JP6068144B2 - 無線中継装置、無線lanシステム、無線中継方法及びプログラム - Google Patents

無線中継装置、無線lanシステム、無線中継方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、無線中継装置、無線LANシステム、無線中継方法及びプログラムに関し、詳しくは、省電力性の改善を図った無線中継装置、無線LANシステム、無線中継方法及びプログラムに関する。
無線LANシステムは、アクセスポイント(以下、APと略す)と呼ばれる無線中継装置を経由し、ワイヤレスで、有線LANやインターネットなどのネットワークリソースにアクセスできる便利なシステムであり、家庭や職場あるいは駅や空港といった公共施設などに広く普及している。
無線LANシステムを利用できる電子機器のことを無線LAN端末または単に端末あるいは無線LANステーション(以下、STAと略す)という。STAの典型はパーソナルコンピュータや情報端末などであり、一般的にそれらは携帯型や可搬型(持ち運び可能なもの)であるが、ネットワークケーブル不要の利点から一部の固定型のものもSTAとして用いられることもある。
STAとAPの接続は、基本的に、APから定期的に発射(送信ともいう)されるビーコンと呼ばれるブロードキャスト信号(不特定相手の信号)をSTAで捕捉(受信ともいう)することによって行われる。たとえば、APが1台しかない小規模な無線LANシステムであれば、そのAPからのビーコンを捕捉し、所定の処理(認証等)を経て接続を行えばよい。一方、職場や公共施設のように、多数のAPを備えた無線LANシステムが構築されている場所では、APの選択(どのAPを接続先とするかの選択)を行う必要があることから、一般的にはビーコン電力選択方式、つまり、最も強いビーコンを送信しているAPを接続先としている。
しかしながら、APの帯域(同時に伝送可能な上限データ量のこと)に限りがあるため、特定のAPに多くのSTAが接続してしまうと、データの輻輳を招くという不都合を生じる。このため、多数のAPを備えた無線LANシステムにおいては、それぞれのAPに接続するSTA数をできるだけ均等にするための技術(いわゆる負荷分散技術)が用いられている。たとえば、下記の特許文献1には、STAが、あるAP(以下、第1のAP)に接続しようとするとき、第1のAPのビーコンに含まれている特定の情報(第1のAPから送信すべきデータの送信先となる端末数N1)と所定の閾値TH1とを比較して、N1>TH1の場合に、他のAP(以下、第2のAP)のビーコンに含まれている特定の情報(第2のAPから送信すべきデータの送信先となる端末数N2)と上記のN1とを比較し、N1<N2の場合は第1のAPを接続先とする一方、N1>N2の場合は第2のAPを接続先とする負荷分散技術が記載されている。
また、下記の特許文献2にも同様の負荷分散技術が記載されているが、この技術では、高負荷状態(輻輳中)のAPのビーコン電力を下げることによって負荷分散を図っている。前記のとおり、STAによるAPの選択は、一般的にビーコン電力選択方式、つまり、最も強いビーコンを送信しているAPを接続先とする仕組みになっているからであり、APのビーコン電力を下げることによって、そのAPへの新たな接続が行われにくくなるからである。
このような負荷分散技術を利用することにより、上記の不都合、すなわち、多数のAPを備えた無線LANシステムにおけるデータの輻輳を回避することができる。
ところで、多数のAPを備えた無線LANシステムにおいては、上記の不都合(データの輻輳)に加え、不稼働APによる無駄な電力消費の問題を指摘することができる。すなわち、一般的にシステム内に存在するSTAの数は常に一定でなく、たとえば、職場等においては執務時間内と執務時間外で大差があるのが普通であるが、執務時間外のように少数のSTAしか存在しない、またはSTAが1台も存在しない状況で、全てのAPを稼働させておくのは電力の無駄使いになるからである。
かかる電力消費の問題は、とりわけ、大量のAPを有する無線LANシステムの場合に看過できない。AP1台当たりの消費電力(一般的に最大数W程度)を便宜的に6Wとすると、仮に100台のAPを有する無線LANシステムの場合にはシステム全体で600Wの電力消費になるからである。この値は極端に大きいものではないが、一般的に100Wの1時間当たりの電気代(0.1Kwh)がおよそ2円程度といわれていることから、600Wではこの6倍の12円になり、1年間では単純計算で12円×8,760時間=105,120円にもなる。
この点において、下記の特許文献3には、ビーコン送信後に一定時間だけ省電力モードに移行するというAPの省電力技術が記載されているので、この技術を利用することにより、上記の省エネ問題を解決できるものと考えられる。
特開2007−158765号公報 特開2009−534929号公報 特開2010−193290号公報
しかしながら、特許文献3に記載の技術にあっては、接続の遅滞(接続が待たされる)が発生するという新たな問題点を内在している。
すなわち、特許文献3に記載の技術では、いつからいつまで省電力モードになっているのかを示す情報(省電力モードの時間情報)をビーコンに含めてAPから送信する仕組みとなっており、そのビーコンを受信したSTAは、当該時間の経過後に改めてAPに接続しなければならないが、当然ながら、その間、接続の遅滞(接続が待たされる)が発生する。
そこで、本発明の目的は、接続の遅滞を招かずに省電力化を図ることにある。
本発明は、ビーコンを発射し、前記ビーコンに応答した端末との間で無線による接続を行う無線中継装置において、前記ビーコンを第1の周期で発射する通常モードと、前記ビーコンを前記第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射する省電力モードとを択一的に選択可能な選択手段を備え、前記選択手段は、他の無線中継装置からのビーコンを受信していないときは前記通常モードを選択する一方、ビーコンを受信しているときは前記省電力モードを選択するものであって、さらに、前記選択手段に対して、前記通常モードと前記省電力モードのいずれを選択するかを指定するためのユーザインターフェースを提供するユーザインターフェース手段を備え、前記ユーザインターフェース手段は、時系列的なスケジュールに沿って前記通常モードと前記省電力モードとを択一的に指定可能であり、かつ、前記通常モードの始まりから終わりまでの時間または前記省電力モードの始まりから終わりまでの時間を設定するための設定手段を有するとともに、前記設定手段は、省電力モードを指定する際に、前記第2の周期を、前記第1の周期よりも長周期の複数の周期の一つに指定することが可能であることを特徴とする無線中継装置である。
本発明によれば、第1の周期よりも長周期の第2の周期でビーコンを発射するのでビーコンの発射回数を減らして省電力性を改善することができ、また、ビーコンが途絶しないので接続の遅滞を招くこともない。したがって、接続の遅滞を招かずに省電力化を図ることができる。
無線LANシステムの概略的な全体構成図である。 APの概念的な構成図及び操作部12の一例構成図である。 通常モードと省電力モードの説明図である。 APの制御部10の動作フローを示す図である。 二つの動作モード(通常モードと省電力モード)の説明図である。 実施形態の発展例を示す図である。 インターフェース画面の一例図である。 図7のインターフェース画面18の一部改良図である。 AP2〜4及びSTA5〜7とサーバ17との関係図である。 携帯APの典型的な利用状態図及びホットスポットにおける利用状態図である。
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等(以下「周知事項」)についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
図1は、無線LANシステムの概略的な全体構成図である。この図において、フロアー1には、計画的に配置された複数の無線中継装置(アクセスポイント。以下、APと略す)2〜4が設けられている。なお、図示のフロアー1は一例である。無線LANシステムを構築した任意の場所やエリアであればよい。また、AP2〜4の台数(図では3台)も一例であり、少なくとも複数台であればよい。もっとも消費電力の問題が顕在化するのは大量のAPを有する無線LANシステムの場合であるので、実際には、数十台ないしは数百台あるいはそれ以上のAPを対象とすることになるが、ここでは、説明の簡単化のために3台のAP2〜4を対象にすることとする。
フロアー1には、さらに、複数の無線LAN端末または無線LANステーション(以下、STAと略す)5〜7が存在している。STA5〜7の台数(図では3台)も上記のAP2〜4の台数と同様に一例に過ぎない。ここでは、説明の簡単化のために3台のSTA5〜7を対象にすることとする。
STA5〜7は、パーソナルコンピュータや情報端末などであり、一般的にそれらは携帯型や可搬型(持ち運び可能なもの)であるが、ネットワークケーブル不要の利点から一部の固定型のものもSTAとして用いられることもある。
STA5〜7の重要な点は、必要の都度、電源が入れられる(無線LAN端末としての機能がオンにされる)ため、常に使用状態にないことである。あるいは、STA5〜7の全てまたはいくつかは携帯型や可搬型であって、それらはしばしば出先や自宅などに持ち出されるかもしれない。このような場合も、自ネットワーク(フロアー1に構築された無線LANシステム)から外れるので、非使用状態になる。
今、図示の3台のSTA5〜7の全てが使用状態にあるとき、それぞれのSTA5〜7は3台のAP2〜4のいずれかと接続している。全てのSTA5〜7が各AP2〜4のエリア内に位置しているとすると、接続は、まず、STA5〜7で、AP2〜4からのビーコンを受信し、次に、それらビーコンの電力を比較して、もっとも電力が大きいビーコンを送信したAPを接続先の候補とし、次いで、所要の認証処理(パスワード認証や所定の暗号化認証など)を実行して認証合格であれば、当該APを接続先として決定するという手順で行われる。任意のAPとの接続を確立したSTAは、その後、当該APを介して不図示の有線LANやインターネットなどのネットワークリソースに自由にアクセスすることができる。
この接続手順は、ビーコン電力選択方式と呼ばれる基本的なものである。この方式は家庭内無線LANシステムのような小規模なもの(APが1台程度と少ないもの)によく用いられるが、企業等の大規模な無線LANシステムには適当でない。特定のAPに接続が集中するとデータの輻輳を招くからである。一般的にAPの配置計画を適切にしてデータの輻輳を生じにくくしているものの、移動を伴うSTA(可搬型や携帯型のSTA)が多くを占める場合は、計画どおりにいかない。特定のAPの近くにSTAが集中してしまう状況がしばしば発生するからである。このような状況を踏まえ、とりわけ、企業等の大規模な無線LANシステムにおいては、冒頭で説明した負荷分散技術(たとえば、特許文献1、2)の利用が望ましい。各APに接続するSTA数をできるだけ均等にして、データの輻輳を回避できるからである。
図2(a)は、APの概念的な構成図である。この図において、AP2〜4は共通の構成を有しており、以下、AP2で代表すると、AP2は、アンテナ8、通信部9、制御部10、時計部11、操作部12及び有線インターフェース部13を備えている。
時計部11は、現在時刻を計測して逐次にその計測結果を制御部10に出力する。
制御部10は、AP2の動作を統括制御するための要素であり、一般的にはプログラム制御方式によってAP2に必要な機能を実現している。すなわち、制御部10は、AP2に必要な機能をプログラミングしたソフトウェア(ファームウェアまたは制御プログラムもしくは応用プログラムなどともいう)を読み出し可能に保持する記憶要素(一般的にはROMやPROM)と、そのソフトウェアを実行するコンピュータ(またはマイクロコンピュータあるいはCPUなど呼び名は様々である)とを含み、それらのソフトウェアとハードウェア(コンピュータやその周辺回路等)との有機的結合により、AP2に必要な機能を仮想的に実現する。但し、この実現方式(プログラム制御方式)に限定されない。ソフトウェアにプログラミングされた機能をハードロジックで実現してもよく、あるいは、このハードロジックによる実現方式と上記のプログラム制御方式とを適宜の割合で組み合わせてもよい。
通信部9は、制御部10の制御の元、アンテナ8を介して無線通信を行う。この無線通信は公知の無線LAN規格(IEEE802.11シリーズ規格)に従って行われる。ちなみに、IEEE802.11aは5.2GHZ帯を使用したOFDM通信方式の最大通信速度54Mbpsの通信規格、IEEE802.11bは2.4GHZ帯を使用したDS−SS通信方式の最大通信速度11Mbpsの通信規格、IEEE802.11gは2.4GHZ帯を使用したOFDM通信方式の最大通信速度54Mbpsの通信規格であり、通信部9は、これらの規格の全てまたは一部に対応する。また、通信部9は、所定の認証方式(SSID、WPA2−PSKなど)や所定の暗号化方式(WEP、WPA、WPA2、TKIP、AESなど)にも対応する。
通信部9は、IEEE802で規定されたビーコン(ビーコンパケットともいう)と呼ばれるブロードキャスト信号を所定の周期で送信する。この周期は一般的に特定の一つの周期(多くの場合100ms:以下、第1の周期という)であるが、本実施形態では、この第1の周期に加えて、さらに、第1の周期よりも長周期の第2の周期でもビーコンの送信を行うことが可能なことがポイントである。これら二つの周期(第1及び第2の周期)の目的や使い方については後で詳しく説明する。
ビーコンには、そのビーコンを送信したAPに関する様々な情報が含まれている。たとえば、APの暗号設定情報、APの通信伝送レート設定情報、SSID情報、ESSID情報などである。SSIDはService SetIDの略、ESSIDはExtended Service SetIDの略である。SSIDやESSIDはAP固有の識別情報(ID)であり、最大32文字までの英数字を任意に設定することができる。本実施形態では、SSIDやESSIDを個々のAPの名前を表すものとして利用することとし、説明の便宜上、AP2のSSIDまたはESSIDに“MyAccessPoint−1”、AP3のSSIDまたはESSIDに“MyAccessPoint−2”、AP4のSSIDまたはESSIDに“MyAccessPoint−3”という文字列を設定するものとする。すなわち、AP2の名前を“MyAccessPoint−1”とし、AP3の名前を“MyAccessPoint−2”とし、AP4の名前を“MyAccessPoint−3”とする。
有線インターフェース部13は、AP2と有線ネットワーク14との間のデータ伝送を仲介する。有線ネットワーク14は一つのネットワークであってもよく、あるいは、ルータを介して相互に接続された複数ネットワーク(インターネット等の広域ネットワークを含む)の集合体であってもよい。
操作部12は、AP2の様々な設定をローカル(AP2自体)で行うためのユーザインターフェースである。操作部12で設定可能な情報は、たとえば、APのネットワークアドレス(IPアドレス)、認証方式、暗号化方式、およびSSIDやESSIDなどであるが、本実施形態では、これらに加えてさらに、動作モード(通常モードと省電力モード)の設定を含む。
通常モードと省電力モードは電力消費の大小の点で相違する(省電力モードの方が少ない)。電力消費の違いは、もっぱらビーコン送信期間(Awakeステート)の割合に依存している。つまり、通常モードのビーコン送信は第1の周期で行われ、省電力モードのビーコン送信は第1の周期よりも長周期の第2の周期で行われるようになっている。前記のとおり、第1の周期は一般的に100msであるから、この第1の周期を適用する通常モードでは1秒間に10回のビーコン送信が行われることになる。
今、1回のAwakeステート(ビーコン送信期間)に要する時間をxとすると、通常モードにおける1秒当たりの総Awakeステート時間は10xになる。一方、第2の周期を便宜的に500msとすると、この第2の周期を適用する省電力モードでは1秒間に2回のビーコン送信が行われることになり、省電力モードにおける1秒当たりの総Awakeステート時間は2xになる。
このように、第1の周期を100msとし、第2の周期をそのn倍とした場合には、通常モードの総Awakeステート時間に対して省電力モードの総Awakeステート時間を1/nに減少させることができる。そして、APはAwakeステートのときに最大電力を消費する仕組みになっているから、結果として、ビーコンの送信を第1の周期よりもn倍長周期の第2の周期で行うことにより、総Awakeステート時間の減少を図り、その減少分だけ電力消費量を抑えることができるのである。
図2(b)、(c)は、操作部12の一例構成図である。これらの図は、動作モード(通常モードと省電力モード)の設定を人為的に行うための具体例を示している。この具体例は2個のダイアルスイッチ15、16を横に並べ、さらに、その周りに所要の説明文字列(“始”、“終”、“通常モード”、“その他の時間帯”、“省電力モード”など)を記した構成を有している。2個のダイヤルスイッチ15、16は各々時間設定用であり、ここでは、それぞれ4連の回転ダイヤルで構成されているものとする。回転ダイヤルの外周には0〜9までの数字が刻印されており、たとえば、(b)のように図面左側のダイヤルスイッチ15に“0800”、図面右側のダイヤルスイッチ15に“1700”をセットすると、24時間表記で08:00から17:00まで(12時間表記では午前8から午後5時まで)の時間帯をセットしたことになる。
ここでは、2個のダイヤルスイッチ15、16にセットした時間帯を「通常モード」の適用時間帯とする。したがって、(b)においては、他の時間帯、つまり、00:00〜08:00及び17:00〜24:00は自動的に「省電力モード」の適用時間帯になる。なお、(b)の時間帯(08:00〜17:00)は一例であり、多くの職場における代表的な執務時間帯を表しているに過ぎない。使用環境の実情に即した適切な時間帯をセットすればよいことはもちろんである。
また、事情によっては省電力モードが不要で、1日(24時間)の全てを「通常モード」にする必要があるかもしれないが、そのような場合は、(c)に示すように、2個のダイアルスイッチ15、16に同じ値(たとえば、00:00など)をセットすればよい。時間帯の“始”と“終”が同一になり、24時間の全てを「通常モード」にすることができる。
(b)、(c)のいずれにせよ、重要な点は、AP2に対して、二つの動作モード(通常モードと省電力モード)の時系列的なスケジュールを人為的に自由に設定できることにあり、AP2は、そのためのユーザインターフェース手段としての操作部12を備えていることにある。
なお、ここでは、ダイヤルスイッチ15、16で「通常モード」の時間帯をセットしているが、逆であってもよい。つまり、ダイヤルスイッチ15、16で「省電力力モード」の時間帯をセットしてもよい。また、時間帯のセットは上記例示のもの(ダイヤルスイッチ15、16)以外の方法で行ってもよい。たとえば、液晶パネルと操作ボタンの組み合わせや、液晶パネルとタッチパネルの組み合わせなどで行ってもよい。あるいは、AP2の内部(制御部10等)にWebサーバ機能を組み込んでおき、このWebサーバにより、二つの動作モード(通常モードと省電力モード)の時系列的なスケジュールを人為的に設定するためのウェブドキュメントを有線ネットワーク14に公開するようにしてもよい。この場合、有線ネットワーク14上の任意のパーソナルコンピュータ(但し、上記のウェブドキュメントを閲覧操作できる機能を有するもの)から遠隔的に二つの動作モード(通常モードと省電力モード)の時系列的なスケジュールを設定できるから好ましい。
図3は、通常モードと省電力モードの説明図である。この図において、上段は二つの動作モードの時系列的なスケジュールを表し、上から二段目は各モードのビーコン送信のタイミングを表している。たとえば、午前8時から午後5時までの時間帯を「通常モード」で運用し、残りの時間帯を「省電力モード」で運用するものとすると、通常モードのビーコン周期(第1の周期)に対して省電力モードのビーコン周期(第2の周期)は第1の周期よりも長くなっている。図中下段に通常モードと省電力モードのそれぞれのビーコンの部分拡大図を示す。この拡大図は便宜的に1秒間に発生するビーコンを示しており、通常モードでは等間隔に10個(#1〜#10)のビーコンが並び、省電力モードでは等間隔に2個(#1、#2)のビーコンが並んでいる。なお、これらの1秒当たりのビーコン数(10個、2個)は、第1の周期を100ms、第2の周期を500msとした場合の一例である。
先にも説明したとおり、AP2の電力消費量はビーコン送信期間(Awakeステート)の割合に依存する。つまり、通常モードのビーコン周期(第1の周期)を100msとし、省電力モードのビーコン周期(第2の周期)をそのn倍にすると、通常モードの総Awakeステート時間に対して省電力モードの総Awakeステート時間を1/nに減少させることができるから、「省電力モード」の運用比率を高めるほど、AP2の電力消費量を抑えることができる。
図4は、APの制御部10の動作フローを示す図である。この動作フローでは、まず、時計部11で計測された現在時刻の読み込みを行い(ステップS1)、次いで、その現在時刻が操作部12で設定された通常モードの時間帯に入っているか否かを判定する(ステップS2)。そして、入っていれば、第1の周期でビーコンを送信する通常モードを選択(ステップS3)した後、再び、ステップS1以降を繰り返す。一方、ステップS2の判定結果がNOの場合、すなわち、現在時刻が操作部12で設定された通常モードの時間帯に入っていない場合は、当該現在時刻は第1の周期よりも長周期の第2の周期でビーコンを送信する省電力モードの時間帯に入っていると判断し、省電力モードを選択(ステップS4)した後、再び、ステップS1以降を繰り返す。
このように、定期的に現在時刻の読み込みを行い、その現在時刻が操作部12で設定された通常モードの時間帯に入っているか否かを判定し、入っていれば「通常モード」を選択する一方、入っていなければ「省電力モード」を選択するという動作を繰り返し行うことにより、時系列的なスケジュールに沿って二つのモード(通常モードと省電力モード)を択一的に選択して使用することができる。そして、省電力モードを選択した場合はビーコンの送信回数を減らして(Awakeステート時間を減らして)、その減少分だけAPの電力消費を抑えることができる。
図5は、二つの動作モード(通常モードと省電力モード)の説明図である。(a)は全てのAP2〜4が「通常モード」で動作しているときの状態、(b)は1台のAP2が「通常モード」で動作し、残りのAP3、4が「省電力モード」で動作しているときの状態を表している。(a)の状態は多くのSTAがAPに接続する時間帯(就業時間帯内)に対応し、(b)の状態は少数のSTAがAPに接続する時間帯(就業時間帯外)に対応する。このような運用を行うためには、AP3、4に図2(b)の設定を行うとともに、AP2に図2(c)の設定を行えばよい。AP3、4は08:00〜17:00まで「通常モード」、それ以外の時間帯は「省電力モード」で動作し、AP2は全日(24時間)を通して「通常モード」で動作する。
以上のとおりであるから、本実施形態では、以下の効果を奏することができる。
(1)APの省電力性改善
通常のビーコン周期(第1の周期)に加え、その第1の周期よりも長周期のビーコン周期(第2の周期)を選択できるようにしたので、一般的にビーコン送信時の電力消費が大きいことから、このビーコンの送信頻度を少なくすることにより、APの省電力性を改善することができる。
(2)運用計画の柔軟性向上
APの動作モード(通常モードと省電力モード)を実情に即して自由に設定することができるから、たとえば、日中に多くのSTAが存在し、夜間に少数のSTAしか存在しない環境に設置されたAPに対しては、日中を「通常モード」、夜間を「省電力モード」にしたり、あるいは、不定期開催の会議場等に設置されたAPに対しては、開催期間を「通常モード」、それ以外の期間を「省電力モード」にしたり、自由に且つ柔軟に行うことができるので、無線LANの環境維持を図りつつ、省電力性も追求できるというメリットが得られる。
(3)省電力モードのAPしかない場合の通信途絶回避
省電力モードのときも(通常モードのときよりも長周期であるが)ビーコン送信を行うようにしているので、省電力モードのAPしかない場合であっても、STAは、この省電力モードのAPからのビーコンを捕捉し、このビーコンに応答してAPに対して接続要求を出すことができる。通常モードと省電力モードの違いは、もっぱらビーコンの周期にある。省電力モードの動作中とはいえ、AP(省電力モードで動作中のAP)はSTAからの接続要求に応えて接続を確立することができ、STAとの間でデータの送受信を行うことができる。したがって、たとえ、省電力モードのAPしかない場合であっても、その近くのSTAは当該APを介して通信を行うことができ、通信途絶は生じない。
実施形態は、他の様々な変形例や発展例を包含する。たとえば、以下のような発展例であってもよい。
図6は、実施形態の発展例を示す図である。この図において、有線ネットワーク14に複数のAP2〜4が接続されているとともに、AP管理サーバ17が接続されている。このAP管理サーバ(以下、単にサーバという)17は、たとえば、パーソナルコンピュータであってもよい。要は、必要に応じて後述のインターフェース画面(図7参照)を表示することができ、さらに、ユーザ操作に応答して、そのインターフェース画面の内容を変更することができ、且つ、その変更結果を有線ネットワーク14を介し、指定したAPに遠隔設定できる機能を有しているものであればよい。
図7は、インターフェース画面の一例図である。このインターフェース画面18は、図6のサーバ17のディスプレイ上に必要に応じて表示される。インターフェース画面18は、最上部にタイトル文字列が入ったテキストエリア19、その下にAP指定用のリストボックス20を配置するとともに、画面の中央ほぼ全体にスケジュール設定エリア21を配置している。スケジュール設定エリア21は、横方向を時間列(0〜24)とし、縦方向を曜日行(日、月、火、水、木曜、金、土)とし、列と行の全ての交点にトグルボタン22を配置している。なお、図では一部のトグルボタンにしか符号(22)を入れていないが、これは図示の都合である。実際には、列と行の各交点に位置する全ての升目がトグルボタンである。
トグルボタン22は個別に操作可能であり、操作のたびにボタンの表面色が第1の色(図では白色)と第2の色(図では便宜的にハッチングで示している)との間で交互に変化するようになっている。第1の色は「通常モード」に対応し、第2の色は「省電力モード」に対応する。
また、リストボックス20のリスト項目には、全てのAPの名前(前記の例示に従えば、AP2の名前は“MyAccessPoint−1”、AP3の名前は“MyAccessPoint−2”、AP4の名前は“MyAccessPoint−3”である)が設定されており、リストボックス20の右側の逆三角形ボタンを押すことにより、リスト項目を一覧表示し、その中の任意の名前を選択できるようになっている。
なお、祝日を考慮したチェックボックス23を設けておき、このチェックボックス23にチェックが入っている場合は、日曜の設定モードを祝日にも適用するようにすることが望ましい。
今、リストボックス20で“MyAccessPoint−1”(AP2の名前)を選択した状態で、全てのトグルボタン22の色を図示のように設定したと仮定する。つまり、日曜と土曜の全日(00:00〜24:00)を第2の色に設定し、月曜から金曜までの08:00(午前8時)〜18:00(午後6時)を第1の色、残りの時間帯を第2の色に設定したと仮定する。
前記のとおり、第1の色は「通常モード」、第2の色は「省電力モード」であるから、この設定は、“MyAccessPoint−1”という名前を持つAP2に対して、日曜と土曜の全日(00:00〜24:00)は「省電力モード」で動作し、月曜から金曜までの08:00(午前8時)〜18:00(午後6時)は「通常モード」、残りの時間帯は「省電力モード」で動作するように指定する時系列的なスケジュールを設定したことになる。
他のAP3、4に対しても同様である。リストボックス20でAP3の名前(“MyAccessPoint−2”)やAP4の名前(“MyAccessPoint−3”)を選択し、上記の手順を繰り返せばよい。
このようなインターフェース画面18を用いることにより、いちいちAP2〜4の元に出向かずに所要のスケジュール設定を遠隔操作で行うことができる。さらに、直感性に優れたグラフィカルなインターフェース画面18としたので、操作ミスを招きにくく、しかも、特別な訓練を要することなく誰でも簡単に所要のスケジュール設定を行うことができる。
図8は、図7のインターフェース画面18の一部改良図である。(a)のように、省電力モードの強さを段階的に変更できるようにしてもよい。たとえば、省電力モードの強さを「弱」、「中」、「強」の三段階に変更可能にしてもよい。省電力性を重視する場合は「強」を選択し、通信環境を重視する場合は「弱」、それらの妥協を求める場合は「中」を選択すればよい。ここで、省電力モードの「弱」、「中」、「強」とは、第2の周期の長さを「短」、「中」、「長」に設定することをいい、時間の大小関係は「第1の周期」<「短」<「中」<「長」である。
但し、このような改良案を採用する場合、二択動作のトグルボタン22は使用できないので、トグルボタン22の代わりに通常のボタンコントロールを使用することになる。そして、そのボタンコントロールを操作するたびに通常モードを含めた四つの色に順次変化するようなプログラムを組めばよい。たとえば、ボタンコントロールを操作するたびに1〜4までの間で変化するカウンタ変数を用意し、そのカウンタ変数の値に応じて、ボタンコントロールの表面色が、第1の色(通常モード)、第2の色(省電力モード/弱)、第3の色(省電力モード/中)及び第4の色(省電力モード/強)に変化する簡単なプログラムを組めばよい。なお、「変数」とは、任意の値を入れる(格納する)ことができる仮想的な入れ物を示すプログラム用語であって、実際上はメモリ上の特定番地の記憶空間(レジスタともいう)のことをいう。
または、(b)のようにしてもよい。この(b)は省電力モード用の設定ボタン24を設けておき、この設定ボタン24が押されたときに、省電力モードの強さを無段階で設定可能なスライドバーコントロール25を画面に表示するというものである。このようにすれば、トグルボタン22をそのまま残しておくことができ、しかも、省電力モードの強さを無段階に調整できるから、実情に即したきめ細かな省電力性能を得ることができる。
図9は、AP2〜4及びSTA5〜7とサーバ17との関係図である。サーバ17は、APの情報取得17a、STA配置の計算17b、動作モードの変更命令17c、STA配置命令17d、AP情報リストの更新17e、利用状況設定17fの各機能を含み、AP2〜4は、動作モード変更2a、STA受け渡し命令2b、AP情報の更新2cの各機能を含み、STA5〜7は、STA移動5aの機能を含む。
サーバ17は、APの情報取得を行う(17a)。これは管理しているAPが今どの状態にあるのか(APの動作モードおよびSTAの接続数など)を調査するための動作である。サーバ17は、利用状況設定17fの機能を用いてあらかじめユーザによって設定されている利用状況設定に基づき、各利用状況(負荷軽減か省電力)用のSTA配置の計算を行う(17b)。ここでは、どのAPにどのSTAを接続させたらよいかを計算する。負荷軽減の場合はなるべく多くの数のAPに分散させてSTAが接続するように計算するが、省電力の場合はなるべく少ない数のAPにSTAが接続するように計算する。サーバ17は、各APに動作モード(通常モードまたは省電力モード)を指示する(17c)。サーバ17は、各APにSTAを受け渡す内容を指示する(17d)。サーバ17は、動作モードの変更とSTAの配置が完了した後のAP情報をリスト管理して更新する(17e)。サーバ17は、これらの機能的動作(17a〜17e)を繰り返し定期的に行う。
AP2〜4は、サーバ17の動作モード変更(17c)で指示された動作モード変更命令に基づき動作モード(通常モードまたは省電力モード)の変更を行う(2a)。AP2〜4は、サーバ17のSTA配置命令(17d)で指示されたSTA配置に基づき自分のSTAをどこに受け渡すかを判断し、各STAへ移動の命令を行う(2b)。AP2〜4は、AP情報を更新(2c)する。更新された情報はサーバ17のAPの情報取得(17a)で利用される。
STA5〜7は、AP2〜4のSTA受け渡し命令(2b)で指示された受け渡し命令に基づき、受け渡し先のAPに接続をし直す。
このようにして、それぞれのAP2〜4の負荷分散を図って特定APへの接続集中を回避し、データの輻輳を防止できることに加え、さらに、AP2〜4各々の動作モード(通常モードと省電力モード)をサーバ17からの制御によって自由に設定できるから、省電力モードで動作するAPの台数を運用実態に即して適切に設定することにより、システム全体の消費電力抑制を図り、もって、省エネに貢献できるという特有の効果が得られる。
ここで、AP2〜4の「省電力モード」について子細に検討する。AP2〜4の省電力モードとは、要するに、AP2〜4の電力消費量を抑えるための動作モードのことをいう。電力消費量が最も少ない(したがって、省電力効果が最も高い)のはいうまでもなくAP2〜4の電源をオフにしたときであるが、電源オフ状態のAP2〜4はもはや無線中継装置としての役割を果たさない(存在しないのと一緒である)ので無線LANシステムになじまない。もし、そのようなAP(電源オフのAP)の近くにSTAが位置した場合、当然ながらそのSTAを無線接続できないからである。
したがって、たとえ省電力モードとはいえ、AP2〜4の基本機能(無線中継機能)は残しておかなければならない。つまり、無線中継という基本機能を残しつつ、消費電力の抑制を図る必要がある。この命題を達成するために、本件発明者らは鋭意検討を重ねた。その結果、ビーコンの送信周期を調節することにより、上記の命題、つまり、無線中継という基本機能を残しつつ、消費電力の抑制を図ることができることに想到した。
たとえば、通常モードのときのビーコン周期(第1の周期)を一般的な100msとし、省電力モードのときのビーコン周期(第2の周期)をその5倍の長さの500msとすれば、1秒当たりのビーコン送信回数を通常モードの10回から省電力モードの2回へと1/5に低減することができる。そして、ビーコン送信時(つまりAWakeステート)の電力消費は非送信時に比べて大きいのが明らかであるから、結局のところ、ビーコン送信回数の低減に伴い、AP(省電力モードで動作中のAP)の電力消費を抑えることができ、加えて、長周期とはいえ定期的なビーコン送信を行っているから、無線中継器としての基本機能を喪失することもない。このように、ビーコンの送信周期を調節することにより、上記の命題、つまり、無線中継という基本機能を残しつつ、消費電力の抑制を図ることができるのである。
第2の周期はもちろん上記の例示(500ms)に限らない。省電力性を重視するのであれば、より長くしてもかまわない。但し、STAの側にビーコン探索の上限時間(いわゆるタイムアウト)が設定されている場合は、そのタイムアウトを超えない周期に設定する必要がある。タイムアウトが設定されていない場合は第2の周期を長くすることに何らの支障もない。第2の周期の最大長は(上記のタイムアウトを無視すれば)、もっぱらSTAユーザの体感(我慢できる限界)に依存する。多くのユーザは数秒から数十秒程度の待ち時間は許容するはずであるし、あるいは、数分程度であっても一日に数回程度しか接続しない場合には「なかなかつながらない」とは思うものの、多くのユーザは待ちを許容するはずである。このような視点から、第2の周期は状況が許す限り、できるだけ長くすることが望ましい。長くするほど省電力性を改善できる。
ところで、近年では固定型ではなく携帯可能なアクセスポイントが実用化されている。たとえば、PocketWiFi(イー・モバイル株式会社の登録商標)のようなアクセスポイントである。以下、この種のアクセスポイントを便宜的に「携帯AP」ということにする。携帯APは、無線中継装置としての機能に加え、携帯電話網を利用してデータ伝送を行う無線通信装置としての機能も有していることが特徴である。
図10(a)は、携帯APの典型的な利用状態図である。この図において、ユーザ26はカバン27の中に携帯AP28を入れており、さらに、STA機能を有する携帯情報端末29を携行している。携帯AP28は、最寄りの携帯電話基地局30との間でデータ伝送を行うことが可能であり、且つ、所定の距離範囲にビーコンを送信し、そのビーコンに応答したSTA(この図では携帯情報端末29)との間でワイヤレス接続を確立することが可能である。
したがって、携帯情報端末29と携帯AP28との距離が所定内で、且つ、この携帯AP28が携帯電話基地局30のサービスエリア内に位置しているという二つの条件を満たしている場合に、携帯情報端末29は携帯AP28を介して携帯電話網にアクセスすることができるから、ユーザ26は、たとえば、メールの受信やインターネットサーフィンなどを場所を選ばず行うことができる。このように、携帯AP28を持ち歩くだけで、電話機能を持たないSTA機能付の携帯情報端末29を携帯電話網のデータ端末として自由に利用することができる。
さて、出先等に固定のAPが設置された場所が存在することがある。たとえば、ホットスポット(エヌ・ティ・ティ・コミュニケーションズ株式会社の登録商標)などと呼ばれる場所(駅や空港あるいは喫茶店など)である。
図10(b)は、ホットスポットにおける利用状態図である。この図において、ユーザ26は、今までであれば携帯AP28の電源をオフにし、携帯情報端末29を操作してホットスポット31のAP32に接続するという手順を踏む必要があった。本実施形態の技術思想を適用すれば、このような面倒な手順を踏まなくてもよくなる。
そのために必要な技術事項は、第一に、携帯AP28の動作モードが通常モードと省電力モードの二つに切り換え可能であること、第二に、携帯AP28以外から発射されたビーコン(この図ではホットスポット31のAP32から発射されたビーコン)を捕捉できること、第三に、携帯AP28以外から発射されたビーコンを捕捉したときに携帯AP28の動作モードを通常モードから省電力モードへと切り換えできること、の少なくとも三つである。
第一は携帯AP28に実装する技術であるが、第二と第三の技術は、携帯AP28と携帯情報端末29のいずれに実装してもよい。現実的に、携帯情報端末29はビーコンの捕捉機能(STA機能)を有しているのであるから、第二の技術は携帯情報端末29に実装するのが自然であり、また、ビーコン捕捉時に携帯AP28の動作モードを通常モードから省電力モードへと切り換えるための第三の技術も携帯情報端末29に実装するのが自然である。
このような三つの技術事項を適用した携帯APと携帯情報端末29とを使用することにより、たとえば、図10(b)のようなホットスポット31に近づいた場合に、そのホットスポット31のAP32から発射されたビーコンを携帯情報端末29のSTA機能で捕捉し、且つ、そのビーコン捕捉に応答して、携帯AP28の動作モードを通常モードから省電力モードへと切り換えることができるので、以降、携帯情報端末29は、ホットスポット31のAP32からのビーコンに応答して、そのAP32との間でワイヤレス接続を確立し、ホットスポット31のAP32を介してネットワークアクセスすることができるようになり、結局、上記の手順(携帯AP28の電源オフ等)を省くことができるというメリットが得られる。加えて、その間、携帯AP28は省電力モードで動作するから、携帯AP28の電力消費を抑えてバッテリを長持ちさせることができるというメリットも得られる。
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
(付記1)
ビーコンを発射し、前記ビーコンに応答した端末との間で無線による接続を行う無線中継装置において、
前記ビーコンを第1の周期で発射する通常モードと、前記ビーコンを前記第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射する省電力モードとを択一的に選択可能な選択手段を備えたことを特徴とする無線中継装置。
付記1によれば、第1の周期よりも長周期の第2の周期でビーコンを発射するのでビーコンの発射回数を減らして省電力性を改善することができ、また、ビーコンが途絶しないので接続の遅滞を招くこともない。
(付記2)
前記選択手段に対して、前記通常モードと前記省電力モードのいずれを選択するかを指定するためのユーザインターフェースを提供するユーザインターフェース手段をさらに備えたことを特徴とする付記1に記載の無線中継装置。
付記2によれば、二つの動作モードの設定を人為的に行うことができる。
(付記3)
付記1に記載の無線中継装置を含む無線LANシステムであって、
付記2に記載のユーザインターフェース手段を備えた制御装置をLAN上に有することを特徴とする無線LANシステム。
付記3によれば、二つの動作モードの設定をLAN上で人為的且つ遠隔的に行うことができる。
(付記4)
付記2に記載のユーザインターフェース手段は、時系列的なスケジュールに沿って前記通常モードと前記省電力モードとを択一的に指定可能であることを特徴とする無線中継装置。
付記4によれば、たとえば、午前8時から午後5時の間は通常モード、それ以外は省電力モードという具合に日常の行動に即した適切な運用スケジュールを設定することができる。
(付記5)
付記1に記載の選択手段は、他の無線中継装置からのビーコン受信の有無に応じて、前記通常モードと前記省電力モードとを択一的に指定可能であることを特徴とする無線中継装置。
付記5によれば、たとえば、携帯型の無線中継装置に適用して好適な技術を提供できる。
(付記6)
前記第2の周期を段階的又は無段階に変更できる周期変更手段をさらに備えたことを特徴とする付記に記載の無線中継装置。
付記6によれば、省電力モードの強さを変更することができ、きめ細かな省電力効果を得ることができる。
(付記7)
ビーコンを発射し、前記ビーコンに応答した端末との間で無線による接続を行う無線中継装置の制御方法において、
前記ビーコンを第1の周期で発射する通常モードと、前記ビーコンを前記第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射する省電力モードとを択一的に選択可能な選択工程を含むことを特徴とする無線中継方法。
付記7によれば、付記1と同様に、ビーコンを第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射するのでビーコンの発射回数を減らして省電力性を改善することができ、また、ビーコンが途絶しないので接続の遅滞を招くこともない。
(付記8)
ビーコンを発射し、前記ビーコンに応答した端末との間で無線による接続を行う無線中継装置のコンピュータを、
前記ビーコンを第1の周期で発射する通常モードと、前記ビーコンを前記第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射する省電力モードとを択一的に選択可能な選択手段として機能させるためのプログラム。
付記8によれば、付記1の機能をソフトウェア(プログラム)の形で提供することができる。
2〜4 AP(無線中継装置)
5〜7 STA(端末)
10 制御部(選択手段、コンピュータ)
12 操作部(ユーザインターフェース)
14 有線ネットワーク(LAN)
17 サーバ(制御装置、ユーザインターフェース手段)
18 ユーザインターフェース画面(ユーザインターフェース)
25 スライドバーコントロール(周期変更手段)

Claims (5)

  1. ビーコンを発射し、前記ビーコンに応答した端末との間で無線による接続を行う無線中継装置において、
    前記ビーコンを第1の周期で発射する通常モードと、前記ビーコンを前記第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射する省電力モードとを択一的に選択可能な選択手段を備え、
    前記選択手段は、他の無線中継装置からのビーコンを受信していないときは前記通常モードを選択する一方、ビーコンを受信しているときは前記省電力モードを選択するものであって、
    さらに、前記選択手段に対して、前記通常モードと前記省電力モードのいずれを選択するかを指定するためのユーザインターフェースを提供するユーザインターフェース手段を備え、
    前記ユーザインターフェース手段は、時系列的なスケジュールに沿って前記通常モードと前記省電力モードとを択一的に指定可能であり、かつ、前記通常モードの始まりから終わりまでの時間または前記省電力モードの始まりから終わりまでの時間を設定するための設定手段を有するとともに、
    前記設定手段は、省電力モードを指定する際に、前記第2の周期を、前記第1の周期よりも長周期の複数の周期の一つに指定することが可能である
    ことを特徴とする無線中継装置。
  2. 請求項1に記載の無線中継装置を含む無線LANシステムであって、
    前記ユーザインターフェース手段を備えた制御装置をLAN上に有することを特徴とする無線LANシステム。
  3. 前記第2の周期を段階的又は無段階に変更できる周期変更手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の無線中継装置。
  4. ビーコンを発射し、前記ビーコンに応答した端末との間で無線による接続を行う無線中継装置の制御方法において、
    前記ビーコンを第1の周期で発射する通常モードと、前記ビーコンを前記第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射する省電力モードとを択一的に選択可能な選択工程を含み、
    前記選択工程は、他の無線中継装置からのビーコンを受信していないときは前記通常モードを選択する一方、ビーコンを受信しているときは前記省電力モードを選択するものであって、
    さらに、前記選択工程に対して、前記通常モードと前記省電力モードのいずれを選択するかを指定するためのユーザインターフェースを提供するユーザインターフェース提供工程を含み、
    前記ユーザインターフェース提供工程は、時系列的なスケジュールに沿って前記通常モードと前記省電力モードとを択一的に指定可能であり、かつ、前記通常モードの始まりから終わりまでの時間または前記省電力モードの始まりから終わりまでの時間を設定するための設定手段を提供するとともに、
    前記設定手段は、省電力モードを指定する際に、前記第2の周期を、前記第1の周期よりも長周期の複数の周期の一つに指定することが可能である
    ことを特徴とする無線中継方法。
  5. ビーコンを発射し、前記ビーコンに応答した端末との間で無線による接続を行う無線中継装置のコンピュータを、
    前記ビーコンを第1の周期で発射する通常モードと、前記ビーコンを前記第1の周期よりも長周期の第2の周期で発射する省電力モードとを択一的に選択可能な選択手段として機能させるためのプログラムであって、
    前記選択手段は、他の無線中継装置からのビーコンを受信していないときは前記通常モードを選択する一方、ビーコンを受信しているときは前記省電力モードを選択し、
    さらに、前記選択手段に対して、前記通常モードと前記省電力モードのいずれを選択するかを指定するためのユーザインターフェースを提供するユーザインターフェース手段として機能させ、
    前記ユーザインターフェース手段は、時系列的なスケジュールに沿って前記通常モードと前記省電力モードとを択一的に指定可能であり、かつ、前記通常モードの始まりから終わりまでの時間または前記省電力モードの始まりから終わりまでの時間を設定するための設定手段として機能させるとともに、
    前記設定手段は、省電力モードを指定する際に、前記第2の周期を、前記第1の周期よりも長周期の複数の周期の一つに指定することが可能である
    ことを特徴とするプログラム。
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