(57)【要約】【課題】  ＷＬＡＮシステムのカバレッジを広げ速度を高める方法およびデバイス、ならびに高速、低レイテンシ通信にワイヤードＬＡＮを使用可能にする方法およびデバイスを提供する。【解決手段】  移動通信方法は、共通無線チャネル上で移動局（２４）と通信するために、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）（２０）内に複数のアクセス・ポイント（２２）を設置し、ワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）（２８）内においてケーブルによってアクセス・ポイントを互いに連結することを含む。１つ以上のアクセス・ポイントが、移動局によってＷＬＡＮを通じて共通周波数チャネル上に送信されたアップリンク信号を受信すると、これらのアクセス・ポイントは、ＬＡＮを通じてメッセージを送り、当該アクセス・ポイントから、アップリンク信号に応答する１つを選択するように、メッセージに基づいてそれらの間で調停を行う。
2006503479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信方法であって、
共通周波数チャネル上において移動局と通信するために、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に複数のアクセス・ポイントを設置するステップと、
前記複数のアクセス・ポイントを、ワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）においてケーブルで互いに連結するステップと、
前記複数のアクセス・ポイントのうちの１つ以上において、前記移動局によってＷＬＡＮを通じて前記共通周波数チャネル上で送信されたアップリンク信号を受信するステップと、
前記アップリンク信号の受信に応答して、前記複数のアクセス・ポイント間において前記ＬＡＮを通じて１つ以上のメッセージを送るステップと、
前記複数のアクセス・ポイントのうち前記アップリンク信号に応答する１つを選択するように、前記メッセージに基づいて、前記複数のアクセス・ポイント間で調停を行うステップと、
前記複数のアクセス・ポイントのうちの前記選択した１つから、前記移動局に応答を送信するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記複数のアクセス・ポイントを連結するステップは、前記アップリンク信号の受信に応答して前記ＬＡＮを通じて前記メッセージを送ることに加えて、前記ＬＡＮを通じて前記移動局との間でデータを伝達するように、前記アクセス・ポイントを配置するステップを含む、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、データを伝達するために前記複数のアクセス・ポイントを配置するステップは、第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがってデータを伝達するように前記アクセス・ポイントを構成するステップを含み、前記メッセージを送るステップは、前記アップリンク信号の受信に応答して前記メッセージを送るために、前記第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いるステップを含む、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記第１ＭＡＣプロトコルはイーサネット・プロトコルを含む、方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法において、前記メッセージを送るステップは、前記第２ＭＡＣプロトコルを用いて前記メッセージを送るために、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するステップを含む、方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、前記データを伝達することを強制排除するステップは、前記第１ＭＡＣプロトコルによって設けられる衝突回避機構を呼び出すステップを含む、方法。
【請求項７】
請求項５記載の方法において、前記データを伝達することを強制排除するステップは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって、前記データのフレームの送信を中断するステップを含む、方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法において、前記１つ以上のメッセージを送るステップは、前記アップリンク信号を受信したアクセス・ポイントから前記複数のアクセス・ポイントにブロードキャスト・メッセージを送るステップを含む、方法。
【請求項９】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法において、前記複数のアクセス・ポイントの中で調停を行うステップは、前記アップリンク信号を受信した前記複数のアクセス・ポイントのうちの１つ以上の各々において、前記複数のアクセス・ポイントのうちどれを、前記アップリンク信号に応答するために選択するか決定するように、前記複数のアクセス・ポイントの各々において前記メッセージを受信し処理するステップを含む、方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、前記メッセージを処理するステップは、前記メッセージに応答して、前記複数のアクセス・ポイントのうち前記アップリンク信号を最初に受信した１つを選択するステップを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法において、前記複数のアクセス・ポイントはそれぞれのサービス区域を有し、前記複数のアクセス・ポイントを設置するステップは、前記サービス区域が実質的に重複するように、前記複数のアクセス・ポイントを設置するステップを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法において、前記複数のアクセス・ポイントを設置するステップは、実質的にＩＥＥＥ規格８０２．１１にしたがって前記移動局と通信するように、前記複数のアクセス・ポイントを設置することを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記複数のアクセス・ポイント間で調停を行うステップは、前記アップリンク信号を承認するために、前記ＩＥＥＥ規格８０２．１１によって賦課された時間制限以内で前記アップリンク信号に応答するように、前記複数のアクセス・ポイントから前記１つを選択するステップを含む、方法。
【請求項１４】
ネットワーク通信方法であって、
ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）において複数のノードを互いに連結するステップと、
第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって、前記ＬＡＮを通じて前記複数のノード間でデータを伝達するステップと、
前記第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて、前記複数のノード間で前記ＬＡＮを通じてメッセージを受け渡すために、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するステップと、
を備えたネットワーク通信方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記第１ＭＡＣプロトコルはイーサネット・プロトコルを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記データを伝達することを強制排除するステップは、前記イーサネット・プロトコルの物理レイヤとＭＡＣレイヤとの間でメディア独立インターフェース（ＭＩＩ）にしたがって信号をアサートするステップを含む、方法。
【請求項１７】
請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の方法において、前記データを伝達することを強制排除するステップは、前記第１ＭＡＣプロトコルによって設けられた衝突回避機構を呼び出すステップを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の方法において、前記データを伝達することを強制排除するステップは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記データのフレームの送信を中断するステップを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の方法において、前記データを伝達するステップは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記ＬＡＮ上で前記ノード間において同期を確立するステップを含み、前記データを伝達することを強制排除するステップは、前記第２ＭＡＣプロトコルを用いて前記メッセージを送るために、前記確立した同期を用いることを含む、方法。
【請求項２０】
請求項１４から１６までのいずれか１項に記載の方法において、前記データを伝達するステップは、第１形式の誤り検出コードを含むデータ・フレームを送るステップを含み、前記データを伝達することを強制排除するステップは、前記第１形式とは異なる第２形式の誤り検出コードと共に前記メッセージを送るステップを含む、方法。
【請求項２１】
移動通信システムであって、
ワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を形成するように配されたケーブルと、
前記ＬＡＮによって相互接続され、移動局と共通周波数チャネル上で通信するためにワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に設置された複数のアクセス・ポイントであって、該複数のアクセス・ポイントの１つ以上において、前記移動局が前記共通周波数チャネル上で前記ＷＬＡＮを通じて送信したアップリンク信号を受信したときに、前記アップリンク信号の受信に応答して、前記複数のアクセス・ポイント間で１つ以上のメッセージを前記ＬＡＮを通じて送り、前記メッセージに基づいて前記複数のアクセス・ポイント間で調停して、前記複数のアクセス・ポイントから前記アップリンク信号に応答する１つを選択し、前記複数のアクセス・ポイントから選択した前記１つから前記移動局に応答を送信するように構成されている、複数のアクセス・ポイントと、
を備えている、移動通信システム。
【請求項２２】
請求項１記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、前記アップリンク信号の受信に応答して前記ＬＡＮを通じてメッセージを送ることに加えて、前記ＬＡＮを通じて前記移動局にデータを伝達し、かつ前記移動局からのデータを伝達するように構成されている、システム。
【請求項２３】
請求項２２記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって前記データを伝達し、前記アップリンク信号の受信に応答して、前記第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて前記メッセージを送るように構成されている、システム。
【請求項２４】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記第１ＭＡＣプロトコルはイーサネット・プロトコルを含む、システム。
【請求項２５】
請求項２３記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、前記第２ＭＡＣプロトコルを用いて前記メッセージを送るために、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、システム。
【請求項２６】
請求項２５記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、前記第１ＭＡＣプロトコルによって設けられている衝突回避機構を呼び出すことによって、前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、システム。
【請求項２７】
請求項２５記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記データのフレームの送信を中断することによって、前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、システム。
【請求項２８】
請求項２１から２７までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記１つ以上のメッセージは、前記アップリンク信号を受信したアクセス・ポイントから前記複数のアクセス・ポイントに送られるブロードキャスト・メッセージを含む、システム。
【請求項２９】
請求項２１から２７までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、前記アップリンク信号を受信した１つ以上の当該複数のアクセス・ポイントの各々が、前記アップリンク信号に応答するために前記複数のアクセス・ポイントからどれが選択されるかについて判定するために、前記メッセージを受信し処理するように構成されている、システム。
【請求項３０】
請求項２９記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、前記メッセージに応答して、前記複数のアクセス・ポイントから、前記アップリンク信号を最初に受信した前記１つを選択するように構成されている、システム。
【請求項３１】
請求項２１から２７までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントはそれぞれのサービス区域を有し、前記複数のアクセス・ポイントは、前記サービス区域が実質的に重複するように配置されている、システム。
【請求項３２】
請求項２１から２７までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、実質的にＩＥＥＥ規格８０２．１１にしたがって前記移動局と通信するように構成されている、システム。
【請求項３３】
請求項３２記載のシステムにおいて、前記複数のアクセス・ポイントは、前記アップリンク信号を承認するために、ＩＥＥＥ規格８０２．１１によって賦課される時間制限以内に前記アップリンク信号に応答する前記１つを前記複数のアクセス・ポイントから選択するように構成されている、システム。
【請求項３４】
ネットワーク通信システムであって、
ワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を形成するように配されたケーブルと、
複数のノードであって、前記ＬＡＮによって互いに連結され、第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって前記ノード間で前記ＬＡＮを通じてデータを伝達するように構成されており、更に、前記第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて、前記ＬＡＮを通じて前記複数のノード間でメッセージを受け渡すために、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、複数のノードと、
を備えている、ネットワーク通信システム。
【請求項３５】
請求項３４記載のシステムにおいて、前記第１ＭＡＣプロトコルはイーサネット・プロトコルを含む、システム。
【請求項３６】
請求項３５記載のシステムにおいて、前記複数のノードは、前記イーサネット・プロトコルの物理レイヤとＭＡＣレイヤとの間で、メディア独立インターフェース（ＭＩＩ）にしたがって信号をアサートすることによって、前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、システム。
【請求項３７】
請求項３４から３６までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記複数のノードは、前記第１ＭＡＣプロトコルによって設けられている衝突回避機構を呼び出すことによって、前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、システム。
【請求項３８】
請求項３４から３６までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記複数のノードは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって、前記データのフレームの送信を中断することによって、前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、システム。
【請求項３９】
請求項３４から３６までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記複数のノードは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記ＬＡＮ上において前記ノード間で同期を確立し、前記第２ＭＡＣプロトコルを用いて前記メッセージを送るために、前記確立した同期を用いるように構成されている、システム。
【請求項４０】
請求項３４から３６までのいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記複数のノードは、第１形式の誤り検出コードを含むデータ・フレームを送ることによって前記データを伝達し、前記第１形式とは異なる第２形式の誤り検出コードと共に前記メッセージを送るように構成されている、システム。
【請求項４１】
移動通信のための複数のアクセス・ポイントの１つとして、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）における配置のためのアクセス・ポイント装置であって、
所定の周波数チャネル上において移動局と通信するように構成されている無線トランシーバと、
前記複数のアクセス・ポイントを相互接続するワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）に前記アクセス・ポイントを接続する物理レイヤ・インターフェースと、
前記トランシーバが、前記所定の周波数チャネル上において前記移動局が前記ＷＬＡＮを通じて送信したアップリンク信号を受信したときに、前記物理レイヤ・インターフェースを介して前記ＬＡＮを通じて前記複数のアクセス・ポイントとの間でメッセージを送受し、前記複数のアクセス・ポイントから前記アップリンク信号に応答する１つを選択するように、前記メッセージに基づいて前記複数のアクセス・ポイント間で調停を行い、前記トランシーバが、前記調停プロトコルの対象となっている前記移動局に応答を返送するように、前記トランシーバを制御するように構成されている処理回路と、
を備えている、アクセス・ポイント装置。
【請求項４２】
請求項４１記載の装置において、前記処理回路は、更に、前記アップリンク信号に応答して前記ＬＡＮを通じて前記メッセージを送出および受信することに加えて、前記物理レイヤ・インターフェースを介して前記ＬＡＮを通じて前記移動局にデータを伝達し、かつ前記移動局からのデータを伝達するように構成されている、装置。
【請求項４３】
請求項４２記載の装置において、前記処理回路は、更に、第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって前記データを伝達し、前記第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて、前記アップリンク信号の受信に応答して、前記メッセージを送出および受信するように構成されている、装置。
【請求項４４】
請求項４３記載の装置において、前記第１ＭＡＣプロトコルはイーサネット・プロトコルを含む、装置。
【請求項４５】
請求項４３記載の装置において、前記処理回路は、前記第２ＭＡＣプロトコルを用いて前記メッセージを送るために、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記データを伝達することを強制排除するように構成されている、装置。
【請求項４６】
請求項４５記載の装置において、前記処理回路はマルチプレクサを備えており、該マルチプレクサは、前記データを伝達することを強制排除するために、前記第１ＭＡＣプロトコルによって設けられた衝突回避機構を呼び出すように構成されている、装置。
【請求項４７】
請求項４６記載の装置において、前記処理回路は、ＭＡＣプロセッサを備えており、該ＭＡＣプロセッサは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって、送信のために前記データのフレームを生成するように構成されており、前記マルチプレクサは、前記ＭＡＣプロセッサに前記データのフレームの１つの伝達を中断させるために、前記衝突回避機構を用いるように構成されている、装置。
【請求項４８】
請求項４１から４７までのいずれか１項に記載の装置において、前記アップリンク信号の受信に応答して前記処理回路によって送出および受信される前記メッセージは、前記アップリンク信号を受信した前記アクセス・ポイントから前記複数のアクセス・ポイントに送られるブロードキャスト・メッセージを含む、装置。
【請求項４９】
請求項４１から４７までのいずれか１項に記載の装置において、前記処理回路は、前記アップリンク信号を受信した前記１つ以上の複数のアクセス・ポイントの各々が、当該アクセス・ポイントから、前記アップリンク信号に応答するためにどれを選択するかについて判定を行うように、前記メッセージを受信し処理するように構成されている、装置。
【請求項５０】
請求項４９記載の装置において、前記処理回路は、前記メッセージに応答して、前記複数のアクセス・ポイントから、前記アップリンク信号を最初に受信した１つを選択するように構成されている、装置。
【請求項５１】
請求項４１から４７までのいずれか１項に記載の装置において、前記トランシーバは、実質的にＩＥＥＥ規格８０２．１１にしたがって前記移動局と通信するように構成されている、装置。
【請求項５２】
請求項５１記載の装置において、前記処理回路は、前記アップリンク信号を承認するために、前記複数のアクセス・ポイントから、ＩＥＥＥ規格８０２．１１によって賦課される時間制限以内に前記アップリンク信号に応答する１つを選択するように構成されている、装置。
【請求項５３】
ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）において複数のノードの１つとしての配置のためのノード装置であって、
前記ノードを前記ＬＡＮに接続するための物理レイヤ・インターフェースと、
第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって、前記ＬＡＮを通じて前記物理レイヤ・インターフェースを介してデータを伝達するように構成されており、更に、前記第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて、前記ＬＡＮを通じてメッセージを受け渡すために前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するように構成されている、処理回路と、
を備えている、ノード装置。
【請求項５４】
請求項５３記載の装置において、前記第１ＭＡＣプロトコルは、イーサネット・プロトコルを含む、装置。
【請求項５５】
請求項５３記載の装置において、前記処理回路は、
前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって前記データを伝達する第１ＭＡＣプロトコルと、
前記第２ＭＡＣプロトコルにしたがって前記メッセージを送出および受信する第２ＭＡＣプロトコルと、
前記第１および第２ＭＡＣプロセッサを前記物理レイヤ・インターフェースに結合するマルチプレクサであって、前記第２ＭＡＣプロセッサが前記メッセージを送出可能とするように、前記第１ＭＡＣプロセッサに取って代わるように構成されている、マルチプレクサと、
を備えている、装置。
【請求項５６】
請求項５５記載の装置において、前記第１ＭＡＣプロトコルはイーサネット・プロトコルから成り、前記マルチプレクサは、前記イーサネット・プロトコルの物理レイヤとＭＡＣレイヤとの間で、メディア独立インターフェース（ＭＩＩ）にしたがって信号をアサートすることによって、前記第１ＭＡＣプロセッサに取って代わるように構成されている、装置。
【請求項５７】
請求項５５記載の装置において、前記マルチプレクサは、前記第１ＭＡＣプロトコルによって設けられた衝突回避機構を呼び出すことによって、前記第１ＭＡＣプロセッサに取って代わるように構成されている、装置。
【請求項５８】
請求項５５記載の装置において、前記マルチプレクサは、前記第１ＭＡＣプロセッサに取って代わるときに、前記第１ＭＡＣプロセッサが生成したデータのフレームの送信を中断するように構成されている、装置。
【請求項５９】
請求項５５記載の装置において、前記第１ＭＡＣプロセッサは、第１形式の誤り検出コードを含むデータ・フレームを生成するように構成されており、前記第２ＭＡＣプロセッサは、前記第１形式とは異なる第２形式の誤り検出コードと共に前記メッセージを生成するように構成されている、装置。
【請求項６０】
請求項５３から５９までのいずれか１項に記載の装置において、前記物理レイヤ・インターフェースは、前記第１ＭＡＣプロトコルにしたがって、前記ＬＡＮ上において前記ノード間に同期を確立し、前記第２ＭＡＣプロトコルを用いて前記メッセージを送るために、前記確立した同期を用いるように構成されている、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）通信に関し、特定すれば、ワイヤレスＬＡＮ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】
ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）は増々普及しつつあり、更に新たなワイヤレスの応用も開発されつつある。「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」やＩＥＥＥ８０２．１１のような当初のＷＬＡＮの規格は、２．４ＧＨｚ付近の帯域に１〜２Ｍｂｐｓで通信を可能にするように設計されていた。最近になって、ＩＥＥＥ作業部会は、高データ・レート化を可能にするために、当初の規格の拡張版である、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、および８０２．１１ｇを規定した。８０２．１１ａ規格は、例えば、５ＧＨｚ帯域において短距離間で５４Ｍｂｐｓまでのデータ・レートを想定しており、一方８０２．１１ｂは２．４ＧＨｚ帯域において２２Ｍｂｐｓまでのデータ・レートを規定している。本特許出願および特許請求の範囲に関しては、特に明記しない限り、当初のＩＥＥＥ８０２．１１規格ならびにその全ての変更および拡張版にまとめて言及する際に、「８０２．１１」という用語を用いることとする。
【０００３】
新たなＷＬＡＮ技術の移動ユーザに膨大な通信帯域幅を提供する理論的な能力は、ワイヤレス通信の実際上の制限によって阻害されている。無線周波数の室内伝搬は等方性ではない。何故なら、無線波は、建物のレイアウトや室内装備によって影響を受けるからである。したがって、建物全体にワイヤレス・アクセス・ポイントを注意深く配置しても、通常「ブラック・ホール」、即ち、無線が殆どまたは全く受信されない区域」が一部残ってしまう。更に、８０２．１１ワイヤレス・リンクが最大速度で動作できるのは、高信号／ノイズ比の条件下においてのみである。信号強度は、移動局のそのアクセス・ポイントからの距離に反比例して変化するので、通信速度も同様に変化する。距離または無線伝搬問題のために受信し難い移動局があると、他の全ユーザに対するＷＬＡＮアクセス速度が、その基本サービス集合（ＢＳＳ−同じアクセス・ポイントと通信している移動局の集団）において低下する可能性がある。
【０００４】
これら実用上の難題に対して対応策があるとすれば、当然、担当区域内により多くのアクセス・ポイントを分散することであろう。受信機が、同一周波数チャネル上において同様の強度の２カ所のソースから同時に信号を受信したときは、しかしながら、一般にはいずれの信号も解読できない。８０２．１１規格は、クリア・チャネル評価（ＣＣＡ：clear channel assessment）に基づく衝突回避機構を備えており、これは、ある局がその周波数チャネル上で他の送信を検知した場合には、送信を控えるように要求する。実際には、この機構の有用性は限られており、同じ周波数チャネル上で動作する他のＢＳＳに重い負担がかかる可能性がある。
【０００５】
したがって、当技術分野では公知の高データ・レート８０２．１１ＷＬＡＮでは、互いに近接するアクセス・ポイントは、異なる周波数チャネルを用いなければならない。理論的には、８０２．１１ｂおよび８０２．１１ｇ規格は、２．４ＧＨｚ帯域に１４の周波数チャネルを規定しているが、帯域幅および規制の制限のために、米国においてこれらの規格にしたがって動作しているＷＬＡＮは、実際には３つの異なる周波数チャネルを有するに過ぎず、その中から選択しなければならない。（スペイン、フランス、および日本のような他の国では、利用可能なチャネルは１つだけである。）その結果、複雑な室内環境では、同じ周波数チャネル上で動作する異なるアクセス・ポイントのカバレッジ区域が実質的に重複せずに、環境全体にわたって十分に強い信号が与えられる程に接近してワイヤレス・アクセス・ポイントを分散配置することは実際上不可能となる。
【０００６】
ＷＬＡＮシステムにおけるアクセス・ポイントは、通例、ワイヤードＬＡＮによって相互接続されて、ハブと通信する。ＬＡＮは、アクセス・ポイントとハブとの間でデータを交換する分散システム（ＤＳ）として機能する。この構成によって、移動局がアクセス・ポイントを通じて、ハブに接続されているアクセス・ラインを経由してインターネットのような外部ネットワークにデータを送り、ここからデータを受信することが可能になる。
【０００７】
最も一般的には、ＤＳとして用いられるＬＡＮは、ＩＥＥＥ規格８０２．３（２０００年版）において規定されているメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）の衝突検出方法によるキャリア検知多元接続（ＣＳＭＡ／ＣＤ：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）にしたがって動作する、イーサネット（登録商標）ＬＡＮである。この規格の内容は、ここで引用したことにより本願にも含まれるものとする。「イーサネット（登録商標）」、「ＣＳＭＡ／ＣＤ」および「８０２．３」という用語は、この種のＬＡＮに言及する際に、当技術分野では相互交換可能に用いられる。イーサネット（登録商標）ＬＡＮは、通例、高速で、アクセス・ポイントと移動局との間のワイヤレス通信の総合速度よりも速くデータを搬送することができる。例えば、１００ＢＡＳＥ−Ｔイーサネット（登録商標）ＬＡＮは、撚り線対配線を通じて１００Ｍｂ／ｓでデータを搬送することができる。ＬＡＮ上でのメッセージのレイテンシは、主に８０２．３規格によって指定された衝突回避機構、および８０２．３ＭＡＣレイヤにおける断片化機構の欠如のために比較的多いが、一般にはミリ秒単位である。イーサネット（登録商標）ＬＡＮにおけるレイテンシに関与する他の要因は、規格が許可する最小フレーム・サイズが６４バイト（フレーム・プリアンブルおよびフレーム開始デリミッタのために８バイト余分にある）であるのに対して、最大フレーム・サイズが１５００バイトよりも大きいことにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明のいくつかの態様の目的は、ＷＬＡＮシステムのカバレッジを広げ速度を高める方法およびデバイスを提供することである。
本発明のいくつかの態様の別の目的は、高速、低レイテンシ通信にワイヤードＬＡＮを使用可能にする方法およびデバイスを提供することである。
【０００９】
本発明の好適な実施形態では、ＷＬＡＮシステムは、サービス領域内に分散した多数のワイヤレス・アクセス・ポイントを備えている。アクセス・ポイントは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、通例ではＬＡＮにおいて、ケーブルによって互いに連結されており、イーサネット（登録商標）ＬＡＮが、アクセス・ポイントが担当する移動局へのデータ、およびこれら移動局からのデータ伝達を行う。サービス領域を完全にカバーするために、領域全域にわたって強い通信信号を用い、アクセス・ポイントは、近接して配置することが好ましく、当技術分野で周知のＷＬＡＮとは異なり、これらのカバレッジ領域が互いにかなり重複することもできる。
【００１０】
この重複に対処するために、アクセス・ポイントは、新規な低レイテンシ・プロトコルをＬＡＮ上で用いて、互い同士で通信を行う。ある移動局がアップリンク・メッセージを送って、所与の周波数チャネルにおいて通信を開始しようとすると、この周波数チャネルにおいて動作している多数のアクセス・ポイントが、通例、メッセージを受信することができる。これらのアクセス・ポイントは、ＬＡＮを通じてメッセージを送り、新規のプロトコルを用いて、どのアクセス・ポイントが移動局に応答するのかを決定することにより、互い同士で調停を行う。調停は、素早く、通例では１０μｓより遥かに短い内に完了しなければならない。アクセス・ポイントがイーサネット（登録商標）・プロトコルを用いたＬＡＮ上の通信に制限される場合、これらは、前述のようにイーサネット（登録商標）に特有の高レイテンシのために、この厳しい制限以内に調停を完了することができない。したがってアップリンク・メッセージを受信した各アクセス・ポイントは、そのイーサネット（登録商標）通信を直ちに強制排除し、代わりに本発明の新規なプロトコルを用いて、調停に必要なメッセージを送受する。標準的なイーサネット（登録商標）送信は後に再開することができる。
【００１１】
本発明の調停機構を用いることによって、相互干渉を回避しつつ、アクセス・ポイントをサービス領域内で所望通りに密接して配備することが可能となる。その結果、移動局は、サービス領域のどこにいても、「ブラック・ホール」のない、優れた無線カバレッジが得られ、最適速度で動作することができる。アクセス・ポイント間における調停メッセージのやりとりには、アクセス・ポイント間で既存のＬＡＮ（または、ＷＬＡＮにとってはいずれの場合でもＤＳとして配備されるＬＡＮ）を利用するので、ＷＬＡＮの性能向上は、非常に単純な設置手順によって、実質的にハードウェアを追加することなく、達成される。
【００１２】
ここに記載する好適な実施形態は、主にＷＬＡＮシステムのカバレッジを改善することに向けられているが、本発明の原理は、他の目的にも同様に適用することができる。つまり、本発明は、二重ＭＡＣ機能、即ち、一般的なデータ通信に用いられる、１００Ｍｂ／ｓイーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤのような高スループットＭＡＣレイヤ、および通例期間がマイクロ秒未満の、短い高優先度メッセージを送るために必要とされるときに呼び出される、別個の低レイテンシＭＡＣレイヤを有するＬＡＮにおいてノードを設けるために用いることができる。高速ＭＡＣは、例えば、低レイテンシを要求する同期および制御信号のために用いることができ、したがってイーサネット（登録商標）上では搬送することはできない。通常、低レイテンシＭＡＣがないと、これらの信号を搬送するために、ノード間に追加の配線が必要となる。本発明は、従来技術のこの欠点を解消し、ＬＡＮの配線および機器を二重の目的に用いることを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、本発明の好適な実施形態によれば、移動通信方法が提供され、
共通周波数チャネル上において移動局と通信するように、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に複数のアクセス・ポイントを設置するステップと、
複数のアクセス・ポイントを、ワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）においてケーブルで互いに連結するステップと、
１つ以上のアクセス・ポイントにおいて、移動局によってＷＬＡＮを通じて共通周波数チャネル上で送信されたアップリンク信号を受信するステップと、
アップリンク信号の受信に応答して、複数のアクセス・ポイント間においてＬＡＮを通じて１つ以上のメッセージを送るステップと、
複数のアクセス・ポイントのうちアップリンク信号に応答する１つを選択するように、メッセージに基づいて、アクセス・ポイント間で調停を行うステップと、
複数のアクセス・ポイントから選択した１つから、移動局に応答を送信するステップと、
を含む。
【００１４】
好ましくは、複数のアクセス・ポイントを連結するステップは、アップリンク信号の受信に応答してＬＡＮを通じてメッセージを送ることに加えて、ＬＡＮを通じて移動局にデータを伝達し、かつ移動局からデータを伝達するように、複数のアクセス・ポイントを配置するステップを含む。最も好ましくは、データを伝達するようにアクセス・ポイントを配置するステップは、第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがってデータを伝達するように複数のアクセス・ポイントを構成することを含み、メッセージを送るステップは、アップリンク信号の受信に応答してメッセージを送るために、第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いることを含む。
【００１５】
更に好ましくは、メッセージを送るステップは、第２ＭＡＣプロトコルを用いてメッセージを送るために、第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するステップを含む。通例、データを伝達することを強制排除するステップは、第１ＭＡＣプロトコルによって設けられる衝突回避機構を呼び出すことを含む。最も好ましくは、データを伝達することを強制排除するステップは、第１ＭＡＣプロトコルにしたがって、データのフレームの送信を中断することを含む。
【００１６】
好ましくは、１つ以上のメッセージを送るステップは、アップリンク信号を受信したアクセス・ポイントから複数のアクセス・ポイントにブロードキャスト・メッセージを送ることを含む。
【００１７】
更に好ましくは、複数のアクセス・ポイントの中で調停を行うステップは、アップリンク信号を受信した１つ以上のアクセス・ポイントの各々において、複数のアクセス・ポイントのうちどれを、アップリンク信号に応答するために選択するか決定するように、複数のアクセス・ポイントの各々においてメッセージを受信し処理するステップを含む。最も好ましくは、メッセージを処理するステップは、メッセージに応答して、複数のアクセス・ポイントのうちアップリンク信号を最初に受信した１つを選択するステップを含む。
【００１８】
好ましくは、複数のアクセス・ポイントはそれぞれのサービス区域を有し、複数のアクセス・ポイントを設置するステップは、サービス区域が実質的に重複するように、複数のアクセス・ポイントを設置することを含む。
【００１９】
好適な実施形態では、複数のアクセス・ポイントを設置するステップは、実質的にＩＥＥＥ規格８０２．１１にしたがって移動局と通信するように、複数のアクセス・ポイントを設置することから成り、複数のアクセス・ポイント間で調停を行うステップは、アップリンク信号を承認するために、ＩＥＥＥ規格８０２．１１によって賦課された時間制限以内でアップリンク信号に応答するように、アクセス・ポイントから１つを選択するステップを含む。
【００２０】
また、本発明の好適な実施形態によれば、ネットワーク通信方法も提供され、
ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）において複数のノードを互いに連結するステップと、
第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって、ＬＡＮを通じてノード間でデータを伝達するステップと、
第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて、複数のノード間でＬＡＮを通じてメッセージを受け渡すために、第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するステップと、
を含む。
【００２１】
好適な実施形態では、第１ＭＡＣプロトコルはイーサネット（登録商標）・プロトコルを含み、データを伝達することを強制排除するステップは、イーサネット（登録商標）・プロトコルの物理レイヤとＭＡＣレイヤとの間でメディア独立インターフェース（ＭＩＩ）にしたがって信号をアサートするステップを含む。
【００２２】
加えて、または代わりに、データを伝達することを強制排除するステップは、第１ＭＡＣプロトコルによって設けられた衝突回避機構を呼び出すステップを含む。
好ましくは、データを伝達することを強制排除するステップは、第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータのフレームの送信を中断するステップを含む。
【００２３】
最も好ましくは、データを伝達するステップは、第１ＭＡＣプロトコルにしたがってＬＡＮ上でノード間において同期を確立するステップを含み、データを伝達することを強制排除するステップは、第２ＭＡＣプロトコルを用いてメッセージを送るために、確立した同期を用いることを含む。
【００２４】
加えて、または代わりに、データを伝達するステップは、第１形式の誤り検出コードを含むデータ・フレームを送ることから成り、データを伝達することを強制排除するステップは、第１形式とは異なる第２形式の誤り検出コードと共にメッセージを送るステップを含む。
【００２５】
更に、本発明の好適な実施形態によれば、移動通信システムが提供され、
ワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を形成するように配されたケーブルと、
ＬＡＮによって相互接続され、移動局と共通周波数チャネル上で通信するためにワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）内に設置された複数のアクセス・ポイントであって、これらアクセス・ポイントの１つ以上において、移動局が共通周波数チャネル上でＷＬＡＮを通じて送信したアップリンク信号を受信したときに、アップリンク信号の受信に応答して、複数のアクセス・ポイント間で１つ以上のメッセージをＬＡＮを通じて送り、メッセージに基づいて、複数のアクセス・ポイントからアップリンク信号に応答する１つを選択し、複数のアクセス・ポイントから選択した１つから移動局に応答を送信するように構成されている、アクセス・ポイントと、
を含む。
【００２６】
更に、本発明の好適な実施形態によれば、ネットワーク通信システムが提供され、
ワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）を形成するように配されたケーブルと、
複数のノードであって、ＬＡＮによって互いに連結され、第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって複数のノード間でＬＡＮを通じてデータを伝達するように構成されており、更に、第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて、ＬＡＮを通じてノード間でメッセージを受け渡すために、第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するように構成されている、複数のノードと、
を含む。
【００２７】
更にまた、本発明の好適な実施形態によれば、移動通信のための複数のアクセス・ポイントの１つとして、ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）における配備のためのアクセス・ポイント装置が提供され、
所定の周波数チャネル上において移動局と通信するように構成されている無線トランシーバと、
アクセス・ポイントを相互接続するワイヤード・ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）にアクセス・ポイントを接続する物理レイヤ・インターフェースと、
トランシーバが、所定の周波数チャネル上において移動局がＷＬＡＮを通じて送信したアップリンク信号を受信したときに、物理レイヤ・インターフェースを介してＬＡＮを通じて複数のアクセス・ポイントにメッセージを送り、複数のアクセス・ポイントからメッセージを受信し、複数のアクセス・ポイントからアップリンク信号に応答する１つを選択するように、メッセージに基づいてアクセス・ポイント間で調停を行い、トランシーバが、調停プロトコルの対象となっている移動局に応答を返送するように、トランシーバを制御するように構成されている処理回路と、
を含む。
【００２８】
好ましくは、処理回路は、第２ＭＡＣプロトコルを用いてメッセージを送るために、第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するように構成されている。最も好ましくは、処理回路はマルチプレクサを備えており、マルチプレクサは、データを伝達することを強制排除するために、第１ＭＡＣプロトコルによって設けられた衝突回避機構を呼び出すように構成されている。更に好ましくは、処理回路は、ＭＡＣプロセッサを備えており、ＭＡＣプロセッサは、第１ＭＡＣプロトコルにしたがって、送信のためにデータのフレームを生成するように構成されており、マルチプレクサは、ＭＡＣプロセッサにデータのフレームの１つの伝達を中断させるために、衝突回避機構を用いるように構成されている。
【００２９】
更にまた、本発明の好適な実施形態によれば、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）において複数のノードの１つとしての配備のためのノード装置が提供され、この装置は、
ノードをＬＡＮに接続するための物理レイヤ・インターフェースと、
第１レイテンシを特徴とする第１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）プロトコルにしたがって、ＬＡＮを通じて物理レイヤ・インターフェースを介してデータを伝達するように構成されており、更に、第１レイテンシよりも低い第２レイテンシを有する第２ＭＡＣプロトコルを用いて、ＬＡＮを通じてメッセージを受け渡すために第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達することを強制排除するように構成されている、処理回路と、
を含む。
【００３０】
好ましくは、処理回路は、
第１ＭＡＣプロトコルにしたがってデータを伝達する第１ＭＡＣプロトコルと、
第２ＭＡＣプロトコルにしたがってメッセージを送出および受信する第２ＭＡＣプロトコルと、
第１および第２ＭＡＣプロセッサを物理レイヤ・インターフェースに結合するマルチプレクサであって、第２ＭＡＣプロセッサがメッセージを送出可能とするように、第１ＭＡＣプロセッサに取って代わるように構成されている、マルチプレクサと、
を含む。
【００３１】
本発明は、図面と関連付けた、以下の好適な実施形態の詳細な説明から一層深く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本発明の好適な実施形態によるワイヤレスＬＡＮ（ＷＬＡＮ）システム２０を模式的に示すブロック図である。システム２０は、多数のアクセス・ポイント２２を備えており、これらは移動局２５とデータ通信を行うように構成されている。移動局は、通例、図に示すような、デスクトップ、携帯用、ハンドヘルド・デバイスのような計算デバイスを備えている。以下に記載する実施形態例では、アクセス・ポイントおよび移動局は、ＩＥＥＥ８０２．１１ファミリに属する規格の１つにしたがって互いに通信し、８０２．１１メディア・アクセス制御（ＭＡＣ）レイヤの規約を遵守すると仮定する。８０２．１１ＭＡＣレイヤの詳細は、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格８０１．１１（１９９９年版）、具体的には、第２部、ワイヤレスＬＡＮメディア・アクセス制御（ＭＡＣ）および物理レイヤ（ＰＨＹ）仕様に記載されており、その内容は、ここで引用したことにより本願にも含まれるものとする。しかしながら、本発明の原理は、８０２．１１規格に限定されるのではなく、ＨｉｐｅｒＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、およびｈｉｓｗａｎ系システムを含む、実質的にあらゆる形式のＷＬＡＮにでも同様に適用することができる。
【００３３】
アクセス・ポイント２２は、ワイヤードＬＡＮ２８によって、イーサネット（登録商標）・スイッチング・ハブ２６に接続されている。ワイヤードＬＡＮ２８は、アクセス・ポイントとハブとの間でデータを交換するための分散システム（ＤＳ）として機能する。先に記したように、この構成によって、移動局２４は、アクセス・ポイント２２を通じて、ハブ２６に接続されているアクセス・ライン３２を経由して、インターネットのような外部ネットワーク３０へデータを送り、外部ネットワーク３０からのデータを受信することが可能となる。ＬＡＮ２８は、通例では、８０２．３規格によって指定されている、半二重モードで動作する１００ＢＡＳＥ−ＴＸ  ＬＡＮである。あるいは、ＬＡＮ２８は、実質的にあらゆるイーサネット（登録商標）標準ＬＡＮで構成してもよい。
【００３４】
前述の米国特許出願（「ワイヤレスＬＡＮアクセス・ポイント間での協力」）に記載されているように、システム２０におけるアクセス・ポイント２２は、無線波が通例同じ周波数チャネル上の多数のアクセス・ポイントから同時に移動局２４に到達できるように、近接して配置されていることが好ましい。同一のトークンによって、移動局２４が送信した無線メッセージは、ほぼ同時に、多数のアクセス・ポイントによって受信することができる。当技術分野では周知のＷＬＡＮシステムでは、このような状況下では、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、恐らくはその結果、移動局はいずれのアクセス・ポイントとも通信できなくなってしまう。本発明の好適な実施形態では、アクセス・ポイントは、協力してこの衝突を解決するが、その際にＬＡＮ２８を通じて新規の高速プロトコルを用いて調停メッセージを互いに交換し合う。これについては以下で説明する。好ましくは、所与の移動局からアップリンク信号を受信した全てのアクセス・ポイントによって、他の全てのアクセス・ポイントに調停メッセージをブロードキャストする。調停メッセージに基づいて、アクセス・ポイントは、どのアクセス・ポイントが所与の移動局を担当するのか決定する（大抵の場合、その移動局に最も近いアクセス・ポイントであり、最初のアクセス・ポイントが、所与のアップリンク・メッセージに応答して、ＬＡＮ２８を通じて調停メッセージを送出する）。他のアクセス・ポイントは、その間、干渉を控える。
【００３５】
通常、従来のＷＬＡＮでは、あるアクセス・ポイントがある移動局からアップリンク・メッセージを受信した場合、直ちに承認（ＡＣＫ）で回答する。移動局が（フレーム間空間、またはＩＦＳ(interframe space)として知られている）所与の制限時間以内にＡＣＫを受信しない場合、続いて自動繰り返し要求（ＡＲＱ）を提出する。最終的に、移動局は、要求したＡＣＫを繰り返し受信しなかった場合、メッセージ交換を不履行であったとして扱う。したがって、システム２０において８０２．１１との互換性を維持するためには、受信したアクセス・ポイントのうち１つ、そして１つのみがＡＣＫを移動局２４に１０μｓの制限以内に返送しなければならない。この制約のため、アクセス・ポイント間の調停プロセスをほぼ１０μｓ未満で完了しなければならない。この目的のために、アクセス・ポイント２２には二重ＭＡＣ機能が設けられている。即ち、従来のデータ通信用のイーサネット（登録商標）ＭＡＣ、および以下で説明する、調停用の新規の低レイテンシＭＡＣである。
【００３６】
図２は、本発明の好適な実施形態による、アクセス・ポイント２２の詳細を模式的に示すブロック図である。アクセス・ポイント２２は、ＬＡＮ２８のワイヤ３３によってハブ２６に接続されている。ハブ２６は、通例、当技術分野では周知の標準的なイーサネット（登録商標）・スイッチング・ハブから成り、アクセス・ポイント間で交換される（非イーサネット（登録商標））調停メッセージを認識し、素早く切り替えるように、付加的にプログラムされている。アクセス・ポイント２２は、物理レイヤ・インターフェース（ＰＨＹ）３４を備えており、８０２．３規格の１００ＢＡＳＥ−ＴＸ  ＰＨＹ１レイヤ仕様にしたがって、ワイヤ３３上で信号を送信および受信する。好ましくは、ＰＨＹ３４は、規格で指定されているように、半二重モードで動作する。
【００３７】
マルチプレクサ３５が、ＰＨＹ３４を２つの異なるＭＡＣプロセッサ、即ち、イーサネット（登録商標）・フレーム・プロセッサ２６および協力メッセージ・プロセッサ３８に取り付ける。概して、マルチプレクサは、メッセージ・プロセッサからの出立する調停メッセージの送出を優先し、フレーム・プロセッサを遮断し、その間保留中のイーサネット（登録商標）・フレームのあらゆる送信を強制排除する(preempt)。これらの調停メッセージに基づいて、プロセッサ３８はＷＬＡＮトランシーバ３７と双方向処理を行い、これを制御する。トランシーバ３７は、適用可能なＷＬＡＮ規格にしたがって、無線で移動局２４と通信する。
【００３８】
図２に示すアクセス・ポイント２２のエレメントは、個々の分離したコンポーネントで構成してもよく、あるいはこれらを単一の集積回路チップまたはチップ・セット内に一緒に組み込んでもよい。マルチプレクサ３５およびメッセージ・プロセッサ３８は新規であり、本発明だけの独特なエレメントであるが、図２に示すアクセス・ポイントの他のエレメント（ＰＨＹ３４、イーサネット（登録商標）・フレーム・プロセッサ３６、およびトランシーバ３７を含む）は、標準的なコンポーネントとして市販されており、入手可能である。また、マルチプレクサ、イーサネット（登録商標）・フレーム・プロセッサ、およびメッセージ・プロセッサは、単一のマイクロプロセッサ上で実行するソフトウェア・プロセスとして実施してもよい。但し、マイクロプロセッサの処理速度が十分であることを条件とする。
【００３９】
図３は、本発明の好適な実施形態による、アクセス・ポイント２２のコンポーネントによって実施されるプロトコル・スタックを模式的に示すブロック図である。ＰＨＹ３４は、１００ＢＡＳＥ−ＴＸプロトコルのような、８０２．３規格にしたがって、標準的な物理レイヤ・プロトコル４２を実施する。しかしながら、ＭＡＣプロトコル・レイヤ４４の機能は、数個のコンポーネント間で分割される。イーサネット（登録商標）・フレーム・プロセッサ３６は、標準的な８０２．３ＭＡＣプロトコル４６を実施する。一方、メッセージ・プロセッサ３８は、アクセス・ポイント間における調停メッセージ配信のために、新規の低レイテンシＭＡＣプロトコル４８を用いる。組み合わせ（ＣＯＭＢＯ）レイヤ４０は、マルチプレクサ３５によって、物理レイヤ・プロトコルと代わりのＭＡＣプロトコルとの間でインターフェースするために設けられる。
【００４０】
好ましくは、ＣＯＭＢＯレイヤ５０は、物理レイヤおよびイーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤとインターフェースするために、そしてオプションとして低レイテンシＭＡＣ４８とインターフェースするためにも、機械独立インターフェース（ＭＩＩ：Machine-Independent Interface）を用いる。ＭＩＩは、８０２．３規格の第２２章に詳しく規定されているが、イーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤと１００ＢＡＳＥ−ＴＸ  ＰＨＹレイヤとの間の通信のために、標準的なプリミティブ(primitive)を設ける。８０２．３規格によって示されるようにこれらのプリミティブを用いることによって、ＣＯＭＢＯレイヤ５０の動作は、イーサネット（登録商標）ＭＡＣおよびＰＨＹレイヤには存在を意識させない。言い換えると、これらのレイヤは、従来と同様に動作し、低レイテンシＭＡＣ４８に合わせて修正する必要はない。
【００４１】
上位プロトコル・レベルにおいて、ネットワークおよびアプリケーション・レイヤ５２は、ＷＬＡＮトランシーバ３７とＬＡＮ２８との間で、移動局２４にデータを伝達すること、および移動局２４からのデータを伝達することを責務とする。これら従来の機能は、本発明の範囲以外のことであり、その実施態様は当業者には明白であろう。
【００４２】
アクセス・ポイント協力レイヤ５４は、高速ＭＡＣレイヤ４８を通じてＬＡＮ２８上で送信する調停メッセージを生成すること、および他のアクセス・ポイントからの着信調停メッセージを受信し処理することを責務とする。レイヤ５４は、調停メッセージ情報を用いて、アクセス・ポイントのどれが、トランシーバ３７が受信した所与のアップリンク・メッセージに応答すべきか判定を行い、それに応じて制御信号をトランシーバに出力する。これらの動作、ならびに低レイテンシＭＡＣレイヤ４８およびＣＯＭＢＯレイヤ５０の動作の関連する詳細については、図５を参照しながら以下で更に説明する。
【００４３】
図４は、本発明の好適な実施形態による、アクセス・ポイント２２の１つによってＬＡＮ２８を通じて送られるブロードキャスト・パケット６０を模式的に示すブロック図である。パケット６０は、アクセス・ポイントが、移動局２４の１つからアップリンク通信を受信した際に、他のアクセス・ポイントに調停メッセージを伝達するために用いる。これについては、以下で図５を参照しながら説明する。パケットは、ソース・アドレス（ＳＡ）６２、メッセージ本体６４、および通例では循環冗長コード（ＣＲＣ）であり、当技術分野では公知の誤りチェック・コード６６から成る。
【００４４】
アクセス・ポイント間の迅速な通信のためには、パケット６０はできるだけ短いく、最も好ましくは１６ビット以下であることが望ましい。このため、ＳＡ６２は、単に送出側アクセス・ポイントを一意の固有フォーマットで識別するだけであり、これによって、ハブ２６もこのパケットをブロードキャスト・パケットとして認識することができる。ハブはパケットを全てのアクセス・ポイントに分配するので、宛先アドレスの必要はない。ハブ２６は、標準的なイーサネット（登録商標）・スイッチング・ハブの機能を有するだけでなく、追加のハードウェアおよびソフトウェア機能も有し、パケット６０を認識しそれを最優先で分配する。この目的のために、ハブ２６は、専用のブロードキャスト回路を含むことが好ましい。何故なら、そうしなければ、標準的な８０２．３スイッチング回路はパケット６０を誤りと見なし、したがってそれを欠落させるからである。最も好ましくは、ハブ２６は、アクセス・ポイント２２と同様、標準的なＰＨＹレイヤと２つの異なるＭＡＣレイヤ、即ち、標準的な８０２．３スイッチングＭＡＣおよび本発明の新規の低レイテンシ・ブロードキャストＭＡＣとの間にバッファ・レイヤを追加する。１００ＢＡＳＥ−ＴＸは同期リンク（「常にオン」）を用いるので、ハブ２６は、１つの入力ポートから多くの出力ポートにパケット６０を並行してブロードキャストする際に用いる柔軟なバッファ（図示せず）を含むことが好ましい。
【００４５】
メッセージ本体６４は、パケット６０によって報告されたアップリング・メッセージを送った移動局を特定する。効率的な通信のために、移動局識別は、例えば、１６ビット・コードにハッシングすることによって短縮する。パケット６０を受信したアクセス・ポイントの各々におけるメッセージ・プロセッサ３８は、ＳＡ６２およびメッセージ本体６４をデコードする。メッセージ・プロセッサは、こうして、アップリンク・メッセージを送った移動局と、アップリンク・メッセージを受信しパケット６０を発行したアクセス・ポイントの双方のアイデンティティを解明する。受信したパケットの内容、およびそれを受信した時刻に基づいて、メッセージ・プロセッサは、このアクセス・ポイントがアップリング・メッセージに応答すべきか否か決定を行う。通例では、所与のアップリンク・メッセージに応答してブロードキャスト・パケットを送出した最初のアクセス・ポイントが、メッセージに応答するために選択される。オプションとして、メッセージ本体６４は、受信したアップリンク・メッセージのパワー・レベルおよび／またはアクセス・ポイントがメッセージを受信したアンテナの識別のような、他のパラメータを含んでもよい。（ダイバシティの目的で、アクセス・ポイントは通常多数のアンテナを有する。）これら追加のパラメータは、パケット６０の受信時刻に加えて、またはその代わりに、アクセス・ポイント間で調停を行う際に用いることができる。
【００４６】
コード６６は、好ましくは８ビットまたは１６ビットのＣＲＣであり、メッセージ・プロセッサ３８がパケット６０の内容の正確性を検証するために用いる。最も好ましくは、コード６６は、８０２．３規格によって与えられるものとは異なる符号化方式を用いる。その結果、パケット６０が偶然イーサネット（登録商標）ＭＡＣプロセッサ３６に渡された場合、イーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤはＣＲＣを正しくデコードすることができず、したがってこのパケットを廃棄する。
【００４７】
図５は、本発明の好適な実施形態にしたがって、システム２０において移動局２４とアクセス・ポイント２２の１つとの間で通信を確立する方法を模式的に示すフロー・チャートである。この方法のそれ以上の詳細は、前述の米国特許出願（専用共有媒体を用いて、ＬＡＮ２８ではなく、アクセス・ポイント間で調停メッセージを交換する）に記載されている。アクセス・ポイント２２は、それらの共通周波数チャネル上でビーコン信号を送信し、移動局がその通信を同期させるべき時間基準を与え、アクセス・ポイントのＢＳＳ識別（ＢＳＳＩＤ）を示す。当技術分野では公知の８０２．１１ＷＬＡＮシステムでは、各アクセス・ポイントはそれ自体の固有のＢＳＳＩＤを有する。しかしながら、システム２０では、多数のアクセス・ポイントが同じＢＳＳＩＤを共有するので、これらは論理的には、移動局には、多数のアンテナを異なる場所に有する単一の拡張分散アクセス・ポイントと見なされる。ＬＡＮ２８を通じて送られる（パケット６０の形態で）同期メッセージを用いて、アクセス・ポイントの時間基準の同期を相互に取り、アクセス・ポイントによって送信されるビーコン信号を交錯させて(interlace)、それらの間の衝突を回避する。
【００４８】
移動局２４が十分な強度のビーコン信号を受信すると、この信号からＢＳＳＩＤと時間基準とを抽出し、これらを用いてアップリンク・メッセージを送り、アップリンク・ステップ７０において、１つ以上のアクセス・ポイントがアップリンク・メッセージを受信する。このステップおよびその他のステップにおける移動局のアクションは、８０２．１１規格に完全に一致する。言い換えると、本発明は、定義上、既存の移動局にはその存在が意識されず、既存の移動局の修正を必要としないように実施することができる。通例、移動局によって送られる最初のアップリンク信号は、ＢＳＳＩＤにアドレスされ、移動局のＭＡＣアドレスを示す、連携要求メッセージである。このアップリンク・メッセージに続いて、１つまたは１つよりも多い、受信アクセス・ポイントは、先に説明したように、１０μｓのＩＦＳ制限内にＡＣＫを移動局２４に返送しなければならない。
【００４９】
アクセス・ポイントのうちどれが連携要求メッセージに応答するかを判定するために、アクセス・ポイント２２は、ＬＡＮ２８を用いて調停手順を実行する。この目的のために、アップリンク・メッセージを移動局２４から受信した全てのアクセス・ポイントにおけるメッセージ・プロセッサ３８は、パケット生成ステップ７２において、ブロードキャスト・パケット６０を用意し、アップリンク・メッセージを受信した他のアクセス・ポイントに通知を与える。高速ＭＡＣレイヤ４８は、ＣＯＭＢＯレイヤに、好ましくは、送信イネーブル・フラグをセットすることによって、送信する準備ができたパケットを有することを知らせる。例えば、高速ＭＡＣおよびＣＯＭＢＯレイヤが、８０２．３規格によって定義されたＭＩＩにしたがって通信すると仮定すると、高速ＭＡＣレイヤは、送信されるパケットの最初のニブルに同期して、ＴＸ＿ＥＮ信号をアサートする。これは、パケット全体を送信し終えるまで、このフラグをアサートし続ける。
【００５０】
メッセージ・プロセッサ３８の低レイテンシＭＡＣレイヤ４８がマルチプレクサ３５のＣＯＭＢＯレイヤ５０に、送信すべきパケットを有することを通知すると直ぐに、ＣＯＭＢＯレイヤは、イーサネット（登録商標）遮断ステップ７４において、直ちにアクセス・ポイント２２によるあらゆるイーサネット（登録商標）通信を中断する。好ましくは、ＣＯＭＢＯレイヤは、８０２．３規格のＭＩＩによって与えられるＣＯＬ信号をアサートすることにより、ＬＡＮ上で衝突が検出されたことをイーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤ４６に通知する。このような衝突状態が発生した場合、イーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤは、進行中のあらゆるフレームの送信を終了し、ＣＬＯフラグがアサートされている限り、それ以上の送信を延期する。ＣＯＭＢＯレイヤがイーサネット（登録商標）・フレームを送信するプロセスの最中であった場合、直ちに送信を停止し、受信機が高い確度で衝突を検出するように、ＰＨＹレイヤ４２が故意にフレームの内容を転意させるように要請する。この目的のために、ＣＯＭＢＯレイヤは、そのＰＨＹレイヤとのインターフェース上で、ＭＩＩによって供給される、ＴＸ＿ＥＲおよびＴＸ＿ＥＮ信号をアサートすることが好ましい。これに応答して、８０２．３規格の第２２．２．２．８章に指定されているように、ＰＨＹレイヤは、規格によって設けられた有効データまたはデリミッタ・セットの一部ではない、１つ以上のシンボルを発信する。これらのシンボルは、フレームの全ての受信機にそれらを直ちに破棄させる。
【００５１】
ＣＯＬおよびＴＸ＿ＥＲフラグを（好ましくは、１クロック期間以内で）アサートした後、ＣＯＭＢＯレイヤ５０は、ブロードキャスト送信ステップ７６において、低レイテンシＭＡＣレイヤ４８が用意したブロードキャスト・メッセージを送信する。ＣＯＭＢＯレイヤは、好ましくは、ＴＸ＿ＥＮフラグをアサートして、ＰＨＹレイヤ４２にパケットを送信するように命令する。ＰＨＹレイヤがアイドル状態にあっても、ＬＡＮ２８を通じてアイドル・シンボルを送信および受信し続け、８０２．３規格に命じられるのにしたがって同期を維持する。したがって、ＬＡＮを通じて調停ブロードキャスト・パケットを送出または受信し始める際には、同期遅延を本質的に伴わない。
【００５２】
全てのアクセス・ポイント２２は、メッセージ受信ステップ７８において、ＬＡＮ２８を通じて、ブロードキャスト・パケットを受信する。ＣＯＭＢＯレイヤ５０がブロードキャスト・パケットの１つを受信すると、このパケットを直ちに低レイテンシＭＡＣレイヤ４８に受け渡す。ＭＡＣレイヤは、メッセージ情報を協力レイヤ５４に受け渡し、協力レイヤ５４は、調停ステップ８０において、ブロードキャスト・パケットを送ったアクセス・ポイント間で調停を行い、どのアクセス・ポイントが、ステップ７０において受信したアプリンク・メッセージに応答するのかについて判定を行う。全てのアクセス・ポイントにおいて同じ調停が行われる。各アクセス・ポイントは、そのメッセージを最初に送ったか否か、または別のアクセス・ポイントがそれに先立つのかについて、これらのブロードキャスト・メッセージの受信時刻を、アクセス・ポイントがそれ自体のブロードキャスト・メッセージを送った時刻と比較することによって判定することができる。（他の周波数チャネル上で動作しているアクセス・ポイント、およびブロードキャスト・メッセージにおいて特定された移動局からアップリンク信号を受信しなかった同じ周波数チャネル上のアクセス・ポイントは、このメッセージを無視してもよい。）
通例、所与の移動局からのアップリンク・メッセージに応答して最初にそのブロードキャスト・メッセージを送ることができたアクセス・ポイントは、この移動局との通信を継続するのに適した位置にいる。したがって、全てのアクセス・ポイントは独立してその最初のアクセス・ポイントを選択し、移動局２４に応答する。８０２．１１規格は、送信には広い範囲のデータ・レートに対応している（１から５４Ｍｂ／ｓ）。移動局は、リンクが許す限りできるだけ速くパケットを送信しようとする。したがって、一般には、高レートの送信を受信できる程度に移動局に近いアクセス・ポイントのみが、その移動局を担当するために争い、勝ち残るアクセス・ポイントは、暗示的に、問題のアップリンク・メッセージの最良の受信側の中にあるはずである。
【００５３】
代わりに、または加えて、受信信号パワーのような、他の基準を、「勝ち残る」アクセス・ポイントを選択する際に適用してもよいが、その基準は全てのアクセス・ポイントによって均一に適用されることが条件となる。好ましくは、デッドロックが発生した場合（２つのアクセス・ポイントがそのブロードキャスト・メッセージを同時に送るような場合）、受信信号パワーに基づくことができる、所定の様式を、全てのアクセス・ポイントによって適用し、このデッドロックを均一に解決することができる。
【００５４】
勝ち残ったアクセス・ポイントは、承認ステップ８２において、要求されたＡＣＫメッセージを移動局２４に送る。先に記したように、短時間、通例では１０μｓ以内にＡＣＫを送らなければならず、ステップ７０〜８０はこの時間内に全て完了しなければならない。アクセス・ポイント２２は、前述のようにしてＬＡＮ２８を用いることによって、この時間的制約を満たすことができる。ＡＣＫを送った後、勝ち残ったアクセス・ポイントは、通例、連携応答メッセージを移動局２４に送り、次いで移動局へのダウンリンク送信を適宜継続する。
【００５５】
勝ち残ったアクセス・ポイントは、移動局が別のアップリンク・メッセージを送るまで、この移動局を担当し続ける。次いで、前述の調停プロトコルが繰り返される。次のラウンドでは、特に移動局がその間に移動した場合には、異なるアクセス・ポイントを選択して移動局を担当することもできる。移動局が移動しても、連携プロトコルを繰り返す必要はない。先に記したように、全てのアクセス・ポイントは、単一の拡張アクセス・ポイントであるかのように、同じＢＳＳに属する。したがって、アクセス・ポイント間の調停プロセスにおいて、移動局からの次のアップリンク・パケットに応答するために別の「勝ち残ったアクセス・ポイント」をアクセス・ポイント間の調停プロセスにおいて選択しても、移動局の同じ連携が維持される。
【００５６】
図２に示したＬＡＮ通信アーキテクチャおよび図３に示したプロトコル・スタックは、前述のように、ＷＬＡＮシステムのカバレッジを改善する際だけでなく、他のネットワーク通信の状況にも有用である。したがって、先に記したように、本発明は、二重ＭＡＣ機能、即ち、一般的なデータ通信に用いられる、イーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤのような、中レイテンシＭＡＣレイヤ、および短く緊急のメッセージを送るために必要とされるときに呼び出される、別個の低レイテンシＭＡＣレイヤを備えたＬＡＮにおいて、ノードを設けるために用いることができる。低レイテンシＭＡＣレイヤ４８は、例えば、低レイテンシを要求する同期および制御信号に用いることができ、したがってイーサネット（登録商標）ＭＡＣレイヤ４６は対応できない。本発明の高速ＭＡＣおよびＣＯＭＢＯレイヤも同様に、二重ＭＡＣ構成において、当技術分野では公知の他の形式のＭＡＣおよびデータ・リンク・プロトコル・レイヤと共に用いることができる。例えば、低レイテンシＭＡＣレイヤは、リアルタイム位置検出システムにおいて用いれば、多数の無線伝搬測定を用いてオフィス・ビルディングまたは工場において人の居場所を突き止めることができる。
【００５７】
以上述べたように、前述した好適な実施形態は一例として引用したのであって、本発明は先に特定的に示しかつ説明したことには限定されないことは認められよう。むしろ、本発明の範囲は、先に説明した種々の構造の組み合わせや下位の組み合わせの双方、ならびに前述の説明を読んだときに当業者に想起されるが従来技術には開示されていない変形や修正も含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本発明の好適な実施形態によるＷＬＡＮシステムを模式的に示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の好適な実施形態によるＷＬＡＮシステムにおけるアクセス・ポイントの詳細を模式的に示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の好適な実施形態による、二重ＭＡＣレイヤを有する通信プロトコル・スタックを模式的に示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の好適な実施形態による、ＷＬＡＮシステムにおけるアクセス・ポイント間で交換されるメッセージ・パケットを模式的に示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の好適な実施形態による、ＷＬＡＮシステムにおけるワイヤレス・アクセス・ポイント間で調停を行う方法を模式的に示すフロー・チャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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