TW202121222A

TW202121222A - 通道最優化支援裝置、通道最優化支援方法、接入點管理系統以及程式

Info

Publication number: TW202121222A
Application number: TW109140139A
Authority: TW
Inventors: 岡本信
Original assignee: 日商古野電氣股份有限公司
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2020-11-17
Publication date: 2021-06-01
Also published as: CN112825582A; TWI805964B; JP2021082963A; JP7369012B2

Abstract

本發明提供一種通道最優化支援裝置，可實現多個接入點的通道的最優化。通道最優化支援裝置包括：目標函數生成部，生成目標函數，所述目標函數基於表示多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數；以及最優化計算部，藉由在規定的限制條件下執行目標函數的最優化計算，從而算出多個接入點各自所使用的通道。

Description

通道最優化支援裝置、通道最優化支援方法、接入點管理系統以及程式

本發明是有關於一種通道（channel）最優化支援裝置、通道最優化支援方法、接入點（access point）管理系統以及程式。

專利文獻1中公開：以屬於同一組群（group）的單元（cell）間的最短距離成為一定的方式決定各單元所屬的組群，以所述組群單位來決定對屬於所決定的組群的單元分配的頻帶，進行各組群不同的頻帶分配。 [現有技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開2005-27189號公報

[發明所欲解決之課題]

此外，在學校等設施中，有時密集地配置有多個接入點。在對接入點設定通道時，有避免與附近的接入點的通道發生干擾等限制，但在存在多個接入點的情況下，通道的管理煩雜。

本發明是鑒於所述問題而成，其主要目的在於提供一種容易實現多個接入點的通道的最優化的通道最優化支援裝置、通道最優化支援方法、接入點管理系統以及程式。 [解決課題之手段]

為了解決所述問題，本發明的一形態的通道最優化支援裝置包括：目標函數生成部，生成目標函數，所述目標函數基於表示多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數；以及最優化計算部，藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道。

而且，本發明的另一形態的接入點管理系統包括：多個接入點；目標函數生成部，生成目標函數，所述目標函數基於表示所述多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數；最優化計算部，藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道；以及通道設定部，基於所述最優化計算部的計算結果，對所述多個接入點設定通道。

而且，本發明的另一形態的通道最優化支援方法生成目標函數，所述目標函數基於表示多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數，且所述通道最優化支持方法藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道。

而且，本發明的另一形態的程式使電腦作為目標函數生成部以及最優化計算部發揮下述功能：所述目標函數生成部生成目標函數，所述目標函數基於表示多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數；以及所述最優化計算部藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道。 [發明的效果]

根據本發明，容易實現多個接入點的通道的最優化。

以下，一面參照圖式一面對本發明的實施方式進行說明。

[系統概要] 圖1為表示實施方式的接入點管理系統100的示例的圖。接入點管理系統100包括實施方式的通道最優化支援裝置1（以下簡稱為“支援裝置1”）及接入點群90。

支援裝置1例如為個人電腦（personal computer）或伺服器電腦（server computer）等電腦。

接入點群90包括多個接入點9。多個接入點9例如設置於學校、企業或研究設施等一層或多層建築的建築物B的各房間。圖中的X方向及Y方向為水平方向，Z方向為鉛垂方向。

支援裝置1與多個接入點9可經由有線區域網路（Local Area Network，LAN）等通信網路而相互通信。接入點9為無線LAN接入點，將未圖示的無線LAN用戶端與有線LAN等通信網路連接。

圖2及圖3為表示接入點9（9A、9B）的結構例的框圖。接入點9為接入點9A、接入點9B的總稱。在接入點9A與接入點9B，使用5 GHz頻帶的無線通訊部91、無線通訊部92的個數不同。

具體而言，接入點9A包括使用5 GHz頻帶的一個無線通訊部91。接入點9B包括使用5 GHz頻帶的兩個無線通訊部91、92。

除此以外，接入點9A、接入點9B包括使用2.4 GHz頻帶的無線通訊部97、控制部98及有線通信部99。此外，也可存在包括三個以上的使用5 GHz頻帶的無線通訊部的接入點。

圖4為用於對5 GHz頻帶的通道進行說明的圖。5 GHz頻帶包含W52（5.2 GHz頻帶）、W53（5.3 GHz頻帶）及W56（5.6 GHz頻帶）的組群。通道寬可採用20 MHz、40 MHz或80 MHz。

例如，W52的組群中，當通道寬為20 MHz時，使用36ch、40ch、44ch、48ch。當通道寬為40 MHz時，使用36ch+40ch、44ch+48ch。當通道寬為80 MHz時，使用36ch+40ch+44ch+48ch。

圖5為表示支援裝置1的結構例的框圖。支援裝置1包括控制部10。控制部10為包括中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）、非易失性記憶體及輸入輸出介面等的電腦。控制部10的CPU按照從ROM或非易失性記憶體下載至RAM的程式來執行資訊處理。

程式可經由例如光碟或記憶卡等資訊記憶媒體而提供，也可經由例如互聯網（Internet）或LAN等通信網路而提供。

控制部10可接入資料庫2。資料庫2可設於支援裝置1，也可設於支援裝置1的外部且經由通信網路而接入。

顯示部3顯示基於來自控制部10的顯示指令的圖像。顯示部3可設於支援裝置1，也可設於支援裝置1的外部且經由通信網路接收顯示指令。

控制部10包括位置獲取部11、距離獲取部12、目標函數生成部13、最優化計算部14、通道設定部15及圖像生成部16。這些功能部是藉由控制部10的CPU按照程式來執行資訊處理而實現。

圖6為表示在資料庫2內所構建的位置資料庫的示例的圖。在位置資料庫中，註冊有多個接入點9各自的位置。

具體而言，位置資料庫包含“識別碼”、“機型”、“配置位置”及“配置層”的欄位（field）。

“識別碼”為用於識別接入點9的識別碼。“機型”表示接入點9的機型。基於機型來判別使用5 GHz頻帶的無線通訊部91、無線通訊部92的個數。

“配置位置”以XY座標來表示接入點9在水平方向上的位置。“配置層”以建築物的層數來表示接入點9在鉛垂方向上的位置。

[通道最優化] 以下，對將5 GHz頻帶的通道分配給多個接入點9的通道分配的最優化進行說明。

本實施方式中，支援裝置1藉由執行最優化計算，從而算出多個接入點9所使用的通道數達到最大的通道分配。

支援裝置1所含的最優化計算部14（參照圖5）為執行最優化計算的所謂求解器（solver）。以下，對最優化計算部14執行基於線性規劃法（linear programming）的計算的示例進行說明。

圖7為表示接入點管理系統100中實現的實施方式的通道最優化支援方法的示例的圖。支援裝置1的控制部10按照程式來執行所述圖所示的處理。

首先，控制部10從位置資料庫（參照圖6）獲取各接入點9的位置（S11；作為位置獲取部11的處理）。

接著，控制部10基於各接入點9的位置，算出接入點9間的距離（S12；作為距離獲取部12的處理）。不限於此，控制部10也可獲取預先註冊於資料庫2的接入點9間的距離。

接著，控制部10生成目標函數（S13；作為目標函數生成部13的處理），並且獲取預定的限制條件（S14）。目標函數及限制條件如下。

將表示第i個接入點APi是否使用通道j的變數設為ch_ij ，將使用通道j的情況設為ch_ij =1，將不使用通道j的情況設為ch_ij =0。 ch_ij ={0或1}

ch_ij 的個數成為接入點數×通道數（36ch～140ch的19通道）。若假設將接入點數設為100，則ch_ij 的個數成為1900，ch_ij 可採用的組合成為2¹⁹⁰⁰ 種。（36）（40）（44）（48） … （140）（AP1） ch_1,36 ch_1,40 ch_1,44 ch_1,48 … ch_1,140 （AP2） ch_2,36 ch_2,40 ch_2,44 ch_2,48 … ch_2,140 … … … … … … … （AP100） ch_100,36 ch_100,40 ch_100,44 ch_100,48 … ch_100,140

即，ch_ij 為表示多個接入點9各自是否使用多個通道各自的變數。

目標函數以多個接入點9所使用的通道數的最大化為目的，如下式那樣由ch_ij 的和的最大值表示。

作為限制條件，設定下述6個限制條件。

限制條件（1）：各接入點9使用一個以上的通道。

限制條件（2）：各接入點9使用四個以下的通道。這表示通道寬最大為80 MHz。

限制條件（3）：在接入點9包括使用5 GHz頻帶的兩個無線通訊部91、無線通訊部92的情況（即，為圖3所示的接入點9B的情況）下，兩個無線通訊部91、92的其中一者使用屬於W52及W53的組群的四個以下的通道，另一者使用屬於W56的組群的四個以下的通道。

限制條件（4）：各接入點9不同時使用屬於W52、W53及W56的組群中互不相同的組群的多個通道。即，各接入點9不同時使用屬於W52的組群的通道與屬於W53的組群的通道，不同時使用屬於W52的組群的通道與屬於W56的組群的通道，不同時使用屬於W53的組群的通道與屬於W56的組群的通道。 ch_i,36 +ch_i,52 ≤1 ch_i,36 +ch_i,56 ≤1 …

限制條件（5）：各接入點9在不使用屬於W52、W53或W56的組群的頻率由小到大的第一通道至第四通道中的第一通道的情況下，不同時使用第二通道及第三通道、或第二通道及第四通道。即，W52的組群中，在不使用36ch的情況下，不同時使用40ch與44ch，也不同時使用40ch與48ch。W53的組群中，在不使用52ch的情況下，不同時使用56ch與60ch，也不同時使用56ch與64ch。W56的組群中，在不使用100ch的情況下，不同時使用104ch與108ch，也不同時使用104ch與112ch。 ch_i,40 +ch_i,44 ≤1+M（1-ch_i,36 ） ch_i,40 +ch_i,48 ≤1+M（1-ch_i,36 ） … 此外，M為大於1的數字。

限制條件（6）：不對距離為閾值以下的接入點9的組分配相同通道。即，在兩個接入點AP_m 與AP_n 之間的距離d_APm,APn 為閾值n以下的情況下，不對這些接入點AP_m 、AP_n 分配相同通道。在n≥d_APm,APn 時 ch_m,36 +ch_n,36 ≤1 ch_m,40 +ch_n,40 ≤1 … ch_m,140 +ch_n,140 ≤1

此外，建築物B中，天花板及地板介於在鉛垂方向（Z方向）遠離的接入點9之間，電波不易沿鉛垂方向傳播，因而接入點9間的距離也可設為鉛垂方向的成分經修正得較實際更短（即，相對於水平方向的成分而更短）的距離。由此，可在鉛垂方向表觀上縮短閾值。

接著，控制部10在所述限制條件（1）～限制條件（6）下執行目標函數的最優化計算，算出多個接入點9所使用的通道數達到最大的通道分配（S15；作為最優化計算部14的處理）。

接著，控制部10基於所算出的通道分配，對多個接入點9設定通道（S16；作為通道設定部15的處理）。各接入點9以使用由支援裝置1指定的通道的方式變更自身的通道設定。

據此，在學校等建築物B中密集地配置多個接入點9那樣的情況下，容易實現通道的最優化。即，可避免對接近的接入點9的組分配相同通道，並且實現多個接入點9所使用的通道數的最大化。

接著，控制部10生成表示多個接入點9的位置與通道的圖像（S17；作為圖像生成部16的處理）。所生成的圖像輸出至顯示部3。

如圖8所示，圖像顯示下述三維空間3D，即：將與多個接入點9各自對應的多個物件OB配置於與接入點9的實際位置對應的位置且與所分配的通道的頻率對應的高度。此外，圖像優選為可根據使用者的操作而改變觀察的視點。

圖像中的XY軸表示接入點9的位置。接入點9的位置基於位置資料庫的“配置位置”（參照圖6）。與XY軸正交的軸表示對接入點9分配的通道的頻率。針對各層分別生成圖像。

物件OB形成為圓柱狀，對每個接入點9用顏色進行區分。圓柱狀的物件OB的中心軸的位置對應於接入點9的位置，圓柱狀的物件OB的高度表示對接入點9分配的通道及通道寬。

圓柱狀的物件OB的半徑設為基於應使接入點9彼此相互遠離的距離的規定大小。或者，圓柱狀的物件OB的半徑也可根據接入點9的輸出而變更。

此處，在物件OB彼此重疊的情況下，意指通道重疊，在物件OB彼此不重疊的情況下，意指通道不重疊。因此，可在視覺上把握通道是否重疊。

如圖9所示，圖像也可顯示二維空間2D。圖像中的橫軸表示接入點9在X方向上的位置，縱軸表示對接入點9分配的通道的頻率。即，所述圖所示的圖像為對三維空間3D（參照圖8）在Y方向上進行觀察或投影時的圖像。

針對各層分別生成圖像，且排列顯示。因此，也可在視覺上把握鉛垂方向上的通道的關係。

[其他實施方式] 支援裝置1所含的最優化計算部14（參照圖5）也可執行基於非線性規劃法的計算。此時，目標函數及限制條件如下。

將第i個接入點AP_i 所使用的通道集設為v_i 。通道集包含與各通道對應的變數，變數在使用通道的情況下設為1，在不使用通道的情況下設為0。 v₁ ={1,0,0,0,…,0} 這表示僅使用第1個通道（36ch），不使用其他通道的情況（相當於下述通道集c1）。

將接入點AP_i 可採用的通道集c1～通道集c32的矩陣設為矩陣C。（36）（40）（44）（48）（140）（c1） 1 0 0 0 … 0 （c2） 0 1 0 0 … 0 … … … … … … （c19） 0 0 0 0 … 1 （c20） 1 1 0 0 … 0 （c21） 0 0 1 1 … 0 … … … … … … （c29） 1 1 1 1 … 0 … … … … … … （c32） 0 0 0 0 … 0

此外，本實施方式中，所述限制條件（1）～限制條件（5）在矩陣C中得到實現。

目標函數以多個接入點9所使用的通道數的最大化為目的，如下式那樣表示。

作為限制條件，設定下述兩個限制條件。

限制條件（a）：vi具有通道集c1～通道集c32的任一個。 v_i •1=1

限制條件（b）：不對距離為閾值以下的接入點9的組分配相同通道。所述限制條件（b）與所述限制條件（6）相同。即，在兩個接入點AP_i 與AP_j 之間的距離d_ij 為閾值n以下的情況下，不對這些接入點AP_i 與AP_j 分配相同通道。（n-d_ij ）×（v_i ×C）•（v_j ×C）≥0

在所述限制條件（a）及限制條件（b）下執行目標函數的最優化計算，由此算出多個接入點9所使用的通道數達到最大的通道分配。

以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明不限定於以上說明的實施方式，當然可由本領域技術人員進行各種變更。

例如，所述S13中所生成的目標函數也可包含多個接入點9各自的權重係數。即，目標函數中，藉由對優先順序越高的接入點9賦予越大的權重係數，從而可對優先順序越高的接入點9越優先地進行通道數的最大化。

而且，所述S12中所算出的接入點9間的距離也可為根據接入點9的指向性進行了修正的距離。例如，對在規定方向上具有指向性的接入點9算出距離時，藉由以使所述方向的成分較實際更長的方式進行修正，從而可在所述方向表觀上延長閾值。

而且，構成接入點群90的任意的一個接入點9也可兼作支援裝置1。此時，接入點9的控制部98與所述支援裝置1的控制部10同樣地運行。

1:通道最優化支援裝置 2:資料庫 2D:二維空間 3:顯示部 3D：三維空間 9、9A、9B:接入點 10:控制部 11:位置獲取部 12:距離獲取部 13:目標函數生成部 14:最優化計算部 15:通道設定部 16:圖像生成部 90:接入點群 91、92:無線通訊部（5 GHz頻帶） 97:無線通訊部（2.4 GHz頻帶） 98:控制部 99:有線通信部 100:接入點管理系統 B:建築物 OB:對象 S11～S17:步驟

圖1為表示實施方式的接入點管理系統的示例的圖。圖2為表示接入點的結構例的圖。圖3為表示接入點的結構例的圖。圖4為用於對5 GHz頻帶的通道進行說明的圖。圖5為表示實施方式的通道最優化支援裝置的結構例的圖。圖6為表示位置資料庫的示例的圖。圖7為表示實施方式的通道最優化支援方法的步驟例的圖。圖8為表示下述圖像的示例的圖，所述圖像表示接入點的位置與通道。圖9為表示下述圖像的示例的圖，所述圖像表示接入點的位置與通道。

1:通道最優化支援裝置

2:資料庫

3:顯示部

10:控制部

11:位置獲取部

12:距離獲取部

13:目標函數生成部

14:最優化計算部

15:通道設定部

16:圖像生成部

Claims

一種通道最優化支援裝置，包括：目標函數生成部，生成目標函數，所述目標函數基於表示多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數；以及最優化計算部，藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道。
如請求項1所述的通道最優化支援裝置，其中所述目標函數表示所述變數的和，所述最優化計算部執行使所述變數的和最大的最優化計算。
如請求項1所述的通道最優化支援裝置，還包括距離獲取部，所述距離獲取部獲取所述多個接入點之間的距離，所述限制條件包含下述條件：不對距離為閾值以下的接入點的組分配相同通道。
如請求項3所述的通道最優化支援裝置，其中所述距離為鉛垂方向的成分經修正得較實際更短的距離。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述限制條件包含下述條件：各接入點使用一個以上的通道。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述限制條件包含下述條件：各接入點使用規定的自然數以下的通道。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述限制條件包含下述條件：在接入點包含多個無線通訊部的情況下，所述多個無線通訊部分別使用屬於互不相同的組群的規定的自然數以下的通道。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述限制條件包含下述條件：各接入點不同時使用屬於互不相同的組群的多個通道。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述限制條件包含下述條件：各接入點在不使用屬於組群的頻率由小到大的第一通道至第四通道中的第一通道的情況下，不同時使用第二通道及第三通道、或第二通道及第四通道。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述最優化計算藉由線性規劃法來進行。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述最優化計算藉由非線性規劃法來進行。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，其中所述目標函數包含所述多個接入點各自的權重係數。
如請求項3或請求項4所述的通道最優化支援裝置，其中所述距離為根據所述多個接入點各自的指向性進行了修正的距離。
如請求項1至請求項4中任一項所述的通道最優化支援裝置，還包括位置獲取部，所述位置獲取部獲取所述多個接入點的位置，且還包括圖像生成部，所述圖像生成部生成圖像，所述圖像顯示將與所述多個接入點各自對應的多個物件配置於與接入點的位置對應的位置且與通道的頻率對應的高度的空間。
如請求項14所述的通道最優化支援裝置，其中所述多個物件以與接入點的輸出相應的大小配置於所述空間。
一種接入點管理系統，包括：多個接入點；目標函數生成部，生成目標函數，所述目標函數基於表示所述多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數；最優化計算部，藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道；以及通道設定部，基於所述最優化計算部的計算結果，對所述多個接入點設定通道。
一種通道最優化支援方法，生成目標函數，所述目標函數基於表示多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數，藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道。
一種程式，使電腦作為目標函數生成部以及最優化計算部發揮下述功能：所述目標函數生成部生成目標函數，所述目標函數基於表示多個接入點各自是否使用多個通道各自的變數；以及所述最優化計算部藉由在規定的限制條件下執行所述目標函數的最優化計算，從而算出所述多個接入點各自所使用的通道。