JP2007201782A - 無線パケット通信システム及び無線パケット通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動端末のＧＷ−ＡＰからのホップ数に基づいて優先制御を行うマルチホップネットワークにおいて、簡易なメッセージ交換方法を用いて、各移動端末からＧＷ−ＡＰまでのマルチホップ数を管理する。
【解決手段】アクセスポイント１２ａは、アクセスポイント１２ｂから端末登録要求を受信すると、当該端末登録要求内の移動端末１３ｂの識別子及びホップ数カウンタの値と、アクセスポイント１２ｂの識別子とを自身の保持する登録端末管理リストに登録し、ホップ数カウンタの値を一増加して端末登録要求を転送する。ＧＷ−ＡＰ１１は、受信した端末登録要求内の移動端末１３ｂの識別子及びホップ数カウンタの値と、アクセスポイント１２ａの識別子とを自身の保持する登録端末管理リストに登録する。アクセスポイント１２ａ及びＧＷ−ＡＰ１１はホップ数に対応した複数のキューを具備し、ホップ数の多い移動端末宛のトラフィックをより早く送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のアクセスポイント間で無線パケットを転送する無線通信システムにおいて、特定の無線パケットを優先的に送信するための無線パケット通信システム及び無線パケット通信方法に関する。

無線パケット通信は、無線ＬＡＮ(Local Area Network)をはじめとする様々なシステムで採用されている通信形態である。無線ＬＡＮの規格については、ＩＥＥＥ８０２．１１委員会で標準化が進められ、ＩＥＥＥ８０２．１１規格（非特許文献１、特に第９章参照）として制定されている。この規格では、２つの通信モードが規定されている。１つは、インフラストラクチャモードであり、アクセスポイントと呼ばれる無線端末に、移動端末と呼ばれる無線端末が無線媒体を通して接続することによって形成される無線ネットワークにて使用される通信モードである。アクセスポイントは、基本的にイーサネット（登録商標）等の有線ネットワークに接続されており、無線ネットワークと有線ネットワークとのブリッジ機能を持つ。すなわち、移動端末から見たとき、アクセスポイントは有線ネットワークヘの入り口としての役割を担う。もう１つは、アドホックモードであり、移動端末だけで構成されるクローズドネットワークで使用される通信モードである。

図９にＩＥＥＥ８０２．１１システムの無線パケット通信装置の構成例を示す。同図において、無線パケット通信装置は、送受信処理部、送信バッファ、無線パケット生成部、送信制御部およびヘッダ除去部を備える。送受信処理部は、変調部、無線送信部、アンテナ、無線受信部、復調部、パケット選択部およびキャリア検出部を備える。
ＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、各無線局は無線パケットの送信に先立って自局が使用する周波数帯域（チャネル）に信号が出力されているかどうかを検出（キャリアセンス）し、信号が出力されていない場合には無線パケットの送信処理を開始し、出力されている場合には送信処理を延期する。

無線受信部には、アンテナを介して受信された無線信号が入力される。無線受信部は、入力された無線信号に対して周波数変換、フィルタリング、直交検波およびＡＤ変換を含む受信処理を施す。なお、無線受信部に接続されたアンテナが送信のために使用されていない時には、チャネルにおける無線伝搬路上の無線信号が常時入力されており、無線信号の受信電力強度を表すＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indicator)信号がキャリア検出部へ出力される。また、無線信号が受信された場合には、無線受信部で受信処理されたベースバンド信号が復調部へ出力される。
キャリア検出部では、無線受信部から入力されたＲＳＳＩ信号を用いてチャネルの状態を判定する。一定期間に渡って受信電力強度が予め定めた閥値以下であった場合には、チャネルは空き状態であると判定され、そうでない場合にはチャネルはビジー状態であると判定される。この判定結果は、送信制御部にキャリアセンス結果として出力される。

一方、送信バッファには、有線ネットワークあるいは無線端末が接続される装置（ＰＣ(Personal computer)など）の上位レイヤからデータフレームが入力される。送信バッファはデータフレームが入力されると、送信制御部にデータフレームが入力されたことを通知する。あるいは、送信バッファは蓄積しているデータフレームに関する情報（データフレーム数、データサイズ、データフレームの宛先アドレス等）を送信制御部に逐次出力する。
送信制御部は、送信バッファから入力されたデータフレームの蓄積情報とキャリア検出部から入力されたキャリアセンス結果に基づき送信処理を開始するかどうかを判定する。
送信バッファにデータフレームが蓄積されており、かつ、チャネルが空き状態の場合に送信処理開始と判定する。それ以外の場合には、送信処理は開始しない。送信制御部は、送信処理開始と判定すると、送信バッファに対してデータフレームを出力するように指示する。送信バッファは送信制御部によりデータフレームを出力するよう指示されると、バッファの先頭に蓄積されたデータフレームを無線パケット生成部に出力する。
無線パケット生成部は、送信バッファから入力されたデータフレームに対して、宛先無線局アドレス、自局アドレス等の制御情報で構成されるヘッダおよび誤り検出符号を付加することにより無線パケットを生成する。生成された無線パケットは、変調部で変調処理され、無線送信部でＤＡ変換、周波数変換、フィルタリングおよび電力増幅を含む送信処理を施され、アンテナから無線信号として送信される。

前述したように、無線信号はアンテナ、無線受信部を介してベースバンド信号に変換され復調部に入力される。当該ベースバンド信号は、復調部で復調処理された後、受信パケットとしてパケット選択部に入力される。
パケット選択部では、受信パケットのヘッダに含まれる制御情報を解析し、受信パケットを適切な処理部へ出力する。当該宛先無線局アドレスが自局アドレスと一致した場合には受信パケットをヘッダ除去部に出力し、一致しない場合には受信パケットを破棄する。また、ここでは詳細な説明を省略するが、パケット選択部は、認証情報等が記述された管理パケットや送達確認情報等が記述された制御パケットを受信した場合には、それらの情報に基づいて認証処理等を行う管理パケット処理部や送達確認処理等を行う制御パケット処理部へそれらを出力する。
ヘッダ除去部は、受信パケットのヘッダを除去してデータフレームを抽出し、受信データフレームとして有線ネットワークあるいは接続された装置の上位レイヤヘ出力する。
このような無線パケット通信装置を用いると、各無線端末はキャリアセンスにより自立的にチャネルアクセス制御を行い、無線パケットを送信することが可能となる。

ところで、上記ＩＥＥＥ８０２．１１規格ではアクセスポイント間の通信も可能としている。アクセスポイント間の通信を行うシステムはＷＤＳ(Wireless Distribution System)と呼ばれ、アクセスポイント間では無線パケットの転送が行われる。例えば、アクセスポイントを介して複数の有線ネットワークをブリッジするようなシステムが挙げられる。

一般に、広範囲な無線ネットワークを構築するためには複数のアクセスポイントを設置した上で、各々のアクセスポイントを有線で接続する必要がある。これに対して、ＷＤＳの有効な使用方法として、複数のアクセスポイントを無線媒体で接続して無線パケットの転送を行う方法が考えられる。この方法を用いると、設置した複数のアクセスポイントを無線接続できるため、有線ネットワークを敷設する必要がなく、簡易に無線ネットワークを構築できるといったメリットがある。有線ネットワークに接続し、イントラネットやインターネットヘの窓口となるアクセスポイントをゲートウェイアクセスポイント（以下、「ＧＷ−ＡＰ」と記載）と呼び、このＧＷ−ＡＰへ無線パケットを転送するために、複数のアクセスポイントを経由して無線転送を行うようなパケット転送方法をマルチホップ転送と呼ぶ。

一方、上記のＩＥＥＥ８０２．１１規格では、音声や映像のようなリアルタイムトラフィックを高い品質で伝送するために、優先制御を導入している（非特許文献２、特に第９章参照）。この優先制御では、アクセスポイントに入力されたトラフィックは、音声、映像、非リアルタイムトラフィックといったカテゴリに分けられ、それらに対応するキューに格納される。それぞれのキューはプライオリティが付けられており、音声や映像がより高い頻度で送信されるように送信制御が行われる。
ＩＥＥＥ８０２．１１,「ワイヤレスＬＡＮメディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）及び物理（ＰＨＹ）レイヤ仕様（Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical （PHY） Layer Specifications）」,１９９９年８月 ＩＥＥＥ８０２．１１,「メディアアクセスコントロール（ＭＡＣ）におけるサービス品質のための拡張（Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements）」,２００５年１月

一般に、マルチホップ転送を行う場合、無線転送を行う回数（以降、マルチホップ数、または、ホップ数）が多くなるほど、パケットを転送するためにかかる時間（パケット転送時間）は長くなる。例えば、音声などのリアルタイム性の高いトラフィックを転送する場合には、パケット転送時間が長くなると品質が劣化するという問題が生じる。これを解決するためには、ホップ数の多いパケットを優先的に転送することが考えられる。しかしながら、現状のＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されているフレームフォーマットには、各アクセスポイントがＧＷ−ＡＰからまでのマルチホップ数を通知するためのフィールドが存在しないため、ホップ数に基づいた優先制御を行うことができない。また、規格のフレームフォーマットを変更することは、既存の製品との親和性という点で望ましくない。

一方、レイヤ３でルーティングを行うためのプロトコルとして、ＡＯＤＶ(Ad hoc On Demand Distance Vector)やＯＬＳＲ(Optimized Link State Routing)といった方法が提案されている。特にＡＯＤＶは、それぞれのノード間のホップ数をそれぞれのノードが管理することを規定しており、これをレイヤ２で利用することによってホップ数に基づいた優先制御を実施できる。しかしながら、ＡＯＤＶでは経路選択を行うためのルーティングテーブルを作成する際に、ネットワーク内の全てのノードに対して制御パケットを報知するため、ネットワーク内のトラフィックが一時的に著しく大きくなるという問題がある。このように制御パケットをネットワーク全体に報知するのは、ＡＯＤＶがノードの移動性をサポートすることを考慮しているためであるが、ＷＤＳによって構成されるマルチホップネットワークにおいては、ノードはアクセスポイントであり一般的に固定されているため、移動性を考慮する必要がない。すなわち、パケットを転送する経路は基本的に決まっているため、より効率的に制御パケットを転送する方法が望ましい。さらに、ＡＯＤＶを利用するためには、ネットワークを構成する全てのノードがＡＯＤＶをサポートしておく必要がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、移動端末のＧＷ−ＡＰからのホップ数に基づいて優先制御を行うマルチホップネットワークにおいて、簡易なメッセージ交換方法を用いて、各移動端末からＧＷ−ＡＰまでのマルチホップ数を管理することができる無線パケット通信システム及び無線パケット通信方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、複数の基地局間で無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおいて、各前記基地局は、移動端末が自局に帰属したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子、及び、当該移動端末と自局との間で中継処理を行う前記基地局の数であるホップ数を計測するために使用するホップ数カウンタの情報を設定した端末登録要求メッセージを送信する送信手段を備え、移動端末が帰属した前記基地局から、有線ネットワークと接続される前記基地局であるゲートウェイアクセスポイントへの中継局となる前記基地局は、自局を経由して前記有線ネットワークにアクセスする各移動端末についてのホップ数の情報を含む登録端末管理リストを記憶する記憶手段と、他の前記基地局から前記端末登録要求メッセージを受信した場合に、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込むリスト管理手段と、自局の前記リスト管理手段が受信した端末登録要求メッセージに含まれるホップ数カウンタの値を１増加して転送する転送手段と、それぞれの移動端末を宛先とする無線パケットの優先制御を、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストにより示される当該移動端末のホップ数に基づいて行う優先制御手段とを備え、前記ゲートウェイアクセスポイントは、自局を経由して前記有線ネットワークにアクセスする各移動端末についてのホップ数の情報を含む登録端末管理リストを記憶する記憶手段と、他の前記基地局から前記端末登録要求メッセージを受信した場合に、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込むリスト管理手段と、それぞれの移動端末を宛先とする無線パケットの優先制御を、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストにより示される当該移動端末のホップ数に基づいて行う優先制御手段とを備える、ことを特徴とする無線パケット通信システムである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無線パケット通信システムにおいて、各前記基地局の送信手段は、自局に帰属していた移動端末が接続を切断したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子を設定した端末削除要求メッセージを送信し、中継局となる前記基地局のリスト管理手段は、他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信した場合に、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除し、中継局となる前記基地局の転送手段は、自局の備える前記リスト管理手段の受信した端末削除要求メッセージを転送し、前記ゲートウェイアクセスポイントのリスト管理手段は、他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信した場合に、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の無線パケット通信システムにおいて、自局に帰属している移動端末の識別子の情報を少なくとも含んだ、自局の運用に関するパラメータを記憶するデータベースを具備し、前記基地局の送信手段は、前記データベースに定期的にアクセスして、前回のアクセス時とのパラメータの比較を行うことにより自局に帰属する移動端末の増減を認識し、移動端末が増えている場合にはその移動端末についての端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末が減っている場合にはその移動端末についての端末削除要求メッセージを作成して送信する、ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の無線パケット通信システムにおいて、前記基地局の送信手段は、移動端末との接続処理が完了したことを認識したことをトリガとして端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末との切断処理が完了したことをトリガとして端末削除要求メッセージを作成して送信する、ことを特徴とする。

また、前記課題を解決するために、請求項５に記載の発明は、複数の基地局間で無線パケットを送受信する無線パケット通信システムに用いられる無線パケット通信方法において、移動端末が帰属した前記基地局から、有線ネットワークと接続される前記基地局であるゲートウェイアクセスポイントへの中継局となる前記基地局、及び、前記ゲートウェイアクセスポイントは、自局を経由して前記有線ネットワークにアクセスする各移動端末について、当該移動端末と自局との間で中継処理を行う前記基地局の数であるホップ数の情報を含む登録端末管理リストを記憶する記憶手段を有しており、各前記基地局が、移動端末が自局に帰属したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子、及び、自局までのホップ数を計測するために使用するホップ数カウンタの情報を設定した端末登録要求メッセージを送信し、中継局となる前記基地局が、他の基地局から前記端末登録要求メッセージを受信し、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込み、受信した端末登録要求メッセージに含まれるホップ数カウンタの値を１増加して転送し、前記ゲートウェイアクセスポイントが、他の基地局から前記端末登録要求メッセージを受信し、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込む一方、前記ゲートウェイアクセスポイント及び中継局となる前記基地局が、それぞれの移動端末を宛先とする無線パケットの優先制御を、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストにより示される当該移動端末のホップ数に基づいて行う、ことを特徴とする無線パケット通信方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の無線パケット通信方法において、各前記基地局は、自局に帰属していた移動端末が接続を切断したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子を設定した端末削除要求メッセージを送信し、中継局となる前記基地局は、他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信し、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除し、受信した端末削除要求メッセージを転送し、前記ゲートウェイアクセスポイントは、他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信し、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除する、ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の無線パケット通信方法において、前記基地局は、自局に帰属している移動端末の識別子の情報を少なくとも含んだ、自局の運用に関するパラメータを記憶するデータベースを具備しており、前記データベースに定期的にアクセスして、前回のアクセス時とのパラメータの比較を行うことにより自局に帰属する移動端末の増減を認識し、移動端末が増えている場合にはその移動端末についての端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末が減っている場合にはその移動端末についての端末削除要求メッセージを作成して送信する、ことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の無線パケット通信方法において、前記基地局の送信手段は、移動端末との接続処理が完了したことを認識したことをトリガとして端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末との切断処理が完了したことをトリガとして端末削除要求メッセージを作成して送信する、ことを特徴とする。

本発明によれば、中継局となる各アクセスポイント（基地局）及びＧＷ−ＡＰにおいて各移動端末の識別子、次に転送すべきアクセスポイント、および、ホップ数のみが記載された登録端末管理リストを作成／管理することによって、当該アクセスポイント、ＧＷ−ＡＰを介して有線ネットワークにアクセスする全ての移動端末のマルチホップ数を管理することができる。この登録端末管理リストを作成するためには、移動端末が接続要求したアクセスポイントは、移動端末の接続を認識すると、自局がＧＷ−ＡＰに対して無線パケットを送信する際に直接無線パケットを送信する宛先となるアクセスポイントに対してのみ、端末の登録を要求するメッセージを送信するため、ネットワーク上のトラフィックが過度に増加することを抑制する。また、各アクセスポイント及びＧＷ−ＡＰに各移動端末のホップ数を通知する手段として、通常のデータフレームを使用し、従来のマルチホップ転送と同様の手順を用いることができるため、従来の無線パケットの転送プロトコルを修正する必要がなく、かつ、全てのノードにレイヤ３のルーティングプロトコルを実装させる必要もない。

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。
図１は、本発明において想定する無線通信システムの一例を示す。ＧＷ−ＡＰ（ゲートウェイアクセスポイント）１１は、イーサネット（登録商標）などの有線ネットワーク１０に接続され、当該ＧＷ−ＡＰ１１を介して各移動端末は有線ネットワーク１０にアクセスする。ここでは、ＧＷ−ＡＰ１１はブリッジ装置と接続している。アクセスポイント１２ａ（アクセスポイントＡ）は、ＧＷ−ＡＰ１１と無線接続されており、アクセスポイント１２ｂ（アクセスポイントＢ）はアクセスポイント１２ａと無線接続されている。すなわち、アクセスポイント１２ｂに接続している移動端末１３ｂ（移動端末Ｂ）は、アクセスポイント１２ｂ、アクセスポイント１２ａ、および、ＧＷ−ＡＰ１１を介して有線ネットワーク１０にアクセスすることになる。ＧＷ−ＡＰ１１及びアクセスポイント１２ａ、１２ｂは、図９に示す従来の無線パケット通信装置と同様の構成を有する。
なお、以下では、アクセスポイント１２ａ、１２ｂなどの任意のアクセスポイントのいずれかをアクセスポイント１２と記載し、移動端末１３ａ（移動端末Ａ）、１３ｂなどの任意の移動端末のいずれかを移動端末１３と記載する。

図２は、本実施の形態の各ノード間で交換されるメッセージのフローを示している。移動端末１３ｂは、アクセスポイント１２ｂから報知されるビーコン信号を受信し、接続可能なアクセスポイントであることを認識すると、アクセスポイント１２ｂに対して認証要求メッセージを送信する（ステップＳ１０１）。アクセスポイント１２ｂは、認証要求メッセージを受信すると、その認証要求メッセージを送信した移動端末１３ｂについての認証処理を行い、認証応答メッセージを送信する（ステップＳ１０２）。認証が成功した場合には、移動端末１３ｂは接続要求メッセージを送信し（ステップＳ１０３）、アクセスポイント１２ｂは接続応答メッセージを返信する（ステップＳ１０４）。以上の手順により、移動端末１３ｂのアクセスポイント１２ｂへの帰属処理が完了する。ここまでは、従来の無線通信システムと同様である。アクセスポイント１２ｂは、移動端末１３ｂが帰属したことを認識すると、ＧＷ−ＡＰ１１に向かって移動端末１３ｂの端末登録要求メッセージを送信する（ステップＳ１０５）。なお、移動端末１３ｂが帰属したことを認識する方法および端末登録要求メッセージの作成方法については、後述する。

端末登録要求メッセージには、移動端末の識別子（例えば、ＭＡＣ(Media Access Control)アドレス）、および、移動端末と自局との間で中継処理を行うノードの数であるホップ数をカウントするカウンタ（ホップ数カウンタ）が情報要素として含まれる。ここで、アクセスポイント１２ｂは、ＧＷ−ＡＰ１１とは直接接続していないため、アクセスポイント１２ａが端末登録要求メッセージを中継することになる。よってアクセスポイント１２ｂは、ＷＤＳ(Wireless Distribution System)フレームを用いてアクセスポイント１２ａに端末登録要求メッセージを送信する。図３に示すように、ＷＤＳフレームは、通常のデータを送信する無線パケットに対して、アドレスフィールドの数および定義が異なる。図３においては、通常のデータフレームは、フレーム制御、デュレーション、アドレス１、アドレス２及びアドレス３からなるＭＡＣヘッダ、シーケンス制御、データ、ならびに、誤り検出符号フィールドから構成されており、ＷＤＳフレームは、フレーム制御、デュレーション、アドレス１、アドレス２、アドレス３、アドレス４及びシーケンス制御からなるＭＡＣヘッダ、データ、ならびに、誤り検出符号のフィールドから構成されている。

図２において、各アクセスポイント１２は、自局を経由して有線ネットワーク１０にアクセスする全ての移動端末１３を管理するための登録端末管理リストを具備しており、アクセスポイント１２ａは、端末登録要求メッセージを受信すると、移動端末の識別子とホップ数カウンタの値を抽出するとともに、当該端末登録要求メッセージを直接転送したアクセスポイント（ここではアクセスポイント１２ｂ）の識別子（例えば、ＭＡＣアドレス）を転送先アクセスポイントの識別子として取得し、当該登録端末管理リストに登録する（ステップＳ１０６）。アクセスポイントのＭＡＣアドレスはＭＡＣフレームのヘッダに含まれるため、容易に取得することができる。次に、アクセスポイント１２ａは、ホップ数カウンタの値を一つ増加し、同様にＷＤＳフレームを用いてＧＷ−ＡＰ１１に端末登録要求メッセージを転送する（ステップＳ１０７）。

ＧＷ−ＡＰ１１は、他のアクセスポイントと同様に登録端末管理リストを具備しており、端末登録要求メッセージを受信すると、移動端末の識別子とホップ数カウンタの値を抽出するとともに、当該端末登録要求メッセージを直接転送したアクセスポイント（ここではアクセスポイント１２ａ）の識別子を転送先アクセスポイントの識別子として取得し、当該登録端末管理リストを更新する（ステップＳ１０８）。登録端末管理リストの更新が完了すると、転送先アクセスポイントに対して端末登録応答（端末登録確認）メッセージを送信する（ステップＳ１０９）。端末登録応答メッセージには、移動端末の識別子と登録完了のステータスが情報要素として含まれる。
アクセスポイント１２ａは、登録完了確認メッセージを受信すると、アクセスポイント１２ｂに転送する（ステップＳ１１０）。アクセスポイント１２ｂは、端末登録応答メッセージを受信することにより、移動端末１３ｂがＧＷ−ＡＰ１１に登録されたことを認識して処理を終了する。

図４は、本実施の形態のアクセスポイント１２において、移動端末１３が当該アクセスポイント１２に接続処理を要求したときのアクセスポイント１２の処理手順を示す。ここでは、図２に示すように、移動端末１３ｂがアクセスポイント１２ｂに接続処理を要求した場合について説明する。

アクセスポイント１２ｂは、自局宛の認証要求を受信すると、当該認証要求を送信した移動端末１３ｂについて認証処理を行い、その結果を移動端末１３ｂに返信する（ステップＳ１１）。ここで、認証処理を実施するためには、アクセスポイント１２ｂから受信したテキストを移動端末１３ｂが所定の暗号鍵を用いて暗号化し、その妥当性をアクセスポイント１２ｂがチェックするという方法、あるいは、アクセスポイント１２ｂの代わりに認証処理を実施する認証サーバに問い合わせる方法などが考えられるが、本実施の形態では認証処理の方法について限定しない。認証処理が終了すると、アクセスポイント１２ｂは接続処理を実施する。すなわち、移動端末１３ｂは接続要求を送信し、アクセスポイント１２ｂは接続応答を返信する（ステップＳ１２）。接続処理では、アクセスポイントと移動端未間で使用できる伝送速度やパワーセーブモードの可否などを確認する。

アクセスポイント１２ｂは、移動端末１３ｂの接続処理が完了すると、ＧＷ−ＡＰ１１に宛てて端末登録要求メッセージを作成し、送信するとともに、タイマを起動する（ステップＳ１３、Ｓ１４）。図６に示すように、端末登録要求メッセージには、ＧＷ−ＡＰ識別子、送信元アクセスポイント識別子、登録の対象となる移動端末の識別子、ホップ数カウンタ、および、登録／削除ステータスが含まれる。アクセスポイント１２ｂは、当該端末登録要求メッセージに対応する端末登録確認メッセージを受信する。図６に示すように、端末登録確認メッセージには、送信元アクセスポイント識別子、ＧＷ−ＡＰ識別子、移動端末識別子、登録／削除確認ステータスが含まれる。アクセスポイント１２ｂは、登録／削除確認ステータスが「成功」であることを確認することにより、対象となる端末がＧＷ−ＡＰ１１に登録されたことを認識し、処理を完了する（ステップＳ１５）。なお、登録／削除ステータスが「失敗」である場合には、必要に応じて再送処理を行う。また、アクセスポイント１２ｂは、予め定められた期間内にＧＷ−ＡＰ１１からの端末登録確認メッセージを受信しなかった場合、すなわち、ステップＳ１４にて端末登録要求メッセージの送信時に起動したタイマがタイムアウトした場合には、移動端末１３ｂに対して切断処理を実施する（ステップＳ１６、Ｓ１７）。

図５は、本実施の形態のアクセスポイント１２における端末登録要求メッセージの中継処理手順およびＧＷ−ＡＰ１１における端末登録要求メッセージの受信処理手順を示す。例えば、図２では、アクセスポイント１２ａがこの中継処理手順を行う。アクセスポイント１２およびＧＷ−ＡＰ１１は、端末登録要求メッセージを受信すると、移動端末の識別子、ホップ数を抽出するとともに、ＭＡＣフレームのヘッダに含まれる当該端末登録要求メッセージを最後に送信したアクセスポイント１２を、次転送先アクセスポイントとして抽出する（ステップＳ２１）。これらの情報は、端末登録要求メッセージを受信したアクセスポイント１２、あるいは、ＧＷ−ＡＰ１１自身が管理する登録端末管理リストに登録される。図７に、ＧＷ−ＡＰ１１が保持する登録端末管理リストの例を示す。

次に、アクセスポイント１２およびＧＷ−ＡＰ１１は、受信した端末登録要求メッセージが自局宛のメッセージかどうかを確認し（ステップＳ２２）、自局宛であればステップＳ２５に進み、そうでなければステップＳ２３に進む。自局宛でない場合には（ステップＳ２２：ＮＯ）、ホップ数カウンタの値を１増加し（ステップＳ２３）、端末登録要求メッセージを転送する（ステップＳ２４）。一方、自局宛の場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、端末登録確認メッセージ（図６）を作成し、送信する（ステップＳ２５、Ｓ２６)。

次に、移動端末１３がアクセスポイントに帰属したことを認識する方法および端末登録確認メッセージの作成方法について説明する。本実施の形態では、アクセスポイント１２を管理するための管理用パラメータのデータベースであるＭＩＢ(Management Information Base)を利用する方法を説明する。ＭＩＢには、アクセスポイント１２が正常に動作するために必要な各種制御において用いられるパラメータやアクセスポイント１２に接続している移動端末１３に関する情報などが含まれている。

図８は、本実施の形態のアクセスポイント１２における端末登録確認メッセージの作成手順を示している。アクセスポイント１２は周期的にＭＩＢにアクセスし、自局に接続している移動端末１３を確認する。周期的に処理を行うために、アクセスポイント１２はタイマを具備し、その期限が来る度に処理を実行する。タイマ期限がくるとアクセスポイント１２は、ＭＩＢにアクセスし、自局に接続している全ての移動端末１３の識別子を取得する（ステップＳ３１）。これらの識別子は、アクセスポイント１２が自局に接続している移動端末１３を管理するためのリストである接続端末管理リスト（移動端末の識別子のみが記載されている）と比較され、差分がある場合には接続端末管理リストは更新される。比較の結果により差分があることを確認すると、アクセスポイント１２は、端末登録（削除）要求を作成し、送信する（ステップＳ３４、Ｓ３５）。リストと比較して移動端末１３が増えている場合には、増えた移動端末１３の識別子を設定した端末登録要求メッセージが作成され、減っている場合には、減っている移動端末１３の識別子を設定した端末削除要求メッセージが作成される。図６に示すように、端末削除要求メッセージには、端末登録要求メッセージと同じフィールド構成を有する。なお、複数の差分が生じている場合には、図６に示される端末削除要求メッセージ、端末登録要求メッセージの情報要素を複数結合することによって、まとめて登録（削除）を要求することが可能である。端末登録（削除）要求を送信すると、次回の確認に備えてタイマを起動し、処理を終了する。なお、端末削除要求メッセージは、アクセスポイント１２を中継してＧＷ−ＡＰ１１へ転送されるが、中継を行うアクセスポイント１２は、端末削除要求メッセージ内のホップ数カウンタの値を変更せずに、次のアクセスポイント１２またはＧＷ−ＡＰ１１へ転送する。端末削除要求メッセージを受信したアクセスポイント１２、及び、ＧＷ−ＡＰ１１は、自身の保持する登録端末管理リストから、受信した端末削除要求メッセージに含まれる移動端末の識別子に対応する情報を削除する。アクセスポイント１２、及び、ＧＷ−ＡＰ１１は、登録削除処理が完了すると端末登録削除確認メッセージを作成し、送信する。図６に示すように、端末登録削除確認メッセージは、端末登録確認メッセージと同じフィールド構成を有する。
なお、このようにＭＩＢを使用する方法では、ＭＩＢの情報にのみ基づいて端末の登録処理を行うことが可能である。一般にＭＩＢはアプリケーションレイヤでも利用可能なものであり、よって既存の装置に修正を加えることなくアプリケーションの追加のみで実現可能である。

また、移動端末１３がアクセスポイント１２に帰属したことを認識する方法としては、移動端末１３とアクセスポイント１２との間での帰属処理が終了したことをトリガとし、自局に帰属していた移動端末１３が接続を切断したことを認識する方法としては、移動端末１３とアクセスポイント１２との間での切断処理が完了したことをトリガとする方法も可能である。この場合は、レイヤ２で端末登録確認メッセージ、端末削除要求メッセージを作成し、送信する必要がある。このような方法を用いてメッセージを作成する際には、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で定義されているActionフレームを用いることが可能である。なお、メッセージの作成方法、中継方法、処理方法などは上記のＭＩＢを使用する方法と共通であり、上述の通りである。

以上のようにしてＧＷ−ＡＰ１１に登録された各移動端末１３とそのホップ数の情報は、例えば下記のように用いられる。すなわち、図１の構成において、ＧＷ−ＡＰ１１は、登録端末管理リスト（図７）に登録されたホップ数の情報から、移動端末１３ａのホップ数が１、移動端末１３ｂのホップ数が２であることを認識する。すなわち、移動端末１３ｂが移動端末１３ａより遠方にあると認識するため、移動端末１３ｂ宛のトラフィックに高い優先度を与えることによって、転送時間を低減するように制御を行う。この制御方法としては、ＧＷ−ＡＰ１１は二つのキューを具備し、それぞれのキューをホップ数１及びホップ数２に対応づける。ＧＷ−ＡＰ１１に有線ネットワーク１０から入力されたトラフィックは宛先（ホップ数）に応じてキューに格納される。ＧＷ−ＡＰ１１は、それぞれのキューについて独立したキャリアセンス機能を具備し、キャリアセンス処理に使用するパラメータ（アクセスパラメータ）をキュー間で差別化することによって、優先度の高いキューが送信権を獲得しやすいように設定する。これにより、ホップ数の多い移動端末宛のトラフィックがより早く送信されることになり、リアルタイム性の高いトラフィックの品質を改善することができる。このとき、さらに一ホップ先にもアクセスポイント１２がある場合には、当該アクセスポイント１２に接続する移動端末１３のホップ数については、ＧＷ−ＡＰ１１は３と認識し、アクセスポイント１２ａは２と認識する。ＧＷ−ＡＰ１１は当該移動端末１３を宛先とする無線パケットについては、優先度の高いキューに格納して優先的に送信を行う。同様にアクセスポイント１２ａにおいても、ホップ数に応じたキューを保持しており、ホップ数が多い無線パケットは、優先度の高いキューに格納して優先的に送信を行うことになる。このようにＧＷ−ＡＰ１１からより遠方にいる移動端末１３の無線パケットは次々に優先的に送信されることになるため、転送時間が小さくなる。

本実施の形態によれば、各アクセスポイント１２及びＧＷ−ＡＰ１１において各移動端末の識別子、次に転送すべきアクセスポイント、および、ホップ数のみが記載された登録端末管理リストを作成／管理することによって、当該アクセスポイント１２、ＧＷ−ＡＰ１１を介して有線ネットワーク１０にアクセスする全ての移動端末１３のマルチホップ数を管理することができる。この登録端末管理リストを作成するためには、移動端末１３が接続要求したアクセスポイント１２は、移動端末１３の接続を認識すると、自局がＧＷ−ＡＰ１１に対して無線パケットを送信する際に直接無線パケットを送信する宛先となるアクセスポイント１２に対してのみ、端末の登録を要求するメッセージを送信するため、ネットワーク上のトラフィックが過度に増加することを抑制する。また、各アクセスポイント１２、及び、ＧＷ−ＡＰ１１に各移動端末１３のホップ数を通知する手段として、通常のデータフレームを使用し、従来のマルチホップ転送と同様の手順を用いているるため、従来の無線パケットの転送プロトコルを修正する必要がなく、かつ、全てのノードにレイヤ３のルーティングプロトコルを実装させる必要もない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、アクセスポイント１２において、図４、図５、及び、図８に示す処理を実行する手段、ならびに、ＧＷ−ＡＰ１１において、図８に示す処理を実行する手段は、専用のハードウェア（例えば、ワイヤードロジック等）により実現されるものであってもよく、また、メモリおよびＣＰＵ（中央処理装置）により構成され、プログラムをメモリからロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。また、アクセスポイント１２において、図４、図５、及び、図８に示す処理を実行する手段、ならびに、ＧＷ−ＡＰ１１において、図８に示す処理を実行する手段を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、必要な処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの（伝送媒体ないしは伝送波）、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

本発明の一実施の形態による無線通信システムの構成例を示す図である。 同実施の形態による無線通信システムの各ノード間で交換されるメッセージのフローを示す図である。 同実施の形態による無線通信システムに用いられるＷＤＳフレームの構成を示す図である。 同実施の形態による接続要求先アクセスポイントの処理手順を示す図である。 同実施の形態による中継アクセスポイント及びＧＷ−ＡＰの処理手順を示す図である。 同実施の形態によるアクセスポイント及びＧＷ−ＡＰに用いられるメッセージを示す図である。 同実施の形態によるＧＷ−ＡＰが管理する登録端末管理リストを示す図である。 同実施の形態によるアクセスポイントにおける端末登録確認メッセージの作成手順を示す図である。 従来の無線パケット通信装置の構成例を示す図である。

符号の説明

１０…有線ネットワーク
１１…ＧＷ−ＡＰ
１２ａ…アクセスポイント（アクセスポイントＡ）
１２ｂ…アクセスポイント（アクセスポイントＢ）
１３ａ…移動端末（移動端末Ａ）
１３ｂ…移動端末（移動端末Ｂ）

Claims (8)

1. 複数の基地局間で無線パケットを送受信する無線パケット通信システムにおいて、
   各前記基地局は、
   移動端末が自局に帰属したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子、及び、当該移動端末と自局との間で中継処理を行う前記基地局の数であるホップ数を計測するために使用するホップ数カウンタの情報を設定した端末登録要求メッセージを送信する送信手段を備え、
   移動端末が帰属した前記基地局から、有線ネットワークと接続される前記基地局であるゲートウェイアクセスポイントへの中継局となる前記基地局は、
   自局を経由して前記有線ネットワークにアクセスする各移動端末についてのホップ数の情報を含む登録端末管理リストを記憶する記憶手段と、
   他の前記基地局から前記端末登録要求メッセージを受信した場合に、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込むリスト管理手段と、
   自局の前記リスト管理手段が受信した端末登録要求メッセージに含まれるホップ数カウンタの値を１増加して転送する転送手段と、
   それぞれの移動端末を宛先とする無線パケットの優先制御を、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストにより示される当該移動端末のホップ数に基づいて行う優先制御手段とを備え、
   前記ゲートウェイアクセスポイントは、
   自局を経由して前記有線ネットワークにアクセスする各移動端末についてのホップ数の情報を含む登録端末管理リストを記憶する記憶手段と、
   他の前記基地局から前記端末登録要求メッセージを受信した場合に、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込むリスト管理手段と、
   それぞれの移動端末を宛先とする無線パケットの優先制御を、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストにより示される当該移動端末のホップ数に基づいて行う優先制御手段とを備える、
   ことを特徴とする無線パケット通信システム。
2. 各前記基地局の送信手段は、自局に帰属していた移動端末が接続を切断したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子を設定した端末削除要求メッセージを送信し、
   中継局となる前記基地局のリスト管理手段は、他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信した場合に、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除し、
   中継局となる前記基地局の転送手段は、自局の備える前記リスト管理手段の受信した端末削除要求メッセージを転送し、
   前記ゲートウェイアクセスポイントのリスト管理手段は、他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信した場合に、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線パケット通信システム。
3. 前記基地局は、
   自局に帰属している移動端末の識別子の情報を少なくとも含んだ、自局の運用に関するパラメータを記憶するデータベースを具備し、
   前記基地局の送信手段は、
   前記データベースに定期的にアクセスして、前回のアクセス時とのパラメータの比較を行うことにより自局に帰属する移動端末の増減を認識し、移動端末が増えている場合にはその移動端末についての端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末が減っている場合にはその移動端末についての端末削除要求メッセージを作成して送信する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線パケット通信システム。
4. 前記基地局の送信手段は、
   移動端末との接続処理が完了したことを認識したことをトリガとして端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末との切断処理が完了したことをトリガとして端末削除要求メッセージを作成して送信する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の無線パケット通信システム。
5. 複数の基地局間で無線パケットを送受信する無線パケット通信システムに用いられる無線パケット通信方法において、
   移動端末が帰属した前記基地局から、有線ネットワークと接続される前記基地局であるゲートウェイアクセスポイントへの中継局となる前記基地局、及び、前記ゲートウェイアクセスポイントは、
   自局を経由して前記有線ネットワークにアクセスする各移動端末について、当該移動端末と自局との間で中継処理を行う前記基地局の数であるホップ数の情報を含む登録端末管理リストを記憶する記憶手段を有しており、
   各前記基地局が、
   移動端末が自局に帰属したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子、及び、自局までのホップ数を計測するために使用するホップ数カウンタの情報を設定した端末登録要求メッセージを送信し、
   中継局となる前記基地局が、
   他の基地局から前記端末登録要求メッセージを受信し、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込み、
   受信した端末登録要求メッセージに含まれるホップ数カウンタの値を１増加して転送し、
   前記ゲートウェイアクセスポイントが、
   他の基地局から前記端末登録要求メッセージを受信し、当該端末登録要求メッセージに設定されている移動端末の識別子及びホップ数カウンタの情報と、当該端末登録要求メッセージを自局へ直接転送した前記他の基地局の識別子の情報とを関連付けて、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストに書き込む一方、
   前記ゲートウェイアクセスポイント及び中継局となる前記基地局が、
   それぞれの移動端末を宛先とする無線パケットの優先制御を、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストにより示される当該移動端末のホップ数に基づいて行う、
   ことを特徴とする無線パケット通信方法。
6. 各前記基地局は、自局に帰属していた移動端末が接続を切断したことを認識した場合に、当該移動端末の識別子を設定した端末削除要求メッセージを送信し、
   中継局となる前記基地局は、
   他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信し、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除し、
   受信した端末削除要求メッセージを転送し、
   前記ゲートウェイアクセスポイントは、
   他の前記基地局から前記端末削除要求メッセージを受信し、自局の備える前記記憶手段内の登録端末管理リストから、当該端末削除要求メッセージに設定されている移動端末の識別子に対応する情報を削除する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の無線パケット通信方法。
7. 前記基地局は、
   自局に帰属している移動端末の識別子の情報を少なくとも含んだ、自局の運用に関するパラメータを記憶するデータベースを具備しており、
   前記データベースに定期的にアクセスして、前回のアクセス時とのパラメータの比較を行うことにより自局に帰属する移動端末の増減を認識し、移動端末が増えている場合にはその移動端末についての端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末が減っている場合にはその移動端末についての端末削除要求メッセージを作成して送信する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線パケット通信方法。
8. 前記基地局の送信手段は、
   移動端末との接続処理が完了したことを認識したことをトリガとして端末登録要求メッセージを作成して送信し、移動端末との切断処理が完了したことをトリガとして端末削除要求メッセージを作成して送信する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の無線パケット通信方法。
   

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