JP2008546354A - Control message management in physical layer relay equipment - Google Patents
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Abstract
中継装置(100)の送信側(111)および受信側(112)の両方上の無線局(302,304)間で制御メッセージ・パケットを選択的に生成し、送信するように構成される中継装置(100)。中継装置(100)が送信側(111)から受信側(112)に信号を中継している間は、ネットワークにおいて他の送信機が送信するのを防止するために、終端間プロトコルの媒体アクセス制御(MAC)アドレスを変更しないような方法で、制御メッセージ・パケットの終端間プロトコルを管理し、操作する。制御メッセージ管理は、アナログ信号中継装置、ならびに物理層制御メッセージ管理が行われる記号間またはパケット間中継装置のようなデジタル中継装置にも適用することができる。Relay device configured to selectively generate and transmit control message packets between radio stations (302, 304) on both the transmitting side (111) and the receiving side (112) of the relay device (100) (100). While the relay device (100) is relaying a signal from the transmission side (111) to the reception side (112), medium access control of the end-to-end protocol is performed to prevent other transmitters from transmitting in the network. Manage and manipulate the end-to-end protocol of control message packets in a way that does not change the (MAC) address. Control message management can also be applied to analog signal relay devices and digital relay devices such as inter-symbol or inter-packet relay devices where physical layer control message management is performed.
Description
本発明は、概して、無線通信に関し、特に、信号トラフィックを管理するために制御メッセージを管理することにより、無線ネットワークの性能を改善するための中継装置構成に関する。 The present invention relates generally to wireless communications, and more particularly to a repeater configuration for improving wireless network performance by managing control messages to manage signal traffic.
例えば、携帯型コンピュータ・デバイスによりブロードバンド・サービスへの無制限アクセスの人気が高まっているので、802.11、802.16および802.20標準に記載および規定されている無線ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)および無線大都市圏ネットワーク(WMAN)を含むがこれらに限定されない無線ネットワークに関連するアクセス・ポイントなどのノードの範囲を拡張するニーズが増大している。無線ネットワークの効率的な普及は、ユーザ需要が増大するにつれて、持続性能および高性能化に大きく依存する。 For example, as portable computer devices are becoming increasingly popular for unlimited access to broadband services, wireless local area networks (WLANs) described and defined in the 802.11, 802.16 and 802.20 standards ) And wireless metropolitan area networks (WMAN), there is an increasing need to extend the range of nodes such as access points associated with wireless networks. Efficient penetration of wireless networks is highly dependent on sustained performance and higher performance as user demand increases.
実際の性能と所定の性能との間の性能上のギャップは、室内環境のような動作環境で2.4GHzまたは5.8GHzの周波数で通常送信される無線周波(RF)信号の放射経路の減衰により起こる場合がある。受信機またはクライアント領域へのべースまたはAPは、一般に、典型的な家での必要な到達範囲より狭く、10〜15メートルのように短くてもよい。さらに、農場スタイルまたは二階建ての家、またはRF信号を減衰することができる材料で作られた建物のような分割した床平面を有する構造においては、無線到達範囲が必要なエリアは、例えば、802.11プロトコル・ベースのシステムの範囲の外側の距離により物理的に分離される。 The performance gap between actual and predetermined performance is the attenuation of the radiation path of radio frequency (RF) signals normally transmitted at a frequency of 2.4 GHz or 5.8 GHz in an operating environment such as an indoor environment. May occur. The base or AP to the receiver or client area is generally narrower than the required reach in a typical home and may be as short as 10-15 meters. Further, in a farm-style or two-story house, or a structure with a divided floor plane, such as a building made of a material capable of attenuating RF signals, the area that requires wireless coverage is, for example, 802 .11 physically separated by distances outside the scope of protocol-based systems.
他の2.4GHz装置からの干渉または帯域内エネルギー(in−band energy)を含む広帯域干渉のような動作帯域内に干渉が存在する場合には、減衰問題が悪化する場合がある。さらに、上記標準無線プロトコルを使用して動作している装置のデータ速度は信号強度に依存する。到達範囲のエリア内の距離が長くなると、無線システムの性能は通常低減する。最後に、プロトコル自身の構造が動作範囲に影響を与える場合がある。 The attenuation problem may be exacerbated when there is interference in the operating band, such as interference from other 2.4 GHz devices or broadband interference including in-band energy. Furthermore, the data rate of devices operating using the standard wireless protocol depends on the signal strength. As the distance within the reach area increases, the performance of the wireless system usually decreases. Lastly, the structure of the protocol itself may affect the operating range.
無線システムの範囲を広げるために移動無線産業で通常使用される1つの方法は、中継装置を使用する方法である。純粋な物理層中継装置の場合には、典型的なWLANプロトコルのランダム・パケットの性質が、定義された受信および送信期間を提供しないために、種々の問題および複雑化を起こす恐れがある。各無線ネットワーク・ノードからのパケットは、自発的に発生し送信され、時間的に予測することができないので、パケットの衝突のような望ましくない結果が起こる場合がある。 One method commonly used in the mobile radio industry to extend the range of radio systems is to use repeaters. In the case of a pure physical layer repeater, the random packet nature of typical WLAN protocols can cause various problems and complications because it does not provide a defined reception and transmission period. Because packets from each wireless network node are generated and transmitted spontaneously and cannot be predicted in time, undesirable results such as packet collisions may occur.
国際出願番号PCT/US03/16208に基づくPCT国内段階出願である米国特許出願第10/516,327号に記載されているあるシステムは、周波数検出および変換方法を使用して、受信および送信チャネルを分離する中継装置を提供することにより、多くの局所的送信および受信問題を解決している。上記米国特許に記載されているWLAN中継装置を使用すれば、第1の周波数チャネルのところの一方の装置に関連するパケットを、第2の周波数チャネルを使用する第2の装置に変換することにより、2つのWLANユニットを通信させることができる。中継装置は、物理層装置として動作するので、パケットの媒体アクセス制御(MAC)アドレスは、層2装置または上位層の装置として構成された中継装置でのように修正されない。第1の装置に関連する第1の周波数チャネルから、第2の装置に関連する第2の周波数チャネルへ、または第2の周波数チャネルから
第1の周波数チャネルへの変換またはコンバートに関連する指示は、中継装置のリアルタイムの構成およびWLAN環境に依存する。
One system described in US patent application Ser. No. 10 / 516,327, a PCT national phase application based on international application number PCT / US03 / 16208, uses a frequency detection and conversion method to receive and transmit channels. By providing a separate relay device, many local transmission and reception problems are solved. By using the WLAN relay device described in the above U.S. patent, by converting a packet associated with one device at the first frequency channel to a second device using the second frequency channel. Two WLAN units can communicate with each other. Since the relay device operates as a physical layer device, the medium access control (MAC) address of the packet is not modified as in a relay device configured as a layer 2 device or a higher layer device. An indication associated with the conversion or conversion from the first frequency channel associated with the first device to the second frequency channel associated with the second device or from the second frequency channel to the first frequency channel is Depending on the real-time configuration of the relay device and the WLAN environment.
例えば、WLAN中継装置は、送信のための両方の周波数チャネルを監視するように、および送信が検出された場合には、第1の周波数チャネル上で受信した信号を信号が宛先ノードに送信される他の周波数チャネルに変換するように構成することができる。上記出願に記載されている周波数変換中継装置は、パケットを受信、ブースト、および再送信するためにほぼリアルタイムで動作することに留意するのは重要なことである。
この分野において多くの問題を解決する場合、米国特許出願第10/516,327号に記載されている周波数変換中継装置は、例えば、他の送信機が、中継装置が、目的とする受信人に修正した信号を送信している間に、追加信号を中継装置に送信するのを防止するために、制御メッセージ信号を修正する機能のような、ある種の制御メッセージ管理機能を有していない。より詳細に説明すると、上記中継装置は、他の送信機が修正信号を送信中に修正信号に応答するのを防止することができない。 When solving many problems in this field, the frequency conversion repeater described in US patent application Ser. No. 10 / 516,327 can be used, for example, when another transmitter is connected to the intended recipient. There is no control message management function, such as a function to modify the control message signal, to prevent sending an additional signal to the relay device while transmitting the modified signal. More specifically, the relay device cannot prevent other transmitters from responding to the correction signal while transmitting the correction signal.
それ故、本発明の一実施形態は、無線ローカル・エリア・ネットワークで使用するための中継装置を提供する。中継装置は、第1の周波数チャネル上で信号を受信し、第1の周波数チャネルとは異なる第2の周波数チャネル上で信号を送信するトランシーバと、第1の周波数チャネル上で受信制御メッセージを復調し、受信した制御メッセージに応じて、第1の周波数チャネルおよび第2の周波数チャネルのうちの少なくとも一方上でトランシーバにより送信される1つまたは複数の送信制御メッセージを変調するために、トランシーバと結合している制御メッセージ変調器/復調器(MODEM)とを含む。第1の周波数チャネル上で送信された送信制御メッセージは、第1の周波数チャネルに関連する媒体を予約するためにパンクチャ処理する(puncture)ことができる。トランシーバは、制御メッセージを増幅するための増幅器を含むことができる。この増幅器は、制御メッセージをパンクチャ処理することができるように調整することができる付随利得を有する。追加的に、または代替的に、第1の周波数チャネル上で送信された送信制御メッセージをパンクチャ処理することができるように、自動利得制御装置を提供することができる。中継装置は、第1の周波数チャネルに関連する媒体を予約するために、第1の周波数チャネル上で送信された送信制御メッセージがデジタル領域内でパンクチャ処理される再生周波数変換物理層中継装置を備えることができる。 Therefore, one embodiment of the present invention provides a relay device for use in a wireless local area network. The relay device receives a signal on the first frequency channel and transmits a signal on a second frequency channel different from the first frequency channel, and demodulates a reception control message on the first frequency channel. And coupling with the transceiver to modulate one or more transmission control messages transmitted by the transceiver on at least one of the first frequency channel and the second frequency channel in response to the received control message Control message modulator / demodulator (MODEM). A transmission control message transmitted on the first frequency channel can be punctured to reserve the medium associated with the first frequency channel. The transceiver may include an amplifier for amplifying the control message. This amplifier has an associated gain that can be adjusted so that the control message can be punctured. Additionally or alternatively, an automatic gain controller can be provided so that transmission control messages transmitted on the first frequency channel can be punctured. The relay apparatus comprises a regenerative frequency conversion physical layer relay apparatus in which a transmission control message transmitted on the first frequency channel is punctured in the digital domain in order to reserve a medium related to the first frequency channel. be able to.
他の実施形態は、メッセージのパラメータに基づいて周波数変換中継装置でメッセージを選択的に修正するための方法を提供する。この方法は、受信周波数チャネル上で受信したメッセージに関連するプリアンブルを探索するステップと、プリアンブルを検出した場合には、受信したメッセージを復号するステップと、修正内部メッセージを生成するステップと、受信周波数チャネル上でのさらなる活動を防止するために、受信周波数チャネルおよび送信周波数チャネル両方上で修正内部メッセージを送信するステップとを含む。この方法は、また、受信周波数チャネルに関連する媒体を予約し、その上でのさらなる活動を防止するために、受信周波数チャネル上で送信した修正内部メッセージに関連するパケットをパンクチャ処理するステップも含むことができる。 Another embodiment provides a method for selectively modifying a message at a frequency translation repeater based on message parameters. The method includes the steps of searching for a preamble associated with a message received on a reception frequency channel, decoding a received message if a preamble is detected, generating a modified internal message, and a reception frequency. Transmitting a modified internal message on both the receive frequency channel and the transmit frequency channel to prevent further activity on the channel. The method also includes puncturing packets associated with the modified internal message transmitted on the receive frequency channel to reserve media associated with the receive frequency channel and prevent further activity thereon. be able to.
他の実施形態は、第1の周波数チャネル上で制御メッセージを受信するためのトランシーバ、および第1の周波数チャネルとは異なる第2の周波数チャネル上で制御メッセージを送信するための送信機を有する物理層中継装置と、第1の周波数チャネル上で受信した
制御メッセージを復調し、ネットワークの目的を達成するために、第2の周波数チャネル上で送信した未修正媒体アクセス制御(MAC)層を含む制御メッセージの修正版を変調するために、トランシーバと結合している変調器/復調器(MODEM)とを含む。再生中継装置であってもよいし、または非再生中継装置であってもよい中継装置は、第1の周波数チャネルから第2の周波数チャネルへの修正制御メッセージ信号の周波数変換、アクセス・ポイント(AP)接続性の制限、および事前定義したクライアント優先順位付けのうちの1つを含むことができるネットワークの目的を達成する。
Another embodiment is a physical having a transceiver for receiving control messages on a first frequency channel and a transmitter for transmitting control messages on a second frequency channel different from the first frequency channel. A control including a layer repeater and an unmodified medium access control (MAC) layer transmitted on the second frequency channel to demodulate the control message received on the first frequency channel and achieve the purpose of the network A modulator / demodulator (MODEM) coupled with the transceiver is included for modulating a modified version of the message. The relay device, which may be a regenerative relay device or a non-regenerative relay device, converts the frequency of the modified control message signal from the first frequency channel to the second frequency channel, the access point (AP Achieve network objectives that can include one of connectivity limitations and predefined client prioritization.
さらに他の実施形態は、送信側および受信側の両方上の無線局間で制御メッセージ・パケットを選択的に生成し、送信し、ネットワークの目的を達成するために、終端間プロトコル(end to end protocol)の媒体アクセス制御(MAC)アドレスを変更しないような方法で、制御メッセージ・パケットの終端間プロトコルを操作するように構成されている物理層中継装置を含む。 Yet another embodiment provides an end to end protocol (end to end) for selectively generating and transmitting control message packets between wireless stations on both the sending and receiving sides to achieve the purpose of the network. a physical layer relay device configured to manipulate the end-to-end protocol of the control message packet in a manner that does not change the protocol's medium access control (MAC) address.
他の実施形態は、第1および第2のセグメント間で媒体アクセス制御(MAC)レベル・プロトコルが確実に適切に機能するように、第1のセグメントおよび第2のセグメント両方上の無線局間で制御メッセージ・パケットを選択的に生成し、送信するように構成されている無線中継装置を含む。 Other embodiments may be used between wireless stations on both the first segment and the second segment to ensure that the medium access control (MAC) level protocol functions properly between the first and second segments. A wireless relay device is configured to selectively generate and transmit control message packets.
最後に、上記概要の目的は、特許商標局、特許および法律用語または語句になじみの薄い、一般公衆および特に科学者、技術者および分野内の現場の人々が、おおまかなチェックにより、本出願の技術的開示の性質および本質を迅速に判断することができるようにすることであることに留意されたい。概要は、特許請求の範囲に記載する出願の本発明を定義しようとするものでもなければ、如何なる方法においても本発明の範囲を制限するためのものでもない。 Finally, the purpose of the above summary is that the general public and especially scientists, engineers, and people in the field who are unfamiliar with the Patent and Trademark Office, patents and legal terms or phrases, Note that the nature and nature of the technical disclosure can be quickly determined. The summary is not intended to define the invention of the application (s) recited in the claims, nor is it intended to limit the scope of the invention in any way.
数枚の図面を通して類似の参照番号が同一または機能的に類似の要素を示し、下記の詳細な説明と一緒に本明細書に組み込まれその一部を形成する添付の図面は、種々の実施形態をさらに説明し、本発明による種々の原理および利点を説明するためのものである。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the drawings, wherein like reference numerals designate identical or functionally similar elements throughout the several views, and which are hereby incorporated in and form a part of the following detailed description, the various drawings To further explain the various principles and advantages of the present invention.
以下に類似の参照番号が類似の部材を示す図面を参照しながら、本発明による例示としての実施形態について説明する。本明細書は、本発明の例示としての実施形態を実行する最善の形態を実行できる方法でさらに説明し、本発明の原理およびその利点の理解および認識を促進するためのものであり、いかなる方法でも本発明を制限するものではない。 In the following, exemplary embodiments according to the invention will be described with reference to the drawings in which like reference numerals indicate like members. This specification is to further explain in a way that the best mode of carrying out the exemplary embodiments of the present invention can be performed, and to facilitate understanding and recognition of the principles of the present invention and its advantages, and any method However, the present invention is not limited.
さらに、第1および第2等のような関係を示す用語を使用した場合には、あるエンティティ、品目または行動を他のエンティティ、品目または行動から単に区別するためだけのものであり、このようなエンティティ、品目または行動間の任意の実際のこのような関係または順序が必ずしもそうしなければならないわけでもないし、それを意味するものでもない。ある実施形態は、他に別段の指定がない限り、任意の順序で実行することができる複数のプロセスまたはステップを含むことができ、特定の順序に必ずしも限定されないことに留意されたい。すなわち、そのように限定されないプロセスまたはステップを任意の順序で実行することができる。 Furthermore, the use of terms such as first and second, etc., is intended only to distinguish one entity, item or behavior from another entity, item or behavior, such as Any actual such relationship or order between entities, items or actions does not necessarily and does not imply that. It should be noted that an embodiment may include a plurality of processes or steps that can be performed in any order, and is not necessarily limited to a particular order, unless otherwise specified. That is, processes or steps that are not so limited can be performed in any order.
実施した場合、本発明の機能の多く、および本発明の原理の多くは、ソフトウェア、またはデジタル信号プロセッサおよびそのためのソフトウェア、および/または特定用途ICのような集積回路(IC)と一緒にまたは内で最もよくサポートされる。通常の当業者であれば、おそらくかなりの努力および例えば、使用可能時間、現在の技術および経済的配慮により多くの設計の選択を必要とするかもしれないが、本明細書に開示するコンセプ
トおよび原理により、最小限度の実験でこのようなソフトウェア命令またはICを容易に生成することができるだろう。それ故、簡単にするためにおよび本発明による原理およびコンセプトが分かりにくくなるのをできるだけ避けるために、このようなソフトウェアおよびICについての説明は、例示としての実施形態が使用する原理およびコンセプトについての本質的なものに限定することとする。
When implemented, many of the features of the present invention, and many of the principles of the present invention, may be in conjunction with or within software, or a digital signal processor and software therefor, and / or an integrated circuit (IC) such as an application specific IC. Best supported. Those of ordinary skill in the art will likely require considerable effort and many design choices, for example due to uptime, current technology and economic considerations, but the concepts and principles disclosed herein. Would be able to easily generate such software instructions or ICs with minimal experimentation. Therefore, for the sake of simplicity and to avoid obscuring the principles and concepts according to the present invention as much as possible, the description of such software and ICs will be described with respect to the principles and concepts used by the illustrative embodiments. Limited to essential ones.
図1は、例示としての中継装置100のブロック図である。再生または非再生中継装置である中継装置100は、3つの基本構成要素を含む。すなわち、フロント・エンドRFモジュールまたはトランシーバ110、中継装置モジュール120、およびプロセッサ130である。好適には、フロント・エンドRFモジュール110、中継装置モジュール120、およびプロセッサ130は、ASICのような別々のチップとして実施することが好ましく、1つのチップ・セットとして一緒にパッケージすることが好ましい。中継装置100をRF信号対信号中継装置により説明するが、当業者であれば、以下に説明する制御メッセージ管理は、また、物理層制御メッセージ管理が行われるシンボル対シンボル中継装置またはパケット対パケット中継装置のようなデジタル中継装置にも適用することができることを理解することができるだろう。
FIG. 1 is a block diagram of an
RFモジュール110は、それぞれを、より一般的な意味で、伝搬信号からの/伝搬信号のエネルギーを受信または送信することができる任意のタイプの電磁トランスジューサと見なすことができる第1のアンテナ111および第2のアンテナ112を含む。RFモジュール110は、例えば、第1のアンテナ111上の第1の周波数チャネルAを通して信号を送受信し、例えば、第2のアンテナ112上の第2の周波数チャネルBを通して信号を送受信するように構成される。本明細書全体を通して「周波数チャネル」という用語は、「チャネル」または「周波数」のようなもっと短縮した用語と同義語であることに留意されたい。また、広義には、中継装置は第1および第2の別々の通信セグメントを通して信号またはメッセージを送受信するように構成することができることを理解されたい。
The
中継装置モジュール120は、ライン113、114、115および116によりRFモジュール110に二方向で結合している802.11MODEMのような変調器/復調器(MODEM)121を含む。中継装置モジュール120は、また、データ・バス123のようなデータ・リンクを通してプロセッサ130と結合していて、一連のアナログ接続であってもよいアナログ制御接続122を有することができる。
The
図2は、図1の中継装置100のより詳細な概略図200であり、特にMODEM121の他に中継装置モジュール120が内蔵している構成要素のより詳細な概略図である。アンテナ111、112が受信したRF信号は、それぞれ、帯域フィルタ201によりフィルタリングされ、スイッチ202を通して低雑音増幅器(LNA)204に入力される。次に、信号は、通常はRF信号の周波数より低い中間周波数(IF)信号を生成するために、混合器205のところで局部発振器LO1、LO2からの信号と混合される。次に、IF信号は、それぞれ、それぞれが2つの分離した経路内にIF信号を分離するために動作するスプリッタ206に入力される。各スプリッタ206からの経路のうちの一方は、遅延ライン(この場合は帯域フィルタ208である)に分割信号を結合し、一方、他の経路は、分割信号を電力検出装置210に結合する。
FIG. 2 is a more detailed schematic diagram 200 of the
各電力検出装置210は、プロセッサ130および可変利得増幅器(VGA)制御装置および状態機械212の両方と結合している。プロセッサ130およびVGA制御装置および状態機械212は、スプリッタ206であるMODEM121と結合している。さらに、VGA制御装置および状態機械212は、その利得を制御するためにVGA214と結合している。VGA214およびMODEM121からの出力は、IFスイッチ216を通して混合器215に入力され、局部発振器LO1、LO2からの信号と混合される。
次に、結果として得られる信号は、スイッチ220、およびスイッチ202のうちの1つを通してアンテナ111、112のうちの一方に出力される前に、電力増幅器218により増幅される。
Each
The resulting signal is then amplified by
上記例示としての中継装置の詳細については、その内容を参照により本明細書に組み込むものとする2005年4月12日付けの米国特許出願第10/531,077号を参照されたい。 For details of the exemplary repeater, see US patent application Ser. No. 10 / 531,077 dated Apr. 12, 2005, the contents of which are incorporated herein by reference.
中継装置100は、透過的な方法で大部分の802.11WLANトラフィックを中継するが、中継装置100は、アクセス・ポイント(AP)、および湖となる周波数で動作していて、中継装置100の中継機能によりリンクしている他の装置(局またはSTAと呼ぶ)のようなネットワーク・ノード間の関連を容易にするために、ある種の802.11媒体アクセス制御(MAC)手順で活発に介入を起こす。
The
中継装置100においては、数回の第2のボタン作動間隔中に起こるボタン1回押し初期化手順のような初期化シーケンス中に、中継装置100は、使用可能な周波数チャネルおよび使用可能なAPを走査し、主としてチャネル信号品質および強度に基づいて毎回最善のものを選択する。MODEM121は、APおよび1つまたは複数の局からネットワーク管理メッセージを受信し、生成し、中継装置100は、以下にさらに詳細に説明するように、修正した制御メッセージ信号を生成することができる。
In the
ネットワークで「プラグ・アンド・プレイ」を使用することができるようにするために、中継装置100は、ネットワーク内に修正した制御メッセージを生成および挿入することができるか、または中継装置100が使用している両方のチャネル上で修正した制御メッセージを同時に送信することができる。両方の方法とも利点および欠点を有する。制御メッセージの同時送信は、よりハードウェアに大きく依存するが、より少ないメッセージを送信するだけですむので、ネットワークの観点から見ればより効率的である。追加の制御メッセージの生成は、例えば、本特許出願の譲受人である、WIDEFI Corporation社から市販されているXtender(商標)ブランド中継装置のような中継装置の既存のハードウェアを使用して実施することができる。
In order to be able to use “plug and play” in the network, the
しかし、追加のネットワーク・トラフィックが生成されるので、全ネットワークの効率は低減する。通常の当業者であれば、媒体を予約するためにすべての中継装置チャネルによる制御メッセージの同時送信は、中継装置100のアップコンバート側にスプリッタを設置することにより、または各アウトバウンド制御メッセージ・チャネル用の別々の送信増幅器を使用することなどにより、ハードウェアを若干修正するだけで種々の方法で実行することができることを理解することができるだろう。それ故、同時送信は、以下にさらに詳細に説明する追加の制御メッセージの生成の場合のように綿密な処理を必要としない。
However, the efficiency of the entire network is reduced because additional network traffic is generated. One of ordinary skill in the art can simultaneously transmit control messages over all repeater channels to reserve media by installing a splitter on the upconverter side of
すでに説明したように、設定中に中継装置100が選択した2つのチャネルの衝突領域を効果的にマージする制御メッセージを挿入する際の1つの方法は、両方の周波数チャネルにより必要な制御メッセージを同時に送信する方法である。すなわち、中継装置100は、中継装置100がメッセージを検出するとすぐに、中継メッセージが送信される周波数により、ならびにメッセージを受信した周波数により、制御メッセージを同時に送信する。中継装置100が受信周波数でメッセージを送信した場合には、受信周波数上のエネルギーは、他の送信機が、例えば、衝突回避(CSMA−CA)プロトコル手順により、キャリア感知多重アクセスによるこのチャネルにより送信しようとするのを防止し、ホールドオフ手順としての働きをする。
As already explained, one method for inserting a control message that effectively merges the collision areas of the two channels selected by the
さらに、中継装置100は、また、受信周波数により送信したメッセージに「パンクチャ処理」する。すなわち、中継装置100は、パケットを受信しているAPまたは局がパケットを使用することができないと見なすように、パケットからの十分な記号をドロップする。メッセージのこの「パンクチャリング」は、中継装置内の増幅器または中継装置内の自動利得制御装置の利得の低減を含む多くの方法のうちの1つにより行うことができる。それ故、メッセージが処理されるが、受信APまたは局により廃棄され、それ故、送信チャネル上の目的とする受信人に向けて修正したメッセージを送信中に、受信周波数の潜在ユーザを占有する。送信チャネルにより送信されたパケットはパンクチャ処理されない。
Further, the
通常の当業者のうちの1人なら、上記コンセプトおよび本明細書でさらに説明するコンセプトから得られる利点を理解することができるだろうし、制御メッセージの修正、ホールドオフおよび/または媒体予約技術を行うために、実際のハードウェアでいくつかのアプローチを使用することができることを理解することができるだろう。 One of ordinary skill in the art will appreciate the benefits derived from the above concepts and the concepts further described herein, and perform control message modification, holdoff and / or media reservation techniques. In order to understand that you can use several approaches in real hardware.
以下に、中継装置100の例示としてのMAC層管理機能、および「プラグ・アンド・プレイ」中継装置の機能を容易にするための特定の制御メッセージの挿入について説明する。説明するMAC層管理機能は、基本プロトコル、パケット・フィルタリング、および媒体予約を含む。これらの各機能は、個々に動作可能にすることもできるし、動作不能にすることもできるが、実際にはすべてが使用される。
中継装置の動作
ここで図1、および図9に列挙する中継装置パラメータのテーブルを参照すると、その最初の構成プロセス中に、中継装置100は、チャネルAおよびBと呼ぶ802.11gチャネル周波数のような2つのチャネル周波数を選択する。中継装置100は、同時に両方の周波数を監視し、内部の受信信号強度インジケータ(RSSI)電圧(RSSIAおよびRSSIB)を生成する。これらのRSSI電圧は、それぞれ変化する環境条件を補償するプロセッサ130内で稼働しているファームウェアにより動的に調整されるRSSIしきい値電圧RSTHAおよびRSTHBと比較される。
Hereinafter, an exemplary MAC layer management function of the
Relay Device Operation Referring now to the table of relay device parameters listed in FIG. 1 and FIG. 9, during its initial configuration process, the
RSSIA>RSTHAとなった場合にはいつでも、中継装置100は、チャネルA上の受信信号を、チャネルB上の若干遅延した周波数シフトしたコピーに変換するRF中継装置に自分自身を迅速に構成する。同様に、RSSIB>RSTHBとなった場合には、チャネルB上で受信した信号が、チャネルA上で中継される。この中継信号経路は、直線状であり、図2の例示としての回路のようなアナログ回路により全体が実施される。
Whenever RSSI A > RSSH A ,
同時に、新しい信号の中継を開始し、中継装置100は、着信信号内の802.11プリアンブル(ダイレクト・シーケンスまたはOFDM)の探索を開始する。中継装置が「中継WLAN専用」モード用に構成されていて(パラメータ EWLAN−ONLY参照)、タイムアウト遅延TSEARCH内に有効なプリアンブルが検出されなかった場合には、中継装置100は、入力チャネル上のRSSIが対応するしきい値以下に下がるまで、図2の電力増幅器218のような電力増幅器をオフにする。
At the same time, the relay of a new signal is started, and the
単一周波数WLANの場合のように、中継装置100も同一周波数上で信号を中継している間に、802.11ノードが送信を開始すると衝突が起こる場合がある。実際に、中継装置100は、両方のチャネルの衝突領域を結合する。衝突回避および回復は、標準802.11MACプロトコルにより管理される。
As in the case of a single frequency WLAN, a collision may occur when an 802.11 node starts transmission while the
一実施形態の場合には、中継装置100は、1または2Mbpsバーカー・コード・ダイレクト・シーケンス・スペクトル拡散(DSSS)変調により符号化された802.11b/gフレームを受信し、復号する。このようなフレームは、同時に中継され、復号さ
れる。
In one embodiment, the
受信パケットを中継する他に、中継装置100は、以前に受信したビーコンの修正版およびプローブ応答フレーム、確認応答(Ack)フレーム、または上記Xtender(商標)中継装置が生成したXOSフレームのような専用フレームを含む内部で生成したフレームを送信することができる。一方のチャネルにより内部生成フレームを送信している間は、中継装置100は、他方のチャネルにより到着する信号を中継しない。
In addition to relaying received packets, the
中継装置100は、各周波数のためのRSSI比較器デジタル信号(CMPOUTAおよびCMPOUTB)を生成する。RSSIA>RSTHAの場合にはいつでも、CMPOUTAはアサートされる。関連信号CMPAは、(a)CMPOUTAが能動状態にある場合にはいつでもアサートされ、または(b)中継装置100がチャネルAにより送信中である場合はいつでも、送信した信号がチャネルBから中継したものであろうと内部生成信号であろうとアサートされる。そうでない場合は、CMPAは能動状態ではない。同じ状況がCMPOUTBおよびCMPBに適用される。
The
CMPAおよびCMPBから、中継装置100は、ヒステリシス時間THYSTに基づいて2つのヒステリシス・フィルタリング・チャネル・ビジー・インジケータSIGAおよびSIGBを入手する。ヒステリシス時間は、SIGXがその状態(XがAまたはBである)に切り替える前に、CMPXを同じ論理状態に維持しなければならない最少時間である。
From CMP A and CMP B , the
図2のVGA制御装置および状態機械212により実施することができるシーケンサは、また、SIGAおよびSIGBが、それぞれ少なくともTCTX対してローに留まっている場合には、能動状態になる2つのCTS(clear−to−transmit;送信許可)インジケータCTXAおよびCTXBを計算する。
The sequencer that can be implemented by the VGA controller and
802.11MAC層は、RSSIおよびネットワーク配分ベクトル(NAV)チャネル予約方法の両方に依存する遥かに複雑なクリア・チャネル計算を使用することに留意されたい。中継装置100のCTSロジックは、802.11MACのNAV機構を含んでいないので、他の局が、中継装置100が修正したパケットを送信している同じ時間に送信する確率は低い。中継装置100は、衝突を検出しないし、衝突したパケットを送信しようとしない。
Note that the 802.11 MAC layer uses a much more complex clear channel calculation that relies on both RSSI and network allocation vector (NAV) channel reservation methods. Since the CTS logic of the
中継装置100が、一方チャネルにより内部生成フレームの送信を終了した後で、中継装置は、任意の信号を中継する前に、他方のチャネルのRSSI比較器が非能動状態になるのを待つ。この「フレーム末尾中継抑止」機能は、内部で生成したフレームの送信中に開始するフレームの末尾の中継を防止する。
After the
例えば、中継装置100が、内部で生成したフレームXをチャネルAにより送信するとしよう。フレームXが送信されている間に、802.11ノードは、チャネルBによりフレームYの送信を開始する。この802.11ノードは、中継装置100からの送信を「聞く」ことができないことに留意されたい。フレームYがフレームXの終わりを超えて続いている場合には、フレーム末尾中継抑止は、中継装置100が、フレームXの送信が終了すると、チャネルBによりYの末尾を中継するのを防止する。
ビーコン、プローブ応答およびACK処理
ビーコンおよびプローブ応答パケットの両方は、APが動作している802.11b/gチャネルを示す現在のチャネル・フィールドを運ぶ。説明を分かり易くするために、APは中継装置100のチャネルAに同調しているので、APのビーコンおよびプローブ応答パケットはチャネルB上で中継中であると仮定する。
For example, assume that the
Both beacons, probe responses and ACK handling beacons and probe response packets carry the current channel field indicating the 802.11b / g channel on which the AP is operating. For ease of explanation, it is assumed that the AP's beacon and probe response packet are relaying on channel B because the AP is tuned to channel A of
中継したパケットにおいて、現在のチャネル・フィールドは、チャネルBではなくチャネルAをポイントする。中継ビーコン・パケットを聞いているチャネルB上の局はそれを無視する。何故なら、それが正しくないチャネルを示しているからである。チャネルB上の局に有効なビーコンを提供するために、中継装置100は、チャネルBにより各ビーコンおよびプローブ応答パケットの修正したコピーを送信する。元のビーコンまたはプローブ応答フレームが終了した後で修正したコピーが送信されるので、タイムスタンプ・フィールドは、この余分な遅れに見合うように修正されなければならない。
In the relayed packet, the current channel field points to channel A, not channel B. Stations on channel B listening to the relay beacon packet ignore it. Because it indicates an incorrect channel. To provide a valid beacon to stations on channel B,
ビーコンおよびプローブ応答パケットの補正は、MACペイロードへの2つの変更からなる。最初に、「DSパラメータ・セット」内の現在のチャネル・フィールドが、中継装置の出力チャネル番号をポイントするように変更される。次に、タイムスタンプ・フィールドが、修正したパケットの実際の送信時間を反映するように変更される。新しいCRC−32(FCS)値が補正したフレーム内に挿入される。補正したタイムスタンプが、受信したパケット内のタイムスタンプ値に、ビーコン受信と補正したビーコン送信の間の遅延に等しい時間の増分を追加することにより生成される。 Beacon and probe response packet correction consists of two changes to the MAC payload. Initially, the current channel field in the “DS parameter set” is changed to point to the output channel number of the repeater. Next, the timestamp field is changed to reflect the actual transmission time of the modified packet. A new CRC-32 (FCS) value is inserted into the corrected frame. A corrected timestamp is generated by adding a time increment equal to the delay between beacon reception and corrected beacon transmission to the timestamp value in the received packet.
MACヘッダ内のシーケンス番号、ソース・アドレス(SA)、および宛先アドレス(DA)フィールドは変化しないままである。それ故、補正したビーコンおよびプローブ応答フレームは、APのところで発生したように見える。パワー・マネージメント・フィールド(例えば、TIMフィールド)も、元のフレームと補正したフレームの間の時間遅延が、TIMフィールドの内容の有効性を維持するのに十分短いと仮定した場合には、変化しないままである。 The sequence number, source address (SA), and destination address (DA) fields in the MAC header remain unchanged. Therefore, the corrected beacon and probe response frames appear to have occurred at the AP. The power management field (eg, TIM field) also does not change if the time delay between the original frame and the corrected frame is assumed to be short enough to maintain the validity of the contents of the TIM field. It remains.
中継装置100は、802.11ビーコンおよびプローブ応答フレーム用に1つの受信バッファだけを含む。中継装置100は、通常、もっと前の受信に関連する補正したビーコンまたはプローブ応答フレームの送信の待機中に、到着する任意の新しい802.11bフレームを復号しない。中継装置100は、また、任意の時間にACKおよびCTSフレームを生成するのに使用することができる複数の送信バッファを含む。それ故、中継装置100は、他方のチャネルによりビーコンまたはプローブ応答フレームを受信しながら、一方のチャネルによりCTSパケットを送信することができる。
相互動作性試験により、ある種のWLANドライバは、単一周波数のWLAN内に通常現れない上記中継パケットの存在に対して逆に反応する場合があることが分かっている。このような「不法」パケットは、APが使用したのとは反対のチャネル上の局が見た場合の補正していないビーコンおよびプローブ応答パケットの中継コピー、および送信局のチャネルとは反対のチャネル上のAPが見た場合の補正したプローブ応答パケットを受信する局が送信したACKパケットを含んでいる場合がある。このような「不法」パケット・トラフィックの影響は、メーカーによっても、同じメーカーのドライバ・シリーズ内のバージョンによっても大きく異なる。
「不法パケット」の影響を緩和するために、中継装置100は、通常、いくつかのフレームがあるチャネルから他のチャネルに中継されるのを阻止するように構成される。フレームの阻止は、2つの方法、すなわち、(1)打ち切り(truncation)、および(2)パンクチャリングのうちの一方により行われる。打ち切りの場合には、図2の電力増幅器218のような中継装置電力増幅器は、フレームの残りの部分に対するパケットの中央部分でオフにされる。パンクチャリングの場合には、MPDUの中央の短いTPUNCTUREの時間の間、電力増幅器がオフになり、その後でフレームの残りが通常中継される。電力増幅器をオフにすると、送信が効果的にストップするので、すべてのリスニング・ノードにより阻止されたフレームがCRC−32エラーと一緒に受信される。中継装置100の非常に近くに位置するノードが受信に成功するのは可能性が少ないが、可能で
はある。
Interoperability tests have shown that certain WLAN drivers may react in reverse to the presence of such relay packets that do not normally appear in a single frequency WLAN. Such “illegal” packets are relayed copies of uncorrected beacon and probe response packets when viewed by a station on the opposite channel that the AP used, and the opposite channel to the transmitting station's channel. It may include an ACK packet transmitted by a station that receives the corrected probe response packet as seen by the AP above. The impact of such “illegal” packet traffic varies greatly from manufacturer to manufacturer and from version within the driver series of the same manufacturer.
In order to mitigate the effects of “illegal packets”,
IEEE802.11標準の下で、BSS(「インフラストラクチャ」)ネットワーク内のAP、およびIBSS(「アドホック」)ネットワーク内のすべての局は、均等な時間間隔を置いてビーコン・パケットを周期的に送信する。周知のように、BSSネットワーク・ビーコン・プロトコルは、ビーコン・パケットが放送パケットである単一フレーム送信である。 Under the IEEE 802.11 standard, APs in a BSS (“infrastructure”) network and all stations in an IBSS (“ad hoc”) network periodically transmit beacon packets at equal time intervals. To do. As is well known, the BSS network beacon protocol is a single frame transmission where the beacon packet is a broadcast packet.
図3は、BSSネットワーク300および中継装置100がビーコン・フレームが以下に説明するすべてのフィルタ基準を満足する場合に、図に示すように、ビーコン・パケットを処理することにより、AP302と局304の間を調停する対応するパケット・シーケンス図である。図3のようなパケット・シーケンス図は、中継装置100のプロトコルを説明するために使用される。センターラインの左側に示すフレームは、一方のチャネル(APチャネル)により送信され、一方、右側に示すフレームは、他方のチャネル(局チャネル)により送信される。プロトコル・パケット・シーケンスは、頂部から底部に進む。図に示すように、中継したパケットは、受信したパケットにより末尾と先頭が接続される。この方法は、中継したパケットは、受信したパケットの終わりの後で開始すると解釈すべきではない。それどころか、中継送信は、2つのフレーム間に短いサブマイクロ秒の遅延を起こすだけで受信と同時に行われる。そうでない場合には、このような中継パケットの場合以外は、垂直方向の長さは、正確な縮尺ではないが、頂部から底部に進む時間を表す。
FIG. 3 illustrates that when the
図2に示すように、306のところの元のビーコンは、308のところに示すように阻止され、補正したビーコン・フレームが、局304のチャネル上でCTS条件が「真」になるや否や、310のところの中継装置100により内部生成され、送信される。この図および後の図においては、306のところの大きなXは、パンクチャリングまたは打ち切りによる中継フレームの阻止を示す。
As shown in FIG. 2, the original beacon at 306 is blocked as shown at 308, and as soon as the corrected beacon frame has a CTS condition of "true" on the channel of
BSSネットワーク用の標準802.11プローブ応答フレーム・プロトコルにおいては、APおよび局の両方が同一周波数上で動作している場合には、APはプローブ要求を受信したすぐ後でプローブ応答の送信を開始することができるし、またはAPは、他のもっと高い優先順位のトラフィックを有している場合、またはチャネルが使用中である場合には、プローブ応答フレームの開始を遅らせることができる。プローブ応答は、ユニキャスト・データ・フレームである。局がプローブ応答フレームの受信に成功した場合には、局は直ちにACKフレームを返送する。局がプローブ応答フレームの確認応答に失敗した場合には、APは、自身が戻りACKを入手するまで、または自身が再試行の最大数(通常、4〜7回である)になるまでフレームを再試行する。 In the standard 802.11 probe response frame protocol for BSS networks, if both the AP and the station are operating on the same frequency, the AP starts sending probe responses immediately after receiving the probe request. Or the AP can delay the start of the probe response frame if it has other higher priority traffic or if the channel is busy. The probe response is a unicast data frame. If the station successfully receives the probe response frame, the station immediately returns an ACK frame. If the station fails to acknowledge the probe response frame, the AP will send frames until it gets a return ACK or until it reaches the maximum number of retries (usually 4-7). try again.
図4は、BSSネットワーク400、および中継装置100が、AP402と局404の間を調停する対応するパケット・シーケンス図である。中継装置100は、プローブ応答フレームが以下に説明するそのフィルタ基準を満足する場合に、406のところで生成したプローブ応答パケットを処理するために、下記のプローブ応答プロトコルを実施する。中継装置100は、410のところでAP404に変化しなかった局により408のところで生成したプローブ要求を転送する。AP402は、406のところでプローブ応答フレームにより応答する。412のところに示すように、中継装置100は、それをパンクチャ処理するか、または打ち切ることにより、このプローブ応答が局404に行くのを防止する。中継装置100がプローブ応答フレームを正しく受信した場合には、414において中継装置100は、AP402にACKフレーム(ACK1)を返送する。プローブ応答フレームの終わりとACKフレームの始めの間の遅延は、図9のテーブルに示すように、ファームウェア・パラメータTPRACKにより指定される。局404チャネル上
の送信可能条件が「真」である場合には、中継装置100は、416のところで補正したプローブ応答フレームを送信する。局404が補正したプローブ応答フレームを正しく受信した場合には、418のところで局404は、中継装置100にACKフレーム(ACK2)を返送する。420のところに示すように、中継装置100は、それをパンクチャ処理するか、または打ち切ることにより、このACK2フレームがAP402に行くのを防止する。この場合、中継装置100は、補正したプローブ応答送信の終わりに対して、それに対する受信がTSTARTCPRACKおよびTENDCPRACKの間で開始する任意のACKパケットを阻止する。阻止するという中継装置の決定は、ACKフレーム内のMACアドレスを考慮に入れない。中継装置100がACK2フレームを正しく受信しなかった場合には、中継装置は補正したプローブ応答フレームを再試行しない。代わりに、局404が補正したプローブ応答フレームを正しく受信しなかった場合には、この局は、一般に、他のプローブ要求フレームを送信する。
パケット・フィルタリング
中継装置100は、各受信プローブ応答パケットに3つの別々の試験(ソース・アドレス、宛先アドレス、および現在のチャネル)を適用する。これらの試験のうちの2つの試験(ソース・アドレス・フィルタおよび現在のチャネル・フィルタ)も、各受信ビーコン・フレームに適用される。これらの各試験は、個々に動作可能または動作不能にすることができる「フレーム・フィルタ」に対応する(図9のテーブルのパラメータ、ESAFILTER、EDAFILTER、およびECCFILTER参照)。フィルタが動作可能である場合には、関連する試験は、フィルタが通過可能な状態または通過不能な状態になっているか否かを判定する。フィルタが動作不能である場合には、その状態はいつでも通過可能である。当業者であれば理解できると思うが、例示としての図2のVGA制御装置および状態機械212のような中継装置の状態機械は、上記フィルタリングおよび決定機能を実行するために、プロセッサ130のようなプロセッサにより構成することができる。
FIG. 4 is a corresponding packet sequence diagram in which the
The packet
中継装置100がビーコン・フレームBを受信した場合には、ソース・アドレスおよび現在のチャネル・フィルタの状態の両方が受信したフレームBに対して通過可能である場合だけ、補正ビーコン・フレームが送信される。中継装置100がプローブ応答フレームPを受信した場合には、ソース・アドレス、宛先アドレスおよび現在のチャネル・フィルタの状態が受信フレームPに対してすべて通過可能な場合だけ、プローブ応答ACK(すなわち、ACK1)および補正プローブ応答フレームが送信される。
試験の定義
中継装置100は、図2に示す例示としての実施形態の場合には、VGA制御装置および状態機械212に内蔵されていて、通常、中継装置の構成中、ファームウェアにより選択されるAPのアドレスと一緒にロードされる内部6バイトMACアドレス・レジスタRXSRCMACを含む。ビーコンまたはプローブ応答フレームは、IEEE MACソース・アドレスがRXSRCMACの内容と等しい場合だけソース・アドレス試験に合格する。中継装置100は、6バイト内部レジスタLPRQSRCMAC内に、APが使用したのとは別のチャネル上で受信した最後のプローブ要求パケットのIEEE MACソース・アドレスを格納する。APチャネルは、ファームウェアを介してロードしたレジスタ設定により定義される。プローブ応答フレームは、IEEE MAC宛先アドレスが、LPRQSRCMACの内容と等しい場合だけ、宛先アドレス試験に合格する。
When the
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the test
中継装置100は、図2に示す例示としての実施形態の場合には、VGA制御装置および状態機械212に内蔵されていて、中継装置チャネルAおよびBに対応する802.11gチャネルを指定する2つの現在のチャネル・レジスタを含む。これらのレジスタはプロセッサ・ファームウェアによりロードされる。ビーコンまたはプローブ応答フレームは、現在のチャネル値が、その上でフレームを受信するチャネル(AまたはB)に対応する現在のチャネル・レジスタ値に等しい場合だけ現在のチャネル試験に合格する。
In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the
上記説明は、1つの例示としてのAPと1つの例示としての局との間の相互作用に焦点を当てている。2つ以上のAPが同じプローブ要求パケットに応答するもっと一般的な状況の場合には、ソース・アドレス・フィルタリングが動作不能である場合には、中継装置は、各APのプローブ応答パケットに対する補正プローブ応答プロトコルに従う。次に、局は自身が関連するAPの完全な選択を行う。ソース・アドレス・フィルタリングができる場合には、中継装置100は、すでに説明したように、レジスタRXSRCMACが指定する指定のソースMACアドレスを運ぶプローブ応答だけに対してだけ補正プローブ応答を生成する。指定のソースMACアドレスは、中継装置100と「関連する(affiliated)」APを識別する。それ故、局はせいぜい1つのAPのプローブ応答だけくらいしか見ないし、そのプローブ要求に応答した他のAPと関連しない。
The above description focuses on the interaction between one exemplary AP and one exemplary station. In the more general situation where two or more APs respond to the same probe request packet, if source address filtering is inoperable, the relay device will correct the probe for each AP's probe response packet. Follow the response protocol. The station then makes a complete selection of the AP with which it is associated. If source address filtering is possible, the
関連のないAPは、図5および図6のBSSネットワーク500、600に示すように処理される。図5の500のところに示すように、ビーコン・フレームがAP502から506のところの局504に送信されると、中継装置100は、508のところに示すビーコン・フレームも生成しないし、510のところに示す補正ビーコン・フレームも生成しない。図6においては、局604が606のところのAP602にプローブ要求を生成し、送信した場合、およびAP602が608のところでプローブ応答を生成した場合には、中継装置100は、610のところに示すようにプローブ応答を中継しないし、612のところに示すようにACK1を生成しないし、または614のところに示すように補正プローブ応答フレームを生成しない。それ故、局604は、AP602の存在に気がつかない。
Unrelated APs are processed as shown in the
指定されていないAPを完全にマスクするために、中継装置100は、また、このようなAPから受信した任意のビーコン・フレームを阻止する。図5および図6のプロトコルは、また、適用可能なフィルタに適合しない任意のビーコンまたはプローブ応答パケットにそれぞれ適用される。図5および図6においては、大きなXを、括弧内のコメントが示すように、決して送信されない中継フレームおよびフレームのパンクチャリング/打ち切り両方を示すのに使用していることに留意されたい。
In order to completely mask non-designated APs, the
宛先アドレス・フィルタは、中継装置100が、プローブ要求がAPチャネル上ですでに動作しているノードにより送信された状況内で補正プローブ応答を送信するのを防止する。プローブ要求がAPチャネルにより送信された場合には、要求しているノードは、直接APのプローブ応答を聞くことができるために、補正プローブ応答は必要ない。現在のチャネル・フィルタは、中継装置100が、隣接するチャネル上で動作している近くのノードが生成したパケットに対して補正ビーコンおよびプローブ応答フレームを生成するのを防止する。1または2Mbpsのところで使用したダイレクト・シーケンス変調が、多くの場合、隣接チャネル受信を可能にする。
アドホック・ネットワーク
BSSネットワークのための中継装置プローブ応答プロトコルの上記説明に基づいて、類似の機構をアドホック・ネットワークに適用することもできる。より詳細に説明すると、IBSS「アドホック」ネットワークにおいては、ビーコンおよびプローブ応答フレームをネットワーク内の任意の局により送信することができる。ソースMACアドレス試験によるフレーム・フィルタリングは、このようなネットワークとは互換性を持たない。何故なら、中継装置100は、2つ以上のソースMACアドレスに対して補正ビーコンおよびプローブ応答フレームをすぐに生成しなければならないからである。
The destination address filter prevents the
Based on the above description of the relay device probe response protocol for an ad hoc network BSS network, a similar mechanism can be applied to an ad hoc network. More specifically, in an IBSS “ad hoc” network, beacons and probe response frames can be transmitted by any station in the network. Frame filtering by the source MAC address test is not compatible with such networks. This is because the
IBSSネットワークの場合には、中継装置100は、LPRQSRCMACレジスタにロードするために別の方法を使用することができる。この方法を使用した場合、中継装置100は、LPRQSRCMAC内に、それにより中継装置100が、大部分の最近の
ビーコンまたはプローブ応答フレームの受信に成功したチャネルとは別のチャネルにより受信した最後のプローブ要求パケットのIEEEソースMACアドレスを格納する。
In the case of an IBSS network, the
例えば、中継装置100がチャネルAによりビーコンまたはプローブ応答を最も最近受信し、中継装置100がチャネルBにより対応する補正ビーコンまたはプローブ応答フレームを送信したと仮定しよう。その場合は、LPRQSRCMACは、チャネルBにより受信した最後のプローブ要求パケットのソースMACアドレスを含む。宛先MACアドレス試験を行うことができる場合には、中継装置100は、LPRQSRCMACと一致する宛先MACアドレスに対してだけ、将来の補正プローブ応答フレームを送信する。現在のチャネル試験は、BSSネットワークおよびIBSSネットワークの両方に対して使用することができる。別の宛先MACアドレス試験と一緒に構成された中継装置および現在のチャネル試験は、BSSおよびIBSS動作の両方を同時にサポートすることに留意されたい。
補正ビーコンおよびプローブ応答フレーム用の媒体予約
すでに説明したように、中継装置100がチャネルAにより内部生成フレームを送信した場合には、チャネルB上の802.11ノードは、このような送信を検出することはできない。そのため、802.11APまたは局は、チャネルAにより中継装置が送信している間に、チャネルBによりフレームの送信を開始するので、チャネルB上の局はこのフレームを聞くことができない。この状況は、両方のチャネルが同じ衝突領域を共有するチャネルAおよびBの所望の対称をダメにする。
For example, assume that
Medium Reservation for Correction Beacon and Probe Response Frame As described above, when the
図7および図8を参照すると、中継装置100は、自己宛CTSフレーム、すなわち、中継装置100により送信され、中継装置自身のIEEE MACアドレスにアドレス指定したCTSフレームを使用して、チャネルA上の媒体を予約することによりこの問題を緩和することができる。ビーコン・プロトコルの場合には、この状況を図7のネットワーク700により示す。より詳細に説明すると、中継装置がAP702が送信したビーコン706を受信した場合には、中継装置は、708のところに示すように、局704にビーコンを転送しない。それどころか、中継装置は、710のところで内部生成した自己宛CTSフレームをAP702に送信し、712のところで内部生成した補正ビーコンを局704に送信する。
7 and 8, the
図8においては、プローブ応答プロトコルの場合、自己宛CTSフレームが、806のところで、808のところのプローブ応答ACKと810のところの補正プローブ応答の間に挿入される。このような自己宛CTSフレームの使用はオプションである。同様のコメントがチャネルBにより送信された内部生成フレームの類似の状況にも適用される。 In FIG. 8, in the case of the probe response protocol, the self-addressed CTS frame is inserted at 806 between the probe response ACK at 808 and the corrected probe response at 810. The use of such a self-addressed CTS frame is optional. Similar comments apply to similar situations of internally generated frames transmitted over channel B.
再び図7および図8を参照すると、図には詳細には示していないが、自己宛CTSフレームは、また、中継ビーコンまたはプローブ応答を打ち切り、打ち切り点のすぐ後の局のチャネルにより自己宛CTSフレームを送信することにより、局のチャネルにより送信することができる。この状況においては、自己宛CTSが送信され、一方、ビーコンまたはプローブ応答フレームの終わりの部分は、APチャネルにより依然として受信中である。このような重なっている自己宛CTSフレームのスケジューリングは、補正ビーコンおよびプローブ応答フレームのような他の内部生成フレームをスケジューリングするために使用したパラメータとは異なる場合がある送信可能パラメータの他の一組により制御される。フィールド試験は、局のチャネル上の重なっている自己宛CTSフレームが、市販されているほとんどの802.11製品により無視されることを示唆している。現在、重なっている自己宛CTSフレームの送信を、打ち切った中継送信の終わりから、1つの分散されたフレーム間スペース(DIFS)間隔より若干短く開始し、1Mbpsでの最大長ビーコン・フレームを十分カバーする時間の間媒体を予約するのが最善であると信じられている。
XOSパケット受信および送信
上記のXtender(商標)中継装置のような中継装置100の例示としての実施形態も、専用Xtenderオペレーティング・システム(商標)(XOS)管理パケットの受信および送信をサポートすることができる。XOSパケットは、複数のXtender(商標)と他のXOS意識APまたは局との間の通信を容易にする。
Referring again to FIGS. 7 and 8, although not shown in detail in the figures, the self-addressed CTS frame also aborts the relay beacon or probe response, and the self-addressed CTS by the channel of the station immediately after the breakpoint. By transmitting the frame, it can be transmitted by the channel of the station. In this situation, a self-addressed CTS is transmitted, while the end part of the beacon or probe response frame is still being received by the AP channel. The scheduling of such overlapping self-addressed CTS frames is another set of transmittable parameters that may differ from the parameters used to schedule other internally generated frames such as correction beacons and probe response frames. Controlled by Field tests suggest that overlapping self-addressed CTS frames on the station channel are ignored by most 802.11 products on the market. Currently, the transmission of overlapping self-addressed CTS frames starts slightly shorter than one distributed inter-frame space (DIFS) interval from the end of the aborted relay transmission, sufficiently covering the maximum length beacon frame at 1 Mbps It is believed that it is best to reserve media for the time to do.
XOS Packet Reception and Transmission An exemplary embodiment of a
ある例示としての実施形態によれば、中継装置100は、その関連するAPからのすべてのプローブ応答メッセージに自動的に確認応答する。何故なら、中継装置100がプローブ応答を補正し再送信する時間までに、局からのプローブ応答へのACKが、ACKタイムアウト・ウィンドウ(8〜12マイクロ秒)を超えて遅延しているからである。プローブ応答へのACKを生成する中継装置100の他に、余分のACKからの混乱を回避するために、局からのACKには、APへ戻る途中でパンクチャ処理される。中継装置100は、すべてのプローブ応答に対してACKを生成するので、プローブ応答がAPチャネル上の局に向けられた場合には、APチャネル上のこのACKメッセージにより衝突が起こる。
According to an example embodiment, the
中継装置100および局の両方が、APチャネル上で聞いている場合には、プローブ応答が送られた局および中継装置100の両方がパケットに確認応答しようとする。これらのACKは、クリア・チャネル評価アルゴリズムを追随するのに必要ないので、局および中継装置100の両方は、同時に(相互の4マイクロ秒程度)ACKを送信し、ACKを衝突させる。それ故、APはAPチャネル上の局に送られるプローブ応答に対する適切なACKを決して受信しない。これによりAPは、自身が再試行のその最大数になるまで、プローブ応答の送信を継続する。いくつかのNICドライバは、余分なプローブ応答パケットを単に無視するだけであるが、他のNICドライバは、MACメッセージング内の任意の「異常」に非常に敏感であることが分かっている。
When both the
上記問題を解決するために、中継チャネル上で中継装置100がプローブ要求を受信した場合に、送信局のMACアドレスが中継装置により格納されるように、MACアドレスに基づいてACK応答をフィルタリングすることができる。それ故、プローブ要求からのMACと一致する宛先MACと一緒に受信したプローブ応答だけに中継装置100が確認応答する。
In order to solve the above problem, when the
実施を小規模に維持するために、受信した最後のプローブ要求からのMACアドレスだけが格納される。しかし、例えば、2つの異なる局が、APにより応答している第1のプローブ要求より前にプローブ要求を送信した場合には、第2のプローブ要求からのMACアドレスだけが格納される。第1のプローブ要求へのプローブ応答は、中継装置100によるACKではない。実際には、このシナリオは、めったに起こらないように思われる。それ故、APは、いくつかのプローブ応答再試行を送信し、局は、そうしたい場合には、他のプローブ要求を送信することができる。多くの場合に見られるのは、1つの局がプローブ応答を受信する前に複数のプローブ要求を送信することであるが、この場合、中継装置100は、すべてのプローブ応答に確認応答する。何故なら、これらのプローブ応答は同じMACアドレス宛のものであるからである。
To keep the implementation small, only the MAC address from the last probe request received is stored. However, for example, if two different stations send a probe request before the first probe request responding by the AP, only the MAC address from the second probe request is stored. The probe response to the first probe request is not an ACK by the
さらに、ACK応答を他のACKに対する聴取に基づいてフィルタリングすることができる。APチャネル上でプローブ応答を受信した場合には、中継装置100は、局からのACKに対するそのチャネルの聴取を開始する。ある長さの時間中にACKを検出しなかった場合には、中継装置100はプローブ応答に対するACKを生成する。DSSSパケットに対するACKタイムアウト・ウィンドウは、8〜12マイクロ秒である。このことは、その信号をそのウィンドウ内で聞かせるそのACKの送信をいつでも開始することができることを意味する。それ自身のACKを生成する前にどれだけ長く中継装置100が
聴取するのかは必ずしも簡単なことではない。中継装置100とAPとの間の距離をDxaで表し、中継装置100と局との間の距離をDxsで表した場合、中継装置のACKがタイムアウト・ウィンドウ内に入るように、検出時間を12マイクロ秒−Dxa(フィート)*0.001マイクロ秒以下にする必要がある。このことは、ある局がこれより遅延した場合には、その局は、通常中継装置100と衝突することを意味する。
Furthermore, ACK responses can be filtered based on listening for other ACKs. When the probe response is received on the AP channel, the
例えば、局がAPから500フィート、中継装置100から1000フィート離れている場合には、中継装置100は、ACKを全然聞くことができない。しかし、中継装置100が確認応答した場合には、中継装置100は、衝突を起こすのにAPに十分近い距離に位置する。中継装置100がACKを聞いたと仮定した場合、中継装置100は、時間内にACKを取り出すために11.5マイクロ秒以内にタイムアウトする。それ故、局は、送信しないために時間内にACKを聞くために中継装置100に対して10.5マイクロ秒以内に応答しなければならない。
For example, if the station is 500 feet away from the AP and 1000 feet away from the
現在の好ましい実施形態を特に参照しながら本明細書で本発明を詳細に説明してきた。しかし、本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、種々の変更および修正を行うことができることを理解することができるだろう。 The invention has been described in detail herein with particular reference to presently preferred embodiments. However, it will be understood that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
Claims (19)
第1の周波数チャネルにより信号を受信し、同第1の周波数チャネルとは異なる第2の周波数チャネルにより前記信号を送信するためのトランシーバと、
前記第1の周波数チャネル上で受信制御メッセージを復調し、同受信した制御メッセージに応じて、前記第1の周波数チャネルおよび前記第2の周波数チャネルの少なくとも一方上で前記トランシーバが送信する1つ以上の送信制御メッセージを変調するために、前記トランシーバと結合している制御メッセージ変調器/復調器(MODEM)と、
を備える中継装置。 A relay device for use in a wireless local area network,
A transceiver for receiving a signal on a first frequency channel and transmitting the signal on a second frequency channel different from the first frequency channel;
One or more of which the transceiver transmits on at least one of the first frequency channel and the second frequency channel in response to demodulating a reception control message on the first frequency channel and in response to the received control message; A control message modulator / demodulator (MODEM) coupled with the transceiver to modulate a transmission control message of
A relay device comprising:
受信周波数チャネルにより受信したメッセージに関連するプリアンブルを探索するステップと、
前記プリアンブルを検出した場合に、前記受信したメッセージを復号するステップと、
修正した内部メッセージを生成するステップと、
前記受信周波数チャネル上でのさらなる活動を防止するために、前記受信周波数チャネルおよび送信周波数チャネル両方上で前記修正した内部メッセージを送信するステップと、を含む方法。 A method for selectively modifying a message at a frequency conversion repeater based on a parameter of the message,
Searching for a preamble associated with a message received by the receive frequency channel;
Decoding the received message when detecting the preamble;
Generating a modified internal message;
Transmitting the modified internal message on both the receive frequency channel and the transmit frequency channel to prevent further activity on the receive frequency channel.
受信プロトコル・メッセージを復調するための復調器部と、
前記第1の周波数チャネルおよび前記第2の周波数チャネル両方上で送信するための修正パラメータを含む前記受信プロトコル・メッセージの修正版を変調するための変調器部と、を含むMODEM。 The modulator / demodulator (MODEM) in the frequency conversion repeater is
A demodulator section for demodulating the received protocol message;
A modulator unit for modulating a modified version of the received protocol message including modified parameters for transmitting on both the first frequency channel and the second frequency channel.
第1の周波数チャネルにより制御メッセージを受信し、前記第1の周波数チャネルとは異なる第2の周波数チャネルにより前記制御メッセージを送信するためのトランシーバと、
前記第1の周波数チャネル上で前記受信制御メッセージを復調し、ネットワークの目的を達成するために、前記第2の周波数チャネルにより送信した未修正媒体アクセス制御(MAC)層で前記制御メッセージの修正版を変調するために前記トランシーバと結合している変調器/復調器(MODEM)とを含む物理層中継装置。 A physical layer relay device,
A transceiver for receiving a control message over a first frequency channel and transmitting the control message over a second frequency channel different from the first frequency channel;
A modified version of the control message at an unmodified medium access control (MAC) layer transmitted over the second frequency channel to demodulate the reception control message on the first frequency channel and achieve the purpose of the network A physical layer repeater comprising a modulator / demodulator (MODEM) coupled to the transceiver to modulate the signal.
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