JP2006279381A - 無線ｌａｎシステム、通信装置、及び通信制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＡＰに帰属する端末局数が増加しても、リアルタイム性を損なうことなく通信でき、帰属端末局の送信優先度及び他社との相互接続性を保証できる無線ＬＡＮシステムを提供すること。
【解決手段】 ＥＤＣＡ方式により無線通信を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、アクセスポイント（ＡＰ）における通信装置と複数の端末装置を有する。前記通信装置のデータ処理装置１３は、記憶装置１２に記憶されたＡＰ帰属端末装置数及び各アクセスカテゴリー（ＡＣ）のコンテンション・ウインドウ（ＣＷ）パラメータを比較し、ＣＷパラメータを前記ＡＣごとに更新し、次回送信予定のビーコンに前記更新されたＣＷパラメータを含めて前記各端末装置に送信する。前記各端末装置は、前記通信装置から受信したビーコンからＣＷパラメータを抽出し、抽出されたＣＷパラメータが更新されている場合には送信待ち時間を決定し、データフレームを送信する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、アクセスポイントにおける通信装置を介して複数の端末装置と無線通信を行う無線ＬＡＮシステム、アクセスポイントにおける通信装置、端末装置通信制御方法に関する。

従来の無線ＬＡＮシステムにおけるＡＰの一例が、以下の特許文献１に記載されている。図１１に示すように、この従来の無線ＬＡＮシステムにおけるＡＰは、パケット通信装置１と、バッファメモリ２と、パケット数監視部３と、ＣＴＳ（送信許可信号）決定処理部４と、ＣＷ決定処理部５と、制御部６と、送信部７と、受信部８と、送受共用部９と、アンテナ装置１０とから構成されている。このような構成を有する従来の無線ＬＡＮシステムにおけるＡＰはつぎのように動作する。すなわち、帰属端末局からの送信要求信号（ＲＴＳ）を受けたＡＰは、パケット数監視部によって監視されているバッファメモリ内のパケット蓄積数を確認し、制御部はその結果をＣＴＳ決定処理部へ通知する。

その結果を受けたＣＴＳ決定処理部は、パケット蓄積数が事前に設定している閾値Nを超えていた場合はＣＴＳを送信しないよう判断する。それにより、帰属端末局は再度の送信待ち時間を経て送信を行うことになり、結果的にＡＰ側に蓄積されているパケットを先に送信することが可能になる。

また、制御部はバッファメモリ内のパケット蓄積数をＣＷ決定処理部にも通知し、それを受けたＣＷ決定処理部はパケットの蓄積数に応じてＣＷminおよびＣＷmaxのどちらか一方もしくは両方を更新し、その値を制御部へ通知する。更新されたＣＷminとＣＷmaxを受けた制御部はそれを各帰属端末局へ更新指示を送信する。

特開平１０−８４３４３号公報

しかし、上記従来技術には、以下のような問題点がある。第１の問題点は、上記した従来技術ではＡＰに蓄積された蓄積量に応じてＣＷパラメータの値を決定するため、パケットの送信が輻輳してから変更の制御が行われるので、通信のリアルタイム性が考慮されないという点である。このため、音声等のリアルタイム性を要求されるアプリケーションには使用できないという問題が生ずる。

第２の問題点は、ＡＰ側が端末局側の送信要求を却下して送信の優先度を上げるため端末局側のパケット送信が輻輳するという点である。

第３の問題点は、上記従来技術で想定している方式環境では通信種別毎のパラメータを保持できないため、特定のアプリケーションに特化して処理を行えないという点である。

第４の問題点は、上記従来技術で想定している方式環境では端末局に対しＣＷパラメータを通知する手段がないため、その通信指示方法は製造元独自の仕様で行わなければならず、通信の相互接続性を保つことができない、すなわち汎用性が低いという点である。

従って本発明の目的は、ＡＰに帰属する端末局数が増加しても、リアルタイム性を損なうことなく通信でき、帰属端末局の送信優先度及び他社との相互接続性を保証できる無線ＬＡＮシステム、アクセスポイントにおける通信装置、端末装置、通信制御方法、プログラム、記録媒体を提供することにある。

上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

本発明に係る無線ＬＡＮシステムは、ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイント（以下、アクセスポイントをＡＰと略称する）における通信装置を介して複数の無線ＬＡＮ(Local Area Network)端末装置と無線通信を行う無線ＬＡＮシステムであって、前記通信装置が、現在ＡＰに帰属している端末装置数及び現在のネットワークで使用されている別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶するＡＰ側記憶装置と、前記帰属している端末装置数と現在のＣＷパラメータを比較し、その比較結果に対応して前記各無線ＬＡＮ端末装置が送信待ち時間を決定するＣＷ下限値とＣＷ上限値からなるＣＷパラメータを前記アクセスカテゴリーごとに、所定のアルゴリズムを用いて更新し、当該更新ＣＷパラメータを前記記憶装置へ書き込み、次回送信予定のビーコンに前記更新されたＣＷパラメータを含めて送信するＡＰ側データ処理装置を有することを特徴とする。

本発明に係る通信装置は、ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイント（以下、アクセスポイントをＡＰと略称する）を介して複数の無線ＬＡＮ(Local Area Network)端末装置と無線通信を行う前記ＡＰにおける通信装置であって、現在ＡＰに帰属している端末装置数及び現在のネットワークで使用されている別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶するＡＰ側記憶装置と、前記帰属している端末装置数と現在のＣＷパラメータとの比較結果に対応して送信待ち時間を決定するＣＷ下限値とＣＷ上限値からなるＣＷパラメータを前記各アクセスカテゴリーごとに、所定のアルゴリズムを用いて更新し、次回送信予定のビーコンに前記更新されたＣＷパラメータを含め、当該更新ＣＷパラメータを前記記憶装置へ書き込むＡＰ側データ処理装置を有することを特徴とする。

本発明に係る無線ＬＡＮ端末装置は、ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイントにおける通信装置を介して無線通信を行う無線ＬＡＮ(Local Area Network)端末装置であって、現在のネットワークで使用され、別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶する端末側記憶装置と、前記通信装置から受信したビーコンに含まれたＣＷパラメータを抽出し、ユーザインターフェース部からのデータを受け、前記抽出されたＣＷパラメータを用いて送信までの送信待ち時間を決定し、データフレームを送信する端末側データ処理装置を有することを特徴とする。

本発明に係る通信制御方法は、ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイント（以下、アクセスポイントをＡＰと略称する）を介して複数の無線ＬＡＮ端末装置と無線通信を行う前記ＡＰにおける通信制御方法であって、現在ＡＰに帰属している端末装置数及び現在のネットワークで使用されている別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶するステップと、前記帰属している端末装置数と現在のＣＷパラメータとを比較し、現行のＣＷパラメータを維持するか、若しくは該現行のＣＷパラメータを更新するか否か決定するステップと、その比較結果に対応して現行のＣＷパラメータを更新する場合、前記現行のＣＷパラメータを前記アクセスカテゴリーごとに、所定のアルゴリズムを用いて更新するステップと、前記更新されたＣＷパラメータを次回送信予定のビーコンに含めて送信するステップ有することを特徴とする。

本発明による第１の効果は、再送によるＣＷパラメータの増加を引き起こす前に、帰属している端末局の増加に応じて前もってＣＷパラメータを変更でき、これにより、再送を発生させずに衝突の確率を低減させることが可能になるため、ＡＰに帰属する端末局数が増加しても、リアルタイム性を損なうことなく通信できることにある。

本発明による第２の効果は、ＡＰ側の送信だけでなく、帰属端末局側の送信に対して適切なＣＷパラメータを指示できるため、帰属端末局の送信優先度を保証できる点である。

本発明による第３の効果は、ＥＤＣＡ方式に適用することにより、ＣＷパラメータの更新を各カテゴリで独立に行えるため、特定カテゴリの通信に特化して通信のリアルタイム性を保証できることにある。

本発明による第４の効果は、標準方式であるＥＤＣＡ方式で動作するＡＰ、端末局に適用可能になるため、他社との相互接続性を保証できる、すなわち汎用性が高いことである。

図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１はＥＤＣＡ方式の無線ＬＡＮを用いて様々なカテゴリの通信を行っている様子を示した図である。ＰＣ等の有線端末局２、ＩＰ電話機等の有線端末局３、ビデオカメラ等の無線ＬＡＮ端末局６、ＩＰ携帯電話等の無線ＬＡＮ端末局７、及び無線ＬＡＮカードを備えた無線ＬＡＮ端末局８は、互いに外部ネットワーク１、イーサネット（登録商標）４、及び無線ＬＡＮカードを備えたアクセスポイント（ＡＰ）５を介して、データ通信、ＶｏｌＰ電話、動画ストリーミングが行われている。

ＥＤＣＡ方式では、別々の送信優先度を持った４つのＡＣ（Access Category）でデータ通信を行い、ＱｏＳ(Quality of Service)を実現している。ＡＣにはＶｏｉｃｅ、Ｖｉｄｅｏ、Ｂｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔ、Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄがあり、それぞれ音声、動画像、一般のデータ通信、その他のデータ通信用に使用されることを想定している。

ＥＤＣＡ方式では、送信の優先度を上げるための方法の１つとして、ＡＣ毎に別々のＣＷ(Contention Window)パラメータを定義することが可能になっている。ＣＷパラメータには、各無線ＬＡＮ端末局がバックオフアルゴリズムを行う際に、送信待ち時間を決定する乱数発生範囲の下限(ＣＷmin[AC])と上限(ＣＷmax[AC])があり、これらの値を調整することで、ＡＣ毎に送信の優先度に差をつけてフレーム送信を行えることが可能になっている。

ＥＤＣＡ方式においては、ＣＷパラメータをＡＰ(Access Point)が送信するビーコンを用いて帰属している各無線ＬＡＮ端末局へ通知することが可能である。

図２に、ビーコンに含まれるＡＣパラメータ通知ＩＥ(Information Element)のフレームフォーマットを示す。図２に示されるフォーマットのうち、ＥＣＷmin及びＥＣＷmaxフィールドから、各帰属端末局は以下の数式（１）及び数式（２）を用いてＣＷパラメータを取得し、フレーム送信の際に使用する。

ＣＷmin[AC]＝２^ＥＣＷmin−１ ・・・・・・（１）
ＣＷmax[AC]＝２^ＥＣＷmax−１ ・・・・・・（２）
各無線ＬＡＮ端末局は、あるフレームの初回送信の際にそのネットワークで指定されたＣＷの最小値ＣＷmin[AC]を乱数発生範囲として用い、衝突により再送が発生すると次回の衝突確率を下げるために乱数発生範囲を増加させ、最終的にはＣＷの最大値ＣＷmax[AC]まで乱数発生範囲を広げていく。

本発明の無線ＬＡＮシステムは、図１に示すように、１台のＡＰと複数の端末局からなる。また、図３に示すように、ＡＰにおける通信装置の内部構成は無線ネットワークインターフェース部１１と、記憶装置１２と、データ処理装置１３と、有線ネットワークインターフェース部１４からなる。

帰属端末局数記憶部２１は、現在ＡＰに帰属している端末局数を記憶している。また、ＣＷパラメータ記憶部２２は、現在のネットワークで使用されている各ＡＣのＣＷパラメータを記憶している。ＣＷパラメータ決定手段３１は、帰属端末局数記憶部２１から、帰属している端末局数を受け取り、ＣＷパラメータ記憶部２２に記憶されている現在のＣＷパラメータと比較を行い、適正なＣＷパラメータを決定してビーコン生成手段３２へ通知する。ビーコン生成手段３２は、ＣＷパラメータ決定手段３１の結果を受け取り、次回送信予定のビーコンにその値を含め、更新されたＣＷパラメータをＣＷパラメータ記憶部２２へ書き込む。

データフレーム生成手段３３は、有線ネットワークインターフェース部４から送られてきたデータを受け取り、データフレームを生成した上で、無線ネットワークインターフェース部１へデータフレームを渡す。無線ネットワークインターフェース部１は、ＣＷパラメータ記憶部２２に記憶されているＣＷパラメータを用いて乱数値を決定し、ランダムな送信待ち時間を経てデータフレームを送信する。

また、図４にあるように、端末局の内部構成は無線ネットワークインターフェース部１５と、記憶装置１６と、データ処理装置１７と、ユーザインターフェース部１８からなる。ＣＷパラメータ記憶部６１は、現在のネットワークで使用されている各ＡＣのＣＷパラメータを記憶している。

ビーコン解析手段７１は、ＡＰから受信したビーコンを解析し、その中からＣＷパラメータを抜き出してＣＷパラメータ記憶部６１で保持するよう動作する。データフレーム生成手段７２は、ユーザインターフェース部８から送られてきたデータを受け取り、データフレームを生成した上で、無線ネットワークインターフェース部５へデータフレームを渡す。無線ネットワークインターフェース部５は、ＣＷパラメータ記憶部６１に記憶されているＣＷパラメータ、すなわちＡＰによって指示された範囲の乱数値を用いて送信までの送信待ち時間を決定し、データフレームを送信する。

以上のように、ＡＰにおける通信装置は帰属した端末局数から適正なＣＷパラメータを算出し、そのＣＷパラメータをネットワーク内の全端末が使用することが可能となる。このようにして、従来技術では、乱数発生範囲は衝突が発生しなければ変化しなかったのに対し、本実施の形態によれば乱数発生範囲をあらかじめ適正な値にしておくことにより、各帰属端末局の初回送信における衝突確率の上昇を抑え、音声等のデータのリアルタイム性を損なうことなく通信を行える。

図３及び図４を参照して本発明の実施の一形態について実施例１として説明する。図３、図４を参照すると、ＡＰの内部構成は無線ネットワークインターフェース部１と、記憶装置２と、データ処理装置３と、有線ネットワークインターフェース部４からなり、端末局の内部構成は無線ネットワークインターフェース部５と、記憶装置６と、データ処理装置７と、ユーザインターフェース部８からなる。

無線ネットワークインターフェース部１及び５は、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ａやＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／gなどで代表される、５ＧＨｚ帯や２．４ＧＨｚ帯の無線LANインターフェースで実現される。記憶装置２及び６にはＲＯＭやＲＡＭを用い、データ処理装置３及び７は通常の中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いて実現可能である。

有線ネットワークインターフェース部４は、例えば１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸなどのインターフェースで実現可能であり、端末局のユーザインターフェース部８は、例えばＰＣＩインターフェースなどで実現可能である。

ＡＰ側における記憶装置２は、帰属端末局数記憶部２１と、ＣＷパラメータ記憶部２２とを備えている。帰属端末局数記憶部２１は、図５に示すように、現在帰属している端末局のＭＡＣアドレスやその端末局数を記憶している。ＡＰは、新しい端末局が帰属を終えるたびに、このテーブルに帰属した端末局のＭＡＣアドレスを追加し、合計の帰属端末局数を更新する。

ＣＷパラメータ記憶部２２は、図６に示すように、各ＡＣにおけるＣＷパラメータのＣＷmin[AC]とＣＷmax[AC]を記憶している。このテーブルは、ＣＷパラメータがビーコン生成手段３２によって更新通知されるたびに新しい値に書き換えられる。ＡＰ側におけるデータ処理装置３はＣＷパラメータ決定手段３１と、ビーコン生成手段３２と、データフレーム生成手段３３とを備えている。

ＣＷパラメータ決定手段３１は、ビーコン生成手段３２よりＣＷパラメータ確認要求を受け、帰属端末局数記憶部２１へ帰属している無線LAN端末局数を、ＣＷパラメータ記憶部２２へ現在のＣＷパラメータを問い合わせる。その後、問い合せによって得られた帰属端末局数とＣＷパラメータの比較を行い、適正なＣＷパラメータを決定してビーコン生成手段３２へ通知する。

ＣＷパラメータの適正値の決定手段として、例えば帰属端末局数がＣＷmin[AC]を超えた場合、新しいＣＷmin[AC]’に(ＣＷmin[AC]+1)×２−１を設定する、等がある。

ビーコン生成手段３２は、一定時間毎のビーコン送信タイミングで、ＣＷパラメータ決定手段３１へ、ＣＷパラメータの更新がないか問い合わせる。問い合せによってＣＷパラメータ決定手段３１の結果を受け取り、ＣＷパラメータの更新があった場合は次回送信予定のビーコンにその値を含めて送信する。その後、更新されたＣＷパラメータをＣＷパラメータ記憶部２２へ書き込む。

データフレーム生成手段３３は、有線ネットワークインターフェース部４から送出されたデータからデータフレームを生成し、無線ネットワークインターフェース部１へ受け渡す。このデータフレームを受け取った無線ネットワークインターフェース部１は、ＣＷパラメータ記憶部２２に記憶されているＣＷパラメータを用いて乱数値を決定し、ランダムな送信待ち時間を経てデータフレームを送信する。

端末局側における記憶装置６は、ＣＷパラメータ記憶部６１を備えている。ＣＷパラメータ記憶部６１はＡＰと同様の構成であり、図６に示すように、ＡＰから受信したビーコンに含まれている、各ＡＣにおけるＣＷパラメータのＣＷmin[AC]とＣＷmax[AC]を記憶している。この値は通常ビーコンには含まれないが、ＣＷパラメータに更新があった場合には含まれて送信される。

端末局側におけるデータ処理装置７はビーコン解析手段７１と、データフレーム生成手段７２とを備えている。ビーコン解析手段７１は、ＡＰからビーコンを受信後、そのフレームの中身を解析し、更新されたＣＷパラメータが含まれていた場合には、ＣＷパラメータ記憶部６１へ通知し、保持する。

データフレーム生成手段７２は、ユーザインターフェース部８から受け取ったデータをもとに、データフレームを生成し、無線ネットワークインターフェース部５へ受け渡す。このデータフレームを受け取った無線ネットワークインターフェース部１は、ＣＷパラメータ記憶部６１に記憶されているＣＷパラメータ、すなわちＡＰによって指示された乱数発生範囲を用いて乱数値を決定し、ランダムな送信待ち時間を経てデータフレームを送信する。

以下、図３、図４、図７、及び図８を参照して本実施例の全体の動作について詳細に説明する。まず、ビーコン生成手段３２がビーコン送信タイミングを検知し、ＣＷパラメータ決定手段３１へＣＷパラメータの更新がないか問い合わせる。

ＣＷパラメータ決定手段３１は帰属端末局数記憶部２１へ帰属端末局数を問い合わせる。この問い合わせによって得られた帰属端末局数をＡとする（ステップＡ１）。

次に、ＣＷパラメータ決定手段３１は、ＣＷパラメータ記憶部２２へ現在のＣＷmin[AC]、ＣＷmax[AC]を問い合わせる（ステップＡ２）。ＣＷパラメータ決定手段３１は、問い合わせによって得られた帰属端末局数ＡとＣＷmin[AC]を比較し（ステップＡ３）、ＣＷmin[AC]のほうが小さい場合は、新しいＣＷmin[AC]’として、(ＣＷmin[AC]+1)×２−１を設定する（ステップＡ４）。

ＣＷパラメータ決定手段３１は再度帰属端末局数ＡとＣＷmin[AC]’を比較し（ステップＡ５）、まだ帰属端末局数Ａのほうが大きい場合は再度ステップＡ４の処理を行う。ステップＡ５において、帰属端末局数ＡよりＣＷmin[AC]’が大きかった場合、次は更新されたＣＷmin[AC]’とＣＷmax[AC]の比較を行う（ステップＡ６）。

ＣＷmax[AC]の値が更新されたＣＷmin[AC]’よりも大きい値であれば、ＣＷパラメータ決定手段３１はビーコン生成手段３２へ新しいＣＷmin[AC]’のみを通知する（ステップＡ７）。ＣＷmax[AC]の値が更新されたＣＷmin[AC]’以下の値であれば、ＣＷパラメータ決定手段３１は新しいＣＷmax[AC]’として、(ＣＷmin[AC]+1)×２−１を設定する（ステップＡ８）。その場合、ＣＷパラメータ決定手段３１は新しいＣＷmin[AC]’とＣＷmax[AC]’をビーコン生成手段３２へ通知する（ステップＡ９）。

ステップＡ３からステップＡ９までの手順を全てのＡＣで行ったか確認し（ステップＡ１０）、まだ比較していないＡＣがある場合は再度ステップＡ３の手順から比較を行う。また、ステップＡ３において、帰属端末局数ＡがＣＷmin[AC]よりも小さい場合は、ステップ４からステップ９の処理は行わず、ステップＡ１０の手順へ進む。

全てのＡＣにおいてステップＡ３からステップＡ９の手順が終了後、ＣＷパラメータ決定手段３１はＣＷパラメータの更新有無を確認し（ステップＡ１１）、更新があった場合は、ビーコン生成手段３２へ更新されたパラメータを通知する。

ビーコン生成手段３２はＣＷパラメータの更新を受けた場合、ＣＷパラメータをビーコンに含めて送信する（ステップＡ１２）。ＣＷパラメータ決定手段３１は、ＣＷパラメータの更新がなかった場合ビーコン生成手段３２へは“更新なし”を通知し、全てのＡＣで“更新なし”の通知を受けたビーコン生成手段３２は、ビーコンにＣＷパラメータを含めずに送信する（ステップＡ１３）。

ＡＰ側動作におけるステップＡ１２を経て、更新されたＣＷパラメータが含まれたビーコンを受信した端末局は、図８のフローチャートのように動作する。

まず、ビーコンを受信した端末局の無線ネットワークインターフェース部５は、ビーコン解析手段７１へビーコンを受け渡す。ビーコン解析手段７１は、ビーコンの中身を解析し（ステップＢ１）、その中に更新されたＣＷパラメータが含まれているか確認する（ステップＢ２）。更新されたＣＷパラメータが含まれていた場合、ＣＷパラメータ記憶部６１へ新しいＣＷパラメータを書き込む（ステップＢ３）。

ＣＷパラメータの更新がなかった場合、ビーコン内にはＣＷパラメータを示す要素は含まれず、ビーコン解析手段７１もＣＷパラメータの更新は行わない（ステップＢ４）。ＣＷパラメータの更新後、各帰属端末局は、更新されたＣＷパラメータを用いてフレームの送信を行う。

図５に示すように、例えば、帰属端末局数２１には１３台の端末局が帰属していることが記憶されている。また、図６に示すように、ＣＷパラメータ記憶部２２には各ＡＣのＣＷmin[AC]及びＣＷmax[AC]が記憶されている。

まず、ビーコン送信タイミングを検知したビーコン生成手段３２からＣＷパラメータ更新問い合わせを受けたＣＷパラメータ決定手段３１は、帰属端末局数記憶部２１に現在の帰属端末局数を問い合わせ、それを受けた帰属端末局数記憶部２１は帰属端末局数Ａ＝１３を返す（ステップＡ１）。

次に、ＣＷパラメータ決定手段３１はＣＷパラメータ記憶部２２へ現在のＣＷパラメータを問い合わせ、それを受けたＣＷパラメータ記憶部２２は図６に示す、各ＡＣのＣＷmin[AC]、ＣＷmax[AC]を返す（ステップＡ２）。

ＣＷパラメータ決定手段３１はまずVoiceカテゴリのＣＷmin[Voice]と帰属端末局数Ａとの比較を行う（ステップＡ３）。比較の結果、ＣＷmin[Voice]＝３＜１３であるので、新しいＣＷmin[Voice]’をＣＷmin[Voice]’＝（３＋１）×２−１＝７とする（ステップＡ４）。

新しいＣＷmin[Voice]’と帰属端末局数Ａを再度比較し（ステップＡ５）、ＣＷmin[Voice]’＝７≦１３であるので、再度ＣＷmin[Voice]’を更新する。新しいＣＷmin[Voice]’’はＣＷmin[Voice]’’＝（７＋１）×２−１＝１５となる（ステップＡ４）。

更新後のＣＷmin[Voice]’’を再度帰属端末局数Ａと比較すると、ＣＷmin[Voice]’’＝１５＞１３となり、ステップＡ５の条件を満たすので、更新されたＣＷmin[Voice]’’とＣＷmax[Voice]の比較を行う（ステップＡ６）。現在のＣＷmax[Voice]＝７≦ＣＷmin[Voice]’’＝１５であるので、ＣＷmax[Voice]’＝(ＣＷmin[Voice]’’＋１)×２−１＝（１５＋１）×２−１＝３１とする（ステップＡ８）。

ＣＷmin[Voice]’’とＣＷmax[Voice]’の２つを更新したので、ＣＷパラメータ決定手段３１は、ＣＷmin[Voice]’’及びＣＷmax[Voice]’をビーコン生成手段３２へ通知する（ステップＡ９）。

この時点でまだ他のＡＣについて比較を行っていないため、次はＶｉｄｅｏカテゴリについて再度ステップＡ３からステップＡ９の手順を行う（ステップＡ１０）。ＶｉｄｅｏカテゴリについてもＶｏｉｃｅカテゴリと同様にステップＡ３からステップＡ５の手順を行い、ＣＷmin[Video]’＝１５となる。ここで、ＣＷmin[Video]’とＣＷmax[Video]の比較を行うと（ステップＡ６）、ＣＷmax[Video]＝３１＞ＣＷmin[Video]’＝１５であり、ＣＷmax[Video]については更新せず、ビーコン生成手段３２へはＣＷmin[Video]’のみを通知する（ステップＡ７）。

次にＢｅｓｔ ＥｆｆｏｒｔカテゴリについてはステップＡ３において帰属端末局数Ａ＝１３＜ＣＷmin[Best Effort]＝１５となるので、ステップＡ４からステップＡ９の処理は行わず、ステップＡ１０の手順へ進む。

ＢａｃｋｇｒｏｕｎｄカテゴリについてもＢｅｓｔ Ｅｆｆｏｒｔカテゴリと同様の手順を行い、これで全てのＡＣについて比較済みとなる。その後ビーコン生成手段３２は、VoiceカテゴリとVideoカテゴリに更新があることを確認し（ステップＡ１１）、ビーコンに更新されたＣＷパラメータを含めて送信を行う（ステップＡ１２）。このとき、全てのＡＣにおいてＣＷパラメータの更新がなかった場合、ビーコンにはＣＷパラメータを含めずに送信する（ステップＡ１３）。

ＣＷパラメータが更新されたビーコンを受信した端末局は、まずビーコン解析部７１にてビーコンの中身を解析する（ステップＢ１）。ＣＷパラメータが更新されていることを確認し（ステップＢ２）、ビーコンに含まれているＣＷパラメータから、ＣＷmin[Voice]’’ 、ＣＷmax[Voice]’及びＣＷmin[Video]’を取り出す。これらのパラメータを端末局側のＣＷパラメータ記憶部６１へ書き込む（ステップＢ３）。

その後、更新されたＣＷパラメータを元にデータフレームの送信を開始する。ＣＷパラメータが更新されていなかった場合、端末局はＣＷパラメータの更新を行わず（ステップＢ４）、現在のＣＷパラメータをそのまま使用してデータフレームの送信を行う。

図８〜図１０を参照して本発明の実施の一形態について実施例２として説明する。本実施例は、上記した実施例１と同様の内部構成を持つが、実施例１では、ＣＷmin[AC]及びＣＷmax[AC]を増加させていたのに対し、本実施例ではＣＷmin[AC]及びＣＷmax[AC]を減少させる点が異なる。

図９において、ステップＡ１０１からＡ１０２までは上記した実施例１と同様に行われる。ＣＷパラメータ決定手段３１は、問い合わせによって得られた帰属端末局数から算出される値(Ａ×２−１)とＣＷmin[AC]を比較し（ステップＡ１０３）、ＣＷmin[AC]のほうが大きい場合は、新しいＣＷmin[AC]’として、(ＣＷmin[AC]＋１)/２−１を設定する（ステップＡ１０４）。

ＣＷパラメータ決定手段３１は再度(Ａ×２−１)とＣＷmin[AC]’を比較し（ステップＡ１０５）、まだＣＷmin[AC]’のほうが大きい場合は再度ステップＡ１０４の処理を行う。ステップＡ１０５において、(Ａ×２−１)がＣＷmin[AC]’以下であった場合、次は更新されたＣＷmin[AC]’から算出される(ＣＷmin[AC]’＋１)×２−１)とＣＷmax[AC]の比較を行う（ステップＡ１０６）。

ＣＷmax[AC]の値が(ＣＷmin[AC]’＋１)×２−１)以下の値であれば、ＣＷパラメータ決定手段３１はビーコン生成手段３２へ新しいＣＷmin[AC]’のみを通知する（ステップＡ１０７）。ＣＷmax[AC]の値が(ＣＷmin[AC]’＋1)×２−１)よりも大きい値であれば、ＣＷパラメータ決定手段３１は新しいＣＷmax[AC]’として、(ＣＷmax[AC]＋１)/２−１を設定する（ステップＡ１０８）。その場合、ＣＷパラメータ決定手段３１は新しいＣＷmin[AC]’とＣＷmax[AC]’をビーコン生成手段３２へ通知する（ステップＡ１０９）。

ＡＰ側動作であるステップＡ１１０からＡ１１３までの処理、及び図８のフローチャートに示した端末側動作は上記した実施例１と同様に行われる。本実施の形態では衝突確率をある一定のラインに保ちつつ、乱数発生範囲を小さくすることが可能であり、結果として送信までの送信待ち時間を縮小させることとなり、スループットの向上が期待できる。また、上記した実施例１において拡大された乱数発生範囲を、端末局数の減少後に再度元に戻す効果もある。

以上、帰属端末数に応じて動的にＣＷパラメータを変更し、初回送信における衝突の確率を低減させる無線ＬＡＮシステムに関して説明したが、ＣＷパラメータを変更するアルゴリズムは一例であり、実現の際には自由に変更が可能である。

また、帰属端末局数の替わりに、ＥＤＣＡ方式で規定されているＡｄｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ（受付制御）を行った端末局数からＣＷパラメータを適応的に変化させる応用も可能である。この場合、実際にそのカテゴリを使う端末局数が明確になるため、より詳細なＣＷパラメータの制御が可能となっている。

また、図１０に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに規定されているフレームフォーマットのうち、端末局から送信されるデータフレーム内Ｑｏｓコントロールフィールドに存在するＱｕｅｕｅ Ｓｉｚｅフィールドの値から端末局側のフレーム蓄積数を読み取り、端末側の蓄積数に応じてＣＷパラメータを変更し、衝突確率の上昇を抑制する無線ＬＡＮシステムの構築も可能である。

また、上記した各実施の形態は、本発明を好適に実施した形態の一例に過ぎず、本発明は、その主旨を逸脱しない限り、種々変形して実施することが可能なものである。

ＥＤＣＡ方式の無線ＬＡＮを用いての複数カテゴリ通信の概要を示した図である。 ビーコンに含まれるＡＣパラメータ通知ＩＥのフレームフォーマットを示した図である。 アクセスポイントにおける通信装置の内部構成を示した図である。 無線ＬＡＮ端末局の内部構成を示した図である。 帰属端末局数記憶部が記憶しているテーブルを示した図である。 ＣＷパラメータ記憶部が記憶している各ＡＣにおけるＣＷパラメータ設定値を示した図である。 第１の実施例に係るシステム内のアクセスポイントにおける通信装置の動作を示したフローチャートである。 第１の実施例に係るシステム内の端末局の動作を示したフローチャートである。 第２の実施例に係るシステム内のアクセスポイントにおける通信装置の動作を示したフローチャートである。 ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに規定されているフレームフォーマットを示した図である。 従来の無線ＬＡＮシステムのアクセスポイントにおける通信装置の内部構成を示した図である。

符号の説明

１ 外部ネットワーク
２，３ 有線端末局
４ イーサネット（登録商標）
５ ＡＰ
６，７，８ 無線ＬＡＮ端末局
１１，１５ 無線ネットワークインターフェース部
１２，１６ 記憶装置
１３，１７ データ処理装置
１４ 有線ネットワークインターフェース部
１８ ユーザインターフェース部
２１ 帰属端末局数記憶部
２２，６１ ＣＷパラメータ記憶部
３１ ＣＷパラメータ決定手段
３２ ビーコン生成手段
３３，７２ データフレーム生成手段
７１ ビーコン解析手段

Claims (18)

1. ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイント（以下、アクセスポイントをＡＰと略称する）における通信装置を介して複数の無線ＬＡＮ(Local Area Network)端末装置と無線通信を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、
   前記通信装置は、
   現在ＡＰに帰属している端末装置数及び現在のネットワークで使用されている別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶するＡＰ側記憶装置と、
   前記帰属している端末装置数と現在のＣＷパラメータを比較し、その比較結果に対応して前記各無線ＬＡＮ端末装置が送信待ち時間を決定するＣＷ下限値とＣＷ上限値からなるＣＷパラメータを前記アクセスカテゴリーごとに、所定のアルゴリズムを用いて更新し、当該更新ＣＷパラメータを前記記憶装置へ書き込み、次回送信予定のビーコンに前記更新されたＣＷパラメータを含めて送信するＡＰ側データ処理装置
   を有することを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
2. 前記更新ＣＷパラメータは、前記ＣＷ下限値及び前記ＣＷ上限値を増加させるようなアルゴリズムを用いて設定されることを特徴とする請求項１記載の無線ＬＡＮシステム。
3. 前記ＣＷパラメータの決定は、前記ＣＷ下限値が前記帰属端末装置数より大きくなるまで所定のアルゴリズムで前記ＣＷ下限値を更新し、前記ＣＷ上限値が前記更新されたＣＷ下限値を超えるまで所定のアルゴリズムで前記更新されたＣＷ下限値をさらに更新するように設定されることを特徴とする請求項２記載の無線ＬＡＮシステム。
4. 前記ＣＷパラメータは、前記ＣＷ下限値及び前記ＣＷ上限値を減少させるようなアルゴリズムを用いて設定されることを特徴とする請求項１記載の無線ＬＡＮシステム。
5. 前記通信装置は、前記記憶されたＣＷパラメータを用いて乱数値を決定し、所定の送信待ち時間経過後データフレームを送信するＡＰ側無線ネットワークインターフェース部を有することを特徴とする請求項１記載の無線ＬＡＮシステム。
6. 前記ＡＰ側記憶装置は、現在ＡＰに帰属している端末装置数を記憶する帰属端末局数記憶部と、現在のネットワークで使用されている各アクセスカテゴリーのＣＷパラメータを記憶するＡＰ側ＣＷパラメータ記憶部を有していることを特徴とする請求項５記載の無線ＬＡＮシステム。
7. 前記ＡＰ側データ処理装置は、
   前記帰属端末装置数記憶部から帰属している端末装置数を受け、当該端末装置数と前記ＡＰ側ＣＷパラメータ記憶部に記憶されている現在のＣＷパラメータを比較し、その比較結果に応じて現行のＣＷパラメータを維持するか、該現行のＣＷパラメータを更新するか否か決定するＣＷパラメータ決定手段と、
   ＣＷパラメータが更新された場合、次回送信予定のビーコンに当該更新ＣＷパラメータを含めて送信するビーコン生成手段と、
   有線ネットワークインターフェース部から送られてきたデータを受け、データフレームを生成した上で、前記無線ネットワークインターフェース部へデータフレームを送信するＡＰ側データフレーム生成手段
   を有することを特徴とする請求項６記載の無線ＬＡＮシステム。
8. 前記無線ＬＡＮ端末装置は、
   現在のネットワークで使用されている各アクセスカテゴリーのＣＷパラメータを記憶する端末側記憶装置と、
   前記通信装置から受信したビーコンからＣＷパラメータを抽出し、抽出されたＣＷパラメータが更新されている場合にはそのＣＷパラメータを前記端末側ＣＷパラメータ記憶部に記憶保持させる端末側データ処理装置
   を有することを特徴とする請求項７記載の無線ＬＡＮシステム。
9. 前記無線ＬＡＮ端末装置は、前記端末側ＣＷパラメータ記憶部に記憶されているＣＷパラメータに基づく乱数値を用いて送信までの送信待ち時間を決定し、データフレームを送信する端末側無線ネットワークインターフェース部を有することを特徴とする請求項８記載の無線ＬＡＮシステム。
10. 前記端末側データ処理装置は、
    ＡＰから受信したビーコンを解析し、その中からＣＷパラメータを抽出して、それを端末側ＣＷパラメータ記憶部に書き込むビーコン解析手段と、
    前記ユーザインターフェース部からのデータを受け、データフレームを生成した上で、前記無線ネットワークインターフェース部へデータフレームを送信する端末側データフレーム生成手段
    を有することを特徴とする請求項９記載の無線ＬＡＮシステム。
11. ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイント（以下、アクセスポイントをＡＰと略称する）を介して複数の無線ＬＡＮ(Local Area Network)端末装置と無線通信を行う前記ＡＰにおける通信装置において、
    現在ＡＰに帰属している端末装置数及び現在のネットワークで使用されている別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶するＡＰ側記憶装置と、
    前記帰属している端末装置数と現在のＣＷパラメータとの比較結果に対応して送信待ち時間を決定するＣＷ下限値とＣＷ上限値からなるＣＷパラメータを前記各アクセスカテゴリーごとに、所定のアルゴリズムを用いて更新し、次回送信予定のビーコンに前記更新されたＣＷパラメータを含め、当該更新ＣＷパラメータを前記記憶装置へ書き込むＡＰ側データ処理装置
    を有することを特徴とする通信装置。
12. ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイントにおける通信装置を介して無線通信を行う無線ＬＡＮ(Local Area Network)端末装置において、
    現在のネットワークで使用され、別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶する端末側記憶装置と、
    前記通信装置から受信したビーコンに含まれたＣＷパラメータを抽出し、ユーザインターフェース部からのデータを受け、前記抽出されたＣＷパラメータを用いて送信までの送信待ち時間を決定し、データフレームを送信する端末側データ処理装置
    を有することを特徴とする無線ＬＡＮ端末装置。
13. ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイント（以下、アクセスポイントをＡＰと略称する）を介して複数の無線ＬＡＮ端末装置と無線通信を行う前記ＡＰにおける通信制御方法において、
    現在ＡＰに帰属している端末装置数及び現在のネットワークで使用されている別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶するステップと、
    前記帰属している端末装置数と現在のＣＷパラメータとを比較し、現行のＣＷパラメータを維持するか、若しくは該現行のＣＷパラメータを更新するか否か決定するステップと、
    その比較結果に対応して現行のＣＷパラメータを更新する場合、前記現行のＣＷパラメータを前記アクセスカテゴリーごとに、所定のアルゴリズムを用いて更新するステップと、
    前記更新されたＣＷパラメータを次回送信予定のビーコンに含めて送信するステップ
    有することを特徴とする通信制御方法。
14. 前記ＡＰを介して受信したビーコンからＣＷパラメータを抽出するステップと、
    抽出されたＣＷパラメータが更新されているか否か確認するステップと、
    抽出されたＣＷパラメータが更新されている場合にはそのＣＷパラメータを記憶するステップと、
    ユーザインターフェース部からのデータを受け、前記更新されたＣＷパラメータを用いて送信までの送信待ち時間を決定するステップと、
    前記送信待ち時間経過後データフレームを送信するステップ
    をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の通信制御方法。
15. 前記ＣＷパラメータ更新ステップにおいて、前記更新ＣＷパラメータの設定は、前記パラメータを構成するＣＷ下限値及び前記ＣＷ上限値を増加させるようなアルゴリズムを用いて行われることを特徴とする請求項１４に記載の通信制御方法。
16. 前記ＣＷパラメータ更新ステップにおいて、前記更新ＣＷパラメータの設定は、前記パラメータを構成するＣＷ下限値及び前記ＣＷ上限値を減少させるようなアルゴリズムを用いて行われることを特徴とする請求項１４に記載の通信制御方法。
17. コンピュータに、ＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式によりアクセスポイント（以下、アクセスポイントをＡＰと略称する）を介して複数の無線ＬＡＮ端末装置と無線通信を行う前記ＡＰにおける通信制御を行わせるプログラムであって、
    現在ＡＰに帰属している端末装置数及び現在のネットワークで使用されている別々の送信優先度を持つ各アクセスカテゴリーのコンテンション・ウインドウ（以下、コンテンション・ウインドウをＣＷと略称する）パラメータを記憶するステップと、
    前記帰属している端末装置数と現在のＣＷパラメータとを比較し、現行のＣＷパラメータを維持するか、若しくは該現行のＣＷパラメータを更新するか否か決定するステップと、
    その比較結果に対応して現行のＣＷパラメータを更新する場合、前記現行のＣＷパラメータを所定のアルゴリズムを用いて更新するステップと、
    前記更新されたＣＷパラメータを次回送信予定のビーコンに含めて送信するステップ
    を前記コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
18. 請求項１７に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取可能な情報記録媒体（コンパクトディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ディジタルビデオディスク、磁気テープ、または、半導体メモリを含む。）。
    

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