JP3720265B2 - 自動周波数割当を伴う媒体アクセス制御プロトコル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線電気通信システム(wireless telecommunications systems)に関する。より具体的には、本発明は、自動周波数割当手順の間に、干渉の測定を遂行すると共に基地局を1つ又は2つ以上の無線端末機に同期させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
無線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN(local area network))のような無線電気通信システムにおいては、基地局(すなわちアクセス・ポイント)と当該基地局に係る報知領域(broadcast region)内に位置する1つ又は2つ以上の無線端末機との間で電気通信のデータが移送される。この基地局と当該基地局に係る報知領域内に位置する1つ又は2つ以上の無線端末機との間で移送される電気通信のデータは、言うまでもなく特定の電気通信データ・プロトコルに従って伝送される。比較的よく知られた電気通信プロトコルの一つとして、媒体アクセス制御(MAC(medium access control))プロトコルがある。MACプロトコルは、後により詳細に説明するように、時分割多元接続、全二重(TDMA/TDD(time division multiple access, time division duplex))のフレーム構造を与え、そのフレーム構造が下り線の部分と上り線の部分を構成する。それらの下り線の部分と上り線の部分は、順次、多数の物理チャネルないしタイム・スロットに細分化される。基地局と関わる1つ又は2つ以上の無線端末機のそれぞれを下り線における特定のタイム・スロットに割り当てると共に上り線における特定のタイム・スロットに割り当てることにより、基地局は、当該基地局に割り当てられた単一周波数の搬送波で1つ又は2つ以上の無線端末機のそれぞれと通信をすることが可能になる。無線LANでのMACプロトコルの使用も知られている。例えば、欧州電気通信標準化機構(ETSI(European Telecommunications Standardization Institute))によれば、高性能ローカル・エリア・ネットワーク・タイプ2(Hiperlan Type 2(High Performance Local Area Network Type Two))用の規格としてMACプロトコルを採用することが定められている。
【0003】
無線LANでは、ネットワーク内のそれぞれの基地局への周波数の割当及び/又は再割当(assigning and/or reassigning)が極めて重要な処理となっている。特に、影響を受けることになる干渉が許容できるレベルにあるように各周波数を割り当てていくことが重要である。周波数を割り当てる処理は著しく複雑なものとなっており、Hiperlan 2のような屋内ネットワークに関する場合であっても、伝搬環境はある程度予測不可能である。さらに複雑化を招くこととしては、規模を拡大しているネットワーク(an expanding network)に新たな基地局と無線端末機を追加するのに伴って干渉レベルは劇的に増大する傾向にあるという事実が挙げられる。Hiperlan 2のような屋内ネットワークにおける周波数の割当に関するこれらの複雑性やその他の複雑性は、自動周波数割当の手法(automatic frequency assignment techniques)の開発を導く結果となったものである。
【0004】
事実、自動周波数割当のアルゴリズムを開発することに関しては、かなり多くの研究がなされた。参照すべきものとしては、例えば、Almgren et al.,“Slow Adaptive Channel Allocation for Automatic Frequency Planning”, Proceedings of the IEEE 5th ICUPC, 1996 が挙げられる。従来の自動周波数割当アルゴリズムによれば、最初に伝搬環境を特徴付ける(characterize)ことが必要とされており、例えば、基地局に割り当てることとなり得る様々な周波数に関する無線干渉レベルを周期的に測定することが必要とされる。一般的なアルゴリズムでは、その干渉の測定情報を利用して、干渉を最小化しかつ信号の品質を最大化するような方法により、ネットワーク内の個々の基地局に対する周波数の割当及び/又は再割当を行う。
【0005】
干渉レベルの測定を行うことに関しては、特に無線LANにおいて、多くの問題がある。例えば、Hiperlan 2に基づくネットワークのような無線LANにおいては、各無線端末機は、それらの対応する基地局への情報の上り送信をするよりも、同基地局から遥かに多く情報を受信している(例えば、インターネットの情報を遥かに多くダウンロードしている)。このため、ほとんど大部分の情報及びデータのトラヒックは、各MACフレームの下り線部分全体に渡って集中している。したがって、上り線用に確保された各MACフレームの残りの部分は、比較的少なく、一般に、必要な干渉測定を行うには十分な時間の期間とはなっていない。この問題に対する一つの解決策では、専ら干渉測定を行うことに専用の受信アンテナを用いることとしていた。しかし、当業者であれば容易に分かるように、専用の受信アンテナは、対応する報知領域において基地局と無線端末機との間の本来の電気通信トラヒックを送信及び受信するのに使用されているアンテナから物理的に1メートルぐらいは離す必要がある。かかる構成の選択は、物理的な観点とコスト的な観点の双方から見て一般に魅力的なものとはいえない。
【0006】
干渉測定を行うことに関する問題に加えて、自動周波数交換(すなわち、自動周波数再割当手順)の間に基地局を1つ又は2つ以上の無線端末機と同期させることに関する問題もある。基地局がその現在の周波数の搬送波を別の周波数の搬送波(経験的に干渉がより少ないと予想される搬送波)に交換する場合には、その交換に先立つ同期情報及び制御情報の受信及び/又は処理を対応する報知領域内で動作している無線端末機が行わないであろうというリスクが常に伴う。その結果、基地局と無線端末機との間の通信リンクが切断されることもある。従来の無線ネットワークは、報知領域が“空”(“empty”)の時に、すなわち、基地局がどの無線端末機とも通信をしていない時に、自動周波数割当を遂行することによってこの問題の回避を図っている。報知領域が空になるまで待機することに伴う問題は、新たな周波数の割当が可能になる前に長い期間の時間を要する場合があることである。この期間中には、許容できないようなレベルの高い干渉の影響を受けている望ましくない周波数チャネルによって基地局と対応する無線端末機が動作しなければならないことにもなり得る。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Hiperlan 2等のような無線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)において使用するための、自動かつ適時(automatic and timely)の周波数割当を効率良くサポートする、媒体アクセス制御(MAC)プロトコルを提供することにより、上述した問題に対処する。概して、本発明は、周期的な“沈黙間隔”を予め設けること(pre-establishing periodic “quiet intervals”)により、これを成し遂げる。この“沈黙間隔”の間には、下り線の送信が停止されると共に、干渉測定が実行される。それらの周期的な沈黙間隔を予め設けることに加え、本MACプロトコルは、自動周波数交換中に基地局と様々な無線端末機を同期させるための予め定めた期間を提供し、基地局と対応する報知領域内にある1つ又は2つ以上の無線端末機との間の通信リンクに不注意による切断(inadvertent disconnection)が生じることを防止する。
【0008】
したがって、本発明の目的は、無線LANで使用するための、自動周波数割当を容易にするMACプロトコルを提供することである。
【0009】
本発明の他の目的は、自動周波数割当をサポートするために必要とされる干渉測定を行うのを有効に容易なものとする、無線LANで使用するためのMACプロトコルを提供することである。
【0010】
本発明のさらに他の目的は、自動周波数割当の間に、基地局と当該基地局により管理される報知領域内で動作している1つ又は2つ以上の無線端末機との同期を有効に調整する、無線LANで使用するためのMACプロトコルを提供することである。
【0011】
本発明の一側面によれば、上述した目的及びその他の目的は、基地局と無線端末機を有する無線電気通信ネットワークで使用するための媒体アクセス制御(MAC)プロトコルによって達成される。その媒体アクセス制御プロトコルは、第1の周波数を通じてMACフレームを生成する手段を有する。それらのMACフレームは、前記基地局と前記無線端末機との間で送信されている電気通信データ及び制御情報を含む。また、そのMACプロトコルは、MACフレームの下り線部分における前記基地局から前記無線端末機への制御メッセージを生成する手段も有する。前記制御メッセージは、第1の個数のMACフレームの生成に続く送信を前記基地局及び前記無線端末機に行わせないことを知らせる。前記第1の個数のMACフレームが生成されると、予め定めた時間間隔の間、前記基地局及び前記無線端末機に送信を行わせない手段をそのプロトコルは有する。さらに、そのMACプロトコルは、前記予め定めた時間間隔が経過した後に第2の個数のMACフレームを生成する手段を有する。ここで、それらのMACフレームは、ユーザ・データを含まず、かつ、前記無線端末機は、前記第2の個数のMACフレームが生成されている間に前記基地局と再び同期をとる。そして、そのMACプロトコルは、所定個数(the predetermined number)の空のMACフレームの生成に続いて電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する手段を有する。
【0012】
本発明の他の側面によれば、上述した目的及びその他の目的は、基地局と無線端末機を有する無線電気通信ネットワークにおいて自動周波数割当を遂行する方法によって達成される。ここで、前記基地局と前記無線端末機は、媒体アクセス制御(MAC)プロトコルに従って通信を行う。その方法は、始めに、前記基地局と前記無線端末機との間で送信されている電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームを、第1の周波数を通じて生成することを伴う。その方法は、その後、第1の個数のMACフレームの生成に続く送信を前記基地局及び前記無線端末機に行わせないことを知らせる、MACフレームの下り線部分における前記基地局から前記無線端末機への制御メッセージを生成することを伴う。次に、前記第1の個数のMACフレームが生成されたかどうかについて判断を行う。そして、前記第1の個数のMACフレームが生成されたとの判断がなされると、予め定めた時間間隔の間、前記基地局及び前記無線端末機に送信を行わせないことにする。それから前記予め定めた時間間隔が経過した後に、第2の個数のMACフレームを生成する。ここで、それらのMACフレームは、ユーザ・データを含まず、かつ、前記無線端末機は、前記第2の個数のMACフレームが生成されている間に前記基地局と再び同期をとる。そして、前記第2の個数の空のMACフレームが生成されたかどうかについて判断を行う。その生成されたことの判断がなされると、その方法では、電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する。
【0013】
本発明のさらに他の側面によれば、上述した目的及びその他の目的は、基地局と少なくとも一つの無線端末機を有する無線ローカル・エリア・ネットワークにおける自動周波数割当のための方法によって達成される。ここで、前記基地局と前記少なくとも一つの無線端末機は、媒体アクセス制御(MAC)プロトコルに従って通信を行う。この方法もMACフレームを第1の周波数を通じて生成することを伴い、それらのMACフレームが前記基地局と前記少なくとも一つの無線端末機との間で送信されている電気通信データ及び制御情報を含む。この方法は、その後、MACフレームの下り線部分において前記基地局から前記少なくとも一つの無線端末機へ干渉測定休止期間制御メッセージ(interference measurement pause control message)を報知することを伴う。ここで、前記干渉測定休止期間制御メッセージは、第1の個数のMACフレームの生成に続いて前記基地局が少なくとも一つの周波数についての干渉測定を行い始めることを、前記少なくとも一つの無線端末機に警告する。そして、前記第1の個数のMACフレームが生成されたかどうかについて判断を行う。前記第1の個数のMACフレームが生成されたと判断した後、予め定めた時間間隔の間は、すべての基地局及び無線端末機による送信を止めることにする。それから前記基地局は、前記予め定めた時間間隔の間に、前記少なくとも一つの周波数についての干渉を測定する。そして、前記予め定めた時間間隔が経過したかどうかについて判断を行い、前記予め定めた時間間隔が経過したと判断した後に、前記基地局において行っている前記干渉測定を止めると共に、第2の個数のMACフレームを生成する。ここで、前記第2の個数のMACフレームのそれぞれは、ユーザ・データを含まない。前記第2の個数のMACフレームが生成されている間には、前記少なくとも一つの無線端末機が前記基地局との同期をとることができる。そして、前記第2の個数の空のMACフレームのすべてが生成されたかどうかについて判断を行い、前記第2の個数の空のMACフレームのすべてが生成されたと判断した後では、前記第1の周波数を通じた電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する。最後に、前記干渉測定に基づき、前記第1の周波数に代えて、前記基地局に対して新たな周波数を割り当てる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の目的と有効性は、添付図面を同時に参照しつつ以下の詳細な説明を読むことによって理解されるであろう。
【0015】
本発明をよりよく理解できるようにするため、以下の詳細な説明では添付図面を参照する。添付図面においては、本発明の代表的な実施形態を例示し、かつ、説明してある。各図では、本発明の主要な特徴(key features)を識別するのに参照符号を用いている。図面中に現れるそれらの参照符号は、説明の全体を通じて一貫して用いることにする。
【0016】
本発明は、高性能ローカル・エリア・ネットワーク・2(Hiperlan 2(High Performance Local Area Network Two))のような無線のローカル・エリア・ネットワーク(LAN)を伴う。より具体的には、本発明は、媒体アクセス制御(MAC(medium access control))プロトコルに従って電気通信データ及び制御情報を送信しかつ受信する無線LANを伴い、その無線LANにおいては、MACプロトコルが自動周波数割当アルゴリズムの実行を容易にする。一般に、MACプロトコルは、これを成し遂げることを、各MACフレームが圧倒的な割合で下り線用に確保されているという事実にも拘わらず、自動周波数割当アルゴリズムをサポートするのに必要とされる干渉測定に有効に対処することによって実現する。また、MACプロトコルは、自動周波数割当手順の間に、基地局を当該基地局に関わる無線端末機のそれぞれと同期させることにも有効に対処する。
【0017】
図1は、代表的な無線ネットワーク100を例示した図である。図示のように、無線ネットワーク100は、ネットワーク交換局(network switching center)110を有し、このネットワーク交換局110が多数の基地局BS1、BS2及びBS3のそれぞれと通信を行う。また、ネットワーク交換局110は、無線ネットワーク100の外部にある装置とも通信を行う。一例として、ネットワーク交換局110は、公衆電話交換網(PSTN(public switch telephone network))の線路を通じてインターネット・サービス・プロバイダ120と通信をするものとして示してある。それぞれの基地局BS1、BS2、BS3は、順次、電波のインタフェース、すなわち、無線インタフェース(a radio (i.e., wireless) interface)を通じて、WT1〜WT6等の多数の無線端末機と通信をすることができる。当業者であれば分かるように、それぞれの基地局BS1、BS2、BS3は図示せぬ特定の報知領域を管理しており、一定の基地局と関わる各無線端末機は当該基地局に対応する報知領域内に位置している。Hiperlan 2等のような主に屋内での使用を意図した無線LANにおいては、それぞれの報知領域は、例えば、一つの建造物内における別々のフロアーに相当するものとしてもよい。
【0018】
それらが通信をすることができるようにするためには、個々のネットワーク基地局と各基地局に関わる対応無線端末機とが、一つの電気通信プロトコルに従って電気通信データ及び制御情報を送信しかつ受信しなければならない。電気通信プロトコルとは、言うまでもなく規則を定義するものであるが、その規則では、例えば、電気通信データ及び制御情報をどのようなフォーマットにするか、基地局がいつ送信を行わなければならないか、基地局がいつ受信を行わなければならないか、それぞれの無線端末機がいつ送信を行わなければならないか、それぞれの無線端末機がいつ受信を行わなければならないか、ということなどが規定される。MACプロトコルは、Hiperlan 2を含む複数の無線LANについて採用されている電気通信プロトコルの一例である。
【0019】
図2は、代表的なMACプロトコルのフレームN−1、N及びN+1のシーケンスを例示した図である。MACフレームNにおける例で示してあるように、それぞれのMACフレームは、下り線部分DLと上り線部分ULを具備している。下り線部分DLの間では、基地局が送信を行っており、かつ、当該基地局と関わる1つ又は2つ以上の無線端末機が受信を行っている。これに対し、上り線部分ULの間では、1つ又は2つ以上の無線端末機が送信を行っており、その一方で基地局が受信を行っている。また、図2には、下り線部分DLが報知フィールドBCと下り線データ・フィールドとを有することも例示してある。この下り線部分DLにおいて、報知フィールドBCは、通常は基地局により、対応する報知領域内に位置する個々の無線端末機へ制御メッセージを送信するのに使用される。
【0020】
MACプロトコルは、時分割多元接続、全二重(TDMA/TDD(time division multiple access, time division duplex))に基づくプロトコルであるので、下り線データ・フィールドが多数のタイム・スロット、例えば、タイム・スロットTS1〜TS6に分割される。当業者であれば容易に分かるように、一定の基地局と関わる1つ又は2つ以上の無線端末機を1つ又は2つ以上のタイム・スロットに割り当てることにより、その基地局は、ただ一つの周波数チャネル(すなわち、単一の周波数の搬送波)を通じて、同時に多数の無線端末機と有効に通信を行うことができる。また、図2には示していないが、MACフレームの上り線部分が上り線データ・フィールドを有し、その上り線データ・フィールドが順次多数の上り線タイム・スロットに分割されることも分かるであろう。しかし、より注目すべき重要なことは、MACフレームの上り線部分が下り線部分に比べて相対的に小さいという事実である。これは、Hiperlan 2等のような屋内の無線LANでは各無線端末機が一般にコンピュータ端末機であり、それらのコンピュータ端末機が下り線を通じてインターネットのデータ等の大量のデータを受信するのに非常に多くの時間を費やし、かつ、それらのコンピュータ端末機が上り線を通じてデータを送信するのは比較的少ない時間で済むことに起因する。
【0021】
再び図1を参照すると、基地局BS1、BS2及びBS3は、ネットワークの処理及び保守機能(network operations and maintenance function)により、好ましくは自動周波数割当アルゴリズムの実行を通じて、それぞれ一の周波数を割り当てられる。先に説明したように、ネットワーク全体で干渉レベルを最小化する一方で全体の信号品質を最大化するように各基地局への周波数割当を有効かつ自動的に行うためには、基地局に割り当てられ得る可能性があるそれぞれの周波数に係る干渉レベルを周期的に測定することが必要である。従来の無線LAN、特にHiperlan 2のような屋内ネットワークにおいては、それらの干渉測定を実行することは困難となっている。すなわち、従来の無線LAN、特にHiperlan 2のような屋内ネットワークにおいては、基地局が各MACフレームの下り線部分の間に送信を同時に行いつつそれらの測定を行うことは事実上不可能であり、かつ、各MACフレームの上り線部分の間には基地局が干渉を測定することはできるが、上り線に割り振られている時間が非常に少ないために実際にはそれらの測定を完了するに十分な期間の時間はないことから、それらの干渉測定を実行することが困難となっている。本発明のMACプロトコルは、基地局と当該基地局に関わる無線端末機との間の電気通信データの送信において周期的な休止期間(periodic pause)を与えることにより、このジレンマを克服する。その休止期間の間に、基地局は、自動周波数割当アルゴリズムをサポートするために必要な干渉測定を行うことが可能になる。
【0022】
図3は、本発明に基づく代表的な手法を例示した図である。この手法では、基地局とその対応無線端末機との間での電気通信データ及び制御情報の送信における休止期間をMACプロトコルが与えると共に、自動周波数割当アルゴリズムをサポートするのに必要とされる干渉測定を基地局がその休止期間中に行うことができる。始めに、ステップ305に示すように、3つの制御変数PAUSE、RESTART、SYNCH1をそれぞれn、m、xに等しい値に設定する。ここで、値n及びxは、例えば、一定のMACフレームの個数を表すものとすることができる。一方、値mは、時間間隔の個数を表し、例えば、それぞれの時間間隔が一個のMACフレームに係る時間間隔に対応するものとすることができる。制御変数PAUSE、RESTART及びSYNCH1が初期化されると、ステップ310により、基地局は、最新のMACフレームの下り線部分において、次のn個のMACフレーム後に基地局と対応無線端末機が休止状態になる(すなわち、すべての送信を停止(halt)する)ことを知らせる制御メッセージを送信する。その後、ステップ315に示すように制御変数PAUSEを1だけディクレメントし、そして、判断ステップ320により、制御変数PAUSEがゼロに等しいかどうかについて判断を行う。制御変数PAUSEが未だゼロに等しくなければ、判断ステップ320からのNO経路(NO path)に従い、基地局は、次のMACフレームにおいて別の制御メッセージを報知する。ここでの制御メッセージは、次のn−1個のデータ・フレーム後に基地局と対応無線端末機が休止状態になり、基地局が必要な干渉測定を行うことができるようにすることを知らせる。これを制御変数PAUSEがゼロに等しくなるまで(すなわち、n個のMACフレーム後まで)続けることは理解できるであろう。
【0023】
制御変数PAUSEがゼロに等しくなったときは、判断ステップ320からのYES経路(YES path)に従い、ステップ325に記載のように報知領域内でのすべての送信を停止すると共に、ステップ330に記載のように基地局が干渉測定を行い始める。その後、ステップ335により、制御変数RESTARTを1だけディクレメントする。ここで、制御変数RESTARTは、基地局が干渉測定を行うことができる休止期間における残りの時間を表す。次に、判断ステップ340に示すように、制御変数RESTARTがゼロに等しいかどうかについて判断を行う。制御変数がゼロに等しくなければ、判断ステップ340からのNO経路に従い、それから一個のMACフレームに係る一時間間隔をそのまま経過させると共に、制御変数RESTARTを再度1だけディクレメントする。制御変数RESTARTが値mからゼロの値へとディクレメントされている時間期間中は、基地局が干渉測定を行い続ける。しかし、制御変数RESTARTがゼロに等しくなると、判断ステップ340からのYES経路に従い、これによって送信の休止期間の終了を告げ、基地局は、ステップ345に示すように干渉測定を行うことを止める。
【0024】
図3に例示した手法では、その後、同期化期間(synchronization period)に移行し、この同期化期間において、元の周波数fを通じて空のMACフレーム(すなわち、ユーザ・データを全く含まないMACフレーム)をx個生成する。これの目的は、基地局がユーザ・データを再び送信し始める前に、各無線端末機に対して基地局と再び同期をとるための時間の期間を与えると共にMACフレームの生成を行うことである。このため、ステップ350に示すように、元の周波数fを通じて第1番目の空のMACフレームを生成する。その後、ステップ355に示すように制御変数SYNCH1を1だけディクレメントする。次に、判断ステップ360に示すように、制御変数SYNCH1がゼロに等しいかどうかについて判断を行う。制御変数SYNCH1が未だゼロに等しくなければ、判断ステップ360からのNO経路に従い、ステップ350に示すように、もう一つ別の空のMACフレームを生成する。空のMACフレームは制御変数SYNCH1がゼロに等しくなるまで生成され続け、判断ステップ360からのYES経路に従うことによって同期化期間の終了が告げられることは、理解できるであろう。その後、ステップ365により、元の周波数fを通じて生成される次のMACフレームは、ユーザ・データを含むものとなる。
【0025】
図3に例示した手法の目的は、自動周波数割当をサポートするために必要とされる干渉測定を基地局が行うことのできる時間期間を与えることである。その一方で、本発明のMACプロトコルによれば、図3に例示した手法に類似する第2の手法を利用することとしてもよい。その第2の手法では、現在割り当てられている周波数を別の周波数に交換すべきことを基地局が対応無線端末機に知らせるのを可能とし、かつ、無線端末機に基地局と同期をとるための時間期間を許容すると共に新たに割り当てられた周波数を通じてMACフレームを生成するのを可能とすることにより、自動周波数割当の処理自体を容易にする。この第2の手法は、図4に例示してある。
【0026】
図4に例示した手法もいくつかの制御変数を初期化することによって開始する。より具体的には、ステップ405に記載のように制御変数NOTIFY、BEGIN、SYNCH2をそれぞれN、M、Xに等しい値に初期設定する。ここで、値N及びXは、例えば、MACフレームの個数を表すものとすることができる。一方、値Mは、時間間隔の個数を表し、例えば、それぞれの時間間隔が一個のMACフレームに係る時間間隔に対応するものとすることができる。制御変数NOTIFY、BEGIN及びSYNCH2が初期化されると、ステップ410により、基地局は、次のN個のMACフレーム後に基地局と対応無線端末機が休止状態になる(すなわち、すべての送信を停止する)ことを知らせる制御メッセージを送信する。基地局は、この制御メッセージを現在の(この時点での)周波数f1で最新のMACフレームの下り線部分において送信する。その後、ステップ415に示すように、制御変数NOTIFYを1だけディクレメントする。そして、判断ステップ420により、制御変数NOTIFYがゼロに等しいかについて判断を行う。制御変数NOTIFYが未だゼロに等しくなければ、判断ステップ420からのNO経路に従い、基地局は、次のMACフレームの下り線部分において、現在の周波数f1により別の制御メッセージを報知する。ここでの制御メッセージは、次のN−1個のMACフレーム後に、自動周波数割当手順を実行する目的のために基地局と対応無線端末機が休止状態になる(すなわち、送信を停止する)ことを知らせる。これを制御変数NOTIFYがゼロに等しくなるまで(すなわち、無線端末機に自動周波数割当と目前に迫っている送信の休止とを警告する制御メッセージを含むMACフレームのN個分後まで)続けることは、理解できるであろう。
【0027】
制御変数NOTIFYがゼロに等しくなったときは、判断ステップ420からのYES経路に従い、ステップ425に記載のように報知領域内でのすべての送信を停止する。この時点で、ステップ430に示すように、基地局は新たな周波数f2への同調を開始する。ここで、その新たな周波数f2は、自動周波数割当アルゴリズムによって基地局に割り当てられた周波数である。その後、ステップ435により、制御変数BEGINを1だけディクレメントする。ここで、制御変数BEGINは、新たに割り当てられた周波数f2への同調を行うために基地局が有する残りの時間を表す。次に、判断ステップ440に示すように、制御変数BEGINがゼロに等しいかどうかについて判断を行う。制御変数BEGINがゼロに等しくなければ、判断ステップ440からのNO経路に従い、それから一個のMACフレームに係る一時間間隔をそのまま経過させると共に、制御変数BEGINを再度1だけディクレメントする。制御変数BEGINが値Mからゼロの値へとディクレメントされている時間期間中は、基地局が自身を新たな周波数f2に同調させることを続ける。しかし、制御変数BEGINがゼロに等しくなると、判断ステップ440からのYES経路に従い、基地局は、新たに割り当てられた周波数f2に同調している必要がある。
【0028】
図3に例示した手法と同様に、図4に例示した手法では、その後、同期化期間に移行し、この同期化期間において、空のMACフレーム(すなわち、ユーザ・データを全く含まないMACフレーム)をX個生成する。ただし、図3に例示した手法とは異なり、それらの空のMACフレームは、新たに割り当てられた周波数f2を通じて生成される。これの目的は、基地局がユーザ・データを新たな周波数f2により送信し始める前に、各無線端末機に対してそれら自身を基地局と同期させるための時間の期間を与えると共に新たな周波数f2を通じてMACフレームの生成を行うことである。このため、ステップ445に示すように、新たに割り当てられた周波数f2を通じて第1番目の空のMACフレームを生成する。その後、ステップ450に示すように制御変数SYNCH2を1だけディクレメントする。次に、判断ステップ455に示すように、制御変数SYNCH2がゼロに等しいかどうかについて判断を行う。制御変数SYNCH2が未だゼロに等しくなければ、判断ステップ455からのNO経路に従い、ステップ445に示すように、新たに割り当てられた周波数f2を通じてもう一つ別の空のMACフレームを生成する。空のMACフレームは制御変数SYNCH2がゼロに等しくなるまで新たに割り当てられた周波数f2を通じて生成され続け、判断ステップ455からのYES経路に従うことによって同期化期間の終了が告げられることは、理解できるであろう。その後、ステップ460により、新たに割り当てられた周波数f2を通じて生成される次のMACフレームは、ユーザ・データを含むものとなる。
【0029】
代表的な実施形態を参照して本発明を説明した。しかし、本発明の精神から逸脱することなく、本発明を上述したような形態以外の具体的な形態に具現することが可能であるのは、当業者によれば容易に理解できるところである。上述した実施形態は、例示であり、かつ、如何なる方面にも制限的なものと考えてはならない。本発明の範囲は、先の説明ではなく特許請求の範囲によって与えられ、かつ、特許請求の範囲の領域内に属するすべての変形及び均等物は、その中に包含されるものと解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 代表的な無線ローカル・エリア・ネットワークの基本的な構成を例示した図である。
【図2】 媒体アクセス制御プロトコルのフレームの一般的な構造を例示した図である。
【図3】 本発明に基づき、媒体アクセス制御プロトコルを採用した無線ローカル・エリア・ネットワークにおいて干渉測定を容易にする手法を、具体的に表現した流れ図である。
【図4】 本発明に基づき、媒体アクセス制御プロトコルを採用した無線ローカル・エリア・ネットワークにおいて自動周波数割当を容易にする手法を、具体的に表現した流れ図である。
【符号の説明】
100 無線ネットワーク
110 ネットワーク交換局
120 インターネット・サービス・プロバイダ
BC 報知フィールド
BS1、BS2、BS3 基地局
DL 下り線部分
N−1、N、N+1 フレーム
TS1、TS2、TS3、TS4、TS5、TS6 タイム・スロット
UL 上り線部分
WT1、WT2、WT3、WT4、WT5 無線端末機
Claims (21)
- 基地局と無線端末機を有する無線電気通信ネットワークで使用するための媒体アクセス制御(MAC)プロトコルであって、
前記基地局と前記無線端末機との間で送信されている電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームを、第1の周波数を通じて生成する手段と、
第1の個数のMACフレームの生成に続く送信を前記基地局及び前記無線端末機に行わせないことを知らせる、MACフレームの下り線部分における前記基地局から前記無線端末機への制御メッセージを生成する手段と、
前記第1の個数のMACフレームの生成後に、予め定めた時間間隔の間、前記基地局及び前記無線端末機に送信を行わせない手段と、
前記予め定めた時間間隔が経過した後に第2の個数のMACフレームを生成する手段であって、それらのMACフレームがユーザ・データを含まず、かつ、前記第2の個数のMACフレームが生成されている間に前記無線端末機が前記基地局と再び同期をとる、手段と、
所定個数の空のMACフレームの生成に続いて電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する手段と
を有する媒体アクセス制御プロトコル。 - 前記予め定めた時間間隔の間に前記基地局が少なくとも一つの周波数についての干渉測定を行う請求項1記載のMACプロトコル。
- 請求項2記載のMACプロトコルにおいて、前記予め定めた時間間隔が経過した後に前記第2の個数のMACフレームを生成する前記手段は、
前記第2の個数の空のMACフレームを前記第1の周波数により生成する手段 を有する、MACプロトコル。 - 請求項2記載のMACプロトコルにおいて、前記第2の個数の空のMACフレームの生成に続いて電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する前記手段は、
電気通信データ及び制御情報を含む前記MACフレームを、前記第1の周波数を通じて生成する手段
を有する、MACプロトコル。 - 前記基地局は、前記予め定めた時間間隔の間に第2の周波数への同調を行い、前記第2の周波数は、新たに割り当てられた周波数である、請求項1記載のMACプロトコル。
- 請求項5記載のMACプロトコルにおいて、前記予め定めた時間間隔が経過した後に前記第2の個数のMACフレームを生成する前記手段は、
前記第2の個数の空のMACフレームを前記第2の周波数により生成する手段 を有する、MACプロトコル。 - 請求項5記載のMACプロトコルにおいて、前記第2の個数の空のMACフレームの生成に続いて電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する前記手段は、
電気通信データ及び制御情報を含む前記第2の個数の空のMACフレームを、前記第2の周波数を通じて生成する手段
を有する、MACプロトコル。 - 前記第2の周波数が、自動周波数割当アルゴリズムによって前記基地局に割り当てられたものである、請求項5記載のMACプロトコル。
- 基地局と無線端末機を有する無線電気通信ネットワークにおいて自動周波数割当を遂行する方法であって、前記基地局と前記無線端末機が媒体アクセス制御(MAC)プロトコルに従って通信を行い、
前記基地局と前記無線端末機との間で送信されている電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームを、第1の周波数を通じて生成する過程と、
第1の個数のMACフレームの生成に続く送信を前記基地局及び前記無線端末機に行わせないことを知らせる、MACフレームの下り線部分における前記基地局から前記無線端末機への制御メッセージを生成する過程と、
前記第1の個数のMACフレームが生成されたかどうかを判断する過程と、
前記第1の個数のMACフレームが生成された後に、予め定めた時間間隔の間、前記基地局及び前記無線端末機に送信を行わせない過程と、
前記予め定めた時間間隔が経過した後に第2の個数のMACフレームを生成する過程であって、それらのMACフレームがユーザ・データを含まず、かつ、前記第2の個数のMACフレームが生成されている間に前記無線端末機が前記基地局と再び同期をとる、過程と、
前記第2の個数の空のMACフレームが生成されたかどうかを判断する過程と、
前記第2の個数の空のMACフレームが生成された後に、電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する過程と
を有する方法。 - 前記予め定めた時間間隔の間に前記基地局において少なくとも一つの周波数について干渉測定を実行する過程をさらに有する、請求項9記載の方法。
- 請求項10記載の方法において、前記予め定めた時間間隔が経過した後に前記第2の個数のMACフレームを生成する前記過程は、
前記第2の個数の空のMACフレームを前記第1の周波数により生成する過程 を有する、方法。 - 請求項10記載の方法において、前記第2の個数の空のMACフレームの生成に続いて電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する前記過程は、
電気通信データ及び制御情報を含む前記第2の個数の空のMACフレームを前記第1の周波数により生成する過程
を有する、方法。 - 前記予め定めた時間間隔の間に前記基地局を第2の周波数に同調させる過程をさらに有し、前記第2の周波数は、新たに割り当てられた周波数である、請求項9記載の方法。
- 請求項13記載の方法において、前記予め定めた時間間隔が経過した後に前記第2の個数の空のMACフレームを生成する前記過程は、
前記第2の個数の空のMACフレームを前記第2の周波数により生成する過程 を有する、方法。 - 請求項13記載の方法において、前記第2の個数の空のMACフレームの生成に続いて電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を再開する前記過程は、
電気通信データ及び制御情報を含む前記第2の個数の空のMACフレームを、前記第2の周波数を通じて生成する過程
を有する、方法。 - 前記第2の周波数が、自動周波数割当アルゴリズムによって前記基地局に割り当てられたものである、請求項13記載の方法。
- 基地局と少なくとも一つの無線端末機を有する無線ローカル・エリア・ネットワークにおける自動周波数割当のための方法であって、前記基地局と前記少なくとも一つの無線端末機が媒体アクセス制御(MAC)プロトコルに従って通信を行い、
前記基地局と前記少なくとも一つの無線端末機との間で送信されている電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームを、第1の周波数を通じて生成する過程と、
MACフレームの下り線部分において前記基地局から前記少なくとも一つの無線端末機へ干渉測定休止期間制御メッセージを報知する過程であって、前記干渉測定休止期間制御メッセージが、第1の個数のMACフレームの生成に続いて前記基地局が少なくとも一つの周波数についての干渉測定を行い始めることを、前記少なくとも一つの無線端末機に警告する、過程と、
前記第1の個数のMACフレームが生成されたかどうかを判断する過程と、
前記第1の個数のMACフレームが生成されたと判断した後に、予め定めた時間間隔の間のすべての基地局及び無線端末機による送信を止める過程と、
前記予め定めた時間間隔の間に、前記基地局において、前記少なくとも一つの周波数についての干渉を測定する過程と、
前記予め定めた時間間隔が経過したかどうかを判断する過程と、
前記予め定めた時間間隔が経過したと判断した後に、前記基地局において行っている前記干渉測定を止めると共に、それぞれがユーザ・データを含まない第2の個数のMACフレームを生成する過程と、
前記第2の個数のMACフレームが生成されている間に前記少なくとも一つの無線端末機を前記基地局と同期させる過程と、
前記第2の個数の空のMACフレームのすべてが生成されたかどうかを判断する過程と、
前記第2の個数の空のMACフレームのすべてが生成されたと判断した後に、電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を、前記第1の周波数を通じて、再開する過程と、
前記干渉測定に基づき、前記第1の周波数に代えて、前記基地局に対して新たな周波数を割り当てる過程と
を有する方法。 - 請求項17記載の方法において、前記基地局に対して前記新たな周波数を割り当てる前記過程は、
MACフレームの下り線部分において前記基地局から前記少なくとも一つの無線端末機へ周波数交換制御メッセージを報知する過程であって、前記周波数交換制御メッセージが、第3の個数のMACフレームの生成に続いて前記基地局が新たに割り当てられた周波数への同調を始めることを、前記少なくとも一つの無線端末機に警告する、過程と、
前記第3の個数のMACフレームが生成されたかどうかを判断する過程と、
前記第3の個数のMACフレームが生成されたと判断した後に、第2の予め定めた時間間隔の間のすべての基地局及び無線端末機による送信を止める過程と、
前記第2の予め定めた時間間隔の間に、前記基地局を前記新たに割り当てられた周波数に同調させる過程と、
前記予め定めた時間間隔が経過したと判断した後に、それぞれがユーザ・データを含まない第4の個数のMACフレームを前記新たに割り当てられた周波数により生成する過程と、
前記第4の個数のMACフレームが生成されている間に前記少なくとも一つの無線端末機を前記基地局と同期させる過程と、
前記第4の個数の空のMACフレームのすべてが生成されたと判断した後に、電気通信データ及び制御情報を含むMACフレームの生成を、前記新たに割り当てられた周波数を通じて、再開する過程と
を有する、方法。 - 前記無線ローカル・エリア・ネットワークが高性能ローカル・エリア・ネットワーク・タイプ2である、請求項18記載の方法。
- 前記少なくとも一つの無線端末機が固定的なコンピュータ端末機である、請求項19記載の方法。
- 前記少なくとも一つの無線端末機がラップトップのコンピュータ端末機である、請求項19記載の方法。
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