JP5468595B2 - 共有通信による無線ネットワークへのアクセス方法および無線端末装置 - Google Patents

Description

本発明は、共有通信を利用して無線ネットワークの接続先を切り換える技術に関する。

無線ネットワークは電波が到達するサービス範囲の視点で無線短距離通信網（無線ＰＡＮ）、無線構内通信網（無線ＬＡＮ）、無線都市域通信網（無線ＭＡＮ）、無線広域通信網（無線ＷＡＮ）に分類することができる。これらの無線ネットワークは、相互にバックボーン・ネットワークで接続される。各無線ネットワークは無線端末装置を無線で接続する無線基地局またはアクセス・ポイント（ＡＰ）を備えている。各無線端末装置はＡＰに接続することにより、各無線ネットワークに接続されている他の無線端末装置に接続できたり各無線ネットワークにアクセスできたりする。

ＡＰがカバーする電波の到達範囲として画定された円形状の面積的な領域をセルという。無線ＬＡＮはＩＥＥＥ８０２．１１ＷＧにより策定されセルは比較的小さい。無線ＬＡＮは、ＷｉＦｉアライアンスが８０２．１１標準規格に準拠した製品に対する使用適合性と相互認証の運用を行っていることからＷｉＦｉと呼ばれることもある。

無線ＭＡＮは、ＩＥＥＥ８０２．１６ＷＧにより策定され、ＷｉＭＡＸフォーラムによりＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に準拠した製品であることが認証されることからＷｉＭＡＸと呼ばれている。ＷｉＭＡＸのセルは無線ＬＡＮのセルよりも大きい。モバイルＷｉＭＡＸは、セルの大きさが携帯電話網とほぼ同じであるが、携帯電話網よりも狭いエリアでブロード・バンドのデータ通信を行うことを目的にしている。

無線ＷＡＮは、移動通信事業者によって構築されたネットワークで、ＩＴＵ−Ｒの３ＧＰＰ／３ＧＰＰ２が策定した３Ｇ、３．５Ｇ、およびＬＴＥ（４Ｇ）といった通信規格がある。無線ＷＡＮのセルはこれらの中で最も大きい。ノートブック型パーソナル・コンピュータ（以下、ノートＰＣという。）、タブレット端末またはスマートフォンなどの無線端末装置は通常無線ＬＡＮに接続するための無線アダプタ（ネットワーク・インターフェース・カード）を搭載している。また、これらのなかには、無線ＬＡＮアダプタに加えて無線ＭＡＮアダプタおよび無線ＷＡＮアダプタを搭載するものがある。

１つのノートＰＣに複数の無線アダプタを搭載することで、無線ネットワークとの接続の機会を増大させることができる。一人のユーザが複数の無線端末装置を携帯したり、複数のユーザがそれぞれ無線端末装置を携帯して一緒に移動したりするときに、無線ＬＡＮアダプタしか搭載していない無線端末装置が無線ＬＡＮのアクセス・ポイントがない場所で無線ＭＡＮまたは無線ＷＡＮを経由してインターネットに接続したい場合がある。

マイクロソフト社のWindows（登録商標）７には、Virtual WiFi、SoftAP、およびインターネット接続共有（ＩＣＳ）という機能が搭載されている。Virtual WiFiは、１つの無線ＬＡＮアダプタを仮想化して複数の無線ＬＡＮアダプタとして動作させる機能をいう。SoftAPは、無線ＬＡＮのＡＰの機能をソフトウェアでエミュレートして仮想ＡＰとして動作させる機能をいう。ＩＣＳは、無線ＬＡＮアダプタを搭載する複数の無線端末装置の中でインターネット・サービス・プロバイダ（ＩＳＰ）に接続する１台のホストを決め、クライアントとなる他の無線端末装置がホストを通じてインターネットに接続できるようにする技術をいう。

他にはインテル社（インテルは登録商標）のMy WiFi Technology（ＭＷＴ）、または、米国の無線ＬＡＮ業界団体であるWi-Fi Allianceにより策定されたWi-Fi Directといったような、１つの無線ＬＡＮアダプタをソフトウェアで仮想化することで２つのネットワーク・アダプタとして動作させる技術が存在する。非特許文献１は、Windows（登録商標） 7を搭載する無線端末装置にVirtual WiFiに対応する無線ＬＡＮアダプタを搭載して仮想アクセス・ポイント機能と無線ルータ機能を同時に構築するとソフトウェアについて開示する。ここには、仮想アクセス・ポイント機能に対応する無線ＬＡＮアダプタを搭載する場合は、アドホック・モードとアクセス・ポイント・モードのいずれかに選択できることが記載されている。

非特許文献２は、インターネットに接続するホストとクライアントをアドホック・モードで接続してホストとクライアントがインターネット接続を共有する技術を開示する。特許文献１は、携帯電話、ＷｉＭａｘ、または無線ＭＡＮなどのような２つ以上の外部ネットワークと、無線ＬＡＮの内部ネットワークに接続された端末装置を中継するルータについて開示する。同ルータは、携帯が可能で移動先の電波環境や通信内容により外部ネットワークを自動的に選択して接続することができる。

特開２０１０−１８３３７６号公報

Connectify、"Win7搭載PCを無線LANアクセス・ポイント・ルータ化する「Connectify」が正式版に"、オンライン・ソフト紹介サイト窓の杜、［online］、［2011年10月20日検索］、インターネット〈URL:http://www.forest.impress.co.jp/docs/news/20091221_338352.html〉 現場指向、"イー・モバイルと無線LANでインターネット共有"、［online］、［2011年10月20日検索］、インターネット〈URL:http://genba-oriented.jp/index.php?title=%E3%82%A4%E3%83%BC%E3%83%BB%E3%83%A2%E3%83%90%E3%82%A4%E3%83%AB%E3%81%A8%E7%84%A1%E7%B7%9ALAN%E3%81%A7%E3%82%A4%E3%83%B3%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%8D%E3%83%83%E3%83%88%E5%85%B1%E6%9C%89〉

先行技術では、ホストとなる１台の無線端末装置を無線ルータとして設定し、ホストを通じてクライアントとなる他の無線端末装置をインターネットに接続する場合には、ユーザがその都度ホストとクライアントを共有通信ができるように設定する必要がある。また、共有通信の必要がないときにホストの無線ＬＡＮアダプタの消費電力を低減することについては検討されていない。

そこで本発明の目的は、共有通信を利用してクライアント端末装置のインターネットに対する接続を維持する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、特定の無線ネットワークに接続する無線アダプタを装備していないクライアント端末装置を当該特定の無線ネットワークにホスト端末装置を経由して接続する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、特定の無線ネットワークに接続する無線アダプタを装備していないクライアント端末装置を簡単に当該特定の無線ネットワークに接続する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、ホスト端末装置が装備する無線アダプタの消費電力を低減する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、そのような方法を実現するホスト端末装置、クライアント端末装置およびコンピュータ・プログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様は、第１の無線ネットワークに接続が可能なクライアントが第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークに接続が可能なホストを経由して第２の無線ネットワークにアクセスする方法を提供する。ホストとクライアントはそれぞれ第１の通信方式で第１の無線ネットワークに接続する。ホストは第１の無線ネットワークに対する通信品質を監視する。通信品質が低下したと判断したときにホストが第２の無線ネットワークに接続してクライアントを第２の無線ネットワークに接続する共有通信モードに移行する。共有通信モードに移行したホストはクライアントと第２の通信方式で接続してクライアントを第２の無線ネットワークに接続する。

このような構成によれば、ホストが第１の無線ネットワークに接続ができないときに、クライアントも第１の無線ネットワークに接続できないような状態が発生するような環境では、ホストは自らの通信品質を監視してクライアントの接続先を第１の無線ネットワークから第２の無線ネットワークに移行させてインターネットに対する接続を維持させることができる。また、クライアントは第１の無線ネットワークに対する通信品質を監視したり共有通信に移行するための操作をしたりする必要がない。ホストのユーザとクライアントのユーザは異なっていてもよい。

第１の無線ネットワークは無線ＬＡＮで第２の無線ネットワークは無線ＭＡＮまたは無線ＷＡＮとすることができる。また、第１の通信方式はインフラストラクチャ・モードの通信方式で第２の通信方式はアドホック・モードの通信方式とすることができる。第２の通信方式はVirtual WiFi、SoftAP、Intel My WiFi Technology、Wifi Directを使った通信方式としても良い。クライアントは第１の無線ネットワークに対する通信品質が低下した場合に第２の通信方式で通信してホストに共有通信モードで動作することを要求することができる。クライアントの要求に応じてホストが共有通信モードに移行すれば、クライアントが先に第１の無線ネットワークに対する通信品質が低下したような場合にもクライアントのインターネットに対する接続を維持することができる。なおホストは、クライアントのインターネットに対する接続を、ＩＣＳを利用して維持することができる。

ホストは共有通信モードでの通信を許可する複数のクライアントの識別情報を登録したグループ・リストを保持することができる。そしてホストは、共有通信モードで動作している間にグループ・リストに登録された複数のクライアントが第２の通信方式で通信できる範囲に存在するか否かを判断し、いずれのクライアントも通信できる範囲に存在しないと判断したときに第１の無線ネットワークに接続する無線アダプタを所定の時間の間だけ停止することができる。

このような構成によれば、ホストは第１の無線ネットワークの通信品質が低下したときに第２の無線ネットワークに接続して無線アダプタを停止する機会を得るため消費電力を低減することができる。ホストは、共有通信モードに移行している間に第１の無線ネットワークが送信する電波の強度を測定することができる。そしてホストは電波の強度が所定値以上であると判断したときに、クライアントと共有通信モードを終了するネゴシエーションをすることができる。このような構成によれば、クライアントが第１の無線ネットワークに接続できるときにホストも第１の無線ネットワークに移行することができる。

本発明の第２の態様は、第１の無線ネットワークに接続が可能なクライアントが第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークに接続が可能なホストを経由して第２の無線ネットワークにアクセスする方法を提供する。ホストとクライアントは第１の無線ネットワークに第１の通信方式で接続する。クライアントは第１の無線ネットワークに対する通信品質を監視する。通信品質が低下したと判断したときにホストと第２の通信方式で接続したクライアントは、第２の無線ネットワークに接続してクライアントを第２の無線ネットワークに接続する共有通信モードで動作するように要求する。要求に応じて共有通信モードに移行したホストとクライアントは第２の通信方式で通信する。

このような構成によれば、クライアントは第１の無線ネットワークに接続ができない状態を検出したときに、ホストに共有通信モードに移行する要求をしてインターネットに対する接続を維持することができる。ホストは第２の通信方式で通信してクライアントに第２の通信方式での通信を終了することを要求することができる。そして、ホストの要求に応じてクライアントは第２の通信方式での通信を終了して第１の無線ネットワークに接続することができる。クライアントは、第２の通信方式でホストと通信している間に第１の無線ネットワークが送信するビーコン・フレームの電波強度を検出することができる。そして、クライアントは電波強度が所定値以上であると判断したときに、第２の通信方式での通信を終了して第１の無線ネットワークに接続することができる。

本発明により、共有通信を利用してクライアント端末装置のインターネットに対する接続を維持する方法を提供することができた。さらに本発明により、特定の無線ネットワークに接続する無線アダプタを装備していないクライアント端末装置を当該特定の無線ネットワークにホスト端末装置を経由して接続する方法を提供することができた。さらに本発明により、特定の無線ネットワークに接続する無線アダプタを装備していないクライアント端末装置を簡単に当該特定の無線ネットワークに接続する方法を提供することができた。さらに本発明により、ホスト端末装置が装備する無線アダプタの消費電力を低減する方法を提供することができた。さらに本発明により、そのような方法を実現するホスト端末装置、クライアント端末装置およびコンピュータ・プログラムを提供することができた。

本発明が適用できる無線ネットワーク環境を説明する図である。 ホストのハードウェア構成を示す機能ブロック図である。 ホストのソフトウェア構成を説明する機能ブロック図である。 ホストの動作手順を示すフローチャートである。 クライアントの動作手順を示すフローチャートである。

［無線ネットワーク環境］
図１は、本発明を適用する無線ネットワーク環境を説明する図である。図１の無線ネットワーク１０は、ＬＡＮ１１、インターネット１２、およびＷＡＮ１３のバックボーン・ネットワークを含んでいる。さらに図１では、ＬＡＮ１１のアクセス・ポイント１５に接続された無線端末装置（ＳＴＡ）１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄおよびＷＡＮ１３のアクセス・ポイント１７に接続されたＳＴＡ１００ａ、１００ｅ、１００ｆを例示している。

ＬＡＮ１１は、有線および無線で接続されたバックボーン・ネットワークで、ＩＥＥＥ８０２．１１が定める規格でＳＴＡに接続するＡＰ１５を含んでいる。ＡＰ１５は、企業や自宅のような特定のエリアだけでなく、空港やホテルといった公衆エリアにも設けられている。ＡＰ１５は有線でＬＡＮ１１に接続されてＳＴＡ１００ａ〜１００ｄとともにインフラストラクチャ・モードの無線ＬＡＮ１９を構築している。広義のＡＰは、いずれかのＳＴＡ１００ａ〜１００ｄをソフトウェアでＡＰに構成した仮想ＡＰも含むが、図１に示すＡＰ１５はＳＴＡとは兼用しないという意味でまたＬＡＮ１１に有線で接続されている意味で専用ＡＰとして区別することができる。

図１には、ＳＴＡ１００ａとＳＴＡ１００ｂの間にアドホック・モードで接続する無線ＬＡＮ（アドホック・ネットワーク）２３も構築されている。アドホック・ネットワーク２３は、ＡＰ１５を経由しないＳＴＡ同士が直接接続する無線ネットワークである。アドホック・ネットワーク２３は、ＳＴＡ１００ａ〜ＳＴＡ１００ｄの任意の２つの組み合わせにおいて構築することができるが、本発明ではアドホック・ネットワークをＳＴＡ１００ａと他の任意のＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄとの間で構築する。

ＷＡＮ１３は無線ＬＡＮとは異なる通信規格の有線または無線で接続されたバックボーン・ネットワークでＡＰ１７を含んでいる。ＡＰ１７とＳＴＡ１００ａ、１００ｅ、１００ｆとの間には、無線ＷＡＮ２１が構築されている。ＳＴＡ１００ｅ、１００ｆは、無線ネットワーク１０の説明をするために記載した携帯電話のようなＷＡＮにだけ接続することができる携帯端末装置であり、本発明とは直接的な関係はない。ＳＴＡ１００ａを以後適宜ホストといい、ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄをそれぞれクライアントという。

ＳＴＡ１００ａは、無線ＬＡＮまたは無線ＷＡＮの任意のいずれか一方に接続することができる。ここでは、ＳＴＡ１００ａは例示した無線ＬＡＮ１９（ＡＰ１５）または無線ＷＡＮ２１（ＡＰ１７）の任意のいずれか一方に接続することができる。ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄは無線ＬＡＮにだけ接続することができる。ここでは、ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄは例示した無線ＬＡＮ１９（ＡＰ１５）にだけ接続することができる。

ＬＡＮ１１、インターネット１２、またはＷＡＮ１３には図１には示していないＷｅｂサーバ、メール・サーバ、ＤＮＳサーバ、ＤＨＣＰサーバおよびデータベース・サーバなどのさまざまなサーバおよび他のＳＴＡが接続される。ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄは、ＡＰ１５のセルの範囲に存在するときだけ無線ＬＡＮ１９に接続することができ、ＳＴＡ１００ａ、１００ｅ、１００ｆは、ＡＰ１７のセルの範囲に存在するときだけ無線ＷＡＮ２１に接続することができる。ＳＴＡ１００ａは、無線ＬＡＮ１９と無線ＷＡＮ２１の両方に接続可能なときは、ＡＰの電波強度が強い無線ネットワークまたはスループットの大きなネットワークを選択していずれか一方に接続することができる。

本発明においてはＳＴＡ１００ａ〜１００ｄが、相互の距離を所定の範囲内に維持しながら一緒に移動することを前提にしている。また本発明は、ＳＴＡ１００ａ〜ＳＴＡ１００ｄのいずれもＡＰ１５に接続できないときであっても、相互間の距離が所定以内に維持されることでアドホック・ネットワーク２３はいつでも構築できることを前提にしている。ＡＰ１７のセルはＡＰ１５のセルよりも大きい。したがって、ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄのグループが全体として移動したときには、ＳＴＡ１００ａ〜ＳＴＡ１００ｄのいずれもＡＰ１５に接続できず、かつＳＴＡ１００ａだけがＡＰ１７に接続できる状態が存在する。

［ＳＴＡのハードウェア構成］
図２は、ＳＴＡ１００ａのハードウェアの構成を示す機能ブロック図である。ＳＴＡ１００ａはＣＰＵ１０１、メイン・メモリ１０３、ディスク・ドライブ１０５、ＬＣＤ１０７、無線ＬＡＮアダプタ１０９および無線ＷＡＮアダプタ１１３がバス１１５に接続されている。ディスク・ドライブ１０５には、オペレーティング・システム（ＯＳ）、アプリケーション・プログラム、およびデバイス・ドライバなどの図３に示すプログラムが格納されている。無線ＬＡＮアダプタ１０９にはアンテナ１１１が接続され、無線ＷＡＮアダプタ１１３にはアンテナ１１５が接続されている。

無線ＬＡＮアダプタ１０９および無線ＷＡＮアダプタ１１３はデバイス・ドライバと１５７、１５９と協働して送信機および受信機として動作する。無線ＬＡＮアダプタ１０９および無線ＷＡＮアダプタ１１３は、バス１１５と無線媒体との間でフレームを双方向に転送する際のバッファ機能を含む。無線ＬＡＮアダプタ１０９および無線ＷＡＮアダプタ１１３はさらに送信時にデータを符号化および変調してアンテナ１１１、１１５に高周波信号として出力する機能および受信時に復調および誤り訂正処理をする機能を含む。さらに無線ＬＡＮアダプタ１０９および無線ＷＡＮアダプタ１１３は、ＡＰ１５、１７から受信したビーコン・フレームの電波強度を測定したり、通信パケットのエラー・レートおよびＳＮ比を測定したりすることができる。

電波強度、エラー・レートおよびＳＮ比は、ＳＴＡ１００ａのＡＰ１５に対する通信品質に相当する。通信品質が低下すると転送フレームのスループットが低下する。無線ＬＡＮアダプタ１０９は、Virtual WiFi、My WiFi TechnologyまたはWi-Fi Directのようにソフトウェアによる仮想化に対応している。無線ＬＡＮアダプタ１０９はさらに仮想ＡＰに対応していてもよい。無線ＬＡＮアダプタ１０９、無線ＷＡＮアダプタ１１３のＥＥＰＲＯＭには、固有の識別子であるＭＡＣアドレスが製造メーカにより登録されている。

クライアントとして動作するＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄの構成は図１を参照して説明することができる。ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄがＳＴＡ１００ａと異なる点は、無線ＷＡＮアダプタ１１３およびアンテナ１１５を搭載していない点と、無線ＬＡＮアダプタ１０９がソフトウェアによる仮想化に対応する必要がない点である。本発明との関連においてＳＴＡ１００ａ〜１００ｄのハードウェアの構成は周知である。

［ＳＴＡのソフトウェア構成］
図３は、ＳＴＡ１００ａに実装されるソフトウェアの概略の構成を説明する機能ブロック図である。接続ユーティリティ１５１およびアプリケーション１５３は、ＯＳ１５５上で動作するプログラムである。接続ユーティリティ１５１は、デバイス・ドライバ１５７から無線ＬＡＮアダプタ１０９が測定した通信品質に関するデータを受け取って評価しＯＳ１５５に無線通信の動作モードを切り換えるように指示するプログラムである。接続ユーティリティ１５１が指示するＳＴＡ１００ａの動作モードには、単独通信モードと共有通信モードがある。

広義の共有通信モードは、通信規格の異なる２種類の無線ネットワークに接続しているホストが、一方の無線ネットワークで接続したクライアントと自らを他方の無線ネットワークに接続するときのホストの動作状態をいい、共有通信モードで他方の無線ネットワークとホストおよびクライアントが通信している状態を共有通信という。

本実施の形態における共有通信は、ＳＴＡ１００ａがアドホック・ネットワーク２３でＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのいずれかまたはすべてに接続し、ＳＴＡ１００ａとＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのいずれかまたはすべてを無線ＷＡＮ２１に接続することに相当する。単独通信モードはＳＴＡ１００ａが共有通信モード以外の動作モードで通信する動作状態をいい、ＳＴＡ１００ａが無線ＬＡＮ１９または無線ＷＡＮ２１のいずれかに接続している状態を含む。また、ＳＴＡ１００ａが無線ＬＡＮに接続しているときは、インフラストラクチャ・モードでＡＰ１５に接続している状態またはアドホック・モードで他のＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのいずれかまたはすべてに接続している状態と、ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのいずれかまたはすべてとＡＰ１５に同時に接続している状態の２つの状態を含む。

接続ユーティリティ１５１は、グループ・リスト１５２を使って共有通信モードを許可するＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄを管理する。接続ユーティリティ１５１は共有通信モードで動作しているときに、アドホック・ネットワーク２３の電波が届く範囲に共有通信のサービスを提供するＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのいずれも存在しないと判断したときに、デバイス・ドライバ１５７を通じて無線ＬＡＮアダプタ１０９の動作を所定の時間の間停止させその後復帰させる。

グループ・リスト１５２は、ホストが共有通信のサービスを提供するクライアントのユーザＩＤ、パスワード、およびアドホック・ネットワーク２３で使用するＳＳＩＤを含むグループ情報を登録している。グループ情報の登録は、ホストの管理者が接続ユーティリティ１５１を通じて行う。ホストの管理者は、クライアントのユーザと対面したり、信頼できるネットワーク管理者から情報を受け取ったりしてグループ情報を登録する。

アプリケーション１５３は、Ｗｅｂブラウザ、メール・ソフトウエア、または動画再生ソフトウェアといったようにユーザが作業に利用してＬＡＮ１１、インターネット１２またはＷＡＮ１３にアクセスするためのプログラムである。アプリケーション１５３は、データの転送先を認識することはなく、送信データに送信先のＩＰアドレスに関連する識別子を付加してＯＳ１５５に渡す。

ＯＳ１５５はWindows（登録商標）７に搭載されているVirtual WiFi機能およびＩＣＳ機能またはこれと同等の機能を備えている。ＯＳ１５５は、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル・モデル階層のトランスポート層とインターネット層の機能を含み、ＴＣＰパケットおよびＩＰパケットを処理する。ＯＳ１５５は、ＡＰ１５またはＡＰ１７に接続したときにＬＡＮ１１またはＷＡＮ１７の中に存在するＤＨＣＰサーバから送信元として使用するグローバルＩＰアドレスを取得する。

ＯＳ１５５は送信時に、アプリケーション１５３が作成したユーザ・データにＴＣＰヘッダおよびＩＰヘッダを付加してＩＰパケットを生成しデバイス・ドライバ１５７、１５９に渡す。ＯＳ１５５は受信時にデバイス・ドライバ１５７、１５９から受け取ったＩＰパケットからユーザ・データを取り出して、ポート番号で指定されたアプリケーション１５３に渡す。

ＯＳ１５５は、無線ＬＡＮアダプタ１０９に対して２つの仮想化したＬＡＮアダプタを構築し、ひとつの仮想ＬＡＮアダプタを通じて直接ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄに対するインフラストラクチャ・モードのＡＰの役割をさせると同時に、自らはもう一つの仮想ＬＡＮアダプタを通じてＡＰ１５とまたは無線ＷＡＮアダプタ１１３を通じてＡＰ１７と通信することができる。あるいはＯＳ１５５は、無線ＬＡＮアダプタ１０９に対して直接ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄとアドホック・ネットワーク２３で通信しながら自らはＡＰ１５またはＡＰ１７と通信するように設定することができる。ＯＳ１５５は、各仮想ＬＡＮアダプタが有効になるタイムスロットを設定して、無線ＬＡＮアダプタ１０９におけるフレームの送信および受信を制御する。

ＯＳ１５５はルータ機能を有しており、共有通信モードで動作するときに、アドホック・モードで接続するＳＴＡ１００ｂ〜１００から無線ＬＡＮアダプタ１０９を経由して受け取ったフレームを、無線ＷＡＮアダプタ１１３を経由して無線ＷＡＮ２１に転送しまたその逆方向のフレーム転送を行う。ＯＳ１５５は同時に複数のＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄとアドホック・モードで接続して各ＳＴＡに対して共有通信を実現することができる。共有通信モードで動作するときにＯＳ１５５は、ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄと最初にアドホック・モードで接続する際に、それらにローカルＩＰアドレスを付与する。ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄは受け取ったローカルＩＰアドレスを送信元のＩＰアドレスに使用してＳＴＡ１００ａと通信する。

ＯＳ１５５は共有通信モードで動作するときに、各ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄから受け取ったフレームに含まれる送信元のローカルＩＰアドレスをグローバルＩＰアドレスに変換してデバイス・ドライバ１５９に渡す。ＯＳ１５５は共有通信モードで動作するときに、デバイス・ドライバ１５９から受け取ったフレームの宛先がＭＡＣアドレスによりＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのいずれかであると判断した場合に、ユーザ・データに当該ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのローカルＩＰアドレスを宛先とするＩＰヘッダを付加してデバイス・ドライバ１５７に渡す。本発明との関連におけるＯＳの機能は周知である。

デバイス・ドライバ１５７は、無線ＬＡＮアダプタ１０９の動作を制御したり無線ＬＡＮアダプタ１０９とＯＳ１５５との間のデータ通信を制御したりするプログラムである。デバイス・ドライバ１５９も同様に無線ＷＡＮアダプタ１１３の動作を制御したりＯＳ１５５との間のデータ通信を制御したりするプログラムである。デバイス・ドライバ１５７、１５９、無線ＬＡＮアダプタ１０９、無線ＷＡＮアダプタ１１３はＴＣＰ／ＩＰプロトコル・モデル階層のネットワーク・インターフェース層に位置する。

デバイス・ドライバ１５７は送信時に、ＯＳ１５５から受け取ったＩＰパケットにイーサネット（登録商標）・ヘッダを付加してフレームを生成し無線ＬＡＮアダプタ１０９を通じてＡＰ１５またはアドホック・モードで接続するＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄに送信する。デバイス・ドライバ１５７は受信時に、ＡＰ１５またはＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄから受信したフレームからイーサネット・ヘッダを取り除いてＩＰパケットを取り出しＯＳ１５５に送る。デバイス・ドライバ１５９は送信時に、ＯＳ１５５から受け取ったＩＰパケットに無線ＷＡＮのヘッダを付加してフレームを生成し無線ＷＡＮアダプタ１１３を通じて送信する。デバイス・ドライバ１５９は受信時に、ＡＰ１７から受信したフレームからヘッダを取り除いてＩＰパケットを取り出しＯＳ１５５に送る。

接続ユーティリティ１５１はデバイス・ドライバ１５７のＡＰＩを利用してＡＰ１５が送信するビーコン・フレームの電波強度（ＲＳＳＩ）、データ転送時の信号対雑音比（ＳＮ比）またはエラー・レートを測定して通信品質を判断する。接続ユーティリティ１５１は、通信品質がＡＰ１５とＳＴＡ１００ａとの間のスループットに影響を与える程度まで低下していると判断した場合は、接続先を無線ＷＡＮ２１に設定して動作モードを共有通信モードに設定するか否かを決定する。共有通信モードへの設定はＯＳ１５５を経由して無線ＬＡＮアダプタ１０９をアドホック・ネットワークに接続してＳＴＡ１００ｂ−１００ｄへの通信を開始するか、ＡＰの役割を持つインフラストラクチャ・モードでＳＴＡ１００ｂ−１００ｄと通信を開始して行う。

クライアントとなるＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄの構成は、図３を参照して説明することができる。ＳＴＡ１００ａとＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄの相違点は、ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄが無線ＷＡＮアダプタ１１３、デバイス・ドライバ１５９を含んでいない点がある。また、ＯＳ１５５は、無線ＬＡＮアダプタ１０９の仮想化機能およびＩＣＳ機能に対応する必要はない。また、グループ・リスト１５２には、ホストであるＳＴＡ１００ａがアドホック・モードで使用するＳＳＩＤ、自らのユーザＩＤおよび自らの共有通信のパスワードだけを登録すればよい。

上記のソフトウェアは、ＣＰＵ１０１およびメイン・メモリ１０３などのハードウェア資源と協働して、ハードウェアとしての機能を発揮する。接続ユーティリティ１５１は、デバイス・ドライバ１５７から受け取った通信品質を評価して、通信モードを切り換えるための切換信号を出力する評価部として機能する。さらに接続ユーティリティ１５１は、評価部の切換信号に応じて、単独通信モードと共有通信モードのいずれで動作するかを決定する動作モード制御部として機能する。

ＯＳ１５５とデバイス・ドライバ１５７は、無線ＬＡＮアダプタ１０９と無線ＷＡＮアダプタ１１３を単独通信モードまたは共有通信モードで動作させる通信制御部として機能する。デバイス・ドライバ１５７は、評価部から指示されたときに無線ＬＡＮアダプタ１５を停止させたり動作させたりする電力制御部として機能する。

［ホストの動作］
つぎに、共有通信をするときのホストの動作を図４のフローチャートを参照して説明する。ブロック２０１でＳＴＡ１００ａ〜１００ｄが動作を開始する。グループ・リスト１５２には、ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのグループ情報が登録されている。ＳＴＡ１００ａのユーザは新たにグループに参加したいユーザのＳＴＡまたは自らが所有する新たなＳＴＡが存在するときには、接続ユーティリティ１５１を通じてグループ・リスト１５２にグループ情報を追加する。ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄは相互にアドホック・モードでの通信ができる距離を維持しながら移動している。

このような環境では、ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄのＡＰ１５に対する接続の可否はほぼ一致すると考えられるが、各ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄの性能、ＡＰ１５に対する距離の相違、または障害物の有無などの相違などに起因して接続可否が一致しない場合がある。以下の手順では、ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄのいずれかにおいて、ＡＰ１５に対する通信品質が低下したときにＳＴＡ１００ａが自動的に共有通信モードに移行してＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄの無線ＷＡＮ２１に対するアクセスを確保する。

ブロック２０３でＳＴＡ１００ａは、ＡＰ１５が定期的に送信するビーコン・フレームのＲＳＳＩを検出してＡＰ１５との間でアソシエーションおよび認証を行いインフラストラクチャ・モードで無線ＬＡＮ１９に接続する。ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄも同様にインフラストラクチャ・モードで無線ＬＡＮ１９に接続する。インフラストラクチャ・モードで通信する各ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄは、ＡＰ１５からローカルＩＰアドレスを取得する。この時点では、ＳＴＡ１００ａとＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄのいずれかとの間にはアドホック・ネットワーク２３が構築されていない。

ブロック２０５でＳＴＡ１００ａは定期的にＡＰ１５が送信するビーコン・フレームのＲＳＳＩを測定したり、ＡＰ１５から受け取ったフレームのエラー・レートおよびＳＮ比を測定したりしてＡＰ１５に対する通信品質を評価する。通信品質が低下していないと判断したときはブロック２０７に移行し、低下したと判断したときはブロック２０９に移行する。ブロック２０７では、ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｃのいずれかがＳＴＡ１００ａよりも先に通信品質が低下してＳＴＡ１００ａに共有通信モードへの切換要求をしてくる場合の手順を示している。ブロック２０７の切換要求は、図５のブロック３０９の手順に相当する。

アドホック・ネットワーク２３は、他のＳＴＡと通信を開始しようとするいずれのＳＴＡでも構築することができる。アドホック・ネットワーク２３では、アドホック・ネットワーク２３を構築するＳＴＡの電波が届く範囲に存在する他のＳＴＡとの間にピア・ツー・ピアの通信経路が形成される。ここでは、インフラストラクチャ・モードによるＡＰ１５に対する通信品質が先に低下したＳＴＡ１００ｂがアドホック・ネットワーク２３を構築するものとする。ＳＴＡ１００ｂはアクティブ・スキャニング方式またはパッシブ・スキャニング方式でＳＴＡ１００ａを探索する。

アクティブ・スキャニング方式の場合は、ＳＴＡ１００ｂは、アドホック・モードで使用するＳＳＩＤを含むプローブ要求フレームを送信し、それに対してＳＴＡ１００ａがプローブ応答フレームを返信することでアドホック・ネットワーク２３を構築する。パッシブ・スキャニング方式ではＳＴＡ１００ｂはＳＴＡ１００ａが送信するビーコン・フレームのＳＳＩＤを検出してアドホック・ネットワークを構築する。

ＳＴＡ１００ａは、ＳＴＡ１００ｂから受け取ったパスワードとユーザＩＤを確認するとアドホック・モードによるＳＴＡ１００ｂとの通信を開始する。ただし、この時点では共有通信は開始していないため、ＳＴＡ１００ｂが送信したフレームが無線ＷＡＮ２１に転送されることはない。ＳＴＡ１００ｂから共有通信モードに移行する要求があった場合はブロック２０９に移行する。

要求がない場合は、ブロック２０３に戻ってＳＴＡ１００ａはインフラストラクチャ・モードによる無線ＬＡＮ１９への接続を維持する。ブロック２０９でＳＴＡ１００ａは、ＡＰ１７が帰属するＷＡＮ通信サービス・プロバイダー名、通信可能なＲＳＳＩ、および通信モード（３Ｇ ＷＡＮモード、ＧＰＲＳモードなど）などの検出を行い、接続が可能な場合はＡＰ１７との間でアソシエーションおよび認証を行ってから無線ＷＡＮ２１に接続する。このときＳＴＡ１００ａは、ＷＡＮ１３のＤＨＣＰサーバからグローバルＩＰアドレスを取得する。無線ＷＡＮに接続したＳＴＡ１００ａはブロック２１１で共有通信モードに移行する。

ブロック２０７を通じて共有通信モードに移行したＳＴＡ１００ａはブロック２１３で、ＳＴＡ１００ｂに共有通信モードに移行したことを示す通知をする。以後、ＳＴＡ１００ｂはブロック２０７で構築していたアドホック・ネットワーク２３と共有通信モードで動作するＳＴＡ１００ａを通じて無線ＷＡＮ２１に接続することができるようになる。ブロック２０５でＳＴＡ１００ａの通信品質が低下して共有通信モードに移行したＳＴＡ１００ａは、ブロック２１３でＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄとの間にアドホック・ネットワーク２３を構築して共有通信の要求をする。この手順は、図５のブロック３０７の手順に相当する。

ＳＴＡ１００ａは、アドホック・ネットワークで使用するＳＳＩＤを含むビーコン・フレームを定期的に送信してパッシブ・スキャニング方式で通信相手を探索する。ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄは一定の距離を保ちながら移動していることを想定しているため、ＳＴＡ１００ａのＡＰ１５に対する通信品質が低下したことは、他のＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄの通信品質も低下していると予想される。

ＳＴＡ１００ａが送信するビーコン・フレームは、周辺に存在するＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄに対して、共有通信モードを利用して無線ＷＡＮ２１に接続することを要求することに相当する。ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄの中で、共有通信モードを利用して無線ＷＡＮ２１にアクセスを希望するＳＴＡは、ＳＴＡ１００ａとアドホック・モードで通信する。あるいはＳＴＡ１００ａはパッシブ・スキャニング方式を採用して、各ＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄにプローブ要求フレームを送信して順番にアドホック・ネットワークを構築するようにしてもよい。この手順は図５のブロック３１１に相当する。

ブロック２１５でＳＴＡ１００ａは、クライアント１００ｂ〜１００ｄが定期的に送信するビーコン・フレームのＲＳＳＩを測定して、アドホック・ネットワーク２３を構築できる範囲にグループ・リスト１５２に登録された共有通信のサービスを提供する必要があるクライアントが存在するか否かを判断する。ＳＴＡ１００ａは近くにクライアントが存在しないと判断したときは、ブロック２１７に移行して無線ＬＡＮアダプタ１０９の動作を停止し消費電力を低減する。

ブロック２１９では、一定時間が経過した後にブロック２２１に移行して再び無線ＬＡＮアダプタ１０９を動作させてからブロック２２３に移行する。ブロック２１５でＳＴＡ１００ａが近辺にクライアントが存在すると判断した場合もブロック２２３に移行する。ブロック２２３でＳＴＡ１００ａは、ＡＰ１５が送信するビーコン・フレームのＲＳＳＩを測定してインフラストラクチャ・モードの無線ＬＡＮ１９に接続できるか否かを判断する。

ＡＰ１５に接続できないと判断したときは、無線ＷＡＮ２１への接続を維持しながらブロック２１５に戻る。ブロック２２３でＳＴＡ１００ａは、ＡＰ１５が送信するビーコン・フレームのＲＳＳＩが所定値以上あると判断したときは、ブロック２２５で近辺に存在するＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄとアドホック・モードで通信して共有通信モードを終了するためのネゴシエーションをする。この手順は図５のブロック３１３に相当する。

依然としてＡＰ１５のＲＳＳＩが小さいと判断したＳＴＡ１００ｂ〜１００ｄは、このネゴシエーションに応じない可能性がある。すべてのクライアントがＳＴＡ１００ａとのネゴシエーションに応じたときは、ブロック２２７でＳＴＡ１００ａは共有通信モードを終了して単独通信モードに移行する。ネゴシエーションに応じないクライアントが存在する間は、ブロック２１５に戻る。ブロック２２７でＳＴＡ１００ａはＡＰ１７との接続を切断してブロック２０３に移行して無線ＬＡＮ１９に接続する。通常無線ＬＡＮ１５のスループットは無線ＷＡＮ２１よりも大きいため、ＳＴＡ１００ａ〜１００ｄはＡＰ１５に接続してパフォーマンスを向上することができる。以上の手順においては、ＳＴＡ１００ａの管理者またはユーザは、共有通信モードと単独通信モードの切換のための操作を一切行う必要がない。

［クライアントの動作］
つぎに、クライアントの動作を図５のフローチャートを参照して説明する。ブロック３０１で動作を開始したＳＴＡ１００ａ〜１００ｄがブロック３０３でＡＰ１５に接続している。ブロック３０５でＳＴＡ１００ｂは、定期的にＡＰ１５に対する通信品質を監視する。ブロック３０５で通信品質が低下していないと判断したときは、ブロック３０７に移行する。ブロック３０７でＳＴＡ１００ｂは、図４のブロック２１３で説明したように、ＳＴＡ１００ａのＡＰ１５に対する通信品質が先に低下して共有通信モードに入り、ＳＴＡ１００ｂにアドホック・モードでの共有通信の要求をしたか否かを判断する。要求がない場合はブロック３０３に戻って、インフラストラクチャ・モードの無線ＬＡＮ１９への接続を維持する。

共有通信の要求があった場合はブロック３１１に移行する。ブロック３０５でＳＴＡ１００ｂは通信品質が低下したと判断したときは、ブロック３０９でＳＴＡ１００ａにアドホック・モードで通信して共有通信モードに移行するように要求する。この手順は図４のブロック２０７に相当する。要求を受けたＳＴＡ１００ａは、現在単独通信モードで動作し、かつ共有通信モードへの移行が可能なときは共有通信モードに移行する。ブロック３１１では、ＳＴＡ１００ａとＳＴＡ１００ｂとの間にアドホック・ネットワーク２３が構築され、ＳＴＡ１００ａが共有通信モードに移行して、ＳＴＡ１００ｂは共有通信でＳＴＡ１００ａを経由して無線ＷＡＮ２１にアクセスすることができる。

ブロック３１３はＳＴＡ１００ａからＳＴＡ１００ｂに、共有通信を終了する要求があった場合の手順を示す。この要求は、図４のブロック２２５の手順に相当する。要求があった場合はブロック３１５でＳＴＡ１００ｂはＡＰ１５のＲＳＳＩが所定値以上あるか否かを判断する。ＳＴＡ１００ｂは、ＲＳＳＩが所定値以上あるときは、ブロック３１７に移行しアドホック・モードの通信を終了してブロック３０３に戻る。ＳＴＡ１００ｂはＡＰ１５のＲＳＳＩが小さいと判断したときは、ＳＴＡ１００ａにしばらく共有通信を継続するようにネゴシエーションしてブロック３１１に戻る。なお、ブロック３１３の手順を省略して、ＳＴＡ１００ｂはＡＰ１５のＲＳＳＩが所定値以上あると判断したときに、アドホック・モードでの通信を一方的に終了してＡＰ１５に接続するようにしてもよい。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

１０ 無線ネットワーク
１１ ＬＡＮ
１２ インターネット
１３ ＷＡＮ
１５、１７ アクセス・ポイント（ＡＰ）
１９ インフラストラクチャ・モードの無線ＬＡＮ
２１ 無線ＷＡＮ
２３ アドホック・モードの無線ＬＡＮ（アドホック・ネットワーク）
１００ａ ステーション（ホスト）
１００ｂ〜１００ｄ ステーション（クライアント）

Claims (12)

1. 第１の無線ネットワークに接続が可能なクライアントが前記第１の無線ネットワークと第２の無線ネットワークに接続が可能なホストを経由して前記第２の無線ネットワークにアクセスする方法であって、
   前記ホストと前記クライアントがそれぞれ第１の通信方式で前記第１の無線ネットワークに接続するステップと、
   前記ホストが前記第１の無線ネットワークに対する通信品質を監視するステップと、
   前記通信品質が低下したと判断したときに前記ホストが前記第２の無線ネットワークに接続して前記クライアントと自らを前記第２の無線ネットワークに接続する共有通信モードに移行するステップと、
   前記共有通信モードに移行したホストが前記クライアントと第２の通信方式で接続して自らの接続を維持しながら前記クライアントを前記第２の無線ネットワークに接続するステップと
   を有する方法。
2. 前記ホストが前記共有通信モードに移行している間に前記クライアントが前記第２の通信方式で通信できる範囲に存在しないと判断したときに前記クライアントおよび前記第１の無線ネットワークに接続する無線アダプタを所定の時間だけ停止するステップを有する請求項１に記載の方法。
3. 前記ホストは前記共有通信モードで複数の前記クライアントを同時に前記第２の無線ネットワークに接続することが可能である請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 前記停止するステップが、
   前記ホストが前記共有通信モードでの接続を許可する前記複数のクライアントの識別情報を登録したグループ・リストを保持するステップと、
   前記ホストが、前記共有通信モードに移行している間に前記グループ・リストに登録された前記複数のクライアントが前記第２の通信方式で通信できる範囲に存在するか否かを判断し、いずれのクライアントも通信できる範囲に存在しないと判断したときに前記クライアントおよび前記第１の無線ネットワークに接続する無線アダプタを所定の時間だけ停止するステップを含む請求項３に記載の方法。
5. 前記クライアントが前記第２の通信方式で接続して前記ホストに前記共有通信モードで動作することを要求するステップと、
   前記クライアントの要求に応じて前記ホストが前記共有通信モードに移行するステップと
   を有する請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記ホストが、前記共有通信モードに移行している間に前記第１の無線ネットワークが送信する電波の強度を測定するステップと、
   前記ホストは前記電波の強度が所定値以上であると判断したときに、前記クライアントと前記共有通信モードを終了するネゴシエーションをするステップと
   を有する請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 前記第１の無線ネットワークが無線ＬＡＮで前記第２の無線ネットワークが無線ＭＡＮまたは無線ＷＡＮである請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法。
8. 前記第１の通信方式がインフラストラクチャ・モードの通信方式で前記第２の通信方式がアドホック・モードの通信方式である請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法。
9. 第１の無線ネットワークまたはクライアント端末装置に接続が可能な第１の無線アダプタと第２の無線ネットワークに接続が可能な第２の無線アダプタを備えるホスト端末装置であって、
   前記第１の無線アダプタを第１の通信方式で前記第１の無線ネットワークに接続する単独通信モード、または前記第２の無線アダプタを前記第２の無線ネットワークに接続し前記第１の無線アダプタを第２の通信方式で前記クライアント端末装置に接続して前記クライアント端末装置と前記ホスト端末装置を前記第２の無線ネットワークに接続する共有通信モードのいずれかで動作するように制御する通信制御部と、
   前記第１の無線ネットワークに対する通信品質を評価して第１の切換信号を出力する評価部と、
   前記第１の切換信号に応じて前記通信制御部に前記単独通信モードから前記共有通信モードに切り換える信号を送る動作モード制御部と
   を有するホスト端末装置。
10. 前記動作モード制御部は、前記クライアント端末装置から要求があったときに前記通信制御部に前記単独通信モードから前記共有通信モードに切り換える信号を送る請求項９に記載のホスト端末装置。
11. 前記第１の無線アダプタの電力を制御する電力制御部を有し、
    前記評価部は前記共有通信モードで動作している間に前記クライアント端末装置が送信する前記第２の通信方式の電波の強度が所定値以下のときに第２の切換信号を出力し、前記動作モード制御部は前記第２の切換信号に応じて前記電力制御部に前記第１の無線アダプタを所定時間だけ停止する信号を送る請求項９または請求項１０に記載のホスト端末装置。
12. 前記評価部は、前記共有通信モードで動作している間の前記第１の無線ネットワークの電波強度が所定値以上のときに第３の切換信号を出力し、前記動作モード制御部は前記第３の切換信号に応じて前記通信制御部に前記共有通信モードから前記単独通信モードに切り換える信号を送る請求項９から請求項１１のいずれかに記載のホスト端末装置。

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