JP2005136507A - 無線基地局装置、及び、送信データ制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 無線基地局10は、配下の全ての無線端末20との間のトラヒック状況に応じて無線端末20への伝送レートを決定する一括制御時伝送レート決定機能1341と、無線端末20との間の通信環境に応じて無線端末20への伝送レートを決定する個別制御時伝送レート決定機能1342とを備えており、データ・フレーム送信の成否に応じて、何れか一方の機能を選択し無線端末20への伝送レートを決定する。
【選択図】 図5
Description
ここでT1区間においては、各無線端末201,202,203は、DIFS(DCF Interframe Space;分散制御用フレーム間隔)と自端末に与えられたBackoff時間分とをキャリア・センスして、無線基地局100のチャネルがアイドル状態であれば、無線基地局100に対してデータ・フレームの送信を行う。
次に、T2区間においては、無線端末202と無線端末203は、DIFS時間待機後、T1区間で持ち越されたBackoff時間のBackoff制御を行う。ここで、Backoff時間は一定区間内での乱数値にて決定される。
Backoff時間=DIFS+CW/2×Slottime
(DIFS;データ・フレームの送信時に最低限必要な送信待ち時間、CW(Contention Window);パケットに衝突した場合の再送の回数に応じて決定される送信待ち時間を決定するパラメータ。無線基地局は、規定の範囲内0〜CWまでの範囲内において、一様に分布するパラメータを発生させる。CWは、15(CWmin:最小CW)から1023(CWmax:最大CW)までの間で決定され、再送毎に指数関数的に増加する、Slottime;CWで決定された乱数値を減らしていく一定時間のこと。Slottime毎に乱数値を減らしていき、最初に0になった無線端末がデータの送信を行うことができる。上記の計算式でCW/2としているのは、各無線端末の乱数値の平均としてCW/2と決定しているためである。)
ここで、無線端末201,202,203から無線基地局100へのデータ・フレームの伝送レートは、複数の伝送レートR1,R2,R3の中から選択可能であるものとする。
これは、データ・フレームD11からデータ・フレームD13まで連続して送信が成功しているため、データ・フレームD14をより高速な伝送レートR1で送信することにより、データ送信時間を短縮し、無線ネットワークにおける伝送効率を向上させるためである。
そこで、無線端末202は、送信が失敗したデータ・フレームD22と同様の内容のデータを含み、ヘッダ内に再送を示すRetryビットを立てたデータ・フレームD23を生成して、送信する。
最後に、無線端末203は、無線基地局100宛に、データ・フレームD31からデータ・フレームD34までの連続するデータ・フレームを送信している。データ・フレームD31については、無線基地局100からACKフレームが無線端末202宛に送信されていないため、無線端末203は、データ送信失敗と判断し、再送フレームであるデータ・フレームD32を送信する。さらに、データ・フレームD33についてACKフレームが送信されていないことから、無線端末203は、データ送信失敗であると判断する。
これはフレームD31からフレームD33まで連続して送信が失敗したために、フレームD34については、より低い伝送レートで確実に無線基地局100へ届くように送信し、データ・フレームの再送信の確率を低くすることにより、無線ネットワークにおける伝送効率を向上させるためである。
このように、上記に示した通り、従来のマルチレート制御においては、無線基地局と無線端末間の伝送レートは通信環境により決定され、無線基地局と無線端末間の通信環境が悪い場合には低速の伝送レートで送受信を行う一方で、無線基地局と無線端末間の通信環境が良い場合には高速な伝送レートで送受信を行うことにより、無線区間でのデータ伝送の効率の向上を図っていた。
IEEE Std 802.11:"Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specification",IEEE,Nov,1999.
そのため、従来のように、伝送レートを通信環境だけで決定する方法では、無線端末の通信環境により伝送レートが頻繁に変わるため、無線端末と無線基地局間のデータ・フレームの伝送遅延時間の揺らぎが大きくなり、安定した伝送レートにてデータ・フレームの送受信を行うことが困難であるといった欠点があった。
ここで、無線区間のトラヒックの増加が発生した場合、無線基地局と無線端末との間でデータ・フレームの送受信を行う際に、他の無線端末が送受信を行っているデータ・フレームと衝突する可能性が高くなる。さらにデータ・フレームの衝突が起きた場合には、送信データ・フレームに対する肯定応答であるACKフレームはデータ送信側の装置に送信されないため、データ送信側の装置はパケット・ロスであると判断し、データ・フレームの再送信を行う。
このように、従来のようなデータ・フレームの伝送レートを無線端末と無線基地局装置との間の通信環境だけで決定するマルチレート制御方式では、無線端末と無線基地局装置との間の通信環境が頻繁に変わることや、全体のトラヒック量が増加した場合にデータ・フレームの衝突が起きることによって伝送レートが下がること等により、一定の通信品質を保つことが困難であった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、マルチレート対応の無線通信システムにおいて、効率的にデータ伝送を行い、一定の伝送品質を保つための無線基地局装置、及び、送信データ制御方法を提供することを目的としている。
請求項3に記載の発明によれば、伝送レートの一括制御に加えて、データ・フレームの伝送が失敗した無線端末への伝送レートを低くすることにより、データ・フレームの到達確率を高くすることができるため、配下の無線端末全体へのデータ・フレームの伝送を効率的に行うことができ、一定の伝送品質を保つことができる。
前記データ・フレーム送信ステップにおいて送信されたデータ・フレームの送信が成功しているか否かによって、前記無線端末に対する伝送レート制御方法を決定する伝送レート制御方法決定ステップと、前記伝送レート制御方法決定ステップにおいて決定された伝送レート制御方法とデータ・フレームの送信に関する伝送状態とに応じて、伝送レートを決定する伝送レート決定ステップとを有する送信データ制御方法を提供する。
[1.構成]
[1.1.全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係る無線通信システム1の構成を示すブロック図である。当該無線通信システム1は、無線LAN通信を行う通信ネットワークである。また、当該無線通信システム1は、データ・フレームの伝送レートを複数の伝送レートの中から選択して送信することが可能なマルチレート対応の通信システムである。同図に示すように、無線通信システム1は、無線基地局10と、無線基地局10配下の無線端末20とを含んで構成される。なお、ここで、「無線端末20が無線基地局10の配下にある」とは、「無線端末20が無線基地局10のサービスエリア内に位置している(在圏している)」ということを意味している。
無線基地局10は、無線LAN通信においてアクセスポイントとなる装置であり、配下の無線端末20と他装置との間のデータ・フレームの送受信を中継する。
なお、無線端末20は、パーソナルコンピュータ以外にも、無線LAN通信が可能な通信端末であればよく、例えば、PDA(Personal Digital Assistance)や携帯電話機であってもよい。
次に、無線基地局10の構成について説明する。無線基地局10は、一般的なコンピュータのハードウェア構成を備えている。具体的には、無線基地局10は、無線基地局10全体を制御するCPU(Central Processing Unit)、起動時に実行されるプログラム等が記憶されるROM(Read Only Memory)とデータを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)とを含む記憶部、及び、無線端末20と無線LAN通信を制御する通信インターフェースを備えている。
無線基地局10の記憶部には、各種データやプログラムが記憶されている。
例えば、無線基地局10の記憶部には、通信が接続された無線端末20の端末管理情報を記憶しておくための接続端末管理リストL1が記憶されている。図2には、接続端末管理リストL1のデータ構成を示す。
また、無線基地局10の記憶部には、データ・フレームの伝送レートを個別制御する際に使用する伝送レート管理表L3が記憶されている。図4には、伝送レート管理表L3のデータ構成を示す。同図に示すように、伝送レート管理表L3は、無線基地局10の配下にある無線端末20のうち、接続されている無線端末20の名称を表す「接続無線端末」、伝送状態によって制御され、無線端末20へデータ・フレームを送信する際に使用される「使用データ・フレーム伝送レートDb」、通常時に用いる伝送レートとして予め定められている「通常時データ・フレーム伝送レートDb2」、「使用可能なデータ・フレーム伝送レートDb3」、「データ・フレーム伝送遅延時間T3」、「受信レベルLv3」を表すデータで構成されている。
また、無線基地局10の記憶部には、各種プログラムが記憶されている。無線基地局10のCPUがこれらのプログラムを実行することにより実現される機能と、上述した無線基地局10が備えるハードウェアの機能とにより、図5に示す機能が無線基地局10に実現される。図5に示す無線基地局10の機能ブロック図を参照しながら、無線基地局10が備える各機能について説明する。
接続端末管理部12は、配下の無線端末20のうち、無線基地局10と通信が接続された無線端末20を管理する。具体的には、接続端末管理部12は、配下の無線端末20とデータ・フレームを送受信するための通信が接続された場合には、接続端末管理リストL1に、無線端末20に関する端末管理情報を追加する。
一括制御時伝送レート決定機能1341は、配下の無線端末20へのデータ・フレームの送信が連続して所定回数成功し、かつ、配下の無線端末20全ての平均トラヒック流量が増加することにより、データ・フレームの伝送品質が劣化していると判断した場合に、配下の無線端末20のうち、データ・フレームの伝送が成功している全ての無線端末20へのデータ・フレームの伝送レートを高くする。なお、ここでは、一括制御時伝送レート決定機能1341は、伝送レート管理表L2の「全端末平均トラヒック流量Sa」と「平均データ・フレーム伝送遅延時間Ta」とが予め定められた一定の基準値以下である場合に、配下の無線端末20全ての平均トラヒック流量が増加することにより、データ・フレームの伝送品質が劣化していると判断する。
無線データ・フレーム送信部15は、データ・フレーム受信部11が受信したデータ・フレームの送信を行う。このときに、無線データ・フレーム送信部15は、アクセス制御部14により行われるアクセス制御に従ってデータ・フレームを送信する。
次に、図6、図7及び図8を参照しながら、上記構成における動作を説明する。
前提として、以下の説明において、無線基地局10が、記憶部に記憶されている接続端末管理リストL1、伝送レート管理表L2及び伝送レート管理表L3を参照する際には、図2、図3及び図4に示す内容のデータが記憶されているものとする。
図6を参照しながら、無線基地局10が配下の無線端末20宛のデータ・フレームを受信した場合のデータ制御手順について説明する。
まず始めに、無線基地局10のデータ・フレーム受信部11がデータ・フレームを受信した場合に (ステップS001;Yes)、当該受信したデータ・フレームのヘッダより、送信先端末情報である宛先MACアドレスを取得し(ステップS002)、接続端末管理部12に通知する。
また、データ・フレームのヘッダに含まれるの宛先MACアドレスが接続端末管理リストL1に無い場合には(ステップS003;No)、伝送レート制御部13は、一括制御時伝送レート管理手段132に対して、現在の送信伝送レートの通知を要求する。一括制御時伝送レート管理手段132は、伝送レート管理表L2の「送信伝送レートDa」(ここでは“2Mbit/s”)を伝送レート制御部13に通知する。伝送レート制御部13は、この「送信伝送レートDa」を無線データ・フレーム送信部15に通知する。無線データ・フレーム送信部15は、「送信伝送レートDa」で表される一括制御時の伝送レートで、データ・フレームを送信する(ステップS010)。その後、接続端末管理部12は、接続端末管理リストL1に、データ・フレーム送信先の無線端末20に関する端末管理情報を追加する(ステップS011)。
接続端末管理部12は、最後に、上記のステップで変更された内容で接続端末管理リストL1を更新する(ステップS021)。
次に、図7を参照しながら、無線端末20に対する伝送レート制御方法が、個別制御から一括制御に変更された場合に行われる伝送レート制御手順について説明する。
図6に示す手順に従って処理を行い、伝送レート制御方法が個別制御から一括制御へと変更された無線端末20が発生した場合には(ステップS101)、無線基地局10の一括制御時伝送レート管理手段132は、伝送レート管理表L2の「一括制御端末数」(ここでは“6”)と、「個別制御端末数」(ここでは“1”)を更新する(ステップS102)。具体的には、一括制御時伝送レート管理手段132は、「一括制御端末数」で表される端末数に“1”加算した値で「一括制御端末数」を更新し、「個別制御端末数」で表される端末数より“1”減算した値で「個別制御端末数」を更新する。
次に、図8を参照しながら、接続されている配下の無線端末201に対する伝送レート制御方法が、一括制御から個別制御へと変更された場合に行われる伝送レート制御手順について説明する。
図6に示す手順に従って処理を行い、伝送レート制御方法が一括制御から個別制御へと変更された無線端末201が発生した場合に(ステップS201)、個別制御時伝送レート決定機能1342は、個別制御時伝送レート管理手段133に対して、無線端末201のデータ・フレーム伝送遅延時間と受信レベルとを通知するよう要求する。個別制御時伝送レート管理手段133は、個別制御時の伝送レート管理表L3から、無線端末201の「データ・フレーム伝送遅延時間T3」(この場合“0.5msec”)と「受信レベルLv3」(この場合“-60dBm”)とを取得し(ステップS202)、個別制御時伝送レート決定機能1342に通知する。個別制御時伝送レート決定機能1342は、取得した「データ・フレーム伝送遅延時間T3」と「受信レベルLv3」とに基づいて、無線端末201との間の伝送状態を判定する(ステップS203)。具体的には、「データ・フレーム伝送遅延時間T3」が予め定められた一定の基準値以上であり、かつ、「受信レベルLv3」が予め定められた一定の基準値下である場合には(ステップS203;Yes)、個別制御時伝送レート決定機能1342は、無線端末201宛のデータ・フレーム送信失敗の原因が、無線基地局10と無線端末201間における通信環境の劣化により伝送品質が低下したためであると判断する(ステップS204)。そして、個別制御時伝送レート決定機能1342は、個別制御時伝送レート管理手段133に対して、使用可能な伝送レートを通知するよう要求する。個別制御時伝送レート管理手段133は、伝送レート管理表L3より「使用可能なデータ・フレーム伝送レートDb3」(この場合は“1、2、5.5、11Mbit/s”)を取得し(ステップS205)、個別制御時伝送レート決定機能1342に通知する。個別制御時伝送レート決定機能1342は、通知を受けた「使用可能なデータ・フレーム伝送レートDb3」の中から、現在使用している「使用データ・フレーム伝送レートDb」(ここでは、“2Mbit/s”)より低い伝送レート(ここでは、“1Mbit/s”)をデータ・フレーム伝送レートに決定して、個別制御時伝送レート管理手段133に通知する。個別制御時伝送レート管理手段133は、通知を受けたデータ・フレーム伝送レート“1Mbit/s”で、伝送レート管理表L3の「使用データ・フレーム伝送レートDb」を更新する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、その技術思想の範囲内で様々な変形が可能である。変形例としては、例えば、以下のようなものが考えられる。
(1)上述した実施形態における無線通信システム1の通信は、無線LAN通信であるとして説明したが、無線による通信であればよく、無線LANに限定されるものではない。例えば、無線端末20が移動通信端末であり、無線基地局10と無線端末20とが、移動パケット通信網を介してデータの送受信を行う形態であってもよい。
10 無線基地局
11 データ・フレーム受信部
12 接続端末管理部
13 伝送レート制御部
14 アクセス制御部
15 無線データ・フレーム送信部
20、201 無線端末
131 伝送状態管理手段
132 一括制御時伝送レート管理手段
133 個別制御時伝送レート管理手段
134 伝送レート決定手段
1341 一括制御時伝送レート決定機能
1342 個別制御時伝送レート決定機能
Da 送信伝送レート
Da2 通常時伝送レート
Da3 使用可能伝送レート
Db 使用データ・フレーム伝送レート
Db2 通常時データ・フレーム伝送レート
Db3 データ・フレーム伝送レート
L1 接続端末管理リスト
L2 伝送レート管理表
L3 伝送レート管理表
Lv3 受信レベル
Sa 全端末平均トラヒック流量
T3 データ・フレーム伝送遅延時間
Ta 平均データ・フレーム伝送遅延時間
Claims (5)
- 配下の無線端末宛に送信するデータ・フレームの伝送レートを、複数の伝送レートの中から決定することが可能なマルチレート対応の無線基地局装置において、
前記配下の全ての無線端末との間のトラヒック状況に応じて、前記伝送レートを決定する一括制御時伝送レート決定手段と、
前記無線端末との間の通信環境に応じて、前記伝送レートを決定する個別制御時伝送レート決定手段と
のうちの何れか一方を、データ・フレーム送信の成否に応じて選択し、該選択された手段によって前記伝送レートを決定することを特徴とする無線基地局装置。 - 前記一括制御時伝送レート決定手段は、
データ・フレームの送信が成功し、かつ、前記配下の無線端末全ての平均トラヒック流量が増加することにより、データ・フレームの伝送品質が劣化していると判断された場合には、前記配下の無線端末のうち、データ・フレームの伝送が成功している全ての無線端末へのデータ・フレームの伝送レートを高くすることを特徴とする請求項1に記載の無線基地局装置。 - 前記個別制御時伝送レート決定手段は、
データ・フレームの送信が失敗し、かつ、前記無線端末との通信環境が悪化することにより、データ・フレームの伝送品質が劣化していると判断された場合には、該無線端末へのデータ・フレームの伝送レートを低くすることを特徴とする請求項1又は2に記載の無線基地局装置。 - 前記配下の無線端末宛のデータ・フレームの送信が成功した場合には、該無線端末に対する伝送レート制御方法を一括制御として管理し、
前記配下の無線端末宛のデータ・フレームの送信が失敗した場合には、該無線端末に対する伝送レート制御方法を個別制御として管理する接続端末管理手段と、
前記一括制御時伝送レート決定手段により決定された伝送レートを管理する一括制御時伝送レート管理手段と、
前記個別制御時伝送レート決定手段により決定された伝送レートを管理する個別制御時伝送レート管理手段と、
前記配下の無線端末宛のデータ・フレームを受信した場合に、
前記接続端末管理手段により管理されている前記無線端末に対する伝送レート制御方法が一括制御として管理されている場合には、前記一括制御時伝送レート管理手段により管理されている伝送レートによって前記無線端末にデータ・フレームを送信し、
前記接続端末管理手段により管理されている前記無線端末に対する伝送レート制御方法が個別制御として管理されている場合には、前記個別制御時伝送レート管理手段により管理されている伝送レートによって前記無線端末にデータ・フレームを送信するデータ・フレーム送信手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の無線基地局装置。 - 無線基地局装置が、伝送レートを複数の選択可能な伝送レートの中から選択し、該選択された伝送レートにより、配下の無線端末宛にデータ・フレームの送信を行う送信データ制御方法において、
前記無線基地局装置が、前記配下の無線端末宛のデータ・フレームを受信した場合に、該無線端末に対する伝送レート制御方法が、前記配下の全ての無線端末との間のトラヒック状況に応じて伝送レートを制御する一括制御と、前記無線端末との間の通信環境に応じて伝送レートを制御する個別制御との何れであるかを取得する伝送レート制御方法取得ステップと、
前記伝送レート制御方法取得ステップにおいて取得した伝送レート制御方法に対応する伝送レートを取得する伝送レート取得ステップと、
前記伝送レート取得ステップにおいて取得した伝送レートによって、前記無線端末宛にデータ・フレームを送信するデータ・フレーム送信ステップと、
前記データ・フレーム送信ステップにおいて送信されたデータ・フレームの送信が成功しているか否かによって、前記無線端末に対する伝送レート制御方法を決定する伝送レート制御方法決定ステップと、
前記伝送レート制御方法決定ステップにおいて決定された伝送レート制御方法とデータ・フレームの送信に関する伝送状態とに応じて、伝送レートを決定する伝送レート決定ステップと
を有する送信データ制御方法。
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