JP6250039B2 - 無線lanシステムにおいて低電力スキャニング方法及び装置 - Google Patents
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Description
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
無線通信システムにおいてステーション(STA)がスキャニングを行う方法であって、
NDP(Null Data Packet)プローブ要請フレームを送信するステップと、
前記NDPプローブ要請フレームに応答するプローブ応答フレームをアクセスポイント(AP)から受信するステップと、を含み、
前記NDPプローブ要請フレームは、圧縮されたSSID(compressed Service Set ID)フィールドを含む、スキャニング実行方法。
(項目2)
前記APからプローブ応答フレームを受信すると、前記STAは前記APに一般プローブ要請フレームを送信したり、前記APに連携(association)要請フレームを送信したり、又は前記APからのビーコンフレームを聴取する、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目3)
前記APが前記NDPプローブ要請フレームを受信し、前記NDPプローブ要請フレームに含まれた前記圧縮されたSSIDフィールドの値が、前記APのSSIDに基づいて生成された圧縮されたSSIDの値と一致する場合に、前記APから前記プローブ応答フレームが送信される、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目4)
前記圧縮されたSSIDフィールドが32ビットサイズと定義される場合に、前記圧縮されたSSIDフィールドは、SSIDの32−ビットCRC(Cyclic Redundancy Check)計算された値に設定され、
前記圧縮されたSSIDフィールドが16ビットサイズと定義される場合に、前記圧縮されたSSIDフィールドは、SSIDの32−ビットCRC計算された値のうち16最下位ビット値に設定される、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目5)
前記NDPプローブ要請フレームは、前記圧縮されたSSIDフィールド又はアクセスネットワークオプションフィールドのいずれか一つを含み、
前記NDPプローブ要請フレームは、1ビットサイズのSSID/インターワーキング存在(SSID/Interworking Present)フィールドをさらに含み、
前記SSID/インターワーキング存在フィールドは、前記圧縮されたSSIDフィールド又は前記アクセスネットワークオプションフィールドのいずれのフィールドが前記NDPプローブ要請フレームに含まれるかを示す、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目6)
前記APが前記NDPプローブ要請フレームを受信し、前記NDPプローブ要請フレームに含まれた前記アクセスネットワークオプションフィールドの値が前記APのアクセスネットワークオプションと一致する場合に、前記APから前記プローブ応答フレームが送信される、項目5に記載のスキャニング実行方法。
(項目7)
前記アクセスネットワークオプションフィールドは8ビットサイズと定義され、
4ビットサイズのアクセスネットワークタイプフィールド、1ビットサイズのインターネットフィールド、1ビットサイズのASRA(Additional Step Required for Access)フィールド、1ビットサイズのESR(Emergency Services Reachable)フィールド及び1ビットサイズのUESA(Unauthenticated Emergency Service Accessible)フィールドを含む、項目5に記載のスキャニング実行方法。
(項目8)
前記プローブ応答フレームは、一般(normal)プローブ応答フレーム又は短い(short)プローブ応答フレームである、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目9)
前記プローブ応答フレームはブロードキャストされる、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目10)
前記プローブ応答フレームは、前記APが前記NDPプローブ要請フレームを受信してからDIFS(DCF((Distributed Coordination Function) Inter−Frame Space)時間後にバックオフ(backoff)過程を経て送信される、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目11)
前記STAが第1チャネル上で前記NDPプローブ要請フレームを送信してからSIFS(Short Inter−Frame Space)時間後に前記第1チャネル上でフレームが検出される場合には、前記第1チャネル上に前記APが存在すると認識し、前記第1チャネル上で所定の時間の間にフレームが検出されない場合には、第2チャネルに移動してスキャニングを行う、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目12)
前記STAが第1チャネルで前記NDPプローブ要請フレームを送信してから最小チャネル時間(MinChannelTime)が満了する前に、物理層−CCA.指示プリミティブ(PHY−CCA.indication primitive)値が占有(Busy)状態を示すことが検出されないと、第2チャネルに移動してスキャニングを行う、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目13)
前記NDPプローブ要請フレームは、データフィールド無しで、STF(Short Training Field)、LTF(Long Training Field)及びSIG(Signal)フィールドを含むPPDU(PLCP(Physical Layer Convergence Protocol) Packet Data Unit)フレームである、項目1に記載のスキャニング実行方法。
(項目14)
前記SSID/インターワーキング存在フィールドと、前記圧縮されたSSIDフィールド又は前記アクセスネットワークオプションフィールドのいずれか一つとが、前記NDPプローブ要請フレームのSIGフィールドに含まれる、項目6に記載のスキャニング実行方法。
(項目15)
無線通信システムにおいてスキャニングを行うステーション(STA)装置であって、
送受信器と、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記送受信器を用いてNDP(Null Data Packet)プローブ要請フレームを送信し;前記NDPプローブ要請フレームに応答するプローブ応答フレームをアクセスポイント(AP)から前記送受信器を用いて受信するように設定され、
前記NDPプローブ要請フレームは、圧縮されたSSID(compressed Service Set ID)フィールドを含む、スキャニング実行STA装置。
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。
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。
前述したように、M2M通信をユースケース(use case)とするIEEE 802.11ah標準が議論されている。IEEE 802.11ah標準は、1GHz未満(sub−1GHz)の動作周波数においてTVホワイトスペース帯域(whitespace band)を除いた非免許(unlicensed)帯域で動作し、既存の室内(indoor)カバレッジを主に支援していたWLANに比べて格段に広いカバレッジ(例えば、最大1km)を有することができる。すなわち、既存の2.4GHzや5GHzの周波数で動作するWLANと違い、sub−1GHz(例えば、700乃至900MHz)動作周波数帯域でWLANが用いられると、当該帯域の伝搬特性によって、同一伝送電力でAPのカバレッジが略2〜3倍に拡張される。この場合、一つのAP当たり極めて多数のSTAが接続可能であるという特徴を有する。IEEE 802.11ah標準で考慮しているユースケースを要約すると、下記の表1の通りである。
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。
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に示す(indicate)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。
前述したように、無線LANシステムではSTAが送受信を行う前にチャネルセンシングを行わなければならないが、チャネルを常にセンシングすることはSTAの持続的な電力消耗を引き起こす。受信状態での電力消耗は送信状態での電力消耗と大差がないため、受信状態を持続することも、電力の制限された(すなわち、バッテリーによって動作する)STAには大きな負担となる。したがって、STAが持続的にチャネルをセンシングするために受信待機状態を維持すると、無線LAN処理率の側面で特別な利点もなく電力を非効率的に消耗することになる。このような問題点を解決するために、無線LANシステムではSTAの電力管理(power management;PM)モードを支援する。
図9乃至図12を参照して上述したTIM(又は、DTIM)プロトコルに基づく省電力モード運営方法において、STAは、TIM要素に含まれたSTA識別情報から、自身のために送信されるデータフレームが存在するか否かを確認することができる。STA識別情報は、STAとAPとの連携(association)時にSTAに割り当てられた識別子であるAID(Association Identifier)に関する情報であってもよい。
U−APSD(Unscheduled−Automatic Power Save Delivery)メカニズムによれば、U−APSDサービス期間(service period;SP)を使用するためにSTAはAPに要請送信期間(requested transmission duration)を知らせることができ、APは当該SPでSTAにフレームを送信することができる。U−APSDメカニズムによれば、STAは自身のSPを用いてAPから一度に複数のPSDUを受信することができる。
図14は、IEEE 802.11システムで用いられる既存の一般的なフレーム構造を説明するための図である。
前述した図5を参照して説明した通り、STAがネットワーク(又は、AP)を探すために能動的スキャニング又は受動的スキャニング過程を行うことができる。
Claims (14)
- 無線通信システムにおいてステーション(STA)によりスキャニングを行う方法であって、前記方法は、
第1チャネル上でNDP(Null Data Packet)プローブ要請フレームを送信することであって、前記NDPプローブ要請フレームは、データフィールド無しで、STF(Short Training Field)、LTF(Long Training Field)及びSIG(Signal)フィールドを含み、前記SIGフィールドは、部分的SSID(Service Set ID)フィールドを含む、ことと、
前記NDPプローブ要請フレームに応答するプローブ応答フレームが前記第1チャネル上でアクセスポイント(AP)から受信された場合に、前記第1チャネル上で前記スキャニングを行うことと
を含む、方法。 - 前記APから前記プローブ応答フレームを受信すると、前記STAは、前記APに一般プローブ要請フレームを送信するか、前記APに連携要請フレームを送信するか、又は前記APからのビーコンフレームを聴取する、請求項1に記載の方法。
- 前記APが前記NDPプローブ要請フレームを受信し、前記NDPプローブ要請フレームに含まれた前記部分的SSIDフィールドの値が、前記APのSSIDに基づいて生成された部分的SSIDの値と一致する場合に、前記APから前記プローブ応答フレームが送信される、請求項1に記載の方法。
- 前記部分的SSIDフィールドが32ビットフィールドと定義される場合に、前記部分的SSIDフィールドは、32−ビットCRC(Cyclic Redundancy Check)計算値に設定され、
前記部分的SSIDフィールドが16ビットフィールドと定義される場合に、前記部分的SSIDフィールドは、前記SSIDの32−ビットCRC計算値のうち16最下位ビット(LSB)に設定される、請求項1に記載の方法。 - 前記NDPプローブ要請フレームは、前記部分的SSIDフィールド及びアクセスネットワークオプションフィールドのうちの一つ以上を含み、
前記NDPプローブ要請フレームは、1ビットのSSID/インターワーキング存在フィールドをさらに含み、
前記SSID/インターワーキング存在フィールドは、前記部分的SSIDフィールド及び前記アクセスネットワークオプションフィールドのいずれのフィールドが前記NDPプローブ要請フレームに含まれるかを示す、請求項1に記載の方法。 - 前記APが前記NDPプローブ要請フレームを受信し、前記NDPプローブ要請フレームに含まれた前記アクセスネットワークオプションフィールドの値が前記APのアクセスネットワークオプションと一致する場合に、前記APから前記プローブ応答フレームが送信される、請求項5に記載の方法。
- 前記アクセスネットワークオプションフィールドは、8ビットのサイズを有し、4ビットのアクセスネットワークタイプフィールド、1ビットのインターネットフィールド、1ビットのASRA(Additional Step Required for Access)フィールド、1ビットのESR(Emergency Service Reachable)フィールド及び1ビットのUESA(Unauthenticated Emergency Service Accessible)フィールドを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記プローブ応答フレームは、一般プローブ応答フレーム又は短いプローブ応答フレームである、請求項1に記載の方法。
- 前記プローブ応答フレームはブロードキャストされる、請求項1に記載の方法。
- 前記APは、前記NDPプローブ要請フレームを受信してからDIFS(DCF((Distributed Coordination Function) Inter−Frame Space)の経過後にバックオフ過程を経て前記プローブ応答フレームを送信する、請求項1に記載の方法。
- 前記STAは、前記第1チャネル上で前記NDPプローブ要請フレームを送信してからSIFS(Short Inter−Frame Space)の経過後に前記第1チャネル上でフレームが検出される場合には、前記第1チャネル上に前記APが存在すると認識し、前記STAは、前記第1チャネル上で所定の時間の間にフレームが検出されない場合には、第2チャネルに移動してスキャニングを行う、請求項1に記載の方法。
- 前記STAは、前記第1チャネルで前記NDPプローブ要請フレームを送信してから最小チャネル時間が満了する前に、占有状態を示す物理層−CCA.指示プリミティブ値が検出されないと、第2チャネルに移動してスキャニングを行う、請求項1に記載の方法。
- 前記SSID/インターワーキング存在フィールド、前記部分的SSIDフィールド及び前記アクセスネットワークオプションフィールドのうちの一つが、前記NDPプローブ要請フレームの前記SIGフィールドに含まれる、請求項6に記載の方法。
- 無線通信システムにおいてスキャニングを行うステーション(STA)であって、前記STAは、
送受信器と、
プロセッサと
を備え、
前記プロセッサは、
前記送受信器を用いて、第1チャネル上でNDPプローブ要請フレームを送信することと、
前記NDPプローブ要請フレームに応答するプローブ応答フレームがAPから前記送受信器により前記第1チャネル上で受信された場合に、前記第1チャネル上で前記スキャニングを行うことと
を実行するように構成され、
前記NDPプローブ要請フレームは、データフィールド無しで、STF(Short Training Field)、LTF(Long Training Field)及びSIG(Signal)フィールドを含み、前記SIGフィールドは、部分的SSIDフィールドを含む、STA。
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