JP2014239334A - 無線通信システム、制御装置および制御方法 - Google Patents

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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 (8)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
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