JP3762422B2 - 通信システム - Google Patents
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Description
特に、無線LANについては、伝送路の敷設が不要であるためにこの台数の変化に自由度が増すことから有用性が高い。
図7において、複数のノード81-1〜81-nと単数の主ノード82とは、全二重方式が適用された共通の無線伝送路を介して配置される。
図8は、従来の通信制御を説明する図である。
図9は、従来の通信制御の動作フローチャートである。
この従来例では、ノード81-1〜81-n(以下、簡単のために符号「81-p」が付与された単一のノードのみに着目することとする。)は、送信すべき伝送情報がある場合(図9(1))には、上述した無線伝送路の上りの回線のキャリアセンスを行い(図8(1)、図9(2))、何らかの搬送波が検出されず、かつ後述するバックオフ中でない場合には、その回線に、伝送情報とその伝送情報の宛先(以下では、簡単のため符号「81-q」が付与されたノードであるとする。)と送信元の識別情報とを付して生成したパケットを送出する(図8(2)、図9(3))。さらにノード81-pは、予め決められた期間(図8(3))にわたって後述するACK信号の受信を待機する。
また、ノード81-qは、常に下りの回線を監視して宛先が自局を示すパケットを受信した場合(図8(5))には、そのパケットに所定の処理を施し、かつこのような処理が完了したあるいは起動されたことを示すACK信号を上りの回線に送出する(図8(6))。
しかし、ノード81-pがACK信号を受信しなかった場合には(図9(4))、他のノードによって非同期に送出された複数のパケットが上り回線において衝突した可能性がある。この場合には、当初においてノード81-pは、伝送路を確保するために、予め設定された値域(CWmin 、CWmax により示される。)の値をとる変数であるコンテンションウィンドウCWと、値域が「0」から「1」である一様乱数Rとスロット時間Ts とに基づいて後述するように設定されたバックオフ時間T(図8(8))だけパケットを再び送信することを見合わせる(以下、「バックオフ手続」という。)(図8(9)、図9(5))。
さらに、ノード81-pは、ACK信号を受信するまで(図8(7))再送の回数Nr が最大値に満たない限りにおいて、コンテンションウィンドウCWの値をCWmin を初期値としてCWmax を超過しない範囲で順次二倍の値に更新しつつ(以下では、コンテンションウィンドウ拡大手続という。)(図9(6))バックオフ手続およびパケットの送信(図8(10))を繰り返す。また、ノード81-pは、再送回数Nrが最大値となった場合には、パケットを廃棄する(図9(7))。
なお、上述した従来例に類似する通信方式としてCSMA/CD方式があり、これについては、例えば特開昭59・204345号公報や、特開昭59・204347号公報に記載された方法により上述した衝突が生起する確率を低減することができる。しかし、無線LANでは、このような方法は、無線伝送路の伝送特性が人の移動や設置されたコンパートメントなどの減衰量の変化に応じて激しく変動し、その無線伝送路を介して到来する受信波に含まれる伝送情報のみに基づいて対向するノードの稼働の状況を確実に把握することが困難であるために、実際には適用されなかった。
更に、送信を行う頻度が高いノードの方が、送信を行う頻度が低いノードより、コンテンションウインドウCWの前記上限値CWmaxを小さい値に設定することを可能としているので、未送信の伝送情報が過度に滞積する輻輳状態の発生確率が抑圧される。
通信システムは、コンテンション方式に基づいて第一の通信路11にアクセスする複数のノード12-1〜12-Nと、単一のノード13と、複数のノード12-1〜12-Nと単一のノード13との間に敷設された第二の通信路14とを備え、単一のノード13は、複数のノード12-1〜12-Nのうち第一の通信路11に送信しうる状態にある送信ノードの数を第二の通信路14を介して取得する取得手段15と、取得手段15によって取得された数を示す情報と、その数に送信ノードの数が等しいときに第一の通信路11に衝突が生起する確率を示す情報との何れか一方をその第二の通信路14に送信する通知手段16とを有し、複数のノード12-1〜12-Nは、単一のノード13によって送信された情報を第二の通信路14を介して受信し、その情報によって示される数または確率が大きいほど値域が広くかつその値域における分布が一様である乱数を生成すると共に、その乱数に比例した時間に、コンテンション方式に基づく再送に先行して待機すべき時間であるバックオフ時間を設定する可変手段17を有する。
通信システムは、コンテンション方式に基づいて第一の通信路31にアクセスする複数のノード32-1〜32-Nと、複数のノード32-1〜32-Nの間に敷設された第二の通信路33とを備え、複数のノード32-1〜32-Nは、複数のノード32-1〜32-Nのうち、第一の通信路31に送信しうる状態にある送信ノードの数を第二の通信路33を介して取得する取得手段34と、取得手段34によって得られた送信ノードの数が大きいほど値域が広くかつその値域における分布が一様である乱数を生成すると共に、その乱数に比例した時間に、コンテンション方式に基づく再送に先行して待機すべき時間であるバックオフ時間を設定する可変手段35とを有する。
また、先の通信システムにおいて、送信ノードのうち、第一の通信路に送信を行う頻度が他のノードに比べて高い送信ノードが有する可変手段は、これらの他のノードが有する可変手段が乱数の生成に適用する値域に比べて上限値と下限値との双方または何れか一方が小さい値域を適用してよい。
また、先の通信システムでは、第一の通信路11に単一のノード13がアクセスする点で請求項1に記載の発明にかかわる通信システムと異なるが、その単一のノード13のバックオフ時間は可変手段21によって複数のノード12-1〜12-Nと同様に設定される。したがって、第一の通信路11の伝送効率は大幅に低下することなく保持される。
また、先に記載の通信システムにおいて、送信ノードのうち、第一の通信路に送信を行う頻度が他のノードに比べて高い送信ノードが有する可変手段は、他の送信ノードに比べて乱数の生成に際して上限値と下限値との双方または一方が小さい値域を適用するので、その乱数がとりうる値は他のノードにおいてとりうる乱数の値より概して小さい。したがって、上述したように第一の通信路に送信を行う頻度が他のノードに比べて高い送信ノードでは、未送信の伝送情報が過度に滞積する輻輳状態の発生確率が抑圧される。
すなわち、再送の回数が増える毎に、送信の頻度が高いノードが送信を行うタイミングは他のノードに対して優先されるので、未送信の伝送情報が滞積されることは抑圧される。
図3は、第一ないし第三の実施形態の構成を示す図である。
以下、図3を参照して第一の実施形態の構成を説明する。
本実施形態と図7に示す従来例との相違点は、ノード81-1〜81-nに代えてノード41-1〜41-nが備えられ、かつ主ノード82に代えて主ノード42が備えられた点にある。
図4は、本実施形態の動作を説明する図である。
以下、図4〜図7、図9を参照して本実施形態の動作を説明する。
本実施形態と図7に示す従来例との動作の相違点は、ノード41-1〜41-nと主ノード42とが連係して行う通信制御の手順にあるので、以下では、その他の動作についての説明は省略する。
ここに、主ノード42の図示されない主記憶には、図6(1)、図6(2)に示すとおり、ノード41-1〜41-nの個々の稼働状況が登録される稼働状況管理テーブルと、後述する総数Nがとりうる値に個別に対応したコンテンションウィンドウCWの値域(CWmin 、CWmax )が予め登録された値域可変テーブルとが備えられる。また、この値域の上限値CWmax および下限値CWminは、稼働しているノードの数がこの総数Nに等しいときに採用されると無線伝送路の伝送効率が最も高くなる値域(例えば、CWmin =8*N、CWmax =64*N)を示している。
主ノード42は、値域可変テーブルを参照して上述した総数Nに対応した値域を求め(図5(5))、その値域を示すウィンドウ情報を全てのノード宛に下りの回線に送出する(図4(2)、図5(6))。
したがって、本実施形態では、稼働しているノードの総数が一定の周期で把握され、ノード41-1〜41-nにはその総数に最適のコンテンションウィンドウCWが設定されるので、無線伝送路の伝送効率は高く維持される。
本実施形態と第一の実施形態との構成の相違点は、主ノード42が備えられず、かつノード41-1〜41-nに代えてノード51-1〜51-nが備えられた点にある。
なお、本実施形態と図2に示すブロック図との対応関係については、無線伝送路は第一の通信路31および第二の通信路33に対応し、ノード51-1〜51-nはノード32-1〜32-N、取得手段34、可変手段35に対応する。
本実施形態と第一の実施形態との動作の相違点は、通信の形態とコンテンションウィンドウCWの値域を得る手順とにある。以下では、これらの相違点について説明し、その他の動作については説明を省略する。
ノード51-1〜51-nは、主ノードを介することなくエンドツーエンドで通信を行う。
また、ノード51-1〜51-nは、稼働している場合は、予め設定された一定の周期で、その旨を示す稼働状況と送信元とを示す状況通知パケットを他の全てのノード宛に無線伝送路の上りの回線に送出すると共に、常にこの上りの回線を監視して状況通知パケットを受信する。ノード51-1〜51-nは、それぞれこの状況通知パケットに基づいて稼働状況管理テーブルを更新することにより稼働しているノードの数を得て、その数と値域可変テーブルとに基づいてCWmin およびCWmax を設定し、ACK信号を受信しなかった場合に行うバックオフ手続の際にこれらの値を用いる。
以下、図3、6を参照して第三の実施形態について説明する。
本実施形態と第一の実施形態との構成の相違点は、図3において無線伝送路に単信方式が適用された点にある。
以下、図9を参照して請求項6に記載の発明に対応した第四の実施形態について説明する。
本実施形態では、主ノード42は、第三の実施形態と同様にして他のノード41-1〜41-nと同じバックオフ手続を行うが、再送する際に、他のノードに比べて小さい比率でコンテンションウィンドウの拡大手続(図9(6))を行うので、衝突が生起したパケットを二回以上再送するときに主ノード52に設定されるバックオフ時間は他のノード41-1〜41-nに比べて概して短い。
なお、第一の実施形態では、ノード41-1〜41-nが主ノード42に対して自主的に稼働状況を通知しているが、主ノード42がポーリングによって稼働状況を問う構成でもよい。
さらに、第一の実施形態では、台数を把握してコンテンションウィンドウの値をノード41-1〜41-nに配信する機構を主ノード42が有しているが、別途備えられた装置が行ってもよい。
また、第三および第四の実施形態では、再送について優先権が与えられるノードは主ノード42とされているが、送信の頻度が相対的に高いことが既知であれば中継を行わないノードとされてもよい。
また、第二の実施形態では、ノード51-1〜51-nがそれぞれ他のノードと接続されていれば複数の伝送路が用いられても良い。
さらに、上述した各実施形態では、ノードが得る情報はコンテンションウィンドウの値域を示す情報であるが、適当なバックオフ時間を決定する情報であれば如何なる情報でもよい。ただし、このような場合は、その情報に応じたコンテンションウィンドウの値域を得る機構がノードに備えられる。
さらに、上述した各実施形態では、ノードが主記憶に設定されたテーブルを更新あるいは参照することによってコンテンションウィンドウの値の設定を行っているが、演算によって同様の設定が行われる構成も適用が可能である。
また、上述した各実施形態では、稼働しているノードの数を数えるために用いられる伝送路が専ら行われる通信に用いられる伝送路と共用されているが、このような伝送路は別途備えられてもよい。
12,32,41,51,81 ノード
13 単一のノード
14,33 第二の通信路
15,34 取得手段
16 通知手段
21,35 可変手段
42,82 主ノード
Claims (8)
- 宛先ノードへ伝送情報を送信する場合、無線伝送路のキャリアセンスを行い、キャリアが検出されたときは、コンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められるバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信すると共に、前記バックオフ時間経過後の送信が失敗した場合、前記コンテンションウインドウCWを大きくし、新たなコンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められる新たなバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信する複数のノードからなる通信システムにおいて、
各ノードの送信頻度に応じて設定される前記コンテンションウインドウCWの上限値CWmax の範囲内で、前記コンテンションウインドウCWを順次大きくすることを特徴とした通信システム。 - 送信を行う頻度が高いノードの方が、送信を行う頻度が低いノードより、コンテンションウインドウCWの前記上限値CWmax を小さい値に設定することを可能としたことを特徴とする請求項1に記載の通信システム。
- 宛先ノードへ伝送情報を送信する場合、無線伝送路のキャリアセンスを行い、キャリアが検出されたときは、コンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められるバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信すると共に、前記バックオフ時間経過後の送信が失敗した場合、前記コンテンションウインドウCWを大きくし、新たなコンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められる新たなバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信するノードにおいて、
送信頻度に応じて設定される前記コンテンションウインドウCWの上限値CWmax の範囲内で、前記コンテンションウインドウCWを順次大きくすることを特徴としたノード。 - コンテンションウインドウCWの前記上限値CWmaxは、送信を行う頻度が高いほどを小さい値に設定することを可能としたことを特徴とする請求項3に記載のノード。
- 宛先ノードへ伝送情報を送信する場合、無線伝送路のキャリアセンスを行い、キャリアが検出されたときは、コンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められるバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信するノードにおいて、
前記コンテンションウインドウCWの上限値CWmax を送信の頻度に応じて設定し、
前記バックオフ時間経過後の送信が失敗した場合、前記コンテンションウインドウCWを前記上限値CWmax の範囲内で順次大きくし、新たなコンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められる新たなバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信することを特徴とするノードにおける送信方法。 - コンテンションウインドウCWの前記上限値CWmax は、送信を行う頻度が高いほどを小さい値に設定することを可能としたことを特徴とする請求項5に記載のノードにおける送信方法。
- 宛先ノードへ伝送情報を、CSMA/CA方式又はCSMA/CD方式に基づく伝送路へ送信する場合、キャリアが検出されたとき又は衝突を検出したときには、コンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められるバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信すると共に、前記バックオフ時間経過後の送信が失敗した場合、前記コンテンションウインドウCWを大きくし、新たなコンテンションウインドウCWの範囲で発生させた乱数値をもとに決められる新たなバックオフ時間経過後に前記伝送情報を送信する複数のノードからなる通信システムにおいて、
各ノードの送信頻度に応じて設定される前記コンテンションウインドウCWの上限値CWmax の範囲内で、前記コンテンションウインドウCWを順次大きくすることを特徴とした通信システム。 - 送信を行う頻度が高いノードの方が、送信を行う頻度が低いノードより、コンテンションウインドウCWの前記上限値CWmax を小さい値に設定することを可能としたことを特徴とする請求項7に記載の通信システム。
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