通信设备、通信方法和程序与流程

1.本发明涉及无线lan中的通信控制技术。


背景技术：

2.近年来，随着信息通信技术的发展，互联网的使用逐年增加，并且响应于需求的增加，正在开发各种通信技术。特别地，无线局域网(无线lan)技术通过无线lan终端实现了对包数据、音频、视频等的互联网通信中的吞吐量提高，并且当前正在积极进行各种技术开发。
3.在无线lan技术的发展中，作为无线lan技术的标准化组织的ieee(电气和电子工程师协会)802的许多标准化工作发挥了重要作用。作为一种无线lan通信标准，已知ieee 802.11标准，其包括诸如ieee802.11n/a/b/g/ac和ieee 802.11ax的标准。例如，ieee 802.11ax使用ofdma(正交频分多址)实现了高达每秒9.6吉比特(gbps)的高峰值吞吐量，并且还提高了拥塞状态下的通信速度(专利文献1)。
4.最近，为了进一步提高吞吐量，已经成立了称为ieee 802.11eht(极高吞吐量)的研究组，作为ieee 802.11ax的后继标准。为了实现作为ieee 802.11 eht的目标的吞吐量提高，正在考虑通过同时使用包括6ghz带的多个频带信道来进行通信的技术。在传统的ieee 802.11中，作为无线lan终端的sta(站)连接到接入点(access point)并在单频带中与接入点进行数据通信。如果包括6ghz带的多个频率信道可以同时用于数据通信，则预计吞吐量会进一步提高。
5.引用列表
6.专利文献
7.[专利文献1]日本特开2018
‑
50133号公报


技术实现要素：

[0008]
技术问题
[0009]
如上所述，在ieee 802.11 eht中，考虑经由包括6ghz带的多个频带信道与接入点同时通信。然而，传统上，尚未定义如下机制：通知接入点可以使用包括6ghz带的频带进行通信。
[0010]
鉴于上述问题，本公开提供了如下机制：通知通信设备能够使用包括6ghz带的频带。
[0011]
解决问题的技术方案
[0012]
根据本发明的一方面的通信设备具有以下特征。换句话说，符合ieee 802.11系列标准的通信设备包括：确定部，其确定所述通信设备能够使用以进行通信的一个或更多个频带；生成部，其生成包括所确定的一个或更多个频带的信息的帧；以及发送部，其发送所生成的帧，其中，所述帧包括用于通知所确定的一个或更多个频带的信息的多带元素(multi
‑
band element)，所述生成部将表示所确定的一个或更多个频带的信息包括在所述
多带元素中的用于识别频带的带id字段中，并且所确定的一个或更多个频带包括6ghz带。
[0013]
本发明的有利效果
[0014]
可以通知通信设备能够使用包括6ghz带的频带。
[0015]
通过以下结合附图的描述，本发明的其他特征和优点将变得清楚。注意，在整个附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。
附图说明
[0016]
并入在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与文字说明一起用来解释本发明的原理。
[0017]
[图1]示出网络构造的示例的图。
[0018]
[图2]示出ap的功能构造的示例的图。
[0019]
[图3]示出ap的硬件构造的示例的图。
[0020]
[图4]示出第一实施例中的由ap执行的处理的流程图。
[0021]
[图5]示出第一实施例中的由无线通信网络执行的处理的序列图。
[0022]
[图6]示出多带元素格式的示例的图。
[0023]
[图7]示出带id字段的示例的图。
[0024]
[图8]示出第二实施例中的由ap执行的处理的流程图。
[0025]
[图9]示出第二实施例中的由无线通信网络执行的处理的序列图。
具体实施方式
[0026]
下文中将参照附图详细描述实施例。注意，以下实施例并不意图限制本发明的范围。在实施例中描述了多个特征，但并不限制发明需要所有这些特征，而是可以适当组合多个这样的特征。此外，在附图中，对相同或相似的构造赋予相同的附图标记，并将省略其冗余描述。
[0027]
(网络构造)
[0028]
图1示出了本实施例中的无线通信网络的构造的示例。无线通信网络被构造为包括接入点(ap 102)和sta(sta103)，作为符合ieee 802.11eht(极高吞吐量)标准的设备(eht设备)。请注意，eht可以理解为极高吞吐量(extremely high throughput)的缩写。如图1所示，ap 102形成的网络由圆圈101表示。sta 103可以发送/接收ap 102发送/接收的信号。
[0029]
在本实施例中，假设ap 102和sta 103可以使用多个无线电频带同时发送/接收帧，如稍后将描述的。注意，图1所示的无线通信网络的构造仅是为描述方便的示例，例如，可以在更广阔的区域中构造包括大量eht设备和传统设备(符合ieee 802.11a/b/g/n/ax标准的通信设备)的网络。此外，不限于图1所示的各通信设备的布置，下面的讨论也可以适用于各种通信设备的位置关系。
[0030]
(ap的构造)
[0031]
图2是示出ap 102的功能构造的框图。作为其功能构造的示例，ap 102包括无线lan控制单元201和206、帧生成单元202、频带确定单元203、信号分析单元204和用户界面(ui)控制单元205。
[0032]
无线lan控制单元201可以被构造为包括：电路和用于向/从其他无线lan设备发送/接收无线电信号(无线电帧)的一个或更多个天线207、以及用于控制这些的程序。类似地，无线lan控制单元206可以被构造为包括：电路和用于向/从其他无线lan设备发送/接收无线电信号(无线电帧)的一个或更多个天线208、以及用于控制这些的程序。无线lan控制单元201和206根据ieee 802.11系列标准，基于帧生成单元202生成的帧，来执行无线lan的通信控制。在本实施例中，无线lan控制单元201和206各自被构造为，在ap 102可以支持的多个频带当中的不同频带中操作。请注意，尽管图2示出了两个无线lan控制单元，但是ap 102可以具有各自被构造为在不同的频带中操作的三个或更多个无线lan控制单元。至于无线lan控制单元201和无线lan控制单元206在哪个频带(操作频带)中操作(它们对应于哪个频带)，可以由通信单元306(图3)、天线207和208来确定。这些操作频带也可以由频带确定单元203确定。此外，对于这些操作频带，可以通过存储在存储单元301(图3)中的设置进行限制，并且可以通过经由输入单元304的用户设置(操作)来进行进一步的改变。
[0033]
此外，无线lan控制单元201和无线lan控制单元206中的一者或两者可以操作以使用一个(相同)频带中的多个频率信道(下文中，简称为信道)进行通信。此外，无线lan控制单元201和无线lan控制单元206可以操作以在一个(相同)频带中进行通信。例如，当ap 102由于设置等而使用一个(相同)频带中的多个信道进行操作时，无线lan控制单元201和无线lan控制单元206可以操作以在不同信道中进行通信。顺便提及，当由于这样的设置而没有进行使用6ghz带的通信时，可以采取以便在稍后描述的带id字段中不包括表示频带6ghz带的信息的构造。例如，当ap 102由于设置等而使用一个(相同)频带中的一个信道进行操作时，可以停止向无线lan控制单元201和无线lan控制单元206中的任一者供电。结果，可以获得省电效果。注意，即使在这种情况下，也可以操作无线lan控制单元201和无线lan控制单元206两者。在这种情况下，可以预期由于经由多个天线来接收信号而产生的分集(diversity)效果。
[0034]
帧生成单元202基于信号分析单元204对由无线lan控制单元201和206接收的信号进行分析的结果，生成要在由频带确定单元203确定的频带中的信道中发送的帧。帧生成单元202可以独立于频带确定单元203确定的频带的信息或信号分析单元204的分析结果来生成帧。生成的帧可以包括符合ieee 802.11系列标准的管理帧(信标帧、探测请求帧(probe request frame)、探测响应帧、关联请求帧、关联响应帧、重新关联请求帧、重新关联响应帧)。
[0035]
频带确定单元203在多个频带中确定在无线lan控制单元201和206中可以使用的频带(操作频带)。例如，频带确定单元203可以根据由无线lan控制单元201和/或无线lan控制单元208接收到的信号来分析ap 102周围的无线电环境的拥塞等级，并基于分析结果确定可用频带。当确定两个可用频带时，频带确定单元203可以将确定的频带发送到通信单元306(图3)和/或无线lan控制单元201和无线lan控制单元206，使得无线lan控制单元201和无线lan控制单元206各自在不同的确定频带中操作。此外，频带确定单元203可以确定在一个(相同)频带中可以使用多个信道。此外，频带确定单元203可以在ap 102周围的无线电环境的拥塞程度改变时或通过用户操作来确定改变可用频带，并再次确定可用频带。
[0036]
信号分析单元204对无线lan控制单元201接收到的信号进行分析。ui控制单元205接受ap 102的用户(未示出)对输入单元304(图3)的操作，并进行用于将与操作相对应的控
制信号发送到各部件的控制以及用于输出(包括显示等)到输出单元305(图3)的控制。
[0037]
图3示出了本实施例中的ap 102的硬件构造。作为其硬件构造的示例，ap 102包括存储单元301、控制单元302、功能单元303、输入单元304、输出单元305、通信单元306以及天线207和208。
[0038]
存储单元301由rom和ram两者或两者之一构成，并且存储用于进行稍后描述的各种操作的程序以及诸如用于无线通信的通信参数的各种信息。注意，除了诸如rom和ram的存储器之外，诸如软盘、硬盘、光盘、磁光盘、cd
‑
rom、cd
‑
r、磁带、非易失性存储卡或dvd的存储介质可以用作存储单元301。
[0039]
控制单元302例如由诸如cpu和mpu的处理器、asic(专用集成电路)、dsp(数字信号处理器)、fpga(现场可编程门阵列)等构成。这里，cpu是中央处理单元(central processing unit)的首字母缩写，并且mpu是微处理单元(micro processing unit)的首字母缩写。控制单元302通过执行存储在存储单元301中的程序来控制整个ap/sta。注意，控制单元302可以与存储在存储单元301中的程序和os(操作系统)协作来控制整个ap 102。
[0040]
此外，控制单元302控制功能单元303并执行诸如摄像、打印和投影的预定处理。功能单元303是供ap 102进行预定处理的硬件。例如，在ap 102是相机时，功能单元303是摄像单元并且进行摄像处理。此外，例如，在ap 102是打印机时，功能单元303是打印单元并且进行打印处理。此外，例如，在ap 102是投影仪时，功能单元303是投影单元并且进行投影处理。功能单元303处理的数据可以是存储单元301中存储的数据、或者经由后述的通信单元306与sta103或其他ap或sta通信的数据。
[0041]
输入单元304接受来自用户的各种操作。输出单元305对用户进行各种输出。这里，输出单元305的输出包括画面上的显示、扬声器的音频输出、振动输出等中的至少一种。顺便提及，输入单元304和输出单元305二者可以由像触摸面板的情况一样的一个模块来实现。
[0042]
通信单元306控制符合ieee 802.11系列标准的无线通信，并控制ip(互联网协议)通信。通信单元306控制天线207和208来发送/接收无线电信号，以进行无线通信。ap 102经由通信单元306与其他通信设备对诸如图像数据、文档数据和视频数据的内容进行通信。天线207和208各自是能够接收ghz以下带(sub
‑
ghz band)、2.4ghz带、3.6ghz带、4.9ghz和5ghz带、60ghz带和6ghz带中的任一个的天线，并且它们的组合不受限制。天线207和208各自可以利用一个或更多个天线物理地构成，以实现mimo(多输入和多输出)发送/接收。
[0043]
(sta的构造)
[0044]
sta 103的功能构造和硬件构造是分别与上述ap 102的功能构造(图2)和硬件构造(图3)相同的构造。换言之，sta 103可以被构造为，包括作为功能构造的无线lan控制单元201和206、帧生成单元202、频带确定单元203、信号分析单元204和ui控制单元205，并且包括作为硬件构造的存储单元301、控制单元302、功能单元303、输入单元304、输出单元305、通信单元306以及天线207和208。
[0045]
(处理流程)
[0046]
接下来，将描述由如上所述构造的ap 102执行的处理的流程和由图1所示的无线通信系统执行的处理的序列。
[0047]
[第一实施例]
[0048]
图4是示出第一实施例中的由ap 102执行的处理的流程图。可以通过ap 102的控制单元302通过执行存储在存储单元301中的控制程序来执行对信息的计算和处理以及对各个硬件的控制来实现图4所示的流程图。此外，图5示出了第一实施例中的由无线通信系统执行的处理的序列图。ap 102和sta 103中的各个中的无线lan控制单元201和206可以在2.4ghz带、5ghz带和6ghz带中的任一个中进行通信。
[0049]
首先，ap 102确定可以通信的多个频带之中的可用频带(步骤s401)。如上所述，ap 102可以通过分析周围无线电环境的拥塞程度来确定可用频带，但不限于此。作为分析拥塞状态的方法，考虑在候选频带(可以通信的多个频带中的任何频带)中发送探测请求帧、并合计存在响应的探测请求帧的数量的方法，以及合计在预定时间段内接收的信标帧的数量的方法。在这种情况下，ap 102可以确定接收到比预定阈值更多的探测请求帧的频带是拥塞环境并且确定该频带是不可用的频带。代替探测请求，可以由接收到的信标帧的数量来确定。另外，构想了在各个候选频带中合计预定时间段内的载波侦听的实例数量的方法、通过与其他ap交换信息来获知的方法等，但不限于此。在本实施例中，假设2.4ghz带处于拥塞状态，并且设想ap 102将5ghz带和6ghz带确定为可用频带的情况。
[0050]
在确定可用频带之后，ap 102将与可用频带相关的信息(可用频带信息)包括在信标帧中，并以信标间隔的频率在各个可用频带中发送该信息(步骤s402、f5011、f5012)。信标间隔通常为但不限于100毫秒。ap 102可以在可用频带信息中仅包括除了正在进行发送的频带之外的信息。即，ap 102可以生成包括可用频带当中的一个或更多个第一频带的信息的帧，并且在可用频带当中的不同于第一频带的第二频带中发送包括第一频带的信息的帧。例如，ap 102可以在以5ghz发送的信标帧中仅包括6ghz可用频带信息，并且针对以6ghz发送的信标帧仅包括5ghz可用频带信息。此外，ap 102在确定相同5ghz带中的多个信道可用时，为了通知相同频带中的不同信道可用，可以包括相同频带的可用频带信息。可用频率信息不仅可以添加到信标帧，还可以添加到由ap 102发送的探测响应帧、关联响应帧和重新关联响应帧。sta103还可以将其自身的可用频率信息包括在探测请求帧、关联请求帧、和重新关联请求帧中，并通知ap 102。
[0051]
图6示出了作为用于表示可用频带信息的信息元素的多带元素格式。对于除了带id字段604之外的元素id字段601到成对密码套件列表字段(pairwize cipher suite list field)614的细节，请参见ieee 802.11标准(例如，ieee std.802.11
‑
2016)。在本实施例中，表示频带6ghz带的带id值被添加到用于识别可用频带的带id字段604。图7示出了带id字段604的示例。如图7所示，作为示例，带id值＝6被定义为表示6ghz带的数值。注意，该数值可以是任何值，甚至是诸如7和8的其他值，只要定义了关联即可，对此不做限制。ap 102还可以通过组合包括在操作类别字段605和信道编号字段606中的信息(值)来存储关于可操作信道的信息。
[0052]
在步骤s403中，ap 102和sta 103进行建立连接的处理。此时，sta 103在其可以使用的频带中发送探测请求帧并开始扫描操作(f5021、f5022)。此时，sta 103可以最初仅在5ghz带中发送探测请求帧(f5021)。sta 103可以使用作为响应获得的探测响应帧(f5031)中包括的带id值来检测ap 102也支持6ghz。然后，sta 103可以在6ghz带中发送探测请求帧以进行确认(f5022)。在6ghz带中操作的ap 102在f5032中以探测响应帧进行响应。ap 102和sta 103在交换认证请求、响应帧(未示出)之后，交换关联请求帧(f5041、f5042)和响应
帧(f5051、f5052)，然后建立连接。当在ap 102和sta 103之间建立使用加密的安全连接时，可以在此之后进行诸如wpa(wi
‑
fi保护接入)、wpa 2和wpa3(未示出)的通信处理。在本实施例中，描述了没有加密的连接，但不限于此。sta 103可以在一个或更多个可用频带中建立连接。例如，sta103可以仅在6ghz带中建立连接，或者如果存在三个可用频带，则可以使用其中两个频带来建立连接。
[0053]
一旦建立了与sta 103的连接，ap 102就可以在步骤s404中确定发送/接收参数。该处理是可选的。发送/接收参数是用于确定当建立多个频带中的连接时如何分配用于各个频带中的连接的发送/接收数据的参数(信息)。例如，ap 102可以根据各个频带可用的最大吞吐量来确定数据的分配量，或者实际发送测试包并计算当前的吞吐量来确定分配量。注意，ap 102可以在各个连接中独立地发送/接收单独的流而无需确定发送/接收参数。然后，在步骤s405中根据确定的发送参数进行数据发送/接收(f5071、f5072、f5081、f5082)。
[0054]
如上所述，根据本实施例，sta 103可以知道ap 102可以使用包括6ghz带的多个频带，相应地建立适当的连接，并进行数据的发送/接收。
[0055]
[第二实施例]
[0056]
图8是示出在第二实施例中的由ap 102执行的处理的流程图。可以通过ap 102的控制单元302通过执行存储在存储单元301中的控制程序来执行对信息的计算和处理以及对各个硬件的控制来实现图8所示的流程图。此外，图9示出了第二实施例中的由无线通信系统执行的处理的序列图。ap 102和sta 103中的各个中的无线lan控制单元201和206可以在2.4ghz带、5ghz带和6ghz带中的任一个中进行通信。下面将描述与第一实施例的不同点。
[0057]
首先，ap 102确定可以通信的频带当中的可用频带(步骤s801)。类似于第一实施例，ap 102可以根据周围无线电环境的拥塞程度等来确定可用频带。在本实施例中，在时间段t910内，假设2.4ghz带和6ghz带处于拥塞状态，并且设想ap 102将5ghz带确定为可用频带的情况。
[0058]
ap 102在将5ghz带确定为可用频带之后，将b可用频带信息包括在信标帧中，并在步骤s802中以信标间隔的频率在各个可用频带中发送该信息(步骤s802、f9011)。信标间隔通常为但不限于100毫秒。顺便提及，由于此时在ap 102与sta 103之间没有除5ghz带之外的可用频带，因此ap 102可以不向信标帧赋予可用频带信息。ap 102在步骤s803中进行用于与sta103建立连接的处理(f9021至f9051)。由于用于建立连接的处理的细节与图5的f5021至f5051的处理的细节相同，因此省略对其的描述。
[0059]
一旦建立了与sta103的连接，ap 102便确定是否改变可用频带(步骤s804)。例如，ap 102周期性地进行上述拥塞状态分析，并根据该状态的改变确定是否改变可用频带。具体地，当拥塞状态低于预定等级时，ap 102可以确定改变要使用的频带，但不限于此。例如，ap 102可以通过用户的操作来确定改变可用频带。
[0060]
如果确定不改变可用频带(步骤s804中的“否”)，则ap 102以预定间隔再次确认是否改变要使用的频带。如果确定改变可用频带(步骤s804中的“是”)，则处理返回到步骤s801并且ap 102再次确定可用频带并将确定的频率确定为改变后(post
‑
change)可用频带。例如，在可以通信的多个频带当中的未被确定为可用的频带之中，ap 102可以将在预定时间段内没有接收到预定数量的探测请求帧的频带、或没有接收到预定数量的信标帧的频带，确定为改变后可用频带。然后，ap 102将改变后可用频带的可用频带信息包括在信标帧
中，并在各个可用频带中发送该信息(步骤s802)。注意，ap 102可以仅在存在增加的频带时更新要在步骤s802中发送的可用频带信息。
[0061]
在图9的示例中，在由t911表示的时间段中，6ghz带的拥塞状态得到缓解，并且设想ap 102确定6ghz可用的情况(f906)。此时，ap 102将表示6ghz带可用的信息添加到在f9071中发送的信标帧的可用频带信息中。此外，ap 102也在6ghz带中以信标间隔的频率开始信标帧的发送(f9012)。sta103可以通过在5ghz带中接收信标帧(f9071)并接收可用频带信息来检测ap 102可以使用6ghz带。然后，在f9012至f9052的处理中，ap 102和sta103也在6ghz带中进行连接处理。由于连接处理的细节与f5012至f5052的处理的细节相同，因此省略其描述。
[0062]
如上所述，通过ap 102根据可用频带的状态动态地改变可用频带信息，ap 102和sta 103可以进行灵活地使用可用频带的通信。
[0063]
注意，虽然在上述实施例中假设了ap 102与sta 103(它们是符合ieee 802.11 eht标准的通信设备)之间的通信，但是上述实施例可以应用于ieee 802.11系列标准的通信。
[0064]
(其他示例)
[0065]
本发明可以通过如下处理来实现：经由网络或存储介质向系统或装置提供用于实现上述实施例的一个或更多个功能的程序，并使所述系统或装置的计算机中的一个或更多个处理器读出并执行该程序。本发明还可以通过用于实现一个或更多个功能的电路(例如asic)来实现。
[0066]
本发明不限于上述实施例，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种改变和变型。因此，做出了权利要求以公开本发明的范围。
[0067]
本技术要求2019年3月29日提交的日本专利申请第2019
‑
068072号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。