JP2006067115A - 無線パケット通信方法および無線パケット通信システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、アクセスポイントとの間に形成された共通の無線チャネルに対してランダムアクセスする複数の端末がそのアクセスポイント宛に無線パケットを送信することを実現する無線パケット通信方法と、この無線パケット通信方法が適用された無線パケット通信システムとに関し、広範なトラヒックの分布に柔軟に適応し、かつ安価にスループットの向上と、伝送遅延時間の短縮とを実現できることを目的とする。
【解決手段】 １つのアクセスポイントと複数の端末とを含んで構成される無線パケット通信システムにおいて、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末が、パケットの次に送信の対象となる次パケットのサイズ、または次パケットの有無を示す次パケット情報をパケットに付加することによって構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】 １つのアクセスポイントと複数の端末とを含んで構成される無線パケット通信システムにおいて、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末が、パケットの次に送信の対象となる次パケットのサイズ、または次パケットの有無を示す次パケット情報をパケットに付加することによって構成される。
【選択図】 図１
Description
本発明は、アクセスポイントとの間に形成された共通の無線チャネルにランダムアクセスする複数の端末がそのアクセスポイント宛に無線パケットを送信することを実現する無線パケット通信方法と、この無線パケット通信方法が適用された無線パケット通信システムとに関する。
従来の無線パケット通信システムでは、複数の端末によって送信された複数のパケットの衝突を削減することによって無線チャネルのスループットの向上と、伝送遅延時間の短縮とを図るために、例えば、下記の第一ないし第三の従来技術に開示されるように、多様なトラヒック制御方式が適用されている。
［第一の従来技術］
後述する第一の非特許文献に記載されるように、端末から基地局に至るアップリンクチャネルのトラヒックが基地局で測定され、そのトラヒックに応じた制御パラメータが端末に報知される輻輳制御方法であって、具体的には、下記の通りに実現されるＩＣＭＡ（Idle-signal Casting Multiple Access)方式が適用された「トラヒック制御方式」
・ 基地局においてアップリンクチャネルのトラヒック等の状態が観測される。
・ 基地局は、観測されたチャネルの状態に基づいて「アイドル信号」または「ビジー信号」をダウンリンクを介して端末に報知する。
・ 端末は、「ビジー信号」を受信した場合には、後続する「アイドル信号」を受信するまで、パケットの送信を抑える。
・ このようなパケットの送信を控える処理は、『基地局が所定のコントロールテーブル（「パケット送信を控える送信待機制限ｐ」と、「パケット発生時に送信パケットを削減するための送信制限ｑ」とが予め登録される。）を構成する複数のレコードの内、上述したように観測されたトラヒックに対して最適なレコードが基地局によって参照されることによって生成され、かつ報知された２つのパラメータｐ、ｑ』に応じた端末の振る舞いとして実現される。
［第二の従来技術］
後述する第二の非特許文献に記載されるように、端末から基地局に至るアップリンクチャネルのパケット不成功率が基地局によって測定され、そのパケット不成功率に応じた制御パラメータが端末に報知される輻輳制御方法があって、具体的には、下記の通りに実現される「トラヒック制御方法」
・ 輻輳制御は、ＳＬＯＴＴＥＤ ＡＬＯＨＡ 方式およびＩＣＭＡ／ＣＤ方式に基づいて行われる。
・ これらの方式におけるパケット不成功率の傾向に基づいてアップリングチャネルのスループットが最大となるパケット不成功率の閾値が設けられ、基地局は、測定されたパケット不成功率とその閾値との大小関係に基づいて、端末において後続するパケットの送信の制限に適用されるべきパラメータを求め、そのパラメータを端末宛に報知する。
［第三の従来技術］
無線パケット通信におけるアクセス制御法である「ＣＳＭＡ／ＣＡ with ＡＣＫ方式」であって、下記の通りに実現される。
・ 端末は、送信を開始する前の所定の期間（ＤＩＦＳ）にアップリンクチャネルを観測する。
・ このような観測の下で該当するアップリングチャネルが「ビジー」である場合には、端末は、そのアップリンクチャネルが「アイドル」になるまで待機する。
・ 端末は、再び所定の期間（ＤＩＦＳ）にアップリンクチャネルを観測し、その期間にアップリンクチャネルが「アイドル」である場合には、乱数(「バックオフタイム」を示す。)を生成する。
・ さらに、端末は、アップリンクチャネルが「アイドル」である期間に上記のバックオフタイムをスロットタイム毎に減算し、そのバックオフタイムが「０」となったときに後続するパケットを送信する。
・ 一方、このようなパケットの宛先である端末は、該当するパケットを受信した後には、このパケット送信端末にＡＣＫを送信する。
・ そのパケットの送信端に該当する端末は、上記のＡＣＫを受信することによって、このパケットが宛先端末に届いたことを識別する。
H. Kayama. T. Hattori. H. Yoshida.″Adaptive control for random access traffic in mobile radio systems, "IEEE Trans on Vehicular Technology, vol. 42, no.1, pp.87-93, Feb. 1993. H. Yoshino,″An Adaptive Congestion Control for Random Access Channels in Mobile Communication Systems,"IEICE Trans on Communications, vol.E86-B, no.2, pp.732-742, Feb. 2003.
［第一の従来技術］
後述する第一の非特許文献に記載されるように、端末から基地局に至るアップリンクチャネルのトラヒックが基地局で測定され、そのトラヒックに応じた制御パラメータが端末に報知される輻輳制御方法であって、具体的には、下記の通りに実現されるＩＣＭＡ（Idle-signal Casting Multiple Access)方式が適用された「トラヒック制御方式」
・ 基地局においてアップリンクチャネルのトラヒック等の状態が観測される。
・ 基地局は、観測されたチャネルの状態に基づいて「アイドル信号」または「ビジー信号」をダウンリンクを介して端末に報知する。
・ 端末は、「ビジー信号」を受信した場合には、後続する「アイドル信号」を受信するまで、パケットの送信を抑える。
・ このようなパケットの送信を控える処理は、『基地局が所定のコントロールテーブル（「パケット送信を控える送信待機制限ｐ」と、「パケット発生時に送信パケットを削減するための送信制限ｑ」とが予め登録される。）を構成する複数のレコードの内、上述したように観測されたトラヒックに対して最適なレコードが基地局によって参照されることによって生成され、かつ報知された２つのパラメータｐ、ｑ』に応じた端末の振る舞いとして実現される。
［第二の従来技術］
後述する第二の非特許文献に記載されるように、端末から基地局に至るアップリンクチャネルのパケット不成功率が基地局によって測定され、そのパケット不成功率に応じた制御パラメータが端末に報知される輻輳制御方法があって、具体的には、下記の通りに実現される「トラヒック制御方法」
・ 輻輳制御は、ＳＬＯＴＴＥＤ ＡＬＯＨＡ 方式およびＩＣＭＡ／ＣＤ方式に基づいて行われる。
・ これらの方式におけるパケット不成功率の傾向に基づいてアップリングチャネルのスループットが最大となるパケット不成功率の閾値が設けられ、基地局は、測定されたパケット不成功率とその閾値との大小関係に基づいて、端末において後続するパケットの送信の制限に適用されるべきパラメータを求め、そのパラメータを端末宛に報知する。
［第三の従来技術］
無線パケット通信におけるアクセス制御法である「ＣＳＭＡ／ＣＡ with ＡＣＫ方式」であって、下記の通りに実現される。
・ 端末は、送信を開始する前の所定の期間（ＤＩＦＳ）にアップリンクチャネルを観測する。
・ このような観測の下で該当するアップリングチャネルが「ビジー」である場合には、端末は、そのアップリンクチャネルが「アイドル」になるまで待機する。
・ 端末は、再び所定の期間（ＤＩＦＳ）にアップリンクチャネルを観測し、その期間にアップリンクチャネルが「アイドル」である場合には、乱数(「バックオフタイム」を示す。)を生成する。
・ さらに、端末は、アップリンクチャネルが「アイドル」である期間に上記のバックオフタイムをスロットタイム毎に減算し、そのバックオフタイムが「０」となったときに後続するパケットを送信する。
・ 一方、このようなパケットの宛先である端末は、該当するパケットを受信した後には、このパケット送信端末にＡＣＫを送信する。
・ そのパケットの送信端に該当する端末は、上記のＡＣＫを受信することによって、このパケットが宛先端末に届いたことを識別する。
H. Kayama. T. Hattori. H. Yoshida.″Adaptive control for random access traffic in mobile radio systems, "IEEE Trans on Vehicular Technology, vol. 42, no.1, pp.87-93, Feb. 1993. H. Yoshino,″An Adaptive Congestion Control for Random Access Channels in Mobile Communication Systems,"IEICE Trans on Communications, vol.E86-B, no.2, pp.732-742, Feb. 2003.
ところで、上述した第一および第二の従来技術では、何れの端末についても、アップリンクチャネルの伝送帯域の割り付けは、各端末の内部に存在する未送信のパケットが考慮されることなく実現され、しかも、適用された方式の特性が把握されなければ適切には実現されなかった。
また、上述した第三の従来例では、輻輳時の制御が行われないために、輻輳時には、アップリンクチャネルのスループットが低下し、あるいは遅延時間が急増する。
また、上述した第三の従来例では、輻輳時の制御が行われないために、輻輳時には、アップリンクチャネルのスループットが低下し、あるいは遅延時間が急増する。
本発明は、基本的な構成が大幅に変更されることなく、広範なトラヒックの分布に柔軟に適応し、かつ安価にスループットの向上と、伝送遅延時間の短縮とを実現できる無線パケット通信方法および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。
請求項１に記載の発明では、１つのアクセスポイントと複数の端末とを含んで構成される無線パケット通信システムの無線パケット通信方法において、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末は、パケットの次に送信の対象となる次パケットのサイズ、または次パケットの有無を示す次パケット情報をパケットに付加する。
すなわち、送信されるパケットにそのパケットの次に送信の対象となる次パケットの情報が付加されることによって、アクセスポイントは、無線パケット通信システムの混雑度を把握することができる。
すなわち、送信されるパケットにそのパケットの次に送信の対象となる次パケットの情報が付加されることによって、アクセスポイントは、無線パケット通信システムの混雑度を把握することができる。
請求項２に記載の発明では、請求項１記載の無線パケット通信方法において、アクセスポイントは、パケットに付加された次パケット情報を管理すると共に、パケットの送信端である端末宛に、管理の対象となっている次パケット情報に応じて次パケットを送信するまでの待機期間を示すリリース遅延を含む受信応答信号を送信する。送信端である端末は、受信応答信号を受信後にリリース遅延に等しい時間が経過するまで次パケットの送信を控える。
すなわち、リリース遅延が導入されることによって、各端末間におけるパケットの送信権の分散が図られる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の無線パケット通信方法において、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報に基づいてリリース遅延を求める。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の無線パケット通信方法において、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報に基づいてリリース遅延を求める。
すなわち、リリース遅延は、他の端末の次パケット情報を基に、例えば、他の端末の次パケットの送信が完了するまでの時間が設定される。これにより、アクセスポイントから受信応答信号によりリリース遅延が通知された端末は、その間の送信を控えることにより、他の端末では衝突することなく次パケットを優先的に送信することができる。
請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の無線パケット通信方法において、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報で示される個々の次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和の合計として、リリース遅延を求める。
請求項４に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の無線パケット通信方法において、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報で示される個々の次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和の合計として、リリース遅延を求める。
すなわち、リリース遅延は、上述した次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和との合計である最適な値に設定される。
請求項５に記載の発明では、１つのアクセスポイントと複数の端末とを備え、複数の端末の内、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末は、パケットの次に送信の対象となる次パケットのサイズ、または次パケットの有無を示す次パケット情報をパケットに付加すると共に、次パケットに応じてアクセスポイントから送信された受信応答信号を受信後に、その受信応答信号に含まれるリリース遅延に等しい時間が経過するまで次パケットの送信を控える。アクセスポイントは、パケットに付加された次パケット情報を管理すると共に、パケットの送信端である端末宛に受信応答信号を送信通知する。
請求項５に記載の発明では、１つのアクセスポイントと複数の端末とを備え、複数の端末の内、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末は、パケットの次に送信の対象となる次パケットのサイズ、または次パケットの有無を示す次パケット情報をパケットに付加すると共に、次パケットに応じてアクセスポイントから送信された受信応答信号を受信後に、その受信応答信号に含まれるリリース遅延に等しい時間が経過するまで次パケットの送信を控える。アクセスポイントは、パケットに付加された次パケット情報を管理すると共に、パケットの送信端である端末宛に受信応答信号を送信通知する。
すなわち、送信されるパケットにそのパケットの次に送信の対象となる次パケットの情報が付加されることによって、アクセスポイントは、無線パケット通信システムの混雑度を把握することができる。さらに、リリース遅延が導入されることによって、各端末間におけるパケットの送信権の分散が図られる。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の無線パケット通信システムにおいて、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報に基づいてリリース遅延を求める。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の無線パケット通信システムにおいて、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報に基づいてリリース遅延を求める。
すなわち、リリース遅延は、他の端末の次パケット情報を基に、例えば、他の端末の次パケットの送信が完了するまでの時間が設定される。これにより、アクセスポイントから受信応答信号によりリリース遅延が通知された端末は、その間の送信を控えることにより、他の端末では衝突することなく次パケットを優先的に送信することができる。
請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の無線パケット通信システムにおいて、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報で示される個々の次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和の合計として、リリース遅延を求める。
請求項７に記載の発明では、請求項５に記載の無線パケット通信システムにおいて、アクセスポイントは、アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報で示される個々の次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和の合計として、リリース遅延を求める。
すなわち、リリース遅延は、上述した次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和との合計である最適な値に設定される。
上述したように本発明によれば、複数の端末がアクセスポイントにパケットを送信する無線パケットネットワークにおいて、輻輳時に、各端末は順次にパケットを送信することができ、かつ衝突の発生が軽減されるので、スループットが向上し、さらに、伝送遅延時間が短縮される。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第一および第二の実施形態を示す図である。
図において、アクセスポイント（ＡＰ）１０は無線ゾーン１０Ｚを形成し、その無線ゾーン１０Ｚには、端末２０-1〜２０-nが位置する。アクセスポイント１０は、下記の要素から構成される。
・ アンテナ１１
・ そのアンテナ１１の給電点に接続された送受信部（ＴＲＸ）１２
・ この送受信部１２に縦続接続されたベースバンド処理部（ＢＢ）１３および制御部（ＣＮＴ）１４
・ その制御部１４に縦続接続され、かつ所定の網（図示されない。）に接続されたインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１５
上述した制御部１４は、下記の要素から構成される。
・ ベースバンド処理部１３の上りリンク出力に接続され、かつインタフェース部１５の上りリンク入力に接続された次パケット情報抽出部１４Ａ
・ 次パケット情報抽出部１４Ａの制御出力に接続された次パケット情報管理部１４Ｂ
・ 次パケット情報管理部１４Ｂの入出力端子に接続されたリリース遅延演算部１４Ｃ
・ リリース遅延演算部１４Ｃの出力に接続された受信応答信号生成部１４Ｄ
・ 受信応答信号生成部１４Ｄの出力と、ベースバンド処理部１３の下りリンク入力とに接続された送信制御部１４Ｅ
また、端末２０-1は、下記の要素から構成される。
・ アンテナ２１-1
・ そのアンテナ２１-1の給電点に接続された送受信部（ＴＲＸ）２２-1
・ この送受信部２２-1に縦続接続されたベースバンド処理部（ＢＢ）２３-1および制御部（ＣＮＴ）２４-1
・ その制御部２４-1に縦続接続され、かつＵＳＢ(Universal Serial Bus)、ＰＣＭＣＩＡ(Personal Computer Memory Card International Association)、赤外線通信ポート、ブルートゥース等のインタフェースを介してパーソナルコンピュータ２５-1に接続されたインタフェース部（Ｉ／Ｆ）２６-1
上述した制御部２４-1は、下記の要素から構成される。
・ インタフェース部２６-1の上りリンク出力と、ベースバンド処理部２３-1の上りリンク入力とに接続された送信バッファ２４Ａ-1
・ 送信バッファ２４Ａ-1の第一の制御端子に接続された次パケット情報管理部２４Ｂ-1
・ 送信バッファ２４Ａ-1の第二の制御端子と、次パケット情報管理部２４Ｂ-1のモニタ端子と、ベースバンド処理部２３-1のモニタ端子とに接続された送信制御部２４Ｃ-1
・ ベースバンド処理部２３-1の上りリンク出力と、送信制御部２４Ｃ-1の制御入力とに接続されたリリース遅延抽出部２４Ｄ-1
なお、端末２０-2〜２０-nの構成については、端末２０-1の構成と同じであるので、以下では、対応する要素に添え番号「２」〜「ｎ」がそれぞれ付加された同じ符号を付与し、ここでは、説明および図示を省略する。
図１は、本発明の第一および第二の実施形態を示す図である。
図において、アクセスポイント（ＡＰ）１０は無線ゾーン１０Ｚを形成し、その無線ゾーン１０Ｚには、端末２０-1〜２０-nが位置する。アクセスポイント１０は、下記の要素から構成される。
・ アンテナ１１
・ そのアンテナ１１の給電点に接続された送受信部（ＴＲＸ）１２
・ この送受信部１２に縦続接続されたベースバンド処理部（ＢＢ）１３および制御部（ＣＮＴ）１４
・ その制御部１４に縦続接続され、かつ所定の網（図示されない。）に接続されたインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１５
上述した制御部１４は、下記の要素から構成される。
・ ベースバンド処理部１３の上りリンク出力に接続され、かつインタフェース部１５の上りリンク入力に接続された次パケット情報抽出部１４Ａ
・ 次パケット情報抽出部１４Ａの制御出力に接続された次パケット情報管理部１４Ｂ
・ 次パケット情報管理部１４Ｂの入出力端子に接続されたリリース遅延演算部１４Ｃ
・ リリース遅延演算部１４Ｃの出力に接続された受信応答信号生成部１４Ｄ
・ 受信応答信号生成部１４Ｄの出力と、ベースバンド処理部１３の下りリンク入力とに接続された送信制御部１４Ｅ
また、端末２０-1は、下記の要素から構成される。
・ アンテナ２１-1
・ そのアンテナ２１-1の給電点に接続された送受信部（ＴＲＸ）２２-1
・ この送受信部２２-1に縦続接続されたベースバンド処理部（ＢＢ）２３-1および制御部（ＣＮＴ）２４-1
・ その制御部２４-1に縦続接続され、かつＵＳＢ(Universal Serial Bus)、ＰＣＭＣＩＡ(Personal Computer Memory Card International Association)、赤外線通信ポート、ブルートゥース等のインタフェースを介してパーソナルコンピュータ２５-1に接続されたインタフェース部（Ｉ／Ｆ）２６-1
上述した制御部２４-1は、下記の要素から構成される。
・ インタフェース部２６-1の上りリンク出力と、ベースバンド処理部２３-1の上りリンク入力とに接続された送信バッファ２４Ａ-1
・ 送信バッファ２４Ａ-1の第一の制御端子に接続された次パケット情報管理部２４Ｂ-1
・ 送信バッファ２４Ａ-1の第二の制御端子と、次パケット情報管理部２４Ｂ-1のモニタ端子と、ベースバンド処理部２３-1のモニタ端子とに接続された送信制御部２４Ｃ-1
・ ベースバンド処理部２３-1の上りリンク出力と、送信制御部２４Ｃ-1の制御入力とに接続されたリリース遅延抽出部２４Ｄ-1
なお、端末２０-2〜２０-nの構成については、端末２０-1の構成と同じであるので、以下では、対応する要素に添え番号「２」〜「ｎ」がそれぞれ付加された同じ符号を付与し、ここでは、説明および図示を省略する。
図２は、本発明の第一の実施形態の動作を説明する図である。
図３は、本発明の第一の実施形態における端末の動作フローチャートである。
図４は、本発明の第一の実施形態におけるアクセスポイントの動作フローチャートである。
［第一の実施形態］
以下、図１〜図４を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
図３は、本発明の第一の実施形態における端末の動作フローチャートである。
図４は、本発明の第一の実施形態におけるアクセスポイントの動作フローチャートである。
［第一の実施形態］
以下、図１〜図４を参照して本発明の第一の実施形態の動作を説明する。
以下では、端末２０-1〜２０-nに共通の事項については、添え番号「１」〜「ｎ」の何れにも該当し得ることを意味する「ｃ」を該当する端末の要素の符号に付加することによって記述する。
本実施形態では、既述の「ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ ＡＣＫ方式」が適用された無線パケット通信システムに、本願の請求項１、２、５に係る発明が併せて適用される。また、本実施形態の特徴は、アクセスポイント１０に備えられた制御部１４と、端末２０-cに備えられた制御部２４-cとの構成および動作にある。
本実施形態では、既述の「ＣＳＭＡ／ＣＡ ｗｉｔｈ ＡＣＫ方式」が適用された無線パケット通信システムに、本願の請求項１、２、５に係る発明が併せて適用される。また、本実施形態の特徴は、アクセスポイント１０に備えられた制御部１４と、端末２０-cに備えられた制御部２４-cとの構成および動作にある。
端末２０-1では、送信されるべきパケット（以下、「送信パケット」という。）が送信バッファ２４Ａ-1に蓄積されていない時刻ｔ０に２つの送信パケットｐ１１、ｐ１２が発生し、これらの送信パケットｐ１１、ｐ１２は、送信バッファ２４Ａ-1に順次格納される（図２(1))。次パケット情報管理部２４Ｂ-1は、このようにして格納された送信パケットｐ１１、ｐ１２の内、最先に送信される送信パケットｐ１１に後続して送信されるべき送信パケットｐ１２を識別し、その送信パケットｐ１２のフォーマットに基づいて下記の項目の何れかに該当する「次パケット情報」を生成する。
・ 送信パケットｐ１２のサイズ
・ 送信パケットｐ１２の有無を示す二値情報
また、端末２０-2では、送信バッファ２４Ａ-2に送信パケットが蓄積されていない時刻ｔ１（＞ｔ０）に２つのパケットｐ２１、ｐ２２が発生し、これらのパケットｐ２１、ｐ２２は、送信バッファ２４Ａ-2に順次格納される（図２(2))。次パケット情報管理部２４Ｂ-2は、このようにして格納された送信パケットｐ２１、ｐ２２の内、最先に送信される送信パケットｐ２１に後続して送信されるべき送信パケットｐ２２を識別し、その送信パケットｐ２２のフォーマットに基づいて下記の項目の何れかに該当する「次パケット情報」を生成する。
・ 送信パケットｐ２２のサイズ
・ 送信パケットｐ２２の有無を示す二値情報
ところで、端末２０-1では、パケット発生時（送信バッファにパケットが格納されるとき）に、送信バッファに未送信パケットが存在せず、さらにＤＩＦＳの間、チャネルがアイドルであれば、バックオフタイムを利用せずに、送信パケットの生成および送信処理に入る。ここでは、端末２０-1は送信バッファに格納されている送信パケットｐ１１の余剰フィールドに、パケットｐ１２の次パケット情報を付加して送信パケットＰ１１を生成する（図３(1)、(2)、(5))。この送信パケットＰ１１は、アクセスポイント１０宛に送信される（図３(6)、図２(4))。
・ 送信パケットｐ１２のサイズ
・ 送信パケットｐ１２の有無を示す二値情報
また、端末２０-2では、送信バッファ２４Ａ-2に送信パケットが蓄積されていない時刻ｔ１（＞ｔ０）に２つのパケットｐ２１、ｐ２２が発生し、これらのパケットｐ２１、ｐ２２は、送信バッファ２４Ａ-2に順次格納される（図２(2))。次パケット情報管理部２４Ｂ-2は、このようにして格納された送信パケットｐ２１、ｐ２２の内、最先に送信される送信パケットｐ２１に後続して送信されるべき送信パケットｐ２２を識別し、その送信パケットｐ２２のフォーマットに基づいて下記の項目の何れかに該当する「次パケット情報」を生成する。
・ 送信パケットｐ２２のサイズ
・ 送信パケットｐ２２の有無を示す二値情報
ところで、端末２０-1では、パケット発生時（送信バッファにパケットが格納されるとき）に、送信バッファに未送信パケットが存在せず、さらにＤＩＦＳの間、チャネルがアイドルであれば、バックオフタイムを利用せずに、送信パケットの生成および送信処理に入る。ここでは、端末２０-1は送信バッファに格納されている送信パケットｐ１１の余剰フィールドに、パケットｐ１２の次パケット情報を付加して送信パケットＰ１１を生成する（図３(1)、(2)、(5))。この送信パケットＰ１１は、アクセスポイント１０宛に送信される（図３(6)、図２(4))。
また、パケット発生時（送信バッファにパケットが格納されるとき）に、送信バッファに未送信パケットが存在した場合、あるいは送信バッファに未送信パケットが存在しなくてもＤＩＦＳの間にチャネルがビジーになった場合には、バックオフタイムを利用した制御を行う。すなわち、チャネルセンスによってＤＩＦＳの間、チャネルがアイドルになったときに、バックオフタイムを選択する。そして、バックオフタイムを減算して０になったときに、送信パケットの生成および送信処理に入る。ここでは、端末２０-2は送信バッファに格納されている送信パケットｐ２１の余剰フィールドに、パケットｐ２２の次パケット情報を付加して送信パケットＰ２１を生成する（図３(1)、(2)、(3)、(4)、(5))。この送信パケットＰ２１は、アクセスポイント１０宛に送信される（図３(6)、図２(4)′)。
一方、アクセスポイント１０では、送受信部１２は、アンテナ１１を介して上記の送信パケットＰ１１を受信する（図２(5))。制御部１４に備えられた次パケット情報抽出部１４Ａは、ベースバンド処理部１３を介してこの送信パケットＰ１１を取り込み、かつ既述のフォーマットに基づいて解析することによって、下記の処理を行う（図２(6))。
・ 送信パケットＰ１１に含まれる「次パケット情報」を抽出する（図４(1))。
・ その「次パケット情報」をこの送信パケットＰ１１から除外することによって既述の送信パケットｐ１１を復元する。
・ 送信パケットＰ１１に含まれる「次パケット情報」を抽出する（図４(1))。
・ その「次パケット情報」をこの送信パケットＰ１１から除外することによって既述の送信パケットｐ１１を復元する。
ベースバンド処理部１３は、その送信パケットＰ１１にべーバンド領域で所定の処理を施し、かつ制御部１４およびインタフェース部１５を介して既述の網にその処理の結果を順次引き渡す。次パケット情報管理部１４Ｂは、次パケット情報抽出部１４Ａによって抽出された「次パケット情報」を収集し、かつ端末２０-1〜２０-n毎に管理する（図４(2))。
リリース遅延演算部１４Ｃは、このようにして収集された「次パケット情報」に基づいて後述する「リリース遅延演算処理」を行うことによって、「リリース遅延」（ここでは、先行して上記の「次パケット情報」のみが収集されているため、「０」であると仮定する。）を求める（図４(3))。受信応答信号生成部１４Ｄは、その「リリース遅延」を含み、かつ既述の送信パケットＰ１１が受信されたことを意味する「受信応答信号（ＡＣＫ）」を生成する（図４(4))。
送信制御部１４Ｅは、ベースバンド処理部１３、送受信部１２およびアンテナ１１を介してダウンリンクチャネル（端末２０-1宛）にその「受信応答信号（ＡＣＫ）」を送出する（図２(7)、図４(5))。
また、端末２０-1、２０-2は、その「受信応答信号（ＡＣＫ）」を受信すると、それぞれ既述の送信パケットＰ２１、Ｐ１２の送信を試みるが、これらの端末２０-1、２０-2の内、例えば、バックオフタイムが短い一方の端末２０-2が他方の端末２０-1に先行して送信を行う。
また、端末２０-1、２０-2は、その「受信応答信号（ＡＣＫ）」を受信すると、それぞれ既述の送信パケットＰ２１、Ｐ１２の送信を試みるが、これらの端末２０-1、２０-2の内、例えば、バックオフタイムが短い一方の端末２０-2が他方の端末２０-1に先行して送信を行う。
なお、このようにして送信パケットＰ２１が端末２０-2によって送信される過程においてその端末２０-2の各部によって行われる下記の処理については、送信パケットｐ１１に代えて送信パケットｐ２１が参照される点を除いて既述の通りであるので、ここでは、その説明を省略する。
・ キャリアセンス
・ アップリンクチャネルのアイドル状態の識別
・ 実際に送信される送信パケットの生成
また、この送信パケットＰ２１が受信される過程においてアクセスポイント１０およびその各部によって行われる下記の処理についても、その処理の対象が送信パケットＰ１１ではなく送信パケットＰ２１である点を除いて既述の通りであるので、ここでは、その説明を省略する。
・ 「次パケット情報」の抽出
・ その「次パケット情報」を含まない送信パケットの復元
・ リリース遅延演算部１４Ｃによって行われる処理
・ 「リリース遅延」を含む「受信応答信号（ＡＣＫ）」の生成および送信
ところで、リリース遅延演算部１４Ｃは、下記の手順に基づいて既述の「リリース遅延演算処理」を行う。
・ 次パケット情報抽出部１４Ａによって抽出され、かつ次パケット情報管理部１４Ｂによって収集された「次パケット情報」の内、受信された送信パケットＰ２１の送信元である端末２０-2以外の何れかの端末が送信元に該当する全ての「次パケット情報」で示される「次パケット」のサイズの総和ΣＳ（または個数の総和ΣＮ）を求める。
・ その総和ΣＳ（またはΣＮ）として、「リリース遅延」を求める。
・ キャリアセンス
・ アップリンクチャネルのアイドル状態の識別
・ 実際に送信される送信パケットの生成
また、この送信パケットＰ２１が受信される過程においてアクセスポイント１０およびその各部によって行われる下記の処理についても、その処理の対象が送信パケットＰ１１ではなく送信パケットＰ２１である点を除いて既述の通りであるので、ここでは、その説明を省略する。
・ 「次パケット情報」の抽出
・ その「次パケット情報」を含まない送信パケットの復元
・ リリース遅延演算部１４Ｃによって行われる処理
・ 「リリース遅延」を含む「受信応答信号（ＡＣＫ）」の生成および送信
ところで、リリース遅延演算部１４Ｃは、下記の手順に基づいて既述の「リリース遅延演算処理」を行う。
・ 次パケット情報抽出部１４Ａによって抽出され、かつ次パケット情報管理部１４Ｂによって収集された「次パケット情報」の内、受信された送信パケットＰ２１の送信元である端末２０-2以外の何れかの端末が送信元に該当する全ての「次パケット情報」で示される「次パケット」のサイズの総和ΣＳ（または個数の総和ΣＮ）を求める。
・ その総和ΣＳ（またはΣＮ）として、「リリース遅延」を求める。
端末２０-cでは、制御部２４-cは、アンテナ２１-c、送受信部２２-cおよびベースバンド処理部２３-cを介して上述した「受信応答信号（ＡＣＫ）」を受信する（図２(a))と、下記の処理を行う。
・ 該当する「受信応答信号（ＡＣＫ）」に含まれる「リリース遅延」を抽出する（図３(a))。
・ 後続して送信すべき次パケットがある場合には、その「リリース遅延」に等しい時間が経過する時点（図２(b)、図３(b))まで、後続する送信パケットの送信（図２(c))を見合わせる。
・ 該当する「受信応答信号（ＡＣＫ）」に含まれる「リリース遅延」を抽出する（図３(a))。
・ 後続して送信すべき次パケットがある場合には、その「リリース遅延」に等しい時間が経過する時点（図２(b)、図３(b))まで、後続する送信パケットの送信（図２(c))を見合わせる。
すなわち、端末２０-1〜２０-nの内、アップリンクチャネルに対する送信パケットの送信を開始した時点で次に送信されるべき「次パケット」が既に与えられている端末は、他の端末が保有する次パケットの送信が完了するリリース遅延の期間待機した後に次パケットの送信を開始する。図２の例では、アクセスポイント１０は、端末２０-2の送信パケットＰ２１を受信した時点で、端末２０-1の送信パケットＰ１１に付加された送信パケットＰ１２の次パケット情報を取得しており、端末２０-2の送信パケットＰ２１に対するＡＣＫに、送信パケットＰ１２の送信期間に対応するリリース遅延を付加する。端末２０-2はそのリリース遅延の期間待機することにより、端末２０-1は優先的に送信パケットＰ２１を送信することができる。同様に、端末２０-1の送信パケットＰ２１に対するＡＣＫには、端末２０-2の送信パケットＰ２２の送信期間に対応するリリース遅延が付加されており、端末２０-2は優先的に送信パケットＰ２２の送信が可能となる。このように、各端末の次パケット同士が衝突する事態を回避しながら、次パケットの送信権を各端末に均等に付与し、スループットの向上を図ることができる。
また、アップリンクチャネルのスループットが向上し、かつ伝送遅延時間が短縮されるので、伝送品質に併せて、端末２０-1〜２０-nに提供される通信サービスの品質が高められる。
［第二の実施形態］
以下、図１を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。
［第二の実施形態］
以下、図１を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。
本実施形態の特徴は、アクセスポイント１０に備えられたリリース遅延演算部１４Ｃによって行われる下記の処理の手順にある。
リリース遅延演算部１４Ｃは、下記の手順に基づいて「リリース遅延」を求める。
(1) 次パケット情報抽出部１４Ａによって抽出され、かつ次パケット情報管理部１４Ｂによって収集された「次パケット情報」を参照することによって、端末２０-1〜２０-nのそれぞれについて、下記の値を求める。
・ 「次パケット」のサイズＳ１〜Ｓｎ（または、「次パケット」の有無を示し、かつ該当する「次パケット」がある場合に限って値が「１」となる二値情報Ｎ１〜Ｎｎ）
・ 端末２０-cによって乱数として決定される衝突回避期間Ｔcwの平均的な値Ｔcw＿av（乱数の値域の中央値である既知の値として与えられる。）と、本実施形態にかかわる無線パケット通信システムに適用された伝送方式や多元接続方式に固有の値であって、個々の送信パケットの送信の開始の遅れを示す固定遅延σ（例えば、第一の実施形態と同様にＣＳＭＡ／ＣＡ方式が適用された場合には、既述の時間ＤＩＦＳや時間ＳＩＦＳ、ＡＣＫ送信時間が該当する。）とに対して下式(1) で与えられるオーバヘッドＤoh
Ｄoh＝Ｔcw＿av＋σ ・・・(1)
(2) そのオーバヘッドＤohと、上記のサイズＳ１〜Ｓｎ（または二値情報Ｎ１〜Ｎｎ）とに対して与えられる下式(2) または下式(3) の右辺の値として、端末２０-1〜２０-n毎の「リリース遅延Ｒd1〜Ｒdn」を求める。ただし、ｉは「１」ないし「ｎ」の全ての整数に該当し、かつｊは、「１」ないし「ｎ」の整数の内、ｉ以外の全ての整数である。
リリース遅延演算部１４Ｃは、下記の手順に基づいて「リリース遅延」を求める。
(1) 次パケット情報抽出部１４Ａによって抽出され、かつ次パケット情報管理部１４Ｂによって収集された「次パケット情報」を参照することによって、端末２０-1〜２０-nのそれぞれについて、下記の値を求める。
・ 「次パケット」のサイズＳ１〜Ｓｎ（または、「次パケット」の有無を示し、かつ該当する「次パケット」がある場合に限って値が「１」となる二値情報Ｎ１〜Ｎｎ）
・ 端末２０-cによって乱数として決定される衝突回避期間Ｔcwの平均的な値Ｔcw＿av（乱数の値域の中央値である既知の値として与えられる。）と、本実施形態にかかわる無線パケット通信システムに適用された伝送方式や多元接続方式に固有の値であって、個々の送信パケットの送信の開始の遅れを示す固定遅延σ（例えば、第一の実施形態と同様にＣＳＭＡ／ＣＡ方式が適用された場合には、既述の時間ＤＩＦＳや時間ＳＩＦＳ、ＡＣＫ送信時間が該当する。）とに対して下式(1) で与えられるオーバヘッドＤoh
Ｄoh＝Ｔcw＿av＋σ ・・・(1)
(2) そのオーバヘッドＤohと、上記のサイズＳ１〜Ｓｎ（または二値情報Ｎ１〜Ｎｎ）とに対して与えられる下式(2) または下式(3) の右辺の値として、端末２０-1〜２０-n毎の「リリース遅延Ｒd1〜Ｒdn」を求める。ただし、ｉは「１」ないし「ｎ」の全ての整数に該当し、かつｊは、「１」ないし「ｎ」の整数の内、ｉ以外の全ての整数である。
すなわち、端末２０-cには、既述の「次パケット情報」を含む送信パケットを送信した後には、端末２０-1〜２０-nの内、その端末２０-c以外の全ての端末が保有し、かつその送信パケットに後続して送信されるべき「次パケット」のサイズまたは個数の総和（上式(2)、(3)の右辺の第一項として与えられる。）と、これらの「次パケット」の送信の開始に先行して生じる固定遅延の総和（上式(2)、(3)の右辺の第二項として与えられる。）との和として、「リリース遅延」が設定される。
このように本実施形態によれば、端末２０-1〜２０-nの何れについても、「リリース遅延」は、これらの端末２０-1〜２０-nの内、該当する端末以外の全ての端末が保有する「次パケット」の送信にアップリンクチャネルが実際に適用される時間に設定される。
したがって、既述の第一の実施形態に比べて、端末２０-1〜２０-nのトラヒックの分布や輻輳の程度に対して柔軟かつ適切に、アップリンクの伝送帯域がこれらの端末２０-1〜２０-nに対して割り付けられる。
したがって、既述の第一の実施形態に比べて、端末２０-1〜２０-nのトラヒックの分布や輻輳の程度に対して柔軟かつ適切に、アップリンクの伝送帯域がこれらの端末２０-1〜２０-nに対して割り付けられる。
なお、本実施形態では、上式(1) の右辺の第一項Ｔcw＿avと第二項σとの双方が定数として予め与えられている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、端末２０-cからアクセスポイント１０にダウンリンクチャネルを介して引き渡される情報と、これらの端末２０-cおよびアクセスポイント１０の連係によって行われる分散処理とに基づいて、これらの第一項Ｔcw＿avと第二項σとの値が適切な値に設定されてもよい。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、端末２０-cからアクセスポイント１０にダウンリンクチャネルを介して引き渡される情報と、これらの端末２０-cおよびアクセスポイント１０の連係によって行われる分散処理とに基づいて、これらの第一項Ｔcw＿avと第二項σとの値が適切な値に設定されてもよい。
また、上述した各実施形態では、「送信パケット」と「次パケット」とのサイズ（語長）が同じであるとは限らない無線パケット通信システムに本発明が適用されている。
しかし、本発明は、このような無線パケット通信システムに限定されず、例えば、アップリンクチャネルを介して伝送される全てのパケットのサイズが同じである無線パケット通信システムにも適用可能である。
しかし、本発明は、このような無線パケット通信システムに限定されず、例えば、アップリンクチャネルを介して伝送される全てのパケットのサイズが同じである無線パケット通信システムにも適用可能である。
さらに、このような場合には、既述の式(2)、(3) は、上記の一定のサイズｓに対して与えられる下式(4) で代替されてもよい。
また、上述した各実施形態では、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式が適用された無線パケット通信システムに本発明が適用されている。
しかし、本発明は、このような無線パケット通信システムに限定されず、例えば、下記の項目の如何にかかわらず多様な無線パケット通信システムに対する適用が可能であり、かつ既存の構成が大幅に変更されることなく安価に伝送品質やサービス品質を高めるために有効である。
・ アップリンクチャネルに適用された多元接続方式、伝送方式（スロット化の有無を含む。）および通信制御の方式
・ アップリンクチャネルを介して伝送されるパケットの構成、形式および内容
・ アップリンクチャネルを介するパケットの伝送を実現する通信手順
さらに、上述した各実施形態では、「次パケット情報」は、送信バッファ２４Ａ-cを介して先行して「送信パケット」が送信された時点でその送信バッファ２４Ａ-cに格納され、かつ次パケット情報管理部２４Ｂ-cによって参照された「次パケット」について求められている。
しかし、本発明は、このような無線パケット通信システムに限定されず、例えば、下記の項目の如何にかかわらず多様な無線パケット通信システムに対する適用が可能であり、かつ既存の構成が大幅に変更されることなく安価に伝送品質やサービス品質を高めるために有効である。
・ アップリンクチャネルに適用された多元接続方式、伝送方式（スロット化の有無を含む。）および通信制御の方式
・ アップリンクチャネルを介して伝送されるパケットの構成、形式および内容
・ アップリンクチャネルを介するパケットの伝送を実現する通信手順
さらに、上述した各実施形態では、「次パケット情報」は、送信バッファ２４Ａ-cを介して先行して「送信パケット」が送信された時点でその送信バッファ２４Ａ-cに格納され、かつ次パケット情報管理部２４Ｂ-cによって参照された「次パケット」について求められている。
しかし、このような「次パケット情報」は、送信バッファ２４Ａ-cに格納された「次パケット」ではなく、『先行して送信された「送信パケット」の次に送信されることに併せて、内容が上記の時点で確定した「次送信パケット」』について求められてよい。
また、上述した各実施形態では、アクセスポイント１０に備えられた制御部１４と、端末２０-cに備えられた制御部２４-cとは、図１に示される専用のハードウエアとして構成されている。
また、上述した各実施形態では、アクセスポイント１０に備えられた制御部１４と、端末２０-cに備えられた制御部２４-cとは、図１に示される専用のハードウエアとして構成されている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、これらの制御部１４と制御部２４-cとの双方もしくは一方の全てまたは一部は、汎用のプロセッサ（ＤＳＰであってもよい。）によって実行されるソフトウエアとして構成されてもよい。
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な実施形態が可能であり、かつ構成装置の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
さらに、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な実施形態が可能であり、かつ構成装置の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。
１０ アクセスポイント（ＡＰ）
１０Ｚ 無線ゾーン
１１，２１ アンテナ
１２，２２ 送受信部（ＴＲＸ）
１３，２３ ベースバンド処理部（ＢＢ）
１４，２４ 制御部（ＣＮＴ）
１４Ａ 次パケット情報抽出部
１４Ｂ，２４Ｂ 次パケット情報管理部
１４Ｃ リリース遅延演算部
１４Ｄ 受信応答信号生成部
１４Ｅ，２４Ｃ 送信制御部
１５，２６ インタフェース部（Ｉ／Ｆ）
２０ 端末
２４Ａ 送信バッファ
２４Ｄ リリース遅延抽出部
２５ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１０Ｚ 無線ゾーン
１１，２１ アンテナ
１２，２２ 送受信部（ＴＲＸ）
１３，２３ ベースバンド処理部（ＢＢ）
１４，２４ 制御部（ＣＮＴ）
１４Ａ 次パケット情報抽出部
１４Ｂ，２４Ｂ 次パケット情報管理部
１４Ｃ リリース遅延演算部
１４Ｄ 受信応答信号生成部
１４Ｅ，２４Ｃ 送信制御部
１５，２６ インタフェース部（Ｉ／Ｆ）
２０ 端末
２４Ａ 送信バッファ
２４Ｄ リリース遅延抽出部
２５ パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
Claims (7)
- １つのアクセスポイントと複数の端末とを含んで構成される無線パケット通信システムの無線パケット通信方法において、
前記アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末は、前記パケットの次に送信の対象となる次パケットのサイズ、または前記次パケットの有無を示す次パケット情報を前記パケットに付加する
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項１記載の無線パケット通信方法において、
前記アクセスポイントは、
前記パケットに付加された次パケット情報を管理すると共に、前記パケットの送信端である端末宛に前記次パケットを送信するまでの待機期間を示すリリース遅延を含む受信応答信号を送信し、
前記送信端である端末は、
前記受信応答信号を受信後に前記リリース遅延に等しい時間が経過するまで前記次パケットの送信を控える
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項２に記載の無線パケット通信方法において、
前記アクセスポイントは、
前記アクセスポイント宛に前記パケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報に基づいて前記リリース遅延を求める
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - 請求項１または請求項２に記載の無線パケット通信方法において、
前記アクセスポイントは、
前記アクセスポイント宛に前記パケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報で示される個々の次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和の合計として、前記リリース遅延を求める
ことを特徴とする無線パケット通信方法。 - １つのアクセスポイントと複数の端末とを備え、
前記複数の端末の内、前記アクセスポイント宛にパケットの送信を行おうとする端末は、
前記パケットの次に送信の対象となる次パケットのサイズ、または前記次パケットの有無を示す次パケット情報を前記パケットに付加すると共に、前記次パケットに応じて前記アクセスポイントから送信された受信応答信号を受信後に、その受信応答信号に含まれるリリース遅延に等しい時間が経過するまで前記次パケットの送信を控え、
前記アクセスポイントは、
前記パケットに付加された次パケット情報を管理すると共に、前記パケットの送信端である端末宛に前記受信応答信号を送信する
ことを特徴とする無線パケット通信システム。 - 請求項５に記載の無線パケット通信システムにおいて、
前記アクセスポイントは、
前記アクセスポイント宛に前記パケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報に基づいて前記リリース遅延を求める
ことを特徴とする無線パケット通信システム。 - 請求項５に記載の無線パケット通信システムにおいて、
前記アクセスポイントは、
前記アクセスポイント宛に前記パケットの送信を行おうとする端末に該当しない他の端末によって通知された次パケット情報で示される個々の次パケットの長さの和と、これらの次パケットの送信にかかわるオーバヘッドの平均時間の和の合計として、前記リリース遅延を求める
ことを特徴とする無線パケット通信システム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004245651A JP2006067115A (ja) | 2004-08-25 | 2004-08-25 | 無線パケット通信方法および無線パケット通信システム |
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|---|---|---|---|
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