JP5020927B2 - 無線lan端末装置及び無線lanネットワークシステム - Google Patents

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Description

本発明は、無線LAN(Local Area Network)ネットワークにおいて、無線LAN基地局との間で無線通信インターフェースを介して音声通話を行う機能を有する無線LAN端末装置及び無線LANネットワークシステムに関し、さらに詳しくは、無線LAN基地局との間で無線通信を行う無線通信インターフェースを間欠的に起動することにより、無線通信インターフェースの省電力制御を行うことが可能である無線LAN端末装置及び無線LANネットワークシステムに関する。
近年、無線通信技術の発達及び構成部品の小型化技術の発達に伴い、携帯電話機やPDA(Personal Digital Assistant)に代表される様々な携帯通信端末が広く普及している。さらに最近では、携帯通信端末に、携帯電話網を利用した通話機能に加え、IEEE802.11規格に代表される無線LAN通信インターフェースを更に備え、この無線LAN通信インターフェースを介したVoIP(Voice over IP)による音声通話を可能とする製品が市場に現れてきている。これらの携帯通信端末は、一般的に、充電可能な電池を具備し、この電池より自身の電源供給を行う構成を採る。
このため、携帯通信端末の使用可能時間は、電池寿命に依存することとなるが、無線LAN通信インターフェースを介したVoIP音声通話動作時においても、端末の電池寿命を考慮した電力消費量削減の為、IEEE802.11標準規格(非特許文献1)で規定される省電力制御(PSモード)方式や、IEEE Std 802.11e−2005(非特許文献2)で規定されるU−APSD(Unscheduled Automatic Power Save)方式にて、通信実施時のみ間欠的に無線LAN通信インターフェースを起動する省電力制御手段が公知されている。
一方、無線LAN通信インターフェースを介したVoIP音声通話においては、同一無線LAN基地局装置に接続する無線LAN端末の同時通話台数が増加した場合、無線パケット再送の発生確率が上昇するため、結果として利用可能な無線帯域が減少し、音声通話品質が劣化することが知られている。また、この環境下において、同時通話中の無線LAN端末のうち、1台でも無線LAN電波環境が悪い状況であると、当該無線LAN端末の無線通信レートが低下するため、さらに音声通話品質が劣化することとなる。
この課題を解決するための技術として、例えば、特許文献1が開示されている。特許文献1に開示された技術は、IP電話端末を使用する無線LANネットワークシステムにおいて、接続端末数が少ない場合には高品質の通話を実施して接続端末数が多い場合には通話品質を抑えて多くの通話チャネルを確保でき、かつ汎用的な無線LANネットワークシステムにおいても応用可能な通信制御システム及び通信制御方法を提供するというものである。
IEEE Std 802.11, 1999 edition IEEE Std 802.11e−2005 特開2007−36828号公報
VoIP音声通話時に上述の省電力制御手段を適用した場合、同一無線LAN基地局装置に接続する無線LAN端末の同時通話台数が増加すると、省電力制御用の冗長パケットの影響により通話品質劣化が更に顕在化してしまう課題がある。しかしながら、この課題を回避する為、VoIP音声通話時に常に省電力制御をOFFにしてしまうと、端末の電池寿命が短くなるという別の課題が発生する。
さらに、特許文献1で開示される従来技術では、無線LAN基地局装置に接続端末数/使用通信帯域に応じた通話品質制御機能を設ける必要があり、無線LAN基地局装置の処理負荷増大、及び無線LAN基地局装置のコストアップという問題が発生する。
本発明は、上述のごとき問題点に鑑みてなされたもので、同時通話台数の変動によって無線LAN通信環境に変化が生じた場合でも、端末が自律的にこれを判断し、VoIP音声通話時の省電力制御のON/OFFを行うことで、VoIP音声通話品質の確保、及び端末の電池寿命改善を実現する無線LAN端末装置及び無線LANネットワークシステムを提供することにある。
本発明は、無線LAN通信網に接続して音声通話を行うことが可能な無線LAN端末装置であって、
無線LAN通信網から前記無線LAN通信手段が受信した無線信号の電界強度を検出する無線信号電界強度検出手段と、無線LAN通信網に接続して送受信を行う無線LAN通信手段と、音声通話中に前記無線LAN通信手段を間欠的に起動及び停止する省電力機能のON/OFFを判定する省電力機能ON/OFF判定手段と、前記省電力機能ON/OFF判定手段の判定結果に基づいて、前記無線LAN通信手段の省電力制御を行う無線LAN通信制御手段と、前記省電力機能ON/OFF判定手段の判定基準となる無線信号電界強度、無線LANフレームの送信エラー率、及び、無線LANフレームの受信エラー率、の閾値の情報を記憶する閾値情報記憶手段と、前記無線LAN通信網へ前記無線LAN通信手段が送信する無線LANフレームの送信エラー率を監視する送信エラー監視手段と、前記無線LAN通信網から前記無線LAN通信手段が受信する無線LANフレームの受信エラー率を監視する受信エラー回数監視手段と、を具備し、
前記省電力機能ON/OFF判定手段は、
前記無線信号電界強度検出手段が検出した無線信号電界強度が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線信号電界強度の閾値以上の場合、且つ、前記送信エラー監視手段が検出した送信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの送信エラー率の閾値より小さい場合、且つ、前記受信エラー回数監視手段が検出した受信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの閾値より小さい場合に、省電力機能をONとし、
前記無線信号電界強度検出手段が検出した無線信号電界強度が前記閾値情報記憶手段に記憶された閾値より小さい場合、及び、前記送信エラー監視手段が検出した送信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの送信エラー率の閾値以上の場合、及び、前記受信エラー回数監視手段が検出した受信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの受信エラー率の閾値より小さい場合、のいずれか一つに該当する場合に、前記無線信号電界強度検出手段が検出した無線信号電界強度が前記閾値情報記憶手段に記憶された閾値未満の場合、省電力機能をOFFとすることを特徴とする。
ここで、前記無線LAN端末装置は、携帯電話機であることを特徴とする。
本発明によれば、同一無線LAN基地局装置に接続する無線LAN端末の同時通話台数変動により無線LAN通信環境変化が生じた場合でも、音声通話品質が確保できるとともに、同時通話台数が少ない環境下で、VoIP音声通話時の省電力制御をONすることで端末の電池寿命の性能向上が可能となる。
以下、本発明の実施形態を図を参照しながら具体的に説明する。なお、図中、同様の機能を有するブロックには同じ参照番号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(第1実施形態)
図1(A)は、本発明の無線LAN端末装置の第1実施形態の形状概略図、図1(B)は、この無線LAN端末装置の背面形状概略図、図1(C)は、この無線LAN端末装置が備える無線LAN音声通話機能を使用した音声通話システムの概略構成図である。
10は無線LAN端末装置、110は無線LAN通信用アンテナ、100は携帯電話回線通信用アンテナ、20は無線LAN端末装置10と無線LAN通信を行う無線LANアクセスポイント(無線LAN基地局)、30は電話回線網、40は無線LAN端末装置10同士、ないし無線LAN端末装置10と電話回線網40に接続される電話装置(図示せず)の間の音声通話呼接続及び交換を行う呼制御装置である。このように、無線LAN端末装置10は、携帯電話回線での音声通信手段に加え、無線LAN音声通話機能を備えている。
図2は、図1に示した本発明の第1実施形態である無線LAN端末装置10aの無線LAN通信部における通話中省電力制御の動作原理を説明するためのブロック構成図である。同図において、無線LAN端末装置10aは、端末の全ブロックの管理及び制御を行う端末全体制御部130、無線LAN通信ブロックの統合制御を行う無線LAN通信制御部119、無線LAN通信用アンテナ110経由で無線LANアクセスポイント20から受信する無線信号と無線LANアクセスポイント20へ送信する無線送信信号とを隔離する方向性結合部111、無線LAN端末装置10aから無線LANアクセスポイント20への送信信号に対して変調を行う無線LAN送信部112、無線LANアクセスポイント20からの無線受信信号を復調する無線LAN受信部114、無線LAN送信部112より得られる無線LANフレーム送信エラー数を基に送信エラー率を算出、監視する無線LAN送信エラーモニタ部(送信エラー監視手段)113、無線LAN受信部114より得られる無線LANフレーム受信エラー数を基に受信エラー率を算出、監視する無線LAN受信エラーモニタ部(受信エラー監視手段)115、無線LAN受信部114より得られる無線LANアクセスポイント20からの無線受信RSSI(Received Signal Strength Indicator)を監視する無線LAN RSSIモニタ部(無線信号電界強度検出手段)116、無線LAN通話中の無線LAN省電力制御のON/OFF切替を実施するための無線LAN送信エラー率、無線LAN受信エラー率、無線LAN RSSI値、の各閾値を記憶保持する閾値情報記憶部118、無線LAN送信エラーモニタ部113と、無線LAN受信エラーモニタ部115と、無線LAN RSSIモニタ部116の各ブロックより得られる無線LAN送信エラー率、無線LAN受信エラー率、無線LAN RSSI値の各情報と、閾値情報記憶部118より得られる無線LAN通話中の無線LAN省電力制御ON/OFF切替の閾値情報と、端末全体制御部130より得られる無線LAN通話中または非通話中の状態情報と、に基づき、無線LAN通信制御部119に対して、無線LAN通話中の無線LAN省電力制御のONまたはOFFを指示通知する省電力機能ON/OFF判定部117の各ブロックで構成される。
図3は、閾値情報記憶部118が記憶する閾値情報の一例を示すものである。図3中、Xは無線LAN通話中省電力制御のON/OFFを切り替える無線LAN送信エラー率(%)の閾値を示しており、現在の無線LAN送信エラー率がX(%)より小さい場合は無線LAN通話中省電力制御をONとし、X(%)以上の場合は無線LAN通信環境が悪いとして、無線LAN通話中省電力制御OFFとする。また、Yは無線LAN通話中省電力制御のON/OFFを切り替える無線LAN受信エラー率(%)の閾値を示しており、現在の無線LAN受信エラー率がY(%)より小さい場合は無線LAN通話中省電力制御をONとし、Y(%)以上の場合は無線LAN通信環境が悪いとして、無線LAN通話中の省電力制御をOFFとする。さらに、Zは無線LAN通話中省電力制御のON/OFFを切り替える無線LAN受信RSSI(dBm)の閾値を示しており、現在の無線LAN受信RSSI値(受信信号強度値)がZ(dBm)以上の場合は無線LAN通話中省電力制御をONとし、Z(dBm)を下回った場合は無線LAN通信環境が悪いとして、無線LAN通話中省電力制御をOFFとする。
このように、閾値情報記憶部118では、予め無線通信環境劣化パラメータである無線LAN送信エラー率、無線LAN受信エラー率、無線LAN受信RSSIの各閾値と、これに対応した無線LAN通話中省電力制御のON/OFF判定情報を保持することが可能である。
図4は、上述した無線LAN通話中省電力ON/OFF切替制御の処理例を説明するためのフローチャートである。
無線LAN端末装置10aにおいて、無線LAN通話開始を契機に本処理が開始される。まず、省電力機能ON/OFF判定部117は、無線LAN送信エラーモニタ部113から現在の無線LAN送信エラー率情報を読み出した上で、閾値情報記憶部118に記憶されている無線LAN送信エラー率閾値Xと比較し、現在の無線LAN送信エラー率がXを下回っていればステップS002へ、そうでない場合ステップS005へ進む(ステップ:S001)。
次に、省電力機能ON/OFF判定部117は、無線LAN受信エラーモニタ部115から現在の無線LAN受信エラー率情報を読み出した上で、閾値情報記憶部118に記憶されている無線LAN受信エラー率閾値Yと比較し、現在の無線LAN受信エラー率がYを下回っていればステップS003へ、そうでない場合ステップS005へ進む(ステップ:S002)。
さらに、省電力機能ON/OFF判定部117は、無線LAN RSSIモニタ部116から現在の無線LAN受信RSSI情報を読み出した上で、閾値情報記憶部118に記憶されている無線LAN受信RSSI閾値Zと比較し、現在の無線LAN受信RSSIがZ以上の場合はステップS004へ、そうでない場合ステップS005へ進む(ステップ:S003)。ステップS003でY判定であった場合、省電力機能ON/OFF判定部117は、無線LAN通信制御部119に対して通話中省電力制御ON要求信号を送信し、無線LAN通信制御部119はこれを受け、無線LANブロックの省電力制御を有効とする(ステップ:S004)。
一方、ステップS001、S002、S003でN判定であった場合、省電力機能ON/OFF判定部117は、無線LAN通信制御部119に対して通話中省電力制御OFF要求信号を送信し、無線LAN通信制御部119はこれを受け、無線LANブロックの省電力制御を無効とする(ステップ:S005)。その後、省電力機能ON/OFF判定部117は一定時間待機した上で(ステップ:S006)、端末全体制御部130からの状態情報により、現在無線LAN通話中か非通話中かを判定し、通話中の場合はステップS001処理に戻り、通話中でない場合は処理を終了する(ステップ:S007)。
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態である無線LAN端末装置10bの無線LAN通信部における通話中省電力制御の動作原理を説明するためのブロック構成図である。図2と共通部分には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
図5において、無線LAN端末装置10bは、無線LAN受信部114より得られる、無線LANアクセスポイント20からのIEEE802.11標準規格(非特許文献1)規定無線報知信号(ビーコン信号)またはプローブ応答信号に含まれる無線通信負荷情報を監視する無線通信負荷情報モニタ部121、無線LAN通話中の無線LAN省電力制御のON/OFF切替を実施するための無線通信負荷閾値を記憶保持する閾値情報記憶部128、無線通信負荷情報モニタ部(通信負荷情報監視手段)121より得られる無線通信負荷情報と、閾値情報記憶部128より得られる無線LAN通話中の閾値情報と、端末全体制御部130より得られる無線LAN通話中または非通話中の状態情報と、に基づき、無線LAN通信制御部119に対して、無線LAN通話中の無線LAN省電力制御のONまたはOFFを指示通知する省電力機能ON/OFF判定部127の各ブロックを具備している。
また、図示していないが、無線LANアクセスポイント20は、無線通信負荷情報を無線報知信号(ビーコン信号)またはプローブ応答信号に付加する通信負荷情報付加部と、それを無線通信ネットワークに送信する無線LAN送信部を備えている。
図6は、閾値情報記憶部128が記憶する閾値情報の一例を示すものである。図6(A)中、Wは無線LAN通話中省電力制御のON/OFFを切り替える無線通信負荷情報の閾値を示している。なお、本実施形態において、前記無線通信負荷情報としては、図6(B)に示す通り、IEEE Std 802.11e−2005(非特許文献2)にて規定される、無線LANアクセスポイント20からの無線報知信号(ビーコン)またはプローブ応答信号に含まれる情報要素QBSS Load element内のChannel Utilization(無線チャンネル使用率)フィールド値の使用を想定しており、現在の無線チャンネル使用率がWより小さい場合は無線LAN通話中省電力制御をONとし、W以上の場合は無線LAN通信環境が悪いとして、無線LAN通話中省電力制御OFFとする。
このように、閾値情報記憶部128では、予め無線通信環境劣化パラメータである無線チャンネル使用率閾値と、これに対応した無線LAN通話中省電力制御のON/OFF判定情報を保持することが可能である。
図7は、上述した本発明の第2実施形態である無線LAN端末装置10bの無線LAN通話中省電力ON/OFF切替制御の処理例を説明するためのフローチャートである。無線LAN端末装置10bにおいて、無線LAN通話開始を契機に本処理が開始される。省電力機能ON/OFF判定部127は、無線通信負荷情報モニタ部121から現在の無線チャンネル使用率情報を読み出した上で、閾値情報記憶部128に記憶されている無線チャンネル使用率閾値Wと比較し、現在の無線チャンネル使用率がWを下回っていればステップS102へ、そうでない場合ステップS103へ進む(ステップ:S101)。ステップS101でY判定であった場合、省電力機能ON/OFF判定部127は、無線LAN通信制御部119に対して通話中省電力制御ON要求信号を送信し、無線LAN通信制御部119はこれを受け、無線LANブロックの省電力制御を有効とする(ステップ:S102)。
一方、ステップS101でN判定であった場合、省電力機能ON/OFF判定部127は、無線LAN通信制御部119に対して通話中省電力制御OFF要求信号を送信し、無線LAN通信制御部119はこれを受け、無線LANブロックの省電力制御を無効とする(ステップ:S103)。その後、省電力機能ON/OFF判定部127は一定時間待機した上で(ステップ:S104)、端末全体制御部130からの状態情報により、現在無線LAN通話中か非通話中かを判定し、通話中の場合はステップS101処理に戻り、通話中でない場合は処理を終了する(ステップ:S105)。
以上述べたように、本実施形態における無線LAN端末装置では、無線LAN端末装置同時通話台数の増加に代表される無線LAN通信環境劣化が発生した場合、無線LAN通話中省電力制御をOFFすることで音声通話品質を確保し、そうでない場合は、無線LAN通話中省電力制御をONすることで無線LAN端末装置の消費電力を低減することが可能となる。なお、本実施形態において提示した各種制御方法及び構成はあくまで一例であり、本発明が適用可能な種々の無線LAN通信方式に用いることができることは言うまでもない。
本発明に係わる無線LAN端末装置及びシステムの概略図である。 本発明の第1実施形態である無線LAN端末装置のブロック構成図である。 本発明の第1実施形態である無線LAN端末装置の無線LAN通話中省電力ON/OFF切替閾値記憶情報の一例である。 図2に示した無線LAN端末装置における無線LAN通話中省電力ON/OFF切替制御の処理例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第2実施形態である無線LAN端末装置のブロック構成図である。 本発明の第2実施形態である無線LAN端末装置の無線LAN通話中省電力ON/OFF切替閾値記憶情報の一例である。 図5に示した無線LAN端末装置における無線LAN通話中省電力ON/OFF切替制御の処理例を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
10,10a,10b 端末装置
20 無線LANアクセスポイント
40 電話回線網
110 通信用アンテナ
111 方向性結合部
112 無線LAN送信部
113 無線LAN送信エラーモニタ部
114 無線LAN受信部
115 無線LAN受信エラーモニタ部
116 無線LAN RSSIモニタ部
117 省電力機能ON/OFF判定部
118 閾値情報記憶部
119 無線LAN通信制御部
121 無線通信負荷情報モニタ部
127 省電力機能ON/OFF判定部
128 閾値情報記憶部
130 端末全体制御部

Claims (2)

  1. 無線LAN通信網に接続して音声通話を行うことが可能な無線LAN端末装置であって、
    無線LAN通信網から前記無線LAN通信手段が受信した無線信号の電界強度を検出する無線信号電界強度検出手段と、
    無線LAN通信網に接続して送受信を行う無線LAN通信手段と、
    音声通話中に前記無線LAN通信手段を間欠的に起動及び停止する省電力機能のON/OFFを判定する省電力機能ON/OFF判定手段と、
    前記省電力機能ON/OFF判定手段の判定結果に基づいて、前記無線LAN通信手段の省電力制御を行う無線LAN通信制御手段と、
    前記省電力機能ON/OFF判定手段の判定基準となる無線信号電界強度、無線LANフレームの送信エラー率、及び、無線LANフレームの受信エラー率、の閾値の情報を記憶する閾値情報記憶手段と、
    前記無線LAN通信網へ前記無線LAN通信手段が送信する無線LANフレームの送信エラー率を監視する送信エラー監視手段と、
    前記無線LAN通信網から前記無線LAN通信手段が受信する無線LANフレームの受信エラー率を監視する受信エラー回数監視手段と
    を具備し、
    前記省電力機能ON/OFF判定手段は、
    前記無線信号電界強度検出手段が検出した無線信号電界強度が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線信号電界強度の閾値以上の場合、
    且つ、
    前記送信エラー監視手段が検出した送信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの送信エラー率の閾値より小さい場合、
    且つ、
    前記受信エラー回数監視手段が検出した受信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの受信エラー率の閾値より小さい場合に、
    省電力機能をONとし、
    前記無線信号電界強度検出手段が検出した無線信号電界強度が前記閾値情報記憶手段に記憶された閾値より小さい場合、
    及び、
    前記送信エラー監視手段が検出した送信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの送信エラー率の閾値以上の場合、
    及び、
    前記受信エラー回数監視手段が検出した受信エラー率が前記閾値情報記憶手段に記憶された無線LANフレームの受信エラー率の閾値より小さい場合、
    のいずれか一つに該当する場合に、
    前記無線信号電界強度検出手段が検出した無線信号電界強度が前記閾値情報記憶手段に記憶された閾値未満の場合、省電力機能をOFFとすることを特徴とする無線LAN端末装置。
  2. 請求項1に記載の無線LAN端末装置であって、
    前記無線LAN端末装置は、携帯電話機であることを特徴とした無線LAN端末装置。
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