JP3539338B2

JP3539338B2 - 優先データ転送方法

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Publication number: JP3539338B2
Application number: JP2000087060A
Authority: JP
Inventors: 利之指原
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2020-03-23
Also published as: US6917606B2; JP2001274810A; US20030189948A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優先データ転送方法に関し、特にランダムアクセス制御によるデータ衝突時におけるデータの優先度合いに基づいて再送処理を行う通信システムの優先データ転送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有線や無線のＬＡＮのように、同一のパケット伝送路に複数のパケット送信者が存在すると、同じタイミングでパケットを送信することにより衝突が発生する場合があった。このような場合、データ（パケット）同士が衝突することにより、送信データが破壊されたり、または、送信データの品質を保証できなくなってしまうため、例えば、以下に示すような方法によりデータ衝突を回避する方法が知られている。
【０００３】
データ衝突の検出、制御、管理するための方法として、ＣＳＭＡ／ＣＤ(carrier sense multiple access with collision detection ：搬送波感知多重アクセス／衝突検知）方式がある。この方式によれば、データを送信前に、伝送路上における搬送波を検出するＣＳ（キャリア・センス）を行い、データ送信した際に、伝送路上にて他のデータと衝突した場合には、その衝突信号を検出するＣＤ（コリジョン・ディテクション）を行う。この衝突信号が検出されると、衝突したデータを送信した各々の端末装置は、それぞれで生成されたランダム時間分だけデータの再送処理を待機してから再度データ送信を行う。このＣＳＭＡ／ＣＤ方式によれば、再度衝突が起きないように、衝突確率が対数的に減るような計算方法により、ランダム時間を算出するものである。
【０００４】
また、他の方法として、ＩＣＭＡ／ＰＥ(idle-signal casting multiple access with partial echo：部分エコー付き空線制御）方式がある。従来、上りチャネルの空き／塞がりを空線／禁止ビットにより表し、衝突検出表示ビットで衝突による受信／非受信を示すものであったが、本方式では、さらに送信データの一定の処理を施したものを部分エコーとして下り衝突制御ビットに部分エコーとして折り返すので、フレーム単位での送達確認を行うことができるものである。
【０００５】
例えば、特開平０５−１２８０５９号公報の優先データ転送方法は、衝突したパケットが通常データあるいは優先データであるかに基づき、優先データであると判定された場合に、優先すべきパケットを優先的に再送するようにバックオフ時間を決定するものである。
【０００６】
図１３は、従来の優先データ転送方法の概略を示すブロック図である。
図１３に示される従来の優先データ転送方法は、通信装置１３１０と通信装置１３２０とがバス１３３０を介して接続されてなり、通信装置１３１０は、衝突検出部１３１１と、再送時間生成部１３１２と、優先データ判定部１３１３と、乱数発生部１３１４と、を有して構成され、通信装置２においても同様の構成を備えるものである。
【０００７】
上記従来の優先データ転送方法において、衝突検出部１３１１は、バス１３３０上での衝突があらかじめ定められた回数、連続して生じたことを検出すると、再送時間生成部１３１２に対してバス１３３０上での衝突により送信できなかった送信データ再送時間の生成を依頼すると共に、優先データ判定部１３１３に対してバス１３３０上の衝突により送信できなかった送信データの優先度の判定を依頼する。
【０００８】
再送時間生成部１３１２は、乱数発生部１３１４に対して乱数の発生を依頼し、この乱数発生部１３１４からの乱数に対応した送信データの再送時間を生成する。
【０００９】
優先データ判定部１３１３は、衝突検出部１３１１から依頼を受けた送信データの優先度をチェックし、依頼を受けた送信データが普通データか優先データかを判定し、再送時間生成部１３１２に通知する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例に示される優先データ転送方法においては、衝突したデータが優先データであるか否かの判定を行う優先データ判定部における判定処理が具現化されていないものである。
【００１１】
また、上記従来例においては、バス（有線）により接続される通信装置間におけるデータ衝突を回避するものであり、無線通信においては言及されていないものであった。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、バス上でのパケット衝突時における再送処理をパケットの優先度に基づいて行う優先データ転送方法を提供することを目的とする。
【００１３】
より詳細には、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式やＩＣＭＡ／ＰＥ方式等のランダムアクセス制御方法において、衝突したパケットが優先すべきものかどうかを判定し、優先すべきものであれば、そのパケットの再送時間（バックオフ時間）を優先度に基づいて算出し、優先的に送信する優先データ転送方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明の優先データ転送方法は、ランダムアクセス制御による通信システムの優先データ転送方法において、送信パケットの伝送路上での衝突を検出する衝突検出工程と、前記衝突検出工程により衝突を検出すると乱数を発生させる乱数発生工程と、前記送信パケットの優先度合いを判定する優先度合い判定工程と、前記乱数発生工程による乱数と前記優先度合い判定工程により判定された前記送信パケットの優先度合いに基づいて該送信パケットを再送するまでの遅延時間を生成する遅延時間生成工程とを有し、前記衝突したパケットがリサイクルオーバーでないと判定された場合には、バックオフ時間を決定する依頼を通知し、衝突したパケットがどの程度優先されるべきものであるか優先度合いを調査し、ホップ数の多いパケットを優先して送出する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記通知された乱数及びパケットの優先度合いの調査結果に基づいて前記バックオフ時間を計算する、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記通知されたバックオフ時間分だけパケットの送信を待機させる、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記バックオフ時間分の待機が完了すると、再送するパケットを取得する、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項２から５の何れかに記載の発明において、前記優先の度合いを、バックオフ時間＝発生させた乱数×（１−ホップ数／最大ホップ数）、関係のおいて優先して送出する、ことを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、送信パケットに優先度を表す領域を設け、得られた乱数に優先度を乗算し、優先度合いの高いパケットほどバックオフ時間が短くなるようにすることで、衝突時に優先するべきパケットを優先的に送信する、ことを特徴とする。
【００２０】
〈作用〉
本発明は、ＩＣＭＡ／ＰＥやＣＳＭＡ／ＣＤ等のランダムアクセス制御方法において、衝突したパケットが優先すべきものか否かを判断し、その優先情報と乱数とにより再送時間を決定して、優先すべきパケットを優先的に再送信処理するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の実施形態である優先データ転送方法を詳細に説明する。図１から図１２を参照すると、本発明に係る優先データ転送方法の実施の形態が示されている。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態である優先データ転送方法を適用した通信システムの概略構成図である。図１における通信システムは、中継終端局１と、複数の中継局２と、複数の子局３と、から構成され、それぞれの局毎に固有のＩＤ（識別番号）が割り当てられている。
【００２３】
中継終端局１は、中継局２及び子局３から送られてきたデータを蓄積する機能を備えている。
【００２４】
中継局２は、中継終端局１の電波が到達する範囲（セル）以外に存在する子局３のために、当該中継局２のカバーするセル内に位置する中継局２及び子局３のデータを中継終端局１もしくは上位の中継局２へ送信するものである。
【００２５】
子局３は、例えば、テレメータのようなものであり、データを中継終端局１及び中継局２に対して送信するものである。
【００２６】
図１においては、個々の中継局２及び子局３といったノードか中継終端局１というノードまでのグラフ論の意味での距離（ホップ数）が１のものを第１層、ホップ数が２のものを第２層としている。このようにすると、これらの中継終端局１、中継局２、子局３は、図示されるように中継終端局１を頂点とする階層構造を備えるネットワーク構成となる。
【００２７】
このような通信システムにおいては、上位と下位との間の通信は、無線を用いて行っており、下位に位置する複数の中継局２及び子局３は、同じ無線のチャネルを共有して上位との通信を行う。ここでのチャネルとは、例えばＴＤＭＡ（Time Division Multiple Access ：時分割多重接続）のようなものである。従って、複数の局が同時にパケットを送信すると衝突が発生する。本実施形態においては、この衝突の検出をＩＣＭＡ／ＰＥ手法を用いて検出するものとして以下に説明する。
【００２８】
図２は、本発明の実施形態である優先データ転送方法において、ＩＣＭＡ／ＰＥ手法による上り／下りのパケット信号の一般的な構成を示す図である。
【００２９】
図２において、上りのパケット信号（ａ）は、送信データを一定の長さのユニットに分割し、長さ情報２０１、上り情報信号２０２、誤り訂正符号２０３等によって構成され、各ユニット情報の先頭に残りのユニット数を付加して伝送される。
【００３０】
下りのパケット信号（ｂ）は、下り情報信号２０４を付加する形で上り情報ユニットに対応して報知され、空線／禁止表示ビット２０５、受信／非受信ビット２０６、及び部分エコーフィールド（ＰＥ：Partial Echo）２０７から構成される。
【００３１】
空線／禁止ビット２０５は、受信中のデータが存在する場合に”禁止”を表示して、他の移動局からのアクセスを禁止するのに用いる。受信／非受信表示ビット２０６は、誤り信号を正しく受信した場合に”受信”を表示し、訂正不能な誤りがある場合や信号を受信していない場合に”非受信”を表示する。信号送信中に”非受信”表示された場合、データパケット送信中の移動局は、送信情報を一時停止し、再送手順に入る。部分エコーフィールド２０７は、受信したデータの一部分を表示移動局がこの情報と照合して、自局が送った情報が正しく受信されているかどうかを判定するのに用いられる。
【００３２】
図３は、本発明の実施形態である優先データ転送方法において、中継終端局、中継局、子局との間で上り伝送パケットとして用いられるパケット構成を示す図である。
【００３３】
図３において、上り用の伝送パケットは、長さ情報３０１と、送信元３０２と、送信先３０３と、ホップ数記録部３０４と、送信データ３０５と、誤り訂正符号３０６と、から構成されている。
【００３４】
長さ情報３０１は、送るべきパケットの残数である。送信元３０２は、そのパケットの送信者を識別するためのものであり、パケット送信者のＩＤ番号が格納されている。送信先３０３は、そのパケットを送信先を指定するもので、パケット送信先のＩＤが格納されている。ホップ数記録部３０４は、このパケットのホップ数を格納する部分であり、最初に送信する時は、”１”が格納され、それ以降中継される毎に”１”が加算される。送信データ３０５は、送信データを格納する部分である。誤り訂正符号３０６は、本パケットの受信誤りを検出、及び訂正するための符号である。
【００３５】
図４は、本発明の実施形態における中継局の内部構成を示すブロック図である。図４において、本発明の実施形態における中継局は、無線部４０１と、パケット受信部４０２と、中継処理部４０３と、ホップ数加算部４０４と、パケット送信部４０５と、送信バッファ４０６と、衝突検出部４０７と、バックオフ時間決定部４０８と、乱数発生部４０９と、優先パケット判断部４１０と、を備えて構成される。
【００３６】
無線部４０１は、不図示のアンテナを介して無線によるパケット送受信を行う。
【００３７】
パケット受信部４０２は、無線部４０１を介してパケットを受信する部分である。
【００３８】
中継処理部４０３は、パケット受信部４０２にて受信されたパケットを次に送るべき送信先に送る処理を行う。
【００３９】
ホップ数加算部４０４は、後述されるホップ数記録部において記録されているホップ数に”１”を加算し、その結果を同一場所に書き込む処理を行う。
【００４０】
パケット送信部４０５は、パケット受信部４０２に対して上位の状態（空線／禁止）を問い合わせ、空線状態である場合には、ホップ数加算部４０４から送られてきたパケットを無線部４０１を介して送信し、同時に送信したパケットを送信バッファ４０６へ格納する。
【００４１】
また、パケット送信部４０５は、パケットの再送回数を送信バッファ４０６から取得し、再送処理回数を”１”加算して、送信バッファ４０６へ再び書き込む機能を備えている。
【００４２】
送信バッファ４０６は、送信したパケットとそのパケットの再送処理回数を一時的に格納する領域である。
【００４３】
衝突検出部４０７は、無線部４０１を介して送信したパケットが他の送信パケットと衝突していないかどうかを決定する部分である。
【００４４】
バックオフ時間決定部４０８は、後述の乱数発生部４０９及び優先パケット判断部４１０からの情報に基づき、衝突したパケットの再送処理におけるバックオフ時間を決定する。
【００４５】
乱数発生部４０９は、バックオフ時間決定部４０８から依頼されると、ある決まった範囲の乱数を発生し、当該発生した乱数をバックオフ時間決定部４０８へ渡す。
【００４６】
優先パケット判断部４１０は、送信バッファ４０６より送信されたパケットを取り出し、当該パケットがどの程度優先されるべきかを調べ、その結果をバックオフ時間決定部４０８へ送る。
【００４７】
図５は、本発明の実施形態における中継終端局及び子局の内部構成を示すブロック図である。図５において、本発明の実施形態における中継終端局及び子局は、無線部５０１と、パケット受信部５０２と、インタフェース部５０３と、パケット送信部５０４と、送信バッファ５０５と、衝突検出部５０６と、バックオフ時間決定部５０７と、乱数発生部５０８と、優先パケット判断部５０９と、を備えて構成される。
【００４８】
無線部５０１は、不図示のアンテナを介して無線によるパケット送受信を行う。
【００４９】
パケット受信部５０２は、無線部５０１を介してパケットを受信する部分である。
【００５０】
インタフェース部５０３は、パケット受信部５０２にて受信されたパケットを取得すると、当該パケットからデータ部分を抜き出し、それをＯＰＩ（Open System Interconnection ）階層での上位レイヤに渡す。また、インタフェース部５０３は、上位レイヤからデータを送信するように依頼を受けた場合、そのデータをパケット化し、パケット送信部５０４へ渡す。
【００５１】
パケット送信部５０４は、パケット受信部５０２に対して上位の状態（空線／禁止）を問い合わせ、空線状態である場合には、ホップ数加算部５０４から送られてきたパケットを無線部５０１を介して送信し、同時に送信したパケットを送信バッファ５０５へ格納する。
【００５２】
また、パケット送信部５０４は、パケットの再送回数を送信バッファ５０５から取得し、再送処理回数を”１”加算して、送信バッファ５０５へ再び書き込む機能を備えている。
【００５３】
送信バッファ５０５は、送信したパケットとそのパケットの再送処理回数を一時的に格納する領域である。
【００５４】
衝突検出部５０６は、無線部５０１を介して送信したパケットが他の送信パケットと衝突していないかどうかを決定する部分である。
【００５５】
バックオフ時間決定部５０７は、後述の乱数発生部５０８及び優先パケット判断部５０９からの情報に基づき、衝突したパケットの再送処理におけるバックオフ時間を決定する。
【００５６】
乱数発生部５０８は、バックオフ時間決定部５０７から依頼されると、ある決まった範囲の乱数を発生し、当該発生した乱数をバックオフ時間決定部５０７へ渡す。
【００５７】
優先パケット判断部５０９は、送信バッファ５０５より送信されたパケットを取り出し、当該パケットがどの程度優先されるべきかを調べ、その結果をバックオフ時間決定部５０７へ送る。
【００５８】
図６は、本発明の実施形態である優先データ転送方法を適用した通信システムにおいて、送信パケットが衝突した場合の概念を示す図である。
【００５９】
図６には、子局３Ｃからの送信パケットと中継局２Ｂからの送信パケットとが中継局２Ａに対して同時に送信した場合が示されている。以下、図７及び図８を参照しながら、各局における動作例を説明する。
【００６０】
〈第１の実施形態〉
図７は、本発明の第１の実施形態における中継局の動作例を示すフローチャートである。図７において、中継局２Ｂは、ある時刻ｔ１に子局３Ｅ〜子局３Ｇのいずれかから、無線部４０１を介してデータを受信したか否かを判定する（ステップＳ７０１）。ここで、データを受信していないと判定された場合は（ステップＳ７０１／ＮＯ）、無線部４０１における受信処理を継続して行う。
【００６１】
ステップＳ７０１において、無線部４０１を介して受信したデータがある場合には（ステップＳ７０１／ＹＥＳ）、そのパケットが正しく受信されたか否かが確認され（ステップＳ７０２）、正しく受信されていない場合には（ステップＳ７０２／ＮＯ）、異常受信であることを示す下りパケットをパケット受信部４０２を介して無線部４０１に渡し、当該パケットの送信処理を行う（ステップＳ７０４）。
【００６２】
ステップＳ７０２において、受信されたパケットが正しく受信されている場合には（ステップＳ７０２／ＹＥＳ）、正常受信であることを示す下りパケットをパケット受信部４０２を介して無線部４０１に渡し、当該パケットの送信処理を行う（ステップＳ７０３）。
【００６３】
正しく受信されたパケットは、中継処理部４０３において、送信元３０２及び送信先３０３にそれぞれ、自分のＩＤ、次に送るべき中継局２ＡのＩＤに書き換えられた後（ステップＳ７０５）、後段のホップ数加算部４０４にてホップカウンタの加算処理を行う（ステップＳ７０６）。このホップ数加算部４０４でのホップカウンタの加算処理は、ホップ数記録部３０４の値に”１”を加えた値を同じ場所に書き込み、パケット送信部４０５へ渡すものである。
【００６４】
パケット送信部４０５は、パケット受信部４０２に対して上位の状態が空線状態か否かを問い合わせ（ステップＳ７０７）、上位から”空線”表示を受信した場合（空線状態である場合）には、ホップ数加算部４０４から受信したパケットをパケット送信部４０５、無線部４０１と渡して中継局２Ａに対しての送信処理を行う（ステップＳ７０８）。この時の時刻をｔ２とする。
【００６５】
次に、衝突検出部４０７において、送信時における衝突が発生したか否かを判定する（ステップＳ７０９）。ここで、衝突検出部４０７による衝突が検出されない場合には（ステップＳ７０９／ＮＯ）、部分エコーフィールドに格納される部分エコーの一致判定が行われる（ステップＳ７１０）。
【００６６】
ステップＳ７１０において、判定された部分エコーが一致した場合には（ステップＳ７１０／ＹＥＳ）、さらに送信すべきデータが存在するか否かが判定される（ステップＳ７１７）。
【００６７】
ステップＳ７１７において、送信すべきデータが存在すると判定された場合（ステップＳ７１７／ＹＥＳ）、当該データをパケット送信部４０５を介して送信処理を行い（ステップＳ７１８）、衝突検出部４０７にて送信されたデータの衝突の有無を検出する（ステップＳ７１９）。ここで、衝突が検出されない場合には（ステップＳ７１９／ＮＯ）、ステップＳ７１７に処理を戻し、衝突が検出された場合には（ステップＳ７１９／ＹＥＳ）、ステップＳ７０１へ処理を移行する。
【００６８】
ステップＳ７０９において、衝突検出部４０７にて衝突を検出した場合（ステップＳ７０９／ＹＥＳ）、または、ステップＳ７１０において、部分エコーが一致しないと判定した場合（ステップＳ７１０／ＮＯ）、中継局２Ｂは、パケット送信部４０５に対して衝突を検出した旨を通知し、当該通知を受け取ったパケット送信部４０５は、送信バッファ４０６から、その衝突したパケットの再送回数を取り出してリサイクルオーバーか否かを確認、すなわち、再送リトライアウトを行う（ステップＳ７１１）。
【００６９】
ステップＳ７１１において、衝突したパケットがリサイクルオーバーであると判定された場合には（ステップＳ７１１／ＹＥＳ）、当該パケットの送信を失敗とし、ステップＳ７０１の処理へと移行する。
【００７０】
ステップＳ７１１において、衝突したパケットがリサイクルオーバーでないと判定された場合には（ステップＳ７１１／ＮＯ）、バックオフ時間決定部４０８に対してバックオフ時間を決定する依頼を通知し、このバックオフ時間決定部４０８から乱数発生部４０９に対して乱数の発生を依頼し（ステップＳ７１２）、優先パケット判断部４１０に対して衝突したパケットがどの程度優先されるべきものであるか優先度合いを調査するように依頼する（ステップＳ７１３）。
【００７１】
以上の依頼を受けた乱数発生部４０９は、発生した乱数をバックオフ時間決定部４０８に通知し、優先パケット判断部４１０は、パケットの優先度合いの調査結果をバックオフ時間決定部４０８に通知する。
【００７２】
バックオフ時間決定部４０８は、通知された乱数及びパケットの優先度合いの調査結果に基づいてバックオフ時間を計算し（ステップＳ７１４）、パケット送信部４０６に当該算出されたバックオフ時間を通知する。
【００７３】
パケット送信部４０６は、通知されたバックオフ時間分だけパケットの送信を待機させる（ステップＳ７１５）。
【００７４】
ステップＳ７１５におけるバックオフ時間分の待機が完了すると、パケット送信部４０５は、送信バッファ４０６から再送するパケットを取得し（ステップＳ７１６）、ステップＳ７０７の処理へと移行する。
【００７５】
図８は、本発明の第１の実施形態における子局の動作例を示すフローチャートである。図８において、子局３Ｃは、インタフェース部５０３にてＯＳＩ参照モデルでの上位レイヤよりデータを送信する要求（依頼）があるか否かを判定する（ステップＳ８０１）。ここで、データを送信する要求（依頼）があった場合（ステップＳ８０１／ＹＥＳ）、パケット送信部５０４は、パケット受信部５０２に対して上位の状態が空線状態か否かを問い合わせ（ステップＳ８０２）、上位から”空線”表示を受信した場合（空線状態である場合）には、インタフェース部５０３から受け取ったパケットを無線部５０１を介して送信する（ステップｓ８０３）。
【００７６】
次に、衝突検出部５０６において、送信時における衝突が発生したか否かを判定する（ステップＳ８０４）。ここで、衝突検出部５０６による衝突が検出されない場合には（ステップＳ８０４／ＮＯ）、部分エコーフィールドに格納される部分エコーの一致判定が行われる（ステップＳ８０５）。
【００７７】
ステップＳ８０５において、判定された部分エコーが一致した場合には（ステップＳ８０５／ＹＥＳ）、さらに送信すべきデータが存在するか否かが判定される（ステップＳ８１２）。
【００７８】
ステップＳ８１２において、送信すべきデータが存在すると判定された場合（ステップＳ８１２／ＹＥＳ）、当該データをパケット送信部５０４を介して送信処理を行い（ステップＳ８１３）、衝突検出部５０６にて送信されたデータの衝突の有無を検出する（ステップＳ８１４）。ここで、衝突が検出されない場合には（ステップＳ８１４／ＮＯ）、ステップＳ８１２に処理を戻し、衝突が検出された場合には（ステップＳ８１４／ＹＥＳ）、ステップＳ８０１へ処理を移行する。
【００７９】
ステップＳ８０４において、衝突検出部５０６にて衝突を検出した場合（ステップＳ８０４／ＹＥＳ）、または、ステップＳ８０５において、部分エコーが一致しないと判定した場合（ステップＳ８０５／ＮＯ）、子局３Ｃは、パケット送信部５０４に対して衝突を検出した旨を通知し、当該通知を受け取ったパケット送信部５０４は、送信バッファ５０５から、その衝突したパケットの再送回数を取り出してリサイクルオーバーか否かを確認、すなわち、再送リトライアウトを行う（ステップＳ８０６）。
【００８０】
ステップＳ８０６において、衝突したパケットがリサイクルオーバーであると判定された場合には（ステップＳ８０６／ＹＥＳ）、当該パケットの送信を失敗とし、ステップＳ８０１の処理へと移行する。
【００８１】
ステップＳ８０６において、衝突したパケットがリサイクルオーバーでないと判定された場合には（ステップＳ８０６／ＮＯ）、バックオフ時間決定部５０７に対してバックオフ時間を決定する依頼を通知し、このバックオフ時間決定部５０７から乱数発生部５０８に対して乱数の発生を依頼し（ステップＳ８０７）、優先パケット判断部５０９に対して衝突したパケットがどの程度優先されるべきものであるか優先度合いを調査するように依頼する（ステップＳ８０８）。
【００８２】
以上の依頼を受けた乱数発生部５０８は、発生した乱数をバックオフ時間決定部５０７に通知し、優先パケット判断部５０９は、パケットの優先度合いの調査結果をバックオフ時間決定部５０７に通知する。
【００８３】
バックオフ時間決定部５０７は、通知された乱数及びパケットの優先度合いの調査結果に基づいてバックオフ時間を計算し（ステップＳ８０９）、パケット送信部５０４に当該算出されたバックオフ時間を通知する。
【００８４】
パケット送信部５０４は、通知されたバックオフ時間分だけパケットの送信を待機させる（ステップＳ８１０）。
【００８５】
ステップＳ８１０におけるバックオフ時間分の待機が完了すると、パケット送信部５０４は、送信バッファ５０５から再送するパケットを取得し（ステップＳ８１１）、ステップＳ８０２の処理へと移行する。
【００８６】
次に、図７のステップＳ７１４及び図８のステップＳ８０９におけるバックオフ時間決定部４０８，５０７にて決定されるバックオフ時間は、以下の式によって算出される。
【００８７】
バックオフ時間＝乱数発生部（４０９，５０８）からの乱数×（１−優先パケット判断部４１０，５０９から受け取ったホップ数／最大ホップ数）
・・・・式１
【００８８】
ここでの最大ホップ数とは、図５に示されるネットワーク構成において起こり得る最大のホップ数である。上述される式１にて算出される値は、ホップ数が大きければ大きいほどバックオフ時間が短くなるものである。
【００８９】
本発明の実施形態によれば、子局３Ｃから送信されるパケットのホップ数記録部３０４に格納されている値は、”１”となる。一方、中継局２Ｂから送信されるパケットのホップ数記録部３０４に格納されている値は、”２”となり、中継局２Ｂから送信されるホップ数の方が大きい。従って、子局３Ｃのバックオフ時間決定部５０７にて算出されるバックオフ時間よりも、中継局２Ｂのバックオフ時間決定部４０８にて算出されるバックオフ時間の方が短くなる確立が高くなる。
【００９０】
以上のようにバックオフ時間決定部４０８，５０７にて算出されたバックオフ時間は、パケット送信部４０５，５０４にのそれぞれに通知され、各々通知されたバックオフ時間だけ待機した後、送信バッファ４０６，５０５に対して先に衝突を検出されたパケットを取り出して、再送処理を実行する。
【００９１】
本発明の第１の実施形態である優先データ転送方法によれば、ホップ数が多いほどバックオフ時間が短くなるように設定される。このバックオフ時間が短いと、パケット送信部においてバックオフ時間待機した後でパケットを再送する際に、他のパケットと衝突せずに送信できる確率が高いため、ホップ数の多いパケットほど優先してデータを送信できる。
【００９２】
ホップ数の多いパケットは、図１または図６の通信システム構成に示されるように、途中で中継局２を多数経由しているため、その分だけ途中での送信失敗による欠損が生じやすく、また遅延時間および遅延の変動幅も大きくなる。そのようなパケットを優先して送出することにより、送信時にリサイクルオーバーによりパケットが欠損する確率を減らすことが可能になる。
【００９３】
また、上述されるようなパケットを優先的に送出することにより、遅延時間および遅延の変動幅を小さくすることも可能となり、遅延及びその変動によって生じるＴＣＰなど上位レイヤのトランスポートプロトコルによる再送を抑え、そのパケット自身が無駄となってしまう確率を減らすことが可能となる。
【００９４】
〈第２の実施形態〉
図９は、本発明の第２の実施形態における中継局の概略構成を示すブロック図である。図９において、本発明の第２の実施形態における中継局は、無線部９０１と、パケット受信部９０２と、中継処理部９０３と、パケット送信部９０４と、送信バッファ９０５と、衝突検出部９０６と、バックオフ時間決定部９０７と、乱数発生部９０８と、優先パケット判断部９０９と、を備えて構成される。
【００９５】
なお、上述される第１の実施形態とは、ホップ数加算部４０４を設けていない点にて相違するものである。
【００９６】
無線部９０１は、不図示のアンテナを介して無線によるパケット送受信を行う。
【００９７】
パケット受信部９０２は、無線部９０１を介してパケットを受信する部分である。
【００９８】
中継処理部９０３は、パケット受信部９０２にて受信されたパケットを次に送るべき送信先に送る処理を行う。
【００９９】
パケット送信部９０４は、パケット受信部９０２に対して上位の状態（空線／禁止）を問い合わせ、空線状態である場合には、中継処理部９０３から送られてきたパケットを無線部９０１を介して送信し、同時に送信したパケットを送信バッファ９０５へ格納する。
【０１００】
また、パケット送信部９０４は、パケットの再送回数を送信バッファ９０５から取得し、再送処理回数を”１”加算して、送信バッファ９０５へ再び書き込む機能を備えている。
【０１０１】
送信バッファ９０５は、送信したパケットとそのパケットの再送処理回数を一時的に格納する領域である。
【０１０２】
衝突検出部９０６は、無線部９０１を介して送信したパケットが他の送信パケットと衝突していないかどうかを決定する部分である。
【０１０３】
バックオフ時間決定部９０７は、後述の乱数発生部９０８及び優先パケット判断部９０９からの情報に基づき、衝突したパケットの再送処理におけるバックオフ時間を決定する。
【０１０４】
乱数発生部９０８は、バックオフ時間決定部９０７から依頼されると、ある決まった範囲の乱数を発生し、当該発生した乱数をバックオフ時間決定部９０７へ渡す。
【０１０５】
優先パケット判断部９０９は、送信バッファ９０５より衝突したパケットを取り出し、当該パケットがどの程度優先されるべきかを調べ、その結果をバックオフ時間決定部９０７へ送る。
【０１０６】
図１０は、本発明の第２の実施形態である優先データ転送方法において、中継終端局、中継局、子局との間で上り用の伝送パケットとして用いられるパケット構成を示す図である。
【０１０７】
図１０において、本発明の第２の実施形態における上り用の伝送パケットは、長さ情報１００１と、送信元１００２と、送信先１００３と、優先度１００４と、送信データ１００５と、誤り訂正符号１００６と、から構成されている。
【０１０８】
長さ情報１００１は、送信すべきパケットの残数である。送信元１００２は、そのパケットの送信者を識別するためのものであり、送信者のＩＤが格納されている。送信先１００３は、そのパケットを送信する先を指定するもので、パケット送信先のＩＤが格納されている。優先度１００４は、このパケットを早急に送るべき度合い、すなわち、優先度を表すものであり、１の整数値をとる。この値が小さいほど優先される度合いが高いことを示す。送信データ１００５は、送信するデータを格納する部分である。誤り訂正符号１００６は、パケットの受信誤りを検出及び訂正するための符号である。
【０１０９】
次に、図９を参照しながら本発明の第２の実施形態である優先データ転送方法の動作例を以下に説明する。図９において、下位に位置する中継局２または子局３からのパケットを無線部９０１を経てパケット受信部９０２で受信すると、そのパケットは、中継処理部９０３に送られる。中継処理部９０３は、そのパケットを受け取ると、当該パケットの送信元１００２を自分のＩＤに書き換え、送信先１００３に上位の中継局２もしくは中継終端局１のＩＤを書き込み、パケット送信部９０４へ渡す。パケット送信部９０４は、受け取ったパケットを無線部９０１に渡し、送信バッファ９０５にも送信したパケットと同じパケット（コピー）を格納する。
【０１１０】
ここで、衝突検出部９０６にてパケット送信時に衝突が生じたことを検出したとすると、衝突した旨は、パケット送信部９０４に通知される。パケット送信部９０４は、再送するためのバックオフ時間を決定するために、バックオフ時間決定部９０７へバックオフ時間を算出するよう依頼する。バックオフ時間決定部９０７は、乱数発生部９０８にある範囲の乱数を発生するように依頼し、その結果を受け取る。
【０１１１】
バックオフ時間決定部９０７は、乱数発生部９０８による乱数を受け取ると同時に、先程送信したパケットがどの程度優先さべきパケットなのかどうか知るために、優先パケット判断部９０９に当該パケットの優先するべき度合い、すなわち、本発明の第２の実施形態においては、優先度１００４の値を調べるように依頼する。
【０１１２】
優先パケット判断部９０９は、送信バッファ９０５から先程送信したパケットを取り出し、優先度１００４の値を調べ、その値をバックオフ時間決定部９０７に通知する。バックオフ時間決定部９０７は、乱数発生部９０８より受け取った乱数と優先パケット判断部９０９より受け取った優先度合いの結果より、例えば以下の式によってバックオフ時間を算出する。
【０１２３】
バックオフ時間＝優先パケット判断部９０９より受け取った値／乱数発生部９０８より受け取った値
・・・・式２
【０１２４】
上述される式２において、バックオフ時間は、優先パケット判断部９０９より受け取った値、つまり、衝突したパケットに記録されている優先度１００４に対して、乱数発生部９０８にから受け取った乱数を乗じて算出している。従って、優先度１００４の値が小さいほど通常時に比べてバックオフ時間が短くなり、より優先されて送信処理が行われる。
【０１２５】
バックオフ時間決定部９０７でバックオフ時間が算出されると、その値はパケット送信部９０４に通知される。パケット送信部９０４は、バックオフ時間決定部９０７から通知されたバックオフ時間だけ送信処理を待機した後、送信バッファ９０５からり先に衝突した送信パケットを取り出し、無線部９０１を介して再び送信処理を行う。
【０１２６】
本発明の第２の実施形態である優先データ転送方法によれば、送信パケットに優先度１００４を表す領域を設け、乱数発生部９０８により得られた乱数に優先度を乗算し、優先度合いの高いパケットほどバックオフ時間が短くなるようにすることで、衝突時に優先するべきパケットを優先的に送信することが可能となる。
【０１２７】
〈第３の実施形態〉
本発明の第３の実施形態である優先データ転送方法における子局の概略構成は、上述される図９の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１２８】
図１１は、本発明の第３の実施形態である優先データ転送方法において、中継終端局、中継局、子局との間で上り用の伝送パケットとして用いられるパケット構成を示す図である。
【０１２９】
図１１において、本発明の第３の実施形態における上り用の伝送パケットは、長さ情報１１０１と、送信元１１０２と、送信先１１０３と、継続ビット１１０４と、データサイズ１１０５と、送信データ１１０６と、誤り訂正符号１１０７と、から構成されている。
【０１３０】
長さ情報１１０１は、送信すべきパケットの残数である。送信元１１０２は、パケットの送信者を識別するものであり、送信者のＩＤが格納されている。送信先１１０３は、そのパケットの送信先を指定するものであり、パケット送信先のＩＤが格納されている。継続ビット１１０４は、送信するデータがフラグメント処理によって分割されて送られる場合、送信データ１１０６に格納されているデータに続きのデータが存在するかどうかを表す部分である。データサイズ１１０５は、送信データ１１０６に格納されているデータのサイズを格納する。送信データ１１０６は、送信するデータである。誤り訂正符号１１０７は、本パケットの受信誤りを検出および訂正するための符号である。
【０１３１】
次に、図９を参照しながら本発明の第３の実施形態である優先データ転送方法の動作例を以下に説明する。図９において、下位に位置する中継局２または子局３からのパケットを無線部９０１を経てパケット受信部９０２で受信すると、そのパケットは、中継処理部９０３に送られる。中継処理部９０３は、そのパケットを受け取ると、当該パケットの送信元１１０２を自分のＩＤに書き換え、送信先１１０３に上位の中継局２もしくは中継終端局１のＩＤを書き込み、パケット送信部９０４へ渡す。パケット送信部９０４は、受け取ったパケットを無線部９０１に渡し、送信バッファ９０５にも送信したパケットと同じパケット（コピー）を格納する。
【０１３２】
ここで、衝突検出部９０６にてパケット送信時に衝突が生じたことを検出したとすると、衝突した旨は、パケット送信部９０４に通知される。パケット送信部９０４は、再送するためのバックオフ時間を決定するために、バックオフ時間決定部９０７へバックオフ時間を算出するよう依頼する。バックオフ時間決定部９０７は、乱数発生部９０８にある範囲の乱数を発生するように依頼し、その結果を受け取る。
【０１３３】
バックオフ時間決定部９０７は、乱数発生部９０８による乱数を受け取ると同時に、先程送信したパケットがどの程度優先すべきパケットなのかどうか知るために、優先パケット判断部９０９に当該パケットの優先するべき度合い、すなわち、本発明の第３の実施形態においては、継続ビット１１０４及びデータサイズ１１０５の内容を調べるように依頼する。
【０１３４】
優先パケット判断部９０９は、送信バッファ９０５から先程送信したパケットを取り出し、継続ビット１１０４及びデータサイズ１１０５の内容を調べ、その結果をバックオフ時間決定部９０７に通知する。バックオフ時間決定部９０７は、乱数発生部９０８より受け取った乱数と優先パケット判断部９０９より受け取った優先度合いの結果より、例えば以下の式によってバックオフ時間を算出する。
【０１３５】
バックオフ時間＝乱数発生部９０８より受け取った値×｛１−（ｋ×優先パケット判断部９０９より受け取ったデータサイズ／最大データサイズ）｝×ｔ
・・・・式３
【０１３６】
ここで、ｋは０以上１未満の値であり、データサイズによる優先具合を調べるパラメータであり、例えば０．５程度にしておく。また、ｔは優先パケット部８０９より通知される継続ビット１１０４の状態によって値が変わり、当該継続ビット１１０４の状態により継続するデータがないことを表していれば、ｔ＝１であり、継続するデータがあることを表していれば、ｔは０＜ｔ＜１となるような値である。例えば、ｔ＝０．８程度とする。従って、上述される式３により算出される値は、データサイズ１１０５が大きいほどバックオフ時間が短くなり、また、同じデータサイズでも継続ビット１１０４が継続データの存在を表していれば、よりバックオフ時短くなる。
【０１３７】
本発明の第３の実施形態である優先データ転送方法によれば、データのサイズが大きいパケットほど、また同じデータサイズでも継続データの存在するパケットをより優先してデータを送信することができる。このことにより、全体として大きいサイズのデータの送信において、遅延を減らすことができる。
【０１３８】
〈第４の実施形態〉
本発明の第４の実施形態である優先データ転送方法における子局の概略構成は、上述される図３の構成と同様であるため、説明を省略する。
【０１３９】
図１２は、本発明の第４の実施形態である優先データ転送方法において、中継終端局、中継局、子局との間で上り用の伝送パケットとして用いられるパケット構成を示す図である。
【０１４０】
図１２において、本発明の第４の実施形態における上り用の伝送パケットは、長さ情報１２０１と、送信元１２０２と、送信先１２０３と、ホップ数記録部１２０４と、優先度１２０５と、送信データ１２０６と、誤り訂正符号１２０７と、から構成されている。
【０１４１】
長さ情報１２０１は、送信すべきパケットの残数である。送信元１２０２は、パケットの送信者を識別するものであり、送信者のＩＤが格納されている。送信先１２０３は、そのパケットの送信先を指定するものであり、パケット送信先のＩＤが格納されている。ホップ数記録部１２０４は、このパケットのホップ数を格納する部分であり、最初に送信する時は、”１”が格納され、それ以降中継される毎に”１”が加算される。優先度１２０５は、このパケットを早急に送るべき度合い、すなわち、優先度を表すものであり、１〜４の整数値をとる。この値が小さいほど優先される度合いが高いことを示す。送信データ１２０６は、送信するデータである。誤り訂正符号１２０７は、本パケットの受信誤りを検出よび訂正するための符号である。この場合のバックオフ時間は、次式によって算出される。
【０１４２】
バックオフ時間＝（乱数発生部４０９より受け取った値）×（優先パケット判断部４１０より受け取ったパケットの優先度／４）×（１−優先パケット判断部４１０より受け取ったホップ数／最大ホップ数）
・・・・式４
【０１４３】
本発明の第４の実施形態である優先データ転送方法によれば、発生した乱数値に、優先度を最大１に換算した値を乗じ、さらにその値に、最大ホップ数に対するこれまでホップした数の割合を乗じた分を差し引くことでバックオフ時間を算出している。従って、優先度が高いパケット及びホップ数の多いパケットほど優先して送信されるが、さらに、ホップ数が少なくても優先度が高いパケットを優先して送信するということが可能になる。
【０１４４】
なお、上述される実施形態は、本発明の好適な実施形態としてＩＣＭＡ／ＰＥ手法によりランダムアクセス制御（衝突制御）を行うものであるが、これに限定されるものでなく、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＤ手法によるランダムアクセス制御にも適用することが可能である。
【０１４５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明の優先データ転送方法によれば、ホップ数が多いほどバックオフ時間が短くなるように設定される。このバックオフ時間が短いと、パケット送信部においてバックオフ時間待機した後でパケットを再送する際に、他のパケットと衝突せずに送信できる確率が高いため、ホップ数の多いパケットほど優先してデータを送信できる。
【０１４６】
また、本発明の優先データ転送方法によれば、送信パケットに優先度を表す領域を設け、乱数発生部から得られた乱数に優先度を乗算し、優先度合いの高いパケットほどバックオフ時間が短くなるようにすることで、衝突時に優先するべきパケットを優先的に送信することが可能となる。
【０１４７】
また、本発明の優先データ転送方法によれば、データのサイズが大きいパケットほど、また同じデータサイズでも継続データの存在するパケットをより優先してデータを送信することができる。このことにより、全体として大きいサイズのデータの送信において、遅延を減らすことができる。
【０１４８】
また、本発明の優先データ転送方法によれば、発生した乱数値に、優先度を最大１に換算した値を乗じ、さらにその値に、最大ホップ数に対するこれまでホップした数の割合を乗じた分差し引くことでバックオフ時間を算出している。従って、優先度が高いパケット及びホップ数の多いパケットほど優先して送信されるが、さらに、ホップ数が少なくても優先度が高いパケットを優先して送信するということが可能になる。
【０１４９】
さらに、本発明の優先データ転送方法によれば、従来、各端末装置にて行っていた優先データ転送制御を中継装置にて行うので、各端末装置における負荷を軽減することができ、より高速なデータ転送処理を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である優先データ転送方法を適用したネットワーク構成図である。
【図２】本発明の実施形態におけるＩＣＭＡ／ＰＥ手法による上り／下りのパケットの構成図である。
【図３】本発明の実施形態における中継終端局、中継局、子局との間で上り用伝送パケットの構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における中継局の内部構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における子局の内部構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態である優先データ転送方法を適用した通信システムにおいて、送信パケットが衝突した場合の概念を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における中継局の動作例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態における子局の動作例を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態における中継局の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態における中継終端局、中継局、子局との間で上り伝送パケットの構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における中継終端局、中継局、子局との間で上り伝送パケットの構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態における中継終端局、中継局、子局との間で上り伝送パケットの構成図である。
【図１３】従来の優先データ転送方法の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１中継終端局
２中継局
３子局

Claims

ランダムアクセス制御による通信システムの優先データ転送方法において、
送信パケットの伝送路上での衝突を検出する衝突検出工程と、
前記衝突検出工程により衝突を検出すると乱数を発生させる乱数発生工程と、
前記送信パケットの優先度合いを判定する優先度合い判定工程と、
前記乱数発生工程による乱数と前記優先度合い判定工程により判定された前記送信パケットの優先度合いに基づいて該送信パケットを再送するまでの遅延時間を生成する遅延時間生成工程とを有し、
前記衝突したパケットがリサイクルオーバーでないと判定された場合には、バックオフ時間を決定する依頼を通知し、衝突したパケットがどの程度優先されるべきものであるか優先度合いを調査し、ホップ数の多いパケットを優先して送出する、ことを特徴とする優先データ転送方法。
前記通知された乱数及びパケットの優先度合いの調査結果に基づいて前記バックオフ時間を計算する、ことを特徴とする請求項１記載の優先データ転送方法。
前記通知されたバックオフ時間分だけパケットの送信を待機させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の優先データ転送方法。
前記バックオフ時間分の待機が完了すると、再送するパケットを取得する、ことを特徴とする請求項３に記載の優先データ転送方法。
前記優先の度合いを、バックオフ時間＝発生させた乱数×（１−ホップ数／最大ホップ数）、関係のおいて優先して送出する、ことを特徴とする請求項２から５の何れかに記載の優先データ転送方法。
送信パケットに優先度を表す領域を設け、得られた乱数に優先度を乗算し、優先度合いの高いパケットほどバックオフ時間が短くなるようにすることで、衝突時に優先するべきパケットを優先的に送信する、ことを特徴とする請求項１に記載の優先データ転送方法。