JP2011135255A - 無線通信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本願無線通信装置は、送信対象のデータと、このデータの優先度を示す優先度番号と、このデータの送信順序を示すシーケンス番号とを含むフレームを生成するフレーム生成手段と、前記生成されたフレームを、このフレームに含まれる優先度番号に対応する複数のキューのいずれかを介して送信するフレーム送信手段と、前記送信されたフレームを記憶するフレーム記憶手段と、フレームを再送する場合に、前記記憶されたフレームを、優先度番号に対応するキューを介して、このフレームに含まれるシーケンス番号に従った送信順序で、前記フレーム送信手段に送信させる再送制御手段とを有する。
【選択図】図1
Description
また、本発明は、CSMA/CA方式において、QoS(Quality of Service)を向上させるために、アクセスカテゴリ(データの優先度)に応じた送信を行えるようにした無線通信装置を提供することを目的とする。
なお、この部分の記載において付された符号は、本願発明の技術的範囲の限定を意図していない。
また、本発明にかかる無線通信システムによれば、CSMA/CA方式において、QoS(Quality of Service)を向上させるために、アクセスカテゴリ(データの優先度)に応じた送信を行える。
本発明の理解を助けるために、まず、本発明がなされるに至った背景を説明する。
まず、無線LAN(Local Area Network)のアクセス制御方式であるCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)方式を、図1(A)を参照して説明する。
図1(A)は、CSMA/CA方式によるデータ送信処理を示す図である。
図1(A)に示すように、CSMA/CA方式では、各無線端末は、無線通信路内でデータの衝突を回避するために、DIFS(Distributred Inter Frame Space)およびバックオフ時間の経過後、データを送信する。
より具体的には、無線端末1は、DIFSの間に、無線通信路の通信状況を監視(キャリアセンス)し、通信路が空いている場合には、バックオフ時間の経過後、データを送信する。
なお、DIFSは、無線通信システム毎に固有に設定された値(時間)であり、バックオフ時間は、各無線端末において異なる値(時間)である。
また、無線端末2は、データ受信後、SIFS(Short Inter Frame Space)経過後に、無線端末1に対して、ACK(ACKnowledgement)を送信する。
なお、SIFSは、最短のフレーム送信間隔(待ち時間)である。
また、無線端末1は、ACKの受信により、送信完了と判断する。
より具体的には、通信と通信との間に生じるバックオフ時間に、別の無線端末が、サイズの大きいデータのダウンロードを開始すると、音声通信が途切れてしまう。
上述したCSMA/CA方式において生じる状況を改善するために、CSMA/CA方式を拡張したEDCA(Enhanced Distributed Channel Access)方式が用いられる。
図1(B)に示すように、EDCA方式では、DIFSの代わりに、音声、映像およびメールなどのデータの種類に応じて値(時間)が変更されるAIFS(Arbitration)が用いられる。
つまり、EDCA方式では、優先度が高い音声データに短い時間のAIFSが割り当てられ、優先度の低いデータに長い時間のAIFSが割り当てられる。
したがって、短い時間のAIFSが割り当てられたデータ(優先度が高いデータ)は、他の端末から送信されるデータよりも先に送信される。
図1(C)に示すように、EDCA方式では、無線端末2は、予め決められた時間経過してもACKを受信することができなかった場合には、データの送信が失敗したと判断し、再送処理を行う。
つまり、無線端末2は、AIFSおよびバックオフ時間の経過後、無線通信端末1に対してデータ(再送データ)を送信することにより、再送処理を行う。
この再送処理は、決められた回数分、繰り返し実行される。
図2は、各無線端末がEDCA方式によりデータ送信する手順を示す図である。
図2,(1)に示すように、無線端末は、データ生成用アプリケーションなどで生成された送信対象のデータを、優先度に応じて、アクセスカテゴリ(AC)に分類(マッピング)し、MAC(Media Access Control)フレームを生成する。
なお、データは、優先度に応じて、例えば、4つクラス(図2;「AC_VO」,「AC_VI」,「AC_BE」,「AC_BK」)に分類される。
(2)に示すように、無線端末は、生成したMACフレームを、クラス毎に準備されたキューに格納する(振り分ける)。
(3)に示すように、無線端末は、CSMA/CA処理(キャリアセンス、AIFSおよびバックオフ時間の待機など)を行い、送信可能なタイミングで、優先度の高いキューから順番にMACフレームを取り出す。
(4)に示すように、無線端末は、取り出したMACフレームを、他の無線端末に送信する。
(5)に示すように、無線端末は、MACフレームを送信後、送信済みMACフレームを記憶する。
(6)に示すように、無線端末は、データを再送する場合には、記憶された送信済みデータを、再送用のキューに格納する。
(7)に示すように、無線端末は、再送用のキューに格納されたデータを取り出し、AIFSおよびバックオフ時間の経過後、データを送信する。
この場合、再送用のキューに格納されたデータが、最も優先して送信される。
しかしながら、データを再送する場合には、データの優先度に関係なく、再送用のデータが優先して送信されている。
本発明に係る無線通信システムは、再送処理においても、再送されるデータの優先度を考慮して送信制御を行うように改良されている。
図3(A)は、本発明に係る無線通信システム1を示す図である。
図3(A)に示すように、無線通信システム1は、無線LAN(Local Area Network)などのネットワーク100に接続された端末10−1,10−2,10−3を有する。
端末10−1,10−2は、リンク102−1を確立して、アドホックモードで直接通信を行う。
端末10−2,10−3は、リンク102−2を確立して、アドホックモードで直接通信を行う。
端末10−1,10−3は、リンク102−3を確立して、アドホックモードで直接通信を行う。
なお、アドホックモードとは、アクセスポイントを介さずに、機器同士が直接通信を行うモードである。
また、以下、端末10−1〜10−3など、複数ある構成部分のいずれかを示すときには、単に、端末10と記載することがある。
また、以下の各図において、実質的に同じ構成部分・処理には同じ符号が付される。
以下、説明の明確化・具体化のため、端末10−1が、端末10−2に対してデータ送信する場合を具体例として説明する。
図3(B)は、図3(A)に示した端末10のハードウェア構成を例示する図である。
図3(B)に示すように、端末10は、メモリ122およびCPU124などを含む情報処理装置120、キーボードおよび表示装置などを含む外部入出力装置126、無線LANアダプタなどのデータ通信を行うための通信IF(Interface)128、および、ハードディスクなどの記録媒体132に対してデータの記録を行う記録装置130などから構成される。
つまり、端末10は、情報処理およびデータ通信が可能なコンピュータとしての構成部分を有している。
以下、図3(B)に示した端末10において実行される送信制御プログラム20を説明する。
図4(A)は、図3(B)に示した端末10において実行される送信制御プログラム20の構成を示す図である。
図4(A)に示すように、送信制御プログラム20は、フレーム生成部200、キュー格納部202、キュー204、送信制御部206、送信部208、送信フレーム保持部210、再送制御部212、フレーム取出部214、フレーム挿入部216およびフレーム消去部218から構成される。
また、キュー204は、キュー204−1,204−2,204−3,204−4から構成される。
送信制御プログラム20は、これらの構成により、端末10のデータ通信を制御する。
フレーム生成部200は、データ生成用のアプリケーション(図示せず)を介して送信対象のデータを受け入れる。
また、フレーム生成部200は、入力された送信対象のデータに基づいて、MAC(Media Access Control)フレームを生成する。
フレーム生成部200は、入力されたデータを、アクセスカテゴリ分類表に基づいて、分類(マッピング)する。
つまり、フレーム生成部200は、入力されたデータを、優先度に応じて、アクセスカテゴリへ分類する。
なお、フレーム生成部200は、図5に示したアクセスカテゴリの値を、MACフレーム内の任意のフィールド(以下「アクセスカテゴリフィールド」と記す)に設定する。
また、フレーム生成部200は、入力されたデータがビデオデータである場合には、アクセスカテゴリフィールドの値を「2」に設定する。
また、フレーム生成部200は、入力されたデータがベストエフォートデータ(インターネットや電子メールなどのアプリケーションで使用され、QoSによる品質保証がなく、優先度が低めのデータ)である場合には、アクセスカテゴリフィールドの値を「1」に設定する。
また、フレーム生成部200は、入力されたデータが背景トラフィックデータ(文字通り、バックグラウンドで送受され、待ち時間に影響されにくいアプリケーション、例えば、印刷などに使用されるデータ)である場合には、アクセスカテゴリフィールドの値を「0」に設定する。
フレーム生成部200は、生成したMACフレームを、キュー格納部202に対して出力する。
例えば、「アクセスカテゴリフィールド」の値が「3」である場合には、キュー格納部202は、入力されたMACフレームを、キュー204−1に格納する。
また、「アクセスカテゴリフィールド」の値が「2」である場合には、キュー格納部202は、入力されたMACフレームを、キュー204−2に格納する。
また、「アクセスカテゴリフィールド」の値が「1」である場合には、キュー格納部202は、入力されたMACフレームを、キュー204−3に格納する。
また、「アクセスカテゴリフィールド」の値が「0」である場合には、キュー格納部202は、入力されたMACフレームを、キュー204−4に格納する。
キュー204−1には、例えば、優先度が最も高いMACフレームが格納される。
キュー204−2には、例えば、優先度が2番目に高いMACフレームが格納される。
キュー204−3には、例えば、優先度が3番目に高いMACフレームが格納される。
キュー204−4には、例えば、優先度が最も低いMACフレームが格納される。
具体的には、送信制御部206は、優先度が高いMACフレームが格納されているキュー204から、MACフレームの有無を検索し、検索したキュー204にMACフレームがある場合には、そのMACフレームを、送信部208に対して出力する。
つまり、送信制御部206は、キュー204−1,204−2,204−3,204−4の順で、MACフレームの有無を検索し、検索したキュー204にMACフレームがある場合には、そのMACフレームを、送信部208に対して出力する。
また、送信部208は、送信したMACフレームを、送信フレーム保持部210に対して出力する。
送信フレーム保持部210は、送信部208から入力されたMACフレームを、送信済みのMACフレームとして記憶する。
再送制御部212は、予め決められた時間内にACKを受信した場合には、フレーム消去部218を制御して、送信フレーム保持部210に格納されているMACフレームを消去させる。
また、再送制御部212は、予め決められた時間内にACKを受信しなかった場合には、フレーム取出部214を制御して、送信フレーム保持部210に格納されているフレームを取り出させる。
フレーム取出部214は、再送制御部212の制御に従い、送信フレーム保持部210に格納されているMACフレームを取り出し、フレーム挿入部216に対して出力する。
また、フレーム挿入部216は、再送MACフレームをキュー204に格納する際に、再送MACフレームの「Sequence Controlフィールド」のシーケンス番号参照し、そのキュー204に既に格納されているMACフレームのシーケンス番号と比較して、再送MACフレームを割り込ませる。
例えば、フレーム挿入部216は、再送MACフレームのシーケンス番号が、そのキュー204に既に格納されているMACフレームのシーケンス番号と比較して最も小さい場合、シーケンス番号が小さい番号が先に送信されるべきであるので、そのキュー204の先頭に割り込ませる。
フレーム消去部218は、再送制御部212の制御に従い、送信フレーム保持部210に格納されているフレームを消去する。
図6は、図4(A)に示した送信制御プログラム20の処理(S10)を示すフローチャートである。
図7は、図4(A)に示した送信制御プログラム20の送信処理の手順を示す図である。
図6に示すように、ステップ100(S100)において、フレーム生成部200は、図7(1)に示すように、データ生成用のアプリケーション(図示せず)から送信対象のデータを受け入れる。
ステップ104(S104)において、キュー格納部202は、図7(3)に示すように、MACフレームの「アクセスカテゴリフィールド」の値に応じて、キュー204−1〜204―4のいずれかに格納する。
ステップ106(S106)において、送信制御部206は、図7(4)に示すように、CSMA/CA処理を行い、送信可能なタイミングで、キュー204に格納されているMACフレームを取り出し、送信部208に対して出力する。
ステップ110(S110)において、送信フレーム保持部210は、図7(6)に示すように、送信部208が送信したMACフレームを記憶する。
ステップ112(S112)において、再送制御部212は、予め決められた時間内にACKを受信したか否かを判断する。
予め決められた時間内にACKを受信したときには、送信制御プログラム20は、S140の処理に進み、これ以外のときには、S114の処理に進む。
ステップ116(S116)において、フレーム挿入部216は、図7(8)に示すように、再送MACフレームの「アクセスカテゴリフィールド」の値(アクセスカテゴリ)を特定し、再送MACフレームを格納するキュー204(キュー204−1〜204−4のいずれか)を選択する。
ステップ118(S118)において、フレーム挿入部216は、図7(9)に示すように、再送MACフレームの「Sequence Controlフィールド」のシーケンス番号と、上記決定したキュー204に既に格納されているMACフレームのシーケンス番号と比較して、再送MACフレームの挿入位置を算出する。
ステップ140(S140)において、フレーム消去部218は、送信フレーム保持部210に格納されているフレームを消去する。
ステップ142(S142)において、送信制御プログラム20は、キュー204にMACフレームが残っているか否かを判断する。
キュー204にMACフレームが残っているときには、送信制御プログラム20は、S106の処理に戻り、これ以外のときには、処理を終了する。
以下、図3(B)に示した端末10において実行される受信制御プログラム30を説明する。
図4(B)は、図3(B)に示した端末10において実行される受信制御プログラム30の構成を示す図である。
図4(B)に示すように、受信制御プログラム30は、フレーム受信部300およびACK送信部302から構成される。
フレーム受信部300は、送信元の端末10(例えば、端末10−1)から、通信IF128を介して、MACフレームを受信する。
また、フレーム受信部300は、MACフレームを受信した旨を、ACK送信部302に対して出力する。
ACK送信部302は、フレーム受信部300から、MACフレームを受信した旨が入力されると、ACKを生成し、通信IF128を介して、送信元の端末10(例えば、端末10−1)に送信する。
以上説明した無線通信システム1の全体動作を説明する。
1.端末10−1は、送信対象のデータを、アクセスカテゴリ分類表に基づいて分類し(アクセスカテゴリの分類)、MACフレームを生成する。
2.端末10−1は、生成したMACフレームを、アクセスカテゴリに応じて、キュー204−1〜204−4のいずれかに格納する。
3.端末10−1は、優先度が高いMACフレームが格納されているキュー204から、MACフレームの有無を検索し、検索したキュー204にMACフレームがある場合には、そのMACフレームを送信のために取り出す。
4.端末10−1は、CSMA/CA処理を行い、送信可能なタイミングで、取り出したMACフレームを、端末10−2に対して送信する。
5.端末10−2は、端末10−1から送信されたMACフレームを受信した場合は、ACKを、端末10−1に対して送信する。
6.端末10−1は、予め決められた時間内に、ACKを受信した場合には、キュー204に格納されている他のMACフレームの送信処理を行うために、上記処理「3」に戻る。
7.端末10−1は、予め決められた時間内に、ACKを受信しなかった場合は、再送MACフレームの「アクセスカテゴリフィールド」の値と、「Sequence Controlフィールド」のシーケンス番号とに基づいて、再送MACフレームを格納するキュー204を選択し、挿入位置を算出する。
8、端末10−1は、選択したキュー204の算出した挿入位置に、再送MACフレームを格納する。
9.端末10−1は、キュー204に格納されている再送MACフレームおよび他のMACフレームの送信処理を行うために、上記処理「3」に戻る。
Claims (1)
- 送信対象のデータと、このデータの優先度を示す優先度番号と、このデータの送信順序を示すシーケンス番号とを含むフレームを生成するフレーム生成手段と、
前記生成されたフレームを、このフレームに含まれる優先度番号に対応する複数のキューのいずれかを介して送信するフレーム送信手段と、
前記送信されたフレームを記憶するフレーム記憶手段と、
フレームを再送する場合に、前記記憶されたフレームを、優先度番号に対応するキューを介して、このフレームに含まれるシーケンス番号に従った送信順序で、前記フレーム送信手段に送信させる再送制御手段と
を有する無線通信装置。
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