JP5866648B2

JP5866648B2 - アクセスポイント装置及びチャネル設定方法

Info

Publication number: JP5866648B2
Application number: JP2012069037A
Authority: JP
Inventors: 泰明金田; 崇文林; 英樹柴田; 幸秀水本; 義彦海沼; 剛寶満; 大輔金子
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone West Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone West Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: JP2013201629A

Description

本発明は、無線ＬＡＮ等の無線通信システムにおいて最適なチャネル設定を行うアクセスポイント装置及びチャネル設定方法に関する。

従来から、ＩＥＥＥ８０２．１１規格などに従って通信を制御する場合に、伝送効率のさらなる改善が可能な無線パケット通信方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この無線パケット通信方法は、無線通信インタフェースを備える複数の子局と親局とで構成され、親局の集中制御下で無線パケットを用いて各子局と親局との間のデータ通信を行うとともに、親局が所定の制御リストに従って子局に送信する制御用パケットにより子局に送信権を与えるポーリングを実施して、複数の子局から送信されたパケットが競合するのを避けるために時間軸上に非競合アクセス期間を割り当てる通信システムを利用するものである。また、この無線パケット通信方法は、非競合アクセス期間では、親局及び子局は、それぞれ親局から子局に向かう下り信号と子局から親局に向かう上り信号とを、互いに異なる無線周波数帯に同時に割り当てて通信する。

特開２００４−１４６９８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の無線パケット通信方法にあっては、上り信号と下り信号で異なるチャネルを固定的に割り当てて通信を実現しているが、使用できる周波数帯のチャネル数は有限のため、アクセスポイント（親局）が複数存在する場合は周波数利用効率が良くないという問題がある。また、無線ＬＡＮ等の無線通信システムのアクセスポイントにおいては、周囲の電波状況を測定し、自動的に最適なチャネルに変更する機能を有しているもののチャネル変更は起動時や設定変更時に限られる。このため、時系列で刻々と変化する周囲の電波状況に対して、適応的にチャネルを変更することができず、電波の干渉問題が発生する。特に、近年は、宅内に無線ＬＡＮが設置されるようになったため、既に普及している電子レンジやコードレスホンなど、同一の周波数帯を用いる機器が無線ＬＡＮに対しては干渉源となってしまうという問題がある。電波の干渉が発生すると、無線通信品質の劣化が発生し、通信速度が低下するなどの問題が発生する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、周囲の電波干渉状況に追随して最適なチャネルへの設定変更を行うことができるアクセスポイント装置及びチャネル設定方法を提供することを目的とする。

本発明は、子機装置との間で無線通信を行うアクセスポイント装置であって、無線チャネル毎に干渉状況を示す情報を関係付けて記憶するチャネル情報記憶手段と、前記無線通信の合間の所定時間内に前記無線チャネル毎にチャネルスキャンを行った結果に基づき前記干渉状況を示す情報を前記チャネル情報記憶手段に記憶するチャネルスキャン手段と、前記チャネルスキャン手段によって全てのチャネルのチャネルスキャンが終了した時点において、前記チャネル情報記憶手段に記憶されている前記干渉状況を示す情報のうち、干渉が最小であることを示す前記干渉状況を示す情報に関係付けられたチャネルを、前記子機装置との間の前記無線通信に用いるチャネルに設定するチャネル設定手段とを備えたことを特徴とする。

本発明は、前記干渉状況を示す情報は、平均ビーコン信号強度の値であることを特徴とする。

本発明は、前記干渉状況を示す情報は、ビーコン信号以外の干渉源の干渉量と前記平均ビーコン信号強度とを組みあわせて周囲の干渉状況を定量化した値であることを特徴とする。

本発明は、子機装置との間で無線通信を行うために、無線チャネル毎に干渉状況を示す情報を関係付けて記憶するチャネル情報記憶手段を備えたアクセスポイント装置が行うチャネル設定方法であって、前記無線通信の合間の所定時間内に前記無線チャネル毎にチャネルスキャンを行った結果に基づき前記干渉状況を示す情報を前記チャネル情報記憶手段に記憶するチャネルスキャンステップと、前記チャネルスキャンステップによって全てのチャネルのチャネルスキャンが終了した時点において、前記チャネル情報記憶手段に記憶されている前記干渉状況を示す情報のうち、干渉が最小であることを示す前記干渉状況を示す情報に関係付けられたチャネルを、前記子機装置との間の前記無線通信に用いるチャネルに設定するチャネル設定ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、周囲の電波干渉状況に応じて最適なチャネルに設定することができるため、無線通信品質の低下を抑制することができるという効果が得られる。

本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。図１に示すアクセスポイント１の構成を示すブロック図である。図１に示す各装置の処理動作を示すシーケンス図である。図１に示す各装置の処理動作を示すシーケンス図である。図１に示すアクセスポイント１の処理動作を示すフローチャートである。図１に示すアクセスポイント１の処理動作を示すフローチャートである。図２に示すチャネル情報記憶部１４のテーブル構造を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態によるアクセスポイント装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、宅内無線ＬＡＮを実現するためのアクセスポイントである。符号２、３、４は、アクセスポイント１の無線セル内において、アクセスポイント１と無線通信を行う子機装置である。ここでは、３台の子機装置２〜４を図示したが、子機装置の台数は３台に限るものではない。符号５は、アクセスポイント１が接続されるインターネット等のネットワークである。アクセスポイント１には、必ずしもネットワーク５が接続されている必要はない。

次に、図２を参照して、図１に示すアクセスポイント１の構成を説明する。図２は、図１に示すアクセスポイント１の構成を示すブロック図である。図２において、符号１１は、子機装置２〜４との間で無線通信回線を確立して通信を行う無線通信部である。符号１２は、ネットワーク５と間で有線による通信回線を確立して通信を行う有線通信部である。アクセスポイント１がネットワーク５に接続されない場合は、有線通信部１２を備えている必要はない。符号１３は、アクセスポイント１の処理動作を統括して制御する制御部である。符号１４は、子機装置２〜４が使用するチャネルのチャネル情報を記憶するチャネル情報記憶部である。

次に、図３、図４を参照して、図１に示す各装置の処理動作を説明する。図３、図４は、図１に示す各装置の処理動作を示すシーケンス図である。まず、アクセスポイント１において、装置の起動または設定変更が行われる（ステップＳ１）と、制御部１３は、全チャネル（２．４ＧＨｚ帯の場合は１〜１３チャネル）のスキャンを行う（ステップＳ２）。チャネルスキャンの結果、チャネル変更が必要であるかを判定し、必要に応じてチャネル変更を行う。そして、ＣＦＰ（Contention Free Period（非競合期間））カウントが０になったら（ステップＳ３）、制御部１３は、各子機装置へビーコン（beacon）送信を行ってポーリングリストを作成する（ステップＳ４）。

次に、制御部１３は、１番目の子機装置（ここでは、子機装置２）に対してポーリングを行う前に所定時間だけチャネルスキャンを行い（ステップＳ５）、スキャン結果をチャネル情報記憶部１４に保存する（ステップＳ６）。このとき行うチャネルスキャンは、所定時間だけ行い、全てのチャネルスキャンが終わっていなくても所定時間経過した時点でチャネルスキャンを終了する。

ここで、図７を参照して、図２に示すチャネル情報記憶部１４のテーブル構造を説明する。図７は、図２に示すチャネル情報記憶部１４のテーブル構造を示す図である。チャネル情報記憶部１４には、各チャネル毎に、アクセスポイント数と平均ビーコン強度の値とが関係付けられて記憶される。制御部１３は、１チャネル毎にキャリアセンスを行って、アクセスポイント数と平均ビーコン強度の値を特定し、チャネル情報記憶部１４に記憶していく。

次に、制御部１３は、子機装置２に対してポーリングを行う（ステップＳ７）。これを受けて、アクセスポイント１と子機装置２は、データの送受信を行う（ステップＳ８）。

次に、制御部１３は、２番目の子機装置（ここでは、子機装置３）に対してポーリングを行う前に所定時間だけチャネルスキャンを行い（ステップＳ９）、スキャン結果をチャネル情報記憶部１４に保存する（ステップＳ１０）。このとき行うチャネルスキャンは、先のチャネルスキャン処理において未だスキャンを行っていないチャネルについてチャネルスキャンを所定時間だけ行い、全てのチャネルスキャンが終わっていなくても所定時間経過した時点でチャネルスキャンを終了する。続いて、制御部１３は、子機装置３に対してポーリングを行う（ステップＳ１１）。これを受けて、アクセスポイント１と子機装置３は、データの送受信を行う（ステップＳ１２）。

次に、制御部１３は、３番目の子機装置（ここでは、子機装置４）に対してポーリングを行う前にチャネルスキャンを行い（ステップＳ１３）、スキャン結果をチャネル情報記憶部１４に保存する（ステップＳ１４）。このとき行うチャネルスキャンは、先のチャネルスキャン処理において未だスキャンを行っていないチャネルについてチャネルスキャンを所定時間だけ行い、全てのチャネルスキャンが終わっていなくても所定時間経過した時点でチャネルスキャンを終了する。続いて、制御部１３は、子機装置３に対してポーリングを行う（ステップＳ１５）。これを受けて、アクセスポイント１と子機装置３は、データの送受信を行う（ステップＳ１６）。

次に、制御部１３は、ステップＳ５〜Ｓ１６の処理を繰り返し行い、全てのチャネルスキャンが終了して時点で、チャネル変更が必要であるか否かを判定し、必要あればチャネルを変更し、チャネル変更が必要なければ現在のチャネルを維持することによりチャネル設定を行う（ステップＳ１７）。チャネル変更が必要であるか否かの判定は、現在設定されているチャネルが、チャネル情報記憶部１４に記憶されているビーコン強度が最小であるチャネルと一致するか否かに基づき、一致すればチャネル変更の必要なしと判定し、一致していなければビーコン強度が最小のチャネルに変更すると判定する。

次に、制御部１３は、再び１番目の子機装置（子機装置２）に対してポーリングを行う前に所定時間だけチャネルスキャンを行い（ステップＳ１８）、スキャン結果をチャネル情報記憶部１４に保存し（ステップＳ１９）、子機装置２に対してポーリングを行い（ステップＳ２０）、データの送受信を行う（ステップＳ２１）という処理（ステップＳ５〜Ｓ１６の処理）を繰り返し行う。これにより、アクセスポイント１と子機装置２〜４との間の通信に用いるチャネルを、その時点の最適なチャネルへ動的に変更させながらチャネル設定を行うことができる。

次に、図５、図６を参照して、図１に示すアクセスポイント１の処理動作を説明する。図５、図６は、図１に示すアクセスポイント１の処理動作を示すフローチャートである。まず、制御部１３は、起動時（または設定変更時）のチャネルスキャンを行う（ステップＳ３１）。そして、チャネル変更が必要であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定は、現在設定されているチャネルが、チャネルスキャン結果の最適チャネルであるか否かに基づき、現在の設定チャネルが最適チャネルであればチャネル変更なしと判定し、現在の設定チャネルが最適チャネルでなければ最適チャネルに変更すると判定する。

この判定の結果、チャネル変更が必要であればチャネル変更して起動を行い（ステップＳ３３）、チャネル変更が必要でなければ、デフォルトのチャネルで起動を行う（ステップＳ３４）。

次に、制御部１３は、子機装置２〜４に対してビーコンを送出することにより、ポーリングリストを作成する（ステップＳ３５；図３に示すステップＳ４に相当）。そして、ポーリング前のチャネルスキャンを行い（ステップＳ３６；図３に示すステップＳ５、Ｓ９、Ｓ１３に相当））、スキャン結果をチャネル情報記憶部１４に保存する（ステップＳ３７；図３に示すステップＳ６、Ｓ１０、Ｓ１４に相当）という動作を全チャネルのチャネルスキャンが終了するまで繰り返す（ステップＳ３８）。

次に、制御部１３は、チャネル変更が必要であるか否かを判定する（ステップＳ３９）。チャネル変更が必要であるか否かの判定は、現在設定されているチャネルが、チャネル情報記憶部１４に記憶されているビーコン強度が最小であるチャネルと一致するか否かに基づき、一致すればチャネル変更の必要なしと判定し、一致していなければビーコン強度が最小のチャネルに変更すると判定する。そして、チャネル変更が必要であればチャネルの変更を行い、チャネル変更が必要なければ現在のチャネルを維持する（ステップＳ４０、Ｓ４１；図４に示すステップＳ１７相当）。

なお、前述した説明においては、全てのチャネルスキャンを行い、その中から最適なチャネル（ビーコン強度が最小のチャネル）に変更する例を説明したが、全てのチャネルスキャンが終わっていなくてもその時点において、現在設定されているチャネルよりビーコン強度が小さいチャネルが見つかった場合には、その都度現在より良いチャネルに切り替えるようにしてもよい。

また、前述した説明においては、チャネルスキャンした結果の平均ビーコン強度をチャネルを選択する指標（干渉状況を示す情報）として用いる例を説明したが、チャネルを選択する指標は、平均ビーコン強度に限るものではない。例えば、アクセスポイント以外（ビーコン以外）の干渉源（電子レンジやコードレスホン等）も推定し、その干渉量と平均ビーコン強度とを組みあせてアクセスポイント周囲の干渉状況を総合的に定量化する（干渉状況を示す情報）ようにしてもよい。これによりアクセスポイント周囲の電波環境に高度に対応したチャネルスキャン機能実現することができるため、より良いチャネル選択を行うことが可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、ポーリングによる子機装置への送信権付与前にチャネルセンスを行い、子機装置との通信の間にチャネルスキャンを行い、このスキャンにより得られた情報を一時保存することで全チャネルのスキャンが終わるまで周囲の電波環境を記憶し、全チャネルスキャン後に最適チャネルに速やかにチャネルを変更するようにした。具体的には、ポーリングに基づくアクセス制御（ＰＣＦ；Point Coordination Function）において、ポーリングリストに基づいて行われる定期ポーリング時に、ＣＦ−Ｐｏｌｌ（Contention Free-Poll）信号を送信する前の一定期間に順次チャネルスキャンを行うようにした。ただし、ＣＦ−Ｐｏｌｌを送信する前の時間に全チャネルのスキャンを行うことは困難なため、スキャン結果を一時格納するチャネル情報記憶部を設けることで、全てのチャネル（２．４ＧＨｚ帯の場合、１〜１３チャネル）のスキャンが完了した時点で最適なチャネルに変更するようにした。

これにより、周辺に同一無線チャネルの無線セルがある場合でも、電波干渉の影響を受けずにアクセスポイントと子機装置間の通信が可能となる。また、チャネルスキャン時間を制御する（通信動作中の合間の所定時間内にする）ことにより、同一無線チャネルを使用する無線セルが他にない場合はアクセスポイントと子機装置間の伝送効率を損なうことなく通信が可能となる。

また、前述したアクセスポイントを宅内のゲートウェイ装置に適用することで、アクセスポイントと子機装置間のポーリングを用いた通信によりＣＦＰ（パケットの競合が発生しない期間）が担保された通信において、通信中にも動的なチャネルスキャンを実施することで、通信断を発生させることなく、各々の無線セルのチャネル競合を最小化することが可能となる。また、ビーコン情報以外のチャネルスキャン方法（例えば、アクセスポイント以外の干渉源を推定し、干渉量を用いて周囲の干渉状況を定量化）と組み合わせることで、周囲の電波環境に高度に対応したチャネルスキャン機能を実現することができる。

なお、図１における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりチャネル設定変更処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

無線ＬＡＮ等の無線通信装置に対して最適なチャネル設定を行うによって、無線通信品質の劣化を抑制することが不可欠な用途に適用できる。

１・・・アクセスポイント、２、３、４・・・子機装置、５・・・ネットワーク、１１・・・無線通信部、１２・・・有線通信部、１３・・・制御部、１４・・・チャネル情報記憶部

Claims

子機装置との間で無線通信を行うアクセスポイント装置であって、
無線チャネル毎に干渉状況を示す情報を関係付けて記憶するチャネル情報記憶手段と、
予め作成されたポーリングリストに基づいて行われるポーリングの前の前記無線通信の合間の所定時間内に前記無線チャネル毎にチャネルスキャンを行った結果に基づき前記干渉状況を示す情報を前記チャネル情報記憶手段に記憶するチャネルスキャン手段と、
前記チャネルスキャン手段によって全てのチャネルのチャネルスキャンが終了した時点において、前記チャネル情報記憶手段に記憶されている前記干渉状況を示す情報のうち、干渉が最小であることを示す前記干渉状況を示す情報に関係付けられたチャネルを、前記子機装置との間の前記無線通信に用いるチャネルに設定するチャネル設定手段と
を備えたことを特徴とするアクセスポイント装置。
前記干渉状況を示す情報は、平均ビーコン信号強度の値であることを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント装置。
前記干渉状況を示す情報は、ビーコン信号以外の干渉源の干渉量と前記平均ビーコン信号強度とを組みあせて周囲の干渉状況を定量化した値であることを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント装置。
子機装置との間で無線通信を行うために、無線チャネル毎に干渉状況を示す情報を関係付けて記憶するチャネル情報記憶手段を備えたアクセスポイント装置が行うチャネル設定方法であって、
予め作成されたポーリングリストに基づいて行われるポーリングの前の前記無線通信の合間の所定時間内に前記無線チャネル毎にチャネルスキャンを行った結果に基づき前記干渉状況を示す情報を前記チャネル情報記憶手段に記憶するチャネルスキャンステップと、
前記チャネルスキャンステップによって全てのチャネルのチャネルスキャンが終了した時点において、前記チャネル情報記憶手段に記憶されている前記干渉状況を示す情報のうち、干渉が最小であることを示す前記干渉状況を示す情報に関係付けられたチャネルを、前記子機装置との間の前記無線通信に用いるチャネルに設定するチャネル設定ステップと
を有することを特徴とするチャネル設定方法。