JP2006237855A - 無線基地局装置、無線通信システム及びデータ通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 共有する無線伝送路を下り方向の通信に関してユーザ間あるいはネットワーク間で公平に利用することが可能な無線基地局装置及び無線通信システムを提供すること。
【解決手段】 データフレーム選択制御手段１４は、異なる無線端末宛の複数のフレームが存在する場合に、各無線端末宛のデータフレームが無線伝送路を占有する時間の比率が一定になるように、パケット蓄積部１３に蓄積されたデータフレームの中から各無線端末宛の送信用のデータフレームを予め定めた選択条件に従って選択する。クレジット管理部１５は、フレーム長と伝送レートとから求められる計算値を反映してクレジット値を更新する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、少なくとも１つの有線ネットワークと接続され、無線伝送路を介して接続される複数の無線端末と、前記有線ネットワークとの間でデータ伝送の中継を行う無線基地局装置、無線通信システム及びデータ通信方法に関する。

例えば、公衆無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムに用いられる各無線基地局には、任意の１つ又は複数の無線端末が必要に応じて無線で接続し、各無線端末はこの無線基地局を経由して所定のネットワーク上のサーバや端末との間でデータ通信を行う。また、無線基地局と各無線端末との間の通信環境は一定ではないため、一般的に無線基地局と無線端末との間で伝送されるデータの伝送速度（伝送レート）は無線端末毎にその時の環境に応じて決定される。

このような複数の伝送レートに対応した無線基地局に関する従来技術は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された技術においては、中継すべきデータを蓄積するバッファ上に、それぞれが複数のデータフレームの待ち行列（キュー）を保持可能な複数の記憶部が設けられている。また、端末宛のデータフレームを有線ネットワークから受信した場合には、該当する端末と無線基地局との間の伝送レートに応じて入力されたデータフレームを格納するキューを選択し、伝送レートの高いデータフレームを格納するキューに対しては送信機会をより多く与えるように制御することが提案されている。これにより、システム全体としてのスループットを改善している。

一方、近年では無線ＬＡＮ、すなわちＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線通信システムの普及が進み、公衆ネットワークや企業ネットワークにおいて大規模な無線ＬＡＮネットワークが構築されるようになった。それに伴って少ない無線周波数帯域を効率的に利用する必要が生じ、仮想的なＡＰ（アクセスポイント：無線基地局）を多重利用する方法が検討されている。

例えば非特許文献１においては、接続先のネットワークを識別するために用いる識別子ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）を１つのＡＰ上に複数割り当て可能にすると共に、各ＳＳＩＤに対応するＢＳＳＩＤ（Basic Service Set Identifier）を割り当て可能にしている。これにより、端末からはあたかも複数の仮想的なＡＰが見えるようになる。その結果、同じ無線基地局の同一無線チャネルを使用しながら、複数のネットワークを多重して使用することが可能になる。

特開２００３−１１０５７５号公報 ベルナルド・アボバ（Bernard Aboba）、「仮想アクセスポイント（Virtual Access Points）」、ＩＥＥＥ８０２．１１−０３／１５４ｒ１、２００３年３月

ところで、通信設備を提供する事業者（通信キャリア）やＩＳＰ（インターネットサービスプロバイダ）が共通の無線基地局を使用して複数のユーザに公衆無線ＬＡＮサービスのようなサービスを提供しようとする場合には、このサービスに対して全てのユーザが同額の料金を支払うような料金体系にするのが一般的である。

このような場合には、複数のユーザが同じ無線伝送路を共有することになるので、全てのユーザが料金に見合ったサービスを受けられるように、複数のユーザが共有する無線伝送路を公平に使用できるのが望ましい。例えば、１つの無線基地局との間で２つの無線端末が同時に通信を行う場合には、２つの無線端末が共通の無線伝送路を通信によって占有した時間の長さが同一であれば公平に無線伝送路を使用していると見なしうる。

特許文献１の技術を採用した無線基地局を利用してサービスを提供する場合には、システム全体のスループットを改善することはできるが、共通の無線伝送路を使用する全てのユーザが公平に無線伝送路を使用できるとは限らない。

例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線通信システムを想定し、通信環境に応じて２種類の伝送レート（５４Ｍｂｐｓ，６Ｍｂｐｓ）のいずれかを選択して無線通信を行う場合について考える。この場合、５４Ｍｂｐｓの伝送レートを選択したユーザＡと６Ｍｂｐｓの伝送レートを選択したユーザＢとが同時に同じ長さのデータフレームの送信を実行すると、ユーザＢの送信したデータフレームが無線伝送路を占有する時間の長さは、ユーザＡの送信したデータフレームが無線伝送路を占有する時間の９倍になる。したがって、無線伝送路を公平に利用しているとは言えない。

また、非特許文献１の技術が適用されるような無線ＬＡＮシステムを含むネットワークを利用して、複数の通信キャリアあるいは複数のインターネットサービスプロバイダが複数のユーザに対してサービスを提供するような場合には、複数の通信キャリアあるいは複数のインターネットサービスプロバイダが同一の無線伝送路を共用することになるので、複数の通信キャリアあるいは複数のインターネットサービスプロバイダが共通の無線伝送路を公平に使用するのが望ましい。

しかしながら、１つの無線基地局を複数のＳＳＩＤで論理的に分離して使用するようなネットワークシステムにおいては、複数のネットワークが共通の無線伝送路を公平に利用できるようなサービス品質（ＱＯＳ：Quality of Service）を実現する制御方法は存在しないのが実情である。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、共有する無線伝送路を下り方向の通信に関してユーザ間あるいはネットワーク間で公平に利用することが可能な無線基地局装置、無線通信システム及びデータ通信方法を提供することを目的とする。

本発明の無線基地局装置は、第１に、少なくとも１つの有線ネットワークと接続され、無線伝送路を介して接続される複数の無線端末と、前記有線ネットワークとの間でデータ伝送の中継を行う無線基地局装置であって、前記無線端末へ送信するデータフレームの伝送レートを前記無線伝送路の通信環境に応じて決定し、前記無線端末と無線通信を行う無線通信手段と、各無線端末との通信において前記無線伝送路を占有する時間が所定の比率になるように、前記無線通信手段から送信すべきデータフレームを選択するデータ選択制御手段と、を備える。

この構成により、各無線端末宛のデータフレームが無線伝送路を占有する時間の比率が一定になるように制御されるので、複数の無線端末に割り当てられた伝送レートが互いに異なる場合であっても、複数の無線端末が共通の無線伝送路を占有する時間の比率を一定に維持することができ、ユーザ間の公平性を確保することも可能になる。

また、本発明の無線基地局装置は、第２に、上記第１に記載の無線基地局装置であって、前記所定の比率は、各無線端末との通信において前記無線伝送路を占有する時間が等しくなる比率である。

この構成により、複数の無線端末に割り当てられた伝送レートが互いに異なる場合であっても、複数の無線端末が共通の無線伝送路を占有する時間が均等になり、ユーザ間の公平性が確保される。

また、本発明の無線基地局装置は、第３に、上記第１又は第２に記載の無線基地局装置であって、それぞれが複数のデータフレームを待ち行列として蓄積可能な複数のデータ蓄積手段と、前記有線ネットワークから入力されたデータフレームを宛先の無線端末に応じて前記複数のデータ蓄積手段の１つに振り分けるフレーム振り分け手段と、前記データ蓄積手段毎に無線伝送路を占有可能な時間に応じたクレジット値を管理すると共に、送信用のデータフレームの選択又は送信の際に、選択されたデータフレームのフレーム長と前記選択されたデータフレームが前記無線伝送路を介して送信される際に適用される伝送レートとに基づいて求められる計算値を反映して前記クレジット値を更新するクレジット管理手段と、を更に備え、前記データフレーム選択制御手段は、前記クレジット値に従って前記データ蓄積手段から送信用のデータフレームを選択する。

この構成により、クレジット管理手段が管理しているクレジット値を参照することにより、各データ蓄積手段上に蓄積されているデータフレームを選択すべきか否かを決定することができる。また、クレジット値はフレーム長と伝送レートとに基づいて求められる計算値を反映して更新されるので、各データフレームが無線伝送路を占有した時間などをクレジット値に反映することができる。

また、本発明の無線基地局装置は、第４に、上記第３に記載の無線基地局装置であって、前記クレジット管理手段は、前記複数のデータ蓄積手段のそれぞれに対応付けられた複数の独立したクレジット値を管理すると共に、送信用のデータフレームの選択又は送信の際に、選択されたデータフレームのフレーム長とこのデータフレームが無線伝送路を介して送信される際に適用される伝送レートに基づく係数との積の分だけ該当するクレジット値を減算し、前記データフレーム選択制御手段は、データフレームを蓄積しているデータ蓄積手段のうち正の値のクレジット値が割り当てられたデータ蓄積手段から送信用のデータフレームを選択し、前記複数のデータ蓄積手段の全てが前記データフレーム選択制御手段の選択対象から外れた場合には、前記クレジット管理手段は前記クレジット値を初期化する。

この構成により、各データ蓄積手段に対応付けられた複数のクレジット値に従って送信用のデータフレームを選択するので、共通の無線伝送路を使用するユーザ間の公平性を確保することができる。

また、本発明の無線基地局装置は、第５に、上記第３に記載の無線基地局装置であって、前記無線端末との通信ネットワークを識別する識別子を複数管理している場合に、前記クレジット管理手段は、前記複数の識別子のそれぞれに対応付けられた複数の独立したクレジット値を管理すると共に、送信用のデータフレームの選択又は送信の際に、選択されたデータフレームのフレーム長とこのデータフレームが無線伝送路を介して送信される際に適用される伝送レートに基づく係数との積の分だけ該当するクレジット値を減算し、前記データフレーム選択制御手段は、データフレームを蓄積しているデータ蓄積手段のうち、該当するデータ蓄積手段に対応付けられた無線端末が属しているネットワークの識別子に対応するクレジット値が正の値であるデータ蓄積手段から送信用のデータフレームを選択し、前記複数のデータ蓄積手段の全てが前記データフレーム選択制御手段の選択対象から外れた場合には、前記クレジット管理手段は前記クレジット値を初期化する。

この構成により、ＳＳＩＤ等の識別子を用いて接続されたネットワーク毎にクレジット値が管理し、これらのクレジット値に従って送信用のデータフレームを選択するので、共通に使用する無線伝送路に関し複数のネットワーク間での公平性を確保することができる。

本発明の無線通信システムは、上記第１ないし第４のいずれかに記載の無線基地局装置と、前記無線基地局装置との間で無線通信が可能な複数の無線端末と、を備える。この構成により、共通の無線伝送路の使用に関して公平性を確保することができる。

また、本発明の無線通信システムにおいて、前記無線基地局装置と前記無線端末との間で、無線ＬＡＮ規格に従った無線通信制御を実施する。共通の無線伝送路の使用に関して公平性を確保することが可能な無線ＬＡＮシステムを提供することができる。

本発明の無線通信システムは、上記第５に記載の無線基地局装置と、前記無線基地局装置との間で無線通信が可能な複数の無線端末と、前記無線基地局装置と接続された複数の有線通信網とを備える。この構成により、複数のネットワークに接続可能な無線ＬＡＮシステムにおいて、共通に使用する無線伝送路に関し複数のネットワーク間での公平性を確保することができる。

少なくとも１つの有線ネットワークと接続され、無線伝送路を介して接続される複数の無線端末と、前記有線ネットワークとの間でデータ伝送の中継を行う無線基地局装置のデータ通信方法であって、各無線端末との通信において前記無線伝送路を占有する時間が所定の比率になるように、前記無線端末へ送信すべきデータフレームを選択するステップと、前記選択されたデータフレームを送信するステップと、を有する。

この方法により、各無線端末宛のデータフレームが無線伝送路を占有する時間の比率が一定になるように制御されるので、複数の無線端末に割り当てられた伝送レートが互いに異なる場合であっても、複数の無線端末が共通の無線伝送路を占有する時間の比率を一定に維持することができ、ユーザ間の公平性を確保することも可能になる。

本発明によれば、共有する無線伝送路を下り方向の通信に関してユーザ間あるいはネットワーク間で公平に利用することが可能な無線基地局装置、無線通信システム及びデータ通信方法を提供することができる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１〜図５を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、図２に示すような構成の通信システムに本発明を適用する場合を想定している。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成例を示すブロック図である。図２に示すように、複数の無線端末３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・が存在し、これらの無線端末３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・はそれぞれ無線基地局１０との間で無線通信を行い、無線基地局１０を経由して通信ネットワーク２０との間でデータ通信を行う。

この通信システムは、例えば、いわゆる無線ＬＡＮシステムであり、無線基地局１０と各無線端末３０との間では、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠した無線通信を行う。通信ネットワーク２０は、主として有線で接続されるネットワークであり、公衆ネットワークや企業内ネットワークなどに相当する。したがって、各無線端末３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・のユーザは、無線伝送路及び無線基地局１０を経由して、通信ネットワーク２０上の各種サーバなどとの間でデータ通信を行うことができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態の無線基地局１０は有線通信部１１、フレーム振り分け部１２、パケット蓄積部１３、フレーム選択部１４、クレジット管理部１５及び無線通信部１６を備えている。なお、図１においては有線網から無線端末３０に向かう方向（下り方向）の通信だけを想定しているが、逆方向のデータ通信が可能なことは言うまでもない。

有線通信部１１は、通信ネットワーク２０との間で有線の伝送路を用いて通信するためのインタフェースである。通信ネットワーク２０から入力されるデータは、フレーム毎に分割されたデータフレームとしてパケット通信により入力される。また、各データフレームのフレーム長は一定とは限らない。

フレーム振り分け部１２は、通信ネットワーク２０から有線通信部１１を介して入力される各データフレームをその宛先に応じて振り分けてパケット蓄積部１３に出力する。

パケット蓄積部１３は、入力されるデータを待ち行列（キュー）として並べて一時的に蓄積する記憶装置である。この例では、パケット蓄積部１３は宛先の各無線端末３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・に対応付けたｎ個のキュー１３１，１３２，１３３，・・・を備えている。

つまり、通信ネットワーク２０から入力された無線端末３０ａ宛のデータフレームはフレーム振り分け部１２で振り分けられて１番目のキュー１３１に入力され、同様に無線端末３０ｂ宛のデータフレームはフレーム振り分け部１２で振り分けられて２番目のキュー１３２に入力され、無線端末３０ｃ宛のデータフレームはフレーム振り分け部１２で振り分けられて３番目のキュー１３３に入力される。

フレーム選択部１４は、パケット蓄積部１３に蓄積されたデータフレームの中から、次に各無線端末３０に送信すべきデータフレームを予め定めた規則に従って選択する。具体的には、データフレームを保持しているキューの中から、クレジット管理部１５が管理しているクレジット値が正である場合に順番にキューを選択し、選択されたキューの先頭に保持されているデータフレームを取り出す。順番に選択するためのアルゴリズムとしては、例えば公知のラウンドロビンスケジューリングを用いればよい。

クレジット管理部１５は、パケット蓄積部１３上のキュー毎に、つまり宛先の無線端末３０毎にクレジット値を管理する。これらのクレジット値は、各キューに無線伝送路を占有可能な時間に応じた値（各キューのデータフレームが無線伝送路を占有しても問題がないかどうかを識別するために用いる評価値）であり、該当するキューのデータフレームが選択されるか、又は無線伝送路に送出されると減少する。なお、このクレジット管理部１５の動作は、後述する。

無線通信部１６は、無線で接続している無線端末３０に向けて、フレーム選択部１４が選択したデータフレームを含む無線パケット信号を送信する。この無線パケット信号の送信時に適用する伝送レート（ビットレート：ｂｐｓ）については、そのときの無線伝送路の通信環境に応じて無線端末３０毎に、予め定めた複数種類の伝送レートの中から選択的に決定される。

クレジット管理部１５の動作について、図３を参照しながら説明する。図３は、クレジット管理部の動作を示すフローチャートである。この例では、ｎ個のキューがパケット蓄積部１３に備わっている場合を想定しており、１番目〜ｎ番目の各キューに対応付けたクレジット値が、それぞれＶｃ（１）〜Ｖｃ（ｎ）に割り当てられている。

図３のステップＳ１１では、全てのクレジット値Ｖｃ（１）〜Ｖｃ（ｎ）に初期値をプリセットする。初期値については、例えば予め定めた値「２０００」を割り当てることが考えられる。

ステップＳ１２では、フレーム選択部１４がパケット蓄積部１３から１つのデータフレームを送信用に選択する。そして、選択されたデータフレームはフレーム選択部１４により、無線通信部１６を介して無線伝送路に送出される。

ステップＳ１３では、ステップＳ１２で選択が検出されたデータフレームに関する伝送レートを取得する。すなわち、このデータフレームが無線伝送路に送出される際に適用される伝送レートを取得する。この伝送レートについては、実際に無線通信部１６が送信を行った後でこの送信に実際に使用した伝送レートをクレジット管理部１５から入力しても良いし、データフレームの宛先の無線端末３０について直前に（過去に）適用された伝送レートを用いても良い。

ステップＳ１４では、ステップＳ１３で取得した伝送レートに対応する減算係数Ｐを取得する。図４は、減算係数テーブルの具体例を示す模式図である。この例では、図４に示すようなテーブルがクレジット管理部１５上に予め設けてあるので、このテーブルを参照することにより伝送レートからそれに対応する減算係数Ｐを取得することができる。

ステップＳ１５では、今回選択したデータフレームのフレーム長ＬｆとステップＳ１４で取得した減算係数Ｐとの積を減算値Ｖｔとして計算する。

ステップＳ１６では、今回選択したデータフレームのキュー（あるいは無線端末）に対応するｉ番目のクレジット値Ｖｃ（ｉ）の値からステップＳ１５で求めた減算値Ｖｔを減算してクレジット値Ｖｃ（ｉ）を更新する。

ステップＳ１７では、正の値をもつクレジット値がクレジット値Ｖｃ（１）〜Ｖｃ（ｎ）の中に存在しなくなったか否かを調べる。正の値をもつクレジット値が存在しない場合にはステップＳ１１でクレジット値Ｖｃ（１）〜Ｖｃ（ｎ）を再び初期化する。

ステップＳ１８では、フレーム選択部１４の選択条件を満たすキューが存在しなくなったか否かを識別する。選択条件を満たすキュー、例えばキューに送信すべきデータフレームが存在する場合には、ステップＳ１２に戻り、存在しない場合にはステップＳ１１に戻る。

次に、無線基地局１０の動作の具体例について説明する。ここでは、図２に示すように３つの無線端末３０ａ、３０ｂ、３０ｃが無線基地局１０に無線で接続され、通信ネットワーク２０から入力される各データフレームを無線基地局１０で中継して宛先の無線端末３０に送信する場合を想定する。

また、この例では無線端末３０ａ宛のデータフレームを蓄積するキュー１３１に１０００バイトのデータフレームと２００バイトのデータフレームとが保持され、無線端末３０ｂ宛のデータフレームを蓄積するキュー１３２に８００バイトのデータフレームと６００バイトのデータフレームと３００バイトのデータフレームとが保持され、無線端末３０ｃ宛のデータフレームを蓄積するキュー１３３に１００バイトのデータフレームと３００バイトのデータフレームと３００バイトのデータフレームと２００バイトのデータフレームとが保持された状態であり、最初はクレジット値Ｖｃ（１）〜Ｖｃ（ｎ）が全て初期値（２０００）である場合を想定している。

図５は、無線基地局の動作に関連する各パラメータの推移の具体例を示す模式図である。図５を参照して、無線基地局１０の動作を説明する。

［動作１］
（１−１）フレーム選択部１４はフレームを持っていてかつクレジット値が正であるキューの中からラウンドロビンでキューの選択を行う。この例ではまず無線端末３０ａのキュー１３１を選択する。

（１−２）無線通信部１６はフレーム選択部１４が選択したキュー１３１の先頭のフレームを現在の無線伝送路の通信環境に応じて決定した伝送レート５４Ｍｂｐｓで送信する。

（１−３）クレジット管理部１５は、テーブルを用いて伝送レート５４Ｍｂｐｓから減算係数「１」を決定する。残クレジット（現在残っているクレジット）から（フレーム長×減算係数）分だけ減じる。この結果、残クレジットは（２００−１０００×１＝１０００）となる。

［動作２］
（２−１）フレーム選択部１４はフレームを持っていてかつクレジット値が正であるキューの中からラウンドロビンでキューの選択を行う。この例では無線端末３０ｂのキュー１３２を選択する。

（２−２）無線通信部１６はフレーム選択部１４が選択したキュー１３２の先頭のフレームを現在の無線伝送路の通信環境に応じて決定した伝送レート３６Ｍｂｐｓで送信する。

（２−３）クレジット管理部１５は、テーブルを用いて伝送レート３６Ｍｂｐｓから減算係数「１．５」を決定する。残クレジット（現在残っているクレジット）から（フレーム長×減算係数）分だけ減じる。この結果、残クレジットは（２０００−８００×１．５＝８００）となる。

［動作３］
（３−１）フレーム選択部１４はフレームを持っていてかつクレジット値が正であるキューの中からラウンドロビンでキューの選択を行う。この例では無線端末３０ｃのキュー１３３を選択する。

（３−２）無線通信部１６はフレーム選択部１４が選択したキュー１３３の先頭のフレームを現在の無線伝送路の通信環境に応じて決定した伝送レート９Ｍｂｐｓで送信する。

（３−３）クレジット管理部１５は、テーブルを用いて伝送レート９Ｍｂｐｓから減算係数「６．０」を決定する。残クレジット（現在残っているクレジット）から（フレーム長×減算係数）分だけ減じる。この結果、残クレジットは（２０００−１００×６＝１４００）となる。

［動作４］
（４−１）フレーム選択部１４はフレームを持っていてかつクレジット値が正であるキューの中からラウンドロビンでキューの選択を行い、無線端末３０ａのキュー１３１を選択する。

（４−２）無線通信部１６はフレーム選択部１４が選択したキュー１３１の先頭のフレームを現在の無線伝送路の通信環境に応じて決定した伝送レート３６Ｍｂｐｓで送信する。この結果、無線端末３０ａのキュー１３１は空になる。

（４−３）クレジット管理部１５は、テーブルを用いて伝送レート３６Ｍｂｐｓから減算係数「１．５」を決定する。残クレジット（現在残っているクレジット）から（フレーム長×減算係数）分だけ減じる。この結果、残クレジットは（１０００−２００×１．５＝７００）となる。

［動作５］
（５−１）フレーム選択部１４はフレームを持っていてかつクレジット値が正であるキュー（無線端末３０ｂ，３０ｃに対応するキュー１３２，１３３）の中からラウンドロビンでキューの選択を行う。ここでは、無線端末３０ｂに対応するキュー１３２を選択する。

（５−２）無線通信部１６はフレーム選択部１４が選択したキュー１３２の先頭のフレームを現在の無線伝送路の通信環境に応じて決定した伝送レート３６Ｍｂｐｓで送信する。

（５−３）クレジット管理部１５は、テーブルを用いて伝送レート３６Ｍｂｐｓから減算係数「１．５」を決定する。残クレジット（現在残っているクレジット）から（フレーム長×減算係数）分だけ減じる。この結果、残クレジットは（８００−６００×１．５＝−１００）となる。これで無線端末３０ｂに対応するキュー１３２の残クレジットが正でなくなるので、フレーム選択部１４の選択する対象からキュー１３２は外れる。

［動作６］
（６−１）フレーム選択部１４はフレームを持っていてかつクレジット値が正であるキュー（この例では無線端末３０ｃに対応するキュー１３３のみ）の中からラウンドロビンでキューの選択を行うので、キュー１３３が選択される。

（６−２）無線通信部１６はフレーム選択部１４が選択したキュー１３３の先頭のフレームを現在の無線伝送路の通信環境に応じて決定した伝送レート１８Ｍｂｐｓで送信する。

（６−３）クレジット管理部１５は、テーブルを用いて伝送レート１８Ｍｂｐｓから減算係数「３．０」を決定する。残クレジット（現在残っているクレジット）から（フレーム長×減算係数）分だけ減じる。この結果、残クレジットは（１４００−３００×３．０＝５００）となる。

［動作７］
（７−１）フレーム選択部１４はフレームを持っていてかつクレジット値が正であるキュー（この例では無線端末３０ｃに対応するキュー１３３のみ）の中からラウンドロビンでキューの選択を行うので、キュー１３３が選択される。

（７−２）無線通信部１６はフレーム選択部１４が選択したキュー１３３の先頭のフレームを現在の無線伝送路の通信環境に応じて決定した伝送レート１８Ｍｂｐｓで送信する。

（７−３）クレジット管理部１５は、テーブルを用いて伝送レート１８Ｍｂｐｓから減算係数「３．０」を決定する。残クレジット（現在残っているクレジット）から（フレーム長×減算係数）分だけ減じる。この結果、残クレジットは（５００−３００×３．０＝−４００）となる。これで無線端末３０ｃに対応するキュー１３３の残クレジットが正でなくなるので、フレーム選択部１４の選択対象から無線端末３０ｃに対応するキュー１３３も外れる。

（７−４）全てのキューがフレーム選択部１４の選択対象から外れる状態になったので、図３のステップＳ１８からステップＳ１１に戻り、残クレジットが初期値にリセットされる。

このような本発明の第１の実施形態によれば、データフレームを選択するたびに、あるいはデータフレームを送信するたびに伝送レートの逆数に比例する減算係数とフレーム長との積が該当するクレジット値から減算されることになる。したがって、無線基地局１０のパケット蓄積部１３上に接続している無線端末３０に送信すべきデータフレームが十分に存在する場合には、クレジット値に基づいてデータフレームを選択することにより、複数の無線端末３０の間で無線伝送路を占有する時間をほぼ公平に保つことができる。

なお、実際の装置に本発明を適用する場合には、現実的な状況を考慮して以下に示すような制御内容の変更や追加を行うことも考えられる。

（１）無線伝送路を占有する時間には、無線伝送路の通信環境に依存して伝送レートが変動するデータ本体が占有する時間の他に、パケットに固定的に付加されるプリアンブルなどが占有する時間も含まれる。したがって、上記動作例で示した減算するクレジットの量にこれらの時間を付加することによって、更に無線伝送路を占有する時間の比率を正確に制御することが可能になる。

（２）更には、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のように無線基地局が送信するデータフレームに対して無線端末が受信確認であるＡＣＫフレームを送信するような無線伝送方式を採用する場合には、ＡＣＫフレームが無線伝送路を占有する時間を反映するようにクレジット値を計算してもよい。

（３）更には、ＩＥＥＥ８０２．１１規格のように無線基地局が送信したデータフレームが通信環境の劣化等の為にビットエラーなどが発生して無線端末が正常に受信できない場合（ＡＣＫの有無で判断可能）に無線基地局が伝送レートを下げて再送するような無線伝送方式を採用する場合には、再送時のデータフレームも無線伝送路を占有するので、上記動作例で示したクレジットの減算を再送時の伝送レートに従って再び行うことによって、更に無線伝送路を占有する時間の比率を正確に制御できる。

（４）図３の例ではステップＳ１７、Ｓ１８からステップＳ１１に戻る際に、全てのクレジット値が同一の初期値に更新されるが、更新前の残クレジットを考慮して、残クレジットが負になっている無線端末宛のキューの残クレジットには残クレジットに初期クレジットを足すように構成しても良い。例えば前述の［動作７］の（７−４）の例では、無線端末３０ａ宛のクレジット値が２０００を更新し、無線端末３０ｂ宛のクレジット値を１９００に更新し、無線端末３０ｃ宛のクレジット値を１６００に更新すればよい。これにより、更に無線伝送路を占有する時間の比率を正確に制御できる。

（５）上記の例では、ステップＳ１１で全てのクレジット値に同じ値を初期値として割り当てる場合を説明したが、キュー毎に（無線端末毎に）異なる初期値を割り当てるように制御しても良い。これにより、無線基地局は無線端末毎の初期クレジットの比率に従ってフレームを送信することになるので、無線端末毎に送信フレームが無線伝送路を使用する時間に例えば使用料金に応じた格差を付けることも可能になる。

（第２の実施形態）
本発明の無線基地局装置及び無線通信システムの第２の実施形態について、図６を参照しながら説明する。図６は通信システムの構成例を示すブロック図である。

本実施形態は第１の実施形態の変形例であり、装置の構成及び動作の大部分は第１の実施形態と同一である。変更された部分について以下に説明する。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る通信システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態では、図６に示すように１つの無線基地局１０に複数の独立した通信ネットワーク２０ａ及び２０ｂが接続されている。例えば、複数の通信事業者あるいは複数のインターネットサービスプロバイダが共通の無線基地局１０を共有のアクセスポイントとして利用して複数の無線端末３０のユーザに通信サービスを提供するような場合にこのような通信システムが構成される。

このような通信システムにおいては、複数のネットワークはＳＳＩＤによって区別される。すなわち、通信ネットワーク２０ａを使用する場合にはこのネットワークに割り当てたＳＳＩＤ（Ａ）を使用し、通信ネットワーク２０ｂを使用する場合にはこのネットワークに割り当てたＳＳＩＤ（Ｂ）を使用する。複数種類のＳＳＩＤを区別することにより、１つの無線基地局１０を、仮想的に複数のアクセスポイントとして使用することができる。

本実施形態では、無線基地局１０上の各構成要素（図１参照）はそれぞれ次のように動作する。

有線通信部１１は、通信ネットワーク２０ａ、２０ｂとの間でそれぞれ有線の伝送路を用いて通信する。通信ネットワーク２０から入力されるデータは、フレーム毎に分割されたデータフレームとしてパケット通信により入力される。また、各データフレームのフレーム長は一定とは限らない。

フレーム振り分け部１２は、各通信ネットワーク２０ａ、２０ｂから有線通信部１１を介して入力される各データフレームをその宛先に応じて振り分けてパケット蓄積部１３に出力する。

パケット蓄積部１３は、第１の実施形態と同様に入力されるデータを待ち行列（キュー）として並べて一時的に蓄積する。この例では、パケット蓄積部１３は宛先の各無線端末３０ａ、３０ｂ、３０ｃ・・・に対応付けたｎ個のキュー１３１、１３２、１３３、・・・を備えている。

フレーム選択部１４は、パケット蓄積部１３に蓄積されたデータフレームの中から、次に各無線端末３０に送信すべきデータフレームを予め定めた規則に従って選択する。この例では、各キューを使用している無線端末３０が属している（接続している）ネットワークのＳＳＩＤをクレジット管理部１５が管理しているので、フレーム選択部１４はデータフレームを保持しているキューの中から、これを使用している無線端末３０が属しているクレジット値を調べ、この値が正である場合に１つのキューを選択し、選択されたキューの先頭に保持されているデータフレームを取り出す。

クレジット管理部１５は、ＳＳＩＤ毎に、つまり無線基地局１０に接続されたネットワーク毎にクレジット値を管理する。これらのクレジット値は、各キューのデータフレームが無線伝送路を占有しても問題がないかどうかを識別するために用いる評価値であり、該当するキューのデータフレームが選択されるか、もしくは無線伝送路に送出されると減少する。基本的な制御の内容については、ＳＳＩＤ毎にクレジット値を管理する以外は図３と同一である。

無線通信部１６は、ネットワークを識別するための複数のＳＳＩＤ及びＳＳＩＤに対応付けられたＢＳＳＩＤ（Basic Service Set Identifier）を管理し、これらを用いて無線で接続している無線端末３０に向けて、フレーム選択部１４が選択したデータフレームを含む無線パケット信号を送信する。この無線パケット信号の送信時に適用する伝送レート（ビットレート：ｂｐｓ）については、そのときの無線伝送路の通信環境に応じて無線端末３０毎に、予め定めた複数種類の伝送レートの中から選択的に決定される。

このような本発明の第２の実施形態によれば、ＳＳＩＤ毎にフレーム（ＳＳＩＤに複数の無線端末が属する場合はフレーム数の合計）が十分に存在する場合に、送信するフレームが十分存在するＳＳＩＤに対応する通信ネットワーク間で無線伝送路を占有する時間をほぼ公平に保つことができる。したがって、複数の通信事業者や複数のインターネットサービスプロバイダが共通の無線基地局を使用する場合に、ＳＳＩＤを用いて複数のネットワークを区別する場合には、ＳＳＩＤ毎にデータフレームの選択を管理することにより無線伝送路の使用に関してネットワーク間の公平性を確保することが可能になる。

なお、本実施形態の通信システムについても、第１の実施形態の場合と同様に前述のような様々な変形が考えられる。

本発明の無線基地局装置、無線通信システム及びデータ通信方法は、共有する無線伝送路を下り方向の通信に関してユーザ間あるいはネットワーク間で公平に利用することが可能な効果を有し、無線ＬＡＮシステム等に有用である。

本発明の第１の実施形態に係る無線基地局の構成例を示すブロック図 本発明の第１の実施形態に係る通信システムの構成例を示すブロック図 クレジット管理部の動作を示すフローチャート 減算係数テーブルの具体例を示す模式図 無線基地局の動作に関連する各パラメータの推移の具体例を示す模式図 本発明の第２の実施形態に係る通信システムの構成例を示すブロック図

符号の説明

１０ 無線基地局
１１ 有線通信部
１２ フレーム振り分け部
１３ パケット蓄積部
１４ フレーム選択部
１５ クレジット管理部
１６ 無線通信部
２０ 通信ネットワーク
３０ 無線端末

Claims (9)

1. 少なくとも１つの有線ネットワークと接続され、無線伝送路を介して接続される複数の無線端末と、前記有線ネットワークとの間でデータ伝送の中継を行う無線基地局装置であって、
   前記無線端末へ送信するデータフレームの伝送レートを前記無線伝送路の通信環境に応じて決定し、前記無線端末と無線通信を行う無線通信手段と、
   各無線端末との通信において前記無線伝送路を占有する時間が所定の比率になるように、前記無線通信手段から送信すべきデータフレームを選択するデータ選択制御手段と、
   を備える無線基地局装置。
2. 請求項１に記載の無線基地局装置であって、
   前記所定の比率は、各無線端末との通信において前記無線伝送路を占有する時間が等しくなる比率である無線基地局装置。
3. 請求項１又は２に記載の無線基地局装置であって、
   それぞれが複数のデータフレームを待ち行列として蓄積可能な複数のデータ蓄積手段と、
   前記有線ネットワークから入力されたデータフレームを宛先の無線端末に応じて前記複数のデータ蓄積手段の１つに振り分けるフレーム振り分け手段と、
   前記データ蓄積手段毎に無線伝送路を占有可能な時間に応じたクレジット値を管理すると共に、送信用のデータフレームの選択又は送信の際に、選択されたデータフレームのフレーム長と前記選択されたデータフレームが前記無線伝送路を介して送信される際に適用される伝送レートとに基づいて求められる計算値を反映して前記クレジット値を更新するクレジット管理手段と、
   を更に備え、
   前記データフレーム選択制御手段は、前記クレジット値に従って前記データ蓄積手段から送信用のデータフレームを選択する無線基地局装置。
4. 請求項３に記載の無線基地局装置であって、
   前記クレジット管理手段は、前記複数のデータ蓄積手段のそれぞれに対応付けられた複数の独立したクレジット値を管理すると共に、送信用のデータフレームの選択又は送信の際に、選択されたデータフレームのフレーム長とこのデータフレームが無線伝送路を介して送信される際に適用される伝送レートに基づく係数との積の分だけ該当するクレジット値を減算し、
   前記データフレーム選択制御手段は、データフレームを蓄積しているデータ蓄積手段のうち正の値のクレジット値が割り当てられたデータ蓄積手段から送信用のデータフレームを選択し、
   前記複数のデータ蓄積手段の全てが前記データフレーム選択制御手段の選択対象から外れた場合には、前記クレジット管理手段は前記クレジット値を初期化する無線基地局装置。
5. 請求項３に記載の無線基地局装置であって、
   前記無線端末との通信ネットワークを識別する識別子を複数管理している場合に、
   前記クレジット管理手段は、前記複数の識別子のそれぞれに対応付けられた複数の独立したクレジット値を管理すると共に、送信用のデータフレームの選択又は送信の際に、選択されたデータフレームのフレーム長とこのデータフレームが無線伝送路を介して送信される際に適用される伝送レートに基づく係数との積の分だけ該当するクレジット値を減算し、
   前記データフレーム選択制御手段は、データフレームを蓄積しているデータ蓄積手段のうち、該当するデータ蓄積手段に対応付けられた無線端末が属しているネットワークの識別子に対応するクレジット値が正の値であるデータ蓄積手段から送信用のデータフレームを選択し、
   前記複数のデータ蓄積手段の全てが前記データフレーム選択制御手段の選択対象から外れた場合には、前記クレジット管理手段は前記クレジット値を初期化する無線基地局装置。
6. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線基地局装置と、
   前記無線基地局装置との間で無線通信が可能な複数の無線端末と、
   を備える無線通信システム。
7. 請求項６に記載の無線通信システムであって、
   前記無線基地局装置と前記無線端末との間で、無線ＬＡＮ規格に従った無線通信制御を実施する無線通信システム。
8. 複数の有線通信網に接続された、請求項５に記載の無線基地局装置と、
   前記無線基地局装置との間で無線通信が可能な複数の無線端末と、
   を備え、
   前記無線基地局装置と前記無線端末との間で、無線ＬＡＮ規格に従った無線通信制御を実施する無線通信システム。
9. 少なくとも１つの有線ネットワークと接続され、無線伝送路を介して接続される複数の無線端末と、前記有線ネットワークとの間でデータ伝送の中継を行う無線基地局装置のデータ通信方法であって、
   各無線端末との通信において前記無線伝送路を占有する時間が所定の比率になるように、前記無線端末へ送信すべきデータフレームを選択するステップと、
   前記選択されたデータフレームを送信するステップと、
   を有するデータ通信方法。

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