JP2011217238A

JP2011217238A - 無線装置

Info

Publication number: JP2011217238A
Application number: JP2010084994A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Kondo; 良久近藤; Shinji Yamaguchi; 真司山口; Hiroyuki Yomo; 博之四方; Tetsuo Ueda; 哲郎植田; Sadao Obana; 貞夫小花
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: JP5391428B2

Abstract

【課題】通信チャネル以外での待ち時間、または瞬間的な帯域の逼迫が発生し難い方法でチャネルを監視する無線装置を提供する。
【解決手段】無線装置１０の送信手段４は、無線装置１０のアドレス、無線装置１０の通信チャネルおよび通信チャネルの混雑割合を含む管理フレームを通信チャネル以外の１つのチャネルを用いて送信し、管理フレームの送信後、チャネルを通信チャネルに戻すことを繰り返すことによって管理フレームを通信チャネル以外の全てのチャネルを用いて送信する。また、受信手段３は、他の無線装置において生成された管理フレームを通信チャネルで受信する。
【選択図】図１

Description

この発明は、無線装置に関するものである。

ＩＥＥＥ８０２．１１においては、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）子機（ＳＴＡ）が無線ＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ：ＡｃｃｅｓｓＰｏｉｎｔ）を発見する方法として、２つのスキャン方式が定義されている（非特許文献１）。

１つ目のスキャン方式は、パッシブスキャン方式である。このパッシブスキャン方式では、ＳＴＡは、通信チャネルを切換えながら各チャネルで無線通信を行なっているＡＰから送信されるビーコンフレームを収集し、ＡＰの発見および通信状況の把握を行なう。

そして、この方式においては、ＡＰから一定周期で送信されるビーコンフレームを確実に受信するためには、ビーコンフレームの送信周期（例えば、２００ミリ秒）以上の時間を通信チャネル以外の各チャネルにおいてビーコンフレームの受信を待つ時間（「スキャン時間」と言う。）とする必要がある。

２つ目のスキャン方式は、アクティブスキャン方式である。このアクティブスキャン方式では、ＳＴＡは、ビーコンフレームを受動的に受信するのではなく、周辺に存在し得るＡＰに対してプローブ要求を行ない、ＡＰから能動的に情報を取得する。

そして、この方式においては、ＳＴＡは、周期的なビーコンフレームに頼らずに能動的にＡＰに対して情報を要求するため、各チャネルのスキャン時間を短く設定できる（例えば、５０ミリ秒）。

ＩＥＥＥ８０２．１１Ｓｔａｎｄａｒｄ．

しかし、従来のスキャン方式では、ＡＰの発見・接続を目的としているため、データ通信が行なわれていない状況での動作を前提としている。従って、従来のスキャン方式をＡＰにおけるチャネルの監視に適用すると、通信チャネル以外での待ち時間、または瞬間的な帯域の逼迫によって、ランダムに発生するデータ通信を切断するという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、通信チャネル以外での待ち時間、または瞬間的な帯域の逼迫が発生し難い方法でチャネルを監視する無線装置を提供することである。

この発明の実施の形態によれば、無線装置は、複数のチャネルから任意に選択された１つのチャネルである通信チャネルを用いて無線通信を行なう無線装置であって、送信手段と、受信手段とを備える。送信手段は、当該無線装置のアドレス、通信チャネル、および通信チャネルの混雑割合を含む管理フレームを通信チャネル以外の全てのチャネルを用いて送信する。受信手段は、他の無線装置において生成された管理フレームを通信チャネルを用いて受信する。そして、送信手段は、通信チャネルを通信チャネル以外の１つのチャネルに切換えて管理フレームを送信し、管理フレームの送信後、チャネルを通信チャネルに戻すことを繰返し実行することによって通信チャネル以外の全てのチャネルを用いて管理フレームを送信する。

好ましくは、送信手段は、情報フレームの送信時間に略等しい時間で管理フレームを１つのチャネルを用いて送信する。

好ましくは、送信手段は、１つのチャネルを用いた管理フレームの送信後、データパケットの送信要求またはデータパケットの受信要求が発生すると通信チャネルを用いてデータパケットを送信および／または受信する。

この発明の実施の形態によれば、無線装置は、通信チャネルを通信チャネル以外の１つのチャネルに切換えて自己の通信チャネルを含む管理フレームを送信し、管理フレームの送信後、チャネルを通信チャネルに戻すことを繰返し実行することによって通信チャネル以外の全てのチャネルを用いて管理フレームを送信する。また、無線装置は、他の無線装置において生成された管理フレームを通信チャネルを用いて受信する。

従って、無線装置は、自己の周辺に存在する無線装置の通信チャネルを検知できる。また、管理フレームの送信後、チャネルを通信チャネルに戻すので、通信チャネル以外での待ち時間を発生し難くできる。更に、プローブ要求を行なう度に他の無線装置から一斉に応答が送信されるアクティブスキャン方式に比べ、この発明の実施の形態によるスキャン方式においては、応答の必要がなく、管理フレームが時間的に集中することがなく、周辺に多くのアクセスポイントが存在する場合も、瞬間的な帯域の逼迫を発生し難くできる。

この発明の実施の形態による無線装置の構成図である。管理フレームの送信方法を説明するためのフローチャートである。複数の無線装置間における管理フレームの送受信の概念図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による無線装置の構成図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による無線装置１０は、アンテナ１と、チャネル選択手段２と、受信手段３と、送信手段４と、通信管理手段５と、タイマー６とを備える。なお、無線装置１０は、アクセスポイントである。

チャネル選択手段２は、無線リソースとして使用可能な通信帯域から複数のチャネルＣｈ１〜Ｃｈｎ（ｎは２以上の整数）を選択する。また、チャネル選択手段２は、受信手段３から管理フレームを受け、その受けた管理フレームから他の無線装置（＝アクセスポイント）がデータパケットの送受信に用いている通信チャネルを検出する。

そして、チャネル選択手段２は、他の無線装置において使用されている通信チャネルを除外して複数のチャネルＣｈ１〜Ｃｈｎから無線装置１０がデータパケットの送受信に用いる通信チャネルＣｈ＿ｃｍを選択する。

そうすると、チャネル選択手段２は、その選択した通信チャネルＣｈ＿ｃｍを受信手段３へ出力し、複数のチャネルＣｈ１〜Ｃｈｎおよび通信チャネルＣｈ＿ｃｍを送信手段４へ出力する。

受信手段３は、チャネル選択手段２から通信チャネルＣｈ＿ｃｍを受ける。そして、受信手段３は、通信チャネルＣｈ＿ｃｍでアンテナ１を介して他の無線装置からパケットを受信する。

そして、受信手段３は、その受信したパケットが管理フレームであるとき、その受信したパケットをチャネル選択手段２へ出力する。また、チャネル選択手段２は、その受信したパケットがデータパケットであるとき、その受信したパケットを通信管理手段５へ出力する。

送信手段４は、チャネル選択手段２から複数のチャネルＣｈ１〜Ｃｈｎおよび通信チャネルＣｈ＿ｃｍを受ける。また、送信手段４は、通信管理手段５から通信チャネルＣｈ＿ｃｍの混雑割合ＢＳＹおよびデータパケットを受ける。

混雑割合ＢＳＹは、一定時間に対して、通信チャネルＣｈ＿ｃｍが使用されている時間の割合で表される。

送信手段４は、混雑割合ＢＳＹを通信管理手段５から受けると、無線装置１０のアドレスＡｄｄ１０、通信チャネルＣｈ＿ｃｍおよび混雑割合ＢＳＹを含む管理フレームＣＴＬＦ＝［Ａｄｄ１０／Ｃｈ＿ｃｍ／ＢＳＹ］を生成する。

そして、送信手段４は、タイマー６が一定周期Ｔ（Ｔ＝５〜１０秒）を計測するごとに、複数のチャネルＣｈ１〜Ｃｈｎの中から通信チャネルＣｈ＿ｃｍ以外の１つのチャネルＣｈ＿ｏｔｈｅｒ１を選択し、チャネルを通信チャネルＣｈ＿ｃｍからチャネルＣｈ＿ｏｔｈｅｒ１に切換えて管理フレームＣＴＬＦをアンテナ１を介してブロードキャストする。この場合、送信手段４は、例えば、１ミリ秒以下の時間で管理フレームＣＴＬＦを送信する。

その後、送信手段４は、チャネルをチャネルＣｈ＿ｏｔｈｅｒ１から通信チャネルＣｈ＿ｃｍに戻す。

そして、送信手段４は、ｔ（ミリ秒）だけ待機し、複数のチャネルＣｈ１〜Ｃｈｎの中から通信チャネルＣｈ＿ｃｍ以外の１つのチャネルＣｈ＿ｏｔｈｅｒ２（≠Ｃｈ＿ｏｔｈｅｒ１）を選択し、チャネルを通信チャネルＣｈ＿ｃｍからチャネルＣｈ＿ｏｔｈｅｒ２に切換えて管理フレームＣＴＬＦをアンテナ１を介してブロードキャストする。

その後、送信手段４は、チャネルをチャネルＣｈ＿ｏｔｈｅｒ２から通信チャネルＣｈ＿ｃｍに戻す。

それ以降、送信手段４は、通信チャネルＣｈ＿ｃｍ以外の全てのチャネルを用いた管理フレームＣＴＬＦの送信が終了するまで、上述した方法によって、管理フレームＣＴＬＦを繰返し送信する。

そして、送信手段４は、通信チャネルＣｈ＿ｃｍ以外の全てのチャネルを用いた管理フレームＣＴＬＦの送信が終了すると、タイマー６を参照して一定周期Ｔが経過したか否かを判定し、一定周期Ｔが経過すると、再び、通信チャネルＣｈ＿ｃｍ以外の全てのチャネルを用いた管理フレームＣＴＬＦの送信を行なう。

なお、送信手段４は、通信チャネルＣｈ＿ｃｍ以外の全てのチャネルを用いた管理フレームＣＴＬＦの送信中に、通信管理手段５からデータパケットを受けたとき、通信チャネルＣｈ＿ｃｍを用いてデータパケットを送信する。

通信管理手段５は、データパケットを生成し、その生成したデータパケットを送信手段４へ出力する。また、通信管理手段５は、タイマー６を参照して、データパケットを送信手段４へ出力した後、端末装置から送信されたデータパケットを受信手段３から受けるまでの時間を通信チャネルＣｈ＿ｃｍの使用時間として計測する。そして、通信管理手段５は、一定時間に対する通信チャネルＣｈ＿ｃｍの使用時間の割合を混雑割合ＢＳＹとして演算し、その演算した混雑割合ＢＳＹを送信手段４へ出力する。

タイマー６は、送信手段４または通信管理手段５からの要求に応じて時間を計測する。

図２は、管理フレームの送信方法を説明するためのフローチャートである。図２を参照して、管理フレームの送信が開始されると、無線装置１０の送信手段４は、タイマー６が一定周期Ｔを計測したか否かを判定することによって、監視タイマーがタイムアウトしたか否かを判定する（ステップＳ１）。

そして、監視タイマーがタイムアウトすると、送信手段４は、チャネルを未スキャンチャネルへ移行する（ステップＳ２）。

そうすると、送信手段４は、移行後のチャネルを用いて管理フレームＣＴＬＦを送信（ブロードキャスト）する（ステップＳ３）。

その後、送信手段４は、管理フレームＣＴＬＦの送信に用いたチャネルをスキャン済みチャネルのリスト（送信手段４に内蔵されている）に追加する（ステップＳ４）。

引き続いて、送信手段４は、チャネルを通信チャネルＣｈ＿ｃｍに移行し（ステップＳ５）、全てのチャネルをスキャンしたか否かを判定する（ステップＳ６）。

ステップＳ６において、全てのチャネルがスキャンされていないと判定されたとき、送信手段４は、タイマー６を参照して、時間ｔだけ待機する（ステップＳ７）。

そして、送信手段４は、待機中に端末装置への送信データ、または端末装置からの受信データが発生したか否かを判定する（ステップＳ８）。

ステップＳ８において、待機中に送信データまたは受信データが発生したと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ７へ移行する。

一方、ステップＳ８において、待機中に送信データまたは受信データが発生しなかったと判定されたとき、一連の動作は、ステップＳ２へ移行する。

一方、ステップＳ６において、全てのチャネルがスキャンされたと判定されたとき、送信手段４は、スキャン済みチャネルリストをリセットし、監視タイマー（＝タイマー６）をセットする（ステップＳ９）。これによって、一連の動作が終了する。

このように、無線装置１０は、チャネルを、逐一、通信チャネルＣｈ＿ｃｍに戻しながら、通信チャネルＣｈ＿ｃｍ以外の全てのチャネルを用いて通信チャネルＣｈ＿ｃｍを含む管理フレームＣＴＬＦをブロードキャストする。

図３は、複数の無線装置間における管理フレームＣＴＬＦの送受信の概念図である。図３を参照して、無線装置Ａ〜Ｅの各々は、無線装置１０と同じ構成からなる。また、無線装置Ａ〜Ｅは、それぞれ、チャネルＣＨ４４，ＣＨ３６，ＣＨ４０，ＣＨ４８，ＣＨ５２を通信チャネルＣＨ＿ｃｍとして無線通信を行なう。

そして、無線装置Ａは、自己の通信チャネルＣＨ４４以外のチャネルＣＨ３６，ＣＨ４０，ＣＨ４８，ＣＨ５２にスキャンして自己の通信チャネルＣＨ４４を含む管理フレームＣＴＬＦをブロードキャストする。

また、無線装置Ｂは、自己の通信チャネルＣＨ３６以外のチャネルＣＨ４０，ＣＨ４４，ＣＨ４８，ＣＨ５２にスキャンして自己の通信チャネルＣＨ３６を含む管理フレームＣＴＬＦをブロードキャストする。

更に、無線装置Ｃは、自己の通信チャネルＣＨ４０以外のチャネルＣＨ３６，ＣＨ４４，ＣＨ４８，ＣＨ５２にスキャンして自己の通信チャネルＣＨ４０を含む管理フレームＣＴＬＦをブロードキャストする。

更に、無線装置Ｄは、自己の通信チャネルＣＨ４８以外のチャネルＣＨ３６，ＣＨ４０，ＣＨ４４，ＣＨ５２にスキャンして自己の通信チャネルＣＨ４８を含む管理フレームＣＴＬＦをブロードキャストする。

更に、無線装置Ｅは、自己の通信チャネルＣＨ５２以外のチャネルＣＨ３６，ＣＨ４０，ＣＨ４４，ＣＨ４８にスキャンして自己の通信チャネルＣＨ５２を含む管理フレームＣＴＬＦをブロードキャストする。

そうすると、無線装置Ｂ〜Ｅは、それぞれ、自己の通信チャネルＣＨ３６，ＣＨ４０，ＣＨ４８，ＣＨ５０で無線装置Ａから送信された管理フレームＣＴＬＦを受信し、無線装置Ａの通信チャネルＣＨ４４を検知する。

また、無線装置Ａ，Ｃ〜Ｅは、それぞれ、自己の通信チャネルＣＨ４４，ＣＨ４０，ＣＨ４８，ＣＨ５２で無線装置Ｂから送信された管理フレームＣＴＬＦを受信し、無線装置Ｂの通信チャネルＣＨ３６を検知する。

更に、無線装置Ａ，Ｂ，Ｄ，Ｅは、それぞれ、自己の通信チャネルＣＨ４４，ＣＨ３６，ＣＨ４８，ＣＨ５２で無線装置Ｃから送信された管理フレームＣＴＬＦを受信し、無線装置Ｃの通信チャネルＣＨ４０を検知する。

更に、無線装置Ａ〜Ｃ，Ｅは、それぞれ、自己の通信チャネルＣＨ４４，ＣＨ３６，ＣＨ４０，ＣＨ５２で無線装置Ｄから送信された管理フレームＣＴＬＦを受信し、無線装置Ｄの通信チャネルＣＨ４８を検知する。

更に、無線装置Ａ〜Ｄは、それぞれ、自己の通信チャネルＣＨ４４，ＣＨ３６，ＣＨ４０，ＣＨ４８で無線装置Ｅから送信された管理フレームＣＴＬＦを受信し、無線装置Ｅの通信チャネルＣＨ５２を検知する。

その結果、無線装置Ａ〜Ｅの各々は、自己の周辺に存在する無線装置の通信チャネルＣｈ＿ｃｍを検知できる。

また、各無線装置Ａ〜Ｅの各々は、データパケットの送信時間に等しい時間、即ち、多くの場合、１ミリ秒以下の時間で管理フレームＣＴＬＦを送信する。従って、従来のスキャン方式に比べ、大幅にスキャン時間を短縮できる。その結果、チャネルのスキャン中に配下の端末装置から無線装置Ａ〜Ｅ（＝アクセスポイント）の方向へ、突如、データ通信が発生した場合でも、データ通信の切断時間を僅かにできる。

更に、プローブ要求を行なう度に他のＡＰから一斉に応答が送信されるアクティブスキャン方式に比べ、この発明の実施の形態によるスキャン方式においては、応答の必要がなく、管理フレームが時間的に集中することがなく、周辺に多くのアクセスポイントが存在する場合も、瞬間的な帯域の逼迫を防止できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、無線装置に適用される。

１アンテナ、２チャネル選択手段、３受信手段、４送信手段、５通信管理手段、６タイマー、１０無線装置。

Claims

複数のチャネルから任意に選択された１つのチャネルである通信チャネルを用いて無線通信を行なう無線装置であって、
当該無線装置のアドレス、前記通信チャネル、および前記通信チャネルの混雑割合を含む管理フレームを前記通信チャネル以外の全てのチャネルを用いて送信する送信手段と、
他の無線装置において生成された前記管理フレームを前記通信チャネルを用いて受信する受信手段とを備え、
前記送信手段は、前記通信チャネルを前記通信チャネル以外の１つのチャネルに切換えて前記管理フレームを送信し、前記管理フレームの送信後、チャネルを前記通信チャネルに戻すことを繰返し実行することによって前記通信チャネル以外の全てのチャネルを用いて前記管理フレームを送信する、無線装置。
前記送信手段は、情報フレームの送信時間に略等しい時間で前記管理フレームを前記１つのチャネルを用いて送信する、請求項１に記載の無線装置。
前記送信手段は、前記１つのチャネルを用いた前記管理フレームの送信後、データパケットの送信要求または前記データパケットの受信要求が発生すると前記通信チャネルを用いて前記データパケットを送信および／または受信する、請求項１または請求項２に記載の無線装置。