JP2007335943A - 無線基地局およびマルチホップ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、マルチホップ数に応じたデータフレームの優先制御を可能にする。
【解決手段】 ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークの無線基地局において、受信したデータフレームのうちリアルタイムトラフィックであるデータフレームについて、ＧＷ−ＡＰに向かう上りデータフレームであればその送信元のＡＰからのマルチホップ数を検出し、またＧＷ−ＡＰから遠ざかる下りデータフレームであればその送信先のＡＰまでのマルチホップ数を検出し、検出したマルチホップ数に応じてキャリアセンス時間を差別化して送信するデータフレームの優先制御を行う制御手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有線ネットワークに接続された無線基地局であるゲートウェイアクセスポイント（ＧＷ−ＡＰ）と、ＧＷ−ＡＰから順次無線回線で接続された複数の無線基地局であるアクセスポイント（ＡＰ）とにより構成され、ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークの無線基地局およびマルチホップ制御方法に関する。

無線パケット通信は、無線ＬＡＮをはじめとする様々なシステムで採用されている通信形態である。無線ＬＡＮの規格については、ＩＥＥＥ802.11委員会で標準化が進められ、ＩＥＥＥ802.11規格（非特許文献１）として制定されている。この規格で規定されている通信モードの一つにインフラストラクチャモードがある。インフラストラクチャモードは、ＡＰに無線端末が無線接続して形成される無線ネットワークで使用される通信モードである。ＡＰは、基本的にイーサネット（登録商標）等の有線ネットワークに接続されており、無線ネットワークと有線ネットワークとのブリッジ機能をもつ。すなわち、無線端末からみたＡＰは、有線ネットワークへの入り口としての役割を担う。

図６は、無線基地局（ＡＰ）の構成例を示す。図において、無線基地局（ＡＰ）は、送受信処理部３０、送信バッファ４１、無線パケット生成部４２、送信制御部４３およびヘッダ除去部４４を備える。送受信処理部３０は、変調部３１、無線送信部３２、アンテナ３３、無線受信部３４、復調部３５、パケット選択部３６、キャリア検出部３７により構成される。

ＩＥＥＥ802.11規格のシステムでは、各ＡＰおよびＡＰ配下の無線端末は無線パケットの送信に先立って、自局が使用する周波数チャネルに信号が出力されているかどうかを検出（キャリアセンス）し、信号が出力されていない場合に無線パケットの送信処理を開始し、信号が出力されている場合に送信処理を延期する。以下、各部の処理について詳しく説明するが、キャリアセンス前の周波数チャネル選択処理やキャリアセンス後のバックオフ制御処理等については説明を省略する。

無線受信部３４には、アンテナ３３を介して受信された無線信号が入力される。無線受信部３４は、入力した無線信号に対して周波数変換、フィルタリング、直交検波およびＡＤ変換を含む受信処理を施す。なお、無線受信部３４に接続されたアンテナ３３が送信のために使用されていないときは、周波数チャネルにおける無線伝搬路上の無線信号が常時入力されており、無線信号の受信電力強度を表すＲＳＳＩ信号がキャリア検出部３７へ出力される。また、無線受信部３４が無線信号を受信した場合には、受信処理されたベースバンド信号が復調部３５へ出力される。

キャリア検出部３７は、無線受信部３４から入力したＲＳＳＩ信号を用いて周波数チャネルの状態を判定する。一定期間に渡って受信電力強度が予め定めた閾値以下であった場合には周波数チャネルは空き状態であると判定し、そうでない場合には周波数チャネルはビジー状態であると判定する。この判定結果は、送信制御部４３にキャリアセンス結果として通知される。

一方、送信バッファ４１には、有線ネットワークあるいは自局に接続される装置（コンピュータなど）の上位レイヤからデータフレームが入力される。送信バッファ４１はデータフレームを入力すると、送信制御部４３に対してデータフレームの入力を通知する。あるいは、送信バッファ４１は、蓄積しているデータフレームに関する情報（データフレーム数、データサイズ、データフレームの宛先アドレス等）を送信制御部４３に逐次出力する。

送信制御部４３は、送信バッファ４１から入力したデータフレームの蓄積情報と、キャリア検出部３７から入力したキャリアセンス結果に基づき、送信処理を開始するかどうかを判定する。送信バッファ４１にデータフレームが蓄積されており、かつ周波数チャネルが空き状態の場合に送信処理開始と判定する。それ以外の場合には送信処理は開始しない。送信制御部４３は送信処理開始と判定すると、送信バッファ４１に対してデータフレームを出力するように指示する。送信バッファ４１は、送信制御部４３の出力指示に応じて先頭に蓄積されているデータフレームを無線パケット生成部４２に出力する。

無線パケット生成部４２は、送信バッファ４１から入力したデータフレームに対して、宛先無線局アドレス、送信元無線局アドレス等の制御情報で構成されるヘッダおよび誤り検出符号を付加した無線パケットを生成する。生成された無線パケットは、変調部３１で変調処理され、無線送信部３２でＤＡ変換、周波数変換、フィルタリングおよび電力増幅を含む送信処理が施され、アンテナ３３から無線信号として送信される。

一方、アンテナ３３を介して無線受信部３４に受信した無線信号は、前述したようにベースバンド信号に変換されて復調部３５に入力する。復調部３５は、入力するベースバンド信号を復調処理し、受信パケットとしてパケット選択部３６に出力する。パケット選択部３６では、受信パケットのヘッダに含まれる制御情報を解析し、受信パケットを適切な処理部へ出力する。受信パケットの宛先無線局アドレスが当方の無線局アドレスと一致した場合には受信パケットをヘッダ除去部４４に出力し、一致しない場合に受信パケットを破棄する。ヘッダ除去部４４は、自局宛ての受信パケットのヘッダを除去してデータフレームを抽出し、受信データフレームとして有線ネットワークまたは接続している装置の上位レイヤへ出力する。

なお、ここでは詳細な説明を省略するが、パケット選択部３６は認証情報等が記述された管理パケットや送達確認情報等が記述された制御パケットを受信した場合には、それらの情報に基づいて認証処理等を行う管理パケット処理部や送達確認処理等を行う制御パケット処理部へそれらを出力する。

このような構成により、各ＡＰおよび無線端末はキャリアセンスにより自律的にチャネルアクセス制御を行い、無線パケットを送信することが可能となる。

ところで、上記のＩＥＥＥ802.11規格では、ＡＰ間の通信も可能としている。ＡＰ間の通信を行うシステムは、ＷＤＳ（Wireless Distribution System) と呼ばれ、ＡＰ間でデータフレーム（無線パケット）の転送（中継）が行われる。例えば、ＡＰを介して複数の有線ネットワークをブリッジし、各ＡＰが有線ネットワーク間のデータフレームを中継するシステムがある。また、図７に示すように、上記のインフラストラクチャモードとＷＤＳモードを組み合わせたネットワーク構成もある。

一般に、広範囲な無線ネットワークを構築するためには、複数のＡＰを設置した上で各ＡＰを有線ネットワークを介して接続する方法がとられている。これに対してＷＤＳを活用すると、複数のＡＰを無線媒体で接続し、ＡＰ間でデータフレームの転送（中継）を行う方法が考えられる。この場合には、設置した複数のＡＰが無線接続できるため、有線ネットワークを敷設する必要がなく、簡易に無線ネットワークを構築することができる。このような無線ネットワークを有線ネットワークに接続し、イントラネットやインターネットへの窓口となるＡＰをゲートウェイアクセスポイント（ＧＷ−ＡＰ）と呼び、このＧＷ−ＡＰと離れたＡＰとの間でデータフレームを転送するために、複数のＡＰで中継する転送形態を「マルチホップ転送」と呼ぶ。

例えば図７に示すネットワークにおいて、ＧＷ−ＡＰ７１−１は有線ネットワーク７２−１に接続され、ＧＷ−ＡＰ７１−２は有線ネットワーク７２−２に接続され、ＧＷ−ＡＰ７１−１とＧＷ−ＡＰ７１−２は有線ネットワーク７２−１，７２−２間のデータフレームを中継する。一方、ＧＷ−ＡＰ７１−１から遠くに位置するＡＰ７３−１のサービスエリア（ＢＳＳ：Basic Service Set)７５の無線端末（ＳＴＡ）７４−１，７４−２と有線ネットワーク７２−１とを接続するために、ＡＰ７３−１とＧＷ−ＡＰ７１−１との間にあるＡＰ７３−２を介してデータフレームをマルチホップ転送する形態が考えられる。

ところで、上記のＩＥＥＥ802.11規格では、データフレームのマルチホップ転送の手順（中継方法）は規定されていない。その一方で、音声や映像のようなリアルタイムトラフィックを高い品質で伝送するために、優先制御を導入している（非特許文献２）。この優先制御では、ＡＰに入力されたトラフィックを音声、映像、非リアルタイムトラフィックといったカテゴリに分け、それらに対応するキューに格納する。それぞれのキューには優先順位が設定されており、音声や映像のトラフィックが優先的に送信されるように送信制御が行われる仕組みである。
IEEE802.11,"Part 11:Wireless LAN Medium Access Control (MAC)and Physical Layer (PHY) Specifications",IEEE std 802.11, August 1999 IEEE802.11,"Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements", January 2005

マルチホップ転送を行う場合、図７で説明したように、ＧＷ−ＡＰから遠くに位置するＡＰと有線ネットワークとの間で伝送されるトラフィックは、その間にある複数のＡＰを介して転送される。例えば、この転送を行う回数あるいは転送するＡＰの数を「マルチホップ数」と呼ぶと、マルチホップ数が多くなるほどデータフレームを転送するためにかかる時間（データフレーム転送時間）が長くなる。このデータフレーム転送時間が長くなると、音声などのリアルタイムトラフィックでは品質が劣化する問題が生じる。

この問題を解決するためには、マルチホップ数の多いデータフレームを優先的に転送する方法が考えられる。この優先制御を行うにあたっては、非特許文献２に記載の優先制御方式を適用することが可能である。しかし、現時点では、ＧＷ−ＡＰから遠くに位置するＢＳＳからのデータフレーム、あるいは当該ＢＳＳ宛てのデータフレームを優先的に転送するための優先制御方式については明らかにされていない。

本発明は、有線ネットワークに接続されたＧＷ−ＡＰと、ＧＷ−ＡＰから順次無線回線で接続された複数のＡＰとにより構成され、ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークにおいて、マルチホップ数に応じたデータフレームの優先制御を可能にする無線基地局およびマルチホップ制御方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、有線ネットワークに接続された無線基地局であるゲートウェイアクセスポイント（ＧＷ−ＡＰ）と、ＧＷ−ＡＰから順次無線回線で接続された複数の無線基地局であるアクセスポイント（ＡＰ）とにより構成され、ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークの無線基地局において、受信したデータフレームのうちリアルタイムトラフィックであるデータフレームについて、ＧＷ−ＡＰに向かう上りデータフレームであればその送信元のＡＰからのマルチホップ数を検出し、またＧＷ−ＡＰから遠ざかる下りデータフレームであればその送信先のＡＰまでのマルチホップ数を検出し、検出したマルチホップ数に応じてキャリアセンス時間を差別化して送信するデータフレームの優先制御を行う制御手段を備える。

制御手段は、マルチホップ数と少なくとも１つの閾値を比較し、その比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行う構成としてもよい。

制御手段は、上りデータフレームのマルチホップ数と下りデータフレームのマルチホップ数に対してそれぞれ個別に少なくとも１つの閾値と比較し、それぞれの比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行う構成としてもよい。

マルチホップ数は、上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰとＧＷ−ＡＰとの間で転送する回数、または上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で転送する回数、または上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰとＧＷ−ＡＰとの間で当該データフレームを中継するＡＰの数、または上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で当該データフレームを中継するＡＰの数のいずれかを用いる。

第２の発明は、有線ネットワークに接続された無線基地局であるゲートウェイアクセスポイント（ＧＷ−ＡＰ）と、ＧＷ−ＡＰから順次無線回線で接続された複数の無線基地局であるアクセスポイント（ＡＰ）とにより構成され、ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークの無線基地局のマルチホップ制御方法において、受信したデータフレームのうちリアルタイムトラフィックであるデータフレームについて、ＧＷ−ＡＰに向かう上りデータフレームであればその送信元のＡＰからのマルチホップ数を検出し、またＧＷ−ＡＰから遠ざかる下りデータフレームであればその送信先のＡＰまでのマルチホップ数を検出し、検出したマルチホップ数に応じてキャリアセンス時間を差別化して送信するデータフレームの優先制御を行う。

また、マルチホップ制御方法は、マルチホップ数と少なくとも１つの閾値を比較し、その比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行うようにしてもよい。

また、マルチホップ制御方法は、上りデータフレームのマルチホップ数と下りデータフレームのマルチホップ数に対してそれぞれ個別に少なくとも１つの閾値と比較し、それぞれの比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行うようにしてもよい。

また、マルチホップ制御方法におけるマルチホップ数は、上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰとＧＷ−ＡＰとの間で転送する回数、または上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で転送する回数、または上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰとＧＷ−ＡＰとの間で当該データフレームを中継するＡＰの数、または上りデータフレームの送信元または下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で当該データフレームを中継するＡＰの数のいずれかを用いる。

本発明は、リアルタイムトラフィックのデータフレームについて、マルチホップ数に応じた優先制御を行うことにより、ＧＷ−ＡＰから遠くに位置するＡＰのＢＳＳからのデータフレーム、あるいは当該ＢＳＳ宛てのデータフレームを優先的に転送することができ、マルチホップ転送による転送遅延の影響を緩和することができる。

図１は、本発明のマルチホップ制御方法が適用されるマルチホップ無線ネットワークの構成例を示す。
図において、ＧＷ−ＡＰ１１は、イーサネットなどの有線ネットワーク１０に接続されるとともにＡＰ１２−１と無線接続され、ＡＰ１２−１はＡＰ１２−２と、さらにＡＰ１２−２はＡＰ１２−３と、さらにＡＰ１２−３はＡＰ１２−４とそれぞれ無線接続される。ＧＷ−ＡＰ１１、ＡＰ１２−１〜１２−４とそれぞれ配下の無線端末は、それぞれＢＳＳ１３−０〜１３−４を構成する。

ＢＳＳ１３−１は、ＧＷ−ＡＰ１１を介して有線ネットワーク１０に接続される。ＢＳＳ１３−２は、ＡＰ１２−１、ＧＷ−ＡＰ１１を介して有線ネットワーク１０に接続される。ＢＳＳ１３−３は、ＡＰ１２−２、ＡＰ１２−１、ＧＷ−ＡＰ１１を介して有線ネットワーク１０に接続される。ＢＳＳ１３−４は、ＡＰ１２−３、ＡＰ１２−２、ＡＰ１２−１、ＧＷ−ＡＰ１１を介して有線ネットワーク１０に接続される。

ここで、例えばＡＰ１２−２では、ＧＷ−ＡＰ１１とＢＳＳ１３−２の無線端末との間のデータフレームａの転送処理を行うとともに、ＧＷ−ＡＰ１１とＢＳＳ１３−３およびＢＳＳ１３−４の無線端末との間のデータフレームｂ，ｃのマルチホップ転送処理を行う。このとき、ＧＷ−ＡＰ１１からみたデータフレームａのマルチホップ数はＡＰ１２−１を介するので「２」、データフレームｂのマルチホップ数はＡＰ１２−１，１２−２を介するので「３」、データフレームｃのマルチホップ数はＡＰ１２−１〜１２−３を介するので「４」となる。また、マルチホップ数を上りデータフレームの送信元のＡＰまたは下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で算出すると、ＡＰ１２−２では、データフレームａで「０」、データフレームｂで「１」、データフレームｃで「２」となる。また、データフレームを中継するＡＰ数をマルチホップ数と定義すると、それぞれの値から１減じた数（最小値は０）となる。

本発明は、例えばＡＰ１２−２において、これらのデータフレームａ，ｂ，ｃのマルチホップ数に応じて送信制御の優先順位を設定することを特徴としている。ただし、送信制御の優先順位はマルチホップ数の定義によるものではなく、後述するように閾値の設定の仕方や、またどの送信バッファにどのようなキャリアセンス時間を与えるかにより、あらゆる状況を考慮した設定が可能になる。

図２は、本発明の無線基地局の実施形態を示す。ここに示す構成は、図１に示すＧＷ−ＡＰ１１およびＡＰ１２−１〜１２−４のいずれにも対応する。
図において、無線基地局としての基本的な構成は図６に示す従来構成と同様であり、変調部３１、無線送信部３２、アンテナ３３、無線受信部３４、復調部３５、パケット選択部３６、キャリア検出部３７を含む送受信処理部３０と、無線パケット生成部４２およびヘッダ除去部４４は、従来と同様の処理を行う。

本実施形態の特徴は、データフレーム振分部２１、複数の送信バッファ２２Ａ〜２２Ｅ、各送信バッファから無線パケット生成部４２へのデータフレームの出力制御を行う送信制御部２３の構成にある。以下、データフレーム振分部２１および送信制御部２３の処理内容について説明する。

図３は、データフレーム振分部２１の第１の処理手順を示す。データフレーム振分部２１は、データフレームが入力されると、当該データフレームがリアルタイムトラフィックか否かを判断する（Ｓ11）。この判断は、例えばデータフレームがＩＥＥＥ802.1D規格で規定されているものであれば、ＶＬＡＮタグに含まれる優先度情報を参照することにより、音声トラフィック／映像トラフィック／非リアルタイムトラフィックの識別に基づいて行うことができる。また、ＩＰヘッダにも同様の優先度情報が含まれることから、これを参照することにより、リアルタイムトラフィック／非リアルタイムトラフィックの識別に基づいて行うことができる。

入力したデータフレームが非リアルタイムトラフィックであった場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ｃを選択し（Ｓ12）、処理を終了する。一方、入力したデータフレームがリアルタイムトラフィックであった場合には、ＡＰ管理テーブルを参照し、当該データフレームの送信先または送信元となるＡＰを認識してマルチホップ数を取得する（Ｓ13）。なお、データフレームがＧＷ−ＡＰから送信された下りデータフレームであれば送信先のＡＰを認識し、ＧＷ−ＡＰへ送信される上りデータフレームであれば送信元のＡＰを認識する。また、ＡＰ配下の無線端末が送信先または送信元の場合には、自ＡＰにおけるマルチホップ数を取得する。

ＡＰ管理テーブルは、各ＡＰが管理しているテーブルであり、送信先／送信元となるＡＰとＧＷ−ＡＰとの間のマルチホップ数、あるいは送信先／送信元となるＡＰと自局との間のマルチホップ数が、ＡＰの識別子（例えばＭＡＣアドレス）と対応付けて管理される。図１の構成において、前者のマルチホップ数に対応した例を図４(a) に示し、後者のマルチホップ数に対応する例を図４(b) 〜(e) に示す。なお、図４(a) に示すＡＰ管理テーブルは全ＡＰに共通であり、例えばＧＷ−ＡＰ１１とＡＰ１２−４との間で転送されるデータフレームのマルチホップ数は「４」となる。図４(b) 〜(e) に示すＡＰ管理テーブルは、それぞれＡＰ１２−１〜１２−４を基準にしたもので、それぞれ専用のものとなる。

ステップＳ13でＡＰ管理テーブルを参照し、データフレームの送信先／送信元となるＡＰとＧＷ−ＡＰとの間のマルチホップ数を取得すると、マルチホップ数が予め定めた閾値Ｍ以上か否かを判断する（Ｓ14）。Ｍは１以上の任意の整数である。マルチホップ数がＭ以上の場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ａを選択し（Ｓ15）、処理を終了する。一方、マルチホップ数がＭ未満の場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ｂを選択し（Ｓ16）、処理を終了する。

例えば、図１におけるＡＰ１２−２で図４(a) のＡＰ管理テーブルを用い、Ｍ＝３としたとき、その配下の移動端末を送信先／送信元とするデータフレームであれば、マルチホップ数は「２」であるので送信バッファ２２Ｂが選択され、ＡＰ１２−３，１２−４を送信先／送信元とするデータフレームであれば、マルチホップ数が「３」、「４」であるので送信バッファ２２Ａが選択される。なお、図１におけるＡＰ１２−２で図４(c) のＡＰ管理テーブルを用いて同様の処理を行うためには、Ｍ＝１とすればよい。

図５は、データフレーム振分部２１の第２の処理手順を示す。データフレーム振分部２１は、データフレームが入力されると、当該データフレームがリアルタイムトラフィックか否かを判断する（Ｓ21）。入力したデータフレームが非リアルタイムトラフィックであった場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ｅを選択し（Ｓ22）、処理を終了する。一方、入力したデータフレームがリアルタイムトラフィックであった場合には、当該データフレームが上り方向（ＧＷ−ＡＰに向かう方向）に転送されるか下り方向（ＧＷ−ＡＰから遠ざかる方向）に転送されるかを判断する（Ｓ23）。

データフレームが下り方向に転送される場合、ＡＰ管理テーブルを参照し、当該データフレームの送信先となるＡＰを認識してマルチホップ数を取得する（Ｓ24）。なお、ＡＰ配下の無線端末が送信先の場合には、自ＡＰにおけるマルチホップ数を取得する。ＡＰ管理テーブルを参照し、データフレームの送信先に対応するマルチホップ数を取得すると、マルチホップ数が予め定めた閾値Ｍ以上か否かを判断する（Ｓ25）。マルチホップ数がＭ以上の場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ａを選択し（Ｓ26）、処理を終了する。一方、マルチホップ数がＭ未満の場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ｂを選択し（Ｓ26）、処理を終了する。

一方、データフレームが上り方向に転送される場合、ＡＰ管理テーブルを参照し、当該データフレームの送信元となるＡＰを認識してマルチホップ数を取得する（Ｓ28）。なお、ＡＰ配下の無線端末が送信元の場合には、自ＡＰにおけるマルチホップ数を取得する。ＡＰ管理テーブルを参照し、データフレームの送信元に対応するマルチホップ数を取得すると、マルチホップ数が予め定めた閾値Ｎ以上か否かを判断する（Ｓ29）。マルチホップ数がＮ以上の場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ｃを選択し（Ｓ30）、処理を終了する。一方、マルチホップ数がＮ未満の場合には、当該データフレームの出力先として送信バッファ２２Ｄを選択し（Ｓ31）、処理を終了する。なお、閾値ＭとＮは同じ値でもよく、また異なる値でもよい。

データフレーム振分部２１は、入力したデータフレームをそのマルチホップ数に対応するいずれかの送信バッファに出力すると、送信制御部２３に対してどの送信バッファにデータフレームを出力したかを示すデータフレーム転送完了信号を通知する。以上が、データフレーム振分部２１の処理内容である。

送信制御部２３は、各送信バッファ２２Ａ〜２２Ｅに対応する合計５つのキャリアセンスカウンタをもつ。各キャリアセンスカウンタは、それぞれ対応する送信バッファに対するデータフレーム転送完了信号をデータフレーム振分部２１から受信すると、それをトリガとしてキャリアセンス処理を開始する。各キャリアセンスカウンタは、キャリアセンス処理を開始すると、まず予め定められた期間（固定フレーム間隔）に渡ってキャリア無の状態であるかを判断する。各キャリアセンスカウンタには、それぞれ固有の固定フレーム間隔が割り当てられる。各キャリアセンスカウンタに割り当てられる固定フレーム間隔は、例えば各送信バッファ２２Ａ〜２２Ｅに対応する値として
Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅ
あるいは
Ａ＜Ｂ＝Ｃ＜Ｄ＜Ｅ
あるいは
Ａ＜Ｃ＜Ｂ＜Ｄ＜Ｅ
のように、任意に設定可能である。第３の例は、マルチホップ数がＮ以上の上りデータフレームがＭ未満の下りデータフレームより小さな値の固定フレーム間隔が設定され、前者の上りデータフレームが結果として優先的な送信が可能になる例である。

次に、固定フレーム間隔に渡ってキャリア無の状態であれば、必要に応じて予め定められた範囲（乱数範囲）から１つの乱数を引き、その値に応じた時間に渡ってキャリアセンスを継続する。この乱数範囲も固定フレーム間隔と同様に、各キャリアセンスカウンタごとに任意に設定可能である。送信制御部２３は、乱数に応じた時間に渡ってキャリア無の状態であれば、対応する送信バッファに対してデータフレームを無線パケット生成部４２に出力するように指示する。

このように、各送信バッファ２２Ａ〜２２Ｅに対応するキャリアセンスカウンタの固定フレーム間隔および乱数範囲を適宜設定し、キャリアセンスカウンタがキャリアセンスを実施する時間に格差をつけることにより、各送信バッファ２２Ａ〜２２Ｅに格納されたデータフレームの送信権が得られる確率が差別化される。なお、図３に示すようにデータフレームが３つの送信バッファに振り分けられる場合には、３つのキャリアセンスカウンタを用いた制御が行われる。

また、図３に示す振り分け処理では、上りデータフレームと下りデータフレームを同列に扱い、上り下りに拘らずマルチホップ数に応じて送信制御の優先順位を設定している。一方、図５に示す振り分け処理では、上りデータフレームと下りデータフレームを個別に扱い、それぞれのマルチホップ数に応じて送信制御の優先順位を設定している。また、マルチホップ数の閾値となるパラメータＭ，Ｎをさらに細分化し、例えばマルチホップ数が１以上Ｍ１未満、Ｍ１以上Ｍ２未満、Ｍ２以上のそれぞれに対応する送信バッファを備え、それぞれに送信制御の優先順位を設定するようにしてもよい。さらに、データフレームのマルチホップ数と閾値を比較するのではなく、マルチホップ数の取り得る値に対応する数の送信バッファを備え、マルチホップ数ごとに送信制御の優先順位を設定するようにしてもよい。このようにネットワーク規模に応じて閾値の設定を調整することにより、比較的大規模なネットワークを構築する場合でも、細かくデータフレームの優先制御を行うことが可能となる。

以上のように、データフレーム振分部２１において、リアルタイムトラフィックで、かつマルチホップ数に対応する送信バッファに振り分け、送信制御部２３において、優先度の高い送信バッファに蓄積されたデータフレームがより早く送信されやすいように、各キャリアセンスカウンタのキャリアセンス時間を制御する。これにより、ＧＷ−ＡＰから遠くに位置するＡＰのＢＳＳからのデータフレーム、あるいは当該ＢＳＳ宛てのデータフレームを優先的に転送することができる。

本発明のマルチホップ制御方法が適用されるマルチホップ無線ネットワークの構成例を示す図。 本発明の無線基地局の実施形態を示す図。 データフレーム振分部２１の第１の処理手順を示すフローチャート。 ＡＰ管理テーブルの構成を示す図。 データフレーム振分部２１の第２の処理手順を示すフローチャート。 従来の無線基地局（ＡＰ）の構成例を示す図。 インフラストラクチャモードとＷＤＳモードを組み合わせたネットワーク構成を示す図。

符号の説明

１０ 有線ネットワーク
１１ ゲートウェイアクセスポイント（ＧＷ−ＡＰ）
１２ アクセスポイント（ＡＰ）
１３ ＡＰのサービスエリア（ＢＳＳ）
２１ データフレーム振分部
２２ 送信バッファ
２３ 送信制御部
３０ 送受信処理部
３１ 変調部
３２ 無線送信部
３３ アンテナ
３４ 無線受信部
３５ 復調部
３６ パケット選択部
３７ キャリア検出部
４１ 送信バッファ
４２ 無線パケット生成部
４３ 送信制御部
４４ ヘッダ除去部

Claims (8)

1. 有線ネットワークに接続された無線基地局であるゲートウェイアクセスポイント（ＧＷ−ＡＰ）と、ＧＷ−ＡＰから順次無線回線で接続された複数の無線基地局であるアクセスポイント（ＡＰ）とにより構成され、ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークの無線基地局において、
   受信したデータフレームのうちリアルタイムトラフィックであるデータフレームについて、前記ＧＷ−ＡＰに向かう上りデータフレームであればその送信元のＡＰからのマルチホップ数を検出し、また前記ＧＷ−ＡＰから遠ざかる下りデータフレームであればその送信先のＡＰまでのマルチホップ数を検出し、検出したマルチホップ数に応じてキャリアセンス時間を差別化して送信するデータフレームの優先制御を行う制御手段を備えた
   ことを特徴とする無線基地局。
2. 請求項１に記載の無線基地局において、
   前記制御手段は、前記マルチホップ数と少なくとも１つの閾値を比較し、その比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行う構成である
   ことを特徴とする無線基地局。
3. 請求項１に記載の無線基地局において、
   前記制御手段は、前記上りデータフレームのマルチホップ数と前記下りデータフレームのマルチホップ数に対してそれぞれ個別に少なくとも１つの閾値と比較し、それぞれの比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行う構成である
   ことを特徴とする無線基地局。
4. 請求項１または請求項３に記載の無線基地局において、
   前記マルチホップ数は、前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと前記ＧＷ−ＡＰとの間で転送する回数、または前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で転送する回数、または前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと前記ＧＷ−ＡＰとの間で当該データフレームを中継するＡＰの数、または前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で当該データフレームを中継するＡＰの数のいずれかを用いる
   ことを特徴とする無線基地局。
5. 有線ネットワークに接続された無線基地局であるゲートウェイアクセスポイント（ＧＷ−ＡＰ）と、ＧＷ−ＡＰから順次無線回線で接続された複数の無線基地局であるアクセスポイント（ＡＰ）とにより構成され、ＧＷ−ＡＰと各ＡＰとの間でデータフレームのマルチホップ転送を行うマルチホップ無線ネットワークの無線基地局において、
   受信したデータフレームのうちリアルタイムトラフィックであるデータフレームについて、前記ＧＷ−ＡＰに向かう上りデータフレームであればその送信元のＡＰからのマルチホップ数を検出し、また前記ＧＷ−ＡＰから遠ざかる下りデータフレームであればその送信先のＡＰまでのマルチホップ数を検出し、検出したマルチホップ数に応じてキャリアセンス時間を差別化して送信するデータフレームの優先制御を行う
   ことを特徴とする無線基地局のマルチホップ制御方法。
6. 請求項５に記載の無線基地局のマルチホップ制御方法において、
   前記マルチホップ数と少なくとも１つの閾値を比較し、その比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行う
   ことを特徴とする無線基地局のマルチホップ制御方法。
7. 請求項５に記載の無線基地局のマルチホップ制御方法において、
   前記上りデータフレームのマルチホップ数と前記下りデータフレームのマルチホップ数に対してそれぞれ個別に少なくとも１つの閾値と比較し、それぞれの比較結果に応じて送信するデータフレームの優先制御を行う
   ことを特徴とする無線基地局のマルチホップ制御方法。
8. 請求項５または請求項７に記載の無線基地局のマルチホップ制御方法において、
   前記マルチホップ数は、前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと前記ＧＷ−ＡＰとの間で転送する回数、または前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で転送する回数、または前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと前記ＧＷ−ＡＰとの間で当該データフレームを中継するＡＰの数、または前記上りデータフレームの送信元または前記下りデータフレームの送信先のＡＰと自局との間で当該データフレームを中継するＡＰの数のいずれかを用いる
   ことを特徴とする無線基地局のマルチホップ制御方法。
   

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