WO2020250286A1 - 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置 - Google Patents

無線通信システム、無線通信方法および無線局装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2020250286A1
WO2020250286A1 PCT/JP2019/022983 JP2019022983W WO2020250286A1 WO 2020250286 A1 WO2020250286 A1 WO 2020250286A1 JP 2019022983 W JP2019022983 W JP 2019022983W WO 2020250286 A1 WO2020250286 A1 WO 2020250286A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
radio
wireless
radio station
operation mode
station
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/022983
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
俊朗 中平
ヒランタ アベセカラ
友規 村上
浩一 石原
崇文 林
泰司 鷹取
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to US17/610,755 priority Critical patent/US20220232587A1/en
Priority to PCT/JP2019/022983 priority patent/WO2020250286A1/ja
Priority to JP2021525427A priority patent/JP7168082B2/ja
Publication of WO2020250286A1 publication Critical patent/WO2020250286A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/12—Wireless traffic scheduling
    • H04W72/1263—Mapping of traffic onto schedule, e.g. scheduled allocation or multiplexing of flows
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
    • H04W48/18—Selecting a network or a communication service
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/02—Selection of wireless resources by user or terminal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
    • H04W72/566—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient
    • H04W72/569—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient of the traffic information
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/06—Terminal devices adapted for operation in multiple networks or having at least two operational modes, e.g. multi-mode terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/12—Access point controller devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention provides a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless communication method for improving a decrease in throughput caused by CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) control of each wireless station in a dense environment of a wireless LAN (Local Area Network). Regarding radio station equipment.
  • CSMA / CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
  • the IEEE802.11 standard wireless LAN includes an IEEE802.11b / g / n standard wireless LAN that uses the 2.4 GHz band and an IEEE802.11a / n / ac standard wireless LAN that uses the 5 GHz band.
  • 13 channels are prepared at 5MHz intervals between 2400MHz and 2483.5MHz.
  • a maximum of 3 channels, and in some cases up to 4 channels can be used at the same time.
  • the IEEE802.11a standard wireless LAN defines a total of 19 channels, 8 channels and 11 channels that do not overlap each other between 5170 MHz and 5330 MHz and 5490 MHz and 5710 MHz, respectively.
  • the bandwidth per channel is fixed at 20 MHz.
  • the maximum transmission speed of a wireless LAN is 11 Mbps in the case of the IEEE802.11b standard, and 54 Mbps in the case of the IEEE802.11a standard and the IEEE802.11g standard.
  • the transmission speed here is the transmission speed on the physical layer.
  • the transmission efficiency in the MAC (Medium Access Control) layer is about 50 to 70%, so the upper limit of the actual throughput is about 5 Mbps in the IEEE802.11b standard, and 30 Mbps in the IEEE802.11a standard and the IEEE802.11g standard. Degree. Further, the transmission speed is further reduced as the number of radio stations that try to transmit information increases.
  • the channel bandwidth which was previously fixed at 20 MHz, has been expanded to a maximum of 40 MHz, and the spatial multiplex transmission technology (MIMO: Multiple input multiple output) technology.
  • MIMO Multiple input multiple output
  • the channel bandwidth can be expanded to 80 MHz or up to 160 MHz (or 80 + 80 MHz), and multi-access (SDMA: Space Division Multiple Access) is applied. It has been decided to introduce a user MIMO (MU-MIMO) transmission method. By applying all the functions specified in the IEEE802.11ac standard for transmission and reception, it is possible to achieve a maximum communication speed of approximately 6.9 Gbps in the physical layer.
  • SDMA Space Division Multiple Access
  • the IEEE802.11ax standard currently being formulated defines OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) that can transmit and receive frames by dividing the above 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz, 80 + 80 MHz channels into small subchannels. It is expected. When OFDMA is used, the channel is divided into small subchannels, and simultaneous transmission by a plurality of radio stations is possible for each resource unit. Further, the IEEE802.11ax standard is expected to specify a function of increasing communication opportunities while suppressing interference from other peripheral cells by controlling a carrier sense threshold (CCA threshold).
  • CCA carrier sense threshold
  • the IEEE802.11 standard wireless base station is used when forming a wireless LAN cell (BSS: Basic Service Set).
  • BSS Basic Service Set
  • one frequency channel is selected and operated from the frequency channels that can be supported by the own radio base station.
  • the channel, bandwidth and other parameter settings used in the own cell and other parameters that can be handled by the own wireless base station are the Beacon frames that are transmitted regularly and the Probe Request frames that are received from the wireless terminal.
  • the cell is operated by describing it in the response frame or the like, transmitting the frame on the frequency channel whose operation is determined, and notifying the subordinate wireless terminal and other wireless stations in the vicinity.
  • a radio base station there are four methods for selecting and setting frequency channels, bandwidths, and other parameters.
  • Each wireless base station A method of autonomously selecting and setting parameter values based on the wireless environment information detected by the own station at startup (4)
  • Non-Patent Document 1 the number of channels that can be used simultaneously at the same location is 3, 4 for 2.4 GHz band wireless LAN, 2, 4, 9, or 19 channels for 5 GHz band wireless LAN, depending on the channel bandwidth used for communication. Therefore, when actually introducing a wireless LAN, it is necessary for the wireless base station to select a channel to be used in its own BSS (Non-Patent Document 1).
  • the number of channels that can be used simultaneously at the same location in the 5 GHz band is 19 channels at 20 MHz, but 9 channels, 4 channels, and 2 channels. Less. That is, as the channel bandwidth increases, the number of available channels decreases.
  • OBSS Overlapping BSS
  • CSMA / CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
  • the radio station in which the transmission request is generated first performs carrier sense for a predetermined sensing period (DIFS: Distributed Inter-Frame Space) to monitor the state of the radio medium, and during this period, transmission by another radio station is performed. If there is no signal, perform a random backoff. The radio station continues to perform carrier sense during the random backoff period, during which time it gains the right to use the channel if there is no transmission signal from another radio station. Transmission / reception by another radio station is determined by whether or not a signal larger than a preset carrier sense threshold value is received. A radio station that has obtained the right to use a channel can transmit data to other radio stations in the same BSS and receive data from those radio stations.
  • DIFS Distributed Inter-Frame Space
  • each vendor Since the method of selecting the above parameters such as the 2.4 GHz / 5 GHz type, which is the operating frequency band of the wireless base station, and the selection of the channel to be used in the operating frequency band is not defined by the IEEE 802.11 standard, each vendor has its own method. Is adopted.
  • each radio station since each radio station selects the above parameters in an autonomous and decentralized manner, the system as a whole cannot be optimized, and there is a problem that user quality is significantly deteriorated especially in an environment with a large number of radio stations.
  • the aim is to increase the user throughput in the service area by mounting multiple wireless modules in the same housing and dividing the frequency band and usage channel.
  • the user throughput cannot be improved unless the operation operation mode corresponding to the capacity of each installed wireless module is appropriately set and the wireless terminal corresponding to the operation operation mode of each wireless module is properly connected.
  • the present invention by appropriately setting the operation operation modes of a plurality of wireless modules mounted on a wireless station, it is possible to improve the throughput of the entire system and realize a high-quality wireless environment for each user. It is an object of the present invention to provide a wireless communication system, a wireless communication method, and a radio station device.
  • the first invention is a wireless communication system transmitted by a wireless station equipped with a plurality of wireless modules operated on a shared frequency band, wherein the wireless station includes its own capability information and surrounding wireless environment information.
  • a means for notifying the information to the control device is provided, and the control device determines the operation operation mode of each radio module of each radio station based on a predetermined control guideline based on the environmental information collected from each radio station.
  • the wireless station is provided with a means for notifying the wireless station, and the wireless station sets the operation operation mode notified from the control device to a plurality of wireless modules, and further changes the connection of the connection destination wireless station according to the operation operation mode of each wireless module. Provide means to do this.
  • the second invention is a wireless communication method transmitted by a wireless station equipped with a plurality of wireless modules operated on a shared frequency band, wherein the wireless station includes its own capacity information and surrounding wireless environment information.
  • the information is notified to the control device, and the control device determines the operation operation mode of each radio module of each radio station based on a predetermined control guideline based on the environmental information collected from each radio station.
  • the wireless station sets the operation operation mode notified from the control device to the plurality of wireless modules, and further changes the connection of the connection destination wireless station according to the operation operation mode of each wireless module.
  • a third invention is a means for notifying a control device of environmental information including own station capability information and surrounding wireless environment information in a radio station device equipped with a plurality of radio modules operated on a shared frequency band.
  • the operation operation modes of a plurality of wireless modules mounted on a wireless station can be appropriately set, the throughput of the entire system can be improved and a high-quality wireless environment can be realized for each user. Can be done.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a wireless communication system according to the present invention.
  • a radio base station AP frequency channel control
  • RF radio modules
  • the wireless communication system has a configuration in which a plurality of wireless base stations (APs) 10-1 to 10-2 are connected to the control device 20.
  • Each AP10-1 to 10-2 is provided with one or more wireless modules (RF), and communicates with a wireless terminal (not shown) under the control.
  • Each AP10-1 to 10-2 notifies the control device 20 of the environmental information, and operates each RF based on the operation parameter information notified from the control device 20.
  • the operation parameter information here is the operation operation mode of each RF.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the radio base station (AP) 10.
  • the AP10 has its own station capability information holding unit 11 that holds the capability information of each RF to be mounted, the peripheral radio environment information collecting unit 12 that collects peripheral radio environment information, and these capability information and peripheral radio.
  • Operation parameter setting that sets the operation parameters (operation operation mode) of each RF based on the environment information notification unit 13 that notifies the control device 20 of the environment information including the environment information and the operation parameter information notified from the control device 20. It is composed of a unit 14, wireless communication units 15-1 and 15-2 including RF, and a control device communication unit 16 that communicates with the control device 20 by wire or wirelessly.
  • FIG. 3 shows a configuration example of the control device 20.
  • the control device 20 is based on the environmental information collecting unit 21 that collects the environmental information notified from each AP10, the environmental information holding unit 22 that holds the collected environmental information, and the collected / held environmental information.
  • the operation parameter calculation unit 23 that determines the operation parameter (operation operation mode) of each RF mounted on each AP10, the operation parameter notification unit 24 that notifies the determined operation parameter (operation operation mode), and each AP10 by wire or It is composed of an AP communication unit 25 that communicates wirelessly.
  • FIG. 5 shows the control flow of the control device 20 in the present invention. This control flow is executed by the operation parameter calculation unit 23 of the control device 20.
  • one unselected (not yet controlled) radio base station (AP-x) is selected in the main control flow (S1). Then, it is confirmed whether or not two or more wireless modules (RF) are mounted in the selected AP-x (S2). If two or more RFs are not installed, the operation mode of the AP-x is set to the normal operation mode (default value) (S3), and this control flow is executed for the other unselected APs (S7). On the other hand, when two or more RFs are mounted, the operation modes are set in the order of the wireless modules having the highest priority.
  • RF wireless module
  • the priority is determined according to the capability information of the RF (wireless LAN standard 11a, 11b, 11g, 11n20MHz, 11n40MHz, 11ac, 11ax, etc.), RSSI information of the connected terminal, the number of connected terminals, the amount of data accommodated, and the like. It shall be.
  • the transmission / reception throughput increases in the order of 11a, 11b, 11g, 11n20MHz, 11n40MHz, 11ac, 11ax in the wireless LAN standard, so the priority in this flow increases in that order. That is, 11a ⁇ 11b ⁇ 11g ⁇ 11n20MHz ⁇ 11n40MHz ⁇ 11ac ⁇ 11ax.
  • the operation mode of the RF is set to the "priority operation mode" in order to accommodate the high-throughput terminal. (S4).
  • the operation operation mode is "normal operation mode (default)", "scan-only mode” that does not allow terminal connection, and "sleep mode” that suspends operation.
  • default default
  • S5 normal operation mode
  • S6 the connection is changed to an appropriate RF according to the RF mode (S6).
  • S7 the processes of steps S1 to S6 are repeated until there are no unselected APs.
  • FIG. 4 shows a control example in which the operation operation mode of the wireless module is determined based on the RF capability information.
  • the AP10 is equipped with two RFs, but since the operation mode of each RF is the normal operation mode before control, each wireless terminal (STA) 30-1 to 30-4 is at its own discretion.
  • the connection destination RF is selected autonomously and decentralized.
  • STA30-1 of wireless LAN standard 11a and STA30-2 of wireless LAN standard 11ac are connected to RF1 of AP10
  • STA30-3 of wireless LAN standard 11a and STA30- of wireless LAN standard 11n are connected to RF2 of AP10. 4 is connected. Therefore, the capabilities of RF1 and RF2 are limited to the wireless LAN standard 11a, respectively.
  • one RF1 of the AP10 is set to the "priority operation mode" for accommodating terminals of the wireless LAN standard 11n or higher, and the other is "preferred operation mode" for accommodating all the remaining terminals. Operate in "normal operation mode”.
  • the STA30-2 of the wireless LAN standard 11ac and the STA30-4 of the wireless LAN standard 11n are accommodated in the RF1 set in the priority operation mode, and high-speed communication is realized.
  • the remaining STA30-1, 30-3 of the wireless LAN standard 11a will be accommodated by RF2.
  • Radio base station (AP) 11 Own station capability information holding unit 12 Peripheral wireless environment information collecting unit 13 Environmental information notification unit 14 Operation parameter setting unit 15 Wireless communication unit 16 Control device communication unit 20 Control device 21 Environmental information collecting unit 22 Environmental information holding unit 23 Operation parameter calculation Department 24 Operation Parameter Notification Department 25 Associated Press Communication Department

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュールが搭載された無線局が送信する無線通信システムにおいて、無線局は、自局の能力情報および周辺の無線環境情報を含む環境情報を制御装置に通知する手段を備え、制御装置は、各無線局より収集した環境情報を基に、予め定められた制御指針に基づいて各無線局の各無線モジュールの運用動作モードを決定して無線局に通知する手段を備え、無線局は、複数の無線モジュールに制御装置から通知された運用動作モードを設定し、さらに各無線モジュールの運用動作モードに合わせて接続先無線局の接続変更を行う手段を備える。

Description

無線通信システム、無線通信方法および無線局装置
　本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）の稠密環境において、各無線局のＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）制御に起因するスループットの低下を改善する無線通信システム、無線通信方法および無線局装置に関する。
　近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮには、 2.4ＧHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線ＬＡＮと、５ＧHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線ＬＡＮがある。
　IEEE802.11ｂ規格やIEEE802.11ｇ規格の無線ＬＡＮでは、2400ＭHzから2483.5ＭHz間に５ＭHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で３チャネル、場合によっては４チャネルまで同時に使用できる。
　IEEE802.11ａ規格の無線ＬＡＮでは、日本の場合は、5170ＭHzから5330ＭHz間と、5490ＭHzから5710ＭHz間で、それぞれ互いに重ならない８チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11ａ規格では、チャネル当たりの帯域幅が20ＭHzに固定されている。
　無線ＬＡＮの最大伝送速度は、IEEE802.11ｂ規格の場合は11Ｍbps であり、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格の場合は54Ｍbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはＭＡＣ（Medium Access Control ）レイヤでの伝送効率が50～70％程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11ｂ規格では５Ｍbps 程度、IEEE802.11ａ規格やIEEE802.11ｇ規格では30Ｍbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする無線局が増えればさらに低下する。
　一方で、有線ＬＡＮでは、Ethernet（登録商標）の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたＦＴＴＨ（Fiber to the home)の普及から、 100Ｍbps ～１Ｇbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線ＬＡＮにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。
　そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11ｎ規格では、これまで20ＭHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40ＭHzに拡大され、また、空間多重送信技術（ＭＩＭＯ：Multiple input multiple output）技術の導入が決定された。IEEE802.11ｎ規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Ｍbps の通信速度を実現可能である。
　さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80ＭHzや最大で 160ＭHz（または80＋80ＭHz）まで拡大することや、空間分割多元接続（ＳＤＭＡ：Space Division Multiple Access）を適用したマルチユーザＭＩＭＯ（ＭＵ－ＭＩＭＯ）送信方法の導入が決定している。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Ｇbps の通信速度を実現可能である。
　また、現在策定中のIEEE802.11ax規格では、上記の20ＭHz，40ＭHz，80ＭHz，160 ＭHz，80＋80ＭHzのチャネルを細かいサブチャネルに分け、フレームの送受信ができるＯＦＤＭＡ（Orthogonal Frequency Division Multiple Access ）が規定される見込みである。ＯＦＤＭＡを用いると、上記チャネルを細かいサブチャネルに分けてリソースユニット単位で複数の無線局による同時送信が可能となる。さらに、IEEE802.11ax規格では、キャリアセンス閾値（ＣＣＡ閾値）制御により周辺の他セルからの干渉を抑えつつ通信機会を増大する機能が規定される見込みである。
　IEEE802.11規格の無線ＬＡＮは、 2.4ＧHz帯または５ＧHz帯の免許不要な周波数帯で運用するため、IEEE802.11規格の無線基地局は、無線ＬＡＮセル（ＢＳＳ：Basic Service Set ）を形成する際に、自無線基地局で対応可能な周波数チャネルの中から１つの周波数チャネルを選択して運用する。
　自セルで使用するチャネル、帯域幅およびそれ以外のパラメータの設定値および自無線基地局において対応可能なその他のパラメータは、定期的に送信するBeaconフレームや、無線端末から受信するProbe Request フレームに対するProbe responseフレーム等に記載し、運用が決定された周波数チャネル上でフレームを送信し、配下の無線端末および周辺の他無線局に通知することで、セルの運用を行っている。
　無線基地局において、周波数チャネルや帯域幅およびその他のパラメータの選択および設定方法には、次の４つの方法がある。
　(1) 無線基地局の製造メーカで設定されたデフォルトのパラメータ値をそのまま使用する方法
　(2) 無線基地局を運用するユーザが手動で設定した値を使用する方法
　(3) 各無線基地局が起動時に自局において検知する無線環境情報に基づいて自律的にパラメータ値を選択して設定する方法
　(4) 無線ＬＡＮコントローラなどの集中制御局で決定されたパラメータ値を設定する方法
　また、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4ＧHz帯の無線ＬＡＮでは３つ、５ＧHz帯の無線ＬＡＮでは２つ，４つ，９つ，または19のチャネルになるので、実際に無線ＬＡＮを導入する際には無線基地局が自ＢＳＳ内で使用するチャネルを選択する必要がある（非特許文献１）。
　チャネル帯域幅を40ＭHz、80ＭHz、 160ＭHzまたは80＋80ＭHzと広くする場合、５ＧHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20ＭHzで19チャネルだったものが、９チャネル、４チャネル、２チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。
　使用可能なチャネル数よりもＢＳＳ数が多い無線ＬＡＮの稠密環境では、複数のＢＳＳが同一チャネルを使うことになる（ＯＢＳＳ：Overlapping BSS ）。そのため無線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）を用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。
　具体的には、送信要求が発生した無線局は、まず所定のセンシング期間（ＤＩＦＳ：Distributed Inter-Frame Space ）だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の無線局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。無線局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の無線局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権を得る。なお、他の無線局による送受信は、予め設定されたキャリアセンス閾値よりも大きな信号を受信するか否かで判断される。チャネルの利用権を得た無線局は、同一ＢＳＳ内の他の無線局にデータを送信し、またそれらの無線局からデータを受信できる。このようなＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線ＬＡＮの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるためスループットが低下する。したがって、周辺環境をモニタリングし、適切なチャネルを選択し、同時送受信を可能とする送信電力値およびキャリアセンス閾値を選択することが重要となる。
守倉正博、久保田周治監修、「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書」改訂三版、インプレスＲ＆Ｄ、２００８年３月.
　無線基地局の運用周波数帯である 2.4ＧHz／５ＧHz種別や、運用周波数帯における利用チャネルの選択などの上記パラメータの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用している。
　また、各無線局は自律分散的に上記パラメータを選択するため、システム全体としても最適化はできなく、特に無線局数が多い環境ではユーザ品質が大きく劣化する問題がある。
　さらに、近年では、複数の無線モジュールが搭載された無線局が増えてきている。同一筐体の中に複数の無線モジュールを搭載し、周波数帯や利用チャネルを済み分けることで使用帯域を広くしサービスエリア内のユーザスループットを高めるのが狙いである。
　しかし、搭載各無線モジュールの能力に応じた運用動作モードを適切に設定し、各無線モジュールの運用動作モードに対応する無線端末を適切に接続しなければ、ユーザスループットを改善することができなくなる。
　本発明は、無線局が搭載する複数の無線モジュールの運用動作モードを適切に設定することで、システム全体としてスループットの改善を図り、各ユーザに対して品質の高い無線環境を実現することができる無線通信システム、無線通信方法および無線局装置を提供することを目的とする。
　第１の発明は、共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュールが搭載された無線局が送信する無線通信システムにおいて、無線局は、自局の能力情報および周辺の無線環境情報を含む環境情報を制御装置に通知する手段を備え、制御装置は、各無線局より収集した環境情報を基に、予め定められた制御指針に基づいて各無線局の各無線モジュールの運用動作モードを決定して無線局に通知する手段を備え、無線局は、複数の無線モジュールに制御装置から通知された運用動作モードを設定し、さらに各無線モジュールの運用動作モードに合わせて接続先無線局の接続変更を行う手段を備える。
　第２の発明は、共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュールが搭載された無線局が送信する無線通信方法において、無線局は、自局の能力情報および周辺の無線環境情報を含む環境情報を制御装置に通知し、制御装置は、各無線局より収集した環境情報を基に、予め定められた制御指針に基づいて各無線局の各無線モジュールの運用動作モードを決定して無線局に通知し、無線局は、複数の無線モジュールに制御装置から通知された運用動作モードを設定し、さらに各無線モジュールの運用動作モードに合わせて接続先無線局の接続変更を行う。
　第３の発明は、共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュールが搭載された無線局装置において、自局の能力情報および周辺の無線環境情報を含む環境情報を制御装置に通知する手段と、制御装置が各無線局より収集した環境情報を基に、予め定められた制御指針に基づいて決定した複数の無線モジュールの運用動作モードを入力して設定する手段と、複数の無線モジュールに制御装置から通知された運用動作モードを設定し、さらに各無線モジュールの運用動作モードに合わせて接続先無線局の接続変更を行う手段とを備える。
　本発明は、無線局が搭載する複数の無線モジュールの運用動作モードを適切に設定することができるので、システム全体としてスループットの改善を図り、各ユーザに対して品質の高い無線環境を実現することができる。
本発明における無線通信システムの構成例を示す図である。 無線基地局（ＡＰ）１０の構成例を示す図である。 制御装置２０の構成例を示す図である。 本発明による制御例を示す図である。 本発明における制御装置２０の制御フローを示すフローチャートである。
　図１は、本発明における無線通信システムの構成例を示す。ここでは、共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュール（ＲＦ）を搭載した無線局として、無線基地局（ＡＰの周波数チャネル制御を例に説明する。
　図１において、無線通信システムは、複数の無線基地局（ＡＰ）１０－１～１０－２が制御装置２０に接続される構成である。各ＡＰ１０－１～１０－２は、それぞれ１または複数の無線モジュール（ＲＦ）を備え、それぞれ配下の無線端末（図示せず）と通信する。各ＡＰ１０－１～１０－２は、制御装置２０に環境情報を通知し、制御装置２０から通知された運用パラメータ情報を基に各ＲＦを運用する。ここでの運用パラメータ情報は、各ＲＦの運用動作モードである。
　図２は、無線基地局（ＡＰ）１０の構成例を示す。
　図２において、ＡＰ１０は、搭載する各ＲＦの能力情報を保持する自局能力情報保持部１１と、周辺の無線環境情報を収集する周辺無線環境情報収集部１２と、これらの能力情報や周辺無線環境情報を含む環境情報を制御装置２０に通知する環境情報通知部１３と、制御装置２０から通知される運用パラメータ情報を基に、各ＲＦの運用パラメータ（運用動作モード）を設定する運用パラメータ設定部１４と、ＲＦを含む無線通信部１５－１，１５－２と、制御装置２０と有線または無線により通信を行う制御装置通信部１６より構成される。
　図３は、制御装置２０の構成例を示す。
　図３において、制御装置２０は、各ＡＰ１０から通知される環境情報を収集する環境情報収集部２１と、収集した環境情報を保持する環境情報保持部２２と、収集・保持された環境情報を基に各ＡＰ１０が搭載する各ＲＦの運用パラメータ（運用動作モード）を決定する運用パラメータ算出部２３と、決定した運用パラメータ（運用動作モード）を通知する運用パラメータ通知部２４と、各ＡＰ１０と有線または無線により通信を行うＡＰ通信部２５より構成される。
　図５は、本発明における制御装置２０の制御フローを示す。なお、本制御フローは、制御装置２０の運用パラメータ算出部２３で実行される。
　図５において、本制御フローが開始すると、本制御フローにおいて未選択の（まだ制御されていない）無線基地局（ＡＰ－ｘ）を１台選択する（Ｓ１）。そして、選択された当該ＡＰ－ｘにおいて、無線モジュール（ＲＦ）が２つ以上搭載されているかどうか確認する（Ｓ２）。ＲＦが２つ以上搭載されていない場合は、当該ＡＰ－ｘの動作モードを通常運用モード（デフォルト値）に設定し（Ｓ３）、他の未選択ＡＰについて本制御フローを実施する（Ｓ７）。一方、ＲＦが２つ以上搭載されている場合は、優先度が高い無線モジュール順に動作モードを設定する。
　ここで、優先度は、当該ＲＦの能力情報（無線ＬＡＮ規格11ａ，11ｂ，11ｇ，11ｎ20ＭHz，11ｎ40ＭHz，11ac，11axなど）、接続端末のＲＳＳＩ情報、接続端末台数、収容データ量などに応じて決定するものとする。例えば、ＲＦの対応規格で判断する場合は、無線ＬＡＮ規格が11ａ，11ｂ，11ｇ，11ｎ20ＭHz，11ｎ40ＭHz，11ac，11axの順に送受信可能スループットが大きくなるため、本フローにおける優先度はその順に大きくなる。すなわち、11ａ＜11ｂ＜11ｇ＜11ｎ20ＭHz＜11ｎ40ＭHz＜11ac＜11axである。
　まず、未選択ＲＦの中で、優先度が最も高いＲＦ（例えば11ｎや11acや11ax）に対しては、高スループット端末を収容するために、ＲＦの運用動作モードを「優先運用モード」とする（Ｓ４）。
　次に、未選択ＲＦの中で優先度が高い方から順に、運用動作モードを「通常運用モード（デフォルト）」、端末の接続を許可しない「スキャン専用モード」、動作を休止する「スリープモード」に設定する（Ｓ５）。そして、これらのＲＦに接続済みの端末に関しては、ＲＦのモードに合わせて適切なＲＦへ接続変更を実施する（Ｓ６）。以下、未選択ＡＰがなくなるまで、ステップＳ１～Ｓ６の処理を繰り返す（Ｓ７）。
　図４は、ＲＦの能力情報で無線モジュールの運用動作モードを決定した制御例を示す。ＡＰ１０には２つのＲＦが搭載されているが、制御前は各ＲＦの動作モードが通常運用モードになっているため、各無線端末（ＳＴＡ）３０－１～３０－４は自局の判断にて接続先ＲＦを自律分散的に選択している。ここでは、ＡＰ１０のＲＦ１に、無線ＬＡＮ規格11ａのＳＴＡ３０－１と無線ＬＡＮ規格11acのＳＴＡ３０－２が接続し、ＡＰ１０のＲＦ２に、無線ＬＡＮ規格11ａのＳＴＡ３０－３と無線ＬＡＮ規格11ｎのＳＴＡ３０－４が接続している。そのため、ＲＦ１およびＲＦ２の能力は、それぞれ無線ＬＡＮ規格11ａに制限される。
　制御後のシステムでは、本制御フローを用いることで、ＡＰ１０の一方のＲＦ１を無線ＬＡＮ規格11ｎ以上の端末を収容する「優先運用モード」とし、他方を残りのすべての端末を収容できるように「通常運用モード」で動作させる。これにより、無線ＬＡＮ規格11acのＳＴＡ３０－２と無線ＬＡＮ規格11ｎのＳＴＡ３０－４が優先運用モードに設定されたＲＦ１に収容され、高速通信が実現する。一方、残りの無線ＬＡＮ規格11ａのＳＴＡ３０－１，３０－３はＲＦ２で収容されることになる。
　１０　無線基地局（ＡＰ）
　１１　自局能力情報保持部
　１２　周辺無線環境情報収集部
　１３　環境情報通知部
　１４　運用パラメータ設定部
　１５　無線通信部
　１６　制御装置通信部
　２０　制御装置
　２１　環境情報収集部
　２２　環境情報保持部
　２３　運用パラメータ算出部
　２４　運用パラメータ通知部
　２５　ＡＰ通信部

Claims (8)

  1. 　共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュールが搭載された無線局が送信する無線通信システムにおいて、
    　前記無線局は、自局の能力情報および周辺の無線環境情報を含む環境情報を制御装置に通知する手段を備え、
    　前記制御装置は、各無線局より収集した前記環境情報を基に、予め定められた制御指針に基づいて各無線局の各無線モジュールの運用動作モードを決定して前記無線局に通知する手段を備え、
    　前記無線局は、前記複数の無線モジュールに前記制御装置から通知された運用動作モードを設定し、さらに各無線モジュールの運用動作モードに合わせて接続先無線局の接続変更を行う手段を備えた
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 　請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
    　前記制御指針として、前記各無線モジュールの能力に応じてその運用動作モードを決定する
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  3. 　請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
    　前記制御指針は、優先度が最も高い前記無線モジュールを高速通信に対応する優先運用モードに設定し、以下優先度が高い方から順にデフォルトである通常運用モード、無線局の接続を許可しないスキャン専用モード、動作を休止するスリープモードに設定する
    　ことを特徴とする無線通信システム。
  4. 　共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュールが搭載された無線局が送信する無線通信方法において、
    　前記無線局は、自局の能力情報および周辺の無線環境情報を含む環境情報を制御装置に通知し、
    　前記制御装置は、各無線局より収集した前記環境情報を基に、予め定められた制御指針に基づいて各無線局の各無線モジュールの運用動作モードを決定して前記無線局に通知し、
    　前記無線局は、前記複数の無線モジュールに前記制御装置から通知された運用動作モードを設定し、さらに各無線モジュールの運用動作モードに合わせて接続先無線局の接続変更を行う
    　ことを特徴とする無線通信方法。
  5. 　請求項４に記載の無線通信方法において、
    　前記制御指針として、前記各無線モジュールの能力に応じてその運用動作モードを決定する
    　ことを特徴とする無線通信方法。
  6. 　請求項５に記載の無線通信方法において、
    　前記制御指針は、優先度が最も高い前記無線モジュールを高速通信に対応する優先運用モードに設定し、以下優先度が高い方から順にデフォルトである通常運用モード、無線局の接続を許可しないスキャン専用モード、動作を休止するスリープモードに設定する
    　ことを特徴とする無線通信方法。
  7. 　共用周波数帯上で運用される複数の無線モジュールが搭載された無線局装置において、
    　自局の能力情報および周辺の無線環境情報を含む環境情報を制御装置に通知する手段と、
    　前記制御装置が各無線局より収集した前記環境情報を基に、予め定められた制御指針に基づいて決定した前記複数の無線モジュールの運用動作モードを入力して設定する手段と、
    　前記複数の無線モジュールに前記制御装置から通知された運用動作モードを設定し、さらに各無線モジュールの運用動作モードに合わせて接続先無線局の接続変更を行う手段と
    　を備えたことを特徴とする無線局装置。
  8. 　請求項７に記載の無線局装置において、
    　前記制御指針として、前記各無線モジュールの能力に応じてその運用動作モードを決定する
    　ことを特徴とする無線局装置。
PCT/JP2019/022983 2019-06-10 2019-06-10 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置 WO2020250286A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/610,755 US20220232587A1 (en) 2019-06-10 2019-06-10 Wireless communication system, wireless communication method, and wireless station device
PCT/JP2019/022983 WO2020250286A1 (ja) 2019-06-10 2019-06-10 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置
JP2021525427A JP7168082B2 (ja) 2019-06-10 2019-06-10 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/022983 WO2020250286A1 (ja) 2019-06-10 2019-06-10 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020250286A1 true WO2020250286A1 (ja) 2020-12-17

Family

ID=73782079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/022983 WO2020250286A1 (ja) 2019-06-10 2019-06-10 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220232587A1 (ja)
JP (1) JP7168082B2 (ja)
WO (1) WO2020250286A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023242918A1 (ja) * 2022-06-13 2023-12-21 日本電信電話株式会社 無線通信システム、無線通信方法及び無線通信装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006332844A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Fujitsu Ltd 無線アクセスポイント
JP2014230078A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 日本電気通信システム株式会社 無線基地局、省電力制御方法、および省電力制御プログラム
JP2015226261A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 西日本電信電話株式会社 無線通信システム、無線通信制御方法、無線基地局制御装置及びコンピュータプログラム

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170289837A1 (en) * 2016-03-30 2017-10-05 Dell Software Inc. Network optimization and client steering based on wireless data rate capabilities of mixed client devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006332844A (ja) * 2005-05-24 2006-12-07 Fujitsu Ltd 無線アクセスポイント
JP2014230078A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 日本電気通信システム株式会社 無線基地局、省電力制御方法、および省電力制御プログラム
JP2015226261A (ja) * 2014-05-29 2015-12-14 西日本電信電話株式会社 無線通信システム、無線通信制御方法、無線基地局制御装置及びコンピュータプログラム

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABEYSEKERA, HIRANTHA ETAL.,: "Multi-Interface Control Method in StrategyManagement Architecture for Wireless Resource Optimization (WiSMA)", LECTURE PROCEEDINGS 2 OF THE 2018 COMMUNICATION SOCIETY CONFERENCE OF IEICE, 28 August 2018 (2018-08-28), pages 207 *
NAKAHIRA, TOSHIRO ET AL.,: ""Multi Interface Control Method for 802.11ax WLANs based on Communication Quality with Strategy Management Architecture for Wireless Resource Optimization (WiSMA)",", IEICE TECHNICAL REPORT, vol. 118, no. 372, 13 December 2018 (2018-12-13), pages 118 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023242918A1 (ja) * 2022-06-13 2023-12-21 日本電信電話株式会社 無線通信システム、無線通信方法及び無線通信装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2020250286A1 (ja) 2020-12-17
JP7168082B2 (ja) 2022-11-09
US20220232587A1 (en) 2022-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7006623B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP7038379B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP6891733B2 (ja) 無線通信システム、無線通信方法、無線基地局および制御局
WO2020250286A1 (ja) 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置
JP6579447B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP7272435B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP6544585B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP6449188B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP7209292B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
US11818670B2 (en) Wireless communication system, wireless communication method, and wireless station device
WO2020250287A1 (ja) 無線通信システム、無線通信方法および無線局装置
WO2020179546A1 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP7272434B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP7260004B2 (ja) 無線通信システム、通信制御方法及び通信制御プログラム
WO2021152695A1 (ja) 無線通信システム、中間処理装置、通信制御方法及び通信制御プログラム
JP7022965B2 (ja) 無線通信システム、無線通信方法および無線基地局
JP7468549B2 (ja) 無線通信システム、基地局制御装置、通信制御方法及び通信制御プログラム
JP7318747B2 (ja) 無線通信システム、基地局制御装置、及び通信制御方法
JP7410517B2 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
JP2020188437A (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
WO2024091742A1 (en) Coordinated spatial reuse (c-sr) framework for ultra-high reliability (uhr)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19932517

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021525427

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19932517

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1