JP2007053524A - Wireless lan apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無線LAN(Local Area Network)装置に関し、特にCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)方式によって無線通信を行う無線LAN装置に関する。 The present invention relates to a wireless local area network (LAN) device, and more particularly to a wireless LAN device that performs wireless communication by a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) method.
近年、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11gに代表される無線LANシステムの普及が進んでいる。IEEE802.11系の無線LANでは、MAC(Media Access Control)プロトコルとして、CSMA/CA方式によるアクセス制御が採用されている。 In recent years, wireless LAN systems represented by IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11a, IEEE 802.11b, and IEEE 802.11g have been widely used. In an IEEE802.11 wireless LAN, access control based on the CSMA / CA method is adopted as a MAC (Media Access Control) protocol.
図10は、CSMA/CA方式を採用した無線LAN装置でのパケット送信手順を示した図である。
CSMA/CA方式を採用した無線LAN装置では、パケットを送信する場合には、規格によって定められたDIFS(Distribute Inter-Frame Space)時間901+バックオフ時間902が経過するまで待ち、伝送空間を監視する。なお、データリンク層では、送信信号の単位はフレームであるが、以下の説明では、パケットとフレームをほぼ同義として使用する。そして、この間に伝送空間がビジーにならなければ、パケット910の送信を開始する。このバックオフ時間902は、規格によって定められた固定のスロット時間903と、乱数系列で発生したコンテンションウインドウ(Contention Window;以下、CWとする)数で決定される。そして、パケット910が送信先に正しく伝わった場合は、送信先がSIFS(Short Inter-Frame Space)時間904後にACK(ACKnowledgment;確認応答)911を出力し、一回のパケット送受が完結する。
FIG. 10 is a diagram showing a packet transmission procedure in a wireless LAN device adopting the CSMA / CA method.
In a wireless LAN apparatus adopting the CSMA / CA method, when transmitting a packet, the wireless LAN apparatus waits until a DIFS (Distribute Inter-Frame Space)
ところで、CSMA/CA方式では、バックオフ時間を決めるCWが乱数系列によって決まるため、異なる無線LAN装置同士で同じCWの値が選択される場合がある。
図11は、CSMA/CA方式を採用した無線LAN装置間のパケット送信手順を示した図である。STA1、STA2、STA3は各無線LAN端末を表し、APはアクセスポイントを示す。ここでは、STA2とSTA3のCWが一致し、バックオフ時間が同じとなってしまったとする。図の例では、バックオフ時間が経過し、STA1がパケット912を送信すると、同じようにバックオフ時間で待っていたSTA2とSTA3は、伝送空間がビジーになったことを検出し、バックオフタイマをWaitする。そして、伝送空間が開放されると、Waitした値からカウントを再開し、送信するという手順を踏む。しかしながら、STA2とSTA3はCWが一致しているため、STA2の送信したパケット913とSTA3の送信したパケット914が衝突する。衝突したパケットは、ACKが戻ってこないため、STA2及びSTA3ではCW幅を広げ、再送処理を行う。
By the way, in the CSMA / CA system, the CW that determines the back-off time is determined by the random number sequence, and therefore the same CW value may be selected between different wireless LAN devices.
FIG. 11 is a diagram showing a packet transmission procedure between wireless LAN devices adopting the CSMA / CA method. STA1, STA2, and STA3 represent wireless LAN terminals, and AP represents an access point. Here, it is assumed that the CWs of STA2 and STA3 coincide and the back-off time is the same. In the illustrated example, when the back-off time elapses and STA1 transmits a
ところで、CSMA/CA方式では、優先順位を制御するものとして、たとえば、PCF(Point Coordination Function)という方式がある。PCF方式では、ある端末が任意の期間伝送空間を占有したい場合に、その旨をネットワーク内の他装置に通知することにより、PCF期間内において優先的なパケット送信を可能にするものである。これにより、当該端末単体のスループットの向上は期待できるが、他の端末はパケット送信が許されないため、ネットワーク全体のスループットが低下する恐れがある。また、たとえば、情報量の大きいデータを頻繁に送信する特定の端末が独占的に通信を行い、他の端末が通信できなくなる状況を防ぎ、円滑な通信制御のために、端末ごとの通信回数を監視し、その回数が閾値を超えたら優先度を下げることにより、端末間の通信機会の公平性を保つシステムが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
しかし、従来のCSMA/CA方式を採用した無線LAN装置では、端末数が多いほどパケットが衝突する確率が高くなり、ネットワーク全体のスループットが低下するという問題点がある。 However, the conventional wireless LAN apparatus adopting the CSMA / CA scheme has a problem that the larger the number of terminals, the higher the probability that packets will collide and the throughput of the entire network will be reduced.
上記の説明のように、パケットが衝突した場合には、CW幅を広げて再送処理を行う。図12は、コンテンションウインドウ(CW)の幅と再送回数の関係を示した図である。
図の例では、CWの初期値を15としている。CW=15の場合、CWの選択範囲は1から15の15通りしかないため、共通で伝送空間を使用する端末数が多くなると、端末のCWの値が重なるケースが発生しやすくなり、パケットが衝突する確率が大きくなる。そこで、規格では、衝突が発生すると、CWを31に広げて、CWが重なる状態を改善する。さらに衝突が発生するごとに、すなわち、再送回数が増えるごとにCWの幅が63、127、255、511と広がり、最終的には最大値の1023になる。なお、最大値に到達した場合は、CWは最大値で維持される。
As described above, when packets collide, retransmission processing is performed with the CW width widened. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the contention window (CW) width and the number of retransmissions.
In the illustrated example, the initial value of CW is set to 15. When CW = 15, there are only 15 CW selection ranges from 1 to 15. Therefore, when the number of terminals that commonly use the transmission space increases, a case in which the CW values of the terminals overlap easily occurs, and the packet is The probability of collision increases. Therefore, according to the standard, when a collision occurs, the CW is expanded to 31 to improve the state in which the CWs overlap. Further, every time a collision occurs, that is, every time the number of retransmissions increases, the CW width widens to 63, 127, 255, and 511, and finally reaches the maximum value of 1023. When the maximum value is reached, the CW is maintained at the maximum value.
さらに、衝突したパケットは、送信先に伝わらない無駄なパケットであり、このような送信によって無駄な電力が消費されるという問題点もある。一般に、パケットの送信が最も電力を消費するため、省電力の観点からもパケット衝突を防止することが重要である。 Furthermore, the collided packet is a useless packet that is not transmitted to the transmission destination, and there is a problem in that useless power is consumed by such transmission. In general, since packet transmission consumes the most power, it is important to prevent packet collision from the viewpoint of power saving.
しかしながら、CWの幅が広がることによって、パケット衝突の確率は低くなるが、CWの幅に比例してバックオフ時間が大きくなるため、ネットワーク全体のスループットが低下するという問題がある。 However, although the probability of packet collision decreases as the CW width increases, the back-off time increases in proportion to the CW width, resulting in a problem that the overall network throughput decreases.
ところで、優先的に情報を送信したい場合は、PCF期間内において優先的なパケット送信を行うことができるが、通常の状態では、状況に応じて動的に優先度を設定することはできない。このため、ある端末が優先度の高いパケットを送信したい状況となっても、通信状況によっては、この端末がパケット送信を行えないケースが発生するという問題点もある。これに対し、特許文献1は、端末間の通信機会の公平性を保つことを目的として優先度を調整するものであり、使用頻度が高く、優先されるべき情報を含むパケットの送信の優先度が下げられるという問題点がある。
By the way, when information is to be transmitted preferentially, preferential packet transmission can be performed within the PCF period. However, in a normal state, priority cannot be dynamically set according to the situation. For this reason, there is a problem that even if a certain terminal wants to transmit a packet with a high priority, depending on the communication situation, there may be a case where this terminal cannot transmit the packet. On the other hand,
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ネットワーク全体のスループットを低下させずにパケット衝突の確率を低く抑えて、円滑な通信制御を行う無線LAN装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a wireless LAN device that performs smooth communication control while reducing the probability of packet collision without reducing the throughput of the entire network. To do.
また、本発明の他の目的は、状況に応じて動的に送信の優先度を設定することが可能な無線LAN装置の提供にある。 Another object of the present invention is to provide a wireless LAN device capable of dynamically setting transmission priorities according to circumstances.
本発明では上記課題を解決するために、図1に示すようなCSMA/CA方式によって無線通信を行う無線LAN装置1が提供される。送信頻度算出手段14は、フレーム解析手段12が検出したデータフレームを解析して基準時間内に伝送空間に送信された総データフレーム数と、自装置または任意の無線LAN装置を含む対象装置が基準時間内に伝送空間に送信した個別データフレーム数を検出する。そして、検出された対象装置の個別データフレーム数と総データフレーム数の比率に応じた送信頻度を算出する。コンテンションウインドウ(CW)決定手段15は、算出された送信頻度に基づき、対象装置のコンテンションウインドウを決定する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a
このような無線LAN装置1によれば、無線受信部11によって受信信号が入力されると、フレーム解析手段12は、受信信号から受信フレームを復元し、自装置向けであれば、そのフレームをデータフレーム格納バッファ13へ格納する。送信頻度算出手段14は、フレーム解析手段12の復元したデータフレームから、総データフレーム数と対象装置が送信した個別データフレーム数を検出する。そして、基準時間内の対象装置の個別データフレーム数と総データフレーム数の比率に応じた対象装置の送信頻度を算出し、CW決定手段15へ通知する。CW決定手段15では、対象装置について算出された送信頻度に基づきコンテンションウインドウを決定し、通信制御手段16へ通知する。対象装置が自装置であれば、通信制御手段16は、決定されたコンテンションウインドウに基づいて、以後のアクセス制御に使用するコンテンションウインドウの値を更新する。なお、自装置以外のコンテンションウインドウを決定した場合には、たとえば、所定のフレームにその情報を設定し、当該装置に送信して通知する。
According to such a
本発明の無線LAN装置は、基準時間内に対象装置が送信した個別データフレーム数と総データフレーム数の比率に応じた対象装置の送信頻度に基づき、そのコンテンションウインドウを決定する。この処理を繰り返すことによって、基準時間内の対象装置の送信頻度に応じて動的にコンテンションウインドウが決められる。このように、コンテンションウインドウが各装置の通信状況に合わせてそれぞれ設定されることにより、パケット衝突の確率を低下させることができる。また、パケット衝突ごとにコンテンションウインドウが広がることによるスループットの低下を防止できる。さらに、パケット送信の優先度が通信状況に応じて動的に設定され、円滑な通信制御が可能となる。 The wireless LAN device of the present invention determines the contention window based on the transmission frequency of the target device according to the ratio of the number of individual data frames and the total number of data frames transmitted by the target device within the reference time. By repeating this process, the contention window is dynamically determined according to the transmission frequency of the target device within the reference time. In this way, the contention window is set according to the communication status of each device, whereby the probability of packet collision can be reduced. Further, it is possible to prevent a decrease in throughput due to an increase in contention window at each packet collision. Furthermore, the priority of packet transmission is dynamically set according to the communication status, and smooth communication control is possible.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず、実施の形態に適用される発明の概念について説明し、その後、実施の形態の具体的な内容を説明する。
図1は、実施の形態に適用される発明の概念図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the concept of the invention applied to the embodiment will be described, and then the specific contents of the embodiment will be described.
FIG. 1 is a conceptual diagram of the invention applied to the embodiment.
本発明に係る無線LAN装置1は、無線受信部11、フレーム解析手段12、データフレーム格納バッファ13、送信頻度算出手段14、CW決定手段15、通信制御手段16、データフレーム構成手段17及び無線送信部18を具備する。
The
無線受信部11は、図示しないアンテナによって取得された受信信号を、データに変換してフレーム解析手段12へ送る。
フレーム解析手段12は、無線受信部11から入力したデータを解析し、フレームに復元するとともに、復元されたフレームのMACヘッダを解析し、フレームの宛先アドレスやフレーム種別を調べる。そして、受信したフレームがビーコンフレームかデータフレームならば、自装置宛のフレームであるかどうかを判断し、自装置宛であれば、そのデータフレームはデータフレーム格納バッファ13に転送する。そうでなければ、そのフレームを破棄する。また、ビーコンフレームであれば、タイムスタンプなどの管理情報を抽出し、通信制御手段16へ送る。さらに、送信頻度算出手段14に対し、受信したすべてのデータフレームについて、データフレーム受信の通知をフレームの送信元に関する情報とともに送る。
The wireless reception unit 11 converts a reception signal acquired by an antenna (not shown) into data and sends the data to the
The
データフレーム格納バッファ13は、フレーム解析手段12から送られた受信データフレームと、通信制御手段16や図示しないアプリケーションなどにより設定される送信データフレームを一時的に格納するバッファである。
The data
送信頻度算出手段14は、自装置または任意の無線LAN装置を含む対象装置について、所定の基準時間内に対象装置から送信された個別データフレーム数と、この間の総データフレーム数とをカウントする。このため、少なくとも、総データフレーム数カウンタと、対象装置の個別データフレーム数カウンタとを有する。そして、所定の基準時間の開始時に、カウンタをリセットし、フレーム解析手段12からデータフレーム受信の通知を取得するごとに総データフレーム数カウンタの値に1を加算して更新する。また、データフレームの送信元を確認し、送信元が対象装置であれば、個別データフレーム数カウンタの値に1を加算して更新する。こうして、所定の基準時間終了時には、総データフレームカウンタに所定の基準時間内に送信された総データフレーム数が設定されている。また、各個別データフレーム数カウンタには所定の基準時間内に当該装置が送信した個別データフレーム数が設定されている。基準時間終了時には、こうして得られた総データフレーム数と個別データフレーム数とから対象装置の送信頻度を算出する。たとえば、送信頻度を個別データフレーム数と総データフレーム数の比率として、
送信頻度=個別データフレーム数/総データフレーム数 ・・・(1)
によって算出する。算出された対象装置の送信頻度は、CW決定手段15へ送る。
The transmission frequency calculation means 14 counts the number of individual data frames transmitted from the target device within a predetermined reference time and the total number of data frames during this period for the target device including its own device or any wireless LAN device. For this reason, it has at least a total data frame number counter and an individual data frame number counter of the target device. At the start of a predetermined reference time, the counter is reset, and every time a data frame reception notification is acquired from the frame analysis means 12, 1 is added to the value of the total data frame number counter and updated. Also, the transmission source of the data frame is confirmed, and if the transmission source is the target device, 1 is added to the value of the individual data frame number counter and updated. Thus, at the end of the predetermined reference time, the total number of data frames transmitted within the predetermined reference time is set in the total data frame counter. Each individual data frame number counter is set with the number of individual data frames transmitted by the apparatus within a predetermined reference time. At the end of the reference time, the transmission frequency of the target device is calculated from the total number of data frames and the number of individual data frames obtained in this way. For example, the transmission frequency is the ratio of the number of individual data frames to the total number of data frames.
Transmission frequency = number of individual data frames / total number of data frames (1)
Calculated by The calculated transmission frequency of the target device is sent to the
CW決定手段15は、送信頻度算出手段14から取得した対象装置の送信頻度に応じて、対象装置のCWの範囲を決定する。なお、決定するのは、CWの最小値であってもよい。たとえば、CWの最小値を送信頻度に対応付けたテーブルを設定しておき、送信頻度算出手段14で算出された送信頻度に対応する値をテーブルから抽出して、最小値によって規定されるCWの範囲を決定する。なお、設定される範囲は、システムの通信状態に応じて適宜設定される。また、テーブルは、個別データフレーム数と総データフレーム数によって値が導き出される形式であってもよいし、個別データフレーム数と総データフレーム数の比率によってテーブル値が参照されるようにしてもよい。さらに、テーブルは、装置内に固定値で設定されるのではなく、ファームウェア、ドライバソフトウェアなどによって外部から設定できるようにしておいてもよい。CWの値は、送信頻度が高い、すなわち、現在アクティブに活動し、トラフィックを必要としていると判断される対象装置に対しては小さく設定する。一方、送信頻度が低い、すなわち、現在トラフィックを必要としていないと判断される対象装置に対しては、CWの値を大きく設定する。これにより、送信頻度の高い装置が送信頻度の低い装置より優先的に送信処理を行うことができるようになる。なお、CWの範囲が決められているだけであるので、実際に装置に設定する際には、範囲内の任意の値が乱数系列で選択される。これにより、たとえば、同じ送信頻度の装置があったとしても、CWが一致する確率を下げ、パケットの衝突確率を減少させることができる。
The
通信制御手段16は、計時機能を有し、CSMA/CA方式による通信を制御する。タイムスタンプを取得するとタイムスタンプで時刻を合わせ、同期させた時刻によってDIFS時間やスロット時間を計時するとともに、時刻に合わせてパケット送信開始などの指示を行う。また、CW決定手段15から自装置のCWの範囲、もしくは、管理情報として他装置からCWの範囲を取得した場合には、そのCWの範囲に基づき通信制御に用いるCWを更新する。
The communication control means 16 has a timekeeping function and controls communication by the CSMA / CA method. When the time stamp is acquired, the time is adjusted by the time stamp, and the DIFS time and the slot time are counted according to the synchronized time, and an instruction to start packet transmission is given according to the time. When the CW range of the own device is acquired from the
データフレーム構成手段17は、送信指示を受けると、データフレーム格納バッファ13に格納された送信データフレーム情報を読み出し、必要な情報を付加してデータフレームを構成し、無線送信部18経由で送信する。
When receiving the transmission instruction, the data
無線送信部18は、データフレーム構成手段17から入力されたデータフレームを送信信号として図示しないアンテナ経由で送出する。
このような構成の無線LAN装置1では、無線受信部11経由でデータフレームが入力されると、フレーム解析手段12は、送信元の情報を含むデータフレーム受信通知を送信頻度算出手段14に通知するとともに、自装置宛であればデータフレーム格納バッファ13に格納する。送信頻度算出手段14は、フレーム解析手段12より取得したパケット受信通知に基づき、たとえば、ビーコンフレームの送出間隔など、所定の基準時間内に受信した総データフレーム数と、対象装置を送信元とする個別データフレーム数をカウントし、対象装置の送信頻度を算出する。CW決定手段15は、算出された送信頻度に基づき、CWの範囲を決定する。通信制御手段16は、自装置のCWの範囲が決定されれば、これに基づきCWを更新する。また、他装置のCWの範囲が決定されれば、たとえばビーコンフレームなど、所定のデータフレームにCWの範囲を示すCW制御情報を設定し、対象装置に送信する。また、他装置からCW制御情報を取得した場合には、これに基づき自装置のCWを更新する。以上の処理手順を、処理開始タイミングに到達するごとに繰り返し行う。
The
In the
これにより、たとえば、無線ネットワークに属する各々の装置が自装置の送信頻度を算出して自装置のCW範囲を決定すれば、送信頻度が高い装置の使用可能なCWの範囲は小さい値に設定され、送信頻度が低くなるほど使用可能なCWの範囲が大きな値となるように設定されるので、パケット衝突の確率を下げることができる。 Thus, for example, if each device belonging to a wireless network calculates its own transmission frequency and determines its own CW range, the usable CW range of a device with a high transmission frequency is set to a small value. Since the usable CW range is set to a larger value as the transmission frequency is lower, the probability of packet collision can be lowered.
また、処理ごとに適切なCWの範囲が設定されるので、パケット衝突ごとに順次CW幅が増えていってしまうこともなくなり、ネットワークのスループットの低下を防止することができる。さらに、各装置は、その時点における各装置の送信の必要度に応じて優先度が自動的に設定されることになり、動的に優先度を制御することができる。 In addition, since an appropriate CW range is set for each process, the CW width does not increase sequentially for each packet collision, and a decrease in network throughput can be prevented. Furthermore, the priority is automatically set according to the transmission necessity of each device at that time, and the priority can be dynamically controlled.
たとえば、送信頻度を、高頻度、中頻度、低頻度の3段階に分け、CWの範囲を、高頻度は2〜15、中頻度は32〜63、低頻度は256〜511というように決めておけば、送信頻度が高いと判定された場合には、CWは2〜15の範囲で設定される。一方、送信頻度が低いと判定されると、CWは256〜511の範囲で設定される。このため、それぞれの装置のパケットが衝突する確率は低くなるばかりでなく、結果としてバックオフ時間が短くなる送信頻度の高い装置は、優先的にパケット送信を行うことができる。 For example, the transmission frequency is divided into three stages of high frequency, medium frequency, and low frequency, and the CW range is determined such that high frequency is 2 to 15, medium frequency is 32 to 63, and low frequency is 256 to 511. In this case, when it is determined that the transmission frequency is high, the CW is set in a range of 2 to 15. On the other hand, if it is determined that the transmission frequency is low, the CW is set in the range of 256 to 511. For this reason, not only the probability that the packets of the respective devices collide with each other, but also a device with high transmission frequency whose backoff time is shortened as a result can preferentially perform packet transmission.
なお、CWを決定する対象装置が自装置に限定される場合には、受信パケットの送信元アドレスを調べるのではなく、データフレーム構成手段17から無線送信部18を介して送出されるデータフレームの送信回数を自装置の個別データフレーム数とすることができる。また、無線受信部11のキャリアセンス機能により、キャリアが検出された数をカウントすることによって、伝送空間に送信された総データフレームの数も得られる。このようにして得られた自装置の個別データフレーム数と、総データフレーム数によっても、自装置のCWを決定することができる。
When the target device for determining the CW is limited to the own device, it does not check the source address of the received packet, but rather the data frame sent from the data frame configuration means 17 via the
本発明が適用されるIEEE802.11系では、ネットワーク構成として、基地局型ネットワーク構成(以下、BSSネットワークとする)と、アドホック型ネットワーク構成(以下、IBSSネットワークとする)とがある。 In the IEEE 802.11 system to which the present invention is applied, there are a base station type network configuration (hereinafter referred to as a BSS network) and an ad hoc type network configuration (hereinafter referred to as an IBSS network) as network configurations.
以下、第1の実施の形態としてBSSネットワークに本発明を適用する場合について説明し、続いて、第2の実施の形態としてIBSSネットワークに本発明を適用する場合について詳細に説明する。 Hereinafter, a case where the present invention is applied to a BSS network will be described as a first embodiment, and then a case where the present invention is applied to an IBSS network will be described in detail as a second embodiment.
[第1の実施の形態]
第1の実施の形態のBSSネットワークでは、上位のバックボーンネットワークに接続する接続点となるアクセスポイントを介して各端末が無線通信を行う構成をとる。図2は、第1の実施の形態のBSSネットワークの構成図である。
[First Embodiment]
The BSS network of the first embodiment has a configuration in which each terminal performs wireless communication via an access point that is a connection point connected to a higher-level backbone network. FIG. 2 is a configuration diagram of the BSS network according to the first embodiment.
本発明の第1の実施の形態は、イーサネット(登録商標)などのバックボーンネットワーク102に接続し、無線によるサブネットワーク空間を統括する無線LANアクセスポイント(以下、APとする)100と、AP100を介して通信を行う無線LAN端末1(以下、STA1とする)201、無線LAN端末2(STA2)202、無線LAN端末3(STA3)203、無線LAN端末4(STA4)204、無線LAN端末5(STA5)205、・・・、無線LAN端末n(STAn、nは任意の整数)206によって構成される。以下の説明では、STA1、STA2、・・・、STAnを代表してSTAと表記する。 In the first embodiment of the present invention, a wireless LAN access point (hereinafter referred to as AP) 100 that connects to a backbone network 102 such as Ethernet (registered trademark) and supervises a wireless subnetwork space, Wireless LAN terminal 1 (hereinafter referred to as STA1) 201, wireless LAN terminal 2 (STA2) 202, wireless LAN terminal 3 (STA3) 203, wireless LAN terminal 4 (STA4) 204, wireless LAN terminal 5 (STA5) ) 205,..., And a wireless LAN terminal n (STAn, n is an arbitrary integer) 206. In the following description, STA1, STA2,..., STAn are represented as STA as a representative.
AP100は、アンテナ101を備え、アンテナ101経由でSTA1(201)、STA2(202)、STA3(203)、STA4(204)、STA5(205)、・・・、STAn(206)と無線通信を行う。BSSネットワークでは、基地局となるAP100は、一定の時間ごとに全STAに対して、ビーコンフレームを送出する。ビーコンフレームは、フレーム内にタイムスタンプなどの管理情報が設定されている。このビーコンフレームの送出間隔は、AP100のファームウェアやドライバソフトウェアによって与えられる数値により決定される。STA1(201)、STA2(202)、STA3(203)、STA4(204)、STA5(205)、・・・、STAn(206)は、ビーコンフレームを受信すると、自身の持つタイマをビーコンフレーム内のタイムスタンプに合わせて、AP100との時刻同期をとる。
The
それぞれの構成について説明する。
図3は、第1の実施の形態のアクセスポイント(AP)の構成を示すブロック図である。
Each configuration will be described.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an access point (AP) according to the first embodiment.
AP100は、無線受信部110、パケット解析部111、データフレーム格納バッファ120、総受信カウンタ147、CSMA/CA制御部160、CPU(Central Processing Unit)170、ビーコンフレーム構成部181、データフレーム構成部182、選択部183及び無線送信部184の各処理部と、各STAに対応して、STA1情報メモリ131、STA2情報メモリ132、STA3情報メモリ133、STA4情報メモリ134、STA5情報メモリ135、STAn情報メモリ136と、STA1カウンタ141、STA2カウンタ142、STA3カウンタ143、STA4カウンタ144、STA5カウンタ145、STAnカウンタ146と、CWテーブル151、152、153、154、155、156と、を具備する。以下の説明では、STA1情報メモリ、STA2情報メモリ、・・・、STAn情報メモリを代表してSTA情報メモリと表記し、STA1カウンタ、STA2カウンタ、・・・、STAnカウンタを代表してSTAカウンタと表記する。
The
無線受信部110は、伝送空間経由で入力される受信信号を取得し、無線送信部184は、選択部183経由で出力されるビーコンフレームまたはデータフレームを送信信号として伝送空間に送出する。
The wireless reception unit 110 acquires a reception signal input via the transmission space, and the
パケット解析部111は、無線受信部110経由で取得したデータフレームを復元し、ヘッダフレームを解析するデータフレーム解析手段である。フレーム種別や宛先などを解析し、自装置宛であればデータフレーム格納バッファ120に受信データフレームを転送し、格納する。また、STAがBSSネットワークに参加する際に送信してくるアソシエーション要求フレームであれば、このフレームからMACアドレスや暗号化キーなどの固有情報を抽出し、STAごとに用意されたSTA情報メモリ131、132、133、134、135、136の該当する領域に転送して格納する。また、受信データフレームの送信元アドレスをSTA情報メモリに格納されるMACアドレスと照合し、一致したSTA情報メモリに対応するSTAカウンタ141、142、143、144、145、146をカウントアップするとともに、総受信カウンタ147をカウントアップする。たとえば、受信データフレームの送信元がSTA1情報メモリ131に格納されるMACアドレスと一致すれば、STA1カウンタ141がカウントアップされる。さらに、フレーム種別がビーコンフレームであれば、タイムスタンプなどの管理情報をCSMA/CA制御部160へ送る。
The
CSMA/CA制御部160は、通信制御手段であり、計時機能を備え、ビーコンフレームの送出間隔を計時し、ビーコンフレーム送出時間に到達すると、ビーコンを構成するための情報とともにビーコンフレームの送出指示をビーコンフレーム構成部181に出力する。また、カウンタのリセット指示をSTAカウンタ141、142、143、144、145、146及び総受信カウンタ147へ出力する。
The CSMA /
CPU170は、ファームウェアに格納されたプログラムを読み出し、プログラムを実行することによって、装置全体を制御する。また、ビーコンフレームに各装置のCWを設定する処理に介在し、ビーコンフレーム構成制御を行う。
The
ビーコンフレーム構成部181は、ビーコンフレームを構成し、データフレーム構成部182は、データフレームを構成する。選択部183によって選択された側のフレームが、無線送信部184より送出される。
The beacon
STA1情報メモリ131、STA2情報メモリ132、STA3情報メモリ133、STA4情報メモリ134、STA5情報メモリ135及びSTAn情報メモリ136は、AP100管理対象のSTAに対応して設けられたメモリ空間であり、STAのMACアドレスや暗号化キーといった各STAに関する固有情報を保存する。固有情報は、必要に応じてCPU170へ転送する。この固有情報は、各STAがBSSネットワークに参加する際に送信するアソシエーション要求フレームをAP100が受信したとき、認証許可したSTAに関する情報としてフレームから抽出される。
The
STA1カウンタ141、STA2カウンタ142、STA3カウンタ143、STA4カウンタ144、STA5カウンタ145、STAnカウンタ146及び総受信カウンタ147によって送信頻度算出手段が構成され、パケット解析部111が抽出したデータフレームの送信元アドレスに基づき、データフレームを受信するごとに、その送信元アドレスに対応するSTAカウンタと、総受信カウンタ147がインクリメントされる。すなわち、STA1カウンタ141、STA2カウンタ142、STA3カウンタ143、STA4カウンタ144、STA5カウンタ145、STAnカウンタ146は、それぞれのSTAの個別データフレーム数をカウントし、総受信カウンタ147は、総データフレーム数をカウントする。それぞれのカウンタ値は、ビーコンフレーム送出タイミングごとにCSMA/CA制御部160が発生させるカウンタリセット指示によってリセットされる。リセット時、それまで保持されていたカウンタ値は、接続するCWテーブルに出力される。
The
STA1に対応するCWテーブル151、STA2に対応するCWテーブル152、STA3に対応するCWテーブル153、STA4に対応するCWテーブル154、STA5に対応するCWテーブル155及びSTAnに対応するCWテーブル156は、それぞれ総受信カウンタ147と対応するSTAのカウンタに接続し、ビーコンフレームの送出タイミングで総データフレーム数と、対応するSTAの個別データフレーム数が入力される。各CWテーブルには、予め、総データフレーム数と個別データフレーム数、もしくは総データフレーム数と個別データフレーム数の比に応じたCWの範囲を示すCW制御情報が設定されており、これが各CWテーブルからCPU170へ転送される。CW制御情報には、たとえば、CW範囲の最小値などが設定される。
The CW table 151 corresponding to STA1, the CW table 152 corresponding to STA2, the CW table 153 corresponding to STA3, the CW table 154 corresponding to STA4, the CW table 155 corresponding to STA5, and the CW table 156 corresponding to STAn are respectively The
次に、STAについて説明する。図4は、第1の実施の形態の無線LAN端末(STA)の構成を示すブロック図である。
STA1(201)、STA2(202)、STA3(203)、STA4(204)、STA5(205)、・・・、STAn(206)は、無線受信部210、パケット解析部220、データフレーム格納バッファ230、CSMA/CA制御部240、CPU250、データフレーム構成部260及び無線送信部270を具備する。
Next, STA will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the wireless LAN terminal (STA) according to the first embodiment.
STA1 (201), STA2 (202), STA3 (203), STA4 (204), STA5 (205),..., STAn (206) are a
無線受信部210は、伝送空間経由で入力される受信信号を取得し、無線送信部270は、データフレームを送信信号として伝送空間に送出する。パケット解析部220は、無線受信部210経由で取得したデータフレームを復元し、ヘッダフレームを解析する。フレーム種別や宛先などを解析し、自装置宛であればデータフレーム格納バッファ230に受信データを転送し、格納する。また、フレーム種別がビーコンフレームであれば、タイムスタンプとCW制御情報をCSMA/CA制御部240へ送る。
The
CSMA/CA制御部240は、計時機能を備え、ビーコンフレームのタイムスタンプを取得すると、タイマをタイムスタンプに合わせ、AP100と時刻同期をとる。また、ビーコンフレームに含まれる自装置のCW範囲を抽出し、このCW範囲を用いて自装置のCWを更新する。CPU250は、ファームウェアに格納されたプログラムを読み出し、プログラムを実行することによって、装置全体を制御する。CW制御情報から該当するCW範囲を抽出し、CW値を設定する処理は、CPU250が行うようにしてもよい。
The CSMA /
ここで、ビーコンフレームについて説明する。図5は、ビーコンフレームの構成を示した図である。
ビーコンフレーム300は、MACヘッダ310、フレームボディ320及びエラー検出種別コード330から構成される。以下、ビーコンフレームの本発明の関連する部分について説明する。
Here, the beacon frame will be described. FIG. 5 is a diagram showing the structure of a beacon frame.
The
MACヘッダ310には、フレーム種別311、宛先アドレス312、送信元アドレス313などの情報が設定される。パケット解析部111、220は、フレーム種別311を参照してビーコンフレームであることを判別する。同様に、宛先アドレス312を参照して自装置宛であるかどうかを、送信元アドレス313によってどこから送信されたかを判別する。なお、ビーコンフレームは、ブロードキャストフレームであり、宛先アドレス312には、ブロードキャストのアドレスが設定される。また、データフレームもMACヘッダの構成は同様であり、パケット解析部111、220では、同様にして、フレーム種別、宛先アドレス、送信元アドレスを判別することができる。
Information such as the
フレームボディ320は、タイムスタンプ331などの情報が設定される領域で、規格では、0から2312オクテットのサイズで構成されることになっている。タイムスタンプ331を含めた諸情報を定義済みの領域は最大で334オクテットであるので、残りの未定義の1978オクテットをCW制御332として用いることができる。
The
たとえば、図に示したように、CW制御332を管理下のSTAのMACアドレスと、CWの範囲を示すCWの最小値で構成すると、1STAあたり、STAなどのアドレスは6オクテット、CWの値を2から255とすると1オクテットの計7オクテットで構成することができる。ビーコンフレームを使用した場合には、ひとつのAPあたり、282個のSTAの制御が可能であり、一般に運用されているBSSネットワークでAPに接続されるSTAの数は1から128程度であることから、CW制御332をビーコンフレーム300内に十分に収めることができる。
For example, as shown in the figure, when the
なお、規格では、マネジメントフレームとして将来の拡張用に確保されている予約コードが存在する。ビーコンフレームを使用せずに、このような予約コードを使ってCW制御フレームを定義し、送信するようにしてもよい。ビーコンフレームの送出に同期させて基準時間を設定する場合には、ビーコンフレームの前後にこのCW制御フレームを各STAに送信する。 In the standard, there is a reservation code reserved for future expansion as a management frame. A CW control frame may be defined and transmitted using such a reservation code without using a beacon frame. When the reference time is set in synchronization with the transmission of the beacon frame, this CW control frame is transmitted to each STA before and after the beacon frame.
以上の第1の実施の形態のBSSネットワークの動作について説明する。
AP100では、ビーコンフレーム送出間隔を基準時間として、管理下のSTAの送信頻度を算出する。また、STAがBSSネットワーク内に参加する際に送信してくるアソシエーション要求フレームによって管理対象のSTAとして認証し、その固有情報をSTA情報メモリに格納しておく。
The operation of the BSS network according to the first embodiment will be described.
The
AP100は、ビーコンフレームを送信してから次のビーコンフレーム送出までの基準時間内にパケットが受信されると、パケット解析部111においてパケットを解析する。そして、パケットの種別がデータフレームの場合には、MACヘッダに格納される送信元アドレスを読み出し、送信元アドレスに対応するSTAカウンタと総受信カウンタ147のカウント値をインクリメントする。インクリメントするSTAカウンタは、受信パケットの送信元アドレスとSTA情報メモリに格納されるアドレスを順次照合し、アドレスが一致したSTA情報メモリに対応するSTAカウンタが選択される。このような処理がパケット受信ごとに繰り返され、各STAのSTAカウンタと総受信カウンタ147がカウントアップされていく。
When a packet is received within a reference time from when a beacon frame is transmitted until the next beacon frame is transmitted, the
CSMA/CA制御部160は、計時機能によって次のビーコンフレーム送出時刻が到達したことを検出すると、STAカウンタ141、142、143、144、145、146と総受信カウンタ147にカウンタリセット指示を出力する。カウンタリセット指示を取得すると、STAカウンタ141、142、143、144、145、146と総受信カウンタ147は、保持していたカウント値を接続するCWテーブルに送り、カウンタをリセットする。そして、次のビーコンフレーム送出タイミングまでのカウントを開始する。
When the CSMA /
CWテーブル151、152、153、154、155、156は、接続するSTAカウンタ141、142、143、144、145、146と総受信カウンタ147からビーコンフレーム送出タイミングで、個別データフレーム数と総データフレーム数を入力すると、これに応じて予め設定されているCW範囲をCPU170へ出力する。CPU170は、ビーコンフレームの所定の領域に、各STAの識別情報(たとえば、MACアドレス)とCW範囲を含むCW制御情報を設定するようビーコンフレーム構成部181に指示するとともに、ビーコンフレームの送出指示を行う。
The CW tables 151, 152, 153, 154, 155, and 156 are the number of individual data frames and the total data frames at the beacon frame transmission timing from the connected STA counters 141, 142, 143, 144, 145, and 146 and the
ビーコンフレームを受信したSTAは、パケット解析部220によって受信パケットを解析し、データフレームで、かつ、宛先が自装置であれば、この受信データをデータフレーム格納バッファ230に格納し、処理を図示しないアプリケーションに引き継ぐ。一方、ビーコンフレームであれば、ビーコンフレームからタイムスタンプとCW制御情報を読み出し、CSMA/CA制御部240へ伝える。CSMA/CA制御部240は、取得したタイムスタンプとCW制御情報を読み出し、タイムスタンプで自装置のタイマの時刻をAP100と同期させる。また、CW制御情報に設定される自装置のCW範囲を抽出し、CW範囲を用いて自装置のCWを更新する。
The STA that has received the beacon frame analyzes the received packet by the
具体例を用いて説明する。
図6は、第1の実施の形態におけるパケット送受信の一例を示した図である。
APからは、一定時間間隔(T時間)ごとに、ビーコンフレームが送出される。APは、ビーコンフレームの送出間隔を基準時間として、基準時間内に各STAが送出したパケット数をカウントする。
This will be described using a specific example.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of packet transmission / reception in the first embodiment.
A beacon frame is transmitted from the AP at regular time intervals (T time). The AP counts the number of packets transmitted by each STA within the reference time with the beacon frame transmission interval as the reference time.
図の例では、ビーコンB0送出後に受信したパケットのMACヘッダに含まれる送信元アドレスによりSTAを判別し、対応するSTAのSTAカウンタと、総受信カウンタ147のカウント値をインクリメントする。そして、次のビーコンB1送出時刻となったとき、各STAのカウント値を読み出し、その数値とT1間にやり取りされた総パケット数を元にCWの値を決定する。ここでは、T1区間終了時には、STA1カウンタ141に3、STA2カウンタ142に3、STA3カウンタ143に4が設定され、STA4カウンタ144、STA5カウンタ145及びSTAnカウンタ146には0が設定される。また、総受信カウンタ147には、総パケット数として10が設定される。
In the example in the figure, the STA is determined based on the transmission source address included in the MAC header of the packet received after sending out the beacon B0, and the STA counter of the corresponding STA and the count value of the
そこで、各STAの送信頻度を算出すると、STA3(4回)、STA1(3回)、STA2(3回)の順にトラフィックを必要としているSTAであると判定される。また、その他の端末は、この時点では、トラフィックを必要としていないと判断される。たとえば、最も単純な例として、トラフィックを必要としている(送信頻度が0でない)STAには、CW=15、トラフィックを必要としていない(送信頻度が0)STAには、CW=511をCW範囲の最小値として設定されているとする。この場合、STA1、STA2及びSTA3は、トラフィックを必要としているので、CW範囲の最小値として15が設定され、その他のSTAにはCW範囲の最小値として511が設定される。 Therefore, when the transmission frequency of each STA is calculated, it is determined that the STA requires traffic in the order of STA3 (four times), STA1 (three times), and STA2 (three times). Further, it is determined that the other terminals do not require traffic at this time. For example, in the simplest example, CW = 15 is set for a STA that requires traffic (transmission frequency is not 0), and CW = 511 is set for a STA that does not require traffic (transmission frequency is 0). Assume that it is set as the minimum value. In this case, since STA1, STA2, and STA3 require traffic, 15 is set as the minimum value of the CW range, and 511 is set as the minimum value of the CW range in the other STAs.
ビーコンB1によってこのCW範囲が各STAに通知されると、ビーコンB1を受信したSTAは、自身に設定されたCW範囲の最小値を用いてCWを更新する。これにより、T2区間においては、STA1、STA2及びSTA3以外のSTACWは、最も小さい場合でも511となり、STA1、STA2及びSTA3よりもバックオフ時間が長くなる。この結果、STA1、STA2及びSTA3は、パケット送出が可能となる確率が高くなり、優先的にパケットを送出できるようになる。 When this CW range is notified to each STA by the beacon B1, the STA that has received the beacon B1 updates the CW using the minimum value of the CW range set for itself. As a result, in the T2 interval, STATACW other than STA1, STA2, and STA3 is 511 even when it is the smallest, and the backoff time is longer than that of STA1, STA2, and STA3. As a result, STA1, STA2, and STA3 have a high probability of being able to send packets, and can send packets preferentially.
次のT3区間において、STA1、STA2及びSTA3は、一連のデータを出力し、パケット送出が終了する。一方、STA4及びSTA5はパケットの送出を開始する。これによりAP100の監視する送信頻度は、STA1、STA2及びSTA3が低くなり、STA4、STA5が高くなるので、CW最小値がそれぞれCW=511と、CW=15に更新され、ビーコンB4によって通知される。したがって、次の区間では、STA4、STA5のパケット送出が優先されるようになる。
In the next T3 section, STA1, STA2, and STA3 output a series of data, and the packet transmission ends. On the other hand, STA4 and STA5 start sending packets. As a result, the transmission frequency monitored by the
このように、AP100によって送信頻度が解析され、CW範囲の決定と、ビーコンでの通知が繰り返されることによって、動的に優先度を制御することができる。
なお、上記の説明では、CW範囲をSTAカウンタと総受信カウンタの比率に応じて予め設定されたCWテーブルから導出するハードウェア構成としたが、たとえば、CPU170がファームウェアの処理手順を実行してCW範囲を決定させるようにすることもできる。この場合、ファームウェアに記述される処理手順によって、たとえば、STAカウンタと総受信カウンタの比率に応じてSTAの優先順位を決め、優先順位でCW範囲を決めるようにすることや、利用者が優先度設定できるようにするなど、より自由度の高い設定が可能となる。
In this way, the transmission frequency is analyzed by the
In the above description, the hardware configuration is such that the CW range is derived from a CW table set in advance according to the ratio between the STA counter and the total reception counter. However, for example, the
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態のIBSSネットワークでは、アクセスポイントが存在せず各端末が相互に無線通信を行う構成をとる。図7は、第2の実施の形態のIBSSネットワークの構成図である。
[Second Embodiment]
In the IBSS network of the second embodiment, there is no access point and each terminal performs wireless communication with each other. FIG. 7 is a configuration diagram of the IBSS network according to the second embodiment.
本発明の第2の実施の形態は、アクセスポイントが存在せず、STA1(401)、STA2(402)、STA3(403)、STA4(404)、STA5(405)及びSTAn(406)が相互に無線通信を行う構成をとる。このようなIBSSネットワークの場合、ビーコンフレームはSTAがそれぞれ独立に送出を試み、自装置が送出するより前にビーコンフレームを受信した場合には、自装置のビーコンフレームの送出を中止し、受信したビーコンフレームに含まれるタイムスタンプに自装置のタイマを同期させる。したがって、APが存在しないIBSSネットワークでも、すべてのSTAは同期して動作する。 In the second embodiment of the present invention, there is no access point, and STA1 (401), STA2 (402), STA3 (403), STA4 (404), STA5 (405) and STAn (406) are mutually connected. It is configured to perform wireless communication. In the case of such an IBSS network, the beacon frame is transmitted independently by the STA, and when the beacon frame is received before the own device transmits, the beacon frame is not transmitted and received. The timer of the own device is synchronized with the time stamp included in the beacon frame. Therefore, even in an IBSS network where no AP exists, all STAs operate synchronously.
なお、このビーコンフレームの送出間隔は、BSSネットワークの場合と同様に、ファームウェアやドライバソフトウェアから与えられる数値により決定される。
各STAの構成について説明する。
The beacon frame transmission interval is determined by numerical values given from firmware or driver software, as in the case of the BSS network.
The configuration of each STA will be described.
図8は、第2の実施の形態の無線LAN端末(STA)の構成を示すブロック図である。
第2の実施の形態のSTA1(401)、STA2(402)、STA3(403)、STA4(404)、STA5(405)及びSTAn(406)は、無線受信部410、パケット解析部420、データフレーム格納バッファ430、送信パケットカウンタ441、受信パケットカウンタ442、CWテーブル450、CSMA/CA制御部460、データフレーム構成部470、無線送信部480及びCPU490を具備する。
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless LAN terminal (STA) according to the second embodiment.
The STA1 (401), STA2 (402), STA3 (403), STA4 (404), STA5 (405), and STAn (406) of the second embodiment are a
無線受信部410は、伝送空間経由で入力される受信信号を取得し、無線送信部480は、データフレームを送信信号として伝送空間に送出する。パケット解析部420は、無線受信部410経由で取得したデータフレームを復元し、ヘッダフレームを解析する。フレーム種別や宛先などを解析し、自装置宛であればデータフレーム格納バッファ430に受信データを転送し、格納する。また、フレーム種別がビーコンフレームであれば、タイムスタンプをCSMA/CA制御部460へ送る。
The
CSMA/CA制御部460は、計時機能を備え、ビーコンフレームのタイムスタンプを取得すると、タイマをタイムスタンプに合わせ、時刻同期をとる。また、自身の持つタイマがビーコンフレームの送出タイミングを示した場合には、受信パケットカウンタ442と送信パケットカウンタ441に対し、リセット指示を行う。さらに、リセット指示に伴って、送信パケットカウンタ441と受信パケットカウンタ442から出力されたカウンタの比率に応じてCWテーブル450から出力されるCW範囲の最小値を用いて自装置のCWを更新する。
The CSMA /
CPU490は、ファームウェアに格納されたプログラムを読み出し、プログラムを実行することによって、装置全体を制御する。
送信パケットカウンタ441は、データフレーム構成部470を介してデータフレームが送信される回数をカウントする。CSMA/CA制御部460からリセット指示を入力すると、保持しているカウント値をCWテーブル450に出力し、カウント値を0にリセットして、次の周期のカウントを開始する。送信パケットカウンタ441がカウントするのは、自装置の送信パケット数、すなわち、自装置の個別データフレーム数である。
The
The
受信パケットカウンタ442は、パケット解析部420がデータフレームを検出するごとにカウンタをインクリメントする。STAでは、AP100と異なり、他のSTAのMACアドレスを保存するメモリ空間を持たない。しかし、伝送空間上に送出されたパケットは、すべて無線受信部410を介してパケット解析部420に入力する。したがって、他のSTAの伝送空間への送信回数をパケット受信回数という形で知ることが可能である。そこで、パケット解析部420によってパケットが受信された回数をカウントすることにより、総データフレーム数を検出する。送信パケットカウンタ441と同様に、CSMA/CA制御部460からリセット指示を入力すると、保持しているカウント値をCWテーブル450に出力し、カウント値を0にリセットして、次の周期のカウントを開始する。
The
CWテーブル450は、送信パケットカウンタ441からビーコンフレーム送出タイミング間における自装置の送信パケット数、受信パケットカウンタ442からビーコンフレーム送出タイミング間における総データフレーム数を取得すると、CWテーブルに設定された送信頻度(送信パケットカウンタと受信パケットカウンタの値の比率)に応じたCW範囲情報を出力する。たとえば、CW範囲の最小値をCW値としてCSMA/CA制御部460へ出力する。
When the CW table 450 obtains the number of transmission packets of its own device between beacon frame transmission timings from the
このような構成のSTAでは、自装置のタイマによるビーコンフレーム送出間隔を基準時間として、送信パケットカウンタ441は、データフレーム構成部470を介して送信される送信パケット数をカウントし、受信パケットカウンタ442は、パケット解析部420に入力されるすべての受信パケット数をカウントする。基準時間終了時、送信パケット数と受信パケット数がCWテーブル450に出力され、CWテーブル450は送信パケット数と受信パケット数の比率に応じたCW範囲の最小値をCSMA/CA制御部460へ出力する。CSMA/CA制御部460は、CW範囲の最小値に応じて自装置のCWを更新する。
In the STA having such a configuration, the
以上の処理が、IBSSネットワークを構成するSTA1(401)、STA2(402)、STA3(403)、STA4(404)、STA5(405)及びSTAn(406)の各STAでビーコンフレーム送出間隔ごとに実行されることにより、送信頻度の低いSTAは、CW範囲が大きい値に設定されてバックオフ時間が長くなり、逆に送信頻度の高いSTAは、CW範囲が小さい値に設定されてバックオフ時間が短くなる。これにより、BSSネットワークの場合と同様に、スループットが低下することなく、パケットの衝突を防止することができる。また、送信頻度に応じて動的に優先度が設定され、送信が必要な装置ほどパケット送信の確率を上げることができる。 The above processing is executed at each beacon frame transmission interval in each of STA1 (401), STA2 (402), STA3 (403), STA4 (404), STA5 (405), and STAn (406) configuring the IBSS network. As a result, STAs with low transmission frequency are set to a value with a large CW range and the back-off time is long, and conversely, STAs with high transmission frequency are set to a value with a small CW range and a back-off time is set. Shorter. As a result, as in the case of the BSS network, packet collision can be prevented without lowering the throughput. Also, priority is dynamically set according to the transmission frequency, and the probability of packet transmission can be increased for devices that require transmission.
なお、上記の説明では、受信パケットカウンタ442は、パケット解析部420が検出したデータフレームの数をカウントするとしたが、無線受信部410では、伝送空間の通信状態をキャリアセンス機能で監視しており、キャリアセンス機能により検出されたパケット数をカウントするとしてもよい。この場合も、同様の結果を得ることができる。
In the above description, the
具体例を用いて説明する。
図9は、第2の実施の形態におけるパケット送受信の一例を示した図である。
各STAは、自装置のタイマに基づき、ビーコンフレーム送出タイミングを計時しており、他装置が送出しなければビーコンフレームを送出する。図の例では、STA1、STA3、STA5の順にビーコンフレームを送出している。
This will be described using a specific example.
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of packet transmission / reception according to the second embodiment.
Each STA counts the beacon frame transmission timing based on the timer of its own device, and transmits a beacon frame if the other device does not transmit it. In the illustrated example, beacon frames are transmitted in the order of STA1, STA3, and STA5.
各STAは、同期がとられており、ビーコンフレームは、一定時間間隔(T時間)ごとに送出される。そこで、各STAのビーコンフレームの送出間隔を基準時間として、基準時間内に自装置が送出したパケット数と、受信したすべてのSTAが送出したパケット数をカウントする。図の例では、T1区間において、STA1は送信パケット数3回、STA2は送信パケット数3回、STA3は送信パケット数4回、STA4からSTAnは送信パケット数0回をカウントする。また、受信パケット数は、ともに、10回になる。したがって、T1終了時点では、STA1、STA2及びSTA3が、トラフィックを必要としていると判断できる。たとえば、STA1は、送信したパケットが3で、受信したパケットが10であることから、自装置はトラフィックが必要であると判断し、CW範囲の最小値としてCW=15を設定する。STA2及びSTA3も、同様の判断を行ってCW=15を決定する。一方、STA4からSTAnは、送信したパケットが0で、受信したパケットが0であることから、現在トラフィックを必要としていないと判断し、CW範囲の最小値としてCW=1023を決定する。 Each STA is synchronized, and a beacon frame is transmitted at regular time intervals (T time). Therefore, using the transmission interval of the beacon frame of each STA as a reference time, the number of packets transmitted by the device within the reference time and the number of packets transmitted by all received STAs are counted. In the example shown in the figure, STA1 counts the number of transmitted packets 3 times, STA2 counts the number of transmitted packets 3 times, STA3 counts the number of transmitted packets 4 times, and STA4 to STAn counts the number of transmitted packets 0 times. In addition, the number of received packets is 10 times. Therefore, at the end of T1, it can be determined that STA1, STA2, and STA3 require traffic. For example, since the transmitted packet is 3 and the received packet is 10, STA1 determines that its own device needs traffic, and sets CW = 15 as the minimum value of the CW range. STA2 and STA3 make the same determination to determine CW = 15. On the other hand, STA4 to STAn determine that the current traffic is not necessary because the transmitted packet is 0 and the received packet is 0, and CW = 1023 is determined as the minimum value of the CW range.
次のビーコンB1の送出時、または受信時にT1区間の解析により得られたCW範囲によって、各装置のCWが更新される。この結果、T2区間においては、STA1、STA2、STA3が優先的にパケットを送出できる可能性が高くなる。 When the next beacon B1 is transmitted or received, the CW range of each device is updated according to the CW range obtained by analyzing the T1 interval. As a result, in the T2 section, the possibility that STA1, STA2, and STA3 can preferentially send packets increases.
以降、BSSネットワークの場合と同様に、通信状況に応じて動的にCWが変更され、優先度が適宜設定される。
なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、無線LAN装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記録装置には、ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM(Random Access Memory)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(ReWritable)などがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
Thereafter, as in the case of the BSS network, the CW is dynamically changed according to the communication status, and the priority is appropriately set.
The above processing functions can be realized by a computer. In that case, a program describing the processing contents of the functions that the wireless LAN device should have is provided. By executing the program on a computer, the above processing functions are realized on the computer. The program describing the processing contents can be recorded on a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, and a semiconductor memory. Examples of the magnetic recording device include a hard disk device (HDD), a flexible disk (FD), and a magnetic tape. Examples of the optical disc include a DVD (Digital Versatile Disc), a DVD-RAM (Random Access Memory), a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), and a CD-R (Recordable) / RW (ReWritable). Magneto-optical recording media include MO (Magneto-Optical disk).
プログラムを実行するコンピュータは、たとえば、ROMにプログラムを格納しておき、ROMからプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納し、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行するようにしてもよい。 For example, the computer that executes the program stores the program in the ROM, reads the program from the ROM, and executes processing according to the program. The computer stores the program recorded on the portable recording medium or the program transferred from the server computer in its own storage device, reads the program from its own storage device, and executes processing according to the program. It may be.
(付記1) CSMA/CA方式によって無線通信を行う無線LAN装置において、
基準時間内に伝送空間に送信された総データフレーム数と、自装置または任意の無線LAN装置を含む対象装置が前記基準時間内に前記伝送空間に送信した個別データフレーム数を検出し、前記対象装置の前記個別データフレーム数と前記総データフレーム数の比率に応じた前記対象装置の送信頻度を算出する送信頻度算出手段と、
前記送信頻度に基づき前記対象装置のコンテンションウインドウを決定するコンテンションウインドウ決定手段と、
を具備することを特徴とする無線LAN装置。
(Supplementary Note 1) In a wireless LAN device that performs wireless communication by the CSMA / CA method,
Detecting the total number of data frames transmitted to the transmission space within the reference time and the number of individual data frames transmitted to the transmission space by the target device including the own device or any wireless LAN device within the reference time, the target A transmission frequency calculating means for calculating a transmission frequency of the target device according to a ratio between the number of individual data frames of the device and the total number of data frames;
Contention window determination means for determining a contention window of the target device based on the transmission frequency;
A wireless LAN device comprising:
(付記2) 前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記対象装置の前記送信頻度が高いほど前記コンテンションウインドウの幅を小さくする、
ことを特徴とする付記1記載の無線LAN装置。
(Supplementary Note 2) The contention window determination means decreases the width of the contention window as the transmission frequency of the target device increases.
The wireless LAN device according to
(付記3) 前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記送信頻度に応じて前記対象装置が設定可能な前記コンテンションウインドウの範囲を決定する、
ことを特徴とする付記1記載の無線LAN装置。
(Supplementary Note 3) The contention window determination means determines a range of the contention window that can be set by the target device according to the transmission frequency.
The wireless LAN device according to
(付記4) 前記無線LAN装置は、所定のタイミングで前記送信頻度算出手段及び前記コンテンションウインドウ決定手段を繰り返し実行させる、
ことを特徴とする付記1記載の無線LAN装置。
(Supplementary Note 4) The wireless LAN device repeatedly executes the transmission frequency calculation means and the contention window determination means at a predetermined timing.
The wireless LAN device according to
(付記5) 前記無線LAN装置は、アクセスポイントであって、
前記送信頻度算出手段は、データフレームに含まれる送信元の識別情報に基づいて管理下の端末を識別して前記端末ごとの前記個別データフレーム数を算出し、
前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記個別データフレーム数に応じて前記端末ごとに前記コンテンションウインドウを設定する、
ことを特徴とする付記1記載の無線LAN装置。
(Supplementary Note 5) The wireless LAN device is an access point,
The transmission frequency calculating means calculates a number of individual data frames for each terminal by identifying a managed terminal based on identification information of a transmission source included in the data frame,
The contention window determination means sets the contention window for each terminal according to the number of individual data frames.
The wireless LAN device according to
(付記6) 前記送信頻度算出手段は、ビーコンフレームの送出間隔を前記基準時間として前記ビーコンフレームの送出時点から任意の前記ビーコンフレーム送出時点までの間の前記対象装置の前記送信頻度を算出し、
前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記コンテンションウインドウに関する決定値情報を前記ビーコンフレームの未定義領域に設定する、
ことを特徴とする付記1記載の無線LAN装置。
(Supplementary Note 6) The transmission frequency calculation means calculates the transmission frequency of the target device between the beacon frame transmission time and any beacon frame transmission time with the beacon frame transmission interval as the reference time,
The contention window determination means sets determination value information related to the contention window in an undefined area of the beacon frame.
The wireless LAN device according to
(付記7) 前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記コンテンションウインドウに関する前記決定値情報を、前記ビーコンフレームではなく、前記ビーコンフレームの送出タイミングと連携して送出される前記ビーコンフレームを除くブロードキャストフレームに設定する、
ことを特徴とする付記6記載の無線LAN装置。
(Additional remark 7) The said contention window determination means makes the said determination value information regarding the said contention window not the said beacon frame but the broadcast frame except the said beacon frame transmitted in cooperation with the transmission timing of the said beacon frame. Set,
The wireless LAN device according to appendix 6, wherein:
(付記8) 前記送信頻度算出手段は、自装置が前記基準時間内に送信した前記個別データフレーム数と、キャリアセンスによって検出された前記基準時間内の前記総データフレーム数から自装置の前記送信頻度を算出し、
前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記送信頻度に応じて前記コンテンションウインドウを決定するとともに、自装置のコンテンションウインドウ設定を更新する、
ことを特徴とする付記1記載の無線LAN装置。
(Supplementary Note 8) The transmission frequency calculation means determines the transmission of the own device from the number of individual data frames transmitted by the own device within the reference time and the total number of data frames within the reference time detected by carrier sense. Calculate the frequency,
The contention window determining means determines the contention window according to the transmission frequency and updates the contention window setting of the own device.
The wireless LAN device according to
(付記9) 前記送信頻度算出手段は、前記基準時間内に自装置が取得した前記データフレームの送信元の識別情報に基づいて前記総データフレーム数と前記データフレームを送信した前記端末装置に関する前記個別データフレーム数を算出して、自装置及び前記識別情報によって識別される他の前記端末装置の前記送信頻度を算出し、
前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記送信頻度に基づき、自装置及び前記識別情報によって識別される他の前記端末装置の前記コンテンションウインドウを決定する、
ことを特徴とする付記1記載の無線LAN装置。
(Supplementary note 9) The transmission frequency calculation means relates to the terminal device that has transmitted the total number of data frames and the data frame based on identification information of the transmission source of the data frame acquired by the own device within the reference time. Calculate the number of individual data frames, calculate the transmission frequency of the own device and the other terminal device identified by the identification information,
The contention window determining means determines the contention window of the terminal device and the other terminal device identified by the identification information based on the transmission frequency.
The wireless LAN device according to
(付記10) CSMA/CA方式によって無線通信を行う無線LANシステムにおいて、
基準時間内に伝送空間に送信された総データフレーム数と、管理下の端末装置が前記基準時間内に前記伝送空間に送信した個別データフレーム数を検出し、前記端末装置の前記個別データフレーム数と前記総データフレーム数の比率に応じた前記端末装置の送信頻度を算出する送信頻度算出手段と、前記送信頻度に基づき前記端末装置のコンテンションウインドウを決定するコンテンションウインドウ決定手段と、前記端末装置の前記コンテンションウインドウの値を所定のブロードキャストフレームで送信する通信制御手段と、を具備するアクセスポイントと、
前記アクセスポイントから前記ブロードキャストフレームで送信された前記コンテンションウインドウの値を取得すると、自装置のコンテンションウインドウ設定を取得した前記コンテンションウインドウの値に基づき更新する通信制御手段を具備する端末装置と、
を有することを特徴とする無線LANシステム。
(Supplementary Note 10) In a wireless LAN system that performs wireless communication by the CSMA / CA method,
The total number of data frames transmitted to the transmission space within the reference time and the number of individual data frames transmitted to the transmission space by the managed terminal device within the reference time are detected, and the number of the individual data frames of the terminal device is detected. Transmission frequency calculating means for calculating the transmission frequency of the terminal device according to the ratio of the total number of data frames, contention window determining means for determining a contention window of the terminal device based on the transmission frequency, and the terminal Communication control means for transmitting the contention window value of the apparatus in a predetermined broadcast frame, and an access point comprising:
A terminal device comprising communication control means for acquiring the contention window value transmitted in the broadcast frame from the access point and updating the contention window setting of the own device based on the contention window value acquired; ,
A wireless LAN system comprising:
1 無線LAN装置
11 無線受信部
12 フレーム解析手段
13 データフレーム格納バッファ
14 送信頻度算出手段
15 コンテンションウインドウ(CW)決定手段
16 通信制御手段
17 データフレーム構成手段
18 無線送信部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
基準時間内に伝送空間に送信された総データフレーム数と、自装置または任意の無線LAN装置を含む対象装置が前記基準時間内に前記伝送空間に送信した個別データフレーム数を検出し、前記対象装置の前記個別データフレーム数と前記総データフレーム数の比率に応じた前記対象装置の送信頻度を算出する送信頻度算出手段と、
前記送信頻度に基づき前記対象装置のコンテンションウインドウを決定するコンテンションウインドウ決定手段と、
を具備することを特徴とする無線LAN装置。 In a wireless LAN device that performs wireless communication using the CSMA / CA method,
Detecting the total number of data frames transmitted to the transmission space within the reference time and the number of individual data frames transmitted to the transmission space by the target device including the own device or any wireless LAN device within the reference time, the target A transmission frequency calculating means for calculating a transmission frequency of the target device according to a ratio between the number of individual data frames of the device and the total number of data frames;
Contention window determination means for determining a contention window of the target device based on the transmission frequency;
A wireless LAN device comprising:
ことを特徴とする請求項1記載の無線LAN装置。 The contention window determination means determines a range of the contention window that can be set by the target device according to the transmission frequency.
The wireless LAN device according to claim 1.
前記送信頻度算出手段は、データフレームに含まれる送信元の識別情報に基づいて管理下の端末を識別して前記端末ごとの前記個別データフレーム数を算出し、
前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記個別データフレーム数に応じて前記端末ごとに前記コンテンションウインドウを設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の無線LAN装置。 The wireless LAN device is an access point,
The transmission frequency calculating means calculates a number of individual data frames for each terminal by identifying a managed terminal based on identification information of a transmission source included in the data frame,
The contention window determination means sets the contention window for each terminal according to the number of individual data frames.
The wireless LAN device according to claim 1.
前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記コンテンションウインドウに関する決定値情報を前記ビーコンフレームの未定義領域に設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の無線LAN装置。 The transmission frequency calculating means calculates the transmission frequency of the target device between the beacon frame transmission time and any beacon frame transmission time with the beacon frame transmission interval as the reference time,
The contention window determination means sets determination value information related to the contention window in an undefined area of the beacon frame.
The wireless LAN device according to claim 1.
前記コンテンションウインドウ決定手段は、前記送信頻度に応じて前記コンテンションウインドウを決定するとともに、自装置のコンテンションウインドウ設定を更新する、
ことを特徴とする請求項1記載の無線LAN装置。
The transmission frequency calculation means calculates the transmission frequency of the own apparatus from the number of the individual data frames transmitted by the own apparatus within the reference time and the total number of data frames within the reference time detected by carrier sense. ,
The contention window determining means determines the contention window according to the transmission frequency and updates the contention window setting of the own device.
The wireless LAN device according to claim 1.
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