JP2008199473A

JP2008199473A - 無線通信装置

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Publication number: JP2008199473A
Application number: JP2007034769A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Maeda; 忠彦前田; Noriyasu Kikuchi; 典恭菊池
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】無線ＬＡＮにおいて、キャリアの衝突が発生したときのフループット低下を抑制する。
【解決手段】受信側無線通信装置１１０は、受信エラーが発生したときに送信側無線通信装置１２０，１３０の送信キャリアが衝突したと判断して、衝突通知信号を送信する。送信側無線通信装置１２０，１３０は、衝突通知信号を受信すると、キャリアの出力を停止する。受信側無線通信装置１１０は、キャリアが受信されなくなると、送信側無線通信装置１２０，１３０のいずれか一台に宛てて送信指示信号を送信する。自装置宛の送信指示信号を受信した送信側無線通信装置１２０は、送信を再開する。一方、他装置宛の送信指示信号を受信した送信側無線通信装置１３０は、受信側無線通信装置１１０が通信正常終了を示す応答信号を出力するまで待機する。
【選択図】図１

Description

この発明は、同一の無線ネットワーク内に属する他の無線通信装置と無線通信を行う無線通信装置に関する。

同一ネットワーク内に属する通信装置間で無線通信を行う技術としては、例えば無線ＬＡＮ(Local Area Network)が知られている。無線ＬＡＮの標準規格としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１が知られている。ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠した無線ＬＡＮを開示する文献としては、例えば下記特許文献１が知られている。

無線ＬＡＮのアクセス制御方式としては、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)が知られている。この方式では、無線信号の衝突を回避するために、キャリアセンスが行われる。キャリアセンスとは、送信側無線通信装置が、通信開始前に、通信チャンネルが空いていることを一定時間確認する処理である。通信チャネルが空いていた場合、送信側無線通信装置は、送信を開始する。しかし、キャリアセンスを行っても、衝突が発生する場合がある。この場合は、バックオフ制御の手順で決定された時間だけ待機した後で通信を再開する。このような手順により、異なる送信側無線通信装置から出力された無線信号の衝突回避を図っている。

しかしながら、この方法は、送信側無線通信装置間に遮蔽物が存在する場合には、十分に機能しなくなる。各送信側無線通信装置は、遮蔽物で遮られた他の送信側無線通信装置の送信信号を受信することができず、このためにキャリアセンスを行えないからである。このような問題は、一般に「隠れ端末問題」と称されている。

隠れ端末問題を解決するため、従来は、送信側無線通信装置が通信開始を要求するためにＲＴＳ(Request To Send) フレームを送信し、さらに、受信側無線通信装置は受信可能であれば送信側無線通信装置にＣＴＳ(Clear To Send) フレームを送信することとしていた。
特開２００２−２４７０５１号公報（段落０００１〜００１２参照）

しかし、通信開始の度にＲＴＳフレームおよびＣＴＳフレームの送受信を行う場合、当該処理のために、実質的なスループットが低下することになってしまうという欠点があった。

加えて、ＲＴＳフレームおよびＣＴＳフレームを用いても、これらのフレーム自体が衝突した場合には、対処できないという欠点があった。

（１）第１の発明に係る無線通信装置は、送信側無線通信装置から自己宛に送信された信号を受信する受信手段と、受信エラーが発生したときにすべての送信側無線通信装置に宛てた衝突通知信号を送信し、受信キャリアが検出されなくなった後で送信側無線通信装置のいずれか一台に宛てた送信指示信号を送信する送信手段とを有する。

（２）第２の発明に係る無線通信装置は、受信側無線通信装置から衝突通知信号および送信指示信号を受信する受信手段と、受信側無線通信装置への送信処理中に受信側無線通信装置から衝突通知信号を受け取った場合に受信側無線通信装置から自己宛の送信指示信号を受信するまで送信処理を停止する送信手段とを有する。

この発明では、受信側無線通信装置で受信エラーが発生した場合に、送信側無線通信装置から送信された信号が衝突したと判断して、受信側無線通信装置が衝突通知信号を送ることにより、各送信側無線通信装置の送信を停止させる。そして、受信側無線通信装置からの送信指示信号によって指定された送信側無線通信装置のみが、送信を開始する。

これにより、ＲＴＳフレームやＣＴＳフレームを用いなくても正常な通信が行えるようになるので、スループットを向上させることができる。

また、ＲＴＳフレームやＣＴＳフレームを用いる場合には、これらのフレームが衝突した場合に対処できるようになる。

以下、この発明の実施の形態について、この発明を無線ＬＡＮに適用する場合を例に採り、図面を用いて説明する。なお、図中、各構成成分の大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値的条件は単なる例示にすぎない。

第１の実施形態
図１は、この実施形態に係る無線ＬＡＮの全体構成を示す概念図である。図１に示したように、この実施形態に係る無線ＬＡＮ１００は、３個の無線通信装置１１０，１２０，１３０を有している。無線通信装置１２０，１３０間には、無線電波を遮る遮蔽物１４０が配置されている（後述）。

なお、この実施形態では無線通信装置１１０が受信専用装置であり且つ無線通信装置１２０，１３０が送信専用装置である場合を説明するが、すべての無線通信装置１１０〜１３０が受信機能および送信機能の両方を備えていてもよいことはもちろんである。

無線通信装置１１０は、他の無線通信装置１２０，１３０から自己宛に送信された信号を受信する。また、無線通信装置１１０は、受信エラーが発生したときに、他の無線通信装置１２０，１３０から送信された信号キャリアの衝突が発生したと判断して、これらの他の無線通信装置１２０，１３０両方に対する衝突通知信号の送信を開始する。衝突通知信号は、例えばブロードキャスト方式を用いて送信することができる。このとき、無線通信装置１１０は、キャリアが検出されなくなるまで、衝突通知信号の送信とキャリアセンスとを繰り返す。キャリアが検出されなくなると、無線通信装置１１０は、衝突通知信号の送信を終了して、他の無線通信装置１２０，１３０のいずれか一台に宛てた応答信号（以下、送信指示信号）を送信する。送信指示信号は、例えば、受信エラーの発生前に通信を行っていた無線通信装置に宛てて送られる。

また、無線通信装置１２０，１３０は、受信側無線通信装置１１０から衝突通知信号および送信指示信号を受信する。無線通信装置１２０，１３０は、無線通信装置１１０への送信処理後に衝突通知信号を受け取った場合、送信処理（したがって、キャリアの出力）を停止する。また、送信停止後に自装置宛の送信指示信号を受信した場合、無線通信装置１２０，１３０は、受信側無線通信装置１１０への送信を再開する。一方、送信停止後に他装置宛の送信指示信号を受信した場合、無線通信装置１２０，１３０は、送信の正常終了を通知する応答信号（後述）を受信するまで、送信処理を中断したまま待機する。

次に、図１に示した無線ＬＡＮ１００の具体的な動作について説明する。

図１に示したように、無線通信装置１２０，１３０間には、遮蔽物１４０が配置されている。このため、無線通信装置１２０は、無線通信装置１１０から無線通信装置１２０，１３０へ宛てた信号Ｄ３，Ｄ４は受信できるが、無線通信装置１３０から無線通信装置１１０に宛てた信号Ｄ２は受信できない。同様に、無線通信装置１３０は、無線通信装置１１０から無線通信装置１２０，１３０へ宛てた信号Ｄ３，Ｄ４は受信できるが、無線通信装置１２０から無線通信装置１１０に宛てた信号Ｄ１は受信できない。また、無線通信装置１２０，１３０間の通信も行うことができない。

図２は、この実施形態に係る無線ＬＡＮ１００の動作を説明するためのタイムシーケンス図である。

図２に示したように、時刻ｔ１に、無線通信装置１２０が、無線通信装置１１０に対して、データＤ１の送信を開始したとする。このとき、無線通信装置１１０は、このデータを正常に受信する。

次に、時刻ｔ２に、無線通信装置１３０が、無線通信装置１１０に対して、データＤ２の送信を開始したとする。これにより、データＤ１，Ｄ２が衝突し、無線通信装置１１０で受信エラーが発生する。

上述のように、無線通信装置１１０は、受信エラーが発生すると、両方の無線通信装置１２０，１３０に対して、衝突通知信号Ｃ１を例えばブロードキャスト送信によって送信する。併せて、無線通信装置１１０は、キャリアセンスを行う。衝突通知信号Ｃ１の送信およびキャリアセンスは、受信キャリアが検出されなくなるまで、繰り返し実行される。無線通信装置１２０，１３０は、衝突通知信号Ｃ１を受信すると、送信指示信号ＰＬを受信するまで待機する。無線通信装置１１０は、キャリアが検出されなくなると、衝突通知信号Ｃ１の送信を停止する。図２の例では、時刻ｔ３に無線通信装置１２０がデータＤ１の送信を停止し、さらに、時刻ｔ４に無線通信装置１３０がデータＤ２の送信を停止している。したがって、無線通信装置１１０は、時刻ｔ４の経過後は、衝突通知信号Ｃ１を送信しない。

無線通信装置１１０は、次に、送信を再開させる端末を、無線通信装置１２０，１３０から選択する。ここでは、無線通信装置１２０の正常通信中に受信エラーが発生したので、かかる無線通信装置１２０に通信を再開させることにする。このために、無線通信装置１１０は、時刻ｔ５に、無線通信装置１２０に宛てて、送信指示信号ＰＬを送信する。

無線通信装置１２０は、送信指示信号ＰＬを受信すると、無線通信装置１１０へのデータＤ１の送信を開始する。図２の例では、時刻ｔ６に、無線通信装置１２０による送信が開始されている。また、無線通信装置１３０は、無線通信装置１２０宛の送信指示信号ＰＬを受信すると、無線通信装置１１０が他の無線通信装置１２０との通信を行うことを認識して、待機状態に移行する。

無線通信装置１２０は、時刻ｔ７に、データＤ１の送信を終了する。データＤ１が正常に送信できた場合、無線通信装置１１０は、時刻ｔ８〜ｔ９に、無線通信装置１２０へ応答信号ＡＣＫを返信する。無線通信装置１２０は、応答信号ＡＣＫを受信すると、無線通信装置１１０への送信処理を終了する。応答信号ＡＣＫが受信されなかった場合、無線通信装置１２０は、無線通信装置１１０に対してデータＤ１を再送する。

無線通信装置１３０は、無線通信装置１２０に宛てた応答信号ＡＣＫを受信すると、無線通信装置１１０にデータＤ２を送信するための処理を再開する。図２の例では、時刻ｔ１０に、データＤ２の送信処理が再開される。

なお、図２の例では、無線通信装置１２０，１３０がキャリア送信を停止した後（時刻ｔ３，ｔ４参照）、無線通信装置１１０は、無線通信装置１２０宛の送信指示信号ＰＬのみを送信することとしたが、他の無線通信装置（ここでは無線通信装置１３０）宛に、通信の優先順位を通知するための信号を送信してもよい。すなわち、無線通信装置１２０によるデータＤ１の送信が終了した後で通信が認められることを、予め無線通信装置１３０に通知しておくこととしてもよい。これにより、無線通信装置１３０は、次に通信が許可されることを予め認識することができるので、処理のスケジューリングが容易になる。

以上説明したように、この実施形態に係る無線ＬＡＮ１００では、キャリアの衝突が発生したときに受信側無線通信装置１１０が衝突通知信号Ｃ１を送信して送信側無線通信装置１２０，１３０のデータ送信を停止させ、さらに、受信側無線通信装置１１０が送信指示信号ＰＬで指定した送信側無線通信装置のみが送信を再開する。したがって、この実施形態によれば、キャリアの衝突が発生したときの処理を簡単化することができる。このため、この実施形態によれば、通信開始の度にＲＴＳフレームおよびＣＴＳフレームを送受信する必要が無くなるので、スループット低下を抑制することができる。

第２の実施形態
次に、第２の実施形態として、通信開始時にＲＴＳフレームおよびＣＴＳフレームの送受信を行う場合の例について説明する。

この実施形態に係る無線ＬＡＮ１００の全体構成は、上述の第１の実施形態の場合（図１参照）とほぼ同様であるので、説明を省略する。

図３は、この実施形態に係る無線ＬＡＮ１００の動作を説明するためのタイムシーケンス図である。

図３に示したように、時刻ｔ１に、無線通信装置１２０が、無線通信装置１１０に対して、ＲＴＳフレームＦ１の送信を開始したとする。そして、時刻ｔ２に、無線通信装置１３０が、無線通信装置１１０に対して、ＲＴＳフレームＦ２の送信を開始したとする。これにより、フレームＦ１，Ｆ２が衝突するので、無線通信装置１１０で受信エラーが発生する。

第１の実施形態と同様、無線通信装置１１０は、受信エラーが発生すると、両方の無線通信装置１２０，１３０に対して、衝突通知信号Ｃ１を例えばブロードキャスト送信によって送信する。併せて、無線通信装置１１０は、キャリアセンスを行う。衝突通知信号Ｃ１の送信およびキャリアセンスは、キャリアが検出されなくなるまで、繰り返し実行される。無線通信装置１２０，１３０は、衝突通知信号Ｃ１を受信すると、送信指示信号ＰＬを受信するまで待機する。無線通信装置１１０は、キャリアが検出されなくなると、衝突通知信号Ｃ１の送信を停止する。図３の例では、時刻ｔ３に無線通信装置１２０がＲＴＳフレームＦ１の送信を停止し、さらに、時刻ｔ４に無線通信装置１３０がＲＴＳフレームＦ２の送信を停止している。したがって、無線通信装置１１０は、時刻ｔ４の経過後は、衝突通知信号Ｃ１を送信しない。

無線通信装置１１０は、次に、送信を再開させる端末を、無線通信装置１２０，１３０から選択する。ここでは、無線通信装置１２０に通信を再開させることにする。このために、無線通信装置１１０は、時刻ｔ５に、無線通信装置１２０に宛てて、送信指示信号ＰＬを送信する。

無線通信装置１２０は、送信指示信号ＰＬを受信すると、無線通信装置１１０へのＲＴＳフレームＦ１を再度送信する。図３の例では、時刻ｔ６に、ＲＴＳフレームＦ１の送信が開始されている。また、無線通信装置１３０は、無線通信装置１２０宛の送信指示信号ＰＬを受信すると、無線通信装置１１０が他の無線通信装置１２０との通信を行うことを認識して、待機状態に移行する。

無線通信装置１２０は、時刻ｔ７に、ＲＴＳフレームＦ１の送信を終了する。ＲＴＳフレームＦ１が正常に送信できた場合、無線通信装置１１０は、時刻ｔ８〜ｔ９に、無線通信装置１２０へＣＴＳフレームＦ３を返信する。無線通信装置１２０は、ＣＴＳフレームＦ３を受信すると、時刻ｔ１０に、無線通信装置１１０に対するデータＤ１の送信を開始する。時刻ｔ１１にデータＤ１の送信が終了すると、時刻ｔ１２〜ｔ１３に、無線通信装置１１０が応答信号ＡＣＫを送信する。

無線通信装置１３０は、無線通信装置１２０に宛てた応答信号ＡＣＫを受信すると、無線通信装置１１０にデータＤ２を送信するための処理を再開する。図３の例では、時刻ｔ１４に、ＲＴＳフレームＦ２の送信が再開される。

なお、図３の例では、無線通信装置１２０，１３０がキャリア送信を停止した後（時刻ｔ３，ｔ４参照）、無線通信装置１１０は、無線通信装置１２０宛の送信指示信号ＰＬのみを送信することとしたが、他の無線通信装置（ここでは無線通信装置１３０）宛に、通信の優先順位を通知するための信号を送信してもよい。これにより、無線通信装置１３０は、次に通信が許可されることを予め認識することができるので、処理のスケジューリングが容易になる。

以上説明したように、この実施形態に係る無線ＬＡＮ１００では、ＲＴＳフレームＦ１，Ｆ２の衝突が発生したときに受信側無線通信装置１１０が衝突通知信号Ｃ１を送信して送信側無線通信装置１２０，１３０のフレーム送信を停止させ、さらに、受信側無線通信装置１１０が送信指示信号ＰＬで指定した送信側無線通信装置のみが送信を再開する。したがって、この実施形態によれば、ＲＴＳフレームＦ１，Ｆ２の衝突が発生しても、正常な通信を行うことができる。

第１の実施形態に係る無線ＬＡＮの全体構成を示す概念図である。第１の実施形態に係る無線ＬＡＮの動作を説明するためのタイムシーケンス図である。第２の実施形態に係る無線ＬＡＮの動作を説明するためのタイムシーケンス図である。

符号の説明

１００無線ＬＡＮ
１１０，１２０，１３０無線通信装置
１４０遮蔽物

Claims

送信側無線通信装置から自己宛に送信された信号を受信する受信手段と、
受信エラーが発生したときに、すべての前記送信側無線通信装置に宛てた衝突通知信号を送信し、受信キャリアが検出されなくなった後で該送信側無線通信装置のいずれか一台に宛てた送信指示信号を送信する送信手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
前記受信エラーが停止するまで、所定時間間隔で繰り返し前記衝突通知信号を送信することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
いずれか一台の前記送信側無線通信装置との通信中に前記受信エラーが発生した場合、該通信を行っていた該送信側無線通信装置に宛てて前記送信指示信号を送ることを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
前記受信キャリアが検出されなくなった後で、他の前記送信側無線通信装置に送信優先順位を通知することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線通信装置。
受信側無線通信装置から衝突通知信号および送信指示信号を受信する受信手段と、
前記受信側無線通信装置への送信処理後に該受信側無線通信装置から前記衝突通知信号を受け取った場合に、当該受信側無線通信装置から自己宛の前記送信指示信号を受信するまで該送信処理を停止する送信手段と、
を有することを特徴とする無線通信装置。
他の送信側無線通信装置宛の前記送信指示信号を受信した場合に、前記受信側無線通信装置から該他の送信側無線通信装置に宛てた正常受信通知信号を受信するまで送信処理を行わないことを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
前記送信処理が、データ信号の送信処理であることを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信装置。
前記送信処理が、送信要求信号の送信処理であることを特徴とする請求項５または６に記載の無線通信装置。