JP7353044B2 - 通信装置、通信装置の制御方法、およびプログラム - Google Patents

通信装置、通信装置の制御方法、およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、無線LANにおける通信制御技術に関する。
近年、IEEE(米国電気電子技術者協会)では、IEEE802.11ba規格が検討されている。このIEEE802.11ba規格では、省電力性を向上させるため、通信装置に、従来のRF(Radio Frequency)部であるPCR(Primary Connectivity Radio)部とは別に、WUR(Wake-up Radio)部を設けることが規定されている。通信装置は、PCR部が省電力状態にある場合に、WUR部が無線フレーム(Wake-upフレーム)を受信することに応じてPCR部を通常状態に移行させることで、省電力機能を実現している。(特許文献1)。
米国特許出願公開第2018/0242249号明細書
特許文献1では、IEEE802.11ba規格に応じた無線通信システムにおいて、STA(ステーション)が移動等により第1のAP(アクセスポイント)によるWURの管理を受けることができない場合に、ローミング先のAPとして第2のAPと接続を試みることが開示されている。しかしながら、特許文献1には、STAが第2のAPとのPCRによる通信を行うためのPCRチャネルを決定するための手順については明示されていない。そのため、STAが第2のAPとのPCRによる通信を行うためのPCRチャネルを探索して決定する際に、探索のための情報を待ち受けるための消費電力が多くなったり、PCRによる接続までの時間がかかったりという課題が生じてしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、WUR Discovery frameを待ち受けるためのチャネルを効率的に決定することを目的とする。
上記課題を解決するための一手段として、本発明の通信装置は以下の構成を有する。すなわち、IEEE802.11規格に準拠するBeaconフレーム及びProbe Responseフレームを少なくとも含む所定のタイプのフレームを通信する第1の通信部と、IEEE802.11規格に準拠するフレームであって、前記所定のタイプのフレームとは異なるWUR(Wake-up Radio)フレームを通信する第2の通信部とを有する通信装置であって、前記第1の通信部により受信された所定のタイプのフレームに含まれるWUR Discovery elementであって、チャネルと、当該チャネルでディスカバリを行うWUR AP(Access Point)と、当該WUR APがWUR Discovery frameを送信する間隔とを対応づけた情報を少なくとも含むWUR Discovery elementを取得する取得手段と、前記取得手段で取得した前記WUR Discovery elementに少なくとも基づいて、複数のWURチャネル候補の中から、ローミング先の探索に使用するWURチャネルを決定するための対応情報を生成する生成手段と、前記生成手段で生成された前記対応情報に基づいて、前記第2の通信部がローミング先を探索するためにWUR Discovery frameを待ち受けるWURチャネルを決定する決定手段と、を有し、前記決定手段は、前記WUR Discovery frameを送信する間隔が最小であるチャネルを前記WURチャネルとして決定する。
本発明によれば、WUR Discovery frameを待ち受けるためのチャネルを効率的に決定することが可能となる。
ネットワークの概略構成を示す。 (a)はSTA/APのハードウェア構成例を示し、(b)はSTAの機能構成例を示す。 Management frameに含むことのできる情報要素を示す。 WUR Discovery要素のフレーム構成例を示す。 Element IDとElement ID Extensionとの対応を示す。 WUR Discovery frameのフレーム構成例を示す。 上部分はFrame Control501におけるType511が示す値を示し、下部分はOperating Classの詳細を示す。 STA110、AP101、AP102により実行される処理の流れを示す(その1)。 STA110、AP101、AP102により実行される処理の流れを示す(その2)。 STA110、AP101、AP102により実行される処理の流れを示す(その3)。 ローミング管理テーブルを示す。 WUR Discovery Channelの選択処理を示すフローチャートである。 WUR Discovery frameの受信処理を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
(ネットワーク構成)
図1に、本実施形態のおける通信ネットワーク構成を示す。本ネットワークは、AP(アクセスポイント)101、AP102、STA(ステーション/端末)110から構成され、これらはIEEE802.11baに対応する通信装置である。AP101、AP102は、同じESSID(Extended Service Set Identifier)を有するものとする。なお、SSIDはIEEE802.11シリーズの規格における無線LANのネットワークの識別子であり、ESSIDはSSIDを複数のAPで使用できるように拡張したものである。なお、図1の構成は例示に過ぎず、図1に示した通信装置の他に同様なアクセスポイントが存在してもよいし、AP101やAP102を介してSTA110と通信する通信装置が存在してもよい。
(通信装置の構成)
図2(a)に、STA110のハードウェア構成例を示す。STA110はそのハードウェア構成として、例えば、記憶部201、制御部202、機能部203、入力部204、出力部205、通信部206、アンテナ209、およびインタフェース(I/F)部210を有する。
記憶部201はROMやRAM等のメモリにより構成され、後述する各種動作を行うためのプログラムや、無線通信のための通信パラメータ等の各種情報を記憶する。なお、記憶部201として、ROM、RAM等のメモリの他に、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、DVDなどの記憶媒体を用いてもよい。また、記憶部201が複数のメモリ等を備えていてもよい。
制御部202はCPUやMPU等の1つ以上のプロセッサにより構成され、記憶部201に記憶されたプログラムを実行することにより、STA110を制御する。なお、制御部202は、記憶部201に記憶されたプログラムとOS(Operating System)との協働により、STA110を制御するようにしてもよい。また、制御部202がマルチコア等の複数のプロセッサから成り、STA110を制御するようにしてもよい。また、制御部202は、機能部203を制御して、撮像や印刷、投影等の所定の処理を実行し得る。機能部203は、それぞれの端末が所定の処理を実行するためのハードウェアである。
入力部204は、ユーザからの各種操作の受付を行う。出力部205は、ユーザに対して各種出力を行う。ここで、出力部205による出力とは、画面上への表示や、スピーカによる音声出力、振動出力等の少なくともひとつを含む。なお、タッチパネルのように入力部204と出力部205の両方を1つのモジュールで実現するようにしてもよい。
通信部206は、IEEE 802.11シリーズやWi-Fiに準拠した無線通信の制御や、IP(Internet Protocol)通信の制御をおこなう。また、通信部206は、従来のRF(Radio Frequency)部(回路)であるPCR(Primary Connectivity Radio)部207と、WUR(Wake-up Radio)部208を制御する。一般的に、STAはWUR部208で受信処理のみ行うため、通信部206はWUR部208の受信機能のみを動作させ得る。更に、通信部206は、アンテナ209を制御し、無線通信のための無線信号の送受信を行う。I/F部210は、Ethernet(登録商標)や公衆回線とのインタフェースであり、STA110がテザリングをおこなわない場合は存在しなくてもよい。
AP101、AP102のハードウェア構成は、図2(a)と同様であり、一例として、記憶部201、制御部202、機能部203、入力部204、出力部205、PCR部207とWUR部208を含む通信部206、アンテナ209、およびI/F部210を有する。ただし、通信部206に関し、一般的に、APはWUR部で送信処理のみ行うため、通信部206はWUR部208の送信機能のみを動作させ得る。
図2(b)に、STA110の機能構成を示す。STA110はその機能構成として、例えば、送信部211、受信部212、取得部213、管理部214、選択部215、接続処理部216、受信処理判定部217を有する。送信部211と受信部212はそれぞれ、通信部206(図2(a))を介して信号の送信と受信を行う。取得部213は、受信部212により受信された信号(フレーム)からあらゆる情報を取得する。例えば、取得部213は、受信部212により受信されたBeacon等のフレームに含まれる情報であるWUR Discovery要素を取得し、当該情報に基づいて、1以上のAPからWUR Discovery frameを受信するための1以上のチャネルの情報を取得する。管理部214は、WUR Discovery要素や、受信部212により受信されたWUR Discovery frameに含まれる情報等に基づいて、後述する図7に示すローミング管理テーブル(ローミング先の1以上の候補チャネルに関する情報)を作成/更新し、記憶部201において管理する。選択部215は、STA110が接続するAPを変更する際のローミングポリシーを決定する。ローミングポリシーとは、例えば、ローミング先の決定までの時間や複数のローミング先候補が存在するときの選択基準である。更に、選択部215は当該選択基準に基づいて、管理部214により管理されるローミング管理テーブルを参照してローミング先(APおよびチャネルの情報等)を決定する。接続処理部216は、通信部206を制御することにより、PCR制御やWUR接続に関する制御(PCR接続やWUR動作のネゴシエーション等)を行う。受信処理判定部217は、受信処理に関する判定(通信部206、WUR部208、およびアンテナ209が所定の周波数帯に対応しているか、受信した信号が受信処理を完了するための所定の情報を含むか等)を行う。
(PCR部により送受信されるフレームの構成)
図3に、IEEE802.11シリーズの規格に準拠するManagement Frame(マネージメントフレーム)に含めることのできる情報要素(Information Element)を示す。Management Frameは、Beason(ビーコン)、(Re)Association Request/Response((再)アソシエーション要求/応答)、Probe Request/Response(プローブ要求/応答)といったフレームである。APとSTAは、これらのフレームの送受信により、IEEE802.11ba動作のために必要な情報を得ることができる。
WUR Capabilities(WUR能力要素)は、STAのWUR機能に対する通信部206の能力を示す情報要素である。この情報要素は、例えば、「2.4GHz」と「4.9GHzおよび5GHz」のそれぞれに対して、PCR部207の省電力/オフ状態から通常状態への遷移時間が含まれる。WUR Operation要素(WUR動作要素)は、APからSTAに対して、WURの動作状況を通知するための情報要素である。この情報要素には、例えば、WUR Beaconが報知されるチャネル(WUR Channel)やWUR Beaconが報知される時間間隔(WUR Beacon Period)がある。なお、WUR Beaconについては後述する。WUR Discovery要素(WUR発見要素)は、1つ以上のAPから送信され得るWUR Discovery frame(WUR発見フレーム)のチャネルに関する情報を含む情報要素である。この情報要素を含むフレームを受信したSTAは、当該情報要素で指定されたチャネルで待ち受けて(スキャンし)、WUR Discovery frameを受信した場合に、当該フレームに含まれるPCRの動作チャネル(Operating Channel)のチャネルを把握できる。なお、WUR Discovery frameの詳細については後述する。
図4Aに、図3に示した情報要素のうちのWUR Discovery要素のフレーム構成例400を示す。Element ID401は、情報要素を識別するフィールドであり、WURに関する情報要素は255を示す(図3を参照)。Lentgh402は、情報要素の長さを示す。Element ID Extension403は情報要素に対応する値を示す。図4BにElement ID401とElement ID Extension403との対応を示す。Element ID Extension403は、情報要素がWUR Capabilities要素の場合は48、WUR Operation要素の場合は49、WUR Mode要素の場合は50、WUR Discovery要素の場合は51となる。
Information404は、情報要素の内容を示し、その長さは当該内容に応じて可変となる。Information404は、以下の4つのフィールドから成る。WUR Discovery Operating Class411は、WUR Discovery frame用のclass値のIEEE 802.11規格上の表現を示し、後述するOperating Class531(図5A)のどれかの値となる。WUR Discovery Channel412は、WUR Discovery frame用のチャネルを示す。WUR AP Count413は、後述するWUR AP List414に含まれるWUR AP Parametersの数から、1を引いた数である。つまり、この値が0(ゼロ)のときは、WUR AP List414に1つのWUR AP Parametersが存在することを示す。
WUR AP List414は、1つ以上のWUR AP Parametersを含む。WUR AP Parametersは、以下の4つのフィールドから成る。WUR AP Parameters Control421は、後に続く3つの項目(Short-SSID422~WUR Discovery Period424)の有無を示す。Short-SSID422は、この情報要素を送信しているAPのSSIDから計算される32bit数であり、IEEE 802.11ai規格で規定されている。BSSID423は、この情報要素を送信しているAPのBSSID(Basic Service Set Identifier)である。WUR Discovery Period424は、WUR Discovery frameが送信される時間間隔(単位は、TU:Time Unit)を示す。
WUR AP Parameters Control421において、Transmitting WUR AP431は、この情報要素を送信しているAPについての情報であるときは1、それ以外は0となる。Short-SSID Present432は、Short-SSID422に4オクテット(4バイト、または、32ビット)のShort-SSIDが含まれる場合は1となる。BSSID Present433は、BSSID423に6オクテットのBSSIDが含まれる場合は1となる。WUR Discovery Period Present434は、WUR Discovery Period424に2オクテットの値が含まれる場合は1となる。Reserved435は、未使用の4ビットの予約領域である。
(WUR Discovery frameの構成)
図5Aに、WUR Discovery frameのフレーム構成例500を示す。WUR Discovery frameは、PCRの動作チャネル(Operating Channel)を通知するためのフレームである。このフレームによって、STAは複数のAPについての動作チャネルを把握した上で、Beaconを待ち受けたり、Probe Requestを送信したりして、APを発見(Discovery)することができる。
Frame Control501~FCS505は、IEEE 802.11baで規定されているフレームの共通構成である。Frame Control501は、MAC headerとも呼ばれるフィールドであり、詳細は後述する。ID502は、Frame Control501におけるtype511によって値が定まる。例えば、WUR Discovery frameの場合は、ID502はこのフレームを送信したTransmitter IDとなる。Type Dependent Control503とFCS(Frame Check Sequence)505の説明は省略する。Frame Body504は、可変長のフィールドであり、詳細は後述する。
Frame Control501においてType511が示す値の詳細を図5Bの上部分に示す。WUR Discovery frameは、Type511は3となる。Length Present512は、後続のLength/Misc513がLengthを示すか否かを示す。Length/Misc513は、Length Present512が1のとき、Lengthを示す。なお、Length Present512が0のときは、Miscを示すが、詳細の説明は省略する。Protected514は、WUR Discovery frameが、MIC(Message Integrity Check)アルゴリズムで保護されているかを示す。Protected514が1のときは、WUR Discovery frameがMICで保護され、0のときはDiscoveryがCRC(Cyclic Redundancy Check)を含むことを示す。
Frame Body504において、Compressed SSID521は、このフレームを送信したAPのshort-SSIDのLSBの16ビット値を示す。PCR Operating Channel522は、Operating Class531とChannel(number)532を含む。Operating Class531は、IEEE802.11規格で共通に定義される運用に関する複数の項目に対応し、当該項目の詳細を図5Bの下部分に示す。
(処理の流れ)
次に、図6A~図6Cを参照して、STA110がAP101からAP102にローミングするときの処理シーケンスを示す。図6A~図6Cに示す各処理は、STA110、AP101、AP102の制御部202が記憶部201に記憶されている制御プログラムを実行し、情報の演算および加工並びに各ハードウェアの制御を実行することにより実現され得る。
まず、図6A~図6Cの説明で用いる略語について説明する。APのDSSはDistribution System Serviceの略であり、APのDS(Distribution Service)とは別のDSとのインタフェースである。本実施形態では、DSSはI/F部210により実装され得る。WUR-Txは、AP101とAP102におけるWURによる3種のframe(Beacon、Wake-up、Discovery)の送信機能である。本実施形態では、WUR-Txは通信部206とWUR部208により実装され得る。
Pch、Lch、Dchは、WUR機能により使用されるチャネル(WURチャネル)である。Pchは、WUR primary channelの略であり、WUR Beaconが報知されるチャネルである。WUR Beaconが報知されるチャネルは、WUR Channelとも呼ばれる。このWUR Channelは、WUR Operation要素におけるWUR Operation Parametersで示され得る。Lchは、WUR Listen channelの略であり、STAがWUR awakeの状態(WUR Mode状態)にあるときに、 WUR Wake-up frameを待ち受ける(listenする)チャネルである。Dchは、WUR Discovery channelの略であり、APがWUR Discovery frameを送信しているチャネルである。このframeを受信することで、STAは、APのPCRの動作チャネルを知ることができる。なお、IEEE802.11ba規格では、このDch、2.4GHz帯では1ch、5GHzでは40ch、44ch、149ch、153chのいずれかである。これらのPch、Lch、Dchをどのチャネルに割り当てるかは、APの運用の設定次第である。よって、全てが同じ、任意のふたつが同じ、全てが異なる、のいずれであってもよい。
WUR-Rxは、STA110とAP101のWUR受信機能である。本実施形態では、WUR-Rxは通信部206とWUR部208により実装され得る。また、STA110は、図7を用いて後述するローミング管理テーブルを管理しているものとする。
<図6A:AP101がWURの情報を収集後、Beaconで通知>
まず、AP101が近隣のAPであるAP102から、WURの情報をF601~F604の少なくともいずれかの方法により収集する(図1の(1)~(4)を参照)。
F601は、WUR情報収集のための第一の方法であり、DSSを経由する方法である。これは、AP101とAP102が予め規定されたWUR情報交換プロトコルの交換手順に対応している通信装置である場合に利用され得る。当該交換手順とは、例えば、無線LAN通信の相互接続性を保証する団体であるWi-Fi(登録商標)のMulti-APの拡張(Vendor Extension)を用いる交換手順である。Multi-APとは、複数のAPを制御する枠組みであり、ControllerとAgentが定義されている。このControllerとは、複数のAPから成るネットワークを制御する論理機構である。また、Agentとは、APの制御機能を実行し、制御のための情報をControllerに提供する論理機構である。よって、ControllerとAgentは記憶部201内のプログラムとして実現可能である。また、あるひとつのMulti-AP構成では、ひとつのAPでController機能が動作し、全てのAPでAgent機能が動作している。さらに、これらのControllerとAgentの間では、Wi-Fiで共通に規定する情報の他に、独自の情報を交換することが可能になっている。これは、Vendor Extensionという拡張規定を用いたものである。よって、AP101とAP102がMulti-APを構成した場合、Controller機能によって、それぞれのAPのPCRおよびWURに関する情報を通知し合うことができる。ここで、PCRに関する情報とは、Compressed SSID521、PCR Operating Channel522等である。また、WURに関する情報とは、WUR Discovery Channel412、Short-SSID422、BSSID423、WUR Discovery Period424等である。
このようにして、AP101は近隣のWUR対応のAPの情報を取得して、WUR Discovery要素のInformation404を構築する。しかし、複数のAPの間で、WUR情報の交換手順が既定されていない場合、または、Vendor(製造や販売の会社)が異なる場合は、F601の方法が使用できない。この場合は、以下に示すように、第二~第四の方法をおこなう。
F602は、WUR情報収集の第二の方法であり、Beaconを受信する方法である。この方法では、AP101は、AP102のBeacon中のWUR Discovery要素のInformation404をWUR情報として収集する。なお、可能であれば、AP101のPCRの動作チャネル以外のチャネルにおいてBeaconを受信してWUR情報を収集する。この処理は、周期的、あるいは、AP101が送信処理を行わないときに随時行われ得る。
F603は、WUR情報収集の第三の方法であり、AP101がWURのDch上に送信されているWUR Discovery frameを受信する方法である。この方法はで、AP101がWUR-Rx機能を実行しており、前述の5つのWUR Discovery Channelで定期的、網羅的に受信できるものとしている。
F604~F605は、WUR情報収集の第四の方法である。この方法では、AP101はProbe RequestをAP102に送信して、AP102にProbe Responseを送信させるアクティブスキャンをおこなう。なお、Probe Requestに含めるSSIDは、AP101自身のSSIDでもよいし、値を0(ゼロ)またはNullのWildcard SSIDとしてもよい。また、Probe Requestを送信するチャネルは、AP101のPCRの動作チャネルと同じでもよいし、異なっていてもよい。
これらの四つの方法の任意の方法を実行後、F607で、AP101は、WUR Discovery要素を構築する(F606)。続いて、AP101は、PCR Beaconの送信周期において、構築したWUR Discovery要素を含むBeaconを送信する(F607)。
<図6B:STA110がAP101とPCR接続、WUR動作のネゴシエーション、WUR awake>
F611で、STA110がユーザによるAP101に対する接続操作を認識する。F612で、STA110は、Probe Requestを送信する。F613で、AP101は、WUR Discovery要素を含むProbe Responseを送信する。F614で、STA110は、ローミングポリシーを決定する。これは、ローミング先の決定までの時間や複数のローミング先候補が存在するときの選択基準を決定することである。F615は、STA110とAP101との間の接続処理である。当該接続処理は、Authentication、Associationのそれぞれについての要求(Request)と応答(Response)の送受信を含む。F616は、WUR動作のネゴシエーション手順である。これは、STA110からWUR Mode Setup Requestを送信し、それに対しAP101からWUR Mode Setup Responseで応答する手順である。基本的には、STA110がWUR Mode Setup Requestを送信して、AP101が当該Requestをそのまま受け入れる場合は、Acceptの意味を含むWUR Mode Setup Responseを返す。また、AP101は、要求された値を変更したいときは、WUR Mode Setup Responseによって指定できる。また、AP101は、WUR Mode Setup Requestを受けていない状態でWUR Mode Setup Responseを送信することもできる。このようにして、例えば、STA110がWUR受信機能を有効(WUR-Rxを「ON」)にするスケジュールを決定するDuty Cycle Period、On Duration、Starting timeを決定する。ここで、On Durationとは、Duty Cycle Period期間におけるWUR-Rxが「ON」の時間である。つまり、WUR-Rxが「OFF」になる期間もあり、さらなる省電力が実現されている。なお、WUR-Rxが「OFF」になる期間が存在しないようにネゴシエーションすることも可能である。また、他のネゴシエーション項目として、WUR Wake-up frameが送信されるチャネルのWUR Primary Channelからのオフセット値がある。
このようなネゴシエーションの後、STA110は、WUR Mode状態に遷移するための処理を行う。WUR Modeとは、APからのWUR serviceを受けている状態のことである。このWUR serviceとは、WUR Beacon、WUR Discovery frame、Wake-up frameの提供を指す。なお、WUR serviceによっては、STA110がWUR Wake-up frameを受けるタイミングをPCR部207がdozeのときに限ることも可能である。STA110は、WUR Mode状態に遷移するために、Action TypeがEnter WUR Mode Requstのフレームを送信する。AP101からAction TypeがWUR Mode Responseであって、そのStatus fieldの値がAccept(0:ゼロ)のフレームを受信した場合、STA110はWUR Mode状態に遷移し、AP101はSTA110をWUR Mode状態にあるとして扱う。また、STA110が、Action TypeがEnter WUR Modeのフレームを送信し、AP101がIEEE802.11のackを返したときも、STA110がWUR Mode状態に遷移したことになる。
STA110は、WUR Mode状態に遷移したことを契機に、PCRの省電力機能を開始する。省電力とは、通信部206がPCR部207をsleep、または、dozeにして、送受信をおこなわないことである。このPCRの省電力状態のときに、STA110は、WUR-Rxを有効(ON)にして(通信部206がWUR部208をアクティブにして)、APからのWake-up frameを受信できるようにしておく。このとき、WUR-Rxを有効にするための消費電力は、PCRによる受信を有効にするための消費電力より小さいので、STA全体としては、省電力となる。
F617で、AP101は、Pch上でWUR Beaconを送信する。なお、IEEE802.11ba規格では、APは、WUR serviceを必要としているSTAが存在する限り、TWBTT(Target WUR Beacon Transmission Time)と呼ばれる間隔で、WUR Beaconを送信することになっている。また、STA110は、基本的には、このBeaconを受信する。
F618で、AP101は、WUR Discovery frameを送信する。このフレームの送信間隔は、WUR Discovery Period424である。図6Bでは、STA110が、常に、このWUR Discovery frameを受信するように記載しているが、STA110がこのフレームの必要がなければ、受信しなくてもよい。
なお、図6Bには記載していないが、WUR mode状態に入ったSTA110は、WUR Duty CycleとOn Durationに従って、LchでWUR Wake-up frameを待ち受ける。ここで、STA110は、どのチャネルで待ち受ければよいかを、AP101から送信されたWUR Operation要素に含まれる情報(値)によって、把握している。
<図6C:STAのローミング必要性の判定、スキャンチャネルを決定、AP102へローミング>
F621は、STA110がWUR Beaconを正常に受信できない事象が発生したことを示している。この事象の発生原因は、AP101の不具合、STA110やAP101の移動や周囲の状況の変化によるAP101とSTA110との間の伝搬特性が変化、などである。なお、STA110はローミングが必要か否かを検知するための検知手段をハードウェアおよび/または機能構成として備えてもよい。F622で、STA110はローミングの必要性の判定を行う。図6Cのシーケンスでは、STA110は、「ローミングの必要性がある」と判定したとしている。そこで、STA110は、AP101ではなくて別のAPを捜索(スキャン)するように動作する。
F623で、STA110は、WUR Discovery Channel選択処理をおこなう。この詳細の詳細については、図8を用いて後述する。F624で、STA110は、F623で選択したWUR Discovery Channel(Dch)上でWUR Discovery frameを受信する。F625は、STA110によるWUR Discovery frame受信処理であり、F624で取得した情報から、PCRのBeaconを待ち受ける状態に移行するかを決定する。この処理の詳細については、図9を用いて後述する。F626で、STA110はBeaconを受信し、F627で、STA110は受信したBeaconの受信処理を行う。その後の、F628、F629、F630、F631の処理は、それぞれ、F612、F613、F615、F616の処理と同様のため、説明を省略する。なお、STA110は、F630の後に、F614でおこなったローミングポリシーの決定を改めて行ってもよい。
ここで、F623の処理において参照されるローミング管理テーブルについて説明する。図7に、ローミング管理テーブルの例を示す。ローミング管理テーブルの各項目は、WUR Discovery要素やWUR Discovery frameやローミング先候補のAPからのフレームに含まれる情報に基づいて設定される。index701は、0(ゼロ)からWUR AP Count413までの値をとる。Transmitting WUR AP702は、図4AのTransmitting WUR AP431の値である。WUR Discovery Channel703は、図4AのWUR Discovery Channel412の値である。WUR ID704は、WUR Discovery frameを送信したAPのWUR IDである。これは、12bit数であるが、便宜上、IDxxと表記している。Short-SSID705は、Short-SSID422の値である。ただし、Short-SSID422が存在しない場合は、管理テーブル上では、0x00、0x00、0x00、0x00(4オクテット)とする。BSSID706は、BSSID423の値である。ただし、BSSID423が存在しない場合は、BSSID706を、0xff、0xff、0xff、0xff、0xff、0xff(6オクテット)とする。WUR Discovery Period707は、WUR Discovery Period424の値である。Compressed SSID708は、Compressed SSID521の値である。Operating Class709は、Operating Class531の値である。Channel710は、Channel532の値である。スキャン対象順序711は、この順序に従ってWUR Discovey frameを待ち受けるときに、その数値を設定する。この順序付けの例は、たとえば、「short-SSIDが所望の値と一致している」や「BSSIDが明示されている」ものを先にするといったものである。なお、順序にこだわらない場合は、この項目を空欄にしておく。WUR RSSI712は、受信したWUR Discovery frameのRSSI(Receive Signal Strength Indicator)である。PCR RSSI713は、APからのBeacon(または、Probe Response)のRSSIである。有効/無効714は、WUR Discovery frameの有効/無効を示す。STAのローミング先として適切でない場合は、「無効」となる。
なお、WUR ID704、Compressed SSID708、Operating Class709、Channel710、WUR RSSI712は、WUR Discovery frameを受信したときに更新され得る。また、図7の管理テーブルの更新は、STA110がAPとのPCRの接続後の他APからのBeacon受信を契機におこなってもよい。その際、当該他APからのBeacon中のTransmitting WUR AP431が「1」の情報は、管理テーブルのTransmitting WUR AP702では「0」とする。また、STA110は、当該他APからのBeacon中に含まれるSTA110自身が接続しているAPについての情報は、管理テーブルには追記しなくてもよい。
次に、図8を用いて、図6のF623のWUR Discovery Channelの選択処理(決定処理)について説明する。図8は、WUR Discovery Channelの選択処理を示すフローチャートである。当該選択処理は、所定の基準(選択基準)を設けて、2.4GHz帯の1ch、5GHz帯の40ch、44ch、149ch、153chの中から、WUR Discovery frameを待ち受けるチャネル(WUR Discovery Channel)を決定する処理である。本実施形態では、STA110は、F614で決定したローミングポリシー(すなわち選択基準)とローミング管理テーブル(図7)に含まれる情報(値)に基づいて当該処理を行う。当該処理は、受信処理判定部217と選択部215により行われ得る。
まず、S801で、STA110の通信部206とWUR部208とアンテナ209の構成が、5GHz帯に対応しているかを判断する。対応していない場合は、S802で、STA110は、WUR Discovery Channelとして1chを選択する。なお、IEEE802.11規格のSTA(端末)は、2.4GHz帯に対応しているという前提がある。
S803では、選択基準によって、以降の処理が分岐される。第一の選択基準は、WUR Discovery Period707の最小値を持つChannelを選択する基準である(S804)。たとえば、図7の場合は、WUR Discovery Period707の最小値を持つChannelは、153chである。よって、STA110は、WUR Discovery Channelとして153chを選択する。この判断では、WUR Discovery Period707が「00 00」に対応するChannelは、最小値比較をおこなうことができないので、選択対象から外している。
S805~S806は、第二の選択基準であり、WUR Discovery Period707の平均値が小さいChannelを選択する基準である。まず、STA110は、図7の管理テーブルにおいて、各Channelの平均値を算出する。これらは、それぞれ、1chは「00 20」、40chは「00 04」、44chは「00 60」、149は対象外、153chは「00 05」となる。ここで、WUR Discovery Period707が「00 00」を有するChannelは、最小値比較をおこなうことができないので、平均値の算出選択対象から外している。S806で、STA110は、算出した平均値の最小値を選択する。よって、STA110は、WUR Discovery Channelとして、40chを選択する。
S807~S808は、第三の選択基準であり、WUR Discovery Period707の最大値が小さいChannelを選択する基準である。まず、STA110は、図7の管理テーブルにおいて、各Channelの最大値を選出する。S808で、STA110は、選出した最大値の最小値を選択する。WUR Discovery Period707が「00 00」のChannelを選択対象から外すとすると、STA110は、WUR Discovery Channelとして、40chを選択する。
S809~S810は、第四の選択基準であり、WUR APの数が多いChannelを選択する基準である。ここでは、管理テーブルで各Channelの情報のindexの数をカウントする(同じChannelのIndexの数をカウントする)。S810で、そのカウント数の最大のChannelを選択する。よって、STA110は、WUR Discovery Channelとして、4個のAPの情報がテーブル上に存在する153chを選択する。
ところで、例示においては、他のAPにローミングするときには、index701が7のChannelは、選択基準の対象とはしていない。選択対象外となるのは、Transmitting WUR AP702が「1」のAPである。この「1」という値が、ローミングをおこなうことを決定したときに接続していたAPであることを示すからである。
次に、図9を用いて、図6のF625のWUR Discovery frame受信処理について説明する。図9は、WUR Discovery frame受信処理を示すフローチャートである。当該処理は受信処理判定部217により行われ得る。この処理は、STA110が1つのWUR Discovery frameを受信したときに、他のWUR Discovery frameを待つかの判断である。このとき、STA110が他のframeを待たないと判断した場合は、図6のF626以降のBeacon frame待ち受け処理に移行する。
S901で、STA110は、PCR Operating Channel(ここでは、5GHz帯)5GHz帯に対応しているか否かの判断を行う。例えば、STA110が受信したWUR Discovery frameのPCR Operating Channelが5GHz帯であることを示し、かつ、STA110自身のPCRが5GHz帯に対応していない場合は、処理S908に進む。それ以外のときは、処理は902に進む。
S902で、STA110は、Compressed SSIDの値が所望の値と一致するかを判断する。これは、STA110が、受信したWUR Discovery frame中の521が、管理テーブル中の705またはSTA110自身のshort-SSIDのLSBの16ビットと一致するかを判定することである。一致した場合は、処理はS903に進み、一致しない場合は、処理はS908に進む。S908では、STA110は、WUR Discovery frame受信を無効なデータであると扱いにして、受信処理を終了する。
S903で、STA110は、受信したWUR Discovery frameは、「有効」であると記録する。これは、管理テーブルのWUR ID704に受信したWUR Discovery frameの「ID」をセットして、対応する有効/無効714に「有効」を設定することである。S904で、STA110は同様に、WUR Discovery frameを受信したときのRSSIの値をPCR RSSI713に設定する。
S905で、STA110は、他のframeを受信するかの判断をおこなう。他のframeを受信する場合は、この受信処理の終了に進む。他のframeを受信しない場合は、STA110は、S906で、次工程に引き渡すWUR Discovery frameを決定する。当該決定は、決定されたWUR Discovery frameで示されるPCRの動作チャネルにおいて後続の処理が行われることにつながる。具体的には、この時点での有効/無効714が「有効」であるデータがひとつであれば、STA110は、「有効」に対応するWUR Discovery frameを次工程に引き渡す。また、複数の「有効」frameを受信していた場合は、STA110は、その中からひとつを選択する。この選択は、例えば、WUR RSSI712が一番大きな値に対応するframeを選択することによって行われ得る。次に、S907で、次工程へ移行可能であることが制御部202へ通知される。この通知とは、S625の処理の結果として実行されるものである。
ここで、S905における他のframeを受信する場合について説明する。これは、ひとつのWUR Discovery Channel、または、全てのChannelで、可能な限り、WUR Discovery frameを受信する場合に対応する。ここで、可能な限りという意味は、管理テーブルを用いて、各Channelについて、WUR Discovery frameを網羅的に受信することを試みる、ことを含む。
このようにF625の受信処理が終了した後で、次工程への移行可能イベントが発行されていた場合は、STA110は、引き渡されたWUR Discovery frameの内容に従って、PCRの動作チャネルで待ち受ける。なお、この際、STA110は、PCR部207が省電力の状態であった場合は、通常の状態に戻す。なお、S625の受信処理が終了した後で、次工程への移行可能イベントが発行されていない場合は、STA110別のWUR Discovery channelで、WUR Discovery frame受信を試みてもよい。
次に、S627のBeacon frame受信処理について説明する。当該処理は、受信処理判定部217により行われ得る。当該処理では、STA110が1つのBeacon frameを受信したときに、他のBeaconを待つか否かを判断する。このとき、他のBeaconを待たないと判断した場合は、F628またはF630の処理状態に移行する。
ここで、「他のBeaconを待たない」と判断する場合とは、F626で受信したBeaconの送信元アドレスであるBSSIDが管理テーブルに含まれている場合である。他にも、「F626で受信したBeacon中のSSIDが、STA110自身のSSIDと一致する」、または、「Compressed SSID形式やshort-SSID形式に変換したときに一致する」ことが判断の条件となる。ここで、STA110自身のSSIDは、F611のときに決定している。
このように、本実施形態によれば、周囲のAPの動作状態に適したローミング方法を決定することで、省電力性、接続応答性、使い勝手を向上させることができる。また、WUR Discovery frame受信までの時間を短くすることができる。
<変形例1>
図8のS803、S809、S810の手順において、STA110は、WUR APの数の代わりに、short-SSIDの値が存在するindexの数、または、STA110のshort-SSIDと一致するindexの数を用いてもよい。これにより、有効なWUR Discovery frameを受信する確率を向上させることができる。
<変形例2>
図8のS803、S809、S810の手順において、WUR APの数の代わりに、BSSIDの値が存在するindexの数を用いてもよい。これにより、適切なローミング先が存在するAPの動作チャネルの選択までの時間を短縮できることができる。
<変形例3>
上記実施形態では、WUR Discovery Period707が「00 00」に対応するチャネルを選択対象から除外したが、これを選択対象に含めてもよい。上記実施形態では、値が不明であることを理由に選択対象から外していた。本変形例では、当該チャネルも選択対象に含めて処理する。これにより、取得したローミングに関する情報を無駄にせずに利用することで、WUR Discovery frameを受信する確率を向上させることができる。
<変形例4>
図6のF625やF627の処理時間に制限値を設けてもよい。これは、WUR Discovery frameを受信することに時間がかかったり、受信できたとしてもローミング先として適切なAPが存在しなかったりする場合に対応するものである。この場合は、WUR Discovery frameの情報を用いたローミングではなく、PCRの全てのチャネルでBeaconを待ち受けるという処理をおこなう。これにより、不足している情報に基づいたWUR Discovery frameの待ち受けの時間を制限することで、消費電力の無駄を防ぐことができる。
<変形例5>
図6のF630またはF631の後に、通信状態の悪化を契機に、F626およびF627の手順を行ってもよい。この際、PCR RSSI713の大きなAPからのBeaconを受信することに応じて、F628に進むようにしもよい。これにより、良好なPCR通信をおこなうことができる。
<変形例6>
図6のF608またはF613で、WUR Discovery elementを取得できていないときは、F623の処理を「全てのWUR Discovery channelで待ち受ける」処理としてもよい。
<変形例7>
図6のF608またはF613で、WUR Discovery elementを取得できていないときは、F622の後に、PCRをawake状態にして、全てのPCRのチャネルで待ち受けてもよい。
<変形例8>
図6において、いったんF630を実行した後でも、STA110は、PCRにおけるRSSIを記録し、その値が良好な別アクセスポイントにローミングしてもよい。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
110 STA、101 AP、102 (ローミング先の)AP

Claims (8)

  1. IEEE802.11規格に準拠するBeaconフレーム及びProbe Responseフレームを少なくとも含む所定のタイプのフレームを通信する第1の通信部と、IEEE802.11規格に準拠するフレームであって、前記所定のタイプのフレームとは異なるWUR(Wake-up Radio)フレームを通信する第2の通信部とを有する通信装置であって、
    前記第1の通信部により受信された所定のタイプのフレームに含まれるWUR Discovery elementであって、チャネルと、当該チャネルでディスカバリを行うWUR AP(Access Point)と、当該WUR APがWUR Discovery frameを送信する間隔とを対応づけた情報を少なくとも含むWUR Discovery elementを取得する取得手段と、
    前記取得手段で取得した前記WUR Discovery elementに少なくとも基づいて、複数のWURチャネル候補の中から、ローミング先の探索に使用するWURチャネルを決定するための対応情報を生成する生成手段と、
    前記生成手段で生成された前記対応情報に基づいて、前記第2の通信部がローミング先を探索するためにWUR Discovery frameを待ち受けるWURチャネルを決定する決定手段と、
    を有し、
    前記決定手段は、前記WUR Discovery frameを送信する間隔が最小であるチャネルを前記WURチャネルとして決定することを特徴とする通信装置。
  2. IEEE802.11規格に準拠するBeaconフレーム及びProbe Responseフレームを少なくとも含む所定のタイプのフレームを通信する第1の通信部と、IEEE802.11規格に準拠するフレームであって、前記所定のタイプのフレームとは異なるWUR(Wake-up Radio)フレームを通信する第2の通信部とを有する通信装置であって、
    前記第1の通信部により受信された所定のタイプのフレームに含まれるWUR Discovery elementであって、チャネルと、当該チャネルでディスカバリを行うWUR AP(Access Point)と、当該WUR APがWUR Discovery frameを送信する間隔とを対応づけた情報を少なくとも含むWUR Discovery elementを取得する取得手段と、
    前記取得手段で取得した前記WUR Discovery elementに少なくとも基づいて、複数のWURチャネル候補の中から、ローミング先の探索に使用するWURチャネルを決定するための対応情報を生成する生成手段と、
    前記生成手段で生成された前記対応情報に基づいて、前記第2の通信部がローミング先を探索するためにWUR Discovery frameを待ち受けるWURチャネルを決定する決定手段と、
    を有し、
    前記決定手段は、前記対応情報に基づいて、前記複数のWURチャネル候補ごとに、当該候補のWURチャネルに属する各WUR APが前記WUR Discovery frameを送信する間隔の平均値を導出し、当該導出した平均値が最小であるWURチャネルを前記待ち受けるWURチャネルとして決定することを特徴とする通信装置。
  3. IEEE802.11規格に準拠するBeaconフレーム及びProbe Responseフレームを少なくとも含む所定のタイプのフレームを通信する第1の通信部と、IEEE802.11規格に準拠するフレームであって、前記所定のタイプのフレームとは異なるWUR(Wake-up Radio)フレームを通信する第2の通信部とを有する通信装置であって、
    前記第1の通信部により受信された所定のタイプのフレームに含まれるWUR Discovery elementであって、チャネルと、当該チャネルでディスカバリを行うWUR AP(Access Point)と、当該WUR APがWUR Discovery frameを送信する間隔とを対応づけた情報を少なくとも含むWUR Discovery elementを取得する取得手段と、
    前記取得手段で取得した前記WUR Discovery elementに少なくとも基づいて、複数のWURチャネル候補の中から、ローミング先の探索に使用するWURチャネルを決定するための対応情報を生成する生成手段と、
    前記生成手段で生成された前記対応情報に基づいて、前記第2の通信部がローミング先を探索するためにWUR Discovery frameを待ち受けるWURチャネルを決定する決定手段と、
    を有し、
    前記決定手段は、前記対応情報に基づき、前記複数のWURチャネル候補ごとに、当該候補のWURチャネルに属する各WUR APが前記WUR Discovery frameを送信する間隔のうちから、間隔が最大値であるものを選択し、当該選択した間隔が最小であるWURチャネルを前記待ち受けるWURチャネルとして決定することを特徴とする通信装置。
  4. 前記WURチャネルで前記第2の通信部により受信された前記WUR Discovery frameに含まれる情報に基づいて、前記第2の通信部による前記WUR Discovery frameの受信が有効か否かを判定する判定手段を更に有することを特徴とする請求項1からのいずれか1項に記載の通信装置。
  5. 前記WURチャネルで前記第2の通信部により受信された前記WUR Discovery frameに含まれる情報がWURをサポートするAPの動作チャネルが5GHzであることを示し、前記通信装置が5GHz帯に対応している場合に、前記判定手段は前記WUR Discovery frameの受信が有効であると判定することを特徴とする請求項に記載の通信装置。
  6. 前記WURチャネルで前記第2の通信部により受信された前記WUR Discovery frameに含まれる情報がCompressed SSIDを示し、当該Compressed SSIDが、前記通信装置が有するSSIDと一致する場合に、前記判定手段は前記WUR Discovery frameの受信が有効であると判定することを特徴とする請求項またはに記載の通信装置。
  7. IEEE802.11規格に準拠するBeaconフレーム及びProbe Responseフレームを少なくとも含む所定のタイプのフレームを通信する第1の通信部と、IEEE802.11規格に準拠するフレームであって、前記所定のタイプのフレームとは異なるWUR(Wake-up Radio)フレームを通信する第2の通信部とを有する通信装置の制御方法であって、
    前記第1の通信部により受信された所定のタイプのフレームに含まれるWUR Discovery elementであって、チャネルと、当該チャネルでディスカバリを行うWUR AP(Access Point)と、当該WUR APがWUR Discovery frameを送信する間隔とを対応づけた情報を少なくとも含むWUR Discovery elementを取得する取得工程と、
    前記取得工程において取得した前記WUR Discovery elementに少なくとも基づいて、複数のWURチャネル候補の中から、ローミング先の探索に使用するWURチャネルを決定するための対応情報を生成する生成工程と、
    前記生成工程において生成した前記対応情報に基づいて、前記第2の通信部がローミング先を探索するためにWUR Discovery frameを待ち受けるWURチャネルを決定する決定工程と、
    を有し、
    前記決定工程では、前記WUR Discovery frameを送信する間隔が最小であるチャネルが前記WURチャネルとして決定されることを特徴とする通信装置の制御方法。
  8. コンピュータを、請求項1からのいずれか1項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。
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