無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラム
【課題】マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現することを可能とする無線装置を提供する。
【解決手段】レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御することを特徴とする。
【解決手段】レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラムに関し、特に、マルチホップ環境におけるAd-HocモードでDFS(Dynamic Frequency Selection)機能を実施する無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
IEEE802.11で標準化されている無線LAN規格には、IEEE802.11hが存在する。このIEEE802.11hには、送信出力規制対応としてのTPC(Transmit Power Control)と、スペクトラム規制対応としてのDFS(Dynamic Frequency Selection)と、の2つの機能がある。
【0003】
なお、TPC機能は、同一周波数帯を使用する衛星システムに対する干渉の影響を軽減するための送信出力制御機能の実装を、無線LANシステム側に義務付けている。
【0004】
また、DFS機能は、無線LAN規格と同一周波数帯を使用するレーダシステムと同一チャネルでの運用を回避するためのレーダ検出機能およびチャネル移動機能の実装を、無線LANシステム側に義務付けている。
【0005】
例えば、IEEE802.11hで規定するDFS機能では、無線LANシステムがレーダシステムと同一周波数帯で運用することのないように、無線LANシステム側にレーダ検出機能を実装することを義務付けている。また、無線LANシステム運用開始時、及び、運用中に、レーダを検出した場合に、他チャネルへ移行することを義務付けている。
【0006】
なお、上述したように、IEEE802.11hで規定するDFS機能が、無線LANシステム側に義務付けられてはいるが、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードで上述したIEEE802.11hで規定するDFS機能を実現することが為されていないのが現状である。このようなことから、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現するためのシステムの開発が必要視されることになる。
【0007】
なお、本発明より先に出願された技術文献として、自己BSS(Basic Service Set)内だけでなく隣接BSSからの干渉波も生じない無通信区間を実現し、不要波の少ない状態でのレーダ検出を可能とする技術について開示された文献がある(例えば、特許文献1参照)。
【0008】
また、同じ通信帯域をレーダ等の干渉源が使用している場合であっても、該レーダと共存し、複数チャネルを束ねた広域な周波数帯域を用いて高速無線通信を行う技術について開示された文献がある(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
また、IEEE802.11無線ネットワークの基本サービスセット(BSS)及び独立基本サービスセット(IBSS)に動的周波数選択を組み込むための技術について開示された文献がある(例えば、特許文献3参照)。
【0010】
また、各通信局が自律分散的に通信動作を行う通信環境下で、周波数利用効率を向上させることをメトリックとしたプロトコルによりマルチホップを行う技術について開示された文献がある(例えば、特許文献4参照)。
【0011】
また、アドホックで且つマルチホップ方式の無線ネットワークにおいて、全ての端末が一斉に周波数チャネルを移行する技術について開示された文献がある(例えば、特許文献5参照)。
【0012】
また、アクティブスキャン、パッシブスキャンのスキャン方式や、スペクトラムやスペクトラムマスクの技術について開示された文献がある(例えば、非特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開2006−303695号公報
【特許文献2】特開2007−5897号公報
【特許文献3】特表2004−534480号公報
【特許文献4】特開2006−33289号公報
【特許文献5】特開2005−20162号公報
【非特許文献】
【0014】
【非特許文献1】ISO/IEC 8802-11 IEEE Std 802.11 Second edition 2005-08-01 ISO/IEC 8802 11:2005(E) IEEE Std 802.11i-2003 Edition, Information technology- Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications (Includes IEEE Std 802.11, 1999 Edition; IEEE Std 802.11a.-1999; IEEE Std 802.11b.-1999; IEEE Std 802.11b.-1999/Cor 1-2001; and IEEE Std 802.11d.-2001)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
なお、上記特許文献1には、BSS毎に任意のBeacon Intervalを設定した状態で、隣接BSS間での同期を実現する点について記載されている。しかし、上記特許文献1は、無通信状態を同期させて不要波の少ない状態でのレーダ検出を可能とすることを目的としており、レーダとの干渉回避を考慮したDFS機能そのものを実現するものではない。
【0016】
また、上記特許文献2には、同じ通信帯域をレーダ等の干渉源が使用している場合であっても、該レーダと共存するための技術について記載されている。しかし、上記特許文献2は、Infrastructureモードを主眼とした発明であり、Ad-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現するものではない。
【0017】
また、上記特許文献3には、自律分散的に創出されるBeaconを用いてチャネルスイッチの情報を伝える点について開示されている。なお、レーダ検出時は、規定の時間(Channel Move Time)内でチャネルスイッチしなければならず、また、規定の時間内で送信できるBeaconの数には限りがあるため、Ad-Hocモードを用いたマルチホップ環境では一部のノードのみがチャネルスイッチし、ノード間の通信が途絶えてしまう場合が想定される。このため、上記特許文献3の技術では、Ad-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現できない場合も想定されることになる。
【0018】
また、上記特許文献4には、自律分散的に通信動作を行う通信環境下で、マルチホップを行う点について記載されている。また、上記特許文献5には、複数の周波数チャネルを使用可能な場合で、別の周波数チャネルへ移行(DFS)するために、全ての端末が一斉に周波数チャネルを移行させる点について記載されている。しかし、上記特許文献4、5には、レーダとの干渉回避を考慮したDFS機能については何ら示唆されていない。
【0019】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現することを可能とする無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0020】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。
【0021】
<無線装置>
本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信することを特徴とする。
【0022】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信することを特徴とする。
【0023】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御することを特徴とする。
【0024】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定することを特徴とする。
【0025】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する手段を有することを特徴とする。
【0026】
また、本発明にかかる無線装置は、
受信信号強度を無線チャネル毎に測定し、その無線チャネル毎の受信信号強度を基に、チャネル干渉が発生する無線チャネルの干渉領域を無線チャネル毎に予測する手段と、
無線チャネル毎に予測した無線チャネルの干渉領域を基に、前記リストを作成する手段と、を有することを特徴とする。
【0027】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御することを特徴とする。
【0028】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理手段と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理手段で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【0029】
<無線通信システム>
また、本発明にかかる無線通信システムは、
上記記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする。
【0030】
<制御方法>
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0031】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0032】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0033】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0034】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0035】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0036】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理工程と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理工程で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御工程と、
を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0037】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0038】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0039】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0040】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0041】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0042】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0043】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理処理と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理処理で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御処理と、
を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0044】
本発明によれば、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図2】Beacon/Probe Responseフレームの構成を示す図である。
【図3】Measurement Reportフレームの構成を示す図である。
【図4】Channel Switch Announcementフレームの構成を示す図である。
【図5】フレームに含まれるelementの構成を示し、(a)は、IBSS DFS elementの構成を示し、(b)は、Channel Switch Announcement elementの構成を示し、(c)は、Quiet elementの構成を示す図である。
【図6】フレームに含まれる情報を説明するための図であり、(a)は、フレームに含まれるAction fieldの値を説明するための図であり、(b)は、フレームに含まれるフレーム制御のサブタイプを説明するための図である。
【図7】DFS Ownerの通知方法を説明するための図である。
【図8】DFS Ownerノードがレーダを検出した場合を説明するための図である。
【図9】DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合を説明するための第1の図である。
【図10】DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合を説明するための第2の図である。
【図11】Quiet elementの関係を説明するための図である。
【図12】DFS機能の処理概要を説明するための図である。
【図13】マルチホップ環境で通信が切断する課題を説明するための図である。
【図14】マルチホップ環境で通信が切断する課題の解決手法を説明するための図である。
【図15】DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題を説明するための図である。
【図16】DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題の解決手法を説明するための図である。
【図17】DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題の解決手法を適用する際のIBSS DFS elementの構成を示す図である。
【図18】複数の指示内容が発生する課題を説明するための図である。
【図19】複数の指示内容が発生する課題の解決手法を説明するための図である。
【図20】受信信号強度予測関数:f(x)を説明するための図である。
【図21】ノードの周辺に存在する無線発信源となる無線装置の例を示す図である。
【図22】図21に示す環境条件下でノードがチャネルスキャン処理を行い、ノード周辺の無線チャネル状況を無線チャネル毎に測定した場合の測定結果を示す図である。
【図23】Quiet期間が非同期となる課題を説明するための図である。
【図24】Quiet期間が非同期となる課題の解決手法を説明するための図である。
【図25】MR(Measurement Report)フレーム、CSA(Channel Switch Announcement)フレームが衝突する課題を説明するための図である。
【図26】MRフレーム、CSAフレームが衝突する課題の解決手法を説明するための図である。
【図27】ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合の課題及びその解決手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0046】
まず、図1を参照しながら、本実施形態の無線通信システムのシステム構成について説明する。
【0047】
本実施形態における無線通信システムは、複数のノード(N1〜N6)を有して構成している。なお、ノード(N1〜N6)は、無線通信を行う装置であり、例えば、無線基地局:APや無線端末装置:STA等が挙げられる。なお、図1では、6つのノード(N1〜N6)を示したが、本実施形態の無線通信システムを構成するノードの数は特に限定しないものとする。また、図1に示す無線通信システムは、マルチホップの構成を示しており、点線はトポロジを示している。このため、本実施形態における無線通信システムは、例えば、ノードN1とノードN3とが同一電波範囲に存在する場合には、直接通信でき、ノードN1とノードN4とが同一電波範囲に存在しない場合には、直接通信できないことになる。
【0048】
次に、本実施形態の無線通信システムにおける処理動作について説明する。
【0049】
まず、各ノード間で送信するBeacon/Probe Responseフレーム、Measurement Reportフレーム、Channel Switch Announcementフレームの構成について説明する。なお、図2は、Beacon/Probe Responseフレームの構成を示し、図3は、Measurement Reportフレームの構成を示し、図4は、Channel Switch Announcementフレームの構成を示す。また、図5は、フレームに含まれるelementの構成を示し、(a)は、IBSS DFS elementの構成を示し、(b)は、Channel Switch Announcement elementの構成を示し、(c)は、Quiet elementの構成を示す。また、図6は、フレームに含まれる情報を説明するための図であり、(a)は、フレームに含まれるAction fieldの値を説明するための図であり、(b)は、フレームに含まれるフレーム制御のサブタイプを説明するための図である。
【0050】
(DFS Ownerの通知方法)
次に、図7を参照しながら、ノードがDFS Ownerになった場合に、そのDFS Ownerの情報を通知する処理動作について説明する。なお、DFS Ownerとは、チャネルスイッチを調整する者を意味する。
【0051】
まず、ノード(N1)がIBSS(Independent Basic Service Set)を開始したとする。これにより、ノード(N1)は、DFS Ownerになる(ステップS1)。
【0052】
次に、DFS Ownerノード(N1)は、DFS Ownerである旨をBeaconフレーム、または、Probe Responseフレームで隣接するノード(N2、N3)に送信する(ステップS2)。この時、DFS Ownerノード(N1)は、Beaconに含まれるIBSS DFS elementのDFS Ownerにノード(N1)自身のMACアドレスを含めることになる。
【0053】
ノード(N2、N3)は、Beaconフレーム、または、Probe Responseフレームを受信した場合に、その受信したフレームに含まれるBSSIDと、ノード(N2、N3)自身のBSSIDと、が一致しているか否かを判断する。そして、ノード(N2、N3)は、両者のBSSIDが一致している場合に、そのフレームに含まれるTime Stampと、ノード(N2、N3)自身のTSFタイマ値と、を比較する。そして、フレームに含まれるTime Stampがノード(N2、N3)自身のTSFタイマ値より遅れた値である場合に、そのフレームに含まれるIBSS DFS elementからDFS Ownerと、DFS Recovery Intervalと、その他の情報を取り入れ、その取り入れた情報を含めたBeaconフレームを、隣接するノードに送信する(ステップS3)。ただし、非特許文献1に記載されているように、Beaconは、自律分散的に送信されるのでBeaconの送信タイミングがノードに廻ってくるまで送信することはできない。このため、必ずこの順に送信するわけではないことに注意が必要である。
【0054】
なお、Beaconフレームを受信したノード(N4〜N6)は、上述したステップS3と同様な処理を行い、DFS Ownerと、DFS Recovery Intervalと、その他の情報を含めたBeaconフレームを、隣接するノードに送信することになる(ステップS4、S5)。これにより、ノード(N1)がDFS Ownerであることを各ノード(N2〜N6)が把握することになる。
【0055】
(DFS Ownerノードがレーダを検出した場合)
次に、図8を参照しながら、DFS Ownerノードがレーダを検出した場合の処理動作について説明する。
【0056】
まず、DFS Ownerノード(N1)がレーダを検出した場合に(ステップA1)、DFS Ownerノード(N1)は、隣接するノード(N2、N3)に対し、CSA(Channel Switch Announcement)フレームを、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップA2)。
【0057】
CSAフレームを受信したノード(N2、N3)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップA3)。
【0058】
Beaconフレームを受信したノード(N4)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップA4)。なお、Beaconフレームを受信したノード(N5、N6)は、上述したステップA4と同様に、Beaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップA5)。
【0059】
(DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合:その1)
次に、図9を参照しながら、DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合の第1の処理動作について説明する。なお、以下の処理は、DFS Ownerノード(N1)と同じ電波範囲内のノード(N3)がレーダを検出した場合について説明する。
【0060】
まず、ノード(N3)がレーダを検出した場合に(ステップB1)、ノード(N3)は、隣接するノード(N1、N2、N4)に対し、MR(Measurement Report)フレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップB2)。
【0061】
MRフレームを受信したDFS Ownerノード(N1)は、そのMRフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップB3)。
【0062】
CSAフレームを受信したノード(N2、N3)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップB4)。
【0063】
Beaconフレームを受信したノード(N4)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップB5)。なお、Beaconフレームを受信したノード(N5、N6)は、上述したステップB5と同様に、Beaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップB6)。
【0064】
(DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合:その2)
次に、図10を参照しながら、DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合の第2の処理動作について説明する。なお、以下の処理は、DFS Ownerノード(N1)と異なる電波範囲内のノード(N4)がレーダを検出した場合について説明する。
【0065】
まず、ノード(N4)がレーダを検出した場合に(ステップC1)、ノード(N4)は、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、MR(Measurement Report)フレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップC2)。
【0066】
なお、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery Intervalが経過してもCSAを受け取ることができない場合には、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる。但し、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery mode期間中に、CSAを受け取ることができた場合には、DFS Owner Recovery modeを抜け、DFS Clientに戻る。なお、DFS Clientは、DFS Ownerではないノード、且つ、DFS Owner Recovery mode中ではないノードのことを意味する。
【0067】
なお、ノード(N4)は、DFS Ownerになった場合には(ステップC3)、CSAフレームを、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップC4)。
【0068】
CSAフレームを受信したノード(N3、N5、N6)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップC5)。Beaconフレームを受信したノード(N1、N2)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップC6)。
【0069】
DFS Ownerになったノード(N4)は、チャネルスイッチ後、しばらく経過すると、隣接するノードから受信したBeaconフレームに含まれるIBSS DFS Elementにより、DFS Clientになる(ステップC7)。
【0070】
(Quiet mode)
次に、Quiet modeについて説明する。
【0071】
各ノードは、他のノードからの干渉を少なくし、レーダの存在を検査するために、Beacon/Probe ResponseフレームのQuiet element{Quiet Count、Quiet Period、Quiet Duration、Quiet Offset}でQuiet間隔をスケジュールすることになる。
【0072】
ここで、Quiet elementを以下に示す。
Quiet Countは、無通信区間が開始されるまでに生じるBeaconフレーム送信タイミングの数を示すパラメータである。
【0073】
Quiet Periodは、連続した無通信区間開始の間に生じるBeacon Intervalの数を示すパラメータである。
【0074】
Quiet Durationは、無通信区間となる時間を示すパラメータである。
【0075】
Quiet Offsetは、Quiet Count=0のBeaconフレーム送信タイミングから無通信区間開始までのオフセット時間を示すパラメータである。
【0076】
なお、上述したQuiet elementの関係を図11に示す。
【0077】
次に、本実施形態における課題と、その解決手法について以下に説明する。
【0078】
(課題:マルチホップ環境でChannel Move Time中に各ノードが同じチャネルへ切り替えることが出来ない)
まず、マルチホップ環境でChannel Move Time中に各ノードが同じチャネルへ切り替えることが出来ない課題について説明する。
【0079】
ITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能は、同一の周波数帯で運用されているレーダと同一周波数の使用を回避することで、無線通信システム及びレーダシステムが同一の周波数帯を共用することを可能とするものであり、主に次の3つの基本的機能で構成されている。
【0080】
1:利用チャネル確認機能(CAC: Channel Availability Check)
ネットワークを開設する前に、そのチャネルでレーダが運用されていないことを保証するため、レーダ検出機能により、60s間レーダ検出を行わなければならない。なお、この時間内は、いかなる送信も行ってはならない。また、運用チャネルを変更する際、変更先チャネルにおけるレーダ信号の有無がわかっていない場合にもCACを行う必要がある。
【0081】
2:運用中チャネル監視機能(ISM: In-Service Monitoring)及びチャネル変更時間(Channel Move Time)
通常運用中にそのチャネルでレーダが運用されていないことを保証するため、レーダ検出機能により、そのチャネルを監視し続けなければならない(In-Service Monitoring)。
【0082】
レーダ信号を検出した場合、その運用チャネルは使用不可となる。レーダ信号を検出したノードは、全帰属ノード(通信相手のノード)に対し、そのチャネルでの送信をChannel Move Time(=10s)以内に停止するよう指示しなくてはならない。
【0083】
なお、Channel Move Time中の全送信は、Channel Closing Transmission Time(= 260ms)に制限される。
【0084】
3:非占有時間(Non-Occupancy Period)
レーダ信号が検出されたチャネルは、その信号を検出してから30分間(Non-Occupancy Period)、いかなる送信も再開してはならない。なお、レーダ検出閾値(Interference Detection Threshold)は、気象レーダの最低受信感度より20〜35dB低い干渉レベルで無線通信システムがレーダを検出し、干渉回避するように規定されている。
【0085】
なお、上述したDFS機能の処理を図12に示す。
図12に示すように、電源ONを開始した場合には、運用前モニタリング(Channel Availability Check)により、60s間、レーダのモニタリングを行う。そして、運用前モニタリングでレーダを検出しなかった場合に、運用(送信)を開始する。但し、運用(送信)中も、運用中モニタリング(In-Service Monitoring)により使用中のチャネルでのレーダをモニタリングすることになる。そして、運用中モニタリング中にレーダを検出した場合に、Channel Move Time(=10s)以内に、そのチャネルを明け渡すことになる。そして、レーダを検出したチャネルは、30分間(Non-Occupancy Period)以上使用不可能となる。
【0086】
なお、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を基に、Channel Move Time(=10s)において何回Beaconが送信可能かについて検討する。
【0087】
Channel Move Timeは10sec、Channel Closing Transmission Timeは260msとする。
Beacon Messageを200byte、無線規格を11a、無線伝送レートを6Mbps、Beacon intervalを100msとする。
【0088】
まず、(1)帯域占有時間から最大送信回数を求める。
PLCP+(PLCP(service)+MAC+LLC+DATA+FCS+tail)byte/6Mbps+SIFS+DIFS+BackOff
=20us+(16bit+24byte+8byte+160byte+4byte+6byte)/6Mbps+10us+56us+平均150us =285us+10us+56us+150us=501us
Channel Closing Transmission Timeは260msなので
260ms/501us≒518回
【0089】
次に、(2)Beacon送信間隔から最大送信回数を求める。
10000ms/100ms=100回
【0090】
(3)Nホップで届くのに必要な送信回数を求める。なお、本実施形態では、簡単なモデルで近似する。
【0091】
Beaconは、全ノードが1回ずつ送信し、それを1サイクルとして、以降繰り返すと仮定する。
【0092】
一方の端のノードから他方の端のノードに対して情報が届くのに必要なBeacon送信サイクル数:cは、以下のようになる。
【0093】
c=(N+1)/2
【0094】
また、Beacon送信数:mは、以下のようになる。
【0095】
m=cN=N(N+1)/2
【0096】
衝突がないと仮定すると、最大送信回数:m=100回なので、上記式にm=100を代入し、ホップ数:Nを求めるとN≒13ホップまで可能となる。
【0097】
従って、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現するためにはホップ数:Nを多くする必要がある。
【0098】
このため、本実施形態では、以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。
【0099】
(解決手法)
レーダを検出した場合には、Beacon送信間隔を短くする。
【0100】
レーダを検出したノードは、Beacon intervalを小さくした動作を行う。
なお、帯域占有時間から最大送信回数を求めた結果より、Beacon(200byte)は、Channel Move Time中に518回送信できる。
【0101】
衝突がないと仮定すると、最大送信回数:m=518回なので前述の式にm=518を代入し、ホップ数:Nを求めるとN≒31ホップまで可能となる。
【0102】
このため、本実施形態におけるノードは、レーダを検出した場合に、Beacon intervalを小さくした動作を行うことで、ホップ数:Nを増加させることが可能となる。これにより、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現することが可能となる。
【0103】
(課題:マルチホップ環境で通信が切断)
次に、図13を参照しながら、マルチホップ環境で通信が切断する課題について説明する。
【0104】
まず、DFS Ownerノード(N1)がレーダを検出した場合に、DFS Ownerノード(N1)は、隣接するノード(N2)に対し、CSAフレームを、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップD1)。
【0105】
CSAフレームを受信したノード(N2)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップD2)。
【0106】
Beaconフレームを受信したノード(N3)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップD3)。なお、Beaconは、自律分散的に送信するため、時間がかかる。規定では、レーダを検出した場合に、Channel Move Time(=10s)以内にチャネルを明け渡さなければならないが、マルチホップ環境下では、Channel Move Time(=10s)、Channel Closing Transmission Time(=260ms)の規定により、Beaconフレームの到達範囲が制限されてしまうことになる。即ち、CSA elementの到達範囲が制限されてしまうことになる。このため、Channel Move Time(=10s)中に全てノード(N1〜N6)が同じチャネルに変更できない場合が発生してしまうことになる。
【0107】
なお、Beaconフレームがノード(N4)まで届いた状態で(ステップD4)、Channel Move Time(=10s)が経過し、チャネルを変更することになると、ノード(N4)と、ノード(N5)と、の間が切断されてしまうことになる(ステップD5)。
【0108】
従って、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現するためには、レーダを検出した場合に、CSA elementの到達範囲を拡大させる必要がある。
【0109】
このため、本実施形態では、図14に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図14を参照しながら説明する。
【0110】
(解決手法)
まず、DFS Ownerノード(N1)がレーダを検出した場合に、DFS Ownerノード(N1)は、隣接するノード(N2)に対し、CSAフレームを、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップE1)。
【0111】
CSAフレームを受信したノード(N2)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信する(ステップE2)。CSAフレームを受信した各ノード(N3、N4、N5)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップE3〜E5)。なお、CSAフレームは、Beaconのように自律分散で送信しない為、ノード(N6)までCSAフレームを送信することが可能となる。これにより、各ノード(N1〜N6)は、Channel Move Time(=10s)中にチャネルを変更することが可能となる(ステップE6)。
【0112】
このように、本実施形態のノードは、CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信することで、レーダを検出した場合に、CSA elementの到達範囲を拡大させることが可能となる。これにより、各ノード(N1〜N6)は、Channel Move Time(=10s)中にチャネルを変更することが可能となり、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現することが可能となる。
【0113】
なお、CSAフレームの送信方法としては、ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャストなどで送信することが可能である。CSAフレームをユニキャストやマルチキャストで送信する場合には、既存のルーティング機能を利用して行うことになる。また、ブロードキャストで送信する場合には、フラッディングを利用することが好ましい。
【0114】
なお、上述した実施形態では、各ノードは、CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信することにしたが、Beaconフレームも併用して送信するように構築することも可能である。この場合、上述した実施形態のように、Beaconフレームの送信間隔(Beacon interval)を短くして送信するように構築することも可能である。
【0115】
(課題:DFS Ownerの淘汰が遅い)
次に、図15を参照しながら、DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題について説明する。
【0116】
まず、DFS Ownerノード(N1)がIBSSから離脱する(ステップF1)。
【0117】
次に、各ノード(N2〜N6)が、レーダを検出したと仮定する(ステップF2)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームを、隣接するノードに送信することになる(ステップF3)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームに対する応答がないため、各ノード(N2〜N6)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる。そして、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを、隣接するノードに送信する(ステップF4)。なお、各DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを受信した場合には、DFS Recovery modeを抜け、そのCSAを取り入れ、チャネルを切り替えることになる(ステップF5)。
【0118】
但し、各DFS Ownerノード(N2〜N6)がCSAフレームを送信した時、フレーム衝突が発生する可能性がある。もし、同時にCSAフレームを送信するなどして全てのCSAフレームが衝突した場合には、各DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを受信できず、DFS Ownerを維持することになる。また、一部のCSAフレームがフレーム衝突した場合には、一部のノードがDFS Ownerを維持することになる。その後、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、隣接するノードからBeaconフレームを受信し、その受信したBeaconフレームに含まれるDFS elementにより、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御する。これにより、DFS Ownerが淘汰されることになる。しかし、各ノード(N2〜N6)のTSFタイマ値は、既に同期されているため、なかなか淘汰されないことになる。これは、Beaconフレームに含まれるTime Stampが自ノードのTSFタイマ値より遅れている値の場合に、Beaconフレームに含まれるIBSS DFS elementの情報(DFS Owner、DFS Recovery Interval)を取り入れ、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御することになるため、各ノード(N2〜N6)のTSFタイマ値が同期していると、DFS elementの情報を取り入れず、その結果、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御しないためである。
【0119】
このため、本実施形態では、以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図16、図17を参照しながら、その手法について説明する。
【0120】
(解決手法)
まず、各ノード(N2〜N6)は、DFS Owner、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった場合に、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になった時点でのTSFタイマ値(OCT: Owner Create Time)をメモリに記憶する。そして、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になったDFS Ownerノード(N2〜N6)は、DFS Ownerの情報と共に、そのOCTをBeaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップG1)。なお、『OCT』は、図17に示すように、IBSS DFS elementに含めてBeaconフレームで送信することになる。
【0121】
次に、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、他のノードからBeaconフレームを受信した場合に、その受信したBeaconフレームのIBSS DFS elementに含まれるDFS Ownerを参照し、そのDSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と異なるMACアドレスか否かを確認する。DFS Ownerノード(N2〜N6)は、DSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と異なるMACアドレスである場合には、そのIBSS DFS elementに含まれるOCT(受信OCT)と、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)と、を比較する。そして、DFS Ownerノードは、IBSS DFS elementに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも進んでいる場合には(受信OCT<自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御する。
【0122】
また、DFS Ownerノードは、受信OCTの方が、自身OCTよりも進んでいない場合には(受信OCT≧自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了する。
【0123】
なお、DFS Ownerノードは、DSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と同一のMACアドレスである場合には、処理を終了する。
【0124】
このように、本実施形態では、各ノードは、DFS Owner、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった場合に、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になった開始時刻(OCT)を記憶する。そして、DFS Ownerノードは、DFS Ownerの情報と、そのOCTの情報と、を、隣接するノードにBeaconフレームで通知する。そして、DFS Ownerノードは、他のノードから受信したBeaconフレームに含まれるDFS Ownerの情報と、ノード自身のDFS Ownerの情報と、を比較し、両者のDFS Ownerの情報が異なる場合には、そのBeaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)と、ノード自身のOCT(自身OCT)と、を比較する。そして、受信OCTの方が自身OCTよりも進んでいる場合には、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御する。
【0125】
これにより、DFS Owner、または、DFS Owner相当が複数存在する状態が発生しても、DFS Owner、または、DFS Owner相当になった開始時刻に応じてDFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御することが可能となるため、DSF Ownerの淘汰を早くすることが可能となる。
【0126】
なお、上記実施形態では、Beaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも進んでいる場合には(受信OCT<自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御し、受信OCTの方が、自身OCTよりも進んでいない場合には(受信OCT≧自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了することにしたが、判定方法を逆にすることも可能である。即ち、Beaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも遅れている場合には(受信OCT>自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御し、受信OCTの方が、自身OCTよりも遅れていない場合には(受信OCT≦自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了することも可能である。
【0127】
なお、通常は、先にDFS Ownerになった方を優先することになるため、Beaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも進んでいる場合には(受信OCT<自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御し、受信OCTの方が、自身OCTよりも進んでいない場合には(受信OCT≧自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了するようにすることが好ましい。
【0128】
また、上記実施形態では、TSFタイマ値を使用することにしたが、各ノードがタイマーカウント機能を搭載し、そのタイマーカウント機能でカウントしたタイマ値をOCTとして使用することも可能である。
【0129】
また、上記実施形態では、DSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と異なるMACアドレスか否かを確認することにしたが、MACアドレスのように、各ノードを識別することが可能なユニークな識別情報であれば、あらゆる識別情報を適用することも
可能である。
【0130】
(課題:複数の指示内容が発生する場合)
次に、図18を参照しながら、複数の指示内容が発生する課題について説明する。
【0131】
まず、ノード(N4)がレーダを検出した場合に(ステップH1)、ノード(N4)は、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、MRフレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップH2)。
【0132】
この場合、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery Intervalが経過してもCSAを受け取ることができないので、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる(ステップH3)。
【0133】
なお、ノード(N4)は、DFS Ownerになった場合には、CSAフレームを、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップH4)。
【0134】
この時、ノード(N1)もレーダを検出していた場合には、ノード(N1)は、CSAフレームを、隣接するノード(N2、N3)に対し、少なくとも1回送信することになる(ステップH5)。この場合、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方からCSAフレームを受信することになる。なお、CSAフレームの内容が、ノード(N4)と、ノード(N1)と、で同一であれば、CSAフレームの内容を取り入れても問題ないが、CSAフレームの内容が各々異なる場合には、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、のどちらのノードから受信したCSAフレームの内容に従えばよいのか判断できないという問題が発生してしまうことになる。
【0135】
このため、本実施形態では、図19に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図19を参照しながら説明する。
【0136】
まず、ノード(N4)がレーダを検出した場合に(ステップI1)、ノード(N4)は、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、MRフレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップI2)。
【0137】
この場合、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery Intervalが経過してもCSAを受け取ることができないので、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる(ステップI3)。
【0138】
なお、ノード(N4)は、DFS Ownerになった場合には、CSAフレームを、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップI4)。
【0139】
この時、ノード(N1)もレーダを検出していた場合には、ノード(N1)は、CSAフレームを、隣接するノード(N2、N3)に対し、少なくとも1回送信することになる(ステップI5)。この場合、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方からCSAフレームを受信することになる。
【0140】
なお、本実施形態におけるノード(N3)は、CSAフレームに含まれる送信元アドレスを比較し、送信元アドレスの小さい方(または、大きい方)のCSAフレームを取り入れるように制御する(ステップI6)。図19では、ノード(N4)のCSAフレームを取り入れた場合を示している。これにより、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方のCSAフレームが異なっていても、そのCSAフレームに含まれる送信元アドレスに応じて、どちらかのCSAフレームを取り入れることが可能となる。なお、送信元アドレスの小さい方、または、大きい方のCSAフレームを取り入れるか否かの設定は、予めノード(N3)自身に設定することになる。
【0141】
なお、上記実施形態では、CSAフレームに含まれる送信元アドレスを基に、どのCSAフレームを取り入れるか否かを決定することにしたが、各ノードに設定されているユニークな識別情報(例えば、筐体番号等)をCSAフレームに含め、そのCSAフレームに含めたユニークな識別情報を基に、どのCSAフレームを取り入れるか否かを決定するように構築することも可能である。なお、MACアドレスは、CSAフレームに既に含まれているため、そのCSAフレームに含まれるMACアドレスを用いることも可能である。
【0142】
また、レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを各ノード(N1〜N6)間で共有し、CSAフレームの内容が各ノード(N1〜N6)間で異ならないようにすることも可能である。これにより、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方のCSAフレームを受信しても、両方のCSAフレームの内容が同一となるため、CSAフレームの内容を取り入れても問題が発生しないことになる。なお、上記リストは、ユーザが作成したリストを各ノードに通知したり、各ノードに設定したりすることで各ノード間でリストを共有するように構築することも可能である。また、各ノードが自律的に生成し、その生成したリストを各ノードに通知することで各ノード間でリストを共有するように構築することも可能である。なお、以下にリストの作成方法について説明する。
【0143】
<リストの作成方法>
まず、ノードは、チャネルスキャン処理を行い、ノード周辺の無線チャネル状況を測定する。これにより、ノードは、無線チャネル毎の受信信号強度を測定することが可能となる。次に、ノードは、上記処理により測定した受信信号強度を基に、無線チャネル毎のチャネルスキャン情報を生成する。
【0144】
なお、本実施形態では、受信信号強度予測関数:f(x)を使用することで、無線チャネル:mのチャネルスキャン情報:Smを、以下の(式1)により算出する。
【0145】
【数1】
【0146】
但し、N:受信信号強度の総数、Rn:受信信号強度の値、f(x):受信信号強度予測関数、m:無線チャネルの範囲、Cn:無線チャネル番号を示す。
【0147】
なお、受信信号強度予測関数:f(x)は、例えば、図20に示すような二次関数であり、周波数配置の拡散スペクトラムから求められる関数等が適用可能であり、さらには、電波の減衰率を考慮した関数なども適用可能である。また、無線チャネル番号の最大範囲:Mは、無線方式や、国によって異なるため、無線チャネルの範囲:mを任意に設定変更するように構築することが可能であることは言うまでもない。
【0148】
なお、受信信号強度予測関数:f(x)は、電波送信スペクトラムを想定しているため、図20に示すように、中心周波数であるx=0を最大値とする関数となる。
【0149】
但し、実際には、ノードが受信した無線信号系列から、後述する解析処理を行い、電力スペクトラム密度:P(f)を求め、該求めた電力スペクトルラム密度:P(f)のピーク値となる関数:f(x)が、受信信号強度予測関数:f(x)となる。
【0150】
なお、解析処理とは、ノードが受信した無線信号系列を、直接フーリエ変換することで、電力スペクトル密度:P(f)を求めることが可能となる。例えば、ある時間波形:x(t)の電力スペクトル密度がP(f)である場合とは、ある任意の微少区間(f,f+df)の周波数成分に対する電力:Ptを与えるものであり、以下の(式2)が成立することになる。
【0151】
【数2】
【0152】
但し、t2、t1は、任意の時間を示し、P(f)の定義は、以下の(式3)となる。
【0153】
【数3】
【0154】
なお、既存の情報からだけでは前述の解析処理は困難であるため、典型的なスペクトラムから擬似的な関数f(x)を算出することが好ましい。
【0155】
また、上述したスペクトラムを示すような擬似的な関数:f(x)としては、以下の(式4)を適用することが好ましい。
【0156】
【数4】
【0157】
また、上述したスペクトラムマスクを示すような擬似的な関数:f(x)として、無線規格11gの場合には、以下の(式5)を適用することが好ましい。これにより、(式4)に示す関数:f(x)を適用した場合よりも、処理を簡略化することが可能となる。また、無線規格11aの場合には、以下の(式5.1)を適用することが好ましい。
【0158】
【数5】
【0159】
【数6】
【0160】
なお、ノードの周辺に、図21に示すような無線発信源となる無線装置が存在すると仮定する。この図21に示す環境条件下でノードがチャネルスキャン処理を行い、ノード周辺の無線チャネル状況を無線チャネル毎に測定すると、図22に示すような測定結果を得ることになる。
【0161】
図22に示す測定結果は、ノードがチャネルスキャン処理を行い、無線チャネルx=100〜140までの各々の無線チャネル毎に受信信号強度を測定した測定結果を示す。なお、図22の『×』が受信信号強度の測定結果を示す。
【0162】
図22では、無線チャネル100chを使用する無線装置(G)が存在し、その受信信号強度は、90であることを示している。同様に、108chを使用する無線装置(B)が存在し、受信信号強度は、30であることを示している。また、120chを使用する無線装置(F)が存在し、受信信号強度は、41であることを示している。また、120chを使用する無線装置(A)が存在し、受信信号強度は、65であることを示している。また、124chを使用する無線装置(E)が存在し、受信信号強度が41であることを示している。また、136chを使用する無線装置(D)が存在し、受信信号強度が12であることを示している。また、140chを使用する無線装置(C)が存在し、受信信号強度が28であることを示している。
【0163】
なお、上述した受信信号強度は、公知のチャネルスキャン方式を適用して測定することが可能である。例えば、非特許文献1に開示されているスキャン方式を適用して受信信号強度を測定することが可能であり、アクティブスキャンやパッシブスキャン等が適用可能である。なお、アクティブスキャンは、Probe Request/Responseフレームを交換することで、ネットワークを検索する方式である。また、パッシブスキャンは、beaconを監視しておくことで、ネットワークを検索する方式である。
【0164】
また、図22の『実線』で示すチャネルスキャン情報Siは、上述した(式5)による受信信号強度予測関数:f(x)の算出結果を示しており、例えば、100chを使用すると104chまでチャネル干渉が発生することを示している。即ち、無線チャネル100chの受信信号強度(90)に応じた干渉領域は、104chまでの範囲であることを示している。
【0165】
このように、本実施形態におけるノードは、公知のチャネルスキャン方式を適用して測定した受信信号強度を基に、受信信号強度予測関数:f(x)を算出し、チャネル干渉が発生する無線チャネルの干渉領域を各無線チャネル毎に予測することになる。そして、ノードは、その無線チャネル毎に予測した無線チャネルの干渉領域を基に、チャネルスキャン情報Siを算出し、その算出したチャネルスキャン情報Siを基に、レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを作成することになる。なお、レーダを検出した際にチャネルスイッチするチャネルとしては、干渉しないチャネルを優先的に使用するようにリストを作成することが好ましい。これにより、各ノード(N1〜N6)は、その作成したチャネルのリストを周辺のノードに通知し、そのチャネルのリストを各ノード間で共有し、CSAフレームの内容が各ノード間で異ならないようにすることが可能となる。なお、図22では、受信信号強度の値を適用しているが、対数値を適用することも可能である。また、上述したリストの作成方法は、本実施形態において好適な手法ではあるが、本実施形態におけるリストの作成方法は、上述した方法に限定するものではなく、あらゆる手法を適用して上述したリストを作成するように構築することは可能である。
【0166】
(課題:Quiet期間が非同期)
次に、図23を参照しながら、Quiet期間が非同期となる課題について説明する。
【0167】
まず、複数のDFS Ownerノード(N1、N4)が、Quiet ElementをBeaconフレーム、または、Probe Responseフレームに含め、そのフレームを、隣接するノードに送信する。なお、DFS Ownerノードだけが、Quiet Elementをフレームに組み入れることになる(ステップJ1)。
【0168】
DFS Ownerノード(N1)のQuiet Element指示により、Quiet Count=0となり、ノード(N1、N2、N3)がQuiet動作を行う(ステップJ2)。
【0169】
また、DFS Ownerノード(N4)のQuiet Countも1つ減り、Quiet Count=1となる(ステップJ3)。
【0170】
次に、DFS Ownerノード(N4)のQuiet Element指示により、Quiet Count=0となり、ノード(N3、N4、N5、N6)がQuiet動作を行う(ステップJ4)。
【0171】
なお、上記処理では、ノード(N3)は、Quiet動作を2回行ってしまうことになる。Quiet動作中は、送信処理を行うことが出来ないため、通信効率が低下することになる。
【0172】
このため、本実施形態では、図24に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図24を参照しながら説明する。
【0173】
(解決手法)
まず、各ノードは、BeaconフレームのQuiet Elementに含まれるQuiet count(受信Quiet Count)と、ノード自身のQuiet Count(自身Quiet Count)と、を比較する。各ノードは、受信Quiet Countが自身Quiet Countよりも小さい場合には(受信Quiet Count<自身Quiet Count)、受信Quiet Countの値に変更する。また、各ノードは、受信Quiet Countが自身Quiet Countよりも小さくない場合には(受信Quiet Count≧自身Quiet Count)、受信Quiet Countの値に変更せず、受信Quiet Countの値を無視する。
【0174】
図24を例に説明すると、まず、DFS Ownerノード(N1)は、Quietモードに移行するための時間が経過した場合に(Quietモード移行タイマタイムアップ)、DFS Ownerノード(N1)は、Quiet Count=4のQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信する(Beacon送信:Quiet Count=4)。なお、DFS Ownerノード(N1)は、Quiet Countを1つずつ減らし、そのQuiet Countの値を含めたQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信することになる。そして、DFS Ownerノード(N1)は、Quiet Count=0になった場合に、送信停止タイマを起動することになる。
【0175】
なお、DFS Clientノード(N3)は、DFS Ownerノード(N1)と同期しており(Quiet Count=4)、その後、Quiet Countを1つずつ減らし、そのQuiet Countの値を含めたQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信することになる。そして、Quiet Count=0になった場合に、送信停止タイマを起動することになる。
【0176】
また、DFS Ownerノード(N4)は、上述したDFS Ownerノード(N1)と同様に、Quietモードに移行した後は(Quietモード移行タイマタイムアップ)、Quiet Count=4のQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信し(Beacon送信:Quiet Count=4)、その後、Quiet Countを1つずつ減らし、そのQuiet Countの値を含めたQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信することになる。そして、Quiet Count=0になった場合に、送信停止タイマを起動することになる。
【0177】
なお、本実施形態におけるDFS Clientノード(N3)は、DFS Ownerノード(N4)からQuiet Count=4のQuiet Elementを含むBeaconフレームを受信した場合に、その受信したフレームのQuiet Count=4と、ノード(N3)自身のQuiet Count=3と、を比較し、フレームのQuiet Count=4の方が、ノード(N3)自身のQuiet Count=3よりも大きいと判断することになる。この場合、DFS Clientノード(N3)は、フレームのQuiet Count=4を無視することになる(ステップK1)。
【0178】
また、DFS Ownerノード(N4)は、DFS Clientノード(N3)からQuiet Count=2のQuiet Elementを含むBeaconフレームを受信した場合に、その受信したフレームのQuiet Count=2と、ノード(N4)自身のQuiet Count=4と、を比較し、フレームのQuiet Count=2の方が、ノード(N4)自身のQuiet Count=4よりも小さいと判断することになる。この場合、DFS Ownerノード(N4)は、フレームのQuiet Count=2を基に、ノード(N4)自身のQuiet Countを、Quiet Count=2に変更することになる(ステップK2)。
【0179】
このように、本実施形態におけるノードは、Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countと、ノード自身のQuiet Countと、を比較し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countがノード自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、ノード自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更する。また、Beaconフレームに含まれるQuiet Countがノード自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視する。これにより、重複するQuiet動作を低減することが可能となる。
【0180】
(課題:MRフレーム、CSAフレームの衝突)
次に、図25を参照しながら、MRフレーム、CSAフレームが衝突する課題について説明する。
【0181】
まず、DFS Ownerノード(N1)がIBSSから離脱する(ステップL1)。
【0182】
そして、各ノード(N2〜N6)が、レーダを検出したと仮定する(ステップL2)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームを、隣接するノードに送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップL3)。
【0183】
なお、MRフレームを送信した時、フレーム衝突が発生する可能性がある。特に、ブロードキャストでMRフレームを送信した場合には、フレーム衝突が発生する確率が高くなる。従って、無駄なフレーム送信を行うことになる。
【0184】
なお、DFS Clientノード(N2〜N6)は、MRフレームに対する応答がないため、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Clientノード(N2〜N6)は、DFS Owner相当になる。そして、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを、隣接するノードに送信する(ステップL4)。
【0185】
なお、CSAフレームを送信した時、MRフレームと同様に、フレーム衝突が発生する可能性がある。なお、全てのCSAフレームがフレーム衝突した場合には、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを受け取ることができず、複数のDFS Ownerが存在する状態が続くことになる。また、一部のCSAフレームがフレーム衝突した場合には、一部のノードがDFS Ownerとして存在する状態が続くことになる。
【0186】
このため、本実施形態では、図26に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図26を参照しながら説明する。
【0187】
(解決手法)
まず、DFS Ownerノード(N1)がIBSSから離脱する(ステップM1)。
【0188】
そして、各ノード(N2〜N6)が、レーダを検出したと仮定する(ステップM2)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームを、隣接するノードに送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップM3)。
【0189】
なお、本実施形態では、上記ステップM3において、各ノード(N2〜N6)は、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、MRフレームを送信するように制御する。これにより、MRフレームのフレーム衝突を低減することが可能となる。なお、待機する時間の算出方法は、特に限定せず、あらゆる算出方法を適用して、ランダムな時間を算出するようにすることが可能である。例えば、乱数を適用したり、MACアドレスを基準として時間を算出したりすることが可能である。
【0190】
次に、DFS Clientノード(N2〜N6)は、MRフレームに対する応答がないため、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Clientノード(N2〜N6)は、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、DFS Owner相当になる。そして、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを、隣接するノードに送信する(ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャスト)。なお、本実施形態では、各ノード(N2〜N6)は、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、CSAフレームを送信するように制御する。これにより、CSAフレームのフレーム衝突を低減することが可能となる。なお、本実施形態では、ノード(N3)が最初にCSAフレームを送信したと仮定する(ステップM4)。
【0191】
この場合、ノード(N4)は、CSAフレームを受信し、DFS Ownerがチャネルを検出した場合のシーケンスと同様にチャネルを切り替えることになる(ステップM5)。
【0192】
このように、本実施形態におけるノードは、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、MRフレームやCSAフレームを送信することで、フレーム衝突を回避することが可能となる。
【0193】
(課題:ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合)
次に、図27を参照しながら、ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合の課題について説明する。
【0194】
ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合には、ある1つの無線I/F(例えば、第1の無線I/F:100)でレーダを検出した後に、他の無線I/F(例えば、第2の無線I/F:200)でもレーダを検出した場合には、第2の無線I/F(200)が、第1の無線I/F(100)で既に検出したレーダのチャネルにチャネルスイッチしてしまう場合が想定される。
【0195】
例えば、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)では、チャネル100chを使用し、第2の無線I/F(200)では、チャネル124chを使用していると仮定する。この状態で、第1の無線I/F(100)がチャネル100chのレーダを検出した場合には、第1の無線I/F(100)はチャネルスイッチを行うことになる。そして、第2の無線I/F(200)でもチャネル124chのレーダを検出した場合には、第2の無線I/F(200)はチャネルスイッチを行うことになる。この時、第2の無線I/F(200)がチャネル100chにチャネルスイッチした場合には、第1の無線I/F(100)で既に検出したチャネル100chのレーダを検出することになる。一度レーダを検出した100chでは再度レーダを検出することが多いため、再度、チャネルスイッチすることになる。このため、複数の無線I/F(100、200)を搭載したノードでは、無駄なチャネルスイッチが発生することになる。
【0196】
このため、本実施形態では、以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図27を参照しながら説明する。
【0197】
(解決手法)
まず、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)では、チャネル100chを使用し、第2の無線I/F(200)では、チャネル124chを使用していると仮定する。この状態で、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)でレーダを検出した場合に、そのレーダを検出した際のチャネル情報(チャネル100ch)をノード(N3)で管理する。次に、ノード(N3)は、隣接するノード(N1、N2)に対し、CSAフレームを送信し、チャネルスイッチを行うことになる。
【0198】
次に、ノード(N3)は、第2の無線I/F(200)でもレーダを検出した場合に、チャネルスイッチを行うことになる。この場合、ノード(N3)は、第2の無線I/F(200)のチャネルを、ノード(N3)で管理するチャネル情報(チャネル100ch)以外のチャネル(例えば、136ch)に優先的にチャネルスイッチするように制御する。これにより、ノード(N3)は、第2の無線I/F(200)のチャネルスイッチを行う際に、第1の無線I/F(100)で検出したレーダのチャネル100chにチャネルスイッチしないように制御することが可能となる。その結果、第2の無線I/F(200)がレーダを検出する状況を低減し、無駄なチャネルスイッチの発生を防止することが可能となる。
【0199】
なお、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)で検出したレーダのチャネル情報を、第2の無線I/F(200)のチャネルを共有している他のノード(N4)に通知することも可能である。これにより、ノード(N4)は、他のノード(N3)で検出したレーダのチャネル情報を管理することが可能となる。このため、ノード(N4)自身がチャネルスイッチを行う場合に、そのチャネル情報を基に、他のノード(N3)がレーダを検出した際のチャネル以外のチャネルにチャネルスイッチするように制御することが可能となる。
【0200】
なお、上記説明では、ノード(N3)に搭載した複数の無線I/F(100、200)が異なるチャネルを使用している場合を例に説明したが、複数の無線I/F(100、200)が同一チャネルを使用している場合にも適用可能である。この場合、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)でレーダを検出した際に、第2の無線I/F(200)のチャネルスイッチも行うように制御することも可能である。また、第2の無線I/F(200)と、第1の無線I/F(100)と、が通信を行っていない状態であれば、上記説明と同様に、第2の無線I/F(200)がレーダを検出した場合に、チャネルスイッチを行うように制御することも可能である。
【0201】
このように、本実施形態におけるノードは、第1の無線I/F(100)でレーダを検出した際のチャネル情報を管理する。そして、第2の無線I/F(200)のチャネルスイッチを行う場合に、ノード自身が管理するチャネル以外のチャネルに優先的にチャネルスイッチするように制御する。これにより、ノードは、第2の無線I/F(200)がチャネルスイッチを行う場合に、第1の無線I/F(100)で検出したレーダのチャネルへの切り替えを低減することが可能となるため、無駄なチャネルスイッチを防止することが可能となる。また、レーダとのチャネル干渉を低減することが可能となる。
【0202】
また、ノードは、第2の無線I/F(200)とチャネルを共有している他のノードに対し、ノード自身が管理しているチャネル情報を通知し、他のノードにおいてチャネル情報を管理する。これにより、他のノードは、他の無線I/Fでチャネル情報のチャネルを使用している場合には、他のチャネルにチャネルスイッチするように制御したり、次回にチャネルスイッチを行う場合に、そのチャネル情報以外のチャネルに優先的にチャネルスイッチするように制御することが可能となる。
【0203】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者が上記実施形態の修正や代用を行い、種々の変更を施した形態を構築することが可能である。
【0204】
例えば、上述した本実施形態における無線通信システムでは、マルチホップ環境下で、ITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現するための処理動作について説明したが、ITU-R勧告1.652で規定されているDFS機能のように、レーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現することが可能であれば、様々なDFS機能に適用することが可能である。
【0205】
また、上述した実施形態では、課題と、解決手法と、を各々対応付けて独立して説明したが、各解決手法を実現するための構成を独立して設けても良く、また、複数の構成を組み合わせて設けるように構築することが可能である。
【0206】
また、上述した本実施形態における無線通信システムを構成する各ノードにおける制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。
【0207】
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【0208】
例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやROM(Read Only Memory)に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納(記録)しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。なお、リムーバブル記録媒体としては、フロッピー(登録商標)ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどが挙げられる。
【0209】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送することになる。また、ネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することになる。
【0210】
また、本実施形態における無線通信システムは、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行するのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。
【0211】
また、本実施形態における無線通信システムは、複数の装置の論理的集合構成にしたりするように構築することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0212】
本発明は、マルチホップ環境におけるAd-HocモードでDFS(Dynamic Frequency Selection)を実施する装置に適用可能である。
(付記1)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信することを特徴とする無線装置。
(付記2)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信することを特徴とする無線装置。
(付記3)
ランダムな時間だけ待機した後に、前記CSAフレームを送信することを特徴とする付記2記載の無線装置。
(付記4)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御することを特徴とする無線装置。
(付記5)
前記開始時刻をBeaconフレームに含めて送信する手段と、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれる他の無線装置の開始時刻と、前記管理時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする付記4記載の無線装置。
(付記6)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定することを特徴とする無線装置。
(付記7)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する手段を有することを特徴とする無線装置。
(付記8)
受信信号強度を無線チャネル毎に測定し、その無線チャネル毎の受信信号強度を基に、チャネル干渉が発生する無線チャネルの干渉領域を無線チャネル毎に予測する手段と、
無線チャネル毎に予測した無線チャネルの干渉領域を基に、前記リストを作成する手段と、
を有することを特徴とする付記7記載の無線装置。
(付記9)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御することを特徴とする無線装置。
(付記10)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理手段と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理手段で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする無線装置。
(付記11)
前記管理手段で管理するチャネルの情報を、前記第2の無線インタフェースでチャネルを共有している他の無線装置に通知する通知手段を有することを特徴とする付記10記載の無線装置。
(付記12)
付記1から11の何れか1つに記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする無線通信システム。
(付記13)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記14)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記15)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記16)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記17)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記18)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記19)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理工程と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理工程で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御工程と、
を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記20)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記21)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記22)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記23)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記24)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記25)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記26)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理処理と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理処理で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御処理と、
を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
【符号の説明】
【0213】
N1〜N6 ノード(無線装置)
100、200 無線I/F
【技術分野】
【0001】
本発明は無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラムに関し、特に、マルチホップ環境におけるAd-HocモードでDFS(Dynamic Frequency Selection)機能を実施する無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
IEEE802.11で標準化されている無線LAN規格には、IEEE802.11hが存在する。このIEEE802.11hには、送信出力規制対応としてのTPC(Transmit Power Control)と、スペクトラム規制対応としてのDFS(Dynamic Frequency Selection)と、の2つの機能がある。
【0003】
なお、TPC機能は、同一周波数帯を使用する衛星システムに対する干渉の影響を軽減するための送信出力制御機能の実装を、無線LANシステム側に義務付けている。
【0004】
また、DFS機能は、無線LAN規格と同一周波数帯を使用するレーダシステムと同一チャネルでの運用を回避するためのレーダ検出機能およびチャネル移動機能の実装を、無線LANシステム側に義務付けている。
【0005】
例えば、IEEE802.11hで規定するDFS機能では、無線LANシステムがレーダシステムと同一周波数帯で運用することのないように、無線LANシステム側にレーダ検出機能を実装することを義務付けている。また、無線LANシステム運用開始時、及び、運用中に、レーダを検出した場合に、他チャネルへ移行することを義務付けている。
【0006】
なお、上述したように、IEEE802.11hで規定するDFS機能が、無線LANシステム側に義務付けられてはいるが、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードで上述したIEEE802.11hで規定するDFS機能を実現することが為されていないのが現状である。このようなことから、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現するためのシステムの開発が必要視されることになる。
【0007】
なお、本発明より先に出願された技術文献として、自己BSS(Basic Service Set)内だけでなく隣接BSSからの干渉波も生じない無通信区間を実現し、不要波の少ない状態でのレーダ検出を可能とする技術について開示された文献がある(例えば、特許文献1参照)。
【0008】
また、同じ通信帯域をレーダ等の干渉源が使用している場合であっても、該レーダと共存し、複数チャネルを束ねた広域な周波数帯域を用いて高速無線通信を行う技術について開示された文献がある(例えば、特許文献2参照)。
【0009】
また、IEEE802.11無線ネットワークの基本サービスセット(BSS)及び独立基本サービスセット(IBSS)に動的周波数選択を組み込むための技術について開示された文献がある(例えば、特許文献3参照)。
【0010】
また、各通信局が自律分散的に通信動作を行う通信環境下で、周波数利用効率を向上させることをメトリックとしたプロトコルによりマルチホップを行う技術について開示された文献がある(例えば、特許文献4参照)。
【0011】
また、アドホックで且つマルチホップ方式の無線ネットワークにおいて、全ての端末が一斉に周波数チャネルを移行する技術について開示された文献がある(例えば、特許文献5参照)。
【0012】
また、アクティブスキャン、パッシブスキャンのスキャン方式や、スペクトラムやスペクトラムマスクの技術について開示された文献がある(例えば、非特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】特開2006−303695号公報
【特許文献2】特開2007−5897号公報
【特許文献3】特表2004−534480号公報
【特許文献4】特開2006−33289号公報
【特許文献5】特開2005−20162号公報
【非特許文献】
【0014】
【非特許文献1】ISO/IEC 8802-11 IEEE Std 802.11 Second edition 2005-08-01 ISO/IEC 8802 11:2005(E) IEEE Std 802.11i-2003 Edition, Information technology- Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications (Includes IEEE Std 802.11, 1999 Edition; IEEE Std 802.11a.-1999; IEEE Std 802.11b.-1999; IEEE Std 802.11b.-1999/Cor 1-2001; and IEEE Std 802.11d.-2001)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
なお、上記特許文献1には、BSS毎に任意のBeacon Intervalを設定した状態で、隣接BSS間での同期を実現する点について記載されている。しかし、上記特許文献1は、無通信状態を同期させて不要波の少ない状態でのレーダ検出を可能とすることを目的としており、レーダとの干渉回避を考慮したDFS機能そのものを実現するものではない。
【0016】
また、上記特許文献2には、同じ通信帯域をレーダ等の干渉源が使用している場合であっても、該レーダと共存するための技術について記載されている。しかし、上記特許文献2は、Infrastructureモードを主眼とした発明であり、Ad-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現するものではない。
【0017】
また、上記特許文献3には、自律分散的に創出されるBeaconを用いてチャネルスイッチの情報を伝える点について開示されている。なお、レーダ検出時は、規定の時間(Channel Move Time)内でチャネルスイッチしなければならず、また、規定の時間内で送信できるBeaconの数には限りがあるため、Ad-Hocモードを用いたマルチホップ環境では一部のノードのみがチャネルスイッチし、ノード間の通信が途絶えてしまう場合が想定される。このため、上記特許文献3の技術では、Ad-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現できない場合も想定されることになる。
【0018】
また、上記特許文献4には、自律分散的に通信動作を行う通信環境下で、マルチホップを行う点について記載されている。また、上記特許文献5には、複数の周波数チャネルを使用可能な場合で、別の周波数チャネルへ移行(DFS)するために、全ての端末が一斉に周波数チャネルを移行させる点について記載されている。しかし、上記特許文献4、5には、レーダとの干渉回避を考慮したDFS機能については何ら示唆されていない。
【0019】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現することを可能とする無線装置、無線通信システム、制御方法及び制御プログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0020】
かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。
【0021】
<無線装置>
本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信することを特徴とする。
【0022】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信することを特徴とする。
【0023】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御することを特徴とする。
【0024】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定することを特徴とする。
【0025】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する手段を有することを特徴とする。
【0026】
また、本発明にかかる無線装置は、
受信信号強度を無線チャネル毎に測定し、その無線チャネル毎の受信信号強度を基に、チャネル干渉が発生する無線チャネルの干渉領域を無線チャネル毎に予測する手段と、
無線チャネル毎に予測した無線チャネルの干渉領域を基に、前記リストを作成する手段と、を有することを特徴とする。
【0027】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御することを特徴とする。
【0028】
また、本発明にかかる無線装置は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理手段と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理手段で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【0029】
<無線通信システム>
また、本発明にかかる無線通信システムは、
上記記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする。
【0030】
<制御方法>
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0031】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0032】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0033】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0034】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0035】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0036】
また、本発明にかかる制御方法は、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理工程と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理工程で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御工程と、
を、前記無線装置が行うことを特徴とする。
【0037】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0038】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0039】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0040】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0041】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0042】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【0043】
また、本発明にかかる制御プログラムは、
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理処理と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理処理で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御処理と、
を、前記無線装置に実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0044】
本発明によれば、マルチホップ環境におけるAd-Hocモードでレーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】本実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図2】Beacon/Probe Responseフレームの構成を示す図である。
【図3】Measurement Reportフレームの構成を示す図である。
【図4】Channel Switch Announcementフレームの構成を示す図である。
【図5】フレームに含まれるelementの構成を示し、(a)は、IBSS DFS elementの構成を示し、(b)は、Channel Switch Announcement elementの構成を示し、(c)は、Quiet elementの構成を示す図である。
【図6】フレームに含まれる情報を説明するための図であり、(a)は、フレームに含まれるAction fieldの値を説明するための図であり、(b)は、フレームに含まれるフレーム制御のサブタイプを説明するための図である。
【図7】DFS Ownerの通知方法を説明するための図である。
【図8】DFS Ownerノードがレーダを検出した場合を説明するための図である。
【図9】DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合を説明するための第1の図である。
【図10】DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合を説明するための第2の図である。
【図11】Quiet elementの関係を説明するための図である。
【図12】DFS機能の処理概要を説明するための図である。
【図13】マルチホップ環境で通信が切断する課題を説明するための図である。
【図14】マルチホップ環境で通信が切断する課題の解決手法を説明するための図である。
【図15】DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題を説明するための図である。
【図16】DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題の解決手法を説明するための図である。
【図17】DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題の解決手法を適用する際のIBSS DFS elementの構成を示す図である。
【図18】複数の指示内容が発生する課題を説明するための図である。
【図19】複数の指示内容が発生する課題の解決手法を説明するための図である。
【図20】受信信号強度予測関数:f(x)を説明するための図である。
【図21】ノードの周辺に存在する無線発信源となる無線装置の例を示す図である。
【図22】図21に示す環境条件下でノードがチャネルスキャン処理を行い、ノード周辺の無線チャネル状況を無線チャネル毎に測定した場合の測定結果を示す図である。
【図23】Quiet期間が非同期となる課題を説明するための図である。
【図24】Quiet期間が非同期となる課題の解決手法を説明するための図である。
【図25】MR(Measurement Report)フレーム、CSA(Channel Switch Announcement)フレームが衝突する課題を説明するための図である。
【図26】MRフレーム、CSAフレームが衝突する課題の解決手法を説明するための図である。
【図27】ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合の課題及びその解決手法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0046】
まず、図1を参照しながら、本実施形態の無線通信システムのシステム構成について説明する。
【0047】
本実施形態における無線通信システムは、複数のノード(N1〜N6)を有して構成している。なお、ノード(N1〜N6)は、無線通信を行う装置であり、例えば、無線基地局:APや無線端末装置:STA等が挙げられる。なお、図1では、6つのノード(N1〜N6)を示したが、本実施形態の無線通信システムを構成するノードの数は特に限定しないものとする。また、図1に示す無線通信システムは、マルチホップの構成を示しており、点線はトポロジを示している。このため、本実施形態における無線通信システムは、例えば、ノードN1とノードN3とが同一電波範囲に存在する場合には、直接通信でき、ノードN1とノードN4とが同一電波範囲に存在しない場合には、直接通信できないことになる。
【0048】
次に、本実施形態の無線通信システムにおける処理動作について説明する。
【0049】
まず、各ノード間で送信するBeacon/Probe Responseフレーム、Measurement Reportフレーム、Channel Switch Announcementフレームの構成について説明する。なお、図2は、Beacon/Probe Responseフレームの構成を示し、図3は、Measurement Reportフレームの構成を示し、図4は、Channel Switch Announcementフレームの構成を示す。また、図5は、フレームに含まれるelementの構成を示し、(a)は、IBSS DFS elementの構成を示し、(b)は、Channel Switch Announcement elementの構成を示し、(c)は、Quiet elementの構成を示す。また、図6は、フレームに含まれる情報を説明するための図であり、(a)は、フレームに含まれるAction fieldの値を説明するための図であり、(b)は、フレームに含まれるフレーム制御のサブタイプを説明するための図である。
【0050】
(DFS Ownerの通知方法)
次に、図7を参照しながら、ノードがDFS Ownerになった場合に、そのDFS Ownerの情報を通知する処理動作について説明する。なお、DFS Ownerとは、チャネルスイッチを調整する者を意味する。
【0051】
まず、ノード(N1)がIBSS(Independent Basic Service Set)を開始したとする。これにより、ノード(N1)は、DFS Ownerになる(ステップS1)。
【0052】
次に、DFS Ownerノード(N1)は、DFS Ownerである旨をBeaconフレーム、または、Probe Responseフレームで隣接するノード(N2、N3)に送信する(ステップS2)。この時、DFS Ownerノード(N1)は、Beaconに含まれるIBSS DFS elementのDFS Ownerにノード(N1)自身のMACアドレスを含めることになる。
【0053】
ノード(N2、N3)は、Beaconフレーム、または、Probe Responseフレームを受信した場合に、その受信したフレームに含まれるBSSIDと、ノード(N2、N3)自身のBSSIDと、が一致しているか否かを判断する。そして、ノード(N2、N3)は、両者のBSSIDが一致している場合に、そのフレームに含まれるTime Stampと、ノード(N2、N3)自身のTSFタイマ値と、を比較する。そして、フレームに含まれるTime Stampがノード(N2、N3)自身のTSFタイマ値より遅れた値である場合に、そのフレームに含まれるIBSS DFS elementからDFS Ownerと、DFS Recovery Intervalと、その他の情報を取り入れ、その取り入れた情報を含めたBeaconフレームを、隣接するノードに送信する(ステップS3)。ただし、非特許文献1に記載されているように、Beaconは、自律分散的に送信されるのでBeaconの送信タイミングがノードに廻ってくるまで送信することはできない。このため、必ずこの順に送信するわけではないことに注意が必要である。
【0054】
なお、Beaconフレームを受信したノード(N4〜N6)は、上述したステップS3と同様な処理を行い、DFS Ownerと、DFS Recovery Intervalと、その他の情報を含めたBeaconフレームを、隣接するノードに送信することになる(ステップS4、S5)。これにより、ノード(N1)がDFS Ownerであることを各ノード(N2〜N6)が把握することになる。
【0055】
(DFS Ownerノードがレーダを検出した場合)
次に、図8を参照しながら、DFS Ownerノードがレーダを検出した場合の処理動作について説明する。
【0056】
まず、DFS Ownerノード(N1)がレーダを検出した場合に(ステップA1)、DFS Ownerノード(N1)は、隣接するノード(N2、N3)に対し、CSA(Channel Switch Announcement)フレームを、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップA2)。
【0057】
CSAフレームを受信したノード(N2、N3)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップA3)。
【0058】
Beaconフレームを受信したノード(N4)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップA4)。なお、Beaconフレームを受信したノード(N5、N6)は、上述したステップA4と同様に、Beaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップA5)。
【0059】
(DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合:その1)
次に、図9を参照しながら、DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合の第1の処理動作について説明する。なお、以下の処理は、DFS Ownerノード(N1)と同じ電波範囲内のノード(N3)がレーダを検出した場合について説明する。
【0060】
まず、ノード(N3)がレーダを検出した場合に(ステップB1)、ノード(N3)は、隣接するノード(N1、N2、N4)に対し、MR(Measurement Report)フレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップB2)。
【0061】
MRフレームを受信したDFS Ownerノード(N1)は、そのMRフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップB3)。
【0062】
CSAフレームを受信したノード(N2、N3)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップB4)。
【0063】
Beaconフレームを受信したノード(N4)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップB5)。なお、Beaconフレームを受信したノード(N5、N6)は、上述したステップB5と同様に、Beaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップB6)。
【0064】
(DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合:その2)
次に、図10を参照しながら、DFS Ownerノード以外のノードがレーダを検出した場合の第2の処理動作について説明する。なお、以下の処理は、DFS Ownerノード(N1)と異なる電波範囲内のノード(N4)がレーダを検出した場合について説明する。
【0065】
まず、ノード(N4)がレーダを検出した場合に(ステップC1)、ノード(N4)は、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、MR(Measurement Report)フレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップC2)。
【0066】
なお、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery Intervalが経過してもCSAを受け取ることができない場合には、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる。但し、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery mode期間中に、CSAを受け取ることができた場合には、DFS Owner Recovery modeを抜け、DFS Clientに戻る。なお、DFS Clientは、DFS Ownerではないノード、且つ、DFS Owner Recovery mode中ではないノードのことを意味する。
【0067】
なお、ノード(N4)は、DFS Ownerになった場合には(ステップC3)、CSAフレームを、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップC4)。
【0068】
CSAフレームを受信したノード(N3、N5、N6)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップC5)。Beaconフレームを受信したノード(N1、N2)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップC6)。
【0069】
DFS Ownerになったノード(N4)は、チャネルスイッチ後、しばらく経過すると、隣接するノードから受信したBeaconフレームに含まれるIBSS DFS Elementにより、DFS Clientになる(ステップC7)。
【0070】
(Quiet mode)
次に、Quiet modeについて説明する。
【0071】
各ノードは、他のノードからの干渉を少なくし、レーダの存在を検査するために、Beacon/Probe ResponseフレームのQuiet element{Quiet Count、Quiet Period、Quiet Duration、Quiet Offset}でQuiet間隔をスケジュールすることになる。
【0072】
ここで、Quiet elementを以下に示す。
Quiet Countは、無通信区間が開始されるまでに生じるBeaconフレーム送信タイミングの数を示すパラメータである。
【0073】
Quiet Periodは、連続した無通信区間開始の間に生じるBeacon Intervalの数を示すパラメータである。
【0074】
Quiet Durationは、無通信区間となる時間を示すパラメータである。
【0075】
Quiet Offsetは、Quiet Count=0のBeaconフレーム送信タイミングから無通信区間開始までのオフセット時間を示すパラメータである。
【0076】
なお、上述したQuiet elementの関係を図11に示す。
【0077】
次に、本実施形態における課題と、その解決手法について以下に説明する。
【0078】
(課題:マルチホップ環境でChannel Move Time中に各ノードが同じチャネルへ切り替えることが出来ない)
まず、マルチホップ環境でChannel Move Time中に各ノードが同じチャネルへ切り替えることが出来ない課題について説明する。
【0079】
ITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能は、同一の周波数帯で運用されているレーダと同一周波数の使用を回避することで、無線通信システム及びレーダシステムが同一の周波数帯を共用することを可能とするものであり、主に次の3つの基本的機能で構成されている。
【0080】
1:利用チャネル確認機能(CAC: Channel Availability Check)
ネットワークを開設する前に、そのチャネルでレーダが運用されていないことを保証するため、レーダ検出機能により、60s間レーダ検出を行わなければならない。なお、この時間内は、いかなる送信も行ってはならない。また、運用チャネルを変更する際、変更先チャネルにおけるレーダ信号の有無がわかっていない場合にもCACを行う必要がある。
【0081】
2:運用中チャネル監視機能(ISM: In-Service Monitoring)及びチャネル変更時間(Channel Move Time)
通常運用中にそのチャネルでレーダが運用されていないことを保証するため、レーダ検出機能により、そのチャネルを監視し続けなければならない(In-Service Monitoring)。
【0082】
レーダ信号を検出した場合、その運用チャネルは使用不可となる。レーダ信号を検出したノードは、全帰属ノード(通信相手のノード)に対し、そのチャネルでの送信をChannel Move Time(=10s)以内に停止するよう指示しなくてはならない。
【0083】
なお、Channel Move Time中の全送信は、Channel Closing Transmission Time(= 260ms)に制限される。
【0084】
3:非占有時間(Non-Occupancy Period)
レーダ信号が検出されたチャネルは、その信号を検出してから30分間(Non-Occupancy Period)、いかなる送信も再開してはならない。なお、レーダ検出閾値(Interference Detection Threshold)は、気象レーダの最低受信感度より20〜35dB低い干渉レベルで無線通信システムがレーダを検出し、干渉回避するように規定されている。
【0085】
なお、上述したDFS機能の処理を図12に示す。
図12に示すように、電源ONを開始した場合には、運用前モニタリング(Channel Availability Check)により、60s間、レーダのモニタリングを行う。そして、運用前モニタリングでレーダを検出しなかった場合に、運用(送信)を開始する。但し、運用(送信)中も、運用中モニタリング(In-Service Monitoring)により使用中のチャネルでのレーダをモニタリングすることになる。そして、運用中モニタリング中にレーダを検出した場合に、Channel Move Time(=10s)以内に、そのチャネルを明け渡すことになる。そして、レーダを検出したチャネルは、30分間(Non-Occupancy Period)以上使用不可能となる。
【0086】
なお、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を基に、Channel Move Time(=10s)において何回Beaconが送信可能かについて検討する。
【0087】
Channel Move Timeは10sec、Channel Closing Transmission Timeは260msとする。
Beacon Messageを200byte、無線規格を11a、無線伝送レートを6Mbps、Beacon intervalを100msとする。
【0088】
まず、(1)帯域占有時間から最大送信回数を求める。
PLCP+(PLCP(service)+MAC+LLC+DATA+FCS+tail)byte/6Mbps+SIFS+DIFS+BackOff
=20us+(16bit+24byte+8byte+160byte+4byte+6byte)/6Mbps+10us+56us+平均150us =285us+10us+56us+150us=501us
Channel Closing Transmission Timeは260msなので
260ms/501us≒518回
【0089】
次に、(2)Beacon送信間隔から最大送信回数を求める。
10000ms/100ms=100回
【0090】
(3)Nホップで届くのに必要な送信回数を求める。なお、本実施形態では、簡単なモデルで近似する。
【0091】
Beaconは、全ノードが1回ずつ送信し、それを1サイクルとして、以降繰り返すと仮定する。
【0092】
一方の端のノードから他方の端のノードに対して情報が届くのに必要なBeacon送信サイクル数:cは、以下のようになる。
【0093】
c=(N+1)/2
【0094】
また、Beacon送信数:mは、以下のようになる。
【0095】
m=cN=N(N+1)/2
【0096】
衝突がないと仮定すると、最大送信回数:m=100回なので、上記式にm=100を代入し、ホップ数:Nを求めるとN≒13ホップまで可能となる。
【0097】
従って、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現するためにはホップ数:Nを多くする必要がある。
【0098】
このため、本実施形態では、以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。
【0099】
(解決手法)
レーダを検出した場合には、Beacon送信間隔を短くする。
【0100】
レーダを検出したノードは、Beacon intervalを小さくした動作を行う。
なお、帯域占有時間から最大送信回数を求めた結果より、Beacon(200byte)は、Channel Move Time中に518回送信できる。
【0101】
衝突がないと仮定すると、最大送信回数:m=518回なので前述の式にm=518を代入し、ホップ数:Nを求めるとN≒31ホップまで可能となる。
【0102】
このため、本実施形態におけるノードは、レーダを検出した場合に、Beacon intervalを小さくした動作を行うことで、ホップ数:Nを増加させることが可能となる。これにより、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現することが可能となる。
【0103】
(課題:マルチホップ環境で通信が切断)
次に、図13を参照しながら、マルチホップ環境で通信が切断する課題について説明する。
【0104】
まず、DFS Ownerノード(N1)がレーダを検出した場合に、DFS Ownerノード(N1)は、隣接するノード(N2)に対し、CSAフレームを、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップD1)。
【0105】
CSAフレームを受信したノード(N2)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップD2)。
【0106】
Beaconフレームを受信したノード(N3)は、そのBeaconフレームに含まれるCSA elementを、自身がBeacon送信できる場合に、Beaconフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップD3)。なお、Beaconは、自律分散的に送信するため、時間がかかる。規定では、レーダを検出した場合に、Channel Move Time(=10s)以内にチャネルを明け渡さなければならないが、マルチホップ環境下では、Channel Move Time(=10s)、Channel Closing Transmission Time(=260ms)の規定により、Beaconフレームの到達範囲が制限されてしまうことになる。即ち、CSA elementの到達範囲が制限されてしまうことになる。このため、Channel Move Time(=10s)中に全てノード(N1〜N6)が同じチャネルに変更できない場合が発生してしまうことになる。
【0107】
なお、Beaconフレームがノード(N4)まで届いた状態で(ステップD4)、Channel Move Time(=10s)が経過し、チャネルを変更することになると、ノード(N4)と、ノード(N5)と、の間が切断されてしまうことになる(ステップD5)。
【0108】
従って、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現するためには、レーダを検出した場合に、CSA elementの到達範囲を拡大させる必要がある。
【0109】
このため、本実施形態では、図14に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図14を参照しながら説明する。
【0110】
(解決手法)
まず、DFS Ownerノード(N1)がレーダを検出した場合に、DFS Ownerノード(N1)は、隣接するノード(N2)に対し、CSAフレームを、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップE1)。
【0111】
CSAフレームを受信したノード(N2)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信する(ステップE2)。CSAフレームを受信した各ノード(N3、N4、N5)は、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信することになる(ステップE3〜E5)。なお、CSAフレームは、Beaconのように自律分散で送信しない為、ノード(N6)までCSAフレームを送信することが可能となる。これにより、各ノード(N1〜N6)は、Channel Move Time(=10s)中にチャネルを変更することが可能となる(ステップE6)。
【0112】
このように、本実施形態のノードは、CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信することで、レーダを検出した場合に、CSA elementの到達範囲を拡大させることが可能となる。これにより、各ノード(N1〜N6)は、Channel Move Time(=10s)中にチャネルを変更することが可能となり、マルチホップ環境下で、上述したITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現することが可能となる。
【0113】
なお、CSAフレームの送信方法としては、ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャストなどで送信することが可能である。CSAフレームをユニキャストやマルチキャストで送信する場合には、既存のルーティング機能を利用して行うことになる。また、ブロードキャストで送信する場合には、フラッディングを利用することが好ましい。
【0114】
なお、上述した実施形態では、各ノードは、CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを、CSAフレームで隣接するノードに送信することにしたが、Beaconフレームも併用して送信するように構築することも可能である。この場合、上述した実施形態のように、Beaconフレームの送信間隔(Beacon interval)を短くして送信するように構築することも可能である。
【0115】
(課題:DFS Ownerの淘汰が遅い)
次に、図15を参照しながら、DFS Ownerの淘汰が遅くなる課題について説明する。
【0116】
まず、DFS Ownerノード(N1)がIBSSから離脱する(ステップF1)。
【0117】
次に、各ノード(N2〜N6)が、レーダを検出したと仮定する(ステップF2)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームを、隣接するノードに送信することになる(ステップF3)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームに対する応答がないため、各ノード(N2〜N6)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる。そして、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを、隣接するノードに送信する(ステップF4)。なお、各DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを受信した場合には、DFS Recovery modeを抜け、そのCSAを取り入れ、チャネルを切り替えることになる(ステップF5)。
【0118】
但し、各DFS Ownerノード(N2〜N6)がCSAフレームを送信した時、フレーム衝突が発生する可能性がある。もし、同時にCSAフレームを送信するなどして全てのCSAフレームが衝突した場合には、各DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを受信できず、DFS Ownerを維持することになる。また、一部のCSAフレームがフレーム衝突した場合には、一部のノードがDFS Ownerを維持することになる。その後、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、隣接するノードからBeaconフレームを受信し、その受信したBeaconフレームに含まれるDFS elementにより、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御する。これにより、DFS Ownerが淘汰されることになる。しかし、各ノード(N2〜N6)のTSFタイマ値は、既に同期されているため、なかなか淘汰されないことになる。これは、Beaconフレームに含まれるTime Stampが自ノードのTSFタイマ値より遅れている値の場合に、Beaconフレームに含まれるIBSS DFS elementの情報(DFS Owner、DFS Recovery Interval)を取り入れ、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御することになるため、各ノード(N2〜N6)のTSFタイマ値が同期していると、DFS elementの情報を取り入れず、その結果、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御しないためである。
【0119】
このため、本実施形態では、以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図16、図17を参照しながら、その手法について説明する。
【0120】
(解決手法)
まず、各ノード(N2〜N6)は、DFS Owner、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった場合に、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になった時点でのTSFタイマ値(OCT: Owner Create Time)をメモリに記憶する。そして、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になったDFS Ownerノード(N2〜N6)は、DFS Ownerの情報と共に、そのOCTをBeaconフレームで隣接するノードに送信する(ステップG1)。なお、『OCT』は、図17に示すように、IBSS DFS elementに含めてBeaconフレームで送信することになる。
【0121】
次に、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、他のノードからBeaconフレームを受信した場合に、その受信したBeaconフレームのIBSS DFS elementに含まれるDFS Ownerを参照し、そのDSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と異なるMACアドレスか否かを確認する。DFS Ownerノード(N2〜N6)は、DSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と異なるMACアドレスである場合には、そのIBSS DFS elementに含まれるOCT(受信OCT)と、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)と、を比較する。そして、DFS Ownerノードは、IBSS DFS elementに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも進んでいる場合には(受信OCT<自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御する。
【0122】
また、DFS Ownerノードは、受信OCTの方が、自身OCTよりも進んでいない場合には(受信OCT≧自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了する。
【0123】
なお、DFS Ownerノードは、DSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と同一のMACアドレスである場合には、処理を終了する。
【0124】
このように、本実施形態では、各ノードは、DFS Owner、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった場合に、そのDFS Owner、または、DFS Owner相当になった開始時刻(OCT)を記憶する。そして、DFS Ownerノードは、DFS Ownerの情報と、そのOCTの情報と、を、隣接するノードにBeaconフレームで通知する。そして、DFS Ownerノードは、他のノードから受信したBeaconフレームに含まれるDFS Ownerの情報と、ノード自身のDFS Ownerの情報と、を比較し、両者のDFS Ownerの情報が異なる場合には、そのBeaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)と、ノード自身のOCT(自身OCT)と、を比較する。そして、受信OCTの方が自身OCTよりも進んでいる場合には、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御する。
【0125】
これにより、DFS Owner、または、DFS Owner相当が複数存在する状態が発生しても、DFS Owner、または、DFS Owner相当になった開始時刻に応じてDFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御することが可能となるため、DSF Ownerの淘汰を早くすることが可能となる。
【0126】
なお、上記実施形態では、Beaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも進んでいる場合には(受信OCT<自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御し、受信OCTの方が、自身OCTよりも進んでいない場合には(受信OCT≧自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了することにしたが、判定方法を逆にすることも可能である。即ち、Beaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも遅れている場合には(受信OCT>自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御し、受信OCTの方が、自身OCTよりも遅れていない場合には(受信OCT≦自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了することも可能である。
【0127】
なお、通常は、先にDFS Ownerになった方を優先することになるため、Beaconフレームに含まれるOCT(受信OCT)の方が、DFS Ownerノード自身のOCT(自身OCT)よりも進んでいる場合には(受信OCT<自身OCT)、DFS Ownerをやめ、DFS Clientに移行するように制御し、受信OCTの方が、自身OCTよりも進んでいない場合には(受信OCT≧自身OCT)、そのままDFS Ownerを維持し、処理を終了するようにすることが好ましい。
【0128】
また、上記実施形態では、TSFタイマ値を使用することにしたが、各ノードがタイマーカウント機能を搭載し、そのタイマーカウント機能でカウントしたタイマ値をOCTとして使用することも可能である。
【0129】
また、上記実施形態では、DSF Ownerに含まれるMACアドレスが、DFS Ownerノード自身と異なるMACアドレスか否かを確認することにしたが、MACアドレスのように、各ノードを識別することが可能なユニークな識別情報であれば、あらゆる識別情報を適用することも
可能である。
【0130】
(課題:複数の指示内容が発生する場合)
次に、図18を参照しながら、複数の指示内容が発生する課題について説明する。
【0131】
まず、ノード(N4)がレーダを検出した場合に(ステップH1)、ノード(N4)は、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、MRフレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップH2)。
【0132】
この場合、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery Intervalが経過してもCSAを受け取ることができないので、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる(ステップH3)。
【0133】
なお、ノード(N4)は、DFS Ownerになった場合には、CSAフレームを、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップH4)。
【0134】
この時、ノード(N1)もレーダを検出していた場合には、ノード(N1)は、CSAフレームを、隣接するノード(N2、N3)に対し、少なくとも1回送信することになる(ステップH5)。この場合、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方からCSAフレームを受信することになる。なお、CSAフレームの内容が、ノード(N4)と、ノード(N1)と、で同一であれば、CSAフレームの内容を取り入れても問題ないが、CSAフレームの内容が各々異なる場合には、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、のどちらのノードから受信したCSAフレームの内容に従えばよいのか判断できないという問題が発生してしまうことになる。
【0135】
このため、本実施形態では、図19に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図19を参照しながら説明する。
【0136】
まず、ノード(N4)がレーダを検出した場合に(ステップI1)、ノード(N4)は、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、MRフレームを、少なくとも1回送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップI2)。
【0137】
この場合、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery Intervalが経過してもCSAを受け取ることができないので、ノード(N4)は、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になる(ステップI3)。
【0138】
なお、ノード(N4)は、DFS Ownerになった場合には、CSAフレームを、隣接するノード(N3、N5、N6)に対し、少なくとも1回送信する(ブロードキャスト)(ステップI4)。
【0139】
この時、ノード(N1)もレーダを検出していた場合には、ノード(N1)は、CSAフレームを、隣接するノード(N2、N3)に対し、少なくとも1回送信することになる(ステップI5)。この場合、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方からCSAフレームを受信することになる。
【0140】
なお、本実施形態におけるノード(N3)は、CSAフレームに含まれる送信元アドレスを比較し、送信元アドレスの小さい方(または、大きい方)のCSAフレームを取り入れるように制御する(ステップI6)。図19では、ノード(N4)のCSAフレームを取り入れた場合を示している。これにより、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方のCSAフレームが異なっていても、そのCSAフレームに含まれる送信元アドレスに応じて、どちらかのCSAフレームを取り入れることが可能となる。なお、送信元アドレスの小さい方、または、大きい方のCSAフレームを取り入れるか否かの設定は、予めノード(N3)自身に設定することになる。
【0141】
なお、上記実施形態では、CSAフレームに含まれる送信元アドレスを基に、どのCSAフレームを取り入れるか否かを決定することにしたが、各ノードに設定されているユニークな識別情報(例えば、筐体番号等)をCSAフレームに含め、そのCSAフレームに含めたユニークな識別情報を基に、どのCSAフレームを取り入れるか否かを決定するように構築することも可能である。なお、MACアドレスは、CSAフレームに既に含まれているため、そのCSAフレームに含まれるMACアドレスを用いることも可能である。
【0142】
また、レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを各ノード(N1〜N6)間で共有し、CSAフレームの内容が各ノード(N1〜N6)間で異ならないようにすることも可能である。これにより、ノード(N3)は、ノード(N4)と、ノード(N1)と、の両方のCSAフレームを受信しても、両方のCSAフレームの内容が同一となるため、CSAフレームの内容を取り入れても問題が発生しないことになる。なお、上記リストは、ユーザが作成したリストを各ノードに通知したり、各ノードに設定したりすることで各ノード間でリストを共有するように構築することも可能である。また、各ノードが自律的に生成し、その生成したリストを各ノードに通知することで各ノード間でリストを共有するように構築することも可能である。なお、以下にリストの作成方法について説明する。
【0143】
<リストの作成方法>
まず、ノードは、チャネルスキャン処理を行い、ノード周辺の無線チャネル状況を測定する。これにより、ノードは、無線チャネル毎の受信信号強度を測定することが可能となる。次に、ノードは、上記処理により測定した受信信号強度を基に、無線チャネル毎のチャネルスキャン情報を生成する。
【0144】
なお、本実施形態では、受信信号強度予測関数:f(x)を使用することで、無線チャネル:mのチャネルスキャン情報:Smを、以下の(式1)により算出する。
【0145】
【数1】
【0146】
但し、N:受信信号強度の総数、Rn:受信信号強度の値、f(x):受信信号強度予測関数、m:無線チャネルの範囲、Cn:無線チャネル番号を示す。
【0147】
なお、受信信号強度予測関数:f(x)は、例えば、図20に示すような二次関数であり、周波数配置の拡散スペクトラムから求められる関数等が適用可能であり、さらには、電波の減衰率を考慮した関数なども適用可能である。また、無線チャネル番号の最大範囲:Mは、無線方式や、国によって異なるため、無線チャネルの範囲:mを任意に設定変更するように構築することが可能であることは言うまでもない。
【0148】
なお、受信信号強度予測関数:f(x)は、電波送信スペクトラムを想定しているため、図20に示すように、中心周波数であるx=0を最大値とする関数となる。
【0149】
但し、実際には、ノードが受信した無線信号系列から、後述する解析処理を行い、電力スペクトラム密度:P(f)を求め、該求めた電力スペクトルラム密度:P(f)のピーク値となる関数:f(x)が、受信信号強度予測関数:f(x)となる。
【0150】
なお、解析処理とは、ノードが受信した無線信号系列を、直接フーリエ変換することで、電力スペクトル密度:P(f)を求めることが可能となる。例えば、ある時間波形:x(t)の電力スペクトル密度がP(f)である場合とは、ある任意の微少区間(f,f+df)の周波数成分に対する電力:Ptを与えるものであり、以下の(式2)が成立することになる。
【0151】
【数2】
【0152】
但し、t2、t1は、任意の時間を示し、P(f)の定義は、以下の(式3)となる。
【0153】
【数3】
【0154】
なお、既存の情報からだけでは前述の解析処理は困難であるため、典型的なスペクトラムから擬似的な関数f(x)を算出することが好ましい。
【0155】
また、上述したスペクトラムを示すような擬似的な関数:f(x)としては、以下の(式4)を適用することが好ましい。
【0156】
【数4】
【0157】
また、上述したスペクトラムマスクを示すような擬似的な関数:f(x)として、無線規格11gの場合には、以下の(式5)を適用することが好ましい。これにより、(式4)に示す関数:f(x)を適用した場合よりも、処理を簡略化することが可能となる。また、無線規格11aの場合には、以下の(式5.1)を適用することが好ましい。
【0158】
【数5】
【0159】
【数6】
【0160】
なお、ノードの周辺に、図21に示すような無線発信源となる無線装置が存在すると仮定する。この図21に示す環境条件下でノードがチャネルスキャン処理を行い、ノード周辺の無線チャネル状況を無線チャネル毎に測定すると、図22に示すような測定結果を得ることになる。
【0161】
図22に示す測定結果は、ノードがチャネルスキャン処理を行い、無線チャネルx=100〜140までの各々の無線チャネル毎に受信信号強度を測定した測定結果を示す。なお、図22の『×』が受信信号強度の測定結果を示す。
【0162】
図22では、無線チャネル100chを使用する無線装置(G)が存在し、その受信信号強度は、90であることを示している。同様に、108chを使用する無線装置(B)が存在し、受信信号強度は、30であることを示している。また、120chを使用する無線装置(F)が存在し、受信信号強度は、41であることを示している。また、120chを使用する無線装置(A)が存在し、受信信号強度は、65であることを示している。また、124chを使用する無線装置(E)が存在し、受信信号強度が41であることを示している。また、136chを使用する無線装置(D)が存在し、受信信号強度が12であることを示している。また、140chを使用する無線装置(C)が存在し、受信信号強度が28であることを示している。
【0163】
なお、上述した受信信号強度は、公知のチャネルスキャン方式を適用して測定することが可能である。例えば、非特許文献1に開示されているスキャン方式を適用して受信信号強度を測定することが可能であり、アクティブスキャンやパッシブスキャン等が適用可能である。なお、アクティブスキャンは、Probe Request/Responseフレームを交換することで、ネットワークを検索する方式である。また、パッシブスキャンは、beaconを監視しておくことで、ネットワークを検索する方式である。
【0164】
また、図22の『実線』で示すチャネルスキャン情報Siは、上述した(式5)による受信信号強度予測関数:f(x)の算出結果を示しており、例えば、100chを使用すると104chまでチャネル干渉が発生することを示している。即ち、無線チャネル100chの受信信号強度(90)に応じた干渉領域は、104chまでの範囲であることを示している。
【0165】
このように、本実施形態におけるノードは、公知のチャネルスキャン方式を適用して測定した受信信号強度を基に、受信信号強度予測関数:f(x)を算出し、チャネル干渉が発生する無線チャネルの干渉領域を各無線チャネル毎に予測することになる。そして、ノードは、その無線チャネル毎に予測した無線チャネルの干渉領域を基に、チャネルスキャン情報Siを算出し、その算出したチャネルスキャン情報Siを基に、レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを作成することになる。なお、レーダを検出した際にチャネルスイッチするチャネルとしては、干渉しないチャネルを優先的に使用するようにリストを作成することが好ましい。これにより、各ノード(N1〜N6)は、その作成したチャネルのリストを周辺のノードに通知し、そのチャネルのリストを各ノード間で共有し、CSAフレームの内容が各ノード間で異ならないようにすることが可能となる。なお、図22では、受信信号強度の値を適用しているが、対数値を適用することも可能である。また、上述したリストの作成方法は、本実施形態において好適な手法ではあるが、本実施形態におけるリストの作成方法は、上述した方法に限定するものではなく、あらゆる手法を適用して上述したリストを作成するように構築することは可能である。
【0166】
(課題:Quiet期間が非同期)
次に、図23を参照しながら、Quiet期間が非同期となる課題について説明する。
【0167】
まず、複数のDFS Ownerノード(N1、N4)が、Quiet ElementをBeaconフレーム、または、Probe Responseフレームに含め、そのフレームを、隣接するノードに送信する。なお、DFS Ownerノードだけが、Quiet Elementをフレームに組み入れることになる(ステップJ1)。
【0168】
DFS Ownerノード(N1)のQuiet Element指示により、Quiet Count=0となり、ノード(N1、N2、N3)がQuiet動作を行う(ステップJ2)。
【0169】
また、DFS Ownerノード(N4)のQuiet Countも1つ減り、Quiet Count=1となる(ステップJ3)。
【0170】
次に、DFS Ownerノード(N4)のQuiet Element指示により、Quiet Count=0となり、ノード(N3、N4、N5、N6)がQuiet動作を行う(ステップJ4)。
【0171】
なお、上記処理では、ノード(N3)は、Quiet動作を2回行ってしまうことになる。Quiet動作中は、送信処理を行うことが出来ないため、通信効率が低下することになる。
【0172】
このため、本実施形態では、図24に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図24を参照しながら説明する。
【0173】
(解決手法)
まず、各ノードは、BeaconフレームのQuiet Elementに含まれるQuiet count(受信Quiet Count)と、ノード自身のQuiet Count(自身Quiet Count)と、を比較する。各ノードは、受信Quiet Countが自身Quiet Countよりも小さい場合には(受信Quiet Count<自身Quiet Count)、受信Quiet Countの値に変更する。また、各ノードは、受信Quiet Countが自身Quiet Countよりも小さくない場合には(受信Quiet Count≧自身Quiet Count)、受信Quiet Countの値に変更せず、受信Quiet Countの値を無視する。
【0174】
図24を例に説明すると、まず、DFS Ownerノード(N1)は、Quietモードに移行するための時間が経過した場合に(Quietモード移行タイマタイムアップ)、DFS Ownerノード(N1)は、Quiet Count=4のQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信する(Beacon送信:Quiet Count=4)。なお、DFS Ownerノード(N1)は、Quiet Countを1つずつ減らし、そのQuiet Countの値を含めたQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信することになる。そして、DFS Ownerノード(N1)は、Quiet Count=0になった場合に、送信停止タイマを起動することになる。
【0175】
なお、DFS Clientノード(N3)は、DFS Ownerノード(N1)と同期しており(Quiet Count=4)、その後、Quiet Countを1つずつ減らし、そのQuiet Countの値を含めたQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信することになる。そして、Quiet Count=0になった場合に、送信停止タイマを起動することになる。
【0176】
また、DFS Ownerノード(N4)は、上述したDFS Ownerノード(N1)と同様に、Quietモードに移行した後は(Quietモード移行タイマタイムアップ)、Quiet Count=4のQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信し(Beacon送信:Quiet Count=4)、その後、Quiet Countを1つずつ減らし、そのQuiet Countの値を含めたQuiet Elementを含むBeaconフレームを送信することになる。そして、Quiet Count=0になった場合に、送信停止タイマを起動することになる。
【0177】
なお、本実施形態におけるDFS Clientノード(N3)は、DFS Ownerノード(N4)からQuiet Count=4のQuiet Elementを含むBeaconフレームを受信した場合に、その受信したフレームのQuiet Count=4と、ノード(N3)自身のQuiet Count=3と、を比較し、フレームのQuiet Count=4の方が、ノード(N3)自身のQuiet Count=3よりも大きいと判断することになる。この場合、DFS Clientノード(N3)は、フレームのQuiet Count=4を無視することになる(ステップK1)。
【0178】
また、DFS Ownerノード(N4)は、DFS Clientノード(N3)からQuiet Count=2のQuiet Elementを含むBeaconフレームを受信した場合に、その受信したフレームのQuiet Count=2と、ノード(N4)自身のQuiet Count=4と、を比較し、フレームのQuiet Count=2の方が、ノード(N4)自身のQuiet Count=4よりも小さいと判断することになる。この場合、DFS Ownerノード(N4)は、フレームのQuiet Count=2を基に、ノード(N4)自身のQuiet Countを、Quiet Count=2に変更することになる(ステップK2)。
【0179】
このように、本実施形態におけるノードは、Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countと、ノード自身のQuiet Countと、を比較し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countがノード自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、ノード自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更する。また、Beaconフレームに含まれるQuiet Countがノード自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視する。これにより、重複するQuiet動作を低減することが可能となる。
【0180】
(課題:MRフレーム、CSAフレームの衝突)
次に、図25を参照しながら、MRフレーム、CSAフレームが衝突する課題について説明する。
【0181】
まず、DFS Ownerノード(N1)がIBSSから離脱する(ステップL1)。
【0182】
そして、各ノード(N2〜N6)が、レーダを検出したと仮定する(ステップL2)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームを、隣接するノードに送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップL3)。
【0183】
なお、MRフレームを送信した時、フレーム衝突が発生する可能性がある。特に、ブロードキャストでMRフレームを送信した場合には、フレーム衝突が発生する確率が高くなる。従って、無駄なフレーム送信を行うことになる。
【0184】
なお、DFS Clientノード(N2〜N6)は、MRフレームに対する応答がないため、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Clientノード(N2〜N6)は、DFS Owner相当になる。そして、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを、隣接するノードに送信する(ステップL4)。
【0185】
なお、CSAフレームを送信した時、MRフレームと同様に、フレーム衝突が発生する可能性がある。なお、全てのCSAフレームがフレーム衝突した場合には、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを受け取ることができず、複数のDFS Ownerが存在する状態が続くことになる。また、一部のCSAフレームがフレーム衝突した場合には、一部のノードがDFS Ownerとして存在する状態が続くことになる。
【0186】
このため、本実施形態では、図26に示す以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図26を参照しながら説明する。
【0187】
(解決手法)
まず、DFS Ownerノード(N1)がIBSSから離脱する(ステップM1)。
【0188】
そして、各ノード(N2〜N6)が、レーダを検出したと仮定する(ステップM2)。この場合、各ノード(N2〜N6)は、MRフレームを、隣接するノードに送信する(ユニキャスト、or、ブロードキャスト)(ステップM3)。
【0189】
なお、本実施形態では、上記ステップM3において、各ノード(N2〜N6)は、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、MRフレームを送信するように制御する。これにより、MRフレームのフレーム衝突を低減することが可能となる。なお、待機する時間の算出方法は、特に限定せず、あらゆる算出方法を適用して、ランダムな時間を算出するようにすることが可能である。例えば、乱数を適用したり、MACアドレスを基準として時間を算出したりすることが可能である。
【0190】
次に、DFS Clientノード(N2〜N6)は、MRフレームに対する応答がないため、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Clientノード(N2〜N6)は、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、DFS Owner相当になる。そして、DFS Ownerノード(N2〜N6)は、CSAフレームを、隣接するノードに送信する(ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャスト)。なお、本実施形態では、各ノード(N2〜N6)は、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、CSAフレームを送信するように制御する。これにより、CSAフレームのフレーム衝突を低減することが可能となる。なお、本実施形態では、ノード(N3)が最初にCSAフレームを送信したと仮定する(ステップM4)。
【0191】
この場合、ノード(N4)は、CSAフレームを受信し、DFS Ownerがチャネルを検出した場合のシーケンスと同様にチャネルを切り替えることになる(ステップM5)。
【0192】
このように、本実施形態におけるノードは、任意の時間(ランダムな時間)だけ待機した後に、MRフレームやCSAフレームを送信することで、フレーム衝突を回避することが可能となる。
【0193】
(課題:ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合)
次に、図27を参照しながら、ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合の課題について説明する。
【0194】
ノードが複数の無線I/Fを搭載している場合には、ある1つの無線I/F(例えば、第1の無線I/F:100)でレーダを検出した後に、他の無線I/F(例えば、第2の無線I/F:200)でもレーダを検出した場合には、第2の無線I/F(200)が、第1の無線I/F(100)で既に検出したレーダのチャネルにチャネルスイッチしてしまう場合が想定される。
【0195】
例えば、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)では、チャネル100chを使用し、第2の無線I/F(200)では、チャネル124chを使用していると仮定する。この状態で、第1の無線I/F(100)がチャネル100chのレーダを検出した場合には、第1の無線I/F(100)はチャネルスイッチを行うことになる。そして、第2の無線I/F(200)でもチャネル124chのレーダを検出した場合には、第2の無線I/F(200)はチャネルスイッチを行うことになる。この時、第2の無線I/F(200)がチャネル100chにチャネルスイッチした場合には、第1の無線I/F(100)で既に検出したチャネル100chのレーダを検出することになる。一度レーダを検出した100chでは再度レーダを検出することが多いため、再度、チャネルスイッチすることになる。このため、複数の無線I/F(100、200)を搭載したノードでは、無駄なチャネルスイッチが発生することになる。
【0196】
このため、本実施形態では、以下の手法を適用することで、上述した課題を解決することにする。以下、図27を参照しながら説明する。
【0197】
(解決手法)
まず、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)では、チャネル100chを使用し、第2の無線I/F(200)では、チャネル124chを使用していると仮定する。この状態で、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)でレーダを検出した場合に、そのレーダを検出した際のチャネル情報(チャネル100ch)をノード(N3)で管理する。次に、ノード(N3)は、隣接するノード(N1、N2)に対し、CSAフレームを送信し、チャネルスイッチを行うことになる。
【0198】
次に、ノード(N3)は、第2の無線I/F(200)でもレーダを検出した場合に、チャネルスイッチを行うことになる。この場合、ノード(N3)は、第2の無線I/F(200)のチャネルを、ノード(N3)で管理するチャネル情報(チャネル100ch)以外のチャネル(例えば、136ch)に優先的にチャネルスイッチするように制御する。これにより、ノード(N3)は、第2の無線I/F(200)のチャネルスイッチを行う際に、第1の無線I/F(100)で検出したレーダのチャネル100chにチャネルスイッチしないように制御することが可能となる。その結果、第2の無線I/F(200)がレーダを検出する状況を低減し、無駄なチャネルスイッチの発生を防止することが可能となる。
【0199】
なお、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)で検出したレーダのチャネル情報を、第2の無線I/F(200)のチャネルを共有している他のノード(N4)に通知することも可能である。これにより、ノード(N4)は、他のノード(N3)で検出したレーダのチャネル情報を管理することが可能となる。このため、ノード(N4)自身がチャネルスイッチを行う場合に、そのチャネル情報を基に、他のノード(N3)がレーダを検出した際のチャネル以外のチャネルにチャネルスイッチするように制御することが可能となる。
【0200】
なお、上記説明では、ノード(N3)に搭載した複数の無線I/F(100、200)が異なるチャネルを使用している場合を例に説明したが、複数の無線I/F(100、200)が同一チャネルを使用している場合にも適用可能である。この場合、ノード(N3)は、第1の無線I/F(100)でレーダを検出した際に、第2の無線I/F(200)のチャネルスイッチも行うように制御することも可能である。また、第2の無線I/F(200)と、第1の無線I/F(100)と、が通信を行っていない状態であれば、上記説明と同様に、第2の無線I/F(200)がレーダを検出した場合に、チャネルスイッチを行うように制御することも可能である。
【0201】
このように、本実施形態におけるノードは、第1の無線I/F(100)でレーダを検出した際のチャネル情報を管理する。そして、第2の無線I/F(200)のチャネルスイッチを行う場合に、ノード自身が管理するチャネル以外のチャネルに優先的にチャネルスイッチするように制御する。これにより、ノードは、第2の無線I/F(200)がチャネルスイッチを行う場合に、第1の無線I/F(100)で検出したレーダのチャネルへの切り替えを低減することが可能となるため、無駄なチャネルスイッチを防止することが可能となる。また、レーダとのチャネル干渉を低減することが可能となる。
【0202】
また、ノードは、第2の無線I/F(200)とチャネルを共有している他のノードに対し、ノード自身が管理しているチャネル情報を通知し、他のノードにおいてチャネル情報を管理する。これにより、他のノードは、他の無線I/Fでチャネル情報のチャネルを使用している場合には、他のチャネルにチャネルスイッチするように制御したり、次回にチャネルスイッチを行う場合に、そのチャネル情報以外のチャネルに優先的にチャネルスイッチするように制御することが可能となる。
【0203】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において当業者が上記実施形態の修正や代用を行い、種々の変更を施した形態を構築することが可能である。
【0204】
例えば、上述した本実施形態における無線通信システムでは、マルチホップ環境下で、ITU-R勧告M.1652で規定されるDFS機能を実現するための処理動作について説明したが、ITU-R勧告1.652で規定されているDFS機能のように、レーダとの干渉回避を考慮したDFS機能を実現することが可能であれば、様々なDFS機能に適用することが可能である。
【0205】
また、上述した実施形態では、課題と、解決手法と、を各々対応付けて独立して説明したが、各解決手法を実現するための構成を独立して設けても良く、また、複数の構成を組み合わせて設けるように構築することが可能である。
【0206】
また、上述した本実施形態における無線通信システムを構成する各ノードにおける制御動作は、ハードウェア、または、ソフトウェア、あるいは、両者の複合構成を用いて実行することも可能である。
【0207】
なお、ソフトウェアを用いて処理を実行する場合には、処理シーケンスを記録したプログラムを、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ内のメモリにインストールして実行させることが可能である。あるいは、各種処理が実行可能な汎用コンピュータにプログラムをインストールして実行させることが可能である。
【0208】
例えば、プログラムは、記録媒体としてのハードディスクやROM(Read Only Memory)に予め記録しておくことが可能である。あるいは、プログラムは、リムーバブル記録媒体に、一時的、あるいは、永続的に格納(記録)しておくことが可能である。このようなリムーバブル記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することが可能である。なお、リムーバブル記録媒体としては、フロッピー(登録商標)ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory),MO(Magneto optical)ディスク,DVD(Digital Versatile Disc)、磁気ディスク、半導体メモリなどが挙げられる。
【0209】
なお、プログラムは、上述したようなリムーバブル記録媒体からコンピュータにインストールすることになる。また、ダウンロードサイトから、コンピュータに無線転送することになる。また、ネットワークを介して、コンピュータに有線で転送することになる。
【0210】
また、本実施形態における無線通信システムは、上記実施形態で説明した処理動作に従って時系列的に実行するのみならず、処理を実行する装置の処理能力、あるいは、必要に応じて並列的にあるいは個別に実行するように構築することも可能である。
【0211】
また、本実施形態における無線通信システムは、複数の装置の論理的集合構成にしたりするように構築することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【0212】
本発明は、マルチホップ環境におけるAd-HocモードでDFS(Dynamic Frequency Selection)を実施する装置に適用可能である。
(付記1)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信することを特徴とする無線装置。
(付記2)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信することを特徴とする無線装置。
(付記3)
ランダムな時間だけ待機した後に、前記CSAフレームを送信することを特徴とする付記2記載の無線装置。
(付記4)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御することを特徴とする無線装置。
(付記5)
前記開始時刻をBeaconフレームに含めて送信する手段と、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれる他の無線装置の開始時刻と、前記管理時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする付記4記載の無線装置。
(付記6)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定することを特徴とする無線装置。
(付記7)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する手段を有することを特徴とする無線装置。
(付記8)
受信信号強度を無線チャネル毎に測定し、その無線チャネル毎の受信信号強度を基に、チャネル干渉が発生する無線チャネルの干渉領域を無線チャネル毎に予測する手段と、
無線チャネル毎に予測した無線チャネルの干渉領域を基に、前記リストを作成する手段と、
を有することを特徴とする付記7記載の無線装置。
(付記9)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御することを特徴とする無線装置。
(付記10)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理手段と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理手段で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御手段と、
を有することを特徴とする無線装置。
(付記11)
前記管理手段で管理するチャネルの情報を、前記第2の無線インタフェースでチャネルを共有している他の無線装置に通知する通知手段を有することを特徴とする付記10記載の無線装置。
(付記12)
付記1から11の何れか1つに記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする無線通信システム。
(付記13)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記14)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記15)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記16)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記17)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記18)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記19)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理工程と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理工程で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御工程と、
を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
(付記20)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した場合に、Beaconフレームの送信間隔を予め設定された送信間隔よりも短くして送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記21)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれるCSA elementを含めたCSAフレームを送信する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記22)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
DFS Ownerになった開始時刻、または、DFS Owner Recovery modeに移行し、DFS Owner相当になった開始時刻を管理し、その管理時刻と、他の無線装置がDFS Ownerになった開始時刻と、を比較し、その比較結果に応じてDFS Ownerをやめるように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記23)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
CSAフレームには、各装置を一意に識別するための識別情報が含まれており、
複数のCSAフレームを受信した場合に、そのCSAフレームに含まれる識別情報に応じて、前記複数のCSAフレームの中から前記無線装置が取り入れるCSAフレームを決定する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記24)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
レーダを検出した際にチャネルスイッチする指標となるチャネルのリストを周辺の無線装置に通知する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記25)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、無線装置自身のQuiet Countを、Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、Beaconフレームに含まれるQuiet Countが無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、Beaconフレームを無視するように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
(付記26)
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
前記無線装置は、複数の無線インタフェースを有し、
第1の無線インタフェースでレーダを検出した際のチャネルの情報を管理する管理処理と、
第2の無線インタフェースのチャネルを切り替える場合に、前記管理処理で管理するチャネル以外のチャネルに優先的に切り替えるように制御する制御処理と、
を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
【符号の説明】
【0213】
N1〜N6 ノード(無線装置)
100、200 無線I/F
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、前記無線装置自身のQuiet Countを、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、前記Beaconフレームを無視するように
制御することを特徴とする無線装置。
【請求項2】
請求項1に記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項3】
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、前記無線装置自身のQuiet Countを、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、前記Beaconフレームを無視するように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
【請求項4】
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、前記無線装置自身のQuiet Countを、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、前記Beaconフレームを無視するように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項1】
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、前記無線装置自身のQuiet Countを、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、前記Beaconフレームを無視するように
制御することを特徴とする無線装置。
【請求項2】
請求項1に記載の無線装置を複数有して構成したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項3】
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置で行う制御方法であって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、前記無線装置自身のQuiet Countを、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、前記Beaconフレームを無視するように制御する工程を、前記無線装置が行うことを特徴とする制御方法。
【請求項4】
レーダとの干渉回避を行うDFS機能を有する無線装置に実行させる制御プログラムであって、
Beaconフレームを受信した場合に、そのBeaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が小さい場合には、前記無線装置自身のQuiet Countを、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countに変更し、前記Beaconフレームに含まれるQuiet Countが前記無線装置自身のQuiet Countよりも値が大きい場合には、前記Beaconフレームを無視するように制御する処理を、前記無線装置に実行させることを特徴とする制御プログラム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【公開番号】特開2013−31201(P2013−31201A)
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−196056(P2012−196056)
【出願日】平成24年9月6日(2012.9.6)
【分割の表示】特願2007−318953(P2007−318953)の分割
【原出願日】平成19年12月10日(2007.12.10)
【出願人】(000232254)日本電気通信システム株式会社 (586)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成24年9月6日(2012.9.6)
【分割の表示】特願2007−318953(P2007−318953)の分割
【原出願日】平成19年12月10日(2007.12.10)
【出願人】(000232254)日本電気通信システム株式会社 (586)
【Fターム(参考)】
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