JP2025012162A - 通信装置、制御方法、及び、プログラム - Google Patents

通信装置、制御方法、及び、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】 Upper MACを処理するAP(Upper AP)とLower MACを処理するAPが異なる構成の検討がされている。このとき、Upper MACを処理するAPとLower MACを処理するAPの間で通信する際に、Lower APとSTA間で送受した無線のMACヘッダを扱う方法を定めることを目的とする。【解決手段】 通信装置であって、IEEE802.11に準拠する無線フレームを受信する通信手段と、前記無線フレームからヘッダを取得するヘッダ取得手段と、前記取得した前記ヘッダの一部または全部をEthernetに準拠するヘッダの後ろに配置した新たなフレームを生成するフレーム生成手段と、前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信手段と、を有する。【選択図】 図1

Description

本発明は、IEEE802.11に準拠した通信装置、制御方法、及び、プログラムに関する。
近年、通信されるデータ量の増加に伴い、無線LAN(Local Area Network)等の通信技術の開発が進められている。無線LANの主要な通信規格として、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11規格シリーズが知られている。IEEE802.11規格シリーズには、IEEE802.11a/b/g/n/ac/ax/be等の規格が含まれる。
例えばIEEE802.11be規格では、1台のAP(Access Point)が異なる複数の周波数チャネルを介して1台のSTA(Station)と複数のリンクを確立し、並行して通信を行うMulti-Link通信が検討されている(特許文献1)。なお、二つ以上のリンクは同一周波数バンド(2.4GHz帯、3.6GHz帯、4.9及び5GHz帯、及び6GHz帯のいずれか)から二つ以上を選択しても良いし、異なる周波数バンドからそれぞれ選択しても良い。また、IEEE802.11be規格ではMulti-Linkに対応したAP、STAのことをAP MLD(Multi-Link Device)、STA MLDと規定している。
特開2021-103805号公報
IEEE802.11beの後継規格ではMulti-Linkを用いてユーザビリティを向上させるための手法が検討されている。具体的には、Upper MACを処理するAP(Upper AP)とLower MACを処理するAP(Lower AP)が異なる構成をとる。これにより、Lower APの処理負荷を軽減することができ、小型化、低消費電力化が可能となる。よって通信カバレッジを取りつつ安価にネットワークの形成が実現できる。
上述の通り、Upper MACを処理するAP(Upper AP)とLower MACを処理するAPが異なる構成の検討がされている。しかし、Upper MACを処理するAPとLower MACを処理するAPの間で通信する際に、Lower APとSTA間で送受信した無線のMACヘッダをどのように扱うかが定められていない。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る通信装置は、
IEEE802.11に準拠する無線フレームを受信する通信手段と、
前記無線フレームからヘッダを取得するヘッダ取得手段と、
前記取得した前記ヘッダの一部または全部をEthernetに準拠するヘッダの後ろに配置し、さらに前記ヘッダの後ろに前記受信した無線フレームのフレームボディを配置した新たなフレームを生成するフレーム生成手段と、
前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信手段と、
を有する。
無線のMACヘッダの情報を含めたフレームを、Upper APとLower APとの間で通信可能となり、複数のAPを一体のAPとして動作させ、STAと通信することが可能となる。
ネットワーク構成の一例を示す図である。 AP・STAのハードウェア構成の一例を示す図である。 AP・STAの機能構成の一例を示す図である。 Lower APのデータ転送処理の一例を示すフローチャート図である。 Upper APのデータ受信処理の一例を示すフローチャート図である。 Upper APのデータ送信処理の一例を示すフローチャート図である。 Lower APのデータ転送処理の一例を示すフローチャート図である。 シーケンスの一例を示す図である。 Lower APとUpper AP間で通信するフレーム構成の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を説明するための例に過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
(無線通信システムの構成)
図1に、本実施形態に係るネットワークの構成例を示す。図1は、Upper AP(Access Point)104(AP104)、Lower AP101、103(それぞれAP101、AP103)が構築するネットワークにSTA(Station)(STA102)が参加する構成を示している。また、AP101はAP103、AP104と同じパラメータで動作しており、3台で1つのAPとしての動作を実現しているものとする。AP101の電波が届く範囲を100で示す。つまりAP101が送受信する信号をSTA102は送受信することができる。AP101はAP104と直接信号を送受信することができ、AP103はAP104と直接信号を送受信することができる。
AP104はUpper APとして動作する。役割としては表1に示す以下の(1)~(9)がある。
Figure 2025012162000002
以下(1)~(9)の役割の詳細を述べる。
IEEE802.1X認証はサーバを用いた認証方法で、STAの接続制御を可能とする。MSDUのデータ制限とは、どの程度の長さのデータまで受信または送信できるかを決定することを意味する。A-MSDUはフレーム連結方式の一つで、一つのMAC(Media Access Control)フレームの中に複数のフレームボディ(Frame Body)を含めることができる。Block Ackは複数のデータに対してAckを一括して返送する仕組みで、そのBlock Ackを生成する。シーケンス番号はフレームごとに割り振る番号であり、フレームの順序を示す。またBlock Ackを返すとき、その指標となることで、どのフレームを受信できたかをまとめて示すことができるようになる。パケット番号も同様にインクリメントされる番号であるが、暗号化や復号化に用いる番号である。MPDUの暗号化、復号化にはこのパケット番号と生成した暗号鍵を用いる。TID-to-Link MappingはどのAPにどのTID(Traffic Identifier)を割り振るか、またAPがMulti-Linkに対応している場合は各LinkでどのTIDを割り振るかを決定する。重複検知はシーケンス番号やパケット番号の重複で検知する。
AP101、AP103はLower APとして動作し、役割としては表2に示す以下の(1)~(4)がある。
Figure 2025012162000003
以下(1)~(4)の役割の詳細を述べる。
CRCの生成、検算は、フレームの最後に付与されているFCS(Frame Check Sequence)の値を生成、あるいは受信したフレームに含まれるFCSの値を検算することである。A-MPDUは送信するフレームの中に複数のフレームを含めるフレーム連結方式であり、これらの結合、分解を行う。宛先アドレスのフィルタリングでは、フレームに含まれる宛先アドレスがAP101、AP103のもの、あるいはAP101、AP103を含むマルチキャストアドレスやブロードキャストアドレスかどうかを確認する。自身が受信すべきアドレスであれば受け取り、AP104に転送する。自身が受信するべきアドレスでなければ破棄する。また、Block Ackのシーケンス番号を記録する。
AP101とSTA102、AP103、AP104はIEEE802.11beの後継規格であるIEEE802.11bn(Ultra High Reliability)規格に準拠した無線通信を実行することができる。なお、IEEEはInstitute of Electrial and Electronics Engineersの略である。各通信装置は、2.4GHz帯、3.6GHz帯、5GHz帯、6GHz帯や、ミリ波と呼ばれる45GHz帯、60GHz帯の周波数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Sub1GHz帯のように、異なる周波数帯を使用してもよい。また、AP101、STA102は、20GHz、40MHz、80MHz、160MHz、320MHz、540MHz、640MHz、1080MHz、および2160MHzの帯域幅を使用して通信することができる。各通信装置が使用する帯域幅は、これに限定されるものではなく、例えば60MHz、240MHzのように20MHzの倍数でも良いし、4MHz、24MHzなど、20MHzの倍数でなくても良い。
なお、AP101、STA102、AP103、AP104はIEEE802.11bn規格に対応するとしたが、これに加えて、IEEE802.11bn規格より前の規格であるレガシー規格に対応していてもよい。具体的には、AP101、STA102、AP103、AP104はIEEE802.11a/b/g/n/ac/ax/be規格の少なくともいず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。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。
本実施形態ではAP104とAP101、AP103との間の通信は有線通信とする。AP101とSTA102との間の通信は無線通信とする。AP101、AP103、AP104の具体例としては、無線LANルーターやパーソナルコンピュータ(PC)などが挙げられるが、これらに限定されない。またAP101は、IEEE802.11bn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。また、STA102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、ヘッドセットなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、STA102は、IEEE802.11bn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。
IEEE802.11シリーズ規格では、2.4GHz・5GHz・6GHz帯における各周波数チャネルの帯域幅は20MHzとして定義されている。また45GHz帯における各周波数チャネルの帯域幅は、540MHz、60GHz帯では1080MHzまたは2160MHzとして定義されている。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であって、2.4GHz帯、5GHz帯、6GHz帯、45GHz帯、60GHz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。なお、隣接する周波数チャネルと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してもよい。
(AP・STAの構成)
図2に、本実施形態におけるAP101のハードウェア構成例を示す。なお、AP103、AP104、STA102、も同様の構成である。AP101は、記憶部201、制御部202、機能部203、入力部204、出力部205、有線通信部206、無線通信部207およびアンテナ208を有する。なお、アンテナは複数でもよい。
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の夫々略である。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、AP101の全体を制御する。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OS(Operating System)との協働により、AP101の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STA102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、AP101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AP101と一体であってもよいし、別体であってもよい。
無線通信部207は、IEEE802.11bn規格に準拠した無線通信の制御を行う。また、無線通信部207は、IEEE802.11bn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、無線通信部207は、アンテナ208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。
有線通信部206は、Ethernet規格に準拠した有線LAN等の有線通信の制御を行う。なお、Ethernet規格は10BASE-T、100BASE-TX、1000BASE-T、1000BASE-TXのいずれでも構わないし、それ以外でも良い。
なお、AP101が、IEEE802.11bn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、AP101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無線通信部とアンテナを個別に有する構成であってもよい。AP101は無線通信部207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STA102と通信する。なお、アンテナ208は、無線通信部207と別体として構成されていてもよいし、無線通信部207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208は、2.4GHz帯、5GHz帯、6GHz帯、45GHz帯、および60GHz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、AP101は2つのアンテナを有するとしたが、3つ以上あってもよい。また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、AP101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無線通信部207を有していてもよい。
なお、STA102には、有線通信部206がなくても良い。
図3には、本実施形態におけるAP101の機能構成のブロック図を示す。なお、AP103、AP104、STA102、も同様の構成である。
AP101にはマルチAP制御部301、無線通信制御部302、有線通信制御部303、フレーム転送制御部304で構成される。
マルチAP制御部301は、AP101がAP104と連携して1つのAPとして動作できるようにするための通信処理を制御する制御部である。この制御部でAP101がLower APとして動作するためのフレーム生成やフレーム解析を行う。
無線通信制御部302は、STA102と無線通信するための制御をおこなう制御部である。フレーム転送制御部304からSTA102向けに送信指示されたフレームを送信、あるいはSTA102から受信したフレームをフレーム転送制御部304に送る。
有線通信制御部303は、AP104と有線通信するための制御をおこなう制御部である。フレーム転送制御部304からAP104向けに送信指示されたフレームを送信、あるいはAP104から受信したフレームをフレーム転送制御部304に送る。
フレーム転送制御部304は、Lower APとして動作するためにフレームを転送制御する制御部である。フレーム転送制御部304はさらに図示しないヘッダ取得部とフレーム生成部に分かれる。STA102から受信したフレームを無線通信制御部302から受け取ると、ヘッダ取得部では無線通信制御部302から受け取ったフレームのヘッダを取得する。フレーム生成部では取得したヘッダの一部または全部を有線通信用のヘッダの後ろに配置して有線通信に転送できるフレームにし、有線通信制御部303に送る。また、AP104から受信したフレームを有線通信制御部303から受け取ると、ヘッダ取得部では有線通信制御部303から受け取るフレームのヘッダを取得する。フレーム生成部では有線通信用のヘッダは破棄し、無線通信のために足りないヘッダがあった場合は不足したヘッダを追加して、無線通信に転送できるフレームにし、無線通信制御部302に送る。
なお、AP104には、フレーム転送制御部304が無くても良いし、STA102には、マルチAP制御部301、有線通信制御部303、フレーム転送制御部304がなくても良い。
(処理の流れ)
続いて、上述のようなAP・STAが実行する処理の流れ、無線通信システムにおけるシーケンスなどについて説明する。
本実施形態では、STA102からデータフレームを送信し、AP101はデータフレームを受信すると、AP104に転送する。その後AP104からデータフレームを送信し、AP101はデータフレームを受信すると、STA102に転送する。なお、本実施形態ではデータフレームを転送しているが、他のフレームも同様に転送してもよい。例えば接続切断に用いるManagementフレームや通信制御に用いるControlフレームも同様に転送してもよい。
図4は、AP101の記憶部301に記憶されているプログラムを制御部302が実行することによって行われる処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートはAP101がAPとしての動作を開始し、無線通信でデータを受信する際の処理を示す。本処理はAP101の電源をONにしたとき、またはAP101がAPとして動作する指示を受けた時、あるいは無線機能をONにしたときなど、APとしての機能を開始するときに開始される。なお、実施形態ではSTA102のみ接続させているが、複数台同時に接続していてもよい。本処理はAP101、AP104、AP103はSTA102から見た際に一体のAPとして動作するものとして事前にUpper AP、Lower APとして動作するための設定が終わっているものとして考える。つまりUpper APとしてAP104が動作し、Lower APとしてAP101、AP103が動作するための設定がされており、お互いの識別も完了している。また、本実施形態ではデータフレームを転送することを考慮するためにSTA102とAP101は接続している想定とするが、Managementフレームを転送する場合はその限りではない。STA102がAP101と接続するところから本処理を実施してもよい。
AP101は接続中のSTA102からフレームを受信したかどうかを確認する(S401)。次に、受信したフレームをAP104に転送するべきか否かを判断する(S402)。これは例えばフレームのうち、Controlフレームのみ転送しない設定の場合にはControlフレームを受信した場合はNoとなる。あるいはControlフレームのうちAckフレームは転送し、そのほかのControlフレームは転送しないことも考えられる。他に、AP104と連携して送受信するSTAと、自己完結するSTAを同時に接続する場合も考えられる。AP104と連携して接続するべきSTAとは、Multi-APに対応したIEEE802.11bnに対応したSTAの場合には転送し、それ以外のSTAの場合は転送しないことが考えられる。他に例えばIEEE802.11bnには対応しているが、Multi-APに対応していない場合に転送しない処理を行ってもよい。S402でNoとなった場合にはAP101自身でフレームを処理する(S403)。転送する場合(S402でYes)、受信した無線フレームのMACヘッダを取得し、その取得したヘッダを有線で送信するMACヘッダの後ろに配置する。また図9のフレーム構成で後述するが、無線フレームのMACヘッダの後ろには無線フレームのデータなどが格納されるフレームボディ(Frame Body)が配置される。そして、生成したフレームをカプセル化する(S404)。このときカプセル化する無線通信のMACヘッダは、取得した無線通信のMACヘッダ情報すべてを含めてもよい。あるいは無線通信のMACヘッダのうち、Frame Controlフィールド、Sequence Controlフィールド、QoS Contrrolフィールドだけでもよい。あるいはその一部でもよい。フレームによって無線通信のMACヘッダは異なるため、フレームに合わせて転送するフィールドを変更してもよいし、一部削除してもよい。
フレームのカプセル化が完了したら、フレームの最大長を上回る長さになっていないかを確認する(S405)。これは無線ヘッダを追加したことでデータフレームの最大長を上回る可能性があるためである。最大長を上回る場合にはフレームを分割してカプセル化し(S406)、転送する(S407)。有線通信においてフレームを分割したことを示すための情報を有線通信ヘッダもしくは有線通信ヘッダの後、無線通信ヘッダとの間に含めてもよい。これにより、STA102はIEEE802.11bnと他の規格IEEE802.11beなどとで異なる処理を行わずに済む。分割転送をしない場合、STA102のほうで、最大長を上回らないようにデータフレームの長さを調整してもよい。最大長を上回らない場合にはそのままフレームをAP104に転送する(S411)。
図5に、AP101から転送されたフレームをAP104が受信した際の処理の流れを示す。本フローチャートはAP104がAPとしての動作を開始し、無線通信でデータを受信する際の処理を示す。本処理はAP104の電源をONにしたとき、またはAP104がAPとして動作する指示を受けた時、あるいは無線機能をONにしたときなど、APとしての機能を開始するときに開始される。本処理は図4のフローチャートと同様、AP101、AP104、AP103はSTA102から見た際に一体のAPとして動作するものとして事前にUpper AP、Lower APとして動作するための設定が終わっているものとして考える。
AP104は受信フレームがあるかどうかを確認する(501)。受信フレームがあった場合、AP101、AP103から転送されたフレームかどうかを確認する(502)。これはAP104が直接STAと接続していた場合に、接続中のSTAから受信したフレームかどうかを判断するのに用いる。接続中のSTAから直接受信したフレームの場合、すべて自身で処理する(503)。
転送されたフレームの場合(502でYes)、無線通信で用いたMACヘッダの情報を解析する必要がある。まずは転送されたフレームのうち、有線通信で用いられたMACヘッダを外し、無線通信で用いられたヘッダ部分の情報を読み取る(504)。ヘッダからフレームが分割されているかを確認する(505)。分割されている場合、分割されているフレームを統合してから解析を行う(506)。分割されていない場合は受信したフレームをそのまま解析する(509)。
AP104は無線ヘッダを解析し、解析した結果からシーケンス番号、パケット番号や送信元MACアドレスを読み取り、無線通信のために暗号化されたデータフレームを復号化する(507)。ここで復号化に使用する鍵はSTA104との接続時に共有する共有鍵とする。また、復号には受信したパケット番号を用いる。受信データを受け取ったことが分かれば、STA102に向けてAckを送信する(508)。あるいは複数のフレームに対してまとめてAckを返すため、Block Ackのシーケンス番号を記録し、後ほどBlock Ackを返送する。AckフレームはAP104から送信されるとAP101を通してSTA102に届く。
次にUpper APであるAP104が送信するフレームがAP101を通してSTA102に送信される際の処理について提示する。
AP104がフレームを送信する際の処理の流れを図6に示す。本フローチャートはAP104がAPとしての動作を開始し、無線通信でデータを受信する際の処理を示す。本処理はAP101の電源をONにしたとき、またはAP104がAPとして動作する指示を受けた時、あるいは無線機能をONにしたときなど、APとしての機能を開始するときに開始される。なお、実施形態ではSTA102のみ接続させているが、複数台同時に接続していてもよい。本処理は図4のフローチャートと同様、AP101、AP104、AP103はSTA102から見た際に一体のAPとして動作するものとして事前にUpper AP、Lower APとして動作するための設定が終わっているものとして考える。なお、本処理は図5で示した処理と同時に進行してもよい。
AP104は各STAへのデータ送信があるか否かを確認する(601)。送信フレームがある場合、無線通信にて送信するためにデータを暗号化する(602)。次に送信するフレームをAP101、AP103の何れかに転送するか否かを確認する(603)。転送するフレームは、AP101に接続しているSTA102に向けたフレームの場合が当てはまる。他にAPとして定期的に送信するBeaconフレームやFILS Discoveryフレームなどのブロードキャストフレームであってもよい。もしくはSTA102を含む複数のSTAやAPに向けたマルチキャストフレームであってもよい。なお、STA102に転送する場合、STA102が直接接続しているAPがどれかを確認し、その中から一つのAPに転送を指示する。本実施形態ではAP101に転送を指示することになる。例えばSTA102がAP101、AP103の両方に同時に接続している場合、転送を指示するのはAP101であってもよいし、AP103であってもよいし、両方のAPに転送を指示してもよい。
AP101、AP103にフレームを転送しない場合、AP104は自身で無線通信のためのフレームを作成し、無線通信で送信する(604)。なお、ブロードキャストフレームの場合は転送するフレームに加えて転送しないフレームとして604を行ってもよい。転送するフレームの場合、無線通信のためのMACヘッダを含めたフレームを作成し、これにAP101、AP103との間の有線通信のためのフレームヘッダを付与する(605)。このとき、有線通信のフレーム最大長を上回らないかを確認する(606)。上回る場合はフレームを分割する(607)。上回らない場合はそのままフレームを作成する(608)。作成したフレームにはパケット番号およびシーケンス番号を割り振る。またパケット番号と自身が保持する共有鍵を用いてフレームを暗号化する。作成したフレームはAP101、AP103の場合は有線通信にて送信する(609)。なお、AP104はフレーム分割が起きないように、あらかじめデータフレームの長さを調整して無線通信用のフレームを作成しておいてもよい。
図7にAP101がAP104からデータフレームを受信し、STA102に転送する際の処理の流れを示す。本処理はAP101の電源をONにしたとき、またはAP101がAPとして動作する指示を受けた時、あるいは無線機能をONにしたときなど、APとしての機能を開始するときに開始される。なお、実施形態ではSTA102のみ接続させているが、複数台同時に接続していてもよい。本処理は図4のフローチャートと同様、AP101、AP104、AP103はSTA102から見た際に一体のAPとして動作するものとして事前にUpper AP、Lower APとして動作するための設定が終わっているものとして考える。また、本実施形態ではデータフレームを転送することを考慮するためにSTA102とAP101は接続している想定とするが、Managementフレームを転送する場合はその限りではない。STA102がAP101と接続するところから本処理を実施してもよい。
AP101はAP104からデータを受信したかどうかを確認する(701)。AP104からフレームを受信したら、STAに転送が必要かどうかを確認する(702)。AP104からAP101に向けて送信されたフレームの場合、転送は不要のため自身で解析・処理する(703)。接続中のSTAに向けたフレームの場合、指定されたSTAに向けてフレーム転送するため準備する。まずはAP104から受信したフレームのうち、有線通信に用いられたEthernet MACヘッダを解析する(704)。ここでAP104から受信するフレームは例えば後述する図9で示す構成をとる。フレームの種類によって無線通信のためのMACヘッダに足りない情報があった場合は無線通信にてフレーム送信する際に不足した情報を追加する必要がある。Ethernet MACヘッダを解析し、フレームが分割していないかを確認する(705)。分割されている場合はフレームを統合してからデータフレームを作成する(706)。分割されていない場合はそのままデータフレームの作成に入る(707)。データフレームを解析が終わると、有線通信に用いられたEthernet MACヘッダは破棄される。
最後にAP104から無線通信のためのMACヘッダが送られてきた場合はそのまま転送し、不足している情報がある場合はその情報を無線通信のMACヘッダに追加して送信する(708)。
図4~図7のデータフレームの流れを例として図8に示す。STA102から送信されたデータフレームはAP101にて転送され(801)、有線でAP101からAP104に送信される(802)。AP104から有線で送信されたデータフレーム(803)も同様にAP101で転送され、STA102に無線通信として送信される(804)。ここで送信されるフレームはデータフレームだけではなく、データフレームを受け取ったことを示すAckフレームや接続切断に用いるManagementフレーム、データ通信を円滑にするためのActionフレームやControlフレームなどが含まれる。上記のフレームの流れにから分かるように、Upper AP(AP104)とLower AP(AP101)との間で通信を行い、STA102から見た際には、AP101とAP104は一体のAPとして動作しているように見える。
図9に、AP101とAP104間で有線通信する際のフレーム例を示す。
新たに有線MACヘッダを付与したフレーム構成となっている。Frame Controlフィールド901~Frame Bodyフィールド911は無線通信でSTA102から受信したフレームそのものである。ここにEthernetで定義されるMACヘッダ920~922を追加する。
STA102からAP101を経由してAP104にデータを送る際のフレーム例を説明する。
Frame Controlフィールド901は無線通信で用いるフレームの種類を定義する。例えばデータフレームやManagementフレームの識別はここで行うことができる。Durationフィールド902は無線通信でどのくらいの時間チャネルを占有するかを示す。A1フィールド903は無線通信における宛先MACアドレスを示す。本実施形態ではAP101のMACアドレスを示す。A2フィールド904は無線通信における送信元MACアドレスを示す。本実施形態ではSTA102のMACアドレスを示す。A2フィールド904の情報を用いてAP104は暗号化されたデータフレームの内容を解読するため、AP101はAP104に転送する必要がある。A2フィールドをそのまま転送しない場合には有線通信の送信元MACアドレスフィールド921に情報を入力する。A3フィールド905、A4フィールド907は使用するフレームの種類や向きによって有無を含めて値が異なる。BSSID(Basic Serivice Set Identifier)や、宛先サーバのMACアドレスが入る。Sequence Controlフィールド906はフレームのシーケンス番号を示す。同種のフレームが送信されるたびにフィールドの値がインクリメントされる。QoS(Quality of Service)フィールド908にはフレームのTIDやAck PolicyといったQoSに関する情報を入れる。HT Controlフィールド909には無線通信における付加情報を含める。CCMP(Counter mode with CBC-MAC Protocol) Headerフィールド910はデータフレームの暗号化、復号化に必要なパケット番号が含まれる。Frame Bodyフィールド911には暗号化されたデータの内容や、接続・切断に関する情報の内容が含まれる。
FCS(Frame Check Sequence)フィールド912にはフレームエラー検出のためのフィールドである。本実施形態ではAP101が検算するためAP101からAP104に転送する際には転送するフレームに対するFCSの値を付与するものとする。FCSフィールド912は有線通信に無線通信で受信した値をそのまま転送し、有線通信のためのFCSフィールドを新たに後ろに付与してもよい。本実施形態では有線通信の際には無線通信のものは転送せず、有線通信のためのFCS値を新たに計算し、付与するものとする。つまり無線通信のエラー検知はAP101の中で行うものとする。
宛先MACフィールド920は有線通信における宛先MACアドレスを示す。本実施形態ではAP104のMACアドレスである。送信元MACフィールド921は有線通信における送信元MACアドレスを示す。本実施形態ではAP101のMACアドレスである。ただし、このフィールドに入れる値はSTA104のMACアドレスでもよい。Typeフィールド722は有線通信において指定するフレームタイプである。このフィールドに代えて、フレーム長を示すフィールドとしてもよい。なお、転送するフレームは有線MACヘッダ920~922以外は暗号化してもよい。
(その他の実施形態)
本実施形態では無線通信のMACヘッダすべてをAP101、AP104の間で通信したが、これに限らない。例えば、無線通信のMACヘッダのうち、宛先MACアドレス903や送信元MACアドレス904、A3フィールド905、A4フィールド907は転送しなくてもよい。これによりフレーム長を短くおさえることができる。また、HT Controlフィールド909を転送しないことにより、無線通信のうち無線チャネルの状態についてはAP101で判断して送受信することができるようになる。あるいはDurationフィールド902を転送しないことで、データレートのMCS(Modulation and Coding Scheme)をAP101で調整、変更することができるようになる。メッセージの暗号化、復号化はUpper APであるAP104で行うため、Sequence Controlフィールドは転送が必要である。またフレームの種類を識別するためにFrame Controlフィールド901は転送が必要である。一方でFrame Controlフィールド901のうち、例えばTypeフィールドおよびSubtypeフィールドを転送すればフレームの種類は判断できるため、このサブフィールドのみを転送してもよい。
尚、上述の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体をシステムあるいは装置に供給し、システムあるいは装置のコンピュータ(CPU、MPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行するようにしてもよい。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述の実施形態の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は上述の装置を構成することになる。
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、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、ROM、DVDなどを用いることができる。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSが実際の処理の一部または全部を行い、上述の機能を実現してもよい。OSとは、Operating Systemの略である。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードを、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込む。そして、そのプログラムコードの指示に基づき、機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUが実際の処理の一部または全部を行い、上述の機能を実現してもよい。
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。
本明細書の開示は、以下の項目に記載された構成を含む。
(項目1)
通信装置であって、
IEEE802.11に準拠する無線フレームを受信する通信手段と、
前記無線フレームからヘッダを取得するヘッダ取得手段と、
前記取得した前記ヘッダの一部または全部をEthernetに準拠するヘッダの後ろに配置し、さらに前記ヘッダの後ろに前記受信した無線フレームのフレームボディを配置した新たなフレームを生成するフレーム生成手段と、
前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
(項目2)
通信装置であって、
Ethernetに準拠するフレームを受信する通信手段と、
前記フレームの中のIEEE802.11に準拠するヘッダを取得するヘッダ取得手段と、
前記取得した前記ヘッダの一部または全部を用いて、IEEE802.11に準拠する新たなフレームを生成するフレーム生成手段と、
前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信手段と、
を有することを特徴とする通信装置。
(項目3)
前記ヘッダがIEEE802.11で定義されたMACヘッダであることを特徴とする項目1または2に記載の通信装置。
(項目4)
前記ヘッダがIEEE802.11で定義される Frame Controlフィールドを含むことを特徴とする項目1~3に記載の通信装置。
(項目5)
前記ヘッダがIEEE802.11で定義されるQoSフィールドを含むことを特徴とする項目1~4に記載の通信装置。
(項目6)
前記ヘッダがIEEE802.11で定義されるSequence Controlフィールドを含むことを特徴とする項目1~5に記載の通信装置。
(項目7)
前記ヘッダがIEEE802.11で定義されるCCMP Headerフィールドを含むことを特徴とする項目1~6に記載の通信装置。
(項目8)
前記通信装置がIEEE802.11に準拠したAP(Access Point)であることを特徴とする項目1~7に記載の通信装置。
(項目9)
前記フレーム生成手段はEthernetに準拠するヘッダを破棄することを特徴とする項目2~8に記載の通信装置。
(項目10)
前記他の通信装置は、
前記新たなフレームを受信する通信手段と、
前記新たなフレームの中の前記IEEE802.11に準拠する前記ヘッダの一部または全部を解析する手段と、
前記解析した結果から、IEEE802.11に準拠するフレームに含まれるパケット番号と前記他の通信装置が保持する共有鍵を基にフレームの一部または全部を復号化する手段と、を有する
項目1、3~9に記載の通信装置
(項目11)
通信を制御する方法であって、
IEEE802.11に準拠する無線フレームを受信する通信工程と、
前記無線フレームからヘッダを取得するヘッダ取得工程と、
前記取得した前記ヘッダの一部または全部をEthernetに準拠するヘッダの後ろに配置し、さらに前記ヘッダの後ろに前記受信した無線フレームのフレームボディを配置した新たなフレームを生成するフレーム生成工程と、
前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
(項目12)
通信を制御する方法であって、
Ethernetに準拠するフレームを受信する通信工程と、
前記フレームの中のIEEE802.11に準拠するヘッダを取得するヘッダ取得工程と、
前記取得した前記ヘッダの一部または全部を用いて、IEEE802.11に準拠する新たなフレームを生成するフレーム生成工程と、
前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信工程と、
を有することを特徴とする制御方法。
(項目13)
コンピュータに、項目11または12のいずれか1項目に記載の通信装置として動作させるためのプログラム。
201 記憶部
202 制御部
203 機能部
204 入力部
205 出力部
206 有線通信部
207 無線通信部

Claims (13)

  1. 通信装置であって、
    IEEE802.11に準拠する無線フレームを受信する通信手段と、
    前記無線フレームからヘッダを取得するヘッダ取得手段と、
    前記取得した前記ヘッダの一部または全部をEthernetに準拠するヘッダの後ろに配置し、さらに前記ヘッダの後ろに前記受信した無線フレームのフレームボディを配置した新たなフレームを生成するフレーム生成手段と、
    前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信手段と、
    を有することを特徴とする通信装置。
  2. 通信装置であって、
    Ethernetに準拠するフレームを受信する通信手段と、
    前記フレームの中のIEEE802.11に準拠するヘッダを取得するヘッダ取得手段と、
    前記取得した前記ヘッダの一部または全部を用いて、IEEE802.11に準拠する新たなフレームを生成するフレーム生成手段と、
    前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信手段と、
    を有することを特徴とする通信装置。
  3. 前記ヘッダがIEEE802.11で定義されたMACヘッダであることを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  4. 前記ヘッダがIEEE802.11で定義される Frame Controlフィールドを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  5. 前記ヘッダがIEEE802.11で定義されるQoSフィールドを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  6. 前記ヘッダがIEEE802.11で定義されるSequence Controlフィールドを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  7. 前記ヘッダがIEEE802.11で定義されるCCMP Headerフィールドを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  8. 前記通信装置がIEEE802.11に準拠したAP(Access Point)であることを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
  9. 前記フレーム生成手段はEthernetに準拠するヘッダを破棄することを特徴とする請求項2に記載の通信装置。
  10. 前記他の通信装置は、
    前記新たなフレームを受信する通信手段と、
    前記新たなフレームの中の前記IEEE802.11に準拠する前記ヘッダの一部または全部を解析する手段と、
    前記解析した結果から、IEEE802.11に準拠するフレームに含まれるパケット番号と前記他の通信装置が保持する共有鍵を基にフレームの一部または全部を復号化する手段と、を有する
    請求項1に記載の通信装置
  11. 通信装置を制御する方法であって、
    IEEE802.11に準拠する無線フレームを受信する通信工程と、
    前記無線フレームからヘッダを取得するヘッダ取得工程と、
    前記取得した前記ヘッダの一部または全部をEthernetに準拠するヘッダの後ろに配置し、さらに前記ヘッダの後ろに前記受信した無線フレームのフレームボディを配置した新たなフレームを生成するフレーム生成工程と、
    前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
  12. 通信装置を制御する方法であって、
    Ethernetに準拠するフレームを受信する通信工程と、
    前記フレームの中のIEEE802.11に準拠するヘッダを取得するヘッダ取得工程と、
    前記取得した前記ヘッダの一部または全部を用いて、IEEE802.11に準拠する新たなフレームを生成するフレーム生成工程と、
    前記新たなフレームを他の通信装置に送信する別の通信工程と、
    を有することを特徴とする制御方法。
  13. コンピュータに、請求項11または12のいずれか1項に記載の通信装置として動作させるためのプログラム。
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