無(wú)線通信裝置、無(wú)線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)控制型的無(wú)線通信裝置、無(wú)線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信方法。
[0002] 本申請(qǐng)針對(duì)2012年11月12日向日本申請(qǐng)的日本特愿2012-248430號(hào)、2013年7 月22日向日本申請(qǐng)的日本特愿2013-151812號(hào)、以及2013年8月26日向日本申請(qǐng)的日本 特愿2013-175038號(hào)要求優(yōu)先權(quán)，將它們的內(nèi)容援引于本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 近年，由于筆記本計(jì)算機(jī)、智能電話等可移動(dòng)且高性能的無(wú)線終端的普及， IEEE802.il標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的無(wú)線LAN (Local Area Network，局域網(wǎng)）不僅在企業(yè)、公共空間還 在一般家庭中被廣泛地使用。在IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的無(wú)線LAN中，存在使用2. 4GHz頻 帶的IEEE802. 11b、IEEE802. llg規(guī)范的無(wú)線LAN和使用5GHz頻帶的IEEE802. 11a規(guī)范的 無(wú)線LAN。
[0004]在 IEEE802. 11b、IEEE802. llg 規(guī)范的無(wú)線 LAN 中，在從 2400MHz 到 2483. 5MHz 之 間以5MHz間隔準(zhǔn)備了 13個(gè)信道。但是，在同一地方使用多個(gè)信道時(shí)，當(dāng)為了避免干擾而以 頻譜不重疊的方式使用信道時(shí)，能夠同時(shí)使用最大3個(gè)信道，根據(jù)情況到4個(gè)信道。
[0005] 另一方面，在IEEE802. 11a規(guī)范中，在日本的情況下，在從5170MHz到5330MHz之 間和從5490MHz到5710MHz之間分別規(guī)定了彼此不重疊的8個(gè)信道和11個(gè)信道的合計(jì)19 個(gè)信道。再有，在IEEE802. 11a規(guī)范中，每個(gè)信道的帶寬被固定為20MHz (非專利文獻(xiàn)1)。
[0006] 關(guān)于無(wú)線LAN的最大傳輸速度，在IEEE802. lib規(guī)范的情況下為11Mbps (bits per second，比特每秒)，此外，在IEEE802. 11a規(guī)范、IEEE802. llg規(guī)范的情況下為54Mbps。 但是，此處的傳輸速度為物理層上的傳輸速度。實(shí)際上，在MAC (Medium Access Control， 媒體訪問(wèn)控制）層的傳輸效率為50~70%左右，因此，關(guān)于實(shí)際的吞吐量的上限值，在 IEEE802. lib 規(guī)范中為 5Mbps 左右，在 IEEE802. 11a 規(guī)范、IEEE802. llg 規(guī)范中為 30Mbps 左 右。此外，如果想要發(fā)送信息的通信站增加，則傳輸速度進(jìn)一步降低。
[0007] 另一方面，在有線LAN中，由于包括Ethernet (注冊(cè)商標(biāo)）的100Base-T接口的在 各家庭中也使用光纖的FTTH (Fiber to the home，光纖到家庭)的普及，100Mbps的高速線 路的提供正在普及，在無(wú)線LAN中也要求進(jìn)一步的傳輸速度的高速化。
[0008] 因此，在2009年標(biāo)準(zhǔn)化完成了的IEEE802. 1 In規(guī)范中，至今為止被固定為20MHz 的信道帶寬擴(kuò)大為最大40MHz，此外，決定了空間復(fù)用發(fā)送技術(shù)（MIM0:Multiple input multiple output，多輸入多輸出）技術(shù)的導(dǎo)入。當(dāng)應(yīng)用在IEEE802.11n規(guī)范中規(guī)定的全部 的功能來(lái)進(jìn)行收發(fā)時(shí)，在物理層能夠?qū)崿F(xiàn)最大600Mbps的通信速度。
[0009] 進(jìn)而，現(xiàn)在，在標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格被討論的IEEE802. llac中，討論了將信道帶寬擴(kuò)大到 80MHz 或最大 160MHz、應(yīng)用了空分多址（SDMA:Space Division Multiple Access，空分多 址）的多用戶MM0 (MU-MM0)發(fā)送方法的導(dǎo)入等。當(dāng)應(yīng)用在IEEE802. llac規(guī)范中規(guī)定的 全部的功能來(lái)進(jìn)行收發(fā)時(shí)，在物理層能夠?qū)崿F(xiàn)最大約6. 8Gbps的通信速度(例如，參照非專 利文獻(xiàn)2)。
[0010] IEEE802. 11規(guī)范的無(wú)線LAN在2. 4GHz頻帶或5GHz頻帶不需要執(zhí)照的頻率帶中操 作，因此，IEEE802. 11無(wú)線LAN對(duì)應(yīng)基站（以下，稱為接入點(diǎn)（Access Point)，在附圖中圖示 為AP)需要在形成無(wú)線LAN小區(qū)（BSS:Basic Service Set，基本服務(wù)集）時(shí)決定以可在本 無(wú)線LAN基站中對(duì)應(yīng)的頻率信道之中哪個(gè)頻率信道進(jìn)行操作。進(jìn)而，在本無(wú)線LAN基站的 電波達(dá)到的范圍中存在使用相同或相鄰的頻率信道的其他無(wú)線LAN小區(qū)的情況下，為了減 少干擾，需要決定本無(wú)線LAN基站的發(fā)送輸出值。
[0011] 然后，將在本小區(qū)中使用的參數(shù)的設(shè)定值和可在本無(wú)線LAN基站中對(duì)應(yīng)的其他參 數(shù)記載于定期地發(fā)送的信標(biāo)幀，針對(duì)從無(wú)線終端接收到的探測(cè)請(qǐng)求幀的探測(cè)響應(yīng)幀等，在 決定了操作的頻率信道上對(duì)幀進(jìn)行發(fā)送，通知屬下的無(wú)線終端和周邊的其他通信站，由此， 進(jìn)行小區(qū)的操作。
[0012] 在本小區(qū)中使用的參數(shù)的設(shè)定值中，包括關(guān)于接入權(quán)取得的參數(shù)值、QoS (Quality of Services，服務(wù)質(zhì)量）等參數(shù)值。此外，在可在本無(wú)線LAN基站中對(duì)應(yīng)的其他參數(shù)中，包 括用于幀發(fā)送的帶寬、在控制幀發(fā)送中使用的基本數(shù)據(jù)速率（BSS:Basic Rate Set，基本速 率集)、能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)的數(shù)據(jù)速率相關(guān)的數(shù)據(jù)速率集等。
[0013] 作為無(wú)線LAN基站中的頻率信道、發(fā)送電力值和其他參數(shù)的選擇和設(shè)定方法，例 如可舉出（1)直接使用由無(wú)線LAN基站的制造商設(shè)定的默認(rèn)的參數(shù)值的方法、（2)使用操作 無(wú)線LAN基站的用戶手動(dòng)地設(shè)定的值的方法、（3)基于各無(wú)線LAN基站在啟動(dòng)時(shí)在本站中 感測(cè)的無(wú)線環(huán)境信息而自律地選擇參數(shù)值來(lái)設(shè)定的方法、以及（4)使用由接入點(diǎn)控制器等 集中控制服務(wù)器決定的參數(shù)值來(lái)設(shè)定的方法等。
[0014] 如前所述，在使每個(gè)信道的帶寬擴(kuò)展為40MHz、80MHz、160MHz的情況下，在5GHz頻 帶中在同一地方能同時(shí)使用的信道數(shù)少到9個(gè)信道、4個(gè)信道、2個(gè)信道。即，隨著每個(gè)信道 的帶寬增加，能使用的信道數(shù)減少。
[0015] 此外，作為在同一地方能同時(shí)使用的信道數(shù)，在2. 4GHz頻帶的無(wú)線LAN中準(zhǔn)備了 3個(gè)，在5GHz頻帶的無(wú)線LAN中準(zhǔn)備了 2個(gè)、4個(gè)、9個(gè)或19個(gè)信道，因此，在實(shí)際上導(dǎo)入無(wú) 線LAN時(shí)，接入點(diǎn)（AP:Access Point)需要選擇在本小區(qū)（BSS:Basic Service Set，基本服 務(wù)集）內(nèi)使用的信道。
[0016] 在BSS數(shù)比可使用的信道數(shù)多的環(huán)境中，多個(gè)BSS使用同一信道（0BSS : Overlapping BSS，重疊BSS)。在無(wú)線LAN中使用如下的自律分散的接入控制：使用CSMA/ CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，帶沖突避免的載波感 測(cè)多路接入）來(lái)僅在信道空閑時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。
[0017] 具體而言，產(chǎn)生了發(fā)送請(qǐng)求的通信站首先監(jiān)視無(wú)線介質(zhì)的狀態(tài)規(guī)定的感測(cè)期間 (DIFS 〖Distributed Inter-Frame Space，分布式幀間間隙)，如果在此期間不存在由其他 通信站產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)，則進(jìn)行隨機(jī)退避。通信站繼續(xù)在隨機(jī)退避期間中也監(jiān)視無(wú)線介質(zhì)， 在此期間也不存在由其他的通信站產(chǎn)生的發(fā)送信號(hào)的情況下，得到信道的利用權(quán)。得到了 信道的利用權(quán)的通信站能夠向同一 BSS內(nèi)的其他通信站發(fā)送數(shù)據(jù)或者從那些通信站接收 數(shù)據(jù)。由于進(jìn)行這樣的控制，所以當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)的通信小區(qū)或通信站較多時(shí)，能得到的吞吐量降 低。因而，監(jiān)視周邊環(huán)境并且選擇適當(dāng)?shù)男诺雷兊弥匾?br>[0018]由于在IEEE802. 11標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中未確定接入點(diǎn)的信道的選擇方法，所以各供應(yīng)商 使用各自的信道選擇方法，但是最一般的信道選擇方法是選擇干擾電力最少的信道的方 法。接入點(diǎn)感測(cè)(實(shí)施掃描)全部的信道的狀態(tài)一定期間，選擇干擾電力最少的信道，在選擇 的信道上與屬下的通信站進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。再有，干擾電力是從鄰近BSS或其他系統(tǒng)接收 的信號(hào)的電平。
[0019] 此外，在IEEE802. 11規(guī)范中，規(guī)定了 BSS周邊的無(wú)線狀況發(fā)生變化的情況下的信 道的變更次序，但是，基本上除了由雷達(dá)檢測(cè)等造成的強(qiáng)制轉(zhuǎn)移以外，不進(jìn)行一旦選擇了的 信道的再選擇。即，在現(xiàn)狀無(wú)線LAN中，不進(jìn)行與無(wú)線狀況的變化對(duì)應(yīng)的信道的最佳化。
[0020] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 非專利文獻(xiàn)1 :守倉(cāng)正博、久保田周治監(jiān)修，「802. 11高速無(wú)線LAN教科書」改訂三版、 pp. 6~9、印 R&D，2008 年 3 月 非專利文獻(xiàn) 2 : IEEE 802. 1 lac Draft Standard，D3. 0, 2012 年 6 月 非專利文獻(xiàn) 3 :R. Jain et al.，"A quantitative measure of fairness and discrimination for resource allocation in shared computer system''，Digital Equipement Corporation Technical Report, DEC-TR-301，1984 年 9 月。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 發(fā)明要解決的課題 在前述的（1)~ (4)的頻率信道、發(fā)送電力值和其他參數(shù)的選擇和設(shè)定方法之中，特別 地，便宜的無(wú)線LAN基站直接使用由制造商設(shè)定的默認(rèn)的參數(shù)的情況較多。但是，在附近設(shè) 置有多個(gè)相同制造商的無(wú)線LAN基站的環(huán)境的情況下，全部的無(wú)線LAN基站使用相同的頻 率信道、發(fā)送電力值，因此，存在在無(wú)線LAN基站之間產(chǎn)生干擾而通信品質(zhì)劣化的問(wèn)題。
[0022] 在一般家庭等比較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，考慮操作無(wú)線LAN的用戶設(shè)定適當(dāng)?shù)膮?shù)。 特別地，在不存在外部干擾源的環(huán)境中，能夠進(jìn)行各種參數(shù)的設(shè)定，但是，在城市部或集合 住宅等在周圍無(wú)線LAN被使用的環(huán)境或者中規(guī)?；虼笠?guī)模的網(wǎng)絡(luò)中，由用戶或管理者進(jìn)行 的適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)定是困難的。
[0023] 在基于各無(wú)線LAN基站在啟動(dòng)時(shí)在本站中感測(cè)的無(wú)線環(huán)境信息來(lái)自律地選擇參 數(shù)值的可自律分散工作的無(wú)線LAN基站中，適當(dāng)?shù)膮?shù)值根據(jù)啟動(dòng)無(wú)線LAN基站的順序而 不同。此外，每一個(gè)無(wú)線LAN基站選擇并設(shè)定本站中的最佳的參數(shù)值，因此，雖然能夠局部 地最佳化，但是不能進(jìn)行系統(tǒng)整體的最佳化，進(jìn)而，在周邊無(wú)線環(huán)境發(fā)生改變的情況下，應(yīng) 對(duì)變得困難。
[0024] 因此，在例如大學(xué)或辦公室環(huán)境等由數(shù)十臺(tái)~數(shù)百臺(tái)的無(wú)線LAN基站形成的大規(guī) 模的無(wú)線LAN系統(tǒng)的情況下，存在如下方法：配置被稱為"無(wú)線LAN控制器"的專用的裝置， 由無(wú)線LAN控制器來(lái)決定各無(wú)線LAN基站的參數(shù)值并反映到無(wú)線LAN基站等來(lái)進(jìn)行無(wú)線 LAN基站的控制。
[0025] 但是，在這些無(wú)線LAN控制器產(chǎn)品中，成為控制對(duì)象的無(wú)線LAN基站必須全部為與 無(wú)線LAN控制器相同的制造商的產(chǎn)品。此外，存在即使為相同的制造商也不能使型號(hào)不同 的產(chǎn)品混在一起的情況較多、成為控制對(duì)象的無(wú)線LAN基站必須全部在相同的建筑物內(nèi)或 者相同的區(qū)域內(nèi)設(shè)置等若干個(gè)制約。而且，無(wú)線LAN控制器為高價(jià)的裝置，雖然適于如前述 那樣大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)操作，但是并不適合一般家庭等的無(wú)線LAN基站的控制。
[0026] 像這樣，在至今為止的無(wú)線LAN控制器等控制無(wú)線LAN基站的專用控制設(shè)備或使 用軟件的無(wú)線LAN總括管理系統(tǒng)中，控制對(duì)象的無(wú)線LAN基站必須為相同的制造商的產(chǎn)品。 此外，存在如下問(wèn)題：存在即使為相同的制造商也不能使型號(hào)不同的產(chǎn)品混在一起的情況 較多、成為控制對(duì)象的無(wú)線LAN基站必須全部連接于相同的建筑物內(nèi)或者相同的區(qū)域內(nèi)的 網(wǎng)絡(luò)等制約。
[0027] 此外，現(xiàn)有的無(wú)線LAN系統(tǒng)自律分散地工作。此外，如前所述，基本上不進(jìn)行一旦 選擇了的信道的再選擇，因此，基于各個(gè)接入點(diǎn)的啟動(dòng)時(shí)的周邊的無(wú)線環(huán)境來(lái)選擇使用的 信道。即使發(fā)生環(huán)境變化(例如，啟動(dòng)中的接入點(diǎn)數(shù)量的變化、各個(gè)接入點(diǎn)屬下的無(wú)線終端 裝置的變化、由各個(gè)小區(qū)內(nèi)的無(wú)線裝置送出的數(shù)據(jù)量的變化等)，也不進(jìn)行使用信道的最佳 化，因此，存在如下問(wèn)題：在各個(gè)小區(qū)的吞吐量之間產(chǎn)生差異，或者在系統(tǒng)整體吞吐量劣化。
[0028] 本發(fā)明鑒于這樣的情況而完成，其目的在于提供能夠進(jìn)行無(wú)線LAN基站的設(shè)定以 使得包括不同的制造商的不同的型號(hào)的無(wú)線LAN基站的無(wú)線通信系統(tǒng)整體的頻率利用效 率提高的無(wú)線通信裝置、無(wú)線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信方法。
[0029] 此外，本發(fā)明的目的在于提供能夠在基站密集的環(huán)境中避免局部的吞吐量的降低 的無(wú)線通信裝置、無(wú)線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信方法。
[0030] 用于解決課題的方案 本發(fā)明是一種無(wú)線通信裝置，進(jìn)行為了使構(gòu)成無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線LAN基站進(jìn)行工作 而需要的設(shè)定，所述無(wú)線通信裝置具備：信息收集部，收集在所述無(wú)線LAN基站所設(shè)定的設(shè) 定信息和所述無(wú)線LAN基站中的無(wú)線環(huán)境信息；參數(shù)計(jì)算部，基于收集的所述設(shè)定信息和 所述無(wú)線環(huán)境信息來(lái)求取針對(duì)收集源的無(wú)線LAN基站應(yīng)設(shè)定的參數(shù)；以及參數(shù)設(shè)定部，經(jīng) 由網(wǎng)絡(luò)對(duì)收集源的所述無(wú)線LAN基站發(fā)送所求取的所述參數(shù)，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。
[0031] 優(yōu)選的是，本發(fā)明的無(wú)線通信裝置具有存儲(chǔ)與所述無(wú)線LAN基站的屬性相關(guān)的屬 性信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，所述參數(shù)計(jì)算部基于所述設(shè)定信息、所述無(wú)線環(huán)境信息、以及所述屬性信 息來(lái)求取所述參數(shù)。
[0032] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述信息收集部從不同的制造商、不同的 型號(hào)、不同的版本的所述無(wú)線LAN基站的每一個(gè)收集所述設(shè)定信息和所述無(wú)線環(huán)境信息。
[0033] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述信息收集部在所述無(wú)線LAN基站的 每一個(gè)將在頻率信道上操作的周邊的基站數(shù)、接收的接收信號(hào)的電平、信道的時(shí)間占有率 收集為所述無(wú)線環(huán)境信息，所述參數(shù)計(jì)算部基于所述無(wú)線環(huán)境信息來(lái)求取所述參數(shù)以使得 在各個(gè)所述無(wú)線LAN基站中無(wú)線環(huán)境改善。
[0034] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述信息收集部在所述無(wú)線LAN基站的 每一個(gè)將在頻率信道上操作的周邊的基站數(shù)、可使用最大帶寬、從周邊其他基站接收的接 收信號(hào)的電平收集為所述無(wú)線環(huán)境信息，所述參數(shù)計(jì)算部基于所述無(wú)線環(huán)境信息來(lái)求取所 述參數(shù)以使得在各個(gè)所述無(wú)線LAN基站中無(wú)線環(huán)境改善。
[0035] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述信息收集部在所述無(wú)線LAN基站屬 下的無(wú)線終端的每一個(gè)將在頻率信道上操作的周邊其他基站數(shù)、接收的接收信號(hào)的電平、 信道的時(shí)間占有率收集為所述無(wú)線環(huán)境信息。
[0036] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述信息收集部在所述無(wú)線LAN基站屬 下的無(wú)線終端的每一個(gè)將在頻率信道上操作的周邊其他基站數(shù)、可使用帶寬、接收的接收 信號(hào)的電平收集為所述無(wú)線環(huán)境信息。
[0037] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述信息收集部將在所述無(wú)線LAN基站 經(jīng)過(guò)一定期間收集的信息的瞬時(shí)值或者在所述無(wú)線LAN基站經(jīng)過(guò)一定期間收集的信息的 統(tǒng)計(jì)值、瞬時(shí)值、平均值、最小值或最大值收集為所述無(wú)線環(huán)境信息。
[0038] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述信息收集部和所述參數(shù)設(shè)定部使用 外部接口用協(xié)議來(lái)進(jìn)行信息收集和參數(shù)的設(shè)定。
[0039] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述參數(shù)設(shè)定部通過(guò)定期的實(shí)施、由網(wǎng)絡(luò) 側(cè)的運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行的手動(dòng)實(shí)施、根據(jù)接受服務(wù)的用戶的請(qǐng)求的手動(dòng)實(shí)施、或者預(yù)先決定的現(xiàn) 象發(fā)生時(shí)的實(shí)施的任一個(gè)來(lái)實(shí)施所述參數(shù)設(shè)定。
[0040] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)新的機(jī)型的無(wú)線LAN基 站的發(fā)售或者現(xiàn)有的無(wú)線LAN基站的功能變更而被更新。
[0041] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述無(wú)線LAN基站使用多個(gè)信道之中的 至少一個(gè)信道來(lái)進(jìn)行無(wú)線通信，所述信息收集部將表示所述無(wú)線LAN基站所感測(cè)的周邊無(wú) 線環(huán)境的信息收集為所述無(wú)線環(huán)境信息，所述參數(shù)計(jì)算部基于所述無(wú)線環(huán)境信息來(lái)計(jì)算用 于決定所述無(wú)線LAN基站應(yīng)使用的信道的指標(biāo)值，基于所述指標(biāo)值將所述無(wú)線LAN基站應(yīng) 使用的信道求取為所述參數(shù)。
[0042] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述參數(shù)計(jì)算部針對(duì)可使用的全部的信 道而計(jì)算由u=l-由其他無(wú)線裝置的符合的信道的介質(zhì)使用率所表示的U值來(lái)作為所述指 標(biāo)值，將所述U值為最大的信道或者所述U值為預(yù)先設(shè)定的閾值以上的信道之中的1個(gè)信 道決定為分配給所述無(wú)線LAN基站的臨時(shí)信道。
[0043] 優(yōu)選的是，在本發(fā)明的無(wú)線通信裝置中，所述參數(shù)計(jì)算部針對(duì)可使用的全部的信 道而計(jì)算由U=滿足度所表示的U值來(lái)作為所述指標(biāo)值，將所述U值為最大的信道或者所述 U值為預(yù)先設(shè)定的閾值以上的信道之中的1個(gè)信道決定為分配給所述無(wú)線LAN基站的臨