JP2006108966A - 無線ネットワークにおけるメディアアクセス制御方法、端末、アクセスポイント及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 無通信時間であるＤＩＦＳ時間を生じることなく、極めて短い送信待機時間でデータパケットを送信することができるメディアアクセス制御方法、端末、アクセスポイント及びプログラムを提供する。
【解決手段】 アクセスポイントが無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するシステムについて、コンテンション期間として、送信すべきデータパケットを有する端末が、コンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウをアクセスポイントへ通知する第１のステップと、コンテンションフリー期間として、アクセスポイントが、受信したコンテンションウィンドウを端末毎に登録し、小さいコンテンションウィンドウを有する端末から順にポーリングを送信する第２のステップとを有する。
【選択図】 図４Ａ

Description

本発明は、無線ネットワークにおけるメディアアクセス制御（Media Access Control）方法、端末、アクセスポイント（ＡＰ：Access Point）及びプログラムに関する。特に、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格の無線ＬＡＮにおいて、アクセスポイントが端末の送信機会を制御し、通信の実効速度の向上を目的とするものに関する。また、当該アクセスポイントの圏内及び圏外に存在する端末に対して、公平な送信機会を与えることを目的とした中継方法等に関する。

従来のメディアアクセス制御方法として、ＤＣＦ(Distributed Coordination Function)と、ＰＣＦ(Point Coordination Function)とがある（例えば非特許文献１参照）。

図１は、ＤＣＦのシーケンス図である。

ＤＣＦは、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)に基づくアクセス方法であって、送信すべきデータパケットを有する端末が、先にキャリアをセンスし、他の端末のデータパケットが送信されていないことを確認した上で、当該データパケットを送信するものである。これにより、他の端末から送信されるデータパケットとの衝突を避けることができる。このようなアクセス方法に基づく期間を、「コンテンション期間(Contention Period)」という。

図１によれば、全ての端末２１〜２３は、送信すべきデータパケットをバックオフ時間だけ待機させる。バックオフ時間とは、一定のＤＩＦＳ(DCF InterFrame Space)時間の経過後、更にデータパケットを送信するまでの実際の待機時間であって、各端末が乱数によって発生させたコンテンションウィンドウ（ＣＷ：Contention Windows）によって決定される。
バックオフ時間＝コンテンションウィンドウ内のランダム値×スロットタイム

コンテンションウィンドウは乱数によって発生されるために、端末同士でデータパケットの送信タイミングが一致することが極めて少ない。図１によれば、端末２１のコンテンションウィンドウは３であるのに対し、端末２３のコンテンションウィンドウは７である。バックオフ時間は、コンテンションウィンドウによって異なるので、端末２１及び２３の送信タイミングが一致することはない。

コンテンションウィンドウは、例えば第１回は１５、第２回は３１、第３回は６３のように、再送回数に応じて最大値が決定されている。即ち、最初に送信を試みる場合、コンテンションウィンドウは０〜１５の範囲内でランダムな値が決定される。その値に一定のスロットタイムを乗算することによって、バックオフ時間が算出される。

端末２１が端末２２へデータパケットを送信しているとき、送信タイミングに達した端末２３は、端末２１がデータパケットを送信しているキャリアをセンスし、データパケットの送信を延期する。これにより、端末２２は、衝突無しに、端末２１からデータパケットを正常に受信する。そして、端末２２は、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)時間の経過後に、正常に受信できた旨のAckを端末２１へ送信する。更に、一定のＤＩＦＳ時間経過後、端末２３は、持ち越されたバックオフ時間を経過した後で、先に送信を延期したデータパケットを端末２１へ送信する。これに対し、端末２１は、ＳＩＦＳ時間の経過後に、正常に受信できた旨のAckを端末２３へ送信する。

図２は、ＰＣＦのシーケンス図である。

ＰＣＦは、アクセスポイントが、ポーリングリストに従って各端末にポーリングを送信し、許可された端末のみがデータパケットを送信するものである。アクセスポイントが各端末の送信タイミングを集中管理することでデータパケットの衝突を回避することができる。このようなアクセス方法に基づく期間を、「コンテンションフリー期間(Contention-Free Period)」という。

図２によれば、アクセスポイント１は、最初にビーコン信号を送信し、コンテンションフリー期間に移行したことを全ての端末へ通知する。そして、アクセスポイント１は、ＳＩＦＳ時間だけ待機した後で、端末２１へポーリングCF-Pollを送信する。これに対し、端末２１は、ポーリング確認CF-Ackをアクセスポイント１へ返信すると共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。その後、アクセスポイント１は、ＳＩＦＳ時間だけ待機した後で、ポーリング確認CF-Ackを端末２１へ送信すると共に、端末２２へポーリングCF-Pollを送信する。これに対し、端末２２は、ポーリング確認CF-Ackをアクセスポイント１へ返信すると共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。これに対し、アクセスポイント１は、ＳＩＦＳ時間の経過後に、正常に受信できた旨のAckを端末２２へ送信すると共に、コンテンションフリー期間を終了する旨のCF-Endを全ての端末へ送信する。

図３は、図２に対して、送信すべきデータパケットが無い場合のシーケンス図である。

図３は、図２と比較して、端末２２が送信待機しているデータパケットを有さない点が異なる。端末２２は、送信すべきデータパケットが無い場合、そのポーリングを無視する。従って、ＳＩＦＳ時間よりも長いＰＩＦＳ(PCF InterFrame Space)時間が経過した後で、ポーリング終了CF-Endを送信する。

送信機会を与える端末を決定する方法として、送信要求が発生した順番に送信機会を与える方法がある（例えば特許文献１参照）。キャリアセンスにより他のキャリアの存在を確認すると、そのキャリアが空くまでの時間を測定し、その測定時間を待機時間として保存する。次に、保存された待機時間に基づいてバックオフ時間値を算出する。このとき、待機時間が長くなるほどバックオフ時間が短くなるようにバックオフ時間値を算出する。次に、キャリアが空き状態と判断すると、バックオフ時間値の減分を開始する。そして、他のキャリアを受信することなくバックオフ時間値が０に達すると、バックオフの処理を終了して、待機されていたデータパケットを送信する。

また、同一のコンテンションウィンドウを複数のリモートデバイスユーザに送信し、それを再計算して衝突レートを一定に維持し、それによりネットワークのスループットを向上させる方法がある（例えば特許文献２参照）。ネットワークの衝突レートは、予約スロットの衝突を検出することにより予測され、バックオフウィンドウのサイズは衝突レートが１−２／εとなるよう調整される。

ISO/IEC8802-11 ANSI/IEEE Std 802.11, "Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part11 : Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications", 1999 特開平９−４６３４７号 特開２００２−３７４２６２号

非特許文献１によれば、ＤＣＦでは、コンテンションウィンドウに基づくランダムなバックオフ時間だけ経過したとしても、他の端末によるキャリアが存在している場合には、データパケットの送信は延期される。従って、送信待機している端末の数が多くなるに従って、データパケット送信機会は減少する。また、ある端末の通信が終了し、次の端末が通信を開始するまでのＤＩＦＳ時間は、いずれの端末も通信することができない無通信時間であって、電波リソースの観点から効率的とはいえない。一方、ＰＣＦでは、ポーリングリストに従ってポーリングを端末へ送信するために、送信待機していない端末に対してもポーリングを送信する。従って、それら端末に対するポーリング時間は無駄である。

また、特許文献１によれば、キャリアが存在しない空き状態となるまでの時間をバックオフ時間に反映させることにより、待ち時間の減少を図っているけれども、少なくとも一定の無通信時間であるＤＩＦＳ時間が存在し、その時間は無駄となる。

更に、特許文献２によれば、各端末からの送信パケットの衝突レートを一定にすることによりスループット向上を図る方法であるけれども、結局のところ、無通信時間は発生してしまう。

従って、本発明は、無通信時間であるＤＩＦＳ時間を生じることなく、極めて短い送信待機時間でデータパケットを送信することができるメディアアクセス制御方法、端末、アクセスポイント及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、アクセスポイントが無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するシステムにおけるアクセス制御方法において、
コンテンション期間として、送信すべきデータパケットを有する端末が、コンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウをアクセスポイントへ送信する第１のステップと、
コンテンションフリー期間として、アクセスポイントが、受信したコンテンションウィンドウを端末毎に登録し、小さいコンテンションウィンドウを有する端末から順にポーリングを送信する第２のステップとを有することを特徴とする。

本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、端末が、ポーリングに応じてデータパケットをアクセスポイントへ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウをアクセスポイントへ送信する第３のステップを更に有することも好ましい。

また、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第２のステップについて、アクセスポイントは、
最小コンテンションウィンドウを有する端末へポーリングを送信する第２１のステップと、
全ての端末におけるコンテンションウィンドウから最小コンテンションウィンドウだけを削除する第２２のステップとを有し、
コンテンションウィンドウを送信した端末の全てにポーリングを送信するまで、第２１及び第２２のステップを繰り返すことも好ましい。

本発明によれば、アクセスポイントが第１の無線ネットワークを介して中継局と通信し、該中継局が第２の無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するシステムにおけるアクセス制御方法において、
アクセスポイントが、中継局へポーリングを送信する第１のステップと、
中継局が、中継問い合わせ信号を端末へ送信する第２のステップと、
送信すべきデータパケットを有する端末が、コンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを中継局へ送信する第３のステップと、
中継局が、端末から受信したコンテンションウィンドウをアクセスポイントへ送信する第４のステップと、
アクセスポイントが、中継局から受信したコンテンションウィンドウを端末毎に登録し、小さいコンテンションウィンドウを有する端末から順にポーリングを中継局へ送信する第５のステップと、
中継局が、アクセスポイントから受信したポーリングを端末へ送信する第６のステップとを有することを特徴とする。

本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、
端末が、ポーリングに応じてデータパケットを中継局へ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを中継局へ送信する第７のステップと、
中継局が、端末から受信したデータパケットとコンテンションウィンドウとをアクセスポイントへ転送する第８のステップとを更に有することも好ましい。

また、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第５のステップについて、アクセスポイントは、
最小コンテンションウィンドウを有する端末へポーリングを送信する第５１のステップと、
全ての端末におけるコンテンションウィンドウから最小コンテンションウィンドウだけを削除する第５２のステップとを有し、
コンテンションウィンドウを送信した端末の全てにポーリングを送信するまで、第５１及び第５２のステップを繰り返すことも好ましい。

本発明によれば、無線ネットワークを介してアクセスポイントと通信する端末において、
コンテンションウィンドウをランダムに導出するコンテンションウィンドウ導出手段と、
コンテンション期間について、コンテンションウィンドウをアクセスポイントへ送信するコンテンションウィンドウ送信手段と、
コンテンションフリー期間について、アクセスポイントから受信したポーリングに応じてデータパケットをアクセスポイントへ送信するデータ送受信手段とを有することを特徴とする。

本発明の端末における他の実施形態によれば、データ送受信手段は、ポーリングに応じてデータパケットをアクセスポイントへ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウをアクセスポイントへ送信することも好ましい。

本発明によれば、無線ネットワークを介してアクセスポイントと通信する端末におけるプログラムにおいて、
コンテンションウィンドウをランダムに導出するコンテンションウィンドウ導出手段と、
コンテンション期間について、コンテンションウィンドウをアクセスポイントへ送信するコンテンションウィンドウ送信手段と、
コンテンションフリー期間について、アクセスポイントから受信したポーリングに応じてデータパケットをアクセスポイントへ送信するデータ送受信手段として端末を機能させることを特徴とする。

本発明の端末におけるプログラムの他の実施形態によれば、データ送受信手段は、ポーリングに応じてデータパケットをアクセスポイントへ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウをアクセスポイントへ送信するように、端末を機能させることも好ましい。

本発明によれば、無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するアクセスポイントにおいて、
コンテンション期間として、端末から受信したコンテンションウィンドウを、該端末毎に登録するコンテンションウィンドウリスト登録手段と、
小さいコンテンションウィンドウを有する端末から順に、該端末を選択するポーリング端末選択手段と、
端末へポーリングを送信するポーリング送信手段と、
端末からデータパケットを受信するデータ送受信手段と
を有することを特徴とする。

本発明のアクセスポイントにおける他の実施形態によれば、
データ送受信手段は、データパケットを端末から受信すると共に、次のコンテンションウィンドウを端末から受信し、
コンテンションウィンドウリスト登録手段は、次のコンテンションウィンドウを、次のコンテンションウィンドウリストとして登録する
ことも好ましい。

本発明によれば、無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するアクセスポイントにおけるプログラムにおいて、
コンテンション期間として、端末から受信したコンテンションウィンドウを、該端末毎に登録するコンテンションウィンドウリスト登録手段と、
小さいコンテンションウィンドウを有する端末から順に、該端末を選択するポーリング端末選択手段と、
端末へポーリングを送信するポーリング送信手段と、
端末からデータパケットを受信するデータ送受信手段と
してアクセスポイントを機能させることを特徴とする。

本発明のアクセスポイントにおけるプログラムの他の実施形態によれば、
データ送受信手段は、データパケットを端末から受信すると共に、次のコンテンションウィンドウを端末から受信し、
コンテンションウィンドウリスト登録手段は、次のコンテンションウィンドウを、次のコンテンションウィンドウリストとして登録する
ようにアクセスポイントを機能させることも好ましい。

本発明によれば、無通信時間であるＤＩＦＳ時間を生じることなく、極めて短い送信待機時間でデータパケットを送信することができる。特に、コンテンションウィンドウを含むコンテンションウィンドウ通知メッセージは、極めて短いパケットで構成されるために、ＤＣＦにおける待ち時間に比べて、極めて短い待ち時間で送信することができる。これにより、ネットワーク全体のスループット向上が期待できる。

また、本発明によれば、次の送信機会を必要とする端末に対してのみ、ポーリングが送信されるために、ＰＣＦのように送信待機しているデータパケットを持たない端末に対してポーリングを送信することもない。

更に、本発明によれば、アクセスポイントから中継局を介した端末に対しても、公平な送信機会を提供することができる。

以下では、図面を用いて、本発明における最良の実施形態を詳細に説明する。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明における基本的な機能構成図及びシーケンス図である。

図４Ａ及び図４Ｂによれば、アクセスポイント１の圏内に端末２１〜２４が存在し、端末２１〜２４は、データパケットを送信待機させているものとする。

本発明によれば、アクセスポイント１は、コンテンションウィンドウリスト登録部１０１と、ポーリング端末選択部１０２と、ポーリング送信部１０３と、データ送受信部１０４とを有する。コンテンションウィンドウリスト登録部１０１は、端末毎にコンテンションウィンドウをタイムスロット状に並べたリストを記憶する。タイムスロット状にすることで、コンテンションウィンドウの大小関係が明確となる。ポーリング端末選択部１０２は、リストを用いて、次に送信機会を与える端末、即ちポーリングを送信する端末を所定条件によって選択する。ポーリング送信部１０３は、ポーリング端末選択部１０２によって選択された端末へポーリングを送信する。データ送受信部１０４は、ポーリングに従って、送信機会を与えられた端末から、データパケットを受信する。

一方、端末２は、コンテンションウィンドウ導出部２０１と、コンテンションウィンドウ送信部２０２と、ポーリング受信部２０３と、データ送受信部２０４とを有する。コンテンションウィンドウ導出部２０１は、例えば乱数を用いて、コンテンションウィンドウ数をランダムに導出する。コンテンションウィンドウ送信部２０２は、ランダムに発生されたコンテンションウィンドウ数を、コンテンションウィンドウ通知メッセージとしてアクセスポイント１へ送信する。ポーリング受信部２０３は、アクセスポイント１から送信されたポーリングを受信し、送信機会が与えられたことをデータ送受信部２０４へ通知する。データ送信受信部２０４は、送信機会が与えられた際に、データパケットをアクセスポイント１へ送信する。

以下では、図４Ａ及び図４Ｂのシーケンスに基づいて説明する。本発明のアクセス制御シーケンスは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成される。

本発明によれば、最初に、コンテンション期間が設けられる。各端末は、コンテンションウィンドウ導出部２０１によって、コンテンションウィンドウを発生させる。各端末が導出したコンテンションウィンドウ数は、例えば以下のような値であったとする。
端末２１ コンテンションウィンドウ＝２
端末２２ コンテンションウィンドウ＝８
端末２３ コンテンションウィンドウ＝７
端末２４ コンテンションウィンドウ＝６

（Ｓ４０１）端末２１は、コンテンションウィンドウ＝２に相当するバックオフ時間だけ待機した後で、コンテンションウィンドウ通知メッセージをアクセスポイント１へ送信する。アクセスポイント１のコンテンションウィンドウリスト登録部１０１は、端末２１のコンテンションウィンドウ２をリストに登録する。
（Ｓ４０２）端末２４は、コンテンションウィンドウ＝６に相当するバックオフ時間だけ待機した後で、コンテンションウィンドウ通知メッセージをアクセスポイント１へ送信する。アクセスポイント１のコンテンションウィンドウリスト登録部１０１は、端末２４のコンテンションウィンドウ６をリストに登録する。
（Ｓ４０３）端末２３は、コンテンションウィンドウ＝７に相当するバックオフ時間だけ待機した後で、コンテンションウィンドウ通知メッセージをアクセスポイント１へ送信する。アクセスポイント１のコンテンションウィンドウリスト登録部１０１は、端末２３のコンテンションウィンドウ７をリストに登録する。
（Ｓ４０４）端末２２は、コンテンションウィンドウ＝８に相当するバックオフ時間だけ待機した後で、コンテンションウィンドウ通知メッセージをアクセスポイント１へ送信する。アクセスポイント１のコンテンションウィンドウリスト登録部１０１は、端末２２のコンテンションウィンドウ８をリストに登録する。

（Ｓ４０５）アクセスポイント１は、ビーコン信号を放送的に送信する。ビーコン信号を受信した端末２１〜２４は、コンテンション期間からコンテンションフリー期間に移行したことを認識し、送信許可待ち状態となってポーリングを待つ。

（Ｓ４０６）ＳＩＦＳ時間の経過後、アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、最初に送信機会を与える端末を選択する。このとき、コンテンションウィンドウが最も小さい端末２１が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いて、ポーリングCF-Pollを端末２１へ送信する。
（Ｓ４０７）ＳＩＦＳ時間の経過後、ポーリングを受信した端末２１は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。また、端末２１は、次に送信待機しているデータパケットを持つ場合、コンテンションウィンドウ導出部２０１によって、新たなコンテンションウィンドウを発生させる。ここでは、コンテンションウィンドウ＝８が導出されている。そして、端末２１は、データパケットの送信と共に、そのコンテンションウィンドウをアクセスポイント１へ送信する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、端末２１のコンテンションウィンドウ２が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。

（Ｓ４０８）ＳＩＦＳ時間の経過後、アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、次に送信機会を与える端末を選択する。このとき、コンテンションウィンドウが最も小さい端末２４が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いて、ポーリングCF-Pollを端末２４へ送信する。このとき、端末２１に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した端末２１は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ４０９）ＳＩＦＳ時間の経過後、ポーリングを受信した端末２４は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。
また、端末２４は、次に送信待機しているデータパケットを持つ場合、コンテンションウィンドウ導出部２０１によって、新たなコンテンションウィンドウを発生させる。ここでは、コンテンションウィンドウ＝６が導出されている。そして、端末２４は、データパケットの送信と共に、そのコンテンションウィンドウをアクセスポイント１へ送信する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、端末２４のコンテンションウィンドウ４が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。

（Ｓ４１０）ＳＩＦＳ時間の経過後、アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、次に送信機会を与える端末を選択する。このとき、コンテンションウィンドウが最も小さい端末２３が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いて、ポーリングCF-Pollを端末２３へ送信する。このとき、端末２４に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した端末２４は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ４１１）ＳＩＦＳ時間の経過後、ポーリングを受信した端末２３は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。
また、端末２３は、次に送信待機しているデータパケットを持つ場合、コンテンションウィンドウ導出部２０１によって、新たなコンテンションウィンドウを発生させる。ここでは、コンテンションウィンドウ＝２が導出されている。そして、端末２３は、データパケットの送信と共に、そのコンテンションウィンドウをアクセスポイント１へ送信する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、端末２３のコンテンションウィンドウ１が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。

（Ｓ４１２）ＳＩＦＳ時間の経過後、アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、次に送信機会を与える端末を選択する。このとき、残っている端末２２が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いて、ポーリングCF-Pollを端末２２へ送信する。このとき、端末２３に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した端末２３は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ４１３）ＳＩＦＳ時間の経過後、ポーリングを受信した端末２２は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。
また、端末２２は、次に送信待機しているデータパケットを持つ場合、コンテンションウィンドウ導出部２０１によって、新たなコンテンションウィンドウを発生させる。ここでは、コンテンションウィンドウ＝３が導出されている。そして、端末２２は、データパケットの送信と共に、そのコンテンションウィンドウをアクセスポイント１へ送信する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、端末２２のコンテンションウィンドウ１が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。これにより、コンテンションウィンドウリストは空となり、送信待機していた全ての端末にポーリングが送信されたことで終了する。

（Ｓ４１４）ＳＩＦＳ時間の経過後、アクセスポイント１は、コンテンションウィンドウリストの全ての端末に送信機会が与えられたことを確認すると、ポーリング送信部１０３から、全ての端末２１〜２４に対してCF-Endを送信する。CF-Endは、コンテンションフリー期間の終了を意味する。尚、このとき、端末２２に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した端末２２は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。

（Ｓ４１５）アクセスポイント１は、次のコンテンショウィンドウリストについてコンテンションフリー期間を行う。尚、直ぐにコンテンションフリー期間を設けることなく、再度、コンテンション期間を設けるものであってもよい。

前述したシーケンスによれば、端末は、送信すべきデータパケットが発生する毎に、１つのコンテンションウィンドウを導出し、そのコンテンションウィンドウをアクセスポイントに送信する。他の実施形態としては、端末が複数の連続したデータパケットの送信を希望する場合、そのデータパケット数に応じた個数のコンテンションウィンドウを導出してもよい。これにより、複数のコンテンションウィンドウを予めアクセスポイントに登録しておくことができる。

図５は、本発明におけるアクセスポイントのフローチャートである。

（Ｓ５０１）一定のコンテンション期間を設ける。
（Ｓ５０２）コンテンション期間内に、端末からコンテンションウィンドウ通知メッセージを受信し、端末毎にコンテンションウィンドウが並べられたコンテンションウィンドウリストを作成する。このリストは、コンテンションウィンドウリスト登録部１０１へ登録される。
（Ｓ５０３）コンテンション期間からコンテンションフリー期間へ移行したことを全ての端末へ通知するために、ビーコン信号を放送的に送信する。
（Ｓ５０４）コンテンションフリー期間を設ける。
（Ｓ５０５）コンテンションウィンドウリストを用いて、コンテンションウィンドウが最小の端末を選択する。端末は、ポーリング端末選択部１０２によって選択される。
（Ｓ５０６）選択された端末に対してポーリングCF-Pollを送信する。尚、以前に他の端末からデータパケットを正常に受信していたならば、当該他の端末に対するCF-Ackを含めることもできる。
（Ｓ５０７）ポーリングCF-Pollを送信した端末から、データパケットを受信する。このとき、ポーリングを正常に受信した旨のCF-Ackが含められていてもよい。更に、当該端末における次のコンテンションウィンドウが含められていてもよい。次のコンテンションウィンドウは、次のコンテンションウィンドウリストに登録される。
（Ｓ５０８）コンテンションウィンドウリストから、ポーリングを送信した端末を削除する。このとき、全ての端末のコンテンションウィンドウから、削除した当該端末のコンテンションウィンドウと重複している時間を削除する。
（Ｓ５０９）コンテンションウィンドウリストの端末の全てに、ポーリングを送信したかを判断する。ここでは、コンテンションウィンドウリストに、コンテンションウィンドウが残存している端末があれば、Ｓ５０４からの処理を繰り返す。
（Ｓ５１０）最終的に、コンテンションフリー期間が終了した旨を全ての端末へ通知するべく、CF-Endを送信する。このとき、データパケットを正常に受信した旨のCF-Ackが含められていてもよい。

図６は、図４Ａ及び４Ｂにおける中継局を介した場合の第１のシーケンス図である。

図６のシステムによれば、アクセスポイント１の圏内に、端末２１及び中継局３が存在し、中継局３の配下となる圏内に、更に端末２２及び２３が存在する。但し、端末２２及び２３は、アクセスポイント１と直接的に通信することができない。

ここでは、アクセスポイント１と直接的に通信できない端末に対しても、中継局を介することにより、公平な送信機会を与える方法について説明する。端末２１〜２３は、アクセスポイント１へ送信すべきデータパケットを有し、次の送信機会を待っているものとする。本発明によれば、最初に、コンテンションウィンドウ導出部２０１によって、コンテンションウィンドウを発生させる。各端末が導出したコンテンションウィンドウ数が、例えば以下のような値であったとする。
端末２１ コンテンションウィンドウ＝６
中継局 コンテンションウィンドウ＝２
端末２２ コンテンションウィンドウ＝８
端末２３ コンテンションウィンドウ＝７

（Ｓ６０１）アクセスポイント１は、最初に、ビーコン信号を放送的に送信する。ビーコン信号を受信した端末２１及び中継局３は、コンテンションフリー期間に移行したことを認識する。
（Ｓ６０２）次に、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いてポーリングCF-Pollを中継局３へ送信する。

（Ｓ６０３）ポーリングを受信した中継局３は、アクセスポイント１と通信できない端末２２及び２３に対して中継問い合わせ信号を送信する。中継局３と、中継問い合わせ信号を受信した端末２２及び２２は、コンテンション期間に移行する。
（Ｓ６０４）端末２３は、コンテンションウィンドウ＝７に相当するバックオフ時間だけ待機した後で、コンテンションウィンドウ通知メッセージを中継局３へ送信する。
（Ｓ６０５）端末２２は、コンテンションウィンドウ＝８に相当するバックオフ時間だけ待機した後で、コンテンションウィンドウ通知メッセージを中継局３へ送信する。
（Ｓ６０６）中継局３は、端末２２及び２３から受信したコンテンション通知メッセージに基づいて、端末毎のコンテンションウィンドウリストを作成し、そのリストをアクセスポイント１へ送信する。尚、このとき、CF-Pollに対するCF-Ackも含む。アクセスポイント１は、中継局３から受信したコンテンションウィンドウリストを、自局のコンテンションウィンドウリストに含める。

（Ｓ６０７）アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いてポーリングCF-Pollを端末２１へ送信する。尚、このとき、中継局３に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した中継局３は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ６０８）その後、アクセスポイント１は、Ｓ６０３〜Ｓ６０５と同様のコンテンション期間だけ待機する。この期間は、端末２１が中継局であった場合を想定し、その先に位置する端末からのコンテンションウィンドウ通知メッセージを収集するために必要だからである。
（Ｓ６０９）端末２１は、自局のみが含まれるコンテンションウィンドウリストをアクセスポイント１へ送信する。このとき、CF-Pollに対するCF-Ackも含む。アクセスポイント１は、端末２１から受信したコンテンションウィンドウリストを、自局のコンテンションウィンドウリストに含める。
（Ｓ６１０）アクセスポイント１は、コンテンションウィンドウリストを収集すると、ポーリング送信部１０３を用いて、全ての端末２１〜２４に対してCF-Endを送信する。このとき、端末２１に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した端末２１は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。

（Ｓ６１１）アクセスポイント１は、ビーコン信号を放送的に送信する。ビーコン信号を受信した端末２１及び中継局３は、コンテンションフリー期間に移行したことを認識し、送信許可待ち状態を継続してポーリングを待つ。

（Ｓ６１２）アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、最初に送信機会を与える端末を選択する。このとき、コンテンションウィンドウが最も小さい中継局３が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いてポーリングCF-Pollを中継局３へ送信する。
（Ｓ６１３）ポーリングを受信した中継局３は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、中継局３のコンテンションウィンドウ２が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。

（Ｓ６１４）アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、次に送信機会を与える端末を選択する。このとき、コンテンションウィンドウが最も小さい端末２１が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いてポーリングCF-Pollを端末２１へ送信する。尚、このとき、中継局３に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した中継局３は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ６１５）ポーリングを受信した端末２１は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットをアクセスポイント１へ送信する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、端末２１のコンテンションウィンドウ４が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。

（Ｓ６１６）アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、次に送信機会を与える端末を選択する。コンテンションウィンドウが最も小さい端末２３が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いて中継局３に対して、端末２３のポーリングCF-Pollを送信する。尚、このとき、端末２１に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した端末２１は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ６１７）中継局３は、受信した端末２３のポーリングCF-Pollを、端末２３へ転送する。
（Ｓ６１８）ポーリングCF-Pollを受信した端末２３は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットを中継局３へ送信する。
（Ｓ６１９）中継局３は、端末２３から受信したデータパケットを、アクセスポイント１へ転送する。このとき、アクセスポイント１に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信したアクセスポイント１は、ポーリングが正常に受信されたことを確認する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、端末２３のコンテンションウィンドウ１が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。

（Ｓ６２０）アクセスポイント１は、ポーリング端末選択部１０２によって、次に送信機会を与える端末を選択する。最後に、残っている端末２２が選択される。そして、アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いて中継局３に対して、端末２２のポーリングCF-Pollを送信する。尚、このとき、中継局３に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した中継局３は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ６２１）中継局３は、受信した端末２２のポーリングCF-Pollを、端末２２へ転送する。
（Ｓ６２２）ポーリングCF-Pollを受信した端末２２は、CF-Pollに対するCF-Ackと共に、送信待機していたデータパケットを中継局３へ送信する。
（Ｓ６２３）中継局３は、端末２２から受信したデータパケットを、アクセスポイント１へ転送する。このとき、アクセスポイント１に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信したアクセスポイント１は、ポーリングが正常に受信されたことを確認する。尚、コンテンションウィンドウリストについて、端末２２のコンテンションウィンドウ１が、全てのコンテンションウィンドウから減算される。これにより、コンテンションウィンドウリストは空となり、送信待機していた全ての端末にポーリングが送信されたことで終了する。

（Ｓ６２４）アクセスポイント１は、コンテンションウィンドウリストの全ての端末に送信機会が与えられたことを確認すると、ポーリング送信部１０３を用いて、端末２１及び中継局３に対してポーリングCF-Endを送信する。尚、このとき、中継局３に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した中継局３は、データパケットが正常に受信されたことを確認する。

（Ｓ６２５）中継局３は、更に端末２２及び２３に対してポーリングCF-Endを送信する。

図７は、図４Ａ及び図４Ｂについて中継局を介した場合の第２のシーケンス図である。Ｓ７０１〜Ｓ７０６は、図６のＳ６０１〜Ｓ６０６と全く同様である。図７は、ポーリングを送信する対象となるものを中継局に限定している点で、図６と異なる。

（Ｓ７０７）アクセスポイント１は、ポーリング送信部１０３を用いて、中継局３に対してポーリングCF-Endを送信する。CF-Endを受信した中継局３は、コンテンションフリー期間へ移行したことを認識する。尚、このとき、中継局３に対するCF-Ackも送信する。CF-Ackを受信した中継局３は、コンテンションウィンドウリストが正常に受信されたことを確認する。
（Ｓ７０８）端末２１は、コンテンションウィンドウ＝６に相当するバックオフ時間だけ待機した後で、コンテンションウィンドウ通知メッセージをアクセスポイント１へ送信する。アクセスポイント１のコンテンションウィンドウリスト登録部１０１は、端末２１のコンテンションウィンドウ６をリストに登録する。
（Ｓ７０９）ここでは、一定のコンテンション期間が確保される。

Ｓ７１０以降のシーケンスは、図６のＳ６１１以降のシーケンスと全く同様である。図６によれば、アクセスポイント１の圏内に存在する通信装置が中継局か又は端末かの区別なしに、中継局の圏内に存在する端末におけるコンテンション期間が必要となる。これに対し、図７によれば、アクセスポイント１の圏内に存在する中継局が予め決定されており、中継局に対してのみコンテンション期間が設けられる。従って、中継局が予め決定されている場合には図７のシーケンスの方が、無通信時間が少なくなる。

前述した本発明におけるメディアアクセス制御方法、端末、アクセスポイント及びプログラムの種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略を、当業者は容易に行うことができる。特に、IEEE802.11標準規格の無線ＬＡＮシステムについて説明しているが、無線ネットワークを介したシステムに適用できる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

ＤＣＦのシーケンス図である。 ＰＣＦのシーケンス図である。 図２に対して、送信すべきデータパケットが無い場合のシーケンス図である。 本発明における基本的な機能構成図及びシーケンス図である。 図４Ａに続くシーケンス図である。 本発明におけるアクセスポイントのフローチャートである。 図４Ａ及び図４Ｂについて中継局を介した場合の第１のシーケンス図である。 図６Ａに続くシーケンス図である。 図４Ａ及び図４Ｂについて中継局を介した場合の第２のシーケンス図である。

符号の説明

１ アクセスポイント
１０１ コンテンションウィンドウリスト登録部
１０２ ポーリング端末選択部
１０３ ポーリング送信部
１０４ データ送受信部
２、２１〜２４ 端末
２０１ コンテンションウィンドウ導出部
２０２ コンテンションウィンドウ送信部
２０３ ポーリング受信部
２０４ データ送受信部
３ 中継局

Claims (14)

1. アクセスポイントが無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するシステムにおけるアクセス制御方法において、
   コンテンション期間として、送信すべきデータパケットを有する前記端末が、コンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを前記アクセスポイントへ送信する第１のステップと、
   コンテンションフリー期間として、前記アクセスポイントが、受信したコンテンションウィンドウを前記端末毎に登録し、小さいコンテンションウィンドウを有する前記端末から順にポーリングを送信する第２のステップと
   を有することを特徴とするアクセス制御方法。
2. 前記端末が、前記ポーリングに応じて前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを前記アクセスポイントへ送信する第３のステップを更に有することを特徴とする請求項１に記載のアクセス制御方法。
3. 前記第２のステップについて、前記アクセスポイントは、
   最小コンテンションウィンドウを有する前記端末へポーリングを送信する第２１のステップと、
   全ての端末におけるコンテンションウィンドウから前記最小コンテンションウィンドウだけを削除する第２２のステップとを有し、
   前記コンテンションウィンドウを送信した端末の全てにポーリングを送信するまで、前記第２１及び第２２のステップを繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載のアクセス制御方法。
4. アクセスポイントが第１の無線ネットワークを介して中継局と通信し、該中継局が第２の無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するシステムにおけるアクセス制御方法において、
   前記アクセスポイントが、前記中継局へポーリングを送信する第１のステップと、
   前記中継局が、中継問い合わせ信号を前記端末へ送信する第２のステップと、
   送信すべきデータパケットを有する前記端末が、コンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを前記中継局へ送信する第３のステップと、
   前記中継局が、前記端末から受信したコンテンションウィンドウを前記アクセスポイントへ送信する第４のステップと、
   前記アクセスポイントが、前記中継局から受信したコンテンションウィンドウを前記端末毎に登録し、小さいコンテンションウィンドウを有する前記端末から順にポーリングを前記中継局へ送信する第５のステップと、
   前記中継局が、前記アクセスポイントから受信したポーリングを前記端末へ送信する第６のステップと
   を有することを特徴とするアクセス制御方法。
5. 前記端末が、前記ポーリングに応じて前記データパケットを前記中継局へ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを前記中継局へ送信する第７のステップと、
   前記中継局が、前記端末から受信した前記データパケットと前記コンテンションウィンドウとを前記アクセスポイントへ転送する第８のステップと
   を更に有することを特徴とする請求項４に記載のアクセス制御方法。
6. 前記第５のステップについて、前記アクセスポイントは、
   最小コンテンションウィンドウを有する前記端末へポーリングを送信する第５１のステップと、
   全ての端末におけるコンテンションウィンドウから前記最小コンテンションウィンドウだけを削除する第５２のステップとを有し、
   前記コンテンションウィンドウを送信した端末の全てにポーリングを送信するまで、前記第５１及び第５２のステップを繰り返すことを特徴とする請求項４又は５に記載のアクセス制御方法。
7. 無線ネットワークを介してアクセスポイントと通信する端末において、
   コンテンションウィンドウをランダムに導出するコンテンションウィンドウ導出手段と、
   コンテンション期間について、前記コンテンションウィンドウを前記アクセスポイントへ送信するコンテンションウィンドウ送信手段と、
   コンテンションフリー期間について、前記アクセスポイントから受信したポーリングに応じて前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信するデータ送受信手段と
   を有することを特徴とする端末。
8. 前記データ送受信手段は、前記ポーリングに応じて前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを前記アクセスポイントへ送信することを特徴とする請求項７に記載の端末。
9. 無線ネットワークを介してアクセスポイントと通信する端末におけるプログラムにおいて、
   コンテンションウィンドウをランダムに導出するコンテンションウィンドウ導出手段と、
   コンテンション期間について、前記コンテンションウィンドウを前記アクセスポイントへ送信するコンテンションウィンドウ送信手段と、
   コンテンションフリー期間について、前記アクセスポイントから受信したポーリングに応じて前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信するデータ送受信手段と
   して前記端末を機能させることを特徴とするプログラム。
10. 前記データ送受信手段は、前記ポーリングに応じて前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信すると共に、次のコンテンションウィンドウをランダムに導出し、該コンテンションウィンドウを前記アクセスポイントへ送信するように、前記端末を機能させることを特徴とする請求項９に記載のプログラム。
11. 無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するアクセスポイントにおいて、
    コンテンション期間として、前記端末から受信したコンテンションウィンドウを、該端末毎に登録するコンテンションウィンドウリスト登録手段と、
    小さいコンテンションウィンドウを有する前記端末から順に、該端末を選択するポーリング端末選択手段と、
    前記端末へポーリングを送信するポーリング送信手段と、
    前記端末からデータパケットを受信するデータ送受信手段と
    を有することを特徴とするアクセスポイント。
12. 前記データ送受信手段は、前記データパケットを前記端末から受信すると共に、次のコンテンションウィンドウを前記端末から受信し、
    前記コンテンションウィンドウリスト登録手段は、前記次のコンテンションウィンドウを、次のコンテンションウィンドウリストとして登録する
    ことを特徴とする請求項１１に記載のアクセスポイント。
13. 無線ネットワークを介して１つ以上の端末と通信するアクセスポイントにおけるプログラムにおいて、
    コンテンション期間として、前記端末から受信したコンテンションウィンドウを、該端末毎に登録するコンテンションウィンドウリスト登録手段と、
    小さいコンテンションウィンドウを有する前記端末から順に、該端末を選択するポーリング端末選択手段と、
    前記端末へポーリングを送信するポーリング送信手段と、
    前記端末からデータパケットを受信するデータ送受信手段と
    して前記アクセスポイントを機能させることを特徴とするプログラム。
14. 前記データ送受信手段は、前記データパケットを前記端末から受信すると共に、次のコンテンションウィンドウを前記端末から受信し、
    前記コンテンションウィンドウリスト登録手段は、前記次のコンテンションウィンドウを、次のコンテンションウィンドウリストとして登録する
    ように前記アクセスポイントを機能させることを特徴とする請求項１３に記載のプログラム。

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