JP2006217584A - 単一無線ネットワークインターフェースで複数の無線リンクを通じてデータを送受信する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単一無線ネットワークインターフェースで複数の無線リンクを通じてデータを送受信する装置及び方法を提供する。
【解決手段】複数の無線ＬＡＮデバイスを識別するＭＡＣアドレスを代表する単一の仮想ＭＡＣアドレスを持つネットワーク装置において、伝送するフレームを複数の無線リンクのうち所定の無線リンクに割り当てて伝送する送信フレーム処理部と、送信フレーム処理部から受信した無線リンク割り当て要請によってフレームを割り当てる無線リンクを選択し、割り当てられた無線リンクに関する情報を送信フレーム処理部に伝達するチャンネル割り当て部と、を備え、隣接する無線ネットワーク装置との無線データ通信は仮想ＭＡＣアドレスを通じてなされる複数の無線リンクを通じてデータを送受信する。
【選択図】図７

Description

本発明は、無線ネットワーク環境での無線リンクに係り、より詳細には、単一無線ネットワークインターフェースが一つの無線リンクを通じてのみデータを送受信するものではなく、複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法とその方法を利用する無線ネットワーク装置に関する。

図１は、従来の無線ネットワークの階層化された構造を示す例示図であり、無線ネットワークの階層化された構造をＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）ＯＳＩ（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）７階層（ｌａｙｅｒ）に対応して示している。

図１で、上位階層はＯＳＩ７階層の伝送階層（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｌａｙｅｒ）、セッション階層（ｓｅｓｓｉｏｎ ｌａｙｅｒ）、プレゼンテーション階層（ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）、アプリケーション階層（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）に該当する。このような無線ネットワークの階層化された構造で、特に無線ＬＡＮ （ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）規格で定義されて無線ＬＡＮの固有な機能を行う階層は、データリンク階層（Ｄａｔａ ｌｉｎｋ ｌａｙｅｒ）と物理階層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）である。

無線ネットワークのデータリンク階層（Ｄａｔａ ｌｉｎｋ ｌａｙｅｒ）での主要役割は、無線リンクのエラー制御、ノードの無線網に対する接近制御などの機能である。また、無線ネットワークの物理階層（Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ）での主要役割は、無線周波数にデータを載せて実際に無線パケットを伝送することである。

図２は、無線ネットワーク標準の一つであるＩＥＥＥ ８０２．１１構造を表す例示図であり、図２では、ＩＳＯ ＯＳＩ ７階層の構造と比較して示している。
図２で、データリンク階層は、論理的リンク制御（ｌｏｇｉｃａｌ ｌｉｎｋ ｃｏｎｔｒｏｌ）とＭＡＣ階層とに区分され、このうち論理的リンク制御は、ＯＳＩ階層２の同期化（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ）及びエラー制御（ｅｒｒｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ）を担当し、ＭＡＣ階層は隣接するノードとの無線媒体（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｍｅｄｉｕｍ）に対する接近制御（ａｃｃｅｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。ＩＥＥＥ ８０２．１１無線ＬＡＮ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ）は、このような無線ＬＡＮの機能のうち特にＭＡＣ階層及びＰＨＹ階層の機能を規定している。

図３は、従来の無線ＬＡＮ端末装置の一般的な構造を示す例示図であり、ハードウェア的に無線パケットを、無線ネットワークを通じて送受信する無線ＬＡＮデバイス３５０と、無線ＬＡＮデバイス３５０に対する制御及び無線ＬＡＮデバイス３５０をカーネルまたはアプリケーション３１０と連結させる無線ネットワークデバイスドライバ（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｖｉｅｒ）３３０と、を備える。また、カーネルまたはアプリケーション３１０には、図１に図示したネットワーク階層が含まれうるが、例えば、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を利用してカーネル−ネットワークデバイスドライバインターフェース３２０を通じて無線フレームの送受信サービスを可能にする。このようなネットワーク階層には、アプリケーション階層で生成されたパケットや、あるいは隣接するノードから受信されてルーティングさせねばならないパケットが到達する。ネットワーク階層では、このように伝えられた無線パケットを受けて適当なルーティング経路を探し、それに該当するネットワークインターフェースを選択して伝えられた無線パケットを無線リンクに伝送する。無線ＬＡＮデバイス３５０が隣接するノードから無線パケットを受信する場合に、無線ＬＡＮデバイス３５０は、デバイスインターフェース３４０を通じて受信した無線パケットを無線ネットワークデバイスドライバ３３０に伝達し、無線ネットワークデバイスドライバ３３０は、再びカーネル−ネットワークデバイスドライバインターフェース３２０を通じてネットワーク階層に伝達する。ネットワーク階層では、それを無線フレームを処理する適切なアプリケーション階層に伝達する。

無線ネットワーク環境では、無線チャンネルでのデータ伝送速度が有線チャンネルに比べて小さく、またチャンネル環境によって可変的であるという短所がある。このような短所を克服するためには、複数の無線リンクを使用していろいろなリンクをデータ伝送に利用するか、または伝送中の無線リンクのチャンネル環境が悪くなる場合、他の無線リンクを利用して伝送することによって無線リンクの不安定性を克服する必要がある。このような場合、一つの無線ネットワークインターフェースに一つの無線リンクを使用する従来の構造よりは、一つの無線ネットワークインターフェースに複数の無線リンクを使用する構造及び方法が必要となった。特に複数の無線リンクを一つのネットワークインターフェースとして使用するときに発生しうるフレーム再配列問題、すなわち、フレームが複数の無線リンクを通じて伝送される過程でフレームの宛先でフレームの順序が変わって到着する問題が生じうる。したがって、一つのネットワークインターフェースを利用して複数の無線リンクを使用するためには、そのような問題を解決できる方法が必要になる。また、それぞれの無線リンクについて、無線リンクの品質を測定し、それを利用して無線リンクを選択できる方法が開発される必要がある。
米国特許出願公開第2002-0072330A1号明細書

本発明は、前記問題点を鑑みてなされたものであり、一つの無線ネットワークインターフェースとして複数の無線リンクを使用して無線パケットを送受信する方法を提供するところに目的がある。
また、本発明は、複数の無線リンクを一つのネットワークインターフェースとして使用するときに発生しうるフレーム再配列問題を解決する方法を提供することを目的とする。
本発明の目的は、以上で言及した目的に制限されず、言及されていない他の目的は下の記載から当業者に明確に理解されうる。

前記目的を達成するために、本発明の実施によって単一無線ネットワークインターフェースで複数の無線リンクを通じてデータを送受信する装置は、複数の無線ＬＡＮデバイスを備え、前記それぞれの無線ＬＡＮデバイスを識別するＭＡＣアドレスを代表する単一の仮想ＭＡＣアドレスを持つネットワーク装置において、隣接する無線ネットワーク装置と無線データの送受信のための複数の無線リンクに関する情報を送受信するＶＩＰ管理部と、伝送するフレームを前記複数の無線リンクのうち所定の無線リンクに割り当てて伝送する送信フレーム処理部と、前記送信フレーム処理部から無線リンク割り当て要請を受信し、前記要請によって前記無線リンクに関する情報を利用して前記フレームを割り当てる無線リンクを選択し、割り当てられた無線リンクに関する情報を前記送信フレーム処理部に伝達するチャンネル割り当て部と、を備え、前記隣接する無線ネットワーク装置との無線データ通信は、前記仮想ＭＡＣアドレスを通じてなされる。

また、前記目的を達成するために、複数の無線ＬＡＮデバイスを備え、前記それぞれの無線ＬＡＮデバイスを識別するＭＡＣアドレスを代表する単一の仮想ＭＡＣアドレスを持つネットワーク装置において、隣接する無線ネットワーク装置と無線データの送受信のための複数の無線リンクに関する情報を送受信する（ａ）ステップと、伝送するフレームを前記複数の無線リンクのうち所定の無線リンクに割り当て、前記仮想ＭＡＣアドレスを利用して伝送する（ｂ）ステップと、を含むが、前記（ｂ）ステップは、前記伝送するフレームのための無線リンク割り当て要請によって前記無線リンクに関する情報を利用して、前記伝送するフレームに対する無線リンクが割り当てられる。

本発明によれば、一つの無線ネットワークインターフェースとして複数の無線リンクを使用して無線パケットを送受信することによって、無線データをさらに効率的に送受信できる。

その他の実施例の具体的な事項は詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の利点及び特徴、そしてこれを達成する方法は添付された図面に基づいて詳細に後述されている実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は以下で開示される実施例に限定されるものではなく、この実施例から外れて多様な形に具現でき、本明細書で説明する実施例は本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で当業者に発明の範疇を完全に報せるために提供されるものであり、本発明は請求項及び発明の詳細な説明により定義されるだけである。一方、明細書全体に亙って同一な参照符号は同一な構成要素を示す。

以下、本発明の実施形態によって、単一無線ネットワークインターフェースで複数の無線リンクを通じてデータを送受信する装置及び方法を説明するためのブロック図またはフローチャートに関する図面を参考して本発明について説明する。この時、フローチャートの各ブロックとフロ−チャートの組合わせはコンピュータプログラムインストラクションにより実行可能なのが理解できるであろう。これらコンピュータプログラムインストラクションは、汎用コンピュータ、特殊用コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備のプロセッサーに搭載されうるので、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備のプロセッサーを通じて実行されるそのインストラクションがフローチャートのブロックで説明された機能を行う手段を生成するような機構を作れる。これらコンピュータプログラムインストラクションは特定方式で機能を具現するためにコンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備を指向できるコンピュータ利用可能またはコンピュータ判読可能メモリに保存されることも可能なので、そのコンピュータ利用可能またはコンピュータ判読可能メモリに保存されたインストラクションはフローチャートのブロックで説明された機能を行うインストラクション手段を内包する製造品目を生産することも可能である。コンピュータプログラムインストラクションはコンピュータまたはその他のプログラム可能なデータプロセッシング装備上に搭載することも可能なので、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備上で一連の動作段階が実行されてコンピュータで実行されるプロセスを生成し、コンピュータまたはその他のプログラマブルデータプロセッシング装備を行うインストラクションはフローチャートのブロックで説明された機能を実行するための段階を提供することも可能である。

また、各ブロックは特定の論理的機能を行うための一つ以上の実行可能なインストラクションを含むモジュール、セグメントまたはコードの一部を示すことができる。また、いくつの代替実行例では、ブロックで言及された機能が順序を外れて発生することも可能であるということに注目せねばならない。例えば、連続して図示されている２つのブロックは、実質的に同時に行われてもよく、またはそのブロックが時々該当する機能によって逆順に行われてもよい。

まず、本発明の理解を容易にするために、図４Ａ及び図４Ｂ、そして図５Ａ及び図５Ｂに図示された内容を利用して基本的な概念を説明する。ここに図示された内容は、ＭＡＮＥＴ環境にある各ノード間のデータ送受信類型を表している。
図４Ａは、ノード−２がノード−１から受信したデータをノード−３に伝送する従来のトポロジーを示している。すなわち、ノード−２はデータ中継の役割を行っているが、このとき、ノード−１とノード−２との間、そしてノード−２とノード−３との間のデータ伝送は同じチャンネルを通じて行われるので、データチャンネルを伝送するためのチャンネル確保のためにコンテンション（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ）が発生する。そして、コンテンションの発生によってデータ損失が発生する恐れもある。一方、図４Ｂは、本発明の実施によるトポロジーを示しているが、このとき、ノード−１とノード−２との間、そしてノード−２とノード−３との間のデータ伝送は相異なるチャンネルを通じて行われるので、前記のようなコンテンションが発生しなくなる。

一方、図５Ａは、ノード−１とノード−２との間に互いにデータを送受信し、ノード−３とノード−４との間に互いにデータを送受信する従来のトポロジーを示している。このとき、ノード−１とノード−２との間、そして、ノード−３とノード−４との間のデータ伝送は同じチャンネルを通じて行われるので、図４Ａに示すように、データチャンネルを伝送するためのチャンネル確保のためにコンテンションが発生する。また、コンテンションの発生によってデータ損失が発生する恐れもある。一方、図５Ｂは、本発明の実施によるトポロジーを示しているが、このとき、ノード−１とノード−２との間、そしてノード−３とノード−４との間のデータ伝送は相異なるチャンネルを通じて行われるので、前記のようなコンテンションが発生しなくなる。

図６は、本発明の実施による無線ネットワーク装置の構造を示すブロック図であり、前記無線ネットワーク装置は、複数の実際ＭＡＣデバイス６７０と、実際ＭＡＣデバイス６７０それぞれに対応する実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０、実際ＭＡＣデバイス６７０と実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０とをインターフェースするデバイスインターフェース６６０、仮想ＭＡＣドライバ６３０、実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０と仮想ＭＡＣドライバ６３０とをインターフェースする仮想ＭＡＣ−実際ＭＡＣインターフェース６４０、カーネル（ ｋｅｒｎｅｌ）またはアプリケーション６１０、仮想ＭＡＣドライバ６３０とカーネルまたはアプリケーション６１０とをインターフェースするカーネルネットワークデバイスドライバインターフェース６２０を備える。ここで、カーネルまたはアプリケーション６１０は、図３で図示したカーネルまたはアプリケーション３１０に対応する。

実際ＭＡＣデバイス６７０は、ハードウェア的に無線パケットを無線ネットワークを通じて送受信するが、このとき、それぞれの実際ＭＡＣデバイス６７０は既設定された無線リンクを利用する。実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０は、デバイスインターフェース６６０を通じて該当する実際ＭＡＣデバイス６７０を駆動させる役割を行う。ここで、実際ＭＡＣデバイス６７０は、ハードウェア的に分離されて構成されるか、または単一の基板上に具現されてもよい。

仮想ＭＡＣドライバ６３０は、複数の実際ＭＡＣデバイス６７０による複数の無線インターフェースが存在しているにもかかわらず、あたかも一つの無線インターフェースが存在したかのように動作する。したがって、複数の実際ＭＡＣデバイス６７０が持つそれぞれのＭＡＣアドレス（ＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ）を代表する仮想ＭＡＣアドレスを持つようになり、他のネットワーク装置とは、前記仮想ＭＡＣアドレスを利用して通信する。また、仮想ＭＡＣドライバ６３０は、複数の実際ＭＡＣデバイス６７０による無線リンクを管理する。すなわち、仮想ＭＡＣドライバ６３０を通じて複数の無線チャンネルに対するデータリンク、すなわち無線リンクを利用でき、それと合わせてそれぞれの無線リンク状態を検査して最適の無線リンクを選択するか、フレーム再配列問題を解決できる。具体的な内容は後述する。そして、ここで‘チャンネル’は、通信可能な回線を表し、‘リンク’は、通信のために実際に連結された回線を表す。

一方、実際ＭＡＣデバイス６７０及び実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０は、無線ネットワーク装置が本発明の実施による仮想ＭＡＣドライバ６３０を利用しない時の既存の無線ＬＡＮデバイス及びドライバに該当するものであり、一つのデバイス及びドライバが一つの無線リンクを仮想ＭＡＣドライバ６３０に提供する。このような無線リンクは、特定チャンネルを使用するように設定されており、それら無線リンクが使われるチャンネルは互いに干渉なしに使用できるチャンネルである。

図７は、本発明の実施による仮想ＭＡＣドライバの構造を示すブロック図であり、仮想ＭＡＣドライバ６３０は、チャンネル割り当て部７１０、チャンネル品質測定部７２０、ＶＩＰ管理部７３０、送信フレーム処理部７４０、受信フレーム処理部７５０を備える。
この時、前記“部”という用語はソフトウェアまたはＦＰＧＡまたはＡＳＩＣのようなハードウェア構成要素を意味し、モジュールは所定の役割を行う。しかし、モジュールはソフトウェアまたはハードウェアに限定されるものではない。モジュールはアドレッシングできる保存媒体に位置すべく構成されても良く、１つまたはそれ以上のプロセッサーを再生させるように構成されても良い。したがって、一例としてモジュールはソフトウェア構成要素、客体向けソフトウェア構成要素、クラス構成要素及びタスク構成要素のような構成要素と、プロセス、関数、属性、プロシージャー、サブルーチン、プログラムコードのセグメント、ドライバ、ファームウェア、マイクロコード、回路、データ、データベース、データ構造、テーブル、アレイ及び変数を含む。構成要素とモジュール内で提供される機能はより少数の構成要素及びモジュールに結合されるか、追加的な構成要素とモジュールにさらに分離されうる。のみならず、構成要素及びモジュールはデバイスまたは保安マルチメディアカード内の１つまたはそれ以上のＣＰＵを再生させるように具現されることもある。

チャンネル品質測定部７２０は、複数の無線リンクに対して該当するチャンネルの品質を測定して分析する。チャンネル品質測定部７２０では、無線信号の状態及びＭＡＣ階層でのコンテンションが発生する程度を利用してチャンネル品質を評価できる。
チャンネル品質測定部７２０で測定したチャンネルの品質に関する情報は、チャンネル割り当て部７１０が無線フレームの送信に使われるチャンネルを割り当てるのに利用される。
チャンネル割り当て部７１０は、チャンネル品質測定部７２０により測定されたチャンネル品質の結果に基づいて送信フレームに対して特定のチャンネルを割り当てる。

具体的には、チャンネル割り当て部７１０は、送信フレームを送信アドレス及び宛先アドレスを基準に分類し、分類された送信フレームを複数の無線リンクに割り当てることによって、それぞれの無線リンクに対してトラフィック（ｔｒａｆｆｉｃ）を分散させる役割を行う。また、チャンネル割り当て部７１０では、送信フレームに無線リンクを割り当てる時、チャンネル品質測定部７２０で分析したリンク品質（ｌｉｎｋ ｑｕａｌｉｔｙ ）情報を参照して、リンク品質の良い無線リンクを優先的に割り当てることによって特定無線リンクが不安定な場合にも通信状態を安定化させうる。

ＶＩＰ管理部７３０は、隣接するノードと使用可能な無線リンクのチャンネル情報を送受信する役割を行う。ＶＩＰ管理部７３０は、仮想ＭＡＣ情報パケット（Ｖｉｒｔｕａｌ ＭＡＣ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｐａｃｋｅｔ、以下‘ＶＩＰ’と称する）を生成し、生成されたＶＩＰを周辺ノードに伝送する。望ましくは、前記ＶＩＰは周期的に伝送され、前記ＶＩＰは、それぞれのノードが使用しているチャンネル情報を含んでいる。
また、ＶＩＰ管理部７３０は、隣接するノードから受信したＶＩＰを解釈して隣接するノードの使用中のチャンネルを把握する。隣接するノードの使用中のチャンネルは、チャンネル割り当て部７１０でフレーム種類別にチャンネルを割り当てる時、送信フレームの宛先ノードが該当チャンネルに対して受信如何をチェックするところに利用される。

送信フレーム処理部７４０は、カーネルまたはアプリケーション６１０から送信フレームを受信して実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０に伝達する役割を行う。このとき、送信フレーム処理部７４０は、複数の無線リンクのうち一つを選択して送信フレームを伝達する。送信フレームをどの無線リンクを通じて伝送するかをチャンネル割り当て部７１０に照会して、チャンネル割り当て部７１０が割り当てたチャンネルを利用して伝送する。例えば、送信フレーム処理部７４０は、送信フレームをどのチャンネルに伝送すべきかを、チャンネル割り当て部７１０に宛先ＭＡＣアドレス（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ）、宛先ＩＰアドレス（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＩＰ ａｄｄｒｅｓｓ）、送信ＩＰアドレス（Ｓｏｕｒｃｅ ＩＰ ａｄｄｒｅｓｓ）のようなフレームヘッダ情報を渡して照会（ｑｕｅｒｙ）をする。チャンネル割り当て部７１０は、前記フレームヘッダ情報を利用してフレーム種類を分類し、フレーム種類によって伝送するチャンネルを割り当ててそのチャンネル値を送信フレーム処理部７４０に伝達する。送信フレーム処理部７４０は、前記チャンネル値に該当する無線リンクを通じて送信フレームを伝送する。

受信フレーム処理部７５０は、実際ＭＡＣデバイス６７０が受信した受信フレームを実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０を通じて伝達され、それをカーネルまたはアプリケーション６１０に伝達する。受信フレーム処理部７５０は、複数の無線リンクによる受信経路を一つの無線ネットワークインターフェースにマルチプレクシング（ｍｕｌｔｉｐｌｘｅｉｎｇ）する機能を提供する。すなわち、無線リンクの実際ＭＡＣデバイス６７０を通じて受信されたフレームが、実際ＭＡＣデバイスドライバ６５０を通じて直ちにカーネルまたはアプリケーション６１０に伝えられず、仮想ＭＡＣドライバ６３０を通じて伝えられることによって、あらゆる無線リンクが一つのネットワークインターフェースと認識される。

一方、無線ＬＡＮデバイスは、それぞれ固有なＭＡＣアドレスを持っている。仮想ＭＡＣドライバ６３０は、仮想ＭＡＣドライバ６３０に連結されたあらゆる無線ＬＡＮデバイスのＭＡＣアドレスを一つの共通したＭＡＣアドレスに一致させる。もし、複数の無線ＬＡＮデバイスが自身のＭＡＣアドレスをそのまま使用するならば、例えば、隣接するノードからＡＲＰ要請（ｒｅｑｕｅｓｔ）がきた時、同一ＩＰに対して複数のＭＡＣアドレスが存在するようになって、隣接するノードがＭＡＣアドレスを選択できなくなる。また一般的に、無線ＬＡＮデバイスは、自身のＭＡＣアドレスとは異なる宛先アドレスを持つフレームは捨てるようになる。このとき、仮想ＭＡＣドライバ６３０により形成される無線リンクのＭＡＣアドレスが相異なれば、自身のＭＡＣアドレスを宛先とするフレームのみ受信し、他の無線リンクのＭＡＣアドレスを宛先とするフレームはフィルタリングして、それらフレームが仮想ＭＡＣドライバ６３０まで伝えられなくなる。
したがって、仮想ＭＡＣドライバ６３０は、仮想ＭＡＣドライバ６３０に連結されたあらゆる無線ＬＡＮデバイスのＭＡＣアドレスを一つの共通されたＭＡＣアドレスに一致させて、複数の無線リンクを一つの無線ネットワークインターフェースに統合させる。

図８は、本発明の実施によるチャンネル割り当て部の構造を示すブロック図であり、チャンネル割り当て部７１０は、チャンネル割り当て処理部７１４及びチャンネル割り当てＤＢ ７１２を備える。
チャンネル割り当て処理部７１４は、チャンネル品質測定部７２０からチャンネルの品質に関する情報を受信し、ＶＩＰ管理部７３０から現在他のノードが使用しているチャンネルに関する情報を受信する。次いで、そのような情報に基づいてチャンネル割り当てＤＢ ７１２を構成する。
チャンネル割り当てＤＢ ７１２は、送信フレームの伝送時に最適の無線リンクを提供するための情報を含んでおり、チャンネル割り当て処理部７１４が送信フレーム処理部７４０からのチャンネル要請を受信する場合、チャンネル割り当てＤＢ ７１２を検索して最適の無線リンクを送信フレーム処理部７４０に提供する。

図９は、本発明の実施によるチャンネル品質測定部の構造を示すブロック図であり、チャンネル品質測定部７２０は、チャンネル状態分析部７２４及びチャンネル状態ＤＢ ７２２を備える。
チャンネル状態分析部７２４は、複数の無線リンクに対してリンク品質（ｌｉｎｋ ｑｕａｌｉｔｙ ）を測定する。このとき、測定要素は大きくＰＨＹ階層のチャンネル状態及びＭＡＣ階層のフレーム 衝突（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ） 程度を測定する。ＰＨＹ階層のチャンネル状態は、受信信号のパワー（ｐｏｗｅｒ）と受信信号の雑音パワー（ ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ）との比、すなわち、信号対雑音比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）を利用して測定できる。ＭＡＣ階層でのフレーム衝突程度は、フレーム伝送時に隣接するノードとどの程衝突しているかを測定する。このような情報に基づいて、チャンネル状態分析部７２４は各チャンネル別品質を計算し、計算された結果をチャンネル状態ＤＢ ７２２に保存する。チャンネル割り当て部７１０では、送信フレームにチャンネルを割り当てる時にチャンネル状態ＤＢ ７２２を参照して、チャンネル状態の良好なチャンネルを割り当てる。

図１０は、本発明の実施によるＶＩＰ管理部の構造を示すブロック図であり、ＶＩＰ管理部７３０は、ＶＩＰ発生部７３４と、ＶＩＰ受信部７３６及び仮想ＭＡＣ端末ＤＢ ７３２を備える。
ＶＩＰ管理部７３０は、ＶＩＰ発生部７３４がＶＩＰを生成してそれを周辺ノードに伝送するか、ＶＩＰ受信部７３６が周辺ノードからＶＩＰを受信する。ＶＩＰは、各ノードが使用しているチャンネル情報を含む。このようなチャンネル情報には、無線リンクの数及び各リンクが使用する無線チャンネル番号がある。したがって、ＶＩＰ受信部７３６は、隣接するノードから受信したＶＩＰを解釈して、隣接するノードが仮想ＭＡＣドライバ６３０を使用するノードであるかどうかを判断でき、また仮想ＭＡＣドライバ６３０を使用するノードに対しては、該当ノードの無線リンクがどのチャンネルに設定されているかを把握できる。ＶＩＰ受信部７３６により解釈された情報は、仮想ＭＡＣ端末ＤＢ ７３２に保存される。仮想ＭＡＣ端末ＤＢ ７３２に保存された情報は、チャンネル割り当て部７１０で送信フレームにチャンネルを割り当てる場合、フレームの宛先ノードが該当チャンネルに対して受信如何を検査するところに利用できる。

チャンネル割り当て部７１０は、仮想ＭＡＣ端末ＤＢ ７３２に保存された情報から、送信フレームの宛先が仮想ＭＡＣドライバを使用するノードであるかどうかを確認し、仮想ＭＡＣドライバを使用するノードの場合、該当ノードが使用するチャンネルと自身が使用するチャンネルのうち共通になるチャンネルのうち一つのチャンネルを割り当てる。仮想ＭＡＣ端末ＤＢ ７３２は、図１１に示すように、仮想ＭＡＣドライバを使用するノードについての目録及び仮想ＭＡＣドライバを使用するノードが利用しているチャンネル目録を含んでおり、このような情報は、各ノードがＶＩＰを交換することによって得られる。

一方、仮想ＭＡＣドライバ６３０を利用して複数の無線リンクにトラフィック（ｔｒａｆｆｉｃ） を分散させてフレームを伝送する場合に、フレームを受信する側ではフレームの順序が変わってはならない。図１２は、仮想ＭＡＣドライバ６３０を使用してフレームの分散機能を利用するときに発生しうる問題を図示している。
図１２を参照すれば、送信ノードに該当する伝送ホスト１２１０のＩＰ階層にフレーム１ないしフレーム５が順に伝えられ、２個の無線リンクを使用する仮想ＭＡＣドライバでどのように伝送されるかを表している。
伝送ホスト１２１０の仮想ＭＡＣドライバで、フレーム１は実際ＭＡＣ＃１に伝送され、その間にフレーム２ないしフレーム５は実際ＭＡＣ＃２に伝送される。このとき、実際ＭＡＣ＃１は伝送速度が遅いか、または伝送に障害があってフレーム１の伝送が一般的な場合より遅延され、その結果、図１２に示すように、受信ノードに該当する受信ホスト１２５０で受けるフレームは、フレーム２、フレーム３、フレーム４、フレーム１、フレーム５の順序に伝えられうる。このような場合、受信ホスト１２５０の仮想ＭＡＣドライバは、その順に受信ホスト１２５０のＩＰ階層に伝達し、フレームの順序が変わることによって受信ホスト１２５０を構成する上位階層でフレーム処理時にエラーが発生する恐れもある。このようにフレーム順序が変わらないようにするために、本発明の実施では、図１３に示すようなデータ構造を持つチャンネル割り当てＤＢ ７１２を使用できる。

チャンネル割り当て部７１０のチャンネル割り当てＤＢ７１２では、宛先ＭＡＣアドレス（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＭＡＣ ａｄｄｒｅｓｓ）、宛先ＩＰアドレス（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＩＰ ａｄｄｒｅｓｓ）、送信ＩＰアドレス（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ ＩＰ ａｄｄｒｅｓｓ）別にフレームが分類されうるが、チャンネル割り当て処理部７１４は、同じ種類のフレームに対しては同じチャンネルを割り当ててフレーム順序が変わらないように維持させうる。

また、宛先ＭＡＣアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信ＩＰアドレスの異なる種類のフレームは、できるだけ他のチャンネルに割り当ててフレーム種類によってトラフィックを分散する機能も提供できる。
このように相異なるチャンネルにフレームを分散させうる例として、ホストが多重ホップ（ｍｕｌｔｉーｈｏｐ）ＭＡＮＥＴ環境でフレームを中継（ｒｅｐｌａｙ）する場合がある。

図１４は、多重ホップ（ｍｕｌｔｉーｈｏｐ） ＭＡＮＥＴ環境で仮想ＭＡＣドライバを搭載したノードが互いに通信する時、チャンネル割り当て部７１０がフレーム分散機能を提供する例を示している。
ノードＣは、ルーター（ｒｏｕｔｅｒ）あるいはフレーム中継（ｆｒａｍｅ ｒｅｐｌａｙ）ノードとして動作しており、ノードＣを経由してノードＢはノードＤに、ノードＡはノードＥにパケットを伝送中であると仮定する。ノードＣの仮想ＭＡＣドライバは、ノードＢからノードＤに伝送されるパケットと、ノードＡからノードＥに伝送されるパケットとを２つの無線リンクに分けて伝送することによってフレーム分散機能を提供できる。このとき、ノードＣのチャンネル割り当てＤＢ７１２の内容を図１５に示している。

図１５は、本発明の実施によってフレーム再配列問題を解決する方法を示す例示図である。
ノードＢからノードＤに伝送されるフレームは、ノードＣの仮想ＭＡＣドライバの送信フレーム処理部からみた時、宛先ＭＡＣアドレスがＤ、宛先ＩＰアドレスがＤ、送信ＩＰアドレスがＢである。同様に、ノードＡからノードＥに伝送されるフレームは、ノードＣの仮想ＭＡＣドライバの送信フレーム処理部からみれば、宛先ＭＡＣアドレスがＥ、宛先ＩＰアドレスがＥ、送信ＩＰアドレスがＡである。
ノードＣの仮想ＭＡＣドライバのチャンネル割り当て部では、図１５に示すように、宛先ＭＡＣアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信ＩＰアドレスのうち少なくとも一つを利用して二種類のフレームに分類し、それらに対してそれぞれ異なるチャンネルに無線リンクを割り当てる。図１５で、ノードＣはノードＢからフレームＢ１、フレームＢ２を伝送され、ノードＡからフレームＡ１、フレームＡ２、フレームＡ３を受けてそれをそれぞれチャンネル１及びチャンネル２を利用してノードＤ及びノードＥにそれぞれ伝送している。図１５から分かるように、ノードＤやノードＥに到着するフレーム間ではフレームの順序が変わらないようになる。

一方、無線ネットワーク環境での通信チャンネルは、あらかじめ指定されているか、またはチャンネルをスキャンして通信するチャンネルを探すようになるが、仮想ＭＡＣドライバを使用するノードが持つ複数の無線リンクのうち少なくとも一つのチャンネルを共通チャンネルと設定させる。このとき、前記共通チャンネルは、ネットワークに属しているあらゆるノードが共通的に通信できるチャンネルである。このような共通チャンネルを利用して、仮想ＭＡＣドライバを使用しないノードとの通信が可能になる。

仮想ＭＡＣドライバを使用するノード（以下、‘第１ノード’という）と仮想ＭＡＣドライバを使用していないノード（以下、‘第２ノード’という）との間の通信過程を説明する。
同じ無線ネットワークに属する第１ノードと第２ノードとの通信において、まず第２ノードは、第１ノードが周期的にブロードキャストして伝送する信号を受信できる。このとき、前記伝送された信号には、第１ノードと通信が可能な無線リンクに関する情報を含んでいるので、第２ノードは、このような情報を利用して第１ノードとの通信を試みうる。結局、第２ノードから第１ノードにフレームを伝送する場合には、第２ノードが使用するリンクのチャンネルは第１ノードの無線リンクのうち一つのチャンネルを使用しているので、第２ノードが送ったフレームを第１ノードが受信するには大きい問題点はない。しかし、第１ノードが第２ノードにフレームを送る場合、第１ノードの無線リンクのうち任意に選択して送るならば、第２ノードが使用していないチャンネルに送る場合が発生して、第２ノードがフレームを受信できない恐れがある。したがって、第１ノードが第２ノードにフレームを送る時には、第１ノードのチャンネル割り当て部は宛先ＭＡＣアドレスを仮想端末マックＤＢで照会し、第２ノードのＭＡＣアドレスが仮想端末マックＤＢで見つけられねば、該当フレームの宛先ノードを仮想ＭＡＣドライバを使用していないノードと判断し、送信フレーム処理部で共通チャンネルを利用して送信させる。このような過程を通じて第１ノードと第２ノード間の通信が可能になる。

図１６は、本発明の実施による仮想ＭＡＣドライバが複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法を示すフローチャートであり、図７に示す内容と共に説明する。
まず、仮想ＭＡＣドライバ６３０の送信フレーム処理部７４０がカーネル−ネットワークデバイスドライバインターフェース６２０からフレームを受信すれば、フレーム伝送モードと判断し（Ｓ１６０５）、チャンネル割り当て部７１０に対してチャンネル割り当てを要請する（Ｓ１６１０）。このとき、チャンネル割り当て部７１０は、図８に示すようなチャンネル割り当てＤＢ ７１２を持っているが、ここには、ＶＩＰ管理部７３０から伝達された他のノードが使用しているチャンネルに関する情報と、チャンネル品質測定部７２０から伝達された各チャンネルの状態に関する情報とが保存されている。したがって、チャンネル割り当て部７１０は、チャンネル割り当てＤＢ ７１２を検索し（Ｓ１６１５）、前記フレームを伝送するチャンネルを割り当てる（Ｓ１６２０）。

次いで、チャンネル割り当て部７１０が割り当てられたチャンネルに関する情報を送信フレーム処理部７４０に伝達すれば、送信フレーム処理部７４０は、割り当てられたチャンネルを通じて前記フレームを送信する（Ｓ１６２５）。一方、仮想ＭＡＣドライバ６３０の受信フレーム処理部７５０が仮想ＭＡＣ−実際ＭＡＣインターフェース６４０からデータを受信すれば、フレーム受信モードと判断し（Ｓ１６３０）、フレームを受信して（Ｓ１６３５）、カーネル−ネットワークデバイスドライバインターフェース６２０に伝達する。このとき、受信フレーム処理部７５０は、複数の無線リンクによる受信経路を一つの無線ネットワークインターフェースにマルチプレクシングする役割を行う。

以上説明した本発明は、本発明が属する技術分野で当業者ならば本発明の技術的思想を離脱しない範囲内でいろいろな置換、変形及び変更が可能なので前述した実施例及び添付された図面に限定されるものではない。

本発明は、単一無線ネットワークインターフェースで複数の無線リンクを通じてデータを送受信する装置の関連技術分野に好適に用いられる。

従来の無線ネットワークの階層化された構造を示す例示図である。 従来の無線ネットワーク標準の一つであるＩＥＥＥ ８０２．１１構造を示す例示図である。 従来の無線ＬＡＮ端末装置の一般的な構造を示す例示図である。 本発明の概念を従来技術と比較した一実施形態を示す図面である。 本発明の概念を従来技術と比較した一実施形態を示す図面である。 本発明の概念を従来技術と比較した他の実施形態を示す図面である。 本発明の概念を従来技術と比較した他の実施形態を示す図面である。 本発明の実施による無線ネットワーク装置の構造を示すブロック図である。 本発明の実施による仮想ＭＡＣドライバの構造を示すブロック図である。 本発明の実施によるチャンネル割り当て部の構造を示すブロック図である。 本発明の実施によるチャンネル品質測定部の構造を示すブロック図である。 本発明の実施によるＶＩＰ管理部の構造を示すブロック図である。 本発明の実施によって仮想ＭＡＣ端末ＤＢの構造を示す例示図である。 フレーム再配列問題を示す例示図である。 本発明の実施によるチャンネル割り当てＤＢの構造を示す例示図である。 本発明の実施によってフレーム再配列問題の解決のための基本的な概念を示す例示図である。 本発明の実施によってフレーム再配列問題を解決する方法を示す例示図である。 本発明の実施による仮想ＭＡＣドライバが複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法を示すフローチャートである。

符号の説明

６３０ 仮想ＭＡＣドライバ
７１０ チャンネル割り当て部
７２０ チャンネル品質測定部
７３０ ＶＩＰ管理部
７４０ 送信フレーム処理部
７５０ 受信フレーム処理部

Claims (21)

1. 複数の無線ＬＡＮデバイスを備え、前記それぞれの無線ＬＡＮデバイスを識別するＭＡＣアドレスを代表する単一の仮想ＭＡＣアドレスを持つネットワーク装置において、
   隣接する無線ネットワーク装置と無線データの送受信のための複数の無線リンクに関する情報を送受信するＶＩＰ管理部と、
   伝送するフレームを前記複数の無線リンクのうち所定の無線リンクに割り当てて伝送する送信フレーム処理部と、
   前記送信フレーム処理部から無線リンク割り当て要請を受信し、前記要請によって前記無線リンクに関する情報を利用して前記フレームを割り当てる無線リンクを選択し、割り当てられた無線リンクに関する情報を前記送信フレーム処理部に伝達するチャンネル割り当て部と、を備え、前記隣接する無線ネットワーク装置との無線データ通信は、前記仮想ＭＡＣアドレスを通じてなされる複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
2. 前記複数の無線リンクに対する品質を測定するチャンネル品質測定部をさらに備える請求項１に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
3. 前記チャンネル品質測定部は、前記複数の無線リンクに対してＰＨＹ階層のリンク状態を測定するチャンネル状態分析部と、前記チャンネル状態分析部により測定された結果を保存するチャンネル状態ＤＢと、を備える請求項２に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
4. 前記ＰＨＹ階層のリンク状態は、受信信号のパワーと受信信号の雑音パワーとの比を利用して測定する請求項３に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
5. 前記チャンネル状態分析部は、ＭＡＣ階層のフレーム衝突程度を測定する請求項３に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
6. 前記ＶＩＰ管理部は、自身が使用しているリンク情報を生成して他のネットワーク装置に伝送するＶＩＰ発生部と、周辺ネットワーク装置からそれぞれのネットワーク装置が使用するリンク情報を受信するＶＩＰ受信部と、前記ＶＩＰ発生部で生成されたリンク情報及び前記ＶＩＰ受信部が受信したリンク情報を保存する仮想ＭＡＣ端末ＤＢと、を備える請求項１に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
7. 前記仮想ＭＡＣ端末ＤＢは、現在使用中のリンクに関する情報を保存する請求項６に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
8. 前記チャンネル割り当て部は、前記チャンネル品質測定部からリンク品質に関する情報を受信し、前記ＶＩＰ管理部から現在他のノードが使用しているリンクに関する情報を受信するチャンネル割り当て処理部と、前記受信された情報を保存するチャンネル割り当てＤＢと、を備えるが、前記チャンネル割り当て処理部は、前記送信フレーム処理部からリンク割り当て要請を受信し、前記要請によって前記チャンネル割り当てＤＢを検索して前記フレームを割り当てる無線リンクを選択し、割り当てられた無線リンクに関する情報を前記送信フレーム処理部に伝達する請求項２に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
9. 前記チャンネル割り当てＤＢは、伝送するフレームの種類別に宛先ＭＡＣアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信ＩＰアドレス、割り当てられるリンクに関する情報を含む請求項８に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
10. 任意のフレームに対して前記宛先ＭＡＣアドレスと前記宛先ＩＰアドレス及び前記送信ＩＰアドレスがいずれも同じ場合にのみ同じリンクに割り当てられる複数の無線リンクを通じてデータを送受信する請求項９に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
11. 前記隣接する無線ネットワーク装置からデータを受信する受信フレーム処理部をさらに備える請求項１に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信するネットワーク装置。
12. 複数の無線ＬＡＮデバイスを備え、前記それぞれの無線ＬＡＮデバイスを識別するＭＡＣアドレスを代表する単一の仮想ＭＡＣアドレスを持つネットワーク装置において、
    隣接する無線ネットワーク装置と無線データの送受信のための複数の無線リンクに関する情報を送受信する（ａ）ステップと、
    伝送するフレームを前記複数の無線リンクのうち所定の無線リンクに割り当て、前記仮想ＭＡＣアドレスを利用して伝送する（ｂ）ステップと、を含むが、
    前記（ｂ）ステップは、前記伝送するフレームのための無線リンク割り当て要請によって前記無線リンクに関する情報を利用して、前記伝送するフレームに対する無線リンクが割り当てられる複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。
13. 前記（ａ）ステップは、無線リンクの品質を測定するステップをさらに含む請求項１２に記載の方法。
14. 前記無線リンクの品質を測定するステップは、前記複数の無線リンクに対してＰＨＹ階層のリンク状態を測定するステップと、前記測定された結果を保存するステップと、を含む請求項１３に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。
15. 前記ＰＨＹ階層のリンク状態は、受信信号のパワーと受信信号の雑音パワーとの比を利用して測定する請求項１４に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する 方法。
16. 前記チャンネル状態分析部は、ＭＡＣ階層のフレーム衝突程度を測定する請求項１４に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。
17. 前記（ａ）ステップは、自身が使用しているリンク情報を生成して前記隣接するネットワーク装置に伝送するステップと、前記隣接するネットワーク装置が使用するリンク情報を受信するステップと、前記生成されたリンク情報及び前記受信したリンク情報を保存するステップと、を含む請求項１２に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。
18. 前記保存するステップは、現在使用中の無線リンクに関する情報を保存するステップを含む請求項１７に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。
19. 前記（ｂ）ステップは、前記伝送するフレームは、宛先ＭＡＣアドレス、宛先ＩＰアドレス、送信ＩＰアドレスによって無線リンクが割り当てられるステップを含む請求項１２に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。
20. 任意のフレームに対して前記宛先ＭＡＣアドレスと前記宛先ＩＰアドレス及び前記送信ＩＰアドレスがいずれも同じ場合にのみ同じリンクに割り当てられる複数の無線リンクを通じてデータを送受信する請求項１９に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。
21. 前記隣接する無線ネットワーク装置からデータを受信する受信フレーム処理部をさらに備える請求項１２に記載の複数の無線リンクを通じてデータを送受信する方法。

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