JP2017200233A - ビーコンの待ち受けを制御するアクセスポイント、無線端末、プログラム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクセスポイントは、第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、無線端末と通信する無線LAN通信手段と、現時刻から、使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報を算出する時間差算出手段と、第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、時間差情報とを含むポインタ信号を生成するポインタ信号生成手段と、ポインタ信号を、無線端末へ送信するポインタ信号通信手段とを有する。無線端末は、ポインタ信号の受信後、時間差情報の時間が経過するタイミングで、当該ポインタ信号の受信後その時間差が経過するタイミングで、当該使用チャネルのビーコンを待ち受ける。
【選択図】図4
Description
「アクティブスキャン方式」とは、無線端末が、プローブリクエストをアクセスポイントへ向けて同報的に送信し、アクセスポイントからプローブレスポンスを受信することによって、アクセスポイントを発見する。
「パッシブスキャン方式」とは、アクセスポイントが、ビーコンを周期的に同報的に送信し、無線端末がそのビーコンを受信することによって、アクセスポイントを発見する。
尚、ビーコン、プローブリクエスト及びプローブレスポンスは、アクセスポイントと無線端末との間でやりとりされる管理用制御信号の一種である。
100msec×10チャネル=1sec
無線端末2が、電池で動作する携帯電話機やスマートフォンである場合、このような待受時間をできる限り短くすることは、消費電力を抑制する観点から有効である。
2.4GHz帯の1チャネル当たりのアクティブスキャン=約15ms
5GHz帯の1チャネル当たりのパッシブスキャン=約100ms
2.4GHz帯の全13チャネルと5GHz帯の全19チャネルのサーチ時間
=(15ms×13ch)+(100ms×19ch)=2,095ms
無線端末における信号の送信電力=200mW(仮定)
無線端末における信号の受信電力=40mW(仮定)
プローブリクエストのデータサイズ=300byte(仮定)
プローブリクエストのデータレート=6Mbps(仮定)
送信に要する時間=(300byte×8bit)÷(6×106bps)=400×10-6s
プローブリクエストの送信に要するエネルギー量
=200mW×(送信に要する時間)
=200mW×(400×10-6s)
=80×10-6[J]
また、「プローブレスポンスの待受受信に要するエネルギー量」は、以下のように算出される。
プローブレスポンスの待受受信に要するエネルギー量
=40mW×15ms
=600×10-6[J]
最終的に、アクティブスキャン方式によれば、「1チャネル当たりのエネルギー量」は、以下のように算出される。
アクティブスキャン方式の1チャネル当たりのエネルギー量
=80+600
=680[μJ]
ビーコンの待受時間(1チャネル当たり)=100ms
ビーコンの待受受信に要するエネルギー量
=40mW×100ms
=4000[μJ]
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、無線端末と通信する無線LAN通信手段と、
現時刻から、使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報を算出する時間差算出手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、時間差情報とを含むポインタ信号を生成するポインタ信号生成手段と、
ポインタ信号を、無線端末へ送信するポインタ信号通信手段と
を有し、
無線端末に、ポインタ信号の受信後、時間差情報の時間が経過するタイミングで、当該使用チャネルのビーコンを待ち受けさせる
ことを特徴とする。
ポインタ信号通信手段は、第2の周波数帯域における特定チャネルを用いて、ポインタ信号を無線端末へ送信することも好ましい。
第1の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく5GHz帯又は2.4GHz帯であり、
第2の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく2.4GHz帯又は5GHz帯である
ことも好ましい。
ポインタ信号生成手段は、ポインタ信号に、使用チャネル情報及びネットワーク識別子と時間差情報との組を複数含め、各組に時間差情報を対応付けており、
無線端末に、次回のビーコンまでの時間差情報が最も短い使用チャネルから順に、当該使用チャネルのビーコンを待ち受けさせることも好ましい。
ポインタ信号通信手段は、ポインタ信号を周期的に送信するパッシブ方式か、又は、無線端末から当該アクセスポイントに対するポインタリクエストを受信した際にポインタ信号を送信するアクティブ方式を有することも好ましい。
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、アクセスポイントと通信する無線LAN通信手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、現時刻から、使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報とを含むポインタ信号を受信するポインタ信号受信手段と
を有し、
無線LAN通信手段は、ポインタ信号の受信後、時間差情報の時間が経過するタイミングで、ポインタ信号に含まれる使用チャネル情報及びネットワーク識別子に基づいて、第1の周波数帯域における接続目的のアクセスポイントからのビーコン、又は、プローブリクエストの送信後のプローブレスポンスを待ち受ける
ことを特徴とする。
無線LAN通信手段は、ポインタ信号に含まれた時間差情報に基づいて、当該ポインタ信号の受信後その時間差が経過するタイミングまで、スリープ状態に移行することも好ましい。
ポインタ信号の特定チャネルを予め記憶する特定チャネル記憶手段を有し、
ポインタ信号受信手段は、第2の周波数帯域における特定チャネルを用いて、ポインタ信号を受信することも好ましい。
第1の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく5GHz帯又は2.4GHz帯であり、
第2の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく2.4GHz帯又は5GHz帯である
ことも好ましい。
ポインタ信号には、使用チャネル情報及びネットワーク識別子と時間差情報との組を複数含め、各組に時間差情報が対応付けられており、
無線LAN通信手段は、次回のビーコンまでの時間差情報が最も短い使用チャネルから順に、当該使用チャネルのビーコンを待ち受けることも好ましい。
ポインタ信号受信手段は、ポインタ信号を待ち受けるパッシブ方式か、又は、アクセスポイントへポインタリクエストを送信した後にポインタ信号を待ち受けるアクティブ方式を有することも好ましい。
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、無線端末と通信する無線LAN通信手段と、
現時刻から、使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報を算出する時間差算出手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、時間差情報とを含むポインタ信号を生成するポインタ信号生成手段と、
ポインタ信号を、無線端末へ送信するポインタ信号通信手段と
してコンピュータを機能させ、
無線端末に、ポインタ信号の受信後、時間差情報の時間が経過するタイミングで、当該使用チャネルのビーコンを待ち受けさせる
ことを特徴とする。
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、アクセスポイントと通信する無線LAN通信手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、現時刻から、使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報とを含むポインタ信号を受信するポインタ信号受信手段と
してコンピュータを機能させ、
無線LAN通信手段は、ポインタ信号の受信後、時間差情報の時間が経過するタイミングで、ポインタ信号に含まれる使用チャネル情報及びネットワーク識別子に基づいて、第1の周波数帯域における接続目的のアクセスポイントからのビーコン、又は、プローブリクエストの送信後のプローブレスポンスを待ち受ける
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする。
無線端末とアクセスポイントとは、第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて通信するものであり、
アクセスポイントが、第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、現時刻から、使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報とを含むポインタ信号を、無線端末へ送信する第1のステップと、
無線端末が、ポインタ信号の受信後、時間差情報の時間が経過するタイミングで、当該使用チャネルのビーコンを待ち受ける第2のステップと
を有することを特徴とする。
無線LAN通信部101は、第1の変復調部131とアクセスネットワーク側通信インタフェース14との間で、IEEE802.11に基づくプロトコル制御を実行する。即ち、無線LAN通信部101は、無線LANの第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、無線端末2と通信する。また、無線LAN通信部101は、アクティブスキャン方式に基づくプローブリクエストを検出した場合、その旨を、プローブレスポンス返信部102へ出力する。更に、無線LAN通信部101は、プローブレスポンス返信部102から出力されたプローブレスポンスと、ビーコン送信部103から出力されたビーコンとを、無線端末2へ送信する。
ポインタ信号生成部112は、第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びSSIDを含むポインタ信号を生成する。尚、ポインタ信号は、アクセスポイント自身の使用チャネル及びSSIDに限られず、他のアクセスポイントの使用チャネル情報及びSSIDを含むものであってもよい。生成されたポインタ信号は、ポインタ信号通信部111へ出力される。
ポインタ信号通信部111は、ポインタ信号を、第2の周波数帯域における特定チャネルを用いて、第2の変復調部132及びアンテナ122を介して、無線端末2へ送信する。ポインタ信号も、ビーコンと同様に、約100ms毎に周期的に、CSMA/CA方式で送信される。
アクセスポイント1は、オプション的に、時間差算出部113を更に含むものであってもよい。時間差算出部113は、現時刻から、使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報を算出する。算出された時間差情報は、ポインタ信号生成部112へ出力される。ポイント信号生成部112が、その時間差情報をポインタ信号に含めることによって、その時間差情報は、無線端末2へ送信される。これによって、無線端末2は、使用チャネルにおける次回のビーコン受信を待機すべきタイミングを知ることができる。
特定チャネル記憶部212は、ポインタ信号の特定チャネルを予め記憶している。即ち、ポインタ信号の周波数チャネルは、無線端末2にとって既知である。尚、特定チャネル記憶部212は、特定チャネル情報毎に、有効期限を付与して記憶することも好ましい。
ポインタ信号通信部211は、特定チャネル記憶部212に記憶された第2の周波数帯域における特定チャネルを介して、ポインタ信号を受信する。尚、ポインタ信号通信部211は、有効期限が経過した特定チャネルにおけるポインタ信号を受信しないようにする。
受信待機制御部213は、ポインタ信号に含まれる使用チャネル情報及びSSIDに基づいて、第1の周波数帯域における接続目的のアクセスポイントからのビーコン、又は、プローブリクエストの送信後のプローブレスポンスを待ち受けるべく制御する。
アクセスポイントからのポインタ信号の送信周期=100ms毎
アクセスポイントからのビーコンの送信周期=100ms毎
従来技術によれば、以下のように算出される。
全ての使用チャネルを探索する時間=最大2,095ms
接続目的のアクセスポイントを発見する平均時間=2,095ms÷2=1047.5ms
これに対し、本発明によれば、以下のように算出される。
接続目的のアクセスポイントを発見する最大時間=100ms+100ms=200ms
尚、本発明について、ポインタリクエスト及びプローブリクエストを用いた場合、アクセスポイントから5msでそれぞれの応答がされるとすると、5ms+5ms=10msとなる。
従来技術によれば、全ての使用チャネルを探索する時間(最大2,095ms)は、無線LAN通信機能を起動状態を維持しなければならない。
これに対し、本発明によれば、100msだけポインタ信号通信部を起動させ、その間に、接続目的となるアクセスポイントからポインタ信号を受信できなかった場合、スリープモードへ移行することができる。又は、無線端末は、ポインタリクエストをアクセスポイントへ送信することによって、ポインタ信号を受信することができ、この場合にも、15ms程度でスリープモードへ移行することができる。これは、無線端末における消費エネルギー量の観点からも有効である。
無線LANにおける2.4GHz帯では、例えば1チャネルから13チャネルまでの設定が可能である。しかしながら、チャネル間干渉が生じないように設定しようとすると、チャネル1、6、11のように3チャネルのみしか設定できない。従って、本発明によれば、ポインタ信号の特定チャネルに2.4GHz帯を用いる場合、例えば1、6、11チャネルのいずれかを用いることとする。ポインタ信号には、5GHz帯における使用チャネル情報及びSSIDが含まれているために、無線端末2は、2.4GHz帯の1、6、11チャネルのみでポインタ信号を受信することによって、5GHz帯のアクセスポイントの使用チャネルを知ることができる。
従来技術によれば、無線端末が、アクセスポイントに対して、2.4GHz帯の全13チャネルをアクティブスキャンし、5GHz帯の全19チャネルをパッシブスキャンするとする。この場合、全てのチャネルのスキャンにおける消費エネルギー量は、以下のように算出される。
680μJ×13ch+4,000μJ×19ch=84,840μJ
これに対し、本発明によれば、ポインタの待受受信に100ms、ビーコンの待受受信に100msしか要しないために、消費エネルギー量は、以下のように算出される。
40mW×200ms=8,000μJ
そのように考えると、本発明の消費エネルギー量は、従来技術と比較して、10分の1となる。
ポインタリクエストのデータサイズ=300byte(仮定:プローブリクエスト同様)
ポインタ信号の待受時間=15ms
この場合、アクティブ方式の1チャネル当たりのエネルギー量680μJしか更に消費しない。接続目的のSSIDのアクセスポイントが存在しない場合であって且つ全てのチャネルをスキャンし場合、従来技術における84,840μJの消費エネルギー量と比較して、極めて低減化されていることが理解できる。
(アクセスポイント) (使用チャネル)(SSID)
AP1 CH-A ID-AP1
AP2 CH-B ID-AP2
AP3 CH-C ID-AP3
また、無線端末2の接続目的のアクセスポイントのSSIDは、ID-AP2及びID-AP3であったとする。このとき、無線端末2は、図8のように周波数チャネルを切り替えて信号を受信することでアクセスポイントAP2,AP3からのビーコンを受信することができる。周波数チャネルCH-B,CH-Cによってポインタ信号の受信待機時間はそれぞれ100msであるが、ビーコンを受信したタイミングで、次の使用チャネルにおけるビーコンの待ち受けへ切り替えることができる。ビーコンは100ms毎に送信されるので、チャネルCH-XとCH-BとCH-Cとにおける信号の受信待機時間の合計は、最大300msとなる。
ポインタ信号の受信待機時間=100ms
ビーコンの受信待機時間=100ms
100ms+100ms=200ms
アクセスポイントからのビーコンの送信タイミングまでの時間差(最大100ms)がある場合、その間、スリープモードへ移行することによって消費エネルギー量を低減させることができる。また、アクティブ方式を、ポインタ信号(ポインタリクエストの送信)とプローブレスポンス(プローブリクエストの送信)とに適用することによって、アクセスポイントの探索時間を更に短縮することができる。
無線端末は、ポインタ信号の特定チャネルを予め記憶している。例えば、アクセスポイントを設置した通信事業者によって、ポインタ信号の特定チャネルが一意に決定され、各無線端末2に設定されるものであってもよい。例えば、ユーザ自身によって又は通信事業者からの制御信号によって設定することができる。
101 無線LAN通信部
102 プローブレスポンス返信部
103 ビーコン送信部
111 ポインタ信号通信部
112 ポインタ信号生成部
113 時間差算出部
114 特定チャネル変更検出部
115 特定チャネル変更受信部
121、122 アンテナ
131、132 変復調部
14 アクセスネットワーク側通信インタフェース
2 無線端末
201 無線LAN通信部
202 プローブリクエスト送信部
203 ビーコン待受部
211 ポインタ信号通信部
212 特定チャネル記憶部
213 受信待機制御部
214 特定チャネル問合せ部
215 無線WAN通信部
221、222、223 アンテナ
231、232、233 変復調部
3 ポインタ管理サーバ
4 基地局
Claims (14)
- 無線端末と無線LAN(Local Area Network)を介して通信するアクセスポイントにおいて、
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、無線端末と通信する無線LAN通信手段と、
現時刻から、前記使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報を算出する時間差算出手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、前記時間差情報とを含むポインタ信号を生成するポインタ信号生成手段と、
前記ポインタ信号を、前記無線端末へ送信するポインタ信号通信手段と
を有し、
前記無線端末に、前記ポインタ信号の受信後、前記時間差情報の時間が経過するタイミングで、当該使用チャネルのビーコンを待ち受けさせる
ことを特徴とするアクセスポイント。 - 前記ポインタ信号通信手段は、第2の周波数帯域における特定チャネルを用いて、前記ポインタ信号を前記無線端末へ送信する
ことを特徴とする請求項1に記載のアクセスポイント。 - 第1の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく5GHz帯又は2.4GHz帯であり、
第2の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく2.4GHz帯又は5GHz帯である
ことを特徴とする請求項2に記載のアクセスポイント。 - 前記ポインタ信号生成手段は、前記ポインタ信号に、使用チャネル情報及びネットワーク識別子と前記時間差情報との組を複数含め、各組に時間差情報を対応付けており、
前記無線端末に、次回のビーコンまでの時間差情報が最も短い使用チャネルから順に、当該使用チャネルのビーコンを待ち受けさせる
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアクセスポイント。 - 前記ポインタ信号通信手段は、前記ポインタ信号を周期的に送信するパッシブ方式か、又は、前記無線端末から当該アクセスポイントに対するポインタリクエストを受信した際に前記ポインタ信号を送信するアクティブ方式を有する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のアクセスポイント。 - アクセスポイントと無線LANを介して通信する無線端末において、
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、アクセスポイントと通信する無線LAN通信手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、現時刻から、前記使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報とを含むポインタ信号を受信するポインタ信号受信手段と
を有し、
前記無線LAN通信手段は、前記ポインタ信号の受信後、前記時間差情報の時間が経過するタイミングで、前記ポインタ信号に含まれる使用チャネル情報及びネットワーク識別子に基づいて、第1の周波数帯域における接続目的のアクセスポイントからのビーコン、又は、プローブリクエストの送信後のプローブレスポンスを待ち受ける
ことを特徴とする無線端末。 - 前記無線LAN通信手段は、前記ポインタ信号に含まれた前記時間差情報に基づいて、当該ポインタ信号の受信後その時間差が経過するタイミングまで、スリープ状態に移行することを特徴とする請求項6に記載の無線端末。
- 前記ポインタ信号の特定チャネルを予め記憶する特定チャネル記憶手段を有し、
前記ポインタ信号受信手段は、第2の周波数帯域における特定チャネルを用いて、前記ポインタ信号を受信する
ことを特徴とする請求項6又は7に記載の無線端末。 - 第1の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく5GHz帯又は2.4GHz帯であり、
第2の周波数帯域は、IEEE802.11に基づく2.4GHz帯又は5GHz帯である
ことを特徴とする請求項8に記載の無線端末。 - 前記ポインタ信号には、使用チャネル情報及びネットワーク識別子と前記時間差情報との組を複数含め、各組に時間差情報が対応付けられており、
前記無線LAN通信手段は、次回のビーコンまでの時間差情報が最も短い使用チャネルから順に、当該使用チャネルのビーコンを待ち受ける
ことを特徴とする請求項6から9のいずれか1項に記載の無線端末。 - 前記ポインタ信号受信手段は、前記ポインタ信号を待ち受けるパッシブ方式か、又は、前記アクセスポイントへポインタリクエストを送信した後に前記ポインタ信号を待ち受けるアクティブ方式を有する
ことを特徴とする請求項6から10のいずれか1項に記載の無線端末。 - 無線端末と無線LANを介して通信するアクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、無線端末と通信する無線LAN通信手段と、
現時刻から、前記使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報を算出する時間差算出手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、前記時間差情報とを含むポインタ信号を生成するポインタ信号生成手段と、
前記ポインタ信号を、前記無線端末へ送信するポインタ信号通信手段と
してコンピュータを機能させ、
前記無線端末に、前記ポインタ信号の受信後、前記時間差情報の時間が経過するタイミングで、当該使用チャネルのビーコンを待ち受けさせる
ことを特徴とするアクセスポイント用のプログラム。 - アクセスポイントと無線LANを介して通信する無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて、アクセスポイントと通信する無線LAN通信手段と、
第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、現時刻から、前記使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報とを含むポインタ信号を受信するポインタ信号受信手段と
してコンピュータを機能させ、
前記無線LAN通信手段は、前記ポインタ信号の受信後、前記時間差情報の時間が経過するタイミングで、前記ポインタ信号に含まれる使用チャネル情報及びネットワーク識別子に基づいて、第1の周波数帯域における接続目的のアクセスポイントからのビーコン、又は、プローブリクエストの送信後のプローブレスポンスを待ち受ける
ようにコンピュータを機能させることを特徴とする無線端末用のプログラム。 - 無線端末が、無線LANを介してアクセスポイントを発見するアクセスポイント発見方法において、
前記無線端末と前記アクセスポイントとは、第1の周波数帯域における所定の使用チャネルを用いて通信するものであり、
前記アクセスポイントが、第1の周波数帯域における使用チャネル情報及びネットワーク識別子と、現時刻から、前記使用チャネルにおける次回のビーコンの送信時刻までの時間差情報とを含むポインタ信号を、前記無線端末へ送信する第1のステップと、
前記無線端末が、前記ポインタ信号の受信後、前記時間差情報の時間が経過するタイミングで、当該使用チャネルのビーコンを待ち受ける第2のステップと
を有することを特徴とするアクセスポイント発見方法。
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