(57)【要約】      （修正有）【課題】省電力化を実現するアクセスポイントを提供する。【解決手段】周期的にビーコン信号を生成して送信するビーコン送信手段と、無線端末に対して送信すべきパケットを蓄積するバッファ手段と、ビーコンを送信する周期ごとに、次の周期までの間を通常動作状態と省電力動作状態のどちらにするかを決定するスリープモード制御手段と、無線端末から送信された信号を受信する受信手段とを備え、スリープモード制御手段は、ビーコン送信手段がビーコン信号を送信する所定期間前のタイミングにおいてバッファ手段にパケットが蓄積されていない場合であり、かつビーコン送信手段がビーコン信号を送信する前の所定の期間に渡って受信手段が無線端末から送信された信号を受信していない場合に、省電力動作状態を選択する。【選択図】図１
2013031061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常動作状態と省電力動作状態とを切り替えながら配下の無線端末との間で通信を行うアクセスポイントにおいて、
周期的にビーコン信号を生成して送信するビーコン送信手段と、
前記無線端末に対して送信すべきパケットを蓄積するバッファ手段と、
前記ビーコンを送信する周期ごとに、次の周期までの間を通常動作状態と省電力動作状態のどちらにするかを決定するスリープモード制御手段と、
前記無線端末から送信された信号を受信する受信手段と
を備え、
前記スリープモード制御手段は、前記ビーコン送信手段がビーコン信号を送信する所定期間前のタイミングにおいて前記バッファ手段にパケットが蓄積されていない場合であり、かつ前記ビーコン送信手段がビーコン信号を送信する前の所定の期間に渡って前記受信手段が無線端末から送信された信号を受信していない場合に、省電力動作状態を選択し、
前記ビーコン送信手段は、前記スリープモード制御手段が省電力動作状態を選択した場合に、当該アクセスポイントに対する送信禁止期間を含むビーコン信号を生成して送信する
ことを特徴とするアクセスポイント。
【請求項２】
請求項１に記載のアクセスポイントにおいて、
さらに、前記送信禁止期間に前記バッファ手段にパケットが入力した場合に、当該送信禁止期間を解除する信号を生成して送信する手段を備えた
ことを特徴とするアクセスポイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲のアクセスポイントに接続している各無線端末の接続状況に影響を与えることなく、省電力動作をするためのアクセスポイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ＬＡＮは、家庭やオフィス等で普及し、多数の機器に搭載され、インターネットアクセスの一手段として広く利用されている。一般的に利用されている無線ＬＡＮは、IEEE802.11規格として標準化されている。
【０００３】
一般に、通信機器に対する省電力化が求められており、IEEE802.11規格においても、省電力化機能として、アクティブモード／スリープ（省電力）モードによる運用が規定されている。アクティブモードでは、送受信およびリスニングが可能であり、スリープモードでは、送受信およびリスニングは行えないものの、アクティブモードと比較して消費電力が小さくなる。
【０００４】
無線ＬＡＮ端末は、アクセスポイントが送信するBeaconフレーム上のＴＩＭ（Traffic Indication Map）要素を利用してデータ送受信の必要の有無を確認し、データ送受信の必要がない場合においては、ＤＴＩＭ（Delivery Traffic Indication Message ）カウントが０となるBeaconフレームの受信時にのみアクティブモードで運用される。それ以外の時にスリープモードへ移行することによって、無線ＬＡＮ端末は省電力で運用される。すなわち、無線ＬＡＮ端末は、バッテリーで運用される機器であることも考慮されているため、省電力化機能に関してIEEE802.11標準規格によって規定されていると考えられる。
【０００５】
一方、無線ＬＡＮのアクセスポイントでは、常時の電源供給を前提として設計されているため、省電力化機能に関してIEEE802.11標準規格によって規定されていない。ここで、無線ＬＡＮ端末側の機能変更を伴わずに、IEEE802.11標準規格に則って実現する省電力化機能として、使用チャネルのチャネル予約期間を設定した予約信号であるＮＡＶ（Network Allocation Vector ）を利用したスリープ機能が提案されている。その方法は、アクセスポイントが、接続している無線ＬＡＮ端末に対して送信するフレームのDurationフィールドにＮＡＶを設定し、そのＮＡＶの設定期間（チャネル予約期間）にアクセスポイント自身がスリープモードとなる方法である。この方法では、ＮＡＶの設定期間を終了すると無線ＬＡＮ端末がデータを送信する可能性があるため、アクセスポイントはＮＡＶの設定期間以外でアクティブモードになり、無線ＬＡＮ端末からのデータを受信する。このように、アクセスポイントは、通常動作であるアクティブモードから、ＮＡＶの設定期間だけ部分的にスリープモードへと移行することで消費電力を低下させている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】IEEE Std 802.11TM- 2007
【非特許文献２】信学技報, MoMuC,モバイルマルチメディア通信109(22), 173-177, 2009-04-30, 「無線ＬＡＮアクセスポイントにおける省電力モードの性能評価」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２に記載されているスリープ制御技術では、図８に示すBroadcast フレームおよびＣＴＳ-to-selfフレームのＭＡＣヘッダのDurationフィールドを利用する。Durationフィールドに設定したＮＡＶによって無線ＬＡＮ端末の送信動作を停止させ、その間にアクセスポイントがスリープモードとなることで省電力化を図っている。無線ＬＡＮ端末に送信フレームが発生したとしても、ＮＡＶの間は当該フレームが送信されないため、アクセスポイントがスリープモードとなることで問題は生じない。
【０００８】
しかし、図９に示すように、２台のアクセスポイントＡ１およびアクセスポイントＢ２が存在し、その提供エリアが同チャネルで重複している場合に、一方のアクセスポイントＡ１には無線ＬＡＮ端末Ａ３が接続してスリープモードで運用されて通信が発生しておらず、他方のアクセスポイントＢ２には無線ＬＡＮ端末Ｂ４が接続してアクティブモードで運用されて通信が発生している状況で問題が生じる。重複エリアに無線ＬＡＮ端末Ｂ４が移動すると、アクセスポイントＡ１の設定するＮＡＶによって、無線ＬＡＮ端末Ｂ４とアクセスポイントＢ２との通信が妨げられる問題である。すなわち、アクセスポイントＡ１がスリープモードに移行するためにはＮＡＶを設定する必要があるが、当該ＮＡＶが設定されている期間は、他のアクセスポイントＢ２と接続している無線ＬＡＮ端末Ｂ４も送信が禁止されるため、結果として、アクセスポイントＢ２と無線ＬＡＮ端末Ｂ４との通信が妨げられることになる。
【０００９】
この問題を回避するために、配下の同一ＢＳＳ内の端末のみの送信を禁止する手法として、ＣＦＰ（Contention Free Period）を用いる方法が考えられる。ＣＦＰは、ＰＣＦ（Point Coordination Function ）での運用に対して割り当てられる時間で、ＤＣＦ（Distribution Coordination Function）で運用される端末に対して送信を禁止することができる。ＣＦＰの設定はBeacon信号内に記述されて端末に報知される。
【００１０】
ＣＦＰの設定を受信した端末は、自らが所属するアクセスポイントからの報知であれば、その期間は送信を行わず、他のアクセスポイントからの報知であれば、これを無視するため、近隣セルの通信を止めることなく、アクセスポイントはスリープモードへ移行することができる。しかし、ＣＦＰの設定はBeacon周期でしか送信できないため、省電力効果を高めるために長期間に渡ってＣＦＰを設けると、配下の端末との間の通信に遅延が生じる可能性がある。
【００１１】
本発明は、アクセスポイントのスリープモードにおいて、周囲のアクセスポイントおよび周囲のアクセスポイントに接続する無線ＬＡＮ端末の通信品質に対する影響を回避しつつ省電力化を実現するアクセスポイント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】
【００１２】
本発明は、通常動作状態と省電力動作状態とを切り替えながら配下の無線端末との間で通信を行うアクセスポイントにおいて、周期的にビーコン信号を生成して送信するビーコン送信手段と、無線端末に対して送信すべきパケットを蓄積するバッファ手段と、ビーコンを送信する周期ごとに、次の周期までの間を通常動作状態と省電力動作状態のどちらにするかを決定するスリープモード制御手段と、無線端末から送信された信号を受信する受信手段とを備え、スリープモード制御手段は、ビーコン送信手段がビーコン信号を送信する所定期間前のタイミングにおいてバッファ手段にパケットが蓄積されていない場合であり、かつビーコン送信手段がビーコン信号を送信する前の所定の期間に渡って受信手段が無線端末から送信された信号を受信していない場合に、省電力動作状態を選択し、ビーコン送信手段は、スリープモード制御手段が省電力動作状態を選択した場合に、当該アクセスポイントに対する送信禁止期間を含むビーコン信号を生成して送信する。
【００１３】
本発明のアクセスポイントにおいて、さらに、送信禁止期間にバッファ手段にパケットが入力した場合に、当該送信禁止期間を解除する信号を生成して送信する手段を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、ビーコン周期で送信するＣＦＰを用いることにより、周囲のアクセスポイントおよび周囲のアクセスポイントに接続する無線ＬＡＮ端末の通信品質に対する影響を回避しながら、アクセスポイントのスリープモードに設定することができる。特に、トラヒックがない場合に限って省電力動作状態を選択することにより、配下の無線端末との通信に遅延が生じることを抑制しつつ、省電力動作をすることができる。さらに、アクセスポイントが省電力動作中であっても、端末宛てのパケットがあれば省電力動作を解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１における無線通信システムの構成例を示す図である。
【図２】IEEE802.11におけるBeaconフレーム内のCF Parameter set要素を示す図である。
【図３】本発明の実施例１におけるスリープモードの処理の流れの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例１におけるアクティブモードの処理の流れの一例を示す図である。
【図５】本発明のアクセスポイントの構成例を示す図である。
【図６】本発明の実施例１におけるモード切り替え判断処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２におけるスリープモードの処理の流れの一例を示す図である。
【図８】IEEE802.11における基本フレームのＭＡＣヘッダを示す図である。
【図９】従来のアクセスポイントにおけるスリープ時の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１における無線通信システムの構成例を示す。
図１において、アクセスポイントＡ１とアクセスポイントＢ２が有線を介して外部ネットワーク５に接続される。アクセスポイントＡ１には端末Ａ３が無線接続され、アクセスポイントＢ２には端末Ｂ４が無線接続される。端末Ａ３および端末Ｂ４は、広く利用されているＤＣＦで通信を行うと仮定する。各アクセスポイントは、アクティブモードとスリープモードを状況に応じて切り替えることで省電力化を行うことができる。アクティブモードでは、Awake 状態を取り、スリープモードでは、Doze状態、Awake 状態のいずれかの状態を取る。Awake 状態は、信号の送受信およびリスニングが可能な通常の状態を指す。Doze状態は、回路の電源を部分的に落とすことによって、信号の送受信およびリスニングが不可能な状態を指す。なお、アクセスポイントＡ１およびアクセスポイントＢ２は同一の周波数を使用し、かつ、隣接しているため通信エリアは部分的に重複する。
【００１７】
図３は、スリープモードの処理の流れを示す。
図３において、ＴＢＴＴ(Target Beacon Transmission Time) 間の時間を示すBeacon Interval 時間Ｔ11、１つのBeacon Interval 時間Ｔ11内でDoze状態となる送受信不能時間Ｔ12、１つのBeacon Interval 時間Ｔ11内で端末との送受信を行う送受信可能時間Ｔ13は、任意に決定する。Beaconフレーム送信時間Ｔ14は、Beaconフレームの送信レートによって決定され、フレーム送信前の待機時間も含んでいる。なお、送受信不能時間Ｔ12はDoze状態を取り、送受信可能時間Ｔ13およびBeaconフレーム送信時間Ｔ14はAwake 状態を取る。
【００１８】
アクセスポイントがスリープモードでDoze状態となる送受信不能時間Ｔ12は、端末が送信する信号を受信およびリスニングできないため、端末からの送信を禁止させる。このために、図２に示すBeaconフレーム内のCF Parameter Set要素を利用する。CF Parameter Set要素は、Element IDフィールド、Lengthフィールド、CFP Count フィールド、CFP Periodフィールド、CFP MaxDuration フィールド、CFP DurRemainingフィールドから構成されている。本スリープ制御技術では、主に、CF Parameter Set要素内の、CFP MaxDuration フィールドとCFP DurRemainingフィールドを利用する。元来、CF Parameter Set要素は、ＢＳＳ(Basic Service Set) 内の無線ＬＡＮ端末の送信を禁止し、その禁止期間においてＰＣＦによる通信を行うための機能である。そのため、当該フィールドによって指定された時間において、当該Beaconフレームを送信しているアクセスポイントに接続している無線ＬＡＮ端末（ＢＳＳ内に属している無線ＬＡＮ端末）に対してのみ、送信を禁止する。
【００１９】
CFP MaxDuration フィールドとCFP DurRemainingフィールドに対し、送受信不能時間Ｔ12とBeaconフレーム送信時間Ｔ14の和を入力すると、端末は、入力された時間がＰＣＦ用に割り当てられていると判断し、送信を禁止する。ＴＢＴＴから当該入力時間を経過した後に、端末はＤＣＦによる通信が可能と判断し、送信を開始する。
【００２０】
ＴＢＴＴにおいて、アクセスポイントはBeaconフレームを送信する。このBeaconフレーム内のCFP MaxDuration フィールドとCFP DurRemainingフィールドは、上記の送受信不能時間Ｔ12とBeaconフレーム送信時間Ｔ14の和が入力されている。アクセスポイントは、Beaconフレームを送信後、回路の電源を部分的に落としてDoze状態となる。Doze状態となってから送受信不能時間Ｔ12が経過した後、アクセスポイントはAwake 状態となり、信号の送受信およびリスニングが可能となる。同時刻は端末にとって送信禁止から解放される時刻であるため、端末が送信フレームを保持している場合に送信を開始する。
【００２１】
図４は、アクティブモードの処理の流れを示す。
アクティブモードでも、ＴＢＴＴにおいて、アクセスポイントはBeaconフレームを送信する。ただし、このBeaconフレーム内のCFP MaxDuration フィールドとCFP DurRemainingフィールドには、0 が入力されており、端末に対してBeaconフレーム直後から送受信可能時間Ｔ13となることが通知される。アクセスポイントは、常にAwake 状態を取り、信号の送受信およびリスニングが可能である。端末は、送信フレームを保持している場合に送信を開始する。
【００２２】
図５は、本発明のアクセスポイントの構成例を示す。
図５において、アクセスポイントは、有線通信処理部２１、無線ＬＡＮ通信処理部２２、送信バッファ部２３、スリープモード制御部２４から構成される。
【００２３】
有線通信処理部２１は、外部のネットワークとの通信処理を行う。有線通信処理部２１は、送信バッファ部２３から受信した外部ネットワークへ伝送するパケットを外部ネットワークへ送信するとともに、外部ネットワークから受信した接続配下の端末へ伝送するパケットを送信バッファ部２３へ渡す。
【００２４】
無線ＬＡＮ通信処理部２２は、無線ＬＡＮにより通信する機能を有し、接続配下の端末との通信を行う。無線ＬＡＮ通信処理部２２は、送信バッファ部２３から受信した接続配下の端末へ伝送するパケットを端末へ送信するとともに、接続配下の端末から受信した外部ネットワークへ伝送するパケットを送信バッファ部２３へ渡す。また、無線ＬＡＮ通信処理部２２は、スリープモード制御部２４から通知されるアクティブモードとスリープモードの切り替え指示に従い、切り替えを実施する。
【００２５】
送信バッファ部２３は、有線通信処理部２１および無線ＬＡＮ通信処理部２２から送信するパケットを個別に保管する機能を有するとともに、スリープモード制御部２４からの問合せに対して、無線ＬＡＮ通信処理部２２から送信するパケットの保管有無を通知する。
【００２６】
スリープモード制御部２４では、無線ＬＡＮ通信処理部２２から送信するパケットの保管有無を送信バッファ部２３に問合せるとともに、送信バッファ部２３から受け取った無線ＬＡＮ通信処理部２２から送信するパケットの保管有無を基に、アクティブモードとスリープモードの切り替えを判断し、無線ＬＡＮ通信処理部２２に対して、その切り替えを通知する。
【００２７】
図６は、本発明の実施例１におけるモード切り替え判断処理手順を示す。
図６において、スリープモード制御部２４は、ＴＢＴＴ前（Ｓ０）に、無線ＬＡＮ通信処理部２２から端末へ送信するパケットの保管有無の確認を、送信バッファ部２３に対して行う（Ｓ１）。無線ＬＡＮ通信処理部２２から端末へ送信するパケットが送信バッファ部２３に保管されている場合、次のBeacon Interval をアクティブモードで運用すると決定し、Beaconフレームに設定を行う（Ｓ４）。
【００２８】
無線ＬＡＮ通信処理部２２から端末へ送信するパケットが送信バッファ部２３に保管されていない場合、ＴＢＴＴ前の一定時間（送受信可能時間Ｔ13より小さい値）に、端末からの送信パケットを受信したか否かを確認する（Ｓ２）。端末からの送信パケットを受信した場合、ステップＳ４に従う。端末からの送信パケットを受信していない場合、次のBeacon Interval をスリープモードで運用すると決定し、Beaconフレームに設定を行う（Ｓ３）。
【００２９】
このように、次のBeacon送信以降の期間をアクティブモード／スリープモードのいずれにするかについて、(i) 送信バッファに蓄積されたパケットがあること、および (ii) Beacon送信前の一定期間における受信パケットがあること、のいずれも満たさない場合に、スリープモードを選択することによって、ＣＦＰの間に渡ってスリープ動作を行っても配下の無線端末との間の通信に大きな遅延を生じることを回避できる。また、そのスリープ動作は他のアクセスポイントの通信に対して影響を与えることはない。
【実施例２】
【００３０】
スリープモードのDoze状態において、外部のネットワークから有線通信処理部２１を通じて、接続配下の端末へ伝送するパケットが到達した場合の動作について説明する。実施例１では、Doze状態においては、信号の送受信およびリスニングが不可能な状態であったため、送受信不能時間Ｔ12が経過するまでは送信を行わず、当該パケットの遅延時間に影響を与えていた。実施例２では、Doze状態において、接続配下の端末へ伝送するパケットが到達した場合にAwake 状態へと移行し、パケットの送受信を行う。
【００３１】
図７は、本発明の実施例２におけるスリープモードの処理の流れの一例を示す。
ＴＢＴＴにおいて、アクセスポイントはBeaconフレームを送信する。このBeaconフレーム内のCFP MaxDuration フィールドとCFP DurRemainingフィールドは、送受信不能時間Ｔ12とBeaconフレーム送信時間Ｔ14の和が入力されている。アクセスポイントは、Beaconフレームを送信後、回路の電源を部分的に落としてDoze状態となる。Doze状態となってから送受信不能時間Ｔ12が経過した後、アクセスポイントはAwake 状態となり、信号の送受信およびリスニングが可能となる。
【００３２】
ここで、送受信不能時間Ｔ12が経過する前に、接続配下の端末へ送信するパケットが到達した場合に、アクセスポイントはCF-Endフレームを送信してAwake 状態へと移行し、残りの送受信不能時間Ｔ12は送受信許可時間Ｔ15と改められる。送受信許可状態Ｔ15において、アクセスポイントは信号の送受信およびリスニングが可能となる。一方、CF-Endフレームを受信した端末は送信禁止から解放されるため、端末が送信フレームを保持している場合に、送信を開始する。
【符号の説明】
【００３３】
１  アクセスポイントＡ
２  アクセスポイントＢ
３  端末Ａ
４  端末Ｂ
５  外部ネットワーク
Ｔ11  Beacon Interval 時間
Ｔ12  送受信不能時間
Ｔ13  送受信可能時間
Ｔ14  Beaconフレーム送信時間
Ｔ15  送受信許可時間
２１  有線通信処理部
２２  無線ＬＡＮ通信処理部
２３  送信バッファ部
２４  スリープモード制御部
【図１】
2013031061.tif 000003
【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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【図９】
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