JP2008042757A - 無線システム、無線通信装置及び通信方法 - Google Patents

無線システム、無線通信装置及び通信方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ＣＳＭＡ方式の無線ＬＡＮシステムで使用される無線通信装置間の通信効率を改善すること。
【解決手段】ＣＳＭＡ方式の無線通信システムは、１以上の無線通信装置と、１以上の無線通信装置を経由して通信を行う通信端末とを有する。無線通信装置は、パケットを蓄積し、送信タイミングに従ってパケットを出力する送信バッファと、通信に要求される所要品質に基づいて許容遅延時間を決定する手段と、送信タイミングを決定する制御手段とを有する。制御手段は、送信用の第１パケットの受信後、乱数から導出される期間及び許容遅延時間を含む待機時間の経過後に、第１パケットを送信し、該第１パケットに対する応答パケットの受信後、或る固定期間経過後に後続の第２パケットを送信するように、送信タイミングを決定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、キャリアセンス多重アクセス（CSMA: Carrie Sense Multiple Access)方式を用いたメッシュ型通信を行うための無線通信システム、無線通信装置及び通信方法に関する。
CSMA方式における端末は、送信前にあるランダム期間の間に仮想キャリアセンスを行い、他の端末が基地局と通信していないことを確認して実際にパケット送信を行う。他の端末が通信中であればその通信が完了した後に、パケットが送信される。このとき、どの端末も平等に送信する権利を持つ。仮想キャリアセンスと呼ばれる方式では、チャネルがIFS(Inter Frame Space)期間だけアイドルになった後にバックオフ制御が行われる。バックオフ制御では、チャネルがアイドルになった後、規定のCW(Contention Window)範囲内で乱数を発生させ、その乱数値に応じてランダム期間が決められる。そして、算出され乱数値を初期値とし、時刻経過と共にその値を減少させ、値が0となったところで実際のパケット送信が行われる。ここで、IFSは無線LAN標準規格IEEE802.11で規定されており、送信に先立ってアイドル検出を行うべきある一定期間である。CWはバックオフにおいてとりうる乱数の最大値であって、ユーザー多重を実現するために必要なパラメータである。IEEE802.11ではCWの最小値CWminと最大値CWmaxが規定されており、初回送信におけるバックオフ制御は、CWminの値を用いて乱数値を算出し、再送のたびにこのCWを2倍の大きさにすることで行われる。なお、CWmaxはCWの上限値である。このランダム性を利用したバックオフ制御により、複数の端末が同一チャネルを共有して通信を行うことが可能になる。ただしこの方式では、複数の端末がたまたま同時にパケット送信を行う可能性があり、この場合はパケット衝突が発生し、正しくパケットが受信されず、通信品質が劣化してしまう。
この問題に対処するため、非特許文献１に記載の通信方式では、或る優先制御が行われる。非特許文献1に示されるようにIEEE802.11eでは、EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)が規定されている。これはパケットに4種類のプライオリティを用意し、プライオリティの高いパケットには上記のIFSやCWmin, CWmaxなどの送信待ち時間を短くすることで、優先的にパケット送信権を与えるものである。これにより音声やデータなどの様々なアプリケーションが混在する通信環境において相対的な優先制御が可能となる。
また、IEEE802.11e規格ではTXOP (Transmission Opportunity)と呼ばれる連続送信方式が規定されている。この方式を説明するために、先ず従来のIEEE802.11規格（非特許参考文献2）による通信方式が説明される。
図１に示されるように、この方式ではDCF (Distributed coordination Function)方式が使用され、１パケットの送信毎にバックオフによる送信機会（送信権）の取得が必要とされる。図中、「Ｄ」は或るノードから別のノードへ送信されるデータパケットを表し、「Ａ」はデータパケットの受信に対する確認応答（例えば、ＡＣＫ）を表す。「DIFS」はこの規格で決定される、データパケット送信前に待機しなければならない或る固定期間を示す。「BO」はバックオフにより待機しなければならない可変期間を表し、期間の長短は上記の乱数に依存する。図示されているように、通信ノードは、転送すべきデータパケットを受信すると、（DIFS＋BO）で規定される期間だけ待機した後に、データパケット１つを送信する。通信ノードは、転送すべき後続のデータパケットを受信した場合も、（DIFS＋BO）で規定される期間だけ待機した後に、データパケット１つを送信する。
図２はTXOPによる連続送信方式でパケット伝送が行われる様子を示す。「D」、「A」、「BO」については図１で説明済みのものと同じである。「AIFS」もデータパケット送信前に待機しなければならない或る固定期間を表す点で「DIFS」と同じであるが、これはパケットの優先度に応じて異なる長さであり、無線ＬＡＮQoSの規格であるIEEE802.11eにて規定されている。TXOP方式では、初回のパケット送信については図１の場合と同様に、（AIFS＋BO）で規定される期間だけ待機した後に、データパケットが１つ送信される。しかしながら後続の第２のパケット送信の際に、バックオフ制御は行われない。送信先の通信ノードから応答パケット「A」が受信された後、或る固定期間待機した後でデータパケットが１つ送信される。その固定期間はＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）と呼ばれる。後続の第３以降のパケットについても同様に、応答パケット受信後、SIFSの期間経過後にデータパケットが１つずつ送信される。このようにして初回のパケット伝送に続く２番目以降のパケット伝送が連続的に行われる。
TXOP方式を用いることにより、パケット送信前のオーバーヘッド時間が削減されるため、無線帯域の高効率化によるキャパシティーの向上（たとえばVoIP通信における同時通信台数の向上やデータ通信のスループットの向上）などを期待することができる。たとえばボイスオーバインターネットプロトコル（VoIP）通信における音声データのように、送信するデータペイロードが送信開始前のバックオフに比べて極端に短い場合に、TXOP方式による通信の高効率化が大きく期待できる。また、無線LANメッシュネットワークでは同一のデータがＡＰ（アクセスポイント又は基地局）により複数回転送されるためオーバーヘッドの増加に関する問題が深刻になりやすいが、TXOPを用いることにより、その問題を効果的に軽減できることが期待される。また、乱数に基づくバックオフ制御の回数が減るので、パケット衝突の可能性も低くなり、結果としてキャパシティーの向上が見込まれる。
IEEEStd 802.11e-2005, Amendment 8: Medium Access Control(MAC) Quality of Service Enhancements(IEEE802.11e規格)、11, Nov, 2005 ANSI/IEEEstd 802.11, Wireless LAN medium access control (MAC) and physical layer (PHY)specifications, 1999
上述のように、TXOP方式をメッシュネットワークに適用した場合は、オーバーヘッド削減やバックオフ回数の減少に伴うネットワークキャパシティーの向上が見込まれる。
ところで、TXOP方式によるパケットの連続送信は送信キューの中に複数のパケットが存在する場合に行われ、送信キューの中にパケットが１つしかなかった場合は、TXOP方式でない通常の送信方式でそのパケットは送信される。
図３は、メッシュネットワークにおいてＴＸＯＰを適用した場合の問題点を説明するための説明図である。図３では、４つのVoIP端末(V1,V2,V3,V4)が、無線通信装置であるメッシュアクセスポイント（MAP）を介して音声パケット通信を行っている。メッシュアクセスポイントMAPは、メッシュポイントMPともパケットを送受信する。メッシュポイントMPは、パケットの宛先端末が所属するMAPかもしれないし、そこに至る途中の中継ノードかもしれない。MAPは、VoIP端末用のインターフェースとメッシュネットワーク内部向けのインターフェースとを有し、一般に後者は前者より高速通信が可能である。
図示の例では、先ず、第１端末V1が音声パケット１つをMAPに送信する。MAPは受信したパケットをMPに転送する。上述したようにTXOP方式は、送信キュー中に複数の送信パケットが存在する場合にのみ行われる。目下の例の場合、MAPの送信キューには第１端末V1からの音声パケットが１つしかないので、その１つの音声パケットの転送は、（AIFS＋BO）の期間経過した後に行われる。第４端末V4も音声パケット１つをMAPに送信し、この場合も、同様な理由で（AIFS＋BO）の期間経過後、その音声パケットがMPに転送される。図示の例では、第３及び第２端末V3,V2が比較的近接したタイミングで音声パケットをMAPにそれぞれ１つずつ送信し、それら２つの音声パケットが送信キューに蓄積される。最初に転送されるパケット（第３端末V3から受信したパケット）は、（AIFS＋BO）の期間経過後にMPに転送され、次のパケット（第２端末V2から受信したパケット）は、先行するパケットの応答パケット受信後所定の期間（SIFS）経過後に転送される。SIFSは非常に短く設定されるので、図３では２つのパケットが連続的に送信されるように描かれている。以下同様に、MAPは送信キューにパケットが１つしか蓄積されていなければ、（AIFS＋BO）の期間経過後にそれを転送し、パケットが複数蓄積されていたならば、TXOP方式で２番目以降のパケットを説明済みの手法で連続的に送信する。
従って、従来の方式ではTXOP方式が常に行われるわけではない。これは、無線リソースの有効利用を図り、ネットワーク容量の増大を期待する観点からは不利である。かといって、送信キューに複数のパケットが蓄積されるまで、MAPがパケットの送信を常に待機したとすると、パケット伝送遅延が著しく増大してしまうことが懸念される。或いは、全ての端末が音声パケットを１つずつ短期間の間にＭＡＰに送信し、それら４つのパケットが送信キューに格納されたならば、最もリソース効率良くTXOP方式のパケット転送を行うことができる。しかしながらそのような好都合なタイミングでパケットを受信することは常には期待できない。
音声パケットのように周期的にパケットを送信する必要がある端末がメッシュネットワークへ接続された場合でも容量を向上させる高効率TXOPを実現することが望まれている。
本発明は、上記問題点の少なくとも１つに対処するためになされたものであり、その課題は、ＣＳＭＡ方式の無線ＬＡＮシステムで使用される無線通信装置間の通信効率を改善することである。
本発明によるＣＳＭＡ方式の無線通信システムは、１以上の無線通信装置と、１以上の無線通信装置を経由して通信を行う通信端末とを有する。無線通信装置は、パケットを蓄積し、送信タイミングに従ってパケットを出力する送信バッファと、通信に要求される所要品質に基づいて許容遅延時間を決定する手段と、前記送信タイミングを決定する制御手段とを有する。制御手段は、送信用の第１パケットの受信後、乱数から導出される期間及び許容遅延時間を含む待機時間の経過後に、前記第１パケットを送信し、該第１パケットに対する応答パケットの受信後、或る固定期間経過後に後続の第２パケットを送信するように、前記送信タイミングを決定する。
本発明によれば、ＣＳＭＡ方式の無線ＬＡＮシステムで使用される無線通信装置間の通信効率を改善することができる。
本発明の一形態による無線通信装置であるメッシュアクセスポイント（MAP）は、そこに接続されたVoIP端末から受信された音声パケットをメッシュネットワーク内部へ転送する場合に、なるべくTXOP方式の送信が実行できるように、初回のパケット送信タイミングを、MAPが自律分散的に（MAP各自が独自に）決定した一定時間の間遅延させる。これにより、メッシュネットワーク内部において効率的なTXOP通信を行う回数が増え、オーバーヘッドの削減やパケット衝突の問題が解決され、トータルキャパシティーの向上が見込まれる。
また、遅延させられる上記一定時間は、各ＭＡＰがユーザーの要求遅延に応じて自律的に決定されてもよい。これにより、集中制御局を設置せずにトータルキャパシティーの向上が見込まれる。
また、遅延させられる上記一定時間は、ネットワークの状況に応じて変更されてもよい。たとえばVoIP端末の接続されているMAP間、あるいはVoIP端末が接続されているMAPと外部ネットワークと接続されているGW間において定期的にネットワーク遅延を測定し、上記のユーザーの要求条件を満たす範囲内で適応的に「一定時間」が決定されてもよい。ネットワーク遅延は、例えば既存のルーティングプロトコルを用いることで測定可能である。このためネットワークの混雑度が変化した場合でもユーザーの要求する品質（遅延等の条件も含む。）を確保したまま高効率な通信を行うことができる。
本発明の一形態によれば、無線LANメッシュネットワークにおいて高効率なTXOP通信方式を実現し、VoIP端末の同時通話台数やデータ通信のスループットに代表されるようなトータルキャパシティーを向上させることが可能となる。
本発明の実施例による様々な恩恵は、メッシュアクセスポイントMAPを以下に説明されるように改良することで享受でき、通信端末に何らかの変更を行うことは必須でない。従って本発明は既存のシステムに簡易に適用できる利点を有する。
以下に本手法を用いた場合の実施例を示す。
図４は本発明を利用することが可能なCSMA方式を採用する無線LANシステムを示す。本システムでは、音声通話機能を有する無線LAN VoIP端末（V1, V2, V3およびV4, V5, V6）が、５つのメッシュアクセスポイント(Mesh Access Point)MAP1〜MAP5を介して音声パケット通信を行う。各MAPは、図５に示すようなハードウェア構成を有し、図６はMAPの機能ブロック図を示す。
MAPは、隣接するMAPからのパケットの中継を行う機能と、配下の通信端末と通信を行う無線LAN基地局としての機能とを有する。MAP1-5は、VoIP端末(V1-V6)接続用無線LANインターフェースと、MAP間通信接続用の複数のインターフェースとを有する。後者のインターフェースは前者よりも高速な通信を行うことができるのが一般的である。しかしながら、場合によっては、MAP間のインターフェース及び通信端末とのインターフェースが同じでもよい。
図４に示されるように、本実施例では無線LANVoIP端末（V1, V2, V3, V4, V5, V6）が音声パケット通信を行っている。本実施例では離れたMAPに接続されているV1とV4、V2とV5、V3とV6がそれぞれ音声通信を行っている。また、MAP1とMAP2、MAP2とMAP3、MAP3とMAP4、MAP4とMAP5それぞれの間には無線リンクが確立しているものとする。
図５に示されるように、MAPは情報処理装置であるCPU、ROMやRAMなどのメモリ、キーボタン等の操作部、CSMA方式による無線通信が可能な無線通信部、さらにディスプレイが備わっていてもよい。ＭＡＰに操作部やディスプレイが備わっていなかった場合には、（１）リモート端末からネットワーク越しにＷＥＢブラウザ等を利用して各種の設定がなされてもよいし、或いは（２）シリアルケーブルをＰＣとＭＡＰ間に接続することによりＰＣからＴＥＬＮＥＴ等を利用して各種の設定がなされてもよい。
図６はメッシュアクセスポイントMAPの機能ブロック図を示す。図６には、送信キュー２０１，２０２、遅延測定用パケット宛先判定部２０３、ルーティングテーブル２０４、TXOP許容遅延時間算出部２０５、遅延測定用パケット生成部２０６、測定タイミング決定タイマー２０７、TXOP許容遅延時間記憶部２０９が示されている。
送信キュー２０１はMAPに接続された無線LAN VoIP端末から受信した音声パケット、および隣接するMAPから受信した中継用音声パケットをキューイングする機能を有する。送信キューは送信バッファと呼んでもよい。
送信キュー２０２は本発明で使用する遅延測定用パケットを送信するための専用の送信キューである。本実施例では送信キューは音声パケット用及び遅延測定パケット用に別々に用意されているが、同一の送信キューが使用されてもよい。つまり音声パケットと測定用パケットについて同一の送信キューが使用されてもよい。
遅延測定用パケット宛先判定部２０３は本発明で使用する遅延測定用パケットの宛先を決定するために、VoIPパケットの宛先端末情報（ＭＡＣアドレス）を送信キュー201より取得する。遅延測定用パケットの宛先は、VoIPパケットの宛先端末が所属するメッシュアクセスポイントである。VoIPパケットには宛先端末のMACアドレスが記載されているが、その端末がどのMAPに所属するかを示す情報は通常は含まれていない。このため、遅延測定用パケットの宛先判定部２０３は、ルーティングテーブル２０４を参照し、宛先端末が所属するMAPのMACアドレスを特定する。
ルーティングテーブル２０４は、隣接するMAP又は配下の端末から受信したパケットをどのように中継又は転送するかを指定する。テーブルに記載されるアドレスの対応関係は適宜更新されてよい。
TXOP許容遅延時間算出部２０５は、すでに送信した遅延測定用パケットが宛先ＭＡＰから応答パケットとして戻ってきた場合に、実際のパケット伝送遅延（測定パケット送信時刻と測定応答パケット受信時刻の差分）およびユーザーの設定する要求遅延時間などからTXOP許容遅延時間を決定する機能を有する。パケットの送受信時間で実際に測定可能な時間はラウンドトリップタイム（Round Trip Time）、つまり片方向遅延時間の２倍である。要求遅延時間は、その期間内に、送信元MAPから宛先MAPへのパケット伝送が済むように、ユーザーにより又はアプリケーション等により設定される。従って要求遅延時間は目標値と呼ばれてもよい。より具体的には、例えば、
TXOP許容遅延時間 ＜（ユーザーの設定する要求遅延時間）−（ラウンドトリップタイム／２）
が満たされるように、TXOP許容遅延時間が設定される。これにより、ユーザーの要求する遅延時間要求を満たしつつTXOP方式の送信も実行可能になる。
TXOP送信時間記憶部２０９は、算出されたTXOP遅延時間を一定期間の間記憶する。記憶している期間はユーザーにより任意に変更されてよい。
なお、受信したパケットの送信元に依存して、TXOP許容遅延時間を算出するか否か（TXOP方式の送信を行うか否か）が決定されてもよい。例えば、MAPが配下の端末から受信したパケットを送信する場合には、TXOP許容遅延時間が算出され、ＭＡＰが前段のＭＡＰから受信したパケットを後段のMAPへ中継する場合にはそれが算出されないようにしてもよい。
また、TXOP許容遅延時間は上記測定用パケットにより測定された片方向遅延時間を宛先MAPまでの中継回数で割ることで決定されてもよい。
遅延測定用パケット生成部２０６は、送信元及び送信先のMAP間のパケット伝送遅延を測定するためのパケットを作成する。遅延測定用パケットは、少なくとも送信時点の時間を記録するフィールドを有する。
測定タイミング決定タイマー２０７は、遅延測定が時間に依存して行われる場合に、遅延測定用パケットの作成のトリガを与える。例えば、遅延測定は、定期的に行われてもよいし、特定の時刻になった時に行われてもよく、測定タイミング決定タイマー２０７はそのような時間を管理する。
なお、他MAPで作成され送信され自MAPで受信された遅延測定用パケットは、メッシュ受信部（図示せず）より自ＭＡＰ内部の遅延測定用パケット生成部２０６へ送られ、遅延応答パケットとして送信される。これにより、他MAPは遅延測定用パケットを適切に受け取ることができる。
図７は本発明の一実施例によるMAPの動作例を示すフローチャートである。
ステップ７０１では、MAPは配下の端末から（又は隣接するMAPから）VoIPパケットを受信する。
ステップ７０２では、宛先端末が接続されているＭＡＰ（宛先ＭＡＰ）に対するTXOP許容遅延時間がすでに算出済みであるか否かが判断される。この判断は図６中のTXOP許容遅延時間記憶部２０９を参照することにより可能である。TXOP許容遅延時間が算出済みであった場合はフローはステップ７０５に進み、算出されていなかった場合はフローはステップ７０３に進む。
ステップ７０３では、自MAPで遅延測定用パケットが作成され、宛先MAPへ送信され、応答パケットとしてそれが受信される。
ステップ７０４では、受信した遅延測定用パケットに基づいて、TXOP許容遅延時間が算出される。
ステップ７０５では、用意されていた又は用意したばかりのTXOP許容遅延時間だけ送信タイミングが待機させられる。
ステップ７０６では、通常のTXOP方式の送信と同様に、最初に送信するパケットは（AIFS＋BO）だけ待機した後に送信され、２番目以降のパケットは、応答パケット受信後、SIFSのような短い固定期間の経過後に送信される。
図７のフローチャートではTXOP許容遅延時間は遅延測定により得られた時間を各ＭＡＰでホップ数で割り算し、各ＭＡＰで送信遅延を行ってよいが、本発明はそのような態様に限定されない。例えば、図４に示されるように、隣接するMAPから受信した中継パケットについてはTXOP許容遅延を行わずに、通常のＴＸＯＰ送信を行うようにしてもよい。この場合のフローチャートが図８に示される。図示されているように、ステップ７０１及び７０４の間に、判別ステップ８０２が挿入されている。判別ステップ８０２では、MAPで受信されたパケットが、隣接するMAPから受信された中継パケットであるか或いは配下のMAPから受信したパケットであるかを判別する。それが隣接する他ＭＡＰから受信されたパケットであった場合は、従来のTXOPによるVoIPパケット通信が行われ、そうでなければ説明済みの動作が行われる。
図９は本実施例で実現可能なシーケンスの一例を示す。本実施例ではMAP間におけるリンクにTXOP方式を適用した場合に、図３と比較して高効率なTXOP送信を実現することができる。図９でも、４つのVoIP端末(V1,V2,V3,V4)が、メッシュアクセスポイント（MAP）を介して音声パケット通信を行っている。
図示の例では、先ず、第１端末V1が音声パケット１つをMAPに送信する。MAPは受信したパケットを送信キューに蓄積し、TXOP許容遅延時間の経過を待つ。図示の例では、TXOP許容遅延時間の経過前に、MAPは第４端末V4から音声パケット１つを受信し、それを送信キューに蓄積する。TXOP許容遅延時間が経過すると、MAPは、（AIFS＋BO）の期間経過後、送信キューで待機している最初の音声パケットを隣接するMAP（後段のMAP）に転送する。次のパケット（第４端末V4から受信したパケット）は、先行するパケットの応答パケット受信後所定の期間（SIFS）経過後に転送される。このようにして２つのパケットがTXOP方式でほぼ連続的に送信される。
図３の場合と同様に、第３及び第２端末V3,V2が比較的近接したタイミングで音声パケットをMAPにそれぞれ１つずつ送信し、それら２つの音声パケットが送信キューに蓄積される。最初に転送されるパケット（第３端末V3から受信したパケット）は、（AIFS＋BO）の期間経過後にMPに転送され、次のパケット（第２端末V2から受信したパケット）は、先行するパケットの応答パケット受信後所定の期間（SIFS）経過後に転送される。以下同様に、MAPの送信キューにパケットが１つしか蓄積されていなかった場合に、MAPはTXOP許容遅延時間τの経過後に、（AIFS＋BO）の期間経過を待つ。そしてMAPは送信キューに蓄積されているパケットを送信する。本手法では図３の場合よりも、TXOP許容遅延時間だけ余分に送信タイミングを待機するので、送信キューに複数のパケットが蓄積される確率がその分だけ高くなる。送信キューに複数のパケットが蓄積されていれば、TXOP方式のパケット伝送を用いることができる。MAPがパケットを受信した後、（τ＋AIFS＋BO）の期間経過後、依然として送信キューにパケットが１つしか蓄積されていなかったならば、従来通りその音声パケットが送信される。本実施例によれば、通信の所要品質を確保しつつ、TXOP方式のパケット送信がなるべく行われるようにパケット送信タイミングが（場合によってはぎりぎりまで）遅延させられる。これによりTXOP方式による恩恵を従来よりも多く享受することできるようになる。
図１０は本実施例における測定用パケットの送受信の一例を示す。ＭＡＰ間で測定用パケットの送受信を行うことにより往復遅延時間や中継回数などを取得することが可能となる。図中、「TXOP許容遅延」はTXOP許容遅延時間 に対応し、「通話品質の要求遅延」は「ユーザーの設定する要求遅延時間」に対応し、「測定値」は「ラウンドトリップタイム／２」に対応する。
尚、測定用パケットにはIP層の信号（一般的にIPネットワークの遅延時間の測定に使用されているICMP Echo Request/Reply (Ping)）が使用されてもよいし、ルーティングプロトコルで使用されているルートリクエスト（Route Request）パケット、新規定義パケットなどが使用されてもよい。その他の方式として、VoIPパケット中へ送信時刻情報を記載することにより、VoIPパケットを遅延時間測定用パケットの代わりに使用することも可能である。VoIPパケットへ時間情報を記載することで（MAPから送信された時刻をヘッダ等へ記載することで）、音声パケット以外の新規フレームが測定用に別途用意されなくてよい。
ところで、フローチャートの中ではTXOP許容遅延時間を決定するパラメータとして、メッシュネットワーク内部の宛先ＭＡＰまでの遅延時間が使用されていたが、代替的に又は付加的に、端末接続台数に応じてTXOP許容遅延時間が決定されてもよい。たとえばＭＡＰに接続された端末数が少ない場合は、TXOP許容遅延時間を設定した場合でも帯域消費削減効果は少なく、単に遅延時間が増大するだけになってしまうおそれがある。接続されている端末台数が多い場合はTXOP遅延を適用する効果は大きい。このような観点からは、例えば、端末接続台数が多い場合にはTXOP許容遅延時間を長く設定し、端末接続台数が少ない場合にはTXOP許容遅延時間を短く設定することが好ましい。
また、TXOP許容遅延時間を決定するパラメータとして、宛先ＭＡＰまでの中継回数やメッシュネットワークを構成するＭＡＰ数などが考慮されてもよい。たとえば宛先ＭＡＰまでの中継数が少ない場合や、メッシュネットワーク全体のＭＡＰ数が少ない場合は帯域削減の効果が少ない可能性があるため、ＴＸＯＰ遅延を行う実益が乏しくなる。このような観点からは、宛先MAPまでの中継数及び／又はメッシュネットワーク中のMAP数が多い場合にTXOP許容遅延時間を長く設定し、そうでない場合は短く設定することが望ましい。
また、TXOP遅延時間決定のパラメータとして、隣接ノードから定期的に報知されるビーコンパケットに含まれる無線帯域使用率情報（ロード情報（Ｌｏａｄ情報））や、配下に接続されている端末数情報（ＳＴＡ＿Count情報）等が考慮されてもよい。この場合、たとえば隣接ノードのロード（負荷）が高い値であった場合（つまり隣接ノードでの無線帯域使用率が高いと判断された場合）は、バックオフによる送信機会を取得できる可能性が低く、パケットの衝突の可能性が高いため、TXOP許容遅延を長くすることが好ましい。またSTA_Count情報が大きな値を示す場合にも、バックオフにより送信機会を取得できる可能性が低く、パケットが衝突する可能性が高いため、TXOP許容遅延を長くすることが好ましい。TXOP許容遅延時間が長く設定されると、より多くのパケットが送信キューに蓄積されやすくなる。従って、一旦送信機会が取得されると、多くのパケットを連続的に送信することができ、リソースを高効率に利用することができる。
上記の実施例ではTXOP許容遅延時間は、１つしか導出されなかったが、複数導出される場合もある。例えば、図１１に示されるように、複数の宛先ＭＡＰがある場合にそのような事態が生じる。この図ではV1-V1間、V2-V2間、V3-V3間にて音声通話が行われている。例えば、V1-V1間及びV2-V2間で例えば５０ｍｓのようなTXOP許容遅延時間が導出され、V3-V3間で１００ｍｓのようなTXOP許容遅延時間が導出されたとする。このような場合、より大きなTXOP許容遅延時間が利用されたとすると、V1-V1間又はV2-V2間で要求される「要求遅延時間」を満足することができなくなってしまうことが懸念される。従って、図１１に示されるような場合には、より短いTXOP許容遅延時間が使用されることが好ましい。
IEEE802.11方式で規定されているパケット伝送方式を説明するための図である。 IEEE802.11e方式で規定されているTXOP方式を説明するための図である。 メッシュネットワークにTXOP方式を適用した場合の問題点を説明するための説明図を示す。 本発明の一実施例による無線LANシステムを示す図である。 メッシュアクセスポイント（MAP）のハードウェア構成図を示す。 メッシュアクセスポイント（MAP）の機能ブロック図を示す。 本発明の一実施例による動作例を示すフローチャートである。 図７の動作例の変形例を示すフローチャートである。 本発明の一実施例による動作例を示すシーケンス図である。 遅延測定用パケットが送受信される様子を示す図である。 宛先MAPが複数存在する様子を示す図である。
符号の説明
D データパケット
A 送達確認パケット（ACK）
BO バックオフ
IFS インターフレームスペース
MP メッシュポイント
MAP メッシュアクセスポイント
V1〜V6 VoIP端末
１０１ CPU
１０２ ROM
１０３ RAM
１０４ 操作部
１０５ 無線通信部
１０６ ディスプレイ
２０１ データパケット用送信キュー
２０２ 遅延測定用パケットの送信キュー
２０３ 遅延測定用パケット宛先判定部
２０４ ルーティングテーブル
２０５ TXOP許容遅延時間算出部
２０６ 遅延測定用パケット生成部
２０７ 測定タイミング決定タイマー
２０９ TXOP許容遅延時間記憶部

Claims (10)

  1. ＣＳＭＡ方式の無線通信システムであって、
    １以上の無線通信装置と、
    １以上の無線通信装置を経由して通信を行う通信端末と、
    を有し、少なくとも１つの無線通信装置は、
    パケットを蓄積し、送信タイミングに従ってパケットを出力する送信バッファと、
    通信に要求される所要品質に基づいて許容遅延時間を決定する手段と、
    前記送信タイミングを決定する制御手段と、
    を有し、前記制御手段は、
    送信用の第１パケットの受信後、乱数から導出される期間及び許容遅延時間を含む待機時間の経過後に、前記第１パケットを送信し、該第１パケットに対する応答パケットの受信後、或る固定期間経過後に後続の第２パケットを送信するように、前記送信タイミングを決定する
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. ＣＳＭＡ方式の無線通信システムで使用される無線通信装置であって、
    パケットを蓄積し、送信タイミングに従ってパケットを出力する送信バッファと、
    通信に要求される所要品質に基づいて許容遅延時間を決定する手段と、
    前記送信タイミングを決定する制御手段と、
    を有し、前記制御手段は、
    送信用の第１パケットの受信後、乱数から導出される期間及び許容遅延時間を含む待機時間の経過後に、前記第１パケットを送信し、該第１パケットに対する応答パケットの受信後、或る固定期間経過後に後続の第２パケットを送信するように、前記送信タイミングを決定する
    ことを特徴とする無線通信装置。
  3. 前記許容遅延時間は、送信元及び宛先の無線通信装置間のパケット伝送遅延の測定値及び測定値の差分から算出される
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  4. 前記許容遅延時間は、送信元及び宛先の通信端末間の無線通信装置数から決定される
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  5. 前記許容遅延時間は、無線帯域の使用率から決定される
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  6. 前記許容遅延時間は、当該無線通信装置に接続されている通信端末数から決定される
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  7. 前記送信用の第１パケットは、当該無線通信装置に接続されている通信端末から受信したパケットである
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  8. 第１及び第２パケットの宛先の無線通信装置が異なる場合に、各無線通信装置について算出された許容遅延時間の内、より短いものが前記待機時間の算出に使用される
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  9. 前記送信バッファに蓄積されるパケットは、一定の周期で受信される
    ことを特徴とする請求項２記載の無線通信装置。
  10. ＣＳＭＡ方式の無線通信システムで使用される通信方法であって、
    通信端末からパケットを受信し、送信バッファに蓄積するステップと、
    通信に要求される所要品質に基づいて許容遅延時間を決定するステップと、
    送信タイミングに従って、送信バッファからパケットを出力するステップと、
    を有し、前記送信タイミングは、
    送信用の第１パケットの受信後、乱数から導出される期間及び許容遅延時間を含む待機時間の経過後に、前記第１パケットを送信し、該第１パケットに対する応答パケットの受信後、或る固定期間経過後に後続の第２パケットを送信するように決定される
    ことを特徴とする通信方法。
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