JP2013207383A - Radio communication system, radio communication device, and radio communication method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の無線通信システムにおいてパケットの衝突回避を行う無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, and a wireless communication method for avoiding packet collision in a wireless communication system such as a wireless local area network (LAN).
無線ＬＡＮによるアクセスは、無線ＬＡＮ端末がアクセスポイント（Access Point；ＡＰ）と直接通信する１ホップ（インフラストラクチャ・モード）が主に用いられている。しかし、電波が壁や床などで反射して通信品質が不安定になる場所や障害物により電波の届かない場所があり、広い範囲で安定した通信を行うためにはアクセスポイントからの信号を安定して受信できる場所に中継局（Relay Station；ＲＳ）を導入することが有効である。 For access by wireless LAN, one hop (infrastructure mode) in which a wireless LAN terminal directly communicates with an access point (AP) is mainly used. However, there are places where radio waves are reflected by walls and floors and the communication quality is unstable, and there are places where radio waves do not reach due to obstacles. To perform stable communication over a wide range, the signal from the access point is stable. Therefore, it is effective to introduce a relay station (RS) at a place where reception is possible.
しかし、中継局を導入することで伝送回数が増加するため、スループットの低下や遅延時間の増大が問題となる。この問題に対して、無線ＬＡＮ端末及び中継局のＭＡＣ（Media Access Control）層とネットワーク層の中間層にネットワークコーディング（Network Coding；ＮＣ）方式を実装し、それらの無線ＬＡＮ端末並びに中継局でマルチホップネットワークを構成することで、システムスループットを向上させる取り組みがなされている。このとき、無線ＬＡＮシステムにおいてアクセスポイントの近くにありアクセスポイントと安定して通信できる状態にある無線ＬＡＮ端末は、中継局を介することなく直接アクセスポイントと通信を行なわれる。このようなホップ数の異なる無線ＬＡＮ端末の混在するＮＣ方式を用いた無線ＬＡＮシステムが存在する。 However, since the number of transmissions is increased by introducing a relay station, a decrease in throughput and an increase in delay time become problems. To solve this problem, a network coding (NC) method is implemented in the intermediate layer between the MAC (Media Access Control) layer and the network layer of the wireless LAN terminal and relay station, and the wireless LAN terminal and the relay station Efforts are being made to improve system throughput by configuring a hop network. At this time, a wireless LAN terminal near the access point in the wireless LAN system and capable of stably communicating with the access point communicates directly with the access point without going through a relay station. There is a wireless LAN system using the NC system in which wireless LAN terminals having different hop numbers are mixed.
無線ＬＡＮの特性を大きく劣化させる要因の一つに無線局の同時送信による衝突が挙げられる。ＩＥＥＥ８０２．１１規格ではＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance；搬送波感知多重アクセス／衝突回避方式）による自律分散制御が行われている。ＣＳＭＡ／ＣＡではそれぞれの無線ＬＡＮ端末がキャリアセンスにより他の無線ＬＡＮ端末の送信状況を把握し、送信タイミングを自律的に制御し送信タイミングをずらすことで、衝突確率を減少させている。 One factor that greatly deteriorates the characteristics of wireless LAN is collision caused by simultaneous transmission of wireless stations. According to the IEEE 802.11 standard, autonomous distributed control is performed by CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance). In CSMA / CA, each wireless LAN terminal grasps the transmission status of other wireless LAN terminals by carrier sense, autonomously controls the transmission timing, and shifts the transmission timing to reduce the collision probability.
しかしながら、無線ＬＡＮで用いられるＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルでは、無線局の導入等により無線局数が増加すると、バックオフアルゴリズムにより同じバックオフ時間を設ける局が複数存在する確率が高くなり、無線局の同時送信による衝突の確率が増加しシステムのスループット特性劣化の要因となる。この影響を少なくするためには、バックオフアルゴリズムにより競合する無線局数を減らすことが有効である。すなわち、無線局を仮想的にグループ化し、仮想グループごとに通信時間を割り当てることで、同時に競合する無線局数を減らすことができる（例えば、非特許文献１参照）。 However, in the CSMA / CA protocol used in a wireless LAN, when the number of wireless stations increases due to the introduction of wireless stations, the probability that there are a plurality of stations having the same back-off time by the back-off algorithm increases, The probability of collision due to transmission increases, which causes degradation of system throughput characteristics. In order to reduce this influence, it is effective to reduce the number of competing radio stations by a back-off algorithm. That is, the number of radio stations competing simultaneously can be reduced by virtually grouping radio stations and allocating communication time for each virtual group (see, for example, Non-Patent Document 1).
非特許文献１では、チャネルをアイドル区間とビジー区間の対からなる仮想グループに区切り、無線ＬＡＮ端末が自律的に仮想グループサイクル数および競合に参加する仮想グループを決定するＤＣＦ／ＶＧ（Distributed Coordination Function with Virtual Group）方式が提案されている。ここでは、端末において衝突確率を計測し、理論的にスループットを最大化する衝突確率と随時比較しながら仮想グループ内でのＳＴＡ数（端末数）を調整する。アイドル区間とビジー区間の対を一つの仮想グループとし、連続するいくつかの仮想グループのうち一つの仮想グループでのみ競合が許可される。 In Non-Patent Document 1, a channel is divided into virtual groups consisting of a pair of an idle period and a busy period, and the wireless LAN terminal autonomously determines the number of virtual group cycles and the virtual group that participates in the competition. DCF / VG (Distributed Coordination Function) with Virtual Group) method has been proposed. Here, the collision probability is measured at the terminal, and the number of STAs (number of terminals) in the virtual group is adjusted while comparing with the collision probability that theoretically maximizes the throughput. A pair of an idle interval and a busy interval is defined as one virtual group, and competition is permitted only in one virtual group among several consecutive virtual groups.
しかしながら、上記の方式は、全ての無線局が同等の送信権で良いという前提であれば利用可能であるが、特定の無線局に高い送信権を与える必要がある場合には利用できない。例えば、上述した中継局を導入し、高い送信権を与える必要がある中継局を利用する無線ＬＡＮ端末と利用しない無線ＬＡＮ端末とが混在する環境においては、利用できないという問題がある。 However, the above scheme can be used as long as all radio stations have the same transmission right, but cannot be used when it is necessary to give a high transmission right to a specific radio station. For example, there is a problem that it cannot be used in an environment where wireless LAN terminals that use relay stations that need to have a high transmission right are introduced and wireless LAN terminals that do not use the relay stations are mixed.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、中継動作に伴う伝送効率の低下を抑え、伝送容量の不公平が生じないようにする無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a wireless communication system, a wireless communication apparatus, and a wireless communication method that suppress a decrease in transmission efficiency associated with a relay operation and prevent transmission capacity from becoming unfair. The purpose is to provide.
本発明は、アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムであって、前記アクセスポイントは、前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信手段を備え、前記端末は、前記制御パケットを受信する制御パケット受信手段と、自己の端末識別情報と一致する前記制御パケットに含まれる前記端末識別情報に関係付けられた前記通信期間において、前記アクセスポイントとの間で通信を行う通信手段とを備え、前記制御パケット送信手段は、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする。 The present invention is a wireless communication system including an access point and a plurality of terminals, and any one of the plurality of terminals operates as a relay station, wherein the access point is configured to connect each of the plurality of terminals. In order to divide the first virtual group including the terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including the terminal operating as the relay station, the first virtual group or 1 Control packet transmission for broadcasting a control packet including virtual group setting information in which terminal identification information belonging to each of two or more second virtual groups is associated with information specifying the communication period of the terminal having the terminal identification information Means for receiving the control packet and the control packet matching the terminal identification information of the terminal. Communication means for communicating with the access point during the communication period associated with the terminal identification information included in the terminal, wherein the control packet transmitting means is the terminal belonging to the first virtual group. The communication period is set longer than the communication period of the terminal belonging to the one or more second virtual groups.
本発明は、前記通信手段が、前記通信期間外であっても前記通信期間中に開始した通信が完了していない場合は前記通信期間中の通信を最後まで継続することを特徴とする。 The present invention is characterized in that the communication means continues the communication during the communication period to the end when the communication started during the communication period is not completed even outside the communication period.
本発明は、アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムにおけるアクセスポイントとして動作する無線通信装置であって、前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信手段を備え、前記制御パケット送信手段は、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする。 The present invention is a wireless communication apparatus that includes an access point and a plurality of terminals, and that operates as an access point in a wireless communication system in which any one of the plurality of terminals operates as a relay station. In order to divide each of the terminals into a first virtual group including a terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including the terminal operating as the relay station, Broadcast a control packet including virtual group setting information in which terminal identification information belonging to each virtual group or one or more second virtual groups is associated with information specifying the communication period of the terminal having the terminal identification information Control packet transmitting means, and the control packet transmitting means includes the communication period of the terminal belonging to the first virtual group. And wherein the set longer than the belonging communication period of the terminal to the one or more second virtual group.
本発明は、アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムが行う無線通信方法であって、前記アクセスポイントが、前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信ステップと、前記端末が、前記制御パケットを受信する制御パケット受信ステップと、前記端末が、自己の端末識別情報と一致する前記制御パケットに含まれる前記端末識別情報に関係付けられた前記通信期間において、前記アクセスポイントとの間で通信を行う通信ステップとを有し、前記制御パケット送信ステップでは、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする。 The present invention is a wireless communication method performed by a wireless communication system that includes an access point and a plurality of terminals, and one of the plurality of terminals operates as a relay station, and the access point includes the plurality of terminals. In order to divide each of the terminals into a first virtual group including a terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including a terminal operating as the relay station. A control packet including virtual group setting information in which terminal identification information belonging to each of the virtual group or one or more second virtual groups is associated with information for specifying a communication period of the terminal having the terminal identification information A control packet transmission step for broadcasting, a control packet reception step for the terminal to receive the control packet, and the terminal A communication step of communicating with the access point in the communication period related to the terminal identification information included in the control packet that matches the identification information, and in the control packet transmission step, The communication period of the terminal belonging to the first virtual group is set longer than the communication period of the terminal belonging to the one or more second virtual groups.
本発明は、前記通信ステップでは、前記通信期間外であっても前記通信期間中に開始した通信が完了していない場合は前記通信期間中の通信を最後まで継続することを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the communication step, the communication during the communication period is continued until the end if the communication started during the communication period is not completed even outside the communication period.
本発明は、アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムにおけるアクセスポイントとして動作する無線通信装置が行う無線通信方法であって、前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信ステップを備え、前記制御パケット送信ステップでは、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする。 The present invention is a radio communication method performed by a radio communication apparatus that operates as an access point in a radio communication system that includes an access point and a plurality of terminals, and one of the plurality of terminals operates as a relay station. And dividing each of the plurality of terminals into a first virtual group including a terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including a terminal operating as the relay station. Virtual group setting information in which terminal identification information belonging to each of the first virtual group or one or more second virtual groups is associated with information for specifying a communication period of the terminal having the terminal identification information. A control packet transmission step for broadcasting a control packet including the first virtual group in the control packet transmission step. The communication period belongs the terminal, and setting longer than belongs communication period of the terminal to the one or more second virtual group.
本発明によれば、中継局を含む仮想グループに対して、中継動作に伴う伝送効率の低下を抑え、伝送容量の不公平が生じないようにすることができるという効果が得られる。 According to the present invention, for a virtual group including a relay station, it is possible to suppress a decrease in transmission efficiency associated with a relay operation and to prevent transmission capacity from being unfair.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による無線ＬＡＮシステムを説明する。図１は同実施形態による無線ＬＡＮシステムの構成を示す図である。無線ＬＡＮシステムは、アクセスポイントＡＰと、アクセスポイントＡＰに接続する１５台の無線ＬＡＮ端末（以下、単に端末と称する）ＳＴＡ１〜ＳＴＡ１５とによって構成する。各端末は、仮想グループを構成している。図１に示す例では、４つの仮想グループＶＧ１〜ＶＧ４に仮想グループ化した例を示している。仮想グループＶＧ１には、端末ＳＴＡ１と端末ＳＴＡ２が属する。仮想グループＶＧ２には、端末ＳＴＡ３と端末ＳＴＡ４が属する。仮想グループＶＧ３には、端末ＳＴＡ５、端末ＳＴＡ６、端末ＳＴＡ７、端末ＳＴＡ８、端末ＳＴＡ９、端末ＳＴＡ１０、端末ＳＴＡ１１が属する。仮想グループＶＧ４には、端末ＳＴＡ１２、端末ＳＴＡ１３、端末ＳＴＡ１４、端末ＳＴＡ１５が属する。 Hereinafter, a wireless LAN system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a wireless LAN system according to the embodiment. The wireless LAN system includes an access point AP and 15 wireless LAN terminals (hereinafter simply referred to as terminals) STA1 to STA15 connected to the access point AP. Each terminal constitutes a virtual group. In the example illustrated in FIG. 1, an example in which virtual groups are formed into four virtual groups VG1 to VG4 is illustrated. The terminal STA1 and the terminal STA2 belong to the virtual group VG1. Terminal STA3 and terminal STA4 belong to virtual group VG2. The virtual group VG3 includes a terminal STA5, a terminal STA6, a terminal STA7, a terminal STA8, a terminal STA9, a terminal STA10, and a terminal STA11. A terminal STA12, a terminal STA13, a terminal STA14, and a terminal STA15 belong to the virtual group VG4.
図２は、当該無線ＬＡＮシステムにおいて使用している周波数チャネルの時間割当て構成を示す図である。時間割当て構成は、図２に示すように、アクセスポイントＡＰ及び４つの仮想グループ（図２においては２つの仮想グループを例示している）それぞれに対応する送信区間と受信区間が設けられ、それぞれの仮想グループに属する端末は、対応する送信区間においてデータを送信し、対応する受信区間においてデータを受信する。 FIG. 2 is a diagram showing a time allocation configuration of frequency channels used in the wireless LAN system. As shown in FIG. 2, the time allocation configuration includes a transmission section and a reception section corresponding to each of the access point AP and four virtual groups (two virtual groups are illustrated in FIG. 2). Terminals belonging to the virtual group transmit data in the corresponding transmission interval and receive data in the corresponding reception interval.
図３は、仮想グループ化する際に、図１に示すアクセスポイントＡＰが各端末に送信する制御パケットのフォーマットを示す図である。制御パケットは、「ヘッダ」、「ＶＧ数」、「ＶＧ周期」、複数の「ＶＧ設定内容」のフィールドを有している。ＶＧ数は、ＬＡＮ内で設定する仮想グループの数であり、図１に示す例は、「４」となる。ＶＧ周期は、全ての仮想グループの送受信期間が終了する期間長である。ＶＧ設定内容は、さらに、「ＶＧアドレス」、「送信開始時間」、「送信終了時間」、「受信開始時間」、「受信終了時間」のフィールドを有している。ＶＧアドレスは、仮想グループを一意に特定するためのアドレスである。送信開始時間、送信終了時間は、対で対象の仮想グループの送信期間を定めた時間である。受信開始時間、受信終了時間は、対で対象の仮想グループの受信期間を定める時間である。ＶＧ設定内容は、仮想グループの数と同数のフィールド有し、図１に示す例では、４つのＶＧ設定内容が連なることになる。 FIG. 3 is a diagram illustrating a format of a control packet transmitted to each terminal by the access point AP illustrated in FIG. 1 when performing virtual grouping. The control packet has fields of “header”, “number of VGs”, “VG cycle”, and a plurality of “VG setting contents”. The VG number is the number of virtual groups set in the LAN, and the example shown in FIG. The VG cycle is the length of the period in which the transmission / reception periods of all virtual groups end. The VG setting content further includes fields of “VG address”, “transmission start time”, “transmission end time”, “reception start time”, and “reception end time”. The VG address is an address for uniquely specifying a virtual group. The transmission start time and the transmission end time are times that define the transmission period of the target virtual group in pairs. The reception start time and the reception end time are times for determining the reception period of the target virtual group in pairs. The VG setting contents have the same number of fields as the number of virtual groups, and in the example shown in FIG. 1, four VG setting contents are connected.
次に、図１に示す無線ＬＡＮシステムの動作を説明する。まず、アクセスポイントＡＰは、仮想グループ化のための制御パケットをブロードキャストする。この制御パケット（図３参照）を受信した各端末は、その内容に従い自身の送信期間、受信期間を決定するために、自局のＶＧアドレスと一致する部分の送受信期間を読み取り、自局の動作を決定する。これにより、仮想グループ周期内の自局の送信期間においては通常通りＣＳＭＡ／ＣＡによるパケット送信が許可されることになる。 Next, the operation of the wireless LAN system shown in FIG. 1 will be described. First, the access point AP broadcasts a control packet for virtual grouping. Each terminal that has received this control packet (see FIG. 3) reads the transmission / reception period corresponding to its own VG address in order to determine its own transmission period and reception period according to the contents of the control packet (see FIG. 3). To decide. As a result, packet transmission by CSMA / CA is permitted as usual during the transmission period of the own station within the virtual group period.
受信期間においてはパケット送信は禁止されるが、端末は、自局宛てのパケットが送信される可能性があるため受信モードに入る。それ以外の期間は自局に関係のない通信が行われる期間であるため、スリープモードに入っても良い。 Although packet transmission is prohibited during the reception period, the terminal enters the reception mode because a packet addressed to itself may be transmitted. Since the other period is a period during which communication not related to the own station is performed, the sleep mode may be entered.
また、各端末が送信を許可された期間を超えて送信を行うことを防ぐため、以下の（１）〜（３）の条件を設ける。これにより他の仮想グループの送信期間への干渉を無くすことができる。図４〜図６は、各端末が送信を許可された期間を超えて送信を行うことを防ぐための条件を示す図である。 Moreover, in order to prevent each terminal from performing transmission beyond the period during which transmission is permitted, the following conditions (1) to (3) are provided. Thereby, interference with the transmission period of another virtual group can be eliminated. 4 to 6 are diagrams illustrating conditions for preventing each terminal from transmitting beyond a period during which transmission is permitted.
（１）パケット送信開始のタイミングで、パケット長＋ＳＩＦＳ長＋ＡＣＫ長（送信時間長）が送信期間内に収まる場合は送信を開始し、収まらない場合は送信を中止しスリープモードに移行する（図４参照）。隠れ端末の問題がなく、システムスループット向上を優先したい場合は、送信時間長が送信期間内に収まらない場合においても、送信権を送信期間内に獲得すれば送信を開始してもよい。
（２）バックオフ中に送信期間が終了した場合、バックオフカウンタを保持し、次の期間が自身の受信期間であれば受信モードに移行し、そうでなければスリープモードに移行する（図５参照）。
（３）ＩＦＳ開始のタイミングで送信期間を超過する場合、次の期間が自身の受信期間であれば受信モードに移行し、そうでなければスリープモードに移行する（図６参照）。
(1) At the packet transmission start timing, if the packet length + SIFS length + ACK length (transmission time length) is within the transmission period, transmission is started. If not, transmission is stopped and the mode is changed to the sleep mode (FIG. 4). reference). If there is no problem of hidden terminals and priority is given to improving system throughput, transmission may be started if the transmission right is acquired within the transmission period even when the transmission time length does not fit within the transmission period.
(2) When the transmission period ends during the back-off, the back-off counter is held, and if the next period is its own reception period, it shifts to the reception mode, otherwise it shifts to the sleep mode (FIG. 5). reference).
(3) When the transmission period is exceeded at the timing of IFS start, if the next period is its own reception period, it shifts to the reception mode;
図１に示す無線ＬＡＮシステムでは、各仮想グループを構成する端末に応じて各仮想グループの送信区間および受信区間を制御することにある。すなわち、中継局を含む仮想グループと、中継局を含まない仮想グループがあるとき、中継局を含む仮想グループは、中継動作に伴う伝送効率の低下が生じるため、他方の仮想グループと同等の送受信区間長を割り当てたとすると、中継局が含まれるグループに所属する端末は、中継局が含まれないグループに所属する端末と比べて伝送容量が不足し、不公平が生じる。したがって、かかる伝送容量の不公平が生じないように仮想グループごとの送信区間および受信区間を制御する。 In the wireless LAN system shown in FIG. 1, the transmission section and the reception section of each virtual group are controlled according to the terminals constituting each virtual group. That is, when there is a virtual group that includes a relay station and a virtual group that does not include a relay station, the virtual group that includes the relay station has a transmission efficiency drop due to the relay operation. If a length is assigned, a terminal belonging to a group including a relay station has insufficient transmission capacity compared to a terminal belonging to a group not including a relay station, resulting in unfairness. Therefore, the transmission section and the reception section for each virtual group are controlled so that such transmission capacity unfairness does not occur.
次に、具体例を挙げてアクセス制御動作を説明する。図７は、第１の仮想グループ（仮想グループＸ）が中継局（ＲＳ）を介してアクセスポイントと接続され、第２の仮想グループ（仮想グループＹ）が直接アクセスポイントと接続されている場合の構成を示す図である。図１に示す端末ＳＴＡ１〜ＳＴＡ１５のいずれかが中継局（ＲＳ）として動作する。これらの仮想グループが定められた周期で交互に通信を行う。仮想グループＸにおいて、複数台の端末（ＳＴＡ）がある場合、アクセスポイント（ＡＰ）と中継局（ＲＳ）に高い送信権を与える必要がある。ここではＡＩＦＳＮ（フレーム送信間隔）パラメータを制御する方式を用いるとし、アクセスポイント（ＡＰ）、中継局（ＲＳ）、端末（ＳＴＡ）において以下のようにＡＩＦＳＮを設定する。 Next, the access control operation will be described with a specific example. FIG. 7 shows a configuration in which the first virtual group (virtual group X) is connected to the access point via the relay station (RS), and the second virtual group (virtual group Y) is directly connected to the access point. FIG. Any of terminals STA1 to STA15 shown in FIG. 1 operates as a relay station (RS). These virtual groups communicate with each other alternately at a predetermined cycle. When there are a plurality of terminals (STAs) in the virtual group X, it is necessary to give a high transmission right to the access point (AP) and the relay station (RS). Here, it is assumed that a method of controlling the AIFSN (frame transmission interval) parameter is used, and the AIFSN is set as follows in the access point (AP), the relay station (RS), and the terminal (STA).
中継局（ＲＳ）にＮＣ方式を適用しているため、アクセスポイント（ＡＰ）と中継局（ＲＳ）のＡＩＦＳＮは（１）式のように同一の値とする。
ＡＩＦＳＮＡＰ＝ＡＩＦＳＮＲＳ≦ＡＩＦＳＮＳＴＡ ・・・（１）
Since the NC method is applied to the relay station (RS), the AIFSN of the access point (AP) and the relay station (RS) is set to the same value as in equation (1).
AIFSN AP = AIFSN RS ≦ AIFSN STA (1)
仮想グループＹにおいても同様に、複数台の端末（ＳＴＡ）がある場合、アクセスポイント（ＡＰ）に高い送信権を与える必要があり、アクセスポイント（ＡＰ）、端末（ＳＴＡ）において（２）式のようにＡＩＦＳＮを設定する。
ＡＩＦＳＮＡＰ≦ＡＩＦＳＮＳＴＡ’ ・・・（２）
Similarly, in the virtual group Y, when there are a plurality of terminals (STAs), it is necessary to give a high transmission right to the access point (AP). In the access point (AP) and the terminal (STA), the expression (2) Set AIFSN as follows.
AIFSN AP ≦ AIFSN STA '(2)
なお、仮想グループＸ、Ｙ両方においてアクセスポイント（ＡＰ）は最も高い送信権を要するため、たとえば、上式におけるＡＩＦＳＮＡＰはＡＩＦＳＮの最小値である２とする。さらに仮想グループ化した場合、システム全体を最適化するには各仮想グループの通信時間に最適な時間幅を割り当てる必要がある。ここでは、仮想グループＸ、Ｙそれぞれの通信時間（割り当て時間）をＴＸ、ＴＹとする。仮想グループＸは中継局（ＲＳ）を介する２ホップ通信のため、仮想グループＸ、Ｙで同等のスループットを得るためにはＴＸ＞ＴＹとする必要がある。中継局（ＲＳ）にＮＣ方式を用いている場合はＴＸ＝（３／２）×ＴＹとする。 In addition, since the access point (AP) requires the highest transmission right in both virtual groups X and Y, for example, AIFSN AP in the above equation is set to 2 which is the minimum value of AIFSN. Furthermore, when virtual groups are formed, it is necessary to assign an optimal time width to the communication time of each virtual group in order to optimize the entire system. Here, it is assumed that the communication times (allocation times) of the virtual groups X and Y are TX and TY. Since the virtual group X is a two-hop communication via the relay station (RS), it is necessary to satisfy TX> TY in order to obtain the same throughput in the virtual groups X and Y. When the NC method is used for the relay station (RS), TX = (3/2) × TY.
次に、他の仮想グループ化の例について説明する。図８は、アクセスポイント（ＡＰ）と接続する中継局（ＲＳ）を仮想グループＸ、複数台（図８においては３台のみ図示）の端末（ＳＴＡ）を仮想グループＹ、他の複数台（図８においては３台のみ図示）の端末（ＳＴＡ）を仮想グループＺと３つの仮想グループに分割した場合の構成を示す図である。このように仮想グループ化した場合の特徴として、仮想グループＹ、Ｚには端末（ＳＴＡ）のみが属しているため、これらの仮想グループ内では送信権の制御が必要ないことである。従って、端末（ＳＴＡ）には仮想グループ化の機能だけを付加すれば良い。 Next, another example of virtual grouping will be described. 8 shows a virtual group X for relay stations (RS) connected to an access point (AP), a virtual group Y for a plurality of terminals (only three are shown in FIG. 8), and a plurality of other terminals (FIG. 8). FIG. 8 is a diagram showing a configuration when a terminal (STA) in FIG. 8 is divided into a virtual group Z and three virtual groups. As a feature when virtual groups are formed in this way, since only terminals (STAs) belong to the virtual groups Y and Z, transmission right control is not required in these virtual groups. Therefore, only the virtual grouping function needs to be added to the terminal (STA).
一方で、仮想グループＸにおいてアクセスポイント（ＡＰ）は仮想グループＹ、Ｚ両方の仮想グループ宛てのパケットを送信する必要があるため、中継局（ＲＳ）よりも高い送信権を要する。従ってＡＩＦＳＮ制御により送信権の制御を行い、アクセスポイント（ＡＰ）、中継局（ＲＳ）において（３）式のようにＡＩＦＳＮを設定する。
ＡＩＦＳＮＡＰ＜ＡＩＦＳＮＲＳ ・・・（３）
On the other hand, in the virtual group X, the access point (AP) needs to transmit packets addressed to both the virtual groups Y and Z, and therefore requires higher transmission rights than the relay station (RS). Therefore, the transmission right is controlled by AIFSN control, and the AIFSN is set as shown in Equation (3) at the access point (AP) and the relay station (RS).
AIFSN AP <AIFSN RS (3)
２つの仮想グループ分割の場合と同様に、システムを最適化するためには、仮想グループＸ、Ｙ、Ｚそれぞれの通信時間（割り当て時間）をＴＸ、ＴＹ、ＴＺとすると、これらのＴＸ、ＴＹ、ＴＺを適切に設定する必要がある。図８に示す例では、仮想グループＹ、Ｚには同数の端末（ＳＴＡ）が属するのでＴＹ＝ＴＺである。一方で、アクセスポイント（ＡＰ）と中継局（ＲＳ）は送信期間内に仮想グループＹ、Ｚに属する全ての端末（ＳＴＡ）宛てのパケットを送信する必要があるため、ＴＸ＞ＴＹ＝ＴＺとする。 As in the case of two virtual group divisions, in order to optimize the system, assuming that the communication times (allocation times) of the virtual groups X, Y, and Z are TX, TY, and TZ, these TX, TY, It is necessary to set TZ appropriately. In the example shown in FIG. 8, since the same number of terminals (STAs) belong to the virtual groups Y and Z, TY = TZ. On the other hand, since the access point (AP) and the relay station (RS) need to transmit packets addressed to all terminals (STAs) belonging to the virtual groups Y and Z within the transmission period, TX> TY = TZ. .
このように、各端末が競合し送信を許される期間が記された制御パケットをアクセスポイント（図１に示すアクセスポイントＡＰ）が送信することにより、端末を仮想的にグループ化し、端末が制御パケットの内容を読み取って指定された時間内で競合に参加するようにした。これにより、各端末が所属する仮想グループはアクセスポイントによって管理され、グループ内ではＣＳＭＡ／ＣＡによる自律分散制御が行われることになる。この方式を用いた場合、高い送信権を必要とする無線局（例えば、中継局）を含むグループに対して長い通信期間を設定することにより高い送信権を与えることができるとともに、端末は自局に関係のない通信が行われている期間はスリープモードにすることができるため、低消費電力化が可能である。 In this way, the access point (access point AP shown in FIG. 1) transmits a control packet in which each terminal competes and is allowed to transmit, so that the terminals are virtually grouped. The content of was read and participated in the competition within the specified time. Thereby, the virtual group to which each terminal belongs is managed by the access point, and autonomous distributed control by CSMA / CA is performed in the group. When this method is used, it is possible to give a high transmission right by setting a long communication period to a group including a radio station (for example, a relay station) that requires a high transmission right, and the terminal Since a period during which communication not related to the period is performed can be set to the sleep mode, power consumption can be reduced.
次に、前述した仮想グループを用いたアクセス制御を行った際の効果を計算機シミュレーションにより検証した結果について説明する。従来のＡＩＦＳＮ制御方式とＮＣ方式を用いたホップ数の混在する無線ＬＡＮシステムにおいて、単方向保証スループット特性の改善を図るため、前述した仮想グループを用いたアクセス制御を適用した。図９は単方向保証スループット特性を示す図である。ここで、単方向保証スループットとは、各端末における上りと下りのスループットを比較し、最小のスループット値のことを示す。仮想グループを用いたアクセス制御方式を適用することにより、３つの仮想グループに分割した場合において、各グループに属する端末数が２０台の時にＡＩＦＳＮ制御のみを適用した場合と比べて２０．３％単方向保証スループットを向上することが可能であることが明らかになった。 Next, the result of verifying the effect of performing access control using the virtual group described above by computer simulation will be described. In a wireless LAN system using a conventional AIFSN control method and NC method in which the number of hops is mixed, the above-described access control using a virtual group is applied in order to improve unidirectional guaranteed throughput characteristics. FIG. 9 is a diagram showing unidirectional guaranteed throughput characteristics. Here, the unidirectional guaranteed throughput indicates the minimum throughput value by comparing the uplink and downlink throughputs at each terminal. By applying the access control method using virtual groups, when divided into three virtual groups, compared to the case where only AIFSN control is applied when the number of terminals belonging to each group is 20, It has become clear that it is possible to improve the directional guaranteed throughput.
以上説明したように、従来の無線ＬＡＮにおいては、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく自律分散的なアクセス制御により、多数の端末が同時にアクセスしようとすると衝突が生じ、効率的にデータ伝送ができないという問題がある。これに対して、仮想グループごとに送信権を競合することによって、衝突の確率を低減する技術がある（例えば、非特許文献１）。 As described above, the conventional wireless LAN has a problem that due to autonomous distributed access control based on CSMA / CA, when a large number of terminals try to access simultaneously, a collision occurs and data cannot be transmitted efficiently. . On the other hand, there is a technique for reducing the probability of collision by competing for transmission rights for each virtual group (for example, Non-Patent Document 1).
しかし、この技術では、全ての端末が同等に送信権を取得することが前提となっており、たとえば中継局のように他の端末と同等に扱えない端末がある場合に、適用できない問題がある。 However, this technology is premised on that all terminals acquire the same transmission right, and there is a problem that cannot be applied when there are terminals that cannot be handled in the same way as other terminals such as relay stations. .
これに対して、本実施形態では、各仮想グループを構成する端末に応じて各仮想グループの送信区間および受信区間を制御するようにした。すなわち、中継局を含む仮想グループと、中継局を含まない仮想グループがあるとき、中継局を含む仮想グループに対して長い期間の送信区間及び受信区間を割り当てるように仮想グループごとの送信区間および受信区間を制御する。これにより、中継局を含む仮想グループに対しても、中継動作に伴う伝送効率の低下を回避し、伝送容量の不公平が生じないようにすることができる。 On the other hand, in this embodiment, the transmission section and the reception section of each virtual group are controlled according to the terminals constituting each virtual group. That is, when there is a virtual group including a relay station and a virtual group that does not include a relay station, a transmission period and reception for each virtual group so that a transmission period and a reception period of a long period are allocated to the virtual group including the relay station. Control the interval. As a result, even for a virtual group including a relay station, it is possible to avoid a decrease in transmission efficiency due to the relay operation and to prevent an unfairness in transmission capacity.
なお、図１におけるアクセスポイントＡＰ、端末ＳＴＡ１〜ＳＴＡ１５の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによりアクセス制御処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 Note that a program for realizing the functions of the access point AP and the terminals STA1 to STA15 in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. Thus, the access control process may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明してきたが、上記実施の形態は本発明の例示に過ぎず、本発明が上記実施の形態に限定されるものではないことは明らかである。したがって、本発明の技術思想及び範囲を逸脱しない範囲で構成要素の追加、省略、置換、その他の変更を行っても良い。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been described with reference to drawings, the said embodiment is only the illustration of this invention, and it is clear that this invention is not limited to the said embodiment. is there. Accordingly, additions, omissions, substitutions, and other changes of the components may be made without departing from the technical idea and scope of the present invention.
無線ＬＡＮにおいて衝突回避を行うことが不可欠な用途に適用できる。 The present invention can be applied to uses where it is essential to avoid collision in a wireless LAN.
ＡＰ・・・アクセスポイント、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ１５・・・無線ＬＡＮ端末、ＶＧ１〜ＶＧ４・・・仮想グループ AP ... access point, STA1 to STA15 ... wireless LAN terminal, VG1 to VG4 ... virtual group
Claims (6)
前記アクセスポイントは、
前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信手段を備え、
前記端末は、
前記制御パケットを受信する制御パケット受信手段と、
自己の端末識別情報と一致する前記制御パケットに含まれる前記端末識別情報に関係付けられた前記通信期間において、前記アクセスポイントとの間で通信を行う通信手段とを備え、
前記制御パケット送信手段は、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system including an access point and a plurality of terminals, and any one of the plurality of terminals operates as a relay station,
The access point is
In order to divide each of the plurality of terminals into a first virtual group including a terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including a terminal operating as the relay station, Control including virtual group setting information in which terminal identification information belonging to each of the first virtual group or one or more second virtual groups is associated with information specifying the communication period of the terminal having the terminal identification information A control packet transmission means for broadcasting the packet;
The terminal
Control packet receiving means for receiving the control packet;
Communication means for performing communication with the access point in the communication period associated with the terminal identification information included in the control packet that matches the terminal identification information of its own,
The control packet transmitting means sets the communication period of the terminal belonging to the first virtual group to be longer than the communication period of the terminal belonging to the one or more second virtual groups. Communications system.
前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信手段を備え、
前記制御パケット送信手段は、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする無線通信装置。 A wireless communication apparatus that includes an access point and a plurality of terminals, and that operates as an access point in a wireless communication system in which any one of the plurality of terminals operates as a relay station,
In order to divide each of the plurality of terminals into a first virtual group including a terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including a terminal operating as the relay station, Control including virtual group setting information in which terminal identification information belonging to each of the first virtual group or one or more second virtual groups is associated with information specifying the communication period of the terminal having the terminal identification information A control packet transmission means for broadcasting the packet;
The control packet transmitting means sets the communication period of the terminal belonging to the first virtual group to be longer than the communication period of the terminal belonging to the one or more second virtual groups. Communication device.
前記アクセスポイントが、前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信ステップと、
前記端末が、前記制御パケットを受信する制御パケット受信ステップと、
前記端末が、自己の端末識別情報と一致する前記制御パケットに含まれる前記端末識別情報に関係付けられた前記通信期間において、前記アクセスポイントとの間で通信を行う通信ステップとを有し、
前記制御パケット送信ステップでは、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method performed by a wireless communication system including an access point and a plurality of terminals, wherein any one of the plurality of terminals operates as a relay station,
The access point divides each of the plurality of terminals into a first virtual group including a terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including a terminal operating as the relay station. In order to do so, a virtual group in which terminal identification information belonging to each of the first virtual group or one or more second virtual groups is associated with information specifying a communication period of the terminal having the terminal identification information A control packet transmission step for broadcasting a control packet including setting information;
A control packet receiving step in which the terminal receives the control packet;
A communication step in which the terminal communicates with the access point in the communication period associated with the terminal identification information included in the control packet that matches the terminal identification information of the terminal;
In the control packet transmission step, the communication period of the terminal belonging to the first virtual group is set longer than the communication period of the terminal belonging to the one or more second virtual groups. Communication method.
前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第１の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない１つ以上の第２の仮想グループに分割するために、前記第１の仮想グループまたは１つ以上の第２の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信ステップを備え、
前記制御パケット送信ステップでは、前記第１の仮想グループに属する前記端末の前記通信期間を、前記１つ以上の第２の仮想グループに属する前記端末の通信期間より長く設定することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method performed by a wireless communication apparatus operating as an access point in a wireless communication system in which an access point includes a plurality of terminals, and any one of the plurality of terminals operates as a relay station,
In order to divide each of the plurality of terminals into a first virtual group including a terminal operating as the relay station and one or more second virtual groups not including a terminal operating as the relay station, Control including virtual group setting information in which terminal identification information belonging to each of the first virtual group or one or more second virtual groups is associated with information specifying the communication period of the terminal having the terminal identification information A control packet transmission step of broadcasting the packet,
In the control packet transmission step, the communication period of the terminal belonging to the first virtual group is set longer than the communication period of the terminal belonging to the one or more second virtual groups. Communication method.
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