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JP2013541881A - 無線ネットワークにおけるプライマリチャネル選択方法 - Google Patents

無線ネットワークにおけるプライマリチャネル選択方法 Download PDF

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Abstract

【解決手段】
本発明の実施形態によると、無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な、無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を備え、第1のBSSおよび第2のBSSが、第1のBSSおよび第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、送受信機は、第1のBSSのプライマリチャネルを、第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択するので、第1のBSSおよび第2のBSSは、チャネルが少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避する装置が提供される。
【選択図】 図1

Description

無線ネットワークは、今日の社会において、至るところで利用されているとともに必要不可欠なものである。無線ネットワークは、さまざまな技術を利用して、情報を送受信するとしてよい。限定するものではないが、例えば、米国電気電子学会(IEEE)802.11ac規格に準拠した技術およびIEEE802.11n規格に準拠して動作する技術という2つの技術が挙げられる。このように独特な無線ネットワークは、チャネル同士が重複している場合があるので、このような無線ネットワークではプライマリチャネル選択を行う方法が必要である。
本発明と見なされる主題は、本明細書の結論部分に具体的に記載されているとともに明確に請求されている。しかし、本発明は、その目的、特徴および利点に加えて、構成および動作方法の両方に関して、添付図面を参照しつつ以下に記載する詳細な説明を読むことで、最も深い理解が得られるであろう。添付図面は以下の通りである。
802.11n規格および802.11ac規格の40MHzチャネルの部分重複問題を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る、プライマリチャネル選択を説明するための図である。 説明を簡単かつ明瞭にするべく、図中に図示している構成要素は必ずしも実寸に即したものではないと理解されたい。例えば、一部の構成要素の寸法は、分かり易いように、他の構成要素に対して強調されている。さらに、適切であると考えられる場合には、複数の図面にわたって同じ参照番号を繰り返し利用して、対応する構成要素または同様の構成要素を指し示す。
以下に記載する詳細な説明では、本発明を深く理解していただくべく具体的且つ詳細な内容を数多く記載する。しかし、当業者におかれては、本発明は開示するこれらの具体的且つ詳細な内容を採用することなく実施し得るものと理解されたい。また、公知の方法、手順、構成要素および回路は、本発明をあいまいにすることなく、詳細な説明を省略している。
本発明の実施形態は、これに限定されるものではないが、例えば、「処理」、「算出」、「計算」、「判断」、「構築」、「分析」、「確認」等の用語を用いて説明する場合、コンピュータのレジスタおよび/またはメモリで物理的(例えば、電子的)な量で表現されるデータを操作および/または変換して、コンピュータのレジスタおよび/またはメモリ、または、演算および/またはプロセスを実行するための命令を格納する他の情報格納媒体で同様に物理的な量で表現される他のデータを生成するコンピュータ、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングシステム、または、他の電子コンピューティングデバイスの演算および/またはプロセスを意味するとしてよい。
本発明の実施形態は、これに限定されるものではないが、「複数」という用語が本明細書で用いられる場合、例えば、「多数」または「2以上」という意味を含むとしてよい。「複数」という用語は、2以上の構成要素、デバイス、素子、ユニット、パラメータ等を説明するために、本明細書において繰り返し利用するとしてよい。例えば、「複数の局」は、2以上の局を含むとしてよい。
米国電気電子学会(IEEE)802.11ac規格に準拠した無線ネットワークおよびIEEE802.11n規格および802.11ac規格に準拠して動作する無線ネットワークにおいて、データレートを高くするべく4つの20MHzチャネルを利用する、80MHzのPPDU送信が提案されている。4つのチャネルのうち1つが、完全な搬送波感知多重アクセス/衝突回避(CSMA/CA)方式およびネットワークアロケーションベクトル(NAV)による追跡を実行可能なプライマリチャネルとして割り当てられ、残りの3つのチャネルは、クリアチャネルアセスメント(CCA)の機能のみの副次チャネルとして割り当てられる。802.11acでは、プライマリチャネルのみが完全なCSMA/CAを実行可能であるので、全ての送信がプライマリチャネルを含む。
CCAメカニズム毎に感度レベルが異なる。例えば、802.11n規格では、エネルギー検出しきい値(例えば、−62dBm)よりも高いエネルギーを持つ副次チャネルでの信号を検出するエネルギー検出メカニズムを利用している。プリアンブル検出またはガードインターバル検出の方が信号検出感度が高く、通常はエネルギー検出方式よりもはるかに感度が高い(つまり、感度が20dB高い)。
802.11ac規格に準拠したデバイスは、チャネルが利用可能かどうかに応じて、1つまたは2つまたは4つの20MHzチャネルを利用して20MHzまたは40MHzまたは80MHzのPPDUを送信するとしてよい。チャネルが利用可能かどうかは、CCAの結果によって判断する。20MHzで送信する場合、プライマリチャネルを用いて20MHzのPPDUを送信するとしてよい。80MHzのPPDUを送信する場合、4つのチャネル全てを利用する。しかし、40MHzのPPDUを送信する場合、プライマリチャネルの位置によって、複数の選択肢が存在し得る。プライマリチャネルが4つのチャネルのうち中心にある場合には、40MHzのPPDUの送信については、2つの選択肢が考えられる。しかし、40MHzのPPDUの送信の場合、2つの中心のチャネルを利用すると、40MHzのチャネルの境界を越え、この送信は、802.11nに準拠したデバイスによる他の近傍の40MHzのPPDUの送信と、周波数ドメインで部分的に重複する可能性がある。
この様子を図1に図示している。図1は、全体が100という参照番号で示され、40MHzチャネルの部分重複の問題の一例を示している。図示した例では、3つのBSSが、以下の条件の下、互いに近接した位置にある。
受信信号強度は、プリアンブル検出しきい値またはガードインターバル検出しきい値よりも高く(つまり、>−82dBm)、エネルギー検出レベルよりも低い(つまり、<−62dBm)。
1)20/40MHzの802.11n規格のBSSでは、Ch#3 115およびCh#4 120を利用している(Ch#4:プライマリチャネル、Ch#3:副次チャネル)。
2)20/40/80MHzの802.11ac規格のBSSでは、4つのチャネルCh#1−#4、105、110、115、および120(Ch#2:プライマリチャネル110)全てを利用している。
3)20MHzの802.11a/n規格のBSSはCh#1 105を利用している。
802.11ac規格では、20MHzまたは40MHzまたは80MHzのPPDUの送信のみが許可されている。802.11ac規格に準拠したBSSのバックオフカウンタがプライマリチャネル(Ch#2)110で規定値に到達すると、802.11acに準拠したデバイスは、副次チャネルを確認して、バックオフタイマが規定値に到達する前に、少なくともPIFS135の期間にわたってチャネルがアイドルであるか否かを調べる。802.11ac規格ではガードインターバル検出方式が利用されると仮定すると、802.11ac規格に準拠したデバイスは、Ch#1 105がビジー状態で残りの副次チャネルがアイドル状態であることを検出することができ、40MHzのPPDU140をCh#2 110およびCh3# 115で送信し始める。しかし、802.11n規格に準拠したデバイスでは、副次チャネルにおいてエネルギー検出機能しか持たないので、802.11ac規格によるCh3# 115での40MHzのPPDU140の送信を検出することができず、Ch#3 115およびCh#4 120で40MHzのPPDU145を送信し始めてしまい、802.11ac規格による40MHzのPPDU140の送信と、802.11n規格による40MHzのPPDU145の送信との間に衝突155が発生してしまう。
本発明の実施形態は、以下を備えるとしてよい。
1)5GHz帯域において40MHzチャネルの部分重複の問題を引き起こすことなく、40MHzのPPDUの送信を40MHzチャネルの境界をまたいで実行可能とするプライマリチャネル選択アルゴリズム
2)40MHzチャネルの境界を越えて40MHzのPPDUの送信をイネーブルまたはディセーブルするタイミングを判断するアルゴリズム
さらに、本発明の実施形態によれば、プライマリチャネル選択アルゴリズムは、隣接する40MHzの802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣りのチャネルを、802.11ac規格のプライマリチャネルとして選択するとしてよい。これによって、40MHzのチャネルの部分重複の問題に起因する802.11n規格と802.11ac規格との間に衝突が防止される。
ここで図2を参照すると、本発明の実施形態に係るプライマリチャネル選択方法が図示されている。図2では、全体が参照番号200で示されており、衝突防止対策が取られている。802.11nのプライマリチャネル215(Ch#3)と802.11acのプライマリチャネル210(Ch#2)は、互いに隣り合わせになっている。Ch#1 205がビジー状態で、802.11ac規格に準拠したデバイス225が、バックオフタイマが規定値に到達すると、40MHzのPPDU250の送信について、最初にCh#2 210およびCh#3 215にアクセスすると仮定する。802.11n規格のデバイス230のプライマリチャネルがCh#3 215であるので、802.11n規格のデバイス230は、40MHzのPPDU250のプリアンブル260を検出することによって、Ch#3 215で行われている40MHzのPPDU250の送信を検出することができ、衝突を回避することができる。
これに限定されるものではないが、このアルゴリズムを実装する方法の1つとして、以下のものが挙げられる。
ステップ1:802.11ac規格に準拠したAPが最初に、5GHz帯域を走査して、80MHzのPPDUの送信のために、4つの連続した空きチャネルを探す。利用可能な4つの空きチャネルがあれば、これらを用いてBSS動作を実行する。空きチャネルが4つ未満である場合、最もアクティブでないBSSのチャネル4つを選択する。
ステップ2:選択された4つのチャネルで動作している40MHzの802.11n規格のBSSがある場合、隣接する40MHzのBSSのプライマリチャネルを探すべく走査を行う。可能であれば、40MHzの802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のチャネルを、802.11acのBSSのプライマリチャネルとして選択する。
ステップ3:802.11ac規格のAPが、802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣りのプライマリチャネルを選択すると、40MHzのチャネル境界をまたいだ40MHzのPPDUの送信をイネーブルする。そのように選択しない場合には、40MHzのチャネル境界をまたいだ40MHzのPPDUの送信をディセーブルする。
40MHzのチャネル境界をまたいで40MHzのPPDUの送信をイネーブルすることによって、802.11ac規格に準拠したデバイスは、40MHzのチャネル境界をまたいだ40MHzのPPDUの送信が許可されない場合に比べると、スループットが最高20%高くなる(3つの副次チャネルが80%ロードされる場合)。この効果は、802.11ac規格に準拠したデバイスが、境界を越えた送信が許可されない場合はCh#1およびCh#2を用いて40MHzのPPDUを送信するという1つの選択肢のみである一方、Ch#1およびCh#2、または、Ch#2およびCh#3のどちらかを用いて40MHzのPPDUを送信可能という事実から得られる効果である。
本発明の別の実施形態は、本発明で利用される方法であって、無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な、無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を動作させる段階を備える方法を提供する。第1のBSSおよび第2のBSSが、第1のBSSおよび第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、送受信機は、第1のBSSのプライマリチャネルを、第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択するので、第1および第2のBSSは、少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避する。
本発明のさらに別の実施形態によると、無線ネットワークアクセスポイント(AP)が提供されるとしてよい。当該無線ネットワークAPは、無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な、無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を備えるとしてよい。第1のBSSおよび第2のBSSが、第1のBSSおよび第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、送受信機は、第1のBSSのプライマリチャネルを、第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択するので、第1および第2のBSSは、少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避する。
本発明のさらに別の実施形態によると、コンピュータで実行可能な命令が符号化されているコンピュータ可読媒体が提供されるとしてよい。当該命令にアクセスすると、機械は、無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な、無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を動作させる段階を備える処理を実行するとしてよい。第1のBSSおよび第2のBSSが、第1のBSSおよび第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、送受信機は、第1のBSSのプライマリチャネルを、第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択するので、第1および第2のBSSは、少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避する。
本発明の特定の特徴を本明細書で図示および説明してきたが、当業者には多くの変形例、代替例、変更例および均等例が明らかであろう。このため、添付した請求項はこのような変形例および変更例を全て本発明の真の意図に含まれるものとして含むものと理解されたい。

Claims (24)

  1. 無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な前記無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を備え、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記チャネルが少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避するべく、前記送受信機は、前記第1のBSSのプライマリチャネルを、前記第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択する装置。
  2. 前記チャネルは、前記第1のBSSと前記第2のBSSとの間の40MHzのチャネルの境界をまたいだ40MHzのPPDUの送信を可能とする40MHzのチャネルである請求項1に記載の装置。
  3. 前記送受信機は、前記第1のBSSのアクセスポイント(AP)として動作可能であり、米国電気電子学会(IEEE)802.11ac規格に準拠して動作し、前記第2のBSSは、IEEE802.11n規格に準拠して動作する請求項1または2に記載の装置。
  4. 前記802.11ac規格のネットワークの前記APは、80MHzのPPDUの送信のために4つの連続した空きチャネルを求めて5GHz帯域をまず走査して、4つの空きチャネルが利用可能である場合、前記APは、前記第1のBSSの動作について前記4つの空きチャネルを利用し、空きチャネルが4つ未満である場合、前記APは最もアクティブでないBSSの4つのチャネルを選択する請求項3に記載の装置。
  5. 選択された前記4つのチャネルにおいて40MHzの802.11n規格のBSSが動作している場合、前記APは、隣接する40MHzのBSSのプライマリチャネルを求めて走査を行い、可能であれば40MHzの802.11n規格のBSSの前記プライマリチャネルの隣のチャネルを、前記802.11ac規格のBSSのプライマリチャネルとして選択する請求項4に記載の装置。
  6. 前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができる場合、前記APは、前記40MHzのチャネルの境界にまたがった40MHzのPPDUの送信をイネーブルし、前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができない場合、前記APは、前記40MHzのチャネルの境界にまたがった前記40MHzのPPDUの送信をディセーブルする請求項5に記載の装置。
  7. 無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な前記無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を動作させる段階を備え、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記チャネルが少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避するべく、前記送受信機は、前記第1のBSSのプライマリチャネルを、前記第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択する方法。
  8. 前記チャネルは、前記第1のBSSと前記第2のBSSとの間の40MHzのチャネルの境界をまたいだ40MHzのPPDUの送信を可能とする40MHzのチャネルである請求項7に記載の方法。
  9. 前記送受信機を前記第1のBSSのアクセスポイント(AP)として動作させる段階であって、米国電気電子学会(IEEE)802.11ac規格に準拠して動作させる段階をさらに備え、前記第2のBSSは、IEEE802.11n規格に準拠して動作する請求項7または8に記載の方法。
  10. 前記802.11ac規格のネットワークの前記APは、80MHzのPPDUの送信のために4つの連続した空きチャネルを求めて5GHz帯域をまず走査して、4つの空きチャネルが利用可能である場合、前記APは、前記第1のBSSの動作について前記4つの空きチャネルを利用し、空きチャネルが4つ未満である場合、前記APは最もアクティブでないBSSの4つのチャネルを選択する請求項9に記載の方法。
  11. 選択された前記4つのチャネルにおいて40MHzの802.11n規格のBSSが動作している場合、前記APは、隣接する40MHzのBSSのプライマリチャネルを求めて走査を行い、可能であれば40MHzの802.11n規格のBSSの前記プライマリチャネルの隣のチャネルを、前記802.11ac規格のBSSのプライマリチャネルとして選択する請求項10に記載の方法。
  12. 前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができる場合、前記APは、前記40MHzのチャネルの境界にまたがった40MHzのPPDUの送信をイネーブルし、前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができない場合、前記APは、前記40MHのチャネルの境界にまたがった前記40MHzのPPDUの送信をディセーブルする請求項11に記載の方法。
  13. コンピュータに、無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な前記無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を動作させる手順を実行させるためのプログラムであって、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記チャネルが少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避するべく、前記送受信機は、前記第1のBSSのプライマリチャネルを、前記第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択するプログラム。
  14. 前記チャネルは、前記第1のBSSと前記第2のBSSとの間の40MHzのチャネルの境界をまたいだ40MHzのPPDUの送信を可能とする40MHzのチャネルである請求項13に記載のプログラム。
  15. 前記コンピュータにさらに、前記送受信機を、前記第1のBSSのアクセスポイント(AP)として動作させる手順であって、米国電気電子学会(IEEE)802.11ac規格に準拠して動作させる手順を実行させ、前記第2のBSSは、IEEE802.11n規格に準拠して動作する請求項13または14に記載のプログラム。
  16. 前記802.11ac規格のネットワークの前記APは、80MHzのPPDUの送信のために4つの連続した空きチャネルを求めて5GHz帯域をまず走査して、4つの空きチャネルが利用可能である場合、前記APは、前記第1のBSSの動作について前記4つの空きチャネルを利用し、空きチャネルが4つ未満である場合、前記APは最もアクティブでないBSSの4つのチャネルを選択する請求項15に記載のプログラム。
  17. 選択された前記4つのチャネルにおいて40MHzの802.11n規格のBSSが動作している場合、前記APは、隣接する40MHzのBSSのプライマリチャネルを求めて走査を行い、可能であれば40MHzの802.11n規格のBSSの前記プライマリチャネルの隣のチャネルを、前記802.11ac規格のBSSのプライマリチャネルとして選択する請求項16に記載のプログラム。
  18. 前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができる場合、前記APは、前記40MHzのチャネルの境界にまたがった40MHzのPPDUの送信をイネーブルし、前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができない場合、前記APは、前記40MHzのチャネルの境界を超えた前記40MHzのPPDUの送信をディセーブルする請求項17に記載のプログラム。
  19. 無線ネットワークアクセスポイント(AP)であって、
    無線ネットワークの第2のベーシックサービスセット(BSS)に隣接して動作可能な前記無線ネットワークの第1のベーシックサービスセット(BSS)において通信可能な送受信機を備え、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが少なくとも部分的に重複するチャネルを含むように、動作する場合、前記第1のBSSおよび前記第2のBSSが、前記チャネルが少なくとも部分的に重複することによって、互いに衝突することを回避するべく、前記送受信機は、前記第1のBSSのプライマリチャネルを、前記第2のBSSのプライマリチャネルに隣接するように選択するAP。
  20. 前記チャネルは、前記第1のBSSと前記第2のBSSとの間の40MHzのチャネルの境界をまたいだ40MHzのPPDUの送信を可能とする40MHzのチャネルである請求項19に記載のAP。
  21. 前記APは、米国電気電子学会(IEEE)802.11ac規格に準拠して動作し、前記第2のBSSは、IEEE802.11n規格に準拠して動作する請求項19または20に記載のAP。
  22. 前記802.11ac規格のネットワークの前記APは、80MHzのPPDUの送信のために4つの連続した空きチャネルを求めて5GHz帯域をまず走査して、4つの空きチャネルが利用可能である場合、前記APは、前記第1のBSSの動作について前記4つの空きチャネルを利用し、空きチャネルが4つ未満である場合、前記APは最もアクティブでないBSSの4つのチャネルを選択する請求項21に記載のAP。
  23. 選択された前記4つのチャネルにおいて40MHzの802.11n規格のBSSが動作している場合、前記APは、隣接する40MHzのBSSのプライマリチャネルを求めて走査を行い、可能であれば40MHzの802.11n規格のBSSの前記プライマリチャネルの隣のチャネルを、前記802.11ac規格のBSSのプライマリチャネルとして選択する請求項22に記載のAP。
  24. 前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができる場合、前記APは、前記40MHzのチャネルの境界にまたがった40MHzのPPDUの送信をイネーブルし、前記802.11ac規格のAPが前記802.11n規格のBSSのプライマリチャネルの隣のプライマリチャネルを選択することができない場合、前記APは、前記40MHのチャネルの境界を超えた前記40MHzのPPDUの送信をディセーブルする請求項23に記載のAP。
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