JP2015095746A - 無線ｌａｎアクセスポイント、通信エリア設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信エリアを制限し、当該通信エリア内において十分な通信品質を確保し、システムリソースを有効活用することが可能な無線ＬＡＮアクセスポイントおよび通信エリア設定方法を提供すること。【解決手段】無線ＬＡＮ通信機能を有する子機にパケットを送信する送信部と、子機からの前記パケットに対する応答を受信する受信部と、受信部が受信した子機からの応答に応じて子機との通信における通信レートの下限を設定する設定部と、を有する無線ＬＡＮアクセスポイント。【選択図】 図１

Description

本発明は、無線ＬＡＮアクセスポイント、通信エリア設定方法に関する。

屋内もしくは屋外に設置された無線ＬＡＮアクセスポイントに無線ＬＡＮ機能を有するスマートフォンやノートパソコン等の子機端末を接続することにより通信を行うことが知られている。

無線ＬＡＮ（IEEE802.11a/b/g/n/ac）システムに対応したアクセスポイントにおいては、各国の電波法法令に準拠した最大送信出力に合わせて無線システムを設計しているため、無線ＬＡＮで想定される通信エリア（通信範囲）（概ね１００〜２００ｍ）よりもはるかに広いエリアまで通信可能となっているのが現状である。通信可能エリアが広いほど、無線ＬＡＮアクセスポイントに多くの子機端末（子機）が接続可能になるという利便性がある。

しかし、無線ＬＡＮアクセスポイントが多くの子機を認識可能であり無線ＬＡＮアクセスポイントのセキュリティ（暗号化）キーが設定されていない場合など、不特定多数の子機が無線ＬＡＮアクセスポイントに接続可能となる場合がある。すると、遠距離に位置する子機の通信品質が劣化し、当該子機との通信における通信レートが低くなる。このように低い通信レートにより接続できる状態が続くと、システム全体のリソースが余った状態となる。すなわち、時系列で見るとシステムの有効活用を妨げていることとなり高速通信の恩恵を受けたい子機の通信品質を損なうことになる。

このように、必ずしも通信可能エリアが広ければよいというわけではない。ある公衆無線ＬＡＮ (ホットスポット) などでは通信エリアを限定し、ホットスポット近傍に存在する子機に対して高速な通信サービスを提供したい使用者（例えば通信事業者、イベント業者、店等）がいることは確かである。

通信エリアを限定する方法としては、特許文献１乃至３に記載の方法がある。

特許文献１では、無線ＬＡＮアクセスポイントと無線ＬＡＮ子機との通信が成功した通信レートにおいて、無線ＬＡＮアクセスポイントの空中線電力を制御することで通信エリアを変更している。

特許文献２では、電波制限の規定値から無線局に許される最大送信電力を決定し、最大送信電力に基づいて一つの基地局がカバーする通信エリアを推定している。

特許文献３では、通信エリアを限定するアンテナを用いることで通信エリアを限定している。

特開２０１２−１７５１２７号公報 特開２００４−１４０７２０号公報 特開２０１３−７７９９６号公報

しかし、特許文献１乃至３に記載の方法には以下の問題点があった。すなわち、特許文献１乃至３に記載の方法では、無線ＬＡＮアクセスポイント自体の送信出力等を制御して通信エリアを限定している。送信出力は子機との距離に応じて徐々に減衰するため、使用者が接続を望まない子機、すなわち使用者が限定したい通信エリア外の子機と無線ＬＡＮアクセスポイントとの接続が完全に切断されないことがある。この場合、当該子機との間で低い通信レートにより接続できる状態が続くこととなりシステム全体のリソースが余った状態となる。すなわち、通信品質の確保およびシステムリソースの有効活用という点で問題があった。

本発明は、上述した課題を解決する無線ＬＡＮアクセスポイント、通信エリア設定方法を提供することを目的とする。

本発明の無線ＬＡＮアクセスポイントは、無線ＬＡＮ通信機能を有する子機にパケットを送信する送信部と、子機からの前記パケットに対する応答を受信する受信部と、受信部が受信した子機からの応答に応じて子機との通信における通信レートの下限を設定する設定部と、を有する。

本発明の無線ＬＡＮアクセスポイントは、無線ＬＡＮ通信機能を有する子機と通信可能な無線ＬＡＮアクセスポイントであって、あらかじめ設定された通信距離に応じた自由空間での減衰量のデータに基づいて推定減衰量を算出し、算出された推定減衰量に基づいて子機との通信における通信レートの下限を設定する設定部を有する。

本発明の通信エリア設定方法は、無線ＬＡＮ通信機能を有する子機にパケットを送信する送信ステップと、子機からの前記パケットに対する応答を受信する受信ステップと、受信ステップにおいて受信した子機からの応答に応じて子機との通信における通信レートの下限を設定する設定ステップと、を有する。

本発明の通信エリア設定方法は、無線ＬＡＮ通信機能を有する子機と通信可能な無線ＬＡＮアクセスポイントにおいて、あらかじめ設定された通信エリアに応じた自由空間での減衰量のデータに基づいて推定減衰量を算出し、算出された推定減衰量に基づいて子機との通信における通信レートの下限を設定する設定ステップを有する。

本発明によれば、通信エリアを制限し、当該通信エリア内において十分な通信品質を確保し、システムリソースを有効活用することが可能な無線ＬＡＮアクセスポイントおよび通信エリア設定方法を提供することができる。

第１の実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１００の構成を示す図である。 第１の実施形態にかかる通信システム１０００の構成を示す図である。 第１の実施形態にかかる通信システム１０００の動作を説明するフロー図である。 テーブル４−１は通信エリア設定前の通信レートテーブル、テーブル４−２は、通信エリア設定後の通信レートテーブルを示す。 第２の実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１１０の構成を示す図である。 （ａ）は、無線ＬＡＮアクセスポイント１１０の動作を説明するフロー図、（ｂ）は推定減衰量を示すグラフ、（ｃ）は限界通信レートの算出式である。 第２の実施形態にかかる通信レートテーブル６Ｄである。 第３の実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１２０の構成を示す図である。 第３の実施形態にかかる各モードの通信レートテーブル８である。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１００の構成を示す図である。無線ＬＡＮアクセスポイント１００は、無線ＬＡＮ通信機能を有する子機と接続可能であり、送信部１０と、受信部１１と、設定部１２とを有する。

送信部１０は、子機にパケットを送信する機能を有する。

受信部１１は、子機からのパケットに対する応答（ＡＣＫ）を受信する機能を有する。

設定部１２は、子機からの応答（ＡＣＫ）に応じて子機との通信レートの下限を設定する機能を有する。

続いて、本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１００を用いた通信システム１０００の動作を説明する。図２は、通信システム１０００の構成を示す図である。通信システム１０００は、無線ＬＡＮアクセスポイント１００と、子機２００とを含む。

無線ＬＡＮアクセスポイント１００は、例えば一般住宅や集合住宅、広いホールなどの屋内や、屋外使用を認められた周波数帯域であれば屋外に設置することができる。

子機２００としては、例えばスマートフォンやノートパソコン等、無線ＬＡＮ通信機能を有する端末が用いられる。

本実施形態では、無線ＬＡＮアクセスポイント１００の使用者（例えば通信事業者、イベント業者、店等）が、無線ＬＡＮアクセスポイント１００の通信可能エリアを手動で設定する方法について説明する。図３は、通信システム１０００の動作を説明するフロー図である。

使用者は、通信可能エリアを設定するために無線ＬＡＮアクセスポイント１００を「通信範囲設定」モードに設定する（ステップ３−１）。その後、使用者は子機２００を所持して希望する通信可能エリア（通信エリア）３００の境界地点の一つである地点２１０まで移動し、通信品質テストを開始する（ステップ３−２）。この通信品質テストは、設置された無線ＬＡＮアクセスポイント１００が通信可能な全てのモードについて実施される。モードとは、IEEE802.11に準拠した2GHz帯の11b、11g、11n(HT20/40モード)や5GHz帯の11a、11n(HT20/40モード)、11ac(VHT20/40/80モード)のことである。

本実施形態では、一例として11acのVHT80モードから通信品質テストを実施する際の動作について説明する。無線ＬＡＮアクセスポイント１００の送信部１０は、子機２００に対し、VHT80モードでのパケットをMCS0レート（低レート）から順にMCS9レート（高レート）まで送信する（ステップ３−３）。受信部１１は、受信状態にある子機２００からの応答（ＡＣＫ）を受信する。そして、設定部１２は、子機２００からどの通信レートで応答（ＡＣＫ）があるかを確認する（ステップ３−４）。どの通信レートでも受信ＡＣＫがない場合（ステップ３−４でＹｅｓ）は、通信レートの下限をMCS0に設定する（ステップ３−５）。ただし、この場合は通信レートの制限が掛かっていないことになり、通信可能エリアが非常に広大であることを意味する。

子機２００からの応答（ＡＣＫ）を受信した場合（ステップ３−４でＮｏ）、設定部１２は、受信ＡＣＫの通信レートを確認する（ステップ３−６）。本実施形態では、MCS0〜MCS2レートで応答がなく、MCS3レート以上の応答（ＡＣＫ）を受信したとし、通信レートの下限設定をMCS3に設定する（ステップ３−７）。これにより、VHT80モードでの通信エリアの設定が完了する（ステップ３−８）。

引き続き同様のフローにてHT40モードでのテストを実施する（ステップ３−９）。MCS0〜MCS3レートで応答がなく、MCS4レート以上の応答（ＡＣＫ）があったため、通信レートの下限設定をMCS4に設定する（ステップ３−１０）。さらに、HT20モードのテスト（ステップ３−１１）では下限設定がMCS5に設定され（ステップ３−１２）、11aモードのテスト（ステップ３−１３）では下限設定が48Mbpsに設定される（ステップ３−１４）。設置した無線ＬＡＮアクセスポイント１００が2GHz帯および5GHz帯で通信可能な場合は、両帯域ともテストを実施することで、地点２１０での通信レートの下限設定が完了する（ステップ３−１５）。同様の設定を複数の地点２２０、２３０、２４０で実施しても良い（ステップ３−１６）。尚、上述した通信エリアの設定において無線ＬＡＮアクセスポイント１００の送信出力は一定である。

図４は、無線ＬＡＮアクセスポイント１００の使用者が通信可能エリアを設定する前後の通信レートテーブルの一例である。テーブル４−１は通信可能エリア設定前の通信レートテーブル、テーブル４−２は設定後の通信レートテーブルを示している。

テーブル４−１では、全ての通信レートが選択可能となっている。これに対し、通信可能エリアを設定した後のテーブル４−２では、それぞれの通信モードにおいて下限レートの設定がされており、無線ＬＡＮアクセスポイント１００からは斜線の引かれている通信レートを選択して送信することができない。

本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイントは、子機からの応答に応じて当該子機との通信における通信レートの下限を設定する設定部を有しており、通信レートの下限を設定することで通信可能エリアを制限する。これにより、使用者が設定した通信可能エリア内の子機に対しては十分な通信品質を確保することができる。一方、通信可能エリア外の子機に対しては十分な通信品質を確保することができないことから接続を制限することができる。そのため、例えばイベント会場や特定の店に来た人にだけ高速な通信サービスを提供することができる。この場合、無線ＬＡＮアクセスポイントは、通信可能エリア内の子機と高い通信レートにより接続できる状態であるのでシステム全体のリソースを有効活用することができる。

また、特許文献１乃至３に記載されているような無線ＬＡＮアクセスポイント自体の送信出力等を制御して通信エリアを限定する方法では、一の子機との関係で無線ＬＡＮアクセスポイントの送信出力を変更した場合に同じ通信エリア内に存在する他の子機との通信にも影響を与えてしまう。これに対し本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイントでは、通信レートを制限することで通信エリアを限定するため、同じ通信エリア内に存在する他の子機との通信品質には影響を与えることはない。すなわち、十分な通信品質を確保することができる子機との間でシステムリソースを有効活用しながら通信を継続することができる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、通信エリアの設定を使用者による子機を用いた手動設定としたが、本実施形態では、無線ＬＡＮアクセスポイントの詳細動作を設定するＷｅｂページなどを介して通信エリアを設定する構成について説明する。

図５は、本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１１０の構成を示す図である。無線ＬＡＮアクセスポイント１１０は、設定部１２ａを有する。

図６を用いて設定部１２ａの動作について説明する。（ａ）は無線ＬＡＮアクセスポイント１１０の動作を説明するフロー図、（ｂ）は無線ＬＡＮアクセスポイントの自由空間での減衰量グラフ（減衰量のデータ）、（ｃ）は通信レートの下限を設定する際の計算式である。

まず、無線ＬＡＮアクセスポイント１１０の使用者が無線ＬＡＮアクセスポイント１１０の設定用Ｗｅｂページなどから5GHz帯での通信距離（通信エリア）を「１５０ｍ」に設定し、設定部１２ａはこれを受け付ける（ステップ５−１）。設定部１２ａは、例えば記憶部（図示せず）に記憶されている既知の自由空間での減衰量グラフ（図６（ｂ））から通信エリア１５０ｍにおける推定減衰量92dBを算出する（ステップ５−２）。設定部１２ａは、無線ＬＡＮアクセスポイント１１０の送信出力レベルが+15dBmと設定されていることを認識している。そのため、式１（図６（ｃ））により各通信モードでの限界通信レートを11aで48Mbps、HT20(VHT20)でMCS5、HT40(VHT40)でMCS4、VHT80でMCS3と判断する（ステップ５−３）。これらから、使用者が設定した通信エリア１５０ｍ以内に相当する通信レートテーブル６Ｄ（図７）を作成する（ステップ５−４）。テーブル６Ｄにおいて斜線の入っていない通信レートを使用することで、通信エリアに制限をかけることが可能となる。

本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１１０によれば、第１の実施形態とは異なる方法により使用者が予め通信エリアを設定し、エリア内に存在する子機との通信に限定することができる。通信レートの下限を設定することで通信可能エリアを制限することにより第１の実施形態と同様の効果が得られるほか、無線ＬＡＮアクセスポイントの詳細動作を設定するＷｅｂページなどを介して通信エリアを設定することにより、より汎用性が増す。

［第３の実施形態］
本実施形態では、第１及び第２の実施形態で使用者が設定した通信可能エリアを無線ＬＡＮアクセスポイントが自律的に制御する構成について説明する。

図８は、本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１２０の構成を示す図である。無線ＬＡＮアクセスポイント１２０は、各子機と通信する際に第１及び第２の実施形態で説明した方法により自ら送信の通信速度を設定してデータを送信する。そのため、通信時に用いた通信レートは既知である。本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１２０は、第１及び第２の実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１００、１１０においてさらに蓄積部１３を有する。図８は、第１の実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１００においてさらに蓄積部を設けた構成を示す。送信部１０と受信部１１の構成は第１の実施形態と同様である。

蓄積部１３は、通信時に用いた通信レートを「通信品質統計情報」として蓄積する機能を有する。

図９は、ある一定時間無線ＬＡＮネットワークを使用した後の、蓄積部１３に蓄積された「通信品質統計情報」を示すテーブル８である。テーブル８には、各通信モードの各通信レートと、当該通信レートが用いられた回数（通信回数）とが対応付けられて蓄積されている。通信回数が多い通信レートは頻繁に使用されていることを示す。例えば、動画の送受信が多い場合には高い通信レートによる通信回数が多くなる。一方、通信回数が少ない通信レートはあまり使用されていない、即ちこの無線ＬＡＮネットワークでは必要のない通信レートということになる。

設定部１２ｂは、各通信モードにおいて高い通信レートからモニタしていき、低い通信レートの通信回数が一つ高い通信レートの通信回数の１０％以下かであるか否かを確認する。１０％以下であった場合は、その通信レート以下の通信レートを使用不可に設定変更する。

図９において、11aモード(８−１)では36Mbps以下、11n HT20(VHT20)モード(８−２)ではMCS4以下の通信回数が低く、使用不可のレートとなる。ただし、これは第１の実施形態において使用者が「通信範囲設定」モードにより設定した場合と同様の制限となる。これに対し、HT40(VHT40)モード(８−３)では、MCS5以下の通信回数がMCS6の通信に対して１０％以下になっている。この場合、使用者が「通信範囲設定」モードにより設定した場合の制限であるMCS3まで通信不可という制限に加え、新たにMCS4およびMCS5も使用不可として更新する。同様にVHT80モード(８−４)では、使用者が「通信範囲設定」モードにより設定した場合の制限であるMCS2まで通信不可という制限に加え、新たにMCS3およびMCS4も使用不可として更新する。

本実施形態にかかる無線ＬＡＮアクセスポイント１２０は、使用者が予め設定した通信可能エリアをその後の通信状態（通信品質統計情報）に基づいて自律的に更新することができ、通信エリアを動的に変更することができる。

尚、上記説明では、第１の実施形態で使用者が設定した通信可能エリアを無線ＬＡＮアクセスポイントが自律的に制御する構成について説明したが、第２の実施形態と組み合わせても同様の効果が得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含むことは言うまでもない。

１０ 送信部
１１ 受信部
１２、１２ａ、１２ｂ 設定部
１３ 蓄積部
１００、１１０、１２０ 無線ＬＡＮアクセスポイント
２００ 子機
２１０、２２０、２３０、２４０ 地点
３００ 通信可能エリア（通信エリア）
１０００ 通信システム

Claims (8)

1. 無線ＬＡＮ通信機能を有する子機にパケットを送信する送信部と、
   前記子機からの前記パケットに対する応答を受信する受信部と、
   前記受信部が受信した前記子機からの応答に応じて前記子機との通信における通信レートの下限を設定する設定部と、を有する無線ＬＡＮアクセスポイント。
2. 前記子機はあらかじめ設定された通信エリアの境界に位置し、
   前記設定部は、前記境界における前記通信レートの下限を設定する、請求項１に記載の無線ＬＡＮアクセスポイント。
3. 無線ＬＡＮ通信機能を有する子機と通信可能な無線ＬＡＮアクセスポイントであって、
   あらかじめ設定された通信距離に応じた自由空間での減衰量のデータに基づいて推定減衰量を算出し、算出された前記推定減衰量に基づいて前記子機との通信における通信レートの下限を設定する設定部を有する無線ＬＡＮアクセスポイント。
4. 前記通信レートと前記通信レートでの通信回数とが対応付けられた情報を蓄積する蓄積部をさらに有し、
   前記設定部は、前記蓄積された情報に基づいて前記子機との通信に使用する前記通信レートを設定する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線ＬＡＮアクセスポイント。
5. 無線ＬＡＮ通信機能を有する子機にパケットを送信する送信ステップと、
   前記子機からの前記パケットに対する応答を受信する受信ステップと、
   前記受信ステップにおいて受信した前記子機からの応答に応じて前記子機との通信における通信レートの下限を設定する設定ステップと、を有する通信エリア設定方法。
6. 前記子機はあらかじめ設定された通信エリアの境界に位置し、
   前記設定ステップにおいて、前記境界における前記通信レートの下限を設定する、請求項５に記載の通信エリア設定方法。
7. 無線ＬＡＮ通信機能を有する子機と通信可能な無線ＬＡＮアクセスポイントにおいて、
   あらかじめ設定された通信エリアに応じた自由空間での減衰量のデータに基づいて推定減衰量を算出し、算出された前記推定減衰量に基づいて前記子機との通信における通信レートの下限を設定する設定ステップを有する通信エリア設定方法。
8. 前記通信レートと前記通信レートでの通信回数とが対応付けられた情報を蓄積する蓄積ステップをさらに有し、
   前記設定ステップにおいて、前記蓄積された情報に基づいて前記子機との通信に使用する前記通信レートを設定する、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の通信エリア設定方法。

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