通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワーク
【課題】無線ネットワークを構成する無線装置上で、従来よりも早くかつデータの送信先に応じて的確に、安定的な通信帯域の確保ができるようにする。
【解決手段】かかる課題を解決するために、本発明の通信帯域調整装置は、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、無線装置から到来した信号を受信する受信手段と、受信手段が受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出手段と、信号量算出手段が求めた送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整手段とを備えることを特徴とする。
【解決手段】かかる課題を解決するために、本発明の通信帯域調整装置は、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、無線装置から到来した信号を受信する受信手段と、受信手段が受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出手段と、信号量算出手段が求めた送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整手段とを備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークに関し、例えば、無線ネットワークにおいて通信信号の通信帯域を調整する通信帯域調整装置、この通信帯域調整装置を有する無線アクセス装置、及び無線アクセス装置を有して構成する無線ネットワークに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ネットワークにおいて、複数のアクセスポイント間を網の目（メッシュ）状に配置し、アクセスポイントとアクセスポイントとの間を無線接続する無線メッシュネットワークがある。この無線メッシュネットワークによれば、有線ネットワーク部分を最小限にし、ネットワークの拡大を図り得る。
【０００３】
図２は、従来のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図であり、図３は、複数のアクセスポイントを有して構成される無線メッシュネットワーク１の構成イメージ図である。
【０００４】
このようなネットワーク１構成で通信を行なう場合、アクセスポイント間の通信速度と、アクセスポイントとクライアントとの間の通信速度が等しいとき、ネットワークが高負荷状態となるため、マルチホップ時に実際に割り当てられる帯域は、あるアクセスポイントから見た場合、ホップして再ホップし外部に向かうデータに対するものと、そのアクセスポイントに直接接続されているクライアントのデータに対するものとが対等となる。そのため、ゲートウェイ（アクセスポイント兼ゲートウェイ）から遠くにあるアクセスポイント又はクライアントほど、データの競合が生じる確率が高くなり、使用できる帯域が狭くなる。よって、例えば、ＶｏＩＰ（Voice Over ＩＰ）など一定以上帯域を確保する必要がある通信において、帯域の確保が困難であるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、例えば、非特許文献に示すようなパケットスケジューリング手法がある。
【０００６】
非特許文献１に開示される従来技術は、無線ノードが、自ノードから発生したパケットを保持するためのキュー（ＯＴ−Ｑ）と、転送されてきたパケットを保持するキュー（ＦＴ−Ｑ）との２つのキューを有し、キューからパケットを出力する際に、スケジューラが、ＯＴ−Ｑ及びＦＴ−Ｑのキューイング状況と端末リストの登録状況とに応じてスケジューリングするものであり、これにより各無線ノード間のスループットの差異を改善するものである。
【非特許文献１】泉川晴紀、石川博康、杉山敬三「マルチホップ無線ネットワークにおけるユーザ間の公平性を考慮したスケジュール手法」、2004年9月、電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-5-183
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に示すパケットスケジューリング技術には次のような問題があった。
【０００８】
１つ目は、非特許文献１に示すパケットスケジューリング手法は通信が始まって実際にデータがネットワーク上に流れてから、スケジューリングを行なうので、スケジューリングが安定して動作する状態になるまで時間を要していた。
【０００９】
２つ目は、非特許文献１では、スケジューラがＯＴ−Ｑ及びＦＴ−Ｑの２種類のキューを備えるものとしたが、スケジューリングの際に、パケットの送信先に応じたスケジューリングが考慮されていない。
【００１０】
３つ目は、非特許文献１では、キューからパケット出力後に、スケジューラが送信元を端末リストに登録することとしているが、無線メッシュネットワークに非特許文献１をそのまま適用すると、無線メッシュネットワークでは、ネットワークのエリアは全ノード数により画定されるから、ノードリストの登録数が多くなり、キューのスケジューリングが困難である。
【００１１】
そのため、無線ネットワークを構成する無線装置上で、従来よりも早くかつデータの送信先に応じて的確に、安定的な通信帯域の確保ができる通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の通信帯域調整装置は、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、無線装置から到来した信号を受信する受信手段と、受信手段が受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出手段と、信号量算出手段が求めた送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第２の本発明の通信帯域調整装置は、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出手段と、信号量算出手段が求めた送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整手段と、送信量調整手段が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第３の本発明の通信帯域調整方法は、第１の本発明の通信帯域調整装置に対応するものである。具体的には、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、無線装置から到来した信号を受信する受信工程と、受信工程で受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出工程と、信号量算出工程で求めた送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
第４の本発明の通信帯域調整方法は、第２の本発明の通信帯域調整装置に対応するものである。具体的には、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出工程と、信号量算出工程が求めた送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整工程と、送信量調整工程が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
第５の本発明の無線アクセス装置は、第１の本発明の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
第６の本発明の無線アクセス装置は、第２の本発明の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
第７の本発明の無線アクセス装置は、第１の本発明の通信帯域調整装置を備えると共に、第２の本発明の通信帯域調整装置も備えることを特徴とする。
【００１９】
第８の本発明の無線ネットワークは、無線端末と接続可能な無線アクセス装置を複数有して構成される無線ネットワークにおいて、各無線アクセス装置が、第５〜第７の本発明の無線アクセス装置に対応することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークによれば、通信ルートの確率と同時にパケットスケジューリングを決めることができ、送信先を考慮したスケジューリングを行なうことができ、隣接する無線装置に関する情報のみでスケジューリングを行なうため、ノード情報が増えないという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（Ａ）実施形態
以下、本発明の通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態は、無線メッシュネットワーク上に存在する無線アクセスポイント装置（以下、アクセスポイント）に、本発明の無線アクセス装置を適用した場合について説明する。
【００２３】
（Ａ−１）実施形態の構成
図４は、本実施形態の無線メッシュネットワークの全体構成のイメージを示す構成図である。図４に示すように、本実施形態の無線メッシュネットワークは、複数（図４では７台）のアクセスポイント５００（５００−１〜５００−７）を有して構成するものである。以下、すべてのアクセスポイントに共通する構成及び動作を説明する場合には便宜的にアクセスポイント５００と示して説明する。
【００２４】
各アクセスポイント５００は、それぞれの無線電波到達範囲内に存在するものであって通信可能な他のアクセスセスポイント（以下、これを隣接アクセスポイントという）と無線通信するものである。これにより、アクセスポイント５００は、他のアクセスポイントとメッシュネットワークを構成するために必要な情報（例えば、データ、経路情報、トポロジー情報等）を通信し合うことができる。
【００２５】
また、各アクセスポイント５００は、所定周期でビーコン信号を発信しており、そのビーコン信号を受信したクライアント端末（図示しない）がアクセスポイント５００に対して発信した信号を受信することで、接続可能なクライアント端末の存在を検知し、そのクライアント端末のアクセス制御をするものである。これにより、クライアント端末を含めた無線メッシュネットワーク上でのデータ通信を実現することができる。
【００２６】
ここで、アクセスポイント５００−１は、ゲートウェイ（図示しない）と接続するものである。従って、他の外部ネットワークと接続する場合、アクセスポイント５００−１からゲートウェイ（図示しない）を介して外部ネットワークに接続する。なお、アクセスポイント５００−１自体が、ゲートウェイ機能を有するものとしてもよい。
【００２７】
図１は、本実施形態のアクセスポイント５００の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態のアクセスポイント５００は、メッシュネットワーク側無線部５０１、コントローラー５０２、クライアント側無線部５０３、メッシュ受信キュー５０４、メッシュ送信キュー５０５、クライアント受信キュー５０６を少なくとも有する。
【００２９】
メッシュネットワーク側無線部５０１は、所定の通信方式により、他のアクセスポイントが送信した通信データを受信し、その受信した通信データをコントローラー５０２に与えるものである。また、メッシュネットワーク側無線部５０１は、コントローラー５０２から通信データを受け取り、所定の通信方式により通信データを送信するものである。
【００３０】
クライアント側無線部５０３は、所定の通信方式により、クライアント端末が送信した通信データを受信し、コントローラー５０２の制御の下、受信した通信データをクライアント受信キュー５０６に与えるものである。また、クライアント側無線部５０３は、コントローラー５０１から通信データを受け取り、所定の通信方式により通信データを送受信するものである。ここで、クライアント側無線部５０３の無線通信方式は、特に限定されないが、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ等）に規定される通信方式を適用できる。
【００３１】
本実施形態のアクセスポイント５００は、メッシュ受信キュー５０４、メッシュ送信キュー５０５、クライアント受信キュー５０６の３種類のキューを有する。
【００３２】
メッシュ受信キュー５０４は、後述するようにコントローラー５０２により、隣接アクセスポイント５００毎に割り当てられたキューを有するものである。また、メッシュ受信キュー５０４は、コントローラー５０２の制御の下、メッシュネットワーク側無線部５０１が受信した通信データを受け取り、受信した通信データを保持するものである。また、メッシュ受信キュー５０４は、コントローラー５０２の制御の下、保持している通信データの送信先に応じて、メッシュ送信キュー５０５又はクライアント側無線部５０３に与えるものである。
【００３３】
クライアント受信キュー５０６は、クライアント側無線部５０３が受信した通信データを受け取り、保持するものである。また、クライアント受信キュー５０６は、コントローラー５０２の制御の下、保持している通信データをメッシュ送信キュー５０５に与えるものである。
【００３４】
メッシュ送信キュー５０５は、後述するようにコントローラー５０２により、隣接アクセスポイント５００毎に割り当てられたキューを有するものである。また、メッシュ送信キュー５０５は、メッシュ受信キュー５０４とクライアント受信キュー５０６とから送信データを受け取り、通信データを保持するものである。また、メッシュ送信キュー５０５は、コントローラー５０２の制御の下、保持している通信データをメッシュネットワーク側無線部５０１に与えるものである。
【００３５】
コントローラー５０２は、アクセスポイント５００が実現する機能を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有する制御手段が該当する。そして、後述するアクセスポイント５００の機能を実現するために、ＣＰＵ等がＲＡＭ、ＲＯＭ等に格納されている処理プログラム及び処理に必要なデータを用いて実行する。これにより、アクセスポイント５００の機能を実現できる。
【００３６】
本実施形態のコントローラー５０２が実行する主な機能は、図５に示すように、無線メッシュネットワークを構成するアクセスポイント５００間の経路情報を作成するルーティング情報作成部５０２ａ、ルーティング情報に基づいて隣接アクセスポイント数及び隣接アクセスポイントを経由してデータ転送されるアクセスポイント数を求める転送アクセスポイント数計算部５０２ｂ、隣接アクセスポイント毎のメッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５を割り当てるキュー割り当て部５０２ｂ、隣接アクセスポイントを経由してデータ転送されるアクセスポイント数に応じて通信データの受信量を制御する受信量制御部５０２ｄ、隣接アクセスポイントを経由してデータ転送されるアクセスポイント数に応じて通信データの送信量を制御する送信量制御部５０２ｅを少なくとも有する。
【００３７】
以下、コントローラー５０２により実行される機能の詳細について説明する。まず、ルーティング情報作成部５０２ａは、メッシュネットワーク無線部５０１を通じて隣接アクセスポイント５００から受信した情報に基づいて、無線メッシュネットワーク１００のアクセスポイント５００間を結ぶ通信経路情報を作成するものである。
【００３８】
ここで、ルーティング情報は、少なくとも、自装置５００の隣接アクセスポイント５００及び各隣接アクセスポイント５００を経由して通信できる他のアクセスポイント（すなわち、隣接アクセスポイント５００の先でマルチホップ転送されるアクセスポイントに関する情報）を含むものである。
【００３９】
また、ルーティング情報作成部５０２ａは、各アクセスポイント５００内で独自にルーティング情報（例えば、ルーティングテーブル等）を作成することができる。また、各アクセスポイント５００におけるルーティング情報の作成方法は、特に限定されないが、例えば、ＯＬＳＲ（Optimized Link Stage Routing）プロトコルを用いた方法が考えられる。なお、アクセスポイント５００で用いる方法は、各アクセスポイントごとに異なるものであってもよい。
【００４０】
転送アクセスポイント数計算部５０２ｂは、ルーティング情報を参照して、自装置５００の隣接アクセスポイント５００の数、及び隣接アクセスポイント５００毎に、隣接アクセスポイント５００を経由して通信することができる他のアクセスポイント５００の数を計算するものである。
【００４１】
例えば、図４のようなネットワーク構成の場合、アクセスポイント５００−２において、ルーティング情報を参照し、隣接アクセスポイントが、アクセスポイント５００−１、アクセスポイント５００−３、及びアクセスポイント５００−４の３台であることを求める。
【００４２】
次に、例えば、ゲートウェイから遠い側についての隣接アクセスポイント５００−３を経由して通信できる他のアクセスポイントは、隣接アクセスポイント５００−３自身も含み、アクセスポイント５００−５、５００−６、及び５００−７の４台であることを求める。同様にして、隣接アクセスポイント５００−４については１台であることを求める。
【００４３】
これにより、自装置５００から見て、ゲートウェイ側から遠い側の隣接アクセスポイント５００から先にデータ転送（マルチホップ転送）され得る他のアクセスポイントの数を、隣接アクセスポイント毎に把握することができる。
【００４４】
キュー割り当て部５０２ｃは、メッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５について、隣接アクセスポイント５００数に応じた数のキューを用意し、隣接アクセスポイント５００毎のメッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５として割り当てるものである。
【００４５】
受信量制御部５０２ｄは、各隣接アクセスポイント５００経由の通信できるアクセスポイント数に基づいて、クライアント受信キュー５０６及びメッシュ受信キュー５０４から単位時間内に通信データを取り出す比率を求めて、通信帯域に対する各比率に相当するデータ量を、クライアント受信キュー５０６及びメッシュ受信キュー５０４から取り出すものである。
【００４６】
送信量制御部５０２ｅは、各隣接アクセスポイント５００経由の通信できるアクセスポイント数に基づいて、メッシュ送信キュー５０５から単位時間内に通信データを取り出す比率を求めて、通信帯域に対する各比率に相当するデータ量を、メッシュ送信キュー５０５から取り出すものである。
【００４７】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、本実施形態のアクセスポイント５００における動作について図面を参照して説明する。
【００４８】
図６は、アクセスポイント５００における動作の全体の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
まず、アクセスポイント５００は、他のアクセスポイント５００と無線通信を行ない、無線メッシュネットワーク１００の所定のルーティング情報を作成する（Ｓ１）。
【００５０】
アクセスポイント５００において所定のルーティング情報が作成されると、コントローラー５０２により、ルーティング情報が参照され、自装置５００の隣接アクセスポイント５００の数が算出される（Ｓ２）。また、コントローラー５０２により、各隣接アクセスポイント５００毎に、隣接アクセスポイント５００を経由してマルチホップで通信することができる他のアクセスポイントの数が算出される（Ｓ３）。
【００５１】
ここで、一般的に説明すると、例えば隣接アクセスポイント５００の数をｎ（ｎは自然数）とした場合、隣接アクセスポイントをＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎとする。また、隣接アクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎを経由してマルチホップで通信することができる他のアクセスポイントの数をＮ１、Ｎ２、…、Ｎｎとする。
【００５２】
例えば、図４に示すネットワーク構成の場合、アクセスポイント５００−２を例に挙げて説明すると、隣接アクセスポイントの数は３台（ｎ＝３）である。そして、隣接アクセスポイントＡＰ１をアクセスポイント５００−１とし、隣接アクセスポイントＡＰ１をアクセスポイント５００−３とし、隣接アクセスポイントＡＰ２をアクセスポイント５００−４とする。このとき、隣接アクセスポイントＡＰ３であるアクセスポイント５００−１はゲートウェイにデータ転送する経路アクセスポイントとする。
【００５３】
そうすると、Ｎ１はアクセスポイント５００−１のみの１（Ｎ１＝１）であり、Ｎ２はアクセスポイント５００−３、５００−５、５００−６及び５００−７の４（Ｎ２＝４）である。
【００５４】
Ｓ２及びＳ３において、隣接アクセスポイント５００の数及び隣接アクセスポイント５００を経由してマルチキャストで通信できる他のアクセスポイント５００の数が求められると、コントローラー５０２により、メッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５は、隣接アクセスポイント５００の数であるｎ個用意される（Ｓ４）。
【００５５】
ここで、メッシュ受信キュー５０４において、隣接アクセスポイント５００毎のメッシュ受信キューをＲＱ１、ＲＱ２、…ＲＱｎと示し、メッシュ送信キュー５０５において、隣接アクセスポイント５００毎のメッシュ送信キューをＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎと示して説明する。
【００５６】
そして、メッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５の割り当てが終了すると、各アクセスポイント５００における所定の送信タイミングに、以下のようにして求めた割り合いのデータ量で通信データが送受信される（Ｓ５）。
【００５７】
図７は、メッシュ受信キュー５０４及びクライアント受信キュー５０６から通信データを取り出す動作を示すフローチャートである。
【００５８】
図７において、アクセスポイント５００はデータの受信を受け付け（Ｓ１０１）、クライアント側無線部５０３がクライアント端末（図示しない）から受信した通信データは、クライアント受信キュー５０６に与えられる（Ｓ１０２）。
【００５９】
また、メッシュネットワーク側無線部５０１が受信した通信データは、その通信データに含まれているＡＰ情報に基づいて送信元を特定し、その送信元のアクセスポイントＡＰｋ（ｋ＝1,2,…，ｎ）に割り当てたメッシュ受信キューＲＱｋに与えられる（Ｓ１０３）。
【００６０】
次に、メッシュ受信キュー５０４及びクライアント受信キュー５０６から単位時間内に取り出す通信データ量の比率を求める（Ｓ１０４）。
【００６１】
ここで、受信キュー５０４及び５０６から通信データを取り出す量の比率は、次のような関係式から求める。
【００６２】
クライアント受信キューをＲＱ０とし、クライアント受信キュー５０６から単位時間内に通信データを取り出す量をＶＲＱ０とする。また、各メッシュ受信キューＲＱ１、ＲＱ２、…、ＲＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量をＶＲＱ１、ＶＲＱ２、…、ＶＲＱｎとする。
【数１】
【００６３】
上記式（１）では、クライアント受信キュー５０６及び各メッシュ受信キュー５０４の各受信キューＲＱ０、ＲＱ１、ＲＱ２、…、ＲＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量ＶＲＱ０、ＶＲＱ１、ＶＲＱ２、…、ＶＲＱｎは、隣接アクセスポイント５００を経由してマルチキャストで通信することができるアクセスポイントの数に比例するようにする。
【００６４】
このとき、クライアント側の受信も確保すべく、クライアント受信キューＲＱ０からデータを取り出す量ＶＲＱ０に対応する比率を「１」とした。すなわち、自装置５００が、１つの隣接アクセスポイントと通信する通信量に相当する帯域を確保するものとする。
【００６５】
また、各メッシュ受信キューＲＱ１、ＲＱ２、…、ＲＱｎ−１からデータを取り出す量は、各隣接アクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎ−１を経由して通信することができる他のアクセスポイント数Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎｎ−１に対応させるものとする。
【００６６】
さらに、ゲートウェイへの経路アクセスポイントのメッシュ受信キューＲＱｎについては、Ｎ１〜Ｎｎ−１の和に、クライアント側の受信のために設けた「１」を足したものとする。
【００６７】
図８は、図４のアクセスポイント５００−２における各受信キュー５０４及び５０６からのデータ取り出し量と、他のアクセスポイント数との関係を説明する説明図である。
【００６８】
図８に示すように、アクセスポイント５００−２において、クライアント受信キューの取り出し量ＶＲＱ０の割り合いは「１」であり、隣接アクセスポイント５００−３のメッシュ受信キューの取り出し量ＶＲＱ１の割り合いは「４」であり、隣接アクセスポイント５００−４のメッシュ受信キューの取り出し量ＶＲＱ２は「１」であり、ゲートウェイへの経路アクセスポイント５００−１のメッシュ受信キューの取り出し量ＶＲＱ３は「１｛＝（４+１）+１｝」である。
【００６９】
そして、アクセスポイント５００において所定の単位時間が経過すると（Ｓ１０５）、アクセスポイント５００の通信帯域に対するＳ１０４で求めた比率のデータ量が各受信キュー５０４及び５０６から取り出される（Ｓ１０６）。
【００７０】
各受信キュー５０４及び５０６から通信データが取り出されると、各通信データの送信元が判断される（Ｓ１０７）。
【００７１】
そして、送信元が自装置５００のクライアント側無線５０３に接続されているクライアントである場合、通信データはクライアント側無線部５０３に与えられ（Ｓ１０８）、クライアント側無線部５０３から送信される（Ｓ１０９）。
【００７２】
一方、送信元がメッシュネットワークのアクセスポイント５００を介して送信されるものである場合、通信データは次の転送先のアクセスポイントのメッシュ送信キューに与えられ（Ｓ１１０）、以下のような送信処理により送信される（Ｓ１１１）。
【００７３】
図９は、メッシュ送信キュー５０５から通信データを取り出す動作を示すフローチャートである。
【００７４】
図９において、アクセスポイント５００において、メッシュネットワーク側に送信する通信データのメッシュ送信キュー５０５のへ受け入れを受け付ける（Ｓ２０１）。
【００７５】
そして、メッシュ受信キュー５０４若しくはクライアント受信キュー５０６から通信データが、次の転送先のアクセスポイントに応じてメッシュ送信キュー５０５に入れられる（Ｓ２０２）。
【００７６】
次に、メッシュ送信キュー５０５から単位時間内に取り出す通信データ量の比率を求める（Ｓ２０３）。
【００７７】
ここで、メッシュ送信キュー５０５から通信データを取り出す量の比率は、次のような関係式から求める。
【００７８】
各メッシュ受信キューＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量をＶＲＱ１、ＶＲＱ２、…、ＶＲＱｎとする。
【数２】
【００７９】
上記式（２）では、メッシュ送信キュー５０５の各受信キューＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量ＶＳＱ１、ＶＳＱ２、…、ＶＳＱｎは、隣接アクセスポイント５００を経由してマルチキャストで通信することができるアクセスポイントの数に比例するようにする。
【００８０】
このとき、各メッシュ送信キューＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎ−１からデータを取り出す量は、各隣接アクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎ−１を経由して通信することができる他のアクセスポイント数Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎｎ−１に対応させるものとする。
【００８１】
また、ゲートウェイへの経路アクセスポイントのメッシュ受信キューＲＱｎについては、Ｎ１〜Ｎｎ−１の和とした。
【００８２】
図１０は、図４のアクセスポイント５００−２における各メッシュ送信キュー５０５からのデータ取り出し量と、他のアクセスポイント数との関係を説明する説明図である。
【００８３】
図１０に示すように、アクセスポイント５００−２において、隣接アクセスポイント５００−３のメッシュ送信キューの取り出し量ＶＳＱ１の割り合いは「４」であり、隣接アクセスポイント５００−４のメッシュ送信キューの取り出し量ＶＳＱ２は「１」であり、ゲートウェイへの経路アクセスポイント５００−１のメッシュ送信キューの取り出し量ＶＳＱ３は「１（＝４+１）」である。
【００８４】
なお、上記式（２）は、メッシュ送信キュー５０５のデータ取り出し量の比率を求めるものであるから、クライアント側への送信量を考慮する必要がないので、上記式（１）のように「１」を設けない。
【００８５】
そして、アクセスポイント５００において所定の単位時間が経過すると（Ｓ２０４）、アクセスポイント５００の通信帯域に対するＳ２０４で求めた比率のデータ量がメッシュ送信キュー５０５から取り出される（Ｓ２０５）。
【００８６】
そして、メッシュ送信キュー５０５から取り出された通信データは、メッシュネットワーク側無線部５０１に与えられ（Ｓ２０６）、メッシュネットワーク側無線部５０１から送信される（Ｓ２０７）。
【００８７】
（Ａ−３）実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、ある１つのアクセスポイントを経由し、別のアクセスポイントへ到達するデータの量を均一化し、ゲートウェイからネットワーク的に遠方のアクセスポイントからの帯域を、より近いアクセスポイントとのアクセスと同等のネットワーク帯域を割り当てることが可能である。
【００８８】
これにより、通信ルートの確率と同時にパケットスケジューリングを決めることができ、送信先を考慮したスケジューリングを行なうことができ、隣接アクセスポイント情報のみでスケジューリングを行なうため、ノード情報が増えないという効果が得られる。
【００８９】
（Ｂ）他の実施形態
（Ｂ−１）上述した実施形態では、無線メッシュネットワークからなる無線ＬＡＮに適用した場合であり、実施形態の説明の中で通信プロトコルや設定や規格などの例を挙げて説明したが、すべての無線アクセス装置が無線ネットワーク装置の接続状態を管理する情報を共通に有することができれば、通信プロトコルや設定や規格などは限定されず適用することができる。
【００９０】
（Ｂ−２）上述した実施形態のアクセスポイント５００の構成について、メッシュネットワーク側無線部５０１とクライアント無線部５０３とを別の構成として説明したが、これらは同じ構成であってもよい。これにより、アクセスポイントの構成規模を少なくすることができる。
【００９１】
（Ｂ−３）上述した実施形態では、アクセスポイント間の通信を無線通信する無線メッシュネットワークとして説明したが、アクセスポイント間を有線通信するネットワーク又は有線通信を一部に含むネットワークにも適用できる。
【００９２】
（Ｂ−４）上述した実施形態において、各受信キュー５０４及び５０６、およびメッシュ送信キュー５０５からデータを取り出す量の比率を求めるための式は、式（１）及び（２）に限定されない。例えば、式（１）及び（２）に対して重み付けを付与するなどしてもよい。これにより、特定のアクセスポイントに対するデータの送信量又は受信量を優先させることができる。
【００９３】
（Ｂ−５）本発明の無線アクセス装置は、アクセスポイントに限定されず、無線メッシュネットワークにおいてデータ転送機能を有する無線装置（無線端末も含む）であれば広く適用できる。
【００９４】
（Ｂ−６）上述した実施形態において、アクセスポイント５００の機能について、説明便宜上、ハードウェア的な構成として説明したが、実際はソフトウェア的に実行することで実現されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。
【図２】従来のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。
【図３】従来の無線メッシュネットワークの全体構成図である。
【図４】本実施形態の無線メッシュネットワークの全体構成図である。
【図５】本実施形態のアクセスポイントが実現する主な機能ブロック図である。
【図６】本実施形態のアクセスポイントにおける動作の全体の流れを示すフローチャートである。
【図７】本実施形態のアクセスポイントにおける各受信キューからデータを取り出す動作を説明するフローチャートである。
【図８】本実施形態の各受信キューからのデータ取り出し量と他のアクセスポイントとの関係を説明する説明図である。
【図９】本実施形態のアクセスポイントにおけるメッシュ送信キューからデータを取り出す動作を説明するフローチャートである。
【図１０】本実施形態のメッシュ送信キューからのデータ取り出し量と他のアクセスポイントとの関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００…無線メッシュネットワーク、５００（５００−１〜５００−７）…アクセスポイント、５０１…メッシュネットワーク側無線部、５０２…コントローラー、５０３…クライアント側無線部、５０４…メッシュ受信キュー、５０５…メッシュ送信キュー、５０６…クライアント受信キュー、５０２ａ…ルーティング情報作成部、５０２ｂ…転送アクセスポイント数計算部、５０２ｃ…キュー割り当て部、５０２ｄ…受信量制御部、５０２ｅ…送信量制御部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークに関し、例えば、無線ネットワークにおいて通信信号の通信帯域を調整する通信帯域調整装置、この通信帯域調整装置を有する無線アクセス装置、及び無線アクセス装置を有して構成する無線ネットワークに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ネットワークにおいて、複数のアクセスポイント間を網の目（メッシュ）状に配置し、アクセスポイントとアクセスポイントとの間を無線接続する無線メッシュネットワークがある。この無線メッシュネットワークによれば、有線ネットワーク部分を最小限にし、ネットワークの拡大を図り得る。
【０００３】
図２は、従来のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図であり、図３は、複数のアクセスポイントを有して構成される無線メッシュネットワーク１の構成イメージ図である。
【０００４】
このようなネットワーク１構成で通信を行なう場合、アクセスポイント間の通信速度と、アクセスポイントとクライアントとの間の通信速度が等しいとき、ネットワークが高負荷状態となるため、マルチホップ時に実際に割り当てられる帯域は、あるアクセスポイントから見た場合、ホップして再ホップし外部に向かうデータに対するものと、そのアクセスポイントに直接接続されているクライアントのデータに対するものとが対等となる。そのため、ゲートウェイ（アクセスポイント兼ゲートウェイ）から遠くにあるアクセスポイント又はクライアントほど、データの競合が生じる確率が高くなり、使用できる帯域が狭くなる。よって、例えば、ＶｏＩＰ（Voice Over ＩＰ）など一定以上帯域を確保する必要がある通信において、帯域の確保が困難であるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、例えば、非特許文献に示すようなパケットスケジューリング手法がある。
【０００６】
非特許文献１に開示される従来技術は、無線ノードが、自ノードから発生したパケットを保持するためのキュー（ＯＴ−Ｑ）と、転送されてきたパケットを保持するキュー（ＦＴ−Ｑ）との２つのキューを有し、キューからパケットを出力する際に、スケジューラが、ＯＴ−Ｑ及びＦＴ−Ｑのキューイング状況と端末リストの登録状況とに応じてスケジューリングするものであり、これにより各無線ノード間のスループットの差異を改善するものである。
【非特許文献１】泉川晴紀、石川博康、杉山敬三「マルチホップ無線ネットワークにおけるユーザ間の公平性を考慮したスケジュール手法」、2004年9月、電子情報通信学会ソサイエティ大会、B-5-183
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１に示すパケットスケジューリング技術には次のような問題があった。
【０００８】
１つ目は、非特許文献１に示すパケットスケジューリング手法は通信が始まって実際にデータがネットワーク上に流れてから、スケジューリングを行なうので、スケジューリングが安定して動作する状態になるまで時間を要していた。
【０００９】
２つ目は、非特許文献１では、スケジューラがＯＴ−Ｑ及びＦＴ−Ｑの２種類のキューを備えるものとしたが、スケジューリングの際に、パケットの送信先に応じたスケジューリングが考慮されていない。
【００１０】
３つ目は、非特許文献１では、キューからパケット出力後に、スケジューラが送信元を端末リストに登録することとしているが、無線メッシュネットワークに非特許文献１をそのまま適用すると、無線メッシュネットワークでは、ネットワークのエリアは全ノード数により画定されるから、ノードリストの登録数が多くなり、キューのスケジューリングが困難である。
【００１１】
そのため、無線ネットワークを構成する無線装置上で、従来よりも早くかつデータの送信先に応じて的確に、安定的な通信帯域の確保ができる通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するために、第１の本発明の通信帯域調整装置は、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、無線装置から到来した信号を受信する受信手段と、受信手段が受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出手段と、信号量算出手段が求めた送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第２の本発明の通信帯域調整装置は、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出手段と、信号量算出手段が求めた送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整手段と、送信量調整手段が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
第３の本発明の通信帯域調整方法は、第１の本発明の通信帯域調整装置に対応するものである。具体的には、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、無線装置から到来した信号を受信する受信工程と、受信工程で受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出工程と、信号量算出工程で求めた送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
第４の本発明の通信帯域調整方法は、第２の本発明の通信帯域調整装置に対応するものである。具体的には、無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出工程と、信号量算出工程が求めた送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整工程と、送信量調整工程が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
第５の本発明の無線アクセス装置は、第１の本発明の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
第６の本発明の無線アクセス装置は、第２の本発明の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
第７の本発明の無線アクセス装置は、第１の本発明の通信帯域調整装置を備えると共に、第２の本発明の通信帯域調整装置も備えることを特徴とする。
【００１９】
第８の本発明の無線ネットワークは、無線端末と接続可能な無線アクセス装置を複数有して構成される無線ネットワークにおいて、各無線アクセス装置が、第５〜第７の本発明の無線アクセス装置に対応することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークによれば、通信ルートの確率と同時にパケットスケジューリングを決めることができ、送信先を考慮したスケジューリングを行なうことができ、隣接する無線装置に関する情報のみでスケジューリングを行なうため、ノード情報が増えないという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（Ａ）実施形態
以下、本発明の通信帯域調整装置及び方法、無線アクセス装置、および、無線ネットワークの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態は、無線メッシュネットワーク上に存在する無線アクセスポイント装置（以下、アクセスポイント）に、本発明の無線アクセス装置を適用した場合について説明する。
【００２３】
（Ａ−１）実施形態の構成
図４は、本実施形態の無線メッシュネットワークの全体構成のイメージを示す構成図である。図４に示すように、本実施形態の無線メッシュネットワークは、複数（図４では７台）のアクセスポイント５００（５００−１〜５００−７）を有して構成するものである。以下、すべてのアクセスポイントに共通する構成及び動作を説明する場合には便宜的にアクセスポイント５００と示して説明する。
【００２４】
各アクセスポイント５００は、それぞれの無線電波到達範囲内に存在するものであって通信可能な他のアクセスセスポイント（以下、これを隣接アクセスポイントという）と無線通信するものである。これにより、アクセスポイント５００は、他のアクセスポイントとメッシュネットワークを構成するために必要な情報（例えば、データ、経路情報、トポロジー情報等）を通信し合うことができる。
【００２５】
また、各アクセスポイント５００は、所定周期でビーコン信号を発信しており、そのビーコン信号を受信したクライアント端末（図示しない）がアクセスポイント５００に対して発信した信号を受信することで、接続可能なクライアント端末の存在を検知し、そのクライアント端末のアクセス制御をするものである。これにより、クライアント端末を含めた無線メッシュネットワーク上でのデータ通信を実現することができる。
【００２６】
ここで、アクセスポイント５００−１は、ゲートウェイ（図示しない）と接続するものである。従って、他の外部ネットワークと接続する場合、アクセスポイント５００−１からゲートウェイ（図示しない）を介して外部ネットワークに接続する。なお、アクセスポイント５００−１自体が、ゲートウェイ機能を有するものとしてもよい。
【００２７】
図１は、本実施形態のアクセスポイント５００の内部構成を示すブロック図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態のアクセスポイント５００は、メッシュネットワーク側無線部５０１、コントローラー５０２、クライアント側無線部５０３、メッシュ受信キュー５０４、メッシュ送信キュー５０５、クライアント受信キュー５０６を少なくとも有する。
【００２９】
メッシュネットワーク側無線部５０１は、所定の通信方式により、他のアクセスポイントが送信した通信データを受信し、その受信した通信データをコントローラー５０２に与えるものである。また、メッシュネットワーク側無線部５０１は、コントローラー５０２から通信データを受け取り、所定の通信方式により通信データを送信するものである。
【００３０】
クライアント側無線部５０３は、所定の通信方式により、クライアント端末が送信した通信データを受信し、コントローラー５０２の制御の下、受信した通信データをクライアント受信キュー５０６に与えるものである。また、クライアント側無線部５０３は、コントローラー５０１から通信データを受け取り、所定の通信方式により通信データを送受信するものである。ここで、クライアント側無線部５０３の無線通信方式は、特に限定されないが、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ等）に規定される通信方式を適用できる。
【００３１】
本実施形態のアクセスポイント５００は、メッシュ受信キュー５０４、メッシュ送信キュー５０５、クライアント受信キュー５０６の３種類のキューを有する。
【００３２】
メッシュ受信キュー５０４は、後述するようにコントローラー５０２により、隣接アクセスポイント５００毎に割り当てられたキューを有するものである。また、メッシュ受信キュー５０４は、コントローラー５０２の制御の下、メッシュネットワーク側無線部５０１が受信した通信データを受け取り、受信した通信データを保持するものである。また、メッシュ受信キュー５０４は、コントローラー５０２の制御の下、保持している通信データの送信先に応じて、メッシュ送信キュー５０５又はクライアント側無線部５０３に与えるものである。
【００３３】
クライアント受信キュー５０６は、クライアント側無線部５０３が受信した通信データを受け取り、保持するものである。また、クライアント受信キュー５０６は、コントローラー５０２の制御の下、保持している通信データをメッシュ送信キュー５０５に与えるものである。
【００３４】
メッシュ送信キュー５０５は、後述するようにコントローラー５０２により、隣接アクセスポイント５００毎に割り当てられたキューを有するものである。また、メッシュ送信キュー５０５は、メッシュ受信キュー５０４とクライアント受信キュー５０６とから送信データを受け取り、通信データを保持するものである。また、メッシュ送信キュー５０５は、コントローラー５０２の制御の下、保持している通信データをメッシュネットワーク側無線部５０１に与えるものである。
【００３５】
コントローラー５０２は、アクセスポイント５００が実現する機能を制御するものであり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有する制御手段が該当する。そして、後述するアクセスポイント５００の機能を実現するために、ＣＰＵ等がＲＡＭ、ＲＯＭ等に格納されている処理プログラム及び処理に必要なデータを用いて実行する。これにより、アクセスポイント５００の機能を実現できる。
【００３６】
本実施形態のコントローラー５０２が実行する主な機能は、図５に示すように、無線メッシュネットワークを構成するアクセスポイント５００間の経路情報を作成するルーティング情報作成部５０２ａ、ルーティング情報に基づいて隣接アクセスポイント数及び隣接アクセスポイントを経由してデータ転送されるアクセスポイント数を求める転送アクセスポイント数計算部５０２ｂ、隣接アクセスポイント毎のメッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５を割り当てるキュー割り当て部５０２ｂ、隣接アクセスポイントを経由してデータ転送されるアクセスポイント数に応じて通信データの受信量を制御する受信量制御部５０２ｄ、隣接アクセスポイントを経由してデータ転送されるアクセスポイント数に応じて通信データの送信量を制御する送信量制御部５０２ｅを少なくとも有する。
【００３７】
以下、コントローラー５０２により実行される機能の詳細について説明する。まず、ルーティング情報作成部５０２ａは、メッシュネットワーク無線部５０１を通じて隣接アクセスポイント５００から受信した情報に基づいて、無線メッシュネットワーク１００のアクセスポイント５００間を結ぶ通信経路情報を作成するものである。
【００３８】
ここで、ルーティング情報は、少なくとも、自装置５００の隣接アクセスポイント５００及び各隣接アクセスポイント５００を経由して通信できる他のアクセスポイント（すなわち、隣接アクセスポイント５００の先でマルチホップ転送されるアクセスポイントに関する情報）を含むものである。
【００３９】
また、ルーティング情報作成部５０２ａは、各アクセスポイント５００内で独自にルーティング情報（例えば、ルーティングテーブル等）を作成することができる。また、各アクセスポイント５００におけるルーティング情報の作成方法は、特に限定されないが、例えば、ＯＬＳＲ（Optimized Link Stage Routing）プロトコルを用いた方法が考えられる。なお、アクセスポイント５００で用いる方法は、各アクセスポイントごとに異なるものであってもよい。
【００４０】
転送アクセスポイント数計算部５０２ｂは、ルーティング情報を参照して、自装置５００の隣接アクセスポイント５００の数、及び隣接アクセスポイント５００毎に、隣接アクセスポイント５００を経由して通信することができる他のアクセスポイント５００の数を計算するものである。
【００４１】
例えば、図４のようなネットワーク構成の場合、アクセスポイント５００−２において、ルーティング情報を参照し、隣接アクセスポイントが、アクセスポイント５００−１、アクセスポイント５００−３、及びアクセスポイント５００−４の３台であることを求める。
【００４２】
次に、例えば、ゲートウェイから遠い側についての隣接アクセスポイント５００−３を経由して通信できる他のアクセスポイントは、隣接アクセスポイント５００−３自身も含み、アクセスポイント５００−５、５００−６、及び５００−７の４台であることを求める。同様にして、隣接アクセスポイント５００−４については１台であることを求める。
【００４３】
これにより、自装置５００から見て、ゲートウェイ側から遠い側の隣接アクセスポイント５００から先にデータ転送（マルチホップ転送）され得る他のアクセスポイントの数を、隣接アクセスポイント毎に把握することができる。
【００４４】
キュー割り当て部５０２ｃは、メッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５について、隣接アクセスポイント５００数に応じた数のキューを用意し、隣接アクセスポイント５００毎のメッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５として割り当てるものである。
【００４５】
受信量制御部５０２ｄは、各隣接アクセスポイント５００経由の通信できるアクセスポイント数に基づいて、クライアント受信キュー５０６及びメッシュ受信キュー５０４から単位時間内に通信データを取り出す比率を求めて、通信帯域に対する各比率に相当するデータ量を、クライアント受信キュー５０６及びメッシュ受信キュー５０４から取り出すものである。
【００４６】
送信量制御部５０２ｅは、各隣接アクセスポイント５００経由の通信できるアクセスポイント数に基づいて、メッシュ送信キュー５０５から単位時間内に通信データを取り出す比率を求めて、通信帯域に対する各比率に相当するデータ量を、メッシュ送信キュー５０５から取り出すものである。
【００４７】
（Ａ−２）実施形態の動作
次に、本実施形態のアクセスポイント５００における動作について図面を参照して説明する。
【００４８】
図６は、アクセスポイント５００における動作の全体の流れを示すフローチャートである。
【００４９】
まず、アクセスポイント５００は、他のアクセスポイント５００と無線通信を行ない、無線メッシュネットワーク１００の所定のルーティング情報を作成する（Ｓ１）。
【００５０】
アクセスポイント５００において所定のルーティング情報が作成されると、コントローラー５０２により、ルーティング情報が参照され、自装置５００の隣接アクセスポイント５００の数が算出される（Ｓ２）。また、コントローラー５０２により、各隣接アクセスポイント５００毎に、隣接アクセスポイント５００を経由してマルチホップで通信することができる他のアクセスポイントの数が算出される（Ｓ３）。
【００５１】
ここで、一般的に説明すると、例えば隣接アクセスポイント５００の数をｎ（ｎは自然数）とした場合、隣接アクセスポイントをＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎとする。また、隣接アクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎを経由してマルチホップで通信することができる他のアクセスポイントの数をＮ１、Ｎ２、…、Ｎｎとする。
【００５２】
例えば、図４に示すネットワーク構成の場合、アクセスポイント５００−２を例に挙げて説明すると、隣接アクセスポイントの数は３台（ｎ＝３）である。そして、隣接アクセスポイントＡＰ１をアクセスポイント５００−１とし、隣接アクセスポイントＡＰ１をアクセスポイント５００−３とし、隣接アクセスポイントＡＰ２をアクセスポイント５００−４とする。このとき、隣接アクセスポイントＡＰ３であるアクセスポイント５００−１はゲートウェイにデータ転送する経路アクセスポイントとする。
【００５３】
そうすると、Ｎ１はアクセスポイント５００−１のみの１（Ｎ１＝１）であり、Ｎ２はアクセスポイント５００−３、５００−５、５００−６及び５００−７の４（Ｎ２＝４）である。
【００５４】
Ｓ２及びＳ３において、隣接アクセスポイント５００の数及び隣接アクセスポイント５００を経由してマルチキャストで通信できる他のアクセスポイント５００の数が求められると、コントローラー５０２により、メッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５は、隣接アクセスポイント５００の数であるｎ個用意される（Ｓ４）。
【００５５】
ここで、メッシュ受信キュー５０４において、隣接アクセスポイント５００毎のメッシュ受信キューをＲＱ１、ＲＱ２、…ＲＱｎと示し、メッシュ送信キュー５０５において、隣接アクセスポイント５００毎のメッシュ送信キューをＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎと示して説明する。
【００５６】
そして、メッシュ受信キュー５０４及びメッシュ送信キュー５０５の割り当てが終了すると、各アクセスポイント５００における所定の送信タイミングに、以下のようにして求めた割り合いのデータ量で通信データが送受信される（Ｓ５）。
【００５７】
図７は、メッシュ受信キュー５０４及びクライアント受信キュー５０６から通信データを取り出す動作を示すフローチャートである。
【００５８】
図７において、アクセスポイント５００はデータの受信を受け付け（Ｓ１０１）、クライアント側無線部５０３がクライアント端末（図示しない）から受信した通信データは、クライアント受信キュー５０６に与えられる（Ｓ１０２）。
【００５９】
また、メッシュネットワーク側無線部５０１が受信した通信データは、その通信データに含まれているＡＰ情報に基づいて送信元を特定し、その送信元のアクセスポイントＡＰｋ（ｋ＝1,2,…，ｎ）に割り当てたメッシュ受信キューＲＱｋに与えられる（Ｓ１０３）。
【００６０】
次に、メッシュ受信キュー５０４及びクライアント受信キュー５０６から単位時間内に取り出す通信データ量の比率を求める（Ｓ１０４）。
【００６１】
ここで、受信キュー５０４及び５０６から通信データを取り出す量の比率は、次のような関係式から求める。
【００６２】
クライアント受信キューをＲＱ０とし、クライアント受信キュー５０６から単位時間内に通信データを取り出す量をＶＲＱ０とする。また、各メッシュ受信キューＲＱ１、ＲＱ２、…、ＲＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量をＶＲＱ１、ＶＲＱ２、…、ＶＲＱｎとする。
【数１】
【００６３】
上記式（１）では、クライアント受信キュー５０６及び各メッシュ受信キュー５０４の各受信キューＲＱ０、ＲＱ１、ＲＱ２、…、ＲＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量ＶＲＱ０、ＶＲＱ１、ＶＲＱ２、…、ＶＲＱｎは、隣接アクセスポイント５００を経由してマルチキャストで通信することができるアクセスポイントの数に比例するようにする。
【００６４】
このとき、クライアント側の受信も確保すべく、クライアント受信キューＲＱ０からデータを取り出す量ＶＲＱ０に対応する比率を「１」とした。すなわち、自装置５００が、１つの隣接アクセスポイントと通信する通信量に相当する帯域を確保するものとする。
【００６５】
また、各メッシュ受信キューＲＱ１、ＲＱ２、…、ＲＱｎ−１からデータを取り出す量は、各隣接アクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎ−１を経由して通信することができる他のアクセスポイント数Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎｎ−１に対応させるものとする。
【００６６】
さらに、ゲートウェイへの経路アクセスポイントのメッシュ受信キューＲＱｎについては、Ｎ１〜Ｎｎ−１の和に、クライアント側の受信のために設けた「１」を足したものとする。
【００６７】
図８は、図４のアクセスポイント５００−２における各受信キュー５０４及び５０６からのデータ取り出し量と、他のアクセスポイント数との関係を説明する説明図である。
【００６８】
図８に示すように、アクセスポイント５００−２において、クライアント受信キューの取り出し量ＶＲＱ０の割り合いは「１」であり、隣接アクセスポイント５００−３のメッシュ受信キューの取り出し量ＶＲＱ１の割り合いは「４」であり、隣接アクセスポイント５００−４のメッシュ受信キューの取り出し量ＶＲＱ２は「１」であり、ゲートウェイへの経路アクセスポイント５００−１のメッシュ受信キューの取り出し量ＶＲＱ３は「１｛＝（４+１）+１｝」である。
【００６９】
そして、アクセスポイント５００において所定の単位時間が経過すると（Ｓ１０５）、アクセスポイント５００の通信帯域に対するＳ１０４で求めた比率のデータ量が各受信キュー５０４及び５０６から取り出される（Ｓ１０６）。
【００７０】
各受信キュー５０４及び５０６から通信データが取り出されると、各通信データの送信元が判断される（Ｓ１０７）。
【００７１】
そして、送信元が自装置５００のクライアント側無線５０３に接続されているクライアントである場合、通信データはクライアント側無線部５０３に与えられ（Ｓ１０８）、クライアント側無線部５０３から送信される（Ｓ１０９）。
【００７２】
一方、送信元がメッシュネットワークのアクセスポイント５００を介して送信されるものである場合、通信データは次の転送先のアクセスポイントのメッシュ送信キューに与えられ（Ｓ１１０）、以下のような送信処理により送信される（Ｓ１１１）。
【００７３】
図９は、メッシュ送信キュー５０５から通信データを取り出す動作を示すフローチャートである。
【００７４】
図９において、アクセスポイント５００において、メッシュネットワーク側に送信する通信データのメッシュ送信キュー５０５のへ受け入れを受け付ける（Ｓ２０１）。
【００７５】
そして、メッシュ受信キュー５０４若しくはクライアント受信キュー５０６から通信データが、次の転送先のアクセスポイントに応じてメッシュ送信キュー５０５に入れられる（Ｓ２０２）。
【００７６】
次に、メッシュ送信キュー５０５から単位時間内に取り出す通信データ量の比率を求める（Ｓ２０３）。
【００７７】
ここで、メッシュ送信キュー５０５から通信データを取り出す量の比率は、次のような関係式から求める。
【００７８】
各メッシュ受信キューＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量をＶＲＱ１、ＶＲＱ２、…、ＶＲＱｎとする。
【数２】
【００７９】
上記式（２）では、メッシュ送信キュー５０５の各受信キューＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎから単位時間内に通信データを取り出す量ＶＳＱ１、ＶＳＱ２、…、ＶＳＱｎは、隣接アクセスポイント５００を経由してマルチキャストで通信することができるアクセスポイントの数に比例するようにする。
【００８０】
このとき、各メッシュ送信キューＳＱ１、ＳＱ２、…、ＳＱｎ−１からデータを取り出す量は、各隣接アクセスポイントＡＰ１、ＡＰ２、…、ＡＰｎ−１を経由して通信することができる他のアクセスポイント数Ｎ１、Ｎ２、…、Ｎｎ−１に対応させるものとする。
【００８１】
また、ゲートウェイへの経路アクセスポイントのメッシュ受信キューＲＱｎについては、Ｎ１〜Ｎｎ−１の和とした。
【００８２】
図１０は、図４のアクセスポイント５００−２における各メッシュ送信キュー５０５からのデータ取り出し量と、他のアクセスポイント数との関係を説明する説明図である。
【００８３】
図１０に示すように、アクセスポイント５００−２において、隣接アクセスポイント５００−３のメッシュ送信キューの取り出し量ＶＳＱ１の割り合いは「４」であり、隣接アクセスポイント５００−４のメッシュ送信キューの取り出し量ＶＳＱ２は「１」であり、ゲートウェイへの経路アクセスポイント５００−１のメッシュ送信キューの取り出し量ＶＳＱ３は「１（＝４+１）」である。
【００８４】
なお、上記式（２）は、メッシュ送信キュー５０５のデータ取り出し量の比率を求めるものであるから、クライアント側への送信量を考慮する必要がないので、上記式（１）のように「１」を設けない。
【００８５】
そして、アクセスポイント５００において所定の単位時間が経過すると（Ｓ２０４）、アクセスポイント５００の通信帯域に対するＳ２０４で求めた比率のデータ量がメッシュ送信キュー５０５から取り出される（Ｓ２０５）。
【００８６】
そして、メッシュ送信キュー５０５から取り出された通信データは、メッシュネットワーク側無線部５０１に与えられ（Ｓ２０６）、メッシュネットワーク側無線部５０１から送信される（Ｓ２０７）。
【００８７】
（Ａ−３）実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、ある１つのアクセスポイントを経由し、別のアクセスポイントへ到達するデータの量を均一化し、ゲートウェイからネットワーク的に遠方のアクセスポイントからの帯域を、より近いアクセスポイントとのアクセスと同等のネットワーク帯域を割り当てることが可能である。
【００８８】
これにより、通信ルートの確率と同時にパケットスケジューリングを決めることができ、送信先を考慮したスケジューリングを行なうことができ、隣接アクセスポイント情報のみでスケジューリングを行なうため、ノード情報が増えないという効果が得られる。
【００８９】
（Ｂ）他の実施形態
（Ｂ−１）上述した実施形態では、無線メッシュネットワークからなる無線ＬＡＮに適用した場合であり、実施形態の説明の中で通信プロトコルや設定や規格などの例を挙げて説明したが、すべての無線アクセス装置が無線ネットワーク装置の接続状態を管理する情報を共通に有することができれば、通信プロトコルや設定や規格などは限定されず適用することができる。
【００９０】
（Ｂ−２）上述した実施形態のアクセスポイント５００の構成について、メッシュネットワーク側無線部５０１とクライアント無線部５０３とを別の構成として説明したが、これらは同じ構成であってもよい。これにより、アクセスポイントの構成規模を少なくすることができる。
【００９１】
（Ｂ−３）上述した実施形態では、アクセスポイント間の通信を無線通信する無線メッシュネットワークとして説明したが、アクセスポイント間を有線通信するネットワーク又は有線通信を一部に含むネットワークにも適用できる。
【００９２】
（Ｂ−４）上述した実施形態において、各受信キュー５０４及び５０６、およびメッシュ送信キュー５０５からデータを取り出す量の比率を求めるための式は、式（１）及び（２）に限定されない。例えば、式（１）及び（２）に対して重み付けを付与するなどしてもよい。これにより、特定のアクセスポイントに対するデータの送信量又は受信量を優先させることができる。
【００９３】
（Ｂ−５）本発明の無線アクセス装置は、アクセスポイントに限定されず、無線メッシュネットワークにおいてデータ転送機能を有する無線装置（無線端末も含む）であれば広く適用できる。
【００９４】
（Ｂ−６）上述した実施形態において、アクセスポイント５００の機能について、説明便宜上、ハードウェア的な構成として説明したが、実際はソフトウェア的に実行することで実現されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本実施形態のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。
【図２】従来のアクセスポイントの内部構成を示すブロック図である。
【図３】従来の無線メッシュネットワークの全体構成図である。
【図４】本実施形態の無線メッシュネットワークの全体構成図である。
【図５】本実施形態のアクセスポイントが実現する主な機能ブロック図である。
【図６】本実施形態のアクセスポイントにおける動作の全体の流れを示すフローチャートである。
【図７】本実施形態のアクセスポイントにおける各受信キューからデータを取り出す動作を説明するフローチャートである。
【図８】本実施形態の各受信キューからのデータ取り出し量と他のアクセスポイントとの関係を説明する説明図である。
【図９】本実施形態のアクセスポイントにおけるメッシュ送信キューからデータを取り出す動作を説明するフローチャートである。
【図１０】本実施形態のメッシュ送信キューからのデータ取り出し量と他のアクセスポイントとの関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００９６】
１００…無線メッシュネットワーク、５００（５００−１〜５００−７）…アクセスポイント、５０１…メッシュネットワーク側無線部、５０２…コントローラー、５０３…クライアント側無線部、５０４…メッシュ受信キュー、５０５…メッシュ送信キュー、５０６…クライアント受信キュー、５０２ａ…ルーティング情報作成部、５０２ｂ…転送アクセスポイント数計算部、５０２ｃ…キュー割り当て部、５０２ｄ…受信量制御部、５０２ｅ…送信量制御部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、
上記無線装置から到来した信号を受信する受信手段と、
上記受信手段が受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出手段と、
上記信号量算出手段が求めた上記送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整手段と
を備えることを特徴とする通信帯域調整装置。
【請求項２】
上記信号量算出手段は、送信元となる上記各無線装置を経由して通信することができる他の無線装置の数を上記送信元別の信号量として求めることを特徴とする請求項１に記載の通信帯域調整装置。
【請求項３】
上記信号量算出手段は、他のネットワークと接続する中継装置を経由して受信した信号の信号量については、それ以外の送信元別の信号量の総和に応じた量とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信帯域調整装置。
【請求項４】
上記信号量算出手段は、無線端末から受信した信号については、１つの送信元に割り当てる単位信号量とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信帯域調整装置。
【請求項５】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、
上記各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出手段と、
上記信号量算出手段が求めた上記送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整手段と、
上記送信量調整手段が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする通信帯域調整装置。
【請求項６】
上記信号量算出手段は、送信元となる上記各無線装置を経由して通信することができる他の無線装置の数を上記送信先別の信号量として求めることを特徴とする請求項５に記載の通信帯域調整装置。
【請求項７】
上記信号量算出手段は、他のネットワークと接続する中継装置に向けて送信する信号の信号量については、それ以外の送信先別の信号量の総和に応じた量とすることを特徴とする請求項５又は６に記載の通信帯域調整装置。
【請求項８】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、
上記無線装置から到来した信号を受信する受信工程と、
上記受信工程で受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出工程と、
上記信号量算出工程で求めた上記送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整工程と
を有することを特徴とする通信帯域調整方法。
【請求項９】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、
上記各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出工程と、
上記信号量算出工程が求めた上記送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整工程と、
上記送信量調整工程が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信工程と
を有することを特徴とする通信帯域調整方法。
【請求項１０】
無線ネットワークを構成する無線アクセス装置が、請求項１〜４のいずれかに記載の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする無線アクセス装置。
【請求項１１】
無線ネットワークを構成する無線アクセス装置が、請求項５〜７のいずれかに記載の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする無線アクセス装置。
【請求項１２】
無線ネットワークを構成する無線アクセス装置が、請求項１〜４のいずれかに記載の通信帯域調整装置を備えると共に、請求項５〜７のいずれかに記載の通信帯域調整装置も備えることを特徴とする無線アクセス装置。
【請求項１３】
無線端末と接続可能な無線アクセス装置を複数有して構成される無線ネットワークにおいて、上記各無線アクセス装置が、請求項１０〜１２のいずれかに記載の無線アクセス装置に対応することを特徴とする無線ネットワーク。
【請求項１】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、
上記無線装置から到来した信号を受信する受信手段と、
上記受信手段が受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出手段と、
上記信号量算出手段が求めた上記送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整手段と
を備えることを特徴とする通信帯域調整装置。
【請求項２】
上記信号量算出手段は、送信元となる上記各無線装置を経由して通信することができる他の無線装置の数を上記送信元別の信号量として求めることを特徴とする請求項１に記載の通信帯域調整装置。
【請求項３】
上記信号量算出手段は、他のネットワークと接続する中継装置を経由して受信した信号の信号量については、それ以外の送信元別の信号量の総和に応じた量とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信帯域調整装置。
【請求項４】
上記信号量算出手段は、無線端末から受信した信号については、１つの送信元に割り当てる単位信号量とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信帯域調整装置。
【請求項５】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整装置において、
上記各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出手段と、
上記信号量算出手段が求めた上記送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整手段と、
上記送信量調整手段が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信手段と
を備えることを特徴とする通信帯域調整装置。
【請求項６】
上記信号量算出手段は、送信元となる上記各無線装置を経由して通信することができる他の無線装置の数を上記送信先別の信号量として求めることを特徴とする請求項５に記載の通信帯域調整装置。
【請求項７】
上記信号量算出手段は、他のネットワークと接続する中継装置に向けて送信する信号の信号量については、それ以外の送信先別の信号量の総和に応じた量とすることを特徴とする請求項５又は６に記載の通信帯域調整装置。
【請求項８】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、
上記無線装置から到来した信号を受信する受信工程と、
上記受信工程で受信した受信信号の送信元別の信号量を求める信号量算出工程と、
上記信号量算出工程で求めた上記送信元別の信号量に応じて、各送信元からの信号受信量を調整する受信量調整工程と
を有することを特徴とする通信帯域調整方法。
【請求項９】
無線ネットワークを構成する複数の無線装置のそれぞれが搭載する通信帯域調整方法において、
上記各無線装置に送信する送信信号の送信先別の信号量を求める信号量算出工程と、
上記信号量算出工程が求めた上記送信先別の信号量に応じて、各送信先に送信する信号送信量を調整する送信量調整工程と、
上記送信量調整工程が調整した送信量に応じた送信信号を送信する送信工程と
を有することを特徴とする通信帯域調整方法。
【請求項１０】
無線ネットワークを構成する無線アクセス装置が、請求項１〜４のいずれかに記載の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする無線アクセス装置。
【請求項１１】
無線ネットワークを構成する無線アクセス装置が、請求項５〜７のいずれかに記載の通信帯域調整装置を備えることを特徴とする無線アクセス装置。
【請求項１２】
無線ネットワークを構成する無線アクセス装置が、請求項１〜４のいずれかに記載の通信帯域調整装置を備えると共に、請求項５〜７のいずれかに記載の通信帯域調整装置も備えることを特徴とする無線アクセス装置。
【請求項１３】
無線端末と接続可能な無線アクセス装置を複数有して構成される無線ネットワークにおいて、上記各無線アクセス装置が、請求項１０〜１２のいずれかに記載の無線アクセス装置に対応することを特徴とする無線ネットワーク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２３８０３１（Ｐ２００６−２３８０３１Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４９３７８（Ｐ２００５−４９３７８）
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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