JP2002353975A - 回線制御方式 - Google Patents

回線制御方式

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JP2002353975A
JP2002353975A JP2001153271A JP2001153271A JP2002353975A JP 2002353975 A JP2002353975 A JP 2002353975A JP 2001153271 A JP2001153271 A JP 2001153271A JP 2001153271 A JP2001153271 A JP 2001153271A JP 2002353975 A JP2002353975 A JP 2002353975A
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rts
station
radio
packet
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Kenichi Kashima
謙一 加島
Hirotake Wakai
洋丈 若井
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 RTS/CTSを使用して無線通信回線を確
立する方法は、隠れ端末問題の解決策としては有効であ
るが、RTS/CTSは送信先以外の端末局の送信を禁
止するコマンドであるため、ネットワークの構成によっ
ては、連鎖的に通信不能な端末局が発生し、無線回線の
使用効率が低下する場合がある。このような問題を防
ぎ、単にRTS/CTSを使用するよりも、無線回線の
使用効率が向上する回線制御方式を提供する。 【解決手段】 RTS/CTSを使用して通信する際
に、通信に先立ち送信元と宛先アドレスを含む送信リク
エストパケット(RTSR)を各端末局が中継制御し、
その際に、何れの端末局が通信するのか否かを判定する
ことによって、単一無線周波数の電波(一波)を使用し
たネットワーク内においても、電波干渉が起こらない関
係にある、複数の通信を同時に確立できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信システム
における回線制御方式に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各々の無線局が、無線パケット送信に先
立って無線チャネルをキャリアセンスし、チャネルの使
用中(チャネルビジー)を確認した場合は無線パケット
の送信を控え、チャネルの未使用を確認した後、無線パ
ケットを送信する無線アクセス方式をCSMA(Car
rier Sence Multipul Acces
s)と呼び、無線パケット通信方式で用いられる。
【0003】ここで二つの無線局が互いに電波の届かな
いほど距離を隔てて存在するとき、あるいは、二局間に
電波を遮断する障害物が存在するときなど、一方の無線
局の送信信号を直接受信できない状況がある。このよう
な二つの無線局を隠れ端末と呼ぶ。隠れ端末に相当する
無線局間では、キャリアセンスが有効に機能しないた
め、一方が無線パケット送信中に他方が無線パケットの
送信を開始してしまい、両局の中間位置に存在する無線
局での受信に無線パケットの衝突が生じ、正常受信でき
なくなる問題がある。
【0004】これを解決するために、無線パケット送信
前にRTS/CTSパケットの送受信を用いる米国の無
線LAN標準規格、IEEE802.11標準(Wir
eless LAN Medium Access C
ontrol(MAC)and Physical L
ayer(PHY)SpecificationsIE
EE Std 802.11,Aug.1999.)等
の方法がある。上述した無線LAN標準規格に記されて
いるように、RTS/CTSを使用するか否かはオプシ
ョン機能である。例えば、マルチキャスト、ブロードキ
ャスト時は使用しない。またパラメータを変更すること
により、RTS、CTSを常に使用、不使用、特定の長
さ以上のフレームに対して使用という構成が可能であ
る。しかしながら、フレーム伝送の際にRTS/CTS
を使用すると、その特性上、回線の使用効率が低下す
る。
【0005】ここで図1に示す無線LANシステムを例
に従来技術を説明する。図1は無線局A、B、C、D、
Eからなる無線ネットワークを表している。このネット
ワークにおいては、各無線局の電波の届く範囲を円で表
わしている。また使用する周波数は一波である。今、無
線局Aから無線局Eまでパケットを伝送する経路がA→
B→C→D→Eとなるよう設定されている場合におい
て、例えば、無線局相互間AB間で通信を行うものとし
説明する。無線局Aの電波が届く範囲を6aとし、無線
局Bの電波の届く範囲を6b、無線局Cの電波が届く範
囲を6c、無線局Dの電波の届く範囲を6d、無線局E
の電波の届く範囲を6eとする。この図より、無線局A
に対しては、C、D、E局が隠れ端末である。
【0006】図2は本ネットワークにおけるRTS/C
TSを用いたデータ伝送のシーケンスを表している。以
下の説明について、無線局の配置は図1に示したもの、
データ伝送のシーケンスは図2を用いて説明する。無線
局Aは無線局Bにデータを送信するため、まずRTSを
電波の届く範囲内にある全ての無線局に対して送信す
る。RTSのフレームフォーマットを、図4を用いて説
明する。図4中のRA(Receiver Addre
ss)には、この例でいうと無線局Bに割り当てられて
いるアドレス(受信端末アドレス)が入る。また、同図
中のTA(Transmitter Address)
には、無線局Aに割り当てられているアドレス(送信端
末アドレス)が入る。また、Durationにはフレ
ーム交換に要する時間が入る。同図中に示したその他の
フレームフォーマットの説明については省略する。図1
を見ても分かるように、無線局Cは無線局Aの隠れ端末
になっているため、無線局Aの送信したRTSは受信で
きない。
【0007】次に、RTSを受信した無線局BはRTS
に対する応答信号であるCTSを電波の届く範囲内にあ
る全ての無線局に送信する。CTSのフレームフォーマ
ットを、図5を用いて説明する。図5中のRA(Rec
eiver Address)には、この例では、無線
局Aに割り当てられているアドレス(受信端末アドレ
ス)が入り、Durationにはフレーム交換に要す
る時間が入る。同図中に示したその他のフレームフォー
マットの説明は省略する。ここでは図1に示すように、
無線局Bに対して無線局Dが隠れ端末になっていること
から、無線局Dは無線局Bが送信したCTSを受信する
ことは出来ない。
【0008】ここで、上記の動作が行われている間、該
無線局の送信する電波が届く範囲内にある無線局につい
ては、直接自局の通信に関係なくとも、やはりRTSお
よびCTSを受信する。仮に宛先となっていない無線局
がこのフレームを受信した場合、無駄なパケット衝突を
避けるため、パケットの送信を禁止する。但しDura
tionに入っている時間データより、無線チャネルが
アドレスに遷移する時間を知ることができるため、Du
rationによる時間以降はキャリアセンスを再開す
る。この後、無線局Aはデータを送信し、無線局Bはデ
ータ受信後、肯定応答であるACKを無線局Aに送信
し、データ伝送は終了する。以降、無線局BC間、CD
間、DE間とも上記動作を繰り返すことで、無線局Aか
ら無線局Eにデータを伝送することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述の動作により、無
線局相互間AB間の通信時には無線局Cが送信禁止とな
ることが分かる。この無線局A、B、C局のビジー状態
を無線局Dは判別できないため、この時に無線局Dが無
線局Cにデータを送信すると、RTSに対するCTSが
返送されず、RTSを再送し続けてしまう。このRTS
は無線局Dの電波が届く範囲6dにある無線局Eも受信
してしまい、それが自分宛ではないためDuratio
nの分だけ送信禁止状態になる。
【0010】このようにして無線局A、B、Cがビジー
状態の時に無線局D、Eが通信できなくなる場合があ
る。但し無線局Dの再送したRTSが無線局A、B、C
における通信終了後の(DIFS+バックオフ)時間中
に送信できれば無線局CからのCTSを受信できるが、
その確率は低く不安定である。従って回線の使用効率が
著しく低下する問題を招来していた。このように、従
来、データ伝送中に、多くの隠れ端末関係が成立してし
まうネットワークにおいては、RTS/CTS制御だけ
では、回線を効率よく使用することが極めて難しい問題
を有していた。
【0011】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたもので、通信回線の使用効率を著しく向上させ
る回線制御方式を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、複数の隠れ端末関係が発生するネット
ワーク上でRTS/CTSを利用して通信する際に、R
TS即ち通信する一対の端末アドレスが入っているパケ
ットを各端末局が中継制御することで、ネットワーク内
において任意の時間に電波干渉が起こらない関係上にあ
る通信を、同時に確立することを可能にしたものであ
る。
【0013】
【発明の実施の形態】図1の無線LANシステムにおい
て本発明を実施した場合について説明する。このネット
ワークでのデータ伝送については、図3に本発明の回線
制御方式を用いたシーケンスを用いて説明する。図1は
無線局A、B、C、D、Eからなる無線ネットワークを
表している。このネットワークにおいては、各無線局の
通信可能エリアを円で表わされ、使用する周波数は一波
である。今、無線局Aから無線局Eまでパケットを伝送
する経路がA→B→C→D→Eとなるよう設定されてい
る場合において、各無線局は通信可能な他局の存在につ
いて既知であるとする。例えば、無線局相互間AB間で
通信を行うものとし説明する。無線局Aの電波が届く範
囲を6aとし、無線局Bの電波の届く範囲を6b、無線
局Cの電波が届く範囲を6c、無線局Dの電波の届く範
囲を6d、無線局Eの電波の届く範囲を6eとする。こ
の図より、無線局Aに対しては、無線局C、D、Eが隠
れ端末である。
【0014】先ず無線局Aは無線局Bにデータを送信す
るため、RTSを電波の届く範囲内にある全ての無線局
に対して送信する。無線局AのRTSを受信した無線局
BはRTSをRTSR(RTS Repeat)として
無線局Cに中継する。この動作について図7を用いて説
明する。図7中のRA(Receiver Addre
ss)には、この例でいうと無線局Bに割り当てられて
いるアドレス(受信端末アドレス)が入る。またTA
(Transmitter Address)には、無
線局Aに割り当てられているアドレス(送信端末アドレ
ス)が入る。またRN(Repeat Number)
には、中継した回数が入り、Duration Rには
中継に掛かる時間(RTSR送信分)をDuratio
nから差引した値が入る。つづいて、RTSを受信した
無線局BはRTSが自分宛であるか確認する。自局宛で
なければDurationにより送信を禁止する。自局
宛であればRTSのRAおよびTA情報をRTSRに転
写し、RNに中継回数1を入れ送信する。その後PIF
Sの時間を空けCTSを送信する。
【0015】次に、無線局Bから送信されたRTSRを
無線局Cが受信すると、無線局Cはフレーム長の差から
RTSではなく中継パケットであると認識する。その後
RNに先の中継回数に1加算した値を入れ、Durat
ion Rには中継に掛かる時間(RTSR送信分)を
先のDuration Rから差引した値が入れる。こ
のようにしてRTSRパケットを更新し中継送信する。
更なる中継については、RTSRを受信した無線局に送
信すべきデータがある場合またはRTSRにある2つの
アドレスのうち、自局と接続可能な無線局が含まれるか
否かを判断し、RAに接続可能な無線局アドレスが含ま
れる場合には中継しない。このときデータ送信はRTS
Rを受信した後RIFSの時間を空け送信する。また送
信すべきデータが無い場合またはRTSRにある2つの
アドレスのうち自局と接続可能な無線局のアドレスが含
まれない場合はRTSRを中継するが、その後Dura
tion Rにより送信を禁止受信のみ可能とする。
【0016】上述の方法で、無線局D、無線局EにRT
SRを中継していく。RTSRを受信した無線局は、こ
れを合図に送信または受信を行う。特にRTSRにより
送受信する場合は、ACKなどの通信や再送は行わな
い。このようにしてRTSの情報を中継することで、無
線局相互間AB間の通信中に、無線局相互間DE間また
は無線局D−C間のデータ伝送を同時に行うことができ
る。従って無線局A〜Eの5台中4台の無線局を同時に
稼動できることになり、回線の使用効率の向上を図るこ
とができる。
【0017】また回線に様々なデータを伝送させる場合
は、上述のRTSとRTSRを使い分けることで、従来
に比べてより一層の回線使用効率の向上を図ることがで
きる。例えば、RTSには再送制御のあるTCPなどの
データ、RTSRには再送の必要がないVoIPやスト
リーミング等のデータ伝送を割り当てる方法なども適用
できる。
【0018】またネットワークの規模を考慮し、各無線
局がRTSRのRNを判定して中継の可否を決定しても
よい。図1では無線局Eは、無線局DからRTSRを受
信しても、その先に接続される無線局が無いため中継の
必要が無い。無線局Bから無線局AにRTSRを中継す
る場合についても同様である。このようにRTSRの中
継においても、無用なパケットを極力送信しないように
調整することも可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明により、各無線局が平等に回線を
使用できるような安定した無線通信回線も実現してい
る。これは、本来隠れ端末関係が発生しやすい無線ネッ
トワーク、例えば電波の伝搬しにくい複雑な形状の構内
や、トンネル等の細長い形状の閉鎖空間では、RTS/
CTSの使用が不可欠であるがゆえ、一部の無線局が慢
性的なビジー状態に陥りやすい。しかしRTSRにより
各無線局における送受信の機会が増えるため、平等に回
線を使用できるようになる。また回線の使用効率の向上
は、スループットの向上につながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】無線LANシステムの構成例を示す図。
【図2】RTS/CTSを用いた従来のデータ伝送シー
ケンスを示す図。
【図3】本発明の一実施例のデータシーケンスを示す
図。
【図4】RTSフレームフォーマットを示す図。
【図5】CTSフレームフォーマットを示す図。
【図6】ACKフレームフォーマットを示す図。
【図7】RTSRフレームフォーマットを示す図。
【符号の説明】
1:無線局A、2:無線局B、3:無線局C、4:無線
局D、5:無線局E、6a:無線局Aの電波が届く範
囲、6b:無線局Bの電波が届く範囲、6c:無線局C
の電波が届く範囲、6d:無線局Dの電波が届く範囲、
6e:無線局Eの電波が届く範囲。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通信に先立って宛先アドレス含む送信リ
    クエストパケット(RTS)、及び送信リクエストにパ
    ケットの応答である伝送路開放要求パケット(CTS)
    を用いて通信する機能を持つ端末局を含む無線通信シス
    テムにおいて、 端末局同士がRTS及びCTSを中継することによっ
    て、通信回線の使用効率を向上するようにした回線制御
    方式。
  2. 【請求項2】 通信に先立って宛先アドレス含む送信リ
    クエストパケット(RTS)、及び送信リクエストにパ
    ケットの応答である伝送路開放要求パケット(CTS)
    を用いて通信する機能を持つ端末局を含む無線通信シス
    テムにおいて、 中継局がRTS及びCTSを中継することによって、通
    信回線の使用効率を向上するようにした回線制御方式。
  3. 【請求項3】 通信に先立って宛先アドレス含む送信リ
    クエストパケット(RTS)、及び送信リクエストにパ
    ケットの応答である伝送路開放要求パケット(CTS)
    を用いて通信する無線パケット通信機器を含む、無線通
    信システムにおいて、 無線パケット通信機器同士がRTS及びCTSを中継す
    ることによって、無線回線の使用効率を向上するように
    した回線制御方式。
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