(57)【要約】【課題】同一チャネルに多数の無線ＬＡＮ基地局が存在する無線ＬＡＮ通信環境でも、ビーコン（制御信号）を送信する伝送レートを適応的に選択し、データ通信のスループット特性を改善する。【解決手段】通信エリア内で接続中および接続可能性のある無線端末に対して制御情報を報知するビーコンを所定の伝送レートで定期的にブロードキャストする無線ＬＡＮ基地局装置において、接続予定の無線端末から送信されるプローブ要求および接続中の無線端末から送信されるデータ信号を受信し、ビーコンの伝送レートとして採用可能な判定用伝送レートごとの受信数をビーコン期間ごとにカウントして集計する判定用伝送レート集計手段と、判定用伝送レート集計手段の集計結果に基づき、次に送信するビーコンの伝送レートを決定する伝送レート決定手段とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信エリア内で接続中および接続可能性のある無線端末に対して制御情報を報知するビーコンを所定の伝送レートで定期的にブロードキャストする無線ＬＡＮ基地局装置において、
接続予定の無線端末から送信されるプローブ要求および接続中の無線端末から送信されるデータ信号を受信し、前記ビーコンの伝送レートとして採用可能な判定用伝送レートごとの受信数をビーコン期間ごとにカウントして集計する判定用伝送レート集計手段と、
前記判定用伝送レート集計手段の集計結果に基づき、次に送信するビーコンの伝送レートを決定する伝送レート決定手段と
を備えたことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
前記判定用伝送レート集計手段は、前記プローブ要求に記載の当該無線端末が対応するサポートレートの最大値と、前記プローブ要求の信号強度から推定される相当伝送レートのうち低い方の伝送レートを前記判定用伝送レートとして採用し、前記データ信号の伝送レートをそのまま前記判定用伝送レートとして採用する構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
前記判定用伝送レート集計手段は、当該無線ＬＡＮ基地局装置に登録された無線端末から受信する前記プローブ要求および前記データ信号を対象として、前記判定用伝送レートごとの受信数をカウントする構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
前記判定用伝送レート集計手段は、所定の判定用伝送レート以上の判定用伝送レートごとの受信数をカウントして集計する構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
【請求項５】
請求項１に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
前記伝送レート決定手段は、前記判定用伝送レート集計手段の集計結果から、前記判定用伝送レートの最小値を次のビーコンの伝送レートとして決定する構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
【請求項６】
請求項１に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
前記伝送レート決定手段は、前記判定用伝送レート集計手段の集計結果から、各判定用伝送レートのカウント数の合計に対する各カウント数の比率を算出し、当該比率に応じた確率で次のビーコンの伝送レートを決定する構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
【請求項７】
請求項１に記載の無線ＬＡＮ基地局装置において、
前記伝送レート決定手段は、前記判定用伝送レート集計手段の集計結果に拘らず、一定周期ごとに所定の伝送レートを次のビーコンの伝送レートとして決定する構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮ基地局装置。
【請求項８】
通信エリア内で接続中および接続可能性のある無線端末に対して制御情報を報知するビーコンを所定の伝送レートで定期的にブロードキャストする無線ＬＡＮ基地局装置の通信方法において、
接続予定の無線端末から送信されるプローブ要求および接続中の無線端末から送信されるデータ信号を受信し、判定用伝送レート集計手段で前記ビーコンの伝送レートとして採用可能な判定用伝送レートごとの受信数をビーコン期間ごとにカウントして集計し、
前記判定用伝送レート集計手段の集計結果に基づき、伝送レート決定手段が次に送信するビーコンの伝送レートを決定する
ことを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一チャネルに多数の無線ＬＡＮ基地局が存在する無線ＬＡＮ通信環境において、ビーコン（制御信号）を送信する伝送レートを選択する無線ＬＡＮ基地局装置および通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ802.11無線ＬＡＮ規格に準拠する無線ＬＡＮ基地局は、通信エリア内で接続中または接続可能性のあるすべての無線端末に対して制御情報を報知するために、各無線ＬＡＮ規格の最低伝送レート（１Ｍbps ）でビーコンを定期的にブロードキャストしている（非特許文献１）。
【０００３】
図８は、従来の無線ＬＡＮ基地局装置の構成例を示す。
図８において、無線ＬＡＮ基地局装置１００は、受信部１０１、送信部１０２、伝送レート決定部１０３を備える。受信部１０１は、無線端末２００から送信されるプローブ要求（Probe Request)およびデータ信号を受信する。送信部１０２は、伝送レート決定部１０３が設定する最低伝送レート（１Ｍbps ）でビーコンを送信する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Lopez-Aguilera,E., Casademont,J., Cotrina,J., ”IEEE 802.11g performance in presence of beacon control frames ”,PIMRC 2004,15th IEEE International Symposium on Vol.1, pp.318-322, September 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
同一チャネルに多数の無線ＬＡＮ基地局が存在する無線ＬＡＮ通信環境において、各無線ＬＡＮ基地局が最低伝送レートで定期的にビーコンをブロードキャストする場合、当該ビーコンによりデータ通信に利用する帯域が長時間占有状態となる。そのため、データ通信のスループット特性が低下する問題があった。
【０００６】
本発明は、同一チャネルに多数の無線ＬＡＮ基地局が存在する無線ＬＡＮ通信環境でも、ビーコン（制御信号）を送信する伝送レートを適応的に選択し、データ通信のスループット特性を改善することができる無線ＬＡＮ基地局装置および通信方法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】
【０００７】
第１の発明は、通信エリア内で接続中および接続可能性のある無線端末に対して制御情報を報知するビーコンを所定の伝送レートで定期的にブロードキャストする無線ＬＡＮ基地局装置において、接続予定の無線端末から送信されるプローブ要求および接続中の無線端末から送信されるデータ信号を受信し、ビーコンの伝送レートとして採用可能な判定用伝送レートごとの受信数をビーコン期間ごとにカウントして集計する判定用伝送レート集計手段と、判定用伝送レート集計手段の集計結果に基づき、次に送信するビーコンの伝送レートを決定する伝送レート決定手段とを備える。
【０００８】
第１の発明の無線ＬＡＮ基地局装置において、判定用伝送レート集計手段は、プローブ要求に記載の当該無線端末が対応するサポートレートの最大値と、プローブ要求の信号強度から推定される相当伝送レートのうち低い方の伝送レートを判定用伝送レートとして採用し、データ信号の伝送レートをそのまま判定用伝送レートとして採用する構成である。
【０００９】
第１の発明の無線ＬＡＮ基地局装置において、判定用伝送レート集計手段は、当該無線ＬＡＮ基地局装置に登録された無線端末から受信するプローブ要求およびデータ信号を対象として、判定用伝送レートごとの受信数をカウントする構成である。
【００１０】
第１の発明の無線ＬＡＮ基地局装置において、判定用伝送レート集計手段は、所定の判定用伝送レート以上の判定用伝送レートごとの受信数をカウントして集計する構成である。
【００１１】
第１の発明の無線ＬＡＮ基地局装置において、伝送レート決定手段は、判定用伝送レート集計手段の集計結果から、判定用伝送レートの最小値を次のビーコンの伝送レートとして決定する構成である。
【００１２】
第１の発明の無線ＬＡＮ基地局装置において、伝送レート決定手段は、判定用伝送レート集計手段の集計結果から、各判定用伝送レートのカウント数の合計に対する各カウント数の比率を算出し、当該比率に応じた確率で次のビーコンの伝送レートを決定する構成である。
【００１３】
第１の発明の無線ＬＡＮ基地局装置において、伝送レート決定手段は、判定用伝送レート集計手段の集計結果に拘らず、一定周期ごとに所定の伝送レートを次のビーコンの伝送レートとして決定する構成である。
【００１４】
第２の発明は、通信エリア内で接続中および接続可能性のある無線端末に対して制御情報を報知するビーコンを所定の伝送レートで定期的にブロードキャストする無線ＬＡＮ基地局装置の通信方法において、接続予定の無線端末から送信されるプローブ要求および接続中の無線端末から送信されるデータ信号を受信し、判定用伝送レート集計手段でビーコンの伝送レートとして採用可能な判定用伝送レートごとの受信数をビーコン期間ごとにカウントして集計し、判定用伝送レート集計手段の集計結果に基づき、伝送レート決定手段が次に送信するビーコンの伝送レートを決定する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ビーコンの伝送レートとして採用可能な判定用伝送レートごとの、プローブ要求およびデータ信号の受信数をビーコン期間ごとにカウントし、その集計結果に基づき次に送信するビーコンの伝送レートを決定することにより、最低伝送レートに限定せずに最適な伝送レートでビーコンのブロードキャストが可能となる。したがって、無線ＬＡＮ基地局が密集した環境であっても、ビーコンの伝送レートを適応制御してビーコンが占有する帯域を低減させることができ、スループットの改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の無線ＬＡＮ基地局装置の構成例を示す図である。
【図２】伝送レート決定アルゴリズム１の例を示す図である。
【図３】伝送レート決定アルゴリズム２の例を示す図である。
【図４】伝送レート決定アルゴリズム３の例を示す図である。
【図５】伝送レート決定アルゴリズム４の例を示す図である。
【図６】伝送レート決定アルゴリズム５の例を示す図である。
【図７】本発明によるスループットの改善効果例を示す図である。
【図８】従来の無線ＬＡＮ基地局装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の無線ＬＡＮ基地局装置の構成例を示す。
図１において、無線ＬＡＮ基地局装置１０は、受信部１１、送信部１２、判定用伝送レート集計部１３、伝送レート決定部１４を備える。
【００１８】
受信部１１は、無線ＬＡＮ基地局に接続する無線端末２０から送信されるデータ信号、または接続予定の無線端末２０から送信されるプローブ要求(Probe Request) を受信する。そして、プローブ要求に記載の当該無線端末が対応するサポートレートと、プローブ要求の信号強度（ＲＳＳＩ）と、データ信号の伝送レートを伝送レート推定部１３に通知する。
【００１９】
判定用伝送レート集計部１３は、プローブ要求に記載のサポートレートの最大値と、プローブ要求の信号強度（ＲＳＳＩ）から推定される相当伝送レートのうち、低い方の伝送レートを「判定用伝送レート」として採用し、判定用伝送レートごとにカウントする。また、受信したデータ信号の伝送レートは、そのまま判定用伝送レートとしてカウントする。そして、ビーコン期間における判定用伝送レートごとのカウント値を集計する。ここで、ＯＦＤＭの受信信号特性規定に基づくプローブ要求の信号強度（ＲＳＳＩ）と相当伝送レートの関係の一例を表１に示す。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
伝送レート決定部１４は、ビーコン期間で受信するプローブ要求およびデータ信号から判定用伝送レート集計部１３で集計される判定用伝送レートごとの集計結果に基づき、後述するアルゴリズムに従って次回に送信するビーコンの伝送レートを決定し、送信部１２に通知する。送信部１２は、伝送レート決定部１４から通知された伝送レートでビーコンを送信する。
【００２２】
（伝送レート決定アルゴリズム１）
図２は、伝送レート決定アルゴリズム１の例を示す。
図２において、判定用伝送レート集計部１３は、ビーコン期間で受信するプローブ要求およびデータ信号から上記の方法により判定用伝送レートを採用し、判定用伝送レートごとにカウントして集計する（Ｓ１ａ）。ここでは、全無線端末からのプローブ要求およびデータ信号を対象とする。次に、伝送レート決定部１４は、ビーコン期間で集計された判定用伝送レートごとの集計結果から、判定用伝送レートの最小値を次のビーコンの伝送レートとして決定する（Ｓ２ａ）。例えば、図２(2) に示す集計結果の場合は、判定用伝送レートの最小値である２Ｍbps が決定される。
【００２３】
次に、送信部１２は、決定した伝送レートと、当該伝送レートに対応する規格のフォーマットでビーコンをブロードキャストする（Ｓ３）。以下、ビーコン周期ごとにステップＳ１ａに戻って同様の処理を繰り返す（Ｓ４）。
【００２４】
なお、判定用伝送レートごとの集計結果は、ビーコン周期ごとにリセットしてもよいし、所定期間リセットせずに積算してもよい。以下に示す他のアルゴリズムにおいても、リセット／積算については同様である。
【００２５】
（伝送レート決定アルゴリズム２）
図３は、伝送レート決定アルゴリズム２の例を示す。
図３において、判定用伝送レート集計部１３は、ビーコン期間で受信するプローブ要求およびデータ信号から上記の方法により判定用伝送レートを採用し、判定用伝送レートごとにカウントして集計する（Ｓ１ａ）。ここでは、全無線端末からのプローブ要求およびデータ信号を対象とする。次に、伝送レート決定部１４は、ビーコン期間で集計された判定用伝送レートごとの集計結果から、各判定用伝送レートのカウント数の合計に対する各カウント数の比率を算出し、当該比率に応じた確率で次のビーコンの伝送レートを決定する（Ｓ２ｂ）。なお、比率をそのまま確率としてもよいし、比率に何らかの操作をして確率を算出してもよい。例えば、図３(2) に示すカウント数の場合は、ビーコンの伝送レートは26.7％の確率で２Ｍbps 、15.0％の確率で６Ｍbps 、 2.6％の確率で24Ｍbps 、55.7％の確率で54Ｍbps となるように決定される。
【００２６】
ここで、伝送レートが１Ｍbps に固定の11ｂ無線端末と、伝送レートが54Ｍbps に固定の11ｇ無線端末が混在した環境において、伝送レート決定部１４でステップＳ２ｂのアルゴリズムを用いた場合のスループットの改善効果について説明する。図７は、11ｇ無線端末の混在比率（０〜１）と、ビーコン周期における通信可能時間（AirTime)の比率を評価した例を示す。11ｇ無線端末の混在比率が高くなるに従ってビーコンの伝送レートが54Ｍbps となる確率が増え、スループットが改善することがわかる。
【００２７】
次に、送信部１２は、当該確率で決定される伝送レートと、当該伝送レートに対応する規格のフォーマットでビーコンをブロードキャストする（Ｓ３）。以下、ビーコン周期ごとにステップＳ１ａに戻って同様の処理を繰り返す（Ｓ４）。
【００２８】
（伝送レート決定アルゴリズム３）
図４は、伝送レート決定アルゴリズム３の例を示す。
図４において、判定用伝送レート集計部１３は、無線ＬＡＮ基地局装置に予め登録された無線端末からビーコン期間で受信するプローブ要求およびデータ信号に基づき、上記の方法により判定用伝送レートを採用し、判定用伝送レートごとにカウントして集計する（Ｓ１ｂ）。次に、伝送レート決定部１４は、伝送レート決定アルゴリズム１におけるステップＳ２ａ、または伝送レート決定アルゴリズム２におけるステップＳ２ｂにより、次のビーコンの伝送レートを決定する（Ｓ２ａ／Ｓ２ｂ）。例えば、図４(2) に示す集計結果は、登録無線端末を対象とするために各判定用伝送レートのカウント数が全無線端末を対象とする場合（図２(2),図３(2) ）に比べて減っており、判定用伝送レート２Ｍbps はカウントされない状態において、判定用伝送レートの最小値である６Ｍbps が決定される。なお、伝送レート決定アルゴリズム２におけるステップＳ２ｂのように、次のビーコンの伝送レートの確率を決定する方式でもよい。
【００２９】
次に、送信部１２は、決定した伝送レートと、当該伝送レートに対応する規格のフォーマットでビーコンをブロードキャストする（Ｓ３）。以下、ビーコン周期ごとにステップＳ１ｂに戻って同様の処理を繰り返す（Ｓ４）。
【００３０】
（伝送レート決定アルゴリズム４）
図５は、伝送レート決定アルゴリズム４の例を示す。
図５において、判定用伝送レート集計部１３は、伝送レート決定アルゴリズム１，２におけるステップＳ１ａ、または伝送レート決定アルゴリズム３におけるステップＳ１ｂにより判定用伝送レートごとにカウントして集計し、さらにその集計結果から所定の判定用伝送レートより低いものを除外する（Ｓ１ｃ）。次に、伝送レート決定部１４は、伝送レート決定アルゴリズム１におけるステップＳ２ａ、または伝送レート決定アルゴリズム２におけるステップＳ２ｂにより、次のビーコンの伝送レートを決定する（Ｓ２ａ／Ｓ２ｂ）。例えば、図５(2) に示す集計結果の場合は、全無線端末を対象として集計し、さらに所定の判定用伝送レートを24Ｍbps としてそれよりも低い判定用伝送レートの集計結果を除外し、その結果としてビーコンの伝送レートは4.5 ％の確率で24Ｍbps 、95.5％の確率で54Ｍbps となるように決定される。
【００３１】
次に、送信部１２は、決定した伝送レートと、当該伝送レートに対応する規格のフォーマットでビーコンをブロードキャストする（Ｓ３）。以下、ビーコン周期ごとにステップＳ１ｃに戻って同様の処理を繰り返す（Ｓ４）。
【００３２】
（伝送レート決定アルゴリズム５）
図６は、伝送レート決定アルゴリズム５の例を示す。
図６において、判定用伝送レート集計部１３は、伝送レート決定アルゴリズム１，２におけるステップＳ１ａ、または伝送レート決定アルゴリズム３におけるステップＳ１ｂ、または伝送レート決定アルゴリズム４におけるステップＳ１ｃにより判定用伝送レートごとにカウントして集計する（Ｓ１ａ／Ｓ１ｂ／Ｓ１ｃ）。次に、伝送レート決定部１４は、一定周期ごと（例えばビーコンをＺ回送信ごと）に、所定の伝送レートを次のビーコンの伝送レートとして決定する処理（Ｓ２ｃ）を行いながら、伝送レート決定アルゴリズム１におけるステップＳ２ａ、または伝送レート決定アルゴリズム２におけるステップＳ２ｂにより、次のビーコンの伝送レートを決定する（Ｓ５、Ｓ２ａ／Ｓ２ｂ／Ｓ２ｃ）。これにより、所定の伝送レートを例えば１Ｍbps とした場合には、ビーコンの伝送レートを１Ｍbps に固定していた従来方式との共存が可能となる。
【００３３】
次に、送信部１２は、決定した伝送レートと、当該伝送レートに対応する規格のフォーマットでビーコンをブロードキャストする（Ｓ３）。以下、ビーコン周期ごとにステップＳ１ａ／Ｓ１ｂ／Ｓ１ｃに戻って同様の処理を繰り返す（Ｓ４）。
【符号の説明】
【００３４】
１０，１００  無線ＬＡＮ基地局装置
１１，１０１  受信部
１２，１０２  送信部
１３          判定用伝送レート集計部
１４，１０３  伝送レート決定部
２０，２００  無線端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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