JP5685011B2

JP5685011B2 - 無線中継装置および省電力制御方法

Info

Publication number: JP5685011B2
Application number: JP2010146401A
Authority: JP
Inventors: 健悟永田; 誠梅内; 朗岸田; 健史平栗; 朋浩徳安; 眞部　利裕; 利裕眞部; 北條　博史; 博史北條
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2030-06-28
Also published as: JP2012010261A

Description

本発明は、ＬＡＮ側の無線ＬＡＮ端末と、ＷＡＮ側の複数のアクセスネットワークとの間で中継処理を行う無線中継装置および省電力制御方法に関する。

図８は、無線中継装置の構成例を示す（特許文献１）。
図８において、無線中継装置１０は、ＷＡＮ側のアクセスネットワークである無線ＬＡＮ基地局ＡＰに接続するＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１１と、同様にアクセスネットワークである携帯電話基地局ＢＳに接続するＷＡＮ側携帯電話接続部１２を備え、ＬＡＮ側で無線ＬＡＮ端末２０に接続するＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３を備え、ＷＡＮ側回線の接続切替を制御する制御部１４を備える。記憶部１５は、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３に接続する無線ＬＡＮ端末２０の情報を格納し、制御部１４は記憶部１５を参照することにより接続中の無線ＬＡＮ端末２０を認識する。

無線通信装置１０の制御部１４は、例えばＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１１で無線ＬＡＮ基地局ＡＰからの受信レベルを検出し、当該受信レベルが閾値を超えていれば無線ＬＡＮエリア内と判別し、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３とＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１１を接続する。これにより、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３に接続される無線ＬＡＮ端末２０は、無線通信装置１０を介して無線ＬＡＮ基地局ＡＰに接続される。一方、当該受信レベルが閾値以下であれば無線ＬＡＮエリア外（携帯電話エリア）と判別し、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３とＷＡＮ側携帯電話接続部１２を接続する。これにより、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３に接続される無線ＬＡＮ端末２０は、無線通信装置１０を介して携帯電話基地局ＢＳに接続される。以上のＷＡＮ側の切り替えは、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ回線の受信レベルに応じて自動的に行われる。

なお、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ回線とＷＡＮ側携帯電話回線の通信品質を比較し、無線通信装置１０の位置が無線ＬＡＮエリア内か無線ＬＡＮエリア外かを判別し、接続先を選択するようにしてもよい。また、ＷＡＮ側携帯電話接続部１２は、ＷｉＭＡＸ（Worldwide interoperability for microwave access)基地局に接続するＷＡＮ側ＷｉＭＡＸ接続部であっても同様であるが、本明細書では移動通信回線の１つである携帯電話に接続する例を用いて説明する。

また、近年はパソコンやＰＤＡだけでなく、携帯電話、ゲーム機、ディジタルカメラ等にも無線ＬＡＮが搭載されている。無線中継装置１０は、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３を無線ＬＡＮ基地局として機能させることにより、これらの機器を様々なアクセスネットワークに接続させることが可能になる。特に、無線ＬＡＮ端末２０が最も普及しているIEEE802.11b 規格に準拠した機器であっても、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１１として、最新の無線ＬＡＮ技術である高速化技術（IEEE802.11a,g,n)や QoSサポート技術（IEEE802.11e)等を利用することにより、より高速で安定した無線ＬＡＮ接続が可能となる。

特開２０１０−０２１８７８号公報

ところで、無線中継装置１０の使い方として、無線中継装置１０を電源ＯＮのまま鞄等に入れ、無線ＬＡＮ端末２０は携帯して持ち歩きながら必要なときに電源ＯＮにして起動し、無線中継装置１０を介してＷＡＮ側の無線ＬＡＮ回線または携帯電話回線に接続し、さらにネットワークに接続することがある。このとき、無線中継装置１０は、常に最適なＷＡＮ側回線を選択するように動作しており電力が消費される。そのため、バッテリー駆動の無線中継装置１０がバッテリー不足となり、無線ＬＡＮ端末２０の要求に応じてネットワークに接続できないなど、実際に使用できる時間が短くなる問題があった。

本発明は、無線ＬＡＮ端末の接続状態に応じて消費電力を抑制し、使用時間の長期化を図ることができる無線中継装置および省電力制御方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、ＷＡＮ側の複数の無線通信回線の１つを選択し、その無線通信回線に接続されるネットワークとＬＡＮ側で無線ＬＡＮ接続される無線ＬＡＮ端末との中継処理を行う無線中継装置において、無線ＬＡＮ端末の接続状態を監視し、無線ＬＡＮ端末が接続されているときは無線中継装置の全機能を動作させる通常動作に設定し、無線ＬＡＮ端末が接続されていないときは無線中継装置の一部の機能を休止させ、かつ他の一部の機能に対して、アクティブ期間とスリープ期間を所定の周期で繰り返す間欠動作をさせる省電力動作に設定する省電力制御手段と、アクティブ期間に、無線ＬＡＮ端末からの接続要求を受信したときに休止中の各機能を起動させ、通常動作に移行させる接続要求検出手段と、アクティブ期間からスリープ期間に入るときに、無線ＬＡＮ端末が当該スリープ期間中の送信を禁止する送信抑制時間（ＮＡＶ）を設定するための予約信号を、無線中継装置に近接する無線ＬＡＮ端末が受信および復調できる低い出力パワーおよび高い伝送レートで送信する予約信号送信手段とを備える。

第２の発明は、ＷＡＮ側の複数の無線通信回線の１つを選択し、その無線通信回線に接続されるネットワークとＬＡＮ側で無線ＬＡＮ接続される無線ＬＡＮ端末との中継処理を行う無線中継装置の省電力制御方法において、省電力制御手段が、無線ＬＡＮ端末の接続状態を監視し、無線ＬＡＮ端末が接続されているときは無線中継装置の全機能を動作させる通常動作に設定し、無線ＬＡＮ端末が接続されていないときは無線中継装置の一部の機能を休止させ、かつ他の一部の機能に対して、アクティブ期間とスリープ期間を所定の周期で繰り返す間欠動作をさせる省電力動作に設定し、接続要求検出手段が、アクティブ期間に、無線ＬＡＮ端末からの接続要求を受信したときに休止中の各機能を起動させ、通常動作に移行させ、予約信号送信手段が、アクティブ期間からスリープ期間に入るときに、無線ＬＡＮ端末が当該スリープ期間中の送信を禁止する送信抑制時間（ＮＡＶ）を設定するための予約信号を、無線中継装置に近接する無線ＬＡＮ端末が受信および復調できる低い出力パワーおよび高い伝送レートで送信する。

本発明は、無線中継装置に無線ＬＡＮ端末が接続されていないときに省電力動作とし、一部の機能を休止させることにより消費電力を大幅に抑え、バッテリーの電力を長持ちさせることができる。一方、無線ＬＡＮ端末からの接続要求に応じて、直ちに無線中継装置を通常動作に移行させることができ、無線ＬＡＮ端末をＷＡＮ側回線に接続することができる。

また、無線中継装置が省電力動作中に稼働する一部の機能を間欠動作させることにより、さらに省電力効果を高めることができる。

また、アクティブ期間中に送信するビーコンに対して無線ＬＡＮ端末が所定の要求送信待ち時間後に接続要求を送信するシーケンスに対して、アクティブ期間の調整や、スリープ期間中のＮＡＶ設定により、接続要求の受信成功確率を高めることができる。

また、ＮＡＶ設定に用いる予約信号を無線中継装置に近接する無線ＬＡＮ端末のみが受信できるようにすることにより、他の無線ＬＡＮ端末に影響を与えずに接続要求の受信成功確率を高めることができる。

本発明の無線中継装置の実施例構成を示す図である。実施例１の制御フローを示すフローチャートである。間欠動作時の課題を説明する図である。実施例２の第１の制御例を示す図である。実施例２の第２の制御例を示す図である。実施例２の第２の制御例の課題を説明する図である。実施例２の第３の制御例を示す図である。無線中継装置の構成例を示す図である。

図１は、本発明の無線中継装置の実施例構成を示す。
図１において、本実施例の無線中継装置１０は、図８に示す構成に加えて制御部１４およびＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３に接続される接続要求検出部１６を備える。接続要求検出部１６は、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３を介して無線ＬＡＮ端末２０からの接続要求を受信すると制御部１４に通知する。

ここで、図２に示す実施例１の制御フローを参照し、本実施例の無線中継装置１０における全機能を動作させる通常動作および一部の機能を休止する省電力動作について説明する。省電力動作で休止させる機能は、図１(2) でハッチングで示すように、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１１、ＷＡＮ側携帯電話接続部１２、記憶部１５および制御部１４とする。

制御部１４は、通常動作中に（Ｓ１）、周期的に記憶部１５を参照して接続中の無線ＬＡＮ端末２０を確認し（Ｓ２）、接続中の無線ＬＡＮ端末２０があれば通常動作を継続する。一方、通常動作中に無線ＬＡＮ端末２０が接続していないことを検出すると、省電力動作に移行する（Ｓ３）。省電力動作時は、ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１１、ＷＡＮ側携帯電話接続部１２、記憶部１５および制御部１４を休止状態とし、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３と接続要求検出部１６のみを動作させる。省電力動作中の接続要求検出部１６は、ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３を介して無線ＬＡＮ端末２０からの接続要求を受信するか否かを監視し（Ｓ４）、無線ＬＡＮ端末２０からの接続要求を受信した場合に、制御部１４およびその他の休止中の各部を起動して通常動作に移行する（Ｓ１）。

これにより、例えば無線ＬＡＮ端末２０の電源ＯＦＦのため、無線中継装置１０に無線ＬＡＮ端末２０が接続されていない状態で省電力動作とし、無線中継装置１０のＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１１、ＷＡＮ側携帯電話接続部１２、記憶部１５および制御部１４を休止状態にできるので、消費電力を大幅に抑えることができ、バッテリーの電力を長持ちさせることができる。一方、無線ＬＡＮ端末２０からの接続要求に応じて、直ちに無線中継装置１０を通常動作に移行させ、ＷＡＮ側回線との接続処理後に、当該ＷＡＮ側回線を介して無線ＬＡＮ端末２０をネットワークに接続させることができる。

無線中継装置１０が省電力動作中に稼働するＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部１３と接続要求検出部１６を間欠動作させることにより、さらに省電力効果を高めることができる。ここで、間欠動作の動作中を「アクティブ」、休止中を「スリープ」という。

無線ＬＡＮ端末２０は、図３に示すように、無線中継装置１０がアクティブ期間で送信するビーコンを受信し、所定時間（要求送信待ち時間）後に接続要求を送信する。無線中継装置１０はアクティブ期間でこの接続要求を受信することにより、省電力動作から通常動作に移行することができる。しかし、図３に示すように、ビーコンに対して応答が遅い無線ＬＡＮ端末２０Ａの場合には、無線中継装置１０のアクティブ期間に送信要求が届かず、無線中継装置１０の接続要求検出部１６はこれを受信できないので、通常動作への移行は失敗する。

そこで、図４に示すように、間欠動作のアクティブとスリープの割合は変えずに、アクティブ期間（ビーコンの周期）を長くする。これにより、省電力効果を損なうことなく、要求送信待ち時間の長い（ビーコンに対して応答が遅い）無線ＬＡＮ端末からの接続要求の受信成功確率を高めることができる。

また、図５に示すように、無線中継装置１０はスリープする前にチャネルを予約する予約信号を送信する。無線ＬＡＮ端末２０は、この予約信号を復調して送信抑制時間（ＮＡＶ）を設定すると、その期間は接続要求を送信しないため、要求送信待ち時間の長い無線ＬＡＮ端末であっても、その接続要求の受信成功確率を高めることができる。

ただし、無線中継装置１０に接続する無線ＬＡＮ端末２０の他に、図６に示すように、周辺に他の無線中継装置に所属する無線ＬＡＮ端末や単独で公衆無線ＬＡＮに接続する無線ＬＡＮ端末があると、それらの無線ＬＡＮ端末が無線中継装置１０から送信された予約信号に応答し、ＮＡＶを設定してしまうことがある。これを複数の無線中継装置が相互に行うと、全体としてチャネルの使用率、ひいてはスループットが低下することになる。

そこで、無線中継装置１０が送信するチャネルの予約信号については、低い出力パワーかつ高い伝送レートで送信する。予約信号を通常より低い出力パワーで送信すると、図７に示すように、無線中継装置１０に近接する無線ＬＡＮ端末２０のみが受信できる。一方、通常の出力パワーとすると、他の無線中継装置に所属する無線ＬＡＮ端末や単独で公衆無線ＬＡＮに接続する無線ＬＡＮ端末にも予約信号が届くことになる。

また、予約信号を通常より高い伝送レート（例えば54Ｍbps ）で送信すると、予約信号を復調してＮＡＶを設定する無線ＬＡＮ端末を制限することができる。これは、無線中継装置１０から遠方の無線ＬＡＮ端末でも通常の伝送レート（例えば１Ｍbps ）であれば予約信号の復調が可能であるが、伝送レートが高くなることによって誤り率が増加し、予約信号の復調ができなくなるためである。これにより、無線中継装置１０は、自己に接続する無線ＬＡＮ端末２０のみに選択的にＮＡＶを設定し、その接続要求の受信成功確率を高めることができる。

１０無線中継装置
１１ＷＡＮ側無線ＬＡＮ接続部
１２ＷＡＮ側携帯電話接続部
１３ＬＡＮ側無線ＬＡＮ接続部
１４制御部
１５記憶部
１６接続要求検出部
２０無線ＬＡＮ端末

Claims

ＷＡＮ側の複数の無線通信回線の１つを選択し、その無線通信回線に接続されるネットワークとＬＡＮ側で無線ＬＡＮ接続される無線ＬＡＮ端末との中継処理を行う無線中継装置において、
前記無線ＬＡＮ端末の接続状態を監視し、前記無線ＬＡＮ端末が接続されているときは前記無線中継装置の全機能を動作させる通常動作に設定し、前記無線ＬＡＮ端末が接続されていないときは前記無線中継装置の一部の機能を休止させ、かつ他の一部の機能に対して、アクティブ期間とスリープ期間を所定の周期で繰り返す間欠動作をさせる省電力動作に設定する省電力制御手段と、
前記アクティブ期間に、前記無線ＬＡＮ端末からの接続要求を受信したときに前記休止中の各機能を起動させ、前記通常動作に移行させる接続要求検出手段と、
前記アクティブ期間から前記スリープ期間に入るときに、前記無線ＬＡＮ端末が当該スリープ期間中の送信を禁止する送信抑制時間（ＮＡＶ）を設定するための予約信号を、前記無線中継装置に近接する前記無線ＬＡＮ端末が受信および復調できる低い出力パワーおよび高い伝送レートで送信する予約信号送信手段と
を備えたことを特徴とする無線中継装置。
ＷＡＮ側の複数の無線通信回線の１つを選択し、その無線通信回線に接続されるネットワークとＬＡＮ側で無線ＬＡＮ接続される無線ＬＡＮ端末との中継処理を行う無線中継装置の省電力制御方法において、
省電力制御手段が、前記無線ＬＡＮ端末の接続状態を監視し、前記無線ＬＡＮ端末が接続されているときは前記無線中継装置の全機能を動作させる通常動作に設定し、前記無線ＬＡＮ端末が接続されていないときは前記無線中継装置の一部の機能を休止させ、かつ他の一部の機能に対して、アクティブ期間とスリープ期間を所定の周期で繰り返す間欠動作をさせる省電力動作に設定し、
接続要求検出手段が、前記アクティブ期間に、前記無線ＬＡＮ端末からの接続要求を受信したときに前記休止中の各機能を起動させ、前記通常動作に移行させ、
予約信号送信手段が、前記アクティブ期間から前記スリープ期間に入るときに、前記無線ＬＡＮ端末が当該スリープ期間中の送信を禁止する送信抑制時間（ＮＡＶ）を設定するための予約信号を、前記無線中継装置に近接する前記無線ＬＡＮ端末が受信および復調できる低い出力パワーおよび高い伝送レートで送信する
ことを特徴とする無線中継装置の省電力制御方法。