JP2007521721A - 通信ユニットが通信ネットワークに接続するのに必要な平均時間を短縮するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

通信ユニットが通信ネットワーク（１１〜１６；１４〜１６）に接続するのに必要な平均時間を短縮するための方法および装置が提供される。通信ユニットは、複数の通信チャンネル上でデータ送信を聴取し、かつ送信を開始できるようになる前に、進行中のデータ送信が検出される、前記複数の通信チャンネルのうちの１つを識別しなければならない。この方法は、前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つでも、最終データ送信が終了してからの経過時間をモニタするステップと、前記チャンネルでの前記最終データ送信が終了してからの所定時間中、前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つにおいて、別のデータ送信が行われなかったことに対応する低データトラヒックの条件を検出することを条件に、前記通信ユニットが進行中のデータ送信を検出できるように、前記チャンネル上でデータを送信するステップとを備える。

Description

（本発明の技術分野）
本発明は、一般的には通信技術の分野に関し、より詳細には、通信ユニットがネットワークに接続するのに必要な平均時間を短縮するための通信ネットワークにおける方法および装置に関する。本発明は、５ＧＨｚバンドで運用されるＷＬＡＮ（無線ローカルエリアネットワーク）で特に使用するようになっている。

（発明の関連技術および背景の説明）
ＷＬＡＮシステムによって使用するための５ＧＨｚバンドの解放によって、多数の新チャンネルが提供されている。しかしながら、少なくとも６０秒間、これらチャンネルで信号強度の測定を実施することにより、主要なユーザー、例えばレーダーシステムによってチャンネルが使用されていないことをユーザーがチェックするまで、ユーザーはこれらチャンネルでデータを送信しないという条件がある。

幸いなことに、どのＷＬＡＮターミナルも、かかる測定を実行しなければならないわけではない。アクセスポイントに接続している移動局の場合、アクセスポイントがレーダー送信のチェックをするような注意を払うことができる。この場合、運用を開始しようとしている局は送信を開始できるよう、すなわちＷＬＡＮの性質を判断するためのプローブ応答を送りかつ所望する場合には結合を試みることができるように、アクセスポイントとの間で送信が進行しているチャンネルを見つけるだけでよい。チャンネル上にアクセスポイントが存在することを検出するには、チャンネルでの送信を聴取しなければならない。

（発明の概要）
ＷＬＡＮネットワークにおけるアクセスポイントは一般に、約１００ｍｓおきに、いわゆるビーコンフレームを送信する。しかしながら、各チャンネルで１００ｍｓの間待機することによって、結合できるアクセスポイントを探すための時間の長さが潜在的に許容できない長さとなる。アドホックまたはピアツーピアネットワーク、すなわちアクセスポイントを有しないネットワーク、ではネットワーク内のすべての局にレーダーシステムを検出するための責務が分散されており、ビーコンを発生するための責任を果たしている。

妥協として、より短い時間しか待機せず、チャンネル内で任意のトラヒック、例えばビーコンフレームまたはその他のトラヒックを探し、このチャンネルが占有されているかどうかを判断することが提案されている。使用頻度の高い企業用ネットワークではこれによって状況が妥当なものとなっている。このようなネットワークでは、妥当な高さのトラヒックレベルと、使用可能な多数のアクセスポイントが存在する。

しかしながら、局が結合できるアクセスポイントが１つしかない場合もあるホーム環境では、その局がアクセスポイントに対するユーザーだけであるということが完全にあり得る。この場合、フルビーコン期間よりも短い待機によって実際に状況は最悪となり得る。その理由は、各測定における１つのホームアクセスポイントからのビーコン送信を見失うチャンスがかなり大きく、利用できるすべてのチャンネルを更にフルにスイープしなければならないからである。より小さい企業用ネットワーク、すなわちトラヒックレベルが適度であり、および／またはより少数のアクセスポイントしか使用できないような企業用ネットワークでも、同様な問題が生じる。

従って、本発明の目的は、特にほとんどアクセスポイントのないネットワークにおいて、またはトラヒックがかなり少ない状況において、上記タイプの通信ネットワークに通信ユニットが接続するのに必要な平均時間を短縮するための方法および装置を提供することにある。

本発明によれば、この目的は特許請求の範囲に記載の方法および装置によって達成される。

所定の時間の間にトラヒックが送られない場合、アクセスポイントがゼロデータフレームを送るよう、好ましくはアクセスポイントに機能を追加することにより、上記状況を回避できる。かかるゼロデータフレームは８０２.１１ＷＬＡＮ規格に定められており、必ずしも任意の局に結合しなくても、すべての局に関連するゼロデータフレームが受信されるように、ゼロデータフレームを一斉送信アドレスへ送ることができる。その他の許可された８０２.１１フレームタイプが、起こり得る結合する局の運用を妨害せず、ネットワークをサーチする局によって認識できる限り、他の任意の許可された８０２.１１フレームタイプを使用することもできる。

これらゼロデータフレームはトラヒックが極めて少ないときにしか送られず、従ってＷＬＡＮセルのスループットに大きな影響を与えるものでもないし、また大きな衝突が生じる危険性を与えるものでもない。終了時にゼロデータフレームが送られる所定の時間が、２つのビーコンフレームの間の時間、すなわち１００ｍｓよりも短いか、かなり短いことが好ましい。この時間は、例えば５０ｍｓまたは２５ｍｓよりも短くてよい。かかる振る舞いによりネットワークに接続すると、送信信号を見失う恐れを実質的に生じることなく、特定のチャンネルでの聴取時間を、スケジュールの定められたゼロデータフレーム間の時間よりもかろうじてわずかにしか大きくならないよう、極めて低いレベルに設定でき、よってチャンネルスイープ時間を極めて短くできる。

本発明は必ずしもネットワークのアクセスポイントで実施しなければならないものではないことが理解できよう。ビーコンを発生する責任を分担しているのと同じように、アドホックネットワークではゼロデータフレームを発生する責任を、分担できる。更に本発明は、ネットワークで送受信できる別のタイプのネットワークノードでも実現できる。

本発明はレーダーシステムと同時に５ＧＨｚバンドを使用するＷＬＡＮシステムで使用することだけに制限されているものではなく、通信ネットワークに接続される通信ユニットが複数の送信チャンネルでもデータ送信を聴取し、かつ通信ユニットがネットワークに接続するのに必要な平均時間が短縮するよう、送信開始可能になる前に、進行中のデータ送信が検出される通信チャンネルのうちの１つを識別しなければならないような任意のタイプのネットワークでも実施できることが更に理解できよう。

添付した図１〜５、および以下に示す本発明の好ましい実施例の次の詳細な説明から、本発明の別の特徴および本発明の利点が明らかとなろう。これら詳細説明および添付図面は単なる説明のために示されたものであり、従って発明の範囲を限定するものではない。

（好ましい実施例の詳細な説明）
図１には本発明の好ましい実施例を実現した、ＷＬＡＮのためのネットワークのレイアウトが略図で示されている。このＷＬＡＮは複数のネットワークノード、すなわちアクセスポイント１１、１２、１３を含み、これらアクセスポイントは一般的なネットワーク、例えばインターネット１７に接続されている。アクセスポイント１１、１２、１３の各々はＷＬＡＮで使用されている規格で定められたチャンネルの間の固定チャンネルで送受信を行い、ＷＬＡＮに接続するための各移動局はこれらアクセスポイント１１、１２、１３の１つに結合しなければならない。

図１では、ＷＬＡＮに３つの移動局１４、１５、１６が接続されており、これら移動局のすべてがアクセスポイント１１に結合している。すなわちこれら移動局は双方向矢印で略図で示されているように、アクセスポイント１１に割り当てられたチャンネル上でデータを送受信できる。

ＷＬＡＮには４番目の移動局１８が接続されようとしており、従ってこの移動局はチャンネル上のデータ送信を聴取しなければならず、かつ送信を開始できるようになる前に、進行中のデータ送信が検出されるチャンネルのうちの１つを識別しなければならない。一般に、移動局１８は一度に１つのチャンネルしか聴取できないので、可能なチャンネルをスキャンしなければならない。

アクセスポイント１１、１２、１３の各々は、一般に１００ｍｓである一定の時間インターバル、いわゆるビーコンインターバルで、それぞれに割り当てられたチャンネル上でビーコンフレームを送り出す。図３には、本発明が実施されなかった場合に生じるはずの、図１のＷＬＡＮのアクセスポイント１１に割り当てられるチャンネルのためのトラヒック時間シーケンス略図が示されている。このシーケンスは固定されたビーコンインターバルでのビーコン送信およびその他の送信、例えばより不規則な移動局１４、１５および１６からの送信を示している。

従って、移動局１８が結合できるはずのチャンネルを見失う危険性を回避するために、フルビーコンインターバルで各チャンネルを聴取しなければならなかったはずである。利用可能なアクセスポイントが極めて少なく、および／または進行中のトラヒック量が極めて少ない場合には、結合するチャンネルを識別するのに必要な時間は極めて長くなり得る。

本発明は所定の時間中、沈黙状態であった利用可能なチャンネル上でゼロデータフレームを送信することにより必要とされるこの時間を短縮することにある。アクセスポイント１１は割り当てられたチャンネルでの最終データ送信が終了してから経過した時間をモニタし、そのチャンネルでの最終データ送信が終了してからの所定の時間（ゼロデータインターバルとも称す）中に、チャンネルで更なるデータ送信が行われなかったことを条件に、アクセスポイントはチャンネルでゼロデータフレームを送信する。図４には本発明を実施した場合の図１のＷＬＡＮのアクセスポイント１１に割り当てられたチャンネルに対するトラヒック時間シーケンス略図が示されている。

ゼロデータインターバルはビーコンインターバルよりもかなり短いが、チャンネルでのスループットを大きく減少しないように十分長くなっている。このゼロデータインターバルは５０ｍｓより短いか、または２５ｍｓより短いことが好ましい。

特定のバウンド内で最悪ケースのサーチ時間を維持しなければならない場合、許容可能な最大ゼロデータインターバルは、サーチされなければならないチャンネル数で許容される最大サーチ時間を割った時間として決定できる。

結合する移動局を有していない、図１のＷＬＡＮのアクセスポイント１２は、割り当てられたチャンネルでビーコンフレームおよびゼロデータフレームを送信するだけである。図５には本発明を実施した場合のアクセスポイント１２に割り当てられたチャンネルに対するトラヒック時間シーケンス略図が示されている。ここでは、ビーコンおよびゼロデータ送信が示されている。チャンネルはゼロデータインターバル中に限り沈黙状態にある。同様に、ＷＬＡＮ内の他の各アクセスポイント１３は、それぞれの割り当てられたチャンネル上で上記のようにゼロデータフレームを送信する。

移動局１８がＷＬＡＮに接続しなければならないとき、無線送信の通常の危険性、例えば干渉に起因する場合を除き、送信が実質的に失われる恐れがない場合にゼロデータインターバルよりも若干長い、極めて低いレベルに、各チャンネルでの聴取時間を設定すれば十分である。

本発明は、ネットワークへの接続時間を短縮するのに適用できるだけでなく、１つのチャンネルから別のチャンネルへ可能なハンドオフを行うために利用可能なチャンネルを探すための時間を短縮するのにも適用できることが理解できよう。

図２には、本発明の別の好ましい実施例を実施した場合のＷＬＡＮのための別のネットワークレイアウトが略図で示されている。このネットワークはアドホックまたはピアツーピアネットワークであり、ここでは移動局１４、１５、１６はアクセスポイントを介するのではなく、双方向矢印によって表示されるように互いに直接接続されている。移動局のうちの１つ１６はネットワークが存在することを周辺ユニットに通知するよう、定期的にビーコンフレームを送信できる。

４番目の移動局１８がＷＬＡＮに接続しようとしており、従って、この局は可能なチャンネルでデータ送信を聴取し、送信を開始できるようになる前に、進行中のデータ送信が検出されるチャンネルを識別しなければならない。

この実施例では、移動局１６が本発明の機能を果たす責任がある。従って、移動局１６はアドホックネットワーク内の移動局１４、１５、１６によって使用されるチャンネル上の最終データ送信が終了してからの経過時間をモニタし、チャンネルでの最終データ送信が終了してからの所定時間中にチャンネルでの別のデータ送信が行われなかったことを条件に、そのチャンネルでゼロデータフレームを送信する。アドホックネットワークが使用するチャンネルに対するトラヒック時間シーケンスは、図４に略図で示されたものと同様となり得る。

これとは異なり、ＩＥＥＥ８０２.１１アドホックネットワークネットワークでは、ビーコンを発生する責任をどのように分担するのかについて同じように、ネットワーク内で役割を果たすすべての局の間でゼロデータフレームの発生の責任を分担できる。

本発明を実施したＷＬＡＮのためのネットワークレイアウト略図である。 本発明を実施したＷＬＡＮのための別のネットワークレイアウト略図である。 従来技術に係わるチャンネル上のトラヒック時間シーケンス略図である。 本発明の好ましい実施例に係わるチャンネルでのトラヒック時間シーケンス略図である。 本発明の好ましい実施例に係わる別のチャンネルでのトラヒック時間シーケンス略図である。

Claims (15)

1. 通信ユニット（１８）が通信ネットワーク（１１〜１６；１４〜１６）に接続するのに必要な平均時間を短縮するための方法であって、前記通信ユニット（１８）は複数の通信チャンネル上でデータ送信を聴取し、かつ送信を開始できるようになる前に、進行中のデータ送信が検出される前記複数の通信チャンネルのうちの１つを識別しなければならない、前記方法において：
   −前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つでの最終データ送信が終了してからの経過時間をモニタするステップと、
   −前記チャンネルでの前記最終データ送信が終了してからの所定時間中に、前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つにおいて、別のデータ送信が行われなかったことに対応する低データトラヒックの条件を検出することを条件に、前記通信ユニット（１８）が進行中のデータ送信を検出できるように、前記チャンネル上でデータを送信するステップと、
   を特徴とする、前記方法。
2. 前記通信ネットワークが、無線ローカルエリアネットワークである、請求項１記載の前記方法。
3. 前記複数の通信チャンネルが、主要ユーザーによる送信に使用されている周波数バンド内にあり、前記複数の通信チャンネルのうちの１つの周波数バンドが、前記主要ユーザーによる送信に使用されていないことをチェックした後に限り、前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つでデータを送信できる、請求項２記載の前記方法。
4. 一定の時間インターバルで前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つでビーコンフレームを送り、前記所定の時間が、前記一定の時間インターバルよりも短い、請求項１〜３のいずれかに記載の前記方法。
5. 約１００ｍｓごとに前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つでビーコンフレームを送る、請求項４記載の前記方法。
6. 前記所定の時間が、約１００ｍｓよりも短く、好ましくは５０ｍｓよりも短く、最も好ましくは２５ｍｓよりも短い、請求項１〜５のいずれかに記載の前記方法。
7. 進行中のデータ送信を前記通信ユニットが検出できるように送信される前記データが、ゼロデータフレームを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の前記方法。
8. 前記通信ユニットが、進行中のデータ送信を検出できるように送信される前記データが、一斉送信アドレスへ送られる、請求項１〜７のいずれかに記載の前記方法。
9. 前記通信ユニットが、進行中のデータ送信を検出できるように送信される前記データが、前記通信ネットワーク内のアクセスポイント（１１）から送られる、請求項１〜８のいずれかに記載の前記方法。
10. 前記通信ユニットが、進行中のデータ送信を検出できるように送信される前記データが、前記通信ネットワーク内で接続された移動局（１６）から送られる、請求項１〜８のいずれかに記載の前記方法。
11. 通信ユニット（１８）が通信ネットワーク（１１〜１６；１４〜１６）に接続するのに必要な平均時間を短縮するための装置であって、前記通信ユニット（１８）が複数の通信チャンネル上でデータ送信を聴取し、かつ送信を開始できるようになる前に、進行中のデータ送信が検出される、前記複数の通信チャンネルのうちの１つを識別しなければならないようになっている前記装置において：
    −前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つでも、最終データ送信が終了してからの経過時間をモニタする手段と、
    −前記チャンネルでの前記最終データ送信が終了してからの所定時間中に、前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つにおいて、別のデータ送信が行われなかったことに対応する低データトラヒックの条件を検出することを条件に、前記通信ユニット（１８）が進行中のデータ送信を検出できるように、前記チャンネル上でデータを送信するための手段と、
    を有することを特徴とする前記装置。
12. 前記通信ネットワークが、無線ローカルエリアネットワークである、請求項１１記載の前記装置。
13. 前記所定の時間が前記一定の時間インターバルよりも短くなっており、一定の時間インターバルで前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つでビーコンフレームを送るようになっている請求項１１または１２に記載の前記装置。
14. 進行中のデータ送信を前記通信ユニットが検出できるように送信される前記データが、ゼロデータフレームを含む、請求項１１〜１３のいずれかに記載の前記装置。
15. 請求項１１〜１４のいずれかに記載の前記装置を備え、前記複数の通信チャンネルのうちの前記１つにおいてデータを送受信するために設けられたアクセスポイント（１１）。

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