JP2004534480A - 基本サービスセットの無線ネットワークの回復を備えた動的周波数選択 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2001年7月2日に出願された米国仮特許出願第60/302,628号と、2001年8月22日に出願された米国仮特許出願第60/314,134号との優先権を主張し、その双方が本願に参照として取り込まれる。
【0002】
本発明は、概して、無線ローカルエリアネットワークを対象とし、特に、無線ローカルエリアネットワーク内で動的周波数選択を使用することを対象とする。
【0003】
現在、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)は、しばしば“ワイヤレス・フィデリティー(wireless fidelity)”又は“WiFi”と称される電気電子学会(IEEE)802.11−1999規格に従って、最も一般的に実現されている。一般的に、同時期の実現はIEEE802.11b規格に準拠し、それは、2.4ギガヘルツ(GHz)帯の無線ローカルエリアネットワークを定義する。しかし、5ギガヘルツ帯(米国では、5.15−5.25GHzと5.25−5.35GHzと5.725−5.825GHz;ヨーロッパでは、5.15−5.35GHzと5.470−5.725GHz;日本では、5.15−5.25GHz)は、より高速のデータ転送速度とより少ない干渉通信のための、より良い見通しを提示する。
【0004】
5ギガヘルツ帯における無線ローカルエリアネットワークで2つの競合の規格が現れている:IEEE802.11a規格の実現が、米国内で用いるために現在開発されており、ヨーロッパ電気通信標準化機構(ETSI)が、欧州版高速無線ローカルエリアネットワーク・バージョン2(HiperLAN2)規格を公表した。双方の規格は物理(PHY)レイヤの直行周波数分割多重方式(OFDM)に基づき、双方が上りのデータ転送速度を毎秒54メガビット(Mbps)まで可能にする。
【0005】
IEEE802.11aは、イーサーネットに類似するキャリア検知多重アクセス衝突回避(CSMA/CA)を使用するが、HiperLAN2は、音声とマルチメディアアプリケーションにより適した非同期転送モード(ATM)形式の構成を規定し、さらに高機能のメディアアクセス制御(MAC)レイヤを実現する。さらに、固有のサービス品質(QoS)を提供するアイソクロナス(isochronous)通信の提供に加えて、HiperLAN2は、動的周波数選択(DFS)を実現し、干渉を減少し、より良いスペクトラムの使用と出力レベルを調整する伝送出力制御(TPC)とを可能にする。このような特徴は、第3世代(3G)のセルラーネットワークとプライベートネットワークとの間のシームレスの通信を可能にすることを目的とする。
【0006】
HiperLAN2の有利な特徴をIEEE802.11aの実現に組み込む努力が行われ、IEEE802.11aとHiperLAN2との双方に対応可能なデュアルモードの集積回路装置が現在開発されている。特に、ワーキンググループIEEE802.11タスクグループH(TGh)は、動的周波数選択と伝送出力制御とをIEEE802.11aの実現にオプションで組み込む規格(IEEE802.11h)を開発するために作られた。さらに、帯域内の他の主要な許可されたオペレータとの干渉が、ある規制領域で検出され、回避されなければならない。
【0007】
従って、無線ローカルエリアネットワークの基本サービスセット(BSS)及び独立基本サービスセット(IBSS)に動的周波数選択を組み込む技術の必要性が存在する。
【0008】
前述の先行技術の不足に対処するため、独立基本サービスセット(IBSS)で使用するために、動的周波数選択(DFS)オーナーを定義するビーコンとプローブ応答フレーム内のDFS要素によって可能にされるDFS処理と、ビーコンの間隔内でチャネルが切り替わるまでの時間を示すDFS間隔と、前記動的周波数選択オーナーが対応するチャネルセットから次の動作チャネル周波数の選択を開始するまでのビーコンの間隔の時間を示すDFSカウントと、過去のDFS間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始されるDFS間隔の終わりの後の時間を示すDFS回復間隔とを提供することが本発明の主な目的である。チャネル切り替え情報は、チャネル選択処理の終わりに続くビーコンと、前記DFS回復間隔の間のビーコン内とに示される。
【0009】
前述のことは、技術的に熟練した人が続く本発明の詳細な説明をより良く理解するために、本発明の特徴と技術的な利点をやや広く概要の説明をしたものである。本発明の追加の特徴と利点が以下に述べられ、本発明の請求の範囲の対象を作る。技術的に熟練した人は、本発明の同じ目的を果たす改良又は他の構成を設計する基礎として開示された、概念と特定の実施例を容易に使用し得ることがわかるだろう。技術的に熟練した人はまた、前記の同等の構成は、広い形で本発明の意図と範囲を逸脱しないことがわかるだろう。
【0010】
本発明の詳細な説明を始める前に、本特許文献を通じて使用される特定の用語又は熟語の定義を示すことが好都合な場合がある:“含む”と“有する”という用語とその派生語は、限定せずに包含を意味し;“又は”という用語は包含的であり、及び/又はを意味し;“関連する”と“それに関連する”という熟語とその派生語は、包含すること、包含されること、相互に接続すること、含むこと、含まれること、接続すること、連結すること、伝達可能であること、協力すること、挟むこと、並列すること、近いこと、結びつけられること、有すること、所有すること、又はそれと同様のことを意味し;“コントローラ”という用語は、少なくとも1つの動作を制御する何らかの装置、システム、又はその一部を意味し、前記装置は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれと同様のものの少なくとも2つの組み合わせで実現され得る。何らかの特定のコントローラに関連する機能は、ローカル又はリモートに集中又は分散され得ることに注目すべきである。特定の用語と熟語の定義は、本特許文献を通じて提供され、その技術における通常の専門家は、前記定義が、前記の定義された用語と熟語の過去及び将来の使用の多くの(それほど多くなくても)事例に当てはまることがわかるだろう。
【0011】
本発明のさらに完全な理解と、その利点のため、添付の図面に関連して以下の説明が行われる。
【0012】
本特許文献において本発明の原理を説明するために用いられる、後述の図1から5と多様な実施例は、例示のみの目的であり、決して本発明の範囲を限定するために解釈されるべきではない。その技術に熟練した人は、本発明の原理が適当に構成された装置において実現され得ることがわかるだろう。
【0013】
図1は、本発明の1つの実施例により、動的周波数選択を用いる無線通信システムを描いたものである。無線通信システム100は、更に後述する追加の機能及び/又は改良を備えた1999年版のIEEE802.11規格に従って実現される。従って、例示的な実施例における無線通信システム100は、複数の無線ネットワーク101、102、103を有し、各無線ネットワークは、相互に無線通信する複数のステーション(STA)、それぞれ104−105、106−107、108−109を有する基本サービスセット(BSS)を有する。無線ネットワーク101は、相互に無線通信するステーション104−105のみを有し、各ステーションは、(オープンシステム又は共有キー)認証や、非認証や、ワイヤード・イクイヴァレント・プライバシー(WEP)アルゴリズムを利用したプライバシー(オプション)や、データ伝送のような、ステーションサービス(SS)のみを提供する。従って、無線ネットワーク101は独立基本サービスセット(IBSS)を形成する。本発明は、主にIBSSモードにおいて動作する無線ネットワークを対象にするが、BSSモードにおいて動作する無線ネットワークにも適用できる。
【0014】
他方、無線ネットワーク102と103はそれぞれ、2つの無線ネットワーク102と103とをつなぐ分配システム(DS)110へのアクセスポイント(AP)としての機能を果たす、少なくとも1つのステーション107と108とを有する。分配システム110は、アクセスポイントが相互に通信し、各基本サービスセットのネットワーク内のステーション間でフレームを交換し、1つの基本サービスセットのネットワークから他に移動する移動ステーションに続くためにフレームを転送し、オプションで外部の/有線のネットワークとフレームを交換する(統合サービス)、何らかの適切な手段であり得る。従って、分配システム110は、例えばIEEE802.Xのような有線のローカルエリアネットワーク(LAN)である場合があり、Xは有線ネットワークに適用できるIEEE802.11規格ではないバージョン、又はIEEE803.2のネットワークを示す。
【0015】
無線ネットワーク102と103のステーション106と109は、無線ネットワーク101におけるステーション104−105と同様のステーションサービスのみを提供するが、無線ネットワーク102と103のステーション107と108は、ステーションサービスと、分配システム110と関連して、接続や、接続解除や、再接続や、分配や、統合のような分配システムサービス(DSS)との双方を提供する。従って、無線ネットワーク102と103は、インフラの基本サービスセットのネットワークと、分配システム110とともに拡張サービスセット(ESS)のネットワーク111とを形成する。
【0016】
IEEE802.11に従って、無線ネットワーク101−103内の無線通信は、キャリア検知多重アクセス衝突回避(CSMA/CA)を利用して、非同期のベストエフォートのコネクションレスのデータ伝送を提供するために、メディアアクセス制御(MAC)レイヤと物理(PHY)レイヤとを使用する。
【0017】
現在のIEEE802.11規格は、BSS又はIBSSネットワークを開始する前にチャネルを調べる仕組みを有する。前記ネットワークの継続期間を通じて、前記動作チャネルは同じであり、前記ネットワークを止めて新しいネットワークを開始するという、ネットワークトラヒックにも悪影響を及ぼす時間のかかる処理によってのみ変化され得る。ヨーロッパや、米国や、他の地理上の領域で、規制機関による新しいスペクトラム(5GHz帯等)の割当の承認を得るために、現在の動作チャネル内での他の許可されたオペレータの存在を検出又は推測する手段と、それとともに、前記他の許可されたユーザが存在する場合に干渉を回避するために新しいチャネルに選択的に移動可能なことを備えた手段が要求される。さらに、新しい動作チャネルへの移動は、例えば、信号対雑音比のようにより良いチャネル状態を得ること等の他の根拠によることが望ましい場合がある。
【0018】
従って、現在のネットワーク動作を継続する間に、動作中の無線ネットワークが新しい周波数チャネルに移動することを可能にする仕組みを、現在のIEEE802.11規格に組み込むことが望ましい。従って、本発明の無線システム100は、更に詳細に後述する動的周波数選択を使用する。
【0019】
その技術に熟練した人は、無線システムの全構成と動作が、完全に詳細に描かれていない又は説明されていないことがわかるだろう。本発明に独自な、又は本発明の理解に必要な、限られた無線ネットワークの周知の構成と動作が、本願で描かれ、説明される。
【0020】
各無線ネットワーク101−103内の少なくとも1つのステーション(一般的に、独立基本サービスセットのネットワーク内の開始ステーションと、拡張サービスセットのネットワークの一部を形成する各インフラの基本サービスセットのネットワーク内のアクセスポイント(群))は、定期的な間隔でビーコン・サブタイプのクラス1管理フレームを伝送し、無線ネットワークのケイパビリティを“アドバタイズ”する。
【0021】
更に、無線ネットワーク101−103との無線ネットワーク通信を探して開始する無線ステーションは、プローブ応答フレームを伝送し、受信する無線ネットワーク101−103内の少なくとも1つのステーションは、前記プローブ応答サブタイプの管理フレームに応答する。その技術に熟練した人は、IEEE802.11のビーコンとプローブ応答フレームの内容が実質的に類似することがわかるだろう。全てのIEEE802.11管理フレームと同様に、各ビーコンとプローブ応答フレームは、フレーム制御と、フレーム継続時間と、宛先アドレス(DA)と、ソースアドレス(SA)と、基本サービスセット識別子(BSSID)と、シーケンス制御情報とを有するメディアアクセス制御(MAC)ヘッダから始まり、フレームチェックシーケンス(FCS)で終わる。
【0022】
ビーコンとプローブ応答フレームのボディは、タイムスタンプと、ビーコンの間隔と、ケイパビリティ情報と、サービスセット識別子(SSID)と、対応速度の識別と、周波数ホッピングの物理(PHY)レイヤを使用するステーションからのフレーム内の周波数ホッピング(FH)パラメータセットと、ダイレクトシーケンスの物理(PHY)レイヤを使用するステーションからのフレーム内のダイレクトシーケンス(DS)パラメータと、ポイントコーディネーション機能(PCF)に対応するアクセスポイントからのフレーム内の非競合(CF)パラメータセットと、IBSSネットワーク内のステーションからのフレーム内の独立基本サービスセットのパラメータセットとを有する類似の要素を有する。本発明において、ビーコンとプローブ応答フレームのボディはまた、ステーション(STA)からのフレーム内の他のパラメータセットに加えて又はその代わりに、更に詳細に後述するDFSパラメータセットを有する。
【0023】
図2は、本発明の1つの実施例により、動的周波数選択を備える無線通信で使用されるビーコンとプローブ応答フレームのデータ構成図である。無線ネットワーク101−103内で伝送されるビーコンとプローブ応答フレームは、そのフレームのボディにDFS要素200を有する。前記DFS要素200は、要素識別子(2オクテット)と、長さのパラメータ(1オクテット)と、オーナーアドレス(6オクテット)と、DFS間隔パラメータ(2オクテット)と、DFSカウントパラメータ(2オクテット)と、DFS回復間隔パラメータ(1オクテット)とを有する。フィールド長は、単に説明の目的で与えられており、同じ概念を使用する他のフィールド長も同様に適当に使用され得る。
【0024】
DFS要素200内のオーナーアドレスは、BSSネットワーク内の動的周波数選択の現在の“オーナー”のメディアアクセス制御(MAC)アドレスを示す。例えば、IBSSネットワーク内で、IBSSネットワークを開始するSTAは、自己のMACアドレスをオーナーのフィールドに設定する。チャネル切り替えの後に、ビーコンフレームを伝送する最初のSTAは、そのフィールドに自己のMACアドレスを含める。インフラのBSSネットワークにおいて、アクセスポイント(AP)は、前記DFSオーナーとしての機能を果たす。前記DFSオーナーは、チャネルの測定と、新しいチャネルの選択と、新しいチャネルの通知とを担う。
【0025】
前記DFS間隔は、通常の動作においてBSS又はIBSSのネットワークが特定の周波数にとどまる間の(ビーコン間隔の)最大の継続時間を示す。IBSSのネットワークにおいて、前記DFS間隔の値は、前記IBSSネットワークを開始したSTAによって設定される。インフラのBSSネットワークにおいては、APが前記DFS間隔の値を設定する。前記DFS間隔の値は、存在する場合は、ヨーロッパ無線通信会議(ERC)によって公表された要件のような、適切な規制の要件を満足する必要がある。
【0026】
前記DFSカウント(DFS間隔の値以下でなければならない)は、現在のDFSオーナーが次の周波数チャネルの選択を始める前に残っているビーコンの間隔の数を示す。ゼロの場合は、前記DFSカウントは、前記DFSオーナーがチャネルの測定を実施しているか、又は完了したことを示す。
【0027】
前記DFS回復間隔は、チャネル切り替え通知が過去のDFS間隔の間に受信されなかった場合に、STAが他のチャネルに切り替えるDFS間隔が終了した後の、全ビーコン間隔の時間を示す。前記BSS又はIBSSネットワークを開始するステーションが、前記DFS回復間隔の値を決定し、適切な規制の要件を満足しなければならない。
【0028】
IEEE802.11−1999に基づく本規格において、レガシーのアナウンスメント・トラヒック・インディケーション・メッセージ(ATIM)は、ゼロのフレームのボディを有する。チャネル切り替え通知情報要素(CSAI)を有する新しいアナウンスメント・トラヒック・インディケーション・メッセージがその代わりに使用される。
【0029】
図3Aから3Dは、本発明の1つの実施例により、IBSSネットワーク内でDFS要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。その技術に熟練した人は、適切に変更された実質的に類似の処理が、プローブ応答フレーム及び/又はインフラのBSSネットワークに使用され得ることがわかるだろう。
【0030】
図3Aを参照すると、IEEE802.11−1999の場合のように、IBSS開始フェーズ(ステップ301)の間に前記処理300が始まり、前記IBSSネットワークを開始するSTAがDFS間隔の値を選択し(ステップ302)、それとともに、ビーコンの間隔とアナウンスメント・トラヒック・インフォメーション・メッセージ(ATIM)のサイズの値と、前記IBSSネットワークの全てのステーションに対応するチャネルセットと、前記BSS基本速度セット/動作速度セットとを選択する。前記開始ステーションは、最初のチャネル選択処理の所有権を持ち、前記ビーコンフレームのDFS情報要素のDFSオーナーアドレスのパラメータに自己のMACアドレスを含める(ステップ303)。
【0031】
そして、開始STAは、IEEE802.11−1999規格のビーコン伝送規則に基づく分散した方法で、前記ビーコンフレームを伝送する(ステップ304)。ビーコンフレームを受信すると、各受信STAは、ローカルに蓄積されたDFSオーナーと、DFSカウントの値を更新する、すなわち、古いDFSオーナーアドレスとDFSカウントを、受信したビーコンフレームにある新しい値に交換し、効率的には、前記DFSオーナーが直前に受信した以前のビーコンに示されたものと異なる場合に、前記DFSオーナーを交換する。
【0032】
通常の状況においては、その後にビーコンフレームを伝送する何らかのSTAは、前記DFSカウントの値がゼロと同じでない場合には、伝送されたフレーム内の前記DFSカウントの値を1つ減少させる。前記DFSカウントの値がゼロの場合は、ゼロのDFSカウントでビーコンが伝送される。何らかのSTAが、チャネル異常を経験すると、前記ステーションは、前記DFSカウントの値を1以上の何らかの値だけ減少させ、前記ネットワークが、1つのSTAがチャネル異常を経験するが、短期間では、他のSTAはそのようなチャネル異常を経験しないであろうチャネルにとどまることを可能にする。
【0033】
前記DFSカウントの値がゼロでない間は(ステップ305)、ビーコンの間隔でビーコンフレームを伝送するSTAが、伝送されたフレーム内の前記DFSカウントの値を減少させ続ける。
【0034】
図3Bを参照すると、DFSカウントの値がゼロであるビーコンを受信した直後に、ステップ306−311は、DFSオーナーのSTAにのみ適用され、ステップ312−318は、DFSオーナー以外の全てのSTAに適用される。前記IBSSネットワーク内のDFSオーナーのSTAは、チャネルの測定を実行し(ステップ306)、必要に応じて新しいチャネルの選択を可能にする。選択され、測定されたチャネル(群)は、BSSに対応したチャネルセットに限定される。前記DFSオーナーのSTAが何らかの要求された測定とチャネル切り替えの決定を完了すると、前記DFSオーナーのSTAが、現在のチャネル内で、次のビーコンフレーム、又はブロードキャストアドレスに指定されたチャネル切り替え通知管理フレーム内のチャネル切り替え通知情報のいずれか最初に届いた方を通じて、IBSSネットワークで使用される次のチャネルを通知する(ステップ307)。そして、通常のIBSSの動作が続く(ステップ308)。
【0035】
前記DFSオーナーのSTAが、チャネルの測定を実施して次のチャネルを選択する現在のチャネルの範囲外になると、前記DFSオーナーのSTAに指定されたフレームが保持され、バッファリングされる(ステップ312)ことを除いて、残りのSTAは通常に通信を行う。前記STAが現在のチャネルに戻ると、前記バッファリングされたフレームが前記DFSオーナーのSTAに伝送される(ステップ315)。それは、前記DFSオーナーのSTAから、ビーコン、又はチャネル切り替え通知要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを受信することよりによってわかる(ステップ313)。チャネル切り替え通知が受信されず、DFS間隔が終了しない場合には(ステップ314)、前記DFSオーナー以外の全てのSTAは、必要に応じて通信とバッファリングを続ける(ステップ312)。
【0036】
前記DFSオーナーのSTAから、ビーコン、又はチャネル切り替え通知要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを受信した全てのSTAは、通常のIBSSの動作を続けるが(ステップ316)、チャネル切り替え時間に達する前に(ステップ318)、その後のビーコンフレーム内にチャネル切り替え情報を含める(ステップ317)。チャネル切り替えの後は、後述の回復処理が開始されなければ、他のビーコン、又はチャネル切り替え通知情報要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを受信するまで、全てのSTAは、ビーコンフレーム内に前記のチャネル切り替え情報を含めない。
【0037】
チャネル切り替えを通知した後、前記DFSオーナーのSTAは、通常のIBSS動作を続けるが(ステップ308)、チャネル切り替え通知情報要素について、他のSTAからのその後のビーコンを検査する(ステップ309)。開始ビーコンに続くビーコン、又はチャネル切り替え情報要素を備えたチャネル切り替え管理フレームが、チャネル切り替え通知情報要素を欠いていた場合、前記DFSオーナーのSTAは、チャネル切り替え通知情報要素を備えた他のチャネル切り替え通知管理フレームを伝送する(ステップ310)。最初のビーコン、又はチャネル切り替え通知情報要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレーム、又はチャネル切り替え通知情報要素を備えたその後のビーコンを受信しなかったSTAが偶然ビーコンを送信した場合に、このことが必要となる。前記DFSオーナーのSTAは、チャネル切り替え時まで、全ての受信したビーコンを検査し、チャネル切り替え通知情報要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを再伝送する(ステップ311)。
【0038】
図3Cを参照すると、前記DFS間隔の終了の前に(図3Bのステップ311と318)、チャネル切り替え情報が受信されると(ステップ319)、チャネル切り替え/ターゲットのビーコン伝送時間の時又はその直前に、通知された周波数チャネルに全てのSTAが移る。新しいチャネルにおいてビーコンを伝送する最初のSTAは、自己のMACアドレスをオーナーアドレスのフィールドに設定し(ステップ321)、動的周波数選択処理の所有権を持ち、前記DFSカウントの値を設定する。前記DFSカウントの値は、前記DFS間隔未満の何らかの値を設定され得る。前記DFSカウントは、ゼロでないDFSカウントの値を備えるいくつかのビーコンの伝送を可能にするほどの大きさでなければならない。同様に、前記DFSカウントで示された全継続時間と、前記DFSオーナーのステーションの最大の測定持続時間は、前記DFS間隔未満であり、チャネル切り替えの前にIBSSネットワークのビーコン内で、チャネル切り替え通知情報要素が数回伝えられることを保証するのに十分な余地がなければならない。
【0039】
新しいチャネルで伝送された最初のビーコンは、チャネルエラーや衝突の結果、特定のSTAに正確に受信されない場合がある。従って、その後ビーコンを伝送するときに、前記STAは、伝送されるビーコンが新しいチャネル内で最初のビーコンであると誤って信じるであろう。前記のビーコンの誤りに対処するため、ローカルに蓄積されたDFSオーナーアドレスと異なるDFSオーナーアドレスを有する新しいチャネル内で、有効なビーコンを受信したSTAは、ローカルに蓄積された情報を前記ビーコンからの新しい情報に更新する。新しいチャネルにおいてビーコンの十分な数のビーコンの間隔を有することで、IBSS内でSTAの中のローカルに蓄積されたDFSオーナーのアドレスの何らかの不一致を有する可能性が最小限になる。
【0040】
従って、新しいチャネルにおける最初のビーコンの後のビーコンを伝送するSTAは、前記DFSカウントを減少させ(ステップ322)、新しいチャネル内で何らかのビーコンを受信する全てのSTAが、前記ビーコン内のDFSオーナーアドレスを、ローカルに蓄積された情報と検査する(ステップ324)ことを除いて、IBSSの動作が通常に続けられる(ステップ323)。2つのDFSオーナーアドレスが異なる場合は、ローカルに蓄積されたDFSオーナーアドレスとDFSカウントの値が、受信したビーコンから更新される(ステップ325)。2つのDFSオーナーアドレスが一致する場合は、ローカルに蓄積されたDFSカウントの値が、受信したビーコンから更新される(ステップ325)。
【0041】
同様に、直前のビーコン又はチャネル切り替え通知管理フレームからの、新しいチャネル周波数や、チャネル切り替え時間等のような、何らかの受信したチャネル切り替え情報が、ローカルに蓄積されたチャネル切り替え情報を更新するために使用される。新しいチャネルにおける前記DFSカウントの値がゼロに達した場合(ステップ326)、チャネル切り替え通知と新しいチャネルへの移動に続いて、チャネル選択と測定処理が繰り返される。
【0042】
図3Dを参照すると、現在のDFS間隔の経過の前に、STAがチャネル切り替え管理フレーム、又はチャネル切り替え情報要素を有するビーコンを受信しなかった場合は(図3Cのステップ319)、前記STAはDFS回復処理を実行する。DFS回復の間、ビーコンをうまく送信した最初のSTAは、前記DFS要素のDFSオーナーのフィールドに自己のMACアドレスを含める(ステップ327)。ビーコンをうまく送信した最初のSTAはまた、DFSカウントとチャネル切り替えカウントの値を設定し、最新でなくても何らかのSTAに利用可能な、他のチャネル状況についての自己の情報に基づいて、ビーコン内にチャネル切り替え情報を含める(ステップ328)。
【0043】
前記DFS回復期間の間の最初のビーコンは、前記DFS要素の中のDFSカウントの初期値と、チャネル切り替えを効率よくするために、前記DFS要素のDFS回復間隔のフィールドに示された、チャネル切り替え情報要素の中のチャネル切り替えカウントの初期値とを設定する。前記DFSオーナーとチャネル切り替え情報とが、その後のビーコンで繰り返され(ステップ330)、前記DFSカウントとチャネル切り替えカウントとが、前述の通り各ビーコンで減少する以外は、通常のIBSSの動作が続く(ステップ329)。回復手順の間、ローカルに蓄積されたものと異なるDFSオーナーアドレス又は異なるチャネル切り替え情報を有するビーコンを受信したSTAは、前記ビーコンからの値でローカルの値を更新し、更新された情報を備える次のビーコンを伝送することを試みる。前記チャネル切り替えカウントの値がゼロに等しくなると(ステップ331)、全てのSTAが次のチャネルに切り替える(図3Cのステップ320)。
【0044】
図4は、本発明の1つの実施例により、IBSSネットワーク内での動的周波数選択のタイミング図を描いたものである。IBSSネットワーク内の1つのチャネル周期におけるDFSパラメータの関係が示される。前記チャネル周期、つまり1つのDFS間隔が、前記チャネル周期のDFSオーナーによって伝送されたビーコンで開始する。前記DFS処理の所有権がSTAによって取得されると、前述の規則(例えば、最初に送信されたビーコンのDFSオーナーアドレスと異なるDFSオーナーアドレスを備えたビーコンが伝送される場合)に基づいて変更されなければ、前記DFS間隔の終わりまで、その所有権が保持される。
【0045】
前記IBSSネットワークの継続期間を通じて、前記DFSオーナーのSTA以外のSTAにより、ビーコンが伝送され続ける。典型的な実施例において、前記DFSオーナーは、何らかの要求されたチャネルの測定を実施し、新しいチャネルを選択し、新しいチャネル周波数情報を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを伝送する。
【0046】
チャネル切り替え通知の後のビーコンは、前記チャネル切り替え通知からのチャネル切り替え情報を有する。ビーコンがチャネル切り替え情報を有しない時は、前記チャネル切り替え通知が繰り返され得る。通知されたチャネル切り替え時に、全STAが新しいチャネルに切り替わる。
【0047】
前記DFS回復間隔が、前記DFS間隔の後に続く。前記DFS回復間隔の間に送信されたビーコンは、前記チャネル切り替え通知情報を有する。
【0048】
図5は、本発明の1つの実施例により、動的周波数選択を使用する無線ネットワークのチャネル選択の処理のハイレベルなフローチャートである。前記処理500は、次のチャネルを決定するDFSオーナーによって実行され(図3Aのステップ307)、ゼロのDFSカウントの値を有するビーコンの伝送又は受信によって開始されるチャネル選択から始まる(ステップ501)。
【0049】
対応するチャネルセットからのチャネルが、テストのため、ランダムに、又は少なくとも擬似ランダムに選択され(ステップ502)、前記選択されたチャネルのチャネル状況が測定される(ステップ503)。測定されたチャネル状況が閾値の状況を超えない、又は少なくとも同じである場合(ステップ504)、対応するチャネルセットからの他のチャネルが選択され、測定される。そうでない場合、テストされたチャネルが新しいチャネルとして選択され(ステップ505)、再度ゼロのDFSカウントの値を有するビーコンにより開始されるまで、チャネル選択処理は行われなくなる。前記チャネル選択処理は、チャネル測定時間を最小にする。
【0050】
本発明により、IEEE802.11規格について少しの変更で、動的周波数選択がIEEE802.11無線ネットワークに組み込まれることを可能にし、既存のIEEE802.11の実現が容易に変更され、本発明を組み込み得る。本発明は、既存のネットワークの動作に対して最小の影響を有するチャネル変更を備えるIBSSネットワーク内で、分散された方法で動的周波数選択を達成する。
【0051】
本発明は、全機能を有するシステムとの関連で述べられたが、本発明の仕組みの少なくとも一部が、多様な形式での命令を有する、装置に利用可能な媒体の形式で分散されることが可能であり、本発明は、前記分散を実際に実施するために使用される、特定の形式の信号を運ぶ媒体に関係なく、同様に適用されることが、その技術に熟練した人はわかるだろう。装置に利用可能な媒体の例は、読み取り専用メモリ(ROM)や、消去及び電子的プログラム可能読み取り専用メモリ(EEPROM)のような、不揮発性のハードコードされた形式の媒体と、フロッピー(R)ディスクや、ハードディスクドライブや、コンパクトディスク読み出し専用メモリ(CD−ROM)や、デジタル多用途ディスク(DVD)のような、記録可能形式媒体と、デジタル及びアナログ通信回線のような、伝送形式媒体とを含む。
【0052】
本発明を詳細に説明したが、広範な形式で本発明の意図と範囲を逸脱することなく、本願で開示された本発明の多様な変更と、代用と、変化と、拡張と、微妙な差異と、段階的変化と、より小さい形式と、交替と、改訂と、改良と、類似品とが作られ得ることが、その技術に熟練した人はわかるだろう。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の1つの実施例により、動的周波数選択を用いるBSS及びIBSSモードにおける無線通信システムを描いたものである。
【図2】本発明の1つの実施例により、動的周波数選択を備える無線通信で使用されるビーコンとプローブ応答フレームのDFS要素部のデータ構成図である。
【図3A】本発明の1つの実施例により、IBSSネットワーク内でDFS要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。
【図3B】本発明の1つの実施例により、IBSSネットワーク内でDFS要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。
【図3C】本発明の1つの実施例により、IBSSネットワーク内でDFS要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。
【図3D】本発明の1つの実施例により、IBSSネットワーク内でDFS要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。
【図4】本発明の1つの実施例により、IBSSネットワーク内での動的周波数選択のタイミング図を描いたものである。
【図5】本発明の1つの実施例により、動的周波数選択を使用する無線ネットワークのチャネル選択の処理のハイレベルなフローチャートである。
Claims (30)
- 無線通信システムの一部であって、
動的周波数選択オーナーを定義する動的周波数選択要素を有する管理フレームを無線伝送するステーションと、
チャネルが前記無線通信システム内のステーションで使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、
次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントとを有し、
前記管理フレームを受信する前記無線通信システム内の各ステーションが、
前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を有し、
通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システムの一部。 - 請求項1に記載の無線通信システムの一部であって、
前記動的周波数選択間隔の間に、前記次のチャネルを選択することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記次のチャネルと前記チャネル切り替え時とを識別するチャネル切り替え通知を伝送する無線通信システムの一部。 - 請求項2に記載の無線通信システムの一部であって、
前記チャネル切り替え通知に続いてチャネル切り替え情報のないビーコンを検出することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記チャネル切り替え通知を再伝送する無線通信システムの一部。 - 請求項1に記載の無線通信システムの一部であって、
前記次のチャネルに移動した後に第1のビーコンを伝送するステーションが、動的周波数選択間隔の間に、最初の動的周波数選択オーナーになる無線通信システムの一部。 - 請求項4に記載の無線通信システムの一部であって、
前記第1のビーコンの後に前記動的周波数選択要素の中に前記ステーションのアドレスを備えたビーコンを伝送するステーションが、前記動的周波数選択間隔の残りの間に、前記動的周波数選択オーナーになる無線通信システムの一部。 - 無線通信システムであって、
複数のステーションと、
動的周波数選択オーナーを定義する動的周波数選択要素と、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントとを有する管理フレームを無線で伝送する前記複数のステーション内の少なくとも1つのステーションとを有し、
前記複数のステーション内の残りの各ステーションが、
前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を有し、
通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システム。 - 請求項6に記載の無線通信システムであって、
前記動的周波数選択間隔の間に、前記次のチャネルを選択することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記次のチャネルと前記チャネル切り替え時とを識別するチャネル切り替え通知を伝送する無線通信システム。 - 請求項6に記載の無線通信システムであって、
前記チャネル切り替え通知に続いてチャネル切り替え情報のないビーコンを検出することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記チャネル切り替え通知を再伝送する無線通信システム。 - 請求項6に記載の無線通信システムであって、
前記次のチャネルに移動した後に第1のビーコンを伝送するステーションが、動的周波数選択間隔の間に、最初の動的周波数選択オーナーになる無線通信システム。 - 請求項9に記載の無線通信システムであって、
前記第1のビーコンの後に前記動的周波数選択要素の中に前記ステーションのアドレスを備えたビーコンを伝送するステーションが、前記動的周波数選択間隔の残りの間に、前記動的周波数選択オーナーになる無線通信システム。 - 無線通信方法であって、
無線通信システムを形成する複数のステーションのうちの少なくとも1つのステーションから管理フレームを無線で伝送することを有し、
前記管理フレームは、動的周波数選択オーナーを定義する動的周波数選択要素と、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントとを有し、
前記動的周波数選択間隔の間に、前記複数のステーションのうちの他のステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を有し、
通知されたチャネル切り替え時に、前記複数のステーションを前記次のチャネルに切り替える無線通信方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記動的周波数選択間隔の間に、前記次のチャネルを選択することにより、前記次のチャネルと前記チャネル切り替え時とを識別するチャネル切り替え通知を伝送することを更に有する方法。 - 請求項12に記載の方法であって、
前記チャネル切り替え通知に続いてチャネル切り替え情報のないビーコンを検出することにより、前記チャネル切り替え通知を再伝送することを更に有する方法。 - 請求項11に記載の方法であって、
前記次のチャネルに移動した後に第1のビーコンを伝送するステーションが、動的周波数選択間隔の間に、最初の動的周波数選択オーナーになる方法。 - 請求項14に記載の方法であって、
前記第1のビーコンの後に前記動的周波数選択要素の中に前記ステーションのアドレスを備えたビーコンを伝送するステーションが、前記動的周波数選択間隔の残りの間に、前記動的周波数選択オーナーになる方法。 - 無線通信メッセージであって、
動的周波数選択オーナーと、
チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択と、
次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと
を定義する動的周波数選択要素を有し、
前記動的周波数選択要素が、前記動的周波数選択間隔の間に、無線通信システムのステーションによって伝送される管理フレームに含まれる無線通信メッセージ。 - 請求項16に記載の無線通信メッセージであって、
前記管理フレームがビーコン又はプローブ応答フレームである無線通信メッセージ。 - 請求項17に記載の無線通信メッセージであって、
前記管理フレームが、前記動的周波数選択間隔の間に、前記第1のビーコンフレームに続くビーコンフレームである無線通信メッセージ。 - 請求項16に記載の無線通信メッセージであって、
次の動的周波数選択間隔とチャネル切り替え時の間に、無線通信システムのステーションによって使用される次のチャネルの識別を有する無線通信メッセージ。 - 請求項19に記載の無線通信メッセージであって、
前記管理フレームが、前記動的周波数選択間隔の間に、チャネル切り替え通知の後に伝送されるビーコン管理フレームである無線通信メッセージ。 - 無線通信システムの一部であって、
動的周波数選択オーナーを定義する動的周波数選択要素を有する管理フレームを無線伝送するステーションと、
チャネルが前記無線通信システム内のステーションで使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、
次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、
前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔とを有し、
前記管理フレームを受信する前記無線通信システム内の各ステーションが、
前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を有し、
通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システムの一部。 - 請求項21に記載の無線通信システムの一部であって、
動的周波数選択間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、前記動的周波数選択間隔の終わりに続くビーコンを伝送する第1のステーションが、動的周波数選択の所有権と仮定し、前記動的周波数選択間隔の値と同じ前記動的周波数選択カウントと、チャネル切り替えカウントとを設定し、前記ビーコンにチャネル切り替え通知と前記動的周波数選択要素を含める無線通信システムの一部。 - 請求項21に記載の無線通信システムの一部であって、
前記動的周波数選択オーナー以外のステーションが、前記動的周波数選択カウントを減少させ、前記ステーションによって伝送される何らかのビーコンに前記動的周波数選択要素を含め、前記動的周波数選択間隔の終わりの前に、前記ステーションによって伝送される何らかのビーコンに何らかの受信されたチャネル切り替え通知を含める無線通信システムの一部。 - 無線通信システムであって、
複数のステーションと、
動的周波数選択オーナーを定義する動的周波数選択要素と、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、
前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔とを有し、
前記複数のステーション内の残りの各ステーションが、
前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を有し、
通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システム。 - 請求項24に記載の無線通信システムであって、
動的周波数選択間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、前記動的周波数選択間隔の終わりに続くビーコンを伝送する第1のステーションが、動的周波数選択の所有権と仮定し、前記動的周波数選択間隔の値と同じ前記動的周波数選択カウントと、チャネル切り替えカウントとを設定し、前記ビーコンにチャネル切り替え通知と前記動的周波数選択要素を含める無線通信システム。 - 請求項24に記載の無線通信システムであって、
前記動的周波数選択オーナー以外のステーションが、前記動的周波数選択カウントを減少させ、前記ステーションによって伝送される何らかのビーコンに前記動的周波数選択要素を含め、前記動的周波数選択間隔の終わりの前に、前記ステーションによって伝送される何らかのビーコンに何らかの受信されたチャネル切り替え通知を含める無線通信システム。 - 無線通信方法であって、
無線通信システムを形成する複数のステーションのうちの少なくとも1つのステーションから管理フレームを無線で伝送することを有し、
前記管理フレームは、動的周波数選択オーナーを定義する動的周波数選択要素と、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔とを有し、
前記動的周波数選択間隔の間に、前記複数のステーションのうちの他のステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を有し、
通知されたチャネル切り替え時に、前記複数のステーションを前記次のチャネルに切り替える無線通信方法。 - 請求項27に記載の方法であって、
動的周波数選択間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、前記動的周波数選択間隔の終わりに続くビーコンを伝送する第1のステーションが、動的周波数選択の所有権と仮定し、前記動的周波数選択間隔の値と同じ前記動的周波数選択カウントと、チャネル切り替えカウントとを設定し、前記ビーコンにチャネル切り替え通知と前記動的周波数選択要素を含めることを更に有する方法。 - 請求項27に記載の方法であって、
前記動的周波数選択オーナー以外のステーションが、前記動的周波数選択カウントを減少させ、前記ステーションによって伝送される何らかのビーコンに前記動的周波数選択要素を含め、前記動的周波数選択間隔の終わりの前に、前記ステーションによって伝送される何らかのビーコンに何らかの受信されたチャネル切り替え通知を含める方法。 - 無線通信メッセージであって、
動的周波数選択オーナーと、
チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択と、
次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、
前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔と
を定義する動的周波数選択要素を有し、
前記動的周波数選択要素が、前記動的周波数選択間隔の間に、無線通信システムのステーションによって伝送される管理フレームに含まれる無線通信メッセージ。
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