JP2011035600A - Wireless communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線LANの構成要素である任意の相手と無線通信を行う無線通信システムに係り、特に無線ネットワークの構成が時間と共に変化する無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication system that performs wireless communication with an arbitrary partner that is a component of a wireless LAN, and more particularly to a wireless communication system in which the configuration of a wireless network changes with time.
無線LANには、「アドホックモード」と「インフラストラクチャモード」という2種類の接続形態がある。
アドホックモードの通信は、無線LANのアクセスポイントを介さずにノード(無線通信端末)同士で直接通信を行う方式である。
また、インフラストラクチャモードの通信は、無線LANのアクセスポイントを介して通信を行う方式であり、アクセスポイントが通信できる範囲に存在する全てのノードと通信を行うことが可能である。
The wireless LAN has two types of connection forms, “ad hoc mode” and “infrastructure mode”.
Ad hoc mode communication is a method in which nodes (wireless communication terminals) communicate directly with each other without using a wireless LAN access point.
Further, the communication in the infrastructure mode is a method for performing communication via an access point of a wireless LAN, and it is possible to perform communication with all nodes existing in a range where the access point can communicate.
上記アドホックモード及びインフラストラクチャモードによる無線LANシステムでは、複数のノードが同時に送信を行う場合においても、データの衝突が極力発生しないようにCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance:搬送波感知多重アクセス/衝突回避)方式が採用されている。このCSMA/CA方式では、データを送信したいノードは通信路の通信状況を監視(キャリアセンス)し、通信路が空くと送信を開始する。このとき、もし複数のノードが同時に送信を開始すると通信路内でデータが衝突して壊れるので、ランダムな時間、すなわちバックオフ時間だけ待って送信を行う。 In the ad hoc mode and infrastructure mode wireless LAN systems, even when multiple nodes transmit at the same time, CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) is used to prevent data collision as much as possible. / Collision avoidance) method is adopted. In this CSMA / CA system, a node that wants to transmit data monitors the communication status of the communication path (carrier sense), and starts transmission when the communication path is free. At this time, if a plurality of nodes start transmission at the same time, data collides in the communication path and breaks. Therefore, transmission is performed after waiting for a random time, that is, a back-off time.
このようなCSMA/CA方式の無線LANシステムでは、データの衝突を回避するための仕組みである、バックオフ時間及びDIFS(Distributed Inter Frame Space)がデータ送信毎に発生し、電波帯域利用のオーバヘッドとなる。上記DIFSは、フレーム間の送信間隔を調整するための時間を示し、優先度の制御に用いられるが一般に固定値となっている。 In such a CSMA / CA wireless LAN system, a back-off time and a DIFS (Distributed Inter Frame Space), which is a mechanism for avoiding data collision, occur every time data is transmitted, and the overhead of using the radio wave band is increased. Become. The DIFS indicates a time for adjusting the transmission interval between frames, and is used for priority control, but generally has a fixed value.
上記バックオフ時間は、次式で算出される。
バックオフ時間=乱数値×スロットタイム
乱数値は、0〜CW(Contention Window)の範囲から生成されるランダムな整数である。
上記のようにバックオフ時間をランダムにすることによって、複数のノードが同時に電波を送信しないように対策されている。
The back-off time is calculated by the following formula.
Backoff time = random number value × slot time The random number value is a random integer generated from a range of 0 to CW (Contention Window).
By making the back-off time random as described above, measures are taken so that a plurality of nodes do not transmit radio waves simultaneously.
しかし、各ノードが取得した乱数の値が同じであれば、データフレームが衝突することになる。上記乱数値の範囲は、無線LANの規格一つである「IEEE802.11a」では「1〜15」となっている。
従って、複数のノードのデータフレームが衝突する確率は、例えばノード数が5台の場合、乱数値が同じになる確率(データフレームが衝突する確率)は、5台がそれぞれ異なる乱数値を取得する確率を「1」から減算すればよいため、
1-(15/15×14/15×13/15×12/15×11/15)=0.525
となり、衝突する確率が約52.5%となる。
However, if the random number values acquired by each node are the same, the data frames will collide. The range of the random number is “1 to 15” in “IEEE802.11a” which is one standard of wireless LAN.
Therefore, the probability that the data frames of a plurality of nodes collide, for example, when the number of nodes is 5, the probability that the random number values are the same (the probability that the data frames collide) is obtained by each of the 5 different random values. Since we only need to subtract the probability from “1”,
1- (15/15 × 14/15 × 13/15 × 12/15 × 11/15) = 0.525
And the probability of collision is about 52.5%.
また、ノード数が2台の場合の乱数値が同じになる確率(データフレームが衝突する確率)は、
1-(15/15×14/15)=0.066
となり、衝突する確率は約6.6%となる。
上記のように通信エリア内に存在するノードの数によってデータフレームの衝突する確率が大きく異なり、ノード数が増加するに従ってデータフレームの衝突する確率が増大する。
In addition, the probability that the random number value is the same when the number of nodes is two (the probability that the data frames collide) is
1- (15/15 × 14/15) = 0.066
The probability of collision is about 6.6%.
As described above, the probability of collision of data frames varies greatly depending on the number of nodes present in the communication area, and the probability of collision of data frames increases as the number of nodes increases.
また、本発明に関連する公知技術として、CSMA/CA方式により無線パケットの衝突回避を実現している無線通信システムにおいて、自機が送信待ちをしている間にどの程度のノードが送信を行ったかに基づいて、即ち通信の混雑状況に応じてバックオフを設定することにより伝送効率を改善するようにした技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、このように通信の混雑状況に応じてバックオフを設定するように構成した場合、優先度の高いデータが他のノードから続けて送信された場合にバックオフが大きくなってしまい、次の送信に時間が掛かる恐れがある。 In addition, as a known technique related to the present invention, in a wireless communication system that realizes collision avoidance of wireless packets by the CSMA / CA method, how many nodes perform transmission while the own device is waiting for transmission. A technique is known in which transmission efficiency is improved by setting a back-off based on the situation, that is, according to the communication congestion state (see, for example, Patent Document 1). However, when the back-off is set according to the communication congestion state as described above, the back-off becomes large when data with high priority is continuously transmitted from another node. Sending may take time.
上記のようにアドホックやインフラストラクチャによる無線通信システムは、複数のノードから送信されたデータの衝突を回避するために種々の調整時間を設定しており、そのため衝突が発生しない理想的な環境においても、その調整時間が影響し、電波帯域を占有して理想とするスループットを実現できないという問題がある。 As described above, wireless communication systems based on ad hoc and infrastructure have various adjustment times set to avoid collision of data transmitted from a plurality of nodes, and therefore, even in an ideal environment where collision does not occur. The adjustment time has an effect, and there is a problem that an ideal throughput cannot be realized by occupying the radio wave band.
また、通信エリア内に存在するノードの数によってデータフレームの衝突する確率が大きく異なり、ノード数が増加するに従ってデータフレームの衝突する確率が増大するという問題がある。
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、通信エリア内に存在するノード数に適応したランダムなバックオフ時間の範囲を設定し、自機以外の無線送信が検出されなかったとき、少なくとも前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始することにより、データフレームの衝突確率を低減すると共に、ノード数が少ないときには送信待ち時間を軽減して電波帯域の占有時間を小さくでき、全体としてスループットを改善して効率的にデータを送信することができる無線通信システムを提供することを目的とする。
In addition, the probability that data frames collide varies greatly depending on the number of nodes existing in the communication area, and the probability that data frames collide increases as the number of nodes increases.
The present invention has been made to solve the above problem, and when a random back-off time range adapted to the number of nodes existing in the communication area is set and no wireless transmission other than the own device is detected. By starting wireless transmission after waiting at least a backoff time randomly selected from the set backoff time range, the data frame collision probability is reduced and the transmission waiting time is reduced when the number of nodes is small. An object of the present invention is to provide a wireless communication system that can reduce the occupation time of the radio wave band, improve the throughput as a whole, and efficiently transmit data.
第1の発明は、アクセスポイントと、前記アクセスポイントに無線接続する複数のノードとを備える無線通信システムにおいて、
前記アクセスポイントは、自機の通信エリア内に存在する前記ノードを管理するノード管理手段と、前記管理しているノードの数を表す情報を前記ノードのそれぞれに無線送信するノード数情報送信手段とを備え、
前記ノードは、前記アクセスポイントから送信された情報に基づいてバックオフ時間の範囲を設定する設定手段と、自機以外からの無線送信の有無を検出するキャリア検出手段と、自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、少なくとも、前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始する送信手段とを備えることを特徴とする。
A first invention is a wireless communication system comprising an access point and a plurality of nodes wirelessly connected to the access point.
The access point includes node management means for managing the nodes existing in the communication area of the own device, and node number information transmission means for wirelessly transmitting information representing the number of managed nodes to each of the nodes. With
The node includes a setting unit that sets a range of a back-off time based on information transmitted from the access point, a carrier detection unit that detects presence / absence of radio transmission from a device other than the own device, and a wireless signal from a device other than the own device. When no transmission is detected, it comprises transmission means for waiting at least a back-off time randomly selected from the set back-off time range and starting radio transmission.
第2の発明は、前記第1の発明に係る無線通信システムにおいて、
前記ノードは、更に、前記アクセスポイントから送信された情報に基づき、DIFSを設定するDIFS設定手段を備え、
前記送信手段は、自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、前記設定したDIFSと前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始することを特徴とする。
A second invention is the radio communication system according to the first invention, wherein
The node further comprises a DIFS setting means for setting a DIFS based on information transmitted from the access point,
The transmission means waits for a back-off time randomly selected from the set DIFS and the set back-off time range when radio transmission from other than the own device is not detected, and starts the radio transmission. It is characterized by.
第3の発明は、周辺に存在するノード同士で通信を行うことによって通信経路を作成する無線通信システムにおいて、
前記ノードは、前記ノード同士での通信に基づいて自機が通信可能なノードの数を検出するノード検出手段と、前記検出したノードの数に基づき、バックオフ時間の範囲を設定する設定手段と、自機以外からの無線送信の有無を検出するキャリア検出手段と、自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、少なくとも、前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始する送信手段とを備えることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a wireless communication system for creating a communication path by performing communication between nodes existing in the vicinity.
The node includes node detection means for detecting the number of nodes that can communicate with each other based on communication between the nodes, and setting means for setting a backoff time range based on the detected number of nodes; A carrier detection means for detecting presence / absence of radio transmission from a device other than the own device, and a backoff randomly selected from at least the range of the set backoff time when no radio transmission from a device other than the own device is detected. Transmission means for waiting for a time and starting wireless transmission.
第4の発明は、前記第3の発明に係る無線通信システムにおいて、
前記ノードは、更に、前記検出したノードの数に基づき、DIFSを設定するDIFS設定手段を備え、
前記送信手段は、自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、前記設定したDIFSと前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始することを特徴とする。
A fourth invention is the radio communication system according to the third invention, wherein
The node further comprises DIFS setting means for setting DIFS based on the number of detected nodes,
The transmission means waits for a back-off time randomly selected from the set DIFS and the set back-off time range when radio transmission from other than the own device is not detected, and starts the radio transmission. It is characterized by.
本発明によれば、複数のノードがアクセスポイントを介して通信を行うインフラストラクチャモードによる無線通信システム、あるいは周辺に存在するノード同士で通信を行うことにより通信経路を作成するアドホックモードによる無線通信システムにおいて、通信エリアに存在するノードの数に基づいてランダムなバックオフ時間の範囲を設定し、自機以外の無線送信が検出されなかったとき、少なくとも前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始することにより、データフレームの衝突確率を低減すると共に、ノード数が少ないときには送信待ち時間を少なくして電波帯域の占有時間を小さくでき、全体としてスループットを改善して効率的にデータを送信することができる。 According to the present invention, a wireless communication system based on an infrastructure mode in which a plurality of nodes communicate via an access point, or a wireless communication system based on an ad hoc mode in which a communication path is created by communication between nodes existing in the vicinity. In this case, a random backoff time range is set based on the number of nodes existing in the communication area, and at least when the wireless transmission other than the own device is not detected, it is randomly selected from the set backoff time range. By waiting for the specified backoff time and starting wireless transmission, the data frame collision probability is reduced, and when the number of nodes is small, the transmission waiting time can be reduced to reduce the occupied time of the radio band, and the overall throughput can be reduced. Can improve efficiency and send data efficiently
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
実施例1は、アクセスポイントを介さずにノード(無線通信端末)同士で直接通信を行うアドホックモードによる無線LANシステムに実施した場合の例を示している。
図1は本発明の実施例1に係るアドホックモードによる無線LANの通信イメージを示す図である。アドホックモードによる無線LANでは、通信可能なエリアに存在する複数のノード1a、1b、1c、…がノード同士で通信を行うことによって通信経路を作成する。上記ノード1a、1b、1c、…は、例えば通信機能を備えたパーソナルコンピュータ等の無線通信端末により構成される。
The first embodiment shows an example in which the present invention is applied to a wireless LAN system in an ad hoc mode in which nodes (wireless communication terminals) communicate directly with each other without using an access point.
FIG. 1 is a diagram illustrating a communication image of a wireless LAN in an ad hoc mode according to the first embodiment of the present invention. In a wireless LAN using the ad hoc mode, a plurality of
図2は上記ノード1a、1b、1c、…の構成を示すブロック図、図3は図2におけるアドホックルーティング処理部の構成を示すブロック図である。
ノード1a、1b、1c、…は同様の構成であるので、ノード1aの構成について説明する。ノード1aは、図2に示すように通信処理部10、無線部20、空中線30により構成される。
2 is a block diagram showing the configuration of the
Since the
通信処理部10は、上位アプリケーション処理部11、アドホックルーティング処理部12、通信処理部13、無線送受信部ドライバ14により構成される。
そして、上記アドホックルーティング処理部12は、図3に示すようにアドホックルーティングプロトコル処理部121、経路探索処理部122、ノード判定部123、データ送受信部124からなり、アドホックルーティングプロトコル処理部121が図2に示す上位アプリケーション処理部11に接続され、経路探索処理部122及びデータ送受信部124が通信処理部13に接続される。
The
As shown in FIG. 3, the ad hoc
アドホックルーティング処理部12におけるアドホックルーティングプロトコルとしては種々の方式が考えられており、通信開始時に経路表を作成するリアクティブ型、定期的な情報交換により経路表を作成するプロアクティブ型、及びこれらを組み合わせたハイブリッド型に分類することができる。本実施例1では、アドホックルーティングプロトコルにプロアクティブ型を採用してノード数を常に把握し、適切な制御が可能な状態としている。即ち、アドホックルーティング処理部12は、ルーティングプロトコルにより定期的にノード情報を取得し、アドホック通信するときのノードの経路表を作成する。この情報取得は、各ノード1a、1b、1c、…において定期的に実行され、その時点での最新の経路表が作成されているものとする。各ノード1a、1b、1c、…は、データ送信を開始するとき、この経路表に基づいて自機の通信エリア内(自機の電波が到達するエリア内)に存在するノード数を算出し、そのノード数からノード係数を算出する。
Various methods are considered as an ad hoc routing protocol in the ad hoc
上記ノード係数は、電波が到達するエリアに存在するノード数に従って重み付けするために定義する係数である。このノード係数は、「1」を最大とし、ノード数が少ないときには少なくなり(例えば1対1の通信では「0.1」)、ノード数が多いときには大きくなるものとする。ノード数が多いときには、データの衝突可能性が高くなるため、ノード係数は元来の無線LANの設定時間と同様になるものとする。 The node coefficient is a coefficient defined for weighting according to the number of nodes existing in an area where radio waves reach. This node coefficient is set to “1” at the maximum, decreases when the number of nodes is small (for example, “0.1” in one-to-one communication), and increases when the number of nodes is large. When the number of nodes is large, the possibility of data collision increases, so the node coefficient is assumed to be the same as the original wireless LAN setting time.
次に、各ノード1a、1b、1c、…の送信時の処理動作(アドホックルーティング処理部12で実行されるルーティングプロトコル処理)を図4に示すフローチャートを参照して説明する。
各ノード1a、1b、1c、…は、アドホックルーティングプロトコル処理部121で実行されるアドホックモードのルーティングプロトコル処理によって定期的に他のノードの情報を取得し、経路探索処理部122により経路探索を行って経路表を更新する(ステップA1)。
Next, processing operations at the time of transmission of the
Each of the
そして、自機におけるデータ送信の有無を判定し(ステップA2)、データ送信を実行する場合であれば、帯域利用状況を調査するためにキャリアセンスを行い(ステップA3)、送信可能かどうかを判定する(ステップA4)。このとき他のノードが送信中であれば送信不可(NG)と判断し、引き続きステップA3に戻ってキャリアセンスを行う。このキャリアセンスによって他のノードが送信していない状態を確認できた場合は、以下の送信処理に移行する。 Then, the presence / absence of data transmission in the own device is determined (step A2). If data transmission is to be executed, carrier sense is performed in order to investigate the band usage status (step A3), and it is determined whether transmission is possible. (Step A4). At this time, if another node is transmitting, it is determined that transmission is not possible (NG), and the process returns to step A3 to perform carrier sense. If it is confirmed by this carrier sense that no other node is transmitting, the process proceeds to the following transmission process.
まず、送信データから送信フレームを生成し(ステップA5)、ノード判定部123が上記ステップA1で更新された経路表から通信可能なエリアに存在するノード数を判定する(ステップA6)。そして、上記ステップA6で判定したノード数に基づいてノード係数を算出する(ステップA7)。
First, a transmission frame is generated from transmission data (step A5), and the
次に「DIFS(Distributed Inter Frame Space)」に上記「ノード係数」を乗じて送信待ち時間を設定する(ステップA8)。
上記DIFSはフレーム間の送信間隔を調整するための時間であり、ノードの処理時間や伝搬遅延、ACKの送信タイミング(SIFS:short interframe space、最短のフレーム送信間隔でACKを送信するときの待ち時間)を考慮して決定され、以下のようにして求められる。
Next, “DIFS (Distributed Inter Frame Space)” is multiplied by the “node coefficient” to set a transmission waiting time (step A8).
The DIFS is a time for adjusting the transmission interval between frames. The processing time and propagation delay of the node, the transmission timing of ACK (SIFS: short interframe space, waiting time when transmitting ACK at the shortest frame transmission interval) ) And is determined as follows.
DIFS=スロットタイム×2+SIFS
DIFSは、優先度の制御に用いられる時間であり、他のノードと協調する(ACKと衝突しないよう、ACKを優先して送信させる)ように設定されるが、ノード数が少ない場合はACKとの衝突の可能性も低くなる。そのため、ノード数に応じてバックオフだけでなく、一般に固定であるDIFSの変更も行う。この場合、「スロットタイム×2」の値は処理時間や伝播遅延を反映した値であるために固定値としており、DIFSを短くする場合は「SIFS」の部分にノード係数を乗じて調整する。
DIFS = slot time × 2 + SIFS
DIFS is the time used for priority control, and is set to cooperate with other nodes (ie, to transmit ACK with priority so that it does not collide with ACK). The possibility of collision is also reduced. Therefore, not only the back-off depending on the number of nodes but also a generally fixed DIFS is changed. In this case, the value of “slot time × 2” is a fixed value because it reflects the processing time and propagation delay. To shorten the DIFS, the “SIFS” portion is adjusted by multiplying by the node coefficient.
また、ランダムなバックオフ時間に上記ノード係数を乗じて送信待ち時間を設定する(ステップA9)。従って、ノード係数が小さければバックオフ時間は全体的に短くなる。
上記ノード係数が乗じられるバックオフ時間は、次式で算出される。
バックオフ時間=乱数値×スロットタイム
上記ステップA8、A9で設定した待ち時間を経過した後、データを送信し(ステップA10)、アドホックモードのルーティングプロトコル処理を終了する。
Also, a transmission waiting time is set by multiplying the random back-off time by the node coefficient (step A9). Therefore, if the node coefficient is small, the back-off time is shortened as a whole.
The back-off time multiplied by the node coefficient is calculated by the following equation.
Backoff time = random value × slot time After the waiting time set in steps A8 and A9 has elapsed, data is transmitted (step A10), and the ad hoc mode routing protocol processing is terminated.
また、上記ステップA2で、データを送信しないと判定された場合は、そのままアドホックモードのルーティングプロトコル処理を終了する。
上記のように通信エリアに存在するノード数に基づいてノード係数を算出し、このノード係数に応じてランダムなバックオフ時間の範囲を設定し、自機以外の無線送信が検出されなかったとき、少なくとも前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始することにより、データフレームの衝突確率を低減すると共に、ノード数が少ないときには送信待ち時間を少なくして電波帯域の占有時間を小さくでき、全体としてスループットを改善して効率的にデータを送信することができる。
If it is determined in step A2 that data is not to be transmitted, the ad hoc mode routing protocol processing is terminated.
Calculate the node coefficient based on the number of nodes present in the communication area as described above, set a random back-off time range according to this node coefficient, when no wireless transmission other than its own device is detected, By waiting for at least a backoff time randomly selected from the set backoff time range and starting wireless transmission, the data frame collision probability is reduced and the transmission waiting time is reduced when the number of nodes is small. Thus, the occupation time of the radio wave band can be reduced, and the throughput can be improved as a whole and data can be transmitted efficiently.
実施例2は、複数のノードがアクセスポイントを介して通信を行うインフラストラクチャモードによる無線LANシステムに実施した場合の例を示している。
図5は本発明の実施例2に係るインフラストラクチャモードによる無線LANシステムの概略構成図である。図5において、41はシステム全体を管理するサーバで、このサーバ41には例えば有線の回線42を介して少なくとも1つ以上のアクセスポイント(AP)43が接続される。上記アクセスポイント43には、自機の通信エリア44内に存在する複数のノード45a、45b、45c、…が無線接続される。
The second embodiment shows an example in which the present invention is implemented in a wireless LAN system in an infrastructure mode in which a plurality of nodes communicate via an access point.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a wireless LAN system in infrastructure mode according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5,
上記アクセスポイント43は、図6に示すように自機の通信エリア44内に存在するノード45a、45b、45c、…と通信する空中線431、無線部432、通信処理部433を備えると共に、通信エリア44内に存在するノード45a、45b、45c、…を管理するノード管理部434、該ノード管理部434が管理するノード数に基づいて乱数値の範囲を決定する乱数値範囲決定部435、及び上記ノード数に基づいてDIFSを決定するDIFS決定部436を備えている。
The
上記のように構成されたアクセスポイント43は、乱数値範囲決定部435により決定された乱数値の範囲をノード数情報として、通信処理部433から無線部432及び空中線431を介して通信エリア44内のノード45a、45b、45c、…へ送信する。
The
図7はノード45a、45b、45c、…の構成を示すブロック図、図8は図7における送信タイミング制御部の構成を示すブロック図である。
ノード45a、45b、45c、…は同様の構成であるので、ノード45aの構成について説明する。ノード45aは、図7に示すように通信処理部10a、無線部20a、空中線30aにより構成される。
7 is a block diagram showing the configuration of the
Since the
通信処理部10aは、上位アプリケーション処理部11a、送信タイミング制御部15、通信処理部13a、無線送受信部ドライバ14aにより構成される。
そして、上記送信タイミング制御部15は、図8に示すようにアクセスポイント43に対してデータの送受信を行うデータ送受信部151と、自機以外からの無線送信の有無を検出するキャリア検出部152と、アクセスポイント43から送信されたノード数に基づいてバックオフ時間の範囲を設定するバックオフ時間範囲設定部153と、アクセスポイント43から送信されたノード数に基づいてDIFSを設定するDIFS設定部154を備えている。
The
The transmission
上記送信タイミング制御部15は、キャリア検出部152により自機以外から無線送信が検出されなかったとき、少なくとも前記バックオフ時間範囲設定部153により設定されたバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待ち、あるいはDIFS設定部154により設定されたDIFSとバックオフ時間範囲設定部153により設定されたバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待ってデータ送受信部151により無線送信を開始する。
The transmission
次に上記実施例2に係る無線LANシステムの動作を図9に示すタイミングチャートを参照して説明する。
インフラストラクチャモードでは、必ずアクセスポイント43を介して通信が行われるため、アクセスポイント43は自身の通信エリア44に何台のノードが存在しているかをノード管理部434により把握し、予め衝突確率がノード数毎に一定となる乱数値の範囲を乱数値範囲決定部435により求めて保持している。例えばデータフレームの衝突確率を30%以下とすると、ノード数毎の乱数値の範囲は、
ノード数=2の場合、乱数値=1〜4
ノード数=3の場合、乱数値=1〜9
ノード数=4の場合、乱数値=1〜20
ノード数=5の場合、乱数値=1〜30
・
・
・
となる。
Next, the operation of the wireless LAN system according to the second embodiment will be described with reference to the timing chart shown in FIG.
In the infrastructure mode, communication is always performed via the
When the number of nodes = 2, random numbers = 1-4
When the number of nodes = 3, random numbers = 1-9
When the number of nodes = 4, random number values = 1-20
When the number of nodes = 5, random numbers = 1-30
・
・
・
It becomes.
アクセスポイント43は、ノード数情報として、上記ノード数に応じた乱数値の範囲をビーコンフレームを使って各ノード45a、45b、45c、…に定期的に通知する。ビーコンフレームを受信したノード45a、45b、45c、…は、フレームに含まれる乱数値の範囲を使用してバックオフの範囲を設定する。
The
バックオフ時間は、実施例1の場合と同様に次式で算出される。
バックオフ時間=乱数値×スロットタイム
図9は、アクセスポイント43の通信エリア44内にノード45a、45b、45cが存在し、ノード45aとノード45cが送信したいデータを持っているものとする。ノード45a、45bは、データ送信を実行する際、キャリア検出処理を行って自機以外からの無線送信の有無を検出し(ステップB1)、他のノード送信していないことを確認すると、送信データから送信フレームを生成してDIFSの時間を待つ(ステップB2)。
The back-off time is calculated by the following equation as in the case of the first embodiment.
Backoff time = random value × slot time FIG. 9 assumes that
上記DIFSはフレーム間の送信間隔を調整するための時間であり、実施例1で示したようにノードの処理時間や伝搬遅延、ACKの送信タイミング(SIFS)を考慮して決定され、通常は次式
DIFS=スロットタイム×2+SIFS
により求められる。
The DIFS is a time for adjusting the transmission interval between frames, and is determined in consideration of the node processing time, propagation delay, and ACK transmission timing (SIFS) as described in the first embodiment. Expression DIFS = slot time × 2 + SIFS
Is required.
ノード45a、45cは、DIFS時間経過後、上記アクセスポイント43から送られてくる乱数値の範囲を使用してバックオフの範囲を設定し、このバックオフの範囲からバックオフの時間を乱数値によりランダムに選択し、そのバックオフ時間だけ待ち(ステップB3)、その後、無線送信を開始する。この場合、図9の例では、ノード45aのバックオフ時間がノード45cのバックオフ時間より短く、ノード45aが先に無線チャネルを獲得してノード45bへデータフレーム51を送信する(ステップB4)。ノード45cは、ノード45aがデータフレーム51を送信している間、ビジー状態となる(ステップB5)。
After the DIFS time has elapsed, the
ノード45bは、ノード45aからのデータフレーム51を受信した後、SIFSの時間を待ち(ステップB6)、ACKフレーム52を応答する(ステップB7)。また、ノード45cは、ノード45aがステップB4でデータフレーム51を送信した後、DIFSの時間を待ち(ステップB8)、データフレームを送信する。この場合、SIFSの時間は、DIFSの時間より短く設定されているため、ノード45bが送信するACKフレーム52と、ノード45cが送信するデータフレームが衝突することはない。
After receiving the
上記のようにアクセスポイント43は、通信エリア44内に存在するノード数に応じた乱数値の範囲を各ノード45a、45b、45c、…に通知し、該ノード45a、45b、45c、…は通知された乱数値の範囲によりバックオフの範囲を設定し、このバックオフの範囲からバックオフの時間をランダムに選択することにより、通信エリア44内に存在するノード数に依存せずに、データフレームの衝突確率を一定値以下にすることができ、また、ノード数が少ないときには全体としてスループットを改善して効率的にデータを送信することが可能になる。
As described above, the
なお、実施例1において、各ノード1a、1b、1c、…がノード係数を算出する際、実施例2と同様にデータフレームの衝突確率が通信エリアに存在するノード数毎に一定となる乱数値の範囲を求め、この乱数値の範囲に基づいてノード係数を決定し、バックオフ時間の範囲を設定するようにしても良い。
また、実施例2において、アクセスポイント43のDIFS決定部436にてDIFSの値をノード数に応じた値として複数保持しておき、ビーコンフレームを用いてDIFSの値をノード45a、45b、45c、…に通知し、各ノードは通知されたDIFSを用いるようにしても良い。この場合、ノード数が少ないほどDIFSが短くなるように設定する。DIFSの調整は、実施例1と同様にSIFSの範囲内での調整となる。
In the first embodiment, when each
In the second embodiment, the
また、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できるものである。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
1a、1b、1c…ノード、10、10a…通信処理部、11、11a…上位アプリケーション処理部、12…アドホックルーティング処理部、121…アドホックルーティングプロトコル処理部、122…経路探索処理部、123…ノード判定部、124…データ送受信部、13、13a…通信処理部、14、14a…無線送受信部ドライバ、15…送信タイミング制御部、151…データ送受信部、152…キャリア検出部、153…バックオフ時間範囲設定部、154…DIFS設定部、20、20a…無線部、30、30a…空中線、41…サーバ、42…回線、43…アクセスポイント、431…空中線、432…無線部、433…通信処理部、434…ノード管理部、435…乱数値範囲決定部、436…DIFS決定部、44…通信エリア、45a、45b、45c…ノード、51…データフレーム、52…ACKフレーム。
1a, 1b, 1c ... node, 10, 10a ... communication processing unit, 11, 11a ... upper application processing unit, 12 ... ad hoc routing processing unit, 121 ... ad hoc routing protocol processing unit, 122 ... route search processing unit, 123 ...
Claims (4)
前記アクセスポイントは、
自機の通信エリア内に存在する前記ノードを管理するノード管理手段と、
前記管理しているノードの数を表す情報を前記ノードのそれぞれに無線送信するノード数情報送信手段と、
を備え、
前記ノードは、
前記アクセスポイントから送信された情報に基づいてバックオフ時間の範囲を設定する設定手段と、
自機以外からの無線送信の有無を検出するキャリア検出手段と、
自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、少なくとも、前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始する送信手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system comprising an access point and a plurality of nodes wirelessly connected to the access point,
The access point is
Node management means for managing the node existing in the communication area of the own device;
Node number information transmitting means for wirelessly transmitting information representing the number of managed nodes to each of the nodes;
With
The node is
Setting means for setting a range of a back-off time based on information transmitted from the access point;
Carrier detection means for detecting presence / absence of wireless transmission from other than the own device;
When wireless transmission from a device other than the own device is not detected, at least a transmission unit that waits for a backoff time randomly selected from the set backoff time range and starts wireless transmission;
A wireless communication system comprising:
前記アクセスポイントから送信された情報に基づき、DIFSを設定するDIFS設定手段を備え、
前記送信手段は、自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、前記設定したDIFSと前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。 The node further comprises:
A DIFS setting means for setting a DIFS based on the information transmitted from the access point;
The transmission means waits for a back-off time randomly selected from the set DIFS and the set back-off time range when radio transmission from a device other than the own device is not detected, and starts radio transmission. The wireless communication system according to claim 1.
前記ノードは、
前記ノード同士での通信に基づいて自機が通信可能なノードの数を検出するノード検出手段と、
前記検出したノードの数に基づき、バックオフ時間の範囲を設定する設定手段と、
自機以外からの無線送信の有無を検出するキャリア検出手段と、
自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、少なくとも、前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始する送信手段と、
を備えることを特徴とする無線通信システム。 In a wireless communication system that creates a communication path by communicating between nodes existing in the vicinity,
The node is
Node detection means for detecting the number of nodes that can communicate with each other based on communication between the nodes;
Setting means for setting a backoff time range based on the number of detected nodes;
Carrier detection means for detecting presence / absence of wireless transmission from other than the own device;
When wireless transmission from a device other than the own device is not detected, at least a transmission unit that waits for a backoff time randomly selected from the set backoff time range and starts wireless transmission;
A wireless communication system comprising:
前記検出したノードの数に基づき、DIFSを設定するDIFS設定手段を備え、
前記送信手段は、自機以外からの無線送信が検出されなかったとき、前記設定したDIFSと前記設定したバックオフ時間の範囲からランダムに選択されたバックオフ時間だけ待って無線送信を開始することを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。 The node further comprises:
A DIFS setting means for setting a DIFS based on the number of detected nodes;
The transmission means waits for a back-off time randomly selected from the set DIFS and the set back-off time range when radio transmission from a device other than the own device is not detected, and starts radio transmission. The wireless communication system according to claim 3.
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JP2009179013A JP2011035600A (en) | 2009-07-31 | 2009-07-31 | Wireless communication system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012227864A (en) * | 2011-04-22 | 2012-11-15 | Japan Radio Co Ltd | Communication node |
WO2014132302A1 (en) * | 2013-02-27 | 2014-09-04 | 日本電気株式会社 | Communication system, communication device, communication control method, and non-temporary computer-readable medium |
US8995346B2 (en) | 2011-12-20 | 2015-03-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Wireless communication apparatus and wireless communication method |
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-
2009
- 2009-07-31 JP JP2009179013A patent/JP2011035600A/en not_active Withdrawn
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