JP3886445B2

JP3886445B2 - Wireless LAN access point and method of operating the same

Info

Publication number: JP3886445B2
Application number: JP2002344761A
Authority: JP
Inventors: 了篠崎
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP2004180037A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮアクセスポイント及びその動作方法に関し、特に、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線ＬＡＮ技術は、コンピュータネットワークを形成する有力な手段の一つである。無線ＬＡＮ技術の使用は、ＬＡＮに接続される端末の配置の自由度を高める。更に、運用によっては、無線ＬＡＮ技術は、不特定多数の端末をインターネットに接続する環境を提供することができる。これらの利点から、無線ＬＡＮ技術の普及が進んでいる。
【０００３】
無線ＬＡＮ技術では、無線ＬＡＮアクセスポイント（親局）及び無線ＬＡＮアダプタ（子局）が使用される。無線ＬＡＮを利用する端末には、無線ＬＡＮアダプタが接続される。無線ＬＡＮアダプタが接続された端末は、無線ＬＡＮアクセスポイントを介して、ＬＡＮにアクセスすることが可能である。
【０００４】
無線ＬＡＮアクセスポイント（親局）及び無線ＬＡＮアダプタの間の通信のプロトコルは、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）８０２．１１委員会によって標準化されている。無線ＬＡＮアクセスポイント（親局）及び無線ＬＡＮアダプタ（子局）は、ＩＥＥＥ８０２．１１に定められたプロトコルに従って、相互に通信を行う。
【０００５】
同委員会は、周波数が２．４ＧＨｚ帯にある搬送波を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ｂという規格と、周波数が５ＧＨｚ帯にある搬送波を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａという規格とを標準化している。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂによる通信の伝送レートは、最大１１Ｍｂｐｓであり、ＩＥＥＥ８０２．１１ａによる通信の伝送レートは、最大５４Ｍｂｐｓである。
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのいずれについても、無線ＬＡＮ技術で問題になるのは、使用可能なチャネルの数が少ないことである。
【０００７】
まず、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂについて考察すると、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂには、日本国内では、合計で１４のチャネルの使用が許可されている。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに規定されているチャネルの周波数は５ＭＨｚ間隔である一方で、伝送通信に要する無線信号の周波数占有帯域幅はこの３〜４倍程度であるため、チャネル間の干渉を避けるためには隣接するエリアでは、数チャネル分以上の間隔を空けて使用しなければならない。例えば、第１乃至第４無線ＬＡＮアクセスポイントが近接して設けられている場合を考える。第１無線ＬＡＮアクセスポイントが第１チャネルを使用する場合、第２乃至第４無線ＬＡＮアクセスポイントが使用するチャネルは、それぞれ第５チャネル、第９チャネル、第１３チャネルに制限される。このように、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂでは、実質的に使用可能なチャネルの数は４程度である。
【０００８】
一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ａについては、日本国内では、そもそも規格により４チャネルの使用しか許可されていない。ＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、各チャネルの周波数が２０ＭＨｚ間隔で変調方式の違いもあり、周波数が最近接するチャネルを隣接するエリア内で使用しても干渉の問題は無いものの、選べるチャネル数は４に限られる。
【０００９】
ＩＥＥＥ８０２．１１ｂとＩＥＥＥ８０２．１１ａのいずれについても、使用可能なチャネル数が少ないことは、多数の無線ＬＡＮアクセスポイントが近接して設けられる場合に問題になる。使用可能なチャネル数が少ないことは、多数の無線ＬＡＮアクセスポイントが近接して設けられたときに、無線ＬＡＮアクセスポイントが相互に干渉しないようにチャネルを選択することを困難にする。
【００１０】
無線ＬＡＮアクセスポイントの相互の干渉は、通信サービス品質（ＱｏＳ）の低下、より具体的には、通信速度の低下を招くため好ましくない。ＩＥＥＥ８０２．１１では、ＣＳＭＡ−ＣＡという多元接続方式が採用されている。従って、パケットを送信しようとするときに干渉波の存在が検出されると、ランダムな時間だけ該パケットの送信が遅らせられ、通信速度が遅くなる。更に、干渉によってパケットが壊れた場合には、壊れたパケットが再送される。このため、干渉の発生は、通信速度を低下させる。このような干渉の問題を無線ＬＡＮアクセスポイントのチャネルの設定の最適化によって回避することは、困難である。
【００１１】
特許文献１は、局間の電波干渉を低減するために、親局の送受信装置に無指向性アンテナを使用し、子局の送受信装置に、指向性アンテナを使用する技術を開示している。子局から親局への送信の際に必要とされる方向以外に不要な電波が放射されることを避けられ、これにより、電波の干渉が抑制される。しかし、特許文献１に開示された技術は、無線ＬＡＮアクセスポイント（親局）相互の干渉については、何ら効果はない。
【００１２】
【特許文献１】
特開平８−８４１４８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を回避する技術を提供することにある。
本発明の他の目的は、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を回避しつつ、無線ＬＡＮアクセスポイントの通信範囲をなるべく広くすることを可能にする技術を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されている。但し、付加された番号・符号は、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１５】
本発明による無線ＬＡＮアクセスポイントは、指向性が調整可能であるアンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）と、アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）を介して無線信号を受信する受信回路（４）と、受信された無線信号に含まれる、他の無線ＬＡＮアクセスポイントから送られるビーコン信号の受信レベルに応答してアンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性を制御する指向性制御手段（５〜７）とを備えている。当該無線ＬＡＮアクセスポイントは、ビーコン信号の受信レベルに応答してアンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性を制御することにより、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を回避することができる。
【００１６】
指向性制御手段（５〜７）は、アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性を、ビーコン信号の信号レベルが所定の閾値レベル未満になるように制御することが好ましい。
【００１７】
アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）が無指向性アンテナ（１）と、少なくとも一の指向性アンテナ（２_１〜２_６）と、切替器（３）とを含み、アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性が、無指向性アンテナ（１）と指向性アンテナ（２_１〜２_６）とが排他的に受信回路（４）に接続されることによって調整可能である場合、指向性制御手段（５〜７）は、無指向性アンテナ（１）を介して無線信号が受信されているときにビーコン信号の信号レベルが閾値レベル未満である場合、無指向性アンテナ（１）を使用アンテナとして選択し、該信号レベルが該閾値レベルを超える場合、指向性アンテナ（２_１〜２_６）のうちの一を使用アンテナとして選択し、切替器（３）は、選択された使用アンテナを受信回路（４）に接続することが好ましい。通信可能範囲が広い無指向性アンテナ（１）が優先的に使用されることにより、無線ＬＡＮアクセスポイント（１０）の通信可能範囲が、より広くされる。
【００１８】
指向性アンテナ（２_１〜２_６）が、複数であり、且つ、その指向性軸の方向が互いに異なる場合、指向性制御手段（５〜７）は、無指向性アンテナ（１）を介して無線信号が受信されているときにビーコン信号の信号レベルが閾値レベルを超える場合、指向性アンテナ（２_１〜２_６）のうち、該信号レベルが閾値レベル未満になるものを使用アンテナとして選択することが好適である。
【００１９】
その指向性が互いに異なるｎ個（ｎは２以上の整数）の状態をとることが可能であるように、アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）が構成されている場合、当該無線ＬＡＮアクセスポイント（１０）は、更に、アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性が該ｎ個の状態のいずれであっても、ビーコン信号の信号レベルが閾値レベルを超える場合に、警報を出力する警報出力手段（７）を備えていることが好適である。
【００２０】
本発明による無線ＬＡＮアクセスポイント動作方法は、指向性が可変であるアンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）を備えた無線ＬＡＮアクセスポイント（１０）の動作方法である。当該無線ＬＡＮアクセスポイント動作方法は、
（Ａ）アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）を介して無線信号を受信するステップと、
（Ｂ）受信した無線信号に含まれる、他の無線ＬＡＮアクセスポイントからのビーコン信号の受信レベルに応答して、アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性を変化させるステップ
とを備えている。当該無線ＬＡＮアクセスポイント動作方法は、ビーコン信号の受信レベルに応答してアンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性を制御することにより、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を回避することができる。
【００２１】
該（Ｂ）ステップは、
（Ｂ１）該受信レベルが所定の閾値レベルより大きいときにアンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性を変化させるステップと、
（Ｂ２）該受信レベルが所定の閾値レベル未満であるときにアンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性の状態を固定し、以後、固定された状態で無線信号を受信するステップ
とを含むことが好ましい。
【００２２】
当該無線ＬＡＮアクセスポイント動作方法は、
更に、
（Ｃ）該（Ｂ２）ステップの後、所定の時間間隔ごとに、該（Ｂ１）ステップと該（Ｂ２）ステップとを実行するステップ
を備えていることが好ましい。これにより、他の無線ＬＡＮアクセスポイントから受ける干渉の状態に対応して、指向性を最適化することができる。
【００２３】
アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性が、互いに異なるｎ個（ｎは２以上の整数）の状態をとることが可能である場合、
当該無線ＬＡＮアクセスポイント動作方法は、更に、
（Ｄ）アンテナ装置（１、２_１〜２_６、３）の指向性が、ｎ個の状態のいずれであってもビーコン信号の受信レベルが閾値レベルよりも大きい場合に、警報を出力するステップ
を備えていることが好ましい。これにより、ネットワークの管理者は、無線ＬＡＮアクセスポイントの配置及びチャネル設定の改善の必要性の有無を知ることができる。
【００２４】
本発明による無線ＬＡＮアクセスポイントの動作方法は、無指向性アンテナ（１）と、指向性アンテナ（２_１〜２_６）とを備えた無線ＬＡＮアクセスポイント（１０）の動作方法である。
（Ｅ）無指向性アンテナ（１）を介して無線信号を受信するステップと、
（Ｆ）無線信号に含まれる、他の無線ＬＡＮアクセスポイントからのビーコン信号の受信レベルに応答して、無指向性アンテナ（１）の使用を中止し、指向性アンテナ（２_１〜２_６）の使用を開始するステップ
とを備えている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態の無線ＬＡＮアクセスポイント（親局）１０は、図１に示されているように、無指向性アンテナ１と複数の指向性アンテナ２_１〜２_６とを備えている。図２に示されているように、無指向性アンテナ１は、指向性を有せず、その通信可能範囲８は、実質的に円形である。一方、指向性アンテナ２_１〜２_６は、指向性を有しており、その指向性軸の方向（即ち、最もゲインが大きい方向）は、互いに異なる。指向性アンテナ２_１〜２_６それぞれの通信可能範囲９_１〜９_６は、概ね、指向性アンテナ２_１〜２_６の指向性軸の方向に長軸を有する楕円形である。６つの指向性アンテナ２_１〜２_６は、それらの指向性軸が、水平面内において６０°間隔になるように配置されている。後述されるように、無指向性アンテナ１と指向性アンテナ２_１〜２_６とが切り替えられることにより、無線ＬＡＮアクセスポイント１０の通信範囲が切り替えられる。
【００２６】
図１に示されているように、無指向性アンテナ１と指向性アンテナ２_１〜２_６とは、アンテナ切替器３を介して送受信回路４に接続されている。アンテナ切替器３は、無指向性アンテナ１と指向性アンテナ２_１〜２_６とのうちの一のアンテナを、送受信回路４に接続する。送受信回路４は、該一のアンテナを介して無線信号を無線ＬＡＮアダプタ（子局、図示されない）と交換し、無線ＬＡＮアダプタと無線通信を行う。無線ＬＡＮアダプタとの通信は、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定されたプロトコルに従って行われる。送受信回路４は、有線ＬＡＮと接続され、送受信回路４は、無線ＬＡＮアダプタを備えた機器（例えば、ラップトップコンピュータ）が有線ＬＡＮにアクセスすることを可能にする。
【００２７】
送受信回路４は、受信ビーコン検出回路５に接続され、受信ビーコン検出回路５は、受信信号レベル判別回路６に接続されている。受信ビーコン検出回路５は、送受信回路４が受信する無線信号からビーコン信号を検出して取り出す。受信信号レベル判別回路６は、該ビーコン信号の受信レベルを判別し、該受信レベルを示す受信レベル信号を生成する。受信レベルとしては、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定された、ＲＳＳＩ（Received signal strength indication）という機能によって得られる値が使用され得る。
【００２８】
受信信号レベル判別回路６は、制御回路７に接続されている。制御回路７は、受信信号レベル判別回路６から受信レベル信号を受け取り、該受信レベル信号に示された受信レベルに応答してアンテナ切替器３を制御する制御信号を生成する。アンテナ切替器３は、該制御信号に応答して、無指向性アンテナ１と複数の指向性アンテナ２_１〜２_６とのうちの一のアンテナを送受信回路４に接続する。
【００２９】
図３は、本実施の形態の無線ＬＡＮアクセスポイント１０が、他の無線ＬＡＮアクセスポイントからの干渉を回避するために行う動作を示すフローチャートである。
【００３０】
まず、無線ＬＡＮアクセスポイント１０が使用するチャネルが決定され、無線ＬＡＮアクセスポイント１０は、該決定されたチャネルを使用する状態に設定される（ステップＳ０１）。
【００３１】
続いて、無指向性アンテナ１が選択され、無指向性アンテナ１が送受信回路４に接続される（ステップＳ０２）。初期状態では、無指向性アンテナ１が使用されることになる。
【００３２】
続いて、受信ビーコン検出回路５により、送受信回路４に受信される無線信号から、他の無線ＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）が発するビーコン信号が検出される（ステップＳ０３）。近接する無線ＬＡＮアクセスポイントが、無線ＬＡＮアクセスポイント１０が使用するチャネルと干渉し得るチャネル（即ち、搬送波周波数が同一又は干渉しうる程度に搬送波周波数が近いチャネル）を使用する場合、送受信回路４に受信される無線信号には、ビーコン信号が検出される。
【００３３】
ビーコン信号が検出された場合、受信信号レベル判断回路６は、該ビーコン信号の受信レベルが、所定の閾値レベルを超えるか否かを判断する（ステップＳ０４）。該閾値レベルは、無線ＬＡＮアクセスポイント１０が使用される無線ＬＡＮシステムのＱｏＳを実現できるように選択される。即ち、閾値レベルが大きいことは、同一のチャネルを使用する他の無線ＬＡＮアクセスポイントから大きな干渉を受けることを許容することを意味し、該閾値レベルが大きいと、ＱｏＳが低下する。従って、高いＱｏＳを実現するためには、該閾値レベルは、小さく定められ、低いＱｏＳが許容される場合には、該閾値レベルは、大きく定められる。
【００３４】
ビーコン信号の受信レベルが該閾値レベルを超える場合、無線ＬＡＮアクセスポイント１０のアンテナの指向性が切り替えられる（ステップＳ０５）。無指向性アンテナ１が送受信回路４に接続されている場合、無指向性アンテナ１が送受信回路４から切り離され、指向性アンテナ２_１〜２_６のうちの一（例えば、指向性アンテナ２_１）が、送受信回路４に接続される。指向性アンテナ２_１〜２_６のうちの一のアンテナが送受信回路４に接続されている場合、該一のアンテナが送受信回路４から切り離され、指向性アンテナ２_１〜２_６のうちの他のアンテナが、送受信回路４に接続される。
【００３５】
指向性アンテナ２_１〜２_６同士でアンテナの切り替えが行われる場合、新たに選択される指向性アンテナは、それまでに検出されていたビーコン信号の受信レベルに応じて適応制御的に選択されることが好適である。例えば、指向性アンテナ２_１から指向性アンテナ２_２に切り替えられたとき、ビーコン信号の受信レベルが高くなったとする。この場合、指向性アンテナ２_１に対して指向性アンテナ２_２の逆の位置にある指向性アンテナ２_６に切り替えられることにより、ビーコン信号の受信レベルが低下する可能性が高い。従って、指向性アンテナ２_２の次に指向性アンテナ２_６が送受信回路４に接続されるアンテナとして選択されれば、より最適な指向性アンテナ２_１〜２_６を素早く選択することが可能となる。
【００３６】
無線ＬＡＮアクセスポイント１０のアンテナの指向性が切り替えられた後（ステップＳ０５）、ビーコン信号の検出（ステップＳ０３）、及び閾値レベルの判別（ステップＳ０４）が行われる。ステップＳ０３〜Ｓ０５は、ビーコン信号が検出されなくなるまで、又は、ビーコン信号の受信レベルが、閾値レベル未満になるまで継続される。
【００３７】
ステップＳ０３においてビーコン信号が検出されなかった場合、又は、ステップＳ０４において、該ビーコン信号の受信レベルが閾値レベル以下であった場合、制御回路７は、無指向性アンテナ１及び指向性アンテナ２_１〜２_６のうち、その時点で送受信回路４に接続されているアンテナを使用アンテナとして決定する。無指向性アンテナ１が送受信回路４に接続されている状態で、ビーコン信号が検出されなかった場合、又は、該ビーコン信号の受信レベルが閾値レベル以下であった場合には、無指向性アンテナ１が使用アンテナとして決定されることになる。制御回路７は、決定された使用アンテナを送受信回路４に接続することを制御信号によってアンテナ切替器３に指示する。アンテナ切替器３は、該使用アンテナを送受信回路４に接続する。以後、該使用アンテナを介して、無線ＬＡＮアクセスポイント１０と無線ＬＡＮアダプタとの間の通信が行われる。
【００３８】
このような動作により、複数の無線ＬＡＮアクセスポイント１０が近接して設けられたときに、その無線ＬＡＮアクセスポイント１０相互の干渉を有効に回避することが可能である。例えば、図４に示されているように、同一のチャネルＦ１を使用する２つの無線ＬＡＮアクセスポイント１０_１、１０_２が近接して設けられているとする。この場合、無線ＬＡＮアクセスポイント１０_１、１０_２は、互いに干渉を起こさないように、指向性アンテナ２_１〜２_６のうちの一を使用アンテナとして選択する。無線ＬＡＮアクセスポイント１０_１、１０_２それぞれの通信可能範囲１１_１、１１_２は、互いに重ならない。
【００３９】
また、干渉の問題が発生しない場合には通信可能範囲が広い無指向性アンテナ１が使用され、これにより、無線ＬＡＮシステムの通信範囲が拡大されている。例えば、無線ＬＡＮアクセスポイント１０_１、１０_２の近傍に、相互に干渉を起こさないチャネルＦ２、Ｆ３をそれぞれ使用する無線ＬＡＮアクセスポイント１０_３、１０_４が設けられているとする。無線ＬＡＮアクセスポイント１０_３、１０_４は、無線ＬＡＮアクセスポイント１０_１、１０_２から干渉を受けない。無線ＬＡＮアクセスポイント１０_３、１０_４は、それぞれ、無指向性アンテナ１を使用して通信を行い、無線ＬＡＮアクセスポイント１０_３、１０_４それぞれの通信可能範囲１１_３、１１_４は、無指向性アンテナ１の使用によって広くなる。
【００４０】
無指向性アンテナ１及び指向性アンテナ２_１〜２_６のいずれを使用してもビーコン信号の受信レベルが閾値レベルよりも大きくなる場合、制御回路７は警報を出力する。該警報は、有線ＬＡＮを介して、ネットワーク管理者が使用する端末（図示されない）に送信される。これにより、ネットワーク管理者は、各無線ＬＡＮアクセスポイントの設置位置、及び／又は各無線ＬＡＮアクセスポイントが使用するチャネルの設定を改善する必要があることを知ることができる。
【００４１】
該警報は、無指向性アンテナ１及び指向性アンテナ２_１〜２_６のいずれを使用しても、ビーコン信号の受信レベルが閾値レベルよりも大きくなる状態が検知された後にすぐに発信されず、かかる状態が再度検出された後に行われることが好ましい。即ち、無指向性アンテナ１及び指向性アンテナ２_１〜２_６のいずれを使用しても、ビーコン信号の受信レベルが閾値レベルよりも大きくなる状態が検知されて以後、所定の時間が経過した後、再びステップＳ０２〜Ｓ０５が行われる。再度行われたステップＳ０２〜Ｓ０５において、再度、無指向性アンテナ１及び指向性アンテナ２_１〜２_６のいずれを使用しても、ビーコン信号の受信レベルが閾値レベルよりも大きくなることが検知された場合に、警報が送信される。
【００４２】
警報がこのような過程を経て送信されることは、警報の信頼性を向上する点で好適である。無指向性アンテナ１及び指向性アンテナ２_１〜２_６のいずれを使用しても、ビーコン信号の受信レベルが閾値レベルよりも大きくなることが一旦検知されても、近接する無線ＬＡＮアクセスポイントの指向性及び該無線ＬＡＮアクセスポイントが使用するチャンネルの最適化により、その状態が解消されることがある。このため、無指向性アンテナ１及び指向性アンテナ２_１〜２_６のいずれを使用してもビーコン信号の受信レベルが閾値レベルよりも大きくなる状態が複数回検出され、所望のＱｏＳを実現できない状態が継続していることが確認された後に警報が送信されることが好ましい。
【００４３】
本実施の形態において、他の無線ＬＡＮアクセスポイントから受ける干渉の状態の変化に対応するためには、図３のステップＳ０２以下の動作は、一定の時間間隔で実行されることが好ましい。例えば、無線ＬＡＮアクセスポイント１０の近くに他の無線ＬＡＮアクセスポイントが新設されると、無線ＬＡＮアクセスポイント１０が受ける干渉の状態は変化する。更に、無線ＬＡＮアクセスポイント１０及び他の無線ＬＡＮアクセスポイントが使用するチャネルが変更されると、無線ＬＡＮアクセスポイント１０が受ける干渉の状態は変化する。図３に示されたステップＳ０２以下の動作を定期的に実行することにより、干渉の状態の変化に好適に対処することが可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を回避する技術が提供される。
また、本発明により、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を回避しつつ、無線ＬＡＮアクセスポイントの通信範囲をなるべく広くすることを可能にする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による無線ＬＡＮアクセスポイントの実施の一形態を示す。
【図２】図２は、無指向性アンテナ１の通信可能範囲８と、指向性アンテナ２_１〜２_６それぞれの通信可能範囲９_１〜９_６とを示す図である。
【図３】図３は、本実施の形態の無線ＬＡＮアクセスポイントの動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施の形態の無線ＬＡＮアクセスポイントが、無線ＬＡＮアクセスポイント相互の干渉を回避する動作を示す図である。
【符号の説明】
１：無指向性アンテナ
２_１〜２_６：指向性アンテナ
３：アンテナ切替器
４：送受信回路
５：受信ビーコン検出回路
６：受信信号レベル判別回路
７：制御回路
８、９_１〜９_６、１１_１〜１１_４：通信可能範囲
１０（１０_１〜１０_４）：無線ＬＡＮアクセスポイント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless LAN access point and a method for operating the same, and more particularly to a technique for preventing interference between wireless LAN access points.
[0002]
[Prior art]
Wireless LAN technology is one of the effective means for forming a computer network. The use of wireless LAN technology increases the degree of freedom of arrangement of terminals connected to the LAN. Furthermore, depending on the operation, the wireless LAN technology can provide an environment in which an unspecified number of terminals are connected to the Internet. Because of these advantages, wireless LAN technology is becoming popular.
[0003]
In the wireless LAN technology, a wireless LAN access point (master station) and a wireless LAN adapter (slave station) are used. A wireless LAN adapter is connected to a terminal using the wireless LAN. A terminal connected to the wireless LAN adapter can access the LAN via a wireless LAN access point.
[0004]
The protocol for communication between the wireless LAN access point (master station) and the wireless LAN adapter is standardized by the IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 committee. The wireless LAN access point (master station) and the wireless LAN adapter (slave station) communicate with each other according to a protocol defined in IEEE 802.11.
[0005]
The committee has standardized a standard called IEEE802.11b that uses a carrier having a frequency in the 2.4 GHz band and a standard called IEEE802.11a that uses a carrier having a frequency in the 5 GHz band. The maximum transmission rate for communication according to IEEE 802.11b is 11 Mbps, and the maximum transmission rate for communication according to IEEE 802.11a is 54 Mbps.
[0006]
For both IEEE802.11b and IEEE802.11a, the problem with the wireless LAN technology is that the number of usable channels is small.
[0007]
First, considering IEEE802.11b, IEEE802.11b is permitted to use a total of 14 channels in Japan. However, since the frequency of the channel specified in IEEE802.11b is an interval of 5 MHz, the frequency occupied bandwidth of a radio signal required for transmission communication is about 3 to 4 times this, so that interference between channels is avoided. In the adjacent area, it must be used with an interval of several channels or more. For example, consider a case where the first to fourth wireless LAN access points are provided close to each other. When the first wireless LAN access point uses the first channel, the channels used by the second to fourth wireless LAN access points are limited to the fifth channel, the ninth channel, and the thirteenth channel, respectively. Thus, in IEEE 802.11b, the number of channels that can be substantially used is about four.
[0008]
On the other hand, with regard to IEEE 802.11a, in Japan, only the use of 4 channels is permitted in accordance with the standard. In IEEE802.11a, the frequency of each channel is different in the modulation method at intervals of 20 MHz, and there is no problem of interference even if the closest channel is used in the adjacent area, but the number of channels that can be selected is limited to four. .
[0009]
In both IEEE802.11b and IEEE802.11a, the small number of channels that can be used becomes a problem when a large number of wireless LAN access points are provided close to each other. When the number of usable channels is small, it becomes difficult to select channels so that the wireless LAN access points do not interfere with each other when a large number of wireless LAN access points are provided close to each other.
[0010]
Mutual interference of wireless LAN access points is not preferable because it causes a reduction in communication service quality (QoS), more specifically, a reduction in communication speed. In IEEE 802.11, a multiple access method called CSMA-CA is adopted. Therefore, when the presence of an interference wave is detected when attempting to transmit a packet, the transmission of the packet is delayed by a random time, and the communication speed is decreased. Furthermore, when a packet is broken due to interference, the broken packet is retransmitted. For this reason, the occurrence of interference reduces the communication speed. It is difficult to avoid such an interference problem by optimizing the channel setting of the wireless LAN access point.
[0011]
Patent Document 1 discloses a technique in which an omnidirectional antenna is used for a transmission / reception device of a master station and a directional antenna is used for a transmission / reception device of a slave station in order to reduce radio wave interference between stations. Unnecessary radio waves are prevented from being emitted in directions other than those required for transmission from the slave station to the master station, thereby suppressing radio wave interference. However, the technique disclosed in Patent Document 1 has no effect on mutual interference between wireless LAN access points (parent stations).
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-8-84148 [0013]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a technique for avoiding interference between wireless LAN access points.
Another object of the present invention is to provide a technique that makes it possible to widen the communication range of wireless LAN access points as much as possible while avoiding interference between wireless LAN access points.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of the [Embodiments of the Invention]. However, the added numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
[0015]
The wireless LAN access point according to the present invention transmits an antenna signal (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) whose directivity is adjustable and a wireless signal via the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3). In response to the reception level of the beacon signal sent from the other wireless LAN access point included in the received radio signal and the receiving circuit (4) to receive, the antenna devices (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) And directivity control means (5-7) for controlling directivity. The wireless LAN access point can avoid interference between wireless LAN access points by controlling the directivity of the antenna devices (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) in response to the reception level of the beacon signal. it can.
[0016]
The directivity control means (5-7) preferably controls the directivity of the antenna devices (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) so that the signal level of the beacon signal is less than a predetermined threshold level.
[0017]
The antenna device (1, 2 _{1 to} 2 ₆ , 3) includes an omnidirectional antenna (1), at least one directional antenna (2 ₁ to 2 ₆ ), and a switch (3). The directivity of _1, 2 _{1 to} 2 ₆ , 3) is adjusted by connecting the omnidirectional antenna (1) and the directional antenna (2 ₁ to 2 ₆ ) exclusively to the receiving circuit (4). If possible, the directivity control means (5-7) is omnidirectional if the signal level of the beacon signal is below the threshold level when a radio signal is received via the omnidirectional antenna (1). When the directional antenna (1) is selected as the use antenna and the signal level exceeds the threshold level, one of the directional antennas (2 ₁ to 2 ₆ ) is selected as the use antenna, and the switch (3) Connect the selected antenna to the receiving circuit (4). It is preferable to. By preferentially using the omnidirectional antenna (1) having a wide communicable range, the communicable range of the wireless LAN access point (10) is further widened.
[0018]
When there are a plurality of directional antennas (2 _{1 to} 2 ₆ ) and the directions of the directional axes are different from each other, the directivity control means (5 to 7) are connected via the omnidirectional antenna (1). When the signal level of the beacon signal exceeds the threshold level when the radio signal is received, the antenna having the signal level that is less than the threshold level is selected as the antenna to be used among the directional antennas (2 ₁ to 2 ₆ ). Is preferred.
[0019]
When the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) is configured so that n (n is an integer of 2 or more) states having different directivities can be taken, In the LAN access point (10), the signal level of the beacon signal exceeds the threshold level even if the directivity of the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) is any of the n states. In addition, it is preferable that alarm output means (7) for outputting an alarm is provided.
[0020]
The wireless LAN access point operating method according to the present invention is an operating method of the wireless LAN access point (10) provided with the antenna devices (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) whose directivity is variable. The wireless LAN access point operating method is:
(A) receiving a radio signal via the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3);
(B) changing the directivity of the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) in response to the reception level of a beacon signal from another wireless LAN access point included in the received wireless signal; It has. The wireless LAN access point operating method avoids interference between wireless LAN access points by controlling the directivity of the antenna devices (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) in response to the reception level of the beacon signal. be able to.
[0021]
The step (B)
(B1) changing the directivity of the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) when the reception level is greater than a predetermined threshold level;
(B2) When the reception level is less than a predetermined threshold level, the directivity state of the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) is fixed, and thereafter the radio signal is received in the fixed state. Preferably including steps.
[0022]
The wireless LAN access point operating method is:
Furthermore,
(C) After the step (B2), it is preferable to include a step of executing the step (B1) and the step (B2) at predetermined time intervals. Thereby, the directivity can be optimized corresponding to the state of interference received from other wireless LAN access points.
[0023]
When the directivities of the antenna devices (1, 2 _{1 to} 2 ₆ , 3) can take n different states (n is an integer of 2 or more),
The wireless LAN access point operating method further includes:
(D) A step of outputting an alarm when the reception level of the beacon signal is larger than the threshold level even if the directivity of the antenna device (1, 2 ₁ to 2 ₆ , 3) is any of the n states. It is preferable to provide. Thereby, the network administrator can know whether or not there is a need to improve the arrangement of the wireless LAN access point and the channel setting.
[0024]
The operation method of the wireless LAN access point according to the present invention is an operation method of the wireless LAN access point (10) including the omnidirectional antenna (1) and the directional antennas (2 ₁ to 2 ₆ ).
(E) receiving a radio signal via the omnidirectional antenna (1);
(F) In response to the reception level of a beacon signal from another wireless LAN access point included in the wireless signal, the use of the omnidirectional antenna (1) is stopped, and the directional antenna (2 ₁ to 2 ₆ ) And a step of starting to use.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, a wireless LAN access point (master station) 10 according to an embodiment of the present invention includes an omnidirectional antenna 1 and a plurality of directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ . . As shown in FIG. 2, the omnidirectional antenna 1 does not have directivity, and its communicable range 8 is substantially circular. On the other hand, the directional antennas 2 ₁ to ₂₆ have directivity, and the directions of the directivity axes (that is, the direction with the largest gain) are different from each other. Directional antenna ₂ 1 to 2 ₆ respectively communicable range ₉₁ to 93 ₆ is generally elliptical having a long axis in the direction of the directivity axis of the directional antenna ₂ 1 to 2 _6. The six directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ are arranged such that their directional axes are spaced by 60 ° in the horizontal plane. As will be described later, the communication range of the wireless LAN access point 10 is switched by switching between the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ .
[0026]
As shown in FIG. 1, the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ are connected to a transmission / reception circuit 4 via an antenna switch 3. The antenna switch 3 connects one of the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ to the transmission / reception circuit 4. The transmission / reception circuit 4 exchanges wireless signals with a wireless LAN adapter (slave station, not shown) via the one antenna, and performs wireless communication with the wireless LAN adapter. Communication with the wireless LAN adapter is performed in accordance with a protocol defined in IEEE 802.11. The transmission / reception circuit 4 is connected to a wired LAN, and the transmission / reception circuit 4 enables a device (for example, a laptop computer) equipped with a wireless LAN adapter to access the wired LAN.
[0027]
The transmission / reception circuit 4 is connected to a reception beacon detection circuit 5, and the reception beacon detection circuit 5 is connected to a reception signal level determination circuit 6. The reception beacon detection circuit 5 detects and extracts a beacon signal from a radio signal received by the transmission / reception circuit 4. The reception signal level determination circuit 6 determines the reception level of the beacon signal and generates a reception level signal indicating the reception level. As the reception level, a value obtained by a function called RSSI (Received signal strength indication) defined by IEEE802.11 may be used.
[0028]
The reception signal level determination circuit 6 is connected to the control circuit 7. The control circuit 7 receives the reception level signal from the reception signal level determination circuit 6 and generates a control signal for controlling the antenna switch 3 in response to the reception level indicated by the reception level signal. The antenna switch 3 connects one antenna of the omnidirectional antenna 1 and the plurality of directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ to the transmission / reception circuit 4 in response to the control signal.
[0029]
FIG. 3 is a flowchart showing an operation performed by the wireless LAN access point 10 of the present embodiment to avoid interference from other wireless LAN access points.
[0030]
First, the channel used by the wireless LAN access point 10 is determined, and the wireless LAN access point 10 is set to use the determined channel (step S01).
[0031]
Subsequently, the omnidirectional antenna 1 is selected, and the omnidirectional antenna 1 is connected to the transmission / reception circuit 4 (step S02). In the initial state, the omnidirectional antenna 1 is used.
[0032]
Subsequently, a beacon signal emitted from another wireless LAN access point (AP) is detected by the reception beacon detection circuit 5 from the wireless signal received by the transmission / reception circuit 4 (step S03). When a nearby wireless LAN access point uses a channel that can interfere with a channel used by the wireless LAN access point 10 (that is, a channel having a carrier frequency that is the same or close enough to cause interference), the transmitter / receiver circuit 4 A beacon signal is detected in the received radio signal.
[0033]
When the beacon signal is detected, the reception signal level determination circuit 6 determines whether or not the reception level of the beacon signal exceeds a predetermined threshold level (step S04). The threshold level is selected so that QoS of the wireless LAN system in which the wireless LAN access point 10 is used can be realized. That is, a large threshold level means that large interference is allowed from other wireless LAN access points using the same channel, and QoS is lowered when the threshold level is large. Therefore, in order to realize high QoS, the threshold level is set small, and when low QoS is allowed, the threshold level is set large.
[0034]
When the reception level of the beacon signal exceeds the threshold level, the antenna directivity of the wireless LAN access point 10 is switched (step S05). When the omnidirectional antenna 1 is connected to the transmission / reception circuit 4, the omnidirectional antenna 1 is disconnected from the transmission / reception circuit 4 and is one of the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ (for example, the directional antenna 2 ₁ ). Are connected to the transmission / reception circuit 4. When one of the directional antennas 2 _{1 to} 2 ₆ is connected to the transmission / reception circuit 4, the one antenna is disconnected from the transmission / reception circuit 4 and the other of the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ is connected. An antenna is connected to the transmission / reception circuit 4.
[0035]
When the antennas are switched between the directional antennas 2 ₁ to ₂₆ , the newly selected directional antenna is selected adaptively according to the reception level of the beacon signal detected so far. Is preferred. For example, when switched to the directional antenna 2 ₂ from the directional antenna 2 _1, the reception level of the beacon signal is that high. In this case, by being switched to the directional antenna 2 ₍₆₎ located opposite the position of the directional antenna 2 ₂ relative directional antenna 2 _1, the reception level of a beacon signal is likely to decrease. Thus, directional antenna 2 ₆ to the next directional antenna 2 ₂ if it is selected as the antenna connected to the transceiver circuit 4, it is possible to quickly select a more optimum directional antenna 2 ₁ to 2 ₆ .
[0036]
After the antenna directivity of the wireless LAN access point 10 is switched (step S05), detection of a beacon signal (step S03) and determination of a threshold level (step S04) are performed. Steps S03 to S05 are continued until no beacon signal is detected or until the reception level of the beacon signal becomes less than the threshold level.
[0037]
When the beacon signal is not detected in step S03, or when the reception level of the beacon signal is equal to or lower than the threshold level in step S04, the control circuit 7 controls the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2. _26, the antenna connected to the transmission / reception circuit 4 at that time is determined as the use antenna. When a beacon signal is not detected in a state where the omnidirectional antenna 1 is connected to the transmission / reception circuit 4, or when the reception level of the beacon signal is equal to or lower than a threshold level, the omnidirectional antenna 1 Is determined as the antenna to be used. The control circuit 7 instructs the antenna switch 3 to connect the determined use antenna to the transmission / reception circuit 4 by a control signal. The antenna switch 3 connects the antenna used to the transmission / reception circuit 4. Thereafter, communication between the wireless LAN access point 10 and the wireless LAN adapter is performed via the antenna used.
[0038]
By such an operation, when a plurality of wireless LAN access points 10 are provided close to each other, it is possible to effectively avoid interference between the wireless LAN access points 10. For example, as shown in FIG. 4, it is assumed that two wireless LAN access points 10 ₁ and 10 ₂ using the same channel F1 are provided close to each other. In this case, the wireless LAN access points 10 ₁ , 10 ₂ select one of the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ as a use antenna so as not to cause interference with each other. The communicable ranges 11 ₁ and 11 ₂ of the wireless LAN access points 10 ₁ and 10 ₂ do not overlap each other.
[0039]
Further, when the problem of interference does not occur, the omnidirectional antenna 1 having a wide communication range is used, thereby expanding the communication range of the wireless LAN system. For example, it is assumed that wireless LAN access points 10 ₃ and 10 ₄ that use channels F2 and F3 that do not cause mutual interference are provided in the vicinity of the wireless LAN access points 10 ₁ and 10 ₂ , respectively. The wireless LAN access points 10 ₃ and 10 ₄ do not receive interference from the wireless LAN access points 10 ₁ and 10 ₂ . The wireless LAN access points 10 ₃ and 10 ₄ communicate using the omnidirectional antenna 1, respectively, and the communicable ranges 11 ₃ and 11 ₄ of the wireless LAN access points 10 ₃ and 10 ₄ are omnidirectional, respectively. Widened by the use of the antenna 1.
[0040]
If any of the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ is used and the reception level of the beacon signal becomes higher than the threshold level, the control circuit 7 outputs an alarm. The alarm is transmitted via a wired LAN to a terminal (not shown) used by the network administrator. Thereby, the network administrator can know that it is necessary to improve the installation position of each wireless LAN access point and / or the setting of the channel used by each wireless LAN access point.
[0041]
The alarm is not transmitted immediately after a state in which the reception level of the beacon signal is greater than the threshold level is detected, regardless of which of the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ is used. Preferably, this is done after such a condition has been detected again. That is, even if any one of the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to ₂₆ is used, after a predetermined time has elapsed since the state in which the reception level of the beacon signal is greater than the threshold level is detected. Steps S02 to S05 are performed again. In steps S02 to S05 performed again, it is detected that the reception level of the beacon signal becomes higher than the threshold level regardless of which of the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ is used again. An alarm is sent if
[0042]
It is preferable that the alarm is transmitted through such a process from the viewpoint of improving the reliability of the alarm. Even if any one of the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ is used, even if it is once detected that the reception level of the beacon signal becomes higher than the threshold level, the directivity of the adjacent wireless LAN access point is directed. The state may be solved by optimizing the channel and the channel used by the wireless LAN access point. For this reason, even when any one of the omnidirectional antenna 1 and the directional antennas 2 ₁ to 2 ₆ is used, a state where the reception level of the beacon signal is larger than the threshold level is detected a plurality of times, and a desired QoS cannot be realized. It is preferable that an alarm is transmitted after it has been confirmed that is continuing.
[0043]
In the present embodiment, in order to cope with a change in the state of interference received from another wireless LAN access point, it is preferable that the operations after step S02 in FIG. 3 are executed at regular time intervals. For example, when another wireless LAN access point is newly established near the wireless LAN access point 10, the state of interference received by the wireless LAN access point 10 changes. Furthermore, when the channel used by the wireless LAN access point 10 and other wireless LAN access points is changed, the state of interference received by the wireless LAN access point 10 changes. By periodically executing the operations after step S02 shown in FIG. 3, it is possible to suitably cope with a change in the state of interference.
[0044]
【The invention's effect】
The present invention provides a technique for avoiding interference between wireless LAN access points.
In addition, according to the present invention, there is provided a technique capable of widening the communication range of wireless LAN access points as much as possible while avoiding interference between wireless LAN access points.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a wireless LAN access point according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a communicable range 8 of the omnidirectional antenna ₁ and communicable ranges 9 _{1 to} 9 _{6 of} the directional antennas 2 ₁ to _26, respectively.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the wireless LAN access point of the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation in which a wireless LAN access point according to the present embodiment avoids interference between wireless LAN access points.
[Explanation of symbols]
1: Omnidirectional antenna 2 ₁ to 2 ₆ : Directional antenna 3: Antenna switch 4: Transmission / reception circuit 5: Reception beacon detection circuit 6: Reception signal level determination circuit 7: Control circuit 8, 9 _{1 to} 9 ₆ , 11 _{1 to} 11 ₄ : Communication possible range 10 (10 ₁ to 10 ₄ ): Wireless LAN access point

Claims

A plurality of antennas including an omnidirectional antenna and at least one directional antenna;
A receiving circuit for receiving a beacon signal transmitted from another wireless LAN access point via any of the plurality of antennas;
When the signal level of the beacon signal received via the omnidirectional antenna is equal to or lower than the threshold, the omnidirectional antenna is selected as an antenna to be used for a communication partner, and the signal level is less than the threshold. A wireless LAN access point comprising control means for determining the directional antenna as an antenna to be used .

The wireless LAN access point according to claim 1 ,
The directional antennas are plural, and the directions of the directional axes are different from each other.
When the signal level of the received beacon signal exceeds the threshold value, the control unit determines, as the antenna to be used, one of the plurality of directional antennas that has the signal level equal to or lower than the threshold value. access point.

In the wireless LAN access point according to claim 1 or 2 ,
A wireless LAN access point further comprising alarm output means for outputting an alarm when the signal level of the beacon signal exceeds the threshold value in any of the plurality of antennas.

An omnidirectional antenna,
A method of operating a wireless LAN access point comprising a plurality of directional antennas,
(E) receiving a beacon signal sent from another wireless LAN access point via an omnidirectional antenna;
(F) a wireless LAN access point comprising: when the reception level of the beacon signal is greater than a threshold, stopping the use of the omnidirectional antenna and starting using one of the plurality of directional antennas How it works.