JP5797343B2 - 無線アクセスポイント装置および帯域制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、無線アクセスポイント装置および帯域制御方法に関する。
100Mbps超の伝送速度を実現する無線LAN(Local Area Network)規格であるIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11nでは、従来のIEEE802.11系規格で使用する帯域幅20MHzに加えて、40MHzの帯域幅を使用した伝送モードが規定されている。IEEE802.11nでは、IEEE802.11a/b/gを使用するレガシー端末のバックワードコンパチビリティを考慮し、「プライマリ・チャネル(primary channel)」と呼ぶ20MHz帯域を、制御フレームの伝送、レガシー端末とのデータフレーム伝送に使用する。また、40MHz帯域幅使用時は、20MHz帯域幅の2つのチャネルを束ねて使用する。拡張された20MHz帯域を「セカンダリ・チャネル(secondary channel)」と呼ぶ。
一方、現在規格化が進められているIEEE802.11acでは、40MHzに加えて80MHz、160MHzの帯域幅を使用した伝送モードが規定される予定である。これにより、無線LANの更なる高速化が実現される一方で、有限である周波数の利用が広帯域になることで、周囲の他無線LAN機器、同一周波数帯を使用する他無線システムからの被干渉により、伝送速度が安定しない問題が発生する。また反対に、他無線LAN機器、他無線システムへ干渉を与えることになるため、同一周波数帯を使用するシステム全体の観点で、伝送効率を落とす可能性も秘めている。
このような課題に対し、特許文献1には、無線通信装置が、帯域幅モード「40MHz」と帯域幅モード「Duplicate」で送信した場合のフレーム誤り率を計測し、それぞれ閾値判定し、帯域幅モード「40MHz」送信が適切でないと判断した場合は、データ受信端末からデータ送信端末へ送信帯域幅を指定することにより、データ受信端末が40MHzフレームを受信できない状況であるにもかかわらずデータ送信端末が40MHzフレームを送信し続けることを回避し、BSS(Basic Service Set)全体の帯域の浪費、および端末の送信電力の浪費を防ぐことができる発明(無線通信装置、無線通信方法)が開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の無線通信装置では、開示されている無線通信方式と独立して適応変調アルゴリズムを動作させた場合、送信レート(MCS(Modulation Coding Scheme) Index、GI(Guard Interval)長の組、および使用する帯域幅により一意に決まる場合を含む)が通信状況に合わせて変化し、フレーム誤り率が急激に改善することがあるため、フレーム誤り率を正確に計測することが出来ない。すなわち、最適な帯域幅モードを選択することが出来ず、伝送効率が低下する。一方、フレーム誤り率を正確に計測するために、フレーム誤り率計測中は送信レートが変化しないように制御する、帯域幅モード「40MHz」と帯域幅モード「Duplicate」で使用する送信レートを合わせる、等の制御をした場合、制御方法の複雑さが増す上に、フレーム誤り率計測中は適切な適応変調制御が実施出来ない、という問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、独立して適応変調アルゴリズムを動作させた場合でも制御が複雑化するのを回避しつつ伝送効率を向上させることが可能な無線アクセスポイント装置および帯域制御方法を得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、1台以上の無線クライアント端末を収容し、複数の帯域幅の中の一つを使用して各無線クライアント端末と通信する無線アクセスポイント装置であって、収容している無線クライアント端末それぞれに対する各送信レートを個別に決定する送信レート決定手段と、前記送信レートおよび収容している無線クライアント端末の台数に基づいて、システム通信容量の概算値を算出する算出手段と、前記概算値を閾値判定することにより、使用する帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、安定したスループットを提供し、伝送効率を向上させることができるという効果を奏する。また、他システムを含めた同一周波数帯を使用するシステム全体での伝送効率を改善することができるという効果を奏する。
以下に、本発明にかかる無線アクセスポイント装置および帯域制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる無線アクセスポイント装置を備えた無線通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。
図1は、本発明にかかる無線アクセスポイント装置を備えた無線通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。
本実施の形態の無線通信システムは、無線アクセスポイント装置10と、1台以上の無線クライアント端末20と、回線終端装置30とを含んで構成されている。本発明にかかる無線アクセスポイント装置10は、例えば家庭内に設置され、無線クライアント端末20と無線通信を行い、これにより無線LANを構築している。なお、無線クライアント端末20の台数は図示の例に限定されるものではない。以下の説明では、無線クライアント端末20を端末20と称する場合もある。
本実施の形態の無線通信システムは、IEEE802.11規格のインフラストラクチャモードに対応するように構成されている。図1の例では、無線アクセスポイント装置10が回線終端装置30を介して、通信回線40に接続されている。かかる例によれば、無線クライアント端末20は、無線アクセスポイント装置10、回線終端装置30および通信回線40を介して、インターネット等に接続可能である。なお、無線アクセスポイント装置10は、例えば、回線終端装置30と一体化されても構わない。また、ホームゲートウェイ装置相当の機能を持っていても構わない。
図2は、無線アクセスポイント装置10の構成例を示す図である。図示したように、無線アクセスポイント装置10は、主要な構成要素として、MAC層処理部100、物理層処理部110およびGUI(Graphical User Interface)提供部120を備えている。物理層処理部110にはアンテナ130が接続されている。なお、図2には回線終端装置30も図示している。図2において、実線はフレーム等の信号の受け渡しを示し、破線はその他の各種情報の受け渡しを示している。
また、MAC層処理部100は、使用帯域幅決定部101、送信管理部102、RSSI取得部103、送信エラー率計算部104、管理フレーム生成部105、データフレーム送信キュー106、管理フレーム送信キュー107および管理フレーム受信処理部108を備えている。なお、使用帯域幅決定部101は、算出手段および帯域幅決定手段として動作する。物理層処理部110は、送信処理部111、受信処理部112、20MHz処理部113、40MHz処理部114、80MHz処理部115および使用帯域幅変更部116を備えている。なお、これらのMAC層処理部100および物理層処理部110による各種処理および各種機能(上記の各構成要素)は、プロセッサが所定のプログラムを実行することによってソフトウェア的に実現されてもよいし、それ用に構成された回路や装置によってハードウェア的に実現されてもよい。あるいは、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
MAC層処理部100において、使用帯域幅決定部101は、各無線クライアント端末20との通信で使用する帯域幅を決定する。送信管理部102は、無線クライアント端末20へフレームを送信する際の送信レートを決定する。なお、送信レートは無線クライアント端末20ごとに個別に決定する。RSSI取得部103は、物理層処理部110の受信処理部112で測定されたRSSI(Received Signal Strength Indication)を取得する。送信エラー率計算部104は、無線クライアント端末20へ送信したフレーム数の情報および送信を成功したフレーム数(または送信を失敗したフレーム数)の情報を物理層処理部110の送信処理部111から取得し、送信エラー率を算出する。管理フレーム生成部105は、無線クライアント端末20へ送信する所定の管理フレームを生成する。データフレーム送信キュー106は、無線クライアント端末20へ送信するデータフレームを一時的に保持する。管理フレーム送信キュー107は、無線クライアント端末20へ送信する管理フレームを一時的に保持する。管理フレーム受信処理部108は、無線クライアント端末20から受信した管理フレームに含まれている各種情報を抽出する。
物理層処理部110において、送信処理部111は、MAC層処理部100のデータフレーム送信キュー106に格納されているデータフレームおよび管理フレーム送信キュー107に格納されている管理フレームを取り出し、宛先となる無線クライアント端末20へ送信する。受信処理部112は、無線クライアント端末20から各種フレームを受信する。20MHz処理部113は、使用帯域幅が20MHzの場合に、送信処理部111から出力された信号をアンテナ130から送信する無線信号に変換するとともに、アンテナ130が受信した無線信号を受信処理部112が取り扱う信号に変換する。40MHz処理部114は、使用帯域幅が40MHzの場合に、送信処理部111から出力された信号をアンテナ130から送信する無線信号に変換するとともに、アンテナ130が受信した無線信号を受信処理部112が取り扱う信号に変換する。80MHz処理部115は、使用帯域幅が80MHzの場合に、送信処理部111から出力された信号をアンテナ130から送信する無線信号に変換するとともに、アンテナ130が受信した無線信号を受信処理部112が取り扱う信号に変換する。使用帯域幅変更部116は、MAC層処理部100の使用帯域幅決定部101における決定結果に従い、20MHz処理部113、40MHz処理部114および80MHz処理部115の中から使用する処理部を選択する(使用する処理部を切り替える)。
GUI提供部120は、自装置(無線アクセスポイント装置10)の無線通信に関わる各種設定をユーザが実施可能にする機能部であり、装置デフォルトの設定値を記憶し、かつ、ユーザの設定情報(ユーザによる設定変更情報)も記憶する。例えば、自装置に電源が投入され、立ち上がった際に、無線通信に関わる各種設定を行うようユーザに対して要求し、ユーザにより設定された内容をユーザ設定情報として記憶する。なお、設定方法としてGUIを例としたが、GUIに限るものではない。他の方法でユーザ設定情報を取得し、記憶するようにしてもよい。
本実施の形態の無線アクセスポイント装置10の動作を以下に説明する。なお、特徴的な動作を中心に説明を行い、その他の一般的な動作については説明を省略する。
はじめに、MAC層処理部100の動作、具体的にはMAC層処理部100内で実施される使用帯域幅決定処理について説明する。
MAC層処理部100において、使用帯域幅を決定する場合、最初に、送信管理部102が、無線クライアント端末20へデータフレームを送信する際に使用する送信レートを決定する。具体的には、送信管理部102は、RSSI取得部103が物理層処理部110の受信処理部112から取得した各端末20のRSSI値と、送信エラー率計算部104が物理層処理部110の送信処理部111から取得した情報(フレーム送信成功・失敗情報またはこれに相当する情報)に基づき計算した各端末20に対する送信エラー率とを取得する。そして、取得した情報(RSSI値および送信エラー率)と、使用帯域幅決定部101が決定した、システムで使用する帯域幅の上限(最新の値)と、自装置と端末20の接続処理時に管理フレーム受信処理部108にて端末20から取得した端末能力情報とに基づき、選択する通信方式(例えば、IEEE802.11b、IEEE802.11g、IEEE802.11n、など)および選択した通信方式の帯域幅に対する送信レートを決定する。ここで、送信レート(前述の通り、MCS Index、GI長の組、または、送信レートを示すインデックス情報でも良い)を決定するアルゴリズムについては、本発明の対象外とする。すなわち、図2では端末20のRSSI値および送信エラー率により送信レートを決定する例を示したが、これに限定せず、他の情報、例えば、送信レートを決定するためのフィードバック情報を各端末20から取得し、取得した情報に基づいて決定しても良い。他の方法により送信レートを決定しても良い。
送信管理部102での決定結果(決定した各端末20の通信方式、および帯域幅の情報を含む送信レートの情報)は、データフレーム送信キュー106に蓄積された各端末20向けのデータフレームに対して情報として付与され、データフレームとともに物理層処理部110に渡される。また、送信管理部102での決定結果は使用帯域幅決定部101にも渡される。
上記の通信方式および送信レートの情報を受け取った使用帯域幅決定部101は、まず、GUI提供部120にて記憶されているユーザ設定情報を参照し、デフォルトで使用する帯域幅を決定する。なお、本実施の形態および以降の実施の形態で記載するシステムで使用する帯域幅の上限は、これを超えないよう制御する形態としても良い。使用帯域幅決定部101は、使用する帯域幅を決定すると、決定した帯域幅を送信管理部102に通知する。また、必要に応じて物理層処理部110に通知する。すなわち、使用する帯域幅がそれまでの帯域幅と異なるものとなった場合には物理層処理部110の使用帯域幅変更部116にも通知する。また、例えば、自装置が動作している状態でユーザがGUI操作により帯域幅を変更した場合は、上記と同様な手順で使用する帯域幅を決定し、即時に反映させても良い。
使用帯域幅決定部101は、デフォルトで使用する帯域幅を決定した後は、送信管理部102に周期的に問い合わせを行い、その時点で自装置に接続している端末20を対象として、各端末20に対する送信レート情報(各端末20へフレームを送信する際の送信レートの情報)を取得する。なお、送信レートは、例えば使用している通信方式に依存し、通信方式が変更されると送信レートも変化する。送信レート情報は、bpsを単位とした値である必要は無く、周波数利用効率でも良いし、送信レート比が変わらなければどのような単位でも良い。計算を簡易にする都合上、値を丸めても良い。さらに、送信管理部102から各端末20のMCS Index、GI長、送信帯域幅の各々のインデックス情報、または、送信レートを示すインデックス情報を取得し、実際の送信レートに変換する形態でもよい。
各端末20の個々の送信レートはリアルタイムに変化する可能性があるため、例えば、次式(1)に記載するように、周期的に取得した値に対して係数を掛け合わせて加算することにより、各端末20それぞれの平均送信レートを算出しても良い。
使用帯域幅決定部101は、各端末20に対する送信レート情報を取得すると、次に、各端末20に対する送信レートを端末20間で重み付け平均することにより、自装置から各端末20に対する送信のみを考慮した際のシステム通信容量の概算値を求める。システム通信容量の概算値は、例えば次式(2)に従って算出する。
式(2)の係数βiは、各端末20へ送出するデータフレームの帯域占有時間が一定と仮定して、単純に次式(3)の計算により求めても良いし、データフレーム送信キュー106から単位時間あたりに送出された各端末20のデータ量を送信管理部102経由で取得し、各端末20の送信レートを用いて次式(4)の計算により求めても良い。
式(4)の計算による場合、自装置(無線アクセスポイント装置10)と通信を行っていない端末20については、重みが0となる。なお、全端末が通信していない場合は、式(4)の計算は実施せず、これ以降に説明する処理も実施しない。
使用帯域幅決定部101は、次に、上記計算により求めたシステム通信容量概算値を予め決定しておいた閾値と比較することにより、自装置からの送信および各端末20からの受信で使用する帯域幅、つまり、システムで使用する帯域幅の上限(以降、システム帯域幅と称する)を決定する。
システム帯域幅の決定動作の具体例について図3を用いて説明する。本実施の形態においては、簡単のため、使用可能な帯域幅を20MHz、40MHzおよび80MHzの3種として説明する。ただし、使用可能な帯域幅をこれに限定する必要はなく、様々な帯域幅の組に対応可能である。
図3に示した例では、20MHz帯域幅と40MHz帯域幅の切り替え閾値として100Mbps、40MHz帯域幅と80MHz帯域幅の切り替え閾値として300Mbpsを設定している。
使用帯域幅決定部101は、例えば、現在のシステム帯域幅が40MHzの場合、上記の動作を実行して算出したシステム通信容量概算値が300Mbpsを超えた場合には、システム帯域幅を80MHzに変更する。一方、システム通信容量概算値が100Mbpsを下回った場合は、システム帯域幅を20MHzに変更する。同様に、現在のシステム帯域幅が20MHzの場合、算出したシステム通信容量概算値が100Mbpsを上回った場合は、システム帯域幅を40MHzに変更する。現在のシステム帯域幅が80MHzの場合、算出したシステム通信容量概算値が300Mbpsを下回った場合は、システム帯域幅を40MHzに変更する。
なお、使用帯域幅決定部101は、帯域幅の上限(システム帯域幅)を変更する際に、その時点で通信中の各端末20との接続を一旦切断する必要がある場合、各端末20とのデータ通信量がある一定の閾値以下になるまで、または、全端末20の接続外れを認識するまで待ってから変更を実施しても良い。
また、図4に示すように、システム帯域幅の切り替え閾値として、帯域幅を広げる際の閾値を、帯域幅を狭める際の閾値と分けて設定しても良い。図4の例では、システム帯域幅を20MHzから40MHzに広げる際の閾値を125Mbps、40MHzから20MHzに狭める際の閾値を100Mbps、システム帯域幅を40MHzから80MHzに広げる際の閾値を350Mbps、80MHzから40MHzに狭める際の閾値を300Mbpsとしている。帯域幅を広げる際の閾値と帯域幅を狭める際の閾値を分けた場合、システム通信容量概算値が閾値近辺の場合に帯域幅の変更が頻発するのを防止できる。
以上の手順で決定したシステム帯域幅は、送信管理部102を経由してデータフレーム送信キュー106に蓄積された各端末20向けのデータフレームに対して情報として付与され、物理層処理部110の送信処理部111に渡される。また、システム帯域幅は、送信管理部102を経由して管理フレーム生成部105に通知され、管理フレーム生成部105は、送信管理部102の指示により、システム帯域幅、受信した管理フレームの情報、その他の設定情報(本実施の形態では記載を省略する)を元に管理フレームを生成し、管理フレーム送信キュー107を経由して、物理層処理部110の送信処理部111に渡される。さらに、使用帯域幅決定部101は、システム帯域幅を物理層処理部110の使用帯域幅変更部116に設定する。なお、システム帯域幅が設定された使用帯域幅変更部116は、20MHz処理部113、40MHz処理部114および80MHz処理部115のうち、設定されたシステム帯域幅に対応するものを使用して無線クライアント端末20と通信するように、物理層処理部110内の設定を変更する。
つづいて、物理層処理部110の動作について説明する。
MAC層処理部100よりシステム帯域幅の情報を受け取ると、使用帯域幅変更部116は、使用するFFT(Fast Fourier Transform)/IFFT(Inverse FFT)サイズ、送信出力、送信フィルタ等を選択する。なお、本実施の形態においては、使用帯域幅変更部116が無く、上記の設定がシステム帯域幅に依らず固定、または、フレームバイフレームで決定する構成も排除されない。
(無線クライアント端末20へのフレーム送信動作)
物理層処理部110において、送信処理部111は、MAC層処理部100よりデータフレームまたは管理フレームを受け取ると、受け取ったフレームに対してFEC符号化、変調等の処理を実施した上で、20MHz処理部113、40MHz処理部114または80MHz処理部115に引き渡す。送信処理部111から送信フレームを受け取った20MHz処理部113、40MHz処理部114または80MHz処理部115は、IFFT処理、送信フィルタ処理等を実施し、アンテナ130を介して端末20に向けて信号を送信する。また、送信処理部111は、受信処理部112と連携し、端末20へ送信した各データフレームに対するACKを受信した数、ACKを受信しなかった数を端末20毎にカウントし、フレーム送信成功・失敗情報として保持する。なお、受信処理部112がフレーム送信成功・失敗情報を保持するようにしてもよい。
物理層処理部110において、送信処理部111は、MAC層処理部100よりデータフレームまたは管理フレームを受け取ると、受け取ったフレームに対してFEC符号化、変調等の処理を実施した上で、20MHz処理部113、40MHz処理部114または80MHz処理部115に引き渡す。送信処理部111から送信フレームを受け取った20MHz処理部113、40MHz処理部114または80MHz処理部115は、IFFT処理、送信フィルタ処理等を実施し、アンテナ130を介して端末20に向けて信号を送信する。また、送信処理部111は、受信処理部112と連携し、端末20へ送信した各データフレームに対するACKを受信した数、ACKを受信しなかった数を端末20毎にカウントし、フレーム送信成功・失敗情報として保持する。なお、受信処理部112がフレーム送信成功・失敗情報を保持するようにしてもよい。
(無線クライアント端末20からのフレーム受信動作)
物理層処理部110において、20MHz処理部113、40MHz処理部114および80MHz処理部115は、アンテナ130で受信した無線フレームが入力されると、入力された無線フレームに対して受信フィルタ処理、FFT処理等を実施し、受信処理部112は、復調、FEC復号化等の処理を実施する。また、受信処理部112は、端末20毎のRSSI値を保存すると共に、管理フレームを含む受信フレームをMAC層処理部100に引き渡す。
物理層処理部110において、20MHz処理部113、40MHz処理部114および80MHz処理部115は、アンテナ130で受信した無線フレームが入力されると、入力された無線フレームに対して受信フィルタ処理、FFT処理等を実施し、受信処理部112は、復調、FEC復号化等の処理を実施する。また、受信処理部112は、端末20毎のRSSI値を保存すると共に、管理フレームを含む受信フレームをMAC層処理部100に引き渡す。
このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置10は、配下の各無線クライアント端末20に対する送信レートに基づいてシステム通信容量の概算値を算出し、算出した概算値を閾値判定することにより使用する帯域幅を決定する。これにより、通信品質の劣化に伴いシステム通信容量が低下した場合には、システムで使用している帯域幅を狭めるので、外部からの電波干渉の影響を受けにくくなり、安定したスループットを提供することができる。また、帯域幅を狭めることにより、自らが干渉源となる確率を下げることとなるので、他システムを含めた同一周波数帯を使用するシステム全体での伝送効率を改善することが出来る。
また、変調方式の変更等に伴い値が急変する情報(フレーム誤り率など)を用いて帯域幅の変更の必要性を判断するのではなく、通信品質に関する情報などに基づいて決定した送信レートに基づいて変更の必要性を判断するので、適応変調が適用されたシステムにおいても、帯域幅の変更が必要か否かを正しく判断することができる。
また、本実施の形態では、無線アクセスポイント装置10が各端末20に対する送信レートを用いてシステム通信容量の概算値を算出し、その値を用いてシステムで使用する帯域幅の上限を決めるので、従来の無線アクセスポイント装置に対して本実施の形態を適用する場合、適応変調制御処理を変更すること無く、帯域幅変更を決定するための処理を行う機能部を追加するのみで良く、導入は非常に容易である。
なお、本実施の形態において、上記の式(2)を用いて求めるシステム通信容量概算値は、無線アクセスポイント装置10におけるフレーム受信を考慮していない値であるが、特殊な環境を除いて無線アクセスポイント装置10と端末20間の送受の伝搬環境に大きな差が無いことを考慮すると、概算値としては十分である。
実施の形態2.
実施の形態1では、送信レートのみを用いてシステムで使用する帯域幅を決定するようにしたが、本実施の形態では、送信レートに加えて受信レートも使用してシステムで使用する帯域幅を決定する。なお、本実施の形態の無線通信システムの構成は実施の形態1と同様である(図1参照)。
実施の形態1では、送信レートのみを用いてシステムで使用する帯域幅を決定するようにしたが、本実施の形態では、送信レートに加えて受信レートも使用してシステムで使用する帯域幅を決定する。なお、本実施の形態の無線通信システムの構成は実施の形態1と同様である(図1参照)。
図5は、実施の形態2の無線アクセスポイント装置の構成例を示す図である。図示したように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置10aは、実施の形態1の無線アクセスポイント装置10(図2参照)が備えていたMAC層処理部100に対してデータフレーム受信処理部109を追加したものである。なお、実施の形態1の無線アクセスポイント装置10と共通の構成要素には同一の符号を付している。本実施の形態では、実施の形態1と異なる部分について説明を行う。
MAC層処理部100a内のデータフレーム受信処理部109は、物理層処理部110の受信処理部112から受信レート情報を取得する。受信レート情報は、無線クライアント端末20から受信したフレームがどのような送信レートで送信されてきたかを示す情報であり、実施の形態1に記載した送信レート情報と同様に、受信したデータフレームのMCS Index、GI長、受信帯域幅の各々のインデックス情報、または、受信レートを示すインデックス情報、等である。受信レートは無線クライアント端末20側で決定され、決定結果は受信レート情報としてデータフレームに付与される。データフレーム受信処理部109は、自装置に接続している各無線クライアント端末20の受信レート情報を受信処理部112から適宜取得して更新する。
使用帯域幅決定部101は、使用帯域を決定する際のシステム通信容量の概算値算出において、送信レート情報を送信管理部102から取得するとともに、データフレーム受信処理部109が保持している受信レート情報を取得する。なお、受信レート情報が各端末20の受信フレームから取得したMCS Index、GI長、受信帯域幅の各々のインデックス情報、または、受信レートを示すインデックス情報の場合、使用帯域幅決定部101は実際の受信レートに変換する。
各端末20の個々の受信レートはリアルタイムに変化する可能性があるため、上述した送信レートと同様、例えば、次式(5)に記載するように、周期的に取得した値に対して係数を掛け合わせて加算することにより、各端末20それぞれの平均受信レートを算出しても良い。
使用帯域幅決定部101は、各端末20に対する送信レート情報および受信レート情報を取得すると、次に、各端末20に対する送信レートおよび受信レートを端末20間で重み付け平均することにより、システム通信容量の概算値を求める。システム通信容量の概算値は、例えば次式(6)に従って算出する。
式(6)の係数βiおよびγiは、実施の形態1と同様に、各端末20へ送信するデータフレーム、各端末20から受信するデータフレームの帯域占有時間が一定と仮定して、単純に次式(7)の計算により求めても良いし、単位時間あたりに送受信した各端末20のデータ量を、送信管理部102およびデータフレーム受信処理部109にて計測し、その情報を取得して次式(8)の計算により求めても良い。
その他の処理については実施の形態1と同じである。このように、本実施の形態では、各無線クライアント端末20からの受信レートを考慮してシステム通信容量を算出するため、実施の形態1と比較してシステム通信容量概算値の概算精度が高くなり、より適切に帯域幅を変更することができる。また、実施の形態1に対して、受信レートを求める機能部を追加するのみで良く、導入が容易である。
実施の形態3.
本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態1および2の無線アクセスポイント装置において、システム帯域幅を決定する際に、DFS(Dynamic Frequency Selection)機能の使用を考慮するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態1または2と同様である(図1,図2,図5参照)。本実施の形態では、実施の形態1,2と異なる部分についてのみ説明する。
本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態1および2の無線アクセスポイント装置において、システム帯域幅を決定する際に、DFS(Dynamic Frequency Selection)機能の使用を考慮するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態1または2と同様である(図1,図2,図5参照)。本実施の形態では、実施の形態1,2と異なる部分についてのみ説明する。
DFS機能の使用を考慮してシステム帯域幅を決定する動作について、図6を参照しながら説明する。
DFS機能は、無線LANの通信が気象レーダー等に影響を与えないよう、無線アクセスポイント装置10側がレーダー等の干渉波を常にモニタし、使用周波数帯を変更する機能である。例えば日本において、5GHz帯の無線LANが使用する5.3GHz帯(W53)、5.6GHz帯(W56)が、既存の各種レーダーが使用する周波数帯域と重複しており、DFS機能を適用する必要がある。一方、5.2GHz帯(W52)はDFS機能を適用しなくても良い規格となっている。
上記の通り、DFS機能の適用対象となる周波数帯では、レーダー等の干渉波を検知した際には使用周波数帯を変更するため、DFS機能を適用しなくて良い周波数帯と比較して、特に80MHz、160MHzといった広い帯域を使用する際においては、通信が瞬断する確率が高まる。その結果、ネットワークとのIP(Internet Protocol)通信を前提に動作するアプリケーションにおいてはエラーが発生する確率が高まる。そこで、本実施の形態の無線アクセスポイント装置において、使用帯域幅決定部101は、GUI提供部120から通知される無線チャネル情報から使用する周波数帯を把握し、W53/W56を使用する際は、例えば図6に記載するように、システム帯域幅の20MHzと40MHzを切り替える閾値を200Mbpsに、システム帯域幅の40MHzと80MHzを切り替える閾値を500Mbpsに変更する。
このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、DFS機能の適用対象周波数帯を使用している場合、システム帯域幅を切り替える閾値を、通常時(DFS機能の非適用対象周波数帯を使用している場合)とは異なる閾値に変更することとした。具体的には、DFS機能の適用対象周波数帯を使用中は通常時よりも高い閾値に変更し、狭い帯域幅を選択する確率を高めることとした。これにより、DFS機能の自動周波数帯変更処理が動作する確率を減らし、安定した無線通信環境を提供することが出来る。
実施の形態4.
本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態1〜3の無線アクセスポイント装置に対して節電機能を追加し、節電機能の設定状態を考慮してシステム帯域幅を決定するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態1または2と同様である(図1,図2,図5参照)。本実施の形態では、実施の形態1〜3と異なる部分についてのみ説明する。
本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態1〜3の無線アクセスポイント装置に対して節電機能を追加し、節電機能の設定状態を考慮してシステム帯域幅を決定するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態1または2と同様である(図1,図2,図5参照)。本実施の形態では、実施の形態1〜3と異なる部分についてのみ説明する。
節電機能の設定状態を考慮してシステム帯域幅を決定する動作について、図7を参照しながら説明する。
本実施の形態の無線アクセスポイント装置において、使用帯域幅決定部101は、GUI提供部120から通知される節電設定情報から、節電設定するタイミングを把握し、節電設定時は、例えば図7に記載するように、システム帯域幅の20MHzと40MHzを切り替える閾値を200Mbpsに、システム帯域幅の40MHzと80MHzを切り替える閾値を500Mbpsに変更する。なお、節電設定のトリガとなる情報として、GUI提供部120から通知される情報のみとする必要はなく、例えば、無線アクセスポイント装置10と端末20間の接続状態を考慮した上で設定しても良い。
このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、節電設定がされている状態では、システム帯域幅を切り替える閾値を、通常時(節電設定がされていない状態)よりも高い閾値に変更することとした。これにより、節電設定がされている状態では、積極的にシステム帯域幅を狭めることになり、電力使用量削減に貢献することが出来る。
実施の形態5.
本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態1〜4の無線アクセスポイント装置において、セカンダリ・チャネルの干渉電力量に応じてシステム帯域幅を決定するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態1または2と同様である(図1,図2,図5参照)。本実施の形態では、実施の形態1〜4と異なる部分についてのみ説明する。
本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、実施の形態1〜4の無線アクセスポイント装置において、セカンダリ・チャネルの干渉電力量に応じてシステム帯域幅を決定するようにしたものである。なお、無線通信システムおよび無線アクセスポイント装置の構成は実施の形態1または2と同様である(図1,図2,図5参照)。本実施の形態では、実施の形態1〜4と異なる部分についてのみ説明する。
本実施の形態の無線アクセスポイント装置におけるシステム帯域幅の決定動作を図8および図9を参照しながら説明する。本実施の形態の無線アクセスポイント装置において、使用帯域幅決定部101は、自装置が起動時、または起動中に測定したセカンダリ・チャネルの干渉電力量を取得する。干渉電力量の取得方法は特に規定しない。如何なる方法で取得しても構わない。
図8では、プライマリ・チャネルとして中心周波数5220MHzを使用しており、セカンダリ・チャネルの干渉電力量が−90dBm、セカンダリ40MHz・チャネルの干渉電力量が平均で−72.6dBmである例を示している。この場合、システム帯域幅の20MHzと40MHzを切り替える閾値はセカンダリ・チャネルの干渉電力量に応じて変更し、システム帯域幅の40MHzと80MHzを切り替える閾値はセカンダリ40MHz・チャネルの干渉電力量に応じて変更する。例えば、図9に従って各閾値を変更する。図9の例では、干渉電力量が−90dBmと−70dBmの間の場合、干渉電力量に応じた閾値とする。
20MHz/40MHz切り替え閾値の関係式は次式(9)となり、40MHz/80MHz切り替え閾値の関係式は次式(10)となる。
図8の例の場合、20MHz/40MHz切り替え閾値を100Mbpsに、40MHz/80MHz切り替え閾値を474Mbpsに設定する。
このように、本実施の形態の無線アクセスポイント装置は、システム帯域幅の切り替え閾値をセカンダリ・チャネルの干渉電力量に応じた値に設定することとした。これにより、スキャンした他チャネルの情報を使用し、より適切にシステムで使用している帯域幅の変更を実施することが出来る。また、無線アクセスポイント装置と無線クライアント端末の通信が他のシステムや他の通信の干渉源となる確率を低く抑えることができる。
以上のように、本発明にかかる無線アクセスポイント装置は、使用するシステム帯域幅が可変の無線通信システムに有用である。
10,10a 無線アクセスポイント装置、20 無線クライアント端末、30 回線終端装置、40 通信回線、100,100a MAC層処理部、101 使用帯域幅決定部、102 送信管理部、103 RSSI取得部、104 送信エラー率計算部、105 管理フレーム生成部、106 データフレーム送信キュー、107 管理フレーム送信キュー、108 管理フレーム受信処理部、109 データフレーム受信処理部、110 物理層処理部、111 送信処理部、112 受信処理部、113 20MHz処理部、114 40MHz処理部、115 80MHz処理部、116 使用帯域幅変更部、130 アンテナ。
Claims (9)
- 1台以上の無線クライアント端末を収容し、複数の帯域幅の中の一つを使用して各無線クライアント端末と通信する無線アクセスポイント装置であって、
収容している無線クライアント端末それぞれに対する各送信レートを個別に決定する送信レート決定手段と、
前記送信レートおよび収容している無線クライアント端末の台数に基づいて、システム通信容量の概算値を算出する算出手段と、
前記概算値を閾値判定することにより、使用する帯域幅を決定する帯域幅決定手段と、
を備えることを特徴とする無線アクセスポイント装置。 - 無線クライアント端末が自装置に対する送信で使用している送信レートである受信レートを各無線クライアント端末から取得する受信レート取得手段、
をさらに備え、
前記算出手段は、前記送信レート、前記台数および前記受信レートに基づいて前記概算値を算出することを特徴とする請求項1に記載の無線アクセスポイント装置。 - 前記閾値判定で使用する閾値を、DFS機能の適用対象周波数帯を使用して通信する場合とDFS機能の適用対象外周波数帯を使用して通信する場合とで異なる値とすることを特徴とする請求項1または2に記載の無線アクセスポイント装置。
- 前記閾値は、DFS機能の適用対象周波数帯を使用する通信において狭い帯域幅を使用する頻度が高くなるような値とすることを特徴とする請求項3に記載の無線アクセスポイント装置。
- 前記閾値判定で使用する閾値を、節電機能を動作させている状態と節電機能を動作させていない状態とで異なる値とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の無線アクセスポイント装置。
- 前記閾値は、節電機能を動作させている状態の通信において狭い帯域幅を使用する頻度が高くなるような値とすることを特徴とする請求項5に記載の無線アクセスポイント装置。
- 前記閾値判定で使用する閾値を、使用しているチャネルの周辺チャネルにおける干渉電力量に応じて変更することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の無線アクセスポイント装置。
- 前記閾値は、周辺チャネルにおける干渉電力量が多くなるほど狭い帯域幅を使用する頻度が高くなるような値とすることを特徴とする請求項7に記載の無線アクセスポイント装置。
- 1台以上の無線クライアント端末を収容し、複数の帯域幅の中の一つを使用して各無線クライアント端末と通信する無線アクセスポイント装置における帯域制御方法であって、
収容している無線クライアント端末それぞれに対する各送信レートを個別に決定する送信レート決定ステップと、
前記送信レートおよび収容している無線クライアント端末の台数に基づいて、システム通信容量の概算値を算出する算出ステップと、
前記概算値を閾値判定することにより、使用する帯域幅を決定する帯域幅決定ステップと、
を含むことを特徴とする帯域制御方法。
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