JP2004242204A - 衝突回避無線パケット通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】各無線局が同一の乱数値を発生させる確率を低減し、パケットの衝突を回避してスループットを向上させる。
【解決手段】送信バッファ内にデータパケットが２以上存在するときに、２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値を１番目のデータパケットの送信時に発生させ、その乱数値を１番目のデータパケットに書き込む乱数発生手段と、１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットを無線基地局から受信し、そのＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値（無線基地局でスケジューリング）を読み込んで２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する乱数値決定手段とを備える。
【選択図】 図１
【解決手段】送信バッファ内にデータパケットが２以上存在するときに、２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値を１番目のデータパケットの送信時に発生させ、その乱数値を１番目のデータパケットに書き込む乱数発生手段と、１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットを無線基地局から受信し、そのＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値（無線基地局でスケジューリング）を読み込んで２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する乱数値決定手段とを備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各無線局がパケットの送信に先立ってキャリア検出を行い、さらにバックオフ制御により自律的に送信の可否を判断するとともに、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信システムにおいて、パケットの衝突を最小限に抑える衝突回避無線パケット通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の対象となる無線パケット通信システムの代表的なものとして、ＩＥＥＥ ８０２．１１ （”Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ”， ＩＥＥＥ ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９）で規定されている無線ＬＡＮシステムがある。以下の説明では、この規定をＩＥＥＥ ８０２．１１ 規格という。
【０００３】
ＩＥＥＥ ８０２．１１ 規格では、各無線局がキャリアを検出しながら無線局間でパケットの衝突が生じないようにパケットを送信するＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ） が無線アクセス制御法として規定されている。ＩＥＥＥ ８０２．１１ 規格の無線アクセス制御を用いた従来の衝突回避方法について、図１７を参照して説明する。
【０００４】
図１７において、無線基地局１００と配下の無線端末２０１，２０２，２０３は、その間でデータパケットの送受信を行う。無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機し、衝突回避期間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ：ＣＷ）Ｔｃｗがそれぞれランダムに与えられる。この衝突回避期間Ｔｃｗの決定にあたり、無線基地局および無線端末の全体のルールとして、送信するデータパケットを有する無線基地局および無線端末は０以上の所定の範囲の整数が一様分布する乱数を発生させる。そして得られた乱数値に、衝突回避期間の単位時間（スロットタイム）ｔを掛けて衝突回避期間Ｔｃｗを決定する。ここでは、衝突回避期間Ｔｃｗとして、無線端末２０１に２×ｔ、無線端末２０２に６×ｔ、無線端末２０３に５×ｔが与えられているものとする。
【０００５】
無線端末２０１の衝突回避期間Ｔｃｗが他の無線端末２０２，２０３に比べて短いために、無線端末２０１の衝突回避期間Ｔｃｗ（２ｔ）経過後に、無線端末２０１から無線基地局１００にデータＤが送信される。このとき、無線端末２０２，２０３のデータ送信は延期され、次回の衝突回避期間Ｔｃｗはそれぞれ２ｔを減じた４ｔ，３ｔとなる。無線基地局１００は受信したデータＤに対する肯定応答（ＡＣＫ）パケットＡを無線端末２０１に送信し、無線端末２０１がそれを受信する。その後、無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は、所定時間Ｔｄ を経過するまで待機する。
【０００６】
次に、無線端末２０１は新たに乱数値「５」を発生し、衝突回避期間Ｔｃｗとして５ｔが与えられる。したがって、無線端末２０３の衝突回避期間Ｔｃｗが他の無線端末２０１，２０２に比べて短くなるために、無線端末２０３の衝突回避期間Ｔｃｗ（３ｔ）経過後に、無線端末２０３から無線基地局１００にデータＤが送信される。このとき、無線端末２０１，２０２のデータ送信は延期される。以下同様である。
【０００７】
このように、所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）経過後の待ち時間となるランダムな衝突回避期間Ｔｃｗは、同時に送信しようとする無線局間のデータパケットの衝突の確率を低減させる操作である。すなわち、送信するデータを有する無線基地局および無線端末は、データ送信前にそれぞれ乱数によって得られた異なる衝突回避期間Ｔｃｗの待機を行うバックオフ制御により、同時送信を回避してパケットの衝突を防ぐことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、各無線局がパケットの送信に先立ってキャリア検出を行い、さらにバックオフ制御を自律的に行うことにより、パケットの衝突確率を低減させていた。しかし、各無線局はバックオフ制御において自律的に乱数を発生させるため、同一の数値を発生させる可能性もあり、その結果パケットの衝突が起きることがある。ＣＳＭＡ／ＣＡではパケットの衝突を許容しており、衝突が発生した場合にそのパケットを送信した無線基地局または無線端末は、２進指数バックオフ手順に従って乱数の発生範囲を広げ、次回のパケット送信時に再度パケットの衝突が起こらないようにする。なお、２進指数バックオフ手順とは、衝突の回数ｎに応じて、発生させる乱数の最大値ＣＷを
ＣＷ＝２ｎ ×（ＣＷｍｉｎ ＋１）−１
に従って変える手順である。ここで、ＣＷｍｉｎ は新規のパケット送信時に発生させる乱数の最大値である。
【０００９】
図１８は、複数の無線局が同一の乱数値を発生させ、パケットの衝突が起きたときのＣＳＭＡ／ＣＡ制御の例を示す。まず、無線端末２０１が無線基地局１００へデータＤを送信し、無線基地局１００は受信したデータＤに対するＡＣＫパケットＡを送信し、無線端末２０１に受信されると、無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は、所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機する。
【００１０】
その後、送信データを有する無線端末２０２，２０３はバックオフ制御に入る。図１８に示す例では、無線端末２０２，２０３は、それぞれ０〜１５の範囲で一様分布する整数から乱数を発生させるが、その値が共に３の場合である。すなわち、衝突回避期間Ｔｃｗは共に３ｔとなり、同時にデータパケットを送信して衝突が起こる。その結果、無線端末２０２，２０３は次の衝突回避期間Ｔｃｗを決めるに当たり、０〜３１の範囲で一様分布する整数から乱数を発生させ、それぞれ５，１０を得る。これにより、無線端末２０１，２０２は、次のデータ送信時には衝突を起こすことなく、データ送信を完了させることができる。
【００１１】
このように、従来のＣＳＭＡ／ＣＡ制御では、同一の乱数値が発生したことにより生ずる衝突は、次のバックオフ制御で乱数の発生範囲を広げることにより、複数の無線局が同一の乱数値を発生させる確率を低減し、衝突確率を低減させていた。
【００１２】
しかし、無線局の数が少ない場合には、図１８に示すように複数の無線局が同一の乱数値を発生させる確率は少ないが、無線局数が増えるに従ってこの確率が高くなる。それによってパケットの衝突確率が増加し、無線チャネルのスループットが低下する問題がある。
【００１３】
本発明は、各無線局が同一の乱数値を発生させる確率を低減し、パケットの衝突を回避してスループットを向上させることができる衝突回避無線パケット通信システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線端末は、送信バッファ内にデータパケットが２以上存在するときに、２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値を１番目のデータパケットの送信時に発生させ、その乱数値を１番目のデータパケットに書き込む乱数発生手段と、１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットを無線基地局から受信し、そのＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値を読み込んで２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する乱数値決定手段とを備える。
【００１５】
請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局は、送信待機状態の全無線端末とそれぞれのバックオフ制御で使用する乱数値を対応させ、かつバックオフ制御に応じて減算する乱数値をリアルタイムで管理する乱数値管理手段と、無線端末から送信された１番目のデータパケットに記述された２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒを読み込み、その乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていれば記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘを、記述されていなければその値Ｒを１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットに書き込み、かつ値ＸまたはＲをその無線端末に対応する乱数値として乱数値管理手段に記述する乱数値変更手段とを備える。
【００１６】
これにより、無線基地局では配下の各無線端末が次のバックオフ制御に使用する乱数値を収集管理し、乱数値が重複する場合には異なる乱数値を無線端末に通知して変更させるスケジューリングを行うことができるので、無線端末から送信されるデータパケットが衝突する確率を低減することができる。
【００１７】
請求項２に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線端末は、乱数発生手段で発生させた乱数値Ｒを記憶する乱数値記憶手段を備え、乱数値決定手段は、ＡＣＫパケットが所定期間内に受信されないときに、乱数値記憶手段に記憶された乱数値を２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する構成である。
【００１８】
請求項３に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局の乱数値変更手段は、２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていれば、Ｘ＝Ｐ＋１とする。これにより、乱数値Ｒを変更する場合でも最小の値に設定することができ、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局の乱数値変更手段は、無線基地局の送信バッファ量が所定値Ｋ未満であり、かつ２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていればＸ＝Ｐ＋１とし、送信バッファ量が所定値Ｋ以上であり、かつ乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていれば、送信バッファ量に応じた値Ｍ（≧２）を用いてＸ＝Ｐ＋Ｍとする。
【００２０】
これにより、無線基地局の送信バッファ量に応じて、無線端末のバックオフ制御における衝突回避期間を調整することができる。特に、送信バッファ量が多くなった場合には、無線端末の乱数値を大きくすることにより無線基地局のデータ送信機会を増やすことができる。
【００２１】
請求項５に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局の乱数値変更手段は、２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されている乱数値の最大値Ｐより２以上大きい場合に、ＡＣＫパケットに書き込む値および乱数値管理手段に記述する値をＲからＰ＋１に変更する構成である。これにより、未使用の乱数値Ｒであっても、大きすぎる値の場合には最小の値に設定することができ、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができる。
【００２２】
請求項６に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局のバックオフ制御手段は、無線端末へ送信するデータパケットを有する場合に、乱数値管理手段に記述されていない乱数値（空き乱数値）の中の最小値をデータパケット送信時のバックオフ制御の乱数値として使用する構成である。これにより、無線基地局におけるバックオフ制御のスケジューリングが可能になる。
【００２３】
請求項７に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局は、乱数値管理手段に記述されている無線端末と乱数値との関係を制御パケットに書き込み、所定の周期で各無線端末へ同報する手段を備え、無線端末のバックオフ制御手段および乱数発生手段は、制御パケット内に記述されている乱数値以外の乱数値を用いる構成である。これにより、無線基地局と無線端末との間で、バックオフ制御の自律的なスケジューリングが可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態：請求項１，３）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第１の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
【００２５】
図１は、第１の実施形態の無線端末の構成例を示す。図１において、無線端末は、無線送受信処理部２１０、アクセス制御部２２０、上位レイヤ送受信処理部２３０およびアンテナ２４０から構成される。なお、実線矢印は受信信号および送信信号の流れ、破線矢印は制御信号の流れを表す。
【００２６】
送信信号は、上位レイヤ送受信処理部２３０からアクセス制御部２２０の送信バッファ２２８に入力され、さらに無線送受信処理部２１０を介してアンテナ２４０から送信される。受信信号は、アンテナ２４０から無線送受信処理部２１０を介して受信バッファ２２６に入力され、受信バッファ２２６から上位レイヤ送受信処理部２３０に送出される。また、アクセス制御部２２０には、キャリアを検出するキャリア検出部２２１およびパケットの衝突回避のためのバックオフ制御を行うバックオフ制御部２２２、ＡＣＫパケットを受信するＡＣＫ受信部２２７、ＡＣＫパケットを送信するＡＣＫ送信部２２９が備えられ、ＣＳＭＡ／ＣＡをベースに自律的に送信の可否を判断してパケットの送信制御を行う。
【００２７】
ここで、本実施形態の無線端末の特徴は、送信バッファ２２８に２つ以上のデータパケットが存在する場合に、先頭から２番目のデータパケットを送信する際の乱数値Ｒを発生させ、その乱数値Ｒを先頭のデータパケットに書き込む乱数値発生部２２３と、乱数値Ｒを書き込んで送信されたデータパケットに対するＡＣＫパケットに記述された乱数値ＲまたはＸを読み取り、次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に用いる乱数値としてバックオフ制御部２２２に与える乱数値決定部２２５を備えるところにある。
【００２８】
図２は、第１の実施形態の無線基地局の構成例を示す。図２において、無線基地局は、無線送受信処理部１１０、アクセス制御部１２０、上位レイヤ送受信処理部１３０およびアンテナ１４０から構成される。なお、実線矢印は受信信号および送信信号の流れ、破線矢印は制御信号の流れを表す。
【００２９】
送信信号は、上位レイヤ送受信処理部１３０からアクセス制御部１２０の送信バッファ１２８に入力され、さらに無線送受信処理部１１０を介してアンテナ１４０から送信される。受信信号は、アンテナ１４０から無線送受信処理部１１０を介して受信バッファ１２７に入力され、さらに上位レイヤ送受信処理部１３０に送出される。また、アクセス制御部１２０には、キャリアを検出するキャリア検出部１２１、パケットの衝突回避のためのバックオフ制御を行うバックオフ制御部１２２、ＡＣＫパケットを送信するＡＣＫ送信部１２６、ＡＣＫパケットを受信するＡＣＫ受信部１２９が備えられ、ＣＳＭＡ／ＣＡをベースに自律的に送信の可否を判断してパケットの送信制御を行う。
【００３０】
ここで、本実施形態の無線基地局の特徴は、バックオフ制御による減算値をカウントする乱数値カウンタ１２３と、乱数値カウンタ１２３のカウント値をもとに送信待機状態にある無線端末の乱数値をリアルタイムで管理する乱数値管理部１２５と、受信したデータパケットに書き込まれた乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断し、記述されていなければその乱数値Ｒを、すでに記述されていれば乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘを決定し、受信したデータパケットに対するＡＣＫパケットに書き込むとともに、乱数値管理部１２５に記述する乱数値変更部１２４を備えるところにある。
【００３１】
以下、第１の実施形態における無線基地局および無線端末の制御手順、さらに具体的な衝突回避例について説明する。
【００３２】
図３および図４は、第１の実施形態の無線端末の制御手順を示す。図１，３において、無線端末は、送信バッファ２２８にデータパケットが存在するか否かを判断し（Ｓ００１）、存在する場合にキャリア検出部２２１でキャリア検出を開始する（Ｓ００２）。ここで、送信に使用する無線チャネル上の電波の有無または受信電力を検知し、それに応じて他の無線局から送信された電波の有無を確認し、送信に使用する無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、未使用の状態が所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機する（Ｓ００３， Ｓ００４）。その後、バックオフ制御部２２２におけるバックオフ制御を開始する（Ｓ００５）。
【００３３】
ここで、バックオフ制御に使用する乱数値が決まっている場合にはその乱数値を用い、乱数値が決まっていない場合には新規に乱数値Ｌを発生させ（Ｓ００６， Ｓ００７） 、バックオフ制御の単位時間ｔのタイマをスタートさせる（Ｓ００８）。その後、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、単位時間ｔが経過するごとに乱数値が０になるまで１つずつ減算していく（Ｓ００９，Ｓ０１０，Ｓ０１１，Ｓ０１２）。なお、ステップＳ００３のキャリア検出およびステップＳ００９のバックオフ制御の待機中に無線チャネルが使用中になった場合には、ステップＳ００２のキャリア検出に戻る。ここまでは、従来のキャリア検出およびバックオフ制御と同様である。
【００３４】
次に、ステップＳ０１２で乱数値が０になってバックオフ制御が終了すると、図４に示すように、送信バッファ２２８にデータパケットが２つ以上存在するか否かを判断する（Ｓ０１３）。２つ以上存在する場合には、乱数値発生部２２３で２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒを発生させ（Ｓ０１４）、その乱数値Ｒを１番目のデータパケットに書き込み（Ｓ０１５）、乱数値Ｒを含むデータパケットを送信する（Ｓ０１６）。一方、送信バッファ２２８にデータパケットが１つしかない場合には、そのデータパケットをそのまま送信する（Ｓ０１３，Ｓ０１６）。そして、送信したデータパケットに対するＡＣＫパケットを受信するためのＡＣＫタイマをスタートさせ、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信するか否かを監視する（Ｓ０１７，Ｓ０１８）。ここで、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信しなかった場合は、ステップＳ００２のキャリア検出に戻る。一方、ＡＣＫパケットを受信した場合は、乱数値決定部２２５でＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値ＲまたはＸを読み込み（Ｓ０１９）、その乱数値ＲまたはＸを次回のバックオフ制御の乱数値とし（Ｓ０２０）、ステップＳ００１に戻る。
【００３５】
図５および図６は、第１の実施形態の無線基地局の制御手順を示す。図２，５において、無線基地局は、乱数値管理部１２５に送信待機状態の全無線端末とそれぞれのバックオフ制御で使用する乱数値の対応が記述されているか否かを判断し（Ｓ１０１）、記述されている場合にはキャリア検出部１２１でキャリア検出を開始する（Ｓ１０２）。そして、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、未使用の状態が所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機する（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。その後、バックオフ制御部１２２におけるバックオフ制御を開始し（Ｓ１０５）、バックオフ制御の単位時間ｔのタイマをスタートさせる（Ｓ１０６）。その後、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、乱数値カウンタ１２３で無線チャネルが使用中になるまで経過した時間を単位時間ｔごとにカウントし、そのカウント値をＳとする（Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９）。
【００３６】
ステップＳ１０３またはＳ１０７で無線チャネルが使用中になると、乱数値管理部１２５に記述されている各無線端末に対応する乱数値からカウント値Ｓだけ減算し（Ｓ１１１）、乱数値カウンタ１２３のカウント値Ｓを０にリセットする（Ｓ１１２）。次に、受信パケットが自局（無線基地局）宛であるか否かを判断し（Ｓ１１３）、自局宛でなければステップＳ１０１に戻る。また、ステップＳ１０１で乱数値管理部１２５に記述がない場合は、無線チャネルが使用中になるか否かを監視し（Ｓ１１０）、使用中でなければステップＳ１０１に戻り、使用中になればその受信パケットが自局（無線基地局）宛であるか否かを判断し（Ｓ１１３）、自局宛でなければステップＳ１０１に戻る。
【００３７】
ステップＳ１１３で受信パケットが自局宛であれば、図６に示すように、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれているか否かを判断し（Ｓ１１４）、含まれていない場合はＡＣＫパケットを送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２１）、ステップＳ１０１に戻る。一方、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれていれば、乱数値変更部１２４はその乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断する（Ｓ１１５）。乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていれば、記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ（例えばＸ＝Ｐ＋１）を決め（Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。これにより、送信元の無線端末は、次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する予定の乱数値Ｒに対して、乱数値管理部１２５に未記述の乱数値ＸがＡＣＫパケットにより通知され、図４のステップＳ０２０でその乱数値Ｘがバックオフ制御に使用される。
【００３８】
一方、ステップＳ１１５で乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２０）、ステップＳ１０１に戻る。これにより、送信元の無線端末は、次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する予定の乱数値Ｒに対して、同じ乱数値ＲがＡＣＫパケットにより通知され、図４のステップＳ０２０でその乱数値Ｒがそのままバックオフ制御に使用される。
【００３９】
以上示した無線基地局および無線端末の構成および制御手順による具体的な衝突回避例を図７に示す。
【００４０】
図７において、Ｄ１〜Ｄ３はデータパケット、Ａ１〜Ａ３はＡＣＫパケットを示す。ここで、無線端末２０１〜２０３がそれぞれ送信バッファにデータパケットを有しており、バックオフ制御に使用する乱数値として「２」、「６」、「５」がすでに設定され、無線基地局１００の乱数値管理部１２５に記述されているものとする（図７（ａ））。
【００４１】
無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「２」を有する無線端末２０１が衝突回避期間Ｔｃｗとして２ｔ経過後にデータパケットＤ１を無線基地局１００に送信する。このとき、無線端末２０１の送信バッファ内にはもう一つのデータパケットＤ４が存在するものとする。このため、データパケットＤ１内には、データパケットＤ４送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒとして、ここでは「４」が書き込まれる（以上、図３，４のＳ００１〜Ｓ０１６）。
【００４２】
一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０１から送信されたデータパケットＤ１が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０１の乱数値「２」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「２」を減算し、無線端末２０２の乱数値が「６」から「４」、無線端末２０３の乱数値が「５」から「３」に書き換えられる（以上、図５のＳ１０１〜Ｓ１１１）。このとき、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐは「４」となる（図７（ｂ））。
【００４３】
さらに、乱数値Ｒ＝４が書き込まれたデータパケットＤ１を受信した無線基地局１００は、その乱数値「４」が乱数値管理部１２５に記述されていることから、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐ＝４を超える値Ｘとして、ここではＸ＝Ｐ＋１、すなわち「５」を決定する（請求項３に対応）。そして、無線端末２０１の乱数値として「５」を乱数値管理部１２５に記述するとともに（図７（ｃ））、データパケットＤ１のＡＣＫパケットＡ１に書き込んで送信する（以上、図５，６のＳ１１３〜Ｓ１１８）。なお、ＸはＰ＋１に限らず、ＸはＰを超える値であればよい。
【００４４】
無線端末２０１はこのＡＣＫパケットＡ１を受信すると、ＡＣＫパケットＡ１に書き込まれた乱数値「５」を読み取り、データパケットＤ４を送信する際のバックオフ制御に用いる乱数値Ｒが「４」から「５」に変更されたことを知り、次回のバックオフ制御では乱数値「５」を使用する（以上、図４のＳ０１６〜Ｓ０２０）。
【００４５】
その後、無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「３」を有する無線端末２０３が衝突回避期間Ｔｃｗとして３ｔ経過後にデータパケットＤ２を無線基地局１００に送信する。このとき、無線端末２０３の送信バッファ内にはもう一つのデータパケットＤ５が存在するものとする。このため、データパケットＤ２内には、データパケットＤ５送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒとして、ここでは「６」が書き込まれる（以上、図３，４のＳ００１〜Ｓ０１６）。
【００４６】
一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０３から送信されたデータパケットＤ２が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０３の乱数値「３」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「３」を減算し、無線端末２０１の乱数値が「５」から「２」、無線端末２０２の乱数値が「４」から「１」に書き換えられる（以上、図５のＳ１０１〜Ｓ１１１）。このとき、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐは「２」となる（図７（ｄ））。
【００４７】
さらに、乱数値Ｒ＝６が書き込まれたデータパケットＤ２を受信した無線基地局１００は、その乱数値「６」が乱数値管理部１２５に記述されていないことから、無線端末２０３の乱数値として「６」を乱数値管理部１２５に記述するとともに（図７（ｅ））、データパケットＤ２のＡＣＫパケットＡ２に書き込んで送信する（以上、図５，６のＳ１１３〜Ｓ１１５、Ｓ１１９〜Ｓ１２０）。
【００４８】
無線端末２０３はこのＡＣＫパケットＡ２を受信すると、ＡＣＫパケットＡ２に書き込まれた乱数値「６」を読み取り、データパケットＤ５を送信する際のバックオフ制御に用いる乱数値Ｒが「６」のまま変更されていないので、次回のバックオフ制御では乱数値「６」を使用する（以上、図４のＳ０１６〜Ｓ０２０）。
【００４９】
（第２の実施形態：請求項２）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第２の実施形態について、図８〜図９を参照して説明する。
【００５０】
第１の実施形態では、無線端末はＡＣＫパケットに書き込まれた乱数値ＲまたはＸをそのまま次回のバックオフ制御の乱数値として用いる構成であったが、本実施形態では無線端末で次回用に発生させた乱数値Ｒを記憶しておき、ＡＣＫパケットを受信できない場合に対応するものである。
【００５１】
図８は、第２の実施形態の無線端末の構成例を示す。図８において、無線端末は図１の無線端末の構成に加えて、乱数値発生部２２３で発生させた乱数値を記憶する乱数値記憶部２２４を備え、乱数値決定部２２５は乱数値を記述して送信されたデータパケットに対するＡＣＫパケットが受信できない場合に、乱数値記憶部２２４に記憶された乱数値を次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に用いる乱数値としてバックオフ制御部２２２に与える構成とする。
【００５２】
図９は、第２の実施形態の無線端末の制御手順（要部）を示す。図９における本実施形態の制御手順は、図３のステップＳ００１からステップＳ０１２までは同じであるの省略しており、図４に示す制御手順（その２）に代わるものであり、ステップＳ２０１〜Ｓ２０２が追加になっている。
【００５３】
送信バッファ２２８にデータパケットが２つ以上存在する場合には、乱数値発生部２２３で２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒを発生させ（Ｓ０１４）、その乱数値Ｒを１番目のデータパケットに書き込む（Ｓ０１５）。さらに、その乱数値Ｒを乱数値記憶部２２４に記憶し（Ｓ２０１）、乱数値Ｒを含むデータパケットを送信する（Ｓ０１６）。そして、送信したデータパケットに対するＡＣＫパケットを受信するためのＡＣＫタイマをスタートさせ、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信するか否かを監視する（Ｓ０１７，Ｓ０１８）。
【００５４】
ここで、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信した場合は、乱数値決定部２２５でＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値ＲまたはＸを読み込み（Ｓ０１９）、その乱数値ＲまたはＸを次回のバックオフ制御の乱数値とし（Ｓ０２０）、ステップＳ００１に戻る。一方、ステップＳ０１８でＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信できなければ、乱数値記憶部２２４に記憶されている乱数値Ｒを次回のバックオフ制御の乱数値とし（Ｓ２０２）、ステップＳ００２のキャリア検出に戻る。
【００５５】
（第３の実施形態：請求項４）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第３の実施形態について、図１０〜図１１を参照して説明する。
【００５６】
第１の実施形態では、無線端末側から申告された乱数値Ｒが乱数値管理部１２５にすでに記述されている場合に、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ（例えばＸ＝Ｐ＋１）を無線端末側に通知していたが、本実施形態では無線基地局の送信バッファ１２８に蓄積されているデータパケットの量（送信バッファ量）が規定値以上の場合に、その送信バッファ量に応じた大きな値Ｘを決定し、無線基地局からの送信機会を増やすようにするものである。
【００５７】
図１０は、第３の実施形態の無線基地局の構成例を示す。図１０において、無線基地局は図２の無線基地局の第１の実施形態の構成に、送信バッファ１２８から乱数値変更部１２４への制御信号線が追加され、送信バッファ量が通知される構成である。
【００５８】
図１１は、第３の実施形態の無線基地局の制御手順（要部）を示す。図１１における本実施形態の制御手順は、図５の第１の実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１１３までは同じであるの省略しており、図６に示す制御手順（その２）に代わるものであり、ステップＳ３０１〜Ｓ３０２が追加されている。
【００５９】
受信パケットが自局宛であるときに、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれていれば、乱数値変更部１２４は送信バッファ１２８に蓄積されているデータパケットの量（送信バッファ量）が規定値Ｋ以上か否かを判断する（Ｓ３０１）。この送信バッファ量が規定値Ｋ以上であれば、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘとして、最大値Ｐに送信バッファ量に応じた値Ｍ（Ｍ≧２）を加算した値（Ｘ＝Ｐ＋Ｍ）を決め（Ｓ３０２）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。
【００６０】
一方、この送信バッファ量が規定値Ｋ未満であれば、受信パケットに書き込まれた乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断する（Ｓ１１５）。乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていれば、記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ＝Ｐ＋１を決め（Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。また、ステップＳ１１５で乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２０）、ステップＳ１０１に戻る。
【００６１】
（第４の実施形態：請求項５）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第４の実施形態について、図１２を参照して説明する。
【００６２】
第１の実施形態では、無線端末側から申告された乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていない場合に、その乱数値ＲをそのままＡＣＫパケットで無線端末側に通知していたが、本実施形態ではその乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを大きく超える場合に、乱数値ＲがＰ＋１になるように変更するものである。
【００６３】
図１２は、第４の実施形態の無線基地局の制御手順（要部）を示す。図１２における本実施形態の制御手順は、図５の第１の実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１１３までは同じであるの省略しており、図６に示す制御手順（その２）に代わるものであり、ステップＳ４０１〜Ｓ４０２が追加になっている。
【００６４】
受信パケットが自局宛であるときに、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれていれば（Ｓ１１４）、その乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断する（Ｓ１１５）。乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを確認し（Ｓ４０１）、乱数値ＲがＰ＋２以上であるか否かを判断する（Ｓ４０２）。
【００６５】
ここで、Ｒ≧Ｐ＋２であれば、乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されている場合と同様にＸ＝Ｐ＋１を決め（Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。また、乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されておらず、かつＲ≧Ｐ＋２でなければ（Ｒ＝Ｐ＋１を含む）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２０）、ステップＳ１０１に戻る。
【００６６】
これにより、例えば図７に示す第１の実施形態の衝突回避例において、無線基地局１００が無線端末２０３から乱数値「６」を受け取ったときに、その時点の乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐは「２」であるので、乱数値「６」をそのまま無線端末２０３に返さず、最大値Ｐに１を加えた乱数値「３」を無線端末２０３に返すことにより、バックオフ制御における衝突回避期間Ｔｃｗの短縮を図ることができる。
【００６７】
（第５の実施形態：請求項６）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第５の実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。
【００６８】
以上示した第１〜第４の実施形態では、無線基地局が配下の無線端末のバックオフ制御における衝突回避期間Ｔｃｗをスケジューリングするものであるが、本実施形態ではそのスケジューリングに用いた情報（乱数値管理部１２５に記述されている乱数値）を、無線基地局自身のバックオフ制御に用いるようにしたものである。
【００６９】
図１３は、第５の実施形態の無線基地局の構成例を示す。図１３において、無線基地局は図２の無線基地局の第１の実施形態の構成に、乱数値管理部１２５からバックオフ制御部１２２への制御信号線と、バックオフ制御部１２２から送信バッファ１２８への制御信号線が追加された構成である。
【００７０】
図１４および図１５は、第５の実施形態の無線基地局の制御手順を示す。図１４および図１５における本実施形態の制御手順は、図５および図６の第１の実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１２０は同じであり、さらにステップＳ５０１〜Ｓ５０６が追加になっている。
【００７１】
図１４，１５において、無線基地局は、乱数値管理部１２５に送信待機状態の全無線端末とそれぞれのバックオフ制御で使用する乱数値の対応が記述されている場合に、送信バッファ１２８にデータパケットがあるか否かを判断し（Ｓ１０１，Ｓ５０１）、データパケットがあればその送信時のバックオフ制御に用いる乱数値として、乱数値管理部１２５に記述されていない乱数値の最小値Ｄを決定する（Ｓ５０２）。
【００７２】
そして、キャリア検出部１２１でキャリア検出を開始し（Ｓ１０２）、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、未使用の状態が所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過後、バックオフ制御部１２２におけるバックオフ制御を開始し（Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）、バックオフ制御の単位時間ｔのタイマをスタートさせる（Ｓ１０６）。その後、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、乱数値カウンタ１２３で無線チャネルが使用中になるまで経過した時間を単位時間ｔごとにカウントし、そのカウント値をＳとするとともに、乱数値Ｄを１ずつ減算していく（Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ５０３）。ここで、乱数値Ｄが０になり、かつ送信バックオフ制御にデータパケットがあれば、そのデータパケットを送信してステップＳ１０１に戻る（Ｓ５０４，Ｓ５０５）。これにより、無線基地局では配下の無線端末で使用していない乱数値Ｄに基づいてバックオフ制御を行い、無線端末が送信するデータパケットとの衝突を回避することができる。しかも、乱数値管理部１２５に記述されていない乱数値の最小値Ｄを使用することにより、無線基地局からの送信を優先させることができが、その必要がない場合には無線端末で未使用の乱数値を使用する。
【００７３】
また、ステップＳ１１３で受信パケットが自局宛であれば、図１５に示すように、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれているか否かを判断し（Ｓ１１４）、含まれていない場合はＡＣＫパケットを送信元の無線端末へ送信する（Ｓ１２１）。一方、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれ、さらに乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていれば、記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ（例えばＸ＝Ｐ＋１）を決め（Ｓ１１５，Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信する（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１１５で乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信する（Ｓ１２０）。このようにステップＳ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２１でＡＣＫパケットを送信した後に、送信バッファ１２８にデータパケットがあるか否かを判断し（Ｓ５０６）、送信するデータパケットがあればステップＳ１０２に戻り、キャリア検出およびバックオフ制御に入り、送信するデータパケットがなければステップＳ１０１に戻る。
【００７４】
（第６の実施形態：請求項７）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第６の実施形態について、図１６を参照して説明する。
【００７５】
以上示した第１〜第４の実施形態では、無線基地局が配下の無線端末のバックオフ制御における衝突回避期間Ｔｃｗをスケジューリングするものであるが、本実施形態ではそのスケジューリングに用いた情報（乱数値管理部１２５に記述されている乱数値）を配下の無線端末に同報し、各無線端末がその情報を用いて自律的にスケジューリングを行うようにしたものである。
【００７６】
本実施形態における無線基地局および無線端末の制御手順および衝突回避例を図１６に示す。
【００７７】
図１６において、Ｄ１〜Ｄ２はデータパケット、Ａ１〜Ａ２はＡＣＫパケット、Ｃは制御パケットを示す。ここで、無線端末２０１，２０２がそれぞれ送信バッファにデータパケットを有しており、バックオフ制御に使用する乱数値として「２」、「５」がすでに設定され、無線基地局１００の乱数値管理部１２５に記述されているものとする（図１６（ａ））。
【００７８】
無線端末２０１，２０２は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「２」を有する無線端末２０１が衝突回避期間Ｔｃｗとして２ｔ経過後にデータパケットＤ１を無線基地局１００に送信する。このとき、無線端末２０１の送信バッファ内にはもう一つのデータパケットが存在し、データパケットＤ１内にはそのバックオフ制御に使用する乱数値Ｒとして、ここでは「４」が書き込まれる。
【００７９】
一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０１から送信されたデータパケットＤ１が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０１の乱数値「２」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「２」を減算し、無線端末２０２の乱数値が「５」から「３」に書き換えられる（図１６（ｂ））。
【００８０】
さらに、乱数値Ｒ＝４が書き込まれたデータパケットＤ１を受信した無線基地局１００は、その乱数値「４」が乱数値管理部１２５に記述されていないことから、無線端末２０３の乱数値として「４」を乱数値管理部１２５に記述するとともに（図１６（ｃ））、データパケットＤ１のＡＣＫパケットＡ１に書き込んで送信する。無線端末２０３はこのＡＣＫパケットＡ１を受信すると、ＡＣＫパケットＡ１に書き込まれた乱数値「４」を読み取り、次回のバックオフ制御では乱数値「４」をそのまま使用する。
【００８１】
一方、その間に無線端末２０３に送信要求が発生し、バックオフ制御に用いる乱数値として「４」を発生させたとする。
【００８２】
その後、無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、無線基地局１００は現在の乱数値管理部１２５の情報（図１６（ｃ））を制御パケットＣに書き込み、無線端末２０１〜２０３に同報する。この制御パケットＣを受信した無線端末２０３は、乱数値「３」，「４」がすでに使用されていることを認識し、先に発生させた乱数値「４」を例えば「５」に変更し、次のバックオフ制御に用いる。
【００８３】
次に、無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「３」を有する無線端末２０２が衝突回避期間Ｔｃｗとして２ｔ経過後にデータパケットＤ２を無線基地局１００に送信する。一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０２から送信されたデータパケットＤ２が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０２の乱数値「３」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「３」を減算し、無線端末２０１の乱数値が「４」から「１」に書き換えられる（図１６（ｄ））。
【００８４】
なお、無線端末２０３で発生させた乱数値「５」はこの時点では反映されていないが、無線基地局１００から各無線端末２０１〜２０３へ制御パケットＣを同報する周期を適当に設定することにより、送信するデータパケットの衝突を最小限に抑えることができる。
【００８５】
また、無線端末では、通常はＡＣＫパケット内に書き込まれている乱数値により、先に無線基地局へ申告した乱数値に変更が生じていれば、変更されている乱数値を用いるように制御するが、制御パケットＣで通知された情報により自身の乱数値に変更が生じていれば、その乱数値を用いるようにしてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明は、無線基地局で配下の各無線端末が次のバックオフ制御に使用する乱数値が重複しないようにスケジューリングを行うことにより、無線端末から送信されるデータパケットが衝突する確率を低減することができ、効率的なデータ転送が可能になる。
【００８７】
請求項２に記載の発明は、ＡＣＫパケットが所定期間内に受信されない場合でも、一度発生させた乱数値を記憶しておくことにより、有効に活用することができる。
【００８８】
請求項３に記載の発明は、スケジューリングによって乱数値Ｒを変更する場合でも最小の値に設定することにより、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができ、効率的なデータ転送が可能になる。
【００８９】
請求項４に記載の発明は、無線基地局の送信バッファ量が多くなった場合に、無線端末の乱数値を大きくすることにより無線基地局のデータ送信機会を増やすことができる。
【００９０】
請求項５に記載の発明は、大きすぎる乱数値Ｒの場合には、重複しない小さな値に変更することができ、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができ、効率的なデータ転送が可能になる。
【００９１】
請求項６に記載の発明は、無線基地局におけるバックオフ制御のスケジューリングが可能になり、無線基地局と配下の無線端末との間のデータパケットの衝突確率を低減し、効率的なデータ転送が可能になる。
【００９２】
請求項７に記載の発明は、無線基地局から配下の無線端末にバックオフ制御に使用する予定の乱数値情報を同報することにより、新規にデータパケットを送信しようとする無線端末と、すでに無線基地局により乱数値のスケジューリングが行われた無線端末との間のデータパケットの衝突確率を低減し、効率的なデータ転送が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の無線端末の構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態の無線基地局の構成例を示す図。
【図３】第１の実施形態の無線端末の制御手順（その１）を示すフローチャート。
【図４】第１の実施形態の無線端末の制御手順（その２）を示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態の無線基地局の制御手順（その１）を示すフローチャート。
【図６】第１の実施形態の無線基地局の制御手順（その２）を示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態における衝突回避例を示すタイムチャート。
【図８】第２の実施形態の無線端末の構成例を示す図。
【図９】第２の実施形態の無線端末の制御手順を示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態の無線基地局の構成例を示す図。
【図１１】第３の実施形態の無線基地局の制御手順を示すフローチャート。
【図１２】第４の実施形態の無線基地局の制御手順を示すフローチャート。
【図１３】第５の実施形態の無線基地局の構成例を示す図。
【図１４】第５の実施形態の無線基地局の制御手順（その１）を示すフローチャート。
【図１５】第５の実施形態の無線基地局の制御手順（その２）を示すフローチャート。
【図１６】第６の実施形態の制御手順および衝突回避例を示すタイムチャート。
【図１７】従来の衝突回避方法を説明するタイムチャート。
【図１８】従来の衝突回避方法の問題点を説明するタイムチャート。
【符号の説明】
１００ 無線基地局
１１０ 無線送受信処理部
１２０ アクセス制御部
１２１ キャリア検出部
１２２ バックオフ制御部
１２３ 乱数値カウンタ
１２４ 乱数値変更部
１２５ 乱数値管理部
１２６ ＡＣＫ送信部
１２７ 受信バッファ
１２８ 送信バッファ
１２９ ＡＣＫ受信部
１３０ 上位レイヤ送受信処理部
１４０ アンテナ
２０１〜２０３ 無線端末
２１０ 無線送受信処理部
２２０ アクセス制御部
２２１ キャリア検出部
２２２ バックオフ制御部
２２３ 乱数値発生部
２２４ 乱数値記憶部
２２５ 乱数値決定部
２２６ 受信バッファ
２２７ ＡＣＫ受信部
２２８ 送信バッファ
２２９ ＡＣＫ送信部
２３０ 上位レイヤ送受信処理部
２４０ アンテナ
【発明の属する技術分野】
本発明は、各無線局がパケットの送信に先立ってキャリア検出を行い、さらにバックオフ制御により自律的に送信の可否を判断するとともに、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信システムにおいて、パケットの衝突を最小限に抑える衝突回避無線パケット通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の対象となる無線パケット通信システムの代表的なものとして、ＩＥＥＥ ８０２．１１ （”Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ（ＰＨＹ） ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ”， ＩＥＥＥ ｓｔｄ ８０２．１１， １９９９）で規定されている無線ＬＡＮシステムがある。以下の説明では、この規定をＩＥＥＥ ８０２．１１ 規格という。
【０００３】
ＩＥＥＥ ８０２．１１ 規格では、各無線局がキャリアを検出しながら無線局間でパケットの衝突が生じないようにパケットを送信するＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ） が無線アクセス制御法として規定されている。ＩＥＥＥ ８０２．１１ 規格の無線アクセス制御を用いた従来の衝突回避方法について、図１７を参照して説明する。
【０００４】
図１７において、無線基地局１００と配下の無線端末２０１，２０２，２０３は、その間でデータパケットの送受信を行う。無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機し、衝突回避期間（Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ：ＣＷ）Ｔｃｗがそれぞれランダムに与えられる。この衝突回避期間Ｔｃｗの決定にあたり、無線基地局および無線端末の全体のルールとして、送信するデータパケットを有する無線基地局および無線端末は０以上の所定の範囲の整数が一様分布する乱数を発生させる。そして得られた乱数値に、衝突回避期間の単位時間（スロットタイム）ｔを掛けて衝突回避期間Ｔｃｗを決定する。ここでは、衝突回避期間Ｔｃｗとして、無線端末２０１に２×ｔ、無線端末２０２に６×ｔ、無線端末２０３に５×ｔが与えられているものとする。
【０００５】
無線端末２０１の衝突回避期間Ｔｃｗが他の無線端末２０２，２０３に比べて短いために、無線端末２０１の衝突回避期間Ｔｃｗ（２ｔ）経過後に、無線端末２０１から無線基地局１００にデータＤが送信される。このとき、無線端末２０２，２０３のデータ送信は延期され、次回の衝突回避期間Ｔｃｗはそれぞれ２ｔを減じた４ｔ，３ｔとなる。無線基地局１００は受信したデータＤに対する肯定応答（ＡＣＫ）パケットＡを無線端末２０１に送信し、無線端末２０１がそれを受信する。その後、無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は、所定時間Ｔｄ を経過するまで待機する。
【０００６】
次に、無線端末２０１は新たに乱数値「５」を発生し、衝突回避期間Ｔｃｗとして５ｔが与えられる。したがって、無線端末２０３の衝突回避期間Ｔｃｗが他の無線端末２０１，２０２に比べて短くなるために、無線端末２０３の衝突回避期間Ｔｃｗ（３ｔ）経過後に、無線端末２０３から無線基地局１００にデータＤが送信される。このとき、無線端末２０１，２０２のデータ送信は延期される。以下同様である。
【０００７】
このように、所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）経過後の待ち時間となるランダムな衝突回避期間Ｔｃｗは、同時に送信しようとする無線局間のデータパケットの衝突の確率を低減させる操作である。すなわち、送信するデータを有する無線基地局および無線端末は、データ送信前にそれぞれ乱数によって得られた異なる衝突回避期間Ｔｃｗの待機を行うバックオフ制御により、同時送信を回避してパケットの衝突を防ぐことができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、各無線局がパケットの送信に先立ってキャリア検出を行い、さらにバックオフ制御を自律的に行うことにより、パケットの衝突確率を低減させていた。しかし、各無線局はバックオフ制御において自律的に乱数を発生させるため、同一の数値を発生させる可能性もあり、その結果パケットの衝突が起きることがある。ＣＳＭＡ／ＣＡではパケットの衝突を許容しており、衝突が発生した場合にそのパケットを送信した無線基地局または無線端末は、２進指数バックオフ手順に従って乱数の発生範囲を広げ、次回のパケット送信時に再度パケットの衝突が起こらないようにする。なお、２進指数バックオフ手順とは、衝突の回数ｎに応じて、発生させる乱数の最大値ＣＷを
ＣＷ＝２ｎ ×（ＣＷｍｉｎ ＋１）−１
に従って変える手順である。ここで、ＣＷｍｉｎ は新規のパケット送信時に発生させる乱数の最大値である。
【０００９】
図１８は、複数の無線局が同一の乱数値を発生させ、パケットの衝突が起きたときのＣＳＭＡ／ＣＡ制御の例を示す。まず、無線端末２０１が無線基地局１００へデータＤを送信し、無線基地局１００は受信したデータＤに対するＡＣＫパケットＡを送信し、無線端末２０１に受信されると、無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は、所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機する。
【００１０】
その後、送信データを有する無線端末２０２，２０３はバックオフ制御に入る。図１８に示す例では、無線端末２０２，２０３は、それぞれ０〜１５の範囲で一様分布する整数から乱数を発生させるが、その値が共に３の場合である。すなわち、衝突回避期間Ｔｃｗは共に３ｔとなり、同時にデータパケットを送信して衝突が起こる。その結果、無線端末２０２，２０３は次の衝突回避期間Ｔｃｗを決めるに当たり、０〜３１の範囲で一様分布する整数から乱数を発生させ、それぞれ５，１０を得る。これにより、無線端末２０１，２０２は、次のデータ送信時には衝突を起こすことなく、データ送信を完了させることができる。
【００１１】
このように、従来のＣＳＭＡ／ＣＡ制御では、同一の乱数値が発生したことにより生ずる衝突は、次のバックオフ制御で乱数の発生範囲を広げることにより、複数の無線局が同一の乱数値を発生させる確率を低減し、衝突確率を低減させていた。
【００１２】
しかし、無線局の数が少ない場合には、図１８に示すように複数の無線局が同一の乱数値を発生させる確率は少ないが、無線局数が増えるに従ってこの確率が高くなる。それによってパケットの衝突確率が増加し、無線チャネルのスループットが低下する問題がある。
【００１３】
本発明は、各無線局が同一の乱数値を発生させる確率を低減し、パケットの衝突を回避してスループットを向上させることができる衝突回避無線パケット通信システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線端末は、送信バッファ内にデータパケットが２以上存在するときに、２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値を１番目のデータパケットの送信時に発生させ、その乱数値を１番目のデータパケットに書き込む乱数発生手段と、１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットを無線基地局から受信し、そのＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値を読み込んで２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する乱数値決定手段とを備える。
【００１５】
請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局は、送信待機状態の全無線端末とそれぞれのバックオフ制御で使用する乱数値を対応させ、かつバックオフ制御に応じて減算する乱数値をリアルタイムで管理する乱数値管理手段と、無線端末から送信された１番目のデータパケットに記述された２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒを読み込み、その乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていれば記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘを、記述されていなければその値Ｒを１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットに書き込み、かつ値ＸまたはＲをその無線端末に対応する乱数値として乱数値管理手段に記述する乱数値変更手段とを備える。
【００１６】
これにより、無線基地局では配下の各無線端末が次のバックオフ制御に使用する乱数値を収集管理し、乱数値が重複する場合には異なる乱数値を無線端末に通知して変更させるスケジューリングを行うことができるので、無線端末から送信されるデータパケットが衝突する確率を低減することができる。
【００１７】
請求項２に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線端末は、乱数発生手段で発生させた乱数値Ｒを記憶する乱数値記憶手段を備え、乱数値決定手段は、ＡＣＫパケットが所定期間内に受信されないときに、乱数値記憶手段に記憶された乱数値を２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する構成である。
【００１８】
請求項３に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局の乱数値変更手段は、２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていれば、Ｘ＝Ｐ＋１とする。これにより、乱数値Ｒを変更する場合でも最小の値に設定することができ、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局の乱数値変更手段は、無線基地局の送信バッファ量が所定値Ｋ未満であり、かつ２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていればＸ＝Ｐ＋１とし、送信バッファ量が所定値Ｋ以上であり、かつ乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されていれば、送信バッファ量に応じた値Ｍ（≧２）を用いてＸ＝Ｐ＋Ｍとする。
【００２０】
これにより、無線基地局の送信バッファ量に応じて、無線端末のバックオフ制御における衝突回避期間を調整することができる。特に、送信バッファ量が多くなった場合には、無線端末の乱数値を大きくすることにより無線基地局のデータ送信機会を増やすことができる。
【００２１】
請求項５に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局の乱数値変更手段は、２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが乱数値管理手段に記述されている乱数値の最大値Ｐより２以上大きい場合に、ＡＣＫパケットに書き込む値および乱数値管理手段に記述する値をＲからＰ＋１に変更する構成である。これにより、未使用の乱数値Ｒであっても、大きすぎる値の場合には最小の値に設定することができ、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができる。
【００２２】
請求項６に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局のバックオフ制御手段は、無線端末へ送信するデータパケットを有する場合に、乱数値管理手段に記述されていない乱数値（空き乱数値）の中の最小値をデータパケット送信時のバックオフ制御の乱数値として使用する構成である。これにより、無線基地局におけるバックオフ制御のスケジューリングが可能になる。
【００２３】
請求項７に記載の衝突回避無線パケット通信システムの無線基地局は、乱数値管理手段に記述されている無線端末と乱数値との関係を制御パケットに書き込み、所定の周期で各無線端末へ同報する手段を備え、無線端末のバックオフ制御手段および乱数発生手段は、制御パケット内に記述されている乱数値以外の乱数値を用いる構成である。これにより、無線基地局と無線端末との間で、バックオフ制御の自律的なスケジューリングが可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態：請求項１，３）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第１の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
【００２５】
図１は、第１の実施形態の無線端末の構成例を示す。図１において、無線端末は、無線送受信処理部２１０、アクセス制御部２２０、上位レイヤ送受信処理部２３０およびアンテナ２４０から構成される。なお、実線矢印は受信信号および送信信号の流れ、破線矢印は制御信号の流れを表す。
【００２６】
送信信号は、上位レイヤ送受信処理部２３０からアクセス制御部２２０の送信バッファ２２８に入力され、さらに無線送受信処理部２１０を介してアンテナ２４０から送信される。受信信号は、アンテナ２４０から無線送受信処理部２１０を介して受信バッファ２２６に入力され、受信バッファ２２６から上位レイヤ送受信処理部２３０に送出される。また、アクセス制御部２２０には、キャリアを検出するキャリア検出部２２１およびパケットの衝突回避のためのバックオフ制御を行うバックオフ制御部２２２、ＡＣＫパケットを受信するＡＣＫ受信部２２７、ＡＣＫパケットを送信するＡＣＫ送信部２２９が備えられ、ＣＳＭＡ／ＣＡをベースに自律的に送信の可否を判断してパケットの送信制御を行う。
【００２７】
ここで、本実施形態の無線端末の特徴は、送信バッファ２２８に２つ以上のデータパケットが存在する場合に、先頭から２番目のデータパケットを送信する際の乱数値Ｒを発生させ、その乱数値Ｒを先頭のデータパケットに書き込む乱数値発生部２２３と、乱数値Ｒを書き込んで送信されたデータパケットに対するＡＣＫパケットに記述された乱数値ＲまたはＸを読み取り、次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に用いる乱数値としてバックオフ制御部２２２に与える乱数値決定部２２５を備えるところにある。
【００２８】
図２は、第１の実施形態の無線基地局の構成例を示す。図２において、無線基地局は、無線送受信処理部１１０、アクセス制御部１２０、上位レイヤ送受信処理部１３０およびアンテナ１４０から構成される。なお、実線矢印は受信信号および送信信号の流れ、破線矢印は制御信号の流れを表す。
【００２９】
送信信号は、上位レイヤ送受信処理部１３０からアクセス制御部１２０の送信バッファ１２８に入力され、さらに無線送受信処理部１１０を介してアンテナ１４０から送信される。受信信号は、アンテナ１４０から無線送受信処理部１１０を介して受信バッファ１２７に入力され、さらに上位レイヤ送受信処理部１３０に送出される。また、アクセス制御部１２０には、キャリアを検出するキャリア検出部１２１、パケットの衝突回避のためのバックオフ制御を行うバックオフ制御部１２２、ＡＣＫパケットを送信するＡＣＫ送信部１２６、ＡＣＫパケットを受信するＡＣＫ受信部１２９が備えられ、ＣＳＭＡ／ＣＡをベースに自律的に送信の可否を判断してパケットの送信制御を行う。
【００３０】
ここで、本実施形態の無線基地局の特徴は、バックオフ制御による減算値をカウントする乱数値カウンタ１２３と、乱数値カウンタ１２３のカウント値をもとに送信待機状態にある無線端末の乱数値をリアルタイムで管理する乱数値管理部１２５と、受信したデータパケットに書き込まれた乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断し、記述されていなければその乱数値Ｒを、すでに記述されていれば乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘを決定し、受信したデータパケットに対するＡＣＫパケットに書き込むとともに、乱数値管理部１２５に記述する乱数値変更部１２４を備えるところにある。
【００３１】
以下、第１の実施形態における無線基地局および無線端末の制御手順、さらに具体的な衝突回避例について説明する。
【００３２】
図３および図４は、第１の実施形態の無線端末の制御手順を示す。図１，３において、無線端末は、送信バッファ２２８にデータパケットが存在するか否かを判断し（Ｓ００１）、存在する場合にキャリア検出部２２１でキャリア検出を開始する（Ｓ００２）。ここで、送信に使用する無線チャネル上の電波の有無または受信電力を検知し、それに応じて他の無線局から送信された電波の有無を確認し、送信に使用する無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、未使用の状態が所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機する（Ｓ００３， Ｓ００４）。その後、バックオフ制御部２２２におけるバックオフ制御を開始する（Ｓ００５）。
【００３３】
ここで、バックオフ制御に使用する乱数値が決まっている場合にはその乱数値を用い、乱数値が決まっていない場合には新規に乱数値Ｌを発生させ（Ｓ００６， Ｓ００７） 、バックオフ制御の単位時間ｔのタイマをスタートさせる（Ｓ００８）。その後、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、単位時間ｔが経過するごとに乱数値が０になるまで１つずつ減算していく（Ｓ００９，Ｓ０１０，Ｓ０１１，Ｓ０１２）。なお、ステップＳ００３のキャリア検出およびステップＳ００９のバックオフ制御の待機中に無線チャネルが使用中になった場合には、ステップＳ００２のキャリア検出に戻る。ここまでは、従来のキャリア検出およびバックオフ制御と同様である。
【００３４】
次に、ステップＳ０１２で乱数値が０になってバックオフ制御が終了すると、図４に示すように、送信バッファ２２８にデータパケットが２つ以上存在するか否かを判断する（Ｓ０１３）。２つ以上存在する場合には、乱数値発生部２２３で２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒを発生させ（Ｓ０１４）、その乱数値Ｒを１番目のデータパケットに書き込み（Ｓ０１５）、乱数値Ｒを含むデータパケットを送信する（Ｓ０１６）。一方、送信バッファ２２８にデータパケットが１つしかない場合には、そのデータパケットをそのまま送信する（Ｓ０１３，Ｓ０１６）。そして、送信したデータパケットに対するＡＣＫパケットを受信するためのＡＣＫタイマをスタートさせ、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信するか否かを監視する（Ｓ０１７，Ｓ０１８）。ここで、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信しなかった場合は、ステップＳ００２のキャリア検出に戻る。一方、ＡＣＫパケットを受信した場合は、乱数値決定部２２５でＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値ＲまたはＸを読み込み（Ｓ０１９）、その乱数値ＲまたはＸを次回のバックオフ制御の乱数値とし（Ｓ０２０）、ステップＳ００１に戻る。
【００３５】
図５および図６は、第１の実施形態の無線基地局の制御手順を示す。図２，５において、無線基地局は、乱数値管理部１２５に送信待機状態の全無線端末とそれぞれのバックオフ制御で使用する乱数値の対応が記述されているか否かを判断し（Ｓ１０１）、記述されている場合にはキャリア検出部１２１でキャリア検出を開始する（Ｓ１０２）。そして、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、未使用の状態が所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機する（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。その後、バックオフ制御部１２２におけるバックオフ制御を開始し（Ｓ１０５）、バックオフ制御の単位時間ｔのタイマをスタートさせる（Ｓ１０６）。その後、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、乱数値カウンタ１２３で無線チャネルが使用中になるまで経過した時間を単位時間ｔごとにカウントし、そのカウント値をＳとする（Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９）。
【００３６】
ステップＳ１０３またはＳ１０７で無線チャネルが使用中になると、乱数値管理部１２５に記述されている各無線端末に対応する乱数値からカウント値Ｓだけ減算し（Ｓ１１１）、乱数値カウンタ１２３のカウント値Ｓを０にリセットする（Ｓ１１２）。次に、受信パケットが自局（無線基地局）宛であるか否かを判断し（Ｓ１１３）、自局宛でなければステップＳ１０１に戻る。また、ステップＳ１０１で乱数値管理部１２５に記述がない場合は、無線チャネルが使用中になるか否かを監視し（Ｓ１１０）、使用中でなければステップＳ１０１に戻り、使用中になればその受信パケットが自局（無線基地局）宛であるか否かを判断し（Ｓ１１３）、自局宛でなければステップＳ１０１に戻る。
【００３７】
ステップＳ１１３で受信パケットが自局宛であれば、図６に示すように、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれているか否かを判断し（Ｓ１１４）、含まれていない場合はＡＣＫパケットを送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２１）、ステップＳ１０１に戻る。一方、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれていれば、乱数値変更部１２４はその乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断する（Ｓ１１５）。乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていれば、記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ（例えばＸ＝Ｐ＋１）を決め（Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。これにより、送信元の無線端末は、次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する予定の乱数値Ｒに対して、乱数値管理部１２５に未記述の乱数値ＸがＡＣＫパケットにより通知され、図４のステップＳ０２０でその乱数値Ｘがバックオフ制御に使用される。
【００３８】
一方、ステップＳ１１５で乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２０）、ステップＳ１０１に戻る。これにより、送信元の無線端末は、次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する予定の乱数値Ｒに対して、同じ乱数値ＲがＡＣＫパケットにより通知され、図４のステップＳ０２０でその乱数値Ｒがそのままバックオフ制御に使用される。
【００３９】
以上示した無線基地局および無線端末の構成および制御手順による具体的な衝突回避例を図７に示す。
【００４０】
図７において、Ｄ１〜Ｄ３はデータパケット、Ａ１〜Ａ３はＡＣＫパケットを示す。ここで、無線端末２０１〜２０３がそれぞれ送信バッファにデータパケットを有しており、バックオフ制御に使用する乱数値として「２」、「６」、「５」がすでに設定され、無線基地局１００の乱数値管理部１２５に記述されているものとする（図７（ａ））。
【００４１】
無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「２」を有する無線端末２０１が衝突回避期間Ｔｃｗとして２ｔ経過後にデータパケットＤ１を無線基地局１００に送信する。このとき、無線端末２０１の送信バッファ内にはもう一つのデータパケットＤ４が存在するものとする。このため、データパケットＤ１内には、データパケットＤ４送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒとして、ここでは「４」が書き込まれる（以上、図３，４のＳ００１〜Ｓ０１６）。
【００４２】
一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０１から送信されたデータパケットＤ１が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０１の乱数値「２」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「２」を減算し、無線端末２０２の乱数値が「６」から「４」、無線端末２０３の乱数値が「５」から「３」に書き換えられる（以上、図５のＳ１０１〜Ｓ１１１）。このとき、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐは「４」となる（図７（ｂ））。
【００４３】
さらに、乱数値Ｒ＝４が書き込まれたデータパケットＤ１を受信した無線基地局１００は、その乱数値「４」が乱数値管理部１２５に記述されていることから、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐ＝４を超える値Ｘとして、ここではＸ＝Ｐ＋１、すなわち「５」を決定する（請求項３に対応）。そして、無線端末２０１の乱数値として「５」を乱数値管理部１２５に記述するとともに（図７（ｃ））、データパケットＤ１のＡＣＫパケットＡ１に書き込んで送信する（以上、図５，６のＳ１１３〜Ｓ１１８）。なお、ＸはＰ＋１に限らず、ＸはＰを超える値であればよい。
【００４４】
無線端末２０１はこのＡＣＫパケットＡ１を受信すると、ＡＣＫパケットＡ１に書き込まれた乱数値「５」を読み取り、データパケットＤ４を送信する際のバックオフ制御に用いる乱数値Ｒが「４」から「５」に変更されたことを知り、次回のバックオフ制御では乱数値「５」を使用する（以上、図４のＳ０１６〜Ｓ０２０）。
【００４５】
その後、無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「３」を有する無線端末２０３が衝突回避期間Ｔｃｗとして３ｔ経過後にデータパケットＤ２を無線基地局１００に送信する。このとき、無線端末２０３の送信バッファ内にはもう一つのデータパケットＤ５が存在するものとする。このため、データパケットＤ２内には、データパケットＤ５送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒとして、ここでは「６」が書き込まれる（以上、図３，４のＳ００１〜Ｓ０１６）。
【００４６】
一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０３から送信されたデータパケットＤ２が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０３の乱数値「３」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「３」を減算し、無線端末２０１の乱数値が「５」から「２」、無線端末２０２の乱数値が「４」から「１」に書き換えられる（以上、図５のＳ１０１〜Ｓ１１１）。このとき、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐは「２」となる（図７（ｄ））。
【００４７】
さらに、乱数値Ｒ＝６が書き込まれたデータパケットＤ２を受信した無線基地局１００は、その乱数値「６」が乱数値管理部１２５に記述されていないことから、無線端末２０３の乱数値として「６」を乱数値管理部１２５に記述するとともに（図７（ｅ））、データパケットＤ２のＡＣＫパケットＡ２に書き込んで送信する（以上、図５，６のＳ１１３〜Ｓ１１５、Ｓ１１９〜Ｓ１２０）。
【００４８】
無線端末２０３はこのＡＣＫパケットＡ２を受信すると、ＡＣＫパケットＡ２に書き込まれた乱数値「６」を読み取り、データパケットＤ５を送信する際のバックオフ制御に用いる乱数値Ｒが「６」のまま変更されていないので、次回のバックオフ制御では乱数値「６」を使用する（以上、図４のＳ０１６〜Ｓ０２０）。
【００４９】
（第２の実施形態：請求項２）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第２の実施形態について、図８〜図９を参照して説明する。
【００５０】
第１の実施形態では、無線端末はＡＣＫパケットに書き込まれた乱数値ＲまたはＸをそのまま次回のバックオフ制御の乱数値として用いる構成であったが、本実施形態では無線端末で次回用に発生させた乱数値Ｒを記憶しておき、ＡＣＫパケットを受信できない場合に対応するものである。
【００５１】
図８は、第２の実施形態の無線端末の構成例を示す。図８において、無線端末は図１の無線端末の構成に加えて、乱数値発生部２２３で発生させた乱数値を記憶する乱数値記憶部２２４を備え、乱数値決定部２２５は乱数値を記述して送信されたデータパケットに対するＡＣＫパケットが受信できない場合に、乱数値記憶部２２４に記憶された乱数値を次のデータパケットの送信時のバックオフ制御に用いる乱数値としてバックオフ制御部２２２に与える構成とする。
【００５２】
図９は、第２の実施形態の無線端末の制御手順（要部）を示す。図９における本実施形態の制御手順は、図３のステップＳ００１からステップＳ０１２までは同じであるの省略しており、図４に示す制御手順（その２）に代わるものであり、ステップＳ２０１〜Ｓ２０２が追加になっている。
【００５３】
送信バッファ２２８にデータパケットが２つ以上存在する場合には、乱数値発生部２２３で２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値Ｒを発生させ（Ｓ０１４）、その乱数値Ｒを１番目のデータパケットに書き込む（Ｓ０１５）。さらに、その乱数値Ｒを乱数値記憶部２２４に記憶し（Ｓ２０１）、乱数値Ｒを含むデータパケットを送信する（Ｓ０１６）。そして、送信したデータパケットに対するＡＣＫパケットを受信するためのＡＣＫタイマをスタートさせ、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信するか否かを監視する（Ｓ０１７，Ｓ０１８）。
【００５４】
ここで、ＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信した場合は、乱数値決定部２２５でＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値ＲまたはＸを読み込み（Ｓ０１９）、その乱数値ＲまたはＸを次回のバックオフ制御の乱数値とし（Ｓ０２０）、ステップＳ００１に戻る。一方、ステップＳ０１８でＡＣＫタイムアウトする前にＡＣＫパケットを受信できなければ、乱数値記憶部２２４に記憶されている乱数値Ｒを次回のバックオフ制御の乱数値とし（Ｓ２０２）、ステップＳ００２のキャリア検出に戻る。
【００５５】
（第３の実施形態：請求項４）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第３の実施形態について、図１０〜図１１を参照して説明する。
【００５６】
第１の実施形態では、無線端末側から申告された乱数値Ｒが乱数値管理部１２５にすでに記述されている場合に、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ（例えばＸ＝Ｐ＋１）を無線端末側に通知していたが、本実施形態では無線基地局の送信バッファ１２８に蓄積されているデータパケットの量（送信バッファ量）が規定値以上の場合に、その送信バッファ量に応じた大きな値Ｘを決定し、無線基地局からの送信機会を増やすようにするものである。
【００５７】
図１０は、第３の実施形態の無線基地局の構成例を示す。図１０において、無線基地局は図２の無線基地局の第１の実施形態の構成に、送信バッファ１２８から乱数値変更部１２４への制御信号線が追加され、送信バッファ量が通知される構成である。
【００５８】
図１１は、第３の実施形態の無線基地局の制御手順（要部）を示す。図１１における本実施形態の制御手順は、図５の第１の実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１１３までは同じであるの省略しており、図６に示す制御手順（その２）に代わるものであり、ステップＳ３０１〜Ｓ３０２が追加されている。
【００５９】
受信パケットが自局宛であるときに、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれていれば、乱数値変更部１２４は送信バッファ１２８に蓄積されているデータパケットの量（送信バッファ量）が規定値Ｋ以上か否かを判断する（Ｓ３０１）。この送信バッファ量が規定値Ｋ以上であれば、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘとして、最大値Ｐに送信バッファ量に応じた値Ｍ（Ｍ≧２）を加算した値（Ｘ＝Ｐ＋Ｍ）を決め（Ｓ３０２）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。
【００６０】
一方、この送信バッファ量が規定値Ｋ未満であれば、受信パケットに書き込まれた乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断する（Ｓ１１５）。乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていれば、記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ＝Ｐ＋１を決め（Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。また、ステップＳ１１５で乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２０）、ステップＳ１０１に戻る。
【００６１】
（第４の実施形態：請求項５）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第４の実施形態について、図１２を参照して説明する。
【００６２】
第１の実施形態では、無線端末側から申告された乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていない場合に、その乱数値ＲをそのままＡＣＫパケットで無線端末側に通知していたが、本実施形態ではその乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを大きく超える場合に、乱数値ＲがＰ＋１になるように変更するものである。
【００６３】
図１２は、第４の実施形態の無線基地局の制御手順（要部）を示す。図１２における本実施形態の制御手順は、図５の第１の実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１１３までは同じであるの省略しており、図６に示す制御手順（その２）に代わるものであり、ステップＳ４０１〜Ｓ４０２が追加になっている。
【００６４】
受信パケットが自局宛であるときに、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれていれば（Ｓ１１４）、その乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されているか否かを判断する（Ｓ１１５）。乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐを確認し（Ｓ４０１）、乱数値ＲがＰ＋２以上であるか否かを判断する（Ｓ４０２）。
【００６５】
ここで、Ｒ≧Ｐ＋２であれば、乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されている場合と同様にＸ＝Ｐ＋１を決め（Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。また、乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されておらず、かつＲ≧Ｐ＋２でなければ（Ｒ＝Ｐ＋１を含む）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信し（Ｓ１２０）、ステップＳ１０１に戻る。
【００６６】
これにより、例えば図７に示す第１の実施形態の衝突回避例において、無線基地局１００が無線端末２０３から乱数値「６」を受け取ったときに、その時点の乱数値管理部１２５に記述されている乱数値の最大値Ｐは「２」であるので、乱数値「６」をそのまま無線端末２０３に返さず、最大値Ｐに１を加えた乱数値「３」を無線端末２０３に返すことにより、バックオフ制御における衝突回避期間Ｔｃｗの短縮を図ることができる。
【００６７】
（第５の実施形態：請求項６）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第５の実施形態について、図１３〜図１５を参照して説明する。
【００６８】
以上示した第１〜第４の実施形態では、無線基地局が配下の無線端末のバックオフ制御における衝突回避期間Ｔｃｗをスケジューリングするものであるが、本実施形態ではそのスケジューリングに用いた情報（乱数値管理部１２５に記述されている乱数値）を、無線基地局自身のバックオフ制御に用いるようにしたものである。
【００６９】
図１３は、第５の実施形態の無線基地局の構成例を示す。図１３において、無線基地局は図２の無線基地局の第１の実施形態の構成に、乱数値管理部１２５からバックオフ制御部１２２への制御信号線と、バックオフ制御部１２２から送信バッファ１２８への制御信号線が追加された構成である。
【００７０】
図１４および図１５は、第５の実施形態の無線基地局の制御手順を示す。図１４および図１５における本実施形態の制御手順は、図５および図６の第１の実施形態のステップＳ１０１からステップＳ１２０は同じであり、さらにステップＳ５０１〜Ｓ５０６が追加になっている。
【００７１】
図１４，１５において、無線基地局は、乱数値管理部１２５に送信待機状態の全無線端末とそれぞれのバックオフ制御で使用する乱数値の対応が記述されている場合に、送信バッファ１２８にデータパケットがあるか否かを判断し（Ｓ１０１，Ｓ５０１）、データパケットがあればその送信時のバックオフ制御に用いる乱数値として、乱数値管理部１２５に記述されていない乱数値の最小値Ｄを決定する（Ｓ５０２）。
【００７２】
そして、キャリア検出部１２１でキャリア検出を開始し（Ｓ１０２）、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、未使用の状態が所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過後、バックオフ制御部１２２におけるバックオフ制御を開始し（Ｓ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５）、バックオフ制御の単位時間ｔのタイマをスタートさせる（Ｓ１０６）。その後、無線チャネルが使用中になるか否かを監視しながら、乱数値カウンタ１２３で無線チャネルが使用中になるまで経過した時間を単位時間ｔごとにカウントし、そのカウント値をＳとするとともに、乱数値Ｄを１ずつ減算していく（Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ５０３）。ここで、乱数値Ｄが０になり、かつ送信バックオフ制御にデータパケットがあれば、そのデータパケットを送信してステップＳ１０１に戻る（Ｓ５０４，Ｓ５０５）。これにより、無線基地局では配下の無線端末で使用していない乱数値Ｄに基づいてバックオフ制御を行い、無線端末が送信するデータパケットとの衝突を回避することができる。しかも、乱数値管理部１２５に記述されていない乱数値の最小値Ｄを使用することにより、無線基地局からの送信を優先させることができが、その必要がない場合には無線端末で未使用の乱数値を使用する。
【００７３】
また、ステップＳ１１３で受信パケットが自局宛であれば、図１５に示すように、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれているか否かを判断し（Ｓ１１４）、含まれていない場合はＡＣＫパケットを送信元の無線端末へ送信する（Ｓ１２１）。一方、受信パケット内に乱数値Ｒが含まれ、さらに乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていれば、記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘ（例えばＸ＝Ｐ＋１）を決め（Ｓ１１５，Ｓ１１６）、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｘとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１７）、その乱数値ＸをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信する（Ｓ１１８）、ステップＳ１０１に戻る。一方、ステップＳ１１５で乱数値Ｒが乱数値管理部１２５に記述されていなければ、送信元の無線端末に対応する乱数値Ｒとして乱数値管理部１２５に記述し（Ｓ１１９）、その乱数値ＲをＡＣＫパケットに書き込んで送信元の無線端末へ送信する（Ｓ１２０）。このようにステップＳ１１８，Ｓ１２０，Ｓ１２１でＡＣＫパケットを送信した後に、送信バッファ１２８にデータパケットがあるか否かを判断し（Ｓ５０６）、送信するデータパケットがあればステップＳ１０２に戻り、キャリア検出およびバックオフ制御に入り、送信するデータパケットがなければステップＳ１０１に戻る。
【００７４】
（第６の実施形態：請求項７）
本発明の衝突回避無線パケット通信システムの第６の実施形態について、図１６を参照して説明する。
【００７５】
以上示した第１〜第４の実施形態では、無線基地局が配下の無線端末のバックオフ制御における衝突回避期間Ｔｃｗをスケジューリングするものであるが、本実施形態ではそのスケジューリングに用いた情報（乱数値管理部１２５に記述されている乱数値）を配下の無線端末に同報し、各無線端末がその情報を用いて自律的にスケジューリングを行うようにしたものである。
【００７６】
本実施形態における無線基地局および無線端末の制御手順および衝突回避例を図１６に示す。
【００７７】
図１６において、Ｄ１〜Ｄ２はデータパケット、Ａ１〜Ａ２はＡＣＫパケット、Ｃは制御パケットを示す。ここで、無線端末２０１，２０２がそれぞれ送信バッファにデータパケットを有しており、バックオフ制御に使用する乱数値として「２」、「５」がすでに設定され、無線基地局１００の乱数値管理部１２５に記述されているものとする（図１６（ａ））。
【００７８】
無線端末２０１，２０２は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「２」を有する無線端末２０１が衝突回避期間Ｔｃｗとして２ｔ経過後にデータパケットＤ１を無線基地局１００に送信する。このとき、無線端末２０１の送信バッファ内にはもう一つのデータパケットが存在し、データパケットＤ１内にはそのバックオフ制御に使用する乱数値Ｒとして、ここでは「４」が書き込まれる。
【００７９】
一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０１から送信されたデータパケットＤ１が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０１の乱数値「２」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「２」を減算し、無線端末２０２の乱数値が「５」から「３」に書き換えられる（図１６（ｂ））。
【００８０】
さらに、乱数値Ｒ＝４が書き込まれたデータパケットＤ１を受信した無線基地局１００は、その乱数値「４」が乱数値管理部１２５に記述されていないことから、無線端末２０３の乱数値として「４」を乱数値管理部１２５に記述するとともに（図１６（ｃ））、データパケットＤ１のＡＣＫパケットＡ１に書き込んで送信する。無線端末２０３はこのＡＣＫパケットＡ１を受信すると、ＡＣＫパケットＡ１に書き込まれた乱数値「４」を読み取り、次回のバックオフ制御では乱数値「４」をそのまま使用する。
【００８１】
一方、その間に無線端末２０３に送信要求が発生し、バックオフ制御に用いる乱数値として「４」を発生させたとする。
【００８２】
その後、無線基地局１００および無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、無線基地局１００は現在の乱数値管理部１２５の情報（図１６（ｃ））を制御パケットＣに書き込み、無線端末２０１〜２０３に同報する。この制御パケットＣを受信した無線端末２０３は、乱数値「３」，「４」がすでに使用されていることを認識し、先に発生させた乱数値「４」を例えば「５」に変更し、次のバックオフ制御に用いる。
【００８３】
次に、無線端末２０１〜２０３は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御において最小の乱数値「３」を有する無線端末２０２が衝突回避期間Ｔｃｗとして２ｔ経過後にデータパケットＤ２を無線基地局１００に送信する。一方、無線基地局１００は、キャリア検出しながら所定時間Ｔｄ （ＤＩＦＳ）を経過するまで待機した後に、バックオフ制御中に無線端末２０２から送信されたデータパケットＤ２が受信される。このとき、乱数値カウンタ１２３ではカウント値Ｓとして無線端末２０２の乱数値「３」をカウントしており、乱数値管理部１２５に記述されている乱数値からそれぞれ「３」を減算し、無線端末２０１の乱数値が「４」から「１」に書き換えられる（図１６（ｄ））。
【００８４】
なお、無線端末２０３で発生させた乱数値「５」はこの時点では反映されていないが、無線基地局１００から各無線端末２０１〜２０３へ制御パケットＣを同報する周期を適当に設定することにより、送信するデータパケットの衝突を最小限に抑えることができる。
【００８５】
また、無線端末では、通常はＡＣＫパケット内に書き込まれている乱数値により、先に無線基地局へ申告した乱数値に変更が生じていれば、変更されている乱数値を用いるように制御するが、制御パケットＣで通知された情報により自身の乱数値に変更が生じていれば、その乱数値を用いるようにしてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明は、無線基地局で配下の各無線端末が次のバックオフ制御に使用する乱数値が重複しないようにスケジューリングを行うことにより、無線端末から送信されるデータパケットが衝突する確率を低減することができ、効率的なデータ転送が可能になる。
【００８７】
請求項２に記載の発明は、ＡＣＫパケットが所定期間内に受信されない場合でも、一度発生させた乱数値を記憶しておくことにより、有効に活用することができる。
【００８８】
請求項３に記載の発明は、スケジューリングによって乱数値Ｒを変更する場合でも最小の値に設定することにより、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができ、効率的なデータ転送が可能になる。
【００８９】
請求項４に記載の発明は、無線基地局の送信バッファ量が多くなった場合に、無線端末の乱数値を大きくすることにより無線基地局のデータ送信機会を増やすことができる。
【００９０】
請求項５に記載の発明は、大きすぎる乱数値Ｒの場合には、重複しない小さな値に変更することができ、バックオフ制御における衝突回避期間を短くすることができ、効率的なデータ転送が可能になる。
【００９１】
請求項６に記載の発明は、無線基地局におけるバックオフ制御のスケジューリングが可能になり、無線基地局と配下の無線端末との間のデータパケットの衝突確率を低減し、効率的なデータ転送が可能になる。
【００９２】
請求項７に記載の発明は、無線基地局から配下の無線端末にバックオフ制御に使用する予定の乱数値情報を同報することにより、新規にデータパケットを送信しようとする無線端末と、すでに無線基地局により乱数値のスケジューリングが行われた無線端末との間のデータパケットの衝突確率を低減し、効率的なデータ転送が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の無線端末の構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態の無線基地局の構成例を示す図。
【図３】第１の実施形態の無線端末の制御手順（その１）を示すフローチャート。
【図４】第１の実施形態の無線端末の制御手順（その２）を示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態の無線基地局の制御手順（その１）を示すフローチャート。
【図６】第１の実施形態の無線基地局の制御手順（その２）を示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態における衝突回避例を示すタイムチャート。
【図８】第２の実施形態の無線端末の構成例を示す図。
【図９】第２の実施形態の無線端末の制御手順を示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態の無線基地局の構成例を示す図。
【図１１】第３の実施形態の無線基地局の制御手順を示すフローチャート。
【図１２】第４の実施形態の無線基地局の制御手順を示すフローチャート。
【図１３】第５の実施形態の無線基地局の構成例を示す図。
【図１４】第５の実施形態の無線基地局の制御手順（その１）を示すフローチャート。
【図１５】第５の実施形態の無線基地局の制御手順（その２）を示すフローチャート。
【図１６】第６の実施形態の制御手順および衝突回避例を示すタイムチャート。
【図１７】従来の衝突回避方法を説明するタイムチャート。
【図１８】従来の衝突回避方法の問題点を説明するタイムチャート。
【符号の説明】
１００ 無線基地局
１１０ 無線送受信処理部
１２０ アクセス制御部
１２１ キャリア検出部
１２２ バックオフ制御部
１２３ 乱数値カウンタ
１２４ 乱数値変更部
１２５ 乱数値管理部
１２６ ＡＣＫ送信部
１２７ 受信バッファ
１２８ 送信バッファ
１２９ ＡＣＫ受信部
１３０ 上位レイヤ送受信処理部
１４０ アンテナ
２０１〜２０３ 無線端末
２１０ 無線送受信処理部
２２０ アクセス制御部
２２１ キャリア検出部
２２２ バックオフ制御部
２２３ 乱数値発生部
２２４ 乱数値記憶部
２２５ 乱数値決定部
２２６ 受信バッファ
２２７ ＡＣＫ受信部
２２８ 送信バッファ
２２９ ＡＣＫ送信部
２３０ 上位レイヤ送受信処理部
２４０ アンテナ
Claims (7)
- 共通の無線チャネルを使用して無線パケット通信を行う無線基地局および無線端末に、
データパケット送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無または受信電力を検知し、それに応じて他の無線局から送信された電波の有無を確認してデータパケット送信の可否を判断するキャリア検出手段と、
前記キャリア検出手段でデータパケット送信可と判断した後に、０以上の所定の整数値以内で一様に発生する乱数値に応じた衝突回避期間の経過後に前記データパケットの送信を行うバックオフ制御手段と、
自局宛に送信されたデータパケットの受信に成功したときに、ＡＣＫパケットを送信元の無線局に送信するＡＣＫ送信手段とを備え、
前記無線基地局および前記無線端末が前記キャリア検出手段および前記バックオフ制御手段により、自律的にデータパケット送信タイミングを制御し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う衝突回避無線パケット通信システムにおいて、
前記無線端末は、
送信バッファ内にデータパケットが２以上存在するときに、２番目のデータパケットの送信時のバックオフ制御に使用する乱数値を１番目のデータパケットの送信時に発生させ、その乱数値を１番目のデータパケットに書き込む乱数発生手段と、
前記１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットを前記無線基地局から受信し、そのＡＣＫパケット内に書き込まれた乱数値を読み込んで前記２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する乱数値決定手段とを備え、
前記無線基地局は、
送信待機状態の全無線端末とそれぞれのバックオフ制御で使用する乱数値を対応させ、かつ前記バックオフ制御に応じて減算する乱数値をリアルタイムで管理する乱数値管理手段と、
前記無線端末から送信された前記１番目のデータパケットに記述された前記２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒを読み込み、その乱数値Ｒが前記乱数値管理手段に記述されていれば記述されている乱数値の最大値Ｐを超える値Ｘを、記述されていなければその値Ｒを前記１番目のデータパケットに対するＡＣＫパケットに書き込み、かつ値ＸまたはＲをその無線端末に対応する乱数値として前記乱数値管理手段に記述する乱数値変更手段とを備えた
ことを特徴とする衝突回避無線パケット通信システム。 - 請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムにおいて、
前記無線端末は、前記乱数発生手段で発生させた乱数値Ｒを記憶する乱数値記憶手段を備え、前記乱数値決定手段は、前記ＡＣＫパケットが所定期間内に受信されないときに、前記乱数値記憶手段に記憶された乱数値を前記２番目のデータパケット送信時のバックオフ制御に使用する構成である
ことを特徴とする衝突回避無線パケット通信システム。 - 請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムにおいて、
前記無線基地局の乱数値変更手段は、前記２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが前記乱数値管理手段に記述されていれば、Ｘ＝Ｐ＋１とすることを特徴とする衝突回避無線パケット通信システム。 - 請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムにおいて、
前記無線基地局の乱数値変更手段は、無線基地局の送信バッファ量が所定値Ｋ未満であり、かつ前記２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが前記乱数値管理手段に記述されていればＸ＝Ｐ＋１とし、前記送信バッファ量が所定値Ｋ以上であり、かつ前記乱数値Ｒが前記乱数値管理手段に記述されていれば、送信バッファ量に応じた値Ｍ（≧２）を用いてＸ＝Ｐ＋Ｍとする
ことを特徴とする衝突回避無線パケット通信システム。 - 請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムにおいて、
前記無線基地局の乱数値変更手段は、前記２番目のデータパケットの送信時に使用する乱数値Ｒが前記乱数値管理手段に記述されている乱数値の最大値Ｐより２以上大きい場合に、前記ＡＣＫパケットに書き込む値および前記乱数値管理手段に記述する値をＲからＰ＋１に変更する構成である
ことを特徴とする衝突回避無線パケット通信システム。 - 請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムにおいて、
前記無線基地局のバックオフ制御手段は、前記無線端末へ送信するデータパケットを有する場合に、前記乱数値管理手段に記述されていない乱数値（空き乱数値）の中の最小値をデータパケット送信時のバックオフ制御の乱数値として使用する構成である
ことを特徴とする衝突回避無線パケット通信システム。 - 請求項１に記載の衝突回避無線パケット通信システムにおいて、
前記無線基地局は、前記乱数値管理手段に記述されている無線端末と乱数値との関係を制御パケットに書き込み、所定の周期で各無線端末へ同報する手段を備え、
前記無線端末のバックオフ制御手段および乱数発生手段は、前記制御パケット内に記述されている乱数値以外の乱数値を用いる構成である
ことを特徴とする衝突回避無線パケット通信システム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| JP2003031486A JP2004242204A (ja) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | 衝突回避無線パケット通信システム |
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2003
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