JP5139788B2 - 無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラム - Google Patents
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Description
本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信することを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信することを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御することを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定することを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する手段を有することを特徴とする。
受信信号強度を無線チャネル毎に測定し、その無線チャネル毎の受信信号強度を基に、チャネル干渉が発生する無線チャネルの干渉領域を無線チャネル毎に予測する手段と、
無線チャネル毎に予測した無線チャネルの干渉領域を基に、前記リストを作成する手段と、を有することを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御することを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理手段と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理手段で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
また、本発明にかかる無線通信システムは、
上記記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする。
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理工程と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理工程で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御工程と、
を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理処理と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理処理で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御処理と、
を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
次に、図7を参照しながら、ノードがDFS Ownerになった場合に、そのDFS Ownerの情報を通知する処理動作について説明する。なお、DFS Ownerとは、チャネルスイッチを調整する者を意味する。
次に、図8を参照しながら、DFS Ownerノードがレーダを検出した場合の処理動作について説明する。
次に、図9を参照しながら、DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合の第1の処理動作について説明する。なお、以下の処理は、DFS Ownerノード(N1)と同じ電波範囲内のノード(N3)がレーダを検出した場合について説明する。
次に、図10を参照しながら、DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合の第2の処理動作について説明する。なお、以下の処理は、DFS Ownerノード(N1)と異なる電波範囲内のノード(N4)がレーダを検出した場合について説明する。
次に、Quiet modeについて説明する。
各ノードは、他のノードからの干渉を少なくし、レーダの存在を検査するために、Beacon/Probe ResponseフレームのQuiet element{Quiet Count、Quiet Period、Quiet Duration、Quiet Offset}でQuiet間隔をスケジュールすることになる。
Quiet Countは、無通信区間が開始されるまでに生じるBeaconフレーム送信タイミングの数を示すパラメータである。
Quiet Periodは、連続した無通信区間開始の間に生じるBeacon Intervalの数を示すパラメータである。
Quiet Durationは、無通信区間となる時間を示すパラメータである。
Quiet Offsetは、Quiet Count=0のBeaconフレーム送信タイミングから無通信区間開始までのオフセット時間を示すパラメータである。
なお、上述したQuiet elementの関係を図11に示す。
まず、マルチホップ環境でChannel Move Time中に各ノードが同じチャネルへ切り替えることが出来ない課題について説明する。
ネットワークを開設する前に、そのチャネルでレーダが運用されていないことを保証するため、レーダ検出機能により、60s間レーダ検出を行わなければならない。なお、この時間内は、いかなる送信も行ってはならない。また、運用チャネルを変更する際、変更先チャネルにおけるレーダ信号の有無がわかっていない場合にもCACを行う必要がある。
通常運用中にそのチャネルでレーダが運用されていないことを保証するため、レーダ検出機能により、そのチャネルを監視し続けなければならない(In-Service Monitoring)。
レーダ信号を検出した場合、その運用チャネルは使用不可となる。レーダ信号を検出したノードは、全帰属ノード(通信相手のノード)に対し、そのチャネルでの送信をChannel Move Time(=10s)以内に停止するよう指示しなくてはならない。
なお、Channel Move Time中の全送信は、Channel Closing Transmission Time(= 260 ms)に制限される。
レーダ信号が検出されたチャネルは、その信号を検出してから30分間(Non-Occupancy Period)、いかなる送信も再開してはならない。なお、レーダ検出閾値(Interference Detection Threshold)は、気象レーダの最低受信感度より20〜35dB低い干渉レベルで無線通信システムがレーダを検出し、干渉回避するように規定されている。
図12に示すように、電源ONを開始した場合には、運用前モニタリング(Channel Availability Check)により、60s間、レーダのモニタリングを行う。そして、運用前モニタリングでレーダを検出しなかった場合に、運用(送信)を開始する。但し、運用(送信)中も、運用中モニタリング(In-Service Monitoring)により使用中のチャネルでのレーダをモニタリングすることになる。そして、運用中モニタリング中にレーダを検出した場合に、Channel Move Time(=10s)以内に、そのチャネルを明け渡すことになる。そして、レーダを検出したチャネルは、30分間(Non-Occupancy Period)以上使用不可能となる。
Beacon Messageを200byte、無線規格を11a、無線伝送レートを6Mbps、Beacon intervalを100msとする。
PLCP+(PLCP(service)+MAC+LLC+DATA+FCS+tail)byte/6Mbps+SIFS+DIFS+BackOff
=20us+(16bit+24byte+8byte+160byte+4byte+6byte)/6Mbps+10us+56us+平均150us =285us+10us+56us+150us=501us
Channel Closing Transmission Timeは260msなので
260ms/501us≒518回
10000ms/100ms=100回
Beaconは、全ノードが1回ずつ送信し、それを1サイクルとして、以降繰り返すと仮定する。
一方の端のノードから他方の端のノードに対して情報が届くのに必要なBeacon送信サイクル数:cは、以下のようになる。
レーダを検出した場合には、Beacon送信間隔を短くする。
なお、帯域占有時間から最大送信回数を求めた結果より、Beacon(200byte)は、Channel Move Time中に518回送信できる。
衝突がないと仮定すると、最大送信回数:m=518回なので前述の式にm=518を代入し、ホップ数:Nを求めるとN≒31ホップまで可能となる。
次に、図13を参照しながら、マルチホップ環境で通信が切断する課題について説明する。
まず、DFS Ownerノード(N1)がレーダを検出した場合に、DFS Ownerノード(N1)は、隣接するノード(N2)に対し、CSAフレームを、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップE1)。
次に、図15を参照しながら、DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題について説明する。
まず、各ノード(N2〜N6)は、DFS Owner、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった場合に、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になった時点でのTSFタイマ値(OCT:Owner Create Time)をメモリに記憶する。そして、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になったDFS Ownerノード(N2〜N6)は、DFS Ownerの情報と共に、そのOCTをBeaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップG1)。なお、『OCT』は、図17に示すように、IBSS DFS elementに含めてBeaconフレームで送信することになる。
次に、図18を参照しながら、複数の指示内容が発生する課題について説明する。
まず、ノードは、チャネルスキャン処理を行い、ノード周辺の無線チャネル状況を測定する。これにより、ノードは、無線チャネル毎の受信信号強度を測定することが可能となる。次に、ノードは、上記処理により測定した受信信号強度を基に、無線チャネル毎のチャネルスキャン情報を生成する。
次に、図23を参照しながら、Quiet期間が非同期となる課題について説明する。
まず、各ノードは、BeaconフレームのQuiet Elementに含まれるQuiet count(受信Quiet Count)と、ノード自身のQuiet Count(自身Quiet Count)と、を比較する。各ノードは、受信Quiet Countが自身Quiet Countよりも小さい場合には(受信Quiet Count<自身Quiet Count)、受信Quiet Countの値に変更する。また、各ノードは、受信Quiet Countが自身Quiet Countよりも小さくない場合には(受信Quiet Count≧自身Quiet Count)、受信Quiet Countの値に変更せず、受信Quiet Countの値を無視する。
次に、図25を参照しながら、MRフレーム、CSAフレームが衝突する課題について説明する。
まず、DFS Ownerノード(N1)がIBSSから離脱する(ステップM1)。
次に、図27を参照しながら、ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合の課題について説明する。
まず、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)では、チャネル100chを使用し、第2の無線I/F(200)では、チャネル124chを使用していると仮定する。この状態で、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)でレーダを検出した場合に、そのレーダを検出した際のチャネル情報(チャネル100ch)をノード(N3)で管理する。次に、ノード(N3)は、隣接するノード(N1、N2)に対し、CSAフレームを送信し、チャネルスイッチを行うことになる。
100、200 無線I/F
Claims (8)
- レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信することを特徴とする無線装置。 - レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信することを特徴とする無線装置。 - ランダムな時間だけ待機した後に、前記CSAフレームを送信することを特徴とする請求項2記載の無線装置。
- 請求項1から3の何れか1項に記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする無線通信システム。
- レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。 - レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。 - レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。 - レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
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