JP2014522196A - 無線lanシステムにおける動的周波数選択方法及び装置 - Google Patents

無線lanシステムにおける動的周波数選択方法及び装置 Download PDF

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Abstract

無線LANでBSS(Basic Service Set)内の第1のサブチャネル及び第2のサブチャネル上で通信するように設定されたアクセスポイント(Access Point;AP)による動的周波数選択(dynamic frequency selection)方法が提供される。前記方法は、沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うことを含む。
【選択図】図13

Description

本発明は、無線通信に関し、より詳細には、無線LANシステムにおける動的周波数選択方法及びこれを支援する装置に関する。
近年、情報通信技術の発展とともに様々な無線通信技術が開発されている。このうち、無線LAN(WLAN)は、無線周波数技術に基づいて個人携帯用情報端末機(Personal Digital Assistant、PDA)、ラップトップコンピュータ、携帯型マルチメディアプレーヤー(Portable Multimedia Player、PMP)などのような携帯型端末機を用いて家庭や企業または特定サービス提供地域において無線でインターネットに接続できるようにする技術である。
WLAN技術の標準化機構であるIEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802が1980年2月に設立された以来、多くの標準化作業が行われている。初期のWLAN技術は、IEEE 802.11を介して2.4GHz周波数を使用して周波数ホッピング、帯域拡散、赤外線通信などで1〜2Mbpsの速度を支援した以来、最近では、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)を適用して最大54Mbpsの速度を支援することができる。その他にも、IEEE 802.11では、QoS(Quality for Service)の向上、アクセスポイント(Access Point)プロトコル互換、保安強化(Security Enhancement)、無線資源測定(Radio Resource measurement)、車両環境のための無線接続(Wireless Access Vehicular Environment)、速いローミング(Fast Roaming)、メッシュネットワーク(Mesh Network)、外部ネットワークとの相互作用(Interworking with External Network)、無線ネットワーク管理(Wireless network Management)など、様々な技術の標準を実用化または開発中にある。
IEEE 802.11のうちでIEEE 802.11bは、2.4GHz帯域の周波数を使用しつつ、最高11Mbsの通信速度を支援する。IEEE 802.11b以後に商用化されたIEEE 802.11aは、2.4GHz帯域でない5GHz帯域の周波数を使用することにより、非常に混雑した2.4GHz帯域の周波数に比べて干渉に対する影響を減らし、OFDM技術を使用して通信速度を最大54Mbpsまで向上させた。しかし、IEEE 802.11aは、IEEE 802.11bに比べて通信距離が短いという短所がある。そして、IEEE 802.11gは、IEEE 802.11bと同様に、2.4GHz帯域の周波数を使用して最大54Mbpsの通信速度を実現し、後方互換性(Backward Compatibility)を満足しており、相当な注目を受けているが、通信距離においてもIEEE 802.11aより優位にある。
また、無線LANにおいて脆弱点として指摘されてきた通信速度に対する限界を克服するために、比較的最近に制定された技術規格としてIEEE 802.11nがある。IEEE 802.11nは、ネットワークの速度と信頼性を増加させ、無線ネットワークの運営距離を拡張するのに目的をおいている。より具体的に、IEEE 802.11nでは、データ処理速度が最大540Mbps以上である高処理率(High Throughput、HT)を支援し、また、伝送エラーを最小化し、データ速度を最適化するために、送信部と受信部との両端に多重アンテナを使用するMIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs)技術に基盤をおいている。また、この規格は、データ信頼性を高めるために重複する写本を複数個伝送するコーディング方式を使用するだけでなく、速度を増加させるために直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex、OFDM)を使用することもできる。
WLANの普及が活性化し、かつ、これを利用したアプリケーションが多様化されるにつれて、最近ではIEEE 802.11nが支援するデータ処理速度よりさらに高い処理率を支援するための新しいWLANシステムに対する必要性が台頭されている。超高処理率(Very High Throughput、VHT)無線LANシステムは、1Gbps以上のデータ処理速度を支援するために最近新しく提案されているIEEE 802.11無線LANシステムのうちの1つである。
VHT無線LANシステムの標準化を進行しているIEEE 802.11 TGacでは、1Gbps以上のスループットを提供するために、8×8MIMO及び80MHzまたはそれ以上のチャネル帯域幅を使用する方案に対する研究が活発に進行されている。
80MHzまたはそれ以上のチャネル帯域幅を使用する場合、当該帯域を使用している他のユーザとの干渉問題が深刻となり得る。場合によっては、当該帯域を使用しているユーザが最も先に保護されなければならないとか、当該周波数帯域を使用するにあって遵守されるべき規制事項により、当該周波数帯域の状況に応じて当該周波数帯域の使用が制限され得る。
このような環境で当該周波数帯域を使用するために、当該周波数帯域に対して優先順位を持っているユーザを保護するために、または行政的/政策的規制事項を満足させるために、対象周波数帯域を検査する手順が必要である。検査結果によって適応的にチャネルの帯域幅を調整したり、チャネルをスイッチングする動的周波数選択方法が適用され得る。動的周波数選択手順の1つの前提となるチャネルの状態を検査する方法において、広い帯域幅を有するチャネルを対象とすることにより発生できる無線資源の浪費を最小化する効率的な方法に対する考慮が必要である。
本発明が解決しようとする課題は、広帯域の動作チャネルを支援する無線LANシステムにおける動的周波数選択(Dynamic Frequency Selection;DFS)手順を支援する管理情報を伝送する方法を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、複数のサブチャネルを含む動作チャネルを支援する無線LANシステムにおいて特定サブチャネルを選択的に沈黙させる方法を提供することである。
一態様において、無線LANでBSS(Basic Service Set)内の第1のサブチャネル及び第2のサブチャネル上で通信するように設定されたアクセスポイント(Access Point;AP)による動的周波数選択(dynamic frequency selection)方法が提供される。前記方法は、沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うことを含む。
前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、非連続サブチャネルでありうる。
前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、各々80MHz帯域幅を有することができる。
前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されるか否かを指示するAP沈黙モードフィールドを含むことができる。
前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは1に設定され得る。前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されないことを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは0に設定され得る。
前記チャネル測定を行うことは、前記第2のサブチャネルにレーダーの存在を感知することを含むことができる。
前記方法は、前記第2のサブチャネルで前記レーダーの存在が感知されれば、チャネル移動のための前記BSSの新しいチャネルを選択及び広告することをさらに含むことができる。
前記沈黙チャネル要素が前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、1に設定されたAP沈黙フィールドを含むと、前記沈黙チャネル要素は、沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドのうちの1つをさらに含むことができる。
他の態様において、無線LANでBSS(Basic Service Set)内のアクセスポイント(Access Point;AP)が提供される。前記APは、第1のサブチャネル及び第2のサブチャネルのうち1つで動的周波数選択を行うように設定される。前記APは、トランシーバー及び前記トランシーバーと機能的に結合されたコントローラを含む。前記コントローラは、沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うように設定される。
広帯域の動作チャネルを支援する無線LANシステムにおいて、動作チャネルを構成する一部チャネルの環境変化に能動的に対応してチャネルの環境変化によるチャネル活用度の低下を最小化することができる。
図1及び図2は、各々本発明の実施形態が適用され得る無線LANシステムの一例に対する構成を簡略に示したものである。 図1及び図2は、各々本発明の実施形態が適用され得る無線LANシステムの一例に対する構成を簡略に示したものである。 図3は、無線LANシステムのBSSで動作チャネルとして設定され得るチャネルをその帯域幅とともに例示したものである。 図4は、無線LANシステム、或いはこれを含むか、これと実質的に均等な無線通信システムにおける本発明の一実施形態に係る無線ネットワークの管理手順を見せるための動作手順図である。 図5は、VHT無線LANシステムの動作帯域幅(operating bandwidth)となり得る5GHz帯域のスペクトル詳細(spectrum detail)を示したものである。 図6は、沈黙情報要素(Quiet InformationElement、Quiet IE)フォーマットの一例を示したブロック図である。 図7は、広い帯域の動作チャネルを支援する無線LANシステムで発生できる上述した問題点を例示したものである。 図8は、本発明の一実施形態に係るチャネルの活用方法を示したものである。 図9は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネルIEのフォーマットの一例を示したブロック図である。 図10及び図11は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネル要素フォーマットの他の一例である。 図10及び図11は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネル要素フォーマットの他の一例である。 図12及び図13は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネルIEフォーマットの他の一例を示したものである。 図12及び図13は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネルIEフォーマットの他の一例を示したものである。 図14は、VHT運営モードフィールドのフォーマットを示したブロック図である。 図15は、本発明の実施形態に係る修正されたVHT運営モードフィールドのフォーマットを示したブロック図である。 図16は、本発明の実施形態が適用され得る無線装置を示したブロック図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態に係る無線通信システムにおける管理手順及びこれを支援する装置について詳細に説明する。以下の実施形態では、無線通信システムのうち、無線LAN(wireless local area network、WLAN)システムを例に挙げて説明するが、これは単に例示的なものである。したがって、後述する本発明の実施形態は、その性質上許容されない場合を除き、無線LANシステム以外の他の無線通信システムでも同様に適用され得るであろう。この場合、後述する本発明の実施形態で使用される無線LANシステムに固有な用語や単語は、当該無線通信システムで慣用的に使用される他の用語や単語に適宜変形され得るであろう。
図1及び図2は、各々本発明の実施形態が適用され得る無線LANシステムの一例に対する構成を簡略に示したものである。
図1及び図2に示すように、無線LANシステムは、1つまたはそれ以上の基本サービスセット(Basic Service Set、BSS)を含む。BSSは、成功的に同期化をなして互いに通信できるステーション(Station、STA)の集合であって、特定領域を指す概念ではない。BSSは、インフラストラクチャーBSS(infrastructure BSS)、独立BSS(Independent BSS、IBSS)、及びメッシュBSS(mesh BSS、MBSS)などに区分することができる。図1は、インフラストラクチャーBSSを、図2は、IBSSを示したものである。インフラストラクチャーBSS(BSS1、BSS2)は、1つまたはそれ以上のSTA(STA1、STA3、STA4)、分配サービス(Distribution Service)を提供するSTAであるアクセスポイント(Access Point、AP)、及び複数のAP(AP1、AP2)を連結させる分配システム(Distribution System、DS)を含む。それに対し、IBSSは、APを含まないため、全てのSTAが移動ステーション(STA6、STA7、STA8)からなっており、DSへの接続が許容されず、自己充足的ネットワーク(self−contained network)をなす。MBSSは、メッシュポイント(mesh point、MP)等で構成されたネットワークであって、自己充足的ネットワークの他の一例である。
STAは、IEEE 802.11標準の規定に従う媒体接続制御(Medium Access Control、MAC)と無線媒体に対する物理層(Physical Layer)インターフェースを含む任意の機能媒体であって、広義では、APと非APステーション(Non−AP Station)とを共に含む。無線通信のためのSTAは、プロセッサ(Processor)とトランシーバー(transceiver)とを含み、ユーザインターフェースとディスプレイ手段などを含むことができる。プロセッサは、無線ネットワークを介して伝送するフレームを生成したり、または前記無線ネットワークを介して受信されたフレームを処理するように考案された機能ユニットであって、ステーションを制御するための種々の機能を果たす。そして、トランシーバーは、前記プロセッサと機能的に連結されており、ステーションのために無線ネットワークを介してフレームを送受信するように考案されたユニットである。
STAのうち、ユーザが操作する携帯用端末は、非AP STA(STA1、STA3、STA4、STA6、STA7、STA8)であって、単にSTAというときは、非AP STA(non−AP STA)を指すこともある。非AP STAは、無線送受信ユニット(Wireless Transmit/Receive Unit、WTRU)、ユーザ装備(User Equipment、UE)、移動局(Mobile Station、MS)、携帯用端末(Mobile Terminal)、または移動加入者ユニット(Mobile Subscriber Unit)などの他の名称とも呼ばれることができる。
そして、AP(AP1、AP2)は、自分に結合されたSTA(Associated Station)のために、無線媒体を経由してDSに対する接続を提供する機能個体である。APを含むインフラストラクチャーBSSで非AP STA間の通信はAPを経由してなされることが原則であるが、非AP STA間ダイレクトリンクが設定された場合には、非AP STA間でも直接通信が可能である。APは、アクセスポイントという名称の他に、集中制御機、基地局(Base Station、BS)、ノード−B、BTS(Base Transceiver System)、またはサイト制御機などと呼ばれることもできる。
複数のインフラストラクチャーBSSは、分配システム(Distribution System、DS)を介して相互連結され得る。DSを介して連結された複数のBSSを拡張サービスセット(Extended Service Set、ESS)という。ESSに含まれるSTA等は互いに通信することができ、同じESS内で非AP STAは途切れなく通信しながら1つのBSSから他のBSSへ移動することができる。
DSは、1つのAPが他のAPと通信するためのメカニズムであって、これによれば、APは、自分が管理するBSSに結合されているSTA等のためにフレームを伝送したり、またはいずれか1つのSTAが他のBSSへ移動した場合にフレームを伝達したり、有線ネットワーク等のような外部ネットワークとフレームを伝達することができる。このようなDSは、必ずネットワークである必要はなく、IEEE 802.11に規定された所定の分配サービスを提供できるであれば、その形態については何らの制限がない。例えば、DSは、メッシュネットワークのような無線ネットワークであるか、またはAP等を互いに連結させる物理的な構造物でありうる。
図3は、無線LANシステムのBSSで動作チャネルとして設定され得るチャネルをその帯域幅とともに例示したものである。
BSSの動作チャネルとは、APが自分と結合された(associated)STA等に制御情報及び/又は管理情報を提供するために伝送するフレームを伝送するために使用するチャネルを意味する。ビーコンフレームは、制御情報及び/又は管理情報を提供するためにAPが伝送するフレームの一例である。IBSSでの動作チャネルは、DFS ownerがビーコンフレームを伝送するチャネルを意味することができる。DFS ownerは、IBSSで動作チャネルの変更が必要な場合、スイッチングする対象チャネルを選択する責任があるSTAを意味する。
図3の例において、チャネル帯域幅の基本単位は20MHzに設定されており、以下、これを基準として説明するが、これは例示にすぎず、チャネル帯域幅の基本単位は20MHzに限定されず、使用帯域の周波数状況などを考慮して多様に設定され得る。VHT無線LANシステムは、広帯域幅(wide band)の動作チャネルを支援することができる。VHT BSSは、VHT無線LANシステムのBSSであって、VHT BSSでは、VHT動作要素(VHT Operation element)を含むビーコンフレームがブロードキャスティング(broadcasting)される。VHT動作要素は、広帯域幅の動作チャネルを支援するための情報を含む。より具体的に、VHT動作要素は、チャネル帯域幅(channel width)情報、チャネル中心周波数(channel center frequency)情報を含むことができる。非隣接の複数の周波数帯域を動作チャネルとして使用する場合、非隣接(non−contiguous)のそれぞれの周波数部分(segment)別の中心周波数を指示する情報が含まれ得る。
図3の例は、20MHz、40MHz、80MHz、160MHz、80MHz+80MHzのチャネル帯域幅(channel bandwidth)を有する動作チャネルが設定され得ることを例示している。ここで、80MHz+80MHzの動作チャネルとは、互いに非隣接の2個の80MHzチャネルで構成された動作チャネルを意味する。
第1のチャネル(primary channel)は、BSSのメンバーである全てのSTAのための共通チャネルである。第2のチャネル(secondary channel)は、第1のチャネルと関連したチャネル(associated channel)であり、動作チャネルの帯域幅拡張のために使用され得る。
第1の40MHzチャネル(primary 40MHz channel)は、80MHz、160MHz、または80MHz+80MHz VHT BSSで40MHz PPDUs(PLCP(physical layer convergence procedure)protocol data units)を伝送するのに使用されるサブチャネルを意味する。第1の80MHzチャネル(primary 80MHz channel)は、160MHzまたは80MHz+80MHz VHT BSSで80MHz PPDUsを伝送するのに使用されるサブチャネルを意味する。ここで、‘n’MHz PPDUとは、当該PPDUの伝送ベクトルパラメータ(TXVECTOR parameter)CH_BANDWIDTHがCBW‘n’に設定されたPPDUを意味する。
第2の40MHzチャネル(secondary 40MHz channel)は、80MHz VHT BSSで隣接した第1の40MHzチャネルに隣接したサブチャネルであり、第1の40MHzチャネルとともに80MHzチャネルを構成する。160または80+80MHz VHT BSSで第2の40MHzチャネルは、隣接した第1の40MHzチャネルとともに第1の80MHzチャネルを構成する。
第2の80MHzチャネル(secondary 80MHzchannel)は、160または80+80MHz VHT BSSで第1の20MHzチャネルを含まない80MHzサブチャネルであり、第1の80MHzチャネルとともに160MHzまたは80+80MHzチャネルを構成する。
40、80、160、または80+80MHz VHT BSSで第1の20MHzチャネルを含まないチャネルを補助チャネル(non−primary channel)という。
図4は、図1または図2に示されたような無線LANシステム、或いはこれを含むか、これと実質的に均等な無線通信システムにおける本発明の一実施形態に係る無線ネットワークの管理手順を見せるための動作手順図である。図4に示されている第1のSTA(2)と第2のSTA(4)との間での動作手順図は、インフラストラクチャーBSSを構成する非AP STAとAPとの間に進行される手順でありうるが、本実施形態がここにのみ限定されるものではないということは自明である。例えば、IBSSを構成する非AP STA間での動作やメッシュネットワークシステムを構成するMP間の動作、或いは他の無線通信システムを構成する端末または端末と基地局との間の動作でも、その本質上適用が不可能なものを除いては、本実施形態は同一または均等な方式で適用され得る。
図4に示すように、本発明の実施形態に係る無線通信システムにおけるラジオ測定手順は、その予備過程として探索手順(Scanning Procedure、S10)、認証手順(Authentication Procedure、S20)、及び/又は結合手順(Association Procedure、S30)を含み、前記予備過程(S10ないしS30)以後に行われる動的周波数選択手順(Dynamic Frequency Selection Procedure、S40)をさらに含む。本発明の実施形態の一側面によれば、前記予備過程のうち、少なくとも一部の手順は、必須な手順でない任意的な手順でありうる。
図4に示すように、第1のSTA(1)と第2のSTA(4)との間には探索(scanning)手順(S10)が先に行われる。探索手順(S10)は、第1のSTA(2)が結合手順(S30)で結合する対象となる候補ステーションを探す過程であるが、例えば、インフラストラクチャーBSSで非AP STAがAPを探す過程であるとみることができる。しかし、より広い意味の探索手順(S10)は、IBSSの場合には非AP STAが隣の非AP STAを探す過程やメッシュネットワークの場合は、隣のMPを探す過程も含むとみることができる。
このような探索手順は2つの類型がある。1番目の類型は、受動スキャン(Passive Scan)方法であって、第2のSTA(4)等から伝送されるビーコンフレーム(Beacon Frame)を用いる方法である。これによれば、無線LANに接続しようとする第1のSTA(2)は、当該BSS(またはIBSS)を管理するAPである第2のSTA(4)等から周期的に伝送されるビーコンフレームを受信し、接続可能なBSSを探すことができる。
他の探索手順類型として能動スキャン(Active Scan)方法が適用され得る。能動スキャン手順によれば、無線LANシステムに接続しようとする第1のSTA(2)が先にプローブ要請フレーム(Probe Request Frame)を伝送する。そして、前記プローブ要請フレームを受信した第2のSTA(4)、例えば、APは、自分が管理するBSSのサービスセットID(Service Set ID、SSID)と自分が支援する能力値(Capability)などの情報が含まれたプローブ応答フレーム(Probe Response Frame)を第1のSTA(2)に伝送する。したがって、第1のSTA(2)は、受信されたプローブ応答フレームを介して候補APの存在とともに、前記候補APに関する種々の情報を知ることができる。
探索過程(S10)でビーコンフレームやプローブ応答フレームを伝送する第2のSTA(4)は、動的周波数選択(Dynamic Frequency Selection、DFS)手順で使用され得る情報をビーコンフレームやプローブ応答フレームを介して伝送することができる。DFS手順で使用され得る情報の一例として沈黙要素(Quiet element)及び/又は沈黙チャネル要素(Quiet channelel element)がビーコンフレームまたはプローブ応答フレームに含まれ得る。ビーコンフレームやプローブ応答フレームに含まれ得るDFS手順で活用される情報の詳細は後述する。
続いて、図4に示すように、第1のSTA(2)と第2のSTA(4)との間に認証手順(S20)が進行される。認証手順(S20)は、無線通信に参与する個体等の間に認証手順と暗号化方式などを交渉する過程である。例えば、第1のSTA(2)が探索手順(S10)で探した1つ以上のAPのうち、結合しようとする第2のSTA、例えば、APと認証手順(S20)を行うことができる。WLANではほとんどの場合にオープンシステム(Open System)認証方式を使用するので、APである第2のSTA(4)は、第1のSTA(2)からの認証要請に対して何らの条件無しで認証過程を行う。より強化された認証方式としてIEEE 802.1x基盤EAP−TLS(Extensible Authentication Protocol−Transport Layer Security)、EAP−TTLS(Extensible Authentication Protocol−Tunneled Transport Layer Security)、EAP−FAST(Extensible Authentication Protocol−Flexible Authentication via Secure Tunneling)、PEAP(Protected Extensible Authentication Protocol)などがある。
認証手順(S20)で成功的に認証を完了したら、第1のSTA(2)は結合手順を行う(S30)。本ステップの結合手順は、第1のSTA(2)が非AP STAであり、第2のSTA(4)がAPである場合などに行われる任意的な手順でありうる。結合手順(S30)は、第1のSTA(2)と第2のSTA(4)との間に識別可能な連結、すなわち、無線リンクを設定することを意味する。結合手順(S30)のために、第1のSTA(2)は、先に認証手順(S20)を成功的に完了した第2のSTA(4)に結合要請フレーム(Association Request Frame)を伝送し、第2のSTA(4)は、これに対する応答として「成功(Successful)」という状態値を有する結合応答フレーム(Association Response Frame)を第1のSTA(2)に伝送する。前記結合応答フレームには、第1のSTA(2)との結合を識別できる識別子、例えば、結合ID(Association ID、AID)が含まれる。
結合手順(S30)が成功的に完了した後でも、可変的なチャネル状況のため第1のSTA(2)とAPである第2のSTA(4)との連結状態が悪くなる場合に、第1のSTA(2)は、接続可能な他のAPと再度結合過程を行うことができるが、これを再結合手順(Re−association Procedure)という。このような再結合手順は、前述した結合手順(S30)と極めて類似している。より具体的に、再結合手順では、第1のSTA(2)は現在結合されているAPでない他のAP(前述した探索過程(S10)で探した候補AP等のうち、認証手順(S20)を成功的に完了したAP)に再結合要請フレームを伝送し、前記他のAPは、再結合応答フレームを第1のSTA(2)に伝送する。ただし、再結合要請フレームには、以前に結合したAPに関する情報がさらに含まれ、この情報によって再結合APは既存APである第2のSTA(4)にバッファリングされているデータを第1のSTA(2)に伝達することができる。
前述した結合及び再結合手順で第1のSTA(2)は、第2のSTA(4)に第1のSTA(2)が動作可能なチャネル等の目録(list)を提供することができる。チャネル等の目録は、結合要請フレームまたは再結合要請フレームに含まれて伝送されることができる。
認証手順(S20)を完了したり、またはこれに追加して結合手順(S30)を完了した第1のSTA(2)と第2のSTA(4)との間に動的周波数選択手順が進行され得る(S40)。図4では、インフラストラクチャーBSSで結合手順(S30)を完了した第1のSTA(2)と第2のSTA(4)との間で位置手順が進行されることと示されているが、後述する本発明の実施形態に係る動的周波数選択手順(S40)はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明の実施形態に係る動的周波数選択手順は、互いに無線リンクを設定している2つのSTA間であれば、それが非AP STAでもAPでも、またはMPでも関係なく適用され得る。例えば、本発明の実施形態に係る動的周波数選択手順は、図3の例のようなインフラストラクチャーBSSの非AP STAとAPとの間はもちろん、IBSS及びMBSSの非AP STA間でも進行され得る。
無線LANネットワークで動的周波数選択手順は、動作チャネル(operating channel)をチャネル環境の変化に応じて適応的にスイッチングできるようにする。APとSTAは、動的周波数選択手順によって動作チャネルを維持/変更することができる。動作チャネルを変更するか否かは、APが現在動作チャネルの状況に基づいて判断することができる。例えば、現在の動作チャネルの状態が悪化したり、同種または異種通信システムから干渉がある場合、または政策的/行政的規制により特定の状況で当該チャネルの使用がそれ以上許容されない場合などには当該動作チャネルの使用を中止し、新しい動作チャネルを設定しなければならないということと判断することができる。
以下では、5GHz帯域で動作する無線LANネットワークに適用される事項を仮定して説明する。動的チャネル選択過程を介してチャネルをスイッチングしなければならない事由で5GHz帯域を使用するレーダー(radar)信号を保護するための規制(regulations)を仮定する。ただし、これは説明の便宜のためのものであって、本発明が適用される周波数帯域、動的周波数選択手順で検出する対象信号などに対する制限であると理解されてはいけない。また、以下の実施形態において特定チャネルでのフレーム伝送/受信を制限することは、動的周波数選択手順と関係無しでなされることができる。
動的周波数選択手順は、前述したAPとSTA等との図4の結合手順(S30)を含むことができる。動的周波数選択手順は、現在のチャネルを沈黙させ(quieting the current channel)、チャネルを測定してレーダーが検出(detecting)されると動作を中断して新しいチャネルを選択し、選択された新しいチャネルをSTA等に知らせることを含むことができる。
図5は、VHT無線LANシステムの動作帯域幅(operating bandwidth)となり得る5GHz帯域のスペクトル詳細(spectrum detail)を示したものである。図5において、DFS(Dynamic Frequency Selection)帯域(band)として表示された帯域、すなわち、5.25GHz〜5.35GHz及び5.47GHz〜5.725GHzは、レーダー信号(radar signal)が存在でき、DFS手順によりレーダー信号の存在可否を探知し、レーダー信号が検出される場合には、当該帯域の動作チャネルを他の帯域のチャネルにスイッチングしなければならない帯域を意味する。
無線LANネットワークのあるBSSがDFS帯域を動作チャネルの帯域、すなわち、動作帯域(operating band)とするとき、BSSのAPとnon−AP STA等は、当該帯域を使用する前及び使用中、時々レーダーの存在可否を検出しなければならない。当該帯域にレーダーが存在するか否かを検出するための検査(test)に先立って、APはBSS内の全てのSTA等が現在の動作チャネルを介してフレームを伝送しないようにする。すなわち、全てのSTA等を沈黙させる(quieting)ための沈黙要素を伝送することができる。沈黙要素は、ビーコンフレームに含まれてBSS内の全てのSTAにブロードキャスティングされたり、プローブ応答フレームに含まれて個別STAに伝送されることができる。
APから沈黙要素を受信したSTA等は、伝送してSTA等を沈黙要素に設定された値に応じてフレームの伝送/受信が禁止される沈黙期間を有する。APは、当該帯域で他のSTAのフレーム伝送/受信による干渉を受けずに、レーダー信号の存在可否を検査することができる。
当該帯域でレーダー信号が検出されれば、動作帯域を他の周波数帯域に移ることができる。図5においてEIRPは、有効等方性輻射電力(Effective Isotropic Radiated Power、EIRP)を意味し、DSRC 5.9GHzは、短距離通信に使用される(dedicated)周波数帯域を意味する。DFS(dynamic frequency selection)は、5GHz周波数帯域でレーダー検出及び均一なチャネルを使用するための技法であって、自動で周波数を割り当てる技法を意味し、TPC(transmit power control)5GHz周波数帯域で干渉の減少、到達距離制御、及び電力消費減少のために送出電力を適宜調整するように802.11hで提案された電力制御技法である。
図6は、沈黙情報要素(Quiet InformationElement、Quiet IE)フォーマットの一例を示したブロック図である。
沈黙IEは、要素識別子(Element ID)フィールド、長さ(Length)フィールド、沈黙カウント(Quiet Count)フィールド、沈黙周期(Quiet Period)フィールド、沈黙持続期間(Quiet Duration)フィールド、沈黙オフセット(Quiet Offset)フィールドを含むことができる。
要素識別子フィールドは、要素(element)の識別情報を指示する値に設定されて、本要素が沈黙要素であることを指示する。
長さ(Length)フィールドは、沈黙カウント(Quiet Count)フィールド、沈黙周期(Quiet Period)フィールド、沈黙持続期間(Quiet Duration)フィールド、沈黙オフセット(Quiet Offset)フィールドの長さを指示する値に設定されることができる。一例として、6オクテット(octet)に設定されており、その後、沈黙カウントフィールド(1 octet)、沈黙周期フィールド(1 octet)、沈黙持続期間フィールド(2 octets)、及び沈黙オフセットフィールド(2 octets)が続くことを指示することができる。
沈黙カウントフィールドは、次の沈黙期間(quiet interval)が始まる時点を含むビーコン間隔までのTBTT(target beacon transmission time)の数に設定され得る。すなわち、沈黙カウントフィールドが1に設定されれば、次のTBTTで始まるビーコン間隔の間に沈黙期間が始まることを指示する。
沈黙周期フィールドは、沈黙要素により定義された定期的な沈黙期間等の開始点間ビーコンインターバルの数に設定される。0に設定された値は、沈黙期間が周期的に設定されたことでないことを指示する。
沈黙持続期間フィールドはタイムユニット(time unit、TUs)で表現され、沈黙期間の持続期間として設定される。
沈黙オフセットフィールドはTUsで表現され、沈黙カウントフィールドにより明示されたTBTTから沈黙期間の開始時点のオフセット値に設定される。沈黙オフセットフィールドの値は1つのビーコン間隔より少ない。
沈黙要素がAPによりSTAに伝送されるとき、APとSTAは次のとおりに動作することができる。
BSSのAPは、ビーコンフレーム及び/又はプローブ応答フレームを介して1つまたはそれ以上の沈黙要素を伝送して沈黙期間をスケジューリングすることができる。APは、要請があった場合、沈黙期間等のスケジューリングを中断したり、沈黙要素の各フィールドの値を変更することができる。最も最近に伝送された沈黙要素の各フィールド値により、今後、APとSTAの動作がなされるので、沈黙要素の各フィールドの値が変更されて伝送されれば、変更以前にビーコンフレームまたはプローブ応答フレームを介して伝送された沈黙要素は廃棄することができる。
IBSSの場合、DFS所有者(owner)の地位を有するSTAのみがIBSSを設立する最初のビーコンフレームを介して1つまたはそれ以上の沈黙要素を伝送して沈黙期間等の日程(schedule)を規定することができる。IBSSの全てのSTAは、伝送されたビーコンフレームまたはプローブ応答フレームに沈黙要素を含めて沈黙期間スケジュールを持続することができる。
複数の独立的な沈黙期間がスケジューリングされ得る。ビーコンフレームまたはプローブ応答フレームに含まれる複数の沈黙要素のそれぞれの沈黙期間は、TBTTに同じタイミング関係を有さないこともある。
チャネルの制御は、沈黙インターバルの開始とともに失うようになり、沈黙インターバルの長さの間、BSSの全てのSTAはNAV(network allocation vector)を設定する。BSSのSTAによる第1のチャネル及び第2のチャネルでのMPDU及びMPDUと関連した確認メッセージの伝送は沈黙インターバルが始まる前に完了しなければならない。もし、沈黙インターバルが始まる前までの期間があるMPDUの伝送に必要な時間に至らない場合、STAは現在の競争ウィンドーを用いてランダムバックオフ時間を選択して当該MPDUの伝送を延期しなければならない。MPDU伝送の延期によってMSDUまたはA−MSDUのための短期再試図カウンター(short retry counter)及び長期再試図カウンター(long retry counter)は影響を受けない。
チャネルにレーダー信号が存在するかを検査するためにSTAは、規制条件によるレーダーの存在が検査されなければ、当該チャネルで伝送を行わない。
もし、レーダー信号が検出されれば、BSSは新しい運営チャネルに移転され得る。
前述した沈黙IEは、BSS内の他のSTAによる干渉無しでチャネルを測定するために使用された。前述した沈黙IEは、運営チャネルの全てのサブチャネルを沈黙させる。ところが、運営チャネルは複数のサブチャネルで構成されることができ、一部のサブチャネルはDFS帯域以外の帯域にあることができる。DFS帯域内のチャネルにレーダー信号が存在するか否かを点検するために、DFS帯域以外に存在するサブチャネルまで沈黙させることは無線資源の効率的な活用を阻害する。このような問題点は、広い帯域のチャネル帯域幅を支援するVHT無線LANシステムで頻繁に発生し得る。
図7は、広い帯域の動作チャネルを支援する無線LANシステムで発生できる前述した問題点を例示したものである。
図7の例において無線LANシステムは、80MHzの帯域幅を有する第1のチャネルと80MHzの帯域幅を有する第2のチャネルで構成された動作チャネルを有する。第2のチャネルはDFS帯域に存在し、第1のチャネルはDFS帯域外のチャネルである。このような状況でDFS帯域の第2のチャネルの帯域にレーダー信号が存在するか否かを検査するために沈黙させる場合、第1のチャネルと第2のチャネルの両方が沈黙期間の間使用され得ない。しかし、DFS帯域外のチャネルである第1のチャネルを沈黙させることは無線資源の浪費を招く。本発明は、このような問題点を解決するための方法を提示する。
図8は、本発明の一実施形態に係るチャネルの活用方法を示したものである。
図7の例のように、各々80MHzの帯域幅を有する第1のチャネルと第2のチャネルとで構成された動作チャネルを有する無線LANシステムでの動作を仮定する。第1のチャネルはメインチャネルであって、DFS帯域外に位置し、第2のチャネルはサブチャネルであって、DFS帯域に位置する。本発明の実施形態によれば、第2のチャネルを沈黙させる場合、必要に応じて第1のチャネルを沈黙させないこともある。すなわち、従来のように、全てのチャネルを沈黙させることとは異なり、それぞれの周波数帯域またはサブチャネル別に当該チャネルを沈黙させるか否かをSTAに指示することができる。
図8の例において第2のチャネルは沈黙させ、第1のチャネルは沈黙させないことができる。このような場合、第2のチャネルの沈黙インターバルの間、第1のチャネルを介してフレームの伝送/受信が可能である。すなわち、動作チャネルを構成する一部チャネルを用いたフレームの伝送/受信が禁止される場合にも、禁止されていないチャネルを介してフレームを伝送/受信できるようにして無線資源活用の効率向上を図ることができる。
言い替えれば、動作チャネルを構成する各サブチャネル別に特定期間の間の使用禁止可否を決定してSTAに知らせ、各サブチャネルの状況に応じてサブチャネルの使用可否をSTAが分かるようにするものである。
第2のチャネルの使用が禁止され、第1のチャネルの使用が許諾される場合、STAは使用が許諾された第1のチャネルを用いることができる。もし、APが第1のチャネル及び第2のチャネルの各々に対して個別的なRFチェーン(chains)を有して動作していたとすれば、当該沈黙区間の間第1のチャネルを使用してnon−AP STA等と同様に通常的な通信が可能である。本発明の実施形態によれば、個別サブチャネル別に使用禁止可否を知らせるために、図6の沈黙要素で定義された情報以外の追加的な情報が伝送され得る。本発明の実施形態においてSTAに提供する追加情報は、図6の沈黙要素とともに伝送されたり、または独立的に伝送されることができ、別個の情報要素でSTAに伝送され得る。沈黙チャネル要素は、別個の管理/制御フレームを介して伝送されたり、ビーコンフレームまたはプローブ応答フレームに含まれて伝送されることもできる。
以下では、沈黙要素と別個の情報要素(Information Element、IE)でSTAに伝送される場合を例に挙げて説明する。以下において、本発明の実施形態によって提供される情報要素を図6の沈黙要素と区別するために、沈黙チャネル情報要素(Quiet Channel IE)と呼ぶこともある。以下において、「沈黙チャネルIE」という名称及び沈黙チャネルIEに含まれる情報が設定されるフィールドの名称は例示にすぎず、沈黙チャネルIEに含まれる情報は必要に応じて省略されたり、他の情報がさらに追加され得る。
図9は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネルIEのフォーマットの一例を示したブロック図である。
沈黙チャネルIEは、要素識別子フィールド、長さフィールド、状態フラグフィールド、沈黙運営クラスフィールド、及び沈黙チャネル番号フィールドを含むことができる。
要素識別子フィールドは、本情報要素が沈黙チャネルIEであることを指示する値に設定され得る。長さフィールドは、長さフィールド以後に付加されるフィールドの長さを指示することができる。
AP状態フラグフィールドは、動作チャネルのうち一部だけが沈黙チャネルIEにより沈黙期間の間使用が禁止される場合、沈黙チャネルIEにより使用が禁止されないチャネルでのAP動作に関する情報を提供する。すなわち、図8の例において沈黙チャネル要素を介して第2のチャネルのみ沈黙させる場合、第1のチャネルでのAPの動作を指示することができる。APが第1のチャネルでSTAとフレームを伝送/受信することができるか否かを指示することができる。一例として、AP状態フラグフィールドは1ビットで表現されてフィールド値が「1」に設定されれば、APが第1のチャネルでSTAとのフレーム伝送/受信が可能であるということを指示することができる。もし、フィールド値が「0」に設定されれば、APが沈黙期間の間第1のチャネルを用いてSTAとフレームを伝送/受信できないことを指示することができる。APが単一RFチェーンを使用しており、第2のチャネルでのレーダー信号を検査する途中には、第1のチャネルを介してSTAとフレームを伝送/受信することができないとか、チャネル状況や行政的規制などでAPが沈黙期間中、第1のチャネルを使用することができないとか好ましくない場合には、AP状態フラグフィールドを0に設定してAPが第1のチャネルでフレームの伝送/受信が不可能であるということを知らせることができる。
沈黙運営クラスフィールドは、特定地域/国家の運営クラスを指示する値に設定され得る。沈黙運営クラスフィールドに続く沈黙チャネル番号フィールドは、当該運営クラスのチャネルセット内の特定チャネルを指示する値に設定され得る。すなわち、沈黙運営クラスフィールドを介して国家別に決まった運営クラス値を知らせ、続く沈黙チャネル番号フィールドを介して具体的に沈黙させようとするチャネルの番号を知らせることができる。一例として、図8の例において第2のチャネルを沈黙させようとするとき、沈黙運営クラスフィールドを特定国家を指示する値に設定し、沈黙チャネル番号フィールドにはチャネル番号116を設定することができる。沈黙運営クラスフィールドと沈黙チャネル番号フィールドの対は、1つの20MHzチャネルを沈黙させる対象チャネルに指示することができる。したがって、図8の例において第2のチャネルを沈黙させるために、4個の沈黙運営クラスフィールド、沈黙チャネル番号フィールド対が必要でありうる。このとき、4個の沈黙チャネル番号フィールドは、各々チャネル番号116、チャネル番号120、チャネル番号124、チャネル番号128番を指示する値に設定され得る。
STAは、沈黙チャネル要素をAPから受信して沈黙期間の間使用が禁止される対象チャネルを知ることになり、沈黙期間の間、当該チャネル(本例での第2のチャネル)でのフレーム伝送/受信をしない。このとき、沈黙チャネル要素を受信したSTAは沈黙期間の間NAVを設定することができる。
APは、沈黙期間の間第2のチャネルではレーダー信号の存在可否を検査するようになり、第1のチャネルでは、前述したAP状態フラグフィールドの設定によりSTAとフレームを伝送/受信することができる。
図10及び図11は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネル要素フォーマットの他の一例である。
沈黙チャネル要素は、要素ID(Element ID)フィールド、長さ(Length)フィールド、BSS可用チャネル帯域幅(BSS Usable Channel Width)フィールド、AP沈黙モード(AP Quiet Mode)フィールド、沈黙カウント(Quiet Count)フィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドを含む。
要素IDフィールド及び長さフィールドの設定、並びに当該フィールドが指示するところは、図9の例において説明したとおりである。
BSS可用チャネル帯域幅フィールドは、沈黙IEにより指示される期間の間、BSS内のSTA等により使用が許容されるチャネル帯域幅を指示する。例えば、第1の80MHzである場合、このフィールドは0に設定される。さらに他の例として、第1の20MHzである場合、0、第1の40MHzである場合、1、第1の80MHzである場合、2に設定される。
AP沈黙モードフィールドは、沈黙期間の間、STA動作を特定する。BSS可用チャネル帯域幅により指示されるチャネル上でAPへの通信が許容されれば、AP沈黙モードフィールドは1に設定される。そうでない場合、0に設定される。
沈黙カウントフィールドは、次の沈黙期間が始まる時点を含むビーコン間隔までのTBTTの数に設定され得る。すなわち、沈黙カウントフィールドが1に設定されれば、次のTBTTで始まるビーコン間隔の間に沈黙期間が始まることを指示する。0値は予備の値で使用される。
沈黙周期フィールドは、沈黙チャネルIEにより定義された定期的な沈黙期間の開始点間ビーコンインターバルの数に設定される。0に設定された値は、沈黙期間が周期的に設定されたものでないことを指示する。
沈黙持続期間フィールドは、タイムユニット(time unit、TUs)で表現されて、沈黙期間の持続期間として設定される。
沈黙オフセットフィールドはTUsで表現され、沈黙カウントフィールドにより明示されたTBTTから沈黙期間の開始時点のオフセット値に設定される。沈黙オフセットフィールドの値は1つのビーコン間隔より少ない。
図10の沈黙チャネルIEが単独で指示フレーム(一例として、ビーコンフレームまたはプローブ応答フレーム)に含まれて伝送されれば、このような沈黙チャネルIEを解読できるVHT STA等のような改良された装置(enhanced device)等のみ、BSS可用チャネル帯域幅フィールドにより特定される非−DFS帯域を除いたDFS帯域で沈黙させることができる。沈黙IE無しで沈黙チャネルIEが独立的に指示フレームに含まれて伝送されれば、沈黙チャネルIEを認識できない(または支援しない)非−VHT STAsのようなレガシ装置は、沈黙チャネルIEを解読できないとともに、沈黙IEも受信しなかったので、全く沈黙に関連した動作を行わない。
それに対し、VHT STAsのような改善された装置は、図10の沈黙チャネルIEを受信して解読できるので、当該沈黙期間の間、BSS可用チャネル帯域幅フィールドで指示する非−DFS帯域を除いたDFS帯域のみで沈黙し、BSS可用チャネル帯域幅フィールドで指示する非−DFS帯域では正常な通信をすることができる。このとき、AP沈黙モードフィールド値に応じてAPとSTAとの間の通信が当該非−DFS帯域で許容されるか否かも追加指示することができる。以下において、沈黙チャネルIEを認識できるSTAの一例としてVHT STAを挙げて説明するが、これは説明の便宜のためのものであって、VHT STAは、沈黙チャネルIEを用いたチャネルの選別的沈黙方法を支援するSTAを代表するものと理解されなければならない。
本発明の実施形態によれば、図10の例のような沈黙チャネルIEは、沈黙IEの伝送可否と関係無しで伝送され得る。沈黙チャネルIEが独立的に伝送されるとき、非−DFS帯域で動作するnon−VHT STAsは、沈黙期間の間続けて正常な通信を行うことができるという利点を有することができる。
沈黙チャネルIEが常に図6の沈黙IEとともに伝送されるならば、沈黙チャネルIEを認識できないSTAs等は沈黙IEだけを認識して、沈黙期間の間、非−DFS帯域でもフレームを伝送/受信することができない。これに対し、本発明が提案する図10の沈黙チャネルIEは沈黙IEに代替して指示フレームに含まれて伝送されるので、沈黙チャネルIEを認識できないSTAs等は沈黙チャネルIEの伝送と関係無しで動作を持続することができる。それに対し、沈黙チャネルIEを認識するVHT STAs等は、沈黙チャネルIEの各フィールド値の設定によって当該チャネルでの動作を決定することができる。
図11は、図10の沈黙チャネルIEフォーマットで沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間、沈黙オフセットフィールドが省略された形態である。図11の沈黙チャネルIEで省略されたフィールドは、沈黙期間の設定に関連した情報を含むフィールド等である。沈黙チャネルIEが沈黙IEとともに伝送される場合、沈黙期間の設定は沈黙IEによりなされ得るので、重複され得る該当情報を含んだフィールドは省略され得る。或いは、AP沈黙モードフィールドが0に設定される場合、すなわち、沈黙期間の間APが、BSS可用チャネル帯域幅フィールドが指示するサブチャネルでSTA等とフレームを伝送/受信することが許容されない場合には、沈黙カウント(Quiet Count)フィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間、沈黙オフセットフィールドの設定が不要である。したがって、AP沈黙モードフィールドが0に設定される場合には図11のフォーマットが、AP沈黙モードフィールドが1に設定される場合には図10のフォーマットが使用され得る。
図12及び図13は、本発明の実施形態に係る沈黙チャネルIEフォーマットの他の一例を示したものである。
図12の沈黙チャネルIEは、要素IDフィールドと長さフィールド、及びAP沈黙モードフィールドを含む。要素IDフィールドは、当該フィールドを含む本IEが沈黙チャネルIEであることを識別できるようにするIE識別子情報を含む。長さフィールドはIEの長さ情報を含む。一例として、長さフィールド以後に含まれるフィールドの長さの合計が長さフィールドの値に設定され得る。
AP沈黙モードフィールドの設定及び機能は、図10、図11において説明したとおりである。すなわち、沈黙期間の間、APの動作、APと結合されているSTA等の動作を指示する。一例として、AP沈黙モードフィールドは、沈黙期間の間、APが、APと結合されたSATとフレームを伝送/受信することを許容する場合、1に設定されることができる。言い替えれば、AP沈黙モードフィールドが1に設定されたとは、動作チャネルを構成する複数のサブチャネルのうち一部チャネルは沈黙期間の間沈黙されないことを意味する。このとき、APとSTA等は沈黙されないチャネルを用いて通信(フレームを伝送/受信)することができる。
図12の沈黙チャネルIEは、沈黙されないサブチャネル(沈黙期間の間、APとSTAが通信できるサブチャネルまたはチャネル帯域幅)を指示するフィールドを含んでいない。図12の沈黙チャネルIEが使用されるとき、図12の沈黙チャネルIEにより定義されない沈黙期間及び沈黙期間の間、AP沈黙モードフィールドの設定によってAPとSTAとの間のフレーム伝送/受信がなされ得るチャネルは他のIE(e.g.沈黙IE)により定義されるか、APとSTAとの間に約束されている予め設定された値/チャネルで定義され得る。
一例として、DFS帯域の80MHzサブチャネルが沈黙されるとき、AP沈黙モードフィールド値の設定によってAPとSTAとの間のフレーム交換が可能なチャネルとして80MHzの第1のチャネルが使用されることを予め定義して使用され得る。このような場合、APはAP沈黙モードフィールドが1に設定された沈黙チャネルIEを受信した場合、沈黙期間の間、第1の80MHzチャネルの帯域幅内(within)でSTA等と通信することができる。
図12の沈黙チャネルIEフォーマットが使用されるとき、沈黙期間は、図12の沈黙チャネルIEとともに伝送される沈黙IEにより定義され得る。すなわち、図6の沈黙IEが沈黙チャネルIEとともに指示フレーム(e.g.ビーコンフレームまたはプローブ応答フレーム)を介してSTAに伝送されれば、STA等は沈黙IEの沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドで定義された沈黙期間により動作することができる。
図13の沈黙チャネルIEフォーマットは、図12のフォーマットに比べて沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドをさらに含む。すなわち、図13のフォーマットは、沈黙期間の設定に必要な情報を含んでいる。図13のフォーマットは、沈黙IEと独立的に伝送され得る。言い替えれば、沈黙IE無しで図13のフォーマットの沈黙チャネルIEのみを含む指示フレームが伝送され得る。
AP沈黙モードフィールドが0に設定される場合には、沈黙チャネルIEで沈黙期間が定義されないこともある。AP沈黙モードフィールドが0に設定される場合、沈黙期間の間、動作チャネルの全てのサブチャネルが沈黙されるためである。すなわち、全てのSTAが認識できる沈黙IEを伝送するだけで同じ効果を得ることができるので、沈黙チャネルIEは、AP沈黙モードフィールドの他に、沈黙期間設定と関連したフィールド等の伝送を省略することができる。言い替えれば、AP沈黙モードフィールドが0に設定される場合に図12のフォーマットが、AP沈黙モードフィールドが1に設定される場合に図13のフォーマットが使用され得る。
APが、図12のフォーマットの沈黙チャネルIEが伝送するときには沈黙期間に対する情報を提供するために沈黙IEを共に伝送することができる。言い替えれば、図12の沈黙チャネルIEは、少なくとも1つの沈黙IEとともに伝送され得る。
それに対し、図13のフォーマットの沈黙チャネルIEは沈黙IEとともに伝送されるか、沈黙IE無しで沈黙チャネルIEのみが伝送され得る。
今まで広帯域の動作チャネルを支援する無線LANシステムにおいて動作チャネルの一部帯域または動作チャネルを構成する複数のサブチャネルのうち一部チャネルに対して選別的な沈黙方法を提案し、沈黙期間の間のAPとSTA等の動作を指示するAP状態フラグフィールドまたはAP沈黙モードフィールドを説明した。
実施形態によってAP状態フラグフィールドは、非−沈黙チャネルで沈黙期間の間STA等と通信が可能であるか否かを指示すること以外に、APが自己干渉(self−interference)問題などのため送信は不可であり、受信だけ可能であるという指示ビットを前記AP状態フラグフィールド内に追加に設定することができる。この場合、STA等がAPにデータ伝送をしようとするときは、ACK政策を、APからのACKを受ける必要がないNo−ACK政策を採択してデータ伝送をすることができる。
以下では、前記図12または図13の沈黙チャネルIEが指示フレーム(例えば、ビーコンフレームまたはプローブ応答フレーム)に含まれて伝送された場合、APまたは非−AP STAsの動作を説明する。
APは、動作チャネルの一部帯域または一部サブチャネルを沈黙させるために沈黙チャネルIEを伝送することができる。沈黙チャネルIEは、指示フレームに含まれて伝送され得るが、ビーコンフレーム、プローブ応答フレームは指示フレームの一例である。
APは、沈黙チャネルIEを沈黙IEとともに伝送することができる。APは、現在の動作チャネルのうち一部の帯域またはサブチャネルを沈黙させようとする場合、沈黙チャネルIEのAP沈黙モードフィールドを1に設定して伝送することができる。
APは、AP沈黙モードフィールドを1に設定する場合、図12または図13のフォーマットの沈黙チャネルIEを伝送することができ、AP沈黙モードフィールドを0に設定する場合、図12のフォーマットを使用することができる。図12のフォーマットを使用して沈黙チャネルIEを伝送する場合、沈黙IEを共に伝送する。
DFS手順において沈黙チャネルIEを伝送する場合、APは、沈黙期間の間沈黙されたチャネル(Quieted channel)でレーダー信号の存在可否を検査し、レーダー信号が存在する場合、新しい動作チャネルを選択し、選択された新しい動作チャネルをSTA等に知らせることができる。
AP沈黙モードフィールドが1に設定された場合、APは、沈黙期間の間非−沈黙チャネル(non−quieted channel)でSTA等と通信することができる。
BSS内のSTA等は、沈黙チャネルIEを認識できるVHT STA等と、認識できないレガシSTAとに分けられることができる。レガシSTA等は、沈黙IEのみ解読可能であり、沈黙IEの沈黙カウント、沈黙周期、沈黙持続期間、沈黙オフセットフィールドの設定値により定義される沈黙期間の間、自分の運営チャネルでフレームの伝送/受信をせずに、NAVを設定してチャネル接近を延期する。
VHT STA等は、沈黙チャネルIEのAP沈黙モードフィールドから沈黙期間の間の自分の動作情報を取得する。AP沈黙モードフィールドが0に設定された場合、沈黙期間に関する情報は、沈黙チャネルIEとともに伝送される沈黙IEの沈黙カウント、沈黙周期、沈黙持続期間、沈黙オフセットフィールドを介して取得する。AP沈黙モードフィールドが0に設定された場合、沈黙期間の間NAVを設定し、チャネル接近を延期する。
AP沈黙モードフィールドが1に設定された場合、沈黙チャネルIEが図13のフォーマットのように、沈黙カウント、沈黙周期、沈黙持続期間、沈黙オフセットフィールドを含む場合、当該フィールドから沈黙期間を取得し、沈黙期間の間、第2の80MHzチャネルではNAVを設定し、第1の80MHzチャネル内でAPとフレームを交換することができる。もし、沈黙チャネルIEが図12のフォーマットのように沈黙期間を定義するのに必要な情報を含むフィールドを含まない場合には、沈黙チャネルIEとともに伝送される沈黙IEから沈黙期間情報を取得することができる。
APは、沈黙期間を廃止/更新するために沈黙IE及び/又は沈黙チャネルIEを伝送することができ、STAは、自分が受信した最新沈黙IEまたは沈黙チャネルIEを介して取得した沈黙期間及び沈黙期間の間の動作情報を基盤として動作する。
本発明の他の実施形態によれば、特定周波数帯域を沈黙させるための方法として管理フレームを利用することができる。管理フレームの一例として、VHT運営モード報知フレームが使用され得る。
VHT運営モード報知フレームは、伝送STAが運営チャネル帯域幅、受信可能な最大空間ストリーム個数のうち、少なくとも1つを変更することをSTA等に知らせるために使用され得る。このフレームは、非−AP STA及びAPの両方により伝送され得る。APが運営モードを変更しようとする場合、APは、このアクションフレームをBSS内の全てのSTAにブロードキャストする。VHT運営モード報知フレームには表1の情報が含まれ得る。
カテゴリーフィールドは、VHTのための値に設定される。VHTアクションフィールドは、VHT運営モード報知のための値に設定される。
VHT運営モードフィールドは、伝送STAが受信可能な運営チャネル帯域幅及びNssを指示するためにVHT運営モード報知フレーム内で使用され得る。
図14は、VHT運営モードフィールドのフォーマットを示したブロック図である。
このフィールドを伝送するSTAは、現在運営チャネル帯域幅及び空間ストリーム個数を指示する。VHT運営モードフィールドは、チャネル帯域幅(Channel width)サブフィールド、Rx Nssサブフィールド、Max Nss For SU Presentサブフィールドを含むことができる。表2は、VHT運営モードフィールドに含まれる各サブフィールドの設定及び機能を説明する。
VHT運営モードフィールドは、VHT運営モード報知アクション管理フレームを介して伝送され得る。APがもし、現在のBSS運営チャネル帯域幅を変更しようとすれば、VHT運営モード報知アクション管理フレームをブロードキャストすることができる。
本発明の実施形態によれば、VHT運営モードフィールドを用いて特定周波数帯域を沈黙させ得るようにするために、沈黙タイプ情報とAP沈黙モード情報とをさらに含んだ修正されたVHT運営モードフィールドを伝送することができる。
図15は、本発明の実施形態に係る修正されたVHT運営モードフィールドのフォーマットを示したブロック図である。
本発明の実施形態によれば、修正されたVHT運営モードフィールドは、ビーコンフレームまたはプローブ応答フレームを介して伝送されることができる。ビーコンフレームを介して伝送され得るようにして、既存にアクションフレーム形態のみでVHT運営モードフィールドを伝送できた方式に比べて、BSS内により多くの数のSTAがこのメッセージを受信できるようにする効果がある。アクションフレーム伝送の場合、ビーコンフレーム伝送に比べて、当該時間に就寝状態においてこれを受信しないSTA等が相対的により多い場合もあるためである。
表3は、修正されたVHT運営モードフィールドに新しく追加された沈黙タイプサブフィールド及びAP沈黙モードサブフィールドの設定並びに機能を簡略に説明したものである。
沈黙タイプフィールドが0に設定されるときは、VHT運営モードフィールドの動作と同一である。すなわち、沈黙タイプフィールドが0に設定された修正されたVHT運営モードフィールドを受信したBSS内のSTA等は直ちにBSS運営チャネル帯域幅を変更する。この場合は、BSS運営チャネル帯域幅が完全に変更されたものであるから、その後、沈黙持続期間が渡来すれば、前記変更された運営チャネル帯域幅を全体operating bandに解釈し、当該動作を行う。
それに対し、沈黙タイプフィールドが1に設定される場合、動作チャネル帯域幅の変更は沈黙持続期間区間にのみ限定して適用されることを意味する。したがって、VHT STAsは、沈黙持続期間の間、第2の80MHzのみで沈黙し、第1の80MHzではフレームを送受信することができる。
AP沈黙モードフィールドは、上記の実施形態において記述したことのあるAP状態フラグフィールド、AP沈黙モードフィールドと同じ機能をする。すなわち、現在運営チャネル帯域幅が非連続(non−contiguous)80+80MHzチャネルである場合、この値が1に設定されれば、その後、沈黙持続期間区間ごとにAP−STA通信が第1の80MHzで許諾されることを意味する。AP沈黙モードフィールドが0に設定された場合、その後、沈黙持続期間区間ごとにAP−STAチャネルが第1の80MHzで許容されず、STA−STA通信のみが許容され得ることを意味する。
図16は、本発明の実施形態が適用され得る無線装置を示すブロック図である。無線装置70は、前述した実施形態を実現できる端末であって、広帯域チャネルを支援するAPまたは非APステーション(non−AP station)でありうる。
無線装置70は、プロセッサ72、メモリ74、及びトランシーバー(transceiver、76)を備える。トランシーバー76は、無線信号を送信/受信するが、IEEE 802.11の物理階層が実現される。プロセッサ72は、トランシーバー76と機能的に連結されて、IEEE 802.11のMAC階層及び物理階層を実現する。プロセッサ72は、本発明が提案する沈黙チャネル要素を含むフレームを生成し伝送するか、受信したフレームに含まれた沈黙チャネル要素フィールドの値を解釈して制御情報を取得できるように設定され得る。プロセッサ72は、前述した本発明の実施形態を実現するように設定され得る。
プロセッサ72及び/又はトランシーバー76は、ASIC(application−specific integrated circuit)、他のチップセット、論理回路及び/又はデータ処理装置を備えることができる。メモリ74は、ROM(read−only memory)、RAM(random access memory)、フラッシュメモリ、メモリカード、格納媒体及び/又は他の格納装置を備えることができる。実施形態がソフトウェアで実現されるとき、前述した技法は、前述した機能を果たすモジュール(過程、機能など)で実現され得る。モジュールはメモリ74に保存され、プロセッサ72により実行され得る。メモリ74は、プロセッサ72内部または外部にありうるし、よく知らされた様々な手段でプロセッサ72と連結され得る。
以上で詳細に説明した本発明の実施形態は、単に本発明の技術思想をみせるための例示的なものであって、上記実施形態によって本発明の技術思想が限定されるものと解釈されてはいけない。本発明の保護範囲は、後述する本発明の特許請求の範囲によって特定される。
他の態様において、無線LANでBSS(Basic Service Set)内のアクセスポイント(Access Point;AP)が提供される。前記APは、第1のサブチャネル及び第2のサブチャネルのうち1つで動的周波数選択を行うように設定される。前記APは、トランシーバー及び前記トランシーバーと機能的に結合されたコントローラを含む。前記コントローラは、沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うように設定される。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
無線LANでBSS(Basic Service Set)内の第1のサブチャネル及び第2のサブチャネル上で通信するように設定されたアクセスポイント(Access Point;AP)による動的周波数選択(dynamic frequency selection)方法であって、
沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び
前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うことを含むことを特徴とする方法。
(項目2)
前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、非連続サブチャネルであることを特徴とする項目1に記載の方法。
(項目3)
前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、各々80MHz帯域幅を有することを特徴とする項目2に記載の方法。
(項目4)
前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されるか否かを指示するAP沈黙モードフィールドを含むことを特徴とする項目1に記載の方法。
(項目5)
前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは1に設定され、
前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されないことを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは0に設定されることを特徴とする項目4に記載の方法。
(項目6)
前記チャネル測定を行うことは、前記第2のサブチャネルにレーダーの存在を感知することを含むことを特徴とする項目1に記載の方法。
(項目7)
前記方法は、
前記第2のサブチャネルで前記レーダーの存在が感知されれば、チャネル移動のための前記BSSの新しいチャネルを選択及び広告することをさらに含むことを特徴とする項目6に記載の方法。
(項目8)
前記沈黙チャネル要素が前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、1に設定されたAP沈黙フィールドを含むと、前記沈黙チャネル要素は、沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドのうちの1つをさらに含むことを特徴とする項目1に記載の方法。
(項目9)
無線LANでBSS(Basic Service Set)内のアクセスポイント(Access Point;AP)において、前記APは、第1のサブチャネル及び第2のサブチャネルのうち1つで動的周波数選択を行うように設定され、前記APは、
トランシーバーと、
前記トランシーバーと機能的に結合されたコントローラとを含み、前記コントローラは、
沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び
前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うように設定されることを特徴とするAP。
(項目10)
前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、非連続サブチャネルであることを特徴とする項目9に記載のAP。
(項目11)
前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、各々80MHz帯域幅を有することを特徴とする項目10に記載のAP。
(項目12)
前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されるか否かを指示するAP沈黙モードフィールドを含むことを特徴とする項目9に記載のAP。
(項目13)
前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは1に設定され、
前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されないことを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは0に設定されることを特徴とする項目12に記載のAP。
(項目14)
前記チャネル測定を行うことは、前記第2のサブチャネルにレーダーの存在を感知することを含むことを特徴とする項目9に記載のAP。
(項目15)
前記コントローラは、
前記第2のサブチャネルで前記レーダーの存在が感知されれば、チャネル移動のための前記BSSの新しいチャネルを選択及び広告するように設定されることを特徴とする項目14に記載のAP。
(項目16)
前記沈黙チャネル要素が前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、1に設定されたAP沈黙フィールドを含むと、前記沈黙チャネル要素は、沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドのうちの1つをさらに含むことを特徴とする項目9に記載のAP。

Claims (16)

  1. 無線LANでBSS(Basic Service Set)内の第1のサブチャネル及び第2のサブチャネル上で通信するように設定されたアクセスポイント(Access Point;AP)による動的周波数選択(dynamic frequency selection)方法であって、
    沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び
    前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うことを含むことを特徴とする方法。
  2. 前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、非連続サブチャネルであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、各々80MHz帯域幅を有することを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されるか否かを指示するAP沈黙モードフィールドを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは1に設定され、
    前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されないことを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは0に設定されることを特徴とする請求項4に記載の方法。
  6. 前記チャネル測定を行うことは、前記第2のサブチャネルにレーダーの存在を感知することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記方法は、
    前記第2のサブチャネルで前記レーダーの存在が感知されれば、チャネル移動のための前記BSSの新しいチャネルを選択及び広告することをさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 前記沈黙チャネル要素が前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、1に設定されたAP沈黙フィールドを含むと、前記沈黙チャネル要素は、沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドのうちの1つをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  9. 無線LANでBSS(Basic Service Set)内のアクセスポイント(Access Point;AP)において、前記APは、第1のサブチャネル及び第2のサブチャネルのうち1つで動的周波数選択を行うように設定され、前記APは、
    トランシーバーと、
    前記トランシーバーと機能的に結合されたコントローラとを含み、前記コントローラは、
    沈黙要素(quiet element)及び沈黙チャネル要素(quiet channel element)を含むフレームを伝送するが、前記沈黙要素は、伝送が発生しない沈黙期間(quiet interval)を定義し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第2のサブチャネルが沈黙されることを指示し、前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルが使用され得る条件を指示し、及び
    前記沈黙期間の間、チャネル測定を行うように設定されることを特徴とするAP。
  10. 前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、非連続サブチャネルであることを特徴とする請求項9に記載のAP。
  11. 前記第1のサブチャネル及び前記第2のサブチャネルは、各々80MHz帯域幅を有することを特徴とする請求項10に記載のAP。
  12. 前記沈黙チャネル要素は、前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されるか否かを指示するAP沈黙モードフィールドを含むことを特徴とする請求項9に記載のAP。
  13. 前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは1に設定され、
    前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されないことを指示するために、前記AP沈黙モードフィールドは0に設定されることを特徴とする請求項12に記載のAP。
  14. 前記チャネル測定を行うことは、前記第2のサブチャネルにレーダーの存在を感知することを含むことを特徴とする請求項9に記載のAP。
  15. 前記コントローラは、
    前記第2のサブチャネルで前記レーダーの存在が感知されれば、チャネル移動のための前記BSSの新しいチャネルを選択及び広告するように設定されることを特徴とする請求項14に記載のAP。
  16. 前記沈黙チャネル要素が前記沈黙期間の間、前記第1のサブチャネルで前記APに対する通信が許容されることを指示するために、1に設定されたAP沈黙フィールドを含むと、前記沈黙チャネル要素は、沈黙カウントフィールド、沈黙周期フィールド、沈黙持続期間フィールド、及び沈黙オフセットフィールドのうちの1つをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のAP。
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