(57)【要約】【課題】同一の周波数チャネルを用いるＡＰが多数存在する通信エリアにおいて、ビーコンによる時間占有率を下げ、各ＳＴＡのスループットを改善する。【解決手段】通信エリア内に同一の周波数チャネルを用いる複数のＡＰが存在し、各ＡＰが該通信エリア内のＳＴＡに対して送信する報知信号の伝送速度を制御する無線通信システムにおいて、ＡＰは、報知信号の伝送速度として高速な伝送速度または低速な伝送速度を選択できる手段を含み、通信エリア内の報知信号の時間占有率をモニタし、その報知信号の時間占有率が第１の基準値以上であれば高速な伝送速度の報知信号を送信する割合を増やす制御を行う報知信号伝送速度制御手段を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信エリア内に同一の周波数チャネルを用いる複数の無線基地局装置が存在し、各無線基地局装置が該通信エリア内の無線端末装置に対して送信する報知信号の伝送速度を制御する無線通信システムにおいて、
前記無線基地局装置は、前記報知信号の伝送速度として高速な伝送速度または低速な伝送速度を選択できる手段を含み、前記通信エリア内の前記報知信号の時間占有率をモニタし、その報知信号の時間占有率が第１の基準値以上であれば高速な伝送速度の報知信号を送信する割合を増やす制御を行う報知信号伝送速度制御手段を備えた
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記報知信号伝送速度制御手段は、前記報知信号の時間占有率が前記第１の基準値未満であれば前記低速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、前記報知信号の時間占有率が前記第１の基準値より高い第２の基準値以上であれば前記高速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、前記報知信号の時間占有率が前記第１の基準値以上かつ該第２の基準値未満であれば、前記高速な伝送速度の報知信号と前記低速な伝送速度の報知信号とを所定の比率で混在させて周期的に送信する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記報知信号伝送速度制御手段は、前記高速な伝送速度の報知信号と前記低速な伝送速度の報知信号の比率は、前記報知信号の時間占有率に応じて設定される構成である
ことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
通信エリア内に同一の周波数チャネルを用いる複数の無線基地局装置が存在し、各無線基地局装置が該通信エリア内の無線端末装置に対して送信する報知信号の伝送速度を制御する無線通信方法において、
前記無線基地局装置は、前記報知信号の伝送速度として高速な伝送速度または低速な伝送速度を選択できる報知信号伝送速度制御手段を備え、前記通信エリア内の前記報知信号の時間占有率をモニタし、その報知信号の時間占有率が第１の基準値以上であれば高速な伝送速度の報知信号を送信する割合を増やす制御を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
請求項４に記載の無線通信方法において、
前記報知信号伝送速度制御手段は、前記報知信号の時間占有率が前記第１の基準値未満であれば前記低速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、前記報知信号の時間占有率が前記第１の基準値より高い第２の基準値以上であれば前記高速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、前記報知信号の時間占有率が前記第１の基準値以上かつ該第２の基準値未満であれば、前記高速な伝送速度の報知信号と前記低速な伝送速度の報知信号とを所定の比率で混在させて周期的に送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
請求項５に記載の無線通信方法において、
前記報知信号伝送速度制御手段は、前記高速な伝送速度の報知信号と前記低速な伝送速度の報知信号の比率は、前記報知信号の時間占有率に応じて設定される
ことを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信エリア内に同一の周波数チャネルを用いる複数の無線基地局装置が存在する通信環境において、各無線基地局装置が送信する報知信号（ビーコン）の伝送速度を制御する無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格に準拠する無線基地局装置（以下、ＡＰという）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装置（以下、ＳＴＡという）に対してビーコンを送信するために、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。
【０００３】
非特許文献１では、ＡＰがＳＴＡと接続するために必要な情報を定期的に転送するフレームとしてビーコンフレームを規定しており、具体的なフレームの情報や送信手順について定めている。ＳＴＡがＡＰの存在を検知し、その性能を知るために、ＡＰは定期的にビーコンフレームを送信する。各ＳＴＡは、ビーコンフレームの受信により周辺に存在しているＡＰとその性能等を把握し、把握した情報に基づいてＡＰと通信を行う。
【０００４】
このＡＰは、昨今では公衆無線ＬＡＮエリア等で多数利用されており、１つの通信エリアに同一の周波数チャネルを用いる多数のＡＰが存在することにより、図４に示すように通信エリア内のビーコンの時間占有率が非常に高くなっており、データ通信に用いる時間帯域が圧迫されてきている。一方、ＳＴＡにおいても、従来の例えば８０２．１１ｂ規格（１〜11Ｍbps)のＳＴＡ（以下、ＳＴＡ(b) という）に加えて、高速通信が可能な８０２．１１ｇ規格（１〜54Ｍbps)のＳＴＡ（以下、ＳＴＡ(g) という）も増えてきている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】IEEE Standard for Local and Metropolitan Area Networks Par 11: Wireless LAN MAC and PHY Specifications, 2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ規格に準拠するＡＰが１つの通信エリアに多数存在する場合、そのＡＰ分のビーコンによる時間占有率が高くなる。例えば１つの通信エリアで１台のＡＰが通常の１Ｍbps でビーコンを送信している場合は、約 6.6％の時間占有率となり、10台のＡＰでは合計で約66％程度の時間をビーコンで占有し、ビーコン以外のデータ通信などの時間占有率が低くなる。一方、ビーコンの伝送速度を例えば54Ｍbps のように高速化すれば、１台のＡＰにおけるビーコンの時間占有率が約 0.1％に下がり、10台のＡＰ合計でも約１％に過ぎず、相対的にデータ通信などの時間占有率が高くなって各ＳＴＡのスループットを改善することができる。
【０００７】
ところで、ビーコンの伝送速度を最低の１Ｍbps とすれば、ＡＰの通信エリア内に存在するあらゆる規格のＳＴＡにビーコンを伝達することができる。一方、ビーコンの時間占有率を下げるためにビーコンの伝送速度を例えば54Ｍbps に高速化すれば、例えばＳＴＡ(g) は当該ビーコンを受信できるが、例えばＳＴＡ(b) は当該ビーコンを受信できなくなる。すなわち、図４に示すように、通信エリアにＳＴＡ(b) １と、ＳＴＡ(g) ２〜ＳＴＡ(g) ４が存在する場合、従来はすべてのＳＴＡにビーコンを届けるためにビーコンの伝送速度を１Ｍbps としていた。しかし、ビーコンの時間占有率を下げるためにビーコンの伝送速度を54Ｍbps に高速化すれば、当該ビーコンを受信できるのはＳＴＡ(g) ２〜ＳＴＡ(g) ４に限定されることになる。一方、当該ビーコンを受信できないＳＴＡ(b) １はＡＰと接続できなくなるが、それを許容する無線通信システムも検討されている。
【０００８】
ここで、通信エリアにＳＴＡ(b) とＳＴＡ(g) が混在する場合、ＳＴＡ(b) を収容するために送信する１Ｍbps のビーコンによる時間占有率が高くなり、また低速のＳＴＡ(b) のデータ通信によって各ＳＴＡのスループットが大きく低下していた。一方、54Ｍbps のビーコンにより高速のＳＴＡ(g) に限定して収容すれば、ビーコンによる時間占有率が低くなるだけでなく、高速のＳＴＡ(g) によるデータ通信のみとなるため、スループットを大きく改善することができる。
【０００９】
このように、ＡＰは、通信エリアに存在するＳＴＡ(b) やＳＴＡ(g) のすべてを対象とした１Ｍbps のビーコンを送信するか、高速のＳＴＡ(g) に限定した54Ｍbps のビーコンを送信するか、あるいは１Ｍbps のビーコンと54Ｍbps のビーコンを所定の比率で送信するか、なんらかの条件に応じてＡＰごとにビーコンの送信パターンを切り替えて、通信エリア内のビーコンの時間占有率を最適制御すれば、各ＳＴＡのスループットを効率よく改善することが可能となる。
【００１０】
本発明は、以上の知見に基づき、同一の周波数チャネルを用いるＡＰが多数存在する通信エリアにおいて、ビーコンによる時間占有率を下げ、各ＳＴＡのスループットを改善することができる無線通信システムおよび無線送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】
【００１１】
第１の発明は、通信エリア内に同一の周波数チャネルを用いる複数のＡＰが存在し、各ＡＰが該通信エリア内のＳＴＡに対して送信する報知信号の伝送速度を制御する無線通信システムにおいて、ＡＰは、報知信号の伝送速度として高速な伝送速度または低速な伝送速度を選択できる手段を含み、通信エリア内の報知信号の時間占有率をモニタし、その報知信号の時間占有率が第１の基準値以上であれば高速な伝送速度の報知信号を送信する割合を増やす制御を行う報知信号伝送速度制御手段を備える。
【００１２】
第１の発明の無線通信システムにおいて、報知信号伝送速度制御手段は、報知信号の時間占有率が第１の基準値未満であれば低速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、報知信号の時間占有率が第１の基準値より高い第２の基準値以上であれば高速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、報知信号の時間占有率が第１の基準値以上かつ該第２の基準値未満であれば、高速な伝送速度の報知信号と低速な伝送速度の報知信号とを所定の比率で混在させて周期的に送信する構成である。
【００１３】
さらに、報知信号伝送速度制御手段は、高速な伝送速度の報知信号と低速な伝送速度の報知信号の比率は、報知信号の時間占有率に応じて設定される構成であってもよい。
【００１４】
第２の発明は、通信エリア内に同一の周波数チャネルを用いる複数のＡＰが存在し、各ＡＰが該通信エリア内のＳＴＡに対して送信する報知信号の伝送速度を制御する無線通信方法において、ＡＰは、報知信号の伝送速度として高速な伝送速度または低速な伝送速度を選択できる報知信号伝送速度制御手段を備え、通信エリア内の報知信号の時間占有率をモニタし、その報知信号の時間占有率が第１の基準値以上であれば高速な伝送速度の報知信号を送信する割合を増やす制御を行う。
【００１５】
第２の発明の無線通信方法において、報知信号伝送速度制御手段は、報知信号の時間占有率が第１の基準値未満であれば低速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、報知信号の時間占有率が第１の基準値より高い第２の基準値以上であれば高速な伝送速度の報知信号のみを周期的に送信し、報知信号の時間占有率が第１の基準値以上かつ該第２の基準値未満であれば、高速な伝送速度の報知信号と低速な伝送速度の報知信号とを所定の比率で混在させて周期的に送信する。
【００１６】
さらに、報知信号伝送速度制御手段は、高速な伝送速度の報知信号と低速な伝送速度の報知信号の比率は、報知信号の時間占有率に応じて設定してもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、通信エリア内でＡＰが送信している報知信号（ビーコン）の時間占有率に応じて、ＡＰが送信する報知信号（ビーコン）の伝送速度を高速化することにより、通信エリア内で報知信号（ビーコン）の時間占有率を下げ、通信エリア内に存在するＳＴＡのスループットを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の無線通信システムにおけるビーコンの伝送例を示す図である。
【図２】本発明の無線通信システムにおけるＡＰの実施例構成を示す図である。
【図３】ビーコン伝送速度制御部１５の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】従来の無線通信システムにおけるビーコンの伝送例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、本発明の無線通信システムにおけるビーコンの伝送例を示す。なお、ここではビーコンで説明するが、その他の報知信号であってもよい。
【００２０】
図１において、通信エリアには、ＡＰ１〜ＡＰ３、ＳＴＡ(b) １、ＳＴＡ(g) ２〜ＳＴＡ(g) ４が存在しているものとする。ＳＴＡ(b) １は、８０２．１１ｂ規格に準拠する無線端末装置であり、伝送速度１〜11Ｍbps に対応する。ＳＴＡ(g) ２〜ＳＴＡ(g) ４は、８０２．１１ｇ規格に準拠する無線端末装置であり、伝送速度１〜54Ｍbps に対応する。ただし、ここに示すＳＴＡの規格は一例であり、その他の組み合わせであってもよい。
【００２１】
ＡＰ１〜ＡＰ３が送信するビーコンの伝送速度として、高速な伝送速度は５４Ｍbps 、低速な伝送速度は規定の１Ｍbps として説明するが、これに限定されるものではない。
【００２２】
ＡＰ１は、伝送速度が１Ｍbps のビーコンを周期的に送信する。ＡＰ２は、伝送速度が54Ｍbps のビーコンを周期的に送信する。ＡＰ３は、伝送速度が１Ｍbps のビーコンと54Ｍbps のビーコンを所定の比率で周期的に送信する。ここでは、便宜的にＡＰ１〜ＡＰ３が異なる伝送速度のビーコンを送信している様子を示している。このとき、ＡＰ１およびＡＰ３が送信する１Ｍbps のビーコンは、ＳＴＡ(b) １、ＳＴＡ(g) ２〜ＳＴＡ(g) ４のすべてに受信されるが、ＡＰ２およびＡＰ３が送信する54Ｍbps のビーコンはＳＴＡ(g) ２〜ＳＴＡ(g) ４のみに受信される。
【００２３】
本発明の無線通信システムでは、このようにＡＰから54Ｍbps のビーコンを送信するとともに、54Ｍbps のビーコンを受信できないＳＴＡが生じることを許容するものであるが、次の２つの要因により各ＳＴＡのスループットを改善することができる。
【００２４】
第１の要因は、通信エリア内の一部または全部のＡＰが54Ｍbps のビーコンを送信することにより、通信エリア内のビーコンの時間占有率が低下し、データ伝送に利用できる時間帯域が増えるために各ＳＴＡのスループットが改善する。特に、54Ｍbps のビーコンを送信するＡＰを増やしたり、ＡＰ３の場合には54Ｍbps のビーコンを送信する比率を増やすことにより、通信エリア内のビーコンの時間占有率を効果的に低下させることができる。
【００２５】
第２の要因は、通信エリア内の一部または全部のＡＰが54Ｍbps のビーコンを送信することにより、低速（１〜11Ｍbps ）のＳＴＡ(b) １が54Ｍbps のビーコンを受信できないため、結果的に当該ＳＴＡの低速なデータ通信が減る一方で、高速なＳＴＡ(g) ２〜ＳＴＡ(g) ４のみによる高速なデータ通信となるため、当該ＳＴＡのスループットが改善する。
【００２６】
本発明の無線通信システムの特徴は、ＡＰにおいて通信エリア内のビーコンの時間占有率をモニタし、ビーコンの時間占有率に応じてビーコンの伝送速度を選択できるようにしたところにある。以下、このようなＡＰの構成および処理手順について説明する。
【００２７】
図２は、本発明の無線通信システムにおけるＡＰの実施例構成を示す。
図２において、ＡＰは、ビーコン生成部１１、データ信号入出力部１２、送受信処理部１３、アンテナ１４を備え、さらに本発明の特徴とするビーコン伝送速度制御部１５を備える。
【００２８】
ビーコン伝送速度制御部１５を起動するか否かは選択することができ、起動しない場合には、ビーコン生成部１１で生成されたビーコンは規定の１Ｍbps の伝送速度で、送受信処理部１３およびアンテナ１４を介して周期的に送信される。ビーコン伝送速度制御部１５を起動する場合には、ビーコンの時間占有率をモニタし、それに応じてビーコンの送信パターンを選択する制御を行う。ここで、ビーコンの送信パターンの一例は、
(1) 規定の１Ｍbps のビーコンを周期的に送信する、
(2) 54Ｍbps のビーコンを周期的に送信する、                                      (3) １Ｍbps のビーコンと54Ｍbps のビーコンを所定の比率で周期的に送信する、
とする。さらに、(3) における比率をビーコンの時間占有率に応じて可変とする。
【００２９】
図３は、ビーコン伝送速度制御部１５の処理手順の一例を示す。
図３において、ビーコン伝送速度制御部１５は、ＡＰの通信エリア内のビーコンの時間占有率Ａを所定の時間間隔でモニタし（Ｓ１）、ビーコンの時間占有率Ａが第１の基準値（例えば30％）以上か否かを判定する（Ｓ２）。ここで、第１の基準値の30％は、１Ｍbps のビーコンを送信するＡＰが例えば５台以上の場合に相当し、54Ｍbps のビーコンを送信するＡＰであれば約50台以上に相当する。ビーコンの時間占有率Ａが第１の基準値未満であれば（Ｓ２：No）、送信するビーコンの伝送速度を規定の１Ｍbps に設定し（Ｓ３）、処理を終了する。
【００３０】
ビーコンの時間占有率Ａが第１の基準値以上であれば、第１の基準値より高い第２の基準値（例えば50％）以上か否かを判定する（Ｓ４）。ビーコンの時間占有率Ａが第２の基準値以上であれば、送信するビーコンの伝送速度を54Ｍbps に設定し（Ｓ５）、処理を終了する。
【００３１】
ビーコンの時間占有率Ａが第１の基準値以上かつ第２の基準値未満であれば（Ｓ４：No）、ビーコンの時間占有率に応じて１Ｍbps のビーコンと54Ｍbps のビーコンを送信する比率を設定し（Ｓ６）、処理を終了する。例えば、ビーコンの時間占有率Ａが30％〜40％未満であれば、１Ｍbps のビーコンと54Ｍbps のビーコンを送信する比率を１：１とし、ビーコンの時間占有率Ａが40％〜50％未満であれば、１Ｍbps のビーコンと54Ｍbps のビーコンを送信する比率を１：10とする。あるいは、ビーコンの時間占有率Ａに比例して54Ｍbps のビーコンを送信する比率が高くなるような設定でもよい。
【００３２】
なお、図１のＡＰ１〜ＡＰ３において、第１の基準値および第２の基準値をそれぞれ独立に設定することにより、通信エリア内で共通のビーコンの時間占有率Ａに対して、１Ｍbps のビーコンのみを送信するＡＰ１と、54Ｍbps のビーコンのみを送信するＡＰ２と、１Ｍbps のビーコンと54Ｍbps のビーコンを所定の比率で送信するＡＰ３のように設定することができる。
【符号の説明】
【００３３】
ＡＰ  無線基地局装置
ＳＴＡ  無線端末装置
１１  ビーコン生成部
１２  データ信号入出力部
１３  送受信処理部
１４  アンテナ
１５  ビーコン伝送速度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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