JP2006324738A - 無線マルチキャストシステム - Google Patents

Abstract

【課題】無線ＬＡＮにおいてデータパケットの送受信を行う場合は、すべての受信端末よりＡＣＫが正しく帰って来る迄は、アクセスポイント等の中継器に対してデータの再送とＡＣＫ受信待ちを繰り返すことになり、データパケットの再送信が発生してしまい、データ送信の時刻が次第に遅くなる。
【解決手段】アクセスポイント１からの送信データパケットに対する受信応答のためのＡＣＫ信号が受信端末［１］６より送信されない場合に、送信データパケットの再送を行い、また無線アクセスポイント１は内部に送信前の送信データパケット蓄積の監視機能を持ち、送信前データの蓄積量が規定の大きさを越えてしまった場合には、送信データパケットの再送を停止することを特長とする。
【選択図】図１

Description

本発明は無線ネットワークシステムに関するものである。

近年、無線ＬＡＮシステムが広く普及し始めており、オフィスや家庭等のプライベートな空間や、駅、空港等の公共の場所で用いられることが多くなってきている。また今後、航空機や列車等交通機関内で移動中に利用可能な無線ネットワークのサービスが広がって行く可能性も高い。

無線ＬＡＮシステムでは、通信媒体上で伝送されるデータは、「ＭＡＣフレーム」と呼ばれる所定のデータ・サイズに分割されており、これは、伝送データを間欠的にすることで、ある特定のデータ端末間でデータ交換中に伝送経路を専有させないようにするためでもある。

データ通信は、伝送データの品質や信頼性を保証するためのフレームの誤り検査と再送制御が行われる。

受信したデータフレームは、受信端末において受信したフレームに付加された誤り検出符号を用いて誤り検出を行い、フレームの再生制御を行う。具体的には、受信端末側がＡＣＫフレームを送信側に返送することにより、送信側に正しいビデオフレームが送信できたことを確認させる。

受信時にエラーが発生した場合には、受信端末側はＡＣＫフレームの応答を行わない。このことにより送信側は正しくデータが受信できなかったと判断し、ＭＡＣフレームの再送を行う。このことによりより正しいフレームの送信を行うことができる。

このため再送信を行う場合には、規定時間内に端末からの返信が帰って来るかどうかの確認を行った上で、再送信を行わなければならない。

ところで、最近では、１つのフレーム又はパケットを、同時に特定の複数のデータ端末に送信するという「マルチキャスト」通信技術が普及している。一対一のユニキャストでは、宛先が複数ならば同じ内容のフレームを相手毎に送信する必要がある。これに対し、無線ＬＡＮにおけるマルチキャストでは、１回のフレーム送信だけ行うと、そのパケットを複数の端末で共通して受信することができる。これにより送信側では１回データを送るだけで、送信が完了し、送信処理の簡略化と通信トラフィックの節約を行うことができる。

図６は従来の無線マルチキャストシステムの形態を示すブロック図である。

図６において、６０１は無線アクセスポイント、６０２はイーサネット（登録商標）スイッチ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＳＷ）、６０３はＣＰＵメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）、６０４はＣＰＵ、６０５は８０２．１１ｘの無線送受信モジュール、６０６、６１１は無線受信端末［１］、［１０］、６０７、６１２は８０２．１１ｘ無線送受信モジュール、６０８、６１３はグラフィックチップ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｃｈｉｐ）、６０９、６１４はＣＰＵ、６１０、６１５は液晶表示デバイス（ＬＣＤ）である。

無線受信端末については、図６では２個の端末のみ記載されているが、実際には１０個の端末から構成されているものとする。

以上の様に構成された無線マルチキャストシステムについて、その動作について説明する。

まずイーサネット（登録商標）より入力されてきたネットワーク信号はイーサネット（登録商標）スイッチ６０２に入力され、ＣＰＵ６０４による制御により、８０２．１１ｘ無線送受信モジュール６０５に対してデータ転送が行われる。このＣＰＵによる制御は、ＣＰＵ６０４とＣＰＵメモリ６０３により行われる。転送後のデータは８０２．１１ｘ無線送受信モジュール５により、無線信号として送出される。

このときの送信される信号の無線規格としては、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ等、各種無線ＬＡＮ通信規格の何れの方式でもよい。

この様な無線信号は、無線受信端末［１］６０６から、無線受信端末［１０］６１１までの、１０個の端末によって受信される。

それぞれの受信端末では受信されたデータは受信処理が行われる。無線端末［１］にでは、無線送受信モジュール６０７で受信されたデータがＣＰＵ６０９により処理され、グラフィックチップ６０８により描画され、液晶表示デバイス６１０に表示される。

このとき受信されるデータがＭＰＥＧ等の高能率画像圧縮方式によって圧縮されたデータの場合には、受信時にＣＰＵ６０９により、映像データの圧縮伸張が行われる。

圧縮伸張が行われた後、グラフィックチップ６０８にて描画が行われる。

データの送信は、データパケット単位で行われ、送信が行われるたびに、無線受信端末［１］から［１０］まで、受信応答信号であるＡＣＫ信号の返信が行われる。全１０台の端末で正しく受信できた場合には、全端末からＡＣＫ信号が応答される、この場合は次のデータパケットの送信に取りかかる。

図７は従来の無線マルチキャストシステムにおけるストリーミングデータパケットの送信の例を示すものである。ストリーミングデータパケット１から、ストリーミングデータパケット２、ストリーミングデータパケット３、ストリーミングデータパケット４、ストリーミングデータパケット５のパケット単位のデータが順次送信されている。

ストリーミングデータパケット２の送信時に、無線端末［２］が受信に失敗し、無線端末［２］に対してデータの再送信を行っている。またストリーミングデータパケット３の送信時に無線端末［１０］に対してデータの再送信を行っている。

従来の無線マルチキャストシステムについてのデータの動きを示すフローチャートを図８に示す。

ストリーミングデータパケットｎに対する送信処理が行われ（Ｓ８０１）、受信端末からのＡＣＫの受信が行われる（Ｓ８０２）。ＡＣＫ信号の受信については、規定の時間内繰り返して処理が行われる。（Ｓ８０２とＳ８０３間の処理ループ）
すべての端末からの受信完了を確認（Ｓ８０４）した後、次のストリーミングデータパケットのインクリメント（Ｓ８０５）が行われ、次のデータパケットの送信が実施される。

すべての無線受信端末からＡＣＫ送信が行われていない場合は、端末側ではデータが正しく受信されなかったとして、ストリーミングデータパケットの再送信を行う（Ｓ８０６）。

データの再送信を行った後は、再度受信端末からのＡＣＫの受信をまつことになる。（Ｓ８０２とＳ８０３）
特開２００１−２３７８８３号公報 松江英明、守倉正博監修 ８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書 ＩＤＧジャパン発行

マルチキャスト時にデータ再送を行う場合は、すべての受信端末よりＡＣＫが正しく帰って来る迄は、アクセスポイント６０１でデータの再送とＡＣＫ受信待ちを繰り返すことになる。

このときたとえば、大部分の受信端末がデータの受信を正しく行ったとしても、ひとつでも端末が正しくデータパケットの受信を行うことができなければ、データパケットの再送信が発生してしまう。

この時のデータパケットの再送信が発生してしまうことにより、データパケット送信の時刻が次第に遅くなる。データ送信の遅延が大きくなると、マルチキャストでは、全端末に対して同時にデータパケット送信を行うため、全端末において実際のデータの使用時間にデータパケットが間に合わなくなってしまい、一斉に受信する映像信号と音声信号が乱れるという問題が発生してしまう。

この事は、特に規定された遅延時間以内にデータの受信が必要なリアルタイムストリーミングサービス等で大きな問題となる。

また端末の配置位置によって一部端末でのみ、データが正しく受信できない場合が多くある、無線ネットワーク上でのアプリケーションで大きな問題となる。

上記課題を解決するために、本発明の無線ネットワークシステムは、無線アクセスポイントと無線端末とが無線通信を行いＬＡＮを構築する無線ネットワークシステムであり、前記無線アクセスポイントからの送信データパケットに対する受信応答のためのＡＣＫ信号が前記受信端末より送信されない場合に前記送信データパケットの再送を行い、また前記無線アクセスポイントは内部に送信前の送信データパケット蓄積の監視機能を備え、送信前データの蓄積量が規定の大きさを越えた場合には、前記送信データパケットの再送を停止することを特徴とする。

本発明の無線ネットワークシステムは、無線アクセスポイントと無線端末とが無線通信を行いＬＡＮを構築する無線ネットワークシステムであり、前記無線アクセスポイントからの送信データパケットに対する受信応答のためのＡＣＫ信号が前記受信端末より送信されない場合に前記送信データパケットの再送を行い、前記無線アクセスポイントは内部に送信データパケットの遅延量監視用のバッファを備え、遅延量が、規定の時間長を越えた場合には、前記送信データパケットの再送を停止することを特徴とする。

本発明の無線ネットワークシステムは上記構成を持つことにより、無線ネットワーク上で再送が多く発生し、データパケットの送信が滞っている状態ではデータパケットの再送を行わなくする。このことによりデータパケット送信の遅延を解消し、全端末に対して実際のデータパケットの使用時間にデータが間に合わなくなってしまい、受信する映像信号と音声信号が乱れるということを防ぎつつ、遅延が発生していない場合にはデータパケットの再送による安定した受信を実現するマルチキャスト伝送システムを実現することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明第１の実施形態の無線マルチキャストシステムを示すブロック図である。

図１において、１は無線アクセスポイント、２はイーサネット（登録商標）スイッチ（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標） ＳＷ）、３はＣＰＵメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）、４はＣＰＵ、５は８０２．１１ｘの無線送受信モジュール、６、１１は無線受信端末［１］、［１０］、７、１２は８０２．１１ｘ無線送受信モジュール、８、１３はグラフィックチップ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｃｈｉｐ）、９、１４はＣＰＵ、１０、１５は液晶表示デバイス（ＬＣＤ）である。

無線受信端末について、図１では２個の端末のみ記載されているが、実際には１０個の端末から構成されているものとする。

以上の様に構成された無線マルチキャストシステムについて、その動作について説明する。

まずイーサネット（登録商標）より入力されてきたネットワーク信号はイーサネット（登録商標）スイッチ２に入力され、ＣＰＵ４による制御により、８０２．１１ｘ無線送受信モジュール、５に対してデータ転送が行われる。このＣＰＵによる制御は、ＣＰＵ４とＣＰＵメモリ３により行われる。転送後のデータは８０２．１１ｘ無線送受信モジュール５により、無線信号として送出される。

このときの送信される信号の無線規格としては、８０２．１１ａ、８０２．１１ｂ、８０２．１１ｇ、８０２．１１ｎ等、各種無線通信規格の何れの方式でもよい。

この様な無線信号は、無線受信端末［１］６から、無線受信端末［１０］１１までの、１０個の端末によって受信される。

それぞれの受信端末では受信されたデータは受信処理が行われる。無線端末［１］では、無線送受信モジュール７で受信されたデータがＣＰＵ９により処理され、グラフィックチップ８により描画され、液晶表示デバイス１０に表示される。

このとき受信されるデータがＭＰＥＧ等の高能率画像圧縮方式によって圧縮されたデータの場合には、受信時にＣＰＵ９により、映像データの圧縮伸張が行われる。

圧縮伸張が行われた後、グラフィックチップ８にて描画が行われる。

データの送信は、データパケット単位で行われ、送信が行われるたびに、無線受信端末［１］から［１０］まで、ＡＣＫ信号の返信が行われる。全１０台の端末において、正しく受信できた場合には、全端末からＡＣＫ信号が返されてくる。この場合は次のデータパケットの送信に取りかかる。

図２及び図３はストリーミングデータパケットの送信の例を示すものである。図２と図３は時系列的に続きのデータ送受信の続きの様子を示している。ストリーミングデータパケット１から、ストリーミングデータパケット２、ストリーミングデータパケット３、ストリーミングデータパケット４、ストリーミングデータパケット５のパケット単位のデータが順次送信されている。

図２において、ストリーミングデータパケット２についての送信に失敗し、無線端末［１］からのデータの再送信要求に対して、データパケットの再送信を行っている。またストリーミングデータパケット３についても無線端末［１０］に対してデータパケットの再送信を行っている。

つづいて図３では、ストリーミングデータパケット４についてデータの送信に失敗し、無線端末［１０］からのデータパケットの再送信要求に対し、再送信が行われている。

図２、及び図３で示すとおり、データパケット再送信時に同じデータの転送を複数回行うことになり、このことがデータの転送を遅らせてしまう原因となる。このことによりデータ送信は次第に予定の時間に対しておくれていってしまう。

データ転送の遅れを図１の無線アクセスポイント１では以下の方法により測定を行う。無線アクセスポイント１の内部ではイーサネット（登録商標）スイッチ２で受信されたパケットデータは無線信号として送信されるまで、一時的にＣＰＵメモリ３内部に蓄積される。蓄積されたパケットデータについては、ひとつ前のパケットデータの送信が完了した後に順番に送信される。このためデータの再送が行われ続けていると、送信できないパケットデータがデータメモリ３に蓄積され続けていく。このためＣＰＵデータメモリへの蓄積量によって、データ転送の遅れを測定することができる。

前述のとおり、データパケット送信の遅れは、データの到着の遅れを引きおこし、全受信端末に再生データ不足をもたらす。

このため全端末でのデータ受信遅れを防ぐために、閾値を越えてしまった時点では、データの再送信を行わない様にする。このことにより、これ以上のデータの再送信を行わない様にする。このことにより、これ以上のデータ遅延量の増加を防ぐと同時に、データ再送の禁止によりデータ転送の遅れが、次第に回復していくことになる。

図３において、無線端末［１０］に対するストリーミングデータパケット４の再送信が行われた時点で、データ送信の閾値を越えてしまい、それ以後ストリーミングデータパケット５に対してのデータの送信失敗に対しても、データの再送は行われなくなっている。

本発明の実施例１についてのアクセスポイント１の動きを示すフローチャートを図４に示す。

ストリーミングデータパケットｎに対する送信処理が行われ（Ｓ２０１）、受信端末からのＡＣＫの受信が行われる（Ｓ２０２）。ＡＣＫ信号の受信については、規定の時間内繰り返して処理が行われる。（Ｓ２０２とＳ２０３間の処理ループ）
すべての端末からの受信完了を確認（Ｓ２０４）した後、次のストリーミングデータパケットのインクリメント（Ｓ２０５）が行われ、次のデータパケットの送信が実施される。

すべての無線受信端末からＡＣＫ送信が行われていない場合は、端末側ではデータが正しく受信されなかったとして、ストリーミングデータパケットの再送信を行う（Ｓ２０７）。

データの再送信を行った後は、再度受信端末からのＡＣＫの受信を待つことになる。（Ｓ２０２とＳ２０３）
以上再送の繰り返し処理の中で、アクセスポイント１内部の、ＣＰＵメモリ内のデータパケットの蓄積量が閾値を越えてしまっている場合は（Ｓ２０６）、ストリーミングデータパケットｎの再送信を取りやめて、次のデータの送信にとりかかる。

そして遅延状態が解消された時点で、再度データパケットの再送信を行う。

上記のように本発明第１の実施形態の無線マルチキャストシステムにおいて、アクセスポイント内部のＣＰＵメモリ内のデータ蓄積量よりデータパケット送出の遅れを判断する。そしてその判断結果により、受信端末で正しくデータの受信が行われていない場合のデータ再送信の実施、非実施の制御を行う。このことにより、リアルタイムでのデータパケット送信が必要なネットワークサービスでも、再送処理によるデータ送出の時間的遅延をなくして、全受信端末での再生時の受信データパケットの不足を防ぐことができる。

なおアクセスポイントに設定されたデータパケット再送信可否の閾値については、ＣＰＵメモリ３におけるデータ蓄積量他に、データパケットの送出時刻を用いても制御する事ができる。この場合には、図１のＣＰＵにおいて、各ストリーミングデータパケットの送出時刻の確認を行い、もし送出時刻が基準となる時刻を越えて記述されている場合には、データの再送を取りやめるという処理により実現する事ができる。

この場合のアクセスポイントの動作を示すフローチャートを図５に示す。図５に示す通り、Ｓ５０６のデータの閾値の判定部部分でアクセスポイント１内部、ＣＰＵメモリ内のデータの送出時刻が規定の時間を越えたかの判定を行うことになる。

なお、本実施の形態では、ひとつのアクセスポイントから複数の無線端末に対しての無線マルチキャストを行う場合の実施の形態を示したが、ひとつのアクセスポイントから複数の無線端末に対してユニキャスト送信を同時に行う場合でも、本実施の形態のようにアクセスポイント内部のＣＰＵメモリ内のデータ蓄積量、またはデータパケットの送出時刻を用いて、データパケットの再送の可否を制御することができる。

これにより、アクセスポイントから、複数の無線端末へユニキャスト送信を同時にする場合に、一つの端末に対してデータ受信ができない状況が極端に続くと、その他の端末に対するユニキャスト送信が繰り返され、他の端末に対するユニキャストのデータパケットの送信が遅れ再生がうまくいかなくなるという問題を、問題が発生した端末に対するデータの再送を中止するという処理により解決することができる。

本発明にかかる無線マルチキャストシステムは、無線ネットワーク上で再送が多く発生し、データパケットの送信が滞っている状態ではデータパケットの再送を行わなくすることによりデータパケット送信の遅延を解消し、全端末に対して実際のデータパケットの使用時間にデータが間に合わなくなってしまい、受信する映像信号と音声信号が乱れるということを防ぎつつ、遅延が発生していない場合にはデータパケットの再送による安定した受信を実現するマルチキャスト伝送システムを実現することができる効果を有し、無線ネットワークシステム等として有用である。

本発明の第１の実施の形態を示すブロック図 本発明の第１の実施の形態のストリーミングデータパケットの送信の例を示す図 本発明の第２の実施の形態のストリーミングデータパケットの送信の例を示す図 本発明の実施の形態１についてのアクセスポイント１の動きを示すフローチャート 本発明の実施の形態２についてのアクセスポイント１の動きを示すフローチャート 従来の無線マルチキャストシステムの形態を示すブロック図 従来の無線マルチキャストシステムにおけるストリーミングデータパケットの送信の例を示す図 従来の無線マルチキャストシステムにおける従来のアクセスポイントの動作を示すデータの動きを示すフローチャート

符号の説明

１ 無線アクセスポイント
２ イーサネット（登録商標）スイッチ
３ ＣＰＵメモリ
４ ＣＰＵ
５ ８０２．１１ｘ無線送受信モジュール
６ 無線受信端末
７ ８０２．１１ｘ無線送受信モジュール
８ グラフィックスチップ
９ ＣＰＵ
１０ 液晶表示デバイス
１１ 無線受信端末
１２ ８０２．１１ｘ無線送受信モジュール
１３ グラフィックスチップ
１４ ＣＰＵ
１５ 液晶表示デバイス
６０１ 無線アクセスポイント
６０２ イーサネット（登録商標）スイッチ
６０３ ＣＰＵメモリ
６０４ ＣＰＵ
６０５ ８０２．１１ｘ無線送受信モジュール
６０６ 無線受信端末
６０７ ８０２．１１ｘ無線送受信モジュール
６０８ グラフィックスチップ
６０９ ＣＰＵ
６１０ 液晶表示デバイス
６１１ 無線受信端末
６１２ ８０２．１１ｘ無線送受信モジュール
６１３ グラフィックスチップ
６１４ ＣＰＵ
６１５ 液晶表示デバイス

Claims (2)

1. 無線アクセスポイントと無線端末とが無線通信を行いＬＡＮを構築する無線ネットワークシステムであり、
   前記無線アクセスポイントからの送信データパケットに対する受信応答のためのＡＣＫ信号が前記受信端末より送信されない場合に前記送信データパケットの再送を行い、
   また前記無線アクセスポイントは内部に送信前の送信データパケット蓄積の監視機能を備え、送信前データの蓄積量が規定の大きさを越えた場合には、前記送信データパケットの再送を停止することを特徴とする無線マルチキャストシステム。
2. 無線アクセスポイントと無線端末とが無線通信を行いＬＡＮを構築する無線ネットワークシステムであり、
   前記無線アクセスポイントからの送信データパケットに対する受信応答のためのＡＣＫ信号が前記受信端末より送信されない場合に前記送信データパケットの再送を行い、
   前記無線アクセスポイントは内部に送信データパケットの遅延量監視用のバッファを備え、遅延量が、規定の時間長を越えた場合には、前記送信データパケットの再送を停止することを特徴とする無線マルチキャストシステム。
   
   

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