JP2016509815A - 無線lanシステムにおいてステーションの信号送受信方法及び装置 - Google Patents

無線lanシステムにおいてステーションの信号送受信方法及び装置 Download PDF

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Abstract

無線LANシステムにおいてSTA(Station)が送受信を行う方法において、CCA(Clear Channel Assessment)を行うステップと、前記CCAの結果、所定レベル以上の電力が検出された場合、APに区間設定に関する要請を送信するステップと、前記要請に対する応答として区間情報を受信するステップとを有し、前記所定レベル以上の電力が上りリンク送信に起因したものである場合、前記受信した区間情報は前記上りリンク送信に関連するBSS(Basic Service Set)の区間情報と同期化したものである、送受信方法を提供する。【選択図】図16

Description

以下の説明は、無線通信システムに関し、特に、無線LANシステムにおいて信号送受信方法及び装置に関する。
近年、情報通信技術の発展に伴って様々な無線通信技術が開発されている。中でも、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、携帯用マルチメディアプレーヤー(Portable Multimedia Player;PMP)などのような携帯用端末機を用いて家庭、企業又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アクセスできるようにする技術である。
無線LANで脆弱点とされてきた通信速度の限界を克服するために、最近の技術標準では、ネットワークの速度と信頼性を増大させるとともに無線ネットワークの運営距離を拡張したシステムを導入している。例えば、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、送信エラーを最小化し、且つデータ速度を最適化するために、送信端及び受信端の両方に多重アンテナを使用するMIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs)技術の適用が導入されている。
次世代通信技術としてM2M(Machine−to−Machine)通信技術が議論されている。IEEE 802.11 WLANシステムにおいても、M2M通信を支援するための技術標準がIEEE 802.11ahとして開発されている。M2M通信では、非常に多数の機器が存在する環境でたまに少量のデータを低速で通信するシナリオを考慮することができる。
無線LANシステムにおける通信は、全ての機器間に共有される媒体(medium)で行われる。M2M通信のように機器の個数が増加する場合、電力の無駄遣い及び干渉の発生を低減するために、チャネルアクセスメカニズムをより効率的に改善する必要がある。
本発明では、ステーションが他の基本サービスセットのステーションに及ぼす干渉を減らすための信号送受信方法が開示される。
本発明で遂げようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及していない他の技術的課題は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者に明確に理解されるであろう。
本発明の第1技術的な側面は、無線LANシステムにおいてSTA(Station)が送受信を行う方法であって、CCA(Clear Channel Assessment)を行うステップと、前記CCAの結果、所定レベル以上の電力が検出された場合、APに区間設定に関する要請を送信するステップと、前記要請に対する応答として区間情報を受信するステップとを有し、前記所定レベル以上の電力が上りリンク送信に起因したものである場合、前記受信した区間情報は前記上りリンク送信に関連するBSS(Basic Service Set)の区間情報と同期化したものである、送受信方法である。
本発明の第2技術的な側面は、無線通信システムにおけるSTA(Station)装置であって、送受信モジュールと、プロセッサとを備え、前記プロセッサは、CCA(Clear Channel Assessment)を行い、前記CCAの結果、所定レベル以上の電力が検出された場合、APに区間設定に関する要請を送信し、前記要請に対する応答として区間情報を受信するように構成され、前記所定レベル以上の電力が上りリンク送信に起因したものである場合、前記受信した区間情報は前記上りリンク送信に関連するBSS(Basic Service Set)の区間情報と同期化したものである、STA装置である。
前記所定レベル以上の電力が下りリンク送信に起因したものである場合、前記受信した区間情報で前記STAのチャネルアクセスは禁止されてもよい。
前記受信した区間情報のリンク方向は、前記上りリンク送信に関連するBSSの区間情報のリンク方向と同一であってもよい。
前記受信した区間情報は、RAW(Restricted Access Window)に関するものであってもよい。
前記STAは、自身のAID(Association IDentifier)に該当するスロットで、前記スロットを含むRAWに該当するリンク方向に送信又は受信のいずれかを行うことができる。
前記区間情報はビーコンフレームを通じて送信されてもよい。
前記受信した区間情報は、TXOP(Transmission Opportunity)時間区間であってもよい。
前記STAは、前記TXOP時間区間で、前記TXOP時間区間に設定されたリンク方向に送信又は受信のいずれかを行うことができる。
前記TXOP時間区間にTXOPトランケーション(TXOP truncation)が適用される場合、前記TXOPトランケーションに関する情報は、前記上りリンク送信に関連するBSSのAPに伝達されてもよい。
前記STAの属したBSSが前記上りリンク送信に関連するBSSのAPのカバレッジを含む場合、前記STAは前記上りリンク送信に関連するBSSにおけるAPのカバレッジの外側に位置してもよい。
前記上りリンク送信に関連するSTAが送信するRTS(Ready To Send)フレームを受信するステップをさらに有し、前記STAが前記RTSフレームを受信してから所定時間以内にCTS(Clear To Send)フレームを受信しない場合、前記STAは前記上りリンク送信に関連するBSSにおけるAPのカバレッジの外側に位置すると判断することができる。
前記区間設定に関する要請は、前記上りリンク送信に関連するBSSで用いられるビームパターンと異なるビームパターンに対する要請を含むことができる。
前記APにプローブ要請フレームを送信するステップをさらに有し、前記プローブ要請フレームは、前記プローブ要請フレームに対するダイレクトプローブ応答を受信するか否かを示す指示を含むことができる。
前記指示は、前記STAがDT(Delay tolerant)STAであるかDS(Delay Sensitive)STAであるかによって決定されてもよい。
本発明によれば、ある基本サービスセットにおける信号送受信が隣接した他のサービスセットに与える干渉を低減することができる。また、干渉の影響を減らすことによって、基本サービスセットの配置/運用に関する自由度を増加させることができる。
本発明から得られる効果は、以上で言及した効果に制限されず、言及していない別の効果は、以下の記載から、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者には明らかになるであろう。
本明細書に添付する図面は、本発明に関する理解を提供するためのものであり、本発明の様々な実施の形態を示し、明細書の記載と共に本発明の原理を説明するためのものである。
図1は、本発明を適用できるIEEE 802.11システムの例示的な構造を示す図である。 図2は、本発明を適用できるIEEE 802.11システムの他の例示的な構造を示す図である。 図3は、本発明を適用できるIEEE 802.11システムの更に他の例示的な構造を示す図である。 図4は、無線LANシステムの例示的な構造を示す図である。 図5は、無線LANシステムにおけるリンクセットアップ過程を説明するための図である。 図6は、バックオフ過程を説明するための図である。 図7は、隠されたノード及び露出されたノードを説明するための図である。 図8は、RTSとCTSを説明するための図である。 図9は、電力管理動作を説明するための図である。 図10乃至図12は、TIMを受信したSTAの動作を詳細に説明するための図である。 図10乃至図12は、TIMを受信したSTAの動作を詳細に説明するための図である。 図10乃至図12は、TIMを受信したSTAの動作を詳細に説明するための図である。 図13は、グループベースAIDについて説明するための図である。 図14及び図15は、RAWを説明するための図である。 図14及び図15は、RAWを説明するための図である。 図16及び図17は、本発明の実施例が適用され得る干渉状況を例示する図である。 図16及び図17は、本発明の実施例が適用され得る干渉状況を例示する図である。 図18乃至図23は、本発明の実施例を説明するための図である。 図18乃至図23は、本発明の実施例を説明するための図である。 図18乃至図23は、本発明の実施例を説明するための図である。 図18乃至図23は、本発明の実施例を説明するための図である。 図18乃至図23は、本発明の実施例を説明するための図である。 図18乃至図23は、本発明の実施例を説明するための図である。 図24は、本発明の一実施例に係る無線装置の構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係る好適な実施の形態を添付の図面を参照して詳しく説明する。添付の図面と共に以下に開示される詳細な説明は、本発明の例示的な実施の形態を説明するためのもので、本発明の唯一の実施の形態を示すためのものではない。以下の詳細な説明は、本発明の完全な理解を提供するために具体的な細部事項を含む。しかし、このような具体的な細部事項なしにも本発明が実施され得るということが当業者には理解される。
以下の実施例は、本発明の構成要素と特徴を所定の形態で結合したものである。各構成要素又は特徴は、特別な言及がない限り、選択的なものと考慮すればよい。各構成要素又は特徴は、他の構成要素や特徴と結合していない形態で実施されてもよく、一部の構成要素及び/又は特徴を結合して本発明の実施例を構成してもよい。本発明の実施例で説明される動作の順序は変更されてもよい。ある実施例の一部の構成や特徴は、他の実施例に含まれてもよく、他の実施例の対応する構成又は特徴に取り替えられてもよい。
以下の説明で使われる特定用語は、本発明の理解を助けるために提供されるものであり、このような特定用語の使用は、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲で他の形態に変更してもよい。
場合によって、本発明の概念が曖昧になることを避けるために、公知の構造及び装置は省略されたり、各構造及び装置の核心機能を中心にしたブロック図の形式で図示されることもある。また、本明細書全体を通じて同一の構成要素には同一の図面符号を付して説明する。
本発明の実施例は、無線アクセスシステムであるIEEE802システム、3GPPシステム、3GPPLTE及びLTE−A(LTE−Advanced)システム、並びに3GPP2システムの少なくとも一つに開示された標準文書によって裏付けることができる。すなわち、本発明の実施例において、本発明の技術的思想を明確にするために説明を省いた段階又は部分は、上記の文書によって裏付けることができる。また、本文書で開示している用語はいずれも上記の標準文書によって説明することができる。
以下の技術は、CDMA(Code Division Multiple Access)、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、SC−FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)などのような様々な無線アクセスシステムに用いることができる。CDMAは、UTRA(Universal Terrestrial Radio Access)やCDMA2000のような無線技術(radio technology)によって具現することができる。TDMAは、GSM(登録商標)(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM(登録商標) Evolution)のような無線技術によって具現することができる。OFDMAは、IEEE802.11(Wi−Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802−20、E−UTRA(Evolved UTRA)などのような無線技術によって具現することができる。明確性のために、以下では3GPPLTE及び3GPPLTE−Aシステムを中心に説明するが、本発明の技術的思想がこれに制限されるものではない。
(WLANシステムの構造)
図1は、本発明を適用できるIEEE802.11システムの例示的な構造を示す図である。
IEEE802.11構造は複数個の構成要素を含むことができ、それら構成要素の相互作用によって上位層に対してトランスペアレントなSTA移動性を支援するWLANを提供することができる。基本サービスセット(Basic Service Set;BSS)はIEEE802.11LANにおける基本的な構成ブロックに該当し得る。図1では、2個のBSS(BSS1及びBSS2)が存在し、それぞれのBSSのメンバーとして2個のSTAが含まれること(STA1及びSTA2はBSS1に含まれ、STA3及びSTA4はBSS2に含まれる)を例示的に示している。図1で、BSSを示す楕円は、当該BSSに含まれたSTAが通信を維持するカバレッジ領域を示すものと理解してもよい。この領域をBSA(Basic Service Area)と称することができる。STAがBSAの外へ移動すると、当該BSA内の他のSTAと直接通信できなくなる。
IEEE802.11LANにおいて最も基本的なタイプのBSSは、独立したBSS(Independent BSS;IBSS)である。例えば、IBSSは、2個のSTAだけで構成された最小の形態を有することができる。また、最も単純な形態であるとともに他の構成要素が省略されている図1のBSS(BSS1又はBSS2)がIBSSの代表的な例示に該当する。このような構成は、STA同士が直接通信できる場合に可能である。また、このような形態のLANは、あらかじめ計画して構成されるものではなく、LANが必要な場合に構成され、これをアド−ホック(ad−hoc)ネットワークと呼ぶこともできる。
STAの電源オン/オフ、STAのBSS領域への入/出などによって、BSSにおいてSTAのメンバーシップが動的に変更することがある。BSSのメンバーになるためには、STAは同期化過程を用いてBSSにジョインすればよい。BSS基盤構造の全てのサービスにアクセスするためには、STAはBSSに連携されなければならない。このような連携(association)は動的に設定され、分配システムサービス(Distribution System Service;DSS)の利用を含んでもよい。
図2は、本発明を適用できるIEEE802.11システムの他の例示的な構造を示す図である。図2は、図1の構造において、分配システム(Distribution System;DS)、分配システム媒体(Distribution System Medium;DSM)、アクセスポイント(Access Point;AP)などの構成要素が追加された形態である。
LANにおいて直接的なステーション−対−ステーションの距離はPHY性能によって制限されることがある。このような距離の限界が充分な場合もあれば、より遠い距離のステーション間の通信が必要な場合もある。拡張されたカバレッジを支援するために分配システム(DS)を構成することができる。
DSは、BSS同士が相互接続される構造を意味する。具体的に、図1のようにBSSが独立して存在する代わりに、複数個のBSSで構成されたネットワークの拡張された形態の構成要素としてBSSが存在してもよい。
DSは論理的な概念であり、分配システム媒体(DSM)の特性によって特定できる。これと関連して、IEEE802.11標準では無線媒体(Wireless Medium;WM)と分配システム媒体(DSM)とを論理的に区別している。それぞれの論理的媒体は互いに異なる目的のために使用され、互いに異なる構成要素によって使用される。IEEE802.11標準の定義では、このような媒体を互いに同一なものとも、互いに異なるものとも制限しない。このように複数個の媒体が論理的に互いに異なるという点で、IEEE802.11LAN構造(DS構造又は他のネットワーク構造)の柔軟性を説明することができる。すなわち、IEEE802.11LAN構造は様々に具現することができ、それぞれの具現例の物理的な特性によって独立的に当該LAN構造を特定することができる。
DSは複数個のBSSのシームレス(seamless)な統合を提供し、あて先へのアドレスを扱うために必要な論理的サービスを提供することによって移動機器を支援することができる。
APとは、連携されているSTAに対してWMを通してDSへのアクセスを可能にし、且つSTA機能性を有する個体を意味する。APを介してBSS及びDS間のデータ移動を行うことができる。例えば、図2に示すSTA2及びSTA3は、STAの機能性を有するとともに、連携されているSTA(STA1及びSTA4)をDSにアクセスさせる機能を持つ。また、いかなるAPも基本的にSTAに該当するため、APはいずれもアドレス可能な個体である。WM上での通信のためにAPによって用いられるアドレスとDSM上での通信のためにAPによって用いられるアドレスは必ずしも同一である必要はない。
APに連携されているSTAのいずれか一つから当該APのSTAアドレスに送信されるデータは、常に非制御ポート(uncontrolled port)で受信され、IEEE802.1Xポートアクセス個体によって処理されてもよい。また、制御ポート(controlled port)が認証されると、送信データ(又は、フレーム)はDSに伝達されてもよい。
図3は、本発明を適用できるIEEE802.11システムのさらに他の例示的な構造を示す図である。図3では、図2の構造にさらに広いカバレッジを提供するための拡張されたサービスセット(Extended Service Set;ESS)を概念的に示す。
任意の(arbitrary)大きさ及び複雑度を有する無線ネットワークがDS及びBSSで構成されてもよい。IEEE802.11システムではこのような方式のネットワークをESSネットワークと称する。ESSは、一つのDSに接続されたBSSの集合に該当し得る。しかし、ESSはDSを含まない。ESSネットワークはLLC(Logical Link Control)層でIBSSネットワークとして見える点に特徴がある。ESSに含まれるSTAは互いに通信することができ、移動STAはLLCにトランスペアレントに一つのBSSから他のBSSに(同一ESS内で)移動することができる。
IEEE802.11では、図3におけるBSSの相対的な物理的位置について何ら仮定しておらず、次のようないずれの形態も可能である。BSSは部分的に重なってもよく、これは、連続したカバレッジを提供するために一般に用いられている形態である。また、BSSは物理的に接続していなくてもよく、論理的にはBSS同士間の距離に制限はない。また、BSS同士は物理的に同一位置に位置してもよく、これはリダンダンシーを提供するために用いることができる。また、一つ(又は、一つ以上の)IBSS又はESSネットワークが一つ(又は一つ以上の)ESSネットワークとして同一空間に物理的に存在してもよい。これは、ESSネットワークが存在する位置にアド−ホックネットワークが動作する場合、互いに異なる機関(organizations)によって物理的に重なるIEEE802.11ネットワークが構成される場合、又は、同一位置で2つ以上の互いに異なるアクセス及び保安政策が必要な場合などにおける、ESSネットワーク形態に該当し得る。
図4は、無線LANシステムの例示的な構造を示す図である。図4では、DSを含む基盤構造BSSの一例が示されている。
図4の例示で、BSS1及びBSS2がESSを構成する。無線LANシステムにおいてSTAはIEEE802.11のMAC/PHY規定に従って動作する機器である。STAはAPSTA及び非−AP(non−AP)STAを含む。Non−APSTAは、ラップトップコンピュータ、移動電話機のように、一般に、ユーザが直接扱う機器に該当する。図4の例示で、STA1、STA3、STA4はnon−APSTAに該当し、STA2及びSTA5はAPSTAに該当する。
以下の説明で、non−APSTAは、端末(terminal)、無線送受信ユニット(Wireless Transmit/Receive Unit;WTRU)、ユーザ装置(User Equipment;UE)、移動局(Mobile Station;MS)、移動端末(Mobile Terminal)、移動加入者局(Mobile Subscriber Station;MSS)などと呼ぶこともできる。また、APは、他の無線通信分野における基地局(Base Station;BS)、ノード−B(Node−B)、発展したノード−B(evolved Node−B;eNB)、基底送受信システム(Base Transceiver System;BTS)、フェムト基地局(Femto BS)などに対応する概念である。
(リンクセットアップ過程)
図5は、一般のリンクセットアップ(link setup)過程を説明するための図である。
STAがネットワークに対してリンクをセットアップし、データを送受信するためには、まず、ネットワークを発見(discovery)し、認証(authentication)を行い、連携(association)を確立(establish)し、保安(security)のための認証手順などを行わなければならない。リンクセットアップ過程をセッション開始過程、セッションセットアップ過程と呼ぶこともできる。また、リンクセットアップ過程における発見、認証、連携、保安設定の過程を総称して連携過程と呼ぶこともできる。
図5を参照して例示的なリンクセットアップ過程について説明する。
段階S510で、STAはネットワーク発見動作を行うことができる。ネットワーク発見動作はSTAのスキャニング(scanning)動作を含むことができる。すなわち、STAがネットワークにアクセスするためには、参加可能なネットワークを探さなければならない。STAは無線ネットワークに参加する前に、互換可能なネットワークを識別しなければならないが、特定領域に存在するネットワーク識別過程をスキャニングという。
スキャニング方式には、能動的スキャニング(active scanning)と受動的スキャニング(passive scanning)がある。
図5では例示として能動的スキャニング過程を含むネットワーク発見動作を示す。能動的スキャニングにおいて、スキャニングを行うSTAはチャネルを移りながら周辺にどのAPが存在するかを探索するためにプローブ要請フレーム(probe request frame)を送信し、それに対する応答を待つ。応答者(responder)は、プローブ要請フレームを送信したSTAに、プローブ要請フレームに対する応答としてプローブ応答フレーム(probe response frame)を送信する。ここで、応答者は、スキャニングされているチャネルのBSSで最後にビーコンフレーム(beacon frame)を送信したSTAであってもよい。BSSでは、APがビーコンフレームを送信するため、APが応答者となり、IBSSでは、IBSS内のSTAが交互にビーコンフレームを送信するため、応答者が一定でない。例えば、1番チャネルでプローブ要請フレームを送信し、1番チャネルでプローブ応答フレームを受信したSTAは、受信したプローブ応答フレームに含まれたBSS関連情報を保存し、次のチャネル(例えば、2番チャネル)に移動して同一の方法でスキャニング(すなわち、2番チャネル上でプローブ要請/応答の送受信)を行うことができる。
図5には示していないが、スキャニング動作は受動的スキャニング方式で行われてもよい。受動的スキャニングにおいて、スキャニングを行うSTAはチャネルを移りながらビーコンフレームを待つ。ビーコンフレームは、IEEE802.11において管理フレーム(management frame)の一つであり、無線ネットワークの存在を知らせ、スキャニングを行うSTAが無線ネットワークを探して無線ネットワークに参加できるように、周期的に送信される。BSSでAPがビーコンフレームを周期的に送信する役割を担い、IBSSではIBSS内のSTAが交互にビーコンフレームを送信する。スキャニングを行うSTAはビーコンフレームを受信すると、ビーコンフレームに含まれたBSSに関する情報を保存し、他のチャネルに移動しながら各チャネルでビーコンフレーム情報を記録する。ビーコンフレームを受信したSTAは、受信したビーコンフレームに含まれたBSS関連情報を保存し、次のチャネルに移動して同一の方法で次のチャネルでスキャニングを行うことができる。
能動的スキャニングと受動的スキャニングとを比較すれば、能動的スキャニングが受動的スキャニングに比べてディレー(delay)及び電力消耗が小さいという利点がある。
STAがネットワークを発見した後に、段階S520で認証過程を行うことができる。このような認証過程は、後述する段階S540の保安セットアップ動作と明確に区別するために、第1の認証(first authentication)過程と呼ぶことができる。
認証過程は、STAが認証要請フレーム(authentication request frame)をAPに送信し、これに応答してAPが認証応答フレーム(authentication response frame)をSTAに送信する過程を含む。認証要請/応答に用いられる認証フレーム(authentication frame)は管理フレームに該当する。
認証フレームは、認証アルゴリズム番号(authentication algorithm number)、認証トランザクションシーケンス番号(authentication transaction sequence number)、状態コード(status code)、検問テキスト(challenge text)、RSN(Robust Security Network)、有限循環グループ(Finite Cyclic Group)などに関する情報を含むことができる。これは、認証要請/応答フレームに含み得る情報の一例示に過ぎず、他の情報に置き換わったり、追加の情報がさらに含まれたりしてもよい。
STAは認証要請フレームをAPに送信することができる。APは、受信した認証要請フレームに含まれた情報に基づいて、当該STAに対する認証を許容するか否かを決定することができる。APは認証処理の結果を認証応答フレームを介してSTAに提供することができる。
STAが成功的に認証された後に、段階S530で連携過程を行うことができる。連携過程は、STAが連携要請フレーム(association request frame)をAPに送信し、それに応答してAPが連携応答フレーム(association response frame)をSTAに送信する過程を含む。
例えば、連携要請フレームは、様々な能力(capability)に関する情報、ビーコン聴取間隔(listen interval)、SSID(service set identifier)、支援レート(supported rates)、支援チャネル(supported channels)、RSN、移動性ドメイン、支援オペレーティングクラス(supported operating classes)、TIM放送要請(Traffic Indication Map Broadcast request)、相互動作(interworking)サービス能力などに関する情報を含むことができる。
例えば、連携応答フレームは、様々な能力に関する情報、状態コード、AID(Association ID)、支援レート、EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)パラメータセット、RCPI(Received Channel Power Indicator)、RSNI(Received Signal to Noise Indicator)、移動性ドメイン、タイムアウト間隔(連携カムバック時間(association comeback time))、重畳(overlapping)BSSスキャンパラメータ、TIM放送応答、QoSマップなどの情報を含むことができる。
これは連携要請/応答フレームに含み得る情報の一例に過ぎず、他の情報に置き換わったり、追加の情報がさらに含まれたりしてもよい。
STAがネットワークに成功的に連携された後に、段階S540で保安セットアップ過程を行うことができる。段階S540の保安セットアップ過程は、RSNA(Robust Security Network Association)要請/応答を用いた認証過程ということもでき、上記の段階S520の認証過程を第1の認証(first authentication)過程とし、段階S540の保安セットアップ過程を単純に認証過程と呼ぶこともできる。
段階S540の保安セットアップ過程は、例えば、EAPOL(Extensible Authentication Protocol over LAN)フレームを介した4−ウェイ(way)ハンドシェーキングを通じて、プライベートキーセットアップ(private key setup)をする過程を含むことができる。また、保安セットアップ過程は、IEEE802.11標準で定義しない保安方式によって行われてもよい。
(WLANの進化)
無線LANで通信速度の限界を克服するために比較的最近に制定された技術標準としてIEEE802.11nがある。IEEE802.11nは、ネットワークの速度と信頼性を増大させ、且つ無線ネットワークの運営距離を拡張することに目的がある。より具体的に、IEEE802.11n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、送信エラーを最小化し、且つデータ速度を最適化するために、送信端、受信端の両方とも多重アンテナを使用するMIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs)技術に基づいている。
無線LANの普及が活性化され、さらにそれを用いたアプリケーションが多様化するに伴って、最近ではIEEE802.11nが支援するデータ処理速度よりも高い処理率を支援するための新しい無線LANシステムの必要性が台頭している。超高処理率(Very High Throughput;VHT)を支援する次世代無線LANシステムは、IEEE802.11n無線LANシステムの次のバージョン(例えば、IEEE802.11ac)であり、MACサービスアクセスポイント(Service Access Point;SAP)で1Gbps以上のデータ処理速度を支援するために最近に新しく提案されているIEEE802.11無線LANシステムの一つである。
次世代無線LANシステムは、無線チャネルを効率的に利用するために複数のSTAが同時にチャネルにアクセスするMU−MIMO(Multi User Multiple Input Multiple Output)方式の送信を支援する。MU−MIMO送信方式によれば、APが、MIMOペアリング(pairing)された一つ以上のSTAに同時にパケットを送信することができる。
また、ホワイトスペース(white space)で無線LANシステム動作を支援することが議論されている。例えば、アナログTVのデジタル化による遊休状態の周波数帯域(例えば、54〜698MHz帯域)のようなTVホワイトスペース(TVWS)での無線LANシステムの導入は、IEEE802.11af標準として議論されている。しかし、これは例示に過ぎず、ホワイトスペースは、許可されたユーザ(licensed user)が優先して使用できる許可された帯域といえる。許可されたユーザは、許可された帯域の使用が許可されたユーザのことを意味し、許可された装置(licensed device)、プライマリユーザ(primary user)、優先的ユーザ(incumbent user)などと呼ぶこともできる。
例えば、WSで動作するAP及び/又はSTAは、許可されたユーザに対する保護(protection)機能を提供しなければならない。例えば、WS帯域で特定帯域幅を有するように規約(regulation)上分割されている周波数帯域である特定WSチャネルを、マイクロホン(microphone)のような許可されたユーザが既に使用している場合、許可されたユーザを保護するために、AP及び/又はSTAは当該WSチャネルに該当する周波数帯域は使用することができない。また、AP及び/又はSTAは、現在フレーム送信及び/又は受信のために使用している周波数帯域を許可されたユーザが使用するようになると、当該周波数帯域の使用を中止しなければならない。
そのため、AP及び/又はSTAは、WS帯域における特定周波数帯域の使用が可能か否か、すなわち、当該周波数帯域に許可されたユーザが存在するか否かを把握する手順を先行しなければならない。許可されたユーザが特定周波数帯域に存在するか否かを把握することをスペクトルセンシング(spectrum sensing)という。スペクトルセンシングメカニズムとして、エネルギー探知(energy detection)方式、信号探知(signature detection)方式などが活用される。受信信号の強度が一定値以上であれば、許可されたユーザが使用中であると判断したり、DTVプリアンブル(preamble)が検出されると、許可されたユーザが使用中であると判断したりすることができる。
また、次世代通信技術としてM2M(Machine−to−Machine)通信技術が議論されている。IEEE802.11無線LANシステムでもM2M通信を支援するための技術標準がIEEE802.11ahとして開発されている。M2M通信は、一つ以上のマシン(Machine)が含まれる通信方式を意味し、MTC(Machine Type Communication)又は事物通信と呼ばれることもある。ここで、マシンとは、人間の直接的な操作や介入を必要としない個体(entity)を意味する。例えば、無線通信モジュールが搭載された検針機(meter)や自動販売機のような装置を含めて、ユーザの操作/介入無しで自動でネットワークに接続して通信を行うことができるスマートフォンのようなユーザ機器もマシンの例示に該当し得る。M2M通信は、デバイス間の通信(例えば、D2D(Device−to−Device)通信)、デバイスとサーバー(application server)間の通信などを含むことができる。デバイスとサーバー間の通信の例示としては、自動販売機とサーバー、POS(Point of Sale)装置とサーバー、電気、ガス又は水道検針機とサーバー間の通信が挙げられる。その他にも、M2M通信ベースのアプリケーション(application)には、保安(security)、運送(transportation)、ヘルスケア(health care)などが含まれてもよい。このような適用例の特性を考慮すると、一般に、M2M通信は、数多くの機器が存在する環境でたまに少量のデータを低速で送受信することを支援できるものでなければならない。
具体的に、M2M通信は多数のSTAを支援できるものでなければならない。現在定義されている無線LANシステムでは、一つのAPに最大2007個のSTAが連携される場合を仮定するが、M2M通信ではそれよりも多い個数(約6000個)のSTAが一つのAPに連携される場合を支援する方案が議論されている。また、M2M通信では低い送信速度を支援/要求するアプリケーションが多いと予想される。これを円滑に支援するために、例えば、無線LANシステムでは、TIM(Traffic Indication Map)要素に基づいてSTAが自身に送信されるデータの有無を認知できるが、TIMのビットマップサイズを減らす方案が議論されている。また、M2M通信では送信/受信間隔が非常に長いトラフィックが多いと予想される。例えば、電気/ガス/水道の使用量のように長い周期(例えば、1ケ月)ごとに大変少ない量のデータをやり取りすることが要求される。そのため、無線LANシステムでは、一つのAPに連携され得るSTAの個数が非常に多くなっても、一つのビーコン周期の間にAPから受信するデータフレームが存在するSTAの個数が大変少ない場合を効率的に支援する方案が議論されている。
このように無線LAN技術は急速に進化しつつあり、前述の例示に加えて、直接リンクセットアップ、メディアストリーミング性能の改善、高速及び/又は大規模の初期セッションセットアップの支援、拡張された帯域幅及び動作周波数の支援などのための技術が開発されている。
(媒体アクセスメカニズム)
IEEE802.11に基づく無線LANシステムにおいて、MAC(Medium Access Control)の基本アクセスメカニズムは、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)メカニズムである。CSMA/CAメカニズムは、IEEE802.11MACの分配調整機能(Distributed Coordination Function、DCF)とも呼ばれるが、基本的に「listen before talk」アクセスメカニズムを採用している。このような類型のアクセスメカニズムによれば、AP及び/又はSTAは送信を開始するに先立ち、所定の時間区間(例えば、DIFS(DCF Inter−Frame Space)の間に無線チャネル又は媒体(medium)をセンシング(sensing)するCCA(Clear Channel Assessment)を行うことができる。センシングの結果、媒体が遊休状態(idle status)と判断されると、当該媒体を通じてフレーム送信を始める。一方、媒体が占有状態(occupied status)と感知されると、当該AP及び/又はSTAは自身の送信を開始せず、媒体アクセスのための遅延期間(例えば、任意バックオフ周期(random backoff period))を設定して待った後、フレーム送信を試みることができる。任意バックオフ周期の適用から、複数のSTAはそれぞれ異なった時間待った後にフレーム送信を試みることが期待されるため、衝突(collision)を最小化することができる。
また、IEEE802.11MACプロトコルはHCF(Hybrid Coordination Function)を提供する。HCFはDCFとPCF(Point Coordination Function)に基づく。PCFは、ポーリング(polling)ベースの同期式アクセス方式で、全ての受信AP及び/又はSTAがデータフレームを受信できるように周期的にポーリングする方式のことをいう。また、HCFは、EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)とHCCA(HCF Controlled Channel Access)を有する。EDCAは、提供者が複数のユーザにデータフレームを提供するためのアクセス方式を競合ベースとするものであり、HCCAは、ポーリングメカニズムを用いた非競合ベースのチャネルアクセス方式を用いるものである。また、HCFは、WLANのQoS(Quality of Service)を向上させるための媒体アクセスメカニズムを含み、競合周期(Contention Period;CP)、非競合周期(Contention Free Period;CFP)のいずれにおいてもQoSデータを送信することができる。
図6は、バックオフ過程を説明するための図である。
図6を参照して任意バックオフ周期に基づく動作について説明する。占有(occupy又はbusy)状態だった媒体が遊休(idle)状態に変更されると、複数のSTAはデータ(又はフレーム)送信を試みることができる。この時、衝突を最小化するための方案として、STAはそれぞれ任意バックオフカウントを選択し、それに該当するスロット時間だけ待機した後、送信を試みることができる。任意バックオフカウントは、擬似−任意整数(pseudo−random integer)値を有し、0乃至CW範囲の値のいずれか一つに決定され得る。ここで、CWは、競合ウィンドウ(Contention Window)パラメータ値である。CWパラメータは初期値としてCWminが与えられるが、送信失敗の場合(例えば、送信されたフレームに対するACKを受信できなかった場合)に2倍の値を取ることができる。CWパラメータ値がCWmaxになると、データ送信に成功するまでCWmax値を維持しながらデータ送信を試みることができ、データ送信に成功する場合にはCWmin値にリセットされる。CW、CWmin及びCWmax値は2−1(n=0,1,2,…)に設定されることが好ましい。
任意バックオフ過程が始まると、STAは、決定されたバックオフカウント値によってバックオフスロットをカウントダウンする間に続けて媒体をモニタする。媒体が占有状態とモニタされるとカウントダウンを止めて待機し、媒体が遊休状態になると残りのカウントダウンを再開する。
図6の例示で、STA3のMACに送信するパケットが到達した場合に、STA3はDIFSだけ媒体が遊休状態であることを確認し、直ちにフレームを送信することができる。一方、残りのSTAは、媒体が占有(busy)状態であることをモニタして待機する。その間にSTA1、STA2及びSTA5のそれぞれでも送信するデータが発生することがあり、それぞれのSTAは、媒体が遊休状態とモニタされると、DIFSだけ待機した後に、それぞれ選択した任意バックオフカウント値によってバックオフスロットのカウントダウンを行うことができる。図6の例示では、STA2が最も小さいバックオフカウント値を選択し、STA1が最も大きいバックオフカウント値を選択した場合を示す。すなわち、STA2がバックオフカウントを終えてフレーム送信を始める時点でSTA5の残余バックオフ時間はSTA1の残余バックオフ時間よりも短い場合を例示する。STA1及びSTA5は、STA2が媒体を占有する間に暫くカウントダウンを止めて待機する。STA2の占有が終了して媒体が再び遊休状態になると、STA1及びSTA5はDIFSだけ待機した後に、止めていたバックオフカウントを再開する。すなわち、残余バックオフ時間だけの余りのバックオフスロットをカウントダウンした後にフレーム送信を始めることができる。STA5の残余バックオフ時間がSTA1よりも短かったため、STA5がフレーム送信を始めるようになる。一方、STA2が媒体を占有する間にSTA4でも送信するデータが発生することがある。このとき、STA4の立場では、媒体が遊休状態になるとDIFSだけ待機した後、自身が選択した任意バックオフカウント値によるカウントダウンを行ってフレーム送信を始めることができる。図6の例示では、STA5の残余バックオフ時間がSTA4の任意バックオフカウント値と偶然に一致する場合を示し、この場合、STA4とSTA5間に衝突が発生することがある。衝突が発生する場合はSTA4、STA5両方ともACKを受けることができず、データ送信に失敗することになる。この場合、STA4とSTA5はCW値を2倍に増やした後に任意バックオフカウント値を選択してカウントダウンを行うことができる。一方、STA1は、STA4とSTA5の送信によって媒体が占有状態である間に待機しているが、媒体が遊休状態になると、DIFSだけ待機した後、残余バックオフ時間が経過するとフレーム送信を開始することができる。
(STAのセンシング動作)
前述したように、CSMA/CAメカニズムは、AP及び/又はSTAが媒体を直接センシングする物理的キャリアセンシング(physical carrier sensing)の他、仮想キャリアセンシング(virtual carrier sensing)も含む。仮想キャリアセンシングは、隠されたノード問題(hidden node problem)などのように媒体アクセスで発生しうる問題を補完するために用いられる。仮想キャリアセンシングのために、無線LANシステムのMACはネットワーク割り当てベクトル(Network Allocation Vector;NAV)を用いることができる。NAVは、現在媒体を利用していたり又は利用する権限のあるAP及び/又はSTAが、媒体を使用可能な状態になるまで残っている時間を、他のAP及び/又はSTAに示す(indicate)値である。したがって、NAVに設定された値は、当該フレームを送信するAP及び/又はSTAによって媒体の利用が予定されている期間に該当し、NAV値を受信するSTAは、当該期間において媒体アクセスが禁止される。NAVは、例えば、フレームのMACヘッダ(header)の「duration」フィールドの値によって設定されてもよい。
また、衝突可能性を低減するために堅牢な衝突検出(robust collision detect)メカニズムが導入された。これについて図7及び図8を参照して説明する。実際にキャリアセンシング範囲と送信範囲は同一でないこともあるが、説明の便宜のために両者は同一であると仮定する。
図7は、隠されたノード及び露出されたノードを説明するための図である。
図7(a)は、隠されたノードに対する例示であり、STAAとSTABとが通信中にあり、STACが送信する情報を持っている場合である。具体的に、STAAがSTABに情報を送信している状況であるにもかかわらず、STACがSTABにデータを送る前にキャリアセンシングを行う際、媒体が遊休状態にあると判断することがある。これは、STAAの送信(すなわち、媒体占有)をSTACの位置ではセンシングできないこともあるためである。このような場合、STABはSTAAとSTACの情報を同時に受け、衝突が発生することになる。このとき、STAAをSTACの隠されたノードということができる。
図7(b)は、露出されたノード(exposed node)の例示であり、STABがSTAAにデータを送信している状況で、STACがSTADに送信する情報を持っている場合である。この場合、STACがキャリアセンシングを行うと、STABの送信によって媒体が占有された状態であると判断することができる。そのため、STACがSTADに送信する情報を持っていても、媒体占有状態とセンシングされたため、媒体が遊休状態になるまで待たなければならない。しかし、実際にはSTAAはSTACの送信範囲外にあるため、STACからの送信とSTABからの送信とがSTAAの立場では衝突しないこともあり、こり場合、STACは、STABが送信を止めるまで余計に待機することになる。このとき、STACをSTABの露出されたノードということができる。
図8は、RTSとCTSを説明するための図である。
図7のような例示的な状況で衝突回避(collision avoidance)メカニズムを効率的に利用するために、RTS(request to send)とCTS(clear to send)などの短いシグナリングパケット(short signaling packet)を利用することができる。両STA間のRTS/CTSは周囲のSTAがオーバーヒヤリング(overhearing)できるようにし、この周囲のSTAが上記両STA間の情報送信の有無を考慮するようにすることができる。例えば、データを送信しようとするSTAがデータを受けるSTAにRTSフレームを送信すると、データを受けるSTAはCTSフレームを周囲の端末に送信することによって、自身がデータを受けることを知らせることができる。
図8(a)は、隠されたノード問題を解決する方法に関する例示であり、STAAとSTACがいずれもSTABにデータを送信しようとする場合を仮定する。STAAがRTSをSTABに送ると、STABはCTSを自身の周囲にあるSTAA及びSTACの両方に送信する。その結果、STACはSTAAとSTABのデータ送信が終わるまで待機し、衝突を避けることができる。
図8(b)は、露出されたノード問題を解決する方法に関する例示であり、STAAとSTAB間のRTS/CTS送信をSTACがオーバーヒヤリングすることによって、STACは自身が他のSTA(例えば、STAD)にデータを送信しても衝突が発生しないと判断することができる。すなわち、STABは周囲の全ての端末機にRTSを送信し、実際に送るデータを持っているSTAAのみがCTSを送信するようになる。STACは、RTSのみを受信し、STAAのCTSは受信できなかったため、STAAがSTACのキャリアセンシング外にあるということがわかる。
(電力管理)
前述したように、無線LANシステムではSTAが送受信を行う前にチャネルセンシングを行わなければならないが、チャネルを常にセンシングすることはSTAの持続的な電力消耗を引き起こす。受信状態での電力消耗は送信状態での電力消耗と大差がないため、受信状態を持続することも、電力の制限された(すなわち、バッテリーによって動作する)STAには大きな負担となる。したがって、STAが持続的にチャネルをセンシングするために受信待機状態を維持すると、無線LAN処理率の側面で特別な利点もなく電力を非効率的に消耗することになる。このような問題点を解決するために、無線LANシステムではSTAの電力管理(power management;PM)モードを支援する。
STAの電力管理モードはアクティブ(active)モード及び節電(power save;PS)モードに区別される。STAは基本的にアクティブモードで動作する。アクティブモードで動作するSTAは、アウェイク状態(awake state)を維持する。アウェイク状態は、フレーム送受信やチャネルスキャニングなどの正常動作が可能な状態である。一方、PSモードで動作するSTAは、スリープ状態(sleep state)とアウェイク状態(awake state)に切り替わりながら動作する。スリープ状態で動作するSTAは、最小限の電力で動作し、フレーム送受信もチャネルスキャニングも行わない。
STAがスリープ状態でできるだけ長く動作するほど電力消耗が減るため、STAの動作期間が増加する。しかし、スリープ状態ではフレーム送受信が不可能なため、無条件に長く動作するわけにはいかない。スリープ状態で動作するSTAがAPに送信するフレームを有すると、アウェイク状態に切り替わってフレームを送信すればよい。一方、APがSTAに送信するフレームがある場合、スリープ状態のSTAはそれを受信できないことはもとより、受信するフレームが存在するということも把握できない。したがって、STAは、自身に送信されるフレームが存在するか否かを確認するために(また、存在するならそれを受信するために)、特定周期に従ってアウェイク状態に切り替わる動作が必要なことがある。
図9は、電力管理動作を説明するための図である。
図9を参照すると、AP210は、一定の周期でビーコンフレーム(beacon frame)をBSS内のSTAに送信する(S211、S212、S213、S214、S215、S216)。ビーコンフレームには、TIM(Traffic Indication Map)情報要素(Information Element)が含まれる。TIM情報要素は、AP210が自身と連携されているSTAに対するバッファされたトラフィックが存在し、フレームを送信する旨を知らせる情報を含む。TIM要素には、ユニキャスト(unicast)フレームを知らせるために用いられるTIMと、マルチキャスト(multicast)又はブロードキャスト(broadcast)フレームを知らせるために用いられるDTIM(delivery traffic indication map)がある。
AP210は、3回のビーコンフレームを送信する度に1回ずつDTIMを送信することができる。STA1220及びSTA2230はPSモードで動作するSTAである。STA1220及びSTA2230は、所定の周期のウェイクアップインターバル(wakeup interval)ごとにスリープ状態からアウェイク状態に切り替わって、AP210によって送信されたTIM要素を受信できるように設定されてもよい。それぞれのSTAは、自身のローカルクロック(local clock)に基づいてアウェイク状態に切り替わる時点を計算することができ、図9の例示ではSTAのクロックがAPのクロックと一致すると仮定する。
例えば、所定のウェイクアップインターバルは、STA1220がビーコンインターバルごとにアウェイク状態に切り替わってTIM要素を受信できるように設定されてもよい。そのため、STA1220は、AP210が最初にビーコンフレームを送信する時(S211)にアウェイク状態に切り替わり得る(S221)。STA1220は、ビーコンフレームを受信してTIM要素を取得することができる。取得されたTIM要素が、STA1220に送信されるフレームがある旨を示すと、STA1220は、AP210にフレーム送信を要請するPS−Poll(Power Save−Poll)フレームをAP210に送信することができる(S221a)。AP210は、PS−Pollフレームに対応してフレームをSTA1220に送信することができる(S231)。フレーム受信を完了したSTA1220は再びスリープ状態に切り替わって動作する。
AP210が二番目にビーコンフレームを送信するにあたり、他の装置が媒体にアクセスするなどして媒体が占有された(busy medium)状態であるから、AP210は正確なビーコンインターバルに合わせてビーコンフレームを送信できず、遅延された時点に送信することがある(S212)。この場合、STA1220はビーコンインターバルに合わせて動作モードをアウェイク状態に切り替えるが、遅延送信されるビーコンフレームを受信できず、再びスリープ状態に切り替わる(S222)。
AP210が三番目にビーコンフレームを送信する時、当該ビーコンフレームはDTIMと設定されたTIM要素を含むことができる。ただし、媒体が占有された(busy medium)状態であるから、AP210はビーコンフレームを遅延して送信する(S213)。STA1220は、ビーコンインターバルに合わせてアウェイク状態に切り替わって動作し、AP210によって送信されるビーコンフレームからDTIMを取得することができる。STA1220が取得したDTIMは、STA1220に送信されるフレームはなく、他のSTAのためのフレームが存在する旨を示す場合を仮定する。この場合、STA1220は、自身が受信するフレームがないことを確認し、再びスリープ状態に切り替わって動作することができる。AP210はビーコンフレーム送信後にフレームを該当のSTAに送信する(S232)。
AP210は、四番目にビーコンフレームを送信する(S214)。ただし、STA1220は、それ以前の2回にわたるTIM要素受信から、自身に対するバッファされたトラフィックが存在するという情報が取得できなかったため、TIM要素受信のためのウェイクアップインターバルを調整してもよい。又は、AP210によって送信されるビーコンフレームにSTA1220のウェイクアップインターバル値を調整するためのシグナリング情報が含まれた場合、STA1220のウェイクアップインターバル値が調整されてもよい。本例示で、STA1220はビーコンインターバルごとにTIM要素受信のために運営状態を切り替えたが、3回のビーコンインターバルごとに1回起床するように運営状態を切り替えるように設定してもよい。したがって、STA1220は、AP210が四番目のビーコンフレームを送信し(S214)、五番目のビーコンフレームを送信する時点に(S215)スリープ状態を維持するため、TIM要素を取得することができない。
AP210が六番目にビーコンフレームを送信する時(S216)、STA1220はアウェイク状態に切り替わって動作し、ビーコンフレームに含まれたTIM要素を取得することができる(S224)。TIM要素は、ブロードキャストフレームが存在する旨を示すDTIMであるから、STA1220はPS−PollフレームをAP210に送信することなく、AP210によって送信されるブロードキャストフレームを受信することができる(S234)。一方、STA2230に設定されたウェイクアップインターバルはSTA1220に比べて長い周期に設定されてもよい。そのため、STA2230は、AP210が五番目にビーコンフレームを送信する時点(S215)にアウェイク状態に切り替わってTIM要素を受信することができる(S241)。STA2230は、TIM要素から、自身に送信されるフレームが存在することがわかり、フレーム送信を要請するためにAP210にPS−Pollフレームを送信することができる(S241a)。AP210はPS−Pollフレームに対応してSTA2230にフレームを送信することができる(S233)。
図9のような節電モードの運営のためにTIM要素には、STAに送信されるフレームが存在するか否かを示すTIM、又はブロードキャスト/マルチキャストフレームが存在するか否かを示すDTIMが含まれる。DTIMはTIM要素のフィールド設定によって具現することができる。
図10乃至図12は、TIMを受信したSTAの動作を詳しく説明するための図である。
図10を参照すると、STAは、APからTIMを含むビーコンフレームを受信するためにスリープ状態からアウェイク状態に切り替わり、受信したTIM要素を解釈して、自身に送信されるバッファされたトラフィックがあることを確認できる。STAは、PS−Pollフレームの送信のための媒体アクセスのために他のSTAと競合(contending)を行った後に、APにデータフレーム送信を要請するためにPS−Pollフレームを送信することができる。STAによって送信されたPS−Pollフレームを受信したAPは、STAにフレームを送信することができる。STAはデータフレームを受信し、それに対する確認応答(ACK)フレームをAPに送信することができる。その後、STAは再びスリープ状態に切り替わればよい。
図10のように、APは、STAからPS−Pollフレームを受信した後、所定の時間(例えば、SIFS(Short Inter−Frame Space))後にデータフレームを送信する即時応答(immediate response)方式によって動作することができる。一方、APがPS−Pollフレームを受信した後に、STAに送信するデータフレームをSIFS時間の間に用意できなかった場合は、遅れた応答(deferred response)方式によって動作してもよく、それについて図11を参照して説明する。
図11の例示で、STAがスリープ状態からアウェイク状態に切り替わってAPからTIMを受信し、競合を経てPS−PollフレームをAPに送信する動作は、図10の例示と同一である。APがPS−Pollフレームを受信したが、SIFSの間にデータフレームを用意できなかった場合、データフレームを送信する代わりにACKフレームをSTAに送信してもよい。APは、ACKフレーム送信後にデータフレームが用意されると、競合を行った後、データフレームをSTAに送信することができる。STAはデータフレームを成功的に受信したことを示すACKフレームをAPに送信し、スリープ状態に切り替わればよい。
図12は、APがDTIMを送信する例示に関するものである。STAはAPからDTIM要素を含むビーコンフレームを受信するためにスリープ状態からアウェイク状態に切り替わってもよい。これらのSTAは、受信したDTIMから、マルチキャスト/ブロードキャストフレームが送信されることがわかる。APは、DTIMを含むビーコンフレームを送信後に、PS−Pollフレームの送受信動作無しで直ちにデータ(すなわち、マルチキャスト/ブロードキャストフレーム)を送信することができる。これらのSTAは、DTIMを含むビーコンフレームを受信してから引き続きアウェイク状態を維持しながらデータを受信し、データ受信が完了した後に再びスリープ状態に切り替わればよい。
(TIM構造)
図9乃至図12を参照して上述したTIM(又は、DTIM)プロトコルに基づく節電モード運営方法において、STAは、TIM要素に含まれたSTA識別情報から、自身のために送信されるデータフレームが存在するか否かを確認することができる。STA識別情報は、STAとAPとの連携(association)時にSTAに割り当てられた識別子であるAID(Association Identifier)に関する情報であってもよい。
AIDは一つのBSS内ではそれぞれのSTAに対する固有の(unique)識別子として使われる。一例として、現在無線LANシステムにおいてAIDとしては1から2007までのいずれか一つの値を割り当てることができる。現在定義されている無線LANシステムでは、AP及び/又はSTAが送信するフレームにはAIDのために14ビットを割り当てることができ、AID値は16383まで割り当てることができるが、2008〜16383は予備(reserved)値として設定されている。
既存の定義によるTIM要素は、一つのAPに多数(例えば、2007個を超える)のSTAが連携され得るM2Mアプリケーションの適用には適していない。既存のTIM構造をそのまま拡張するとTIMビットマップのサイズが過大になるため、既存のフレームフォーマットでは支援することができず、また、低い伝送レートのアプリケーションを考慮するM2M通信に適していない。また、M2M通信では、一つのビーコン周期の間に受信データフレームが存在するSTAの個数は大変少ないと予想される。したがって、このようなM2M通信の適用例を考慮すれば、TIMビットマップのサイズは大きくなるが、大部分のビットが0値を有する場合が多く発生すると予想されるため、ビットマップを効率的に圧縮する技術が要求される。
既存のビットマップ圧縮技術として、ビットマップの先頭部分に連続する0を省略し、オフセット(offset)(又は、開始点)値で定義する方案がある。しかし、バッファされたフレームが存在するSTAの個数は少ないが、それぞれのSTAのAID値の差が大きい場合には圧縮効率が高くない。例えば、AIDが10と2000の値であるただ2つのSTAに送信するフレームのみがバッファされている場合、圧縮されたビットマップの長さは1990であるが、両端を除いてはいずれも0の値を有することになる。一つのAPに連携され得るSTAの個数が少ない場合にはビットマップ圧縮の非効率性があまり問題にならないが、STAの個数が増加する場合は、このような非効率性が全体システム性能を阻害する要因になりうる。
これを解決するための方案として、AIDを複数のグループに分けてより効果的なデータ送信を行うようにすることができる。各グループには、指定されたグループID(GID)が割り当てられる。このようなグループベースで割り当てられるAIDについて図13を参照して説明する。
図13(a)は、グループベースで割り当てられたAIDの一例を示す図である。図13(a)の例示では、AIDビットマップの先頭部におけるいくつかのビットを、GIDを示すために用いることができる。例えば、AIDビットマップにおける先頭の2ビットを用いて4個のGIDを示すことができる。AIDビットマップの全体長がNビットである場合、先頭の2ビット(B1及びB2)の値は当該AIDのGIDを示す。
図13(b)は、グループベースで割り当てられたAIDの他の例を示す図である。図13(b)の例示では、AIDの位置によってGIDを割り当てることができる。このとき、同一のGIDを使用するAIDはオフセット(offset)及び長さ(length)の値で表現することができる。例えば、GID1がオフセットA及び長さBで表現されると、ビットマップ上でA乃至A+B−1のAIDがGID1を有するということを意味する。例えば、図13(b)の例示で、全体1乃至N4のAIDが4個のグループに分割されると仮定する。この場合、GID1に属するAIDは1乃至N1であり、このグループに属するAIDはオフセット1及び長さN1で表現することができる。次に、GID2に属するAIDをオフセットN1+1及び長さN2−N1+1で表現することができ、GID3に属するAIDをオフセットN2+1及び長さN3−N2+1で表現することができ、GID4に属するAIDをオフセットN3+1及び長さN4−N3+1で表現することができる。
このようなグループベースで割り当てられるAIDが導入されると、GIDによって異なる時間区間にチャネルアクセスを許容できるようにすることによって、多数のSTAに対するTIM要素不足の問題を解決すると同時に、効率的なデータの送受信を行うことができる。例えば、特定時間区間では特定グループに該当するSTAにのみチャネルアクセスが許容され、残り他のSTAにはチャネルアクセスが制限(restrict)されてもよい。このように特定STAにのみアクセスが許容される所定の時間区間を、制限されたアクセスウィンドウ(Restricted Access Window;RAW)と呼ぶこともできる。
GIDによるチャネルアクセスについて図13(c)を参照して説明する。図13(c)では、AIDが3個のグループに分けられている場合、ビーコンインターバルによるチャネルアクセスメカニズムを例示的に示す。一番目のビーコンインターバル(又は、一番目のRAW)は、GID1に属するAIDに該当するSTAのチャネルアクセスが許容される区間であり、他のGIDに属するSTAのチャネルアクセスは許容されない。これを具現するために、一番目のビーコンにはGID1に該当するAIDのみのためのTIM要素が含まれる。二番目のビーコンフレームにはGID2を有するAIDのみのためのTIM要素が含まれ、これによって二番目のビーコンインターバル(又は、二番目のRAW)の間には、GID2に属するAIDに該当するSTAのチャネルアクセスのみが許容される。三番目のビーコンフレームには、GID3を有するAIDのみのためのTIM要素が含まれ、これによって三番目のビーコンインターバル(又は、三番目のRAW)の間には、GID3に属するAIDに該当するSTAのチャネルアクセスのみが許容される。四番目のビーコンフレームには再びGID1を有するAIDのみのためのTIM要素が含まれ、これによって四番目のビーコンインターバル(又は、四番目のRAW)の間には、GID1に属するAIDに該当するSTAのチャネルアクセスのみが許容される。続いて、五番目以降のビーコンインターバル(又は、五番目以降のRAW)のそれぞれにおいても、当該ビーコンフレームに含まれたTIMで示される特定グループに属したSTAのチャネルアクセスのみが許容されてもよい。
図13(c)では、ビーコンインターバルによって許容されるGIDの順序が循環的又は周期的である例示を示しているが、これに制限されることはない。すなわち、TIM要素に特定GIDに属するAIDのみを含めることによって、特定時間区間(例えば、特定RAW)の間に、上記特定AIDに該当するSTAのみのチャネルアクセスを許容し、残りのSTAのチャネルアクセスは許容しない方式で動作してもよい。
前述したようなグループベースAID割り当て方式は、TIMの階層的(hierarchical)構造と呼ぶこともできる。すなわち、全体AID空間を複数個のブロックに分割し、0以外の値を持つ特定ブロックに該当するSTA(すなわち、特定グループのSTA)のチャネルアクセスのみが許容されるようにすることができる。これによって、大きいサイズのTIMを小さいブロック/グループに分割して、STAがTIM情報を維持しやすくし、STAのクラス、サービス品質(QoS)、又は用途によってブロック/グループが管理しやすくなる。図13の例示では2−レベルの階層を示しているが、2つ以上のレベルの形態で階層的構造のTIMが構成されてもよい。例えば、全体AID空間を複数個のページ(page)グループに分割し、それぞれのページグループを複数個のブロックに区別し、それぞれのブロックを複数個のサブ−ブロックに分割することもできる。このような場合、図13(a)の例示の拡張として、AIDビットマップにおいて先頭のN1個のビットはページID(すなわち、PID)を示し、その次のN2個のビットはブロックIDを示し、その次のN3個のビットはサブ−ブロックIDを示し、残りのビットがサブ−ブロック内のSTAビット位置を示す方式で構成されてもよい。
以下に説明する本発明の例示において、STA(又は、それぞれのSTAに割り当てられたAID)を所定の階層的なグループ単位に分割して管理する様々な方式を適用することができ、グループベースのAID割り当て方式は上記の例示に制限されない。
(RAW(Restricted Access Window))
STAが同時にアクセスを行うことによって発生する衝突は、媒体の活用率を低下させうる。このため、(グループベースの)STAのチャネルアクセスを分散させる一方案としてRAWを用いることができる。APは、RAWと呼ばれる媒体アクセス区間を、ビーコンインターバルの間に割り当てることができる。これに関する情報(RPS(Restricted Access Window Parameter set)要素)は、(ショート)ビーコンフレームを用いて送信することができる。APは、ビーコンインターバルの間に、上記RAWの他にも、他のグループのための、他のRAWパラメータに関連したRAWを一つ以上さらに割り当てることができる。
図14には、RAWの一例を示す。図14を参照すると、RAWに該当する特定グループのSTAは、RAWで(より正確には、RAWのスロットのいずれか一つで)アクセスを行うことができる。ここで、特定グループは、後述するRAWグループフィールドなどで指示することができる。すなわち、STAは、自身のAIDがRAWグループフィールドなどで示すAID範囲に属するか否かによって、特定グループ(RAWグループ)に該当するか否かが判断できる。例えば、STAのAIDが、RAWに割り当てられた最低のAID(N1)より大きい又は等しく、RAWに割り当てられた最高のAID(N2)より小さい又は等しい場合、このSTAは、RAWグループフィールドが示すRAWグループに属しているといえる。ここで、N1は、ページインデックスサブフィールド及びRAW開始AIDサブフィールドの連鎖として、N2は、ページインデックスサブフィールド及びRAW終了AIDサブフィールドの連鎖として決定することができ、各サブフィールドは、RPS要素中のRAWグループサブフィールドに含めることができる。
このように、STAが、図14に例示されたRAWグループに該当する場合(そして、ページされた場合)、自身に割り当てられたスロットでDCF、EDCAに基づいてPS−Pollフレームを送信することによってアクセスを行うことができる。ここで、割り当てられたスロットは、APが、RAWに含まれたスロットの中から割り当てたいずれかのスロットであってもよい。スロットの割り当ては、図15に示すような方式で行うことができる。図15(a)及び図15(b)はいずれも、基本的に、スロットは
によって決定され、ここで、
はSTAのAID、
は、STAに割り当てられるスロットインデックス、
は、(ショート)ビーコンフレームのFCSフィールドの2つのLSB(Least significant byte)であり、
は、RAWに含まれたタイムスロットの個数であって、RPS要素におけるRAWスロット定義サブフィールド(RAW Slot Definition subfield)から決定され得る値である。図15(a)は、当該AIDがTIMビットマップにおいて1に設定されているか否かにかかわらずにスロットが割り当てられる場合を、図15(b)は、TIMビットマップにおいて1に設定されたAIDにのみスロットが割り当てられる場合を示している。
上述したような802.11システムにおいて、さらに多数の端末/トラフィックを支援するために特定地域に多数のAPを設置する場合、又は特定APのBSSカバレッジが隣接APのBSSカバレッジの全体/一部とオーバーラップする場合などには干渉の問題が発生しうる。その詳細を、図16及び図17を参照して説明する。図16には、干渉状況の一例示を示しているが、リンク方向によって深刻な干渉状況が発生しうる。すなわち、同図に示すように、STA−1が上りリンク送信を行う場合、このSTA−1の上りリンク送信はSTA−2の下りリンク受信に非常に大きな干渉となりうる。図17には、他の干渉状況を例示する。図17では、特に、一つのBSSが他のBSSに含まれている場合を示す。図17(a)を参照すると、STA−LがAP−Lからの下りリンク信号を受信する時、STA−SがAP−Sに送信する上りリンク信号が大きな干渉となりうる。また、図17(b)を参照すると、STA−SがAP−Sから下りリンク信号を受信する時、STA−LがAP−Lに送信する上りリンク信号が大きな干渉となりうる。このような例示などを含む干渉状況を解決するために、NAVなどを設定することにより、特定時間区間でデータトラフィックブランキング(data traffic blanking)を用いて干渉管理(OBSS interference management)を行うこともできる。ただし、この場合、NAVが設定された区間では、当該端末以外の端末のアクセスが禁止され、リソースの活用度が大きく低下する。このため、端末の数及び共存するBSSの数が増加するほどリソースの活用度はさらに低下するはずである。そこで、以下では、このような干渉状況を効率的に扱うための本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
第1の実施例では、互いに影響を与えるSTA間のリンク方向を一致させる。すなわち、干渉状況に関連するSTA間の下りリンクトラフィックのための区間と上りリンクトラフィックのための区間を互いに整列(alignment)して運用する。具体的に、STAは、データを送受信する前に、CCA(又は、プリアンブル/フレーム検出など)を行うことができる。その結果、所定レベル以上の電力が検出されると、APに(上りリンク)区間設定に関連する要請を送信することができる。
仮に、所定レベル以上の電力が、他のBSSに含まれたSTAの上りリンク送信に起因したものであると、APは、上記他のBSSの区間情報と同期化した区間情報をSTAに送信することができる。ここで、上記他のBSSの区間情報と同期化した区間情報は、特定リンク方向(例えば、上りリンク又は下りリンクのいずれか)を有するが、これは、上記他のBSSの区間情報に該当するリンク方向と同じものであってもよい。例えば、APが設定した区間は、上りリンク送信のためのn個のビーコンインターバルであってもよく、該n個のビーコンインターバルは、上記他のBSSでも上りリンク送信のために用いられるものであってもよい。上記所定レベル以上の電力が下りリンク送信に起因するものである場合、又はAPが判断するに、上りリンクトラフィック送信のための区間設定及び区間設定を要請したSTAのために区間の割り当てが難しい場合には、APは、チャネルアクセスを制限する旨の応答(又は、ブランキングインターバルに設定された区間情報)を送信することができる。
APがSTAに送信する、他のBSSの区間情報と同期化した区間情報は、RAW又はTXOPに関連するものであってもよい。これに関する例示を、図18に示す。図18で、BSS−1は上記APとSTAが含まれているBSSを、BSS−2は上記他のBSSを意味する。
図18を参照すると、BSS−1のAPは、図示のように、下りリンク送信のためのRAW、上りリンク送信のためのRAWを設定することができ、ここで、下りリンク送信のためのRAW、上りリンク送信のためのRAWは、BSS−2で設定されるRAWと同期が取れており、リンク方向も一致することができる。STAは、自身のAIDに該当するスロットで、該スロットが含まれたRAWに該当するリンク方向に送信又は受信のいずれかを行うことができる。この場合、図19に示すように、互いに異なるBSSに属したSTAは、同一の時間では両者とも上りリンク送信又は下りリンク送信を行うこととなるため、前述したような、特定STAの上りリンク送信が他のSTAの下りリンク受信に大きな干渉を与える状況を避けることができる。APは、BSSの境界部に存在するSTAをグループとしてまとめ、それらのためにRAWを割り当てることができる。
APが送信する区間情報は、TXOP時間区間(TXOP time duration)であってもよい。ここで、TXOP時間区間は、干渉状況で問題となるSTA/APが属しているBSSに設定したTXOP時間区間と同期が取れており、設定されたリンク方向も一致するものであってもよい。この場合、STAは、TXOP区間において、該TXOP区間に設定されたリンク方向に送信又は受信のいずれかを行うことができる。仮に、TXOP時間区間にTXOPトランケーション(TXOP truncation)が適用される場合、該TXOPトランケーションに関する情報は、上りリンク送信に関連するBSSのAPに伝達されてもよい。具体的に、図18(b)を参照すると、BSS−1で設定されたTXOPがトランケーションされた場合、BSS−1のAPはTXOP設定をアップデートし、これに関する情報(TXOP truncation indication)はBSS−2のAPに伝達されてもよい。ただし、これはTXOPアップデートに対する勧告であり、BSS−2のAPは、図18に示すように、自身のTXOPをアップデートしてもよく、又はトラフィック状況に応じてアップデートしなくてもよい。
上の説明で、STA及びAPの属するBSSが上記他のBSSのAPのカバレッジを含むとすれば、STAは、上記他のBSSのAPのカバレッジの外側に位置するものでなければならない。すなわち、上記STAが、図17(a)でSTA−Lであるとすれば、STA−Lは、図示のように、AP−Sのカバレッジの外側に位置しなければならない。ここで、STA−LがAP−Sのカバレッジの外側に位置するか否かは、STA−Lが、他のBSSのフレーム送/受信の検出に基づいて判断することができる。すなわち、STA−Lが、STA−Sが送信する所定フレーム(例えば、RTSフレームなど)を検出した後、所定時間以内に、AP−S(例示とは違い、これはNon−AP STAであってもよい。)が送信するCTSフレームを検出しないと、STA−LはAP−Sのカバレッジ内に属していないと判断することができる。
図17(a)で、仮に、STA−SがCCA(又は、プリアンブル/フレーム検出など)を行い、特定レベル以上の電力が検出される場合、BSS−Lで下りリンク送信が起こっていると判断し、AP−Lへの上りリンク送信(又は、下りリンクトラフィック送信が制限/回避された区間)のための区間設定(RAW、TXOPなど)を要請することができる。AP−Sは、このような要請に応じて、上述したような応答を送信することができる。さらに、仮にAP−LがSTA−Lに送る下りリンクトラフィック送信が特定レベル以上の電力と検出される場合には、下りリンク/上りリンクトラフィックアラインメントでは解決し難い場合であるため、NAV設定によって自身のデータ送信をブランキングしたり、又は他のBSSのAPへ新しい接続を試みることもできる。
(実施例2)
第2の実施例は、ビームパターンに関する。より詳しくは、隣接した2つのSTAのために互いに異なるビームパターンを運用することができる。例えば、物理的に分けられた3個のセクター(sector)があると仮定するとき、隣接BSSは互いに調整(coordination)を通じてBSS調整によるセクター化されたビームパターン運用(BSS−coordinated sectorized beam operation)を行う。
図16に示す状況における実施例2の運用を詳しく説明すると、次のとおりである。STA−2が隣接BSSからOBSSを感知した場合(すなわち、他のBSSSIDを含むデータ送信が行われていることを感知)、該当のチャネルアクセス区間を全てNAV設定するのではなく、上記データ送信が使用しているビームパターンをチェックし、このビームパターンとは異なるビームパターンによる送信をAP−2に要請することができる。この要請に対して、AP−2は、当該ビームパターンによる使用が可能か否か確認した後、応答を送信することができる。仮に、STA−2への送信に失敗し続く場合、AP−2は、STA−2からの要請がなくても、使用していたビームパターンとは異なるビームパターンの使用を考慮することができる。APによるビームパターンの変更は、STAにそれを知らせるためのシグナリングを伴うことができる。仮に、STA−1がOBSSを感知した場合、自身の上りリンク送信のセクター化されたビームパターンを隣接ビームパターンと異なるように設定して送信したり、又は送信電力を調整することができる。このような具現のために、ステーションとAP間には互いにセクター化されたビームパターンの運用が可能か否かに関する能力(capability)交渉が行わなければならない。仮に、固定した位置のSTAである場合(例えば、Smart meter、home−equipped device/sensorなど)、セクター化されたビームパターンのための能力交渉は、最初のリンクセットアップ(接続/認証など)の段階で行うことができる。このように、セクター化されたビームパターンの運用が可能であれば、独立したセクター化されたビームパターンの個数だけTXOP設定/運用が可能であろう。
図20に、セクター化されたビームパターンが適用されてもよい環境の他の例示を示す。図20を参照すると、AP−LとSTA−Lのデータ送受信がAP−SとSTA−Sのデータ送受信に干渉を与えることがわかる。AP−SとSTA−Sの側面で、AP−LとSTA−L間の送受信が持続して検出されることから、BSS−S内でチャネルアクセスが難しい状況であると判断されると、AP−SはAP−Lに、セクター化されたビームパターンを要請する要請信号(request signal)を送ることができる。これを受信したAP−Lは、STA−Lとセクター化されたビーム訓練シーケンス/フレーム(sectorized beam training sequence/frame)送信区間を初期化し、周期的に或いは特定時間で訓練シーケンス/フレームを交換することができる(これは、NDP RTS/CTSタイプであってもよく、送信区間情報や周期情報をAP−Sへの応答フレームに含めることにより、AP−SやSTA−Sがこの訓練フレームをスキャンできるようにする)。仮にAP−SやSTA−Sの立場で、AP−LとSTA−L間の特定セクター化されたビームパターンを用いたフレーム交換が自身に影響を与えないと判断されると(すなわち、有効な干渉として作用しないと判断)、当該セクター化されたビームパターン(又は、sector ID)情報をAP−Lにフィードバックすることができる。このような情報を受信したAP−LとSTA−Lは、当該セクター化されたビームパターンを用いて送受信を行うことができる。仮に、可能なセクター化されたビームパターンがないと、AP−LはAP−Sに、チャネルアクセスを制限するフィードバック応答及びブランキング区間を設定することができる。AP−SとSTA−S間の通信が終わる(デートトラフィック送受信が終わる)と、AP−Lにそれを示す信号(end of service indicationなど)をシグナルすることができる。
(実施例3)
第3の実施例は、改善されたプローブ要請、応答フレームの送受信に関する。以下の説明は、前述の実施例1及び2に適用することができる。以下の説明でSTA2、STA4は、遅延に敏感な(delay−sensitive、DS)STAであり、STA1、STA3は、遅延に強靭な(delay−tolerant、DT)STAであるとする。これは、STAの能力又はトラフィックパターン/サービスタイプによって分類されてもよく、又は装置タイプ/クラスによってあらかじめ定められていてもよい。
STAはプローブ要請フレームを送信することができる。ここで、プローブ要請フレームは、装置クラス/タイプ(DT/DS、sensor/offloadingなど)、トラフィックパターン/サービスタイプ(real time traffic such as VoIP/HTTP traffic/streamingなど)、装置能力(Device capability)の一つ以上に基づいて、プローブ要請に対してダイレクト(direct)にプローブ応答を受けるか/受けようとするかを示す指示(indication)を含むことができる。すなわち、図21を参照すると、STA1及びSTA3は、自身が送信するプローブ要請フレームに対してダイレクト(又は、unicast)プローブ応答フレームを送信するように要請する指示(例えば、DS端末、センサー端末、実時間トラフィックを送信する端末など)を、プローブ要請フレームに含めて送信することができる。STA2及びSTA4は、自身が送信するプローブ要請フレームに対する応答を送らなくてもよい(又は、これを許容する)ことを意味する指示(例えば、DT端末、offloading端末、non−real time trafficを送信する端末など)を、プローブ要請フレームに含めて送信することができる。図22に、上述した指示のためのプローブ応答指示情報要素の一例を示す。
STAから(プローブ応答指示フィールドなどを通じて)プローブ応答指示を受信したAPは、プローブ応答フレームを要請したSTAに(遊休のチャネルアクセス機会を獲得した後)プローブ応答フレームを送信することができる。このとき、プローブ応答指示でダイレクトプローブ応答を要請していないと、このようなプローブ応答指示に関連するSTA(例えば、図21のSTA2及びSTA4)をターゲットにして1つのプローブ応答フレームをブロードキャストすることができる。さらにいうと、APは、特定区間/タイミングを基準に、プローブ応答フレームをブロードキャストするSTAを決定することができる。ここで、特定区間/タイミングとして、次のTBTT(又は、直前TBTT)から所定オフセットまでの区間を挙げることができる。又は、プローブ応答フレームを要請したSTAのプローブ要請フレームを全て受信した後、プローブ応答フレームを送信してもよい。仮に1つのプローブ応答フレームを受信するSTAのプローブ要請フレームのコンテンツとプローブ応答フレームのコンテンツとが異なる場合、同じコンテンツを有する端末を束ねてプローブ応答フレームを送信することもできる。又は、ダイレクトプローブ応答を要請しないSTAには次のビーコンフレームが受信されるようにすることもできる。
図23には、ダイレクトプローブ応答フレームを要請していないSTAに次の(フル)ビーコンを通じてシステム情報を取得させる例示を示す。ただし、図示とは違い、(フル)ビーコンフレームではなくショートフレームフォーマットを用いて、ダイレクトプローブ応答フレームを要請していないSTAに応答を送信することもできる。又は、次の(フル)ビーコンフレーム送信以前にFILS(fast initial link setup)フレームを送信することもできる。したがって、STAは、上の例示されたフレーム(ショートフレームフォーマット、FILSフレームなど)を受信した場合にはこれを通じて、上の例示されたフレームを受信できなかった場合には次のビーコンフレームを通じてシステム情報を取得することができる。
(本発明の実施例に係る装置の構成)
図24は、本発明の一実施例に係る無線装置の構成を示すブロック図である。
AP 10は、プロセッサ11、メモリ12、送受信器13を備えることができる。STA 20は、プロセッサ21、メモリ22、送受信器23を備えることができる。送受信器13,23は、無線信号を送信/受信することができ、例えば、IEEE802システムに基づく物理層を具現することができる。プロセッサ11,21は、送受信器13,21に接続してIEEE802システムに基づく物理層及び/又はMAC層を具現することができる。プロセッサ11,21は、前述した本発明の様々な実施例に係る動作を行うように構成することができる。また、前述した本発明の様々な実施例に係るAP及びSTAの動作を具現するモジュールがメモリ12,22に格納され、プロセッサ11,21によって実行されてもよい。メモリ12,22は、プロセッサ11,21の内部に設けられてもよく、又はプロセッサ11,21の外部に設けられてプロセッサ11,21と公知の手段によって接続されてもよい。
上記のようなAP及びSTA装置の具体的な構成は、前述した本発明の様々な実施例で説明した事項が独立して適用されたり又は2つ以上の実施例が同時に適用されるように具現することができて、重複する内容は明確性のために説明を省略する。
上述した本発明の実施例は、様々な手段を用いて具現することができる。例えば、本発明の実施例は、ハードウェア、ファームウェア(firmware)、ソフトウェア又はそれらの結合などによって具現することができる。
ハードウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、一つ又はそれ以上のASICs(Application Specific Integrated Circuits)、DSPs(Digital Signal Processors)、DSPDs(Digital Signal Processing Devices)、PLDs(Programmable Logic Devices)、FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサなどによって具現することができる。
ファームウェアやソフトウェアによる具現の場合、本発明の実施例に係る方法は、以上で説明した機能又は動作を実行するモジュール、手順又は関数などの形態として具現することができる。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶してプロセッサによって駆動することができる。メモリユニットは、プロセッサの内部又は外部に設けられ、既に公知の様々な手段によってプロセッサとデータを授受することができる。
以上、開示された本発明の好適な実施の形態に関する詳細な説明は、当業者が本発明を具現し実施できるように提供された。上記では、本発明の好適な実施の形態を参照して説明したが、当該技術の分野における熟練した当業者にとっては、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変更させることができるということは明らかである。したがって、本発明は、ここに開示された実施の形態に制限されるものではなく、ここに開示された原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲を与えるためのものである。
本発明に係る様々な実施方案は、IEEE 802.11システムに適用される例を中心に説明したが、IEEE 802.11システム以外の様々な無線接続システムにも同様に適用することができる。

Claims (15)

  1. 無線LANシステムにおいてSTA(Station)が送受信を行う方法であって、
    CCA(Clear Channel Assessment)を行うステップと、
    前記CCAの結果、所定レベル以上の電力が検出された場合、APに区間設定に関する要請を送信するステップと、
    前記要請に対する応答として区間情報を受信するステップと、
    を有し、
    前記所定レベル以上の電力が上りリンク送信に起因したものである場合、前記受信した区間情報は、前記上りリンク送信に関連するBSS(Basic Service Set)の区間情報と同期化したものである、送受信方法。
  2. 前記所定レベル以上の電力が下りリンク送信に起因したものである場合、前記受信した区間情報で前記STAのチャネルアクセスは禁止される、請求項1に記載の送受信方法。
  3. 前記受信した区間情報のリンク方向は、前記上りリンク送信に関連するBSSの区間情報のリンク方向と同一である、請求項1に記載の送受信方法。
  4. 前記受信した区間情報は、RAW(Restricted Access Window)に関連するものである、請求項1に記載の送受信方法。
  5. 前記STAは、自身のAID(Association IDentifier)に該当するスロットで、前記スロットを含むRAWに該当するリンク方向に送信又は受信のいずれかを行う、請求項4に記載の送受信方法。
  6. 前記区間情報は、ビーコンフレームを通じて送信される、請求項4に記載の送受信方法。
  7. 前記受信した区間情報は、TXOP(Transmission Opportunity)時間区間である、請求項1に記載の送受信方法。
  8. 前記STAは、前記TXOP時間区間において、前記TXOP時間区間に設定されたリンク方向に送信又は受信のいずれかを行う、請求項7に記載の送受信方法。
  9. 前記TXOP時間区間にTXOPトランケーション(TXOP truncation)が適用される場合、前記TXOPトランケーションに関する情報は、前記上りリンク送信に関連するBSSのAPに伝達される、請求項7に記載の送受信方法。
  10. 前記STAの属したBSSが前記上りリンク送信に関連するBSSのAPのカバレッジを含む場合、前記STAは、前記上りリンク送信に関連するBSSのAPのカバレッジの外側に位置する、請求項1に記載の送受信方法。
  11. 前記上りリンク送信に関連するSTAが送信するRTS(Ready To Send)フレームを受信するステップをさらに有し、
    前記STAが前記RTSフレームを受信してから所定時間以内にCTS(Clear To Send)フレームを受信しないと、前記STAは前記上りリンク送信に関連するBSSにおけるAPのカバレッジの外側に位置すると判断する、請求項9に記載の送受信方法。
  12. 前記区間設定に関する要請は、前記上りリンク送信に関連するBSSで用いられるビームパターンと異なるビームパターンに対する要請を含む、請求項1に記載の送受信方法。
  13. 前記APにプローブ要請フレームを送信するステップをさらに有し、
    前記プローブ要請フレームは、前記プローブ要請フレームに対するダイレクトプローブ応答を受信するか否かを示す指示を含む、請求項1に記載の送受信方法。
  14. 前記指示は、前記STAがDT(Delay tolerant)STAであるか又はDS(Delay Sensitive)STAであるかによって決定される、請求項13に記載の送受信方法。
  15. 無線通信システムにおけるSTA(Station)装置であって、
    送受信モジュールと、
    プロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサは、CCA(Clear Channel Assessment)を行い、前記CCAの結果、所定レベル以上の電力が検出された場合、APに区間設定に関する要請を送信し、前記要請に対する応答として区間情報を受信するように構成され、前記所定レベル以上の電力が上りリンク送信に起因したものである場合、前記受信した区間情報は、前記上りリンク送信に関連するBSS(Basic Service Set)の区間情報と同期化したものである、STA装置。
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