JP4322593B2

JP4322593B2 - 無線端末制御方法

Info

Publication number: JP4322593B2
Application number: JP2003296317A
Authority: JP
Inventors: 健程島
Original assignee: NEC Infrontia Corp
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-08-20
Also published as: JP2005065182A

Description

本発明は、無線ＬＡＮにおいて基地局に接続する無線端末を制御する方法に関し、特に、物理層の通信方式にスペクトラム直接拡散方式（ＤＳＳＳ：Direct Sequence Spread Spectrum）を用いた無線ＬＡＮの無線端末制御方法に関する。

従来、無線通信機能を持つパーソナルコンピュータや携帯端末と、会社や住居内等に設置された基地局との間で無線通信を行う無線ＬＡＮが知られている。各ネットワークでは、例えば図９に示すように、基地局１に接続する無線端末１ａや１ｂが、予め割り当てられた通信チャネルの周波数を用いて、基地局１と同等の電力レベルにて交信する。また、無線ＬＡＮに関し、例えば後述の特許文献１に記載された技術がある。ここでは、複数のネットワークにおける各基地局の負担を軽減するために、隣接ネットワークの基地局間で交信するメッセージを、送信側の無線端末により受信側の基地局へ中継する。

ところで、近年は、スペクトラム直接拡散方式を採用したＩＥＥＥ８０２．１１ｂ準拠の無線ＬＡＮが広く普及している。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂは、２．４ＧＨｚ帯の周波数を利用した無線通信を規定するものであり、当該規定では、例えば日本の場合、１チャネルあたり約２２ＭＨｚの周波数帯域を持つ第１〜第１４までの通信チャネルが約５ＭＨｚの中心周波数間隔で設けられている。一般的に、複数の無線ＬＡＮが配置されるエリアでは、相互間の電波干渉を防止すべく、ネットワーク毎に異なる通信チャネルが割り当てられるが、上記規定において干渉防止を図るには、理論上、隣接ネットワーク間に少なくとも４チャネル以上の間隔が必要となる。
特表２００１−５１３９６８号公報

しかしながら、上述のように、隣接ネットワーク間に４チャネル以上の間隔を設けようとしても、割り当て可能なチャネル数は限られていることから、多数のネットワークが密集するエリアでは、相互のチャネル間隔が狭くなることは避けられない。また、例えば図１０に示すように、基地局の電波が届く範囲である通信エリアが重複しないように基地局４および基地局５を配置しても、両者の通信チャネルに十分な間隔がなければ、それぞれに接続する端末４ａおよび５ａが、通信エリアの境界付近において他方の基地局の通信エリアに影響を与え、データ破壊や通信速度の低下を引き起こすおそれがある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、スペクトラム直接拡散方式を用いた複数の無線ＬＡＮが配置されるエリアにおいて、無線端末からの電波による電波干渉を緩和し得る無線端末制御方法を提供することを目的とする。

本発明は、スペクトラム直接拡散方式を用いた複数の無線ＬＡＮが設けられたエリアにおいて各無線ＬＡＮの基地局が自局に接続する無線端末を制御する方法であって、各無線ＬＡＮの基地局が、他局の通信チャネルと当該他局に対する自局の受信レベルとを収集し、該収集した受信レベルに基づき自局の通信エリアに重複する通信エリアを持つ他局の有無を検査し、該検査により複数の他局が検出されたとき当該他局の中から相互の通信チャネル間隔が所定値未満である各他局を検出し、当該各他局に電波干渉に関する通知を行い、前記電波干渉に関する通知を受けた各基地局が、自局に接続する複数の無線端末に対し送信電力の低減を指示することを特徴とする。

本発明に係る無線端末制御方法によれば、各無線ＬＡＮの基地局が、自局の通信エリアで他局同士の電波干渉が起こり得ることを当該各他局に通知し、この通知を受けた基地局が、自局の無線端末に電力制御を指示することから、隣接ネットワークとの間で十分なチャネル間隔を設けることができない場合であっても、隣接ネットワークの無線端末からの電波の影響を緩和することができる。

［実施例］
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る無線端末制御方法の実施例を説明するための説明図である。本実施例では、地域１０を網羅する無線ネットワークを構築するにあたり、複数の無線ＬＡＮの各基地局となるＡＰ１１〜１９を図１に示すように配置する。ＡＰ１１〜１９は、有線ＬＡＮにより相互に通信可能に接続されている。ＡＰ１１〜１９を基地局とする各無線ＬＡＮは、その物理層の通信として、スペクトラム直接拡散方式（ＤＳＳＳ）を用いる従来知られたＩＥＥＥ８０２．１１ｂが適用されている。

地域１０に設けられたＡＰ１１〜１９間の動作について、図２のフローチャートに沿って説明する。ＡＰ１１〜１９は、起動後、有線ＬＡＮを介して他局の通信チャネルを取得する。また、無線により全チャネルを定期的にスキャンして、自局で受信可能なビーコン信号からその受信レベルを検出し、前記通信チャネルと共に記録する（ステップＳ１）。

図３（ａ）は、ＡＰ１１において記録されたリストの例であり、同図（ｂ）は、ＡＰ１４の例である。図示の「信号レベル」の値は、数値が大きいほど、受信できる電波強度が高いことを示す。図３（ａ）のリストでは、「第４チャネル（4ch）」を使用するＡＰ１２の信号レベルは「２０」であることが分かる。また、ＡＰ１３に関する次レコードでは、信号レベルが「０」となっているが、これは、ＡＰ１１がＡＰ１３からのビーコン信号を受信できなかったことを示す。すなわち、図１に示すように、通信エリア１１Ａおよび１３Ｂが重複しないことを意図する。

続いて、ＡＰ１１〜１９は、図３（ａ）や（ｂ）のようなリストを用い、自局の通信エリアに重複する通信エリアを持つ他局が複数存在するかを検査するために、各リストにおいて、信号レベルが「０」以外のものが複数あるか否かを判定する（ステップＳ２）。仮に、そのような他局が複数無い場合は、当該エリアにおいては他局同士の電波干渉が無いものとして処理を終了するが（ステップＳ２：Ｎｏ）、例えば図３（ａ）のリストでは、ＡＰ１２、ＡＰ１４およびＡＰ１５のように、信号レベルが「０」以外である基地局が複数ある。同様に、図３（ｂ）のリストからは、ＡＰ１４に対し、ＡＰ１１、ＡＰ１２、ＡＰ１５、ＡＰ１７およびＡＰ１８が検出される。

ＡＰ１１〜１９は、検出した複数の他局について、それぞれの通信チャネル間に４チャネル以上の間隔があるかどうか確認する（ステップＳ３）。これは、自局の通信エリアにおける他局同士による電波干渉の可能性を調べるものであり、本実施例では、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂに基づき、他局間のチャネル間隔が４以上であれば干渉の可能性がないと見なす（ステップＳ３：Ｎｏ）。なお、チャネル間隔についての判定閾値は、電波干渉を回避し得るチャネル間隔であれば、上記の「４」に限らず適宜設定可能である。

上記チャネル間隔について具体的に検証すると、例えばＡＰ１１に関し、図３（ａ）のリストでは、信号レベルが「０」以外のＡＰ１２、ＡＰ１４、ＡＰ１５について、ＡＰ１２およびＡＰ１５、並びに、ＡＰ１４およびＡＰ１５のチャネル間隔がそれぞれ３チャネルである。よって、これらの各エリア間には電波干渉の可能性があると判定する。また、図３（ｂ）のＡＰ１４に関しても、ＡＰ１１およびＡＰ１２のような、チャネル間隔が「４」未満の他局同士を検出して、それぞれに電波干渉が起こり得ると判定する。チャネル間隔の判定が完了したとき、ＡＰ１１〜１９は、電波干渉の可能性がある他局に対し、その旨を通知する（ステップＳ４）。

次に、電波干渉に関する通知を受けた基地局ＡＰ１１〜１９の動作について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。ここでは、一例としてＡＰ１１を挙げ、その通信エリア１１Ａには、ＣＬ１０１〜１２４の複数の無線端末が図５に示すような位置に存在すると仮定する。

まず、ＡＰ１１は、いずれかの他局から電波干渉に関する通知を受けると、自局に接続する無線端末を認識するための試験通信を行う。この間、通信エリア１１Ａ内に存在するＣＬ１０１〜１２４は、端末相互間の受信レベルを確認し、これを自端末の配置情報として記録しておく。そして、試験通信の終了後、ＡＰ１１は、ＣＬ１０１〜１２４のそれぞれから配置情報を収集し、図６に示すようなリストを形成する（ステップＳ１１）。このリストを形成するにあたっては、ＣＬ１０１〜１２４間の相対的な受信レベルを端末毎に集計する。図示の例では、他端末に対する受信レベルの平均値を集計値としている。この集計値の値が高いほど自局から近いことが予想できる。

続いて、ＡＰ１１は、図６のリストにおける集計値に基づき、自局から各ＣＬ１０１〜１２４までの遠近の度合いについて、図７に示すようなリストを形成する（ステップＳ１２）。図示のリストでは、前記集計値である信号レベルを「５０」〜「４０」、「３０」〜「２０」、「１０」〜「０」の３段階に区分し、それぞれの区分に対し、自局からの遠近度合いを示す「近い」、「中間」、「遠い」という配置レベルが割り当てられている。なお、図７に示す例では、配置レベルを３段階に区分しているが、区分の方法は、これに限らず適宜設定可能である。

さらに、ＡＰ１１は、図７のリストを用いて、各ＣＬ１０１〜１２４が自局と交信するための通信ルートを設定する（ステップＳ１３）。通信ルートの設定にあたっては、配置レベルが「近い」の無線端末は、自局と直接的に交信するように設定し、その他の端末に対しては、配置レベルの段階順、すなわち「遠い−中間−近い」の順に、端末がＡＰ１１との間でメッセージを中継するようなルートを探索する。例えば、配置レベルが「遠い」であるＣＬ１０１の通信ルートを探索する際は、このＣＬ１０１から、配置レベルが「中間」の端末および「近い」の端末を経てＡＰ１１に至るルートを求める。

ＣＬ１０１の通信ルート設定手順について具体的に説明すると、まず、ＣＬ１０１と直接的に交信可能な端末を検索するために、図７のリストで配置レベルが「中間」の無線端末を抽出する。ここでは、ＣＬ１０２、ＣＬ１０４、ＣＬ１０６などが該当する。そして、その中から、ＣＬ１０１での受信レベルが高い端末を選定する。この選定にあたっては、図６のリストを用いて、ＣＬ１０１のレコードから上記のＣＬ１０２、ＣＬ１０４、ＣＬ１０６の受信レベルを参照し、その中の最も高い値のものを選ぶ。高い値のものが複数検出された場合は、その中から適宜選定する。ここでは、図６のＣＬ１０１のレコードで、ＣＬ１０２およびＣＬ１０６の受信レベルが高く、そのうちのＣＬ１０２を選定する。この段階で、「ＣＬ１０１−ＣＬ１０２」というルートが決定する。

次に、ＣＬ１０２とＡＰ１１との間を中継する端末を決定すべく、上述の手順と同様にして、図７のリストで「近い」の配置レベルを持ち、且つ、図６のリストでＣＬ１０２での受信レベルが高い端末を選定する。そうすると、ＣＬ１０７が該当することから、このＣＬ１０７を、ＣＬ１０２の次の中継端末に決定する。

その結果、「ＣＬ１０１−ＣＬ１０２−ＣＬ１０７−ＡＰ１１」という通信ルートが決定する。ＡＰ１１は、上記の手順により、ＣＬ１０１〜１２４の全てに対し通信ルートを設定する。図８に、全端末を対象とした通信ルートの例を示す。

通信ルートが設定されると、ＡＰ１１は、ＣＬ１０１〜１２４に関し、通信ルート上の隣接する端末間で通信可能な最小レベルの送信電力を求める（ステップＳ１４）。その際、図６のリストにおける端末間の受信レベルを用いて算出する。そして、ＣＬ１０１〜１２４に対し、前記最小レベルの送信電力値を通知して電力制御を指示すると共に、電力低減後の中継経路を報知すべく前記通信ルートを通知する（ステップＳ１５）。

ＣＬ１０１〜１２４は、電力制御の指示を受けると、電力制御を行って、通知された電力レベルまで送信電力を低下させる。これにより、ＡＰ１１の通信エリア１１Ａと電波干渉の可能性がある他局エリアに対し、無線端末からの電波の影響を緩和することができる。

また、送信電力を低下させると、配置レベルが「遠い」の端末あるいは「中間」の端末は、ＡＰ１１まで電波を届けることが困難となる。そこで、これらの端末は、ＡＰ１１から通知された通信ルートを用いて、当該ルート上の他の無線端末を介してＡＰ１１との交信を行う。例えば、ＣＬ１０１がＡＰ１１に向けてメッセージを送信するとき、このＣＬ１０１は、通信ルートを参照してＣＬ１０２にメッセージを渡す。そして、メッセージを受けたＣＬ１０２が、これをＣＬ１０７に転送し、このＣＬ１０７によりメッセージがＡＰ１１へ届けられる。よって、送信電力の低減により電波の届く範囲が狭められても、通信ルート上の他の端末がメッセージを中継することから、当該メッセージを目的地まで適正に伝播することができる。

なお、上記実施例では、送信電力の低減を指示する際、通信ルート上で隣接する端末間で交信可能な最小レベルの電力値が通知される例を示したが、この低減レベルの設定に関し、本発明では、上記実施例に替えて、他の方法を用いることができる。例えば、送信電力の低減に関し、基地局に予め特定の電力値あるいは特定の低減率を用意しておき、通信エリア間の電波干渉が起こり得るとの通知を受けたとき、それらの値を各端末に通知する。これにより、各端末に対し迅速に電力制御を指示することができる。

本発明に係る無線端末制御方法の実施例を説明するための説明図である。実施例の基地局間における動作手順を示すフローチャートである。実施例の各基地局が他局に関し作成するリストを説明するための説明図である。実施例の各基地局の無線端末に対する動作手順を示すフローチャートである。実施例の基地局に接続する無線端末の配置例を説明するための説明図である。実施例の無線端末間の相対的な受信レベルを説明するための説明図である。実施例の各無線端末の配置レベルを説明するための説明図である。実施例の基地局に対する通信ルートの設定例を説明するための説明図である。従来の無線ＬＡＮにおける基地局の通信エリアを説明するための説明図である。従来の無線ＬＡＮ間の電波干渉を説明するための説明図である。

符号の説明

１０地域
１１〜１９基地局（ＡＰ）
１１Ａ〜１９Ａ通信エリア
１０１〜１２４無線端末（ＣＬ）

Claims

スペクトラム直接拡散方式を用いた複数の無線ＬＡＮが設けられたエリアにおいて各無線ＬＡＮの基地局が自局に接続する無線端末を制御する方法であって、
各無線ＬＡＮの基地局が、他局の通信チャネルと当該他局に対する自局の受信レベルとを収集し、該収集した受信レベルに基づき自局の通信エリアに重複する通信エリアを持つ他局の有無を検査し、該検査により複数の他局が検出されたとき当該他局の中から相互の通信チャネル間隔が所定値未満である各他局を検出し、当該各他局に電波干渉に関する通知を行い、
前記電波干渉に関する通知を受けた各基地局が、自局に接続する複数の無線端末に対し送信電力の低減を指示することを特徴とする無線端末制御方法。
前記各基地局が前記各無線端末に送信電力の低減を指示するとき、当該各基地局は、予め設定した特定の送信電力のレベルを各無線端末に通知することを特徴とする請求項１記載の無線端末制御方法。