(57)【要約】無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）（２０）で使用するアクセス・ポイント（２２）は、ＷＬＡＮの異なるそれぞれの周波数チャネル上で無線で信号を送受信することで、移動局（２４）とデータを交換するように適合された複数の無線通信ユニット（５０）を含む。アクセス・ポイント内の物理層インタフェース（５２）は、複数の無線通信ユニットを接続して通信媒体の単一の物理リンク上でハブ（２６）と通信するために通信媒体（２８）に結合するように適合される。
2006520137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）で使用するアクセス・ポイントにおいて、
ＷＬＡＮの異なるそれぞれの周波数チャネル上で無線で信号を送受信することで、移動局とデータを交換する複数の無線通信ユニットと、
前記複数の無線通信ユニットを接続して通信媒体の単一の物理リンク上でハブと通信するために前記通信媒体に結合する物理層インタフェースと、を備えるアクセス・ポイント。
【請求項２】
前記無線通信ユニットが、前記周波数チャネルを定義するＩＥＥＥ８０２．１１仕様にほぼ準拠して前記移動局と通信するようになった請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項３】
前記通信媒体が有線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を含む請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項４】
前記物理層インタフェースがイーサネット（登録商標）物理層仕様に従って前記通信媒体上でデータ・フレームを送受信するようになった請求項３に記載のアクセス・ポイント。
【請求項５】
前記通信媒体がＷＬＡＮの配布システム媒体である請求項１に記載のアクセス・ポイント。
【請求項６】
前記アクセス・ポイントが、前記複数の無線通信ユニットから前記物理層インタフェースに単一の物理リンク上で送信するデータを選択的に搬送するように、前記無線通信ユニットと前記物理層インタフェースとの間に結合されたマルチプレクサを備える前記請求項１〜５のいずれかに記載のアクセス・ポイント。
【請求項７】
前記複数の無線通信ユニットに前記単一の物理リンク上で受信されるデータを配布するように、前記無線通信ユニットと前記物理層インタフェースとの間に結合されたデマルチプレクサを備える請求項６に記載のアクセス・ポイント。
【請求項８】
前記マルチプレクサおよびデマルチプレクサが、前記データに加えて、前記アクセス・ポイントと前記ハブとの間の通信媒体上で送信される制御メッセージを搬送するようになった請求項７に記載のアクセス・ポイント。
【請求項９】
前記マルチプレクサが、物理リンク上で送信するデータ・フレームを生成し、２つ以上の無線通信ユニットからのデータのチャンクを少なくともいくつかのフレームのそれぞれに組み合わせるようになった請求項６に記載のアクセス・ポイント。
【請求項１０】
各フレームがほぼ長さが固定された複数のスロットを有し、前記マルチプレクサが前記チャンクを前記チャンクが属するそれぞれの周波数チャネルを識別するチャンク・ヘッダと共にそれぞれのスロットに挿入するようになった請求項９に記載のアクセス・ポイント。
【請求項１１】
前記マルチプレクサが、前記２つ以上の無線通信ユニットからのデータのチャンクを前記少なくともいくつかのフレームのそれぞれに交互に転送する請求項９に記載のアクセス・ポイント。
【請求項１２】
前記複数の無線通信ユニットから搬送されるデータがデータ・パケットを含み、前記マルチプレクサがチャンク間でパケットを分解する請求項９に記載のアクセス・ポイント。
【請求項１３】
前記マルチプレクサが、前記データに加えて、前記アクセス・ポイントと前記ハブとの間で送信される制御メッセージを前記フレームに挿入するように適合される請求項９に記載のアクセス・ポイント。
【請求項１４】
移動体通信システムであって、
ハブと、
前記ハブに結合された通信媒体と、
複数のアクセス・ポイントとを備え、前記各アクセス・ポイントが、
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の異なるそれぞれの周波数チャネル上で信号を無線で送受信することで移動局とデータを交換するように適合された２つ以上の無線通信ユニットと、
前記２つ以上の無線通信ユニットを接続して前記通信媒体上で前記ハブと通信するように前記通信媒体に結合された単一の物理層インタフェースとを備えるシステム。
【請求項１５】
前記通信媒体が前記ハブに結合された複数のリンクを備え、前記物理層インタフェースが前記通信媒体の複数のリンクのうちの単一のそれぞれのリンクに結合される請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記アクセス・ポイントがそれぞれのサービス・エリアを有し、少なくともいくつかの前記サービス・エリアがほぼ重なるように配置されている請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ハブと前記無線通信ユニットが、どの無線通信ユニットが移動局のそれぞれをサービスするかを決定するために、単一の物理層インタフェースを介して、前記通信媒体上で制御メッセージを交換するように配置される請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記無線通信ユニットが、前記周波数チャネルを定義するＩＥＥＥ８０２．１１仕様にほぼ準拠して前記移動局と通信するようになった請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記通信媒体が有線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を含む請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記物理層インタフェースがイーサネット（登録商標） 物理層仕様に従って前記通信媒体上でデータ・フレームを送受信するようになった請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
前記通信媒体がＷＬＡＮの配布システム媒体である請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
前記アクセス・ポイントのそれぞれが、前記複数の無線通信ユニットから前記物理層インタフェースに通信媒体上で送信するデータを選択的に搬送するように、前記無線通信ユニットと前記物理層インタフェースとの間に結合されたマルチプレクサを備える請求項１４〜２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
前記アクセス・ポイントのそれぞれが、前記通信媒体上で受信されたデータを前記複数の無線通信ユニットに配布するように、前記無線通信ユニットと前記物理層インタフェースとの間に結合されたデマルチプレクサを備える請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記マルチプレクサおよびデマルチプレクサが、前記データに加えて、前記ハブと前記アクセス・ポイントとの間の通信媒体上で送信される制御メッセージを搬送するように適合される請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記マルチプレクサが前記通信媒体上で送信するデータ・フレームを生成し、２つ以上の無線通信ユニットからのデータのチャンクを少なくともいくつかのフレームのそれぞれに組み合わせるようになった請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記ＷＬＡＮの異なるそれぞれの周波数チャネル上で信号を無線で送受信することで移動局とデータを交換するように適合された２つ以上の無線通信ユニットから成るアクセスポイントを無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に配置した移動体通信方法であって、
単一の物理通信リンク上で前記アクセス・ポイントをハブに結合し、
単一のリンク上で前記複数の無線通信ユニットとハブとの間で前記データを搬送することを含む移動体通信方法。
【請求項２７】
前記アクセス・ポイントを配置するステップがＷＬＡＮ内に複数のアクセス・ポイントを配置するステップを含み、前記アクセス・ポイントを結合するステップが前記アクセス・ポイントのそれぞれを結合して前記ハブに接続された通信媒体によって提供される複数のリンクのうち単一のそれぞれのリンク上で前記ハブと通信するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記アクセス・ポイントがそれぞれのサービス・エリアを有し、前記複数のアクセス・ポイントを配置するステップが少なくとも前記サービス・エリアのいくつかがほぼ重なるように前記アクセス・ポイントを配置するステップを含む請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
どの無線通信ユニットが前記移動局のそれぞれをサービスするかを決定するために、前記アクセス・ポイントと前記ハブとの間で単一のそれぞれのリンク上で制御メッセージを交換するステップを含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記アクセス・ポイントを配置するステップが、前記周波数チャネルを定義するＩＥＥＥ８０２．１１仕様にほぼ準拠して前記移動局と通信するように無線通信ユニットを構成するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記ハブに前記アクセス・ポイントを結合するステップが前記アクセス・ポイントおよび前記ハブを有線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）に結合するステップを含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記データを搬送するステップが、イーサネット（登録商標）物理層仕様に従って前記ＬＡＮ上でデータ・フレームを送受信するステップを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＬＡＮがＷＬＡＮの配布システム媒体である請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記データを搬送するステップが、前記ハブに送信する前記データを前記複数の無線通信ユニットから前記単一の物理リンクに選択的に搬送するように、前記無線通信ユニットと前記単一の物理リンクとの間で多重化を行うステップを含む請求項２６〜３３のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
前記データを搬送するステップが、前記単一の物理リンク上で前記ハブから受信された前記データを配布するために前記データを、前記複数の無線通信ユニットに多重分離するステップをさらに含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記ハブと前記アクセス・ポイントとの間の単一の物理リンク上で制御メッセージを送信するステップと、前記複数の無線通信ユニット間で前記制御メッセージを多重化および多重分離するステップとを含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記無線通信ユニット間での多重化ステップが、前記通信媒体上で送信するデータ・フレームを生成し、一方、２つ以上の無線通信ユニットからの前記データのチャンクを少なくともいくつかのフレームのそれぞれに組み合わせるステップを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記フレームのそれぞれがほぼ固定長の複数のスロットを有し、前記チャンクを組み合わせるステップが、前記チャンクを前記チャンクが属するそれぞれの周波数チャネルを識別するチャンク・ヘッダと共にそれぞれのスロットに挿入するステップを含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記チャンクを組み合わせるステップが、前記２つ以上の無線通信ユニットからの前記データの前記チャンクを前記少なくともいくつかのフレームのそれぞれに交互に転送するステップを含む請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
前記データを搬送するステップがデータ・パケットを搬送するステップを含み、前記無線通信ユニット間の多重化ステップがパケットをチャンク間で分解するステップを含む請求項３７に記載の方法。
【請求項４１】
前記無線通信ユニット間の多重化ステップが、前記データに加えて、前記アクセス・ポイントと前記ハブとの間で送信される制御メッセージをフレーム内に挿入するステップを含む請求項３７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、無線通信に関し、特に、無線ローカル・エリア・ネットワークの性能を向上させる方法およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）は普及しつつあり、新しい無線アプリケーションが開発されつつある。元のＷＬＡＮ標準、例えば、「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」およびＩＥＥＥ８０２．１１は、２．４ＧＨｚ付近の帯域で１〜２Ｍｂｐｓの通信を可能にするように設計されていた。最近では、ＩＥＥＥ作業グループは、元の標準に対して８０２．１１ａ、８０２．１１ｂおよび８０２．１１ｇ拡張を定義し、高速データ速度を可能にしている。例えば、８０２．１１ａ標準は、５ＧＨｚ帯域での短距離で最大５４Ｍｂｐｓのデータ速度をもくろみ、８０２．１１ｂは２．４ＧＨｚ帯域での最大２２Ｍｂｐｓのデータ速度を定義する。本特許出願および特許請求の範囲においては、「８０２．１１」という用語は、特に断りのない限り、元のＩＥＥＥ８０２．１１標準およびそのすべての変形ならびに拡張標準を集合的に指すためのものである。
【０００３】
移動体ユーザに高通信帯域を提供する新しいＷＬＡＮ技術の理論的能力は、無線通信の実際の制約によって大幅に阻害される。電波は建物レイアウトおよび室内装備によって影響されるため、無線周波数の室内伝搬は等方性に欠ける。したがって、無線アクセス・ポイントを建物内で慎重に配置しても、無線受信がほとんどできないか不可能な領域である「ブラック・ホール（black holes）」が一般に残ってしまう。さらに、８０２．１１無線リンクは高い信号対雑音比の条件下でのみ最高速度で動作することができる。逆にアクセス・ポイントからの移動局の距離によって信号強度は弱まり、したがって、通信速度も低下する。距離または無線伝搬の問題によって受信感度が低くなる単一の移動局は、その基本サービス・セット（ＢＳＳ：従来の８０２．１１ＷＬＡＮで同じアクセス・ポイントと通信する移動局のグループ）内のすべての他のユーザのＷＬＡＮアクセスを低速にすることができる。
【０００４】
これらの実際の問題に対する自然な応答は、サービス・エリア内に分散するアクセス・ポイントの数を増やすことである。しかし、受信側が同じ周波数チャネルの類似の強度の２つのソースから同時に信号を受信した場合、一般にどちらの信号も解読できない。８０２．１１標準は、移動局がその周波数チャネル上に他の送信を感知した時には送信を控えなくてはならないというクリア・チャネル評価（ＣＣＡ）に基づく衝突回避機構を提供する。実際、この機構は、効用が限定され、同じ周波数チャネルで動作する異なるＢＳＳに重い負荷を課すことがある。
【特許文献１】２００３年９月１９日出願の「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  ｗｉｔｈ  Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔｓ」と題する米国特許出願
【特許文献２】米国特許出願第１０／２１４，２７１号
【特許文献３】米国特許出願第１０／２７２，６８６号
【特許文献４】米国特許出願第１０／３４８，８６３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、当技術分野で周知の高速データ速度８０２．１１ＷＬＡＮでは、相互に近接したアクセス・ポイントは異なる周波数チャネルを使用しなければならない。理論的には、８０２．１１ｂおよび８０２．１１ｇ標準は２．４ＧＨｚ帯域内に１４の周波数チャネルを定義するが、帯域および法的な規制のため、米国内のこれらの標準に従って動作するＷＬＡＮは実際には３つの重ならない周波数チャネルしか選択できない。５ＧＨｚ帯域では、より多くの周波数チャネルが利用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態では、当技術分野で周知のアクセス・ポイントとは異なり、同時に複数の周波数チャネル上で通信可能な無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）で使用するアクセス・ポイントが提供される。そのような各アクセス・ポイントは、各々が専用の無線送受信機を備える複数の無線通信ユニットを有する。各送受信機は、ＷＬＡＮの異なるそれぞれの周波数チャネル上の動作に同調されている。したがって、移動局の観点からは、各マルチチャネル・アクセス・ポイントは一組の同じ場所にあるいくつかのシングルチャネル・アクセス・ポイントであるかのように効果的に動作する。各アクセス・ポイント内の送受信機は、チャネルごとに別のアクセス・ポイントを用意することなく、各チャネル上で各々、複数の移動局に同時に対応することができる。
【０００７】
アクセス・ポイントは通信媒体、通常は有線ＬＡＮ上でハブと通信する。この媒体は、とりわけ、アクセス・ポイント（ＡＰ）をＷＬＡＮシステム外のネットワークに接続する配布システム媒体（８０２．１１仕様で定義された）として機能する。各マルチチャネル・アクセス・ポイント内の無線通信ユニットは、通信媒体への共通物理層インタフェース（ＰＨＹ）を共用する。チャネル・プロセッサと物理層インタフェースとの間に結合されたマルチプレクサによって、すべての無線通信ユニットは通信媒体の同じ物理リンク上でデータを送受信することができる。各マルチチャネル・アクセス・ポイントとハブとの間には単一の物理リンクしか必要ないので、マルチチャネル・アクセス・ポイントを配備する際のコストとロジスティクスとは従来のシングルチャネル・アクセス・ポイントに必要な程度より大きくなることはないであろう。
【０００８】
本発明のいくつかの実施形態では、マルチプレクサは新しい多重化プロトコルを用いて、複数のチャネルからのデータを通信媒体上で送信するデータ・フレームに組み合わせる。各フレームは一連のスロットまたはチャンクに分割される。各チャンク内で、マルチプレクサはチャネルの１つからのデータを挿入し、チャンクが属するチャネルを示すチャンク・ヘッダを追加する。フレームはハブによって多重分離され、処理される。ハブは、同様に、各アクセス・ポイントで多重分離する多重化データ・フレームを通信媒体上で送信する。チャンクは、アクセス・ポイントとアクセス・ポイントがサービスする移動局との間で送信されるデータを搬送するためと、ハブとアクセス・ポイントそれ自体との間で制御メッセージを搬送するために使用できる。
【０００９】
したがって、本発明のある実施形態によれば、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）で使用するアクセス・ポイントであって、
ＷＬＡＮの異なるそれぞれの周波数チャネル上で無線で信号を送受信することで、移動局とデータを交換するように適合された複数の無線通信ユニットと、
前記複数の無線通信ユニットを接続して通信媒体の単一の物理リンク上でハブと通信するために前記通信媒体に結合するように適合された物理層インタフェースとを含むアクセス・ポイントが提供される。
【００１０】
いくつかの実施形態では、前記無線通信ユニットは前記周波数チャネルを定義するＩＥＥＥ８０２．１１仕様にほぼ準拠して前記移動局と通信するように適合されている。
【００１１】
通常、前記通信媒体は有線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を含む。開示された実施形態では、前記物理層インタフェースはイーサネット（登録商標）物理層仕様に従って前記通信媒体上でデータ・フレームを送受信するように適合されている。前記通信媒体はＷＬＡＮの配布システム媒体でよい。
【００１２】
いくつかの実施形態では、前記アクセス・ポイントは、前記複数の無線通信ユニットから前記物理層インタフェースに単一の物理リンク上で送信するデータを選択的に搬送するように、前記無線通信ユニットと前記物理層インタフェースとの間に結合されたマルチプレクサを含む。通常、アクセス・ポイントは、前記複数の無線通信ユニットに前記単一の物理リンク上で受信されたデータを配布するように、前記無線通信ユニットと前記物理層インタフェースとの間に結合されたデマルチプレクサも含む。前記マルチプレクサおよびデマルチプレクサは、前記データに加えて、前記アクセス・ポイントと前記ハブとの間の通信媒体上で送信される制御メッセージを搬送するように適合できる。
【００１３】
追加的に、または別の方法として、前記マルチプレクサは物理リンク上で送信するデータ・フレームを生成し、２つ以上の無線通信ユニットからのデータのチャンクを少なくともいくつかのフレームのそれぞれに組み合わせるように適合されている。開示の実施形態では、各フレームはほぼ長さが固定された複数のスロットを含み、マルチプレクサは前記チャンクを前記チャンクが属するそれぞれの周波数チャネルを識別するチャンク・ヘッダと共にそれぞれのスロットに挿入するように適合されている。前記マルチプレクサは前記２つ以上の無線通信ユニットからのデータのチャンクを前記少なくともいくつかのフレームのそれぞれに交互に転送するように適合できる。いくつかの実施形態では、前記複数の無線通信ユニットから搬送されるデータはデータ・パケットを含み、前記マルチプレクサはパケットをチャンク間で分解するように適合されている。追加的に、または別の方法として、前記マルチプレクサは、前記データに加えて、前記アクセス・ポイントと前記ハブとの間で送信される制御メッセージを前記フレーム内に挿入するように適合できる。
【００１４】
また、本発明のある実施形態によれば、
ハブと、
前記ハブに結合された通信媒体と、
複数のアクセス・ポイントとを含み、前記各アクセス・ポイントが、
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）の異なるそれぞれの周波数チャネル上で信号を無線で送受信することで移動局とデータを交換するように適合された２つ以上の無線通信ユニットと、
前記２つ以上の無線通信ユニットを接続して前記通信媒体上で前記ハブと通信するように前記通信媒体に結合された単一の物理層インタフェースとを含む移動体通信システムが提供される。
【００１５】
通常、前記通信媒体は前記ハブに結合された複数のリンクを含み、前記物理層インタフェースは前記通信媒体の複数のリンクのうちの単一のそれぞれのリンクに結合されている。
【００１６】
開示の実施形態では、前記アクセス・ポイントはそれぞれのサービス・エリアを有し、少なくともいくつかのサービス・エリアがほぼ重なるように配置されている。この実施形態では、前記ハブと前記無線通信ユニットは、どの無線通信ユニットが移動局のそれぞれをサービスするかを決定するために、単一の物理層インタフェースを介して、前記通信媒体上で制御メッセージを交換するように配置されている。
【００１７】
本発明のある実施形態によれば、移動体通信のための方法であって、
無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内にアクセス・ポイントを配置するステップであって、前記アクセス・ポイントが前記ＷＬＡＮの異なるそれぞれの周波数チャネル上で信号を無線で送受信することで移動局とデータを交換するように適合された２つ以上の無線通信ユニットを含むステップと、
単一の物理通信リンク上で前記アクセス・ポイントをハブに結合するステップと、
単一のリンク上で前記複数の無線通信ユニットとハブとの間で前記データを搬送するステップとを含む方法が提供される。
【００１８】
図面を参照しながら本発明の各実施形態についての以下の詳細説明を読むことで本発明をさらに深く理解することができるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明のある実施形態による無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システム２０の概略を示すブロック図である。システム２０は、移動局２４とのデータ通信用に構成された複数のアクセス・ポイント２２を有する。各アクセス・ポイントは、チャネル（ＣＨ）０、１、２、３等と呼ばれるＷＬＡＮ上で利用可能な複数の異なる周波数チャネル上で同時に信号を送受信することができる。（これと対照的に、当技術分野で周知のＷＬＡＮシステムでは、各アクセス・ポイントは単一の周波数チャネルを有する。）移動局２４は、通常、デスクトップ、ポータブルまたは携帯型デバイスなどのコンピュータ・デバイスを備える。
【００２０】
以下に記載する例示としての実施形態では、アクセス・ポイントおよび移動局はＩＥＥＥ８０２．１１ファミリの１つの標準に従って相互に通信し、８０２．１１媒体アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤ規則を遵守すると仮定する。８０２．１１ＭＡＣレイヤの詳細は、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ標準８０１．１１（１９９９年版）、特に参照により本明細書に組み込むものとするパート１１：「無線ＬＡＮ媒体アクセス制御（ＭＡＣ）および物理層（ＰＨＹ）仕様」（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  （ＭＡＣ）  ａｎｄ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｙｅｒ  （ＰＨＹ）  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ）に記載されている。しかし、本発明の原理は、８０２．１１標準に限定されず、ＨｉｐｅｒＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、およびｈｉｓｗａｎベースのシステムを含むほぼあらゆるタイプのＷＬＡＮにも同様に適用できる。
【００２１】
各アクセス・ポイント２２は有線ＬＡＮ２８のリンクによってハブ２６に接続されている。ＬＡＮ２８は、通常、１００ＢＡＳＥ−ＴＸ  ＬＡＮなどのイーサネット（登録商標）ＬＡＮとして物理的に構成され、移動局２４との間でデータを搬送する８０２．１１仕様に定義された配布システム媒体（ＤＳＭ）としての機能を果たす。この構成によって、移動局２４は、ハブ２６に接続されたアクセス回線３２を介して、インターネットなどの外部ネットワーク３０との間でアクセス・ポイント２２によってデータを送受信することができる。また、アクセス・ポイントはＬＡＮ２８を用いてハブと、および／または相互に通信してその利用可能な周波数チャネルの利用と移動局への応答を調整する。
【００２２】
ＬＡＮ２８は、イーサネット（登録商標）標準が提供するような標準の物理層仕様に準拠できるが、アクセス・ポイント２２とハブ２６とは新しいＭＡＣレベルの多重化プロトコルを用いてＬＡＮ上で通信する。このプロトコルについて以下に詳述する。別の方法として、または追加的に、アクセス・ポイントとハブはこの新しいプロトコルを用いて、ワイヤ、光ファイバ、または自由空間の光または無線通信（ＷＬＡＮ動作に干渉しない許可された周波数帯域での）を含むほぼあらゆる適した通信媒体上で相互に通信できる。
【００２３】
システム２０のアクセス・ポイント２２は、通常、間隔が狭いので、所与の周波数チャネルの電波は、複数のアクセス・ポイントから同時に移動局２４に到達でき、移動局から送信される無線メッセージは複数のアクセス・ポイントで受信できる。当技術分野で周知のＷＬＡＮシステムでは、こうした状況では、移動局２４は２つ以上のアクセス・ポイントからダウンリンク・メッセージを受信し、その結果、移動局はアクセス・ポイントのいずれとも通信できなくなるかもしれない。本発明のいくつかの実施形態では、アクセス・ポイントはＬＡＮ２８上で（またはアクセス・ポイントを接続するための他のあらゆる媒体上で）ハブとの間で制御メッセージを交換することで、協働してこの矛盾を解決する。そのようなメッセージ送受信および制御の方法の例が、２００３年９月１９日出願の「アクセス・ポイントの集中管理を行う無線ＬＡＮ」（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＬＡＮ  ｗｉｔｈ  Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｐｏｉｎｔｓ）と題する米国特許出願に記載されている。あるいは、アクセス・ポイント２２は、どのアクセス・ポイントが、例えば、２００２年８月７日出願の米国特許出願第１０／２１４，２７１号、２００２年１０月１７日出願の米国特許出願第１０／２７２，６８６号、または２００３年１月２２日出願の米国特許出願第１０／３４８，８６３号に記載の所与の移動局をサービスするか決定するためにその間でアービトレーション（arbitrate；調整）を行うように構成できる。上記出願はすべて本特許出願の譲受人に譲渡され、その内容は本明細書に参照により組み込むものとする。
【００２４】
あるいは、アクセス・ポイント２２は従来の方法で配備できるので、システム２０内の異なるアクセス・ポイントの有効範囲は重ならない。この場合、上記の特別のメッセージ送受信および制御機能は必要ない。アクセス・ポイント２２は、ハブ２６と通信するのにＬＡＮ２８上の単一のリンクしか使用せずに、複数の周波数チャネル上で動作する（それ故、より多くの移動局をサービスできる）という点で、当技術分野で周知のアクセス・ポイントより有利である。
【００２５】
図２は、本発明のある実施形態によるアクセス・ポイント２２の詳細の概略を示すブロック図である。各アクセス・ポイントは、各々がＷＬＡＮのそれぞれの周波数チャネル上でアンテナ４４を介して信号を送受信するように構成された複数の無線通信ユニット４２を有する。したがって、ユニット４２はチャネルごとに「チャネル０」、「チャネル１」などとラベルが付けられる。アクセス・ポイント２２は、この図では４つのそのような無線通信ユニットを有するように示されているが、代替的にアクセス・ポイントはこれより多いか、若しくは、少ない数のユニットを有するように構成することもでき、それ故、より多い、または少ない数の周波数チャネルを収容できる。
【００２６】
各無線通信ユニット４２は、送受信機のそれぞれの周波数チャネルに同調した無線送受信機を備えるＷＬＡＮ物理層インタフェース（ＷＬＡＮ  ＰＨＹ）５０を有する。ＷＬＡＮ  ＰＨＹ５０は、ＲＦ  Ｍｉｃｒｏ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社（ノースカロナイナ州グリーンスボロ）製のＲＤ０３１４ボードなどの標準の市販のデバイスを含むことができる。ＷＬＡＮ  ＰＨＹデバイスはアンテナ多重化回路４６を介してアンテナ４４（または図示していないダイバーシチ用の一対のアンテナ）に接続される。例示としての実施形態では、回路４６は２００３年２月１８日出願の米国特許出願第１０／３７０，２１１号に記載のように構成できる。
【００２７】
各チャネルの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）プロセッサ４８は、高レベル・メッセージ処理機能を実行する。プロセッサ４８は、移動局２４からＰＨＹ５０が受信したアップリンク・パケットのＭＡＣレベル処理を実行し、８０２．１１標準（またはその他の任意の適用可能なＷＬＡＮ標準）に従って、ＰＨＹ５０が送信するダウンリンク・パケットを生成する。さらに、プロセッサ４８は、上記のように、ＬＡＮ２８上でのメッセージ送受信を担当し、どのアクセス・ポイント２２が各移動局２４をサービスするか決定することができる。通常、プロセッサ４８は、ＷＬＡＮ  ＰＨＹ５０およびＬＡＮ２８と（下記の適したＬＡＮ  ＰＨＹを介して）通信するように構成され、本明細書に記載の機能を実行するようにプログラミングされたフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブル・マイクロプロセッサまたは論理デバイスを備える。
【００２８】
ユニット４２内のＭＡＣプロセッサ４８は、単一のＬＡＮ物理層インタフェース（ＬＡＮ  ＰＨＹ）５２、通常、Ｍｉｃｒｅｌ−Ｋｅｎｄｉｎ社（カリフォルニア州サニーベール）製のＫＳ８７２１Ｂ物理層送受信機などのイーサネット（登録商標）ＰＨＹデバイスによってＬＡＮ２８にリンクされている。ＬＡＮ２８を介してハブ２６から送信される各データ・フレームは、複数のチャネルに属するデータのチャンク、すなわち、所与のアクセス・ポイント２２内の異なるユニット４２を宛先とするデータのチャンクを含むことができる。これらのデータ・フレームのフォーマットの例を下記の図３に示す。受信デマルチプレクサ５４は、包含するデータ・チャンクを適当なユニット４２内のプロセッサ４８に配布するようにこれらのフレームのそれぞれをパーズ（parse;分析決定）する。同様に、ＬＡＮ２８を介してハブ２６に送信するためにプロセッサ４８によって生成されたデータ・チャンクは、送信マルチプレクサ５６によって、この種のデータ・フレーム内に多重化される。ハブ２６は、アクセス・ポイントごとに同等の多重化および多重分離機能を実行する。これについては図４を参照しながら以下に説明する。
【００２９】
図２に示すアクセス・ポイント２２の機能ブロックは、概念を分かりやすく説明するために選択されており、必ずしもここに示す設計を実施するために実際に使用する物理構成要素を表すわけではない。図示の機能ブロックは、１つまたは複数のカスタム集積回路の構成要素に組み合わせることができ、または代替的により多い数のカスタムまたは市販の構成要素に分解することもできる。アクセス・ポイント２２の論理および制御構成要素は、当業者には明らかなように、適当なソフトウェアを備えたハードワイヤドまたはプログラマブル構成要素を有することができる。
【００３０】
図３は、本発明のある実施形態による、ＬＡＮ２８上で送信される多重データ・フレーム６０の概略を示すブロック図である。この種のフレームはＬＡＮ２８上でハブ２６に送信するために送信マルチプレクサ５６によって組み立てられ、また、ハブから受信されて受信デマルチプレクサ５４によって分解される。フレーム６０は、プリアンブル６２とそれに続く固定サイズの一連のデータ・チャンク６４を有する。このプリアンブルは、通常、ＬＡＮ  ＰＨＹ５２の同期化のためのフレーム開始の印を付ける事前定義されたビット・シーケンスを含む。例えば、ＬＡＮ２８がイーサネット（登録商標） １００ＢＡＳＥ−Ｔ仕様に従って動作すると仮定した場合、プリアンブル６２は０１０１０１０１である。フレーム６０は通常、固定数のチャンク６４を含む。この数はＬＡＮ２８の最大許容フレーム・サイズによって決定される最大値までの任意の数でよい。あるいは、フレーム６０のサイズは、最大許容値までの可変値でもよい。
【００３１】
なお、フレーム６０は、通常、従来のＭＡＣヘッダを含まないことに留意されたい。ハブ２６は専用のポイントツーポイント・リンクで各アクセス・ポイント２２に接続されているので、リンク上で送信されるすべてのフレームは、適当な受信デマルチプレクサによって受信される。それ故、フレーム６０のソースおよび宛先アドレスおよびその他のフレームのパラメータを識別するＭＡＣヘッダは不要である。あるいは、所望であれば、ＭＡＣヘッダをフレーム６０に追加し、ヘッダの処理のためにアクセス・ポイントとハブを適当に変更してもよい。
【００３２】
各チャンク６４は、チャンク・ヘッダ（ＣＨＤＲ）６６とチャンク・ペイロード６８を含む。ヘッダは、チャンクが属するチャネルを示す符号と、任意選択として、追加の制御情報を含む。下記の表Ｉは、アクセス・ポイント２２が最大４つのチャネルをサービスする環境で使用する４ビット・チャンク・ヘッダの仕様の例を示す。ペイロード６８は、通常、短いデータ・セグメント、例えば、問題のチャネルのプロセッサ４８が提供するかまたはそれに向けられた４０ビットのデータを含む。このデータ・セグメントは、移動局２４とハブ２６との間でアクセス・ポイント２２を介して搬送されるデータ・パケットの一部であるか、アクセス・ポイントとハブとの間で交換される制御メッセージを含む。制御メッセージは、上記のように、どのアクセス・ポイントが所与の移動局をサービスするかを決定するなどのシステム管理機能に使用される。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
任意選択として、高優先度のチャンクを用いて、短い待ち時間で送信しなければならない特別の短い制御メッセージを搬送することができる。通常優先度のチャンクは、データ・パケットと低優先度の制御メッセージに使用される。あるいは、すべてのチャンクが同じ優先度を有していてもよい（その場合、このためにヘッダｃｃ１０は使用されない）。
任意のチャネル上のプロセッサ４８が、ハブ２６に送信するデータ（データ・パケットまたは制御メッセージ）を有する場合、通常、「ｃｈｕｎｋ＿ｒｅａｄｙ」フラグを立てて（通常および高優先度のメッセージについて別々のフラグを供給できる）、マルチプレクサ５６に知らせる。プロセッサから送信するデータがある限り、フラグは立ったままである。マルチプレクサ５６は、次いでｃｈｕｎｋ＿ｒｅａｄｙフラグを立てた各プロセッサから固定長のデータ（この例では４０ビット）を読み出し、データがないチャネルはスキップする。このために任意の適した多重化アルゴリズムを使用できる。例えば、ラウンド・ロビン・アルゴリズムを用いてすべてのチャネルを同じ優先度でサービスすることができる。あるいは、ＷＬＡＮチャネルの１つが他よりも容量が大きいかまたは優先度が高い場合、重み付きキューイング・アルゴリズムを用いて、他を犠牲にしてそのチャネルに割り当てられたＬＡＮ２８の帯域幅の取り分を増やすことができる。どのチャネルにも送信データがない場合、マルチプレクサ５６は空きデータのチャンクを送信し、ハブ２６はこれを無視する。
【００３５】
マルチプレクサ５６は発信チャネルおよびチャンク・ペイロードの優先度に応じて、各チャンクに適当なチャンク・ヘッダ６６を追加する。プロセッサ４８が送信する各データ・パケットは通常複数のチャンク６４に分解される。表Ｉに示すように、マルチプレクサ５６は、通常、所与のデータ・パケットの第１のチャンクに特別の第１のチャンク・ヘッダで印を付け、受信側に新しいパケットがこれから開始することを示す。任意の所与のパケットの最初の数チャンクがパケット・ヘッダを含み、以降のチャンクにパケット・ペイロールを含み、一般に、１つまたは複数の最終チャンク内に含まれたＣＲＣなどの誤り検出符号で終了する。
【００３６】
パケット長は、一般に、チャンク・ペイロール・サイズの整数倍ではないため、プロセッサ４８またはマルチプレクサ５６はパケット内の最後のチャンクにダミー・ビットを埋め込むことができる。一般にパケット・ヘッダはパケット長を示すフィールドを含むので、最後のチャンクに印を付ける必要はない。受信側プロセッサは周知のパケット長に基づいて最後のチャンクを識別し、追加した任意の埋め込みビットを廃棄する。あるいは、パケット（または少なくとも事前定義されたタイプのパケット）は固定サイズでよく、この場合、受信側プロセッサはパケット・タイプに基づいてパケット長を決定する。あるいは、第１のチャンクのマーキングの代わりに、またはこれに加えて、各パケットの最後のチャンクに特別のチャンク・ヘッダで印を付けてもよい。
【００３７】
所与のフレーム６０に載せて最後のチャンク６４を送信した後で、マルチプレクサ５６は事前定義された期間、通常、ＬＡＮ２８の物理層仕様に規定するパケット間ギャップ（ＩＰＧ）期間だけ待ち状態になる。次に、マルチプレクサは、プリアンブル６２から始めて次のフレームの送信を開始する。
【００３８】
ハブ２６からフレーム６０を受信すると、受信デマルチプレクサ５４は、プリアンブル６２を検出して除去し、フレーム内の第１のチャンク６４のチャンク・ヘッダを読み出してチャンクの宛先チャネルを決定する。デマルチプレクサは、通常、書き込み可能フラグを立てて、プロセッサ４８に適当なチャネルを知らせ、ヘッダ６６を除去した後でチャンクのペイロード６８をプロセッサに渡す。また、チャンク・ヘッダに基づいて、デマルチプレクサは、適宜、現在のチャンクがパケット内の最初のチャンクであること、または現在のチャンクが制御メッセージを含むことを示すためにプロセッサに知らせることができる。プロセッサ４８は、受信したチャンクの断片からデータ・パケットを再組立てしてデータ・パケットを適当な移動局２４に送信する。
【００３９】
フレーム６０の生成と多重分離についてアクセス・ポイント２２を参照しながら説明していたが、ハブ２６もまたほぼ同じ方法でフレーム生成および多重分離機能を実行する。
【００４０】
図４は、本発明のある実施形態によるハブ２６の詳細の概略を示すブロック図である。ハブ２６は、各々がＬＡＮ２８のリンクを介してそれぞれのアクセス・ポイント２２に接続されている複数のアクセス・ポイント（ＡＰ）インタフェース・ユニット７２を備える。この例では、ハブは８つのそのようなインタフェース（アクセス・ポイントＡＰ１〜ＡＰ８のための）を備えるが、代替的にハブはこれより多いまたは少ない数のアクセス・ポイントをサービスしてもよい。
【００４１】
ＡＰインタフェース・ユニット７２は、以下に説明するように、多重化回路を介してチャネル・プロセッサ７０に接続されている。各チャネル・プロセッサ７０は、アクセス・ポイントのそれぞれの周波数チャネルのデータと制御メッセージを処理するように指令されている。言い換えれば、図４に示す「チャネル０プロセッサ」はすべてのアクセス・ポイント２２内の「チャネル０」ユニット４２が送受信する移動局へのダウンリンクおよび移動局からのアップリンク・メッセージを処理し、これらのユニットとの間で制御メッセージを送受信する。それ故、各アクセス・ポイント内のそれぞれの無線通信ユニットがサービスする４つのチャネルに対応する４つのチャネル・プロセッサ７０が図４に示されている。各チャネル・プロセッサの機能（またおそらくはＡＰインタフェース・ユニット７２のいくつかの機能）は、Ａｌｔｅｒａ  Ｃｏｒｐ．社（カリフォルニア州サンノゼ）製のＣｙｃｌｏｎｅ（商標）ＥＰ１Ｃ２０  ＦＰＧＡチップなどの適切にプログラミングされた論理デバイスで実行することができる。
【００４２】
中央制御装置（ＣＰＵ）７４はチャネル・プロセッサ７０の動作を制御すると共に高レベル・メッセージ処理機能を実行する。図４にはすべてのチャネル・プロセッサを制御する単一のＣＰＵしか示していないが、代替実施形態では、各チャネルは専用のＣＰＵを有することができ、チャネル間信号のためにチャネルＣＰＵは相互接続されている。ＣＰＵ７４は、チャネル・プロセッサと通信するＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）  ｒｅｄｕｃｅｄ  ｍｅｄｉｕｍ  ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＲＭＩＩ）を備えた１つまたは複数のＩｎｔｅｌ  ＸＳｃａｌｅ（商標）プロセッサを備えることができる。
【００４３】
各アクセス・ポイン２２によってＬＡＮ２８上で送信されるフレームは、それぞれのＡＰインタフェース・ユニット７２内のＬＡＮ物理層インタフェース（ＬＡＮ  ＰＨＹ）７６によって受信される。これらのフレームは、図３に示すように、フレーム６０の形式を有する。これらのフレーム内のチャンク６４は受信デマルチプレクサ７８によって上記の方法でチャネル・プロセッサ７０に多重分離される。各チャネル・プロセッサは、各々がそれぞれのＡＰインタフェース・ユニット７２の受信デマルチプレクサからチャンク・データを受信するように指令された複数のポート・デコーダ８０を備える。ポート・デコーダはチャンク６４内に含まれる断片からアップリンク・データ・パケットを再組み立てし、パケットを受信制御装置８２に渡す。受信制御装置は基本ＭＡＣレベル・パケット処理機能を実行し、パケットをデュアル・ポートＲＡＭ（ＤＰＲＡＭ）８４内に配置する。概念を分かりやすくするために、デコーダ８０および制御装置８２は別のユニットとして示されているが、これらのユニットの機能は単一の処理段階に統合でき、制御装置はデマルチプレクサ７８の動作を認識できる。
【００４４】
ＣＰＵインタフェース制御装置８６は、各チャネル・プロセッサ７０内のＤＰＲＡＭ８４からのパケットをＣＰＵ７４に渡す。各アップリンク・パケットの宛先アドレスに応じて、ＣＰＵは適当なチャネルおよびアクセス・ポイント２２を介してパケットをダウンリンクで別の移動局２４にルーティングするか、またはネットワーク・インタフェース８８を介して外部ネットワーク３０にパケットをルーティングすることができる。
【００４５】
ＣＰＵ７４は、インタフェース制御装置８６を介して別のＤＰＲＡＭ８９にダウンリンク・パケット（インタフェース８８を介してネットワーク３０からまたは移動局２４から受信した）を渡す。送信制御装置９０はＤＰＲＡＭ８９からパケットを読み出し、基本ＭＡＣレベル処理機能を実行し、パケットをポート・マルチプレクサ９２に送信し、ポート・マルチプレクサ９２はパケットを適当なＡＰインタフェース・ユニット７２に配布する。マルチプレクサ９２は、パケットの宛先である移動局をサービスするように指令されたアクセス・ポイントに関連するＡＰインタフェース・ユニットに各パケットを送信する。同報メッセージがすべてのＡＰインタフェースに配布される。こうして、各ＡＰインタフェース・ユニット７２はすべてのチャネル・プロセッサ７０からの入力を受信できる。インタフェース・ユニット内の送信マルチプレクサ９４は、ＬＡＮ  ＰＨＹ７６を介して、ダウンリンク・パケットおよび制御メッセージをＬＡＮ２８上に上記の方法で多重化する。
【００４６】
アップリンク・データ・パケットの処理と区別して、受信制御装置８２はアクセス・ポイント２２からの制御メッセージを直接ＣＰＵインタフェース８６に渡す。同様に、ＣＰＵインタフェースはアクセス・ポイントの制御メッセージを直接送信制御装置９０に渡す。ある種のタイプの信号方式では、受信制御装置８２も送信制御装置９０と直接通信することができる。例えば、移動局２４の１つからのアップリンク・メッセージが、受信側アクセス・ポイントが移動局に肯定応答を返送することを要求する（８０２．１１の仕様に準拠して）場合、受信制御装置は送信制御装置に肯定応答を発行するように適切なアクセス・ポイントに伝えるように直接命令できる。こうして、肯定応答の待ち時間が大幅に低減される。
【００４７】
前述したように、上記実施形態はある種の特定の通信プロトコルおよびこれらのプロトコルに準拠するハードウェア構成に関連するが、本発明の原理は、当技術分野で周知である、または将来知られるようになる他のプロトコルに準拠して動作する他のタイプのＷＬＡＮシステム、アクセス・ポイント、およびハブにも適用できる。上記実施形態は例示としてのものであって、本発明は図示および説明した上記例に限定されないことを理解されたい。それどころか、本発明の範囲は、上記さまざまな特徴の組み合わせと、より小さい組み合わせとを含み、また上記説明を読めば当業者には明らかな、従来技術で開示されていない本発明の種々の変形および修正を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のある実施形態による無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システムの概略を示すブロック図である。
【図２】本発明のある実施形態によるマルチチャネルＷＬＡＮアクセス・ポイントの詳細の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明のある実施形態による多重化データ・フレームの概略を示すブロック図である。
【図４】本発明のある実施形態によるＷＬＡＮシステム内のハブの詳細の概略を示すブロック図である
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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