JP2009060621A - 無線パケットデータ伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】無線ネットワークに接続端末同士が、バックオフ時間を用いることなく、競合を避けて送信するこのできる無線パケットデータの伝送システムを実現することにある。
【解決手段】アクセスポイントは、受信される送信権の付与要求をもとに無線接続される端末の送信順に係る送信権情報を送信権情報作成手段により作成し、全ての端末に送信する一方、それぞれの端末は受信し送信権情報を送信権情報記憶手段４８に記憶し、記憶された送信順にパケットデータを送信するようにし、送信権の与えられた端末がデータを送信しないときは、次の送信権を有する端末がパケットデータを送信するようにして無線パケット伝送システムを実現した。
【選択図】図７

Description

本発明は、通信ネットワークに、パケット化されたデータ（情報信号）を無線伝送する無線パケットデータ伝送システムに関し、特にＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.／米国電気電子学会）で標準化されている無線ＬＡＮ（Local Area Net Work）規格である、IEEE Std 802.11のＭＡＣ（Medium Access Control）層の利用効率向上に関するものである。

従来から、パケット化されたデータを無線伝送する方法として、IEEE 802.11 MAC層におけるアクセス制御方式が用いられている。そして、伝送媒体として電波無線を使用する伝送方式では、有線による通信方式と異なり、複数の送信端末からデータが同時に伝送される場合は相互に干渉し通信を妨害する。即ち、データの衝突は避けられない問題である。

即ち、送信側端末がデータ送信を行っているときには、その送信信号が自局で受信される電力は、他の送信端末から送信されて受信される電力よりも大きいため、他の送信端末から信号が送信されていることを検出できない。そこでIEEE 802.11ではＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）と称するアクセス制御方式を用い、データの衝突を回避しようとしている。

図１０に、従来のデータ衝突回避に係り、端末数が３の場合のＭＡＣアクセス制御例を示す。
同図において、端末１は（１）に示す時間までデータを伝送している。端末２、及び端末３は送信すべきデータを保有している。

端末２及び端末３は、端末１がデータを送信し終えた（１）の時点から回線のキャリアセンスを実行し、ビジー、即ち他の端末が回線を使用中であるかを調べる。回線上のエネルギーが全く無い状態が連続して検出される場合は、その検出時間が３４μ秒であるＤＩＦＳ（Distributed Coordination Function Inter Frame Spacing）と称する固定期間、及び端末毎に異なって与えられるバックオフの期間待機する。

端末２と端末３とは同時刻であるＤＩＦＳの期間を待機する。その後、端末ごとに乱数により与えられるお互いに異なったバックオフの期間待機する。ここに示した端末２のバックオフ期間は端末３よりも短い時間であるため、端末２はその終了時点の（２）からデータを送信する。

端末３はバックオフ終了後回線をチェックする。しかし、端末２の送信電力が検出されるため、送信を行わない。そして、端末３は、端末２の送信終了後の（３）からＤＩＦＳ及び新たに選定されるバックオフの期間を待機し、時刻（４）において回線上のエネルギーが無いとして検出されたときに、はじめて送信を行える。

ここで、バックオフの期間は、端末毎に異なる値が用いられるようにされているため、仮に端末同士が同時に回線上の無キャリアを検出する場合であっても、お互いに異なる時刻から送信を開始するようにしているため、回線上に送信されるパケットが衝突する可能性を低く抑えられている。

即ち、各端末はそれぞれが有する現時点のＣＷ（Contention Window）パラメータをもとにして、０〜ＣＷの時間範囲からランダムな時間を選択し、その選択された時間をバックオフの期間として用いる。
図１１に、従来から用いられているＣＷパラメータの値を示す。

同図において、横軸は再送回数であり、縦軸はＣＷ係数の上限値を示している。即ち、最初の送信時には０〜７の間で発生される乱数値が用いられる。２回目は０〜１５、３回目は０〜３１、そして６回目以降は０〜２５５の間で発生される乱数値を基にしたバックオフ時間が用いられる。なお、バックオフ時間は係数値にスロットタイムである９マイクロ秒を乗じた時間である。

上記のように、従来のＣＳＭＡ／ＣＡによるアクセス制御方式では、再送を行うごとにバックオフ時間が長く設定され、送信のために長い時間を必要とするシステムとなっている。このバックオフのシステムについては、端末数が少ない場合には特に問題とはならないが、端末数が増加するに従ってパケットの衝突が頻繁に起こるようになり、通信時間の増加が顕著な問題となる。

さらにＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣアクセス制御方式においては、データの送達を確かにするために受信端末側からＡＣＫ（Acknowledgment）を返信する機構を採用している。
図１２に従来のＩＥＥＥ８０２．１１のＭＡＣアクセス制御方式においてなされるＡＣＫによる送達確認の手順を示す。

送信側端末はＤＩＦＳ期間回線が使用されていない事を確認し、データ送信を開始する。受信側端末では、データが自分宛である事を確認した場合には、データ受信後１６μｓｅｃのＳＩＦＳ（Short InterFrame Space）期間待機し、正常にデータが受信出来た場合にはその事を示すＡＣＫ（Acknowledgment）を返信する。

ＳＩＦＳは１６μsecに設定されており、通常のデータ開始前のDIFS（34μsec）と比較して短いため、他のデータ通信よりもＡＣＫが優先して伝送される。一方、他の端末は送信側端末、および受信側端末が伝送を行っている間は回線にアクセス不可とされている。即ち、他の端末はＡＣＫ返信がなされた後の、ＤＩＦＳ区間回線がビジーでない事を確認した後に、初めて競合区間でバックオフによる送信待ちの状態に入ることが可能となるように規定されている。

一方、複数種類のメディアデータを多重化して送信側装置から受信側装置へ送信するに際し、各メディア毎の特性等に応じて再送処理を規制する機能を有する送信側装置を、ブロック生成手段が各メディアデータをブロックに分割してエラー検出符号を付し、これらを多重化手段が混合配列して送信手段が送信するようになし、データの再送手段は受信側装置から通知されたブロックデータを再送処理する方法がある。

そして、受信側装置では、受信手段が受信したブロックデータ列を分離手段が各メディア毎に分離し、再生手段が各メディアデータを再生するとともに、再送要求手段がエラー検出手段により伝送エラーが検出されたブロックを送信側装置へ通知する。また、送信側装置と受信側装置との少なくともいずれか一方には、各メディア毎に再送処理を行うか否かを設定する再送設定手段と、この設定に基づいて各メディア毎に再送処理を規制する再送制御手段とを備えてメディアデータを送受信する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−３４１２１７号公報

しかしながら、従来のＩＥＥＥ８０２．１１におけるアクセス制御では、データ送信の前にＤＩＦＳ（Distributed Coordination Inter Frame Spacing）の間キャリアセンスを行い、回線を使用している端末がない事を確認し、さらに他の端末との衝突回避のためのバックオフ時間待機した後に、初めて伝送開始できるシステムとなっている。このバックオフ時間については、再送回数が増えるに従って値が増加するため、端末数が多い場合には回線の利用効率が極端に下がるという課題があった。

そこで本発明では、ネットワークに参加している端末の情報をもとにして、予めアクセスポイント（親機）がVirtual Polling Order（送信権が与えられる順番）を作成し、全端末に送信を行う。それを受信した端末は、送信権が得られる順番を把握することが出来るため、競合を避けるためのバックオフ時間を用いることなく、各端末が順次送信を行うことが可能となるようにするものである。

更に本発明は、従来方式では端末数に伴って増加していた回線上の無駄時間を削減しようとするものであり、さらにまた通常のＤＩＦＳと比較して、より短いＷＴ（Waiting Time）をデータ送信前のキャリアセンス時間として用いることにより、回線利用効率をさらに向上させるようにした無線パケットデータ伝送システムを提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために以下の１），２）の手段より成るものである。
すなわち、

１） 制御端末と複数の端末との間で無線ネットワークを介してパケットデータを伝送する無線パケットデータ伝送システムにおいて、
前記制御端末が、
前記複数の端末のうち少なくとも１つの端末から送信された該端末の送信権の付与要求を受信して、端末の送信権を順位付けた送信権情報を生成する手段と、
所定の第１の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記複数の端末に対して前記生成された送信権情報を送信する手段と、
前記複数の端末のうち少なくとも１つの端末から送信された該端末の送信権の削除要求を受信して、該端末の送信権を順位付けから外した送信権情報に更新する手段と、
前記第１の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記複数の端末に対して前記更新された送信権情報を送信する手段と、を備え、
前記複数の端末それぞれが、
前記制御端末に対して送信権の付与要求を送信する手段と、
前記制御端末に対して送信権の削除要求を送信する手段と、
前記制御端末から送信された生成又は更新された送信権情報を受信して該端末の送信権の順位を取得する手段と、
前記送信権の順位の取得結果に応じて、該端末が最も高い順位であることを検出した場合には、送信権を獲得し、前記第１の時間よりも長い時間である第２の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、送信すべきパケットデータを有している場合には、前記制御端末に対して前記パケットデータを送信する一方、前記送信権の順位の取得結果に応じて、該端末が２番目に高い順位であることを検出した場合には、現在送信権を獲得している他の端末が前記第２の時間の経過後にパケットデータを送信しなかった場合に送信権を獲得し、前記第１の時間よりも短い時間である第３の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、送信すべきパケットデータを有している場合には、前記制御端末に対して前記パケットデータを送信する手段と、を備えた
ことを特徴とする無線パケットデータ伝送システム。
２） 前記制御端末が、
前記複数の端末のうち少なくとも１つの端末から送信された該端末の送信権の再付与要求を受信して、該端末の送信権を順位付けた送信権情報に更新する手段と、
前記第１の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記複数の端末に対して前記更新された送信権情報を送信する手段と、を更に備え、
前記複数の端末それぞれが、
前記送信権情報に該端末の送信権の順位が設けられていない場合に、前記第１の時間よりも長く且つ前記第２の時間よりも短い時間である第４の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記制御端末に対して送信権の再付与要求を送信する手段を更に備えた
ことを特徴とする請求項１記載の無線パケットデータ伝送システム。

本発明の無線パケットデータ伝送システムによれば、以下の１）又は２）に示す効果を提供することができる。
すなわち、

１） 送信権の付与要求を受信した制御端末は、パケットデータの送信順に係る送信権情報を作成して複数の端末に送信し、送信権の与えられた端末は、順にパケットデータを送信するに際し、送信権の与えられた端末から送信がされないときには次に送信権を有する端末がパケットデータを送信するようにしているため、パケット衝突回避のためのバックオフによる無駄時間を削減し、周波数利用効率の高い無線パケットデータの伝送を行うことが出来る。
２） 端末装置ごとに順に与えられる送信権は、手前、及び手前の前の端末が送信を行わない場合には、次の次の次に送信権を有する端末が無線パケットデータの送信を行うなど、時間間隔を最も短く割り当てた待ち時間を利用し、送信権のスキップを効率的に行い、周波数利用効率の高い無線パケットデータの伝送を行うことが出来る。

以下、本発明の、無線パケットデータ伝送システムの実施形態につき、好ましい実施例により説明する。

図１に、その無線パケットデータ伝送システムの概略構成を示し、図面を参照し説明する。

同図に示す無線パケットデータ伝送システムは、アクセスポイント（以下ＡＰと略する、または制御端末、親機と呼ぶことも有る）１と、端末Ａ２ａ及び端末Ｂ２ｂより構成される。端末（以下、ＳＴＡと呼ぶこともある）Ａ２ａ、端末Ｂ２ｂ、及びＡＰ１のそれぞれは無線ネットワークを介して互いに接続されている。端末Ａ２ａ及び端末Ｂ２ｂはＡＰ１に制御されつつ無線通信を行い、無線ネットワークを介して所望のパケット化されたデジタルデータを端末Ａ２ａから送信し、端末Ｂ２ｂはそれを受信している。

次に、端末Ａ２ａ、端末Ｂ２ｂ、及びＡＰ１が無線ネットワークを介して行うアクセスの動作について述べる。
図２に、それらの無線装置間でなされるアクセスの手順を動作ダイアグラムにより示し、説明する。端末Ａ２ａとアクセスポイント１とが通信している無線ネットワークを用い、端末Ｂ２ｂが通信を行う場合の例について述べる。

まず、端末Ｂ２ｂは（１）においてアクセスポイントに対して参加要求（Association Request）を送信する。その参加要求の送信は、後述のＲＲＩＦＳ（Recovery/Request Inter Frame Space）期間終了後、無線ネットワークが他の端末により使用されていないことを確認した後に送信する。

参加要求を受信したアクセスポイント１は、現在までにネットワークに参加している端末の情報を基に（２）で端末に対する送信権の付与を行う。アクセスポイント１は、付与した送信権を基にポーリングの順番を決定し、Virtual Polling Orderを作成する。

アクセスポイント１は、端末Ｂ２ｂからのAssociation Requestの後２０μsecのＡＰＩＦＳ（AP Inter Frame Space）区間待機し、その後（３）でVirtual Polling Order（送信権が与えられる順番）、および次に送信権が与えられる端末に関する情報を含むAssociation Responseを全端末に対して返信する。

ネットワーク上の全端末は、（４）でこれらの情報を端末内の記憶領域に保存し、データ送信時の送信権の判断に使用する。その結果により、送信権の与えられた全ての端末は例えば５ａ、５ｂ、５ｃ、・・・の順に送信を繰り返す。

そして、他の端末から参加要求が出されたとき、及びデータの送信を終了し、参加不要とする端末が生じたときに、参加要求又は不参加要求を基にアクセスポイント１は更新された送信権に係るテーブルを作成し、各端末に送信する。その後、上記のサイクリックなデータ送信を繰り返す。

なお、アクセスポイント１が端末からの参加要求を拒否する場合には、要求を承認できない旨のメッセージ、または必要な待機時間を含んだAssociation Responseを端末に対して返信する。

次に、これらの動作を行う端末装置の構成について述べる。
図３に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を発生させる送信装置の概略構成を示し、図面を参照してその動作につき説明する。

同図に示すＯＦＤＭ信号送信装置は、誤り訂正信号付加部３２、マッピング部３３、逆フーリエ変換部３４、ガードインターバル付加部３５、高周波信号処理部３６、送信順位テーブル部３７、及び送信制御部３８より構成される。

まず、誤り訂正信号付加部３２に供給される情報信号は、例えばデジタルビデオ信号の様に連続して伝送する必要のある信号である。誤り訂正信号付加部３２では伝送中に生じる誤りデータを訂正するための訂正符号が付加される。次に、マッピング回路３３により送信すべきディジタルデータは複数のＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）平面にマッピングされる。

複数のＱＡＭ平面にマッピングされたそれぞれのデータは、逆フーリエ変換部３４で逆フーリエ変換され、それぞれのＱＡＭ平面の信号として変調された複数の直交周波数分割された変調信号が生成される。それらの直交周波数分割信号には、ガードインターバル付加部３５においてマルチパス歪を軽減するためのガードインターバルが付加される。

ガードインターバルの付加された直交周波数分割信号は、高周波信号処理部３６で空間伝送路に放射するための所定の信号処理が行われ、送信が許可される時間帯にアンテナ回路を介して無線ネットワークに出力される。

ここで、送信順位テーブル部３７にはアクセスポイント１から送信され、受信された送信権に係る情報を一時記憶し、記憶された送信権に係る情報を送信制御部３８に供給する。その送信制御部３８には後述のキャリアセンス４２で検出された無線ネットワーク上のキャリアの有無情報が供給される。

その送信制御部３８では、供給される信号を基に送信が許可される時間を判断し、送信許可が与えられる時間帯に、高周波信号処理部３６で生成され、待機している直交周波数分割信号の送信がなされるように制御する。

図４に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を受信する受信装置の概略構成を示し、図面を参照してその動作につき説明する。

同図に示すＯＦＤＭ信号受信装置は、高周波信号処理部４１、キャリアセンス部４２、ガードインターバル除去部４４、フーリエ変換部４５、デマッピング部４６、誤り信号訂正処理部４７、及び送信順位テーブル取得部４８より構成される。

まず、アンテナ回路により取得された空間伝送路である無線ネットワーク上の信号は高周波信号処理部４１で増幅される。増幅された信号の一部はキャリアセンス部４２に供給されると共に他の一部はガードインターバル除去部４４に供給される。

キャリアセンス部４２では無線ネットワーク上にキャリア信号が存在するか否かの検出が行われ、検出された結果は上記の送信制御部３８に供給される。
ガードインターバル除去部４４では、前記のガードインターバル付加部３５で付加されたガードインターバル部の信号を除去する。

次に、フーリエ変換部４５でガードインターバル部の除去された直交周波数分割多重信号はフーリエ変換され、その結果ＱＡＭ平面上の信号点情報が得られる。その信号点情報をデマッピング部４６ではマッピング部３３で行われたと相補的な動作が行われ、伝送されたディジタル情報が得られる。

伝送された情報信号に誤りデータが含まれるときには、誤り信号訂正処理部４７で誤りデータの訂正が行われ、得られたデジタル情報信号を出力する。
一方、アクセスポイント１から送信された送信順位テーブルは、高周波信号処理部４１、ガードインターバル除去部４４、フーリエ変換部４５、及びデマッピング部４６で所定の信号処理がなされ、送信順位テーブル取得部４８に供給されて取得される。

取得された送信順位テーブルは、前述の送信順位テーブル部３７に供給され、そこに一時記憶され、送信信号の時間制御がなされる。そして、同様に各端末からの参加要求に対し、アクセスポイントからVirtual Polling Orderを含むAssociation Responseが返答されることにより、ネットワーク上に存在する全端末は、現在のポーリングの順番、および送信権を持っている端末の情報を知ることができる。

以上、ＯＦＤＭ信号送信装置、及びＯＦＤＭ信号受信装置の構成とそれらの動作について概説した。そして、端末装置はＯＦＤＭ信号送信装置、及びＯＦＤＭ信号受信装置の両者を有する装置であり、アクセスポイント１は端末装置が有する機能の他に送信権の管理を行うための判断機能、送信順位テーブル作成機能、及び送信順位テーブルをそれぞれの端末装置に配信するなどにより、無線ネットワーク上の端末の動作を管理するための機能を有している。それらの機能は内蔵されるコンピュータを実行することにより実現している。

次に、アクセスポイントによりなされる無線ネットワークを流れる信号の時間管理について詳述する。
図５に、端末Ａ２ａおよび端末Ｂ２ｂがアクセスポイント１にアクセスして行う通信路に確立に係る動作とその時間関係について示す。

縦にＡＰ１、端末Ａ２ａ、及び端末Ｂ２ｂを示してあり、横軸は時間を示している。
まず、端末Ａ２ａはＡＰ１に対して参加要求を送信する。即ち、端末Ａ２ａは（６）に示す、例えばＡＰ１におけるデータ伝送が終了し無線ネットワークにキャリアが検出されない時間である２４μ秒経過後に（７）の参加要求（Association Request）を送信する。

ここで、上記の２４μ秒は後述のＲＲＩＦＳ（Recovery/Request Inter Frame Space）として定義される時間である。それを受信したＡＰ１はＡＰＩＦＳ（Access Point Inter Frame Space）として定義される２０μ秒経過後に参加要求に対する返送（Association Response）（８）を返送する。

次に、端末Ｂ２ｂは（Association Response）（８）の終了後キャリアの検出されない時間が２４μ秒（ＰＲＩＦＳ）経過した後に参加要求（９）を送信する。ＡＰ１は上記と同様の２０μ秒経過後に端末Ｂ２ｂに送信権を与えた送信順テーブルを作成し、そのテーブルをAssociation Response （１０）として返送する。

以上、端末からの参加要求の発信、及びＡＰからの返送に係る動作時間の関係について述べた。それらの動作についてさらに述べる。
図６に、４つのＩＦＳ（Inter Frame Space）と１つのＷＴ（Waiting Time）を示し、それらについて説明する。

同図において、４つのＩＦＳは、無線ネットワークにキャリアが検出されなくなってからの経過時間として定義がなされており、ＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）は１６μ秒、ＡＰＩＦＳは２０μ秒、ＲＲＩＦＳは２４μ秒、そしてＶＰＩＦＳ（Virtual Poling Inter Frame Space）は２８μ秒として定められている。また、ＷＴは４μ秒として規定される。

ここで、ＳＩＦＳは優先順位の高いデータを伝送するのに使用するＩＦＳであり、１６μ秒が割り付けられている。ＡＰＩＦＳはアクセスポイントが端末に優先してデータを伝送するためのＩＦＳであり、２０μ秒が割り付けられている。ＲＲＩＦＳは端末がＶＰＩＦＳの割付をリクエストするためのＩＦＳであり、これには参加要求（Association Request）、認証要求（Authentication request）、およびプローブ要求（Probe request）も含まれる。２４μ秒が割り付けられている。

ＶＰＩＦＳ（Virtual polling IFS）は、送信権の付された端末がデータを伝送するときに用いられるＩＦＳであり、２８μ秒が割り付けられる。ＶＰＩＦＳより優先される送信がなされない限り、送信権を有する端末のみがそのＶＰＩＦＳの期間に続けて例えばＡＶデータなどの連続データの送信がなされる。

ＷＴは、送信権を有する端末がそのＶＰＩＦＳの期間に送信を行わなく、さらにＷＴの期間にキャリアが検出されなかったときに、次に送信権を有する端末が送信を開始するために用いられる待ち時間である。４μ秒が割り当てられている。
以上、４つのＩＦＳと１つのＷＴについて述べた。

次に、ＶＰＩＦＳに従って、複数の端末からデータを伝送する場合について述べる。
図７に、端末Ａ〜ＣがＶＰＩＦＳに制御されて連続するデータをシーケンシャルに伝送する例を示し、説明する。

ここで、アクセスポイントからの送信順位テーブル（Virtual Polling Order）により、予め各端末は送信を行う端末の順番、および現在どの端末が送信可能状態にあるか、即ち仮想的にポーリングされた状態にあるかを常に把握しているものとする。

まず、最初に送信を行う事が指定された端末Ａは、２８μ秒のＶＰＩＦＳの間、回線がビジーでないことをキャリアセンスにより確認する。キャリアが検出されなければ連続データの最初の部分を送信する。なお、図中にデータ送信と表した期間には、データの送信とその受信に対する受信端末からの返信であるＡＣＫ（acknowledgement）を含んでいる（以降、同様である）。

端末B及び端末Cは、ＡＰから伝送され記憶してある送信順位テーブルを参照し、端末Ａがデータ送信中であることを認識する。端末Ｂは、端末Ａのデータ送信終了後、次のＶＰＩＦＳの２８μ秒を待機し、キャリアが検出されなければ端末Ｂのデータを送信する。同様にしてその次のＶＰＩＦＳの後に端末Ｃがデータを送信する。

ＡＰから送信順位テーブル（Virtual Polling Order）の変更がなされなく、且つそれぞれの端末Ａ、Ｂ、及びＣが送信すべきデータを有しているときは、シーケンシャルにＶＰＩＦＳの期間を待機しつつ順にデータを送信する。

次に、例えば端末Ａに送信すべきデータが無い場合は、端末Ａは送信を行わず、続けて次の順にある端末Ｂが送信することとする。即ち、端末ＢはＶＰＩＦＳに続くＷＴの期間キャリアが検出されないときには、送信順位は次の端末Ｂであることを認識しデータの送信を行う。

同様にして、端末Ｃは端末Ａ及び端末Ｂがデータの送信を行わないときにはＶＰＩＦＳの次のＷＴで端末Ａが送信を行わなく、さらにその次のＷＴで端末Ｂは送信を行わないため、その次の期間で端末Ｃのデータ送信を行う。

以上、送信データが無い場合の動作例について述べた。ＡＰにより送信順位の与えられた端末はＶＰＩＦＳの期間ごとにデータ送信を行い、送信されるデータが無いときにはＷＴの期間ごとに与えられた端末の順位を自動スキップしてデータを送信するようにしている。ここで、ＶＰＩＦＳの期間は２８μ秒を割り当てているが、送信をスキップするための時間は例えば４μ秒のＷＴを用いて行っている。

従って、送信順位テーブルにより送信順位が定められて順にデータを送信するのは帯域の利用が固定化し、利用率を低下させるようにおもわれるが、期間が２μ秒であるＷＴごとに送信順をスキップ、即ち送信権を譲渡するようにし、周波数利用率の低下を防止している。

以上は、送信するデータ量が少ない端末と共に動作させる場合の例である。次に、送信するデータが無くなった端末の扱いについて更に述べる。
図８に、データ送信を行わない端末を送信順位テーブルから除く場合の動作を示し、説明する。

同図において、端末Ａはしばらくの間送信データが発生しないと予想されるため、自らVirtual Polling Skip Requestを発行する場合である。送信データが発生しない端末Ａは、端末Ａに与えられたデータ送信期間にVirtual Polling Skip Requestを送信する。

そのVirtual Polling Skip Requestを受信したＡＰは、端末Ａを除いたVirtual Polling Orderを作成する。作成されたVirtual Polling Orderと、そのOrderの次に送信する端末を指定したVirtual Polling Skip Responseを返信する。

そのVirtual Polling Skip Responseは、ＡＰにより送信順の管理され、アクティブ状態にある全ての端末により受信され、それぞれの端末の送信順位テーブルの記憶領域に記憶される送信順位テーブルの更新を行う。これにより、端末Ａが順次送信を行う際のリストから削除されることになる。

次に、端末Ａに送信すべきデータが発生し、再度送信権の復活を行うＡＰに対して行う場合の動作について述べる。
図９に、送信権の復活を申請する場合の動作を示す。

同図において、例えば端末Ｂがデータ送信をした後のＶＰＩＦＳ期間後に、次の端末に送信権が移る。そこで、待ち時間であるＶＰＩＦＳより短いＲＲＩＦＳの期間後に端末ＡからVirtual Polling Recovery Requestを送信する。Virtual Polling Recovery Requestを受信したＡＰは、再度端末Ａを加えた状態のVirtual Polling Orderを作成し、この情報と次に送信権を持つべき端末情報を含んだVirtual Polling Recovery Responseを送信する。

ネットワーク内の全端末はこれを受信しており、各端末内に保存しているVirtual Polling Orderを最新の状態に更新する。これらの処理により、端末Ａがシーケンシャルにデータ送信を行う端末に加えられる。

以上、無線ネットワーク内に親機ともいうべきＡＰ（アクセスポイント）を定義し、ＡＰは送信順テーブルを作成し、ネットワークに無線接続されるそれぞれの端末に伝送する。各端末は送信順テーブルを基に送信順を認識し、自局に割り当てられた期間にデータの送信を行う。送信するデータが少ない端末は適当にデータ送信を休止することにより送信権はＷＴ後に、次端末に移る。

送信権の与えられた端末はＶＰＩＦＳの期間ごとにデータ送信を行う。データ伝送を希望する他の端末はＶＰＩＦＳより短いＲＲＩＦＳの期間によりＡＰに送信権を要求し、それを受信したＡＰは更新された送信権リストを作成し、全端末に伝送する。

本実施例で述べた無線パケットデータ伝送システムによれば、例え端末ごとに伝送するデータ量が異なる場合であっても、送信権の譲渡をＷＴの短期間に行うことができるため、その間に送信権の譲渡に係る情報を発信することなく、帯域利用効率のよい無線データ伝送システムを構成することが出来る。

なお、Virtual polling orderを含むＡＰから送信される送信権の付与に係る情報は、本無線パケット伝送システムを正常に動作させるために重要な情報であるので、全ての端末から情報が正常に受信されたとする確認情報（ＡＣＫ）を得て後に、送信権の付与及び譲渡に係る動作を実行させるようにしても良い。

また、１台のＡＰに対して２台又は３台の端末が接続されてなされる送信権の付与、及び譲渡について述べた。端末の数はこれに限る事なく例えば１０台を越えるような端末数であっても、同様に送信権の付与、及び譲渡の動作を行なえる。その場合には、例えば４μ秒の短い時間であるＷＴの経過ごとに送信権を次の端末に譲渡するように再帰的に動作させるようにし、帯域利用効率の改善された無線パケット伝送システムを構成することができる。

以上、無線パケットデータ伝送システムの構成と動作について詳述した。なお、同システムは４つのＩＦＳの例を定義して動作させている。それぞれのＩＦＳの間の差が端末により認識され、且つ優先順を定義できる限り異なる時間を割り当てても構わない。またＩＦＳの種類を４種類として述べたがＩＦＳの個数はシステム設計上、目的、機能に応じて必要な個数を定義して用いれば良く、４より少ない場合、又は４より多い場合においても好適に動作する無線ネットワークシステムを構成できる。

複数の端末装置をインターネットに接続する無線ＬＡＮに応用可能な無線パケットデータ伝送システムの実現に利用できる。

本発明の実施例に係る、無線パケットデータ伝送システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、無線装置間でなされるアクセスの手順を示す動作ダイアグラムである。 本発明の実施例に係る、送信順位テーブルを有するＯＦＤＭ送信装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、送信順位テーブルを取得するＯＦＤＭ受信装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施例に係る、送信順位に係る送信権の確立に係る動作を示す図である。 本発明の実施例に係る、４つのＩＦＳと１つのＷＴの時間関係を示す図である。 本発明の実施例に係る、無線パケットデータの送信シーケンスを示す図である。 本発明の実施例に係る、送信順位テーブルから除く場合の動作を示す図である。 本発明の実施例に係る、無線パケットデータ送信権の復活動作を示す図である。 従来例に係る、無線パケットデータ伝送システムの動作の概略を示す図である。 従来例に係る、ＣＷパラメータの値を示す図である。 従来例に係る、ＡＣＫによる送達確認の手順を示す図である。

符号の説明

１ アクセスポイント
２ａ 端末Ａ
２ｂ 端末Ｂ
３２ 誤り訂正信号付加部
３３ マッピング部
３４ 逆フーリエ変換部
３５ ガードインターバル付加部
３６ 高周波信号処理部
３７ 送信順位テーブル部
３８ 送信制御部
４１ 高周波信号処理部
４２ キャリアセンス部
４４ ガードインターバル除去部
４５ フーリエ変換部
４６ デマッピング部
４７ 誤り信号訂正処理部
４８ 送信順位テーブル取得部

Claims (2)

1. 制御端末と複数の端末との間で無線ネットワークを介してパケットデータを伝送する無線パケットデータ伝送システムにおいて、
   前記制御端末が、
   前記複数の端末のうち少なくとも１つの端末から送信された該端末の送信権の付与要求を受信して、端末の送信権を順位付けた送信権情報を生成する手段と、
   所定の第１の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記複数の端末に対して前記生成された送信権情報を送信する手段と、
   前記複数の端末のうち少なくとも１つの端末から送信された該端末の送信権の削除要求を受信して、該端末の送信権を順位付けから外した送信権情報に更新する手段と、
   前記第１の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記複数の端末に対して前記更新された送信権情報を送信する手段と、を備え、
   前記複数の端末それぞれが、
   前記制御端末に対して送信権の付与要求を送信する手段と、
   前記制御端末に対して送信権の削除要求を送信する手段と、
   前記制御端末から送信された生成又は更新された送信権情報を受信して該端末の送信権の順位を取得する手段と、
   前記送信権の順位の取得結果に応じて、該端末が最も高い順位であることを検出した場合には、送信権を獲得し、前記第１の時間よりも長い時間である第２の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、送信すべきパケットデータを有している場合には、前記制御端末に対して前記パケットデータを送信する一方、前記送信権の順位の取得結果に応じて、該端末が２番目に高い順位であることを検出した場合には、現在送信権を獲得している他の端末が前記第２の時間の経過後にパケットデータを送信しなかった場合に送信権を獲得し、前記第１の時間よりも短い時間である第３の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、送信すべきパケットデータを有している場合には、前記制御端末に対して前記パケットデータを送信する手段と、を備えた
   ことを特徴とする無線パケットデータ伝送システム。
2. 前記制御端末が、
   前記複数の端末のうち少なくとも１つの端末から送信された該端末の送信権の再付与要求を受信して、該端末の送信権を順位付けた送信権情報に更新する手段と、
   前記第１の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記複数の端末に対して前記更新された送信権情報を送信する手段と、を更に備え、
   前記複数の端末それぞれが、
   前記送信権情報に該端末の送信権の順位が設けられていない場合に、前記第１の時間よりも長く且つ前記第２の時間よりも短い時間である第４の時間が経過するまで前記無線ネットワークからキャリアを検出しないことを確認した後に、前記制御端末に対して送信権の再付与要求を送信する手段を更に備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の無線パケットデータ伝送システム。

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