JP2008502265A - ワイヤレス通信システム、ワイヤレス通信システムにおいて局として使用されるワイヤレス通信装置及びワイヤレス通信システム内の通信方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、主局、第１の他の局及び第２の他の局を有するワイヤレス通信システムであって、主局が、第１の他の局及び第２の他の局と第１の高速モード及び第２の低速モードで通信を行なうように動作可能であり、第１の他の局が、主局と第１の高速モード及び第２の低速モードで通信を行なうように動作可能であり、第２の他の局が、第２の低速モードで通信するワイヤレス通信システムにおいて、第１の他の局が、第２の他の局から第１の他の局への通信リクエストの検出に応じて、第１の高速モードから第２の低速モードへスイッチングするワイヤレス通信システムに関する。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに規定されるワイヤレス通信システムに関する。

本発明は、更に、ワイヤレス通信システムにおいて使用されるための局及びワイヤレス通信システム内における通信の方法にも関する。

このようなワイヤレス通信システムは、ＩＥＥＥ規格８０２．１１a，１９９９年，ワイヤレスＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）及び物理的（ＰＨＹ）仕様：５ギガヘルツ（ＧＨｚ）バンドの高速物理レイヤ，ＩＥＥＥ，ニューヨーク州，１９９９年に開示される。この規格に準拠するワイヤレス通信システムは、５ギガヘルツライセンスフリーＩＳＭバンドで動作し、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）を使用して６〜５４メガビット／秒にわたる生のデータレートをサポートすることができる。ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂは、２．４ギガヘルツＩＳＭバンドで動作するための同様の通信システムを開示する。有限遅延（delay-bounded）アプリケーションの要件を満たすために、新たな仕様は、統計的でパラメータ化されたＱｏＳを提供するためのデータリンクレイヤ機能を組み込むｐ８０２．１１ｅを提案した。

データリンクレイヤにおいて約１００メガビット／秒までのデータレートをサポートするために、新たな仕様ｐ８０２．１１ｎが提案される。この提案では、或るレベルの下位互換性を保持するとともに、１１ａベースのＰＨＹ及び１１ｅベースのＭＡＣ規格に対する拡張版が導入される。ＰＨＹ拡張版は、４０メガヘルツバンドでの伝送及び複数のアンテナシステム（ＭＩＭＯ）、いわゆる、デュアルチャンネル動作のサポートに基づいている。

ＩＥＥＥ規格８０２．１１又はその提案された拡張版のバージョンの一つに準拠するワイヤレス通信システムのようなワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、セル又はいわゆる基本サービスセットにおいて編成される。このようなセルは、複数のワイヤレス（wireless，無線）局を有する。このようなあるセル内のある局は、インターセルシステム又はディストリビューションシステムを介して、他のセル、主局又はアクセスポイントとの通信をもたらす。他の局は、互いに通信したりアクセスポイントを介して他のセルの局と通信を行なう。

第２の低速モードでの通信を可能にする局又は通信装置との互換性を維持する一方で、高速又はハイスループット通信のために第１の高速モードを容易にするこのようなワイヤレス通信では、主局は、第１の高速モード及び第２の低速モードの両方での通信を容易にするように構成されなければならない。主局は、ある他の局が第２の低速モードで通信することを検出する場合、主局は、この他の局と第２の低速モードで通信を行ない、その一方で、第１の高速モードで通信することが可能な局又はそうした他の局と第１の高速モードで通信し続ける。

このやり方で通信を行なうことの欠点は、第１の高速モードで通信する他の局が、第２の低速モードで通信する他の局と直接通信を行なうことができないことである。それらの局の間の通信は、主局を経由されなければならず、それには、第１の高速モードの通信を第２の低速モードの通信に変えなければならず、逆の場合も同じである。

特に、本発明の目的は、ワイヤレス通信システムによる局の間の通信においてより高い度合いのフレキシビリティを供給するワイヤレス通信システム及びその方法を提供することにある。他の目的は、ワイヤレス通信システムによる局の間の通信において高い度合いのフレキシビリティを供給するワイヤレス通信装置を提供することにある。

この目的のために、本発明は、請求項１の特徴部によって特徴づけられる請求項１の冒頭段落に規定されるワイヤレス通信システムを提供する。第１の他の局と第２の他の局との間におけるダイレクト通信を可能にすることによって、主局は、第１の高速モード通信を第２の低速モード通信又はその逆に変える必要がなくなる。

更に、第１の他の局が、第２の他の局と直接通信する場合、もはや、主局を経由してこれらの局の間の通信を転送する必要がなくなる。このことは、主局に課せられる負担が減少されるという利点をもつ。

上記の目的は、更に、第２の他の局及び主局を有するワイヤレス通信システムにおける局として使用されるためのワイヤレス通信装置であって、主局と第１の高速モードで通信を行ない、第２の他の局が主局と第２の低速モードで通信するか否かを検出するように構成されるワイヤレス通信装置によって解決される。

上記の目的は、更に、請求項８による方法によって解決される。

本発明の上記及び他の目的及び特徴は、添付の図面に関連して考慮される以下の詳細な説明からより明らかとなる。

これらの図面において、同一の構成部分は同一の参照符号により識別される。

図１は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１仕様のグループの一つによる通信システムの概略図を示す。このネットワークアーキテクチャの基本エレメントは、基本サービスセット（ＢＳＳ）と呼ばれる。ＢＳＳ_ｎは、（物理的な又は他の方法での通信バリヤをもたない理想的な環境であると仮定すると）、理論的には、各々の局（ＳＴＡ）が他の各ＳＴＡと通信を行なうことが可能である通常の制限された物理領域内に置かれる局（ワイヤレスノード）のグループとして定義される。２つの基本ワイヤレスネットワーク設計構造が規定されており、アドホックネットワーク及びインフラストラクチャネットワークである。インフラストラクチャベースのＩＥＥＥ８０２．１１ワイヤレスネットワーク又は通信システムは、ＩＥＥＥ８０２．３ワイヤードイーサネットネットワークのような別のネットワークを介して相互接続される一つ以上のＢＳＳ_ｎから構成される。この接続インフラストラクチャは、ディストリビューションシステム（ＤＳ）と呼ばれる。このインフラストラクチャの場合、各々のＢＳＳ_ｎは、ＤＳに接続されるちょうど１つのワイヤレス局をもたなければならない。この局は、ＢＢＳの他のＳＴＡからＤＳへメッセージを中継する機能を提供する。このＳＴＡは、その関連するＢＳＳ_ｎに対するアクセスポイント（ＡＰ）と呼ばれる。ＤＳ及びその接続されたＢＳＳから成るエンティティは、拡張されたサービスセット（ＥＳＳ）と呼ばれる。ＩＥＥＥ８０２．１１のために、ＤＳがＢＳＳ同士の間で及び外部ポータルへ／からデータを動かすことができるという事実が仮定されるが、この機能を達成するためにＤＳにより用いられる方法は規定されていない。

アドホックワイヤレスネットワークは、基本的に、インフラストラクチャベースのワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ）とは反対のものである。アドホックＷＬＡＮはインフラストラクチャをもたず、従って、外部ネットワークとの通信を行なう能力はない。アドホックＷＬＡＮは、通常、できるだけ少ない外部ハードウェア又は管理サポートを必要としながら、単に、複数のワイヤレス局ＳＴＡが互いに通信するのを可能にするためにセットアップされる。アドホックネットワークのＢＳＳは、独立したＢＳＳ（ＩＢＳＳ）と称され、これは図示されていない。

下位互換性を維持しながら、現存のＩＥＥＥ８０２．１１仕様を拡張するワイヤレス通信システム、例えば、提案Ｐ８０２．１１ｎによるワイヤレス通信システムは、通信の異なるモードをサポートする必要がある。レガシー（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｇ）装置との互換性を供給するために、インフラストラクチャモードにおいて、Ｐ８０２．１１ｎ準拠のハイスループットアクセスポイント（ＨＴＡＰ）により制御される基本サービスセットＢＳＳは、以下の３つの動作モードをもつ。

ピュアモード：レガシーＳＴＡがＢＢＳと接続することができず、このピュアモードでは、レガシー局が存在しない。

管理混合（managed-mixed，処理混合）モード：レガシーＳＴＡが接続することができ、ハイスループット（ＨＴ−ＳＴＡ）とレガシーＳＴＡとの間の共存が、時間分割によりＨＴＡＰで管理される。混合管理モード内には２つのサブモードがある。第１の高速モードは、混合可能なモードである。このモードには、レガシー局はないが、ＨＴＡＰは、ＨＴＡＰからのレガシービーコンを受け取ることによって、ＨＴＡＰを発見するか又はこのＨＴＡＰに記録しようと試みるレガシー局からの接続を受け入れることができる。つまり、ビーコンが動作モードで送り出され、これがレガシー局により認識されることが可能になることを意味する。第２の低速モードは、管理混合モードである。このモードでは、ＮＡＶ（ネットワークアロケーションベクトル）を慎重に選択することによって、ＨＴＳＴＡとレガシー局とのためのコンテンションフリー期間の間の時間が分割される。ＨＴＡＰは、レガシー局によって認識され得るヘッダを伝達しており、このヘッダが、データパケットの時間周期及び／又はデータパケットの終端を含み、それによって、媒体がブロックされる時間を確保する。更に、肯定応答信号を伝達するための時間が、ヘッダに含まれる。このようなヘッダを受け取る局は、そのＮＡＶをパケットの終端の時間にセットする。それゆえ、これらの局は、シグナリング時間の間、媒体にアクセスしない。管理され混合されるモードの一部は、２０メガヘルツベースの管理混合モードであってもよい。このモードでは、ＢＳＳは、レガシー局及びＨＴ局の双方を含む。チャンネルの何れか又は双方においてＢＳＳと重なり合うレガシー局があってもよい。レガシー及びＨＴ局は、制御チャンネルにおいてＡＰのＢＳＳと接続する。ＡＰは、４０メガヘルツ又はＨＴ周期及び２０メガヘルツ又は低速周期の生成を管理する。４０メガヘルツ周期のとき、ＨＴ局は、４０メガヘルツの媒体にアクセスすることを許可される。レガシー局は、このとき媒体にアクセスすることを許可されない。２０メガヘルツ周期のとき、レガシー局は、２０メガヘルツの媒体にアクセスすることを許可される。

未管理混合モード：レガシーＳＴＡが接続することができ、共存は、ＨＴＡＰによって管理されない。

ハイスループット局ＨＴ−ＳＴＡ_ｓは、更に、以下の３つの異なるモードで動作してもよい。

ピュアモード：ＳＴＡ通信は、ハイスループットフレームの保護を必要としない。

混合モード：このモードは、レガシー通信の保護メカニズム（スプーフィングなど）を供給する。

レガシーモード：このモードでは、ＳＴＡ通信が、レガシー局であるかのように通信する。

管理混合ＢＳＳ及びピュアＢＳＳでは、ハイスループットＨＴ−ＳＴＡはピュアモードを用いる。未管理ＢＳＳでは、ハイスループットＳＴＡは混合モードを用いる。レガシーモードは、ＨＴＡＰが検出されない場合に用いられる。

図２は、現存のＩＥＥＥ８０２．１１仕様を拡張する通信システムのハイスループット基本サービスセット（Ｈ−ＢＳＳ）の概略図を示す。示されるＨ−ＢＳＳは、３つの局、即ち、ハイスループットアクセスポイント（ＨＴＡＰ）と、２つの他のハイスループット局ＨＴＳＴＡ１及びＨＴＳＴＡ２とを有している。示されるＨ−ＢＳＳは、例えば、インフラストラクチャモードで動作する提案Ｐ８０２．１１ｎによるワイヤレス通信システムであってもよい。ハイスループット基本サービスセットＨ−ＢＳＳ内では、第１のハイスループット局ＨＴＳＴＡ１が、第１のハイスループット通信リンク２０１を介してハイスループットアクセスポイントＨＴＡＰと通信を行なう。第２のハイスループット局ＨＴＳＴＡ２は、第２のハイスループット通信リンク２０２を介してハイスループットアクセスポイントＨＴＡＰと通信を行なう。ハイスループットアクセスポイントＨＴＡＰは、通信リンク２００を介して図示されていないディストリビューションシステムに接続される。

図３は、本発明による通信システムの混合基本サービスセット（Ｍ−ＢＳＳ）の概略図を示す。示されるＭ−ＢＳＳは、ハイスループットアクセスポイント（ＨＴＡＰ）、ハイスループット局（ＨＴ−ＳＴＡ）及びレガシー通信規格に準拠する局（ＳＴＡ）を有する。従って、レガシーＳＴＡは、低速モードのみで通信することができ、ＨＴＡＰ及びＨＴ−ＳＴＡの双方は、高速モード及び低速モードの双方で通信することができる。

互いに通信する既知のやり方では、ＨＴＡＰ及びＨＴ−ＳＴＡは、例えば、Ｐ８０２．１１ｎに準拠して通信するであろう。ＨＴＡＰは、管理混合モード又は未管理混合モードで動作する。双方の場合において、高速通信リンク３０１が、ＨＴＡＰとＨＴ−ＳＴＡとの間に確立されることができる。ＨＴＡＰが、管理混合モードで動作する場合、ＨＴ−ＳＴＡは、ピュアモードで動作する。ＨＴＡＰが、未管理混合モードで動作する場合、ＨＴ−ＳＴＡは、混合モードで動作する。それゆえ、ＨＴ−ＳＴＡの動作のモードは、ＨＴＡＰの動作のモードによって決定される。

ＨＴＡＰ及びレガシーＳＴＡは、通信リンク３０２において低速で互いに通信を行なう。ＨＴＡＰは、通信リンク３００及びディストリビューションシステムを介して他の基本サービスセットに通信する。

このやり方で通信する欠点は、双方が異なるモードで通信するのでＨＴ−ＳＴＡとＳＴＡとの間において、ダイレクト通信リンクが確立されることができないということである。（ハイスループット及びレガシー局による）このような混合基本サービスセットにおいてＨＴＡＰに課せられる負担を減少させるために、好ましくは、ＨＴ−ＳＴＡとＳＴＡとの間にダイレクト通信リンク３１０を確立するための可能性が、それゆえに、本発明によるワイヤレス通信システムで生成される。少なくとも、本発明によるシステムでは、ＨＴ−ＳＴＡは、ＨＴＡＰの動作のモードとは関係なく、高速通信と低速動作との間でスイッチングすることができる。

本発明によるシステムでは、ＨＴ−ＳＴＡは、（管理又は未管理の何れかの）混合ＢＳＳ内で、ピュアモードのみからデュアルピュア／レガシーモードへ、又は混合モードのみからデュアル混合／レガシーモードへ変わることが可能である。ＨＴＡＰにより伝達されるビーコンを受け取ることによって、とりわけ、ＨＴ−ＳＴＡの動作のモードを示すことは、ピュア又は混合基本サービスセットに接続されているか否かを識別することを可能にする。ＨＴ−ＳＴＡが混合基本サービスセットＭ−ＢＳＳ、及びＨＴ−ＳＴＡとレガシーＳＴＡとの間のダイレクト通信リンク３１０に関連する場合、ＨＴ−ＳＴＡは、例えば、レガシーＳＴＡと通信するために、２０メガヘルツ（ＭＨｚ）チャンネルに基づく低速通信による動作のレガシーモード、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ又は１１ｇを用いる。このことは、ＳＴＡが高速モードで通信することができないので必要である。ＨＴ−ＳＴＡは、ダイレクトリンクプロトコル（ＤＬＰ）の間、レガシーＳＴＡを検出することができ、これは、ＤＬＰリクエスト及びＤＬＰ応答フレームの支持率及び拡張機能フィールドを読み取ることにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに従うダイレクトリンクセットアップ（ＤＬＳ）とも呼ばれる。ＨＴ−ＳＴＡ及びレガシーＳＴＡの双方は、直接通信するためにダイレクトリンク３１０をリクエストしてもよい。

例えば、ＩＥＥＥＰ８０２．１１ｎに準拠するワイヤレス通信システムでは、通信チャンネル又はリンクが、２つ以上のＩＥＥＥ８０２．１１ａ又は１１ｇ通信チャンネルを合成することによって生成される。各々の８０２．１１ａ又は１１ｇ通信チャンネルは、２０メガヘルツバンドを有する。Ｐ８０２．１１ｎでは、２つの近隣のバンドが（原則として２つ以上のバンドも可能であるが）、１つの高速通信チャンネルに合成される。ＨＴ−ＳＴＡが、ダイレクトリンク３１０を介してＳＴＡと低速で通信する場合、第２のＳＴＡと第２のダイレクト低速通信リンクを確立する余地が依然としてあり、一つの高速通信リンクが２つ以上の低速通信チャンネルの合成を要求する場合にはなおさらである。１つより多くの低速通信リンクを同時に確立するためには、殆どの状況において、ＨＴ−ＳＴＡが、デュアル又は一般に複数のトランシーバを備えて、複数のチャンネルにおける並列の動作を容易にすることが要求される。

ここで説明された本発明の実施形態は、限定的な意味ではなく説明的なものとして理解されることを意図される。当業者によって、添付の請求項に規定される本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更形態が作られることができる。

例えば、本発明は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１に基づいたワイヤレス通信システムに関して記載されているが、当業者にとって、このことは必須ではなく、本発明によるワイヤレス通信システムが他の仕様に基づいてもよいことは明らかである。

ＩＥＥＥ規格８０２．１１仕様のグループの一つによる通信システムの概略図である。 通信システムのハイスループットの基本サービスセットを示す図である。 本発明による通信システムの混合基本サービスを示す図である。

Claims (8)

1. 主局、第１の他の局及び第２の他の局を有するワイヤレス通信システムであって、前記主局が、前記第１の他の局及び前記第２の他の局と第１の高速モード及び第２の低速モードで通信を行なうように動作可能であり、前記第１の他の局が、前記主局と前記第１の高速モード及び前記第２の低速モードで通信を行なうように動作可能であり、前記第２の他の局が、前記第２の低速モードで通信するワイヤレス通信システムにおいて、
   前記第１の他の局が、前記第２の他の局から前記第１の他の局への通信リクエストを検出すると、前記第１の高速モードから前記第２の低速モードへスイッチングするワイヤレス通信システム。
2. 前記第１の他の局が、前記第２の他の局とのダイレクト通信リンクを確立することを特徴とする、請求項１に記載のワイヤレス通信システム。
3. 前記第２の低速モードで行なわれる前記通信が、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂ又はＩＥＥＥ規格８０２．１１ｇに準拠することを特徴とする、請求項１又は２に記載のワイヤレス通信システム。
4. 第２の他の局及び主局を更に有するワイヤレス通信システムにおける第１の他の局として使用されるためのワイヤレス通信装置であって、当該ワイヤレス通信装置は、前記主局と第１の高速モードで通信するように構成され、当該ワイヤレス通信装置は、前記第２の他の局が前記主局と第２の低速モードで通信するか否かを検出するようにも構成されるワイヤレス通信装置。
5. 前記第２の他の局から前記第１の他の局への通信リクエストの検出に応じて、前記第１の高速モードから前記第２の低速モードへスイッチングすることを特徴とする、請求項４に記載のワイヤレス通信装置。
6. 前記第２の他の局とのダイレクト通信リンクを確立することを特徴とする、請求項４又は５に記載のワイヤレス通信装置。
7. 前記第２の低速モードで行なわれる前記通信が、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ａ、ＩＥＥＥ規格８０２．１１ｂ又はＩＥＥＥ規格８０２．１１ｇに準拠することを特徴とする、請求項４乃至６の何れか一項に記載のワイヤレス通信装置。
8. 主局、第１の他の局及び第２の他の局を有し、前記主局が、前記第１の他の局及び前記第２の他の局と第１の高速モード及び第２の低速モードで個々に通信し、前記第１の他の局が、前記主局と前記第１の高速モードで通信を行ない、前記第２の他の局が、前記第２の低速モードで通信するワイヤレス通信システム内で、通信を行なう方法において、
   前記第１の他の局が、前記第２の他の局から前記第１の他の局への通信リクエストを検出すると、前記第１の高速モードから前記第２の低速モードへスイッチングする方法。

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