JP6023761B2 - 制御システム、制御サーバ、情報提供方法及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明における制御システム100のシステム構成を示す図である。本発明の制御システム100は、AP10−1〜10−N(Nは2以上の整数)及び制御サーバ20を備える。制御システム100には通信装置30及び通信装置40が接続される。なお、以下の説明では、AP10−1〜10−Nについて特に区別しない場合にはAP10と記載する。以下の説明では、通信装置30及び通信装置40について特に区別しない場合にはSTAと記載する。また、図1では、制御システム100が1台の通信装置30を備える構成を示しているが、制御システム100は2台以上の通信装置30を備えるように構成されてもよい。同様に、制御システム100は2台以上の通信装置40を備えるように構成されてもよい。
なお、以下に示す実施形態では、AP10がIEEE802.11k規格に対応している場合を例にして説明する。
通信装置40は、例えばスマートフォン、携帯電話、タブレット端末、ノートパソコン、パーソナルコンピュータ、ゲーム機器等の情報処理装置を用いて構成される。通信装置40は、IEEE802.11k規格に対応していない通信装置である。通信装置30は、定期的に、接続を所望するSSIDに対するプローブ要求を特定のAP10もしくは周辺AP10に送信する。
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、第1通信部101、信号解析部102、電波情報記憶部103、通知部104、制御部105、第2通信部106、周辺AP情報リスト記憶部107、接続制御部108、信号生成部109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よい。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よい。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よい。
信号解析部102は、第1通信部101によって受信された信号を解析する。例えば、信号解析部102は、受信された信号がプローブ要求であるかNeighbor Report Requestであるかを解析する。受信された信号がプローブ要求である場合、信号解析部102は送信元のSTAのMACアドレス、SSIDなどのSTA情報をプローブ要求から取得する。さらに、信号解析部102は、プローブ要求が受信された際のRSSIも取得する。また、受信された信号がNeighbor Report Requestである場合、信号解析部102はNeighbor Report Requestが受信されたことを制御部105に通知する。
通知部104は、STAから送信されたプローブ要求に関する情報をSTAからの電波が到達したことを示す電波到達情報として制御部105及び第2通信部106を介して制御サーバ20に通知する。
第2通信部106は、制御サーバ20との間で通信を行う。例えば、第2通信部106は、電波到達情報を制御サーバ20に送信する。例えば、第2通信部106は、制御サーバ20から周辺AP情報リストを受信する。例えば、第2通信部106は、制御サーバ20から自装置の接続制御に関する情報を含む制御信号を受信する。制御信号には、プローブ応答の送信指示やDeauth信号の送信指示などの制御情報が含まれる。Deauth信号とは、自装置に帰属しているSTAとの接続を解除するための信号である。
接続制御部108は、第2通信部106によって受信された制御信号に応じて、自装置とSTAとの接続を制御する。
信号生成部109は、各種信号を生成する。例えば、信号生成部109は、制御部105の制御に従ってNeighbor Report Responseを生成する。また、例えば、信号生成部109は、接続制御部108の制御に従ってプローブ応答及びDeauth信号を生成する。
図3(A)は、電波到達情報データベースの具体例を示す図である。電波到達情報データベースは、取得情報レコード50を複数有する。取得情報レコード50は、タイムスタンプ、MAC_STA、帰属有無、SSID及びRSSIの各値を有する。タイムスタンプの値は、プローブ要求が受信された時刻を表す。MAC_STAの値は、プローブ要求の送信元であるSTAのMACアドレスを表す。帰属有無の値は、同じ取得情報レコード50のMAC_STAで識別されるSTAがAP10に帰属しているか否かを表す。SSIDの値は、同じ取得情報レコード50のMAC_STAで識別されるSTAが接続しようとしているSSIDを表す。RSSIの値は、同じ取得情報レコード50のMAC_STAで識別されるSTAからプローブ要求を受信した際の信号の強さを表す。
制御サーバ20は、バスで接続されたCPUやメモリや補助記憶装置などを備え、制御プログラムを実行する。制御プログラムの実行によって、制御サーバ20は、通信部201、制御部202、AP電波情報記憶部203、周辺AP情報リスト生成部204、接続管理部205、信号生成部206を備える装置として機能する。なお、制御サーバ20の各機能の全て又は一部は、ASICやPLDやFPGA等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。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、制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
制御部202は、自装置の各機能部を制御する。
周辺AP情報リスト生成部204(リスト生成部)は、AP電波情報記憶部203に記憶されている電波到達情報に基づいて周辺AP情報リストを生成する。
信号生成部206は、各種信号を生成する。例えば、信号生成部206は、接続管理部205の制御に従って制御信号を生成する。また、例えば、信号生成部109は、周辺AP情報リスト生成部204によって生成された周辺AP情報リストを含む信号(以下、「周辺AP情報信号」という。)を生成する。
AP電波到達情報データベースは、電波到達情報レコード70を複数有する。電波到達情報レコード70は、タイムスタンプ、AP情報、無線情報、MAC_STA、帰属有無、SSID及びRSSIの各値を有する。タイムスタンプの値は、AP10によってプローブ要求が受信された時刻を表す。AP情報の値は、電波到達情報の送信元であるAP10を識別するための情報を表す。AP情報は、例えばAP10のMACアドレスやIDなどである。無線情報の値は、同じ電波到達情報レコード70のAP情報で識別されるAP10が使用している無線情報を表す。無線情報の具体例として、例えば無線方式や暗号化方式などがある。MAC_STAの値は、同じ電波到達情報レコード70のAP情報で識別されるAP10に対してプローブ要求を送信したSTAのMACアドレスを表す。帰属有無の値は、同じ電波到達情報レコード70のMAC_STAで識別されるSTAがAP10に帰属しているか否かを表す。SSIDの値は、同じ電波到達情報レコード70のMAC_STAで識別されるSTAが接続しようとしているSSIDを表す。RSSIの値は、同じ電波到達情報レコード70のMAC_STAで識別されるSTAから同じ電波到達情報レコード70のAP情報で識別されるAP10がプローブ要求を受信した際の信号の強さを表す。
図6では、AP10の台数が4台(図6では、AP1、AP2、AP3及びAP4)、STAの台数が3台(図6では、STA1、STA2及びSTA3)の場合を例に説明する。なお、図6では、STA1及びSTA2がIEEE802.11k規格に対応していない通信装置(通信装置40)であり、STA3がIEEE802.11k規格に対応している通信装置(通信装置30)である。また、各AP1〜4は、周辺AP情報リスト(図3(B)参照)を制御サーバ20から受信して予め記憶している。
以下、STA1〜3の接続制御の処理の流れについて図6を用いて具体的に説明する。
このように、IEEE802.11k規格に対応していないSTA(STA1及びSTA2)に対してはAPが制御サーバ20の制御に従ってプローブ応答を送信する。そのため、IEEE802.11k規格に対応していないSTAを通信効率の良いAPに接続させることができる。
このように、IEEE802.11k規格に対応しているSTA(STA3)に対しては制御サーバ20によって生成された周辺AP情報リストが提供される。そのため、STA3は、通信効率の良いAPを自身で選択して接続することができる。
図7(A)は、接続先の変更を行う場合の概略を説明するための図である。図7(B)は、接続先の変更を行わない場合の概略を説明するための図である。また、図7において、縦軸は時間を表し、横軸は各AP10を表す。図7における閾値は、予め設定されていてもよいし、AP10の台数とAP10に帰属しているSTAの台数との統計値(例えば、平均値、中央値、最大値、最頻値など)によって決定されてもよい。以下の説明では、閾値がAP10に帰属しているSTAの台数に対するAP10の台数の平均値(平均値=全STA数/AP数)の値である場合を例に説明する。図7では、AP10の台数が3台、STAの台数が3台であるため、閾値は1台(全STA数(3台)/AP数(3台)=1.0(小数点第1位が端数の場合は四捨五入))となる。したがって、接続管理部205は、1台のAP10に対して閾値より多い台数(図7では、2台以上)のSTAが帰属している場合には、閾値より多い台数のSTAが帰属しているAP10(以下、「対象AP10」という。)の接続制御を行う。
図7(A)の処理と同様の処理により、移動対象のSTAの新たな接続先(例えば、AP2)が決定されると、接続管理部205は決定された新たな接続先(例えば、AP2)のRSSIの値が所定の閾値(例えば、−60dBm)未満であるか否かを判定する。もし、新たな接続先(例えば、AP2)のRSSIの値が所定の閾値(例えば、−60dBm)未満である場合には、接続管理部205は接続先変更処理を行わない。
このように構成されることにより、移動対象のSTAが新たな接続先のAP10と通信する場合に電波が弱すぎて通信できなくなってしまうおそれを軽減することができる。
信号解析部102は、プローブ要求を受信したか否か判定する(ステップS101)。プローブ要求を受信していない場合(ステップS101−NO)、AP10は電波到達情報の通知処理を終了する。
一方、プローブ要求を受信した場合(ステップS101−YES)、信号解析部102はプローブ要求を解析する(ステップS102)。具体的には、信号解析部102は、受信されたプローブ要求からSTA情報を取得する。また、信号解析部102は、プローブ要求画受信された際の信号の強さ(RSSI)の値も取得する。その後、AP10は、プローブ要求から取得したSTA情報及びRSSIの値を電波情報記憶部103に記憶されている電波到達情報データベースに記録する(ステップS103)。電波情報記憶部103に新たに情報が記録されると、通知部104は新たに記録された情報を電波到達情報として制御サーバ20に通知する(ステップS104)。この際、通知部104は、IEEE802.11kの情報を合わせて通知してもよい。
信号解析部102は、Neighbor Report Requestを受信したか否か判定する(ステップS201)。Neighbor Report Requestを受信していない場合(ステップS201−NO)、AP10は処理を終了する。
一方、Neighbor Report Requestを受信した場合(ステップS201−YES)、信号解析部102はNeighbor Report Requestから通信装置30のMACアドレスを取得する(ステップS202)。信号解析部102は、Neighbor Report Requestを受信した旨を制御部105に通知するとともに、取得した通信装置30のMACアドレスを通知する。
制御部202は、電波到達情報が受信されたか否か判定する(ステップS301)。電波到達情報が受信されていない場合(ステップS301−NO)、制御サーバ20は処理を終了する。
一方、電波到達情報が受信された場合(ステップS301−YES)、制御部202は受信された電波到達情報をAP電波情報記憶部203に記録する(ステップS302)。その後、制御部202は、周辺AP情報リスト生成部204に対して周辺AP情報リストの生成を指示する。周辺AP情報リスト生成部204は、制御部202の指示に従ってAP電波情報記憶部203に基づいて周辺AP情報リストを生成する(ステップS303)。周辺AP情報リスト生成部204は、生成した周辺AP情報リストを信号生成部206に出力する。信号生成部206は、周辺AP情報リストを含む周辺AP情報信号を生成する。通信部201は、生成された周辺AP情報信号を各AP20に送信する(ステップS304)。
制御部202は、AP電波情報記憶部203に記憶されているAP電波到達情報データベースを参照し、帰属数が閾値以上のAP10が存在するか否か判定する(ステップS401)。帰属数が閾値以上のAP10が存在しない場合(ステップS401−NO)、制御サーバ20は接続先変更処理を終了する。
一方、帰属数が閾値以上のAP10が存在する場合(ステップS401−YES)、制御部202は接続管理部205にAP10の接続の制御を指示する。接続管理部205は、帰属数の超過数の値を取得する(ステップS402)。接続管理部205は、超過数が0であるか否か判定する(ステップS403)。超過数が0である場合(ステップS403−YES)、制御サーバ20は接続先変更処理を終了する。
なお、図12の説明では、説明を簡単化するために、AP10の台数を3台(AP1、AP2及びAP3)、通信装置30の台数を1台として処理の流れを説明する。また、AP1及びAP2は通信装置30と通信可能な範囲内に位置しており、AP3は通信装置30と通信可能な範囲内に位置していない。
AP2の第1通信部101は、通信装置30から送信されたプローブ要求を受信する。信号解析部102は、受信されたプローブ要求を解析する(ステップS506)。通知部104は、電波情報記憶部103に新たに情報が記録されると、新たに記録された情報を電波到達情報として制御サーバ20に通知する(ステップS507)。
AP3の第2通信部106は、制御サーバ20から送信された周辺AP情報信号を受信する。AP3の第2通信部106は、受信した周辺AP情報信号を制御部105に出力する。AP3の制御部105は、周辺AP情報信号から周辺AP情報リストを取得する。AP3の制御部105は、取得した周辺AP情報リストを周辺AP情報リスト記憶部107に記録する。
AP1の第2通信部106は、制御サーバ20から送信された周辺AP情報信号を受信する。AP1の第2通信部106は、受信した周辺AP情報信号を制御部105に出力する。AP1の制御部105は、周辺AP情報信号から周辺AP情報リストを取得する。AP1の制御部105は、取得した周辺AP情報リストを周辺AP情報リスト記憶部107に記録する。
AP2の第1通信部101は、通信装置30から送信されたプローブ要求を受信する。信号解析部102は、受信されたプローブ要求を解析する(ステップS606)。通知部104は、電波情報記憶部103に新たに情報が記録されると、新たに記録された情報を電波到達情報として制御サーバ20に通知する(ステップS607)。
AP3の第2通信部106は、制御サーバ20から送信された周辺AP情報信号を受信する。AP3の第2通信部106は、受信した周辺AP情報信号を制御部105に出力する。AP3の制御部105は、周辺AP情報信号から周辺AP情報リストを取得する。AP3の制御部105は、取得した周辺AP情報リストに基づいて周辺AP情報リスト記憶部107に記憶されている周辺AP情報リストを更新する(ステップS612)。具体的には、AP3の制御部105は、新たに取得した周辺AP情報リストで周辺AP情報リスト記憶部107に記録されている周辺AP情報リストを上書きすることによって周辺AP情報リストを更新する。
また、STAを他のAP10に移動させる場合に、移動先のAP10の電波状況が悪い場合(RSSIの値が閾値未満の場合)には、特定のAP10に複数台のSTAが集中して帰属していたとしてもSTAを移動させない。これにより、STAの接続先を変更したことによる通信効率の低下を抑止することができる。
本実施形態では、電波情報記憶部103に新たに情報が記録される度に、通知部104が電波到達情報を通知する構成を示したが、以下のように構成されてもよい。
図14は、変形例におけるAP10の電波到達情報の通知処理の流れを示すフローチャートである。なお、図8と同様の処理については、図14において図8と同様の符号を付して説明を省略する。
一方、前回プローブ要求を受信してから所定の期間が経過している場合(ステップS701−YES)、ステップS103以降の処理が実行される。
Claims (7)
- 通信装置と通信を行う中継装置と、前記中継装置の制御を行う制御サーバとを備える制御システムであって、
前記中継装置は、
前記通信装置から送信された接続要求によって得られる前記通信装置の識別情報及び前記接続要求の受信電波強度を含む電波到達情報を前記制御サーバに通知する通知部と、
前記通信装置の周辺に存在する中継装置に関する情報が通信装置毎に記録されている中継装置情報リストを前記制御サーバから受信し、通信装置からの要求に応じて前記中継装置情報リストを要求元の通信装置に送信する通信部と、
を備え、
前記制御サーバは、
前記中継装置から通知された前記電波到達情報に基づいて、前記通信装置の周辺に存在し且つ前記通信装置と通信可能な中継装置の識別情報と、前記受信電波強度と、を対応付けて前記通信装置の識別情報で示される通信装置毎に記録することによって前記中継装置情報リストを生成する中継装置情報リストを生成するリスト生成部と、
生成された前記中継装置情報リストを中継装置に送信する通信部と、
を備え、
前記通知部は、前回の接続要求を受信してから所定の期間が経過した後に受信した接続要求によって得られる電波到達情報を前記制御サーバに通知し、前記所定の期間が経過していない間に受信された接続要求を破棄する制御システム。 - 前記制御サーバは、通知された前記電波到達情報に基づいて、前記中継装置と前記通信装置との接続を制御する接続管理部をさらに備え、
前記接続管理部は、特定の中継装置に帰属している通信装置の台数がある閾値より多い場合、前記特定の中継装置に帰属している通信装置の帰属を解除する、請求項1に記載の制御システム。 - 前記接続管理部は、前記特定の中継装置に帰属している通信装置のうち、その時点で前記特定の中継装置に最後に帰属した通信装置が帰属している中継装置以外で電波状況が所定の閾値以上の中継装置を前記通信装置の新たな接続先となる中継装置に決定する、請求項2に記載の制御システム。
- 前記接続管理部は、前記通信装置の新たな接続先となる中継装置の電波状況が所定の閾値未満である場合、前記通信装置の帰属を解除しない、請求項2又は3に記載の制御システム。
- 通信装置と通信を行う中継装置と、前記中継装置の制御を行う制御サーバとを備える制御システムにおける制御サーバであって、
前記中継装置から通知された、前記通信装置から前記中継装置に対して送信された接続要求によって得られる前記通信装置の識別情報及び前記接続要求の受信電波強度を含む電波到達情報に基づいて、前記通信装置の周辺に存在し且つ前記通信装置と通信可能な中継装置の識別情報と、前記受信電波強度と、を対応付けて前記通信装置の識別情報で示される通信装置毎に記録することによって、前記通信装置に提供される中継装置情報リストを生成するリスト生成部と、
生成された前記中継装置情報リストを中継装置に送信する通信部と、
を備える制御サーバ。 - 通信装置と通信を行う中継装置と、前記中継装置の制御を行う制御サーバとを備える制御システムにおける情報提供方法であって、
前記中継装置が、前記通信装置から送信された接続要求によって得られる前記通信装置の識別情報及び前記接続要求の受信電波強度を含む電波到達情報を前記制御サーバに通知する通知ステップと、
前記中継装置が、前記通信装置の周辺に存在する中継装置に関する情報が通信装置毎に記録されている中継装置情報リストを前記制御サーバから受信し、通信装置からの要求に応じて前記中継装置情報リストを要求元の通信装置に送信する通信ステップと、
前記制御サーバが、前記中継装置から通知された前記電波到達情報に基づいて、前記通信装置の周辺に存在し且つ前記通信装置と通信可能な中継装置の識別情報と、前記受信電波強度と、を対応付けて前記通信装置の識別情報で示される通信装置毎に記録することによって前記中継装置情報リストを生成するリスト生成ステップと、
前記制御サーバが、生成された前記中継装置情報リストを中継装置に送信する通信ステップと、
を有し、
前記通知ステップにおいて、前回の接続要求を受信してから所定の期間が経過した後に受信した接続要求によって得られる電波到達情報を前記制御サーバに通知し、前記所定の期間が経過していない間に受信された接続要求を破棄する情報提供方法。 - 通信装置と通信を行う中継装置と、前記中継装置の制御を行う制御サーバとを備える制御システムとして、前記中継装置に相当する第1のコンピュータ及び前記制御サーバに相当する第2のコンピュータを動作させるためのコンピュータプログラムであって、
前記第1のコンピュータに対し、
前記通信装置から送信された接続要求によって得られる前記通信装置の識別情報及び前記接続要求の受信電波強度を含む電波到達情報を前記制御サーバに通知する通知ステップと、
前記通信装置の周辺に存在する中継装置に関する情報が通信装置毎に記録されている中継装置情報リストを前記制御サーバから受信し、通信装置からの要求に応じて前記中継装置情報リストを要求元の通信装置に送信する通信ステップと、
を実行させ、
前記第2のコンピュータに対し、
前記中継装置から通知された前記電波到達情報に基づいて、前記通信装置の周辺に存在し且つ前記通信装置と通信可能な中継装置の識別情報と、前記受信電波強度と、を対応付けて前記通信装置の識別情報で示される通信装置毎に記録することによって前記中継装置情報リストを生成するリスト生成ステップと、
生成された前記中継装置情報リストを中継装置に送信する通信ステップと、
を実行させ、
前記通知ステップにおいて、前回の接続要求を受信してから所定の期間が経過した後に受信した接続要求によって得られる電波到達情報を前記制御サーバに通知し、前記所定の期間が経過していない間に受信された接続要求を破棄するためのコンピュータプログラム。
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