JP4087833B2

JP4087833B2 - 無線ｌａｎ基地局管理装置

Info

Publication number: JP4087833B2
Application number: JP2004336466A
Authority: JP
Inventors: 広泰田畠
Original assignee: Mitsubishi Electric Building Techno-Service Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Building Techno-Service Co Ltd
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: JP2006148589A

Description

本発明は、複数の端末装置が無線ＬＡＮ基地局を円滑に利用するための技術に関する。

無線ＬＡＮを利用する端末装置は、無線ＬＡＮ基地局を経由して他の装置等との通信を行う。この基地局においては、電波の干渉を回避する必要性もあって、同時に使用可能なチャネル数が制限されている。このため、イベント会場やオフィスの会議室等では、全ての端末装置に同時に基地局を使用させることが困難な場合が生じる。そこで、従来においては、管理者がユーザに対して、使用時間帯、使用チャネル、使用エリア等の制限を依頼して基地局資源の共有を図るなどの措置が取られていた。

下記特許文献１には無線ＬＡＮの高速ローミング方法の技術が開示されている。下記特許文献２には端末装置の利用者が基地局の回線占有率を認識可能な無線ＬＡＮシステムの技術が開示されている。下記特許文献３には無線ＬＡＮの基地局位置を決定する技術が開示されている。下記特許文献４には無線ＬＡＮシステムのサービスエリアを確認し、システム運用の合理化を図る技術が開示されている。下記特許文献５には基地局が端末装置に対し、動的にＲチャネルを割り当てる技術が開示されている。

特開２００２−２６９３１号公報特開２００２−２８１０４３号公報特開２００２−２９０３４５号公報特開２００２−３３７０７号公報特開平１１−３５５２９０号公報

上述のイベント会場やオフィスの会議室等のように基地局が提供可能なチャネル数が端末装置からのアクセス希望数よりも少ない条件下では、通信環境を効率良く構築することが求められている。

本発明の目的は、無線ＬＡＮの利用可能チャネル数が限定された状況下で、基地局の資源を効率的に端末装置に割り当てることにある。

本発明の別の目的は、基地局の資源を詳細に管理して、端末装置に対する通信サービスを改良することにある。

本段落の次の文から００１８段落まで記載は、出願当初の［特許請求の範囲］に対応したものであり、補正後の［特許請求の範囲］とは対応していないが、補正後の［特許請求の範囲］を解釈する上でも考慮すべき記載が含まれている。
本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置は、コンピュータを用いて構成された装置であって、複数のチャネルを備え複数の端末装置との通信を行う無線ＬＡＮの基地局に関し、入力に基づいて、通信制御の予約を受け付ける予約受付手段と、基地局の通信状態の情報を取得する状態取得手段と、受け付けた通信制御の予約と取得した通信状態の情報に基づいて、少なくとも一つのチャネルの通信態様を設定する態様設定手段と、基地局に指令信号を送り、設定した通信態様で通信を行わせる通信指令手段と、を備える。

無線ＬＡＮ基地局管理装置は、無線ＬＡＮの基地局の通信を管理する装置であり、パソコン等の演算機能を備えたハードウエアとその動作を規定して各種手段を実現させるプログラム（ソフトウエア）等のいわゆるコンピュータ資源を利用して構成される。基地局は、同時に通信を行いうる複数のチャネルを備えている。そして、各チャネルを無線ＬＡＮを備えたパソコン等の端末装置に割り当てることでその端末装置の通信を中継する。

予約受付手段は、入力に基づいて、通信制御の予約を受け付ける。通信制御とは、基地局の通信態様を設定したり変更したりする制御を指す。状態取得手段は、基地局の通信状態の情報を取得する手段である。この手段により、無線ＬＡＮ基地局管理装置は、最新の時刻における通信状態を取得できる他、過去の通信状態の履歴の把握も可能となる。また、態様設定手段は、少なくとも一つのチャネルの通信態様を設定する手段である。設定は、受け付けた通信制御の予約と取得した通信状態の情報を利用して行われる。設定にあたっては、必要に応じて、基地局の最大チャネル数など別途取得した基地局の通信性能情報を利用することができる。通信指令手段は、設定した通信態様で通信を行うよう、基地局に対し、有線あるいは無線を使って指令するための手段である。

この構成によれば、無線ＬＡＮ基地局管理装置によって、限られた基地局の資源を効率的に端末装置に割り当てられる。そして、端末装置は、円滑な通信を行うことが可能となる。また、その割り当ての設定は、詳細に定めることが可能であり、イベント会場等における複雑な通信要求にも対応することができる。これにより管理者の負担が軽減されることや、管理者が直接通信管理するよりも遙かに良好な通信環境を確保できることは言うまでもない。

望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、予約受付手段が予約を受け付ける通信制御は、少なくとも一つの特定の端末装置に対する通信許可である。つまり、一つ又は複数の特定（名称をはじめとする識別子等により識別可能な）の端末装置に対し、通信許可をする旨の予約が受け付けられる。この予約は、例えば、装置の識別子と利用時間帯の登録を行う等して実施される。この場合、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、態様設定手段が設定する通信態様には、予約を受け付けた端末装置との通信の実現が含まれることとなる。

望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、予約受付手段は、予約を受け付けるにあたり、その端末装置の利用優先度、その端末装置と連携して同時使用される別の端末装置を特定するためのグループ情報、その端末装置との通信に利用する帯域、の少なくとも一つの項目を設定する。この設定は、入力に基づいて行ってもよいし、予め定められた規則に従って行ってもよい。後者の例としては、先に予約された端末装置の利用優先度を高める態様が挙げられる。利用優先度は、複数の予約が競合した場合に効果を発揮する。また、グループ情報は、例えばパソコンとプリンタなどのように、連携して同時に使用される複数の端末装置を特定し、これらの端末装置が同時に基地局を利用できるように措置するための情報である。また、帯域についての情報は、可能な通信量を超えないように調整する場合等に必要となる。

望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、予約受付手段が予約を受け付ける通信制御は、少なくとも一つのチャネルの利用可能エリアの設定である。利用可能エリアの設定は、例えば、基地局の出力強度を変更したり、基地局あるいはアンテナが複数ある場合に使用する基地局あるいはアンテナを制御したりしてアクセスポイントを変更することで実施可能である。なお、この通信制御を受け付けた場合には、特に望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、状態取得手段が取得する通信状態の情報は、利用可能エリアの情報である。そして、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、態様設定手段が設定する通信態様には、少なくとも一つのチャネルの利用可能エリアの変更が含まれることとなる。

望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、状態取得手段が取得する通信状態の情報は、利用可能チャネル数の情報である。

望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、態様設定手段が設定する通信態様は、通信を求める端末装置に対するチャネル割り当て基準の変更である。この構成は、通信を求める端末装置が、予約された端末装置であっても、予約されていない端末装置であっても実現可能である。チャネル割り当て基準の例としては、通信要求に対し、即座に割り当てを行うか適当な時間割り当てを待つかという待ちの判断基準や、その割り当てを待つ時間をどの程度に設定するかという基準が挙げられる。また、通常の基準においては、先の端末装置の通信が終了した後で次の端末装置にチャネルを割り当てるが、これを変更して、先の端末装置の通信を一時的に中止して次の端末装置にチャネルを割り当てることも可能である。

望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、予約受付手段は、特別な権限を有する管理者からの入力に基づいて、その端末装置についての通信制御の予約を受け付ける。この態様は、例えば、多数のチャネルの制御に係る操作や、複数の端末装置に対する接続優先順位の設定等、総合的な管理を行う際に有効である。管理者は、このような設定をするため、認証などを経て特別な権限を獲得する。あるいは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置は、予約受付手段は、通信行う端末装置からの入力に基づいて、通信制御の予約を受け付けるものであってもよい。これは、例えば、各端末装置から直接的に予約を受け付ける場合などに有効である。

望ましくは、本発明の無線ＬＡＮ基地局管理装置において、当該無線ＬＡＮ基地局管理装置は、複数の無線ＬＡＮ基地局の管理を行う。大きなイベント会場のように複数の基地局がある場合に、一つの管理装置によって全体の基地局が効率的に管理することは有効である。

以下に本発明の代表的な実施の形態について説明する。ここでは、イベント会場において設置された二つの無線ＬＡＮ基地局に対し、通信の管理を行う態様を例に挙げる。

図１は、本実施の形態に係る無線ＬＡＮ管理システム１０と端末装置群について概略的に示した図である。無線ＬＡＮ管理システム１０は、無線ＬＡＮの基地局１２，１４、利用予約端末装置１８、管理装置２０を含んでおり、これらは有線のＬＡＮ１６に繋がれている。また、図においては、端末装置群として、端末装置１００，１０２，１０４，１０６，１０８を示している。これらは、四つのＰＣ及び一つのプロジェクタであり、それぞれ電波の送受信を行って基地局１２又は基地局１４にアクセスする機能を備えている。

基地局１２，１４は、電波により端末装置群と無線通信を行う機能、及び、接続されたＬＡＮ１６上の装置と有線通信する機能を備えている。これにより、基地局１２，１４は、それぞれ無線ＬＡＮのアクセスポイント＃１，＃２を形成しており、端末装置群と他の装置との間で行われる通信の中継局としての役割を果たしている。

利用予約端末装置１８は、端末装置群に対する基地局１２，１４の利用管理を行うために、管理装置２０に対し入力を行う装置である。利用予約端末装置１８は、パソコン等の端末装置を利用して構成されており、管理装置２０に対しては例えばＷｅｂブラウザ等を通じてアクセスすることができる。

管理装置２０は、無線ＬＡＮの基地局１２，１４を管理する装置である。この装置は、パソコン等のハードウエアに対し、その動作を規定するソフトウエア（プログラム）をインストールして形成することができる。

管理装置２０には、利用予約端末装置１８や端末装置群から無線ＬＡＮの動作に関して予約を受け付けるためのマシンインターフェース２２が設けられている。マシンインターフェース２２は、例えば、Ｗｅｂブラウザによりアクセスするように作ることができる。また、利用予約は、管理装置２０の管理者からも一般ユーザからもその権限に応じた内容について受け付けることが可能であり、マシンインターフェース２２にはアクセスに対する認証及び対応する権限付与を行う機能が設けられる。

マシンインターフェース２２を通じて予約の入力がなされた場合、マシンインターフェース２２は利用登録処理部２４にアクセスして利用登録２６を行う。利用登録処理部２４は、登録内容を格納した管理項目データベース２８に対して登録３０の設定を行うものである。管理項目データベース２８は、基地局１２，１４についての個別の予約内容を収納したデータベースである。その詳細については、後で図２を用いて例示する。

また、マシンインターフェース２２を通じては、基地局１２，１４についての動作に係る全体的な設定を行うことができる。これについての入力は、パラメータ設定部３２に引き継がれ、パラメータ設定部３２がパラメータ記憶部３４に登録３６の処理を行う。パラメータ設定部３２は、基地局１２，１４に設定する動作パラメータを記憶している。その詳細については、後で図３を用いて例示する。なお、このパラメータの登録は、時間帯別に設定されるなど複数の設定がなされてもよい。

管理装置２０は、基地局１２，１４が、現在どのような通信状態にあるかを取得する機能を備える。状態検知部３８はこの機能を担う構成であり、基地局１２，１４に対して情報の送信を求めることで、あるいは、基地局１２，１４から設定に基づいて送信される情報を受信することで、基地局１２，１４の稼働状況等を取得する。取得した通信状態は、現在状態記憶テーブル４０に登録される。現在状態記憶テーブル４０は、基地局１２，１４の通信状態をテーブル化したものである。その詳細については、後で図４を用いて例示する。

管理装置２０は、基地局１２，１４の制御を基地局制御部４４を用いて実施する。この実施にあたっては、基地局制御部４４は、まず、管理項目データベース２８の参照４８、パラメータ記憶部３４の参照５０、現在状態記憶テーブル４０の参照５２を行って、最適な通信態様の設定を行う。そして、基地局制御信号４６を基地局１２，１４に送信して設定した通信態様で通信を行うように指令する。基地局制御信号４６により制御できる内容は、典型的には基地局１２，１４が備える外的制御可能な項目に限られる。この項目で不十分な場合には、基地局１２，１４に対し適当なプログラムを組み込むなどして、所望の動作について制御を行うようにすればよい。

図２は、管理項目データベース２８の具体例を表形式で示した図である。ここには、管理項目として、端末名称２００、利用時間帯２０２、アクセスポイント２０４、利用グループ２０６、利用優先度２０８、利用帯域２１０などが設定されている。そして、登録の順序に従って、符号２２０，２２２，２２４で示した各端末装置についての登録内容が示されている。

端末名称２００は、端末を特定するための識別情報である。ここでは端末名称を一意に特定することを狙ってＭＡＣアドレスが登録されている。例えば、符号２２０の端末装置のＭＡＣアドレスは「００：１０：５Ａ：７０：３３：６１」である。

利用時間帯２０２には、利用開始時刻と利用終了時刻が登録されている。符号２２０の端末装置について登録された開始時刻は「２００４（年）．１２（月）．０１（日）．１０（時）：００（分）」であり、終了時刻は「２００４．１２．０１．１１：３０」である。

アクセスポイント２０４は、基地局１２（アクセスポイント＃１）についての予約であるか、基地局１４（アクセスポイント＃２）についての予約であるかを示すものである。符号２２０の端末装置については、「＃１，＃２」と記されており、アクセスポイント＃１とアクセスポイント＃２のいずれであってもアクセスできるように登録されたことを示している。

利用グループ２０６は、複数の端末装置を同時に無線ＬＡＮに接続したい場合に、この複数の端末装置についてのグループを設定するものである。符号２２０の端末装置については、利用グループは設定されていない。しかし、符号２２２の端末装置と符号２２４の端末装置に対しては、ともに「Ｇ１」が入力されており、これらが同一グループに属していることを示している。このような場合には、基地局制御部４４は、同一グループに属す端末装置が（利用時間帯２０２の設定が同時刻である場合には）同時に無線ＬＡＮを使用できるようグループ単位でスケジュール設定を行う。

利用優先度２０８は、複数の端末装置からの予約が競合した場合に、どの端末装置を優先してアクセス可能とするかを定めるものである。特に設定がない場合には、標準の設定にしたがって例えば早く予約された端末装置を優先するが、入力に基づいて特別の設定を行うこともできる。図の例では、符号２２０の端末装置に対しては「高」が設定され、符号２２２，２２４の端末装置に対しては「中」が設定されている。これは、符号２２０の端末装置の優先順位を符号２２２，２２４の端末装置よりも高めていることを意味する。なお、通常は、優先順位を他の端末装置よりも高める設定は、特権を有した管理者にのみ許されている。

利用帯域２１０は、通信量についての設定項目である。符号２２０の端末装置については指定がなく、標準値（例えば２Ｍｂｙｔｅ／ｓ）が想定されている。また、符号２２２，２２４の端末装置については、標準値よりも大きな「５Ｍｂｙｔｅ／ｓ」が設定されている。基地局制御部４４は、帯域に余裕がある場合にはこれらの値以上の通信量も許容するように設定するが、帯域に余裕がない場合にはこれらの値に通信量を制限したり、大容量の通信を予定する端末装置のアクセスを不許可としたりするなどの対応措置をとる。

図３は、パラメータ記憶部３４に記憶されたパラメータの具体例を表形式で示した図である。ここでは、パラメータ項目として、全利用可能チャネル数２５０、即時割り当てするための利用可能チャネル数２５２、割り当てまでのタイムアウト２５４等が設けられている。そして、これらのパラメータ項目に対しては、符号２６０と符号２６２でそれぞれ示したアクセスポイント＃１とアクセスポイント＃２についてのパラメータ値設定欄が設けられている。

全利用可能チャネル数２５０の項目は、各アクセスポイントが同時に通信処理を行える最大チャネル数を示している。この数は、通常は、基地局性能によって定まる固定値であり、図３の例では各アクセスポイント共に８チャンネルとなっている。

即時割り当てするための利用可能チャネル数２５２の項目は、端末装置からの通信要求があった場合に、割り当て待ちを行うか否かを判断するための空きチャネル（利用可能チャネル）数を示している。図３の例ではアクセスポイント＃１では３チャネル、アクセスポイント２では４チャネルに設定されており、この値よりも空きチャネル数が多い場合には即座にチャネル割り当てを行う。また、割り当てまでのタイムアウト２５４は、最初の端末装置からの通信要求があった場合に、他の端末装置からの通信要求がないかチェックする時間である。図３の例では各アクセスポイントともに５秒に設定されている。

なお、ここに示したパラメータ値は一例であり、基地局性能の進歩に応じてチャネル数が増大することが期待できる。また、この例とは異なり、各パラメータは、登録により各時間毎に設定されてもよいし、設定されたアルゴリズムにしたがって基地局制御部４４によって動的に変化させられてもよい。

図４は、現在状態記憶テーブル４０の具体例を表形式で示した図である。ここでは、現在の通信状態を表す項目として、現在の利用可能チャネル数２８０、現在の出力強度２８２等が設けられている。そして、各項目に対して、符号２９０と符号２９２でそれぞれ示したアクセスポイント＃１とアクセスポイント＃２についての数値記憶欄が設けられている。例えば、アクセスポイント＃１については、現在４個のチャネルが利用可能であること、現在は通常の出力強度である１００％の出力強度で電波の送信を行っていることがわかる。

図１に示されているように、基地局制御部４４は、これらの情報に基づいて制御を行う。制御においては、典型的には、まず、管理項目データベース２８に登録された端末装置をその利用時間毎に集計する。そして、パラメータ記憶部３４と現在状態記憶テーブル４０を参照しながら制御を行う。

制御をどのように行うかという通信態様の設定は、様々に行うことができる。基本的な態様としては、予約を受け付けた端末装置に対して優先的にチャネルを割り当てる例を挙げることができる。同じ時間帯に複数の端末装置の登録があり、その登録数が利用可能チャネル数を超えている場合には、利用優先度が高い端末装置からの通信要求を優先する。また、登録した（あるいは優先度が高い）にもかかわらずチャネルが割り当てられていない端末装置があり、登録しない（あるいは優先度が低い）にもかかわらずチャネルが割り当てられている端末装置があるような場合には、後者の利用を一時的に中止させて新規参入端末の通信を許可する態様をとることもできる。

図５は、通信態様の別の設定例として、利用可能エリア（利用可能空間）の変更を制御する処理を説明する模式図である。具体的には、図１に示した基地局１２（アクセスポイント＃１）と基地局１４（アクセスポイント＃２）が、端末装置１００，１０２，１０４，１０６，１０８との間で行う通信態様の変化を示している。図５（ａ）は変更指令を行う前の態様を示す図であり、図５（ｂ）は変更指令を行った後の態様を示す図である。

図５（ａ）においては、アクセスポイント＃１は出力１００％で動作しており、その通信可能範囲は領域１５０である。また、アクセスポイント＃２にも出力１００％で動作しており、その通信可能範囲は領域１５２である。

アクセスポイント＃１に対しては、領域１５０にある端末装置１００，１０２，１０６がそれぞれ電波１６０，１６２，１６４を通じてアクセスしている。また、領域１５０にある端末装置１０４は、この時点では通信を行っていない。一方、アクセスポイント＃２に対しては、領域１５２に位置する端末装置１０８が電波１６６を通じてアクセスしている。端末装置１０６も領域１５２にあるが、既に述べたようにアクセスポイント＃１に対してアクセスしているため、アクセスポイント＃２に対してはアクセスしていない。

ここで、管理項目データベース２８の登録内容にしたがって、端末装置１０４が、端末装置１００，１０２とグループをなして利用を行うものと仮定する。これを登録内容を実現するためには、端末装置１００，１０２，１０４が同時に無線ＬＡＮを利用するよう設定される必要がある。しかしながら、ここでさらに仮定をおき、現時点においては、アクセスポイント＃１には利用可能なチャネルが残っておらず、アクセスポイント＃２には利用可能なチャネルが残っているものとする。そこで、パラメータ設定部３２によりパラメータ記憶部３４に登録３６された内容にしたがって、または、基地局制御部４４が登録事項を満たす解を算出することで、図５（ｂ）に示す通信態様へと変更が行われる。基地局制御部４４が解を算出する場合には、例えば、制御可能な項目（チャネルをどの端末装置にわりあてるか、出力強度をどのように設定するか等）の値を変更して、登録事項をどの程度満たすかの指標を最大化する状態を求める最適化問題として演算を行えばよい。

図５（ｂ）においては、アクセスポイント＃１に対する通信可能範囲が領域１５０から領域１７０へと縮小されている。一方、アクセスポイント＃２に対する通信可能範囲は領域１５２のまま変わっていない。この結果、端末装置１０６は、アクセスポイント＃１に対する通信可能範囲から外れ、アクセスポイント＃２に対する通信可能範囲には入ったままとなっている。そこで、端末装置１０６における電波１６４による通信は切断され、代わりに電波１８２によりアクセスポイント＃２への通信が開始された。

また、端末装置１０４は、端末装置１０６の通信が終了したことでできた空きチャネルを利用してアクセスポイント＃１に対しアクセスを開始している。これにより、グループをなす端末装置１００，１０２，１０４は同時に無線ＬＡＮを利用して通信を行うことができている。

このように通信可能エリアを制御することは、通信状況の制御にとって有効である。図５の例とは異なる状況、例えば、イベント会場の複数あるブースのうちの一つでイベントが開始され、そのイベントは無線ＬＡＮによるアクセスを必要とするものであった場合にも、同様の処理を行うことで、登録された時刻に通信可能エリアをそのブースに集中させることが可能となる。通信可能エリアの制御は、通信可能な個々の端末装置を特定しない場合にも実施可能であるため、登録の手間を省略化できる利点がある。

無線ＬＡＮ管理システムの構成例を示す概略図である。管理項目データベースの設定例を示す図である。パラメータ記憶部の記憶例を示す図である。現在状態記憶テーブルの記憶例を示す図である。変更指令前（ａ）と変更指令後（ｂ）の通信態様例を示す図である。

符号の説明

１０無線ＬＡＮ管理システム、１２，１４基地局、１６ＬＡＮ、１８利用予約端末装置、２０管理装置、２２マシンインターフェース、２４利用登録処理部、２８管理項目データベース、３２パラメータ設定部、３４パラメータ記憶部、３８状態検知部、４０現在状態記憶テーブル、４４基地局制御部、４６基地局制御信号、１００，１０２，１０４，１０６，１０８端末装置。

Claims

コンピュータを用いて構成され、複数のチャネルを備え複数の端末装置との通信を行う無線ＬＡＮの基地局に関して通信の制御を管理する装置であって、
端末装置を利用する一般ユーザからの入力に基づいて、基地局についての通信制御の予約を受け付ける予約受付手段と、
基地局の通信状態の情報を取得する状態取得手段と、
受け付けた通信制御の予約と取得した通信状態の情報に基づいて、少なくとも一つのチャネルの利用可能エリアに関する通信態様を設定する態様設定手段と、
基地局に指令信号を送り、設定した通信態様で通信を行わせる通信指令手段と、
を備え、
態様設定手段は、第１基地局の利用可能エリアに位置する第０端末装置に対して第１基地局との通信設定が既になされており、第１基地局と第２基地局の利用可能エリアに位置する第１端末装置に対して第１基地局との通信設定が既になされており、第１基地局の利用可能エリアに位置し第２基地局の利用可能エリアに位置しない第２端末装置に対する第１基地局への通信設定ができない状態にあり、予約受付手段が一般ユーザから第０端末装置と第２端末装置とをグループをなして利用する旨の通信制御の予約を受け付けた場合に、第１基地局の利用可能エリアを変更して第１端末装置を利用可能エリアから除いて、第１端末装置は第２基地局と通信し、かつ、第０端末装置及び第２端末装置は第１基地局と通信するように通信態様を変更し、
これにより態様設定手段は、新たに受け付けた予約を満たす通信態様の設定ができない場合に、利用可能エリアを変更し、既に設定した通信態様を新たな予約及び既に設定されていた予約を満たす通信態様へと変更する、ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局管理装置。