JP2023157732A - 通信装置およびその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】データ伝送中の状態においてもデータ伝送モードを変更可能とする。【解決手段】無線通信を行う通信装置は、対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードに関するモード情報を対向通信装置に通知する通知手段を有する。通知手段は、通信装置と対向通信装置との間でマルチリンク通信のセットアップ処理を完了した後かつ当該マルチリンク通信が切断される前に、モード情報を対向通信装置に通知する。【選択図】図4

Description

本発明は、無線通信におけるデータ伝送モードの制御技術に関するものである。
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)が策定しているWLAN通信規格として、IEEE802.11シリーズ規格が知られている。なお、WLANとはWireless Local Area Networkの略である。例えば、現在利用されている最新の規格としてIEEE802.11ax規格(以降11axと表記)が制定されている。11axでは、直交周波数多元接続(OFDMA)を用いて、最大9.6ギガビット毎秒(Gbps)という高いピークスループットに加え、混雑状況下での通信速度を向上を可能としている(特許文献1)。さらに、さらなるスループットの向上や周波数利用効率の改善のため、IEEE802.11be規格(以降11be規格と表記)の策定が検討されている。11be規格では、1台のアクセスポイント(AP)が1台のステーション(STA)と複数の無線Linkを構築するMulti-Link通信の規格化が検討されている。
Multi-Link通信におけるAPはAP_MLD(Multi-Link Device)と呼称され、STAは、Non-AP_MLDと呼称される。このMulti-Linkを特徴とする11be規格では、複数のAP/STAで構成されるMLD同士のデータ通信において複数のデータ伝送モードが規定されている。
特開2018-50133号公報
しかしながら、11beでは、無線リンクの接続・確立時にデータ伝送モードを設定する方法は規定されているが、アソシエーション以降のデータ伝送中の状態においてモード変更の方法が規定されていない。そのため、異なるデータ伝送モードに移行(変更)する場合には、無線リンクの再接続を行いデータ伝送モードを再設定する必要が生じる。すなわち、データ伝送中の状態のまま速やかにデータ伝送モードを変更することが出来ない。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、データ伝送中の状態においてもデータ伝送モードを変更可能とする技術を提供することを目的としている。
上述の問題点を解決するため、本発明に係る通信装置は以下の構成を備える。すなわち、無線通信を行う通信装置は、
対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードに関するモード情報を前記対向通信装置に通知する通知手段を有し、
前記通知手段は、前記通信装置と前記対向通信装置との間でマルチリンク通信のセットアップ処理を完了した後かつ該マルチリンク通信が切断される前に、前記モード情報を前記対向通信装置に通知する。
本発明によれば、データ伝送中の状態においてもデータ伝送モードを変更可能とする技術を提供することができる。
ネットワークの構成を示す図である。 通信装置のハードウェア構成を示す図である。 通信装置の機能構成を示す図である。 Initiator側の処理を示すフローチャートである。 Respondor側の処理を示すフローチャートである。 MACフレームフォーマットの一例を示す図である。 HT Controlフィールドの一例を示す図である。 A-Controlフィールドの一例を示す図である。 Control Listフィールドの一例を示す図である。 OM Control Informationサブフィールドの一例を示す図である。 EHT_OM Controlサブフィールドの一例を示す図である。 受信ストリーム数を指定する方法を説明する図である。 送信ストリーム数を指定する方法を説明する図である。 EHT_OM Controlフィールドの予約領域を使用する例を示す図である。 EHT_OM Controlフィールドと未使用領域の一例を示す図である。 EHT_OM Controlフィールドの予約領域と未使用領域を使用する例を示す図である。 STRモード時のフレーム交換を説明する図である。 EMLSRモード時のフレーム交換を説明する図である。 DL側のみEMLMRモード時のフレーム交換を説明する図である。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
(第1実施形態)
本発明に係る通信装置の第1実施形態として、無線LANのアクセスポイント(AP)として動作する通信装置102を例に挙げて以下に説明する。
<装置構成およびネットワーク構成>
図1は、通信装置102を含むネットワークの構成を示す図である。上述したように、通信装置102は、ネットワーク101を構築する役割を有するAPとして動作する。また、通信装置103はネットワーク101に参加する役割を有するステーション(STA)として動作し、通信装置102に関する対向通信装置として動作する。なお、ネットワーク101は無線ネットワークである。なお、図1においては、1台のAPと1台のSTAによって構成されるネットワークが示されているが、APおよびSTAの台数はこれに限定されない。
本実施形態では、通信装置102が複数のネットワークを構築する場合、各ネットワークのBSSIDは全て同じであるとする。なお、BSSIDはBasic Service Set Identifierの略で、ネットワークを識別するための識別子である。また、通信装置102が各ネットワークにおいて示すSSIDもすべて共通であるとする。なお、SSIDはService Set Identifierの略で、アクセスポイントを識別するための識別子である。本実施形態では通信装置102は複数の接続を確立した場合であっても、1つのSSIDを用いる。
通信装置102および103は、11be規格(EHT規格とも呼ばれる)に対応しており、ネットワーク101を介して11be規格に準拠した無線通信を実行することができる。なお、EHTは、Extremely(またはExtreme) High Throughputの略である。各通信装置は、2.4GHz帯、5GHz帯、および6GHz帯の周波数帯において通信することができる。各通信装置が使用する周波数帯は、これに限定されるものではなく、例えば60GHz帯のように、異なる周波数帯を使用してもよい。また、各通信装置は、20MHz、40MHz、80MHz、160MHz、および320MHzの帯域幅を使用して通信することができる。
通信装置102および103は、11be規格に準拠した直交周波数分割多元接続(OFDMA)通信を実行することで複数のユーザの信号を多重するマルチユーザ(MU)通信を実現することができる。OFDMA通信では、1以上のリソースユニット(RU)が各STAに夫々重ならないように割り当て、各STAに割り当てられた搬送波は直交するように構成されている。そのため、APは複数のSTAと並行して通信することができる。
また、通信装置102および103は、複数の周波数チャネルを介してリンクを確立し、通信するマルチリンク通信を実行する。ここで、周波数チャネルとは、IEEE802.11シリーズ規格に定義された周波数チャネルを指す。IEEE802.11シリーズ規格では、2.4GHz帯、5GHz帯、および6GHz帯の各周波数帯に複数の周波数チャネルが定義されている。また、IEEE802.11シリーズ規格では、各周波数チャネルの帯域幅は20MHzとして定義されている。なお、隣接する周波数チャネルとチャネルボンディングすることで、1つの周波数チャネルにおいて40MHz以上の帯域幅を利用することもできる。
例えば、通信装置102は、通信装置103と2.4GHz帯の第1の周波数チャネルを介した第1のリンク104と、5GHz帯の第2の周波数チャネルを介した第2のリンク105とを確立し、両方のリンクを介して通信することができる。この場合に、通信装置102は、第1の周波数チャネルを介した第1のリンク104と並行して、第2の周波数チャネルを介した第2のリンク105を維持する。このように、通信装置102は、複数の周波数チャネルを介したリンクを通信装置103と確立することで、通信装置103との通信におけるスループットを向上させることができる。
なお、通信装置102と103とは、マルチリンク通信において、周波数帯の異なるリンクを複数確立してもよい。例えば、通信装置102と103とは、2.4GHz帯における第1の第1のリンク104と、5GHz帯における第2の第2のリンク105に加えて、6GHz帯における第3のリンク106を確立するようにしてもよい。あるいは同じ周波数帯に含まれる複数の異なるチャネルを介してリンクを確立するようにしてもよい。例えば2.4GHz帯における1chを介した第1のリンク104と、2.4GHz帯における5chを介した第2のLink105を確立するようにしてもよい。さらに、周波数帯が同じリンクと、異なるリンクとが混在していてもよい。例えば、通信装置102と103とは、2.4GHz帯における1chを介した第1のリンク104と、2.4GHz帯における5chを介した第2のリンク105に加えて、5GHz帯における36chを介した第3のリンク106を確立してもよい。通信装置102は、通信装置103と周波数帯の異なる複数の接続を確立することで、ある帯域が混雑している場合であっても、通信装置103と他方の帯域で通信することができるため、通信装置103との通信におけるスループットの低下を防ぐことができる。
マルチリンク通信において、通信装置102と103とが確立する複数のリンクは、少なくともそれぞれの周波数チャネルが異なればよい。なお、マルチリンク通信において、通信装置102と103とが確立する複数のリンクの周波数チャネルのチャネル間隔は、少なくとも20MHzより大きければよい。なお、本実施形態では、通信装置102と103とは第1のリンク104と第2のリンク105とを確立するとしたが、3つ以上のリンクを確立してもよい。
マルチリンク通信を行う場合、通信装置102と通信装置103とは、1つのデータを分割して複数のリンクを介して相手装置に送信する。あるいは通信装置102と103とは、複数のリンクのそれぞれを介して同じデータを送信することで、一方のリンクを介した通信を、他方のリンクを介した通信に対するバックアップの通信としてもよい。具体的には、通信装置102が、第1の周波数チャネルを介した第1のリンクと第2の周波数チャネルを介した第2のリンクとを介して同じデータを通信装置103に送信するとする。この場合に、例えば第1のリンクを介した通信においてエラーが発生しても、第2のリンクを介して同じデータを送信しているため、通信装置103は通信装置102から送信されたデータを受信することができる。あるいは、通信装置102と103とは、通信するフレームの種類やデータの種類に応じてリンクを使い分けてもよい。通信装置102は、例えばマネジメントフレームは第1のリンクを介して送信し、データを含むデータフレームは第2のリンクを介して送信するようにしてもよい。
なお、マネジメントフレームとは、具体的にはBeaconフレームや、Probe_Requestフレーム/Responseフレーム、Association_Requestフレーム/Responseフレームを指す。また、これらのフレームに加えて、Disassociationフレーム、Authenticationフレーム、De-Authenticationフレーム、Actionフレームも、マネジメントフレームと呼ばれる。
Beaconフレームは、ネットワークの情報を報知するフレームである。また、Probe_Requestフレームとはネットワーク情報を要求するフレームであり、Probe_Responseフレームはその応答であって、ネットワーク情報を提供するフレームである。Association_Requestフレームとは、接続を要求するフレームであり、Association_Responseフレームはその応答であって、接続を許可やエラーなどを示すフレームである。
Disassociationフレームとは、接続の切断を行うフレームである。Authenticationフレームとは、相手装置を認証するフレームであり、De-Authenticationフレームは相手装置の認証を中断し、接続の切断を行うフレームである。
Actionフレームとは、上記以外の追加の機能を行うためのフレームである。通信装置102および103は、IEEE802.11シリーズ規格に準拠したマネジメントフレームを送受信する。あるいは、通信装置102は、例えば撮像画像に関するデータを送信する場合、日付や撮像時のパラメータ(絞り値やシャッター速度)、位置情報などのメタ情報は第1のリンクを介して送信し、画素情報は第2のリンクを介して送信するようにしてもよい。
また、通信装置102および103はMIMO(Multiple-Input And Multiple-Output)通信を実行できてもよい。この場合、通信装置102および103は複数のアンテナを有し、一方がそれぞれのアンテナから異なる信号を同じ周波数チャネルを用いて送る。受信側は、複数のアンテナを用いて複数ストリームから到達したすべての信号を同時に受信し、各ストリームの信号を分離し、復号する。このように、MIMO通信を実行することで、通信装置102および103は、MIMO通信を実行しない場合と比べて、同じ時間でより多くのデータを通信することができる。また、通信装置102および103は、マルチリンク通信を行う場合に、一部のリンクにおいてMIMO通信を実行してもよい。
なお、通信装置102および103は、11be規格に対応するとしたが、これに加えて、11be規格より前の規格(IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax)の少なくとも何れか一つに対応していてもよい。また、IEEE802.11シリーズ規格に加えて、Bluetooth(登録商標)、NFC、UWB、Zigbee、MBOAなどの他の通信規格に対応していてもよい。なお、UWBはUltra Wide Bandの略であり、MBOAはMulti Band OFDM Allianceの略である。なお、OFDMはOrthogonal Frequency Division Multiplexingの略である。また、NFCはNear Field Communicationの略である。UWBには、ワイヤレスUSB、ワイヤレス1394、Winetなどが含まれる。また、有線LANなどの有線通信の通信規格に対応していてもよい。
通信装置102の具体例としては、無線LANルーターやPCなどが挙げられるが、これらに限定されない。通信装置102は、他の通信装置とマルチリンク通信を実行することができる通信装置であれば何でもよい。また、通信装置102は、11be規格に準拠した無線通信を実行することができる無線チップなどの情報処理装置であってもよい。なお、無線チップなどの情報処理装置は、生成した信号を送信するためのアンテナを有する。
また、通信装置103の具体的な例としては、カメラ、タブレット、スマートフォン、PC、携帯電話、ビデオカメラなどが挙げられるが、これらに限定されない。通信装置103は、他の通信装置とマルチリンク通信を実行することができる通信装置であればよい。また、通信装置103は、11be規格に準拠した無線通信を実行することができる無線チップなどの情報処理装置であってもよい。
図2は、通信装置102のハードウェア構成を示す図である。通信装置102は、記憶部201、制御部202、機能部203、入力部204、出力部205、通信部206およびアンテナ207を有する。なお、アンテナは複数でもよい。なお、通信装置103は通信装置102と同様のハードウェア構成を有する。
記憶部201は、ROMやRAM等の1以上のメモリにより構成され、後述する各種動作を行うためのコンピュータプログラムや、無線通信のための通信パラメータ等の各種情報を記憶する。ROMはRead Only Memoryの、RAMはRandom Access Memoryの略である。なお、記憶部201として、ROM、RAM等のメモリの他に、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、CD-R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、DVDなどの記憶媒体を用いてもよい。また、記憶部201が複数のメモリ等を備えていてもよい。
制御部202は、例えば、例えばCPUやMPU等の1以上のプロセッサにより構成され、記憶部201に記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、通信装置102全体を制御する。なお、制御部202は、記憶部201に記憶されたコンピュータプログラムとオペレーティングシステム(OS)との協働により、通信装置102全体を制御するようにしてもよい。また、制御部202は、他の通信装置との通信において送信するデータや信号(無線フレーム)を生成する。なお、CPUはCentral Processing Unitの、MPUは、Micro Processing Unitの略である。また、制御部202がマルチコア等の複数のプロセッサを備え、複数のプロセッサにより通信装置102全体を制御するようにしてもよい。
また、制御部202は、機能部203を制御して、無線通信や、撮像、印刷、投影等の所定の処理を実行する。機能部203は、通信装置102が所定の処理を実行するためのハードウェアである。
入力部204は、ユーザからの各種操作の受付を行う。出力部205は、モニタ画面やスピーカーを介して、ユーザに対して各種出力を行う。ここで、出力部205による出力とは、モニタ画面上への表示や、スピーカーによる音声出力、振動出力などであってもよい。なお、タッチパネルのように入力部204と出力部205の両方を1つのモジュールで実現するようにしてもよい。また、入力部204および出力部205は、夫々通信装置102と一体であってもよいし、別体であってもよい。
通信部206は、11be規格に準拠した無線通信の制御を行う。また、通信部206は、11be規格に加えて、他のIEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線通信の制御や、有線LAN等の有線通信の制御を行ってもよい。通信部206は、アンテナ207を制御して、制御部202によって生成された無線通信のための信号の送受信を行う。なお、通信装置102が、11be規格に加えて、NFC規格やBluetooth規格等に対応している場合、これらの通信規格に準拠した無線通信の制御を行ってもよい。また、通信装置102が複数の通信規格に準拠した無線通信を実行できる場合、夫々の通信規格に対応した通信部とアンテナを個別に有する構成であってもよい。通信装置102は通信部206を介して、画像データや文書データ、映像データ等のデータを通信装置103と通信する。なお、アンテナ207は、通信部206と別体として構成されていてもよいし、通信部206と合わせて一つのモジュールとして構成されていてもよい。
アンテナ207は、2.4GHz帯、5GHz帯、および6GHz帯における通信が可能なアンテナである。本実施形態では、通信装置102は1つのアンテナを有するとしたが、周波数帯ごとに異なるアンテナを有していてもよい。また、通信装置102は、アンテナを複数有している場合、各アンテナに対応した通信部206を有していてもよい。
図3は、通信装置102の機能構成を示す図である。通信装置102は、リンク接続部301、MACフレーム生成部302、データ送受信部303、データ伝送モード判定部304、データ伝送モード設定部305、通信アプリケーション306で構成される。なお、通信装置103の機能構成も同様である。
リンク接続部301は、通信装置102が通信装置103のデータ通信に用いる1以上のリンクを確立するための接続処理を行うブロックである。接続処理は、具体的にAuthentication処理・Association処理・4-Way-Hand-Shake(4WHS)処理から構成される。4WHS処理を完了すると、ユニキャスト通信の暗号鍵であるPTKと、ブロードキャスト・マルチキャスト通信の暗号鍵であるGTKが通信装置102と通信装置103で各々生成される。通信装置103と接続する際に、複数リンクの接続をあらかじめ行っていてもよいし、所定のリンクで通信中に、別のリンクの接続を後から行ってもよい。
通信アプリケーション306は、使用するアプリケーションの特徴に応じてデータ伝送モードを判断、選択する。その結果、現行の伝送モードを切り替える必要がある場合には、データ伝送モード判定部304に対して、データ伝送モードの切り替えを要請する。データ伝送モードの切り替えの要請は、マルチリンク通信で使用する周波数帯の混雑状況や電波状況の変化、またバッテリー駆動の通信装置の省電力動作等に起因して発生する。また、データ伝送モード判定部304は、データ伝送の再開時に、データ伝送モードの初期値または、前回の伝送モードの何れかを選択する。また、データ伝送中の状態で対向の通信装置とのフレーム交換パケットに含まれる情報要素を確認してデータ伝送モードの変更要請を判断する。データ伝送中とは、IEEE802.11規格におけるState3/4の状態にあることを意味する。この時、対向の通信装置から要請された際の機器能力に応じたデータ伝送モードの切り替えの妥当性の判定を実施してもよい。また、データ伝送モード設定部305は、上述の変更要請の判断の結果、データ伝送モードをアップリンク(UL)、ダウンリンク(DL)共通にまたはそれぞれ個別に設定するなど、次回以降のフレーム交換で実施するデータ伝送モードを設定する。ここで、ULはSTAからAPへのデータ送信、DLはAPからSTAへのデータ送信を意味している。
MACフレーム生成部302は、Authentication RequestやAssociation Requestの各種管理フレームや、データフレームなどに含まれるMACフレームを生成するブロックである。データ送受信部303は、MACフレーム生成部302によって生成されたMACフレームを含む無線フレームの送信および相手装置からの無線フレームの受信を行う。
<データ伝送モードおよびモード指定方法の説明>
11be規格では、複数のAP/STAで構成されるMLD同士のデータ通信において、以下のようなデータ伝送モードが規定されている。
・NSTR(Non-Simultaneous Transmit and Receive):複数の無線リンクのうち1つの無線リンクのみで送受信を行う伝送モード。
・STR(Simultaneous Transmit and Receive):複数の無線リンクを用いて同時送受信を行う伝送モード。
・EMLSR(Enhanced multi-link single radio):MLDが、最適な1つの周波数を選択し、複数の無線リンクで単一の周波数を使用する伝送モード。
・EMLMR(Enhanced multi-link multi radio):片方の無線リンクに複数の空間ストリームを集中させる伝送モード。
現行の11ax規格では、スループット向上の方策の1つとしてアソシエーション後に、送受信ストリーム数、送受信帯域幅等を変更するためにOMI(Operating mode indication)という機能が規格化されている。このOMIは、データ伝送情報で構成されるOM Control Information subfieldを含むQoS Data/Qos NullフレームまたはActionフレームにより、AP/STA間で使用される。また、現在策定されている11be規格では、11ax規格のOM Control Information subfieldと11be規格固有のEHT_OM(Extreme High Throughput Operating mode)を組み合わせる形で周波数帯域拡張等を実現することが検討されている。
第1実施形態では、EHT_OMフィールドの一部をさらに拡張する。具体的には、以下で説明するEHT_OMフィールド1100の予約領域1104および未使用領域1501に情報要素を設定する。これにより、データ伝送中の状態において速やかにデータ伝送モードを切り替え可能とする。
図6は、MACフレームフォーマット600の一例を示す図である。通信装置102および通信装置103は、データ伝送モードを通知するために、HT Controlフィールド601を用いる。
図7は、HT Controlフィールド601の一例を示す図である。EHT_OMを通知する場合は、HE(High Efficiency) Variant701のBit0(VHT:Very High Throughput)およびBit1(HE)の値を夫々“1”に設定する。このHE Variant701は、A-Controlフィールド702を含む。
図8は、A-Controlフィールド702の一例を示す図である。A-Controlフィールド702は、Control Listフィールド801を含む。
図9は、Control Listフィールド801の一例を示す図である。Control Listフィールド801は、Control IDフィールド901とControl Informationフィールド902とを含む。
Control IDフィールド901に格納されるフィールド値(4ビット)とそれに対応するControl Informationフィールド902(最大26ビット)の種類の対応の例を表1に示す。
Figure 2023157732000002
本実施形態では、データ伝送モードを通知するために、Control Listフィールド801のフィールド値“1”のOperating mode(OLM)とフィールド値“7”のEHT Operating mode(EHT_OM)を使用する。
図10は、OM Control Informationサブフィールド1000の一例を示す図である。OM Control Informationサブフィールドは、RxNSSサブフィールド1001、Channel Widthサブフィールド1002、UL MU Disableサブフィールド1003、TxNSTSサブフィールド1004、ER SU Disableサブフィールド1005、DL MU MiMO Resound Recommendationサブフィールド1006UL MU Data Disableサブフィールド1007を含む。
図11は、EHT_OM Controlサブフィールドの一例を示す図である。EHT_OM Controlサブフィールドは、先頭から、RxNSS Extentionサブフィールド1101、Channel Width Extentionサブフィールド1102、TxNSS Extentionサブフィールド1103、Reservedサブフィールド(予約領域)1104を含む。
図12は、受信ストリーム数を指定する方法を説明する図である。具体的には、InitiatorからRespondorに対して受信の空間ストリーム数を通知する場合の例を説明した図である。
受信の空間ストリーム数については、OM Control InformationサブフィールドのRxNSSサブフィールド1001と、EHT_OM Controlサブフィールド内のRxNSS Extentionサブフィールド1101を用いる。具体的には、夫々のフィールドの設定値を組み合わせる事で11beの空間ストリーム数を表示するものであり、その内容については、Indication of Nss1201で示される。
図13は、送信ストリーム数を指定する方法を説明する図である。具体的には、InitiatorからRespondorに対して送信の空間ストリーム数を通知する場合の例を説明した図である。
送信の空間ストリーム数については、OM Control InformationサブフィールドのTxNSSサブフィールド1004と、EHT_OM Controlサブフィールド内のTxNSS Extentionサブフィールド1103を用いる。具体的には、夫々のフィールドの設定値を組み合わせる事で11beの空間ストリーム数を表示するものであり、その内容については、Indication of Nss1301で示される。
図15は、EHT_OM Controlフィールドと未使用領域の一例を示す図である。具体的には、A-controlフィールド702におけるOLMとEHT_OMコントロールサブフィールド1100を使用した時に拡張可能とされる未使用領域1501(4ビットのPadding)を示す図である。
データ伝送モードを通知するためには、Control Listフィールド801のフィールド値“1”のOperating mode(OLM)とフィールド値“7”のEHT Operating mode(EHT_OM)を使用する。この時、最大ビット数が30ビットのA-controlフィールド702の未使用領域のビット数は、OLMで16(=4+12)ビット使用し、EHT_OMで10(=4+6)ビットを使用することから、4(=30-16-10)ビットとなる。
図16は、EHT_OM ControlフィールドのReservedサブフィールド内とPadding内の複数ビットを使用する例を示す図である。具体的には、A-controlフィールド内の5ビット(予約領域1104内の3ビットと未使用領域1501内の2ビット)を使用している。つまり、予約領域1104内のビット列を、未使用領域1501(4ビット)内の1ビット以上を追加することにより拡張している。ここでは、先頭から2ビット(ビット6(B6)1601、ビット7(B7)1602)が使用され残りの2ビットは予約領域として構成される例を示している。
ビット6(B6)1601は、通信装置103から通信装置102に対して送信されるパケットデータの上り方向の無線リンクに関するデータ伝送モードのサポートの可否を示す。また、ビット7(B7)1602は、通信装置102から通信装置103に対して送信されるパケットデータの下り方向の無線リンクに関するデータ伝送モードのサポートの可否を示す。一例として、ビット3(B3)~ビット7(B7)において“0”“0”“1”“0”“1”とビットフィールドに設定されている場合は、下りの無線リンクでEMLMRのデータ伝送モード(DL―EMLMR)である事を通知している。
<装置の動作>
以下では、データ伝送モードを、初期のマルチリンク通信設定における“NSTR”から“STR”“EMLSR”“EMLMR”に切り替える際の通信装置102と通信装置103の処理について説明する。詳細には、通信装置102および103の間でデータ伝送モードがNSTRでマルチリンク通信のセットアップ処理が実施された後、通信装置102がInitiatorとして動作し通信装置103がRespondorとして動作する場合の動作について説明する。
<Initiator側の動作例>
図4は、Initiator側の処理を示すフローチャートである。具体的には、データ伝送モードの変更通知を起動する側(Initiator)となった通信装置102の処理を示している。
<初期値(例えばNSTRモード)への切り替えの場合>
S401では、通信装置102は、例えば通信アプリケーション306からのデータ送信依頼に応じてデータ送信処理を実施する際に、過去のデータ伝送モードの切り替え状態を確認する。データ伝送モードを切り替え後のデータ伝送の再開であればS410に進む。
S410では、通信装置102は、再開時のデータ伝送モードに、無線リンクのセットアップ時に設定した所与の初期値(例えばNSTRモード)を使用するか否かを判定をする。ここでは、初期値を使用すると判定しS411に進む。
S411では、通信装置102は、NSTRのデータ伝送モードの関連情報を所定の情報要素に再設定する(第1の再設定モード)。その後、S408に進む。所定の情報要素とは、OM Controlサブフールド1000とEHT_OM Controlサブフィールド1100であり、以下にNSTRモードへの切り替えに関する情報要素の詳細を説明する。
OM Controlフィールド1000の情報要素は、受信の空間ストリーム数を示すRxNSS1001が“0”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のRxNSS Extention1101が“0”に設定されている。同様に、送信の空間ストリーム数を示すTxNSS1004が“0”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のTxNSS Extention1103が“0”に設定されている。これらの情報要素は、Respondor側の通信装置103において受信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1201)が1で、送信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1301)が1であると解釈される。
S408では、通信装置102は、EHT_OMフィールド1100の予約領域1104および未使用領域1501の情報要素を設定する。具体的には、図16で示されるようにビット3(B3)~ビット7(B7)において“0”“0”“0”“0”“0”の値をビットフィールドに設定する。
S409では、通信装置102は、データ伝送モードに関する情報要素が設定されたMACフレーム600が含まれるデータパケットを通信装置103に送信する。
<前回のデータ伝送時のモード(例えばSTRモード)の継続の場合>
S401では、通信装置102は、データ伝送モードを切り替え後のデータ伝送の再開であると判定しS410に進む。
S410では、通信装置102は、再開時のデータ伝送モードに、無線リンクのセットアップ時に設定した初期値(例えばNSTRモード)を使用するか否かを判定をする。ここでは、前回のデータ伝送時のモード(例えばUL/DL共通でSTRモード)を使用すると判定しS412に進む。
S412では、通信装置102は、STRのデータ伝送モードの関連情報を所定の情報要素に再設定する(第2の再設定モード)。その後、S408に進む。所定の情報要素とは、OM Controlサブフールド1000とEHT_OM Controlサブフィールド1100であり、以下にSTRモードへの切り替えに関する情報要素の詳細を説明する。
OM Controlフィールド1000の情報要素は、受信の空間ストリーム数を示すRxNSS1001が“0”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のRxNSS Extention1101が“0”に設定されている。同様に、送信の空間ストリーム数を示すTxNSS1004が“0”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のTxNSS Extention1103が“0”に設定されている。これらの情報要素は、Respondor側の通信装置103において受信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1201)が1で、送信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1301)が1であると解釈される。
S408では、通信装置102は、EHT_OMフィールド1100の予約領域1104および未使用領域1501の情報要素を設定する。具体的には、図16で示されるようにビット3(B3)~ビット7(B7)において“1”“0”“0”“1”“1”の値をビットフィールドに設定する。
S409では、通信装置102は、データ伝送モードに関する情報要素が設定されたMACフレーム600が含まれるデータパケットを通信装置103に送信する。
<データ伝送モードの切り替えが新規に発生した場合>
S401では、通信装置102は、データ伝送モードをの切り替え処理の実行前である(データ再開ではない)と判定し、S402に進む。
S402では、通信装置102のデータ伝送モード判定部304は、通信アプリケーション306からデータ伝送モードの変更要求の有無について確認する。通信アプリケーション306からの変更要求が無ければS401に進む。データ伝送モードの変更要求が発生した場合はS403に進む。
S403では、データ伝送モード判定部304は、現時点で運用中のデータ伝送モードに基づき、それ以降の通信装置102が使用するデータ伝送モードを決定する。NSTRへの切り替えを要請された場合はS407に進む。NSTR以外のデータ伝送モードに切り替えを要請された場合はS404に進む。
S404では、データ伝送モード判定部304は、UL/DL個別に設定変更を要請されているか否かチェックする。UL/DL個別変更の要請ではない(UL/DL共通である)場合はS405に進み、UL/DL個別変更の要請である場合はS406に進む。
S405では、データ伝送モード設定部305は、通信装置間のマルチリンク通信に適用するためデータ伝送モード情報を、所定の情報要素に設定する。その後、S408に進む。ここでは、所定の情報要素であるOM Controlサブフールド1000とEHT_OM Controlサブフィールド1100を用いたそれぞれのサブフィールドにUL/DL共通にEMLSRモードを設定する場合について解説する。
OM Controlフィールド1000の情報要素は、受信の空間ストリーム数を示すRxNSS1001が“0”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のRxNSS Extention1101が“0”に設定されている。同様に、送信の空間ストリーム数を示すTxNSS1004が“0”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のTxNSS Extention1103が“0”に設定されている。これらの情報要素は、Respondor側の通信装置103において受信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1201)が1で、送信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1301)が1であると解釈される。
S406では、通信装置102は、例えば、DL側に変更の要請がある場合、データ伝送モードの情報としてDL側にEMLMR通信を設定する。その後、S408に進む。この時のデータ伝送モードをEMLMR通信に変更する際のOM Controlサブフールド1000とEHT_OM Controlサブフィールド1100を用いたそれぞれのサブフィールドの設定情報について、詳細に説明する。
OM Controlフィールド1000の情報要素は、受信の空間ストリーム数を示すRxNSS1001が“1”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のRxNSS Extention1101が“0”に設定されている。同様に、送信の空間ストリーム数を示すTxNSS1004が“1”でEHT_OM Controlサブフィールド1100のTxNSS Extention1103が“0”に設定されている。これらの情報要素は、Respondor側の通信装置103において受信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1201)、送信の空間ストリーム数(Indication of Nss数1301)がともに最大で2であると解釈される。
S407では、データ伝送モード設定部305は、通信装置102と通信装置103で確立された複数の無線リンクに適用するデータ伝送モード情報として、NSTR通信を設定する。具体的な情報要素の設定情報については、S411と同様であることから説明は省略する。
S408では、S405から進んできた場合、通信装置102は、EHT_OMフィールド1100の予約領域1104および未使用領域1501の情報要素を設定する。具体的には、図16で示されるようにビット3(B3)~ビット7(B7)において“0”“1”“0”“1”“1”の値をビットフィールドに設定する。
一方、S406から進んできた場合、通信装置102は、EHT_OMフィールド1100とそれに続く拡張された未使用領域1501の情報要素を設定する。具体的には、図16で示されたようにビット3(B3)~ビット7(B7)において“0”“0”“1”“0”“1”の値をビットフィールドに設定する。
なお、S407から進んできた場合の具体的な情報要素の設定情報については、上述のS411から進んできた場合と同様であることから説明は省略する。
S409では、通信装置102は、データ伝送モードに関する情報要素が設定されたMACフレーム600が含まれるデータパケットを通信装置103に送信する。
<Respondor側の動作例>
図5は、Respondor側の処理を示すフローチャートである。具体的には、データ伝送モードの変更通知を受領する側(Respondor)となった通信装置103の処理を示している。すなわち、データ伝送モードに関する情報要素が設定されたMACフレーム600が含まれるデータパケットを受信した際の処理を示している。
S501では、通信装置103は、通信装置102からデータパケットを受信する。S502では、通信装置103は、受信したMACフレーム600内のOM Controlサブフールド1000とEHT_OM Controlサブフィールド1100の情報要素を確認する。
S503では、通信装置103のデータ伝送モード判定部304は、データ伝送モードの変更(切り替え)の有無を判断する。ここでは、OMおよびEHT_OMの情報要素が含まれない場合に、データ伝送モードの変更が無いと判断しS505に進む。一方、OMおよびEHT_OMの情報要素が含まれている場合に、データ伝送モードの変更要請があると判断しS504に進む。
S504では、データ伝送モード判定部304は、情報要素の設定情報を詳細に確認する処理を実施する。具体的には、UL/DL個別の変更要請であるか否かを確認する。例えば、予約領域1104と未使用領域1501のビット情報要素ビット3(B3)~ビット7(B7)が“1”“0”“0”“1”“1”の場合、データ伝送モードがUL/DL共通(STRモード)と判断し、S507に進む。あるいは、予約領域1104と未使用領域1501のビット情報要素(ビット3(B3)~ビット7(B7))が“0”“1”“0”“1”“1”の場合、データ伝送モードがUL/DL共通(EMLSRモード)と判断し、S507に進む。一方、予約領域1104と未使用領域1501のビット情報要素(ビット3(B3)~ビット7(B7))が“0”“0”“1”“0”“1”の場合、データ伝送モードがUL/DL個別(DL側のみEMLSRモード)と判断し、S506に進む。
S505では、通信装置103は、現状のデータ伝送モードを継続する。
S506では、データ伝送モード設定部305は、通信装置102との間のデータフレーム交換で用いるデータ伝送モードをDL側のみEMLMRモードに設定する。
S507では、データ伝送モード設定部305は、通信装置102との間のデータフレーム交換で用いるデータ伝送モードを設定する。すなわち、S503およびS504で判断されたUL/DL共通のモード(STRモードあるいはEMLSRモード)に設定する。
S505~S507の何れかの後、通信装置103(Non-AP_MLD)は、通信装置102(AP_MLD)との間で確立されたマルチリンクにおいて、データパケットのフレーム交換を行う。
<データ伝送モード切り替え後の動作例>
図17~図19を参照して、データ伝送モード切り替え後の通信装置102と通信装置103との間の通信について説明する。
図17は、STRモード時のフレーム交換を説明する図である。例えば、通信装置102と通信装置103の間で“NSTR”で確立されたマルチリンクのデータ伝送中に、データ伝送モードをSTRに切り替えた後の通信動作を説明したものである。
具体的には、複数無線リンクであるLink1とLink2(送受信それぞれの空間ストリームは1)においてデータフレームの同時送受信を行う動作を説明したものである。
図18は、EMLSRモード時のフレーム交換を説明する図である。例えば、通信装置102と通信装置103の間で“NSTR”で確立されたマルチリンクのデータ伝送中に、データ伝送モードをEMLSRに切り替えた後の通信動作を説明したものである。
具体的には、Non-AP_MLDは、2×2のTx/Rxモジュールを異なる無線リンクの各チャネル周波数帯(2.4/5GHz)でそれぞれ1×1に設定し、2つのチャネル周波数帯に対して着信パケットの監視をスタートする。AP_MLDは、実際のデータフレーム送信の前に、事前に設定されたチャネルのアイドルチャネル上でどちらのチャネルがデータ送信に使用されるかを通知するために制御フレーム(RTSやMU-RTS)を送信する。Non-AP_MLDは、制御フレームを受信するとCTSで応答し、該当する無線リンクを2×2に切り替え、AP_MLDは、フレーム交換に使用する片側の無線リンクを2×2に切り替えて、CTSに続いでデータを送信する。EMLSR通信では、上述の動作を繰り返して、Non-AP_MLDとAP_MLDとの間でフレーム交換に最適なチャネル周波数帯を選択してデータパケットを交換する。
図19は、DL側のみEMLMRモード時のフレーム交換を説明する図である。例えば、通信装置102と通信装置103の間で“NSTR”で確立されたマルチリンクのデータ伝送中に、DL側のデータ伝送モードをEMLMRに切り替えた後の通信動作を説明したものである。
具体的には、データ伝送モードの切り替え後に通信装置102のAP_MLDが通信装置103のNon-AP_MLDに対して、Link1においてEMLMRモードで送信の空間ストリームを2としてデータフレームを送信する一連の手順を示している。
最初にAP_MLDはEMLMR動作のために必要な情報を含んだRTSフレームを送信する。このRTSフレームによって、Non-AP_MLDでEMLMR動作が開始される。RTSフレームを受信したNon-AP_MLDは、EMLMR動作を行うことが可能であれば、RTSフレームに対する応答として、CTSフレームを送信し、APに対して空間ストリームが2であるデータフレームの受信が可能であることを通知する。
また、Non-AP_MLDは、Link2にある受信機能をLink1に移動して、Link1の受信の空間ストリーム数を2、Link2の受信の空間ストリーム数を0とする。Link1でのCTSフレームの送信が完了後、Non-AP_MLDが空間ストリーム数を2として送信を開始するため、受信機能の移動(切り替え)は、それまでに完了する。
AP_MLDは、CTSフレームを受信後、空間ストリーム数を2としてデータフレームを送信する。Non-AP_MLDは、空間ストリーム数が2のデータフレームの受信が完了後、Link1に集中させた受信機能をLink2に復帰させる。これにより、Non-AP_MLDはフレーム交換シーケンス開始以前の状態に戻る。
以上説明したとおり第1実施形態によれば、EHT_OMフィールド1100の予約領域1104および未使用領域1501の情報要素を設定する。これにより、データ伝送中の状態であっても、再接続処理を行うことなく速やかにデータ伝送モードを切り替えることが可能となる。
例えば、STRまたはEMLSRのデータ伝送モードを使用中に、周波数帯の使用効率が悪くなった場合、他の周波数帯に拡張したい場合に、再接続処理を行うことなくEMLMRに切り替えることが可能となる。また、EMLMRのデータ伝送モードを使用中に、一方の周波数帯の使用効率が悪くなり使用周波数帯の縮小をしたい場合に、再接続処理を行うことなくSTRまたはEMLSRに切り替えることが可能となる。
上述の説明では、NSTRからSTR/EMSMR/EMSMRへのデータ伝送モードの切り替えについて説明した。しかし、これらの順番/モード種別については任意に設定することが可能である。また、上述の説明では、APとして動作する通信装置102をInitiator、STAとして動作する通信装置103をRespondorとして説明したが、逆であってもよい。
(変形例)
上述の第1実施形態では、予約領域1104と未使用領域1501の情報要素を設定する(図16)ことにより、データ伝送モードの変更通知を行った。しかし、他のフィールドの情報要素を設定することによりデータ伝送モードの変更通知を行ってもよい。
図14は、EHT_OM Controlフィールドの予約領域1104のみを使用する例を示す図である。予約領域1104は、3Bitで構成されており、先頭のビットからSTR1401、EMLSR1402、EMLMR1403のデータ伝送モードを示すビットを含んでいる。一例として、ビット3(B3)~ビット5(B5)において“0”“1”“0”とビットフィールドに設定されている場合は、双方向の無線リンクでEMLSRのデータ伝送モードである事を示し、全てのビットが“0”の場合はNSTRであることを示す。すなわち、変形例では、UL/DLで共通のデータ伝送モードとすることにより、ビット3(B3)~ビット5(B5)の3ビットのみで足りるようにしている。これにより、未使用領域1501におけるビット利用が不要となり、未使用領域1501を他の用途に使用することが可能となる。
本明細書の開示は、以下の通信装置、制御方法、およびプログラムを含む。
(項目1)
無線通信を行う通信装置であって、
対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードに関するモード情報を前記対向通信装置に通知する通知手段を有し、
前記通知手段は、前記通信装置と前記対向通信装置との間でマルチリンク通信のセットアップ処理を完了した後かつ該マルチリンク通信が切断される前に、前記モード情報を前記対向通信装置に通知する
ことを特徴とする通信装置。
(項目2)
前記通信装置および前記対向通信装置は、IEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線通信を行い、
前記通知手段は、MACフレームのHT Controlフィールドに含まれるA-controlフィールド内の複数ビットとして前記モード情報を設定する
ことを特徴とする項目1に記載の通信装置。
(項目3)
前記複数ビットは、前記A-Controlフィールドに含まれるEHT_OM Controlサブフィールド内のReservedサブフィールド内の3ビットを含む
ことを特徴とする項目2に記載の通信装置。
(項目4)
前記複数ビットは、前記A-Controlフィールドに含まれるEHT_OM Controlサブフィールドの未使用領域内の1ビット以上をさらに含む
ことを特徴とする項目3に記載の通信装置。
(項目5)
前記モード情報は、IEEE802.11be規格で規定されるNSTR、STR、EMLSR、EMLMRの何れかのデータ伝送モードに関する情報を含む
ことを特徴とする項目2乃至4の何れか1項目に記載の通信装置。
(項目6)
前記モード情報は、アップリンクおよびダウンリンクそれぞれにおけるデータ伝送モードに関する情報を含む
ことを特徴とする項目5に記載の通信装置。
(項目7)
前記通信装置は、
データ伝送を中断した後にデータ伝送を再開する場合のデータ伝送モードを再設定する再設定手段をさらに有し、
前記再設定手段は、所与の初期値に基づきデータ伝送モードを再設定する第1の再設定モードと、前記中断の前に使用していたデータ伝送モードを再設定する第2の再設定モードと、を含む
ことを特徴とする項目1乃至6の何れか1項目に記載の通信装置。
(項目8)
前記通知手段は、前記対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードの変更要請が発生した場合に、前記モード情報を前記対向通信装置に通知する
ことを特徴とする項目1乃至7の何れか1項目に記載の通信装置。
(項目9)
前記変更要請は、前記マルチリンク通信で使用する周波数帯の混雑状況の変化や電波状況の変化および/または前記通信装置の省電力動作に起因して発生する
ことを特徴とする項目8に記載の通信装置。
(項目10)
無線通信を行う通信装置の制御方法であって、
対向通信装置との間でマルチリンク通信のセットアップ処理を実行する処理手段と、
前記処理手段による前記セットアップ処理を完了した後かつ該マルチリンク通信が切断される前に、前記対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードに関するモード情報を前記対向通信装置に通知する通知工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
(項目11)
無線通信を行う通信部を有するコンピュータを、項目1乃至9の何れか1項目に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。
(その他の実施例)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
101 ネットワーク; 102 通信装置; 103 通信装置; 104 第1のリンク; 105 第2のリンク; 106 第3のリンク

Claims (11)

  1. 無線通信を行う通信装置であって、
    対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードに関するモード情報を前記対向通信装置に通知する通知手段を有し、
    前記通知手段は、前記通信装置と前記対向通信装置との間でマルチリンク通信のセットアップ処理を完了した後かつ該マルチリンク通信が切断される前に、前記モード情報を前記対向通信装置に通知する
    ことを特徴とする通信装置。
  2. 前記通信装置および前記対向通信装置は、IEEE802.11シリーズ規格に準拠した無線通信を行い、
    前記通知手段は、MACフレームのHT Controlフィールドに含まれるA-controlフィールド内の複数ビットとして前記モード情報を設定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  3. 前記複数ビットは、前記A-Controlフィールドに含まれるEHT_OM Controlサブフィールド内のReservedサブフィールド内の3ビットを含む
    ことを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
  4. 前記複数ビットは、前記A-Controlフィールドに含まれるEHT_OM Controlサブフィールドの未使用領域内の1ビット以上をさらに含む
    ことを特徴とする請求項3に記載の通信装置。
  5. 前記モード情報は、IEEE802.11be規格で規定されるNSTR、STR、EMLSR、EMLMRの何れかのデータ伝送モードに関する情報を含む
    ことを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
  6. 前記モード情報は、アップリンクおよびダウンリンクそれぞれにおけるデータ伝送モードに関する情報を含む
    ことを特徴とする請求項5に記載の通信装置。
  7. 前記通信装置は、
    データ伝送を中断した後にデータ伝送を再開する場合のデータ伝送モードを再設定する再設定手段をさらに有し、
    前記再設定手段は、所与の初期値に基づきデータ伝送モードを再設定する第1の再設定モードと、前記中断の前に使用していたデータ伝送モードを再設定する第2の再設定モードと、を含む
    ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  8. 前記通知手段は、前記対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードの変更要請が発生した場合に、前記モード情報を前記対向通信装置に通知する
    ことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
  9. 前記変更要請は、前記マルチリンク通信で使用する周波数帯の混雑状況の変化や電波状況の変化および/または前記通信装置の省電力動作に起因して発生する
    ことを特徴とする請求項8に記載の通信装置。
  10. 無線通信を行う通信装置の制御方法であって、
    対向通信装置との間でマルチリンク通信のセットアップ処理を実行する処理手段と、
    前記処理手段による前記セットアップ処理を完了した後かつ該マルチリンク通信が切断される前に、前記対向通信装置との通信に用いられるデータ伝送モードに関するモード情報を前記対向通信装置に通知する通知工程と、
    を含むことを特徴とする制御方法。
  11. 無線通信を行う通信部を有するコンピュータを、請求項1乃至9の何れか1項に記載の通信装置として機能させるためのプログラム。
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