JP5473789B2 - 通信装置 - Google Patents

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本発明は、基地局機能と子局機能とを有する通信装置、通信方法及びプログラムに関する。
IEEE802.11規格シリーズに準拠した無線LANにはインフラストラクチャモードとアドホックモードの2つのモードがある。インフラストラクチャモードは無線ネットワークの管理を行うアクセスポイント(以下、AP、基地局)と同無線ネットワークに接続して通信を行うステーション(以下、STA、子局)で構成される。
無線LANのMAC層では、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を採用している。そのため、複数の通信装置が同一の無線周波数チャネル(以下、チャネル)を利用して通信することが可能である。無線LANなどの無線通信では、各装置のチャネルが異なる場合は互いの通信が行えず、相互に通信する通信装置同士は同一のチャネルに設定する必要がある。
そのため、一般的にはAPがチャネルを変更するタイミングは、ユーザからの指示があった場合やAPが自律的に電波環境の悪化を検知した場合であり、APは頻繁にチャネルを変更したりしない。一方、STAは所望のAPを検索するときは、チャネルを切り替えながらネットワーク検索(Scan)を行う。そのため、STAが頻繁にチャネルを変更するケースは存在する。
また、近年ではAPとSTAの両方の機能を同時動作可能な機器(以下、DUAL装置)が開発されている(特許文献1参照)。DUAL装置ではAPとSTAとが別のチャネルを使用して通信することができる。
特開2004−180324号公報
しかしながら、DUAL装置のAPとSTAとを別のチャネルで動作させるためには、チャネルを設定するための無線ハードウェアが二つ必要になる。無線ハードウェアを二つ設けると、その分コストが上がってしまう。
一方、DUA装置のAPとSTAとを1つの無線ハードウェアを共通で使用すると、AP機能とSTA機能で使用するチャネルを同一にする必要がある。時分割でAPのチャネルとSTAのチャネルを切り替えるという方法も考えられるが、時分割で切り替えるためには相手機器との間で同期して切り替えなければ送信メッセージを受信しそこなうことがある。従って、時分割でチャネルを切り替えるには特別な仕組みが必要となりコストがかかってしまう。
従って、APとSTAとが1つの無線ハードウェアを共有する場合は、共通のチャネルを使用することが実用的である。そのため、DUAL装置がAP機能により構築している無線ネットワークに少なくとも1台のSTAが接続している場合に、そのSTAとの通信を維持するためには、DUAL装置のチャネル変更を抑制しなければならない。しかし、チャネル変更を抑制すると使用チャネル以外でのネットワーク検索ができなくなってしまう。言い換えると、DUAL装置がAP機能で構築している無線ネットワークに少なくとも1台のSTA機器が接続している場合、DUAL装置がチャネルを切り替えながらネットワーク検索を行うと、接続しているSTAとの通信ができなくなってしまう。ネットワーク検索には数秒かかるため、数秒の間STAとの通信が行えなくなってしまう。
本発明は、ネットワークを検索する際に子局と通信できなくなってしまうことを予防することを目的とする。
本発明の通信装置は、基地局機能と子局機能とを有し、基地局機能により構築しているネットワークと異なるチャネルのネットワークの存在を検索する場合に、ネットワークの存在を検索するチャネルを指定して該チャネルへの変更を指示するメッセージを基地局機能により構築しているネットワークに送信し、指定したチャネルに変更すると共に、変更したチャネルに存在するネットワークを検索することを特徴とする。
本発明によれば、無線ハードウェアを基地局機能と子局機能とで共用する通信装置が構築しているネットワークに子局が接続していても、子局との通信ができなくならないようにし、他の基地局が構築するネットワークを検索することができる。
ネットワーク構成図 装置を構成するブロック図 装置内のソフトウェア機能ブロック図 実施例1における装置間の処理シーケンス図 実施例1、2における装置の処理フローチャート図 実施例2における装置間の処理シーケンス図
(実施例1)
本実施例に係る通信装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、IEEE802.11シリーズに準拠した無線LANシステムを用いた例について説明するが、通信形態は必ずしもIEEE802.11準拠の無線LANには限らない。
図1は、本実施例に係る無線通信装置(以下、DUAL装置)、アクセスポイント(以下、AP)および、ステーション(以下、STA)を含むネットワークシステムの構成を示した図である。APは、無線ネットワークを構築し、該ネットワーク及び該ネットワークに接続する無線装置を管理する基地局である。STAは、APが構築するネットワークに接続、参加し、APの制御の基で無線通信する子局である。
11はAPであり、無線ネットワーク14を構成し、管理している。12はアクセスポイントとステーションの両方の機能(AP機能とSTA機能)を備えたDUAL装置である。DUAL装置12は、STA機能によってAP11が構築した無線ネットワーク14に接続する。また、DUAL装置12はAP機能によって無線ネットワーク15を構築し、管理している。13はSTAであり、DUAL装置12のAP機能により構築された無線ネットワーク15に接続する。無線ネットワーク14と無線ネットワーク15は独立に動作する。そのため、無線ネットワーク14と無線ネットワーク15のネットワーク識別子(以下、SSID)、認証方式、暗号方式、暗号鍵等は異なる。
図2はDUAL装置12の構成の一例を表す機能ブロック図である。
201は装置全体を示す。202は各種表示を行う表示部でありLCDやLEDのように視覚で認知可能な情報の出力、あるいはスピーカなどの音出力が可能な機能を有する。203は、記憶部204に記憶される制御プログラムを実行することにより装置全体を制御する制御部である。204は制御部203が実行する制御プログラムを記憶する記憶部である。後述する各種動作は、記憶部204に記憶された制御プログラムを制御部203が実行することにより行われる。205は後述するネットワーク検索処理をユーザが指示するための入力部である。206はIEEE802.11シリーズに準拠した無線LAN通信を行うための無線部であり、RF(Radio Frequency)部などが含まれる。207はアンテナ制御部である。また、208はアンテナ制御部207により制御されるアンテナである。無線部206、アンテナ制御部207、アンテナ208はAP機能及びSTA機能とで共用される無線ハードウェアである。
図3は、制御部203が実行するソフトウェア機能ブロックの構成の一例を表すブロック図である。301は、後述する304乃至307の各機能ブロックを含み、AP機能及びSTA機能で共通に無線部206を制御するための共通制御部である。302は、後述する308乃至311の各機能ブロックを含み、AP機能で無線部206を制御するためのアクセスポイント制御部である。303は、後述する312乃至313の各機能ブロックを含み、STA機能で無線部206を制御するためのステーション制御部である。
304は、通信で用いるパケットを受信するパケット受信部である。305は、通信で用いるパケットを送信するパケット送信部である。306は、通信で用いるチャネルを変更するチャネル変更部である。307は、後述するネットワーク検索処理を繰返し実施するための繰返し処理部である。
308は、無線ネットワークを構築する構築部を有し、無線ネットワークを構築し、管理するためのネットワーク管理部である。309は、ネットワーク管理部308により構築されたネットワークに、少なくとも1台のSTAが無線ネットワークに接続してか否かを判別するステーション判別部である。310は、AP機能により構築した無線ネットワークに接続しているSTAに使用チャネルの変更を通知するチャネル変更通知部である。311は、AP機能により構築した無線ネットワークに接続しているSTAからの使用チャネルの変更完了を確認するためのチャネル変更確認部である。
312は、周囲の無線ネットワークを検索するためのネットワーク検索部である。313は、無線ネットワークへの接続を制御するネットワーク接続制御部である。
図4は、DUAL装置12のAP機能が構築する無線ネットワークにSTAが接続した後、他のAPが構築する周囲の無線ネットワークをDUAL装置12が検索する際のシーケンス図である。図5(a)はDUAL装置12のネットワーク検索処理を示したフローチャート図である。
AP11はチャネル2でネットワーク14を構築する(F401)。DUAL装置12のネットワーク管理部308はチャネル6でネットワーク15を構築する(F402)。STA13はネットワーク15への接続処理を行い、ネットワーク15に接続する(F403)。DUAL装置12の制御部203はユーザ操作(F404)により、ネットワーク14への接続を指示されたか否かを監視する(S501)。ユーザにより入力部205が操作され(F404)、ネットワーク14への接続を指示する操作を制御部203が検出すると、ネットワーク検索部312は検索するチャネルを決定する(S502)。なお、ユーザの入力部205への操作により、検索するチャネルが指定されている場合、または、記憶部204に記憶されている設定情報により検索するチャネルが指定されている場合は、当該指定されたチャネルを検索するチャネルとして決定する。チャネルが指定されていない場合、チャネル1から昇順にチャネル2、チャネル3としてもよいし、その他の決定方法により自動的に決定してもよい。
また、ステーション判別部309はDUAL装置12のAP機能(ネットワーク管理部308)により構築したネットワーク15にSTAが存在するかを確認する(F405、S503)。STAがネットワーク15に接続するためには、DUAL装置12のAP機能との間で接続処理を実行する必要があり、ネットワーク管理部308はネットワーク15に接続したSTAを管理している。ステーション判別部309はネットワーク管理部308のSTAの管理情報を用いてSTAの存在を判別する。ステーション判別部309がネットワーク15に接続するSTAがないと判定すれば、S505に進む。ネットワーク15に接続しているSTA13が存在すると判別すると、チャネル変更通知部310はSTA13に対してチャネル変更通知を送信する(F406、S504)。チャネル変更通知はSTAにチャネルの変更を指示するメッセージであり、S502において決定したチャネルを変更先のチャネルとして指定する情報が含まれている。また、チャネル変更通知にはチャネルの変更タイミングを指定する情報が含まれている。この例では、変更先チャネルとして、ネットワーク検索部312が自動的に決定したチャネル1が指定されたとする。なお、S502において決定したチャネルがAP機能(ネットワーク管理部308)により構築しているネットワーク15と同じチャネルの場合は、STA13に対してチャネル変更通知を送信しなくてもよい。
チャネル変更通知は、802.11に規定されているAction FrameのChannel Switch frame formatを用いることが可能である。また、BeaconまたはProbe ResponseにChannel Switch Announcement elementを付与することでも実施可能である。当然、その他の手段を用いることも可能である。
DUAL装置12のチャネル変更部306及びSTA13は、チャネル変更通知で指定されたタイミングで使用するチャネルをチャネル1へ変更する(F407、F408、S505)。ステップS503の判定の結果、STAが存在しなかった場合にチャネルを変更するときは、変更タイミングを待つことなく、すぐにチャネルを変更する(S505)。DUAL装置12のネットワーク検索部312はチャネル変更が完了すると変更したチャネル(チャネル1)でネットワーク検索要求を送信し(F409、S506)、変更したチャネルに存在するネットワークを検索する。ネットワーク検索部312はネットワーク検索要求を送信すると、該要求に対するAPからの応答(ネットワーク検索応答)を受信するか監視する(S507)。
この例では、AP11はチャネル2でネットワーク14を構築しているので、AP11はチャネル1で送信されたネットワーク検索要求を受信しない。したがって、AP11がネットワーク検索応答を送信しないので、DUAL装置12はネットワーク検索応答を受信しない(S507)。ネットワーク検索要求を送信してから所定時間が経過してもネットワーク検索応答が送られてこないと、ネットワーク検索部312は全てのチャネルでネットワーク検索を行ったか判定する。ここで、本実施例では、ユーザ入力又は記憶部204に記憶された設定情報によりチャネルが指定されている場合は、全てのチャネルでネットワーク検索を行ったと判定することとする。他の実施例としては、チャネルが指定されていても、指定されたチャネルでネットワークを発見(APを発見)できなかった場合には、他のチャネルを検索するために、全てのチャネルでネットワーク検索をしたと判定しないようにしてもよい。
ステップS508の判定の結果、全てのチャネルで検索が行われていない場合、ステップS502に戻り、先の検索とは異なるチャネルを検索するチャネルに決定する。そして、STA13が存在する場合は、STA13に対してチャネル変更通知を送信する(F406、S503、S504)。ここでは、チャネル2が指定されたチャネル変更通知を送信したとする。DUAL装置12のチャネル変更部306及びSTA13は、チャネル変更通知で指定されたタイミングで使用するチャネルをチャネル2へ変更する(F407、F408、S505)。DUAL装置12のネットワーク検索部312はチャネル変更が完了すると変更したチャネル(チャネル2)でネットワーク検索要求を送信し(F409、S506)、変更したチャネルに存在するネットワークを検索する。
ネットワーク検索部312はネットワーク検索要求を送信すると、ネットワーク検索応答を受信するか監視する(S507)。この例では、AP11はチャネル2でネットワーク14を構築しているので、AP11はネットワーク検索要求を受信し、ネットワーク検索応答をDUAL装置12に送信する(F410)。DUAL装置12のネットワーク検索部312はネットワーク検索応答を受信することにより、AP11が構築するネットワーク14を発見する(S507)。つまり、チャネル2でネットワーク14を構築しているAP11を発見する。ネットワーク検索要求を送信してから又はチャネルを変更してから所定時間が経過してもネットワーク検索応答を受信できない場合は、ステップS508に進み、繰り返し処理部307が先に説明した処理を繰り返すことになる。
DUAL装置12はAP11を発見すると、ネットワーク接続制御部313によりAP11に接続する接続処理を行い、AP11が構築するネットワーク14に接続する(S509)。なお、DUAL装置12がAP11が構築するネットワーク14に接続するためには、ネットワーク14の無線パラメータ(ネットワーク識別子(SSID)、認証方式、暗号方式、暗号鍵等)をDUAL装置12に設定する必要がある。DUAL装置12とAP11の無線パラメータが一致しない場合は、DUAL装置12はネットワーク14に接続できない。本実施例では、DUAL装置12にはネットワーク14の無線パラメータが事前に記憶してあり、ネットワーク14に接続できるものとする。
以上のように、無線ハードウェアを基地局機能と子局機能とで共用する通信装置が構築しているネットワークに子局が接続している場合でも、該子局との通信ができなくならないようにし、他の基地局が構築するネットワークを検索(他の基地局を検索)できる。また、この通信装置が構築しているネットワークに子局が接続していない場合には、子局に対するチャネル変更を指示せず、すぐにチャネルを変更して他の基地局が構築するネットワークを検索(他の基地局を検索)することができる。よって、ネットワークの検索を迅速に行える。
なお、上記説明では、基地局機能により構築するネットワークに子局が存在する場合に、該子局にチャネル変更を指示してからチャネルを変更した。しかしながら、子局の存在にかかわらず、チャネル変更通知をネットワーク15にブロードキャストしてからチャネルを変更してもよい。この場合、ステップS503の処理を省略することができる。
(実施例2)
図面を参照しながら本発明に係る実施例2を詳細に説明する。実施例2におけるネットワークシステムの構成、通信装置の構成は実施例1と同じであり、説明は省略する。
図6は実施例2におけるネットワーク検索のシーケンス図である。図5(b)はDUAL装置12がネットワーク検索処理を行い際の実施例1と異なる処理を示したフローチャート図である。
F601乃至F605の処理は、図4のF401乃至F405と同様の処理を行うため説明は省略する。DUAL装置12のチャネル変更通知部310は、STA13に対してチャネル変更通知を送信する(F606、S510)。本実施例では、チャネル変更通知には、S502において決定したチャネルを変更先のチャネルとして指定する情報が含まれている。また、変更タイミングを指定する情報は含まない。チャネル変更通知を送信すると、チャネル変更部306は指定したチャネルに切り替える(F607、S511)。本実施例では、変更タイミングを通知していないので、チャネル変更通知後の任意のタイミングでチャネルを切り替える。
STA13はチャネル変更通知を受信すると、チャネル変更通知により指定されたチャネルに変更し(F608)、変更確認通知をDUAL装置12に送信する(F609)。変更確認通知は、STAがチャネルを確認したかを確認するためのメッセージである。変更確認通知は、IEEE802.11に規定されているData frameのNull Functionパケットを用いることも可能であるし、その他の手段を用いてもよい。
チャネルを変更すると、DUAL装置12のチャネル変更確認部311は、チャネル変更通知を送信してから所定の時間が経過するまでに、STA13からの変更確認通知を受信するかを監視する(S512、S513)。DUAL装置12のチャネル変更確認部311はSTA13から変更確認通知を受信すると、変更確認応答をSTA13に送信する(F610、S514)。チャネル変更通知を送信してから所定の時間が経過するまでに、STA13からの変更確認通知できない場合、DUAL装置12のネットワーク検索部312はステップS506に進み、ネットワーク検索要求を送信する(F611)。また、DUAL装置12のネットワーク検索部312は変更確認応答を送信するとステップS506に進み、ネットワーク検索要求を送信する(F611)。以降の処理は(F611乃至F613、S506〜S509)は、実施例1と同様の処理であるため説明は省略する。
なお、上記説明では、ステップS513では、チャネル変更通知を送信してから所定の時間が経過するまでに、STA13からの変更確認通知を受信するかを監視した。しかしながら、チャネルを変更してから所定の時間が経過するまでに、STA13からの変更確認通知を受信するかを監視するようにしてもよい。
実施例2によれば、実施例1の効果に加え、無線ハードウェアを基地局機能と子局機能とで共用する通信装置が子局のチャネル変更を確認することが可能となるため、通信装置と子局間の無線接続の状態管理をより正確に行えるようになる。また、子局にチャネル変更を指示してから所定時間が経過しても子局のチャネル変更が確認できない場合は他の基地局が構築するネットワークを検索(他の基地局を検索)する。したがって、チャネル変更指示に対応していない子局が接続している場合には子局のチャネル変更に係らずに他の基地局が構築するネットワークを検索(他の基地局を検索)することができる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
201 通信装置
202 表示部
203 制御部
204 記憶部
205 入力部
206 無線部
207 アンテナ制御部
208 アンテナ部
301 共通制御部
302 アクセスポイント制御部
303 ステーション制御部

Claims (10)

  1. 基地局機能と子局機能とを有する通信装置であって、
    基地局機能によりネットワークを構築する構築手段と、
    前記構築手段により構築しているネットワークと異なるチャネルのネットワークの存在を検索する場合に、ネットワークの存在を検索するチャネルを指定して該チャネルへの変更を指示するメッセージを前記構築手段により構築しているネットワークに送信する通知手段と、
    前記通知手段により前記指定したチャネルに変更する変更手段と、
    前記変更手段により変更したチャネルに存在するネットワークを検索する検索手段と、
    を有することを特徴とする通信装置。
  2. 前記構築手段により構築したネットワークに子局が接続していることを判別する判別手段を有し、
    前記通知手段は、前記構築手段により構築したネットワークに子局が接続している場合に、前記メッセージを送信することを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記構築手段により構築したネットワークに接続している子局が前記通知手段により前記指定したチャネルに変更したことを確認する確認手段を有し、
    前記検索手段は、前記確認手段により前記子局のチャネル変更を確認すると、前記変更手段により変更したチャネルに存在するネットワークを検索することを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
  4. 前記通知手段による前記メッセージの送信、又は、前記変更手段によるチャネル変更から所定の時間が経過するまでに前記子局によるチャネル変更が前記確認手段により確認できなかった場合にも、前記検索手段は前記変更手段により変更したチャネルに存在するネットワークを検索することを特徴とする請求項3に記載の通信装置。
  5. 前記検索手段がチャネルを切り替えてネットワークの検索を繰り返す場合、前記通知手段は、切り替えるチャネルを指定して該チャネルへの変更を指示するメッセージを前記構築手段により構築しているットワークに送信することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の通信装置。
  6. 前記検索手段は、他の基地局が構築するネットワークへの接続が指示された場合に、ネットワークの検索を行うことを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の通信装置。
  7. 前記検索手段により発見したネットワークに前記子局機能により接続する接続手段を有することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の通信装置。
  8. 前記変更手段は、前記通知手段により送信したメッセージに含まれる変更タイミングもしくは、前記メッセージを送信した後の任意のタイミングでチャネルを変更することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の通信装置。
  9. 基地局機能と子局機能とを有する通信装置により実行される通信方法であって、
    前記通信装置は、前記基地局機能により構築しているネットワークと異なるチャネルのネットワークの存在を検索する場合に、ネットワークの存在を検索するチャネルを指定して該チャネルへの変更を指示するメッセージを前記基地局機能により構築しているネットワークに送信し、前記指定したチャネルに変更すると共に、前記変更したチャネルに存在するネットワークを前記通信装置が検索することを特徴とする通信方法。
  10. 基地局機能と子局機能とを有する通信装置により実行されるプログラムであって、
    前記通信装置が前記基地局機能により構築しているネットワークと異なるチャネルのネットワークの存在を検索する場合に、前記通信装置にネットワークの存在を検索するチャネルを指定して該チャネルへの変更を指示するメッセージを前記基地局機能により構築しているネットワークに送信させ、前記指定したチャネルに前記通信装置のチャネルを変更させると共に、前記変更したチャネルに存在するネットワークを前記通信装置に検索させることを特徴とするプログラム。
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