JP2015119300A - System and method for applying access control based on allowable transmission time length to wireless lan - Google Patents

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克夫 柚木
Katsuo Yunoki
克夫 柚木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and method for executing access control so as not to reduce throughput of the whole wireless LAN, even in the case that a terminal having a low transmission rate exists when seeing from an access point.SOLUTION: An access point transmits a control packet including an allowable transmission time length for a data frame to be transmitted, to a terminal. On the other hand, the terminal adjusts the size of a data frame to be transmitted by the terminal so that transmission time for the data frame is equal to or shorter than the allowable transmission time length. The control packet is a beacon signal whose frame body includes the allowable transmission time length. The access point is executed in a PCF mode. The control packet includes a non-collision time length for a wireless resource. The terminal transmits a data frame having the adjusted size to the access point, when receiving polling.

Description

本発明は、無線LAN(Local Area Network)におけるMAC(Media Access Control)技術に関する。   The present invention relates to a MAC (Media Access Control) technique in a wireless local area network (LAN).

無線LANは、無線局免許が不要な周波数帯域を用いて通信することができる。その利便性から、多くのアクセスポイントが様々な場所に設置されると共に、ユーザが所持する端末(ノートパソコンや、スマートフォン、タブレット等)にも無線LAN通信機能が標準的に搭載されている。アクセスポイントは、無線LANを介してユーザ端末から接続されると共に、他方で、アクセスネットワーク及びインターネットに接続している。これによって、端末は、アクセスポイントを介して、インターネットに接続されたサーバにアクセスすることができる。   The wireless LAN can communicate using a frequency band that does not require a radio station license. Due to its convenience, many access points are installed in various places, and terminals (notebook computers, smartphones, tablets, etc.) possessed by users are also equipped with a wireless LAN communication function as standard. The access point is connected from the user terminal via the wireless LAN, and on the other hand, connected to the access network and the Internet. As a result, the terminal can access a server connected to the Internet via the access point.

無線LANのIEEE802.11によれば、アクセスポイントや端末がデータフレームを送信するタイミングを制御するMAC技術が規定されている(例えば非特許文献1参照)。具体的には、以下の2つのモードがある。
DCF(Distributed Coordination Function)モード
PCF(Point Coordination Function)モード
According to IEEE802.11 of a wireless LAN, a MAC technique for controlling the timing at which an access point or terminal transmits a data frame is defined (for example, see Non-Patent Document 1). Specifically, there are the following two modes.
DCF (Distributed Coordination Function) mode PCF (Point Coordination Function) mode

(DCFモード)
DCFモードによれば、各端末が、データフレームの衝突を前提として、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)によって自律分散的に制御し合う。
(DCF mode)
According to the DCF mode, each terminal performs control in an autonomous and distributed manner by CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) on the premise of data frame collision.

図1は、無線LANのDCFモードに基づくシーケンス図である。   FIG. 1 is a sequence diagram based on the DCF mode of the wireless LAN.

図1によれば、アクセスポイント1と、端末2a及び2bとが、無線LANを介して通信する。アクセスポイント1や端末2は、キャリアセンスによって、無線チャネルがビジー状態(使用中)でないことを最初に確認する。無線チャネルがビジー状態である場合、使用中の端末からのデータフレームの送信が終了し、アイドル状態(未使用)になるまで待機する。   According to FIG. 1, the access point 1 and the terminals 2a and 2b communicate via a wireless LAN. The access point 1 and the terminal 2 first confirm that the radio channel is not busy (in use) by carrier sense. When the wireless channel is busy, the process waits until the transmission of the data frame from the terminal in use ends and becomes idle (unused).

無線チャネルがアイドル状態になった場合、送信すべきデータフレームを保持する端末2は、IFS(Inter Frame Space)時間だけ待機する。その後、端末2は、更に「バックオフ時間」だけキャリアセンスを実行し、アイドル状態が継続しているか否かを確認する。ここで、バックオフ時間は、同時送信によるフレーム衝突を回避するものであって、各端末が、規定の範囲内で発生させる乱数に基づくものである。その乱数に基づくバックオフ時間は、具体的には、以下の式によって決定される。
バックオフ時間=スロットタイム×乱数
この乱数の発生確率に偏りは無く、アクセスポイント1及び全ての端末2に、公平に送信機会が与えられる仕組みとなっている。
When the radio channel is in an idle state, the terminal 2 holding the data frame to be transmitted waits for an IFS (Inter Frame Space) time. Thereafter, the terminal 2 further performs carrier sense only for the “back-off time”, and confirms whether or not the idle state continues. Here, the back-off time avoids frame collision due to simultaneous transmission, and is based on a random number generated by each terminal within a specified range. Specifically, the back-off time based on the random number is determined by the following equation.
Backoff time = slot time × random number There is no bias in the probability of random number generation, and a transmission opportunity is given fairly to the access point 1 and all terminals 2.

(PCFモード)
PCFモードによれば、アクセスポイント1が、CFP(Contention Free Period)と称される「非衝突時間」を設定する。アクセスポイント1は、そのCFP期間の中で、接続中の各端末を順番に呼び出すべく、ポーリング(送信権)を送信する。アクセスポイント1から指定された端末2のみが、データフレームを送信することができるので、無線LANの中でデータフレームの衝突が発生しない。このCFP期間の中で、アクセスポイント1は、接続中の各端末2へ公平な通信機会を与えることができる。
(PCF mode)
According to the PCF mode, the access point 1 sets a “non-collision time” called CFP (Contention Free Period). The access point 1 transmits polling (transmission right) in order to call each connected terminal in order during the CFP period. Since only the terminal 2 designated by the access point 1 can transmit a data frame, a data frame collision does not occur in the wireless LAN. During this CFP period, the access point 1 can give a fair communication opportunity to each connected terminal 2.

尚、アクセスポイントが設定したCFP期間に、相手側端末やアクセスポイントに対する送達確認ができなかった場合の再送手順を規定した技術もある(例えば特許文献1参照)。   In addition, there is a technique that defines a retransmission procedure when delivery confirmation to the counterpart terminal or access point cannot be performed during the CFP period set by the access point (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−015899号公報JP 2012-015899 A

IEEE Std 802.11-2012、[online]、[平成25年12月8日検索]、インターネット<URL:http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11>IEEE Std 802.11-2012, [online], [Search December 8, 2013], Internet <URL: http://en.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11>

非特許文献1(IEEE802.11n無線規格)によれば、MIMO(Multi-Input Multi-Output)空間多重を用いない場合、チャネル帯域幅20MHzに対して最大65Mbpsの無線リンクの伝送レートが達成できる。   According to Non-Patent Document 1 (IEEE802.11n wireless standard), when MIMO (Multi-Input Multi-Output) spatial multiplexing is not used, a transmission rate of a wireless link of up to 65 Mbps can be achieved for a channel bandwidth of 20 MHz.

ここで、65Mbpsの提供能力を有するアクセスポイント1が、2台の端末2と通信する場合を想定する。
端末2a:アクセスポイントから距離が近く、無線リンクの伝送レートが65Mbps
端末2b:アクセスポイントから距離が遠く、無線リンクの伝送レートが1Mbps
Here, it is assumed that the access point 1 having 65 Mbps providing capability communicates with two terminals 2.
Terminal 2a: Close to the access point and the wireless link transmission rate is 65Mbps
Terminal 2b: Distance from the access point, wireless link transmission rate is 1Mbps

ここで、端末2a及び端末2bの両方に公平の送信機会が与えられ、且つ、同一サイズのデータフレームを、無線リンクの能力の最大限で送信しようとする。このとき、端末2bの送信時間は、端末2aの送信時間の65倍となる送信時間がかかることとなる。
端末2bの送信時間=端末2aの送信時間×65
Here, fair transmission opportunities are given to both the terminal 2a and the terminal 2b, and data frames of the same size are transmitted with the maximum capability of the radio link. At this time, the transmission time of the terminal 2b takes a transmission time that is 65 times the transmission time of the terminal 2a.
Terminal 2b transmission time = terminal 2a transmission time × 65

即ち、65Mbpsの提供能力を有するアクセスポイント1の無線リソースについて、端末2aは、時間的には1/66しか使えないことになる。結果的に、以下のような伝送レートとなり、端末2aにおける性能低下が無視できなくなる。
端末2a:65Mbps/66=約1Mbps
端末2b:1Mbps×65/66=約1Mbps
尚、ここでは、計算の単純化のために、無線フレームのヘッダやIFS時間、バックオフなどのオーバヘッド、フレームの衝突、再送などによるロスを考慮していない。
That is, the terminal 2a can use only 1/66 in terms of time for the radio resource of the access point 1 having 65 Mbps providing capability. As a result, the transmission rate is as follows, and the performance degradation at the terminal 2a cannot be ignored.
Terminal 2a: 65Mbps / 66 = about 1Mbps
Terminal 2b: 1Mbps x 65/66 = about 1Mbps
Here, in order to simplify the calculation, loss due to radio frame header, IFS time, overhead such as backoff, frame collision, retransmission, etc. is not considered.

図2は、無線リンクの伝送レートが低い端末が、データフレームの送信時間を長く占有することを表すシーケンス図である。   FIG. 2 is a sequence diagram illustrating that a terminal with a low transmission rate of a radio link occupies a long transmission time of a data frame.

端末2bのような伝送レートが低い端末2が送信機会を得た場合、その送信フレームの送信時間が長くなり、無線チャネルを比較的長い間占有してしまう。送信フレームの占有時間は、以下のように算出される。
送信フレームの占有時間=
フレームヘッダ長/伝送レート(固定)+データ長/伝送レート
When the terminal 2 having a low transmission rate such as the terminal 2b obtains a transmission opportunity, the transmission time of the transmission frame becomes long, and the radio channel is occupied for a relatively long time. The transmission frame occupation time is calculated as follows.
Occupied time of transmission frame =
Frame header length / transmission rate (fixed) + data length / transmission rate

結果的に、アクセスポイント1から見て、無線リンクの伝送レートが低い端末2bが存在すると、無線リソースを大きく消費することが問題となる。これによって、無線リンクの伝送レートが高い端末2aであっても、送信機会を得るまでに長い時間を待つ必要が有り、無線LAN全体のスループットを低下させてしまう。この問題は、1つのアクセスポイント1に多数の端末2が無線LANを介して接続している環境では、更に顕著となる。図2によれば、DCFモードについて記載しているが、この問題は、PCFモードであっても同じである。   As a result, when there is a terminal 2b having a low radio link transmission rate as viewed from the access point 1, a problem arises in that radio resources are consumed greatly. As a result, even if the terminal 2a has a high transmission rate of the wireless link, it is necessary to wait for a long time until a transmission opportunity is obtained, and the throughput of the entire wireless LAN is reduced. This problem becomes more prominent in an environment where a large number of terminals 2 are connected to one access point 1 via a wireless LAN. Although FIG. 2 describes the DCF mode, this problem is the same even in the PCF mode.

そこで、本発明は、アクセスポイントから見て伝送レートが低い端末が存在している場合であっても、無線LAN全体のスループットを低下させないようにアクセス制御を実行するシステム及び方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a system and method for performing access control so as not to reduce the throughput of the entire wireless LAN even when there is a terminal having a low transmission rate when viewed from the access point. Objective.

本発明によれば、アクセスポイントと複数の端末とが、無線LANを介して通信するシステムにおいて、
アクセスポイントは、端末へ、送信されるデータフレームに対する許容送信時間長を含む制御パケットを送信し、
端末は、自ら送信しようとするデータフレームに対する送信時間が、許容送信時間長以下となるように、当該データフレームのサイズを調整する
ことを特徴とする。
According to the present invention, in a system in which an access point and a plurality of terminals communicate via a wireless LAN,
The access point transmits a control packet including an allowable transmission time length for a data frame to be transmitted to the terminal,
The terminal is characterized by adjusting the size of the data frame so that the transmission time for the data frame to be transmitted by itself is equal to or less than the allowable transmission time length.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、アクセスポイントについて、
制御パケットは、ビーコン信号であり、
許容送信時間長は、ビーコン信号のフレームボディに含まれる
ことも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention, for the access point:
The control packet is a beacon signal,
The allowable transmission time length is also preferably included in the frame body of the beacon signal.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、アクセスポイントについて、
PCFモードで実行されており、
制御パケットは、無線リソースの非衝突時間長を含み、
その非衝突時間長の間、接続中の各端末へ順次、ポーリングを送信するものであり、
端末について、
制御パケットを受信した際に、非衝突時間長の間、データフレームの送信を抑止するべくアクセス制御へ移行し、
ポーリングを受信した際に、許容送信時間長以下となるように調整されたサイズのデータフレームを、アクセスポイントへ送信する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention, for the access point:
Running in PCF mode,
The control packet includes the non-collision time length of the radio resource,
During that non-collision time length, polling is sent sequentially to each connected terminal,
About the device
When a control packet is received, it shifts to access control to suppress the transmission of data frames during the non-collision time length,
When polling is received, it is also preferable to transmit a data frame having a size adjusted to be equal to or less than the allowable transmission time length to the access point.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
端末は、アクセスポイントへ送信するデータフレームに、制御パケットの受信時点から現時点までの時間差を、非衝突時間長から差し引いた残り非衝突時間長を含め、
データフレームを受信した端末は、当該データフレームに含まれる残り非衝突時間長の間、データフレームの送信を抑止するべくアクセス制御へ移行する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention,
The terminal includes, in the data frame transmitted to the access point, the remaining non-collision time length obtained by subtracting the time difference from the reception time of the control packet to the current time from the non-collision time length,
It is also preferable that the terminal that has received the data frame shifts to access control to suppress transmission of the data frame for the remaining non-collision time length included in the data frame.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、アクセスポイントについて、
無線リソースの利用率が高いほど、非衝突時間長が長くなるように可変に設定する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention, for the access point:
It is also preferable to variably set the non-collision time length as the radio resource utilization rate increases.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、アクセスポイントについて、
現に接続中の端末数が多いほど、許容送信時間長が短くなるように可変に設定する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention, for the access point:
It is also preferable to variably set the allowable transmission time length as the number of currently connected terminals increases.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、アクセスポイントについて、
下り方向(アクセスポイント->端末)のデータ量に対して、上り方向(端末->アクセスポイント)のデータ量の比が高いほど、許容送信時間長が長くなるように可変に設定する
ことも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention, for the access point:
It is also preferable to variably set the allowable transmission time length as the ratio of the data amount in the uplink direction (terminal-> access point) to the data amount in the downlink direction (access point-> terminal) increases. .

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
端末は、アクセスポイントから受信した許容送信時間長と、現在の無線変調レートとから算出された伝送レートが、予め設定された所望伝送レート以下となる場合、当該アクセスポイントとの無線リンクを切断することも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention,
When the transmission rate calculated from the allowable transmission time length received from the access point and the current wireless modulation rate is equal to or lower than a preset desired transmission rate, the terminal disconnects the wireless link with the access point. It is also preferable.

本発明のシステムにおける他の実施形態によれば、
アクセスポイントは、複数のアンテナを用いて無線信号の送信方向に指向性を持たせる機能を具備し、複数の端末の群に対して同時に異なる制御信号を送信して、異なる許容送信時間長の値を設定し、指向性毎の各端末へ同時にポーリングすることも好ましい。
According to another embodiment of the system of the present invention,
The access point has a function of imparting directivity to the transmission direction of a radio signal using a plurality of antennas, and transmits different control signals to a group of a plurality of terminals at the same time, and has different allowable transmission time length values. It is also preferable to poll each terminal for each directivity at the same time.

本発明によれば、アクセスポイントと複数の端末とが、無線LANを介して通信するシステムにおけるデータフレーム送信方法において、
アクセスポイントは、端末へ、送信されるデータフレームに対する許容送信時間長を含む制御パケットを送信し、
端末は、自ら送信しようとするデータフレームに対する送信時間が、許容送信時間長以下となるように、当該データフレームのサイズを調整する
ことを特徴とする。
According to the present invention, in a data frame transmission method in a system in which an access point and a plurality of terminals communicate via a wireless LAN,
The access point transmits a control packet including an allowable transmission time length for a data frame to be transmitted to the terminal,
The terminal is characterized by adjusting the size of the data frame so that the transmission time for the data frame to be transmitted by itself is equal to or less than the allowable transmission time length.

本発明のシステム及び方法によれば、アクセスポイントから見て伝送レートが低い端末が存在している場合であっても、無線LAN全体のスループットを低下させないようにアクセス制御を実行する。アクセスポイントが、端末から送信されるデータフレームのサイズを、所定の許容送信時間以下となるように制限させることによって、低い伝送レートの端末からのデータフレームが、比較的長い時間、無線リソースを占有してしまうことを防止する。   According to the system and method of the present invention, even when there is a terminal having a low transmission rate as viewed from the access point, access control is performed so as not to reduce the throughput of the entire wireless LAN. The access point restricts the size of the data frame transmitted from the terminal so that it does not exceed the predetermined allowable transmission time, so that the data frame from the terminal with a low transmission rate occupies radio resources for a relatively long time. To prevent it.

無線LANのDCFに基づくシーケンス図である。It is a sequence diagram based on DCF of wireless LAN. 無線リンクの伝送レートが低い端末が、データフレームの送信時間を長く占有することを表すシーケンス図である。It is a sequence diagram showing that the terminal with a low transmission rate of a radio link occupies the transmission time of a data frame long. 本発明におけるシーケンス図である。It is a sequence diagram in the present invention. 本発明におけるフレーム構成図である。It is a frame block diagram in this invention. 本発明におけるアクセスポイントの機能構成図である。It is a function block diagram of the access point in this invention. 本発明における端末の機能構成図である。It is a function block diagram of the terminal in this invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明によれば、MACにおけるPCFモードを利用したものであって、アクセスポイントは、端末へ送信する制御パケットに、送信されるデータフレームに対する「許容送信時間長」を含めるものである。これに対し、端末は、CFP期間(非衝突期間)にポーリングを受信した際に、自ら送信しようとするデータフレームに対する送信時間が、許容送信時間長以下となるように、当該データフレームのサイズを調整する。これによって、無線LANの伝送レートが低い端末が、比較的長い時間、データフレームの送信時間を占有し続けることを抑止することができる。即ち、無線LANの無線リソースに対する全体として最適な利用環境を提供することができる。   According to the present invention, the PCF mode in the MAC is used, and the access point includes “allowable transmission time length” for the data frame to be transmitted in the control packet transmitted to the terminal. On the other hand, when the terminal receives polling during the CFP period (non-collision period), the terminal sets the size of the data frame so that the transmission time for the data frame to be transmitted is less than the allowable transmission time length. adjust. As a result, it is possible to prevent a terminal having a low wireless LAN transmission rate from occupying a data frame transmission time for a relatively long time. That is, it is possible to provide an optimal use environment as a whole for the wireless resources of the wireless LAN.

図3は、本発明におけるシーケンス図である。
図4は、本発明におけるフレーム構成図である。
FIG. 3 is a sequence diagram in the present invention.
FIG. 4 is a frame configuration diagram in the present invention.

(S1)アクセスポイント1は、IEEE802.11規格に基づいて、一定時間毎に「ビーコン(beacon)信号」を放送している。ビーコン信号とは、各端末2へ、接続可能な当該アクセスポイント1の存在を報知するものである。 (S1) The access point 1 broadcasts a “beacon signal” at regular intervals based on the IEEE 802.11 standard. The beacon signal notifies each terminal 2 of the existence of the connectable access point 1.

図4(a)のビーコン信号のフレームによれば、MACヘッダのデュレーション(duration)部に、CFPを設定する。CFPとは、端末に対して、そのデュレーション値(μ秒)の間は「非衝突期間長」であること表す。このビーコン信号を受信した周囲の端末2は、PCFモードのアクセス制御へ移行し、自発的にデータフレームを送信することを抑止する。   According to the frame of the beacon signal in FIG. 4A, the CFP is set in the duration portion of the MAC header. The CFP represents that the terminal is “non-collision period length” during the duration value (μ seconds). The peripheral terminals 2 that have received this beacon signal shift to PCF mode access control, and suppress the transmission of data frames spontaneously.

本発明によれば、更に、ビーコン信号のフレームボディに、「アクセス管理情報エレメント(Controlled Access IE)」と、その情報フィールドとしての「許容送信時間長(Allowed TX Time)」とを含める。許容送信時間長は、全ての端末2が、自ら送信しようとするデータフレームで占有できる最大の送信時間を意味する。このように、Controlled Access IEを含んで設定したCFPを、「MCFP(Managed Contention Free Period)」と称することとする。   According to the present invention, the frame body of the beacon signal further includes an “access management information element (Controlled Access IE)” and an “allowed transmission time length (Allowed TX Time)” as its information field. The allowable transmission time length means the maximum transmission time that all the terminals 2 can occupy with the data frame to be transmitted by themselves. The CFP set including Controlled Access IE is referred to as “MCFP (Managed Contention Free Period)”.

また、ビーコン信号に許容送信時間長を含むことに限られず、アクセスポイント1が、端末2からプローブ要求を受信した際に返信する「プローブ応答」であってもよい。   Further, the access point 1 is not limited to including the allowable transmission time length in the beacon signal, and may be a “probe response” that is returned when the access point 1 receives a probe request from the terminal 2.

図4(b)によれば、予め別途規定した「制御パケット」に許容送信時間長を含むものである。ここでは、MCF(Managed Contention Function)データフレームとして、端末が送信するデータフレームの許容送信時間長を指定している。このように、本発明は、ビーコン信号やプローブ応答のフレーム構成に限定されるものではなく、別途規定された制御パケットとして構成したものであってもよい。   According to FIG. 4B, the “control packet” separately defined in advance includes the allowable transmission time length. Here, an allowable transmission time length of a data frame transmitted by the terminal is specified as an MCF (Managed Contention Function) data frame. Thus, the present invention is not limited to the frame configuration of the beacon signal or the probe response, and may be configured as a separately defined control packet.

尚、前述の実施形態によれば、ビーコン信号に許容送信時間長を含むものとして説明したが、アクセスポイント1と端末2との間の認証後に、端末2から送信されたアソシエーション要求(Association Request)に対して、アクセスポイント1から送信するアソシエーション応答(Association Response)のフレームボディに許容送信時間長を含めることもできる。即ち、アクセスポイント1と端末2との間で無線リンクの確立段階で、アクセスポイント1から端末2へ、許容送信時間長を通知できればよい。   In the above embodiment, the beacon signal is described as including the allowable transmission time length. However, after authentication between the access point 1 and the terminal 2, an association request (Association Request) transmitted from the terminal 2 is used. On the other hand, the allowable transmission time length can also be included in the frame body of the association response transmitted from the access point 1. That is, it suffices if the allowable transmission time length can be notified from the access point 1 to the terminal 2 at the stage of establishing the wireless link between the access point 1 and the terminal 2.

S1によれば、各端末2は、MCFPのビーコン信号を受信することによって、アクセスポイント1からのアクセス制御の開始と、無線リソースの非衝突時間長(MCFP)とを知る。その後、端末2は、非衝突時間の間、データフレームの送信を抑止するべくアクセス制御へ移行し、アクセスポイント1からのポーリング(送信権)を待つ。   According to S1, each terminal 2 knows the start of access control from the access point 1 and the non-collision time length (MCFP) of the radio resource by receiving the MCFP beacon signal. Thereafter, during the non-collision time, the terminal 2 shifts to access control in order to suppress transmission of the data frame, and waits for polling (transmission right) from the access point 1.

尚、他の実施形態として、アクセスポイントは、「非衝突時間長」を、無線リソースの利用率が高いほど、非衝突時間長が長くなるように可変に設定することも好ましい。無線リソースの利用率は、単に、無線リソースが利用されている時間比であってもよい。   As another embodiment, the access point may preferably set the “non-collision time length” variably so that the non-collision time length becomes longer as the radio resource utilization rate increases. The utilization rate of radio resources may simply be a time ratio during which radio resources are used.

(S2)アクセスポイント1及び端末2は、PCFモードで実行されるために、各フレーム間の送信間隔として、DIFS(Distributed Inter Frame Space)よりも短い「SIFS(Short Inter Frame Space)」を用いることができる。また、PCFモードであるために、フレーム衝突防止のためのバックオフ時間を取る必要がない。これによって、例えばMCFPが設定されたビーコン信号を、DCFモードで制御中の端末で受信されなかったとしても、それら端末が、PCFモードのアクセスポイント及び端末へ割り込んで、データフレームを送信する余地がない。 (S2) Since the access point 1 and the terminal 2 are executed in the PCF mode, “SIFS (Short Inter Frame Space)” shorter than DIFS (Distributed Inter Frame Space) is used as the transmission interval between the frames. Can do. In addition, since the PCF mode is used, it is not necessary to take a back-off time for preventing frame collision. As a result, for example, even if a beacon signal in which MCFP is set is not received by a terminal being controlled in the DCF mode, there is room for the terminals to interrupt the PCF mode access point and the terminal and transmit a data frame. Absent.

アクセスポイント1は、その非衝突時間長の間、接続中の各端末へ順次、ポーリング(送信権)を送信する。図3によれば、アクセスポイント1は、最初に、SIFSの経過後、端末2aへポーリングを送信している。各端末2は、アクセスポイント1から自端末に対するポーリングを受信した時のみ、データフレームを送信することができる。   The access point 1 sequentially transmits polling (transmission right) to each connected terminal during the non-collision time length. According to FIG. 3, the access point 1 first transmits polling to the terminal 2a after SIFS has elapsed. Each terminal 2 can transmit a data frame only when it receives polling for its own terminal from the access point 1.

図4(c)によれば、CF-Pollのポーリングフレームが表されている。尚、CF-Pollは、ペイロードを含まないために、例えば許容送信時間長のような追加情報を含むことができない。   FIG. 4C shows a CF-Poll polling frame. Note that since CF-Poll does not include a payload, it cannot include additional information such as an allowable transmission time length.

(S3)端末2aは、アクセスポイント1からのポーリングを受信することによって、自端末が送信権を得たことを認識し、SIFSだけ待機する。そして、端末2aは、アクセスポイント1へ送信すべきデータフレームについて、許容送信時間長以下となるようにサイズを調整し、アクセスポイント1へ送信する。データフレーム長は、具体的には、以下の式で算出することができる。
データフレーム長=(許可送信時間×伝送レート−フレームヘッダ長)
ここで、端末2aは、アクセスポイント1との間の距離が近く、比較的高い伝送レートであるために、データフレームの送信に、許容送信時間長よりも短い時間しか要しなかったとする。
そして、アクセスポイント1は、端末2aからデータフレームを受信する。
(S3) Upon receiving polling from the access point 1, the terminal 2a recognizes that its own terminal has obtained the transmission right and waits for SIFS. Then, the terminal 2a adjusts the size of the data frame to be transmitted to the access point 1 so as to be equal to or less than the allowable transmission time length, and transmits the data frame to the access point 1. Specifically, the data frame length can be calculated by the following equation.
Data frame length = (permitted transmission time x transmission rate-frame header length)
Here, since the terminal 2a is close to the access point 1 and has a relatively high transmission rate, it is assumed that the data frame transmission only takes a time shorter than the allowable transmission time length.
Then, the access point 1 receives a data frame from the terminal 2a.

(S4)次に、アクセスポイント1は、SIFSだけ待機した後、CF-Pollのポーリングを端末2bへ送信する。 (S4) Next, after waiting for SIFS, the access point 1 transmits CF-Poll polling to the terminal 2b.

(S5)端末2bは、アクセスポイント1からのポーリングを受信することによって、自端末が送信権を得たことを認識し、SIFSだけ待機する。そして、端末2bは、アクセスポイント1へ送信すべきデータフレームについて、許容送信時間長以下となるようにサイズを調整し、アクセスポイント1へ送信する。
ここで、端末2bは、アクセスポイント1との間の距離が遠く、比較的低い伝送レートである。しかしながら、データフレームの送信には、許容送信時間長までしか使えない。ここでは、端末2bは、付与された許容送信時間長一杯を、データフレームの送信に要したとする。
そして、アクセスポイント1は、端末2bからデータフレームを受信する。
(S5) By receiving polling from the access point 1, the terminal 2b recognizes that its own terminal has obtained the transmission right, and waits for SIFS. Then, the terminal 2 b adjusts the size of the data frame to be transmitted to the access point 1 so as to be equal to or less than the allowable transmission time length, and transmits the data frame to the access point 1.
Here, the terminal 2b is far from the access point 1 and has a relatively low transmission rate. However, data frames can be transmitted only up to the allowable transmission time length. In this case, it is assumed that the terminal 2b takes a full allowable transmission time length to transmit a data frame.
Then, the access point 1 receives a data frame from the terminal 2b.

(S6)次に、アクセスポイント1は、SIFSだけ待機した後、更に他の端末2へ、CF-Pollのポーリングを送信する。 (S6) Next, after waiting for SIFS, the access point 1 further transmits CF-Poll polling to another terminal 2.

(S7)最後に、アクセスポイント1は、MCFP期間に達した際に、又は、端末2からのデータフレームの送信が無くなった際に、PIFSだけ待機する。
そして、アクセスポイント1は、無線リソースをアクセス制御から開放するために、CF-Endを全ての端末2へブロードキャストで送信する。これによって、アクセスポイント1は、アクセス制御されたMCFPの非衝突期間を終了させる。
MCFPの開放後は、各端末2は、DCFモードとして、MCFP期間中に送信が完了していないデータフレームを送信することもできる。
(S7) Finally, the access point 1 waits for PIFS when the MCFP period is reached or when there is no data frame transmission from the terminal 2.
Then, the access point 1 broadcasts CF-End to all the terminals 2 in order to release radio resources from access control. As a result, the access point 1 terminates the non-collision period of the access-controlled MCFP.
After the release of the MCFP, each terminal 2 can also transmit a data frame that has not been transmitted during the MCFP period in the DCF mode.

[アクセスポイントの電波を受信できない端末]
(S8)他の実施形態として、アクセスポイント1の電波を受信できない端末2cの動作について説明する。端末2cは、アクセスポイント1との間の距離が更に遠く、ビーコン信号を受信できていなかったとする。そのために、端末2cは、MCFP期間であることも認識していない。このとき、端末2cは、DCFモードによって、データフレームを自発的に送信する場合がある。
[Device that cannot receive the access point signal]
(S8) As another embodiment, the operation of the terminal 2c that cannot receive the radio waves of the access point 1 will be described. It is assumed that the terminal 2c is farther away from the access point 1 and has not received a beacon signal. Therefore, the terminal 2c does not recognize that it is the MCFP period. At this time, the terminal 2c may spontaneously transmit a data frame in the DCF mode.

そこで、各端末2は、アクセスポイントへ送信するデータフレームに、制御パケットの受信時点から現時点までの時間差を、非衝突時間長から差し引いた残り非衝突時間長を含める。
残り非衝突時間長=非衝突時間長−制御パケットの受信時点から現時点までの時間差
Therefore, each terminal 2 includes the remaining non-collision time length obtained by subtracting the time difference from the reception time of the control packet to the current time from the non-collision time length in the data frame transmitted to the access point.
Remaining non-collision time length = non-collision time length-time difference from the reception time of the control packet to the present time

具体的には、送信フレームのMACヘッダに含まれるデュレーションに「残り非衝突時間長」を含めることも好ましい。例えば端末2cは、端末2bからアクセスポイント1へ向けて送信されたデータフレームを検知し、そのデータフレームのデュレーションに、残り非衝突時間長が含まれていることを認識する。このとき、端末2cは、その時間値の間、非衝突期間のPCFモードであることを認識し、データフレームを自発的に送信しないようにする。これによって、端末2cが、アクセスポイント1と端末2a、2bとの間で送信されているデータフレームに衝突させるようなパケットを送信することがない。   Specifically, it is also preferable to include the “remaining non-collision time length” in the duration included in the MAC header of the transmission frame. For example, the terminal 2c detects a data frame transmitted from the terminal 2b toward the access point 1, and recognizes that the duration of the data frame includes the remaining non-collision time length. At this time, the terminal 2c recognizes that the PCF mode is in the non-collision period during the time value, and does not transmit the data frame spontaneously. As a result, the terminal 2c does not transmit a packet that collides with a data frame transmitted between the access point 1 and the terminals 2a and 2b.

[許容送信時間長の可変設定]
他の実施形態として、アクセスポイント1によって規定される許容送信時間長を、無線LANの周辺環境に応じて可変することも好ましい。例えば2つの方法がある。
[Variable setting of allowable transmission time length]
As another embodiment, it is also preferable to change the allowable transmission time length defined by the access point 1 according to the surrounding environment of the wireless LAN. For example, there are two methods.

(第1の可変設定)
現に接続中の端末数が多いほど、許容送信時間長が短くなるように可変に設定する。
(First variable setting)
It is set variably so that the allowable transmission time length becomes shorter as the number of currently connected terminals increases.

(第2の可変設定)
Webサーバ−クライアントシステムによれば、通常、下り方向(アクセスポイント->端末)のデータ量に対して、上り方向(端末->アクセスポイント)のデータ量は少ない。そのために、下り方向のデータ量に対して上り方向のデータ量の比が高いほど、許容送信時間長が長くなるように可変に設定する。逆に、上り方向のデータの量の比が低いほど、許容送信時間長が短くなるように設定する。
(Second variable setting)
According to the Web server-client system, the data amount in the uplink direction (terminal-> access point) is usually smaller than the data amount in the downlink direction (access point-> terminal). Therefore, the allowable transmission time length is variably set as the ratio of the uplink data amount to the downlink data amount increases. On the contrary, the allowable transmission time length is set to be shorter as the ratio of the uplink data amount is lower.

[所望伝送レートが得られない場合における、端末からの無線リンクの切断]
他の実施形態として、端末2は、アクセスポイント1から受信した許容送信時間長と、現在の無線変調レートとから、試算伝送レートを算出できる。
試算伝送レート=許容送信時間長×現在使用中の無線変調レート
そして、端末2は、試算伝送レートが、予め設定された所望伝送レート以下となる場合、当該アクセスポイントとの無線リンクを切断する。その後、他のアクセスポイントや携帯電話網への再接続を実行することができる。
[Disconnection of radio link from terminal when desired transmission rate cannot be obtained]
As another embodiment, the terminal 2 can calculate a trial transmission rate from the allowable transmission time length received from the access point 1 and the current radio modulation rate.
Trial transmission rate = allowable transmission time length × wireless modulation rate currently in use The terminal 2 disconnects the radio link with the access point when the trial transmission rate is equal to or lower than a preset desired transmission rate. Thereafter, reconnection to another access point or mobile phone network can be performed.

[空間多重通信について異なる指向性に対する許容送信時間長の設定]
近年、複数のアンテナを用いてデータの送信方向に指向性を持たせることにより、複数の無線リンク間の干渉を抑制し、複数の無線リンクの同時通信を可能とする空間多重通信が実用化されようとしている。
そこで、他の実施形態として、アクセスポイント1が、空間多重技術(MIMO(multiple-input and multiple-output)、IEEE 802.11n)技術に基づいて、複数のアンテナを用いて無線信号の送信方向に指向性を持たせる機能を具備するものであってもよい。これにより、アクセスポイント1は、複数の端末の群に対して同時に異なる制御信号を送信して、異なる許容送信時間長の値を設定し、指向性毎の各端末へ同時にポーリングすることができる。
[Setting of allowable transmission time length for different directivity for spatial multiplexing]
In recent years, spatial multiplexing has been put into practical use by using multiple antennas to provide directivity in the data transmission direction, thereby suppressing interference between multiple wireless links and enabling simultaneous communication of multiple wireless links. I am trying to do.
Therefore, as another embodiment, the access point 1 is directed in the radio signal transmission direction using a plurality of antennas based on the spatial multiplexing technology (MIMO (multiple-input and multiple-output), IEEE 802.11n) technology. It may be provided with a function of imparting properties. As a result, the access point 1 can simultaneously transmit different control signals to a group of a plurality of terminals, set different allowable transmission time length values, and simultaneously poll each terminal for each directivity.

図5は、本発明におけるアクセスポイントの機能構成図である。   FIG. 5 is a functional configuration diagram of the access point in the present invention.

[送信側機能構成部]
イーサネット通信部101は、イーサネット(登録商標)から受信したIPパケットを、送信バッファ部111へ出力する。
送信バッファ部111は、接続中の端末2毎にデータを一時的に蓄積し、そのデータフレームを送信MAC部112へ出力する。
送信MAC部112は、送信バッファ部111から入力したデータフレームを、無線LANのMACフレーム形式に変換する。具体的には、MACヘッダを付加する。そして、送信MAC部112は、スケジューリング部から指示されたタイミングで、そのMACフレームを送信PHY(Physical Layer)部113へ出力する。尚、送信MAC部112は、イーサネット通信部101によって受信されたIPパケットとは別に、無線LANの制御に必要な管理用MACフレームや制御用MACフレームも生成する。
送信PHY部113は、MACフレームをデジタル的に変調してアナログ信号に変換し、そのアナログ信号をRF(Radio Frequency)部102へ出力する。
RF部102は、アナログ信号を、ベースバンド帯から送信周波数帯へアップコンバートし、アンテナへ出力する。
アンテナから送信された無線信号は、周辺の端末2へ送信される。
[Transmission side functional component]
The Ethernet communication unit 101 outputs the IP packet received from the Ethernet (registered trademark) to the transmission buffer unit 111.
The transmission buffer unit 111 temporarily accumulates data for each connected terminal 2 and outputs the data frame to the transmission MAC unit 112.
The transmission MAC unit 112 converts the data frame input from the transmission buffer unit 111 into a wireless LAN MAC frame format. Specifically, a MAC header is added. Then, transmission MAC section 112 outputs the MAC frame to transmission PHY (Physical Layer) section 113 at the timing instructed by the scheduling section. The transmission MAC unit 112 generates a management MAC frame and a control MAC frame necessary for controlling the wireless LAN, in addition to the IP packet received by the Ethernet communication unit 101.
The transmission PHY unit 113 digitally modulates the MAC frame to convert it into an analog signal, and outputs the analog signal to an RF (Radio Frequency) unit 102.
The RF unit 102 up-converts the analog signal from the baseband band to the transmission frequency band and outputs it to the antenna.
The radio signal transmitted from the antenna is transmitted to the peripheral terminal 2.

[受信側機能構成部]
アンテナは、受信した無線信号をRF部102へ出力する。
RF部102は、その無線信号を、受信周波数帯からベースバンド帯へダウンコンバートし、受信PHY部123へ出力する。
受信PHY部123は、アナログ信号をデジタル的に復調してMACフレームに変換する。そのMACフレームは、受信MAC部122へ出力される。また、受信PHY部123は、受信電力を検知した時、その旨をスケジューリング部131へ通知する。
受信MAC部122は、入力されたMACフレームの宛先アドレスが自端末宛てである場合、そのMACフレームからIPパケット形式へ変換する。そのIPパケットは、受信バッファ部121へ出力される。尚、受信したMACフレームが、管理用MACフレームである場合、IPパケットへ変換することなく、IEEE802.11規格に基づいて処理を実行する。また、受信MAC部122は、MACフレームを識別した時、その旨をスケジューリング部131へ通知する。
受信バッファ部121は、入力されたIPパケットを順次、イーサネット通信部101へ出力する。
イーサネット通信部101は、そのIPパケットを順次、イーサネットへ送信する。
[Receiving side function component]
The antenna outputs the received radio signal to the RF unit 102.
The RF unit 102 down-converts the radio signal from the reception frequency band to the baseband band, and outputs the radio signal to the reception PHY unit 123.
The reception PHY unit 123 digitally demodulates the analog signal and converts it into a MAC frame. The MAC frame is output to reception MAC section 122. Further, when the reception PHY unit 123 detects the reception power, the reception PHY unit 123 notifies the scheduling unit 131 to that effect.
When the destination address of the input MAC frame is addressed to the own terminal, the reception MAC unit 122 converts the MAC frame into the IP packet format. The IP packet is output to the reception buffer unit 121. If the received MAC frame is a management MAC frame, the process is executed based on the IEEE 802.11 standard without being converted into an IP packet. Further, when the reception MAC unit 122 identifies the MAC frame, the reception MAC unit 122 notifies the scheduling unit 131 to that effect.
The reception buffer unit 121 sequentially outputs the input IP packets to the Ethernet communication unit 101.
The Ethernet communication unit 101 sequentially transmits the IP packets to the Ethernet.

[スケジューリング部131]
スケジューリング部131は、PCFモード(又はDCFモード)におけるデータフレームの送信タイミングを、送信MAC部112へ指示する(図3のS2〜S7におけるアクセスポイント側の送信タイミング参照)。スケジューリング部131は、接続中の各端末へ順次、ポーリングを送信し、アクセス制御を実行する。
[Scheduling unit 131]
The scheduling unit 131 instructs the transmission MAC unit 112 on the transmission timing of the data frame in the PCF mode (or DCF mode) (see the transmission timing on the access point side in S2 to S7 in FIG. 3). The scheduling unit 131 sequentially transmits polling to each connected terminal and executes access control.

スケジューリング部131は、受信PHY部123及び受信MAC部122からの通知によって、無線リソースにおける「ビジー状態」「アイドル状態」を判定する。ビジー状態であれば、スケジューリング部131は、送信MAC部112に対してMACフレームの送信を保留させる。一方で、アイドル状態であれば、スケジューリング部131は、SIFS(又はDIFS,バックオフ時間,PIFS等)経過後に未だアイドル状態の継続を確認した時、送信MAC部112に対しMACフレームの送信を指示する。   The scheduling unit 131 determines “busy state” and “idle state” in the radio resource based on notifications from the reception PHY unit 123 and the reception MAC unit 122. If it is busy, the scheduling unit 131 causes the transmission MAC unit 112 to suspend transmission of the MAC frame. On the other hand, if it is in the idle state, the scheduling unit 131 instructs the transmission MAC unit 112 to transmit the MAC frame when the continuation of the idle state is still confirmed after the SIFS (or DIFS, backoff time, PIFS, etc.) has elapsed. To do.

[制御パケット送信部132]
制御パケット送信部132は、端末へ、送信されるデータフレームに対する許容送信時間長を含む制御パケットを送信する(図3のS1参照)。制御パケットは、例えば、ビーコン信号であり、許容送信時間長は、ビーコン信号のフレームボディに含まれるものであってもよい。また、その制御パケットは、無線リソースの非衝突時間長(MCFP)を含み、PCFモードによるアクセス制御の開始を通知することも好ましい。
[Control Packet Transmitter 132]
The control packet transmission unit 132 transmits a control packet including the allowable transmission time length for the data frame to be transmitted to the terminal (see S1 in FIG. 3). The control packet is, for example, a beacon signal, and the allowable transmission time length may be included in the frame body of the beacon signal. It is also preferable that the control packet includes a non-collision time length (MCFP) of the radio resource and notifies the start of access control in the PCF mode.

図6は、本発明における端末の機能構成図である。   FIG. 6 is a functional configuration diagram of a terminal according to the present invention.

図6によれば、RF部202、送信バッファ部211、送信MAC部212、送信PHY部213、受信バッファ部221、受信MAC部222、及び、受信PHY部223は、図5と同様に機能するものであって、送信側と受信側との相違のみである。また、送信バッファ部211及び受信バッファ部221は、アプリケーション部との間で、メモリ201を介してデータを入出力する。   According to FIG. 6, the RF unit 202, the transmission buffer unit 211, the transmission MAC unit 212, the transmission PHY unit 213, the reception buffer unit 221, the reception MAC unit 222, and the reception PHY unit 223 function in the same manner as in FIG. And only the difference between the transmitting side and the receiving side. In addition, the transmission buffer unit 211 and the reception buffer unit 221 input and output data with the application unit via the memory 201.

[スケジューリング部231]
スケジューリング部231は、PCFモード(又はDCFモード)におけるデータフレームの送信タイミングを、送信MAC部212へ指示する(図3のS2〜S7における端末側の送信タイミング参照)。スケジューリング部231は、アクセスポイント1から受信したポーリングを受信MAC部222から取得し、アクセスポイント1に対するデータフレームの送信タイミングを決定する。
[Scheduling unit 231]
The scheduling unit 231 instructs the transmission MAC unit 212 about the transmission timing of the data frame in the PCF mode (or DCF mode) (see the transmission timing on the terminal side in S2 to S7 in FIG. 3). The scheduling unit 231 acquires the polling received from the access point 1 from the reception MAC unit 222 and determines the transmission timing of the data frame for the access point 1.

また、スケジューリング部231は、受信PHY部223及び受信MAC部222からの通知によって、無線リソースにおける「ビジー状態」「アイドル状態」を判定する。ビジー状態であれば、スケジューリング部231は、送信MAC部112に対してMACフレームの送信を保留させる。一方で、アイドル状態であれば、スケジューリング部231は、SIFS(又はDIFS,バックオフ時間,PIFS等)経過後に未だアイドル状態の継続を確認した時、送信MAC部212に対しMACフレームの送信を指示する。   Further, the scheduling unit 231 determines “busy state” and “idle state” in the radio resource based on notifications from the reception PHY unit 223 and the reception MAC unit 222. If it is busy, the scheduling unit 231 causes the transmission MAC unit 112 to suspend transmission of the MAC frame. On the other hand, if it is in the idle state, the scheduling unit 231 instructs the transmission MAC unit 212 to transmit the MAC frame when the continuation of the idle state is still confirmed after the SIFS (or DIFS, backoff time, PIFS, etc.) has elapsed. To do.

更に、スケジューリング部231は、制御パケット(例えばビーコン信号)を受信MAC部222から受信した際に、非衝突時間長の間、データフレームの送信を抑止するべくアクセス制御へ移行する(図3のS1における端末側の送信タイミング参照)。   Furthermore, when receiving a control packet (for example, a beacon signal) from the reception MAC unit 222, the scheduling unit 231 shifts to access control to suppress transmission of a data frame for a non-collision time length (S1 in FIG. 3). (See the transmission timing on the terminal side in).

[伝送レート管理部232]
伝送レート管理部232は、受信MAC部122から通知された伝送レートを管理する。アクセスポイント1との間の通信における伝送レートは、無線LANチップや装置メーカにおける実装の工夫によって決定されている。一般に、無線LANの受信電力が低いほど低い伝送レートに設定するか、又は、伝送エラーや再送の発生が多いほど低い伝送レートに設定する。これによって、通信品質を維持しようとする。伝送レートは、データ長調整部233へ出力される。
[Transmission rate management unit 232]
The transmission rate management unit 232 manages the transmission rate notified from the reception MAC unit 122. The transmission rate in communication with the access point 1 is determined by the device of the wireless LAN chip or the device manufacturer. Generally, a lower transmission rate is set as the reception power of the wireless LAN is lower, or a lower transmission rate is set as transmission errors and retransmissions increase. As a result, communication quality is maintained. The transmission rate is output to the data length adjustment unit 233.

[データ長調整部233]
データ長調整部233は、制御パケットに含まれる許容送信時間長を、受信MAC部222から取得する。また、伝送レート管理部232から、現時点の伝送レートを取得する。そして、データ長調整部233は、伝送レートに基づいて、自ら送信しようとするデータフレームに対する送信時間が、許容送信時間長以下となるように、送信バッファ部211に対して当該データフレームのサイズを調整(分割・組み直し)する。具体的には、以下の式のようにデータ長を調整する。
許容送信時間<(PHYヘッダ長/基本伝送レート+MACフレーム長/伝送レート)
ここで、基本伝送レートとは、IEEE802.11の既存標準と互換性を持たせるためにアクセスポイントが対応する最も低い伝送レートをいう。2.4GHz帯では1Mbps又は2Mbpsであり、5GHz帯では6Mbpsである。
[Data length adjustment unit 233]
The data length adjustment unit 233 acquires the allowable transmission time length included in the control packet from the reception MAC unit 222. Also, the current transmission rate is acquired from the transmission rate management unit 232. Then, based on the transmission rate, the data length adjusting unit 233 sets the size of the data frame to the transmission buffer unit 211 so that the transmission time for the data frame to be transmitted is equal to or less than the allowable transmission time length. Adjust (split / reassemble). Specifically, the data length is adjusted as in the following equation.
Allowable transmission time <(PHY header length / basic transmission rate + MAC frame length / transmission rate)
Here, the basic transmission rate is the lowest transmission rate supported by the access point in order to be compatible with the existing IEEE802.11 standard. The 2.4 GHz band is 1 Mbps or 2 Mbps, and the 5 GHz band is 6 Mbps.

以上、詳細に説明したように、本発明のシステム及び方法によれば、アクセスポイントから見て伝送レートが低い端末が存在している場合であっても、無線LAN全体のスループットを低下させないようにアクセス制御を実行する。アクセスポイントが、端末から送信されるデータフレームのサイズを、所定の許容送信時間以下となるように制限させることによって、低い伝送レートの端末からのデータフレームが、比較的長い時間、無線リソースを占有してしまうことを防止する。   As described above in detail, according to the system and method of the present invention, even when there is a terminal having a low transmission rate when viewed from the access point, the throughput of the entire wireless LAN is not reduced. Perform access control. The access point restricts the size of the data frame transmitted from the terminal so that it does not exceed the predetermined allowable transmission time, so that the data frame from the terminal with a low transmission rate occupies radio resources for a relatively long time. To prevent it.

本発明によれば、CDMA/CAのアクセス制御方式を用いた無線LANのシステムに、TDMA(Time Division Multiple Access)のアクセス制御方式を適用したようなものである。これによって、アクセスポイントの周辺に、低い伝送レートの端末が多数存在しても、高い伝送レートの端末の通信に影響を与えることがない。低い伝送レートの端末からの送信時間が「許容送信時間長」に制限されるために、システム全体のスループットを高めることができる。   According to the present invention, a TDMA (Time Division Multiple Access) access control system is applied to a wireless LAN system using a CDMA / CA access control system. As a result, even if there are many terminals having a low transmission rate around the access point, communication of terminals having a high transmission rate is not affected. Since the transmission time from a terminal having a low transmission rate is limited to the “allowable transmission time length”, the throughput of the entire system can be increased.

最後に、本発明の課題として前述した例について、本発明を適用した効果を説明する。   Finally, the effect of applying the present invention will be described with respect to the example described above as the subject of the present invention.

65Mbpsの提供能力を有するアクセスポイント1が、2台の端末2と通信する場合を想定する。
端末2a:アクセスポイントから距離が近く、無線リンクの伝送レートが65Mbps
端末2b:アクセスポイントから距離が遠く、無線リンクの伝送レートが1Mbps
Assume that the access point 1 having the provision capability of 65 Mbps communicates with two terminals 2.
Terminal 2a: Close to the access point and the wireless link transmission rate is 65Mbps
Terminal 2b: Distance from the access point, wireless link transmission rate is 1Mbps

CFP期間=0.5秒とした場合、各端末単独では、以下のデータ量を送信することができる。
端末2a単独:CFP期間中に65Mbps×0.5=32.5Mビット
端末2b単独:CFP期間中に1Mbps×0.5=0.5Mビット
When the CFP period = 0.5 seconds, each terminal can transmit the following data amount.
Terminal 2a alone: 65Mbps x 0.5 = 32.5Mbit during CFP period Terminal 2b alone: 1Mbps x 0.5 = 0.5Mbit during CFP period

ここで、2台の端末2a及び2bを、CFP期間に共存させた場合、端末2bのデータフレームは、端末2aの65倍の時間を占有する。そのために、たとえPCFモードであっても、以下のデータ量しか送信できない。
端末2a:65×0.5/66=約0.5Mビット
端末2b:1×0.5×65/66=約0.5Mビット
端末2a及び2bで合わせて、CFP期間中に約1Mビットのデータ量しか送信できない。
Here, when the two terminals 2a and 2b coexist in the CFP period, the data frame of the terminal 2b occupies 65 times as long as the terminal 2a. Therefore, only the following data amount can be transmitted even in the PCF mode.
Terminal 2a: 65 × 0.5 / 66 = about 0.5 Mbits Terminal 2b: 1 × 0.5 × 65/66 = about 0.5 Mbits The terminal 2a and 2b can transmit only a data amount of about 1 Mbit during the CFP period.

これに対し、本願発明によれば、例えばMCFP期間=0.5秒とし、各端末2a,2bに対する「許容送信時間=0.25秒」とする。この場合、以下のデータ量を送信することができる。
端末2a:65×0.25=16.25Mビット
端末2b:1×0.25=0.25Mビット
これによって、端末2bの送信データ量は減少するが、合わせて16.5MビットのデータをMCFP期間に送信することができる。このように、本発明によれば、システム全体のスループットを高めることができる。
On the other hand, according to the present invention, for example, MCFP period = 0.5 seconds and “allowable transmission time = 0.25 seconds” for each terminal 2a, 2b. In this case, the following data amount can be transmitted.
Terminal 2a: 65 × 0.25 = 16.25M bit Terminal 2b: 1 × 0.25 = 0.25M bit This reduces the amount of transmission data of the terminal 2b, but a total of 16.5M bit data can be transmitted in the MCFP period. . Thus, according to the present invention, the throughput of the entire system can be increased.

前述した本発明の種々の実施形態について、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。   Various changes, modifications, and omissions of the above-described various embodiments of the present invention can be easily made by those skilled in the art. The above description is merely an example, and is not intended to be restrictive. The invention is limited only as defined in the following claims and the equivalents thereto.

1 アクセスポイント
101 イーサネット通信部
102 RF部
111 送信バッファ部
112 送信MAC部
113 送信PHY部
121 受信バッファ部
122 受信MAC部
123 受信PHY部
131 スケジューリング部
132 制御パケット送信部
2 端末
201 メモリ
202 RF部
211 送信バッファ部
212 送信MAC部
213 送信PHY部
221 受信バッファ部
222 受信MAC部
223 受信PHY部
231 スケジューリング部
232 伝送レート管理部
233 データ長調整部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Access point 101 Ethernet communication part 102 RF part 111 Transmission buffer part 112 Transmission MAC part 113 Transmission PHY part 121 Reception buffer part 122 Reception MAC part 123 Reception PHY part 131 Scheduling part 132 Control packet transmission part 2 Terminal 201 Memory 202 RF part 211 Transmission buffer unit 212 Transmission MAC unit 213 Transmission PHY unit 221 Reception buffer unit 222 Reception MAC unit 223 Reception PHY unit 231 Scheduling unit 232 Transmission rate management unit 233 Data length adjustment unit

Claims (10)

アクセスポイントと複数の端末とが、無線LAN(Local Area Network)を介して通信するシステムにおいて、
前記アクセスポイントは、端末へ、送信されるデータフレームに対する許容送信時間長を含む制御パケットを送信し、
前記端末は、自ら送信しようとするデータフレームに対する送信時間が、前記許容送信時間長以下となるように、当該データフレームのサイズを調整する
ことを特徴とするシステム。
In a system in which an access point and a plurality of terminals communicate via a wireless LAN (Local Area Network),
The access point transmits a control packet including an allowable transmission time length for a data frame to be transmitted to the terminal,
The system, wherein the terminal adjusts the size of the data frame so that the transmission time for the data frame to be transmitted is equal to or less than the allowable transmission time length.
前記アクセスポイントについて、
前記制御パケットは、ビーコン信号であり、
前記許容送信時間長は、前記ビーコン信号のフレームボディに含まれる
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
About the access point
The control packet is a beacon signal;
The system according to claim 1, wherein the allowable transmission time length is included in a frame body of the beacon signal.
前記アクセスポイントについて、
PCF(Point Coordination Function)モードで実行されており、
前記制御パケットは、無線リソースの非衝突時間長を含み、
その非衝突時間長の間、接続中の各端末へ順次、ポーリングを送信するものであり、
前記端末について、
前記制御パケットを受信した際に、非衝突時間長の間、データフレームの送信を抑止するべくアクセス制御へ移行し、
前記ポーリングを受信した際に、前記許容送信時間長以下となるように調整されたサイズのデータフレームを、前記アクセスポイントへ送信する
ことを特徴とする請求項1又は2の記載のシステム。
About the access point
It is executed in PCF (Point Coordination Function) mode,
The control packet includes a non-collision time length of radio resources,
During that non-collision time length, polling is sent sequentially to each connected terminal,
About the terminal
When receiving the control packet, during the non-collision time length, shift to access control to suppress the transmission of the data frame,
3. The system according to claim 1, wherein when the polling is received, a data frame having a size adjusted to be equal to or less than the allowable transmission time length is transmitted to the access point. 4.
前記端末は、前記アクセスポイントへ送信する前記データフレームに、前記制御パケットの受信時点から現時点までの時間差を、前記非衝突時間長から差し引いた残り非衝突時間長を含め、
前記データフレームを受信した端末は、当該データフレームに含まれる残り非衝突時間長の間、データフレームの送信を抑止するべくアクセス制御へ移行する
ことを特徴とする請求項3に記載のシステム。
The terminal includes, in the data frame transmitted to the access point, a remaining non-collision time length obtained by subtracting a time difference from the reception time of the control packet to the current time from the non-collision time length,
The system according to claim 3, wherein the terminal that has received the data frame shifts to access control to suppress transmission of the data frame for a remaining non-collision time length included in the data frame.
前記アクセスポイントについて、
無線リソースの利用率が高いほど、前記非衝突時間長が長くなるように可変に設定する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載のシステム。
About the access point
5. The system according to claim 3, wherein the system is variably set so that the non-collision time length becomes longer as the utilization rate of radio resources is higher.
前記アクセスポイントについて、
現に接続中の端末数が多いほど、前記許容送信時間長が短くなるように可変に設定する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のシステム。
About the access point
The system according to any one of claims 1 to 5, wherein the system is variably set so that the allowable transmission time length becomes shorter as the number of currently connected terminals increases.
前記アクセスポイントについて、
下り方向(アクセスポイント->端末)のデータ量に対して、上り方向(端末->アクセスポイント)のデータ量の比が高いほど、前記許容送信時間長が長くなるように可変に設定する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のシステム。
About the access point
The allowable transmission time length is variably set longer as the ratio of the data amount in the upstream direction (terminal-> access point) to the data amount in the downstream direction (access point-> terminal) is higher. 6. The system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
前記端末は、前記アクセスポイントから受信した前記許容送信時間長と、現在の無線変調レートとから算出された伝送レートが、予め設定された所望伝送レート以下となる場合、当該アクセスポイントとの無線リンクを切断する
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のシステム。
When the transmission rate calculated from the allowable transmission time length received from the access point and the current wireless modulation rate is equal to or lower than a preset desired transmission rate, the terminal establishes a wireless link with the access point. The system according to claim 1, wherein the system is cut.
前記アクセスポイントは、複数のアンテナを用いて無線信号の送信方向に指向性を持たせる機能を具備し、複数の端末の群に対して同時に異なる制御信号を送信して、異なる許容送信時間長の値を設定し、指向性毎の各端末へ同時にポーリングすることも特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載のシステム。   The access point has a function of imparting directivity to the transmission direction of a radio signal using a plurality of antennas, and transmits different control signals to a group of a plurality of terminals at the same time, and has different allowable transmission time lengths. The system according to claim 1, wherein a value is set and polling is simultaneously performed for each terminal for each directivity. アクセスポイントと複数の端末とが、無線LANを介して通信するシステムにおけるデータフレーム送信方法において、
前記アクセスポイントは、端末へ、送信されるデータフレームに対する許容送信時間長を含む制御パケットを送信し、
前記端末は、自ら送信しようとするデータフレームに対する送信時間が、前記許容送信時間長以下となるように、当該データフレームのサイズを調整する
ことを特徴とするデータフレーム送信方法。
In a data frame transmission method in a system in which an access point and a plurality of terminals communicate via a wireless LAN,
The access point transmits a control packet including an allowable transmission time length for a data frame to be transmitted to the terminal,
The data frame transmission method, wherein the terminal adjusts the size of the data frame so that a transmission time for the data frame to be transmitted by itself is equal to or less than the allowable transmission time length.
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