JP2004128654A

JP2004128654A - 無線通信システム

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Publication number: JP2004128654A
Application number: JP2002286885A
Authority: JP
Inventors: Kunio Fukuda; 福田　邦夫
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP3846715B2; EP1548984B1; KR100948218B1; CN1701564A; WO2004032423A1; CN100379214C; US7412250B2; KR20050047547A; EP1548984A4; US20060030362A1; EP1548984A1

Abstract

【課題】ビーコン周期を一定に保ち、伝送品質を確保し得るとともに確実に間欠受信を行い得る無線通信システムを実現する。
【解決手段】無線通信管理装置は、メインビーコン及びサブビーコンにビーコン間隔情報を含めて送信する。そして無線端末装置はビーコン間隔情報に基づき、送信データがメインビーコンの送信開始前に送信完了するように送信データを分割して送信するようにしたことにより、ビーコンと送信データの送信タイミングが重なることを防止してビーコン周期を確実に一定にすることができる。これにより伝送品質を確保し得るととともに、無線端末装置の間欠受信を確実に行わせることができ、またシステム全体のデータ伝送効率を向上することができる。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、例えば無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ　）８０２．１１ｂやＩＥＥＥ８０２．１１ａに代表される無線ＬＡＮシステムが広く利用されている。ＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムにおいては、そのアクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｓｅｎｃｅ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　Ａｖｏｉｄａｎｃｅ　）方式を用いた自律分散系システムが採用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち図９は、ＩＥＥＥ８０２．１１系無線ＬＡＮシステムのＯＳＩ（ＯｐｅｎＳｙｓｔｅｍ　Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　）モデルにおける下位２レイヤのプロトコルスタックの例を示し、データリンク層９０１及び物理層９０２で構成される。
【０００４】
データリンク層９０１は、ＬＬＣ（Ｌｏｇｉｃａｌ　Ｌｉｎｋ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層９０３とＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）副層９０４とに分けられる。ＩＥＥＥの無線ＬＡＮシステムにおいては、ＬＬＣ副層９０３としてＩＥＥＥ８０２．２による論理リンク制御９０５が定義され、ＭＡＣ副層９０４としてＩＥＥＥ８０２．１１によるＣＳＭＡ／ＣＡ方式が定義されている。
【０００５】
また物理層９０２においては、２．４ＧＨｚ帯でＣＣＫ（Ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ　ＣｏｄｅＫｅｙｉｎｇ　）と呼ばれるコーディング技術を用いた直接拡散方式のＩＥＥＥ８０２．１１ｂ（９０７）と、５ＧＨｚ帯でＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　：直交周波数分割多重）方式を用いるＩＥＥＥ８０２．１１ａ（９０８）の２つが定義されている。
【０００６】
図１０は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＣＳＭＡ／ＣＡ方式を用いた無線ＬＡＮシステムの送受信タイミングを示している。この無線ＬＡＮシステムは基地局及び第１〜第４の端末局で構成され、第１、第２及び第３の端末局は通常の送受信モードで動作しているのに対し、第４の端末局は間欠受信モードで動作している。
【０００７】
基地局は、各端末局の同期確立及び各種制御情報の報知に用いるビーコン（ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３……）を、基本的にビーコン周期Ｔｉの間隔で定期的に送信する。このビーコン周期Ｔｉは、基地局からのポーリングによる非競合期間と、各端末局間のコンテンション（競合）による競合期間とに分けられる。非競合期間の長さはビーコンによって報知される。
【０００８】
非競合期間においては、基地局から送信されるポーリングで指定された端末局のみが送信を行うことができる。例えばポーリングＰＬ１は第１の端末局に対するポーリングであり、当該第１の端末局はポーリングＰＬ１の受信に応じてデータパケットＤＰ１を送信する。基地局は当該データパケットＤＰ１を正しく受信できた場合、ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ　：送達確認）信号ＡＣ１を返信する。同様にポーリングＰＬ２は第２の端末局に対するポーリングであり、当該第２の端末局はポーリングＰＬ２の受信に応じてデータパケットＤＰ２を送信する。基地局は当該データパケットＤＰ２を正しく受信できた場合、ＡＣＫ信号ＡＣ２を返信する。ＡＶストリーム等のリアルタイム性が求められるデータについては、非競合期間に基地局の管理下で定期的に送受信するようにすることにより、伝送のＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｅｒｖｉｃｅ：サービス品質）を確保することができる。
【０００９】
これに対して競合期間においては、各端末局はＡＣＫ信号の受信後、それぞれ乱数に基づく待機時間（以下、これをランダムバックオフ時間と呼ぶ）だけ待機した後にキャリアセンスを行い、他の端末局が送信していない場合に送信を行う。
【００１０】
すなわち送信待ちデータを有する第１及び第２の端末局は、ＡＣＫ信号ＡＣ２を受信すると、それぞれランダムバックオフ時間ｔ１及びｔ２だけ待機した後にキャリアセンスを行う。ここで、第１の端末局のランダムバックオフ時間ｔ１が第２の端末局のランダムバックオフ時間ｔ２よりも短かったことから、第１の端末局はキャリアセンスに成功してデータパケットＤＰ３を送信する。基地局はデータパケットＤＰ３の受信成功に応じてＡＣＫ信号ＡＣ３を返信する。これに対してキャリアセンスに失敗した第２の端末局は、ＡＣＫ信号ＡＣ３の受信後に再度キャリアセンスを行ってデータパケットＤＰ４を送信する。
【００１１】
一方、間欠受信モードで動作している第４の端末局は、基地局に同期してビーコン周期Ｔｉの間隔で間欠受信を行うことにより、基地局から送信される各ビーコンを受信する。そして第４の端末局は、自局に対する呼び出しがビーコンに含まれている場合、間欠受信モードを終了して通常の送受信モードに復帰する。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−７４８８６号公報（第２〜３頁、第１１図及び第１２図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述したＩＥＥＥ８０２．１１系のＣＳＭＡ／ＣＡ方式においては、端末局からのデータパケットの送信によって、基地局からのビーコンの送信が遅延する場合がある。
【００１４】
すなわち図１０において、ビーコン１０２から始まるビーコン周期Ｔｉの競合期間の末期に、第３の端末局からデータパケットＤＰ５が送信されている。このデータパケットＤＰ５はビーコン周期Ｔｉを越えて送信され続けたため、基地局は当該データパケットＤＰ５を最後まで受信しなければならず、これによりビーコンＢＣ２のビーコン周期Ｔｉ後に送信されるはずであったビーコンＢＣ３を送信することができない。
【００１５】
このため基地局は、ビーコン周期Ｔｉから遅延時間Δｔだけ遅延したタイミングでビーコンＢＣ４を送信することになり、ビーコン間隔が当該遅延時間Δｔだけ延びてしまう。このことは次の非競合期間の開始タイミングが遅れることを意味し、これにより非競合期間のＱｏＳを確保し得なくなるという問題がある。
【００１６】
また、間欠受信モードで動作している第４の端末局は、基地局に同期してビーコン周期Ｔｉの間隔でビーコンに対する間欠受信を行っている。このためビーコン間隔が延びると、ビーコンの送信タイミングと間欠受信タイミングとにずれが生じ、これにより間欠受信モードで動作している第４の端末局はビーコンを受信できなくなるという問題がある。
【００１７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、ビーコン周期を一定に保ち、伝送品質を確保し得るとともに確実に間欠受信を行い得る無線通信システムを提供しようとするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、複数の無線端末装置と、当該複数の無線端末装置間の通信を管理する無線通信管理装置とからなる無線通信システムにおいて、無線通信システム内の同期を行うためのメインビーコンを一定間隔で送信するビーコン送信手段を無線通信管理装置に設け、当該メインビーコンに、次にメインビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報を含めるとともに、不特定の無線端末装置に対して送信を許可するアイドル情報と、特定の無線端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、特定の無線端末装置に対してビーコンの送信後にデータを送信することを予告する送信予告情報と、特定の無線端末装置に対して当該無線端末装置が送信したデータの受信成功又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも１つを含めるようにした。
【００１９】
また、ビーコン間隔情報を含むとともに、アイドル情報と、ポーリング情報と、送信予告情報と、送達確認情報のうちの少なくとも１つを含むサブビーコンを、メインビーコンの間に送信するようにした。
【００２０】
そして、受信したメインビーコン又はサブビーコンに含まれるビーコン間隔情報と、送信データの送信所要時間とを比較し、当該送信所要時間が当該ビーコン間隔情報以上の場合は、分割後の送信データが上記メインビーコンの送信開始前に送信完了するように送信データを分割するデータ分割手段と、送信データを送信するデータ送信手段とを上記無線端末装置に設けるようにした。
【００２１】
メインビーコン及びサブビーコンにビーコン間隔情報を含めて送信し、無線端末装置は送信データがメインビーコンの送信開始前に送信完了するように送信データを分割して送信するようにしたことにより、ビーコンと送信データの送信タイミングが重なるのを防止してビーコン周期を確実に一定にすることができ、これにより伝送品質を確保し得るととともに確実に間欠受信を行わせることができ、またシステム全体のデータ伝送効率を向上することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２３】
（１）無線ＬＡＮシステムの全体構成
図１において、１は全体として本発明による無線通信システムとしての無線ＬＡＮシステムを示し、無線通信管理装置としての基地局２と、第１〜第４の端末局３（３Ａ〜３Ｄ）とで構成される。基地局２及び各端末局３Ａ〜３Ｄは、例えば５ＧＨｚ帯で、相互にＣＳＭＡ／ＣＡ方式による無線通信を行う。
【００２４】
実際上、無線端末装置としての端末局３Ａ〜３ＤはＰＣカード型の無線ＬＡＮカードであり、それぞれ対応するノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、これをノートパソコンと呼ぶ）４のＰＣカードスロットに挿着されている。一方、基地局２はインターネットやイントラネット等の外部ネットワーク５に接続されている。
【００２５】
そして無線ＬＡＮシステム１においては、基地局２及び各端末局３Ａ〜３Ｄを介して、各ノートパソコン４の間、及び外部ネットワーク５に接続されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置と各ノートパソコン４との間でデータ通信を行うようになされている。
【００２６】
（２）基地局及び端末局の構成
次に、基地局２及び端末局３の構成を、それぞれ図２及び図３を用いて説明する。
【００２７】
図２に示すように基地局２においては、基地局通信制御部１１に対してネットワークインターフェース部１２、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御部１３及びビーコン送信手段としてのＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　：直交周波数分割多重）モデム部１４が接続されている。基地局通信制御部１１は後述する基地局通信制御部プログラムに従い、基地局２の各部を統括的に制御する。
【００２８】
送受信部１５は、端末局３から送信されたＯＦＤＭ信号をアンテナ１６を介して受信し、受信ＯＦＤＭ変調信号としてＯＦＤＭモデム部１４に供給する。ＯＦＤＭモデム部１４は受信ＯＦＤＭ変調信号を復調し、受信データとしてＭＡＣ制御部１１に供給する。
【００２９】
ＭＡＣ制御部１１は受信データの無線フレームを分解し、ネットワークインターフェース部１２を介して外部ネットワーク５に供給するとともに、当該外部ネットワーク５からネットワークインターフェース部１２を介して供給された、端末局３あての送信データを、無線フレームに構成してＯＦＤＭモデム部１４に供給する。ビーコン送信手段としてのＯＦＤＭモデム部１４は送信データを変調してＯＦＤＭ変調信号を生成し、ビーコン送信手段としての送受信部１５及びアンテナ１６を介して送信する。
【００３０】
またＭＡＣ制御部１１は、ビーコンの制御、データ及び制御パケットのＭＡＣ制御、並びにＣＳＭＡ／ＣＡの制御を行う。
【００３１】
一方、図３に示すように端末局３においては、端末局通信制御部２１に対してホストインターフェース部２２、ＭＡＣ制御部２３及びＯＦＤＭモデム部２４が接続されている。端末局通信制御部２１は後述する端末局通信制御部プログラムに従い、端末局２の各部を統括的に制御する。
【００３２】
送受信部２５は、基地局２や他の端末局３から送信されたＯＦＤＭ信号をアンテナ２６を介して受信し、受信ＯＦＤＭ変調信号としてＯＦＤＭモデム部２４に供給する。ＯＦＤＭモデム部２４は受信ＯＦＤＭ変調信号を復調し、受信データとしてＭＡＣ制御部２１に供給する。
【００３３】
ＭＡＣ制御部２１は受信データの無線フレームを分解し、ホストインターフェース部２２を介してパーソナルコンピュータ４に供給するとともに、当該パーソナルコンピュータ４からホストインターフェース部２２を介して供給された、基地局２や他の端末局３あての送信データを、無線フレームに構成してＯＦＤＭモデム部２４に供給する。データ送信手段としてのＯＦＤＭモデム部２４は送信データを変調してＯＦＤＭ変調信号を生成し、データ送信手段としての送受信部２５及びアンテナ２６を介して送信する。
【００３４】
（３）本発明によるＣＳＭＡ／ＣＡ方式
本発明の無線ＬＡＮシステム１によるＣＳＭＡ／ＣＡ方式の特徴は、基地局２から定期的に送信されるビーコン（以下、これをメインビーコンと呼ぶ）に加えて、メインビーコンの間にサブビーコンを設け、次のメインビーコンまでの時間情報及び各種制御情報を、当該メイン及びサブビーコンを介して各端末局３に対して通知するようにした点にある。
【００３５】
メイン及びサブビーコンのフレームフォーマットは共通である。すなわち図４はメイン及びサブビーコンのフレームフォーマットを示し、プリアンブルによる物理層の同期を取るためのＰＨＹヘッダ４０１、ＭＡＣアドレス等が記入されたＭＡＣヘッダ４０２、制御データ４０３、及び誤りチェック用のＣＲＣ（ＣｙｃｌｉｃＲｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｏｄｅ）４０４で構成される。ここで、ビーコンフレームの時間長をビーコン長Ｔｂとする。
【００３６】
ＭＡＣヘッダ４０２は、基地局２の自局ＭＡＣアドレス４０５、ポーリング時におけるポーリング先の端末局３の端末局ＭＡＣアドレス４０６等で構成される。制御データ４０３は、ビーコン情報４０７、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報４０８等で構成される。
【００３７】
ビーコン情報４０７は、以下の５つの情報要素から構成される。ビーコン種別情報４０９は当該ビーコンの種別を通知するものであり、メインビーコンの場合は０、サブビーコンの場合は１が記入される。
【００３８】
アイドル情報４１０は回線の空き状態を通知するものであり、回線が空き状態で端末局からの上りパケットを受け付け可能であればアイドル状態として「１」が、それ以外（非アイドル状態）は「０」が記入される。アイドル状態は従来例における競合期間に相当し、非アイドル状態は従来例における非競合期間に相当する。
【００３９】
ビーコン間隔情報４１１には、次に送信されるであろうメインビーコンまでの時間を示すビーコン間隔Ｔｎが、例えばμ秒単位で記入される。このビーコン間隔情報４１１は、次に送信可能なデータパケットの有効パケット長と等価である。
【００４０】
送信予告情報としての後続データ情報４１２は、当該ビーコンに続く基地局２からの下りデータパケットの有無を通知するものであり、後続データが無い場合は「０」が、後続データが或る場合は「１」が記入される。
【００４１】
ポーリング情報４１３は、相手局ＭＡＣアドレス４０６で指定した端末局３に対してポーリングを行う場合はＰｏｌｌ有りとして「１」が、ポーリングを行わない場合はＰｏｌｌ無しとして「０」が記入される。
【００４２】
送達確認情報としてのＡＣＫ／ＮＡＫ情報４０８は２ビットで構成され、相手局ＭＡＣアドレス４０６で指定した端末局３に対するＡＣＫ又はＮＡＫ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｍｅｎｔ：非送達確認）信号を当該ビーコン内に含ませる場合は、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報有りとして先頭ビットを「１」とする。そして、ＡＣＫ信号を当該ビーコン内に含ませる場合は後続ビットを「０」とし、ＮＡＫ信号を含ませる場合は後続ビットを「１」とする。またＡＣＫ又はＮＡＫ信号を当該ビーコン内に含ませない場合は、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報無しとして先頭ビット及び後続ビットをそれぞれ「０」とする。
【００４３】
次に、無線ＬＡＮシステム１におけるメイン及びサブビーコン、並びにデータパケットの送受信タイミングの例を図５を用いて詳細に説明する。この場合図１０と同様に、第１〜第３の端末局３Ａ〜３Ｃは通常の送受信モードで動作し、第４の端末局３Ｄは間欠受信モードで動作している。
【００４４】
基地局２は、ビーコン周期Ｔｉの間隔で定期的にメインビーコンＭＢ１、ＭＢ２、ＭＢ３……を送信していく。ビーコン周期Ｔｉの値は例えば２［ｍｓ］が用いられる。
【００４５】
図５において、まず基地局２は全ての端末局３に対する送信許可を示すメインビーコンＭＢ１を送信する。この状態は、図１０における競合期間に相当するものである。
【００４６】
すなわち当該メインビーコンＭＢ１においては、ビーコン種別情報４０９にはメインビーコンを示す「０」が、アイドル情報４１０にはアイドル状態を示す「１」が記入され、ビーコン間隔情報４１１には（１）式に従って算出した次のメインビーコンＭＢ２までのビーコン間隔Ｔｎが記入される。
【００４７】
Ｔｎ＝Ｔｉ−Ｔｂ−α　　（αはマージン）　　　　　　　　……（１）
【００４８】
また、後続データ情報４１２には後続データが無いことを示す「０」が、ポーリング情報４１３にはＰｏｌｌ無しを示す「０」が、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報４０８にはＡＣＫ／ＮＡＫ情報無しを示す「００」がそれぞれ記入される。
【００４９】
アイドル状態を示すメインビーコンＭＢ１の受信に応じて、送信待ちデータを有する第１の端末局３Ａ及び第３の端末局３Ｃは、それぞれランダムバックオフ時間ｔ１及びｔ２だけ待機した後にキャリアセンスを行う。
【００５０】
ここで、第１の端末局３Ａのランダムバックオフ時間ｔ１が第３の端末局３Ｃのランダムバックオフ時間ｔ２よりも短かったことから、第１の端末局３Ａはキャリアセンスに成功してデータパケットＤＰ１１を送信する。これに対して、キャリアセンスに失敗した第３の端末局３ＣはデータパケットＤＰ１２の送信を取り止める。
【００５１】
ちなみに図６はデータパケットのフレームフォーマットを示し、プリアンブルによる物理層の同期を取るためのＰＨＹヘッダ５０１、ＭＡＣアドレス等が記入されたＭＡＣヘッダ５０２、データ５０３、及び誤りチェック用のＣＲＣ４０４で構成される。ＭＡＣヘッダ５０２は、自局ＭＡＣアドレス５０５及び相手局ＭＡＣアドレス５０６、当該データパケットのデータ長５０７等で構成される。
【００５２】
基地局２はデータパケットＤＰ１１の受信成功に応じて、ＡＣＫ信号を含んだサブビーコンＳＢ１を送信する。
【００５３】
すなわち当該サブビーコンＳＢ１においては、ビーコン種別情報４０９にはサブビーコンを示す「１」が、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報４０８にはＡＣＫ信号を示す「１０」が記入される。
【００５４】
また、ビーコン間隔情報４１１には（２）式に従って算出した次のメインビーコンＭＢ２までのビーコン間隔Ｔｎが記入される。
【００５５】
Ｔｎ＝Ｔ１−α　　（αはマージン）　　　　　　　　　　　……（２）
【００５６】
さらにこの場合、基地局２から端末局３に対する下りのデータパケットＤＰ１３があることから、サブビーコンＳＢ１の後続データ情報４１２には後続データが有ることを示す「１」が、アイドル情報４１０には非アイドル状態を示す「０」が、ポーリング情報４１３にはＰｏｌｌ無しを示す「０」がそれぞれ記入される。また、ＭＡＣヘッダ４０２内の相手局ＭＡＣアドレス４０６には、データパケットＤＰ１３の送信先端末局のＭＡＣアドレスが記入される。
【００５７】
これにより全ての端末局３は送信を禁止され、サブビーコンＳＢ１の相手局ＭＡＣアドレス４０６で指定された端末局３（本例では図５内の端末局ではない）のみがデータパケットＤＰ１３を待ち受ける。
【００５８】
そして基地局２は、サブビーコンＳＢ１に続いてデータパケットＤＰ１３を送信する。このとき基地局２は、当該データパケットＤＰ１３が次のメインビーコンＭＢ２までに納まるようにデータパケット長を調整する。
【００５９】
続いて基地局２は、メインビーコンＭＢ１の送信からビーコン周期Ｔｉ後に、メインビーコンＭＢ２を定期送信する。このとき基地局２は、第２の端末局３Ｂに対するポーリングを行う。
【００６０】
すなわち当該メインビーコンＭＢ２においては、ビーコン種別情報４０９にはメインビーコンを示す「０」が、ポーリング情報４１３にはＰｏｌｌ有りを示す「１」が、相手局ＭＡＣアドレス４０６にはポーリング先の第２の端末局３ＢのＭＡＣアドレスがそれぞれ記入される。
【００６１】
また、アイドル情報４１０には非アイドル状態を示す「１」が、ビーコン間隔情報４１１には（１）式に従って算出したビーコン間隔Ｔｎが、後続データ情報４１２には後続データが無いことを示す「０」が、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報４０８にはＡＣＫ／ＮＡＫ情報無しを示す「００」が記入される。
【００６２】
ポーリング先の第２の端末局３Ｂは送信待ちデータを有していたため、メインビーコンＭＢ２の受信に応じてデータパケットＤＰ１４を送信する。このときポーリングされた第２の端末局３Ｂは、キャリアセンスを行うことなく即座にデータパケットＤＰ１４を送信することにより、キャリアセンスに伴う時間のロスを排除して無線ＬＡＮシステム１全体の伝送効率を向上するようになされている。
【００６３】
基地局２はデータパケットＤＰ１４の受信成功に応じて、ＡＣＫ信号を含むサブビーコンＳＢ２を送信する。このとき基地局２は、当該サブビーコンＳＢ２に続く下りデータパケットが無く、またいずれの端末局３に対するポーリングも発生していないことから、全ての端末局３に対して送信許可を与える。
【００６４】
すなわち当該サブビーコンＳＢ２においては、ビーコン種別情報４０９にはサブビーコンを示す「１」が、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報４０８にはＡＣＫ信号を示す「１０」が記入される。
【００６５】
また、後続データ情報４１２には後続データ無しを示す「０」が、アイドル情報４１０にはアイドル状態を示す「１」が、ポーリング情報４１３にはＰｏｌｌ無しを示す「０」が記入され、ビーコン間隔情報４１１には次のメインビーコンＭＢ３までのビーコン間隔Ｔｎ（Ｔｎ＝Ｔ２−α）が記入される。
【００６６】
アイドル状態を示すメインビーコンＭＢ２の受信に応じて、前回のアイドル状態時にキャリアセンスを失敗した第３の端末局３Ｃは、ランダムバックオフ時間ｔ３だけ待機した後にキャリアセンスを行い、データパケットＤＰ１２を送信する。
【００６７】
続いて基地局２は、メインビーコンＭＢ２の送信からビーコン周期Ｔｉ後にメインビーコンＭＢ３を定期送信する。このメインビーコンＭＢ３には、データパケットＤＰ１２に対するＡＣＫ信号、間欠受信中の第４の端末局３Ｄに対する呼び出し、及び当該第４の端末局３Ｄに対する後続データの存在情報を含んでいる。
【００６８】
すなわち当該メインビーコンＭＢ３においては、ビーコン種別情報４０９にはメインビーコンを示す「１」が、ＡＣＫ／ＮＡＫ情報４０８にはＡＣＫ信号を示す「１０」が記入される。また、後続データ情報４１２には後続データ有りを示す「１」が、アイドル情報４１０には非アイドル状態を示す「０」が、ポーリング情報４１３にはＰｏｌｌ無しを示す「０」が、相手局ＭＡＣアドレス４０６には呼出先の第４の端末局３ＤのＭＡＣアドレスがそれぞれ記入される。
【００６９】
これにより、全ての端末局３は送信を禁止され、メインビーコンＭＢ３の相手局ＭＡＣアドレス４０６で指定された第４の端末局３Ｄのみが下りデータを待ち受ける。
【００７０】
ここで、第４の端末局３Ｄは間欠受信状態にあり、基地局２から送信されるメインビーコンのみを間欠受信している。そして、メインビーコンＭＢ３に当該第４の端末局３ＤのＭＡＣアドレスを記入することにより、第４の端末局３Ｄを間欠受信状態から通常の送受信状態に復帰させ、後続のデータパケットＤＰ１５を受信させることができる。
【００７１】
なお他の無線ＬＡＮシステムとの共存を考慮すると、全てのビーコンはその送信に先立ってキャリアセンスを実施することが望ましいが、これは本発明の本質ではない。
【００７２】
（４）基地局及び端末局の送受信処理
次に、上述した基地局２及び端末局３による送受信処理手順を、図７及び図８に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。但しＡＣＫ／ＮＡＫ信号に基づくデータの再送処理と、端末局３の間欠受信処理については説明を省略する。
【００７３】
実際上基地局２においては、図示しないＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されている基地局送受信制御プログラムを基地局通信制御部１１が読みだして実行することにより送受信処理を行う。
【００７４】
すなわち図７において、基地局２の基地局通信制御部１１はルーチンＲＴ１の開始ステップから入ってステップＳＰ１に移る。ステップＳＰ１において、ビーコン送信手段としての基地局通信制御部１１は、メインビーコンを送信した後ステップＳＰ２に移り、端末局３に対する下り送信データの有無を判断する。
【００７５】
ステップＳＰ２において下り送信データが存在する場合、基地局通信制御部１１はステップＳＰ３に移り、下りデータパケットのパケット長とメインビーコンに記入されたビーコン間隔Ｔｎ（すなわち有効パケット長）とを比較する。
【００７６】
ステップＳＰ３において、下りデータパケットのパケット長が有効パケット長以内であった場合、基地局通信制御部１１はステップＳＰ５に移り、当該下りデータパケットを送信した後ステップＳＰ８に移る。これに対して下りデータパケットのデータ長が有効パケット長より長い場合、基地局通信制御部１１はステップＳＰ４に移り、下りデータパケットを有効パケット長以内に分割した後、ステップＳＰ５で当該下りデータパケットを送信する。
【００７７】
一方、ステップＳＰ２において下り送信データが存在しない場合、基地局通信制御部１１はステップＳＰ６に移り、ポーリング先の特定の端末局３や不特定の端末局３からの上りデータパケットを所定時間待ち受ける。
【００７８】
ステップＳＰ６において上りデータパケットが到来しない場合、基地局通信制御部１１はステップＳＰ９に移る。これに対してステップＳＰ６において上りデータパケットが到来した場合、基地局通信制御部１１はステップＳＰ７に移って当該上りデータパケットを受信した後、次のステップＳＰ８に移る。
【００７９】
ステップＳＰ８において基地局通信制御部１１は、上りデータパケットの受信完了又は下りデータパケットの送信完了から次のメインビーコン送信までの時間を算出し、次のステップＳＰ９に移る。
【００８０】
ステップＳＰ９において、基地局通信制御部１１はステップＳＰ８の算出結果に基づき、次のメインビーコンまでの間に、マージンβ（データパケット長の最小値）を見込んでサブビーコンを送信できるか否かを判断する。
【００８１】
ステップＳＰ９においてサブビーコンが送信可能であると判断した場合、ビーコン送信手段としての基地局通信制御部１１はステップＳＰ１０に移ってサブビーコンを送信した後、ステップＳＰ２に戻る。これに対してステップＳＰ９においてサブビーコンが送信不可能であると判断した場合、基地局通信制御部１１はステップＳＰ１１に移ってメインビーコン周期Ｔｉまで待機した後、ステップＳＰ１に戻ってメインビーコンを送信する。
【００８２】
かくして基地局２は、メインビーコン周期Ｔｉ毎に定期的にメインビーコンを送信するとともに、当該メインビーコンの間にサブビーコンを送信する。
【００８３】
また端末局３においては、図示しないＲＯＭに記憶されている端末局送受信制御プログラムを端末局通信制御部２１が読みだして実行することにより送受信処理を行う。
【００８４】
すなわち図８において、端末局３の端末局通信制御部２１はルーチンＲＴ２１の開始ステップから入ってステップＳＰ２１に移る。ステップＳＰ２１において端末局通信制御部２１は、基地局２からのビーコン（メインビーコンあるいはサブビーコン）を待ち受け、当該ビーコンを受信すると、次のステップＳＰ２２に移る。
【００８５】
ステップＳＰ２２において端末局通信制御部２１は、受信したビーコンの後続データ情報４１２及び相手局ＭＡＣアドレス４０６を参照し、自局あての後続データの有無を判断する。
【００８６】
ステップＳＰ２２において自局あての後続データがある場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２３に移り、下りデータパケットを受信した後ステップＳＰ２１に戻ってビーコンを待ち受ける。これに対してステップＳＰ２２において自局あての後続データがない場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２４に移り、自局からの上り送信データの有無を判断する。
【００８７】
ステップＳＰ２４において上り送信データが存在しない場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２１に戻ってビーコンを待ち受ける。これに対してステップＳＰ２２において上り送信データが存在する場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２５に移り、上りデータパケットのパケット長とメインビーコンに記入されたビーコン間隔Ｔｎ（有効パケット長）とを比較する。
【００８８】
ステップＳＰ２５において、上りデータパケットのパケット長が有効パケット長以内であった場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２７に移る。これに対して上りデータパケットのデータ長が有効パケット長より長い場合、データ分割手段としての端末局通信制御部２１はステップＳＰ２６に移り、上りデータパケットを有効パケット長以内に分割した後ステップＳＰ２７に移る。
【００８９】
ステップＳＰ２７において端末局通信制御部２１は、受信したビーコンのポーリング情報４１３を参照してポーリングの有無を判断する。
【００９０】
ステップＳＰ２７においてポーリング有りと判断した場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２８に移り、受信したビーコンの相手局ＭＡＣアドレス４０６に基づいて当該ポーリングが自局あてか否かを判断する。
【００９１】
ステップＳＰ２８においてポーリングが自局あてではないと判断した場合、端末局通信制御部２１は上りデータパケットの送信を中止してステップＳＰ２１に戻る。これに対してステップＳＰ２８においてポーリングが自局あてであると判断した場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ３１に移り、キャリアセンスを行うことなく上りデータパケットを送信した後ステップＳＰ１に戻ってビーコンを待ち受ける。
【００９２】
一方、ステップＳＰ２７においてポーリング無しと判断した場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２９に移り、乱数に基づくランダムバックオフ時間だけ待機した後、次のステップＳＰ３０に移る。
【００９３】
ステップＳＰ３０において、端末局通信制御部２１はキャリアセンスを実行する。そして、キャリアセンスに失敗した場合、端末局通信制御部２１はステップＳＰ２１に戻ってビーコンを待ち受ける。これに対してキャリアセンスに成功した場合、データ送信手段としての端末局通信制御部２１はステップＳＰ３１に移り、上りデータパケットを送信した後ステップＳＰ１に戻ってビーコンを待ち受ける。
【００９４】
かくして端末局３は、基地局２から送信されるビーコンに従って送信及び受信を行う。
【００９５】
（５）動作及び効果
以上の構成において、この無線ＬＡＮシステム１においては、基地局２から一定周期でメインビーコンを送信するとともに、当該メインビーコンの間に、次のメインビーコンまでの時間を示すビーコン間隔Ｔｎを記入したサブビーコンを適宜送信するようにした。また、当該ビーコン間隔Ｔｎをメインビーコンにも記入するようにした。
【００９６】
そして各端末局３は、送信するデータパケットのパケット長をメイン及びサブビーコンに記入されたビーコン間隔Ｔｎに基づいて調整し、次のメインビーコンの送信開始前にデータパケットが送信完了するようにした。
【００９７】
これにより、データパケットとメインビーコンの送信タイミングが重なるのを防止することができるとともに、システム全体のデータ伝送効率を向上することができる。また、基地局２はメインビーコンを確実に一定間隔で送信することができ、これにより伝送のＱｏＳを向上し得るとともに、端末局３は容易かつ確実に間欠受信を行うことができ、当該端末局３の消費電力を削減することができる。
【００９８】
さらに、メインビーコン及びサブビーコンにＡＣＫ／ＮＡＫ情報、アイドル情報、後続データ情報やポーリング情報等の各種制御情報を集約して送信するようにしたことにより、別途ポーリング信号やＡＣＫ信号等を独立して送信する必要が無くなり、これによってもシステム全体のデータ伝送効率を向上することができる。また、全ての端末局３の送信動作をビーコンの制御情報によって基地局２が全て管理することができ、これにより、ＡＶストリームのようなＱｏＳが求められる伝送と通常のパケット伝送とを両立した、使い勝手の良い無線ＬＡＮシステムを実現できるとともに、いわゆる隠れ端末問題を改善することができる。
【００９９】
（６）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、無線通信管理装置としての基地局２が無線ＬＡＮシステム１全体を管理してメイン及びサブビーコンを送信するようにしたが、本発明はこれに限らず、端末局３のうちの一つが無線通信管理装置として動作してメイン及びサブビーコンを送信するようにしてもよい（いわゆるアドホック通信）。
【０１００】
また上述の実施の形態においては、基地局２の基地局通信制御部１１及び端末局３の端末局通信制御部２１が、それぞれＲＯＭに記憶されている基地局送受信制御プログラム及び端末局送受信制御プログラムに従って送受信処理を実行するようにしたが、本発明はこれに限らず、上述したプログラムが格納されているプログラム格納媒体を基地局２及び端末局３にインストールすることにより、上述の送受信処理を実行するようにしてもよい。
【０１０１】
この場合、上述したプログラムを基地局２及び端末局３にインストールするためのプログラム格納媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ　）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）等のパッケージメディアのみならず、プログラムが一時的又は永続的に格納される半導体メモリや磁気ディスク等で実現しても良い。また、これらプログラム格納媒体にプログラムを格納する手段としては、ローカルエリアネットワークやインターネット、ディジタル衛星放送等の有線及び無線通信媒体を用いても良い。
【０１０２】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、無線通信管理装置が次のメインビーコンまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報をメインビーコン及びサブビーコンに含めて送信し、無線端末装置は当該ビーコン間隔情報に基づいて送信データがメインビーコンの送信開始前に送信完了するように送信データを分割して送信するようにしたことにより、ビーコンと送信データの送信タイミングが重なるのを防止してビーコン周期を確実に一定にすることができ、これにより伝送品質を確保し得るととともに確実に間欠受信を行わせることができ、またシステム全体のデータ伝送効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無線ＬＡＮシステムの全体構成を示す略線図である。
【図２】基地局の構成を示すブロック図である。
【図３】端末局の構成を示すブロック図である。
【図４】ビーコンのフレームフォーマットを示す略線図である。
【図５】本発明の無線ＬＡＮシステムにおける送受信タイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】データパケットのフレームフォーマットを示す略線図である。
【図７】基地局の送受信処理手順を示すフローチャートである。
【図８】端末局の送受信処理手順を示すフローチャートである。
【図９】無線ＬＡＮシステムのプロトコルスタックを示す略線図である。
【図１０】従来の無線ＬＡＮシステムにおける送受信タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１……無線ＬＡＮシステム、２……基地局、３……端末局、４……ノートパソコン、５……外部ネットワーク、１１……基地局通信制御部、１２……ネットワークインターフェース部、１３、２３……ＭＡＣ制御部、１４、２４……ＯＦＤＭモデム部、１５、２５……送受信部、１６、２６……アンテナ、２１……端末局通信制御部、２２……ホストインターフェース部。

Claims

複数の無線端末装置と、当該無線端末装置間の通信を管理する無線通信管理装置とからなる無線通信システムにおいて、
上記無線通信管理装置は、上記無線通信システム内の同期を行うためのメインビーコンを一定間隔で送信するビーコン送信手段
を具え、
上記メインビーコンは、
次に上記メインビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報を含むとともに、
不特定の上記無線端末装置に対して送信を許可するアイドル情報と、特定の上記無線端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、特定の上記無線端末装置に対して上記ビーコンの送信後にデータを送信することを予告する送信予告情報と、特定の上記無線端末装置に対して当該無線端末装置が送信したデータの受信成功又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする無線通信システム。
上記ビーコン送信手段は、
上記ビーコン間隔情報を含むとともに、上記アイドル情報と、上記ポーリング情報と、上記送信予告情報と、上記送達確認情報のうちの少なくとも１つを含むサブビーコンを、上記メインビーコンの間に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
上記無線端末装置は、
受信した上記メインビーコン又は上記サブビーコンに含まれる上記ビーコン間隔情報と、送信データの送信所要時間とを比較し、当該送信所要時間が当該ビーコン間隔情報以上の場合は、分割後の上記送信データが次の上記メインビーコンの送信開始前に送信完了するように上記送信データを分割するデータ分割手段と、
上記送信データを送信するデータ送信手段と
を具えることを特徴とする請求項２に記載の無線通信システム。
上記複数の無線端末装置のうちの一つが上記無線通信管理装置として動作して上記複数の無線端末装置間の通信を管理する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
複数の無線端末装置間で通信を行う無線通信システムを管理する無線通信管理装置において、
上記無線通信システム内の同期を行うためのメインビーコンを一定間隔で送信するメインビーコン送信手段を具え、
上記メインビーコンは、
次に上記メインビーコンが送信されるまでの時間を示すビーコン送信時間を含むとともに、
不特定の上記無線端末装置に対して送信を許可するアイドル情報と、特定の上記端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、特定の上記無線端末装置に対して上記ビーコンの送信後にデータを送信することを予告する送信予告情報と、特定の上記無線端末装置に対して当該端末装置が送信したデータの受信成功又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする無線通信管理装置。
上記ビーコン送信手段は、上記ビーコン間隔情報を含むとともに、上記アイドル情報と、上記ポーリング情報と、上記送信予告情報と、上記送達確認情報のうちの少なくとも１つを含むサブビーコンを、上記メインビーコンの間に送信する
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信管理装置。
上記複数の無線端末装置のうちの一つが上記無線通信管理装置として動作して上記無線端末装置間の通信を管理する
ことを特徴とする請求項５に記載の無線通信管理装置。
所定の無線通信管理装置の制御下で無線通信を行う無線端末装置において、
上記無線通信管理装置から一定間隔で送信されるメインビーコン及び当該メインビーコンの間に送信されるサブビーコンを受信する受信手段と、
受信した上記メインビーコン及び上記サブビーコンに含まれる、次に上記メインビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報と、送信データの送信所要時間とを比較し、上記送信所要時間が上記ビーコン間隔情報以上の場合は、分割後の上記送信データが次の上記メインビーコンの送信開始前に送信完了するように上記送信データを分割するデータ分割手段と、
上記送信データを送信するデータ送信手段と
を具えることを特徴とする無線端末装置。
複数の無線端末装置と、当該複数の無線端末装置間の通信を管理する無線通信管理装置とからなる無線通信システムの通信制御方法において、
上記無線通信システム内の同期を行うためのメインビーコンを一定間隔で上記無線通信管理装置から送信し、
上記メインビーコンは、
次に上記メインビーコンが送信されるまでの時間間隔を示すビーコン間隔情報を含むとともに、
不特定の上記無線端末装置に対して送信を許可するアイドル情報と、特定の上記無線端末装置に対して送信を勧誘するポーリング情報と、特定の上記無線端末装置に対して上記ビーコンの送信後にデータを送信することを予告する送信予告情報と、特定の上記無線端末装置に対して当該無線端末装置が送信したデータの受信成功又は不成功を示す送達確認情報のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする通信制御方法。
上記ビーコン間隔情報を含むとともに、上記アイドル情報と、上記ポーリング情報と、上記送信予告情報と、上記送達確認情報のうちの少なくとも１つを含むサブビーコンを、上記メインビーコンの間に上記無線通信管理装置から送信する
ことを特徴とする請求項９に記載の通信制御方法。
上記無線端末装置は、
受信した上記メインビーコン又は上記サブビーコンに含まれる上記ビーコン間隔情報と、送信データの送信所要時間とを比較し、
当該送信所要時間が当該ビーコン間隔情報以上の場合は、分割後の上記送信データが次の上記メインビーコンの送信開始前に送信完了するように上記送信データを分割して上記送信データを送信する
ことを特徴とする請求項１０に記載の通信制御方法。
上記複数の無線端末装置のうちの一つが上記無線通信管理装置として動作して上記複数の無線端末装置間の通信を管理する
ことを特徴とする請求項９に記載の通信制御方法。