JP2009539323A - 複数の識別子に基づくローミング・サポートを備えた物理レイヤ・リピータ - Google Patents
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Abstract
修正されたプロトコル・メッセージ(414、423a、423b、424)を生成するための典型的な方法(600、700)および装置(800)が提供される。幾つかの実施形態では、物理レイヤ・リピータは、修正されたプロトコル信号を第1のチャネルで受信することと、修正されたプロトコル信号の修正されたバージョンを第2のチャネルで再送信することとを含む繰り返し動作を実行する。典型的な物理レイヤ・リピータは、信号の修正された部分におけるユニークな識別子、第1のチャネル識別子、および第1の識別子を得るために、トランシーバ(810)と、ベースバンド・モデム(822)と、修正されたプロトコル・信号を復調するように構成されたプロセッサ(821)とを含みうる。ユニークな識別子および第2のチャネル識別子は、第2のチャネル上で、信号の修正されたバージョンで再送信される。
Description
本発明は、一般に、物理レイヤ・リピータに関し、特に、クライアント・ローミングをサポートするために、複数のビーコン・フレームで複数の識別子を送信することに関する。
例えば、ポータブル計算デバイスによるブロードバンド・サービスへの無制限のアクセスの人気の高まりによって、例えば、限定される訳ではないが、802.11規格、802.16規格、および802.20規格において記述され指定されたWLANおよび無線メトロポリタン・エリア・ネットワーク(WMAN)を含む無線ネットワークに関連するアクセス・ポイントのように、ノード範囲を拡張する必要性が増加している。無線ネットワークの効果的な普及は、ユーザ要求が増加した場合にパフォーマンス・レベルを維持し、かつ高めることと、接続完全性とサービス品質(QoS)パラメータとを維持しながら有効範囲領域内の移動すなわち「ローミング」のような通常のユーザ動作をサポートすることとに強く依存する。
無線システムの範囲を増加させるためのモバイル無線業界における1つの一般的実践は、リピータを使用してなされる。当該技術において、一般に物理レイヤ(PHY)と称されるレイヤ1で、またはレイヤ1の上で動作する様々なリピータが知られている。しかしながら、レイヤ1の上のレイヤでリピータを動作することは、時間応答性データ、あるいは広帯域アプリケーションに関連付けられたデータが、ネットワークによって伝送されている場合、顕著なパフォーマンス問題を引き起こしうる。あるいは、別の問題を引き起こしうる。例えば、パケットのメディア・アクセス制御(MAC)アドレスは、従来のレイヤ2動作またはそれ以上のレイヤ動作で修正されるので、セキュリティ機能は、全面的な使いやすさの低下とともに危険にさらされうる。
特に、802.11リピータは、少ない信号変調/復調で、または信号変調/復調を伴わないで、ベースバンド・レベルでクロス・チャネル繰り返し機能を実行することによって、与えられた802.11ベーシック・サービス・セット(BSS)の範囲を拡張することができる。そのような単純化されたアプローチの恩恵は、基礎をなす回路の全体的なシリコン要件を最小化しながら、非常に高速な低レイテンシ方式で繰り返され、もって、比較的安価な製品ソリューションを提供することである。そのようなリピータ・ソリューションは、アクセス・ポイント(AP)とリピータ・ノードとの両方ではなく、そのうちの一方に対するRF「可視性」(visibility)を持つ比較的固定されたクライアント局に対して良好に働くことが認識されるだろう。
しかしながら、クライアントが、APおよびリピータ・ノードの両方に対して可視性を持っている場合、問題が生じる場合がある。特に、クライアントが、初期化中に、APおよびリピータ・ノードの両方に対してクリアな可視性を持っている場合、あるいは、例えば、指定されたチャネルとは異なるチャネル上のAPに関連付けられた識別子を有するビーコン・フレームを繰り返すことに基づいてローミングが差し迫っている場合、プロトコル関連問題が生じる。その問題をより良く理解するために、典型的なリピータは、繰り返し動作の一部として、APに関連付けられたオリジナルの送信チャネル以外のチャネル上で、一般にベーシック・サービス・セット識別子(BSSID)と称されるAPに関連付けられた識別子を繰り返すだろうことが注目されるべきである。オリジナルのチャネル以外のチャネル上で、APのBSSIDをブロードキャストすることによって、802.11プロトコルの基本仮定のうちの1つが破られる。プロトコルの基本ルールは、事実上全ての802.11準拠局実装に符号化され、単一のチャネルに関連付けられたBSSを識別するBSSIDのユニーク性に依存することが注目されるべきである。認識されるように、APまたはリピータのうちの1つだけがクライアントに見える場合、クライアントは、プロトコル違反と知らずに、十分に動作することができる。一方、クライアントが、APとリピータとの両方からビーコン・フレームを受信することができる場合、本明細書で以下に示すように、引き続き問題が起こりうる。
BSSIDチャネル・ユニーク性仮定を破ることのインパクトを理解するために、プロトコル動作にしたがって、テーブルは一般に、チャネル情報を含むBSSID情報を保持することが認識されるべきである。したがって、例えば、既知のBSSIDからなるテーブルを構築している間、与えられたBSSIDへのテーブル・エントリが生成され、BSSIDが受信された第1のチャネルに関連付けられるだろう。もしも同じBSSIDが異なるチャネル上で受信される場合、テーブル・エントリは、新たなチャネル情報を用いて更新または上書きされるだろう。このテーブル・エントリを上書きする効果は、ローミングしているクライアントが、最適なチャネルをスキャンすることを阻止するオリジナルのBSSIDチャネルを隠すことであろう。この最終的な効果は、ローミングしているクライアントが、最も直近にスキャンされたBSSID/チャネルに常に加わるので、どのBSSID/チャネルがより良い選択であるかを判定するために、追加のBSSID/チャネルを比較する能力を持たないことである。
従って、上記示した問題および論点に対処し解決できることが、物理レイヤ・リピータのために望ましいだろう。そのような典型的なリピータにおけるこれら問題を解決することは、好ましくは、実質的な追加費用または複雑さをもたらすことにはならないだろう。更に、上記問題の解決は、例えば、802.11プロトコルまたはその他のプロトコルに従って、プロトコル動作の継続したサポートと整合性が取れているべきである。
上記およびその他の問題は、様々な典型的な実施形態に従って本明細書に記載された様々な典型的な方法、手順、およびコンフィグレーションによって解決することができる。
1つの実施形態では、物理レイヤ・リピータが、例えば、ビーコン・フレームまたはプローブ応答のような修正されたプロトコル信号を、アクセス・ポイント(AP)に関連付けられた第1のチャネルで受信することと、プロトコル信号の修正されたバージョンを第2のチャネルで再送信することとを含む物理レイヤ繰り返し動作を実行することができる。典型的な物理レイヤ・リピータは、トランシーバと、このトランシーバに接続されたモデムとして一般に称されるベースバンド変調器/復調器と、このベースバンド・モデムに接続されたプロセッサとを含む。プロセッサは、例えば、プロトコル・メッセージがその未修正の部分でAPから受信されるチャネルのような第1のチャネルおよびAPに関連付けられた第1の識別子を取得するために、修正されたプロトコル信号を復調するように構成されうる。APによって割り当てられる第2のユニークな識別子が、修正されたプロトコル・メッセージの修正された部分において復調される。未修正プロトコル・メッセージは、更なる識別子を含まないであろうことが認識されるだろう。これは、説明するように、APとリピータとの両方が見える、すなわち、クライアント局または局の範囲内にある状況において利点を与える。例えば、第2の識別子のような修正されたプロトコル・メッセージの修正された部分からの情報が、第2のチャネルで再送信されうる。一方、第2のチャネルにおける第1の識別子の再送信は、抑制あるいは阻止される。
物理レイヤ・リピータは更に、物理レイヤ・リピータが、例えば一連のプローブ要求等を送ることによって、修正されたプロトコル信号を処理できることをAPに通知することによって、APに対して、修正されたプロトコル信号を送信させるように構成されることが認識されるだろう。修正されたプロトコル信号がビーコン・フレームを含んでいる状況では、修正された部分は、更なる仮想ネットワークを確立するために使用することができる例えばBSSIDrepeaterのようなユニークなBSSIDを含むだろう。さらに、この修正された部分は、APが、修正されたプロトコル・メッセージを送信する能力を持っていることをリピータ・ノードに通知するために、例えばIE=0のような無効な情報要素(IE)を含むことができる。またさらに、第1の識別子は、第1のチャネルに関連付けられた情報要素(IE)およびAPに関連付けられたBSSIDを含むことができる一方、第2の識別子は、ユニークなBSSIDrepeaterを含むことができる。リピータがプローブ要求を送信する場合、修正されたプロトコル信号は、プローブ応答を含むことができ、その修正された部分は、ユニークなBSSIDrepeaterおよび無効な情報要素(IE)を含むことができる。
またその他の実施形態では、例えば802.11プロトコルのようなプロトコルに従って動作する無線ネットワークを制御する方法が提供される。この典型的な方法は、例えばアクセス・ポイント(AP)のようなネットワーク内のノードから、ビーコン・フレーム、プローブ応答、あるいは同様なプロトコル・メッセージを送信することを含みうる。このメッセージの修正された部分は、例えば、追加のフィールド等を含むことによって、プロトコルから逸脱するように修正することができる。このメッセージは、未修正の部分において、制御情報と、ノードに関連付けられた第1の識別子と、第1のチャネルに関連付けられた第1のチャネル識別子とを含むことができる。修正された部分では、メッセージは、第2のチャネルにおいて制御情報を繰り返すリピータ・ノードによってメッセージを繰り返すことに関連付けられたユニークな識別子を含むことができる。このメッセージは、リピータ・ノードにおいて第1のチャネルで受信され、修正されたバージョンが第2のチャネルで再送信される。このメッセージの修正されたバージョンが、第2のチャネルに関連付けられた第2のチャネル識別子およびユニークな識別子を含むことができるように、第2のチャネルは第1のチャネルと異なっている必要があることに注目されるべきである。プロトコル・メッセージの修正されたバージョンが、ノードに関連付けられた第1の識別子と、第1のチャネルに関連付けられた第1のチャネル識別子とを含まないように、プロトコル・メッセージで送信されたオリジナル情報は抑制されうる。
例えばAPのようなノードには、ノードに対して、プロトコル・メッセージを第1のインスタンスで送信されることができるようにリピータ・ノードがプロトコル・メッセージを処理できることが通知される。例えばビーコン・フレームまたはフレーム応答のようなプロトコル・メッセージの修正された部分は、例えばBSSIDrepeaterのようなユニークな識別子を含むことができ、第1の識別子は、APに関連付けられたBSSID、および、第1のチャネルに関連付けられた例えばチャネル識別子のような情報要素(IE)を含むことができる。
例えば、ノードまたはAPが、修正されたメッセージを送信できるとの検出を容易にするために、プローブ応答またはビーコン・フレームの修正された部分が、無効な情報要素(IE)を含むことができ、もって、リピータ・ノードがこの無効なIEを検出し、これによって、このノードが、プローブ応答またはビーコン・フレームの修正された部分を送信するように構成されることを通知されることが認識されるだろう。
またその他の実施形態では、例えば802.11プロトコルのようなプロトコルにしたがって動作する無線ネットワークにおける繰り返し動作を制御するための修正されたプロトコル・メッセージを生成する方法が提供される。この修正されたプロトコル・メッセージは、修正された部分および未修正の部分を含むことができる。この典型的な方法または手順の様々な実施形態に従って、修正されたプロトコル・メッセージの未修正の部分は、例えばアクセス・ポイント(AP)のような第1のノードに関連付けられた第1の識別子と、第1のチャネルに関連付けられた第1のチャネル識別子とを含むように形成される。修正されたプロトコル・メッセージの修正された部分は、修正されたプロトコル・メッセージが、ユニークな識別子および修正された情報要素(IE)を含むことによって、プロトコルから逸脱できるように形成される。
修正されたプロトコル・メッセージの修正されたバージョンは、繰り返し動作中の再送信のために形成されうる。修正されたプロトコル・メッセージの修正されたバージョンは、第1の識別子と第1のチャネル識別子とを除外する一方、第2のチャネルに関連付けられた第2のチャネル識別子とユニークな識別子とを含む。いくつかの実施形態では、修正されたプロトコル・メッセージは、リピータ・ノードが、修正されたプロトコル・メッセージを、第1のノードにおいて処理できることを示す要求が受信された場合に形成されることが認識されるだろう。さらに、このリピータ・ノードは、修正されたプロトコル・メッセージを、第1のノードが送信できる、言い換えれば、修正されたIEを検出することによって、修正されたプロトコル・メッセージを送信する能力を有することが通知される。様々な実施形態において、この修正されたプロトコル・メッセージは、修正されたビーコン・フレーム、修正されたプローブ応答等を含む。
またその他の実施形態では、例えばビーコン・フレームやプローブ応答のような更なるプロトコル・メッセージが、例えば別の仮想ネットワークをサポートするための更なる別のユニークな識別子を含むATによって送られうる。リピータとAPとが、上述した方法で動作することができるように確立された場合、リピータは、高速動作のために、更なるプロトコル・メッセージの物理レイヤ・モードにおける再送信を含む繰り返し動作を実行することができる。
同一の参照符号が、別の視点を通じて同一の要素または機能的に類似の要素を参照し、以下の詳細説明とともに組み込まれ、明細書の一部を構成している添付図面は、様々な実施形態を更に例示し、本発明に従った様々な原理および利点を説明する。
様々な実施形態に従って、例えば802.11リピータのような典型的なリピータは、少ない信号変調/復調で、または信号変調/復調を伴わないで、ベースバンド・レベルでクロス・チャネル繰り返し機能を実行することによって、与えられた802.11ベーシック・サービス・セット(BSS)の範囲を拡張することができる。これによって、シリコン回路要件を最小化しながら非常に高速かつ低レイテンシの繰り返しをもたらすので、比較的安価な製品ソリューションを提供する。
当該技術における上述した問題のインパクトをより良く理解するために、以下では、一般的なクライアント局初期化およびローミング手順が説明される。初期化時において、あるいは、ローミングまたはBSS遷移が示される場合、典型的な802.11クライアント局は、以下の動作シーケンスを実行するように構成される。第1に、利用可能なチャネルを「掃引」するためにチャネル・スキャンが実行される。典型的な受信機は、802.11ビーコン・フレームおよびオプションでプローブ応答フレームを求めて聞くことによって、既知のBSSのテーブルを構築するために、特定の持続時間の間、各チャネルについて聞くようにプログラムすることができる。チャネル掃引は、一般に、サポートされているチャネルを、最も低いチャネル番号から、最も高いチャネル番号までステップすることによって実施される。既知のBSSテーブルは一般に、環境内のAPから受信したフレームの受信順に埋められた単純な線形テーブルとして、または、BSSIDをハッシュ・キーとして用いるハッシュ・テーブルとして実現される。このテーブルは、通常、BSSIDあたり1つのエントリを含んでいる。与えられたBSSIDから、1を超えるフレームが受信された場合、そのBSSIDのテーブル・エントリが上書きまたは修正される。
第2に、スキャンの完了後、スキャン結果が評価され、ユーザまたはシステム・コンフィグレーションと比較され、BSSのうちの何れかが、関連する試行の候補であるかが判定される。言い換えれば、エントリは、所望のSSIDおよびセキュリティ設定を有しているか判定するために評価される。どのBSSも候補ではない場合、最初の手順が繰り返されうる。1より多いBBSが候補である場合、例えば最良のRSSIのような最良のRF特性を持つBSSが選択される。
単一のBSSが選択された後、第1のステップで受信されたフレームからのチャネル情報を用いて、MACに結合要求が発行される。現在のセキュリティ・コンフィグレーションに基づいて、要求元のノードが、認証を試みる。認証が成功すると、関連するフレーム交換を実行することによって、関連する試行がなされる。更なる認証およびキー交換が試行され、レイヤ3アドレス取得およびより高次のレイヤ・コンフィグレーションが実行されうる。上記ステップのうちの何れかが失敗すると、第1のステップが繰り返され、スキャンが再開または反復されることが認識されるだろう。
上述した手順は一般に、クライアント局とAPとの関係を確立するために使用されるが、与えられた実施の一部でありうる多くの変更および最適化が存在することが認識されるだろう。背景技術において述べたように、既知のBSSIDのテーブルを構築する間、与えられたBSSIDへのテーブル・エントリが、BSSIDが受信された第1のチャネルについて、最初に書き込まれ、その後、スキャン結果評価から前のチャネル情報を「隠す」効果を持つ異なるチャネルで受信されたBSSID情報を用いて上書きされるだろう。したがって、このクライアント局は常に、最も直近にスキャンされたBSSID/チャネルを結合し、どのBSSID/チャネルが最良の選択であるかを判定するために全てのBSSID/チャネル組み合わせを比較する機会を決して持たない。
1つの解決策は、例えばAPに関連付けられたBSSIDと、リピータ・チャネルで使用されるユニークなBSSIDのような2つの異なるBSSIDが使用されねばならないことである。そのような解決策は、マルチBSSID動作をサポートする802.11MACを用いて実施されうるか、あるいは、2つの無線を備えたAP実装で実施されうる。マルチBSSID動作は、マルチSSIDアプリケーションまたは「仮想AP」アプリケーションをサポートするために802.11MAC実装で益々利用可能な機能であるので、マルチBSSIDアウェア・リピータ実装が、解決策を提供することができる。
様々な実施形態では、APは、環境内での送信のために、2またはそれ以上のBSSIDをサポートするように構成されうる。APは、第1のBSSIDと追加のユニークなBSSIDとを、APチャネル上で送信される両BSSIDのためのビーコンとともに送信することができる。追加のユニークなBSSIDを有するビーコンは、例えばチャネル値=ゼロのような故意に無効とされた「DSパラメータ・セット」情報要素(IE)を用いて送信されうる。リピータ・ノードは、ビーコンが再送信されている間、ビーコン内におけるAPに関連付けられたBSSIDと、追加のユニークなBSSIDとを検出し、APのBSSIDを有するビーコンの再送信を阻止することができる。そして、例えば、リピータ・チャネルを追加することによって、更なるユニークなBSSIDを有するビーコンの「DSパラメータ・セット」フィールドを決定することができる。
また別の実施形態では、上述したように、APは、2またはそれ以上のBSSIDをサポートするように構成されうるが、ユニークな更なるBSSIDを有するビーコンが、例えばリピータ・チャネルのような適切なチャネルのために設定された「DSパラメータ・セット」とともに送信される。現在の実施形態では、単数または複数のリピータおよびAPが先ず、APがリピータ・チャネルを認識できるように調整しなければならない。あるいは、APは、リピータ・チャネルを割り当てることができる。その後、リピータ・ノードは、検出またはフレーム修正を実行する必要はなく、適切なチャネルで全てのフレームを単に再送信することができる。既知のBSSテーブルを埋めるために使用されるフレームのためのドロップ・フィルタとして「DSパラメータ・セット」および現在のRxチャネルを使用するようにSTAが設定されているのであれば、APチャネルについてスキャニングされている場合に、ユニークなBSSIDが落とされるべきであり、リピータ・チャネルについてスキャニングされている場合に、APのBSSIDが落とされるべきであることが注目されるべきである。「オフ・チャネル」ビーコンを落とすことによって、正しい「既知のBSS」テーブルとなるに違いない。
以下に説明する更に異なる実施形態では、APが、例えばAPのBSSIDおよび更なるBSSIDのような2または複数のBSSIDをサポートすることができる。そのような実施形態では、有効なビーコンは、APチャネル上のAPのBSSIDのためにのみ生成される。リピータは、APのBSSIDを有するビーコンを消費し、それらを、リピータ・チャネル上の更なるユニークなBSSIDのための新たなビーコンを生成するためのテンプレートとして用いるだろう。幾つかのインスタンスでは、スキャン・テーブル汚染(pollution)を回避するために、プローブ応答を抑制することができる。
様々な実施形態に従って、例えば、IEEE802.11プロトコルおよびWiFiプロトコルに対する幾つかの修正のように、APとリピータ・ノードとの間の調整が必要とされる。この修正によって、APは、本明細書に記載の典型的な手順に従って動作できるとアナウンスすることが可能となり、リピータは、その存在と現在のコンフィグレーションとをAPに通知することが可能となり、APは、ユニークな更なるBSSIDと「DSパラメータ・セット」オフセット情報とをビーコンで提供することが可能となる。所望の修正は、既存の802.11管理フレーム内の「情報要素」(IE)をカスタマイズすることによって実現される。カスタムIEを定義し使用するメカニズムは、802.11規格(P802.11−REVma/D5.2、2006年3月、136ページ)の確立された部分である。
表1では、EIDは、値221(0xdd)に固定された要素識別子であり、Lenは、バイト単位のIEペイロードの長さであり、OUIは、IEEEによって割り当てられ、各登録組織にユニークな組織ユニーク識別子(Organizationally Unique Identifier)であり、製造者が、相互運用を妨げることなく、それ自身のIEを定義できることを保証し、PIDは、プロトコル識別子であり、IEが、ユーザ定義されたどのプロトコルに属するのかを識別する。Lenは、MXBプロトコル・ペイロードの長さであり、Flagは、ビット・フラグであり、プロトコルのサポートを制御する。ここで、ビット[0−2]は、APをビーコンすることによって、幾つのリピータが現在サポートされているかを識別するために使用される。他の全てのビットは予約され、ゼロに設定されるものとする。RepeaterInfoは、Flag[0−2]がゼロではない情報であり、RepeaterInfoフィールドのシーケンスが存在するだろう。この例では、各RepeaterInfoフィールドは、以下のように14オクテット長さである。Octet 0[8−6]:RepeaterInfoプロトコル・バージョン(現在ゼロ)、Octet 0[5−0]:RepeaterInfoペイロード長さ(現在13または0x0d)、Octet 1−6:リピータMACアドレス、Octet 7−12:このリピータのBSSIDX、Octet 13:このビーコン内の「DSパラメータ・セット」のオクテットのオフセット。
APは、APのBSSIDを有する基本的な各ビーコン・フレームのペイロードにカスタムIEを含めることによって、カスタム・プロトコルを認識できるとアナウンスすることができることが認識されるだろう。APが、準拠ノードを認識できないのであれば、IEには、ゼロのRepeaterInfoフィールドが存在するだろう。
リピータ・ノードが、認識APを識別し、例えば環境設定、チャネル掃引、およびチャネル選択のような内部アフィリエーション処理を完了した場合、リピータは、指示されたプローブ要求フレームを用いてAPに自分自身をアナウンスすることができる。この指示されたプローブ要求は、DA=“BSSIDAP”およびSA=“リピータのMACアドレス”を用いて送ることができる。プローブ要求フレームの内容は、ゼロ長さSSID、および、1Mbpsおよび2Mbpsのみからなるサポートされたレート・セットを含む有効なプローブ要求でありうる。このプローブ要求は、以下のフォーマットを用いたカスタムIEを含むことができる。
表2では、Flagフィールドまでを含む全てのフィールドは、表1に示され、表1に関連して説明されたビーコン・フレームの第1のカスタムIEと同一である。それに加えて、RepeaterConfig情報は、Octet 0:リピータ・チャンネル番号と、Octet 1−6:リピータMACアドレスとを含む。リピータは、表1における第1のカスタムIEのRepeaterInfoフィールド内のそれ自身のMACアドレスを用いてビーコンの受信を開始するまで、予め定めたインタバルでプローブ要求フレームを送信することができる。リピータが、存在するそれ自身のMACアドレスを用いてビーコンを受信した後、リピータは、ユニークな識別子BSSIDrepeaterを用いて、そのリピータ・チャネル上でビーコンの生成を開始することができる。リピータは、そのカスタム・プローブ要求フレームを送信し続けることができる。APが、与えられたリピータの喪失に対するテストを望む場合、タイムアウト・ウィンドウが推奨される。
幾つかの追加のシステム・レベル設定は、APが、複数のBSSIDプロトコルをサポートするために必要とされうることが認識されるだろう。特に、ビーコン・フレームは全て1Mbpsまたは2Mbpsの何れかで送信され、DTIM間隔は1であり、恐らく他の設定も認識されよう。
他の実施形態では、特に、APからのビーコン情報の修正が、例えば電力制御情報のような情報を失わせる場合、リピータは、それらのフレームを受信し、タイプ/サブタイプ・フィールドを修正し、それらを、リピータ・チャネルで送信する前に有効なフレームにする。更に、リピータは、アフィリエートされたAPからのプローブ応答と有効なビーコンを検出し、それらを抑制しなければならない。APは、繰り返すチャネルについて既に訂正されたプローブ応答と、ユニークな識別子を有するビーコン・フレームとを配信するので、プローブ応答ペイロードとビーコンの修正は必要ではなくなるだろう。
図1に示すように、無線信号122のための有効範囲領域121を有するアクセス・ポイント(AP)120が、例えばビーコン・フレームまたはプローブ応答のようなプロトコル・メッセージ123を、無線信号112のための有効範囲領域111を有するリピータ110を介してクライアント局(STA)130へ通信することができる典型的な繰り返し環境100が示される。プロトコル・メッセージ123は、プロトコル・メッセージ113に対する繰り返し中に、AP120に関連付けられた識別子が、プロトコル・メッセージ113において維持されたままで、チャネルが、繰り返し動作中に、例えば802.11プロトコルのようなプロトコルのリピータ内における標準的な実装によってリピータのチャネルに変更されることにより変更されることが注目されうる。
しかしながら、図2の典型的なシナリオ200に示すように、問題が生じる場合がある。クライアント局130が、無線信号112および無線信号122それぞれのリピータ110およびAP120の範囲111.121内に存在する場合。AP120がプロトコル・メッセージ123を送り、リピータ110およびクライアント局130の両方がそれを受信する場合。しかしながら、更に、クライアント局130は、プロトコル・メッセージ123の繰り返されたバージョンを、AP120に関連付けられた識別子に加えて、リピータ・チャネルを含むように修正されたプロトコル・メッセージ113として受信する。以下により詳細に示すように、クライアント局130は、APに関連する最も直近のビーコン・フレームしか格納しないので、AP120に関連付けられたビーコン・フレーム情報のクライアント局130による二重受信は、AP120とリピータ110とのどちらが良好な信号を有するかに関連する情報を変えさせる。特にローミングの状況では、クライアント局130は、リピータ110またはAP120である環境内の最も強い信号と接続する必要があるだろうから、APに関連付けられたビーコン・フレーム情報の変化は、無駄なローミング管理をもたらす。
ビーコン・フレーム情報の変化の性質をより良く理解するために、図3において典型的なシナリオ300が示される。ローミングの状況では、クライアント局130は、例えば、ページの先頭からページの最後へ移動すると考えることができる。しかしながら、この例におけるクライアント局130は、AP120とリピータ110との両方の範囲内にある。AP120は、例えばビーコン・フレームのようなプロトコル・メッセージ123を無線信号122として定期的に送信するだろう。クライアント局130が、例えばビーコン・フレームのようなプロトコル・メッセージをAP120から受信した場合、例えば、AP120に関連付けられたチャネル情報やBSSIDのような情報312は、クライアント局130内のメモリ等に構成されうるテーブル310内に、エントリ311として格納されうる。同様に、リピータ110は、プロトコル・メッセージ123のバージョンを、無線信号112のプロトコル・メッセージ113として再送信するだろう。
クライアント局130が、リピータ110から、プロトコル・メッセージの繰り返されたバージョンを受信した場合、リピータ・チャネルに関連付けられたチャネル情報やAP120のBSSIDのような情報313は、テーブル310内のエントリ311に格納され、情報312を変えさせる。上述した処理は、AP120に関連付けられたプロトコル・メッセージで受信された情報について繰り返されることが認識されるだろう。上述した変化の欠点は、テーブル310が、全ての可能なアクセス・ノードに関する情報を格納するのではなく、リピータ110に関連付けられたノードを、潜在的なアクセス・ノードとして含めることであり、テーブル310は、AP120に関連付けられた最新の情報しか格納しないということである。この最新の情報は、AP120自身から送信されたプロトコル・メッセージからの情報か、または、例えば繰り返されたプロトコル・メッセージのようなAP120の識別子情報を含むリピータ110から送信されたメッセージを含む。何れの場合も、例えば、最良の信号特性を有するアクセス・ノードに接続するための手順のように、ローミング中に通常呼び出されるプロトコル手順は役に立たない。
従って、上述した欠点を回避するために、図4に示す典型的なシナリオ400では、修正されたプロトコル・メッセージが送られる。この例では、AP420は、例えば、通常のビーコン・フレームのみならず、修正されたビーコン・フレームのような、修正されたプロトコル・メッセージを送信するように構成されうる。修正されたプロトコル・メッセージが、AP420からブロードキャストされることが認識される一方、例示目的で、例えば、無線信号422aとしてリピータ410に送られる修正されたプロトコル・メッセージ423aと、無線信号422bとしてクライアント局130に送られる修正されたプロトコル・メッセージ423bとの2つの部分で示される。クライアント局130は、修正されたプロトコル・メッセージ422bにおける追加情報を処理するように備えられていないので、修正されたプロトコル・メッセージ422bを通常のプロトコル・メッセージとして処理し、BSSIDとそれに含まれるチャネル情報とに基づくエントリを格納するだろう。しかしながら、リピータ410が、修正されたプロトコル・メッセージ422aを受信した場合、その修正された部分を認識し、APに関連付けられたBSSIDを置き換え、ユニークなBSSIDrepeaterを含むように修正されたプロトコル・メッセージの修正されたバージョン、言い換えれば、リピータ410および関連付けられた繰り返しチャネルによって再送信されるBSSIDを代わりに送信するだろう。このように、リピータ410のリピータ・チャネルおよび追加のBSSIDは、ローミング目的のために、クライアント局130内の個別のアクセス・ノードとして入力されるだろう。
代替実施形態に従って、AP420は、例えばビーコン・フレームまたはプローブ応答メッセージのような追加のプロトコル・メッセージ424、あるいは、ユニークな識別子BSSIDrepeaterとリピータ・チャネル情報とを含む複数の追加メッセージを送ることができることが認識されるだろう。例えば、プロトコル・メッセージ424は、例えば、プローブ要求中のリピータMACアドレス、あるいは、認識されるようにリピータからAPへ送られた類似のプロトコル・メッセージまたは要求に関する情報を取得した後に送られる。上述した実施形態は、各ユニークなBSSIDに向けられた複数の通信を、あたかも別個のネットワークであるかのように管理することができるよう、多くの仮想ネットワーク、すなわち、同じAPに関連付けられた複数の異なるBSSIDをサポートすることができることが注目されるべきである。サポートされることが可能なBSSIDの数は、APの処理電力と、環境内のリピータの数に依存するだろう。APは、全てのリピータのために独立した仮想ネットワークをサポートするために、リピータあたり2つのユニークなBSSIDを必要とするだろう。リピータによって選択され繰り返されたチャネルをAPが受信できるように、APとリピータとは通信できることが更に認識されるだろう。あるいは、APは、特に、環境内の干渉物およびノードの全てを認識しているバックグランド・コントローラが存在する環境においてリピータ・チャネルを割り当て、リピータによる最終的な割り当てと使用のためにAPに渡されるチャネル割当等に関する判定を提供することができる。
上記と首尾一貫した様々な典型的なその他の実施形態にしたがって、APは本明細書に記載したような動作を実行できることをリピータに通知する修正された情報要素を有する通常のビーコンを用いて、本発明的な方式で動作することができることを宣伝することができる。そしてリピータは、リピータ・チャネルを選択し、選択されたリピータ・チャネルを、そのアドレスとともに、例えば、プローブ要求メッセージを用いてAPに返信する。そしてAPは、例えばBSSIDrepeaterのようなユニークな識別子を備えた追加のビーコン・メッセージのようなプロトコル・メッセージ424を、その上の修正されたチャネル情報とともに送信し始める。
図4に関して示すように、このプロトコルの下では、例えばローミング中に、与えられた時間においてどれが最良であるかを判定するために、それぞれの信号特性が、範囲内の他のアクセス・ノードとともに評価されるように、クライアント局130は、リピータ410とAP420との両方のためのエントリを格納する。図5の典型的なシナリオ500は、上述した原理を例示している。AP520は、無線信号522を介してプロトコル・メッセージ523をブロードキャストすることができる。これは、クライアント局130によって受信され、関連付けられた情報516が、テーブル510内のエントリ515として格納されうる。リピータ510もまた、プロトコル・メッセージ523を受信し、修正された部分を認識する。それは、本例では、リピータ510に関連付けられたチャネルで再送信されるユニークな識別子を含む。他の実施形態では、範囲内にあるか、または、ローミングしてクライアント局130の範囲内にあると思われるノードの追加のユニークな識別子とともに多くの追加のビーコン・フレーム・メッセージを送ることができることが認識されるだろう。リピータ510がプロトコル・メッセージ523を受信した場合、リピータ510は、AP520についての識別子の代わりに追加の識別子を代用することによって、繰り返し目的のために、プロトコル・メッセージの修正されたバージョンを構築することができる。結果として得られるプロトコル・メッセージ513は、APからの、例えばBSSIDrepeaterおよび繰り返しチャネルのような追加のユニークな識別子を含むことができる。繰り返しチャネルは一般に、AP520からオリジナルのプロトコル・メッセージ523が送信されたチャネルとは異なる。プロトコル・メッセージ513は、繰り返しチャネルである無線信号512でブロードキャストされうる。例えばユニークな識別子のような関連情報518、あるいはBBSIDrepeaterおよび繰り返しチャネル情報は、テーブル510内のエントリ517として格納することができる。典型的なリピータ510は、例えばプローブ要求メッセージのような要求メッセージ514を送ることによって、プロトコル・メッセージの送信を促すことができることが更に注目されるべきである。したがって、このプロトコル・メッセージ523は、プローブ応答メッセージであろう。
様々な実施形態に従った動作をより良く理解するために、典型的な方法600が示され、図6に関連して説明される。601における初期化または起動の後、例えばリピータ・ノードのようなネットワーク内のノードは、602において、例えばIE=0のような定義されていない値に設定されたチャネル情報要素(IE)のような特定のインジケータを求めるプローブ要求またはビーコン・フレームのようなプロトコル・メッセージを検討することによって、複数のBSSIDプロトコル・メッセージに従って、アクセス・ポイントのような他のノードが動作できるかを判定することができる。ゼロ・フィールドが発見されると、603において、リピータBSSIDがリストされているかが判定される。ビーコン・フレーム・メッセージが、リピータの宛先アドレスとともにリストされていないのであれば、リピータは、604において、例えば、DA=“BSSIDAP”およびSA=<リピータのMACアドレス>に設定されたコンテンツを持つAPに向けられたプローブ要求を生成することができる。そのような動作は、その後の修正されたプロトコル・メッセージにリピータを含めるために、APにおけるAP情報の更新を促すだろう。リピータのアドレスが、修正されたプロトコル・メッセージにおいて見られる場合、リピータは、605において、APに関連付けられたプロトコル・メッセージ情報の再送信を抑制し、代わりに、例えばユニークな識別子またはBSSIDrepeaterを含むプロトコル・メッセージのバージョンと、繰り返しチャネルに関連付けられたチャネル情報とを送信する。この典型的な手順は、606で終了するものとして示されているが、この手順は、アクセス・ポイントから送信された全てのプロトコル・メッセージについて繰り返されうることが認識されよう。
様々な典型的な代替実施形態に従って、修正されたプロトコル・メッセージを生成するために、図7に関連してその他の手順700が示され説明される。701の開始の後、例えばビーコン・フレームまたはプローブ要求のようなプロトコル・メッセージの未修正の部分は、702において、例えば、送信元ノードに関連付けられたBSSIDのような識別子と、送信元ノードの送信チャネルに関連付けられたチャネル情報とを含むように生成されうる。プロトコル・メッセージの修正された部分は、例えば、703において、仮想ネットワーク目的のために送信元ノードに割り当てられた一連のBSSIDから引き出されるBSSIDrepeaterのようなユニークな識別子と、ゼロに設定された修正された情報要素(IE)とを用いて生成されうる。704において、修正されたIEが検出されなければ、プロトコル・メッセージが、705において、修正なしで繰り返されるだろう。しかしながら、704において、修正されたIEが検出された場合、リピータは、706において、APに関連付けられたプロトコル・メッセージ情報の再送信を抑制し、代わりに、例えばBSSIDrepeaterのようなユニークな識別子を含むプロトコル・メッセージのバージョンと、繰り返しチャネルに関連付けられたチャネル情報とを送信する。この典型的な手順は707において終了すると示されているが、この手順は、アクセス・ポイントから送信されたプロトコル・メッセージ毎に繰り返されることが認識されるだろう。
その他の実施形態に従って、前に説明された特徴のうちの全てまたは恐らくは幾つかを含む典型的な装置800が図8に示される。この装置は、例示目的のために簡単な形式で示されており、認識されるように、明瞭さのために詳細は省かれている。典型的なリピータでありうる装置801は、アンテナ802と、双方向インタフェース811を介してこのアンテナに接続されているトランシーバ810とを含みうる。トランシーバ810は、RF回路、IF回路、変換回路等を含み、統合されているか、サブモジュールを備えているかの何れかである。デジタル・ベースバンド・モジュールでありうるベースバンド・モジュール820は、高速信号処理に適応するために好適には高速バスであるバス812を介してトランシーバ810に接続されうる。ベースバンド・モジュール820は更に、プロトコル・メッセージから情報を抽出し、かつ、本明細書に記載したような送信のためにプロトコル・メッセージを符合化するために、プロトコル信号を復調するモデム822およびプロセッサ821を含む。典型的なリピータが無線環境内のAPと相互作用し、リピータとAPとが、自身が、上述したプロトコルに従って動作可能であると識別すると、リピータは、復調することなく、ユニークな識別子BSSIDrepeaterを含むビーコン・フレームを、リピータ・チャネル情報とともに再送信することによって、純粋な物理レイヤ・リピータとして動作することができることが認識されるだろう。
本明細書では、典型的な物理レイヤ・リピータのために幾つかの実施形態が示されているが、これらの実施形態は例示目的のためであり、網羅的ではない。具体的な構成要素およびその相互関係に対する変更および変形は、請求項で定義されたような本発明の意図する範囲から逸脱することなく、当業者によってなされうることが認識されるだろう。
Claims (31)
- 物理レイヤ繰り返し動作を実行する物理レイヤ・リピータであって、
前記物理レイヤ繰り返し動作は、アクセス・ポイント(AP)に関連付けられた第1のチャネルで、修正されたプロトコル信号を受信することと、前記第1のチャネルと異なる第2のチャネルで、前記修正されたプロトコル信号の修正されたバージョンを再送信することとを含み、前記物理レイヤ・リピータは、
トランシーバと、
前記トランシーバに接続されたベースバンド変調器/復調器(モデム)と、
前記トランシーバおよび前記ベースバンド・モデムに接続されたプロセッサとを備え、
前記プロセッサは、
前記APに関連付けられた第1の識別子と、未修正の部分の前記第1のチャネルに関連付けられた第1のチャネル識別子と、修正された部分のユニークな識別子とを得るために、前記修正されたプロトコル信号を復調し、
前記ユニークな識別子と、前記修正されたプロトコル信号の修正されたバージョンの前記第2のチャネルに関連付けられた第2のチャネル識別子とを、前記第2のチャネルで再送信し、前記第2のチャネルにおける前記第1の識別子と前記第1のチャネル識別子との再送信を阻止する
ように構成された物理レイヤ・リピータ。 - 前記修正されたプロトコル信号は、ビーコン・フレームを含む請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記プロセッサは更に、前記物理レイヤ・リピータが、前記修正されたプロトコル信号を処理できることを前記APに通知することによって、前記APに対して、前記修正されたプロトコル信号を送信させるように構成された請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記プロセッサは更に、前記修正されたプロトコル信号を前記APに送信させることができるように、プローブ要求信号を送信するように構成された請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記修正されたプロトコル信号は、ビーコン・フレームを含み、前記ユニークな識別子は、ユニークなBSSIDrepeaterを含む請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記修正されたプロトコル信号は、ビーコン・フレームを含み、前記修正された部分は、無効な情報要素(IE)を含む請求項5に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記修正されたプロトコル信号は、ビーコン・フレームを含み、前記修正された部分は、ユニークなBSSIDrepeaterおよび無効な情報要素(IE)を含む請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記第1の識別子は、前記APに関連付けられたBSSIDと、前記第1のチャネルに関連付けられた情報要素(IE)とを含む請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記ユニークな識別子は、ユニークなBSSIDrepeaterを含む請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記修正されたプロトコル信号は、プローブ応答を含み、前記修正された部分は、ユニークなBSSIDrepeaterを含む請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記修正されたプロトコル信号は、プローブ応答を含み、前記修正された部分は、無効な情報要素(IE)を含む請求項10に記載の物理レイヤ・リピータ。
- 前記修正されたプロトコル信号は、プローブ応答を含み、前記修正された部分は、ユニークなBSSIDrepeaterおよび無効な情報要素(IE)を含む請求項1に記載の物理レイヤ・リピータ。
- プロトコルに従って動作する無線ネットワークを制御する方法であって、前記方法は、
前記ネットワーク内のノードから第1のチャネルでプロトコル・メッセージを、前記プロトコルから逸脱するように修正された前記プロトコル・メッセージの修正された部分を送信することを備え、
前記プロトコル・メッセージは、前記第1のチャネルに関連付けられた第1のチャネル識別子と、前記ノードに関連付けられた第1の識別子と、制御情報とを未修正の部分に、第2のチャネルで前記制御情報を繰り返すリピータ・ノードによる繰り返しのために前記第1のノードによって割り当てられたユニークな識別子に関連付けられた第2の識別子を前記修正された部分に含み、
前記方法は更に、
前記リピータ・ノードにおいて、前記第1のチャネルで前記プロトコル・メッセージを受信することと、
前記プロトコル・メッセージの修正されたバージョンが、前記第2のチャネルに関連付けられた第2のチャネル識別子と前記第2の識別子とを含むことができるように、前記第1のチャネルとは異なる第2のチャネルで、前記プロトコル・メッセージの修正されたバージョンを再送信することとを備え、
前記プロトコル・メッセージの修正されたバージョンは、前記ノードに関連付けられた第1の識別子と、前記第1のチャネルに関連付けられた前記第1のチャネル識別子とを含まない方法。 - 前記プロトコル・メッセージは、ビーコン・フレームおよびプローブ応答のうちの1つを含む請求項13に記載の方法。
- 前記ノードに対して、前記プロトコル・メッセージを送信させることができるように、前記リピータ・ノードが前記プロトコル・メッセージを処理できることを前記ノードに通知することを更に含む請求項13に記載の方法。
- 前記プロトコル・メッセージの修正された部分の第2の識別子は、ユニークなBSSIDrepeaterを含む請求項13に記載の方法。
- 前記第1の識別子は、前記APに関連付けられたBSSIDと、前記第1のチャネルに関連付けられた情報要素(IE)とを含む請求項13に記載の方法。
- 前記プロトコル・メッセージの修正された部分は、無効な情報要素(IE)を含む請求項13に記載の方法。
- 前記プロトコル・メッセージの修正された部分は、無効な情報要素(IE)を含み、
前記リピータ・ノードは、前記無効なIEを検出し、これによって、前記ノードが、前記プロトコル・メッセージの修正された部分を送信するように構成されていることが通知される請求項13に記載の方法。 - 前記プロトコルは、802.11プロトコルを含む請求項13に記載の方法。
- プロトコルに従って動作する無線ネットワーク内のリピータ・ノードによる繰り返し動作を制御するための修正されたプロトコル・メッセージを生成する方法であって、
前記修正されたプロトコル・メッセージは、修正された部分と未修正の部分とを含み、
前記方法は、
第1のノードに関連付けられた第1の識別子と、第1のチャネルに関連付けられた第1のチャネル識別子とを含むように、前記修正されたプロトコル・メッセージの未修正の部分を生成することと、
前記修正されたプロトコル・メッセージが、前記プロトコルから逸脱できるように、前記修正されたプロトコル・メッセージの修正された部分を生成することとを備え、
前記修正された部分は、ユニークな識別子と、修正された情報要素(IE)とを含む方法。 - 前記繰り返し動作中、再送信のために、前記修正されたプロトコル・メッセージの修正されたバージョンを生成することを更に備え、前記修正されたバージョンは、前記リピータ・ノードによって使用される第2のチャネルに関連付けられた第2のチャネル識別子と前記ユニークな識別子とを含み、前記修正されたバージョンは、前記第1の識別子と、前記第1のチャネル識別子とを除外する請求項21に記載の方法。
- 前記リピータ・ノードが前記修正されたプロトコル・メッセージを処理できることを示す要求が前記第1のノードにおいて受信された場合、前記修正されたプロトコル・メッセージが生成される請求項21に記載の方法。
- 前記リピータ・ノードは、前記修正されたIEを検出することによって、前記第1のノードが、前記修正されたプロトコル・メッセージを送信できることが通知される請求項21に記載の方法。
- 前記修正されたプロトコル・メッセージは、修正されたビーコン・フレーム・メッセージを含む請求項21に記載の方法。
- 前記修正されたプロトコル・メッセージは、修正されたプローブ応答メッセージを含む請求項21に記載の方法。
- 前記第1のノードは、アクセス・ポイント(AP)を含む請求項21に記載の方法。
- 前記プロトコルは、802.11プロトコルを含む請求項22に記載の方法。
- 無線ローカル・エリア・ネットワーク(WLAN)の範囲を拡張する方法であって、
前記WLANは、広域ネットワークに接続されたアクセス・ポイント(AP)を含み、前記APは、プロトコルを用いて、少なくとも1つのクライアント・ユニットと通信し、前記APは、少なくとも2つの利用可能な周波数のうちのどれが、第1のプロトコル・メッセージで送信される第1の制御パラメータで送信されるために選択されたかを識別し、前記プロトコルに関連付けられた第2のプロトコル・メッセージで送信される第2の制御パラメータ内の更なる情報を識別し、
前記方法は、
前記少なくとも2つの利用可能な周波数のうちの選択された1つが、前記APに関連付けられた識別子と、前記第1のプロトコル・メッセージが前記APから送信される第1のチャネルとに対応するように、前記APによって送信される第1の制御パラメータを設定することと、
前記第1のチャネルと一致しない前記少なくとも2つの利用可能な周波数の第2のチャネルとユニークな識別子とを含めるように、前記第1のチャネルで送信される第2のプロトコル・メッセージで、前記APによって送信される第2の制御パラメータを設定することと、
前記第1のチャネルで前記APから送信された第2のプロトコル・メッセージを解釈し、前記第2のチャネルで前記第2のプロトコル・メッセージを前記クライアント・ユニットに再送信することと
を備える方法。 - 前記APによる前記第2の制御パラメータを設定する能力を表示することと、
リピータからの前記第2のチャネルに関連付けられた情報を、前記APから受信することと
を更に備える請求項29に記載の方法。 - 前記APから受信することは、前記リピータが、前記第2のチャネルを選択した後、前記リピータからプローブ要求を受信することを含む請求項30に記載の方法。
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