CN102714874A - 通信系统以及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明的通信系统具有第一通信终端、第二通信终端以及第三通信终端，第一通信终端将以第三通信终端为发送目的地的消息数据发送到多个通信终端，第二通信终端接收消息数据，如果确认为发送目的地并非自身，则传送所接收到的消息数据，第三通信终端接收消息数据，如果确认为发送目的地是自身，则将与所接收到的消息数据对应的响应数据发送给作为所接收到的消息数据的发送源的第一通信终端，对于响应数据，相比于所传送的消息数据，将发送的优先等级设定得高，从接收到消息数据至发送对应的响应数据的时间比从接收消息数据至传送消息数据的时间短。

Description

通信系统以及通信方法

技术领域

本发明涉及在具有多个通信装置的通信系统中，根据所发送的帧的种类设置不同的优先级，并根据该优先级，发送以及传送各种帧。

背景技术

图7是示出以往的通信系统中的各通信装置的动作的图。

在以往的路径探索方法中，在Ad－hoc（自组织）网络中，在从某通信装置2针对其他通信装置4搜索通信路径的情况下，通信装置2对周边的通信装置1、3、5发送针对该通信装置4的路径探索消息。接收到发往自身的路径探索消息的通信装置4对发送源的通信装置2发送路径探索响应消息。另外，接收到并非发往自身的路径探索消息的通信装置1、3、5将所接收到的路径探索消息传送给周边的通信装置（在通信装置5的情况下为通信装置2~4）。

这样，接收到某通信装置2发送了的路径探索消息的多个通信装置1、3~5希望在相同的定时发送路径探索消息、或者路径探索响应消息，所以在传送介质（无线通信线路）上易于发生帧（发送数据、消息数据）的冲突，而有可能在目的地的通信装置2中无法正确地接收从通信装置4发送的路径探索响应消息。

图8是示出以往的通信装置中的帧发送定时的图。

在作为无线LAN的标准规格的IEEE 802.11e中，根据帧的类别，在各种帧的发送定时中存在差异。另外，通过针对每个通信装置设置随机的发送等待时间，而抑制在传送介质上发生帧的冲突。

通过C SMA/CA方式（C arrier Sense Multiple Access/CollisionAvoidance：载波侦听多路访问/冲突避免方式），在通信终端访问通信介质的介质访问方式（无线LAN标准规格IEEE 802.11e）中，定义多个帧的发送间隔（帧间隔（IFS）），从而根据帧的类别进行介质访问（无线通信定时）的优先控制。

在IEEE 802.11e中，作为IFS，定义了在针对某帧的Ack信号的发送时使用的短帧间隔（SIFS）、从任意的访问点对各终端发送的轮询用的帧发送时使用的集中控制用帧间隔（PIFS）、数据帧的发送时使用的分散控制用帧间隔（DIFS）、以及能够根据作为帧的优先级的访问类型（AC）设定不同的帧间隔的帧发送间隔（AIFS）。

这样，根据帧的类别，在帧的发送间隔中设置差异，帧的优先级越高，在越早的定时发送，从而根据所发送的帧的类别来进行优先控制。

如图7那样，同时期接收到从通信装置2发送的路径探索消息的通信终端1、3~5大致同时期地发送路径探索消息（传送）、路径探索响应消息（接下来的帧）。这些通信终端1、3~5针对从通信装置2发送的路径探索消息（数据帧、忙媒体），在经过DIFS或者AIFS之后，在由预定的多个时隙构成的竞争窗口的范围内，分别分配不同的时隙。然后，根据该时隙，发送各通信终端想要发送的接下来的帧。这样，通过对各通信终端设置不同的时隙，而对各通信终端设置不同的随机的发送待机时间，来抑制由于多个通信终端在相同的定时发送数据帧而发生多个帧的冲突。

另外，在某通信装置（A）在所分配的时隙中发送了帧（A）之后，即使成为其他通信装置（B）的时隙，通信装置（A）的帧（A）的发送尚未完成的情况下，通信装置（B）抑制预定要发送的的帧（B）的发送。通信装置（B）在帧（A）的发送完成之后，接受在该帧（A）之后重新设定的接下来的竞争窗口内的任意的时隙分配。

另外，在以往技术中的竞争窗口的设置方法中，如果针对作为之前的发送帧的忙媒体设置SIFS、PIFS、DIFS，则在对应的竞争窗口中设置长的发送待机时间，设置大量的时隙。

如果针对之前的忙媒体设置了优先级是第i个的AIFS，则针对对应的竞争窗口，设置比SIFS、PIFS、DIFS时更短且更少的时隙。但是，对于与SIFS、PIFS、DIFS对应的竞争窗口的时隙、和与AIFS对应的竞争窗口的时隙，在部分重复的定时设置，在实际上发送接下来的帧时，优先级高的帧有可能反而在AIFS之后发送的优先级比较低的帧之后才被发送。

另外，如果针对之前的忙媒体设置了优先级是第j个的AIFS，则对于对应的竞争窗口，设置比优先级是第i个的AIFS时更短且更少的时隙。但是，对于与优先级是第i个的AIFS对应的竞争窗口的时隙、和与优先级是第j个的AIFS对应的竞争窗口的时隙，在部分重复的定时设定，在实际上发送接下来的帧时，优先级比较高的帧有可能反而在优先级是第j个的AIFS之后发送的优先级低的帧之后才被发送。

非专利文献1：IEEE Standard 802.11

发明内容

这样，根据帧的优先级来设定长度不同的竞争窗口，但由于在部分重复的定时设置了对优先级不同的帧分别设置的竞争窗口，所以存在高优先级的帧未必被优先地发送这样的问题。

本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于得到一种通信系统以及通信方法，在不重复的定时设置对优先级不同的帧分别设置的竞争窗口，而高优先级的帧一定被优先地发送。

为了解决上述课题并达成目的，本发明提供一种通信系统，其特征在于，具有第一通信终端、第二通信终端以及第三通信终端，第一通信终端将以第三通信终端为发送目的地的消息数据发送到多个通信终端，第二通信终端接收消息数据，确认该接收到的消息数据的发送目的地，如果确认为所确认的发送目的地并非自身的通信终端，则将接收到的消息数据传送给其他通信终端，第三通信终端接收消息数据，确认该接收到的消息数据的发送目的地，如果确认为所确认的发送目的地是自身的通信终端，则将与接收到的消息数据对应的响应数据发送到作为接收到的消息数据的发送源的第一通信终端，对于响应数据，相比于要传送的消息数据，将用于发送的优先等级设定得高，从接收到消息数据至发送对应的响应数据的时间比从接收到消息数据至传送该消息数据的时间短。

根据本发明的通信系统，起到能够一定在优先等级低的数据之前传送优先等级（优先级）高的数据这样的效果。

附图说明

图1是示出本发明的通信装置中的帧发送定时的图。

图2是示出应用了本发明的通信系统中的各通信装置的动作的图。

图3是示出应用了本发明的通信系统中的各通信装置发送的数据的概要图。

图4是示出本发明的实施方式2的通信装置中的帧发送定时的图。

图5是示出本发明的实施方式3的通信装置中的帧发送定时的图。

图6是示出本发明的实施方式4的通信装置中的帧发送定时的图。

图7是示出以往的通信系统中的各通信装置的动作的图。

图8是示出以往的通信装置中的帧发送定时的图。

（符号说明）

10：通信终端1；20：通信终端2；30：通信终端3；40：通信终端4；50：通信终端5。

具体实施方式

以下，根据附图，详细说明本发明的通信系统以及通信方法的实施方式。另外，本发明不限于该实施方式。

实施方式1.

图1是示出本发明的通信装置（通信终端）中的帧发送定时的图。

如图1所示，在将直至针对忙媒体（之前的帧）的接下来的帧（例如，Ack帧等）的发送间隔设为T0、将直至发送针对忙媒体的路径探索响应消息等接下来的帧的（发送时间）间隔设为T1、将作为与路径探索响应消息等接下来的帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW1×Ts、将直至发送针对忙媒体的路径探索消息等接下来的帧的（发送时间）间隔设为T2、将作为与路径探索消息等接下来的帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW2×Ts、将构成竞争窗口的多个时隙分别设为Ts的情况下，设为T0<T1、并且T1+Ts×CW1<T2的条件成立。

即，预先按照Ack帧等接下来的帧、路径探索响应消息等接下来的帧、路径探索消息等接下来的帧的顺序，设定高优先级（优先等级），相比于路径探索消息等接下来的帧，优先地发送路径探索响应消息等接下来的帧，相比于该路径探索响应消息等接下来的帧，优先地发送Ack帧等接下来的帧。

图2是示出应用了本发明的通信系统中的各通信装置的动作的图。

通信装置1~5通过CSMA/CA方式访问通信介质（无线通信），为了接收从某通信装置发送的发送信号（通常）待机，如果接收到从某通信装置发送的发送信号，则抑制预定从自身发送的的发送信号的发送，如果确认了来自某通信装置的发送信号的发送结束，则发送自身的发送信号。

假设，通信装置2为了搜索与通信装置4之间的通信路径，发送路径探索消息（帧）。

如果通信装置2发送了路径探索消息，则通信装置1、3~5接收该路径探索消息。通信装置1、3、5如果确认所接收到的路径探索消息的发送目的地，而得知并非发往自身的路径探索消息，则将该接收到的路径探索消息传送到周围的通信装置。通信装置4如果确认所接收到的路径探索消息的发送目的地，而得知是发往自身的路径探索消息，则将与该接收到的路径检索消息对应的路径探索响应消息（测量数据等）回送给通信终端2。

另外，在图3中也示出同样的动作。

本发明的系统包括通信装置1（10）、通信装置2（20）、通信装置3（30）、通信装置4（40）以及通信装置5（50）。此时，通信装置2（20）成为路径探索消息的发送源，对通信终端4（40）发送路径终端消息。通信终端1（10）、通信终端3（30）以及通信终端5（50）如果接收到从通信装置2（20）发送的路径探索消息，则得知并非对自身发送的路径探索消息，对周围的通信装置传送路径探索消息（传送）。另一方面，通信终端4（40）如果接收到从通信装置2（20）发送的路径探索消息，则得知是对自身（发送目的地）发送的路径探索消息，对通信终端2（20：发送源）响应路径探索响应消息。

另外，本发明的通信装置如果得知并非发往自身的路径探索消息，则将该接收到的路径探索消息传送给周围的通信装置，但也可以对路径探索消息等帧分别设置识别编号，在再次接收到相同的识别编号的帧的情况下抑制进一步的传送。另外，也可以关于相同的识别编号的帧设定可接收的时间（期间）。由此，能够避免要发送的帧的急增、通信线路的无用的混乱。

对于针对从通信装置2发送的路径探索消息（忙媒体）通过通信装置1、3、5传送路径探索消息的传送定时，对各通信装置分配基于在忙媒体的接收之后经过T2时间之后、直至T2+CW2×Ts时间的竞争窗口内的各时隙的定时。另一方面，对于由通信装置4发送路径探索响应消息的发送定时，分配基于在忙媒体的接收之后经过T1时间之后、直至T1+CW1×Ts时间的竞争窗口内的各时隙的定时。另外，T1+CW1×Ts时间比作为由通信装置1、3、5传送路径探索消息的传送定时的T2时间早（短），所以由通信装置4传送的路径探索响应消息一定比由通信装置1、3、5传送的路径探索消息先被实施（发送）。

即，如果通信装置1、3~5接收到从通信装置2发送的路径探索消息，则通信装置4在规定的期间（T1~T1+CW1×Ts）内开始回送对所接收到的路径探索消息响应的路径探索响应消息，通信装置1、3、5在比路径探索响应消息的回送定时（T1~T1+CW1×Ts）晚的定时（T2~T2+CW2×Ts）开始传送路径探索消息。因此，能够将通信装置4回送的路径探索响应消息不与通信装置1、3、5传送的路径探索消息竞争（冲突）地发送到通信装置2。

另外，如果通信装置4对通信装置2响应（发送开始）路径探索响应消息，则通信装置1、3、5检测该路径探索响应消息是否为发送中，在通信装置4发送完成该路径探索响应消息之前，保留路径探索消息的传送。

本发明能够有效地利用于使用了Ad－hoc网络的自动检查系统等数据收集系统。为了在这样的系统中利用，考虑以下的点。

1.发送路径探索响应消息的通信终端通常是1台，基本上不会从多个通信终端（大致同时期）发送路径探索响应消息。另外，本通信系统和其他通信系统竞争的可能性低。

2.在路径探索消息到达发送目的地（目的）的通信终端的情况下，无需将该路径探索消息（中继）进一步传送到其他通信终端。因此，相比于传送路径探索消息，使路径探索响应消息的发送变得优先的必要性更高。于是，在发送该路径探索响应消息时，控制成不与从其他通信终端发送的路径探索消息竞争（冲突）。

因此，从各通信终端，同时发送帧，而必须以使多个帧不冲突的方式，设定帧间隔（T1，T2）、竞争窗口（CW1×Ts，CW2×Ts）。

这样，通过使与优先级低的路径探索消息（帧）相关的竞争窗口的始端比优先级高的路径探索响应消息（帧）的竞争窗口的末端晚，能够可靠地（从通信装置4向通信装置2）发送优先级高的路径探索响应消息。

实施方式2.

图4是示出实施方式2的通信装置中的帧发送定时的图。

如图4所示，在将针对忙媒体（之前的帧）的接下来的帧（例如，Ack帧）的发送间隔设为T0、将直至发送针对忙媒体的路径探索响应消息等接下来的帧的（时间）间隔设为T1、将作为与路径探索响应消息等接下来的帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW1×Ts、将直至发送针对忙媒体的路径探索消息等接下来的帧的（时间）间隔设为T2、将作为与路径探索消息等接下来的帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW2×Ts、将构成竞争窗口的多个时隙分别设为Ts的情况下，设为T0<T1、T1+Ts×CW1<T2、并且CW1<CW2的条件成立。

由多个通信装置中继（传送给周围的通信装置）路径探索消息（帧），所以在中继时易于发生（各种帧的）竞争。

即，各通信终端接收到的路径探索消息由于被大致同时期地向其他通信终端发送，所以从各通信终端发送的路径探索消息的竞争（冲突）的可能性非常高。因此，优选增大竞争窗口（CW2）的时隙数。

通过将竞争窗口的时隙数CW2设定得较大（多），路径探索消息的冲突的可能性被抑制，而易于将路径探索消息可靠地传达至目的的通信装置。

另一方面，从路径探索消息的发送目的地的1台通信装置发送路径探索响应消息，所以发生竞争的概率低。

因此，通过将路径探索响应消息的竞争窗口的时隙数CW1设定得较小（少），能够抑制路径探索响应消息的吞吐量降低。

这样，通过使路径探索消息的竞争窗口的始端比路径探索响应消息的竞争窗口的末端晚、并且将路径探索消息的竞争窗口的时隙数CW2设定得大（多）于路径探索响应消息的竞争窗口的时隙数CW1，不会使路径探索响应消息的吞吐量降低，而能够更可靠地发送路径探索消息。

实施方式3.

图5是示出实施方式3的通信装置中的帧发送定时的图。

如图5所示，在将直至针对忙媒体（之前的帧）的接下来的帧（例如，Ack帧）的发送间隔设为T0、将针对忙媒体在一个（方向）上发送帧的单播帧的发送间隔设为T3、将作为与单播帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW3×Ts、将针对忙媒体在多个（方向）上发送帧的广播帧的发送间隔设为T4、将作为与广播帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW4×Ts、将构成竞争窗口的多个时隙分别设为Ts的情况下，设为T0<T3、并且T3+Ts×CW3<T4。

在如图2那样，通信装置2在搜索向通信装置4的通信路径的情况下，针对通信装置2的周边的通信装置，以广播方式发送与通信装置4相关的路径探索消息。于是，接收到并非发往自身的路径探索消息的通信装置1、3、5将所接收到的路径探索消息进一步传送（广播）到周边的通信装置，接收到发往自身的路径探索消息的通信装置4将路径探索响应消息以单播方式发送到通信装置2。

这样，通过单播帧对优先级高的路径探索响应消息进行通信，并且通过广播帧对优先级低的路径探索消息进行通信，使与（优先级低的）广播帧相关的竞争窗口的始端比与（优先级高的）单播帧相关的竞争窗口的末端晚，从而能够可靠地发送优先级高的路径探索响应消息。

实施方式4.

图6是示出实施方式4的通信装置中的帧发送定时的图。

如图6所示，在将直至针对忙媒体（之前的帧）的接下来的帧（例如，Ack帧）的发送间隔设为T0、将针对忙媒体在一个（方向）上发送帧的单播帧的发送间隔设为T3、将作为与单播帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW3×Ts、将针对忙媒体在多个（方向）上发送帧的广播帧的发送间隔设为T4、将作为与广播帧相关的发送待机时间的竞争窗口设为CW4×Ts、将构成竞争窗口的多个时隙设为Ts的情况下，设为T0<T3、T3+Ts×CW3<T4、并且CW3<CW4的条件成立。

对于广播帧，难以确认消息是否到达发送目的地的通信装置，但通过将竞争窗口的时隙数设定得较大（多），能够使广播帧的冲突的可能性降低。这样，通过使广播帧的冲突的可能性降低，能够提高消息到达发送目的地的通信装置的到达率。另外，在对大量的通信装置进行（帧）发送时使用广播帧。在本通信系统中，在网络管理用的路径探索消息的发送中利用。在该路径探索消息的发送中，容许相对的延迟。

对于单播帧，易于通过Ack信号等确认消息是否到达发送目的地的通信装置，在探测到消息未到达发送目的地的通信装置的情况下，通过重发该消息，能够提高消息到达发送目的地的通信装置的到达率。另外，在对特定的通信装置进行（帧）发送时使用单播帧。在本通信系统中，在网络管理用的路径探索响应消息的发送、自动检查数据的发送接收时利用。另外，在本通信系统中的路径探索响应消息、自动检查数据的发送中，优选尽可能无延迟地发送。另外，在收集（发送源与其他通信终端之间的）自动检查数据时，从各通信终端同时发送单播帧的可能性不那么高。

因此，即使在将单播帧的竞争窗口的时隙数设定得较小（少）的情况下，也能够得到消息到达发送目的地的通信装置的高的到达率。

另外，通过将单播帧的竞争窗口的时隙数设定得较小（少），能够缩短单播帧的帧发送间隔，能够提高单播帧的吞吐量。

在如图2那样，通信装置2搜索向通信装置4的通信路径的情况下，如果对通信装置2的周边的通信装置，以广播方式发送了与通信装置4相关的路径探索消息，则接收到发往自身的路径探索消息的通信装置4以单播方式将路径探索响应消息发送到通信装置2，接收到并非发往自身的路径探索消息的通信装置1、3、5将所接收的路径探索消息以广播发送传送到周边的通信装置。

这样，使单播帧的竞争窗口的始端比广播帧的竞争窗口的末端晚，并且将广播帧的竞争窗口的时隙数CW2设定得大（多）于单播帧的竞争窗口的时隙数CW1，而且通过单播帧发送优先级高的路径探索响应消息，并且通过广播帧发送优先级低的路径探索消息，从而不会使路径探索响应消息的吞吐量降低，而能够更可靠地发送路径探索响应消息。

Claims (5)

1.一种通信系统，其特征在于，

具有第一通信终端、第二通信终端以及第三通信终端，

所述第一通信终端将以所述第三通信终端为发送目的地的消息数据发送到多个通信终端，

所述第二通信终端接收所述消息数据，确认该接收到的消息数据的发送目的地，如果确认为所确认的发送目的地并非自身的通信终端，则将所述接收到的消息数据传送给其他通信终端，

所述第三通信终端接收所述消息数据，确认该接收到的消息数据的发送目的地，如果确认为所确认的发送目的地是自身的通信终端，则将与所述接收到的消息数据对应的响应数据发送到作为所述接收到的消息数据的发送源的所述第一通信终端，

对于所述响应数据，将用于发送的优先等级设定得高于要传送的消息数据，

从接收到消息数据至发送对应的响应数据的时间比从接收到消息数据至传送该消息数据的时间短。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

对于在某通信终端中从接收到消息数据至发送对应的响应数据的时间，在经过发送间隔（T1）后设置了竞争窗口（CW1×Ts），

对于在其他通信终端中从接收到消息数据至传送该消息数据的时间，在经过发送间隔（T2）后设置了竞争窗口（CW2×Ts），

所述响应数据的竞争窗口（CW1×Ts）的末端的定时比传送所述消息数据时的竞争窗口（CW2×Ts）的始端的定时早。

3.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，

在竞争窗口（CW^*×Ts）中，设置了时隙数（CW^*）量的规定的时间间隔（时隙（Ts）），

所述响应数据的竞争窗口（CW1×Ts）的时隙数（CW1）比传送所述消息数据时的竞争窗口（CW2×Ts）的时隙数（CW2）少。

4.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，

在消息数据的发送中，使用能够对多个通信终端发送的广播帧，

在与消息数据对应的响应数据的发送中，使用对一个通信终端发送的单播帧。

5.一种通信系统中的通信方法，其特征在于，

第一通信终端将以第三通信终端为发送目的地的消息数据发送到多个通信终端，

第二通信终端接收所述消息数据，确认该接收到的消息数据的发送目的地，如果确认为所确认的发送目的地并非自身的通信终端，则将所述接收到的消息数据传送给其他通信终端，

第三通信终端接收所述消息数据，确认该接收到的消息数据的发送目的地，如果确认为所确认的发送目的地是自身的通信终端，则将与所述接收到的消息数据对应的响应数据发送到作为所述接收到的消息数据的发送源的所述第一通信终端，

对于所述响应数据，将优先等级设定得高于要传送的消息数据，

从接收到消息数据至发送对应的响应数据的时间比从接收到消息数据至传送该消息数据的时间短。

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