JP2016174336A - 無線通信システム及び無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】自動的に、少ないフレーム数で通信品質を測定し、ネットワークトポロジを再設定して、遮断物の影響が小さい経路での無線LAN通信を可能とする無線通信システム及び無線通信方法を提供する。
【解決手段】無線通信システム1は、ステーション機能15を有するハードAP10が、1又は複数の無線LANデバイス20で構成される第1の組み合わせの無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動してスキャン応答性を確認し、他の組み合わせの無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動してスキャン応答性を確認し、第1の組み合わせ及び他の組み合わせの中から、最も良いスキャン応答性を有する組み合わせの無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動する。
【選択図】図1

Description

本発明は無線通信システム及び無線通信方法に関する。
店舗内に無線ローカル・エリア・ネットワーク(以下、「LAN」と略す。)を構築することが行われている(特許文献1参照)。従来の店舗内無線LANでは、一般的に、有線LANに接続された1、2台のアクセスポイント(以下、「AP」と略す。)で全てのステーションを収容していた。また、ステーションとソフトAPとを同時に搭載することができる無線LANデバイスがある場合には、有線LANに至る経路として複数のネットワークトポロジを採ることができるが、ソフトAPを起動させる無線LANデバイスはあらかじめ決められていた。そして、このような店舗内無線LAN環境では、レイアウト変更等のタイミングで、ユーザが通信品質を考慮して手動で無線LANデバイスを設置し直す必要があった。
特開2014−193218号公報
店舗内に構築した無線LANでは、無線LANデバイスを新たに設置したり、商品陳列棚のレイアウトを変更したりしたときに、それまで通信品質に問題のなかった無線LAN通信が突如として遮断されることがあった。
また、無線の通信品質を測定する手段として、通信フレームのエラーレートを測定する手段等があるが、最終的には個々の無線LANデバイスで測定された通信品質のデータベースを一箇所に収集するためのやり取りが必要となり、システム全体としてフレーム数が多くなっていた。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、無線LANデバイスの新規設置や商品陳列棚のレイアウト変更などのタイミングにおいて、自動的に、少ないフレーム数で通信品質を測定し、ネットワークトポロジを再設定して、遮断物の影響が小さい経路での無線LAN通信を可能とする無線通信システム及び無線通信方法を提供することを目的とする。
本発明に係る無線通信システムは、ステーション機能を有するハードAPと、ソフトAP機能を有する複数の無線LANデバイスとを備え、ハードAPが、ハードAPに帰属する無線LANデバイスのソフトAPをスキャンし、ソフトAPのスキャン応答性の劣化を検出し、ハードAPに帰属する無線LANデバイスのソフトAP機能を停止し、1又は複数の無線LANデバイスで構成される第1の組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動し、第1の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認し、1又は複数の無線LANデバイスで構成される、第1の組み合わせとは異なる他の組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動し、他の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認し、第1の組み合わせ及び他の組み合わせの中から、最も良いスキャン応答性を有する組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動するものである。
本発明により、無線LANデバイスの新規設置や商品陳列棚のレイアウト変更などのタイミングにて、自動的に、少ないフレーム数で通信品質を測定し、ネットワークトポロジを再設定して、遮断物の影響が小さい経路での無線LAN通信を可能とする無線通信システム及び無線通信方法を提供することができる。
実施の形態1に係る無線通信システム1の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態1に係る無線通信方法を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態2に係る無線通信システム101の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態2に係る無線通信方法を説明するためのシーケンス図である。
(発明の実施の形態1)
次に、図面を参照して本実施の形態1に係る無線通信システムについて説明する。
本実施の形態1に係る無線通信システムは、ステーション機能とソフトAP機能とを同時に搭載する複数の無線LANデバイスと、ハードAPとがあるときに、ハードAPが自動的にスキャン応答性を計測して、経路上でソフトAPとなる無線LANデバイスを決定し、ネットワークトポロジを再設定するものである。
まず、本実施の形態1に係る無線通信システムの構成について説明する。
図1は本実施の形態1に係る無線通信システム1の概略構成を示すブロック図である。
無線通信システム1は、ハードAP10、4台の無線LANデバイス20A〜20Dなどを備えている。なお、本明細書では、後述する「ソフトAP」と区別するために、一般に「アクセスポイント」と呼ばれているハードウェアのアクセスポイントを「ハードAP」ということにする。
ハードAP10は、内部にデバイスデータベース11を備えている。デバイスデータベース11はネットワークトポロジ情報などを記憶する。
また、ハードAP10は、ソフトウェア機能としてのデバイス一元管理機能12を有する。ソフトウェア機能とは、ソフトウェアを起動することにより実現できる機能である。なお、図1では、各ソフトウェア機能を点線で表す。
デバイス一元管理機能12は、デバイス配下接続解除管理機能13、ソフトAP起動管理機能14及びステーション機能15を有する。また、ステーション機能15は、自動スキャン機能16及びスキャン結果判定機能17を有する。各機能の詳細については後の無線通信方法の説明で明らかにする。
また、ハードAP10には、有線LAN30が接続されている。
一方、無線LANデバイス20Aはソフトウェア機能としてのステーション機能21A及びアクセスポイント(ソフトAP)機能22Aを有する。このため、無線LANデバイス20Aは同時にステーション及びアクセスポイントになることができる。
また、ソフトAP機能22Aは、スキャン応答機能23A、配下接続解除機能24A及びソフトAP起動機能25Aを有する。
なお、4台の無線LANデバイス20A〜20Dは同様の構成を有しており、、無線LANデバイス20C、20Dの詳細な構成の図示及び無線LANデバイス20B〜20Dの構成の説明は省略する。
また、当初、つまり、無線LANデバイスの新規設置や商品陳列棚のレイアウト変更などのタイミング以前は、無線LANデバイス20A、20BはステーションとしてハードAP10に帰属し、無線LANデバイス20C、20Dはステーションとして無線LANデバイス20A、20BのソフトAPに帰属する。
なお、ハードAP10又は無線LANデバイス20A〜20Dが実現する各構成要素は、例えば、ハードAP10又は無線LANデバイス20A〜20Dが備える演算装置(図示せず)の制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、ハードAP10又は無線LANデバイス20A〜20Dは、記憶部(図示せず)に格納されたプログラムを主記憶装置(図示せず)にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現しても良い
上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、ハードAP10又は無線LANデバイス20A〜20Dに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。
また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってハードAP10又は無線LANデバイス20A〜20Dに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをハードAP10又は無線LANデバイス20A〜20Dに供給できる。
続いて、上述した無線通信システム1の動作、すなわち、無線通信方法について説明する。
図2は本実施の形態1に係る無線通信方法を説明するためのシーケンス図である。なお、図2では、無線LANデバイス20A〜20Dを区別するために、無線LANデバイスA〜Dと記載している。
無線通信システム1では、当初、ハードAP10は、アクセスポイントとして機能するのに加えて、ソフトウェア機能としてのステーション機能15が起動した状態にある。また、無線LANデバイス20A、20Bは、ステーション機能21A、21B及びソフトAP機能22A、22Bが起動した状態にあり、無線LANデバイス20C、20Dは、ステーション機能が起動し、ソフトAP機能が停止した状態にある。
また、上述したように、無線LANデバイス20A、20BはステーションとしてハードAP10に帰属し、無線LANデバイス20C、20Dはステーションとして無線LANデバイス20A、20BのソフトAPに帰属している。
そして、ハードAP10の自動スキャン機能16は、無線LANデバイス20A、20BのソフトAPに対して、一定周期で、又は、任意のタイミングでスキャンを行って、無線LANデバイス20A、20Bからの応答性を確認する(ステップS10)。なお、ハードAP10のスキャンに対しては、無線LANデバイス20A、20Bのスキャン応答機能23A、23Bが応答する。
そして、ハードAP10のスキャン結果判定機能17は、無線LANデバイス20Aまたは無線LANデバイス20Bからの応答性が劣化したことを確認する(ステップS20)と、デバイス配下接続解除管理機能13が無線LANデバイス20A、20Bに対してデバイス配下接続解除要求を出力する(ステップS30)。無線LANデバイス20Aまたは無線LANデバイス20Bからの応答性が劣化するのは、例えば、無線LANデバイスの新規に設置したり、商品陳列棚のレイアウトを変更したりしたタイミングである。
そして、無線LANデバイス20A、20Bの配下接続解除機能24A、24Bはそれぞれ配下の無線LANデバイス20C、20Dとの接続を解除する(ステップS40)。
ステップS40の後、4つの無線LANデバイス20A〜20Dは、ステーション機能21が起動し、ソフトAP機能22が停止した状態となる。
そして、無線LANデバイス20A、20Bは、ハードAP10に対して、デバイス配下接続解除応答を出力する(ステップS50)。
ハードAP10は、無線LANデバイス20A、20Bからのデバイス配下接続解除応答を受信する(ステップS60)と、ネットワークトポロジ1を適用する(ステップS70)。
そして、ハードAP10のソフトAP起動管理機能14が、無線LANデバイス20Aに対してソフトAP起動要求を出力する(ステップS80)。
そして、無線LANデバイス20AのソフトAP起動機能25Aは、ソフトAP機能22Aを起動し、無線LANデバイス20Aのステーション機能21A及びソフトAP機能22Aが起動した状態となる。なお、無線LANデバイス20B〜20Dは、ステーション機能21が起動し、ソフトAP機能22が停止した状態のままである。
そして、無線LANデバイス20Aは、ハードAP10に対して、ソフトAP起動応答を出力する(ステップS90)。
そして、ハードAP10の自動スキャン機能16が、ソフトAP機能22Aが起動している無線LANデバイス20Aに対してスキャンを行い(ステップS100)、ネットワークトポロジ1における無線LANデバイス20Aからの応答性を確認する(ステップS110)。なお、応答性の確認は、無線LANデバイスに対して、単位時間当たり固定回のスキャンを発行して、その応答割合(応答回数/試行回数)をデータベース化するものである。また、応答性の確認には、応答割合の代わりに、無線LANデバイスにおける受信強度の平均値を用いても良い。
これにより、ハードAP10と無線LANデバイス20Aとの間の通信品質を確認することができる。
そして、ハードAP10は、無線LANデバイス20AのソフトAP機能22Aを停止させる(図示せず)。
同様に、ハードAP10は、他のネットワークトポロジを適用して、無線LANデバイス20A〜20Dからの応答性を確認する(ステップS120)。なお、他のネットワークトポロジには、ネットワークトポロジ1と同様に1台の無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動して当該無線LANデバイス20からの応答性を確認するものもあるし、複数台の無線LANデバイス20のソフトAP機能22を同時に起動して当該複数台の無線LANデバイス20からの応答性(複数台の無線LANデバイスの応答割合の平均値、又は、複数台の無線LANデバイスにおける受信強度の平均値)を確認するものもある。
また、ネットワークトポロジ1と他のネットワークトポロジとでは、ソフトAP機能22を起動する1又は複数台の無線LANデバイス20の組み合わせが異なっている。例えば、ネットワークトポロジ2では無線LANデバイス20BのAP機能22Bを起動し、ネットワークトポロジ3では無線LANデバイス20C、20DのAP機能22を起動し、ネットワークトポロジ4では無線LANデバイス20A〜20DのAP機能22を起動する。このため、ハードAP10は、4台の無線LANデバイス20の中から1乃至4台の無線LANデバイス20を選択する組み合わせの数のネットワークトポロジを適用することができる。
また、ステップS120に係る動作自体は、ステップS70〜ステップS110に係る動作と同様の動作の繰り返しであって、ここでは図示及び説明を省略する。
そして、ハードAP10のスキャン結果判定機能17が、全てのネットワークトポロジの中から、応答性(応答割合、応答割合の平均値、又は、受信強度の平均値)が最も高いネットワークトポロジを抽出し、ハードAP10が当該ネットワークトポロジでソフトAP機能22を起動させた1又は複数台の無線LANデバイス20に対して、再度ソフトAP起動要求を出力して、ステーション機能21及びソフトAP機能22が起動した状態とする(ステップS140)。
このとき、ステーション機能21が起動し、ソフトAP機能22が停止した状態のままの他の無線LANデバイス20は、ステーション機能21及びソフトAP機能22が起動した状態になった無線LANデバイス20、又は、ハードAP10に帰属させる。
そして、ステップS10に戻る。
このような構成により、無線LANデバイスの新規設置や商品陳列棚のレイアウト変更などのタイミングにて、自動的に、少ないフレーム数で通信品質を測定し、ネットワークトポロジを再設定して、遮断物の影響が小さい経路での無線LAN通信が可能となる。また、このときに新たなハードウェアを設置する必要はない。
なお、本実施の形態1に係る無線通信システムでは、通信品質調査のための各ネットワークトポロジに対するスキャンを、ハードAP10のデバイス一元管理機能12から発行していたが、無線LANデバイス20のステーションを含む全てのステーションから発行して、その応答結果を各ステーションに蓄積し、デバイス一元管理機能12が後で収集するようにしても良い。
以上、説明したように、本実施の形態1に係る無線通信システム1は、ステーション機能15を有するハードAP10と、ソフトAP機能22を有する複数の無線LANデバイス20A〜20Dとを備え、ハードAP10が、ハードAP10に帰属する無線LANデバイス20A、20BのソフトAPをスキャンし、ソフトAPのスキャン応答性の劣化を検出し、ハードAP10に帰属する全ての無線LANデバイス20A〜20DのソフトAP機能22を停止し、1又は複数の無線LANデバイス20で構成される第1の組み合わせの無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動し、第1の組み合わせの無線LANデバイス20のスキャン応答性を確認し、1又は複数の無線LANデバイス20で構成される、第1の組み合わせとは異なる他の組み合わせの無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動し、他の組み合わせの無線LANデバイス20のスキャン応答性を確認し、第1の組み合わせ及び他の組み合わせの中から、最も良いスキャン応答性を有する組み合わせの無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動するものである。
また、本実施の形態1に係る無線通信方法は、ステーション機能15を有するハードAP10が、ハードAP10に帰属する無線LANデバイス20A、20BのソフトAPをスキャンするステップS10と、ソフトAPのスキャン応答性の劣化を検出するステップS20と、ハードAP10に帰属する無線LANデバイス20のソフトAP機能22Aを停止するステップS30〜S60と、1又は複数の無線LANデバイス20で構成される第1の組み合わせの無線LANデバイス20のソフトAP機能22を起動するステップS70〜S90と、第1の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認するステップS100〜S110と、1又は複数の無線LANデバイスで構成される、第1の組み合わせとは異なる他の組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能22を起動するステップS120と、他の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認するステップS120と、第1の組み合わせ及び他の組み合わせの中から、最も良いスキャン応答性を有する組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能22を起動するステップS130とを有するものである。
(発明の実施の形態2)
なお、本発明は上記実施の形態1に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
本実施の形態2に係る無線通信システムは、無線LANデバイスとしてWi-Fi Direct(登録商標)デバイスを用いたものである。
図3は本実施の形態2に係る無線通信システム101の概略構成を示すブロック図である。図3でもソフトウェア機能を点線で表す。
本実施の形態2に係る無線通信システム101では、ハードAP110、Wi-Fi Directデバイス120A、120B、無線LANデバイス120C、120Dなどを備える。そして、ハードAP110のソフトウェア機能であるデバイス一元管理機能112は、Group Owner(以下、「GO」と略す。)起動機能114、ステーション機能115などを有する。また、ステーション機能115は、自動Discovery機能116、Discovery結果判定機能117を有する。
また、Wi-Fi Directデバイス120AはGO機能122Aなどを有する。GO機能122Aは、Discovery機能123A、配下接続解除機能124A、GO起動機能125Aを有する。
図4は本実施の形態2に係る無線通信方法を説明するためのシーケンス図である。図4でも、Wi-Fi Directデバイス120A、120B、無線LANデバイス120C、120Dをそれぞれ、Wi-Fi DirectデバイスA、B、無線LANデバイスC、Dと記載している。
無線通信システム1では、当初、Wi-Fi Directデバイス120A、120Bは、ステーション機能121A、121B及びGO機能122A、122Bが起動した状態にあり、無線LANデバイス120C、120Dは、ステーション機能が起動し、GO機能が停止した状態にある。
そして、無線LANデバイスからの応答性が劣化したとき(ステップS210、S220)に、Wi-Fi Directデバイス120A、120Bの配下接続解除機能124A、124Bはそれぞれ配下の無線LANデバイス120C、120Dとの接続を解除し、全デバイスはWi-Fi Discoveryステータス、すなわち、ステーション機能が起動し、GO機能が停止した状態になる(ステップS230〜S260)。
そして、ネットワークトポロジ1を適用して(ステップS270)、Wi-Fi Directデバイス120AのGO機能122Aを起動し(ステップS280、S290)、Discoveryの応答性を確認する(ステップS300)。同様に、他のネットワークトポロジを適用して、Wi-Fi Directデバイス120A、120B又は無線LANデバイスのGO機能122を起動し、Discoveryの応答性を確認する(ステップS320)。そして、応答性が最も高いネットワークトポロジを抽出し、当該ネットワークトポロジに対応するWi-Fi Directデバイス120A、120B又は無線LANデバイスのGO機能122を起動させる(ステップS330)。
このように、本実施の形態2に係る無線通信システム又は無線通信方法は、ハードAP110、Wi-Fi Directデバイス120A、120B及び無線LANデバイス120C、120Dを備え、自動的に、少ないフレーム数で通信品質を測定し、ネットワークトポロジを再設定して、遮断物の影響が小さい経路での無線LAN通信が可能となるものである。
1、101 無線通信システム
10、110 ハードAP
12、112 デバイス一元管理機能
15、115 ステーション機能
20、120C、120D 無線LANデバイス
21、121 ステーション機能
22 ソフトAP機能
30、130 有線LAN
120A、120B Wi-Fi Directデバイス
122 Group Owner機能

Claims (3)

  1. ステーション機能を有するハードAPと、ソフトAP機能を有する複数の無線LANデバイスとを備えた無線通信システムであって、
    前記ハードAPが、
    前記ハードAPに帰属する無線LANデバイスのソフトAPをスキャンし、
    前記ソフトAPのスキャン応答性の劣化を検出し、
    前記ハードAPに帰属する無線LANデバイスのソフトAP機能を停止し、
    1又は複数の無線LANデバイスで構成される第1の組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動し、
    前記第1の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認し、
    1又は複数の無線LANデバイスで構成される、前記第1の組み合わせとは異なる他の組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動し、
    前記他の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認し、
    前記第1の組み合わせ及び前記他の組み合わせの中から、最も良いスキャン応答性を有する組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動する
    無線通信システム。
  2. ステーション機能を有するハードAPが、
    前記ハードAPに帰属する無線LANデバイスのソフトAPをスキャンするステップと、
    前記ソフトAPのスキャン応答性の劣化を検出するステップと、
    前記ハードAPに帰属する無線LANデバイスのソフトAP機能を停止するステップと、
    1又は複数の無線LANデバイスで構成される第1の組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動するステップと、
    前記第1の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認するステップと、
    1又は複数の無線LANデバイスで構成される、前記第1の組み合わせとは異なる他の組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動するステップと、
    前記他の組み合わせの無線LANデバイスのスキャン応答性を確認するステップと、
    前記第1の組み合わせ及び前記他の組み合わせの中から、最も良いスキャン応答性を有する組み合わせの無線LANデバイスのソフトAP機能を起動するステップと
    を有する無線通信方法。
  3. 請求項2記載の無線通信方法の各ステップを前記ハードAPに実行させるためのプログラム。
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