JP4527162B2 - 無線中継装置 - Google Patents
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Description
Wikimedia Foundation, Inc.、"ルーター"、[online]、[平成20年6月23日検索]、<http://ja.wikipedia.org/wiki/ルーター> 古河電気工業株式会社、"高速データ通信カード対応ワイヤレスルータ FITELnet-F140 を販売開始"、[online]、[平成20年6月23日検索]、<http://www.furukawa.co.jp/what/2008/comm_080603.htm>
これにより、無線中継装置は、無線端末から送信された通信データを選択された第2の通信インタフェース部で受信し、受信した通信データを選択された第1の通信インタフェース部から外部のネットワークに送信する。また、無線中継装置は、外部のネットワークから送信された通信データを選択された第1の通信インタフェース部にて受信し、受信した通信データを選択された第2の通信インタフェース部から無線端末に送信する。
このようにして、無線中継装置は、無線端末に備えられた無線インタフェースと一致する通信規格による無線通信サービスが提供されておらず、無線端末が直接外部のネットワークと通信を行えない場合においても、無線端末に外部ネットワークと通信を行える環境を提供することが可能となる。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における無線中継装置A1の構成を示す概略ブロック図である。無線中継装置A1は、無線端末と外部のネットワークとを接続する中継装置の一種である。
なお、中継機能部A5は、異なる無線通信規格の通信インタフェース部の間で通信データを中継する場合、受信した通信データを送信する無線通信規格に応じてデータ形式を変換する。
まず、無線中継装置A1は、ユーザの操作によりオン状態となり、電源が供給される(ステップS301)。
インタフェース選択部A8は、LAN側通信部A11に動作開始の信号を出力する。LAN側通信部A11に備えられる無線LANインタフェース部A7は、動作を開始して、無線端末B11と通信を開始する(ステップS302)。
続いて、インタフェース選択部A8は、WAN側通信部A10に基地局検出開始の信号を出力する。インタフェース選択部A8から動作開始の信号が出力されると、WAN側通信部A10に備えられる無線LANインタフェース部A2、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3、及びWiMAXインタフェース部A4は、それぞれ基地局の検出を行い、検出の結果をインタフェース選択部A8に出力する(ステップS303)。
WAN側通信部A10において、2つ以上の通信インタフェース部が基地局を検出した場合(ステップS304:Y)、インタフェース選択部A8に予め記憶されている通信インタフェース部の通信規格ごとの消費電力値に従い、インタフェース選択部A8は、通信可能な通信インタフェース部のうち最も低い消費電力の通信インタフェース部を選択する(ステップS305)。
ここで、インタフェース選択部A8に予め記憶されている消費電力値には、例えば、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3、WiMAXインタフェース部A4、無線LANインタフェース部A2の順に高い消費電力値が記録されている。
WAN側通信部A10において、いずれの通信インタフェース部も基地局を検出できず、通信を行うことができない圏外状態の場合(ステップS306:Y)、インタフェース選択部A8は、再び基地局検出開始の信号をWAN側通信部A10に出力し、ステップS303の動作を行う。以後、ステップS303以降の動作を行う。
一方、WAN側通信部A10において、いずれかの通信インタフェース部が基地局を検出した圏内状態である場合(ステップS306:N)、インタフェース選択部A8は、圏内状態の通信インタフェース部を選択する(ステップS307)。
なお、中継動作が開始されると、タイマ部A9は、カウントを開始して一定時間が経過すると、インタフェース選択部A8に一定時間が経過したことを示す信号を出力する。
一定時間が経過した場合(ステップS309:Y)、インタフェース選択部A8は、ステップS302と同じ動作を行い、WAN側通信部A10に備えられる無線LANインタフェース部A2、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3、及びWiMAXインタフェース部A4は、それぞれ基地局の検出を行い、以後、ステップS303以降の動作を繰返し行う。
一方、一定時間が経過していない場合(ステップS309:N)、インタフェース選択部A8は、中継機能部A5が、インタフェース選択部A8により選択されたWAN側通信部A10の通信インタフェース部と、LAN側通信部A11の無線LANインタフェース部A7との間の通信を中継する制御行うステップS308の動作を行う。以降、再度ステップS309の動作を行う。
ここで、ワイヤレスルータである無線中継装置A1は、ユーザの所持する鞄やポケットに入れられている。ユーザは、所持する無線端末B11で通信を行いながら、実線B2で示す経路を移動する。なお、ユーザは、実線B2で示されるように、無線通信サービスが提供されている範囲を示す無線LANサービスエリアB3から無線LANサービスエリアB10に向かって移動をする。
また、WAN側通信部A10に複数の通信インタフェース部を備えたことにより、無線端末B11が接続することができない通信規格による通信の提供が行われている地域においても、無線端末B11は、無線中継装置A1を介して外部のネットワークに接続することが可能となる。
第2実施形態における無線中継装置A1aのインタフェース選択部A8aは、移動速度によりWAN側通信部A10の通信インタフェース部の選択を行う点が第1実施形態と異なる。
図5は、第2実施形態における無線中継装置A1の構成を示す概略ブロック図である。無線中継装置A1aは、自装置の移動速度に応じてWAN側通信部A10の通信インタフェース部を選択する。
移動速度検出部A12は、自装置である無線中継装置A1aの移動速度を検出して記憶する。インタフェース選択部A8aは、移動速度検出部A12から入力される移動速度信号に基づいて、WAN側通信部A10に備えられる通信インタフェース部のいずれを用いて通信を行うかを選択する。
まず、無線中継装置A1aは、ユーザの操作によりオン状態となり、電源が供給される(ステップS601)。
インタフェース選択部A8aは、LAN側通信部A11に動作開始の信号を出力する。LAN側通信部A11に備えられる無線LANインタフェース部A7は、動作を開始して、無線端末B11と通信を開始する(ステップS602)。
続いて、インタフェース選択部A8aは、WAN側通信部A10に基地局検出開始の信号を出力する。インタフェース選択部A8aから動作開始の信号が出力されると、WAN側通信部A10に備えられる無線LANインタフェース部A2、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3、及びWiMAXインタフェース部A4は、それぞれ基地局の検出を行い、検出の結果をインタフェース選択部A8に出力する(ステップS603)。
インタフェース選択部A8aは、2つ以上の通信インタフェース部が基地局を検出したか否かを判定する(ステップS605)。
WAN側通信部A10において、2つ以上の通信インタフェース部が基地局を検出した場合(ステップS605:Y)、インタフェース選択部A8は、読み出した移動速度情報に基づいて、予め定められた移動速度に対応付けられた通信インタフェース部を選択する優先順位に従い通信インタフェース部を選択する(ステップS606)。
ここで、移動速度情報に対応付けられた通信インタフェース部とは、移動速度情報の示す移動速度ごとに、選択すべき無線インタフェースの優先順位が定められているテーブルである。自動車などで30km/h以上の速度で移動する場合、優先順位は、例えば、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3、WiMAXインタフェース部A4、無線LANインタフェース部A2の順と定められる。これにより、自動車のように移動速度が速い場合、通信可能範囲の狭い無線LANインタフェース部A2よりWiMAXインタフェース部A4を、更にWiMAXインタフェース部A4より通信エリアの広い3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3が選択される。一方、移動せずに停まっている場合、優先順位は、例えば、WiMAXインタフェース部A4、無線LANインタフェース部A2、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3の順と定められる。これにより、停まっている場合、あるいは、移動速度が徒歩程度の遅い場合、通信速度が速い通信インタフェース部を優先して選択することができる。
WAN側通信部A10において、いずれの通信インタフェース部も基地局を検出できず、通信を行うことができない圏外状態の場合(ステップS607:Y)、インタフェース選択部A8aは、再び基地局検出開始の信号をWAN側通信部A10に出力し、ステップS603の動作を行う。以後、ステップS603以降の動作を行う。
一方、WAN側通信部A10において、いずれかの通信インタフェース部が基地局を検出した圏内状態である場合(ステップS607:N)、インタフェース選択部A8aは、圏内状態の通信インタフェース部を選択する(ステップS608)。
なお、中継動作が開始されると、タイマ部A9は、カウントを開始して一定時間が経過すると、インタフェース選択部A8aに一定時間が経過したこと示す信号を出力する。
一定時間が経過した場合(ステップS610:Y)、インタフェース選択部A8aは、ステップS603と同じ動作を行い、WAN側通信部A10に備えられる無線LANインタフェース部A2、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3、及びWiMAXインタフェース部A4は、それぞれ基地局の検出を行い、以後、ステップS603以降の動作を繰返し行う。
一方、一定時間が経過していない場合(ステップS610:N)、インタフェース選択部A8aは、中継機能部A5が、インタフェース選択部A8により選択されたWAN側通信部A10の通信インタフェース部と、LAN側通信部A11の無線LANインタフェース部A7との間の通信を中継する制御行うステップS308の動作を行う。以降、再度ステップS610の動作を行う。
第3実施形態における無線中継装置A1aのインタフェース選択部A8aは、移動速度による通信インタフェース部の選択に加えて、通信に用いられるプロトコルに応じて通信インタフェース部の選択を行う処理が第2実施形態と異なる。
無線中継装置A1aは、図7及び図8に示すように、通信インタフェース部の選択する処理を行う。図7及び図8は、第3実施形態における無線中継装置A1aの通信インタフェース部を選択する処理過程を示すフローチャートである。
ステップS701〜S708のそれぞれのステップは、図6に示されたステップS601〜608のそれぞれと同様の動作を行う。ステップS701とステップS601と、ステップS702とステップS602と、ステップS703とステップS603と、ステップS704とステップS604と、ステップS705とステップS605と、ステップS706とステップS606と、ステップS707とステップS607と、ステップS708とステップS608と、それぞれが同じ動作のステップである。
まず、中継動作が開始されると、無線中継装置A1aは、WAN側からの通信及びLAN側からの通信に対する待機状態となる(ステップS801)。
WAN側通信部A10の通信インタフェース部がパケットを受信した場合(ステップS801:WAN側でパケット受信)、中継機能部A5は、WAN側通信部A10の選択された通信インタフェース部からパケットを入力され、LAN側通信部A11の無線LANインタフェース部A7に入力されたパケットを出力する。無線LANインタフェース部A7は、パケットが入力されると、接続している無線端末B11にパケットを送信する(ステップS807)。
インタフェース選択部A8は、無線LANインタフェース部A7からプロトコルを示すプロトコル情報が入力されると、予め移動速度情報及びプロトコル情報に対応付けられた通信インタフェース部を選択する優先順位に基づいて、WAN側通信部A10の通信インタフェース部を選択する(ステップS805)。
ここで、予めプロトコル情報に対応付けられた通信インタフェース部を選択する優先順位とは、通信データの送信量が多いプロトコル、例えば、ファイル転送に用いられるFTP(File Transfer Protocol)や、動画データのストリームに用いられるRTSP(Real Time Streaming Protocol)の場合、広い通信帯域幅を使用できる順に付けられる。この場合、優先順位は、WiMAXインタフェース部A4、無線LANインタフェース部A2、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3の順になる。また、通信データの送信量が少ないプロトコル、例えば、音声通信などに用いられるVoIP(Voice over Internet Protocol)の場合、優先順位は、前述の場合と逆の、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3、無線LANインタフェース部A2、WiMAXインタフェース部A4となる。
続いて、インタフェース選択部A8aは、WAN側通信部A10とLAN側通信部A11との間で中継が開始されたから一定時間経過したか否かをタイマ部A9から入力される信号で検出する(ステップS803)。
一定時間が経過していた場合(ステップS803:Y)、インタフェース部A8aは、通信データを中受けする処理を終了し、図7に示されるステップS703以降の動作を行う。
一方、一定時間が経過していない場合(ステップS803:N)、インタフェース部A8aは、再びステップS801の待機状態となり、以降の動作を繰返し行う。
なお、通信インタフェース部の選択する処理において、無線中継装置A1aの移動速度による通信インタフェース部の選択を行う処理を含まずともよい。その場合、WAN側通信部A10の通信インタフェース部は、例えば、直前まで用いていた通信インタフェース部を用いるか、あるいは、予め定めた通信インタフェース部を用い、中継開始した後にプロトコルに応じてWAN側通信部A10の通信インタフェース部を選択する。
第4実施形態における無線中継装置A1bは、LAN側通信部A11の無線LANインタフェース部A7による通信動作が第1実施形態から第3実施形態と異なる。
図9は、第4実施形態における無線中継装置A1bの構成を示す概略ブロック図である。無線中継装置A1bにおいて中継機能部A5b及びスリープ時間計算部A13以外は、図1に示した第1実施形態の無線中継装置A1と同様の構成であるので、同じ符号を付しその説明を省略する。以下、異なる構成である中継機能部A5b及びスリープ時間計算部A13について説明する。
スリープ時間計算部A13は、LAN側通信部A11の無線LANインタフェース部A7の通信帯域幅とWAN側通信部A10の通信帯域幅とに基づいて、無線LANインタフェース部A7のスリープ時間を算出して無線LANインタフェース部A7に出力する。ここで、スリープ時間とは、無線LANインタフェース部A7が、接続している無線端末B11との間で通信を行わない時間である。
WAN側通信部A10において選択されている通信インタフェース部の規格により定められた最大通信速度と、無線LANインタフェース部A7のIEEE802.11で定められた最大通信速度との比率を算出する。この比率、(通信速度比)=(WAN側通信部A10の最大通信速度)/(無線LANインタフェース部A7の最大通信速度)、を通信速度比とする。通信速度比が1未満の場合、LAN側通信部A11の通信帯域幅がWAN側通信部A10の通信帯域幅より広いことを示している。このとき、LAN側通信部A11の通信帯域幅には、通信データ転送に用いられない通信帯域が存在する。例えば、WAN側通信部A10において、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3が選択され、3G/3.5G携帯電話インタフェース部A3がWCDMAの規格に準拠して、無線LANインタフェース部A7がIEEE802.11bに準拠していた場合、WAN側通信部A10の最大通信速度は、384Kbpsであり、無線LANインタフェース部A7の最大通信速度は、11Mbpsである。このときの通信速度比は、(通信速度比)=(384Kbps)/(11Mbps)=(0.035)となる。このとき、LAN側通信部A11は、9割近くの通信帯域を通信データの転送に用いていないことになる。
ここで、無線LANインタフェース部A7は、スリープ時間計算部A13の算出した通信速度比を用いて、スリープ比率、(スリープ比率)=1−(通信速度比)、を算出する。無線LANインタフェース部A7は、入力されたスリープ比率に基づいて、通信データ転送に用いられない通信帯域において、送受信を行わず消費電力を削減する動作を行う。
無線LANインタフェース部A7は、ビーコン(Beacon)フレームF1を予め決められた周期であるビーコン周期間隔で送信する。ここで、無線LANインタフェース部A7は、スリープ時間計算部A13から入力されたスリープ比率とビーコン周期間隔を乗算することでスリープ期間F3を算出する。このスリープ期間F3が、無線LANインタフェース部A7が送受信を行わずに待機する期間になる。
このスリープ期間をデュレーション・フィールドに設定したCTS−self(Clear To Send − self)フレームF2を送信する。無線端末B11は、受信したCTS−selfフレームF2に含まれているデュレーション・フィールドに設定されたスリープ期間F3をNAV(Network Allocation Vector)期間F4として設定する。無線端末B11は、NAV期間F4を設定すると、当該NAV期間に通信データの送信を行わない。すなわち、無線LANインタフェースA7は、この期間、通信データを受信することはなく、スリープ期間終了後に通信データを受信できる状態に復帰するために必要な最低限の回路以外を全て停止させるディープ・スリープモードに移行する。これにより、無線LANインタフェースA7は、消費電力を削減することができ、無線中継装置A1bがバッテリ部A6を用いて動作する時間を延ばすことが可能となる。
第5実施形態の無線中継装置A1cにおいては、図示しないが、無線LANインタフェース部A7に替えて時分割多元接続方式の通信インタフェース部、例えば、WiMAXインタフェース部A14を備える。第4実施形態の無線中継装置A1bと同様に、スリープ時間計算部A13は、スリープ期間を算出してWiMAXインタフェース部A14に出力する。WiMAXインタフェース部A14は、入力されたスリープ比率に基づいて、通信データ転送に用いられない通信帯域において、送受信を行わず消費電力を削減する動作を行う。
WiMAXインタフェース部A14は、スリープ比率をフレーム周期に乗算して算出した期間をスリープ期間とする。また、WiMAXインタフェース部A14は、下りフレーム中に無線端末B11が送信する期間を割当てないダミーフレーム期間G3を設定して無線端末B11に通知する。無線端末B11は、割当てられた期間G2において、通信データを送信し、ダミーフレーム期間G3において送信を行わない。このため、WiMAXインタフェース部A14は、ダミーフレーム期間G3において、スリープモード状態に移行することができる。また、WiMAXインタフェース部A14は、同様に、上りフレームにおいてもダミーフレーム期間G5を設定することで、ダミーフレーム期間G5においてスリープモード状態に移行することができる。これにより、WiMAXインタフェース部A14は、消費電力を削減することができ、無線中継装置A1cがバッテリ部A6を用いて動作する時間を延ばすことが可能となる。
第6実施形態の無線中継装置は、LAN側通信部に複数の通信インタフェース部を備えた点が、第1実施形態と異なる。
図12は、第6実施形態における無線中継装置D1の構成を示した概略図である。図示するように、無線中継装置D1は、外部のネットワークと通信を行うWAN側通信部D12(第1の通信部)と、無線端末と通信を行うLAN側通信部D13(第2の通信部)と、WAN側通信部D12とLAN側通信部D13との間の通信データ転送を行う中継機能部D5と、WAN側通信部D12に備えられる複数の通信インタフェース部のいずれを用いて通信を行うかを選択するインタフェース選択部D10と、予め定めた期間が経過したことをインタフェース選択部D10に通知するタイマ部D11と、無線中継装置D1が動作する電源を供給するバッテリ部D6と、を具備している。
中継機能部D5は、WAN側通信部D12とLAN側通信部D13との間の通信データの転送を行う。なお、中継機能部D5は、異なる無線通信規格の通信インタフェース部の間で通信データを中継する場合、受信した通信データを送信する無線通信規格に応じてデータ形式を変換する。
タイマ部D11は、中継動作が開始されるとカウントを開始して、一定実感が経過すると、インタフェース選択部D10に一定時間が経過したことを示す信号を出力する。
また、WAN側通信部D12の通信帯域に余裕がある場合、複数選択せずに1つの通信インタフェース部を選択してもよい。これにより、無線中継装置D1は、消費電力を抑えることができる。
また、上述の第1実施形態から第5実施形態おける通信インタフェース部の選択する処理、及び消費電力の削減する処理を組合わせて用いてもよい。
A10、D12…WAN側通信部
A2…無線LANインタフェース部
A3…3G/3.5G携帯電話インタフェース部
A4…WiMAXインタフェース部
A11、D13…LAN側通信部
A7…無線LANインタフェース部
A14…WiMAXインタフェース部
A8、A8a、D10…インタフェース選択部、
A5、A5b、D5…中継機能部
A6、D6…バッテリ部
A9、D11…タイマ部
D2…無線インタフェースA部
D3…無線インタフェースB部
D4…無線インタフェースC部
D7…無線インタフェースD部
D8…無線インタフェースE部
D9…無線インタフェースF部
Claims (11)
- 外部のネットワークに接続して通信を行い、それぞれが異なる通信規格により通信する第1の通信インタフェース部を複数備える第1の通信部と、
無線端末に接続して通信を行う第2の通信インタフェース部を備える第2の通信部と、
前記複数の第1の通信インタフェース部の中から1つの第1の通信インタフェース部を選択するインタフェース選択部と、
前記第1の通信部と前記第2の通信部とに接続され、選択された前記第1の通信インタフェース部と前記第2の通信インタフェース部との間の通信データの中継を行う中継機能部と、
を具備し、
前記中継機能部は、
選択された前記第1の通信インタフェース部の通信速度と、前記第2の通信インタフェース部の通信速度とに基づいて通信速度比を算出し、該通信速度比を前記第2の通信インタフェース部に出力し、
前記第2の通信インタフェース部は、
前記通信速度比に基づいてスリープ期間を算出して、該スリープ期間を前記無線端末に送信して、スリープ状態になる
ことを特徴とする無線中継装置。 - 外部のネットワークに接続して通信を行い、それぞれが異なる通信規格により通信する第1の通信インタフェース部を複数備える第1の通信部と、
無線端末に接続して通信を行い、それぞれが異なる通信規格により通信する第2の通信インタフェース部を複数備える第2の通信部と、
前記複数の第1の通信インタフェース部の中から複数の第1の通信インタフェース部を選択するインタフェース選択部と、
前記第1の通信部と前記第2の通信部とに接続され、選択された前記複数の第1の通信インタフェース部と前記複数の第2の通信インタフェース部との間の通信データの中継を行う中継機能部と、
を具備し、
前記中継機能部は、
選択された前記第1の通信インタフェース部の通信速度と、前記第2の通信インタフェース部の通信速度とに基づいて通信速度比を算出し、該通信速度比を前記第2の通信インタフェース部に出力し、
前記第2の通信インタフェース部は、
前記通信速度比に基づいてスリープ期間を算出して、該スリープ期間を前記無線端末に送信して、スリープ状態になる
ことを特徴とする無線中継装置。 - 前記インタフェース選択部は、
通信可能な圏内状態の前記複数の第1の通信インタフェース部から送信電力の最も少ない通信インタフェース部から優先して選択する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線中継装置。 - 前記インタフェース選択部は、
通信可能な圏内状態の前記複数の第1の通信インタフェース部から受信した通信データのプロトコルに対応して予め定められた条件に基づいて、前記第1の通信インタフェース部を選択する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線中継装置。 - 前記インタフェース選択部は、
通信可能な圏内状態の前記複数の第1の通信インタフェース部から自装置の移動速度に基づいて、前記通信インタフェース部を選択する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の無線中継装置。 - 前記通信速度比は、
前記第1の通信インタフェース部が準拠する通信規格で定められた最大通信速度と、前記第2の通信インタフェース部が準拠する通信規格で定められた最大通信速度との比として予め定められる
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の無線中継装置。 - 前記通信速度比は、
予め定められた直近の期間における、選択された前記第1の通信インタフェース部の通信速度の平均値と、前記第2の通信インタフェース部の通信速度の平均値とに基づいて算出される
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の無線中継装置。 - 前記第2の通信インタフェース部がIEEE802.11規格に準拠している場合、該通信インタフェース部は、前記スリープ期間をデュレーション・フィールドに設定したCTS(Clear To Send)−selfフレームを送信する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の無線中継装置。 - 前記スリープ期間が前記デュレーション・フィールドに設定できる期間を越えていた場合、当該スリープ期間を複数に分割して、複数の前記CTS−selfフレームのデュレーション・フィールドに分割したスリープ期間を設定する
ことを特徴とする請求項8に記載の無線中継装置。 - 前記第2の通信インタフェース部がIEEE802.11規格に準拠している場合、該通信インタフェース部は、前記スリープ期間をデュレーション・フィールドに設定したビーコン・フレームを送信する
ことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の無線中継装置。 - 前記スリープ期間が前記デュレーション・フィールドに設定できる期間を越えていた場合、前記ビーコン・フレームのデュレーション・フィールドに設定できる最大の期間をスリープ期間として設定する
ことを特徴とする請求項10に記載の無線中継装置。
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