JP2005184863A - パケット通信装置及び通信制御方法及びアクセスポイント - Google Patents

Abstract

【課題】 パケット通信装置及び通信制御方法及びアクセスポイントに関し、アクセスポイントに於ける送信の優先権を確保する。
【解決手段】 パケット通信装置は、パケットを一時的に蓄積するバッファメモリ２と、このバッファメモリ２に一時的に蓄積されるパケットの蓄積数を監視するパケット数監視部３と、このパケット数監視部３による監視結果に対応して、ステーションに対する送信許可或いはコンテンション・ウインドウの決定を行う決定処理部４と、パケット数監視部３及び決定処理部４からの通知に従って、送信許可或いはコンテンション・ウインドウの更新指示の送出制御を行う制御部５とを含む構成を備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無線ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）等に適用できるパケット通信装置及び通信制御方法及びアクセスポイントに関する。
無線ＬＡＮに於いて、送信パケットの衝突を回避する為に、アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｃｅ）方式が知られており、有線ＬＡＮに於けるＣＳＭＡ／ＣＤ方式と類似して、共通の伝送路を介してパケット通信を行うことができる。このような無線ＬＡＮに於けるパケット通信の一層の効率化を図ることが要望されている。

無線ＬＡＮは、例えば、図５に示すように、アクセスポイント（ＡＰ）３１に対して、複数のステーション（ＳＴ）３２−１〜３２−ｎが、例えば数ＧＨｚの無線伝送路を介して接続された無線パケット通信網の構成を有し、アクセスポイント３１にはパケットを一時的に蓄積するバッファメモリ３３を備え、ステーション間の送受信データは、アクセスポイント３１のバッファメモリ３３を介して送受信される。

各ステーション３２−１〜３２−ｎは、無線伝送路が未使用の場合、即ち、キャリア・センス（ＣＳ）処理によりキャリアが検出されない時に、送信すべきパケットが存在すると、アクセスポイント３１に送信要求を送出し、これに対してアクセスポイント３１が送信許可を与えると、この送信許可を受信したステーションは、宛先を付加したパケットを送信する。このパケットは、アクセスポイント３１で一旦受信し、バッファメモリ３３を介して送信する。そして、パケットの宛先に対応するステーションがこのパケットを受信処理する。

図６は従来例の通信制御方法の説明図であり、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式に於けるアクセスポイント３１又はステーション３２−１〜３２−ｎに於ける一連の手続を示すもので、送信すべきパケットが発生したか否かを判定し（Ｆ１）、送信パケットが発生した場合、パケット化した送信要求信号（ＲＴＳ）を送出する為に無線伝送路が使用中か否かを示すキャリア・センス（ＣＳ）を行う（Ｆ２）。無線伝送路が使用中であると、バックオフ処理を行う（Ｆ５）。

バックオフは、ランダムな延期時間、即ち、バックオフ時間の経過後に、再度同一の処理を行うものであり、このバックオフ時間の取り得る範囲は、コンテンション・ウインドウ（ＣＷ；Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ）によって定められる。このコンテンション・ウインドウＣＷが大きいと、バックオフ時間が長くなるから衝突の可能性が低くなり、反対にコンテンション・ウインドウＣＷが小さいと、バックオフ時間が短くなって、短時間後に送信要求等を行うから衝突の可能性が高くなる。
このバックオフ時間は、
バックオフ時間＝〔０〜（ＣＷ−１）からなる整数値をとる一様の乱数〕
×〔スロットタイム〕
で与えられる。

又ステップ（Ｆ２）に於いて、キャリアが検出されないことにより、無線伝送路が未使用であると判定すると、バックオフ時間を逓減し（Ｆ３）、このバックオフ時間が零か否かを判定し（Ｆ４）、零となると、パケット化した送信要求信号（ＲＴＳ）を送信し（Ｆ７）、次に、パケット化した送信許可信号（ＣＴＳ）を受信したか否かを判定し（Ｆ８）、この送信許可信号（ＣＴＳ）を受信すると、データをパケット化して送信し（Ｆ９）、このデータの送信が終了すると（Ｆ１０）、パケット化した確認応答信号（ＡＣＫ）を受信したか否かを判定し（Ｆ１１）、この確認応答信号を受信すると、送信完了となる。

又送信要求信号（ＲＴＳ）に対する送信許可信号（ＣＴＳ）を受信できない場合、又は確認応答信号（ＡＣＫ）を受信できない場合は、コンテンション・ウインドウ（ＣＷ）を２倍とし（Ｆ６）、バックオフ処理を行う（Ｆ５）。即ち、送信許可信号（ＣＴＳ）又は確認応答信号（ＡＣＫ）を受信できない時は、送信衝突の場合であるから、コンテンション・ウインドウを大きくして、衝突の可能性を逓減する。又送信衝突が繰り返し発生する場合は、その都度、コンテンション・ウインドウを２倍として、送信衝突の可能性を低減する。又送信可信号を受信することにより、データパケットを送信する無線ＬＡＮが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−３０３１０５号公報

ステーション３２−１〜３２−ｎ間のパケット通信は、一旦アクセスポイント３１を介して行われるものであるから、アクセスポイント３１に於けるトラヒックは、ステーション３２−１〜３２−ｎの１局当たりのトラヒックに比較して、単純には、ステーション数Ｎ_ＳＴ倍となる。従って、高負荷時には、ステーション３２−１〜３２−ｎに比較してアクセスポイント３１自身の送信要求が多発することになるが、送信成功の割合が低くなるから、バッファメモリ３３に於けるパケットの蓄積数が増大する。
本発明は、バッファメモリの蓄積状況に対応してアクセスポイントの無線伝送路へのアクセス権を確保することを目的とする。

本発明のパケット通信装置は、複数のステーションがＣＳＭＡ／ＣＡ方式によりアクセスポイントを介してパケットによる無線通信を行う前記アクセスポイントに於けるパケット通信装置に於いて、前記パケットを一時的に蓄積するバッファメモリと、このバッファメモリに一時的に蓄積される前記パケットの蓄積数を監視するパケット数監視部と、このパケット数監視部による監視結果に対応して、前記ステーションに対する送信許可或いはコンテンション・ウインドウの決定を行う決定処理部と、前記パケット数監視部及び前記決定処理部からの通知に従って、前記送信許可或いはコンテンション・ウインドウの更新指示の送出制御を行う制御部とを備えている。

又前記決定処理部は、前記バッファメモリのパケットの蓄積数が設定値を超えている時に、前記送信許可を与えないことを決定して前記制御部に通知する構成を備えることができる。

又本発明の通信制御方法は、複数のステーションがＣＳＭＡ／ＣＡ方式によりアクセスポイントを介してパケットによる無線通信を行う前記アクセスポイントに於ける通信制御方法に於いて、前記アクセスポイントに於けるバッファメモリに一時的に蓄積されるパケットの蓄積数を監視し、該蓄積数が設定値を超えた時に、前記ステーションからの送信要求に対して送信許可を与えず、前記バッファメモリに蓄積されたパケットの送信を優先させる制御過程を含むものである。

又前記パケットの蓄積数に対する設定値を零とし、前記バッファメモリにパケットが蓄積されていない時の前記ステーションからの送信要求に対して送信許可を与える制御過程を含むものである。

又本発明のアクセスポイントは、ステーションがアクセスポイントに対して送信要求を行い、このアクセスポイントが、送信要求に対して許可する信号を送信することにより、ステーションに対するデータの送信を許可するシステムに於けるアクセスポイントに於いて、送信対象のパケットを蓄積するメモリと、蓄積されたパケットの量を監視する監視部と、この監視部による監視結果に応じて前記許可する信号の送出制御を行う制御部とを備えている。

複数のステーションがＣＳＭＡ／ＣＡ方式によりアクセスポイントを介してパケット通信を行う無線ＬＡＮ等に於いて、アクセスポイントのバッファメモリに蓄積されたパケットを監視し、その蓄積数に対応して、送信許可を与えるか否かを決定し、又バックオフ時間のコンテンション・ウインドウ（ＣＷ）のステーションに於ける最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）と最大値（ＣＷ_ｍａｘ）との何れか一方又は両方の更新を行うか否かを決定するものである。それによって、バッファメモリのパケットの蓄積数が多くなった時は、ステーションからの送信要求に対して送信許可を与えないことにより、バッファメモリからのパケットの送信を優先させ、又バックオフ時間が長くなるようにステーションに対してコンテンション・ウインドウの更新指示を与えることにより、アクセスポイントのアクセス優先権を確保できる利点があり、高負荷時に於いても、アクセスポイントの送信成功の確率を確保できるから、無線ＬＡＮ等のシステムを安定に運用することができる利点がある。

本発明のパケット通信装置は、パケットを一時的に蓄積するバッファメモリ２と、このバッファメモリ２に一時的に蓄積されるパケットの蓄積数を監視するパケット数監視部３と、このパケット数監視部３による監視結果に対応して、ステーションに対する送信許可或いはコンテンション・ウインドウの決定を行う決定処理部４と、パケット数監視部３及び決定処理部４からの通知に従って、送信許可或いはコンテンション・ウインドウの更新指示の送出制御を行う制御部５とを備えている。

本発明の通信制御方法は、アクセスポイントに於けるバッファメモリ２に一時的に蓄積されるパケットの蓄積数を監視し、この蓄積数が設定値を超えた時に、ステーションからの送信要求に対して送信許可を与えず、前記バッファメモリ２に蓄積されたパケットの送信を優先させる制御過程を含むものである。

本発明のアクセスポイントは、送信対象のパケットを蓄積するメモリと、蓄積されたパケットの量を監視する監視部と、この監視部による監視結果に応じて前記許可する信号の送出制御を行う制御部とを備えている。

図１は本発明の一実施の形態の説明図であり、アクセスポイントに於ける構成を示し、１はパケット通信装置、２はバッファメモリ、３はパケット数監視部、４は決定処理部、５は制御部、６は送信部、７は受信部、８はサーキュレータ等の送受共用部、９はアンテナである。

各ステーションからのパケットは、アンテナ９，送受共用部８，受信部７，制御部５，監視部３を介してバッファメモリ２に一旦蓄積され、制御部５に於けるキャリア・センス（ＣＳ）により無線伝送路の使用中，未使用中を判定し、未使用中の場合にバッファメモリ２から、監視部３，制御部４，送信部６，送受共用部８，アンテナ９を介してパケットが送信される。又アクセスポイントから送信するパケットも一旦バッファメモリ２に蓄積することにより、無線伝送路が未使用中に於いて送信される。

パケット数監視部３は、バッファメモリ２に蓄積されたパケットの蓄積数を監視して制御部５に通知する。又決定処理部４は、制御部５を介したパケット蓄積数を基に、送信許可信号（ＣＴＳ）の送信の可否或いはコンテンション・ウインドウ（ＣＷ）の更新の可否の決定処理を行い、制御部５に通知する構成を備えている。制御部５は、決定処理部４からの通知に従って、パケット化した送信許可信号（ＣＴＳ）、又はコンテンション・ウインドウ（ＣＷ）の更新指示を、送信部６，送受共用部８，アンテナ９を介して各ステーションに送信する。

パケット通信装置１のパケット数監視部３，決定処理部４，制御部５等は、プロセッサの処理機能によって実現することが可能であり、バッファメモリ２に対するパケットの書込み及び読出しについても、既に知られている各種の構成を適用することができる。又送信部６及び受信部７についても、既に知られている無線ＬＡＮ等に於ける構成を適用することができる。その場合、送信部６と受信部７とを含む送受信部に対して、パケット通信装置１を、ＬＡＮ等を介して接続した構成とすることも可能である。

図２は本発明の一実施の形態に於けるフローチャートを示し、（Ａ）は、バッファメモリ２のパケットの蓄積数の設定値を零とした場合に相当し、ステーションからの送信要求信号（ＲＴＳ）を受信すると（Ａ１）、バッファメモリ２に送信パケットが蓄積されているか否かを判定し（Ａ２）、蓄積されていない場合、即ち、パケットの蓄積数が設定値の零を超えていない場合、決定処理部４からの通知に従って制御部５は送信許可信号（ＣＴＳ）を送信し（Ａ３）、この送信許可信号（ＣＴＳ）を受信したステーションからのデータを受信する（Ａ４）。

又バッファメモリ２に送信パケットが蓄積されている場合、即ち、パケットの蓄積数が設定値の零を超えて１以上となっている場合は、決定処理部４からの通知に従って制御部５は送信許可信号（ＣＴＳ）を送信しない（Ａ５）。その場合、送信要求を行ったステーションは、送信許可信号を所定時間内に受信できないから、バックオフ時間後に、再度送信要求を行うことになる。従って、アクセスポイントは、バッファメモリ２に蓄積されたパケットを優先して送信することができる。

又図２の（Ｂ）は、バッファメモリ２のパケットの蓄積数の設定値を、零より大きいＮ_ｔｈとした場合に相当し、ステーションからの送信要求信号（ＲＴＳ）を受信すると（Ｂ１）、バッファメモリ２に蓄積パケット数が設定値Ｎ_ｔｈを超えているか否かを判定し（Ｂ２）、超えていない場合は、決定処理部４からの通知に従って制御部５は送信許可信号（ＣＴＳ）を送信し（Ｂ３）、この送信許可信号（ＣＴＳ）を受信したステーションからのデータを受信する（Ｂ４）。

又蓄積パケット数が設定値Ｎ_ｔｈを超えている場合は、決定処理部４からの通知に従って制御部５は送信許可信号（ＣＴＳ）を送信しない（Ｂ５）。その場合、前述の場合と同様、送信要求を行ったステーションは、送信許可信号を所定時間内に受信できないから、バックオフ時間後に、再度送信要求を行うことになる。従って、アクセスポイントは、バッファメモリ２に設定値Ｎ_ｔｈを超えてパケットが蓄積されるような高負荷時に於いて、このバッファメモリ２に蓄積されたパケットの送信を優先させることができる。

図３は本発明の他の実施の形態の説明図であり、アクセスポイントに於ける構成を示し、１１はパケット通信装置、１２はバッファメモリ、１３はパケット数監視部、１４ＡはＣＴＳ決定処理部、１４ＢはＣＷ決定処理部、１５は制御部、１６は送信部、１７は受信部、１８はサーキュレータ等の送受共用部、１９はアンテナである。

前述の図１に示す構成と基本的に同一であり、決定処理部４を、ＣＴＳ決定処理部１４ＡとＣＷ決定処理部１４Ｂとにより構成した場合に相当する。ＣＴＳ決定処理部１４Ａは、パケット数監視部１３から直接或いは制御部１５を介したパケットの蓄積数を基に送信許可信号（ＣＴＳ）を送出するか否かを決定するものであり、その場合に、蓄積数が設定値を超えている場合は、送信許可信号（ＣＴＳ）を送出しないように決定する。又設定値は、前述のように、零とすることもできる。

制御部１５は、この決定の通知に従って、ステーションからの送信要求信号（ＲＴＳ）を受信した時の送信許可信号（ＣＴＳ）を送出するか否かを制御するものであり、前述のように、蓄積数が設定値を超えていることにより、ＣＴＳ決定処理部１４Ａが送信許可を与えないことを決定している場合は、送信要求信号（ＲＴＳ）に対する送信許可信号（ＣＴＳ）を送出しない。それによって、ステーションは、バックオフ時間後に送信要求を行うことになり、バッファメモリ１２に蓄積されたパケットの送信を優先させることができる。

又ＣＷ決定処理部１４Ｂは、パケット数監視部１３から制御部１５を介したパケットの蓄積数の増減に対応して、バックオフ時間の上限を規定するコンテンション・ウインドウ（ＣＷ）のステーションに於ける最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）と最大値（ＣＷ_ｍａｘ）との何れか一方又は両方を決定して、制御部１５に通知する。制御部１５は、この通知に従って、各ステーションに対してコンテンション・ウインドウ（ＣＷ）の更新指示を送信する。

図４は本発明の他の実施の形態に於けるフローチャートであり、（Ａ）は、パケット数監視部１３により蓄積パケット数監視を行い（ａ１）、蓄積パケット数の変化の有無をＣＷ決定処理部１４Ｂに於いて判定する（ａ２）。この場合、パケットの蓄積数の範囲をＭ段階に分けて、各段階に対応したコンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）を定めるもので、パケットの蓄積数が大きい程、コンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）を大きく設定しておくものである。

そして、パケットの蓄積数の段階が変化したか否かを判定し、変化しなければ、コンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）の更新決定を行わず、又他の段階に変化した場合は、その段階に対応するコンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）に更新することを決定する（ａ３）。この更新決定を制御部１５に通知することにより、制御部１５は、各ステーションに対して、更新されたコンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）をパラメータとして送信する（ａ４）。従って、各ステーションは、指示されたコンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）に更新する。

又（Ｂ）は、パケット数監視部１３により蓄積パケット数監視を行い（ｂ１）、蓄積パケット数の変化の有無をＣＷ決定処理部１４Ｂに於いて判定する（ｂ２）。この場合、パケットの蓄積数の範囲をＭ段階に分けて、各段階に対応したコンテンション・ウインドウの最大値（ＣＷ_ｍａｘ）を定めるもので、パケットの蓄積数が大きい程、コンテンション・ウインドウの最大値（ＣＷ_ｍａｘ）を大きく設定しておくものである。

そして、パケットの蓄積数の段階が変化したか否かを判定し、変化しなければ、コンテンション・ウインドウの最大値（ＣＷ_ｍａｘ）の更新決定を行わず、又他の段階に変化した場合は、その段階に対応するコンテンション・ウインドウの最大値（ＣＷ_ｍａｘ）に更新することを決定する（ｂ３）。この更新決定を制御部１５に通知することにより、制御部１５は、各ステーションに対して、更新されたコンテンション・ウインドウの最大値（ＣＷ_ｍａｘ）をパラメータとして送信する（ｂ４）。従って、各ステーションは、指示されたコンテンション・ウインドウの最大値（ＣＷ_ｍａｘ）に更新する。

又（Ｃ）は、蓄積パケット数監視を行い（ｃ１）、その蓄積パケット数の変化の有無を判定し（ｃ２）、変化した時は、コンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）及び最大値（ＣＷ_ｍａｘ）を更新し（ｃ３）、各ステーションに対して新しいパラメータとして配信する（ｃ４）。即ち、前述の（Ａ），（Ｂ）のコンテンション・ウインドウの最小値（ＣＷ_ｍｉｎ）と最大値（ＣＷ_ｍａｘ）との両方の更新制御を行う場合を示すものである。

本発明の一実施の形態の説明図である。 本発明の一実施の形態に於けるフローチャートである。 本発明の他の実施の形態の説明図である。 本発明の他の実施の形態に於けるフローチャートである。 無線パケット通信網の説明図である。 従来例の通信制御方法の説明図である。

符号の説明

１ パケット通信装置
２ バッファメモリ
３ パケット数監視部
４ 決定処理部
５ 制御部
６ 送信部
７ 受信部
８ 送受共用部
９ アンテナ

Claims (5)

1. 複数のステーションがＣＳＭＡ／ＣＡ方式によりアクセスポイントを介してパケットによる無線通信を行う前記アクセスポイントに於けるパケット通信装置に於いて、
   前記パケットを一時的に蓄積するバッファメモリと、
   該バッファメモリに一時的に蓄積される前記パケットの蓄積数を監視するパケット数監視部と、
   該パケット数監視部による監視結果に対応して前記ステーションに対する送信許可の決定を行う決定処理部と、
   前記パケット数監視部及び前記決定処理部からの通知に従って前記送信許可の更新指示の送出制御を行う制御部と
   を備えたことを特徴とするパケット通信装置。
2. 前記決定処理部は、前記バッファメモリのパケットの蓄積数が設定値を超えている時に、前記送信許可を与えないことを決定して前記制御部に通知する構成を備えたことを特徴とする請求項１記載のパケット通信装置。
3. 複数のステーションがＣＳＭＡ／ＣＡ方式によりアクセスポイントを介してパケットによる無線通信を行う前記アクセスポイントに於ける通信制御方法に於いて、
   前記アクセスポイントに於けるバッファメモリに一時的に蓄積されるパケットの蓄積数を監視し、該蓄積数が設定値を超えた時に、前記ステーションからの送信要求に対して送信許可を与えず、前記バッファメモリに蓄積されたパケットの送信を優先させる制御過程を含む
   ことを特徴とする通信制御方法。
4. 前記パケットの蓄積数に対する設定値を零とし、前記バッファメモリにパケットが蓄積されていない時の前記ステーションからの送信要求に対して送信許可を与える制御過程を含むことを特徴とする請求項３記載の通信制御方法。
5. ステーションがアクセスポイントに対して送信要求を行い、該アクセスポイントが該送信要求に対して許可する信号を送信することで、該ステーションに対するデータの送信を許可するシステムに於ける該アクセスポイントに於いて、
   送信対象のパケットを蓄積するメモリと、
   蓄積されたパケットの量を監視する監視部と、
   該監視部による監視結果に応じて前記許可する信号の送出制御を行う制御部と
   を備えたことを特徴とするアクセスポイント。

Images