JP2006101540A - 無線通信ネットワークシステム，無線端末装置および無線通信ネットワークの通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線ＬＡＮ等のネットワークシステムにおけるスループットの向上を実現する。
【解決手段】相互に近接または重畳する無線エリアをもつ複数の基地局装置に、それぞれ、無線端末装置からプローブ信号を受信すると各基地局装置の負荷状況をプローブ応答として無線端末装置へ送り返す負荷状況送信部をそなえるとともに、複数の基地局装置のうちのいずれか一つと無線通信を行なう１以上の無線端末装置２に、予め付与された必要なスループットを情報として記憶するスループット記憶部７９と、周辺に存在する基地局装置を探索すべくプローブ信号を送信するプローブ信号送信部７７と、このプローブ信号送信部７７により送信されたプローブ信号に応じて基地局装置から送り返されてきた負荷状況とスループット記憶部７９に記憶されているスループットとに基づいて最適な負荷状況の基地局装置を選択して接続する基地局装置選択部８０とをそなえて構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線ＬＡＮ(Local Area Network)において用いて好適な、無線通信ネットワークシステム，無線端末装置および無線通信ネットワークの通信制御方法に関する。

図１２は無線ＬＡＮを適用した通信システムを示すブロック図で、この図１２に示す例では、有線ネットワーク１０４に接続された２つの無線基地局１０１Ａおよび１０１Ｂにより、それぞれ無線ＬＡＮ（無線通信ネットワーク）１００Ａおよび１００Ｂが形成されている。

これらの無線ＬＡＮ１００Ａおよび１００Ｂは、それぞれ、複数の無線端末（端末局）１０２をケーブルレスでネットワークと接続するシステムであり、各無線基地局１０１Ａ，１０１Ｂは、各無線エリア１０３Ａ，１０３Ｂ内において、ビーコンと呼ばれる同期フレーム信号を定期的に放送発信することにより、各無線エリア１０３Ａ，１０３Ｂ内に存在する複数の無線端末１０２の制御を行なっている。つまり、各無線基地局１０１Ａ，１０１Ｂからのビーコンが届く範囲内が、各無線ＬＡＮ１００Ａ，１００Ｂの無線エリア１０３Ａ，１０３Ｂと規定することができる。

従って、無線エリア１０３Ａまたは１０３Ｂ内に存在する無線端末１０２は、無線基地局１０１Ａまたは１０１Ｂを経由して、有線ネットワーク１０４に接続された有線端末１０５や、無線エリア１０３Ａまたは１０３Ｂ内に存在する他の無線端末１０２との通信を行なうことができる。
ところで、上述のような中速無線ＬＡＮでの無線通信方式としては、拡散スペクトラム〔以下、ＳＳ(Spread Spectrum）と略記する〕と呼ばれる方式が使用される。このＳＳ方式は、通常のある特定の限られた周波数帯域を使用する方式に対して、遙に広い信号帯域を利用し、ある周波数を見るとほとんど雑音と呼べるくらいの低い出力で通信を行なうものである。

このＳＳ方式では、例えば図１３に示すように、入力パルス列を狭帯域変調（一次変調）し、一次変調した信号をさらに拡散変調（二次変調）することにより、スペクトルを意図的に拡げて送信することで実現される。拡散されたスペクトルは、元の狭帯域変調信号に比べて冗長度が高く、雑音やフェージング等に強い。なお、受信側では、受信した信号を、二次復調（拡散復調）した後、一次復調を行なって出力パルス列を得ている。

上述のようなＳＳ方式には、さらに、直接拡散〔以下、ＤＳ（Direct Sequence)と略記する〕と、周波数ホッピング〔以下、ＦＨ（Frequency Hopping)と略記する〕と呼ばれる二つの方式がある。ＤＳ方式は、情報を符号化した入力パルス列よりも遙に高速の雑音状パルス列を用いて二次変調する方式である。また、ＦＨ方式は、所定幅の周波数帯を複数のチャネルに分割し、通常の狭帯域変調信号の搬送波の周波数として、その複数のチャネルを所定のパターン（ＦＨパターン）で順次使用するように次々に切り換えて送信する方式である。これらのＤＳ方式やＦＨ方式は、いずれも、搬送波の周波数帯域を拡散させることにより、できるだけ送信時間を短縮し、その周波数帯域を多くの利用者によって有効に使用できるようにするものである。

上述した無線ＬＡＮでは、このＦＨ方式が採用されている。ＦＨ方式による通信を、図１２にて前述した無線ＬＡＮ１００Ａや１００Ｂで行なう際、各無線ＬＡＮ１００Ａ，１００Ｂにおける無線基地局１０１Ａ，１０１Ｂは、その無線エリア１０３Ａ，１０３Ｂ内でのＦＨパターンを、前述したビーコンにより、自分の無線エリア１０３Ａ，１０３Ｂ内の無線端末１０２へ通知している。

ところで、ＦＨ方式のネットワークが単独で存在する場合、周辺に同帯域での電波を送出する機器が存在しなければ、そのネットワークは、他からの電波干渉を受けず、その本来のスループット性能を発揮する。しかし、周囲に他の無線ＬＡＮシステムが存在する場合〔例えば図１４に示すように、複数（図中３つ）の無線エリア１０３Ａ〜１０３Ｃが重なり合うような場合〕、同様の周波数帯域を使用することになるため、同時に同じ周波数を使う場合あるいは隣接する周波数を使う場合が生じ、そのような場合、相互の電波干渉によってそのスループットが悪化する。周辺ネットワークが増える程、その干渉の度合いは高くなり、スループットの悪化率も大きくなる。なお、図１４において、１００Ｃは無線ＬＡＮ、１０１Ｃは無線ＬＡＮ１００Ｃにおける無線基地局、１０３Ｃは無線基地局１０１Ｃの無線エリアである。

日本の場合、上述のような無線ＬＡＮシステムにおいて使用可能な周波数帯のチャネル数は２３チャネルであり、ＦＨ方式では、これらの２３チャネルを所定のＦＨパターンで一巡する動作を繰り返し行なっている。従って、その周波数帯域に干渉しうる周波数の電波が存在すると、所定のＦＨパターンで２３チャネル分の周波数を一巡する間に、干渉電波の周波数そのものと一致して干渉が生じる場合が１回あり、干渉電波の周波数に隣接する周波数で干渉が生じる場合が２回ある。

同一周波数の場合（つまりＦＨ中の周波数と干渉電波の周波数とが一致した場合）はその周波数帯での使用率を折半することで通信は可能であるが、隣接周波数の場合（つまりＦＨ中の周波数が干渉電波の周波数に隣接する場合）は単に妨害となるだけである。近隣に電波干渉の可能性がある他の無線基地局が１局あると、通信性能は最大で２．５／２３＝１０．８％だけ低下することになり、電波干渉の可能性がある無線基地局の数が例えば５局になると、その低下率は１２．５／２３で最大５４％にもなる。

そこで、ＦＨ方式を採用した無線ＬＡＮシステムでは、複数ネットワークが存在する場合に、その電波干渉を回避するのではなく、一定の確率で周波数干渉が発生するものとして、その割合が一定以上偏らないようにするホッピングパターンを使用するようにしている。例えば特開平７−１５４４３号公報に開示された技術では、ある無線基地局が所定のＦＨパターンを使用して通信を行なおうとした際に、周辺に同一ＦＨパターンを使用するネットワークが存在した場合、そのＦＨパターンの使用を避け他のＦＨパターンを使用することにより、周波数干渉を回避している。しかし、異なるＦＨパターンを使用していても、各無線ＬＡＮでのＦＨ中に周波数が一致もしくは隣接して干渉を生じる可能性は十分にあり、電波干渉を確実に回避することはできない。

一方、無線ＬＡＮの伝送路性能は、通常１〜２Ｍｂｐｓ程度（既存の有線ＬＡＮの１／１０〜１／５程度）である。従って、多数の無線端末の接続が１つの無線基地局に集中すると、接続台数の少ない基地局との間での負荷が偏り、同一エリア内で使用している無線端末間で著しく性能差が出る。
しかも、無線ＬＡＮで使用するＭＡＣ(Media Access Control)層プロトコルのＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid：衝突回避式搬送波センス多重アクセス）＋Ack 方式は、既存の有線ＬＡＮで普及しているＣＳＭＡ／ＣＤ(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect:衝突検知式搬送波センス多重アクセス）方式と類似しているが、以下の２点で異なっている。

即ち、第１に、無線ＬＡＮでは、無線基地局から定期的に制御フレーム（同期フレーム）が送信されるほか、各無線端末からも不定期に制御フレームが送信されるため、通常のデータフレームの送信を阻害している。
また、第２に、明確なコリジョン検出ができないため、相手先へのフレーム送達確認手法として、送り先から送り元に対し受信応答（Ack)を返信し、送り元が受信することで通知正常終了を確認する。従って、フレームの送り元では、送り先から受信応答(Ack）を受信して初めて、コリジョン（衝突）を生じることなくフレーム送信が行なわれたことを認識できる。

コリジョン（即ちデータ未到達）を早期に判断するために、また、伝送路の専有時間を確保するため、データ送信に先立ち、送り元と送り先との間で制御フレームＲＴＳ(Request To Send) とＣＴＳ(Clear To Send) とを交換することも行なわれている。しかし、伝送路負荷が軽く且つコリジョン発生が少ない状況において、上述のようなＲＴＳ／ＣＴＳフレーム交換を行なうと、１つのデータフレームの送信に要する時間が長くなってしまう。

このように複雑なプロトコルのために、実行スループットでは、無線ＬＡＮと有線ＬＡＮとの差が大きくなりやすく、ネットワークアプリケーションによっては、無線ＬＡＮを使用すると体感上レスポンスの悪さが目立ちやすくなるものがある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、無線ＬＡＮ等のネットワークシステムにおけるスループットの向上を実現した、無線通信ネットワークシステム，無線端末装置および無線通信ネットワークの通信制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信ネットワークシステム（請求項１）は、相互に近接または重畳する無線エリアをもつ複数の基地局装置と、これらの基地局装置のうちのいずれか一つと無線通信を行なう１以上の無線端末装置とをそなえてなるものであって、複数の基地局装置に、それぞれ、無線端末装置からプローブ信号を受信すると各基地局装置の負荷状況をプローブ応答として無線端末装置へ送り返す負荷状況送信部をそなえるとともに、無線端末装置に、予め付与された必要なスループットを情報として記憶するスループット記憶部と、周辺に存在する基地局装置を探索すべくプローブ信号を送信するプローブ信号送信部と、このプローブ信号送信部により送信されたプローブ信号に応じて基地局装置から送り返されてきた負荷状況とスループット記憶部に記憶されているスループットとに基づいて最適な負荷状況の基地局装置を選択して接続する基地局装置選択部とをそなえたことを特徴としている。

このとき、無線端末装置と接続中の基地局装置の負荷状況がスループット記憶部に記憶されているスループットに適さない状況になった場合には、基地局装置選択部が、プローブ信号送信部により送信されたプローブ信号に応じて基地局装置から送り返されてきた負荷状況とスループット記憶部に記憶されているスループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択・変更して接続し直すように構成してもよい（請求項２）。

また、本発明の無線端末装置（請求項３）は、相互に近接または重畳する無線エリアをもつ複数の基地局装置のうちのいずれか一つと無線通信を行なうものであって、予め付与された必要なスループットを情報として記憶するスループット記憶部と、周辺に存在する基地局装置を探索すべくプローブ信号を送信するプローブ信号送信部と、このプローブ信号送信部により送信されたプローブ信号に応じて基地局装置から送り返されてきた負荷状況とスループット記憶部に記憶されているスループットとに基づいて最適な負荷状況の基地局装置を選択して接続する基地局装置選択部とをそなえたことを特徴としている。

このとき、接続中の基地局装置の負荷状況がスループット記憶部に記憶されているスループットに適さない状況になった場合には、基地局装置選択部が、プローブ信号送信部により送信されたプローブ信号に応じて基地局装置から送り返されてきた負荷状況とスループット記憶部に記憶されているスループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択・変更して接続し直すように構成してもよい（請求項４）。

さらに、本発明の無線通信ネットワークの通信制御方法（請求項５）は、相互に近接または重畳する無線エリアをもつ複数の基地局装置と、これらの基地局装置のうちのいずれか一つと無線通信を行なう１以上の無線端末装置とをそなえてなる無線通信ネットワークに適用されるものであって、無線端末装置に、必要なスループットを予め情報として付与しておき、無線端末装置から、周辺に存在する基地局装置を探索すべくプローブ信号を送信し、このプローブ信号を受信した基地局装置から無線端末装置に対して負荷状況を送信し、基地局装置から送り返されてきた負荷状況と予め付与された前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択して無線端末装置と接続することを特徴としている。

このとき、無線端末装置と接続中の基地局装置の負荷状況が予め付与されたスループットに適さない状況になった場合には、無線端末装置から、周辺に存在する基地局装置に対してプローブ信号を送信し、そのプローブ信号に応じて基地局装置から送り返されてきた負荷状況と前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択・変更して無線端末装置と接続し直してもよい（請求項６）。

上述した本発明の無線通信ネットワークシステム，無線端末装置および無線通信ネットワークの通信制御方法によれば、無線端末装置が基地局装置との接続を行なう際に接続可能な基地局装置が複数存在する場合、無線端末装置は、負荷状況を送信してきた基地局装置の中から、その無線端末装置において必要とされるスループットを提供し得る基地局装置を選択して接続できるので、必要とされるスループットを確保でき、無線通信ネットワーク全体のスループットを大幅に改善することができる。
また、無線端末装置と基地局装置とを接続して実際の通信開始後に、無線端末装置側で必要とされるスループットが変化した場合や、基地局装置側での負荷状況が変化した場合にも、その変化に応じて、接続先の基地局装置を最適な負荷状況のものに選択・変更できるので、常に、無線通信ネットワーク全体のスループットを考慮し、効率のよいシステム運用が可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
まず、図３を参照しながら、本実施形態を適用される無線ＬＡＮ（無線通信ネットワークシステム）の構成について説明する。
図３は、無線エリア３が互いに重畳する複数（図中、３つ）の無線ＬＡＮ（無線通信ネットワーク）１０を示すブロック図であり、この図３に示す例では、有線ネットワーク４に接続された３つの無線基地局（無線通信ネットワーク用基地局装置）１により、それぞれ無線ＬＡＮ１０が形成されている。

これらの無線ＬＡＮ１０は、それぞれ、複数の端末局（無線端末装置）２をケーブルレスでネットワークと接続するシステムであり、各無線基地局１は、その無線エリア３内において、ビーコンと呼ばれる同期フレーム信号を定期的に放送発信することにより、各無線エリア３内に存在する複数の端末局２の制御を行なっている。つまり、各無線基地局１からの同期フレーム信号が届く範囲内が、各無線ＬＡＮ１０の無線エリア３と規定することができる。

従って、無線エリア３内に存在する端末局２は、無線基地局１を経由して、有線ネットワーク４に接続された有線端末５や、無線エリア３内に存在する他の端末局２との通信を行なえるようになっている。なお、各端末局２は、例えばパーソナルコンピュータにより、データ通信を行なうデータ通信用移動端末として構成されている。

ところで、上述した無線基地局１は、例えば図４に示すようなハードウェア構成を有している。つまり、図４に示すように、無線基地局１は、ＭＰＵ（MicroProcessor Unit)２１，ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association)コントローラ２２，ＬＡＮコントローラ２４，ＳＲＡＭ２５，ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ２６，ＤＲＡＭ２７およびＥＰＲＯＭ２８をバス２９により相互に接続して構成されている。

ここで、ＭＰＵ２１は、バス２９を介して接続された各構成要素を制御するとともに、無線基地局１配下の端末局２（即ち、無線エリア３内に存在しこの無線基地局１と接続される端末局２）を管理するものである。
ＰＣＭＣＩＡコントローラ２２は、無線通信部として機能する無線ＬＡＮカード２３に接続され、この無線ＬＡＮカード２３を制御するものである。なお、無線ＬＡＮカード２３は、図５にて後述するようなハードウェア構成を有しており、端末局２においては、同じ構成の無線ＬＡＮカード２３Ａ（図５参照）が、無線通信部としてそなえられている。

ＬＡＮコントローラ２４は、有線ネットワーク４に接続され、この有線ネットワーク４と無線基地局１との間のインタフェースとして機能するものである。
また、ＳＲＡＭ２５，ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ２６，ＤＲＡＭ２７およびＥＰＲＯＭ２８は、プログラムやプログラム運用データ（例えば、無線基地局１と端末局２との接続情報，端末局２の管理情報等）や通信データなどを記憶するもので、記憶部２０を構成している。

一方、端末局２は、例えばパーソナルコンピュータにＰＣＭＣＩＡ規格の無線ＬＡＮカード２３Ａ（図５参照）を接続することにより構成され、その無線ＬＡＮカード２３Ａにより、無線基地局１との間でデータ送受信を行なえるようになっている。また、無線基地局１も、前述した無線ＬＡＮカード２３（図４参照）により、端末局２との間でデータ送受信を行なえるようになっている。

無線ＬＡＮカード２３，２３Ａ（無線基地局１および端末局２の無線通信部）は、例えば図５に示すようなハードウェア構成を有している。つまり、図５に示すように、無線ＬＡＮカード２３，２３Ａは、ＰＣＭＣＩＡインタフェース３１，ＭＰＵ３２，ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ３３，ＤＲＡＭ３４，ＬＳＩ３５，３６，送受信部３７およびアンテナ３８を有して構成されている。

ここで、ＰＣＭＣＩＡインタフェース３１，ＭＰＵ３２，ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ３３，ＤＲＡＭ３４およびＬＳＩ３５は、バス３０により相互に接続され、アンテナ３８を有する送受信部３７は、ＬＳＩ３６を介してＬＳＩ３５に接続されている。
そして、ＰＣＭＣＩＡインタフェース３１は、無線ＬＡＮカード２３，２３Ａに接続される処理部（無線基地局１ではＰＣＭＣＩＡコントローラ２２／端末局２では図示省略のＣＰＵ等の処理部）とデータ，信号等のやり取りを行なうためのものである。

ＭＰＵ３２は、バス３０を介して無線ＬＡＮカード２３，２３Ａを統括的に制御するためのものであり、ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ３３は、プログラム等を格納するものであり、ＤＲＡＭ３４は、プログラム運用データや通信データ等を格納するものである。
また、バス３０に接続されたＬＳＩ３５は、ＭＡＣ（Media Access Control）制御部３５ａ，タイマ３５ｂ，シリアルインタフェース３５ｃおよび第１物理層制御部（ＰＨＹ制御部）３５ｄとしての機能を有している。ＭＡＣ制御部３５ａは、無線回線を介してデータを送信する際のデータ送出順制御を行なうものであり、第１物理層制御部３５ｄは、送信信号および受信信号についてのシリアル／パラレル変換処理を行なう物理層インタフェースとして機能する。

さらに、ＬＳＩ３６は、第２物理層制御部（ＰＨＹ制御部）３６ａとしての機能を有しており、この第２物理層制御部３６ａは、送信信号および受信信号についての周波数変換処理を行なう物理層インタフェースとして機能する。
そして、ＬＳＩ３６に接続された送受信部３７は、アンテナ３８を介して無線信号を送受するものである。

さて、本実施形態の無線基地局１および端末局２においては、上述したハードウェア構成により、それぞれ例えば図１および図２に示すような機能的構成が実現されている。
まず、図１を参照しながら、本実施形態の無線基地局１の機能的な構成について説明する。つまり、図１に示すように、本実施形態の無線基地局１は、周波数ホッピング制御部５０，同期フレーム送信処理部５１，データ送信処理部５２，データ受信処理部５３，ＡＣＫ送受信部５４，ＲＴＳ送受信部５５，ＣＴＳ送受信部５６，プローブ信号送信処理部５７，プローブ応答受信処理部５８，同期フレーム受信処理部５９，プローブ信号受信処理部６０，プローブ応答送信処理部６１，負荷状況設定部６２，送受信バイト数カウンタ６３，再送回数カウンタ６４，端末局再送回数カウンタ６５，平均データフレーム長カウンタ６６，ＣＷ値設定部６７およびＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長設定部６８としての機能を有している。

ここで、同期フレーム送信処理部５１は、無線基地局１の無線エリア３内における端末局２を制御すべく、ビーコンと呼ばれる同期フレーム信号を無線エリア３内へ定期的に放送発信するものであり、この同期フレーム信号により、後述するごとく無線基地局１で設定された各種制御情報が各端末局２へ伝送されるようになっている。

データ送信処理部５２は、端末局２に対するデータの送信処理を行なうものであり、データ受信処理部５３は、端末局２からのデータの受信処理を行なうものである。
ＡＣＫ送受信部５４は、受信確認通知信号（ACK)の送受信処理を行なうもので、データ受信処理部５３により端末局２からのデータ受信を完了した場合にデータ送り元の端末局２に対して受信確認通知信号（ACK)を送信する一方、データ送信処理部５２により端末局２に対してデータ送信を行なった際にデータ送り先の端末局２からの受信確認通知信号（ACK)を受信するものである。

ＲＴＳ送受信部５５は、制御フレームとしてのＲＴＳ(Request To Send) フレームの送受信処理を行なうもので、端末局２に対するデータ送信時に予め伝送路の専有時間を確保すべくデータ送り先の端末局２に対してＲＴＳフレームを送信する一方、端末局２からのＲＴＳフレームを受信するものである。つまり、ＲＴＳ送受信部５５は、データ送信処理部５２により端末局２へのデータ送信を行なうのに先立ってＲＴＳフレームの送信処理を行なう。

ＣＴＳ送受信部５６は、制御フレームとしてのＣＴＳ（Clear To Send)フレームの送受信処理を行なうもので、端末局２からのＲＴＳフレームに応じて伝送路の専有時間を確保した場合にその端末局２に対してＣＴＳフレームを送信する一方、端末局２からのＣＴＳフレームを受信するものである。このＣＴＳ送受信部５６によってＣＴＳフレームが受信されると、データ送信処理部５２により端末局２に対するデータ送信が開始されるようになっている。

なお、本実施形態において、ＲＴＳフレームやＣＴＳフレームの付加送信を行なうか否かについては、後述するＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長設定部６８の機能により設定される。
プローブ信号送信処理部５７は、後述する探索部５０ａからの指示を受けて、無線基地局１の起動時に、周辺における他の無線ＬＡＮ１０の稼働状況をスキャンすべく、その無線エリア３内にプローブ信号を発信するものであり、プローブ応答受信処理部５８は、プローブ信号送信処理部５７により発信したプローブ信号に応じて、他の無線ＬＡＮ１０を成す無線基地局１から送信されてきたプローブ応答（プローブレスポンス信号）を受信するものである。

プローブ応答には、その無線基地局１が既に設定している周波数ホッピング（ＦＨ）のパターンおよび時刻に関する情報が含まれている。なお、図１においては図示を省略しているが、本実施形態の無線基地局１には、他の無線基地局１からのプローブ信号を受信した際に、設定済のＦＨのパターンおよび時刻に関する情報を含むプローブ応答を送信する機能もそなえられている。

同期フレーム受信処理部５９は、無線基地局１の通常運用中に他の無線基地局１から送信されてくる同期フレーム信号（ビーコン）を受信するものである。
そして、周波数ホッピング制御部（ＦＨ制御部）５０は、図６および図７に示すフローチャートに従って動作し、自局における周波数ホッピングのタイミングおよび時刻を制御するためのもので、探索部５０ａ，周波数ホッピング選択・設定部５０ｂ，タイマ５０ｃおよびタイミング調整部５０ｄを有して構成されている。

探索部５０ａは、無線基地局１の起動による無線ＬＡＮ１０の立ち上げ時に、周辺における他の無線ＬＡＮ１０の有無を探索すべく、プローブ信号送信処理部５７にプローブ信号を発信させるとともに、そのプローブ信号の発信に応じてプローブ応答受信処理部５８により他の無線基地局１からプローブ応答を受信した場合（他の無線ＬＡＮ１０が周辺に存在する場合）に、そのプローブ応答から他の無線ＬＡＮ１０（無線基地局１）におけるＦＨのパターンおよび時刻を得るものである。

周波数ホッピング選択・設定部（ＦＨ選択・設定部）５０ｂは、探索部５０ａにより得られた他の無線ＬＡＮ１０におけるＦＨパターンを自局のＦＨのパターンとして選択するとともに、探索部５０ａにより得られたＦＨの時刻に基づいて当該パターンによるＦＨが他の無線ＬＡＮ１０におけるＦＨとの間で周波数干渉を起こさないタイミングを選択し、選択したタイミングで前記パターンのＦＨを実行させるべく、選択したタイミングに応じた時刻をタイマ５０ｃに設定するものである。

このＦＨ選択・設定部５０ｂにより選択・設定されたＦＨのパターンおよびタイマ５０ｃに設定された時刻は、同期フレーム送信処理部５１により同期フレーム信号内に制御情報として付与され、その同期フレーム信号の送信により各端末局２へ通知されるようになっている。従って、同期フレーム信号を受信した各端末局２では、その同期フレーム信号を解析してＦＨのパターンおよび時刻を読み出し、無線基地局１と同期したＦＨを実行することにより、無線基地局１との通信が行なわれるようになっている。

タイマ５０ｃは、前述のごとくＦＨ選択・設定部５０ｂによりＦＨの時刻を設定されるもので、このタイマ５０ｃにより指し示される時刻に応じた周波数帯域のチャネルが順次選択されてＦＨが実行されるようになっている。
例えば１チャネル４００msec毎に２３チャネルを所定のＦＨパターンで一巡してＦＨを行なう場合、タイマ５０ｃは、０から計時を開始し、４００msec×２３＝９２００msecまで計時すると再び０から計時を開始し直すもので、タイマ５０ｃが、０〜４００msecを指し示している時には、所定のＦＨパターンのうちの１番目のチャネルが選択され、４００〜８００msecを指し示している時には２番目のチャネルが選択され、以下同様に、３〜２２番目のチャネルが選択され、８８００〜９２００msecを指し示している時には２３番目のチャネルが選択されようになっている。

ＦＨ時刻は、このタイマ５０ｃが指し示す時刻（タイマ値）であり、例えば、他の無線基地局１のＦＨ時刻が２００msecの時に自局のＦＨ時刻として１０００msecをタイマ５０ｃに設定すると、他の無線基地局１と自局とでは、８００msecの時刻差つまり２チャネル分のタイミングずれを生じた状態で、全く同じＦＨパターンの周波数ホッピングが併行して実行されることになる。

タイミング調整部５０ｄは、無線基地局１の通常運用中に、同期フレーム受信処理部５９により他の無線基地局１からの同期フレーム信号（ビーコン）を受信した場合、その同期フレーム信号からＦＨのパターンおよび時刻を得て、同一パターンの場合には、その時刻（タイマ値）に応じてタイマ５０ｃの値を変更することにより、他の無線ＬＡＮ１０におけるＦＨに対する自局のＦＨのタイミングを調整するもので、このように周辺の他の無線基地局１との間でタイマ５０ｃの値を補正し合うことにより、後述するごとく長時間のネットワーク運用時の周波数干渉の発生を回避している。

また、プローブ信号受信処理部６０は、通常運用中に、自局の無線エリア３内の端末局２からのプローブ信号を受信するものであり、プローブ応答送信処理部（負荷状況送信部）６１は、プローブ信号受信処理部６０により端末局２からプローブ信号を受信すると、後述する負荷状況設定部６２に設定されている負荷状況を、プローブ信号送り元の端末局２に対してプローブ応答として送信するものである。

そして、負荷状況設定部（負荷状況送信部）６２は、無線基地局１が管理している無線ＬＡＮ１０の負荷状況〔例えば、(1)伝送路性能に対して負荷の高い端末数，(2)単位時間当たりの送受信バイト数（後述する送受信バイト数カウンタ６３により計数される値）など〕を、プローブ応答送信処理部６１により送信するプローブ応答に情報として設定するものである。

一方、送受信バイト数カウンタ（負荷状況検出部）６３は、無線基地局１での単位時間当たりの送受信バイト数を、無線ＬＡＮ１０での負荷状況として計数するものである。
再送回数カウンタ（負荷状況検出部）６４は、無線基地局１から各端末局２に対する、単位時間当たりの再送回数（データ送信時に衝突が発生したために再送を行なった回数）を、無線ＬＡＮ１０での負荷状況として計数するものである。

端末局再送回数カウンタ（負荷状況検出部）６５は、端末局２からの受信データ中に情報として含まれる、単位時間当たりの再送回数（端末局２がそのデータを送信できるまでに行なった再送の回数）を、無線ＬＡＮ１０での負荷状況として計数するものである。
平均データフレーム長カウンタ６６は、端末局２との間で送受信されているデータフレーム長の平均値を計数するものである。

そして、ＣＷ値設定部（変更部）６７は、図９に示すフローチャートに従って動作するもので、送受信バイト数カウンタ６３により計数された単位時間当たりの送受信バイト数と、再送回数カウンタ６４により計数された単位時間当たりの再送回数と、端末局再送回数カウンタ６５により計数された端末局２からの単位時間当たりの再送回数とに応じて、データ衝突回避のためのバックオフ時間の最大値となるＣＷ（コンテンション・ウインドウ）の幅を動的に変更するものである。

なお、バックオフ時間は、データ送信時に衝突が生じた際に、次にデータ再送を行なうまでの間の待機時間であり、本実施形態では、図９を参照しながら後述するごとく、送受信バイト数や再送回数（コリジョン／コンテンション発生数）等に応じて、ＣＷ値をダイナミックに変更することにより、衝突の少ないフレーム間隔を設定することができるようになっている。また、ＣＷ値設定部６７により設定されたＣＷ値は、データ送信処理部５２に再送時の制御情報として伝えられるとともに、同期フレーム送信処理部５１により同期フレーム信号内に制御情報として付与され、その同期フレーム信号の送信により各端末局２へ通知されるようになっている。

ＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長設定部（変更部）６８は、図１０に示すフローチャートに従って動作するもので、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームの付加状態を設定変更する機能(1)と、最大パケット長を設定変更する機能(2)とを有している。
機能(1)は、再送回数カウンタ６４や端末局再送回数カウンタ６５による計数結果に基づいて得られる再送発生率と、平均データフレーム長カウンタ６６により計数された平均データフレーム長とに基づいて、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームをフレーム送信時に付加した場合としない場合とでどちらの方が送信性能が良くなるかを判断してＲＴＳ／ＣＴＳフレーム使用／不使用を決定し、その使用状態（付加状態）を動的に変更する機能である。なお、送信性能の判断基準については、図１１を参照しながら後述する。

また、機能(2)は、再送回数カウンタ６４や端末局再送回数カウンタ６５により計数された再送回数（コリジョン／コンテンション発生数等）に応じて、フレーム送信時の最大パケット長を動的に変更するものである。その基本的な変更基準によれば、再送回数が多い場合（衝突発生回数が多い場合）には、最大パケット長を短く設定しデータをフラグメント化しながらデータ送信を行なう一方、再送回数が少ない場合（衝突発生回数が少ない場合）には、最大パケット長を長く設定するようになっている。

なお、ＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長設定部６８により設定された、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを付加するか否かの情報と最大パケット長とは、データ送信処理部５２にデータ送信時の制御情報として伝えられるとともに、同期フレーム送信処理部５１により同期フレーム信号内に制御情報として付与され、その同期フレーム信号の送信により各端末局２へ通知されるようになっている。

次に、図２を参照しながら、本実施形態の端末局２の機能的な構成について説明する。つまり、図２に示すように、本実施形態の端末局２は、同期フレーム受信処理部７０，同期フレーム解析処理部７１，データ送信処理部７２，データ受信処理部７３，ＡＣＫ送受信部７４，ＲＴＳ送受信部７５，ＣＴＳ送受信部７６，プローブ信号送信処理部７７，プローブ応答受信処理部７８，スループット記憶部７９および基地局選択部８０としての機能を有している。

ここで、同期フレーム受信処理部７０は、無線基地局１からの同期フレーム信号（ビーコン）の受信処理を行なうものであり、この同期フレーム受信処理部７０により受信された同期フレーム信号は同期フレーム解析処理部７１により解析され、その同期フレーム信号内に含まれる前述した各種制御情報が読み出され、その制御情報が端末局２での制御に用いられるようになっている。

データ送信処理部７２は、無線基地局１に対するデータの送信処理を行なうものであり、データ受信処理部７３は、無線基地局１からのデータの受信処理を行なうものである。
ＡＣＫ送受信部７４は、受信確認通知信号（ACK)の送受信処理を行なうもので、データ受信処理部７３により無線基地局１からのデータ受信を完了した場合にデータ送り元の無線基地局１に対して受信確認通知信号（ACK)を送信する一方、データ送信処理部７２により無線基地局１に対してデータ送信を行なった際にデータ送り先の無線基地局１からの受信確認通知信号（ACK)を受信するものである。

ＲＴＳ送受信部７５は、制御フレームとしてのＲＴＳ(Request To Send) フレームの送受信処理を行なうもので、無線基地局１に対するデータ送信時に予め伝送路の専有時間を確保すべくデータ送り先の無線基地局１に対してＲＴＳフレームを送信する一方、無線基地局１からのＲＴＳフレームを受信するものである。つまり、ＲＴＳ送受信部７５は、データ送信処理部７２により無線基地局１へのデータ送信を行なうのに先立ってＲＴＳフレームの送信処理を行なう。

ＣＴＳ送受信部７６は、制御フレームとしてのＣＴＳ（Clear To Send)フレームの送受信処理を行なうもので、無線基地局１からのＲＴＳフレームに応じて伝送路の専有時間を確保した場合に無線基地局１に対してＣＴＳフレームを送信する一方、無線基地局１からのＣＴＳフレームを受信するものである。このＣＴＳ送受信部７６によってＣＴＳフレームが受信されると、データ送信処理部７２により無線基地局１に対するデータ送信が開始されるようになっている。

なお、前述した通り、ＲＴＳフレームやＣＴＳフレームの付加送信を行なうか否かについては、同期フレーム信号内に制御情報として付与されている、ＲＴＳ／ＣＴＳ付加情報により決定される。
プローブ信号送信処理部７７は、端末局２が無線基地局１との接続を行なうのに先立って、周辺に存在する無線基地局１を探索すべくプローブ信号を送信するものである。

プローブ応答受信処理部７８は、プローブ信号送信処理部７７により発信したプローブ信号に応じて、周辺に存在する無線基地局１から送信されてきたプローブ応答を受信するものである。そのプローブ応答には、前述した通り、無線基地局１の負荷状況設定部６２により、無線ＬＡＮ１０の負荷状況（例えば(1)高負荷の接続端末数や(2)単位時間当たりの送受信バイト数など）が設定されている。

また、スループット記憶部７９は、その端末局２が必要とする、用途（アプリケーション）に応じたスループットを予め付与され、情報として記憶するものである。
そして、基地局選択部８０は、プローブ応答受信処理部７８により受信されたプローブ応答中の負荷状況と、スループット記憶部７９に記憶されている端末局２で必要なスループットとに基づいて、最適な負荷状況の無線基地局１を選択して接続するものである。つまり、端末局２は、基地局選択部８０の機能により、プローブ応答のあった無線基地局１の中から自分の必要とするスループットを提供し得るものを選択し、その無線基地局１と接続されるようになっている。

また、本実施形態の基地局選択部８０は、接続中の無線基地局１の負荷状況がスループット記憶部７９に記憶されているスループットに適さない状況になった場合に、プローブ信号送信部７７により送信したプローブ信号に応じて無線基地局１から送り返されてきた負荷状況と、スループット記憶部７９に記憶されているスループットとに基づいて、最適な負荷状況の無線基地局１を自動的に選択・変更して接続し直す機能も有している。

さて、次に、図６〜図１１を参照しながら、上述のごとく構成された本実施形態の無線基地局１および端末局２の動作について、項目〔１〕〜〔５〕に分けて説明する。
〔１〕ホッピングパターン／タイミング決定動作
まず、図６に示すフローチャート（ステップＳ１〜Ｓ７）に従って、本実施形態の無線基地局１におけるホッピングパターン／タイミング決定動作について説明する。

無線基地局１の起動による無線ＬＡＮ１０の立ち上げ時には、通常、端末局２が無線基地局１との接続時にプローブ信号を発信して周辺の無線基地局１を探索するのと同様にして、無線基地局１は、周辺に存在する他の無線ＬＡＮ１０（他の無線基地局１）を探索する（ステップＳ１）。その際、探索部５０ａが、プローブ信号送信処理部５７にプローブ信号を発信させる。

そして、そのプローブ信号に応じてプローブ応答受信処理部５８により他の無線基地局１からプローブ応答を受信したか否かに基づいて、周辺に無線基地局１が存在するか否かが判断される（ステップＳ２）。
他の無線基地局１からのプローブ応答を受信しなかった場合（ステップＳ２でＮＯ判定の場合）、他の無線ＬＡＮ１０との間で周波数干渉を起こす可能性が無いので、ＦＨ選択・設定部５０ｂは、ホッピングパターンを任意に選択するとともに（ステップＳ６）、タイマ５０ｃに任意の時刻（タイマ値）を設定してから（ステップＳ７）、周波数ホッピング（ＦＨ）を開始する（ステップＳ５）。

これに対し、他の無線基地局１からのプローブ応答を受信した場合（ステップＳ２でＹＥＳ判定の場合）、探索部５０ａは、受信したプローブ応答から他の無線ＬＡＮ１０（無線基地局１）におけるＦＨのパターンおよび時刻（タイマ値）を得て、ＦＨ選択・設定部５０ｂは、そのＦＨパターンと全く同一のものを自局のＦＨパターンとして選択するとともに（ステップＳ３）、タイマ５０ｃの値を、プローブ応答から得られたタイマ値（時刻）に一致しない値（例えば８００msec以上ずれた値）に設定してから（ステップＳ４）、周波数ホッピング（ＦＨ）を開始する（ステップＳ５）。

タイマ５０ｃの値を上述のように設定することにより、当該パターンによるＦＨが他の無線ＬＡＮ１０におけるＦＨとの間で周波数干渉を起こさないタイミングが選択される。
上述のように、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６，Ｓ７で選択／設定されたパターンやタイマ値は、同期フレーム送信処理部５１により同期フレーム信号内に制御情報として付与されて各端末局２へ通知され、同期フレーム信号を受信した各端末局２では、そのＦＨのパターンおよびタイマ値に応じて無線基地局１と同期したＦＨを行なって、無線基地局１との通信が行なわれる。

このようにして、図３に示すごとく、周辺に他の無線ＬＡＮ１０が存在する場合、全く同じパターンの周波数ホッピングが、ホッピングタイミングをずらして実行されることになるので、自局の無線ＬＡＮ１０の周波数ホッピングと他の無線ＬＡＮ１０の周波数ホッピングとが周波数干渉が起こすことを積極的に回避でき、周波数干渉によるスループットの低下を確実に回避することができる。

従って、相互に可干渉なネットワーク（無線ＬＡＮ１０）が複数隣接する状況で、各無線ＬＡＮ１０に対し電波的に最大限のスループットを提供することができる。
なお、周辺に存在する無線基地局１の探索を行なった結果、周辺に複数の無線基地局１が存在し異なる複数のホッピングパターンが使用されていた場合には、受信した複数のプローブ応答の中から最も影響を受けやすい（即ち受信フレームの受信強度の最も強い）無線基地局１を選択し、そのホッピングパターンおよび時刻を参照して、自局のホッピングパターンおよび時刻（タイマ値）の設定を行なう。

〔２〕ホッピングタイミング補正動作
図７に示すフローチャート（ステップＳ１１〜Ｓ１６）に従って、本実施形態の無線基地局１におけるホッピングタイミング補正動作について説明する。
図６にて説明した手順によりＦＨを開始した後には、前述したようにタイマ５０ｃの指し示す値（時刻）に従って４００msec毎にチャネル変更（つまり周波数ホッピング）が行なわれるが、長時間連続使用していると、周辺の無線基地局１との間で、タイマ５０ｃ個々の性能誤差により、ホッピングタイミングが次第にずれ、そのまま放置しておくと、周波数の相互干渉を起こしてスループットの低下を招く可能性がある。

このようなタイマ５０ｃの誤差の累積による相互干渉回避するため、本実施形態では、タイミング調整部５０ｄの機能により、図７に示すようなホッピングタイミング補正動作を行なっている。
無線基地局１の通常運用中に、受信したフレームが他の無線基地局１からの同期フレーム信号であるか否か、即ち、同期フレーム受信処理部５９により他の無線基地局１からの同期フレーム信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１１）。同期フレーム信号を受信した場合（ＹＥＳ判定の場合）、タイミング調整部５０ｄは、その同期フレーム信号に含まれる制御情報を参照し、同じホッピングパターンを使用しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。

同じホッピングパターンを使用しているものと判断した場合（ＹＥＳ判定の場合）、タイミング調整部５０ｄは、受信した同期フレーム信号内のタイマ値ｔ１と、自局のタイマ５０ｃの値ｔ０とを比較し、ｔ１＞ｔ０であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。
ｔ１＞ｔ０であると判定した場合（ＹＥＳ判定の場合）、自局のタイマ５０ｃを戻すことにより、その値を、受信したタイマ値と所定値（例えば８００msec）以上の差が生じるように小さく設定する一方（ステップＳ１４）、ｔ１≦ｔ０であると判定した場合（ＮＯ判定の場合）、自局のタイマ５０ｃを進めることにより、その値を、受信したタイマ値と所定値（例えば８００msec）以上の差が生じるように大きく設定する（ステップＳ１５）。

そして、同期フレーム送信処理部５１により次の同期フレーム信号を送信する際に、ステップＳ１４，Ｓ１５で設定された新しいタイマ値を、その同期フレーム信号内に制御情報として設定することにより、無線基地局１と接続されている各端末局２におけるＦＨ用のタイマ値を補正する（ステップＳ１６）。
このようにして、周辺の他の無線基地局１との間でタイマ５０ｃの値を補正し合うことにより、長時間のネットワーク運用に伴うタイマ５０ｃの経時的な変化によって、自局の無線ＬＡＮ１０の周波数ホッピングと他の無線ＬＡＮ１０の周波数ホッピングとの間隔が徐々に近づいて周波数干渉が発生するのを回避でき、より確実に周波数干渉によるスループットの低下を回避することができる。

〔３〕無線基地局選択動作
図８に示すフローチャート（ステップＳ２１〜Ｓ２７）に従って、本実施形態の端末局２の無線基地局選択動作について説明する。
ところで、各端末局２は、その用途（アプリケーション）によって、スループットの量やデータの集中度が異なるため、図３に示すように複数の無線基地局１を選択可能な状況であれば、端末局２毎の情報によって接続先の無線基地局１を選択することによって、ネットワーク全体のスループットを改善することができる。

そこで、本実施形態の端末局２では、基地局選択部８０の機能により、図８に示すような無線基地局１の選択動作を行なっている。
端末局２をネットワークに組み込む際には、その端末局２が使用するネットワークアプリケーションに基づいて、その端末局２で必要とされるスループットを推測してスループット記憶部７９に記憶させておく。

そして、端末局２が無線基地局１との接続を行なう際には、通常、プローブ信号送信処理部７７により周辺の無線基地局１に対してプローブ信号を送信し、無線基地局１からのプローブ応答をプローブ応答受信処理部７８により受信することで、周辺に存在する無線基地局１の探索を行なう（ステップＳ２１）。
このとき、プローブ信号を受信した無線基地局１は、プローブ応答送信処理部６１により、負荷状況設定部６２にて設定された負荷状況を、プローブ応答としてプローブ信号送り元の端末局２へ送り返す。従って、無線基地局１からのプローブ応答には、各無線基地局１が管理する無線ＬＡＮ１０の負荷状況が含まれている。

このようなプローブ応答を複数の無線基地局１から受信した端末局２では、これらの無線基地局１の負荷状況（(1)伝送路性能に対して負荷の高い端末数，(2)単位時間当たりの送受信バイト数）をリストにしてから（ステップＳ２２）、そのリストを参照しながら、スループット記憶部７９に記憶されている必要なスループットに基づいて、自局にとって最適な負荷状況の無線基地局１を選択する（ステップＳ２３）。

この後、選択した無線基地局１との接続を行ない（ステップＳ２４）、接続に成功した場合（ステップＳ２５でＹＥＳ判定の場合）には、通信開始する一方（ステップＳ２７）、接続に失敗した場合（ステップＳ２５でＮＯ判定の場合）には、リストから次の候補を選択し（ステップＳ２６）、その無線基地局との接続を行なう（ステップＳ２４）。

例えばネットワークドライブの使用等により高いスループットを要求する端末局２の場合、負荷状況の(1)高負荷の接続端末数が少ない無線基地局１を選択して接続し、高負荷を要求する端末局２どうしによる伝送路の取り合いを緩和する。一方、必ずしも恒常的に高いスループットを必要としていない端末局２（電子メールやテキストの送受信のみを行なう端末局２）については、負荷状況の(2)送受信バイト数が大きい無線基地局１（つまり高負荷の接続端末数の少ない無線基地局１）を選択して接続することにより、無線ＬＡＮ１０全体のスループットを向上させる。

上述のようにして無線基地局１と端末局２との接続を行ない実際の通信開始後には、例えば、無線基地局１の管理する無線ＬＡＮ１０の負荷状況（単位時間当たりのコリジョン／コンテンション発生数等）が変化したり、端末局２の用途が変更されて必要とするスループットが通信途中で変わったりすることにより、端末局２と接続中の無線基地局１が、端末局２から要求されるスループットを満足しなくなる場合がある。

このような場合、本実施形態では、再度、プローブ送信から再開し、図８に示す手順を行なって、最適な負荷状況の無線基地局１を、自動的に選択・変更して接続し直す。これにより、負荷状況や必要スループットの変動が生じる都度、自局の必要とするスループットを獲得でき、多くのスループットを必要としなくなった場合には、不要のスループットを解放することができる。

従って、図３に示すごとく端末局２と接続可能な無線基地局１が複数存在する場合、端末局２は、負荷状況を送信してきた無線基地局１の中から、その端末局２において必要とされるスループットを提供し得る無線基地局１を選択して接続するので、必要とされるスループットを確保できるとともに適切な負荷分散を実現でき、無線ＬＡＮ１０全体のスループットを大幅に改善することができ、効率のよいシステム運用が可能になる。

〔４〕ＣＷ値変更動作
本実施形態では、この項目〔４〕のＣＷ値変更動作と、後述の項目〔５〕のＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長の変更動作とにより、単独の無線ＬＡＮ１０内において、最大限のスループットを確保している。
まず、図９に示すフローチャート（ステップＳ３１〜Ｓ３８）に従って、本実施形態の無線基地局１におけるＣＷ値変更動作について説明する。

本実施形態の無線基地局１では、その動作中、送受信バイト数カウンタ６３により、無線基地局１での単位時間当たりの送受信バイト数をカウントし（ステップＳ３１）、再送回数カウンタ６４により、無線基地局１から各端末局２に対する、単位時間当たりの再送回数（コリジョン発生数）をカウントし（ステップＳ３２）、端末局再送回数カウンタ６５により、端末局２からのフレーム再送回数（端末局２は再送フレーム内にその再送回数情報を設定することにより無線基地局１に通知する）をカウントする（ステップＳ３３）。

そして、ＣＷ値設定部６７は、これらのカウンタ６３〜６５により得られたカウント値に基づいて、伝送路が混み合っているか否かを判断して、ＣＷ値の設定変更を行なう。
つまり、まず、再送回数カウンタ６４により計数された再送回数がしきい値を超えているか否かを判定し（ステップＳ３４）、超えている場合（ＹＥＳ判定の場合）、ＣＷ値を大きく設定変更し、そのＣＷ値の変更を端末局２に対し同期フレーム信号により通知する（ステップＳ３５）。

再送回数がしきい値を超えていない場合（ステップＳ３４でＮＯ判定の場合）、端末局２からの再送回数がしきい値を超えているか否かを判定し（ステップＳ３６）、超えている場合（ＹＥＳ判定の場合）、ＣＷ値を大きく設定変更し、そのＣＷ値の変更を端末局２に対し同期フレーム信号により通知する（ステップＳ３５）。

端末局２からの再送回数がしきい値がしきい値を超えていない場合（ステップＳ３６でＮＯ判定の場合）、送受信バイト数がしきい値よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ３７）、しきい値よりも小さい場合（ＹＥＳ判定の場合）、伝送路は混み合っていないものと判断し、ＣＷ値を小さく設定変更し、そのＣＷ値の変更を端末局２に対し同期フレーム信号により通知する（ステップＳ３８）。ステップＳ３７でＮＯ判定の場合（送受信バイト数がしきい値以上である場合）には、ＣＷ値の変更を行なうことなく処理を終了する。

上述の処理を繰り返し行なうことにより、ＣＷ値設定部６７において伝送路が混み合っていると判断された場合には、データ再送時に設定されるバックオフ時間に対応するＣＷの初期値を大きくするように、定期送信している同期フレーム信号によって各端末局２へ通知する。これにより、フレームのコリジョン発生確率が小さくなり、低下したスループットを向上させることができる。その後、送受信バイト数や再送回数を監視し、伝送路が空いてきたと判断した場合（ステップＳ３７でＹＥＳ判定となった場合）、ＣＷ値を元に戻すことにより、平均のフレーム間隔を短くし、初期のスループットに回復させることができる。

このように、送受信バイト数や再送回数等に応じて、ＣＷ値をダイナミックに変更することにより、衝突の少ないフレーム間隔を設定することができ、負荷状況に対応した効率のよいデータ送受信が可能になり、稼働中の無線ＬＡＮ１０のスループットを最大限に発揮することができる。
〔５〕ＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長の変更動作
図１０に示すフローチャート（ステップＳ４１〜Ｓ５２）に従って、本実施形態の無線基地局１におけるＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長の変更動作について説明する。

図９により前述したＣＷ値の変更動作と同様、本実施形態のＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長設定部６８は、負荷の程度（再送／フレーム受信数）に応じて、フレーム送信の際のＲＴＳ／ＣＴＳフレームの付加状態と最大パケット長とをダイナミックに変更することにより、コリジョン発生時のロスとＲＴＳ／ＣＴＳフレーム長のロスとを調整し、単独の無線ＬＡＮ１０内において、最大限のスループットを確保している。

つまり、図１０に示すように、ＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長設定部６８では、まず、再送回数カウンタ６４および端末局再送回数カウンタ６５により再送が発生しているか否かを判定し（ステップＳ４１）、発生してる場合（ＹＥＳ判定の場合）、現在、フレーム送信に際してＲＴＳ／ＣＴＳフレームの付加を行なっているか否かを判定する（ステップＳ４２）。

ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用していない場合（ステップＳ４２でＮＯ判定の場合）、平均データフレーム長をカウンタ６６によりカウントし（ステップＳ４３）、その平均データフレーム長と、再送回数カウンタ６４および端末局再送回数カウンタ６５の計数結果から得られる再送発生率とを判定し（ステップＳ４４）、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用してフレーム送信を行なった方がよいかどうかを判断する（ステップＳ４５）。

このステップＳ４５では、再送発生率および平均データフレーム長に基づいて、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームをフレーム送信時に付加した場合としない場合とでどちらの方が送信性能が良くなるかを判断してＲＴＳ／ＣＴＳフレーム使用／不使用を決定している。その送信性能の判断基準について、図１１を参照しながら説明する。

図１１は、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームの有無と送信データ長との関係を示すもので、この図１１において、Ｔ１はＲＴＳ／ＣＴＳフレームの交換時間、Ｔ２はデータフレーム（DATA）の送信時間で、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用しない時のコリジョン検出時間に対応している。また、Ｔ３はＲＴＳ／ＣＴＳフレーム使用時におけるコリジョン検出時間である。なお、ＳＩＦＳはショートインターフレームスペース、ＡＣＫは受信確認通知信号である。

図１１に示すようなフレームを１つ送信する際のコリジョン発生回数をＮ回とすると、ＲＴＳ／ＣＴＳフレーム未使用時の１フレーム送信に要する平均時間は、（Ｎ＋１）×Ｔ２となり、ＲＴＳ／ＣＴＳ使用時の１フレーム送信に要する平均時間は、Ｎ×Ｔ３＋（Ｔ１＋Ｔ２）となる。
従って、１フレームの送信に対する再送回数Ｎ回の時に、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用した方が送信性能が良くなる場合は、
Ｎ×Ｔ３＋（Ｔ１＋Ｔ２）＜（Ｎ＋１）×Ｔ２
の時、即ち、
（Ｔ２−Ｔ３）×Ｎ＞Ｔ１
を満たす場合である。ただし、Ｔ１，Ｔ３は固定値とする。

さて、上述した判断基準に基づきステップＳ４５でＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用した方がよいと判断された場合（ＹＥＳ判定の場合）、データ送信時にＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用することとし、その旨を同期フレーム信号により各端末局２に通知する（ステップＳ４６）。
ステップＳ４５でＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用しない方がよいと判断された場合（ＮＯ判定の場合）、現在、データをフラグメント化しながら送信しているか否かを判断し（ステップＳ４７）、フラグメント化している場合（ＹＥＳ判定の場合）、最大パケット長を大きくしてＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用した方がよいかどうかを判断する（ステップＳ４８）。

ステップＳ４８でＹＥＳ判定となった場合には、最大パケット長を大きく設定変更し、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用することとし、その旨を同期フレーム信号により各端末局２に通知する（ステップＳ４９）。
また、ステップＳ４７またはＳ４８でＮＯ判定となった場合には、データ送信時にはＲＴＳ／ＣＴＳフレームは使用しないこととし、その旨を同期フレーム信号により各端末局２に通知する（ステップＳ５０）。

一方、ステップＳ４１で再送が発生していないと判定した場合（ＮＯ判定の場合）には、前述したステップＳ４７へ移行する。また、ステップＳ４２でＲＴＳ／ＣＴＳフレームを使用していると判定した場合（ＹＥＳ判定の場合）には、データをフラグメント化しながら送信しているか否かを判断する（ステップＳ５１）。

そして、ステップＳ５１でデータをフラグメント化しながら送信していると判定した場合（ＹＥＳ判定の場合）には、変更を行なうことなくそのまま処理を終了する。また、ステップＳ５１でデータをフラグメント化しながら送信していないと判定した場合（ＮＯ判定の場合）には、最大パケット長を小さくすることととし、その旨を同期フレーム信号により各端末局２に通知する（ステップＳ５２）。

このようにして、本実施形態では、再送発生率および平均データフレーム長に基づいて、送信性能が向上するように、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームの使用／不使用や最大パケット長が決定されダイナミックに変更されるので、負荷状況に対応した効率のよいデータ送受信が可能になり、稼働中の無線ＬＡＮ１０のスループットを最大限に発揮することができる。

なお、上述した実施形態では、無線通信ネットワークが無線ＬＡＮである場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その他の無線通信ネットワークにも同様に適用され、上述した実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明の一実施形態としての無線通信ネットワーク用基地局装置（無線基地局）の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態としての無線端末装置（端末局）の機能的な構成を示すブロック図である。 無線エリアが相互に重畳する複数の無線ＬＡＮを示すブロック図である。 本実施形態における無線基地局のハードウェア構成を示すブロック図である。 本実施形態における無線ＬＡＮカード（無線基地局および端末局の無線通信部）のハードウェア構成を示すブロック図である。 本実施形態の無線基地局の動作（ホッピングパターン／タイミング決定動作）を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の無線基地局の動作（ホッピングタイミング補正動作）を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の端末局の動作（無線基地局選択動作）を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の無線基地局の動作（ＣＷ値変更動作）を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の無線基地局の動作（ＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長の変更動作）を説明するためのフローチャートである。 本実施形態の無線基地局の動作（ＲＴＳ／ＣＴＳ付加判定基準）を説明するための図である。 無線ＬＡＮを適用した通信システムを示すブロック図である。 拡散スペクトラム方式について説明するための図である。 無線エリアが相互に重畳する複数の無線ＬＡＮの例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 無線基地局（無線通信ネットワーク用基地局装置）
２ 端末局（無線端末装置）
３ 無線エリア
４ 有線ネットワーク
１０ 無線ＬＡＮ（無線通信ネットワーク）
２０ 記憶部
２１，３２ ＭＰＵ
２２ ＰＣＭＣＩＡコントローラ
２３，２３Ａ 無線ＬＡＮカード
２４ ＬＡＮコントローラ
２５ ＳＲＡＭ
２６，３３ ＦＬＡＳＨ ＲＯＭ
２７，３４ ＤＲＡＭ
２８ ＥＰＲＯＭ
２９，３０ バス
３１ ＰＣＭＣＩＡインタフェース
３５，３６ ＬＳＩ
３５ａ ＭＡＣ制御部
３５ｂ タイマ
３５ｃ シリアルインタフェース
３５ｄ 第１物理層制御部（ＰＨＹ制御部）
３６ａ 第２物理層制御部（ＰＨＹ制御部）
３７ 送受信部
３８ アンテナ
５０ 周波数ホッピング制御部（ＦＨ制御部）
５０ａ 探索部
５０ｂ 周波数ホッピング選択・設定部
５０ｃ タイマ
５０ｄ タイミング調整部
５１ 同期フレーム送信処理部
５２ データ送信処理部
５３ データ受信処理部
５４ ＡＣＫ送受信部
５５ ＲＴＳ送受信部
５６ ＣＴＳ送受信部
５７ プローブ信号送信処理部
５８ プローブ応答受信処理部
５９ 同期フレーム受信処理部
６０ プローブ信号受信処理部
６１ プローブ応答送信処理部（負荷状況送信部）
６２ 負荷状況設定部（負荷状況送信部）
６３ 送受信バイト数カウンタ（負荷状況検出部）
６４ 再送回数カウンタ（負荷状況検出部）
６５ 端末局再送回数カウンタ（負荷状況検出部）
６６ 平均データフレーム長カウンタ
６７ ＣＷ値設定部（変更部）
６８ ＲＴＳ／ＣＴＳ付加＆最大パケット長設定部（変更部）
７０ 同期フレーム受信処理部
７１ 同期フレーム解析処理部
７２ データ送信処理部
７３ データ受信処理部
７４ ＡＣＫ送受信部
７５ ＲＴＳ送受信部
７６ ＣＴＳ送受信部
７７ プローブ信号送信処理部
７８ プローブ応答受信処理部
７９ スループット記憶部
８０ 基地局選択部（基地局装置選択部）

Claims (6)

1. 相互に近接または重畳する無線エリアをもつ複数の基地局装置と、該複数の基地局装置のうちのいずれか一つと無線通信を行なう１以上の無線端末装置とをそなえてなる無線通信ネットワークシステムであって、
   該複数の基地局装置に、それぞれ、該無線端末装置からプローブ信号を受信すると各基地局装置の負荷状況をプローブ応答として該無線端末装置へ送り返す負荷状況送信部をそなえるとともに、
   該無線端末装置に、
   予め付与された、必要なスループットを情報として記憶するスループット記憶部と、
   周辺に存在する基地局装置を探索すべく前記プローブ信号を送信するプローブ信号送信部と、
   該プローブ信号送信部により送信された前記プローブ信号に応じて該基地局装置から送り返されてきた負荷状況と該スループット記憶部に記憶されている前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択して接続する基地局装置選択部とをそなえたことを特徴とする、無線通信ネットワークシステム。
2. 該無線端末装置と接続中の基地局装置の負荷状況が該スループット記憶部に記憶されている前記スループットに適さない状況になった場合には、該基地局装置選択部が、該プローブ信号送信部により送信された前記プローブ信号に応じて該基地局装置から送り返されてきた負荷状況と該スループット記憶部に記憶されている前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択・変更して接続し直すことを特徴とする、請求項１記載の無線通信ネットワークシステム。
3. 相互に近接または重畳する無線エリアをもつ複数の基地局装置のうちのいずれか一つと無線通信を行なう無線端末装置であって、
   予め付与された、必要なスループットを情報として記憶するスループット記憶部と、
   周辺に存在する基地局装置を探索すべくプローブ信号を送信するプローブ信号送信部と、
   該プローブ信号送信部により送信された前記プローブ信号に応じて該基地局装置から送り返されてきた負荷状況と該スループット記憶部に記憶されている前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択して接続する基地局装置選択部とをそなえたことを特徴とする、無線端末装置。
4. 接続中の基地局装置の負荷状況が該スループット記憶部に記憶されている前記スループットに適さない状況になった場合には、該基地局装置選択部が、該プローブ信号送信部により送信された前記プローブ信号に応じて該基地局装置から送り返されてきた負荷状況と該スループット記憶部に記憶されている前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択・変更して接続し直すことを特徴とする、請求項３記載の無線端末装置。
5. 相互に近接または重畳する無線エリアをもつ複数の基地局装置と、該複数の基地局装置のうちのいずれか一つと無線通信を行なう１以上の無線端末装置とをそなえてなる無線通信ネットワークの通信制御方法であって、
   該無線端末装置に、必要なスループットを予め情報として付与しておき、
   該無線端末装置から、周辺に存在する基地局装置を探索すべくプローブ信号を送信し、
   該プローブ信号を受信した該基地局装置から該無線端末装置に対して負荷状況を送信し、
   該基地局装置から送り返されてきた負荷状況と予め付与された前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択して該無線端末装置と接続することを特徴とする、無線通信ネットワークの通信制御方法。
6. 該無線端末装置と接続中の基地局装置の負荷状況が予め付与された前記スループットに適さない状況になった場合には、該無線端末装置から、周辺に存在する基地局装置に対して前記プローブ信号を送信し、そのプローブ信号に応じて該基地局装置から送り返されてきた負荷状況と前記スループットとに基づいて、最適な負荷状況の基地局装置を選択・変更して該無線端末装置と接続し直すことを特徴とする、請求項５記載の無線通信ネットワークの通信制御方法。

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