JP2012524448A - Ｉｅｅｅ８０２．１１無線ｌａｎ環境における通信方法 - Google Patents

Abstract

ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境における通信方法が開示される。本発明に係るＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境のステーションにおける通信方法は、前記ステーションにおいて、他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、ＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）と通信するために用いられるＢＳＳ（ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）チャネル以外の無線チャネルであるセカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を前記他のステーションと行うステップ；前記交渉の遂行結果、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するように交渉が成功すれば、前記ステーションの動作チャネルを前記ＢＳＳチャネルから前記セカンダリーチャネルにスイッチングするステップ；および前記セカンダリーチャネルを通じて前記他のステーションに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップを含むことを特徴とする。このような本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境において、多重チャネルを利用してステーションとＡＰ間に通信を行い、ステーション間に直接リンクを設定することができる。

Description

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮに関し、より詳しくは、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境におけるステーション間の通信方法および無線ＬＡＮステーションに関する。

通信技術が発達し、通信時に常に線が必要な有線通信の不便を克服するために多様な無線通信方法が用いられている。ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１系列の無線ＬＡＮはその中の１つであり、近来に入って大きく浮び上がっている。

基本ＩＥＥＥ８０２．１１標準［ＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＧ、Ｐａｒｔ １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ ＭＡＣ ａｎｄ ＰＨＹ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ、Ａｕｇ．１９９９．］において、ＢＳＳに属する全てのステーションはＡＰ（Ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）と通信するための単一チャネル（ＢＳＳチャネル）に設定されていると仮定し、ステーション（ＳＴＡ）から発生する全てのトラフィックはＡＰを経て目的地に伝達される。ここで、ＢＳＳ（Ｂａｓｉｃ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ、基本サービスセット）とは、ある１つのチャネルを通じて通信するステーション（Ｓｔａｔｉｏｎ）の集合を意味し、無線ＬＡＮは、１つのＢＳＳ単位で通信がなされる。ステーション（Ｓｔａｔｉｏｎ）とは、１つのＢＳＳの構成員で無線通信が可能な装置を意味する。前記ＩＥＥＥ８０２．１１標準においては、ＢＳＳの内部から発生するステーション間トラフィックの場合、両者間の距離が十分に近いことにもかかわらず、送信ステーションからＡＰ、そしてＡＰから受信ステーションへ向かう２回の転送を行うので２倍の無線チャネルリソースの浪費を招く。

このような非効率性を克服し、ＢＳＳ内においてステーション間トラフィックの転送を直接に行うようにするために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ標準［ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ ＷＧ、Ｐａｒｔ １１：ＩＥＥＥ Ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｙｓｔｅｍｓ Ｌｏｃａｌ ａｎｄ ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋｓ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ Ｐａｒｔ １１：Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ ８：Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ．］はＤＬＳ（Ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ ｓｅｔｕｐ）を定義する。ここで定義されるＤＬＳは、ＱＡＰ（ＱｏＳ−ｅｎａｂｌｅｄ ＡＰ）が主体となって、２つのステーション間に直接リンクコール設定を行うようにし、その後、一定時間の間に発生するトラフィックをステーション間に直接に送受信できるようにして無線チャネルリソースの効率性を２倍に上げる。

しかし、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ標準にて定義されたＤＬＳは、ＡＰに新しい機能の追加を必要とするため、既存の普及されたＡＰの交替を必要とする。これは、市場で歓迎されず、その結果、標準が制定されてから数年が経ったものの、無線ＬＡＮ装置メーカーはＤＬＳを適用しない実情である。このため、従来のＱＡＰが主体となってステーション間直接リンクを設定する方式から脱して、最終ステーションが主体となる直接リンク設定方法が提案されており、その中の１つが発明者の既存研究であるｉＤＬＳ［Ｈ．Ｙｏｏｎ、ＪＷ Ｋｉｍ ａｎｄ Ｒ．Ｈｓｉｅｈ、“ｉＤＬＳ：Ｉｎｔｅｒ−ＢＳＳ ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ ｓｅｔｕｐ ｉｎ ＩＥＥＥ８０２．１１ ＷＬＡＮｓ、” Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、２００７．ＩＳＣＩＴ ‘０７．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ、ｖｏｌ．，ｎｏ．，ｐｐ．１０１５−１０２０、１７−１９ Ｏｃｔ．２００７．］である。

本発明が達成しようとする技術的課題は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境において、多重チャネルを利用したステーション間の通信方法を提供する。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境において、多重チャネルを利用してステーションとＡＰ間に通信を行い、ステーション間に直接リンクを設定できるようにする直接リンク設定方法および無線ＬＡＮステーションを提供することにある。

また、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境におけるマルチキャスト方法を提供する。

前記技術的課題を解決するために、本発明に係るＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境のステーションにおける直接リンク設定方法は、（ａ）前記ステーションにおいて、他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、ＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）と通信するために用いられるＢＳＳ（ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）チャネル以外の無線チャネルであるセカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を前記他のステーションと行うステップと；（ｂ）前記交渉の遂行結果、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するように交渉が成功すれば、前記ステーションの動作チャネルを前記ＢＳＳチャネルから前記セカンダリーチャネルにスイッチングするステップ；および（ｃ）前記セカンダリーチャネルを通じて前記他のステーションに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップを含むことを特徴とする。

前記（ａ）ステップは、前記セカンダリーチャネルの情報が含まれた直接リンク設定要請を前記ＡＰを経由して前記他のステーションに送信するステップ；および前記他のステーションから直接リンク設定応答を前記ＡＰを経由して受信すれば、ＡＣＫを前記ＡＰを経由して前記他のステーションに送信するステップを含むことができる。

前記直接リンク設定方法は、前記交渉の遂行結果、前記ＢＳＳチャネルに直接リンクを設定するように交渉が成功すれば、前記ＢＳＳチャネルを通じて前記他のステーションに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップをさらに含むことができる。

前記直接リンク設定方法は、（ｄ）前記（ｃ）ステップ後、前記ステーションにおいて前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記他のステーションと直接リンク設定を解除するステップと；（ｅ）前記ステーションの動作チャネルを前記セカンダリーチャネルから前記ＢＳＳチャネルにスイッチングするステップ；および（ｆ）前記ＢＳＳチャネルを通じて前記ＡＰに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップをさらに含むことができる。

ここで、前記（ｄ）ステップは、前記他のステーションに直接リンク解除要請を送信するステップ；および前記他のステーションからＡＣＫを受信するステップを含むことができる。

前記直接リンク設定方法は、前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過しなかった時に前記他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記ＢＳＳチャネルにのみ直接リンクを設定するための交渉を前記他のステーションと行うステップをさらに含むことができる。

また、前記直接リンク設定方法は、前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過した後に前記他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を前記他のステーションと行うステップをさらに含むことができる。

前記技術的課題を解決するために、本発明に係るＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境における直接リンク設定方法は、（ａ）第１ステーションまたは第２ステーションにおいて相手方を目的地とするトラフィックが発生する場合、前記第１ステーションと前記第２ステーションがＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）と通信するために用いられるＢＳＳ（ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）チャネル以外の無線チャネルであるセカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を行うステップと；（ｂ）前記交渉の遂行結果、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するように交渉が成功すれば、前記第１ステーションおよび前記第２ステーションが動作チャネルを前記ＢＳＳチャネルから前記セカンダリーチャネルにスイッチングするステップ；および（ｃ）前記第１ステーションまたは前記第２ステーションが前記セカンダリーチャネルを通じて相手方に前記発生したトラフィックのデータを送信するステップを含むことを特徴とする。

前記直接リンク設定方法は、（ｄ）前記（ｃ）ステップ後、前記第１ステーションまたは前記第２ステーションにおいて前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記第１ステーションと前記第２ステーションが相手方との直接リンク設定を解除するステップと；（ｅ）前記第１ステーションおよび前記第２ステーション中、前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションが、動作チャネルを前記セカンダリーチャネルから前記ＢＳＳチャネルにスイッチングするステップ；および（ｆ）前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションが前記ＢＳＳチャネルを通じて前記ＡＰに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップをさらに含むことができる。

前記直接リンク設定方法は、前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションにおいて、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過しなかった時に相手方ステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記ＢＳＳチャネルにのみ直接リンクを設定するための交渉を相手方ステーションと行うステップをさらに含むことができる。

また、前記直接リンク設定方法は、前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションにおいて、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過した後に相手方ステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を相手方ステーションと行うステップをさらに含むことができる。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境において、多重チャネルを利用してステーションとＡＰ間に通信を行い、ステーション間に直接リンクを設定することができ、マルチキャストを行うことができる。

本発明の実施形態による無線ネットワークシステムの概念図である。 本発明の実施形態による無線ネットワークシステムの概念図である。 図２の無線ＬＡＮシステムにおけるデータ転送のための結合過程を示す動作手続き図である。 ＤＬＳ（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ ｓｅｔｕｐ）のための手続きフローチャートである。 ＤＬＳ（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ ｓｅｔｕｐ）のための手続きフローチャートである。 前記ｉＤＬＳにおいて２つのステーション間に直接リンクを設定する動作を説明するための参考図である。 従来のＤＬＳまたは前記ｉＤＬＳに応じた直接リンク設定方式による無線チャネルリソースの効率性を説明するための参考図である。 ＢＳＳチャネル以外の他のチャネルを使って直接リンクを設定する場合、無線チャネルリソースの使用効率性がさらに増大する概念を説明するための参考図である。 本発明の一実施形態によるＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境のためのステーションの構造を示す図である。 図７に示すような無線ＬＡＮ環境において、ＤＬＳまたはｉＤＬＳにより、ステーションとＡＰ間またはステーション間のシグナルの流れを示す図である。 図８に示すような無線ＬＡＮ環境において、本発明の一実施形態により、ステーションとＡＰ間またはステーション間のシグナルの流れを示す図である。 本発明の一実施形態によるＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境における直接リンク設定方法のフローチャートである。 図１２の７１０〜７４０ステップの過程を通じて２つのステーションとＡＰから発生し得るシグナル流れの例を示す図である。 本発明の一実施形態による直接リンク設定方法によってＢＳＳから発生し得るシグナル流れの例を示す図である。 本発明の一実施形態による直接リンク設定方法によってＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間に応じて各チャネルにおいて直接リンクが設定され占有される形態の例を図式化した図である。 本発明の一実施形態によるＰＭＣ端末を示す図である。 本発明の一実施形態によるマルチキャストセッションを説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。以下の説明および添付図面において、実質的に同一の構成要素は各々同一の符号で示すことによって重複説明は省略する。また、本発明を説明する際、関連した公知機能あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す恐れがあると判断される場合にはそれに対する詳細な説明は省略する。

図１および図２は、本発明の実施形態による無線ネットワークシステムの概念図である。図１および図２の同一の構成要素は同一の図面番号で示す。

図１を参照すれば、無線ネットワークシステム、例えば、無線ＬＡＮシステム１０は、複数のステーションまたは端末（ｓｔａｔｉｏｎ、１２）と、アクセスポイントまたは無線基地局（Ａｃｃｅｓｓ Ｐｏｉｎｔ、１４）、およびバックボーン・ネットワークまたは分配システム１６を含む。

複数のステーション１４は、無線ＬＡＮ用ネットワークインターフェースカード（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）を装着して、ＩＥＥＥ８０２．１１標準に基づいた物理層およびＭＡＣ層の動作を行う。図１に示した無線ＬＡＮシステム１０において、複数のステーション１２は、アクセスポイント１４に結合され、データフレームを転送する。

アクセスポイント１４は、１つのステーションから伝達されたフレームを他のステーションに中継する有無線連動ブリッジ機能を行う。このアクセスポイント１４は、イーサネット（登録商標）のブリッジまたはスイッチと同一の機能を行う。

また、アクセスポイントは、上記で説明したステーション１２と基本的に同一な物理層およびＭＡＣ層を含むため、アクセスポイント１４は基本的にステーション１２と同一な動作を行うことができる。したがって、アクセスポイント１４は、必要によっては、ステーション１２と同一なものとして見なすこともできる。

分配システム（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ、１６）は、いくつかのアクセスポイント１４を連結するバックボーン・ネットワークである。分配システム１６は一般的にイーサネットが使われるが、いくつかのアクセスポイントを無線で連結することもできる。広義の分配システム１６は、イーサネットと連結されたルータまたはスイッチ、有無線インターネット・ネットワークと連結されたサーバを含むこともできる。

図２を参照すれば、無線ネットワークシステム、例えば、無線ＬＡＮシステム１０は、複数のステーションまたは端末（ｓｔａｔｉｏｎ、１２）を含む。この無線ＬＡＮシステム１０は、複数のステーション１２間に直接にポイントツーポイントで連結されている。したがって、図１とは異なり、図２に示す無線ＬＡＮシステム１０は、別途のアクセスポイント１４や分配システム１６が存在せず、複数のステーション１２がこれらの役割を代わりに行うか、一部の役割や機能が省略されてもよい。

図１および図２を参照して無線ＬＡＮシステム１０を説明したが、本発明の一実施形態による無線ＬＡＮシステム１０を含む無線ネットワークシステムはこれらに制限されず、これらの組み合わせまたは全く異なるシステムに実現されることができる。また、本発明の一実施形態による無線ネットワークシステムは単独で存在することもできるが、他の無線ネットワークシステムや移動通信網、有無線インターネット・ネットワークとインターワーキング（ｉｎｔｅｒｗｏｒｋｉｎｇ）を行うことができる。

例えば、無線ＬＡＮシステムは、移動通信網とインターワーキングを行ってローミングサービスを提供することもできる。具体的に、無線ＬＡＮシステムが音声サービスを提供する場合、無線ＬＡＮとＷＣＤＭＡを全て支援するデュアルバンドデュアルモード（ＤＢＤＭ、Ｄｕａｌ Ｂａｎｄ Ｄｕａｌ Ｍｏｄｅ）端末は移動通信網を利用して音声通話をするが、無線ＬＡＮシステムが支援される地域では、無線ＬＡＮシステムを利用して、切れることなく、自動ローミングを行うことができる。

図１に示した無線ＬＡＮシステム１０であれ、図２に示した無線ＬＡＮシステム１０であれ、ステーション１２間またはステーション１２とアクセスポイント１４間の結合過程を経由してこそデータを転送することができる。

図３は、図２の無線ＬＡＮシステムにおけるデータ転送のための結合過程を示す動作手続き図である。図２の無線ＬＡＮシステムや上記で説明した多様な無線ネットワークシステムも図３と一部の差はあるが、実質的に同一なデータ転送のための結合過程を含んでいるので具体的な説明は省略する。

図１および図３を参照すれば、無線ＬＡＮシステム１０において、ステーション１２とアクセスポイント１４との間のデータ転送のための結合過程２０は探索過程（Ｓｃａｎｎｉｎｇ、Ｓ３０）と、認証過程（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ、Ｓ３２）と、連結過程（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、Ｓ３４）とを含む。ステーション１２とアクセスポイント１４は、上記の過程（Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４）を経由して、データ転送過程（Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ、Ｓ３６）を行う。

探索過程（Ｓ３０）は、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）やプローブ（Ｐｒｏｂｅ）メッセージを使って周辺のアクセスポイント１４を探す過程である。

探索過程（Ｓ３０）は、アクセスポイント１４が周期的に転送するビーコンメッセージ（Ｂｅａｃｏｎ ｍｅｓｓａｇｅ）からアクセスポイント１４を探す受動探索過程（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｓｃａｎｉｎｇ）と、ステーション１２がプローブ要請（Ｐｒｏｂｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ）を転送し、アクセスポイント１４から自身のＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ ＩＤ）と動作速度などが格納されたプローブ応答を受信して、該当アクセスポイント１４を選択する能動探索過程とを含む。ビーコンメッセージは、アクセスポイント１４が支援できる色々な能力（速度、暗号化など）と自身が属したサービスグループ名であるＳＳＩＤ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｅｔ ＩＤ）などが格納されている。

認証過程（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ、Ｓ３２）は、探索過程（Ｓ３０）によって適切なアクセスポイント１４を選択したステーション１２が、該当アクセスポイント１４に対して自身が有効な端末であることを証明する過程である。すなわち、認証過程（Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ、Ｓ３２）は、アクセスポイント１４と認証手続きと暗号方式を交渉する過程である。大部分の場合、オープンシステム（Ｏｐｅｎ Ｓｙｓｔｅｍ）認証方式を使うため、アクセスポイント１４はステーションからの認証要求に無条件で認証する。

より強化された認証方式として、ＩＥＥＥ８０２．１ｘ基盤ＥＡＰ−ＴＬＳ、ＥＡＰ−ＴＴＬＳ、ＥＡＰ−ＦＡＳＴ、ＰＥＡＰなどがある。

連結過程（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、Ｓ３４）は、認証に成功した後、ステーション１２がアクセスポイント１４に接続する過程である。連結過程（Ｓ３４）は、ステーション１２とアクセスポイント１４間に識別可能な連結を設定することを意味する。連結過程（Ｓ３４）が完了すれば、ステーション１２は、アクセスポイント１４を経由して他のステーション１４と通信を行うことができる。

連結過程（Ｓ３４）は、ステーション１２が連結要請（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｑｕｅｓｔ）をアクセスポイント１４に転送すれば、アクセスポイント１４が他のステーションと区分できるＡＩＤ（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ＩＤ）を格納した連結応答（Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を送信することによってなされる。

ステーション１２とアクセスポイント１４は、上記の過程（Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４）を経由して、データ転送過程（Ｄａｔａ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ、Ｓ３６）を行う。

連結過程（Ｓ３４）と類似する過程として、再連結過程（Ｒｅａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）がある。再連結過程は、ステーション１２が連結されたアクセスポイント１４とは異なるアクセスポイントと連結する過程である。再連結過程は、ステーション１２が連結されたアクセスポイント１４からの信号が弱くなれば、他の新しいアクセスポイント１４と新しい結合を設定する過程である。

一般的に、ステーション１２は、図１に示した無線ネットワークシステム（１０、ＢＳＳ）において、他のステーション１２に直接にフレームを転送することが許されず、常にフレームの転送のためにアクセスポイント１４に依存しなければならない。

しかし、ＱｏＳ能力を有したステーション（以下、「ＱＳＴＡ」という）は、ＤＬＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｓｅｔｕｐ）を使ってデータ転送をセッティングすることにより、他のＱＳＴＡに直接フレームを転送することができる。

ここで、ＱｏＳ能力（ＱｏＳ ｆａｃｉｌｉｔｙ）とは無線ネットワークシステム、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに定義されたＱｏＳを提供するために用いられる向上した機能と、チャネルアクセス規則、フレームフォーマット、フレーム交換シーケンス、管理オブジェクトのセットである。

ＱＳＴＡは、ＱｏＳを支援するが、アクセスポイントではなくステーションである。このＱＳＴＡは、ハイブリッドコーディネータを有せず、分配システムサービス（ＤＳＳｓ）のためにＱＡＰを使用する。ＱＳＴＡは、ｎＱＢＳＳ（ａ ｎｏｎ−ＱｏＳ ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）に連結された場合、ｎｏｎ−ＱＳＴＡ（ｎＱＳＴＡ）として機能する。

直接リンク（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ）とは、ＱＡＰ（ＱｏＳ ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）を通さず、同一なインフラストラクチャー（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）ＱｏＳ基礎サービスセット（ＱＢＳＳ）において作動する１つのＱＳＴＡと他のＱＳＴＡとの間の双方向リンクである。一旦、ダイレクトリンクがセットアップされれば、２つのＱＳＴＡ間の全てのフレームは直接に交換される。

ＱＡＰ（ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｅｒｖｉｃｅ （ＱｏＳ） ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ、以下、「ＱＡＰ」という）は、ＱｏＳを支援するアクセスポイントである。ＱＡＰの機能は、ｎＱＡＰの機能の上位セットであり、よって、ｎＱＳＴＡとして機能することができる。

一方、ＤＬＳ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｌｉｎｋ Ｓｅｔｕｐ）は、図１に示された無線ネットワークのインフラストラクチャーモード（ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｍｏｄｅ）において動作するＱＳＴＡ間に直接リンク設定（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ ｓｅｔｕｐ）を定義している。ＤＬＳは、フレームが常に１つのステーションから他のステーションに直接送られるＱＩＢＳＳには適用されない。

図４および図５は、ＤＬＳ（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ ｓｅｔｕｐ）のための手続きフローチャートである。

図４および図５を参照すれば、ａ１ステップにおいて、他の非アクセスポイントステーション（ＱＳＴＡ−２）と直接フレームを交換しようとする１つのステーション（ＱＳＴＡ−１）はＤＬＳを開始し、ＱＡＰにＤＬＳ要請フレーム（ＤＬＳ Ｒｅｑｕｅｓｔ ｆｒａｍｅまたはＤＬＳ．ｒｅｑｕｅｓｔ ｍｅｓｓａｇｅ）を送る。この要請（ＤＬＳ Ｒｅｑｕｅｓｔ）は、ＱＳＴＡ−１のレートセット、ケイパビリティー、ＱＳＴＡ−１とＱＳＴＡ−２のＭＡＣアドレスを含む。

図４の１ｂステップにおいて、ＱＳＴＡ−２がＢＳＳに連結されていれば、ダイレクトストリームはＢＳＳの政策内で許容され、ＱＳＴＡ−２はインデード（ｉｎｄｅｅｄ）ＱＳＴＡであり、ＱＡＰは受領者ＱＳＴＡ−２にＤＬＳ要請フレームをフォワードする。

図４の２ａステップにおいて、ＱＳＴＡ−２はダイレクトストリームを受諾すれば、ＱＳＴＡ−２はＱＡＰにＤＬＳ応答フレーム（ＤＬＳ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆｒａｍｅまたはＤＬＳ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｍｅｓｓａｇｅ）を送り、この応答フレームはレートセット、ＱＳＴＡ−２の（拡張された）ケイパビリティー（ｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓ）、ＱＳＴＡ−１とＱＳＴＡ−２のＭＡＣアドレスを含む。

図４の２ｂステップにおいて、ＱＡＰはこのＤＬＳ要請フレームをＱＳＴＡ−１にフォワードし、その後、ダイレクトリンクが活性化し、フレームがＱＳＴＡ−１からＱＳＴＡ−２に、ＱＳＴＡ−２からＱＳＴＡ−１に送られることができる。

図４の３ステップにおいて、ＱＳＴＡ１（Ｉｎｉｔｉａｔｉｎｇ ＱＳＴＡ）がＤＬＳ応答（ＤＬＳ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）を通じて、成功的にダイレクトリンク（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ）が設定されれば、データフレーム（ｄａｔａ ｆｒａｍｅ）は、ＱＳＴＡ−１とＱＳＴＡ−２間のダイレクトリンク（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ）を使って伝達されるようになる。

図４および図５に示した無線ネットワークシステム１０は、ＱＳＴＡ間にダイレクトリンク（Ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋ）を使えば、ＱＳＴＡ間の通信が効率的になされる。但し、アクセスポイントがＱＡＰではない場合、ＱＳＴＡであってもＤＬＳ設定が不可能である。

上記で説明した無線ネットワークシステム、例えば、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ）ＤＬＳプロトコルにおいてＤＬＳ関連管理フレームが、ＱＳＴＡとＱＡＰとの間でやり取りするようになっている。したがって、ＱＡＰにおいて、管理フレーム（ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｆｒａｍｅ）をリレー（ｒｅｌａｙ）する機能が必要である。

以下、また他の実施形態である２つのステーション間の直接リンクを設定する方法を説明する。先ず、理解を助けるために発明者の既存研究であるｉＤＬＳに関して簡略に説明する。

図６は、前記ｉＤＬＳにおいて、２つのステーション間に直接リンクを設定する動作を説明するための参考図である。

図６において、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２は、各々、ＡＰ−１、ＳＳＩＤ−１およびＡＰ−２、ＳＳＩＤ−２と連関（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）する。ＳＳＩＤ（ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）は、無線ＬＡＮを通じて転送されるパケットの各ヘッダに付け加えられる固有識別子であって、無線装置がＢＳＳ（ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）に接続する時に暗号のように使われる。ＡＰ−１とＡＰ−２は、分散システム（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）で連結されている。図６において、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２が各々異なるＢＳＳに属し、ＡＰが２つであると説明したが、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２が同一のＢＳＳに属し、ＡＰが１つであってもよいことは勿論である。

開始ステーション（ＳＴＡ−１）が一般データフレームのようにカプセル化している直接リンク設定要請を、ＡＰ−１を経由してＡＰ−２に送信する（１ａ）。直接リンク設定要請は、レートセット（ｒａｔｅ ｓｅｔ）、ＳＴＡ−１の能力（ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２のＭＡＣアドレスを含む。ＳＴＡ−１において、直接リンク設定を開始するためのトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）は、上位層（ｕｐｐｅｒ ｌａｙｅｒ）から発生する。直接リンク設定要請をデータフレームのように転送するために用いられるカプセル化（ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎ）方法は、文献［Ｗｅｎｔｉｎｋ ｅｔ．ａｌ．，Ｎｅｗ ＤＬＳ （ｎＤＬＳ）、ＩＥＥＥ８０２．１１ ＤＬＳ ＳＧ、ｄｏｃｕｍｅｎｔ ８０２．１１−０７／０４７８ｒ０、２００７．］で提示した方法を利用することができる。

ＳＴＡ−２が直接リンク設定要請を承認すれば、直接リンク設定応答を、ＡＰ−２とＡＰ−１を経由してＳＴＡ−１に送信する（１ｂ）。直接リンク設定応答は、レートセット、ＳＴＡ−２の能力を含む。ＳＴＡ−１がＳＴＡ−２からの直接リンク設定応答を承認すれば、ＡＣＫ（ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ）をＳＴＡ−２に送信する（１ｃ）。

前記過程（１ａ〜１ｃ）が完了すれば、直接リンクが活性化し、データフレームが、ＳＴＡ−１からＳＴＡ−２にまたはその逆に直接転送されることができる。このように直接リンクが設定された各ステーションには、直接リンク設定対に関する情報を含むテーブルが維持される。このテーブルは、直接リンクに関する情報、例えば、相対ステーションのＭＡＣアドレス、通信状態などの情報を有し、各ステーションは、固有な識別子によってインデックスされる。このテーブルを参照することにより、ステーションは直接リンクからまたは直接リンクに指定されるフレームと連関したＡＰからまたは連関したＡＰに指定されるフレームを区別することができる。

図７は、従来のＤＬＳまたは前記ｉＤＬＳに応じた直接リンク設定方式による無線チャネルリソースの効率性を説明するための参考図である。図７において、ＢＳＳはＡＰと４個のステーション（ＳＴＡ１〜４）で構成され、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２は各々ＡＰと通信し、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４は十分に良いチャネル環境を有しているので、互いに直接リンクが設定され、ＡＰを通じることなくデータフレームのやり取りをする。無線チャネルリソースは５個の装置で共有され、ＤＬＳまたはｉＤＬＳを使わない場合に比べ、転送回数が減少して、無線チャネルリソースの使用効率性が増大する。例えば、図示したように、実際に転送するデータフレームの数は６個となり、データフレームの転送回数はＳＴＡ−１→ＡＰ、ＡＰ→ＳＴＡ−１、ＳＴＡ−２→ＡＰ、ＡＰ→ＳＴＡ−２、ＳＴＡ−３→ＳＴＡ−４、ＳＴＡ−４→ＳＴＡ−３で６回となる。したがって、「転送されるデータフレーム数／転送回数」で示される正規化スループット（ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）は６／６＝１となる。仮に、ＤＬＳまたはｉＤＬＳを使うことなく、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４がＡＰを経由してデータフレームのやり取りをするのであれば、転送回数が８回となって、正規化スループットは６／８＝０．７５となるはずである。

しかし、仮に、ステーション間にＡＰと通信するために用いられるＢＳＳチャネル（無線チャネル１）以外の他のチャネルを使って直接リンクを設定するのであれば、無線チャネルリソースの使用効率性がさらに増大し得る。図８は、このような概念を説明するための参考図である。仮に、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４が互いに送受信しようとする場合、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４間にＢＳＳチャネル以外の利用可能な他のチャネル（無線チャネル２）に直接リンクを設定し、このチャネルを通じて送受信するようにする。そうすると、無線チャネル１においては、実際に転送するデータフレーム数および転送回数が各々４および４となって、スループットが４／４となり、無線チャネル２においては、実際に転送するデータフレーム数および転送回数が各々２および２となって、スループットが２／２となる。したがって、ＢＳＳ内部の総スループットは４／４＋２／２＝１となって、無線チャネルリソースの使用効率性がさらに増大することを確認することができる。

したがって、本発明においては、ステーションから発生するトラフィックが他のステーションを目的地とする場合、ＢＳＳチャネル以外の他のチャネルを通じて一時的に目的地ステーションと直接リンクを設定し、そのチャネルを通じてデータフレームを送受信する。以下では、便宜上、ＢＳＳチャネル以外の他のチャネルをセカンダリーチャネルということにする。ＢＳＳチャネルとの干渉を小さくするために、セカンダリーチャネルはＢＳＳチャネルと直交（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ）するチャネルであることが好ましいが、本発明は、これに限定されるものではない。

図９は、本発明の一実施形態によるＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境のためのステーションの構造を示す図である。図９を参照すれば、ステーションには内部的に複数のアプリケーションＡＰＰ（１）〜ＡＰＰ（Ｎ）が設置されており、アプリケーションの各々はトラフィックを発生させる。このトラフィックはステーションと連関したＡＰを目的地とすることもでき、ＡＰではない他のステーションを目的地とすることもできる。リンク層において、トラフィック分類部１０は、アプリケーションＡＰＰ（１）〜ＡＰＰ（Ｎ）から発生するトラフィックの伝達を受け、これらを、ＡＰを目的地とするトラフィック（ＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰ）と他のステーションを目的地とするトラフィック（ＳＴＡ−ｔｏ−ＳＴＡ）に分類する。また、トラフィック分類部９１は、分類されたトラフィックをその目的地に応じて相異なるバッファに格納する。例えば、図示したようにＡＰを目的地とするトラフィックをＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックバッファ９２に、他のステーションを目的地とするトラフィックをＳＴＡ−ｔｏ−ＳＴＡトラフィックバッファ９３に格納する。

各バッファ（９２，９３）は多重チャネルを支援するＭＡＣ／ＰＨＹ層部９４と連結されており、後述するチャネルスイッチング部５０の命令に従って動作チャネルをＢＳＳチャネルからセカンダリーチャネルにスイッチングするか、セカンダリーチャネルからＢＳＳチャネルにスイッチングする。また、各バッファ（９２，９３）から伝達されるトラフィックをＢＳＳチャネルを通じて転送するかまたはセカンダリーチャネルを通じて転送する。

チャネルスイッチング部９５は、各バッファ（９２，９３）中のどのバッファに格納されたトラフィックをＭＡＣ／ＰＨＹ層部９４に伝達するかということと、ＭＡＣ／ＰＨＹ層部９４の動作チャネル、すなわちステーションの動作チャネルを決定する。このような決定のために、チャネルスイッチング部９５はチャネルスイッチング政策を有しており、チャネル環境を測定し、内部トラフィックを観察する。すなわち、チャネルスイッチング部９５は、ＢＳＳチャネルとＢＳＳチャネル以外の利用可能なチャネルの状態を周期的に測定し、測定された結果情報を維持し、ＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックバッファ９２とＳＴＡ−ｔｏ−ＳＴＡトラフィックバッファ９３を観察する。チャネルスイッチング部９５は、このようにチャネル環境を測定し、内部トラフィックを観察した結果に基づいて予め定められたチャネルスイッチング政策に従ってＭＡＣ／ＰＨＹ層部９４の動作チャネルを決定する。

チャネルスイッチング政策は、例えば、次のように設定することができる。

一例として、動作するアプリケーションのＱｏＳ要求に従って設定されることができる。例えば、あるビデオストリーミングが直接リンクを通じて２０Ｍｂｐｓを要求するのであれば、チャネルスイッチング政策は、該当トラフィックをその要求するだけの帯域幅を有するセカンダリーチャネルに転送されるようにＭＡＣ／ＰＨＹ層部９４の動作チャネルを決定することができる。

他の例として、現在セカンダリーチャネルにおいて、他のステーションと直接リンクを設定して通信するところ、ＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックバッファ９１にＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックが発生する場合、セカンダリーチャネルにおける直接リンクを解除し、ＢＳＳチャネルにおいて直接リンクを設定することを他のステーションと交渉するようにすることができる。そうすると、ＢＳＳチャネルを通じてＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックがＡＰに送信される。

また他の例として、データフレームを最後にＡＰに転送するか、ＡＰから受信した時点から一定時間（Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ）の間にはチャネルスイッチングをせずにＢＳＳチャネルで動作する。すなわち、Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間内においては、直接リンクを設定する場合に、ＢＳＳチャネルに設定されるように交渉し、Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間が経過してもＡＰとの送受信がない場合に、ＢＳＳチャネルではないセカンダリーチャネルに設定されるように他のステーションと交渉する。前記Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ値は、ＢＳＳチャネルからセカンダリーチャネルにスイッチングしない最小の臨界時間であり、任意の適切な値に設定することができる。

ステーションとＡＰ間の大部分のトラフィックはウェブブラウジングやインスタンスメッセージングのようにインタラクティブなトラフィックである。例えば、ＨＴＴＰ−Ｒｅｑｕｅｓｔが１つのステーションのアプリケーションから発生すれば、ＡＰへ向かうトラフィックが作られ、これをＡＰが受信すれば、ＡＰはステーションにＨＴＴＰ−Ｒｅｑｕｅｓｔを転送する。したがって、ＡＰとの順調な通信のためには、チャネルスイッチングが行われないことが好ましい。しかし、ＡＰとの送受信が行われた後に一定時間が過ぎてもＡＰからまたはＡＰに何のデータも転送されなかったとすれば、初めから応答を期待しない要請であったか、応答がネットワークにおいて失われたことを意味する。したがって、適切に設定されたＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間の間にはＢＳＳチャネルに留まり、Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間が経過してもＡＰとの送受信がなければ、セカンダリーチャネルにスイッチングする。

図１０は、図７に示すような無線ＬＡＮ環境において、ＤＬＳまたはｉＤＬＳにより、ステーションとＡＰ間またはステーション間のシグナルの流れを示す図であり、図１１は、図８に示すような無線ＬＡＮ環境において、本発明の一実施形態により、ステーションとＡＰ間またはステーション間のシグナルの流れを示す図である。

図１０を参照すれば、ＢＳＳに属したステーション（ＳＴＡ−１〜４）とＡＰは単一無線チャネルを使うため、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡのような多重化方式により、相異なるタイミングに各自のデータフレームを転送する。すなわち、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２は、各々、チャネル１を通じてＡＰと通信し、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４も、チャネル１を通じて、直接リンクを設定して直接に送受信し、各ステーションは相異なるタイミングにデータフレームを目的地に送信する。

図１１を参照すれば、ＳＴＡ−１、ＳＴＡ−２、およびＡＰは、チャネル１を使って通信し、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４は、チャネル２を通じて、直接リンクを設定して直接にデータを送受信する。したがって、図示したように、ＳＴＡ−３およびＳＴＡ−４間の直接リンクを通じた送受信とＳＴＡ−１またはＳＴＡ−２とＡＰ間の送受信は同時になされることができる。

図１２は、本発明の一実施形態によるＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境における直接リンク設定方法のフローチャートを示す。本実施形態による直接リンク設定方法は、図９で説明した無線ＬＡＮステーションにおいて処理されるステップからなり、よって、以下で省略された内容であっても無線ＬＡＮステーションに関して以上で記述された内容は本実施形態による直接リンク設定方法にも適用される。

本実施形態において、ステーションは初期状態でチャネル１（ＢＳＳチャネル）で動作しており、ＡＰと通信している状態またはＡＰおよび他のステーションとのデータ送受信が起こらない状態のうちの１つであると仮定する。

１２２０ステップにおいては、他のステーションを目的地とするトラフィックが発生するか否かを判断する。これは、ＳＴＡ−ｔｏ−ＳＴＡトラフィックバッファ９３を観察することによって検知することができる。他のステーションを目的地とするトラフィックが発生すれば、１２１５ステップに進行して、該当ステーションと直接リンク設定のための交渉を行う。以下では、該当ステーションを、便宜上、相対ステーションと称する。直接リンク設定のための交渉は、ＡＰを経由して相対ステーションに直接リンク設定要請を送信し、相対ステーションからＡＰを経由して直接リンク設定応答を受信し、また、それに対するＡＣＫもＡＰを経由して相対ステーションに送信する一連の過程を意味する。本実施形態において、直接リンク設定のためのチャネルは、ＢＳＳチャネルだけでなく、ＢＳＳチャネル以外のセカンダリーチャネルが含まれる。したがって、１２１５ステップの交渉結果、ＢＳＳチャネルに直接リンクを設定するように交渉がなされるか、セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するように交渉がなされるか、または交渉が失敗する場合があり得る。直接リンクを設定するための交渉が失敗する場合は、例えば、相対ステーションから直接リンク設定応答を受信できなかったり、相対ステーションがＡＰと通信中であるために直接リンク設定を拒否したりする場合などがある。

直接リンク設定のための交渉が失敗すれば、再び１２１０ステップに戻り、依然として他のステーションを目的地とするトラフィックがあれば、再び１２１５ステップに進行して、再び直接リンク設定のための交渉を試みる。

１２１５ステップにおいて、相対ステーションとセカンダリーチャネルに直接リンクを設定するように交渉がなされれば、１２２０ステップに進行して、ステーションは動作チャネルをセカンダリーチャネルにスイッチングする。すなわち、ＭＡＣ／ＰＨＹ層部９４がセカンダリーチャネルで動作するようにする。今はセカンダリーチャネルを通じて相対ステーションと直接リンクが設定されたため、７２５ステップにおいて、相対ステーションとセカンダリーチャネルを通じて直接に前記トラフィックのデータを送受信する。

その後、相対ステーションとの送受信が完了したかまたはＡＰを目的地とするトラフィックが発生すれば（１２３０ステップ）、１２３５ステップに進行して、セカンダリーチャネルにおける直接リンク設定を解除する。この場合、ステーションはセカンダリーチャネルで動作しているため、直接リンク設定の解除は、ＡＰを経由せず、他のステーションに直接リンク解除要請を送信し、相対ステーションからＡＣＫを受信することによってなされる。

直接リンク設定が解除されれば、１２４０ステップに進行して、再びＢＳＳチャネルにスイッチングする。また、ＡＰを目的地とするトラフィックのデータをＢＳＳチャネルを通じてＡＰに送信する。

再び１２１５ステップを参照する。仮に、１２１５ステップにおいて、相対ステーションとＢＳＳチャネルに直接リンクを設定するように交渉がなされれば、ＢＳＳチャネルに直接リンクが設定され、１２４５ステップにおいて、ＢＳＳチャネルを通じて相対ステーションと直接データを送受信する。この場合、ステーションはＢＳＳチャネルを通じてＡＰともデータを送受信することができる。

１２５０ステップにおいて、相対ステーションとのデータ送受信が完了すれば、１２５５ステップに進行して、直接リンク設定を解除する。この場合、ステーションはＢＳＳチャネルで動作しているため、直接リンク設定の解除は、ＡＰを経由し、他のステーションに直接リンク解除要請を送信し、相対ステーションからＡＰを経由してＡＣＫを受信することによってなされる。

再び１２４０ステップを参照する。１２４０ステップにおいて、ＢＳＳチャネルにスイッチングした後、ステーションはＡＰと最後にデータを送受信した時点から少なくともＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間の間にＡＰとの送受信が行われるかを観察する。

１２６０ステップにおいて、Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間が経過しなかったのに、他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、１２６５ステップに進行して、ＢＳＳチャネルだけに直接リンク設定がなされるように該当ステーションと交渉する。これは、後述する図１３で説明する、直接リンク設定要請に利用可能なチャネルとしてＢＳＳチャネルだけを含ませばよい。交渉が成功すれば、ＢＳＳチャネルを通じて直接リンクが設定され、１２４５ステップに進行して、ＢＳＳチャネルを通じて相対ステーションと直接データを送受信する。

１２７０ステップにおいて、ＡＰと最後にデータを送受信した時点からＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間が経過し、この時、他のステーションを目的地とするトラフィックがあるのであれば、再び１２１５ステップに進行して、該当ステーションと直接リンク設定のための交渉を行う。

ＡＰとデータを送受信した後に一定時間を待機せずに直ちにセカンダリーチャネルにスイッチングするのであれば、ＢＳＳチャネルを通じてＡＰから送信されるデータを受信できなくなる問題点が発生し得る。したがって、本実施形態のようにＡＰとデータ送受信がなされた後に一定時間の間には、ＢＳＳチャネルを通じてのみ直接リンクを設定することによってＢＳＳチャネルに留まり、これ以上ＡＰとのデータ送受信がなされないことを確認した後に始めてセカンダリーチャネルを含んで直接リンク設定のための交渉を行うことにより、直ちにセカンダリーチャネルにスイッチングすることによって生じ得る上記のような問題点を解決することができる。

図１３は、図１２の１２１０〜１２４０ステップの過程を通じて２つのステーションとＡＰから発生し得るシグナル流れの例を示す図である。図１３において、ＣＨ１はＢＳＳチャネルに該当し、ＣＨ２、３は選択可能なセカンダリーチャネルに属する。また、図示されたバッファにおいて、左側はＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックバッファを、右側はＳＴＡ−ｔｏ−ＳＴＡトラフィックバッファを示す。

図１３を参照すれば、ＳＴＡ−３はＡＰとＣＨ１を通じてデータを送受信している（（１）、（２））。そうするうちにＳＴＡ−４を目的地とするトラフィックが発生し、このトラフィックはＳＴＡ−ｔｏ−ＳＴＡトラフィックバッファに格納される（（ａ））。そうすると、ＳＴＡ−３は、ＳＴＡ−４と直接リンク設定のための交渉を試みる。

交渉のために、ＳＴＡ−３は、ＡＰを経由して、ＳＴＡ−４に直接リンク設定要請を送信する（（３）−１、（３）−２）。この時、直接リンク設定要請には、直接リンク設定に利用可能なチャネルの情報が含まれる。利用可能なチャネルは、ステーションにおいて測定された各チャネルの状態とチャネルスイッチング政策に従って定められる。図１３に示された例は、ＳＴＡ−３が利用可能なチャネルとしてＣＨ１、２、３を選択した場合を示す。

直接リンク設定要請を受信したＳＴＡ−４は、これに応答し、直接リンク設定応答を、ＡＰを経由して、ＳＴＡ−３に送信する（（４）−１、（４）−２）。この時、ＳＴＡ−４は、直接リンク設定要請に含まれた利用可能なチャネルのうちの自身に利用可能なチャネルを選択し、その結果情報を直接リンク設定応答に含ませる。図１３に示された例は、ＳＴＡ−４が利用可能なチャネルとしてＣＨ２、３を選択した場合を示す。

直接リンク設定応答を受信したＳＴＡ−３は、これに応答し、ＡＣＫを、ＡＰを経由して、ＳＴＡ−４に送信する（（５）−１、（５）−２）。この時、ＳＴＡ−３は、直接リンク設定応答に含まれた利用可能なチャネルのうちの直接リンクを設定するチャネルを選択し、その結果情報をＡＣＫに含ませる。チャネルの選択は、勿論、測定されたチャネルの状態に応じてなされる。図１３に示された例は、ＳＴＡ−３が直接リンクを設定するチャネルとしてＣＨ２を選択した場合を示す。

したがって、以前まで動作していたＢＳＳチャネルではない、ＣＨ２が直接リンクを設定するチャネルに選択されたため、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４は、各々、ＣＨ２にチャネルスイッチングを行う。今はＣＨ２を通じて直接リンクが設定され、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４はＣＨ２を通じて直接データを送受信する（（６））。

仮に、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４の直接リンク設定のための交渉結果、ＣＨ１が直接リンク設定のためのチャネルに決定されたのであれば、チャネルスイッチングはなされず、ＣＨ１を通じて直接リンクが設定され、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４はＣＨ１を通じて直接データを送受信する。

また、仮に、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４の直接リンク設定のための交渉が失敗するのであれば、交渉を再び試みるか、ＡＰを経由してデータを送受信するようになる。

今は、ＡＰを目的地とするトラフィックが発生し、このトラフィックはＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックバッファに格納される（（ｂ））。そうすると、ＳＴＡ−３は、ＳＴＡ−４に直接リンク解除要請を送信し（（７））、ＳＴＡ−４は、これに応答し、ＳＴＡ−４がＡＣＫをＳＴＡ−３に送信（（８））することによって直接リンク設定が解除される。また、ＳＴＡ−３は、ＡＰとの通信のために再びＣＨ１に戻るようにチャネルスイッチングを行い、ＣＨ１を通じてＡＰにデータを送信する。

図１４は、本発明の一実施形態による直接リンク設定方法によってＢＳＳから発生し得るシグナル流れの例を示す図である。図１４も、図１３と同じように、図示されたバッファにおいて、左側はＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックバッファを、右側はＳＴＡ−ｔｏ−ＳＴＡトラフィックバッファを示す。

図１４を参照すれば、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２は各々ＢＳＳチャネルであるＣＨ１を通じてＡＰと通信するか、ＳＴＡ−１とＳＴＡ−２が互いにＣＨ１を通じた直接リンクを設定し、ＣＨ１を通じて直接にデータを送受信する。

一方、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４は、セカンダリーチャネルのＣＨ２を通じた直接リンクを設定し、ＣＨ２を通じて直接にデータを送受信する（（１））。そうするうちに、ＳＴＡ−３のＳＴＡ−ｔｏ−ＡＰトラフィックバッファにＡＰを目的地とするトラフィックが発生すれば（（ａ））、ＳＴＡ−３は、ＳＴＡ−４とＣＨ２を通じた直接リンクを解除し（（２））、ＡＰとの通信のためにＣＨ１に動作チャネルをスイッチングする。そうすると、ＳＴＡ−３は、ＣＨ１を通じてＡＰとデータを送受信する（（３））。

ＳＴＡ−３は、最後にＡＰとデータを送受信した時点からＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間の間にＡＰとの送受信がなされるかを観察する。一方、最後にＡＰとデータを送受信した時点から少なくともＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間内にＳＴＡ−４と直接リンク設定を交渉する場合、ＣＨ１に直接リンクを設定し、データを直接に送受信する（（４））。ＣＨ１において、ＡＰとの送受信とＳＴＡ−４との送受信、さらにはＳＴＡ−１、ＳＴＡ−２、ＡＰ間の通信は相異なるタイミングで行われる。このようなリソース配分は、ＳＴＡ−３内部的にはアプリケーション間に定義される優先順位に従って決定され、各ステーションとＡＰ間にはＣＳＭＡ／ＣＡのような多重化方式によって決定される。

ＳＴＡ−４との直接リンクが解除された後、図示したようにＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間が経過してもＡＰとのデータ送受信が発生せず、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４間に送受信するデータがあれば、セカンダリーチャネルを含んで、直接リンク設定のための交渉を行う（（５））。交渉の結果、ＣＨ２が再び直接リンク設定のためのチャネルに決定されれば、ＳＴＡ−３とＳＴＡ−４はＣＨ２にスイッチングする。また、ＣＨ２を通じて直接にデータを送受信する（（６））。

図１５は、上述した本発明の一実施形態による直接リンク設定方法によってＴ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間に応じて各チャネルにおいて直接リンクが設定され占有される形態の例を図式化したものである。図１０において、ボックスＢＳＳ（ＡＰ−Ｓ＃）はステーションＳ＃がＡＰと通信する区間を示し、ボックスｄｉｒｅｃｔ ｎは直接連結が設定された区間であって、例えば、ｄｉｒｅｃｔ １（Ｓ２−Ｓ３）は、ステーションＳ２とステーションＳ３が直接連結設定される区間を示す。図１０を参照すれば、ステーションＳ２とＳ３間の直接連結（ｄｉｒｅｃｔ １）は、その直前にステーションＳ２がＡＰと通信したため、その後Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間の間にはＢＳＳチャネル（Ｃｈａｎｎｅｌ １）においてなされ、Ｔ＿ｓｔａｙｉｎｇ時間が経過した後に他のチャネル（Ｃｈａｎｎｅｌ ２）において直接連結設定がなされることができる。

以下、ＩＥＥＥ８０２．１１基盤の装置間マルチキャスト通信を効率的に行うためのＰＭＣ（Ｐｓｅｕｄｏ ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）プロトコルを提案する。ＰＭＣは、単一マルチキャスト送信者と複数のマルチキャスト受信者間の通信性能を改善するために、ユニキャストとステーションまたは端末の選択的動作モード変換を組み合わせる。本プロトコルを既存に普及された無線ＬＡＮ端末のハードウェアの交替なしで効率的な無線マルチキャストを実現する。

現在、ＩＥＥＥ８０２．１１は、データリンク層において、マルチキャストをブロードキャストのような方法によって処理する。したがって、マルチキャストパケットは、物理層において基本転送率でのみ転送が可能であり、転送失敗時には再転送が不可能である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ装置を利用したマルチキャスト通信は、６、１２、２４Ｍｂｐｓの転送率でのみ転送が可能であり、１回転送後の再転送を不可能にして、無線チャネル活用性と転送信頼度を減少させる。本発明で提案するＰＭＣ（Ｐｓｅｕｄｏ ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）は、ＩＥＥＥ８０２．１１基盤の装置間マルチキャスト通信を効率的にするためのプロトコルである。

図１６は、本発明の一実施形態によるＰＭＣ端末を示す図である。図１６に示すように、図１６において、ＰＭＣ端末１６１０はＰＭＣステーションであってもよい。しかし、説明の便宜上、ＰＭＣ端末１６１０に限定して説明する。ＰＭＣ端末１６１０は、ＰＭＣ−ＷｉＦｉ部１６１１と、ＰＭＣ−ＷｉＦｉ部１６１１を制御する上位層であるＰＭＣ−ＡＰＰ（Ｐｓｅｕｄｏ ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ−ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）部１６１３とを含む。ＰＭＣ−ＷｉＦｉ部１６１１は、ＭＡＣとＰＨＹ層を含み、実質的なパケット送受信を担当する。ＰＭＣ−ＡＰＰ部１６１３は、ＰＭＣ−ＷｉＦｉ部１６１１の上位層を含み、ＰＭＣプロトコルの動作を担当する。

一方、ＰＭＣ−ＷｉＦｉ部１６１１の動作モードは、基本通信モードと全パケット受信モード（Ｐｒｏｍｉｓｃｕｏｕｓ ｍｏｄｅ）がある。基本通信モード上において、ＰＭＣ−ＷｉＦｉ部１６１１は、自身に伝えられたパケットの目的地アドレスが自身のアドレスと異なる場合、パケットを上位層に伝達しない。全パケット受信モード上において、ＰＭＣ−ＷｉＦｉ部１６１１は、チャネルから確実に受信した全てのパケットを上位層に転送する。ＰＭＣ−ＡＰＰ部１６１３は、１−ホップ上の他のＰＭＣ端末内にあるＰＭＣ−ＡＰＰ部と協力して、端末間チャネル品質を持続的にアップデートすることもできる。

図１７は、本発明の一実施形態によるマルチキャストセッションを説明するフローチャートである。図１７に示すように、マルチキャストセッションは、１つのＰＭＣ−開始者（ＰＭＣ−ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）と複数のＰＭＣ−メンバー（ＰＭＣ−ｍｅｍｂｅｒ）とを含む。

ＰＭＣ−開始者１６２０のＰＭＣ−ＡＰＰ部は、上位応用の要請（（ａ））または自らマルチキャストセッション（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ ｓｅｓｓｉｏｎ）を開始することができる（（ｂ））。マルチキャストセッションの長さは、転送されるデータの量（パケットの個数またはサイズ）および時間または２つの組み合わせによって定められる。

マルチキャストセッションを開始するＰＭＣ端末がＰＭＣ−開始者１６２０となる。ＰＭＣ−開始者１６２０がＰＭＣ−要請メッセージをブロードキャスティングすれば（（ｂ））、ＰＭＣ−要請メッセージを受信したＰＭＣ端末は、自身がＰＭＣ−リーダーであるかＰＭＣメンバーであるかを決定する。具体的に、ＰＭＣ端末は、自身がＰＭＣ−リーダーでなければ、自身をＰＭＣメンバーに決定する。

ＰＭＣ−リーダーを決定する方法はアプリケーションの種類によって異なる。

具体的には、遅延に敏感なアプリケーションを遂行するために、リンク層の再転送時の遅延を最小化する必要がある。よって、ＰＭＣ−開始者に比べて、最高チャネル品質を有するＰＭＣ−メンバーがＰＭＣ−リーダーとなる。したがって、設定された最大支援可能転送率Ｒ_ｍａｘに対して高い転送成功率を有する。

その反面、損失に敏感なアプリケーションを遂行するためには、リンク層の再転送を十分に活用する必要がある。このため、ＰＭＣ−開始者に比べて、最低チャネル品質を有するＰＭＣ−メンバーがＰＭＣ−リーダーに選定される。これは、相対的に低い転送成功率を有するＰＭＣ−メンバーに数回の再転送を通じて高い成功率を提供するためである。

ＰＭＣ−リーダー１６４０は、ＰＭＣ−開始者１６２０と協力してマルチキャストセッションを初期化して終了する（（ａ）、（ｆ））。

一方、ＰＭＣ−メンバー１６６０はマルチキャストセッションの受動的参加者であって、マルチキャストセッションが進行される間に自身のＰＭＣ−ＷｉＦｉ部を全パケット受信モードに設定する（（ｃ））。単一マルチキャストセッションにおいて初期に選定されたＰＭＣ−リーダー１６４０は、単一マルチキャストセッション終了時点の前にＰＭＣ−メンバーに変更が可能であるのも勿論である。

ＰＭＣ−開始者１６２０は、マルチキャストセッションの間にＰＭＣ−リーダー１６４０にユニキャスト形態でパケットを転送する（（ｄ））。全パケット受信モードで動作しているＰＭＣ−メンバー１６６０は、ＰＭＣ−開始者１６２０とＰＭＣ−リーダー１６４０の通信をオーバーヘッド（Ｏｖｅｒｈｅａｒ）する方式で受信することができる（（ｅ））。

一方、ＰＭＣ−開始者１６２０のＰＭＣ−ＷｉＦｉ部は、ユニキャストパケット送受信時のチャネルリソース活用度を高めるためにレート適応（Ｒａｔｅ−ａｄａｐｔａｔｉｏｎ）を行う。ＰＭＣ−開始者１６２０は、ＰＭＣ−メンバー１６６０とのチャネル状況情報に基づいて最大マルチキャスト転送率を選択する。例えば、ＰＭＣ−メンバー１６６０とＰＭＣ−開始者１６２０間の最低チャネル品質を計算し、最低チャネル品質に対する最大支援可能転送率Ｒ_ｍａｘを計算する。ＰＭＣ−開始者１６２０は、マルチキャストセッションを初期化する時、自身のＰＭＣ−ＷｉＦｉ部がＰＭＣ−リーダー１６４０とＲ_ｍａｘ以上に通信できないようにする。

一方、上述した本発明の実施形態は、コンピュータにて実行できるプログラムで作成可能であり、コンピュータで読める記録媒体を利用して前記プログラムを動作させる汎用デジタルコンピューターにて実現されることができる。前記コンピュータで読める記録媒体は、マグネチック格納媒体（例えば、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光学的読取媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、および搬送波（例えば、インターネットを介した転送）のような格納媒体を含む。

以上、本発明についてその好ましい実施形態を中心に説明した。本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形した形態に実現できることを理解するはずである。したがって、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点で考慮しなければならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内にある全ての差異点は本発明に含まれると解釈しなければならない。

１０ ・・・無線ＬＡＮシステム
１２ ・・・ステーションまたは端末
１４ ・・・基地局
１６ ・・・バックボーン・ネットワークまたは分配システム

Claims (11)

1. ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境のステーションにおける直接リンク設定方法において、
   （ａ）前記ステーションにおいて、他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、ＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）と通信するために用いられるＢＳＳ（ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）チャネル以外の無線チャネルであるセカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を前記他のステーションと行うステップと；
   （ｂ）前記交渉の遂行結果、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するように交渉が成功すれば、前記ステーションの動作チャネルを前記ＢＳＳチャネルから前記セカンダリーチャネルにスイッチングするステップ；および
   （ｃ）前記セカンダリーチャネルを通じて前記他のステーションに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップを含むことを特徴とする無線ＬＡＮ環境における通信方法。
2. 前記（ａ）ステップは、
   前記セカンダリーチャネルの情報が含まれた直接リンク設定要請を前記ＡＰを経由して前記他のステーションに送信するステップ；および
   前記他のステーションから直接リンク設定応答を前記ＡＰを経由して受信すれば、ＡＣＫを前記ＡＰを経由して前記他のステーションに送信するステップを含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
3. 前記交渉の遂行結果、前記ＢＳＳチャネルに直接リンクを設定するように交渉が成功すれば、前記ＢＳＳチャネルを通じて前記他のステーションに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
4. （ｄ）前記（ｃ）ステップ後、前記ステーションにおいて前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記他のステーションと直接リンク設定を解除するステップと；
   （ｅ）前記ステーションの動作チャネルを前記セカンダリーチャネルから前記ＢＳＳチャネルにスイッチングするステップ；および
   （ｆ）前記ＢＳＳチャネルを通じて前記ＡＰに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
5. 前記（ｄ）ステップは、
   前記他のステーションに直接リンク解除要請を送信するステップ；および
   前記他のステーションからＡＣＫを受信するステップを含むことを特徴とする、請求項４に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
6. 前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過しなかった時に前記他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記ＢＳＳチャネルにのみ直接リンクを設定するための交渉を前記他のステーションと行うステップをさらに含むことを特徴をする、請求項４に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
7. 前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過した後に前記他のステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を前記他のステーションと行うステップをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
8. ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ環境における通信方法において、
   （ａ）第１ステーションまたは第２ステーションにおいて相手方を目的地とするトラフィックが発生する場合、前記第１ステーションと前記第２ステーションがＡＰ（ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ）と通信するために用いられるＢＳＳ（ｂａｓｉｃ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｅｔ）チャネル以外の無線チャネルであるセカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を行うステップと；
   （ｂ）前記交渉の遂行結果、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するように交渉が成功すれば、前記第１ステーションおよび前記第２ステーションが動作チャネルを前記ＢＳＳチャネルから前記セカンダリーチャネルにスイッチングするステップ；および
   （ｃ）前記第１ステーションまたは前記第２ステーションが前記セカンダリーチャネルを通じて相手方に前記発生したトラフィックのデータを送信するステップを含むことを特徴とする無線ＬＡＮ環境における通信方法。
9. （ｄ）前記（ｃ）ステップ後、前記第１ステーションまたは前記第２ステーションにおいて前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記第１ステーションと前記第２ステーションが相手方との直接リンク設定を解除するステップと；
   （ｅ）前記第１ステーションおよび前記第２ステーション中、前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションが、動作チャネルを前記セカンダリーチャネルから前記ＢＳＳチャネルにスイッチングするステップ；および
   （ｆ）前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションが前記ＢＳＳチャネルを通じて前記ＡＰに前記発生したトラフィックのデータを送信するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
10. 前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションにおいて、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過しなかった時に相手方ステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記ＢＳＳチャネルにのみ直接リンクを設定するための交渉を相手方ステーションと行うステップをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。
11. 前記（ｅ）ステップ後、前記ＡＰを目的地とするトラフィックが発生したステーションにおいて、前記ＡＰとデータを最後に送受信した時点から一定時間が経過した後に相手方ステーションを目的地とするトラフィックが発生する場合、前記セカンダリーチャネルに直接リンクを設定するための交渉を相手方ステーションと行うステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載の無線ＬＡＮ環境における通信方法。

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