JP2016519491A - 無線lanシステムにおいてチャネルアクセス実行方法及び装置 - Google Patents
無線lanシステムにおいてチャネルアクセス実行方法及び装置 Download PDFInfo
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Abstract
Description
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。
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、IEEE 802.11nは、データ処理速度が最大540Mbps以上である高処理率(High Throughput;HT)を支援するとともに、送信エラーを最小化し、データ速度を最適化するために送信端と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。
IEEE 802.11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、IEEE 802.11 MAC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は自分の送信を開始せず、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。
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得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はネットワーク割当ベクトル(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に指示(indicate)する値である。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。
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。
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よい。
グループベースでAIDが割当/管理される場合、特定グループに属したSTAは、当該グループに割り当てられた「グループチャネルアクセスインターバル」(又は、RAW)でのみチャネルを使用することができる。仮に、STAがM2Mアプリケーションを支援する場合に、当該STAに対するトラフィックは長い周期(例えば、数十分又は数時間の周期)で発生する特性を有し得る。このようなSTAはアウェイク状態を頻繁に維持する必要がないため、長い時間にわってスリープモードで動作し、たまにアウェイク状態に切り替わること(すなわち、当該STAのウェイクアップインターバルが長く設定されること)が好ましい。このように長い周期のウェイクアップインターバルを有するSTAを「long−sleeper」又は「長い−スリープ」モードで動作するSTAと呼ぶこともできる。ただし、ウェイクアップ周期が長く設定される原因は、必ずしもM2M通信のためのものに制限されず、一般の無線LAN動作においてもSTAの状態や周辺状況などによってウェイクアップインターバルが長く設定されてもよい。
RPS(RAW parameter set)エレメントは、グループSTAのみのための、制限された媒体接近のために必要なパラメータの集合を含むことができる。図17(a)にはRPS要素フォーマットが示されている。図17(a)を参照すると、グループ1からNまでのためのRAW割当フィールド(RAW Assignment fields)を含むことができる。具体的に、N番目のRAW割当フィールドは、PRAW Indicationサブフィールド、Same Group Indicationサブフィールド、PRAW Indicationサブフィールド、RAW Group(conditionally present)サブフィールド、RAW Start Timeサブフィールド、RAW Durationサブフィールド、Optionsサブフィールド、RAW Slot Definitionサブフィールドを含むことができる。PRAW Indicationサブフィールドは、現在RAW N割当フィールドがRAWか又はPRAW(periodic RAW)かを示す。仮に、PRAW Indicationサブフィールド値が0であれば、現在のRAW N割当フィールドがRAWのためのものであることを、1であれば、現在のRAW N割当フィールドがPRAWのためのものであることを示す。
図19には、従来技術に係るリソース割当フレームフォーマットが示されている。リソース割当フレームは、BSSで制限的な媒体接近が許諾される場合に、RAWの開始部分でAPが送信することができる。リソース割当フレームは、ページされたSTAのためにバッファされた下りリンクデータが存在するか否か、並びに上りリンク及び下りリンクサービス期間の両方のために割り当てられたタイムスロットを示すために、RAWグループ内の全STAに送信することができる。リソース割当フレームは、Frame Controlフィールド、Durationフィールド、AIDフィールド、BSSIDフィールド、RAW Groupフィールド、RAW Durationフィールド、Slot Assignmentフィールド及びCRCフィールドを含むことができる。Durationフィールドはリソース割当フレームの長さを示し、TAフィールドは現在のリソース割当フレームを送信するAPの部分(partial)MACアドレスを示すことができる。BSSIDフィールドはBSSを識別するIDであり、RAW Groupフィールドは、RAWに割り当てられたSTA AIDを示すことができる。RAW Durationフィールドは、リソース割当フレームが送信される現在RAWの長さ情報を含むことができる。
本発明の実施例に係るリソース割当フレームにおいてMUグループSTAのためのブロックは、従来のUL/DLサブフィールドの代わりにEndサブフィールドを含むことができる。これは、MU MIMOにおいて下りリンクのみを仮定する場合、UL/DLサブフィールドが使用されずリザーブ(reserve)されるということを利用することである。すなわち、MUグループSTAのためのチャネルアクセス割当ブロックにおいて、最初のビットを、MUグループSTAのための最後のブロックであることを示す終了ビット(termination bit、End of MU(EOM) group block)として使用する。
図25を参照すると、リソース割当フレームを受信(S2501)したMUグループSTAは、リソース割当フレームに含まれたグループ指示子フィールドを確認(S2502)する。もしグループ指示子フィールドが1であると、すなわち、グループ指示子フィールドが当該リソース割当フレームにMUグループSTAのためのスロット割当フィールドが存在することを示すと、MUグループSTAはそのスロット割当フィールドに基づいてスロットスタートオフセットを決定することができる。具体的に、MUグループSTAは、MUグループ指示子フィールドが1であると、スロット割当フィールドの最初のビット(Endサブフィールド)値が0であるか否か確認(S2503)する。
図26には、本発明の実施例に係るリソース割当フレームを受信した個別STA(すなわち、MUグループと関係していないSTA)の動作が示されている。
図27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。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
(項目1)
無線通信システムにおいてMU(Multi User)グループSTA(Station)がチャネルアクセスを行う方法であって、
リソース割当フレームを受信するステップと、
上記リソース割当フレームに含まれたグループ指示子フィールドを確認するステップと、
を含み、
上記STAは、上記グループ指示子フィールドが、上記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、
上記スロット割当フィールドに基づいてスロットスタートオフセットを決定する、チャネルアクセス実行方法。
(項目2)
上記グループ指示子フィールドが、上記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、
スロット割当フィールドの最初のビットを確認するステップと、
上記最初のビットに上記当するサブフィールドの次のサブフィールドと上記STAのグループIDとを比較するステップと、
をさらに含む、項目1に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目3)
上記次のサブフィールドが上記STAのグループIDと一致する場合、
上記スロット割当フィールドの最後のサブフィールドから媒体アクセスの開始時期を獲得するステップと、
上記媒体アクセスの開始時期で競合後にPS−Pollフレームを送信するステップと、
を含む、項目2に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目4)
上記次のサブフィールドが上記STAのグループIDと一致せず、
上記最初のビットが、上記スロット割当フィールドはMUグループのための最後のスロット割当フィールドであることを示す場合、
上記STAは、上記スロット割当フィールド以降のスロット割当フィールドを無視する、項目3に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目5)
上記次のサブフィールドが上記STAのグループIDと一致せず、
上記最初のビットが、上記スロット割当フィールドはMUグループのための最後のスロット割当フィールドでないことを示す場合、
上記STAは、上記スロット割当フィールドの次のスロット割当フィールドの二番目のサブフィールドを上記STAのグループIDと比較する、項目4に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目6)
上記MUグループのためのスロット割当フィールドは、上記リソース割当フレームに含まれた一つ以上のスロット割当フィールドの開始部分から位置する、項目2に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目7)
上記グループ指示子フィールドが、上記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在しないことを示す場合、
上記STAは、上記グループ指示子フィールドに含まれた全スロット割当フィールドを無視する、項目2に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目8)
上記全スロット割当フィールドは、それぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドである、項目7に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目9)
上記グループ指示子フィールドが、上記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、
上記リソース割当フレームは、少なくとも一つのMUグループのためのスロット割当フィールド、及び0個以上のそれぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドの両方を含む、項目2に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目10)
上記グループ指示子フィールドが上記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在しないことを示す場合、
上記リソース割当フレームは、それぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドのみを含む、項目2に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目11)
上記それぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドは、UL/DL指示子サブフィールド、部分AIDサブフィールド、スロット開始オフセットサブフィールドを含む、項目10に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目12)
上記次のサブフィールドはグループIDサブフィールドであり、上記最後のサブフィールドはスロット開始オフセットサブフィールドである、項目3に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目13)
上記MUグループは、MU MIMO(Multiple Input Multiple Output)のためのSTAの集合である、項目2に記載のチャネルアクセス実行方法。
(項目14)
無線通信システムにおいてチャネルアクセスを行うMU(Multi User)グループ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、
上記プロセッサは、リソース割当フレームを受信してグループ指示子フィールドを確認し、上記グループ指示子フィールドが上記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、上記スロット割当フィールドに基づいてスロットスタートオフセットを決定する、STA装置。
Claims (14)
- 無線通信システムにおいてMU(Multi User)グループSTA(Station)がチャネルアクセスを行う方法であって、
リソース割当フレームを受信するステップと、
前記リソース割当フレームに含まれたグループ指示子フィールドを確認するステップと、
を含み、
前記STAは、前記グループ指示子フィールドが、前記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、
前記スロット割当フィールドに基づいてスロットスタートオフセットを決定する、チャネルアクセス実行方法。 - 前記グループ指示子フィールドが、前記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、
スロット割当フィールドの最初のビットを確認するステップと、
前記最初のビットに該当するサブフィールドの次のサブフィールドと前記STAのグループIDとを比較するステップと、
をさらに含む、請求項1に記載のチャネルアクセス実行方法。 - 前記次のサブフィールドが前記STAのグループIDと一致する場合、
前記スロット割当フィールドの最後のサブフィールドから媒体アクセスの開始時期を獲得するステップと、
前記媒体アクセスの開始時期で競合後にPS−Pollフレームを送信するステップと、
を含む、請求項2に記載のチャネルアクセス実行方法。 - 前記次のサブフィールドが前記STAのグループIDと一致せず、
前記最初のビットが、前記スロット割当フィールドはMUグループのための最後のスロット割当フィールドであることを示す場合、
前記STAは、前記スロット割当フィールド以降のスロット割当フィールドを無視する、請求項3に記載のチャネルアクセス実行方法。 - 前記次のサブフィールドが前記STAのグループIDと一致せず、
前記最初のビットが、前記スロット割当フィールドはMUグループのための最後のスロット割当フィールドでないことを示す場合、
前記STAは、前記スロット割当フィールドの次のスロット割当フィールドの二番目のサブフィールドを前記STAのグループIDと比較する、請求項4に記載のチャネルアクセス実行方法。 - 前記MUグループのためのスロット割当フィールドは、前記リソース割当フレームに含まれた一つ以上のスロット割当フィールドの開始部分から位置する、請求項2に記載のチャネルアクセス実行方法。
- 前記グループ指示子フィールドが、前記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在しないことを示す場合、
前記STAは、前記グループ指示子フィールドに含まれた全スロット割当フィールドを無視する、請求項2に記載のチャネルアクセス実行方法。 - 前記全スロット割当フィールドは、それぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドである、請求項7に記載のチャネルアクセス実行方法。
- 前記グループ指示子フィールドが、前記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、
前記リソース割当フレームは、少なくとも一つのMUグループのためのスロット割当フィールド、及び0個以上のそれぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドの両方を含む、請求項2に記載のチャネルアクセス実行方法。 - 前記グループ指示子フィールドが前記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在しないことを示す場合、
前記リソース割当フレームは、それぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドのみを含む、請求項2に記載のチャネルアクセス実行方法。 - 前記それぞれの(割り当てられた)STAのためのスロット割当フィールドは、UL/DL指示子サブフィールド、部分AIDサブフィールド、スロット開始オフセットサブフィールドを含む、請求項10に記載のチャネルアクセス実行方法。
- 前記次のサブフィールドはグループIDサブフィールドであり、前記最後のサブフィールドはスロット開始オフセットサブフィールドである、請求項3に記載のチャネルアクセス実行方法。
- 前記MUグループは、MU MIMO(Multiple Input Multiple Output)のためのSTAの集合である、請求項2に記載のチャネルアクセス実行方法。
- 無線通信システムにおいてチャネルアクセスを行うMU(Multi User)グループ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、リソース割当フレームを受信してグループ指示子フィールドを確認し、前記グループ指示子フィールドが前記リソース割当フレームにMUグループのためのスロット割当フィールドが存在することを示す場合、前記スロット割当フィールドに基づいてスロットスタートオフセットを決定する、STA装置。
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