JPH06244838A - ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワークでノードに自己編成を行わせる方法と装置 - Google Patents

ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワークでノードに自己編成を行わせる方法と装置

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JPH06244838A
JPH06244838A JP5196781A JP19678193A JPH06244838A JP H06244838 A JPH06244838 A JP H06244838A JP 5196781 A JP5196781 A JP 5196781A JP 19678193 A JP19678193 A JP 19678193A JP H06244838 A JPH06244838 A JP H06244838A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 ワイヤレスLANにおいて自己編成を実行す
るための方法および装置を得る。 【構成】 各LANは複数のセルへ分割されいくつかの
ノードおよび1つまたは複数の中継点(RP)によって
構成される。2つのチャネルが設けられ、制御チャネル
は全てのRPに共通であって、信号強度および選択され
たRPの動作パラメータのような制御情報を通信するた
めに利用される。データチャネルは選択されたRPとノ
ードの間の正常な通信のために利用され、RPに特有で
ある。ノードは制御チャネルを通って送信された識別情
報を獲得することにより、LAN中の中継点を識別し、
その1つを選択し、動作パラメータを中継点からノード
まで転送することを求めるメッセージを出す。それに応
答して、動作パラメータがノードへ送られ、セルに特有
のデータチャネルを介し、選択された中継点を通して、
別のノードまたはネットワークと通信できるように、ノ
ードの動作パラメータは選択された中継点に一致させら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はワイヤレス・ローカルエ
リア・ネットワークの分野に関するものであり、更に詳
しく言えば、ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワー
クにおいて自己編成を行うための方法および装置に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】コンピュータと通信技術の併合を通し、
コンピュータネットワークは、ネットワーク内の他のコ
ンピュータへ結合された個々のコンピュータ利用者が利
用できる計算能力が大幅に高められた。ネットワークは
自動的なコンピュータの間の情報の交換を行うばかりで
なく、各利用者すなわち「ノード」がネットワーク全体
に共通する資源を共用できるようにする。資源を共用す
ることにより、全てのアプリケーション・プログラム、
すべてのデータベースおよびネットワーク内の物理的機
器を、資源または利用者の物理的な場所を考慮すること
なしに、どのノードも利用できる。
【0003】ノード間の結合については、一般に2種類
のネットワーク相互接続がある。有線ネットワーク中の
ノードは、ノードの間で信号を伝えるための伝送線を用
いることにより相互に通信する。他方、ワイヤレス・ネ
ットワーク中のノードは、物理的相互接続ではなくて電
波信号その他の種類のワイヤレス・リンクを用いて相互
に通信する。
【0004】1つの種類のワイヤレス・ネットワークは
ワイヤレス・ローカルエリア・ネットワーク(LAN)
である。LANはトランシーバ・ノードが相互に僅かに
10km(数マイル)の半径以内に配置される、という
意味で局地的である。したがって、ノードが接近する
と、低電力かつ高いデータ伝速度でネットワークが確実
に動作できる。
【0005】典型的には、ワイヤレス・LAN中のノー
ドは移動式で、情報をパッケージで送る。それらの移動
式のノードは与えられたある任意の時刻には基本的なサ
ービス群(BSA),(「セル」と呼ばれる)に地理的
にまとめることができる。セル内のノードは相互に直接
に、または、セルのノードの間でメッセージを中継する
セル統合器を介して通信する。統合器自体は、正規のノ
ード内で、または統合機能だけを実行するノード内で実
現できる。
【0006】種々のBSA内のノードの間の通信はアク
セス点(AP)を介して行われる。そのアクセス点はパ
ケットをBSAとの間で中継するものである。セル間通
信を行えるようにするために、各セルは少なくとも1つ
のAPを含ませなければならない。統合器およびAPは
同じノード内でしばしば構成される。AP間の通信は同
じ電波チャネルまたは異なる電波チャネルを介して、あ
るいは別々の有線ネットワークを介して行うことができ
る。
【0007】ノードへの電源投入中は、ネットワークは
「基本自己編成」(BSO)性能として知られているも
のを用いて、ネットワーク環境に同化させられる。自己
編成中は、各ノードにはセル中の統合器(もし存在する
ならば)に組合わされ、多重セル・システムにおいて
は、各ノードにはセル中の少なくとも1つのAPも組合
わされる。説明を容易にするために、APと統合器をま
とめて「中継点」と呼ぶことにする。どの中継点をノー
ドへ組合わせるかの選択は、ノードと中継点の間のリン
クの質のような基準と、中継点により負担される負荷を
基にする。ノードがセル内のノードを同等のノードすな
わち中継点と効果的に通信できるようにする文脈パラメ
ータを獲得した時に、自己編成手順は終了したと考えら
れる。たとえば、ノードは、統合器と通信を開始できる
前に、統合器の動作周波数を知る必要があるであろう。
【0008】自己編成性能の必要性は、ネットワークに
より使用される媒体アクセス・プロトコルおよびBSA
アーキテクチャに依存する。完全に一様で分布されたシ
ステムにおいては、全てのノードが同じ動作パラメータ
を用いて同一に動作するから、自己編成性能は不必要で
ある。したがって、パラメータ情報は全てのノードおよ
び全ての中継点に対して同じであるためにそのパラメー
タ情報はノードに固定されるから、ノードは文脈パラメ
ータを獲得する必要はない。たとえば、全てのノードお
よび全ての中継点が同じ周波数で動作するものとする
と、ノードの周波数を調整する必要は決してなく、周波
数値をノードに常に記憶できるから、電源投入中はノー
ドがこの情報を獲得する必要はない。実際的な例とし
て、単一バンドALOHAシステムは一様で、完全に分
布されているから、自己編成性能は獲得しない。他方、
ネットワークが完全に分布されないと、またはセルが非
干渉性を達成するために設計されている場合におけるよ
うにBSAが種々の動作パラメータを利用するものとす
ると、別々の自己編成プロセスを必要とする。
【0009】従来のセルラー電話システムにおいては、
移動電話を固定局に組合わせることは基地局単独で決定
される。移動電話はBSO過程に関与しないから、適切
な組合わせを確保するために、セルラー電話システムは
基地局の間にかなりの量の協働を必要とする。セルラー
電話システムにおける協働の質およびプロセスの効率
は、移動電話が自己編成点に関与する場合に達成される
ものほど良くはない。たとえば、従来のセルラー電話シ
ステムにおいては、ノードにより送信された信号をどの
局が最も良く受信するかを決定するために、基地局は相
互に通信する。しかし、電波リンクは対称的でないか
ら、送信される信号の特性は受信される信号の特性とは
必ずしも同じではない。したがって、基地局がノードか
ら信号をどれだけ良く受信するかを基にして、ノードが
基地局により送信された信号をどれだけ良く受信するか
を基地局は決定できない。最適な協働はBSOプロセス
におけるノードの関与を必要とする。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はワイヤレス・
LANにおいて自己編成を実現するための方法および装
置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】各LANは複数のセルへ
分割される。各セルはいくつかのノードおよび1つまた
は複数の中継点(PR)により構成される。各セルは、
セルの間で情報を通信するために、セルおよび1つまた
は複数のアクセス点内で情報を通信するための統合器を
おそらく含む。
【0012】2つの別々のチャネルが設けられる。制御
チャネルである第1のチャネルは、全てのRPに共通で
あって、全てのノードがアクセスでき、RPの信号強度
および選択されたRPの動作パラメータのような制御情
報を通信するために利用される。データチャネルである
第2のチャネルは、選択されたRPとノードの間の正常
な通信のために利用される。このチャネルはRPに特有
である。
【0013】自己編成プロセスを開始するために、ノー
ドは中継点により共通制御チャネルを通って中継点によ
り送信された識別情報を獲得することにより、LSN中
の中継点を識別する。ノードは、そのノードと通信する
ための中継点の1つを選択し、選択された中継点が動作
パラメータを中継点からノードまで転送することを求め
るメッセージを制御チャネルを介して出す。それに応答
して、動作パラメータすなわち文脈パラメータは制御チ
ャネルを介してノードへ送られる。ノードがセルに特有
のデータ・チャネルを介して、および選択された中継点
を介して同じセルまたは異なるセル内の別のノードと選
択された中継点の文脈において通信できるように、ノー
ドの動作パラメータは選択された中継点の動作パラメー
タに一致させられる。
【0014】本発明は自己編成プロセスを実現するワイ
ヤレス・LANのための方法および装置を提供するもの
である。以下の説明においては、本発明を完全に理解で
きるようにするために、特定の実施例について述べる。
しかし、それらの特定の詳細なしに本発明を実施できる
ことが当業者には明らかであろう。他の場合には、本発
明を不必要にあいまいにしないようにするために、周知
の素子、周知の装置等は説明しなかった。
【0015】
【実施例】本発明は、ノードがプロセスに関与して、中
継点の間で協働する必要を無くす、ワイヤレス・LAN
において自己編成を達成するものである。また、本発明
は別々の制御チャネルを提供して、それらのチャネルか
ら、セル内の中継点と通信を行うために求められる情報
をノードが独立にアクセスできる。
【0016】図1は典型的なワイヤレス・LANを示
す。ノード10は「基本サービス区域」(BSA)また
は「セル」と呼ばれる地理的領域へ編成される。ノード
は2つ以上のセルに属することができることに注目され
たい。セル内のノードは相互に直接に、または統合器1
2を介して通信する。統合器12はセルのノードの間で
メッセージを中継する。
【0017】1つのセル内のノードは別のセル内のノー
ドと直接通信する。メッセージは1つまたは複数のアク
セス点(AP)13を介して中継せねばならない。それ
らのアクセス点は別々の電波チャネルを介して、または
結線されているネットワーク14を介して一緒に結合さ
れる。各セルはたかだか1つの統合器と少なくとも1つ
のアクセス点を含み、セル内の各ノードはたかだか1つ
の統合器と少なくとも1つのアクセス点に組合わせられ
る。統合器の機能とアクセス点を1つの装置15に組合
わせることができる。また、2つ以上のノードを与えら
れたAPに組合わせることができる。たとえば、破線で
示すように、2つのノード10がAP13に組合わされ
る。
【0018】ノードの最初の「電源投入」中に、ノード
はネットワーク環境について熟知するようにならなけれ
ばならず、アクセス点および統合器(存在するならば)
に組合わされるようになることによりネットワーク内に
結合されていることを確認せねばならない。前記したよ
うにこのプロセスは基本的な自己編成(「BSO」)手
順と呼ばれる。
【0019】本発明はBSO手順を実行するための二重
チャネル手法を実現する。「制御チャネル」と呼ばれる
第1のチャネルはLAN内の全てのノードおよび中継点
によりアクセスできる。「データ・チャネル」と呼ばれ
る別のチャネルは全てのBSAに特有のチャネルであっ
て、対応するセル内の中継点およびノードによってアク
セスできるだけである。
【0020】二重チャネル手法を用いると、ノードに記
憶される唯一の情報は、ノードが全てのRPに共通の制
御チャネルを介して通信できるようにするパラメータで
ある。選択された中継点のための動作パラメータをノー
ドが獲得すると、ノードはデータ・チャネルを介する選
択された中継点との通信を行うことができる。そのデー
タ・チャネルは動作パラメータにより定められる。
【0021】二重チャネルは各種のやり方で実現でき
る。たとえば、データ・チャネルおよび制御チャネルは
周波数分割で多重化できる。全てのBSAに共通である
制御チャネルのために1つの周波数帯を保留でき、特定
のBSAに対しておのおの特有であるデータ・チャネル
に対して別の周波数帯を保留できる。あるいは、制御チ
ャネルとデータ・チャネルを時分割で多重化できる。こ
の手法を用いて、あるタイムスライスが制御チャネル活
動のために保留され、別のタイムスライスがデータ・チ
ャネル活動のために保留される。第3の手法として、ス
ペクトル拡散システムにおいて干渉しない展開コードを
用いて、制御チャネルとデータ・チャネルを実現でき
る。
【0022】二重チャネル手法を用いることにより得ら
れる付加利点は、時分割多重化以外の技術により二重チ
ャネルが達成されるとすると、制御チャネルおよびデー
タ・チャネルにおける活動を同時に行うことができ、従
ってデータ・チャネルの効率を高くすることである。更
に、制御チャネルのデューティサイクルはデータ・チャ
ネルのそれよりはるかに小さいことが予測される。した
がって、制御チャネルのために保留されている容量セッ
トがデータ・チャネルのために保留されている容量セッ
トより小さいようにシステムを設計できる。
【0023】図2は本発明のプロセスの実施例を表す流
れ図である。自己編成手順を開始するために、電源投入
されたノードは制御チャネルをモニタし、そのノードの
地理的に近くにある中継点を識別する情報を得る(ステ
ップ20)。ある中継点がそのノードの近くにあるとそ
のノードが判定するための1つの方法は、そのノードが
特定の中継点から受けた信号の質が所定のしきい値を超
えているかどうかをそのノードが測定することである。
【0024】ノードによる中継点識別情報の獲得を行う
ために、制御チャネルは能動モードおよび受動モードの
2つのモードで動作できる。能動モードで動作するよう
にLANが構成されるとすると、各中継点が識別メッセ
ージを制御チャネルを介してノードへ送ることを各中継
点が要求する要求を、ノードが制御チャネルを介して出
す。LANが受動モードで動作するものとすると、各中
継点は識別メッセージを制御チャネルへ常に送り、ノー
ドは識別メッセージをアクセスするために制御チャネル
をポーリングする。どのモードを使用するかの選択は、
ノードおよび中継点のために用いられる機器の性能、お
よび予測されるシステム負荷のような要因を基にする。
【0025】中継点により送信される識別情報は、中継
点の管理領域、および中継点により現在伝えられている
トラヒック負荷のような情報を伝えることができる。管
理領域は、与えられた中継点を動作させる特定の権限を
表す。トラヒック負荷というのは、中継点により取り扱
われる現在の処理量を反映する値である。パケット・ス
イッチング・システムにおいては、この情報はたとえ
ば、図3Aに示すように、データ・パケットのフィール
ド30、31を占めることができる。
【0026】ノードがそれの近くの中継点を識別する
と、そのノードは識別メッセージから得た情報を用いて
結合される近くの中継点を選択する(ステップ21)。
性能に関連する基準および管理基準を満たす中継点を選
択することが好ましい。たとえば、ノードは同じ管理領
域に属する中継点のうちの最低負荷の中継点を最も選択
しやすい傾向がある。従来のシステムとは異なって、本
発明は種々の管理領域に属するノードを取り扱う。
【0027】ノードによる中継点の選択は、ノードがB
SOプロセスに能動的に関与しない従来のシステムより
も非常に優れていることを表す。従来のシステムにおい
ては、中継点はRPの間の通信により、どの局がノード
から最高の質の信号を受けるか、というような基準を用
いて、どのRPがノードへ接続されるかを決定せねばな
らない。しかし、電波リンクの非対称的な性能のため
に、ノード自体はノードにおいて受信された信号の質を
最も良く決定できる。ノードにおける信号受信を考慮す
ることにより、本発明はノード中継点の協働の質を大幅
に改善する。更に、自己編成を達成するために本発明は
基地局の間の協働を要求しない。
【0028】通信を行うために用いる中継点をノードが
選択すると、選択された中継点が動作パラメータをノー
ドへ転送することを要求する要求を制御チャネルを介し
て送る(ステップ22)。ノードが選択された中継点と
データ・チャネルを介して通信できるようにするため
に、ノードの動作パラメータを調整してRPの動作パラ
メータに一致させるから、コードは同じ制御チャネル内
の別のノードと通信でき、または選択された中継点を介
してネットワークと通信できる(ステップ25)。図3
Bに示すように、要求はデータ・パケット内の1つまた
は複数のフィールドを、フィールド34に表されている
ように、占めることができ、ノードが特定の中継点をア
クセスすることを許可されるかどうかを示すノード識別
情報のような情報を含む。
【0029】一実施例においては、ノードがそれ自身の
動作パラメータを調整してデータ・チャネルを介してR
Pとの通信を直ちに行うことができるように、中継点は
動作パラメータを転送することによりノードの要求に自
動的に応答する(ステップ24)。
【0030】あるいは、所定の基準を基にして、および
制御チャネルから得た、または中継点により保持されて
いる情報を用いて、またはその他の場合には中継点がア
クセスできる情報を用いて、結合を確定するためにノー
ドの要求を受けるかどうかを中継点は決定する(ステッ
プ23)。中継点により用いられる基準は、中継点を選
択するためにノードにより用いられる基準に類似するこ
とが好ましい。たとえば、別のノードと通信するために
負荷が十分に軽いかどうか、ノードから制御チャネルを
介して受けられた信号の質が満足できるかどうか、およ
びノードの要求に含まれているノードの識別が、選択さ
れた中継点と通信することを許可されていることを示す
かどうか、の少なくとも1つを中継点は決定できる。
【0031】ステップ23において、中継点がノードの
要求を受けるとすると、その中継点はその動作パラメー
タを制御チャネルを介してノードへ送る(ステップ2
4)。動作パラメータというのは、データ・チャネルを
介して中継点との通信を設定するために必要な情報であ
って、図3Cにおいてデータ・パケット38のフィール
ド35、36、37によりそれぞれ表されている、中継
点が通信するために使用するデータ・チャネルの周波数
と、拡散コードと、暗号化キーとのようなパラメータを
典型的に含む。受けた動作パラメータを用いて、中継点
との通信を設定するようにノードの動作パラメータが調
整される(ステップ25)。
【0032】ステップ23において、中継点がノードの
要求を拒否したとすると、ノードは自己編成プロセスを
繰り返して(ステップ20、21、22、23)、通信
を設定する異なる中継点を選択する。
【0033】図4はノード40および中継点41の簡略
にしたブロック図である。それらのノードおよび中継点
は本発明の実施例を実現するために用いられる。本発明
において特徴とされる機能の組合わせは新規かつ独特で
あるが、それらの機能の個々のおのおのを実現するため
の装置の構造は、ここで提供される教示が与えられた当
業者には周知であることに注目されたい。
【0034】本発明の一実施例においては、各ノード4
0は装置43と通信するノード処理装置42を備える。
ノードと中継点41の間で通信できるようにするために
ノード処理装置42はアンテナ44へ接続される。装置
43はノードを示す任意の装置、たとえば、コンピュー
タ、周辺装置または通信ハードウェアを表す。
【0035】中継点41は中継点処理装置45を含む。
中継点41がノード処理装置42を介してノード40と
通信できるようにするために、その中継点処理装置はア
ンテナ46へ結合される。中継点41がAPを含むもの
とすると、中継点41は、中継点をネットワーク47内
の別のAPへ結合するネットワーク・インタフェース4
8を更に含む。
【0036】このように、統合器として機能するRP4
1を介して同じセル内の別のノードとの間で通信を設定
すべきであること、またはアクセス点として機能するR
P41を介してネットワーク47との間で通信を設定す
べきであることを装置43が示すと、ノード処理装置4
2は制御チャネルのためのパラメータを用い、アンテナ
44を介して、識別のために中継点41のアンテナ46
との要求を通信する。各中継点のための中継点処理装置
45はアンテナ46と制御チャネル41を介して情報を
ノード40と通信する。ノード処理装置42は中継点4
1を決定してメッセージを選択し、そのメッセージを制
御チャネルを介して選択された中継点へ送り、その中継
点41に対する動作パラメータを要求する。中継点処理
装置45はその要求を受けて、応答を制御チャネルを介
してノード40へ送る。要求を受けることを中継点処理
装置が決定すると、その中継点処理装置は中継点41の
ための動作パラメータをノード40へ送る。ノード処理
装置42はノード40を受けた動作パラメータに一致さ
せて、通信がノード40と中継点41の間に、従って、
同じ制御チャネル内の別のノードまたはネットワーク4
7と、データ・チャネルを介して設定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】典型的なワイヤレス・LANを示す。
【図2】本発明を実施するために用いられる好適な実施
例を示す流れ図である。
【図3】中継点によりノードへ送られるデータ・パケッ
トへの識別情報の包含を示す(A),選択された中継点
へノードにより送られるデータ・パケット内に含まれる
文脈パラメータに対する要求を示す(B),選択された
中継点によりノードへ送られるデータ・パケット内に含
まれる文脈パラメータを示す(C)。
【図4】本発明を実施する装置の簡単にしたブロック図
である。
【符号の説明】
10、40 ノード 11 セル 12 統合器 13 アクセス点 14 電波チャネルまたは有線ネットワーク 15、43 装置 41 中継点 42 ノード処理装置 44、46 アンテナ 45 中継点処理装置 47 ネットワーク・インタフェース装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つのノードおよびノードの
    間で情報を通信するための少なくとも1つの中継点をそ
    れぞれが備えている複数のセルからなるワイヤレス・ロ
    ーカルエリア・ネットワークでノードに自己編成を行わ
    せる方法において、 中継点から識別情報を獲得するために、ノードがその中
    継点と共通制御チャネルを介して通信する過程と、 ノードがそのノードと通信するために識別された中継点
    の1つを選択する過程と、 選択された中継点がその選択された中継点の動作パラメ
    ータをノードへ転送することを要求する要求をノードが
    前記制御チャネルを介して出す過程と、 選択された中継点が動作パラメータを前記制御チャネル
    を介してノードへ転送する過程と、 ノードが選択された中継点を介して別のノードと通信す
    るように、ノードを選択された中継点の動作パラメータ
    に従わせる過程と、 を備える前記方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも1つのノードおよびノードの
    間で情報を通信するための少なくとも1つの中継点をそ
    れぞれが備えている複数のセルからなるワイヤレス・ロ
    ーカルエリア・ネットワークでノードに自己編成を行わ
    せる方法において、 各中継点が識別情報を制御チャネルを介してノードへ送
    ることを要求するメッセージを前記ノードが前記制御チ
    ャネルを介して通信する過程と、 ノードがそのノードと通信するための識別された中継点
    の1つを選択する過程と、 選択された中継点がその選択された中継点の動作パラメ
    ータをノードへ転送することを要求する要求をノードが
    前記制御チャネルを介して出す過程と、 選択された中継点がその要求を受けるか、拒絶するかを
    決定する過程と、 選択された中継点がその要求を受けることを決定したと
    すると、 選択された中継点が動作パラメータを前記制御チャネル
    を介してノードへ転送する過程と、 ノードが選択された中継点を介して別のノードと通信す
    るように、ノードを選択された中継点の動作パラメータ
    に従わせる過程と、 選択された中継点に対応するセルに固有のデータ・チャ
    ネルを介してノードが選択された中継点と通信する過程
    と、 選択された中継点が要求を拒絶することを決定したとす
    ると、前記通信過程と、前記送る過程と、前記選択する
    過程と、前記出す過程と、前記決定する過程とを繰り返
    す過程と、 を備える前記方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも1つのノードおよびノードの
    間で情報を通信するための少なくとも1つの中継点をそ
    れぞれが備えている複数のセルからなるワイヤレス・ロ
    ーカルエリア・ネットワークでノードに自己編成を行わ
    せる装置において、 (a)前記複数のノードと前記複数の中継点が情報を通
    信する共通制御チャネルと、 (b)1つのノードと1つの中継点とで情報を通信する
    各セルのそれぞれに特有の少なくとも1つのデータ・チ
    ャネルとを有するとともに、 (c)前記各ノードが (i) 前記共通制御チャネルを通して中継点によって転
    送される識別情報を得ることによって中継点を識別する
    識別手段と、 (ii)ノードと通信する中継点の1つを選択する選択手
    段と、 (iii) 前記選択された中継点がその中継点の動作パラ
    メータをその中継点からノードへ転送することを要求す
    るメッセージを前記制御チャネルを介して出す第1要求
    手段と、 (vi)前記選択された中継点から受けた動作パラメータ
    にノードを従わせる一致手段とを有し、 (d)各中継点が前記動作パラメータを選択された中継
    点から前記ノードへ前記制御チャネルを介して転送する
    転送手段を有している ことを特徴とする前記装置。
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