JP3226135B2 - 無線ローカルエリアネットワーク転送システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は無線ローカルエリアネッ
トワーク（構内情報交換通信網）の運用を制御する方法
に関する。

【０００２】本発明は複数の無線ローカルエリアネット
ワーク局を含む無線ローカルエリアネットワークにも関
する。

【０００３】

【技術的背景】ローカルエリアネットワーク内の局間で
ネットワーク通信チャネルまたはリンクを共有するため
の様々な方法が周知である。広く使われている方法の１
つはＣＳＭＡ／ＣＤ（衝突検知つきキャリア検出多重ア
クセス）方式として公知である。この公知の方法におい
て、メッセージを送信したい局は情報パケットの転送を
開始する前に転送チャネルが待機（空き）状態になるま
で聴取を行う。さらに、転送を開始した後もチャネルの
聴取を継続し、衝突が検出された場合、すなわち複数の
局が情報パケットの伝送を開始したが、衝突を検出した
全ての局はメッセージの転送を終了して、全ての他局に
衝突を通知しメッセージ送信を終了させ、妨害パターン
（または誤伝送パターン）を送信する。次にメッセージ
の送信を開始しようとする前に任意の時間待機する。

【０００４】ＣＳＭＡ／ＣＤプロトコルは、国際規格
（ＩＳＯ）の対象であってＩＥＥＥ規格８０２．３号に
対応しており、また局間の転送に有線接続を用いるＬＡ
Ｎで一般的に使用される手順となった。その結果、ＣＳ
ＭＡ／ＣＤによるＬＡＮ制御装置チップは、広く市販さ
れている。複数のメーカーがＩＥＥＥ８０２．３規格に
適合したこのようなチップを製造している。その一例が
インテル社の８２５８６ＬＡＮコプロセッサチップで、
米国カリフォルニア州サンタクララのインテル社から入
手可能である。このようなチップは、データ速度範囲お
よびバックオフのアルゴリズムなどのＬＡＮで有用な各
種機能とスロット時間持続、再送カウンタオフセットお
よび制限、またフレーム間の時間間隔など設定自在なパ
ラメータを提供している。

【０００５】有線接続を用いるＬＡＮでは、局間の相互
接続に高価な配線を必要とする欠点を有している。この
ような配線の準備は一般に不便であり局の物理的位置の
変更を所望する場合には非柔軟性が問題となる。ＬＡＮ
の相互接続配線を置き換えるために無線転送リンクを使
用することが提唱されたが、単一の無線チャネルをこう
したＬＡＮで使用するような場合には、有線接続ＬＡＮ
でのような普通のＣＳＭＡ／ＣＤ手順を適用することが
一般に不可能である。これは信号の送信と受信が同一チ
ャネル上で起こっているため、ダイナミックレンジが広
すぎることから送信している間には一般に局が受信（ま
たは聴取）不可能なためである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、単純
かつ効果的な方法で衝突を検出し得る無線ローカルエリ
アネットワークを制御する方法を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】従って、本発明の１つの
態様では、無線通信チャネル上で動作する複数の局を含
む無線ローカルエリアネットワークであって、上記無線
通信チャネル上に送信局から宛先局へ送信すべきメッセ
ージの開始メッセージ部分を上記送信局から送信する段
階と、上記開始メッセージの受信に応答して、上記宛先
局が上記無線通信チャネル上に応答メッセージを送信す
る段階と、上記応答メッセージが上記送信局で受信され
ない場合には、上記送信局から上記無線通信チャネル上
に所定の信号を送信する段階を含むことを特徴とする無
線ローカルエリアネットワークの運用を制御する方法を
提供する。

【０００８】本発明の方法において、所定の信号の送信
は正しい応答メッセージの受信に失敗したことを表し、
無線通信チャネル上で衝突が発生した場合にこれが起こ
る。

【０００９】本発明の別の態様では、無線通信チャネル
上で無線ローカルエリアネットワークを運用するのに適
した複数の無線ローカルエリアネットワーク局を含み、
上記ネットワーク局の内の第１の局は上記無線通信チャ
ネル上に上記第１の局から第２の局へ送信すべきメッセ
ージの開始メッセージ部分を送信するのに適した第１の
モデム装置を含み、第２の局は上記第２の局が上記開始
メッセージ部分を受信することに応答して上記無線通信
チャネル上に応答メッセージを送信するのに適した第２
のモデム装置を含み、上記第１のモデム装置は、上記応
答メッセージが上記第１の局で受信されない場合に上記
無線通信チャネル上に所定の信号を送信することを特徴
とする無線ローカルエリアネットワークを提供する。

【００１０】

【実施例】添付の図面を参照しつつ本発明の実施例の１
つを例として説明する。

【００１１】図１を第１に参照すると、それぞれを個別
に局１２−１から１２−Ｎとして示した複数のＮ個のデ
ータ処理局１２を含む無線ローカルエリアネットワーク
（ＬＡＮ）が図示してある。それぞれの局１２はそれぞ
れ個別に１４−１から１４−Ｎとして図示したアンテナ
１４を有する。通信局１２は共通の単一の無線通信チャ
ネルを通じて別の局と通信を行う。それぞれの局は全て
の他局の包括範囲内に存在するすなわちそれぞれの局１
２がいずれかの他局１２からの送信を受信できるものと
仮定している。

【００１２】図２を参照すると、典型的な通信局１２の
単純化したブロック図が図示してある。局１２はパーソ
ナルコンピュータなどのコンピュータ２０を含み、バス
２４経由でＬＡＮ制御装置２６へ接続している。ＬＡＮ
制御装置２６は周知のＣＳＭＡ／ＣＤ（衝突検出つきキ
ャリア検知多重アクセス）方式の手順に適合した市販の
ＬＡＮ制御装置である。例えば、ＬＡＮ制御装置２６は
米国カリフォルニア州サンタクララのインテル社から入
手可能なIntel ８２５８６ＬＡＮコプロセッサチップで
もよい。ＬＡＮ制御装置２６はバス２８経由で接続さ
れ、これがデータおよび制御信号をＲＦモデム３０へ搬
送し、モデムはアンテナ１４に接続されておりこれが無
線通信チャネル上への送信のために変調ＲＦ信号を提供
する。

【００１３】図３を参照すると、図３の上部には送信メ
ッセージ４０のフォーマットが、また図３の下部には応
答メッセージ４２のフォーマットが図示してある。ここ
で例として局１２−１などの送信局が局１２−２などの
宛先局へメッセージを送信したいと仮定する。局１２−
１は第１に伝送媒体が空いているかを検出し、空いてい
る場合にはメッセージ４０の送信を開始する。

【００１４】メッセージ４０には、ＩＥＥＥ規格８０
２．３に従ってメッセージのフォーマットに適合した、
調節信号ＭＴ（モデム調節）が送信される第１の調節部
分４４と、調節信号Ｔが送信される後続の第２の調節部
分４６を含む第１の部分４３が含まれる。第１の調節部
分４４が追加された理由は、無線（たとえばラジオ）送
信モデムは、有線接続のモデムより長い調節信号が必要
とされるためである。次に、送信メッセージ４０の第１
の部分４３には、フラグ（Ｆ）部分４８、宛先局アドレ
ス（ＤＡ）５０、および送信局アドレス（ＳＡ）５２が
続くが、これらもＩＥＥＥ規格８０２．３に準拠してい
る。

【００１５】送信局１２−１はここで送信を停止し、応
答窓５３の間受信モードに切り替わる。宛先局１２−２
は、応答メッセージ４２を送信することによってこの間
に応答しなければならない。応答メッセージには、第１
の調節部分５４と、第２の調節部分５６と、フラグ５８
と、当初送信された宛先アドレス５０と同一のＤＡアド
レスであるアドレス６０と、発信局アドレス（ＳＡ）に
対応するアドレス６２とを含む。応答メッセージ４２内
のアドレス６０は、応答メッセージ４２の発信元のアド
レスであり、応答メッセージ４２のアドレス６２は、応
答メッセージ４２の宛先局のアドレス（すなわち最初に
送信されたメッセージ４３の発信元のアドレス）であ
る。発信局１２−１は応答メッセージ４２を検証する。
発信局１２−１が応答メッセージ４２内に正しい発信／
応答アドレスであるＳＡとＤＡを検出できない場合、発
信局１２−１は応答窓５３に続く妨害窓６５で妨害パタ
ーンの送信を開始する。好適実施例において、妨害パタ
ーン６４は、搬送波信号の繰り返し断続変調信号であ
る。発信局１２−１が、正しい発信／応答アドレスであ
るＳＡとＤＡを検出した場合には、発信局１２−１は妨
害窓６５の間受信モードのままであり、他局から送信さ
れる妨害パターンの検出を可能としている。妨害パター
ン６４が妨害窓６５内で検出された場合、モデム１４−
１は衝突が発生したと決定して、その局のＬＡＮ制御装
置２６に向けて線１５０上に衝突検出信号ＣＤＴを送信
する。既知の方法では、これによって送信を中断し、待
機期間の後に再度試行する。妨害パターンが妨害窓６５
で検出されない場合には、局１２−１はメッセージ４０
の残りの部分６６の送信を開始する。残りの部分６６は
データフィールド６７およびＣＲＣ（周回冗長性検査）
部分６８を含む。

【００１６】局１２が、それぞれで無線中継媒体が空い
ていることを送信開始前に検出したとしても、２つ（ま
たはそれ以上）の局１２がほぼ同時に送信を開始して、
転送媒体上に衝突を発生させる可能性がわずかながら存
在する。上記した構成では、媒体上の局１２の間で別の
伝送が同時に存在していても宛先局で送信メッセージが
正しく受信されように発信局１２が無線伝送媒体を捕獲
した場合、前記発信局１２にはこのような衝突が発生し
たことが通知されることになる。その理由は、妨害窓６
５で信号が検出されるからである。

【００１７】送信および受信モードにおける典型的な局
１２での動作について説明する。図４を参照すると、発
信局の動作すなわちメッセージを送信する局の動作につ
いての状態を表わす流れ図が図示してあり、ステップ８
０で、ＬＡＮ制御装置２６は最初に線１５２経由でモデ
ム３０に送信要求（ＲＴＳ）信号を送出する。モデム３
０は無線チャネルが空いているかを検出して、空いてい
る場合には第１と第２の調節信号４４、４６の送信を開
始し（図３参照）（ステップ８２）、またステップ８４
で、ＬＡＮ制御装置２６への線１５４で送信可（ＣＴ
Ｓ）信号を作動させる。調節信号の送信後、モデム３０
はステップ８６、８８に図示したような宛先および発信
元アドレスＤＡ、ＳＡを含むメッセージ４０の第１の部
分４３を送信する（図３）。ステップ９０で送信データ
はモデム３０内で一旦貯められる。モデム３０は、ステ
ップ９２に示すように、この後で送信を中断して、応答
窓５３の間受信モードに切り替える。一実施例において
は、送信中断は、モデム３０からＬＡＮ制御装置２６へ
の送信可（ＣＴＳ）信号を停止することで実行される。
別の構成として、データをモデム３０内部に蓄える構成
も採ることも出来るが、この構成では、メッセージが短
すぎてＬＡＮ制御装置２６からモデム３０へメッセージ
の送信が、妨害窓６５の終了時以前に完了してしまわな
いことが必要である。これはＬＡＮ制御装置２６で完全
にメッセージの転送が完了したかを判断するためであ
る。言い換えると、別の構成ではＬＡＮ制御装置２６内
でパラメータとして保存されている最短メッセージ長
は、メッセージの送信が妨害窓６５中で完了しないよう
に設定する必要がある。

【００１８】応答窓５３の間、モデム３０はあらゆる受
信データの処理を行う。受信データ内で宛先アドレスＤ
Ａと発信元アドレスＳＡが識別されない場合、妨害パタ
ーンが生成され妨害窓内で送信される（ステップ９
６）。これにより妨害窓６５の間受信モードにある全て
の局１２すなわち妨害パターン６４を送信していない全
ての局に衝突が検出されたことを通知する。この後、モ
デム３０は衝突検出信号（ＣＤＴ）を生成する（ステッ
プ９８）。線１５０経由で制御装置２６へ送出された衝
突検出（ＣＤＴ）信号は、送信を中断させ、任意の待機
時間の後で再試行を行わせる。

【００１９】正しい宛先アドレスＤＡと発信元アドレス
ＳＡが受信データ内で認識された場合、局は受信モード
にとどまり、流れ図をステップ１００へ進み、妨害窓６
５内で妨害パターン６４が検出されたかを決定する。妨
害パターン６４が検出されない場合、流れ図をステップ
１０２へ進み、モデム３０は送信モードに切り替えてメ
ッセージ４０の残りの部分６６を送信する（図３参
照）。このあと流れ図は、線１０４で図示したように初
期状態へ復帰する。妨害パターン６４が検出された場
合、衝突検出（ＣＤＴ）信号が生成され（ステップ９
８）、ＬＡＮ制御装置２６へ送出されることによって送
信を中断し任意の待機時間の後で再試行を行う。

【００２０】図５を参照すると、宛先（すなわち無線転
送チャネルからメッセージを受信する）局１２の動作の
状態を表わす流れ図が図示してある。最初に、ステップ
１２０で、モデム３０は伝送媒体を検出し、搬送波信号
が検出された場合にはキャリア検出信号ＣＲＳを線１５
６に送出する（図２）。これが行われる時点でステップ
１２２に示したように線１５４上のＣＴＳ信号は停止さ
れ、モデムは受信データを一時保存する（ステップ１２
４）。受信データが分析されて、宛先局１２側でそれ自
体のアドレスを認識した（すなわちＤＡが一致した）場
合、ステップ１２６で宛先局は、送信モードに切り替わ
り応答窓５３の間に応答メッセージを送信する（ステッ
プ１２８）。その後、局は受信モードに復帰して、妨害
窓６５の間妨害パターン６４が存在するか伝送媒体を検
出する（ステップ１３０）。妨害パターン６４が認識さ
れない場合、受信データはバス２８経由でＬＡＮ制御装
置２６へ送出され（ステップ１３２）、流れ図は線１３
４で図示したように初期状態へ復帰する。妨害パターン
が検出されると、衝突検出（ＣＤＴ）信号が生成されス
テップ１３６でＬＡＮ制御装置２６へ線１５０（図２）
経由で送出される。流れ図はこの後線１３４を通って初
期状態に復帰する。

【００２１】ステップ１２６に戻ると、受信モデムが受
信データ中にこれのアドレスを認識できなかった場合、
応答メッセージ４２は生成されないが、妨害窓６５で妨
害パターン６４をステップ１３８で検出する。妨害パタ
ーン６４が検出されると、流れ図ではステップ１３６へ
進み、衝突検出（ＣＤＴ）信号が生成されＬＡＮ制御装
置２６へ線１５０経由で送出される。妨害パターン６４
が検出されない場合、流れ図は線１３４を通って直接初
期状態へ復帰する。

【００２２】前述の説明では、妨害窓６５の間に、全て
のモデム（妨害パターンを送信しているモデム以外）
が、無線通信チャネルで妨害パターン６４を検出する。
妨害窓６５の間に妨害パターンを認識する全てのモデム
は、それらのＬＡＮ制御装置２６へ衝突検出（ＣＤＴ）
信号を送出する。上述したように、妨害パターン６４は
搬送波信号の断続変調の繰返しであることが望ましい。
妨害パターンを送信する全てのモデムは、搬送波信号の
断続的な変調に同期してこれを送信する。この搬送波の
断続による変調送信は、たとえば搬送波のオン時間とオ
フ時間の長さを検出することで有効妨害パターンとして
識別することが容易に可能である。このような検出方法
は、複数のモデムが妨害パターン６４を送信している場
合であっても有効で、これは前述のように妨害パターン
を送信する全てのモデムでおなじ妨害パターンが同期し
て送信されるためである。また、このような妨害パター
ンはこれを受信するモデム３０が応答メッセージ中に含
まれる調節信号で調節され、またこのような妨害パター
ンを送信するモデムからの妨害パターンを受信するよう
に調節されていない場合でも容易に識別できる。

【００２３】上記した実施例の変更も可能である。別の
構成の１つにおいて、メッセージ４０の第１の部分４３
（図３）を送信し正しい応答メッセージ（図３）を受信
したモデム３０は、妨害パターン６４が妨害窓６５内で
検出された場合であってもメッセージ４０の残りの部分
の送信を継続することが出来る。無線通信チャネルの確
保は非常に強く、送信モデム３０がチャネルを獲得し別
のモデム３０による別の転送が存在している場合でも良
好な転送が実現される。この別の構成の効果は、チャネ
ルを獲得した局で送信を継続することが出来、うまく送
信できなかったその他の全ての局はその送信を一時遅ら
せることになるということである。この別の構成の利点
は、衝突があっても良好な転送を継続できることで帯域
が最適に利用されるため、帯域幅の利用度が増大するこ
とである。

【００２４】上述の実施例は、従来のケーブル配線によ
るＣＳＭＡ／ＣＤの実装に比べて性能の低下が明らかで
ある。しかしこのような性能の低下は限られたものであ
り許容範囲内である。例えば、およそ２００ビットの調
節区間と８００ビットのメッセージ長を有するＣＳＭＡ
／ＣＤの配線による実装では、最大でほぼ８０％の生デ
ータ帯域が利用可能である。上述のシステムにおいて
は、約２００ビットの調節区間、約３００ビットの応答
窓、約１００ビットの妨害窓では、最大限利用可能な生
データ帯域幅はメッセージ長８００ビットで約５７％に
減少している。

【００２５】

【発明の効果】このように、本発明は、標準的ＣＳＭＡ
／ＣＤ手順を単一の無線通信チャネルすなわち占有し得
る伝送媒体で使用可能な装置ならびにその方法を提供す
る。各送信局１２は送信が無効であることを検出して衝
突検出信号を生成することが出来る。またこの送信が別
の送信と衝突した場合、伝送媒体を占有した局に通知さ
れて当該局に衝突検出信号を提供できる。このような局
は待機しなければならないことがあり、または前述の変
更した構成にしたがって送信を（成功裏に）継続するこ
とが許可されることがある。つまり標準ＣＳＭＡ／ＣＤ
手順を適用することが可能である。詳述したシステムの
さらなる利点は集中制御局を使用していない（分散シス
テムをなす）ことである。またコスト面で有利なデジタ
ル論理によって実装を実現することが可能である。前述
のように何らかの性能の低下がみられるが、このような
劣化の度合は一般に許容し得るものである。本発明によ
り単純かつ効果的な方法で衝突を検出し得るようになし
た無線ローカルエリアネットワークを制御する方法を提
供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】無線ローカルエリアネットワークの略図であ
る。

【図２】図１のネットワーク内に含まれる通信局の構成
を図示したブロック図である。

【図３】図１のネットワークの運用において使用される
送信メッセージと応答メッセージの略図である。

【図４】通信局の送信モードにおける状態図を示す流れ
図である。

【図５】通信局の受信モードにおける状態図を示す流れ
図である。

【符号の説明】

１０ 無線ＬＡＮ １２ 通信局 １４ アンテナ ２０ コンピュータ ２４ バス ２６ ＬＡＮ制御装置 ２８ バス ３０ ＲＦモデム ４０ 送信メッセージ ４２ 応答メッセージ ４３ メッセージの第１の部分 ４４ 第１の調節部分 ４６ 第２の調節部分 ４８ フラグ ５０ 宛先局アドレス（ＤＡ） ５２ 送信局アドレス（ＳＡ） ５３ 応答窓 ５４ 第１の調節部分 ５６ 第２の調節部分 ５８ フラグ ６０ アドレス ６２ アドレス ６４ 妨害パターン ６５ 妨害窓

フロントページの続き (73)特許権者 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊ ｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の無線通信チャネル（ＷＣＣ）上で
   動作する複数局（１２）を含む無線ローカルエリアネッ
   トワーク（ＬＡＮ）（１０）の運用を制御する方法にお
   いて、（Ａ）第１の通信局（送信局）（１２）が、第１の時間
   内に、第２の通信局 （宛先局）（１２）へ送信すべきメ
   ッセージ（４０）の先頭メッセージ部分を、前記無線通
   信チャネルを介して送信するステップと、 前記先頭メッセージ部分は、前記第２の通信局の宛先ア
   ドレスと、前記第１の通信局の送信元アドレスを含み、 （Ｂ）前記第２の通信局（１２）が、前記先頭メッセー
   ジ部分（４３）を受信したことに応答して、第１の時間
   後の第２の時間内に、前記単一の無線通信チャネル（Ｗ
   ＣＣ）を介して応答メッセージ（４２）を送信するステ
   ップと、 前記応答メッセージは、前記第２の通信局の宛先アドレ
   スと、前記第１の通信局の送信元アドレスを含み、 （Ｃ）前記第１の通信局（１２）が、前記応答メッセー
   ジ（４２）を受信できない場合は、前記単一の無線通信
   チャネル（ＷＣＣ）を介して、第２の時間後の第３の時
   間内に妨害パターンを送信するステップと、 （Ｄ） 前記応答メッセージが前記先頭メッセージ部分
   と一致する場合には、前記第３の時間中受信状態にある
   前記第１の通信局が、前記第２の通信局以外の他局から
   送信される妨害パターンを前記第３の時間内に検出する
   ことを可能にするステップと を有することを特徴とする
   無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）（１０）の
   運用を制御するための方法。
2. 【請求項２】前記メッセージは、前記先頭メッセージ部
   分と残余部分を含み、 （Ｅ）前記第１の通信局は、前記他局によって送信され
   た妨害パターンが前記第３の時間内に前記第１の通信局
   によって検出された場合に、前記第１の通信局が 、前記
   残余部分を送信しないようにするステップ、 を有することを特徴とする前記請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】前記メッセージは、前記先頭メッセージ部
   分と残余部分を含み、 （Ｆ）前記第１の通信局が第２の時間内に前記応答メッ
   セージを受信し、前記第３の時間内に前記他局から妨害
   パターンが送信されない場合に、前記第１の通信局は、
   前記残余部分を送信するステップを含むことを特徴とす
   る前記請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】前記妨害パターンは、前記第１の通信局が
   前記応答メッセージを受信しない場合に、前記第１の通
   信局がオン・オフの搬送信号パターンを繰り返すことに
   よって生成されることを特徴とする前記請求項１記載の
   方法。
5. 【請求項５】複数の局を有する無線ローカルエリアネッ
   トワーク（ＬＡＮ）において、 前記複数の局は、無線通信チャネル（ＷＣＣ）を介して
   メッセージを送受信する為に、無線通信チャネル（ＷＣ
   Ｃ）上で動作する運用手段を有し、 前記メッセージは、先頭メッセージ部分と残余部分を有
   し、 前記先頭メッセージ部分は、前記無線ＬＡＮ内の第１の
   通信局の送信元アドレスと第２の通信局の宛先アドレス
   を含み、 前記運用手段は、 前記第１の通信局に対しては、第１の時間内に前記無線
   通信チャネル（ＷＣＣ）を介して前記先頭メッセージ部
   分を送信するモデム手段と、 前記第２の通信局に対しては、第１の時間後の第２の時
   間内に、前記無線通信チャネル（ＷＣＣ）を介して前記
   先頭メッセージ部分を受信し、応答メッセージを送信す
   るモデム手段と、 を有し、 前記応答メッセージは、前記第１の通信局の送信元アド
   レスと前記第２の通信局の宛先アドレスを含み、 前記第１の通信局用のモデム手段は、前記第１の通信局
   が前記応答メッセージ を受信しない場合に、前記第２の
   時間に続く第３の時間内に前記無線通信チャネル（ＷＣ
   Ｃ）を介して妨害パターンを送信し、 前記応答メッセージが前記先頭メッセージ部分と一致す
   る場合に、前記第１の通信局が、前記第２の通信局以外
   の他局から送信される妨害パターンを第３の時間内に検
   出するできるように、前記第１の通信局の受信状態が第
   ３の時間中継続することを特徴とする無線ローカルエリ
   アネットワーク（ＬＡＮ）。