JP4771415B2 - 位置情報を含むビーコンフレームを送信するアクセスポイント、端末及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ビーコンフレームを送信するアクセスポイント、端末及びプログラムに関する。

無線ＬＡＮについて、アクセスポイントと端末との間でパケット送信のタイミングを制御するためにＭＡＣ（Medium Access Control：媒体アクセス制御）レイヤ技術がある。ＭＡＣレイヤによって無線局間で交換されるＭＡＣフレームは、例えばＩＥＥＥ８０２．１１の標準規格によって規定されている。

ＩＥＥＥ８０２．１１のインフラストラクチャモードの場合、アクセスポイントは、ビーコンフレームと称される制御フレームを、定期的（１００ｍｓ程度毎）に送信する。ビーコンフレームは、周辺の端末に対して、アクセスポイントの存在を広告する役目を持つ。ビーコンフレームを受信した端末は、アクセスポイントの存在を発見し、その接続を試みることができる。尚、アドホックモードの場合、端末も、ビーコンフレームを定期的に送信することとなる。

図１は、電波強度と距離との関係を表すシステム構成図である。

図１によれば、端末２は、２つのアクセスポイント１（Ａ及びＢ）からＭＡＣフレームを受信している。端末２は、アクセスポイントＡとの間の距離が遠いにも関わらず、干渉等によって、比較的強い電波強度のＭＡＣフレームを受信している。一方、端末２は、アクセスポイントＢとの間の距離が近いにも関わらず、アクセスポイントＢの電波強度よりも弱い電波強度のＭＡＣフレームを受信している。

端末２は、発見された複数のアクセスポイントのＥＳＳＩＤ(Extended Service Set IDentifier)等をディスプレイに表示し、利用者に対してアクセスポイントを選択させる。このとき、電波強度の強いアクセスポイントＡが優先的に（上位に）表示される。利用者は、アクセスポイントＡを介したサービスと、アクセスポイントＢを介したサービスとが同じものであれば、電波強度の強いアクセスポイントＡを当然に選択することとなる。

ISO/IEC8802-11 ANSI/IEEE Std 802.11、「Information technology−Telecommunications and information exchange between systems−Local and metropolitan area networks−Specific requirements−Part11：Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications」、１９９９

しかしながら、端末が、その時点（その期間）及びその場所において電波強度の強いＭＡＣフレームを受信できたからといって、その後、データパケットを送受信する際にも良い電波特性が確保されるわけではない。一方で、電波特性は、距離に依存しやすい。距離が長いほど電波特性は劣化し、距離が短いほど電波特性は良好で安定する。そうすると、図１の場合、アクセスポイントＡよりもアクセスポイントＢの方が、その後に比較的安定した電波特性を得られる可能性が高い。

また、端末は、ビーコンフレームを受信しても、アクセスポイントが実際にどの場所に存在するのかを知ることはできない。端末は、実際に近くにアクセスポイントが存在するにも関わらず、その場所及びその時点における電波強度しか、アクセスポイントを選択する判断指標がない。

通常、端末が無線ＬＡＮに接続する場合、端末のディスプレイに、ＭＡＣフレームの電波強度の強い順に、アクセスポイントのＥＳＳＩＤが表示される。利用者は、その中からいずれかのアクセスポイントを選択するけれども、サービスが同一である限り、電波強度の強いアクセスポイントを選択する。

そこで、本発明は、ＭＡＣフレームの電波強度以外に、アクセスポイントと端末との間の実際の距離に応じて、利用者にアクセスポイントの選択の指標を与えることができるアクセスポイント、端末及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、無線ＬＡＮのアクセスポイント又は端末において、
ビーコン送信元位置情報と、当該アクセスポイント又は端末と通信可能な電波範囲を表す距離情報及び形状情報を持つ電波範囲情報と、を含むビーコンフレームを送信するビーコンフレーム送信手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、前述したビーコン送信元位置情報及び電波範囲情報を含むビーコンフレームを送信するアクセスポイント又は端末と通信する端末であって、
ビーコンフレームを受信するビーコンフレーム受信手段と、
ビーコンフレームからビーコン送信元位置情報及び電波範囲情報を取得するビーコン送信元位置情報取得手段と、
当該端末の端末位置情報が、ビーコン送信元位置情報及び電波範囲情報に基づくアクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かを判定する電波範囲内判定手段と、
アクセスポイント又は端末が発見された旨を、当該端末がアクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かの情報と共に、ディスプレイ部に表示する発見局表示制御手段と
を有することを特徴とする。

本発明によれば、無線ＬＡＮのアクセスポイント又は端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
ビーコン送信元位置情報と、当該アクセスポイント又は端末と通信可能な電波範囲を表す距離情報及び形状情報を持つ電波範囲情報と、を含むビーコンフレームを送信するビーコンフレーム送信手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、前述したビーコン送信元位置情報及び電波範囲情報を含むビーコンフレームを送信するアクセスポイント又は端末と通信する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であって、
ビーコンフレームを受信するビーコンフレーム受信手段と、
ビーコンフレームからビーコン送信元位置情報及び電波範囲情報を取得するビーコン送信元位置情報取得手段と、
当該端末の端末位置情報が、ビーコン送信元位置情報及び電波範囲情報に基づくアクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かを判定する電波範囲内判定手段と、
アクセスポイント又は端末が発見された旨を、当該端末がアクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かの情報と共に、ディスプレイ部に表示する発見局表示制御手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明のアクセスポイント、端末及びプログラムによれば、ビーコンフレームの電波強度以外に、アクセスポイントと端末との間の実際の距離に応じて、利用者にアクセスポイントの選択の指標を与えることができる。即ち、実際にはアクセスポイントと端末との距離が比較的離れているにもかかわらず、干渉等の影響によって一時的に電波強度が強くなっているような状態であっても、より近傍のアクセスポイントを利用者に選択させることができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。説明を簡単にするために、インフラストラクチャモードについて、アクセスポイントがビーコンフレームを送信するものとして説明する。勿論、アドホックモードの場合、端末がビーコンフレームを送信するものとなる。尚、「ビーコンフレーム」には、ビーコンフレーム又はプローブ応答フレームを意味するものとする。

図２は、ＭＡＣフレームのマネジメントフレームフォーマットである。

ＭＡＣフレームは、「フレーム制御」「DurationID」「宛先アドレス」「送信元アドレス」「ＢＳＳＩＤ」「シーケンス制御」「フレームボディ」「ＦＣＳ」からなる基本フォーマットを有する。

「フレーム制御」は、各種制御情報を含む。その中で、「タイプ」「サブタイプ」によってビーコンフレームが特定される。「タイプ＝００」はマネジメントフレームであることを意味し、「サブタイプ＝１０００」はビーコンフレームであることを意味する。

「DurationID」は、無線リンクを使用する予定期間（μｓ）を表す。「ＢＳＳＩＤ」(Basic Service Set IDentifier)は、アクセスポイントのＭＡＣアドレスを表す。「シーケンス制御」は、ＭＡＣフレームのシーケンス番号と、フラグメント番号とを表す。「ＦＣＳ」は、誤り検出符号を表す。

図２によれば、ビーコンフレームのメッセージボディに含まれる情報要素が表されている。情報要素は、大きく「ビーコン基本情報」と「その他の情報」とに分かれる。

通常、「ビーコン基本情報」には、以下の情報が含まれる。
・Timestamp：タイマTSFTIMERの値（μｓ単位）
・Beacon Interval：ビーコン周期（1024μｓ単位）
・Capability Information：ポーリング集中制御（ＰＣＦ）又は暗号化の有無
・ＳＳＩＤ(Service Set ID)：ＥＳＳＩＤ又はＩＢＳＳＩＤ
・Supported Rate：アクセスポイントがサポートしている無線伝送レートの一覧

本発明によれば、「ビーコン基本情報」に、更に以下の情報が含まれる。
・ビーコン送信元位置情報
・電波範囲情報

ビーコン送信元位置情報は、ビーコンフレームを送信するアクセスポイントの位置情報であって、例えば以下の表１のように緯度経度情報で表される。

電波範囲情報は、アクセスポイントが送出する電波特性（例えば出力電力等）に応じて、通信可能となるであろう端末の所在範囲を表す。これは、安定して通信可能となる電波強度又はＳＮ比が得られる可能性が高い範囲を意味する。必ずしも正確な測定が必要というわけではない。アクセスポイント１の電波特性によって推定される範囲よりも、ある程度狭い範囲を設定することは、安定して通信可能とする範囲を設定するという観点からは好ましい。

電波範囲情報は、ビーコン送信元位置情報を中心座標とした、半径距離によって表される。例えば以下の表２のように表される。

電波範囲情報には、電波範囲の形状の情報も更に含む。形状自体は、円形や正方形等の単純な形状であるのが好ましい。単純な形とすることによって、情報量を削減できるために、ビーコンフレームの増大を防ぐことができる。また、正確な測定及び電波状態がほとんど変化しないような環境でない限り、複雑な形状を電波範囲とすることに意味はない。

電波範囲の形状が、円形又は正方形であるならば、中心座標と半径距離（又は各辺若しくは頂点までの距離）のみで電波範囲を表すことができる。電波範囲の形状が、例えば長方形である場合（ある建物内を表現したい場合）には、４つの頂点の座標（緯度経度情報）によって指定するのが好ましい。情報量を削減するためである。勿論、ビーコンフレームの情報量を増やすことによって、複雑な形状を表現することもできるし、逆に、全て円形又は正方形とすることもできる。

尚、緯度経度情報に必要なビット数は、例えばそれぞれ２３ビット、２４ビットを利用すれば、全地球を０．１秒単位（約３ｍ）で表現できる。また、必要に応じて、オフセット値（例えば日本のみを表現するために、南西端をオフセットとする）を予め設定し、その差分を位置情報とすることによって、ビット数を削減することができる。精度を０．１秒より粗くしてもビット数を削減できる。逆に、もっと詳しい情報が必要であれば（例えば３ｍ以下の精度）、ビット数を増やせばよい。

尚、「その他の情報」には、例えば以下のような情報が含まれる。
・FH Parameter Set：ホップパターンに関する情報
・DS Parameter Set：無線チャネル番号
・CF Parameter Set：ポーリング集中制御におけるパラメータ
・IBSS Parameter Set：アドホックモードにおけるウィンドウ長
・TIM：電力管理に関する各種情報

端末がアクセスポイントからビーコンフレームの情報要素を受信する場合として、２つの場合がある。
・ビーコンフレームを待つ。
・アクセスポイントへ、プローブ要求フレームを送信し、プローブ応答フレームを受信する。プローブ応答フレームには、ビーコンフレームと同じ情報要素が含まれる。
ビーコンフレーム又はプローブ応答フレームを受信した端末は、アソシエーション要求フレームをアクセスポイントへ送信し、接続処理を開始する。

図３は、本発明におけるアクセスポイント及び端末の機能構成図である。

最初に、アクセスポイントの機能構成について説明する。

図３によれば、アクセスポイント１は、ビーコンフレーム送信部１０１と、ビーコン送信元位置情報蓄積部１０２と、電波範囲情報蓄積部１０３とを有する。これら機能部は、アクセスポイントに搭載されたコンピュータによって実行されるプログラムによっても実現できる。

ビーコン送信元位置情報蓄積部１０２は、アクセスポイント１自身の位置情報を予め蓄積している。アクセスポイントは、通常、固定設置されるものであるので、設備管理者が、ビーコン送信元位置情報蓄積部１０２に設定する。尚、ビーコンフレームを送信する装置が移動端末であった場合、ビーコン送信元位置情報は、例えばＧＰＳ(Global Positioning System)のような測位機能によって測定されたものである。

電波範囲情報蓄積部１０３は、アクセスポイント１が送出する電波特性に応じて、通信可能となるであろう端末の所在範囲を表す電波範囲情報を蓄積する。電波範囲情報は、設備管理者が予め電波範囲情報蓄積部１０３に設定しておくことが好ましい。

ビーコンフレーム送信部１０１は、ビーコン送信元位置情報蓄積部１０２から通知されたビーコン送信元位置情報を、ビーコンフレームに含める。そして、ビーコンフレーム送信部１０１は、そのビーコンフレームを、周辺に存在する端末２へ送信する。このビーコンフレームを受信した端末２は、アクセスポイント１の位置情報を知ることができる。

次に、端末２の機能構成について説明する。

端末２は、ビーコンフレーム受信部２０１と、電波強度取得部２０２と、ビーコン送信元位置情報取得部２０３と、位置情報取得部２０４と、距離算出部２０５と、電波範囲内判定部２０６と、発見局表示制御部２０７と、ディスプレイ部２０８と、アクセスポイント選択操作部２０９と、アクセスポイント制御部２１０とを有する。これら機能部は、端末に搭載されたコンピュータによって実行されるプログラムによっても実現できる。

ビーコンフレーム受信部２０１は、アクセスポイント１からビーコンフレームを受信する。

電波強度取得部２０２は、受信したビーコンフレームの電波強度を、ビーコンフレーム受信部２０１から取得する。取得された電波強度は、発見局表示制御部２０７へ通知される。

ビーコン送信元位置情報取得部２０３は、ビーコンフレームからビーコン送信元位置情報（アクセスポイント１の位置情報）を取得する。取得されたビーコン送信元位置情報は、距離算出部２０５及び電波範囲内判定部２０６へ通知される。

位置情報取得部２０４は、端末２自身の位置情報を取得する。例えば、ＧＰＳのような測位機能によって、緯度経度情報を取得する。尚、固定端末については、利用者自身が端末位置情報を設定することも好ましい。

距離算出部２０５は、ビーコン送信元位置情報と、当該端末の端末位置情報との間の距離情報を算出する。２つの緯度経度情報から、その距離を算出する。算出された距離情報は、発見局表示制御部２０７へ通知される。

電波範囲内判定部２０６は、当該端末の端末位置情報が、ビーコン送信元位置情報及び電波範囲情報に基づくアクセスポイント１の電波範囲内に存在しているか否かを判定する。ビーコン送信元位置情報を中心座標として、電波範囲情報の形状及び半径距離（又は各辺若しくは頂点までの距離）によって電波範囲を特定する。その電波範囲内に、端末２の端末位置情報の緯度経度が含まれるか否かによって判断される。判断された結果は、発見局表示制御部２０７へ通知される。

発見局表示制御部２０７は、発見されたアクセスポイントのＥＳＳＩＤ又は暗号化有無等の情報と共に、その距離情報及び／又は電波範囲内結果をディスプレイ部２０８に表示する。更に、発見されたアクセスポイントの優先順位を決定する。電波強度が強いアクセスポイントであっても、電波範囲内に存在しないアクセスポイントは、優先順位が低いか又は候補とならない。一方で、電波範囲内に存在するアクセスポイントは、距離が短いほど高い優先順位となる。これらアクセスポイントの優先順位は、ディスプレイ部２０８へ通知される。

ディスプレイ部２０８は、発見局表示制御部２０７の指示に応じてディスプレイに表示し、利用者に閲覧させる。

アクセスポイント選択操作部２０９は、端末２の利用者に、接続すべきアクセスポイントを選択させる。利用者は、キーボード又はマウスによって、距離の近い順に列挙されたアクセスポイントを選択することができる。

アクセスポイント制御部２１０は、アクセスポイント選択操作部２０９によって選択されたアクセスポイントに対して接続処理を行う。

図４は、本発明におけるシステム構成図である。

図４によれば、端末２は、アクセスポイントＡ、Ｂ及びＣの電波範囲内に存在することを、アクセスポイントＡ、Ｂ及びＣから受信したビーコンフレームによって検出する。また、アクセスポイントＤからビーコンフレームを受信できたとしても、端末２自身は、アクセスポイントＤの電波範囲内に存在しないことを検出する。

更に、端末２は、アクセスポイントＡ、Ｂ及びＣとの間の距離を算出する。それにより、端末２は、アクセスポイントＢとの間の距離が最短であり、次に、アクセスポイントＣ、アクセスポイントＡの順に距離が短いことを検出する。

端末２は、発見されたアクセスポイントのＥＳＳＩＤをディスプレイに表示する際に、距離の近い順に列挙して、利用者に表示する。利用者は、アクセスポイントＢが最も近い場所に存在することを理解し、アクセスポイントを選択する際の指標とすることができる。

以上、前述したように、本発明のアクセスポイント、端末及びプログラムによれば、ビーコンフレームの電波強度以外に、アクセスポイントと端末との間の実際の距離に応じて、利用者にアクセスポイントの選択の指標を与えることができる。即ち、実際にはアクセスポイントと端末との距離が比較的離れているにもかかわらず、干渉等の影響によって一時的に電波強度が強くなっているような状態であっても、より近傍のアクセスポイントを利用者に選択させることができる。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

電波強度と距離との関係を表すシステム構成図である。 ＭＡＣフレームのマネジメントフレームフォーマットである。 本発明におけるアクセスポイント及び端末の機能構成図である。 本発明におけるシステム構成図である。

符号の説明

１ アクセスポイント
１０１ ビーコンフレーム送信部
１０２ ビーコン送信元位置情報蓄積部
１０３ 電波範囲情報蓄積部
２ 端末
２０１ ビーコンフレーム受信部
２０２ 電波強度取得部
２０３ ビーコン送信元位置情報取得部
２０４ 位置情報取得部
２０５ 距離算出部
２０６ 電波範囲内判定部
２０７ 発見局表示制御部
２０８ ディスプレイ部
２０９ アクセスポイント選択操作部
２１０ アクセスポイント制御部

Claims (4)

1. 無線ＬＡＮのアクセスポイント又は端末において、
   ビーコン送信元位置情報と、当該アクセスポイント又は端末と通信可能な電波範囲を表す距離情報及び形状情報を持つ電波範囲情報と、を含むビーコンフレームを送信するビーコンフレーム送信手段を有することを特徴とするアクセスポイント又は端末。
2. 請求項１に記載のアクセスポイント又は端末と通信する端末であって、
   前記ビーコンフレームを受信するビーコンフレーム受信手段と、
   前記ビーコンフレームから前記ビーコン送信元位置情報及び前記電波範囲情報を取得するビーコン送信元位置情報取得手段と、
   当該端末の端末位置情報が、前記ビーコン送信元位置情報及び前記電波範囲情報に基づく前記アクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かを判定する電波範囲内判定手段と、
   前記アクセスポイント又は端末が発見された旨を、当該端末が前記アクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かの情報と共に、ディスプレイ部に表示する発見局表示制御手段と
   を有することを特徴とする端末。
3. 無線ＬＡＮのアクセスポイント又は端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
   ビーコン送信元位置情報と、当該アクセスポイント又は端末と通信可能な電波範囲を表す距離情報及び形状情報を持つ電波範囲情報と、を含むビーコンフレームを送信するビーコンフレーム送信手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
4. 請求項３に記載のプログラムを機能させるアクセスポイント又は端末と通信する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であって、
   前記ビーコンフレームを受信するビーコンフレーム受信手段と、
   前記ビーコンフレームから前記ビーコン送信元位置情報及び前記電波範囲情報を取得するビーコン送信元位置情報取得手段と、
   当該端末の端末位置情報が、前記ビーコン送信元位置情報及び前記電波範囲情報に基づく前記アクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かを判定する電波範囲内判定手段と、
   前記アクセスポイント又は端末が発見された旨を、当該端末が前記アクセスポイント又は端末の電波範囲内に存在しているか否かの情報と共に、ディスプレイ部に表示する発見局表示制御手段と
   してコンピュータを機能させることを特徴とする端末用のプログラム。

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