JP2022550033A - Wi-FiネットワークにおけるOFDMA最適化ステアリング - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、クラウド12ベースの制御を有するWi-Fiシステム10のネットワーク図である。Wi-Fiシステム10は、IEEE802.11プロトコル及びその変更された形態に従って動作することができる。Wi-Fiシステム10は、ある場所、例えば住居、職場その他等の全体に分散させることができる複数のアクセスポイント14(アクセスポイント14A~14Hとラベル付け)を含む。すなわち、Wi-Fiシステム10は、単一アクセスポイント、リピータ、又はメッシュシステムによるサービスが非効率又は非実用的な任意の物理的な場所での動作を意図している。本明細書で説明するように、Wi-Fiシステム10は、ネットワーク、システム、Wi-Fiネットワーク、Wi-Fiシステム、クラウドベースのシステム等と呼ばれることもある。アクセスポイント14は、ノード、アクセスポイント、Wi-Fiノード、Wi-Fiアクセスポイント等と呼ばれることもある。アクセスポイント14の目的は、Wi-Fiクライアントデバイス16(Wi-Fiクライアントデバイス16A~16Eとラベル付け)へのネットワーク接続性を提供することである。Wi-Fiクライアントデバイス16は、クライアントデバイス、ユーザデバイス、クライアント、Wi-Fiクライアント、Wi-Fiデバイス等と呼ばれることもある。
図2は、従来の単一アクセスポイントシステム30、Wi-Fiメッシュネットワーク32、及びWi-Fiリピータネットワーク33に対するWi-Fiシステム10の動作の違いを示すネットワーク図である。単一アクセスポイントシステム30は、ある場所(例えば家)における全てのWi-Fiクライアントデバイス16に対応するように中心部に配置され得る単一の強力なアクセスポイント34に依存する。ここでも、本明細書で上述したように、典型的な住居では、単一アクセスポイントシステム30は、アクセスポイント34とWi-Fiクライアントデバイス16との間に、いくつかの壁、床等を有し得る。それに加えて、単一アクセスポイントシステム30は単一チャネルで動作するので、近隣システムからの干渉が生じることがある。Wi-Fiメッシュネットワーク32は、Wi-Fiカバレッジを分散する複数のメッシュノード36を有することにより、単一アクセスポイントシステム30の問題の一部を解決する。具体的には、Wi-Fiメッシュネットワーク32は、完全に相互接続されているメッシュノード36に基づき動作し、チャネルX等のチャネルを各メッシュノード36とWi-Fiクライアントデバイス16との間で共有している。すなわち、Wi-Fiメッシュネットワーク32は、完全に相互接続されたグリッドであり、同じチャネルを共有し、メッシュノード36とWi-Fiクライアントデバイス16との間で複数の異なる経路を可能にしている。しかしながら、Wi-Fiメッシュネットワーク32は同一のバックホールチャネルを用いるので、ソースポイント間の各ホップは、データ送達に必要なホップ数によってネットワーク容量を分割する。例えば、ビデオをWi-Fiクライアントデバイス16にストリーミングするのに3ホップを要する場合、Wi-Fiメッシュネットワーク32には1/3の容量しか残らない。Wi-Fiリピータネットワーク33は、Wi-Fiリピータ38に無線接続されたアクセスポイント34を含む。Wi-Fiリピータネットワーク33は、アクセスポイント14とWi-Fiクライアントデバイス16との間に最大で1つのWi-Fiリピータ38が存在しているスター状トポロジである。チャネルの観点からは、アクセスポイント34は第一のチャネルCh.XでWi-Fiリピータ38と通信でき、Wi-Fiリピータ38は第二のチャネルCh.YでWi-Fiクライアントデバイス16と通信できる。
図3は、Wi-Fiシステム10、単一アクセスポイントシステム10、Wi-Fiメッシュネットワーク32、及びWi-Fiリピータネットワーク33内のアクセスポイント14の機能的構成要素のブロック図である。アクセスポイント14は、プロセッサ102、複数の無線機104、ローカルインターフェース106、データストア108、ネットワークインターフェース110、及び電源112を収容する物理的なフォームファクタ100を含む。当業者であれば、図3は、アクセスポイント14を簡略化して示したものであり、実際の実施形態は、追加の構成要素及び好ましく構成された処理論理(processing logic)を含んで、本明細書で説明する特徴、又は本明細書では詳述されない既知の従来の動作特徴をサポートすることができることを理解すべきである。
図4は、Wi-Fiシステム10で使用され得るサーバ20、Wi-Fiクライアントデバイス16、又はユーザデバイス22の機能的構成要素のブロック図である。図4は、Wi-Fiクライアントデバイス16、サーバ20、ユーザデバイス22、又は任意の汎用処理デバイスのいずれをも形成することができる機能的構成要素を示す。サーバ20は、デジタルコンピュータであってもよく、そのデジタルコンピュータは、ハードウェアアーキテクチャとして、一般にプロセッサ202、入力/出力(I/O)インターフェース204、ネットワークインターフェース206、データストア208、及びメモリ210を含む。当業者であれば、図4は、サーバ20を非常に簡略化して示したものであり、実際の実施形態は、追加の構成要素及び適切に構成された処理論理を含んで、本明細書で説明する特徴、又は本明細書では詳述していない既知又は従来の動作特徴をサポートすることができることを理解すべきである。
図5は、Wi-Fiシステム10の構成及び最適化処理300のフローチャートである。具体的には、構成及び最適化処理300は、Wi-Fiシステム10の効率的な動作を可能にする様々なステップ301~308を含む。これらのステップ301~308は、異なる順序で、全てのステップが実行されずに、継続的に繰り返され得るサブセットで実行されてもよく、Wi-Fiシステム10が状況の変化に適応することを可能にする。第一に、各アクセスポイント14がプラグに挿し込まれ、オンボード化される(ステップ301)。Wi-Fiシステム10では、サブセットのアクセスポイント14だけがモデム/ルータ18に有線接続され(又は任意選択によりモデム/ルータ18に無線接続され)、有線接続性のないアクセスポイント14は、クラウド12に接続するためにオンボード化されなくてはならない。オンボード化ステップ301は、新たにインストールされたアクセスポイント14がWi-Fiシステム10に確実に接続して、このアクセスポイントがコマンドを受信でき、データをサーバ20に提供できるようにする。オンボード化ステップ301は、正しいサービスセット識別子(SSID)(ネットワークID)及び関連付けられたセキュリティ鍵を有するアクセスポイントを構成することを含むことができる。一実施形態では、オンボード化ステップ301は、アクセスポイント14とユーザデバイス22との間で、Bluetooth又は同等の接続性により実行されて、ユーザがSSID、セキュリティ鍵等を提供することを可能にする。オンボード化されると、アクセスポイント14は、構成のために、Wi-Fiシステム10経由でサーバ20との通信を開始することができる。
本開示の焦点は、ステップ305の一部であり、具体的には、分散Wi-Fiネットワーク10内のクライアントデバイス16を構成及び制御する技法に関することである。これは、Wi-Fiメッシュネットワーク32にもWi-Fiリピータネットワーク33にも、すなわち、任意の複数のアクセスポイントシステムにも適用され得る。
・デバイスがOFDMAパケットを受信及び/又は送信することができるかどうか、
・アクセスポイントからクライアントデバイス16までの、及びクライアントデバイス16からアクセスポイントまでの相対的な信号強度、
・クライアントデバイス16がダウンリンク方向及びアップリンク方向で必要とするパケットの長さ、並びに
・各クライアントデバイス16が必要とするトラフィック量。
本開示は、複数のアクセスポイントを有するWi-Fiネットワーク(例えば、Wi-Fiシステム10、Wi-Fiメッシュネットワーク32、及びWi-Fiリピータネットワーク33)における動作を企図し、OFDMAを利用するものである。具体的には、本開示は、OFDMAの動作に与える影響を考慮して、アクセスポイント14に接続するOFDMAクライアントデバイス16を企図した。
図11は、最適化370への入力360及び出力362のブロック図である。入力360は、例えば、各クライアントにより要求されるトラフィック負荷、ノード間及びアクセスポイント14(ノード)とWi-Fiクライアントデバイス16との間の信号強度、Wi-Fiシステム10内の各可能なリンクのデータレート、各リンクのパケットエラーレート、ネットワーク内インターフェアラの強度及び負荷、並びにネットワーク外インターフェアラの強度及び負荷を含むことができる。ここでまた、これらの入力は、複数のアクセスポイント14により収集された測定値及びデータに基づき、クラウド12内のサーバ20に通信される。サーバ20は、最適化370を実施するように構成されている。最適化370の出力は、例えば、チャネル及び帯域幅(BW)の選択、経路及びトポロジ、送信要求/送信許可(RTS/CTS)の設定、送信機(TX)電力、クリアチャネル評価閾値、クライアント関連付けステアリング、並びに帯域ステアリングを含む。
最適化370が完了し、クライアントデバイス16の所望の位置を決定したら、次のステップは、クライアントデバイス16が正しいアクセスポイント14に接続するように誘導することである。これが、本明細書で「クライアントステアリング」と呼ぶものである。クライアントステアリング処理の主な信条は、クライアントデバイス16のWi-Fi接続への中断を最小限に抑え、クライアントデバイス16の大部分で機能するようにすることである。
Claims (13)
- 結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)を形成するように構成された複数のアクセスポイント(14、36)に通信するステップであって、前記複数のアクセスポイント(14、36)の少なくとも一部のアクセスポイント(14、36)は直交周波数分割多重アクセス(OFDMA)を利用する、ステップと、
前記複数のアクセスポイント(14、36)のうちのどれが前記結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)のOFDMA動作に部分的に基づいて前記複数のクライアントデバイス(16)のうちのいくつかに接続するかを決定するステップと、
を含む、方法。 - 前記複数のアクセスポイント(14、36)のうちアクセスポイント(14、36)は、複数の家および複数の企業のうちの少なくとも1つを含む複数の場所に配置される、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のアクセスポイント(14、36)のうちのどれが前記複数のクライアントデバイス(16)のうちのいくつかに接続するかを決定するステップは、前記複数のクライアントデバイス(16)のOFDMA能力、多重入力多重出力(MIMO)能力およびチャネル能力のうちの少なくとも1つを含むクライアント情報に基づいている、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記クライアント情報は、前記複数のクライアントデバイス(16)、及び前記複数のアクセスポイント(14、36)によって収集されたデータのうちの少なくとも1つから取得される、請求項4に記載の方法。
- 前記複数のアクセスポイント(14、36)のうちのどれが前記複数のクライアントデバイス(16)のうちのいくつかに接続するかを決定するステップは、前記複数のクライアントデバイス(16)の前記複数のアクセスポイント(14、36)に対するトラフィック負荷、パケット長、及び信号強度の少なくとも1つを含む前記結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)のOFDMA動作に関するクライアントの特性に基づいている、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数のアクセスポイント(14、36)のうちのどれが前記複数のクライアントデバイス(16)のうちのいくつかに接続するかを決定するステップは、動的であり、時間ベースの再計算と、前記結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)の状態の変化に基づく再計算との少なくとも一方に基づいて変化する、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記複数のアクセスポイント(14、36)のうちのどれが前記複数のクライアントデバイス(16)のうちのいくつかに接続するかを決定するとき、前記結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)が最適化され、最適化要因は、前記複数のアクセスポイントのそれぞれの個々のデバイススループット、前記結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)の共同負荷スループット、前記複数のクライアントデバイス(16)に対するスループットの公平性、及び前記結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)の条件の安定性を含む、請求項1~6いずれか一項に記載の方法。
- 前記複数のクライアントデバイス(16)は、接続先を示すクライアントデバイス(16)へのメッセージング、プローブ応答ブロック、関連付け又は認証ブロック、ビーコン隠し、及び混乱を最小限に抑えるためのプロトコルのうちの1つ又は複数を使用して、前記複数のアクセスポイント(14、36)に接続するように誘導される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
- プロセッサ(202)と、命令を記憶するメモリ(210)と、を備えるWi-Fiコントローラ(200)であって、前記命令は、実行されると、前記プロセッサ(202)に請求項1~8のいずれか一項に記載の方法を実施させる、Wi-Fiコントローラ(200)。
- 前記Wi-Fiコントローラ(200)は、ローカルコントローラと、クラウドベースコントローラとの一方である、請求項9に記載のWi-Fiコントローラ(200)。
- 前記結合されたWi-Fiネットワーク(10、10A、32)を形成するように構成された前記複数のアクセスポイント(14、36)を備える、Wi-Fiシステムであって、前記複数のアクセスポイント(14、36)の少なくとも1つのアクセスポイント(14、36)が請求項9又は10に記載のWi-Fiコントローラ(200)に接続される、Wi-Fiシステム。
- 命令を含むコンピュータプログラムであって、前記命令は、少なくとも1つのプロセッサ上で実行されると、前記少なくとも1つのプロセッサ(202)に請求項1~8のいずれか一項に記載の方法を実施させる、コンピュータプログラム。
- 請求項12に記載のコンピュータプログラムを含むキャリアであって、前記キャリアは、電子信号、光信号、無線信号、又はコンピュータ可読ストレージ媒体のうちの1つである、キャリア。
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