KR102002139B1 - 무선 환경 정보 수집 시스템 및 방법 - Google Patents

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히란타 시티라 아베이세카라
무네히로 마츠이
다케오 이치카와
마사토 미조구치
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니폰 덴신 덴와 가부시끼가이샤
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Abstract

제1 주파수 채널에서 CSMA/CA 방식에 의해 무선 통신을 행하는 복수의 무선국과, 복수의 무선국 중에서, 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 접속된 관리 대상 무선국의 무선 환경 정보를 수집하는 무선 환경 정보 관리부를 구비한 무선 환경 정보 수집 시스템이 제공되며, 이 경우 무선 환경 정보 관리부는, 관리 대상 무선국 중에서 제1 주파수 채널에서의 일정 시간의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 무선국을 결정하는 채널 정보 측정 신호를 생성하여 출력하는 수단을 구비하고, 관리 대상 무선국은, 무선 환경 정보 관리부로부터 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하고, 얻어진 무선 환경 정보를 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 무선 환경 정보 관리부에 출력하는 수단을 구비한다.

Description

무선 환경 정보 수집 시스템 및 방법
본 발명은, CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 방식에 기초한 액세스 제어가 이루어지는 네트워크에 있어서, 채널 이용률과 그 무선국 ID를 포함한 무선 환경 정보를 취득하여 스루풋 특성을 추정하는 무선 환경 정보 수집 시스템 및 방법에 관한 것이다.
표준화 규격 IEEE 802.11로 규정되는 무선 LAN(Local Area Network) 시스템은, 스루풋이 해마다 향상되어 주요한 무선 액세스의 하나로서 보급되어 있다(비특허문헌 1). 무선 LAN 시스템은, 면허(license)가 필요 없는 주파수대인 비면허 밴드에서 이용할 수 있기 때문에, 다종다양한 무선 단말이 보급되어 있다. 특히 스마트폰의 보급은, 무선 LAN 시스템의 이용 기회를 현저하게 증대시킨다.
2.4GHz대, 5GHz대의 무선 LAN 시스템은, CSMA/CA 방식에 기초한 액세스 제어가 이루어지기 때문에, 주변 통신 링크에 의한 간섭에 의해 스루풋이 크게 저하되는 등, 물리 링크의 신호 대 잡음비(SNR: Signal to noise ratio) 등의 조건에서는 스루풋을 결정할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. CSMA/CA 방식에 의한 액세스 제어를 행하는 노드수가 늘어날수록 이 문제가 커진다.
특히 스루풋의 저하는, 숨은 단말 문제 및 노출 단말 문제가 요인이 되기도 한다. 이러한 영향은 주변 무선국의 통신 상황이나 서로의 검출 조건에 따라 복잡하게 결정된다. 한편, 종래부터 CSMA/CA에서의 스루풋 특성은, 그래프 이론으로 정의할 수 있는 서로 검출 가능한 무선국을 엣지로 연결하고, 무선국 또는 송수신 무선국으로 이루어지는 통신 링크를 정점으로서 취하는 컨텐션 그래프를 이용하여 해석이 시도되어 왔다. 그러나, 주변 무선국의 트래픽 조건을 항상 포화 상태로 가정하거나, 송수신으로 검출 가능한 무선국의 조건이 동일하거나, 상승 링크나 하강 링크 중 한쪽만을 가정하는 등 실제 시스템을 위한 추정에는 아직 큰 과제가 남아 있다.
비특허문헌 1: IEEE Std 802.11ac(TM)-2013, IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems Local and metropolitan area networks-Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications, December 2013
CSMA/CA 방식에 기초한 액세스 제어가 이루어지는 네트워크에 있어서, 어떤 무선국의 스루풋을 평가하기 위해서는, 컨텐션 그래프(contention graph)로 접속되는 공간적으로 관련이 있는 많은 무선국이 어느 정도 무선 리소스를 이용하고 있는지 판정할 필요가 있다. 그러나, 무선국이 완전히 비동기로 무선 환경 정보를 수집하면, 프레임 충돌에 의한 정보 결손이나 데이터에 정합성이 부족해짐으로써 무선 환경을 제대로 파악할 수 없는 문제가 있다.
특히, 트래픽 급증 때문에 궁핍한 무선 리소스의 상황에서는, 무선국이 개별적으로 채널 이용률을 측정하고자 한 경우, 숨은 단말 관계가 되는 무선국이 송신하는 프레임이 겹침으로써 프레임의 프리앰블부가 제대로 읽어들이지 못하고, 프레임을 송신하는 무선국을 특정할 수 없는 일이 일어날 수 있다. 또한, 순간적으로 회선을 이용하고 있는 무선국의 통신 상황에 크게 의존하는 측정 결과가 되어 통계 정보로서도 취급하기 어려운 문제가 있었다.
본 발명은, CSMA/CA 방식에 의해 무선 통신을 행하는 무선 통신 시스템에 있어서, 채널 이용률과 그 무선국 ID를 포함한 무선 환경 정보를 확실히 취득하여 스루풋 특성을 추정할 수 있는 무선 환경 정보 수집 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
제1 발명은, 제1 주파수 채널에서 CSMA/CA 방식에 의해 무선 통신을 행하는 복수의 무선국과, 복수의 무선국 중에서, 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 접속된 관리 대상 무선국의 무선 환경 정보를 수집하는 무선 환경 정보 관리부를 구비한 무선 환경 정보 수집 시스템이 제공되며, 이 경우, 무선 환경 정보 관리부는, 관리 대상 무선국 중에서 제1 주파수 채널에서의 일정 시간의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 무선국을 결정하는 채널 정보 측정 신호를 생성하여 출력하는 수단을 구비하고, 관리 대상 무선국은, 무선 환경 정보 관리부로부터 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하고, 얻어진 무선 환경 정보를 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 무선 환경 정보 관리부에 출력하는 수단을 구비한다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 관리 대상 무선국의 일부 또는 전부는, 그 관리 대상 무선국 사이에서 제2 주파수 채널을 이용하여 채널 정보 측정 신호 및 무선 환경 정보를 전송하는 기능을 가진다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 무선 환경 정보 관리부는, 제1 주파수 채널에서의 통신 정지의 일정 시간 후에 채널 이용률의 측정을 개시시키는 채널 정보 측정 신호를 생성하는 수단을 포함한다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 관리 대상 무선국은, 무선 환경 정보 관리부로부터 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간이 가까워졌을 때에 통신 상대가 되는 무선국에 대해 통신 기능을 정지할 것을 통지하는 통지 수단을 포함한다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 관리 대상 무선국은, 무선 환경 정보 관리부로부터 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간대에서 통신 상대가 되는 무선국으로부터 수신한 프레임을 파기하는 수단을 포함한다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 관리 대상 무선국은, 무선 환경 정보 관리부로부터 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간대에서 통신 상대가 되는 무선국으로부터 수신한 프레임의 수신 및 제어 신호의 송신에 필요로 하는 시간을 채널 이용률의 계산에서 제외하고 채널 이용률을 측정하는 수단을 포함한다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 관리 대상 무선국은, 무선 환경 정보 관리부로부터 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간이 가까워졌을 때에 통신 상대가 되는 무선국에 대해 접속처 무선국 ID의 변경 통지를 행하는 수단을 포함한다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 무선 환경 정보 관리부는, 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 즉시 행할 것을 지정하는 채널 정보 측정 신호를 생성하는 채널 정보 측정 신호 생성부와, 관리 대상 무선국까지 신호의 도달에 필요로 하는 지연 시간을 기억하는 데이터베이스와, 채널 정보 측정 신호를 지연 시간에 대응하는 시간만큼 빠른 타이밍으로 관리 대상 무선국에 출력하는 네트워크 통신부를 구비한다.
제1 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템에 있어서, 무선 환경 정보 관리부는, 제2 주파수 채널을 이용하는 관리 대상 무선국에 대해 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하는 스케줄을 결정하고, 채널 정보 측정 신호로서 출력하는 수단을 포함한다.
제2 발명은, 제1 주파수 채널에서 CSMA/CA 방식에 의해 무선 통신을 행하는 복수의 무선국과, 복수의 무선국 중에서, 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 접속된 관리 대상 무선국의 무선 환경 정보를 수집하는 무선 환경 정보 관리부를 구비하고, 관리 대상 무선국의 무선 환경 정보를 수집하는 무선 환경 정보 수집 방법에 있어서, 무선 환경 정보 관리부는, 관리 대상 무선국 중에서 제1 주파수 채널에서의 일정 시간의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 무선국을 결정하는 채널 정보 측정 신호를 생성하여 출력하고, 관리 대상 무선국은, 무선 환경 정보 관리부로부터 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하고, 얻어진 무선 환경 정보를 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 무선 환경 정보 관리부에 출력한다.
본 발명은, CSMA/CA 방식에 기초한 무선 통신을 행하는 관리 대상 무선국 중에서, 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 무선국을 제어함으로써, 관리 대상 무선국의 프레임이 채널 이용률의 측정 결과에 영향을 주는 것을 막아 프레임의 충돌 확률을 저하시키고, 프리앰블의 읽어들임 실패나 시간적으로 상관이 낮은 데이터의 혼입을 막을 수 있다. 이에 의해, 관측한 프레임을 송신한 무선국 또는 그 무선 통신 시스템을 나타내는 프리앰블 신호의 취득을 확실히 행할 수 있고, 보다 상세하게 무선 환경 정보를 수집할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템의 기본 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 본 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템의 실시예 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, 무선 환경 정보 관리부(2)의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 채널 정보 측정 또는 통신의 일시정지를 지시하는 처리 순서예를 나타내는 흐름도이다.
도 5는, 채널 정보 측정 또는 통신의 일시정지의 타이밍을 지시하는 처리 순서예를 나타내는 흐름도이다.
도 1은, 본 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템의 기본 구성예를 나타낸다.
도 1에서, 무선국은, 무선 환경 정보 관리부(2)와 유선 또는 무선 또는 그 둘 모두로 이루어지는 네트워크를 통해 접속된 관리 대상 무선국(1-1~1-N)과, 무선 환경 정보 관리부(2)와는 접속되지 않은 관리 대상 밖 무선국(0-1~0-M)으로 분류된다. 관리 대상 무선국(1-1~1-N) 및 관리 대상 밖 무선국(0-1~0-M)은 각각 하나 이상의 고유의 무선국 ID를 가지고, 무선국 ID마다 통신이 가능하다. 무선국 ID는 SSID, MAC 어드레스, IP 어드레스, 무선국의 반송파 주파수 발생 장치의 ID, 무선국의 제조 ID 등 어느 하나의 식별 가능한 ID이다.
여기서, 관리 대상 무선국(1-1~1-N) 및 그 주변의 관리 대상 밖 무선국(0-1~0-M)은, 하나 이상의 주파수 채널에서 CSMA/CA 방식에 기초한 무선 통신을 행한다. 또, CSMA/CA 방식에 의해 통신을 행하는 주파수 채널을 제1 주파수 채널로 하고, 그 이외의 예를 들어 셀룰러 방식으로 통신을 행하는 주파수 채널을 제2 주파수 채널로 한다.
본 발명의 특징은, 무선 환경 정보 관리부(2)가 관리 대상 무선국(1-1~1-N)에 대해 개별적으로 제1 주파수 채널에 의한 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다의 제어를 행함으로써, 이러한 제1 주파수 채널의 채널 이용률을 측정하고, 무선국 ID를 포함한 무선 환경 정보를 수집하여 각 관리 대상 무선국의 스루풋 특성을 추정하는 데에 있다.
도 2는, 본 발명의 무선 환경 정보 수집 시스템의 실시예 구성을 나타낸다.
도 2에서, 관리 대상 무선국(도 1의 1-1~1-N)은, 무선 환경 정보 관리부(2)와의 사이의 접속 관계 또는 사용하는 주파수 채널에 의해, 관리 대상 무선 기지국(1a, 1b)과, 관리 대상 무선 기지국(1a, 1b)에 귀속되는 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)으로 분류된다. 관리 대상 무선 기지국(1a, 1b)은, 무선 환경 정보 관리부(2)와 유선 네트워크를 통해 접속된다. 관리 대상 무선 단말국(1c)은 관리 대상 무선 기지국(1a) 및 관리 대상 무선 기지국(1b)에 귀속되고, 관리 대상 무선 기지국(1a)과 제1 주파수 채널을 이용하여 CSMA/CA 방식에 의해 무선 통신을 행함과 아울러, 관리 대상 무선 기지국(1b)과 제2 주파수 채널을 이용하여 셀룰러 방식에 의한 무선 통신도 가능하다. 관리 대상 무선 단말국(1d)은 관리 대상 무선 기지국(1b)에 귀속되고, 제2 주파수 채널을 이용하여 셀룰러 방식에 의한 무선 통신을 행함과 아울러, 관리 대상 밖 무선국(0)과 제1 주파수 채널을 이용하여 CSMA/CA 방식에 의한 무선 통신을 행한다. 나아가 도시하지 않았지만, 관리 대상 무선 기지국(1a, 1b)에 귀속되지 않고 제1 주파수 채널을 이용하여 CSMA/CA 방식에 의한 무선 통신을 행하는 관리 대상 밖 무선국(0)이 있다.
무선 환경 정보 관리부(2)는, 무선 환경 정보로서, 유선 또는 무선 네트워크를 통해 접속되어 있는 관리 대상 무선 기지국(1a)과, 관리 대상 무선 기지국(1a, 1b)에 귀속되는 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)이 제1 주파수 채널을 이용하여 CSMA/CA 방식으로 통신하고 있는지, 통신에 이용하고 있는 대역폭, 무선국의 위치, 무선국이 접속되어 있는 네트워크의 정보, 제1 주파수 채널에서의 세션 확립 실패, 제1 주파수 채널에서의 스루풋 저하 등의 통신 이상 및 무선국이 통신에 의해 얻고 있는 스루풋의 정보에 대해 미리 수집할 수 있다. 단, 관리 대상 무선 기지국(1a)에 귀속되는 관리 대상 무선 단말국(1c)은 스스로 주파수 채널을 선택할 수는 없기 때문에, 선택 가능한 주파수 채널이나 대역폭 등 단말 기능에 대해 무선 환경 정보 관리부(2)에 무선 환경 정보로서 전할 수도 있다.
무선 환경 정보 관리부(2)는, 제2 주파수 채널을 이용하여 통신하고 있는 관리 대상 무선 기지국(1b)에서의 접속 단말 정보, 접속되어 있는 단말의 애플리케이션 정보, 제2 주파수 채널에서의 트래픽 정보, 또는 제2 주파수 채널에서의 스루풋 정보를 무선 환경 정보로서 더 수집해도 된다.
무선 환경 정보 관리부(2)에서의 채널 이용률의 취득 방법의 실시예에 대해 이하에 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, 제1 주파수 채널을 프라이머리 채널로 하는 관리 대상 무선 기지국(1a), 또는 관리 대상 무선 기지국(1a)과 통신하고 있는 관리 대상 무선 단말국(1c)에 대해 동시에 프레임 송신의 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 지시한다. 예를 들어, 관리 대상 무선 단말국(1c)에 대해 프레임 통신의 정지를 지시하고, 관리 대상 무선 기지국(1a)에 채널 이용률의 측정 개시를 지시해도 된다.
또한, 제1 주파수 채널을 프라이머리 채널로 하는 무선국 중에서 공간적으로 관련이 있는 무선국군을 선택해도 된다. 공간적으로 관련이 있는 무선국군이란, 예를 들어 이하와 같이 결정할 수 있다. 조건 1: 상기 무선국군에 소속되어 있는 무선국 A가 무선국 A 이외의 상기 무선국군에 소속되는 무선국 B 또는 무선국 B가 검출 가능한 무선국 C인 것. 조건 2: 무선국으로부터 수집한 위치 정보가 있는 조건을 만족하는 것. 조건 3: 무선국이 미리 정한 무선국 ID를 검출하는 것. 조건 4: 무선국이 미리 정한 셀룰러 방식의 관리 대상 무선 기지국(1b)을 검출하는 것. 조건 5: 무선국의 소유자나 소유자의 계약 형태 등에 따라 미리 정해진 무선국인 것.
무선 환경 정보 관리부(2)에서 동시에 프레임 통신의 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 행하는 무선국을 결정하면, 측정 타이밍 또는 스케줄을 결정한다. 측정 타이밍은, 수집한 무선 환경 정보로부터 결정하거나, 미리 오전 10시, 12시, 15시, 18시 등의 측정 시간을 결정해 두거나, 전철이나 비행기 등 공공 교통기관의 타임 테이블에 기초한 시간으로 결정해도 된다. 무선 환경 정보를 이용하여 타이밍을 결정하는 경우는, 예를 들어 제1 주파수 채널에서 통신을 행하는 무선국에서, 통신 이상이 보고되어 있는 시간 또는 그 예정 시간의 일정 시간 전, 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)의 수가 증대하는 시간 또는 그 예정 시간의 일정 시간 전, 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)의 수가 감소하는 시간, 제1 주파수 채널에서의 트래픽이 증대하는 시간 또는 그 예정 시간의 일정 시간 전, 제1 주파수 채널에서의 트래픽이 감소하는 시간 등으로 해도 된다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 관리 대상 무선 기지국(1a) 및 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)에 대해 제1 주파수 채널에서의 프레임 송신의 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 지시한다. 또는, 트래픽이 발생하지 않은 하나 이상의 무선국을 선택하고, 제1 주파수 채널의 채널 이용률을 측정시켜도 된다. 또는, 무선국에서 특정 조건의 무선국 또는 제2 주파수 채널을 이용하는 관리 대상 무선 기지국(1b)을 검출한 경우에, 이러한 무선국에 대해 제1 주파수 채널의 측정을 행하게 해도 된다.
예를 들어, 무선 환경 정보 관리부(2)에서 무선국 IDxx22와 공간적으로 관련이 있는 무선국군의 정보를 수집하는 경우를 상정한다. IDxx22에 대해 중점적으로 무선 환경 정보를 수집하는 판단을 행하는 조건으로서는, 예를 들어 IDxx22에서의 트래픽량이 많고, IDxx22에 접속되는 무선국의 수가 많고, IDxx22와 셀이 오버랩되어 있는 제2 주파수 채널을 이용하는 관리 대상 무선 기지국(1b)의 트래픽량이 많고, IDxx22의 백 홀의 회선 용량이 많고, IDxx22의 접속 형태가 트래픽을 흘려보내는 데에 좋은 것 등을 생각할 수 있다.
무선국 IDxx22가 제1 주파수 채널로 통신하고 있고, 무선국 IDxx22가 무선국 IDxx11, IDxx33을 검출하고 있는 것으로 한다. 무선 환경 정보 관리부(2)는, 실시예 1에서는, IDxx22, IDxx11, IDxx33에 대해 제1 주파수 채널에서의 프레임 송신의 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 지시한다. 실시예 2에서는, 무선국군, IDxx22, IDxx11, IDxx33을 검출하고 있는 다른 주파수 채널을 이용하고 있는 무선국, 또는 새로 무선국군을 검출한 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)이 존재하는 것을 검출한 무선국으로부터 수집한다.
무선 환경 정보 관리부(2)는, 무선국 IDxx22가 통신하고 있는 제1 주파수 채널의 채널 이용률의 측정을 상기 무선국군의 무선국이 행해도 사용자 경험에 영향을 주지 않고, 단말 무선국의 오너의 계약 형태로서 문제없고, 단말 무선국에 제1 주파수 채널에서의 트래픽이 발생하지 않는 등의 채널 이용률의 측정 가능 조건을 확인한 후, 상기 단말 무선국에 제1 주파수 채널의 채널 이용률의 측정을 통지한다. 이 때, 즉시 채널 이용률을 측정시키는 통지 신호를 송신해도 되고, 특정 시간에서 측정을 행하게 해도 된다. 또, 즉시 채널 이용률을 측정시키는 경우, 무선 환경 정보 관리부(2)와 제1 주파수 채널에서의 프레임 송신의 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 지시하는 대상이 되는 무선국과의 사이의 전송 지연을 고려하여 측정 개시나 통신 정지 등의 처리가 거의 동시에 개시되도록 통지 타이밍을 무선국마다 어긋나게 해도 된다.
실시예 2에서 측정하는 주파수 채널 및 측정 타이밍 또는 스케줄은, 수집한 무선 환경 정보로부터 결정하거나, 미리 오전 10시, 12시, 15시, 18시 등의 측정 시간을 결정해 두거나, 전철이나 비행기 등 공공 교통기관의 타임 테이블에 기초한 시간으로 결정해도 된다. 무선 환경 정보를 이용하여 타이밍을 결정하는 경우는, 예를 들어 제1 주파수 채널로 통신을 행하는 무선국에서, 통신 이상이 보고되어 있는 시간 또는 그 예정 시간의 일정 시간 전, 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)의 수가 증대하는 시간 또는 그 예정 시간의 일정 시간 전, 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)의 수가 감소하는 시간, 제1 주파수 채널에서의 트래픽이 증대하는 시간 또는 그 예정 시간의 일정 시간 전, 제1 주파수 채널에서의 트래픽이 감소하는 시간 등으로 해도 된다.
또한, 실시예 2에서 결정하는 제1 주파수 채널에서 통신 정지 또는 채널 이용률의 측정을 행하는 타이밍 또는 스케줄은, 제2 주파수 채널을 이용하는 관리 대상 무선 기지국(1b)마다 결정해도 된다. 관리 대상 무선 기지국(1b)은, 미리 제1 주파수 채널에서의 통신 정지 또는 채널 이용률의 측정을 지시하는 채널 정보 측정 신호를 기억하고 있고, 관리 대상 무선 단말국(1c, 1d)과 통신을 확립한 타이밍 또는 제어 신호를 송신한 타이밍에서 상기 채널 정보 측정 신호를 송신해도 된다.
(실시예 3)
실시예 3에서는, 실시예 1 또는 실시예 2와 같이 무선 환경 정보 관리부(2)로부터의 채널 정보 측정 신호에 의해 즉시 또는 지정된 타이밍에 채널 이용률의 측정을 행하는데, 채널 측정 전용의 측정 장치를 이용하는 것이 실시예 1 또는 실시예 2와 다르다. 실시예 3에서의 측정 장치는, 어떤 시간에서 통신을 행하지 않는 무선국 ID 또는 주파수 채널의 측정만을 행하는 것이 가능한 측정 장치이다.
실시예 3에서는, 무선 환경 정보 관리부(2)는, 어느 무선국 ID를 측정 장치로서 동작시킬지를 결정하거나, 또는 측정 장치가 필요한 영역에 대해 결정해도 된다. 측정 장치로서 동작시키는 무선국은, 반송파 주파수 발생 장치(RF)를 복수 가지고 있는 무선국, 또는 미리 무선 환경 정보 측정용 RF를 구비하고 있는 무선국을 지정할 수 있다. 복수의 RF를 갖는 무선국을 측정 장치로서 RF를 동작시키는 것을 지시하는 경우는, 트래픽의 발생 빈도가 낮은 무선국을 선택해도 된다. 트래픽의 발생 빈도가 낮은 무선국은 시간이나 요일, 날짜마다 판정하여 전환해도 된다. 측정 장치의 설치를 판단하는 경우는, 트래픽이 많은 등의 이유로 채널 이용률의 측정을 행할 여유가 있는 무선국이 존재하지 않는 경우나, 데이터베이스에서의 특정 영역 또는 무선국 ID에 관한 정보가 적은 경우에 판정해도 된다. 예를 들어, 특정의 무선국 ID를 검출 가능한 장소에 측정 장치로서 동작하는 무선국을 설치해도 된다.
도 3은, 무선 환경 정보 관리부(2)의 구성예를 나타낸다.
도 3에서, 무선 환경 정보 관리부(2)는 네트워크 통신부(21), 무선 환경 정보 취득부(22), 데이터베이스(23), 채널 정보 측정 신호 생성부(24)로 구성된다. 무선 환경 정보 취득부(22)는, 사전에 무선국으로부터 네트워크 통신부(21)를 통해 검출되어 있는 무선국 ID 및 채널 이용률 등의 무선 환경 정보를 수집하여 데이터베이스(23)를 구축한다. 예를 들어, 데이터베이스에 무선국마다 검출 가능한 무선국 ID를 기억하고, 종래 기술에 의한 컨텐션 그래프를 이용한 어프로치 등에서, 특정의 무선국 ID에서의 스루풋 특성에 영향을 주는 관리 대상 밖 무선국의 채널 이용률을 측정하는 것을 결정할 수 있다. 컨텐션 그래프는 전술한 바와 같이 공간적으로 관련이 있는 무선국 ID이다. 채널 정보 측정 신호 생성부(24)는, 무선국 중에서 제1 주파수 채널에서의 일정 시간의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 복수의 무선국 및 그 타이밍을 결정하여 채널 정보 측정 신호를 생성한다. 또, 무선국까지 신호가 도달하기까지 필요로 하는 지연 시간을 데이터베이스(23)에 기억하고, 채널 정보 측정 신호를 지연 시간에 대응하는 시간만큼 빠른 타이밍에 출력하는 제어를 행해도 된다.
도 4는, 채널 정보 측정 또는 통신의 일시정지를 지시하는 처리 순서예를 나타낸다.
여기서는, 무선 환경 정보 관리부(2)가 측정을 행하는 제1 주파수 채널, 이 제1 주파수 채널에서의 통신을 정지시키는 무선국 및 채널 이용률의 측정을 행하게 하는 무선국을 결정하면, 결정한 무선국을 수신처로 하여 채널 정보 측정 신호를 출력한다. 이 때, 무선국의 대상은 복수이며, 통신의 일시정지를 행하는 무선국을 반드시 포함할 필요는 없지만, 채널 이용률의 측정을 행하는 무선국은 반드시 존재하도록 채널 정보 측정 신호를 생성한다. 채널 정보 측정 신호는 제1 주파수 채널에서의 통신의 일시정지나, 제1 주파수 채널에서의 채널 이용률의 측정을 지시하는 신호로 되어 있다. 무선 환경 정보 관리부(2)는, 복수의 무선국이 채널 정보 측정 신호를 수신하고, 지정된 통신의 정지 또는 채널 이용률의 측정의 실행이 거의 동시에 되도록, 무선 환경 정보 관리부(2)와 무선국 사이의 프레임의 전반 시간(Latency)을 고려하여, 전반 시간이 긴 무선국일수록 비례하여 빠른 타이밍에 채널 정보 측정 신호를 출력해도 된다.
도 4에서, 무선국이 채널 정보 측정 신호를 수신하면(S001), 채널 정보 측정 신호의 지시에 따라 제1 주파수 채널에서의 통신의 종료 또는 일시정지를 통지한다(S002). 예를 들어 사용자 데이터의 송신 중이면, 현재 송신 중인 프레임의 송신과 ACK의 회신이 끝나는 대로 다음 프레임의 송신은 대기한다. 또한 사용자 데이터의 수신 중이면, ACK를 회신한 후 다음 프레임의 수신으로부터 회신을 정지한다. 송수신 정지와 아울러 자무선국에 대해 프레임을 송신해 올 가능성이 있는 무선국과 통신하고 있는 경우에는, 그 무선국에 대해 통신 정지나 슬리프 기능을 활용하는 것의 통지 등을 행해도 된다. 또는, 자무선국의 별도의 무선국 ID와의 통신으로 전환하도록 지정하거나, 다른 무선국 ID와의 통신으로의 전환을 지정해도 된다. 또는, 자발적인 통신을 하지 않고 채널 이용률을 측정해도 된다. 모든 통신 대상이 관리 대상 무선국이면, 무선 환경 정보 관리부(2)로부터 제1 주파수 채널 또는 제2 주파수 채널에서 통신 정지 또는 채널 이용률의 측정의 통지가 올 가능성이 있기 때문에, 각 관리 대상 무선국에 자발적인 통신을 제한하는 것만으로 정밀도가 높은 채널 이용률의 측정을 실현할 수 있다.
무선국은 주파수 채널 변경 등의 필요한 사전 처리를 행한 후, 채널 이용률의 측정을 실행하거나 또는 통신 정지를 행한다(S003). 측정 시간 구간 등도 무선 환경 정보 관리부(2)로부터 지정해도 된다. 측정 시간과 통신 정지 시간을 각각 지정하고, 통신 정지의 개시 타이밍을 채널 이용률의 측정 시간보다 전으로 하고, 그 타이밍에 일정한 시간 폭을 부여함으로써, 무선 환경 정보 관리부(2)는 채널 정보 측정 신호가 도달하기까지의 전반 지연의 어긋남에 의한 무선국의 동작 개시 시간의 어긋남을 보상할 수도 있다. 예를 들어, 무선국에서의 채널 이용률 측정의 개시 또는 통신 정지의 실행에 500μs 정도의 편차가 상정되는 경우에, 통신 정지 후, 500μs 후에 채널 이용률의 측정 개시를 행하도록 설정하면, 적어도 채널 정보 측정 신호를 수신한 무선국이 모두 통신을 정지하고 있는 시간에 채널 이용률을 측정할 수 있을 가능성이 높아진다.
채널 이용률의 측정이 종료되면, 측정된 채널 이용률, 또는 채널 이용률 및 채널 이용률에 관련된 무선국 ID의 정보에 대해 양자화 및 필요하면 압축 등의 처리를 행하여 프레임에 저장하고(S004), 백 홀 회선이나 무선 회선 등을 이용하여 무선 환경 정보 관리부(2)에 출력한다(S005).
도 5는, 채널 정보 측정 또는 통신의 일시정지의 타이밍을 지시하는 처리 순서예를 나타낸다.
여기서는, 무선 환경 정보 관리부(2)가 측정을 행하는 제1 주파수 채널, 이 제1 주파수 채널에서의 통신을 정지시키는 무선국, 채널 이용률의 측정을 행하게 하는 무선국 및 그 타이밍을 결정하면, 결정한 무선국을 수신처로 하여 채널 정보 측정 신호를 출력한다. 이 때, 무선국의 대상은 복수이며, 통신의 일시정지를 행하는 무선국을 반드시 포함할 필요는 없지만, 채널 이용률의 측정을 행하는 무선국은 반드시 존재하도록 채널 정보 측정 신호를 생성한다. 채널 정보 측정 신호는, 특정 시간에서 제1 주파수 채널에서의 통신의 일시정지나, 제1 주파수 채널에서의 채널 이용률의 측정을 지시하는 신호로 되어 있다.
도 5에서, 무선국이 채널 정보 측정 신호를 수신하면(S101), 채널 정보 측정 신호를 지정하는 타이밍을 포함한 측정 조건을 취득한다(S102). 측정 조건은, 채널 이용률을 측정하는 타이밍 외에 무선국이 특정의 기능을 가지고 있는지, 무선국의 배터리/전원 상황이나 모빌리티(mobility) 등의 상태 조건, 통신 활용 상황 조건 등의 것이며, 무선 환경 정보 관리부(2)가 지정한 측정 조건을 만족하는지 판정시켜도 된다. 측정 조건을 만족하고 측정의 타이밍이 가까워지면, 지정 시간의 일정 시간 전에 제1 주파수 채널에서의 통신을 종료/통신의 일시정지를 통지한다(S103). 도 4의 예와 같이, 자발적인 통신을 하지 않고 채널 이용률을 측정해도 된다. 준비가 갖추어지면, 지정된 타이밍에서 채널 이용률의 측정을 실행하거나 또는 통신 정지를 행한다(S104). 상기 제1 주파수 채널에서의 자발적인 통신 정지와 채널 이용률의 측정 개시 타이밍은 개별적으로 지정해도 된다. 도 4의 예와 같이, 통신 정지의 개시 타이밍을 채널 이용률의 측정 시간보다 전으로 하고, 그 타이밍에 일정한 시간 폭을 부여함으로써, 무선 환경 정보 관리부(2)는 채널 정보 측정 신호가 도달하기까지의 전반 지연의 어긋남에 의한 무선국의 동작 개시 시간의 어긋남을 보상할 수도 있다. 채널 이용률의 측정이 종료되면, 측정된 채널 이용률, 또는 채널 이용률 및 채널 이용률에 관련된 무선국 ID의 정보에 대해 양자화 및 필요하면 압축 등의 처리를 행하여 프레임에 저장하고(S105), 백 홀 회선이나 무선 회선 등을 이용하여 무선 환경 정보 관리부(2)에 출력한다(S106).
이상 설명한 제1 주파수 채널에서의 프레임 송신의 정지, 또는 채널 이용률의 측정 개시, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 것에 의한 장점에 대해 이하에 설명한다.
(장점 1)
각 관리 대상 무선국이 개별적으로 채널 이용률의 측정을 행하는 경우에, 프레임 송신을 행하는 관리 대상 무선국의 수가 많고, 서로 숨은 단말 상태의 무선국이나 랜덤 백 오프가 동시가 되어 발생하는 프레임 충돌이 많아져 프레임의 프리앰블 신호를 판독하기 어렵고, 프레임을 송신하고 있는 무선국 ID를 판정할 수 없는 문제가 있었다. 본 발명에 의해, 복수의 관리 대상 무선국에 프레임 송신을 행하는 것을 정지시킴으로써, 관리 대상 밖 무선국의 무선국 ID와 통신 상황을 보다 정확하게 파악할 수 있다.
(장점 2)
동시에 측정을 행함으로써, 관리 대상 무선국마다의 측정 결과를 보다 정확하게 비교할 수 있다. 예를 들어, 채널 이용률 결과의 비교에 의해, 서로 검출하는 무선국의 페어 사이의 통신에 있어서 한쪽에서 측정한 채널 이용률이 높으면, 그 무선국을 수신측으로 한 통신에서 숨은 단말 문제가 발생할 가능성이 높아진다. 즉, 채널 이용률의 측정 결과를 숨은 단말의 판정에 활용하기 쉽다.
(장점 3)
동일한 시각에 측정을 행하게 하기 때문에 데이터베이스로서 관리하기 쉽다. 다른 시간에 단속적으로 무선국으로부터 수집한 데이터는 시간적인 관련지음이 어렵지만, 동시 또는 거의 동시에 측정시킨 정보이면 시간적으로 관련지어 기억할 수 있고, 기계 학습 등의 알고리즘으로부터 이용하기 쉬운 데이터가 된다.
(장점 4)
공간적인 관련이 있는 관리 대상 무선국으로부터 얻어지는 컨텐션 그래프(contention graph)에 있어서, 관리 대상 무선국의 트래픽이 영향을 주지 않는 상태로 관리 대상 밖 무선국의 무선 리소스 이용 상황을 취득할 수 있기 때문에, 관리 대상 무선국에 트래픽을 부여한 경우에 컨텐션 그래프에 어떠한 영향이 생길지 시뮬레이션하는 것이 용이해진다. 관리 대상 무선국 측의 시스템 용량이 증대하도록 채널의 설정을 행하거나, 특정의 관리 대상 무선국이 유리해지는 컨텐션 그래프가 되도록 관리 대상 무선국의 채널 설정을 행할 수 있다. 실제 무선 리소스의 활용 상황을 컨텐션 그래프에 도입함으로써, 무선국 ID를 검출한 것만으로 실제로는 주변에 영향을 주지 않는 무선국 ID를 판별하는 것도 가능해진다.
0 관리 대상 밖 무선국
1 관리 대상 무선국
1a 제1 주파수 채널을 이용하는 관리 대상 무선 기지국
1b 제2 주파수 채널을 이용하는 관리 대상 무선 기지국
1c, 1d 관리 대상 무선 단말국
2 무선 환경 정보 관리부
21 네트워크 통신부
22 무선 환경 정보 취득부
23 데이터베이스
24 채널 정보 측정 신호 생성부

Claims (10)

  1. 무선 환경 정보 수집 시스템으로서,
    상기 무선 환경 정보 수집 시스템은 :
    제1 주파수 채널에서 CSMA/CA 방식에 의해 무선 통신을 행하는 복수의 무선국; 및
    상기 복수의 무선국 중에서, 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 접속된 관리 대상 무선국의 무선 환경 정보를 수집하는 무선 환경 정보 관리부를 구비하며,
    상기 무선 환경 정보 관리부는, 상기 관리 대상 무선국에 대해 개별적으로 상기 제1 주파수 채널에서의 일정 시간의 통신 정지를 행하는 관리 대상 무선국, 또는 채널 이용률의 측정 개시를 행하는 관리 대상 무선국, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 관리 대상 무선국을 결정하는 채널 정보 측정 신호를 생성하여 출력하는 수단을 구비하고,
    상기 관리 대상 무선국은, 각각 상기 무선 환경 정보 관리부로부터 상기 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하고, 채널 이용률의 측정을 행한 관리 대상 무선국은 얻어진 무선 환경 정보를 상기 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 상기 무선 환경 정보 관리부에 출력하는 수단을 구비하며,
    상기 채널 이용률의 측정을 행하는 관리 대상 무선국 이외의 관리 대상 무선국이 통신을 정지하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관리 대상 무선국의 일부 또는 전부는, 그 관리 대상 무선국 사이에서 제2 주파수 채널을 이용하여 상기 채널 정보 측정 신호 및 상기 무선 환경 정보를 전송하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 무선 환경 정보 관리부는, 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지의 일정 시간 후에 채널 이용률의 측정을 개시시키는 채널 정보 측정 신호를 생성하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 관리 대상 무선국은, 상기 무선 환경 정보 관리부로부터 상기 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간이 가까워졌을 때에 통신 상대가 되는 무선국에 대해 통신 기능을 정지할 것을 통지하는 통지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 관리 대상 무선국은, 상기 무선 환경 정보 관리부로부터 상기 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간대에서 통신 상대가 되는 무선국으로부터 수신한 프레임을 파기하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 관리 대상 무선국은, 상기 무선 환경 정보 관리부로부터 상기 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간대에서 통신 상대가 되는 무선국으로부터 수신한 프레임의 수신 및 제어 신호의 송신에 필요로 하는 시간을 채널 이용률의 계산에서 제외하고 채널 이용률을 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 관리 대상 무선국은, 상기 무선 환경 정보 관리부로부터 상기 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행할 것을 지정받은 경우에, 지정한 시간이 가까워졌을 때에 통신 상대가 되는 무선국에 대해 접속처 무선국 ID의 변경 통지를 행하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 무선 환경 정보 관리부는 :
    상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 즉시 행할 것을 지정하는 채널 정보 측정 신호를 생성하는 채널 정보 측정 신호 생성부;
    상기 관리 대상 무선국까지 신호의 도달에 필요로 하는 지연 시간을 기억하는 데이터베이스; 및
    상기 채널 정보 측정 신호를 상기 지연 시간에 대응하는 시간만큼 빠른 타이밍으로 상기 관리 대상 무선국에 출력하는 네트워크 통신부를 구비한 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 무선 환경 정보 관리부는, 상기 제2 주파수 채널을 이용하는 관리 대상 무선국에 대해 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하는 스케줄을 결정하고, 상기 채널 정보 측정 신호로서 출력하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 시스템.
  10. 관리 대상 무선국의 무선 환경 정보를 수집하는 무선 환경 정보 수집 방법에 있어서,
    제1 주파수 채널에서 CSMA/CA 방식에 의해 무선 통신을 행하는 복수의 무선국과, 상기 복수의 무선국 중에서, 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 접속된 관리 대상 무선국의 무선 환경 정보를 수집하는 무선 환경 정보 관리부를 구비하고,
    상기 무선 환경 정보 관리부는, 상기 관리 대상 무선국에 대해 개별적으로 상기 제1 주파수 채널에서의 일정 시간의 통신 정지를 행하는 관리 대상 무선국, 또는 채널 이용률의 측정 개시를 행하는 관리 대상 무선국, 또는 그 둘 다를 행하게 하는 관리 대상 무선국을 결정하는 채널 정보 측정 신호를 생성하여 출력하고,
    상기 관리 대상 무선국은, 각각 상기 무선 환경 정보 관리부로부터 상기 채널 정보 측정 신호에 의해 지정된 시간에 상기 제1 주파수 채널에서의 통신 정지, 또는 채널 이용률의 측정, 또는 그 둘 다를 행하고, 채널 이용률의 측정을 행한 관리 대상 무선국은 얻어진 무선 환경 정보를 상기 유선 회선 또는 무선 회선을 통해 상기 무선 환경 정보 관리부에 출력하며,
    상기 채널 이용률의 측정을 행하는 관리 대상 무선국 이외의 관리 대상 무선국이 통신을 정지하는 것을 특징으로 하는 무선 환경 정보 수집 방법.
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