JP2016534681A - 無線lanシステムにおけるチャネルアクセス方法及びこれを行う装置 - Google Patents

無線lanシステムにおけるチャネルアクセス方法及びこれを行う装置 Download PDF

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Abstract

【課題】WLANシステムにおけるチャネルアクセス方法及び装置を提供する。【解決手段】ステーション(STA)が無線LANシステムにおいてチャネルアクセスを行う方法は、フレームを受信するステップと、無線媒体(medium)で送信を行う前に、EIFS(extended inter−frame space)によって特定された時間区間を用いて、無線媒体が遊休であるかを判断するステップとを有し、EIFSは、受信されたフレームのSIG−A(SIGNAL−A)フィールドのCRC(Cyclic Redundancy Code)状態に基づいて動的値に設定される。【選択図】図14

Description

本発明は、無線通信システムに関し、特に、無線LAN(WLAN)システムにおけるチャネルアクセス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。その中でも無線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、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た。
本発明の目的は、応答フレーム保護を支援し、チャネルアクセス効率を支援するために、無線LAN(WLAN)システムにおいてEIFS(Extended Inter−Frame Space)を制御及び管理する方法及び装置を提供することにある。
本発明で遂げようとする技術的課題は以上に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。
上述の技術的課題を達成するための本発明の一態様に係る、無線LANシステムにおいてステーション(STA)がチャネルアクセスを行う方法は、フレームを受信するステップと、無線媒体で送信を行う前に、EIFS(extended inter−frame space)によって特定された時間区間を用いて、前記無線媒体が遊休であるかを判断するステップとを有し、前記EIFSは、前記受信されたフレームのSIG−A(SIGNAL−A)フィールドのCRC(Cyclic Redundancy Code)状態に基づいて動的値に設定される。
上述の技術的課題を達成するための本発明の一態様に係る、無線LANシステムにおいてチャネルアクセスを行うステーション(STA)は、送受信器と、プロセッサとを備え、前記プロセッサは、前記送受信器がフレームを受信するように制御し、無線媒体で送信を行う前に、EIFS(extended inter−frame space)によって特定された時間区間を用いて、前記無線媒体が遊休であるかを判断し、前記EIFSは、前記受信されたフレームのSIG−A(SIGNAL−A)フィールドのCRC(Cyclic Redundancy Code)状態に基づいて動的値に設定される。
下記の事項が本発明の上記の態様の一つ以上に適用されてもよい。
EIFSの動的値は、EIFSの値がSIG−AフィールドのCRC状態によって変更可能であることを意味する。
SIG−Aフィールドは、受信されたフレームを解釈するために必要な情報を伝達することができる。
前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗がないと、前記EIFSは、aSIFSTime、DIFS(Distributed coordination function Inter−Frame Space)及びACKTxTimeの和よりも小さい値に設定されてもよく、前記aSIFSTimeは、公称SIFS(Short Inter−Frame Space)値であり、前記ACKTxTimeは、ACKフレームを送信するために必要な時間である。
前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗がないと、前記EIFSは、DIFSと同じ値に設定されてもよい。
前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗がないと、PHY−RXEND.indicationプリミティブは、FormatViolationの値を含まない。
前記DIFSは、式DIFS=aSIFSTime+2×aSlotTimeによって導出されてもよく、前記aSIFSTimeは、公称(nominal)SIFS(Short Inter−Frame Space)値であり、前記aSlotTimeは、公称(nominal)スロットデューレーションである。
前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗があると、前記EIFSは、式EIFS=aSIFSTime+DIFS+ACKTxTimeによって導出されてもよく、前記aSIFSTimeは、公称(nominal)SIFS(Short Inter−Frame Space)値であり、前記ACKTxTimeは、ACKフレームを送信するために必要な時間である。
前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗があると、PHY−RXEND.indicationプリミティブは、FormatViolationの値を含んでもよい。
前記SIG−Aフィールドは、応答フレーム指示フィールドを含んでもよい。
前記応答フレーム指示フィールドは、無応答(No Response)、NDP(Null Data Packet)応答、正常応答(Normal Response)、長い応答(Long Response)のうち一つを示すことができる。
前記EIFSによって特定された時間区間で前記無線媒体が遊休であると判断されると、前記STAは、前記無線媒体で送信を始めることができる。
前記無線媒体が混雑(busy)すると判断されると、前記STAは、前記EIFSによって特定された時間区間を待った後にバックオフ(backoff)手続を行うことができる。
前記STAは、サブ(Sub)1GHz非免許(unlicensed)帯域で動作してもよい。
前記EIFSは、前記受信されたフレームのSIG−BフィールドのCRC状態にかかわらず、前記受信されたフレームのSIG−AフィールドのCRC状態に基づいて設定されてもよい。
本発明について前述した一般的な説明と後述する詳細な説明は例示的なもので、請求項に記載の発明に関する更なる説明のためのものである。
上記の説明から明らかなように、本発明の例示的な実施例は、応答フレーム保護を支援し、チャネルアクセス効率を支援するために、無線LAN(WLAN)システムにおいてEIFS(Extended Inter−Frame Space)の制御及び管理の方法及び装置を提供することができる。
本発明で得られる効果は以上に言及した効果に制限されず、言及していない他の効果は、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明らかになるであろう。
本明細書に添付される図面は、本発明に関する理解を提供するためのもので、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、本発明を適用し得るIEEE 802.11システムの例示的な構造を示す図である。 図2は、本発明を適用し得る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、本発明を適用し得る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、IEEE 802.11システムに用いられるフレーム構造を示す概念図である。 図10は、DCFタイミング関係を例示する図である。 図11は、NDPフレームのフレーム構造を示す概念図である。 図12は、SU/MUフレームのフレーム構造を示す概念図である。 図13は、受信されたフレームのPLCPヘッダーのSIGフィールドの応答フレーム指示フィールドを使用する例を示す図である。 図14は、本発明に係るチャネルアクセス方法を示すフローチャートである。 図15は、本発明に係る無線装置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、特別の言及がない限り、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IEEE 802システム、3GPPシステム、3GPP LTE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(Global System for Mobile communications)/GPRS(General Packet Radio Service)/EDGE(Enhanced Data Rates for GSM 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、IEEE 802.11(Wi−Fi)、IEEE 802.16(WiMAX)、IEEE 802−20、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3GPP LTE及び3GPP LTE−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IEEE 802.11システムの例示的な構造を示す図である。
IEEE 802.11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IEEE 802.11 LAN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。
IEEE 802.11 LAN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がついたり消えたりすること、STAがBSS領域に/から入ったり出たりすることなどによって、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IEEE 802.11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することができる。これと関連して、IEEE 802.11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。IEEE 802.11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、IEEE 802.11 LAN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、IEEE 802.11 LAN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を通じて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を通じてBSS及びDS間のデータ移動が行われてもよい。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、IEEE 802.1X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IEEE 802.11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。IEEE 802.11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が特徴である。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。
IEEE 802.11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利用される形態である。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IEEE 802.11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IEEE 802.11のMAC/PHY規定に従って動作する機器である。STAはAP STA及び非−AP(non−AP)STAを含む。Non−AP STA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−AP STAに該当し、STA2及びSTA5はAP STAに該当する。
以下の説明で、non−AP STA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)などと呼ぶことができる。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)を送信して、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、IEEE 802.11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/応答フレームに含まれ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、受信され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通じて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/応答フレームに含まれ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/応答を通じ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)フレームを通じた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、IEEE 802.11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。
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IEEE 802.11n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、IEEE 802.11n無線LANシステムの次のバージョン(例えば、IEEE 802.11ac)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IEEE 802.11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、IEEE 802.11af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帯域中の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すればよい。
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。IEEE 802.11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IEEE 802.11ah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
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。
また、IEEE 802.11 MAC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2n−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(又は、チャネルアクセス)が禁止(prohibit)又は延期(defer)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、隠れたノードに対する例示であり、STA AとSTA Bとが通信中にあり、STA Cが送信する情報を持っている場合である。具体的に、STA AがSTA Bに情報を送信している状況であるにもかかわらず、STA CがSTA B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、STA Aの送信(すなわち、媒体占有)をSTA C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、STA BはSTA AとSTA C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、STA AをSTA Cの隠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)に対する例示であり、STA BがSTA Aにデータを送信している状況で、STA CがSTA Dに送信する情報を持っている場合である。この場合、STA Cがキャリアセンシングを行うと、STA B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、STA CがSTA D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STA AはSTA Cの送信範囲外にあるため、STA Cからの送信とSTA Bからの送信とがSTA Aの立場では衝突しないこともあるため、STA Cは、STA B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、STA CをSTA B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 voidance)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STA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、隠れたノード問題を解決する方法に関する例示であり、STA AとSTA CがいずれもSTA Bにデータを送信しようとする場合を仮定する。STA AがRTSをSTA Bに送ると、STA BはCTSを自身の周囲にあるSTA A及びSTA Cの両方に送信する。その結果、STA CはSTA AとSTA B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、STA AとSTA B間のRTS/CTS送信をSTA Cがオーバーヒヤリングすることによって、STA Cは自身が他のSTA(例えば、STA D)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、STA Bは周囲の全STAにRTSを送信し、実際に送るデータを持っているSTA AのみがCTSを送信するようになる。STA Cは、RTSのみを受信し、STA AのCTSは受信できなかったため、STA AがSTA Cのキャリアセンシング外にあるということがわかる。
フレームフォーマット
図9は、IEEE 802.11システムに使われる例示的なフレームフォーマットを説明する図である。
PPDU(PLCP(Physical Layer Convergence Protocol) Packet Data Unit)フレームフォーマットは、STF(Short Training field)、LTF(Long Training field)、SIG(signal)フィールド及びデータフィールドを含むことができる。最も基本的な(例えば、Non−HT)PPDUフレームフォーマットは、L−STF(Legacy−STF)フィールド、L−LTF(Legacy−LTF)フィールド、SIGフィールド及びデータフィールドで構成することができる。また、最も基本的なPPDUフレームフォーマットは、PPDUフレームフォーマットタイプ(例えば、HT−mixedフォーマットPPDU、HT−greenfield format PPDU、VHT PPDUなど)によって、SIGフィールド及びデータフィールドとの間に追加フィールド(すなわち、STF、LTF、及びSIGフィールド)をさらに含むことができる。
STFは、信号検出、AGC(Automatic Gain Control)、ダイバーシチ選択、精密な時間同期化などのための信号である。LTFは、チャネル推定、周波数エラー推定などのための信号である。STF及びLTFの和をPCLPプリアンブルと呼ぶことができる。PLCPプリアンブルは、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)物理層のチャネル推定及び同期化のための信号といえる。
SIGフィールドは、レートフィールド、長さフィールドなどを含むことができる。レートフィールドは、データ変調及びコーディングレートに関する情報を含むことができる。長さフィールドは、データの長さに関する情報を含むことができる。また、SIGフィールドは、パリティフィールド、SIGテールビットなどを含むことができる。
データフィールドは、サービスフィールド、PSDU(PLCP Service Data Unit))、及びPPDUテール(Tail)ビットを含むことができる。必要によって、データフィールドは、パディング(Padding)ビットをさらに含むことができる。サービスフィールドのいくつかのビットは、受信器のデスクランブラを同期化するために用いることができる。PSDUは、MAC層内に定義されたMAC PDU(Protocol Data Unit)に対応し、上位層で生成/使用されるデータを含むことができる。PPDUテールビットは、エンコーダがゼロ(0)の状態に戻るようにすることができる。パディングビットは、所定のユニットによってデータビットの長さを調節するために用いることができる。
MAC PDUは、様々なMACフレームフォーマットによって定義することができ、基本MACフレームは、MACヘッダー、フレームボディー、及びフレームチェックシーケンスで構成される。MACフレームは、MAC PDUで構成され、PPDUフレームフォーマットのデータ部分のPSDUで送信/受信され得る。
MACヘッダーは、フレーム制御フィールド、デューレーション/IDフィールド、アドレスフィールド、シーケンス制御フィールド、QoS制御フィールド、HT(High−Throughput)制御フィールドなどを含むことができる。フレーム制御フィールドは、フレーム送受信のために必要な制御情報を含むことができる。デューレーション/IDフィールドは、当該フレームなどを送信する特定時間として確立され得る。4個のアドレスフィールド(Address 1、Address 2、Address 3、Address 4)は、基本サービスセット識別子(Basic Service Set Identifier; BSSID)、ソースアドレス(SA)、ディスティネーションアドレス(DA)、送信器アドレス(TA)、受信器アドレス(RA)などを示すことができる。4個のアドレスフィールドの一部だけがフレームタイプによって含まれてもよい。MACヘッダーのシーケンス制御フィールド、QoS制御フィールド及びHT制御サブフィールドの詳細な説明は、IEEE 802.11−2012標準文書を参照すればよい。
MACヘッダーのフレーム制御フィールドは、プロトコルバージョン、タイプ、サブタイプ、DSへ(To DS)、DSから(From DS)、追加のフラグメント(More Fragments)、再試み(Retry)、電力管理(Power Management)、追加のデータ(More Data)、保護フレーム(Protected Frame)及びオーダー(Order)のサブフィールドを含むことができる。フレーム制御フィールドの個別サブフィールドの詳細な説明は、IEEE 802.11−2012標準文書を参照すればよい。
一方、ナルデータパケット(NDP)フレームフォーマットは、データパケットを有しないフレームフォーマットを意味できる。すなわち、NDPフレームは、一般的なPPDUフォーマットのPLCPヘッダー部分(すなわち、STF、LTF、及びSIGフィールド)だけを含み、残りの部分(すなわち、データフィールド)は含まない。NDPフレームをショート(Short)フレームフォーマットと呼ぶことができる。
ショートフレームフォーマットのフレーム制御フィールドは、プロトコルバージョン、タイプ、PTID/サブタイプ、DSから、追加のフラグメント、電力管理、追加のデータ、保護フレーム、サービス期間の終了(End of Service Period)、リレードフレーム(Relayed Frame)及びAckポリシー(Policy)のサブフィールドを含むことができる。Ackポリシーフィールドは、QoSデータフレームのQoS制御フィールド又はショートフレームのためのフレーム制御フィールドに含まれ得る。Ackポリシーフィールドは、Ack無し、正常Ack又は暗黙的ブロックAckの要求、又はブロックAckを示すことができる。
フレーム間間隔(Inter−Frame Space;IFS)
IFSは、フレーム間の時間区間である。STAは、キャリアセンシングを行って、チャネルがIFSによって特定された時間区間で占有(occupy)されているか又は遊休(idle)であるかを判断することができる。様々なタイプのIFSが無線媒体(medium)へのアクセスに対する優先順位レベルを提供するように定義される。
IFSの一部の例は、SIFS(Short IFS)、PIFS(PCF IFS)、DIFS(DCF IFS)、EIFS(Extended IFS)である。SIFSは、CTSフレーム、ACKフレームなどを送信する前に用いられる。PIFSは、PCFフレームを送信するために用いられ、DIFSは、DCFフレームを送信するために用いられる。DCFは、MAC FCS(Frame Check Sequence)値又はMAC CRC(cyclic redundancy code)値が正確でないフレーム又はPHYからの指示がエラーを含むフレームを受信した後、媒体が遊休であると判断されると送信前にEIFSを使用する。
別個のIFSはSTAビットレートと独立している。IFSタイミングは、媒体に対する時間ギャップとして定義され、IFSタイミングは各PHYに対して固定されてもよい。IFS値は、PHYによって特定された属性から決定される。
図10に、DCFタイミング関係を例示する。全てのタイミングは、PHY−TXEND.confirm、PHY−TXSTART.confirm、PHY−RXSTART.indication、及びPHY−RXEND.indicationプリミティブから参照される。
図10を参照すると、公称SIFS値(aSIFSTime)及び公称(nominal)スロットデューレーション(aSlotTime)は、それぞれのPHYに対して決定され、aSIFSTimeは固定値を有することができ、aSlotTimeは伝搬時間(aAirPropagationTime)によって動的に変わってもよい。式1及び式2はaSlotTime及びaSlotTimeの定義である。
パラメータaRxRFDelayは、無線インターフェースでのシンボルの終わりとPLCPへのPMD_DATA.indicationプリミティブの発行(issuance)との間の公称時間(マイクロ秒単位)と呼ばれる。PMD_DATA.indicationプリミティブは、PMD(physical medium dependent)エンティティからPLCPサブレイヤへのデータ送信を定義する。
パラメータaRxPLCPDelayは、PMD受信経路からMACへの受信フレームの最後のビットを伝達するためにPLCPが使用する公称時間(マイクロ秒単位)と呼ばれる。
パラメータaMACProcessingDelayは、(SIFS後の応答のための)PHY−RXEND.indicationプリミティブ又は(SIFS後の任意のスロット境界での応答のための)PHY−CCA.indication(IDLE)プリミティブによってPHY−TXSTART.requestプリミティブを発行するためにMACに利用可能な最大時間(マイクロ秒単位)と呼ばれる。PHY−TXSTART.requestプリミティブは、PSDUの送信を開始するローカルPHYエンティティへのMACサブレイヤによる要求である。PHY−CCA.indicationプリミティブは、媒体の現在状態のローカルMACエンティティへのPHYによる指示であり、IPI(idle power indicator)報告(reporting)がオンされるとき、観察されたIPI値を提供する。
パラメータaRxTxTurnaroundTimeは、PHYが第1シンボルの開始を受信することから送信することへと変更するためにかかる最大時間(マイクロ秒単位)と呼ばれる。
パラメータaCCATimeは、媒体が混雑(busy)か遊休かを判断するために、CCAメカニズムが全時間スロット内でメカニズムをアセス(assess)するために利用可能な最大時間(マイクロ秒単位)と呼ばれる。
式3及び式4は、PIFS及びDIFSの定義である。
式5はEIFSの定義である。
パラメータACKTxTimeは、最低PHY義務(mandatory)レートでプリアンブル、PHYヘッダー及び任意の追加のPHY従属情報を含むAckフレームを送信するために必要なマイクロ秒単位の時間と呼ばれる。
図10は、SIFS、PIFS及びDIFSが媒体及び別個のMACスロット境界TxSIFS、TxPIFS及びTxDIFS上で測定されるとき、SIFS、PIFS及びDIFS間の関係を示す。これらのスロット境界は、以前のスロット時間のCCA結果の後続検出の後、媒体上のそれぞれ異なるIFSタイミングを満たすためにMACによって送信器がターン−オン(turn−on)されるべき時を定義する。
式6,式7及び式8は、PHYによって提供される属性を用いて、具現タイミング変化を補償するようにするMACスロット境界を定義する。これらのスロット境界の開始基準は、以前PPDUの最後のシンボルの終わり(end)である。
動的EIFS(Dynamic Extended Inter−Frame Space)
本発明は、EIFSの効率的な制御/管理を提案する。
式5に示すように、ACKTxTimeは、ACKフレームが受信されたフレームの応答フレームとして送信される旨を反映するために、EIFSの算出に追加される。受信されたフレームがエラーを持っていることから、STAが受信された(又は、立ち聞きされた(overheard))フレームのフレームタイプ又はデューレーション情報を決定できないと、STAは、実際の受信STAが応答フレームを送信するかもしれないということを仮定し、実際の受信STAによって送信された応答フレームを保護するために、ACKTxTimeに対するチャネルアクセスを延期(defer)する。
従来、STAは、実際の受信STAによって送信された応答フレームの長さを予測できず、EIFS算出のACKTxTimeは最大ACK送信時間をカバーするために最低PHY義務レートの仮定(assumption)に基づいて決定されていた。このように、実際の受信STAによって送信された未知(unknown)の長さを有する応答フレームは、最大ACK送信時間を考慮してEIFSを算出することによって完全に保護することができる。一方、実際の受信STAが最大ACK送信時間よりも短い応答フレームを送信する場合、残る時間は任意の他のSTAによって使用されない。このため、他のSTAのチャネルアクセスが過度に延期され、チャネル使用効率が低下する。
本発明は、応答フレームを保護しながらチャネルアクセスの効率問題を解決するために、エラーを有するPPDUからの追加の情報を用いてEIFSを算出(又は、構成或いは設定)することを含む動的EIFS方式を提案する。
上述したように、EIFSは、2つの場合、すなわち、i)STAがPSDUを受信するが、チャネルエラーのためにMAC CRC(cyclic redundancy code)で失敗が発生した場合、ii)PHYからの指示(例えば、PHY−RXEND.indicationプリミティブ)がエラーを含む場合、に使用することができる。
ii)の場合は、PLCPヘッダーがエラー(例えば、フォーマット違反(Format Violation))を含む場合、又は支援されないデータレートが検出される場合(例えば、非支援(nonsupported)レート)を含む。表1は、エラー条件のそれぞれに対して返還されるパラメータを示す。

i)の場合の動的EIFS方式は、次のとおりである。
受信されたPPDUのPLCPヘッダーは、SIGフィールドにSGI(Short Guard Interval)フィールドを含む。SGIフィールドが1の値を有すると(すなわち、受信されたPPDUがSGIを使用すると)、応答フレームもSGIを使用する。例えば、ACKフレームなどの制御フレームが応答フレームとして送信されるとき、データフレームがSGIオプションを使用すると、次のACKフレームもSGIオプションを使用する。したがって、EIFSに対するACKTxTimeを算出するとき、エラーをもって受信されたPPDUが1の値を有するSGIフィールドを有すると、SGIを使用することを提案する。
ii)の場合の動的EIFS方式は、次のとおりである。
受信されたPPDUのエラーがPLCPヘッダーで発生すると、EIFSに対するACKTxTimeを予測する追加の情報を得ることができない。一方、特定フレームタイプを有するフレームに対する送信時間が固定されていると、STAは、フレームの送信時間からフレームタイプを決定し、決定されたフレームタイプに基づいてACKTxTimeを算出することができる。
例えば、NDPフレーム(又は、NDP MACフレーム)は、異なったタイプのNDPフレームに対して異なった送信時間を有する。上述したとおり、NDPフレームは、STF、LTF及びSIGフィールドだけを有し、PSDU、STF又はLTFがSIGフィールドの後に送信されない。NDPフレームは、1GHz非免許(unlicensed)帯域下で動作するWLANシステムにおいてプロトコルオーバーヘッドを減少させるために用いることができる(例えば、1/2/4/8/16MHzチャネル帯域幅を用いるIEEE 802.11 Task Group ah(Sub 1 GHz(S1G)許可免除動作(Licensed Exempt Operation))。NDP MACフレームは、MPDUを設定しないで、PLCPヘッダーのSIGフィールドにエンコードされた情報を有する制御フレーム(例えば、CTSフレーム、ACKフレーム、ブロックACKフレーム、…)を含む。
図11は、NDPフレームのフレーム構造を示す概念図である。
図11(a)は、2MHz以上の(>=2MHz)チャネル幅に用いられるNDP MACフレームフォーマットの例を示し、図11(b)は、1MHzのチャネル幅に用いられるNDP MACフレームフォーマットの例を示す。STF、LTF及びSIGフィールドのそれぞれの長さは、>=2MHzに対するNDP MACフレームフォーマットに対してそれぞれ、2、2及び2 OFDMシンボルであり、1MHzに対するNDP MACフレームフォーマットに対して、4、4、6 OFDMシンボルであることに注意されたい。
本発明の動的EIFS方式によれば、STAが、PLCPヘッダーにエラーを有するPPDUを受信し、受信されたPPDUの送信時間(又は、OFDMシンボルの数)が6個のシンボル(図11(a))又は14個のシンボル(図11(b))に対応すると、応答フレームがNDP MACフレームに応答して送信されないため、STAは、受信されたPPDUを制御フレームと見なし、EIFSからACKTxTimeを除く。
STAが、エラーを持つ受信されたPPDUがNDP MACフレーム(例えば、NDP CTSフレーム、NDP ACKフレーム、NDP Block ACKフレーム、…)のいずれか一つであると考えると、ACKTxTime及びaSIFSTimeを考慮しないでEIFSを算出し、EIFS=DIFSを招く。
STAが、エラーを持つ受信されたPPDUがNDP MACフレームのいずれでもない(すなわち、受信されたPPDUの送信時間が6個のシンボル又は14個のシンボルに対応しない)と考えると、ACKTxTime及びaSIFSTimeを考慮してEIFSを算出し、EIFS=aSIFSTime+DIFS+ACKTxTimeを算出する。
NDP MACフレームの例として、表2は、1MHzに対するNDP ACKフレームのSIGフィールドの内容を示し、表3は、>=2MHzに対するNDP ACKフレームのSIGフィールドの内容を示す。表2及び表3の詳細な説明は、標準草案IEEE P802.11 ahを参照すればよい。
また、SU/MUフレームに対する動的EIFS方式は、次のとおりである。
図12は、SU/MUフレームのフレーム構造を示す概念図である。
SU(Single−User)フレームは、SU−MIMOで使用し、MU(Multi−User)フレームは、MU−MIMOで使用することができる。図12を参照すると、STF、LTF1、及びSIG−A(SIGNAL−A)フィールドは、全方向に全STAに送信されることから、オムニ(omni)部分に該当し得る。必要によって、データ送信の場合、ビームフォーミング又はプリコーディングがSTF、LTF1、及びSIG−A(SIGNAL−A)フィールドに適用されなくてもよい。
一方、SIG−Aフィールドに続くMU−STF、MU−LTF1,...,MU−LTF_NLTF、及びSIG−B(SIGNAL−B)フィールドは、ユーザ特定に送信され、この送信前にビームフォーミング又はプリコーディングがそれぞれのフィールドに適用されてもよい。MU部分は、図12のフレームフォーマットに示すように、MU−STF、MU−LTF(s)、SIG−B、及びデータフィールドを含むことができる。
オムニ部分で、STF、LTF1、及びSIG−Aフィールドのそれぞれは、次の式1で表すように、各サブキャリアと関連して単一ストリームとして送信されてもよい。
式9で、kは、サブキャリア(又はトーン)インデックスであり、xkは、サブキャリア(k)で送信された信号であり、NTXは、Txアンテナの個数である。Qkは、サブキャリア(k)上で送信される信号をエンコーディング(例えば、スペースマッピング)するカラムベクトルであり、dkは、エンコーダに入力されるデータである。式9で、時間ドメインのCSD(Cyclic Shift Delay)がQkに適用されてもよい。時間ドメインのCSDは、周波数ドメイン上の位相回転又は位相シフトを意味する。したがって、Qkは、時間ドメイン(CSD)によって引き起こされたトーン(k)に対する位相シフト値を含むことができる。
図12のフレームフォーマットが用いられる場合、全てのSTAがSTF、LTF1、及びSIG−Aフィールドはを受信することができる。各STAは、STF及びLTF1に基づいてチャネル推定を通じてSIG−Aフィールドをデコードすることができる。
SIG−Aフィールドは、長さ/デューレーション情報、チャネル帯域幅情報、及び空間ストリームの数に関する情報を含むことができる。SIG−Aフィールドは、2 OFDMシンボル長を有することができる。1 OFDMシンボルは48個のデータトーンに対してBPSK(Binary Phase Shift Keying)変調を使用し、24ビット情報が1 OFDMシンボル上で表現され得る。したがって、SIG−Aフィールドは48ビット情報を含むことができる。
次の表4は、SUの場合及びMUの場合におけるSIG−Aフィールドの例示的なビット割り当てを示す。
SU/MU指示フィールドは、SUフレームフォーマットかMUフレームフォーマットかを区別するために用いることができる。
長さ/デューレーションフィールドは、フレームのOFDMシンボル(すなわち、デューレーション)又はフレームのバイト数(すなわち、長さ)を示す。SUフィールドのアグリゲーション(aggregation)フィールドが1の値に設定されると、長さ/デューレーションフィールドはデューレーションフィールドとして解釈される。逆に、アグリゲーションフィールドがゼロ(0)に設定されると、長さ/デューレーションフィールドは長さフィールドとして解釈される。アグリゲーションフィールドはMUフレームで定義されず、アグリゲーションフィールドは常にMUフィールドに適用され、長さ/デューレーションフィールドがデューレーションフィールドとして解釈される。
MCSフィールドは、PSDU送信で用いられる変調及びコーディング方式を示す。SUフレームの場合、MCSフィールドはSIG−Aフィールドで送信される。他のSTA(これらはそれぞれ、2つのSTA間の送受信と間接的に関連している第3者STAと呼ばれてもよい。)がSUフレームを受信するように設定されると、現在受信されたSUフレーム(すなわち、0のアグリゲーションフィールドを有するSUビーム形成フレーム)のデューレーションは、長さ/デューレーションフィールドの長さ値及びMCSフィールドの値に基づいて算出することができる。一方、MUフィールドでは、MCSフィールドがSIG−Aフィールドに含まれず、ユーザ特定情報を伝達するSIG−Bフィールドに含まれて、独立したMCSがそれぞれのユーザに対して適用されてもよい。
BWフィールドは、SUフレーム又はMUフレームのチャネル帯域幅を示す。例えば、BWフィールドを、2MHz、4MHz、8MHz、16MH、及び8+8MHzのいずれかを示す特定値に設定することができる。
アグリゲーションフィールドは、PSDUがアグリゲーションMPDU(すなわち、A−MPDU)の形態でアグリゲーションされるかを示す。アグリゲーションフィールドが1に設定されると、これは、PSDUがA−MPDUの形態でアグリゲーションされて送信されることを示す。アグリゲーションフィールドが0に設定されると、これは、PSDUがアグリゲーションされずに送信されることを示す。MUフレームでは、A−MPDUの形態で設定されたPSDUが常に送信され、アグリゲーションフィールドはシグナルされる必要がなく、PSDUはSIG−Aフィールドに含まれない。
STBC(Space Time Block Coding)フィールドは、STBCがSUフレーム又はMUフレームに適用されるか否かを示す。
コーディングフィールドは、SUフレーム又はMUフレームに用いられるコーディング方式を示す。BCC(Binary Convolutional Code)方式、LDPC(Low Density Parity Check)方式などがSUフレームに適用され得る。個別ユーザの独立コーディング方式がMUフレームに適用され、2ビット以上で構成されるコーディングフィールドが独立コーディング方式を支援するように定義されてもよい。
SGI(Short Guard Interval)フィールドは、SGIがSUフレーム又はMUフレームのPSDU送信に適用されるか否かを示す。MUフレームの場合、SGIがMUフレームに適用されると、これは、SGIがMU−MIMOグループに含まれる全ユーザに共通適用され得ることを意味する。
GIDフィールドは、MUフレームのMU(Multi−User)グループ情報を表す。SUフレームではユーザグループが定義される必要がなく、GIDフィールドはSIG−Aフィールドに含まれない。
Nstsフィールドは、SUフレーム又はMUフレームの空間−時間ストリームの数を示す。MUフレームの場合、Nstsフィールドは、該当のMUグループ内に含まれるそれぞれのSTAの空間ストリームの数を示し、Nstsフィールドに8ビットが要求される。より具体的に、最大4名のユーザがMUグループに含まれてもよく、最大の空間ストリームが各ユーザに送信され、上述した構造を正確に支援するためには8ビットが必要である。
部分AID(PAID)フィールドは、SUフレームに用いられる受信STAを識別するように設定されるSTAのIDを示すことができる。上りリンク(UL)フレームにおけるPAID値は、BSSID(Basic Service Set ID)の一部分で構成される。下りリンク(DL)フレームでは、PAID値はSTAのAID−ハッシュ結果で構成されてもよい。例えば、BSSIDは48ビットの長さを有し、AIDは16ビットの長さを有し、PAIDは9ビットの長さを有することができる。
応答フレーム指示フィールドは、SUフレーム又はMUフレームの後に送信される応答フレームのタイプを示す。例えば、応答フレームのタイプは、無応答、NDP応答、正常応答、長い応答であってもよい。応答フレーム指示フィールドを応答指示フィールドと呼ぶこともできる。
STAが、受信されたフレームの応答フレームのタイプを決定すると、受信されたフレームのMPDUにエラーが発生した場合にもMPDU MACヘッダーのデューレーションフィールドの値を予測することができる。
図13は、受信されたフレームのPLCPヘッダーのSIGフィールドの応答フレーム指示フィールドを用いる例を示す。
例えば、応答フレーム指示フィールドが無応答を示すと、STAは受信されたフレームのMPDU MACヘッダーのデューレーションフィールドの値が0であると予測(又は判断)することができる。
応答フレーム指示フィールドがNDP応答(又はNDP制御応答)を示すと、STAは、受信されたフレームのMPDU MACヘッダーのデューレーションフィールドの値がPLCPヘッダー送信時間+SIFSであると予測(又は判断)することができる。
応答フレーム指示フィールドが正常応答(又は正常制御応答)であれば、STAは、受信されたフレームのMPDU MACヘッダーのデューレーションフィールドの値がCTS/ACK/BlockACK送信時間+SIFSであると予測(又は判断)することができる。
応答フレーム指示フィールドが長い応答であれば、STAは、受信されたフレームのMPDU MACヘッダーのデューレーションフィールドの値が、任意の応答フレームを示すためのMAX_PPDU送信時間+SIFSであると予測(又は判断)することができる。
一方、図12に示すMUフレーム内のSIG−Bフィールドは、ユーザ特定情報をさらに含むことができる。次の表5に、MUフレームのSIG−Bフィールドの構成エレメントとして用いられるフィールドを例示する。また、表5は、それぞれの帯域幅(BW)2,4,8及び16MHzのPPDUに適用される様々なパラメータを例示的に示す。
表5で、MCSフィールドは、ユーザごとにMUフレームの形態で送信されたPPDUのMCSフィールドを示すことができる。
テールビットは、エンコーダをゼロ(0)状態に戻すことができる。
CRC(Cyclic Redundancy Code)フィールドは、MUフレームを受信するように設定されたSTAからエラーを検出するために用いることができる。
上述した動的EIFS方式によれば、STAは、PLCPヘッダー上にエラーを有するPPDUを受信し、PPDUの送信時間(OFDMシンボルの数)がNDP MACフレームのうち一つに対応するか(すなわち、受信されたPPDUの送信時間が6シンボル又は14個のシンボルに対応するか)を判断する。STAが6シンボル又は14シンボル以外の送信時間を有するMUフレームを受信すると、STAは、エラーを持つ受信されたPPDUがNDP MACフレームのいずれにも対応しないと見なし、ACKTxTime及びaSIFSTimeを考慮してEIFSを算出し、EIFS=aSIFSTime+DIFS+ACKTxTimeとなる。
上述した動的EIFS方式の向上は、SIG−A又はSIG−Bで発生した受信されたフレームのエラーに基づいてEIFSを設定することを含む。特に、STAがエラーを持つフレームを受信すると、EIFSは、SIG−AのCRC状態又はSIG−BのCRC状態のうち少なくとも一つに基づいて異なった値(又は、動的値)に設定される。
表6は、SIG−A CRC状態及びSIG−B CRC状態に基づいてEIFSを設定する例を示す。
表6で、SIG−アフターサービスIG−B CRC状態通過(又は、CRC OK)は、SIG−アフターサービスIG−Bのデコーディングに成功したことを意味し、PHY−RXEND.indicationプリミティブは、フォーマット違反(FormatViolation)を含まない。SIG−アフターサービスIG−B CRC状態失敗は、SIG−アフターサービスIG−Bのデコーティングに成功していないことを意味し、PHY−RXEND.indicationプリミティブはフォーマット違反(FormatViolation)に設定される。
表6に示すように、SIG−B CRC状態が通過であっても、SIG−A CRC状態が失敗であれば、EIFSパラメータ値はaSIFSTime+DIFS+ACKTxTimeに設定される。また、SIG−B CRC状態が失敗であっても、SIG−A CRC状態が通過であれば、EIFSパラメータ値はSIG−A内の応答フレーム指示フィールドによって設定される。すなわち、SIG−B CRC状態によらず、EIFSはSIG−A CRC状態によって動的に設定される。
STAがMPDU MACヘッダーのデューレーションフィールドの値を予測し、SIG−Aにおける応答フレーム指示フィールドを用いてNAV(又は、仮想キャリアセンス(virtual carrier sense))を設定すると、EIFSは単純にDIFSに設定(すなわち、EIFS=DIFS)されてもよい。したがって、STAが応答フレーム指示を用いてNAV(又は、仮想キャリアセンス)を設定するように構成される場合、EIFSパラメータは表7のように設定されてもよい。
表7に示すように、STAがSIG−AにCRC失敗のないフレームを受信すると(例えば、PHY−RXEND.indicationプリミティブがフォーマット違反を含まないフレームをSTAが受信すると)、EIFSはDIFSに設定される。そうでないと(例えば、PHY−RXEND.indicationプリミティブがフォーマット違反(FormatViolation)を含むフレームをSTAが受信すると)、STAに対するEIFSは、式5(すなわち、EIFS=aSIFSTime+DIFS+ACKTxTime)によって導出される。また、表7は、SIG−B CRC状態ではなくSIG−A CRC状態がEIFSパラメータの動的値に影響を与えることを示している。したがって、EIFSは、表8に示すように、SIG−A CRC状態に基づいて動的値に設定される。
また、パラメータACKTxTimeを用いる動的EIFSの様々な例に対して、ACKTxTimeは、応答フレーム指示フィールドの値に基づいて設定又は算出されてもよい。例えば、応答フレーム指示フィールドが正常応答を示すと、ACKTxTimeは、正常送信時間を送信するために必要な時間長に設定される。応答フレーム指示フィールドがNDP応答を示すと、ACKTxTimeは、1MHz(図11(b))に対するNDP MACフレーム又は>=2MHz(図11(a))に対するNDP MACフレームを送信するために必要な時間長に設定されてもよい。
図14は、本発明に係るチャネルアクセス方法を示すフローチャートである。
STAは、RX遊休状態にあってもよく、STAの受信器がターン−オン(turn−on)される間にCS/CCA手順を行い、また、STAは、検出され得る他のエンティティからの信号の開始を検出(CS)し、パケットを送信する前にチャネルがクリアされるべきかを決定(CCA)するために、現在、パケットを受信又は送信しない。
段階S1410で、STAはフレームを受信することができる。特に、STAはフレームのSIG−Aフィールドを検出することができる。フレームを受信すると、STAは、受信されたフレームのSIG−AフィールドのCRCをテストすることができる。
一方、CRC失敗の場合、STAは、フォーマット違反(FormatViolation)を示すようにPHY−RXEND.indicationプリミティブを設定することができる。そうでないと、STAは、PHY−RXEND.indicationプリミティブを他の値(例えば、NoError、CarrierLost又はUnsupportedRate)に設定することができる。
段階S1420で、STAは、所定の時間区間を用いて無線媒体が遊休であるか否かを判断する。STAが、MAC FCS値が正確でないフレーム又はPHY−RXEND.indicationプリミティブがエラーを含むフレームを受信した後に、媒体が遊休であると判断すると、STAは、無線媒体で送信を行う前に、EIFSによって特定された時間区間を用いることができる。
ここで、EIFSは、本発明によって動的に構成(又は、算出又は設定)されてもよい。例えば、受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に、フレームがCRC失敗を有しないと(又は、PHY−RXEND.indicationプリミティブがフォーマット違反(FormatViolation)を有しないフレームをSTAが受信すると)、EIFSはDIFSに設定される。しかし、受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時にフレームがCRC失敗を有すると(又は、PHY−RXEND.indicationプリミティブがFormatViolationを有するフレームをSTAが受信すると)、EIFSは、EIFS=aSIFSTime+DIFS+ACKTxTimeの式によって導出される。
段階S1430で、無線媒体がEIFSによって特定された時間区間で遊休であると判断されると、STAは無線媒体で送信を始めることができる。無線媒体が混雑すると判断されると、STAはバックオフ手順を行うことができる。
図14に示すように、本発明に係る方法に対して、本発明の様々な実施例は独立して行われてもよく、本発明の2つ以上の実施例が同時に行われてもよい。
説明の簡略化のために、方法論が一連の動作として図示され記載されているが、方法論はその動作の順序によって制限されず、一つ以上の実施例によって複数の動作がここに図示及び記載された他の動作と異なる順序で発生したり及び/又は同時に発生してもよいことが理解できる。例えば、方法論は、状態図などで代案として、相互関連した一連の状態又はイベントとして表示されてもよいことは当業者にとって明らかであり理解されるであろう。また、図示された全ての動作が一つ以上の実施例によって方法論を具現する上で必ずしも必要であるとは限らない。
図15は、本発明に係る無線装置を示すブロック図である。
図15を参照すると、STA 10は、プロセッサ11、メモリ12及び送受信器13を備えることができる。送受信器13は、IEEE 802システムによって信号を送受信し、物理層を具現することができる。プロセッサ11は、送受信器13に接続し、IEEE 802システムによって物理層及び/又はMAC層を具現することができる。プロセッサ11は、本発明の上述した様々な実施例によって動作するように構成されてもよい。本発明の上述した様々な実施例によってSTAの動作を具現するモジュールは、メモリ12に保存され、プロセッサ11によって具現されてもよい。メモリ12は、プロセッサ11に含まれてもよく、プロセッサ11の外部に設けられて、周知の手段によってプロセッサ11に接続されてもよい。
図15に示すSTA 10は、本発明のチャネルアクセス方式を行うように設定されてもよい。例えば、プロセッサ11は、送受信器13がフレームを受信するように制御するように設定される。プロセッサ11はまた、無線媒体で送信を行う前に、EIFSを用いて無線媒体が遊休であるかを判断するように設定されてもよい。PHY−RXEND.indicationプリミティブがエラーを含むフレーム又はMAC FCS値が不正確なフレームを受信した後に、媒体が遊休であるとプロセッサ11が判断すると、プロセッサ11は、無線媒体で送信を行う前に、EIFSによって特定された時間区間を用いることができる。
ここで、EIFSは、本発明によって動的に構成(又は算出又は設定)されてもよい。例えば、受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時にフレームがCRC失敗を有しないと(又は、PHY−RXEND.indicationプリミティブがフォーマット違反を有しないフレームをSTAが受信すると)、EIFSはDIFSに設定される。一方、受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時にフレームがCRC失敗を有すると(又は、PHY−RXEND.indicationプリミティブがフォーマット違反を有するフレームをSTAが受信すると)、EIFSは、EIFS=aSIFSTime+DIFS+ACKTxTimeの式によって導出される。
また、EIFSによって特定された時間区間で無線媒体が遊休であると判断されると、プロセッサ11は、送受信器が無線媒体で送信を始めるように制御することができる。無線媒体が混雑していると判断されると、プロセッサ11はバックオフ手順を行うことができる。
STA 10の全構成は、本発明の上述した様々な実施例が独立して適用されたり、2つ以上の実施例が同時に適用されるように具現されてもよく、明瞭化のために反復説明は省略する。
また、プロセッサ11は、中でも、多重層構造、データリンク層(DLL)上のMACサブレイヤ及び物理層(PHY)を有することができる。PHYは、PLCP(physical layer convergence procedure)エンティティ及びPMD(physical medium dependent)エンティティを含むことができる。MACサブレイヤ及びPHYは概念的に、MLME(MAC sublayer Management Entity)と呼ばれる管理エンティティ及び物理層管理エンティティ(PLME)をそれぞれ含むことができる。これらのエンティティ(MLME及びPLME)は、階層管理機能がインボーク(invoke)され得る階層管理サービスインターフェースを提供する。
正確なMAC動作を提供するために、SME(Station Management Entity)がそれぞれのSTA内に存在する。SMEは、個別の管理平面に常駐したり、離れて(off to the side)常駐するかのように見え得る階層独立エンティティである。SMEの正確な機能がこの文書で特定されていないが、一般に、SMEは様々な階層管理エンティティ(LME)からの階層従属状態の収集及び階層特定パラメータの値を類似に設定するなどの機能を担当するかのように見えてもよい。SMEは、一般的なシステム管理エンティティに代えてこのような機能を行い、標準管理プロトコルを具現する。
上述したエンティティは様々な方式で相互作用する。例えば、エンティティは、GET/SETプリミティブを交換することによって相互作用することができる。プリミティブは、特定目的に関連したエレメント又はパラメータのセットである。XX−GET.requestプリミティブは、与えられた管理情報ベース属性(MIBattribute)の値を要求するために用いられる。XX−GET.confirmプリミティブは、状態が“成功”であれば、適切なMIB属性を返還し、そうでないと、状態フィールド内のエラー指示を返還するために用いられる。XX−SET.requestプリミティブは、指示されたMIB属性が与えられた値に設定されるように要求するために用いられる。このMIB属性が特定動作を暗示すると、その動作が行われるように要求するものである。状態が“成功”であれば、指示されたMIB属性が要求された値に設定され、そうでないと、状態フィールド内のエラー条件を返還するようにXX−SET.confirmプリミティブが用いられる。このMIB属性が特定動作を暗示すると、これは、動作が行われたことを確認する。
様々なPLME_GET/SETプリミティブがPLMEとSMEとの間でPLME_SAPを介して交換されてもよく、MLMEとPLMEとの間でMLME−PLME_SAPを介して交換されてもよい。
上述した実施例は、例えば、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せによって実現することができる。
ハードウェア構成において、本発明の実施例に係る方法は、一つ以上のASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、DSPD(Digital Signal Processing Device)、PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、プロセッサ、制御器、マイクロコントローラ又はマイクロプロセッサによって実現されうる。
ファームウェア又はソフトウェア構成において、本発明の実施例に係る方法は、上述した機能又は動作を行うモジュール、手続、機能などの形態で実現されてもよい。ソフトウェアコードは、メモリユニットに記憶され、プロセッサによって実行されてもよい。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てもよく、様々な周知の手段によってプロセッサに/からデータを送/受信することができる。
本発明の好適な実施例に関する詳細な説明は、当業者が本発明を具現し実行するように提供された。本発明は好適な実施例を参照して説明されてきたが、添付する特許請求の範囲に記載された本発明の思想又は範囲から逸脱しないで様々な変形及び変更が可能である。したがって、本発明は、ここに記載された特定の実施例に限定されず、ここに開示された原理又は新しい特徴と一致する最も広い範囲に符合しなければならない。
本発明の上述した様々な実施例は、IEEE 802.11システムに基づいて説明したが、様々なモバイル通信システムにも同様の適用が可能である。

Claims (14)

  1. 無線LANシステムにおいてステーション(STA)がチャネルアクセスを行う方法であって、
    フレームを受信するステップと、
    無線媒体(medium)で送信を行う前に、EIFS(extended inter−frame space)によって特定された時間区間(time interval)を用いて、前記無線媒体が遊休(idle)であるかを判断するステップと、
    を有し、
    前記EIFSは、前記受信されたフレームのSIG−A(SIGNAL−A)フィールドのCRC(Cyclic Redundancy Code)状態に基づいて動的値に設定される、方法。
  2. 前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗がないと、前記EIFSは、aSIFSTime、DIFS(Distributed coordination function Inter−Frame Space)及びACKTxTimeの和よりも小さい値に設定され、
    前記aSIFSTimeは、公称(nominal)SIFS(Short Inter−Frame Space)値であり、
    前記ACKTxTimeは、ACKフレームを送信するために必要な時間である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗がないと、前記EIFSは、DIFSと同じ値に設定される、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗がないと、PHY−RXEND.indicationプリミティブは、FormatViolationの値を含まない、請求項2又は3に記載の方法。
  5. 前記DIFSは、式DIFS=aSIFSTime+2×aSlotTimeによって導出され、
    前記aSIFSTimeは、公称(nominal)SIFS(Short Inter−Frame Space)値であり、
    前記aSlotTimeは、公称(nominal)スロットデューレーションである、請求項3又は4に記載の方法。
  6. 前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗があると、前記EIFSは、式EIFS=aSIFSTime+DIFS+ACKTxTimeによって導出され、
    前記aSIFSTimeは、公称(nominal)SIFS(Short Inter−Frame Space)値であり、
    前記ACKTxTimeは、ACKフレームを送信するために必要な時間である、請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
  7. 前記受信されたフレームのSIG−Aフィールドの受信時に前記フレームにCRC失敗があると、PHY−RXEND.indicationプリミティブは、FormatViolationの値を含む、請求項6に記載の方法。
  8. 前記SIG−Aフィールドは、応答フレーム指示フィールド(Response frame indication field)を含む、請求項1乃至7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記応答フレーム指示フィールドは、無応答(No Response)、NDP(Null Data Packet)応答、正常応答(Normal Response)、長い応答(Long Response)のうち一つを示す、請求項8に記載の方法。
  10. 前記EIFSによって特定された時間区間で前記無線媒体が遊休であると判断されると、前記STAは、前記無線媒体で送信を始める、請求項1乃至9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記無線媒体が混雑(busy)していると判断されると、前記STAは、前記EIFSによって特定された時間区間を待った後にバックオフ(backoff)手続を行う、請求項1乃至10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記STAは、サブ(sub)1GHz非免許(unlicensed)帯域で動作する、請求項1乃至11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記EIFSは、前記受信されたフレームのSIG−BフィールドのCRC状態にかかわらず、前記受信されたフレームのSIG−AフィールドのCRC状態に基づいて設定される、請求項1乃至12のいずれかに記載の方法。
  14. 無線LANシステムにおいてチャネルアクセスを行うステーション(STA)であって、
    送受信器と、
    プロセッサと、
    を備え、
    前記プロセッサは、
    前記送受信器がフレームを受信するように制御し、
    無線媒体(medium)で送信を行う前に、EIFS(extended inter−frame space)によって特定された時間区間を用いて前記無線媒体が遊休であるかを判断し、
    前記EIFSは、前記受信されたフレームのSIG−A(SIGNAL−A)フィールドのCRC(Cyclic Redundancy Code)状態に基づいて動的値に設定されるステーション。
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