无线通信系统及无线通信控制方法与流程

本发明涉及多个无线站共享同一无线信道并使用csma/ca(carriersensemultipleaccess载波监听多路访问/collisionavoidance冲突避免)方式进行无线通信的无线通信系统。特别是涉及如下无线通信系统及无线通信控制方法：判定由处于隐藏终端关系的无线站引起的降低发送站的发送权获得率的发送时暴露状况、或者接收站的正常接收率降低的接收时暴露状况，从而避免隐藏终端的影响。

背景技术：

非专利文献1的国际标准规格ieee802.11标准的无线lan(localareanetwork局域网)系统的吞吐量(throughput)逐年提高，作为主要的无线访问之一而被普及。无线lan系统能够使用作为不需要许可的频带的公共频带，因此多种多样的无线终端正在普及。该公共频带中的无线通信由于进行基于csma/ca方式的随机访问控制，因此引起通信质量和系统容量下降的隐藏终端问题/暴露终端问题成为很大的障碍。其中，隐藏终端问题是相互之间载波监听不发挥作用的无线站的发送信号相互冲突而使吞吐量特性恶化的问题，作为其解决方法，例如提出了使用rts(requesttosend，请求发送)/cts(cleartosend，允许发送)的流控制。rts帧和cts帧的更换即使在接收站中存在无法从发送站检测到的无线信号的情况下，根据来自发送站的rts帧，接收站cts帧设定nav，由此能够消除隐藏终端问题，防止通信质量和系统容量的降低。

具备无线lan通信用的接口的用户终端(ue)通常在选择所连接的接入点(ap)或在ap间漫游时，基于电波强度、信噪比、数据速率等进行所连接的ap的判断(非专利文献2)。另外，同时具有蜂窝通信用的接口的ue以从无线lan到蜂窝的顺序检索电波，如果存在能够连接的无线lan，则自动地进行连接，如果没有，则视为无线lan圈外，进行与蜂窝的连接动作(非专利文献3)。

关于无线lan的ap的信道设定，除了手动设定以外，还具有避免干扰的自动无线信道设定功能，基于检测出的ssid数在起动时或定期地进行最优信道的自动设定(非专利文献4)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：ieeestd802.11tm-2016，december2016

非专利文献2：matthewgast著、渡边尚、小野良司监译、《802.11无线网络管理第二版》、欧莱利·日本

非专利文献3：神崎洋治、西井美鹰著，《系统性学习wifi/3g/4g/lte/wimax》，日经bp公司

非专利文献4：ntt技术期刊，2015.9，“与最新无线标准ieee802.11ac对应且实现了高功能化的新hgw的实用化”。

技术实现要素：

发明所要解决的问题

在使用rts/cts的控制方法中，在接收站接收rts帧的时间点，正在接收来自其他无线站的信号或者在设定了nav的情况下，无法向发送站返回cts帧。因此，无法得到解决所设想的隐藏终端问题的效果。这种情况容易发生在同一信道上存在多个ap的稠密环境中。另外，暴露终端问题也容易在ap的稠密环境中发生。

隐藏终端问题/暴露终端问题在电波强度、信噪比、数据速率高的状况下也可能发生。因此，为了提高通信质量和系统容量，也需要进行考虑了隐藏终端问题/暴露终端问题的ue中的连接目的地ap的选择或者作为使用线路从无线lan向蜂窝的切换。

另外，当出现新的固定设置ap或移动路由器等移动型ap、受到dfs(dynamicfrequencyselection，动态频率选择)的可使用信道限制等的影响等而ap中的电波环境发生变化时，仅通过手动的信道设定或ap起动时的信道自动设定无法应对该变化。另外，隐藏终端问题/暴露终端问题是由于相互不能检测信号的终端即隐藏终端的存在而引起的，因此利用ap检测出的ssid数是无法掌握隐藏终端的关系的。因此，即使具有定期地进行信道自动设定的功能，由于无法掌握隐藏终端问题/暴露终端问题，因此有时自动设定也不能有效地发挥作用。或者，在信道变更指示控制后在一定期间不能通信的情况下，例如在受到dfs的影响的情况下，不产生隐藏终端问题/暴露终端问题，但是进行信道变更，反而会发生通信质量和系统容量降低的情况。

本发明的目的在于提供一种无线通信系统及无线通信控制方法，通过csma/ca进行访问控制的ap和ue判定由于隐藏终端的影响而导致的ap的发送时暴露状况和ue的接收时暴露状况，基于该判定结果进行避免隐藏终端的影响的控制。

用于解决问题的手段

第一发明提供一种无线通信系统，利用csma/ca进行访问控制的接入点和用户终端判定由隐藏终端的影响引起的接入点的发送时暴露状况和用户终端的接收时暴露状况，基于该判定结果进行避免隐藏终端的影响的控制，无线通信系统的特征在于，包括：判定单元，判定考虑了存在于接入点的周边的等待发送的无线站的发送时拥塞水平的接入点的发送时暴露水平，判定考虑了存在于用户终端的周边的等待发送的无线站的接收时拥塞水平的用户终端的接收时暴露水平；以及控制单元，在发送时暴露水平或接收时暴露水平不能满足用户终端的请求质量的情况下，进行用户终端的连接目的地接入点的变更或向其他线路的变更控制。

在第一发明的无线通信系统中，控制单元为以下构成：在接入点为发送时暴露水平能够满足用户终端的请求质量的接入点、且与该接入点连接的用户终端的接收时暴露水平能够满足用户终端的请求质量的情况下，进行将该接入点作为连接目的地的控制。

第二发明提供一种无线通信系统，利用csma/ca进行访问控制的接入点(接入点)和用户终端(用户终端)判定由隐藏终端的影响引起的接入点的发送时暴露状况和用户终端的接收时暴露状况，基于该判定结果进行避免隐藏终端的影响的控制，无线通信系统的特征在于，包括：判定单元，判定考虑了存在于接入点的周边的等待发送的无线站的发送时拥塞水平的接入点的发送时暴露水平；以及控制单元，在发送时暴露水平不能满足接入点的期待质量的情况下，进行接入点的信道变更控制。

第三发明提供一种无线通信系统，利用csma/ca进行访问控制的接入点和用户终端判定由隐藏终端的影响引起的接入点的发送时暴露状况和用户终端的接收时暴露状况，基于该判定结果进行避免隐藏终端的影响的控制，无线通信系统的特征在于，包括：判定单元，判定考虑了存在于用户终端的周边的等待发送的无线站的接收时拥塞水平的用户终端的接收时暴露水平；以及控制单元，在接收时暴露水平不能满足接入点的期待质量的情况下，进行用户终端中的连接目的地接入点的变更或向其他线路的变更控制。

第四发明提供一种无线通信系统，利用csma/ca进行访问控制的接入点和用户终端判定由隐藏终端的影响引起的接入点的发送时暴露状况和用户终端的接收时暴露状况，基于该判定结果进行避免隐藏终端的影响的控制，无线通信系统的特征在于，包括：判定单元，判定考虑了存在于接入点的周边的等待发送的无线站的发送时拥塞水平的接入点的发送时暴露水平，判定考虑了存在于用户终端的周边的等待发送的无线站的接收时拥塞水平的用户终端的接收时暴露水平；以及控制单元，在发送时暴露水平不能满足接入点的期待质量的情况下进行接入点的信道变更控制，在接收时暴露水平不能满足接入点的期待质量的情况下，进行用户终端中的连接目的地接入点的变更或向其他线路的变更控制。

在第一、第二、第四发明的无线通信系统中，判定单元为以下构成：判定包含考虑了接入点的发送时拥塞水平的接入点的发送时暴露水平在内的用户终端的接收时暴露水平。

在第一、第四发明的无线通信系统中，使用在规定的期间内合计了指标的合计结果和判定阈值，进行考虑了发送时拥塞水平的接入点的发送时暴露水平的判定、或者考虑了接收时拥塞水平的用户终端的接收时暴露水平的判定。

在第二发明的无线通信系统中，使用在规定的期间内合计了指标的合计结果和判定阈值，进行考虑了发送时拥塞水平的接入点的发送时暴露水平的判定。

在第三发明的无线通信系统中，使用在规定的期间内合计了指标的合计结果和判定阈值，进行考虑了接收时拥塞水平的用户终端的接收时暴露水平的判定。

第五发明提供一种无线通信方法，利用csma/ca进行访问控制的接入点和用户终端判定由隐藏终端的影响引起的接入点的发送时暴露状况和用户终端的接收时暴露状况，基于该判定结果进行避免隐藏终端的影响的控制，无线通信方法的特征在于，包括以下步骤：判定考虑了存在于接入点的周边的等待发送的无线站的发送时拥塞水平的接入点的发送时暴露水平；判定考虑了存在于用户终端的周边的等待发送的无线站的接收时拥塞水平的用户终端的接收时暴露水平；以及在发送时暴露水平不能满足接入点的期待质量的情况下进行接入点的信道变更控制，在发送时暴露水平或接收时暴露水平不能满足用户终端的请求质量或接入点的期待质量的情况下进行用户终端的连接目的地接入点的变更或向其他线路的变更控制。

发明效果

本发明能够基于考虑了发送时拥塞水平的发送时暴露水平、或者考虑了接收时拥塞水平的接收时暴露水平的判定结果来实施ue的线路和连接目的地ap的变更控制、或者ap的信道变更控制。其结果是，解决了ap的发送时暴露状况和ue的接收时暴露状况，能够确保ue的请求质量或维持ap的期待质量。由此，能够预见csma/ca线路的系统容量的扩大。

另外，在发送时暴露水平或接收时暴露水平的判定中，能够排除发送时拥塞状况或接收时拥塞状况的可能性，且能够设定考虑了针对时间轴的判定精度的判定阈值和合计期间。其结果是，能够减少无意的ue的线路和连接目的地ap的变更控制、或ap的信道变更控制。

另外，本发明的控制例如通过使用信标信号，能够在不扩展标准规格的情况下实施。其结果是，能够容易地实现本发明的控制，并且能够在不消耗判定的csma/ca线路的无线资源的情况下实现。

附图说明

图1是示出发送时/接收时暴露状况、发送时/接收时拥塞状况的一例的图；

图2是示出发送时暴露水平的大小状况的时序图；

图3是示出接收时暴露水平的大小状况的时序图；

图4是示出本发明的无线通信系统的实施例1的构成的框图；

图5是示出本发明的无线通信系统的实施例2的构成的框图；

图6是示出基于ue的请求质量的ue的控制步骤例1的流程图；

图7是示出基于ue的请求质量来决定ue的连接目的地ap的控制步骤例2的流程图；

图8是示出基于ap的期待质量的ap的控制步骤例3的流程图；

图9是示出基于ap的期待质量的ue的控制步骤例4的流程图；

图10是示出基于ap的期待质量的ap、ue的控制步骤例5的流程图；

图11是示出判定阈值s、r和合计期间t1、t2的计算步骤例的流程图；

图12是示出信标发送延迟的判定阈值s和合计期间t1的决定例的图；

图13是示出信标接收失败的判定阈值r和合计期间t2的决定例的图。

具体实施方式

本发明的特征在于，在通过csma/ca进行访问控制的ap和ue中，判定由于隐藏终端的影响而导致的“暴露状况”。此时，高精度地判定考虑了不是隐藏终端影响的“拥塞状况”的“暴露状况”。然后，基于该判定结果，为了避免隐藏终端的影响，进行ap中的信道变更、ue中的线路/连接目的地ap的变更等的控制。

这里，对在本说明书中使用的术语进行如下定义。

*发送时暴露状况：在发送站中，由于隐藏终端的影响而发送权获得率降低的状况。

*发送时暴露水平：在发送站中，由于隐藏终端的影响而导致的发送权获得率的降低水平。

*接收时暴露状况：在接收站中，由于隐藏终端的影响而来自发送站的信号的正常接收率降低的状况。

*接收时暴露水平：在接收站中，由于隐藏终端的影响而导致的信号的正常接收率的降低水平。

*干扰无线站：造成发射时暴露状况或接收时暴露状况的无线站。

*拥塞状况：不是由于隐藏终端的影响，而是由于在发送站或接收站的周边存在多个等待发送的无线站，发送权获得率或正常接收率降低的状况。

*等待发送的无线站：为了发送成为发送准备完毕的信号，希望获得发送权的无线站。

*发送时拥塞状况：在发送站中，不是由于隐藏终端的影响，而是由于发送站周边的等待发送的无线站数的影响，发送权获得率降低的状况。在发送时拥塞状况下，由于多个无线站希望获得发送权，所以发送权获得率降低。

*发送时拥塞水平：在发送站中，不是由于隐藏终端的影响而是由于发送站周边的等待发送的无线站数的增加而引起的发送权获得率的降低水平。

*接收时拥塞状况：在接收站中，不是由于隐藏终端的影响而是由于接收站周边的等待发送的无线站数的影响而信号的正常接收率降低的状况。在接收时拥塞状况下，由于csma/ca中可能发生的同时发送的影响，正常接收率因冲突而降低。

*接收时拥塞水平：在接收站中，不是由于隐藏终端的影响而是由于接收站周边的等待发送的无线站数的增加而引起的信号的正常接收率的降低水平。

*竞争无线站：造成发送时拥塞状况或接收时拥塞状况的无线站。

图1示出发送时/接收时暴露状况、发送时/接收时拥塞状况的一例。

在图1中，ap是成为发送站的无线lan的接入点，ue是与成为接收站的无线lan以及蜂窝对应的用户终端。x是对于ap或ue的干扰无线站，y是对于ap或ue的竞争无线站。以干扰无线站x或竞争无线站y为中心的圆表示电波到达范围。

图1的(1)示出存在彼此处于隐藏终端的关系的干扰无线站x1、x2、且能够接收这两个无线站的信号的ap处于发送时暴露状况。图1的(2)示出存在彼此处于隐藏终端关系的ap和干扰无线站x、且能够接收干扰无线站x的信号的ue处于接收时暴露状况。图1的(3)示出ap和ue的周边存在多个竞争无线站y，其中ap处于发送时拥塞状况，ue处于接收时拥塞状况。

图2示出发送时暴露水平的大小状况。在这里，将图1的(1)所示的发送时暴露状况设为模型。

在图2的(1)中，在干扰无线站x1、x2的发送信号数少的情况下，ap中的发送权获得率的降低小，发送时暴露水平小。在图2的(2)中，在干扰无线站x1、x2的发送信号数多的情况下，ap中的发送权获得率的降低大，发送时暴露水平大。因此，干扰无线站x1、x2信号发送频率越高，发送时暴露水平越大。另外，作为发送时暴露水平变化的原因有：干扰无线站x的数量、干扰无线站x及ap自身的发送权保有期间、即无线站获得一次发送权之后到该发送权保有结束为止的时间的长度等。

图3示出接收时暴露水平的大小状况。在这里，将图1的(2)所示的接收时暴露状况设为模型。

在图3的(1)中，在干扰无线站x的发送信号数少的情况下，ue中的正常接收率的降低小，接收时暴露水平小。在图3的(2)中，在干扰无线站x的发送信号数多的情况下，ue中的正常接收率的降低大，接收时暴露水平大。因此，干扰无线站x的信号发送频率越高，接收时暴露水平越大。另外，作为接收时暴露水平变化的主要原因有：干扰无线站x的数量、相对于干扰无线站x和ue的ap的发送权保有期间的长度等。

如上所述，发送时暴露水平和接收时暴露水平不仅与干扰无线站x的信号发送频率相关，还与各种因素相关，难以进行公式化，并且，需要与图1的(3)所示的竞争无线站y的发送时拥塞状况以及接收时拥塞状况进行了区别的发送时暴露水平以及接收时暴露水平的判定。

在本发明中，为了判定ap中的发送时暴露水平及ue中的接收时暴露水平，设想使用ap自发且定期地发送的ieee802.11标准中的信标信号。然而，只要是与信标信号同样定期发送的信号即可，不限于信标信号。另外，信标信号由ap发送，由ue接收，但是，如果ue具有发送信标信号或与其相同的信号的功能，则ap和ue之间的关系也可以颠倒。总之，作为不是用于本发明的控制的特别的信号、且不是压迫csma/ca线路的无线资源的信号的信号，而以信标信号为例来进行说明。

在信标信号中包含作为发送时刻的timestamp(时间戳)。另外，信标信号的发送时刻被预定为tbtt(targetbeacontransmissiontime，目标信标传输时间)，将从该tbtt到timestamp的延迟时间设为“信标发送延迟”。基于ap发送的信标信号的信标发送延迟来判定ap中的发送时暴露水平，但作为信标发送延迟的主要原因，也与ap中的发送时拥塞水平有关。另外，在ue中，将无法正常接收由tbtt发送的信标信号的情况作为“信标接收失败”。基于ue接收的信标信号的信标接收失败来判定ue中的接收时暴露水平，但作为信标接收失败的原因，也与ue中的接收时拥塞水平有关，并且还与由于ap中的信标发送延迟而在下一个tbtt之前无法发送信标的信标发送失败、即考虑了发送时拥塞水平的发送时暴露水平有关。

因此，如以下说明的那样，本发明计算ap中的信标发送延迟α，也考虑发送时拥塞状况的影响，进行ap中的发送时暴露水平的判定。另外，信标发送延迟α也可以使用信标信号的tbtt和timestamp由ue计算，因此在ue中也能够进行ap中的发送时暴露水平的判定。另外，计算ue中的无信标接收β’，根据信标发送延迟α的历史来估计信标发送失败f(α)，根据β’和f(α)计算ue中的信标接收失败β，并且还考虑接收时拥塞状况的影响，进行ue中的接收时暴露水平的判定。另外，在ap中，也能够从ue获取无信标接收β’，根据与信标发送失败f(α)的关系计算信标接收失败β，判定ue中的接收时暴露水平。

(本发明的无线通信系统的实施例1)

图4示出本发明的无线通信系统的实施例1的构成。

在图4中，无线通信系统的结构例1包括ap10和ue20。ap10和ue20包括：无线信号收发部11、21，使用所选择的无线信道来收发基于csma/ca方式传输的无线信号；以及无线信号收发历史掌握部12、22，存储由无线信号收发部收发的无线信号的收发历史，在这里，存储信标信号的收发历史。

ap10还具有信标发送延迟计算部13、暴露水平判定部14、判定阈值和合计期间决定部15、控制决定部16、以及信道控制部17。信标发送延迟计算部13根据存储在无线信号收发历史掌握部12中的信标信号的发送历史来计算信标发送延迟α。暴露水平判定部14按照由判定阈值和合计期间决定部15计算出的合计期间t1合计信标发送延迟α，将该合计结果与由判定阈值和合计期间决定部15计算出的判定阈值s进行比较，判定所设定的无线信道是否能够满足ap10的期待质量。控制决定部16基于暴露水平判定部14的判定结果来决定要实施的控制。信道控制部17基于控制决定部16的决定，对无线信号收发部11指示无线信道的变更。

ue20还包括信标发送延迟和接收失败计算部23、暴露水平判定部24、判定阈值和合计期间决定部25、控制决定部26、以及线路和连接目的地ap控制部27。信标发送延迟和接收失败计算部23根据无线信号收发历史掌握部22中存储的信标信号的接收历史来计算信标发送延迟α和信标接收失败β。暴露水平判定部24按照由判定阈值和合计期间决定部25计算出的合计期间t1、t2来合计信标发送延迟α和信标接收失败β，将该合计结果与由判定阈值和合计期间决定部25计算出的判定阈值s、r进行比较，判定所设定的无线信道是否能够满足ap10的期待质量和ue20的请求质量。控制决定部26根据暴露水平判定部24的判定结果来决定要实施的控制。线路和连接目的地ap控制部27基于控制决定部26的决定，对无线信号收发部21指示停止或重新开始所设定的无线信道的使用、更改线路或连接目的地ap。

判定阈值和合计期间决定部15、25基于ap10的期待质量、ue20的请求质量、信标发送优先级、等待发送的无线站数、发送权保有期间等信息，考虑发送时暴露水平/接收时暴露水平的判定精度来计算关于信标发送延迟α的判定阈值s、关于信标接收失败β的判定阈值r、各个合计期间t1、t2。另外，信标发送优先级、等待发送的无线站数、发送权保有期间等信息也可以从无线信号收发历史掌握部12、22获取。

在这里，判定阈值s是关于针对信标发送延迟α的发送时暴露水平判定是否能够满足ap10的期待质量的阈值。判定阈值r是关于针对信标接收失败β的接收时暴露水平判定是否能够满足ue20的请求质量的阈值。另外，由于csma/ca通过使用随机的退避时间来进行冲突回避，因此由于受该随机性的影响，一个一个的信标信号的发送延迟或接收失败具有偏差，所以设定信标发送延迟α的合计期间t1和信标接收失败β的合计期间t2分别进行合计，并将该合计结果与判定阈值s、判定阈值r进行比较，用于判定。另外，判定阈值s和合计期间t1、以及判定阈值r和合计期间t2需要根据ap10的期待质量和ue20的请求质量、判定所需的精度的观点来决定。关于这些决定方法，参照图11另外进行说明。

(本发明的无线通信系统的实施例2)

图5示出本发明的无线通信系统的实施例2的构成。

在图5中，无线通信系统的实施例2包括与ap10和ue20均连接的无线站管理装置30。另外，虽然省略了其间的连接单元，但可以是有线或无线中的任一种。无线站管理装置30具备信标发送延迟和接收失败数据库部31，信标发送延迟和接收失败数据库部31存储由ap10的信标发送延迟计算部13以及ue20的信标发送延迟和接收失败计算部23计算出的各信息。此外，无线站管理装置30包括与实施例1中的ap10和ue20所具备的暴露水平判定部14、24、判定阈值和合计期间决定部15、25、控制决定部16、26同等的暴露水平判定部34、判定阈值和合计期间决定部35、控制决定部36。控制决定部36进行ap10的信道控制部17和ue20的线路和连接目的地ap控制部27的协调控制。

(基于ue的请求质量的ue的控制步骤例1)

图6示出基于ue的请求质量的ue的控制步骤例1。另外，假设ue已经与ap连接。

在图6中，ue根据从连接目的地ap发送的信标信号的接收历史来计算信标发送延迟α(s1)。即使预定以tbtt发送的信标信号由于ap中的csma/ca步骤而延迟，通常，也在下一个tbtt之前发送。因此，通过在ue中识别tbtt，能够根据接收到的信标中包含的timestamp来计算信标发送延迟α。在这里，根据信标发送延迟α的历史来估计ap中的信标发送失败f(α)(s2)。

接着，在合计期间t1对信标发送延迟α进行合计，将该合计结果与判定阈值s进行比较(s3)，判定信标发送延迟α的合计结果是否能够满足ue的请求质量(s4)。另外，作为ue的请求质量，可以举出吞吐量、等待时间、抖动、分组丢失等，发送时暴露状况/接收时暴露状况显著降低它们的通信质量。但是，即使在发送时暴露状况/接收时暴露状况下，在成为其原因的干扰无线站所使用的无线资源量少的情况下，发送时暴露水平/接收时暴露水平也小，通信质量的降低也小。另外，即使发生发送时暴露状况/接收时暴露状况，如果请求质量低则也没有问题。基于这些来设定判定阈值s。

在信标发送延迟α的合计结果能够满足请求质量的情况下(s4：是)，在计算来自连接目的地ap的信标接收失败β时，首先掌握在下一个tbtt之前没有接收到来自连接目的地ap的信标信号时的无信标接收β’(s5)。但是，由于信标信号的发送优先级高，因此通常预定发送的信标实际上被发送，因此无信标接收β’与信标接收失败β相同。然而，如果ap的发送时暴露水平大，则可能发生在下一个tbtt之前未被发送的信标发送失败。

因此，通过从无信标接收β’减去在步骤s2中估计的信标发送失败f(α)，来计算来自连接目的地ap的信标接收失败β(s6)。该信标发送失败f(α)能够通过将信标发送延迟α和信标发送失败f(α)对应起来的表、或者通过输入信标发送延迟α来输出信标发送失败f(α)的数学式等求出。

接着，在合计期间t2对信标接收失败β进行合计，将该合计结果与判定阈值r进行比较(s7)，判定信标接收失败β的合计结果是否能够满足ue的请求质量(s8)。在能够满足ue的请求质量的情况下，继续与连接目的地ap的通信(s9)。另外，在这里的判定中，在使用一定期间内的信标接收失败率的情况下，也可以在步骤s2中不进行信标发送失败f(α)的估计，估计一定期间中的信标发送失败率，将一定期间中的信标未接收率除以从1减去信标发送失败率而得的值而求出信标接收失败率，并进行判定处理。在该情况下，也与信标发送失败f(α)的估计同样地，根据信标发送延迟α通过表或数学式求出信标发送失败率。

但是，在ap处于能够满足ue的请求质量的程度的发送时暴露水平的情况下，如果能够忽略信标发送失败，则不需要实施关于f(α)的考虑。

在通过连接ap的信标发送延迟α的合计结果与判定阈值s的比较判定为发送时暴露水平不能满足ue的请求质量的情况下(s4：否)、或者在通过信标接收失败β的合计结果与判定阈值r的比较判定为接收时暴露水平不能满足ue的请求质量的情况下(s8：否)，指示与连接目的地ap的通信停止、线路或连接目的地ap的变更(s10)。

在这里，以上的处理步骤是仅使用由ue得到的信息来进行判定的例子。作为另一个例子，在ap计算自身的信标发送延迟α、信标发送失败f(α)或其合计结果并将其载置在信标信号上进行发送的情况下、以及在ue能够使用该csma/ca线路以外的线路访问这些信息的情况下等，ue能够省略信标发送延迟α的计算和信标发送失败f(α)的估计。

本控制步骤在判断为csma/ca线路满足ue的请求质量的情况下不实施线路/连接目的地ap的变更控制，因此能够在驻留状态下连续执行本控制步骤。另外，除了ue使用该csma/ca线路以外的线路访问信标发送延迟α、信标发送失败f(α)或其合计结果的信息的情况以外，由于仅通过ap自发发送的信标信号的观测就能够实现，因此能够不对该csma/ca线路或其他线路施加负荷而实施。

另外，在线路/连接目的地ap的变更控制中，即使在使该csma/ca线路的使用停止的情况下，如果维持ap和ue的连接状态，则也在ue中继续进行信标信号的观测，在判断为该csma/ca线路的质量满足通信质量的情况下，能够立即重新开始使用。

另外，ue的请求质量也可以是ue所使用的各应用的请求质量。在该情况下，在ue中存在多个应用且各自的请求质量不同的情况下，能够进行如下控制：只有csma/ca线路的质量低于请求质量的应用才停止使用该csma/ca线路而使用其他线路，能够进行满足请求条件的应用继续使用该csma/ca线路。

(基于ue的请求质量来决定ue的连接目的地ap的控制步骤例2)

图7示出基于ue的请求质量来决定ue的连接目的地ap的控制步骤例2。在这里，示出在ue没有与ap连接时、或者在开始用于与新的ap连接的漫游的手续时、或者在控制步骤例1中接收到线路/连接目的地ap的变更指示时等，搜索满足请求质量的新ap的步骤。

与控制步骤例1同样地，设定判定针对信标发送延迟α的发送时暴露水平是否能够满足请求质量的判定阈值s，设定判定针对信标接收失败β的接收时暴露水平是否能够满足请求质量的判定阈值r。

在这里，在信标发送延迟α及信标接收失败β的合计期间t1、t2的决定中，需要考虑能够允许搜索的时间。ue能够同时接收信号的信道有限制，在搜索存在于多个信道中的ap时，ue需要在时间上切换观测到的信道来检测来自ap的信标信号，直到搜索完成为止需要时间。另外，在未与ap连接的状态下，ue无法通过用于该观测的接口进行通信，因此为了提高csma/ca线路的利用率，需要缩短合计期间t1、t2。另一方面，合计期间t1、t2的缩短使判定精度降低。因此，合计期间t1、t2的决定需要折衷考虑两者。

在图7中，ue根据从搜索ap发送的信标信号的接收历史来计算信标发送延迟α(s11)。在这里，根据信标发送延迟α的历史来估计搜索ap中的信标发送失败f(α)(s12)。

接着，在合计期间t1对信标发送延迟α进行合计，并将该合计结果与判定阈值s进行比较(s13)，判定信标发送延迟α的合计结果是否能够满足ue的请求质量(s14)。在信标发送延迟α的合计结果(发送时暴露水平)能满足请求质量的情况下(s14：是)，将搜索ap设为连接候选(s15)。另一方面，在发送时暴露水平不能满足请求质量的情况下(s14：否)，不将该ap作为连接候选。重复以上步骤s11～s15的处理，直到搜索所有可搜索ap为止(s16)。

在搜索了所有可搜索ap之后，掌握来自连接候选ap的无信标接收β’(s17)，通过从无信标接收β’减去在步骤s12中估计的信标发送失败f(α)，计算来自连接候选ap的信标接收失败β(s18)。

接着，在合计期间t2对信标接收失败β进行合计，并将该合计结果与判定阈值r进行比较(s19)，判定信标接收失败β的合计结果是否能够满足ue的请求质量(s20)。在不能满足ue的请求质量的情况下，将连接候选ap从候选中排除(s21)。重复以上的步骤s17～s21的处理，直到搜索所有连接候选ap为止(s22)。

在这里，以上的处理步骤是仅使用由ue得到的信息来进行判定的例子。作为另一个例子，在ap计算自身的信标发送延迟α、信标发送失败f(α)或其合计结果并将其载置在信标信号上进行发送时、在ue能够使用该csma/ca线路以外的线路访问这些信息时等，ue可以省略信标发送延迟α的计算和信标发送失败f(α)的估计。

另外，关于应该在求出的连接候选ap中选择哪个ap，可以通过组合使用ap的电波强度、信道利用率、连接终端台数等的方法来进行，采用哪个方法都没有问题。另外，在不存在连接候选ap的情况下，ue能够选择不使用该csma/ca线路，而在通信中使用其他线路。

在这里，以往连接在对ue而言能够搜索的ap中接收信号强度最大的ap，但在本控制步骤中，基于信标发送延迟α和信标接收失败β连接到能够满足ue请求质量的ap，在没有能够满足ue的请求质量的连接候选ap的情况下使用其他线路，示出用于确认其差异的吞吐量测量实验的合计结果。本实验使用符合ieee802.11ac的ap和ue。在同一楼层设置同一信道的6台ap，在各自的ap附近设置1台ue1，并与该ap连接，产生从ap到ue的下行全缓冲业务。关于吞吐量测量对象ue，在作为楼层内的多个吞吐量测量点而大致等间隔地设定的41个点上，使用现有方式及控制步骤例2的方式从上述6台中决定所连接的ap，然后进行下行吞吐量测量。另外，在所有的测量点，决定ap的设置位置，以使吞吐量测量对象ue能够从1台以上的ap接收足以进行通信的电波强度的信号。

在现有方式中，连接不满足小于1mbit/s的ue的请求质量的无线lan线路和满足1mbit/s以上的ue的请求质量的无线lan线路的情况大约各占一半。另一方面，在本控制步骤中，不选择不满足小于1mbit/s的ue的请求质量的无线lan线路，而连接到满足1mbit/s以上的ue的请求质量的无线lan线路(73％)，或者进行在没有满足1mbit/s以上的ue的请求质量的无线lan线路的情况下连接到其他线路(蜂窝)(27％)的控制。

(基于ap的期待质量的ap的控制步骤例3)

ap能够变更用于通信的信道。因此，在ap自身处于发送时暴露状况的情况下，有时能够通过变更信道来避免发送时暴露状况。但是，即使处于发送时暴露状况，但是在该发送时暴露水平低、能够保持ap的期待质量的情况下，也不需要进行信道控制。另外，作为ap的期待质量，与控制步骤例1同样地，可以举出吞吐量、等待时间、抖动、分组丢失等。

图8示出基于ap的期待质量的ap的控制步骤例3。

在图8中，ap根据发送的信标信号的发送历史来计算信标发送延迟α(s31)。另外，关于ap的信标发送延迟α，可以由ap自身掌握，也可以如控制步骤例1、2那样从进行信标发送延迟α的计算的ue获取。因此，即使ap不对应于信标发送延迟的获取，也能够实施本控制步骤。

接着，在合计期间t1对信标发送延迟α进行合计，并将该合计结果与判定阈值s进行比较(s32)，判定信标发送延迟α的合计结果是否能够满足ap的期待质量(s33)。在信标发送延迟α的合计结果(发送时暴露水平)能够满足期待质量的情况下(s33：是)，维持通信中使用的信道。另一方面，在发送时暴露水平不能满足期待质量的情况下(s33：否)，指示ap的信道变更(s34)。

作为实施的信道控制的例子，也可以将在实施控制前发送信标信号的主信道以外的信道作为控制后的主信道。对于其他的条件，组合使用检测出的ssid数等的已有的方法来进行等，采用任何方法都没有问题。

然而，ap的信道控制对系统中的信道环境会产生影响，因此产生新的隐藏终端的关系，有可能产生新的发送时暴露状况/接收时暴露状况。另外，当系统中的多个ap同时进行信道控制时，作为信道控制的依据的隐藏终端的关系本身被破坏，可能发生信道控制变得无意义的情况。另外，由于隐藏终端的关系意味着不能检测彼此的信号，所以仅使用一个ap或与其连接的ue的信息，无法完全掌握隐藏终端的关系。因此，通过图5所示的无线站管理装置30管理系统中的多个ap的信道控制，从发送时暴露水平大的ap开始依次进行控制，或者限制每次进行信道控制的ap数并进行从发送时暴露水平大的ap中选择等的控制，从而可预期效率的提高。

(基于ap的期待质量的ue的控制步骤例4)

在ap与接收时暴露状况的ue连接的状态下、向该ue发送单播信号时，在ue中可能会发生接收失败。成为接收失败的单播信号的发送会浪费无线资源，该无线资源如果是与该ap连接的其他ue或存在于该ap的信号所到达的范围内的其他ap或ue，则有可能能够有效利用。但是，即使所连接的ue处于接收时暴露状况，在该接收时暴露水平低、能够保持ap的期待质量的情况下，也无需进行线路/连接目的地ap的变更控制。

图9示出基于ap的期待质量的ue的控制步骤例4。

在图9中，ap根据发送的信标信号的发送历史来计算信标发送延迟α(s41)。在这里，根据信标发送延迟α的历史来估计搜索ap中的信标发送失败f(α)(s42)。

接着，掌握连接目的地ue中的来自ap的无信标接收β’(s43)，通过从无信标接收β’减去在步骤s42中估计的信标发送失败f(α)来计算来自ap的信标接收失败β(s44)。接着，在合计期间t2对信标接收失败β进行合计，并将该合计结果与判定阈值r进行比较(s45)，判定信标接收失败β的合计结果是否能够满足ap的期待质量(s46)。在不能满足ap的期待质量的情况下(s46：否)，即在判定为ue中的接收时暴露水平不能满足ap的期待质量的情况下，指示停止与ap的通信、变更线路或连接目的地ap(s47)。重复以上的步骤s43～s47的处理直到搜索所有连接目的地ue为止(s48)。

另外，在上述判定中需要ue的信息。因此，在本控制步骤例中，进行以下的任一个处理。

(1)ap或图5的无线站管理装置30从各ue获取信标接收失败β或与其合计结果相关的数据，判断各ue的线路/连接目的地ap的变更。

(2)在ue中共享关于ap的期待质量的信息和线路/连接目的地ap的变更判断所需的信息，ue自身判断线路/连接目的地ap的变更。

在这里，在(2)的情况下，也可以结合控制步骤例1的方法中的线路/连接目的地ap的变更判断，进行基于ap的期待质量的判断。

然而，如上所述，本控制步骤例是考虑了对其他ap或ue的影响而进行的设定，因此例如在ap中不存在其他进行数据信号的收发的ue的情况、或周边的其他ap或ue不进行数据信号的收发的情况下，不产生影响。因此，在判断为不存在产生影响的可能性的情况下，也可以不实施本控制步骤。是否存在产生影响的可能性能够根据存在于该ap的收发历史中的该ap与连接目的地ue的收发历史、来自与该ap没有连接关系的ap以及ue的信号接收历史来判断。通过将这些信息载置于该ap发送的信标信号进行发送、或者ue使用其他线路对这些信息进行访问，ue单体也能够掌握。

(基于ap的期待质量的ap、ue的控制步骤例5)

图10示出基于ap的期待质量的ap、ue的控制步骤例5。

本控制步骤例5是将图8所示的基于ap的期待质量的ap的控制步骤例3和图9所示的基于ap的期待质量的ue的控制步骤例4结合而成的，相应的步骤用相同的附图标记表示。

当ap的信道改变时，与连接到该ap的ue相关的隐藏终端的关系改变。因此，在独立地运用ap的控制步骤例3和ue的控制步骤例4的情况下，通过ap的信道变更，作为ue的线路/连接目的地ap的变更的依据的隐藏终端的关系本身被破坏，ue的线路/连接目的地ap的变更控制有可能成为无用的控制。由此，综合ap的控制步骤例3和ue的控制步骤例4，仅将连接目的地ap不是信道控制对象的ue设为线路/连接目的地ap的变更控制的对象(s33→s43)。

在本控制步骤例中，能够进行以下任一个处理。

(1)ap从ue获取信标接收失败β或与其合计结果有关的数据，或者无线站管理装置30从ue获取信标接收失败β或者与其合计结果有关的数据、并且从ap获取信标发送延迟α或者与其合计结果有关的数据，判断ap的信道控制实施和ue的线路/连接目的地ap的变更控制。

(2)在ue中共享与ap的期待质量有关的信息、以及ap的信道控制和ue的线路/连接目的地ap的变更控制的判断所需的信息，ue不仅判断线路/连接目的地ap的变更控制，还判断连接目的地ap的信道控制。

在这里，在(2)的情况下，也可以结合控制步骤例1的方法中的线路/连接目的地ap的变更判断，进行基于ap的期待质量的判断。

另外，在采用控制步骤例5的情况下，也可以使控制步骤例3或控制步骤例4共存。

(判定阈值s、r和合计期间t1、t2的计算步骤例)

信标发送延迟α不仅随发送时暴露水平而变化，还随发送时拥塞水平而变化。另外，信标接收失败β不仅根据接收时暴露水平而变化，还根据接收时拥塞水平而变化。当将发送时拥塞状况判定为发送时暴露状况、或者将接收时拥塞状况判定为接收时暴露状况时，实施用于解决本发明中的发送时暴露状况/接收时暴露状况的最优化的控制，有可能进行无用的控制、或者反而会发生由控制引起的系统容量降低或通信质量的降低。因此，在用于控制步骤例1～5的判定的判定阈值s和判定阈值r中，需要考虑发送时拥塞水平和接收时拥塞水平。

在csma/ca方式中，由于使用随机的退避时间来进行冲突回避，所以信标发送延迟α和信标接收失败β相对于时间轴具有偏差。这在发送时暴露状况、发送时拥塞状况、接收时暴露状况、接收时拥塞状况下全部都适用，因此在合计期间t1、t2中，有必要考虑这些时间上的偏差。

图11示出判定阈值s、r和合计期间t1、t2的计算步骤例。

在图11中，关于信标发送延迟α和信标接收失败β，根据该信标信号的发送优先级(＝信标发送优先级ζ)，从发送时暴露水平和发送时拥塞水平受到的影响的大小、从接收时暴露水平和接收时拥塞水平受到的影响的大小发生变化，因此，关于进行发送时暴露状况的判定的ap、以及发送进行接收时暴露状况的判定的ue所接收的信标信号的ap，预先掌握信标发送优先度ζ(s51)。信标发送优先级ζ通过信标信号中包含的信息、向ap或无线站管理装置30的询问来掌握。

另外，在发送时拥塞状况及接收时拥塞状况下，当等待发送的无线站数η增加时，ap能够获得发送权的概率降低，并且从ap发送的信号的ue中的冲突概率增加，因此信标发送延迟α和信标接收失败β增加。因此，为了计算发送时拥塞状况及接收时拥塞状况下的信标发送延迟α及信标接收失败β，获取或估计ap和ue周边的等待发送的无线站数η(s52)。

但是，信标信号的发送优先级高，相对于等待发送的无线站数η的增加的信标发送延迟α及信标接收失败β的增加水平比某一程度以上的发送时暴露水平及接收时暴露水平下的信标发送延迟α及信标接收失败β小。因此，等待发送的无线站数η设定为可考虑的最大的等待发送的无线站数，在某种程度以上的发送时暴露水平和发送时拥塞复合或者某种程度以上的接收时暴露水平和接收时拥塞复合的状况下，也可以忽略因等待发送的无线站数η的增加而导致的信标发送延迟α和信标接收失败β的增加。另外，由于在等待发送的无线站各自的信号的“发送优先级ac”不同时，能够获得发送权的概率和被发送的信号的冲突概率会发生变化，因此通过预先获取每个发送优先级ac的等待发送的无线站数η-ac，能够提高判定精度。另外，在ap和ue中周边的等待发送的无线站数不同的情况下，通过预先获取ap周边的等待发送的无线站数η-ap以及ue周边的等待发送的无线站数η-ue，能够提高判定精度。另外，在ue等待向ap发送信号的情况下，ue也被包含在等待发送的无线站数η中。

信标发送延迟α在发送权保有期间θ越长时越大，发送权保有期间θ越短时越小，其中，发送权保有期间θ是ap自身、干扰无线站、竞争无线站获得一次发送权之后到该发送权保有结束为止的时间，因此预先掌握干扰无线站或竞争无线站的发送权保有期间θ(s53)。

另外，由于信标发送延迟在合计期间t1进行合计，所以可以不是一个一个信号的发送权保有期间，而是作为平均值或期待值。该平均值或期待值能够根据在系统中的ap或ue中设定的发送权保有期间的信息、在ap或ue中的实测值、信号中包含的发送权保有期间、例如在ieee802.11标准中信号中的duration字段所记载的期间、在csma/ca线路中确定的发送突发长度的上限值等信息进行计算。另外，与等待发送的无线站数η同样地，在ap和ue中干扰无线站或竞争无线站的发送权保有期间不同的情况下，通过预先获取ap自身、ap周边的干扰无线站、ap周边的竞争无线站的发送权保有期间θ-ap、以及ue作为搜索对象的ap自身、ue周边的干扰无线站、ue周边的竞争无线站的发送权保有期间θ-ue，由此能够提高判定精度。另外，在ue等待向ap发送信号的情况下，ue也成为ap周边以及ue周边的竞争无线站。

接着，通过事先的实验、计算或判定时的计算，与针对时间轴的信标发送延迟和信标接收失败的信息一起，获取与ue的请求质量和ap的期待质量相关的信息(s54)。详细地说，在判定时，获取与输入的信标发送优先级ζ、等待发送的无线站数η、发送权保有期间θ对应的事先实验或事先计算的结果，或者输入信标发送优先级ζ、等待发送的无线站数η、发送权保有期间θ的信息来实施计算，获取针对时间轴的信标发送延迟或信标接收失败的信息、以及与ue的请求质量或ap的期待质量相关的信息。

另外，可以利用信标信号的发送优先级高、且信标发送延迟α和信标接收失败β从发送时暴露水平或接收时暴露水平受到的影响大于从发送时拥塞水平或接收时拥塞水平受到的影响的这一点，以减少实验或计算结果的保有量或计算量为目的，使用发送时暴露为图1的(1)所示的、接收时暴露为图1的(2)所示的、发送时拥塞以及接收时拥塞为图1的(3)所示的简单拓扑模型进行实验和计算。

根据实验结果和计算结果，对于以下说明的假阴性、假阳性、时间跟踪性的要求，决定考虑了发送时暴露水平和发送时拥塞水平的判定阈值s和合计期间t1、考虑了接收时暴露水平和接收时拥塞水平的判定阈值r和合计期间t2(s55)。

在判定阈值s、r的决定中使用发送时暴露水平或接收时暴露水平变大、而不能满足ue的请求质量和ap的期待质量的状况下的信标发送延迟α和信标接收失败β的合计结果，并且在判定阈值s、r决定中也考虑发送时拥塞及接收时拥塞中的信标发送延迟α及信标接收失败β的合计结果。

对判定中的合计期间进行说明。首先，为了防止将只是发送时拥塞状况或接收时拥塞状况的判定为发送时暴露状况或接收时暴露状况、从而进行控制步骤例1～5的控制，需要设定合计期间t1、t2，以使得在发送时拥塞状况和接收时拥塞状况下的合计期间t1、t2的信标发送延迟α和信标接收失败β的合计结果与发送时暴露状况和接收时暴露状况下的合计期间t1、t2的信标发送延迟α和信标接收失败β的合计结果不交叉。另外，关于合计，信标发送延迟α除了在合计期间t1中的平均化之外，也可以使用最大值、信标发送延迟为恒定值以上的信标的比例等任何指标。以下，作为例子，使用信标发送延迟平均值进行说明。另外，信标接收失败β除了合计期间t2中的信标接收失败率(＝接收失败数/(正常接收数+接收失败数))之外，还可以使用信标接收失败连续次数的平均值或最大值等任何指标。以下，作为例子使用信标接收失败率进行说明。

图12示出信标发送延迟的判定阈值s和合计期间t1的决定例。在这里，在图1的(1)、(3)的模型中，假设干扰无线站数为2的发送时暴露状况和竞争无线站数为7的发送时拥塞状况，示出信标发送延迟平均值的时间推移的实验结果。在图12的例子中，由于两个不相交的最低合计期间t1为1秒，因此在该例子中，将合计期间t1设定为1秒以上。

图13示出信标接收失败的判定阈值r和合计期间t2的决定例。在这里，在图1的(2)、(3)的模型中，假设干扰无线站数为1的接收时暴露状况和竞争无线站数为7的接收时拥塞状况，示出信标接收失败率的时间推移的实验结果。在图13的例子中，由于两个不相交的最低合计期间t1为3秒，因此在该例子中，将合计期间t2设定为3秒以上。

另外，本发明中的控制是基于不能满足或能够满足ap的期待质量或ue的请求质量这两个值，因此有

真阳性：将实际不能满足质量的状态判定为不能满足质量

假阴性：将实际不能满足质量的状态判定为能够满足质量

假阳性：将实际能够满足质量的状态判定为不能满足质量

真阴性：将实际能够满足质量的状态判定为能够满足质量

这4个模式的发生可能性，因此关于判定阈值s、r和合计期间t1、t2，需要考虑与下述3点的判定精度相关的项目来决定。

(1)假阴性

在判定阈值s、r不是合计期间t1、t2中的信标发送延迟平均值及信标接收失败率的时间变动中的最小值的情况下，产生对于不能满足质量的ap或ue判定为能够满足质量的假阴性的概率，判定阈值s、r越大，该概率越高。因此，发生无法实施对质量没有被满足的状态进行改善的控制的概率，通信质量继续降低，另外，如果在能够满足质量的情况下实施控制，则发生例如控制步骤例2的连接候选ap的导出使用质量不能满足的csma/ca线路的概率。

(2)假阳性

在判定阈值s、r不是合计期间t1、t2中的信标发送延迟平均值和信标接收失败率的时间变动中的最大值的情况下，产生对于能够满足质量的ap或ue判定为不能满足质量的假阳性的概率，判定阈值s、r越小，该概率越高。因此，产生尽管质量能够满足但却实施了控制的概率，csma/ca线路的利用率或系统容量降低，另外，如果在能够满足质量的情况下实施控制，则发生例如控制步骤例2的连接候选ap的导出不使用质量能够满足的csma/ca线路的概率。

(3)时间跟踪性

如果将合计期间t1、t2设定得较长，则能够抑制信标发送延迟平均值和信标接收失败率的时间变动，上述(1)和(2)中记载的最小值和最大值取同样的值，可以减少假阴性或假阳性。但是，在该情况下，通过长的合计期间t1、t2，直到能够判定为不能满足或能够满足质量为止的时间变长，合计期间t1、t2越长，对环境变动的响应时间越长，或者环境变动的时间分辨率越差，如此地时间跟踪性变差。

符号说明

10接入点(ap)

11无线信号收发部

12无线信号收发历史掌握部

13信标发送延迟计算部

14暴露水平判定部

15判定阈值和合计期间决定部

16控制决定部

17信道控制部

20用户终端(ue)

21无线信号收发部

22无线信号收发历史掌握部

23接收失败计算部

24暴露水平判定部

25判定阈值和合计期间决定部

26控制决定部

27线路和连接目的地ap控制部

30无线站管理装置

31信标发送延迟和接收失败数据库部

34暴露水平判定部

35判定阈值和合计期间决定部

36控制决定部