JP2014239334A

JP2014239334A - 無線通信システム、制御装置および制御方法

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Publication number: JP2014239334A
Application number: JP2013120842A
Authority: JP
Inventors: 信也大槻; Shinya Otsuki; 博司中本; Hiroshi Nakamoto; 明則蛭川; Akinori Hirukawa
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-12-18
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: JP6072617B2

Abstract

【課題】無線ＬＡＮ基地局の省電力化を図るとともに、無線通信システムのスループットを改善する。【解決手段】無線端末は、自らの位置を取得する手段と、取得した位置情報を携帯基地局を介して、携帯電話網および無線ＬＡＮに接続される制御装置に通知する手段を備え、制御装置は、その位置情報に基づき無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判断する手段と、存在すれば当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンを指示する制御信号を送信する手段と、当該無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を携帯基地局を介して無線端末に通知する手段とを備え、無線ＬＡＮ基地局は、制御信号に応じて電源オンとする手段を備え、無線端末は、制御装置から通知された無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を用いて、当該無線ＬＡＮ基地局との接続を開始する。【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話網および無線ＬＡＮに接続可能な無線端末の位置に応じて、無線ＬＡＮ基地局の電源およびビーコン信号の送信を制御する無線通信システム、制御装置および制御方法に関する。

公衆無線ＬＡＮシステムにおける無線ＬＡＮ基地局は、常に電源が入り、報知情報を配下の無線端末に通知するためのビーコン信号を送信している。この無線ＬＡＮシステムの消費電力を削減するための方法として、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で策定されたＡＮＤＳＦ（Access Network Discovery and Selection Function ）を用いて、無線端末の消費電力を低減する技術が提案されている（非特許文献１）。

この技術は、図５に示すように、無線端末１００が、携帯電話網の携帯基地局１０２および無線ＬＡＮの無線ＬＡＮ基地局１０４に接続可能な無線通信システムに適用される。無線端末１００は、位置情報を携帯基地局１０２を介して携帯電話網に存在するＡＮＤＳＦサーバ１０５に通知する（Ｓ１）。ＡＮＤＳＦサーバ１０５は、通知された位置情報を基に、無線端末１００に具備された無線ＬＡＮ機能を通常設定のオフからオンにする制御信号および近傍の無線ＬＡＮ基地局情報を携帯電話網の携帯基地局１０２を介して通知する（Ｓ２）。無線端末１００は、この通知により無線ＬＡＮ機能をオンにして無線ＬＡＮ基地局１０４に接続する（Ｓ３）。このように、無線端末１０１が位置に応じて無線ＬＡＮ機能をオンオフする機能により、無線端末１０１の省電力化を実現している。

「ネットワーク連携型ＷｉＦｉオフロードに関する取組」、信学技報ＰＣＦ2012-333

しかし、ＡＮＤＳＦを用いる方法では、無線端末の無線ＬＡＮ機能をオフにすることにより、無線端末の省電力化は可能であるが、無線ＬＡＮ基地局の消費電力を低減するものではない（課題１）。

また、無線ＬＡＮ基地局は、配下の無線端末が存在する、しないに拘らず、ビーコン信号を一定周期で送信している。このような場合のビーコン信号の送信は、電力の無駄であるばかりでなく、周囲に対する干渉要因となって無線ＬＡＮシステム全体のスループット低下の原因となる（課題２）。

本発明は、無線ＬＡＮ基地局の省電力化を図るとともに、無線通信システム全体のスループットを改善することができる無線通信システム、制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、無線端末が携帯電話網の携帯基地局および無線ＬＡＮの無線ＬＡＮ基地局に接続可能な無線通信システムにおいて、無線端末は、自らの位置を取得する手段と、取得した位置情報を携帯基地局を介して、携帯電話網および無線ＬＡＮに接続される制御装置に通知する手段を備え、制御装置は、無線端末から通知された位置情報に基づき無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判断する手段と、無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンを指示する制御信号を送信する手段と、当該無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を携帯基地局を介して無線端末に通知する手段とを備え、無線ＬＡＮ基地局は、制御信号に応じて電源オンとする手段を備え、無線端末は、制御装置から通知された無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を用いて、当該無線ＬＡＮ基地局との接続を開始することを特徴とする。

第１の発明の無線通信システムにおいて、制御装置は、無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンとともにビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信する構成であり、無線ＬＡＮ基地局は、制御信号に応じて電源オンとし、ビーコン信号の送信を開始する構成である。

第１の発明の無線通信システムにおいて、制御装置は、無線端末の近傍に複数の無線ＬＡＮ基地局があれば、それらの無線ＬＡＮ基地局の電源を同時にオンとする制御信号を送信する構成である。

第１の発明の無線通信システムにおいて、無線ＬＡＮ基地局は、接続している無線端末が存在しない場合に電源オフとする構成である。

第２の発明は、第１の発明の無線通信システムの制御装置において、無線端末から通知された位置情報に基づき無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判断する手段と、無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンを指示する制御信号を送信する手段と、無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を携帯基地局を介して無線端末に通知する手段とを備える。

第２の発明の無線通信システムの制御装置において、無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンとともにビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信する構成である。

第３の発明は、第１の発明の無線通信システムの制御方法において、制御装置は、無線端末から通知された位置情報に基づき無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判断する第１のステップと、無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンを指示する制御信号を送信する第２のステップと、無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を携帯基地局を介して無線端末に通知する第３のステップとを有する。

第３の発明の無線通信システムの制御方法において、無線ＬＡＮ基地局の制御装置は、第２のステップに代えて、無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンとともにビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信するステップを有する。

本発明は、携帯電話網経由で無線端末の位置情報を制御装置に通知し、制御装置がその位置情報に基づいて無線端末に最寄りの無線ＬＡＮ基地局の電源制御およびビーコン信号の送信制御を行うことにより、無線ＬＡＮ基地局の消費電力の低減を図ることができる。

さらに、接続する無線端末がない無線ＬＡＮ基地局から不要なビーコン信号の送信を抑制することで、周囲の干渉状況が緩和され、無線通信システム全体のスループットを向上させることができる。

本発明の無線通信システムの基本構成を示す図である。本発明の無線通信システムの実施例構成を示す図である。本発明の無線通信システムの制御シーケンスの一例を示す図である。無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２の基地局情報ＤＢの一例を示す図である。従来のＡＮＤＳＦによる無線端末の制御形態を示す図である。

図１は、本発明の無線通信システムの基本構成を示す。
図１において、無線端末１０は、携帯電話網の携帯基地局１２および無線ＬＡＮの無線ＬＡＮ基地局１４に接続可能である。無線端末１０は、位置情報を携帯電話網の携帯基地局１２を介して制御サーバ２０に通知する（Ｓ11）。制御サーバ２０は、通知された位置情報を基に、無線端末１０の近傍に無線ＬＡＮ基地局があるか否かを判断し、無線端末１０の近傍に無線ＬＡＮ基地局１４がある場合に、当該無線ＬＡＮ基地局１４に対して電源オンとし、ビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信する（Ｓ12）。なお、無線端末１０の近傍に複数の無線ＬＡＮ基地局１４があれば、制御信号によりそれら複数の無線ＬＡＮ基地局１４の電源を同時にオンとしてもよい。

当該無線ＬＡＮ基地局１４は、この制御信号に応じて電源オンとし、ビーコン信号の送信を開始する。また、制御サーバ２０は、無線端末１０の近傍の無線ＬＡＮ基地局情報を携帯電話網の携帯基地局１２を介して通知する（Ｓ13）。無線端末１０は、この通知により無線ＬＡＮ機能をオンにして無線ＬＡＮ基地局１４に接続する（Ｓ14）。このように、無線端末１０の近傍の無線ＬＡＮ基地局１４のみが電源オンとし、ビーコン信号を送信して無線端末１０と接続する。

ここで、制御サーバ２０は、無線端末１０から通知された位置情報に基づき無線端末１０の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局１４が存在するか否かを判断する手段を備える。また、制御サーバ２０は、無線端末１０の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局１４が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局１４に対して電源オンとし、ビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信する手段を備える。また、制御サーバ２０は、無線ＬＡＮ基地局１４との接続に必要な情報を携帯電話網の携帯基地局１２を介して無線端末１０に通知する手段を備える。

図２は、本発明の無線通信システムの実施例構成を示す。
図２において、無線端末１０、携帯電話網１１の携帯基地局１２、無線ＬＡＮ１３の無線ＬＡＮ基地局１４の関係は、図１の基本構成と同様である。本実施例では、携帯電話網１１と無線ＬＡＮ１３との間にインターネット３０が介在する。図１の基本構成における制御サーバ２０は、ここではインターネット３０に存在する位置情報通知サーバ２１と、無線ＬＡＮ１３に存在する無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２により実現する。なお、位置情報通知サーバ２１を例えば携帯電話網１１に配置し、位置情報通知サーバ２１と無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、インターネット３０を介さずに直接接続される構成であってもよい。

無線端末１０は、携帯基地局１２のみに接続可能な位置を状況Ａ、携帯基地局１２および無線ＬＡＮ基地局１４−１に接続可能な位置を状況Ｂ、携帯基地局１２および無線ＬＡＮ基地局１４−２に接続可能な位置を状況Ｃとし、状況Ａ、状況Ｂ、状況Ｃの順番に移動するものとして説明する。

図３は、本発明の無線通信システムの制御シーケンスの一例を示す。ここでは、図２に示す状況Ａ〜状況Ｃの無線端末１０の位置に対する制御シーケンスを順番に示す。なお、ＡＣＫ等の応答のための信号は省略している。

（状況Ａ）
状況Ａでは、無線端末１０の周囲に利用可能な無線ＬＡＮ基地局１４−１，１４−２が存在せず、無線ＬＡＮ基地局１４−１，１４−２も接続している無線端末がないために電源がオフであり、ビーコン信号の送信を行っていないものとする。なお、利用可能な無線ＬＡＮ基地局とは、例えば公衆無線ＬＡＮの基地局であり、プライベートな無線ＬＡＮ基地局は稼働中であっても無線端末１０とは接続できない。ただし、無線端末１０は、プライベートな無線ＬＡＮ基地局の送信信号を受信することにより、そのＳＳＩＤから無線端末１０の位置を推定可能な構成であってもよい。

無線端末１０は携帯基地局１２に接続し（Ｔ１）、無線端末１０の位置を推定する（Ｔ２）。無線端末１０の位置は、無線端末１０が有するＧＰＳ機能を利用するか、携帯基地局１２から通知される情報を利用するか、周囲の稼働中のプライベートな無線ＬＡＮ基地局の送信信号の情報を利用して推定する。次に、無線端末１０は、推定した位置情報を携帯電話網１１、インターネット３０を介して、インターネット３０に存在する位置情報通知サーバ２１に通知する（Ｔ３）。

位置情報通知サーバ２１は、通知された無線端末１０の位置情報を、無線ＬＡＮ１３に存在する無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２に転送する（Ｔ４）。無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、通知された無線端末１０の位置情報を基に、無線端末１０の近傍に利用可能な無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判定する（Ｔ５）。ここでは、状況Ａの無線端末１０の近傍には利用可能な無線ＬＡＮ基地局１４−１，１４−２が存在しないので、それ以上の制御動作は行わない。

（状況Ｂ）
状況Ａの無線端末１０が移動して無線ＬＡＮ基地局１４−１のカバーエリアに入り状況Ｂの位置になると、無線端末１０は携帯基地局１２に接続し（Ｔ６）、無線端末１０の位置を推定する（Ｔ７）。次に、無線端末１０は、推定した位置情報を携帯電話網１１、インターネット３０を介して、インターネット３０に存在する位置情報通知サーバ２１に通知する（Ｔ８）。位置情報通知サーバ２１は、通知された無線端末１０の位置情報を、無線ＬＡＮ１３に存在する無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２に転送する（Ｔ９）。無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、通知された無線端末１０の位置情報を基に、無線端末１０の近傍に利用可能な無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判定する（Ｔ10）。ここでは、状況Ｂの無線端末１０の近傍に利用可能な無線ＬＡＮ基地局１４−１が存在すると判定する。

無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、無線ＬＡＮ基地局１４−１に対して、電源オンおよびビーコン信号の送信開始の制御信号を送信する（Ｔ11）。無線ＬＡＮ基地局１４−１は、この制御信号に応じて電源オンとし、ビーコン信号の送信を開始する（Ｔ12）。なお、無線ＬＡＮ基地局１４−１は、ビーコン信号の送信開始の制御信号がなくても、電源オンになれば自動的にビーコン信号の送信を開始する構成でもよい。また、無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、無線ＬＡＮ基地局１４−１のＳＳＩＤや暗号化キー等の無線ＬＡＮ基地局１４−１に接続するために必要な情報を基地局情報ＤＢ（後述する図４参照）から取り出し、位置情報通知サーバ２１に通知する（Ｔ13）。

位置情報通知サーバ２１は、無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２から通知された無線ＬＡＮ基地局１４−１の接続情報を、インターネット３０、携帯電話網１１を介して無線端末１０に通知する（Ｔ14）。無線端末１０は、この通知により無線ＬＡＮ機能をオンにして無線ＬＡＮ基地局１４−１に接続する（Ｔ15）。

（状況Ｃ）
状況Ｂで無線ＬＡＮ基地局１４−１と接続中の無線端末１０が移動し、無線ＬＡＮ基地局１４−２のカバーエリアに入り状況Ｃの位置になると、無線端末１０は携帯基地局１２に接続し（Ｔ16）、無線端末１０の位置を推定する（Ｔ17）。次に、無線端末１０は、推定した位置情報を携帯電話網１１、インターネット３０を介して、インターネット３０に存在する位置情報通知サーバ２１に通知する（Ｔ18）。位置情報通知サーバ２１は、通知された無線端末１０の位置情報を、無線ＬＡＮ１３に存在する無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２に転送する（Ｔ19）。無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、通知された無線端末１０の位置情報を基に、無線端末１０の近傍に利用可能な無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判定する（Ｔ20）。ここでは、状況Ｃの無線端末１０の近傍に利用可能な無線ＬＡＮ基地局１４−２が存在すると判定する。

無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、無線ＬＡＮ基地局１４−２に対して、電源オンおよびビーコン信号の送信開始の制御信号を送信する（Ｔ21）。無線ＬＡＮ基地局１４−２は、この制御信号に応じて電源オンとし、ビーコン信号の送信を開始する（Ｔ22）。また、無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、無線ＬＡＮ基地局１４−２のＳＳＩＤや暗号化キー等の無線ＬＡＮ基地局１４−２に接続するために必要な情報を基地局情報ＤＢから取り出し、位置情報通知サーバ２１に通知する（Ｔ23）。

位置情報通知サーバ２１は、無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２から通知された無線ＬＡＮ基地局１４−２の接続情報を、インターネット３０、携帯電話網１１を介して無線端末１０に通知する（Ｔ24）。無線端末１０は、この通知により無線ＬＡＮ基地局１４−１との接続を解除し（Ｔ25）、新たに無線ＬＡＮ基地局１４−２に接続する（Ｔ26）。

無線ＬＡＮ基地局１４−１は、無線端末１０との接続が解除されたことを無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２に通知する（Ｔ27）。無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２は、無線ＬＡＮ基地局１４−１に接続している無線端末が存在しない場合、無線ＬＡＮ基地局１４−１に対して電源オフおよびビーコン信号の送信停止の制御信号を送信する（Ｔ28）。無線ＬＡＮ基地局１４−１は、ビーコン信号の送信を停止し、電源をオフにする（Ｔ29）。

図４は、無線ＬＡＮ基地局制御サーバ２２の基地局情報ＤＢの一例を示す。
図４において、基地局情報ＤＢは、基地局ＩＤごとに、電源状態、無線端末接続数、カバーエリア、ＳＳＩＤ、暗号化キーをそれぞれ格納している。

１０無線端末
１１携帯電話網
１２携帯基地局
１３無線ＬＡＮ
１４無線ＬＡＮ基地局
２１位置情報通知サーバ
２２無線ＬＡＮ基地局制御サーバ
３０インターネット

Claims

無線端末が携帯電話網の携帯基地局および無線ＬＡＮの無線ＬＡＮ基地局に接続可能な無線通信システムにおいて、
前記無線端末は、自らの位置を取得する手段と、取得した位置情報を前記携帯基地局を介して、前記携帯電話網および前記無線ＬＡＮに接続される制御装置に通知する手段を備え、
前記制御装置は、前記無線端末から通知された位置情報に基づき前記無線端末の近傍に接続可能な前記無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判断する手段と、前記無線端末の近傍に接続可能な前記無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンを指示する制御信号を送信する手段と、当該無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を前記携帯基地局を介して前記無線端末に通知する手段とを備え、
前記無線ＬＡＮ基地局は、前記制御信号に応じて電源オンとする手段を備え、
前記無線端末は、前記制御装置から通知された前記無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を用いて、当該無線ＬＡＮ基地局との接続を開始する
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンとともにビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信する構成であり、
前記無線ＬＡＮ基地局は、前記制御信号に応じて電源オンとし、前記ビーコン信号の送信を開始する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１または請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記制御装置は、前記無線端末の近傍に複数の前記無線ＬＡＮ基地局があれば、それらの無線ＬＡＮ基地局の電源を同時にオンとする制御信号を送信する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記無線ＬＡＮ基地局は、接続している無線端末が存在しない場合に電源オフとする構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
請求項１に記載の無線通信システムの制御装置において、
前記無線端末から通知された位置情報に基づき前記無線端末の近傍に接続可能な前記無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判断する手段と、
前記無線端末の近傍に接続可能な前記無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンを指示する制御信号を送信する手段と、
前記無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を前記携帯基地局を介して前記無線端末に通知する手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システムの制御装置。
請求項５に記載の無線通信システムの制御装置において、
前記無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンとともにビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信する構成である
ことを特徴とする無線通信システムの制御装置。
請求項１に記載の無線通信システムの制御方法において、
前記制御装置は、
前記無線端末から通知された位置情報に基づき前記無線端末の近傍に接続可能な前記無線ＬＡＮ基地局が存在するか否かを判断する第１のステップと、
前記無線端末の近傍に接続可能な前記無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンを指示する制御信号を送信する第２のステップと、
前記無線ＬＡＮ基地局との接続に必要な情報を前記携帯基地局を介して前記無線端末に通知する第３のステップと
を有することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
請求項７に記載の無線通信システムの制御方法において、
前記制御装置は、
前記第２のステップに代えて、前記無線端末の近傍に接続可能な無線ＬＡＮ基地局が存在すれば、当該無線ＬＡＮ基地局に対して電源オンとともにビーコン信号の送信開始を指示する制御信号を送信するステップを有する
ことを特徴とする無線通信システムの制御方法。