JP2008060984A

JP2008060984A - 無線通信システムの送信装置および送信方法

Info

Publication number: JP2008060984A
Application number: JP2006236523A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Ogawa; 将克小川; Yusuke Asai; 裕介淺井; Satoshi Aikawa; 聡相河
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13

Abstract

【課題】送信失敗の原因としてリンクエラーとパケット衝突を区別し、不要な伝送レートの低下を防ぎ、システムに収容可能なユーザ数を増加させる。
【解決手段】キャリア検出を行いアイドルのときにデータ送信を行い、データ送信後に受信応答であるＡＣＫを受信したときに送信成功数をカウントし、所定時間内にＡＣＫを受信できないときに送信失敗数をカウントし、該送信成功数が第１の規定値になったときに伝送レートを上げ、該送信失敗数が第２の規定値になったときに伝送レートを下げる無線通信システムの送信装置において、データ送信後にキャリアを検出せずかつＡＣＫを受信しないときに、送信失敗数をカウントする構成である。
【選択図】図４

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network) や無線ＰＡＮ（Personal Area Network)のように複数の通信局間でランダムアクセスによりデータ通信を行う無線通信システムの送信装置および送信方法に関する。

無線通信システムにおけるアクセス制御には、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) がある（非特許文献１）。この方式は、送信装置が送信を開始する前に、ある期間（ＤＩＦＳ）でキャリアセンスを行う。チャネルがビジーであればアイドルになるまで待ち、その後に再びＤＩＦＳの期間でキャリアセンスを行う。ＤＩＦＳの期間に渡ってチャネルがアイドルになった後に、ＣＷ（Contention Window)の範囲内で乱数（バックオフタイム）を発生させる。チャネルがアイドルである間、バックオフタイムをスロットタイムごとに減算していき、最後に０になったときにデータを送信するバックオフ制御を行う。これにより、複数の送信装置間の送信機会の均等化を図っている。

データを受信した受信装置は、送信装置に対して応答信号ＡＣＫ（Acknowledgment）を送信し、送信装置はＡＣＫを受信することによりデータが受信装置に届いたと判断し、所定時間内にＡＣＫを受信しない場合にパケット衝突と判断して再送処理を行う。なお、再送ごとにバックオフ制御のＣＷの範囲を２倍にする２進指数バックオフ制御により、再衝突する確率の低減を図っている。

また、送信装置において、ＡＣＫの受信または未受信に応じてカウントした送信成功数または送信失敗数に基づき、伝送レートを変更する方法が広く知られている。非特許文献２では、送信失敗が２回連続して生じると伝送レートを下げ、送信成功が10回連続して生じると伝送レートを上げる方法が記載されている。

図６は、従来の無線通信システムの送信装置における伝送レート変更の制御手順を示す。
図において、送信装置は、データ送信を終了すると（Ｓ１）、所定時間内にＡＣＫが受信されるか否かをチェックする（Ｓ２）。ここで、ＡＣＫを受信した場合には送信成功の手順となり、送信成功数Ｓをインクリメントし、送信失敗数Ｆをリセットする（Ｓ３）。次に、送信成功数Ｓが伝送レートを上げるための規定回数Ｎ_up以上であるか否かをチェックする（Ｓ４）。送信成功数Ｓが規定回数Ｎ_up未満であれば、次のデータの送信終了まで待機する（Ｓ１）。また、送信成功数Ｓが規定回数Ｎ_up以上であれば、伝送レートを上げ（Ｓ５）、送信成功数Ｓをリセットし（Ｓ６）、次のデータの送信終了まで待機する（Ｓ１）。

一方、データ送信後にＡＣＫを受信できない場合には送信失敗の手順となり、送信失敗数Ｆをインクリメントし、送信成功数Ｓをリセットする（Ｓ７）。次に、送信失敗数Ｆが伝送レートを下げるための規定回数Ｎ_down以上であるか否かをチェックする（Ｓ８）。送信失敗数Ｆが規定回数Ｎ_down未満であれば、次のデータ（再送データ）の送信終了まで待機する（Ｓ１）。また、送信失敗数Ｆが規定回数Ｎ_down以上であれば、伝送レートを下げ（Ｓ９）、送信失敗数Ｆをリセットし（Ｓ10）、次のデータ（再送データ）の送信終了まで待機する（Ｓ１）。
IEEE 802.11, 1999 Edition (ISO/IEC8802-11:1999) IEEE Standards for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Network - Specific Requirements - Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications A.Kamerman, L.Monteban, "WaveLAN-II:a high-performance wireless LAN for the unlicensed band", Bell Labs Technical Journal, vol.2,no.3, pp.118-133, Aug. 1997

ところで、２つの送信装置が同時にキャリアセンスしてチャネルがアイドルと判断し、それぞれデータを同時に送信した場合、通常はパケット衝突により受信失敗となり、ＡＣＫは受信されず再送処理が行われる。

従来の伝送レート変更の制御手順では、送信側におけるＡＣＫの未受信により送信失敗数としてカウントしている。例えば回線品質の低下による送信失敗などのリンクエラーの場合は、送信失敗数に応じて伝送レートを低下させることにより送信成功になる場合が多く、伝送レートを変更するメリットは大きい。一方、パケット衝突による送信失敗も、リンクエラーによる送信失敗と同一に扱われる。そのため、送信失敗数によっては伝送レートが低下することになるが、この場合の伝送レートの低下は無用といえる。このような無用な伝送レートの低下は、結果としてチャネルの占有時間を長くし、システムに収容可能なユーザ数が低下させることになる。

本発明は、送信失敗の原因としてリンクエラーとパケット衝突を区別し、不要な伝送レートの低下を防ぎ、システムに収容可能なユーザ数を増加させることができる無線通信システムの送信装置および送信方法を提供することを目的とする。

第１の発明は、キャリア検出を行いアイドルのときにデータ送信を行い、データ送信後に受信応答であるＡＣＫを受信したときに送信成功数をカウントし、所定時間内にＡＣＫを受信できないときに送信失敗数をカウントし、該送信成功数が第１の規定値になったときに伝送レートを上げ、該送信失敗数が第２の規定値になったときに伝送レートを下げる無線通信システムの送信装置において、データ送信後にキャリアを検出せずかつＡＣＫを受信しないときに、送信失敗数をカウントする構成である。

第２の発明は、キャリア検出を行いアイドルのときにデータ送信を行い、データ送信後に受信応答であるＡＣＫを受信したときに送信成功数をカウントし、所定時間内にＡＣＫを受信できないときに送信失敗数をカウントし、該送信成功数が第１の規定値になったときに伝送レートを上げ、該送信失敗数が第２の規定値になったときに伝送レートを下げる無線通信システムの送信方法において、データ送信後にキャリアを検出せずかつＡＣＫを受信しないときに、送信失敗数をカウントする。

本発明は、データ送信後にＡＣＫを受信したときに送信成功数としてカウントし、キャリアを検出せずかつＡＣＫを受信しないときに限り、送信失敗数としてカウントするので、パケット衝突による送信失敗を送信失敗数としてカウントしないようにできる。すなわち、リンクエラーとパケット衝突を区別し、リンクエラーによる送信失敗数に応じて伝送レートを低くするなどの制御が可能となり、無用な伝送レートの低下を回避することができる。

図１は、本発明が適用される無線通信システムの構成例を示す。図１(1) は無線通信システムの構成例、図１(2) はアクセスポイントの構成例、図１(3) は端末の構成例を示す。

図１(1) において、１または複数のアクセスポイント（ＡＰ）１０−１，１０−２が形成する無線ゾーン内に複数の端末２０−１，２０−２が配置され、アクセスポイント１０−１，１０−２と端末２０−１，２０−２との間で、本発明によるアクセス制御が行われる。

図１(2) において、アクセスポイント（ＡＰ）１０は、アンテナ１１と、アンテナ１１に接続される送受信部（ＴＲＸ）１２と、送受信部１２に順次接続されるベースバンド処理部（ＢＢ）１３、制御部（ＣＮＴ）１４およびインタフェース部（Ｉ／Ｆ）１５とにより構成される。図１(3) において、端末（ＳＴＡ）２０は、アンテナ２１と、アンテナ２１に接続される送受信部（ＴＲＸ）２２と、送受信部２２に順次接続されるベースバンド処理部（ＢＢ）２３、制御部（ＣＮＴ）２４およびインタフェース部（Ｉ／Ｆ）２５と、インタフェース部２５とＵＳＢ、赤外線通信ポート、ブルートゥース、ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association)等のインタフェース手段を介して接続されるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２６により構成される。

図２は、アクセスポイント１０の制御部（ＣＮＴ）１４および端末２０の制御部（ＣＮＴ）２４の構成例を示す。なお、本発明に係る部分については、アクセスポイント１０の制御部（ＣＮＴ）１４および端末２０の制御部（ＣＮＴ）２４の構成は共通である。

図において、制御部（ＣＮＴ）１４，２４は、送信データを格納する送信バッファ３１、送信成功数Ｓおよび送信失敗数Ｆをカウントする送信成功・失敗カウント部３２、送信成功・失敗カウント部３２で得られた送信成功数Ｓおよび送信失敗数Ｆに応じて伝送レートを設定する伝送レート管理部３３、送信バッファ３１の待ち行列長を管理する送信バッファ管理部３４、受信データを正しく受信したときに受信応答ＡＣＫを生成する受信応答信号生成部３５、各部を制御するとともにキャリアセンス、データおよびＡＣＫの送受信を行う送受信制御部３６により構成される。なお、送信バッファ管理部３４は、伝送レート管理部３３で設定された伝送レートに応じて、複数の送信データの結合を行う場合もある。

ここで、図３を参照して本発明の無線通信システムの送信装置および送信方法の概要について説明する。
２つの送信装置Ａ，Ｂが同時にキャリアセンスしてチャネルがアイドルと判断し、それぞれロングデータとショートデータを同時に送信した場合、通常はパケット衝突により受信失敗となり、ＡＣＫは受信されず再送処理が行われるとともに、送信失敗数としてカウントされる。本発明では、送信終了後にキャリアを検出した無線装置は、ＡＣＫを受信できなくても送信失敗数としてカウントせず、上述したような無用な伝送レートの低下を回避する。例えば、ショートデータを送信した送信装置Ｂは、送信終了後に送信装置Ａのロングデータ送信に伴うキャリアを検出するので、ＡＣＫを受信できなくても送信失敗数としてカウントしない。一方、ロングデータを送信した送信装置Ａは、送信終了後にキャリアを検出せず、かつＡＣＫを受信できない場合には送信失敗数としてカウントする。これにより、少なくともショートデータの送信側では、無用な伝送レートの低下を回避することができる。

図４は、本発明における伝送レート変更の制御手順を示す。
図において、送信装置は、データ送信を終了すると（Ｓ１）、まずキャリアを検出できるか否かをチェックする（Ｓ21）。ここで、キャリアを検出した場合には、次に所定時間内にＡＣＫが受信されるか否かをチェックする（Ｓ22）。キャリアが検出され、かつＡＣＫが受信できない場合は、図３におけるショートデータを送信した送信装置Ｂの状況と見なし、送信失敗数をカウントせずに次のデータ（再送データ）の送信終了まで待機する（Ｓ１）。一方、ＡＣＫを受信した場合には通常の送信成功の手順（Ｓ３〜Ｓ６）に入る。すなわち、送信成功数Ｓをインクリメントし、送信失敗数Ｆをリセットする（Ｓ３）。次に、送信成功数Ｓが伝送レートを上げるための規定回数Ｎ_up以上であるか否かをチェックする（Ｓ４）。送信成功数Ｓが規定回数Ｎ_up未満であれば、次のデータの送信終了まで待機する（Ｓ１）。また、送信成功数Ｓが規定回数Ｎ_up以上であれば、伝送レートを上げ（Ｓ５）、送信成功数Ｓをリセットし（Ｓ６）、次のデータの送信終了まで待機する（Ｓ１）。

データ送信終了後にキャリアを検出しない場合には、次に所定時間内にＡＣＫが受信されるか否かをチェックする（Ｓ２）。ここで、キャリアを検出せずかつＡＣＫを受信した場合には、通常の送信成功の手順（Ｓ３〜Ｓ６）に入る。一方、ＡＣＫを受信できない場合には通常の送信失敗の手順（Ｓ７〜Ｓ10）に入る。すなわち、送信失敗数Ｆをインクリメントし、送信成功数Ｓをリセットする（Ｓ７）。次に、送信失敗数Ｆが伝送レートを下げるための規定回数Ｎ_down以上であるか否かをチェックする（Ｓ８）。送信失敗数Ｆが規定回数Ｎ_down未満であれば、次のデータ（再送データ）の送信終了まで待機する（Ｓ１）。また、送信失敗数Ｆが規定回数Ｎ_down以上であれば、伝送レートを下げ（Ｓ９）、送信失敗数Ｆをリセットし（Ｓ10）、次のデータ（再送データ）の送信終了まで待機する（Ｓ１）。

本発明では、ＡＣＫを受信しないときにキャリアを検出するか否かは、パケット全体の伝送時間の長短により異なってくる。よって、ショートデータを送信する送信装置の伝送レートが高い場合は、図５(1) のように、複数のショートデータを結合しても、パケット全体の伝送時間がロングデータの伝送時間よりも短ければ、図４に示す本発明による制御手順に影響はない。したがって、ショートデータを送信する送信装置において、高伝送レートのときは、伝送レートと規定のパケット長の範囲に応じて複数のショートデータを結合し、１つのパケットとして伝送するようにしても、ロングデータを送信する送信装置側に悪影響を与えることなく、ショートの送信効率を高めることができる。

無線通信システムの構成例を示す図。制御部（ＣＮＴ）１４，２４の構成例を示す図。本発明の無線通信システムの送信装置および送信方法の概要を説明する図。本発明における伝送レート変更の制御手順の例を示すフローチャート。ショートデータの扱いを説明する図。従来の伝送レート変更の制御手順の例を示すフローチャート。

符号の説明

１０アクセスポイント（ＡＰ）
１１アンテナ
１２送受信部（ＴＲＸ）
１３ベースバンド処理部（ＢＢ）
１４制御部（ＣＮＴ）
１５インタフェース部（Ｉ／Ｆ）
２０端末
２１アンテナ
２２送受信部（ＴＲＸ）
２３ベースバンド処理部（ＢＢ）
２４制御部
２５インタフェース部（Ｉ／Ｆ）
２６パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
３１送信バッファ
３２送信成功・失敗カウンタ部
３３送信レート管理部
３４送信バッファ管理部
３５受信応答生成部
３６送受信制御部

Claims

キャリア検出を行いアイドルのときにデータ送信を行い、データ送信後に受信応答であるＡＣＫを受信したときに送信成功数をカウントし、所定時間内にＡＣＫを受信できないときに送信失敗数をカウントし、該送信成功数が第１の規定値になったときに伝送レートを上げ、該送信失敗数が第２の規定値になったときに伝送レートを下げる無線通信システムの送信装置において、
データ送信後にキャリアを検出せずかつ前記ＡＣＫを受信しないときに、前記送信失敗数をカウントする構成である
ことを特徴とする無線通信システムの送信装置。
キャリア検出を行いアイドルのときにデータ送信を行い、データ送信後に受信応答であるＡＣＫを受信したときに送信成功数をカウントし、所定時間内にＡＣＫを受信できないときに送信失敗数をカウントし、該送信成功数が第１の規定値になったときに伝送レートを上げ、該送信失敗数が第２の規定値になったときに伝送レートを下げる無線通信システムの送信方法において、
データ送信後にキャリアを検出せずかつ前記ＡＣＫを受信しないときに、前記送信失敗数をカウントする
ことを特徴とする無線通信システムの送信方法。