JP5650282B2

JP5650282B2 - 無線中継装置および無線中継方法

Info

Publication number: JP5650282B2
Application number: JP2013130280A
Authority: JP
Inventors: 誠梅内; 朗岸田; 健悟永田; 健史平栗; 朋浩徳安; 眞部　利裕; 利裕眞部; 北條　博史; 博史北條
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-06-28
Also published as: JP2013192271A

Description

本発明は、無線ＬＡＮ端末と、ＷＡＮ側の複数のアクセスネットワークとの間で中継処理を行う無線中継装置および無線中継方法に関する。特に、ＷＡＮ側無線ＬＡＮとＬＡＮ側無線ＬＡＮでチャネル近接による干渉を回避するために、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルに応じてＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを調整する機能を有する無線中継装置および無線中継方法に関する。

図５は、従来の無線中継装置の構成例を示す（特許文献１，特許文献２）。
図５において、無線中継装置１は、携帯電話やＷｉＭＡＸなどのアクセスネットワーク１１と無線接続するＷＡＮ側無線接続部１０１と、アクセスネットワークの１つである無線ＬＡＮ１２，１３と無線接続するＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２と、無線ＬＡＮ端末２１と無線接続するＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１を備える。また、ＷＡＮ側無線接続部１０１またはＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２と、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１との間の接続制御を行う接続制御部３０１を備える。接続制御部３０１は、アクセスネットワーク１１とＷＡＮ側無線接続部１０１との間、および無線ＬＡＮ１２，１３とＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２との間の電波状態をそれぞれモニタし、電波状態の良好なアクセスネットワークに対応するＷＡＮ側の接続部を選択してＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１に接続する。

ここでは、接続制御部３０１を介してＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１とＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２が接続されている状態を示す。無線ＬＡＮ端末２１は、無線中継装置１のＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１、接続制御部３０１、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２を介して、無線ＬＡＮ１２の無線基地局（ＡＰ）に接続され、無線ＬＡＮ１２を介して基幹ネットワーク１０に接続される。

近年、パソコンやＰＤＡだけでなく、携帯電話、ゲーム機、ディジタルカメラ等にも無線ＬＡＮが搭載されている。無線中継装置１は、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１を無線ＬＡＮ基地局として機能させることにより、これらの機器を様々なアクセスネットワークに接続させることが可能になる。特に、無線ＬＡＮ端末２１が最も普及しているIEEE802.11b 規格に準拠した機器であっても、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２として、最新の無線ＬＡＮ技術である高速化技術（IEEE802.11a,g,n)や QoSサポート技術（IEEE802.11e)等を利用することにより、より高速で安定した無線ＬＡＮ接続が可能となる。

さらに、無線中継装置１は、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２とＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１との間に、チャネル変更判断部４０１および動的チャネル変更部４０２を接続し、ＷＡＮ側無線ＬＡＮで使用されている無線チャネルに応じて、ＬＡＮ側無線ＬＡＮの無線チャネルを動的に制御する構成である。チャネル変更判断部４０１はＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２から無線ＬＡＮ１２との接続に使用するチャネル番号を取得する。動的チャネル変更部４０２は、チャネル変更判断部４０１が取得したＷＡＮ側チャネル番号と、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１が使用するＬＡＮ側チャネル番号が同一または近接していることを検出すると、ＬＡＮ側チャネル番号をＷＡＮ側チャネル番号と同一かつ近接していない他のチャネル番号に変更するようにＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１に指示する。ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１は、動的チャネル変更部４０２から使用するチャネル番号の変更を指示されたときに、無線ＬＡＮ端末２１との間の無線チャネルを変更したチャネル番号に切り替える機能を有する。

一般に、 2.4ＧHz帯を使用する無線ＬＡＮシステム(IEEE802.11b,g) では、使用チャネル番号の近傍まで電波干渉を与えることが知られている。そこで、チャネル変更判断部４０１および動的チャネル変更部４０２は、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２が使用しているチャネル番号と同一または近接しているチャネル番号をＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１で使用しないように制御する。これにより、ＷＡＮ側無線ＬＡＮとＬＡＮ側無線ＬＡＮとの間の干渉を回避し、双方で良好な通信品質を確保することができる。

なお、ＷＡＮ側とＬＡＮ側で同一のチャネル番号を積極的に使用する方法もある。例えば、一方で無線チャネル１のときに他方で無線チャネル２，３，４を使用するより、むしろ同一の無線チャネル１を使用した方が好ましい。それは以下の理由による。無線ＬＡＮにおけるＣＳＭＡ／ＣＡでは、実際の信号受信電力に基づいて無線チャネルに送信されている信号の有無を判別する物理的なキャリアセンスの他に、受信信号を解読して得られる無線チャネルの予約時間に基づいて将来の信号の有無を判別する仮想的なキャリアセンスが利用されている。このため、干渉波である他の無線ＬＡＮが使用している無線チャネルと同一無線チャネルを使用すれば、物理的なキャリアセンスと仮想的なキャリアセンスの両方により干渉を検出できる。一方、異なる無線チャネルを使用すると、物理的なキャリアセンスのみで干渉回避することになるために干渉回避の精度が低下し、干渉の影響を受けやすくなる。よって、他の無線ＬＡＮと近接した無線チャネルを使用せざるをえない状況では、あえて他の無線ＬＡＮが使用している無線チャネルと同一無線チャネルを使用する方が好ましいことになる。

特開２０１０−０２１８７８号公報ＷＯ２００９／０３１２８２

ＷＡＮ側無線ＬＡＮとＬＡＮ側無線ＬＡＮは、従来は相互干渉を回避するために、図６(1) に示すように遠いチャネルを選択するか、図６(2) に示すように同一チャネルを選択する。例えば、図７において、ＷＡＮ側でチャネルｆ１、ＬＡＮ側でチャネルｆ11が選択されているとき、ＷＡＮ側で無線ＬＡＮ１２から無線ＬＡＮ１３へのハンドオーバによりＷＡＮ側がチャネルｆ６に変更になる場合を想定する。このとき、ＬＡＮ側のチャネルｆ11と近接して干渉が発生する可能性があるため、ＷＡＮ側に合せてＬＡＮ側もチャネルｆ11からチャネルｆ６への切り替えが行われる。

このように、ＷＡＮ側のハンドオーバに連動してＬＡＮ側のチャネル切替が発生すると、ハンドオーバおよびチャネル切替期間中は回線が一時的に切断され、データ通信が突然終了し、通信品質が低下する問題がある。

本発明は、データ通信を中断させることなくハンドオーバおよびチャネル切替を行い、安定した無線ＬＡＮ通信を実現することができる無線中継装置および無線中継方法を提供することを目的とする。

本発明は、ＷＡＮ側のハンドオーバに対するＬＡＮ側のチャネル切替の頻度を低減し、チャネル切替に伴うデータ通信の中断を低減して安定した無線ＬＡＮ通信を実現することができる無線中継装置および無線中継方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮ端末と、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮを含む複数のアクセスネットワークの中から選択したいずれかのアクセスネットワークとの間で中継処理を行い、かつアクセスネットワーク間のハンドオーバを行う中継処理手段と、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルに応じてＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを設定し、無線ＬＡＮ間でチャネル近接による干渉を回避するチャネル設定手段とを備えた無線中継装置において、チャネル設定手段は、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを初期設定する際に、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続している場合には接続しているチャネル番号を取得し、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続していない場合にはＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルの接続履歴に応じて接続頻度が最大のチャネル番号を取得し、ここで取得したチャネル番号から最も離れたチャネル番号の利用可否を確認し、利用可であれば該最も離れたチャネル番号を選択し、利用不可であれば取得したチャネル番号と同一のチャネル番号を選択し、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルとして設定する構成である。

第２の発明は、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮ端末と、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮを含む複数のアクセスネットワークの中から選択したいずれかのアクセスネットワークとの間で中継処理を行い、かつアクセスネットワーク間のハンドオーバを行い、チャネル設定手段でＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルに応じてＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを設定し、無線ＬＡＮ間でチャネル近接による干渉を回避する無線中継方法において、チャネル設定手段は、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを初期設定する際に、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続している場合には接続しているチャネル番号を取得し、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続していない場合にはＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルの接続履歴に応じて接続頻度が最大のチャネル番号を取得し、ここで取得したチャネル番号から最も離れたチャネル番号の利用可否を確認し、利用可であれば該最も離れたチャネル番号を選択し、利用不可であれば取得したチャネル番号と同一のチャネル番号を選択し、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルとして設定する。

第１および第２の発明は、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを初期設定する際に、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルが切り替わっても、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネル切替を要する頻度が低くなるような設定が可能である。これにより、ＷＡＮ側のハンドオーバに対するＬＡＮ側のチャネル切替によるデータ通信の中断頻度を低減し、安定した無線ＬＡＮ通信を実現することができる。

本発明の無線中継装置の基本構成を示す図である。基本構成におけるハンドオーバおよびＬＡＮ側のチャネル切替手順の一例を示すフローチャートである。本発明の無線中継装置の実施例構成を示す図である。実施例におけるＬＡＮ側無線ＬＡＮチャネルの初期設定手順の一例を示すフローチャートである。従来の無線中継装置の構成例を示す図である。ＷＡＮ側、ＬＡＮ側のチャネル選択例を示す図である。ＷＡＮ側のハンドオーバ、ＬＡＮ側のチャネル切替による課題を説明する図である。

図１は、本発明の無線中継装置の基本構成を示す。
図１において、無線中継装置の基本構成は、図５に示す構成に加えて接続制御部３０１、チャネル変更判断部４０１および動的チャネル変更部４０２に接続される通信監視部３０２を備える。通信監視部３０２は、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮ間でハンドオーバが必要になり、ＬＡＮ側のチャネル切替処理を開始したときに、接続制御部３０１からトラフィックの有無を取得し、無通信期間が所定期間継続したときに動的チャネル変更部４０２に対してチャネル切替処理を有効とし、また切替制御部３０１に対してハンドオーバを有効とする制御を行う。

図２は、基本構成におけるハンドオーバおよびＬＡＮ側のチャネル切替手順の一例を示す。
図２において、例えば接続中の無線ＬＡＮの受信レベル（ＲＳＳＩ）または通信品質を監視し（Ｓ１）、その低下によりハンドオーバ可能な他の無線ＬＡＮ基地局を探索する（Ｓ２）。ここで、ハンドオーバ可能な無線ＬＡＮ基地局が見つかれば、ＬＡＮ側のチャネル切替の要否を判断するために、ＷＡＮ側でハンドオーバ予定のチャネル番号を取得し（Ｓ３）、当該ＷＡＮ側のチャネル番号とＬＡＮ側のチャネル番号が近接するか否かを判断する（Ｓ４）。ここで、ＷＡＮ側とＬＡＮ側のチャネル番号が近接していなければ、あるいは同一であれば（Ｓ４：No）、ＬＡＮ側のチャネル番号を維持する（Ｓ５）。一方、ＷＡＮ側とＬＡＮ側のチャネル番号が非同一で近接していれば、ＷＡＮ側のチャネル番号から所定数離れた遠いチャネルの利用が可能か否かを判断し（Ｓ６）、利用可能であればＷＡＮ側のチャネル番号から所定数離れた遠いチャネル番号を選択し（Ｓ７）、利用不可であればＷＡＮ側のチャネル番号と同一のチャネル番号を選択する（Ｓ８）。

次に、ステップＳ５またはＳ７またはＳ８でＬＡＮ側のチャネル番号が決まれば、通信監視部３０２でデータ通信のトラフィックを監視し、無通信期間が所定期間継続するか否かを判定する（Ｓ９，Ｓ10）。そして、無通信期間満了になるまで待機し、無通信期間満了になった時点で、ＬＡＮ側のチャネル番号が維持される場合はＷＡＮ側のハンドオーバのみを行い（Ｓ５，Ｓ９，Ｓ11）、ＬＡＮ側のチャネル番号が変更になる場合には、ＷＡＮ側のハンドオーバとＬＡＮ側のチャネル切替を同時に行う（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ10，Ｓ12）。これにより、データ通信を中断することなく、ＷＡＮ側のハンドオーバおよびＬＡＮ側のチャネル切替を行うことができる。

基本構成は、ＷＡＮ側のハンドオーバおよびＬＡＮ側のチャネル切替の際に回線が一時的に切断されることから、データ通信が行われていないときを見計らってハンドオーバとチャネル切替を実施するものであった。本発明では、図２のステップＳ４において、ＷＡＮ側でハンドオーバ予定のチャネル番号に対して、ＬＡＮ側のチャネル番号が近接していなければ、あるいは同一であれば、ＬＡＮ側のチャネル切替が不要であることに着目する。

本基本構成では、無線ＬＡＮ端末２１を無線中継装置１に接続し、その無線ＬＡＮチャネルを初期設定する際に、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルの接続履歴を取得し、ＷＡＮ側で最も接続数の多いチャネルを特定し、当該チャネルから遠いまたは同一のチャネルをＬＡＮ側の無線ＬＡＮのチャネルとして選択する。これにより、ＷＡＮ側のハンドオーバに対してＬＡＮ側のチャネル切替が必要になる確率が低減し、ＬＡＮ側のチャネル切替に伴う回線切断要因を低減することができる。

図３は、本発明の無線中継装置の実施例構成を示す。
図３において、本実施例の無線中継装置は、図５に示す構成に加えてＷＡＮ側無線ＬＡＡＮ接続部１０２および動的チャネル変更部４０２に接続される接続履歴管理部４０３を備える。接続履歴管理部４０３は、表１に示すように、チャネル番号ごとに、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１０２が過去に無線ＬＡＮ基地局との接続に用いた接続回数を記録する接続管理テーブルを備える。この接続管理テーブルにおける無線チャネル対応の接続回数は、無線ＬＡＮ基地局を接続するごとにその無線チャネルの接続回数が更新される。

図４は、実施例におけるＬＡＮ側無線ＬＡＮチャネルの初期設定手順の一例を示す。
図４において、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部２０１で使用するチャネルを初期設定する際に、ＷＡＮ側で無線ＬＡＮ１２，１３に接続中であるか否かを確認し（Ｓ21）、無線ＬＡＮ接続中の場合はＷＡＮ側で接続中のチャネル番号を取得し（Ｓ22）、無線ＬＡＮ接続中でない場合は、接続履歴管理部４０３から最も接続数の多いチャネル番号を取得する（Ｓ23）。

このいずれかで取得したＷＡＮ側のチャネル番号から遠いチャネルの利用が可能か否かを確認し（Ｓ24）、可能であれば取得したチャネル番号から遠いチャネルをＬＡＮ側チャネルの初期値として設定する（Ｓ25）。また、取得したＷＡＮ側のチャネル番号から遠いチャネルを利用可能でない場合には、当該チャネル番号と同一のチャネルをＬＡＮ側チャネルの初期値として設定する（Ｓ26）。

１無線中継装置
１０基幹ネットワーク
１１アクセスネットワーク
１２，１３無線ＬＡＮ
２１無線ＬＡＮ端末
１０１ＷＡＮ側無線接続部
１０２ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部
２０１ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部
３０１接続制御部
３０２通信監視部
４０１チャネル変更判断部
４０２動的チャネル変更部
４０３接続履歴管理部

Claims

ＬＡＮ側の無線ＬＡＮ端末と、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮを含む複数のアクセスネットワークの中から選択したいずれかのアクセスネットワークとの間で中継処理を行い、かつアクセスネットワーク間のハンドオーバを行う中継処理手段と、
前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルに応じて前記ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを設定し、無線ＬＡＮ間でチャネル近接による干渉を回避するチャネル設定手段と
を備えた無線中継装置において、
前記チャネル設定手段は、前記ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを初期設定する際に、前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続している場合には接続しているチャネル番号を取得し、前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続していない場合には前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルの接続履歴に応じて接続頻度が最大のチャネル番号を取得し、ここで取得したチャネル番号から最も離れたチャネル番号の利用可否を確認し、利用可であれば該最も離れたチャネル番号を選択し、利用不可であれば取得したチャネル番号と同一のチャネル番号を選択し、前記ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルとして設定する構成である
ことを特徴とする無線中継装置。
ＬＡＮ側の無線ＬＡＮ端末と、ＷＡＮ側の無線ＬＡＮを含む複数のアクセスネットワークの中から選択したいずれかのアクセスネットワークとの間で中継処理を行い、かつアクセスネットワーク間のハンドオーバを行い、チャネル設定手段で前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルに応じて前記ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを設定し、無線ＬＡＮ間でチャネル近接による干渉を回避する無線中継方法において、
前記チャネル設定手段は、前記ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルを初期設定する際に、前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続している場合には接続しているチャネル番号を取得し、前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮに接続していない場合には前記ＷＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルの接続履歴に応じて接続頻度が最大のチャネル番号を取得し、ここで取得したチャネル番号から最も離れたチャネル番号の利用可否を確認し、利用可であれば該最も離れたチャネル番号を選択し、利用不可であれば取得したチャネル番号と同一のチャネル番号を選択し、前記ＬＡＮ側の無線ＬＡＮチャネルとして設定する
ことを特徴とする無線中継方法。