CN109997403A - 无线通信装置以及程序 - Google Patents
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Abstract
既回避无线帧彼此的冲突，又在预先设定的规定时间内对应该发送的无线帧进行发送。无线通信装置，发送部，对应该发送的无线帧进行发送；载波侦听部，确认是否有来自其他的无线通信装置的载波；发送时间算出部，算出所需发送时间，该所需发送时间是从应该发送的无线帧的发送开始到结束所需要的估算时间；超时时间算出部，根据预先设定的规定时间和所需发送时间，算出超时时间；帧发送判断部，对载波检测时间与超时时间进行比较，并对应该发送的无线帧的发送是否恰当进行判断，将结果通知给控制部，所述载波检测时间是从载波侦听部通知的对载波进行检测的时间；以及根据来自帧发送判断部的通知，在发送应该发送的无线帧的情况下，通知发送部进行发送，在接受到丢弃的通知的情况下则丢弃。
Description
技术领域
本发明涉及无线LAN通信中的访问控制。
背景技术
在无线LAN通信中，作为用于将同一个频率由多个无线LAN终端共享的访问控制方法有Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance(CSMA/CA：带有冲突避免的载波监听多路访问方式)。
在CSMA/CA中，无线LAN终端在应该发送的数据(无线帧)发生时，对周围的无线信道的使用状况进行确认(以后也称为载波侦听)。于是，无线LAN终端在没接收到从其他的无线LAN终端送出的信号(载波)时，进行数据(无线帧)的发送。据此，能够回避与其他的无线LAN终端发送的数据的冲突。
并且，无线LAN终端在判断为没有接收到载波的情况下，选择由被称作退避值的随机数决定的値(固定时间)，随着该固定时间的经过来算出退避值，当退避值为零时，才开始发送。即，在检测不到载波之后，设定随机决定的发送待机时间。另外，没有接收到载波的判断是通过在规定的时间内若没有检测到电波，则可以判断为在电波上没有信号的流动。通过这种结构(以后称为退避算法)，无线LAN终端能够进一步降低应该发送的无线帧的冲突概率。在无线帧彼此发生冲突的情况也是同样，无线终端在由随机数决定的间隔之后，再次发送该无线帧。
这样，若利用进行载波侦听的CSMA/CA，例如在无线LAN终端的数量增加，无线帧混乱的环境下，在检测周围的载波的期间，由于不能发送无线帧，因此直到开始发送为止需要花费时间。这样，在无线LAN终端，关于周围的载波直到何时就不进行检测，需要取决于环境，从而会出现不能满足系统能够允许的无线通信的延迟时间(从无线帧的发生到发送结束的时间)的情况。尤其是在允许的延迟时间少的系统(例如，对快速移动的无线通信装置进行控制的系统等)，则会给整个系统造成严重的影响。
在专利文献1记载的无线信息通信系统中，访问点通常以CSMA/CA方式发送数据包。并且，在数据包因超时而有被丢弃的可能性时，利用作为不同的通信方法的轮询方式，强制性地向无线终端赋予发送权，可以使在无线终端内，不会因超时而数据包被丢弃。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1 日本 特开2004-297400号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1记载的无线信息通信系统，访问点具备两个通信控制方式，通过这种通信控制方式，在无线终端内因超时而数据包被丢弃时，强制地赋予发送权。于是，在无线信息通信系统中，由于被赋予了发送权的无线终端进行发送，从其他的无线终端发送来的无线帧若在通信过程中，则发生无线帧的冲突。这样，很难说系统中的通信质量稳定。并且，会有控制方法复杂，系统内的控制也变得繁琐的问题。
本发明的目的在于，在允许的延迟时间短的系统中，既能够回避无线帧彼此的冲突，又能够在从预先设定的无线帧的发生开始到发送结束的规定时间内，对应该发送的无线帧进行发送。
解决课题所采用的手段
为了实现所涉及的目的，本发明的无线通信装置是在预先设定的规定时间内对应该发送的无线帧进行发送的无线通信系统中的无线通信装置，所述无线通信装置具备：发送部，对所述应该发送的无线帧进行发送；载波侦听部，确认是否有来自其他的无线通信装置的载波；发送时间算出部，算出所需发送时间，该所需发送时间是从所述应该发送的无线帧的发送开始到结束所需要的估算时间；超时时间算出部，根据所述预先设定的规定时间和所述所需发送时间，算出超时时间；帧发送判断部，对载波检测时间与所述超时时间进行比较，并对所述应该发送的无线帧的发送是否恰当进行判断，将该判断结果通知给控制部，所述载波检测时间是对从所述载波侦听部接受到通知的载波进行检测的时间；以及控制部，根据来自所述帧发送判断部的通知，在发送所述应该发送的无线帧的情况下，则通知所述发送部进行发送，在接受到表示丢弃的通知的情况下，则丢弃应该发送的无线帧。
优选为，该无线通信装置的帧发送判断部，在从所述超时时间减去所述载波检测时间后的数值比0大或者等于0的情况下，判断为发送所述应该发送的无线帧，在从所述超时时间减去所述载波检测时间后的数值比0小的情况下，判断为丢弃所述应该发送的无线帧。
更优选为，该无线通信装置的发送部，在从所述控制部接受到对无线帧进行发送的通知的情况下，不设置发送前的随机的发送待机时间，而是立即对所述应该发送的无线帧进行发送。
在此，关于预先设定的规定时间，在对以下的实施方式进行说明时，以限制时间为例进行说明。
发明效果
通过本发明的无线通信装置，由于既能够回避无线帧彼此的冲突，又能够在预先设定的规定时间内对应该发送的无线帧进行发送，因此，即使在允许的延迟时间短的系统中，也能够维持系统全体的可靠性。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的无线通信系统的全体图。
图2是本发明的实施方式所涉及的无线通信装置AP1、无线通信装置S1的硬件构成图。
图3是本发明的实施方式所涉及的无线通信装置的功能方框图。
图4是本发明的实施方式所涉及的无线通信装置的从无线帧的发生到发送结束的一系列的工作流程图。
图5是示出以往技术的无线通信装置的从无线帧的发生到发送结束的时间经过的图。
图6是示出本发明的实施方式所涉及的无线通信装置的无线帧的发生到发送结束的时间经过的一个例子的图。
图7是示出本发明的实施方式所涉及的无线通信装置的从无线帧的发生到发送结束的时间经过的具体例子之中的与图6不同的一个例子的图。
具体实施方式
以下参照附图对实施方式进行具体说明。以下的实施方式所示的数值、构成要素、构成要素的配置位置等均为一个例子，在发明的范围内能够进行各种变形和变更。
(实施方式)
图1是本发明的实施方式所涉及的无线通信系统的全体图。
如图1所示，本发明的实施方式所涉及的无线通信系统100由无线通信装置AP1、无线通信装置S1、无线通信装置S2等构成。
并且，本发明的实施方式的无线通信系统100虽然以无线通信装置S1、S2这两个来说明，但是并非受此所限，也可以由其他的多个无线通信装置构成。
另外，无线通信装置S2与无线通信装置S1具有相同的功能。以下对于无线通信装置S2所涉及的详细的说明，由于与无线通信装置S1的说明相同，因此省略。
无线通信装置AP1是所谓的访问点，对无线通信装置S1与无线通信装置S2之间相互的通信进行中继，能够对自身(无线通信装置AP1)所连接的网络(未图示)、与无线通信装置S1或无线通信装置S2的通信相互进行中继。
并且，无线通信装置AP1具备网络接口，该网络接口至少具备无线通信接口。无线通信接口例如是按照IEEE802.11标准进行通信的接口。
无线通信装置S1能够与无线通信装置AP1相互进行无线通信，并且能够经由无线通信装置AP1与无线通信装置S2之间相互进行无线通信。在此相当于无线LAN的站点(子机)。
并且，无线通信装置S1与无线通信装置AP1同样，至少具备无线通信接口。
无线通信装置S2相当于具有与无线通信装置S1同等功能的无线LAN的站点(子机)。
图2是本发明的实施方式所涉及的无线通信装置AP1、以及无线通信装置S1的硬件构成图。另外，无线通信装置S2具有与无线通信装置S1相同的硬件构成，省略以后的详细说明。
如图2所示，这些装置具备：CPU(Central Processing Unit：中央处理器)20、ROM(Read Only Memory：只读内存)21、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)22、存储装置23、WNIC(Wireless Network Interface Card：无线网卡)24、NIC(Network InterfaceCard：网卡)25、以及对各构成部件间进行连接的内部总线26等。
CPU20是执行被存放在ROM21的控制程序的处理器。
ROM21是保持控制程序等的读出专用存储区域。
RAM22是CPU20执行控制程序时作为工作区使用的存储区域。
存储装置23是对控制程序、控制信息、装置信息、或信息进行暂时存储的存储区域。
WNIC24具备进行无线通信的无线通信接口。例如是适合于IEEE802.11a、b、g、n、ac标准等的无线LAN的通信接口。
NIC25具备进行有线通信的有线通信接口。例如是适合于IEEE802.3标准等的有线LAN的通信接口。另外，本发明的实施方式所涉及的无线通信装置AP1、无线通信装置S1也可以不必具备NIC25。
内部总线26是对CPU20、ROM21、RAM22、存储装置23、WNIC24、NIC25进行电连接，并进行信号通信的总线。
图3是本发明的实施方式所涉及的无线通信装置AP1以及无线通信装置S1的功能方框图。以后将无线通信装置AP1以及无线通信装置S1统称为无线通信装置。
图3所示的无线通信装置具备：载波侦听部31、发送时间算出部32、超时时间算出部33、帧发送判断部34、控制部35、以及发送部36等。
载波侦听部31接受控制部35的通知，确认在周围的相同频率中是否有来自其他的无线通信装置(例如由无线通信装置S2发送的信号等)的载波(电波)。并且，载波侦听部31在检测到来自其他的无线通信装置的载波时，将该检测到的时刻暂时存储到存储器(ROM21或存储装置23)。
并且，载波侦听部31在载波侦听中，没有检测到载波的情况下，向控制部35通知没检测到载波。
而且，载波侦听部31根据检测到来自其他的无线通信装置的载波的时刻、与在持续进行载波侦听中检测不到载波的时刻的差，算出载波检测时间(对载波进行检测的过程的时间)，将该载波检测时间通知给帧发送判断部34。载波侦听部31由CPU20、ROM21、RAM22、存储装置23、WNIC24等实现。
发送时间算出部32接受来自控制部35的通知，算出所需发送时间，并暂时存放到存储器。在此，所需发送时间是指，从实际上向发送目的地发送应该发送的无线帧开始到发送结束将会需要的估算时间，是从应该发送的无线帧的大小和传输速率等中算出的。所需发送时间例如能够通过(数据大小/传输速率)×再次发送次数等计算来求出。发送时间算出部32由CPU20、ROM21、RAM22、存储装置23等实现。
超时时间算出部33接受来自控制部35的通知，首先获得被存放在存储器的无线通信系统所允许的延迟时间。该延迟时间(以后也称为限制时间)是指，在无线通信系统中，从通过来自上位应用(未图示)的指令(指示)发生了应该发送的无线帧开始，到该无线帧向发送目的地的发送结束为止的预先设定的、系统能够允许的时间。该限制时间由于被构筑的无线通信系统不同，而不同的数值由用户设定或者在工厂出库时被设定，尤其是在自动搬运系统等需要严格的通信控制的系统等中，限制时间大多被设定得较短。
进一步，超时时间算出部33根据该限制时间和被暂时存放在存储器的、由发送时间算出部32算出的所需发送时间，算出超时时间。更具体而言，超时时间是通过从限制时间减去所需发送时间而算出的。
并且，超时时间算出部33将该超时时间通知给帧发送判断部34。超时时间算出部33由CPU20、ROM21、RAM22、存储装置23等实现。
帧发送判断部34判断是否从上位应用(未图示)接受到发生了应该发送的无线帧的指示(指令)。在接受到发生了的通知的情况下，将该状况通知给控制部35，在没有接受到发生了的通知的情况下，反复进行该判断处理。
帧发送判断部34对接受的从载波侦听部31通知的载波检测时间与接受的从超时时间算出部33通知的超时时间的数值进行比较。在此，载波检测时间、超时时间例如以1秒、100ms等数值来表现。
帧发送判断部34对从超时时间减去载波检测时间的数值进行判断，判断该数值是比0大的数值还是等于0的数值、或者是否为比0小的数值，并向控制部35通知是对应该发送的无线帧进行发送还是丢弃。
帧发送判断部34由CPU20、ROM21、RAM22、存储装置23等实现。
控制部35向载波侦听部31通知执行载波侦听。并且，将发生了应该发送的无线帧的状况通知给发送时间算出部32。在此，在从控制部35向发送时间算出部32的通知中包含的信息(以后称为无线帧发送信息)中，可以包括应该发送的无线帧发生的时刻、应该发送的无线帧的数据大小(也可以包括发送时被附加的头部等)，也可以包括无线帧发送信息被暂时存储的存储器(未图示)的存放地址。控制部35也可以将发生了应该发送的无线帧的状况通知给超时时间算出部33。
并且，控制部35在按照来自帧发送判断部34的指示，发送应该发送的无线帧的情况下，则向发送部36通知以进行发送。而且，控制部35在接受到丢弃的通知的情况下，则丢弃应该发送的无线帧。控制部35由CPU20、ROM21、RAM22、存储装置23等实现。
发送部36根据来自控制部35的指示，立即将应该发送的无线帧发送给发送目的地的无线通信装置。发送部36由CPU20、ROM21、RAM22、WNIC24等实现。
图4的流程图示出了，本发明的实施方式所涉及的无线通信装置在无线通信中，从发生了无线帧的发送请求，到判断是将无线帧发送给无线通信目的地还是丢弃无线帧为止的一系列的工作。以下按顺序进行详细说明。
在步骤S401，帧发送判断部34判断从上位应用(未图示)是否接受到发生了应该发送的无线帧的指示(指令)。在接受到示出发生了的通知的情况下，则通知给控制部35，移向步骤S402(步骤S401的“是”)。在没有接受到示出发生了的通知的情况下，反复进行步骤S401(步骤S401的“否”)。
在步骤S402，控制部35向发送时间算出部32以及超时时间算出部33通知发生了应该发送的无线帧。于是，发送时间算出部32接受来自控制部35的通知，算出所需发送时间，并暂时存放到存储器(例如，RAM22或存储装置23等)。
接着，在步骤S403，超时时间算出部33接受在步骤S402来自控制部35的通知，获得被存放在存储器的限制时间。于是，超时时间算出部33根据获得的限制时间与在步骤S402被暂时存放在存储器的所需发送时间，算出超时时间。超时时间算出部33将该超时时间通知给帧发送判断部34。
进而，在步骤S404，控制部35向载波侦听部31进行示出执行载波侦听的通知。载波侦听部31接受控制部35的通知，确认在周围的相同频率中是否有来自其他的无线通信装置的载波(电波)。于是，载波侦听部31在对来自其他的无线通信装置的载波进行检测时，将检测的时刻暂时存储到存储器。
接着，载波侦听部31算出载波检测时间。于是，载波侦听部31将该载波检测时间通知给帧发送判断部34。
在步骤S405，帧发送判断部34对接受的从载波侦听部31通知的载波检测时间、与接受的从超时时间算出部33通知的超时时间的数值进行比较。另外，载波检测时间以及超时时间例如以1秒、100ms等数值来表现。帧发送判断部34在从超时时间减去载波检测时间的数值为比0大的数值、或等于0的数值的情况下(即≥0)，则移向步骤S406(步骤S405的“是”)。帧发送判断部34在减去后的数值比0小的情况下(即＜0)，向控制部35通知丢弃应该发送的无线帧，移向步骤S408(步骤S405的“否”)。
在步骤S406，载波侦听部31继续执行载波侦听。载波侦听部31在没检测到载波的情况下，向控制部35通知没有检测到载波，移向步骤S407(步骤S406的“是”)。在检测到载波的情况下，向控制部35通知继续进行载波侦听，反复进行步骤S404(步骤S406的“否”)。
在步骤S407，发送部36按照来自控制部35的指示，发送应该发送的无线帧。
在步骤S408，控制部35按照来自帧发送判断部34的指示，丢弃应该发送的无线帧。
接着，利用图5、图6、以及图7对本发明所涉及的实施方式中的所需发送时间、超时时间、以及载波检测时间的算出、从无线帧的发生到无线帧发送结束或被丢弃为止的时间经过进行说明。
图5是示出从以往技术的无线通信装置的无线帧的发生到发送结束为止的时间经过的图。
在图5所示的以往技术中，自身装置(无线通信装置)在应该发送的无线帧在装置内发生了的情况下，进行载波侦听。于是，在没检测到载波时，发送无线帧，若检测到载波，即使发生了应该发送的无线帧，也不进行无线帧的发送。具体而言，在图5的载波检测时间(C)+随机的时间(B)的时间经过后，才开始进行无线帧发送。
在此，从应该发送的无线帧的发生到发送结束为止的时间(以下称为无线帧发送结束处理时间)，成为载波检测时间(C)+随机的时间(B)+从无线帧的发送开始到发送有可能结束的估算时间(所需发送时间(N))。在图5的例子中，针对无线通信系统所允许的限制时间，无线帧发送结束处理时间较长，因此不能满足规格，而给系统全体带来影响。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的无线通信装置的无线帧的发生到发送结束的时间经过的图的一个例子。图6是能够发送无线帧的情况的一个例子。
如图6所示，本发明的实施方式所涉及的无线通信装置当应该发送的无线帧发生时，通过超时时间(T1)＝限制时间(L)-所需发送时间(N1)的计算式，算出超时时间(T1)。在本发明的实施方式所涉及的无线通信装置，进行载波侦听，若没有检测到载波，则不设置退避时间(随机的发送待机时间)，直接发送无线帧。
在此，在图6的例子中，由于是超时时间(T1)＞载波检测时间(C1)的关系，因此发送无线帧。
图7是表示从本发明的实施方式所涉及的无线通信装置的无线帧的发生到发送结束的时间经过的图的一个例子。图7是不能发送无线帧的情况的一个例子。
如图7所示，本发明的实施方式所涉及的无线通信装置在应该发送的无线帧发生时，通过超时时间(T2)＝限制时间(L)-所需发送时间(N2)的计算式算出超时时间(T2)。
在图7的例子中，由于是超时时间(T2)＜载波检测时间(C2)的关系，因此丢弃无线帧。
换而言之，在从超时时间减去载波检测时间的数值比0大或等于0的情况下，对应该发送的无线帧进行发送，在从超时时间减去载波检测时间的数值比0小的情况下则丢弃应该发送的无线帧。
即根据直到无线帧的发送结束为止的时间可以知道，当进行了载波侦听的结果为检测不到载波时，即使立即开始发送无线帧，也必然会超过限制时间(L)。这样，通过事前判断是否能够在限制时间(L)内来发送应该发送的无线帧，若判断为不能发送，则不发送(丢弃)无线帧，从而能够回避给系统全体带来影响。
在此，若判明为在限制时间内不能发送，则即使是应该发送的无线帧也不发送，其理由如下所示。由于在目前考虑的无线通信系统中的结构为，当到达预先设定的限制时间时则开始无线帧的发送，因此被发送的无线帧则成为通信不能正常结束的无线帧(发送出现异常的无线帧)。因此，由于这种不能在限制时间内发送完无线帧而成为发送出现异常的无线帧，因此传送延迟发生变动(跳动)，这种延迟的跳动被累加，从而影响到下次的发送控制周期(例如100ms等)。并且，上述的状况若发生在无线通信系统内的各无线通信装置，则影响到整个无线通信系统是不言而喻的。
因此，在为了回避这种状况而延迟时间短的系统中，若判明在限制时间内不能发送，则即使是应该发送的无线帧也不进行发送。
本申请基于2016年11月30日申请的日本专利申请(特願)2016-232519号。本说明书参照了日本专利申请(特願)2016-232519号的说明书、权利要求书、以及所有附图。
工业实用性
本发明能够利用于即使在系统所允许的通信的延迟时间短的情况下，也能够尽可能地回避无线帧彼此的冲突，使延迟时间缩短的系统。具体而言，有用于在工厂内进行无线通信的同时，且进行移动的装置所具备的无线通信装置。
符号说明
100 无线通信系统
AP1 无线通信装置(访问点)
S1、S2 无线通信装置(站点)
A10 可进行无线通信的区域
20 CPU
21 ROM
22 RAM
23 存储装置
24 WNIC
25 NIC
26 内部总线
31 载波侦听部
32 发送时间算出部
33 超时时间算出部
34 帧发送判断部
35 控制部
36 发送部
Claims (4)
1.一种无线通信装置，是在预先设定的规定时间内对应该发送的无线帧进行发送的无线通信系统中的无线通信装置，
所述无线通信装置具备：
发送部，对所述应该发送的无线帧进行发送；
载波侦听部，确认是否有来自其他的无线通信装置的载波；
发送时间算出部，算出所需发送时间，该所需发送时间是从所述应该发送的无线帧的发送开始到结束所需要的估算时间；
超时时间算出部，根据所述预先设定的规定时间和所述所需发送时间，算出超时时间；
帧发送判断部，对载波检测时间与所述超时时间进行比较，并对所述应该发送的无线帧的发送是否恰当进行判断，将该判断结果通知给控制部，所述载波检测时间是对从所述载波侦听部接受到通知的载波进行检测的时间；以及
控制部，根据来自所述帧发送判断部的通知，在发送所述应该发送的无线帧的情况下，则通知所述发送部进行发送，在接受到表示丢弃的通知的情况下，则丢弃应该发送的无线帧。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，
所述帧发送判断部，
在从所述超时时间减去所述载波检测时间后的数值比0大或者等于0的情况下，判断为发送所述应该发送的无线帧，在从所述超时时间减去所述载波检测时间后的数值比0小的情况下，判断为丢弃所述应该发送的无线帧。
3.如权利要求1或2所述的无线通信装置，
所述发送部，在从所述控制部接受到对无线帧进行发送的通知的情况下，不设置发送前的随机的发送待机时间，而是立即对所述应该发送的无线帧进行发送。
4.一种程序，使计算机作为权利要求1至3的任一项所述的无线通信装置来发挥作用。
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