JP6552349B2 - 無線通信システムおよび基地局 - Google Patents
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Description
図1乃至図7を参照しつつ、実施形態に係る通信システム100について説明する。
図1は、実施形態に係る通信システム100の構成の概略を例示する図である。
図1に例示するように、通信システム100は、無線LAN1と、移動体通信システム2と、複数の端末装置TMと、を含む。本実施形態では、複数の端末装置TMが、無線LAN1と無線通信が可能な端末装置TM1と、無線LAN1及び移動体通信システム2の双方と無線通信が可能な端末装置TM2と、を含む場合を想定する。
図1に例示するように、無線LAN1は、複数のアクセスポイントAPと、通信管理システム10と、を含む。各アクセスポイントAPは、無線LAN規格に従って端末装置TMと通信を行うことができる。すなわち、各アクセスポイントAPは、所定の無線通信方式により端末装置TMと通信を行う「基地局」の一例である。なお、図1では、簡単のために、無線LAN1が3個のアクセスポイントAP1〜AP3を有する場合を例示している。
なお、端末装置TMは、無線LAN規格においてはStation(STA)と称される。端末装置TMは、アクセスポイントAP及び通信管理システム10を経由してインターネットNetにアクセス可能である。
図1に例示するように、移動体通信システム2は、複数のセルラー基地局eNBと、通信管理システム20と、を含む。各セルラー基地局eNBは、セルラー通信規格に従って端末装置TM2と通信を行う。なお、図1では、簡単のために、移動体通信システム2が3個のセルラー基地局eNBを有する場合を例示している。
なお、端末装置TM2は、セルラー通信規格においてはUser Equipment(UE)と称される。端末装置TM2は、セルラー基地局eNB及び通信管理システム20を経由してインターネットNetにアクセス可能である。
端末装置TMにおける無線LAN規格に従った通信の優先の程度である優先度PRは、端末装置TMが無線LAN規格以外の他の無線通信規格に従って通信を行うことができるか否か、に応じて定められる。具体的には、優先度PRは、端末装置TMが、他の無線通信規格に従った通信を行うことができない場合に、他の無線通信規格に従った通信を行うことができる場合と比較して、高くなるように定められる。
より具体的には、本実施形態では、図2に例示するように、優先度PRは、端末装置TMがセルラー通信規格に従った通信を行うことができない場合に、優先度が高いことを示す「3」に定められ、端末装置TMがセルラー通信規格に従った通信を行うことができる場合に、優先度が低いことを示す「1」または優先度が中程度であることを示す「2」に定められる場合を想定する。例えば、図1に示す端末装置TM2に対しては、優先度PRが「1」または「2」に定められ、端末装置TM1に対しては、優先度PRが「3」に定められることになる。
ここで、他の無線通信規格に従った通信に対する制約とは、例えば、当該通信により所定期間(例えば1ヶ月)に送受信可能なデータ量に対する制約である最大通信量Tr、当該通信による通信速度に対する制約、当該通信による通信コスト(契約料金)、または、これらの組み合わせである。つまり、他の無線通信規格に従った通信に対する制約とは、通信速度等、当該他の無線通信規格または端末装置TM2の仕様により規定される通信の物理的な制約でも良いし、契約料金等、当該他の無線通信規格による通信に係るサービス提供者との間で締結される契約により規定される制約でもよい。
本実施形態では、他の無線通信規格に従った通信に対する制約として、セルラー通信規格に従った通信における最大通信量Trが採用される場合を想定する。例えば、優先度PRは、図2に例示するように、端末装置TM2におけるセルラー通信の最大通信量Trが所定の通信量Tr0以下の場合に「2」に定められ、最大通信量Trが所定の通信量Tr0よりも多い場合に「1」に定められる。
また、本実施形態では、優先度PRが、「1」、「2」、「3」の3値を採り得る場合を例示しているが、優先度PRは、3値よりも多くの値を採り得るものでもよいし、所定の範囲内の任意の値(例えば、0以上100以下の実数)でもよい。
図3は、本実施形態に係るアクセスポイントAPの構成を例示するブロック図である。
図3に例示するように、アクセスポイントAPは、無線インタフェース30、測定部40、制御部50、記憶部60、及び、有線インタフェース70を含んで構成される。
有線インタフェース70は、通信管理システム10との通信を行うための、アクセスポイントAPの構成要素である。なお、本実施形態では、アクセスポイントAP及び通信管理システム10が有線での通信を行う場合を例示するが、アクセスポイントAP及び通信管理システム10は無線通信を行うものであってもよい。
判定部81は、優先情報InfoP及び強度情報InfoRが、所定の接続拒否条件を充足しているか否かについての判定(以下、「第1の判定」と称する)を実行する。ここで、所定の接続拒否条件とは、アクセスポイントAPが端末装置TMとの通信を開始すべきでない場合に、優先情報InfoP及び強度情報InfoRが示す値の条件である。
また、判定部81は、優先情報InfoP及び強度情報InfoRが、所定の切断条件を充足しているか否かについての判定(以下、「第2の判定」と称する)を実行する。ここで、所定の切断条件とは、アクセスポイントAPが端末装置TMとの間で行っている通信を切断すべき場合に、優先情報InfoP及び強度情報InfoRが示す値の条件である。
切断手順実行部83は、第2の判定の結果が肯定である場合、つまり、第2の判定の結果が、端末装置TMとの間で行われている通信を切断すべき旨を示す場合に、端末装置TMとの間の通信を切断する手順の実行を制御する。
次に、図4及び図5を参照しつつ、本実施形態に係る無線LAN1及び端末装置TMの動作の一例を説明する。図4は、アクセスポイントAPが端末装置TMとの間で通信を開始する場合における、通信システム100の動作シーケンスを例示する図である。図5は、アクセスポイントAPが端末装置TMとの間で行っている通信を切断する場合における、通信システム100の動作シーケンスを例示する図である。
本実施形態に係る端末装置TMは、ステップS10においてブロードキャストするProbe RequestフレームのFrame bodyに優先情報InfoPを付加することで、アクセスポイントAPに対して優先情報InfoPを送信する。なお、本実施形態に係る端末装置TMは、ステップS10の処理の開始前に、優先情報InfoPを予め生成し、生成した優先情報InfoPを端末装置TMが具備する記憶部に記憶させておくが、ステップS10の処理の中で優先情報InfoPを生成してもよい。
アクセスポイントAPは、ステップS11の通信許否決定処理において、第1の判定の結果が否定である場合、つまり、第1の判定の結果が端末装置TMとの通信の開始を許可する旨を示す場合には、Probe Requestフレームを送信した端末装置TMに対して、アクセスポイントAPとの通信の開始を許可することを示すフレームであるProbe Responseフレームを送信する。一方、アクセスポイントAPは、ステップS11の通信許否決定処理において、第1の判定の結果が肯定である場合、つまり、第1の判定の結果が端末装置TMとの通信の開始を拒否すべき旨を示す場合には、Probe Responseフレームの送信を行わず、端末装置TMとの通信の開始を拒否する。なお、ステップS11の通信許否決定処理については、別途詳細に説明する。
具体的には、端末装置TMは、ステップS12において、複数のアクセスポイントAPからProbe Responseフレームを含む信号を受信した場合、例えば、受信した信号の信号強度等に基づいて、当該複数のアクセスポイントAPの中から、接続候補となる1つのアクセスポイントAPを選択する。他方、端末装置TMは、ステップS12において、1つのアクセスポイントAPからProbe Responseフレームを受信した場合、当該アクセスポイントAPを接続候補として選択する。
ステップS13において実行される手順の概要は以下の通りである。すなわち、ステップS13では、まず、端末装置TMが、アクセスポイントAPに対して、ANQP Queryを送信する(S131)。ANQP Queryを受信したアクセスポイントAPは、ANQP Queryを送信した端末装置TMに対して、ANQP Responseを送信する(S132)。ANQP Responseを受信した端末装置TMは、アクセスポイントAPに対して、認証要求メッセージを送信する(S133)。ここで、ステップS133における認証要求メッセージには、Association RequestやAuthentication Request等のメッセージが含まれてもよい。認証要求メッセージを受信したアクセスポイントAPは、通信管理システム10に対して、例えばRadiusによる認証要求メッセージを送信する(S134)。認証要求メッセージを受信した通信管理システム10は、通信管理システム10に設けられた記憶装置が記憶する認証情報等を用いて端末装置TMを認証し、当該認証の結果を示す認証結果メッセージをアクセスポイントAPに対して送信する(S135)。認証結果メッセージを受信したアクセスポイントAPは、端末装置TMに対して、通信管理システム10による認証結果を示す認証結果メッセージを送信する(S136)。そして、通信管理システム10による端末装置TMの認証が成功した場合、端末装置TMとアクセスポイントAPとの間で、例えば4way-handshakeによる暗号鍵の交換等を実行し、端末装置TMとアクセスポイントAPとの間の接続を確立させる(S137)。
具体的には、ステップS20において、図5に例示するように、端末装置TMが、アクセスポイントAPに対してDataフレームを送信すると(S201)、アクセスポイントAPは、端末装置TMに対してAckフレームを送信する(S202)。そして、アクセスポイントAPは、ステップS201で受信したDataフレームのボディに格納されているデータ等を、通信管理システム10を介して、インターネットNet上にある端末装置TMの通信先のサーバ等に送信する(S203)。その後、アクセスポイントAPが、通信管理システム10を介して、端末装置TMの通信先のサーバ等から送信されたデータを受信すると(S204)、アクセスポイントAPは、当該データに基づいて生成したDataフレームを端末装置TMに送信する(S205)。端末装置TMは、アクセスポイントAPから、Dataフレームを受信すると、アクセスポイントAPに対してAckフレームを送信する(S206)。このようにして、端末装置TMは、無線LAN1(アクセスポイントAP及び通信管理システム10)を介して、インターネットNet上の通信先サーバと通信する。
アクセスポイントAPは、ステップS21の通信切断決定処理において、第2の判定の結果が肯定である場合、つまり、第2の判定の結果が端末装置TMとの間で行われている通信を切断すべき旨を示す場合には、端末装置TMに対して、アクセスポイントAPとの通信を切断することを示すフレームであるDisassociationフレームを送信する。この場合、Disassociationフレームを受信した端末装置TMは、アクセスポイントAPに対して、Ackフレームを送信し、端末装置TMとアクセスポイントAPとの間の通信が切断される(S22)。
他方、アクセスポイントAPは、ステップS21の通信切断決定処理において、第2の判定の結果が否定である場合、つまり、第2の判定の結果が端末装置TMとの間で行われている通信を継続すべき旨を示す場合には、Disassociationフレームの送信を行わず、端末装置TMとの通信の開始を継続する。なお、ステップS21の通信切断決定処理については、別途詳細に説明する。
次に、図6を参照しつつ、通信許否決定処理について説明する。
ステップS30の判定結果が否定である場合、制御部50は、端末装置TMから受信したProbe Requestフレームから優先情報InfoPを取得する(S31)。制御部50は、ステップS31の処理を実行する場合に、優先情報取得部51として機能する。
また、制御部50は、記憶部60から強度情報InfoRを取得する(S32)。制御部50は、ステップS32の処理を実行する場合に、強度情報取得部52として機能する。
つまり、本実施形態において、第1の判定は、ステップS33における判定と、ステップS34における判定と、の2つの判定からなる。また、本実施形態において、所定の接続拒否条件とは、RSSIが「RSSI≦α」を充足し、且つ、優先度PRが「PR≦β」を充足することである。なお、制御部50は、図6に示すように、ステップS30における判定結果が肯定である場合においても、端末装置TMに対してProbe Responseフレームを送信せずに、通信許否決定処理を終了させる。
次に、図7を参照しつつ、通信切断決定処理について説明する。
次に、制御部50は、図7に示すステップS42、S43、S44の少なくとも一部の処理を実行するが、これらの処理は、図6に示すステップS32、S33、S34と同様の処理であるため、説明は省略する。なお、制御部50は、ステップS42の処理を実行する場合に、強度情報取得部52として機能し、ステップS43及びS44のうち少なくとも一方を実行する場合に、判定部81として機能する。
つまり、本実施形態において、第2の判定とは、ステップS43における判定と、ステップS44における判定と、の2回の判定からなる。また、本実施形態において、所定の切断条件とは、RSSIが「RSSI≦α」を充足し、且つ、優先度PRが「PR≦β」を充足することである。なお、制御部50は、ステップS45の処理を実行する場合に、切断手順実行部83として機能する。
以上において説明したように、本実施形態に係るアクセスポイントAPは、端末装置TMからProbe Requestフレームを受信した場合に、強度情報InfoRの示すRSSIに基づいて、Probe Responseフレームを送信するか否かを決定する。よって、本実施形態では、端末装置TMとの間の通信の品質が低くなることが予想される場合において、端末装置TMとの間の通信が開始されることを防止することができる。これにより、通信品質の低下を抑制することが可能となる。
よって、端末装置TMにおいて可能な無線通信が、無線LAN規格に従った通信のみである場合において、当該端末装置TMと無線LAN1との通信を優先的に開始させることができる。このため、端末装置TMが無線通信を一切行うことができないという事態の招来を抑止することができる。
また、端末装置TMが行うセルラー通信規格に従った通信の最大通信量Trが少ない場合等、他の無線通信規格に従った通信に対する制約が強い場合において、当該端末装置TMと無線LAN1との通信を優先的に開始させることができる。つまり、端末装置TMの利用者が、無線LAN規格に従った通信を希望し、他の無線通信規格に従った通信を希望しない場合に、他の無線通信規格に従った通信が行われる可能性を低く抑えることが可能となる。
よって、本実施形態によれば、端末装置TMにおいて可能な無線通信が、無線LAN規格に従った通信のみである場合において、当該端末装置TMと無線LAN1との通信が強制的に切断されることを回避することが可能となる。つまり、端末装置TMが、無線LAN規格に従った通信の代替となる他の無線通信規格に従った通信を行えない場合に、無線LAN規格に従った通信が強制的に切断されることを回避することができる。このため、端末装置TMが無線通信を一切行うことができないという事態の招来を抑止することができる。
また、端末装置TMにおける、他の無線通信規格に従った通信に対する制約が強い場合において、当該端末装置TMと無線LAN1との通信を優先的に継続させることができる。つまり、端末装置TMの利用者が、他の無線通信規格に従った通信を希望しないことが想定される場合において、他の無線通信規格に従った通信の利用を強制するという事態の招来を防止することができる。
以上の各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲内で適宜に併合され得る。なお、以下に例示する変形例において作用や機能が実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
上述した実施形態では、強度情報InfoRの示すRSSIと、優先情報InfoPの示す優先度PRと、に基づいて、所定の接続拒否条件を充足しているか否かを判定する第1の判定と、所定の切断条件を充足しているか否かを判定する第2の判定と、を実行するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、第1の判定及び第2の判定は、強度情報InfoR及び優先情報InfoP以外の情報に基づいて実行されるものであってもよい。
なお、接続指標値Qは、アクセスポイントAP及び端末装置TMの間で通信を実行することの好ましさの程度を、アクセスポイントAPと端末装置TMとの双方の観点を考慮して表わした値であれば、どのような値であってもよい。本変形例では、一例として、接続指標値Qを、RSSIが大きくなるに従って大きい値となり、優先度PRが大きくなるに従って大きい値となり、且つ、通信負荷が小さくなるに従って大きい値となるように、定めることとする。
このように、本変形例に係る制御部50は、ステップS52の処理を実行することで、判定部81として機能する。また、本変形例において、ステップS52における判定が、第2の判定に該当する。また、本変形例において、接続指標値Qが「Q≦γ」を充足することが、所定の切断条件に該当する。
上述した実施形態及び変形例では、所定の接続拒否条件と所定の切断条件とは同一の内容であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、所定の接続拒否条件と所定の切断条件とは異なる内容であってもよい。
例えば、通信許否決定処理において用いられる所定強度α、所定値β、または、所定値γと、通信切断決定処理において用いられる所定強度α、所定値β、または、所定値γと、を異なる値としてもよい。
例えば、通信許否決定処理及び通信切断決定処理において用いられる所定強度α、所定値β、及び、所定値γを、当該処理が実行されるときの通信負荷に応じて変化する値、例えば、通信負荷が高くなるに従って大きくなるような値としてもよい。
上述した実施形態及び変形例において、端末装置TMは、優先情報InfoPをProbe Requestフレームに付加してアクセスポイントAPに送信するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、端末装置TMは、Probe Requestフレーム以外のメッセージに優先情報InfoPを付加することで、優先情報InfoPをアクセスポイントAPに送信してもよい。例えば、端末装置TMは、優先情報InfoPを、ステップS13において送信する、ANQP Query、Association Request、または、Authentication Request等の各種フレームに付加して、アクセスポイントAPに送信してもよい。
上述した実施形態及び変形例において、無線LAN1は、優先情報InfoPを、アクセスポイントAPが具備する記憶部60に格納するが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、無線LAN1は、優先情報InfoPを、通信管理システム10の具備する記憶装置に格納してもよい。
この場合、アクセスポイントAPは、例えば、端末装置TMから送信された優先情報InfoPを、ステップS134のRadiusによる認証要求メッセージに付加して、通信管理システム10に送信してもよい。また、この場合、無線LAN1は、上述した実施形態のようにアクセスポイントAPと端末装置TMとの間の通信が継続している期間のみ優先情報InfoPを管理するのではなく、アクセスポイントAPと端末装置TMとの間の通信が切断された後も継続的に優先情報InfoPを管理してもよい。そして、この場合、アクセスポイントAPは、端末装置TMからProbe Requestフレームが送信されたときに、通信管理システム10から優先情報InfoPを取得してもよい。
上述した実施形態及び変形例では、所定の無線通信方式として、無線LAN規格を例示し、他の無線通信方式として、セルラー通信規格を例示して説明したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、所定の無線通信方式は、無線LAN規格、セルラー通信規格、または、他の無線アクセス技術により規定される規格(例えば、IEEE 802.16-2004およびIEEE 802.16eに規定されるWiMAX)等に例示される無線通信方式うちのから選択された一の無線通信方式であればよい。そして、この場合、他の無線通信方式は、所定の無線通信方式とは異なる無線通信方式であればよい。
また、上述した実施形態及び変形例では、通信システム100は、2つの無線通信方式による通信が可能であるが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、通信システム100は、3以上の無線通信方式による通信が可能であってもよい。この場合、3以上の無線通信方式の中から選択した一の無線通信方式を、所定の無線通信方式とし、所定の無線通信方式以外の2以上の無線通信方式のうち、1または2以上の無線通信方式を、他の無線通信方式とすればよい。
上述した実施形態及び変形例において、アクセスポイントAPは、端末装置TMとの通信を切断する場合にDisassociationフレームを送信したが、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、アクセスポイントAPとの通信を切断する場合には、Disassociationフレームのかわりに、通信を切断する別の信号を送信してもよい。例えば、Deauthenticationフレームの送信や、Association Response等のアクセスポイントAPから送信される応答フレームにて”Status codes”を”REFUSED”と設定する、などの態様でもよい。
上述した実施形態及び変形例において、CPUが実行する各機能は、CPUの代わりにハードウェアで実行してもよいし、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)、DSP(Digital Signal Processor)等のプログラマブルロジックデバイスで実行してもよい。
Claims (8)
- 端末装置と所定の無線通信方式による通信を行う基地局であって、
前記端末装置から受信する信号の強度を測定する測定部と、
前記端末装置が前記基地局からデータフレームを受け取ったことを示すACKフレームの受信を契機として、前記端末装置における前記所定の無線通信方式による通信の優先度と前記信号の強度とに基づき、
前記端末装置との前記所定の無線通信方式による通信の切断を決定する決定部と、
を備える、
ことを特徴とする基地局。 - 前記決定部は、
前記優先度が所定値以下であり、且つ、前記信号の強度が所定強度以下である場合に、
前記通信の切断を決定する、
ことを特徴とする、請求項1に記載の基地局。 - 前記優先度は、
前記端末装置において前記所定の無線通信方式とは異なる他の無線通信方式による通信が可能であるか否かに応じて定められる値である、
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の基地局。 - 前記優先度は、
前記他の無線通信方式による通信に対する制約の程度に応じて定められる値である、
ことを特徴とする、請求項3に記載の基地局。 - 前記端末装置は、
前記優先度を示す情報をプローブリクエストフレームに付加して前記基地局に送信する、
ことを特徴とする、請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の基地局。 - 前記決定部は、
前記端末装置から送信された前記プローブリクエストフレームを受信する場合に前記測定部が測定する信号の強度と、前記プローブリクエストフレームに付加された前記優先度と、に基づいて、
前記端末装置との前記所定の無線通信方式による通信を行わないことを決定する、
ことを特徴とする、請求項5に記載の基地局。 - 前記決定部は、
前記優先度と前記信号の強度と前記基地局の通信負荷とに基づいて、前記通信の切断を決定する、
ことを特徴とする、請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の基地局。 - 端末装置と、
前記端末装置と所定の無線通信方式による通信を行う基地局と、
を備え、
前記基地局は、
前記端末装置から受信する信号の強度を測定する測定部と、
前記端末装置が前記基地局からデータフレームを受け取ったことを示すACKフレームの受信を契機として、前記端末装置における前記所定の無線通信方式による通信の優先度と前記信号の強度とに基づき、
前記端末装置との前記所定の無線通信方式による通信の切断を決定する決定部と、
を備える、
ことを特徴とする通信システム。
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