(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線LAN通信の規格IEEE802.11に準拠し、親局と端末との間で通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
前記親局または端末に用いられ、無線LAN通信の規格IEEE802.11nで規定されているA-MPDUを利用してマネージメントフレームを一括して送信する機能を具備し、
前記親局または端末に用いられ、自身が利用したA-MPDUの一部が欠落していた場合、相手側より返信されたA-MPDUの内容からどの部分が欠落したかを判断し、該当箇所を再送する機能を具備することを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
無線LAN通信の規格IEEE802.11に準拠し、親局と端末との間で通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、
前記親局または端末に用いられ、一つのマネージメントフレーム内に複数のマネージメントデータが含まれていることを通知するためにマネージメントフレームのタイプフィールドとサブタイプフィールドに特定値を格納する機能を具備し、
前記親局または端末に用いられ、自身が利用したマネージメントフレームの一部が欠落していた場合、相手側より返信されたマネージメントフレームの内容からどの部分が欠落したかを判断し、該当箇所を再送する機能を具備することを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線LAN システムに使用される無線通信装置に係り、特に通信コネクションを張るプロトコルシーケンスに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線LAN 通信においては、規格IEEE802.11（非特許文献１，２参照）で規定されたフレームフォーマットおよび通信制御用プロトコルシーケンスにしたがって通信する。この無線LAN 通信におけるデータ通信方式では、通信確立用の制御プロトコルが動作し、通信できる環境（IEEE802.11で規定されている通信可能な状態）を確立する。この際、マック（Media Access Control;MAC）レイヤでのマネージメントフレームあるいは上位レイヤのフレームを一つ一つシーケンシャルに送信することで相手端末との通信コネクションを確立している。このようにフレームを単発で送信して通信コネクションを張る手法は、相手端末から送信されたそれぞれのフレームに対して、確認応答として送達確認(ACK) を返信するが、このように毎回応答を返していたのでは、無線LAN のネットワーク帯域を無駄に浪費する上、通信コネクションを張る（通信開始）までに時間がかかるという問題がある。
【０００３】
このような問題は、親局であるアクセスポイント（Access Point;AP ）や端末（子局）であるステーション（Station;STA）が移動しないような状況下では特に支障はないかもしれないが、無線LAN を利用した電話サービスのように、STA が徘徊するような状況下で毎回異なるAPと接続する可能性がある場合には無視できなくなる。
【０００４】
なお、特許文献１には、１つの送信メッセージとそれに対して予期される返信メッセージを一括して送信することにより、返信メッセージを減らし、送信効率を上げる点が開示されている。
【非特許文献１】インターネット<URL: http://grouper.ieee.org/groups/802/11>
【非特許文献２】IEEE Std 802.11,1999 Edition
【特許文献１】特開２０００−３４１３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、無線LAN のネットワーク帯域の有効活用を図るとともに、相手側との通信コネクションを張るまでの時間短縮を図り、通信開始までのオーバヘッドを削減し得る無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無線通信装置は、無線LAN通信の規格IEEE802.11に準拠し、親局と端末との間で通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、前記親局または端末に用いられ、無線LAN 通信の規格IEEE802.11nで規定されているA-MPDUを利用してマネージメントフレームを一括して送信する機能を具備し、前記親局または端末に用いられ、自身が利用したA-MPDUの一部が欠落していた場合、相手側より返信されたA-MPDUの内容からどの部分が欠落したかを判断し、該当箇所を再送する機能を具備することを特徴とする。
【０００８】
本発明の無線通信装置は、無線LAN通信の規格IEEE802.11に準拠し、親局と端末との間で通信を行う無線通信システムに用いられる無線通信装置であって、前記親局または端末に用いられ、一つのマネージメントフレーム内に複数のマネージメントデータが含まれていることを通知するためにマネージメントフレームのタイプフィールドとサブタイプフィールドに特定値を格納する機能を具備し、前記親局または端末に用いられ、自身が利用したマネージメントフレームの一部が欠落していた場合、相手側より返信されたマネージメントフレームの内容からどの部分が欠落したかを判断し、該当箇所を再送する機能を具備することを特徴とする無線通信装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無線LAN のネットワーク帯域の有効活用を図るとともに、相手側との通信コネクションを張るまでの時間短縮を図り、通信開始までのオーバヘッドを削減し得る無線通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１１】
図１は、本発明の無線通信装置の一使用例に係る無線通信システムにおいて、AP（Access Point）からSTA （Station）へBeaconフレームを送信する様子を示している。ここでは、１つのBSS（Basic Service Set）内に親局であるAP１０と端末（子局）であるSTA ２０が存在し、APおよびSTA は無線LAN 通信規格IEEE802.11に準拠したプロトコルを用いて通信を行う機能を具備する無線LAN 通信システムを示している。
【００１２】
図２は、図１中のAP及びSTAのハードウェアを示すブロック図である。２００は無線LAN ベースバンドチップ、２０１はCPU（Central Processing Unit）、２０２はMAC （Medium Access Controller）層ブロック、２０３はPHY （Physical layer）層ブロック、２０４はMEMC （Memory Controller）、２０５はPCIC （Peripheral Components Interconnect Controller）、２０６はSRAM （Static Random Access Memory）、２０７はSDRAM （Synchronous Dynamic Random Access Memory）、２０８はPCIC （Peripheral Components Interconnect Controller）、２０９はHOST PC （Host Personal Computer）、２１０は無線部（RF 部）、２１１はRFチップ、２１２はアンテナ部である。
【００１３】
ここで、AP及びSTAにおける基本的な動作を説明しておく。HOST PC ２０９から送信されるデータは、ホスト側のPCIC２０８および無線LAN ベースバンドチップ２００内のPCIC２０５を介してメモリ（SRAM２０６やSDRAM ２０７）に格納される。このSRAM２０６、SDRAM ２０７へのアクセスは、MEMC２０４を介して行われる。メモリ上に格納されたデータは、CPU ２０１によって処理され、その後、MAC 層ブロック２０２およびPHY 層ブロック２０３を通って無線部２１０へ出力され、RFチップ２１１からアンテナ部２１２へデータが渡り、最終的に無線LAN のフレームとして送信される。また、データ受信は、前記データ送信とは逆のフローで処理される。
【００１４】
なお、本発明に記載されている内容の処理は、ソフトウェアおよびハードウェアのどちらで実施してもよい。ハードウェアで実施する場合にはMAC 層ブロック２０２で処理され、ソフトウェアで実施する場合には、CPU ２０１で処理される。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
本実施形態において、APは、Beaconフレームを送信する際には、アグリゲートされたマネージメントフレームでも受信可能であることを示すため、AMIE(Aggregated Management Information Element) というフィールドを追加する機能を有する。このIEフィールドにおいて、エレメントIDには50、長さには1 、アグリゲートされたマネージメントフレームを受信できることを示すフラグフィールドに1 を格納する。
【００１６】
APは、（表１）に示すように、プロトコル上、一括して送信しても後続のフレームに影響を及ぼさないプロトコルに関する情報を保持している。
【表１】
0005091761.tif 000002
【００１７】
また、STA は、（表２）に示すように、プロトコル上、一括して送信しても後続のフレームに影響を及ぼさないプロトコルに関する情報を保持している。
【表２】
0005091761.tif 000003
【００１８】
これらの（表１）や（表２）の内容を示すデータは、利用するプロトコルの種類に応じて作成する。ここで、後続のフレームに影響を及ぼさないフレームは、図３に示すようにMAC レイヤにおいて利用されるプロトコルの場合と、さらに、図４に示すように、MAC レイヤだけでなく上位のレイヤにおいて利用されるプロトコルも含む場合とがある。
【００１９】
APは、Beaconフレームを送信することにより、AP自身がサポートしている付加機能、つまり、アグリゲートされたマネージメントフレームをサポートしていることをSTA に通知する機能を有する。これに応答し、STA は、マネージメントフレームを一つずつ送信せずに、アグリゲートされた状態で一括送信する機能を有する。この際、プロトコル上、一括して送信しても後続のフレームに影響を及ぼさないフレームに限り、レイヤに関係なく集約して一度に送信する機能を有する。
【００２０】
上記したような構成により、フレームの一括送信を行うことが可能になる環境が整う。したがって、APおよびSTA は、上記したような（表１）や（表２）により、自身がどのようなプロトコルあるいはその組み合わせを一括して送信できるかを知ることができる。例えば、（表２）により、STA はMAC レイヤのIEEE802.11にしたがったAuthentication RequestとAssociation Request 、ネットワークレイヤのプロトコルにしたがったTCP-SYN とTCP-ACK 、の４つメッセージを一括して送信できることを知ることができる。
【００２１】
図５は、第１の実施形態におけるAP側の動作例を示すフローチャートである。まず、APは、例えば（表１）に示したような一覧表を作成する（ステップ３０１）。そして、BeaconのフレームボディにAMIEフィールドを追加し（ステップ３０２）、Beaconフレームを送信する（ステップ３０３）。そして、STA からメッセージが送られてくるのを待ち（ステップ３０４）、Aggregated Management Request メッセージを受信したか否かを判断する（ステップ３０５）。受信した場合（YES）には、前記一覧表から返信メッセージを決定する（ステップ３０５）。そして、Aggregated Management ResponseフォーマットでメッセージをSTA に送信する（ステップ３０６）。そして、STA からA-MPDU フォーマットにしたがったマネージメントフレームを受信し（ステップ３０７）、A-MPDU フォーマットでマネージメントフレームを一括送信し（ステップ３０８）、ステップ３０４に戻る。
【００２２】
これに対して、ステップ３０４でSTA から送られてきたメッセージがAggregated Management Request メッセージではなかった場合（NO）には、フレーム制御部のタイプ(type)フィールドに00、サブタイプ(subtype) フィールドに0111が格納されているか判断する（ステップ３０９）。この際、格納されていると判断した場合（YES）には、前記一覧表から返信メッセージを決定し（ステップ３１０）、フレーム制御部のタイプフィールドに00、サブタイプフィールドに0111を格納し、マネージメントフレームを一括送信し（ステップ３１１）、ステップ３０４に戻る。なお、ステップ３０９で格納されていないと判断した場合（NO）には、無関係なフレームである（ステップ３１２）ので、ステップ３０４に戻る。
【００２３】
図６は、第１の実施形態におけるSTA 側の動作例を示すフローチャートである。STA は、例えば（表２）に示したような一覧表を作成する（ステップ４０１）。そして、送信されてきたBeaconフレームを受信し（ステップ４０２）、AMIEフィールドが存在するか否かを判断する（ステップ４０３）。AMIEフィールドが存在すると判断した場合（YES）には、前記一覧表から返信メッセージを決定し（ステップ４０４）、Aggregated Management Request フォーマットでメッセージをAPに送信する（ステップ４０５）。そして、APからメッセージが送られてくるのを待ち（ステップ４０６）、Aggregated Management Responseメッセージを受信したか否かを判断する（ステップ４０７）。Aggregated Management Responseメッセージを受信したと判断した場合（YES）には、前記一覧表にしたがってA-MPDU フォーマットでマネージメントフレームを一括送信する（ステップ４０８）。そして、APからA-MPDU フォーマットにしたがったマネージメントフレームを受信し（ステップ４１６）し、送信するメッセージが残っているか否かを判断する（ステップ４１７）。残っていると判断した場合（YES）には、ステップ４０４に戻り、残っていないと判断した場合（NO）には終了する。なお、ステップ４０７でAggregated Management Responseメッセージを受信しなかったと判断した場合（NO）には、無関係なフレームである（ステップ４０９）ので、ステップ３０４に戻る。
【００２４】
一方、ステップ４０３でAMIEフィールドが存在しないと判断した場合（NO）には、前記一覧表から返信メッセージを決定し（ステップ４１０）、フレーム制御部のタイプフィールドに00、サブタイプフィールドに0111を格納し、マネージメントフレームを一括送信し（ステップ４１１）、APからメッセージが送られてくるのを待つ（ステップ４１２）。そして、APから送られてきたメッセージのフレーム制御部のタイプフィールドに00、サブタイプフィールドに0111が格納されているか否かを判断する（ステップ４１３）。格納されていると判断した場合（YES）には、さらに、送信するメッセージが残っているか否かを判断する（ステップ４１４）。残っていると判断した場合（YES）にはステップ４１０に戻り、残っていないと判断した場合（NO）には終了する。なお、ステップ４１３で格納されていないと判断した場合（NO）には、無関係なフレームである（ステップ４１５）ので、ステップ４１０に戻る。
【００２５】
上述した第１の実施形態によれば、APに接続を試みようとしているSTA に対して、APがアグリゲートされたマネージメントフレームをサポートしていることを通知することができる。そして、プロトコルを集約して送信することにより、通信開始までの待ち時間を一層短縮することができ、さらに、上位のネットワークレイヤにおいて利用されるプロトコル（例えばTCI/PIなど）も集約して送信する場合には通信開始までの待ち時間を一層短縮することができる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の無線通信装置の第２の実施形態の使用例として、無線LAN 通信の規格IEEE802.11n をサポートしているSTA とAPとの間で通信を行う無線通信システムを示す。ここでは、APからSTA へAggregated Management Request メッセージ（以下、A-Management Requestメッセージ）を送信し、STA からAPへAggregated Management Responseメッセージ（A-Management Response メッセージ）を送信する様子を示している。
【００２７】
図８は、図７中のA-Management RequestメッセージとA-Management Response メッセージを送受信した後に、A-MPDUフォーマットにしたがってアグリゲートされたマネージメントフレームを送受信する様子を示す。図９は、図８中のA-MPDUフォーマットにしたがってアグリゲートされたマネージメントフレームの一例を示す。
【００２８】
図７において、IEEE802.11n をサポートしているSTA は、APより送信されたBeaconフレームにアグリゲートされたマネージメントフレームをサポートできることを示す情報AM IE が格納されていたことを知ることができる。その応答として、STA は、IEEE802.11n で規定されているA-MPDUを利用し、これからどのような種類の複数のマネージメントフレームを含めて一括送信しようとしているかを示すA-Management Requestメッセージ（新規提案するマネージメントフレーム）をAPへ送信する。
【００２９】
一方、IEEE802.11n をサポートしているAPは、送られてくるA-Management Requestフレームに含まれるビットマップ情報から、どのようなマネージメントフレームがアグリゲートされて送られてくるか知ることができる。その応答として、APは、IEEE802.11n で規定されているA-MPDUを利用し、STA が送信したA-Management Requestフレームに対する確認応答と自分がアグリゲートして送信しようとしているマネージメントフレームの情報を通知するためにA-Management Response メッセージを返信する。
【００３０】
上述した第２の実施形態によれば、IEEE802.11n をサポートできるSTA とAPは、マネージメントフレームの一括送信にIEEE802.11n で規定されているA-MPDUフォーマットを利用することを互いに通知することができる。このメッセージがやりとりされた後に、図８および図９に示すように、A-MPDUフォーマットでアグリゲートされたマネージメントフレームを送受信する。
【００３１】
＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明の無線通信装置の第３の実施形態の使用例として、無線LAN 通信の規格IEEE802.11n をサポートしていないSTA とAPとの間で通信を行う無線通信システムを示す。ここでは、APからSTA へマネージメントフレームをアグリゲートして送信し、STA からAPへマネージメントフレームをアグリゲートして送信する様子を示す。
【００３２】
STA は、APより送信されたBeaconフレームにアグリゲートされたマネージメントフレームをAPがサポートできることを示す情報AM IE が格納されていると、マネージメントフレームをアグリゲートしてAPへ送信する。この際、IEEE802.11n をサポートしていないSTAは、MAC ヘッダのコントロールフィールドにおけるtypeフィールドに00を格納し、さらにsubtype フィールドに0111を格納する。これにより、複数のフレームをアグリゲートしたマネージメントフレームが本フレームに含まれていることをAPへ通知する。
【００３３】
上述した第３の実施形態によれば、IEEE802.11n をサポートしていない端末であっても、複数のマネージメントフレームのデータ部をIEEE802.11に準拠したマネージメントフレームに集約することで一括送信することができる。
【００３４】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態では、前述した第２の実施形態の無線通信システムにおけるプロトコルシーケンスを用いてAPとSTA との間で通信を行う。図１１に示すように、STA が送信したA-MPDUには、複数のマネージメントフレームがアグリゲートされており、どのような情報が含まれているかということを事前にAPへ送信する。STA からA-MPDUを受け取ったAPは、どのフレームが欠落したということを知ることができるので、一部のデータが欠落していた問題箇所に関するフレームを格納せずに、この問題箇所を除いてA-MPDUを用いて返信する。本例では、Association Request が含まれていなかったので、受信できなかったAssociation Request を格納せずに返信する。この場合、APから返信されたA-MPDUを受け取ったSTA は、STA が意図したデータが含まれていなかったことを知ることができるので、STA は自身が送信したA-MPDUのどの部分を再送する必要があるか識別し、Association Request だけを再送することができる。
【００３５】
上述した第４の実施形態によれば、A-MPDUを用いたマネージメントフレームの一括送信により、どのフレームが途中で欠落してしまったか知ることができる。これにより再送の必要がある部分だけを相手に通知することができる。すなわち、第２の実施形態において送信したフレームの到達確認および再送を行うことができる。
【００３６】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態は、第４の実施形態と比べて、無線LAN 通信の規格IEEE802.11n をサポートしていないSTA とAPとの間で通信を行う無線通信システムである点が異なる。すなわち、第５の実施形態では、前述した第３の実施形態の無線通信システムにおけるプロトコルシーケンスを用いてAPとSTA との間で通信を行う。
【００３７】
この際、図１１に示すように、STA が送信したデータには、複数のマネージメントフレームがアグリゲートされており、どのような情報が含まれているかということを事前にAPへ送信する。STA からA-MPDUを受け取ったAPは、どのフレームが欠落したということを知ることができるので、一部のデータが欠落していた問題箇所に関するフレームを格納せずに、この問題箇所を除いてマネージメントフレームを用いて返信する。本例では、Association Request が含まれていなかったので、受信できなかったAssociation Request を格納せずに返信する。この場合、APから返信されたマネージメントフレームを受け取ったSTA は、STA が意図したデータが含まれていなかったことを知ることができるので、STA は自身が送信したマネージメントフレームのどの部分を再送する必要があるか識別し、Association Request だけを再送することができる。
【００３８】
第５の実施形態によれば、マネージメントフレームをアグリゲートして一括送信したが、送信中にフレームが壊れてしまったような場合、再送の必要がある部分だけを相手に通知することができる。すなわち、第３の実施形態において送信したフレームの到達確認および再送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の無線通信装置の一使用例に係る無線通信システムにおいて、APからSTA へBeaconフレームを送信する様子を示す図。
【図２】図１中のAP及びSTAのハードウェアの一例を示すブロック図。
【図３】第１の実施形態において通信コネクションを張る際にMAC レイヤで一括送信しても問題の無いフレームに限り集約して送信する方法を示す図。
【図４】第１の実施形態において通信コネクションを張る際にMAC レイヤおよび上位レイヤのプロトコルで後続のフレームに影響を与えないもフレームは一括送信する方法を示す図。
【図５】第１の実施形態におけるAP側の動作例を示すフローチャート。
【図６】第１の実施形態におけるSTA 側の動作例を示すフローチャート。
【図７】本発明の無線通信装置の第２の実施形態の使用例として、無線LAN 通信規格IEEE802.11n をサポートしているSTA とAPとの間でマネージメントフレームをアグリゲーションして送信することを通知して通信を行う無線通信システムを示す図。
【図８】図７中のA-Management RequestメッセージとA-Management Response メッセージを送受信した後に、A-MPDUフォーマットにしたがってアグリゲートされたマネージメントフレームを送受信する様子を示す図。
【図９】図８中のA-MPDUフォーマットにしたがってアグリゲートされたマネージメントフレームの一例を示す図。
【図１０】本発明の無線通信装置の第３の実施形態の使用例として、無線LAN 通信規格IEEE802.11n をサポートしていないSTA とAPとの間でマネージメントフレームをアグリゲーションして送信して通信を行う無線通信システムを示す図。
【図１１】本発明の無線通信装置の第３の実施形態および第４の実施形態においてSTAが送信したデータにAssociation Request が含まれていなかった場合の送受信方法を示す図。
【符号の説明】
【００４０】
１０…親局、２０…端末。
【図１】
0005091761.tif 000004
【図２】
0005091761.tif 000005
【図３】
0005091761.tif 000006
【図４】
0005091761.tif 000007
【図５】
0005091761.tif 000008
【図６】
0005091761.tif 000009
【図７】
0005091761.tif 000010
【図８】
0005091761.tif 000011
【図９】
0005091761.tif 000012
【図１０】
0005091761.tif 000013
【図１１】
0005091761.tif 000014