(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管理フレームの優先順位とセキュリティタイプの設定を可能にし、管理フレームの優先レベルと送信データレートとを設定するコントローラと、
前記コントローラに動作可能に接続され、管理フレームの優先キューを含むメモリと、
予想レイテンシパラメータと無線ネットワーク品質パラメータとにより決まる２つ以上の分類のうちの一分類に管理フレームを分類する、前記コントローラに動作可能に結合した分類器と、
前記管理フレームの優先キューにより前記フレームを送信する送信器とを有する、装置。
【請求項２】
前記コントローラはユニキャスト管理フレームとブロードキャスト管理フレームとの両方に管理フレーム優先プロトコルを提供し、前記ユニキャスト管理フレームは１つのステーションに送信され、前記ブロードキャスト管理フレームは複数のステーションに送信されるものである、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記コントローラは宛先ステーションと管理フレームの優先度をネゴシエーションできる、
請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記コントローラは、緊急サービス及び医療サービスに関係する管理フレームとデータフレームの両方に最高の優先度を設定できる、
請求項１ないし３いずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記コントローラは、アソシエートトラフィッククラスのデータフレームの優先度に対する管理フレームの優先度を決定できる、
請求項１ないし４いずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記管理フレームのセキュリティパラメータをアドバタイズできる、請求項１ないし５いずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記コントローラは、前記管理フレームの優先度とそのキューとに基づいて、ＡＥＳ−ＣＣＭＰ暗号プロトコルとＡＥＳ−ＧＣＭ暗号プロトコルとのうち少なくとも一方を用いて、前記管理フレームのセキュリティリプレイプロテクションを暗号化して提供し、ＡＥＳはAdvanced  Encryption  Standardであり、ＣＣＭＰはCounter  Mode  with  Cipher  Block  Chaining  Message  Authentication  Code  Protocolであり、ＧＣＭはGalois  Counter  Modeである、請求項１ないし６いずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
制御手段が、フレームとともに受信した情報により管理フレームの優先度を設定するステップと、
前記制御手段が、前記管理フレームの優先度と送信データレートとを設定するステップと、
前記制御手段が、優先管理フレームセキュリティタイプを設定するステップと、
分類手段が、予想レイテンシパラメータと無線ネットワーク品質パラメータとにより決まる２つ以上の分類のうち一分類に前記管理フレームを分類するステップと、
送信手段が、前記管理フレームの優先キューにより前記管理フレームを送信するステップとを有する、方法。
【請求項９】
前記制御手段が、ユニキャスト管理フレームとブロードキャスト管理フレームとの両方に管理フレーム優先プロトコルを提供するステップと、
前記送信手段が、前記ユニキャスト管理フレームを１つのステーションに送信するステップと、
前記送信手段が、前記ブロードキャスト管理フレームを複数のステーションに送信するステップとを有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御手段が、管理フレーム優先度を宛先ステーションとネゴシエーションするステップを実行させる、
請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記制御手段が、緊急サービスと医療サービスに関係する管理フレームとデータフレームとに最高の優先度を設定するステップを実行させる、
請求項８ないし１０いずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記制御手段が、アソシエートトラフィッククラスのデータフレームの優先度に対する管理フレームの優先度を決定するステップを実行させる、
請求項８ないし１１いずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記制御手段が、前記管理フレームのセキュリティパラメータをアドバタイズするステップを有する、請求項８ないし１２いずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記制御手段が、前記管理フレームの優先度とそのキューとに基づいて、ＡＥＳ−ＣＣＭＰ暗号プロトコルとＡＥＳ−ＧＣＭ暗号プロトコルとのうち少なくとも一方を用いて、前記管理フレームのリプレイプロテクションを暗号化して提供するステップであって、ＡＥＳはAdvanced  Encryption  Standardであり、ＣＣＭＰはCounter  Mode  with  Cipher  Block  Chaining  Message  Authentication  Code  Protocolであり、ＧＣＭはGalois  Counter  Modeであるステップを有する、請求項８ないし１３いずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも、
管理フレームの優先順位とセキュリティタイプの設定を可能にし、管理フレームの優先レベルと送信データレートとを設定するコントローラと、
前記コントローラに動作可能に接続され、管理フレームの優先キューを含むメモリと、
前記移動ステーションは、予想レイテンシパラメータと無線ネットワーク品質パラメータとにより決まる２つ以上の分類のうち一分類に管理フレームを分類する、前記コントローラに動作可能に結合した分類器と、
前記管理フレームの優先キューにより前記フレームを送信する送信器と
を含む移動局を有する、
無線通信システム。
【請求項１６】
前記コントローラはユニキャスト管理フレームとブロードキャスト管理フレームとの両方に管理フレーム優先プロトコルを提供でき、前記ユニキャスト管理フレームは１つのステーションに送信され、前記ブロードキャスト管理フレームは複数のステーションに送信されるものである、
請求項１５に記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記コントローラは宛先ステーションと管理フレームの優先度をネゴシエーションできる、請求項１５または１６に記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記コントローラは、緊急サービス及び医療サービスに関係する管理フレームとデータフレームの両方に最高の優先度を設定できる、
請求項１５ないし１７いずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記コントローラは、アソシエートトラフィッククラスのデータフレームの優先度に対する管理フレームの優先度を決定できる、
請求項１５ないし１８いずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記コントローラは、前記管理フレームのセキュリティパラメータをアドバタイズできる、請求項１５ないし１９いずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項２１】
前記コントローラは、前記管理フレームの優先度とそのキューとに基づいて、ＡＥＳ−ＣＣＭＰ暗号プロトコルを用いて、前記管理フレームのセキュリティリプレイプロテクションを暗号化して提供し、ＡＥＳはAdvanced  Encryption  Standardであり、ＣＣＭＰはCounter  Mode  with  Cipher  Block  Chaining  Message  Authentication  Code  Protocolであるステップを実行させる、
請求項１５ないし２０いずれか一項に記載の無線通信システム。
【請求項２２】
コントローラと、
命令を格納したメモリと
を有する装置であって、
前記命令は前記コントローラにより実行されると、
管理フレームの優先度を設定するステップと、
管理フレームの優先度と送信データレートとを設定するステップと、
優先管理フレームセキュリティタイプを設定するステップと、
予想レイテンシパラメータと無線ネットワーク品質パラメータとにより決まる２つ以上の分類に前記管理フレームを分類するステップと、
ユニキャスト管理フレームとブロードキャスト管理フレームとの両方に管理フレーム優先プロトコルを提供するステップと、
前記フレームの優先キューにより、前記ユニキャスト管理フレームと前記ブロードキャスト管理フレームとの両方を送信するステップとを実行させる、装置。
【請求項２３】
前記命令は、実行されると、
管理フレーム優先度を宛先ステーションとネゴシエーションするステップを実行させる、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記命令は、実行されると、
緊急サービスと医療サービスに関係する管理フレームとデータフレームとに最高の優先度を設定するステップを実行させる、
請求項２２または２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記命令は、実行されると、
アソシエートトラフィッククラスのデータフレームの優先度に対する管理フレームの優先度を決定するステップを実行させる、
請求項２２ないし２４いずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記命令は、実行されると、
前記管理フレームのセキュリティパラメータをアドバタイズするステップを有する、請求項２２ないし２５いずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記命令は、実行されると、
前記管理フレームの優先度とそのキューとに基づいて、ＡＥＳ−ＣＣＭＰ暗号プロトコルを用いて、前記管理フレームのセキュリティリプレイプロテクションを暗号化して提供するステップであって、ＡＥＳはAdvanced  Encryption  Standardであり、ＣＣＭＰはCounter  Mode  with  Cipher  Block  Chaining  Message  Authentication  Code  Protocolであるステップを実行させる、
請求項２２ないし２６いずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の発明は、無線ネットワークの管理フレームを優先順序付けする装置、システム、及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準ファミリなどの無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）標準では、高いデータフレーム優先度での（ビーコンなどの）管理フレームの送信を規定してもよく、最も低いデータレートでの送信を規定してもよく、これらの送信基準はすべての管理フレームに一様に適用される。さらに、ＩＥＥＥ８０２．１１標準ファミリが規定している管理フレームは過剰であり（例えば、ＩＥＥＥ  ８０２.１１ｋ  Radio  Resource  MeasurementsやＩＥＥＥ  ８０２.１１ｖ  Wireless  Network  Management）、ＷＬＡＮ企業トラフィック特性に負のインパクトを与えるかも知れない。トラフィック分析により、ＷＬＡＮの現在のインフラストラクチャにおいて、帯域幅の２５％超が管理フレームトラフィックにより使われており、全体的なＷＬＡＮスループットが低下していることが示されている。これは特に過剰な管理フレームトラフィックによりＷＬＡＮの利用可能な収容キャパシティが減少した場合、無線媒体を介したボイスアプリケーションにも当てはまる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様による装置は、管理フレームの優先順位とセキュリティタイプの設定を可能にし、管理フレームの優先レベルと送信データレートとを設定するコントローラと、前記コントローラに動作可能に接続され、管理フレームの優先キューを含むメモリと、前記管理フレームの優先キューにより前記フレームを送信する送信器とを含む移動局を含む移動局を有する。
【０００４】
他の一態様による方法は、フレームとともに受信した情報により管理フレームの優先度を設定するステップと、管理フレームの優先度と送信データレートとを設定するステップと、優先管理フレームセキュリティタイプを設定するステップと、前記管理フレームの優先キューにより前記管理フレームを送信するステップとを有する。
【０００５】
さらに他の一態様による無線通信システムは、少なくとも、管理フレームの優先順位とセキュリティタイプの設定を可能にし、管理フレームの優先レベルと送信データレートとを設定するコントローラと、前記コントローラに動作可能に接続され、管理フレームの優先キューを含むメモリと、前記管理フレームの優先キューにより前記フレームを送信する送信器とを含む移動局を含む移動局を有する。
【０００６】
さらに他の一態様による装置は、コントローラと、命令を格納したメモリと
を有し、前記命令は前記コントローラにより実行されると、管理フレームの優先度を設定するステップと、管理フレームの優先度と送信データレートとを設定するステップと、優先管理フレームセキュリティタイプを設定するステップと、予想レイテンシパラメータと無線ネットワーク品質パラメータとにより決まる２つ以上の分類に前記管理フレームを分類するステップと、ユニキャスト管理フレームとブロードキャスト管理フレームとの両方に管理フレーム優先プロトコルを提供するステップと、前記フレームの優先キューにより、前記ユニキャスト管理フレームと前記ブロードキャスト管理フレームとの両方を送信するステップとを実行させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明であると考える主題は特許請求の範囲に記載した。しかし、添付した図面を参照して以下の詳細な説明を読めば、本発明を、構成及び動作方法に関して、本発明の目的、特徴、利点とともに、最もよく理解できるであろう。
【図１】本発明の一実施形態による無線通信ネットワークの一部を示す図である。
【図２】本発明の実施形態で用いられる管理フレームを示す図である。
【図３】本発明の実施形態による無線通信デバイスを示す図である。
【図４】本発明の実施形態による管理フレームの優先順序を決定する方法を示すフローチャートである。  言うまでもなく、図示を簡単かつ明確にするため、図中の要素はかならずしもそのスケール通りに描いてはいない。例えば、明確にするため、一部の要素の大きさを他の要素の大きさより誇張する場合もある。さらに、適当であれば、対応または類似する要素を示すため、複数の図面で同じ参照番号を用いた。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の詳細な説明では、本発明をよく理解してもらうために、具体的な詳細事項を多数記載する。しかし、当業者には言うまでもなく、本発明はこれらの詳細がなくても実施することができる。他の場合には、実施形態を分かりにくくしないように、周知の方法、手順、コンポーネント、回路は詳細には説明していない。
【０００９】
以下の詳細な説明の一部は、データビット又はバイナリデジタル信号に対する操作のアルゴリズムと記号による表現により表されている。これらのアルゴリズムによる説明と表現は、信号処理技術及び／又は無線通信技術の当業者が、自分の仕事内容を他の当業者に最も効果的に伝える手段である。
【００１０】
特に断らなければ、以下の説明から明らかなように、言うまでもなく、この明細書全体において、「処理」、「算出」、「計算」、「決定」等の用語を用いた説明は、コンピュータ及び／又はコンピュータシステム及び／又はメディアアクセスコントローラ（ＭＡＣ）及び／又は通信プロセッサその他類似の電子的計算機器の動作やプロセスであって、コンピュータシステムのレジスタやメモリ内の物理的（例えば電子的）量として表されたデータを操作及び／又は変換し、コンピュータシステムのメモリ、レジスタ、その他の情報記憶装置、伝送機器、表示機器内の物理量として同様に表された他のデータに変換するものの動作や処理を指す。また、本明細書では、「複数（plurality）」との用語を用い、２以上のコンポーネント、デバイス、要素、パラメータなどを示す。例えば、「複数の移動局」は２以上の移動局を言う。
【００１１】
言うまでもなく、本発明はいろいろなアプリケーションで用いることができる。本発明はこの点に限定されないが、ここに開示する回路や技術は無線システムの通信デバイスなど多くの装置に用いることができる。本発明の範囲内に含まれる通信デバイスは、例えば、ここではＷｉＦｉとも呼ぶＷＬＡＮ、ＷｉＭＡＸともよぶワイヤレスメトロポリタンエリアネットワーク（ＷＭＡＮ）、フルートゥース、双方向無線送信機、デジタルシステム送信機、アナログシステム送信機、セルラー無線電話送信機、デジタル加入者線、ＬＴＥセルラーシステムなどの無線システムの移動局、基地局、及びアクセスポイントを含む。
【００１２】
本発明の実施形態は、例えば、機械により実行されると、その機械に実施形態による方法及び／または動作を実行させる命令またはそのセットを格納した、機械読み出し可能メディアまたは製品（article）を用いて実施される。かかる機械には、例えば、好適な処理プラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピューティングデバイス、処理デバイス、コンピューティングシステム、処理システム、コンピュータプロセッサ等を含んでもよいし、好適なハードウェア及び／またはソフトウェアの組み合わせを用いて実施してもよい。機械読み取り可能媒体又は製品は、例えば、メモリユニット、メモリデバイス、メモリ製品、メモリ媒体、記憶デバイス、記憶製品、記憶媒体及び／又は記憶ユニットなど、適切なタイプのものを含む。命令には、ソースコード、コンパイル済みコード、インタープリットコード、実行コード、スタティックコード、ダイナミックコード、暗号化コードなどの好適な任意のコードを含み、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、アセンブラなど、ハイレベル、ローレベル、オブジェクト指向、ビジュアル、コンパイル済み、及び／またはインタープリット済みプログラミング言語など好適な言語を用いて実装できる。
【００１３】
本発明の実施形態では、チャネルは物理的トランスファ媒体であり得る。物理的転送媒体を用いて、１つ以上の変調方式で変調された、情報データ信号、トレーニング信号、パイロット信号、サブキャリア信号、プリアンブル信号などの信号を転送する。さらに、チャンネルは物理的転送媒体、経路損失、雑音、干渉などの送信器及び／又は受信器のコンポーネントの組み合わせであってもよい。当業者には言うまでもなく、本発明の実施形態は（上記のような）多くの種類の信号で動作するが、上記の信号には限定されない。
【００１４】
図１を参照して、本発明の一実施形態による無線通信ネットワーク１００の一部を示す。本発明のこの実施形態では、無線通信ネットワーク１００は、移動局（ＭＳ）１１０、アクセスポイント（ＡＰ）１２０と１３０、無線ネットワークコントローラ１４０、及び（例えば、必要に応じて、認証、許可、及びアクセス（ＡＡＡ）セキュリティサーバなど）セキュリティサーバ１５０を含む。
【００１５】
本発明の範囲はこの例には限定されないが、無線通信ネットワーク１００はネットワークを介して通信するのに少なくとも３タイプのフレームを用いる。例えば、第１のフレームタイプは、管理フレームであり、ＡＰとＭＳとの間のＷＬＡＮ接続を確立するのに用いることができ、例えば、プローブ、認証要求、アソシエーション要求、ビーコンなどを含む。第２のフレームタイプは、データフレームの送信をサポートするのに使われる制御フレームであり、アクノレッジメント（ＡＣＫ）フレーム、Request-To-Send（ＲＴＳ）フレーム、Clear-To-Send（ＣＴＳ）フレームなどを含む。第３のフレームタイプは、ネットワークを介してデータを転送するのに用いるデータフレームである。これには、例えば、ＭＡＣサービスデータユニット（ＭＳＤＵ）などを含むが、本発明の範囲はこの点で限定されない。
【００１６】
本発明の実施形態では、ＩＥＥＥ８０２．１１−２００７標準と互換性のあるＷＬＡＮで動作するとき、ＡＰ１２０は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１Extended  Capabilities  Information  Elementで優先順位付けられた管理フレームをサポートすることをアドバタイズする。このポリシーに基づき、ＡＰ１２０は優先順位付けを命じてもよいし、命じなくてもよい。優先順位付けが必須でない場合、（非優先順位付け管理フレームクライアントである）レガシーなＩＥＥＥ８０２．１１ステーションは、必要に応じて、ＡＰ１２０、１３０とアソシエーションできる。例えば、セキュリティパラメータ「プロテクト優先管理フレーム（Protect  Prioritized  Management  Frames）」は、優先管理フレームのプロテクションをサポートし、優先管理フレームの送信が可能であることを示すが、RSN  IE  CapabilitiesフィールドとExtended  Capability  Information  Elementとでアドバタイズされる。
【００１７】
本発明の実施形態では、ＭＳ１１０は、ＡＯ１２０と管理フレームの優先レベルをネゴシエーションし、例えば、Roaming  Management  Framesクラス、Emergency  Services  Management  Frame  class、Network  Management  Framesクラス、Diagnostics  Management  Class、及びEvent  Reporting  Management  Framesクラスなどの管理フレーム優先クラスを決定できる。ＭＳ１１０は、各管理フレーム優先クラスに対して別々の優先キューを有する。ＭＳ１１０は、優先クラスに基づいてデータレートとリトライを割り当てる。また、ＭＳ１１０は、送信フレームに対してセキュリティ処理と適切なリプレイプロテクション（例えば、ＲＴＳ／ＣＴＳプロテクション）を適用し、必要に応じて、受信した優先管理フレームに優先度ごとのリプレイプロテクションをチェックする。
【００１８】
本発明の実施形態では、ＡＰ１２０は、各管理フレームに対して、異なる送信管理トラフィックキューを維持する。ＡＰ１２０は、必要に応じて、セキュリティ処理（例えば、Advanced  Encryption  Standard（ＡＥＳ））とリプレイプロテクション（例えば、パケットナンバーカウンタ、ＲＴＳ／ＣＴＳプロテクション）とを用いる。また、ＡＰ１２０は、管理フレームの優先度に基づきデータレートとリトライ数とを割り当て、優先管理フレームの優先度ごとの受信のチェックをリプレイする。
【００１９】
本発明の実施形態では、無線ネットワークコントローラ１４０は、ＭＳ１１０と優先管理フレームをネゴシエーションして、ＡＰ１２０と１３０のために実質的に同じ優先管理フレームを維持し、必要に応じて、ＡＰ１２０及び／又はＡＰ１３０に送信する前に、各管理フレーム優先クラスの１つ以上の管理トラフィックキューにタグをする。
【００２０】
本発明の実施形態のステーションは、無線通信ネットワーク１００での優先管理フレームの使用を別途ネゴシエーションして、任意的に、優先管理フレームのセキュリティをネゴシエーションする。
【００２１】
別の実施形態では、無線ネットワークコントローラ１４０は、優先管理フレームで動作するように構成されたステーションだけを必要とする、受け入れるポリシーをアドバタイズする。
【００２２】
図２を参照して、本発明の実施形態で用いられる管理フレーム例を示す（様々な実施形態で図示したフレームを用いることができるが、他のフレームを用いてもよい）。拡張機能（extended  capability）情報要素（information  element（ＩＥ））２１０は、ＡＰ１２０により、ＭＳ１１０に、「Prioritized  Management  Frame  Supported」を１に設定することにより優先管理フレームのサポートをアドバタイズするため用いられ、優先管理フレームをサポートしていないときには０に設定される（これを示すため、他のビットやフィールド値を用いてもよいし、他のインジケータを用いてもよい）。例えば、ＡＰ１２０は、優先管理フレームをサポートするＭＳ（例えば、ＭＳ１１０）とアソシエーションする（associates）とき、「Prioritized  Management  Frames  Required」ビットを１に設定する。ＡＰ１２０は、「Emergency  Prioritized  Management  and  Data  Frames  Supported」ビットを設定して、エマージェンシーサービスを担うフレームの優先をサポートすることを示す。同様に、ＭＳはこれらのフィールドを用いて、同じ機能をサポートすることを示す。
【００２３】
Robust  Security  Network  Association（ＲＳＮ）機能ＩＥ２２０は、優先管理フレームの保護のサポートを示し、優先管理フレームの保護方式（例えば、セキュリティアルゴリズム）をネゴシエーションするために用いられる。
【００２４】
拡張機能情報要素（ＩＥ）２３０は、優先管理フレームのサポートを示し、優先管理フレームの利用をネゴシエーションするために用いられる。
【００２５】
セキュリティＣＣＭ（Counter  with  Cipher  Block  Chaining  Message  Authentication  Code（ＣＢＣ−ＭＡＣ））Nonce構造２４０は、暗号アルゴリズムにより生成された構造又はメッセージであり、優先管理フレームのセキュリティ処理のためのランダムで一意的な入力を提供するために用いられる。
【００２６】
セキュリティＡＡＤ（Additional  Authentication  Data）構造２５０は、暗号化されない優先管理フレームのフィールドに認証及びインテグリティ保護を提供するのに用いられる。例えば、Prioritized  Quality  of  Serviceフィールドは、保護が必要だが、フレームヘッダに属し、必要に応じてＡＰ１２０とＭＳ１１０によりフレームルーティングと処理とに用いられるので、暗号化できない。
【００２７】
MAC  Managementプロトコルデータユニット（ＭＭＰＤＵ）２６０は、大きな優先管理フレームの小さな分割されたフレームである。大きなフレームは、必要に応じて、ＡＰ１２０とＭＳ１１０との間の効率的なＭＡＣ送信のため、分割（fragmented）される。
【００２８】
本発明の実施形態では、特定のトラフィッククラス／優先度の管理フレームは、必要に応じて、同じトラフィッククラス／優先度のデータフレームより前に送信してもよい。例えば、ユーザの音声の質に影響するローミング優先管理フレームや、ユーザの健康データを含む管理フレームは、大きくてルーチンのデータ収集に用いられるNetwork  Diagnostic管理フレームより高い優先度で送信される必要がある。緊急優先度は、CapabilityＩＥ２３０でアドバタイズされ、必要に応じてデータフレームと管理フレームの両方に適用される。
【００２９】
ＡＥＳ−ＣＣＭＰを用いる優先管理フレームの暗号カプセル化は、CCM  Nonce構造２４０への入力として管理優先度クラスを用いる。これは、CCM  Nonce構造２４０のMgmt  Priority  IDフィールドの３つの追加的ビットで示した。
【００３０】
優先管理フレーム優先度インジケータは、AAD（Additional  Authentication  Data）の構造に含まれる。ＡＡＤは管理フレームのＡＥＳ−ＣＣＭＰ処理に含まれる。ここで、ＡＥＳはAdvanced  Encryption  Standardであり、ＣＣＭＰはCounter  Mode  with  Cipher  Block  Chaining  Message  Authentication  Code  Protocolである。例えば、受信ステーションでは、必要に応じて、管理フレーム３２６の暗号とインテグリティの計算を確認するため、ＡＡＤが再計算されチェックされる。
【００３１】
また、管理フレームタイプが、その配信がネゴシエーションされる優先度レベルにマッチするか、受信ステーションがチェックする。ステーションがセキュリティ（ＲＳＮ）をネゴシエーションし、優先フレームの保護の前に鍵が確率されている場合、優先管理フレームのセキュリティだけが用いられる。
【００３２】
図３を参照して、本発明の実施形態による無線通信デバイス３００を示す。本発明の範囲はこれに限定されないが、無線通信デバイス３００の実施形態には、コントローラ３１０と、優先プロトコル３１２と、優先レベル３１４と、セキュリティタイプ３１６と、ユニキャスト管理フレーム３２２、ブロードキャスト管理フレーム３２４、及び必要に応じてその他任意タイプの管理フレーム３２６を生成する管理フレームジェネレータ３２０とを含む。
【００３３】
本発明の範囲はこれに限定されないが、優先プロトコル３１２は、ソフトウェアにより、及び／又はハードウェアにより、及び／又はソフトウェアとハードウェアの組み合わせにより実施できる。例えば、優先レベル３１４とセキュリティタイプ３１６は、必要に応じて、メモリに記憶された１つ以上のデータビットにより表され、及び／又は回路により実施される。
【００３４】
さらに、無線通信デバイス３００のこの実施形態は、分類器３３０と、各受信管理用のキュー１乃至キューＮなどの複数のキュー３４２を含むメモリ３４０と、受信器３５０と、送信器３６０と、ＭＩＭＯ（Multiple-Input-Multiple-Output）送受信システムコントローラ３７０と、複数のアンテナ３８０とを含むが、言うまでもなく、本発明は無線通信デバイスのこの実施形態に限定されるものではない。
【００３５】
本発明の実施形態では、アンテナ３８０は、ダイポールアンテナ、アンテナアレイ、八木アンテナ、内部アンテナ、及び／又は必要に応じてエアリンク及び／又はエア媒体を介して信号を送受信できる、移動デバイス用の任意の好適なアンテナを含む。
【００３６】
ＭＩＭＯコントローラ３７０は、受信器及び／又は送信器をグループ分けして、シンボルをアンテナ３８０に又はアンテナ３８０からマッピングする。ＲＸ３５０は１つ以上の受信器を含む。例えば、ＲＸ３５０は、少なくとも復調器と復号器を含み、ＯＦＤＭ（Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）信号及び／又はＯＦＤＭＡ（OFDM  Access）信号を復調及び／又は復号できる。例えば、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ信号は、管理フレーム、データフレーム、制御フレームなどを含む。本発明の実施形態では、ＲＸ３５０はＩＥＥＥ８０２．１１−２００７標準及び／又はＩＥＥＥ８０２．１６標準及び／又はＬＴＥ（Long  Term  Evolution）セルラー標準により動作するが、本発明の範囲はこれに限定されない。
【００３７】
ＴＸ３６０は、１つ以上の送信器を含む。例えば、ＴＸ３６０は、少なくとも変調器と符号化器とを含み、ＯＦＤＭ及び／又はＯＦＤＭＡ信号を変調及び／又は符号化できる。例えば、ＯＦＤＭ／ＯＦＤＭＡ信号は、管理フレーム、データフレーム、制御フレームなどを含む。本発明の実施形態では、ＴＸ３６０はＩＥＥＥ８０２．１１−２００７標準及び／又はＩＥＥＥ８０２．１６標準及び／又はＬＴＥセルラー標準により動作するが、本発明の範囲はこれに限定されない。ＭＩＭＯコントローラ３７０、ＲＸ３５０、及びＴＸ３６０は、ハードウェアにより、ソフトウェアにより、及び／又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより、実施できる。
【００３８】
本発明の実施形態によると、管理フレームジェネレータ３２０は、必要に応じて、ユニキャスト管理フレーム３２２、ブロードキャスト管理フレーム３２４、及び／又は管理フレーム３２６を生成できる。例えば、管理フレーム３２６は、ビーコン、プローブ、アソシエーション（association）などを含む。
【００３９】
本発明の実施形態では、コントローラ３１０はＭＡＣ（Media  Access  Control）コントローラを含む。例えば、コントローラ３１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１−２００７標準、及び／又はＩＥＥＥ８０２．１６標準、及び／又はＬＴＥセルラー標準によりＭＡＣレイヤ信号を処理するように設計されているが、本発明はこれに限定されない。
【００４０】
コントローラ３１０は、優先プロトコル回路又はコントローラ３１２を含む。優先プロトコル３１２は、優先レベル３１４とセキュリティタイプ３１６を選択し、コントローラ３１０が管理フレームの優先度とセキュリティタイプとを設定できるようにする。コントローラ３１０は、必要に応じて、管理フレーム３２６の優先レベルと送信データレートとを設定する。メモリ３４０は、コントローラ３１０に動作可能に結合している。メモリ３４０は複数の優先キュー３４２を含む。例えば、優先キューの数は管理フレームの数に依存し、必要に応じて、管理フレームごとに一優先キューである。メモリ３４０は、必要に応じて、コントローラ３１０により実行される命令を含む。コントローラ３１０は、宛先局と、管理フレームの優先度をネゴシエーションして、優先キュー３４２に優先度を格納する。例えば、コントローラ３１０は、必要に応じて、アソシエートトラフィック（associate  traffic）のデータフレームの優先度に対する管理フレームの優先度を決定できる。
【００４１】
コントローラ３１０は、ＴＸ３６０をアクティブ化して、例えば、優先キュー（例えば、キュー１．．．キューＮ３４２）に格納された優先度によって、管理フレーム３２６を送信する。
【００４２】
さらに、本発明の実施形態では、ＴＸ３６０は、無線ネットワーク１００の１つのステーションにユニキャスト管理フレーム３２２を送信し、無線ネットワーク１００の複数のステーションに管理フレーム３２４をブロードキャストする。この実施形態では、コントローラ３１０は、必要に応じて、ユニキャスト管理フレーム３２２とブロードキャスト管理フレーム３２４の両方に、管理フレーム優先プロトコルを（例えば、優先プロトコル３１２により）適用してもよい。
【００４３】
例えば、優先プロトコル３１２は、例えば、ＭＭＰＤＵ２６０のManagement  Priority  Controlフィールドなどの、受信フレームから得られる情報を用いることができる。優先プロトコル３１２は、必要に応じて、管理フレームに優先度を与え、優先管理フレームを制御するために、管理フレームの優先度に関する他のフィールドの情報を用いてもよい。本発明の実施形態では、例えば、拡張機能ＩＥの２１０、ＲＳＮ機能ＩＥ２２０、拡張機能ＩＥ２３０、Security  CCM  Nonce  Construction２４０、Security  AAD  Construction２５０のフィールドが優先プロトコル３１２により用いられる。
【００４４】
さらに、コントローラ３１０は、必要に応じて、緊急サービス及び／又は医療サービスに関する管理フレームとデータフレームの両方に最高の優先度を設定できる。
【００４５】
分類器３３０は、コントローラ３１０に動作可能に結合している。分類器３３０は管理フレーム３２６の分類を決定できる。例えば、分類器３３０は、予測レイテンシパラメータ及び／又は無線ネットワーク品質パラメータにより分類を決定し、１つ以上の管理フレーム（例えば、管理フレーム３２６）を２つ以上の分類に分類できるが、本発明の範囲はこれに限定されない。
【００４６】
本発明の実施形態では、管理フレームは暗号化されていてもよい。コントローラ３１０は、ＡＥＳ−ＣＣＭＰ暗号プロトコル及び／又はＡＥＳ−ＧＣＭなどの暗号プロトコルを用いて、管理フレームの優先度とその優先度キュー（例えば、キュー３４２）に基づき管理フレーム３２６を暗号化できる。ここで、ＡＥＳはAdvanced  Encryption  Standardであり、CCMPはCounter  Mode  with  Cipher  Block  Chaining  Message  Authentication  Code  Protocolであり、ＧＳＭはGalois  Counter  Modeである。コントローラ３１０は、無線ネットワーク１００のステーションとＡＰに、管理フレームの鍵などのセキュリティパラメータをアドバタイズできるが、本発明の範囲はこれに限定されない。
【００４７】
コントローラ３１０は保護ルールをリプレイできる。コントローラ３１０は、カウンタ３１４を含み、リプレイ攻撃に対する防禦のため、管理フレーム３２６のPer-Packet  Sequence  Numberを単調増加させる。例えば、無線通信デバイスが送信局として動作するとき、コントローラ３１０はすべての優先度のすべてのデータ及び管理フレームに対して同じカウンタ（例えば、カウンタ３１４）をキープできる。コントローラ３１０は、一端、任意の管理フレームにカウンタを適用し、必要に応じて、その後、そのカウンタを増加させる。
【００４８】
本発明の他の実施形態では、無線通信デバイスが受信局として動作するとき、コントローラ３１０は、必要に応じて、管理フレームの各優先バケット（bucket）ごとに別のカウンタを持っていてもよい。
【００４９】
本発明の他の実施形態では、暗号化されリプレイプロテクトされた優先管理フレームを受信すると、受信局は、管理フレームヘッダのカウンタが、同じ優先度の管理フレームのその前に受信したカウンタより小さい又は同じとき、その管理フレームを無視するが、本発明の範囲はこれに限定されない。
【００５０】
図４を参照して、本発明の実施形態による管理フレームの優先順序を決定する方法のフローチャートを示す。一実施形態では、受信局は、必要に応じて、ＡＰからのビーコン及び／又はプローブ応答などの非優先管理フレームを受信する。受信局は、可能になった優先管理フレーム（ＰＭＦ）を設定し、優先管理フレームセキュリティを設定できる（テキストボックス４１０）。ＰＭＦがセキュリティ設定されていると（ダイヤモンド４１５）、コントローラ３１０（又は、他のハードウェアセットが本発明の実施形態を実施できるので、その他のコントローラ）は、例えば、ビーコンの拡張機能ＩＥ２１０中の「Prioritized  Management  Frame  Support」フィールド及び／又は「Prioritized  Management  Frame  Required」フィールド（テキストボックス４３０）を読み、ビーコン／プローブ応答のＲＳＮ機能ＩＥ２２０中の「Protected  Prioritized  Management  Frame」フィールドを読む（テキストボックス４４０）。優先管理フレームがサポートされていない場合、受信局は、必要に応じて、レガシーＩＥＥＥ８０２．１１処理に進む（テキストボックス４２０）。
【００５１】
この方法では、ＡＰがＰＭＦとＰＭＦセキュリティをサポートしない場合（ダイヤモンド４４５）、受信局は、必要に応じて、レガシーＩＥＥＥ８０２．１１処理に進む（テキストボックス４２０）。しかし、ＡＰがＰＭＦとＰＭＦセキュリティをサポートする場合（ダイヤモンド４４５）、受信局（例えば、ＭＳ１１０）は、ＡＰ（例えば、ＡＰ１２０）とアソシエーションし、ＰＭＦ及びＰＭＦセキュリティをセキュアにネゴシエーションし、（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｉとＩＥＥＥ８０２．１１ｒにより）暗号化用の鍵を求め、リプレイプロテクション用のパケットカウンタをスタートする（テキストボックス４５０）。受信局は管理フレームの各優先度に対して別のカウンタ（例えば、カウンタ３１４）を設けてもよい（テキストボックス４６０）。
【００５２】
本発明の範囲はこの例示の方法に限定されないが、受信局（例えば、ＭＳ１１０）は、ＡＰ１２０などのＡＰのＰＭＦを受信できる（テキストボックス４７０）。例えば、コントローラ３１０は、現在の受信カウンタを前の受信カウンタと比較して、リプレイチェック（replay  check）を行ってもよい。現在の受信カウンタ値が前の受信カウンタ値より大きいとき（ダイヤモンド４７５）、受信局は、受信したＰＭＦを復号して、ショートメッセージエンティティ（ＳＭＥ）処理などの処理のためそのＰＭＦを受け入れる（テキストボックス４９０）。現在の受信カウンタ値が前の受信カウンタ値より大きいとき（ダイヤモンド４７５）、受信局は、ＰＭＦをリプレイ（replay）して、ＰＭＦを破棄して、エラーカウンタにフラグを立ててもよい（テキストボックス４８０）が、言うまでもなく本発明の範囲は本発明のこの例示の実施形態に限定されない。
【００５３】
本発明の実施形態は、優先管理トラフィックのデータと管理プロテクションをネゴシエーションする暗号化と認証インテグリティ暗号とをサポートできる。キーを確立するとき、両者（例えば、ＡＰとＭＳ）はリプレイカウンタの開始値を取り決める。暗号化された優先管理フレームは、同じ優先レベル内の送信キューでは並び替えなくてもよいが、優先レベルを超えて並び替えてもよい。これにより、低優先レベルの管理フレームを、必要に応じて、リプレイプロテクションを破らずにより高い優先管理フレームとして扱うことができる。
【００５４】
有利にも、本発明の実施形態は、管理フレームの優先順序を決め、優先管理フレームを用いるがデータトラフィックとユーザのサービスレベルへのインパクトを最小化する方法、装置、及びシステムを提供する。
【００５５】
本発明の実施形態は、最高優先度の「緊急」トラフィックを担うＩＥＥＥ８０２．１１無線システムを必要とするヘルスケアアプリケーションをサポートできる。
【００５６】
さらに、本発明の実施形態により、レガシー無線デバイスとのインターオペラビリティを確保し、徐々に優先クライアント、セキュア優先クライアント、及びレガシー（非優先）クライアントの共存させることができる。
【００５７】
本発明の実施形態は、例えば、ＷｉＦｉネットワーク、ＷｉＭＡＸネットワーク、アドホック及びピア・ツー・ピアネットワーク、セルラーシステム、衛星通信システム、無線パーソナル通信ネットワークなどの無線システムで用いることができる。
【００５８】
本主題を個別の構造的特徴及び／又は方法動作を用いて説明したが、言うまでもなく、添付した特許請求の範囲に規定する主題は、上記の特定の特徴や動作には必ずしも限定されない。上記の特定の特徴や動作は、請求項を実施する形式例を開示するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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