JP6010798B2 - 中継装置及び接続制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無線の接続制御技術に関する。
近年、無線通信技術の普及がめざましく、無線通信端末の利用者が急増している。普及している無線通信技術の具体例として、無線LAN(Local Area Network:例えば、Wi−Fi(登録商標))や、移動体通信(例えば、3G(3rd Generation)、LTE(Long Term Evolution))などがある。これらの無線通信技術を利用して、位置情報に基づき接続先を無線LAN回線と移動体通信網とで切り替える技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、屋外環境などにおいて、無線LANの面的な拡大を低コストで実現するために、フェーズドアレイを用いた技術が実現されている。このフェーズドアレイを用いた技術では、無線LAN中継装置(以下、「AP」という。)の電波の到達範囲を拡大することができる。そのため、無線端末は、広い範囲で無線LANを利用することができる。
特開2012−142883号公報
しかしながら、フェーズドアレイを用いた技術では、APから遠い位置の無線端末、即ち、セルエッジ(通信可能範囲の限界エリア)付近に位置する無線端末は、電波環境(周囲の電波の状況、天候など)による影響を強く受けてしまう。そのため、例えば電波環境の悪化により断続的に接続が切断されてしまうおそれがある。このような問題は、セルエッジ付近に位置する無線端末に限らず、電波環境が急激に悪化するような場所に位置する無線端末など、様々な無線端末に生じうる問題である。
上記事情に鑑み、本発明は、無線端末の電波環境に応じて無線接続を制御する技術の提供を目的としている。
本発明の一態様は、端末装置から送信される制御信号を受信する通信部と、受信された前記制御信号の受信電波強度と受信時刻とを記憶する端末情報データベースと、前記端末情報データベースに記憶されている前記受信電波強度及び受信時刻に基づいて、前記端末装置と無線接続するか否か判定し、判定結果に応じて前記端末装置との接続を行う制御部と、を備える中継装置である。
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記制御部は、所定回数以上接続要求を繰り返し送信している前記端末装置に対し、接続不許可信号を送信する。
本発明の一態様は、上記の中継装置であって、前記受信時刻に基づいて、前記制御信号の受信間隔を算出する算出部をさらに備え、前記制御部は、前記受信間隔がそれぞれ異なる場合に前記端末装置との接続を行わず、前記受信間隔が略一致する場合に前記端末装置との接続を行う。
本発明の一態様は、端末装置から送信される制御信号を受信する通信ステップと、受信された前記制御信号の受信電波強度と受信時刻とを端末情報データベースに記憶する記憶ステップと、前記端末情報データベースに記憶されている前記受信電波強度及び受信時刻に基づいて、前記端末装置と無線接続するか否か判定し、判定結果に応じて前記端末装置との接続を行う制御ステップと、を有する接続制御方法である。
本発明により、無線端末の電波環境に応じて無線接続を制御することが可能となる。
本実施形態における無線通信システムのシステム構成を示す図である。 AP10の機能構成を表す概略ブロック図である。 端末情報データベースの具体例を示す図である。 本実施形態における接続制御処理の流れの具体例を示すフローチャートである。 本実施形態における接続制御処理の動作の具体例を示すシーケンス図である。
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態における無線通信システムのシステム構成を示す図である。本実施形態の無線通信システムは、AP10、無線端末20及びセンサ機器40を備える。なお、無線通信システムの近傍には、AP30が存在する。また、AP10から電波の届く範囲をセル11と表す。セル11内には領域12及び領域13が存在する。領域12は、AP10との間で安定した通信が行える領域を表す。領域13は、セルエッジの領域を表す。また、AP30から電波の届く範囲をセル31と表す。また、無線端末20及びセンサ機器40は、AP10のセルエッジの領域13内に存在する。
AP10は、無線LANのアクセスポイントである。AP10は、無線端末20との間で無線LAN接続によって無線通信を行う。また、AP10は、センサ機器40との間で無線LAN接続によって無線通信を行う。無線LAN接続には、例えば、Wi−Fi(登録商標)が用いられる。
無線端末20は、例えばスマートフォン、携帯ゲーム装置、PDA(Personal Digital Assistant)、タブレット装置、ノート型パーソナルコンピュータ、モバイルルーター等の装置である。無線端末20は、AP10との間で無線LAN接続によって無線通信を行う。また、無線端末20は、AP30との間で3G又はLTE接続によって無線通信を行う。
AP30は、移動体通信網のアクセスポイントである。AP30は、無線端末20との間で3G又はLTE接続によって無線通信を行う。
センサ機器40は、センサ付きの無線端末であり、自装置(センサ機器40)の周囲の空間情報を収集する。空間情報とは、センサ機器40に付与されているセンサが検知する情報であり、例えば自装置の周囲の温度や湿度などの情報である。また、センサ機器40は、収集した空間情報(センサデータ)を周期的にAP10に送信する。
なお、以下の説明では、無線端末20及びセンサ機器40について特に区別しない場合には、端末装置と記載する。
図2は、AP10の機能構成を表す概略ブロック図である。AP10は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、中継プログラムを実行する。中継プログラムの実行によって、AP10は、通信部101、制御部102、時計部103、端末情報記憶部104、算出部105、判定部106を備える装置として機能する。なお、AP10の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されても良い。また、中継プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されても良い。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えば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である。また、中継プログラムは、電気通信回線を介して送受信されても良い。
通信部101は、端末装置(無線端末20及びセンサ機器40)との間で無線通信を行う。通信部101は、無線端末20及びセンタ機器40との間で無線LAN接続することによって無線通信を行う。例えば、通信部101は、端末装置から認証要求信号やアソシエーション要求信号などの制御信号を受信すると、制御信号を制御部102に転送する。認証要求信号とは、認証を要求する際に端末装置によって送信される信号である。アソシエーション要求信号とは、接続を要求する際に端末装置によって送信される信号である。
制御部102は、AP10の各機能部を制御する。制御部102は、通信部101から転送された制御信号の電波の強さ(以下、「受信電界強度」という。)を取得する。また、制御部102は、通信部101から通信部101からアソシエーション要求信号が転送された際に、時計部103を参照して受信時刻を取得する。また、制御部102は、アソシエーション要求信号に格納されている送信元である端末装置のMAC(Media Access Control)アドレスを取得する。その後、制御部102は、取得した受信電界強度及び受信時刻の各値を、端末装置のMACアドレスに対応付けて端末情報記憶部104に記録する。
時計部103は、AP10の時刻(時分秒)を表す信号を出力する。時計部103は、GPS(Global Positioning System)信号を受信することによって時刻を設定しても良い。また、時計部103の時刻は、ユーザによって設定されても良い。
端末情報記憶部104は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。端末情報記憶部104は、端末情報データベースを記憶している。端末情報データベースには、端末装置に関する情報が格納されている。端末情報データベースは、例えば、端末装置のMACアドレス毎に、受信電界強度、受信時刻の各値を記憶している。
図3は、端末情報データベースの具体例を示す図である。端末情報データベースは、端末装置に関する情報を表す複数のレコード50(50−1、50−2、50−3)を有する。レコード50は、MACアドレス、受信電界強度及び受信時刻の各値を有する。MACアドレスの値は、レコード50によって表される端末装置のMACアドレスを表す。受信電界強度の値は、レコード50によって表される端末装置から送信された制御信号がAP10によって受信された際の電波の強さを表す。受信電界強度は、例えばdbm単位で表されても良い。受信時刻の値は、レコード50によって表される端末装置から送信された制御信号がAP10によって受信された時刻を表す。
図3に示す例では、端末情報データベースには1つのMACアドレスが記録されている。このMACアドレスは、“XX−XX−XX−XX−XX−X1”である。図3において、端末情報データベースの最上段の行は、MACアドレスの値が“XX−XX−XX−XX−XX−X1”、受信電界強度の値が“−78”、受信時刻の値が“T1”である。即ち、MACアドレス“XX−XX−XX−XX−XX−X1”の端末装置から送信された制御信号の受信電界強度の値が“−78dbm”であり、制御信号の受信時刻の値が“T1”であることが表されている。
図2に戻って、AP10の説明を続ける。
算出部105は、端末情報データベースに記録されている端末装置の受信時刻に基づいて、制御信号の受信間隔を算出する。以下、図3を用いて算出部105の処理について具体的に説明する。
まず、算出部105は、同一のMACアドレスの値を有するレコード50を参照し、記録された順に受信時刻の差分をそれぞれ受信間隔として算出する。例えば、図3では、算出部105は、受信時刻T1の値と受信時刻T2の値とを取得する。次に、算出部105は、取得した受信時刻T1の値と受信時刻T2の値との差分を受信間隔T21として算出する。次に、算出部105は、端末情報データベースを参照し、受信時刻T2の値と受信時刻T3の値とを取得する。そして、算出部105は、取得した受信時刻T2の値と受信時刻T3の値との差分を受信間隔T32として算出する。その後、算出部105は、算出した各受信間隔(受信間隔T21及び受信間隔T32)の値を判定部106に出力する。
以上で、算出部105の処理についての説明を終了する。
判定部106は、算出部105によって算出された受信間隔の値が一定であるか否かを判定する。判定部106は、例えば、算出部105によって算出された受信間隔T21の値と受信間隔T32の値とを比較することによって、各受信間隔の値が略一致するか否かを判定する。受信間隔の値が一定である場合、通信部101はアソシエーション応答信号を端末装置に送信し、接続する。この際、制御部102は、端末情報データベースから、接続した端末装置に対応するレコード50を削除する。一方、受信間隔の値が一定ではない場合、通信部101はディオーセンティケーション信号(接続不許可信号)を端末装置に送信し、接続しない。
図4は、本実施形態における接続制御処理の流れの具体例を示すフローチャートである。
まず、AP10の通信部101は、端末装置から送信されるアソシエーション要求信号を受信し、制御部102に転送する(ステップS101)。制御部102は、通信部101から転送されたアソシエーション要求信号の受信電界強度の値を取得する。また、制御部102は、時計部103を参照し、アソシエーション要求信号の受信時刻を取得する。その後、制御部102は、取得した受信電界強度及び受信時刻の各値をアソシエーション要求信号の送信元である端末装置のMACアドレスに対応付けて端末情報データベースに記録する(ステップS102)。
判定部106は、端末情報データベースを参照し、ステップS101で受信されたアソシエーション要求信号の送信元のMACアドレスと一致するレコード50を取得する(ステップS103)。判定部106は、取得されたレコード50の中に、ステップS102において記録された時刻から遡って所定時間(例えば、500msecなど)以内の受信時刻であって受信電界強度の値が一定範囲(例えば、+−3db)のレコード50(以下、「特定レコード」という。)が存在するか否かを判定する(ステップS104)。特定レコードが存在しない場合(ステップS104−NO)、通信部101は、アソシエーション要求信号の送信元である端末装置にアソシエーション応答信号を送信し、接続する(ステップS108)。その後、接続制御処理を終了する。
一方、特定レコードが存在する場合(ステップS104−YES)、判定部106は特定レコードの数が所定数(例えば、5つ)以上であるか否かを判定する(ステップS105)。特定レコードの数が所定数未満である場合(ステップS105−NO)、通信部101は、アソシエーション要求信号の送信元である端末装置にアソシエーション応答信号を送信し、接続する(ステップS108)。その後、接続制御処理を終了する。
一方、特定レコードが存在し(ステップS104−YES)、かつ、特定レコードの数が所定の数以上である場合(ステップS105−YES)、算出部105は受信間隔を算出する(ステップS106)。具体的には、まず、算出部105は、ステップS103で取得したレコード50に記録されている受信時刻の値に基づいて受信間隔を算出する。
その後、判定部106は、算出された受信間隔の値が一定であるか否かを判定する(ステップS107)。受信間隔が一定である場合(ステップS107−YES)、通信部101はアソシエーション応答信号をセンサ機器40に送信し、接続する(ステップS108)。
一方、受信間隔が一定ではない場合(ステップS107−NO)、通信部101はディオーセンティケーション信号を無線端末20に送信し、接続しない(ステップS109)。その後、接続制御処理を終了する。
図5は、本実施形態における接続制御処理の動作の具体例を示すシーケンス図である。
まず、AP10の通信部101は、ビーコン(SSID:x)を無線端末20に送信する(ステップS201)。次に、AP30は、ビーコンを無線端末20に送信する(ステップS202)。無線端末20は、各AP(AP10及びAP30)から送信されたビーコンを受信する。その後、無線端末20は、AP10にプローブ要求信号を送信する(ステップS203)。
AP10の通信部101は、無線端末20から送信されたプローブ要求信号を受信する。通信部101は、プローブ要求信号の送信元である無線端末20に対してプローブ応答信号を送信する(ステップS204)。プローブ応答信号には、AP10が提供可能な通信速度が格納されている。無線端末20は、AP10から送信されたプローブ応答信号を受信する。
無線端末20は、プローブ応答信号を受信すると、AP10との間で認証を行う。具体的には、無線端末20は、AP10との間で予め設定されている認証方式(例えば、パスワード)に従って、AP10にSSIDのパスワードを送信する(ステップS205)。
通信部101は、無線端末20から送信されたSSIDのパスワードを受信する。制御部102は、通信部101が受信したSSIDのパスワードと予め設定されたSSIDのパスワードとが一致する否かを判定する。パスワードが一致する場合、通信部101は認証完了を無線端末20に送信する。また、パスワードが異なる場合、通信部101は認証エラーを無線端末20に送信する(ステップS206)。
無線端末20は、認証が完了すると、AP10にアソシエーション要求信号を送信する(ステップS207)。通信部101は、無線端末20から送信されたアソシエーション要求信号を受信し、制御部102に転送する。制御部102は、転送されたアソシエーション要求信号の受信電界強度を取得する。また、制御部102は、時計部103を参照し、アソシエーション要求信号の受信時刻を取得する。
制御部102は、取得した受信電界強度及び受信時刻の各値を、アソシエーション要求信号の送信元である無線端末20のMACアドレスに対応付けて端末情報データベースに記録する(ステップS208)。その後、通信部101は、アソシエーション要求信号の送信元である無線端末20にアソシエーション応答信号を送信し、接続を完了する(ステップS209)。
電波環境の影響によって、AP10と無線端末20との接続が切断されると、無線端末20は、再びAP10にプローブ要求信号を送信する(ステップS210)。AP10の通信部101は、無線端末20から送信されたプローブ要求信号を受信する。通信部101は、プローブ要求信号の送信元である無線端末20に対してプローブ応答信号を送信する(ステップS211)。
無線端末20は、AP10から送信されたプローブ応答信号を受信する。無線端末20は、プローブ応答信号を受信すると、AP10との間で認証を行う。具体的には、無線端末20は、AP10との間で予め設定されている認証方式(例えば、パスワード)に従って、AP10にSSIDのパスワードを送信する(ステップS212)。
通信部101は、無線端末20から送信されたSSIDのパスワードを受信する。制御部102は、通信部101が受信したSSIDのパスワードと予め設定されたSSIDのパスワードとが一致する否かを判定する。パスワードが一致する場合、通信部101は認証完了を無線端末20に送信する。また、パスワードが異なる場合、通信部101は認証エラーを無線端末20に送信する(ステップS213)。
無線端末20は、認証が完了すると、AP10にアソシエーション要求信号を送信する(ステップS214)。通信部101は、無線端末20から送信されたアソシエーション要求信号を受信し、制御部102に転送する。制御部102は、転送されたアソシエーション要求信号の受信電界強度を取得する。また、制御部102は、時計部103を参照し、アソシエーション要求信号の受信時刻を取得する。
制御部102は、取得した受信電界強度及び受信時刻の各値を、アソシエーション要求信号の送信元である無線端末20のMACアドレスに対応付けて端末情報データベースに記録する(ステップS215)。その後、通信部101は、アソシエーション要求信号の送信元である無線端末20にアソシエーション応答信号を送信し、接続を完了する(ステップS216)。その後、ステップS210からステップS216までの処理が繰り返し実行される。
そして、特定レコードが存在し、かつ、特定レコードの数が所定の数以上である場合、算出部105は、受信間隔を算出する(ステップS217)。具体的には、まず、算出部105は、端末情報記憶部104に記憶されている端末情報データベースを読み出す。次に、算出部105は、読み出した端末情報データベースに記憶されているレコード50のうち、アソシエーション要求信号の送信元である端末装置に対応するレコード50を選択する。算出部105は、選択したレコード50に記録されている受信時刻の値を取得する。そして、算出部105は、取得した受信時刻の差分に基づいて受信間隔を算出する。
その後、通信部101は、無線端末20にディオーセンティケーション信号を送信する(ステップS218)。無線端末20は、ディオーセンティケーション信号を受信する。その後、無線端末20は、AP30にプローブ要求信号を送信する(ステップS219)。その後、接続制御処理を終了する。
以上のように構成された無線通信システムによれば、無線端末20の電波環境に応じてAP10と端末装置との接続が制御される。具体的には、AP10は、特定レコードに該当するようなアソシエーション要求信号を所定回数以上送信した端末装置に対しては、ディオーセンティケーション信号を送信することによって接続を許可しない。そのため、何度も繰り返し切断が生じているような悪い電波環境に位置する端末装置に対し、他のアクセスポイント(例えばAP30)への接続を促すことが可能となる。そのため、端末装置は、切断が何度も生じるようなAP10に対して繰り返し接続を試みるのではなく、他のアクセスポイント(例えばAP30)に対して接続を試みることによって、より良い電波環境での無線通信を確立することが可能となる。
一方、AP10は、アソシエーション要求信号を所定の回数以上送信していない端末装置に対しては、アソシエーション応答信号を送信して接続を許可する。このように構成されることにより、切断がさほど繰り返されてはおらず、電波環境が悪いと決定づけるには早い端末装置との間で接続を繰り返すことにより、無線接続を提供することが可能となる。
また、AP10は、周期的にアソシエーション要求信号を送信している端末装置に対しては、アソシエーション応答信号を送信し、接続を許可する。このように構成されることにより、センサ機器40のように一定間隔でアソシエーション要求信号を送信している端末装置に対して、電波環境の善し悪しにかかわらず無線接続を提供することが可能となる。センサ機器40が送信するデータ量は、非常に小さいことが殆どである。そのため、たとえ電波環境が悪かったとしても、通信に悪影響がでることは少ない。特に、一般的なセンサ機器は、無線端末20に比べて無線LANのみの無線通信機能しか備えていない場合が多い。そのため、上記のような動作により、したがって、AP10がセンサ機器40に対して接続を繰り返すことによって、センサ機器40の通信接続性を向上させることが可能となる。
<変形例>
本実施例では、無線通信システムに存在する無線端末20の数は、一台であるが、無線端末20が複数台であっても良い。また、本実施例では、無線通信システムに存在するセンサ機器40の数は、一台であるが、無線端末20が複数台であっても良い。また、本実施例では、無線通信システムの近傍に存在するAP30の数は、一台であるが、AP30が複数台であっても良い。
また、本実施例における所定期間の値は、一例であり、その他の値であっても良い。所定期間の値は、例えば、ユーザによって設定されても良いし、予め設定されていても良い。また、本実施例における一定範囲の値は、一例であり、その他の値であっても良い。一定範囲の値は、例えば、ユーザによって設定されても良いし、予め設定されていても良い。また、本実施例における所定の回数の値は、一例であり、その他の値であっても良い。所定の回数の値は、例えば、ユーザによって設定されても良いし、予め設定されていても良い。
また、AP10及びAP30が、無線LAN(例えば、Wi−Fi(登録商標))接続によって端末装置との間で無線通信を行っても良い。また、AP10及びAP30が、3G又はLTE接続によって端末装置との間で無線通信を行っても良い。
また、図4のステップS107の処理において、受信間隔が一定ではないと判定された場合であっても、AP10と端末装置とが接続するように構成されても良い。例えば、判定部106は、ステップS103で取得したレコード50に記録されている受信電波強度の値が閾値以上であるか否かを判定する。受信電界強度の値が閾値以上である場合、通信部101はアソシエーション応答信号をアソシエーション要求信号の送信元に送信し、接続する。このように構成されることによって、セルエッジに位置する端末装置であっても、AP10と接続することができる。閾値は、AP10に予め記憶されていても良いし、ユーザによって任意に決定されても良い。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
10…AP, 20…無線端末, 30…AP, 40…センサ機器, 101…通信部, 102…制御部, 103…時計部, 104…端末情報記憶部, 105…算出部, 106…判定部

Claims (3)

  1. 端末装置から送信される制御信号を受信する通信部と、
    受信された前記制御信号の受信電波強度と受信時刻とを記憶する端末情報データベースと、
    前記端末情報データベースに記憶されている前記受信電波強度及び受信時刻に基づいて、前記端末装置と無線接続するか否か判定し、判定結果に応じて前記端末装置との接続を行う制御部と、
    を備え
    前記受信時刻に基づいて、前記制御信号の受信間隔を算出する算出部をさらに備え、前記制御部は、前記受信間隔がそれぞれ異なる場合に前記端末装置との接続を行わず、前記受信間隔が略一致する場合に前記端末装置との接続を行う中継装置。
  2. 前記制御部は、所定回数以上接続要求を繰り返し送信している前記端末装置に対し、接続不許可信号を送信する請求項1に記載の中継装置。
  3. 端末装置から送信される制御信号を受信する通信ステップと、
    受信された前記制御信号の受信電波強度と受信時刻とを端末情報データベースに記憶する記憶ステップと、
    前記端末情報データベースに記憶されている前記受信電波強度及び受信時刻に基づいて、前記端末装置と無線接続するか否か判定し、判定結果に応じて前記端末装置との接続を行う制御ステップと、
    を有し、
    前記受信時刻に基づいて、前記制御信号の受信間隔を算出する算出ステップをさらに有し、前記制御ステップにおいて、前記受信間隔がそれぞれ異なる場合に前記端末装置との接続を行わず、前記受信間隔が略一致する場合に前記端末装置との接続を行う接続制御方法。
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