JP2013098696A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】所定の無線通信システムのエリア限定で予約信号(NAV)を送信することで、そのエリア内で無線空間を占有して無線通信を行う。
【解決手段】基地局と端末により構成される規定の無線通信グループと、他の基地局と端末により構成される他の無線通信グループとにより構成され、全ての無線通信グループでそれぞれ通信に用いる共通の複数の伝送速度が用意される無線通信システムにおいて、規定の無線通信グループは、基地局から端末に対して通信に用いる第1の伝送速度を通知し、当該第1の伝送速度を用いて基地局と端末との通信を行う構成であり、さらに、規定の無線通信グループの基地局は、第1の伝送速度以外の共通の伝送速度の1つを用いてチャネルを予約する予約信号を送信する手段を備え、他の無線通信グループの基地局および端末は、予約信号を受信し、予約信号で指定される期間だけ送信を禁止する手段を備える。
【選択図】 図3

Description

本発明は、予約信号(NAV:Network Allocation Vector )を送信することにより、無線空間を占有して無線通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
IEEE802.11無線通信規格におけるアクセス手順である自律分散制御(DCF:Distributed Coordination Function )では、各無線端末は、送信する前にチャネルのキャリアセンスを行い、チャネルがアイドルのときに、コンテンションウインドウ(CW)の範囲から乱数を発生させ、当該乱数に相当する期間(バックオフタイム)だけ待機してもチャネルがアイドルであることを確認してパケットを送信するCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 方式が用いられている。バックオフタイム期間が経過する前にチャネルがビジーになった場合はパケットを送信せず、次にチャネルがアイドルになったときに、残りの待機時間によってキャリアセンスを行う。
一方、正常にパケットを受信した無線基地局は、その旨を送信元である無線端末に通知するために、ACK信号を送信する。したがって、所定時間内にACK信号を受信しない場合には、送信元である無線端末は、送信が失敗したと判断してCWを拡大することにより、乱数を発生させる範囲を広げて再送処理を行う。すなわち、再送回数が増えるごとにチャネルが混雑していると判断し、CWを拡大することによって衝突回避を行う。
しかし、無線通信では、無線端末間の距離や電波を通さない障害物などの影響により、互いの無線信号が到達しない状態(キャリアセンスが機能しない電波環境)が起こりうる。この場合、キャリアセンスが有効に機能しないため、CSMA/CA方式ではフレームの衝突の頻度が増し、スループット特性を悪化させる原因になる。
そこで、IEEE802.11規格ではキャリアセンスが有効に機能しない伝播環境に対応するために、RTS(Request to Send )/CTS(Clear to Send )と呼ばれる対策機能が定義されている。
図4は、RTS/CTSの動作手順を示す。
図4において、端末Aはデータフレーム送信前にDIFSに加えてバックオフ時間をキャリアセンスし、RTSをデータフレームの宛先である基地局宛に送信する。端末Aと端末Bは互いにキャリアセンスできる伝播環境下にあるため、端末Aが送信するRTSを端末Bも受信する。RTSとCTSのフレームには、チャネルを使用する予定期間が記載されるデュレーションフィールドがあり、端末BはRTSフレームに記載されている期間だけ予約信号(NAV)を設定することにより、送信を禁止して衝突を防止する。ただし、このRTSは端末Cには届かないものとする。
データフレームの宛先である基地局は、RTS受信後のSIFS時間空けて端末A宛にCTSを返す。基地局が送信したCTSは端末Cも受信することができるので、端末CはCTSフレームに記載されている期間だけ予約信号(NAV)を設定することにより、送信を禁止して衝突を防止する。CTSを受信した端末Aは、SIFS時間後にデータフレームを送信し、当該データフレームを受信した基地局もSIFS時間後にACK信号を送信して通信を終了する。ここで、SIFSとDIFSは、SIFS<DIFSの関係にあるため、短い時間のSIFSを使って優先権をもたせることで、いったんRTSが正常に受信されれば、以後の手順中はフレームは妨害されることなくデータフレームとACK信号が交換される。
データフレームの送信元の端末A、受信先の基地局以外の周辺無線局(端末B,端末C)は、RTSあるいはCTSの受信後、デュレーションフィールドに記載されている期間は無線回線が使用されていると見なし、予約信号(NAV)を設定することにより送信を禁止して衝突を防止する。
IEEE standard for Local and metropolitan area networks Part 11: Wireless LAN MAC and PHY Specifications, June 2007
従来の技術では、キャリアセンスが有効に機能しない伝播環境に対応するためにRTS/CTSと呼ばれる対策機能が定義されている。RTSやCTSのデュレーションフィールドに記載されている期間はチャネルが使用されていると見なし、予約信号(NAV)を設定することにより衝突を防止している。
ところで、昨今のCSMA/CAの無線通信環境は、1つのエリアに多くの端末/親機が存在する稠密になってきており、良好な無線通信環境でのデータの送受信は厳しい状況に至っている。すなわち、良好な無線通信環境を得るための手段の1つとして、一時的に無線空間を占有できるメカニズムが必要である。
本発明は、所定の無線通信システムのエリア限定で予約信号(NAV)を送信することで、そのエリア内で無線空間を占有して無線通信を行う無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。
第1の発明は、基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される規定の無線通信グループと、他の基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される他の無線通信グループとにより構成され、全ての無線通信グループでそれぞれ通信に用いる共通の複数の伝送速度が用意される無線通信システムにおいて、規定の無線通信グループは、基地局から端末に対して通信に用いる第1の伝送速度を通知し、当該第1の伝送速度を用いて基地局と端末との通信を行う構成であり、さらに、規定の無線通信グループの基地局は、第1の伝送速度以外の共通の伝送速度の1つを用いてチャネルを予約する予約信号を送信する手段を備え、他の無線通信グループの基地局および端末は、予約信号を受信し、予約信号で指定される期間だけ送信を禁止する手段を備える。
第1の発明の無線通信システムにおいて、予約信号を送信する伝送速度は、共通の伝送速度の中で一番低速の伝送速度である。
第2の発明は、基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される規定の無線通信グループと、他の基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される他の無線通信グループとにより構成され、全ての無線通信グループでそれぞれ通信に用いる共通の複数の伝送速度が用意される無線通信方法において、規定の無線通信グループは、基地局から端末に対して通信に用いる第1の伝送速度を通知し、当該第1の伝送速度を用いて基地局と端末との通信を行い、さらに、規定の無線通信グループの基地局は、第1の伝送速度以外の共通の伝送速度の1つを用いてチャネルを予約する予約信号を送信し、他の無線通信グループの基地局および端末は、予約信号を受信し、予約信号で指定される期間だけ送信を禁止する。
第2の発明の無線通信方法において、予約信号を送信する伝送速度は、共通の伝送速度の中で一番低速の伝送速度である。
本発明は、予約信号(NAV)と通信に用いる伝送速度を相違させることにより、所定の無線通信システムに隣接する他の無線通信システムに対してのみ、予約信号により送信を禁止することができる。これにより、当該予約信号で指定される期間だけ、所定の無線通信システムが無線空間を占有して通信を行うことができる。
本発明の無線通信システムの基地局の装置構成例を示す図である。 伝送速度制御部14の処理例を示すフローチャートである。 本発明の無線通信システムの動作例を示すタイムチャートである。 RTS/CTSの動作手順を示すタイムチャートである。
図1は、本発明の無線通信システムにおける基地局の装置構成例を示す。
図1において、基地局は、データ信号入出力部11、報知信号生成部12、予約信号生成部13、伝送速度制御部14、送受信部15およびアンテナ16を備える。
データ信号入出力部11は、伝送速度制御部14を介して送受信部15に接続される。報知信号生成部12は、通信に用いる伝送速度を端末に通知する報知信号を生成し、伝送速度制御部14を介して送受信部15に出力する。予約信号生成部13は、チャネルを予約する予約信号(NAV)を生成し、伝送速度制御部14を介して送受信部15に出力する。
伝送速度制御部14は、図2に示すように、入力するデータ信号または報知信号または予約信号によって伝送速度を制御する。予約信号は、無線通信システムに用意されている複数の共通の伝送速度(1Mbps ,2Mbps , 5.5Mbps ,6Mbps ,11Mbps ,12Mbps ,…)のうち、例えば一番低速の伝送速度(1Mbps )に設定される。報知信号は、予約信号の伝送速度以外で次に低速の伝送速度(2Mbps )に設定され、当該報知信号によりデータ信号に用いる伝送速度として、予約信号の伝送速度以外の伝送速度(例えば 5.5Mbps )が各端末に通知される。データ信号は、報知信号により通知される伝送速度が設定される。それ以後、データ信号に用いる伝送速度を通知する報知信号は、当該データ信号に用いる伝送速度が設定される。
送受信部15は、伝送速度制御部14により指定された伝送速度で報知信号を端末宛てに送信する。端末は、基地局からの報知信号により、データ信号に用いる伝送速度を取得し、それ以外の伝送速度で送信された信号を無視する。これは、無線LANの規格であるIEEE802.11標準において規定されるSuppored Rate を利用したものである。すなわち、端末は基地局との間でネゴシエートした伝送速度のみを用いて当該基地局との通信を行う。換言すると、端末は、当該伝送速度以外の伝送速度は使用しないので、当該伝送速度以外の伝送速度で送信された信号については無視することとなる。
図3は、本発明の無線通信システムの動作例を示す。
図3において、グループ1の基地局1は、配下の端末2,3に対して、データ信号に用いる伝送速度を通知する報知信号を送信し、配下の端末2,3との間でデータ信号を送受信する伝送速度が設定される。
次に、基地局1は、所定期間に渡ってチャネルを予約する予約信号(NAV)を所定の伝送速度(上記の例では1Mbps )で送信する。この予約信号は、各無線通信システムに用意されている複数の共通の伝送速度の1つで伝送されるので、他の無線通信システム(グループ2)の基地局4および端末5,6にも受信され、当該基地局4および端末5,6では当該予約信号(NAV)による送信禁止期間が設定される。
一方、基地局1の配下の端末2,3は、すでにデータ信号に用いる伝送速度として、予約信号の伝送速度以外の伝送速度が設定されているので、基地局1が送信する予約信号は無視される。すなわち、予約信号による送信禁止期間は、他の無線通信システムの基地局4および端末5,6のみに設定され、当該無線通信システムの基地局1と端末2,3との間のデータ信号を優先的に送受信することができる。
1,4 基地局
2,3,5,6 端末
11 データ信号入出力部
12 報知信号生成部
13 予約信号生成部
14 伝送速度制御部
15 送受信部
16 アンテナ

Claims (4)

  1. 基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される規定の無線通信グループと、他の基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される他の無線通信グループとにより構成され、全ての無線通信グループでそれぞれ通信に用いる共通の複数の伝送速度が用意される無線通信システムにおいて、
    前記規定の無線通信グループは、基地局から端末に対して通信に用いる第1の伝送速度を通知し、当該第1の伝送速度を用いて基地局と端末との通信を行う構成であり、
    さらに、前記規定の無線通信グループの基地局は、前記第1の伝送速度以外の前記共通の伝送速度の1つを用いてチャネルを予約する予約信号を送信する手段を備え、
    前記他の無線通信グループの基地局および端末は、前記予約信号を受信し、前記予約信号で指定される期間だけ送信を禁止する手段を備えた
    ことを特徴とする無線通信システム。
  2. 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
    前記予約信号を送信する伝送速度は、前記共通の伝送速度の中で一番低速の伝送速度である
    ことを特徴とする無線通信システム。
  3. 基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される規定の無線通信グループと、他の基地局とその基地局と通信を行う端末により構成される他の無線通信グループとにより構成され、全ての無線通信グループでそれぞれ通信に用いる共通の複数の伝送速度が用意される無線通信方法において、
    前記規定の無線通信グループは、基地局から端末に対して通信に用いる第1の伝送速度を通知し、当該第1の伝送速度を用いて基地局と端末との通信を行い、
    さらに、前記規定の無線通信グループの基地局は、前記第1の伝送速度以外の前記共通の伝送速度の1つを用いてチャネルを予約する予約信号を送信し、
    前記他の無線通信グループの基地局および端末は、前記予約信号を受信し、前記予約信号で指定される期間だけ送信を禁止する
    ことを特徴とする無線通信方法。
  4. 請求項3に記載の無線通信方法において、
    前記予約信号を送信する伝送速度は、前記共通の伝送速度の中で一番低速の伝送速度である
    ことを特徴とする無線通信方法。
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WO2016136728A1 (ja) * 2015-02-23 2016-09-01 シャープ株式会社 無線通信システムおよび守衛端末

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JP2005341532A (ja) * 2004-04-30 2005-12-08 Sharp Corp 無線lanシステム
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