JP2007266946A

JP2007266946A - 共有無線伝送路上に音声フレームを送信する通信装置、方法およびプログラム

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Publication number: JP2007266946A
Application number: JP2006088612A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yubihara; 利之指原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2006-03-28
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】偶然にも送信タイミングが一致した２以上の無線ＬＡＮ端末において、それぞれが自律的に送信タイミングを変更し、衝突による伝送遅延が発生することを防止し、音声品質の向上を可能にする通信装置および方法を提供する。
【解決手段】音声フレームを送信する際に、衝突／送信待機状態が発生したか否か共有無線伝送路を監視する。衝突／送信待機状態が所定回数連続発生すると、他の無線ＬＡＮ端末の送信タイミングと自己の送信タイミングが一致していると判定し、乱数で決定した期間無線伝送路の監視を続け、その結果衝突／送信待機状態が解消しない場合ＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能にＲＴＰパケット生成タイミングの時間変位量を指示し、指示された変位量だけＲＴＰパケットの生成タイミングを変更する。
【選択図】図２

Description

本発明は無線ＬＡＮなどの共有伝送路を介しVoIPなどの音声フレームを送信する技術に関し、特に送信音声フレームの送出タイミングを制御し到来音声フレームとの衝突を回避する技術に関する。

近年ＶｏＩＰ（Voice Over IP）通信をＩＥＥＥ８０２.１１などが規定する無線ＬＡＮを利用して行う方式が普及しつつある。ＶｏＩＰ通信は話者の音声を(ＩＴＵ-Ｔ) が規定するG.711やG.729などを用いて符号化し、RTP(Real-Time Transport Protocol)パケットのペイロードフィールドに格納し, 固定周期（20 ms, 30 ms, 40 msなど）で送信する方式である。

一方、ＩＥＥＥ８０２．１１規定の無線ＬＡＮは、多重アクセス方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式により
複数端末が１つの共有伝送路を使用してフレームを送信することを可能にするものであり、したがって同時に２以上の端末が送信した場合衝突が発生することを前提としている。そのため送信前に他の端末が送信中であるか否かを確認する手順や、衝突が発生した場合の再送信を行うタイミング、および送信待機中に他の端末が送信してしまったとき次に再送信を行うタイミングなどを規定している。再送信に備えるため各送信フレームは送信が無事終了したことが確認できるまでコピーとしてメモリに保存され、衝突を検知すると直ちにメモリから取り出され再送フレームとして送信される。尚、無線ＬＡＮにおける信号衝突回避については特許文献１に記載されている。
特開２００２−２７１３４０号公報

ＶｏＩＰは衝突回避方法を規定していない。また無線ＬＡＮ端末側にも衝突回避機能がないため２台の無線ＬＡＮ端末がVoIP通信を行う場合、例えば20 ms周期で偶然同時に音声フレームの送信を開始した場合、以降20 ms毎に必ず共有無線伝送路上で衝突が発生する。そのため、いずれかの端末において伝送遅延を引き起こすことになる。この遅延は音声品質の劣化を引き起こすため好ましくない。また、IEEE 802.11が規定する無線ＬＡＮ方式はPCF（Point Coordination Function）と呼ばれる衝突回避方法を規定している。この方法は、アクセスポイントに各端末に対しタイミングを指示するための複雑な送信タイミング決定機構を設ける必要があり、その複雑さのため、殆どの製品に実装されていない傾向にある。

したがって、２台以上の無線ＬＡＮ端末の音声フレーム送信タイミングが偶然にも一致した場合、その後のフレーム同士の衝突を回避する簡易な手法が望まれる。また衝突回避にあたり、アクセスポイントが送信タイミングを決定するのではなく、無線ＬＡＮ端末それぞれが自律的に送信タイミングを回避するような手法が望まれる。

本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので偶然にも送信タイミングが一致した２以上の無線ＬＡＮ端末において、それぞれが自律的に送信タイミングを変更し、衝突による伝送遅延が発生することを防止し、音声品質の向上を可能にする通信装置および方法を提供することである。

第一の観点に基づく本発明の通信装置は複数の通信装置と共有する無線伝送路を設定し、該無線伝送路上に固定周期の複数のタイムスロットを確保し他の通信装置から到来する音声フレームを受信するWLAN (Wireless Local Area Network)通信機能、音声フレームを生成し空きタイムスロット検出要求を生成する音声フレーム生成機能、および前記空きタイムスロット検出要求に応じ前記複数のタイムスロットを探索し空きタイムスロットを検出する空きタイムスロット検出機能を備えており、前記WLAN通信機能は該空きタイムスロットを用い前記音声フレーム生成機能が生成する音声フレームを前記無線伝送路に送信することを特徴とする
。

更に第二の観点に基づく本発明の通信装置は音声フレームを生成する音声フレーム生成機能、複数の通信装置と共有する無線伝送路を設定し該無線伝送路に固定周期の頻度で発生する複数のタイムスロットを確保し前記生成された音声フレームを空きタイムスロットを用いて送信し、該伝送路から到来する音声フレームを受信するWLAN(Wireless Local Area Network)通信機能、および該受信音声フレームのタイミングと前記送信音声フレームのタイミングを調べ、両タイミングが相互に一致することを検出したとき時間変位量を生成する一致タイミング回避機能を備えており、前記音声フレーム生成機能は該時間変位量に基づき新規音声フレームの生成タイミングを変更することを特徴とする
。

第三の観点に基づく本発明の音声フレーム送信方法はWLAN (Wireless Local Area Network)プロトコルに基づき複数の通信端末と共有する無線伝送路を設定し、該無線伝送路上に固定周期の複数のタイムスロットを確保するステップ、音声フレームを生成する音声フレーム生成ステップ、該音声フレームの生成に応じ、前記複数のタイムスロットを探索し空きタイムスロットを検出するタイムスロット検出ステップ、および該検出されたタイムスロットを用いて前記音声フレームを送信するフレーム送信ステップを含むことを特徴とする
。

更に第四の観点に基づく本発明の音声フレーム送信方法は音声フレームを生成するフレーム生成ステップ、複数の通信装置と共有する無線伝送路を設定し、該無線伝送路に固定周期の頻度で発生する複数のタイムスロットを確保し前記生成された音声フレームを空きタイムスロットを用いて送信する送信ステップ、前記伝送路から固定周期の頻度で到来する音声フレームを受信し、該受信音声フレームのタイミングと該送信された音声フレームのタイミングを調べ、両タイミングが互いに一致すると一致判定結果を生成する一致タイミング検出ステップ、該一致判定結果に応じ時間変位量を生成する時間変位量生成ステップを含み、および該時間変位量に基づき新規音声フレームの生成タイミングを変更する音声フレーム生成タイミング変更ステップを含むことを特徴とする
。

（構成と機能の説明）
図１にIEEE 802.11（ＷＬＡＮ）が規定する無線ＬＡＮを用いVoIPフレームを送受信する通信システムを示す。本通信システムはアクセスポイント１０１、複数の無線ＬＡＮ端末１１１〜１１３、Ethernet（登録商標）などの通信ネットワーク１３１、と該ネットワーク１３１に接続された複数の有線端末１２１〜１２３から構成される。アクセスポイント１０１は通信ネットワーク１３１に有線または無線リンクにより接続されており、ＷＬＡＮ規定のアクセスポイント機能を持つがフレーム衝突回避機能は持たない。無線ＬＡＮ端末１１１〜１１３は、ＷＬＡＮ規定の端末機能に加え、以下に述べる本発明の自律的衝突回避機能を併せ持つものであり、アクセスポイント１０１と通信ネットワーク１３１を経由して上記複数の有線端末と音声通信を行ない、さらにアクセスポイント１０１経由でＷＬＡＮプロトコルを用い他の無線ＬＡＮ端末と音声通信を行う。

図２は各無線ＬＡＮ端末の内部構成を示す。各無線ＬＡＮ端末は、話者の音声を検出するマイクロフォン２０１、ＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２、UDP/IP処理機能２０３、IEEE 802.11規定のＭＡＣ層処理機能２０４、IEEE 802.11規定の物理層処理機能２０８、およびアンテナ２０９から構成される。物理層処理機能２０８は、IEEE 802.11規定の物理層プロトコル、例えばDSSS (Direct
Sequence Spread Spectrum)方式などを用いて他の無線LAN端末と共有する無線伝送路をアクセスポイント１３１との間に設定しアンテナ２０９を介して音声フレームを送信および受信する。

ＭＡＣ層処理機能２０４は、プロトコル処理機能２０５、空きタイムスロット探索機能２０６，と送信タイミング一致回避機能２０７とから構成される。該プロトコル処理機能２０５はUDP/IP処理機能２０３からのUDP/IPパケットを受け取り、その出力を該空きタイムスロット探索機能２０６と該送信タイミング一致回避機能２０７に供給する。後述の如く、送信タイミング一致回避機能２０７はプロトコル処理機能２０５からの出力内容に基づき時間変位量を指定するパケット送信タイミング変更指示信号を生成する。

ＶｏＩＰアプリケーション処理機能２０２は、マイクロフォン２０１からの音声入力をデジタル化し、該デジタル信号のビット列を通話の開始以後固定周期（例えば20 milliseconds）毎に切り取る。切り取られたビット列は、 VoIP アプリケーション処理機能のCodec (coder-decoder)へ渡されて、通話相手との間で決められた機能（例えばG.711など）によって符号化される。後述の如く、VoIPアプリケーション処理機能２０２は、送信タイミング一致回避手段２０６から送信タイミング変更指示を受けた場合、指示された時間だけＲＴＰパケットの生成タイミングを変更する。

前記Codecにより符号化されたビット列は、VoIPアプリケーション処理機能２０２が生成するＲＴＰパケットのペイロードフィールドに格納される。このＲＴＰパケットはUDP/IP処理機能２０３に渡され、ここでＵＤＰヘッダとＩＰヘッダが付加されるとUDP/IPパケットとしてプロトコル処理機能２０５に渡される。

プロトコル処理機能２０５はこのUDP/IPパケットにMACヘッダを付加し、IEEE 802.11規定のMACプロトコルに従って物理層処理機能２０8へ送る。さらにプロトコル処理機能２０５は、送信タイミング一致回避に必要な情報、例えばフレーム送信の開始、衝突の有無と他端末（ノード）が送信開始したことによる送信待ち状態の発生に関する情報を空きタイミング探索機能２０６と送信タイミング一致回避機能２０７に通知する。

空きタイミング探索機能２０６はこれらの情報に基づき空きのタイムスロットを検出し、検出した空きタイミング識別情報をVoIPアプリケーション処理機能２０２に通知する（詳細は後述）。また、送信タイミング一致回避手段２０７は、プロトコル処理機能２０５から得られた情報に基づきタイミング一致の有無の判定を行い、タイミング一致ありと判定するとVoIPアプリケーション処理機能２０２に時間変位量を通知する。

本発明の音声フレームの送信開始タイミングはWLAN-MAC層内にある音声フレームを一時的に蓄えておくキューから音声フレームを取り出し、それにＭＡＣヘッダを付加し、送信処理を開始するタイミングである。MACフレームを再送する場合の送信開始タイミングは含まれない。

衝突の有無についての情報は、WLAN-MACプロトコルを処理する上で行われるキャリアセンスやFCS（Frame Check Sequence）のチェック過程で得られるものである。また、フレーム送信待ち状態発生に関する情報とは、フレーム送信前のキャリアセンス中に他のノードがフレーム送信を開始したか否かに関する情報である。この状態を検出するとフレーム送信を待機状態にする。

（動作の説明）
次に本実施例の動作を図３乃至６を参照し説明する。図3において、ＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２は無線ＬＡＮ端末がSIP(Session
Initiation Protocol)シーケンスを終了した後、音声フレームを送信するタイミングを得るために、空き区間検出手段２０６に対して空きタイムスロット検出要求を送出する。

空きタイムスロット探索機能２０６がＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２から空きタイムスロット検出要求を受け取ると（ステップ３００）、プロトコル処理機能２０５によるキャリアセンスの情報に基づき所定期間伝送路上にある全タイムスロットを探索する（ステップ３０１）。この所定期間は音声フレーム送信周期の整数倍が望ましく、全種類の送信周期に対応するため、全固定送信周期の最小公倍数の時間であることが望ましい。例えば送信固定周期として２０ms, ３０ms, ４０msが存在する場合は、それらの最小公倍数である１２０msの間受信動作を継続しこの間に存在する全タイムスロットを探索する。この決められた時間受信動作を行い、どの無線ＬＡＮ端末も使用していないタイムスロットを検出する。例えば、１２０ ms の間受信動作を行った場合、無線ＬＡＮ端末の送信周期２０ msの６回分の時間であることから、それぞれの２０ms のタイムスロットをＴ１, Ｔ２,
..., Ｔ６とする（図７参照）。これらＴ１, Ｔ２, ...
, Ｔ６のすべてにおいて、空いているタイムスロットを探す。

空きタイムスロットを検出すると、ステップ３０２の判定がYESとなり、空き区間検出手段２０６は検出したタイムスロット識別情報をＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２に伝える（ステップ３０３）。空きタイムスロットが検出できないとき
空き区間検出手段２０６は検出失敗情報をＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２に伝える（ステップ３０４）。ＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２は、通知されたタイミングで音声フレームが送信されるように、ＲＴＰパケットを生成する。

このように本実施例では送信前に所定期間内の全タイムスロットを探索し、空きタイムスロットが存在すればそのタイムスロットで音声フレームを送信することで衝突および送信待機状態は発生しない。この方法は通話中に他の無線ＬＡＮ端末が割り込んだ場合にも衝突回避ができる。

次に、送信タイミング一致回避機能２０７がステップ３０５から動作を開始する。なお、本実施例の動作説明の前提として、図１における無線LAN端末１１２が有線端末１２２と既に通話が行われている状態で、無線ＬＡＮ端末１１１と有線端末１２１が通話を開始しようとしており、しかも無線ＬＡＮ端末１１１と無線ＬＡＮ端末１１２の音声フレームの送信タイミング同士が一致する場合を仮定する。また、この２台の無線ＬＡＮ端末の送信周期は同じ２０ms周期とする。この仮定のもとに無線ＬＡＮ端末１１１の動作を説明する。

無線ＬＡＮ端末１１１の送信タイミング一致回避機能２０７は送信処理が開始するまで待機する（ステップ３０５）。一定時間以上たっても送信処理が開始しない場合、ステップ３０５で判定がＮＯとなり動作を終了する。送信処理が開始されると、送信タイミング一致回避機能２０６は音声フレームの送信タイミングが無線伝送路から到来する他ノードの音声フレームのタイミングと一致しているか否かをチェックする（ステップ３０６）。ここで送信タイミングが一致していると判定する方法に関するフローチャートを図５に示す。

まずフレーム送信時に衝突もしくは送信待ちが発生したかチェックする（ステップ４０１）。衝突または送信待ちが発生した場合、ステップ４０２の判定がＹＥＳとなり、ステップ４０３で衝突カウンタCに１を加える。次に衝突カウンタCの値が所定値Ｃkに達したか否かチェックする（ステップ４０４）。カウンタＣが所定値Ｃkに達した場合、送信タイミングが一致していると判定し（ステップ４０５）、ステップ４０８でカウンタCを０にリセットし、図３に戻り、判定ステップ３０７に進む。

一方、ステップ４０４で所定値Ｃkに達していない場合は、ステップ４０６で本フレームの送信タイミングでは送信タイミングが一致しているかどうかの判定を中止し、次回以降の新規フレーム送信の際に判定するため
図3に戻り、判定ステップ３０７に進む。

ステップ４０２が衝突または送信待ちが発生しないと判定したときはステップ４０７で送信タイミングの判定を不一致とし、ステップ４０８に進みカウンタＣを０にリセットし、
図３に戻り、判定ステップ３０７に進む。

図４のフローチャートの判定結果が不一致または判定中止の場合
、ステップ３０７からステップ３０５に戻り次ぎの音声フレームの送信開始まで待機する。該判定結果が一致の場合ステップ３０７からステップ３０８に進みタイミング変更処理を実行する。タイミング変更処理のフローチャートを図６に示す。

まず、時間変位量を待機時間Wとして乱数で決定する（ステップ５０１）。この待機時間はＶｏＩＰフレームの送信周期の整数倍、つまり２０msの整数倍の時間であることが望ましいことから、本実施例ではフレームの送信周期の倍率を乱数で決定する。待機時間を決定すると、決定した時点まで待機する（ステップ５０２）。決定したフレーム送信タイミングで衝突もしくは送信待ち状態が発生したか否かをチェックする（ステップ５０３）。衝突または送信待機状態が発生した場合（ステップ５０４）、非衝突カウンタNを０に設定する（ステップ５０５）。衝突もしくは送信待ちが発生しなかった場合は非衝突カウンタNに１を加算し（ステップ５０６）、つぎにステップ５０７に進み、非衝突カウンタNが所定値Nkに達したか否か判定する。もし、該設定値に達している場合、衝突相手のノード（無線ＬＡＮ端末１１２）が既に送信タイミングの一致を検出しタイミングをずらしたと判断し、判定ステップ５０７からステップ５０８に進み、送信タイミング変更処理を中止する。

次に、非衝突カウンタNを０に設定した後（ステップ５０５）、もしくは非衝突カウンタNが設定値Ｎkに到達しなかった場合（ステップ５０７）、ステップ５０１で決定した待機時間Wから１を減算する（ステップ５０９）。残り待機時間Wが０になった場合（ステップ５１０）、送信タイミング変更のための時間変位量を乱数で決定し（ステップ５１１）、決定した時間変位量をＶｏＩＰ電話アプリケーションに通知する（ステップ５１２）。残り待機時間Ｗが０にならない場合、ステップ５１０からステップ５０２に戻り、次のフレーム送信タイミングまで待機する。ステップ５０８または５１２が終了するとステップ５１３で非衝突カウンタNを初期値０に戻し、図３のステップ３０９に進む。図６で送信タイミング変更処理が中止になった場合、ステップ３０５に戻る。

図６で送信タイミング変更処理が中止でない場合、ステップ３０９からステップ３１０に進み、送信タイミング変更カウンタＭに１を加算する。次に、ステップ３１１で再び送信フレームタイミングが到来フレームタイミングと一致しているかどうかを図４と同じ一致判定処理を実行することにより行う。ステップ３１１の判定結果が不一致または判定中止のときステップ３１２からステップ３０５に帰り再び送信タイミング変更処理を実施する前の状態へ戻る。一方、再び送信タイミングの一致を検出した場合、ステップ３１１の判定結果が一致となり、ステップ３１３で送信タイミング変更カウンタＭの値が所定値Ｍkに達したか否か調べる。

送信タイミング変更カウンタＭの値が所定値Ｍkに達していない場合は、判定ステップ３１３からステップ３０８に戻り、再び送信タイミングを変更するため送信タイミング変更処理を実行する。

一方、送信タイミング変更カウンタＭの値が所定値Ｍkに達している場合、判定ステップ３１３からステップ３１４に進み、ステップ３０１と同様に、所定期間受信動作を実施しこの期間内に存在する全タイムスロットを探索する。空きタイムスロットが検出できなかった場合、ステップ３１５の判定はＮＯとなる。この場合どの送信タイミングでも衝突または送信待ちが避けられないのでステップ３１５からステップ３１８に進み送信タイミング変更処理を一時停止する。例えば１分後に再開しても構わないし、通話が終了するまで停止しても構わない。ステップ３１４で空きタイムスロットが検出された場合、ステップ３１５の判定はＹＥＳとなり、タイミング一致検出機能２０７はステップ３１６に進み検出した空きタイムスロットのまでの時間変位量を算出しこれをＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２に通知し、送信タイミング変更カウンタＭを初期値０に戻す（ステップ３１７）。ステップ３１７、３１８の実行を終了するとタイミング一致検出機能２０７はステップ３０５に戻る。

（発明の効果）
図２において、VoIP通話開始時に予めキャリアセンスを行い、空きタイムスロット探索機能２０６が複数のタイムスロットを探索し空きのスロットを検出してから共有無線伝送路に音声フレームの送信を開始している。このため送信音声フレームが伝送路からの到来音声フレームと衝突する確率が低くなる。

また、送信タイミング一致検出機能２０７は共有無線伝送路を常に監視し、ＶｏＩＰフレーム送信時に到来する他端末からの音声フレームとの衝突または送信待機によるタイミングの一致検出と送信タイミングの変更を自律的に実施するので、アクセスポイント側に特殊かつ複雑な制御機構が不要になる。また、
送信タイミングを一度変更すると後続する複数の音声フレームは到来するフレームと衝突することはない。

さらに、本発明のタイミング変更は音声フレーム生成段階で実行しているため遅延に伴う音質の劣化を最小限に押さえることができる。ＭＡＣ層で音声フレームをキューイング(queuing)することでタイミング変更をすることもできるが伝送遅延時間が延長するため好ましくない。

図６において、ステップ５０３で再度送信タイミング一致の有無をチェックする前に、ステップ５０２でWLAN端末はステップ５０１が設定した待機時間(W)中受信状態を継続する。このような受信継続状態が発生するのはステップ５０８で送信タイミング変更処理が中止となり、再びステップ３０５に戻り次のステップ３０６で衝突／待機カウンタＣの値が加算される。即ちタイミング変更処理を実行しても衝突状態が依然として解消しないとこのようなプロセスが繰り返されることになり、やがて衝突／待機カウンタＣの値が所定値Ckに達する。しかし、このようなケースは頻繁に発生することではないので待機中の受信状態継続に伴い電力消費が不必要に増大することはない。

また上記待機期間(W)が経過するたびに、送信タイミング一致検出機能２０７はステップ５０４を実行して送信タイミング一致不一致状態を連続的に監視し、タイミング不一致状態の検出回数Nがステップ５０７で所定値Nkに達すると、即ち衝突／待機状態がNk回連続して発生しない場合、ステップ５０８で送信タイミングの変更処理を中止する。このため音質劣化を伴う可能性のある送信タイミングの変更を中止することができる。

（変形例１）
（構成と動作の説明）
図８は図２の実施例の変形例を示す。この変形例において、ＷＬＡＮ-ＭＡＣ処理機能２０４は前記送信タイミング一致検出機能２０７に接続された履歴保存メモリ７００を具備し、前記送信タイミング一致検出機能２０７は図９のフローチャートに従い動作する。

音声フレーム送信処理開始により図４のステップ３０５の判定がＹＥＳとなると、プログラムのフローは図９のステップ８０１に進み、サンプル数カウンタＳに１を加算する。次に、ステップ８０２でその送信フレームが衝突または送信待機状態に遭遇したか否かをチェックし、チェック結果を履歴保存メモリ７００に格納する（ステップ８０３）。次にサンプル数カウンタＳが所定値Skに達したか否か調べ（ステップ８０４）、所定値Skに達していない場合は、ステップ８１０に進み、本フレームにおけるタイミングの一致不一致判定を中止し、本送信タイミング一致判定処理を終了する。

一方、所定値Skに達している場合、ステップ８０４からステップ８０５に進み、履歴保存メモリ７００に格納されている過去の履歴情報を用いて、過去Sk回のうち衝突または送信待機が少なくとも１度発生したか否か調べる（ステップ８０６）。もし１度も衝突／待機状態が発生していない場合は、ステップ８１１に進み送信タイミング不一致と判定する。

一方、履歴保存メモリのデータが過去Sk回のうちに１度でも衝突／待機状態が発生したことを示す場合、ステップ８０６からステップ８０７に進み、衝突／待機カウンタＣに１を加算し、
次に該カウンタＣの値が所定値Ｃkに達したか否かを調べる（ステップ８０８）。もし所定値Ckに達している場合は送信タイミングが一致していると判定する（ステップ８０９）。カウンタＣの値が所定値Ckに達していない場合は、ステップ８０８からステップ８１０に進み本フレームでの送信タイミング一致不一致判定を中止し、本送信タイミング一致判定処理を終了する。ステップ８０９と８１１のいずれかが実行後、プログラムのフローはステップ８１２に進み、衝突／待機カウンタCとサンプル数カウンタＳを０に初期化し、図3のステップ３０７または図4のステップ３１２に戻る（ステップ８１２）。

このようにカウンタＣの値がステップ８０８で所定値Ckに達したということは、無線LAN端末１１１が過去Sk回のフレーム送信において衝突／待機状態に少なくとも１度遭遇し、そのような現象が所定回数（Ck）連続して発生したことを意味する。

（変形例１の効果）
変形例１の効果は音声フレーム送信周期が異なる無線ＬＡＮ端末同士のフレーム衝突も検出可能になることである。具体的には、
無線ＬＡＮ端末１１１と１１２の音声フレームの送信周期がそれぞれ３０ｍｓと４０ｍｓである場合、これらの送信タイミング同士が一致すると、３０ｍｓの無線ＬＡＮ端末１１１は４回に１度、４０ｍｓの無線ＬＡＮ端末１１２は３回に１度衝突または待機状態に遭遇する。この例ではサンプル数Ｓの所定値Skを４に設定することで、それぞれの無線ＬＡＮ端末においてタイミング一致検出が可能になる。

（変形例２）
図２の無線ＬＡＮ端末では送信タイミング一致検出機能２０７から時間変位量をＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能２０２に通知しているが、図１０に示すように、ＵＤＰ／ＩＰ処理機能２０３とプロトコル処理機能２０５の間に設けた可変遅延回路９００にこの時間変位情報を供給してもよい。可変遅延回路９００は、ＵＤＰ／ＩＰ処理機能２０３から受け取ったＩＰパケットをこの時間変位量に相当する時間待機させた後プロトコル処理機能２０５に送る。この変形例２がもたらす効果は実装が容易な点である。

本発明の無線LAN端末がその一部を形成するVoIP-WLAN通信システムのブロック図。図１の無線ＬＡＮ端末の実施例を示すブロック図。図２の無線ＬＡＮ端末の第１実施例における送信タイミング変更処理全体のフローチャート（その１）。図２の無線ＬＡＮ端末の第１実施例における送信タイミング変更処理全体のフローチャート（その２）。送信タイミング一致判定処理のフローチャート。送信タイミング変更処理のフローチャート。一定期間に存在する複数タイムスロットを探索し、空きタイムスロットを検出する方法を示した図。図２の実施例の第一変形例。図８の実施例に関連する送信タイミング一致検出処理のフローチャート。図２の実施例の第二変形例。

符号の説明

１０１アクセスポイント
１１１〜１１３無線ＬＡＮ端末
１２１〜１２３端末
１３１ネットワーク
２０１マイクロフォン
２０２ＶｏＩＰ電話アプリケーション処理機能
２０３ＵＤＰ／ＩＰ
２０４ WLAN-ＭＡＣ層処理機能
２０５プロトコル処理機能
２０６空きタイムスロット探索機能
２０７送信タイミング一致検出機能
２０８ WLAN物理層処理機能
７００履歴保存メモリ
９００可変遅延回路

Claims

複数の通信装置と共有する無線伝送路を設定し、該無線伝送路上に固定周期の複数のタイムスロットを確保し、他の通信装置から到来する音声フレームを受信するWLAN (Wireless Local Area Network)通信機能と、
音声フレームを生成し、空きタイムスロット検出要求を生成する音声フレーム生成機能と、
前記空きタイムスロット検出要求に応じ前記複数のタイムスロットを探索し、空きタイムスロットを検出する空きタイムスロット検出機能とを備え、
前記WLAN通信機能は該空きタイムスロットを用い前記音声フレーム生成機能が生成する音声フレームを前記無線伝送路に送信することを特徴とする通信装置。
前記到来音声フレームのタイミングと前記送信音声フレームのタイミングを調べ、両タイミングが相互に一致することを検出すると時間変位量を生成する一致タイミング検出機能を更に備え、
前記音声フレーム生成機能は該時間変位量に応じ新規音声フレームの生成タイミングを変更することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
前記WLAN通信機能は複数の選択可能な固定送信周期を有し、前記空きタイムスロット検出機能は該複数固定周期の最小公倍数の周期の期間内に存在する全タイムスロットを探索し、該期間中空き状態のタイムスロットを検出することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
音声フレームを生成する音声フレーム生成機能と、
複数の通信装置と共有する無線伝送路を設定し、該無線伝送路に固定周期の頻度で発生する複数のタイムスロットを確保し前記生成された音声フレームを空きタイムスロットを用いて送信し、該伝送路から到来する音声フレームを受信するWLAN(Wireless Local Area Network)通信機能と、
該受信音声フレームのタイミングと前記送信音声フレームのタイミングを調べ、両タイミングが相互に一致することを検出したとき時間変位量を生成する一致タイミング検出機能とを備え、
前記音声フレーム生成機能は該時間変位量に基づき新規音声フレームの生成タイミングを変更することを特徴とする通信装置。
前記音声フレーム生成機能は前記伝送路が使用中のとき送信待機状態となり、さらに前記一致タイミング検出機能は前記到来音声フレームと前記送信音声フレームが衝突した状態または前記音声フレーム生成機能が送信待機状態のとき前記時間変位量を生成することを特徴とする請求項２または４に記載の通信装置。
前記一致タイミング検出機能は検出した一致タイミングの回数を計数し、該計数した回数が所定回数に達すると所定待機期間を設定し前記WLAN通信機能に対し該所定待機期間受信動作を継続させ、該所定待機期間が経過すると送信音声フレームのタイミングと受信音声フレームのタイミング同士の一致検出を行うことを特徴とする請求項２または４に記載の通信装置。
前記一致タイミング検出機能は到来音声フレームと送信音声フレームが衝突した状態または送信待機状態のいずれかの状態を所定回数連続的に検出したとき前記時間変位量を生成することを特徴とする請求項２または４に記載の通信装置。
前記WLAN通信機能は複数の使用可能送信周期を持ち、前記一致タイミング検出機能は、前記両タイミングが相互に一致すると一致判定結果を生成するタイミング一致判定機能、および該一致判定結果に応じ前記時間変位量を生成するタイミング変更機能を備え、
該タイミング変更機能はタイミング変更後に前記フレーム生成機能が繰り返し行うタイミング変更の回数を計数し、該変更回数が所定値に達すると前記複数の送信周期の最小公倍数の期間内に存在する全タイムスロットを探索し、該期間中に空き状態のタイムスロットを検出し、検出したタイムスロットに対応する時間変位量を前記音声フレーム生成機能に通知することを特徴とする請求項２または４に記載の通信装置。
前記一致タイミング検出機能は、
前記両タイミングが相互に一致すると一致判定結果を生成し、一致しない場合不一致判定結果を生成する一致不一致判定機能、と
該一致判定結果に応じ前記ＷＬＡＮ通信機能を所定時間受信状態におき、該所定時間経過後に生成される該不一致判定結果の生成回数を計数し、該生成回数が所定値に達しないときに限り前記時間変位量を生成するタイミング変更機能を備えることを特徴とする請求項２または４に記載の通信装置。
前記一致不一致判定機能は前記両タイミングが相互に一致することを検出する度に検出回数を計数し該検出回数が所定値に達したとき前記一致判定結果を生成することを特徴とする請求項９に記載の通信装置。
履歴保存メモリを更に備え、前記ＷＬＡＮ通信機能は複数の使用可能な固定周期を有し、前記一致タイミング検出機能は、
前記音声フレーム生成処理機能が音声フレームを生成するとフレーム生成回数を計数する計数機能、
前記両タイミングが相互に一致することを検出すると一致判定結果を生成し一致しない場合不一致判定結果を生成し、該一致判定結果と該不一致判定結果を前記履歴保存メモリに格納する一致不一致判定機能、
前記フレーム生成回数が所定値に達すると前記履歴保存メモリに格納された全判定結果を探索し少なくとも１つの一致判定結果を検出すると検出回数を計数する計数機能、と
該検出回数が所定値に達すると前記一致判定結果を生成する判定機能を含むことを特徴とする請求項２または４に記載の通信装置。
前記一致不一致判定機能は前記両タイミングが相互に一致することを検出する度に検出回数を計数し、該計数の値が所定値に達したとき前記一致判定結果を生成することを特徴とする請求項１１に記載の通信装置。
前記音声フレーム生成機能は可変遅延手段を含み前記時間変位量に応じ生成された音声フレームを遅延させることを特徴とする請求項２または４に記載の通信装置。
WLAN (Wireless Local Area Network)プロトコルに基づき複数の通信端末と共有する無線伝送路を設定し該無線伝送路上に固定周期の複数のタイムスロットを確保するステップ、
音声フレームを生成する音声フレーム生成ステップ、
該音声フレームの生成に応じ、前記複数のタイムスロットを探索し、空きタイムスロットを検出するタイムスロット検出ステップ、と
該検出されたタイムスロットを用いて前記音声フレームを送信するフレーム送信ステップを含むことを特徴とする音声フレーム送信方法。
前記伝送路を介し他の通信端末から固定周期の頻度で到来する音声フレームを受信し、該到来音声フレームのタイミングと前記送信ステップが送信した音声フレームのタイミングを調べ、両タイミングが互いに一致すると一致判定結果を生成する一致タイミング検出ステップ、と
該一致判定結果に応じ時間変位量を決定するステップを含み、
前記音声フレーム生成ステップは該時間変位量に基づき新規音声フレームの生成タイミングを変更することを特徴とする請求項１４に記載の音声フレーム送信方法。
前記伝送路は複数の選択可能な固定送信周期を有し、前記
空きタイムスロット検出ステップは該複数固定周期の最小公倍数の周期の期間内に存在する全タイムスロットを探索し、該期間中空き状態のタイムスロットを検出することを特徴とする請求項１４または１５に記載の音声フレーム送信方法。
音声フレームを生成するフレーム生成ステップ、
複数の通信装置と共有する無線伝送路を設定し、該無線伝送路に固定周期の頻度で発生する複数のタイムスロットを確保し前記生成された音声フレームを空きタイムスロットを用いて送信する送信ステップ、
前記伝送路から固定周期の頻度で到来する音声フレームを受信し、該受信音声フレームのタイミングと該送信された音声フレームのタイミングを調べ、両タイミングが互いに一致すると一致判定結果を生成する一致タイミング検出ステップ、
該一致判定結果に応じ時間変位量を生成する時間変位量生成ステップ、と
前記音声フレームの生成タイミングを該時間変位量に基づき変更する音声フレーム生成タイミング変更ステップを含むことを特徴とする音声フレーム送信方法。
前記音声フレーム生成ステップは前記伝送路が使用中のとき送信待機状態となり、さらに前記一致タイミング検出ステップは前記到来音声フレームと前記送信音声フレームが衝突した状態または前記音声フレーム生成ステップが送信待機状態のとき前記時間変位量を生成することを特徴とする請求項１５または１７に記載の音声フレーム送信方法。
前記一致タイミング検出ステップは検出した一致タイミングの回数を計数し、該計数した回数が所定回数に達すると所定待機期間を設定し該所定待機期間前記伝送路から到来音声フレームを受信し、該所定待機期間が経過すると送信音声フレームのタイミングと受信音声フレームのタイミング同士の一致検出を行うことを特徴とする請求項１５または１７に記載の音声フレーム送信方法。
前記一致タイミング検出ステップは到来音声フレームと送信音声フレームが衝突した状態または前記音声フレーム生成ステップが送信待機状態のいずれかの状態を所定回数連続的に検出したとき前記時間変位量を生成することを特徴とする請求項１５または１７に記載の音声フレーム送信方法。
前記無線伝送路は複数の使用可能送信周期を持ち、前記一致タイミング検出ステップは、
前記両タイミングが相互に一致することを検出すると一致判定結果を生成
するタイミング一致判定ステップ、
該一致判定結果に応じ前記時間変位量を生成するタイミング変更ステップを含み、該タイミング変更ステップはタイミング変更後に前記フレーム生成機能が繰り返し行うタイミング変更の回数を計数し、該変更回数が所定値に達すると前記複数の送信周期の最小公倍数の期間内に存在する全タイムスロットを探索し、該期間中に空き状態のタイムスロットを検出し、検出したタイムスロットに対応する時間変位量を生成するステップ、と
前記音声フレーム生成タイミング変更ステップは該時間変位量に基づき音声フレーム生成タイミングを変更するステップを含むことを特徴とする請求項１５または１７に記載の音声フレーム送信方法。
前記一致タイミング検出ステップは、
前記両タイミングが相互に一致することを検出すると一致判定結果を生成し一致しない場合不一致判定結果を生成する一致不一致判定ステップ、と
該一致判定結果に応じ所定時間前記伝送路を受信状態におき、該所定時間経過後に生成される該不一致判定結果の回数を計数し、該回数が所定値に達しないときに限り前記時間変位量を生成するタイミング変更ステップを含むことを特徴とする請求項１５または１７に記載の音声フレーム送信方法。
前記一致不一致判定ステップは前記両タイミングが相互に一致する度に検出回数を計数し、該検出回数が所定値に達したとき前記一致判定結果を生成することを特徴とする請求項２２に記載の音声フレーム送信方法。
前記無線伝送路は複数の使用可能な固定周期を有し、前記一致タイミング検出ステップは、
前記音声フレーム生成処理機能が音声フレームを生成されるフレームの数を計数する計数ステップ、
前記両タイミングが相互に一致すると一致判定結果を生成し、一致しないと不一致判定結果を生成し、該一致判定結果と該不一致判定結果をメモリに格納する一致不一致判定ステップ、
前記フレームの計数が所定値に達すると該メモリに格納された全判定結果を探索し少なくとも１つの一致判定結果を検出すると検出回数を求める計数ステップ、と
該検出回数が所定値に達すると前記一致判定結果を生成する判定ステップを含むことを特徴とする請求項１５または１７に記載の音声フレーム送信方法。
前記一致不一致判定ステップは前記両タイミングが相互に一致する度に検出回数を求め、該検出回数が所定値に達したとき前記一致判定結果を生成することを特徴とする請求項２４に記載の音声フレーム送信方法。
前記音声フレーム生成ステップは前記時間変位量に応じ生成された音声フレームを遅延させることを特徴とする請求項１５または１７に記載の音声フレーム送信方法
。
請求項１４乃至２６に記載の音声フレーム送信方法を実施するためのプログラム。