JP4202249B2 - 基本サービスセットの無線ネットワークの回復を備えた動的周波数選択 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本出願は、２００１年７月２日に出願された米国仮特許出願第６０／３０２，６２８号と、２００１年８月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／３１４，１３４号との優先権を主張し、その双方が本願に参照として取り込まれる。

本発明は、概して、無線ローカルエリアネットワークを対象とし、特に、無線ローカルエリアネットワーク内で動的周波数選択を使用することを対象とする。

現在、無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）は、しばしば“ワイヤレス・フィデリティー（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｆｉｄｅｌｉｔｙ）”又は“ＷｉＦｉ”と称される電気電子学会（ＩＥＥＥ）８０２．１１−１９９９規格に従って、最も一般的に実現されている。一般的に、同時期の実現はＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格に準拠し、それは、２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）帯の無線ローカルエリアネットワークを定義する。しかし、５ギガヘルツ帯（米国では、５．１５−５．２５ＧＨｚと５．２５−５．３５ＧＨｚと５．７２５−５．８２５ＧＨｚ；ヨーロッパでは、５．１５−５．３５ＧＨｚと５．４７０−５．７２５ＧＨｚ；日本では、５．１５−５．２５ＧＨｚ）は、より高速のデータレートとより少ない干渉通信のための、より良い見通しを提示する。

５ギガヘルツ帯における無線ローカルエリアネットワークで２つの競合の規格が現れている：ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格の実現が、米国内で用いるために現在開発されており、ヨーロッパ電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）が、欧州版高速無線ローカルエリアネットワーク・バージョン２（ＨｉｐｅｒＬＡＮ２）規格を公表した。双方の規格は物理（ＰＨＹ）レイヤの直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ）に基づき、双方が上りのデータレートを毎秒５４メガビット（Ｍｂｐｓ）まで可能にする。

ＩＥＥＥ８０２．１１ａは、イーサーネットに類似するキャリア検知多重アクセス衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を使用するが、ＨｉｐｅｒＬＡＮ２は、音声とマルチメディアアプリケーションにより適した非同期転送モード（ＡＴＭ）形式の構成を規定し、さらに高機能のメディアアクセス制御（ＭＡＣ）レイヤを実現する。さらに、固有のサービス品質（ＱｏＳ）を提供するアイソクロナス（ｉｓｏｃｈｒｏｎｏｕｓ）通信の提供に加えて、ＨｉｐｅｒＬＡＮ２は、動的周波数選択（ＤＦＳ）を実現し、干渉を減少し、より良いスペクトラムの使用と電力レベルを調整する送信電力制御（ＴＰＣ）とを可能にする。このような特徴は、第３世代（３Ｇ）のセルラーネットワークとプライベートネットワークとの間のシームレスの通信を可能にすることを目的とする。

ＨｉｐｅｒＬＡＮ２の有利な特徴をＩＥＥＥ８０２．１１ａの実現に組み込む努力が行われ、ＩＥＥＥ８０２．１１ａとＨｉｐｅｒＬＡＮ２との双方に対応可能なデュアルモードの集積回路装置が現在開発されている。特に、ワーキンググループＩＥＥＥ８０２．１１タスクグループＨ（ＴＧｈ）は、動的周波数選択と送信電力制御とをＩＥＥＥ８０２．１１ａの実現に任意選択で組み込む規格（ＩＥＥＥ８０２．１１ｈ）を開発するために作られた。さらに、帯域内の他の主要な許可されたオペレータとの干渉が、ある規制領域で検出され、回避されなければならない。

従って、無線ローカルエリアネットワークの基本サービスセット（ＢＳＳ）及び独立基本サービスセット（ＩＢＳＳ）に動的周波数選択を組み込む技術の必要性が存在する。

前述の先行技術の不足に対処するため、独立基本サービスセット（ＩＢＳＳ）で使用するために、動的周波数選択（ＤＦＳ）オーナーを定義するビーコンとプローブ応答フレーム内のＤＦＳ要素によって可能にされるＤＦＳ処理と、ビーコンの間隔内でチャネルが切り替わるまでの時間を示すＤＦＳ間隔と、動的周波数選択オーナーが対応するチャネルセットから次の動作チャネル周波数の選択を開始するまでのビーコンの間隔の時間を示すＤＦＳカウントと、過去のＤＦＳ間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始されるＤＦＳ間隔の終わりの後の時間を示すＤＦＳ回復間隔とを提供することが本発明の主な目的である。チャネル切り替え情報は、チャネル選択処理の終わりに続くビーコンと、ＤＦＳ回復間隔の間のビーコン内とに示される。

前述のことは、当業者が続く本発明の詳細な説明をより良く理解するために、本発明の特徴と技術的な利点をやや広く概要の説明をしたものである。本発明の請求の範囲の対象を構成する本発明の追加の特徴と利点が以下に述べられる。当業者は、本発明の同じ目的を果たす改良又は他の構成を設計する基礎として開示された概念と特定の実施例を容易に使用し得ることがわかるだろう。当業者はまた、このような同等の構成は、広い形で本発明の意図と範囲を逸脱しないことがわかるだろう。

本発明の詳細な説明を始める前に、本特許文献を通じて使用される特定の用語又は熟語の定義を示すことが好都合な場合がある：“含む”と“有する”という用語とその派生語は、限定せずに包含を意味し；“又は”という用語は包含的であり、及び／又はを意味し；“関連する”と“それに関連する”という熟語とその派生語は、包含すること、包含されること、相互に接続すること、含むこと、含まれること、接続すること、連結すること、伝達可能であること、協力すること、挟むこと、並列すること、近いこと、結びつけられること、有すること、所有すること、又はそれと同様のことを意味し；“コントローラ”という用語は、少なくとも１つの動作を制御する何らかの装置、システム、又はその一部を意味し、このような装置は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はそれと同様のものの少なくとも２つの組み合わせで実現され得る。何らかの特定のコントローラに関連する機能は、ローカルであれリモートであれ、集中又は分散され得ることに注目すべきである。特定の用語と熟語の定義は、本特許文献を通じて提供され、当業者は、このような定義が、このように定義された用語と熟語の過去及び将来の使用の（ほとんどでなくても）多くの事例に当てはまることがわかるだろう。

本発明のさらに完全な理解と、その利点のため、添付の図面に関連して以下の説明が行われる。

本特許文献において本発明の原理を説明するために用いられる、後述の図１から５と多様な実施例は、例示のみの目的であり、決して本発明の範囲を限定するために解釈されるべきではない。当業者は、本発明の原理が如何なる適当に構成された装置において実現され得ることがわかるだろう。

図１は、本発明の１つの実施例により、動的周波数選択を用いる無線通信システムを描いたものである。無線通信システム１００は、更に後述する追加の機能及び／又は改良を備えた１９９９年版のＩＥＥＥ８０２．１１規格に従って実現される。従って、例示的な実施例における無線通信システム１００は、複数の無線ネットワーク１０１、１０２、１０３を有し、各無線ネットワークは、相互に無線通信する複数のステーション（ＳＴＡ）、それぞれ１０４−１０５、１０６−１０７、１０８−１０９を有する基本サービスセット（ＢＳＳ）を有する。無線ネットワーク１０１は、相互に無線通信するステーション１０４−１０５のみを有し、各ステーションは、（オープンシステム又は共有キー）認証や、非認証や、ワイヤード・イクイヴァレント・プライバシー（ＷＥＰ）アルゴリズムを利用したプライバシー（任意選択）や、データ伝送のような、ステーションサービス（ＳＳ）のみを提供する。従って、無線ネットワーク１０１は独立基本サービスセット（ＩＢＳＳ）を形成する。本発明は、主にＩＢＳＳモードにおいて動作する無線ネットワークを対象にするが、ＢＳＳモードにおいて動作する無線ネットワークにも適用できる。

他方、無線ネットワーク１０２と１０３はそれぞれ、２つの無線ネットワーク１０２と１０３とをつなぐ分配システム（ＤＳ）１１０へのアクセスポイント（ＡＰ）としての機能を果たす、少なくとも１つのステーション１０７と１０８とを有する。分配システム１１０は、アクセスポイントが相互に通信し、各基本サービスセットのネットワーク内のステーション間でフレームを交換し、１つの基本サービスセットのネットワークから他に移動する移動ステーションに追従するためにフレームを転送し、任意選択で外部の／有線のネットワークとフレームを交換する（統合サービス）、何らかの適切な手段でもよい。従って、分配システム１１０は、例えばＩＥＥＥ８０２．Ｘのような有線のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）でもよく、Ｘは有線ネットワークに適用できるＩＥＥＥ８０２．１１規格ではないバージョン、又はＩＥＥＥ８０３．２のネットワークを示す。

無線ネットワーク１０２と１０３のステーション１０６と１０９は、無線ネットワーク１０１におけるステーション１０４−１０５と同様のステーションサービスのみを提供するが、無線ネットワーク１０２と１０３のステーション１０７と１０８は、ステーションサービスと、分配システム１１０と関連して、接続や、接続解除や、再接続や、分配や、統合のような分配システムサービス（ＤＳＳ）との双方を提供する。従って、無線ネットワーク１０２と１０３は、インフラストラクチャ基本サービスセットのネットワークと、分配システム１１０とともに拡張サービスセット（ＥＳＳ）のネットワーク１１１とを形成する。

ＩＥＥＥ８０２．１１に従って、無線ネットワーク１０１−１０３内の無線通信は、キャリア検知多重アクセス衝突回避（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を利用して、非同期のベストエフォートのコネクションレスのデータ伝送を提供するために、メディアアクセス制御（ＭＡＣ）レイヤと物理（ＰＨＹ）レイヤとを使用する。

現在のＩＥＥＥ８０２．１１規格は、ＢＳＳ又はＩＢＳＳネットワークを開始する前にチャネルを調べる仕組みを有する。ネットワークの継続期間を通じて、動作チャネルは同じであり、ネットワークを止めて新しいネットワークを開始するという、ネットワークトラヒックにも悪影響を及ぼす時間のかかる処理によってのみ変化され得る。ヨーロッパや、米国や、他の地理上の領域で、規制機関による新しいスペクトラム（５ＧＨｚ帯等）の割当の承認を得るために、現在の動作チャネル内での他の許可されたオペレータの存在を検出又は推測する手段と、それとともに、このような他の許可されたユーザが存在する場合に干渉を回避するために新しいチャネルに選択的に移動する機能が要求される。さらに、新しい動作チャネルへの移動は、例えば、信号対雑音比のようにより良いチャネル状態を得ること等の他の根拠によることが望ましい場合がある。

従って、現在のネットワーク動作を継続する間に、動作中の無線ネットワークが新しい周波数チャネルに移動することを可能にする仕組みを、現在のＩＥＥＥ８０２．１１規格に組み込むことが望ましい。従って、本発明の無線システム１００は、更に詳細に後述する動的周波数選択を使用する。

当業者は、無線システムの全構成と動作が、完全に詳細に描かれていない又は説明されていないことがわかるだろう。本発明に独自な、又は本発明の理解に必要な、限られた無線ネットワークの周知の構成と動作が、本願で描かれ、説明される。

各無線ネットワーク１０１−１０３内の少なくとも１つのステーション（一般的に、独立基本サービスセットのネットワーク内の開始ステーションと、拡張サービスセットのネットワークの一部を形成する各インフラストラクチャ基本サービスセットのネットワーク内のアクセスポイント（群））は、定期的な間隔でビーコン・サブタイプのクラス１管理フレームを伝送し、無線ネットワークのケイパビリティを“アドバタイズ”する。

更に、無線ネットワーク１０１−１０３との無線ネットワーク通信を開始しようとする無線ステーションは、プローブ要求フレームを伝送し、受信する無線ネットワーク１０１−１０３内の少なくとも１つのステーションは、プローブ応答サブタイプの管理フレームで応答する。当業者は、ＩＥＥＥ８０２．１１のビーコンとプローブ応答フレームの内容が実質的に類似することがわかるだろう。全てのＩＥＥＥ８０２．１１管理フレームと同様に、各ビーコンとプローブ応答フレームは、フレーム制御と、フレーム継続時間と、宛先アドレス（ＤＡ）と、ソースアドレス（ＳＡ）と、基本サービスセット識別子（ＢＳＳＩＤ）と、シーケンス制御情報とを有するメディアアクセス制御（ＭＡＣ）ヘッダから始まり、フレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）で終わる。

ビーコンとプローブ応答フレームのボディは、タイムスタンプと、ビーコンの間隔と、ケイパビリティ情報と、サービスセット識別子（ＳＳＩＤ）と、対応レートの識別と、周波数ホッピングの物理（ＰＨＹ）レイヤを使用するステーションからのフレーム内の周波数ホッピング（ＦＨ）パラメータセットと、ダイレクトシーケンスの物理（ＰＨＹ）レイヤを使用するステーションからのフレーム内のダイレクトシーケンス（ＤＳ）パラメータと、ポイントコーディネーション機能（ＰＣＦ）に対応するアクセスポイントからのフレーム内の非競合（ＣＦ）パラメータセットと、ＩＢＳＳネットワーク内のステーションからのフレーム内の独立基本サービスセットのパラメータセットとを有する類似の要素を有する。本発明において、ビーコンとプローブ応答フレームのボディはまた、ステーション（ＳＴＡ）からのフレーム内の他のパラメータセットに加えて又はその代わりに、更に詳細に後述するＤＦＳパラメータセットを有する。

図２は、本発明の１つの実施例により、動的周波数選択を備える無線通信で使用されるビーコンとプローブ応答フレームのデータ構成図である。無線ネットワーク１０１−１０３内で伝送されるビーコンとプローブ応答フレームは、そのフレームのボディにＤＦＳ要素２００を有する。ＤＦＳ要素２００は、要素識別子（２オクテット）と、長さのパラメータ（１オクテット）と、オーナーアドレス（６オクテット）と、ＤＦＳ間隔パラメータ（２オクテット）と、ＤＦＳカウントパラメータ（２オクテット）と、ＤＦＳ回復間隔パラメータ（１オクテット）とを有する。フィールド長は、単に説明の目的で与えられており、同じ概念を使用する他のフィールド長も同様に適当に使用され得る。

ＤＦＳ要素２００内のオーナーアドレスは、ＢＳＳネットワーク内の動的周波数選択の現在の“オーナー”のメディアアクセス制御（ＭＡＣ）アドレスを示す。例えば、ＩＢＳＳネットワーク内で、ＩＢＳＳネットワークを開始するＳＴＡは、自己のＭＡＣアドレスをオーナーのフィールドに設定する。チャネル切り替えの後に、ビーコンフレームを伝送する最初のＳＴＡは、そのフィールドに自己のＭＡＣアドレスを含める。インフラストラクチャＢＳＳネットワークにおいて、アクセスポイント（ＡＰ）は、ＤＦＳオーナーとしての機能を果たす。ＤＦＳオーナーは、チャネルの測定と、新しいチャネルの選択と、新しいチャネルの通知とを担う。

ＤＦＳ間隔は、通常の動作においてＢＳＳ又はＩＢＳＳのネットワークが特定の周波数にとどまる間の（ビーコン間隔の）最大の継続時間を示す。ＩＢＳＳのネットワークにおいて、ＤＦＳ間隔の値は、ＩＢＳＳネットワークを開始したＳＴＡによって設定される。インフラストラクチャＢＳＳネットワークにおいては、ＡＰがＤＦＳ間隔の値を設定する。ＤＦＳ間隔の値は、存在する場合は、ヨーロッパ無線通信会議（ＥＲＣ）によって公表された要件のような、適切な規制の要件を満足する必要がある。

ＤＦＳカウントの値（ＤＦＳ間隔の値以下でなければならない）は、現在のＤＦＳオーナーが次の周波数チャネルの選択を始める前に残っているビーコンの間隔の数を示す。ゼロの場合は、ＤＦＳカウントは、ＤＦＳオーナーがチャネルの測定を実施しているか、又は完了したことを示す。

ＤＦＳ回復間隔は、チャネル切り替え通知が過去のＤＦＳ間隔の間に受信されなかった場合に、ＳＴＡが他のチャネルに切り替えるＤＦＳ間隔が終了した後の、全ビーコン間隔の時間を示す。ＢＳＳ又はＩＢＳＳネットワークを開始するステーションが、ＤＦＳ回復間隔の値を決定し、ＤＦＳ回復間隔の値は、適切な規制の要件を満足しなければならない。

ＩＥＥＥ８０２．１１−１９９９に基づく本規格において、レガシーのアナウンスメント・トラヒック・インディケーション・メッセージ（ＡＴＩＭ）は、ゼロのフレームのボディを有する。チャネル切り替え通知情報要素（ＣＳＡＩ）を有する新しいアナウンスメント・トラヒック・インディケーション・メッセージがその代わりに使用される。

図３Ａから３Ｄは、本発明の１つの実施例により、ＩＢＳＳネットワーク内でＤＦＳ要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。当業者は、適切に変更された実質的に類似の処理が、プローブ応答フレーム及び／又はインフラストラクチャＢＳＳネットワークに使用され得ることがわかるだろう。

図３Ａを参照すると、ＩＥＥＥ８０２．１１−１９９９の場合のように、ＩＢＳＳ開始フェーズ（ステップ３０１）の間に処理３００が始まり、ＩＢＳＳネットワークを開始するＳＴＡがＤＦＳ間隔の値を選択し（ステップ３０２）、それとともに、ビーコンの間隔とアナウンスメント・トラヒック・インフォメーション・メッセージ（ＡＴＩＭ）のサイズの値と、ＩＢＳＳネットワークの全てのステーションに対応するチャネルセットと、ＢＳＳ基本レートセット／動作レートセットとを選択する。開始ステーションは、最初のチャネル選択処理の所有権を持ち、ビーコンフレームのＤＦＳ情報要素のＤＦＳオーナーアドレスのパラメータに自己のＭＡＣアドレスを含める（ステップ３０３）。

そして、開始ＳＴＡは、ＩＥＥＥ８０２．１１−１９９９規格のビーコン伝送規則に基づく分散した方法で、ビーコンフレームを伝送する（ステップ３０４）。ビーコンフレームを受信すると、各受信ＳＴＡは、ローカルに蓄積されたＤＦＳオーナーと、ＤＦＳカウントの値を更新する、すなわち、古いＤＦＳオーナーアドレスとＤＦＳカウントを、受信したビーコンフレームにある新しい値に交換し、事実上、ＤＦＳオーナーが直前に受信した以前のビーコンに示されたものと異なる場合に、ＤＦＳオーナーを交換する。

通常の状況においては、その後にビーコンフレームを伝送する何らかのＳＴＡは、ＤＦＳカウントの値がゼロと同じでない場合には、伝送フレーム内のＤＦＳカウントの値を１つ減少させる。ＤＦＳカウントの値がゼロの場合は、ゼロのＤＦＳカウントでビーコンが伝送される。何らかのＳＴＡが、悪いチャネル状況を経験すると、そのステーションは、ＤＦＳカウントの値を１より大きい何らかの値に減少させる。このことにより、ネットワークは、１つのＳＴＡが悪いチャネル状況を経験するが、短期間では、他のＳＴＡはそのような悪いチャネル状況を経験しないであろうチャネルにとどまることを可能にする。

ＤＦＳカウントの値がゼロでない間は（ステップ３０５）、ビーコンの間隔でビーコンフレームを伝送するＳＴＡが、伝送フレーム内のＤＦＳカウントの値を減少させ続ける。

図３Ｂを参照すると、ＤＦＳカウントの値がゼロであるビーコンを受信した直後に、ステップ３０６−３１１は、ＤＦＳオーナーのＳＴＡにのみ適用され、ステップ３１２−３１８は、ＤＦＳオーナー以外の全てのＳＴＡに適用される。ＩＢＳＳネットワーク内のＤＦＳオーナーのＳＴＡは、チャネルの測定を実行し（ステップ３０６）、必要に応じて新しいチャネルの選択を可能にする。選択され、測定されたチャネル（群）は、ＢＳＳに対応したチャネルセットに限定される。ＤＦＳオーナーのＳＴＡが何らかの要求された測定とチャネル切り替えの決定を完了すると、ＤＦＳオーナーのＳＴＡが、現在のチャネル内で、次のビーコンフレーム、又はブロードキャストアドレスに指定されたチャネル切り替え通知管理フレーム内のチャネル切り替え通知情報のいずれか最初に届いた方を通じて、ＩＢＳＳネットワークで使用される次のチャネルを通知する（ステップ３０７）。そして、通常のＩＢＳＳの動作が続く（ステップ３０８）。

ＤＦＳオーナーのＳＴＡが、チャネルの測定を実施して次のチャネルを選択する現在のチャネルの範囲外になると、ＤＦＳオーナーのＳＴＡに指定されたフレームが保持され、バッファリングされる（ステップ３１２）ことを除いて、残りのＳＴＡは通常に通信を行う。そのＳＴＡが現在のチャネルに戻ると、バッファリングされたフレームがＤＦＳオーナーのＳＴＡに伝送され得る（ステップ３１５）。それは、ＤＦＳオーナーのＳＴＡから、ビーコン、又はチャネル切り替え通知要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを受信することよりによってわかる（ステップ３１３）。チャネル切り替え通知が受信されず、ＤＦＳ間隔が終了しない場合には（ステップ３１４）、ＤＦＳオーナー以外の全てのＳＴＡは、必要に応じて通信とバッファリングを続ける（ステップ３１２）。

ＤＦＳオーナーのＳＴＡから、ビーコン、又はチャネル切り替え通知要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを受信した全てのＳＴＡは、通常のＩＢＳＳの動作を続けるが（ステップ３１６）、チャネル切り替え時間に達する前に（ステップ３１８）、その後のビーコンフレーム内にチャネル切り替え情報を含める（ステップ３１７）。チャネル切り替えの後は、後述の回復処理が開始されなければ、他のビーコン、又はチャネル切り替え通知情報要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを受信するまで、全てのＳＴＡは、ビーコンフレーム内にこのようなチャネル切り替え情報を含めない。

チャネル切り替えを通知した後、ＤＦＳオーナーのＳＴＡは、通常のＩＢＳＳ動作を続けるが（ステップ３０８）、チャネル切り替え通知情報要素について、他のＳＴＡからのその後のビーコンを検査する（ステップ３０９）。開始ビーコンに続くビーコン、又はチャネル切り替え情報要素を備えたチャネル切り替え管理フレームが、チャネル切り替え通知情報要素を欠いていた場合、ＤＦＳオーナーのＳＴＡは、チャネル切り替え通知情報要素を備えた他のチャネル切り替え通知管理フレームを伝送する（ステップ３１０）。最初のビーコン、又はチャネル切り替え通知情報要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレーム、又はチャネル切り替え通知情報要素を備えたその後のビーコンを受信しなかったＳＴＡが偶然ビーコンを送信した場合に、このことが必要となる。ＤＦＳオーナーのＳＴＡは、チャネル切り替え時間まで、全ての受信したビーコンを検査し、チャネル切り替え通知情報要素を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを再伝送する（ステップ３１１）。

図３Ｃを参照すると、ＤＦＳ間隔の終了の前に（図３Ｂのステップ３１１と３１８）、チャネル切り替え情報が受信されると（ステップ３１９）、チャネル切り替え／ターゲットのビーコン伝送時間の時又はその直前に、通知された周波数チャネルに全てのＳＴＡが移る。新しいチャネルにおいてビーコンを伝送する最初のＳＴＡは、自己のＭＡＣアドレスをオーナーアドレスのフィールドに設定し（ステップ３２１）、動的周波数選択処理の所有権を持ち、ＤＦＳカウントの値を設定する。ＤＦＳカウントの値は、ＤＦＳ間隔未満の何らかの値を設定されてもよい。ＤＦＳカウントは、ゼロでないＤＦＳカウントの値を備えるいくつかのビーコンの伝送を可能にするほどの大きさでなければならない。同様に、ＤＦＳカウントで示された全継続時間と、ＤＦＳオーナーのステーションの最大の測定持続時間は、ＤＦＳ間隔未満であり、チャネル切り替えの前にＩＢＳＳネットワークのビーコン内で、チャネル切り替え通知情報要素が数回伝えられることを保証するのに十分な余地がなければならない。

新しいチャネルで伝送された最初のビーコンは、チャネルエラーや衝突の結果、特定のＳＴＡに正確に受信されない場合がある。従って、その後ビーコンを伝送するときに、そのＳＴＡは、伝送されるビーコンが新しいチャネル内で最初のビーコンであると誤って信じるであろう。このようなビーコンの誤りに対処するため、ローカルに蓄積されたＤＦＳオーナーアドレスと異なるＤＦＳオーナーアドレスを有する新しいチャネル内で、有効なビーコンを受信したＳＴＡは、ローカルに蓄積された情報をビーコンからの新しい情報に更新する。新しいチャネルにおいてビーコンの十分な数のビーコンの間隔を有することで、ＩＢＳＳ内でＳＴＡの中のローカルに蓄積されたＤＦＳオーナーのアドレスの何らかの不一致を有する可能性が最小限になる。

従って、新しいチャネルにおける最初のビーコンの後にビーコンを伝送するＳＴＡは、ＤＦＳカウントを減少させ（ステップ３２２）、新しいチャネル内で何らかのビーコンを受信する全てのＳＴＡが、ビーコン内のＤＦＳオーナーアドレスを、ローカルに蓄積された情報と検査する（ステップ３２４）ことを除いて、ＩＢＳＳの動作が通常に続けられる（ステップ３２３）。２つのＤＦＳオーナーアドレスが異なる場合は、ローカルに蓄積されたＤＦＳオーナーアドレスとＤＦＳカウントの値が、受信したビーコンから更新される（ステップ３２５）。２つのＤＦＳオーナーアドレスが一致する場合は、ローカルに蓄積されたＤＦＳカウントの値が、受信したビーコンから更新される（ステップ３２５）。

同様に、直前のビーコン又はチャネル切り替え通知管理フレームからの、新しいチャネル周波数や、チャネル切り替え時間等のような、何らかの受信したチャネル切り替え情報が、ローカルに蓄積されたチャネル切り替え情報を更新するために使用される。新しいチャネルにおけるＤＦＳカウントの値がゼロに達した場合（ステップ３２６）、チャネル切り替え通知と新しいチャネルへの移動により後続される、チャネル選択と測定処理が繰り返される。

図３Ｄを参照すると、現在のＤＦＳ間隔の経過の前に、ＳＴＡがチャネル切り替え管理フレーム、又はチャネル切り替え情報要素を有するビーコンを受信しなかった場合は（図３Ｃのステップ３１９）、そのＳＴＡはＤＦＳ回復処理を実行する。ＤＦＳ回復の間、ビーコンをうまく送信した最初のＳＴＡは、ＤＦＳ要素のＤＦＳオーナーのフィールドに自己のＭＡＣアドレスを含める（ステップ３２７）。ビーコンをうまく送信した最初のＳＴＡはまた、ＤＦＳカウントとチャネル切り替えカウントの値を設定し、最新でなくても何らかのＳＴＡに利用可能な、他のチャネル状況についての自己の情報に基づいて、ビーコン内にチャネル切り替え情報を含める（ステップ３２８）。

ＤＦＳ回復期間の間の最初のビーコンは、チャネル切り替えを促進するために、ＤＦＳ要素の中のＤＦＳカウントの初期値と、ＤＦＳ要素のＤＦＳ回復間隔のフィールドに示されたチャネル切り替え情報要素の中のチャネル切り替えカウントの初期値とを設定する。ＤＦＳオーナーとチャネル切り替え情報とが、その後のビーコンで繰り返され（ステップ３３０）、ＤＦＳカウントとチャネル切り替えカウントとが、前述の通り各ビーコンで減少する以外は、通常のＩＢＳＳの動作が続く（ステップ３２９）。回復手順の間、ローカルに蓄積されたものと異なるＤＦＳオーナーアドレス又は異なるチャネル切り替え情報を有するビーコンを受信したＳＴＡは、ビーコンからの値でローカルの値を更新し、更新された情報で次のビーコンを伝送することを試みる。チャネル切り替えカウントの値がゼロに等しくなると（ステップ３３１）、全てのＳＴＡが次のチャネルに切り替える（図３Ｃのステップ３２０）。

図４は、本発明の１つの実施例により、ＩＢＳＳネットワーク内での動的周波数選択のタイミング図を描いたものである。ＩＢＳＳネットワーク内の１つのチャネル周期におけるＤＦＳパラメータの関係が示される。チャネル周期、つまり１つのＤＦＳ間隔が、チャネル周期のＤＦＳオーナーによって伝送されたビーコンで開始する。ＤＦＳ処理の所有権がＳＴＡによって取得されると、前述の規則（例えば、最初に送信されたビーコンのＤＦＳオーナーアドレスと異なるＤＦＳオーナーアドレスを備えたビーコンが伝送される場合）に基づいて変更されなければ、ＤＦＳ間隔の終わりまで、その所有権が保持される。

ＩＢＳＳネットワークの継続期間を通じて、ＤＦＳオーナーのＳＴＡ以外のＳＴＡにより、ビーコンが伝送され続ける。例示的な実施例において、ＤＦＳオーナーは、何らかの要求されたチャネルの測定を実施し、新しいチャネルを選択し、新しいチャネル周波数情報を備えたチャネル切り替え通知管理フレームを伝送する。

チャネル切り替え通知の後のビーコンは、チャネル切り替え通知からのチャネル切り替え情報を有する。ビーコンがチャネル切り替え情報を有しない時には常に、チャネル切り替え通知が繰り返されてもよい。通知されたチャネル切り替え時に、全ＳＴＡが新しいチャネルに切り替わる。

ＤＦＳ回復間隔が、ＤＦＳ間隔の後に続く。ＤＦＳ回復間隔の間に送信されたビーコンは、チャネル切り替え通知情報を有する。

図５は、本発明の１つの実施例により、動的周波数選択を使用する無線ネットワークのチャネル選択の処理のハイレベルなフローチャートである。処理５００は、次のチャネルを決定するＤＦＳオーナーによって実行され（図３Ａのステップ３０７）、ゼロのＤＦＳカウントの値を有するビーコンの伝送又は受信によって開始されるチャネル選択で始まる（ステップ５０１）。

対応するチャネルセットからのチャネルが、テストのため、ランダムに、又は少なくとも擬似ランダムに選択され（ステップ５０２）、選択されたチャネルのチャネル状況が測定される（ステップ５０３）。測定されたチャネル状況が閾値の状況を超えない、又は少なくとも同じである場合（ステップ５０４）、対応するチャネルセットからの他のチャネルが選択され、測定される。そうでない場合、テストされたチャネルが新しいチャネルとして選択され（ステップ５０５）、再度ゼロのＤＦＳカウントの値を有するビーコンにより開始されるまで、チャネル選択処理はアイドルになる。このチャネル選択処理は、チャネル測定時間を最小にする。

本発明により、ＩＥＥＥ８０２．１１規格について少しの変更で、動的周波数選択がＩＥＥＥ８０２．１１無線ネットワークに組み込まれることを可能にし、本発明を組み込むように既存のＩＥＥＥ８０２．１１の実現が容易に変更され得る。本発明は、既存のネットワークの動作に対して最小の影響を有するチャネル変更で、ＩＢＳＳネットワーク内で、分散された方法で動的周波数選択を達成する。

本発明は、全機能を有するシステムとの関連で述べられたが、本発明の仕組みの少なくとも一部が、多様な形式での命令を有する、装置に利用可能な媒体の形式で配布されることが可能であり、本発明は、この配布を実際に実施するために使用される特定の形式の信号伝達媒体に関係なく、同様に適用されることが、当業者にわかるだろう。装置に利用可能な媒体の例は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）や、消去及び電子的プログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）のような、不揮発性のハードコードされた形式の媒体と、フロッピー（Ｒ）ディスクや、ハードディスクドライブや、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）や、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）のような、記録可能形式媒体と、デジタル及びアナログ通信回線のような、伝送形式媒体とを含む。

本発明を詳細に説明したが、広範な形式で本発明の意図と範囲を逸脱することなく、本願で開示された本発明の多様な変更と、代用と、変化と、拡張と、微妙な差異と、段階的変化と、より小さい形式と、交替と、改訂と、改良と、類似品とが作られ得ることが、当業者にわかるだろう。

本発明の１つの実施例により、動的周波数選択を用いるＢＳＳ及びＩＢＳＳモードにおける無線通信システムを描いたものである。 本発明の１つの実施例により、動的周波数選択を備える無線通信で使用されるビーコンとプローブ応答フレームのＤＦＳ要素部のデータ構成図である。 本発明の１つの実施例により、ＩＢＳＳネットワーク内でＤＦＳ要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。 本発明の１つの実施例により、ＩＢＳＳネットワーク内でＤＦＳ要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。 本発明の１つの実施例により、ＩＢＳＳネットワーク内でＤＦＳ要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。 本発明の１つの実施例により、ＩＢＳＳネットワーク内でＤＦＳ要素を備えたビーコンフレームを使用する処理のハイレベルなフローチャートを描いたものである。 本発明の１つの実施例により、ＩＢＳＳネットワーク内での動的周波数選択のタイミング図を描いたものである。 本発明の１つの実施例により、動的周波数選択を使用する無線ネットワークのチャネル選択の処理のハイレベルなフローチャートである。

Claims (27)

1. 無線通信システムであって、
   動的周波数選択オーナーと、チャネルが前記無線通信システム内のステーションで使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントとを定義する動的周波数選択要素を有する管理フレームを無線伝送するステーションを有し、
   前記管理フレームを受信する前記無線通信システム内の各ステーションが、
   前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を含め、
   通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システム。
2. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記動的周波数選択間隔の間に、前記次のチャネルを選択することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記次のチャネルと前記チャネル切り替え時とを識別するチャネル切り替え通知を伝送する無線通信システム。
3. 請求項２に記載の無線通信システムであって、
   前記チャネル切り替え通知に続いてチャネル切り替え情報のないビーコンを検出することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記チャネル切り替え通知を再伝送する無線通信システム。
4. 請求項１に記載の無線通信システムであって、
   前記次のチャネルに移動した後に最初のビーコンを伝送するステーションが、動的周波数選択間隔の間に、最初の動的周波数選択オーナーになる無線通信システム。
5. 請求項４に記載の無線通信システムであって、
   前記最初のビーコンの後に前記動的周波数選択要素の中にステーションのアドレスを備えたビーコンを伝送するステーションが、前記動的周波数選択間隔の残りの間に、前記動的周波数選択オーナーになる無線通信システム。
6. 複数のステーションを有する無線通信システムであって、
   前記複数のステーション内の少なくとも１つのステーションは、動的周波数選択オーナーと、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントとを定義する動的周波数選択要素を有する管理フレームを無線で伝送し、
   前記管理フレームを受信する前記複数のステーション内の残りの各ステーションが、
   前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を含め、
   通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システム。
7. 請求項６に記載の無線通信システムであって、
   前記動的周波数選択間隔の間に、前記次のチャネルを選択することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記次のチャネルと前記チャネル切り替え時とを識別するチャネル切り替え通知を伝送する無線通信システム。
8. 請求項６に記載の無線通信システムであって、
   前記チャネル切り替え通知に続いてチャネル切り替え情報のないビーコンを検出することにより、前記動的周波数選択オーナーが、前記チャネル切り替え通知を再伝送する無線通信システム。
9. 請求項６に記載の無線通信システムであって、
   前記次のチャネルに移動した後に最初のビーコンを伝送するステーションが、動的周波数選択間隔の間に、最初の動的周波数選択オーナーになる無線通信システム。
10. 請求項９に記載の無線通信システムであって、
    前記最初のビーコンの後に前記動的周波数選択要素の中にステーションのアドレスを備えたビーコンを伝送するステーションが、前記動的周波数選択間隔の残りの間に、前記動的周波数選択オーナーになる無線通信システム。
11. 無線通信方法であって、
    無線通信システムを形成する複数のステーション内の少なくとも１つのステーションから管理フレームを無線で伝送することを有し、
    前記管理フレームは、動的周波数選択オーナーと、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントとを定義する動的周波数選択要素を有し、
    前記動的周波数選択間隔の間に、前記管理フレームを受信する前記複数のステーション内の他のステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を含め、
    通知されたチャネル切り替え時に、前記複数のステーションを前記次のチャネルに切り替えることを有する無線通信方法。
12. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記動的周波数選択間隔の間に、前記次のチャネルを選択することにより、前記次のチャネルと前記チャネル切り替え時とを識別するチャネル切り替え通知を伝送することを更に有する方法。
13. 請求項１２に記載の方法であって、
    前記チャネル切り替え通知に続いてチャネル切り替え情報のないビーコンを検出することにより、前記チャネル切り替え通知を再伝送することを更に有する方法。
14. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記次のチャネルに移動した後に最初のビーコンを伝送するステーションが、動的周波数選択間隔の間に、最初の動的周波数選択オーナーになる方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    前記最初のビーコンの後に前記動的周波数選択要素の中にステーションのアドレスを備えたビーコンを伝送するステーションが、前記動的周波数選択間隔の残りの間に、前記動的周波数選択オーナーになる方法。
16. 無線通信メッセージを伝送する装置であって、
    前記無線メッセージは、
    動的周波数選択オーナーと、
    チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、
    次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと
    を定義する動的周波数選択要素を有し、
    前記動的周波数選択要素が、前記動的周波数選択間隔の間に、無線通信システムのステーションによって伝送される管理フレームに含まれる装置。
17. 請求項１６に記載の装置であって、
    前記管理フレームがビーコン又はプローブ応答フレームである装置。
18. 請求項１７に記載の装置であって、
    前記管理フレームが、前記動的周波数選択間隔の間に、前記最初のビーコンフレームに続くビーコンフレームである装置。
19. 請求項１６に記載の装置であって、
    前記無線メッセージが、次の動的周波数選択間隔とチャネル切り替え時の間に、無線通信システムのステーションによって使用される次のチャネルの識別を更に有する装置。
20. 請求項１９に記載の装置であって、
    前記管理フレームが、前記動的周波数選択間隔の間に、チャネル切り替え通知の後に伝送されるビーコン管理フレームである装置。
21. 無線通信システムであって、
    動的周波数選択オーナーと、チャネルが前記無線通信システム内のステーションで使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるま での残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔とを定義する動的周波数選択要素を有する管理フレームを無線伝送するステーションを有し、
    前記管理フレームを受信する前記無線通信システム内の各ステーションが、
    前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を含め、
    通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システム。
22. 請求項２１に記載の無線通信システムであって、
    前記動的周波数選択オーナー以外のステーションが、前記動的周波数選択カウントを減少させ、前記ステーションによって伝送されるビーコンに前記動的周波数選択要素を含め、前記動的周波数選択間隔の終わりの前に、前記ステーションによって伝送されるビーコンに受信されたチャネル切り替え通知を含める無線通信システム。
23. 複数のステーションを有する無線通信システムであって、
    前記複数のステーション内の少なくとも１つのステーションは、動的周波数選択オーナーと、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔とを定義する動的周波数選択要素有する管理フレームを無線で伝送し、
    前記複数のステーション内の残りの各ステーションが、
    前記動的周波数選択間隔の間に、各ステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を含め、
    通知されたチャネル切り替え時に、前記次のチャネルに切り替える無線通信システム。
24. 請求項２２に記載の無線通信システムであって、
    前記動的周波数選択オーナー以外のステーションが、前記動的周波数選択カウントを減少させ、前記ステーションによって伝送されるビーコンに前記動的周波数選択要素を含め、前記動的周波数選択間隔の終わりの前に、前記ステーションによって伝送されるビーコンに受信されたチャネル切り替え通知を含める無線通信システム。
25. 無線通信方法であって、
    無線通信システムを形成する複数のステーション内の少なくとも１つのステーションから管理フレームを無線で伝送することを有し、
    前記管理フレームは、動的周波数選択オーナーと、チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔とを定義する動的周波数選択要素を有し、
    前記動的周波数選択間隔の間に、前記複数のステーション内の他のステーションによって伝送されるその後の管理フレームの中に、前記動的周波数選択要素を含め、
    通知されたチャネル切り替え時に、前記複数のステーションを前記次のチャネルに切り替えることを有する無線通信方法。
26. 請求項２５に記載の方法であって、
    前記動的周波数選択オーナー以外のステーションが、前記動的周波数選択カウントを減少させ、前記ステーションによって伝送されるビーコンに前記動的周波数選択要素を含め、前記動的周波数選択間隔の終わりの前に、前記ステーションによって伝送されるビーコンに受信されたチャネル切り替え通知を含める方法。
27. 無線通信メッセージを伝送する装置であって、
    前記無線通信メッセージは、
    動的周波数選択オーナーと、
    チャネルが前記無線通信システム内でステーションによって使用される最大の期間を示す動的周波数選択間隔と、
    次のチャネルの動的選択が開始されるまでの残りの時間を示す動的周波数選択カウントと、
    前記動的周波数間隔の間にチャネル切り替え情報が受信されない場合に、回復手順が開始される動的周波数選択間隔の終わりの後の時間を示す動的周波数選択回復間隔と
    を定義する動的周波数選択要素を有し、
    前記動的周波数選択要素が、前記動的周波数選択間隔の間に、無線通信システムのステーションによって伝送される管理フレームに含まれる装置。

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