JP2001144776A - 無線パケット通信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＴＤＤでデータパケットをホストとステーショ
ンとの間で無線通信する無線パケット通信システムにお
いて、複数のステーションから送信するデータパケット
の衝突を抑制し、高い時間使用効率でスループットを向
上させる。 【解決手段】各ステーションＡ〜Ｄからホストへの上り
パケットスロットの先頭位置に、各ステーション用の予
約用フラグタイミングＡ〜Ｄを設け、データパケットを
送信しようとするステーションは、自己のフラグタイミ
ングとなるまで予約用タイミングフラグを監視し、自己
のフラグタイミングまで他のステーションから予約用フ
ラグが送信されていないことを確認して自己のフラグタ
イミングで予約用フラグを送信し、続く次のデータパケ
ット送信タイミングでデータパケットの送信を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に時分割デュプ
レックスでデータパケットを無線通信する無線パケット
通信システム及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】無線を利用したパケット通信方式とし
て、フレームが到着し、送信の必要が生じた時点で直ち
に何の制約もなしに送信を実行するピュア・アロハ方式
がある。

【０００３】図３は３機のステーション（ｓｔｎ１〜ｓ
ｔｎ３）による送信スロットとタイミングを示すもの
で、第１のステーションｓｔｎ１は送信に成功している
ものの、第２のステーションｓｔｎ２と第３のステーシ
ョンｓｔｎ３の送信が一度衝突しており、それぞれその
後の再送で送信を成功しているが、この再送においても
さらにまた衝突する可能性を有している。

【０００４】図４はこのピュア・アロハ方式でのフレー
ム衝突を説明するものであり、パケット長Ｔの２倍の時
間２Ｔ内に発生したパケットはすべて衝突となるため、
トラフィックの増加に伴って衝突が多発し、結果として
スループットの低下を招くという不具合があった。

【０００５】このピュア・アロハ方式の改良型として、
図５に示すスロット・アロハ方式がある。この方式で
は、各ステーションが発信する時間（タイムスロット）
を予め決めておくことにより、僅かな時間の重なりでパ
ケットが未達となるのを防ぐことで、時間使用効率を向
上させようとするものである。

【０００６】このように、衝突によって無駄になる時間
が１パケット長に等しくなるため、上記ピュア・アロハ
方式に比して改善がなされているものの、依然としてト
ラフィックの増加に伴って衝突が多発し、スループット
が低下するという不具合を有している。

【０００７】また、さらに改良を施した方式として、Ｔ
ＤＭＡ（時分割多元接続）プリアサイン方式がある。こ
の方式は、図６に示すようにステーションの数だけ時分
割のフレームを用意し、予め使用するスロットを各ステ
ーションに割当てておく方式である。

【０００８】このＴＤＭＡプリアサイン方式は、衝突を
確実に回避できるものではあるが、データを送信しない
ステーションに対しても常にスロットを割当てておく必
要があるため、時間使用効率が非常に低く、且つステー
ションの増設に際してはスロットの割当てを変更しなけ
ればならないなど、システムとしての拡張性に欠けると
いう不具合があった。

【０００９】そこで、これを改善した方式として予約ア
ロハ方式がある。図７はその内容を示すもので、１回前
のＴＤＭＡフレームで使用されていないか、もしくは衝
突の発生しているスロットを空きフレームとし、空きフ
レームに対してはスロットアロハ方式でどのステーショ
ンでもアクセスできるものとし、一度送信が成功したス
ロットは予約が成立したものとして、次のＴＤＭＡフレ
ームでも該当するスロットを使用できるようにした方式
である。

【００１０】このように、予約スロット方式は、大量の
データを一度に送信するようなアプリケーション環境下
において有効な方式であるが、一度予約を行なうと必ず
使用されないスロットが発生するので、上記ＴＤＭＡア
ロハ方式ほどではないが、やはり時間使用効率が悪いと
いう不具合があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した如く各種のア
ロハ方式にあっては、いずれも各複数のステーションか
らのデータパケットの送信が衝突するのを未然に防止し
ながら、且つ高い時間使用効率を得ることは困難であっ
た。

【００１２】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、複数のステーショ
ンから送信するデータパケットの衝突を極力抑制しなが
ら、高い時間使用効率でスループットを向上させること
が可能な無線パケット通信システム及び方法を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
時分割デュプレックスでデータパケットをホストとステ
ーションとの間で無線通信する無線パケット通信システ
ムにおいて、各ステーションからホストへの上りパケッ
トスロットの先頭位置に、各ステーション用の予約用フ
ラグタイミングを設け、データパケットを送信しようと
するステーションは、予め定められた自己のフラグタイ
ミングとなるまで上記予約用タイミングフラグを監視
し、自己のフラグタイミングとなるまで他のステーショ
ンから予約用フラグが送信されていないことを確認して
自己のフラグタイミングで予約用フラグを送信し、続く
次のデータパケット送信タイミングでデータパケットの
送信を行なうことを特徴とする。

【００１４】このようなシステム構成とすれば、少ない
オーバヘッドですべてのパケットスロットを効率よく使
用することができ、データの遅延を少なくできると共
に、ステーションにより使用する予約用フラグを指定し
て優先順位を設定することができるため、設定によって
衝突の発生する確率を低減してよりスループットを向上
させることができる。

【００１５】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の発明において、各ステーションに割当てる予約用フラ
グのタイミングをフレーム毎に切換えることを特徴とす
る。

【００１６】このようなシステム構成とすれば、上記請
求項１記載の発明の作用に加えて、ステーションに対す
る優先順位をフレーム毎に可変設定することで、衝突の
発生する確立をより低減してさらにスループットを向上
させることができる。

【００１７】請求項３記載の発明は、上記請求項１また
は２記載の発明において、各ステーションに割当てる予
約用フラグのタイミングを上記ホストが直前の下りパケ
ットスロットで指定することを特徴とする。

【００１８】このようなシステム構成とすれば、上記請
求項１または２記載の発明の作用に加えて、ホストがス
テーションに対する優先順位を直前の下りパケットで可
変設定することで、状況に迅速に対応し、衝突の発生す
る事態を回避し、スループットを大幅に向上させること
ができる。

【００１９】請求項４記載の発明は、時分割デュプレッ
クスでデータパケットをホストとステーションとの間で
無線通信する無線パケット通信方法において、各ステー
ションからホストへの上りパケットスロットの先頭位置
に、各ステーション用の予約用フラグタイミングを設
け、データパケットを送信しようとするステーション
は、予め定められた自己のフラグタイミングとなるまで
上記予約用タイミングフラグを監視し、自己のフラグタ
イミングとなるまで他のステーションから予約用フラグ
が送信されていないことを確認して自己のフラグタイミ
ングで予約用フラグを送信し、続く次のデータパケット
送信タイミングでデータパケットの送信を行なうことを
特徴とする。

【００２０】このような方法とすれば、少ないオーバヘ
ッドですべてのパケットスロットを効率よく使用させる
ことができ、データの遅延を少なくできると共に、ステ
ーションにより使用する予約用フラグを指定して優先順
位を設定することができるため、設定によって衝突の発
生する確率を低減してよりスループットを向上させるこ
とができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明をパーソナルコンピュ
ータシステムに適用した場合の実施の一形態について図
面を参照して説明する。

【００２２】図１は同システムの構成を例示するもの
で、１がシステムのホストとなる、ディスプレイを備え
たパーソナルコンピュータ本体である。このパーソナル
コンピュータ本体１に対して、ステーションとしてのキ
ーボード２、マウス３、プリンタ４、及び大容量ディス
ク装置５がそれぞれ無線接続される。

【００２３】上記のようなシステム構成にあって、ここ
ではホストであるパーソナルコンピュータ本体１と各ス
テーション２〜５との間で、ホストからの下りのパケッ
ト通信に続けて、同一周波数上で各ステーションからの
上りのパケット通信を行なうことを繰返すＴＤＤ（時分
割デュプレックス）方式のデータ通信を実行するものと
して、その動作について説明する。

【００２４】図２（１）〜（３）はホストと第１，第２
のステーションＡ，Ｂの各送信パケットのタイミングを
示すもので、実際には第２のステーションＢの送信パケ
ットに続いて第３，第４のステーションＣ，Ｄの各送信
パケットのタイミングとなり、その後に再びホストの送
信パケットのタイミングとなるものであるが、ここでは
説明は簡略化するために、あえて第３，第４のステーシ
ョンＣ，Ｄの各送信パケットのタイミングについてはそ
の図示及び説明を省略する。

【００２５】なお、ここでは第１〜第４のステーション
Ａ〜Ｄは、例えば上記図１におけるキーボード２、マウ
ス３、プリンタ４、及び大容量ディスク装置５であるも
のとして固定的に設定するものとする。

【００２６】しかして、第１のステーションＡにおいて
図中に示すホストの下りパケット送信中のタイミングｔ
１で「ステーションＡ送信要求１」が発生し、その直後
の上りパケットのタイミングで第１のステーションＡが
他に競合がないままに送信を実行するものとする。

【００２７】このとき、同時に第２のステーションＢに
おいてこの第１のステーションＡの上りパケット送信中
のタイミングｔ２で「ステーションＢ送信要求１」が発
生し、この場合もその直後の上りパケットのタイミング
で第２のステーションＢも他に競合がないままに送信を
実行するものとする。

【００２８】これら第１，第２のステーションＡ，Ｂの
送信は、後述する予約フラグの検査及び送信を行なった
後に、他との競合がないことを確認して実行するもので
ある。

【００２９】その後、ホストの下りパケット送信中のタ
イミングｔ３で第１のステーションＡにより「ステーシ
ョンＡ送信要求２」が、また同タイミングｔ４で第２の
ステーションＢにより「ステーションＢ送信要求２」が
それぞれ発生している。

【００３０】この場合、これら２つの送信要求を送信す
るために、直後の上りパケットのタイミングを考える
と、同一スロットとなってしまうために両ステーション
が送信を実行すると衝突し、送信パケットは双方とも破
壊されてしまうこととなる。

【００３１】このような状態を回避するために、図２
（４）〜（６）で詳細なタイミングを示す如く、ホスト
の上りタイミングが立下がってから第１のステーション
Ａの下りタイミングが立ち上がるまでの間に４つのステ
ーションＡ〜Ｄ用の予約フラグタイミングを設けてい
る。

【００３２】それぞれのステーションは、パケットの送
信に先立って自機に割当てられた予約フラグのタイミン
グでキャリアの送信を行なおうとするが、自機に割当て
られたフラグのタイミングより前にあるフラグタイミン
グをモニタしなければならないものとする。

【００３３】ここでは、第１のステーションＡに対して
予約フラグＡが割当てられており、この予約フラグＡが
先頭でそれより前に他の予約フラグが存在しないため、
第１のステーションＡのみモニタを行なう必要がなく、
図中に示す如く予約フラグＡのタイミングｔ５でキャリ
アを送信することにより、他のステーションに対して該
当スロットを使用することを知らせる。

【００３４】第２のステーションＢは、割当てられた予
約フラグのタイミングに先立って他の予約フラグをモニ
タしなければならず、予約フラグＡがあることをモニタ
することで、第１のステーションＡが送信しようとして
いることを確認することができる。

【００３５】したがって第２のステーションＢは、この
スロットでの送信が不可能であることを認識し、今回の
送信をあきらめて、次の上りスロットのタイミングで同
様に予約フラグＢによる予約を行ない、予約を成功した
ら実際のパケット送信を実行する。

【００３６】図２（３）においては、この次の上りスロ
ットのタイミングでは競合が発生しておらず、送信に成
功していることを示している。

【００３７】このように、少ないオーバヘッドですべて
のパケットスロットを効率よく使用することができ、デ
ータの遅延を少なくできると共に、ステーション毎に使
用する予約用フラグを指定して優先順位を設定すること
ができるため、その設定内容によって衝突の発生する確
率を低減してよりスループットを向上させることができ
る。

【００３８】なお、上述した内容にあっては、予約フラ
グがＡ〜Ｄの順序で配列されているため、先頭側の第１
のステーションＡが最も高い優先順位となっていたが、
この順序は固定とする必要はなく、フレーム毎にランダ
ムにその順序を変更することで、結果として各ステーシ
ョンの優先度を等しく設定することも可能であるし、ま
た、ホストであるパーソナルコンピュータ本体１がその
時点で使用しているアプリケーションプログラムの状況
に対応して特定のステーションの優先度を上げ、あるい
はトラフィックの状況に対応して連続して送信するパケ
ットの数により優先度を変更するなど、任意にその順序
を変更設定することができるものである。

【００３９】しかして、各ステーションの優先順位を変
更設定するに際しては、直前の下りパケットで該変更設
定を実行することで、種々の状況に迅速に対応し、衝突
の発生する事態を未然に回避して、スループットを大幅
に向上させることができる。

【００４０】なお、上記実施の形態はパーソナルコンピ
ュータシステムに適用したものであるが、本発明はこれ
に限らず、ホストと各ステーションとの間でＴＤＤ方式
により無線接続を行なうようなシステムの装置構成を有
するものであれば、いずれにも適用可能であることは勿
論である。

【００４１】また、上記実施の形態では、下りスロット
が１スロットに対して上りスロットも１スロットである
単純なＴＤＤ方式について説明したが、下りスロットが
複数ｎスロットあり、その後に上りスロットが複数ｎス
ロットあるＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を用いるものとしても
よく、さらには下りスロットが複数ｎスロットあり、そ
の後に上りスロットが複数ｍスロット（ｍ≠ｎ）ある変
形ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式を用いるものとしてもよい。

【００４２】その他、本発明はその要旨を逸脱しない範
囲内で種々変形して実施することが可能であるものとす
る。

【００４３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、少ないオ
ーバヘッドですべてのパケットスロットを効率よく使用
することができ、データの遅延を少なくできると共に、
ステーションにより使用する予約用フラグを指定して優
先順位を設定することができるため、設定によって衝突
の発生する確率を低減してよりスループットを向上させ
ることができる。

【００４４】請求項２記載の発明によれば、上記請求項
１記載の発明の効果に加えて、ステーションに対する優
先順位をフレーム毎に可変設定することで、衝突の発生
する確立をより低減してさらにスループットを向上させ
ることができる。

【００４５】請求項３記載の発明によれば、上記請求項
１または２記載の発明の効果に加えて、ホストがステー
ションに対する優先順位を直前の下りパケットで可変設
定することで、状況に迅速に対応し、衝突の発生する事
態を回避し、スループットを大幅に向上させることがで
きる。

【００４６】請求項４記載の発明によれば、少ないオー
バヘッドですべてのパケットスロットを効率よく使用さ
せることができ、データの遅延を少なくできると共に、
ステーションにより使用する予約用フラグを指定して優
先順位を設定することができるため、設定によって衝突
の発生する確率を低減してよりスループットを向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るパーソナルコンピ
ュータシステムの構成を示す図。

【図２】同実施の形態に係るホストとステーションとの
間での信号の送受タイミングを示すタイミングチャー
ト。

【図３】ピュア・アロハ方式での複数ステーションから
の送信タイミングを例示するタイミングチャート。

【図４】ピュア・アロハ方式でのフレーム衝突条件を例
示するタイミングチャート。

【図５】スロット・アロハ方式での複数ステーションか
らの送信タイミングを例示するタイミングチャート。

【図６】ＴＤＭＡフレームとプリアサインＴＤＭＡ方式
を説明する図。

【図７】予約アロハ方式でのＴＤＭＡフレームを説明す
る図。

【符号の説明】

１…パーソナルコンピュータ本体 ２…キーボード ３…マウス ４…プリンタ ５…大容量ディスク装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】時分割デュプレックスでデータパケットを
   ホストとステーションとの間で無線通信する無線パケッ
   ト通信システムにおいて、 各ステーションからホストへの上りパケットスロットの
   先頭位置に、各ステーション用の予約用フラグタイミン
   グを設け、 データパケットを送信しようとするステーションは、予
   め定められた自己のフラグタイミングとなるまで上記予
   約用タイミングフラグを監視し、自己のフラグタイミン
   グとなるまで他のステーションから予約用フラグが送信
   されていないことを確認して自己のフラグタイミングで
   予約用フラグを送信し、続く次のデータパケット送信タ
   イミングでデータパケットの送信を行なうことを特徴と
   する無線パケット通信システム。
2. 【請求項２】各ステーションに割当てる予約用フラグの
   タイミングをフレーム毎に切換えることを特徴とする請
   求項１記載の無線パケット通信システム。
3. 【請求項３】各ステーションに割当てる予約用フラグの
   タイミングを上記ホストが直前の下りパケットスロット
   で指定することを特徴とする請求項１または２記載の無
   線パケット通信システム。
4. 【請求項４】時分割デュプレックスでデータパケットを
   ホストとステーションとの間で無線通信する無線パケッ
   ト通信方法において、 各ステーションからホストへの上りパケットスロットの
   先頭位置に、各ステーション用の予約用フラグタイミン
   グを設け、 データパケットを送信しようとするステーションは、予
   め定められた自己のフラグタイミングとなるまで上記予
   約用タイミングフラグを監視し、自己のフラグタイミン
   グとなるまで他のステーションから予約用フラグが送信
   されていないことを確認して自己のフラグタイミングで
   予約用フラグを送信し、続く次のデータパケット送信タ
   イミングでデータパケットの送信を行なうことを特徴と
   する無線パケット通信方法。