JP4805756B2 - 通信制御装置及び通信制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、無線ＬＡＮシステムにかかり、特にIEEE 802.11標準規格準拠システムやシステムのインフラストラクチャモードを使用する通信制御装置及び通信制御方法に関する。
現在、無線ＬＡＮ(Local Area Network)システムにおいて、IEEE 802.11標準規格準拠システムが使用されている。IEEE 802.11標準規格準拠システムでは、媒体（無線チャネル）のアクセス制御にＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）が用いられる。
ＣＳＭＡ／ＣＡによれば、パケットを送信するノードは、パケット衝突による伝送データの消失を防止するために媒体の状況を確認する。すなわち、無線ＬＡＮシステムにおいては、１つの受信ノードに対し、送信ノードから送信されたパケットが到達する間に、他の送信ノードが後から送信したパケットが到達する場合がある。パケット衝突とは、このような場合、受信ノードにおいて、到達したパケットの区別やデータの復調ができなくなることを指す。
パケット衝突が起こった場合、受信ノードは、衝突したパケットを全て取り込んでいる。そして、取り込んだパケットに付された宛先のアドレスを参照し、自ノードが宛先であるか否かを判定する。受信ノードが宛先である場合、パケット消失であるとして再送の必要が生じる。また、この受信ノードを含む複数のノードを宛先とする管理データ、あるいは制御データである場合、通信品質の劣化やシステムスループットの低下が発生する。
なお、衝突を起こしたパケットが自ノード宛でなかった場合には問題は発生しない。
このようなパケット衝突を避けるため、ノードは、媒体が通信していない場合には規定時間（コンテンションウィンドウ）内のランダムな時間パケットの送信を待ち（バックオフ）、パケットを送出する。また、媒体が他の通信をしている場合、ノードは、媒体が解放されるのを待ってパケットを送信する（送信抑制）。そして、媒体の解放後、再度パケットを送信する。
この際、ノードは、受信側に到達する信号の電力の大小や通信品質の良否に応じてデータの変調方式や多値数、誤り訂正符号化率を調整する。調整は、ノードごとの自立分散的な適応変復調動作によって行われる。
また、ノードによる調整により、データ伝送速度を高める（シフトアップ）、あるいは低下させる（シフトダウン）ことができる。データ伝送速度を調整することにより、ＣＳＭＡ／ＣＡでは、無線リソース活用の効率化（データ伝送速度の最大化、パケットの媒体占有時間の最小化、ノードの媒体接続可能確率の最大化）を図っている。
なお、各ノードの送信電力は、通常、標準規格の規定値、または規定値以下に固定されていて、媒体やトラヒックの状況に合わせてノードがレベルを変化させることは一般的にされていない。
より具体的には、媒体の状況確認は、ノードがパケットを送出しようとするノードが送信に使用される無線チャネルを測定することによって行われる。無線チャンネルの測定により、総受信電力の大小、受信の識別が可能な到来パケットの有無を判定することができる。なお、総受信電力とは、受信機の熱雑音電力や他ノードから送出されて測定時点に自ノードに到達しているパケットの受信信号電力の総和である。
総受信電力が予め設定した閾値（キャリアセンス閾値）よりも大きい場合、あるいは受信識別が可能な到来パケットがある場合、ノードは、近傍で他の通信が行われている、あるいは周辺で複数の通信が行われている状況（Ｂｕｓｙ）であると判断する。
なお、「近傍」とは、他のノードの１つがパケットを送信したことによって自ノードが「Ｂｕｓｙ」と判定されるノード間距離をいう。また、「周辺」とは、複数の他のノードが同時にパケットを送信したことによって自ノードが「Ｂｕｓｙ」と判定されるノード間距離をいう。さらに、「遠方」とは、複数の他ノードが同時にパケットを送信しても自ノードの判定が「Ｂｕｓｙ」とならないノード間距離をいう。
総受信電力がキャリアセンス閾値よりも大きい場合や受信識別が可能な到来パケットがある場合、新たな通信を開始するとパケット衝突が発生する。また、他のノードによる通信を妨害することによってパケット再送による媒体の輻輳を招く。さらには、干渉による伝送誤りが増長してシステム全体のスループットが低下する。
一方、総受信電力がキャリアセンス閾値よりも小さく、かつ、受信識別が可能な到来パケットが無い場合、近傍あるいは周辺で通信が行われていない状態（Ｉｄｌｅ）であると判断される。このとき、ノードは、新たな通信を開始することができる。
ただし、Ｉｄｌｅであっても、遠方で行われている通信の干渉による受信信号電力の総量がキャリアセンス閾値以下の受信電力で到来する、あるいは、パケットとして受信識別ができない受信電力で自ノードに到来する場合がある。このような状態は、パケット衝突による伝送データ消失は起こらないまでも、適応変復調動作に基づく伝送誤り回避のためシフトダウンの要因になる。
以上述べたように、キャリアセンスによれば、ある程度パケット衝突を減少させて通信を円滑化することができる。
このような無線ＬＡＮの従来技術としては、例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３に記載されている。IEEE 802.11標準規格準拠の無線ＬＡＮシステムには、インフラストラクチャモードとアドホックモードの規定があるが、非特許文献１ないし非特許文献３は、いずれもインフラストラクチャモードの規定においてなされるものである。
なお、インフラストラクチャモードとは、基地局（アクセスポイント：ＡＰ）と移動端末（ステーション：ＳＴＡ）の２種類のノードから構成される無線ネットワークの規定である。また、アドホックモードとは、ＳＴＡのみによって構成される無線ネットワークの規定である。
インフラストラクチャモードにおける一つのＡＰとそれに所属する複数のＳＴＡの組は、ＢＳＳ（Basic Service Set）と呼ばれる。ＢＳＳは、セルラシステムのセルに相当する。
非特許文献１に記載された技術は、インフラストラクチャモードの無線ＬＡＮシステムが密集して設置される構成において、各ＳＴＡが報告してきたリンクマージン情報に基づいてＡＰの送信電力を各ＳＴＡが求める必要最小値に制御することが開示されている。このような制御により、非特許文献１に記載された技術では、ＢＳＳ間の干渉（周辺ＢＳＳの媒体を時間的に占有すること）を低減し、無線リソースを効率的に活用してシステムスループットを増加させることができる。
なお、非特許文献１で開示された方法は、無線ＬＡＮシステムに割当てられた周波数帯域がトラヒックに対して充分でなく、ＢＳＳ運用周波数の設計によってＢＳＳ間の干渉が回避できない場合に特に有効である。
また、非特許文献２では、インフラストラクチャモードの無線ＬＡＮシステムにおいて、ＳＴＡが複数のＡＰ候補の中から受信信号が最も強いＡＰを自装置に接続すべきＡＰとして選択することが記載されている。非特許文献２に開示された技術は、このような構成において、自律分散的にオーバラップするＡＰ間の負荷のバランスをとり、ＬＡＮシステムのスループットを増大させて伝送遅延を減少させるものである。
より具体的には、ＡＰ同士が有線バックボーンを介して定期的に負荷情報を交換し、負荷のバランスをとるためにハンドオフが必要なＳＴＡを選択する。この際、ＡＰは、負荷情報の交換結果に基づいて自装置の状態（高負荷、低負荷、適正）を判定する。状態を示す負荷情報は、各ＡＰにおける上下回線トラヒックを考慮したスループットで表される。
また、判定の結果、低負荷と判定されたＡＰは、積極的に周辺ＡＰが受持つＳＴＡのローミングや新規接続を受け付ける。負荷が適性であると判定されたＡＰは、ＳＴＡの新規接続を受け付ける。高負荷と判定されたＡＰは、ＳＴＡの新規接続を受け付けず、負荷低減のために既存ＳＴＡを強制的にハンドオーバさせる。
このような非特許文献２の方法は、エリア内のＳＴＡが偏在し、特定のＢＳＳのＡＰでは輻輳が発生するのに隣接するＢＳＳのＡＰでは輻輳が発生しない場合のシステムスループットを高めることに有効である。
また、非特許文献３は、インフラストラクチャモードの無線ＬＡＮシステムにおいて伝送すべきデータを有するＳＴＡの接続が特定のＡＰに集中している場合、負荷（ＳＴＡ接続数）の大きいＡＰが送信電力を減じてＢＳＳカバレッジを狭めることが記載されている。また、非特許文献３では、負荷の小さいＡＰが送信電力を増してＢＳＳカバレッジを広げることによって負荷をＡＰ間で分散するようにしている。
このような特許文献３では、特定ＡＰで輻輳が生じ、パケット衝突とパケット再送に起因するスループット低下、それに伴う遅延の増大とＱｏＳ（Quality of Service）劣化を回避することができる。特許文献３は、エリア内のＳＴＡが偏在し、特定のＢＳＳのＡＰでは輻輳が発生するのに隣接するＢＳＳのＡＰでは輻輳が発生しない場合のシステムスループットを高めることに有効である。
Duck-Yong Yang et al, "Achieving Efficient Channel Utilization Using Dynamic Coverage Control in IEEE 802.11, "Proc. IEEE ISPACS, Nov 2004. Hector Velayos et al, "Load Balancing in Overlapping Wireless LAN Cells, "IEEE ICC 2004, June 2004. Olivia Brickley et al, "Load Balancing for QoS Optimisation in Wireless LANs Utilising Advanced Cell Breathing Techniques, "Proc. IEEE VTC 2005-Spring, May 2005.
しかしながら、上記したキャリアセンスでは、隠れ端末問題が発生した場合のパケット衝突を完全に回避することができない。また、晒し端末問題によるスループット低下を充分防ぐことができないことが課題となる。
すなわち、隠れ端末問題とは、障害物や送信ノード間の距離等の電波伝搬環境により、例えば送信ノードａが送信したパケットが他の送信ノードｂに到達できない場合に発生する。このような場合、キャリアセンスが適正に行われず、送信ノードｂは、送信ノードａがパケットを送信しているにも関わらず、パケットを送出してしまうからである。
なお、パケット衝突の他の原因として、伝搬遅延時間問題がある。伝搬遅延時間問題は、キャリアセンスが適正にされたにも関わらず、送信ノード間の電波伝搬遅延によって送信ノードａのパケット送出開始を送信ノードｂが検出することができず、送信ノードａとほぼ同時にパケットの送出を開始してしまうことをいう。
また、晒し端末問題とは、不必要なキャリアセンスのためにデータを送受信し、システムスループットを低下させる問題をいう。
例えば、送信ノードａが受信ノードａへのパケット送出を開始した場合、送信ノードｂは、キャリアセンスによって送信ノードａのパケットを検知し、媒体の状況をＢｕｓｙと判断する。このとき、送信ノードｂは、受信ノードｂに送信しようとしていたパケットがあった場合、このパケットを送信することなく保持するよう制御される。
しかし、上記した場合、受信ノードａと受信ノードｂとが充分な距離を持っていて、送信ノードｂが受信ノードｂへパケットを送信した場合にもパケット衝突が発生しない状況も考えられる。このような状況では、キャリアセンスは不必要であったことになり、システムスループットの低下させることになる。
隠れ端末問題と晒され端末問題は、送信ノードにおけるパケット送出の有無（キャリアセンスによる媒体の状況確認）によってパケット衝突を予測するために発生する。
つまり、送信ノードａと受信ノードａが充分近い地点にあれば、送信ノードａにおけるパケット送出をキャリアセンスによりノードｂが検出して送信を抑制することで受信ノードａにおけるパケット衝突を回避できる。
しかし、送信ノードａと受信ノードａとが離れていると、受信ノードａにパケットが到達中であっても周辺の遮蔽物やパケットの減衰によって他の送信ノードｂのキャリアセンスにより媒体の状況確認がされない場合がある。このような場合、ノードｂが受信ノードｂにパケットを送信すると、受信ノードｂにおいて、隠れ端末問題によりパケット衝突が発生する。
また、送信ノードａと受信ノードａとが離れていると、受信ノードａにパケットが到達中、他の送信ノードｂから送出されたパケットが受信ノードａにおいてパケット衝突を生じさせない受信信号電力まで減衰される場合がある。現状では、このような場合であっても、送信ノードｂが受信ノードａに対するパケットの送信をキャリアセンスにより検出して送信を抑制する。このため、晒し端末問題が発生し、無線リソースの効率的な活用が妨げられることになる。
前記した非特許文献１は、隠れ端末問題を避けるため、データ伝送に先立ってＡＰあるいはＳＴＡ間で制御データ（ＲＴＳ：Request To Send，CTS：Clear To Send）を交換している。このような非特許文献１に記載された技術は、制御データの交換により、ユーザデータに割当て可能な実質的なスループットが低下する可能性を生じる。
また、非特許文献１に記載された技術では、ＡＰの送信電力のみを制御してＳＴＡの送信電力が制御されない。このため、非特許文献１は、ＢＳＳにおける干渉低減効果に改善の余地がある。さらに、非特許文献１に記載された技術は、物理層にＤＳＳＳ（直接拡散）方式を想定していて、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式を用いるIEEE 802.11aやIEEE802.11gの標準規格に適用することができない。ＯＦＤＭ方式は、適応変復調動作を取り入れることで同じ周波数占有帯域で高いスループットを得る方式である。このような方式を用いた規格が適用できないことは、無線ＬＡＮシステムの設計の自由度を低下させる。
また、非特許文献２、非特許文献３に記載された技術は、ＢＳＳ内の一部のノードに接続が集中することを防ぎ、パケット衝突が起こる確率を低下させることが可能である。しかし、非特許文献２、非特許文献３に記載された技術では、複数のＢＳＳが同一周波数を使用して通信した場合に起こる干渉の影響が考慮されていない。このため、無線ＬＡＮシステムのトラヒックに割当てられる周波数帯域が充分にあって、エリア内のＢＳＳを全て異なる周波数で運用することが必要となるため現実的ではない。
さらに、非特許文献３には、ＢＳＳ負荷やＱｏＳ劣化を検出するための方法、検出された値と送信電力の制御との関係、さらにＢＳＳ間を連携して制御する方法についての具体的な記載がされていない。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであって、ノード送信電力を適切に設定、実行することにより、無線リソースを効率的に活用して通信品質とシステムスループットを向上させることができる通信制御装置及び通信制御方法を提供することを目的とする。
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、無線媒体へのアクセス制御にＣＳＭＡ／ＣＡを用い、かつ、無線伝送に適応変復調方式を用いるインフラストラクチャモードの無線ＬＡＮシステムにおいて、通信装置の送信電力を制御する通信制御装置であって、アクセスポイント及び複数のステーションを含む通信のグループであるＢＳＳのノードとなるアクセスポイント、またはステーションによる無線信号の測定によって得られ、無線測定結果、通信品質測定結果、無線媒体使用率の少なくとも１つを含む情報である無線情報、前記アクセスポイントまたは前記ステーションに報告された前記無線情報の少なくとも一方に基づいて、複数のノードを有するＢＳＳであり、かつ複数のノードによる無線信号の送信が前記アクセスポイントまたは前記ステーションの通信に影響する周辺ＢＳＳがあるか否かを判定するＢＳＳ発見手段と、前記ＢＳＳ発見手段による判定の結果に基づいて、前記アクセスポイントと前記ステーションの各々との送信電力を設定する送信電力設定手段と、を備え、前記送信電力設定手段は、前記ＢＳＳ発見手段によって周辺ＢＳＳがあると判定され、かつ、周辺ＢＳＳを構成する全てのアクセスポイントが送信電力の制御機能を有する場合、前記送信電力設定手段を含むＢＳＳである自ＢＳＳ内の前記アクセスポイントと前記ステーションの各々との送信電力を設定し、規定の条件が満足される度に設定された送信電力を繰返し更新し、送信電力の該設定に際しては、前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイントに帰属する前記ステーションとの通信による無線媒体使用率が第一の無線媒体使用率閾値を超えた場合には送信電力を規定ステップ分増加させ、前記無線媒体使用率が、前記第一の無線媒体使用率閾値よりも小さい第二の無線媒体使用率閾値を下回った場合には送信電力を規定ステップ分減少させ、前記周辺ＢＳＳに送信電力の制御を行っていないアクセスポイントがある場合または周辺ＢＳＳが存在しない場合には、前記ＢＳＳに含まれる自アクセスポイント及び前記自アクセスポイントに帰属するステーションの送信電力を最大に設定し、設定された送信電力をＢＳＳに含まれる前記ステーションに対して通知する、または前記ステーションに対して送信電力の設定または更新を指示し、前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイント及び帰属する前記ステーションによるパケット伝送遅延量測定結果の少なくとも一方がパケット伝送遅延量目標値よりも小さい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を増加させ、パケット伝送遅延量測定結果がパケット伝送遅延量目標値よりも大きい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を減少させて前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を調整し、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値の調整周期を送信電力の更新周期よりも大きくすることを特徴とする。
このような発明によれば、無線信号を測定して得た情報に基づいて送信電力を設定することができるので、電波環境やユーザの使用状況を含めた無線の状況に応じて最適な送信電力を設定して無線リソースを最大限に活用することができる。また、自ＢＳＳの周辺に送信電力制御を行わないＢＳＳが存在しても、自ＢＳＳのみが送信電力制御を行うことによって生ずる無線リソース使用機会の減少やカバレッジロス、さらには自ＢＳＳに対する干渉の問題を防ぐことができる。さらに、周辺ＢＳＳがない場合には無線リソースを充分活用することができる。また、この発明によれば、ステーションに送信電力の決定機能を持たせる必要が無くなってステーションの装置構成を簡易なものにすることができる。さらに、このような発明によれば、無線媒体の輻輳時には大きな送信電力を割当てることで輻輳を緩和し、無線媒体の閑散時には小さな送信電力を割当てて送信電力を節約することができる。さらに、このような発明によれば、送信電力制御によって実際に得られるパケット伝送遅延量を略目標値に維持することができる。
また、請求項２に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記送信電力設定手段が、自ＢＳＳ内の前記アクセスポイントと前記ステーションの各々の送信電力を設定するにあたり、前記アクセスポイントと前記ステーションに共通の送信電力を設定することを特徴とする。この発明によれば、共通の送信電力を設定することで、アクセスポイントと各ステーションに個別の送信電力を設定する場合に比べて設定のための信号の授受を低減することができる。また、アクセスポイントと各ステーションの送信電力が一致することから下り回線と上り回線の到達範囲を一致させることができる。さらに、ＢＳＳの外部へ漏れる干渉電力の時間変化を穏やかにすることができる。
また、請求項３に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記送信電力設定手段が、無線ＬＡＮに規定されたパケット種別である管理フレーム、データフレーム、制御フレームごとに異なる送信電力を設定することを特徴とする。この発明によれば、データフレームよりも確実な到達が要求される管理フレームや制御フレームに相対的に大きな送信電力を設定することができ、制御の安定性や柔軟性を高めることができる。また、データフレームの送信電力を管理フレームや制御フレームの送信電力に関係なく必要最小限に設定することでＢＳＳ間干渉を低減することができる。
また、請求項４に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記送信電力設定手段は、前記アクセスポイントにあって、測定によって得られた前記無線情報、前記ステーションから自ＢＳＳに報告された前記無線情報、現在設定されている送信電力にかかる情報の少なくとも一つを、前記周辺ＢＳＳを構成するアクセスポイントと相互に交信して送信電力を更新することを特徴とする。このような発明によれば、無線リソースの使用状況をＢＳＳが隣接するアクセスポイント間で共有できる。このため、無線媒体の使用率を互いに平準化するように送信電力制御を調停することができる。例えば、無線測定結果によりＢＳＳ間にカバレッジロスが検出された場合、送信電力が小さい方のＢＳＳのアクセスポイントが送信電力を増加させて送信電力の大きい方に負担をかけずにカバレッジロスを救済することができる。
また、請求項５に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記送信電力設定手段は、前記送信電力を絶対値として初期設定し、直前の設定値と更新後の設定値との相対値により、送信電力更新用の規定ステップ単位で直前に設定された送信電力を増減することによって送信電力を更新することを特徴とする。このような発明によれば、送信電力制御の前後で送信電力の急激な変化が起こらずに安定な送信電力制御を行うことができる。
また、請求項６に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記送信電力設定手段は、前記アクセスポイントにあって、自ＢＳＳ内において当該アクセスポイントから最も遠方にあるステーションが最小のデータ伝送速度でパケットを送信し、当該パケットが前記アクセスポイントにおいて規定の品質を得られる送信電力を送信電力の制御範囲の下限とし、前記アクセスポイントが自ＢＳＳ内の全ての前記ステーションに定期的に送出する管理フレームであるビーコン信号、無線リソース測定用のパイロット信号、前記ステーションが帰属処理を行ったアクセスポイントから返送される応答用の管理フレームの少なくともいずれか一つに含まれる最大送信電力情報によって送信電力制御範囲の上限を決定することを特徴とする。このような発明によれば、パケットが規定品質を得られないような小さい送信電力で送信することによるスループットに貢献しない干渉を防止できる。また、送信電力制御によってシステムに許された最大の送信電力を超えて送信がされるのを防止することができる。
また、請求項７に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記無線情報は、ＢＳＳ運用周波数帯域内における送信電力、総受信電力、パケット送受信時以外の雑音電力、パケット受信時の信号電力、パケット受信時の信号電力対雑音電力比、対向するステーションまたはアクセスポイントまでの伝搬損失、あるいは、接続ステーション数または可視アクセスポイントの少なくとも一つを測定して得た結果である無線測定結果、パケット衝突発生率、パケット再送発生率、パケット誤り率の少なくとも一つを測定して得た結果である通信品質測定結果、パケット送受信時間が規定観測時間に占める割合を示す無線媒体使用率の少なくとも一つを含む情報であって、前記無線測定結果、前記通信品質測定結果、前記無線媒体使用率の少なくも１つは、一定時間内における平均値あるいは統計値であることを特徴とする。このような発明によれば、送信電力の最大値に対する現在の送信電力の余裕度、アクセスポイントまたはステーションで見た無線チャネルの静粛度、周辺ＢＳＳ由来の干渉や無線ＬＡＮシステム以外に起因する外部雑音、ステーションまたはアクセスポイントから送信されてきたパケットの受信品質、ＢＳＳ内の伝搬損失、ステーションの接続需要、パケットの疎通状況、無線チャネルの輻輳度に基づいて高精度に送信電力制御することができる。
また、請求項８に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記無線測定結果として得られる雑音電力は、干渉電力を含んだ値であることを特徴とする。このような発明によれば、無線通信における信号以外の成分を包括的に雑音として捉えることができる。このため、通信の信号電力と信号以外の成分との比を正確に評価することができる。
また、請求項９に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記アクセスポイントが、自ＢＳＳ内の全ステーションに宛てて送信される管理フレームであって当該フレームの送信電力情報を含むビーコン信号、無線リソース測定用のパイロット信号の少なくとも一方を定期的に送信し、前記アクセスポイントに帰属しようとするステーションがビーコン信号、あるいはパイロット信号を受信する場合、前記送信電力設定手段は、前記ステーションにおける受信信号の電力と送信電力情報により前記アクセスポイントと前記ステーションとの間の伝搬損失を推定し、前記ステーションが送出する管理フレームの送信電力が前記アクセスポイントにおいて規定の受信信号電力を得るように、前記ステーションが前記アクセスポイントに帰属するために送出する管理フレームの送信電力の初期値を設定することを特徴とする。このような発明によれば、アクセスポイントにおける受信信号電力が必要充分な値になるようにステーションの送信電力を設定できる。このため、ステーションが他のノードに与える干渉を低減できる。また、管理フレームの受信品質を保つことができる。
また、請求項１０の発明の発明は、上記した通信制御装置において、前記アクセスポイントが自ＢＳＳ内の全ステーションに宛てて送信される管理フレームであって当該フレームの送信電力情報、送信されるフレームの雑音電力情報を含むビーコン信号、無線リソース測定用のパイロット信号の少なくとも一方を定期的に送信し、前記アクセスポイントに帰属しようとするステーションがビーコン信号、あるいはパイロット信号を受信する場合、前記送信電力設定手段は、前記ステーションによって測定された前記雑音電力情報に基づいて、前記ステーションが送出する管理フレームの送信電力が前記アクセスポイントにおいて規定の信号電力対雑音電力比を持つ受信信号電力を得るように、前記ステーションが前記アクセスポイントに帰属するために送出する管理フレームの送信電力の初期値を設定することを特徴とする。このような発明によれば、アクセスポイントにおける信号電力対雑音電力比が必要充分な値になるようにステーションの送信電力を設定できる。このため、ステーションが他のノードに与える干渉を低減できる。また、管理フレームの受信品質を保つことができる。
また、請求項１１に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記ステーションが前記アクセスポイントに送出した管理フレームに応答する管理フレームが規定時間を経過した後も前記ステーションに返信されない場合、
前記送信電力設定手段は、前記ステーションによる次回の帰属処理における送信電力を規定ステップ分増加させることを特徴とする。このような発明によれば、電波伝搬環境の変化が激しく、アクセスポイントとステーション間の伝搬損失の推定時と実際の通信時における伝搬損失の間に誤差を生じる状況においても、パケット再送を低減して帰属処理用管理フレームを確実に送信することができる。
また、請求項１２に記載の発明は、上記した通信制御装置において、記送信電力設定手段は、前記ステーションの帰属処理用以外の管理フレーム、データフレーム、制御フレームの送信電力の初期設定値を、帰属処理用の管理フレームの伝送成功時の送信電力の設定値に、予め規定されたフレーム種別ごとの初期伝送速度と帰属処理用の管理フレームの伝送速度の比を乗じた値に設定することを特徴とする。このような発明によれば、アクセスポイントにおける受信信号電力や信号電力対雑音電力比といった受信レベルが必要充分な値になるようにステーションの送信電力の初期値を設定することができる。このため、ステーションが他のノードに与える干渉を低減できるとともに、各種パケットの受信品質を保つことができる。また、電波伝搬環境の変化が激しくアクセスポイントとステーション間の伝搬損失の推定値と実際の通信時における伝搬損失の間に誤差を生じるような状況においても、各種パケットの疎通を確実なものにすることができる。
また、請求項１３に記載の発明は、上記した通信制御装置において、前記送信電力設定手段は、送信電力を制御した結果、データフレームの通信品質が第一の品質規定値よりも小さく、すなわち、良好と判定されたノードには設定するデータ伝送速度を増加させるシフトアップを行い、データフレームの通信品質が第二の品質規定値よりも大きく、すなわち不良と判定されたノードには設定するデータ伝送速度を減少させるシフトダウンを行い、第一の品質規定値は第二の品質規定値よりも小さいこと、データ伝送速度の更新周期は送信電力の更新周期よりも小さいことを特徴とする。このような発明によれば、通信品質の良好時にはデータ伝送速度を増加させることで無線媒体使用率を低下させることができる。また、通信品質の不良時にはデータ伝送速度を減少させることで通信品質を改善し、通信品質を規定範囲内に維持することができる。
また、請求項１４に記載の発明は、無線媒体へのアクセス制御にＣＳＭＡ／ＣＡを用い、かつ、無線伝送に適応変復調方式を用いるインフラストラクチャモードの無線ＬＡＮシステムにおいて、通信装置の送信電力を制御する通信制御方法であって、アクセスポイント及び複数のステーションを含む通信のグループであるＢＳＳのノードとなるアクセスポイント、またはステーションによる無線信号の測定によって得られ、無線測定結果、通信品質測定結果、無線媒体使用率の少なくとも１つを含む情報である無線情報、前記アクセスポイントまたは前記ステーションに報告された前記無線情報の少なくとも一方に基づいて、複数のノードを有するＢＳＳであり、かつ複数のノードによる無線信号の送信が前記アクセスポイントまたは前記ステーションの通信に影響するＢＳＳである周辺ＢＳＳがあるか否かを判定するＢＳＳ発見ステップと、前記ＢＳＳ発見ステップにおいて周辺ＢＳＳがあると判定され、かつ、周辺ＢＳＳを構成する全てのアクセスポイントが送信電力の制御機能を有する場合、前記ＢＳＳ内の前記アクセスポイントと前記ステーションの各々との送信電力を設定し、規定の条件が満足される度に設定された送信電力を繰返し更新する送信電力設定ステップと、前記送信電力設定ステップが実行されたＢＳＳである自ＢＳＳにおいて、送信電力の設定に使用される第一の無線媒体使用率閾値及び第二の無線媒体使用率閾値を調整するステップと、前記送信電力設定ステップにおいて設定された送信電力を前記自ＢＳＳに含まれる前記ステーションに対して通知する、または前記ステーションに対して送信電力の設定または更新を指示するステップと、を含み、前記送信電力設定ステップの送信電力の前記設定に際しては、前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイントに帰属する前記ステーションとの通信による無線媒体使用率が前記第一の無線媒体使用率閾値を超えた場合には送信電力を規定ステップ分増加させ、前記無線媒体使用率が、前記第一の無線媒体使用率閾値よりも小さい第二の無線媒体使用率閾値を下回った場合には送信電力を規定ステップ分減少させ、前記周辺ＢＳＳに送信電力の制御を行っていないアクセスポイントがある場合または周辺ＢＳＳが存在しない場合には、前記自ＢＳＳに含まれる自アクセスポイント及び前記自アクセスポイントに帰属するステーションの送信電力を最大に設定し、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を調整するステップにおいては、前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイント及び帰属する前記ステーションによるパケット伝送遅延量測定結果の少なくとも一方がパケット伝送遅延量目標値よりも小さい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を増加させ、パケット伝送遅延量測定結果がパケット伝送遅延量目標値よりも大きい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を減少させて前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を調整し、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値の調整周期を送信電力の更新周期よりも大きくすることを特徴とする。
このような発明によれば、無線信号を測定して得た情報に基づいて送信電力を設定することができるので、電波環境やユーザの使用状況を含めた無線の状況に応じて最適な送信電力を設定して無線リソースを最大限に活用することができる。さらに、送信電力制御によって実際に得られるパケット伝送遅延量を略目標値に維持することができる。
このような本発明によれば、無線ＬＡＮシステム、特に、媒体アクセス制御にＣＳＭＡ／ＣＡを用い、無線伝送制御に適応変復調方式を用いるIEEE 802.11標準規格準拠システムやその後継システムのインフラストラクチャモードにおいて、ノード送信電力の設定と更新を適切にかつ効率的に実行して無線リソースを効率的に活用し、通信品質とシステムスループットを向上させることができる。
以下、本発明の一実施形態について説明する。
なお、本実施形態は、以下の点に鑑みて無線ＬＡＮシステムに適したノード送信電力制御を実現するために構成されたものである。
すなわち、IEEE 802.11標準規格準拠の無線ＬＡＮシステムには、無線ネットワークが基地局（ＡＰ：アクセスポイント）と移動端末（ＳＴＡ：ステーション）の２種類のノードから構成されるインフラストラクチャモードと、ステーションのみからなるアドホックモードが規定されている。インフラストラクチャモードでは、一つのアクセスポイントとそれに所属する複数のステーションの組をＢＳＳ（Basic Service Set）と呼び、これはセルラシステムのセルに相当する。
以下、本実施形態では、本実施形態の通信装置をインフラストラクチャモードに適用した例について説明する。
ＢＳＳでは、ステーション→アクセスポイントへの送信を上り回線といい、上り回線において、
複数のステーションがアクセスポイントに宛てて伝送すべきデータを保持しているとき、ステーションが相互にキャリアセンスが可能であれば、伝搬遅延時間問題によって偶発的に起きるパケットの同時送出を除き、アクセスポイントにおけるパケット衝突を回避することができる。
しかし、各ステーションに設定された送信電力が充分でなく、一部のステーション間でキャリアセンスができない場合、隠れ端末が発生する。このような場合、一のステーションがアクセスポイントに宛ててパケットを送出中に他のステーションがそれにアクセスポイントにパケットを送出してパケット衝突が発生する（自セル干渉）。パケット衝突は、パケット再送、伝送誤り回避のためのシフトダウンが発生するためにシステムスループットを劣化させる。
スループット劣化回避のためには、ステーションの送信電力を充分大きく設定することにより、隠れ端末問題を回避してスループットを高めることができる。周辺に同一周波数を用いる他のＢＳＳが存在しない場合、このＢSＳは、孤立セルであると判定される。ＢＳＳが孤立セルである場合、送信電力を高めることには支障がない。
しかし、このＢＳＳの周辺に他のＢＳＳが存在する環境下（マルチセル環境）においては、ステーションの送信電力を高めることによってＢＳＳ間干渉（他セル干渉）を招く。
また、送信電力が大きいために通信制御が不必要なＢＳＳの存在が検出され、不必要な送信抑制を引き起こすこともある（晒され端末）。また、パケット衝突を起こさないまでも伝送誤り回避のためのシフトダウンによるデータ伝送速度低下が発生し、システムスループットを劣化させることがある。このように、ステーションの送信電力が小さいと自セル干渉を、大きいと他セル干渉を発生させるため、無線ＬＡＮのシステムでは、ＢＳＳ内のノード位置（トポロジ）に適応した適切な送信電力を設定することが必要となる。
また、ＢＳＳの下り回線（アクセスポイント→ステーション）においても、アクセスポイントが複数のステーションに宛てて伝送すべきデータを保持しているとき、上記した上周り回線と同様に、同一周波数を用いる周辺ＢＳＳの各アクセスポイントにキャリアセンスが可能であれば、伝搬遅延時間問題によって偶発的に起きるパケットの同時送出を除き、アクセスポイントにおけるパケット衝突を回避することができる。
例えば、隣り合う複数のＢＳＳが同一周波数を共有させてセルクラスタを形成する場合、アクセスポイントの送信電力を相互にキャリアセンスが可能になるように充分大きく設定することで隠れ端末問題（自セルクラスタ干渉）を回避しながらデータ伝送速度を増加させることができる。
しかし、周囲に同一周波数を使用するセルクラスタが存在する場合、セルクラスタ間干渉（他セルクラスタ干渉）を招いて不必要な送信抑制を引き起こす（晒され端末）。また、パケット衝突を起こさないまでも伝送誤り回避のためのシフトダウンによるデータ伝送速度低下が発生し、システムスループットを劣化させることがある。
また、セルをクラスタ化せず、ＢＳＳごとに分割して同一周波数を繰返し利用する場合、アクセスポイントの大きな送信電力はＢＳＳ間干渉（他セル干渉）を招いて不必要な送信抑制を発生する（晒され端末）。パケット衝突を起こさないまでも伝送誤り回避のためのシフトダウンによるデータ伝送速度低下が発生し、システムスループットを劣化させることがある。
一方で、各アクセスポイントの信電力が充分でなく、一部のアクセスポイント同士がキャリアセンスができない場合、隠れ端末が発生する。このような場合、一のアクセスポイントが他のアクセスポイントに宛ててパケットを送出中、さらに他のアクセスポイントが同じアクセスポイントにパケットを送出してパケット衝突が発生する。パケット衝突は、パケット再送、伝送誤り回避のためのシフトダウンが発生するためにシステムスループットを劣化させる。
例えば、隣り合う複数のＢＳＳに同一周波数を共有させてセルクラスタを形成する場合、アクセスポイントの送信電力を相互にキャリアセンスが可能になるように充分大きく設定できないことで隠れ端末問題（自セルクラスタ干渉）が発生する。隠れ端末問題は、パケット再送やシフトダウンによりデータ伝送速度を減少させるとともに、カバレッジロスを招く。しかし、周囲に同一周波数を使用するセルクラスタが存在すればセルクラスタ間干渉（他セルクラスタ干渉）が緩和され、システムスループットを改善させることになる。
また、セルをクラスタ化せずにＢＳＳごとに分割し、同一周波数を繰返し利用する場合には、アクセスポイントのやや小さな送信電力はカバレッジロスを招く一方で、ＢＳＳ間干渉（他セル干渉）を緩和してシステムスループットを改善させることになる。
このように、隣り合う複数のＢＳＳに同一周波数を共有させてセルクラスタを形成する場合、アクセスポイントの送信電力が小さいとカバレッジロスや自セルクラスタ干渉が、大きいと他セルクラスタ干渉が発生する。また、ＢＳＳごとにセルを分割して同一周波数を繰返し利用する場合、アクセスポイントの送信電力が小さいとカバレッジロスが、大きいと他セル干渉を発生する。このため、ＢＳＳ内のノード位置（トポロジ）に適応した適切な送信電力をアクセスポイントに設定することが必要となる。
ＢＳＳ内トポロジの把握は、ノードが各自の位置を検出し位置情報を相互に交換できれば比較的容易になる。ただし、位置検出にはＧＰＳ（Global Positioning System）に代表されるような他システムの支援が必要であり、しかもそれらの利用可能場所は限定されるので無線ＬＡＮシステムへの適用は不適である。したがって、ＢＳＳ内トポロジに自律分散的に適応できるノード送信電力制御法が必要となる。
１.全体構成（通信制御機能）
先ず、本実施の通信制御装置の通信制御にかかる機能の全体構成について説明する。
図１は、本発明の通信制御装置が適用される無線ＬＡＮシステムを説明するための図である。図示した無線ＬＡＮシステムは、媒体である無線チャンネルに対するアクセス制御にＣＳＭＡ／ＣＡを用い、かつ、無線伝送に適応変復調方式を用いるインフラストラクチャモードのシステムである。本実施形態の通信制御装置は、このようなＬＡＮシステムに適用される通信装置の送信電力を制御する構成である。
図１は、２つのＢＳＳ１、ＢＳＳ２を示し、ＢＳＳ１にはアクセスポイント１０１と複数のステーション１０２ａ〜１０２ｄが含まれている。また、ＢＳＳ２には、アクセスポイント１０３と複数のステーション１０４ａ〜１０４ｄが含まれている。
図1中に示した破線は、アクセスポイント１０１とステーション１０２ａ〜１０２ｄ、アクセスポイント１０３とステーション１０４ａ〜１０４ｄとの帰属関係を示している。また、図１中に示した1点鎖線で示した範囲ｒは、アクセスポイントまたはステーションの電波信号が到達する範囲を示していて、ｒ１はＢＳＳ１のアクセスポイント１０１の電波信号が到達範囲を示し、ｒ２はＢＳＳ２のアクセスポイント１０３の電波信号が到達範囲を示している。また、ステーションの電波信号到達範囲は、添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄがステーションの符号のａ、ｂ、ｃ、ｄに対応し、１または２の数字がＢＳＳ１、ＢＳＳ２に対応している。
なお、ＢＳＳとは、１つのアクセスポイントと複数のステーションでなる無線ＬＡＮにおける基本的なグループをいうものとする。各ＢＳＳにおいて、アクセスポイント１０１、１０３及びステーション１０２ａ〜１０２ｄは、いずれもノードとなる。
図２は、図１に示したアクセスポイント１０１、１０３、ステーション１０２ａ〜１０２ｄ、１０４ａ〜１０４ｄの通信制御の機能を説明するための図である。アクセスポイント１０１、１０３は同様の構成を有し、ステーション１０２ａ〜１０２ｄ、１０４ａ〜１０４ｄはいずれも同様の構成を有している。本実施形態では、アクセスポイント１０３ と ステーション１０４ａ とを図示するものとし、他のアクセスポイント及びステーションの図示及び説明に代えるものとする。
図示したように、 アクセスポイント１０３は、送信機２０６、受信機２０７、アンテナ２０８といった通信に必要なハードウェアの他、通信される信号の各種の測定機能２０と、対向ノード測定結果取得機能２０９、送信電力決定機能２１０、送信電力設定更新機能２０５のプログラムを備えている。さらにアクセスポイント１０３は、通信の相手となるノード（対向ノード）が無線信号を測定して得た結果を取得する対向ノード測定結果取得機能２０９、取得された測定結果から送信電力を決定する送信電力決定機能２１０、決定された送信電力を更新する送信電力設定更新機能２０５を備えている。
さらに、アクセスポイント１０３は、アクセスポイントとステーションとの交信に使用されるプログラムであるＡＰ間交信機能２１１を備えている。
また、ステーション１０４ａは、アクセスポイント１０３と同様の各種の測定機能２０と、アクセスポイント１０３に対して送信結果を通知する測定結果報告機能２０４を備えている。さらに、ステーション１０４ａは、通知した測定結果に基づいてアクセスポイント１０３が決定した送信電力を設定し、設定された送信電力をアクセスポイント１０３よって更新された送信電力に更新する送信電力設定更新機能２０５を備えている。
このような構成において、アクセスポイント１０３の対向ノード測定結果取得機能２０９または送信電力決定機能２１０は、ＢＳＳ２のノードとなるアクセスポイント１０３、またはステーション１０４ａ〜１０４ｄによる無線信号の測定によって得られる無線情報、アクセスポイント１０３またはステーション１０４ａ〜１０４ｄに報告された無線情報の少なくとも一方に基づいて、周辺ＢＳＳがあるか否かを判定する。
なお、本実施形態では、周辺ＢＳＳを、複数のノードを有するＢＳＳであり、かつ複数のノードによる無線信号の送信がアクセスポイント１０３またはステーション１０４ａ〜１０４ｄの通信に影響するＢＳＳとする。アクセスポイント１０３またはステーション１０４ａ〜１０４ｄを含むＢＳＳ２を自ＢＳＳ、ＢＳＳ１を周辺ＢＳＳとする。また、通信に対する影響とは、周辺ＢＳＳの複数のノードがパケットを送信した場合にＢＳＳ２のノードがｂｕｓｙになることを指すものとする。
送信電力決定機能２１０は、ＢＳＳの有無の判定の結果に基づいて、ＢＳＳ２内のアクセスポイント１０３とステーション１０４ａ〜１０４ｄの各々の送信電力を設定する。この設定では、ＢＳＳ２に送信電力制御を行っていないアクセスポイントがある場合、及び周辺ＢＳＳとなるＢＳＳが存在しない場合には、送信電力が最大に設定される。
図３は、アクセスポイント１０１が送信電力の制御機能を持っていない場合の例を示す。図４は、周辺ＢＳＳとなるＢＳＳが存在しない場合のＢＳＳ２を示している。図３では、ＢＳＳ１は送信電力制御機能を有していないことをＢＳＳ２が認識し、送信電力を最大に設定する。このようにすることにより、ＢＳＳ２は、自ＢＳＳの周辺に送信電力制御を行わないＢＳＳが存在しても、自ＢＳＳのみが送信電力制御を行うことによって生ずる無線リソース使用機会の減少やカバレッジロスの問題を防ぐことができる。
なお、ＢＳＳ２のアクセスポイント１０３は、ＢＳＳ１の存在を、アクセスポイントによって送信された制御フレームに対する応答のフレームに含まれる情報等をＡＰ間交信機能２１１が認識して検出することができる。さらに、ＢＳＳ１に送信電力の制御機能が備わっているか否かも同様に応答フレームに含まれる情報を使って検出することができる。
また、本実施形態でいう送信電力制御とは、送信電力値を制御することと自ＢＳＳや周辺ＢＳＳに含まれるノードが無線通信することを検出して自身の無線通信のタイミングを制御することを含むものとする。
また、図４に示した例では、ＢＳＳ２は周辺に他のＢＳＳを発見できないので、送信電力を最大に設定している。このようにすることで、無線リソースを最大限に活用することができる。
また、送信電力決定機能２１０は、ＢＳＳを構成する全てのアクセスポイントが送信電力の制御機能を有するＢＳＳ１が存在する場合、ＢＳＳ２内のアクセスポイント１０３とステーション１０４ａ〜１０４ｄの各々との送信電力を設定するように行われる。このとき、送信電力設定更新機能２０５は、規定の条件が満足される度に設定された送信電力を繰返し更新する。
以上の構成において、送信機２０６、受信機２０７及びＡＰ間通信機能が本実施形態のＢＳＳ発見手段として機能する。また、送信電力設定機能２１０及び送信電力設定更新機能２０５が送信電力設定手段として機能する。
また、本実施形態では、送信電力設定機能２１０及び送信電力設定更新機能２０５は、アクセスポイント１０３においてアクセスポイント１０３の送信電力を設定、更新する。また、設定された送信電力をＢＳＳ２に含まれるステーション１０４ａ〜１０４ｄに対して通知する。また、ＢＳＳ２のステーション１０４ａ〜１０４ｄに対して送信電力の設定または更新を指示することができる。
このように本実施形態の通信制御装置を構成した場合、ステーション１０４ａ〜１０４ｄは送信電力決定機能を有する必要が無く、装置構成を簡易なものにすることができる。また、送信電力決定アルゴリズムを変更する際にはアクセスポイント１０３側のみを変更すればよく、アルゴリズムの変更を簡便にすることができる。
２．無線情報
次に、本実施形態の無線情報について説明する。本実施形態の無線情報は、アクセスポイント１０３の測定機能２０またはステーション１０４ａの測定機能２０の少なくとも一方によって測定される。ステーション１０４ａの測定機能２０によって測定された無線情報は、アクセスポイント１０３の対向ノード測定結果取得機能２０９に通知される。
測定機能２０は、無線測定機能２０１、通信品質測定機能２０２、無線媒体使用率測定機能２０３を備えている。無線測定機能２０１は、ＢＳＳ運用周波数帯域内における送信電力、総受信電力、パケット送受信時以外の雑音電力、パケット受信時の信号電力、パケット受信時の信号電力対雑音電力比、対向するステーションまたはアクセスポイントまでの伝搬損失、あるいは、接続ステーション数または可視アクセスポイントの少なくとも一つを測定して無線測定結果を得る構成である。
また、通信品質測定機能２０２は、パケット衝突発生率、パケット再送発生率、あるいは、パケット誤り率の少なくとも一つを測定して通信品質測定結果を得る構成である。無線媒体使用率測定機能２０３は、パケット送受信時間が規定観測時間に占める割合を示す無線媒体使用率を取得する構成である。
また、無線測定結果、通信品質測定結果、無線媒体使用率の少なくも１つは、一定時間内における平均値あるいは統計値である。さらに、無線測定結果として得られる雑音電力は、干渉電力を含んだ値である。なお、図５にアクセスポイントにおける測定対象一覧を示す。また、本実施形態は、ステーションによって測定された無線情報をアクセスポイントに送信して設定するものであってもよい。このような構成においてステーションの側で測定される対象をも併せて図５中に示す。
このような本実施形態によれば、送信電力の最大値に対する現在の送信電力の余裕度、アクセスポイントで見た無線チャネルの静粛度、他ＢＳＳ由来の干渉や無線ＬＡＮシステム以外に起因する外部雑音、ステーションから送信されてきたパケットの受信品質、ＢＳＳ内の伝搬損失、ステーションの接続需要、パケットの疎通状況、無線チャネルの輻輳度に基づいた精度の良い送信電力制御を行うことができる。
３．送信電力の設定
次に、本実施形態の通信制御装置の電力の設定について説明する。
（１）共通設定と個別設定
図６は、本実施形態の通信制御装置がＢＳＳに含まれるノードの送信電力を設定するにあたり、複数のノードに共通の送信電力を設定する例を示している。また、図７は、複数のノードに個別に送信電力を設定する例を示している。図６、図７において、（ａ）はいずれもＢＳＳ２を示し、（ｂ）は各ノードに設定された送信電力を示すグラフである。（ｂ）のグラフの縦軸は、各ノードの送信電力であり、横軸は各ノードの記号を示している。
この記号において、ＡＰはアクセスポイント、ＳＴＡはステーションを意味している。また、ＡＰ＃１はアクセスポイント１０３を示し、ＳＴＡ＃の１＿１は、ＢＳＳ２の１０４ａを示し、以下、記号の最後尾に付された２、３、４の数字が各々１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄに対応する。
各ノードの送信電力を一定にする場合、各ノードに個別の送信電力を設定する場合のいずれについても、本実施形態の通信制御装置では、いったん設定された送信電力は規定の条件を満たすよう、繰返し更新される。
複数のノードに等しい送信電力を設定する場合、ＢＳＳ内のアクセスポイント１０３と各ステーション１０４ａ〜１０４ｄの送信電力を個別に設定する場合に比べ、送信電力設定のための通信料量を削減できる。また、アクセスポイント１０３と各ステーション１０４ａ〜１０４ｄの送信電力が一致することから、下り回線と上り回線の到達範囲を一致させることができる。さらに、ＢＳＳの外側へ漏れる干渉電力の時間変化を穏やかにすることができる。
（２）パケットの種別による送信電力の設定
本実施形態の通信制御装置は、各ノードに送信電力を個別に設定する場合、送信電力決定機能２０９は、無線ＬＡＮに規定されたパケット種別である管理フレーム、データフレーム、制御フレームごとに異なる送信電力を設定することができる。
このような本実施形態によれば、データフレームよりも確実な到達が要求される管理フレームや制御フレームの送信電力を相対的に大きく設定することができる。このため、システム制御の安定性や柔軟性を高め、データフレームの送信電力を管理フレームや制御フレームの送信電力に関係なく必要最小限に設定してＢＳＳ間の干渉をおさえることができる。
図８（ａ）、（ｂ）は、フレームの種別に基づいて送信電力の値を設定するための動作を説明するための図である。図８（ａ）は、下り回線（ＡＰ→ＳＴＡ）の場合の送信電力の初期設定をする例を示し、（ｂ）は、上り回線（ＳＴＡ→ＡＰ）の場合の送信電力の初期設定をする例を示している。
自ＢＳＳを構成するノードだけでなく、他のＢＳＳのノードにも管理フレームを送信したい場合、アクセスポイント８０１は、管理フレームの送信電力を相対的に大きく設定する。なお、管理フレームの例としては、例えばビーコン信号が挙げられる。
また、アクセスポイント８０１は、自ＢＳＳ内を構成する全ノードに到達すれば充分な制御フレームの送信電力を、先に述べた管理フレームよりも小さい値に設定する。さらに、自ＢＳＳ内の特定のノードのみに到達すれば充分なデータフレームには制御フレームより更に小さい送信電力を設定すればよい。
この結果、管理フレームの到達範囲ｒｆ１が最も広い範囲となり、制御フレームの到達範囲ｒｆ２は到達範囲ｒｆ１よりも狭くなる。また、データフレームの到達範囲ｒｆ３は、更に狭い範囲を持つことになる。
上り回線（ＳＴＡ→ＡＰ）においては、送信電力の大小関係を、パケット種別の現状の役割に応じて適宜変化させても良い。すなわち、全ノードに到達させたい制御フレームには相対的に大きな送信電力を設定し、アクセスポイントのみに到達すれば充分な管理フレームとデータフレームには制御フレームより小さい送信電力を設定することもできる。この結果、図８（ｂ）に示した例では、制御フレームの到達範囲ｒｆ２が最も広く、データフレームの到達範囲ｒｆ３及び管理フレームの到達範囲ｒｆ１が等しくなっている。
（３）送信電力の設定
本実施形態の通信制御装置は、各種の測定機能２０によって測定された無線情報に基づいて各ノードの送信電力を設定している。なお、以下に述べる動作では、アクセスポイントが、ＢＳＳ内の全てのステーションに管理フレームであるビーコン信号や無線リソース測定用のパイロット信号を定期的に送信している。そして、アクセスポイントに対して帰属処理を行うアクセスポイントから返信される応答用の管理フレームを受信しているものとする。
なお、帰属処理とは、ステーションがアクセスポイントに対し、自ステーションがアクセスポイントとともにＢＳＳを構成するノードであることを通知するため、自ステーションの識別情報等を含む情報を送信する。アクセスポイントが情報を送信したステーションを登録する一連の処理をいう。
Ｉ 送信電力を複数のノードで共通の値に設定する場合
アクセスポイント１０３にある送信電力決定機能２１０は、自ＢＳＳ内のノードに共通の送信電力を設定する場合、自ＢＳＳ内においてアクセスポイント１０３から最も遠方にあるステーションに対して最小のデータ伝送速度でパケットを送信するよう指示している。そして、送信されたこのパケットがアクセスポイント１０３において規定の品質を得られる送信電力を、送信電力の制御範囲の下限として設定する。
また、本実施形態は、ビーコン信号やパイロット信号、あるいは、応答用の管理フレームの少なくともいずれか１つに含まれる最大送信電力情報により、電力制御の上限値を設定する。
このような本実施形態は、アクセスポイントにおける受信信号電力が必要充分な値になるようにステーションの送信電力を設定できる。このため、ステーションが他のノードに与える干渉を低減できるとともに、管理フレームの受信品質を保つことができる。
ＩＩ 送信電力の初期値をノードごとに個別の値に設定する場合
送信電力の初期値をノードごとに個別の値に設定する場合、本実施形態では、送信電力決定機能２１０が、ステーション１０４ａ〜１０４ｄの受信信号の電力と送信電力情報によりアクセスポイント１０３とステーション１０４ａ〜１０４ｄとの間の伝搬損失を推定する。そして、ステーション１０４ａ〜１０４ｄが送出する管理フレームの送信電力がアクセスポイント１０３において規定の受信信号電力を得るようにステーション１０４ａ〜１０４ｄの送信電力の初期値を設定する。
このような動作は、図２に示したようにアクセスポイント１０３だけが送信電力決定機能２１０を備える場合、ステーション１０４ａ〜１０４ｄが測定機能２０によって無線情報を測定する。そして、アクセスポイント１０３の送信電力決定機能２１０が、測定結果を、対向ノード測定結果取得機能２０９を介して取得する。さらに取得した情報に基づいて送信電力の初期値を設定し、ステーションに送信して設定するようにしてもよい。
また、本実施形態は、アクセスポイント１０３だけが送信電力決定機能２１０を備える構成に限定されるものでなく、ステーション１０４ａ〜１０４ｄが送信電力決定機能２１０を備えるよう構成してもよい。
図９は、管理フレームの送信電力の設定を説明するための図である。図９（ａ）、（ｂ）は、いずれもアクセスポイントからステーションに向けてパイロット信号やビーコン信号等の管理フレームを送信する状態を示している。管理フレームは、アクセスポイントからステーションへの報知情報としてアクセスポイントが送信したフレームの送信電力を含んでいる。ステーションは、管理フレームを受信して受信時の電力を測定する。そして、フレームの送信時の電力と受信時の電力との比から信号の伝搬損失を算出する。
アクセスポイントだけが送信電力決定機能２１０を備える場合、ステーションは、算出された伝搬損失を測定結果報告機能２０４から対向ノード測定結果取得機能２０９へ向けて送信する。伝搬損失は、対向ノード測定結果取得機能２０９から送信電力決定機能２１０に送られる。送信電力決定機能２１０は、算出された伝搬損失に基づいて、送信したフレームのアクセスポイントにおける受信時の電力が予め設定されている規定値に達するように、ステーションＳＴＡがアクセスポイントＡＰに帰属するために送出する管理フレームの送信電力を設定する。
（ａ）は、規定の電力値がステーションＳＴＡの内部に例えばテーブル等として保存されている例である。また、（ｂ）は、規定の電力値が管理フレームにとともにアクセスポイントＡＰからステーションＳＴＡに送信されてくる例である。
このような本実施形態によれば、アクセスポイントにおける受信信号電力が必要充分な値になるように送信電力決定機能２１０がステーションの送信電力を設定できる。また、ステーションが他のノードに与える干渉を低減でき、さらに管理フレームの受信品質を保つことができる。
また、本実施形態は、以上述べたように、アクセスポイントにおける受信信号の強度を基準にして送信電力を設定する構成に限定されるものではない。例えば、受信信号の電力に代えて受信時の信号電力対雑音電力比（以下Ｓ／Ｎ比）を基準にして送信電力を設定することも考えられる。
図１０は、このような構成を説明するための図である。図示した構成では、アクセスポイントＡＰは、ステーションＳＴＡに対して送信電力とともに雑音信号の電力をも送信する。ステーションＳＴＡは、この雑音電力情報に基づいて、アクセスポイントＡＰにおいて規定の信号電力対雑音電力比を得るように、ステーションＳＴＡが送出する管理フレームの送信電力の初期値を設定する。
（ａ）は、規定のＳ／Ｎ比がステーションＳＴＡの内部に例えばテーブル等として保存されている例である。また、（ｂ）は、規定のＳ／Ｎ比が管理フレームにとともにアクセスポイントＡＰからステーションＳＴＡに送信されてくる例である。
以上述べた本実施形態は、アクセスポイントにおける信号のＳ／Ｎ比が必要充分な値になるようにステーションの送信電力を設定できる。このため、ステーションが他のノードに与える干渉を低減し、管理フレームの受信品質を保つことができる。
以上述べた無線情報に基づく送信電力の設定は、前記したパケット種別による送信電力と組合わせて使用することができる。すなわち、無線情報に基づいて複数のノードの送信電力を一様に、または個別に設定するにあたり、パケットの種別によって設定された送信電力を補正等することも可能である。
ＩＩ−１ 帰属処理用管理フレームに対する応答がない場合
また、本実施形態は、以上の構成において、図９、図１０に示したステーションＳＴＡがアクセスポイントＡＰに送出した管理フレームに対する応答用の管理フレームが規定時間を経過した後もステーションＳＴＡに返信されない場合、ステーションＳＴＡが、次回の帰属処理における送信電力を規定ステップ分増加させるものとする。
このような構成により、ステーションがアクセスポイントに帰属するために送出した管理フレームの伝送に失敗した場合、ステーションは、次回の帰属処理で送信電力を増加させることができる。このため、電波伝搬環境の変化が激しく、送信電力の制御遅延が無視できずにアクセスポイントとステーション間の伝搬損失の推定時と実際の通信時における伝搬損失の間に誤差を生じるような状況においても、パケット再送回数を低減し、帰属処理用管理フレームを短時間のうちにアクセスポイントに到達させることができる。
図１１、図１２は、以上述べた構成を説明するための図である。図１１は、送信電力の制御遅延が無視できる場合の電力及び伝搬損失の時間変化を示したグラフである。図１１に示した例では、ステーションが、推定された伝搬損失とアクセスポイントにおける規定の受信信号電力に基づいて送信電力を設定し、アクセスポイントに対して管理フレームを送出する。このとき、制御遅延が無視できるので、アクセスポイントにおいて受信された信号電力は規定の受信信号電力を満たして管理フレームの伝送が成功する。
図１２は、送信電力の制御遅延が無視できない場合の電力及び伝搬損失の時間変化を示したグラフである。送信電力の制御は、一般的に一定の時間を要する。このため、電波伝搬環境の変化が激しくて伝搬損失が大きく変動するような状況では制御遅延を無視することができない。管理フレームが実際に送信される時の伝搬損失は、制御遅延により、ステーションが推定した伝搬損失から変化してしまっている。
このとき、推定時の伝搬損失よりも送出時の伝搬損失が大きければ、アクセスポイントにおける実際の受信信号電力が規定の受信信号電力を下回って管理フレームの伝送が失敗する。このような場合、ステーションは、管理フレームを再送信することになる。しかし、同様の送信電力で再送信した場合には同様に失敗する可能性がある。
そこで、本実施形態は、ステーションが、再送時には先に推定された伝搬損失とアクセスポイントにおける規定の受信信号電力に基づいて得た送信電力に、さらに規定ステップ分の送信電力を上乗せした送信電力を設定する。このようにすることにより、失敗した伝送に用いた送信電力と同様の送信電力で再送信するよりも伝送が失敗する確率を減じることができる。
また、本実施形態では、同一の管理フレームの伝送が成功するまで規定ステップ分の上乗せを何度も繰返しても良い。また、このような送信電力を上乗せする制御は、ステーションの送信電力をアクセスポイントにおける信号のＳ／Ｎ比を使って決定する場合にも同様に実行することができる。
ＩＩＩ 帰属処理用管理フレーム以外の管理フレームへの応用例
以上述べた本実施形態は、いずれもステーションがアクセスポイントに対して帰属処理を求める帰属処理用の管理フレームの送信電力の設定について説明している。しかし、本実施形態は、以下のようにして、帰属処理用のフレーム以外のフレームの送信電力を設定することができる。
すなわち、ステーションが送出する帰属処理用以外の管理フレーム、データフレーム、制御フレームの送信電力の初期設定値は、（１）式のように帰属処理用の管理フレームの伝送成功時の送信電力の設定値に、予め規定されたフレーム種ごとの初期伝送速度と帰属処理用の管理フレームの伝送速度の比を乗じた値を設定することによって求められる。
帰属処理用以外のフレームの送信電力初期設定値
＝帰属処理用管理フレームの伝送成功時の送信電力値×帰属処理用以外のフレームの伝送速度／帰属処理用管理フレームの伝送速度
…式（１）
式（１）を使って帰属用の管理フレーム以外のフレームの送信電力を設定することにより、本実施形態は、アクセスポイントにおける受信信号電力やＳ／Ｎ比といった受信レベルが必要充分な値になるようにステーションの送信電力の初期値を設定することができる。このため、ステーションが他のノードに与える干渉を低減でき、しかも各種パケットの受信品質を保つことができる。
また、電波伝搬環境の変化が激しく、アクセスポイントとステーションと間の伝搬損失の推定値と送受信時の伝搬損失の間に相違を生じる状況においても、各種パケットを確実に伝送することができる。
（４）送信電力の更新
次に、以上述べたようにして設定された送信電力を交信するための動作について説明する。本実施形態のアクセスポイント１０３において送信電力決定機能２１０は、周辺ＢＳＳを構成するアクセスポイント１０１と、測定によって得られた無線情報、自ＢＳＳのステーションから報告された無線情報、現在設定されている送信電力にかかる情報の少なくとも一つを相互に交信して送信電力を更新している。
このような交信は、図２に示したＡＰ間交信機能２１１によって行われる。ＡＰ間交信機能２１１は、アクセスポイントの無線、または有線ＬＡＮを介して周辺のＢＳＳを構成するアクセスポイントと交信する。
このような構成により、本実施形態は、無線リソースの使用状況を隣接するＢＳＳのアクセスポイント間で共有でき、無線媒体の使用率を互いに平準化するように送信電力制御を調停することができる。例えば、無線測定結果によりＢＳＳ間にカバレッジロスが検出された場合には、送信電力が小さい方のＢＳＳのアクセスポイントが送信電力を増加させ、送信電力の大きいＢＳＳに負担をかけずにカバレッジロスを救済することができる。
図１３は、送信電力決定機能２１０による送信電力を変化させる方法を具体的に説明するための図である。図１３（ａ）は、送信電力を絶対値として初期設定し、直前の設定値と更新後の設定値との相対値により直行的に送信電力を変化させたものである。すなわち、図１３（ａ）に示した動作では、交信の前の設定値から更新後の設定値へ送信電力が直接変化する。このようにすれば、送信電力を速やかに交信後の設定値にすることができる。
また、図１３（ｂ）は、送信電力を絶対値として初期設定し、送信電力更新用の規定ステップ単位で直前に設定された送信電力を増減することによって更新する例を示している。このようにすれば、送信電力制御の前後で変化する送信電力値が固定されるため急激な変化が起こらずに安定な送信電力制御を行うことができる。なお、図１３（ｂ）に示した送信電力の更新方法を、漸次的な更新ともいうものとする。
Ｉ無線媒体使用率を規定の条件とした送信電力の更新
前記したように、本実施形態の送信電力の更新は、規定の条件が満足される度に繰返し更新される。ここでは、送信電力を、無線媒体の使用率に基づいて更新することについて説明する。本実施形態は、アクセスポイントが自らに帰属するステーションとの通信に基づく無線媒体使用率が第一の無線媒体使用率閾値を超えた場合には送信電力を規定ステップ分増加させ、無線媒体使用率が、第一の無線媒体使用率閾値よりも小さい第二の無線媒体使用率閾値を下回った場合には送信電力を規定ステップ分減少させることにより、設定された送信電力を更新している。
以上の構成において、第一の無線媒体使用率閾値、第二の無線媒体使用率閾値が規定の条件であって、第一の無線媒体使用率閾値を上回ること、第二の無線媒体使用率閾値を下回ることが規定の条件を満たしたことに相当する。
図１４は、上記した更新の動作を説明するための図である。無線媒体使用率とは、パケット送受信時間が規定観測時間に占める割合を指す。無線媒体使用率は一定時間内における平均値や統計値であってもよい。図中に示すように、本実施形態は、無線媒体使用率が第一の無線媒体使用率閾値を超えている期間では更新タイミングの度に送信電力を規定ステップ分増加させている。一方、無線媒体使用率が第二の無線媒体使用率閾値を下回っている期間では、更新タイミングの度に送信電力を規定ステップ分減少させている。
このような本実施形態によれば、無線媒体の輻輳時には大きな送信電力を割当てることで輻輳を緩和し、無線媒体の閑散時には小さな送信電力を割当てることで送信電力を節約することができる。
ＩＩ通信品質に基づくデータ伝送速度の更新
本実施形態では、さらに、送信電力決定機能２１０が、上記したように送信電力を制御した結果、データフレームの通信品質が第一の品質規定値よりも小さく、すなわち、良好と判定されたノードには設定するデータ伝送速度を増加させるシフトアップを行い、データフレームの通信品質が第二の品質規定値よりも大きく、すなわち不良と判定されたノードには設定するデータ伝送速度を減少させるシフトダウンを行っている。このような動作において、第一の品質規定値は第二の品質規定値よりも小さい。また、データ伝送速度の更新周期は送信電力の更新周期よりも小さく設定されている。
以上の構成において、第一の品質規定値、第二の品質規定値が規定の条件であって、第一の品質規定値を下回ること、第二の品質規定値を上回ることが規定の条件を満たしたことに相当する。
図１５（ａ）は、あるノードの通信品質の時間変化を示した図である。本実施形態でいう通信品質は、パケット衝突発生率、パケット再送発生率、あるいは、パケット誤り率の少なくとも一つを指す。通信品質の値は小さいほど高い品質を指す。図中の第一の品質規定値は第二の品質規定値よりも小さく、第２の通信品質よりも高い通信品質を示している。
図１５（ｂ）は、（ａ）に示した通信品質に基づいてシフトアップ、シフトダウンしたデータ伝送速度の時間変化を示した図である。図示したように、伝送速度は、あるノードの通信品質が第一の品質規定値より良好と判定される期間では当該ノードの伝送速度を増加させるシフトアップを行い、第二の品質規定値より不良と判定される期間では当該ノードの伝送速度を減少させるシフトダウンを行っている。なお、通信品質が第二の品質規定値よりは良好で、かつ、第一の通信品質規定値よりは不良であると判定された場合には、現状の伝送速度が維持される。
アクセスポイントまたはステーションで受信された信号は、通信品質測定機能２０２によって通信品質が測定される。測定結果は、第一の通信品質規定値、第２の通信品質規定値との大小関係が判定される。
判定の結果は、直接、あるいは間接的に送信電力決定機能２１０に送られる。送信電力決定機能２１０は、通信品質と第一の通信品質規定値、第２の通信品質規定値との大小関係に基づいてデータ伝送速度をシフトアップ、シフトダウンするように送信電力設定更新機能２０５に命令する。
なお、上記した制御は、図２に示した機能によらず、ハードウェア構成によっても実現することができる。図１５（ｃ）は、シフトアップ、シフトダウンを実行するための演算回路を例示した図である。
このように動作することにより、本実施形態は、通信品質に応じて無線リソースを最大限に利用することができる。また、データの伝送速度の設定範囲には上限値と下限値を設けてもよい。また、シフトアップ、または、シフトダウン時のデータ伝送速度の変更幅は一定でなくともよく、例えば、予め定義した任意の離散値間を遷移させても良い。
ＩＩＩ 第一の無線媒体使用率閾値、第二の無線媒体使用率閾値の調整
以下、図１４で説明した第一の無線媒体使用率閾値、第二の無線媒体使用率閾値の調整を調整することについて説明する。
本実施形態では、あるアクセスポイント、あるいはこのアクセスポイントに帰属するステーションのパケット伝送遅延量測定結果の少なくとも一方がパケット伝送遅延量目標値よりも小さい場合、第一の無線媒体使用率閾値及び第二の無線媒体使用率閾値を増加させる。また、パケット伝送遅延量測定結果がパケット伝送遅延量目標値よりも大きい場合、第一の無線媒体使用率閾値及び第二の無線媒体使用率閾値を減少させる。この際の無線媒体使用率閾値の更新周期は、送信電力の更新周期よりも大きく設定される。
図１６は、第一の無線媒体使用率閾値、第二の無線媒体使用率閾値の調整を実行する構成を説明するための図である。本実施形態では、図１６に示した構成を演算回路によって実現するものとした。本実施形態のアクセスポイント、ステーションのハードウェア構成については、後に図示するものとする。図１６に示した演算回路は、アクセスポイント及びステーションが有する送信電力設定部に含まれるものとする。
図示したように、アクセスポイント及びステーションにおいて受信された信号は、パケット伝送遅延量を測定され、測定結果が加算回路１６１において伝送遅延量の目標値と比較される。そして、少なくとも一方と目標値との大小関係に基づいて無線媒体使用率の第一閾値、第二閾値を更新する。受信信号の無線媒体使用率は、新たに生成された無線媒体使用率の第一閾値、第二閾値と加算回路１６２において大小関係を比較される。この大小関係に基づいてアクセスポイント、ステーションの送信電力の設定が更新される。
なお、送信電力制御の命令生成は、無線媒体使用率の閾値の更新よりもより頻繁に行われる。送信電力制御命令は自ノードの送信手段に設定されてもよく、あるいは、対向ノードに設定されても良い。
以上の動作により、本実施形態は、送信電力制御によって実際に得られるパケット伝送遅延量を略目標値付近に維持することができる。
（５）装置構成
また、本実施形態のアクセスポイントのハードウェアを含む構成を図１７に、ステーションのハードウェア構成を図１８に示す。
図１７に示したアクセスポイントは、無線送受信器１７２と送信電力制御器１７１から構成されている。無線送受信器１７２は、有線ＬＡＮからアクセスポイントへ入力されたデータをIEEE 802.11標準規格準拠の無線ＬＡＮパケットであるデータフレームに構成してその他の管理フレームや制御フレームと時間を済み分けてアンテナから送信し、また、他ノードからのデータフレームや管理フレーム、制御フレームを、アンテナを通じて受信して有線ＬＡＮに伝達する。
送信電力制御器１７１は、無線送受信部１７２を監視して無線測定や通信品質測定、無線媒体使用率測定を行う測定部１７３、無線送受信器１７２を介して帰属する各ステーションに無線測定や通信品質測定、無線媒体使用率測定を指示して測定結果を取得するとともに、測定部から無線測定結果や通信品質測定結果、無線媒体使用率を取得する測定結果取得部１７４、アクセスポイント及びこのアクセスポイントに帰属する各ステーションにおける無線測定結果や通信品質測定結果、無線媒体使用率、及び周辺のＡＰの送信電力設定状況に基づいて送信電力を決定し、当該アクセスポイントや帰属する各ステーションに送信電力を設定更新する送信電力設定部１７５、送信電力設定部１７５によって設定、有線ＬＡＮ、または、無線ＬＡＮを介して周辺のＡＰと交信して設定状況や測定結果を情報交換するＡＰ間交信部１７６から構成される。
また、図１８に示したステーション１８０は、無線送受信器１７２と送信電力制御器１８１から構成されている。無線送受信器１７２は、有線ＬＡＮや情報端末からステーションへ入力されたデータをIEEE 802.11標準規格準拠の無線ＬＡＮパケットであるデータフレームに構成してその他の管理フレームや制御フレームと時間を済み分けてアンテナから送信し、また、他ノードからのデータフレームや管理フレーム、制御フレームをアンテナを通じて受信して有線ＬＡＮに伝達する。
送信電力制御器１８１は、無線送受信部１７２を監視して無線測定や通信品質測定、無線媒体使用率測定を行う測定部１７３、無線送受信部を介して対向するアクセスポイントから指示された無線測定や通信品質測定、無線媒体使用率測定の測定結果を報告するとともに、測定部１７３から無線測定結果や通信品質測定結果、無線媒体使用率を取得する測定結果報告部１８５、このステーションにおける無線測定結果や通信品質測定結果、無線媒体使用率及び対向するアクセスポイントからの指示に基づいてステーションの送信電力を設定更新する送信電力設定部１７５とから構成されている。
（６）通信制御方法
次に、以上述べた本実施形態の通信制御装置で実行される通信制御方法について説明する。図１９は、本実施形態の通信制御方法を説明するためのフローチャートである。図示したフローチャートでは、先ず、あるＢＳＳのアクセスポイントが、周辺ＢＳＳがあるか否かを判定する（Ｓ１９１）。判定の結果、周辺ＢＳＳがない場合（Ｓ１９１：Ｎｏ）、アクセスポイントが自アクセスポイント及び自アクセスポイントに帰属するステーションの送信電力を最大の値に設定する（Ｓ１９５）。
一方、周辺ＢＳＳがあると判定された場合（Ｓ１９１：Ｙｅｓ）、さらに、アクセスポイントにある送信電力決定機能は、この周辺ＢＳＳに送信電力の制御機能が備わっているか否か判定する（Ｓ１９２）。なお、送信電力の制御機能が備わっているか否かは、アクセスポイントによって送信された制御フレームに対する応答のフレームに含まれる情報等によって知ることができる。周辺ＢＳＳに送信電力の制御機能がない場合（Ｓ１９２：Ｎｏ）、アクセスポイントが自アクセスポイント及び自アクセスポイントに帰属するステーションの送信電力を最大の値に設定する（Ｓ１９５）。
一方、送信電力の制御機能を持った周辺ＢＳＳがある場合（Ｓ１９２：Ｙｅｓ）、送信電力決定機能は、各種の測定機能によって測定された信号の測定値に基づいて、自アクセスポイント及び自アクセスポイントに帰属するステーションの送信電力を設定する（Ｓ１９３）。送信電力の設定後、送信電力決定機能２１０は、一定の周期で先に設定された送信電力の更新をすべきか判定する（Ｓ１９４）。
ステップ１９４において、送信電力を更新すべきであると判断された場合（Ｓ１９４：Ｙｅｓ）、ステップＳ１９３において再度送信電力を設定し、先に設定されていた送信電力を更新する（Ｓ１９３）。
以上述べたフローチャートにおいて、ステップＳ１９１が周辺ＢＳＳ発見ステップに相当する。また、ステップＳ１９３が送信電力設定ステップに相当する。
本発明は、アクセスポイントが固定の無線ＬＡＮシステムにも、移動可能な無線ＬＡＮシステムにも適用することができる。
本発明の一実施形態の通信制御装置が適用される無線ＬＡＮシステムを説明するための図である。 図１に示したアクセスポイント１０１、１０３、ステーション１０２ａ〜１０２ｄ、１０４ａ〜１０４ｄの通信制御の機能を説明するための図である。 本発明の一実施形態において、送信電力の制御機能を持っていないＢＳＳ周辺にあるＢＳＳを説明するための図である。 本発明の一実施形態において、周辺ＢＳＳがない例を説明するための図である。 本発明の一実施形態のアクセスポイントの測定対象一覧を示すための図である。 本発明の一実施形態の通信制御装置がＢＳＳに含まれる複数のノードに共通の送信電力を設定する例を示している。 本発明の一実施形態の通信制御装置がＢＳＳに含まれる複数のノードに個別に送信電力を設定する例を示している。 本発明の一実施形態のフレームの種別に基づいて送信電力の値を設定するための動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態の管理フレームの送信電力の設定を説明するための図である。 本発明の一実施形態の受信時の信号電力対雑音電力比を基準にして送信電力を設定する構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態において、送信電力の制御遅延が無視できる場合の電力及び伝搬損失の時間変化を示したグラフである。 本発明の一実施形態において、送信電力の制御遅延が無視できない場合の電力及び伝搬損失の時間変化を示したグラフである。 本発明の一実施形態の送信電力を変化させる方法を具体的に説明するための図である。 本発明の一実施形態の送信電力更新の動作を説明するための図である。 本発明の一実施形態のノードの通信品質の時間変化を示した図である。 本発明の一実施形態の第一の無線媒体使用率閾値、第二の無線媒体使用率閾値の調整を実行する構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態のアクセスポイントのハードウェア構成を示した図である。 本発明の一実施形態のステーションのハードウェア構成を示した図である。 本発明の一実施形態の送信制御方法を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
２０ 測定機能
１０１，１０３ アクセスポイント
１０２ａ〜１０２ｄ，１０４ａ〜１０４ｄ ステーション
１６１，１６２ 加算回路
２０１ 無線測定機能
２０２ 通信品質測定機能
２０３ 無線媒体使用率測定機能
２０４ 測定結果報告機能
２０５ 送信電力設定更新機能
２０６ 送信機
２０７ 受信機
２０８ アンテナ
２０９ 対向ノード測定結果取得機能
２１０ 送信電力決定機能
２１１ ＡＰ間交信機能

Claims (14)

  1. 無線媒体へのアクセス制御にＣＳＭＡ／ＣＡを用い、かつ、無線伝送に適応変復調方式を用いるインフラストラクチャモードの無線ＬＡＮシステムにおいて、通信装置の送信電力を制御する通信制御装置であって、
    アクセスポイント及び複数のステーションを含む通信のグループであるＢＳＳのノードとなるアクセスポイント、またはステーションによる無線信号の測定によって得られ、無線測定結果、通信品質測定結果、無線媒体使用率の少なくとも１つを含む情報である無線情報、前記アクセスポイントまたは前記ステーションに報告された前記無線情報の少なくとも一方に基づいて、複数のノードを有するＢＳＳであり、かつ複数のノードによる無線信号の送信が前記アクセスポイントまたは前記ステーションの通信に影響する周辺ＢＳＳがあるか否かを判定するＢＳＳ発見手段と、
    前記ＢＳＳ発見手段による判定の結果に基づいて、前記アクセスポイントと前記ステーションの各々との送信電力を設定する送信電力設定手段と、を備え、
    前記送信電力設定手段は、
    前記ＢＳＳ発見手段によって周辺ＢＳＳがあると判定され、かつ、周辺ＢＳＳを構成する全てのアクセスポイントが送信電力の制御機能を有する場合、前記送信電力設定手段を含むＢＳＳである自ＢＳＳ内の前記アクセスポイントと前記ステーションの各々との送信電力を設定し、規定の条件が満足される度に設定された送信電力を繰返し更新し、
    送信電力の該設定に際しては、
    前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイントに帰属する前記ステーションとの通信による無線媒体使用率が第一の無線媒体使用率閾値を超えた場合には送信電力を規定ステップ分増加させ、前記無線媒体使用率が、前記第一の無線媒体使用率閾値よりも小さい第二の無線媒体使用率閾値を下回った場合には送信電力を規定ステップ分減少させ、前記周辺ＢＳＳに送信電力の制御を行っていないアクセスポイントがある場合または周辺ＢＳＳが存在しない場合には、前記自ＢＳＳに含まれる自アクセスポイント及び前記自アクセスポイントに帰属するステーションの送信電力を最大に設定し、
    設定された送信電力をＢＳＳに含まれる前記ステーションに対して通知する、または前記ステーションに対して送信電力の設定または更新を指示し、
    前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイント及び帰属する前記ステーションによるパケット伝送遅延量測定結果の少なくとも一方がパケット伝送遅延量目標値よりも小さい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を増加させ、パケット伝送遅延量測定結果がパケット伝送遅延量目標値よりも大きい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を減少させて前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を調整し、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値の調整周期を送信電力の更新周期よりも大きくすることを特徴とする通信制御装置。
  2. 前記送信電力設定手段は、自ＢＳＳ内の前記アクセスポイントと前記ステーションの各々の送信電力を設定するにあたり、前記アクセスポイントと前記ステーションに共通の送信電力を設定することを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
  3. 前記送信電力設定手段は、無線ＬＡＮに規定されたパケット種別である管理フレーム、データフレーム、制御フレームごとに異なる送信電力を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御装置。
  4. 前記送信電力設定手段は、前記アクセスポイントにあって、測定によって得られた前記無線情報、前記ステーションから自ＢＳＳに報告された前記無線情報、現在設定されている送信電力にかかる情報の少なくとも一つを、前記周辺ＢＳＳを構成するアクセスポイントと相互に交信して送信電力を更新することを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御装置。
  5. 前記送信電力設定手段は、前記送信電力を絶対値として初期設定し、直前の設定値と更新後の設定値との相対値により、送信電力更新用の規定ステップ単位で直前に設定された送信電力を増減することによって送信電力を更新することを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御装置。
  6. 前記送信電力設定手段は、前記アクセスポイントにあって、自ＢＳＳ内において当該アクセスポイントから最も遠方にあるステーションが最小のデータ伝送速度でパケットを送信し、当該パケットが前記アクセスポイントにおいて規定の品質を得られる送信電力を送信電力の制御範囲の下限とし、前記アクセスポイントが自ＢＳＳ内の全ての前記ステーションに定期的に送出する管理フレームであるビーコン信号、無線リソース測定用のパイロット信号、前記ステーションが帰属処理を行ったアクセスポイントから返送される応答用の管理フレームの少なくともいずれか一つに含まれる最大送信電力情報によって送信電力制御範囲の上限を決定することを特徴とする請求項２に記載の通信制御装置。
  7. 前記無線情報は、ＢＳＳ運用周波数帯域内における送信電力、総受信電力、パケット送受信時以外の雑音電力、パケット受信時の信号電力、パケット受信時の信号電力対雑音電力比、対向するステーションまたはアクセスポイントまでの伝搬損失、あるいは、接続ステーション数または可視アクセスポイントの少なくとも一つを測定して得た結果である無線測定結果、パケット衝突発生率、パケット再送発生率、パケット誤り率の少なくとも一つを測定して得た結果である通信品質測定結果、パケット送受信時間が規定観測時間に占める割合を示す無線媒体使用率の少なくとも一つを含む情報であって、前記無線測定結果、前記通信品質測定結果、前記無線媒体使用率の少なくも１つは、一定時間内における平均値あるいは統計値であることを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御装置。
  8. 前記無線測定結果として得られる雑音電力は、干渉電力を含んだ値であることを特徴とする請求項７に記載の通信制御装置。
  9. 前記アクセスポイントが、自ＢＳＳ内の全ステーションに宛てて送信される管理フレームであって当該フレームの送信電力情報を含むビーコン信号、無線リソース測定用のパイロット信号の少なくとも一方を定期的に送信し、前記アクセスポイントに帰属しようとするステーションがビーコン信号、あるいはパイロット信号を受信する場合、
    前記送信電力設定手段は、前記ステーションにおける受信信号の電力と送信電力情報により前記アクセスポイントと前記ステーションとの間の伝搬損失を推定し、前記ステーションが送出する管理フレームの送信電力が前記アクセスポイントにおいて規定の受信信号電力を得るように、前記ステーションが前記アクセスポイントに帰属するために送出する管理フレームの送信電力の初期値を設定することを特徴とする請求項７または８に記載の通信制御装置。
  10. 前記アクセスポイントが自ＢＳＳ内の全ステーションに宛てて送信される管理フレームであって当該フレームの送信電力情報、送信されるフレームの雑音電力情報を含むビーコン信号、無線リソース測定用のパイロット信号の少なくとも一方を定期的に送信し、前記アクセスポイントに帰属しようとするステーションがビーコン信号、あるいはパイロット信号を受信する場合、
    前記送信電力設定手段は、前記ステーションによって測定された前記雑音電力情報に基づいて、前記ステーションが送出する管理フレームの送信電力が前記アクセスポイントにおいて規定の信号電力対雑音電力比を持つ受信信号電力を得るように、前記ステーションが前記アクセスポイントに帰属するために送出する管理フレームの送信電力の初期値を設定することを特徴とする請求項７または８に記載の通信制御装置。
  11. 前記ステーションが前記アクセスポイントに送出した管理フレームに応答する管理フレームが規定時間を経過した後も前記ステーションに返信されない場合、
    前記送信電力設定手段は、前記ステーションによる次回の帰属処理における送信電力を規定ステップ分増加させることを特徴とする請求項９または１０に記載の通信制御装置。
  12. 前記送信電力設定手段は、前記ステーションの帰属処理用以外の管理フレーム、データフレーム、制御フレームの送信電力の初期設定値を、帰属処理用の管理フレームの伝送成功時の送信電力の設定値に、予め規定されたフレーム種別ごとの初期伝送速度と帰属処理用の管理フレームの伝送速度の比を乗じた値に設定することを特徴とする請求項９または１１に記載の通信制御装置。
  13. 前記送信電力設定手段は、送信電力を制御した結果、データフレームの通信品質が第一の品質規定値よりも小さく、すなわち、良好と判定されたノードには設定するデータ伝送速度を増加させるシフトアップを行い、データフレームの通信品質が第二の品質規定値よりも大きく、すなわち不良と判定されたノードには設定するデータ伝送速度を減少させるシフトダウンを行い、第一の品質規定値は第二の品質規定値よりも小さいこと、データ伝送速度の更新周期は送信電力の更新周期よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の通信制御装置。
  14. 無線媒体へのアクセス制御にＣＳＭＡ／ＣＡを用い、かつ、無線伝送に適応変復調方式を用いるインフラストラクチャモードの無線ＬＡＮシステムにおいて、通信装置の送信電力を制御する通信制御方法であって、
    アクセスポイント及び複数のステーションを含む通信のグループであるＢＳＳのノードとなるアクセスポイント、またはステーションによる無線信号の測定によって得られ、無線測定結果、通信品質測定結果、無線媒体使用率の少なくとも１つを含む情報である無線情報、前記アクセスポイントまたは前記ステーションに報告された前記無線情報の少なくとも一方に基づいて、複数のノードを有するＢＳＳであり、かつ複数のノードによる無線信号の送信が前記アクセスポイントまたは前記ステーションの通信に影響するＢＳＳである周辺ＢＳＳがあるか否かを判定するＢＳＳ発見ステップと、
    前記ＢＳＳ発見ステップにおいて周辺ＢＳＳがあると判定され、かつ、周辺ＢＳＳを構成する全てのアクセスポイントが送信電力の制御機能を有する場合、前記ＢＳＳ内の前記アクセスポイントと前記ステーションの各々との送信電力を設定し、規定の条件が満足される度に設定された送信電力を繰返し更新する送信電力設定ステップと、
    前記送信電力設定ステップが実行されたＢＳＳである自ＢＳＳにおいて、送信電力の設定に使用される第一の無線媒体使用率閾値及び第二の無線媒体使用率閾値を調整するステップと、
    前記送信電力設定ステップにおいて設定された送信電力を前記自ＢＳＳに含まれる前記ステーションに対して通知する、または前記ステーションに対して送信電力の設定または更新を指示するステップと、を含み、
    前記送信電力設定ステップの送信電力の前記設定に際しては、
    前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイントに帰属する前記ステーションとの通信による無線媒体使用率が前記第一の無線媒体使用率閾値を超えた場合には送信電力を規定ステップ分増加させ、前記無線媒体使用率が、前記第一の無線媒体使用率閾値よりも小さい第二の無線媒体使用率閾値を下回った場合には送信電力を規定ステップ分減少させ、前記周辺ＢＳＳに送信電力の制御を行っていないアクセスポイントがある場合または周辺ＢＳＳが存在しない場合には、前記自ＢＳＳに含まれる自アクセスポイント及び前記自アクセスポイントに帰属するステーションの送信電力を最大に設定し、
    前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を調整するステップにおいては、
    前記アクセスポイントにあって当該アクセスポイント及び帰属する前記ステーションによるパケット伝送遅延量測定結果の少なくとも一方がパケット伝送遅延量目標値よりも小さい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を増加させ、パケット伝送遅延量測定結果がパケット伝送遅延量目標値よりも大きい場合、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を減少させて前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値を調整し、前記第一の無線媒体使用率閾値及び前記第二の無線媒体使用率閾値の調整周期を送信電力の更新周期よりも大きくすることを特徴とする通信制御方法。
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