JP3844425B2 - マルチレート対応無線基地局装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線基地局が配下の無線端末へデータ伝送を行う際に、当該無線基地局が当該無線端末との間の通信環境に応じて、データ伝送レートを動的にスイッチングする無線パケット通信システムの無線基地局装置に関し、
【０００２】
特に、高速伝送レートを使用して送信されるデータフレームを、低速伝送レートを使用して送信されるデータフレームより優先的に送信する優先制御を用いることにより、データ伝送レートに応じたパフォーマンスを提供する無線パケット通信システムの無線基地局装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
無線基地局と無線端末との間の通信環境に応じて、送信局側がデータ伝送レートを動的にスイッチングする無線通信システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１委員会により規定されるＩＥＥＥ８０２．１１システムが、従来より知られている。
【０００４】
このＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、複数の無線端末がフレームの衝突が生じないようにキャリアセンスしながらデータを送信するＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐ１ｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を用いたＤＣＦ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ 分散制御手順）がアクセス制御方法として規定されている。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、各無線端末ならびに無線基地局は、ランダムアクセス手順に従い、データ送信権を得た場合にのみデータを送信する。
【０００６】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、データフレーム送信は、データフレームを送信した無線基地局及び各無線端末がそのデータ送信に対する肯定応答であるＡＣＫフレームを送信先の無線端末あるいは無線基地局から受け取った場合に、送信成功となる。一方、データフレーム送信は、ＡＣＫフレームを受け取らなかった場合には、送信失敗となる。
【０００７】
図９は、従来のデータ伝送時におけるマルチレート制御の例を示す図である。図９に示す従来のマルチレート制御では、無線アクセス制御として、ＩＥＥＥ８０２．１１システムのＤＣＦが使用されている。無線基地局１００は、配下の無線端末２００、２０１宛にデータフレームの送信を行っている。
【０００８】
無線基地局１００から無線端末２００へのデータ送信は、複数回連続して失敗している。一方、無線基地局１００から無線端末２０１へのデータ送信が複数回連続して成功している。
【０００９】
ここで無線基地局１００は、複数のデータ伝送レートＲ１、Ｒ２、Ｒ３を有している。無線端末２００宛の最初のデータフレームＤ１および無線端末２０１への最初のデータＤ６は、共に伝送レートＲ２で送信されている。
【００１０】
無線基地局１００は、無線端末２００への、データフレームＤ１からデータフレームＤ４までの送信を連続して失敗している。したがって、次のデータフレームＤ５は、データフレームＤ１からデータフレームＤ４までを送信した時のデータ伝送レートＲ２より低速なデータ伝送レートＲ３で送信されている。
【００１１】
なぜなら、データフレームＤ１からデータフレームＤ４までの送信を連続して失敗したため、データフレームを、より低速なデータレートで確実に送信することにより、無線パケット通信における高パフォーマンス化を図るためである。
【００１２】
一方、無線基地局１００は、無線端末２０１宛への、データフレームＤ６からデータフレームＤ８までの送信を連続して成功させている。したがって、次のデータフレームＤ９は、データフレームＤ６からデータフレームＤ８までを送信したときのデータ伝送レートＲ２より高速なデータ伝送レートＲ１で送信されている。
【００１３】
なぜなら、データフレームＤ６からデータフレームＤ８までの送信を連続して成功させたため、データフレームを、より高速なデータレートで送信することにより、無線パケット通信における高パフォーマンス化を図るためである。
【００１４】
このように、従来のマルチレート制御においては、無線基地局は、自律的にチャネル状態を見ることにより、データの送信の可否を判断し、データを送信していた。すなわち、上記したように、無線基地局は、データの送信にとって良い環境にある無線端末へは高速なデータレートでデータフレームを送信する一方で、データの送信にとって悪い環境にある無線端末へは、低速なデータレートで確実にデータフレームを送信することで、無線パケット通信における高パフォーマンス化を図っていた。
【００１５】
データ伝送時における優先制御方法として、ＩＥＥＥ８０２委員会において標準化されたＩＥＥＥ８０２．１Ｄ Ａｎｎｅｘ Ｈを用いる方法が、従来より知られている。図１０は、この方法、すなわち、従来のデータ伝送時における優先制御方法を示す図である。ＩＥＥＥ８０２．１ Ｄ Ａｎｎｅｘ Ｈは、有線システム上のプロトコルであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を対象としている。
【００１６】
ＩＥＥＥ８０２．１ Ｄ Ａｎｎｅｘ Ｈに従う通信システムでは、データ中継装置（以下ブリッジとよぶ）は、中継すべきデータを一時的に蓄積するための送信キューを最大７つ有し、各送信キューには提供すべきサービスの品質に応じた優先度が設定される。また、送受信するデータフレーム内に当該フレームの優先度を示すフィールドが設定されている。
【００１７】
前記ブリッジは中継するデータフレームに設定された優先度をもとに、データフレームを優先度に応じた適切な送信キューに蓄積する。前記ブリッジは、規定されたアルゴリズムに従って送信キューからデータを取り出し、当該取り出したデータを送信する。
【００１８】
なお、このときのアルゴリズムは、特に規定されていないが、代表的なものとしてＷＦＱ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ）やＷＲＲ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ）、ＣＢＱ（Ｃｌａｓｓ Ｂａｓｅｄ Ｑｕｅｕｉｎｇ）などの既存の方法を基にしたアルゴリズムが用いられる。
【００１９】
このように、従来の優先制御方法では、サービス品質に応じた送信キューをブリッジに設けることにより、データのサービス品質に応じた優先制御を行っていた。
【００２０】
上記のように、従来は、無線基地局と無線端末との間のデータ伝送レートをその通信環境に応じて適応的に変えることで、無線システム全体の高パフォーマンス化を図っていた。 すなわち、従来方式における無線基地局から無線端末への下り方向のデータ送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく競合アクセス制御と、配下の無線端末との間の通信環境に応じてデータ伝送レートを決定するマルチレート制御を用いて行われてきた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のマルチレート制御では、好環境下にある無線端末宛の高速通信用データフレームも劣悪な環境下にある無線端末宛の低速通信用データフレームも、単一のデータ送信キューを用いて行われる。したがって、低速レートを使用してデータの受信を行う無線端末の数およびそのデータ量が増えた場合に、高速レートを使用してデータの受信を行う無線端末は、そのデータ伝送レートに見合うスループットおよびデータ受信に対する遅延時間等のパフォーマンスが得られないといった問題があった。
【００２２】
図１１は、従来のマルチレート制御を用いたデータ伝送時の問題点を示す図である。図１１に示す無線アクセス制御では、ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおけるＣＳＭＡ／ＣＡが使用されている。無線基地局１００は、配下の無線端末２００、２０１、２０２宛に等しいサイズのデータフレームを送信している。
【００２３】
なお、図１１では、無線端末２００、２０１宛のデータフレームは、６Ｍｂｉｔ／ｓ、無線端末２０２宛のデータフレームは２４Ｍｂｉｔ／ｓの伝送レートを使用する。したがって、図１１の無線端末２００、無線端末２０１宛のデータフレーム送信時間は、無線端末２０２宛のデータフレーム送信時間の４倍の長さである。
【００２４】
無線基地局１００の有するデータ送信キューは単一であるため、配下の無線端末宛のデータフレームは、キューに格納された順で送信される。したがって、無線端末２００、２０１のように、６Ｍｂｉｔ／ｓでしか通信できない通信環境の悪い位置に存在する無線端末の数が増えるにつれ、無線端末２０２のような２４Ｍｂｉｔ／ｓで通信できる好環境下の無線端末は、その高速伝送レートに見合うだけのパフォーマンスが得られなくなる。
【００２５】
本発明は、かかる事情に鑑み、無線基地局にデータ伝送レートが異なる複数の送信キューを用意した上でマルチレート制御に優先制御を加えて、高速レートを使用して送信されるデータフレームを低速レートを使用して送信されるデータフレームより優先的に送信することにより、高速レートでの受信を行う無線端末の高パフォーマンス化、また、無線ＬＡＮシステム全体の高パフォーマンス化を実現することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段によって解決される。すなわち、請求項１に係る発明は、有線ネットワークと無線ネットワークとのデータ中継を行う無線基地局装置であって、配下の無線端末へ送信するデータフレームの伝送レートを、複数ある伝送レートの中から無線媒体の通信環境に応じて選択した上で当該無線端末と無線パケット通信を行うマルチレート対応無線基地局装置において、
【００３６】
配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表を作成する手段と、配下の無線端末宛にデータが到着した際に、該データの統計を配下の各無線端末毎に計算する統計データ取得手段と、到着した配下の無線端末宛のデータフレームを複数の異なるデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別送信キューと、
【００３７】
前記伝送レート管理表より得た伝送レート毎に属する無線端末の数と、前記統計データ取得手段より得た各無線端末宛の一定時間Ｔｓあたりのデータ量とを用いて、各データ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てる、データを送信できる機会の多さに対応した優先度を設定する手段と、複数のデータ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てられる優先度を管理するための伝送レート別優先度管理表を作成する手段と、を備えることを特徴とするマルチレート対応無線基地局装置である。
【００３８】
かかる請求項１に係る発明は、有線ネットワークと無線ネットワーク間のデータ中継を行う無線基地局と、これと従属関係にあり前記無線基地局と無線パケット通信を行う無線端末とで構成されるマルチレート対応無線基地局装置である。
【００３９】
当該無線基地局装置は、データの送信に先立ちキャリアセンスを行い、他の無線端末および無線基地局がデータを送信していないことを確認後、データフレームの送信を行ってもよい。当該無線基地局装置は、データフレームを送信するための複数のデータ伝送レートを有する。当該無線基地局装置は、無線媒体の通信環境に応じて送信するデータフレームの伝送レートを選択する手段を有する。
【００４０】
当該無線基地局装置は、特定の受信局に対し、連続してデータフレーム送信に失敗した場合には、該データ送信局のデータ伝送レートを下げる手段を有してもよい。当該無線基地局装置は、特定の受信局に対し、連続してデータフレーム送信に成功し、
【００４１】
かつ現在使用しているデータ伝送レートが、使用可能なデータ伝送レートの中で最高のデータ伝送レートではない場合、該データ送信局のデータ伝送レートを上げる手段を有してよい。
【００４２】
当該無線基地局装置は、データフレーム送信が複数の伝送レートで行われる、マルチレート機能を有したマルチレート対応無線基地局装置である。優先度は、データを送信できる機会の多さに対応したものであって、高位の優先度に属するデータは低位の優先度に属するデータより、低遅延、高速のデータ通信が可能となる。
【００４３】
当該無線基地局装置は、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表と、配下の無線端末宛にデータが到着した際に、該データの統計を配下の各無線端末毎に計算する統計データ取得手段と、前記無線基地局に到着した無線端末宛のデータフレームを複数の異なるデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別送信キューと、
【００４４】
前記伝送レート管理表より得た伝送レート毎に属する無線端末の数と、前記統計データ取得手段より得た各無線端末宛の一定時間Ｔａあたりのデータ量を用いて、各データ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てる優先度を決定する手段と、複数のデータ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てられる優先度を管理するための伝送レート別優先度管理表とを備える。
【００４５】
上記請求項１に記載の発明は、従来の技術とは、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に伝送レート管理表を用いて管理している点、配下の無線端末宛のデータフレームをデータ伝送レート別に格納するための複数の伝送レート別送信キューを用意している点、
【００４６】
無線端末宛のデータ量の統計を統計データ取得手段により計算している点、伝送レート毎に属する無線端末の数を計算し、各伝送レートに属する無線端末数および各無線端末のデータ通信量から各データ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てる優先度を決定する手段を有している点と、データ伝送レート別キューへの優先度の割り当てを伝送レート別優先度管理表により行っている点が異なる。
【００４７】
請求項２に係る発明は、配下の各無線端末に対応する変数を有し、各無線端末に対する到着レートを計算する際に、時間間隔Ｔａ毎にＴａ内に到着したデータの量を計算し、該データの量を前記Ｔａで割った値、すなわち時間間隔Ｔａ内での平均到着レートを計算する手段を有するカウンタを、請求項１に記載の統計データ取得手段内部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のマルチレート対応無線基地局装置である。
【００４８】
かかる請求項２に記載の発明は請求項１に記載のマルチレート対応無線基地局装置において、統計データ取得手段内部にカウンターを設け、該カウンター内部には配下の各無線端末に対応する変数を有し、各無線端末に対する到着レートを計算する際に、時間間隔Ｔａ毎にＴａ内に到着したデータの量を計算し、該データの量を前記Ｔａで割った値、すなわち時間間隔Ｔａ内での平均到着レートを計算する手段を設けて構成したものである。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１の例（但し、特許請求の範囲には含まれない）を示す図であって、無線基地局の構成を示している。図中、実線の矢印はデータの流れを、また破線の矢印は制御の流れを意味する。無線基地局１００は、スケジューリング手段１１０、中継処理手段１２０、アクセス制御手段１３０、および変調などを行う下位レイヤ処理手段１４０、受信処理手段１５０から構成される。
【００５０】
この図では、中継処理手段１２０がデータリンク層に含まれない場合を示しているが、中継処理手段１２０がデータリンク層に含まれる場合もあり得る。このことは、以下に説明する他の図についても同様である。
【００５１】
本発明の対象となるのはスケジューリング手段１１０の部分である。スケジューリング手段１１０は、データフレームをデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別キュー１１１と、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表１１２と、伝送レートと優先度の対応表である伝送レート別優先度管理表１１３を有する。
【００５２】
本発明の実施の形態の第１の例におけるスケジューリング手段１１０では、データフレーム送信直後に受信手段１５０から報告されるデータ送信が成功したか否かの情報を基に、伝送レート管理表１１２は適宜更新する。なお、受信手段１５０では、送信したデータに対する肯定応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を受信したか否かで、前記データ送信が成功したか否かを判断する。
【００５３】
また、伝送レート管理表１１２より、適宜伝送レート別優先度管理表１１３を更新し、更新された前記伝送レート別優先度管理表１１３から得られた情報を基に各伝送レート別キューヘ割り当てられる優先度か決定される。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態の第１の例の制御を説明するフローチャートである。図２に記載の処理は、図１に示した無線基地局１００におけるスケジューリング手段１１０が中継処理部１２０から受け渡されたデータをアクセス制御手段１３０に渡すまでの間の処理である。スケジューリング手段１１０は、中継データが到着した場合（ステップＳ００１）、ステップＳ００２に進み前記中継データのヘッダ部に記されている宛先端末を読みとる。
【００５５】
次にステップＳ００３に進み、伝送レート管理表１１２を用いて、その宛先端末へのデータ送信時に使用する伝送レートを調べる。到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されている場合は、該中継データの宛先端末に対応する伝送レートを取得し、伝送レート別キュー１１１の中の適切なキューにデータを挿入し（ステップＳ００４）、ステップＳ００７へ進む。
【００５６】
前記中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されていない場合は、使用可能なデータ伝送レートの中で最も高速な伝送レートを使用すると判断し、前記伝送レートに対応する伝送レート別キュー１１１にデータを挿入する（ステップＳ００５）。
【００５７】
次にステップＳ００６に進み、前記宛先端末とデータ送信時に使用するデータレートの対応を、伝送レート管理表１１２に新規に追記する。次にステップＳ００７において、伝送レート別キュー内にデータが有るか否かを判断する。データが存在しない場合にはステップＳ００ｌに戻り、再び中継データが到着するか否かの判断を行う。データがキュー内に存在する場合には、ステップＳ００８に進み、データの送信処理を行う。
【００５８】
なお、各伝送レート別キュー１１１は事前に伝送レート別優先度管理表１１３によりその伝送レートに応じた優先度がそれぞれ割り当てられている。データ送信処理時に、伝送レート別キューの選択は、前記優先度に応じて行われる。
【００５９】
次にステップＳ００９において、データフレームを送信した後、そのデータ送信に使用する伝送レートに変更があるか無いかを判断し、変更が無い場合にはステップＳ００ｌに戻り再び中継データが到着するか否かの判断を行い、変更が有る場合にはステップＳ０１０に進み、前記伝送レート管理表１１２に記載されている前記送信先宛先端末と新規伝送レートの対応を変更する。
【００６０】
図３は、本発明の実施の形態の第２の例を示す図であって、無線基地局の構成を示している。図中、実線の矢印はデータの流れを、また破線の矢印は制御の流れを意味する。無線基地局１００はスケジューリング手段１１０、中継処理手段１２０、アクセス制御手段１３０、および変調などを行う下位レイヤ処理手段１４０、受信処理手段１５０から構成される。
【００６１】
本発明の対象となるのはスケジューリング手段１１０の部分である。スケジューリング手段１１０は、データフレームをデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別キュー１１１と、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表１１２と、
【００６２】
伝送レートと優先度の対応表である伝送レート別優先度管理表１１３と、各無線端末宛のデータ量の統計を取るための統計データ取得手段１１４を有する。
【００６３】
本発明の実施の形態の第２の例におけるスケジューリング手段１１０では、データフレーム送信直後に受信手段１５０から報告されるデータ送信が成功したか否かの情報を基に、伝送レート管理表１１２は適宜更新する。なお、受信手段１５０では、送信したデータに対する肯定応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を受信したか否かで、前記データ送信が成功したか否かを判断する。
【００６４】
一方、統計データ取得手段１１４は、中継データ到着時に各無線端末宛のデータ量の統計値を適宜更新する。また、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４より、適宜伝送レート別優先度管理表１１３を更新し、更新された前記伝送レート別優先度管理表１１３から得られた情報を基に各伝送レート別キューヘ割り当てられる優先度が決定される。
【００６５】
図４は、本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局１００において、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４から伝送レート別優先度管理表１１３を作成するための手段の第１の例を示すものである。図４の例では、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４より、各伝送レート毎にその伝送レートを使用してデータ通信を行う無線端末の数と一定時間当たりの総データ量を計算する。
【００６６】
その後、各伝送レートに対して優先度を割り当てる際、各優先度におけるー定時間当たりの総データ量が等しくなるように、優先度の割り当てを行う。
【００６７】
すなわち、図４では、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓに属する無線端末の数がそれぞれ１０台、１８Ｍｂｉｔ／ｓ、３６Ｍｂｉｔ／ｓに属する無線端末の数がそれぞれ２０台であり、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量はそれぞれ１Ｍｂｉｔ／ｓ、伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓ、３６Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量はそれぞれ２Ｍｂｉｔ／ｓである。
【００６８】
このため、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓに優先度３、１８Ｍｂｉｔ／ｓに対して優先度２、３６Ｍｂｉｔ／ｓに対して優先度１が割り当てられる。図４では、各優先度における一定時間あたりの総データ量はそれぞれ２Ｍｂｉｔ／ｓとなる。
【００６９】
図５は、本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局１００において、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４から伝送レート別優先度管理表１１３を作成するための手段の第２の例を示す図である。図５の例では、図４と同様、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４より、各伝送レート毎にその伝送レートを使用してデータ通信を行う無線端末の数と一定時間あたりの総データ量を計算する。
【００７０】
図５の例では、各伝送レートを使用して送信されるデータの一定時間あたりの総量と、その伝送レートの大きさに応じて優先度が割り当てられる。図５の例では、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓ、１８Ｍｂｉｔ／ｓ、３６Ｍｂｉｔ／ｓに属する無線端末の数はそれぞれ２０台であり、一定時間あたりの総データ量はそれぞれ２Ｍｂｉｔである。
【００７１】
このとき最高の伝送レートは３６Ｍｂｉｔ／ｓであるため、３６Ｍｂｉｔ／ｓに対して最高優先度１を割り当て、この伝送レートにおける一定時間あたりの総データ量２Ｍｂｉｔを基準にその他の伝送レートの優先度を決定する。
【００７２】
図５の例では、伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓは、３６Ｍｂｉｔ／ｓの次に高速な伝送レートであるため、優先度２が割り当てられる。図５の例では、優先度２が割り当てられた伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓは優先度１が割り当てられた最高の伝送レート３６Ｍｂｉｔ／ｓの半分の伝送レートであるため、優先度２には優先度１の２倍のデータ量、すなわち４Ｍｂｉｔのデータ送信が許可される。
【００７３】
伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量は、２Ｍｂｉｔである。１８Ｍｂｉｔ／ｓの次に高速な伝送レート１２Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量も２Ｍｂｉｔであるため、伝送レート１２Ｍｂｉｔ／ｓに対しても優先度２が割り当てられる。
【００７４】
次に伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓには優先度３が割り当てられる。なお、図５の例において、伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量が４Ｍｂｉｔ以上であった場合には優先度２が割り当てられる伝送レートは１８Ｍｂｉｔ／ｓだけとなり、１２Ｍｂｉｔ／ｓには優先度３が割り当てられる。
【００７５】
図６は、本発明の実施の形態の第２の例の制御を説明するフローチャートである。図６に記載の処理は、図２に示した無線基地局１００におけるスケジューリング手段１１０が中継処理部１２０から受け度されたデータをアクセス制御手段に渡すまでの間の処理である。スケジューリング手段１１０は中継データが到着した場合（ステップＳｌ０ｌ）、ステップＳｌ０２に進み前記中継データのヘッダ部に記されている宛先端末を読みとる。
【００７６】
次にステップＳｌ０３に進み、伝送レート管理表１１２を用いて、その宛先端末へのデータ送信時に使用する伝送レートを調べる。到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されている場合は、該中継データの宛先端末に対応する伝送レートを取得し、伝送レート別キュー１１１の中の適切なキューにデータを挿入する（ステップＳ１０４）。
【００７７】
次にステップＳ１０５に進み、統計データ取得手段１１４により前記無線端末宛の統計データを更新し、この統計データ更新により伝送レート別優先度管理表１１３に記載されている各伝送レートと優先度の対応に変更が有るか否かの判断を行う（ステップＳｌ０６）。伝送レート別優先度管理表１１３に変更がある場合は、ステップＳｌ０７に進み前記伝送レート別優先度管理表を変更し、ステップＳｌｌ０に進む。
【００７８】
伝送レート別優先度管理表１１３に変更が無い場合は、ステップＳ１１０に進む。またステップＳ１０３における判断において、前記中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されていない場合は、使用可能なデータ伝送レートの中で最も高速な伝送レートを使用すると判断し、前記伝送レートに対応する伝送レート別キュー１１１にデータを挿入する（ステップＳ１０８）。次にステップＳ１０９に進み、前記宛先端末とデータ送信時に使用するデータレートの対応を、伝送レート管理表１１２に新規に追記する。
【００７９】
次にステップＳｌｌ０において、伝送レート別キュー内にデータが有るか否かを判断する。データが存在しない場合にはステップＳ００１に戻り、再び中継データが到着するか否かの判断を行う。データがキュー内に存在する場合には、ステップＳ１１１に進み、データの送信処理を行う。
【００８０】
なお、各伝送レート別キュー１１１は事前に伝送レート別優先度管理表１１３によりその伝送レートに応じた優先度がそれぞれ割り当てられている。データ送信処理時に、伝送レート別キューの選択は、前記優先度に応じて行われる。
【００８１】
次にステップＳ１１２において、データフレームを送信した後、そのデータ送信に使用する伝送レートに変更があるか無いかを判断し、変更が無い場合にはステップＳ１０１に戻り再び中継データが到着するか否かの判断を行い、変更が有る場合にはステップＳ１１３に進み、前記伝送レート管理表１１２に記載されている前記送信先宛先端末と新規伝送レートの対応を変更する。
【００８２】
次に、ステップＳ１１３における送信管理表１１２の更新により伝送レート別優先度管理表に変更が有るか否かの判断をステップＳ０１４において行い、前記伝送レート別優先度管理表に変更が無い場合にはステップＳ１０１に戻り再び中継データが到着するか否かの判断を行い、変更がある場合には、ステップＳ１１５に進み、前記伝送レート別優先度管理表を更新する。
【００８３】
図７は本発明の実施の形態の第３の例を示す図であって、無線基地局の構成を示している。本発明の実施の形態の第３の例では、無線基地局は図３の構成に加え、統計データ取得手段１１４内部に各無線端末宛のデータ送信時の統計を取るためのカウンタ１１５を、並びに、スケジューリング手段１１０内部にタイマー１１６を持つ。
【００８４】
前記カウンター１１５は、配下の無線端末数分の変数が用意されており、一定の時間間隔Ｔａ毎に無線基地局に到着した各無線端末宛のデータの平均伝送速度の結果が保持される。また前記タイマー１１６は、一定時間間隔Ｔａ毎にタイムアウトし、スケジューリング手段１１０はこれを機に統計データの演算を行う。
【００８５】
図８は、本発明の実施の形態の第３の例の制御を示すフローチャートである。スケジューリング手段１１０は、ステップＳ２０１でタイマー１１６を姶動させ、ステップＳ２０２に進み中継データが到着しているか否かの判断を行う。中継データか到着した場合、ステップＳ２０３に進み前記中継データのヘッダ部に記されている宛先端末を読みとる。次にステップＳ２０４に進み、伝送レート管理表１１２を用いて、その宛先端末へのデータ送信時に使用する伝送レートを調べる。
【００８６】
到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されている場合は、該中継データの宛先端末に対応する伝送レートを取得し、伝送レート別キュー１１１の中の適切なキューにデータを挿入する（ステップＳ２０５）。
【００８７】
また到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記載されていない場合は、使用可能なデータ伝送レートの中で最も高速な伝送レートを使用すると判断し、前記伝送レートに対応する伝送レート別キュー１１１にデータを挿入する（ステップＳ２０６）。
【００８８】
次にステップＳ２０７に進み、前記宛先端末とデータ送信時に使用するデータレートの対応を、伝送レート管理表１１２に新規に追記する。次にステップＳ２０８において、伝送レート別キュー内にデータが有るか否かを判断する。
【００８９】
データが存在する場合にはステップＳ００９に進み、データの送信処理を行う。なお、各伝送レート別キュー１１１は事前に伝送レート別優先度管理表１１３によりその伝送レートに応じた優先度がそれぞれ割り当てられている。
【００９０】
データ送信処理時に、伝送レート別キューの選択は、前記優先度に応じて行われる。伝送レート別キュー内にデータが無い場合には、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、ステップＳ２０１でスタートさせたタイマー１１６がタイムアウトしたか否かの判断を行い、タイムアウトしていない場合には、ステップＳ２１１に進み、データフレームを送信した後、そのデータ送信の際に使用する伝送レートに変更があるか否かの判断を行う。
【００９１】
伝送レートに変更がない場合には、ステップＳ２０２に戻り、中継データの到着の有無の判断を行う。伝送レートに変更がある場合には、ステップＳ２１２に進み、伝送レート管理表を更新し、ステップＳ２０２へ戻る。
【００９２】
また、ステップＳ２１０の判断において、タイマー１１６がタイムアウトした場合、ステップＳ２１３に進み、データフレームを送信した後、そのデータ送信の際に使用する伝送レートに変更があるか否かの判断を行う。使用する伝送レートに変更が無い場合にはステップＳ２１５に進み、伝送レートに変更が有る場合には、ステップＳ２１４に進み、伝送レート管理表１１２を更新した後、ステップＳ２１５へ進む。
【００９３】
ステップＳ２１５では、無線基地局１００に到着した各無線端末宛のデータの平均伝送速度が計算され、ステップＳ２１６に進む。ステップＳｌ１５の統計情報解析結果および伝送レート管理表１１２から、伝送レート別優先度管理表１１３を更新する（ステップＳ２１６）。その後、ステップＳ２０１に戻り、上記の制御を繰り返す。
【００９４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような構成を有しているので、以下に述べるような利点を有する。
【００９５】
すなわち、本発明の実施の形態の第１の例によれば、無線基地局に複数のデータ伝送レート別の送信キューを用意し、マルチレート制御に優先制御を加えることにより、高速レートを使用するデータフレームを低速レートを使用して送信されるデータフレームより優先的に送信することが可能となる。
【００９６】
これにより、データ送信時に使用する伝送レートの高低に応じて、送信機会の多少を設定することが可能となり、高速な伝送レートを使用してデータの受信を行う無線端末はより高いパフォーマンスを得ることが可能となる。この結果、無線ＬＡＮシステム全体の高パフォーマンス化を実現することができる。
【００９７】
本発明の実施の形態の第２の例によれば、上記効果に加え、無線基地局から送信されたデータを、同一の伝送レートを使用して受信を行う無線端末の数、および受信するデータ量をデータ伝送レート毎に計算し、その結果から複数のデータ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューヘの優先度の割り当てを行うことが可能となる。
【００９８】
これにより、各伝送レートヘの優先度の割り当てが、配下の無線端末の数の増減および無線端末宛のデータ量の増減等の時間変化に柔軟に応じて行うことが可能となる。この結果、無線ＬＡＮシステム全体の高パフォーマンス化を実現することか可能となる。
【００９９】
本発明の実施の形態の第３の例によれば、上記効果に加え、無線基地局が配下の無線端末宛のデータの統計を宛先無線端末毎にとる際に、一定時間毎の平均データ到達レートを用いることで、演算を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１の例の制御を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局において、伝送レート管理表から伝送レート別管理表を作成するための手段の第１の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局において、伝送レート管理表から伝送レート別管理表を作成するための手段の第２の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の第２の例の制御を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の第３の例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の第３の例の制御を示す図である。
【図９】従来のデータ伝送時におけるマルチレート制御の例を示す図である。
【図１０】従来のデータ伝送時における優先制御を示す図である。
【図１１】従来のマルチレート制御を用いたデータ伝送時の問題点の例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 無線基地局
１１０ スケジューリング手段
１１１ 伝送レート別キュー
１１２ 伝送レート管理表
１１３ 伝送レート別優先度管理表
１１４ 統計データ取得手段
１１５ カウンタ
１１６ タイマー
１２０ 中継処理手段
１３０ アクセス制御手段
１４０ 下位レイヤ送信手段
１５０ 受信処理手段
２０１〜２０２ 無線端末
Ｄｌ〜Ｄ９ データフレーム
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 伝送レート（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）
Ａ ＡＣＫフレーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線基地局が配下の無線端末へデータ伝送を行う際に、当該無線基地局が当該無線端末との間の通信環境に応じて、データ伝送レートを動的にスイッチングする無線パケット通信システムの無線基地局装置に関し、
【０００２】
特に、高速伝送レートを使用して送信されるデータフレームを、低速伝送レートを使用して送信されるデータフレームより優先的に送信する優先制御を用いることにより、データ伝送レートに応じたパフォーマンスを提供する無線パケット通信システムの無線基地局装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
無線基地局と無線端末との間の通信環境に応じて、送信局側がデータ伝送レートを動的にスイッチングする無線通信システムとして、ＩＥＥＥ８０２．１１委員会により規定されるＩＥＥＥ８０２．１１システムが、従来より知られている。
【０００４】
このＩＥＥＥ８０２．１１システムでは、複数の無線端末がフレームの衝突が生じないようにキャリアセンスしながらデータを送信するＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐ１ｅ Ａｃｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を用いたＤＣＦ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ 分散制御手順）がアクセス制御方法として規定されている。
【０００５】
ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、各無線端末ならびに無線基地局は、ランダムアクセス手順に従い、データ送信権を得た場合にのみデータを送信する。
【０００６】
また、ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおいては、データフレーム送信は、データフレームを送信した無線基地局及び各無線端末がそのデータ送信に対する肯定応答であるＡＣＫフレームを送信先の無線端末あるいは無線基地局から受け取った場合に、送信成功となる。一方、データフレーム送信は、ＡＣＫフレームを受け取らなかった場合には、送信失敗となる。
【０００７】
図９は、従来のデータ伝送時におけるマルチレート制御の例を示す図である。図９に示す従来のマルチレート制御では、無線アクセス制御として、ＩＥＥＥ８０２．１１システムのＤＣＦが使用されている。無線基地局１００は、配下の無線端末２００、２０１宛にデータフレームの送信を行っている。
【０００８】
無線基地局１００から無線端末２００へのデータ送信は、複数回連続して失敗している。一方、無線基地局１００から無線端末２０１へのデータ送信が複数回連続して成功している。
【０００９】
ここで無線基地局１００は、複数のデータ伝送レートＲ１、Ｒ２、Ｒ３を有している。無線端末２００宛の最初のデータフレームＤ１および無線端末２０１への最初のデータＤ６は、共に伝送レートＲ２で送信されている。
【００１０】
無線基地局１００は、無線端末２００への、データフレームＤ１からデータフレームＤ４までの送信を連続して失敗している。したがって、次のデータフレームＤ５は、データフレームＤ１からデータフレームＤ４までを送信した時のデータ伝送レートＲ２より低速なデータ伝送レートＲ３で送信されている。
【００１１】
なぜなら、データフレームＤ１からデータフレームＤ４までの送信を連続して失敗したため、データフレームを、より低速なデータレートで確実に送信することにより、無線パケット通信における高パフォーマンス化を図るためである。
【００１２】
一方、無線基地局１００は、無線端末２０１宛への、データフレームＤ６からデータフレームＤ８までの送信を連続して成功させている。したがって、次のデータフレームＤ９は、データフレームＤ６からデータフレームＤ８までを送信したときのデータ伝送レートＲ２より高速なデータ伝送レートＲ１で送信されている。
【００１３】
なぜなら、データフレームＤ６からデータフレームＤ８までの送信を連続して成功させたため、データフレームを、より高速なデータレートで送信することにより、無線パケット通信における高パフォーマンス化を図るためである。
【００１４】
このように、従来のマルチレート制御においては、無線基地局は、自律的にチャネル状態を見ることにより、データの送信の可否を判断し、データを送信していた。すなわち、上記したように、無線基地局は、データの送信にとって良い環境にある無線端末へは高速なデータレートでデータフレームを送信する一方で、データの送信にとって悪い環境にある無線端末へは、低速なデータレートで確実にデータフレームを送信することで、無線パケット通信における高パフォーマンス化を図っていた。
【００１５】
データ伝送時における優先制御方法として、ＩＥＥＥ８０２委員会において標準化されたＩＥＥＥ８０２．１Ｄ Ａｎｎｅｘ Ｈを用いる方法が、従来より知られている。図１０は、この方法、すなわち、従来のデータ伝送時における優先制御方法を示す図である。ＩＥＥＥ８０２．１ Ｄ Ａｎｎｅｘ Ｈは、有線システム上のプロトコルであり、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を対象としている。
【００１６】
ＩＥＥＥ８０２．１ Ｄ Ａｎｎｅｘ Ｈに従う通信システムでは、データ中継装置（以下ブリッジとよぶ）は、中継すべきデータを一時的に蓄積するための送信キューを最大７つ有し、各送信キューには提供すべきサービスの品質に応じた優先度が設定される。また、送受信するデータフレーム内に当該フレームの優先度を示すフィールドが設定されている。
【００１７】
前記ブリッジは中継するデータフレームに設定された優先度をもとに、データフレームを優先度に応じた適切な送信キューに蓄積する。前記ブリッジは、規定されたアルゴリズムに従って送信キューからデータを取り出し、当該取り出したデータを送信する。
【００１８】
なお、このときのアルゴリズムは、特に規定されていないが、代表的なものとしてＷＦＱ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｆａｉｒ Ｑｕｅｕｉｎｇ）やＷＲＲ（Ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｒｏｕｎｄ Ｒｏｂｉｎ）、ＣＢＱ（Ｃｌａｓｓ Ｂａｓｅｄ Ｑｕｅｕｉｎｇ）などの既存の方法を基にしたアルゴリズムが用いられる。
【００１９】
このように、従来の優先制御方法では、サービス品質に応じた送信キューをブリッジに設けることにより、データのサービス品質に応じた優先制御を行っていた。
【００２０】
上記のように、従来は、無線基地局と無線端末との間のデータ伝送レートをその通信環境に応じて適応的に変えることで、無線システム全体の高パフォーマンス化を図っていた。 すなわち、従来方式における無線基地局から無線端末への下り方向のデータ送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく競合アクセス制御と、配下の無線端末との間の通信環境に応じてデータ伝送レートを決定するマルチレート制御を用いて行われてきた。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のマルチレート制御では、好環境下にある無線端末宛の高速通信用データフレームも劣悪な環境下にある無線端末宛の低速通信用データフレームも、単一のデータ送信キューを用いて行われる。したがって、低速レートを使用してデータの受信を行う無線端末の数およびそのデータ量が増えた場合に、高速レートを使用してデータの受信を行う無線端末は、そのデータ伝送レートに見合うスループットおよびデータ受信に対する遅延時間等のパフォーマンスが得られないといった問題があった。
【００２２】
図１１は、従来のマルチレート制御を用いたデータ伝送時の問題点を示す図である。図１１に示す無線アクセス制御では、ＩＥＥＥ８０２．１１システムにおけるＣＳＭＡ／ＣＡが使用されている。無線基地局１００は、配下の無線端末２００、２０１、２０２宛に等しいサイズのデータフレームを送信している。
【００２３】
なお、図１１では、無線端末２００、２０１宛のデータフレームは、６Ｍｂｉｔ／ｓ、無線端末２０２宛のデータフレームは２４Ｍｂｉｔ／ｓの伝送レートを使用する。したがって、図１１の無線端末２００、無線端末２０１宛のデータフレーム送信時間は、無線端末２０２宛のデータフレーム送信時間の４倍の長さである。
【００２４】
無線基地局１００の有するデータ送信キューは単一であるため、配下の無線端末宛のデータフレームは、キューに格納された順で送信される。したがって、無線端末２００、２０１のように、６Ｍｂｉｔ／ｓでしか通信できない通信環境の悪い位置に存在する無線端末の数が増えるにつれ、無線端末２０２のような２４Ｍｂｉｔ／ｓで通信できる好環境下の無線端末は、その高速伝送レートに見合うだけのパフォーマンスが得られなくなる。
【００２５】
本発明は、かかる事情に鑑み、無線基地局にデータ伝送レートが異なる複数の送信キューを用意した上でマルチレート制御に優先制御を加えて、高速レートを使用して送信されるデータフレームを低速レートを使用して送信されるデータフレームより優先的に送信することにより、高速レートでの受信を行う無線端末の高パフォーマンス化、また、無線ＬＡＮシステム全体の高パフォーマンス化を実現することを目的とする。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、前記特許請求の範囲に記載した手段によって解決される。すなわち、請求項１に係る発明は、有線ネットワークと無線ネットワークとのデータ中継を行う無線基地局装置であって、配下の無線端末へ送信するデータフレームの伝送レートを、複数ある伝送レートの中から無線媒体の通信環境に応じて選択した上で当該無線端末と無線パケット通信を行うマルチレート対応無線基地局装置において、
【００３６】
配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表を作成する手段と、配下の無線端末宛にデータが到着した際に、該データの統計を配下の各無線端末毎に計算する統計データ取得手段と、到着した配下の無線端末宛のデータフレームを複数の異なるデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別送信キューと、
【００３７】
前記伝送レート管理表より得た伝送レート毎に属する無線端末の数と、前記統計データ取得手段より得た各無線端末宛の一定時間Ｔｓあたりのデータ量とを用いて、各データ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てる、データを送信できる機会の多さに対応した優先度を設定する手段と、複数のデータ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てられる優先度を管理するための伝送レート別優先度管理表を作成する手段と、を備えることを特徴とするマルチレート対応無線基地局装置である。
【００３８】
かかる請求項１に係る発明は、有線ネットワークと無線ネットワーク間のデータ中継を行う無線基地局と、これと従属関係にあり前記無線基地局と無線パケット通信を行う無線端末とで構成されるマルチレート対応無線基地局装置である。
【００３９】
当該無線基地局装置は、データの送信に先立ちキャリアセンスを行い、他の無線端末および無線基地局がデータを送信していないことを確認後、データフレームの送信を行ってもよい。当該無線基地局装置は、データフレームを送信するための複数のデータ伝送レートを有する。当該無線基地局装置は、無線媒体の通信環境に応じて送信するデータフレームの伝送レートを選択する手段を有する。
【００４０】
当該無線基地局装置は、特定の受信局に対し、連続してデータフレーム送信に失敗した場合には、該データ送信局のデータ伝送レートを下げる手段を有してもよい。当該無線基地局装置は、特定の受信局に対し、連続してデータフレーム送信に成功し、
【００４１】
かつ現在使用しているデータ伝送レートが、使用可能なデータ伝送レートの中で最高のデータ伝送レートではない場合、該データ送信局のデータ伝送レートを上げる手段を有してよい。
【００４２】
当該無線基地局装置は、データフレーム送信が複数の伝送レートで行われる、マルチレート機能を有したマルチレート対応無線基地局装置である。優先度は、データを送信できる機会の多さに対応したものであって、高位の優先度に属するデータは低位の優先度に属するデータより、低遅延、高速のデータ通信が可能となる。
【００４３】
当該無線基地局装置は、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表と、配下の無線端末宛にデータが到着した際に、該データの統計を配下の各無線端末毎に計算する統計データ取得手段と、前記無線基地局に到着した無線端末宛のデータフレームを複数の異なるデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別送信キューと、
【００４４】
前記伝送レート管理表より得た伝送レート毎に属する無線端末の数と、前記統計データ取得手段より得た各無線端末宛の一定時間Ｔａあたりのデータ量を用いて、各データ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てる優先度を決定する手段と、複数のデータ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てられる優先度を管理するための伝送レート別優先度管理表とを備える。
【００４５】
上記請求項１に記載の発明は、従来の技術とは、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に伝送レート管理表を用いて管理している点、配下の無線端末宛のデータフレームをデータ伝送レート別に格納するための複数の伝送レート別送信キューを用意している点、
【００４６】
無線端末宛のデータ量の統計を統計データ取得手段により計算している点、伝送レート毎に属する無線端末の数を計算し、各伝送レートに属する無線端末数および各無線端末のデータ通信量から各データ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てる優先度を決定する手段を有している点と、データ伝送レート別キューへの優先度の割り当てを伝送レート別優先度管理表により行っている点が異なる。
【００４７】
請求項２に係る発明は、配下の各無線端末に対応する変数を有し、各無線端末に対する到着レートを計算する際に、時間間隔Ｔａ毎にＴａ内に到着したデータの量を計算し、該データの量を前記Ｔａで割った値、すなわち時間間隔Ｔａ内での平均到着レートを計算する手段を有するカウンタを、請求項１に記載の統計データ取得手段内部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のマルチレート対応無線基地局装置である。
【００４８】
かかる請求項２に記載の発明は請求項１に記載のマルチレート対応無線基地局装置において、統計データ取得手段内部にカウンターを設け、該カウンター内部には配下の各無線端末に対応する変数を有し、各無線端末に対する到着レートを計算する際に、時間間隔Ｔａ毎にＴａ内に到着したデータの量を計算し、該データの量を前記Ｔａで割った値、すなわち時間間隔Ｔａ内での平均到着レートを計算する手段を設けて構成したものである。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態の第１の例（但し、特許請求の範囲には含まれない）を示す図であって、無線基地局の構成を示している。図中、実線の矢印はデータの流れを、また破線の矢印は制御の流れを意味する。無線基地局１００は、スケジューリング手段１１０、中継処理手段１２０、アクセス制御手段１３０、および変調などを行う下位レイヤ処理手段１４０、受信処理手段１５０から構成される。
【００５０】
この図では、中継処理手段１２０がデータリンク層に含まれない場合を示しているが、中継処理手段１２０がデータリンク層に含まれる場合もあり得る。このことは、以下に説明する他の図についても同様である。
【００５１】
本発明の対象となるのはスケジューリング手段１１０の部分である。スケジューリング手段１１０は、データフレームをデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別キュー１１１と、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表１１２と、伝送レートと優先度の対応表である伝送レート別優先度管理表１１３を有する。
【００５２】
本発明の実施の形態の第１の例におけるスケジューリング手段１１０では、データフレーム送信直後に受信手段１５０から報告されるデータ送信が成功したか否かの情報を基に、伝送レート管理表１１２は適宜更新する。なお、受信手段１５０では、送信したデータに対する肯定応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を受信したか否かで、前記データ送信が成功したか否かを判断する。
【００５３】
また、伝送レート管理表１１２より、適宜伝送レート別優先度管理表１１３を更新し、更新された前記伝送レート別優先度管理表１１３から得られた情報を基に各伝送レート別キューヘ割り当てられる優先度か決定される。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態の第１の例の制御を説明するフローチャートである。図２に記載の処理は、図１に示した無線基地局１００におけるスケジューリング手段１１０が中継処理部１２０から受け渡されたデータをアクセス制御手段１３０に渡すまでの間の処理である。スケジューリング手段１１０は、中継データが到着した場合（ステップＳ００１）、ステップＳ００２に進み前記中継データのヘッダ部に記されている宛先端末を読みとる。
【００５５】
次にステップＳ００３に進み、伝送レート管理表１１２を用いて、その宛先端末へのデータ送信時に使用する伝送レートを調べる。到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されている場合は、該中継データの宛先端末に対応する伝送レートを取得し、伝送レート別キュー１１１の中の適切なキューにデータを挿入し（ステップＳ００４）、ステップＳ００７へ進む。
【００５６】
前記中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されていない場合は、使用可能なデータ伝送レートの中で最も高速な伝送レートを使用すると判断し、前記伝送レートに対応する伝送レート別キュー１１１にデータを挿入する（ステップＳ００５）。
【００５７】
次にステップＳ００６に進み、前記宛先端末とデータ送信時に使用するデータレートの対応を、伝送レート管理表１１２に新規に追記する。次にステップＳ００７において、伝送レート別キュー内にデータが有るか否かを判断する。データが存在しない場合にはステップＳ００ｌに戻り、再び中継データが到着するか否かの判断を行う。データがキュー内に存在する場合には、ステップＳ００８に進み、データの送信処理を行う。
【００５８】
なお、各伝送レート別キュー１１１は事前に伝送レート別優先度管理表１１３によりその伝送レートに応じた優先度がそれぞれ割り当てられている。データ送信処理時に、伝送レート別キューの選択は、前記優先度に応じて行われる。
【００５９】
次にステップＳ００９において、データフレームを送信した後、そのデータ送信に使用する伝送レートに変更があるか無いかを判断し、変更が無い場合にはステップＳ００ｌに戻り再び中継データが到着するか否かの判断を行い、変更が有る場合にはステップＳ０１０に進み、前記伝送レート管理表１１２に記載されている前記送信先宛先端末と新規伝送レートの対応を変更する。
【００６０】
図３は、本発明の実施の形態の第２の例を示す図であって、無線基地局の構成を示している。図中、実線の矢印はデータの流れを、また破線の矢印は制御の流れを意味する。無線基地局１００はスケジューリング手段１１０、中継処理手段１２０、アクセス制御手段１３０、および変調などを行う下位レイヤ処理手段１４０、受信処理手段１５０から構成される。
【００６１】
本発明の対象となるのはスケジューリング手段１１０の部分である。スケジューリング手段１１０は、データフレームをデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別キュー１１１と、配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表１１２と、
【００６２】
伝送レートと優先度の対応表である伝送レート別優先度管理表１１３と、各無線端末宛のデータ量の統計を取るための統計データ取得手段１１４を有する。
【００６３】
本発明の実施の形態の第２の例におけるスケジューリング手段１１０では、データフレーム送信直後に受信手段１５０から報告されるデータ送信が成功したか否かの情報を基に、伝送レート管理表１１２は適宜更新する。なお、受信手段１５０では、送信したデータに対する肯定応答フレーム（ＡＣＫフレーム）を受信したか否かで、前記データ送信が成功したか否かを判断する。
【００６４】
一方、統計データ取得手段１１４は、中継データ到着時に各無線端末宛のデータ量の統計値を適宜更新する。また、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４より、適宜伝送レート別優先度管理表１１３を更新し、更新された前記伝送レート別優先度管理表１１３から得られた情報を基に各伝送レート別キューヘ割り当てられる優先度が決定される。
【００６５】
図４は、本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局１００において、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４から伝送レート別優先度管理表１１３を作成するための手段の第１の例を示すものである。図４の例では、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４より、各伝送レート毎にその伝送レートを使用してデータ通信を行う無線端末の数と一定時間当たりの総データ量を計算する。
【００６６】
その後、各伝送レートに対して優先度を割り当てる際、各優先度におけるー定時間当たりの総データ量が等しくなるように、優先度の割り当てを行う。
【００６７】
すなわち、図４では、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓに属する無線端末の数がそれぞれ１０台、１８Ｍｂｉｔ／ｓ、３６Ｍｂｉｔ／ｓに属する無線端末の数がそれぞれ２０台であり、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量はそれぞれ１Ｍｂｉｔ／ｓ、伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓ、３６Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量はそれぞれ２Ｍｂｉｔ／ｓである。
【００６８】
このため、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓに優先度３、１８Ｍｂｉｔ／ｓに対して優先度２、３６Ｍｂｉｔ／ｓに対して優先度１が割り当てられる。図４では、各優先度における一定時間あたりの総データ量はそれぞれ２Ｍｂｉｔ／ｓとなる。
【００６９】
図５は、本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局１００において、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４から伝送レート別優先度管理表１１３を作成するための手段の第２の例を示す図である。図５の例では、図４と同様、伝送レート管理表１１２と統計データ取得手段１１４より、各伝送レート毎にその伝送レートを使用してデータ通信を行う無線端末の数と一定時間あたりの総データ量を計算する。
【００７０】
図５の例では、各伝送レートを使用して送信されるデータの一定時間あたりの総量と、その伝送レートの大きさに応じて優先度が割り当てられる。図５の例では、伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓ、１２Ｍｂｉｔ／ｓ、１８Ｍｂｉｔ／ｓ、３６Ｍｂｉｔ／ｓに属する無線端末の数はそれぞれ２０台であり、一定時間あたりの総データ量はそれぞれ２Ｍｂｉｔである。
【００７１】
このとき最高の伝送レートは３６Ｍｂｉｔ／ｓであるため、３６Ｍｂｉｔ／ｓに対して最高優先度１を割り当て、この伝送レートにおける一定時間あたりの総データ量２Ｍｂｉｔを基準にその他の伝送レートの優先度を決定する。
【００７２】
図５の例では、伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓは、３６Ｍｂｉｔ／ｓの次に高速な伝送レートであるため、優先度２が割り当てられる。図５の例では、優先度２が割り当てられた伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓは優先度１が割り当てられた最高の伝送レート３６Ｍｂｉｔ／ｓの半分の伝送レートであるため、優先度２には優先度１の２倍のデータ量、すなわち４Ｍｂｉｔのデータ送信が許可される。
【００７３】
伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量は、２Ｍｂｉｔである。１８Ｍｂｉｔ／ｓの次に高速な伝送レート１２Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量も２Ｍｂｉｔであるため、伝送レート１２Ｍｂｉｔ／ｓに対しても優先度２が割り当てられる。
【００７４】
次に伝送レート６Ｍｂｉｔ／ｓには優先度３が割り当てられる。なお、図５の例において、伝送レート１８Ｍｂｉｔ／ｓで送信されるデータの一定時間あたりの総量が４Ｍｂｉｔ以上であった場合には優先度２が割り当てられる伝送レートは１８Ｍｂｉｔ／ｓだけとなり、１２Ｍｂｉｔ／ｓには優先度３が割り当てられる。
【００７５】
図６は、本発明の実施の形態の第２の例の制御を説明するフローチャートである。図６に記載の処理は、図２に示した無線基地局１００におけるスケジューリング手段１１０が中継処理部１２０から受け度されたデータをアクセス制御手段に渡すまでの間の処理である。スケジューリング手段１１０は中継データが到着した場合（ステップＳｌ０ｌ）、ステップＳｌ０２に進み前記中継データのヘッダ部に記されている宛先端末を読みとる。
【００７６】
次にステップＳｌ０３に進み、伝送レート管理表１１２を用いて、その宛先端末へのデータ送信時に使用する伝送レートを調べる。到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されている場合は、該中継データの宛先端末に対応する伝送レートを取得し、伝送レート別キュー１１１の中の適切なキューにデータを挿入する（ステップＳ１０４）。
【００７７】
次にステップＳ１０５に進み、統計データ取得手段１１４により前記無線端末宛の統計データを更新し、この統計データ更新により伝送レート別優先度管理表１１３に記載されている各伝送レートと優先度の対応に変更が有るか否かの判断を行う（ステップＳｌ０６）。伝送レート別優先度管理表１１３に変更がある場合は、ステップＳｌ０７に進み前記伝送レート別優先度管理表を変更し、ステップＳｌｌ０に進む。
【００７８】
伝送レート別優先度管理表１１３に変更が無い場合は、ステップＳ１１０に進む。またステップＳ１０３における判断において、前記中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されていない場合は、使用可能なデータ伝送レートの中で最も高速な伝送レートを使用すると判断し、前記伝送レートに対応する伝送レート別キュー１１１にデータを挿入する（ステップＳ１０８）。次にステップＳ１０９に進み、前記宛先端末とデータ送信時に使用するデータレートの対応を、伝送レート管理表１１２に新規に追記する。
【００７９】
次にステップＳｌｌ０において、伝送レート別キュー内にデータが有るか否かを判断する。データが存在しない場合にはステップＳ００１に戻り、再び中継データが到着するか否かの判断を行う。データがキュー内に存在する場合には、ステップＳ１１１に進み、データの送信処理を行う。
【００８０】
なお、各伝送レート別キュー１１１は事前に伝送レート別優先度管理表１１３によりその伝送レートに応じた優先度がそれぞれ割り当てられている。データ送信処理時に、伝送レート別キューの選択は、前記優先度に応じて行われる。
【００８１】
次にステップＳ１１２において、データフレームを送信した後、そのデータ送信に使用する伝送レートに変更があるか無いかを判断し、変更が無い場合にはステップＳ１０１に戻り再び中継データが到着するか否かの判断を行い、変更が有る場合にはステップＳ１１３に進み、前記伝送レート管理表１１２に記載されている前記送信先宛先端末と新規伝送レートの対応を変更する。
【００８２】
次に、ステップＳ１１３における送信管理表１１２の更新により伝送レート別優先度管理表に変更が有るか否かの判断をステップＳ０１４において行い、前記伝送レート別優先度管理表に変更が無い場合にはステップＳ１０１に戻り再び中継データが到着するか否かの判断を行い、変更がある場合には、ステップＳ１１５に進み、前記伝送レート別優先度管理表を更新する。
【００８３】
図７は本発明の実施の形態の第３の例を示す図であって、無線基地局の構成を示している。本発明の実施の形態の第３の例では、無線基地局は図３の構成に加え、統計データ取得手段１１４内部に各無線端末宛のデータ送信時の統計を取るためのカウンタ１１５を、並びに、スケジューリング手段１１０内部にタイマー１１６を持つ。
【００８４】
前記カウンター１１５は、配下の無線端末数分の変数が用意されており、一定の時間間隔Ｔａ毎に無線基地局に到着した各無線端末宛のデータの平均伝送速度の結果が保持される。また前記タイマー１１６は、一定時間間隔Ｔａ毎にタイムアウトし、スケジューリング手段１１０はこれを機に統計データの演算を行う。
【００８５】
図８は、本発明の実施の形態の第３の例の制御を示すフローチャートである。スケジューリング手段１１０は、ステップＳ２０１でタイマー１１６を姶動させ、ステップＳ２０２に進み中継データが到着しているか否かの判断を行う。中継データか到着した場合、ステップＳ２０３に進み前記中継データのヘッダ部に記されている宛先端末を読みとる。次にステップＳ２０４に進み、伝送レート管理表１１２を用いて、その宛先端末へのデータ送信時に使用する伝送レートを調べる。
【００８６】
到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記されている場合は、該中継データの宛先端末に対応する伝送レートを取得し、伝送レート別キュー１１１の中の適切なキューにデータを挿入する（ステップＳ２０５）。
【００８７】
また到着した中継データの宛先端末が伝送レート管理表１１２に記載されていない場合は、使用可能なデータ伝送レートの中で最も高速な伝送レートを使用すると判断し、前記伝送レートに対応する伝送レート別キュー１１１にデータを挿入する（ステップＳ２０６）。
【００８８】
次にステップＳ２０７に進み、前記宛先端末とデータ送信時に使用するデータレートの対応を、伝送レート管理表１１２に新規に追記する。次にステップＳ２０８において、伝送レート別キュー内にデータが有るか否かを判断する。
【００８９】
データが存在する場合にはステップＳ００９に進み、データの送信処理を行う。なお、各伝送レート別キュー１１１は事前に伝送レート別優先度管理表１１３によりその伝送レートに応じた優先度がそれぞれ割り当てられている。
【００９０】
データ送信処理時に、伝送レート別キューの選択は、前記優先度に応じて行われる。伝送レート別キュー内にデータが無い場合には、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、ステップＳ２０１でスタートさせたタイマー１１６がタイムアウトしたか否かの判断を行い、タイムアウトしていない場合には、ステップＳ２１１に進み、データフレームを送信した後、そのデータ送信の際に使用する伝送レートに変更があるか否かの判断を行う。
【００９１】
伝送レートに変更がない場合には、ステップＳ２０２に戻り、中継データの到着の有無の判断を行う。伝送レートに変更がある場合には、ステップＳ２１２に進み、伝送レート管理表を更新し、ステップＳ２０２へ戻る。
【００９２】
また、ステップＳ２１０の判断において、タイマー１１６がタイムアウトした場合、ステップＳ２１３に進み、データフレームを送信した後、そのデータ送信の際に使用する伝送レートに変更があるか否かの判断を行う。使用する伝送レートに変更が無い場合にはステップＳ２１５に進み、伝送レートに変更が有る場合には、ステップＳ２１４に進み、伝送レート管理表１１２を更新した後、ステップＳ２１５へ進む。
【００９３】
ステップＳ２１５では、無線基地局１００に到着した各無線端末宛のデータの平均伝送速度が計算され、ステップＳ２１６に進む。ステップＳｌ１５の統計情報解析結果および伝送レート管理表１１２から、伝送レート別優先度管理表１１３を更新する（ステップＳ２１６）。その後、ステップＳ２０１に戻り、上記の制御を繰り返す。
【００９４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような構成を有しているので、以下に述べるような利点を有する。
【００９５】
すなわち、本発明の実施の形態の第１の例によれば、無線基地局に複数のデータ伝送レート別の送信キューを用意し、マルチレート制御に優先制御を加えることにより、高速レートを使用するデータフレームを低速レートを使用して送信されるデータフレームより優先的に送信することが可能となる。
【００９６】
これにより、データ送信時に使用する伝送レートの高低に応じて、送信機会の多少を設定することが可能となり、高速な伝送レートを使用してデータの受信を行う無線端末はより高いパフォーマンスを得ることが可能となる。この結果、無線ＬＡＮシステム全体の高パフォーマンス化を実現することができる。
【００９７】
本発明の実施の形態の第２の例によれば、上記効果に加え、無線基地局から送信されたデータを、同一の伝送レートを使用して受信を行う無線端末の数、および受信するデータ量をデータ伝送レート毎に計算し、その結果から複数のデータ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューヘの優先度の割り当てを行うことが可能となる。
【００９８】
これにより、各伝送レートヘの優先度の割り当てが、配下の無線端末の数の増減および無線端末宛のデータ量の増減等の時間変化に柔軟に応じて行うことが可能となる。この結果、無線ＬＡＮシステム全体の高パフォーマンス化を実現することか可能となる。
【００９９】
本発明の実施の形態の第３の例によれば、上記効果に加え、無線基地局が配下の無線端末宛のデータの統計を宛先無線端末毎にとる際に、一定時間毎の平均データ到達レートを用いることで、演算を簡略化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１の例の制御を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局において、伝送レート管理表から伝送レート別管理表を作成するための手段の第１の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態の第２の例の無線基地局において、伝送レート管理表から伝送レート別管理表を作成するための手段の第２の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の第２の例の制御を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の第３の例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の第３の例の制御を示す図である。
【図９】従来のデータ伝送時におけるマルチレート制御の例を示す図である。
【図１０】従来のデータ伝送時における優先制御を示す図である。
【図１１】従来のマルチレート制御を用いたデータ伝送時の問題点の例を示す図である。
【符号の説明】
１００ 無線基地局
１１０ スケジューリング手段
１１１ 伝送レート別キュー
１１２ 伝送レート管理表
１１３ 伝送レート別優先度管理表
１１４ 統計データ取得手段
１１５ カウンタ
１１６ タイマー
１２０ 中継処理手段
１３０ アクセス制御手段
１４０ 下位レイヤ送信手段
１５０ 受信処理手段
２０１〜２０２ 無線端末
Ｄｌ〜Ｄ９ データフレーム
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 伝送レート（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）
Ａ ＡＣＫフレーム
Claims (2)
- 有線ネットワークと無線ネットワークとのデータ中継を行う無線基地局装置であって、配下の無線端末へ送信するデータフレームの伝送レートを、複数ある伝送レートの中から無線媒体の通信環境に応じて選択した上で当該無線端末と無線パケット通信を行うマルチレート対応無線基地局装置において、
配下の無線端末との間でデータの送受信を行う際のデータ伝送レートを、無線端末毎に管理するための伝送レート管理表を作成する手段と、
配下の無線端末宛にデータが到着した際に、該データの統計を配下の各無線端末毎に計算する統計データ取得手段と、
到着した配下の無線端末宛のデータフレームを複数の異なるデータ伝送レート別に格納するための伝送レート別送信キューと、前記伝送レート管理表より得た伝送レート毎に属する無線端末の数と、前記統計データ取得手段より得た各無線端末宛の一定時間Ｔｓあたりのデータ量とを用いて、各データ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てる、データを送信できる機会の多さに対応した優先度を設定する手段と、
複数のデータ伝送レートおよびデータ伝送レート別キューに割り当てられる優先度を管理するための伝送レート別優先度管理表を作成する手段と、
を備えることを特徴とするマルチレート対応無線基地局装置。 - 配下の各無線端末に対応する変数を有し、各無線端末に対する到着レートを計算する際に、時間間隔Ｔａ毎にＴａ内に到着したデータの量を計算し、該データの量を前記Ｔａで割った値、すなわち時間間隔Ｔａ内での平均到着レートを計算する手段を有するカウンタを、請求項１に記載の統計データ取得手段内部に設けた
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチレート対応無線基地局装置。
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