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JP2008263335A - 無線lanシステム、アクセスポイント装置及び無線lanシステムの制御方法 - Google Patents

無線lanシステム、アクセスポイント装置及び無線lanシステムの制御方法 Download PDF

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剛 梅原
Toshiyuki Hijikata
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Abstract

【課題】マルチESSID環境下において、省電力モードに設定された無線端末の間欠受信動作を効率よく実行可能な無線LANシステムを提供する。
【解決手段】アクセスポイント10は、ESSIDを含むビーコンを、所定の周波数チャネルを用いて周期的に送信する無線通信部105と、周波数チャネルを同一としたままで、ビーコンに含まれるESSIDを周期的に切り替えるビーコンデータ生成部104と、無線端末20、21から受信した受信データを、無線端末20、21が属する論理ネットワークに応じて予め定められた転送先に中継するデータ受信処理部(ヘッダ変換部102及び有線通信部101)とを備える。無線端末20、21は、自身が属する論理ネットワークを示すESSIDが含まれるビーコンを、アクセスポイント10によるESSIDの切り替え周期の整数倍の周期で間欠的に受信するよう制御する制御部201を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、アクセスポイント装置と、前記アクセスポイント装置との間で無線通信を行う少なくとも1台の無線端末とを備える無線LAN(Local Area Network)システムに関する。
IEEE802.11b等の従来の無線LANシステムでは、ESSID(Extended Service Set Identifier)と呼ばれるネットワーク識別子によって複数の論理ネットワークの識別が行われる。つまり、アクセスポイント装置と無線端末の双方に共通のESSIDを設定することにより、アクセスポイント装置は自身と異なるESSIDが設定された無線端末からの接続を拒否し、ESSIDが一致する無線端末との間でのみ通信を行う。これにより、ESSIDが異なるネットワーク間の混信を回避することができる。
また、1つのアクセスポイントに複数のESSIDを設定し、無線LAN側の複数のESSIDの各々を有線LAN側の複数のVLANIDと一対一に対応付けることで、1つのアクセスポイントをESSIDが異なる複数のネットワークで共用する技術が知られている(例えば特許文献1を参照)。このような技術は、マルチESSIDと呼ばれる。
また、無線端末の消費電力を削減するために、無線端末が備える無線通信部の動作を周期的に休止させる技術が知られている(例えば特許文献2を参照)。このような無線端末の動作モードは、省電力モード(Power-Save Mode)と呼ばれる。省電力モードに設定された無線端末は、アクセスポイントから転送される全てのビーコン及びメッセージを受信するのではなく、これらのデータを間欠的に受信する。
特開2007−28210号公報 特開2002−300175号公報
マルチESSIDに対応したアクセスポイントは、ESSIDが異なる複数の論理ネットワークを管理するために、複数の論理ネットワークの各々に向けてビーコンを送出する必要がある。このように、1つのアクセスポイントが、単一の周波数チャネルを用いてESSIDの異なる複数の論理ネットワークを構成する場合において、アクセスポイントのビーコン送出タイミング、及び、アクセスポイントとアソシエーションを行う無線端末がビーコンを受信すべきタイミングに関する規定がなされておらず、無線端末の省電力モード動作が充分に機能しないという問題がある。
本発明は、上述した問題点を考慮してなされたものであり、1つのアクセスポイントが単一の周波数チャネルを用いてネットワーク識別子(ESSID等)の異なる複数の論理ネットワークを構成する際に、省電力モードに設定された無線端末の間欠受信動作を効率よく実行可能な無線LANシステムの提供を目的とする。
本発明にかかる無線LANシステムは、アクセスポイント装置と、前記アクセスポイント装置との間で無線通信を行う少なくとも1台の無線端末とを備え、さらに、前記アクセスポイント装置は、前記無線端末が属する論理ネットワークを識別可能なネットワーク識別子を含むビーコンデータを、所定の周波数チャネルを用いて周期的に送信するビーコン送信部と、前記周波数チャネルを同一としたままで、前記ビーコンデータに含まれる前記ネットワーク識別子を周期的に切り替えるビーコンデータ生成部と、前記無線端末から受信した受信データを、前記無線端末が属する前記論理ネットワークに応じて予め定められた転送先に中継するデータ受信処理部とを備える。また、前記無線端末は、前記無線端末自身が属する論理ネットワークを示す前記ネットワーク識別子が含まれる前記ビーコンデータを、前記アクセスポイント装置による前記ネットワーク識別子の切り替え周期の整数倍の周期で間欠的に受信するよう制御する制御部を備える。
このように、本発明にかかる無線LANシステムは、アクセスポイントがビーコンデータに含まれるネットワーク識別子(ESSID等)を周期的に切り替えることとした。また、アクセスポイントが無線端末から受信したデータは、無線端末が属する論理ネットワークのネットワーク識別子に応じて予め定められた転送先に中継することとした。このような構成によって、少なくとも1つのアクセスポイントにより単一の周波数チャネルを用いて、ESSIDの異なる複数の論理ネットワークを構成することができる。また、アクセスポイントが周波数チャネルを同一としたままで、ビーコンデータに含まれるネットワーク識別子を周期的に切り替えることにより、使用周波数を効率化することができ、セル・プランニング動作やキャリア・センス動作が容易になる。
さらに、無線端末は、アクセスポイントが送信する全てのビーコンデータを受信しなくてもよい。つまり、無線端末は、自身に設定されたネットワーク識別子のネットワークに向けて送信されるビーコンデータのみを受信すればよい。このため、省電力モードに設定された無線端末は、自身に無関係な他のネットワーク識別子を含むビーコンデータを受信するために仮眠状態からアウェイク状態に遷移する必要がなく、無線端末の電力消費を効果的に抑制することができる。
本発明により、1つのアクセスポイントが単一の周波数チャネルを用いてネットワーク識別子(ESSID等)の異なる複数の論理ネットワークを構成する際に、省電力モードに設定された無線端末の間欠受信動作を効率よく実行可能な無線LANシステムを提供できる。
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。
実施の形態1.
本実施の形態にかかる無線LANシステム1の構成を図1示す。無線LANシステム1は、アクセスポイント10と、アクセスポイント10とアソシエーションを行って、アクセスポイントとの間で無線によるデータ通信を行う無線端末20及び21を含んで構成されている。なお、ここでは、無線端末20及び21にはそれぞれ異なるESSIDが設定されているものとして説明する。具体的には、無線端末20に設定されたESSIDを"A"とし、無線端末21に設定されたESSIDを"B"とする。
VLANスイッチ11は、それぞれ異なるVLANIDが割り当てられたネットワークNW1及びNW2と接続されている。具体的には、ネットワークNW1に割り当てられたVLANIDを"C"とし、ネットワークNW2に割り当てられたVLANIDを"D"とする。VLANスイッチ11は、ネットワークNW1及びNW2から受信したデータをアクセスポイント10に転送する際に、対応するVLANIDを示すVLANタグを送信データに付加する。
アクセスポイント10は、100BASE−TX等の有線LANインタフェースを有し、VLANスイッチ11と接続されている。また、アクセスポイント10は、ESSIDとVLANIDとの対応関係を規定したESSID−VLAN対応テーブルを有しており、アクセスポイント10は、無線端末20及び21から受信したデータをVLANスイッチ11に転送する際には、無線端末が属するESSIDに対応付けられたVLANIDを示すVLANタグを送信データに付加する。一方、VLANスイッチ11から受信したデータを無線端末20又は21に転送する際の処理は以下のように行われる。つまり、VLANスイッチ11から受信したデータがユニキャストデータであれば、宛先アドレスに指定された無線端末宛てに送信する。また、VLANスイッチ11から受信したデータがブロードキャストデータであれば、ブロードキャストデータに付与されたVLANID(VLANタグ)に対応付けられたESSIDに属する無線端末に向けてデータを送信する。
図2は、アクセスポイント10の構成を示すブロック図である。図2において、有線通信部101は、VLANスイッチ11との間でデータを送受信する。ヘッダ変換部102は、有線通信部101により送受信される通信データに付与される有線LANヘッダと、後述する無線通信部105により送受信される通信データに付与される無線LANヘッダとを相互に変換する。より具体的に述べると、ヘッダ変換部102は、ESSIDとVLANIDとが対応付けられたESSID−VLANID対応テーブル103を参照することにより、無線LAN側のESSIDと有線LAN側のVLANIDとの間の変換を行う。
ESSID−VLANID対応テーブル103の具体例を図4に示す。図4のテーブルは、図1の構成に対応するESSIDとVLANIDの関係を記述している。具体的には、ESSID=AとVLANID=Cが対応付けられ、ESSID=BとVLANID=Dが対応付けられている。
図2に戻り、ビーコンデータ生成部104は、後述する無線通信部105により送信されるビーコンデータの生成を行う。なお、アクセスポイント10によるビーコンデータの送信周期を、以下ではビーコン間隔と呼ぶ。また、ビーコンデータ生成部104は、ビーコン間隔毎に周期的に送信されるビーコンデータに、定期的にDTIM(delivery traffic indication message)を含める。DTIMは、省電力モードに設定された無線端末20及び21に対して、送信待ちのデータが存在することを伝達するための情報である。以下では、DTIMが含まれるビーコンデータをDTIMビーコンと呼ぶ。さらに、ビーコン生成部104は、複数のESSIDに対応したビーコンデータを送出するために、ビーコンデータに含まれるESSIDを周期的に切り替える。
無線通信部105は、アンテナ106を介して無線端末20及び21との間で無線によるデータ送受信を実行する。
続いて、図3を用いて無線端末20及び21の構成を説明する。図3は、無線端末20の構成例を示すブロック図である。制御部201は、図示しない上位レイヤ制御部が生成したディスクリプタを取得し、取得したディスクリプタに従ってデータバッファ202、データ処理部203、無線通信部204を制御し、ディスクリプタで示された処理が完了するとこれを上位レイヤ処理部(不図示)に通知する。ここで、上位レイヤ処理部とは、無線LAN通信プロトコルの上位レイヤを担うものであり、典型的には無線端末20用のドライバソフトウェアを備えたコンピュータである。また、ディスクリプタとは、アクセスポイント10とのデータ送受信に関する情報であって、送信データの格納場所、送信データサイズ及び宛先アドレス等を含む。さらに、制御部201は、アクセスポイントとのアソシエーションの確立を制御し、また、無線通信部204の省電力モード設定を行う。
データバッファ202は、上位レイヤ処理部(不図示)から取得した送信データの保存、アクセスポイント10から受信した受信データの保存に使用されるバッファメモリである。データ処理部203は、送信データフレーム(MACフレーム)の組み立て、受信データフレームの分解を行う。無線通信部204は、アンテナ205を介してアクセスポイント10との間で無線によるデータ送受信を行う処理部であり、データ処理部203から入力された送信データフレームをアクセスポイント10に送信し、アクセスポイント10から受信した受信データフレームをデータ処理部203に出力する。
次に、アクセスポイント10と無線端末20及び21の間でのデータ送受信タイミングについて、図5を用いて説明する。図5は、アクセスポイント10によるビーコンデータの送信タイミングと、省電力モード中の無線端末20及び21が仮眠(Dose)状態からアウェイク(Awake)状態に遷移してビーコンデータの受信を行うタイミングを示している。
図5において、ビーコン40A及びDTIMビーコン41Aは、ESSID=Aのネットワークに属する無線端末、つまり無線端末20に対して送信されるビーコンデータである。一方、ビーコン40B及び41Bは、ESSID=Bのネットワークに属する無線端21に対して送信されるビーコンデータである。
図5の例では、ビーコンデータに含まれるESSIDの切り替え周期は、ビーコン間隔の3倍である。つまり、3つのビーコンデータが送出される毎に、ビーコンデータ中のESSIDが"A"から"B"に、又はその逆に切り替えられる。
また、図5の例では、DTIM間隔もビーコン間隔の3倍である。ただし、上述したESSIDの切り替えも併せて行われるため、ESSID=Aに対応するDTIMビーコン41Aの送信間隔及びESSID=Bに対応するDTIMビーコン41Bの送信間隔は、ビーコン間隔の6倍である。
アクセスポイント10のビーコン間隔及びDTIM間隔が、図5に示すように調整されている場合、アクセスポイント10とアソシエーションを行う無線端末20及び21がビーコンを受信するために仮眠状態からアウェイク状態に復帰する周期(リスン間隔:Listen Interval)は、ビーコン間隔の6倍である。また、無線端末20及び21がアウェイク状態に遷移するタイミング(起床タイミング)は、DTIMビーコン41A及び41Bの送信位相によって決定される。つまり、無線端末20及び21は互いに異なるタイミングで仮眠状態からアウェイク状態に復帰する。
上述したように、本実施の形態にかかる無線LANシステム1においては、アクセスポイント10がビーコンデータに含まれるESSIDを周期的に切り替えることとした。また、アクセスポイント10が無線端末20及び21から受信したデータは、無線端末が属する論理ネットワークのESSIDに応じて予め定められた転送先VLANに中継することとした。このような構成によって、少なくとも1つのアクセスポイント10により単一の周波数チャネルを用いて、ESSIDの異なる複数の論理ネットワークを構成することができる。
また、無線端末20及び21は、アクセスポイント10が送信する全てのDTIMビーコンを受信しなくてもよい。つまり、無線端末20及び21は、自身に設定されたESSIDのネットワークに向けて送信されるDTIMビーコンのみを受信すればよい。このため、省電力モードに設定された無線端末20及び21は、自身に無関係な他のESSIDを含むDTIMビーコンを受信するためにアウェイク状態に遷移する必要がなく、無線端末20及び21の電力消費を効果的に抑制することができる。
(実施例1)
以下では、上述した無線LANシステム1を公衆無線LANサービスに適用した実施例について図6乃至8を用いて説明する。図6は、本実施例にかかる無線LANシステム1の構成図である。図6の例では、ネットワークNW1は、公衆無線LANサービスの利用者登録が完了していないユーザの無線端末がアクセス可能なネットワークとしている。一方、ネットワークNW2は、公衆無線LANサービスの利用者登録が完了したユーザの無線端末がアクセス可能なネットワークである。
ネットワークNW1は、VLANID=Cが割り当てられた有線LAN12に、VLANスイッチ11及び登録サーバ14が接続された構成である。登録サーバ14は、利用者登録が完了していないユーザの登録を受け付け、新規に登録したユーザの無線端末に対してクライアント電子証明書を送信する。
ネットワークNW2は、VLANID=Dが割り当てられた有線LAN13にVLANスイッチ11、認証サーバ15及びルータ16が接続された構成である。認証サーバ15は、具体的にはRADIUS認証サーバである。また、アクセスポイント10は、IEEE802.1Xによる認証機能をサポートしており、IEEE802.1xの認証手順におけるオーセンティケータとなる。ルータ16は、ネットワークNW2をインターネットに接続する通信機器である。
続いて、本実施例において公衆無線LANサービスの提供に際して行われるユーザ登録手順、ユーザ認証手順について説明する。図7は、ユーザ登録手順を示すフローチャートである。まず、ステップS11では、無線端末20のESSIDを"A"に設定する。併せてESSID=Aのネットワークに対応するWEP(Wired Equivalent Privacy)キーを無線端末20に設定する。
ステップS12では、無線端末20に設定されたESSIDとWEPキーによって、無線端末20とアクセスポイント10との間でアソシエーションが確立される。ステップS13では、無線端末20が登録サーバ14にアクセスして、所定のユーザ登録手続が行われる。ユーザ登録手続が完了すると、登録サーバ14から無線端末20に対してクライアント電子証明書が送信される(ステップS14)。クライアント電子証明書には、登録されたユーザ名、有効期限情報、CA(Certificate Authority)の電子署名が含まれる。クライアント電子証明書の受信が完了すると、無線端末20とアクセスポイント10の接続が一旦切断される。
次に、ユーザ認証手順を図8のフローチャートを用いて説明する。ステップS21では、無線端末20のESSIDを"B"に設定する。ステップS22では、無線端末20に設定されたESSIDによって、無線端末20とアクセスポイント10との間でアソシエーションが確立される。ステップS23では、無線端末20からアクセスポイント10に対してIEEE802.1X認証要求が送信され、アクセスポイント10を介して認証サーバ15による無線端末20の認証が行われる。具体的には、アクセスポイント10によるデータ中継のもと、認証サーバ15及び無線端末20が、EAP(Extensible Authentication Protocol)−TLS(Transport Layer Security)プロトコルを用いた認証処理に従って、クライアント電子証明書及びサーバ電子証明書による相互承認を行えばよい。
ステップS23における認証が成功すると、認証サーバ25から無線端末20にアクセスポイント10を介して通信用暗号鍵が送信される(ステップS24及びS25)。同時に、アクセスポイント10は、無線端末20のネットワークNW2への接続を許可する。通信用暗号鍵は、WEPキーでもよくAES(Advanced Encryption Standard)キー等のより信頼性の高い暗号鍵であってもよい。
ステップS23における認証が失敗した場合、無線端末20には認証失敗を示すメッセージが通知される。また、アクセスポイント10は、無線端末20のネットワークNW2への接続を遮断する(ステップS26)。
本実施例に示した構成によれば、例えば、ESSIDとWEPキーのみによる現行の公衆無線LANサービスからIEEE802.1Xによる信頼性の高いユーザ認証を行う新たな公衆無線LANサービスへ移行する場合において、現行サービスを利用するユーザの新サービスへの移行が容易となる。また、本実施例に示した構成によれば、認証方式や暗号化方式の異なる2つの公衆無線LANサービスを1つのアクセスポイント10により提供することも可能である。
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
本発明の実施の形態にかかる無線LANシステムの構成図である。 本発明の実施の形態にかかるアクセスポイント装置のブロック図である。 本発明の実施の形態にかかる無線端末のブロック図である。 ESSID−VLANID対応テーブルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態にかかる無線LANシステムのデータ送受信タイミングを示す図である。 本発明の実施の形態にかかる無線LANシステムの実施例を示す構成図である。 本発明の実施の形態にかかる無線端末の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態にかかる無線端末の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1 無線LANシステム
10 アクセスポイント装置
12、13 有線LAN
14 登録サーバ
15 認証サーバ
16 ルータ
20、21 無線端末
40A、40B ビーコン
41A,41B DTIMビーコン
101 有線通信部
102 ヘッダ変換部
103 SSID−VLANID対応テーブル
104 ビーコンデータ生成部
105 無線通信部
106 アンテナ
201 制御部
202 データバッファ
203 データ処理部
204 無線通信部
205 アンテナ

Claims (8)

  1. アクセスポイント装置と、前記アクセスポイント装置との間で無線通信を行う少なくとも1台の無線端末とを備える無線LANシステムであって、
    前記アクセスポイント装置は、
    前記無線端末が属する論理ネットワークを識別可能なネットワーク識別子を含むビーコンデータを、所定の周波数チャネルを用いて周期的に送信するビーコン送信部と、
    前記周波数チャネルを同一としたままで、前記ビーコンデータに含まれる前記ネットワーク識別子を周期的に切り替えるビーコンデータ生成部と、
    前記無線端末から受信した受信データを、前記無線端末が属する前記論理ネットワークに応じて予め定められた転送先に中継するデータ受信処理部とを備え、
    前記無線端末は、
    自身が属する論理ネットワークを示す前記ネットワーク識別子が含まれる前記ビーコンデータを、前記アクセスポイント装置による前記ネットワーク識別子の切り替え周期の整数倍の周期で間欠的に受信するよう制御する制御部を備える無線LANシステム。
  2. 前記無線端末による前記ビーコンデータの間欠受信周期は、前記アクセスポイント装置から前記無線端末への送信待ちデータの存在を示すDTIM情報が含まれるビーコンデータの送信周期であることを特徴とする請求項1に記載の無線LANシステム。
  3. 少なくとも1台の無線端末とともに無線LANを構成し、前記無線端末との間で無線通信を行うアクセスポイント装置であって、
    前記無線端末が属する論理ネットワークを識別可能なネットワーク識別子を含むビーコンデータを、所定の周波数チャネルを用いて周期的に送信するビーコン送信部と、
    前記周波数チャネルを同一としたままで、前記ビーコンデータに含まれる前記ネットワーク識別子を周期的に切り替えるビーコンデータ生成部と、
    前記無線端末から受信した受信データを、前記無線端末が属する前記論理ネットワークに応じて予め定められた転送先に中継するデータ受信処理部と、
    を備えるアクセスポイント装置。
  4. 前記ビーコンデータに含まれる前記ネットワーク識別子の切り替え周期は、前記ビーコンデータの送信周期の2倍以上である請求項3に記載のアクセスポイント装置。
  5. 前記ビーコンデータに含まれる前記ネットワーク識別子の切り替え周期は、省電力モードにある前記無線端末が前記アクセスポイント装置から送信されるデータを間欠的に受信するために仮眠状態からアウェイク状態に復帰する周期に応じて決定される請求項3に記載のアクセスポイント装置。
  6. 前記ビーコンデータに含まれるネットワーク識別子の切り替えにあわせて、前記無線端末への送信データに対する暗号化処理手順を切り替えるデータ送信処理部をさらに備える請求項3乃至5のいずれかに記載のアクセスポイント装置。
  7. アクセスポイント装置と、前記アクセスポイント装置との間で無線通信を行う少なくとも1台の無線端末とを備える無線LANシステムの制御方法であって、
    前記無線端末が属する論理ネットワークを識別可能なネットワーク識別子を含むビーコンデータを所定の周波数チャネルを用いて前記アクセスポイント装置から周期的に送信するステップと、
    前記周波数チャネルを同一としたままで、前記ビーコンデータに含まれる前記ネットワーク識別子を周期的に切り替えるステップと、
    前記アクセスポイント装置によって前記無線端末から受信されたデータを、前記無線端末が属する前記論理ネットワークに応じて予め定められた転送先に中継するステップと、
    を含む制御方法。
  8. 前記無線端末が、前記アクセスポイント装置から周期的に送信される複数の前記ビーコンデータのうち、自身が属する論理ネットワークを示すネットワーク識別子が含まれるビーコンデータを、前記ネットワーク識別子の切り替え周期の整数倍の周期で間欠的に受信するステップを含む請求項7に記載の制御方法。
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