければならないケースも増えている。一方で、インターネット利用時に求められる快適な通信速度も増加傾向にある。このため、機器を設置する際に通信品質を確認することが検討されている(特許文献1)。
その対策として、アクセスポイント装置が発する電波を無線中継器で中継、増幅させることで、途中で強い電波を送り直させて安定した通信を確保することが行われている。特にアクセスポイント装置から離れていたりして減衰が起きやすいエリアから接続する際には、そのエリアとアクセスポイント装置との間に無線中継器を置くことになる。
また、周波数2.4GHz帯を用いる場合はその他の電子機器の影響を回避できるように配置することが望ましい。例えば特許文献2には、無線LANシステムにおいて、中継手段とともに、無線電波と干渉しうる電子機器が干渉するか否かを判定する手段を備えることが提案されている。
特開2006−333321号公報 特開2007−043366号公報
しかしながら、無線中継器を置くことで電波を増幅させることで通信を安定することはできるが、そのスループットは、無線中継器がアクセスポイント装置と無線端末との間の送受信を交互に担当するため、無線中継器を介さない場合に比べて半減してしまう。このため、無線中継器を設置する位置が適切でないと、無線中継器による効果が得られないどころか、かえってスループットが低下してしまうことがある。無線端末が一つの場合はアクセスポイント装置と無線端末との間であればよいが、無線端末が複数になると、無線中継器の設置位置が適切かどうかを判断することは容易ではない。このため、無線中継器を導入してもそのメリットが享受できないケースも多く、そのようなケースの頻発が、無線中継器のさらなる導入の意識的障害ともなっていた。
そこでこの発明は、無線中継器を好適に活用できる配置を評価確認できるようにすることを目的とする。
この発明は、アクセスポイント装置が、無線端末との間のスループットを測定するAPスループット測定手段を有し、
上記無線中継器が、上記無線中継器を中継して接続される上記無線端末との間のスループットを測定する中継スループット測定手段を有し、
上記アクセスポイント装置、上記無線中継器、又はその両方が、
測定されたスループットの統計値を記憶手段に記録するスループット記録手段とを有する、無線LANシステムとすることにより、上記の課題を解決したのである。
無線中継器が無線端末との間の無線通信を中継する際に、アクセスポイント装置が個々の無線端末との間で送受信されるデータのスループットを測定すれば、その無線中継器が通信したスループットを実際の値として得ることができる。またこれに併せて、アクセスポイント装置では無線中継器を介さずに接続される無線端末との間でのスループットを測定するようにする。これらの測定値をまとめて記録することで、その時点において無線中継器が設置されたことで構築される無線LAN環境全体のスループットを把握できるので、その統計値を記録する。ここで統計値とは、合計値や平均値、その他フラグの有無による優先的な評価も含む。無線中継器の位置を変更しながら、それぞれのスループット測定手段を実行してその統計値を記録し、得られた統計値を比較することで、どの位置に無線中継器を設置したときが最も高いスループットが得られるかを把握できる。
また、上記アクセスポイント装置、上記無線中継器、又はそれらの両方が、
構築された無線LANに接続する上記無線端末のそれぞれについて、判定の際に閾値となる目標スループット値を記憶手段に記録可能であり、
上記の測定されたスループットの値である実測スループット値と、上記目標スループット値とを比較するスループット対比手段と、このスループット対比手段による対比結果から、その測定を行った時点及び位置における当該無線中継器を設置することによる通信品質を評価する評価手段とを有するものとすると、上記無線端末の種類ごとに異なる、要求されるスループットがそれぞれについて確実に確保されているかを判断することができる。
さらに、記憶手段中に、上記無線端末のそれぞれについて優先フラグの有無を記録可能とし、
上記評価手段が評価を行う際に、少なくとも上記優先フラグが真である上記無線端末の全てについて上記スループット対比手段による結果が実測スループット値の方が上記目標スループット値より高いもののみを、上記向上効果が是であるものとして判定すると、どうしてもスループットを確保しなければならないような電子機器がある場合に有効となる。例えば、リアルタイムの映像品質が要求されるようなネットワークテレビなどである。
さらにまた、上記無線中継器が、上記アクセスポイント装置からの指示により中継機能をオンオフする切替手段を有し、
上記アクセスポイント装置が、
上記無線中継器の中継機能のオンオフを切り替えさせる指示を出す切替指示手段を有し、それによって切り替えられるオンの場合とオフの場合との両方において測定されるスループットを比較するオンオフ比較手段を有し、オンにした場合の方が高評価ならば上記中継機能をオンにする指示を出し、オフにした場合の方が高評価ならば中継機能をオフにする指示を出す自己調整手段を有するものとすると、
一旦測定した後でも、実際には刻々と変化する無線環境の変化後の状況において、無線中継器を使用しない方が好都合になる場合には、自動的に中継機能をオフにすることで、利用者が操作するまでもなく、調整することが可能となる。
このように測定できる結果について、地図情報上に、上記アクセスポイント装置及び上記無線端末のスループット測定を行った際の設置位置をプロットし、
それぞれのスループット測定を行った際の上記無線中継器の位置を、上記評価手段による評価結果とともにプロットして表示させれば、どの地点に無線中継器を設置したらよいかを視覚的に把握できる。これは無線中継器や無線アクセスポイント装置に表示装置を設けて実現するプログラムでもよいし、これらから測定結果や評価結果を受信して、無線端末上で表示するプログラムでもよい。
この発明にかかる無線LANシステムにより、無線中継器をどこに置けばスループットが実際に向上するか、また、より向上するかを数値化して捉えることができる。これにより、従来は十二分に活用されていなかった無線中継器の能力を最大限に活用することができる。
この発明を実施する無線LAN環境の例を示す平面図 この発明の第一の実施形態におけるフロー図 この発明にかかる無線LANシステムの例である機能ブロック図 目標値データベースと判定用データベースとを合わせたテーブル例 評価手段の実行手順を示すフロー図 位置特定用データベースのテーブル例 測定評価結果を地図情報にプロットした例を示す図 実用開始後の調整手順を示すフロー図 選択用データベースのテーブル例
以下、この発明について詳細に説明する。この発明は、無線LANを構成するアクセスポイント装置11と、前記アクセスポイント装置と無線端末13との間の無線通信を中継する無線中継器12とを有する無線LANシステム10である。実際にこの無線LANシステム10を利用するのは上記無線端末による。
図1のような家庭内で用いることを例にとり説明する。ただし、この発明は特に家庭内に用途を限られるものではなく、オフィスや工場など、無線LANを構成する前記アクセスポイント装置11に無線端末が接続する環境であればいずれでも好適に実施して、無線中継器を設置することによる効果を十分に享受することができる。
上記のアクセスポイント装置11とは、周囲に無線を飛ばすことで無線LANのネットワークを形成することが可能な装置である。一般的なWi−Fi規格に対応しているものであることが望ましい。WAN側に繋がるルータを兼ねる場合と、ルータに有線接続するブリッジである場合との、どちらでもよい。
上記の無線中継器12とは、アクセスポイント装置11と無線端末13との間でブロードキャスト発信される無線通信について、受信した電波の内容を、電波強度を増加させて送出することができるものである。このとき、一旦受信した内容を送出するため、受信した電波に比べて、送出する電波の強度は増加するがスループットは低下してしまう。
上記の無線端末13とは、アクセスポイント装置11との間で無線通信可能な端末であり、パソコン、テレビ、ゲーム機、スマートフォンなど、特に種類は限定されない。ただし、本発明の都合上、位置を移動しないものである方が、一旦測定した評価結果(後述)を長く活用することが出来る。
ここで例にとる図1の環境では、一のアクセスポイント装置11に対して、複数の無線端末13が接続されている。無線端末13の中には、家の壁や扉、階段などに遮られて、直接にはアクセスポイント装置11が見えない位置に置かれているものも多く、一部はスループットが大きく低下しているものと想定する。ここで、いくつかの地点に無線中継器12を置いて、それぞれの無線端末13について、スループットを測定する。
第一の実施形態において、発明を実施する手順を図2のフローに示す。まず、スタート時において、無線LAN環境は整っているものとする。すなわち、初期時点において(S101)、アクセスポイント装置11と、それぞれの無線端末13との無線接続は完了している。そこに、無線中継器12を置き電源を入れる(S102)。置く場所は任意であるが、当然に比較的スループットが低下していると考えられる無線端末13とアクセスポイント装置11との間に置くと、好適な地点を導き出しやすくなる。
このアクセスポイント装置11と無線中継器12の機能ブロック例を図3に示す。アクセスポイント装置11が有するAPスループット測定手段20が、それぞれの無線端末13との間のスループットを測定する(S103)。具体的には、アンテナに直結してデータを送受信するインターフェースにおいて、データ量を測定するハードウェア又はソフトウェアを搭載させておくとよい。これを実行するにあたっては、アクセスポイント装置11か無線中継器12のいずれか、又は両方に、トリガーとなる外部スイッチ(45、55)を設けておくとよい。一方の外部スイッチ45,55が押されたら、アクセスポイント装置11のAPスループット測定手段20が測定開始するように設定されておくと好ましい。実際のスループットの測定方法としては、アクセスポイント装置11から、それぞれの無線端末13へ、所定のサイズのファイル又はパケットの送出を試み、その所要時間を測定して、サイズを所要時間で除算することで、スループットを求めることが出来る。
測定されたスループットの値である実測スループット値について、アクセスポイント装置11と無線中継器12とのそれぞれが有する記憶手段21,31のいずれか、又は両方にある、判定用データベース23,33に記録するスループット記録手段22,32を実行する(S104)。このとき、アクセスポイント装置11と無線中継器12とのうちの、一方でのみ測定される値を相互に無線通信して交換し、両方の値をそれぞれに保存しておくと、いずれからも評価判断を行うことができるので好ましい。
上記の判定用データベース23,33は、無線端末13ごとにスループットを記録するテーブルである。具体的には、無線端末13のMACアドレスごとにレコードを有するとよい。
一方、アクセスポイント装置11と無線中継器12の記憶手段21,31には、それぞれの無線端末13について、実測スループット値が満足することを目標とする閾値となる目標スループット値を記録する目標値データベース25,35を有するとよい。この目標値データベース25,35も、上記の判定用データベース23,33と同様に、無線端末のMACアドレスごとにレコードを有しているとよく、これらのデータベースは一体のテーブルであってもよい。この一体となったテーブルの例を図4に示す。記録にあたって、実測スループット値から目標スループット値を引いた値を求めるスループット対比手段26,36を実行する。さらに、この値が正であれば、その無線端末13については目標をクリアしたといえる。負であればその無線端末13については問題を残したといえる。
なお、この一体となったテーブルには、それぞれの端末ごとに、目標スループット値とは別に、優先フラグを有していると、後述する位置の選択にあたって、優先順位を付けやすいので好ましい。全ての無線端末13について判定の値が正となるようなデータが得られず、いずれかの利便性を取捨選択しなければならない場合において、少なくとも優先フラグがTRUEである無線端末13については判定の値が正となる位置に無線中継器12を置くという選択が可能となる。
この優先フラグは、利用者がアクセスポイント装置11や無線中継器12に対して手作業で入力すると確実である。また、それぞれの無線端末13のMACアドレスを読み取り、無線端末13である物品がテレビやノートパソコン、スマートフォンなど、どのような機種であるかを外部のデータベースに問い合わせることで、自動的に判定できるものであると、利用者の手間を省くことができる。MACアドレスは機器の製造業者に対して一意に割り当てられるため、それをインターネット上に設置した外部のデータベースに記録しておき、それぞれのアクセスポイント装置11が参照できるようにすれば、自動化が可能となる。
これらの情報を元に、評価手段27,37による評価判定を行う。そのフローチャートの例を図5に示す。まず、全ての無線端末について(実測−目標)の値が正で判定が○となれば、最も良好であり、これを評価Aとする。次に、一部の無線端末について(実測−目標)の値が負で判定が×となるものがあっても、優先フラグが付された無線端末の全てについて○があれば、実用上のデメリットは少なく、これを評価Bとする。さらに、一つでも判定が○となるものがあれば評価C、一つも判定が○となるものがなければ評価Dとする。さらにその上で、全ての無線端末の測定スループット値について統計値を算出する。基本的には合計値又は平均値がわかりやすいが、無線端末の数が多い場合は、標準偏差などを求めることで分布を解析しやすくしてもよい。この評価結果を、その地点における測定評価結果として、位置特定用データベース24,34に記録する。
例えば、図4に示すテーブルでは、優先フラグを付された無線端末(3)の(実測−目標)の値が負で判定が×である。しかし、他に値が正で判定が○となる端末もあるので、評価Cとなる。測定スループット値の合計値は57Mbps、平均値では11.4Mbpsとなる。
上記の測定及び記録を、無線中継器12の位置を変えて、任意の回数実行し(S105→S102)。それぞれの位置における測定結果及び上記評価を位置特定用データベース24,34に記録していく。複数回の測定評価を行った後のこの位置特定用データベース24,34の例を図6に示す。図6の例では、スループットの合計値だけならば位置2より位置3の方が優れているが、位置2では優先フラグの付与された無線端末13の評価が○で、最低限のスループットを確保しているのに対して、位置3では優先フラグの付与された無線端末13の中に評価が×であるものが含まれているため、どちらかといえば位置2を採用すべきであることがわかる。一方、全ての無線端末13についての評価が○である位置1が、実測値の合計で位置2に劣る場合に、どちらを優先すべきかは、利用者の実情に合わせた選択となるが、基本的には評価がAに近いものを選ぶとよい。すなわち、各位置における評価結果と実測合計値から、評価が最も高いものを抽出し、同評価の位置が複数箇所そんざいする場合には、その中で実測合計が最も高いものを選ぶと、無線中継器12の設置による効果を最大限に享受できる。
なお、どの程度の回数まで測定を繰り返すかについての指針とするため、アクセスポイント装置11と無線中継器12は、それぞれの測定の度に評価結果が把握できる表示手段28、38を有すると、利用者が区切りを付けやすい。例えば、液晶画面での表示や、色の変わるLEDなどが挙げられる。液晶画面であればその評価内容や統計値を表示すればよい。LEDであれば例えば、評価Aならば青、評価Bならば緑、評価Cならばオレンジ、評価Dならば赤といった色でわかりやすく表示するとよい。この表示手段28,38の結果を見ることで、評価Aや評価Bが何度か出るまで測定を繰り返すといった形で参考にすることができる。なお、視覚的な表示だけでなく、音声により表示するものでもよい。
また、比較対象として、アクセスポイント装置11側で、無線中継器12の機能をオフにした状態での各無線端末13との実測スループット値を測定し、同様に評価すると、無線中継器12がそもそも必要であるか否かを判断することが容易になる。無線中継器12をオンにした状態のいずれの測定でも、オフにした状態よりも評価が下回るようであれば、無線中継器12の設置はかえって事態が悪化するため、当面は使用しない方がよいということがわかる。その後、無線端末13の配置が変化したり、無線LANの範囲に設置したその他の電子機器の配置が変化したら、改めて同様の測定及び判定を行うとよい。
表示手段に情報量の多い液晶画面を用いない場合などは、位置特定用データベース24,34の情報に、無線端末13のいずれからアクセスして、CSVファイルやHTMLファイルなどの形で読み出せるようにしておくことが望ましい。これは、アクセスポイント装置11などが一般的に有しているwebサーバ機能を用いて実現するとよい。
このようにしてファイルとして読み出した結果を、無線LANを設置した家庭や工場などの地図情報上に、無線端末13,アクセスポイント装置11,動点である無線中継器12のそれぞれの測定点としてプロットすると、無線中継器12をどこに置くのが適当であるかの判断が視覚的にわかりやすく可能となる。そのイメージ図を図7に示す。
以上のような測定は基本的には無線中継器12を移動させて行うものであるが、どうしても高い評価が出ない場合など、必要な場合には、有線ケーブルが動く範囲で、アクセスポイント装置11の位置を移動させて測定することでも、上記と同様の検討を行うことができる。
無線LANに用いる周波数域は他の電子機器も用いるため、実際には一旦測定評価をして、好適な場所を選んで設置した後でも、実際のスループットは大きく変動することがある。場合によっては、その場で無線中継器12の中継機能をオフにした方が、スループットが向上するという事態も起こりうる。このため、周期的に、又はいくつかの条件が満たされたときに、アクセスポイント装置11は自動的に、無線中継器12をオンとオフにしてスループットを測定し、どちらの方が上記の評価手段の評価が高くスループットが向上するかを判断して、無線中継器12をオフにした方が良好であると判断されたら一時的にオフにするとよい。
具体的には、図8のようなフローにより実行できる。まず(S301)、実際に無線LANシステムを利用する(S302)。このとき、実用の際に少なくとも一部の無線端末について、スループットと電波強度が観測可能である。この観測結果について、次のチェックを行う。まず、全ての無線端末13について、その実用時のスループットが閾値である目標スループット値以上であるか否かを判断する実用スループット比較手段を実行する(S303)。ただしこの判断にあたっては、最初の設置の段階で評価Bや評価Cであった場合には、当然に閾値未満となることが予想されるので、その場合には、当初から×であった無線端末13についてはこのチェックから除外してもよい。当初の評価が○であるにも拘わらず、実用時のスループットが閾値未満となるようであれば、改めて無線中継器12をオンオフして実測スループット値を測定することとなる(S303→No→S306)。次に(S303→Yes→S304)、各々の無線端末13について電波強度についても閾値を定めておいたのであれば、その実用時の電波強度が閾値以上であるか否かを判断する実用電波強度比較手段を実行する(S304)。閾値未満となっている無線端末13があるのであれば、改めて無線中継器12をオンオフして実測スループット値を測定することとなる(S304→No→S306)。さらに、これらのスループットや電波強度が特に問題がなくても、いずれか一つの無線端末13が直近のスループット測定から一日経過するなど、所定の設定時間を経過したら(S305→Yes)、環境が変わっている可能性があるので、改めて無線中継器12をオンオフして実測スループット値を測定するとよい。
この測定(S306)は次のような機能による。まず、無線中継器12は、アクセスポイント装置11からの指示により、中継機能をオンオフする切替手段39を備えている。ここで、電源を切るのではなく、中継機能のみをオンオフすることが望ましい。一旦電源が切れると再起動が困難になるためである。一方、アクセスポイント装置11は、無線中継器12へその中継機能のオンオフを切り替えさせる指示を出す切替指示手段29を備えている。その上で、アクセスポイント装置11は、一連のプログラムとして、オンオフ比較手段41を実行する。すなわち、まず切替指示手段29により、無線中継器12の中継機能がオンオフいずれかとなるように指示を出し、そのオンオフそれぞれの状態において、APスループット測定手段20を実行する。ただし、ここでAPスループット測定手段を実行して、ファイル又はパケットを送出する宛先対象は、その時点においてセッションが張られていない無線端末13のみであるとよい。セッション継続中の無線端末13に対して別途パケットを送出しても、正確な測定にはならないからである。このため、オンオフ機能による影響は全ての無線端末13に及ぶが、オンオフによるスループットの値の変化を測定する対象となる無線端末13は、そのうちの一部に限られる。従って、測定できる範囲で、この中継機能のオンオフそれぞれの場合について、互いに実測スループット値を比較するか、又は目標スループット値との比較を行う(S307)。このオンオフ時それぞれの実測スループット値と比較結果を、記憶手段21,31に設けた選択用データベース43,53に記録する(S308)。またこのとき、スループット測定及び比較判定を行った直前測定時刻を同時に記録しておくと、上記のS305で経過時間による判断に用いることができる。この選択用データベース43,53のテーブル例を図9に示す。ここでは、判定として、実測スループット値がオン時とオフ時のどちらが高いかを示す。
一つ以上の無線端末13について、スループットの測定を行い、選択用データベース43,53の測定値及び比較判定結果が更新されたら、判定結果を集計し、オンの場合が良好な無線端末13と、オフの場合が良好な無線端末13と、どちらが多いかを求める(S309)。同数の場合にはどちらを優先してもよい。オフにした方が良好であるという評価結果が出た無線端末13の方が多く高評価であれば(S309→off)、アクセスポイント装置11は、無線中継器12に対して、中継機能をオフにする自己調整手段42を実行する(S310)。逆に、オンにした方が良好であるという評価結果が出た無線端末13の方が多く高評価であったのならば(S309→on)、アクセスポイント装置11は、無線中継器12に対して、中継機能をオンにする自己調整手段42を実行する(S311)。その後、実用していき(S302)、スループットの変化などがあれば再度設定を構築し直す。一連の手順を自動的に行うことで、利用者が細かく無線中継器12を動かさなくても、オンオフどちらが好適かを判断して、その時々に応じた状態に調整することが出来る。
なお、ここでの判断は個々の無線端末のスループットが良好になるか否かの判断の合計で判断したが、上記の優先フラグを加味して判断してもよいし、その他の判断方法で行っても良い。
また、無線中継器はオンオフいずれになっているかを、表示手段38によって外から確認できるようにしておいてもよい。また、アクセスポイント装置11は、その情報を取り込んで、同様に表示手段28によって外から確認できるようにしておいてもよい。
10 無線LANシステム
11 アクセスポイント装置
12 無線中継器
13 無線端末
20 APスループット測定手段
21、31 記憶手段
22、32 スループット記録手段
23、33 判定用データベース
24、34 位置特定用データベース
25、35 目標値データベース
26、36 スループット対比手段
27、37 評価手段
28、38 表示手段
29 切替指示手段
39 切替手段
41 オンオフ比較手段
42 自己調整手段
43、53 選択用データベース
45、55 外部スイッチ

Claims (5)

  1. 無線LANを構成するアクセスポイント装置と、
    前記アクセスポイント装置と無線端末との間の無線通信を中継する無線中継器とを有する無線LANシステムであって、
    上記アクセスポイント装置が、
    上記無線端末との間のスループットを測定するAPスループット測定手段を有し、
    上記アクセスポイント装置、上記無線中継器、又はその両方が、
    測定されたスループットの合計値を記憶手段に記録するスループット記録手段とを有する、
    無線LANシステム。
  2. 上記アクセスポイント装置、上記無線中継器、又はそれらの両方が、
    構築された無線LANに接続する上記無線端末のそれぞれについて、判定の際に閾値となる目標スループット値を記憶手段に記録可能であり、
    上記の測定されたスループットの値である実測スループット値と、上記目標スループット値とを比較するスループット対比手段と、このスループット対比手段による対比結果から、その測定を行った時点及び位置における当該無線中継器を設置することによる通信品質を評価する評価手段とを有する、
    請求項1に記載の無線LANシステム。
  3. 記憶手段中に、上記無線端末のそれぞれについて優先フラグの有無を記録可能であり、
    上記評価手段が評価を行う際に、少なくとも上記優先フラグが真である上記無線端末の全てについて上記スループット対比手段による結果が実測スループット値の方が上記目標スループット値より高いもののみを、上記向上効果が是であるものとして判定する、
    請求項2に記載の無線LANシステム。
  4. 上記無線中継器が、上記アクセスポイント装置からの指示により中継機能をオンオフする切替手段を有し、
    上記アクセスポイント装置が、
    上記無線中継器の中継機能のオンオフを切り替えさせる指示を出す切替指示手段を有し、それによって切り替えられるオンの場合とオフの場合との両方において測定されるスループットを比較するオンオフ比較手段を有し、オンにした場合の方が高評価ならば上記中継機能をオンにする指示を出し、オフにした場合の方が高評価ならば中継機能をオフにする指示を出す自己調整手段を有する、
    請求項1乃至3のいずれかに記載の無線LANシステム。
  5. 無線LANを構成するアクセスポイント装置であって、
    無線端末との間のスループットを測定するAPスループット測定手段と
    測定されたスループットの合計値を記憶手段に記録するスループット記録手段とを有する、
    アクセスポイント装置。
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