JP2007129544A - 無線リンクの輻輳状態を考慮した無線アクセス制御方法、アクセスポイント、端末及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムについて、無線リンクの輻輳状態を考慮した無線アクセス制御方法等を提供する。
【解決手段】アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信する。次に、端末が、送信抑制の情報を含むビーコン信号を受信した際に、通常遅延データパケットをアクセスポイントへ送信するためのＲＴＳを送信しない。次に、アクセスポイントが、無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信する。端末が、抑制解除の情報を含むビーコン信号を受信した際に、通常遅延データパケットをアクセスポイントへ送信するためのＲＴＳを送信することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線リンクの輻輳状態を考慮した無線アクセス制御方法、アクセスポイント、端末及びプログラムに関する。

アクセスポイントが複数の端末を集中制御する代表的な無線通信システムとして、セルラーシステムがある。セルラーシステムに適用される無線アクセス制御方法では、以下のような各種多元接続方式を用いる。
周波数分割多元接続方式（Frequency Division Multiple Access: FDMA）
時間分割多元接続方式（Time Division Multiple Access: TDMA）
符号分割多元接続方式（Code Division Multiple Access: CDMA）

アクセスポイントは、各端末に、無線リソース（周波数スロット、タイムスロット、符号など）を割り当てる。この制御は、データリンク層の下位副層に当たり、フレーム（データの送受信単位）の送受信方法等を規定するＭＡＣ(Media Access Control：メディアアクセス制御)によってなされる。

ＭＡＣプロトコルには、集中制御型と、自律分散型とある。集中制御型は、アクセスポイント（又は基地局）が、複数の端末のメディアアクセス制御を行い、端末はその制御結果に従う。自律分散型は、特定の端末における集中制御を行わず、端末同士が自律分散的に制御し合う。いずれの方式も、送信されるデータの疎通（スループット）を最大化することや、要求するＱｏＳ(Quality of Service：サービス品質)を満足することを目的としている。

ＭＡＣの代表的なものとして、Connection Oriented型であって且つContention-Free型のものがある。この方法は、通信する端末に固定的に無線リソースを割り当てるものであって、主に音声通信に適する。

これに対して、Packet Oriented型のＭＡＣも多く提案・検討されており、これにもContention型とContention-Free型とがある。Contention型の代表的なものとして、無線ＬＡＮシステムで採用されているＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）をベースにしたＩＥＥＥ８０２．１１ ＤＣＦ（Distributed Coordinated Function）がある。

無線ＬＡＮシステムにおいては、互いにキャリアセンスできない端末同士が同時に送信することにより衝突が発生するという隠れ端末問題が存在する。これを解決するために、ＲＴＳ−ＣＴＳの交換によって、他の端末を、チャネルを使用できないＮＡＶ(Network Allocation Vector)期間に移行させることができる。

図１は、従来技術における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。

（Ｓ１０１）送信元端末Ａは、一定のＡＩＦＳ（Arbitration IFS）時間の経過後、送信すべき低遅延データパケットをバックオフ時間だけ待機させる。バックオフ時間は、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 Window）によって決定される。なお、バックオフ時間は、次式に示すように、０からＣＷまでの範囲で得られる乱数値を用いて決定される。
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

Ｓ１０１によれば、端末Ａは、そのバックオフ時間の経過後、アクセスポイントへＲＴＳ（Request to Send：送信要求）を送信する。このとき、他の端末Ｂも、通常遅延データパケットを送信する用意があり、バックオフ時間を経過させている。他の端末Ｂは、そのバックオフ時間の経過後、アクセスポイントへＲＴＳを送信する。

（Ｓ１０２）ここで、端末Ａが送信したＲＴＳと、端末Ｂが送信したＲＴＳとが衝突したとする。このとき、アクセスポイント及び他の端末は、ＲＴＳを正常に受信することができない。端末Ａ及びＢは、ＲＴＳに対する応答であるＣＴＳを受信しないと、自ら送信したＲＴＳが衝突したと判断し、再度、ＲＴＳを送信するべく、バックオフ時間を経過させる。なお、次のバックオフ時間は、ＣＷの値を２倍にした後に決定される。

（Ｓ１０３）端末Ｃも、アクセスポイントへ通常遅延データパケットを送信したいために、バックオフ時間を経過させている。端末Ａ及びＢがＲＴＳを衝突させ、再度バックオフ時間を経過させている際に、端末Ｃのバックオフ時間が満了すると、端末Ｃは、アクセスポイントへＲＴＳを送信する。この場合、先にＲＴＳを送信した端末Ａ及びＢよりも、後で送信した端末ＣのＲＴＳが、アクセスポイントに先に受信される。

端末Ｄも、アクセスポイントへ通常遅延データパケットを送信したいために、バックオフ時間を経過させる。このとき、端末Ｄが、端末Ｃから送信されたＲＴＳを検出すると、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンド（一時中止）する。そして、ＲＴＳを検出した他の端末Ｄは、ＮＡＶ期間に移行し、ＤＡＴＡフレームの送信が完了するまで、チャネルの使用を延期する。ＤＡＴＡフレームの送信が完了した時とは、アクセスポイントから端末Ｃへ送信されたＡＣＫを検出した時である。

端末Ａ及びＢも、端末Ｄと同様に、端末Ｃから送信されたＲＴＳを検出すると、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンドする。そして、低遅延データパケットを送信しようとする端末Ａも、端末Ｂも、ＮＡＶ期間へ移行する。

（Ｓ１０４）アクセスポイントは、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)時間の経過後に、ＣＴＳ（Clear to Send：要求受付）を端末Ｃへ送信する。

（Ｓ１０５）ＣＴＳを受信した端末Ｃは、ＳＩＦＳ時間の経過後、ＤＡＴＡフレームをアクセスポイントへ送信する。ここで問題となるのは、端末Ａが送信しようとする低遅延データパケットよりも、端末Ｃが送信しようとする通常遅延データパケットの方が、先にサクセスポイントへ送信されることにある。

（Ｓ１０６）ＤＡＴＡフレームを受信したアクセスポイントは、ＳＩＦＳ時間の経過後、ＡＣＫを端末Ｃへ送信する。アクセスポイントから端末ＣへＡＣＫが送信されたことを検出した他の端末Ａ、Ｂ及びＤは、ＮＡＶ期間を停止する。

（Ｓ１０７）他の端末Ａ、Ｂ及びＤは、持ち越されたバックオフ時間のカウントダウンを再開する。その後、端末Ａは、バックオフ時間を満了した際にＲＴＳを送信する。このとき、端末Ｄも、バックオフ時間を満了した際にＲＴＳを送信すると、再び、ＲＴＳが衝突する場合がある。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｅで標準化されたＥＤＣＦ（Enhanced DCF）では、ＤＩＦＳの代わりに、ＱｏＳクラスに応じて値が設定可能なＡＩＦＳが定義されており、優先制御が可能となっている。また、送信待機時間を決定するコンテンションウィンドウについても、ＱｏＳクラスごとに設定できる。従って、高優先度のＱｏＳクラスほどコンテンションウィンドウを小さくすることで、短い待機時間でＲＴＳ送信が可能となり、ＣＴＳを受信した後、ＤＡＴＡフレームの送信が可能となる。

尚、例えば、送信すべきデータが発生してから実際に送信されるまでの遅延時間を短縮するために、予め所定の演算処理を実施しておく技術もある（例えば特許文献１参照）。

特開平１１−２８４６２９号公報

低遅延データパケットを送受信するアプリケーションにとっては、遅延時間の上限を超えると無意味となる。例えば、オンラインゲーム又は遠隔医療システムの場合、データパケットの伝送遅延を極力小さくする必要があり、遅延時間の許容値（許容遅延時間）を超えたデータパケットの転送は意味をなさない。データパケットが許容遅延時間を超えて転送されることは、アプリケーションにとっては低品質なサービスとならざるを得ない。

ＥＤＣＦでは、ＱｏＳクラスに応じた優先制御に基づいて、ＡＩＦＳ又はＣＷを設定することにより、低遅延データパケットを優先的に送信することができる。しかしながら、バックオフ時間は、ＣＷ内で乱数によって決定されるために、低優先度の通常遅延データパケットのＣＷを大きくしても、乱数値によっては早期に送信可能となる。

また、無線リンクが輻輳している場合（無線リソースが一定以上使用されている場合）、データパケット又はＲＴＳの衝突が発生しやすいだけでなく、通常遅延データパケットが送信されることによって、低遅延データパケットが送信できないという状況が発生する。

一方で、無線リンクが輻輳していないにもかかわらず、パケット衝突が発生した場合、ＤＣＦ方式によれば無線リンクが輻輳していると判断し、ＣＷを２倍にして動作させるために、ＤＡＴＡフレームの送信遅延が更に増加することとなる。

また、アクセスポイントから端末へ向かう下り回線によれば、アクセスポイントは、全てのデータパケットの送信をスケジューリングすることが容易である。一方、端末からアクセスポイントへ向かう上り回線によれば、他の端末又はアクセスポイントは、データパケットの送信を待機しているのか否かについて把握できず、アクセス制御が困難である。

そこで、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムについて、無線リンクの輻輳状態を考慮した無線アクセス制御方法等を提供することを目的とする。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムにおける無線アクセス制御方法において、
端末は、低遅延データパケット及び通常遅延データパケットをアクセスポイントへ送信するものであり、
アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信する第１のステップと、
端末が、送信抑制の情報を含むビーコン信号を受信した際に、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信しないようにする第２のステップと、
アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信する第３のステップと、
端末が、抑制解除の情報を含むビーコン信号を受信した際に、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信することができる第４のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の無線アクセス制御方法における他の実施形態によれば、端末は、抑制解除の情報を含むビーコン信号を受信することによって非輻輳状態にあるときに、当該端末が送信したＲＴＳの衝突が検出された際、次に経過させるバックオフ時間を、先にＲＴＳを送信した際のバックオフ時間よりも短くする
ことも好ましい。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムにおける無線アクセス制御方法において、
アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出し、該第１の割合値を含むビーコン信号を送信する第１のステップと、
端末が、ビーコン信号を受信した際に、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、該第２の割合値が、ビーコン信号に含まれる第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制としてＲＴＳを送信しないようにし、又はそれ以上であれば抑制解除としてＲＴＳを送信できるようにする第２のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の無線アクセス制御方法における他の実施形態によれば、
端末は、低遅延データパケット及び通常遅延データパケットをアクセスポイントへ送信するものであり、
第２のステップについて、端末は、送信抑制の場合、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信しないようにし、抑制解除の場合、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信できるようにし、低遅延データパケットのＲＴＳは、送信抑制又は抑制解除に関係なく送信できることも好ましい。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末において、
キャリアをセンスするキャリアセンス手段と、
センスされたキャリアに基づく無線リソース使用率が、所定閾値以上であれば送信抑制とし、又はそれよりも小さければ抑制解除として、自律的に判定する混雑度判定手段と、
低遅延データパケット又は通常遅延データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
送信抑制の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、抑制解除の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
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、バックオフ時間決定管理手段は、抑制解除の際であって非輻輳状態であるときに、当該端末が送信したＲＴＳの衝突をキャリアセンス手段によって検出された際に、次に経過させるバックオフ時間を、先にＲＴＳを送信した際のバックオフ時間よりも短くすることも好ましい。

本発明の端末における他の実施形態によれば、混雑度判定手段は、アクセスポイントからビーコン信号を受信し、送信抑制／抑制解除の情報を検出するビーコン受信手段であることも好ましい。

本発明は、前述した端末と接続されるアクセスポイントにおいて、
無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
無線リソース使用率が所定閾値以上か又はそれよりも小さいかを判定する混雑度判定手段と、
無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信し、無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
を有することを特徴とする。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末において、
アクセスポイントから、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を含むビーコン信号を受信した際に、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、該第２の割合値が、ビーコン信号に含まれる第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制とし、又はそれ以上であれば抑制解除として判定する混雑度判定手段と、
データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
送信抑制の際に、データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、抑制解除の際に、データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
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、
低遅延データパケット及び通常遅延データパケットをアクセスポイントへ送信するものであり、
送信抑制／抑制解除手段は、送信抑制の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、抑制解除の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、バックオフ時間決定管理手段を制御する
ことも好ましい。

本発明は、前述した端末と接続されるアクセスポイントにおいて、
無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出する混雑度判定手段と、
第１の割合値を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
を有することを特徴とする。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
キャリアをセンスするキャリアセンス手段と、
センスされたキャリアに基づく無線リソース使用率が、所定閾値以上であれば送信抑制とし、又はそれよりも小さければ抑制解除と、自律的に判定する混雑度判定手段と、
低遅延データパケット又は通常遅延データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
送信抑制の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、抑制解除の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明は、前述したプログラムをコンピュータによって機能させる端末と接続されるアクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
無線リソース使用率が所定閾値以上か又はそれよりも小さいかを判定する混雑度判定手段と、
無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信し、無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
アクセスポイントから、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を含むビーコン信号を受信した際に、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、該第２の割合値が、ビーコン信号に含まれる第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制とし、又はそれ以上であれば抑制解除として判定する混雑度判定手段と、
データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
送信抑制の際に、データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、抑制解除の際に、データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明の端末用プログラムにおける他の実施形態によれば、
低遅延データパケット及び通常遅延データパケットをアクセスポイントへ送信するものであり、
送信抑制／抑制解除手段は、送信抑制の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、抑制解除の際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、バックオフ時間決定管理手段を制御する
ことも好ましい。

本発明は、前述のプログラムをコンピュータによって機能させる端末と接続されるアクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出する混雑度判定手段と、
第１の割合値を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムについて、無線リンクの輻輳状態を考慮した無線アクセス制御方法等を実現できる。

本発明によれば、アクセスポイントの無線リソース使用率に基づいて、輻輳していると判定された場合、アクセスポイントから送信するビーコン信号によって通常遅延データパケットを抑制することができる。これにより、低遅延データパケットのパケット衝突を回避し、低遅延データパケットの遅延時間を減少させる。

一方、無線リンクが輻輳していないにもかかわらず、データパケット又はＲＴＳの衝突が発生したときは、ＣＷを短くすることによって、低遅延データパケットの送信に要する遅延時間を短縮する。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本発明は、低遅延時間をＱｏＳ要求とする低遅延データパケットと、通常遅延時間の通常遅延データパケットとが混在して転送される無線通信システムについて、端末からアクセスポイントへ向かう上り回線において、低遅延データパケットを優先的に転送するためのＭＡＣプロトコルである。本発明によれば、無線リンクの混雑度（輻輳状態）を考慮する。

図２は、本発明におけるシーケンス図である。

（Ｓ２０１）アクセスポイントは、無線リソース使用率が所定閾値以上になった（輻輳状態）と判定すると、送信抑制の情報を含むビーコン信号を同報送信し、端末から送信される低優先の通常遅延データパケットを抑制する旨を通知する。

アクセスポイントは、無線リソース使用率を監視し、その無線リソース使用率が所定閾値以上（輻輳状態）又はそれよりも小さい（非輻輳状態）かを判定する。輻輳状態であれば送信抑制の情報を、非輻輳状態であれば抑制解除の情報を、ビーコン信号に含ませる。送信抑制の情報は、端末が、通常遅延データパケットの送信を抑制することを意味する。これにより、低遅延データパケットの遅延時間を短縮化する。

以下の表１は、ビーコン信号のフレーム構成図である。

本発明におけるビーコン信号は、フレームＢｏｄｙ部に、通常遅延データパケットの送信抑制／抑制解除を表す１ビットを有する。アクセスポイントからビーコン信号を受信した端末は、そのビーコン信号の送信抑制／抑制解除のビットを検出する。これにより、端末は、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信するか又は抑制するかを制御することができる。

一方、他の実施形態としては、ビーコン信号は、送信抑制割合を表す７ビットを有するものであってもよい。送信抑制割合とは、アクセスポイントの収容する無線リソース使用率全体を、何％抑制するかを意味する。アクセスポイントからビーコン信号を受信した端末は、そのビーコン信号の送信抑制割合のビットを検出する。このとき、端末は、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信するか又は抑制するかを制御することができる。尚、通常遅延データパケットに限られず、全てのデータパケットについてＲＴＳを送信するか又は抑制するかを制御するものであってもよい。

送信抑制の状態であれば、低優先の通常遅延データパケットにおけるＲＴＳの送信を停止する。但し、低遅延データパケットにおけるＲＴＳの送信は、可能である。一方、抑制解除の状態であれば、低優先の通常遅延データパケットにおけるＲＴＳの送信は、可能である。

（Ｓ２０２）端末Ａは、低遅延データパケットをアクセスポイントへ送信するために、バックオフ時間のカウントダウンを始める。バックオフ時間の経過後、端末Ａは、ＲＴＳをアクセスポイントへ送信する。ここで、端末Ａは、送信抑制の情報を含むビーコン信号を受信しているけれども、低遅延データパケットをアクセスポイントへ送信することは可能である。

（Ｓ２０３）アクセスポイントは、端末ＡからＲＴＳを受信し、ＳＩＦＳ時間の経過後、ＣＴＳを端末Ａへ送信する。

（Ｓ２０４）端末Ａは、アクセスポイントからＣＴＳを受信し、ＳＩＦＳ時間の経過後、ＤＡＴＡフレームをアクセスポイントへ送信する。

（Ｓ２０５）アクセスポイントは、端末ＡからＤＡＴＡフレームを受信し、ＳＩＦＳ時間の経過後、ＡＣＫを端末Ａへ送信する。

（Ｓ２０６）その後、アクセスポイントにおける無線リソースの使用率が、所定閾値よりも少なくなった（非輻輳状態）とする。そうすると、アクセスポイントは、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信する。そのビーコン信号を受信した端末Ｂ、Ｃ及びＤは、通常遅延データパケットを送信するためのバックオフ時間のカウントダウンを再開する。

次に、初期設定の端末、又は抑制解除のビーコン信号を受信した端末について、本発明における特徴ある動作について説明する。

初期設定の端末、又は抑制解除のビーコン信号を受信した端末は、通常遅延データパケットを送信する際に、ＲＴＳをアクセスポイントへ送信する。このとき、非輻輳状態にもかかわらず、ＲＴＳが衝突する場合がある。この場合、端末は、先に経過させたバックオフ時間に基づくＣＷよりも、短いＣＷを生成する。輻輳状態に無いにもかかわらず、更に長いＣＷを生成することは、無駄にバックオフ時間を経過させることとなる。輻輳状態に無いならば、先のＲＴＳの衝突は偶然一致したものと考えられるからである。これにより、データパケットの送信遅延時間を短くすることができる。

本発明における他の実施形態として、アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出し、該第１の割合値を含むビーコン信号を送信することもできる。

これに対し、端末が、ビーコン信号を受信した際に、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、該第２の割合値が、ビーコン信号に含まれる第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制としてＲＴＳを送信しないようにし、又はそれ以上であれば抑制解除としてＲＴＳを送信できるようにする。乱数によって発生する第２の割合値は、均等にばらつくために、特定の端末からのデータパケットのみを抑制することなく、収容全体からみて無線リソース使用率を抑制することができる。尚、送信抑制の際に、全てのデータパケットにおけるＲＴＳの送信を抑制してもよいし、通常遅延データパケットにおけるＲＴＳの送信のみを抑制するものであってもよい。低遅延データパケットを優先的に伝送するシステムによれば、通常遅延データパケットにおけるＲＴＳの送信のみが抑制される。

送信抑制割合を示す第１の割合値が、例えば０．７（７０％）であるとする。この第１の割合値０．７を含むビーコン信号を受信した端末は、乱数を発生させた第２の割合値、例えば０．６を導出したとする。このとき、端末は、第２の割合値０．６は第１の割合値０．７よりも小さいので、送信抑制と判断し、ＲＴＳを送信しないようにする。

その後、アクセスポイントの無線リソース使用率が改善し、第１の割合値が、例えば０．５（５０％）になったとする。この第１の割合値０．５を含むビーコン信号を受信した端末は、乱数を発生させた第２の割合値、例えば０．４を導出したとする。このとき、端末は、第２の割合値０．４は第１の割合値０．５よりも小さいので、未だ送信抑制と判断し、継続してＲＴＳを送信しないようにする。

更に、その後、アクセスポイントの無線リソース使用率が改善し、第１の割合値が、例えば０．３（３０％）になったとする。この第１の割合値０．３を含むビーコン信号を受信した端末は、乱数を発生させて第２の割合値、例えば０．８を導出したとする。このとき、端末は、第２の割合値０．８は第１の割合値０．３よりも大きいので、抑制解除と判断し、ＲＴＳを送信することが可能となる。

図３は、本発明におけるアクセスポイント及び端末の機能構成図である。以下で説明する機能構成は、アクセスポイント及び端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムによっても実現可能である。

アクセスポイント及び端末ともに、基本的構成は、従来の無線ＬＡＮシステムと同じであって、図３には、従来技術に新たに追加又は改良された機能部についてのみ表されている。

端末１は、物理層フレーム送受信部１０１と、ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部１０２と、キャリアセンス部１０３と、バックオフ時間決定管理部１０４と、ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部１０５と、送信抑制／抑制解除部１０６と、ビーコン受信部１０７とを有する。

物理層フレーム送受信部１０１は、アクセスポイント２との間で無線リンクを介して物理層フレームを送受信する。

ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部１０２は、物理層フレーム送受信部１０１を介して、アクセスポイント２へＤＡＴＡフレームを送信し且つＡＣＫを受信する。前述したＳ２０４及びＳ２０５の処理を実現する。

キャリアセンス部１０３は、物理層フレーム送受信部１０１を介して、他の端末のチャネル使用状況をセンスする。特に、他の端末が送信したＲＴＳと、アクセスポイントが送信したＣＴＳとを検出する。また、自ら送信したＲＴＳ又はデータパケットの衝突も検出する。キャリアセンス部１０３は、検出した状況の情報をバックオフ時間決定管理部１０４へ通知する。

ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部１０５は、低遅延データパケット又は通常遅延データパケットを送信する際にＲＴＳを送信し、アクセスポイントからＣＴＳを受信する。

ビーコン受信部１０７は、アクセスポイントから送信されたビーコン信号を受信し、送信抑制／抑制解除の情報を検出する。

バックオフ時間決定管理部１０４は、ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部１０５におけるＲＴＳの送信までのバックオフ時間を決定し且つ管理する。ＤＡＴＡフレームの送信要求が発生した際に、乱数によってコンテンションウィンドウを発生させ、バックオフ時間のカウントダウンを開始する。バックオフ時間決定管理部１０４は、バックオフ時間が経過すると、ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部へＲＴＳを送信するように通知する。

バックオフ時間決定管理部１０４は、ＲＴＳを送信するよう制御したにもかかわらず、そのＲＴＳが衝突すると、キャリアセンス部１０３からその旨の通知を受ける。このとき、バックオフ時間決定管理部１０４は、非輻輳状態であれば、先に経過させたバックオフ時間に基づくＣＷよりも、短いＣＷを生成する。

送信抑制／抑制解除部１０６は、ビーコン受信部１０７から、ビーコン信号に含まれる送信抑制／抑制解除の情報の通知を受ける。送信抑制／抑制解除部１０６は、送信抑制の情報の通知を受けた際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断するように、バックオフ時間決定管理部１０４を制御する。一方、抑制解除の情報の通知を受けた際に、通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、バックオフ時間決定管理部１０４を制御する。

尚、端末１は、ビーコン受信部１０７に代えて、混雑度判定部１０８を備えてもよい。端末１の混雑度判定部１０８は、センスされたキャリアに基づく無線リソース使用率が、所定閾値以上であれば送信抑制とし、又はそれよりも小さければ抑制解除として、自律的に判定する。これにより、アクセスポイントからビーコン信号を受信することなく、自律的に送信抑制／抑制解除を判定することができる。混雑度判定部１０８は、トラヒック情報や、ＣＴＳの情報を収集して、無線リンクの混雑度を判定することもできる。

ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部１０２と、物理層フレーム送受信部１０１との関係について説明する。

ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部１０２は、レイヤ３の低遅延データパケットを複数のリンク層フレームに分割し、各リンク層フレームを物理層フレームに対応して送信する。ここで、遅延時間に上限がある低遅延データパケットについては、レイヤ３パケット単位で送信完了するまで一連の物理層フレームとして送信する。一方、遅延時間に上限がない通常遅延データパケットについては、分割された物理層フレーム単位で送信する。

アクセスポイント２は、物理層フレーム送受信部２０１と、ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部２０２と、ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部２０５と、無線リソース使用率測定部２０６と、ビーコン送信部２０７と、混雑度判定部２０８とを有する。

物理層フレーム送受信部２０１は、端末１との間で無線リンクを介して物理層フレームを送受信する。

ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部２０２は、物理層フレーム送受信部２０１を介して、端末１からＤＡＴＡフレームを受信し且つＡＣＫを送信する。

ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部２０５は、端末１からＲＴＳを受信し、データパケットの受信が可能な端末１へＣＴＳを送信する。

ビーコン送信部２０７は、前述した表１の構成のビーコン信号を、端末へ送信する。既存のビーコン信号に、混雑度判定部２０８から通知された送信抑制／抑制解除の情報を含む。

無線リソース使用率測定部２０６は、無線リソース使用率を測定し、その無線リソース使用率を混雑度判定部２０８へ通知する。

混雑度判定部２０８は、無線リソース使用率測定部２０６によって得られた無線リソース使用率と、所定閾値とを比較する。無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信するようにビーコン送信部２０７を制御する。無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信するようにビーコン送信部２０７を制御する。

本発明の他の実施形態によれば、アクセスポイント２の混雑度判定部２０８は、無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出するものであってもよい。第１の割合値は、ビーコン送信部２０７へ通知され、ビーコン送信部２０７は、第１の割合値を含むビーコン信号を送信する。

一方、端末１のビーコン受信部１０７は、アクセスポイント２から、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を含むビーコン信号を受信する。この第１の割合値は、混雑度判定部１０８へ通知される。混雑度判定部１０８は、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、第２の割合値が、ビーコン信号に含まれる第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制とし、又はそれ以上であれば抑制解除として判定する。

前述したように、本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムについて、無線リンクの輻輳状態を考慮した無線アクセス制御方法等を実現できる。

前述した本発明における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。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。

従来技術におけるＤＣＦのシーケンス図である。 本発明におけるシーケンス図である。 本発明におけるアクセスポイント及び端末の機能構成図である。

符号の説明

１ 端末
１０１ 物理層フレーム送受信部
１０２ ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部
１０３ キャリアセンス部
１０４ バックオフ時間決定管理部
１０５ ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部
１０６ 送信抑制／抑制解除部
１０７ ビーコン受信部
１０８ 混雑度判定部
２ アクセスポイント
２０１ 物理層フレーム送受信部
２０２ ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部
２０５ ＲＴＳ／ＣＴＳ送受信部
２０６ 無線リソース使用率測定部
２０７ ビーコン送信部
２０８ 混雑度判定部

Claims (15)

1. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムにおける無線アクセス制御方法において、
   前記端末は、低遅延データパケット及び通常遅延データパケットを前記アクセスポイントへ送信するものであり、
   前記アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信する第１のステップと、
   前記端末が、前記送信抑制の情報を含むビーコン信号を受信した際に、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信しないようにする第２のステップと、
   前記アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信する第３のステップと、
   前記端末が、前記抑制解除の情報を含むビーコン信号を受信した際に、通常遅延データパケットのＲＴＳを送信することができる第４のステップと
   を有することを特徴とする無線アクセス制御方法。
2. 前記端末は、抑制解除の情報を含むビーコン信号を受信することによって非輻輳状態にあるときに、当該端末が送信したＲＴＳの衝突が検出された際、次に経過させるバックオフ時間を、先にＲＴＳを送信した際のバックオフ時間よりも短くする
   ことを特徴とする請求項１に記載の無線アクセス制御方法。
3. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線通信システムにおける無線アクセス制御方法において、
   前記アクセスポイントが、無線リソース使用率を測定し、該無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出し、該第１の割合値を含むビーコン信号を送信する第１のステップと、
   前記端末が、前記ビーコン信号を受信した際に、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、該第２の割合値が、前記ビーコン信号に含まれる前記第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制としてＲＴＳを送信しないようにし、又はそれ以上であれば抑制解除としてＲＴＳを送信できるようにする第２のステップと
   を有することを特徴とする無線アクセス制御方法。
4. 前記端末は、低遅延データパケット及び通常遅延データパケットを前記アクセスポイントへ送信するものであり、
   前記第２のステップについて、前記端末は、前記送信抑制の場合、前記通常遅延データパケットのＲＴＳを送信しないようにし、前記抑制解除の場合、前記通常遅延データパケットのＲＴＳを送信できるようにし、前記低遅延データパケットのＲＴＳは、前記送信抑制又は抑制解除に関係なく送信できる
   ことを特徴とする請求項３に記載の無線アクセス制御方法。
5. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末において、
   キャリアをセンスするキャリアセンス手段と、
   前記センスされたキャリアに基づく無線リソース使用率が、所定閾値以上であれば送信抑制とし、又はそれよりも小さければ抑制解除として、自律的に判定する混雑度判定手段と、
   低遅延データパケット又は通常遅延データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
   前記ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
   前記送信抑制の際に、前記通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、前記抑制解除の際に、前記通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、前記バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
   を有することを特徴とする端末。
6. 前記バックオフ時間決定管理手段は、前記抑制解除の際であって非輻輳状態であるときに、当該端末が送信したＲＴＳの衝突をキャリアセンス手段によって検出された際に、次に経過させるバックオフ時間を、先にＲＴＳを送信した際のバックオフ時間よりも短くすることを特徴とする請求項５に記載の端末。
7. 前記混雑度判定手段は、前記アクセスポイントから前記ビーコン信号を受信し、送信抑制／抑制解除の情報を検出するビーコン受信手段であることを特徴する請求項５又は６に記載の端末。
8. 請求項５から７のいずれか１項に記載の端末と接続されるアクセスポイントにおいて、
   無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
   前記無線リソース使用率が所定閾値以上か又はそれよりも小さいかを判定する混雑度判定手段と、
   前記無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信し、前記無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
   を有することを特徴とするアクセスポイント。
9. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末において、
   前記アクセスポイントから、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を含むビーコン信号を受信した際に、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、該第２の割合値が、前記ビーコン信号に含まれる前記第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制とし、又はそれ以上であれば抑制解除として判定する混雑度判定手段と、
   データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
   前記ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
   前記送信抑制の際に、前記データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、前記抑制解除の際に、前記データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、前記バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
   を有することを特徴とする端末。
10. 前記端末は、低遅延データパケット及び通常遅延データパケットを前記アクセスポイントへ送信するものであり、
    前記送信抑制／抑制解除手段は、前記送信抑制の際に、前記通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、前記抑制解除の際に、前記通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、前記バックオフ時間決定管理手段を制御する
    ことを特徴とする請求項９に記載の端末。
11. 請求項９又は１０に記載の端末と接続されるアクセスポイントにおいて、
    無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
    前記無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出する混雑度判定手段と、
    前記第１の割合値を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
    を有することを特徴とするアクセスポイント。
12. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    キャリアをセンスするキャリアセンス手段と、
    前記センスされたキャリアに基づく無線リソース使用率が、所定閾値以上であれば送信抑制とし、又はそれよりも小さければ抑制解除と、自律的に判定する混雑度判定手段と、
    低遅延データパケット又は通常遅延データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
    前記ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
    前記送信抑制の際に、前記通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、前記抑制解除の際に、前記通常遅延データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、前記バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
13. 請求項１２に記載のプログラムをコンピュータによって機能させる端末と接続されるアクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
    前記無線リソース使用率が所定閾値以上か又はそれよりも小さいかを判定する混雑度判定手段と、
    前記無線リソース使用率が所定閾値以上となった際に、送信抑制の情報を含むビーコン信号を送信し、前記無線リソース使用率が所定閾値よりも小さくなった際に、抑制解除の情報を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
14. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    前記アクセスポイントから、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を含むビーコン信号を受信した際に、乱数を発生させて第２の割合値を導出し、該第２の割合値が、前記ビーコン信号に含まれる前記第１の割合値よりも小さいならば、送信抑制とし、又はそれ以上であれば抑制解除として判定する混雑度判定手段と、
    データパケットを送信する際にＲＴＳを送信するＲＴＳ送信手段と、
    前記ＲＴＳを送信するまでのバックオフ時間を決定し且つ管理するバックオフ時間決定管理手段と、
    前記送信抑制の際に、前記データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを一時中断し、前記抑制解除の際に、前記データパケットのＲＴＳにおけるバックオフ時間のカウントダウンを再開するように、前記バックオフ時間決定管理手段を制御する送信抑制／抑制解除手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
15. 請求項１４に記載のプログラムをコンピュータによって機能させる端末と接続されるアクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    無線リソース使用率を測定する無線リソース使用率測定手段と、
    前記無線リソース使用率に応じて、収容全体からみた送信抑制割合を示す第１の割合値を算出する混雑度判定手段と、
    前記第１の割合値を含むビーコン信号を送信するビーコン送信手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

Images