JP2007336347A - 無線ネットワークにおける通信回復方法 - Google Patents

Abstract

【課題】既存のネットワークａの通信エリアと重複する通信エリアを有する別のネットワークｂが設けられるときに、ネットワークａ内で通信していた親機と子機との間の通信障害が生じ、通信不能になる。
【解決手段】子機４のチャネルを従前使用していたチャネルから電波干渉を生じないチャネルであるチャネルに変更して、親機１と子機４との間の通信を回復する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線ネットワークにおける通信回復方法に関するものであり、特に、子機が別のネットワークとの電波干渉により通信できなくなった場合に親機との通信を回復させる方法に関する。

従来の無線ＬＡＮなどの無線ネットワークは、スター形ネットワークで構成されている。図７はスター形ネットワークａの構成図である。１が親機、２乃至４は子機である。破線は親機１が子機２〜４と通信可能エリアＡを示す。親機１と複数の子機２〜４との通信は、一般的に単一チャネル(例えばチャネルＣＨ１)で行われている。図において、親機１と子機２〜４をつなぐ線のチャネルＣＨ１は、親機１と子機２〜４との通信がチャネルＣＨ１で行われることを示す。親機１は通信可能エリアＡ内に存在する複数の子機２〜４と単一のチャネルで時分割で通信を行っている。無線ＬＡＮでは親機からは識別子SSID（Service Set Identifier）（無線ＬＡＮのグループを識別する識別子）を有するビーコンが送信され、無線ＬＡＮのグループを識別している。通信可能エリア内では、子機は親機のビーコンに同期して通信しているために電波の干渉はない。なお、ビーコンについては後で説明する。

図８は、図７において、ネットワークａに対して新たに別のネットワークｂが配置された図である。図８において前記図７で用いられたのと同一の符号を用いる。先に設置されている第１の親機１がチャネルＣＨ１を使って前記エリアＡに配置されている子機２〜４と通信しているときに、エリアＡに重複して、チャネルＣＨ１を使う通信可能エリアＢを持つ別の第２の親機１′が設けられた場合、子機４とネットワークｂが干渉し、子機４は親機１と通信できなくなる。

このような場合、それぞれのネットワーク管理者は、図９で示すように親機１が使うチャネルを親機１′と相互干渉を起こさない別のチャネルに設定しなおす必要があった。

従来の技術においては、図９のように、ネットワークｂではチャネル１を維持し、ネットワークａではチャネルをチャネル２に変更して、ネットワーク同士の相互干渉を回避するという手法をとるのが一般的であった。カバーエリアが狭い無線ＬＡＮ方式の場合、相互に干渉する親機が隣接して設置される事例は少ないので、このように構成することができる。

しかし、カバーエリアが広範囲に及び、エリアＡ内に多数の子機を設置して無線ネットワークａ（符号Ａはネットワーク及びその通信可能エリアを意味する）を運用する場合は事情が異なる。このような無線ネットワークａを設け、その後、同カバーエリアＡと重複して、これと相互干渉する別のネットワークｂ（符号Ｂは通信可能エリアをも意味するとする）を設置する場合、親機が管理する全子機を常に同一チャネルで運用することは不可能である。

このような干渉を回避できるチャネルを利用するためにデータを転送する前に、周囲の電波状態をスキャンして空チャネルかどうかを判断する方法がＣＣＡ法（Clear channel Assessment）として公知である（非特許文献１）。
しかし、空チャネルが存在しない場合には、この手法は有効ではない。

Agilent technologies：Aug 19, 2002、5988-5411JA、0000-00DEP

本発明の目的は、既存のネットワークａの通信エリアと重複する通信エリアを有する別のネットワークｂが設けられるときに、ネットワークａ内で通信していた親機と子機との間の通信障害を簡単な手段で回復することである。

本発明は、図８において新たに設けられたネットワークｂの親機１′の電波干渉が原因で、通信不能になった子機４自身が電波干渉のないチャネルを見つけ、親機１との通信を回復するための方法を提供するものである。本発明によれば、子機４のチャネルをチャネル１から電波干渉のないチャネルであるチャネル２に変更することにより簡単に親機１と子機４との間の通信を回復できる。なお、子機２，３及び、新ネットワークｂ内ではチャネル１はそのまま維持し、子機２，３は従来技術ではチャネル２に変更していたが、この変更は行わない。
周囲の電波条件の悪化のために子機４と親機１との通信が途絶えた場合、子機４はそれまで使っていたチャネルを、チャネル１からチャネル２に変更し、親機１との通信を回復するようにする。

本発明の第１の態様は、一つの無線ネットワークの親機と子機が１つのチャネルを使って通信を行っている間に、前記子機が前記親機と通信できなくなる場合に、前記子機が通信不能を検知するステップと、前記子機が、前記１つの無線ネットワークの前記１つのチャネルとは別の空チャネルを探すステップと、前記子機がチャネルを前記空チャネルに変更するステップと、親機と通信を再開するステップとからなる無線ネットワークにおける通信回復方法である。
本発明の第２の態様は、子機が新しいチャネルでビーコンを待つことにより、前記別の空チャネルを探すことを特徴とする第１の態様の通信回復方法である。
本発明の第３の態様は、子機が新しいチャネルでビーコンがあることを確認して、親機に応答を返し、親機と通信を再開することを特徴とする第１の態様の通信回復方法である。
本発明の第４の態様は、子機が親機と通信できなくなる場合は、別のネットワークの電波干渉による場合であることを特徴とする第１の態様の通信回復方法である。

それぞれの子機が設置された周囲の電波状態に応じて親機との通信チャネルを動的に選択することが出来るので、カバーするエリアが広い無線ネットワークにおいても、最適な通信品質を維持することが可能である。又、子機自身が最適なチャネルを選択するために、ネットワークの管理が簡素化できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、図８と同様なネットワークａ、ｂと親機・子機との関係を表す概略図である。なお、図において図８で用いたのと同じ符号を用いる。
初めに、ネットワークａでは親機１と子機２〜４がチャネル１で通信を行っている。図におけるＣｈ１はチャネル１を示す。
次に、ネットワークｂの通信可能エリアとネットワークａの通信可能エリアが通信エリアＣ（斜線部分）で重複するようになったために、子機４と親機１の通信のスループットが所定値以下に低下する、又は、子機４が親機１と通信できない状態になる。この場合、親機１と子機２，３はチャネル１で以前と同じ状態で通信を継続することができる。しかし、親機１は子機４との通信品質が所定値以下になる、又は、親機１は子機４からの応答を受けることなく、子機４を見失った状態になり、子機４も親機１からの信号を受信することが出来なくなる。

前記の通り、無線ＬＡＮにおいては通信接続を容易にするため、親機１側でネットワーク識別子SSID を含んだビーコン信号を周囲に定期的に発信している。ビーコンはタイミング信号であり、通常１秒間に10回程度の頻度で発信されている。この頻度はネットワークの構成、通信頻度等から設計的に決められるもので、３０分に１回でもよい。子機４は親機１から発信されているビーコンを受信し、自分の周囲にどのようなネットワークがあるのかを前記識別子（SSID）を使って識別し、自分の接続するネットワークａと親機１を確認する。

ビーコンはチャネルと１対１に対応し、チャネル毎に決まった間隔で発信する。このビーコンによって、子機４は親機１からコマンドが送られるタイミングを予測でき、コマンドの受信待ち受けの間に不要な電力消費を抑圧することができる。図２にビーコンの一例を示す。この例では３チャネルとした（何チャネルにするかは設計により決められる）。（１）はチャネル１のビーコンであり、（２）はチャネル２のビーコンであり、（３）はチャネル３のビーコンである。チャネル２はチャネル１からΔｔ遅れて発信されている。又、チャネル３はチャネル２からΔｔ遅れて発信されている。親機１と子機４の間の通信はビーコンが出ている間に行われる。

子機４の回復手順について
次に、この子機４の回復の手順を説明する。
図３は子機４の回復処理のメインのフローチャートである。ｓ１は例えば子機４と親機１がチャネル１で通信している間に子機４が親機１との通信が出来なくなることを検出するステップである。通信が出来る場合は（Ｎ）、通常の処理を行うことになる(ｓ３)。通信できなくなることを検出すると（Ｙ）、子機４は回復処理を行う（ｓ２）。

図４は子機４側の回復モードにおける処理ｓ２のサブルーチンである。図中αは親機１から送られてくるビーコン、βは子機４から親機１への応答である。サブルーチンｓ２が開始されると（Ｓ）、子機４は全てのチャネルの電波受信状況を所定時間チェックして適切な電波干渉のないチャネル（例えばチャネル２）を選択する(ｓ２１)。その後、新たなチャネル（チャネル２）に移動してｓ２２、新しいチャネルで親機１からのビーコンαを待つ（ｓ２３）。次のステップｓ２４において、ビーコンαがあるかどうかを判断する。ビーコンαが無い場合は、ステップＳ２３に戻り、新しいビーコンαを待ち（ｓ２３）、ビーコンαがある場合は親機１に応答βを返し（ｓ２５）、チャネル２で通信を再開できたら、サブルーチンを終了する（Ｅ）。以上が、子機４側の回復処理である。

次に親機側の回復処理について説明する。
親機１は特定の子機（例えば子機４）にコマンドを送出した後で、その子機４から応答が無い場合、子機４側で回復を試行していると判断して、親機１側の通信回復を試みる。

親機１の回復手順について
図５は親機１の回復処理のメインのフローチャートである。ｓ５は親機１が子機４との通信が出来なくなることを検出するステップである。通信できる場合は（Ｎ）、通常の処理を行うことになる(ｓ７)。しかし、通信できなくなったことを検出すると（Ｙ）、親機１は子機４が回復モードに入ったと判断して回復処理を行う（ｓ６）。

図６は親機１の回復処理ｓ６のサブルーチンである。サブルーチンｓ６が開始されると（Ｓ）、最初に親機１は子機４を探すために現在使っているチャネル１以外のビーコンαを順次送出する（ｓ３１）。次に、子機４の応答βをチェックする（ｓ３２）。子機４の応答βが有るか無いかをチェックし（ｓ３３）、子機４の応答が無い場合（Ｎ）、次のチャネルに切換える（ｓ３４）。続いて次のチャネルのビーコンαを送出するステップ（ｓ３１）に戻る。子機４の応答がある場合（Ｙ）はその応答のあったチャネル（例えばチャネル２）を記録し、以降は子機４とはチャネル２を使って通信を再開し、サブルーチンを終了する。なお、他の子機はチャネル１で通信を継続する。

子機４はチャネルを変更した後で、定期的に元の優先順位の高いチャネルの電波環境を検査し、電波環境が改善されている場合には、元のチャネルに復帰することができる。元のチャネルに復帰すると、親機１の負担が軽減され、チャネルの使用効率も改善される。

上記ビーコンにより、親機はチャネル制御を時分割的にスケジューリングすることができる。

このために、例えば、次のような制御を行うことができる。親機１は、チャネル１で子機２に対して温度測定リクエストを行い、そのΔｔ後に、子機４に対してチャネル２で消灯コマンドを送ることが可能になる。消灯コマンドを受信すると子機４は直ちに照明を消し、正常応答（Ａｃｋ）を親機１に返す。その後、子機２は温度測定を行い、次のチャネル１のビーコンのタイミングに測定データを親機１に返送する。この間、子機３は何も行わない。
このような処理をビーコンのタイミングに同期して行うことができる。

近年、無線ＬＡＮが多くの分野で使用されるようになってきており、通信エリアの重複が頻繁に起こる状況になっている。親機と子機の関係が、ツリー構造として２階層、３階層になった場合でも、上位のノードと下位のノードとの間で、本発明の方法を応用できる。つまり、広範囲に亘って設置されたツリーネットワークのそれぞれのノードが、周囲の電波状況を検査し、最適な状態で親機との通信を回復・維持することができる。本発明によれば、簡単な方法で電波干渉の問題を解決できるので、本発明の利用の可能性は極めて高い。

スター形ネットワークａの通信エリアと別のスター形ネットワークの通信エリアが重複していることを示す図である。 無線ネットワークシステムにおけるビーコン信号のチャネル別タイムチャートを示す。 子機における通信回復のフローチャートである。 子機における回復処理のサブルーチンである。 親機における通信回復のフローチャートである。 親機における回復処理のサブルーチンである。 スター形ネットワークにおける親機、子機の関係を示す図である。 従来のスター形ネットワークａの通信エリアと別のスター形ネットワークの通信エリアが重複していることを示す図である。 図８において、ネットワークｂでチャネルをチャネル１に維持し、ネットワークａでチャネルをチャネル２に変更したことを示す図である。

符号の説明

１，１′ 親機
２−４ 子機
Ａ，Ｂ ネットワークの通信可能エリア
Ｃ ２つのネットワークの通信可能エリアが重複するエリア

Claims (4)

1. 無線ネットワークの親機と子機が第１のチャネルを使って通信を行っている間に、通信障害が生じた場合に、
   前記子機が通信障害を検知するステップと、
   前記子機が前記無線ネットワークの前記第１のチャネルとは別の第２のチャネルを探すステップと、
   前記子機がチャネルを前記第２のチャネルに変更するステップと、
   前記子機が前記親機と通信を再開するステップと
   からなる無線ネットワークにおける通信回復方法。
2. 前記子機が前記第２のチャネルで前記親機のビーコンを待つことにより、前記第２のチャネルを探す請求項１に記載の通信回復方法。
3. 前記子機が前記第２のチャネルで前記親機のビーコンを確認して、前記第２のチャネルで前記親機に応答を返し、前記親機と通信を再開する請求項１に記載の通信回復方法。
4. 前記第２のチャネルは、別のネットワークによる電波干渉が生じないチャネルであることを特徴とする請求項１記載の通信回復方法。

Images