JP2009044273A - 無線通信装置および通信帯域制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセスポイントの構成を変更することなく、また、輻輳を検出するための制御情報を無線リンク上に送信することなく、無線通信装置とアクセスポイントとの無線リンク品質が悪い環境においても、リアルタイム通信の品質を確保し、非リアルタイム通信を同時に利用すること。
【解決手段】通信セッション管理部１２１は、無線通信装置１００が現在リアルタイム通信セッションを実施しているか否かの状態を管理する。無線リンク再送監視部１２２は、リアルタイム通信セッションを実施している間、再送頻度を計算し、計算結果に基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定する。帯域制限制御部１２３は、無線リンク再送監視部１２２から指示された帯域に応じて非リアルタイム通信データの流量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、リアルタイム通信セッションと非リアルタイム通信セッションを同時に行う無線通信装置及び通信帯域制御方法に関する。

近年、ＩＰ（インターネットプロトコル）を利用した音声通信サービスが注目され、無線ＬＡＮを利用した通信端末も実用化されている。このような通信端末の多くは、音声通信サービスのみを提供するものである。しかしながら、音声通信に代表されるリアルタイム通信サービス（低遅延が要求され実時間性を要する通信サービス）と、ファイル転送に代表される非リアルタイム通信サービス（遅延に寛容で実時間性を要しない通信サービス）とを同時に提供することのできる無線通信システムへの需要が高まりつつある。

このようなサービスを提供するために、音声パケット優先制御などのＱｏＳ技術を無線ＬＡＮアクセスポイント内部、あるいは無線ＬＡＮに付属する装置に備える技術が開示されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、音声パケット優先制御装置が、通信回線上の音声パケットを検出し、その音声パケットを通信する通信端末に対してｐｉｎｇパケットを送信し、当該通信端末からｐｉｎｇ応答を受け取り、そのラウンドトリップ時間を計測して輻輳状態を検出する。そして、輻輳が発生していれば、音声パケット優先制御装置が、非リアルタイム通信を遮断する。
特開２００４−１５２９０号公報（図１）

しかしながら、上記従来技術では、輻輳を検出するために音声通信を行っている通信端末へのｐｉｎｇ送信、および通信端末からのｐｉｎｇ応答受信を必要とする。したがって、輻輳を検出するために無線リンクを使用し、無線帯域を浪費するという課題を有する。

また、上記従来技術では、輻輳を検出した場合に、非リアルタイム通信を遮断してしまうため、品質劣化を生じさせない程度の非リアルタイム通信を行うことができず、無線帯域の有効利用ができないという課題、および、無線リンク品質の悪い通信端末のみならず、アクセスポイント配下の全ての通信端末への非リアルタイム通信を遮断してしまうという課題を有する。

また、無線ＬＡＮは無線リンクによりアクセスポイントと通信端末を接続するため、アクセスポイント配下の通信端末とのリンク品質は常に一定ではなく、アクセスポイントとの距離や障害物等により変化する。また、一般的にＣＳＭＡ／ＣＡｗｉｔｈＡＣＫと呼ばれる無線ＬＡＮのアクセス方式では、通信端末からパケットを送信する場合に、アクセスポイントからアクノレッジ応答（以下、「ＡＣＫ」という）を受信しないときに再送が行われ、アクセスポイントからパケットを送信する場合に、通信端末からＡＣＫを受信しないときに再送が行われる。したがって、特定の通信端末が、アクセスポイントから遠い位置に存在するなど、無線リンク品質が悪い環境では、再送回数が増加し、アクセスポイントの送信キューから該当送信データを排出するまでの時間が増大してしまい、音声通信の品質に影響を与えてしまう。そして、この問題により、アクセスポイントが単独の送信キューを有する場合、アクセスポイント配下の全ての通信端末に影響し、通信端末別に複数の送信キューを持つ場合、特定の通信端末にのみ影響し、データの優先度別に複数のキューを持つ場合、他の通信端末が関わる同一優先度のデータ送受信に影響する。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、アクセスポイントの構成を変更することなく、輻輳を検出するための制御情報を無線リンク上に送信することなく、通信端末（以下、「無線通信装置」という）とアクセスポイントとの無線リンク品質が悪い環境においても、リアルタイム通信の品質を確保し、非リアルタイム通信を同時に利用することができる無線通信装置および通信帯域制御方法を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため、本発明の無線通信装置は、無線アクセスポイントとの間で、リアルタイム通信と非リアルタイム通信とを同時に行うことが可能な無線通信装置において、リアルタイム通信を実施中か否かを管理するリアルタイム通信セッション管理手段と、リアルタイム通信を実施している間、前記無線アクセスポイントとの間の無線リンクの間における受信データの総数に対する再送データの割合である再送頻度を計算し、計算結果に基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定する無線リンク再送監視手段と、前記無線リンク再送監視手段が設定した通信帯域に基づいて非リアルタイム通信データの流量を制御する帯域制限制御手段と、を有する構成を採る。

本発明の通信帯域制御方法は、無線アクセスポイントとの間で、リアルタイム通信と非リアルタイム通信とを同時に行うことが可能な無線通信装置における通信帯域制御方法であって、リアルタイム通信を実施中か否かを管理するリアルタイム通信セッション管理ステップと、リアルタイム通信を実施している間、前記無線アクセスポイントとの間の無線リンクの間における受信データの総数に対する再送データの割合である再送頻度を計算する再送頻度計算ステップと、前記再送頻度に基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定する通信帯域設定ステップと、前記設定した通信帯域に基づいて非リアルタイム通信データの流量を制御する帯域制限制御ステップと、を有する方法を採る。

本発明によれば、無線通信装置における無線リンクでの再送頻度に応じて、無線通信装置が受信可能な帯域を制限することができるので、輻輳を検出するための制御情報を無線リンク上に送信することなく、リアルタイム通信の品質を確保し、非リアルタイム通信を同時に利用することができる。これによって、アクセスポイントへの構成変更をすることなく、無線通信装置とアクセスポイント間でＱｏＳ機能を持たなくとも、無線通信装置内で閉じた制御のみでリアルタイム通信を保護することができる。また、リアルタイム通信を実施するために、非リアルタイム通信を停止する必要がなく、無線帯域の有効利用が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、無線通信装置１００は、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０と、通信帯域制御部１２０と、端末制御部１３０と、キー１４０と、ディスプレイ１５０と、を有する。なお、無線通信装置１００は、図示しない、コーデック、マイク、スピーカ、カメラ、バイブレータ、プログラム格納やプログラム実行のためのメモリなどをさらに有する。

無線ＬＡＮ送受信処理部１１０は、無線ＬＡＮのＰＨＹ／ＭＡＣ処理を行い、必要に応じて、端末制御部１３０との間で情報のやり取りを行う。また、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に準ずる無線通信方式により、アクセスポイントとの間で無線信号の送受信を行う。具体的には、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０は、送信データをフレーム化し、変調、アップコンバート、増幅等の送信処理を行い、アンテナからアクセスポイントに対して送信する。また、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０は、アクセスポイントから送信され、アンテナに受信されたフレームに対して、増幅、ダウンコンバート、復調等の受信処理を行い、パケットを展開して受信データを取り出す。そして、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０は、受信データを通信帯域制御部１２０の通信セッション管理部１２１及び無線リンク再送監視部１２２に出力する。なお、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０は、他の無線通信システム規格、たとえば、ＩＥＥＥ８０２．１５方式、ＩＥＥＥ８０２．１６方式、３ＧＰＰ ＨＳｘＰＡ方式、３ＧＰＰ−ＬＴＥに準ずる無線通信方式としても構わない。

通信帯域制御部１２０は、端末制御部１３０からリアルタイム通信の開始を指示されると、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０に受信された非リアルタイム通信データの通信帯域の制御を行う。通信帯域制御部１２０は、通信セッション管理部１２１、無線リンク再送監視部１２２、および帯域制限制御部１２３を有する。

通信セッション管理部１２１は、無線通信装置１００が現在リアルタイム通信セッションを実施しているか否かの状態を管理する。具体的には、通信セッション管理部１２１は、端末制御部１３０からリアルタイム通信の開始を指示されると、無線リンク再送監視部１２２に再送頻度（受信されたデータの総数に対する再送データの割合）を計算するように指示する。一方、通信セッション管理部１２１は、端末制御部１３０からリアルタイムセッションの終了を指示されると、無線リンク再送監視部１２２に再送頻度の計算を終了するように指示する。

無線リンク再送監視部１２２は、通信セッション管理部１２１から再送頻度計測の指示を受けると、再送頻度を計算し、計算結果に基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定し、帯域制限制御部１２３に指示する。

帯域制限制御部１２３は、無線リンク再送監視部１２２から指示された帯域に応じて非リアルタイム通信データの流量を制御する。非リアルタイム通信データは、帯域制限制御部１２３から端末制御部１３０に出力される。

端末制御部１３０は、無線ＬＡＮのＩＰ層より上位の処理を行い、必要に応じて、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０との間で情報のやり取りを行う。また、端末制御部１３０は、ユーザのキー入力に応じて所定のアプリケーションを実行・終了する処理や、システム起動処理、システム終了処理、電源管理などのシステム動作制御等を行う。また、端末制御部１３０は、通信アプリケーションにて生成される送信データをパケット化し、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０に渡す処理、通信帯域制御部１２０から受け取った受信パケットからデータを抽出し、通信アプリケーションに渡す処理を行う。

また、端末制御部１３０は、ネットワーク側からの着信要求や、利用者のキー入力等による発信要求など、無線通信装置１００に対して音声通信要求が発生すると、通信帯域制御部１２０の通信セッション管理部１２１に対してリアルタイム通信の開始を指示する。また、端末制御部１３０は、ネットワーク側からの音声通信切断要求や、利用者のキー入力等による音声通信切断があると、通信帯域制御部１２０の通信セッション管理部１２１に対してリアルタイム通信の終了を指示する。

キー１４０及びディスプレイ１５０は、利用者が選択した動作を実行するためのユーザインタフェースである。

図２は、無線リンク再送監視部１２２の内部構成を示すブロック図である。無線リンク再送監視部１２２は、再送頻度計測部２０１、再送頻度管理テーブル２０２、および帯域制限指示部２０３を有する。

再送頻度計測部２０１は、通信セッション管理部１２１から再送頻度計測の指示を受けると、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０から出力された受信データの再送フラグフィールドを解析し、再送頻度を計算する。具体的には、再送フラグフィールドの値が、受信データが再送データを示している値である場合、再送頻度計測部２０１は、内部の再送カウンタを１増加させる。また、再送データを示していない場合、再送頻度計測部２０１は、内部の非再送カウンタを１増加させる。そして、再送頻度計測部２０１は、再送カウンタの値と非再送カウンタの値から再送頻度を計算する。計算された再送頻度は、帯域制限指示部２０３に出力される。

なお、本発明では、非再送カウンタの変わりに、データを受信したときにカウンタ値を増加させる受信カウンタを設け、再送カウンタ値と受信カウンタ値とから再送頻度を計測することも可能である。また、再送頻度を計測する対象となる受信データは、受信データのＩＰパケットを抽出し、受信ポートフィールドを参照することにより、非リアルタイム通信のみを対象としても構わない。

再送頻度管理テーブル２０２は、再送頻度の程度により帯域制限を行うか否かを判定するための閾値を管理する。図３は、再送頻度管理テーブル２０２の一例を示す図である。図３の例では、再送頻度が２０％未満の場合には帯域制限を行わず、２０％以上４０％未満の場合には帯域を５Ｍｂｐｓに制限し、４０％以上６０％未満の場合には帯域を３Ｍｂｐｓに制限し、６０％以上８０％未満の場合には帯域を１Ｍｂｐｓに制限し、８０％以上の場合には帯域を１２８ｋｂｐｓに制限する。

なお、図３では、再送頻度の程度により、帯域制限値を変更する場合について示したが、本発明はこれに限られず、予め帯域制限値を特定の値に設定し、再送頻度が閾値を超えた場合に帯域制限を行う方式を採ることもできる。また、図３に示す値は、利用者がキー入力により編集する、該当データを外部メモリから転送する、ファイルをダウンロードする等の方法により変更することも可能である。

帯域制限指示部２０３は、再送頻度計測部２０１が計算した再送頻度と再送頻度管理テーブル２０２の値を照合して、帯域制限制御部１２３に対して帯域制限を実施するか否かを指示する。また、帯域制限を実施する場合、帯域制限指示部２０３は、帯域制限値を帯域制限制御部１２３に出力する。

図４は、帯域制限制御部１２３の内部構成を示すブロック図である。帯域制限制御部１２３は、トラヒック種別判定部３０１、分配器３０２、仮想受信キュー３０３、流量監視部３０４、流量弁３０５、および受信キュー３０６を有する。

トラヒック種別判定部３０１は、帯域制限指示部２０３から帯域制限の実施を指示されなければ、全ての受信データを受信キュー３０６に出力するように分配器３０２を制御する。また、トラヒック種別判定部３０１は、帯域制限指示部２０３から帯域制限の実施を指示されると、トラヒック種別を判定し、非リアルタイム通信データを仮想受信キュー３０３に出力し、リアルタイム通信データを受信キュー３０６に出力するように分配器３０２を制御する。このトラヒック種別判定は、例えば、受信データのＩＰパケットを抽出し、受信ポートフィールドを参照することにより実現することができる。

分配器３０２は、トラヒック種別判定部３０１の制御に従って、入力した受信データを仮想受信キュー３０３あるいは受信キュー３０６へ出力する。

仮想受信キュー３０３は、分配器３０２から出力された非リアルタイム通信データを一時的に保存した後、流量弁３０５を介して受信キュー３０６へ出力する。

流量監視部３０４は、階層的トークンバケツ等のキューイングアルゴリズムにより、流量弁３０５を調節して、仮想受信キュー３０３から受信キュー３０６へ出力される非リアルタイム通信データの流量を制御する。なお、図３のように再送頻度により帯域制限値が変動する場合、流量監視部３０４は、帯域制限指示部２０３から指示された帯域制限値になるように転送流量を制御する。また、あらかじめ帯域制限値が特定の値に設定されている場合、流量監視部３０４は、該特定の値になるように転送流量を制御する。このように、仮想受信キュー３０３に保存された受信データ、すなわち非リアルタイム通信データに対してのみ、受信キュー３０６への転送流量を制御することにより、非リアルタイム通信データの帯域が制限される。

受信キュー３０６は、分配器３０２あるいは仮想受信キュー３０３から出力された受信データを一時的に保存した後、端末制御部１３０に出力する。

次に、本実施の形態に係る通信帯域制御方法について図５を用いて説明する。図５は、無線通信装置１００における通信帯域制御方法を示すフロー図である。

まず、通信開始後は、端末制御部１３０が、無線通信装置１００に対するリアルタイム通信要求の有無を監視する（Ｓ５０１；ＮＯ）。そして、通信セッション管理部１２１が、端末制御部１３０からリアルタイム通信の開始を指示されると（Ｓ５０１；ＹＥＳ）、無線リンク再送監視部１２２が再送頻度の測定を行い（Ｓ５０２）、再送頻度管理テーブル２０２内の値に基づいて再送頻度が閾値より高いか否かを判定する（Ｓ５０３）。

再送頻度が閾値より高い場合（Ｓ５０３；ＹＥＳ）、帯域制限制御部１２３は、帯域制限を実施する（Ｓ５０４）。一方、再送頻度が閾値以下の場合（Ｓ５０３；ＮＯ）、帯域制限制御部１２３は、帯域制限を実施しない（Ｓ５０５）。

以下、リアルタイム通信が実行中の間（Ｓ５０６；ＹＥＳ）、上記Ｓ５０２からＳ５０５のステップが繰り返される。一方、無線通信装置１００においてリアルタイム通信が終了し、通信セッション管理部１２１が、端末制御部１３０からリアルタイム通信の終了を指示されると（Ｓ５０６；ＮＯ）、無線リンク再送監視部１２２が再送頻度の測定を終了する（Ｓ５０７）。また、帯域制限が実行されている場合、帯域制限を解除する処理も行う（Ｓ５０８）。そして、フローはＳ５０１に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、無線通信装置１００が、無線リンクでの再送頻度に応じて受信可能な非リアルタイム通信データの帯域を制限することができる。これにより、本実施の形態では、輻輳を検出するための制御情報を無線リンク上に送信することなく、リアルタイム通信の品質を確保しながら、非リアルタイム通信を適切な通信量にて同時に利用することができる。これによって、アクセスポイントへの構成変更をすることなく、無線通信装置とアクセスポイント間でＱｏＳ機能を持たなくとも、無線通信装置内で閉じた制御のみでリアルタイム通信の保護が可能となる。

なお、本実施の形態においては、帯域制限制御部１２３は、非リアルタイム通信の受信帯域を制限する場合について述べたが、帯域制限制御部１２３を、非リアルタイム通信の送信側に適用してもよい。これによれば、輻輳を検出するための制御情報を無線リンク上に送出することなく、リアルタイム通信の品質を確保し、ファイルアップロードなどの非リアルタイム通信を適切な通信量にて同時に利用することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２は、受信信号強度から再送頻度を推定する場合について説明する。なお、本実施の形態に係る無線通信装置１００は、実施の形態１（図１）と比較して、無線リンク再送監視部１２２の内部構成のみ異なる。

図６は、本実施の形態に係る無線通信装置１００の無線リンク再送監視部１２２の内部構成を示すブロック図である。なお、図６に示す無線リンク再送監視部１２２において、図２と共通する構成部分には、図２と同一の符号を付し、その説明を省略する。

図６において、無線リンク再送監視部１２２は、参照信号強度抽出部６０１、再送頻度推定部６０２、再送頻度管理テーブル２０２、および帯域制限指示部２０３を有する。

参照信号強度抽出部６０１は、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０に受信された参照信号の受信信号強度を抽出し、再送頻度推定部６０２に出力する。参照信号とは、アクセスサイクルの基準を示す、アクセスポイントからのビーコン信号である。

再送頻度推定部６０２は、受信電界強度に基づいて、無線通信装置１００とアクセスポイントとの間の無線リンク品質を推定し、再送頻度を推定する。図７は、再送頻度を推定するために、再送頻度推定部６０２が管理する再送頻度算出用テーブルの一例を示す図である。図７では、参照信号の受信電界強度が２０％未満の場合には再送頻度の推定値は８０％、参照信号の受信電界強度が２０％以上４０％未満の場合には再送頻度の推定値は６０％、参照信号の受信電界強度が４０％以上６０％未満の場合には再送頻度の推定値は３０％、参照信号の受信電界強度が６０％以上８０％未満の場合には再送頻度の推定値は２０％、参照信号の受信電界強度が８０％以上の場合には再送頻度の推定値は０％としている。なお、図７に示す値は、利用者がキー入力により編集する、該当データを外部メモリから転送する、ファイルをダウンロードする等の方法により変更することも可能である。

帯域制限指示部２０３は、再送頻度推定部６０２が推定した再送頻度と再送頻度管理テーブル２０２の値を照合して、帯域制限制御部１２３に対して帯域制限を実施するか否かを指示する。また、帯域制限を実施する場合、帯域制限指示部２０３は、帯域制限値を帯域制限制御部１２３に出力する。

以上のように、本実施の形態によれば、無線通信装置１００が、受信信号強度から再送頻度を推定し、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、アクセスポイントから定期的に送信されるビーコン等の参照信号の受信信号強度を抽出する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、無線通信装置１００が受信信号の信号強度を定期的に計測するための受信参照信号抽出タイマを持ち、アクセスポイントから送出される無線信号の信号強度を、受信参照信号抽出タイマが満了するごとに抽出しても良い。これにより、アクセスポイントからの特定の制御信号ではなく、任意の信号を参照信号として利用することができる。また、受信信号強度情報は、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０から、物理層プリミティブとして受け取った値を利用しても良い。

また、本実施の形態では、再送頻度推定部６０２において、参照信号の受信電界強度と、再送頻度推定値との関連付けを示すテーブルから再送頻度を算出する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、フレームエラーレート対信号強度曲線理論計算値等から再送頻度を算出してもよい。

（実施の形態３）
実施の形態３では、アクセス権取得率を算出し、アクセス権取得率と再送頻度に基づいて帯域制限制御を行う場合について説明する。

図８は、本発明の実施の形態３に係る無線通信装置８００の構成を示すブロック図である。なお、図８に示す無線通信装置８００において、図１と共通する構成部分には、図１と同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８に示す無線通信装置８００は、図１に示した無線通信装置１００と比較して、通信帯域制御部１２０の中にアクセス権取得率計測部８０１を追加した構成を採る。

図９は、アクセス権取得率計測部８０１の構成を示すブロック図である。アクセス権取得率計測部８０１は、成功回数カウンタ９０１、失敗回数カウンタ９０２、アクセス権取得率タイマ９０３、およびアクセス権取得率算出部９０４を有する。

ＩＥＥＥ８０２．１１にて用いられているアクセス方式ＣＳＭＡ／ＣＡでは、データを送信する場合、無線通信装置８００は、無線リンクが一定期間未使用であるか否かを検出する。この一定期間の間に、他の無線通信装置、もしくはアクセスポイントからのデータ送信を検出した場合、アクセス権の取得に失敗する。アクセス権取得率計測部８０１には、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０から、アクセス権取得成功を示す情報あるいはアクセス権取得失敗を示す情報が通知される。成功回数カウンタ９０１は、アクセス権取得成功を示す情報を入力するとカウンタ値を１加算する。失敗回数カウンタ９０２は、アクセス権取得失敗を示す情報を入力するとカウンタ値を１加算する。また、成功回数カウンタ９０１及び失敗回数カウンタ９０２は、アクセス権取得率算出部９０４からの指示によりカウンタ値を初期化する。

アクセス権取得率タイマ９０３は、アクセス権取得率を算出するためにカウンタ計数を行うインターバルを計時し、計時が完了するとアクセス権取得率算出部９０４にタイマ満了を通知する。また、アクセス権取得率タイマ９０３は、アクセス権取得率算出部９０４からの指示により、タイマ初期化を行い、計時を開始する。

アクセス権取得率算出部９０４は、所定のインターバルごとにアクセス権取得率を算出する。具体的には、アクセス権取得率算出部９０４は、アクセス権取得率タイマ９０３に対して初期化を指示した後、アクセス権取得率タイマ９０３からタイマ満了の通知を入力すると、成功回数カウンタ９０１と失敗回数カウンタ９０２の値を読み出して、（アクセス権獲得失敗回数）／（アクセス権取得成功回数＋アクセス権取得失敗回数）にてアクセス権取得率を算出する。そして、アクセス権取得率算出部９０４は、無線リンク再送監視部１２２にアクセス権取得率を通知し、成功回数カウンタ９０１及び失敗回数カウンタ９０２のカウンタ値を初期化する。

本実施の形態の無線リンク再送監視部１２２は、図３に示した再送頻度管理テーブル２０２の変わりに、図１０に示す帯域制限値管理マトリクスを所有する。無線リンク再送監視部１２２は、再送頻度と、アクセス権取得率計測部８０１から受け取ったアクセス権取得率情報とから、帯域制限値を算出し、帯域制限制御部１２３に帯域制限指示を行う。図１０の値は一例ではあるが、例えば、再送頻度が５０％、アクセス権取得率が６０％の場合、帯域制限値は２Ｍｂｐｓと設定される。

なお、ここでは一例として、再送頻度とアクセス権取得率の程度により、帯域制限値を変更する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、あらかじめ帯域制限値を特定の値に設定し、再送頻度が閾値を超えた場合、アクセス権取得率が閾値を下回った場合のいずれか、もしくは双方を満足した場合において帯域制限を行うという方法を用いても良い。また、これらの値は、利用者がキー入力により編集したり、該当データを外部メモリから転送したり、ファイルダウンロード等により変更することも可能である。

また、アクセス権取得率タイマ９０３の初期値に関しては、利用者がキー入力により編集したり、該当データを外部メモリから転送したり、ファイルダウンロード等により変更することも可能である。

次に、本実施の形態に係るアクセス権取得率を算出方法について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態に係るアクセス権取得率の算出方法を示すフロー図である。

まず、アクセス権取得率算出部９０４が、成功回数カウンタ９０１、失敗回数カウンタ９０２およびアクセス権取得率タイマ９０３を初期化し、アクセス権取得率タイマ９０３に計時開始を指示する（Ｓ１１０１）。アクセス権取得率タイマ９０３は、アクセス権取得率算出部９０４からの計時開始指示を受けると、タイマ計時を開始し（Ｓ１１０２）、タイマが満了した場合、アクセス権取得率算出部９０４にタイマ満了通知を発行する。

アクセス権取得率算出部９０４は、タイマ満了通知を受信したか否かを判定し（Ｓ１１０３）、受信していない場合（Ｓ１１０３；ＮＯ）、アクセス権取得成功もしくはアクセス権取得失敗の通知を無線ＬＡＮ送受信処理部１１０から入力したか否かを判定する（Ｓ１１０４）。

そして、アクセス権取得率算出部９０４は、アクセス権取得成功の通知を入力した場合には成功回数カウンタ９０１を１加算し、アクセス権取得失敗の通知を入力した場合には失敗回数カウンタ９０２を１加算する（Ｓ１１０４；ＹＥＳ、Ｓ１１０５）。

以降、アクセス権取得率算出部９０４は、タイマ満了通知を受信するまで、Ｓ１１０３からＳ１１０５のステップを繰り返す。

一方、アクセス権取得率タイマ９０３からタイマ満了通知を受信した場合（Ｓ１１０３；ＹＥＳ）、アクセス権取得率算出部９０４は、成功回数カウンタ９０１と失敗回数カウンタ９０２の値を読み出し、アクセス権取得率を算出し（Ｓ１１０６）、無線リンク再送監視部１２２にアクセス権取得率を通知する（Ｓ１１０７）。その後、Ｓ１１０１からＳ１１０７のステップが繰り返される。

このように、本実施の形態では、無線通信装置８００が、無線リンクでの再送頻度と、無線通信装置８００が接続しているアクセスポイントの配下の他無線通信装置からの通信量に応じて、受信可能な帯域を制限することができる。これにより、本実施の形態では、輻輳を検出するための制御情報を無線リンク上に送信することなく、リアルタイム通信の品質を確保しながら、非リアルタイム通信を適切な通信量にて同時に利用することができる。これによって、アクセスポイントへの構成変更をすることなく、無線通信装置とアクセスポイント間でＱｏＳ機能を持たなくとも、無線通信装置内で閉じた制御のみでリアルタイム通信の保護が可能となる。

（実施の形態４）
実施の形態４は、帯域制限値に応じてリアルタイム通信に利用する通信インタフェースを選択する場合について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態４に係る無線通信装置１２００の構成を示すブロック図である。なお、なお、図１２に示す無線通信装置１２００において、図１と共通する構成部分には、図１と同一の符号を付し、その説明を省略する。

図１２に示す無線通信装置１２００は、図１に示した無線通信装置１００と比較して、セルラ送受信処理部１６０を追加し、通信帯域制御部１２０の中に垂直ハンドオーバ管理部１２０１を追加した構成を採る。

セルラ送受信処理部１６０は、公衆無線通信網経由での通信を行うための送受信を行う。セルラ送受信処理部１６０で行われる通信には、パケット交換による通信と、回線交換による通信とが含まれる。

垂直ハンドオーバ管理部１２０１は、実行中の通信セッションを、セルラ送受信処理部１６０を経由する場合と、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０を経由する場合とに適宜切り替えて行う垂直ハンドオーバの管理を行う。垂直ハンドオーバ管理部１２０１は、図１３に示すような、無線ＬＡＮを利用するための帯域制限閾値を管理するテーブルを備え、上記実施の形態１から実施の形態３に示した帯域制限算出処理の結果と閾値（図１３では３Ｍｂｐｓ）を比較する。そして、帯域制限値が閾値以下となる場合には、垂直ハンドオーバ管理部１２０１は、リアルタイム通信のために無線ＬＡＮ送受信処理部１１０を利用せず、セルラ送受信処理部１６０を利用するように、端末制御部１３０に指示する。

このとき、端末制御部１３０は、リアルタイム通信に無線ＬＡＮを利用していれば、公衆無線通信網へのハンドオーバ処理を実施し、リアルタイム通信に公衆無線通信網を利用していれば、そのまま公衆無線通信網の利用を継続する。なお、帯域制限算出のトリガは、実施の形態１で示した場合に加え、公衆無線通信網における回線交換を利用した音声通信の最中に、特定の無線ＬＡＮアクセスポイントと通信可能な範囲に侵入したときに、垂直ハンドオーバ管理部１２０１が通信セッション管理部１２１にリアルタイムセッション開始を指示する場合もある。

次に、本実施の形態に係る無線通信装置１２００における帯域制限値算出トリガを検出し、ハンドオーバ処理を実施するまでの流れについて図１４を用いて説明する。図１４は、本実施の形態に係るハンドオーバ処理方法を示すフロー図である。

無線通信装置１２００は、帯域制限値算出トリガを検出すると、たとえば、図５に示したステップＳ５０２〜Ｓ５０４を実施し、帯域制限値を算出する（Ｓ１４０１）。そして、垂直ハンドオーバ管理部１２０１は、帯域制限値が、テーブルに管理している閾値よりも小さいか否かを判定する（Ｓ１４０２）。

帯域制限値が閾値よりも小さい場合（Ｓ１４０２；ＹＥＳ）、垂直ハンドオーバ管理部１２０１は、リアルタイム通信に利用している通信インタフェースが無線ＬＡＮ送受信処理部１１０か否かを判定する（Ｓ１４０３）。

通信インタフェースが無線ＬＡＮ送受信処理部１１０であれば（Ｓ１４０３；ＹＥＳ）、垂直ハンドオーバ管理部１２０１から指示を受けた端末制御部１３０が、セルラ送受信処理部１６０を利用するようにハンドオーバを実施する（Ｓ１４０４）。なお、通信インタフェースがセルラ送受信処理部１６０であれば、通信状態がそのまま継続される（Ｓ１４０３；ＮＯ）。

一方、帯域制限値が閾値以上である場合（Ｓ１４０２；ＮＯ）、通信帯域制御部１２０は、無線ＬＡＮの帯域制限を実行する（Ｓ１４０５）。

さらに、通信帯域制御部１２０は、リアルタイム通信に利用している通信インタフェースがセルラ送受信処理部１６０であるか否かを判定し（Ｓ１４０６）、リアルタイム通信に利用している通信インタフェースがセルラ送受信処理部１６０であれば（Ｓ１４０６；ＹＥＳ）、無線ＬＡＮ送受信処理部１１０を利用するようにハンドオーバを実施する（Ｓ１４０４）。

なお、図１４においてＳ１４０６の判定を行わず、そのまま、セルラ送受信処理部１６０にてリアルタイム通信を継続してもかまわない。

なお、無線ＬＡＮを利用するための帯域制限値閾値に関しては、利用者がキー入力により編集したり、該当データを外部メモリから転送したり、ファイルダウンロード等により変更することも可能である。

このように、本実施の形態によれば、実施の形態１から実施の形態３の効果に加え、帯域制限値に応じてリアルタイム通信に利用する通信インタフェースを適切に選択することができる。

なお、上記各実施の形態では、リアルタイム通信の例として音声通信を用いて説明したが、リアルタイム通信には、緊急通報や、ビデオ会議システム等があり、本発明はこれらについても同様の効果を得ることができる。

また、通信セッション管理部１２１、無線リンク再送監視部１２２（再送頻度計測部２０１、再送頻度管理テーブル２０２、帯域制限指示部２０３、参照信号強度抽出部６０１、再送頻度推定部６０２）、帯域制限制御部１２３、アクセス権取得率計測部８０１（成功回数カウンタ９０１、失敗回数カウンタ９０２、アクセス権取得率タイマ９０３、アクセス権取得率算出部９０４）、垂直ハンドオーバ管理部１２０１は、集積回路であるＬＳＩとして典型的には実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部、または全てを含むように１チップ化されても良い。

また、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。

また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

本発明は、無線ＬＡＮなどの無線通信インタフェースを搭載した携帯電話、情報通信装置等、リアルタイム通信セッションと非リアルタイム通信セッションを同時に行う無線通信装置に用いるに好適である。また、本発明は、様々な無線通信システム間を移動して通信を行うユビキタス無線通信端末、センサネットワーク端末等の用途にも応用することができる。

本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る無線リンク再送監視部の内部構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る再送頻度管理テーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態１に係る帯域制限制御部の内部構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１に係る通信帯域制御方法を示すフロー図 本発明の実施の形態２に係る無線リンク再送監視部の内部構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る再送頻度算出用テーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態３に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係るアクセス権取得率計測部の内部構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る帯域制限値管理マトリクスの一例を示す図 本発明の実施の形態３に係るアクセス権取得率の算出方法を示すフロー図 本発明の実施の形態４に係る無線通信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る無線ＬＡＮを利用するための帯域制限値閾値を管理するテーブルの一例を示す図 本発明の実施の形態４に係るハンドオーバ処理方法を示すフロー図

符号の説明

１００、８００、１２００ 無線通信装置
１１０ 無線ＬＡＮ送受信処理部
１２０ 通信帯域制御部
１２１ 通信セッション管理部
１２２ 無線リンク再送監視部
１２３ 帯域制限制御部
１３０ 端末制御部
１４０ キー
１５０ ディスプレイ
２０１ 再送頻度計測部
２０２ 再送頻度管理テーブル
２０３ 帯域制限指示部
３０１ トラヒック種別判定部
３０３ 仮想受信キュー
３０４ 流量監視部
３０６ 受信キュー
６０１ 参照信号強度抽出部
６０２ 再送頻度推定部
８０１ アクセス権取得率計測部
９０１ 成功回数カウンタ
９０２ 失敗回数カウンタ
９０３ アクセス権取得率タイマ
９０４ アクセス権取得率算出部
１６０ セルラ送受信処理部
１２０１ 垂直ハンドオーバ管理部

Claims (14)

1. 無線アクセスポイントとの間で、リアルタイム通信と非リアルタイム通信とを同時に行うことが可能な無線通信装置において、
   リアルタイム通信を実施中か否かを管理するリアルタイム通信セッション管理手段と、
   リアルタイム通信を実施している間、前記無線アクセスポイントとの間の無線リンクの間における受信データの総数に対する再送データの割合である再送頻度を計算し、計算結果に基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定する無線リンク再送監視手段と、
   前記無線リンク再送監視手段が設定した通信帯域に基づいて非リアルタイム通信データの流量を制御する帯域制限制御手段と、
   を有する無線通信装置。
2. 前記無線リンク再送監視手段は、受信データの再送頻度を計算する再送頻度計測手段と、前記再送頻度に応じて帯域制限を行うか否かを判定するための閾値を管理する再送頻度管理テーブルと、前記計算された再送頻度と前記再送頻度管理テーブルとから非リアルタイム通信の通信帯域を設定する帯域制限指示手段と、
   を具備する請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記無線リンク再送監視手段は、前記無線アクセスポイントからの受信参照信号の受信信号強度を抽出する受信信号強度抽出手段と、前記受信信号強度から再送頻度を推定する再送頻度推定手段と、前記再送頻度に応じて帯域制限を行うか否かを判定するための閾値を管理する再送頻度管理テーブルと、前記推定された再送頻度と前記再送頻度管理テーブルとから非リアルタイム通信の通信帯域を設定する帯域制限指示手段と、を有する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
4. 受信信号の信号強度を計測するタイミングを決定するための受信参照信号抽出タイマをさらに有し、
   前記受信信号強度抽出手段は、受信参照信号抽出タイマ満了後に初めて無線アクセスポイントから受信した信号を受信参照信号として受信信号強度を抽出する、
   請求項３に記載の無線通信装置。
5. データを送信するための無線リンクアクセス権の取得成功率を算出するアクセス権取得率計測手段をさらに有し、
   前記無線リンク再送監視手段は、前記再送頻度と前記取得成功率とに基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定する、
   請求項１に記載の無線通信装置。
6. 前記アクセス権取得率計測手段は、送信データがアクセス権取得試行に成功した回数を管理する成功回数カウンタと、送信データがアクセス権取得試行に失敗した回数を管理する失敗回数カウンタと、アクセス権取得率を算出するためにカウンタ計数を行うインターバルを計時するアクセス権取得率タイマと、前記インターバルごとにアクセス権取得率を算出するアクセス権取得率算出手段と、を有する、
   請求項５に記載の無線通信装置。
7. 公衆無線通信網を介して無線通信を行うセルラ送受信処理手段と、
   自営無線通信網を介して無線通信を行う無線ＬＡＮ送受信手段と、
   前記無線リンク再送監視手段が設定した通信帯域に基づいて、非リアルタイム通信を、前記無線ＬＡＮ送受信処理手段もしくは前記セルラ送受信処理手段のどちらで行うかを管理する垂直ハンドオーバ管理手段と、
   をさらに具備する請求項１に記載の無線通信装置。
8. 無線アクセスポイントとの間で、リアルタイム通信と非リアルタイム通信とを同時に行うことが可能な無線通信装置における通信帯域制御方法であって、
   リアルタイム通信を実施中か否かを管理するリアルタイム通信セッション管理ステップと、
   リアルタイム通信を実施している間、前記無線アクセスポイントとの間の無線リンクの間における受信データの総数に対する再送データの割合である再送頻度を計算する再送頻度計算ステップと、
   前記再送頻度に基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定する通信帯域設定ステップと、
   前記設定した通信帯域に基づいて非リアルタイム通信データの流量を制御する帯域制限制御ステップと、
   を有する通信帯域制御方法。
9. 前記通信帯域設定ステップは、受信データの再送フラグから再送数および非再送数をカウントするステップと、前記カウントした受信データの再送数および非再送数から再送頻度を算出するステップと、を有する
   請求項８に記載の通信帯域制御方法。
10. 前記通信帯域設定ステップは、前記無線アクセスポイントからの受信参照信号の受信信号強度を抽出するステップと、受信信号強度から再送頻度を推定するステップと、を有する、
    請求項８に記載の通信帯域制御方法。
11. 所定時間経過後に初めて前記無線アクセスポイントから受信する信号を受信参照信号とする、請求項１０に記載の通信帯域制御方法。
12. データを送信するための無線リンクアクセス権の取得成功率を算出するアクセス権取得率計測ステップをさらに有し、
    前記通信帯域設定ステップは、前記再送頻度と前記取得成功率とに基づいて非リアルタイム通信の通信帯域を設定する、
    請求項８に記載の通信帯域制御方法。
13. 前記アクセス権取得成功率計測ステップは、アクセス権取得率を算出するためにカウンタ計数を行うインターバルを計時するステップと、
    前記インターバル計時中に、送信データがアクセス権取得試行に成功した回数をカウントするステップと、
    前記インターバル計時中に、送信するデータがアクセス権取得試行に失敗した回数をカウントするステップと、
    前記インターバル満了後にアクセス権取得率を算出するステップと、
    を有する請求項１２に記載の通信帯域制御方法。
14. 公衆無線通信網を介して無線通信を行うセルラ送受信処理ステップと、
    自営無線通信網を介して無線通信を行う無線ＬＡＮ送受信ステップと、
    前記通信帯域設定ステップで設定した通信帯域に基づいて、非リアルタイム通信を、前記無線ＬＡＮ送受信処理ステップもしくは前記セルラ送受信処理ステップのどちらで行うかを管理する垂直ハンドオーバ管理ステップと、
    をさらに具備する請求項８に記載の通信帯域制御方法。

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