JP4820694B2 - 特定優先電波検出プログラム、及び電波検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮの構築の前に、動的周波数選択（ＤＦＳ）の対象となる特定優先電波の受信状況を予め調査するための特定優先電波検出プログラム、及び電波検出装置に関連する。

総務省より電波法施行規則等の改正省令が、２００５年５月１６日付けで公示され、これにより、５ＧＨｚ帯無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ）で、それまで使用が許可されていなかった５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネル（５２、５６、６０、６４チャネル）が利用できるようになっている。

しかし、その５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルを使用する無線ＬＡＮ基地局、つまり、無線ＬＡＮに複数の子機を収容するアクセスポイント機器や、そのアクセスポイント機器を内蔵したルータ装置には、動的周波数選択（ＤＦＳ：Ｄｙｎａｍｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ）と、送信電力制御（ＴＰＣ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の搭載が義務づけられている。そのためには、レーダー波検出機能が必要となるが、その機能に関する技術として、以下の特許文献１には、レーダー波の検出を簡単かつ正確に行う方法が提案されている。

また、現在は使用が許可されていない５．５〜５．７ＧＨｚ帯チャネルも、今後、利用できるようになる可能性があるが、これらも、５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルと同様に、レーダー波と周波数帯が重複するため、無線ＬＡＮ基地局には、動的周波数選択や送信電力制御の搭載が義務づけられると予測される。

ＤＦＳは、レーダー波に対する運用前モニタリング、運用中モニタリングと立退き、及び再利用規制の３つの機能によって構成される。

運用前モニタリングは、ＣＡＣ（Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｖａｉｌａｂｉｌｔｙ Ｃｈｅｃｋ）として、５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルによる通信を開始する前に、当該チャネルの周波数帯を対象として、１分間レーダー波の検出を行い、レーダー波が運用されていないことを確認する機能である。ここで、レーダー波が検出された場合には、もちろんそのチャネルを使用することはできない。

また、運用中モニタリングと立退きは、５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルによる通信を運用している間は、当該チャネルの周波数帯で、常時レーダー波を検出し続け、それによってレーダー波を検出した場合には、全ての子器に対して、そのチャネルによる送信を１０秒以内に停止させる機能である。そして、その場合には、別チャンネルによる通信を再開させるようになっている。

再利用規制は、レーダー波を検出したチャネルは、その検出以降の３０分間は、そのチャネルによる送信を禁止させる機能である。

上記改正後の電波法施行規則に適合したアクセスポイント機器は、従来の５．１６〜５．２４Ｇｈｚ帯チャネルと、５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルの合計８チャネルを使用できるため、例えば、大規模事務所等、複数台のアクセスポイント機器を必要とするネットワークシステムでも、アクセスポイント機器同士がチャネルを重複使用しないように設定することが可能になる。また、その様なチャネル設定作業を支援する装置として、例えば、別の無線ＬＡＮとの電波干渉や、空きチャネルの情報等を確認できるアクセスポイント評価装置等も市販されている。
特開２００５−３２８３６６号

しかしながら、上記のようなアクセスポイント機器では、５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルのいずれかが選択され、そのチャネルで無線ＬＡＮを運用している間に、レーダー波を検出すると、別のチャネルによる通信に移行させるが、その際には、レーダー波と干渉する虞がない５．１６〜５．２４Ｇｈｚ帯チャネルを選択するのが一般的である。しかし、それにより、以下の例に示すような不都合が発生する可能性がある。

図５は、複数のアクセスポイント機器を設置したネットワークシステムの構成図で、アクセスポイント機器３１と、デスクトップ型コンピュータ３３と、インターネットＮに繋がるルータ装置３４とを有線ＬＡＮによって相互に接続し、それぞれのアクセスポイント機器３１には、無線ＬＡＮの子機として、ノート型パソコン３２を接続している。ここで、アクセスポイント機器３１＃１は、５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルの１つである５２チャンネルが選択されているが、レーダー波を検出したため、ＤＦＳによって、３６チャネルに移行している。ところが、その３６チャネルは、別のアクセスポイント機器３１＃２が使用しているチャネルであるため、アクセスポイント機器３１＃１、３１＃２が、１つのチャネルを、一方が使用していないときに他方が占有するというキャリアセンス機能によって、時分割で共用することになってしまい、その結果、パフォーマンスが低下するという現象である。

しかし、この場合、レーダー波と干渉するのは、５２チャネルだけであり、上記のパフォーマンス低下は、予めレーダー波と干渉するチャネルを調査し、レーダー波と干渉しないことが判明している別のチャネル、すなわち、５６、６０、６４チャネルのいずれかを選択しておけば、事前に回避できたはずである。しかし、特定のチャネルと干渉するレーダー波を検出するための装置等は従来市販されていないため、その調査には、高価な汎用測定器と、専門知識とが要求されていた。

そこで、本発明として、特定優先電波、ここではレーダー波と周波数帯が重複する無線ＬＡＮのチャネルに対して、その特定優先電波の受信状態を調査できる特定優先電波検出プログラム、及び、電波検出装置を以下に提案する。

すなわち、請求項１に記載の特定優先電波検出プログラムは、無線ＬＡＮの運用開始前に行う事前調査用のプログラムであって、無線ＬＡＮで使用可能なチャネルから、特定優先電波と周波数帯が重複する可能性があるチャネルを順次選択するステップと、選択したチャネルの電波を受信し、受信した電波から、所定の識別基準に従って、前記特定優先電波を識別するステップと、前記特定優先電波を識別したときには、その受信状況を特定優先電波検出ログとして時系列的に記憶するステップと、所定の出力指令を受けると、記憶している特定優先電波検出ログを出力させるステップとを備え、特定優先電波と干渉するチャネルを全て把握することを特徴とする。

請求項２に記載の特定優先電波検出プログラムは、特定優先電波と周波数帯が重複する可能性があるチャネルを一巡すれば、再び最初のチャネルに戻ることによって、前記各ステップからなる動作を繰返すことを特徴とする。

請求項３に記載の特定優先電波検出プログラムは、請求項２において、前記特定優先電波が検出されないチャネルのいずれかを、無線ＬＡＮで使用するチャネルとして設定させるステップを更に備えている。

請求項４に記載の特定優先電波検出プログラムは、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記特定優先電波は、無線ＬＡＮで使用するチャネルの周波数帯で常時検出を試み、該電波を検出したときには、そのチャネルの使用が法規上禁止されるものであることを特徴とする。現時点では、その特定優先電波は、レーダー波とされるが、動的周波数選択が、レーダー波以外の電波も対象とするように拡張されたときには、そのレーダー波以外の対象電波を検出するプログラムも、本発明に含まれる。

請求項５に記載のコンピュータ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の特定優先電波検出プログラムと、アクセスポイント機器のファームウェアプログラムとを記憶しており、アクセスポイント機器に有線接続して、前記特定優先電波検出プログラムを書き込むことによって、該機器を特定優先電波検出装置として機能させ、その後、前記ファームウェアプログラムを書き込むことによって、該機器を元の機能に戻すことを特徴とする。

請求項６に記載のアクセスポイント機器は、請求項１〜４のいずれかに記載の特定優先電波検出プログラムがファームウェアに組込まれており、設定によって、特定優先電波検出の機能と、アクセスポイントの機能とを切替える構成としている。

請求項１に記載のプログラムを、無線ＬＡＮで使用するチャネルを設定する際の事前調査として実行すれば、特定のチャネルが、特定優先電波と干渉するか否かを、無線ＬＡＮの運用開始する前に知ることができるので、管理者は、アクセスポイント機器等において、特定優先電波と確実に干渉するチャネルを除外して、無線ＬＡＮで使用するチャネルを設定できるようになり、その結果として、設定したチャネルを長期間継続して使用できる可能性が高くなる。

また特定優先電波と干渉するチャネルを全て知ることができることから、アクセスポイント機器等において、特定優先電波と干渉させずに選択できるチャネルの候補がより多くなるため、多数のアクセスポイント機器に対して、無線ＬＡＮで使用するチャネルを設定する作業が容易になる。これは、現実的な環境で、５．２５〜５．３５ＧＨｚ帯チャネルのうち、特定優先電波とされるレーダー波と干渉するのは、多くても２チャンネル程度であることを考慮すれば、非常に有意義である。なお、調査の期間は、レーダー波の受信状況が、アクセスポイント機器付近の窓の開閉等にも影響されるため、数日程度とするのが望ましい。

請求項３に記載のプログラムを組込んだアクセスポイント機器等は、特定優先電波と干渉するチャネルを除外して、無線ＬＡＮで使用するチャネルを自動的に設定することができる。

特に請求項５によれば、調査結果である特定優先電波検出ログを、例えばＬＡＮのケーブル等を介して接続したコンピュータ側で出力させるので、電波検出装置は、その特定優先電波検出ログを出力させるための表示窓、例えば液晶パネル等を備える必要がなく、安価に提供できる。

特に請求項６によれば、電波検出装置は、無線ＬＡＮのアクセスポイント機器に組込んで構成しているので、共通のハードウェア構成となり、開発コストが抑制される。

以下、本発明の実施例を図に従って説明する。

本発明によれば、無線ＬＡＮで使用するチャネルと同じ周波数帯の特定優先電波を検出する電波検出装置１を、公知のアクセスポイント機器３１と同様なハードウェアによって構成している。そのため、市販のアクセスポイント機器３１のハードウェアに、本発明のプログラムを組込むだけで、電波検出装置１を簡単に実現できる。アクセスポイント機器３１は、無線ＬＡＮと、有線ＬＡＮとの間でブリッジのような役割を果すもので、ビーコン信号を送信することにより、その存在を周囲に通知すると共に、所定のプロトコルにより、無線ＬＡＮの子器との間で通信を確立する機能を有するが、その制御プログラムの一部として、本発明のプログラムを予め組込んでおき、設定により機能を切替える構成としてもよい。

より具体的には、例えば、ＤＦＳの機能を備えたアクセスポイント機器３１のハードウェアを用いることにより、特定優先電波として、５．３Ｇｈｚ帯（５．２５〜５．３５Ｇｈｚ）の５２、５６、６０、６４チャネルと干渉するレーダー波を検出する電波検出装置１を得ることができる。

しかしながら、本発明は、アクセスポイント機器３１のハードウェアをそのまま利用して実行する構成には限定されず、専用装置として構成してもよい。また、着脱自在なＰＣカードとして構成し、そのカードを接続したノート型コンピュータ３２等と一体となって機能するようにしてもよい。そして、例えば、複数のアクセスポイント機器３１を設置した図５のようなネットワークシステム構築の際、すなわち、有線ＬＡＮで構成されたコンピュータ３３のネットワークシステムに、コンピュータ３２を収容するアクセスポイント機器３１を追加する前の事前調査において、電波検出装置１を使用することにより、電波測定等に関する専門的な知識がなくとも、特定優先電波と干渉するチャネルを把握することが可能になる。

そのような事前調査に基づいて、各アクセスポイント機器３１でチャネル設定しておけば、無線ＬＡＮの運用中にＤＦＳの機能が作動して、設定しておいたチャネルから別チャネルに自動変更されてしまうという現象が未然に防止される。また、検出すべき特定優先電波は、レーダー波以外の別の電波であってもよく、また、固有の識別用パルスを含むような電波であってもよい。

図１は、本発明を適用した電波検出装置１の一例を示す概略ブロック図で、基本的には、ＲＦチップ１６、ベースバンド／ＭＡＣコントローラ１７からなるチップセットをキーパーツとして、そこに、２つの送受信アンテナ１１と、送受信アンテナ１１のいずれか一方を選択するスイッチ１２と、ＳＡＷフィルタ１３と、信号伝達方向を切替えるスイッチ１４と、送信信号を増幅する高周波アンプ１５と、イーサＰＨＹ１８と、メモリ１９を接続付加した構成である。

しかしながら、この構成のみに限定されるものではなく、多様な変形が可能である。例えば、アンテナ１１については、ダイバシティ構成とせずに、シングル構成、あるいは、ＭＩＭＯ等、３以上のアンテナ１１を使用する構成としてもよい。また、チップセットについても、上記のような２チップ構成とせずに、シングルチップ構成のものを採用してもよい。

上記チップセット中のＲＦチップ１６は、送信用のトランスミッタ１６ａと、受信用のレシーバ１６ｂと、チャネル周波数を設定する周波数コントロール部１６ｃとで構成され、ベースバンド信号を、設定されたチャネル周波数の信号に変復調する基本機能を有している。

一方のベースバンド／ＭＡＣコントローラ１７は、ベースバンド信号を送信するＤ／Ａコンバータ１７ａと、ベースバンド信号を受信するＡ／Ｄコンバータ１７ｂと、ベースバンドＰＨＹ１７ｃと、ベースバンドＭＡＣ、及びイーサＭＡＣとして機能するＣＰＵ１７ｄと、ＲＡＭ１７ｅとで構成され、無線ＬＡＮに対するＭＡＣ層のプロトコル処理、ＰＨＹ層の変復調処理や、イーサネット（登録商標）に対するＭＡＣ層のプロトコル処理等を行う基本機能を有している。このベースバンド／ＭＡＣコントローラ１７と、イーサＰＨＹ１８は、ＬＡＮケーブルで接続されたコンピュータ３３との間で通信を行うためのインターフェースを構成する。ＲＡＭ１７ｅには、後述する特定優先電波検出ログを格納する。

メモリ１９には、ＭＡＣアドレス等の各種設定データと、例えばＬｉｎｕｘ等の組込用ＯＳカーネルと、カーネルの一部として、ベースバンド信号に対するＭＡＣ層のプロトコル処理、イーサネット（登録商標）に対するＭＡＣ層のプロトコル処理等を行う基本プログラムと、カーネルによって実行される本発明のプログラムとを格納している。メモリ１９は、マスクＲＯＭ等、書換え不能なメモリでもよいが、フラッシュＲＯＭ等の書換え可能な不揮発性メモリで構成することが望ましい。

アクセスポイント機器３１は、多くの場合、制御用プログラム（ファームウェア）のアップデートのために、書換え可能な不揮発性メモリを内蔵しているので、その要求は満たされている。従って、技術的には、ノート型コンピュータ３２等に、特定のアクセスポイント機器３１に対応した本発明のプログラムを準備して、無線ＬＡＮの構築現場に持参すれば、その機器３１とＬＡＮケーブルで接続し、制御用プログラムを本発明のプログラムに書換えることにより、電波検出装置１として利用することが可能であり、更に、本発明のプログラムにファームウェア更新用プログラムを含めておけば、書換えた制御用プログラムを復元して、電波検出装置１を本来の機器３１に戻すこともできる。

しかしながら、制御プログラムの書換えにより、電波検出専用（受信専用）と、通常利用用途（送信可能）とを変更可能にしてしまうと、電波法無線設備規則の立場から問題があるため、現時点では、アクセスポイント機器３１のハードウェアをそのまま用いた専用機として準備するか、あるいは、設定により、元に戻すような構成とするのが望ましい。

本発明のプログラムは、検出対象となる特定優先電波を受信する可能性のあるどのチャネルで、その特定優先電波が実際に受信されるかを調査するもので、無線ＬＡＮで使用可能なチャネルから、特定優先電波と周波数帯が重複するチャネルを選択して、そのチャネルの周波数帯の電波を受信し、受信した電波から、後述の識別基準に従って、特定優先電波を識別するステップと、特定優先電波を識別したときには、その受信状況を特定優先電波検出ログとして時系列的に記憶するステップと、所定の出力指令を受けると、記憶している特定優先電波検出ログを出力させるステップとを備えているが、特定優先電波の識別は、上記チップセットが有する機能を活用することにより実現できる。

なお、特定優先電波検出ログを出力させるステップは、例えば、Ｗｅｂサーバによって構成し、特定優先電波検出ログを、ＬＡＮケーブルを介して接続したコンピュータ３３等から出力させることが望ましいが、別構成として、ＵＳＢケーブルを介して接続したコンピュータ３３、又は３２から出力させてもよく、あるいは電波検出装置１に設けた表示窓等を用いて出力させてもよい。

このような構成のプログラムを、無線ＬＡＮで使用するチャネルを設定する際の事前調査として実行すれば、特定のチャネルが、特定優先電波と干渉するか否かを、無線ＬＡＮの運用開始前に知ることができる。

また、上記ステップに、特定優先電波と周波数帯が重複する各チャネルを順次選択変更するステップを更に加えてもよい。そうすると、特定優先電波と干渉するチャネルを全て知ることができる。

また、本発明のプログラムを、アクセスポイント機器３１等の本来の制御プログラムに併せて組込む場合には、特定優先電波が検出されないチャネルのいずれかを、無線ＬＡＮで使用するために選択するステップを更に加えておくことにより、無線ＬＡＮで使用するチャネルの自動設定が可能になる。

図２は、本発明のプログラムの処理手順を示す概略フローチャートである。

この手順では、調査を開始すると、まず、無線ＬＡＮで使用可能なチャネルから、特定優先電波と周波数帯が重複するチャネルの１つを、調査すべき最初のチャネルとして選択する。そして受信動作を開始し、所定時間そのまま待機する（１０１、１０２）

その状態で、受信した電波の受信電力が所定値以上であるか否かにより、受信電波の有無を判断するが、このとき受信する電波には、選択しているチャネルの無線ＬＡＮ信号と、そのチャネルの周波数帯にある干渉電波（特定優先電波等）とが含まれている（１０３）。

そして、電波受信ありと判断した場合には、更に、その受信した電波に対して、後述のような識別基準を適用して、特定優先電波を識別する。特に、特定優先電波がレーダー波である場合には、レーダー波パルスの特徴を有するか否かを判断する（１０４）。

ここで、特定優先電波として判断した場合には、その検出事象を、そのチャネル番号や日時情報と共に、特定優先電波検出ログに時系列的に追加記録していく（１０５）。

次いで、外部のコンピュータ等から特定優先電波検出ログの出力指令を受けたか否かを判断し、出力指令を受けていれば、特定優先電波検出ログを送信出力する（１０６、１０７）。

更に、現在のチャネルで受信を開始してから、所定時間が経過しているか否かを判断し、経過していれば、次のチャネルを選択して受信を開始する。このとき、特定優先電波を受信する可能性のある全チャネルを一巡していれば、再び最初のチャネルに戻るようにすればよい（１０９）。

図３は、特定優先電波検出ログの出力画面の例で、そのログであるレーダー波検出記録を、電波検出装置１に組込んだＷｅｂサーバによって、外部のコンピュータ３３に出力させている。なお、この画面には、レーダー波検出記録をＣＳＶファイルとしてダウンロードさせるリンクと、記録を全消去させるリンクを配置している。

次いで、特定優先電波の検出方法、すなわち、各チャネルで受信した干渉電波から特定優先電波を識別するための識別基準を、レーダー波を例として説明する。レーダー波の具体的な検出方法に公的基準はなく、本発明でも限定しないが、市販のアクセスポイント機器３１のハードウェアに本発明のプログラムを組込んで、電波検出装置１を構成する場合には、そのアクセスポイント機器３１と同一基準を採用することが望ましい。

一方、レーダー波検出閾値の設定点は、最大出力が２００ｍＷ以上のときには、−６４ｄＢｍ、２００ｍＷ未満のときには、−６２ｄＢｍとする規定がある。

よって、一例としては、選択したチャネルで電波を受信したときに、その受信電力がレーダー波検出閾値以上であり、かつ受信後２０μＳ以内に受信電力が落ち、かつ無線ＬＡＮ信号のプレアンブルパターンを検出できない信号を、レーダー波とみなしてもよい。２０μＳという値は、ＤＦＳ測定法に関するＩＴＵ−Ｒ勧告 Ｍ．１６５２において、レーダー波のパルス幅が１〜２０μＳと規定されていることによる。

図４は、その無線ＬＡＮ信号のプレアンブルパターンを示すタイミング図で、ｔ１〜ｔ１０は、ショートトレーニングシンボル、Ｔ１、Ｔ２はロングトレーニングシンボルを示している。上記例では、このプレアンブルパターンの有無を識別条件の１つとして扱っている。

本発明を適用した電波検出装置の概略ブロック図である。 本発明のプログラムの処理手順を示す概略フローチャートである。 特定優先電波検出ログの出力画面の例である。 無線ＬＡＮ信号のプレアンブルパターンを示すタイミング図である。 複数のアクセスポイント機器を設置したネットワークシステムの構成図である。

符号の説明

１ 電波検出装置
３１ アクセスポイント機器
３２、３３ コンピュータ

Claims (6)

1. 無線ＬＡＮの運用開始前に行う事前調査用のプログラムであって、
   無線ＬＡＮで使用可能なチャネルから、特定優先電波と周波数帯が重複する可能性があるチャネルを順次選択するステップと、
   選択したチャネルの電波を受信し、受信した電波から、所定の識別基準に従って、前記特定優先電波を識別するステップと、
   前記特定優先電波を識別したときには、その受信状況を特定優先電波検出ログとして時系列的に記憶するステップと、
   所定の出力指令を受けると、記憶している特定優先電波検出ログを出力させるステップとを備え、特定優先電波と干渉するチャネルを全て把握することを特徴とする特定優先電波検出プログラム。
2. 請求項１において、
   特定優先電波と周波数帯が重複する可能性があるチャネルを一巡すれば、再び最初のチャネルに戻ることによって、前記各ステップからなる動作を繰返すことを特徴とする特定優先電波検出プログラム。
3. 請求項１または２において、
   前記特定優先電波が検出されないチャネルのいずれかを、無線ＬＡＮで使用するチャネルとして設定させるステップを更に備えた特定優先電波検出プログラム。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記特定優先電波は、無線ＬＡＮで使用するチャネルの周波数帯で常時検出を試み、該電波を検出したときには、そのチャネルの使用が法規上禁止されるものであることを特徴とする特定優先電波検出プログラム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の特定優先電波検出プログラムと、アクセスポイント機器のファームウェアプログラムとを記憶しており、
   アクセスポイント機器に有線接続して、前記特定優先電波検出プログラムを書き込むことによって、該機器を特定優先電波検出装置として機能させ、その後、前記ファームウェアプログラムを書き込むことによって、該機器を元の機能に戻すことを特徴とするコンピュータ装置。
6. 請求項１〜４のいずれか記載の特定優先電波検出プログラムがファームウェアに組込まれており、
   設定によって、特定優先電波検出の機能と、アクセスポイントの機能とを切替える構成としたアクセスポイント機器。

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