(57)【要約】【課題】隠れ端末状態にある複数の無線基地局が同一無線チャネルを使用するときの干渉領域を検出し、無線端末がさらし端末状態となる干渉領域を最小化する。【解決手段】所定の無線基地局および配下の無線端末は、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報、無線端末の位置情報を干渉領域検出装置に送信し、基地局−基地局検出リストおよび端末−基地局検出リストとして集約し、干渉領域検出装置は、各リストを比較し、所定の無線基地局の配下の無線端末の位置ごとに、所定の無線基地局の信号と、所定の無線基地局が信号を検出できなかった他の無線基地局の信号の双方の信号が検出されたか否か判定し、双方の信号が検出された位置を、所定の無線基地局と当該位置で検出された他の無線基地局が同一無線チャネルを使用した場合に干渉領域になると判定する。【選択図】  図３
2020048130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線基地局がそれぞれ配下の無線端末と通信する無線通信システムで、同一無線チャネルを使用する無線基地局の通信エリアが重なる干渉領域を検出する無線通信システムの干渉領域検出方法において、
前記複数の無線基地局の中の所定の無線基地局は、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報を干渉領域検出装置に送信し、基地局−基地局検出リストとして集約するステップ１と、
前記所定の無線基地局の配下の無線端末は、前記所定の無線基地局および他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報と、自装置の位置情報を前記所定の無線基地局を介して前記干渉領域検出装置に送信し、端末−基地局検出リストとして集約するステップ２と、
前記干渉領域検出装置は、前記基地局−基地局検出リストおよび前記端末−基地局検出リストを比較し、前記所定の無線基地局の配下の無線端末の位置ごとに、前記所定の無線基地局の信号と、前記所定の無線基地局が信号を検出できなかった他の無線基地局の信号の双方の信号が検出されたか否か判定し、双方の信号が検出された位置を、前記所定の無線基地局と当該位置で検出された他の無線基地局が同一無線チャネルを使用した場合に前記干渉領域になると判定するステップ３と
を有することを特徴とする無線通信システムの干渉領域検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムの干渉領域検出方法において、
前記所定の無線基地局が使用可能な無線チャネルごとに、前記ステップ３を実行し、前記所定の無線基地局と隠れ端末状態となる無線基地局に対して干渉領域となる無線端末の位置を抽出し、その抽出した無線端末の位置で囲まれた範囲が最小となる無線チャネルを選択し、その選択した無線チャネルを前記所定の無線基地局が使用する無線チャネルとして設定する
ことを特徴とする無線通信システムの干渉領域検出方法。
【請求項３】
複数の無線基地局がそれぞれ配下の無線端末と通信する無線通信システムで、同一無線チャネルを使用する無線基地局の通信エリアが重なる干渉領域を検出する干渉領域検出システムにおいて、
前記複数の無線基地局の中の所定の無線基地局が、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報を基地局−基地局検出リストとして集約し、さらに、所定の無線基地局の配下の無線端末が、所定の無線基地局および他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報と、自装置の位置情報を所定の無線基地局を介して端末−基地局検出リストとして集約する干渉領域検出装置を備え、
前記干渉領域検出装置は、前記基地局−基地局検出リストおよび前記端末−基地局検出リストを比較し、前記所定の無線基地局の配下の無線端末の位置ごとに、前記所定の無線基地局の信号と、前記所定の無線基地局が信号を検出できなかった他の無線基地局の信号の双方の信号が検出されたか否か判定し、双方の信号が検出された位置を、前記所定の無線基地局と当該位置で検出された他の無線基地局が同一無線チャネルを使用した場合に前記干渉領域になると判定する構成である
ことを特徴とする無線通信システムの干渉領域検出システム。
【請求項４】
複数の無線基地局がそれぞれ配下の無線端末と通信する無線通信システムで、同一無線チャネルを使用する無線基地局の通信エリアが重なる干渉領域を検出する干渉領域検出装置において、
前記複数の無線基地局の中の所定の無線基地局が、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報を基地局−基地局検出リストとして集約し、さらに、所定の無線基地局の配下の無線端末が、所定の無線基地局および他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報と、自装置の位置情報を所定の無線基地局を介して端末−基地局検出リストとして集約する手段と、
前記基地局−基地局検出リストおよび前記端末−基地局検出リストを比較し、前記所定の無線基地局の配下の無線端末の位置ごとに、前記所定の無線基地局の信号と、前記所定の無線基地局が信号を検出できなかった他の無線基地局の信号の双方の信号が検出されたか否か判定し、双方の信号が検出された位置を、前記所定の無線基地局と当該位置で検出された他の無線基地局が同一無線チャネルを使用した場合に前記干渉領域になると判定する手段と
を備えたことを特徴とする干渉領域検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の干渉領域検出装置が実行する処理をコンピュータに実行させ、前記干渉領域を検出する
ことを特徴とする干渉領域検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隠れ端末状態にある複数の無線基地局が同一無線チャネルを使用するときに通信エリアが重なる干渉領域を検出する無線通信システムの干渉領域検出方法、干渉領域検出システム、干渉領域検出装置および干渉領域検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、複数の無線基地局の通信エリアの一部が重なる無線通信システムを示す。
図５(1) において、互いの電波を検出できない隠れ端末状態にある無線基地局（ＡＰ）１０，２０の通信エリア（図中、破線で示す円）があり、無線基地局１０，２０が同一無線チャネルを使用するとき、それぞれの通信エリアが重なる範囲が干渉領域となる。ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式は、同じエリアの無線装置同士のキャリアを互いに検出できることを前提としているため、隠れ端末状態の無線基地局１０，２０では互いのキャリアを検出できずに同時に信号を送信することがある。このとき、干渉領域内の無線端末（ＳＴＡ）１１で双方の無線基地局１０，２０からの信号が衝突し、その結果としてスループットが低下する。この隠れ端末問題による信号衝突を軽減するために、ＩＥＥＥ８０２．１１（非特許文献１）では信号送信前にＲＴＳ／ＣＴＳフレームを交換する方式が規定されている。
【０００３】
図５(2) に示すように、隠れ端末状態にある一方の無線基地局１０とその配下の無線端末１１との間でＲＴＳ／ＣＴＳフレームを送受信するとき、無線端末１１が送信するＣＴＳフレームを他方の無線基地局２０が受信すれば、無線基地局２０の送信待機により無線端末１１における信号衝突を回避できる。
【０００４】
一方、他方の無線基地局２０とその配下の無線端末が先に信号（例えばＲＴＳ／ＣＴＳフレーム）を送受信していれば、干渉領域内の無線端末１１はその信号を検出して送信待機となり、帰属する無線基地局１０との通信が制限されてスループットが低下する「さらし端末状態」となる。
【０００５】
このように、隠れ端末状態にある無線基地局が同一無線チャネルを使用するときに生じる干渉領域内の無線端末がＣＳＭＡ／ＣＡ制御を行うとき、隠れ端末状態にある無線基地局からの信号によって送信待機となる「さらし端末状態」になるので、当該干渉領域を「さらし領域」と言ってもよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IEEE Std 802.11 TM  2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
隠れ端末状態にある複数の無線基地局が同一無線チャネルを使用するときに生じる干渉領域内で、さらし端末状態になる無線端末はスループットが低下する。このとき、帰属する無線基地局からの電波の受信強度が十分あれば、配下の無線端末の電波強度表示は正常を示し、ユーザはさらし端末状態であることを認識できない。また、無線端末のユーザおよび無線基地局の管理者は、干渉領域の場所や範囲を把握することも困難である。
【０００８】
本発明は、隠れ端末状態にある複数の無線基地局が同一無線チャネルを使用するときの干渉領域を検出し、無線端末がさらし端末状態となる干渉領域を最小化することができる無線通信システムの干渉領域検出方法、干渉領域検出システム、干渉領域検出装置および干渉領域検出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、複数の無線基地局がそれぞれ配下の無線端末と通信する無線通信システムで、同一無線チャネルを使用する無線基地局の通信エリアが重なる干渉領域を検出する無線通信システムの干渉領域検出方法において、複数の無線基地局の中の所定の無線基地局は、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報を干渉領域検出装置に送信し、基地局−基地局検出リストとして集約するステップ１と、所定の無線基地局の配下の無線端末は、所定の無線基地局および他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報と、自装置の位置情報を所定の無線基地局を介して干渉領域検出装置に送信し、端末−基地局検出リストとして集約するステップ２と、干渉領域検出装置は、基地局−基地局検出リストおよび端末−基地局検出リストを比較し、所定の無線基地局の配下の無線端末の位置ごとに、所定の無線基地局の信号と、所定の無線基地局が信号を検出できなかった他の無線基地局の信号の双方の信号が検出されたか否か判定し、双方の信号が検出された位置を、所定の無線基地局と当該位置で検出された他の無線基地局が同一無線チャネルを使用した場合に干渉領域になると判定するステップ３とを有する。
【００１０】
第１の発明の無線通信システムの干渉領域検出方法において、所定の無線基地局が使用可能な無線チャネルごとに、ステップ３を実行し、所定の無線基地局と隠れ端末状態となる無線基地局に対して干渉領域となる無線端末の位置を抽出し、その抽出した無線端末の位置で囲まれた範囲が最小となる無線チャネルを選択し、その選択した無線チャネルを所定の無線基地局が使用する無線チャネルとして設定する。
【００１１】
第２の発明は、複数の無線基地局がそれぞれ配下の無線端末と通信する無線通信システムで、同一無線チャネルを使用する無線基地局の通信エリアが重なる干渉領域を検出する干渉領域検出システムにおいて、複数の無線基地局の中の所定の無線基地局が、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報を基地局−基地局検出リストとして集約し、さらに、所定の無線基地局の配下の無線端末が、所定の無線基地局および他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報と、自装置の位置情報を所定の無線基地局を介して端末−基地局検出リストとして集約する干渉領域検出装置を備え、干渉領域検出装置は、基地局−基地局検出リストおよび端末−基地局検出リストを比較し、所定の無線基地局の配下の無線端末の位置ごとに、所定の無線基地局の信号と、所定の無線基地局が信号を検出できなかった他の無線基地局の信号の双方の信号が検出されたか否か判定し、双方の信号が検出された位置を、所定の無線基地局と当該位置で検出された他の無線基地局が同一無線チャネルを使用した場合に干渉領域になると判定する構成である。
【００１２】
第３の発明は、複数の無線基地局がそれぞれ配下の無線端末と通信する無線通信システムで、同一無線チャネルを使用する無線基地局の通信エリアが重なる干渉領域を検出する干渉領域検出装置において、複数の無線基地局の中の所定の無線基地局が、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報を基地局−基地局検出リストとして集約し、さらに、所定の無線基地局の配下の無線端末が、所定の無線基地局および他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報と、自装置の位置情報を所定の無線基地局を介して端末−基地局検出リストとして集約する手段と、基地局−基地局検出リストおよび端末−基地局検出リストを比較し、所定の無線基地局の配下の無線端末の位置ごとに、所定の無線基地局の信号と、所定の無線基地局が信号を検出できなかった他の無線基地局の信号の双方の信号が検出されたか否か判定し、双方の信号が検出された位置を、所定の無線基地局と当該位置で検出された他の無線基地局が同一無線チャネルを使用した場合に干渉領域になると判定する手段とを備える。
【００１３】
第４の発明の干渉領域検出プログラムは、第３の発明の干渉領域検出装置が実行する処理をコンピュータに実行させ、干渉領域を検出する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を用いるので、無線サービスの通信帯域を消費することなく、隠れ端末状態の無線基地局が同一無線チャネルを使用したときの干渉領域（さらし領域）を検出し、基地局管理者およびユーザに提供することができる。さらに、当該干渉領域（さらし領域）を最小化する無線チャネルを選択できるので、通信品質の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の干渉領域検出システムの構成例を示す図である。
【図２】無線チャネルＡchにおける各検出リストの例を示す図である。
【図３】本発明の干渉領域検出方法の処理手順例を示すフローチャートである。
【図４】干渉領域を最小化する処理手順例を示すフローチャートである。
【図５】複数の無線基地局の通信エリアの一部が重なる無線通信システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の干渉領域検出システムの構成例を示す。
図１において、管理対象の無線基地局（ＡＰ）１０の通信エリア（図中、破線で示す円）には、配下の複数の無線端末（ＳＴＡ）１１，１２，１３，１４，１５が存在する。なお、複数の無線端末は、それぞれ異なる無線端末が同時に存在している場合、あるいは１つ以上の無線端末が移動しながら、ある時間内に存在している場合でもよい。
【００１７】
無線基地局１０の周辺には、管理対象外の無線基地局（ＡＰ）２０，３０があり、各無線基地局の通信エリアが重なる領域がある。無線基地局１０に対して、隠れ端末状態にある無線基地局（ここでは２０）が同一無線チャネルを使用するとき、その通信エリアが重なる範囲が干渉領域（さらし領域）となる。
【００１８】
管理対象の無線基地局１０には、任意の有線または無線のネットワークを介して、干渉領域検出装置（サーバ）５０が接続される。干渉領域検出装置５０は、以下に示す処理を行う情報収集部と制御部を備え、外部に表示装置５１が接続される。
【００１９】
ここで、無線基地局１０の位置を（Xap1, Yap1）、無線基地局２０の位置を（Xap2, Yap2）、無線基地局３０の位置を（Xap3, Yap3）とする。無線基地局１０，２０はそれぞれの通信エリアの外側にあって互いに隠れ端末状態にあるが、無線基地局１０，３０はそれぞれの通信エリア内にあって互いの信号を検出でき、隠れ端末状態にない。
【００２０】
無線端末１１，１２，１３，１４，１５の位置を（X1, Y1) ，（X2, Y2) （X3, Y3) ，（X4, Y4) ，（X5, Y5) とする。ここでの各位置は２次元座標で表記している。なお、無線端末１１〜１５は、ＧＰＳ、ＢＬＥビーコン、電波強度検出器、カメラ、深度センサ等の手段を用いて自装置の位置座標を検出する機能を有する。
【００２１】
無線基地局１０は、他の無線基地局が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報を干渉領域検出装置５０に送信する。干渉領域検出装置５０には、管理対象の無線基地局１０が検出した基地局識別子と無線チャネルが「基地局−基地局検出リスト」として集約される。
【００２２】
「基地局−基地局検出リスト」の例を図２(1) に示す。図１に示す位置関係では、管理対象の無線基地局１０は、無線チャネルＡchで無線基地局３０のビーコンを検出する。この「基地局−基地局検出リスト」から、無線基地局１０は無線チャネルＡchで無線基地局２０を検出していないことがわかり、後述する干渉領域（さらし領域）の判定に利用される。他の管理対象の無線基地局および他の無線チャネルについても同様に「基地局−基地局検出リスト」が集約される。
【００２３】
無線基地局１０の配下の無線端末１１〜１５は、無線基地局１０および他の無線基地局２０，３０が定期送信する信号（ビーコン）を検出し、検出した信号の無線チャネルおよび基地局識別子の情報と、自装置の位置情報を無線基地局１０を介して干渉領域検出装置５０に送信する。干渉領域検出装置５０には、無線チャネルごとに無線端末の位置で検出した基地局識別子が「端末−基地局検出リスト」として集約される。
【００２４】
無線チャネルＡchにおける「端末−基地局検出リスト」の例を図２(2) に示す。図１に示す位置関係では、無線端末１１の位置（X1, Y1) では、無線基地局１０，２０，３０を検出する。無線端末１２の位置（X2, Y2) および無線端末１３の位置（X3, Y3) では、無線基地局１０，２０を検出する。無線端末１４の位置（X4, Y4) では、無線基地局１０のみを検出する。無線端末１５の位置（X5, Y5) では、無線基地局１０，３０を検出する。他の管理対象の無線基地局および他の無線チャネルについても同様に「端末−基地局検出リスト」が集約される。
【００２５】
図３は、本発明の干渉領域検出方法の処理手順例を示す。
図３において、干渉領域検出装置５０は、無線基地局１０および配下の無線端末１１〜１５から、検出した周辺の無線基地局の識別子と無線チャネルの情報、無線端末の位置情報を定期的に収集し、「基地局−基地局検出リスト」と「端末−基地局検出リスト」を作成する（Ｓ１）。次に、「基地局−基地局検出リスト」と「端末−基地局検出リスト」を比較し（Ｓ２）、無線端末１１〜１５の位置ごとに、各無線基地局が同一無線チャネルを使用するときの干渉領域であるか否かを判定する（Ｓ３〜Ｓ６）。
【００２６】
まず、「端末−基地局検出リスト」から帰属する無線基地局を検出した無線端末の位置を抽出し（Ｓ３）、その無線端末の位置で、帰属する無線基地局と同じ無線チャネルで、帰属する無線基地局が検出できない他の無線基地局を検出したか否かを判定する（Ｓ４）。このとき、「基地局−基地局検出リスト」が参照される。
【００２７】
ここで、帰属する無線基地局と同じ無線チャネルで、帰属する無線基地局が検出できない他の無線基地局を検出した無線端末の位置は（Ｓ４，Yes ）、隠れ端末状態にある無線基地局がその無線チャネルを使用した場合に干渉領域になると判定する（Ｓ５）。一方、そうでない位置（Ｓ４，No）は、双方の無線基地局がその無線チャネルを使用しても干渉領域にならないと判定する（Ｓ６）。
【００２８】
図１に示す位置関係では、無線端末１１の位置（X1, Y1) は、無線チャネルＡchで帰属する無線基地局１０および他の無線基地局２０，３０を検出し、かつ無線基地局１０が無線基地局２０を検出できないので、無線基地局１０，２０が隠れ端末状態にあることがわかる、その無線基地局１０，２０が無線チャネルＡchを使用した場合に干渉領域となる。一方、無線基地局１０，３０は互いに検出できる位置にあるのでＣＳＭＡ／ＣＡ制御が機能し、無線端末１１の位置（X1, Y1) は、無線基地局１０，３０の間では干渉領域にならない。無線端末１５の位置（X5, Y5) も同様に干渉領域にならない。さらに、無線基地局２０，３０が無線基地局１０と異なるＡch以外の無線チャネルを使用する場合も同様に、干渉領域にならない。
【００２９】
無線端末１２の位置（X2, Y2) および無線端末１３の位置（X3, Y3) は、無線チャネルＡchで帰属する無線基地局１０および他の無線基地局２０を検出し、かつ無線基地局１０が無線基地局２０を検出できないので、無線基地局１０，２０が隠れ端末状態にあることがわかり、その無線基地局１０，２０が無線チャネルＡchを使用した場合に干渉領域となる。
【００３０】
無線端末１４の位置（X4, Y4) は、無線チャネルＡchで無線基地局１０のみを検出するので、無線基地局１０，２０，３０が無線チャネルＡchを使用しも干渉領域にならない。
【００３１】
以上から、隠れ端末状態にある無線基地局１０，２０が無線チャネルＡchを使用した場合に、無線端末１１の位置（X1, Y1) 、無線端末１２の位置（X2, Y2) 、無線端末１３の位置（X3, Y3) で囲まれた範囲が干渉領域となり、無線端末１４の位置（X4, Y4) 、無線端末１５の位置（X5, Y5) は干渉領域にならないことがわかる。
【００３２】
ただし、例えば無線端末１４の位置（X4, Y4) が、無線基地局１０に対して隠れ端末状態の無線基地局２０の他の無線基地局Ｘの通信エリア内であれば、無線基地局１０と他の無線基地局Ｘが同一無線チャネルを使用した場合に干渉領域となるが、無線基地局１０，２０に対する干渉領域とは別扱いとなる。
【００３３】
また、干渉領域を平面として判定するには少なくとも３点の位置が必要であり、立体として判定するには少なくとも４点の位置が必要である。管理対象の無線基地局の配下の無線端末の位置を増やすことにより、管理対象の無線基地局を含む複数の無線基地局が同一無線チャネルを使用したときに干渉領域となる範囲をより正確かつ広範囲に判定することができる。なお、管理対象の無線基地局の配下の無線端末の数が少ない場合には、「基地局−基地局検出リスト」と「端末−基地局検出リスト」に集約する情報を収集する時間を長くすればよい。
【００３４】
また、無線端末１４の位置（X4, Y4) のような位置を３点以上判定することにより、干渉領域にならない範囲を特定することができる。
【００３５】
図４は、干渉領域を最小化する処理手順例を示す。
図４において、干渉領域検出装置５０は、所定の無線基地局１０および配下の無線端末１１〜１５から、検出した周辺の無線基地局の識別子と無線チャネルの情報、無線端末の位置情報を収集し、「基地局−基地局検出リスト」と「端末−基地局検出リスト」を作成する（Ｓ11）。無線チャネルごとに、図３に示す干渉領域となる位置を判定する処理を実施し、所定の無線基地局１０と隠れ端末状態の無線基地局に対して干渉領域となる無線端末の位置を抽出し、その抽出した無線端末の位置で囲まれた範囲の面積または体積を計算する（Ｓ12）。無線チャネルごとに干渉領域の範囲の面積または体積を比較し（Ｓ13）、干渉領域の範囲が最小となる無線チャネルを選択し、無線基地局１０が使用する無線チャネルとして設定する（Ｓ14）。この無線チャネルを干渉領域検出装置５０から無線基地局１０に設定することにより、干渉領域を最小化することができる。
【００３６】
以上説明した干渉領域検出装置５０は、コンピュータとコンピュータプログラムにより実現することができる。このコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶することも、ネットワークを介して提供することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０，２０，３０  無線基地局（ＡＰ）
１１〜１５  無線端末（ＳＴＡ）
５０  干渉領域検出装置
５１  表示装置
【図１】
2020048130.tif 000003
【図２】
2020048130.tif 000004
【図３】
2020048130.tif 000005
【図４】
2020048130.tif 000006
【図５】
2020048130.tif 000007