JP5067837B2 - 無線ローカル・エリア・ネットワーク内でチャネルを動的に選択する方法 - Google Patents

Description

本発明は無線通信に関し、特に、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）において基本サービス・セット（ＢＳＳ）の通信チャネルを動的に選択する方法に関する。

ラップトップ・コンピュータおよび手持ち型携帯コンピュータが急速に普及したことに伴い、これらの無線装置がもつ移動性という利点を最大限に引き出し、また無線ネットワークの構築および管理をより容易にするために、ロバストであり且つ信頼性が高い高性能な無線ネットワークが必要とされるようになっている。

ＩＥＥＥ規格８０２．１１は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）のメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤおよび物理（ＰＨＹ）レイヤを規定している。大まかに言うと、ＷＬＡＮには２つの種類がある。インフラストラクチャ型無線ネットワークと、アドホック型無線ネットワークである。インフラストラクチャ型ネットワークの場合、通信は通常、局（ＳＴＡ）と呼ばれる複数の無線ノードとアクセス・ポイント（ＡＰ）との間でのみ行われるので、無線ノード（ＳＴＡ）同士は、アクセス・ポイント（ＡＰ）を介してデータの交換を行うことができる。アドホック型ネットワークの場合は、前者のネットワークとは異なり、無線ノード（ＳＴＡ）同士の間で直接通信が行われる。

同一の無線有効範囲内の無線ノード（ＳＴＡ）は、基本サービス・セット（ＢＳＳ）と呼ばれる。基本サービス・セット（ＢＳＳ）は、中央意思決定者である主無線装置によって確立され、識別される。例えば、インフラストラクチャ型ネットワークでは、アクセス・ポイント（ＡＰ）がＩＥＥＥ規格８０２．１１に従ってＢＳＳを確立し、一方、アドホック型無線ネットワークでは、ＢＳＳを識別する１つの局が、当該ＢＳＳに含まれる他の局に対する中央意思決定者としての役割を担うことになる。

隣接する２つのＢＳＳが互いに接近しており、且つ同一または隣接するチャネルで動作する場合、これらのＢＳＳを重複ＢＳＳと呼ぶが、この場合には、重複ＢＳＳの間で相互干渉が起きる可能性があるために、必要なサービス品質（ＱｏＳ）に対応することが困難である。さらに、特定のアクセス・ポイントの付近で同じ場所に位置するその他のシステムが通信干渉を引き起こすこともある。特に、周囲で他のＷＬＡＮ装置がそれぞれ独立して動作しているホーム／オフィス環境では、ＷＬＡＮを敷設する前にＢＳＳに対するチャネルの割当てを慎重に設計しても、必ずしも干渉を避けることができるとは限らない。

いくつかの動的周波数選択（ＤＦＳ）方式は、この問題を解決し、ＩＥＥＥ規格８０２．１１にも適合できることが分かっている。既存のＤＦＳ方式のほとんどでは、各空きチャネルの品質は、最初に局によって測定され、次いでアクセス・ポイントに報告される。干渉が最も少なく品質が最も高いチャネルが、ＢＳＳが新たに使用するチャネルとして選択されることになる。既知の動的周波数選択機構では、ＷＬＡＮの動作可能なチャネルは、チャネル測定中にＡＰが得た、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）およびクリア・チャネル・アセスメント（ＣＣＡ）のビジー期間のチャネル品質パラメータに基づいて動的に選択される。ただし、これらの既知のＤＦＳ方式はすべて局とアクセス・ポイントの間で通信が行われることに依拠するので、現行の８０２．１１の仕様がいくつか変更されることになり、異なる製造業者の無線装置間で互換性の問題を生じる可能性がある。

さらに、従来のＤＦＳ方式では、複数のＢＳＳがチャネルの自動選択を同時に行っている場合、例えば２つのＡＰが同時に電源投入された場合に対処することができない。これらのアクセス・ポイントが同時にチャネル選択を開始しようとすると、現在動作しているＢＳＳの検出結果に悪影響を及ぼし、新しいチャネルの選択決定を妨げることになる。この場合には、これらのＡＰは、同じ無線環境を検出するので、同じチャネルを選択する可能性がある。
国際公開第０２／０９３８３９号パンフレット

従って、ＩＥＥＥ規格８０２．１１に準拠するだけでなく、複数のアクセス・ポイントが自動チャネル選択を同時に行っている場合でも周波数チャネルを適切に選択できるようにするように、動的周波数選択方式を改良することが必要とされている。

本発明は、主無線装置によって確立された基本サービス・セット（ＢＳＳ）が、該主無線装置が決定した基準に従って複数のチャネルから自動的にチャネルを選択することができる、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）における動的周波数選択方法に関する。

本発明によれば、動的周波数選択（ＤＦＳ）方法は、ＢＳＳが使用する新しいチャネルが必要かどうかを判定する判定ステップと、隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを行っているかどうかを検出するために無作為な優先順位に基づいて主無線装置によって行われ、検出されたすべての既存ＢＳＳの中で主無線装置の優先順位が最高であるときにのみ完了する、すべてのチャネルを走査する走査ステップと、既存の稼動状態のＢＳＳの走査結果に基づいて主無線装置によって行われる、複数のチャネルのチャネル品質を測定する測定ステップと、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）およびクリア・チャネル・アセスメント（ＣＣＡ）のビジー期間を含むチャネル品質パラメータに基づいて１つのチャネルを選択する選択ステップと、を含む方法である。

本発明は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１にいかなる変更も加えることなく、またはアクセス・ポイントと関連する無線局のいかなる実装要件を導入することなく、動的な周波数選択を実現するので有利である。

本発明によるＤＦＳ方法の走査ステップは、主無線装置を所定のチャネルに切り替えるサブステップと、主無線装置の元のＳＳＩＤを、無作為に生成された優先順位情報を含む走査動作ＳＳＩＤに変更するサブステップと、隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するためにすべてのチャネルを走査するサブステップと、隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するために所定のチャネルを走査するサブステップと、検出が完了した後で既存の稼動状態のＢＳＳのリストを得るサブステップと、を含む。走査動作ＳＳＩＤは、主無線装置の走査動作状態を識別する第１の部分、および無作為に生成された主無線装置の走査動作の優先順位を識別する第２の部分の２つの部分を含む。本発明によるＤＦＳ方法の測定ステップは、走査動作ＳＳＩＤを測定動作ＳＳＩＤに変更するサブステップと、既存の稼動状態のＢＳＳの結果に基づいて複数のチャネルのチャネル品質パラメータを測定するサブステップとを含む。

走査ステップでは、関連するＢＳＳのいくつかの主無線装置が同時にチャネルの走査または測定を行っているかどうかを検出し、複数の主無線装置が同時にチャネルの選択を行う事態を回避することができるので、複数のアクセス・ポイントが同時に自動的にＤＦＳを実行しているときでも、同じ場所に位置する複数のＢＳＳの干渉を最小限に抑えて様々なチャネル上に均等に分布させることができるので有利である。

以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照すれば、本発明による方法をより完全に理解することができるであろう。

本発明によれば、無線ローカル・エリア・ネットワーク環境内で通信チャネルを動的に選択する方法が提供される。図１を参照すると、本発明の方法を適用したインフラストラクチャ型のネットワークが示してある。同一の無線有効範囲領域内の移動局（ＳＴＡ）およびアクセス・ポイント（ＡＰ）は、基本サービス・セット（ＢＳＳ）と呼ばれる。図１では、例として２つのＢＳＳを示してある。第１の基本サービス・セットＢＳＳ_１はＳＴＡ_１、ＳＴＡ_２およびＡＰ_１をカバーし、第２の基本サービス・セットＢＳＳ_２はＳＴＡ_３、ＳＴＡ_４およびＡＰ_２をカバーする。有線ネットワークまたは無線ネットワークに接続されたアクセス・ポイントＡＰ_１およびＡＰ_２と、無線リンクを通じてそれぞれのアクセス・ポイントＡＰ_１およびＡＰ_２に接続されたＳＴＡ_１、ＳＴＡ_２、ＳＴＡ_３およびＳＴＡ_４とは、複数の無線チャネルを介して互いに通信している。１つのＢＳＳ内のＳＴＡ同士は、対応するＡＰを介してデータを交換することができる。ＡＰを使用して、トラフィックを方向付け、その他のネットワークへのアクセス権を与え、ＢＳＳ内でのローミング（例えばアクセス・ポイントの変更）および同期をサポートし、電源管理をサポートし、ＢＳＳ内の期間限定サービスをサポートする媒体アクセスを制御する。

図２は、本発明の方法を適用したアドホック型のネットワークを示す図である。第１の基本サービス・セットＢＳＳ_１’は、ＳＴＡ_１’およびＳＴＡ_２’をカバーする。第２の基本サービス・セットＢＳＳ_２’は、ＳＴＡ_３’およびＳＴＡ_４’をカバーする。ＢＳＳ_１’またはＢＳＳ_２’では、中央意思決定者として機能するＳＴＡのうちの１つが、インフラストラクチャ型無線ネットワークにおけるアクセス・ポイントに相当する主無線装置として扱われる。

インフラストラクチャ型のＩＥＥＥ規格８０２．１１に関連して好ましい実施形態を説明するが、この好ましい実施形態はＩＥＥＥ規格８０２．１１のアドホック型ＷＬＡＮに対しても好適に適用できることを理解されたい。また、ＩＥＥＥ規格８０２．１１およびその用語を参照することが、本発明の範囲を制限するものではないことも理解されたい。つまり、本発明は、複数の動作周波数を用いてデータ伝送を行うその他の多種多様な無線通信システムに好適に適用することができる。さらに、図１および図２に示すネットワークは、説明のために規模を小さくしてあることに留意されたい。実際には、ほとんどのネットワークが、これよりはるかに多くの移動局ＳＴＡおよびアクセス・ポイントを含むことになる。

次に、図１を参照して、例示を目的として本発明の原理について詳細に説明する。本発明の動的周波数選択方法を無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）に適用することで、アクセス・ポイントは、同じ場所に位置するその他のシステムとの干渉を低減させる無線環境によって、同じＢＳＳに含まれるすべての局（ＳＴＡ）に対して新しい無線リンクを提供することができるようになる。ＢＳＳ_１のＡＰ_１は、隣接するＢＳＳ_２と重複する領域内に位置し、その結果、この隣接するＢＳＳ_２のＡＰ_２からの干渉を受ける場合もある。本発明は、ＡＰ_１および／またはＡＰ_２が自動的に新しいチャネルを選択できるようにすることによって、このような事態を回避することができる。

図３を参照すると、本発明の方法によれば、新たなチャネルを選ぶ動的周波数選択は、主に、チャネルを走査するステップ（ステップ１００）と、チャネルを測定するステップ（ステップ２００）と、新たなチャネルを選択するステップ（ステップ３００）と、選択した新たなチャネルに切り替えるステップ（ステップ４００）とを含む。

最初に、チャネル選択を開始する際に、主無線装置（ＡＰ）は、それが関連するＢＳＳが新しいチャネルの使用を必要としているかどうかを判定する。自動チャネル選択は、特定の事象がいくつか起こった場合に開始することができる。例を挙げると、（１）ＡＰが電源投入される、（２）管理者が手動でＡＰに自動チャネル選択を開始させる、（３）複数のＢＳＳの重複が起こってチャネル干渉が生じる、（４）他の認可されたオペレータがチャネル干渉を引き起こしていることが検出される、（５）ＡＰが定期的に自動チャネル選択を行うように設定されている、などである。これらの事象の何れかが起きると、ＡＰは、そのＢＳＳを動作させる新しい無線リンクを自動的に選択することができる。これらの事象のいくつかは、ＡＰが現在の無線環境の状態、ならびにその他の認可されたオペレータが存在することを知っていることを必要とする。この開始プロセスは、インプリメンテーション固有であり、当技術分野では周知であることに留意されたい。

１．チャネルを走査する（図３のステップ１００）
最適なチャネルを選択するためには、アクセス・ポイントは、例えば既存の稼動状態の基本サービス・セット（ＢＳＳ）など、無線環境の状態を検出する必要がある。しかし、場合によっては、複数のアクセス・ポイント（ＡＰ）が同時にチャネル選択を開始することもある。複数のＡＰが同時にチャネル選択を同時に開始しようとすると、既存の稼動状態のＢＳＳの検出結果に悪影響を及ぼし、新しいチャネルの選択決定を妨げることになる。

例えば、図１を参照して、チャネルｘ上のＡＰ_１およびチャネルｙ上のＡＰ_２が自動チャネル選択を同時に行っているものとする。ＡＰ_１は、チャネルｙ上にＡＰ_２のＢＳＳ_２を検出するので、チャネルｙを選択することはない。同様に、ＡＰ_２は、チャネルｘ上にＡＰ_１のＢＳＳ_１を検出するので、チャネルｘを選択することはない。その結果、ＡＰ_１およびＡＰ_２がチャネル選択を終了したときに、チャネルｘおよびｙは何れのＢＳＳにも使用されず空いた状態になっている。

従って、１つのＡＰがチャネルの自動選択を行っているときには、当該ＡＰは、他のどのＡＰが同様にチャネルの自動選択を行っているかを認識し、それらのアクセス・ポイントを既存ＢＳＳのリストから除外しなければならない。

これに対して、複数のＡＰが同時にチャネル選択を行う場合には、これらのＡＰは、同じ既存ＢＳＳのリストを検出し、同じチャネル選択方法を使用するので、同じチャネルを選択する可能性が非常に高く、選択結果を最適化することができなくなる。例えば、ＡＰ_１がチャネルｘ上にＡＰ_２を検出し、チャネルｙ上ではＡＰを検出しないものとすると、ＡＰ_１は、新しいチャネルとしてチャネルｙを選択する。しかし、ＡＰ_２も自動チャネル選択を行っており、チャネルｙ上にＡＰが存在しないことを検出するので、ＡＰ_２もまた新しいチャネルとしてチャネルｙを選択する。すなわち、チャネル選択後に、ＡＰ_１とＡＰ_２が同一チャネル上で動作し、両者の間で深刻な干渉が生じる。

従って、どのアクセス・ポイントが同時にチャネル選択を行っているかを検出し、複数のアクセス・ポイントが同時に既存の稼動状態のＢＳＳを走査して入手する状況を回避するための機構がなければならない。これを実現するために、本発明では、ＡＰの元のＳＳＩＤに対応する動作ＳＳＩＤを設定して使用する、特殊な検出プロセスを実施するが、これはＩＥＥＥ規格８０２．１１の変更を必要としない。

どのアクセス・ポイントが同時に自動チャネル選択を行っているかを検出するために、アクセス・ポイントは、最初にその元のＳＳＩＤを動作ＳＳＩＤに変更し、この動作ＳＳＩＤを無線ネットワーク内で公示する。各アクセス・ポイントは、この動作ＳＳＩＤを検出することによって、どのＢＳＳがチャネルの走査またはチャネルの測定を行っているのかを知る。複数のアクセス・ポイントが同時にチャネルの測定を行う状況を回避するために、動作ＳＳＩＤは優先順位情報を含み、優先順位が最高のアクセス・ポイントしかチャネルの走査および測定を行うことができないようにしている。

上述のように、動作ＳＳＩＤは、２つの部分を含む。第１の部分は、アクセス・ポイントがチャネル走査状態またはチャネル測定状態の何れの状態にあるかを示す所定のＩＤを含み、第２の部分は、このアクセス・ポイントのチャネル走査の優先順位を示す無作為に生成された優先順位識別表示を含む。例えば、チャネルの走査を行っているアクセス・ポイントは、その走査動作ＳＳＩＤとして「ＳｃａｎＳＳＩＤ−８３２」を使用することができ、チャネルの測定を行っているアクセス・ポイントはその測定動作ＳＳＩＤとして「ＭｅａｓｕｒｅＳＳＩＤ−２１８」を使用することができる。本明細書では、「ＳｃａｎＳＳＩＤ−」は、このアクセス・ポイントが走査動作状態にあることを示す所定のＩＤであり、「ＭｅａｓｕｒｅＳＳＩＤ−」は、このアクセス・ポイントが測定動作状態にあることを示す所定のＩＤである。無作為な数値「８３２」および「２１８」は、優先順位を示す。優先順位を表す手段は必ずしもディジタル数値に限定されるわけではないことは明らかである。

このアクセス・ポイントはチャネル選択中にそのＳＳＩＤを変更しなければならないので、自動チャネル選択の終了後に元のＳＳＩＤを回復することができるように、チャネル走査を開始する前に元のＳＳＩＤを保存しておくことが好ましい。

図４を参照すると、本発明によるＤＦＳ方法のチャネル走査プロセスは、以下のサブステップを含む。

１．１ 所定のチャネルに切り替える（図４のステップ１１０）
チャネル走査段階では、アクセス・ポイントはすべての既存ＢＳＳを検出し、隣接する他のアクセス・ポイントが同時に自動チャネル選択を行っているかどうかを判定しなければならない。同時にチャネル選択を行っているすべてのアクセス・ポイントを確実に検出できるようにするために、これらのアクセス・ポイントがチャネル走査を開始する前に、それらのアクセス・ポイントを既定のチャネルに切り替えておくことが好ましい。これにより、すべてのアクセス・ポイントが同一の所定のチャネルから自動チャネル選択を行うことになるので、容易に互いを発見することができる。

１．２ 走査ＳＳＩＤに変更する（図４のステップ１２０）
このアクセス・ポイントがチャネル走査を行っていることを隣接するその他のアクセス・ポイントに知らせるためには、アクセス・ポイントは、その元のＳＳＩＤをいわゆる走査動作ＳＳＩＤ（すなわちこのアクセス・ポイントが走査中であることを示す所定のＩＤと無作為優先順位識別表示とを含むＳＳＩＤ）に変更しなければならない。あるいは、走査動作ＳＳＩＤは、無線ネットワーク内で公示しても公示しなくてもよい。従って、その他のアクセス・ポイントが同時にチャネル走査を行っているときには、このアクセス・ポイントの走査動作ＳＳＩＤにより、その他のアクセス・ポイントは、このアクセス・ポイントが走査動作状態にあることを認識することができる。

１．３ 既存のＢＳＳがないかすべてのチャネルを走査する（図４のステップ１３０）
最初に、アクセス・ポイントは、既存のＢＳＳがないかどうか、所定のチャネルも含むすべてのチャネルを走査する。図５を参照すると、既存ＢＳＳの検出は、「走査」サービスとして知られる既存のＭＡＣサブレイヤ管理エンティティ（ＭＬＭＥ）サービスおよび／またはその変種を用いることによって行うことができる。このサービスの要求は、いくつかのチャネル内に存在するＢＳＳの検出を要求するための管理プリミティブ（ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ）「ＭＬＭＥ−ＳＣＡＮ．ｒｅｑｕｅｓｔ」を介して、各ＳＴＡ内に常駐する局管理エンティティ（ＳＭＥ）からＭＬＭＥに対して行われる（アクセス・ポイントは、無線媒体を介した配布サービスへのアクセスを関連する局に与えることができる特殊な局であることに留意されたい）。

ＭＬＭＥ−ＳＣＡＮ．ｒｅｑｕｅｓｔのいくつかのプリミティブ・パラメータは、図６に示すように定義されるが、以下に示すものがある。
ＢＳＳＴｙｐｅ どのタイプのＢＳＳを走査するかを示す（ここでは任意のＢＳＳとする）
ＢＳＳＩＤ どのＢＳＳを走査するかを示す（ここではブロードキャストＢＳＳＩＤとする）
ＳＳＩＤ どのサービス・セットを走査するかを示す（ここではブロードキャストＳＳＩＤとする）
ＳｃａｎＴｙｐｅ アクティブ・スキャン（ＳＴＡがプローブ・フレームを送信し、ＢＳＳからの応答を待つ）であるかパッシブ・スキャン（ＳＴＡは、何らかのフレームを検出すべくチャネルをリッスンするだけ）であるかを示す
ＰｒｏｂｅＤｅｌａｙ アクティブ・スキャン時に、プローブ・フレームを送信する前に遅延（μ秒単位）を行うことを示す
ＣｈａｎｎｅｌＬｉｓｔ 検査するチャネルのリストを示す
ＭｉｎＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅ 走査時に各チャネルにかかる最短時間（ＴＵ単位）を示す
ＭａｘＣｈａｎｎｅｌＴｉｍｅ 走査時に各チャネルにかかる最長時間（ＴＵ単位）を示す

図７を参照すると、見つかったすべてのＢＳＳの完全な記述を含むプリミティブ「ＭＬＭＥ−ＳＣＡＮ．ｃｏｎｆｉｒｍ」が、ＭＬＭＥから走査結果としてＳＭＥに戻される。各「ＢＳＳＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ」の要素を、図８に示す。

例えば、ＢＳＳ_２のＡＰ_２が同時にＤＦＳを実行しておらず、その通常動作状態にある場合には、図１のＡＰ_１は、この走査ステップで、隣接するＢＳＳ_２を見つける。

１．４ 既存のＢＳＳがないか所定のチャネルを走査する（図４のステップ１４０）
既存のＢＳＳがないかどうかを調べるすべてのチャネルの走査が終了した後で、アクセス・ポイントは、既存のＢＳＳがないかどうかもう一度所定のチャネルを走査する。ＡＰ_１が既存のＢＳＳがないかどうかすべてのチャネルを走査しているときに、所定のチャネルの走査を終了して次のチャネルの走査を開始した後で、ＡＰ_２がＡＰ_１よりも高い優先順位で当該所定のチャネルに対する自動チャネル選択を開始する可能性もある。この場合、ＡＰ_１はＡＰ_２を検出せず、すべてのチャネルを走査した後でチャネルの測定を開始する。ＡＰ_２は、所定のチャネルを走査するときに、ＡＰ_１がそれより低い優先順位でチャネルの走査を行っていることを知る。しかし、ＡＰ_２は、すべてのチャネルの走査を終了したときには、ＡＰ_１が既にチャネルの測定を開始していることを知らない。従って、ＡＰ_２もチャネルの測定を開始する。こうして、ＡＰ_１とＡＰ_２が同時にチャネルの測定を行うことになり、同じチャネルを選択する可能性が高い。

上述のような事態を回避するために、アクセス・ポイントは、すべてのチャネルの走査が終了した後で、所定のチャネルを再度走査しなければならない。そのようにすれば、ＡＰ_１は、すべてのチャネルの走査を終了した後で所定のチャネルをもう一度走査し、ＡＰ_２がそれより高い優先順位でチャネルの走査を開始したことを知ることになる。その結果、ＡＰ_１は、ＡＰ_２が自動チャネル選択を終了するまでチャネルの測定を行わない。

１．５ 測定ＳＳＩＤを検出する（図４のステップ１５０）
アクセス・ポイントがチャネルを走査して隣接するＢＳＳの測定動作ＳＳＩＤを発見した場合には、すなわち、このＳＳＩＤが検出されたＢＳＳのアクセス・ポイントがチャネルの測定を行っていることを示す所定のＩＤを含む場合には、この隣接するＢＳＳの別のアクセス・ポイントがチャネルの測定を行っていることが分かる。従って、アクセス・ポイントは、待機して、隣接するＢＳＳがＤＦＳを終了した後でチャネルの再走査を行わなければならない。

１．６ 走査ＳＳＩＤを検出する（図４のステップ１６０）
ＢＳＳのアクセス・ポイントがチャネルを走査して隣接するＢＳＳの走査動作ＳＳＩＤを発見したとき、すなわちＳＳＩＤがこのアクセス・ポイントがチャネル走査を行っていることを示す所定のＩＤを含むときには、この隣接するＢＳＳの優先順位が上記ＢＳＳと同じ、またはこれより高いと判定された場合には、アクセス・ポイントは待機して、隣接するＢＳＳがＤＦＳを終了した後でチャネルを再走査しなければならない。上記ＢＳＳと同じ、またはそれよりも高い優先順位を有する隣接するＢＳＳが存在しないと判定された場合には、前記ＢＳＳの優先順位が検出されたすべてのＢＳＳの中で最高であり、最初に走査を完了することができる。

１．７ 既存の稼動状態のＢＳＳの走査結果を得る（図４のステップ１７０）
上記プロセスによってすべてのチャネルの走査の終了後は、前記ＢＳＳのアクセス・ポイントは、すべての既存の隣接するＢＳＳを把握している。しかし、これらのＢＳＳの一部は、より低い優先順位で同時にチャネル走査を行っているアクセス・ポイントを含む可能性がある。これらのＢＳＳのチャネル情報は時間的な情報であり、チャネルの選択を終了したときに更新される。従って、より低い優先順位で同時にチャネル走査を行っているこれらのＢＳＳは、既存の稼動状態のＢＳＳの結果から除外しなければならない。この既存の稼動状態のＢＳＳのリストは、周波数を測定し選択するための基礎となる。

２．チャネルを測定する（図３のステップ２００）
チャネル走査終了後は、アクセス・ポイントは既存の稼動状態のＢＳＳのリストを入手しており、この既存の稼動状態のＢＳＳのリストに基づいてチャネルの測定を開始できることを知っている。図９を参照すると、チャネルを測定するプロセスは、測定動作ＳＳＩＤに変更するサブステップと、各既存ＢＳＳの受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）を測定するサブステップと、クリア・チャネル・アセスメント（ＣＣＡ）のビジー期間を測定するサブステップとを含む。

２．１ 測定動作ＳＳＩＤへの変更（図９のステップ２１０）
アクセス・ポイントは、チャネルの測定を開始するときに、最初にそのＳＳＩＤを測定動作ＳＳＩＤに変更し、この測定動作ＳＳＩＤを公示して、その他のアクセス・ポイントがこの測定動作ＳＳＩＤを検出できるようにして、現在のアクセス・ポイントがチャネルの選択を終了するまでチャネル走査を開始しないようにする。あるいは、このアクセス・ポイントは、ネットワーク内でこのＳＳＩＤを公示せず、隣接するＢＳＳのその他のアクセス・ポイントがそのＳＳＩＤを検出できるようにするだけでもよい。その後、アクセス・ポイントはチャネル状態をさらに分析して、チャネルを選択する。特に、各既存ＢＳＳの受信信号がどの程度強いか、サポートされる各チャネルがどの程度ビジーであるかを判定する。

２．２ 各既存ＢＳＳのＲＳＳＩを測定する（図９のステップ２２０）
この実施形態では、各既存ＢＳＳの干渉レベルを示すために受信信号の強度を用いる。受信信号強度をステップ２２０で測定する。８０２．１１規格のＰＨＹは、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）と呼ばれる、０からＲＳＳＩ最大値まで変化するパラメータを規定する。このパラメータは、ＰＨＹレイヤで測定され、現在のＰＬＣＰプロトコル・データ・ユニット（ＰＰＤＵ）を受信するために使用されるアンテナで得られるエネルギー・レベルを示す。ＲＳＳＩは、ＰＬＣＰプリアンブルの受信中に測定される。

２．３ 各チャネルのＣＣＡビジー状態を測定する（図９のステップ２３０）
その他のＢＳＳによる干渉を測定する以外に、８０２．１１に準拠しない装置からのノイズの測定を行う。例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ規格など異なる規格に準拠する別の装置がアクセス・ポイントと同じチャネルで動作している場合には、アクセス・ポイントとそれが関連するＳＴＡとの間の通信が妨害されることになることは周知である。チャネル内に干渉を起こす８０２．１１非準拠の（異質の）装置が存在する場合には、アクセス・ポイントはこの装置からの信号を正しく受信することができなくなる。しかし、この異質装置の信号パワーが閾値（例えば８０２．１１ｂのＰＨＹ ＭＩＢ ｄｏｔ１１ＥＤＴｈｒｅｓｈｏｌｄまたは８０２．１ａのｄｏｔ１１Ｔ１Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）より高い場合には、このチャネルは、現行の８０２．１１ＰＨＹレイヤ規格のパラメータＰＨＹ−ＣＣＡ．ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ（ＢＵＳＹ）により、ＭＡＣレイヤに対してビジーと示される。従って、特定のチャネルで動作している８０２．１１非準拠の装置は、そのチャネルがビジーである期間をアクセス・ポイントが測定すれば、意味のあるＭＡＣフレーム（ＰＨＹ−ＲＸＳＴＡＲＴ．ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎおよびＰＨＹ−ＲＸＥＮＤ．ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎによって示される。）を受信することなく検出することができる。

上述のように、ＣＣＡがビジーであることは、チャネルが別の装置（８０２．１１準拠または８０２．１１非準拠）に使用されていて空いていないことを意味する。従って、サポートする各チャネルの干渉レベルを測定するために測定期間全体のうちＣＣＡがビジーである一部期間を利用する。

３．新しいチャネルを選択する（図３のステップ３００）
その他の装置（８０２．１１準拠または８０２．１１非準拠）による干渉が最も少ない最適なチャネルをアクセス・ポイントが選択しなければならないことは明らかである。各チャネルごとに、ＲＳＳＩおよび／またはＣＣＡビジー部分を用いて、干渉レベルを測定することができる。

２つのＢＳＳが同じチャネルを使用した場合に互いに干渉する。実際に、１つのチャネルのエネルギーは隣接するチャネルに拡散するので、互いに隣接するチャネル上の２つのＢＳＳも互いに干渉する。例えば、直接シーケンス拡散スペクトラム（ＤＳＳＳ）システム（８０２．１１ ＤＳＳＳ ＰＨＹ）では、異なるチャネルを利用する隣接するＢＳＳの間で、その中心周波数の間隔が２２ＭＨｚ未満、すなわちチャネル５つ分未満である場合には、干渉が生じることもある。従って、任意のＢＳＳが検出される各チャネルごとに、アクセス・ポイント内に実装された基準によって隣接するチャネルのＲＳＳＩも計算する。隣接するチャネルのＲＳＳＩを計算するための基準は、インプリメンテーション依存であることに留意されたい。従って、当業者に明らかな様々な修正形態を用いることができる。

各チャネルのＲＳＳＩを計算した後で、アクセス・ポイントは、その他のＢＳＳとの干渉だけでなく同じ場所に位置するその他の無線システムとの干渉も最も少ない特定のチャネルを決定することができる。ＲＳＳＩおよび／またはＣＣＡビジー部分によってどのように干渉レベルを測定するかは、インプリメンテーション依存である。

４．選択したチャネルに切り替える（図３のステップ４００）
アクセス・ポイントは、その他の装置との干渉が最適なチャネルを選択した後で、搬送周波数を変化させることによってこの選択したチャネルに切り替える。最後に、このアクセス・ポイントは、図３のステップ１００（チャネル走査）およびステップ２００（チャネル測定）においてＳＳＩＤを変更していれば、元のＳＳＩＤを復元しなければならない。

以上の記述から明らかなように、本発明には、同じ位置に位置する多くのアクセス・ポイントが互いを認識し、それらが同時に自動チャネル選択を開始した場合にもそれぞれが最適なチャネルをインテリジェントに選択することができるという利点がある。さらに、本発明は、ＩＥＥＥ規格８０２．１１および無線局のインプリメンテーションのいかなる修正も必要としない。

以上、ＷＬＡＮシステム内で使用されるチャネルを決定する自動チャネル選択方法の好ましい実施形態について説明したが、このシステムのいくつかの利点が得られていることは当業者には明らかであろう。上記説明は、本発明の例示的な実施形態に過ぎないものと解釈されたい。当業者なら、本発明の基本原理または範囲を逸脱することなく、この実施形態と同様の機能をもたらす代替構成を容易に思いつくことができるであろう。

以下に他の実施例を例示する。
（１）無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内で主無線装置によって確立された基本サービス・セット（ＢＳＳ）の動的周波数選択（ＤＦＳ）方法であって、
前記ＢＳＳが使用する新しいチャネルが必要かどうかを判定するステップと、
前記ＢＳＳが使用する新しいチャネルが必要と判定されたときにすべてのチャネルを走査するステップと、
複数のチャネルのチャネル品質を測定するステップと、
チャネル品質パラメータに基づいて１つのチャネルを選択するステップと、
を含み、
前記走査ステップが、隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを行っているかどうかを検出するために、無作為な優先順位に基づいて前記主無線装置が走査し、既存の稼動状態のＢＳＳの結果を得て、検出されたすべての既存ＢＳＳの中で前記主無線装置の優先順位が最高であるときにのみ完了し、
前記測定ステップが、前記走査ステップが完了した後で既存の稼動状態のＢＳＳの前記結果に基づいて前記主無線装置が測定する、前記方法。
（２）前記ＢＳＳを前記選択された新しいチャネルに切り替えるステップをさらに含む、（１）に記載の方法。
（３）前記主無線装置が電源投入される、
前記主無線装置が管理者の手動で起動されてＤＦＳを開始する、
前記主無線装置が隣接する他のＢＳＳと一部重複してチャネルの干渉を引き起こす、および
前記ＢＳＳ内で他の認可されたオペレータがチャネルの干渉を引き起こしていることが検出される、
以上の状態のうち何れかが起こった場合に、使用される新しいチャネルが必要であると判定される、（１）に記載の方法。
（４）前記走査ステップが、
前記主無線装置を所定のチャネルに切り替えるサブステップと、
前記主無線装置の元のＳＳＩＤを、無作為に生成された優先順位情報を含む走査動作ＳＳＩＤに変更するサブステップと、
隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するためにすべてのチャネルを走査するサブステップと、
隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するために所定のチャネルを走査するサブステップと、
前記検出が完了した後で既存の稼動状態のＢＳＳのリストを得るサブステップとを含む、（１）または（３）に記載の方法。
（５）前記走査ステップが、
他の主無線装置が前記主無線装置より高い優先順位でチャネルの測定または走査を行っていると判定された場合には、前記検出された隣接する他のＢＳＳがＤＦＳを完了した後ですべてのチャネルおよび前記所定のチャネルを再走査するステップ
をさらに含む可能性がある、（４）に記載の方法。
（６）前記走査ステップが、
検出された隣接する他のＢＳＳのその他の主無線装置のいずれか１つが同じ優先順位でチャネルの走査を行っていると判定された場合に、前記主無線装置のＳＳＩＤを再設定して、新しい無作為な優先順位情報を含む新しい走査動作ＳＳＩＤを生成するステップと、
前記主無線装置の再設定された走査動作ＳＳＩＤが検出されたすべてのＢＳＳの中で最高の優先順位である場合に、隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するために、すべてのチャネルおよび前記所定のチャネルを再走査するステップと
をさらに含む、（４）に記載の方法。
（７）既存の稼動状態のＢＳＳのリストが、前記ＢＳＳより低い優先順位で走査している隣接するＢＳＳを含まない、（４）に記載の方法。
（８）前記走査動作ＳＳＩＤが、前記主無線装置の走査動作状態を識別する第１の部分、および無作為に生成された前記主無線装置の走査動作の優先順位を識別する第２の部分の２つの部分を含む、（４）〜（６）のうちいずれか一項に記載の方法。
（９）前記測定ステップが、
前記走査動作ＳＳＩＤを測定動作ＳＳＩＤに変更するサブステップと、
既存の稼動状態のＢＳＳの結果に基づいて複数のチャネルのチャネル品質パラメータを測定するサブステップと、
を含む、（１）から（３）のうちいずれか一項に記載の方法。
（１０）前記測定動作ＳＳＩＤが、前記主無線装置の測定動作状態を識別する少なくとも１つの部分を含む、（９）に記載の方法。
（１１）前記チャネル品質パラメータが、受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）およびクリア・チャネル・アセスメント（ＣＣＡ）のビジー期間を含む、（１）〜（１０）のいずれか一項に記載の方法。
（１２）チャネルを選択する前記ステップが、チャネル品質に対する干渉が最も少ないこと、または無線通信で使用するためのその他の規制要件を満たしていることを基準として行われる、（１）〜（１１）のうちいずれか一項に記載の方法。

本発明の方法を適用したインフラストラクチャ型無線ネットワークの構成を示す図である。 本発明の方法を適用したアドホック型無線ネットワークの構成を示す図である。 本発明による動的周波数選択方法の各動作ステップを示す流れ図である。 本発明によるチャネル走査プロセスを示す流れ図である。 ＩＥＥＥ規格８０２．１１によるデータ・リンク・レイヤおよびＰＨＹレイヤのメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）のアーキテクチャを示す図である。 ＩＥＥＥ規格８０２．１１によるＭＬＭＥ−ＳＣＡＮ．ｒｅｑｕｅｓｔのプリミティブ・パラメータを示す図である。 ＩＥＥＥ規格８０２．１１によるＭＬＭＥ−ＳＣＡＮ．ｃｏｎｆｉｒｍのプリミティブ・パラメータを示す図である。 図７の各ＢＳＳＤｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎの要素を示す図である。 本発明によるチャネル測定プロセスを示す流れ図である。

Claims (12)

1. 無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内で主無線装置によって確立される基本サービス・セット（ＢＳＳ）の動的周波数選択（ＤＦＳ）方法であって、
   前記主無線装置によって、前記無線ローカル・エリア・ネットワークの複数のチャネルを走査して、他の複数のＢＳＳが存在するかどうか、かつ他の複数のＢＳＳが同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するステップと、
   前記主無線装置の優先順位が、前記検出された全てのＢＳＳのうちで最高位である場合は、前記複数のチャネルのチャネル品質を測定するステップと、
   前記測定されたチャネル品質パラメータに基づいてチャネルを選択するステップと、
   を含む、前記方法。
2. 前記ＢＳＳを前記選択されたチャネルに切り替えるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記主無線装置が電源投入される、
   前記主無線装置が管理者の手動で起動されてＤＦＳを開始する、
   前記主無線装置が隣接する他のＢＳＳと一部重複してチャネルの干渉を引き起こす、および
   前記ＢＳＳ内で他の認可されたオペレータがチャネルの干渉を引き起こしていることが検出される、
   以上の状態のうち何れかに基づいて、主無線装置によって前記動的周波数選択が行われる、請求項１に記載の方法。
4. 前記走査ステップが、
   前記主無線装置を所定のチャネルに切り替えるサブステップと、
   前記主無線装置の元のＳＳＩＤを、無作為に生成された優先順位情報を含む走査動作ＳＳＩＤに変更するサブステップと、
   前記複数のチャネルを走査して隣接する他の複数のＢＳＳが存在するかどうか、そして隣接する他の複数のＢＳＳが同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するサブステップと、
   前記隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するために所定のチャネルを走査するサブステップと、
   前記検出が完了した後で既存の稼動状態のＢＳＳのリストを得るサブステップと、
   を含む、請求項１または３に記載の方法。
5. 前記走査ステップが、他の主無線装置が前記主無線装置より高い優先順位でチャネルの測定または走査を行っていると判定された場合には、前記検出された隣接する他のＢＳＳがＤＦＳを完了した後ですべてのチャネルおよび前記所定のチャネルを再走査するステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記走査ステップが、
   検出された隣接する他のＢＳＳの他の主無線装置のいずれか１つが同じ優先順位でチャネルの走査を行っていると判定された場合に、前記主無線装置のＳＳＩＤを再設定して、新しい無作為な優先順位情報を含む新しい走査動作ＳＳＩＤを生成するステップと、
   前記主無線装置の再設定された走査動作ＳＳＩＤが検出されたすべてのＢＳＳの中で最高の優先順位である場合に、隣接する他のＢＳＳが存在し、同時にＤＦＳを実行しているかどうかを検出するために、すべてのチャネルおよび前記所定のチャネルを再走査するステップと、
   をさらに含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記既存の稼動状態のＢＳＳのリストが、前記ＢＳＳより低い優先順位で走査している隣接するＢＳＳを含まない、請求項４に記載の方法。
8. 前記走査動作ＳＳＩＤが、前記主無線装置の走査動作状態を識別する第１の部分、および無作為に生成された前記主無線装置の走査動作の優先順位を識別する第２の部分の２つの部分を含む、請求項４から６のうちいずれか一項に記載の方法。
9. 前記測定ステップが、
   前記走査動作ＳＳＩＤを測定動作ＳＳＩＤに変更するサブステップと、
   既存の稼動状態のＢＳＳの結果に基づいて複数のチャネルのチャネル品質パラメータを測定するサブステップと、
   を含む、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の方法。
10. 前記測定動作ＳＳＩＤが、前記主無線装置の測定動作状態を識別する少なくとも１つの部分を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記チャネル品質パラメータが、受信信号強度表示およびクリア・チャネル・アセスメントのビジー期間を含む、請求項１から１０のうちいずれか一項に記載の方法。
12. チャネルを選択する前記ステップが、チャネル品質に対する干渉が最も少ないこと、または無線通信で使用するためのその他の規制要件を満たしていることを基準として行われる、請求項１から１１のうちいずれか一項に記載の方法。

Images