JP2007184687A - 伝搬遅延時間測定方法、同期方法、及び無線ｌａｎシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ステーション間の無線伝搬遅延時間を考慮したマイクロ秒オーダーの時刻同期を行える無線ＬＡＮシステムを提供する。
【解決手段】本発明による無線ＬＡＮシステムは、第１のステーション１と、第１のステーション１に無線回線を介して接続する第２のステーション２とを具備する。第１のステーション１は、フラグメントフレームＤを第２のステーション２に送信し、フラグメントフレームの送信時刻とフラグメントフレームに対する第２のステーション２からのａｃｋフレームの受信時刻とを用いて、第１のステーション１と第２のステーション２との間の伝搬遅延時間ｄ_ｏを算出する。又、第1のステーション１は、第２のステーションから受信する基準となる時刻に基づき伝搬遅延時間ｄ_ｏを考慮した時刻同期を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝搬遅延時間測定方法、同期方法、及び無線ＬＡＮシステムに関し、特に、ＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマを利用した時刻同期方法、及びそれを利用した無線ＬＡＮシステムに関する。

ネットワークシステムに接続する端末装置、あるいは端末装置間を転送する各種データを機能的かつ安全に管理していくためには、装置間のシステム時刻を正確に同期させることが重要である。特に、データの到達判定の観点から、精度良くシステム時刻を同期させることは重要である。又、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）に代表される不特定多数の端末装置が接続・離脱を繰り返すシステムでは、継続的な時刻同期が不可欠であり、接続する端末装置の環境に応じた正確な時刻同期が求められている。

又、無線ＬＡＮでは、より正確な時刻同期を実行するため、システム時刻とは別のレイヤで管理されているマイクロ秒オーダのＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマによる時刻（以下、ＴＳＦタイマ値と称す）を用いて時刻同期を行うことが望まれている。しかし、無線ＬＡＮの規格として採用されているＩＥＥＥ８０２．１１系では、アクセスポイント（ＡＰ）から端末（ＳＴＡ）に送信するフレームにしかＴＳＦタイマ値が含まれていないため正確な時刻同期を実行できない。すなわち、ＡＰがＳＴＡにおけるＴＳＦタイマ値を取得することができないため、ＮＴＰ３を適用したシステム時刻同期のように伝搬遅延時間とクロックのずれを正解に計算できない。又、ＴＳＦタイマ値とシステム時刻との関連がないため、無線ＬＡＮではＴＳＦタイマ値を用いて伝搬遅延を考慮したシステム時刻同期を行うことができず、マイクロ秒オーダーのシステム時刻同期が困難となっている。

ここで、従来技術として、無線ＬＡＮのＴＳＦタイマのカウントするＴＳＦタイマ値を正確に同期し、このＴＳＦタイマ値を基にシステム時刻の同期を行う技術が、特開２０００−１５１６４９号公報に記載されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の無線ＬＡＮシステムは親局と子局とを具備し、親局は、所定の時間間隔でシーケンス番号を逐次更新するシーケンス番号管理手段と、シーケンス番号と時刻とを対応づけて管理する親局時刻管理手段と、シーケンス番号をブロードキャストするブロードキャスト手段と備える。又、子局は、親局から受信するシーケンス番号に対応した時刻に自身が管理する時刻を補正する。

以上のような構成により、特許文献１に記載の無線ＬＡＮシステムでは以下のように時刻同期を行う。親局は、シーケンス番号管理手段によって管理されているシーケンス番号を、ブロードキャスト手段によって定期的に送信するビーコンフレームに含めて送信する。又、子局ではブロードキャスト信号受信手段によってビーコンを受信し、その中にある親局のビーコンフレーム送信時のシーケンス番号を取得し、別途親局より取得した親局のシーケンス番号と時刻との対応関係より、自局の時刻を補正する。

しかしながら、特許文献１に記載の無線ＬＡＮシステムでは、無線伝搬遅延時間による同期ずれの問題を考慮していない。無線回線を介して端末間を接続する無線ＬＡＮの場合、各端末とアクセスポイントとの間の伝送距離や伝送環境はそれぞれ異なる。このため、各端末では、無線区間における伝搬遅延時間を考慮して、アクセスポイントから転送される基準時刻を補正して時刻同期を行う必要がある。特に、マイクロ秒オーダーで時刻同期を行う場合、無線伝搬遅延時間は同期精度を大きく劣化させる原因となる。

一方、有線回線を介して端末間を接続する有線ＬＡＮでは、ＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を適用した時刻同期が行われている。ＮＴＰでは、端末が標準時刻サーバに時刻を問い合わせるパケットを送信し、標準時刻サーバが端末に標準時刻を含むパケットを端末に送るサーバ・クライアントモデルが用いられている。無線ＬＡＮに適用する場合は、無線ＬＡＮのステーションがアクセスポイント（ＡＰ）経由でアクセスポイントの有線側につながっている標準時刻サーバに時刻を問い合わせ、それに対して標準時刻サーバが標準時刻を含むパケットをＡＰ経由でステーションに送る。

ＲＦＣ １３０５ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （Ｖｅｒｓｉｏｎ ３）（ＮＴＰ３）には、有線ＬＡＮにおける伝搬遅延を考慮したシステム時刻の同期方法が記載されている（非特許文献１参照）。図９を参照して、有線ＬＡＮにおいて伝搬遅延時間を考慮したシステム時刻の同期方法が説明される。ＮＴＰ３を適用した時刻同期の方法では、図９に示すように、端末（ＳＴＡ１０）が基準となるクロックをクロックサーバ（例えばアクセスポイント（ＡＰ）２０）に要求し、その要求に応答してＡＰ２０が自身の時刻をＳＴＡ１０に送信することで、ＳＴＡ１０は遅延時間を測定し、受信したクロックを補正して時刻同期を行う。ここで図９を参照して、絶対時刻による時間軸をｔ軸、ＡＰ２０におけるシステム時刻による時間軸をＴａ（ｔ）軸、ＳＴＡ１０におけるシステム時刻による時間軸をＴｂ（ｔ）軸とする。又、絶対時刻ｔに対応するＡＰ２０のシステム時刻をＴａ（ｔ）、ＳＴＡ１０のシステム時刻をＴｂ（ｔ）とする。

ＳＴＡ１０は、ＡＰ２０に対しクロックの要求信号を発行し、その要求時刻Ｔｂ（ｔ１）を記録する。ＡＰ２０は、ＳＴＡ１０からのクロック要求信号に応答して、クロック要求を受信した時刻Ｔａ（ｔ２）と、パケットを送信する時刻Ｔａ（ｔ３）とをパケットに含めてＳＴＡ１０に転送する。ＳＴＡ１０は、ＡＰ１０からクロックを含むパケットを受信すると、その受信時刻Ｔｂ（ｔ４）を記録する。ＳＴＡ１０は、時刻Ｔｂ（ｔ１）、Ｔａ（ｔ２）、Ｔａ（ｔ３）、Ｔｂ（ｔ４）を用いてＳＴＡ１０のシステムクロックとＡＰ２０のシステムクロックとの間の時刻のずれと、ネットワークによる伝搬遅延を算出し、算出されたクロックのずれから自身のシステム時刻を補正する。このように有線ＬＡＮでは伝搬遅延時間を考慮したシステム時刻同期を行うことができる。

しかしながら、有線ＬＡＮで用いられるＮＴＰ３を用いたシステム時刻同期を、無線ＬＡＮにそのまま適用することは困難である。現在、無線ＬＡＮは、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用しているためバックオフと呼ばれるフレーム送信前にランダムな時間で送信タイミング制御を行っている。このためＮＴＰ３の時刻同期計算アルゴリズムに用いられるシステム時刻と実際の無線メディア上へ送信する送信時刻にずれが生じる。このため、無線ＬＡＮにＮＴＰを適用してシステム時刻同期を行うとその同期精度は低下してしまう。

以下、時刻同期に関する従来技術が、特開２００１−２０２１５６号公報（特許文献２参照）、特開２００１−３０８８３７号公報（特許文献３参照）、特開２００２−０９４４９３号公報（特許文献４参照）、特開２００５−０９９８８６号公報（特許文献５参照）、特開２００５−１０６６９６号公報（特許文献６参照）、特開２００５−１５９４５１号公報（特許文献７参照）、特開平１０−１６４７７４号公報（特許文献８参照）、特開平１１−１０９０６２号公報（特許文献９参照）に記載されている。

特開２０００−１５１６４９号公報 特開２００１−２０２１５６号公報 特開２００１−３０８８３７号公報 特開２００２−０９４４９３号公報 特開２００５−０９９８８６号公報 特開２００５−１０６６９６号公報 特開２００５−１５９４５１号公報 特開平１０−１６４７７４号公報 特開平１１−１０９０６２号公報 David L. Mills、Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation and Analysis、［ｏｎｌｉｎｅ］[平成１７年１０月２５日]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ietf.org/rfc/rfc1305.txt＞

本発明の目的は、ステーション間における無線伝搬遅延時間をマイクロ秒オーダーで測定できる伝搬遅延時間測定方法及び無線ＬＡＮシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、ステーション間の無線伝搬遅延時間を考慮してマイクロ秒オーダーのＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ同期を実行できる同期方法及び無線ＬＡＮシステムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、ステーション間の無線伝搬遅延時間を考慮してマイクロ秒オーダーのシステム時刻同期を実行できる同期方法及び無線ＬＡＮシステムを提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、［課題を解決するための手段］を説明する。この番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムは、第１のステーション（１）と、第１のステーション（１）に無線回線を介して接続する第２のステーション（２）とを具備する。第１のステーション（１）は、フラグメントフレーム（Ｄ）を第２のステーション（２）に送信する送受信部（１１）と、フラグメントフレームの送信時刻と、フラグメントフレームに対する第２のステーション（２）からのａｃｋフレームの受信時刻とを用いて、第１のステーション（１）と第２のステーション（２）との間の伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を算出する伝搬遅延時間計測部（１２）とを備える。このように、本発明による無線ＬＡＮシステムは、フラグメントフレームの送信時刻とそれに対するａｃｋフレームの受信時刻を用いて無線伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を測定する。このため、伝搬遅延時間計測部（１２）は、第１のステーション（１）における送受信時刻と、第２のステーション（２）がフラグメントフレームを受信してからａｃｋフレームを送信するまでの一定時間であるＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間のみで無線伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を算出することができる。すなわち、本発明によれば、従来の無線ＬＡＮ規格で規定されているランダムな待機時間であるバックオフ時間を排除して無線伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を測定することができる。更に、第１のステーション（１）における送受信時刻のみでステーション間の無線伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を計測するため、本発明に係る第２のステーション（２）は従来の無線ＬＡＮのステーションに新たな構成を付加する必要は無い。

本発明に係る第１のステーション（１）は、所定のフラグメンテーションスレショルド長より長いフレーム長のフレームを作成するフレーム生成部（１１１、１１１’）と、フレームを複数のフラグメントフレーム（Ｄ１〜ＤＮ）に分割するフレームフラグメント部（１１２）とを更に備えることが好ましい。この際、フレーム送受信部（１１３）は、複数のフラグメントフレーム（Ｄ１〜ＤＮ）を第２のステーション（２）に送信する。又、伝搬遅延時間計測部（１２）は、複数のフラグメントフレームの送信時刻と、複数のフラグメントフレームに対するａｃｋフレームの受信時刻を用いて伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を算出する。このように、複数回のフラグメントフレーム（Ｄ１〜ＤＮ）の送信によって、多くの送受信時刻を計測することで、より理想的な無線伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を算出することができる。

本発明に係る第１のステーション（１）は、時刻をカウントする第１のＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ部（１３）と、伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）に基づいてＴＳＦタイマ部にける時刻を設定するＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ同期部（１４）とを備える。又、第２のステーション（２）は、時刻をカウントする第２のＴＳＦタイマ部（２２）を備える。第２のステーション（２）は第２のＴＳＦタイマ部（２２）がカウントする時刻を第１のステーション（１）に送信する。ここで、送信される時刻は送信時の送信時刻である。ＴＳＦタイマ同期部（１４）は、伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を用いてこの送信時刻を補正した時刻を、現在時刻として第１のＴＦＳタイマ部（１３）に設定する。このような構成により、伝搬遅延時間（ｄ_ｏ）を考慮して第１のＴＦＳタイマ部（１３）の時刻同期が可能となる。このため、搭載する第１のＴＳＦタイマ部（１３）がマイクロ秒オーダーである場合、伝搬遅延時間を考慮してマイクロ秒オーダーの時刻同期を行うことができる。

第２のステーションは基準時刻（ＴＴ）と基準システム時刻（ＳＣ）を、時刻同期済みの第１のステーション（１）に送信する。第１のステーション（１）は、システム時刻をカウントするシステムクロック部（１５）と、第２のステーション（２）から送信される基準時刻（ＴＴ）と、設定後の第１のＴＦＳタイマ（１３）にカウントされる現在時刻との差分を用いて基準システム時刻（ＳＣ）を補正し、現在時刻に対応するシステム時刻としてシステムクロック部（１５）に設定するシステムクロック同期部（１６３）とを備える。このように、第１のステーションは、補正（同期）後の自身がカウントする時刻と、第２のステーション（２）から送信される基準時刻に基づき自身のシステム時刻を補正することで無線ＬＡＮシステムにおける端末間のシステム時刻同期を行うことができる。

第１のステーション（１）のフレーム送受信部（１３）は、設定後の第１のＴＳＦタイマ部（１３）にカウントされる現在時刻と、現在時刻に対応するシステム時刻とを、それぞれ基準時刻（ＴＴ）及び基準システム時刻（ＳＣ）として第２のステーション（２）に送信する。第２のステーション（２）は、基準現在時刻（ＴＴ）と基準システム時刻（ＳＣ）とを、無線ＬＡＮに接続する他の第１のステーション（１_２、１_３）に放送する。他の第１のステーション（１_２、１_３）のシステムクロック同期部（１６３）は、設定後の第１のＴＳＦタイマ部（１３）にカウントされる現在時刻と基準現在時刻（ＴＴ）との差分を用いて基準システム時刻（ＳＣ）を補正し、現在時刻に対応するシステム時刻としてシステムクロック部（１５）に設定する。このように、第１のステーション（１）をシステム時刻同期の基準ステーションとして、第２のステーション（２）に接続される全ステーションのシステム時刻同期を実行することができる。

第２のステーション（２）は、システム時刻をカウントする第２のシステムクロック部（２３）を更に具備する。第２のステーション（２）は、第２のＴＳＦクロック部（２２）がカウントする現在時刻と、この現在時刻に対応するシステム時刻とを、基準時刻（ＴＴ）及び基準システム時刻（ＳＣ）として第１のステーション（１）に放送する。第１のステーション（１）のシステムクロック同期部（１６３）は、設定後の第１のＴＳＦタイマ（部（１３）にカウントされる現在時刻と基準現在時刻（ＴＴ）との差分を用いて基準システム時刻（ＳＣ）を補正し、現在時刻に対応するシステム時刻としてシステムクロック部（１５）に設定する。このように、第２のステーション（２）をシステム時刻同期の基準ステーションとして、第２のステーション（２）に接続される全ステーションのシステム時刻同期を実行することができる。

本発明による伝搬遅延時間測定方法及び無線ＬＡＮシステムによれば、無線ＬＡＮシステムのステーション間における無線伝搬遅延時間をマイクロ秒オーダーで測定できる。

又、本発明による同期方法及び無線ＬＡＮシステムによれば、ステーション間における無線伝搬遅延時間を考慮してマイクロ秒オーダーのＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ同期を実行できる。

更に、ステーション間の無線伝搬遅延時間を考慮してマイクロ秒オーダーのシステム時刻同期を実行できる。

以下、添付図面を参照して、本発明による無線ＬＡＮシステムの実施の形態が説明される。図面において同一、又は類似の参照符号は、同一、類似、又は等価な構成要素を示している。又、同一符号の構成が複数の場合、その符号に下付の符号を付しその構成を総称する場合は、下付符号のない符号で示される。

（第１の実施の形態）
以下、図１から図５を参照して、本発明による無線ＬＡＮシステムの第１の実施の形態が説明される。

（無線ＬＡＮシステムの構成）
図１を参照して本発明による無線ＬＡＮの第１の実施の形態における構成が説明される。図１は、本発明による無線ＬＡＮシステムの第１の実施の形態における構成を示すブロック図である。本発明による無線ＬＡＮシステムは、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ：搬送波検出多元接続衝突回避）のＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ：媒体アクセス制御）方式を使用したＩＥＥＥ８０２．１１系の無線ＬＡＮシステムであり、無線回線で相互に接続された複数のステーションを具備している。第１の実施の形態における無線ＬＡＮシステムは、ステーション間の無線伝搬遅延時間を考慮して各ステーションのＴＳＦタイマ値を補正し、そのＴＳＦタイマ値を用いてシステム時刻の同期を行う。本実施の形態では、アクセスポイントとなるステーションをアクセスポイント２（以下、ＡＰ２と称す）、ＡＰ２を介して相互に接続する複数のステーションを端末装置１_１〜１_ｎ（以下、ＳＴＡ１_１〜１_ｎと称す）として説明される。

ＡＰ２は、送受信部２１、ＴＳＦタイマ２２、ＴＳＦタイマ同期部２３、システムクロック部２４を備え、ＳＴＡ１からの信号を制御してＳＴＡ１が無線ＬＡＮに接続するためのアクセスポイントである。ＡＰ２は、従来技術と同様な機能を備え、ＡＰ２とＳＴＡ１との間、ＳＴＡ１間におけるデータや信号の伝送制御を行う。又、図示しない他のＡＰ２と無線ＬＡＮ又は有線ＬＡＮで接続し、他のＡＰ２に接続するＳＴＡ１との間のデータや信号の伝送制御を行っても構わない。

詳細には、送受信部２１は、ＳＴＡ１との間において無線回線を介して伝送するフレームを制御するインタフェースである。送受信部２１は、ＳＴＡ１から送信される信号に応答してａｃｋフレームＡ１〜ＡＮを送信元のＳＴＡ１に返す。又、自身が送信するフレームの生成や、ＳＴＡ１から受信するフレーム内の情報の抽出等を実行する。更に、所定の時間にビーコンフレームに後述するＴＳＦタイマ値を含ませて、接続するＳＴＡ１_１〜１_ｎに放送する。

ＴＳＦタイマ２２は、マイクロ秒毎にＴＳＦタイマ値をカウントアップするタイマであり６４ビットタイマが好ましい。例えば、ある時刻におけるＴＳＦタイマ値が、“FF FF FF FF FF FF 00 00”である場合、１マイクロ秒後には“FF FF FF FF FF FF 00 01”とカウントアップされる。

システムクロック部２３は、初期起動時のハードウェアの水晶振動子等を基準としたＯＳの機能として単位時間毎にカウントアップして現在時刻（以下、システム時刻と称す）を保持する。

一方、ＳＴＡ１は、送受信部１１、伝搬遅延時間計測部１２、ＴＳＦタイマ部１３、ＴＳＦタイマ同期部１４、システムクロック部１５、システム時刻同期部１６、空中線１７を備え、無線回線を介してＡＰ２に接続する携帯型コンピュータ装置や携帯電話等の無線ＬＡＮ端末装置である。

送受信部１１は空中線１７に接続され、無線回線を介してＡＰ２、又は他のＳＴＡ１との間において伝送されるフレームを制御するインタフェースである。伝搬遅延時間計測部１２は、ＡＰ２との間におけるフラグメントフレームの送受信時刻からＡＰ２との間の無線伝搬遅延時間を算出する。ＴＳＦタイマ１３は、ＡＰ２におけるＴＳＦタイマ２２と同様にマイクロ秒毎にＴＳＦタイマ値をカウントアップする６４ビットタイマである。ＴＳＦタイマ同期部１４は、伝搬遅延時間計測部１２で算出された無線伝搬遅延時間ｄ_ｏと、ＡＰ２から受信するＴＳＦタイマ値とに基づきＴＳＦタイマ１３のカウントするＴＳＦタイマ値を補正し、ＡＰ２におけるＴＳＦタイマ値に同期させる。システムクロック部１５は、初期起動時のハードウェアの水晶振動子等を基準としたＯＳの機能として単位時間毎にカウントアップしてシステム時刻を保持する。システム時刻同期部１６は、ＴＳＦタイマ同期部１４で補正されたＴＳＦタイマ値に基づいてシステムタイマ１５のカウントするシステム時刻を補正してシステム時刻同期を実行する。システム時刻の補正は、予め設定されたＴＳＦタイマ値とシステム時刻との対応に基づいて実施される。

図２は、本発明に係るＳＴＡ１の第１の実施の形態における詳細な構成を示すブロック図である。図２を参照して、本発明に係る送受信部１１及び伝搬遅延時間計測部１２の構成の詳細が説明される。

送受信部１１は、フレーム生成部１１１、フレームフラグメント部１１２、フレーム送受信部１１３、フレームフィルタ部１１４、フレームＴＳＦタイマ値抽出部１１５を備える。フレーム生成部１１１は、無線伝搬遅延時間を測定するためのデータフレームを生成する。この際、フレーム生成部１１１は、ＳＴＡ１に予め設定してある送信許容フレーム長であるフラグメンテーションスレショルド（ＦｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）長より長いフレームを生成する。

フレームフラグメント部１１２は、無線ＬＡＮ標準の機能であり、送受信部１１３から送信するフレームがフラグメンテーション長より長い場合、フラグメンテーションスレショルド長より短いフレーム長のフラグメントフレームＤ１〜ＤＮ（Ｎは２以上の整数）に分割する。

フレーム送受信部１１３は、送信するフレームを無線信号に変調して空中線１７を介して無線回線に伝送し、あるいは空中線を介して受信される無線信号を復調してフレームを抽出する。例えば、フレーム送受信部１１３は、フレームフラグメント部１１２から送られるフラグメントフレームＤ１〜ＤＮを順に、無線信号に変換してＡＰ２に送信する。又、空中線１７を介してＡＰ２から受信するａｃｋフレームＡ１〜ＡＮを復調して伝搬遅延時間計測部に転送する。

フレームフィルタ部１１４は、フレーム送受信部１１３で受信したフレームのうち、自分宛のフレーム、マルチキャストフレーム、又はブロードキャストフレームのみを受信対象としてより分け、その先の処理回路にデータを渡す。それ以外のフレームを破棄する。

フレーム内ＴＳＦタイマ値抽出部１１５は、ＡＰ２から送られたビーコンフレーム内に含まれるＡＰ２におけるＴＳＦタイマ値Ｔａ（ｔ）を抽出して、ＴＳＦタイマ同期部１４に値を渡す。

伝搬遅延時間計測部１２は、無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを算出する送受信時刻計測部１２１、往復通信時間計測部１２２、伝搬遅延時間計算部１２３と、これらが出力する各種データを記録するための記憶装置（例えばＲＡＭ）である送受信時刻記録部１２４、往復通信時間記録部１２５、伝搬遅延時間記録部１２６とを備える。無線伝搬遅延時間を算出するためのプログラムはＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置に格納される。

送受信時刻計測部１２１は、フレーム送受信部１１３がフレームを送信あるいは受信する時に、ＴＦＳタイマ１３がカウントするＴＳＦタイマ値を計測し、送受信時刻記録部１２４に格納する。又、送受信時刻計測部１２１は、往復通信時間計測部１２１からの要求に応じて送受信時刻記録部１２４に格納した送信時刻及び受信時刻を転送する。尚、フレームの送信又は受信する時とは、フレームの先頭が無線信号として送信又は受信した時刻であることが好ましい。

往復通信時間計測部１２２は、送受信時刻記録部１２４に格納されたフレームの送信時刻（送信ＴＳＦタイマ値）及び受信時刻（受信ＴＳＦタイマ値）を用いて往復通信時間を計測する。往復通信時間計測部１２２は、計測した往復通信時間を、往復通信時間記録部１２５に格納する。又、往復通信時間計測部１２２は、伝搬遅延時間計算部１２３からの要求に応じて往復通信時間記録部１２５に格納している往復通信時間を転送する。

ここで、往復通信時間をｒ、ＳＴＡ１からＡＰ２に対して送信したデータフレームの送信時刻（送信ＴＳＦタイマ値）をＴ（ｓｔａ）、ＡＰ２から送信されたａｃｋフレームのＳＴＡ１における受信時刻（受信ＴＳＦタイマ値）をＴ（ａｐ）とすると、往復通信時間ｒは以下の式から算出される。
r=T(ap)-T(sta)

伝搬遅延時間計算部１２３は、往復通信時間記録部１２５に格納された往復通信時間に基づき、次式から無線伝搬遅延時間を算出する。
d=(T(ap)-T(sta))-IFS)/2
ただし、ＩＦＳ（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で定義されるフレーム送信間隔であり、固定値である。
往復通信時間計測部１２２が計測する往復通信時間は複数であることが好ましく、伝搬遅延時間計算部１２３は、この複数の往復通信時間から最適な無線伝搬遅延時間ｄ_ｏ（例えば最小値や平均値等）を算出することが好ましい。

伝搬遅延時間計算部１２３は、算出した無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを伝搬遅延時間記録部１２６に格納する。又、ＴＳＦタイマ同期部１４の要求に応答して伝搬遅延時間記録部１２６に格納された最新の無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを抽出しＴＳＦタイマ同期部１４に転送する。

（無線ＬＡＮシステムにおける時刻同期動作）
図２から図５Ｂを参照して、本発明による無線ＬＡＮシステムの第１の実施の形態における時刻同期の動作が説明される。ここでは、図５に示されるように３台のＳＴＡ１_１、１_２、１_３と、ＡＰ２によるベーシックサービスセット（ＢＳＳ）による構成を一例に時刻同期の動作が説明される。

図３は、本発明による無線ＬＡＮシステムの第１の実施の形態のおけるシステム時刻同期動作の流れを示すフロー図である。図４は、本発明による無線ＬＡＮシステムの実施の形態におけるＴＳＦタイム値の同期動作のシーケンス図である。図４を参照して、ＳＴＡ１のＯＳにおけるシステム時刻による時間軸をｔ軸、ＡＰ２のＴＳＦタイマ２２でカウントされる時間軸をＴａ（ｔ）軸、ＳＴＡ１のＴＳＦタイマ１３でカウントされる時間軸をＴｂ（ｔ）軸、とする。又、システム時刻ｔに対応するＡＰ２のＴＳＦタイマ値をＴａ（ｔ）、ＳＴＡ１のＴＳＦタイマ値をＴｂ（ｔ）とする。

図５Ａは、本発明による無線ＬＡＮシステムの無線伝搬時間の測定動作の概念図である。図５Ｂは、本発明に係るＴＳＦタイマ同期動作の概念図である。

図３及び図４を参照して、ＡＰ２に接続されたＳＴＡ１_１、１_２、１_３のそれぞれは、ＡＰ２との間における無線伝搬遅延時間を測定し、その伝搬遅延時間を用いてそれぞれのＴＳＦタイマ１３の同期を行う。又、ＳＴＡ１_１、１_２、１_３のそれぞれは、同期されたＴＳＦタイマ１３がカウントするＴＳＦタイマ値を用いてシステム時刻同期を行う。

先ず、各ＳＴＡ１においてＴＳＦタイマ値の同期を行う前に、ＳＴＡ１とＡＰ２との間の無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを測定する。ＳＴＡ１のフレーム生成部１１１は、無線伝搬時間測定用のデータフレームを生成する。ここで、ＳＴＡ１のフレーム生成部１１１は、アクセスポイントを宛先として、フラグメンテーションスレッショルド長よりも長い、且つフレームボディは任意の、データフレームを生成し、フレームフラグメント部１１２に送る（ステップＳ１）。フレームフラグメント部１１２は、フレーム生成部１１１から送られたデータフレームを設定されたフラグメンテーションスレショルド長より短い長さのフラグメントフレームＤ１〜ＤＮに分割（フラグメント）してフレーム送受信部１１３に送る。フレーム生成部１１１で生成されるデータフレームの長さは、フラグメンテーションスレショルド長より長ければ、ＳＴＡ１毎に異なった長さであっても構わない。又、フラグメント部１１２が伝搬時間測定用のデータフレームを分割する分割数ＮもＳＴＡ１毎に異なっていても構わない。又、分割数Ｎが多ければ多いほど無線伝搬時間の精度が向上するため、ＳＴＡ１の電波環境に応じて伝搬時間測定用のデータフレーム長や分割数Ｎを変えても構わない。

フレーム送受信部１１３は、予め規定されているＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ：分散制御用フレーム間隔）時間だけ待機し、更にバックオフと呼ばれる送信毎にランダムな時間待った後、フラグメントされたフレームの初めのフレーム（データフレームＤ１）を送信する。（ステップＡ２）。

フラグメントフレームＤ１を受け取ったＡＰ２は、ＳＩＦＳ（Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）時間の後に応答（ａｃｋ）フレームＡ１をＳＴＡ１へ送信する。ＳＴＡ１はＡＰ２がＳＴＡ１へ送信したａｃｋフレームＡ１を受信する。（ステップＳ３）。ａｃｋフレームＡ１を受信したＳＴＡ１の送受信部１１３は、ＳＩＦＤ時間待機した後（ステップＳ４）、次のフラグメントフレームＤ２をＡＰ２に送信する（ステップＳ５）。このとき、フレーム送受信計測部１２１はＴＳＦタイマ１３からＴＳＦタイマ値Ｔｂ（ｔ５）を送信ＴＳＦタイマ値として取得し、フレーム送受信時刻記録部１２４に記録する（ステップＡ６）。

フラグメントフレームＤ２を受け取ったＡＰ２は、ＳＩＦＳ時間の後にａｃｋフレームＡ２をＳＴＡ１へ送信する。ＳＴＡ１はＡＰ２がＳＴＡ１へ送信したａｃｋフレームＡ２を受信する。（ステップＳ７）。このとき、フレーム送受信計測部１２１はＴＳＦタイマ１３からＴＳＦタイマ値Ｔｂ（ｔ８）を受信ＴＳＦタイマ値として取得し、フレーム送受信時刻記録部１２４に記録する（ステップＡ８）。

未送信のフラグメントフレームがある場合（ステップＳ９ＮＯ）、送受信部１１３は、ステップＳ４からステップＳ８の動作を繰り返し、残りのフラグメントフレームをＡＰ２に送信し、送信したフラグメントフレームＤに対応する送信ＴＳＦタイマ値と受信ＴＳＦタイマ値をフレーム送受信時刻記録部１２５に記録する。

伝搬遅延時間測定用のデータフレームを送信完了すると、すなわち、最後のフラグメントフレームＤＮを送信し、その送信ＴＳＦタイマ値Ｔｂ（ｔ４Ｎ−３）と受信ＴＳＦタイマ値（ｔ４Ｎ）とを記録すると、無線伝搬遅延時間の算出処理に移行する（ステップＳ９Ｙｅｓ）。

最後のフラグメントフレームＤＮに対するａｃｋフレームＡＮを受信すると、往復通信時間計測部１２２は、フレーム送受信時刻記録部１２４に記録してあるフラグメントフレームの送信ＴＳＦタイマ値Ｔｂ（ｔ５）〜Ｔｂ（ｔ４Ｎ−３）と、それぞれに対応するａｃｋフレームの受信ＴＳＦタイマ値Ｔｂ（ｔ８）〜Ｔｂ（ｔ４Ｎ）から、ＳＴＡ１とＡＰ２との間の往復通信時間を算出する。このように、最初のフラグメントフレームＤ１以外の全フラグメントフレームＤ２〜ＤＮのそれぞれについて、次式のように往復通信時間ｒ_ｎを計算し、往復通信時間記録部１２５に格納する（ただし、Ｎは２以上の整数）。
r_ｎ=Tb(t4N-3)-T(t4N)

更に伝搬時間計算部１２３は、往復通信時間計測部１２２で算出された全ての往復通信時間を用いて無線伝搬遅延時間を計算する（ステップＳ１０）。本実施の形態において計算される往復通信時間とは、（ＳＴＡ１からＡＰ２へのフレーム送信時の無線伝搬遅延時間）＋（ＳＩＦＳ時間）＋（ＡＰ２からＳＴＡ１へのフレーム送信時の無線伝搬遅延時間）の合計時間である。ここで、ＳＴＡ１からＡＰ２への無線伝搬遅延時間とＡＰ２からＳＴＡ１への無線伝搬遅延の時間が同じである仮定すると、無線伝搬遅延時間ｄ_ｎは次式によって計算される（ただし、Ｎは２以上の整数）。
d_ｎ=(r_ｎ- SIFS)/2

例えば、ＳＴＡ１におけるフラグメントフレームＤ２の送信ＴＳＦタイマ値が“FF FF FF FF FF FF 00 10”、それに対するａｃｋフレームＡ２の受信ＴＳＦタイマ値が“FF FF FF FF FF FF 00 24”、ＳＩＦＴ時間が１０μ秒である場合、
d_２=(FF FF FF FF FF FF 00 24-FF FF FF FF FF FF 00 10-00 00 00 00 00 00 00 10)/2=2
と計算され、フラグメントフレームＤ２の送信によって算出される無線伝搬遅延時間ｄ_２は２マイクロ秒となる。

伝搬遅延時間計算部１２３は、最初のフラグメントフレームＤ１以外の全フラグメントフレームＤ２〜ＤＮのそれぞれについて無線伝搬遅延時間を計算し、伝搬遅延時間記録部１２６に格納する。伝搬遅延時間計算部１２３は、更に伝搬遅延時間記録部１２６に格納した全ての無線伝搬遅延時間ｄ_２〜ｄ_ｎを最適化して無線伝搬遅延時間ｄ_ｏとして伝搬遅延時間記録部１２６に格納する。この際、伝搬遅延時間記録部１２６に既に最適化された無線伝搬遅延時間ｄ_ｏが格納されている場合、上書き更新して格納することが好ましい。ここで、最適化された無線伝搬遅延時間ｄ_ｏとは、例えば全ての無線伝搬遅延時間の最小値、平均値、偏差による補正値等である。

以上のように、各ＳＴＡ１が同様のことを行うことにより、ＳＴＡ毎のＳＴＡ１−ＡＰ２間での無線伝搬遅延時間ｄ_ｏが求めることができる。本実施の形態では、無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを算出するための送受信時刻としてＴＳＦタイマ値を用いたが、システムクロック部１５がカウントアップするシステム時刻でも構わない。

ＡＰ２は、予め設定された時刻になると、ＴＳＦタイマ２２がカウントするＴＳＦタイマ値Ｔａ（ｔｘ３）を含めたビーコンフレームＳＢをＳＴＡ１_１〜１_ｎに放送する。ここで、ＡＰ２は、所定の時刻Ｔａ（ｔｘ１）からＤＩＦＳ時間だけ待機し、ランダムなバックオフ時間後、ビーコンフレームＳＢを放送する。ビーコンフレームＳＢに含まれるＴＳＦタイマ値Ｔａ（ｔｘ３）は、ＡＰ２がビーコンフレームを放送した時刻におけるＴＳＦタイマ値である。ビーコンフレームＳＢを受け取ったＳＴＡ１のフレーム送受信部１１３は、フレームフィルタ部１１４を介してフレーム内ＴＳＦタイマ抽出部１１５にビーコンフレームを転送する。フレーム内ＴＳＦタイマ抽出部１１５はビーコンフレームからＴＳＦタイマ値Ｔａ（ｔｘ３）を抽出し、ＴＳＦタイマ同期部１４に転送する。

ＴＳＦタイマ同期部１４は、ＴＳＦタイマ値Ｔａ（ｔｘ３）を受け取ると、それをトリガとして伝搬遅延時間記録部１２６から最新の無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを取得する。ＴＳＦタイマ同期部１４は、ＡＰから受信したＴＳＦタイマ値Ｔａ（ｔｘ３）と無線伝搬遅延時間ｄ_ｏに基づいてＴＳＦタイマ１３がカウントしているＴＳＦタイマ値（Ｔｂ（ｔｘ４））を補正してＡＰ２との時刻同期を行う（ステップＳ１１）。

例えば、図５ＢのようにＡＰ２から送信されたビーコン内のＴＳＦタイマ値Ｔａ（ｔｘ３）が“FF FF FF FF FF FF 00 50”の場合、ＳＴＡ１_１では予めＳＴＡ１_１で計測されていた無線伝搬遅延時間ｄ_ｏ＝２μ秒を足した値を自身のＴＳＦタイマ１３のＴＳＦタイマ値として、“FF FF FF FF FF FF 00 52”と補正する。ＳＴＡ１_２、ＳＴＡ１_３・・・も同様に、ＡＰ２から受信したＴＳＦタイマ値“FF FF FF FF FF FF 00 50”に各ＳＴＡ１における無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを加えて、自身のＴＳＦタイマ値とする。例えば、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、ＳＴＡ１_２における無線伝搬遅延時間ｄ_ｏは１μ秒と計算されているので、自身のＴＳＦタイマ値を“FF FF FF FF FF FF 00 51”と補正する。又、ＳＴＡ１_３における無線伝搬遅延時間ｄ_ｏは３μ秒と計算されているので、自身のＴＳＦタイマ値を“FF FF FF FF FF FF 00 53”と補正する。以上のように、全てのＳＴＡ１_１〜１_ｎが無線伝搬遅延時間を考慮して、自身のＴＳＦタイマ１３の時刻同期を行うことができる。

本発明に係るＴＳＦタイマ１３及びＴＳＦタイマ２２はマイクロ秒オーダーのタイマであるため、ＳＴＡ１とＡＰ２間における無線伝搬遅延時間をマイクロ秒オーダーで測定することができる。又、同様にＡＰ２のＴＳＦタイマ２２とＳＴＡ１のＴＳＦタイマ１３とをマイクロ秒オーダーで正確に同期させることができる。

更に、ＳＴＡ１のシステム時刻同期部１６は、ステップＳ１１において時刻同期されたＴＳＦタイマ値を参照し、予め設定してあるＴＳＦタイマ値とシステム時刻との対応関係に基づいてシステムクロック部１５のカウントするシステム時刻を補正する（ステップＳ１２）。この場合、ＴＳＦタイマ値とシステム時刻との対応関係はＡＰ１や他のＳＴＡ１も保持、あるいは参照できるように構成されていることが好ましい。

以上のように本発明による無線ＬＡＮシステムは、ＳＴＡ１とＡＰ２との間における無線伝搬遅延時間を考慮してマイクロ秒オーダーのシステム時刻同期を行うことがきる。

本発明による無線ＬＡＮシステムでは、ＳＴＡ１とＡＰ２との間において伝搬遅延時間を考慮して時刻補正ができるため、ＳＴＡ１の電波環境に応じてステーション間の時刻同期が実現できる。又、最新の無線伝搬遅延時間によって同期をとるため、現在の電波環境に近い条件に応じた正確な時刻同期が行える。

又、マイクロ秒オーダーのＴＳＦタイマによって遅延時間を測定し、同期を取るため、従来よりも精度の高い時刻同期が可能となる。更に、複数の往復時間を取得するため更に精度の高い無線伝搬遅延時間を求めることができる。

又、フラグメントフレームを利用してＳＴＡ１における送受信時刻を取得するため、バックオフ時間を排除して往復通信時間を測定することができる。又、フラグメントフレームやａｃｋフレームの送受信の間は、ＳＴＡ１、ＡＰ２共に、送信待機時間として、規格で規定されている最短の固定時間（ＳＩＦＳ）を用いる為、他のＳＴＡに割り込まれて無線メディアを占有されてしまうことが無い。このため不確定な時間がなくなり、固定時間（ＳＩＦＳ）を考慮するだけで無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを測定することができる。

更に、ＴＳＦタイマ値の送信はＡＰ２のみである。このため、本無線ＬＡＮシステムは従来の無線ＬＡＮ規格をそのまま適用することができる。

（第２の実施の形態）
以下、図４から図８を参照して、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態が説明される。

（無線ＬＡＮシステムの構成）
図６を参照して本発明による無線ＬＡＮの第２の実施の形態における構成が説明される。図６は、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態における構成を示すブロック図である。第２の実施の形態における無線ＬＡＮシステムは、第１の実施の形態におけるＳＴＡ１に替えて、受信する基準ＴＳＦタイマ値ＴＴに応じて自身のシステム時刻を補正してシステム時刻同期を行うＳＴＡ１’を具備する。第２の実施の形態におけるＳＴＡ１’は、第１の実施の形態におけるＳＴＡ１の送受信部１１及びシステム時刻同期部１６に替えて送受信部１１’及びシステム時刻同期部１６’を備える。第２の実施の形態における無線ＬＡＮシステムでは、ステーション間の無線伝搬遅延時間を考慮して各ステーションのＴＳＦタイマ値を補正し、基準となるステーションから送信される基準ＴＳＦタイマ値ＴＴと基準システム時刻ＳＣとを用いてシステム時刻の同期を行う。ここでは、ＳＴＡ１’_１〜１’_ｎのうち、ＳＴＡ１’_１を基準ＳＴＡとして実施の形態が説明される。又、同一符号の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、その構成及び動作の説明は省略される。

図７は、本発明に係るＳＴＡ１’の第２の実施の形態における詳細な構成を示すブロック図である。図７を参照して、本発明に係る送受信部１１’及びシステム時刻同期部１６’の構成の詳細が説明される。

送受信部１１は、フレーム生成部１１１’、フレームフラグメント部１１２、フレーム送受信部１１３、フレームフィルタ部１１４、フレームＴＳＦタイマ値抽出部１１５、ペア生成部１６を備える。ペア生成部１６は、当該ＳＴＡ１’が基準ＳＴＡ１’_１である場合に機能し、ＴＳＦタイマ値とシステム時刻のペアを生成する。ペア生成部１６は、無線伝搬遅延時間を考慮して補正された後のＴＳＦタイマ１３がカウントしたＴＳＦタイマ値と、その時刻にシステムクロック部１５がカウントしたシステム時刻とのペアを作成することが好ましい。フレーム生成部１１１’は、無線伝搬遅延時間を測定するためのデータフレームを生成する。この際、フレーム生成部１１１は、ＳＴＡ１に予め設定してある送信許容フレーム長であるフラグメンテーションスレショルド（ＦｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎＴｈｒｅｓｈｏｌｄ）長より長いフレームを生成する。又、当該ＳＴＡが基準端末である場合、ペア生成部１１６が生成したペアをデータフレームに含ませてフレーム送受信部に転送する。

システム時刻同期部１６’は、ペアフレーム抽出部１６１、ペア抽出部１６２、システムクロック同期部１６３、ペア記録部１６４を備える。ペアフレーム抽出部１６１及びペア抽出部１６２は、ＡＰ２から送信されるデータフレームから基準ＴＳＦタイマ値ＴＴと基準システム時刻ＳＣのペア（以下、単にペアと称す）を抽出する。システムクロック同期部１６３は、当該ＳＴＡ１のＴＳＦタイマ１３がカウントするＴＳＦタイマ値と基準ＴＳＦタイマ値ＴＴとを用いて基準システム時刻ＳＣを補正し、そのシステム時刻をシステムクロック部１５に設定する。又、システム時刻同期部１６’はＲＡＭ等の記憶装置であるペア記録部１６４を備える。ペア記録部１６４はペア抽出部で抽出されたペアを格納する。又、システムクロック同期部１６３からの要求に応じてペア記録部１６に格納された最新のペアを抽出し、システムクロック同期部１６３に転送する。

（無線ＬＡＮシステムにおける時刻同期動作）
図４から図８を参照して、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態における時刻同期の動作が説明される。ここでは、図５に示されるように３台のＳＴＡ１’_１、１’_２、１’_３と、ＡＰ２によるベーシックサービスセット（ＢＳＳ）による構成を一例に時刻同期の動作が説明される。

図８は、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態のおけるシステム時刻同期の流れを示すフロー図である。図５Ｃは、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態におけるシステム時刻同期動作の概念図である。

図４及び図８を参照して、第２の実施の形態における無線ＬＡＮシステムでは、第１の実施の形態と同様の動作によって無線伝搬遅延時間を考慮したＴＳＦタイマ１３の同期を行う。第２の実施の形態では、ＡＰ２に接続されたＳＴＡ１’_１〜１’_３のうちのひとつ、ここではＳＴＡ１’_１を基準ＳＴＡとし、ＳＴＡ１’_１からＡＰ２を介して送信される基準ＴＳＦタイマ値ＴＴ及び基準システム時刻ＳＣを用いて他のＳＴＡ１’_２及びＳＴＡ１’_３はシステム時刻同期を実行する。図８を参照して、第２の実施の形態における無線伝搬遅延時間ｄ_ｏの測定動作（ステップＳ１からステップＳ１１）は第１の実施の形態と同じであるので詳細な説明は省略される。

ステップＳ１からステップＳ１１までの動作により、全てのＳＴＡ１’_１〜１’_３でＴＳＦタイマ１３の同期が終了すると、各ＳＴＡ１’は自身がシステムクロック同期基準ＳＴＡに設定されているかどうかを判断する（ステップＳ１３）。システムクロック同期基準ＳＴＡに設定されている場合（ここでは、当該ＳＴＡ１’がＳＴＡ１’_１である場合）には、ペア生成部１１６は、所定の時刻におけるＴＳＦタイマ値とシステム時刻とを、自身のＴＳＦタイマ１３及びシステムクロック部１５から取得する。又、取得したＴＳＦタイマ値及びシステム時刻を、基準ＴＳＦタイマ値ＴＴ及び基準システム時刻ＳＣのペアとしてフレーム生成部１１１’に転送する（ステップＳ１４）。フレーム生成部１１１’は転送されたペアをデータフレームのフレームボディに格納し、ブロードキャスト要求を付してフレーム送受信部１１３に送る。フレーム送受信部１１３は、ペアを含むデータフレームをＡＰ２に送信する。ＡＰ２はＳＴＡ１’_１から送信されたデータフレームのブロードキャスト要求に応じ、そのデータフレームをＡＰ２に帰属するＳＴＡ１’_２及びＳＴＡ１’_３に放送する（ステップＳ１６）。

一方、システムクロック同期基準ＳＴＡに設定されていないＳＴＡ１’（ここでは、ＳＴＡ１’_２、１’_３）においては、ＴＳＦタイマの同期後、システム時刻同期に用いるペアが送信されるまで待機する。そして、基準ＳＴＡ１_１からＡＰ２を介して放送されたデータフレームを受信すると、フレーム送受信部１１３は、フレームフィルタ部１１４を介してペアフレーム抽出部１６１にそのデータフレームを転送する（ステップＳ１６）。ペアフレーム抽出部１６１は、転送されたデータフレームからペアフレームを抽出し、ペア抽出部１６２に転送する。ペア抽出部１６２は転送されたペアフレームから基準ＴＳＦタイマ値ＴＴと基準システム時刻ＳＣとを抽出し、ペア記録部１６４に記録する（ステップＳ１７）。

システムクロック同期部１６３は、所定の時刻にシステム時刻同期を実行する（ステップＳ１８）。詳細には、所定の時刻になるとペア抽出部１６２は、ペア記録部１６４に格納している最新の基準ＴＳＦタイマ値ＴＴ及びシステム時刻をシステムクロック同期部１６３に転送する。又、現在時（例えば所定の時刻）において自身のカウントするＴＳＦタイマ値を取得する。システムクロック同期部１６３は転送された基準ＴＳＦタイマ値ＴＴと現在時の自身のＴＳＦタイマ値との差分を求め、その差分によって基準システム時刻ＳＣを補正する。システムクロック同期部１６３は、補正後の基準システム時刻ＳＣを現在時刻としてシステムクロック部１５に設定する。

例えば、図５Ｃを参照して、システムクロック基準ＳＴＡ１’_１から所定の時刻における基準タイマ値“FF FF FF FF FF FF 05 00”と、基準システム時刻ＳＣ“18 :53 :00 .0001010”とのペアがＡＰ２経由でブロードキャストされる。ペアを受信したＳＴＡ１’_２及びＳＴＡ１’_３は受信したペアのうち、基準ＴＳＦタイマ値ＴＴと現在の自身のＴＳＦタイマ値“FF FF FF FF FF FF 05 30”との差分を計算する。その差分（ここでは３０μ秒）を受信したペアのもう一方の基準システムクロック値に加算し他システム時刻“18:53:00.0001040”を自身のシステム時刻として設定する。

以上のように、無線伝搬遅延時間ｄ_ｏを考慮して同期したＴＳＦタイマ値を用いて、マイクロ秒オーダーのシステム時刻同期を行うことができる。ここで、システム時刻同期を実行する所定の時刻は、基準となるペアを受信した直後であることが好ましい。又、基準ＳＴＡ１’_１はＴＳＦタイマ１３の同期を行った直後に基準となるペアを各ＳＴＡ１’に放送することが好ましい。ＴＳＦタイマ１３の同期直後の基準ＴＳＦタイマ値ＴＴ及び基準システム時刻ＳＣを用いて、システム時刻同期を行うことで、時間経過による同期ずれの影響を排除することができる。

本発明による無線ＬＡＮシステムによれば、ＴＳＦタイマ値の同期とシステム時刻の同期を別に行うように構成されているため、どのＳＴＡ１がシステム時刻の基準ＳＴＡになっても、全ＳＴＡでシステム時刻同期ができる。又、本発明に係るＡＰ２にＳＴＡ１と同様な機能をもたせることで、基準ＴＳＦタイマ値ＴＴと基準システム時刻ＳＣのペアの入ったデータフレームを受信することによって、システム時刻を同期することが可能となる。

本実施の形態では、無線ＬＡＮの送受信機能やタイミングに関しては標準機能のみを使用し、通信するデータの内容のみ機能を追加するという構成のため、本機能が実装されていないＳＴＡに不具合を起こすような影響を与える可能性がない。又、ＳＴＡ間同期のみ行う場合には、ＡＰ２は標準の機能のみを使用するという構成のため、ＡＰ２側では特別な機能が必要ない。

又、本発明によれば、基準ＴＡ１’１が基準ＴＳＦタイマ値ＴＴと基準システムクロック値のペアをブロードキャストし、それを受信できるＳＴＡ１が全て同じ条件でシステム時刻同期できる。

以上、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。本実施の形態におけるＳＴＡ１は無線ＬＡＮ端末を一例にした形態であるが、無線ＬＡＮのアクセスポイントにその機能を追加しても構わない。この場合、実施の形態と同様な動作によって、他の無線ＬＡＮシステムのアクセスポイントとの間の無線伝搬遅延時間を測定し、この無線伝搬遅延時間を考慮したＴＳＦタイマ値及びシステム時刻の同期を行うことができる。更に本実施の形態におけるＳＴＡ１の機能をアクセスポイントと無線ＬＡＮ端末の両方が具備しても構わない。この場合、相異なる複数のアクセスポイント間で無線伝搬遅延時間を考慮したＴＳＦタイマ値及びシステム時刻の同期ができるため、それらのアクセスポイントに帰属している複数の無線ＬＡＮ端末間でも無線伝搬遅延時間を考慮したＴＳＦタイマ値及びシステム時刻の同期ができる。

図１は、本発明による無線ＬＡＮシステムの第１の実施の形態における構成図である。 図２は、本発明に係るステーション（ＳＴＡ）の第１の実施の形態における構成を示すブロック図である。 図３は、本発明による無線ＬＡＮシステムの第１の実施の形態のおけるシステム時刻同期動作の流れを示すフロー図である。 図４は、本発明による無線ＬＡＮシステムの実施の形態におけるＴＳＦタイム値の同期動作のシーケンス図である。 図５Ａは、本発明による無線ＬＡＮシステムにおける無線伝搬時間測定動作の概念図である。 図５Ｂは、本発明による無線ＬＡＮシステムにおけるＴＳＦタイマ同期動作の概念図である。 図５Ｃは、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態におけるシステム時刻同期動作の概念図である。 図６は、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態における構成図である。 図７は、 本発明に係るステーション（ＳＴＡ）の第２の実施の形態における構成を示すブロック図である。 図８Ａは、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態のおけるシステム時刻同期動作の流れを示すフロー図である。 図８Ｂは、本発明による無線ＬＡＮシステムの第２の実施の形態のおけるシステム時刻同期動作の流れを示すフロー図である。 図９は、従来技術による無線ＬＡＮシステムの時刻同期動作のシーケンス図である。

符号の説明

１、１’、１_１〜１_ｎ、１’_１〜１’_ｎ： 無線ＬＡＮ端末（ＳＴＡ）
１１，１１’、２１：送受信部
１２：伝搬遅延時間計測部
１３、２２：ＴＳＦタイマ部
１４：ＴＳＦタイマ同期部
１５、２３：システムクロック部
１６、１６’：システム時刻同期部
１７：空中線
１１１、１１１’：フレーム生成部
１１２：フレームフラグメント部
１１３：フレーム送受信部
１１４：フレームフィルタ部
１１５：フレーム内ＴＳＦタイマ値抽出部
１１６：ペア生成部
１２１：送受信時刻計測部
１２２：往復通信時間計測部
１２３：伝搬遅延時間計算部
１２４：送受信時刻記録部
１２５：往復通信時間記録部
１２６：伝搬遅延時間記録部
１６１：ペアフレーム抽出部
１６２：ペア抽出部
１６３：システムクロック同期部
１６４：ペア記録部
ｄ_ｏ：無線伝搬遅延時間
ＴＴ：基準ＴＳＦタイマ値
ＳＣ：基準システム時刻

Claims (17)

1. 少なくとも２つ以上のステーションを具備する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムにおいて、
   第１のステーションが、フラグメントフレームを第２のステーションに送信するステップと、
   前記第２のステーションが前記フラグメントフレームに対するａｃｋフレームを前記第１のステーションに送信するステップと、
   前記第１のステーションが、前記フラグメントフレームの送信時刻と、前記ａｃｋフレームの受信時刻とを用いて、前記端末装置と前記第２のステーションとの間における信号の伝搬遅延時間を算出するステップとを具備する
   伝搬遅延時間測定方法。
2. 請求項１に記載の伝搬遅延時間測定方法において、
   前記第１のステーションが、フラグメンテーションスレショルド長より長いフレーム長のフレームを複数のフラグメントフレームに分割し、それぞれを前記第２のステーションに送信するステップと、
   前記第２のステーションが、前記複数のフラグメントフレームのそれぞれに対するａｃｋフレームを前記第１のステーションに送信するステップと、
   前記第１のステーションが、前記複数のフラグメントフレームの送信時刻と、前記複数のフラグメントフレームに対するａｃｋフレームの受信時刻とを用いて前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間における信号の伝搬遅延時間を算出するステップとを具備する
   伝搬遅延時間測定方法。
3. 少なくとも２つ以上のステーションを具備する無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムにおいて、
   第１のステーションが、フラグメントフレームを第２のステーションに送信するステップと、
   前記第２のステーションが前記フラグメントフレームに対するａｃｋフレームを前記第１のステーションに送信するステップと、
   前記第１のステーションが、前記フラグメントフレームの送信時刻と、前記ａｃｋフレームの受信時刻とを用いて、前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間における信号の伝搬遅延時間を算出するステップと、
   前記第２のステーションが、自身のＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ部がカウントする時刻を前記第１のステーションに送信するステップと、
   前記時刻は前記送信時の送信時刻であり、
   前記第１のステーションが、前記伝搬遅延時間を用いて前記送信時刻を補正した時刻を、現在時刻として自身のＴＳＦタイマ部を設定するステップとを具備する
   同期方法。
4. 請求項３に記載の同期方法において、
   前記第１のステーションが、フラグメンテーションスレショルド長より長いフレーム長のフレームを複数のフラグメントフレームに分割し、それぞれを所定の時間間隔で前記第２のステーションに送信するステップと、
   前記複数のフラグメントフレームの送信時刻と、前記複数のフラグメントフレームに対するａｃｋフレームの受信時刻とを用いて前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間の伝搬遅延時間を算出するステップとを具備する
   同期方法。
5. 請求項３又は４に記載の同期方法において、
   前記第１のステーションが、前記ＴＳＦタイマ部の設定後にカウントされた現在時刻と、前記現在時刻におけるシステム時刻とを、それぞれ基準時刻及び基準システム時刻として前記第２のステーションに送信するステップと、
   前記第２のステーションが、前記基準現在時刻と基準システム時刻とを前記無線ＬＡＮに接続する他の第１のステーションに放送するステップと、
   前記他の第１のステーションが、自身のＴＳＦタイマ部がカウントする現在時刻と前記基準現在時刻との差分を用いて前記基準システム時刻を補正し、前記現在時刻に対応するシステム時刻として設定するステップとを更に具備する
   同期方法。
6. 請求項３又は４に記載の同期方法において、
   前記第２のステーションが、自身のＴＳＦタイマ部がカウントする現在時刻と前記現在時刻におけるシステム時刻とを、それぞれ基準時刻及び基準システム時刻として前記第１のステーションに放送するステップと、
   前記第１のステーションが、自身の現在時刻と前記基準現在時刻との差分を用いて前記基準システム時刻を補正し、前記現在時刻に対応するシステム時刻として設定するステップとを更に具備する
   同期方法。
7. 第１のステーションと、
   前記第１のステーションに無線回線を介して接続する第２のステーションとを具備し、
   前記第１のステーションは、フラグメントフレームを前記第２のステーションに送信する送受信部と、
   前記フラグメントフレームの送信時刻と、前記フラグメントフレームに対する前記第２のステーションからのａｃｋフレームの受信時刻とを用いて、前記第１のステーションと前記第２のステーションとの間の伝搬遅延時間を算出する伝搬遅延時間計測部とを備える
   無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム。
8. 請求項７に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
   前記第１のステーションは、
   所定のフラグメンテーションスレショルド長より長いフレーム長のフレームを作成するフレーム生成部と、
   前記フレームを複数のフラグメントフレームに分割するフレームフラグメント部とを更に備え、
   前記フレーム送受信部は、前記複数のフラグメントフレームのそれぞれを前記第２のステーションに送信し、
   前記伝搬遅延時間計測部は、前記複数のフラグメントフレームの送信時刻と、前記複数のフラグメントフレームに対するａｃｋフレームの受信時刻を用いて前記伝搬遅延時間を算出する
   無線ＬＡＮシステム。
9. 請求項７又は８に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
   前記第１のステーションは、時刻をカウントする第１のＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ部と、
   前記伝搬遅延時間に基づいて前記時刻を設定するＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ同期部とを更に備え、
   前記第２のステーションは、時刻をカウントする第２のＴＳＦタイマ部を備え、
   前記第２のステーションは前記第２のＴＳＦタイマ部がカウントする時刻を前記第１のステーションに送信し、
   前記時刻は前記送信時の送信時刻であり、
   前記ＴＳＦタイマ同期部は、前記伝搬遅延時間を用いて前記送信時刻を補正した時刻を、現在時刻として前記第１のＴＦＳタイマ部に設定する
   無線ＬＡＮシステム。
10. 請求項９に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
    前記第２のステーションは基準時刻と基準システム時刻を、前記同期済みの前記第１のステーションに送信し、
    前記第１のステーションは、
    システム時刻をカウントするシステムクロック部と、
    前記第２のステーションから送信される前記基準時刻と、前記設定後の第１のＴＦＳタイマ部にカウントされる現在時刻との差分を用いて前記基準システム時刻を補正し、前記現在時刻に対応するシステム時刻として前記システムクロック部に設定するシステムクロック同期部とを備える
    無線ＬＡＮシステム。
11. 請求項１０に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
    前記第１のステーションのフレーム送受信部は、前記設定後の第１のＴＳＦタイマ部にカウントされる現在時刻と、前記現在時刻に対応するシステム時刻とを、それぞれ基準時刻及び基準システム時刻として前記第２のステーションに送信し、
    前記第２のステーションは、前記基準現在時刻と前記基準システム時刻とを前記第２のステーションに接続する他の第１のステーションに放送し、
    前記他の第１のステーションのシステムクロック同期部は、前記設定後の第１のＴＳＦタイマ部にカウントされる現在時刻と前記基準現在時刻との差分を用いて前記基準システム時刻を補正し、前記現在時刻に対応するシステム時刻として前記システムクロック部に設定する
    無線ＬＡＮシステム。
12. 請求項１０に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
    前記第２のステーションは、システム時刻をカウントする第２のシステムクロック部を更に具備し、
    前記第２のステーションは、前記第２のＴＳＦクロック部がカウントする現在時刻と前記現在時刻に対応するシステム時刻とを、基準時刻及び基準システム時刻として前記第１のステーションに放送し、
    前記第１のステーションのシステムクロック同期部は、前記設定後の第１のＴＳＦタイマ部にカウントされる現在時刻と前記基準現在時刻との差分を用いて前記基準システム時刻を補正し、前記現在時刻に対応するシステム時刻として前記システムクロック部に設定する
    無線ＬＡＮシステム。
13. 無線ＬＡＮシステムにおけるステーションであって、
    フラグメントフレームを前記無線ＬＡＮ上の他のステーションに送信する送受信部と、
    前記フラグメントフレームの送信時刻と、前記フラグメントフレームに対する前記他のステーションからのａｃｋフレームの受信時刻とを用いて、前記他のステーションとの間の伝搬遅延時間を算出する伝搬遅延時間計測部とを備える
    ステーション。
14. 請求項１３に記載のステーションにおいて、
    所定のフラグメンテーションスレショルド長より長いフレーム長のフレームを作成するフレーム生成部と、
    前記フレームを複数のフラグメントフレームに分割するフレームフラグメント部とを更に備え、
    前記フレーム送受信部は、前記複数のフラグメントフレームのそれぞれを前記他のステーションに送信し、
    前記伝搬遅延時間計測部は、前記複数のフラグメントフレームの送信時刻と、前記複数のフラグメントフレームに対するａｃｋフレームの受信時刻を用いて前記伝搬遅延時間を算出する
    ステーション。
15. 請求項１３又は１４に記載のステーションにおいて、
    時刻をカウントするＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ部と、
    前記伝搬遅延時間に基づいて前記時刻を設定するＴＳＦ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）タイマ同期部とを更に備え、
    前記ＴＳＦタイマ同期部は、前記伝搬遅延時間を用いて前記他のステーションにおけるＴＳＦタイマ部がカウントする送信時刻を補正した時刻を、現在時刻として前記第１のＴＦＳタイマ部に設定する
    ステーション。
16. 請求項１５に記載のステーションにおいて、
    システム時刻をカウントするシステムクロック部と、
    前記他のステーションから送信される基準時刻と、前記設定後のＴＦＳタイマ部にカウントされる現在時刻との差分を用いて前記他のステーションから送信される基準システム時刻を補正し、前記現在時刻に対応するシステム時刻として前記システムクロック部に設定するシステムクロック同期部とを備える
    ステーション。
17. 請求項１６に記載のステーションにおいて、
    前記フレーム送受信部は、前記設定後のＴＳＦタイマ部にカウントされる現在時刻と、前記現在時刻に対応するシステム時刻とを、それぞれ基準時刻及び基準システム時刻として前記他のステーションを介して前記無線ＬＡＮに接続する更に他のステーションに送信する
    ステーション。

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