JP2000299692A - 無線回線におけるパケット送信制御方法ならびに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無線局同士で同期制御を行うことが困難で、か
つ、伝播遅延時間が非常に大きなパケット無線通信シス
テムにおいて競合型アクセス方式を適用する場合に、各
無線局同士の同期制御を不要とし、かつ、伝播遅延の影
響を受けることなく、更に、Pure-ALOHA方式に比べてス
ループット特性を向上させる。 【解決手段】複数の無線局が同一無線通信回線を介して
パケット通信を行うパケット無線通信システムにおい
て、無線局毎独立してパケットを送信できる時間帯（送
信ウインドウ）と送信できない時間帯（停止ウインド
ウ）を設定（ステップＳ４３，Ｓ４９）し、時間監視を
行い（ステップＳ４７，Ｓ５０）、設定された送信ウイ
ンドウ期間中にあっては蓄積されたパケットを無線回線
へ送信（ステップＳ４６）し、前記停止ウインドウ期間
にあっては蓄積されたパケットの送信を保留する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星通信や移動通
信のような複数の無線局が同一無線回線を共有してデー
タ通信を行う、無線回線におけるパケット送信制御方法
ならびに装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の無線局によりデータ通信を行う無
線通信システムにおいて、無線局が無線回線へデータを
送信する際に用いるアクセス方式の代表の一つとして競
合型アクセス方式が挙げられる。競合型アクセス方式
は、各無線局がデータ信号送信前に回線を確保すること
なく、各無線局が共通に使用する無線回線を使用して他
無線局と競合しながらデータ信号を送信する方式であ
る。上述したように、競合型アクセス方式は、１無線局
が１無線回線を占有することなく複数の無線局が１無線
回線を共有する。従って、各無線局からの送信データが
パケットと呼ばれる、ある不定の大きさの固まりである
データに分割され送信される無線通信システム（以降、
パケット無線通信システムと称する）において、上述し
た競合型アクセス方式を用いた場合には、各無線局から
間欠的に発生するパケットを同一の無線回線で効率よく
送信することが可能となり、その結果、回線使用効率を
高めることができる。

【０００３】このことから発生トラフィック量の低いパ
ケット無線通信システムではそのアクセス方式として競
合型アクセス方式が好んで用いられる。しかしながらこ
の競合型アクセス方式は、各無線局が共有の無線回線を
用い他の無線局と競合しながらパケツト送信を行うので
常にパケットの衝突の危険性をはらんでいる。例えば、
競合型アクセス方式の中でも特別な制御を必要としない
Pure-ALOHA方式（Additive Links Online Hawaii Are
a）は、各無線局が非同期でアクセスを行い、衝突が発
生すると乱数を発生させランダムなタイミングで再度ア
クセスを行う方式である。このPure-ALOHA方式によれ
ば、トラフィックが増加すると共にパケットの衝突する
確率が高くなり、最大スループット特性は約0.18程度で
ある。従って、競合型アクセス方式を適用する際、スル
ープット特性を向上させるためには、パケットの衝突発
生確率を低く抑えるようにパケットの送信方法に何らか
の制御を加える必要がある。

【０００４】パケットの衝突発生確率を低く抑えるため
の制御方法として代表的なものに、Slotted-ALOHA方式
とCSMA（Collision Sense Multiple Access）方式が
ある。Slotted-ALOHA方式は、時間軸をタイムスロット
と呼ばれる一定の時間幅に仕切り、各無線局がこの仕切
りに従ってパケットを送信する方式であり、Pure-ALOHA
方式のようにパケットが部分的に重なることが防げるの
でPure-ALOHA方式よりもスループット特性は高くなる。

【０００５】図６に従来のPure-ALOHA方式（ａ）とSlot
ted-ALOHA方式（ｂ）の基本概念が示されている。いず
れも横方向を時間軸とし縦方向に示された無線局毎送信
パケットの衝突の有無が模式的に表現されている。図
中、ハッチングされた正方形は衝突を起こしたパケッ
ト、空白の正方形は衝突を起こさなかったパケットを示
す。（ａ）に示すPure-ALOHA方式は、トラフィックが密
になったところでパケットが部分的に重なり衝突を発生
していることがわかる。これに対し、（ｂ）に示すSlot
ted-ALOHA方式は上述したように無線局の間で信号の同
期をとりながらアクセスを行うもので、このことにより
衝突の発生確率を低く抑えられていることがわかる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たSlotted-ALOHA方式において、各無線局が一定の決ま
った時間のみにパケットを送信するためには、各無線局
同士で上述したタイムスロットの同期を制御する必要が
あり、移動体衛星通信のような各地球局（無線局）同士
で同期制御を行うことが難しい通信システムでは本方式
の適用は困難である。一方、CSMA方式は、各無線局がパ
ケットを送信する前に共有無線回線の使用状況を確認し
ながらパケット送信を行う方式である。このCSMA方式を
各無線局が他の無線局から信号を即座に探知できるよう
な伝播遅延時間の少ないパケット無線通信システムに適
用した場合は、パケット衝突を高い確率で防止できるた
め、非常に高いスループット特性を持つ。

【０００７】図７にＣＳＭＡ方式の基本概念が示されて
いる。（ａ）は伝播遅延が殆ど無い場合、（ｂ）は伝播
遅延時間が大きい場合を示す。いずれも横方向に時間軸
を目盛り、無線局と共有無線回線におけるパケットの衝
突の状況が示されている。図から明らかなように、伝播
遅延が殆ど無い場合、各無線局が共有無線回線の利用状
況を即座に確認（無線回線においてパケットの存在を確
認してパケットを送信せず、存在しないことを確認して
パケットを送信）できるため、パケットの衝突を回避す
ることが可能である。一方、伝播遅延が大きい場合は、
無線回線においてパケットの存在を確認しても情報誤差
発生（図中Ｘ）のため、送信可能な時間帯であるにもか
かわらず送信を保留している。また、パケットが存在し
ないことを確認してパケットを送信したものの情報誤差
発生（図中Ｙ）のためパケット衝突が発生している。上
述したように、CSMA方式を衛星通信のような伝播遅延時
間の非常に大きいシステムに適用した場合は、各無線局
が共有無線回線の使用情報が伝播遅延時間分過去のもの
になるため情報誤差が生じ、Pure-ALOHA方式よりもスル
ープット特性が劣化してしまう。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、移動体衛星通信のように各無線局同士で同期制御
を行うことが困難で、かつ、伝播遅延時間が非常に大き
なパケット無線通信システムにおいて競合型アクセス方
式を適用する場合に、各無線局同士の同期制御を不要と
し、かつ、伝播遅延の影響を受けることなく、更に、Pu
re-ALOHA方式に比べてスループット特性が向上する無線
回線におけるパケット送信制御方法ならびに装置を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の無線回線におけ
るパケット送信制御方法は、複数の無線局が同一無線通
信回線を介してパケット通信を行うパケット無線通信シ
ステムにおいて、無線局毎独立してパケットを送信でき
る時間帯（送信ウインドウ）と送信できない時間帯（停
止ウインドウ）を設定し、時間監視を行うことにより前
記設定された送信ウインドウ期間中にあっては蓄積され
たパケットを無線回線へ送信し、前記停止ウインドウ期
間にあっては蓄積されたパケットの送信を保留すること
を特徴とする。また、同方法において、パケットを送信
する際、送信ウインドウ開始時刻として現在時刻と送信
ウインドウ長の設定を行い、この送信ウインドウ長と送
信ウインドウ開始時刻からの経過時間とを比較し、比較
の結果、経過時間が送信ウインドウ長の範疇にある場
合、蓄積されたパケットを取り出し逐次送信すると共
に、送信開始時刻からの経過時間が送信ウインドウ長を
越えた場合、停止ウインドウ開始時刻として現在時刻と
停止ウインドウ長の設定を行い、停止ウインドウ長と停
止ウインドウ開始時刻からの経過時間とを比較し、比較
の結果、経過時間が停止ウインドウ長の範疇にある場
合、蓄積されたパケットの送信を保留することも特徴と
する。

【００１０】前記送信ウインドウ長ならびに停止ウイン
ドウ長の設定は、（１）通信システム全体にウインドウ
長としてある固定値があらかじめ定義されており、各無
線局はその固定値をウインドウ長として設定するか、
（２）ある特定局が何らかの方法により最適なウインド
ウ長を算出し、ここで算出された最適ウインドウ長を各
無線局へ通知することにより、この通知を受けた無線局
がその最適ウインドウ長を設定するか、（３）各無線局
に対してサービスの関係等により優劣を付し、この優劣
差によって各無線局に固有のウインドウ長を割り当てる
か、（４）各無線局が設定時毎にある確率分布関数に従
ったウインドウ長を算出し、算出されたそのウインドウ
長をウインドウ長として設定する。

【００１１】前記送信ウィンドウ長と前記停止ウィンド
ウ長の設定の際、何れか一方、或いは各々の値をある特
定値に設定することによって、停止ウィンドウを消去
し、常時送信ウィンドウ期間とすることにより、実質
上、常時パケット送信が可能となることを特徴とする。

【００１２】本発明の無線回線におけるパケット送信制
御装置は、複数の無線局が同一無線通信回線を介してパ
ケット通信を行うパケット無線通信システムにおいて、
パケットを生成するパケット生成源と、パケット生成源
から到来するパケットを蓄積する送信バツファと、パケ
ットを送信できる時間帯（送信ウインドウ）と送信でき
ない時間帯（停止ウインドウ）が設定され、時間監視を
行うことにより前記設定された送信ウインドウ期間中に
あっては前記送信バッファに蓄積されたパケットを無線
回線を介して送信し、前記停止ウインドウ期間にあって
は蓄積されたパケットの送信を保留する制御装置を具備
することを特徴とする。前記制御装置は、パケットを送
信する際、送信ウインドウ開始時刻として現在時刻と送
信ウインドウ長の設定を行う第１の時間設定手段と、こ
の送信ウインドウ長と送信ウインドウ開始時刻からの経
過時間とを比較する第１の比較手段と、比較の結果、経
過時間が送信ウインドウ長の範疇にある場合、蓄積され
たパケットを取り出し逐次送信するパケット送信手段
と、前記比較の結果送信開始時刻からの経過時間が送信
ウインドウ長を越えた場合、停止ウインドウ開始時刻と
して現在時刻と停止ウインドウ長の設定を行う第２の時
間設定手段と、この停止ウインドウ長と停止ウインドウ
開始時刻からの経過時間とを比較する第２の比較手段
と、比較の結果、経過時間が停止ウインドウ長の範疇に
ある場合、蓄積されたパケットの送信を保留するパケッ
ト送信保留手段とを具備することも特徴とする。

【００１３】本発明によれば、移動体衛星通信のように
各無線局同士で同期制御を行うことが困難で、かつ、伝
播遅延時間が非常に大きなパケット無線通信システムに
おいて競合型アクセス方式を適用する場合に、各無線局
が独立してパケットを送信できる時間帯（送信ウインド
ウ）と送信できない時間帯（停止ウインドウ）を設定す
る機構を備えることにより、各無線局同士の同期制御を
不要とし、かつ、伝播遅延の影響を受けることなく、更
に、Pure-ALOHA方式に比べてスループット特性が向上す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明における無線回線
におけるパケット送信制御装置の実施形態を示すブロッ
ク図である。具体的には、無線送信装置を含む通信端末
装置の構成を示し、パケット生成源１と送信装置２から
成る。パケット生成源１は、論理的手段であり、コンピ
ュータ等の独立した装置であってもよいし、また、送受
信装置に内蔵される制御信号発生源でもよい。ここで
は、送受信装置から独立した装置であるものとして説明
する。また、送信装置２は、送信機能のみならず受信機
能も有すると考えた場合でも以降の説明は全く同様であ
るが、ここでは便宜上送信機能のみ有するものとして説
明を行う。送信装置２は、インタフェース変換部２１、
送信バッファ部２２、制御部２３、送信部２４から成
る。インタフェース変換部２１は、パケット生成源１か
ら到来するデータ信号用のビット情報を送信用の電気信
号に変換して送信バッファ部２２に出力する。送信バッ
ファ部２２は、インタフェース変換部２１から送られる
送信信号用パケットをそのパケットが実際に無線回線に
送信されるまでの間蓄積する機能を持つ。送信部２４
は、送信バッファ部２２から読み出された送信信号用パ
ケットを実際に無線回線へ送信する。制御部２３は、本
発明の主旨であるパケットが送信できる時間帯（以下、
送信ウインドウと称する）と送信できない時間帯（以
下、停止ウインドウと称する）を生成し、この送信ウイ
ンドウと停止ウインドウを時間監視することにより、送
信バッファ部２２、ならびに送信部２４を制御して、送
信ウインドウ期間中にあっては蓄積されたパケットを無
線回線へ送信し、前記停止ウインドウ期間にあっては蓄
積されたパケットの送信を保留する。

【００１５】図２は、図１に示す制御部２３の機能構成
を示すブロック図である。制御部２３は、送信バッファ
部２２と送信部２４の間にあって、時間設定手段Ａ（23
1）、時間設定手段Ｂ（232）、タイマＡ（233）、タイ
マＢ（234）、比較手段Ａ（235）、比較手段Ｂ（236）
パケット送信手段（237）、パケット送信保留手段（23
8）から成る。時間設定手段Ａ（231）は、パケットを送
信する際、送信ウインドウ開始時刻として現在時刻と送
信ウインドウ長の設定を行う。現在時刻はタイマＡ（23
3）に設定され、送信ウインドウ長は比較手段Ａ（235）
の比較対象となる一方の入力として供給される。比較手
段Ａ（235）は、時間設定手段231により設定された送信
ウインドウ長とタイマＡ（233）により計時される送信
ウインドウ開始時刻からの経過時間とを比較し、比較の
結果、その経過時間が送信ウインドウ長の範疇にあるこ
とが確認された場合、送信バッファ部２２に蓄積された
パケットを送信部24経由で無線回線へ送信することをパ
ケット送信手段237に伝える。時間設定手段Ｂ（232）
は、比較手段Ａ（235）による比較の結果、送信開始時
刻からの経過時間が送信ウインドウ長を越えた場合に起
動され、停止ウインドウ開始時刻として現在時刻と停止
ウインドウ長の設定を行う。停止ウインドウ長は比較手
段Ｂ（236）に対する比較対象のための一方の入力とし
て供給され、現在時刻はタイマＢ（234）に設定され
る。比較手段Ｂ（236）は、この停止ウインドウ長とタ
イマ232計時による停止ウインドウ開始時刻からの経過
時間とを比較し、比較の結果、経過時間が停止ウインド
ウ長の範疇にあることが確認された場合、送信バッファ
部２２に蓄積されたパケットの送信を保留することをパ
ケット送信保留手段238に伝える。尚、パケットの送
信、あるいは保留は実際的には制御部２３による制御の
下で送信部２４が行うものであり、従って、制御部２３
が持つパケット送信手段237ならびにパケット送信保留
手段238は、送信バツファ部22に蓄積された送信パケッ
トを送信部２４へ送るにあたってゲートの開閉を行うだ
けのことにすぎない。

【００１６】図３、図４、図５は本発明実施形態の動作
を説明するために引用した図であり、それぞれ、パケッ
ト蓄積のための動作手順をフローチャートで示した図、
パケット送信制御動作のための動作手順をフローチャー
トで示した図、本発明実施形態の動作概念を時間軸上で
概念的に示した図である。尚、図５では、横方向に時間
軸を示し、縦方向に各無線局（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）毎設定
される送信ウインドウ（Ｔｔｒ）、送信パケット（ａ，
ｂ，ｃ）、生起パケット（ａ，ｂ，ｃ）の関係が示され
ている。

【００１７】以下、図３乃至図５を参照しながら図１，
図２に示す本発明実施形態の動作について詳細に説明す
る。本発明実施形態において各無線局は、競合型アクセ
ス方式を用い、無線回線へパケットを送信するものを前
提としていることは上述した通りである。まず、各無線
局において装置が起動（図３ステップＳ３１）され、パ
ケット生成源１によってパケットが生成される。そのパ
ケットがインタフェース変換部２１を介して送信バッフ
ァ部２２に流入してきた場合（ステップＳ３２）、その
パケットは送信バッファ部２２に蓄積される（ステップ
Ｓ３３）。

【００１８】各無線局は、装置を起動（図４ステップＳ
４１）後、通信を開始してパケット送信を行う際、制御
部２３により送信ウインドウ開始時刻Ｔｔｒｏとして現
在時刻が設定（ステップＳ４２）され、同時に送信ウイ
ンドウ長Ｔｔｒも設定される（ステツプＳ４３）。送信
ウインドウ長は制御部２３が持つ時間設定手段Ａ（23
1）により比較手段Ａ（235）の一方の入力として供給さ
れ、また、送信ウインドウ開始時刻Ｔｔｒｏ（現在時
刻）はタイマＡ（233）に設定され、このタイマＡ（23
3）によるウインドウ開始時刻からの経過時間のタイム
カウントが開始される。送信ウインドウ長の設定方法と
しては、（１）通信システム全体に送信ウインドウ長と
してある固定値があらかじめ定義されており、各無線局
はその固定値を送信ウインドウ長として設定するか、あ
るいは、（２）ある特定局が何らかの方法により最適な
送信ウインドウ長を算出し、ここで算出された最適送信
ウインドウ長を各無線局へ通知することにより、この通
知を受けた無線局がその最適送信ウインドウ長を設定し
てもよい。また、（３）各無線局に対してサービスの関
係等により優劣を付し、この優劣差によって各無線局に
固有の送信ウインドウ長を割り当てるか、更には、
（４）各無線局が設定時毎にある確率分布関数に従った
送信ウインドウ長を算出し、算出されたそのウインドウ
長を送信ウインドウ長として設定する方法が考えられ
る。

【００１９】送信ウインドウ長設定後は、制御部２３に
より送信バッファ部２２に送信待ちパケットが蓄積され
ているか否かが判定される（ステップＳ４４）。ここで
パケットが蓄積されていることが確認された場合は、送
信バッファ部２２に蓄積された先頭の送信待ちパケット
が取り出され（ステップＳ４５）、ここで取り出された
パケットは、送信部２４に送られる。送信部２４に送ら
れたパケットは更に無線回線へ送信される（ステップＳ
４６）。次に、制御部２３では、比較手段Ａ（235）に
より、現時点で送信ウインドウ開始時刻からの経過時間
がＴｔｒ以上であるか否かが判定される（ステップＳ４
７）。ここで経過時間がＴｔｒより小さいことが確認さ
れた場合にはステップＳ４４の処理に戻り、再び送信バ
ッファ部２２に送信パケットが蓄積されているか否かを
調べ、以下、送信ウインドウ開始時刻Ｔｔｒｏからの経
過時間がＴｔｒ以上になるまでステップＳ４４〜Ｓ４７
に至る一連の処理が繰り返される。

【００２０】一方、比較手段Ａ（235）により経過時間
がＴｔｒを越えたことが確認された場合は、パケットを
無線回線へ送信できる時間帯が終了したとみなし、制御
部２３により時間設定手段Ｂ（232）が起動され、タイ
マＢ234に停止ウインドウ開始時刻Ｔｓｔｏとして現在
時刻がセット（ステップＳ４８）されて経過時間のカウ
ントが始まる。同時に停止ウインドウ長も設定され（ス
テップＳ４９）、比較手段Ｂ（236）の一方の入力に比
較対象として供給される。比較手段Ｂ（236）の他方の
入力としてタイマＢ（234）出力が供給されており、比
較手段Ｂ（236）による比較操作が開始される。尚、停
止ウインドウ長の設定方法としては、（１）通信システ
ム全体に停止ウインドウ長としてある固定値があらかじ
め定義されており、各無線局はその固定値を停止ウイン
ドウ長として設定するか、あるいは、（２）ある特定局
が何らかの方法により最適な停止ウインドウ長を算出
し、ここで算出された停止最適ウインドウ長を各無線局
へ通知することにより、この通知を受けた無線局がその
最適停止ウインドウ長を設定してもよい。また、（３）
各無線局に対してサービスの関係等により優劣を付し、
この優劣差によって各無線局に固有の停止ウインドウ長
を割り当てるか、更には、（４）各無線局が設定時毎に
ある確率分布関数に従った停止ウインドウ長を算出し、
算出されたそのウインドウ長を停止ウインドウ長として
設定する方法が考えられる。

【００２１】停止ウインドウ長設定後は、制御部２３
（比較手段Ｂ（236））により、現時点で停止ウインド
ウ開始時刻からの経過時間がＴｓｔ以上である否かが判
定され（ステップＳ５０）、経過時間がＴｓｔより小さ
いことが確認されると、再び、ステップＳ５０の処理に
戻って経過時間がＴｓｔ以上であるか否かが判定され
る。即ち、経過時間がＴｓｔ以上になるまでパケット生
成源１によって生成されるパケットは送信バッファ部２
２に蓄積された後、無線回線へ出力されることはない。
一方、制御部２３（比較手段Ｂ（236））で経過時間が
Ｔｓｔ以上であることが確認された場合には、停止ウイ
ンドウが終了したものとして、再び、送信ウインドウ開
始時刻Ｔｔｒｏの設定処理（ステップＳ４２）に戻る。
以降、ステップＳ４２〜Ｓ５０に至る一連の処理を繰り
返すことになり、各無線局は送信ウインドウと停止ウイ
ンドウの時間帯を交互に繰り返し、送信バッファ部２２
に蓄積されたパケットの送信あるいは保留を行う。

【００２２】尚、上述のパケット送信制御方法（以下、
送信ウィンドウ付きパケット送信制御方法と称す）を適
用した場合、停止ウィンドウ期間中においてはパケット
送信が保留されるため、送信局内でパケットが生起して
から受信局側に当該パケットが受信されるまでの所要時
間（以下、パケット伝送所要時間と称す）は、任意にパ
ケットが送信できるPure-ALOHA方式よりも長くなる。

【００２３】送信ウィンドウ長及び停止ウィンドウ長を
設定する際に、送信ウィンドウ長の値もしくは停止ウィ
ンドウ長の値を、停止ウィンドウを消去して常時送信ウ
ィンドウ期間となるようなある特定値に設定することに
よって、実質上、常時パケット送信を行なえるようにす
ることが可能である。上記特定値の具体例としては、停
止ウィンドウ長ではゼロ値が考えられ、停止ウィンドウ
長Ｔｓｔをゼロに設定すると、停止ウィンドウ開始時刻
Ｔｓｔｏからの経過時間が停止ウィンドウ長Ｔｓｔを常
に上回るため、フローチャート図４におけるステップＳ
５０の判定結果が常にＹＥＳになり、実質上、停止ウィ
ンドウが消去され常時送信ウィンドウ期間とすることが
可能となる。又、送信ウィンドウ長に関しても、予め、
送信ウィンドウ長Ｔｔｒにマイナス値等の特異な値が設
定された場合には、フローチャート図４におけるステッ
プＳ４７の判定条件において、送信ウィンドウ開始時刻
Ｔｓｔｏからの経過時間が送信ウィンドウ長Ｔｔｒより
常に下回るような取り決めをしておくことにより、送信
ウィンドウ長に上記特異な値が設定された場合に、ステ
ップＳ４７の判定結果が常にＮＯとなり、送信ウィンド
ウが終了しないことから、常時送信ウィンドウ期間にす
ることが可能である。又、上記特定値以外でも、常時送
信ウィンドウ期間とすることが可能となるような送信ウ
ィンドウ長の設定値及び停止ウィンドウの設定値であれ
ばいかなる特定値であってもよい。

【００２４】なお、各無線局が送信ウィンドウ長や停止
ウィンドウ長の値を上記特定値と上記特定値以外の値と
の間で変更する方法としては、上述した最適なウィンド
ウ長の概念と同様なものとしてパケット無線通信システ
ムを構築するある特定の無線局が共有無線回線上の負荷
等を観測し、その観測量に基づいて最適な変更時を見計
らい各無線局へ何かしらのトリガ信号を通知し、各無線
局は該トリガ信号を受信した際に、各無線局が送信ウィ
ンドウ長や停止ウィンドウ長の値を上記特定値と上記特
定値以外の値との間で変更する方法や、同じくパケット
無線通信システムを構築するある特定の無線局が共有無
線回線上の負荷等を観測し、その観測量を常時各無線局
へ通知し、各無線局は、通知された観測量に基づいて最
適な変更時を見計らい各無線局自身の判断で送信ウィン
ドウ長や停止ウィンドウ長の値を上記特定値と上記特定
値以外の値との間で変更を行なう方法等が考えられる。

【００２５】このように、各無線局が送信ウィンドウ付
きパケット送信制御方法によりパケット送信を行なって
いる時に、各無線局の送信ウィンドウ長もしくは停止ウ
ィンドウ長を上記特定値に設定することによって、停止
ウィンドウを消去して常時送信ウィンドウ期間にするこ
とにより、各無線局が、実質上、Pure-ALOHA方式により
パケット送信が行なえることを可能にしている。従っ
て、各無線局が、送信ウィンドウ付きパケット送信制御
方法を適用する際、パケット衝突が発生しやすい、パケ
ット信号の高トラフィック領域においては、各無線局の
送信ウィンドウ長もしくは停止ウィンドウ長を上記特定
値以外の値に設定し、パケット信号が殆ど発生しない、
パケット信号の低トラフィック領域においては、各無線
局の送信ウィンドウ長もしくは停止ウィンドウ長を上記
特定値に設定することによって、各無線局は、パケット
信号の高トラフィック領域では、そのまま送信ウィンド
ウ付きパケット送信制御方法に従ってパケット送信を行
ない、パケット信号の低トラフィック領域ではPure-ALO
HA方式に従ってパケット送信を行なうことが各々可能と
なり、各無線局が、送信ウィンドウ付きパケット制御方
法やPure-ALOHA方式を単独て適用してパケット送信を行
なう場合と比較して、スループット特性とパケット転送
所要時間との総合的な観点から見て、より伝送効率の良
いパケット送信制御方法が実現できる。

【００２６】又、上記では、送信ウィンドウ長や停止ウ
ィンドウ長の値を上記特定値と上記特定値以外の値との
間で変更する際は、各無線局が一斉に変更する事を基本
として話しを進めてきたが、上述の優劣差の概念と同様
なものとして、各無線局に優劣差を付け、その優劣差に
基づき、特定の無線局のみが送信ウィンドウ長や停止ウ
ィンドウ長の値を上記特定値と上記特定値以外の値との
間で変更を行なう様な変更方法をとってもよい。無線局
毎に優劣を付けるのは、それぞれの無線局に接続された
ユーザに対して提供するサービスの品質に差を付けるた
めであり、例えば、高額料金を支払う代わりにパケット
信号の送信に対して優先的な送信権を与えるユーザと、
低料金であるが送信遅延が大きくなる可能性のあるユー
ザというように、それぞれ品質の異なるサービスをユー
ザの要望に応じて提供する事が可能となる。

【００２７】以上説明の手順を踏むことにより、各無線
局は、各無線局における送信ウインドウ期間中のみにお
いてパケットを無線回線へ送信することにより、図５に
示されるように、各無線局からは送信ウンイドウ期間中
（Ｔｔｒ）、生起パケット（ａ，ｂ，ｃ）が複数まとめ
て送信パケットとして無線回線へ送信される。このこと
から、各無線局が送信するパケットが他無線局から送信
されるパケットと衝突を起こす時間帯をランダムに送信
するPure-ALOHA方式よりも短くすることが可能となる。
従って、競合型アクセス方式を適用する場合、本発明の
無線回線におけるパケット送信制御方法を用いることに
よってPure-ALOHA方式よりもスループット特性を向上さ
せることが可能となる。また、本発明の無線回線におけ
るパケット送信制御方法では、各無線局が独立して送信
ウインドウによるパケット送信制御を行うため、ＣＳＭ
Ａ方式のように伝播遅延時間の影響を受けることなく、
また、Slotted-ALOHA方式のように同期制御を行う必要
もない。

【００２８】更に上述した様に、上記特定値を設定する
制御概念を用いることで、パケット衝突が殆ど発生しな
いパケット信号の低トラフィック領域では、等価的にパ
ケット伝送所要時間が短くて済むPure-ALOHA方式として
パケット送信を行ない、パケット衝突の発生しやすいパ
ケット信号の高トラフィック領域では、パケット衝突発
生確率を低減することができる送信ウィンドウ付きパケ
ット送信制御によってパケット送信を行なうことによ
り、スループット特性とパケット転送所要時間との総合
的な観点から見て、より転送効率の良い競合型アクセス
方式のパケット送信制御方法が実現できる。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明は、競合
型アクセス方式を適用する場合、各無線局が独立にパケ
ットを送信できる時間帯（送信ウンイドウ）とパケット
を送信できない時間帯（停止ウインドウ）を設定するこ
とにより、各無線局からは複数個のパケットがまとめて
無線回線へ送信されるものである。このことから、パケ
ット無線通信システムにおいて競合型アクセス方式を適
用する場合に本発明の無線回線におけるパケット送信制
御方法ならびに装置を用いることによってPure-ALOHA方
式よりもスループット特性を向上させることが可能とな
る。また、本発明の無線回線におけるパケット送信制御
方法では、各無線局が独立して送信ウインドウによるパ
ケット送信制御を行うため、ＣＳＭＡ方式のように伝播
遅延時間の影響を受けることなく、また、Slotted-ALOH
A方式のように同期制御を行う必要もない。このことか
ら、移動体衛星通信のように、伝播遅延時間が非常に大
きく、かつ、各無線局同士で同期制御をとることが難し
いパケット無線通信システムにおいて競合型アクセス方
式を用いる場合にPure-ALOHA方式よりもスループット特
性の向上をはかることができる。

【００３０】このように、各無線局が送信ウィンドウ付
きパケット送信制御方法を適用した場合、高トラフィッ
ク状態においては、Pure-ALOHA方式を適用した場合と比
べ、パケット衝突発生確立が軽減し、スループット特性
が向上するため、該パケット送信制御方法の制御効果が
現れるが、低トラフィック状態においては、仮に各無線
局がPure-ALOHA方式によってパケット送信を行なっても
パケット衝突が殆ど発生しないため、その効果が現れな
いばかりか、逆にパケット伝送所用時間が増加する。し
かし、本発明によれば送信ウィンドウ付きパケット送信
制御方法は、Pure-ALOHA方式より、パケット衝突発生確
率が軽減できる（スループット特性を向上する）という
メリットを有すると共に、更に上記特定値を設定する制
御概念を適用することにより、実質的にPure-ALOHA方式
と同じ制御が可能となり、パケット伝送所要時間をも短
くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態を示すブロック図である。

【図２】 図１における制御部の内部構成を示す機能ブ
ロック図である。

【図３】 本発明実施形態によるパケット蓄積のための
動作手順をフローチャートで示した図である。

【図４】 本発明実施形態によるパケット送信制御のた
めの動作手順をフローチャートで示した図である。

【図５】 本発明実施形態の動作を時間軸上に概念的に
示した図である。

【図６】 従来方式であるPure-ALOHA方式とSlotted-AL
OHA方式の基本概念を時間軸上に示した図である。

【図７】 従来方式であるＣＳＭＡ方式の基本概念を時
間軸上に示した図である。

【符号の説明】

１…パケット生成源、２…送信装置、２１…インタフェ
ース変換部、２２…送信バッファ部、２３…制御部、２
４…送信部、231…時間設定手段Ａ、232…時間設定手段
Ｂ、233…タイマＡ、234…タイマＢ、235…比較手段
Ａ、236…比較手段Ｂ、237…パケット送信手段、238…
パケット送信保留手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 風間 宏志 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5K030 GA03 JL01 JL02 KA21 5K033 CC01 DA17 DB11 5K067 AA13 BB21 CC08 EE02 EE71 GG02 KK15 9A001 BB03 BB04 CC05 GG05 HH34 JJ12 KK31

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の無線局が同一無線通信回線を介
   してパケット通信を行うパケット無線通信システムにお
   いて、無線局毎独立してパケットを送信できる時間帯
   （送信ウインドウ）と送信できない時間帯（停止ウイン
   ドウ）を設定し、時間監視を行うことにより前記設定さ
   れた送信ウインドウ期間中にあっては蓄積されたパケッ
   トを無線回線へ送信し、前記停止ウインドウ期間にあっ
   ては蓄積されたパケットの送信を保留することを特徴と
   する無線回線におけるパケット送信制御方法。
2. 【請求項２】 パケットを送信する際、送信ウインド
   ウ開始時刻として現在時刻と送信ウインドウ長の設定を
   行い、この送信ウインドウ長と送信ウインドウ開始時刻
   からの経過時間とを比較し、比較の結果、経過時間が送
   信ウインドウ長の範疇にある場合、蓄積されたパケット
   を取り出し逐次送信すると共に、送信開始時刻からの経
   過時間が送信ウインドウ長を越えた場合、停止ウインド
   ウ開始時刻として現在時刻と停止ウインドウ長の設定を
   行い、停止ウインドウ長と停止ウインドウ開始時刻から
   の経過時間とを比較し、比較の結果、経過時間が停止ウ
   インドウ長の範疇にある場合、蓄積されたパケットの送
   信を保留することを特徴とする請求項１記載の無線回線
   におけるパケット送信制御方法。
3. 【請求項３】 前記送信ウインドウ長ならびに停止ウ
   インドウ長の設定は、通信システムとしてあらかじめ固
   定値が定義され、通信システムを構築する各無線局がそ
   の固定値をウインドウ長として設定することを特徴とす
   る請求項２記載の無線回線におけるパケット送信制御方
   法。
4. 【請求項４】 前記送信ウインドウ長ならびに停止ウ
   インドウ長の設定は、パケット無線通信システムを構築
   するある特定の無線局が最適なウインドウ長を算出し、
   算出された最適ウインドウ長を各無線局へ通知し、各無
   線局が通知された最適ウインドウ長を送信ウインドウ長
   として設定することを特徴とする請求項２記載の無線回
   線におけるパケット送信制御方法。
5. 【請求項５】 前記送信ウインドウ長ならびに停止ウ
   インドウ長の設定は、パケット無線通信システムを構築
   する各無線局に対し優劣を付け、その優劣差に基づき各
   無線局にウインドウ長を割り当て設定することを特徴と
   する請求項２記載の無線回線におけるパケット送信制御
   方法。
6. 【請求項６】 前記送信ウインドウ長ならびに停止ウ
   インドウ長の設定は、パケット無線通信システムを構築
   する各無線局が設定時毎ある確率分布関数に従うウイン
   ドウ長を算出し、この算出したウインドウ長を設定する
   ことを特徴とする請求項２記載の無線回線におけるパケ
   ット送信制御方法。
7. 【請求項７】 前記送信ウィンドウ長と前記停止ウィ
   ンドウ長の設定の際、いずれか一方、あるいは各々の値
   をある特定の値に設定することによって、停止ウィンド
   ウを消去し、常時送信ウィンドウ期間とすることを特徴
   とする請求項２記載の無線回線におけるパケット送信制
   御方法。
8. 【請求項８】 複数の無線局が同一無線通信回線を介
   してパケット通信を行うパケット無線通信システムにお
   いて、パケットを生成するパケット生成源と、パケット
   生成源から到来するパケットを蓄積する送信バッファ
   と、パケットを送信できる時間帯（送信ウインドウ）と
   送信できない時間帯（停止ウインドウ）が設定され、時
   間監視を行うことにより前記設定された送信ウインドウ
   期間中にあっては前記送信バッファに蓄積されたパケッ
   トを無線回線を介して送信し、前記停止ウインドウ期間
   にあっては蓄積されたパケットの送信を保留する制御装
   置を具備することを特徴とする無線回線におけるパケッ
   ト送信制御装置。
9. 【請求項９】 前記制御装置は、パケットを送信する
   際、送信ウインドウ開始時刻として現在時刻と送信ウイ
   ンドウ長の設定を行う第１の時間設定手段と、この送信
   ウインドウ長と送信ウインドウ開始時刻からの経過時間
   とを比較する第１の比較手段と、比較の結果、経過時間
   が送信ウインドウ長の範疇にある場合、蓄積されたパケ
   ットを取り出し逐次送出するパケット送信手段と、前記
   比較の結果送信開始時刻からの経過時間が送信ウインド
   ウ長を越えた場合、停止ウインドウ開始時刻として現在
   時刻と停止ウインドウ長の設定を行う第２の時間設定手
   段と、この停止ウインドウ長と停止ウインドウ開始時刻
   からの経過時間とを比較する第２の比較手段と、比較の
   結果、経過時間が停止ウインドウ長の範疇にある場合、
   蓄積されたパケットの送信を保留するパケット送信保留
   手段とを具備することを特徴とする請求項８記載の無線
   回線におけるパケット送信制御装置。