JP2004229278A - 無線ネットワークにおけるチャンネルスキャンシステムおよびその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信ネットワークにおいてチャンネルをスキャンする無線ステーション、方法、およびシステムを改善する。
【解決手段】 例えば無線ＬＡＮのような無線ネットワークのためのチャンネルスキャンは通常、周波数帯や、最大送信電力等の無線ＬＡＮの利用可能なリソースを無線ステーションに対して供給する。本発明は安全で高速かつドメインアウェアなチャンネルスキャンを提供し、ドメイン変更の可能性の有無に関わらず、短いチャンネルスキャン時間で無線ステーションを局所的な規定に従わせることを可能にする。高速チャンネルスキャンは、ドメイン情報が有効で、かつドメイン変更の可能性がない場合にアクティブスキャンを行うことで達成される。また、ドメイン独立チャンネルが存在すれば、ドメイン情報をより速く取得するためにアクティブスキャンによって最初にスキャンされる。
【選択図】 図１１

Description

本発明は無線ステーション及びネットワーク全般に係り、より詳細には、無線ネットワークにおいてチャンネルをスキャンする方法に係る。

本願は、米国特許出願番号６０／４３８，９６４（２００３年１月９日出願）及び６０／４９２，６８９（２００３年８月５日出願）の仮出願の利益を主張するものである。本願は、参照によりこれらの出願の開示を含む。

例えば個々の国家のような規定ドメインでは、無線通信システムのために許可された周波数帯や最大送信電力を独自に決定している。それぞれの規定ドメインにより確立された条件は、同じ無線通信システムであっても大きく異なることがある。例えば、日本国においては４．９−５．０ＧＨｚ帯がＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の無線ＬＡＮに対して割り当てられているが、アメリカ合衆国においては４．９４−４．９９ＧＨｚ帯が公衆安全向けの帯域として予約されており、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのために使用することができない。同様に、欧州においてＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の無線ＬＡＮに予定されている５．４７０−５．７２５ＧＨｚ帯は、アメリカ合衆国における軍用の帯域とオーバーラップする。

固定され、対応するドメインに適切に制御されているアクセスポイントとは対照的に、無線ステーションは世界中の異なるドメイン間を移動し、それに従いドメインに依存する異なる規定下に存在することになる。例えば、日本国ないしは欧州のＩＥＥＥ８０２．１１ａに準拠した無線ステーションがアメリカ合衆国に移動した場合は、無線ステーション自体をアメリカ合衆国内における規定に準拠させるように、無線ステーションはアメリカ合衆国内で許可されている周波数帯や最大送信電力に関する正確な情報を取得できなければならない。

一般に、無線ステーションは、周波数帯や最大送信電力といった情報を取得するために、チャンネルスキャンを用いる。チャンネルスキャンは２つの種類、すなわちアクティブ（能動的）チャンネルスキャンとパッシブ（受動的）チャンネルスキャンに分類できる。無線ステーションは各チャンネルのビーコンフレームを受信することによりチャンネルを受動的にスキャンすることができる。図１の例に示されているように、ビーコンはビーコンインターバルとほぼ同じ周期で送信される。特定のチャンネルのためのビーコンフレームが、あるアクセスポイントから受信された場合を想定する。アクセスポイントは特定のチャンネルを使用しており、各々のドメインに適切に規定されているので、無線ステーションは、スキャンされたチャンネルがその無線ステーションの属するドメインで定められた周波数帯であることを判断できる。さらに、ビーコンフレームはそのチャンネルの最大送信電力等を示す情報フィールドを有し、このフィールドは無線ステーションの出力制御に用いられる。

しかし、無線ステーションがビーコンの監視を始めてから所定の制限時間以内にビーコンがスキャンするチャンネルで受信されない場合、無線ステーションはそのチャンネルが二つの理由のうちの一つにより利用できないと判断する。一つは、該当するチャンネルが無線ステーションの属するドメインに定められた周波数帯に含まれない場合である。もう一つは、定められた周波数帯にそのチャンネルが存在してはいるが、当該チャンネルを使用しているアクセスポイントがその時点で存在しない場合である。

無線ＬＡＮにおいて用いられる全てのチャンネルを監視することにより、無線ステーションは、その時点でアクセスポイントによりサポートされ、かつ、属するドメインにおいて定められた周波数帯に含まれるチャンネルに関する情報を全て収集することができる。パッシブチャンネルスキャンは無線ステーションの受信能力のみを用いて実行されるため、いずれのドメインの規定にも違反するおそれがない。この側面において、パッシブチャンネルスキャンは安全かつドメインアウェア（domain-aware）なチャンネルスキャンとして適している。しかし、パッシブスキャンは時間を要するゆえにこの点で不利であり、その時間は該当するアクセスポイントのビーコンインターバルとほぼ同程度にもなり得る。結果的に、パッシブチャンネルスキャンは、例えば高速のチャンネルスキャンが特に重要であるようなハンドオーバーにおいては適していないことがある。

対照的に、アクティブチャンネルスキャンは、プローブフレームの生成と、各チャンネルの受信したプローブレスポンスフレームの後処理を伴う。図２は、プローブフレームとプローブレスポンスフレームのタイミング図を示している。ネットワークが混雑していなければ、プローブフレームとプローブレスポンスフレームは、ビーコンインターバルと比較すれば非常に小さい値であるＤＩＦＳ（distributed interframe space）と同じほどの短い待ち時間で伝送される。あるアクセスポイントからのプローブレスポンスフレームがプローブフレームの送信されたチャンネルで受信されることを想定する。それぞれのドメインにより適切に規定されたアクセスポイントは、そのチャンネルを用いているので、無線ステーションはスキャンしたチャンネルが所属ドメインによって定められた周波数帯に含まれていることを判断することができる。さらに、プローブレスポンスフレームはそのチャンネルで許容されている最大送信電力を示す情報フィールドを有する。

一方、プローブフレームはパッシブチャンネルスキャンにおける制限時間と比較すると非常に短い時間であるが、このプローブフレームの送信から所定の制限時間以内に、スキャンしたチャンネルにおいてプローブレスポンスフレームが受信されないことを想定する。すると、そのチャンネルは利用不可能であると無線ステーションにより判断される。しかし、パッシブスキャンの場合のように、ここには二つの異なる理由がある。一つは、該当するチャンネルが属するドメインに定められた周波数帯に含まれない場合である。もう一つは、定められた周波数帯にそのチャンネルが存在してはいるが、当該チャンネルを使用しているアクセスポイントがその時点で存在しない場合である。無線ＬＡＮシステムにおいて使用されている全てのチャンネルにプローブフレームを送信することにより、無線ステーションはその時点でアクセスポイントによりサポートされ、かつ、属するドメインに定められた周波数帯の範囲内にあるチャンネルに関する情報を全て収集することができる。

アクティブスキャンとパッシブスキャンの相違点は、アクティブスキャンはプローブレスポンスを送信することによりアクセスポイントを能動的に呼び起こすものである一方、パッシブスキャンはアクセスポイントにより送信されたビーコンを受動的に待つことである。結果として、アクティブスキャンはパッシブスキャンとはまったく異なる特徴を示す。アクティブスキャンはプローブフレームの実際の伝送に影響を与え、属するドメインの規定に違反する可能性がある。例えば、プローブフレームを伝送されたチャンネルが、規定の周波数帯の範囲外であったり、或いはプローブフレームの送信電力が規定された最大送信電力を超えたりする可能性がある。この意味では、アクティブチャンネルスキャンは安全でドメインアウェアなチャンネルスキャンとして不適である。しかし、アクティブチャンネルスキャンの主な利点は、通常パッシブチャンネルスキャンよりも所要時間が少ない点にある。これは主として、ビーコンインターバルが比較的大きいとき、プローブフレームおよびプローブレスポンスフレームをより短い時間で送信できることによる。それゆえ、アクティブチャンネルスキャンは、ハンドオーバーを行うような状況においては望ましいチャンネルスキャンである。

しかしながら、パッシブチャンネルスキャンとアクティブチャンネルスキャンのいずれも、安全かつ高速でドメインアウェアなチャンネルスキャンとして用いることはできない。パッシブチャンネルスキャンは、例えば最大送信電力のようなネットワークの規定を安全に遵守するという点において有利であるものの、速度は遅く、円滑なハンドオーバーを困難にしている。アクティブチャンネルスキャンは高速ではあるが、属するドメインの規定に違反する可能性があるので、安全でドメインアウェアなチャンネルスキャンとして用いることはできない。

この状況を改善するために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｄでは、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮのビーコンおよびプローブレスポンスにおいて、図３に示されるような国コードや規定情報を送信することを提案している。エレメントＩＤは、この情報がドメイン情報に関連していることを示している。このエレメントは、例えば第１チャンネル番号、チャンネル数、および最大送信電力レベル等のフィールドのトリプレット（３つ組）を１つ以上含むので、エレメント情報のデータ長は可変である。このエレメントの国文字列フィールドは国名を表し、そのデータ長は３オクテットである。第１チャンネル番号フィールドはこのエレメント情報に記述されたサブバンドにおいて最も小さいチャンネル番号を示している。サブエレメントのチャンネル数フィールドはサブバンドにおけるチャンネルの数を示している。第１チャンネル番号とチャンネル数とのそれぞれが記述されたチャンネルのグループは、好ましくはオーバーラップせず、またチャンネル番号は単調増加する。最大送信電力レベルフィールドは、サブバンドで伝送が許可されている最大電力を単位ｄＢｍで示している。Ｐａｄフィールドはパディングであり、そのデータ長は０ないし１オクテットである。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｄによると、無線ステーションがアクセスポイントとの接続を失ったときには、少なくとも一つの有効なチャンネル、すなわち、ＩＥＥＥ８０２．１１フレームを検知するチャンネルを得るために、パッシブスキャンを行う。無線ステーションが規定ドメインの送信条件を満たすようにいったん情報を取得し、その情報がビーコンフレームで以前に受信されていなければ、無線ステーションは、プローブレスポンスフレームに含まれる付加的な規定ドメイン情報を得るために、アクセスポイントに対してプローブリクエストを送信する。そのとき無線ステーションは、規定ドメインでの動作のために充分な情報を利用可能な状態にする。

無線ステーションがアクセスポイントとの接続を失ったときには常にパッシブスキャンを用いることで安全性を保証し、また、規定情報が利用可能になったらアクティブスキャンを用いることでスキャン時間を低減させるものの、ＩＥＥＥ８０２．１１ｄにはいくつかの問題がある。例えば、ドメイン内に留まり続けている無線ステーションのスキャン時間が長い。ドメイン変更により起こり得る規定違反を回避するために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｄでは有効なドメイン情報が得られるまでの間はパッシブスキャンを用いる。しかし、パッシブスキャン開始時のスキャン時間は、ドメイン内に留まりながら移動を行う無線ステーションにとっては依然として重要である。ＩＥＥＥ８０２．１１ｄでのスキャン時間は、全てパッシブスキャンを行った場合と比較すると、平均値としては優れているが、ＩＥＥＥ８０２．１１ｄでの最も時間のかかる場合には全てパッシブスキャンを行った場合と同等になる可能性がある。

無線ステーションが、チャンネル１経由でＮ個のチャンネルを有する無線ＬＡＮシステムのあるアクセスポイントに接続されていると仮定する。無線ステーションがアクセスポイントとの接続を失うと、無線ステーションは新しいチャンネルを見つけようとする。無線ステーションのまわりではチャンネルＮのみが利用可能であり、チャンネルのスキャンがチャンネル番号に対して昇順で行われたと仮定すると、このときスキャン時間はビーコンインターバルのＮ−１倍となり、これは全てパッシブスキャンで行った場合と同じとなる。規定ドメイン内に留まっている無線ステーションの数は規定ドメインの境界を移動中の無線ステーションの数よりもずっと多いが、これを考慮すると、ドメインアウェアなローミング能力のためには、スキャン速度は犠牲にすることのできないものである。

さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｄにおいては、ドメイン独立チャンネルが考慮されていない。無線ＬＡＮのいくつかのチャンネルは近隣のいくつかのドメイン、或いは参加する全てのドメインに対して共通であることがある。それゆえ、この種のドメイン独立チャンネルに関しては、プローブリクエストフレームを送信することによって規定に違反する危険性がない。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｄにおいてはドメイン独立チャンネルが考慮されないので、ドメイン独立チャンネルにもパッシブスキャンを行う。

そのため、安全かつ高速でドメインアウェアなチャンネルスキャン方法およびシステムが必要となる。このチャンネルスキャン方法は、好ましくはドメイン内に留まっている無線ステーションに対して高速のスキャン速度を提供する必要がある。また、このチャンネルスキャン方法は、ドメイン境界を渡る無線ステーションが新しいドメインの規定を守ることを可能にする必要がある。

したがって、無線通信ネットワークにおいてチャンネルをスキャンする無線ステーション、方法、およびシステムを改善する必要がある。

本発明の目的は、ドメインを横断するどの無線ステーションも新しいドメインの変更された規定に従うことを可能にすることである。ドメイン内に留まっている無線ステーションのスキャン速度もまた最大化される。本発明の一態様によれば、データブロック内に事前警告フィールドが与えられる。

無線ステーションは移動するので、無線ステーションにとっての次のアクセスポイントが同じドメイン内にあるかどうかを予測することは非常に困難である。また一方で、アクセスポイント自体は固定されており、近隣エリアの情報を良好に保持することができる。この判断に基づき、アクセスポイントはビーコンフレームやプローブレスポンスフレーム等の無線ステーション宛のフレームに、無線ステーションがアクセスポイントとの接続を失った後におけるドメインの変更の可能性を示す事前警告フィールドを含めてもよい。無線ステーションがチャンネルスキャンを試みるとき、そこにはドメイン変更の可能性がある。

無線ステーションがアクセスポイントとの接続を失ったとき、それまでのアクセスポイントのドメイン情報が有効であれば、無線ステーションはそのドメイン情報における事前警告フィールドに基づいてチャンネルスキャン方法を決定する。ドメイン変更の可能性がある場合には、無線ステーションはアクティブスキャンの使用には注意を要する。チャンネルスキャンを行っている間に、パッシブスキャンのみを用いなければならないこともある。一方、ドメイン変更の可能性がない場合には、無線ステーションはそれまでのアクセスポイントのドメイン情報を用いて、アクティブスキャンを行うことができる。

本発明の別の態様によれば、アクセスポイントのドメイン情報に有効期間フィールドが付与される。無線ステーションがアクセスポイントとの接続を失った場合、無線ステーションはアクセスポイントにより与えられたドメイン情報が有効であるかどうかを有効期間フィールドに基づいて判断する。

本発明のさらなる態様によれば、所定のチャンネルがドメインに依存しないことが明らかになっていれば、ＤＩＣＦ（domain-independent-channel-first）アクティブスキャンが行われる。

図４は、本発明の各種実施形態を含む無線通信ネットワークのブロック図を示している。無線ステーション（携帯端末）４０２は、無線通信リンク４０６によってアクセスポイント４０４と接続されている。アクセスポイント４０４は、通信リンク４１０によってアクセスルータ４０８と接続されている。アクセスルータ４０８は、例えばインターネット４１２のような通信ネットワークと接続されている。

図５は、本発明の一実施形態に従った無線ステーション４０２のブロック図を示している。無線ステーション４０２は、好ましくは、無線ステーション４０２を制御するために用いられる、例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、或いはその他の回路ないし集積回路のような制御回路５０２を含んでいる。記憶装置５０３もまた制御回路５０２に接続される。また、制御回路５０２は、アンテナ５０６を有する第１のトランシーバ５０４と、アンテナ５１０を有する第２のトランシーバ５０８とに接続されている。また、無線ステーション４０２は、赤外線、Bluetooth（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１等の低電力通信を行うための近距離無線トランシーバ５１２を含んでいる。また、無線ステーション４０２は、例えばＲＳ−２３２等の有線通信を行うための通信ポート５１４を含んでいる。また、無線ステーション４０２は、好ましくはＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信するためのＧＰＳユニット５１６を含んでいる。また、制御回路５０２は、好ましくはユーザインターフェース５３０と、ディスプレイ５３２と、マイクロフォン５３６とスピーカ５３８の両方またはいずれか一方を有するオーディオ回路５３４とを備えたユーザインターフェース部５２４に接続されている。無線ステーション４０２には、例えば無線のＰＤＡ（Personal Digital Assistance）や携帯電話等のあらゆる種類の無線通信装置を用いることができる。

図６は、本発明の一実施形態に従ったドメイン情報を提供するフォーマットを示している。このドメイン情報フォーマットは、好ましくは事前警告フィールドを含んでいる。また、ドメイン情報フォーマットは、有効期間フィールドを含むことができる。これらのフィールドは、好ましくはアクセスポイントのビーコンフレームとプローブレスポンスフレームの両方またはいずれか一方に含めることができる。事前警告フィールドと有効期間フィールドの両方またはいずれか一方は、アクセスポイントにより送信されるどのフレームにも含むことができ、事前警告フィールドと有効期間フィールドの両方またはいずれか一方を含むこれらのフレームは、アクセスポイントから自発的に送信されるか、或いは無線ステーションによる潜在的ないし明示的な送信要求に対する応答として送信される。事前警告フィールドは、好ましくは、ドメイン情報を送信するアクセスポイントがドメインが変更される可能性があると判断すると設定されるが、より詳細については後述される。同様に、有効期間フィールドは、無線ステーションのアクセスポイントとの接続が失われた後で、ドメイン情報が失効するまでの残り時間を示す値を有する。

図７は、本発明の一実施形態に従ったチャンネルのスキャン方法を示したフローチャートである。まず、チャンネルのスキャンを試みる無線ステーションは、ドメイン情報の有効期間フィールドを確認し、有効なドメイン情報が存在するかどうかを判断する（ステップ７０２）。これが肯定的であれば、無線ステーションは、事前警告フィールドが設定されているかを判断することにより高速アクティブスキャンが行えるかどうかを調べる（ステップ７０４）。そうでなければ、無線ステーションはセーフチャンネルスキャン方法を用いる（ステップ７０６）。セーフチャンネルスキャン方法とは、例えば、パッシブスキャン、もしくはＩＥＥＥ８０２．１１ｄに記載されているスキャン方法である。有効なドメイン情報が存在しないゆえに、セーフチャンネルスキャンは無線ＬＡＮシステムにおける全チャンネルを網羅するのが好ましい。事前警告フィールドが設定されていなければ、無線ステーションは確認されているドメインの全チャンネルに対してアクティブスキャンを実行する（ステップ７０８）。事前警告フィールドが設定されていれば、無線ステーションはセーフチャンネルスキャン方法のみを用いる。無線ステーションが異なるドメインに移動した可能性があるが、有効なドメイン情報が存在しないために、セーフチャンネルスキャンでは無線ＬＡＮシステムの全チャンネルを網羅するのが望ましい。

事前警告フィールドは、好ましくは以下の指針に従って規定されている。事前警告フィールドが設定されていなければ、ドメイン変更される可能性があってはならない。これは、変更されたドメインが規定に反していないことを保証するために必要である。なぜなら、誤って事前警告フィールドが非設定となると、チャンネルスキャンは始めからアクティブスキャンとなり、変更されたドメインの規定に違反する可能性が高くなるからである。誤って事前警告フィールドが設定されることは許されるが、高速スキャンの可能性を最小化するだろう。誤って事前警告フィールドを非設定にすることとは異なり、誤って設定をすることはセーフスキャンを危険にさらすものではない（すなわち、誤って設定することはドメインの規定の違反を妨げ続ける）。しかしながら、誤って設定することは、アクティブスキャンを禁止することにより無線ステーションのスキャン速度を低下させるから、事前警告フィールドへの誤って設定するのは最小限に止めるべきである。

明らかなように、アクセスポイントは、正確な事前警告フィールドの制御と無線ステーションの対応エリア内でのチャンネルスキャン速度とはトレードオフの関係にある。このトレードオフの極端な例としては、あるドメインのすべてのアクセスポイントの事前警告フィールドが、正確性に何ら注意されずに設定されることがあり得る。このアプローチでは有効なドメイン情報を取得するまでアクティブスキャンの使用を禁止しているから、無線ステーションはチャンネルスキャン速度の低下を受ける。このトレードオフのもう一つの極端な例としては、対応エリアの内部や周辺においてドメイン変更の可能性があるときに、事前警告フィールドがアクセスポイントだけに設定されている、ということである。これはアクティブスキャンを用いるアクセスポイントの数を最大化させるが、正確な見積もりには多大な注意を要する。

図６及び図７に示されているように、ドメイン情報に有効期間フィールド及び事前警告フィールドの両方が与えられ、本実施形態の無線ステーションにより用いられていても、これらは独立に用いることができることが理解されるであろう。すなわち、これらのフィールドは他方のフィールドを含まずに与えられることができる。さらに別の方法として、これらのフィールドはともに空白であることが許されるが、情報は両方のフィールドではなくいずれか一つのフィールドのみに与えられる。

いま図８を参照すると、システムレベル図が無線通信ネットワークの構成要素を示している。アクセスポイントがドメイン変更の可能性を判断する方法の一つは、テストステーションを用いて近隣のエリアを調べることである。もう一つの方法としては、その最大対応エリア及び地理情報を用いることである。対応エリアがドメインの地理的境界を含んでいるか、ないしは近接していれば、ドメイン変更ができる可能性があると判断される。より簡便ではあるが、より不正確な方法としては、ドメイン変更ができる可能性を地理情報のみを用いて判断する方法がある。アクセスポイントがある地理的境界を有したある国や、都市や、州の内部に位置していれば、ドメイン変更ができる可能性があると判断される。もう一つの方法としては、位置の前後関係を用いる方法がある（すなわち、所定の地点への距離に関する近接情報である）。アクセスポイントが空港や、港や、船や、飛行機に設置されていれば、接続が失われた後でドメインが変更される可能性が非常に高くなる。

具体的には、アクセスポイントにより事前警告フィールドが設定されているエリアはドメインの辺縁部であり、他のエリアはドメインのコアである。ドメインの辺縁部の無線ステーションは、有効期間フィールドに対して敏感になる必要はない、ということに注意すべきである。事前警告フィールドがドメインの辺縁部に設定されていると、有効期間フィールドの値に関わらず、チャンネルスキャンにドメイン情報は用いられない。

いま図９を参照すると、システムレベル図が本発明の一実施形態に従った無線通信ネットワークにおける無線ステーションの動作を示している。この実施形態において、ドメインのコア内にある無線ステーションに対する有効期間フィールドの制御は、ネットワークの正常な動作にとって極めて重要である。図９の上部に示されているように、無線ステーションがドメインのコアからドメインの外へと移動することを仮定する。無線ステーションがドメインの境界を越えるとき、無線ステーションはドメインの辺縁部にあるアクセスポイントからどんなドメイン情報も受け取らないこともあり得る。移動経路の周辺に到達可能なアクセスポイントが存在しなければ、無線ステーションは電源がオフになる。無線ステーションがドメインのコアのドメイン情報を有しているので、無線ステーションは変更されたドメインにおいて、情報の有効期間が失効していない限りアクティブスキャンを用いてしまう。

このような事態を回避するために、有効期間フィールドは以下に示される指針に従って制御されなければならない。有効期間フィールドは、有効期間フィールドが失効していなければドメインの変更の可能性がないことを保証することにより、セーフスキャニングを規定しなければならない。すなわち、有効期間の値は、無線ステーションがドメインの辺縁部を横断し、ドメインの境界へ到達するまでの時間よりも小さくなくてはならない。ドメインの境界からアクセスポイントの対応エリアの辺縁部までの最短距離を「Ｌ」で示す。無線ステーションの最大速度を「Ｓ」で示す。その結果、有効期間は値「Ｌ／Ｓ」と同等ないしそれ以下の値に設定されなくてはならない。しかしながら、これでは有効期間の値が必要な値より小さくなることが許容されてしまうが、有効期間の値はドメイン情報を最大限に利用し、高速スキャンを可能にするために、できる限り大きくするべきである。上述のセーフスキャンの判断基準に基づくと、有効期間の値は「Ｌ／Ｓ」に設定されるべきである。

したがって、アクセスポイントのためには、正確な有効期間フィールドの制御を達成することと対応エリア内の無線ステーションのチャンネルスキャン速度とのトレードオフを考慮することが必要である。このトレードオフの極端な例のひとつは、アクセスポイントの有効期間フィールドが、精度を一切考慮されずに「０」に設定されることである。これは、接続性が失われると常にドメイン情報の使用を禁止するので、ドメインの外に出る無線ステーションはチャンネルスキャン速度の低下を被る。トレードオフの他の極端な例は、有効期間フィールドの値が「Ｌ／Ｓ」に設定されることである。これは、アクティブスキャンを用いる無線ステーションの数を最大化させるが、値「Ｌ」や「Ｓ」の情報を取得するのに著しい労力を必要とする。実用的な解決策として、高速スキャンは、スタートアップ時よりもハンドオーバー時に行われることのほうが重要である。それゆえ、ある無線ＬＡＮシステムにおけるハンドオーバー時間の最大値が「Ｌ／Ｓ」以下であることがわかっていれば、有効期間に対してハンドオーバー時間の最大値を用いることで値「Ｌ」や「Ｓ」の情報を取得する労力を回避することができる。

事前警告フィールドが設定されているときであっても、ＤＩＣＦ（domain-independent-channel-first）アクティブスキャンを導入することで、アクティブスキャンの使用を増加させることが可能である。ＤＩＣＦは、隣接するドメイン間、或いは参加している全てのドメイン間で、ドメインに依存しないチャンネル（ドメイン独立チャンネル）を利用する。例えば、日本、ヨーロッパ、及びアメリカ合衆国においては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａの５．１５−５．２５ＧＨｚ帯に対して４つのチャンネルが許容されている。ここには、参加している全てのドメイン間でこの周波数帯が例外なく利用できる可能性がある。さらに、隣接するドメインを考慮すれば、より多数のドメイン間で独立したチャンネルが見出されるであろう。規定に違反する危険なくチャンネルに対してアクティブスキャンを実行できるので、ドメイン独立チャンネルをこのように識別することは重要である。ドメイン独立チャンネルに関する情報は、好ましくはビーコンフレーム及びプローブレスポンスフレームに含まれ、無線ステーションへと送信される。図１０に示されているように、ドメイン独立チャンネルに関する情報は、図６の有効期間フィールドとＰａｄフィールドの間に挿入することができる。

ドメイン独立チャンネルの、第１チャンネル番号、チャンネル数、及び最大送信電力レベルの各フィールドには、それぞれ適切な値が書き込まれる。これらのフィールドに続いて、ドメイン独立チャンネルの有効期間フィールドがある。ドメインに依存しない情報の有効期間は、ドメイン情報の有効期間と必ずしも同じである必要がないことに注意すべきである。例えば、全てのドメインにドメイン独立チャンネルが存在するならば、ドメイン情報自体の有効期間は比較的短く設定される一方、ドメイン独立チャンネルは無限ないしは非常に長い値の有効期間を伴ってビーコンフレーム及びプローブレスポンスフレームに含めて送られる。

図１１は、本発明の一実施形態に従ったドメイン独立チャンネルのスキャン方法を示したフローチャートである。具体的に説明すると、チャンネルのスキャンを試みる無線ステーションは、まず、ドメイン独立チャンネルに関する有効な情報があるか否かを調べる（ステップ１１０２）。当該情報が見つからなければ、無線ステーションはセーフチャンネルスキャン方法を用いる（ステップ１１０４）。そこには有効なドメイン情報が存在しないので、セーフチャンネルスキャンは無線ＬＡＮシステムのスキャンされないチャンネルの全てに及ばなくてはならない。ドメイン独立チャンネルに関する情報が有効である場合には、無線ステーションはドメイン独立チャンネルをアクティブスキャンすることができる（ステップ１１０６）。ドメイン独立チャンネルが全てスキャンされたら、無線ステーションはそのスキャンの進行中に有効なドメイン情報が確認できるか否かを調べる（ステップ１１０８）。この判断が肯定的であれば、無線ステーションは確認されたドメインにあるスキャンされていないチャンネルの全てをアクティブスキャンする（ステップ１１１０）。そうでなければ、無線ステーションはセーフチャンネルスキャンだけを用いる。有効なドメイン情報が存在しないので、セーフチャンネルスキャン方法は無線ＬＡＮシステムのスキャンされないチャンネルの全てに及ばなくてはならない。

これにより、インフラの無線ＬＡＮに対する安全で高速なチャンネルスキャン方法が説明される。事前警告フィールドは、好ましくは、無線ステーションにドメイン変更の可能性があることを通知するために使用される。事前警告フィールドを非設定にすることによりパッシブスキャンを無効にできるため、ドメインコアにおけるチャンネルスキャン速度は著しく改善される。古いドメイン情報を使用することはしばしば規定違反の原因となるが、これは有効期間フィールドの満了、或いは事前警告フィールドの設定によって防がれる。加えて、ドメイン独立チャンネルに対してアクティブスキャンを行うことにより、規定に違反することなくスキャン速度がさらに改善される。

上述した実施形態においては、アクセスポイントがドメイン変更の可能性を決定し、それに応じて無線ステーションへ通知を行っている。事前警告フィールドにおいて、アクセスポイントがドメイン変更に関連した情報、例えば対応エリア情報や、地理情報や、或いは近接情報を代わりに供給し、無線ステーションにドメイン変更の可能性を決定させることができることを、当業者であれば認識すると思われる。

ここに開示された発明には、多数の代替物及び均等物のあることが、当業者には認識されるであろう。結果的に、本発明は上述した実施形態に限定されることを意図したものではなく、特許請求の範囲に限定されることを意図している。

無線通信ネットワークにおける従来のパッシブスキャンのためのビーコンの送信を示したタイミング図である。 無線通信ネットワークにおける従来のアクティブスキャンのためのプローブの送信を示したタイミング図である。 従来における、無線ステーションにドメイン情報を提供する書式の一例を示した図である。 本発明の実施形態を適用する無線通信ネットワークを示したブロック図である。 本発明の実施形態を適用する無線ステーションを示した図である。 本発明の一実施形態に従ってドメイン情報を提供するための書式を示した図である。 本発明の一実施形態に従ってチャンネルをスキャンする方法を示したフローチャートである。 本発明の一実施形態に従った無線通信ネットワークの要素を示したシステムレベル図である。 本発明の一実施形態に従った無線通信ネットワークにおける無線ステーションの動作を示したシステムレベル図である。 本発明の別の実施形態に従ってドメイン情報を提供するための書式を示した図である。 本発明の一実施形態に従ってドメイン独立チャンネルをスキャンする方法を示したフローチャートである。

符号の説明

４００…無線通信ネットワーク、４０２…移動端末、４０４…アクセスポイント、４０６…無線通信リンク、４０８…アクセスルータ、４１０…通信リンク、４１２…インターネット、５０２…制御回路、５０３…記憶装置、５０４…トランシーバ、５０６…アンテナ、５０８…トランシーバ、５１０…アンテナ、５１２…近距離無線トランシーバ、５１４…通信ポート、５１６…ＧＰＳユニット、５１８…ＡＰＩ、５２４…ユーザインターフェース部、５２６…ディスプレイドライバ、５３０…ユーザインターフェース、５３２…ディスプレイ、５３４…オーディオ回路、５３６…マイクロフォン、５３８…スピーカ。

Claims (39)

1. 無線ステーションにおけるチャンネルスキャンを可能にするチャンネルスキャン方法であって、
   前記チャンネルスキャン方法は、ドメイン変更の可能性に関連したアクセスポイントのデータを受信するステップと、
   前記データに基づいてチャンネルスキャン方法を選択するステップと
   を備えるチャンネルスキャン方法。
2. 前記データは、ドメイン変更の可能性があるか否かを示す
   請求項１記載のチャンネルスキャン方法。
3. 前記データは、アクセスポイントの地理的情報に基づく
   請求項１記載のチャンネルスキャン方法。
4. 前記データは、所定の地点に関連したアクセスポイントの近接情報に基づく
   請求項１記載のチャンネルスキャン方法。
5. 前記データは、アクセスポイントの最大対応エリア及び地理情報に基づく
   請求項１記載のチャンネルスキャン方法。
6. 前記チャンネルスキャン方法を選択するステップは、
   ドメイン変更の可能性がある場合には、セーフチャンネルスキャン方法を選択する
   請求項１記載のチャンネルスキャン方法。
7. 前記チャンネルスキャン方法を選択するステップは、
   ドメイン変更の可能性がない場合には、アクティブスキャン方法を選択する
   請求項１記載のチャンネルスキャン方法。
8. 無線ステーションにおけるチャンネルスキャンを可能にするチャンネルスキャン方法であって、
   前記チャンネルスキャン方法は、前記無線ステーションとアクセスポイントとの間の接続を確立するステップと、
   前記無線ステーションと前記アクセスポイントとの間の通信が失われた後に、いずれのドメイン情報が用いられるかを示す期間に関連する有効期間フィールド内部の情報を受信するステップと、
   前記無線ステーションと前記アクセスポイントとの間の接続が失われた後の経過期間が、前記有効期間フィールド内部の期間よりも大きいか否かを判断するステップと
   を備えるチャンネルスキャン方法。
9. 前記情報を受信するステップは、
   アクセスポイントの、ドメイン境界から辺縁部への最短距離の情報を取得する
   請求項８記載のチャンネルスキャン方法。
10. 無線ステーションの速度を取得するステップをさらに備える
    請求項８記載のチャンネルスキャン方法。
11. 経過期間が前記有効期間フィールドにおける期間よりも大きい場合には、セーフチャンネルスキャン方法を選択するステップをさらに備える
    請求項８記載のチャンネルスキャン方法。
12. ドメイン変更の可能性があるか否かを判断するステップをさらに備える
    請求項８記載のチャンネルスキャン方法。
13. ドメイン変更の可能性がある場合には、セーフチャンネルスキャン方法を実行するステップをさらに備える
    請求項１２記載のチャンネルスキャン方法。
14. 無線ステーションにおけるチャンネルスキャンを可能にするチャンネルスキャン方法であって、
    前記チャンネルスキャン方法は、複数の利用可能なチャンネルのうちのいずれか一つのチャンネルがドメイン独立チャンネルか否かを判断するステップと、
    そのドメイン独立チャンネルをアクティブにスキャンするステップと
    を備えるチャンネルスキャン方法。
15. 事前警告フィールドを受信するステップをさらに備える
    請求項１４記載のチャンネルスキャン方法。
16. ドメイン独立チャンネルをスキャンする間に有効なドメイン情報が特定されれば、アクティブチャンネルスキャンを実行する
    請求項１４記載のチャンネルスキャン方法。
17. 無線通信ネットワークにおけるチャンネルのスキャンに適合された無線ステーションであって、
    前記無線ステーションは、データブロックを受信する受信部と、
    前記受信部に接続された制御部と、
    前記制御部に接続された送信部と
    を備え、
    前記データブロックはドメイン変更を事前警告するフィールドを含み、
    前記制御部は前記ドメイン変更を事前警告するフィールド内のデータに基づいてチャンネルスキャン方法を選択する
    無線ステーション。
18. 前記ドメイン変更を事前警告するフィールドは、ドメイン変更の可能性があるか否かを示すビットを含む
    請求項１７記載の無線ステーション。
19. 前記送信部は、前記ドメイン変更を事前警告するフィールドが設定されていない場合には、プローブフレームを送信する
    請求項１８記載の無線ステーション。
20. 前記ドメイン変更を事前警告するフィールドがビーコンフレームで送信される
    請求項１７記載の無線ステーション。
21. 前記ドメイン変更を事前警告するフィールドがプローブレスポンスフレームで送信される
    請求項１７記載の無線ステーション。
22. 無線通信ネットワークにおけるチャンネルのスキャンに適合された無線ステーションであって、
    前記無線ステーションは、データブロックを受信する受信部と、
    前記受信部に接続された制御部と、
    前記制御部に接続された送信部とを備え、
    前記データブロックは有効期間フィールドを含み、
    前記制御部は前記有効期間フィールドに基づきチャンネルスキャン方法を選択する
    無線ステーション。
23. 前記制御部は、前記有効期間フィールドが失効している場合にはセーフチャンネルスキャン方法を選択する
    請求項２２記載の無線ステーション。
24. 前記有効期間フィールドはハンドオーバー時間の最大値に基づく
    請求項２２記載の無線ステーション。
25. 前記有効期間フィールドはドメイン境界からアクセスポイントの対応エリアの辺縁部までの最短距離に基づく
    請求項２２記載の無線ステーション。
26. 前記有効期間フィールドは前記無線ステーションの最大速度に基づく
    請求項２２記載の無線ステーション。
27. 少なくとも一つのサーバと、
    データブロックを受信する受信部と、前記受信部に接続された制御部と、前記制御部に接続された送信部とを有する無線ステーションと、
    前記無線ステーションに前記データブロックを供給するアクセスポイントとを備え、
    前記データブロックはドメイン変更を事前警告するフィールドを含み、
    前記制御部は前記ドメイン変更を事前警告するフィールド内のデータに基づいてチャンネルスキャン方法を選択する
    遠隔通信システム。
28. 送信部は、前記ドメイン変更を事前警告するフィールドが設定されていない場合にはプローブフレームを送信する
    請求項２７記載の遠隔通信システム。
29. 前記ドメイン変更を事前警告するフィールド内の前記データは、アクセスポイントの地理的情報に基づく
    請求項２７記載の遠隔通信システム。
30. 前記ドメイン変更を事前警告するフィールド内の前記データは、アクセスポイントと所定の地点との近接性に関連する情報に基づく
    請求項２７記載の遠隔通信システム。
31. 前記ドメイン変更を事前警告するフィールド内の前記データは、アクセスポイントの最大対応エリアと地理情報とに基づく
    請求項２７記載の遠隔通信システム。
32. 少なくとも一つのサーバと、
    データブロックを受信する受信部と、前記受信部に接続された制御部と、前記制御部に接続された送信部とを有する無線ステーションと、
    前記無線ステーションに前記データブロックを供給するアクセスポイントとを備え、
    前記データブロックは有効期間フィールドを含み、
    前記制御部は前記有効期間フィールド内のデータに基づいてチャンネルスキャン方法を選択する
    遠隔通信システム。
33. 前記有効期間フィールドはハンドオーバー時間の最大値に基づく
    請求項３２記載の遠隔通信システム。
34. 前記有効期間フィールドはドメイン境界からアクセスポイントの対応エリアの辺縁部までの最短距離に基づく
    請求項３２記載の遠隔通信システム。
35. 前記有効期間フィールドは前記無線ステーションの最大速度に基づく
    請求項３２記載の遠隔通信システム。
36. 前記無線ステーションと前記アクセスポイントとの接続が失われた後の経過時間が前記有効期間フィールドにおける期間よりも大きい場合には、セーフチャンネルスキャンを実行する
    請求項３２記載の遠隔通信システム。
37. 少なくとも一つのサーバと、
    データブロックを受信する受信部と、前記受信部に接続された制御部と、前記制御部に接続された送信部とを有する無線ステーションと、
    前記無線ステーションに前記データブロックを供給するアクセスポイントとを備え、
    前記データブロックはドメイン独立チャンネルに関する情報のためのフィールドを含む
    遠隔通信システム。
38. 無線ステーションはドメイン独立チャンネルをアクティブにスキャンする
    請求項３７記載の遠隔通信システム。
39. 無線ステーションは、ドメイン独立チャンネルをスキャンする間に有効なドメイン情報が特定された場合には、アクティブチャンネルスキャンを実行する
    請求項３７記載の遠隔通信システム。

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