JP2014192899A - 無線ローカルエリアネットワークにおける輻輳の軽減 - Google Patents
無線ローカルエリアネットワークにおける輻輳の軽減 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014192899A JP2014192899A JP2014062165A JP2014062165A JP2014192899A JP 2014192899 A JP2014192899 A JP 2014192899A JP 2014062165 A JP2014062165 A JP 2014062165A JP 2014062165 A JP2014062165 A JP 2014062165A JP 2014192899 A JP2014192899 A JP 2014192899A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- terminal
- access point
- client
- wlan
- association
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 10
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 8
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 5
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 101100172132 Mus musculus Eif3a gene Proteins 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 3
- 238000000060 site-specific infrared dichroism spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000006855 networking Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 101100113067 Rattus norvegicus Cfi gene Proteins 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
- H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
- H04W28/0289—Congestion control
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
- H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
- H04W28/0252—Traffic management, e.g. flow control or congestion control per individual bearer or channel
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L47/00—Traffic control in data switching networks
- H04L47/10—Flow control; Congestion control
- H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
- H04L47/122—Avoiding congestion; Recovering from congestion by diverting traffic away from congested entities
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W28/00—Network traffic management; Network resource management
- H04W28/02—Traffic management, e.g. flow control or congestion control
- H04W28/0284—Traffic management, e.g. flow control or congestion control detecting congestion or overload during communication
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
- H04W48/02—Access restriction performed under specific conditions
- H04W48/06—Access restriction performed under specific conditions based on traffic conditions
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W48/00—Access restriction; Network selection; Access point selection
- H04W48/20—Selecting an access point
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
- H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
- H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
【課題】 無線端末(10、11、12)とアクセスポイント(20、21、22)とを有するWLANのために用いられるトラフィック輻輳推定方法を提供する。
【解決手段】 特定のアクセスポイントの無線チャネルがどれだけビジーかの測定、及び特定の無線リンクかに起因する単一のユーザ送信レートに基づき、関連付け指標が導出される。そして、中央関連付けサーバ(30)は、無線リンクを開始する端末(10、11、12)に、関連付けられるべき最適アクセスポイント(20、21、22)を知らせる。中央関連付けサーバ(30)は、各クライアントの潜在的達成可能データレートを最大化することを目的とする。クライアントの関連付けパターンの知的な管理により、クライアントのQoEが向上し、ネットワークの輻輳問題が緩和される。
【選択図】 図4
【解決手段】 特定のアクセスポイントの無線チャネルがどれだけビジーかの測定、及び特定の無線リンクかに起因する単一のユーザ送信レートに基づき、関連付け指標が導出される。そして、中央関連付けサーバ(30)は、無線リンクを開始する端末(10、11、12)に、関連付けられるべき最適アクセスポイント(20、21、22)を知らせる。中央関連付けサーバ(30)は、各クライアントの潜在的達成可能データレートを最大化することを目的とする。クライアントの関連付けパターンの知的な管理により、クライアントのQoEが向上し、ネットワークの輻輳問題が緩和される。
【選択図】 図4
Description
本発明は、無線ローカルエリアネットワーク又はWLANに関し、より詳細には、IEEE802.11標準に従って動作可能なWLANに関する。
1997年に最初にIEEE802.11標準が導入されて以来、WLANは、家庭、職場、空港及び他の公共の場で、無線装置がインターネット又は企業イントラネットにアクセスする方法として、広く存在するようになった。IEEE802.11標準群はWLANにのみ適用可能な標準ではないが、卓越した標準である。したがって、本願明細書の残りの部分では、用語「WLAN」は、類似品で動作する無線ネットワークを定める他の標準を除外することなく、主にIEEE802.11を表すものと理解される。IEEE802.11は、Wi−Fi(登録商標)として一般に知られている。Wi−Fiは、Wi-Fi allianceの登録商標であり、「IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)802.11標準に基づくWLAN(wireless local area network)製品」としてWi−Fiを定める。
基本的に2種類のWLANトポロジがある。つまり、無線装置が中央アクセスポイント又は有線ネットワークとの接続を有しないで互いに通信するアドホックネットワーク、及び広帯域インターネットのようなバックホール(有線)ネットワークに接続される所謂アクセスポイント(AP)がAPとの無線通信において多数の無線装置に対してブリッジを提供する(記載される本発明により関連のある)インフラ無線ネットワークである。したがって、APは、無線セルラ電話システムにおける基地局に最も近い。APにより提供されるカバレッジエリアは、「ホットスポット」と称される。各ホットスポットは、通常、数10メートルの大きさしか有しないが、複数の地理的に重なり合うAPを用いることにより、より広い領域がカバーできる。したがって、ホットスポットはセルと考えられても良く、WLANはSCN(Small Cell Network)を形成(又はそれに貢献)しても良い。セルラ電話システムと同様、あるAPから別のAPへのモバイル装置のハンドオーバは、無線装置がAP間を移動するときに起こり得る。
無線装置(「クライアント」又は「端末」とも呼ばれる)は、WLAN周波数で及び適用可能なWi−Fi標準に従って無線通信可能な通信機を備えた、ラップトップコンピュータ、タブレット、スマートフォン又は他のポータブル装置、並びにプリンタのような周辺装置であっても良い。上述のクライアント装置のうちの少なくとも幾つかは、Wi−Fi以外の他の無線アクセス技術(RAT)、特に3G又はLTEのような無線セルラ技術に従って無線通信の可能な複数RAT装置である。
APは、無線ルータの形式であってもよく、別の装置、例えばLTE無線セルラシステムで用いられるHeMB(Home eNB)内に組み込まれても良い。所与の領域又はビル内の複数のAPが同じ有線ネットワークに接続される場合、これは分配システムと呼ばれる。APは、バックホールネットワークへの接続が無線である従来のAPとは異なる適切に装備されたスマートフォンにより提供されても良い。
WLANは、特にセルラ無線カバレッジがまばらな屋内で、カバレッジ及び/又はデータスループットの点で複数RAT装置による無線通信のための好適な選択肢であるにもかかわらず、Wi−Fi機能を備えた装置が増えるにつれ、WLANは次第に混雑してきている。
図1に示すように、IEEE802.11標準は、標準的なISO7層モデルのデータリンク層及び物理層に関連する。
物理層(PHY)は、(802.11b、802.11g、802.11n等のような)特定の標準に依存し、地理的領域にも依存し得る。通常、2つの動作周波数帯、つまり2.4GHz及び5GHzがある。各周波数帯は、それぞれ、サブチャネルとも呼ばれる、多数の部分的に重なり合いチャネル(例えば、それぞれ22MHz幅の14個のチャネル)に分割される。常に、APは、自身に接続された全ての無線装置との自身のデータトラフィックのために、一方又は両方の周波数帯の各々で、これらのチャネルのうちの1つのみを用いる。APは、クライアントが範囲内のAPを検出するためにスキャンするビーコン信号も送信する。
データは、それぞれ送信元及び宛先IPアドレスを含むEthernet(登録商標)フレームフォーマットに従うパケットの形式で無線送信される。無線リンクに渡るデータレートを最大化するために、自動レートアルゴリズムが用いられる。
利用可能なチャネルのうち3つのみが完全に非重複であるが、これは、種々のAPが、異なるチャネルに設定されていることにより、余分な相互干渉を有しないで所与の地理的領域内に配置できるようにする。他方で、APの全ての無線装置のために同じチャネルを使用することで、クライアントによる同時アクセス(衝突)の可能性を生じる。
データリンク層は、2つのサブレイヤ、つまりLLC(Logical Link Control)及びMAC(Media Access Control)を有する。LLCは、他のIEEE802.11ネットワークのような同じ標準に基づき、有線ネットワークとのインタフェースを容易にする。
WLANのMAC層は、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)メカニズムを用いて、異なるクライアントによる無線媒体へのアクセスを扱う。これは、媒体へのアクセスを保留することにより衝突を回避するために用いられる「listen before talk」方式である。例えば、データを送信することを望む装置は、先ず、無線範囲内で別の装置がチャネルで送信しているか否かを決定するために、所定時間量の間、そのチャネルを傾聴しなければならない。チャネルが「アイドル」であると検知された場合、装置は、自身の送信処理を開始できる。チャネルが「ビジー」であると検知された場合、装置は、自身の送信をランダムな時間期間の間延期する。衝突を回避するために、クライアント装置は、各フレームの後のランダムなバックオフ時間を用いて、チャネルを獲得している第1の送信機で、送信すべきときを決定する。これは、競合ベースの媒体アクセスメカニズムと呼ばれる。各装置の生成されるバックオフ時間は、1から競合枠(contention window:CW)の間である。CWの規定サイズは、クライアントがAPに関連するとき、競合構成の一部として設定される。送信要求(request to send:RTS)/送信消去(clear to send:CTS)は、RTS閾より大きいフレームの衝突の可能性を低減するために更に用いられる。図2は、RTS/CTSを有するCSMA/CAメカニズムを示す。
競合ベースの媒体アクセスメカニズムは、アップリンク(UL)及びダウンリンク(DL)の両方で採用される。APは、データを送信又は受信できるが同時に送受信はできないことを意味する半二重である。
MAC層の別の任務は、無線装置のAPへの接続を表す、所謂関連付けである。各APは、通常、識別コード(SSID)をブロードキャストし、又は少なくとも識別コードを提供するために問い合わせられ得る。従来、無線装置が範囲内のAPのSSIDを検出すると、無線装置は、信号強度に基づき又はユーザ選択により自身が接続したい又は「関連付けされたい」APを選択し、適切なAPへ要求(Association/Reassociation Request)を送信する。APが要求を受領した場合、APは、Association Responseを送信し、APと無線装置との間に無線リンクが設定される(WLANのセキュリティレベルに依存して必要な認証ステップを含む)。このように、無線装置とAPとの間の無線通信のために「セッション」が開始される。
したがって、従来、無線装置は、関連付けられるべきAPを決定し、この関連づけは、無線リンクが何らかの方法で、例えば無線装置がAPの範囲外へ移動することにより、終了するまで、無線装置とAPとの間のセッションの期間中維持される。これは、別のAPへのハンドオーバを生じる。無線装置は、異なるAPが、無線装置が現在関連しているAPよりも良好な信号強度を提供し得ることを検出する。そして、無線装置は、新しいAPと「再関連付け」される。再関連付けプロセスは、クライアントが前のAPのSSIDを新しいAPに通知することを除き、関連付けと基本的に同じである。新しいAPが前のAPからの異なるチャネルを使用する場合、無線装置は、相応して自身の無線通信機を再調整する必要がある。
図3は、WLANにおける無線装置の状態機械を示す。無線装置について定められる3つの状態、つまり切断、接続、アクティブがある。クライアントがWi−Fiネットワークに入ると、標準的な機器構成では、クライアントは、上述のように最も強い受信信号強度に基づき関連付けされるべきAPを選択する。初期関連付けを完了した後且つサービスセッションを開始する前のクライアントは、接続モードであると考えられる。
SCN(small cell network)の高密度の配置は、急増するデータトラフィックを対処する可能性により、モバイル産業において注目されてきている。殆どのユビキタス広帯域カバレッジ並びにスマートフォン及びポータブル装置の普及は、グローバル基盤の音声を上回るモバイルデータトラフィックをもたらした。将来数年の間に、モバイルデータトラフィックの指数関数的増加が予想される。この発展は、主に、マルチメディアコンテンツの豊富新しいユニークなモバイルアプリケーション(ナビゲーション、ソーシャルネットワーキング、ビデオ電話、等)及びスマートフォン及びUSBドングルを通じた増大するモバイル広帯域の代用により推進されるだろう。実際に、多くの事業者は、カバレッジの向上及びキャパシティブースト目的で、高トラフィックエリア内でSCNの高密度配置を展開している。例えば、Alcatel-Lucent及び米国のサービスプロバイダであるSprintは、2012年8月6日に、高トラフィックエリアにおけるカバレッジを補強するためにAlcatel-LucentのlightRadio(登録商標)Metro Cellを展開することに合意したと発表した。また、O2は、ロンドン2012オリンピックの前にロンドン中心部でフリーWi−Fiサービスを開始した。このWi−Fiサービスは、ユーザのセルラネットワークプロバイダに関係なく全てのユーザに無料である。
一般用語SCNは、(屋内領域まで)拡張カバレッジを提供し(又は既存のマクロセルのホール領域をカバーし)又は高いキャパシティ需要に対応するために、伝統的なマクロセル装置より遙かに小さなBSを展開する思想に基づく無線ネットワーク設計概念の範囲を包含する。スモールセルは、カバレッジ半径20〜150mを目標とし、低電力(0.01〜10W)で放射する。可能な配置シナリオは、開放的又は閉鎖的アクセスを有する公共の屋内及び屋外、住居及び企業環境を含む。この意味で、SCNは、低電力マイクロ、ピコ、及びフェムトセルを有する。これらのSCNは、事業者の管理するSCNとして分類できる。
これに対し、未認可スペクトルを用いて家庭又はオフィス内に配置されるWi−Fi APは、事業者の管理しないSCNを形成すると考えられる。今日、多くの家庭及びオフィス領域で、Wi−Fiアクセスポイントは、広範なサービス及びアプリケーションのために広く使用されている。Wi−Fi機能付きスマートフォン及び消費者電子装置が次第に市場に入ってきているので、Wi−Fiの有効性は伸び続けている。事業者の管理するSCN及びWi−Fi SCNの両方は、それら自身の利点を有する。3G/4Gフェムトセル及びWi−Fiアクセスポイントは、将来共存する可能性が非常に高い。実際に、既に同じ筐体に3G(及び/又は4G)及びWi−Fiアクセス技術を統合したスモールセルアクセス装置が、近年のスモールセル市場に現れている。したがって、消費者及び企業は、両方の技術を利用可能にすることで大きな利益を得る。例えば、これは、ユーザ機器(クライアント)が、異なるRATの中から最適な無線接続を最適に選択し、又は複数のRATに同時接続し、それらからの集約された帯域幅を使用できるようにする。さらに、今日の生活におけるスモールセル配置が高密度化に伴い、クライアントと同じ又は異なるRATを用いる異なるAPとの関連づけを最適にする必要もある。例えば、ロードバランシングは、ユーザ及びトラフィックを利用可能なAPの間でより均一に拡散するために望ましい。
AP間のロードバランシングを達成するための試みがなされているが、これらは、通常、高負荷のAPに更なるコネクションの受付を拒否させる。これは、ユーザに不便を生じてしまう。
OpenFlow(登録商標)は、有線ネットワークにもWLANにも適用可能な1つの技術である。OpenFlow(登録商標)は、各スイッチが自身のためにパケットを送信する方法を決定する代わりに、サ―バが、どこにパケットを送信するかについてのルールを個々のネットワークスイッチに提供することを可能にするプロトコルである。したがって、WLANの環境では、OpenFlowは、多数の共通に接続されたAPの集中型の調整を可能にするが、そうするためにテンプレート又はアプローチを提供しない。OpenFlowは、SDN(Software Defined Networking)と呼ばれる方法の一例である。
現在、マルチモードRATをサポートできる標準的構成のクライアントでは、それらは、家庭又は企業WLANのカバレッジ範囲内に入ると、データトラフィック送信のためにWi−Fi APを自動的に選択する。さらに、クライアントは、通常、ローカルにのみ利用可能な情報を用いて、どのAPと関連付けられるかを選択し、大部分のクライアントは、APを選択する際の主な要因として信号強度を用いる。しかしながら、これは、幾つかのRAT及びAPを他者よりも一層混雑させてしまう。これは、クライアントの経験の質(quality of experience:QoE)を低下させてしまう。例えば、多くのクライアントが会議室に集まるとき、異なるチャネルで動作する複数のAPが利用可能であっても、彼ら全員が同じWi−Fi APを選択するだろう。したがって、この種のシナリオでトラフィック輻輳を緩和しクライアントのQoEを向上するために、クライアントと同じ又は異なるRATを用いる異なるAPとの関連付けを管理する最適化アルゴリズムが必要である。
本開示は、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)及びWLANを制御する方法を提供する。
本発明の第1の態様によると、端末との無線リンクを維持するよう構成されるアクセスポイントと、それぞれ前記アクセスポイントとの無線リンクを開始し、サービスセッション中に前記アクセスポイントに関連付けられるよう構成される端末と、各アクセスポイントに接続される中央関連付けサーバであって、端末とアクセスポイントとの間の無線リンクを介して複数の前記端末から情報を集め、前記の集めた情報に基づき、無線リンクを開始した端末が該端末のサービスセッション中にどのアクセスポイントと関連付けられるべきかを決定し、前記端末が前記無線リンクを開始したアクセスポイントを介して、前記端末に前記アクセスポイントの前記決定を知らせる、よう構成されるサーバと、を有する無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)が提供される。
ここで、用語「端末」は、他のRATのような装置の他の機能に無関係に、WLANにおいてクライアント又は局として動作可能な任意の無線端末を表す。用語「クライアント」、「無線装置」及び「端末」は、文脈上特に断りのない限り、同義的に用いられる。
望ましくは、前記端末は、アクセスポイントとの無線リンクを開始した後に、該アクセスポイントにセッション要求を送信するよう構成され、前記中央関連付けサーバは、前記セッション要求を検出し、前記セッション要求の検出に応答して前記決定を実行するよう構成される。
望ましくは、端末は、端末とアクセスポイントとの間の無線リンクを介して受信された、中央関連付けサーバからの要求に応答して、(アクセスポイントを通じて)中央関連付けサーバに情報を提供するよう更に構成される。
前記中央関連付けサーバにより端末から集められた前記情報は、少なくとも、前記端末と複数のアクセスポイントの各々との間のチャネル状態の指標と、前記端末と前記端末との無線リンクを維持するアクセスポイントとの間の無線リンクにおける輻輳の指標と、を含み得る。
ここで、「チャネル状態」は、信号強度(RSSI)、及び/又は信号対雑音比(SNR)を含み得る。
望ましくは、各端末は、前記無線リンク上のパケットの前記アクセスポイントへ及び前記アクセスポイントからのラウンドトリップ時間(RTT)を測定し、前記ラウンドトリップ時間の平均を前記中央関連付けサーバに前記輻輳の指標として提供するよう構成される。
前記中央関連付けサーバは、前記アクセスポイントに関して前記端末から受信した前記チャネル状態の指標から送信レートを導出し、前記送信レートを他の前記端末から受信した前記アクセスポイントに関する輻輳の指標と結合し、前記アクセスポイントに関する前記端末の関連付け指標を形成するよう構成されても良く、前記関連付け指標は、前記端末と前記アクセスポイントとの間の無線リンクの期待データレートを表す。
この場合、望ましくは、セッション要求をアクセスポイントへ送信する各端末について、前記中央関連付けサーバは、複数のアクセスポイントの各々に関して端末の関連付け指標を形成し、選好の順に端末のための候補アクセスポイントのリストを提供するよう、個々の関連付け指標の値により、アクセスポイントを構成し、端末の候補アクセスポイントと他の端末の候補アクセスポイントと比較することにより、端末のサービスセッション中に該端末が関連付けされるべきアクセスポイントを決定する、よう更に構成される。
1より多い端末が所与のアクセスポイントについて同じ選好を有する場合、前記決定は、アクセスポイントに関する各端末の関連付け指標に基づいて行われ得る。
端末は、サービスセッションを維持するために、前記決定で蹴ってされたアクセスポイントにより用いられる無線アクセス技術とは異なる無線アクセス技術を用いて、前記アクセスポイントとの無線リンクを開始しても良い。つまり、本発明の方法は、基本的に、WLAN内の最適APの決定に適用され、端末はLTEのような異なるRATを用いて無線リンクを開始しても良い。
前述のように、WLAN内の端末は、可能な状態、つまり「接続」、「アクティブ」及び「切断」を有する。上述の方法は、望ましくは、クライアントがアクティブモードにいるときではなく、端末が接続モードからアクティブモードに遷移するときに実行され得r。
本発明の第2の態様によると、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を制御する方法であって、前記WLANは、端末との無線リンクを維持するよう構成されるアクセスポイントと、それぞれ前記アクセスポイントとの無線リンクを開始し、サービスセッション中に前記アクセスポイントに関連付けられるよう構成される端末と、を有し、前記方法は、端末とアクセスポイントとの間の無線リンクを介して複数の前記端末から情報を集めるステップと、前記の集めた情報に基づき、無線リンクを開始した端末が該端末のサービスセッション中にどのアクセスポイントと関連付けられるべきかを決定するステップと、前記端末が前記無線リンクを開始したアクセスポイントを介して、前記端末に前記アクセスポイントの前記決定を知らせるステップと、を有する方法が提供される。
本発明の第3の態様によると、WLANのアクセスポイントに接続され、上述の方法を実行することにより中央関連付けサーバを提供するよう設定されるコンピュータが提供される。このような中央関連付けサーバは、企業のWLANを制御するために用いられても良い。
本発明の第4の態様によると、WLANのアクセスポイントに接続されるコンピュータのプロセッサにより実行されると、該コンピュータに上述の方法を実行させるコンピュータ可読コードが提供される。
コードは、1又は複数の非推移的コンピュータ可読記録媒体に格納されても良い。
本発明の第5の態様によると、WLANのアクセスポイントであって、中央関連付けサーバから、所与の端末が関連付けされる別のアクセスポイントを識別する通知を受け付け、該通知を該端末へ転送するよう構成される、アクセスポイントが提供される。
本発明の第6の態様によると、WLAN内のアクセスポイントと無線通信する端末であって、1つのアクセスポイントから、所与の端末が関連付けされる別のアクセスポイントを識別する通知を受け付けるよう構成される、端末が提供される。
したがって、本発明の実施形態は、Wi−Fiに基づく無線ネットワークのために用いられるトラフィック輻輳推定方法を提供できる。特定のAPの無線チャネルがどれくらいビジーかの測定、及び特定の無線リンクによりもたらされる単一のユーザ送信レートに基づき、アクティブなクライアントが関連付けされるべき適切なAPを獲得するのを助けるために中央関連付けサーバにより使用可能な、関連付け基準及び集中型アルゴリズムが提供される。中央関連付けアルゴリズムは、各クライアントの潜在的達成可能データレートを最大化することを目的とする。クライアントの関連付けパターンの知的な管理により、クライアントのQoEが向上し、ネットワークの輻輳問題が緩和される。
単に例として、添付の図面を参照する。
WLANに適用されるOSIモデルを示す。
Wi−Fiで用いられるCSMA/CA技術を示す。
WLAN内の端末(クライアント)の状態機械を示す。
本発明の一実施形態におけるシステムアーキテクチャを示す。
本発明を具現化する方法のステップを示す。
関連付けサーバの機能ブロックを示す。
本発明の一実施形態は、以下にWi−Fiを参照して例として記載される。しかしながら、本発明は、同じ原理で動作する他の種類のWLANにも適用可能であることが理解される。
図4に簡略化した形式を示す本発明の方法は、集中型システムアーキテクチャに基づく。複数のAP20、21、22はWLAN内に配置され、例えば企業内の重なり合うホットスポットを形成する。中央関連付けサーバ30は、例えば広帯域ケーブルによりAPに接続される(実際には、少なくとも1つのネットワークスイッチが、中央関連付けサーバとAPとの間に介入する)。中央関連付けサーバは、例えば企業レベルでWLANを制御する。したがって、異なるWLANは、通常、それぞれ自身の中央関連付けサーバを有する。中央関連付けサーバは、本発明の方法を実行する機能とは別の種々の機能を有しても良い。例えば、中央関連付けサーバは、本発明の範囲外の他のロードバランシング動作を実行しても良い。
中央関連付けサーバ30は、各AP20、21、22とクライアントとの間の無線リンクを通じてクライアント10、11、12から情報を集め、クライアントがサービスセッションを開始すると、各クライアントが関連付けられるべきAPを決定する。図中に示すように、クライアント装置は、ラップトップPC10、タブレットコンピュータ11、又はモバイルハンドセット12を含む種々の種類であっても良い。
各クライアントについて3つの状態、つまり、既に図2に関して言及したように切断、接続、及びアクティブ、が有る。クライアントから集めた情報は、クライアント位置(任意)、信号強度、測定した輻輳指標(後述する)、及びクライアントがセッションを開始している場合にはセッション情報を含む。セッション情報は、特定のクライアントがセッションを開始したいと望むサーバへの一般的な通知/指示、つまりAPへのセッション要求を表す。
本発明の方法は、接続されるクライアントのための初期関連付けポリシを変更しないが、クライアントのサービスセッションの開始時にアクティブなクライアントの関連付けパターンを最適化する。つまり、クライアントがセッション要求を送出した後、クライアントの現在の関連付けパターンがクライアント関連付けサーバにより見直され、提案されたアルゴリズムに基づき、クライアントは該クライアントの現在のサービスセッションを可能にするのに最適なAPにリダイレクトされる。提案されるアルゴリズムにより用いられる最適化の原則は、各クライアントの潜在的達成可能データレートを最大化することにより、データレートにより表されるような個々のクライアントのQoE(Quality of Experience)を向上することである。その結果、企業WLANのシステムスループットは、有意に向上できる。システムスループットは、ネットワーク内の全てのクライアントが潜在的に達成可能なスループットの合計として定めることができる。
図5は、以下に概説する集中型関連付けサーバの視点から高レベルの最適化ステップを示す。
S12:幾つかのクライアントがWLAN内で既にアクティブであると仮定する。中央関連付けサーバは、現在のネットワーク状況、特に個々のAPの負荷に関する知識を得るために、接続されたクライアントから情報を集める。
S14:中央関連付けサーバは、得た情報に基づき、APの輻輳レベルを計算する。
ステップS12、S14は、以下のようにトリガされるある特定のクライアントに関して実行される方法の準備又は予備ステップと考えられる。
S16:クライアントは、WLANに入ると、該クライアントが最大信号強度を受信する(例えば)APに関連付けられる。その後、クライアントは、接続される。接続されたクライアントが該クライアントの関連付けられたAPへセッション要求を送出すると、該要求は、前述のOpenFlow(登録商標)のような技術、つまり複数のルータで動作するソフトウェアによりスイッチのネットワークを通るパケットの経路を決定できるツールを用いて達成できる特定のルーティングポリシを実施することにより、クライアント関連付けサーバにより検出される。
S18:クライアントからの要求の検出は、中央関連付けサーバに、後述のように、各APに対するクライアントの所謂関連付け指標(Association Indicator:AI)を決定させる。
S20:クライアント関連付けサーバは、現在のネットワーク状況に関する自身の知識に基づき、クライアントが関連付けられるのに最適なAPを決定する。これは、クライアントの「関連付けパターン」と呼ばれる。
S22:クライアントの最適な関連付けパターンに関して決定したクライアント関連付けサーバは、その関連付けパターンを自身の最初に関連付けられたAPを通じてクライアントに指示する。
S24:関連付けパターンの指示を受信した後、クライアントは、自身のサービスセッションを可能にするために関連付けられるよう指示されたAPを選択する。次に、クライアントは、何らかの理由で、例えば範囲外に出て行くクライアントにより、又は本発明の範囲外の特定のロードバランシング動作に起因して、セッションが終了するまで、通常の方法で選択されたAPとセッションを実施する。この場合、クライアントは、APと再関連付けしても良い。次に、アルゴリズムは、ステップS16に戻る。
提案の関連付けアルゴリズムでは、以下に留意すべきである。
(i)いかなる既存のクライアントも、新しいクライアントの関連づけの結果として別のAPにハンドオーバされない。いかなるロードバランシング問題も別個の段階で扱われると仮定する。これは、S20で行われる関連付けでAPyの帯域xがクライアントnに割り当てられるとき、APyの帯域x内にいるいかなるアクティブなクライアントも、新しく関連付けられるクライアントnを収容するために、外へ移動しないと考えられることを意味する。新しいクライアントnがAPyの帯域xに参加する結果として、このAPが輻輳になり、アクティブなクライアントが粗悪なQoSに苦しみ得る場合、このAPの輻輳問題を解決するために、特定の他のロードバランシング動作が必要であり得る。
(ii)関連付けアルゴリズムは、クライアントがアクティブモードにいるときではなく、クライアントが接続モードからアクティブモードへ遷移するときに実行される。特定の時間期間中にネットワーク内でこのモード遷移を行うクライアントが存在しない場合、アクティブなクライアントのQoS劣化問題は、別のロードバランシング動作を通じて解決されるべきである。
以下の議論では、互いに近くにあるAPは直交チャネルで動作すると更に仮定する。したがって、システムモデルで考えられる共通チャネルの干渉は存在しない。
以下に、APの輻輳レベルを計算するために中央関連付けサーバにより用いられる時間に基づく輻輳推定アルゴリズムを説明する。
<a>輻輳推定方法
Wi−Fiの媒体アクセス方法を念頭に置くと、同じAPを用いるクライアントが多く存在するほど、各々のクライアントが単位時間当たりに無線チャネルを使用する機会が少なくなる。例えば、チャネルがアイドルであり、クライアントがデータパケットを送信たい場合、合計送信時間量は、パケットサイズ、データレート、制御及び管理シグナリングに依存する。他のアクティブなクライアントが存在しない場合、データパケットは、いかなる他の遅延を有しないで送信されるべきである。チャネルがビジーである場合、同じAPを使用するクライアントの数が増大するので、送信は、他のクライアントのトラフィックにより又は該チャネルの同時使用/獲得の衝突により更に遅れる。
Wi−Fiの媒体アクセス方法を念頭に置くと、同じAPを用いるクライアントが多く存在するほど、各々のクライアントが単位時間当たりに無線チャネルを使用する機会が少なくなる。例えば、チャネルがアイドルであり、クライアントがデータパケットを送信たい場合、合計送信時間量は、パケットサイズ、データレート、制御及び管理シグナリングに依存する。他のアクティブなクライアントが存在しない場合、データパケットは、いかなる他の遅延を有しないで送信されるべきである。チャネルがビジーである場合、同じAPを使用するクライアントの数が増大するので、送信は、他のクライアントのトラフィックにより又は該チャネルの同時使用/獲得の衝突により更に遅れる。
この原理に基づき、APの無線チャネルがどれだけビジーかを測定するために、RTT(round trip time)に基づく輻輳推定アルゴリズムが用いられる。特定のプローブパケットを目標APに送信し受信するRTTの検出は、目標APの無線チャネルにおける輻輳の指標を提供できる。論理的根拠は、RTTは、目標APの全てのアクティブなクライアントのUL及びDLトラフィック並びにプローブパケットの送信に関連する必要なシグナリングにより目標APのチャネルが使用される際の衝突により引き起こされる、プローブパケットの送信及び受信の待ち時間(制御及び管理シグナリング時間、データ伝送時間)を表すので、目標APのチャネルがどれだけビジーかを示すことができる。
本発明の一実施形態は、このプローブ目的で既存のネットワークプローブユーティリティであるPINGを用いる。PINGは、ICMP(Internet Control Message Protocol)エコー要求を目標ホストへ送信し、ICMPエコー応答を待つことにより動作する。タイムスタンプは、エコー要求が生成されるときに追加される。ホストは、要求メッセージで受信した正確なデータを含むエコー応答で、エコー要求に応答する。PINGは、RTTを計算するためにエコー応答のデータ領域内のタイムスタンプを用いる。PINGにより記録されたRTTは、パケットが生成されたときからエコー応答が受信された時までに経過した時間を表す。
輻輳推定アルゴリズムは、以下のように纏められる。
少なくとも1つのアクティブなクライアントを有するAPの場合
1)クライアント関連付けサーバは、目標APa内にいるアクティブなクライアントuに、時間間隔δ1で測定したRTTについての周期的レポートを送信するよう指示する。
2)クライアントuは、時間間隔δ2で目標APaに多数のPINGプローブパケットを送信する。
3)クライアントuは、各PINGプローブパケットのRTTを記録し、RTTを係数Tfで正規化する。ここで、Tfは、APaの最大検出可能RTTであり、プローブパケットiの正規化されたRTTを、tN(i)と表す。
4)RTT測定レポートを送信する各サンプルnで、クライアントuは、平均枠TAに含まれる最後のNA個のプローブサンプルに渡り正規化したRTT値の平均をとり、平均したRTT値tA(n)を送出する。
5)クライアント関連付けサーバは、時間間隔δ1でtA(n)を受信し、最後のδ1期間にわたりトラフィック輻輳指標としてtA(n)を用いる。
6)アクティブなクライアントuが特定の時点で接続又は切断モードに遷移するとき、AP内に他のアクティブなクライアントが残っている場合、クライアント関連付けサーバは、ステップ1〜5を実行するために別のアクティブなクライアントvを選択し、AP内に他のアクティブなクライアントが残っていない場合、以下のカテゴリの手順が適用される。
1)クライアント関連付けサーバは、目標APa内にいるアクティブなクライアントuに、時間間隔δ1で測定したRTTについての周期的レポートを送信するよう指示する。
2)クライアントuは、時間間隔δ2で目標APaに多数のPINGプローブパケットを送信する。
3)クライアントuは、各PINGプローブパケットのRTTを記録し、RTTを係数Tfで正規化する。ここで、Tfは、APaの最大検出可能RTTであり、プローブパケットiの正規化されたRTTを、tN(i)と表す。
4)RTT測定レポートを送信する各サンプルnで、クライアントuは、平均枠TAに含まれる最後のNA個のプローブサンプルに渡り正規化したRTT値の平均をとり、平均したRTT値tA(n)を送出する。
5)クライアント関連付けサーバは、時間間隔δ1でtA(n)を受信し、最後のδ1期間にわたりトラフィック輻輳指標としてtA(n)を用いる。
6)アクティブなクライアントuが特定の時点で接続又は切断モードに遷移するとき、AP内に他のアクティブなクライアントが残っている場合、クライアント関連付けサーバは、ステップ1〜5を実行するために別のアクティブなクライアントvを選択し、AP内に他のアクティブなクライアントが残っていない場合、以下のカテゴリの手順が適用される。
アクティブなクライアントを有しないAPの場合
1)クライアント関連付けサーバは、それらのトラフィック輻輳指標の値をゼロと見なす。
1)クライアント関連付けサーバは、それらのトラフィック輻輳指標の値をゼロと見なす。
上述の手順で留意すべき点は、PINGパケットがモバイル端末の送信バッファ内に存在する時間を最小化するために、望ましくは、PINGテストを実行するために選択されたアクティブなクライアントは少なくともアップリンクトラフィックを有するクライアントであることである。また、アクティブなクライアントがPINGテストを行うよう指示されるとき、関連付けられたAPのIPアドレスに関する情報は、サーバによりクライアントに知らされる必要がある。要求を受信する代わりとして、クライアントは、要求されていない及び/又は周期的にレポートを送信できる。
<b>クライアント関連付けアルゴリズム
(i)関連付け指標
クライアントが接続モードからアクティブモードに遷移するとき、良好なデータレートを経験することが期待できるAPをクライアントのために選択することが望ましい。残念ながら、クライアントがAPと関連付けられるときにどんなデータレートを得ると期待しているかを予測することは非常に困難である。値は、APとクライアントとの間のチャネル状態、自動レートアルゴリズムの観点からのクライアントの能力、電力制御、使用中のアンテナ及び競合構成、帯域幅の観点からのAPの能力、電力、アンテナ、RAT(特に802.11b、g、nのような802.11の変形)及び使用される競合構成、並びにAPの輻輳状態、等のような多数の要因に依存する。これらの要因の各々の影響を推定する代わりに、本発明の一実施形態は、期待データレートに最も影響を与える2つの要因に焦点を当てる。つまり、特定の無線リンクに基づきクライアント及びAPが互いに通信するために用いることができる送信レート、及びAPの無線チャネルの輻輳状態である。
(i)関連付け指標
クライアントが接続モードからアクティブモードに遷移するとき、良好なデータレートを経験することが期待できるAPをクライアントのために選択することが望ましい。残念ながら、クライアントがAPと関連付けられるときにどんなデータレートを得ると期待しているかを予測することは非常に困難である。値は、APとクライアントとの間のチャネル状態、自動レートアルゴリズムの観点からのクライアントの能力、電力制御、使用中のアンテナ及び競合構成、帯域幅の観点からのAPの能力、電力、アンテナ、RAT(特に802.11b、g、nのような802.11の変形)及び使用される競合構成、並びにAPの輻輳状態、等のような多数の要因に依存する。これらの要因の各々の影響を推定する代わりに、本発明の一実施形態は、期待データレートに最も影響を与える2つの要因に焦点を当てる。つまり、特定の無線リンクに基づきクライアント及びAPが互いに通信するために用いることができる送信レート、及びAPの無線チャネルの輻輳状態である。
送信レート及び輻輳状態の影響は、組み合わされて、特定のAPに対するクライアントの関連付け指標を形成する。これは、特定のAPに関連するクライアントの推定された期待データレート(予測データレート)を示し得る。測定基準の背後にある見識は、最高値の関連付け指標を有するAPが、単位時間当たり最も多くのデータをクライアントが送信できるようにし、暫くの間、同じAPを用いる他のクライアントに与える影響を低減できることである。クライアントiとAPaのチャネルxとの間の関連付け指標は、次式のように定められる。
ここで、
は、クライアントiとAPaのチャネルxとの間の送信レート指標を表す。用語「チャネル」は、例えば、2.4GHz乃至5GHz帯の各々の1つのチャネルを表す。したがって、特定のチャネルに関連付けられたAPの1つの動作周波数帯に対して1つのAIがある。
ここで、事前知識は、特定の無線リンクに基づく推定送信レートであると仮定する(例えば、SNRを送信レートにマッピングするテーブルが予め求められる)。また、
は、APaのチャネルxの輻輳指標であり、提案の輻輳推定方法に基づきaxを用いるクライアントj(j≠i)により検出される。したがって、
は、前述のtA(n)に対応する。
留意すべきことに、式(1)に基づく計算は、クライアントとAPとのペアについての推定期待データレートを示すために用いられる。この計算は、予測データレートの点で定量的に正確である必要はない。関連付け指標を計算する目的は、妥当な方法でクライアントの利用可能なAPを順序付けることを助け、クライアントの関連付けられる良好なAPを選択することである。
(ii)関連付けアルゴリズム
関連付け指標に基づき、クライアント側の選好とAP側の選好とを考慮する関連付けアルゴリズムは、1つのAPが1つの動作周波数帯(例えば2.4又は5GHz)を有すると仮定すると、次のように提示される。
関連付け指標に基づき、クライアント側の選好とAP側の選好とを考慮する関連付けアルゴリズムは、1つのAPが1つの動作周波数帯(例えば2.4又は5GHz)を有すると仮定すると、次のように提示される。
クライアント関連付けアルゴリズムは、以下のように纏められる。
ネットワーク内で一度にアクティブになることを要求する1のみのクライアントiが存在する場合、
該クライアントの近隣APのリストに基づき、該クライアントの候補APを見付け、近隣APの各々についてAIを計算し、AIの降順に候補APをランク付けし、そしてクライアントiに最高ランクを有するAPを割り当てる。
該クライアントの近隣APのリストに基づき、該クライアントの候補APを見付け、近隣APの各々についてAIを計算し、AIの降順に候補APをランク付けし、そしてクライアントiに最高ランクを有するAPを割り当てる。
ネットワーク内で一度にアクティブになることを要求する1より多いクライアントが存在する場合、
初期化:
ケース1:関連付けアルゴリズムを実行する第1ラウンド
1)アクティブになることを要求するクライアントを集合Suに記録する。
2)関連付けに進む。
初期化:
ケース1:関連付けアルゴリズムを実行する第1ラウンド
1)アクティブになることを要求するクライアントを集合Suに記録する。
2)関連付けに進む。
ケース2:第1ラウンドではない
1)集合SuをSu ’で更新する。
2)Su=0の場合、現在のラウンドの実行を終了する。
3)Su≠0の場合、関連付けに進む。
1)集合SuをSu ’で更新する。
2)Su=0の場合、現在のラウンドの実行を終了する。
3)Su≠0の場合、関連付けに進む。
関連付け:
クライアントの選好に従ってAPを順序付ける。
クライアントの選好に従ってAPを順序付ける。
APの順序付け:
Su内の各クライアントiについて、
該クライアントの近隣APのリストに基づき該クライアントの候補APを見付け、各APの最新のCI情報に基づき近隣APの各々についてAIを計算し、AIの降順にクライアントの候補APの集合をSAP(ui)として記録する。
Su内の各クライアントiについて、
該クライアントの近隣APのリストに基づき該クライアントの候補APを見付け、各APの最新のCI情報に基づき近隣APの各々についてAIを計算し、AIの降順にクライアントの候補APの集合をSAP(ui)として記録する。
Su≠0の間、
内の各APaについて、
APaが1つのクライアントiにより該クライアントの最良候補APと考えられ、APaが他のクライアントの候補APの集合SAP(uj)(j≠i)に現れない場合、
クライアントiは、関連付けのためにAPaに割り当てられ、クライアントiをSuから削除し、クライアントiの候補AP集合SAP(ui)を削除する。
APaが1つのクライアントiにより該クライアントの最良候補APと考えられ、APaが他のクライアントの候補APの集合SAP(uj)(j≠i)に現れない場合、
クライアントiは、関連付けのためにAPaに割り当てられ、クライアントiをSuから削除し、クライアントiの候補AP集合SAP(ui)を削除する。
APaが1より多いクライアントにより現在最良の候補APと考えられる場合、
これらのクライアントをRSSI又は長期SNRの降順にランク付けする。
これらのクライアントをRSSI又は長期SNRの降順にランク付けする。
最高ランクを有するクライアント、例えばクライアントiについて、
該クライアントの現在最良の候補APが該クライアントの最初の最良の候補APと等しく、現在最良の候補APが他のクライアントの候補AP集合に現れない場合、
クライアントiは、関連付けのためにAPaに割り当てられ、クライアントiをSuから削除し、クライアントiの候補AP集合SAP(ui)を削除する。
該クライアントの現在最良の候補APが該クライアントの最初の最良の候補APと等しく、現在最良の候補APが他のクライアントの候補AP集合に現れない場合、
クライアントiは、関連付けのためにAPaに割り当てられ、クライアントiをSuから削除し、クライアントiの候補AP集合SAP(ui)を削除する。
より低いランクを有するたのクライアントについて、APaをこれらのクライアントの候補AP集合SAP(uj)(j≠i)から削除する。
該クライアントの現在最良の候補APが該クライアントの最初の最良の候補APと等しくなく、該クライアントの現在最良の候補APが他のクライアントの候補AP集合に現れない場合、
クライアントiは現在のラウンドで関連付けのためにAPaに割り当てられず、クライアントi及びAPaを現在最良の候補APと考える全ての他のクライアントをSuから削除し、それらを別の集合Su’に記録し、Su’内のクライアントの候補AP集合を削除する。
クライアントiは現在のラウンドで関連付けのためにAPaに割り当てられず、クライアントi及びAPaを現在最良の候補APと考える全ての他のクライアントをSuから削除し、それらを別の集合Su’に記録し、Su’内のクライアントの候補AP集合を削除する。
APaが1つのクライアントiにより該クライアントの最良の候補APと考えられるが、場合、APaが他のクライアントの候補AP集合SAP(uj)(j≠i)に該他のクライアントの次善候補AP(2番目に良好な、3番目に良好な、等)として現れる場合、
APaが他のクライアントの候補AP集合内に該他のクライアントの次善候補APとして現れなくなるまで、クライアントiは、関連付けのためにAPaに割り当てることが出来ない。
APaが他のクライアントの候補AP集合内に該他のクライアントの次善候補APとして現れなくなるまで、クライアントiは、関連付けのためにAPaに割り当てることが出来ない。
長期SNRは、無線チャネルの経路損失及びシャドウフェージングに基づき計算される。因みに、複数の周波数帯で動作するAPでは、各帯域について1つのAIが決定され、ランク付けはクライアントの候補APの各々の全ての動作周波数帯に関与する。
したがって、端末が同じ最良候補を有する場合、決定は、各端末とアクセスポイントとの間の関連付け指標に基づき行われる。APの輻輳指標は全てのクライアントについて同じなので、基本的に、各端末とAPとの間のチャネル状態が比較される。
留意すべきことに、所与の端末は特定のAPに1つの輻輳指標を提供するだけであり、他方で、全ての端末が特定のAPについて輻輳指標を提供する必要はない。APを使用しているアクティブなクライアントのうちの1つのみが、PINGプローブパケットを送信すれば良い。望ましくは、選択されたアクティブなクライアントは、最少の送出アップリンクトラフィックを有する。APに接続されるがアクティブではないクライアントが存在する場合、このAPはゼロトラフィック負荷を有すると考えられる。
図6は、上述の方法を実施するための中央関連付けサーバ30内の機能ブロックの概要を示す。中央関連付けサーバは、バックホールネットワークに接続されるレポート制御及び指示ブロック32を有する。レポート制御及び指示ブロック32は、APを介してクライアントからメッセージを受信し及びクライアントへメッセージを送信する。これは、内部バス31を介して他の機能ブロックに接続される。AI計算部34は、上述の方法で関連付け指標を計算するために設けられる。AI計算部の結果に基づき、AP選択ブロック36は、どのAPがクライアントとって関連付けるのに最適化を決定し、関係するクライアントへ送信するために自身の決定をレポート及び指示制御ブロック32に送信する。それと同時に、データ記憶38は、ネットワークに関して集められた情報を格納し、AI計算部及びAP選択部36により参照される。中央関連付けサーバは、もちろん、適切に設定されたサーバ(例えば、前述のようにソフトウェアで定められるネットワーク内のサーバ)により提供されても良い。したがって、図示の機能ユニットは、個々のハードウェアユニットに対応する必要はない。
纏めると、本発明の一実施形態は、無線端末10、11、12及びアクセスポイント20、21、22を有するWLANのために用いられるトラフィック輻輳推定方法を提供できる。特定のアクセスポイントの無線チャネルがどれだけビジーかの測定、及び特定の無線リンクかに起因する単一のユーザ送信レートに基づき、関連付け指標が導出される。そして、中央関連付けサーバ30は、無線リンクを開始する端末10、11、12に、関連付けられるべき最適アクセスポイント20、21、22を知らせる。中央関連付けサーバ30は、各クライアントの潜在的達成可能データレートを最大化することを目的とする。クライアントの関連付けパターンの知的な管理により、クライアントのQoEが向上し、ネットワークの輻輳問題が緩和される。
本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
記載の実施形態はWi−Fiに関して説明されたが、これは、本発明を適用するのに適したWLAN標準の単なる一例である。
LTE又はWiMAXのような他のRATには直接適用可能ではないが、本発明は、セルラネットワークからWLANに可能な限り多くのデータトラフィックをオフロードすることが望ましい複数RAT環境で有用である。
以上では、クライアント装置が、従来の方法で、例えばWi−Fiを用いて、最大信号強度に基づきAPを選択することにより、APとの初期無線接続を行うと仮定した。クライアントの初期無線リンクは、Wi−Fi又は利用可能な場合には他の非802.11RATであっても良い。例えば、APは、LTEに基づく無線セルラシステムのフェムトセルeNBであっても良い。しかしながら、本発明は、クライアントがWi−Fiサービスセッションを実施すべき最良のAPの決定に関連する。したがって、クライアントは、Wi−FiからWi−Fiへ、又はフェムトからWi−Fiへ切り替え出来るが、フェムトからフェムトへ又はWi−Fiからフェムトへは切り替えられない。
概して、最適な解が求められる場合でも、他の必要性が要求する場合には、本発明の原理から逸脱することなく、次善の選択が行われても良い。
SCN(small cell network)の高密度の展開は、急増するデータトラフィックを対処する可能性により、モバイル産業において注目されてきている。しかしながら、標準的な構成のクライアントでは、クライアント自身が、ローカルにのみ利用可能な情報を用いて、どのAPと関連付けられるかを選択し、大部分のクライアントは、APを選択する際の主な要因として信号強度を用いる。これは、特定のAPが他者より混雑し、クライアントのQoEの劣化をもたらす。
この問題を解決するために、本発明は、クライアントがアクティブなサービスセッションを開始するときに適用され各クライアントの潜在的達成可能データレートを最大化することを目的とする異なるAPとのクライアントの関連付けパターンを管理する集中型最適化方法を提示する。本発明を用いることにより、ネットワーク輻輳を緩和しクライアントのQoEを向上するという点で、ネットワークとモバイル端末の両方に利益をもたらす。
10、11、12 ユーザ機器
20、21、22 アクセスポイント
30 中央関連付けサーバ
32 レポート及び指示制御
34 AI計算部
36 AP選択部
38 データ記憶
20、21、22 アクセスポイント
30 中央関連付けサーバ
32 レポート及び指示制御
34 AI計算部
36 AP選択部
38 データ記憶
Claims (14)
- 端末との無線リンクを維持するよう構成されるアクセスポイントと、
それぞれ前記アクセスポイントとの無線リンクを開始し、サービスセッション中に前記アクセスポイントに関連付けられるよう構成される端末と、
各アクセスポイントに接続される中央関連付けサーバであって、
端末とアクセスポイントとの間の無線リンクを介して複数の前記端末から情報を集め、
前記の集めた情報に基づき、無線リンクを開始した端末が該端末のサービスセッション中にどのアクセスポイントと関連付けられるべきかを決定し、
前記端末が前記無線リンクを開始したアクセスポイントを介して、前記端末に前記アクセスポイントの前記決定を知らせる、よう構成されるサーバと、
を有する無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)。 - 前記端末は、アクセスポイントとの無線リンクを開始した後に、該アクセスポイントにセッション要求を送信するよう構成され、前記中央関連付けサーバは、前記セッション要求を検出し、前記セッション要求の検出に応答して前記決定を実行するよう構成される、請求項1に記載のWLAN。
- 前記端末は、端末とアクセスポイントとの間の無線リンクを介して受信した、前記中央関連付けサーバからの要求に応答して、前記中央関連付けサーバへの情報を提供するよう構成される、請求項1又は2に記載のWLAN。
- 前記中央関連付けサーバにより端末から集められた前記情報は、少なくとも、
前記端末と複数のアクセスポイントの各々との間のチャネル状態の指標と、
前記端末と前記端末との無線リンクを維持するアクセスポイントとの間の無線リンクにおける輻輳の指標と、
を含む、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のWLAN。 - 各端末は、前記無線リンク上のパケットの前記アクセスポイントへ及び前記アクセスポイントからのラウンドトリップ時間(RTT)を測定し、前記ラウンドトリップ時間の平均を前記中央関連付けサーバに前記輻輳の指標として提供するよう構成される、請求項4に記載のWLAN。
- 前記中央関連付けサーバは、前記アクセスポイントに関して前記端末から受信した前記チャネル状態の指標から送信レートを導出し、前記送信レートを他の前記端末から受信した前記アクセスポイントに関する輻輳の指標と結合し、前記アクセスポイントに関する前記端末の関連付け指標を形成するよう構成され、前記関連付け指標は、前記端末と前記アクセスポイントとの間の無線リンクの期待データレートを表す、請求項4又は5に記載のWLAN。
- セッション要求をアクセスポイントへ送信する各端末について、前記中央関連付けサーバは、
複数のアクセスポイントの各々に関して端末の関連付け指標を形成し、
選好の順に端末のための候補アクセスポイントのリストを提供するよう、個々の関連付け指標の値により、アクセスポイントを構成し、
端末の候補アクセスポイントと他の端末の候補アクセスポイントと比較することにより、端末のサービスセッション中に該端末が関連付けされるべきアクセスポイントを決定する、
よう更に構成される、請求項6に記載のWLAN。 - 1より多い端末が所与のアクセスポイントについて同じ選好を有する場合、前記決定は、アクセスポイントに関する各端末の関連付け指標に基づいて行われる、請求項7に記載のWLAN。
- 前記端末は、サービスセッションを維持するために前記決定で決定されたアクセスポイントにより用いられる無線アクセス技術と異なる無線アクセス技術を用いて前記アクセスポイントとの無線リンクを開始する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のWLAN。
- 無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)を制御する方法であって、前記WLANは、端末との無線リンクを維持するよう構成されるアクセスポイントと、それぞれ前記アクセスポイントとの無線リンクを開始し、サービスセッション中に前記アクセスポイントに関連付けられるよう構成される端末と、を有し、前記方法は、
端末とアクセスポイントとの間の無線リンクを介して複数の前記端末から情報を集めるステップと、
前記の集めた情報に基づき、無線リンクを開始した端末が該端末のサービスセッション中にどのアクセスポイントと関連付けられるべきかを決定するステップと、
前記端末が前記無線リンクを開始したアクセスポイントを介して、前記端末に前記アクセスポイントの前記決定を知らせるステップと、
を有する方法。 - WLANのアクセスポイントに接続され、請求項10に記載の方法を実行することにより中央関連付けサーバを提供するよう設定される、コンピュータ。
- WLANのアクセスポイントに接続されたコンピュータのプロセッサにより実行されると、前記コンピュータに請求項10に記載の方法を実行させる、コンピュータ可読コード。
- WLANのアクセスポイントであって、中央関連付けサーバから、所与の端末が関連付けされる別のアクセスポイントを識別する通知を受け付け、該通知を該端末へ転送するよう構成される、アクセスポイント。
- WLAN内のアクセスポイントと無線通信する端末であって、1つのアクセスポイントから、所与の端末が関連付けされる別のアクセスポイントを識別する通知を受け付けるよう構成される、端末。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP13161442.2 | 2013-03-27 | ||
EP13161442.2A EP2785136B1 (en) | 2013-03-27 | 2013-03-27 | Relieving Congestion in Wireless Local Area Networks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014192899A true JP2014192899A (ja) | 2014-10-06 |
Family
ID=47997205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014062165A Pending JP2014192899A (ja) | 2013-03-27 | 2014-03-25 | 無線ローカルエリアネットワークにおける輻輳の軽減 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9642036B2 (ja) |
EP (1) | EP2785136B1 (ja) |
JP (1) | JP2014192899A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016194973A1 (ja) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | 日本電気株式会社 | 移動体通信の局所輻輳判定方法及び輻輳制御装置 |
US10045251B2 (en) | 2015-05-26 | 2018-08-07 | Fujitsu Limited | Method, system and access point |
JP2020096240A (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 株式会社バッファロー | ネットワークシステム、無線lan中継装置、ネットワークの設定方法、および、コンピュータプログラム |
KR102181369B1 (ko) * | 2019-11-21 | 2020-11-20 | 연세대학교 산학협력단 | 보행자 추측 항법을 위한 이동 방향 추정 장치 및 방법 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9401874B2 (en) * | 2013-08-14 | 2016-07-26 | Qualcomm Incorporated | Minimizing coverage holes in a communication network |
US9655037B2 (en) * | 2014-04-07 | 2017-05-16 | Qualcomm Incorporated | Method and apparatus for an improved mechanism for selecting an access point |
WO2016064031A1 (ko) * | 2014-10-24 | 2016-04-28 | 한국과학기술원 | 무선 링크 장애를 극복하기 위한 스테이션의 ap 이주 기법 |
US10014970B2 (en) * | 2015-03-06 | 2018-07-03 | Qualcomm Incorporated | Mitigation of inter-base station resynchronization loss in LTE/LTE-A networks with contention-based shared frequency spectrum |
US9635586B2 (en) * | 2015-04-29 | 2017-04-25 | Aruba Networks, Inc. | Method and apparatus for using call admission control for client balancing |
JP6516879B2 (ja) | 2015-06-02 | 2019-05-22 | テレフオンアクチーボラゲット エルエム エリクソン(パブル) | 無線通信ネットワークにおけるハンドオーバのためのネットワークノードおよびそこでの方法 |
US10244454B2 (en) * | 2015-06-02 | 2019-03-26 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Communication device and method therein for handover in wireless communication network |
CN105634675B (zh) | 2016-01-13 | 2020-05-19 | 中磊电子(苏州)有限公司 | 一种传输速率的控制方法及无线局域网装置 |
US10142209B2 (en) * | 2016-04-19 | 2018-11-27 | Dell Products Lp | Systems and methods for increasing wireless throughput limitations on ethernet on a wireless access point |
US11122502B2 (en) | 2017-03-07 | 2021-09-14 | Aruba Networks, Inc. | Access point fit |
WO2018165908A1 (en) * | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Aruba Networks, Inc. | Upgrading access points |
CN109219023A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 青岛恒金源电子科技有限公司 | 一种智能车间的无线网络负载均衡方法 |
CN114531400B (zh) * | 2018-07-11 | 2023-07-11 | 华为技术有限公司 | 数据传输方法及相关装置 |
TWI701921B (zh) * | 2019-01-18 | 2020-08-11 | 中華電信股份有限公司 | 在軟體定義網路架構下用於修復無線分散系統之方法 |
CN111327702B (zh) * | 2020-02-27 | 2022-05-10 | 竞技世界(北京)网络技术有限公司 | 一种实现服务器连接的方法及装置 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004015290A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Nec Corp | 音声パケット優先制御装置とその方法 |
JP2006067103A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 無線lanシステム及びそれに用いられる無線lan端末、管理サーバ |
JP2007067745A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Fujitsu Ltd | 無線端末、管理装置、無線lanの制御方法、無線lanシステム |
US20080320108A1 (en) * | 2007-06-20 | 2008-12-25 | Microsoft Corporation | Management Policies For Dense Wireless Access Point Infrastructures in Wireless Local Area Networks |
JP2011188122A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Toshiba Tec Corp | 無線lan通信制御装置、無線lanアクセスポイント、および通信端末 |
WO2011161951A1 (ja) * | 2010-06-21 | 2011-12-29 | パナソニック株式会社 | アクセスポイント端末、無線通信端末、無線通信システム、無線通信方法、プログラム、及び集積回路 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7969937B2 (en) * | 2004-03-23 | 2011-06-28 | Aruba Networks, Inc. | System and method for centralized station management |
US8874725B1 (en) * | 2006-11-15 | 2014-10-28 | Conviva Inc. | Monitoring the performance of a content player |
US8874964B1 (en) * | 2006-11-15 | 2014-10-28 | Conviva Inc. | Detecting problems in content distribution |
US8000276B2 (en) * | 2007-02-05 | 2011-08-16 | Wefi, Inc. | Providing easy access to radio networks |
WO2013085366A1 (ko) * | 2011-12-08 | 2013-06-13 | 엘지전자 주식회사 | 무선 통신 시스템에서 고속 링크 셋업 방법 및 장치 |
-
2013
- 2013-03-27 EP EP13161442.2A patent/EP2785136B1/en not_active Not-in-force
-
2014
- 2014-03-25 US US14/224,257 patent/US9642036B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-03-25 JP JP2014062165A patent/JP2014192899A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004015290A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Nec Corp | 音声パケット優先制御装置とその方法 |
JP2006067103A (ja) * | 2004-08-25 | 2006-03-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 無線lanシステム及びそれに用いられる無線lan端末、管理サーバ |
JP2007067745A (ja) * | 2005-08-30 | 2007-03-15 | Fujitsu Ltd | 無線端末、管理装置、無線lanの制御方法、無線lanシステム |
US20080320108A1 (en) * | 2007-06-20 | 2008-12-25 | Microsoft Corporation | Management Policies For Dense Wireless Access Point Infrastructures in Wireless Local Area Networks |
JP2011188122A (ja) * | 2010-03-05 | 2011-09-22 | Toshiba Tec Corp | 無線lan通信制御装置、無線lanアクセスポイント、および通信端末 |
WO2011161951A1 (ja) * | 2010-06-21 | 2011-12-29 | パナソニック株式会社 | アクセスポイント端末、無線通信端末、無線通信システム、無線通信方法、プログラム、及び集積回路 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10045251B2 (en) | 2015-05-26 | 2018-08-07 | Fujitsu Limited | Method, system and access point |
WO2016194973A1 (ja) * | 2015-06-04 | 2016-12-08 | 日本電気株式会社 | 移動体通信の局所輻輳判定方法及び輻輳制御装置 |
JP2020096240A (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 株式会社バッファロー | ネットワークシステム、無線lan中継装置、ネットワークの設定方法、および、コンピュータプログラム |
JP7260741B2 (ja) | 2018-12-11 | 2023-04-19 | 株式会社バッファロー | ネットワークシステム、無線lan中継装置、ネットワークの設定方法、および、コンピュータプログラム |
KR102181369B1 (ko) * | 2019-11-21 | 2020-11-20 | 연세대학교 산학협력단 | 보행자 추측 항법을 위한 이동 방향 추정 장치 및 방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20140293790A1 (en) | 2014-10-02 |
EP2785136B1 (en) | 2016-06-15 |
EP2785136A1 (en) | 2014-10-01 |
US9642036B2 (en) | 2017-05-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9642036B2 (en) | Relieving congestion in wireless local area networks | |
US11902848B2 (en) | WLAN user quality of experience control in a multi-access point environment | |
US9992723B2 (en) | Techniques for handling data stall in WLAN | |
US7616604B2 (en) | Identifying one or more access points in one or more channels to facilitate communication | |
JP6073344B2 (ja) | 高速初期ネットワークリンクセットアップのためのシステムおよび方法 | |
JP6158198B2 (ja) | 高速初期ネットワークリンクセットアップのためのシステムおよび方法 | |
US20150350974A1 (en) | Enhancement for bss transition, load balancing and ap selection | |
US7515548B2 (en) | End-point based approach for determining network status in a wireless local area network | |
TWI631836B (zh) | 使用無線電存取網路來對wi-fi和未授權頻帶進行通道可用性協調 | |
JP5976823B2 (ja) | 高速初期ネットワークリンクセットアップのためのシステムおよび方法 | |
US20160080958A1 (en) | Logged measurements | |
US20140328257A1 (en) | Interference control in wireless communication | |
US10368297B2 (en) | Methods, systems and computer program products for network-controlled selection of radio access networks | |
US9560584B2 (en) | Mobile device with cellular-WLAN offload using passive load sensing of WLAN | |
KR102166093B1 (ko) | 무선통신시스템에서 액세스 포인트 연결장치 및 방법 | |
EP1695579A1 (en) | System and method for radio resource management in a communication system | |
WO2006052759A2 (en) | System and method for dynamic frequency selection in a multihopping wireless network | |
WO2013166907A1 (zh) | 网络接入方法及装置 | |
WO2016180213A1 (zh) | AP组信息处理方法及eNB | |
US20150043560A1 (en) | Method and apparatus of improving measurement reporting involving wlan in a wireless communication system | |
WO2014189448A1 (en) | Avoiding mass migration of wireless communication devices from one access point to another | |
Ahmed et al. | OmniVoice: A mobile voice solution for small-scale enterprises | |
Antonopoulos et al. | Cross layer access point selection mechanisms for a distributed queuing MAC protocol | |
WO2014121688A1 (zh) | 一种wlan负载确定方法、装置及*** | |
US8548461B2 (en) | Device roaming in hybrid Wi-Fi/wireline and multi-AP networks |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161206 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170926 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20180327 |