JP2006203266A - 伝送制御方法、無線基地局および無線端末 - Google Patents

Abstract

【課題】通信品質の劣悪な無線端末によるシステムスループットの低下を防ぎ、高システムスループットを実現可能な伝送制御方法を得ること。
【解決手段】本発明にかかる伝送制御方法は、特定の通信エリアを提供する無線基地局（１）と、当該通信エリアに存在する複数の無線端末（２，３，４，５）と、から構成される無線通信システムにおいて実施可能な伝送制御方法であって、各無線端末の位置および移動の有無に基づいて得られる通信品質に応じて、各無線端末の優先度を設定し、優先度の高い無線端末に対してより多くの連続送信の機会を与えるような伝送制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ディジタル無線通信システムにおける伝送制御方法に関するものであり、特に、無線ＬＡＮ通信において、無線端末の通信品質に応じて優先制御を行うための伝送制御方法に関するものである。

従来のディジタル無線通信システムにおいて用いられている一般的なランダムアクセス技術の一つとして、ＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）と呼ばれる方式があり、このＣＳＭＡは、たとえば、無線パケット通信で用いられている。ＣＳＭＡでは、各々の無線端末が、無線パケットの送信に先立ち、無線チャネルのキャリアセンスを行い、たとえば、チャネルの使用中（チャネルビジー）を確認した場合には無線パケットの送信を控え、一方で、チャネル未使用（チャネルアイドル）を確認した場合には無線パケットを送信する。

なお、米国の無線ＬＡＮ標準化規格IEEE802.11（下記非特許文献１参照）では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）が使用されている。これに対して、欧州の無線ＬＡＮ標準化規格HiperLAN（下記非特許文献２参照）においては、無線端末の送信要求に応じて送信機会を与えるＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access）が使用されている。

また、従来の無線ＬＡＮシステムにおいては、送信したフレームに対応するＡＣＫフレームが返信されない場合、特定時間後(ＣＳＭＡ／ＣＡを使用する場合には「ＡＣＫタイムアウト＋キャリアセンス時間＋バックオフ」に相当)にデータを再送することとしている。

IEEE802.11 Standard HyperLAN2 Standard

しかしながら、アクセスポイント（ＡＰ）に対して複数の無線端末（ＳＴＡ）が接続されている無線ＬＡＮシステムにおいて、セル端では、ＡＰからの距離が遠くなるため、セルの中心近くに存在する場合と比較して電波環境が悪くなる。また、移動中のＳＴＡは、時間的に変化するフェージングなどによって、停止している場合と比較して電波環境が悪くなる。したがって、セル端でのパケットエラーの低下および移動中ＳＴＡの通信品質の向上、を実現するためには、送信レートを下げるかまたはデータ長を短くする等の対策を取らざるを得ない、という問題があった。また、固定長のデータを送信する場合には、送信レートを下げると、その分だけ送信時間が増加し、結果としてシステムスループットの低下を招く、という問題があった。さらに、この問題は、複数のＡＰが存在し、ＳＴＡがＡＰ間を移動するようなローミングを行うシステムにおいて、顕著な問題となる。

具体的には、図１４に示すように、ＡＰ（１０１，１０２）に対して複数のＳＴＡ（１１１，１１２，１１３，１１４）が接続されている無線ＬＡＮシステムにおいて、セル端に存在するＳＴＡ１１１や移動中で通信品質が劣悪なＳＴＡ１１３が、繰り返しフレームを再送することになるため、通信品質が良好なＳＴＡ１１２やＳＴＡ１１４が再送トラフィックの影響を受けることとなり、結果としてシステムスループットが低下する。

また、ランダムアクセス技術としてＣＳＭＡ／ＣＡを採用するシステムにおいては、たとえば、再送処理を行う場合、図１５に示すように、特定のタイムアウト時間経過後に一定時間ＤＩＦＳ（Distributed Inter Frame Space）のキャリアセンスを行い、さらに、ランダムバックオフを行うため、帯域が有効に使用できない、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セル端の端末や移動中の端末によるシステムスループットの低下を防ぎ、高システムスループットを実現可能な伝送制御方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる伝送制御方法は、特定の通信エリアを提供する無線基地局と、当該通信エリアに存在する複数の無線端末と、から構成される無線通信システムにおいて実施可能な伝送制御方法であって、前記無線端末の位置および移動の有無に基づいて得られる通信品質に応じて、当該無線端末の優先度を設定する優先度設定ステップと、前記優先度の高い無線端末に対してより多くの連続送信の機会を与えるような伝送制御を行う伝送制御ステップと、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、特定の無線基地局が提供する通信エリアにおいて、静止している無線端末と移動中の無線端末が存在する場合に、各無線端末の通信品質に応じて送信に関する優先度を制御し、通信品質の劣悪な無線端末の送信機会（連続送信回数およびリトライ回数）をより少なくし、通信品質の良好な無線端末の送信機会をより多くすることとした。

この発明によれば、上記のように、通信品質の劣悪な無線端末の送信機会をより少なくし、通信品質の良好な無線端末の送信機会をより多くすることとした。これにより、通信品質の良好な無線端末がより多くのデータを集中的に送信でき、また、通信品質が劣悪な無線端末の再送トラフィックを低減することができ、さらに、非効率的なデータ送信を低減することができるので、無線帯域の利用効率が上がり、高システムスループットを実現することができる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる伝送制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以降の実施の形態においては、一例として、無線ＬＡＮ通信を想定した場合について記載するが、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、無線端末の通信品質に応じて優先制御を行うすべての通信システムに適用可能である。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる伝送制御方法を実現する通信システムの構成例を示す図であり、基地局（ＡＰ）と無線端末(ＳＴＡ)の通信状況が示されている。この通信システムにおいては、たとえば、ＡＰ１が提供する通信エリア内に、ＳＴＡ２，ＳＴＡ３，ＳＴＡ４，ＳＴＡ５が存在している。また、ＳＴＡ２，３は通信エリア内で静止しており、ＳＴＡ４はセル端からＡＰ１の近傍を通り再びセル端へ向かって移動しており、ＳＴＡ５はセル端を移動している。

図２は、上記図１に示す各ＳＴＡの通信品質と時間の関係を示す図である。図２において、ＳＴＡ２は、ＡＰ１の近傍で静止しているので定常的に通信品質が良好である。ＳＴＡ３は、セルの中心から離れた場所（ＳＴＡ２よりも離れた場所）に存在しているので定常的にＳＴＡ２よりも通信品質が悪い。ＳＴＡ４は、セル端からＡＰ１の近傍を通り再びセル端へ移動するので、ＡＰ１との距離に応じて時間的に通信品質が変化する。ＳＴＡ５は、セル端近くを移動するので、ＡＰ１との距離にあまり変化が無く、常に通信品質が悪い。なお、ＳＴＡの送受信電力，移動速度，フェージング状態などによる通信状態の変化を考慮したうえで、通信品質を評価することも可能である。通信状態を知る方法としては、「Open Loop」、「Closed Loop」のどちらを使用してもよいし、単位時間当たりのリトライ回数などを利用することとしてもよい。また、通信品質は、各ＳＴＡの通信状態に加え、送受信可能なレート，データ長などを考慮して決めることも可能である。

図３−１は、ＳＴＡの優先度を識別するための図であり、本実施の形態においては、ＡＰが、静止しているＳＴＡおよび移動中のＳＴＡに対してそれぞれ優先度を設定している。たとえば、ＡＰは、通信品質に基づいて、ＡＰの近くに存在する静止しているＳＴＡに対して最も高いクラス（５）を与え、ＡＰの近くに存在する移動中のＳＴＡに対して次に高いクラス（４）を与え、ＡＰから離れて存在する静止しているＳＴＡに対して次に高いクラス（３）を与え、ＡＰから離れて存在する移動中のＳＴＡに対して最も低いクラス（２）を与える。なお、ＳＴＡがアンテナダイバーシチを利用できる場合や、高利得なアンテナを有する場合など、無線状況が悪い場合であっても通常のＳＴＡよりも受信感度が高いＳＴＡに対しては、その性能を加算して優先度を決定することも可能である。この場合、ＳＴＡのCapabilityは、ＳＴＡがＡＰに登録するときに行ってもよいし、専用のフレームを作成しＳＴＡのCapabilityを通知することとしてもよい。ただし、図３−１に示す優先度に限定するものではない。

また、たとえば、図３−２に示すように、移動状況，ＡＰからの距離，ダイバーシティ利用可否，高利得なアンテナの有無，などの各ＳＴＡ情報に、予め個々にポイントを設定しておき、その総和でＳＴＡの優先度を決めることも可能である。この場合、ＳＴＡ−Ａが最もポイント（２０）が高く、優先度が高いＳＴＡになる。また、システム容量を考慮して、各ＳＴＡのポイントの総和に対する自ＳＴＡのポイントの割合に応じて優先度を決めることも可能である。たとえば、総数の３５の場合、ＳＴＡ−Ａは、システム容量の２０／３５を利用でき、ＳＴＡ−Ｃは、５／３５を利用できる。

図４は、ＡＰの通信状況の概要を示す図である。ここでは、横軸を時間とし、縦長の矩形はBeaconフレームを表し、他の矩形はアクセス方式（ＣＦＰ，ＣＰ）の時間期間を表す。まず、ＡＰは、帯域割り当て情報やアクセス方式の切り替え情報などの基地局情報を含む報知フレームとして、たとえば、Beaconフレームを、定期的に送信する。また、ＡＰは、ＣＳＭＡ／ＣＡによるContentionベースのアクセス方式期間（ＣＰ：Contention Period）とポーリングやＴＤＭＡのようなＡＰによる統合管理のアクセス方式期間（ＣＦＰ：Contention Free Period）とを、送信フレームあるいはBeaconフレームに含まれる時間情報を用いて切り替えている。なお、図４に示すように、ＣＦＰとＣＰの切り替えに専用のフレーム（CFP-END）を用いることとしてもよいし、Beaconフレーム内にＣＦＰの終了時間を指定してもよい。

図５は、本実施の形態の伝送制御方法における連続送信時間（ＰＢＴ：Priority Batch Transmission）を示す図である。本実施の形態においては、ＡＰとＳＴＡの通信品質に基づいて、連続送信の回数を規定する。たとえば、図３−１または図３−２にて規定した優先度に基づいて、通信品質の良好なＳＴＡに対してより多くの連続送信の機会を与えている。なお、上記連続送信回数は、システム容量や、移動によるＳＴＡの通信品質の変化、に応じて動的に変化し、通信品質が良好なＳＴＡに対してより多くの連続送信回数を割り当てる。たとえば、ここでは、ＳＴＡ２（図１参照）に対して「ＰＢＴ＝３」を割り当てている。

また、本実施の形態においては、上記連続送信回数（ＰＢＴ）の割り当て処理に代えて、図３−１または図３−２にて規定した優先度に基づいてエラー時のリトライ回数を制御することとしてもよい。または、上記連続送信回数（ＰＢＴ）の割り当て処理に加えて、たとえば、図３−１または図３−２にて規定した優先度に基づいてエラー時のリトライ回数を制御することとしてもよい。すなわち、これらの場合は、通信品質の悪いほどリトライ回数が少なくなるように、ＳＴＡのリトライを制限する。

また、たとえば、通信品質の良好なＳＴＡがほとんど存在せずに、通信品質が劣悪なＳＴＡが多く存在する場合には、無線帯域の効率的な使用の観点から、システムスループットが下がるが通信品質の劣悪なＳＴＡに対しても、より多くの連続送信回数およびリトライ回数を割り当てることとしてもよい。

図６は、たとえば、「ＡＰ１→ＳＴＡ２」方向の通信におけるＰＢＴを示す図である。まず、ＳＴＡ２が、ＣＳＭＡ／ＣＡのアクセス方式に基づいて、規定時間ＤＩＦＳにわたるキャリアセンスを行う。そして、ランダムの待ち時間（Back Off）の後に、チャネルがビジーでなければ、データを送信する。その後、ＳＴＡ２とＡＰ１との間の通信においては、より短いキャリアセンス時間ＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）をあけてデータ交換を行う。なお、本実施の形態においては、１つのデータを送信した後に、ＡＣＫフレームを送る構成になっているが、これに限らず、たとえば、送信元が連続的にデータを送信して、複数データに対するＡＣＫを１つのＡＣＫフレームにまとめて送るような「Block ACK」を使用することも可能である。

図７は、図２の時刻Ｔ１における、ＡＰと各ＳＴＡの通信状況（各ＳＴＡ→ＡＰ１）の詳細を示す図である。ここでは、横軸が時間を表し、各矩形がパケットを示している。なお、各ＳＴＡは、図７の処理が開始される前のフレームのやり取りで、ＳＴＡの通信品質や現在の通信環境において使用可能な送信レート，データ長等を、ＡＰ１に対して通知しておく。この通知方法としては、たとえば、フレーム内の専用のフィールドあるいはデータフィールドを使用してもよいし、専用のマネージメントフレームにて通知してもよい。ＡＰ１では、上記通知により各ＳＴＡの通信品質を把握し、たとえば、図５に示すＰＢＴ，リトライ上限値，Length，送受信可能なRate情報などを決定する。なお、本実施の形態においては、上記通信方法を用いることなく、たとえば、ＡＰ１が通信の中で各ＳＴＡの通信品質を把握することとしてもよい。

図７において、まず、ＡＰ１は、ブロードキャストで送信するBeaconフレームにより、各ＳＴＡに対して次のBeaconフレームまでの最大ＰＢＴ数，リトライ上限値、さらに、必要に応じて送信開始，送信終了時間、などの通信の割り当て情報を通知する。たとえば、時刻Ｔ１においては、ＳＴＡ２の通信品質が最も良好で、ＳＴＡ４の通信品質が最も悪いので、ＡＰ１は、図３−１または図３−２の優先度に基づいて最大ＰＢＴを規定する。なお、ＰＢＴの合計は、ＡＰ１がチャネル容量と各ＳＴＡの通信品質を考慮した上で決定する。図７においては、ＡＰ１は、ＳＴＡ２に対して「ＰＢＴ＝３」，ＳＴＡ３に対して「ＰＢＴ＝２」，ＳＴＡ４に対して「ＰＢＴ＝１」，ＳＴＡ５に対して「ＰＢＴ＝１」を割り当てている。なお、本実施の形態においては、Up-linkのみのＰＢＴを割り当てているが、Down-LinkのＰＢＴも別途割り当てることとしてもよい。その際は、ＡＰ１内でその値を保持しておく。

つぎに、ＳＴＡ２は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて送信機会を得た後、Beaconフレームに含まれた自ＳＴＡ向けの最大ＰＢＴ（＝３）に基づいて、３つのデータを連続送信する。なお、本実施の形態においては、１つのデータフレームに対応したＡＣＫフレームを受信した後、次のＤａｔａフレームを送る構成になっているが、これに限らず、「Block ACK」を使用することとしてもよい。

つぎに、ＳＴＡ４は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて送信機会を得た後、Beaconフレームに含まれた自ＳＴＡ向けの最大ＰＢＴ（＝１）に基づいて、１つのデータを送信する。その後、ＳＴＡ３が２回の連続送信を行い、ＳＴＡ５が１回のデータ送信を行っている。

また、図８は、図２の時刻Ｔ２における、ＡＰと各ＳＴＡの通信状況（各ＳＴＡ→ＡＰ１）の詳細を示す図である。まず、ＡＰ１は、ブロードキャストで送信されるBeaconフレームにより、各ＳＴＡに対して次のBeaconフレームまでの最大ＰＢＴ数，リトライ上限値、さらに、必要に応じて送信開始，送信終了時間、などの通信の割り当て情報を通知する。たとえば、時刻Ｔ２においては、ＳＴＡ４がＡＰ１の近傍を移動しているので、時刻Ｔ１に比べて通信品質が良くなっている。したがって、この時点における図３−１または図３−２の優先度に基づいて各ＳＴＡの最大ＰＢＴを規定する。

図８においては、ＡＰ１は、ＳＴＡ２に対して「ＰＢＴ＝３」，ＳＴＡ３に対して「ＰＢＴ＝２」，ＳＴＡ４に対して「ＰＢＴ＝３」，ＳＴＡ５に対して「ＰＢＴ＝１」を割り当てている。

つぎに、ＳＴＡ２が、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて送信機会を得た後、Beaconフレームに含まれた自ＳＴＡ向けの最大ＰＢＴ（＝３）に基づいて、３つのデータを連続して送信する。つぎに、ＳＴＡ５が、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて送信機会を得た後、Beaconフレームに含まれた自ＳＴＡ向けの最大ＰＢＴ（＝１）に基づいて、１つのデータを送信する。つぎに、ＳＴＡ４が、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて通信機会を得た後、Beaconフレームに含まれた自ＳＴＡ向けの最大ＰＢＴ（＝３）に基づいて、３つのデータを連続して送信する。その後、ＳＴＡ３が２回の連続送信を行っている。

なお、本実施の形態においては、各ＳＴＡが、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて送信機会を得た場合における送信処理について示したが、たとえば、図４のＣＦＰ期間において、ＡＰ１から送信機会を割り当てられる場合においても同様に処理（連続送信処理）可能である。たとえば、ＴＤＭＡ方式においても、ＡＰ１が各ＳＴＡに対してＰＢＴおよび送信時間等を割り当てることにより、同様に処理（連続送信処理）可能である。また、ＣＦＰ期間とＣＰ期間においてそれぞれＰＢＴを割り当てる場合には、Beaconフレームを用いてＣＦＰ期間，ＣＰ期間のＰＢＴを通知することとしてもよい。または、ＣＦＰ期間におけるＰＢＴをBeaconフレームにて通知し、ＣＰ期間におけるＰＢＴをCFP-Endフレームにて通知することとしてもよい。

このように、本実施の形態においては、特定のＡＰが提供する通信エリアにおいて、静止しているＳＴＡと移動中のＳＴＡが存在する場合に、各ＳＴＡの通信品質に応じて送信に関する優先度を制御し、通信品質の劣悪なＳＴＡの送信機会（連続送信回数およびリトライ回数）をより少なくし、通信品質の良好なＳＴＡの送信機会をより多くすることとした。これにより、通信品質の良好なＳＴＡがより多くのデータを集中的に送信でき、また、通信品質が劣悪なＳＴＡの再送トラフィックを低減することができ、これらにより、非効率的なデータ送信を低減することができるので、無線帯域の利用効率が上がり、高システムスループットを実現することができる。

また、本実施の形態においては、BeaconフレームあるいはCFP-EndフレームなどのＡＰが送信するフレームを用いて、システム容量を考慮しながら適応的にＰＢＴを変更することとした。これにより、さらにシステムスループットを向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、各ＳＴＡにＰＢＴを割り当てることとしたが、これに限らず、たとえば、送信レート，送信最大データ長、「Contention Window」等を割り当てることも可能であり、また、それらを組み合わせたものを割り当てることも可能である。

実施の形態２．
図９は、本発明にかかる伝送制御方法を実現する通信システムの構成例を示す図であり、複数の基地局（ＡＰ）と無線端末(ＳＴＡ)の通信状況が示されている。この通信システムにおいては、たとえば、ＡＰ１が提供する通信エリア（セル）内にＳＴＡ２，ＳＴＡ４，ＳＴＡ５が存在し、各ＳＴＡがＡＰ１と通信を行っている。また、ＡＰ６が提供する通信エリア内にＳＴＡ３が存在し、ＳＴＡ３がＡＰ６と通信を行っている。また、図９では、すべてのＳＴＡが図中を左から右へ移動し、ＡＰ１からＡＰ６にローミングを行う場合の様子が示されている。なお、図中の各ＳＴＡの位置は、たとえば、時刻Ｔ３における状態を表しており、また、矢印の終点が時刻Ｔ４のＳＴＡの位置を表している。

図１０は、上記図９に示す通信システムにおける、各ＳＴＡの通信品質と時間の関係を示す図である。図示の点線は、ＡＰ６と各ＳＴＡが接続している場合を表しており、図示の実線は、ＡＰ１と各ＳＴＡが接続している場合を表している。ＳＴＡ２は、時刻Ｔ３においてＡＰ１の近傍に位置し、その後、時間とともにＡＰ１のセル端に移動してＡＰ６にローミングを行い（実線と点線の切り替え位置参照）、時刻Ｔ４においてＡＰ６の近傍まで移動している。ＳＴＡ３は、ＡＰ６の通信エリアに存在し、時間とともにセル端に移動している。ＳＴＡ４は、時刻Ｔ３においてＡＰ１のセル端に位置し、その後、時間とともにＡＰ１に接近し、さらに、ＡＰ１のセル端に移動してＡＰ６にローミングを行い（実線と点線の切り替え位置参照）、時刻Ｔ４においてＡＰ６の近傍まで移動している。ＳＴＡ５は、時刻Ｔ３においてＡＰ１の近傍に位置し、その後、時間とともにＡＰ１のセル端に移動してＡＰ６にローミングを行い（実線と点線の切り替え位置参照）、時刻Ｔ４においてＡＰ６の近傍まで移動している。

なお、各時刻における伝送制御方法については、前述した実施の形態１（図３〜図８に相当）と同様であるため、それらの説明を省略する。また、図１０では、説明の便宜上、実線と点線の切り替え位置において通信品質が連続的な値となっているが、この切り替え位置については連続的な値とは限らない。すなわち、切り替え位置において、ＡＰ１の通信エリアでの通信品質と、ＡＰ６の通信エリアでの通信品質と、が異なっていてもよい。

このように、本実施の形態においては、異なるＡＰによって提供されるネットワーク（通信エリア）間を移動する際に、各通信エリアを提供するＡＰが、当該エリア内に存在するＳＴＡの通信品質に応じて送信に関する優先度を制御し、通信品質の劣悪なＳＴＡの送信機会をより少なくし、通信品質の良好なＳＴＡの送信機会をより多くすることとした。これにより、上記ネットワーク間を移動する場合であっても、前述した実施の形態１と同様に、通信品質が劣悪なＳＴＡの再送トラフィックを低減することができ、また、非効率的なデータ送信を低減することができるので、無線帯域の利用効率が上がり、高システムスループットを実現することができる。また、再送トラフィックを低減できるので、長時間平均におけるスループットが上昇する。

特に、高速道路や鉄道などに無線装置（ＳＴＡ）が搭載されている場合には、一定方向あるいは双方向にＳＴＡが移動することになり、これらの場合には、劣悪な通信品質と良好な通信品質が交互に繰り返されるが、上記本実施の形態の伝送制御方法の実施により、すなわち、通信品質の劣悪なＳＴＡの送信機会をより少なくし、通信品質の良好なＳＴＡの送信機会をより多くすることにより、効果的にシステムスループットを保つことが可能となる。

実施の形態３．
図１１は、本発明にかかる伝送制御方法を実現する通信システムの構成例を示す図であり、複数の基地局（ＡＰ）と無線端末(ＳＴＡ)の通信状況が示されている。この通信システムにおいては、ＳＴＡ２ａが、時刻Ｔ１においてＡＰ１ａのセル端に位置し、時刻Ｔ２においてＡＰ１ａのセルの中心付近に位置し、時刻Ｔ３においてＡＰ６ａにローミングを行い、時刻Ｔ４においてＡＰ６ａのセルの中心付近に移動する様子を示している。なお、本実施の形態においては、説明の便宜上、１つのＳＴＡが移動する様子について記載しているが、複数のＳＴＡが存在する通信システムにおいても適用可能であり、この場合は、それぞれのＳＴＡに対して本実施の形態の処理が行われる。

また、本実施の形態においては、ＡＰ１ａとＡＰ６ａが有線ネットワーク等の他のネットワークを経由して直接あるいは間接的に接続されており、そのネットワークを利用してお互いの情報を交換できる仕組みを備えている。なお、各ＡＰは、送信に先立って定期的に送信するBeaconフレームにて、次のBeaconフレーム受信までの期間であるBeaconインターバルにおけるＳＴＡ２ａの動作を指定できる。たとえば、本実施の形態においては、各ＡＰが、Beaconフレームを用いて、ＳＴＡ２ａに対してアップリンクの送信方法を事前に送信する。また、Beaconインターバルは、ＳＴＡ２ａが、Ｔ１からＴ２へ，Ｔ２からＴ３へ，…、移動する時間よりも格段に短いこととする。

図１２は、時刻Ｔ１における、ＡＰ１ａとＳＴＡ２ａとの間の通信を示す図である。なお、ＡＰ１ａは、時刻Ｔ１の通信に先立って、ＳＴＡ２ａが自通信エリアのセル端に存在しさらに移動していることから、ＳＴＡ２ａの通信品質が予め規定された一定基準よりも劣悪であると認識している。ただし、ＡＰ１ａは、ＳＴＡ２ａの通信品質を以前の通信において判断することとしてもよいし、ＳＴＡ２ａに通信品質を通知させることにより認識することとしてもよい。また、ＡＰ１ａは、ＳＴＡ２ａの通信品質を、上記ＡＰ間のネットワークを利用すること（ＡＰ６ａからの通知）により把握することとしてもよい。

図１２において、まず、ＡＰ１ａは、Beaconフレームにて今回のBeaconインターバル内でのＳＴＡ２ａの通信方法を通知する（ステップＳ１）。ここでは、上記のように、ＳＴＡ２ａの通信品質が劣悪であると認識しているので、ＡＰ１ａは、ＳＴＡ２ａに対して自発的なアップリンクの送信を禁止する。これにより、ＳＴＡ２ａの通信状況が悪いにもかかわらずフレームを送信し、そのフレームがパケットエラーとなることを防ぐことができ、伴って、再送フレームを低減することができるので、高システムスループットを実現することができる。

その後、ＳＴＡ２ａは、今回のBeaconインターバル内において送信したいデータが発生した場合であっても、上記Beaconフレームにて自発的にデータを送信することが禁止されているので、データ送信を控える（ステップＳ２）。

その後、ＡＰ１ａがＳＴＡ２ａに対してダウンリンクのデータを送信した場合（ステップＳ３）、ＳＴＡ２ａは、そのデータを受信した時点でアップリンクのデータ（上記送信したいデータに相当）を持っていれば、受信データに対するＡＣＫフレームの返信時に、そのアップリンクのデータをピギーバック（ＡＣＫ＋ＤＡＴＡ）して送付する（ステップＳ４）。これにより、ＳＴＡ２ａは、自発的にアップリンクのデータを送信することはできないが、ＡＰ１ａが許可したタイミング（ＡＣＫ返信時）において、アップリンクのデータをピギーバックさせて送信することができる。なお、上記ＡＣＫフレームを用いてピギーバックを実行してもよいかどうかについては、ステップＳ３におけるデータで通知することとしてもよいし、また、予めステップＳ１の時点でBeaconフレームにて通知することとしてもよい。

つづいて、時刻Ｔ１以降の動作について説明する。たとえば、ＳＴＡ２ａが移動し、ＡＰ１ａのセルの中心付近に徐々に近づいている状況において（図示のＴ１→Ｔ２に相当）、ＡＰ１ａは、上記と同様の処理（上記通信品質の認識処理に相当）で、ＳＴＡ２ａの通信品質が徐々に改善されていることを逐一認識する。

そして、時刻Ｔ２においてＳＴＡ２ａがセルの中心付近に存在する場合、ＡＰ１ａは、ＳＴＡ２ａの通信品質が上記一定基準よりも良好であることが認識できているので、Beaconフレームを用いて、ＳＴＡ２ａに対して自発的なアップリンクの送信を許可する（今回のBeaconインターバル内でのＳＴＡ２ａの通信方法に相当）。これにより、時刻Ｔ１のときと比較して、他のＳＴＡよりも優先的に多くのデータを送信することができる。なお、上記のように、自発的なアップリンクの送信を許可する場合には、前述した実施の形態１における伝送制御方法（ＰＢＴ割り当て、リトライ制限等）を適用することとしてもよい。これにより、さらに多くのデータを送信できる。

つぎに、ＳＴＡ２ａがさらに移動し、ＡＰ１ａのセル端に徐々に近づいている状況において（図示のＴ２→Ｔ３に相当）、ＡＰ１ａは、上記と同様の処理で（上記通信品質の認識処理に相当）、ＳＴＡ２ａの通信品質が徐々に悪くなっていることを逐一認識する。

そして、時刻Ｔ３においてＳＴＡ２ａがＡＰ１ａのセル端に存在し、かつＡＰ６ａの通信エリア（セル）内に存在すること（ＡＰ６ａにハンドオーバー可能な状態であること）、を認識した場合、ＡＰ１ａは、ＳＴＡ２ａの通信品質が上記一定基準よりも劣悪であることが認識できているので、Beaconフレームを用いて、ＳＴＡ２ａに対して自発的なアップリンクの送信を禁止する（今回のBeaconインターバル内でのＳＴＡ２ａの通信方法に相当）。同時に、Beaconフレームを用いて、ＳＴＡ２ａに対してＡＰ６ａへのハンドオーバーを指示する。

なお、ＡＰ１ａは、上記「ＡＰ６ａにハンドオーバー可能な状態であること」を、上記ＡＰ間のネットワークを利用すること（ＡＰ６ａからの通知）により把握可能である。また、時刻Ｔ３においては、上記時刻Ｔ１と同様に、ＳＴＡ２ａに対してピギーバックによるアップリンク送信を許可することとしてもよいし、または、ピギーバックによるアップリンク送信を許可せずに、単にＡＰ６ａへのハンドオーバーを指示することとしてもよい。

つぎに、ＳＴＡ２ａがさらに移動し、ＡＰ６ａのセルの中心付近に徐々に近づいている状況において（図示のＴ３→Ｔ４に相当）、ＡＰ６ａは、上記と同様の処理（上記通信品質の認識処理に相当）で、ＳＴＡ２ａの通信品質が徐々に改善されていることを逐一認識する。そして、時刻Ｔ４においてＳＴＡ２ａがセルの中心付近に存在する場合、ＡＰ６ａは、ＳＴＡ２ａの通信品質が上記一定基準よりも良好であることが認識できているので、Beaconフレームを用いて、ＳＴＡ２ａに対して自発的なアップリンクの送信を許可する。

なお、上記ＡＰ１ａからＡＰ６ａへハンドオーバーを行う場合は、たとえば、ハンドオーバー時のデータ（送信予定データ）をＡＰ１ａまたはＡＰ６ａにおいて保持しておき、その後、ＳＴＡ２ａのハンドオーバーが完了し、ＡＰ６ａにおいて通信品質が回復した後に、上記時刻Ｔ２と同様の処理で、上記保持したデータを集中的に送信することとしてもよい。

このように、本実施の形態においては、セル端に存在するＳＴＡまたは移動中のＳＴＡによる非効率的なデータ伝送を一時的に停止させ、通信品質が回復した場合に、他のＳＴＡよりも高いプライオリティを与えてデータ伝送を行うこととした。そして、通信品質が回復した場合には、前述の実施の形態１に示す伝送制御方法（ＰＢＴおよびリトライ制限）を用いて集中的にデータ伝送を行うこととしてもよい。これにより、再送トラフィックによるシステムスループットの低下を防ぐことができ、たとえば、ＳＴＡがセル間を移動する場合であっても常に高システムスループットを維持することができる。

実施の形態４．
図１３は、実施の形態４の伝送制御方法の一例を示す図である。ここでは、ＳＴＡ（前述した実施の形態１〜３のＳＴＡに相当）が、データフレームを送信したにもかかわらず、その応答フレームがＡＰ（前述した実施の形態１〜３のＡＰに相当）から返信されないためにデータフレームを再送する場合の様子を表している。

たとえば、特定のＳＴＡ（またはＡＰ）がデータフレームを送信した場合、通常であれば、一定期間後のＳＩＦＳ（Short Interframe Space）後に、応答フレームであるＡＣＫフレームが返信される。一方で、ＳＩＦＳ後に、ＡＣＫフレームが返信されない場合は、ＳＴＡ（またはＡＰ）は、予め決めておいたタイムアウト（Timeout）時間までＡＣＫフレームの返信を待つ。そして、タイムアウト時間までにＡＣＫフレームが返信されなければ、さらに「ＤＩＦＳ＋Back off」のキャリアセンス（図１５参照）を行った後に、データフレームを再送する。

これに対して、本実施の形態においては、タイムアウト時間までにＡＣＫフレームが返信されなければ、前述した実施の形態１、２または３の処理で優先度が特定のしきい値よりも高く割り当てられている場合（通信品質が高い場合）、「ＤＩＦＳ＋Back off」よりも格段に短い１スロット時間（Slot time）にてデータフレームの再送を許可する。たとえば、優先度が高く、「ＰＢＴ＝３」が割り当てられている場合は、１回目の送信や２回目の送信に対応する再送については、タイムアウト後、さらに１スロット時間が経過した後に（「タイムアウト時間＋１スロット時間」）、データフレームを再送する。ただし、３回目の送信に対応する再送については、通常通り「タイムアウト時間＋ＤＩＦＳ＋Back off」でデータフレームを再送する。

さらに、本実施の形態においては、優先的に再送可能な（「タイムアウト時間＋１スロット時間」で再送可能な）独自のリトライ回数を新たに設定することとしてもよい。これにより、フレームの連続送信を許可されているＳＴＡが、長時間にわたって連続的に再送を行うことを回避することができる。なお、リトライ回数制限まで再送を繰り返した場合は、その後、通常通り「タイムアウト時間＋ＤＩＦＳ＋Back off」で再送を行うこととしてもよいし、または、次にＡＰからリトライ回数上限が割り当てられるまでデータを保持することとしてもよい。

このように、本実施の形態においては、ＡＰから割り当てられた優先度（ＰＢＴ）およびリトライ回数制限を用いて再送処理を行うこととした。これにより。フェージングの影響で一時的に電波環境が劣化した場合であっても、データを効率的に再送することが可能となる。また、リトライ回数制限を設定することによって、フェージングの影響による再送トラフィックを低減できる。

以上のように、本発明にかかる伝送制御方法は、ディジタル無線通信システムにおいて有用であり、特に、無線ＬＡＮ通信において、無線端末の通信品質に応じて優先制御を行う場合に適している。

本発明にかかる伝送制御方法を実現する実施の形態１の通信システムの構成例を示す図である。 図１に示す各ＳＴＡの通信品質と時間の関係を示す図である。 ＳＴＡの優先度を識別するための図である。 ＳＴＡの優先度を識別するための図である。 ＡＰの通信状況の概要を示す図である。 実施の形態１の伝送制御方法における連続送信時間（ＰＢＴ）を示す図である。 「ＡＰ１→ＳＴＡ２」方向の通信におけるＰＢＴを示す図である。 図２の時刻Ｔ１におけるＡＰと各ＳＴＡの通信状況（各ＳＴＡ→ＡＰ１）の詳細を示す図である。 図２の時刻Ｔ２におけるＡＰと各ＳＴＡの通信状況（各ＳＴＡ→ＡＰ１）の詳細を示す図である。 本発明にかかる伝送制御方法を実現する実施の形態２の通信システムの構成例を示す図である。 図９に示す各ＳＴＡの通信品質と時間の関係を示す図である。 本発明にかかる伝送制御方法を実現する実施の形態３の通信システムの構成例を示す図である。 時刻Ｔ１におけるＡＰ１ａとＳＴＡ２ａとの間の通信を示す図である。 実施の形態４の伝送制御方法の一例を示す図である。 従来の問題点を説明するための図である。 従来の問題点を説明するための図である。

符号の説明

１，１ａ，６，６ａ ＡＰ（基地局）
２，２ａ，３，４，５ ＳＴＡ（無線端末）

Claims (16)

1. 特定の通信エリアを提供する無線基地局と、当該通信エリアに存在する複数の無線端末と、から構成される無線通信システムにおいて実施可能な伝送制御方法であって、
   前記無線端末の位置および移動の有無に基づいて得られる通信品質に応じて、当該無線端末の優先度を設定する優先度設定ステップと、
   前記優先度の高い無線端末に対してより多くの連続送信の機会を与えるような伝送制御を行う伝送制御ステップと、
   を含むことを特徴とする伝送制御方法。
2. 異なる通信エリアを提供する複数の無線基地局と、ローミングを行いながら前記通信エリア間を移動する複数の無線端末と、から構成される無線通信システムにおいて実施可能な伝送制御方法であって、
   前記各無線基地局において、自局が提供する通信エリアに存在する無線端末の位置および移動の有無に基づいて得られる通信品質に応じて、当該無線端末の優先度を設定する優先度設定ステップと、
   前記通信エリア単位に、前記優先度の高い無線端末に対してより多くの連続送信の機会を与えるような伝送制御を行う伝送制御ステップと、
   を含むことを特徴とする伝送制御方法。
3. 前記伝送制御ステップでは、通信品質の良好な無線端末がデータを集中的に送信できるように、前記優先度の高い無線端末から順に、より多くのデータの連続送信回数を割り当てることを特徴とする請求項１または２に記載の伝送制御方法。
4. 前記伝送制御ステップでは、通信品質の劣悪な無線端末における再送トラフィックを低減させるために、前記優先度の低い無線端末から順に、より少ないエラー時のリトライ回数を割り当てることを特徴とする請求項１または２に記載の伝送制御方法。
5. 前記伝送制御ステップでは、通信品質の劣悪な無線端末における再送トラフィックを低減させるために、前記優先度の低い無線端末から順に、より少ないエラー時のリトライ回数を割り当てることを特徴とする請求項３に記載の伝送制御方法。
6. 前記伝送制御ステップでは、優先度に関するパラメータ（前記連続送信回数および／または前記リトライ回数に相当）を、前記無線基地局が定期的および／または必要に応じて送信する制御フレームを用いて各無線端末に通知することによって、適用的に前記優先度および前記パラメータを変更する伝送制御を行うことを特徴とする請求項３、４または５に記載の伝送制御方法。
7. 前記優先度が特定のしきい値よりも高い無線端末のデータ送信時にエラーが発生した場合、当該無線端末に対して優先的に再送を許可する伝送制御を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
8. 優先的に再送可能な回数を設定することを特徴とする請求項７に記載の伝送制御方法。
9. 前記伝送制御ステップでは、通信品質の良好な無線端末が存在しない場合、通信品質の劣悪な無線端末に対してより多くの連続送信の機会を与えるような伝送制御を行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の伝送制御方法。
10. 異なる通信エリアを提供する複数の無線基地局と、前記通信エリア間を移動する単一または複数の無線端末と、から構成される無線通信システムにおいて実施可能な伝送制御方法であって、
    前記各無線基地局において、自局が提供する通信エリアに存在する無線端末の位置および移動の有無に基づいて得られる通信品質が一定基準よりも劣悪な無線端末に対して、自発的なアップリンクの送信を禁止する伝送制御を行うアップリンク制御ステップと、
    アップリンクの送信を禁止されている無線端末が、前記無線基地局からのデータを受信した時点でアップリンクのデータがある場合、当該受信データに対するＡＣＫフレームの返信時に当該アップリンクのデータをピギーバックして送信するＡＣＫ返信ステップと、
    を含むことを特徴とする伝送制御方法。
11. 前記アップリンク制御ステップでは、
    さらに、通信品質が一定基準よりも良好な無線端末に対して自発的なアップリンクの送信を許可する伝送制御を行い、
    アップリンクの送信が許可されている無線端末に対して前記請求項１〜８のいずれか一つに記載の伝送制御方法を実施可能とすることを特徴する請求項１０に記載の伝送制御方法。
12. 前記アップリンク制御ステップでは、
    前記無線端末の通信品質が一定基準よりも劣悪で、かつ当該無線端末が他の無線基地局にハンドオーバー可能な状態である場合、当該無線端末に対して、自発的なアップリンクの送信を禁止するとともにハンドオーバーを指示する伝送制御を行い、
    ハンドオーバー時における前記無線端末宛のデータをハンドオーバー元またはハンドオーバー先の無線基地局に保持し、ハンドオーバー完了後、前記無線端末の通信品質が前記一定基準よりも回復した時点で、前記保持したデータを集中的に送信することを特徴する請求項１０または１１に記載の伝送制御方法。
13. 自局が提供する特定の通信エリアに存在する複数の無線端末とともに無線通信システムを構成し、前記無線端末の通信品質に応じた優先制御を行う無線基地局において、
    前記無線端末の位置および移動の有無に基づいて得られる通信品質に応じて、当該無線端末の優先度を設定し、優先度の高い無線端末に対してより多くの連続送信の機会を与えるような伝送制御を行うことを特徴とする無線基地局。
14. 前記優先度が特定のしきい値よりも高い無線端末のデータ送信時にエラーが発生した場合、当該無線端末に対して優先的に再送を許可する伝送制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載の無線基地局。
15. 自局が提供する特定の通信エリアに存在する単一または複数の無線端末とともに無線通信システムを構成し、前記無線端末の通信品質に応じた優先制御を行う無線基地局において、
    前記無線端末の位置および移動の有無に基づいて得られる通信品質が一定基準よりも劣悪な無線端末に対して、自発的なアップリンクの送信を禁止する伝送制御を行うことを特徴とする無線基地局。
16. 一定基準よりも通信品質が劣悪な無線端末に対して自発的なアップリンクの送信を禁止する伝送制御を行う無線基地局とともに、無線通信システムを構成する無線端末において、
    アップリンクの送信を禁止された状態で、かつ前記無線基地局からのデータを受信した時点でアップリンクのデータがある場合に、当該受信データに対するＡＣＫフレームの返信時に当該アップリンクのデータをピギーバックして送信することを特徴とする無線端末。

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