JP6114813B1 - 端末装置、通信制御装置、通信システム、および通信制御方法 - Google Patents

端末装置、通信制御装置、通信システム、および通信制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】端末装置の接続先のアクセスポイントを適切に選択する。【解決手段】端末装置2が、通信の実行位置の情報を含む端末情報を通信制御装置6に対して送信する送信部と、通信の実行位置に対応する無線アクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を通信制御装置6から受信する受信部と、接続先候補情報に含まれる各無線アクセスポイントに関する現在の帯域を推定する帯域推定部と、接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントの候補の中から接続先を選択する接続先選択部とを備える。接続先候補情報には、無線アクセスポイントの各候補に関して取得された過去の帯域の情報が含まれ、接続先選択部は、無線アクセスポイントの各候補に関する過去の帯域および前記推定された帯域に基づき、無線アクセスポイントを選択する構成とする。【選択図】図6

Description

本開示は、無線アクセスポイントを介して通信を行う端末装置、無線アクセスポイントに対する端末装置の接続を制御する通信制御装置、端末装置と通信制御装置とを備えた通信システム、および端末装置の接続先となる無線アクセスポイントを決定するための通信制御方法に関するものである。
近年、LTE(Long Term Evolution)などの携帯電話通信網や無線LANなどの様々な無線通信方式の普及により、無線アクセスポイント(以下、単に「アクセスポイント」という。)の数が急速に増大している。スマートフォンなどの端末装置では、周辺に位置する複数のアクセスポイントから所望のアクセスポイントを適宜選択して無線通信を行うことが可能となっている。
一方、端末装置において、接続先となるアクセスポイントを無作為に選択すると、その選択したアクセスポイントの輻輳により接続し難い状況が生じる他、選択したアクセスポイントに接続した後にも、その無線ネットワークにおける無線品質や可用帯域によっては、所望の伝送速度が得られない場合がある。
従来、携帯電話の基地局や無線LANなどのアクセスポイントからなる基地局を適切に選択するための技術として、例えば、端末が、各基地局との間の通信品質情報を測定し、その通信品質情報を測定位置情報とともに管理サーバに送信する一方、管理サーバは、受信した通信品質情報と測定位置情報とに基づいて、エリア内の各位置における各基地局の通信品質を示す通信品質データベースを作成し、端末または基地局用にマップ情報を編集し、マップ情報の信頼度を求め、そのマップ情報と信頼度とを端末に送信し、これにより、端末は、データの通信を行うときに、受信した信頼度を考慮して通信品質情報とマップ情報との間で重み付けを行い、通信を行う基地局の選択を行うようにした無線通信システムが知られている(特許文献1参照)。
特開2015−109509号公報
ところで、上記特許文献1に記載された従来技術では、管理サーバは、無線通信の電波状態を示す通信品質の情報と、各基地局の負荷状態(混み具合)の情報を合わせることにより、マップ情報を生成するためのデータベースを構築する。
しかしながら、上記従来技術のような管理サーバによって収集される情報は、時間の経過とともに変化するため、端末が基地局を選択するために管理サーバから取得したマップ情報は、現在の基地局に関する帯域(すなわち、通信速度)の状況とは必ずしも一致しないことがあり、その結果、端末が適切な基地局を選択できない場合がある。
本開示は、このような従来技術の課題を鑑みて案出されたものであり、接続先の候補となるアクセスポイントに関して蓄積された過去の帯域の情報と、当該アクセスポイントに関する現在の帯域の状況とを考慮することにより、接続先のアクセスポイントを適切に選択可能とする端末装置、通信制御装置、通信システム、および通信制御方法を提供することを主目的とする。
本開示の端末装置は、通信を制御する通信制御装置との通信に基づき、接続可能な複数の無線アクセスポイントの中から接続すべき無線アクセスポイントを選択する端末装置であって、通信の実行位置において接続可能な周辺の無線アクセスポイントを検出する周辺アクセスポイント検出部と、前記検出された周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、協調制御の実行の有無を検出する協調制御検出部と、前記通信の実行位置の情報および前記周辺アクセスポイント検出部により検出された周辺の無線アクセスポイントに関する情報および前記協調制御検出部による前記協調制御に関する検出結果を含む端末情報を前記通信制御装置に対して送信する送信部と、前記協調制御に関する検出結果に基づいて抽出された前記通信の実行位置に対応する無線アクセスポイントの候補の情報および前記周辺の無線アクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を前記通信制御装置から受信する受信部と、前記接続先候補情報に含まれる各無線アクセスポイントに関する帯域を推定する帯域推定部と、前記接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントの候補の中から1以上の無線アクセスポイントを接続先として選択する接続先選択部とを備え、前記接続先候補情報には、前記無線アクセスポイントの各候補に関して取得された過去の帯域の情報が含まれ、前記接続先選択部は、前記無線アクセスポイントの各候補に関する前記過去の帯域および前記推定された帯域に基づき、前記1以上の無線アクセスポイントを選択することを特徴とする。
本開示によれば、接続先の候補となるアクセスポイントに関して蓄積された過去の帯域の情報と、当該アクセスポイントに関する現在の帯域の状況とを考慮することにより、端末装置の接続先のアクセスポイントを適切に選択することが可能となる。
第1実施形態に係る通信システムの全体構成図 第1実施形態に係る通信システムにおける端末装置および通信制御装置の機能ブロック図 第1実施形態に係るアクセスポイント管理リストの一例を示す説明図 第1実施形態に係るアクセスポイントに関する通信実績リストの一例を示す説明図 第1実施形態に係るアプリケーションに関する接続先候補リストの一例を示す説明図 第1実施形態に係る通信システムの接続先選択処理に関する制御シーケンス図 第1実施形態に係るアプリケーションに関する要求帯域リストの一例を示す説明図 第1実施形態に係るアプリケーションに関する接続先候補リストの変形例を示す説明図 第2実施形態に係る通信システムにおける端末装置の機能ブロック図 第2実施形態に係る通信システムの制御シーケンス図 第2実施形態に係る周辺アクセスポイントの検出リストの一例を示す説明図 第3実施形態に係る通信システムにおける端末装置および通信制御装置の機能ブロック図 第3実施形態に係る通信システムの制御シーケンス図 第4実施形態に係る通信システムにおける端末装置の機能ブロック図 第4実施形態に係る通信システムの制御シーケンス図 第4実施形態に係る協調制御レベルの推定リストの一例を示す説明図 図16に示した接続先選択(S1006)の詳細を示すフロー図
上記課題を解決するためになされた第1の発明は、通信を制御する通信制御装置との通信に基づき、接続可能な複数の無線アクセスポイントの中から接続すべき無線アクセスポイントを選択する端末装置であって、通信の実行位置において接続可能な周辺の無線アクセスポイントを検出する周辺アクセスポイント検出部と、前記検出された周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、協調制御の実行の有無を検出する協調制御検出部と、前記通信の実行位置の情報および前記周辺アクセスポイント検出部により検出された周辺の無線アクセスポイントに関する情報および前記協調制御検出部による前記協調制御に関する検出結果を含む端末情報を前記通信制御装置に対して送信する送信部と、前記協調制御に関する検出結果に基づいて抽出された前記通信の実行位置に対応する無線アクセスポイントの候補の情報および前記周辺の無線アクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を前記通信制御装置から受信する受信部と、前記接続先候補情報に含まれる各無線アクセスポイントに関する現在の帯域を推定する帯域推定部と、前記接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントの候補の中から1以上の無線アクセスポイントを接続先として選択する接続先選択部とを備え、前記接続先候補情報には、前記無線アクセスポイントの各候補に関して取得された過去の帯域の情報が含まれ、前記接続先選択部は、前記無線アクセスポイントの各候補に関する前記過去の帯域および前記推定された帯域に基づき、前記1以上の無線アクセスポイントを選択することを特徴とする。
この第1の発明に係る端末装置によれば、接続先の候補となるアクセスポイントに関して通信制御装置において蓄積された(すなわち、他の端末装置による無線通信に関する帯域を含む)過去の帯域の情報と、当該アクセスポイントに関する現在の帯域の状況とを考慮することにより、接続先のアクセスポイントを適切に選択することが可能となる。また、接続先の候補となるアクセスポイントの抽出に際し、周辺に現に存在するアクセスポイントの協調制御の有無を考慮することが可能となるため、帯域推定結果が大きい、かつ協調制御を実行している信頼度の高いアクセスポイント(すなわち、帯域推定結果の信頼度の高い)を接続先として適切に選択することが可能となる。
また、第2の発明では、上記第1の発明において、前記帯域推定部は、RTTに基づき前記現在の帯域を推定することを特徴とする。
この第2の発明に係る端末装置によれば、RTTに基づき現在の帯域をより確実に推定することが可能となる。
また、第3の発明では、上記第1の発明において、前記周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、使用するチャネルを検出するチャネル検出部を更に備え、前記端末情報には、前記チャネル検出部による前記チャネルの検出結果が含まれ、前記接続先候補情報には、前記チャネルの検出結果に対応する無線アクセスポイントの候補の情報が含まれることを特徴とする。
この第3の発明に係る端末装置によれば、接続先の候補となるアクセスポイントの抽出に際し、周辺に現に存在するアクセスポイントのチャネルを考慮することが可能となるため、帯域推定結果が大きい、かつ他のアクセスポイントが使用していない(或いは、使用している他のアクセスポイントの数の少ない)チャネルを使用する信頼度の高いアクセスポイント(すなわち、帯域推定結果の信頼度の高い)を接続先として適切に選択することが可能となる。
また、第4の発明は、上記第1の発明において、前記周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、電波のノイズレベルを検出するノイズ検出部を更に備え、前記端末情報には、前記ノイズ検出部による前記ノイズレベルの検出結果が含まれ、前記接続先候補情報には、前記ノイズレベルの検出結果に対応する無線アクセスポイントの候補の情報が含まれることを特徴とする。
この第4の発明に係る端末装置によれば、接続先の候補となるアクセスポイントの抽出に際し、周辺に現に存在するアクセスポイントのノイズレベルを考慮することが可能となるため、帯域推定結果が大きい、かつノイズレベルの低いアクセスポイント(すなわち、帯域推定結果の信頼度の高い)を接続先として適切に選択することが可能となる。
また、第5の発明は、上記第1の発明において、前記周辺アクセスポイント検出部は、前記無線アクセスポイントに関する受信信号強度を検出し、前記端末情報には、前記受信信号強度に関する検出結果が含まれ、前記接続先候補情報には、前記受信信号強度の検出結果に対応する無線アクセスポイントの候補の情報が含まれることを特徴とする。
この第5の発明に係る端末装置によれば、通信の実行位置において接続可能な周辺の無線アクセスポイントの受信信号強度(RSSI)に基づき周辺のアクセスポイントの無線通信品質を把握することができる。
また、第6の発明は、前記第3から第5発明のいずれかにおいて、前記送信部は、前記端末情報に含まれる前記検出結果および前記帯域推定部によって推定された帯域の情報を前記通信制御装置に対して送信することを特徴とする。
この第6の発明に係る端末装置によれば、通信制御装置において、周辺の無線アクセスポイントの検出情報および帯域の情報を容易に蓄積することが可能となる。
また、第7の発明は、上記第1から第6の発明のいずれかに係る前記端末装置に対して前記接続先候補情報を送信する通信制御装置である。
この第7の発明に係る通信制御装置によれば、接続先の候補となるアクセスポイントに関して蓄積された過去の帯域の情報と、当該アクセスポイントに関する現在の帯域の状況とを考慮することにより、接続先のアクセスポイントを端末装置に適切に選択させることが可能となる。
また、第8の発明は、上記第1から第6の発明のいずれかに係る前記端末装置および上記第7の発明に係る前記通信制御装置を備えた通信システムである。
この第8の発明に係る通信システムによれば、接続先の候補となるアクセスポイントに関して通信制御装置において蓄積された過去の帯域の情報と、当該アクセスポイントに関する現在の帯域の状況とを考慮することにより、接続先のアクセスポイントを端末装置に適切に選択させることが可能となる。
また、第9の発明は、通信制御装置からの情報に基づき選択した無線アクセスポイントを介して通信を行う端末装置に関する通信制御方法であって、通信の実行位置において接続可能な周辺の無線アクセスポイントを検出する周辺アクセスポイント検出ステップと、前記検出された周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、協調制御の実行の有無を検出する協調制御検出ステップと、前記通信の実行位置の情報および前記周辺アクセスポイント検出ステップにより検出された周辺の無線アクセスポイントに関する情報および前記協調制御検出ステップによる前記協調制御に関する検出結果を含む端末情報を前記通信制御装置に対して送信する送信ステップと、前記協調制御に関する検出結果に基づいて抽出された前記通信の実行位置に対応する無線アクセスポイントの候補の情報および前記周辺の無線アクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を前記通信制御装置から受信する受信ステップと、前記接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントに関する帯域を推定する帯域推定ステップと、前記接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントの候補の中から1以上の無線アクセスポイントを接続先として選択する接続先選択ステップとを含み、前記接続先候補情報には、前記無線アクセスポイントの候補に関して取得された過去の帯域の情報が含まれ、前記接続先選択ステップでは、前記無線アクセスポイントの候補に関して取得された過去の帯域および前記推定された帯域に基づき、前記1以上の無線アクセスポイントが選択されることを特徴とする。
この第9の発明に係る通信制御方法によれば、接続先の候補となるアクセスポイントに関して通信制御装置において蓄積された過去の帯域の情報と、当該アクセスポイントに関する現在の帯域の状況とを考慮することにより、接続先のアクセスポイントを端末装置に適切に選択させることが可能となる。また、接続先の候補となるアクセスポイントの抽出に際し、周辺に現に存在するアクセスポイントの協調制御の有無を考慮することが可能となるため、帯域推定結果が大きい、かつ協調制御を実行している信頼度の高いアクセスポイント(すなわち、帯域推定結果の信頼度の高い)を接続先として適切に選択することが可能となる。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(第1実施形態)
図1は、本開示の第1実施形態に係る通信システム1の全体構成図である。この通信システム1は、端末装置2と、この端末装置2の無線通信を中継する基地局3およびアクセスポイント4と、電話網やインターネット等の通信ネットワーク5を介して端末装置2に接続可能な通信制御装置6とを主として備える。端末装置2は、基地局3およびアクセスポイント4を介して通信ネットワーク5に接続可能である。
後に詳述するように、通信システム1では、端末装置2がアクセスポイント4を介して無線通信を実行する場合には、その無線通信の実行位置(通常は、現在位置)や、通信状況(各アクセスポイントに関する通信品質、可用帯域等)などに応じて、複数のアクセスポイント4の中から適切な接続先を選択するための処理(以下、「接続先選択処理」という。)が実行される。
端末装置2は、基地局3およびアクセスポイント4を介して無線通信を実行するための公知の無線通信機能を有する。ここでは、端末装置2としてスマートフォン(多機能携帯電話)を用いるが、これに限らず、タブレットPC、PDA、及びノートPCなどの他の携帯型の情報通信機器を用いることができる。また、図1では、説明の便宜上、1つの端末装置2のみを示しているが、実用上は、通信システム1には多数の端末装置が含まれる。
基地局3は、移動体通信網の末端に配置され、公知のモバイル通信規格(移動体通信用の3G、LTE等)に基づき端末装置2の無線通信を中継可能な装置であり、また、アクセスポイント4は、公知の無線LAN規格(IEEE802.11a, 11b, 11g, 11n, 11ac, 11ad等)に基づき端末装置2の無線通信を中継可能な装置である。アクセスポイント4には、有償または無償の無線通信サービスを提供する管理事業者が管理する装置のみならず、一般の店舗や住宅等に任意に設置された装置(例えば、アクセスポイント機能を備えたルータ等)も含まれ得る。基地局3およびアクセスポイント4の数や配置は、図1に示したものに限らず適宜変更することが可能である。
通信制御装置6は、端末装置2の通信を制御するための装置であり、特に、複数のアクセスポイント4の中から接続すべきアクセスポイントを端末装置2が選択するための情報(または命令)を端末装置2に対して提供することが可能である。ここでは、通信制御装置6としてサーバ装置を用いるが、これに限らず、同様の機能を果たす他のコンピュータ機器を用いることができる。また、通信制御装置6が電話網やインターネット等を介することなく端末装置2と直接無線通信を実行する構成も可能である。
図2は通信システム1における端末装置2および通信制御装置6の機能ブロック図であり、図3はアクセスポイント管理リストの一例を示す説明図であり、図4はアクセスポイントに関する通信実績リストの一例を示す説明図であり、図5はアプリケーションに関する接続先候補リストの一例を示す説明図である。
端末装置2は、図2に示す各部10−15の機能を備える。位置情報取得部10は、端末装置2が備えたGPS(Global Positioning System)機能に基づき端末装置2による無線通信の実行位置(ここでは、現在位置)の情報を取得する。ただし、位置情報取得部10は、GPSに基づく測位方法に限らず、例えば、基地局3との通信に基づき無線通信の実行位置の情報を取得する方法や、発信器(Bluetooth(登録商標)ビーコン)から定期的に発信される信号を受信することにより位置を把握する方法などを採用することができる。
送信部11は、接続先選択処理に関する各種情報を通信制御装置6に対して送信可能であり、例えば、通信制御装置6に対し、無線通信の実行位置の情報等を含む端末情報を送信する。また、受信部12は、接続先選択処理に関する各種情報や命令を通信制御装置6から受信可能であり、例えば、端末情報に含まれる通信の実行位置に対応するアクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を通信制御装置6から受信する。
通信品質測定部13は、受信した接続先候補情報に含まれる各アクセスポイントに関する無線通信品質を測定する。無線通信品質は、例えば、アクセスポイント4からの電波に関するRSSI(Received Signal Strength Indicator)、SNR(Signal-to-Noise Ratio)、及びパケットエラーレートの少なくとも1つに基づくものである。通信品質測定部13は、例えば、アクセスポイント4に対して送信部11を介して測定用パケットを送信し、受信部12で受信したアクセスポイント4の応答をカウントすることによりパケットエラーレートを測定することができる。
帯域推定部14は、その接続先候補情報に含まれる各アクセスポイントに関する帯域(可用帯域幅)を推定する。
帯域推定部14は、端末装置2から測定対象のアクセスポイントに対してPing等に基づく測定用パケットを送信することにより、RTT(Round-Trip delay Time)を測定し、このRTTに基づき帯域を推定することができる。
接続先選択部15は、接続先候補情報に含まれるアクセスポイントの候補の中からアクセスポイントを接続先として選択する。接続先選択部15は、通常は1つのアクセスポイントと接続先として選択するが、複数のアクセスポイントを選択することも可能である。また、接続先選択部15は、端末装置2のユーザによって予め設定された接続先選択ポリシーに基づき、アクセスポイントを選択することができる。端末装置2は、接続先として選択されたアクセスポイントを介して通信ネットワーク5に接続された任意の通信相手(例えば、Webサーバや、他の端末装置等)との間で通信を実行することが可能である。
なお、接続先選択部15での接続先選択ポリシーには、より大きな帯域のアクセスポイントを優先的に選択する帯域優先が用いられるが、これに限らず、より小さな遅延時間のアクセスポイントを優先的に選択する遅延時間優先、より電力消費の小さいアクセスポイントを優先的に選択する消費電力優先、より通信実績が多いアクセスポイントを優先的に選択する通信量優先、より通信料金の低いアクセスポイントを優先的に選択する通信料金優先、よりセキュリティの高いアクセスポイント(暗号化方式)を優先的に選択するセキュリティ優先、通信制御装置6からの接続先候補情報に含まれる帯域により大きな重み付けを行う(または、端末装置2で現在の帯域を測定しない)データ実績優先などを用いることもできる。また、そのような接続先選択ポリシーに基づき、所望のアクセスポイントを選択できない場合には、接続先選択部15は接続先を選択しない。
図示は省略するが、端末装置2は、公知のスマートフォン等と同様のハードウェア構成を備える。例えば、端末装置2には、所定の制御プログラムに基づき各種情報処理や周辺機器の制御などを統括的に実行するプロセッサ、プロセッサのワークエリア等として機能するRAM(Random Access Memory)、プロセッサが実行する制御プログラムやデータを格納するROM(Read Only Memory)、GPSモジュール、ユーザに対して各種情報を表示する表示装置およびユーザが操作する入力装置として機能するタッチパネル、及び各種情報及びデータを記憶する補助記憶装置などが設けられている。また、端末装置2には、公知のモバイル通信規格(移動体通信用の3G、LTE等)に基づく無線通信および公知の無線LAN規格(IEEE802.11a, 11b, 11g, 11n, 11ac, 11ad等)や、Bluetooth(登録商標)に基づく通信にそれぞれ対応可能な無線通信用のアンテナおよび通信モジュールが設けられている。上述のような端末装置2の各部10−15の機能は、それらのハードウェアや、プロセッサにより実行される制御プログラムによって実現される。
また、通信制御装置6は、図2に示す各部20−24の機能を備える。受信部20は、接続先選択処理に関する各種情報や要求を端末装置2から受信可能であり、例えば、端末装置2から送信された端末情報を含む各種情報を受信する。また、送信部21は、接続先選択処理に関する各種情報や命令を端末装置2に対して送信可能であり、例えば、端末装置2に対し、端末情報に含まれる通信の実行位置に対応するアクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を送信する。
情報取得部22は、端末装置2および他の複数の端末装置(図示せず)、基地局3、ならびにアクセスポイント4等から受信部20を介して接続先選択処理に必要な各種情報を取得し、それら各種情報をデータ記憶部23に記憶する。データ記憶部23に記録される情報としては、例えば、アクセスポイントの管理情報や、アクセスポイントに関する通信実績データなどが含まれる。
アクセスポイントの管理情報は、例えば図3に示すようなアクセスポイント管理リストとして構成され、このアクセスポイント管理リストには、各アクセスポイントについてのESSID(Extended Service Set IDentifier)、BSSID(Basic Service Set IDentifier)、通信料金、アクセスポイントの管理事業者コード、及び暗号化方式などの情報が含まれる。ここで、ESSIDまたはBSSIDは、アクセスポイントの位置情報と関連づけられている。
また、アクセスポイントに関する通信実績データは、例えば図4に示すように所定の曜日および日時における各アクセスポイントの通信実績リストとして構成される。図4の通信実績リストには、BSSID「AAA」を有するアクセスポイントに関して蓄積された所定の曜日および日時におけるRSSI、RTT、及び帯域のデータが含まれる。データ記憶部23には、図4に示したものに限らず、複数の異なるBSSIDを有するアクセスポイントに関する通信実績データが適宜記憶される。
ここで、通信実績データの曜日は、月曜日−日曜日の7つの曜日に限らず、例えば、休日(土曜日及び日曜日)に関するデータを1つのグループとして扱うことも可能である。また、蓄積されるデータの時間間隔(図4では3分間隔)は、接続先選択処理精度が劣化しない範囲で適宜変更することが可能であり、例えば、5分間隔、30間隔、または1時間間隔などのより大きな間隔を設定することで蓄積されるデータ量を削減することが可能である。また、アクセスポイントを介した通信が有料であり、その通信料金に時間変動がある場合には、通信実績データには通信料金のデータが含まれ得る。
また、通信実績データのRTTは、複数の端末装置から取得したRTTの平均値を用いることができ、例えば、3分間隔でデータを蓄積する場合において、時刻10:15におけるRTTの値(10:15からの3分間に3台のUEからの報告があった場合の平均RTT(10:15))を次式から求めることができる。
平均RTT (10:15) = (UE1_RTT (10:16)+UE2_RTT (10:16)+UE3_RTT (10:17)) / 3
ただし、
UE1_RTT (10:16):端末装置UE1が時刻10:16に測定したRTT
UE2_RTT (10:16):端末装置UE2が時刻10:16に測定したRTT
UE3_RTT (10:17):端末装置UE3が時刻10:17に測定したRTT
さらに、例えば、時刻10:15におけるRTTの値は、過去のRTTの値も考慮し、次式から求めることもできる。
平均RTT (10:15) = α ×平均RTT (10:15) + (1-α) × DB_ RTT (10:15)
ただし、
α:端末装置2による瞬時値の重み係数
1-α:通信制御装置6(接続先候補情報)からの帯域データの重み係数
DB_ RTT (10:15):通信制御装置6による先週までの時刻10:15のRTT値
平均RTT (10:15):本日の時刻10:15−10:17の3分間の平均RTT値
なお、通信実績データのRTTは、複数の端末装置から取得したRTTの平均値に限定されるものではなく、最大値や最小値などを用いてもよい。
候補情報抽出部24は、端末装置2からの端末情報に含まれる通信の実行位置に対応するアクセスポイントの候補を抽出し、その抽出したアクセスポイントに関する接続先候補情報を生成する。このアクセスポイントの候補の抽出処理では、候補情報抽出部24は、データ記憶部23に記憶された複数のアクセスポイントの管理情報および複数のアクセスポイントに関する通信実績データを参照し、端末装置2による通信の実行位置および通信の実行時刻(ここでは、現曜日の現在時刻)から接続可能と判定されたアクセスポイントを抽出することができる。接続先候補情報は、例えば図5に示すようなアクセスポイントに関する接続先候補リストとして構成され、この接続先候補リストには、各アクセスポイントについてのESSID、BSSID、帯域、通信料金、アクセスポイントの管理事業者コード、及び暗号化方式などの情報が含まれる。
図示は省略するが、通信制御装置6は、公知のサーバ装置と同様のハードウェア構成を備える。例えば、通信制御装置6には、所定の制御プログラムに基づき各種情報処理や周辺機器の制御などを統括的に実行するプロセッサ、プロセッサのワークエリア等として機能するRAM、プロセッサが実行する制御プログラムやデータを格納するROM、ネットワークを介した通信処理を実行するネットワークインタフェース、モニタ、入力デバイス、及び補助記憶装置などを含むハードウェア構成を有しており、上述のような端末装置2の各部20−24の機能は、それらのハードウェアや、プロセッサにより実行される制御プログラムによって実現される。
図6は通信システム1の接続先選択処理に関する制御シーケンス図であり、図7はアプリケーションに関する要求帯域リストの一例を示す説明図であり、図8はアプリケーションに関する接続先候補リストの変形例を示す説明図である。
端末装置2は、アクセスポイント4を介して通信を開始する際には、まず、基地局3(すなわち、移動体通信網)を介して通信制御装置6に接続することが可能であり、これにより、通信制御装置6に対して端末情報を送信する(S1001)。
端末装置2から端末情報を取得した通信制御装置6は、端末装置2の通信の実行位置および通信の実行時刻(ここでは、現在位置および現在時刻)から接続可能と判定されたアクセスポイントを抽出し、これにより、それら抽出したアクセスポイントに関する接続先候補情報(接続先候補リスト)を生成する(S1002)。その後、通信制御装置6は、その接続先候補情報を端末装置2に対して送信する(S1003)。
次に、端末装置2は、受信した接続先候補情報に含まれる各アクセスポイントに関する無線通信品質を測定する(S1004)。続いて、端末装置2は、接続先候補情報に含まれる各アクセスポイントに関する帯域を推定する(S1005)。
次に、端末装置2は、接続先候補情報に含まれるアクセスポイントの候補に関する情報(過去の帯域の実績等)と、無線通信品質の測定結果および帯域の推定結果とから、接続選択ポリシーに基づき、接続先候補情報に含まれるアクセスポイントの候補の中から1以上のアクセスポイントを接続先として選択する(S1006)。このS1006では、端末装置2は、利用可能な無線規格が1つ(例えば、IEEE802.11acのみ)の場合は、最終的には1つを選択する。また、利用可能な無線規格が2以上(例えばIEEE802.11ac、IEEE802.11ad等)あればそれらを選択することができる。
その後、端末装置2は、無線通信品質の測定結果を含む通信品質情報および帯域の推定結果を含む帯域推定情報を通信制御装置6に対して送信する(S1007)。通信品質情報および帯域推定情報を受信した通信制御装置6は、それらの情報に基づきアクセスポイントの管理情報およびアクセスポイントに関する通信実績データを更新(または新規に追加)する。
なお、上記S1001では、端末装置2は、端末情報として、無線通信を実行する際に実行されている(すなわち、無線通信によるデータの送受信を必要とする)アプリケーションの要求帯域の情報を通信制御装置6に対して送信することができる。
要求帯域の情報は、例えば図7に示すような要求帯域リストとして構成され、この要求帯域リストでは、例えば、動画、AR(Augmented Reality)/VR(Virtual Reality)、Webブラウジング、及びゲームなどの各アプリケーションについて、要求帯域および所望の帯域時間が設定されている。端末装置2は、例えば、動画アプリケーションが実行されている場合、要求帯域20Mbpsおよび所望の遅延時間5msを端末情報として通信制御装置6に対して送信することができる。
これにより、通信制御装置6は、上記S1002において、例えば、要求帯域20Mbpsを考慮して接続先候補情報を生成(すなわち、帯域が20Mbps以上のアクセスポイントを抽出)する。接続先候補情報は、例えば図8に示すような帯域の大きさによって順位づけられたアクセスポイントを含む接続先候補リストとして構成される。
また、上記S1005の帯域推定では、上述のような方法に限らず、例えば、帯域(推定値)Rateを次式から求めることもできる。
Rate = C_RTT × α× F_RTT (NowRTT) + (1-α) ×DB_Rate
ただし、
α:端末装置2による瞬時値の重み係数
1-α:通信制御装置6(接続先候補情報)からの帯域データの重み係数
C_RTT:係数
F_RTT:RTTから帯域を算出する関数
NowRTT:端末装置2が測定した瞬時RTT
DB_Rate:通信制御装置6(接続先候補情報)から取得した帯域データ
また、S1005の帯域推定では、事前にアクセスポイントを選別(例えば、所定の閾値以下の帯域のアクセスポイントを排除)した後に、その選別されたアクセスポイントに対して帯域推定用パケットを送信してRTTを取得することで、次式により帯域を推定する方法を用いることもできる。
帯域(推定値) =帯域推定用パケットサイズ[byte] × 2 × 8 / RTT[s]
この場合、最初の帯域推定用パケットサイズ(ウィンドウサイズ)は、通信制御装置6からのRTT値に基づいて決定することができる。これにより、ウィンドウサイズを早期に収束させることが可能となる。
(第2実施形態)
図9は本開示の第2実施形態に係る通信システムにおける端末装置2の機能ブロック図であり、図10は通信システムの制御シーケンス図であり、図11は周辺アクセスポイントの検出リストの一例を示す説明図である。図9および図10では、上述の図2および図6(第1実施形態)にそれぞれ示した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号が付されている。また、第2実施形態に係る通信システムに関し、以下で特に言及しない事項については、第1実施形態の場合と同様とする。
図9に示すように、第2実施形態に係る端末装置2では、端末装置2の通信の実行位置において接続可能な周辺のアクセスポイントを検出する周辺AP(アクセスポイント)検出部31を更に備えた点において、第1実施形態の場合とは異なる。
図10に示すように、端末装置2は、通信制御装置6に対して端末情報を送信する前に、接続可能な周辺のアクセスポイントを検出することにより、その検出したアクセスポイントの情報を含む周辺AP情報を生成する(S1010)。周辺AP情報は、例えば図11に示すような周辺アクセスポイントの検出リストとして構成され、この周辺アクセスポイントの検出リストには、検出された各アクセスポイントのESSIDおよびRSSI等の情報が含まれる。
端末装置2は、端末情報として、通信の実行位置と共に周辺AP情報を通信制御装置6に対して送信する(S1001)。これにより、通信制御装置6は、アクセスポイントに関する接続先候補情報の生成(S1002)において、端末装置2から受信した周辺AP情報に基づき、接続先の候補のアクセスポイントとして端末装置2の周辺に現に存在するアクセスポイント(特に、通信制御装置に認識されていない新規のアクセスポイント)を考慮することが可能となる。その結果、S1003において通信制御装置6から端末装置2に送信される接続先候補情報には、端末装置2の周辺のアクセスポイント(特に、通信制御装置6に未だ認識されていない新規のアクセスポイント)が含まれ得る。
(第3実施形態)
図12は本開示の第3実施形態に係る通信システムにおける端末装置および通信制御装置の機能ブロック図であり、図13は通信システムの制御シーケンス図である。図12および図13では、上述の図2および図6(第1実施形態)にそれぞれ示した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号が付されている。また、第3実施形態に係る通信システムに関し、以下で特に言及しない事項については、上述の第1実施形態等の場合と同様とする。
図12に示すように、第3実施形態に係る通信システムでは、端末装置2の帯域推定部14が省略される一方、通信制御装置6に帯域推定部14が設けられる点において、第1実施形態の場合とは異なる。
図13に示すように、端末装置2は、受信した接続先候補情報に含まれる各アクセスポイントに関する無線通信品質を測定すると(S1004)、無線通信品質の測定結果を含む通信品質情報を通信制御装置6に対して送信する(S1011)。通信制御装置6は、受信した通信品質情報に含まれるRTTに基づき帯域を推定する(S1005)。
次に、通信制御装置6は、帯域の推定結果を含む帯域推定情報を端末装置2に対して送信する(S1012)。端末装置2は、接続先候補情報に含まれるアクセスポイントの候補に関する情報(過去の帯域の実績等)と、無線通信品質の測定結果および帯域の推定結果とから、接続選択ポリシーに基づき、接続先候補情報に含まれるアクセスポイントの候補の中から1以上のアクセスポイントを接続先として選択する(S1006)。
なお、通信制御装置6は、上記S1005において、通信品質情報に基づき推定した帯域を、データ記憶部23に記憶されたアクセスポイントに関する通信実績データに基づき補正することが可能である。また、上記S1011において通信制御装置6に対して送信される無線通信品質の測定結果は、RSSIでもよく、その場合、通信制御装置6は、S1005においてRSSIに基づき帯域を推定することが可能である。
(第4実施形態)
図14は本開示の第4実施形態に係る通信システムにおける端末装置2の機能ブロック図であり、図15は通信システムの制御シーケンス図であり、図16は協調制御レベルの推定リストの一例を示す説明図である。図14および図15では、上述の図2および図6(第1実施形態)にそれぞれ示した構成要素と同様の構成要素については、同一の符号が付されている。また、第4実施形態に係る通信システムに関し、以下で特に言及しない事項については、上述の第1実施形態等の場合と同様とする。
なお、協調制御とは、アクセスポイントが周辺のアクセスポイントや端末の状況に応じて適応的にアクセスポイントが使用するチャネルや帯域幅、送信電力、キャリアセンス閾値、または従属する端末等を制御することである。
図14に示すように、第4実施形態に係る端末装置2では、端末装置2の通信の実行位置において接続可能な周辺のアクセスポイントの各々に関し、協調制御の実行の有無を検出する協調制御検出部41と、周辺の各アクセスポイントが使用するチャネルを検出するチャネル検出部42と、周辺の各アクセスポイントの電波のノイズレベルを検出するノイズ検出部43とを更に備えた点において、第1実施形態の場合とは異なる。なお、端末装置2は、図14に示した構成に限らず、協調制御検出部41、チャネル検出部42、及びノイズ検出部43の少なくとも一部を備えた構成であればよい。また、協調制御検出部41、チャネル検出部42、及びノイズ検出部43の少なくとも一部の機能を、通信品質測定部13によって代替することも可能である。
図15に示すように、端末装置2は、通信制御装置6に対して端末情報を送信する前に、周辺の帯域推定の信頼度(またはアクセスポイントの信頼度)を検出することにより、その検出した信頼度の情報を含む信頼度情報を生成する(S1020)。なお、S1020の実行タイミングは、適宜変更可能であり、少なくとも帯域推定(S1005)の前であればよい。信頼度情報には、各アクセスポイントに関する協調制御の実行の有無の情報(以下、「協調制御検出情報」という。)、各アクセスポイントが使用するチャネルの重複(同じチャネルを使用するアクセスポイントの数)に関する情報(以下、「チャネル使用情報」という。)、アクセスポイントの電波のノイズレベルに関する情報(以下、「ノイズレベル情報」という。)、及び各アクセスポイントに関するRSSIに関する情報のうちの少なくとも1つが含まれる。
端末装置2は、端末情報として、通信の実行位置と共に信頼度情報を通信制御装置6に対して送信する(S1001)。これにより、通信制御装置6は、アクセスポイントに関する接続先候補情報の生成(S1002)において、端末装置2から受信した信頼度情報に基づき、接続先の候補のアクセスポイントの候補を抽出することが可能となる。
上記S1002において、例えば、通信制御装置6は、協調制御検出情報に基づき、アクセスポイントの候補として、協調制御を実行していないアクセスポイントよりも協調制御を実行しているアクセスポイントを優先して抽出することができる。また例えば、通信制御装置6は、チャネル使用情報に基づき、アクセスポイントの候補として、その使用しているチャネルの重複がより少ないアクセスポイントを優先して抽出することができる。また例えば、通信制御装置6は、ノイズレベル情報に基づき、アクセスポイントの候補として、そのノイズレベルがより低いアクセスポイントを優先して抽出することができる。
これにより、S1003において通信制御装置6から端末装置2に送信される接続先候補情報には、上述の信頼度情報が考慮された(すなわち、より信頼度の高い)アクセスポイントの候補のみが含まれることになる。
また、別法として、端末装置2は、周辺のアクセスポイントから協調制御の実行の有無の通知(例えば、品質情報取得コマンド(IEEE802.11k)の有無、チャネルローミング通知(IEEE802.11r)、チャネル切断メッセージの有無)を受信することにより、それら協調制御の実行の有無を判定することができる。その場合、アクセスポイントは、ビーコン信号に自らの協調制御の実行の有無の情報を付加することができる。
また、別法として、端末装置2は、周辺のアクセスポイントから協調制御に用いられるパラメータ(例えば、チャネル、帯域幅、RTS閾値、送信電力、及びABF(Analogue Beam Forming)等)の変更(デフォルト値から変更されているか否か)の情報を取得することにより、それらに基づき協調制御の実行の有無を判定することができる。
なお、S1020において、端末装置2は、例えばアクセスポイントのMACアドレスの情報に基づき協調制御の実行の有無を検出(推定)することもできる。このとき、端末装置2は、周辺のアクセスポイントの中(或いは、地図上の所定の領域内)に同一のOUI(Organizationally Unique Identifier)を有するアクセスポイントが複数存在する場合に、それら複数のアクセスポイントを「協調制御の実行あり」と判定することができる。或いは、端末装置2は、周辺のアクセスポイントの中(或いは、地図上の所定の領域内)に同一のESSIDを有するアクセスポイントが複数存在する場合に、それら複数のアクセスポイントを「協調制御の実行あり」と判定してもよい。
また、端末装置2は、それら協調制御に用いられるパラメータの数(例えば、パラメータの数が所定の閾値より大きい場合に「協調制御の実行あり」と判定すること)によって協調制御の実行の有無の確からしさを判定することが可能である。また、端末装置2は、パラメータの種類によって協調制御の実行の有無の確からしさを判定することが可能である。例えば、図16に示すように、協調制御に用いられるパラメータの種類に対する協調制御レベルを設定し、それらの協調制御レベルに基づきアクセスポイントの信頼度を設定することができる。例えば、端末装置2は、協調制御レベル:1の場合に信頼度:低とし、協調制御レベル:2の場合に信頼度:中とし、協調制御レベル:3の場合に信頼度:高とすることができる。
図17は図16に示した接続先選択(S1006)の詳細を示すフロー図である。接続先選択(S1006)では、まず、端末装置2は、選択対象のアクセスポイントに関し、S1005での帯域(推定値)が通信制御装置6からの接続先候補情報による帯域と同等(それらの差が所定の閾値以内)か否かを判定する(ST101)。そこで、帯域(推定値)が接続先候補情報による帯域と同等である場合(Yes)、端末装置2は、その選択対象のアクセスポイントを接続先として選択する(ST102)。
また、ST101において、帯域(推定値)が接続先候補情報による帯域と同等でない場合(No)、端末装置2は、S1020で検出(推定)した信頼度と、接続先候補情報による信頼度(過去の実績)とを比較し、信頼度が向上している(S1020で検出した信頼度がより高い)か否かを判定し(ST103)、信頼度が向上している場合(Yes)、端末装置2は、その選択対象のアクセスポイントを接続先として選択する(ST102)。
また、ST103において、信頼度が向上していない場合(No)、端末装置2は、S1020で検出した信頼度に基づきアクセスポイントの帯域を算出し(ST104)、その帯域の算出値が、端末装置2で実行されているアプリケーションの要求帯域を満たすか否かを判定する(ST105)。そこで、帯域の算出値が要求帯域を満たす場合(Yes)、端末装置2は、その選択対象のアクセスポイントを接続先として選択する(ST102)。なお、ST104における信頼度に基づくアクセスポイントの帯域の算出は、例えば、信頼度の低下(接続先候補情報による信頼度とS1020で検出した信頼度との差分)の度合いに応じた係数をS1005で推定した帯域に乗算することにより行うことができる。
また、ST105において、帯域の算出値が要求帯域を満たさない場合(No)、端末装置2は、選択対象のアクセスポイントよりも高い帯域を有する他のアクセスポイント(S1006における接続先選択の判断がなされていないもの)が存在するか否かを判定し(ST106)、そのような他のアクセスポイントが存在する場合(No)、再びST102に戻し、別の選択対象のアクセスポイントに関して上述と同様の処理を実行する。
最終的に、全てのアクセスポイントに対して接続先選択の判断がなされ、しかも端末装置2は、選択対象のアクセスポイントよりも高い帯域を有する他のアクセスポイントが存在しない場合(ST106:Yes)には、いずれのアクセスポイントも接続先としては選択されない。
以上、本開示を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本開示はこれらの実施形態によって限定されるものではない。なお、上記端末装置、通信制御装置、通信システム、および通信制御方法の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。例えば、本開示の通信システムは、各実施形態の一部の構成要素を適宜組み合わせて構成することができる。
本開示に係る端末装置、通信制御装置、通信システム、および通信制御方法は、接続先の候補となるアクセスポイントに関して蓄積された過去の帯域の情報と、当該アクセスポイントに関する現在の帯域の状況とを考慮することにより、接続先のアクセスポイントを適切に選択可能とし、無線アクセスポイントを介して通信を行う端末装置、無線アクセスポイントに対する端末装置の接続を制御する通信制御装置、端末装置と通信制御装置とを備えた通信システム、および端末装置の接続先となる無線アクセスポイントを決定するための通信制御方法などとして有用である。
1 通信システム
2 端末装置
3 基地局
4 アクセスポイント
5 通信ネットワーク
6 通信制御装置
10 位置情報取得部
11 送信部
12 受信部
13 通信品質測定部
14 帯域推定部
15 接続先選択部
20 受信部
21 送信部
22 情報取得部
23 データ記憶部
24 候補情報抽出部
31 周辺AP検出部
41 協調制御検出部
42 チャネル検出部
43 ノイズ検出部

Claims (9)

  1. 通信を制御する通信制御装置との通信に基づき、接続可能な複数の無線アクセスポイントの中から接続すべき無線アクセスポイントを選択する端末装置であって、
    通信の実行位置において接続可能な周辺の無線アクセスポイントを検出する周辺アクセスポイント検出部と、
    前記検出された周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、協調制御の実行の有無を検出する協調制御検出部と、
    前記通信の実行位置の情報および前記周辺アクセスポイント検出部により検出された周辺の無線アクセスポイントに関する情報および前記協調制御検出部による前記協調制御に関する検出結果を含む端末情報を前記通信制御装置に対して送信する送信部と、
    前記協調制御に関する検出結果に基づいて抽出された前記通信の実行位置に対応する無線アクセスポイントの候補の情報および前記周辺の無線アクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を前記通信制御装置から受信する受信部と、
    前記接続先候補情報に含まれる各無線アクセスポイントに関する現在の帯域を推定する帯域推定部と、
    前記接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントの候補の中から1以上の無線アクセスポイントを接続先として選択する接続先選択部とを備え、
    前記接続先候補情報には、前記無線アクセスポイントの各候補に関して取得された過去の帯域の情報が含まれ、
    前記接続先選択部は、前記無線アクセスポイントの各候補に関する前記過去の帯域および前記推定された帯域に基づき、前記1以上の無線アクセスポイントを選択することを特徴とする端末装置。
  2. 前記帯域推定部は、RTTに基づき前記現在の帯域を推定することを特徴とする請求項1に記載の端末装置。
  3. 前記周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、使用するチャネルを検出するチャネル検出部を更に備え、
    前記端末情報には、前記チャネル検出部による前記チャネルの検出結果が含まれ、
    前記接続先候補情報には、前記チャネルの検出結果に対応する無線アクセスポイントの候補の情報が含まれることを特徴とする請求項1に記載の端末装置。
  4. 前記周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、電波のノイズレベルを検出するノイズ検出部を更に備え、
    前記端末情報には、前記ノイズ検出部による前記ノイズレベルの検出結果が含まれ、
    前記接続先候補情報には、前記ノイズレベルの検出結果に対応する無線アクセスポイントの候補の情報が含まれることを特徴とする請求項1に記載の端末装置。
  5. 前記周辺アクセスポイント検出部は、前記無線アクセスポイントに関する受信信号強度を検出し、
    前記端末情報には、前記受信信号強度に関する検出結果が含まれ、
    前記接続先候補情報には、前記受信信号強度の検出結果に対応する無線アクセスポイントの候補の情報が含まれることを特徴とする請求項1に記載の端末装置。
  6. 前記送信部は、前記端末情報に含まれる前記検出結果および前記帯域推定部によって推定された帯域の情報を前記通信制御装置に対して送信することを特徴とする請求項3から請求項5のいずれかに記載の端末装置。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに係る前記端末装置に対して前記接続先候補情報を送信する通信制御装置。
  8. 請求項1から請求項6のいずれかに係る前記端末装置および請求項7に係る前記通信制御装置を備えた通信システム。
  9. 通信制御装置からの情報に基づき選択した無線アクセスポイントを介して通信を行う端末装置に関する通信制御方法であって、
    通信の実行位置において接続可能な周辺の無線アクセスポイントを検出する周辺アクセスポイント検出ステップと、
    前記検出された周辺の無線アクセスポイントの各々に関し、協調制御の実行の有無を検出する協調制御検出ステップと、
    前記通信の実行位置の情報および前記周辺アクセスポイント検出ステップにより検出された周辺の無線アクセスポイントに関する情報および前記協調制御検出ステップによる前記協調制御に関する検出結果を含む端末情報を前記通信制御装置に対して送信する送信ステップと、
    前記協調制御に関する検出結果に基づいて抽出された前記通信の実行位置に対応する無線アクセスポイントの候補の情報および前記周辺の無線アクセスポイントの候補の情報を含む接続先候補情報を前記通信制御装置から受信する受信ステップと、
    前記接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントに関する現在の帯域を推定する帯域推定ステップと、
    前記接続先候補情報に含まれる無線アクセスポイントの候補の中から1以上の無線アクセスポイントを接続先として選択する接続先選択ステップとを含み、前記接続先候補情報には、前記無線アクセスポイントの候補に関して取得された過去の帯域の情報が含まれ、
    前記接続先選択ステップでは、前記無線アクセスポイントの候補に関して取得された過去の帯域および前記推定された帯域に基づき、前記1以上の無線アクセスポイントが選択されることを特徴とする通信制御方法。
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