JP6059622B2 - 無線中継装置、端末装置、無線中継方法及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、中継装置を用いた無線通信技術に関する。

従来、基地局装置と端末装置との間で無線通信を中継する無線中継装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。無線中継装置の具体的な例として、ポータブル無線ルータ（Portable Wireless Router：ＰＷＲ）がある。ＰＷＲは、例えば移動体通信網の基地局装置と無線通信することによって移動体通信網に接続し、ＰＷＲに接続された端末装置と移動体通信網との通信を中継する。端末装置は、ＰＷＲとの間でＷｉ−Ｆｉ（登録商標）（Wireless Fidelity）等の手段によって無線通信を行う。

特開２００５−２１７９９４号公報

基地局装置と無線中継装置との間の接続と、無線中継装置と端末装置との間の接続とはそれぞれ独立している。そのため、端末装置において、基地局装置と無線中継装置との間の接続が維持されているか否かを判定することができないという問題があった。例えば、基地局装置と無線中継装置との間の接続が切れてしまったとしても、端末装置は無線中継装置との間で接続が維持されているかぎり無線中継装置を介した通信を実行してしまう。

上記事情に鑑み、本発明は、端末装置において、基地局装置と無線中継装置との間の接続が維持されているか否かを判定することを可能にする技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、自装置が基地局装置の圏外であるか否か判定する通信状態監視部と、自装置に接続している端末装置と前記基地局装置との間の通信を中継する中継部と、前記通信状態監視部の判定結果に応じて、圏外であるか否かを示す情報を含むビーコンを生成するビーコン生成部と、前記ビーコン生成部によって生成された前記ビーコンを、端末装置に送信する通信部と、を備える無線中継装置である。

本発明の一態様は、自装置と基地局装置との通信を中継する無線中継装置から、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否かを示す情報を含むビーコンを受信する通信部と、前記通信部によって受信されたビーコンに含まれる情報に基づいて、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否か判定する制御部と、を備える端末装置である。

本発明の一態様は、上記の端末装置であって、前記制御部は、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外である場合と、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏内である場合とで、それぞれ異なる処理を行う。

本発明の一態様は、自装置が基地局装置の圏外であるか否か判定する通信状態監視ステップと、自装置に接続している端末装置と前記基地局装置との間の通信を中継する中継ステップと、前記通信状態監視ステップの判定結果に応じて、圏外であるか否かを示す情報を含むビーコンを生成するビーコン生成ステップと、前記ビーコン生成ステップによって生成された前記ビーコンを、端末装置に送信する通信ステップと、を有する無線中継方法である。

本発明の一態様は、自装置と基地局装置との通信を中継する無線中継装置から、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否かを示す情報を含むビーコンを受信する通信ステップと、前記通信ステップによって受信されたビーコンに含まれる情報に基づいて、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否か判定する制御ステップと、を有する制御方法である。

本発明により、端末装置において、基地局装置と無線中継装置との間の接続が維持されているか否かを判定することが可能となる。

本発明の無線中継装置２０及び端末装置３０の処理の概略を表す概略図である。 無線中継装置２０の機能構成を表す概略ブロック図である。 ビーコン生成部２０５によって生成されるビーコンのフォーマットを示す図である。 無線中継装置２０の動作の具体例を示すフローチャートである。 端末装置３０の機能構成を表す概略ブロック図である。 端末装置３０の動作の具体例を示すフローチャートである。 基地局装置１０、無線中継装置２０及び端末装置３０の各装置の動作の具体例を示すシーケンス図である。

［概略］
図１は、本発明の無線中継装置２０及び端末装置３０の処理の概略を表す概略図である。図１には、基地局装置１０、無線中継装置２０及び端末装置３０が表されている。
基地局装置１０は、移動体通信網に接続された基地局として機能する。

無線中継装置２０は、例えば、ＰＷＲ、テザリング（tethering）可能な携帯電話機又はスマートフォン等の通信装置である。無線中継装置２０は、基地局装置１０と端末装置３０との間で中継処理を行う。
端末装置３０は、スマートフォン、タブレット、パソコン、ノートパソコン等の情報処理装置である。端末装置３０は、無線中継装置２０を経由して基地局装置１０と通信する。

無線中継装置２０が基地局装置１０との間で行う無線通信の具体例として、３Ｇ（第三世代移動通信システム）やＬＴＥ（Long Term Evolution）やＷｉＭＡＸ（ワイマックス：Worldwide Interoperability for Microwave Access）等の規格を用いた移動体通信がある。

無線中継装置２０が端末装置３０との間で行う通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。無線中継装置２０が端末装置３０との間で行う通信の具体例として、無線ＬＡＮ（Local Area Network；例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標））、Bluetooth（登録商標）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の規格を用いた通信がある。

無線中継装置２０−１は、基地局装置１０の圏内に位置している。そのため、無線中継装置２０−１は、基地局装置１０との間で無線通信を行うことが可能である。したがって、端末装置３０−１は、無線中継装置２０−１を経由して基地局装置１０と通信することが可能である。

このような場合、無線中継装置２０−１は、端末装置３０−１に対し、基地局装置１０との間で無線通信が可能な状態であることを示す情報（以下、「圏内通知情報」という。）が付与されたビーコンを送信する。端末装置３０−１は、圏内通知情報が付与されたビーコンを受信することによって、基地局装置１０と無線中継装置２０−１との間の接続が維持されていることを判定できる。

一方、無線中継装置２０−２は、基地局装置１０の圏外に位置している。そのため、無線中継装置２０−２は、基地局装置１０との間で無線通信を行うことができない。したがって、端末装置３０−２は、無線中継装置２０−２を経由して基地局装置１０と通信することができない。

このような場合、無線中継装置２０−２は、端末装置３０−２に対し、基地局装置１０との間で無線通信ができない状態であることを示す情報（以下、「圏外通知情報」という。）が付与されたビーコンを送信する。端末装置３０−２は、圏外通知情報が付与されたビーコンを受信することによって、基地局装置１０と無線中継装置２０−２との間の接続が維持されていないことを判定できる。

［詳細］
図２は、無線中継装置２０の機能構成を表す概略ブロック図である。無線中継装置２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、無線中継プログラムを実行する。無線中継装置２０は、無線中継プログラムを実行することによって、第一通信部２０１、第二通信部２０２、中継部２０３、通信状態監視部２０４、ビーコン生成部２０５を備える装置として機能する。なお、無線中継装置２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されても良い。

第一通信部２０１は、基地局装置１０との間で無線通信を行う。第一通信部２０１が基地局装置１０との間で行う無線通信の具体例として、３ＧやＬＴＥやＷｉＭＡＸ等の規格を用いた移動体通信がある。

第二通信部２０２は、端末装置３０との間で通信を行う。第二通信部２０２が端末装置３０との間で行う通信の具体例として、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）、ＵＳＢ等の規格を用いた通信がある。

中継部２０３は、基地局装置１０と端末装置３０との間で行われる通信を中継する。例えば、中継部２０３は、移動体通信網から端末装置３０へ送信されたデータや、端末装置３０から移動体通信網へ送信されたデータを中継する。

通信状態監視部２０４は、第一通信部２０１と基地局装置１０との間の通信状態を監視し、自装置（無線中継装置２０）が基地局装置１０の圏内に位置するか圏外に位置するかを判定する。例えば、通信状態監視部２０４は、第一通信部２０１において基地局装置１０から受信された信号（以下、「受信信号」という。）の受信電力を取得し、受信電力が所定の閾値以下である場合に圏外に位置すると判定してもよい。例えば、通信状態監視部２０４は、第一通信部２０１において移動体通信網側との通信遅延時間が所定の閾値以上である場合に圏外に位置すると判定してもよい。通信状態監視部２０４は、他の基準に基づいて圏外に位置するか否か判定してもよい。

ビーコン生成部２０５は、通信状態監視部２０４の判定結果を示す情報が付与されたビーコンを生成する。例えば、通信状態監視部２０４によって圏外であると判定された場合、ビーコン生成部２０５は、圏外通知情報をビーコンに付与する。例えば、通信状態監視部２０４によって圏外でないと判定された場合（圏内であると判定された場合）、ビーコン生成部２０５は、圏内通知情報をビーコンに付与する。ビーコン生成部２０５は、生成したビーコンを第二通信部２０２を介してブロードキャスト送信する。

図３は、ビーコン生成部２０５によって生成されるビーコンのフォーマットを示す図である。
図３（Ａ）は、圏外通知情報が付与されたビーコンのフォーマットを示す図である。圏外通知情報は、ビーコンに規定されたＩＥ（Information Element ）のうち、Vendor-Specific-contentに”out of radar range”という文字列として付与される。
図３（Ｂ）は、圏内通知情報が付与されたビーコンのフォーマットを示す図である。圏内通知情報は、ビーコンに規定されたＩＥのうち、Vendor-Specific-contentに”within the range”という文字列として付与される。

図４は、無線中継装置２０の動作の具体例を示すフローチャートである。通信状態監視部２０４は、所定のタイミングで第一通信部２０１の通信状態を判定する（ステップＳ１０１）。所定のタイミングは、基地局装置１０から信号を受信したタイミングであってもよいし、所定の時間が経過したタイミングであってもよいし、他のタイミングであってもよい。通信状態監視部２０４は、通信状態を判定することによって、自装置（無線中継装置２０）が基地局装置１０の圏外に位置しているか否か判定する。

通信状態監視部２０４は、新たな判定結果が、前回の判定結果と異なるか否か判定する（ステップＳ１０２）。新たな判定結果と前回の判定結果とが同じである場合（ステップＳ１０２−ＮＯ）、通信状態監視部２０４はビーコン生成部２０５に判定結果を出力せずに処理は終了する。一方、新たな判定結果と前回の判定結果とが異なる場合（ステップＳ１０２−ＹＥＳ）、通信状態監視部２０４はビーコン生成部２０５に判定結果を出力する。

ビーコン生成部２０５は、通信状態監視部２０４から判定結果を受けると、判定結果に応じてビーコンを生成する。圏外に位置していると判定された場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、ビーコン生成部２０５は、ビーコンに圏外通知情報を付与する（ステップＳ１０４）。一方、圏外に位置していないと判定された場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、ビーコン生成部２０５は、ビーコンに圏内通知情報を付与する（ステップＳ１０５）。そして、第二通信部２０２は、ビーコン生成部２０５によって生成されたビーコンをブロードキャスト送信する（ステップＳ１０６）。

図５は、端末装置３０の機能構成を表す概略ブロック図である。端末装置３０は、バスで接続されたＣＰＵやメモリや補助記憶装置などを備え、制御プログラムを実行する。端末装置３０は、制御プログラムを実行することによって、通信部３０１、制御部３０２、入力部３０３、出力部３０４を備える装置として機能する。なお、端末装置３０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣやＰＬＤやＦＰＧＡ等のハードウェアを用いて実現されても良い。

通信部３０１は、無線中継装置２０との間で通信を行う。通信部３０１が無線中継装置２０との間で行う通信の具体例として、無線ＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）、ＵＳＢ等の規格を用いた通信がある。

制御部３０２は、端末装置３０の制御やデータ処理を行う。例えば、制御部３０２は、通信部３０１を介して受信されたビーコンに基づいて、自装置（端末装置３０）の動作の制御を行う。

入力部３０３は、キーボード、ポインティングデバイス（マウス、タブレット等）、ボタン、タッチパネル等の既存の入力装置を用いて構成される。入力部３０３は、ユーザの指示を端末装置３０に入力する際にユーザによって操作される。入力部３０３は、入力装置を端末装置３０に接続するためのインタフェースであっても良い。この場合、入力部３０３は、入力装置においてユーザの入力に応じ生成された入力信号を端末装置３０に入力する。

出力部３０４は、端末装置３０の出力装置を介し、端末装置３０のユーザに対してデータや信号の出力を行う。出力装置は、例えば画像や文字を画面に出力する装置を用いて構成されても良い。例えば、出力装置は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescent）ディスプレイ等を用いて構成できる。また、出力装置は、１又は複数のライト（発光部）、スピーカ−、バイブレーター（振動発生部）等の装置を用いて構成されてもよい。

図６は、端末装置３０の動作の具体例を示すフローチャートである。通信部３０１が無線中継装置２０からビーコンを受信すると（ステップＳ２０１）、制御部３０２はビーコンに基づいて無線中継装置２０が圏外であるか否か判定する。圏外である場合（ステップＳ２０２−ＹＥＳ）、制御部３０２は圏外処理を実行する（ステップＳ２０３）。一方、圏外でない場合（ステップＳ２０２−ＮＯ）、制御部３０２は圏内処理を実行する（ステップＳ２０４）。

＜圏外処理＞
圏外処理とは、無線中継装置２０が圏内から圏外に移動した場合に実行される処理である。以下、圏外処理の具体例について列挙する。制御部３０２は、無線中継装置２０を介することなく移動体通信網に接続可能な通信手段（以下、「他の通信手段」という。）が自装置（端末装置３０）に備えられている場合、他の通信手段によって移動体通信網に接続するように通信手段の切り替えを行ってもよい。制御部３０２は、自装置（端末装置３０）を消費電力がより少ないモード（以下、「パワーセーブモード」という。）に遷移させてもよい。例えば、パワーセーブモードは、無線中継装置２０との間で通信を行わないモードであってもよい。

制御部３０２は、出力部３０４に対し、無線中継装置２０が圏外になったことを示す出力を実行させてもよい。このとき、制御部３０２は、通信手段を他の通信手段に変更するための設定画面を表示するように出力部３０４を制御してもよい。制御部３０２は、自装置をパワーセーブモードに遷移させるための設定画面を表示するように出力部３０４を制御してもよい。これらの場合、ユーザは、出力部３０４によって表示された設定画面にしたがって入力部３０３を操作することによって、通信手段やモードを容易に変更することができる。

圏外処理として、制御部３０２は以下のように動作してもよい。まず、制御部３０２は、他の通信手段の有無を判定する。他の通信手段がない場合、制御部３０２は、自装置をパワーセーブモードに遷移させる。他の通信手段がある場合、制御部３０２は、他の通信手段の電波状態を確認し、他の通信手段が圏外であるか否か判定する。他の通信手段が圏外である場合、制御部３０２は、自装置をパワーセーブモードに遷移させる。一方、他の通信手段が圏外でない（圏内である）場合、制御部３０２は、他の通信手段を用いて移動体通信網に接続するように通信手段の切り替えを行う。

他の通信手段は複数存在してもよい。また、複数の他の通信手段には、優先順位が付与されていてもよい。この場合、制御部３０２は、他の通信手段ごとの優先順位を記憶している。制御部３０２は、優先順位が高い方から他の通信手段が圏外であるか否か判定する。そして、制御部３０２は、圏内であると判定された他の通信手段を用いて移動体通信網に接続するように通信手段の切り替えを行う。一方、全ての他の通信手段が圏外であると判定された場合には、制御部３０２は、自装置をパワーセーブモードに遷移させる。

＜圏内処理＞
圏内処理とは、無線中継装置２０が圏外から圏内に移動した場合に実行される処理である。以下、圏内処理の具体例について列挙する。制御部３０２は、他の通信手段によって移動体通信網に接続していた場合、無線中継装置２０を介した通信によって移動体通信網に接続するように通信手段の切り替えを行ってもよい。制御部３０２は、自装置（端末装置３０）がパワーセーブモードになっている場合、自装置をパワーセーブモードから通常モードに遷移させてもよい。

制御部３０２は、出力部３０４に対し、無線中継装置２０が圏内になったことを示す出力を実行させてもよい。このとき、制御部３０２は、通信手段を無線中継装置２０を介した通信に変更するための設定画面を表示するように出力部３０４を制御してもよい。制御部３０２は、自装置をパワーセーブモードから通常モードに遷移させるための設定画面を表示するように出力部３０４を制御してもよい。これらの場合、ユーザは、出力部３０４によって表示された設定画面にしたがって入力部３０３を操作することによって、通信手段やモードを容易に変更することができる。

圏内処理として、制御部３０２は以下のように動作してもよい。まず、制御部３０２は、他の通信手段が使用されているか否か判定する。他の通信手段が使用されている場合、制御部３０２は、無線中継装置２０を介した通信によって移動体通信網に接続するように通信手段の切り替えを行う。一方、他の通信手段が使用されていない場合、制御部３０２は、自装置をパワーセーブモードから通常モードに遷移させる。以上で、圏内処理についての説明を終える。

図７は、基地局装置１０、無線中継装置２０及び端末装置３０の各装置の動作の具体例を示すシーケンス図である。基地局装置１０と無線中継装置２０とは、無線通信が可能な間はデータ通信を行う（ステップＳ３０１）。無線中継装置２０は、所定のタイミングで基地局装置１０との間の通信状態を判定する（ステップＳ３０２）。無線中継装置２０は、判定結果に応じてビーコンを生成しブロードキャスト送信する（ステップＳ３０３）。端末装置３０は、ビーコンを受信すると、受信されたビーコンに基づいて無線中継装置２０の通信状態を判定する（ステップＳ３０４）。そして、端末装置３０は、通信状態に関する判定結果に応じて圏外処理又は圏内処理を実行する（ステップＳ３０５）。

以上のように構成された無線中継装置２０及び端末装置３０によれば、基地局装置１０と無線中継装置２０との間の接続が維持されているか否かを、端末装置３０において容易に判定することが可能となる。

また、端末装置３０の制御部３０２は、基地局装置１０と無線中継装置２０との間の通信が維持されているか否か（圏外か否か）の判定結果に応じて、圏外処理又は圏内処理を実行する。そのため、端末装置３０において、移動体通信網との通信を維持することや、無駄な消費電力を低減させることが可能となる。たとえば、無線中継装置２０との間の通信で通信を行わないモードに遷移することによって、圏外となっている無線中継装置２０との間の無駄な通信に要する電力を抑えることが可能となる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１０…基地局装置， ２０…無線中継装置， ３０…端末装置， ２０１…第一通信部， ２０２…第二通信部， ２０３…中継部， ２０４…通信状態監視部， ２０５…ビーコン生成部， ３０１…通信部， ３０２…制御部， ３０３…入力部， ３０４…出力部

Claims (5)

1. 自装置が基地局装置の圏外であるか否か判定する通信状態監視部と、
   自装置に接続している端末装置と前記基地局装置との間の通信を中継する中継部と、
   前記通信状態監視部の判定結果に応じて、圏外であるか否かを示す情報をＩＥ（Information Element）の領域に含むビーコンを生成するビーコン生成部と、
   前記ビーコン生成部によって生成された前記ビーコンを、端末装置にブロードキャスト送信する通信部と、
   を備える無線中継装置。
2. 自装置と基地局装置との通信を中継する無線中継装置から、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否かを示す情報を含むビーコンを受信する通信部と、
   前記通信部によって受信されたビーコンに含まれる情報に基づいて、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否か判定し、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外である場合に、自装置を消費電力がより少ないモードに遷移させる制御部と、
   を備える端末装置。
3. 前記制御部は、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外である場合と、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏内である場合とで、それぞれ異なる処理を行う請求項２に記載の端末装置。
4. 自装置が基地局装置の圏外であるか否か判定する通信状態監視ステップと、
   自装置に接続している端末装置と前記基地局装置との間の通信を中継する中継ステップと、
   前記通信状態監視ステップの判定結果に応じて、圏外であるか否かを示す情報をＩＥ（Information Element）の領域に含むビーコンを生成するビーコン生成ステップと、
   前記ビーコン生成ステップによって生成された前記ビーコンを、端末装置にブロードキャスト送信する通信ステップと、
   を有する無線中継方法。
5. 自装置と基地局装置との通信を中継する無線中継装置から、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否かを示す情報を含むビーコンを受信する通信ステップと、
   前記通信ステップによって受信されたビーコンに含まれる情報に基づいて、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外であるか否か判定し、前記無線中継装置が前記基地局装置の圏外である場合に、自装置を消費電力がより少ないモードに遷移させる制御ステップと、
   を有する制御方法。

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