JP3970563B2 - 送信制御方法、通信システムおよび基地局 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の通信端末が伝送路を共用して通信を行う場合に用いて好適な送信制御方法、通信システムおよび基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、無線通信機能を有するモバイルコンピュータが無線通信サービスを提供する通信網の基地局と無線通信を行う場合や、複数のコンピュータが同一の有線通信回線を介して他のコンピュータと有線通信を行う場合など、複数の通信端末が伝送路を共用して通信を行う場合には、伝送路の使用に関して何らかのアクセス制御を行う必要がある。このため、例えば、ＣＤＭＡ方式や、ＦＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、ポーリング方式、ＡＬＯＨＡ方式、ＣＳＭＡ方式など、様々なアクセス制御方式が実用化されている。
【０００３】
ここで、ＣＳＭＡ方式は、通信端末がフレーム（データ伝送の単位）を送信するに先立って伝送路のキャリアセンスを行い、伝送路が他の通信端末によって使用されていないことを確認した後に、フレームの送信を行うものである。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線ＬＡＮでは、アクセス制御方式として上記ＣＳＭＡ方式にフレームの衝突回避機能を加えたＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用している。また、有線ＬＡＮであるイーサネットでは、上記ＣＳＭＡ方式に送信フレームの衝突検出機能を加えたＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＳＭＡ方式を採用している通信システムでは、例えば、伝送路を共用する複数の通信端末の中に、多量のデータ送信、すなわちフレームを次々と送信している通信端末が一定数以上存在すると、これらの通信端末のデータ送信期間中に伝送路を共用する他の通信端末がデータ送信を行おうとした場合に、フレームの送信機会をなかなか得ることができず、データ送信に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００５】
一方、例えば、アクセス制御方式としてＴＤＭＡ方式を採用している通信システムでは、伝送路を共用する各通信端末に対して予めデータ送信用のタイムスロットが割り当てられるため、各通信端末のデータの送信機会は完全に保証されている。しかしながら、この場合は、伝送路を共用する複数の通信端末のうち実際にデータ送信を行っている通信端末の台数が少ない場合に、伝送路のスループットが低下し、通信端末のデータ送信に要する所要時間に多くのロスが含まれてしまう。
【０００６】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、伝送路を共用する複数の通信端末のデータの送信機会を、伝送路のスループットを低下させることなく平等にすることのできる送信制御方法、通信システムおよび基地局を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の送信制御方法は、基地局が、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数過程と、前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記計数過程にて計数された台数に応じた信号を送信する信号送信過程と、前記各通信端末が、前記信号送信過程にて送信された信号を受信する受信過程と、前記各通信端末が、前記受信過程にて受信された信号に基づいて、前記基地局に対して１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定過程と、前記各通信端末が、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記決定過程にて決定された待機時間に従ってデータを送信する送信制御過程とを有する。
【０００８】
また、本発明の送信制御方法は、基地局が、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数過程と、前記基地局が、前記計数過程にて計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定過程と、前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定過程にて決定された待機時間を報知する信号を送信する信号送信過程と、前記各通信端末が、前記信号送信過程にて送信された信号を受信する受信過程と、前記各通信端末が、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記受信過程にて受信された信号が示す待機時間に従ってデータを送信する送信制御過程とを有する。
【０００９】
また、本発明の通信システムは、基地局と通信端末とを有する通信システムであって、前記基地局は、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記計数手段により計数された台数に応じた信号を送信する信号送信手段とを有し、前記通信端末は、前記信号送信手段により送信された信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号に基づいて、前記基地局に対して１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記決定手段により決定された待機時間に従ってデータを送信する送信制御手段とを有する。
【００１０】
また、本発明の通信システムは、基地局と通信端末とを有する通信システムであって、前記基地局は、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する信号送信手段とを有し、前記通信端末は、前記信号送信手段により送信された信号を受信する受信手段と、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記受信手段により受信された信号が示す待機時間に従ってデータを送信する送信制御手段とを有する。
【００１３】
また、本発明の基地局は、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する送信手段とを有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付されている。また、かかる実施形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲で任意に変更可能である。
【００２０】
［Ａ−１．実施形態の構成］
＜１．無線ＬＡＮの構成＞
図１は、この発明に係る基地局３０ａ，３０ｂおよび通信端末４０ａ〜４０ｄを含む無線ＬＡＮ１の構成を例示するブロック図である。同図に示されるように、無線ＬＡＮ１は、ゲートウェイサーバ１０と、コントロールサーバ２０と、基地局３０ａ，３０ｂと、通信端末４０ａ〜４０ｄとを有する。また、通信端末４０ａ〜４０ｄは、基地局３０ａ，３０ｂに対してデータを送信するための無線伝送路（無線チャネル）におけるメディアアクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance）方式を採用している。
【００２１】
なお、図１においては図面が煩雑になることを防ぐために、無線ＬＡＮ１を構成する所定の基地局３０ａ，３０ｂと、無線ＬＡＮ１の拡張サービスエリア３６に収容される所定の通信端末４０ａ〜４０ｄのみが示されている。また、以下、本明細書においては、特に区別を必要としない限り、基地局３０ａ，３０ｂを基地局３０、通信端末４０ａ〜４０ｄを通信端末４０、基本サービスエリア３５ａ，３５ｂを基本サービスエリア３５と記載する。
【００２２】
ゲートウェイサーバ１０は、無線ＬＡＮ１とインターネットとを相互接続するための機能を有する。また、コントロールサーバ２０には、無線ＬＡＮ１により提供されるパケット通信サービスに加入している各通信端末４０毎に、通信端末４０の端末ＩＤと、この通信端末４０が現在在圏している基本サービスエリア３５をカバーする基地局３０の基地局ＩＤとが対応付けられて登録されている。
【００２３】
基地局３０は、自局３０のカバーする基本サービスエリア３５に在圏している通信端末４０と無線通信を行い、パケットデータを送受信する。この基地局３０は、基本サービスエリア３５内の通信端末４０の台数を計数する機能、基本サービスエリア３５内の通信端末４０が当該基地局３０に対してフレーム（データ伝送の単位）を送信してから次のフレームを送信することが可能になるまでのバックオフ時間を、上記計数した通信端末４０の台数に応じて決定する機能、決定したバックオフ時間に関する情報を含んだ信号を基本サービスエリア３５内に送信（放送）する機能などを有している。
【００２４】
通信端末４０は、無線ＬＡＮ１により提供されるパケット通信サービスを受ける移動機であり、例えば、無線通信機能を有するモバイルコンピュータなどである。この通信端末４０は、自機４０が在圏する基本サービスエリア３５をカバーする基地局３０と無線通信を行い、無線ＬＡＮ１を介してインターネットに接続された各種通信装置とパケット通信を行う機能を有している。
【００２５】
なお、本実施形態において同一の基本サービスエリア３５に在圏している複数の通信端末４０は、この基本サービスエリア３５をカバーする基地局３０に対して１つの無線チャネルを共用してフレームの送信を行う。
【００２６】
このため、通信端末４０は、前述したようにメディアアクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用しており、基地局３０へフレームを送信するに先立って無線チャネルのキャリアセンスを行い、他の通信端末４０が無線チャネルを使用して基地局３０へフレームを送信中であるか否か、すなわち、無線チャネルがアイドル状態であるか否かを判別する。そして、通信端末４０は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態であると判別した場合は、フレームの送信を実行し、このフレームの送信を完了してから、予め定められた複数種類のバックオフ時間のうち、基地局３０から指定されたバックオフ時間だけ待機した後、次フレームを送信するためのキャリアセンスを行う。一方、通信端末４０は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でないと判別した場合は、例えば、予め定められた送信延期時間だけ待機した後、フレームを送信するためのキャリアセンスを行う。
【００２７】
＜２．基地局の構成＞
図２は、図１に示された基地局３０のハードウェア構成を例示するブロック図である。同図に示されるように、基地局３０は、有線通信インタフェース３０１と、記憶部３０２と、無線通信部３０６と、ＣＰＵ３０７とを有し、これらの各部はバス３０８により接続されている。また、記憶部３０２は、ＲＯＭ３０３と、ＲＡＭ３０４と、ＨＤ（Hard Disk）などの不揮発性メモリ３０５とを有する。
【００２８】
有線通信インタフェース３０１は、基地局３０と、ゲートウェイサーバ１０、コントロールサーバ２０および他の基地局３０との間で行われる有線通信を制御する。また、ＲＯＭ３０３には、基地局３０各部の基本制御を司るプログラムなどが格納されている。
【００２９】
ＲＡＭ３０４は、ＣＰＵ３０７のワークエリアとして用いられ、ＣＰＵ３０７により実行されるプログラムや、各種データが一時的に格納される。また、ＲＡＭ３０４には、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａが設けられている。この制御ｂｉｔ格納領域３０４ａには、基地局３０が自局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じて決定した通信端末４０のバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータが格納される。
【００３０】
不揮発性メモリ３０５には、基地局３０用のオペレーティングシステムなどが格納されている。また、不揮発性メモリ３０５は、制御ｂｉｔテーブル３０５ａを有する。この制御ｂｉｔテーブル３０５ａには、図３に示されるように、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数と、通信端末４０のバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータとが対応付けられて格納されている。同図に示される例では、例えば、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が“０”〜“３”の場合は制御ｂｉｔデータ“０”が、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が“４”〜“７”の場合は制御ｂｉｔデータ“１”が対応付けられて格納されている。
【００３１】
また、図３からわかるように制御ｂｉｔテーブル３０５ａは、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が多くなるほど、制御ｂｉｔデータにより指定されるバックオフ時間の時間量がより大きな値となるように設計されている。なお、図３において点線で示されている「バックオフ時間データ」項目は、制御ｂｉｔデータにより指定されるバックオフ時間について参考のために記載したものであり、本来の制御ｂｉｔテーブル３０５ａを構成するデータ項目ではない。
【００３２】
図２に戻り、無線通信部３０６は、通信端末４０との間で行われる無線通信を制御する。この無線通信部３０６は、ＣＰＵ３０７の制御の下、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに格納されている制御ｂｉｔデータを含んだビーコンを生成し、このビーコンを基本サービスエリア３５内に送信する。また、無線通信部３０６は、基本サービスエリア３５内に在圏している通信端末４０宛のパケットデータを重畳した無線信号を生成して通信端末４０へ送信するとともに、通信端末４０から受信した無線信号を復調してパケットデータなどを得る。
【００３３】
ここで、ビーコンとは、基地局３０が基本サービスエリア３５内へ周期的に送信する無線信号であって、例えば、１秒間に数回程度の割合で送信される。なお、ビーコンは必ずしも同一周期で送信されるとは限らず、予め定められた送信周期から外れた送信タイミングで送信される場合もある。このビーコンは、本来、基本サービスエリア３５内の各通信端末４０に対して、アクセスする基地局３０を特定させるため、あるいは、上記各通信端末４０に対して、互いに同期を確立させるために用いられる信号である。本発明では、このビーコンを用いてバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータを通信端末４０へ送信する。
【００３４】
ＣＰＵ３０７は、記憶部３０２に格納されている各種プログラムを実行することにより、バス３０８を介して接続されている装置各部を制御する。このＣＰＵ３０７は、本実施形態に特有な処理として、制御ｂｉｔ決定処理（図６参照）およびビーコン送信処理（図７参照）を実行する。
【００３５】
＜３．通信端末の構成＞
図４は、図１に示された通信端末４０のハードウェア構成を例示するブロック図である。同図に示されるように、通信端末４０は、無線通信部４０１と、操作入力部４０２と、液晶表示部４０３と、記憶部４０４と、ＣＰＵ４０８とを有し、これらの各部はバス４０９により接続されている。また、記憶部４０４は、ＲＯＭ４０５と、ＲＡＭ４０６と、例えば、ＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、ハードディスクなどの不揮発性メモリ４０７とを有する。
【００３６】
無線通信部４０１は、基地局３０との間で行われる無線通信を制御する。この無線通信部４０１は、ＣＰＵ４０８の制御の下、例えばパケットデータなどを重畳した無線信号を生成して基地局３０へ送信する。また、無線通信部４０１は、基地局３０から送信されるビーコンなどの無線信号を受信し、この無線信号を復調してビーコンに含まれている制御ｂｉｔデータや、自機４０宛のパケットデータなどを得る。
【００３７】
操作入力部４０２は、文字や操作指示などを入力するキーボードや、ポインティングデバイスなどを備え、これらの入力装置の操作に応じた操作信号をＣＰＵ４０８に出力する。また、液晶表示部４０３は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示制御を行う駆動回路とを有する。
【００３８】
ＲＯＭ４０５には、通信端末４０各部の基本制御を司るプログラムなどが格納されている。ＲＡＭ４０６は、ＣＰＵ４０８のワークエリアとして用いられ、ＣＰＵ４０８により実行されるプログラムや、各種のデータが一時的に格納される。また、ＲＡＭ４０６には、バックオフ時間格納領域４０６ａが設けられている。このバックオフ時間格納領域４０６ａには、通信端末４０が基地局３０へデータ送信を行う際に使用するバックオフ時間データが格納される。
【００３９】
不揮発性メモリ４０７には、例えば、通信端末４０用のオペレーティングシステムやアプリケーションプログラムなど、各種のプログラムやデータが格納されている。また、不揮発性メモリ４０７は、バックオフ時間テーブル４０７ａを有する。このバックオフ時間テーブル４０７ａには、図５に示されるように、複数種類のバックオフ時間データが制御ｂｉｔデータと対応付けられて格納されている。同図に示される例では、例えば、制御ｂｉｔデータ“０”にはバックオフ時間データ“２５”が、制御ｂｉｔデータ“１”にはバックオフ時間データ“４０”が対応付けられて格納されている。
【００４０】
ここで、バックオフ時間（待機時間）とは、前述したように、通信端末４０が基地局３０へフレームを送信してから次のフレームの送信が可能となるまでの時間である。さて、同じ基本サービスエリア３５内の複数の通信端末４０が無線チャネルを共用して基地局３０と無線通信を行う場合、バックオフ時間の時間量を十分に大きな値にすれば、通信端末４０がフレームを送信してから次のフレームを送信するまでのバックオフ期間において、無線チャネルを共用する他の通信端末４０がフレームの送信を行うことができる。
【００４１】
但し、バックオフ時間の時間量を十分に大きな値に固定してしまうと、同じ基本サービスエリア３５内における通信端末４０の台数が少ない場合、すなわち、無線チャネルを共用する通信端末４０の台数が少ない場合に、無線チャネルのスループットが低下し、通信端末４０のデータ送信に要する所要時間に多くのロスが含まれてしまう。
【００４２】
そこで、本発明では、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じて適切な時間量のバックオフ時間を設定する。具体的に説明すると、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が少ない場合は、上述したバックオフ期間内にフレームの送信を行おうとする他の通信端末４０の台数も少ないので、バックオフ時間の時間量をそれほど大きな値に設定する必要はない。これに対して、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が多い場合は、上述したバックオフ期間内にフレームの送信を行おうとする他の通信端末４０の台数も多いので、在圏数が少ない場合と比較してバックオフ時間の時間量をより大きな値に設定する必要がある。以上のようなことから、本実施形態における通信端末４０は、同じ基本サービスエリア３５に在圏している通信端末４０の台数が多いほど、より大きな時間量のバックオフ時間を用いて基地局３０に対するデータ送信を行う。
【００４３】
また、バックオフ時間テーブル４０７ａに格納される各バックオフ時間データは、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数は勿論のこと、例えば、基地局３０に対する１送信当たりの最大フレーム間隔や、分散制御用のＤＩＦＳ（Distributed Inter Frame Space）、集中制御用のＰＩＦＳ（Point Inter Frame Space）、送達確認用のＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）など、フレームの送信に要する各種必要時間を考慮して決定される。
【００４４】
なお、例えば、ＤＩＦＳのバックオフ時間のみ可変制御することや、ＰＩＦＳのバックオフ時間のみ可変制御すること、あるいは、Ａｃｋ応答に使用するＳＩＦＳのバックオフ時間は固定とし、ＤＩＦＳおよびＰＩＦＳのバックオフ時間を可変制御すること、ＤＩＦＳ、ＤＩＦＳおよびＰＩＦＳの全てのバックオフ時間を可変制御することなどが可能である。
【００４５】
図４に戻り、ＣＰＵ４０８は、記憶部４０４に格納されている各種プログラムを実行することにより、バス４０９を介して接続されている装置各部を制御する。このＣＰＵ４０８は、本実施形態に特有な処理として、ビーコン受信処理（図８参照）およびデータ送信処理（図９参照）を実行する。
以上が本実施形態に係る無線ＬＡＮ１の構成である。
【００４６】
［Ａ−２．実施形態の動作］
次に、本実施形態の動作について説明する。
＜１．制御ｂｉｔ決定処理＞
まず、基地局３０においてＣＰＵ３０７により実行される制御ｂｉｔ決定処理を図６に示されるフローチャートを参照して説明する。この制御ｂｉｔ決定処理は、例えば、タイマ割り込みに基づく一定期間毎、あるいは基地局３０の基本サービスエリア３５に新たな通信端末４０が進入した場合など、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が増加または減少したことを検知した場合に、ＣＰＵ３０７により実行される。
【００４７】
同図に示されるように、まず、基地局３０のＣＰＵ３０７は、自局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数を計数する（ステップＳ１０１）。例えば、図１において基地局３０ｂの基本サービスエリア３５ｂ内には、通信端末４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの計３台が在圏している。したがって、この場合、基地局３０ｂのＣＰＵ３０７により計数される在圏数は、“３”となる。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ３０７は、計数した在圏数に応じた制御ｂｉｔデータを不揮発性メモリ３０５の制御ｂｉｔテーブル３０５ａから取得して（ステップＳ１０２）、取得した制御ｂｉｔデータをＲＡＭ３０４の制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに格納し（ステップＳ１０３）、制御ｂｉｔ決定処理を終了する。例えば、ステップＳ１０１において計数された在圏数が“３”の場合、ＣＰＵ３０７は、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａから在圏数“３”に対応する制御ｂｉｔデータ“０”を読み出し、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａの格納データを制御ｂｉｔデータ“０”に更新する。
【００４９】
前述したように、制御ｂｉｔデータは、通信端末４０の不揮発性メモリ４０７に格納されている複数種類のバックオフ時間データのうちのいずれかを指定する情報である。また、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａからわかるように、在圏数が多くなるほどより大きな時間量のバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータが選択される。したがって、この制御ｂｉｔ決定処理により基地局３０のＣＰＵ３０７は、自局３０の基本サービスエリア３５に在圏している各通信端末４０のバックオフ時間を、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じて、在圏数が多くなるほどより大きな時間量となるように決定している。
【００５０】
＜２．ビーコン送信処理＞
次に、基地局３０においてＣＰＵ３０７により実行されるビーコン送信処理を図７に示されるフローチャートを参照して説明する。このビーコン送信処理は、例えば、タイマ割り込みに基づく一定周期毎にＣＰＵ３０７により実行される。
【００５１】
同図に示されるように、まず、基地局３０のＣＰＵ３０７は、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに格納されている制御ｂｉｔデータを読み出す（ステップＳ２０１）。次いで、ＣＰＵ３０７は、読み出した制御ｂｉｔデータを含んだビーコン用の信号データを生成する（ステップＳ２０２）。ここで、ビーコン用の信号データには、制御ｂｉｔデータの他に、例えば、基本サービスエリア３５内の複数の通信端末４０に対して、互いに同期を確立させるための同期確立用の情報などを含んでいる。
【００５２】
そして、ＣＰＵ３０７は、上記ステップＳ２０２において生成したビーコン用の信号データを無線通信部３０６に送信する（ステップＳ２０３）。無線通信部３０６は、ＣＰＵ３０７から受信したビーコン用の信号データに基づいてビーコンを生成し、送信タイミングが訪れると、基本サービスエリア３５内にビーコンを送信する。例えば、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに制御ｂｉｔデータ“０”が格納されている場合、ＣＰＵ３０７により制御ｂｉｔデータ“０”を含んだビーコン用の信号データが生成され、無線通信部３０６から制御ｂｉｔデータ“０”を含んだビーコンが送信される。
【００５３】
また、無線通信部３０６は、ビーコンの送信終了後、ビーコンの送信を終えたことを示す送信完了通知をＣＰＵ３０７へ送信する。ＣＰＵ３０７は、無線通信部３０６から送信完了通知を受信すると（ステップＳ２０４）、ビーコン送信処理を終了する。
【００５４】
このビーコン送信処理により基地局３０のＣＰＵ３０７は、基本サービスエリア３５内の通信端末４０に対して、バックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータをビーコンにより送信することができる。このように、制御ｂｉｔデータのみをビーコンに含めて送信すればよいので、バックオフ時間データそのものをビーコンに含めて送信する場合と比較して、伝送データ量を低減することができる。
【００５５】
＜３．ビーコン受信処理＞
次に、通信端末４０においてＣＰＵ４０８により実行されるビーコン受信処理を図８に示されるフローチャートを参照して説明する。このビーコン受信処理は、基地局３０から送信されたビーコンを通信端末４０が受信した場合にＣＰＵ４０８により実行される。
【００５６】
なお、例えば、図１に示される基地局３０ａの基本サービスエリア３５ａと基地局３０ｂの基本サービスエリア３５ｂが一部重複するような場合に、重複する地域に位置する通信端末４０が基地局３０ａおよび基地局３０ｂの両方からビーコンを受信した場合には、ＣＰＵ４０８は、受信したビーコンのうち電波強度の強いビーコンを選択し、当該ビーコンの送信元基地局３０をアクセスする基地局３０として決定するとともに、当該選択したビーコンに対してビーコン受信処理を実行する。
【００５７】
同図に示されるように、まず、通信端末４０のＣＰＵ４０８は、無線通信部４０１により受信および復調されたビーコンに含まれている同期確立用の情報を用いて、同じ基本サービスエリア３５内の他の通信端末４０との同期を確立する（ステップＴ１０１）。
【００５８】
次いで、ＣＰＵ４０８は、無線通信部４０１により受信および復調されたビーコンに含まれている制御ｂｉｔデータを抽出する（ステップＴ１０２）。そして、ＣＰＵ４０８は、抽出した制御ｂｉｔデータに対応するバックオフ時間データを不揮発性メモリ４０７のバックオフ時間テーブル４０７ａから取得する（ステップＴ１０３）。この後、ＣＰＵ４０８は、取得したバックオフ時間データをＲＡＭ４０６のバックオフ時間格納領域４０６ａに格納し（ステップＴ１０４）、ビーコン受信処理を終了する。
【００５９】
例えば、基地局３０から受信したビーコンに制御ｂｉｔデータ“０”が含まれている場合、通信端末４０のＣＰＵ４０８は、ステップＴ１０３において図５に示されたバックオフ時間テーブル４０７ａから制御ｂｉｔデータ“０”対応するバックオフ時間データ“２５”を読み出す。そして、ステップＴ１０４においてＣＰＵ４０８は、バックオフ時間格納領域４０６ａの格納データをバックオフ時間データ“２５”に更新する。これにより、データ送信処理（図９参照）の際に使用するバックオフ時間が２５μｓに設定される。
【００６０】
このように、ビーコン受信処理により通信端末４０のＣＰＵ４０８は、基地局３０から受信したビーコンに含まれている制御ｂｉｔデータに従って自端末４０のバックオフ時間を設定する。
【００６１】
＜４．データ送信処理＞
次に、通信端末４０においてＣＰＵ４０８により実行されるデータ送信処理を図９に示されるフローチャートと、図１０および図１１に示される模式図とを参照して説明する。このデータ送信処理は、通信端末４０が基地局３０へデータを送信する場合にＣＰＵ４０８により実行される。
【００６２】
同図に示されるように、まず、通信端末４０のＣＰＵ４０８は、基地局３０へフレームを送信するに先立って無線チャネルのキャリアセンスを実行し（ステップＴ２０１）、他の通信端末４０が無線チャネルを使用して基地局３０へフレームを送信中であるか否か、すなわち、無線チャネルがアイドル状態であるか否かを判別する（ステップＴ２０２）。
【００６３】
ＣＰＵ４０８は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でないと判別した場合は、タイマカウンタをクリアした後、当該タイマカウンタを用いて時間ｔの計時を開始する（ステップＴ２０３）。そして、ＣＰＵ４０８は、計時時間ｔが不揮発性メモリ４０７に予め記憶されている送信延期時間Ｔ１に達したか否かを判別し（ステップＴ２０４）、計時時間ｔが送信延期時間Ｔ１に達すると、フレームの送信を行うために上記ステップＴ２０１へ戻り、再びキャリアセンスを開始する。
【００６４】
一方、ＣＰＵ４０８は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態であると判別した場合は、フレームの送信を実行し（ステップＴ２０５）、フレームの送信を完了した後、次のフレームの送信があるか否かを判別する（ステップＴ２０６）。
【００６５】
そして、ＣＰＵ４０８は、次フレームの送信があると判別した場合は、タイマカウンタをクリアした後、当該タイマカウンタを用いて時間ｔの計時を開始する（ステップＴ２０７）。次いで、ＣＰＵ４０８は、計時時間ｔがバックオフ時間格納領域４０６ａに格納されているバックオフ時間Ｔ２に達したか否かを判別し（ステップＴ２０８）、計時時間ｔがバックオフ時間Ｔ２に達すると、次フレームの送信を行うために上記ステップＴ２０１へ戻り、キャリアセンスを開始する。
【００６６】
一方、ＣＰＵ４０８は、上記ステップＴ２０６において次フレームの送信がないと判別した場合、すなわち、全フレームの送信を終えた場合は、データ送信処理を終了する。
【００６７】
図１０および図１１は、同一の基本サービスエリア３５に在圏する複数の通信端末４０の各々が上述したデータ送信処理を実行し、基地局３０へデータを送信する場合について例示する模式図である。
【００６８】
ここで、図１０は、基本サービスエリア３５内に通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの計４台が在圏しており、このうち、通信端末４０ｄを除く計３台の通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃが基地局３０に対してデータの送信を行っている場合について示すものである。また、図１１は、基本サービスエリア３５に通信端末４０ａ，４０ｂの計２台が在圏しており、この２台の通信端末４０ａ，４０ｂが基地局３０に対してデータの送信を行っている場合について示すものである。
【００６９】
まず、図１０を参照して基地局３０と各通信端末４０ａ〜４０ｄの動作について説明する。同図に示される例では、データ送信を行わない通信端末４０ｄの図示が省略されているが、基本サービスエリア３５に計４台の通信端末４０ａ〜４０ｄが在圏している。したがって、基地局３０のＣＰＵ３０７は、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａから在圏数“４”に対応する制御ｂｉｔデータ“１”を読み出し、これをビーコンに含めて基本サービスエリア３５内へ送信する。
【００７０】
各通信端末４０ａ〜４０ｄのＣＰＵ４０８は、ビーコンを受信すると、このビーコンに含まれる制御ｂｉｔデータ“１”に従って、図５に示されたバックオフ時間テーブル４０７ａから対応するバックオフ時間データ“４０”を読み出し、バックオフ時間を４０μｓに設定する。このように、同一の基本サービスエリア３５に在圏している各通信端末４０ａ〜４０ｄは、基地局３０によって指定された同じバックオフ時間を設定する。なお、図１０においてはバックオフ時間をＴ２a と記載している。
【００７１】
各通信端末４０ａ〜４０ｄは、例えば、ユーザによってデータ送信が指示されたタイミングなど、それぞれ任意のタイミングでデータの送信処理を開始する。図１０に示される例では、通信端末４０ｄを除く計３台の通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃが基地局３０に対するデータの送信処理を行っており、まず、通信端末４０ａがデータの送信処理を開始し、フレームの送信に先立って、無線チャネルのキャリアセンス（図中、ＣＳと示す）を行う。
【００７２】
同図において通信端末４０ａが最初のキャリアセンスを行ったタイミングでは、まだ他の通信端末４０ｂ〜４０ｄがフレームの送信を行っていないので、無線チャネルはアイドル状態にある。したがって、通信端末４０ａは、フレームの送信を行い、フレームの送信を完了すると次フレームの送信を行うため、基地局３０によって指定されたバックオフ時間Ｔ２a だけ待機する。そして、通信端末４０ａは、バックオフ時間Ｔ２a が経過すると次フレームの送信を行うため、キャリアセンスを開始する。以降、通信端末４０ａは、同様にして次々とフレームの送信を実行していく。
【００７３】
また、通信端末４０ｂは、データ送信処理の開始に基づく無線チャネルのキャリアセンスを、図１０に示されるように通信端末４０ａが最初のフレームを送信している期間中に行う。当然、このタイミングでは、通信端末４０ａがフレームを送信しているので、通信端末４０ｂは、キャリアセンスを一旦中止して送信延期時間Ｔ１だけ待機し、送信延期時間Ｔ１が経過するとフレームを送信するため、再びキャリアセンスを行う。
【００７４】
このキャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態にあることを検知すると、通信端末４０ｂは、フレームの送信を行うとともにバックオフ時間Ｔ２a だけ待機した後、次フレームを送信するためのキャリアセンスを行う。そして、以降、通信端末４０ｂは、同様にして次々とフレームの送信を実行していく。また、通信端末４０ｃについても、上述した通信端末４０ａ，４０ｂと同様の送信手順に従って、図１０に示されるようにフレームの送信を逐次実行する。
【００７５】
以上説明したように各通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおいてデータ送信処理が実行された結果、無線チャネル上における各通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃの送信フレームは、図１０において最も下方に示されるように、特定の通信端末４０の送信フレームに偏ることなく、各通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃの送信フレームが均等に分散している。すなわち、複数の通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃが無線チャネルを共用して通信を行う場合であっても、特定の通信端末４０に無線チャネルが占有されることがない。したがって、無線チャネルを共用する複数の通信端末４０に対してフレームの送信機会を平等に与えることができる。換言するならば、無線チャネルを共用する複数の通信端末４０に対して、基地局３０に対する公平なアクセス権を提供することができる。
【００７６】
一方、図１１は、基本サービスエリア３５に通信端末４０ａ，４０ｂの計２台が在圏しており、この２台の通信端末４０ａ，４０ｂが基地局３０に対してデータの送信を行っている場合について示すものである。同図に示される例では、基本サービスエリア３５に２台の通信端末４０ａ，４０ｂが在圏しているので、基地局３０のＣＰＵ３０７は、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａから在圏数“２”に対応する制御ｂｉｔデータ“０”を読み出し、これをビーコンに含めて基本サービスエリア３５内へ送信する。
【００７７】
通信端末４０ａ，４０ｂのＣＰＵ４０８は、ビーコンを受信すると、このビーコンに含まれる制御ｂｉｔデータ“０”に従って、図５に示されたバックオフ時間テーブル４０７ａから対応するバックオフ時間データ“２５”を読み出し、バックオフ時間を２５μｓに設定する。なお、図１１においてはバックオフ時間をＴ２ｂ と記載している。また、同図における通信端末４０ａ，４０ｂのフレーム送信処理の手順は、図１１に示された場合と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
ところで、図１０の場合と図１１の場合とでは、各通信端末４０がフレームの送信を完了してから次のフレームの送信が可能となるまでのバックオフ時間が異なる。図１０の場合は、在圏数が“４”であるのでバックオフ時間Ｔ２a が４０μｓであり、図１１の場合は、在圏数が“２”であるのでバックオフ時間Ｔ２b が２５μｓとなる。その結果、図１０と図１１を比較するとわかるように、通信端末４０が同じ総量のフレーム送信を行う場合、図１１の方がバックオフ時間の時間量が小さい分だけデータ送信の完了までに要する所要時間が短くて済む。このように、本実施形態では、バックオフ時間の時間量を在圏数に応じて適宜変更することで、無線チャネルを共用する複数の通信端末４０のフレームの送信機会の平等化を、無線チャネルのスループットを低下させることなく実現することができる。したがって、各通信端末４０のデータ送信に要する所要時間から無駄な時間を極力省くことができる。
【００７９】
なお、ビーコンは、例えば１秒間に数回程度の周期で送信されるので、基地局３０は、時々刻々と変化する在圏数に応じて、即座に通信端末４０のバックオフ時間を適切な時間量に変更することができる。したがって、例えば、図１０または図１１に示した一連のデータ送信処理中に、在圏数の増加あるいは減少に応じて各通信端末４０のバックオフ時間を即座に変更可能であることは言うまでもない。
【００８０】
［Ｂ．変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態はあくまでも例示であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００８１】
＜変形例１＞
上記実施形態では、基地局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じてバックオフ時間を決定する構成とした。しかしながら、例えば、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が２０台であっても、それら２０台の通信端末４０のうち、実際に基地局３０に対してデータ送信を行っている通信端末４０が１台であるような場合も考えられる。このような場合に、在圏数のみによってバックオフ時間を決定してしまうと、無線チャネルのスループットが低下し、通信端末４０のデータ送信に要する所要時間に多くのロスが含まれてしまう。
【００８２】
そこで、基地局３０は、在圏数ではなく、基本サービスエリア３５に在圏している通信端末４０のうち、実際に基地局３０に対してデータ送信を行っている通信端末４０、すなわち、基地局３０にアクセスしている通信端末４０の台数を検出し、当該検出した通信端末４０の台数に応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。
【００８３】
また、基地局３０に無線チャネルのスループットを検出する機能をさらに加え、基地局３０は、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数と無線チャネルのスループットとに応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が多くても無線チャネルのスループットが低ければ、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に対して、実際に基地局３０へデータ送信を行っている通信端末４０の台数が少ないと考えることができる。したがって、在圏数に応じて決定したバックオフ時間の時間量を、無線チャネルのスループットを考慮してフレームの送信機会の平等化を十分に維持できる範囲で小さくしてやることで、各通信端末４０のデータ送信に要する所要時間から無駄な時間を極力省くことができる。
【００８４】
＜変形例２＞
上記実施形態では、基地局３０から通信端末４０へバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータを送信する構成とした。しかしながら、バックオフ時間データそのものを基地局３０から通信端末４０へ送信する構成としてもよいことは勿論である。また、バックオフ時間データそのものを基地局３０から通信端末４０へ送信する場合には、基地局３０において、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数や無線チャネルのスループットなどから演算によりバックオフ時間データを算出する構成としてもよい。このような構成とすれば、在圏数や無線チャネルのスループットに応じてより最適なバックオフ時間を設定することが可能となる。
【００８５】
さらに、制御ｂｉｔデータやバックオフ時間データそのものを基地局３０から通信端末４０へ送信する際には、ビーコン以外の無線信号を用いてもよいことは勿論である。
【００８６】
＜変形例３＞
上記実施形態では、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でない場合、キャリアセンスを一旦中止し、予め定められた送信延期時間だけ待機した後にフレームを送信するためのキャリアセンスを開始する、いわゆる待時型のＣＳＭＡ／ＣＡ方式に本発明を適用した場合について説明した。
【００８７】
しかしながら、本発明は、例えば、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でない場合、キャリアセンスを継続して無線チャネルがアイドル状態になった場合に、確率により決まる時間量だけさらに待機した後、フレームを送信するためのキャリアセンスを開始する、いわゆるＰ−即時型のＣＳＭＡ／ＣＡ方式などに対しても適用可能であることは勿論である。
【００８８】
＜変形例４＞
上記実施形態では、通信端末４０のバックオフ時間を基地局３０において決定する構成とした。しかしながら、例えば、基地局３０は、自局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数を計数し、計数した在圏数そのもの、あるいは在圏数のレベルを示す情報（例えば、レベル１なら在圏数が１〜３台、レベル２なら在圏数が４〜７台など）を通信端末４０へ送信し、通信端末４０において、基地局３０から受信した在圏数、あるいは在圏数のレベルを示す情報に応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。
【００８９】
この場合、バックオフ時間を決定する方法は、上記実施形態において述べたように、予め用意された複数種類のバックオフ時間データの中から在圏数に関する情報に応じていずれかのバックオフ時間データを選択する方法や、在圏数に関する情報から演算によってバックオフ時間データを算出する方法などが考えられる。さらに、基地局３０に、無線チャネルのスループットを検出する機能を加え、基地局３０が、在圏数に関する情報と無線チャネルのスループットに関する情報とを通信端末４０へ送信し、通信端末４０では、基地局３０から受信した在圏数に関する情報と無線チャネルのスループットに関する情報とに応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。
【００９０】
＜変形例５＞
上記実施形態では、本発明を無線ＬＡＮに適用した場合について説明したが、本発明は、例えば、メディアアクセス制御方式としてＣＳＭＡ方式を採用している有線ＬＡＮに対しても適用可能である。
【００９１】
この場合、本実施形態において説明した基地局３０は、例えばアクセスポイントなどに該当する。アクセスポイントは、当該アクセスポイントにアクセスしている通信端末の台数を計数する機能や、当該アクセスポイントの配下の通信端末が共用する有線通信区間におけるスループットを検出する機能を有しており、これらの機能により得たアクセス中の通信端末の台数や有線通信区間のスループットに応じて通信端末のバックオフ時間を決定し、決定したバックオフ時間に関する情報を通信端末へ送信する。そして、通信端末は、アクセスポイントから受信したバックオフ時間に関する情報に従ってバックオフ時間を設定し、アクセスポイントに対するデータ送信を行う。
【００９２】
なお、上記変形例４で述べたように、アクセスポイントは、当該アクセスポイントにアクセスしている通信端末の台数（端末数）を計数し、計数した端末数そのもの、あるいは端末数のレベルを示す情報を通信端末へ送信し、通信端末において、アクセスポイント３０から受信した端末数、あるいは端末数のレベルを示す情報に応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよいことは勿論である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、伝送路を共用する複数の通信端末のデータの送信機会を、伝送路のスループットを低下させることなく平等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態に係る基地局および通信端末を含む無線ＬＡＮの構成を例示するブロック図である。
【図２】 同実施形態に係る基地局のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図３】 同実施形態に係る基地局において、不揮発性メモリに格納される制御ｂｉｔテーブルのデータ構成を例示する図である。
【図４】 同実施形態に係る通信端末のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図５】 同実施形態に係る通信端末において、不揮発性メモリに格納されるバックオフ時間テーブルのデータ構成を例示する図である。
【図６】 同実施形態に係る基地局において、ＣＰＵにより実行される制御ｂｉｔ決定処理のフローチャートを例示する図である。
【図７】 同実施形態に係る基地局において、ＣＰＵにより実行されるビーコン送信処理のフローチャートを例示する図である。
【図８】 同実施形態に係る通信端末において、ＣＰＵにより実行されるビーコン受信処理のフローチャートを例示する図である。
【図９】 同実施形態に係る通信端末において、ＣＰＵにより実行されるデータ送信処理のフローチャートを例示する図である。
【図１０】 同実施形態に係り、基本サービスエリアに在圏する複数の通信端末の各々が図９に示されたデータ送信処理を実行し、基地局へデータを送信する場合について説明するための模式図（その１）である。
【図１１】 同実施形態に係り、基本サービスエリアに在圏する複数の通信端末の各々が図９に示されたデータ送信処理を実行し、基地局へデータを送信する場合について説明するための模式図（その２）である。
【符号の簡単な説明】
１……無線ＬＡＮ、１０……ゲートウェイサーバ、２０……コントロールサーバ、３０ａ，３０ｂ……基地局、３５ａ，３５ｂ……基本サービスエリア、３６……拡張サービスエリア、４０ａ〜４０ｄ……通信端末、３０１……有線通信インタフェース、３０２……記憶部、３０３……ＲＯＭ、３０４……ＲＡＭ、３０４ａ……制御ｂｉｔ格納領域、３０５……不揮発性メモリ、３０５ａ……制御ｂｉｔテーブル、３０６……無線通信部、３０７……ＣＰＵ、３０８……バス、４０１……無線通信部、４０２……操作入力部、４０３……液晶表示部、４０４……記憶部、４０５……ＲＯＭ、４０６……ＲＡＭ、４０６ａ……バックオフ時間格納領域、４０７……不揮発性メモリ、４０７ａ……バックオフ時間テーブル、４０８……ＣＰＵ、４０９……バス。
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の通信端末が伝送路を共用して通信を行う場合に用いて好適な送信制御方法、通信システムおよび基地局に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、無線通信機能を有するモバイルコンピュータが無線通信サービスを提供する通信網の基地局と無線通信を行う場合や、複数のコンピュータが同一の有線通信回線を介して他のコンピュータと有線通信を行う場合など、複数の通信端末が伝送路を共用して通信を行う場合には、伝送路の使用に関して何らかのアクセス制御を行う必要がある。このため、例えば、ＣＤＭＡ方式や、ＦＤＭＡ方式、ＴＤＭＡ方式、ポーリング方式、ＡＬＯＨＡ方式、ＣＳＭＡ方式など、様々なアクセス制御方式が実用化されている。
【０００３】
ここで、ＣＳＭＡ方式は、通信端末がフレーム（データ伝送の単位）を送信するに先立って伝送路のキャリアセンスを行い、伝送路が他の通信端末によって使用されていないことを確認した後に、フレームの送信を行うものである。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線ＬＡＮでは、アクセス制御方式として上記ＣＳＭＡ方式にフレームの衝突回避機能を加えたＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用している。また、有線ＬＡＮであるイーサネットでは、上記ＣＳＭＡ方式に送信フレームの衝突検出機能を加えたＣＳＭＡ／ＣＤ方式を採用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＳＭＡ方式を採用している通信システムでは、例えば、伝送路を共用する複数の通信端末の中に、多量のデータ送信、すなわちフレームを次々と送信している通信端末が一定数以上存在すると、これらの通信端末のデータ送信期間中に伝送路を共用する他の通信端末がデータ送信を行おうとした場合に、フレームの送信機会をなかなか得ることができず、データ送信に時間がかかってしまうという問題があった。
【０００５】
一方、例えば、アクセス制御方式としてＴＤＭＡ方式を採用している通信システムでは、伝送路を共用する各通信端末に対して予めデータ送信用のタイムスロットが割り当てられるため、各通信端末のデータの送信機会は完全に保証されている。しかしながら、この場合は、伝送路を共用する複数の通信端末のうち実際にデータ送信を行っている通信端末の台数が少ない場合に、伝送路のスループットが低下し、通信端末のデータ送信に要する所要時間に多くのロスが含まれてしまう。
【０００６】
本発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、伝送路を共用する複数の通信端末のデータの送信機会を、伝送路のスループットを低下させることなく平等にすることのできる送信制御方法、通信システムおよび基地局を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の送信制御方法は、基地局が、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数過程と、前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記計数過程にて計数された台数に応じた信号を送信する信号送信過程と、前記各通信端末が、前記信号送信過程にて送信された信号を受信する受信過程と、前記各通信端末が、前記受信過程にて受信された信号に基づいて、前記基地局に対して１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定過程と、前記各通信端末が、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記決定過程にて決定された待機時間に従ってデータを送信する送信制御過程とを有する。
【０００８】
また、本発明の送信制御方法は、基地局が、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数過程と、前記基地局が、前記計数過程にて計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定過程と、前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定過程にて決定された待機時間を報知する信号を送信する信号送信過程と、前記各通信端末が、前記信号送信過程にて送信された信号を受信する受信過程と、前記各通信端末が、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記受信過程にて受信された信号が示す待機時間に従ってデータを送信する送信制御過程とを有する。
【０００９】
また、本発明の通信システムは、基地局と通信端末とを有する通信システムであって、前記基地局は、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記計数手段により計数された台数に応じた信号を送信する信号送信手段とを有し、前記通信端末は、前記信号送信手段により送信された信号を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された信号に基づいて、前記基地局に対して１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記決定手段により決定された待機時間に従ってデータを送信する送信制御手段とを有する。
【００１０】
また、本発明の通信システムは、基地局と通信端末とを有する通信システムであって、前記基地局は、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する信号送信手段とを有し、前記通信端末は、前記信号送信手段により送信された信号を受信する受信手段と、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記受信手段により受信された信号が示す待機時間に従ってデータを送信する送信制御手段とを有する。
【００１３】
また、本発明の基地局は、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、前記計数手段により計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する送信手段とを有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において共通する部分には、同一の符号が付されている。また、かかる実施形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲で任意に変更可能である。
【００２０】
［Ａ−１．実施形態の構成］
＜１．無線ＬＡＮの構成＞
図１は、この発明に係る基地局３０ａ，３０ｂおよび通信端末４０ａ〜４０ｄを含む無線ＬＡＮ１の構成を例示するブロック図である。同図に示されるように、無線ＬＡＮ１は、ゲートウェイサーバ１０と、コントロールサーバ２０と、基地局３０ａ，３０ｂと、通信端末４０ａ〜４０ｄとを有する。また、通信端末４０ａ〜４０ｄは、基地局３０ａ，３０ｂに対してデータを送信するための無線伝送路（無線チャネル）におけるメディアアクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance）方式を採用している。
【００２１】
なお、図１においては図面が煩雑になることを防ぐために、無線ＬＡＮ１を構成する所定の基地局３０ａ，３０ｂと、無線ＬＡＮ１の拡張サービスエリア３６に収容される所定の通信端末４０ａ〜４０ｄのみが示されている。また、以下、本明細書においては、特に区別を必要としない限り、基地局３０ａ，３０ｂを基地局３０、通信端末４０ａ〜４０ｄを通信端末４０、基本サービスエリア３５ａ，３５ｂを基本サービスエリア３５と記載する。
【００２２】
ゲートウェイサーバ１０は、無線ＬＡＮ１とインターネットとを相互接続するための機能を有する。また、コントロールサーバ２０には、無線ＬＡＮ１により提供されるパケット通信サービスに加入している各通信端末４０毎に、通信端末４０の端末ＩＤと、この通信端末４０が現在在圏している基本サービスエリア３５をカバーする基地局３０の基地局ＩＤとが対応付けられて登録されている。
【００２３】
基地局３０は、自局３０のカバーする基本サービスエリア３５に在圏している通信端末４０と無線通信を行い、パケットデータを送受信する。この基地局３０は、基本サービスエリア３５内の通信端末４０の台数を計数する機能、基本サービスエリア３５内の通信端末４０が当該基地局３０に対してフレーム（データ伝送の単位）を送信してから次のフレームを送信することが可能になるまでのバックオフ時間を、上記計数した通信端末４０の台数に応じて決定する機能、決定したバックオフ時間に関する情報を含んだ信号を基本サービスエリア３５内に送信（放送）する機能などを有している。
【００２４】
通信端末４０は、無線ＬＡＮ１により提供されるパケット通信サービスを受ける移動機であり、例えば、無線通信機能を有するモバイルコンピュータなどである。この通信端末４０は、自機４０が在圏する基本サービスエリア３５をカバーする基地局３０と無線通信を行い、無線ＬＡＮ１を介してインターネットに接続された各種通信装置とパケット通信を行う機能を有している。
【００２５】
なお、本実施形態において同一の基本サービスエリア３５に在圏している複数の通信端末４０は、この基本サービスエリア３５をカバーする基地局３０に対して１つの無線チャネルを共用してフレームの送信を行う。
【００２６】
このため、通信端末４０は、前述したようにメディアアクセス制御方式としてＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用しており、基地局３０へフレームを送信するに先立って無線チャネルのキャリアセンスを行い、他の通信端末４０が無線チャネルを使用して基地局３０へフレームを送信中であるか否か、すなわち、無線チャネルがアイドル状態であるか否かを判別する。そして、通信端末４０は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態であると判別した場合は、フレームの送信を実行し、このフレームの送信を完了してから、予め定められた複数種類のバックオフ時間のうち、基地局３０から指定されたバックオフ時間だけ待機した後、次フレームを送信するためのキャリアセンスを行う。一方、通信端末４０は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でないと判別した場合は、例えば、予め定められた送信延期時間だけ待機した後、フレームを送信するためのキャリアセンスを行う。
【００２７】
＜２．基地局の構成＞
図２は、図１に示された基地局３０のハードウェア構成を例示するブロック図である。同図に示されるように、基地局３０は、有線通信インタフェース３０１と、記憶部３０２と、無線通信部３０６と、ＣＰＵ３０７とを有し、これらの各部はバス３０８により接続されている。また、記憶部３０２は、ＲＯＭ３０３と、ＲＡＭ３０４と、ＨＤ（Hard Disk）などの不揮発性メモリ３０５とを有する。
【００２８】
有線通信インタフェース３０１は、基地局３０と、ゲートウェイサーバ１０、コントロールサーバ２０および他の基地局３０との間で行われる有線通信を制御する。また、ＲＯＭ３０３には、基地局３０各部の基本制御を司るプログラムなどが格納されている。
【００２９】
ＲＡＭ３０４は、ＣＰＵ３０７のワークエリアとして用いられ、ＣＰＵ３０７により実行されるプログラムや、各種データが一時的に格納される。また、ＲＡＭ３０４には、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａが設けられている。この制御ｂｉｔ格納領域３０４ａには、基地局３０が自局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じて決定した通信端末４０のバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータが格納される。
【００３０】
不揮発性メモリ３０５には、基地局３０用のオペレーティングシステムなどが格納されている。また、不揮発性メモリ３０５は、制御ｂｉｔテーブル３０５ａを有する。この制御ｂｉｔテーブル３０５ａには、図３に示されるように、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数と、通信端末４０のバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータとが対応付けられて格納されている。同図に示される例では、例えば、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が“０”〜“３”の場合は制御ｂｉｔデータ“０”が、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が“４”〜“７”の場合は制御ｂｉｔデータ“１”が対応付けられて格納されている。
【００３１】
また、図３からわかるように制御ｂｉｔテーブル３０５ａは、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が多くなるほど、制御ｂｉｔデータにより指定されるバックオフ時間の時間量がより大きな値となるように設計されている。なお、図３において点線で示されている「バックオフ時間データ」項目は、制御ｂｉｔデータにより指定されるバックオフ時間について参考のために記載したものであり、本来の制御ｂｉｔテーブル３０５ａを構成するデータ項目ではない。
【００３２】
図２に戻り、無線通信部３０６は、通信端末４０との間で行われる無線通信を制御する。この無線通信部３０６は、ＣＰＵ３０７の制御の下、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに格納されている制御ｂｉｔデータを含んだビーコンを生成し、このビーコンを基本サービスエリア３５内に送信する。また、無線通信部３０６は、基本サービスエリア３５内に在圏している通信端末４０宛のパケットデータを重畳した無線信号を生成して通信端末４０へ送信するとともに、通信端末４０から受信した無線信号を復調してパケットデータなどを得る。
【００３３】
ここで、ビーコンとは、基地局３０が基本サービスエリア３５内へ周期的に送信する無線信号であって、例えば、１秒間に数回程度の割合で送信される。なお、ビーコンは必ずしも同一周期で送信されるとは限らず、予め定められた送信周期から外れた送信タイミングで送信される場合もある。このビーコンは、本来、基本サービスエリア３５内の各通信端末４０に対して、アクセスする基地局３０を特定させるため、あるいは、上記各通信端末４０に対して、互いに同期を確立させるために用いられる信号である。本発明では、このビーコンを用いてバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータを通信端末４０へ送信する。
【００３４】
ＣＰＵ３０７は、記憶部３０２に格納されている各種プログラムを実行することにより、バス３０８を介して接続されている装置各部を制御する。このＣＰＵ３０７は、本実施形態に特有な処理として、制御ｂｉｔ決定処理（図６参照）およびビーコン送信処理（図７参照）を実行する。
【００３５】
＜３．通信端末の構成＞
図４は、図１に示された通信端末４０のハードウェア構成を例示するブロック図である。同図に示されるように、通信端末４０は、無線通信部４０１と、操作入力部４０２と、液晶表示部４０３と、記憶部４０４と、ＣＰＵ４０８とを有し、これらの各部はバス４０９により接続されている。また、記憶部４０４は、ＲＯＭ４０５と、ＲＡＭ４０６と、例えば、ＳＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、ハードディスクなどの不揮発性メモリ４０７とを有する。
【００３６】
無線通信部４０１は、基地局３０との間で行われる無線通信を制御する。この無線通信部４０１は、ＣＰＵ４０８の制御の下、例えばパケットデータなどを重畳した無線信号を生成して基地局３０へ送信する。また、無線通信部４０１は、基地局３０から送信されるビーコンなどの無線信号を受信し、この無線信号を復調してビーコンに含まれている制御ｂｉｔデータや、自機４０宛のパケットデータなどを得る。
【００３７】
操作入力部４０２は、文字や操作指示などを入力するキーボードや、ポインティングデバイスなどを備え、これらの入力装置の操作に応じた操作信号をＣＰＵ４０８に出力する。また、液晶表示部４０３は、液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの表示制御を行う駆動回路とを有する。
【００３８】
ＲＯＭ４０５には、通信端末４０各部の基本制御を司るプログラムなどが格納されている。ＲＡＭ４０６は、ＣＰＵ４０８のワークエリアとして用いられ、ＣＰＵ４０８により実行されるプログラムや、各種のデータが一時的に格納される。また、ＲＡＭ４０６には、バックオフ時間格納領域４０６ａが設けられている。このバックオフ時間格納領域４０６ａには、通信端末４０が基地局３０へデータ送信を行う際に使用するバックオフ時間データが格納される。
【００３９】
不揮発性メモリ４０７には、例えば、通信端末４０用のオペレーティングシステムやアプリケーションプログラムなど、各種のプログラムやデータが格納されている。また、不揮発性メモリ４０７は、バックオフ時間テーブル４０７ａを有する。このバックオフ時間テーブル４０７ａには、図５に示されるように、複数種類のバックオフ時間データが制御ｂｉｔデータと対応付けられて格納されている。同図に示される例では、例えば、制御ｂｉｔデータ“０”にはバックオフ時間データ“２５”が、制御ｂｉｔデータ“１”にはバックオフ時間データ“４０”が対応付けられて格納されている。
【００４０】
ここで、バックオフ時間（待機時間）とは、前述したように、通信端末４０が基地局３０へフレームを送信してから次のフレームの送信が可能となるまでの時間である。さて、同じ基本サービスエリア３５内の複数の通信端末４０が無線チャネルを共用して基地局３０と無線通信を行う場合、バックオフ時間の時間量を十分に大きな値にすれば、通信端末４０がフレームを送信してから次のフレームを送信するまでのバックオフ期間において、無線チャネルを共用する他の通信端末４０がフレームの送信を行うことができる。
【００４１】
但し、バックオフ時間の時間量を十分に大きな値に固定してしまうと、同じ基本サービスエリア３５内における通信端末４０の台数が少ない場合、すなわち、無線チャネルを共用する通信端末４０の台数が少ない場合に、無線チャネルのスループットが低下し、通信端末４０のデータ送信に要する所要時間に多くのロスが含まれてしまう。
【００４２】
そこで、本発明では、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じて適切な時間量のバックオフ時間を設定する。具体的に説明すると、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が少ない場合は、上述したバックオフ期間内にフレームの送信を行おうとする他の通信端末４０の台数も少ないので、バックオフ時間の時間量をそれほど大きな値に設定する必要はない。これに対して、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が多い場合は、上述したバックオフ期間内にフレームの送信を行おうとする他の通信端末４０の台数も多いので、在圏数が少ない場合と比較してバックオフ時間の時間量をより大きな値に設定する必要がある。以上のようなことから、本実施形態における通信端末４０は、同じ基本サービスエリア３５に在圏している通信端末４０の台数が多いほど、より大きな時間量のバックオフ時間を用いて基地局３０に対するデータ送信を行う。
【００４３】
また、バックオフ時間テーブル４０７ａに格納される各バックオフ時間データは、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数は勿論のこと、例えば、基地局３０に対する１送信当たりの最大フレーム間隔や、分散制御用のＤＩＦＳ（Distributed Inter Frame Space）、集中制御用のＰＩＦＳ（Point Inter Frame Space）、送達確認用のＳＩＦＳ（Short Inter Frame Space）など、フレームの送信に要する各種必要時間を考慮して決定される。
【００４４】
なお、例えば、ＤＩＦＳのバックオフ時間のみ可変制御することや、ＰＩＦＳのバックオフ時間のみ可変制御すること、あるいは、Ａｃｋ応答に使用するＳＩＦＳのバックオフ時間は固定とし、ＤＩＦＳおよびＰＩＦＳのバックオフ時間を可変制御すること、ＤＩＦＳ、ＤＩＦＳおよびＰＩＦＳの全てのバックオフ時間を可変制御することなどが可能である。
【００４５】
図４に戻り、ＣＰＵ４０８は、記憶部４０４に格納されている各種プログラムを実行することにより、バス４０９を介して接続されている装置各部を制御する。このＣＰＵ４０８は、本実施形態に特有な処理として、ビーコン受信処理（図８参照）およびデータ送信処理（図９参照）を実行する。
以上が本実施形態に係る無線ＬＡＮ１の構成である。
【００４６】
［Ａ−２．実施形態の動作］
次に、本実施形態の動作について説明する。
＜１．制御ｂｉｔ決定処理＞
まず、基地局３０においてＣＰＵ３０７により実行される制御ｂｉｔ決定処理を図６に示されるフローチャートを参照して説明する。この制御ｂｉｔ決定処理は、例えば、タイマ割り込みに基づく一定期間毎、あるいは基地局３０の基本サービスエリア３５に新たな通信端末４０が進入した場合など、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が増加または減少したことを検知した場合に、ＣＰＵ３０７により実行される。
【００４７】
同図に示されるように、まず、基地局３０のＣＰＵ３０７は、自局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数を計数する（ステップＳ１０１）。例えば、図１において基地局３０ｂの基本サービスエリア３５ｂ内には、通信端末４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの計３台が在圏している。したがって、この場合、基地局３０ｂのＣＰＵ３０７により計数される在圏数は、“３”となる。
【００４８】
次いで、ＣＰＵ３０７は、計数した在圏数に応じた制御ｂｉｔデータを不揮発性メモリ３０５の制御ｂｉｔテーブル３０５ａから取得して（ステップＳ１０２）、取得した制御ｂｉｔデータをＲＡＭ３０４の制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに格納し（ステップＳ１０３）、制御ｂｉｔ決定処理を終了する。例えば、ステップＳ１０１において計数された在圏数が“３”の場合、ＣＰＵ３０７は、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａから在圏数“３”に対応する制御ｂｉｔデータ“０”を読み出し、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａの格納データを制御ｂｉｔデータ“０”に更新する。
【００４９】
前述したように、制御ｂｉｔデータは、通信端末４０の不揮発性メモリ４０７に格納されている複数種類のバックオフ時間データのうちのいずれかを指定する情報である。また、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａからわかるように、在圏数が多くなるほどより大きな時間量のバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータが選択される。したがって、この制御ｂｉｔ決定処理により基地局３０のＣＰＵ３０７は、自局３０の基本サービスエリア３５に在圏している各通信端末４０のバックオフ時間を、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じて、在圏数が多くなるほどより大きな時間量となるように決定している。
【００５０】
＜２．ビーコン送信処理＞
次に、基地局３０においてＣＰＵ３０７により実行されるビーコン送信処理を図７に示されるフローチャートを参照して説明する。このビーコン送信処理は、例えば、タイマ割り込みに基づく一定周期毎にＣＰＵ３０７により実行される。
【００５１】
同図に示されるように、まず、基地局３０のＣＰＵ３０７は、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに格納されている制御ｂｉｔデータを読み出す（ステップＳ２０１）。次いで、ＣＰＵ３０７は、読み出した制御ｂｉｔデータを含んだビーコン用の信号データを生成する（ステップＳ２０２）。ここで、ビーコン用の信号データには、制御ｂｉｔデータの他に、例えば、基本サービスエリア３５内の複数の通信端末４０に対して、互いに同期を確立させるための同期確立用の情報などを含んでいる。
【００５２】
そして、ＣＰＵ３０７は、上記ステップＳ２０２において生成したビーコン用の信号データを無線通信部３０６に送信する（ステップＳ２０３）。無線通信部３０６は、ＣＰＵ３０７から受信したビーコン用の信号データに基づいてビーコンを生成し、送信タイミングが訪れると、基本サービスエリア３５内にビーコンを送信する。例えば、制御ｂｉｔ格納領域３０４ａに制御ｂｉｔデータ“０”が格納されている場合、ＣＰＵ３０７により制御ｂｉｔデータ“０”を含んだビーコン用の信号データが生成され、無線通信部３０６から制御ｂｉｔデータ“０”を含んだビーコンが送信される。
【００５３】
また、無線通信部３０６は、ビーコンの送信終了後、ビーコンの送信を終えたことを示す送信完了通知をＣＰＵ３０７へ送信する。ＣＰＵ３０７は、無線通信部３０６から送信完了通知を受信すると（ステップＳ２０４）、ビーコン送信処理を終了する。
【００５４】
このビーコン送信処理により基地局３０のＣＰＵ３０７は、基本サービスエリア３５内の通信端末４０に対して、バックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータをビーコンにより送信することができる。このように、制御ｂｉｔデータのみをビーコンに含めて送信すればよいので、バックオフ時間データそのものをビーコンに含めて送信する場合と比較して、伝送データ量を低減することができる。
【００５５】
＜３．ビーコン受信処理＞
次に、通信端末４０においてＣＰＵ４０８により実行されるビーコン受信処理を図８に示されるフローチャートを参照して説明する。このビーコン受信処理は、基地局３０から送信されたビーコンを通信端末４０が受信した場合にＣＰＵ４０８により実行される。
【００５６】
なお、例えば、図１に示される基地局３０ａの基本サービスエリア３５ａと基地局３０ｂの基本サービスエリア３５ｂが一部重複するような場合に、重複する地域に位置する通信端末４０が基地局３０ａおよび基地局３０ｂの両方からビーコンを受信した場合には、ＣＰＵ４０８は、受信したビーコンのうち電波強度の強いビーコンを選択し、当該ビーコンの送信元基地局３０をアクセスする基地局３０として決定するとともに、当該選択したビーコンに対してビーコン受信処理を実行する。
【００５７】
同図に示されるように、まず、通信端末４０のＣＰＵ４０８は、無線通信部４０１により受信および復調されたビーコンに含まれている同期確立用の情報を用いて、同じ基本サービスエリア３５内の他の通信端末４０との同期を確立する（ステップＴ１０１）。
【００５８】
次いで、ＣＰＵ４０８は、無線通信部４０１により受信および復調されたビーコンに含まれている制御ｂｉｔデータを抽出する（ステップＴ１０２）。そして、ＣＰＵ４０８は、抽出した制御ｂｉｔデータに対応するバックオフ時間データを不揮発性メモリ４０７のバックオフ時間テーブル４０７ａから取得する（ステップＴ１０３）。この後、ＣＰＵ４０８は、取得したバックオフ時間データをＲＡＭ４０６のバックオフ時間格納領域４０６ａに格納し（ステップＴ１０４）、ビーコン受信処理を終了する。
【００５９】
例えば、基地局３０から受信したビーコンに制御ｂｉｔデータ“０”が含まれている場合、通信端末４０のＣＰＵ４０８は、ステップＴ１０３において図５に示されたバックオフ時間テーブル４０７ａから制御ｂｉｔデータ“０”対応するバックオフ時間データ“２５”を読み出す。そして、ステップＴ１０４においてＣＰＵ４０８は、バックオフ時間格納領域４０６ａの格納データをバックオフ時間データ“２５”に更新する。これにより、データ送信処理（図９参照）の際に使用するバックオフ時間が２５μｓに設定される。
【００６０】
このように、ビーコン受信処理により通信端末４０のＣＰＵ４０８は、基地局３０から受信したビーコンに含まれている制御ｂｉｔデータに従って自端末４０のバックオフ時間を設定する。
【００６１】
＜４．データ送信処理＞
次に、通信端末４０においてＣＰＵ４０８により実行されるデータ送信処理を図９に示されるフローチャートと、図１０および図１１に示される模式図とを参照して説明する。このデータ送信処理は、通信端末４０が基地局３０へデータを送信する場合にＣＰＵ４０８により実行される。
【００６２】
同図に示されるように、まず、通信端末４０のＣＰＵ４０８は、基地局３０へフレームを送信するに先立って無線チャネルのキャリアセンスを実行し（ステップＴ２０１）、他の通信端末４０が無線チャネルを使用して基地局３０へフレームを送信中であるか否か、すなわち、無線チャネルがアイドル状態であるか否かを判別する（ステップＴ２０２）。
【００６３】
ＣＰＵ４０８は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でないと判別した場合は、タイマカウンタをクリアした後、当該タイマカウンタを用いて時間ｔの計時を開始する（ステップＴ２０３）。そして、ＣＰＵ４０８は、計時時間ｔが不揮発性メモリ４０７に予め記憶されている送信延期時間Ｔ１に達したか否かを判別し（ステップＴ２０４）、計時時間ｔが送信延期時間Ｔ１に達すると、フレームの送信を行うために上記ステップＴ２０１へ戻り、再びキャリアセンスを開始する。
【００６４】
一方、ＣＰＵ４０８は、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態であると判別した場合は、フレームの送信を実行し（ステップＴ２０５）、フレームの送信を完了した後、次のフレームの送信があるか否かを判別する（ステップＴ２０６）。
【００６５】
そして、ＣＰＵ４０８は、次フレームの送信があると判別した場合は、タイマカウンタをクリアした後、当該タイマカウンタを用いて時間ｔの計時を開始する（ステップＴ２０７）。次いで、ＣＰＵ４０８は、計時時間ｔがバックオフ時間格納領域４０６ａに格納されているバックオフ時間Ｔ２に達したか否かを判別し（ステップＴ２０８）、計時時間ｔがバックオフ時間Ｔ２に達すると、次フレームの送信を行うために上記ステップＴ２０１へ戻り、キャリアセンスを開始する。
【００６６】
一方、ＣＰＵ４０８は、上記ステップＴ２０６において次フレームの送信がないと判別した場合、すなわち、全フレームの送信を終えた場合は、データ送信処理を終了する。
【００６７】
図１０および図１１は、同一の基本サービスエリア３５に在圏する複数の通信端末４０の各々が上述したデータ送信処理を実行し、基地局３０へデータを送信する場合について例示する模式図である。
【００６８】
ここで、図１０は、基本サービスエリア３５内に通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄの計４台が在圏しており、このうち、通信端末４０ｄを除く計３台の通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃが基地局３０に対してデータの送信を行っている場合について示すものである。また、図１１は、基本サービスエリア３５に通信端末４０ａ，４０ｂの計２台が在圏しており、この２台の通信端末４０ａ，４０ｂが基地局３０に対してデータの送信を行っている場合について示すものである。
【００６９】
まず、図１０を参照して基地局３０と各通信端末４０ａ〜４０ｄの動作について説明する。同図に示される例では、データ送信を行わない通信端末４０ｄの図示が省略されているが、基本サービスエリア３５に計４台の通信端末４０ａ〜４０ｄが在圏している。したがって、基地局３０のＣＰＵ３０７は、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａから在圏数“４”に対応する制御ｂｉｔデータ“１”を読み出し、これをビーコンに含めて基本サービスエリア３５内へ送信する。
【００７０】
各通信端末４０ａ〜４０ｄのＣＰＵ４０８は、ビーコンを受信すると、このビーコンに含まれる制御ｂｉｔデータ“１”に従って、図５に示されたバックオフ時間テーブル４０７ａから対応するバックオフ時間データ“４０”を読み出し、バックオフ時間を４０μｓに設定する。このように、同一の基本サービスエリア３５に在圏している各通信端末４０ａ〜４０ｄは、基地局３０によって指定された同じバックオフ時間を設定する。なお、図１０においてはバックオフ時間をＴ２a と記載している。
【００７１】
各通信端末４０ａ〜４０ｄは、例えば、ユーザによってデータ送信が指示されたタイミングなど、それぞれ任意のタイミングでデータの送信処理を開始する。図１０に示される例では、通信端末４０ｄを除く計３台の通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃが基地局３０に対するデータの送信処理を行っており、まず、通信端末４０ａがデータの送信処理を開始し、フレームの送信に先立って、無線チャネルのキャリアセンス（図中、ＣＳと示す）を行う。
【００７２】
同図において通信端末４０ａが最初のキャリアセンスを行ったタイミングでは、まだ他の通信端末４０ｂ〜４０ｄがフレームの送信を行っていないので、無線チャネルはアイドル状態にある。したがって、通信端末４０ａは、フレームの送信を行い、フレームの送信を完了すると次フレームの送信を行うため、基地局３０によって指定されたバックオフ時間Ｔ２a だけ待機する。そして、通信端末４０ａは、バックオフ時間Ｔ２a が経過すると次フレームの送信を行うため、キャリアセンスを開始する。以降、通信端末４０ａは、同様にして次々とフレームの送信を実行していく。
【００７３】
また、通信端末４０ｂは、データ送信処理の開始に基づく無線チャネルのキャリアセンスを、図１０に示されるように通信端末４０ａが最初のフレームを送信している期間中に行う。当然、このタイミングでは、通信端末４０ａがフレームを送信しているので、通信端末４０ｂは、キャリアセンスを一旦中止して送信延期時間Ｔ１だけ待機し、送信延期時間Ｔ１が経過するとフレームを送信するため、再びキャリアセンスを行う。
【００７４】
このキャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態にあることを検知すると、通信端末４０ｂは、フレームの送信を行うとともにバックオフ時間Ｔ２a だけ待機した後、次フレームを送信するためのキャリアセンスを行う。そして、以降、通信端末４０ｂは、同様にして次々とフレームの送信を実行していく。また、通信端末４０ｃについても、上述した通信端末４０ａ，４０ｂと同様の送信手順に従って、図１０に示されるようにフレームの送信を逐次実行する。
【００７５】
以上説明したように各通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおいてデータ送信処理が実行された結果、無線チャネル上における各通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃの送信フレームは、図１０において最も下方に示されるように、特定の通信端末４０の送信フレームに偏ることなく、各通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃの送信フレームが均等に分散している。すなわち、複数の通信端末４０ａ，４０ｂ，４０ｃが無線チャネルを共用して通信を行う場合であっても、特定の通信端末４０に無線チャネルが占有されることがない。したがって、無線チャネルを共用する複数の通信端末４０に対してフレームの送信機会を平等に与えることができる。換言するならば、無線チャネルを共用する複数の通信端末４０に対して、基地局３０に対する公平なアクセス権を提供することができる。
【００７６】
一方、図１１は、基本サービスエリア３５に通信端末４０ａ，４０ｂの計２台が在圏しており、この２台の通信端末４０ａ，４０ｂが基地局３０に対してデータの送信を行っている場合について示すものである。同図に示される例では、基本サービスエリア３５に２台の通信端末４０ａ，４０ｂが在圏しているので、基地局３０のＣＰＵ３０７は、図３に示された制御ｂｉｔテーブル３０５ａから在圏数“２”に対応する制御ｂｉｔデータ“０”を読み出し、これをビーコンに含めて基本サービスエリア３５内へ送信する。
【００７７】
通信端末４０ａ，４０ｂのＣＰＵ４０８は、ビーコンを受信すると、このビーコンに含まれる制御ｂｉｔデータ“０”に従って、図５に示されたバックオフ時間テーブル４０７ａから対応するバックオフ時間データ“２５”を読み出し、バックオフ時間を２５μｓに設定する。なお、図１１においてはバックオフ時間をＴ２ｂ と記載している。また、同図における通信端末４０ａ，４０ｂのフレーム送信処理の手順は、図１１に示された場合と同様であるので説明を省略する。
【００７８】
ところで、図１０の場合と図１１の場合とでは、各通信端末４０がフレームの送信を完了してから次のフレームの送信が可能となるまでのバックオフ時間が異なる。図１０の場合は、在圏数が“４”であるのでバックオフ時間Ｔ２a が４０μｓであり、図１１の場合は、在圏数が“２”であるのでバックオフ時間Ｔ２b が２５μｓとなる。その結果、図１０と図１１を比較するとわかるように、通信端末４０が同じ総量のフレーム送信を行う場合、図１１の方がバックオフ時間の時間量が小さい分だけデータ送信の完了までに要する所要時間が短くて済む。このように、本実施形態では、バックオフ時間の時間量を在圏数に応じて適宜変更することで、無線チャネルを共用する複数の通信端末４０のフレームの送信機会の平等化を、無線チャネルのスループットを低下させることなく実現することができる。したがって、各通信端末４０のデータ送信に要する所要時間から無駄な時間を極力省くことができる。
【００７９】
なお、ビーコンは、例えば１秒間に数回程度の周期で送信されるので、基地局３０は、時々刻々と変化する在圏数に応じて、即座に通信端末４０のバックオフ時間を適切な時間量に変更することができる。したがって、例えば、図１０または図１１に示した一連のデータ送信処理中に、在圏数の増加あるいは減少に応じて各通信端末４０のバックオフ時間を即座に変更可能であることは言うまでもない。
【００８０】
［Ｂ．変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態はあくまでも例示であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。変形例としては、例えば以下のようなものが考えられる。
【００８１】
＜変形例１＞
上記実施形態では、基地局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に応じてバックオフ時間を決定する構成とした。しかしながら、例えば、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が２０台であっても、それら２０台の通信端末４０のうち、実際に基地局３０に対してデータ送信を行っている通信端末４０が１台であるような場合も考えられる。このような場合に、在圏数のみによってバックオフ時間を決定してしまうと、無線チャネルのスループットが低下し、通信端末４０のデータ送信に要する所要時間に多くのロスが含まれてしまう。
【００８２】
そこで、基地局３０は、在圏数ではなく、基本サービスエリア３５に在圏している通信端末４０のうち、実際に基地局３０に対してデータ送信を行っている通信端末４０、すなわち、基地局３０にアクセスしている通信端末４０の台数を検出し、当該検出した通信端末４０の台数に応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。
【００８３】
また、基地局３０に無線チャネルのスループットを検出する機能をさらに加え、基地局３０は、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数と無線チャネルのスループットとに応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数が多くても無線チャネルのスループットが低ければ、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数に対して、実際に基地局３０へデータ送信を行っている通信端末４０の台数が少ないと考えることができる。したがって、在圏数に応じて決定したバックオフ時間の時間量を、無線チャネルのスループットを考慮してフレームの送信機会の平等化を十分に維持できる範囲で小さくしてやることで、各通信端末４０のデータ送信に要する所要時間から無駄な時間を極力省くことができる。
【００８４】
＜変形例２＞
上記実施形態では、基地局３０から通信端末４０へバックオフ時間を指定する制御ｂｉｔデータを送信する構成とした。しかしながら、バックオフ時間データそのものを基地局３０から通信端末４０へ送信する構成としてもよいことは勿論である。また、バックオフ時間データそのものを基地局３０から通信端末４０へ送信する場合には、基地局３０において、基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数や無線チャネルのスループットなどから演算によりバックオフ時間データを算出する構成としてもよい。このような構成とすれば、在圏数や無線チャネルのスループットに応じてより最適なバックオフ時間を設定することが可能となる。
【００８５】
さらに、制御ｂｉｔデータやバックオフ時間データそのものを基地局３０から通信端末４０へ送信する際には、ビーコン以外の無線信号を用いてもよいことは勿論である。
【００８６】
＜変形例３＞
上記実施形態では、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でない場合、キャリアセンスを一旦中止し、予め定められた送信延期時間だけ待機した後にフレームを送信するためのキャリアセンスを開始する、いわゆる待時型のＣＳＭＡ／ＣＡ方式に本発明を適用した場合について説明した。
【００８７】
しかしながら、本発明は、例えば、キャリアセンスの結果、無線チャネルがアイドル状態でない場合、キャリアセンスを継続して無線チャネルがアイドル状態になった場合に、確率により決まる時間量だけさらに待機した後、フレームを送信するためのキャリアセンスを開始する、いわゆるＰ−即時型のＣＳＭＡ／ＣＡ方式などに対しても適用可能であることは勿論である。
【００８８】
＜変形例４＞
上記実施形態では、通信端末４０のバックオフ時間を基地局３０において決定する構成とした。しかしながら、例えば、基地局３０は、自局３０の基本サービスエリア３５内における通信端末４０の在圏数を計数し、計数した在圏数そのもの、あるいは在圏数のレベルを示す情報（例えば、レベル１なら在圏数が１〜３台、レベル２なら在圏数が４〜７台など）を通信端末４０へ送信し、通信端末４０において、基地局３０から受信した在圏数、あるいは在圏数のレベルを示す情報に応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。
【００８９】
この場合、バックオフ時間を決定する方法は、上記実施形態において述べたように、予め用意された複数種類のバックオフ時間データの中から在圏数に関する情報に応じていずれかのバックオフ時間データを選択する方法や、在圏数に関する情報から演算によってバックオフ時間データを算出する方法などが考えられる。さらに、基地局３０に、無線チャネルのスループットを検出する機能を加え、基地局３０が、在圏数に関する情報と無線チャネルのスループットに関する情報とを通信端末４０へ送信し、通信端末４０では、基地局３０から受信した在圏数に関する情報と無線チャネルのスループットに関する情報とに応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよい。
【００９０】
＜変形例５＞
上記実施形態では、本発明を無線ＬＡＮに適用した場合について説明したが、本発明は、例えば、メディアアクセス制御方式としてＣＳＭＡ方式を採用している有線ＬＡＮに対しても適用可能である。
【００９１】
この場合、本実施形態において説明した基地局３０は、例えばアクセスポイントなどに該当する。アクセスポイントは、当該アクセスポイントにアクセスしている通信端末の台数を計数する機能や、当該アクセスポイントの配下の通信端末が共用する有線通信区間におけるスループットを検出する機能を有しており、これらの機能により得たアクセス中の通信端末の台数や有線通信区間のスループットに応じて通信端末のバックオフ時間を決定し、決定したバックオフ時間に関する情報を通信端末へ送信する。そして、通信端末は、アクセスポイントから受信したバックオフ時間に関する情報に従ってバックオフ時間を設定し、アクセスポイントに対するデータ送信を行う。
【００９２】
なお、上記変形例４で述べたように、アクセスポイントは、当該アクセスポイントにアクセスしている通信端末の台数（端末数）を計数し、計数した端末数そのもの、あるいは端末数のレベルを示す情報を通信端末へ送信し、通信端末において、アクセスポイント３０から受信した端末数、あるいは端末数のレベルを示す情報に応じてバックオフ時間を決定する構成としてもよいことは勿論である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、伝送路を共用する複数の通信端末のデータの送信機会を、伝送路のスループットを低下させることなく平等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態に係る基地局および通信端末を含む無線ＬＡＮの構成を例示するブロック図である。
【図２】 同実施形態に係る基地局のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図３】 同実施形態に係る基地局において、不揮発性メモリに格納される制御ｂｉｔテーブルのデータ構成を例示する図である。
【図４】 同実施形態に係る通信端末のハードウェア構成を例示するブロック図である。
【図５】 同実施形態に係る通信端末において、不揮発性メモリに格納されるバックオフ時間テーブルのデータ構成を例示する図である。
【図６】 同実施形態に係る基地局において、ＣＰＵにより実行される制御ｂｉｔ決定処理のフローチャートを例示する図である。
【図７】 同実施形態に係る基地局において、ＣＰＵにより実行されるビーコン送信処理のフローチャートを例示する図である。
【図８】 同実施形態に係る通信端末において、ＣＰＵにより実行されるビーコン受信処理のフローチャートを例示する図である。
【図９】 同実施形態に係る通信端末において、ＣＰＵにより実行されるデータ送信処理のフローチャートを例示する図である。
【図１０】 同実施形態に係り、基本サービスエリアに在圏する複数の通信端末の各々が図９に示されたデータ送信処理を実行し、基地局へデータを送信する場合について説明するための模式図（その１）である。
【図１１】 同実施形態に係り、基本サービスエリアに在圏する複数の通信端末の各々が図９に示されたデータ送信処理を実行し、基地局へデータを送信する場合について説明するための模式図（その２）である。
【符号の簡単な説明】
１……無線ＬＡＮ、１０……ゲートウェイサーバ、２０……コントロールサーバ、３０ａ，３０ｂ……基地局、３５ａ，３５ｂ……基本サービスエリア、３６……拡張サービスエリア、４０ａ〜４０ｄ……通信端末、３０１……有線通信インタフェース、３０２……記憶部、３０３……ＲＯＭ、３０４……ＲＡＭ、３０４ａ……制御ｂｉｔ格納領域、３０５……不揮発性メモリ、３０５ａ……制御ｂｉｔテーブル、３０６……無線通信部、３０７……ＣＰＵ、３０８……バス、４０１……無線通信部、４０２……操作入力部、４０３……液晶表示部、４０４……記憶部、４０５……ＲＯＭ、４０６……ＲＡＭ、４０６ａ……バックオフ時間格納領域、４０７……不揮発性メモリ、４０７ａ……バックオフ時間テーブル、４０８……ＣＰＵ、４０９……バス。
Claims (12)
- 基地局が、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数過程と、
前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記計数過程にて計数された台数に応じた信号を送信する信号送信過程と、
前記各通信端末が、前記信号送信過程にて送信された信号を受信する受信過程と、
前記各通信端末が、前記受信過程にて受信された信号に基づいて、前記基地局に対して１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定過程と、
前記各通信端末が、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記決定過程にて決定された待機時間に従ってデータを送信する送信制御過程と
を有することを特徴とする送信制御方法。 - 前記決定過程では、前記各通信端末が、前記受信過程にて受信された信号に基づいて、前記計数過程にて計数された台数が多いほど、前記待機時間の時間量を大きな値に決定する
ことを特徴とする請求項１記載の送信制御方法。 - 前記信号送信過程では、前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記無線エリア内に位置する他の通信端末と同期を確立させるために前記無線エリア内に周期的に送信するビーコンを用いて、前記計数過程にて計数された台数に応じた信号を送信する
ことを特徴とする請求項１記載の送信制御方法。 - 基地局が、当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数過程と、
前記基地局が、前記計数過程にて計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定過程と、
前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定過程にて決定された待機時間を報知する信号を送信する信号送信過程と、
前記各通信端末が、前記信号送信過程にて送信された信号を受信する受信過程と、
前記各通信端末が、前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記受信過程にて受信された信号が示す待機時間に従ってデータを送信する送信制御過程と
を有することを特徴とする送信制御方法。 - 前記信号送信過程では、前記基地局が、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記無線エリア内に位置する他の通信端末と同期を確立させるために前記無線エリア内に周期的に送信するビーコンを用いて、前記決定過程にて決定された待機時間を報知する信号を送信する
ことを特徴とする請求項４記載の送信制御方法。 - 基地局と通信端末とを有する通信システムであって、
前記基地局は、
当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、
前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記計数手段により計数された台数に応じた信号を送信する信号送信手段とを有し、
前記通信端末は、
前記信号送信手段により送信された信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された信号に基づいて、前記基地局に対して１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、
前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記決定手段により決定された待機時間に従ってデータを送信する送信制御手段とを有する
ことを特徴とする通信システム。 - 前記信号送信手段は、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記無線エリア内に位置する他の通信端末と同期を確立させるために前記無線エリア内に周期的に送信するビーコンを用いて、前記計数手段により計数された台数に応じた信号を送信する
ことを特徴とする請求項６記載の通信システム。 - 基地局と通信端末とを有する通信システムであって、
前記基地局は、
当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、
前記計数手段により計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、
前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する信号送信手段とを有し、
前記通信端末は、
前記信号送信手段により送信された信号を受信する受信手段と、
前記基地局に対してデータを送信する場合に、前記受信手段により受信された信号が示す待機時間に従ってデータを送信する送信制御手段とを有する
ことを特徴とする通信システム。 - 前記信号送信手段は、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記無線エリア内に位置する他の通信端末と同期を確立させるために前記無線エリア内に周期的に送信するビーコンを用いて、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する
ことを特徴とする請求項８記載の通信システム。 - 当該基地局のカバーする無線エリア内に位置している通信端末のうち、当該基地局に対してデータ送信を行っている通信端末の台数を計数する計数手段と、
前記計数手段により計数された台数に基づいて、当該基地局に対して通信端末が１のデータを送信してから次のデータを送信するまでの待機時間を決定する決定手段と、
前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する送信手段と
を有することを特徴とする基地局。 - 前記決定手段は、前記計数手段により計数された台数が多いほど、前記待機時間の時間量を大きな値に決定する
ことを特徴とする請求項１０記載の基地局。 - 前記送信手段は、前記無線エリア内に位置している各通信端末に対し、前記無線エリア内に位置する他の通信端末と同期を確立させるために前記無線エリア内に周期的に送信するビーコンを用いて、前記決定手段により決定された待機時間を報知する信号を送信する
ことを特徴とする請求項１０記載の基地局。
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