JP2008539609A - メッシュネットワークにおいてシームレスなチャネル切換を調整する方法および装置 - Google Patents

Abstract

少なくとも１つのチャネルマスタ（ＣＭ）と複数のメッシュポイント（ＭＰ）とを含むメッシュネットワーク。ＣＭは、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するＣＭの意志を示すチャネル変更意志メッセージをＭＰのうちの少なくとも１つに送信する。チャネル変更意志メッセージを受信するとすぐに、当該少なくとも１つのＭＰは、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定する。当該少なくとも１つのＭＰはチャネル変更応答メッセージをＣＭに送信する。次に、ＣＭは、チャネル変更応答メッセージに基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを決定する。チャネル変更意志メッセージは、モードの変更、帯域幅の変更、またはいくつかのチャネルの変更を指示することができる。チャネル変更意志メッセージは、チャネル変更のタイミングを指示することができる。

Description

本発明は無線メッシュネットワークに関する。より具体的には、本発明は、メッシュネットワークの無線効率を向上するためにチャネル変更をシームレスに調整することに関する。

典型的な無線システムのインフラストラクチャは、それぞれがバックホール回線と呼ばれるものを介して有線ネットワークに接続される、基地局（ＢＳ）とも呼ばれるアクセスポイント（ＡＰ）の組を含む。いくつかのシナリオにおいて、所与のＡＰを直接的に有線ネットワークに接続することにかかる高いコストは、その代わりにＡＰをそのＡＰの周辺のＡＰを介して間接的に無線ネットワークに接続することをより魅力的にする。これはメッシュアーキテクチャと呼ばれる。無線ネットワークがバックホール回線と各ＡＰのための相互接続モジュールとをセットアップする必要なしに展開されることできるので、メッシュインフラストラクチャを使用することの利点は使用の容易さおよび展開の速さである。

メッシュネットワークにおいて、２つの隣接するメッシュポイント（ｍｅｓｈ ｐｏｉｎｔｓ）（ＭＰ）は、共通のチャネルを使用して互いにパケットを転送することができるようになる必要がある。異なるＭＰによって感知される干渉のレベルは、地理的にも時間的にも大きく異なる可能性がある。このことは、チャネルがあるＭＰによってほとんど干渉がないとみなされる可能性がある一方、別のＭＰは同じチャネル上で高いレベルの干渉を受けることを示唆している。同様に、ＭＰがある時点で所与のチャネル上で極めて小さな干渉しか受けない可能性がある一方、同じチャネル上の同じＭＰが別の時点においては高いレベルの干渉を受ける可能性がある。このことは、ＭＰが、どのチャネルを使用するべきかという点で対立する要求および希望に直面することを示唆している。このことは以下によって要約されることができる。

１）ＭＰは、それらのＭＰのメッシュネットワークへの接続性を高めるためにその他のＭＰと同じチャネルを使用しようとする強い動機を有する。さらに、メッシュネットワークは、ＭＰが互いに通信できるようにしようとする強い動機を有する。

２）任意の所与の時点で、メッシュネットワーク内の異なるＭＰは、各チャネルの異なるレベルの干渉を認識し、したがってどのチャネルを使用すべきかについて異なる個々の希望を有する。

３）各ＭＰにより感知される干渉は時間的に変わり、このことはある時点でメッシュネットワークに対して最適であると分かったチャネルが時間的に後になると適切ではなくなる可能性があることを意味する。

メッシュネットワークの観測されるスループットおよびサービス品質（ＱｏＳ）の性能に直接的に関連するこれらの考慮事項に加えて、別の重要な運用上の考慮事項は、規制要件を満たすためのチャネル変更である。

今日の無線通信の運用はＦＣＣ（およびその他の国におけるＦＣＣと同等の機関）によって規制されている。具体的には、チャネル上で動作しているアクティブなレーダーが検出されると同時に、特定の周波数チャネルを空け、所定の時間それらのチャネルがさらに使用されることを禁じるためにチャネル変更が命じられる。

干渉および性能の検討によって促されるチャネル変更とほとんど同様に、規制要件によって促されるチャネル変更が無線メッシュネットワークにおいて対処される必要がある。

メッシュネットワークが上述の対立する要求を克服することができるように、メッシュシステムは周波数アジャイル（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ａｇｉｌｅ）である必要があり、このことはメッシュシステムがチャネルを変更することが可能であるべきであることを意味する。そのようなチャネル変更は、チャネル変更がシームレスであり、エンドユーザのＱｏＳが維持されることができるような調整されたやり方で実行されるべきである。

現在、従来の無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）はシームレスで調整された周波数変更およびチャネル変更を保証するためのいかなる手段も提供しないが、欧州における５ＧＨｚ帯での動作に対する規制要件を満たすためにＷＬＡＮ媒体のアクセス制御（ＭＡＣ）および物理レイヤ（ＰＨＹ）の仕様に対して修正（ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ）がなされた。

しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈの動的周波数選択（ＤＦＳ）は５ＧＨｚ帯のＷＬＡＮシステムがレーダーシステムと共存することを可能にするのみであるが、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈのＤＦＳは、その手段を用いてエンドユーザに対してシームレスであり無線リソースの効率的な使用を保証するやり方でチャネル変更が実行されることができる手段を提供しない。また、独立基本サービスセット（ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）（ＩＢＳＳ）におけるＩＥＥＥ８０２．１１ｈのＤＦＳに誘起されるチャネル変更は、通常、ＩＢＳＳの解体および再構成をもたらす。ＩＢＳＳは、ＡＰを必要とせずに（すなわち、トラヒックを中継するためのＡＰを使用するＢＳＳと対称的にＷＬＡＮのアドホックモードを使用して）動作するＷＬＡＮである。しかし最も重要なことに、ＩＥＥＥ８０２．１１ｈの修正は、メッシュシステムの特有の要求および制約に対処しない。

要約すれば、接続性およびＱｏＳを維持しながらの周波数アジリティは、メッシュネットワークの無線効率を向上するための極めて望ましいツールであるが、この特徴を得る方法は既存の技術によって提供されていない。さらに、レガシーインフラストラクチャ（ＢＳＳの場合）およびアドホックモード（ＩＢＳＳの場合）で動作している現在のＷＬＡＮと同様に、メッシュネットワークがＩＥＥＥ８０２．１１ｈのＤＦＳの意味合いの特定の規制要件を満たすことができるようにするためのチャネルアジリティ（ｃｈａｎｎｅｌ ａｇｉｌｉｔｙ）のための方法が考案される必要がある。

本発明は、エンドユーザに対してシームレスなやり方で実行されるチャネル変更を可能にするためにＭＰに様々な方法およびシグナリングメカニズムを実装することによる無線ローカルエリアメッシュネットワークに関する。

一実施形態において、メッシュネットワークは少なくとも１つのチャネルマスタ（ｃｈａｎｎｅｌ ｍａｓｔｅｒ）（ＣＭ）と複数のＭＰとを含む。ＣＭは、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するＣＭの意志を示すチャネル変更意志メッセージをＭＰのうちの少なくとも１つに送信する。チャネル変更意志メッセージを受信するとすぐに、当該少なくとも１つのＭＰは、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定する。当該少なくとも１つのＭＰはチャネル変更応答メッセージをＣＭに送信する。次に、ＣＭは、チャネル変更応答メッセージに基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを決定する。チャネル変更意志メッセージは、モードの変更、帯域幅の変更、またはいくつかのチャネルの変更を指示することができる。チャネル変更意志メッセージは、チャネル変更のタイミングを指示することができる。

本発明のより詳細な理解は、例として与えられる、添付の図面と併せて理解されるべき好ましい例の以下の説明から得られるであろう。

以降では、用語「アクセスポイント」（以降「ＡＰ」と呼ばれる）は、基地局、Ｎｏｄｅ−Ｂ、サイトコントローラ（ｓｉｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、アクセスポイント、または無線環境内の任意のその他の種類のインターフェースデバイスを含むがこれらに限定されない。

本発明の特徴は、集積回路（ＩＣ）に組み込まれることができるか、または多数の相互接続された構成要素を含む回路で構成されることができる。

本発明は、その手段によってメッシュシステムがチャネルを調整されたやり方で切り換えることができる手段を提供することになる様々なハンドシェーキング手順およびシグナリングメカニズムを提供することによって上述の問題を解決する。本発明は、ＭＰの間の関係が同等であるシナリオ（後で「分散」シナリオと呼ばれる）と、ＭＰの間の関係がマスタとスレーブであるシナリオ（後で「マスタ−スレーブ」シナリオと呼ばれる）の両方に対処する。後者のシナリオにおいて、使用されるべきチャネルを指示する役割を担うマスタは、チャネルマスタ（ＣＭ）と呼ばれることになる。

ＩＥＥＥ８０２．１１規格は、その手段によってメッシュシステム内の異なるノードが調整されたやり方で、かつチャネル変更がエンドユーザに対してシームレスであるやり方でチャネルを変更することができるいかなる手段も提供しない。

欧州における５ＧＨｚ帯での動作に対する規制要件を満たすためにＷＬＡＮのＭＡＣおよびＰＨＹの仕様に対して修正（ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ）がなされた。この修正は５ＧＨｚ帯のＷＬＡＮシステムがレーダーシステムと共存することを可能にするように意図されているが、この修正は、その手段を用いてエンドユーザに対してシームレスであり無線リソースの効率的な使用を保証するやり方でチャネル変更が実行されることができる手段を提供しない。さらに、この修正は、メッシュシステムの特有の要求に対処しない。

本発明は上で確認された全ての制約を解決し、したがってサービスの妨害なしに、かつ無線媒体の効率の大幅な低下なしにメッシュにおけるシームレスなチャネル変更を可能にする。

本発明は以下を含む。

１）そのシグナリングによってＭＰが、周波数／チャネル（すなわち、チャネル番号または識別子）能力、ならびにモード（例えば、ＩＥＥＥ−８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ｊなど）および動作帯域幅（ＩＥＥＥ−８０２．１１ｎ １０／２０または４０ＭＨｚ、１１ｊ １０または２０ＭＨｚ）能力を交換するシグナリング
２）その方法によりＣＭがチャネル変更手順を開始する方法
３）その方法により、干渉されたＭＰがそのＭＰのＣＭにチャネルを変更するように要求することができる方法
４）そのメカニズムにより任意のＭＰがメッシュ内のその他のＭＰに当該ＭＰがチャネルを変更することを伝えるメカニズム
５）その方法により所与のＭＰがＣＭとして選択される方法
６）規制要件を満たすための、メッシュネットワークにおけるチャネル切換の方法および手順
Ｉ．そのシグナリングによってＭＰが周波数／チャネル、モード、および動作帯域幅能力を交換するシグナリング
ＭＰが互いに通信したいと望む場合は共通チャネルを共有するための周辺のＭＰを必要とするので、周波数／チャネルおよびモード能力の分配はメッシュシステムのチャネル調整において最も重要である。分散シナリオにおいて、この分散はＭＰがこの情報を互いに交換することと解釈される。マスタ−スレーブシナリオにおいて、この交換は、スレーブのＭＰがこの情報をそれらのＭＰのＣＭに送信することを伴う。以下は関連するシグナリングをより詳細に説明する。

ＣＭまたは任意のＭＰは、ＭＰにそのＭＰの能力の情報を報告するように要求することができる。メッセージは、ユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャストを用いて送信されることができる。代替として、ＭＰはそのＭＰの能力の情報をＣＭまたはその他のＭＰに要求に基づかないやり方で（例えば、認証などの、接続性を確立するために必要とされるその他の信号交換の一部として）、または要求に基づくやり方で（例えば、明示的に要求されたときに）報告することができる。

これらの能力の情報のメッセージは以下を含むがこれらに限定されない。

１）その番号または識別子に基づいてＭＰが動作することができるチャネル番号またはチャネル識別子
２）ＭＰがサポートすることができるモード（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ｊなど）
３）ＭＰがサポートすることができる動作帯域幅（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｎでは１０、２０、または４０ＭＨｚ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｊでは１０または２０ＭＨｚ）
４）そのチャネル上でＭＰが動作することができる同時チャネル（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｃｈａｎｎｅｌ）の数（例えば、１０、２０、または４０ＭＨｚの幅の１つの単一チャネルまたは２つ以上の同時チャネルなど）
５）その帯域内でＭＰが同時に動作することができる帯域の数（２．４ＧＨｚのみ、５ＧＨｚのみ、２．４および５ＧＨｚを同時になど）
６）チャネル滞留時間（ｃｈａｎｎｅｌ ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）、最小チャネル切換時間、測定の目的のための命じられた沈黙時間の設定および継続時間などの周波数アジリティパラメータ
７）上述のものの任意の組合せ（例えば、動作帯域幅の設定に応じた帯域毎のチャネルなど）
ＣＭまたは任意のＭＰは、メッシュのＢＥＡＣＯＮフレーム、メッシュのＰＲＯＢＥ ＲＥＱＵＥＳＴフレームなどの、ブロードキャストもしくはビーコンのようなフレームか、または送信先が決まったフレーム（ｄｉｒｅｃｔｅｄ ｆｒａｍｅｓ）のいずれかを使用してそれらの能力の情報をブロードキャストすることができる。

ＩＩ．その方法によりＣＭがチャネル変更手順を開始する方法
図１Ａは、ＣＭ１０５および複数のＭＰ１１０_１〜１１０_Ｎを含む無線通信システム１００において実行されることができる方法の流れ図である。ＣＭ１０５は、チャネルＸからチャネルＹに変更するＣＭの意志を示すチャネル変更意志メッセージ１１５をＭＰ１１０_１〜１１０_Ｎに送信し、ここでＸおよびＹはチャネル識別子を表す。チャネルの変更に加えて、メッセージ１１５は、モードの変更、帯域幅の変更、またはいくつかのチャネルの変更も含むことができる。メッセージ１１５は、この変更のタイミングに関する情報も含む。

このメッセージ１１５は、ブロードキャストフレームまたはユニキャストフレームを使用して送信されることができる。ブロードキャストフレームを使用することの利点は、ブロードキャストフレームを使用することが無線媒体（ＷＭ）を介して送信されるメッセージの数を制限することであり、一方、ユニキャストフレーム（関連するＭＰ１１０毎に１つ）を使用することの利点は、ＣＭ１０５がＭＰ１１０がメッセージを正しく受信したか否かを示すＭＰ１１０からのＭＡＣ肯定応答（ＡＣＫ）を期待するので、ユニキャストフレームを使用することがシグナリングのロバスト性を向上することが多いことである。特定のＭＰ１１０からＡＣＫが受信されない場合、ＣＭ１０５はチャネル変更意志メッセージを再送することができる。

チャネル変更意志メッセージを受信すると、ＭＰ１１０のそれぞれは、当該ＭＰの能力と、当該ＭＰの位置から当該ＭＰが感知する無線周波数（ＲＦ）環境と、メッシュネットワーク内のその他のＣＭ／経路の利用可能性とに基づいて、当該ＭＰが当該ＭＰのチャネルを新しいチャネルに切り換えるかどうかを決定する（ステップ１２０_１〜１２０_Ｎ）。

これが決定されると同時に、ＭＰ１１０_１〜１１０_Ｎのそれぞれは、メッセージが受信された旨の通知（チャネル変更意志メッセージがブロードキャストを使用して送信される場合に適用可能）か、またはＭＰが当該ＭＰの新しいチャネル上でそのＣＭに従うかどうかについての指示を含むことができるチャネル変更応答メッセージ１２５を送信する。この情報は、以下を含むがこれらに限定されない様々な既定の応答を含む可能性がある。

１）ＭＰが新しいチャネル上でそのＣＭに従う。

２）ＭＰが、同じチャネル上でそのＣＭによって引き続きサービスを受けることを望む。これは、例えば、ＭＰのスキャニング（ｓｃａｎｎｉｎｇ）が新しいチャネルがそのＭＰの性能を低下させることになることを示す場合、そのＭＰがチャネルを変更するための能力を欠いている場合、またはチャネルを変更することがそのＭＰがそのトラヒックのために働いたトラヒックのＱｏＳの要件をそのＭＰが満足することを可能にしないとそのＭＰが判定し、そのＭＰがそのクラスタ（ｃｌｕｓｔｅｒ）から外に代替経路を持たない場合に当てはまる可能性がある。

３）ＭＰは新しいチャネル上でそのＣＭに従わないが、そのＣＭに同じチャネル上に留まることを要求しない。これは、例えば、そのＣＭの方が新しいチャネル上で現在のＣＭよりもより優れた性能を提供することができるとＭＰが考える別の候補ＣＭをそのＭＰが特定した場合に当てはまる可能性がある。

そのＭＰ１１０から受信されたチャネル変更応答通知メッセージ１２５に基づいて、次に、ＣＭ１０５は、そのＣＭがチャネルを変更するかどうかを決定する（ステップ１３０）。このステップ１３０は、ＣＭ１０５がそのＣＭのチャネル変更の意志を再検討することを可能にする。例えば、ＣＭ１０５が単一のＭＰ１１０にのみサービスを提供し、このＭＰ１１０がそのＭＰが新しいチャネル上で後に続くことができないことを示す場合、ＣＭ１０５は、チャネル変更を実行しないことを決定する可能性がある。さらにこれは、測定レポートがＣＭ１０５がよりよい決定を行う助けになると当該ＣＭが考える場合、当該ＣＭがＭＰ１１０からの測定値を要求する機会となる。

ＣＭ１０５がチャネル変更を進めることを決定する場合、そのＣＭは、チャネル変更確認メッセージ１３５をＭＰ１１０_１〜１１０_Ｎのそれぞれに送信する。メッセージ１３５は、このチャネル変更のタイミングに関する情報も含む。このメッセージ１３５は、ブロードキャストフレームまたはユニキャストフレームを使用して送信されることができる。ＣＭ１０５がチャネル変更を進めることを決定する場合、そのＣＭはそのＣＭがＭＰ１１０から得たチャネル変更応答に含まれる情報を使用することができ、それをＭＰ１１０の間に配布することができ、したがってＭＰ１１０はそれらのＭＰのルーティングテーブルを調整することができる。これは、ＣＭ１０５およびＭＰ１１０が、新しいチャネル上で後に続くことができなかったＭＰ１１０へのパケットの失敗に終わる伝送を行うことに大量の帯域幅を浪費することを防止する。

同様に使用されることができる補足的なステップは、ＭＰ１１０に、ＭＰ１１０がチャネルを変更した後でＣＭ１０５へチャネル変更実行メッセージ１４０を送信させることである。この情報は、ＣＭ１０５が、新しいチャネルに変更しなかったＭＰへのパケットの失敗に終わる伝送を行うことに大量の帯域幅を浪費することを防止するために使用されることができる。

ＩＩＩ．その方法により、干渉されたＭＰがそのＭＰのＣＭにチャネルを変更するように要求することができる方法
方法は、ＭＰがメッシュ（またはＣＭの制御下のメッシュのサブセット）のためのＣＭにチャネルを切り換えるように要求することを可能にするハンドシェーキング手順を含む。そのような要求の必要性は、ＭＰによって感知された干渉またはチャネルの働きがそのＭＰがそのトラヒックのために働くトラヒックのＱｏＳをそれが損なう程であるときに生じる可能性がある。

図１Ｂに示されるように、干渉されたＭＰ１１０はチャネル変更要求メッセージ１５０をそのＭＰのＣＭ１０５に送信することができる。チャネル変更要求メッセージ１５０は、単一の送信先ノードに宛てられたフレームであるが、送信先ノードへのパケットの送達および転送に複数のノードが関与させられることを妨げないユニキャストフレームとして送信される。チャネル変更要求メッセージ１５０は、以下の情報の一部または全てを含むことができる。

１）チャネル変更を実行することに対する時間制限
２）そのチャネルに切り換えるべき好ましいチャネルの一覧
３）現在のチャネルおよび候補チャネル上の干渉または雑音レベルの測定値
４）周辺のＭＰ１１０の一覧
５）ルーティングの評価指標
このメッセージを受信すると、次に、ＣＭ１０５は様々な手続きを取ることができる。

ｉ）ＣＭ１０５は、セクションＩＩにおいて詳述されたハンドシェーキング手順を開始することができる。この手続きは、ＣＭ１０５が多数のＭＰ１１０を制御する場合に好ましい可能性がある。

ｉｉ）図１Ｂに示されるように、ＣＭ１０５は、チャネルを変更するというそのＣＭの意志をＭＰ１１０に伝えることなしにチャネル変更確認メッセージ１５５を送信することができる。

ｉｉｉ）ＣＭ１０５は、干渉されたＭＰ１１０からのメッセージを無視することを決定することができる。

上述のイベントの流れの中の任意の点で、ＣＭ１０５は、現在のチャネルおよび推奨されたチャネル上で測定を実行することができる、かつ／またはチャネル変更を要求するＭＰ１１０からの、もしくはＣＭ１０５の制御下の任意のＭＰ１１０からの測定値を要求することができる。

ＩＶ．その方法のメカニズムにより任意のＭＰがメッシュ内のその他のＭＰに当該ＭＰがチャネルを変更することを伝える方法のメカニズム
図１Ｃに示されるように完全に分散された事例（すなわち、ＭＰ１１０はピアであり、ＣＭは本質的に存在しない）においては、どのチャネルを使用するべきかを決定することは各個のＭＰ１１０の役目である。ＭＰ１１０は、それらのＭＰがチャネルを切り換える必要があることをその他のＭＰ１１０に伝えようとする強い動機をやはり有する。これは、チャネルを変更する必要があるＭＰに周辺のＭＰ１１０が従うことになる可能性を高める。

図１Ｃに示されるように、方法は、ＭＰ１１０_１がメッシュの１つまたは複数のＭＰ１１０_２〜１１０_Ｎに干渉されたＭＰ１１０_１がチャネルを変更することを知らせることを可能にするシグナリング手順を含む。そのような方法の必要性は、干渉されたＭＰ１１０_１によって感知された干渉またはチャネルの働きがそのＭＰがそのトラヒックのために働くトラヒックのＱｏＳをそれが損なう程であるときに、またはそのＭＰが規制要件によって命じられたようにチャネルを変更する必要があるときに生じる可能性がある。

図１Ｃに示されるように、干渉されたＭＰ１１０_１は、当該干渉されたＭＰ１１０_１がメッシュの１つまたは複数のＭＰ１１０_２〜１１０_Ｎに当該干渉されたＭＰ１１０_１がチャネルＹからチャネルＺに切り換えることを知らせることを可能にする１つまたは複数のチャネル変更通知メッセージ１６０_１〜１６０_Ｎを送信する。チャネルの変更に加えて、チャネル変更通知メッセージ１６０_１〜１６０_Ｎは、モードの変更、帯域幅の変更、またはいくつかのチャネルの変更も含むことができる。メッセージは、この変更のタイミングに関する情報も含むことができる。メッセージは、ユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャストを用いて送信されることができる。ブロードキャストフレームを使用することの利点は、ブロードキャストフレームを使用することが無線媒体（ＷＭ）を介して送信されるメッセージの数を制限することであり、一方、ユニキャストフレーム（関連するＭＰ１１０毎に１つ）を使用することの利点は、フレームの送信元が送信先のＭＰがメッセージを正しく受信したか否かを示すＭＡＣ肯定応答（ＡＣＫ）を期待するので、ユニキャストフレームを使用することがシグナリングのロバスト性を向上することが多いことである。特定の送信先のＭＰからＡＣＫが受信されない場合、干渉されたＭＰ１１０_１はチャネル変更意志メッセージを再送することができる。

チャネル変更通知メッセージ１６０は、以下の情報の一部または全てを含むことができる。
１）チャネル変更を実行することに対する時間制限
２）そのチャネルに切り換えるべき好ましいチャネルの一覧
３）現在のチャネルおよび候補チャネル上の干渉または雑音レベルの測定値
４）ルーティングの評価指標

チャネル変更通知メッセージ１６０を受信すると、次に、全ての周辺のＭＰ１１０は様々な手続きを取ることができる。例えば、チャネル変更通知メッセージ１６０を受信するＭＰ１１０_２〜１１０_Ｎのうちの１つは干渉されたＭＰ１１０に従うことを決定する可能性がある（この場合、そのＭＰは同様にチャネル変更通知メッセージ１６０をそのＭＰの周辺のＭＰに送信する）か、またはそのＭＰは、干渉されたＭＰ１１０_１から受信されたチャネル変更通知メッセージ１６０を無視することを決定する可能性がある。

Ｖ．その方法により所与のＭＰがＣＭとして選択される方法
ＣＭを用いた動作は、初めにＭＰがＣＭについてネゴシエーションし合意することを前提とし、これはＣＭ（再）選択手順と呼ばれる。以下の通り、ＣＭを決定するための様々な可能な手段および手順が存在する。

１）メッシュ内の第１のＭＰが自動的にＣＭになる。

２）スイッチがオンにされたときのＭＰが、そのＭＰの周辺のＭＰのうちの１つがＣＭであるかどうかを判定する。ＣＭは、レイヤ２（Ｌ２）またはレイヤ３（Ｌ３）のブロードキャスト、マルチキャスト、またはセットアップ手順の一部（例えば、認証、メッシュのＢＥＡＣＯＮフレームの受信、能力の交換など）としてＭＰによって受信される専用のシグナリングを用いて特定されることができる。

３）ＣＭは事前設定されることができる、すなわちメッシュネットワークの存続期間の間固定されることができるか、または時間が制限されることができる（すなわち、ある既定の時間の後で、または特定の条件の発生と連動してＣＭ選択手順が再度開始される）。

４）１つの有利な具現化において、ＣＭはメッシュポータルと一致し、このことはしたがって自動的にＣＭを示す。ポータルはメッシュネットワークと非メッシュネットワーク（例えば、ルータを介してインターネットに接続されたイーサネット（登録商標））との間の相互接続点とみなされる。

５）周辺のＭＰへの最も多くのリンクを有するＭＰがＣＭとなる。

６）ＭＰは、選択されたランダムな数字と、どのＭＰがＭＰになるかを決定するためにＭＰがこのランダムに生成された数字を互いに交換することとによってＣＭを決定する。

７）ＭＰは、メッシュポータルからの、または特定の合意されたＭＰからのホップ数に応じてＣＭを決定する。

８）上述のものの任意の組合せ。

上述の方法に従ってＣＭを特定するために必要とされるシグナリングは以下のステップを含む。

１）送信元ＭＰのアドレスと、タイムアウト値、選択基準、推奨されるＣＭのデフォルト識別子、返信先アドレスなどのその他のパラメータとを含むブロードキャスト／マルチキャスト／ユニキャストシグナリングフレームの要求情報要素（ＩＥ）部がメッシュネットワークを介して送信され、周辺のＭＰにＣＭ選択の必要性を示す。

２）選択基準応答を含むブロードキャスト／マルチキャスト／ユニキャストシグナリングフレームの応答ＩＥ部がメッシュネットワークを介して送信される。

３）様々な周辺のＭＰからの選択基準応答が評価され、選ばれた選択基準（例えば、最も高い選択されたランダムな数字など）の観点でどのＭＰが要件を満たすかの判定がなされる、ＭＰにおける比較手順が実行される。

ＣＭは、セクションＩＶで説明された手順を使用してメッシュ内のノード間のチャネル切換を実行かつ調整する。

ＶＩ．規制要件を満たすための、メッシュにおけるチャネル切換の方法および手順
手順は以下のステップを含む。

１）スイッチがオンにされたとき、周期的な要求に基づくまたは周期的な要求に基づかない（再）接続または（再）認証の一部として、ＭＰが、セクションＩにおいて説明されたように能力の情報を交換する。

２）メッシュのＤＦＳに関連するパラメータ（例えば、ＣＭの識別子、タイムアウト値、滞留タイマ（ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅｒｓ）、測定間隔、および沈黙時間など）が、メッシュのＢＥＡＣＯＮもしくはＰＲＯＢＥ ＲＥＰＯＮＳＥフレームで、またはユニキャストフレームで全てのＭＰに送信される。

３）ＭＰの全てまたはサブセットが測定を実行し、これらの測定値をＣＭに報告し、代替としてまたはこれと組み合わせて、各ＭＰはこれらの測定値をレーダーまたはその他のトリガ条件の発生に関して評価する。

４）レーダーまたは何らかのその他の有効なトリガ条件が検出される場合、ＭＰは、ブロードキャスト／マルチキャストまたはユニキャストフレームを用いてこれらのトリガ条件をＣＭに報告し、代替としてまたはこれと組み合わせて、検出されたレーダーまたはトリガ条件を周辺のＭＰに知らせ、ＣＭからの周波数変更を開始する応答をある所定の時間待つ。

５）ＣＭ（またはＭＰ自体）がメッシュチャネル切換告知（ｍｅｓｈ ｃｈａｎｎｅｌ ｓｗｉｔｃｈ ａｎｎｏｕｎｃｅｍｅｎｔ）（ＭＣＳＡ）を、何らかのその他のメッシュのブロードキャスト／マルチキャストまたはユニキャストメッセージのＩＥ部としてか、または独立したメッシュのブロードキャスト／マルチキャストまたはユニキャストシグナリングフレームとしてかのいずれかで、そのＣＭ（またはＭＰ自体）の責任の下でＭＰの全てかまたはサブセットのいずれかに送信する。このＭＣＳＡは、推奨される、好ましい、または命じられた切換時間、新しいチャネル、モード、および帯域幅の設定などの全ての必要なパラメータを含む。このＭＣＳＡシグナリングは、１つの特定のメッシュリンクのみに影響を与える可能性があるか、一群のメッシュリンクに影響を与える可能性があるか、または全てのＭＰの設定を変更する可能性がある。ＣＭは、図１のメッセージ１１５によってシグナリングされるようにＭＰの能力を考慮に入れることができる。このシグナリングは、命じられた沈黙時間、および周波数に影響を与えるその他の動作設定も含むことができる。

６）ＭＣＳＡを受信したＭＰは、図１Ａに示されたように、チャネル変更確認メッセージ１３５によって受信された情報に従ってそれらのＭＰの周波数設定を変更することになる。それらのＭＰは、図１Ａのチャネル変更確認メッセージ１３５中の変更の成功裏の受信または実行をＣＭに知らせてもよく、または知らせなくてもよい。

ＶＩＩ．実装および構成
セクションＩ〜ＶＩにおいて説明されたようにＭＰ間で、またはＭＰとＣＭの間で交換されるシグナリングメッセージおよび情報は、Ｌ２（例えばＭＡＣレイヤ）シグナリングフレームもしくはＩＥ（好ましい実施形態）、（例えば、インターネットプロトコル（ＩＰ）パケット、伝送制御プロトコル（ＴＣＰ）／ＩＰパケットなどにカプセル化された）Ｌ３以上のシグナリングパケットもしくはＩＥ、またはそれらの組合せのいずれかによって実装されることができる。

同様に、セクションＩ〜ＶＩで説明された手順は、ＭＡＣまたはサブレイヤ管理エンティティ（ｓｕｂｌａｙｅｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｙ）（ＳＭＥ）（好ましい実施形態）のＬ２ハードウェア／ソフトウェアか、レイヤ２（Ｌ２）よりも上のソフトウェア、例えばＭＰの運用および保守（Ｏ＆Ｍ）ルーチンの一部か、またはそれらの組合せのいずれかの一部として実装されることができる。

セクションＩ〜ＶＩにおいて説明された全ての方法は、個々のＭＰにおける構成設定に影響を受けるか、またはそれらによって補足されることができ、ＭＰの動作特性の制御を行うことができるメッシュ内部のまたはメッシュ外部のネットワーク監視および制御エンティティに統計およびフィードバックを提供することができる。

これらの構成設定および報告すべき統計は、以下のものによって個々のＭＰまたはＭＰのグループに設定されることができるか、またはそれらから報告されることができる。

１）（これに限定されないが）管理情報ベース（ＭＩＢ）の形式で具現化されることが有利である、ＰＨＹ、ＭＡＣ、またはＳＭＥにおけるデータベース
２）（これに限定されないが）ＡＰＩの形式で具現化されることが有利である、Ｌ２のＭＡＣまたはＳＭＥとより上位のプロトコルエンティティとの間のシグナリングメッセージ
３）ＭＰの実装におけるＳＭＥ、ＭＡＣ、ＰＨＹ、およびその他のプロトコルエンティティの間で、またはそれらの組合せの間で交換されるプリミティブ
ＭＰ（またはＭＰのグループ）上の外部管理エンティティ（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｅｎｔｉｔｉｅｓ）によって使用されることができる構成設定は、許容可能な周波数チャネルおよび／またはチャネル範囲、許容可能なモード設定（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｊ、ｎなど）、許容可能な帯域設定（例えば、２．４ＧＨｚ、４．９ＧＨｚ、５ＧＨｚなど）、許容可能な帯域幅設定（例えば、１０／２０／４０ＭＨｚなど）、許容可能な最大チャネルの数（例えば、単一チャネル、２つのチャネルなど）、周波数アジリティのオンまたはオフ、ＣＭに対するアドレスおよび識別子、周波数アジリティのためのタイマ値（例えば、チャネル滞留および測定間隔）、ＭＰに対する周波数切換命令、またはそれらの任意の組合せを含むことができる。

外部管理エンティティによって使用されることができるＭＰの報告すべき統計は、ＭＰおよび（知られている限りの）周辺のＭＰの現在のチャネル、モード、帯域幅、同時チャネルの数（もしくはそれらの組合せ）、実行された測定の値および種類などのチャネル統計など、またはこれらの任意の組合せのいずれかであってよい。

図２は、本発明によるＣＭ２０５およびＭＰ２１０を含む無線メッシュネットワーク２００のブロック図である。例示の目的で１つのＭＰのみが示されているが、メッシュネットワーク２００は図２に示されたＭＰ２１０の構成と同様の構成を有する複数のＭＰを含んでよいことが当業者によって理解されるべきである。

図２に示されるように、ＣＭ２０５は送信機２１５、受信機２２０、および処理装置２２５を含み、ＭＰ２１０は送信機２３０、受信機２３５、および処理装置２４０を含む。ＣＭ２０５の処理装置２２５はチャネル変更意志メッセージを生成し、このチャネル変更意志メッセージは送信機２１５によって少なくとも１つのＭＰ２１０に送信される。チャネル変更意志メッセージは、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するＣＭ２０５の意志を示す。チャネル変更意志メッセージが少なくとも１つのメッシュポイント２１０の受信機２３５によって受信された後で、少なくとも１つのＭＰ２１０の処理装置２４０は、ＭＰ２１０が第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるべきかどうかを決定する。切り換えるべきであると判定した場合、少なくとも１つのＭＰ２１０の送信機２３０は、処理装置２４０によって生成されたチャネル変更応答メッセージをＣＭ２０５に送信する。チャネル変更応答メッセージがＣＭ２０５の受信機２２０によって受信された後で、ＣＭ２０５の処理装置２２５は、当該チャネル変更応答メッセージに基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを決定する。

チャネル変更意志メッセージは、モードの変更、帯域幅の変更、いくつかのチャネルの変更、またはチャネル変更のタイミングを指示することができる。チャネル変更意志メッセージを送信するためにブロードキャストフレームまたはユニキャストフレームのいずれかが使用されることができる。チャネル変更応答メッセージは、チャネル変更意志メッセージの受信を確認する通知を含むことができる。チャネル変更応答メッセージは、ＭＰ２１０が第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを指示することができる。ＭＰ２１０の処理装置２４０は、ＭＰ２１０のＲＦ環境に基づいて、またはメッシュネットワーク内のその他のＣＭの利用可能性に基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定することができる。

実施形態
１．少なくとも１つのチャネルマスタ（ＣＭ）と複数のメッシュポイント（ＭＰ）とを含むメッシュネットワークにおける、
（ａ）ＣＭが、第１のチャネルから第２のチャネルに変更する当該ＣＭの意志を示すチャネル変更意志メッセージをＭＰのうちの少なくとも１つに送信することと、
（ｂ）チャネル変更意志メッセージを受信するとすぐに、当該少なくとも１つのＭＰが、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定することと、
（ｃ）当該少なくとも１つのＭＰがチャネル変更応答メッセージをＣＭに送信することと、
（ｄ）ＣＭが、チャネル変更応答メッセージに基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを決定することと
を含む方法。
２．チャネル変更意志メッセージはモードの変更を指示する実施形態１に記載の方法。
３．チャネル変更意志メッセージは帯域幅の変更を指示する実施形態１に記載の方法。
４．チャネル変更意志メッセージはいくつかのチャネルの変更を指示する実施形態１に記載の方法。
５．チャネル変更意志メッセージはチャネル変更のタイミングを指示する実施形態１に記載の方法。
６．チャネル変更意志メッセージを送信するためにブロードキャストフレームが使用される実施形態１に記載の方法。
７．チャネル変更意志メッセージを送信するためにユニキャストフレームが使用される実施形態１に記載の方法。
８．チャネル変更応答メッセージは、チャネル変更意志メッセージの受信を確認する通知を含む実施形態１に記載の方法。
９．チャネル変更応答メッセージは、ＭＰが第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを指示する実施形態１に記載の方法。
１０．当該少なくとも１つのＭＰは、当該ＭＰの無線周波数（ＲＦ）環境に基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定する実施形態１に記載の方法。
１１．当該少なくとも１つのＭＰは、メッシュネットワーク内のその他のＣＭの利用可能性に基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定する実施形態１に記載の方法。
１２．（ａ）少なくとも１つのチャネルマスタ（ＣＭ）と、
（ｂ）複数のメッシュポイント（ＭＰ）と
を含むメッシュネットワークであって、
（ｉ）ＣＭが、第１のチャネルから第２のチャネルに変更する当該ＣＭの意志を示すチャネル変更意志メッセージをＭＰのうちの少なくとも１つに送信し、
（ｉｉ）チャネル変更意志メッセージを受信するとすぐに、当該少なくとも１つのＭＰが、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定し、
（ｉｉｉ）当該少なくとも１つのＭＰがチャネル変更応答メッセージをＣＭに送信し、
（ｉｖ）ＣＭが、チャネル変更応答メッセージに基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを決定する、メッシュネットワーク。
１３．チャネル変更意志メッセージはモードの変更を指示する実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
１４．チャネル変更意志メッセージは帯域幅の変更を指示する実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
１５．チャネル変更意志メッセージはいくつかのチャネルの変更を指示する実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
１６．チャネル変更意志メッセージはチャネル変更のタイミングを指示する実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
１７．チャネル変更意志メッセージを送信するためにブロードキャストフレームが使用される実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
１８．チャネル変更意志メッセージを送信するためにユニキャストフレームが使用される実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
１９．チャネル変更応答メッセージは、チャネル変更意志メッセージの受信を確認する通知を含む実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
２０．チャネル変更応答メッセージは、ＭＰが第１のチャネルから第２のチャネルに変更するかどうかを指示する実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
２１．当該少なくとも１つのＭＰは、当該ＭＰの無線周波数（ＲＦ）環境に基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定する実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。
２２．当該少なくとも１つのＭＰは、メッシュネットワーク内のその他のＣＭの利用可能性に基づいて、第１のチャネルから第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定する実施形態１２に記載のメッシュネットワーク。

本発明の特徴および要素が好ましい実施形態において特定の組合せで説明されているが、それぞれの特徴または要素は好ましい実施形態のその他の特徴および要素なしに単独で、または本発明のその他の特徴および要素と様々に組み合わせて、もしくは組み合わせずに用いられることができる。

本発明による、１つのＣＭおよび２つのＭＰによって実行される方法のステップを示す信号フロー図である。 本発明による、干渉されたＭＰのＣＭにチャネルを変更するように要求するためにその干渉されたＭＰによって実行される方法のステップを示す信号フロー図である。 本発明による、任意のＭＰがチャネルを変更することをその他のＭＰに示すためにその任意のＭＰによって実行される方法のステップを示す信号フロー図である。 本発明による、１つのＣＭおよび少なくとも１つのＭＰを含む無線メッシュネットワークのブロック図である。

Claims (22)

1. 少なくとも１つのチャネルマスタ（ＣＭ）と複数のメッシュポイント（ＭＰ）とを含むメッシュネットワークにおける、
   （ａ）前記ＣＭが、第１のチャネルから第２のチャネルに変更する前記ＣＭの意志を示すチャネル変更意志メッセージを前記ＭＰのうちの少なくとも１つに送信することと、
   （ｂ）前記チャネル変更意志メッセージを受信するとすぐに、前記少なくとも１つのＭＰが、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定することと、
   （ｃ）前記少なくとも１つのＭＰがチャネル変更応答メッセージを前記ＣＭに送信することと、
   （ｄ）前記ＣＭが、前記チャネル変更応答メッセージに基づいて、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに変更するかどうかを決定することと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記チャネル変更意志メッセージはモードの変更を指示することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記チャネル変更意志メッセージは帯域幅の変更を指示することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記チャネル変更意志メッセージはいくつかのチャネルの変更を指示することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記チャネル変更意志メッセージはチャネル変更のタイミングを指示することを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記チャネル変更意志メッセージを送信するためにブロードキャストフレームが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記チャネル変更意志メッセージを送信するためにユニキャストフレームが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記チャネル変更応答メッセージは、前記チャネル変更意志メッセージの受信を確認する通知を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記チャネル変更応答メッセージは、前記ＭＰが前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに変更するかどうかを指示することを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つのＭＰは、前記ＭＰの無線周波数（ＲＦ）環境に基づいて、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つのＭＰは、前記メッシュネットワーク内のその他のＣＭの利用可能性に基づいて、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. （ａ）少なくとも１つのチャネルマスタ（ＣＭ）と、
    （ｂ）複数のメッシュポイント（ＭＰ）と
    を含むメッシュネットワークであって、
    （ｉ）前記ＣＭが、第１のチャネルから第２のチャネルに変更する前記ＣＭの意志を示すチャネル変更意志メッセージを前記ＭＰのうちの少なくとも１つに送信し、
    （ｉｉ）前記チャネル変更意志メッセージを受信するとすぐに、前記少なくとも１つのＭＰが、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定し、
    （ｉｉｉ）前記少なくとも１つのＭＰがチャネル変更応答メッセージを前記ＣＭに送信し、
    （ｉｖ）前記ＣＭが、前記チャネル変更応答メッセージに基づいて、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに変更するかどうかを決定する
    ことを特徴とする、メッシュネットワーク。
13. 前記チャネル変更意志メッセージはモードの変更を指示することを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
14. 前記チャネル変更意志メッセージは帯域幅の変更を指示することを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
15. 前記チャネル変更意志メッセージはいくつかのチャネルの変更を指示することを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
16. 前記チャネル変更意志メッセージはチャネル変更のタイミングを指示することを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
17. 前記チャネル変更意志メッセージを送信するためにブロードキャストフレームが使用されることを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
18. 前記チャネル変更意志メッセージを送信するためにユニキャストフレームが使用されることを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
19. 前記チャネル変更応答メッセージは、前記チャネル変更意志メッセージの受信を確認する通知を含むことを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
20. 前記チャネル変更応答メッセージは、前記ＭＰが前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに変更するかどうかを指示することを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
21. 前記少なくとも１つのＭＰは、前記ＭＰの無線周波数（ＲＦ）環境に基づいて、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定することを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。
22. 前記少なくとも１つのＭＰは、前記メッシュネットワーク内のその他のＣＭの利用可能性に基づいて、前記第１のチャネルから前記第２のチャネルに切り換えるかどうかを決定することを特徴とする請求項１２に記載のメッシュネットワーク。

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