(57)【要約】【課題】第１チャネル切換通知が行われた時点で活動中の端末または装置に対して高速チャネル切換を行う一方で、ビーコンの受信に失敗した装置の安定した動作の維持を提供する。【解決手段】中央制御ユニットは、第１チャンネル上に存在することをデータ・トラヒックに加えて定期的ビーコンを送信することで示し、レーダー信号を第１チャンネル上に検出すると第２チャンネルに切り換えてデータ・トラヒックを第２チャンネル上に回復し、その後チャンネル切換メッセージを第１チャンネル上に、そしてビーコンを第２チャンネル上に、第２チャンネル切換メッセージを送信するために第１チャンネルに戻って切り替わることで繰り返し送信し、そして第２チャンネルに切り替わり戻って各々の許可されたビーコン送信時間スロットに対して定期的ビーコンの送信を、中央制御ユニットに結びつけられた、出来るだけ多数の装置が第２チャンネルに従うまで行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パケット通信ネットワーク内でのチャンネル切換方法であって、此処でデータ・トラヒックが中央制御ユニットで制御されている第１チャンネル上で行われ、この中央制御装置が第１チャンネル上に存在することを、指定の時間間隔を具備した定期的ビーコンを送信することで行い、また中央制御ユニットに結びつけられている装置が動作中、または係属中データ・トラヒックを指定された時間間隔で傾聴するために節電モードから離脱する前記方法であって：
ａ）レーダー信号を第１チャンネル上で検出し、その検出に応答して第１チャンネル上でのデータ・トラヒックを中断し、
ｂ）レーダー信号と無関係な第２チャンネルを探し出して選択し、
ｃ）第１チャンネル切換メッセージを第１チャンネル上で送信し、動作中そして／または傾聴中装置に対してチャンネル切換が生じることを信号通知し、
ｄ）切り換えを行い、第２チャンネル上でデータ・トラヒックを回復し、
ｅ）第２チャンネル切換メッセージを第１チャンネル上で送信し、動作中そして／または傾聴中装置に対してチャンネル切換が生じることを信号通知し、
ｆ）第２チャンネル切換メッセージを予め定められた時間間隔で第１チャンネル上に繰り返し送信し、それに少し遅れて定期的ビーコンを第２チャンネル上で送信する、以上のステップを含むことを特徴とする前記方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、第１チャンネル切換ビーコン内のチャンネル切換計数値をゼロに設定し、続いて動作中そして／または傾聴中装置に対して、チャンネル切換がビーコン送信直後に生じることを信号通知するステップを特徴とする前記方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法であって、ビーコン内に含まれる第２チャンネル切換メッセージ内のチャンネル切換計数値を１に設定し、続いて動作中そして／または傾聴中装置に対して、チャンネル切換が次のビーコン送信前に生じることを信号通知するステップを特徴とする前記方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法であって、別に送信される（ビーコンに含まれない）第２チャンネル切換メッセージ内のチャンネル切換計数値をゼロに設定し、続いて動作中そして／または傾聴中装置に対して、チャンネル切換が直ちに生じることを信号通知するステップを特徴とする前記方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法であって、第２チャンネル切換メッセージを予め定められた時間間隔で第１チャンネル上で繰り返し送信し、定期的ビーコンを第２チャンネル上で、選択された数の第２チャンネル切換メッセージが第１チャンネル上で送信されるまで送信するステップを継続することを特徴とする前記方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法であって、第２チャンネル切換メッセージを予め定められた時間間隔で第１チャンネル上で繰り返し送信し、定期的ビーコンを第２チャンネル上で、第１チャンネル切換メッセージが送信されてから予め定められた時間が経過するまで送信するステップを継続することを特徴とする前記方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかに記載の方法であって、第２チャンネル切換メッセージを予め定められた時間間隔で第１チャンネル上で繰り返し送信し、定期的ビーコンを第２チャンネル上で、第１および第２チャンネル切換メッセージの総送信時間が予め定められた値に達するまで送信するステップを継続することを特徴とする前記方法。
【請求項８】
上記の請求項のいずれかに記載の方法であって、第２チャンネル切換メッセージの第１チャンネル上での送信を取り消し、第２チャンネル上でデータ・トラヒックを維持し、定期的ビーコンを指定間隔で第２チャンネル上に送信する追加ステップを特徴とする前記方法。
【請求項９】
パケット通信ネットワーク内でのチャンネル切換用中央制御ユニットであって、此処でデータ・トラヒックが中央制御ユニットで制御されている第１チャンネル上で行われ、この中央制御装置は第１チャンネル上に存在することを、指定の時間間隔を具備した定期的ビーコンを送信することで行っており、また中央制御ユニットに結びつけられている装置が動作中、または係属中データ・トラヒックを指定された時間間隔で傾聴するために節電モードから離脱しようとしている前記方法であって：
ａ）中央制御ユニットがレーダー信号を第１チャンネル上で検出し、その検出に応答して第１チャンネル上でのデータ・トラヒックを中断するために具備されており、
ｂ）中央制御ユニットがレーダー信号と無関係な第２チャンネルを探し出して選択するために具備されており、
ｃ）中央制御ユニットが第１チャンネル切換メッセージを第１の可能なビーコン伝送スロットで第１チャンネル上に送信し、これにより動作中そして／または傾聴中装置に対してチャンネル切換が生じることを信号通知するために具備されており、
ｄ）中央制御ユニットが第２チャンネル切換メッセージを第１チャンネル上で送信し、これにより動作中そして／または傾聴中装置に対してチャンネル切換が生じることを信号通知するために具備されており、
ｅ）中央制御ユニットが第２チャンネル切換メッセージを予め定められた時間間隔で第１チャンネル上に送信し、定期的ビーコンを送信するために第２チャンネルに切り換わり戻るように具備されている、以上を特徴とする前記中央制御ユニット。
【請求項１０】
請求項９記載の中央制御ユニットであって、第１チャンネル切換ビーコン内のチャンネル切換計数値がゼロにセットされていることを特徴とする前記中央制御ユニット。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０記載の中央制御ユニットであって、各々の第２チャンネル切換メッセージがビーコン内に含まれ、各第２チャンネル切換メッセージ内のチャンネル切換計数値が１にセットされていることを特徴とする前記中央制御ユニット。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれかに記載の中央制御ユニットであって、中央制御ユニットが第１チャンネル上での第２チャンネル切換メッセージの送信の取り消しを、予め定められた数の第２チャンネル切換メッセージが送信された時または第１チャンネル切換メッセージの送信から予め定められた時間間隔経過後か、または第１および第２チャンネル切換メッセージの総送信時間が指定された値に到達した時に行い、データ・トラヒックと定期的ビーコンの送信を第２チャンネル上で維持するように具備されていることを特徴とする前記中央制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に多元チャンネル・パケット通信ネットワークに係わり、更に詳細には無線ローカル・エリア・ネットワーク内の中央制御ユニット並びにその様なネットワーク内のチャンネル切換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
802.11a無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）規格は５ＧＨｚ無線周波数帯域での動作を規定している。この周波数帯域では、少なくともヨーロッパにおいて、レーダー信号で占有されている周波数帯域またはチャンネルでの送信を回避する法的規制が存在している。これらのレーダー信号は単一チャンネル上に残存する必然性は無いので、１つのチャンネル上での通常データ送信またはデータ・トラヒックを中止して別のチャンネルに変更し、レーダーに外乱を与えないようにする必要があろう。チャンネル切換が必要となるその他の環境は、ひとつのチャンネルが高度の混信に晒される場合である。この場合送信を中止する必要はないが、データ出力に対する影響が非常に類似しているため、データの送信を成功裏に受信する確率が著しく低くなる。
【０００３】
いわゆる802.11h規格草案はチャンネル切換方法の仕様を定めており、これによりネットワーク内の中央制御ユニットまたは制御装置が、これに結びつけられている他の無線装置に対して別のチャンネルに切り換えることを、定期的通知（802.11ではビーコンと呼ばれている）の一部として、またはメッセージを含む別のチャンネル切換通知として送信されるメッセージにより指示することが可能である。このメッセージはチャンネル切換が現行通信の直後に予定されるか、または実際のチャンネル切換時刻までの、各ビーコンの中にチャンネル切換メッセージの繰り返し送信を具備した第Ｎ番目の後続ビーコン送信の前に予定させるようにする。
【０００４】
このようにチャンネル切換を遅延させる理由は、そのネットワーク内の多くの局または装置が省電力または節電モードとなっていてそのメッセージを受信できないかも知れないからである。このいわゆるＳＴＡ節電機能の図式的記述を図１に見ることができる。802.11プロトコルによれば、これらの節電中の局または装置は係属中トラヒックをチェックするため、各々の予想されるビーコン送信時間の直前に動作状態に戻るように要求される。従って、既知の方法は中央制御装置がその中央制御装置に関連する全ての局が省電力または節電モードから復帰するのを保証されるまで、後続ビーコンの中でメッセージを繰り返すことを意味している。この手順が図２に図示されている。既知の方法の流れ図が図３に示されている。
【０００５】
この既知の方法の１つの欠点は、規格内の或る法的要求事項によれば、１つのチャンネル上の全ての通常データ・トラヒックはそのチャンネル上で１度レーダー信号が検出されると（すなわち、第１チャンネル切換通知が中央制御装置から送られた後）中断しなければならない。この要求事項は旧チャンネル上でビーコンを送信する十分な時間を許して、全ての接続された装置がその通知を聞き終わることを保証しており、最大２０ミリ秒の制御トラヒックを累積して典型的にトータル１０秒である。これはそのネットワーク内の全ての現在稼働中の装置または端末が、そのチャンネル切換が行われ、また端末が新たなチャンネル上で動作を再開出来る前に、全ての必要なビーコン通知が送信し終わるまで（典型的にビーコン間で０．１秒の間隔を置き、また典型的節電間隔は数秒の範囲として）データ・トラヒックの送信を中断しなければならないことを意味している。これは好ましからざる中断をデータ・トラヒック内に引き起こし、これは特に最長遅延に対していわゆるサービス品質（QoS: Quality of Service）要求を具備したデータ・トラヒック、例えばビデオまたは音声トラヒックに対して悲惨である。
【０００６】
この既知の方法の第２の欠点は、チャンネル切換があまりにも早く、少ない通知の繰り返しだけで行われた場合、旧チャンネル上で中央制御ユニットから切り離された端末または装置がネットワーク内に存在する可能性があることである。これは端末または装置が周波数またはチャンネルのリストを通して、旧中央制御装置またはそれに代わるものを探すように検索を開始しなければならないことを意味し、これは時間の無駄である。QoS用語では、これはリンク喪失である。
【０００７】
既知の方法の第３の欠点は、通知が多数回繰り返されるとそれらの通知が行われている時間の間トラヒックが失われ、これもまたリンク喪失につながる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の問題の故、レーダー信号またはチャンネル上の混信の検出に応じたチャンネル切換により引き起こされるデータ・トラヒック内の中断を制限し、一方出来るだけ多数の関連装置がそのチャンネル切換を検出出来るような方法の必要性が存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に基づく方法はこの問題を、中央制御ユニットがレーダー信号を第１チャンネル上で検出すると即時チャンネル切換を通知し；続いてチャンネルを切り換え第２チャンネル上で可能な限りトラヒックを再開することで解決している。中央制御ユニットに接続されているかまたは関連する全ての装置または端末が、確実にその様な通知の少なくとも１つを聞けるようにするために、中央制御ユニットは二重ビーコン・メッセージを送信し、チャンネル切換通知を備えたビーコン・メッセージ（またはこれに代わって、別のチャンネル切換通知の送信）を繰り返すために第１チャンネルに戻って切り換わり、また同様に第２チャンネル上に存在することを示すためにビーコンを送信する（チャンネル切換メッセージ無しで）。
【００１０】
本発明の特長は、第１チャンネル切換通知が行われた時点で活動中の端末または装置に対して高速チャンネル切換を行う一方で、節電モードにあるか、または混信のためにビーコンの受信に失敗した装置の安定した動作の維持を提供することである。
【実施例】
【００１１】
本発明を添付図を参照して更に詳細に説明する。
【００１２】
本発明はチャンネル切換を実行するための802.11h機構；802.11ビーコン機構、および802.11省電力機構を用いてもっとも簡単に説明される。802.11ビーコン機能は、定期的ビーコンが１つのチャンネル上でいわゆるターゲット・ビーコン送信時間スロットで、ビーコン間隔と呼ばれる指定された間隔で送信されねばならないと規定している。この長さは実行方法に依存するが典型的には１００ミリ秒である。
【００１３】
本発明に基づく方法並びに中央制御ユニットが図４および図５に記述されているが、その他の実施例もまた可能である。
【００１４】
無線パケット通信ネットワークにおいて、第１チャンネルまたは周波数上のデータ・トラヒックは中央制御ユニットによって制御されており、これはそれが第１チャンネル上に存在することを通知を送信するかまたはビーコンを、指定された時間間隔を空けられているいわゆるビーコン送信時間スロットで送信することにより示している。中央制御ユニットには多数の端末または装置が関連づけられている。これらの装置は活動中、すなわちデータの送受信中か、またはいわゆる省電力または節電モード、すなわち全ての継続中データ・トラヒックを指定された時間間隔で傾聴またはチェックしているかのいずれかである。データ・トラヒックを指図することに加えて、中央制御ユニットはまた第１チャンネルに関する混信、例えば直接または疑似的に、すなわち他の装置に対して測定を要求することにより、レーダー信号の可能性をチェックしている。
【００１５】
第１チャンネル上でレーダー信号を検出すると、図４および図５参照、本発明に基づくチャンネル制御ユニットはレーダー信号とは無関係な代わりの第２チャンネルを探し出して選択する。その後、中央制御ユニットは第１チャンネル切換メッセージを、チャンネル切換計数値ゼロにセットして送信し（直ちに別のチャンネル切換メッセージの中か、または最初に可能なビーコン送信スロットの中に含めるかのいずれかで）、通信ネットワーク内の活動中そして／または傾聴待機装置に対して、その送信直後に第２チャンネルに切り換えるように指示する。チャンネル切換メッセージは第２チャンネルへのアドレスを含み、これは中央制御ユニットがレーダー信号またはその他の混信とは無関係と判断したものである。
【００１６】
次に中央制御ユニットは第１チャンネル切換ビーコンが送信されると直ちに第１チャンネルを離れる。データ・トラヒックは続いて、中央制御ユニットが第２チャンネルに切り換える機会を有すると直ちに第２チャンネル上で再開され、これは非常に短時間に行われる。第１チャンネル上で最後のビーコンが送信されてからビーコン送信間隔、すなわち典型的に１００ミリ秒が経過すると、中央制御ユニットは第１チャンネルに戻って第２チャンネル切換メッセージを送信し、これによりそのチャンネル切換メッセージを聞いている装置に対して第２チャンネルへの切換を促進する。この第２チャンネル切換メッセージはビーコン内でチャンネル切換計数値を１にセットして送信することが可能であり、これによりこのチャンネル切換メッセージを聞いている装置に対して、次回の予想されるビーコン送信時間スロットの前に第２チャンネルへ切り換えることを促進する。これに代わって、第２チャンネル切換メッセージを別のチャンネル切換メッセージの中でチャンネル切換計数値をゼロにセットして送信することも可能であり、これによりチャンネル切換メッセージを聞いている装置に対して直ちに第２チャンネルに切り換えるように促進する。次に中央制御ユニットはまた第２チャンネル上で定期的ビーコンを送信するように戻る、図４および図５参照。チャンネル切換通知をビーコン内で、チャンネル計数値を１にセットして送信することは、装置がビーコンの定期的な流れを受信し、チャンネルを切り換えるための十分な時間を持つことを保証し、一方チャンネル切換通知を別のメッセージの中でチャンネル切換計数値をゼロにセットして送信することは新たに目覚めされた装置を可能な限り急速に新たなチャンネルに移動させるが、第２チャンネル上の後続の定期的ビーコンを失わせる可能性がある。
【００１７】
定義によれば定期的ビーコンは中央制御ユニットにより送信されるビーコンであって、特定チャンネル上でのその存在を示すものである。
【００１８】
従って第２チャンネル上での定期的ビーコンの送信は僅か遅延するが、これは完全に許容可能でありそれはネットワーク内の全ての装置が、ターゲット・ビーコン送信時間で送信する他の装置により生じる可能性のあるビーコン送信内の遅延を受容可能でなければならないからである。
【００１９】
節電モードにある、または混信のためビーコンを聞いていない端末または装置が少なくとも１つのチャンネル切換メッセージを聞くことが出来るようにするため、チャンネル切換計数値を１にセットされた第２チャンネル切換メッセージが第１チャンネル上で第２チャンネル切換メッセージを予め定められた個数になるまで、または予め定められた時間、例えば１０秒、が第１チャンネル切換ビーコンの送信から経過するまで、または第１および第２チャンネル切換メッセージの総累積送信時間が或る指定された値、例えば２０ミリ秒となるまで繰り返される。
【００２０】
結果として中央制御ユニットは二重ビーコン（第１チャンネル切換メッセージがビーコン内で送信される場合は第１ビーコンを除いて）を各々の許可されたビーコン送信時間スロットに対して、しかしながら２つの異なるチャンネル上で２つのビーコンの間に短い遅延を具備して送信するか；またはこれに代わって別のチャンネル切換メッセージを第１チャンネル上の、ビーコン送信時間スロットで、第２チャンネル上の定期的ビーコンの少し前に送信するかのいずれかである。第１チャンネル上で第１チャンネル切換メッセージを傾聴し、そのチャンネル切換を順守する装置に対するデータ・トラヒック内の唯一の障害はチャンネル切換時間であって、それは例えば５ミリ秒程度に小さくなければならない。これはほとんどのQoSアプリケーションで許容可能でなければならない：節電モードにある端末は、定義によれば活動中のQoSリンクを持たない。
【００２１】
本発明は１つのチャンネル上の定期的ビーコン送信が幾ばくかの遅延を許容されているという事実を利用しており、それは802.11標準プロトコルによればビーコンが送信されるべき時に、他の局が送信することを許容されなければならず、従って中央制御ユニットが自身の送信を遅延しなければならないからである。これは第１チャンネル切換メッセージを傾聴し、それを順守している装置または端末は第２チャンネル上に送信される第１定期的ビーコンのみを聞き、また第２チャンネル切換メッセージのいずれか１つを聞いている装置は、次回ビーコン送信スロットの前に確実にチャンネルを切り換え、これにより第２チャンネル上の定期的ビーコンのいずれか１つのみを聞くことを保証している。
【００２２】
中央制御ユニットに接続されている、出来るだけ多数の装置がチャンネル切換に気づくようにするための、別の考えられる相補的ステップは、中央制御ユニットに続いて第２チャンネルに接続された端末の数を何らかの方法で検出するメッセージを第２チャンネル上でブロードキャストすることである。この数を第１チャンネルで元々中央制御ユニットに関連していた端末の数と比較することにより、中央制御ユニットは第２チャンネル切換メッセージ送信を継続すべきか、または第２チャンネルで無い端末を喪失リンクとして計数すべきかの判断を行う。
【００２３】
また、第１チャンネル上の混信レベルが非常に高く、第１チャンネルに接続されている装置がメッセージを聞くことがほとんど不可能な場合にも本発明に基づく方法を使用する可能性が存在する。従ってチャンネル切換が混信レベル、これはレーダー信号または全てのその他の混信によると思われる、をきっかけとして行える。従って本発明に基づく方法はチャンネル切換メッセージを傾聴している装置に対して第２チャンネル上でトラヒックを回復する一方で、チャンネル切換メッセージを第１チャンネル上で繰り返して、第１チャンネル上に残されているその他の局または装置がメッセージを聞く可能性を増すことを可能とする。
【００２４】
中央制御ユニットが802.11アクセス・ポイント（ＡＰと略記する）、そこを通して全てのトラヒックが回送される、の場合ＡＰがメッセージを第１チャンネル上で送信している間にトラヒックが失われる可能性がある（もっともこれは小さいが、それは多くの局がターゲット・ビーコン送信時間の後、通常データ送信を回避すべきだからである。）この状況はステップを追加することで回避することが可能であり、これはいわゆる802.11h静寂期間を使用してＡＰがトラヒックを受信出来ないことを示し、ＡＰがチャンネルをオフにしている際に、多くの局がＡＰとの通信を試みないことを確実にして行われる。静寂期間は先行ビーコン送信内のメッセージで定義され、全ての局または装置が送信を許可されない期間を指定する：この元々の用途はレーダー検出測定を実施できる時間を提供するためのものであった。
【００２５】
本発明を802.11/802.11h無線ＬＡＮシステムの文脈の中で記述してきた。しかしながら、これは匹敵する機構を採用している全ての通信ネットワークに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１はネットワーク内の端末のＳＴＡ節電機能を図示する。
【図２】図２は既知のチャンネル切換方法を図示する。
【図３】図３はチャンネル切換の既知の方法の流れ図を図示する。
【図４】図４は本発明に基づく方法の１つの実施例を図示する。
【図５】図５は本発明に基づく方法の１つの実施例の流れ図を図示する。
【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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