JP2006173708A - 通信システム - Google Patents

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Abstract

【課題】移動局が元に接続していたネットワーク内において、他の移動局が前記移動局にデータ送受信を行う場合、データ送受信が行えない状態を最小限にすることができ、また、通信スループットの向上を図ることができる。
【解決手段】基地局と移動局を形成する通信システムであって基地局は移動局と通信接続する手段と移動局に基地局接続情報を送信する手段と移動局に送信データの終了を通知する手段とを備え、移動局は基地局と通信接続する手段と複数の基地局を認識する手段と複数の基地局へと通信先を変更する手段と直前の接続先の基地局に再接続するのに必要な基地局接続情報を受信する手段と前記基地局接続情報を記憶する手段と前記基地局接続情報を優先して選択する手段と基地局からの送信データ終了を検知する手段と送信データ終了を検知すると前記基地局接続情報を用いて前記基地局に再接続する手段と、を備えることを特徴とする通信システム。
【選択図】 図1

Description

本発明は、複数の通信装置を設け、通信可能領域にある通信装置同士で無線通信を行う無線LANシステムに係る通信システムに関する。
従来、IEEE802.11規格を用いた無線LANシステムにおいて、インフラストラクチャモードにおいて、アクセスポイント(AP)が基地局となり、ステーション(STA)が移動局となる構成をとっている。APはBSS(Basic Service Set)を形成することで論理的に他のBSSと分離することができる。STAはBSSから他のBSSへ移動する場合、基地局を通じて通信を行うために通信先のAPを切り換えるハンドオーバを行う必要がある。ハンドオーバの方式は、例えば特許文献1等で示されるように、RSSI(受信電界強度)の強いAPへ通信を切り換える方式が開示されている。
また、IEEE802.11規格を用いた無線LANシステムは、STA同士が通信を行うアドホックモードも備えており、STA同士がSS−ID(Service Set ID)を交換することでIBSS(Independent BSS)を形成することができる。この場合あるSTAがBSS/IBSSを形成しているときに別のSTAとアドホックモードを用いた通信を行う場合、インフラストラクチャモードと同様にRSSIの強弱によってハンドオーバ先のSTAを決定することができる。
特開2000−188587号公報
無線LANはそのシステム構成の簡単さから、従来基地局は大型であったものが小型化でき、APもSTA同様に移動することができるようになってきた。例えば、あるSTAが位置的に固定され、その他のAP、STAが移動することも考えられる。
図1に示すように、AP1がBSS1を構成し、STA1がその移動局である場合、AP2が現れるとSTA1はAP2へハンドオーバしてBSS2を形成することができるが、STA1がBSS1内の他のSTAに知られることなく他のネットワークに所属してしまい、例えばSTA2からSTA1へデータを送受信できなくなってしまうという問題があった。
また、アドホックモードの場合、例えば図9に示すように、AP1がBSS1を構成し、STA1がその移動局である場合、STA3が現れるとSTA1はSTA3とIBSS1を形成することができるが、STA1とSTA3の接続をしたままであるとBSS1内のSTA2からSTA1へデータを送受信する場合にデータ送受信のスループットが低下してしまうという問題があった。
本発明の目的は、STAがハンドオーバ前にインフラストラクチャモードで接続されていた場合において、元々STAが所属していたBSSにおける他のSTAが前記STAと通信する場合に通信が切断されたままであることを回避し、通信スループットの低下を避けることである。また、STAがハンドオーバ前にアドホックモードにおいて、接続されていた場合において、元々所属していたIBSS内における他のSTA間でのデータ送受信スループットの低下を避ける事が目的である。
上記課題を解決するために、本発明の無線LANシステムは、一つ以上の移動局と一つ以上の基地局で構成され、ハンドオーバする移動局はハンドオーバ前に接続していた基地局/移動局へ接続するのに必要な接続情報を記憶する手段を有し、ハンドオーバ先の基地局/移動局からのデータ受信の終了を検知すると前記の接続情報を用いて元々接続していた基地局/移動局へ再接続を行う。
これにより、移動局が元に接続していたネットワーク内において、他の移動局が前記移動局にデータ送受信を行う場合、データ送受信が行えない状態を最小限にすることができ、通信スループットの向上を図ることができる。
すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。
(1)基地局と移動局を形成する通信システムであって、
基地局は移動局と通信接続する手段と、移動局に基地局接続情報を送信する手段と、移動局に送信データの終了を通知する手段と、を備え、
移動局は基地局と通信接続する手段と、複数の基地局を認識する手段と、複数の基地局へと通信先を変更する手段と、直前の接続先の基地局に再接続するのに必要な基地局接続情報を受信する手段と、前記基地局接続情報を記憶する手段と、前記基地局接続情報を優先して選択する手段と、基地局からの送信データ終了を検知する手段と、送信データ終了を検知すると前記基地局接続情報を用いて前記基地局に再接続する手段と、
を備えることを特徴とする通信システム。
本発明によれば、移動局が元に接続していたネットワーク内において、他の移動局が前記移動局にデータ送受信を行う場合、データ送受信が行えない状態を最小限にすることができ、また、通信スループットの向上を図ることができる。
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
(第一の実施例)
本実施例はIEEE802.11規格の無線LAN(Local Area Network)について述べる。
図1に本発明のシステム構成を示す。アクセスポイント(AP)はBasic Service Set(BSS)を構成し、AP1(1100)はBSS1(100)を構成する。APは複数のStation(STA)と無線通信接続を行うことができる。AP1はBSS1内にあるSTA1(2100)とSTA2(2200)とインフラストラクチャモードで無線通信接続している。
本実施例において、STA1は無線LAN機能を持つプリンタである。このようなBSS1が存在する場所にアクセスポイント機能を有するデジタルカメラAP2(1200)がBSS1に接近して来て、STA1はAP2を認識するとAP1との接続を一旦切断し、STA1はAP2からのデータ受信を終えた後にAP1へ再接続する。
次に各機器の構成について説明する。図2はAP1の構成例を示すブロック図である。AP1は少なくとも、APを制御するためのCPU(中央演算処理装置1101)と、APを動作させるためのプログラムを格納するROM(1105)と、プログラムを展開するためのRAM(1104)と、無線LANカード(1110)と、当該無線LANカード(1110)のインターフェイス制御部(1107)とを有する。AP1は大容量記憶装置としてHard Disk Drive(HDD、1106)と、基幹ネットワークに接続するためのEtherネット接続装置(1108)を有する構成をとることもできる。無線LANカード(1110)は送受信アンテナ(1111)と、搬送波信号を送受信する送受信部(1112)と、データ信号をベースバンド信号に変換する変復調部と(1113)、変復調部(1113)からのデータ信号と、データをパケット形式に変換する無線LANカード制御部(1114)とを有する。
図3はAP2の構成例を示すブロック図である。AP2は少なくとも、APを制御するためのCPU(中央演算処理装置1201)と、画像入力のための入力装置(1202)と、APを動作させるためのプログラムを格納するROM(1205)と、プログラムを展開するためのRAM(1204)と、無線LANカード(1210)と、当該無線LANカード(1210)のインターフェイス制御部(1207)とを有する。無線LANカード(1210)は送受信アンテナ(1211)と、搬送波信号を送受信する送受信部(1212)と、データ信号をベースバンド信号に変換する変復調部と(1213)、変復調部(1213)からのデータ信号と、データをパケット形式に変換する無線LANカード制御部(1214)とを有する。
図4はSTA1の構成例を示すブロック図である。AP1は少なくとも、APを制御するためのCPU(中央演算処理装置2101)と、APを動作させるためのプログラムを格納するROM(2105)と、プログラムを展開するためのRAM(2104)と、無線LANカード(2110)と、当該無線LANカード(2110)のインターフェイス制御部(2107)と、印刷装置(2120)と、を有する。無線LANカード(2110)は送受信アンテナ(2111)と、搬送波信号を送受信する送受信部(2112)と、データ信号をベースバンド信号に変換する変復調部と(2113)、変復調部(2113)からのデータ信号と、データをパケット形式に変換する無線LANカード制御部(2114)とを有する。
次にSTA1がAP1へ再接続する手順について詳細に説明する。図5にシーケンスチャートを示す。
先ず、STA1はAP1に接続する際に、S100にて認証要求をAP1に対して行い、S101において、AP1はSTA1に認証応答を行い、S102において、STA1はAP1にアソシエーション要求を行い、S103において、AP1はSTA1にアソシエーション応答を返し、ここまでの手順でSTA1はAP1のBSS1内において、通信可能な状態となる。AP2がSTA1に接近すると、STA1は受信電界強度(RSSI)がある一定レベル以上のものを検知する(S104)。検知した受信信号がSTA1に登録されている特定のIDを持つ場合には、S105において、STA1はAP1との接続を切断する。STA1がAP2と接続するにはS100−S103同様、S106にて認証要求をAP2に対して行い、S107において、AP2はSTA1に認証応答を行い、S108において、STA1はAP2にアソシエーション要求を行い、S109において、AP2はSTA1にアソシエーション応答を返し、ここまでの手順でSTA1は新たに形成されたAP2のBSS2内において、通信可能な状態となる。AP2がSTA1へ印刷データを送信する場合、データ送信の前にBSS1のトラフィックとBSS2のトラフィックが衝突するのを避けるため、RTS(Request To Send)コマンドとCTS(Clear To Send)コマンドを用いたプロトコルを用いる。
S110において、AP2はSTA1に対してRTSを送信し、STA1はCTSコマンドを発効し、AP1を含むSTA1の周囲の無線LAN機器にAP2がSTA1にデータ送信するための時間を予約する。S112において、AP2はSTA1に印刷データを送信し、S113において、STA1は受信データ認識信号をAP2へ返信する。印刷データがCTSによる最大予約時間を上回る場合にはデータを分割してS110からS113の手順を繰り返す。S114において、AP2はSTA1に印刷データが終了したことを通知し、S115において、STA1はデータ終了認識信号をAP2に返信する。S116において、STA1はAP2との通信を切断し、S117以降において、AP1と接続を再開する。
次にSTA1がAP1へ再接続する手順を図6のフローチャートを用いて詳細に説明する。S200において、STA1はAP1との接続を確立する(S100−S103)。STA1にはROM(2105)上に受信電界強度閾値(RSSIth)が記憶されており、S201において、AP1以外にもRSSIthを上回る受信信号があるかを判断する。そのような受信信号が存在する場合、S202において、STA1のROM(2105)に予め登録された特定の識別情報を持つAPであるかどうかを調べる。
本実施例において、ビーコンに含まれるBSS−IDが特定のIDであればそのAPを接続の対象とする。その特定IDを持つ場合、S203において、STA1はAP1のBSS−IDと認証に必要な情報をRAM(2104)上に記憶し、S204において、STA1はAP1との通信を切断し、S205において、STA1はAP2との無線接続を確立する(S106−S109)。S206において、AP2がSTA1での印刷を開始する場合、S207において、AP2はSTA1の印刷データの量に応じてRTSコマンドで帯域予約時間をNAV(Network Allocation Vector)でSTA1に送信し、STA1は周囲の無線LAN機器にCTSコマンドで帯域の使用時間を予約することで他の無線LAN機器とのトラフィックの衝突を避ける。
S208において、AP2はSTA1に印刷データを送信し、S209において、AP2が帯域予約した時間が一回のNAV値で不足する場合にはS207から同様の手順を繰り返し、印刷終了の場合にはS210において、STA1はAP2と通信を切断する。次にS211において、STA1はRAM (2104)上に一時保存されている直前に接続していたAP1のBSS−IDと認証に必要な情報を取り出し、S212において、STA1はAP1と再接続する。
(第二の実施例)
本実施例において、も、第一の実施例同様、使用する無線LANのシステムは図1に同じであり、無線LAN機器構成も図2から図4に同様である。本実施例において、STA1がAP1に再接続する手順を図7のシーケンスチャートに示す。
本実施例では、第一の実施例とはSTA1がAP1との通信切断と通信再接続のタイミングが異なる。S300−S303の手順はS200−S203の手順と同様である。S304において、RSSIth以上のAP2のビーコンにSTA1に登録されている特定IDが含まれている場合、S305において、認証要求をAP2に対して行う。S306において、AP2は認証返答を行い、STA1−AP2間の認証が確立する。STA1−AP2間の認証レベルの接続が確立した後、S307において、STA1はAP1との接続を切断する。S308以降の手順はS108以降の手順と同様である。
本実施例ではSTA1がAP2との接続を切断するS316の手順がS317の前になっているが、S316の手順をS318の後にすることでSTA1がAP1との再接続を確立することもできる。
次にSTA1がAP1へ再接続する手順を図8のフローチャートを用いて詳細に説明する。S400−S403の手順はS200−203の手順と同様である。S404において、STA1はAP1との認証を先に確立する(S308−S309)。認証を確立した後、S405において、STA1はAP1との通信を切断する。S406において、AP2はSTA1とのアソシエーションを確立し、データ送受信を行える状態になる(S308−S309)。S407において、AP2がSTA1での印刷を開始する場合、S408において、AP2はSTA1の印刷データの量に応じてRTS/CTSプロトコルを用いて他の無線LAN機器とのトラフィックの衝突を避ける(S310−S311)。S409において、AP2はSTA1に印刷データを送信し、S410において、AP2が帯域予約した時間が一回のNAV値で不足する場合にはS408から同様の手順を繰り返し、印刷終了の場合にはS411において、STA1はAP2と通信を切断する。次にS412において、STA1はRAM(2104)上に一時保存されている直前に接続していたAP1のBSS−IDと認証に必要な情報を取り出し、S413において、STA1はAP1と再接続する。
(第三の実施例)
図9に本発明のシステム構成を示す。AP1(1100)はBSS1(100)を構成し、AP1はBSS1内にあるSTA1(1100)とSTA2(2200)とインフラストラクチャモードで無線通信接続をしている。本実施例において、STA1は無線LAN機能を持つプリンタである。このようなBSS1が存在する場所にステーション機能を有するデジタルカメラSTA3(2300)がBSS1に接近して来て、STA1はSTA3を認識するとAP1との接続を一旦切断し、STA1とSTA3はIBSS1(300)を形成し、STA1はAP2からのデータ受信を終えた後にAP1へ再接続する。
次に各機器の構成について説明する。AP1(2100)およびSTA1(2100)は図1の機器構成と同様な機器を使用することができるのでAP1とSTA1はそれぞれ図2と図4を流用する。STA3(2300)において、も、無線LAN通信装置でSTA機能を有する機器構成はAP2と同様な機器構成によって実現できることから図3を流用する。
次にSTA1がAP1へ再接続する手順について詳細に説明する。図10にシーケンスチャートを示す。STA1がAP1に無線接続する際のS500−S503の手順は図5におけるS100−S103の手順と同様である。ここまでの手順でSTA1はAP1のBSS1内において、インフラストラクチャモードで通信可能な状態となる。次にSTA3がSTA1にアドホックモードで接続する手順について説明する。S504において、STA3は無線LANで使用できる複数のチャネルの内一つを選択し、S505にてプローブ要求を出し、STA3のSS−IDをSTA1に伝える。
S506において、STA1は受信電界強度(RSSI)がある一定レベル以上のものを検知し、検知した受信信号がSTA1に登録されている特定のSS−IDを持つ場合にはプローブ応答を返し、S507において、STA3は使用するチャネルを決定する。STA3があるチャネル上でSTA1を発見できない場合には残りのチャネルに対してS504−507の手順を繰り返す。
S508において、STA1はAP1との接続を切断する。S509以降STA1はSTA3との接続を開始してIBSS1(300)を形成する。S509において、STA1はSTA3に認証要求を行い、STA3で認証が行われれば、S510において、STA3はSTA1に認証応答を行う。S511−S519の印刷データの送信とデータ送信終了後の再接続手順はS110−S118と同様である。
次にSTA1がAP1へ再接続する手順を図11のフローチャートを用いて詳細に説明する。S600の手順はS100の手順と同様である。S601において、STA3は無線LANで使用できるチャネルの内一つを選択し、STA1にプローブ要求を行う。S602において、STA1がAP1以外にRSSIthを上回る信号を受信した場合には、S603において、STA1はプローブ要求からSS−IDを取り出し、STA1に登録されているSS−IDであるかを判別する。S602、S603において、いずれも該当しない場合にはS604において、STA3はプローブ応答が期待される時間だけ待ち、S605において、STA3がすべてのチャネルのスキャンをしていないのならばS602から再び同様な手順でSTA1への接続を試みる。
S605において、STA3がSTA1を発見でいない場合は終了する。S603において、該当する場合、S606において、STA1のBSS−IDをRAM(2104)上に記憶する。S607において、STA1はSTA3にプローブ応答を送信し、S608において、プローブ応答を受けたことから現在のチャネルにチャネルを決定する。S609において、STA1はAP1との接続を切断する。
S610において、STA1はAP1との認証を確立する(S509−S510)。認証確立後、S611において、STA3がSTA1を用いて印刷を行う場合、S612において、IBSS1(300)はRTS/CTSプロトコルを用いてBSS1(100)とのトラフィックの衝突を避ける。S613において、STA3はSTA1に印刷データを送信し、S614において、STA3が帯域予約した時間が一回のNAV値で不足する場合にはS612から同様の手順を繰り返し、印刷終了の場合には、S614において、STA1はSTA3と通信を切断する。
次にS616において、STA1はRAM(2104)上に一時保存されている直前に接続していたAP1のBSS−IDと認証に必要な情報を取り出し、S617において、STA1はAP1と再接続する。
本発明の第一の実施例を示すシステム構成図である。 本発明の第一の実施例における無線LANアクセスポイント(AP1)の構成例を示す図である。 本発明の第一の実施例における無線LANデジタルカメラ(AP2)の構成例を示す図である。 本発明の第一の実施例における無線LANプリンタ(STA1)の構成例を示す図である。 本発明の第一の実施例におけるシーケンスチャートである。 本発明の第一の実施例におけるフローチャートである。 本発明の第二の実施例におけるシーケンスチャートである。 本発明の第二の実施例におけるフローチャートである。 本発明の第三の実施例を示すシステム構成図である。 本発明の第三の実施例におけるシーケンスチャートである。 本発明の第三の実施例におけるフローチャートである。
符号の説明
100 BSS1
200 BSS2
1100 AP1
1200 デジタルカメラAP2
2100 STA1
2200 STA2

Claims (3)

  1. 基地局と移動局を形成する通信システムであって、
    基地局は移動局と通信接続する手段と、移動局に基地局接続情報を送信する手段と、移動局に送信データの終了を通知する手段と、を備え、
    移動局は基地局と通信接続する手段と、複数の基地局を認識する手段と、複数の基地局へと通信先を変更する手段と、直前の接続先の基地局に再接続するのに必要な基地局接続情報を受信する手段と、前記基地局接続情報を記憶する手段と、前記基地局接続情報を優先して選択する手段と、基地局からの送信データ終了を検知する手段と、送信データ終了を検知すると前記基地局接続情報を用いて前記基地局に再接続する手段と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
  2. 基地局と移動局を形成する通信システムであって、
    基地局は移動局と通信接続する手段と、移動局に基地局接続情報を送信する手段と、を備え、
    移動局は基地局と移動局と通信接続する手段と、複数の基地局と移動局を認識する手段と、複数の基地局と移動局へと通信先を変更する手段と、直前の接続先の基地局に再接続するのに必要な基地局接続情報を受信する手段と、前記基地局接続情報を記憶する手段と、前記基地局接続情報を優先して選択する手段と、移動局に送信データの終了を通知する手段と、移動局からの送信データ終了を検知する手段と、送信データ終了を検知すると前記基地局接続情報を用いて前記基地局に再接続する手段と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
  3. 移動局同士が形成する通信システムであって、
    移動局は移動局と通信接続する手段と、移動局に移動局接続情報を送信する手段と、複数の移動局を認識する手段と、複数の移動局へと通信先を変更する手段と、直前の接続先の移動局に再接続するのに必要な移動局接続情報を受信する手段と、前記移動局接続情報を記憶する手段と、前記移動局接続情報を優先して選択する手段と、移動局に送信データの終了を通知する手段と、移動局からの送信データ終了を検知する手段と、送信データ終了を検知すると前記移動局接続情報を用いて前記移動局に再接続する手段と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
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