JP3987857B2 - 無線個人領域ネットワークにおける優先順位を適用した無線通信方法 - Google Patents

無線個人領域ネットワークにおける優先順位を適用した無線通信方法 Download PDF

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Description

本発明は無線通信方法に係り、さらに詳しくは、ＩＥＥＥ８０２．１５．３標準に基づき無線個人領域ネットワーク(Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：ＷＰＡＮ)において優先順位を適用してフレームを伝達する通信方法に関する。
無線個人領域ネットワーク、１０ｍ程度の短距離を隔てた機器間（例えば、コンピュータ、周辺機器、及び家電製品など）を相互に無線ネットワークで連結することにより、相互間の通信を可能にし、様々な分野に適応できる技術である。
ＷＰＡＮは、近距離通信網(ＬＡＮ)や遠距離通信網(ＷＡＮ)のような従来のインフラ構造のネットワークではなく、個人的規模の無線通信ネットワークの一つであって、小規模、低価格、低電力であるため、例えばホームネットワークなどの応用分野に適用される。
現在、ＩＥＥＥ８０２.１５.３タスクグループ(Ｔａｓｋ Ｇｒｕｏｐ: ＴＧ)が、ＷＰＡＮ技術の標準化を進めている。ＩＥＥＥ８０２.１５.３は、低電力で１１ないし５５Ｍｂｐｓの高速データの伝送が可能であり、データ伝送範囲は１０ｍ以内に制限されている。
また、ＵＷＢ(Ｕｌｔｒａ-ｗｉｄｅ ｂａｎｄ)システムを用いたＷＰＡＮシステムを規格化するＩＥＥＥ８０２.１５.３ａグループによって標準化が進められているＩＥＥＥ８０２.１５.３は、物理階層(Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｌａｙｅｒ)を１００Ｍｂｐｓ級に高速化するためのもので、ホームネットワークのような近距離通信における無線動映像などのマルチメディア伝達などをその応用の対象としている。
ＷＰＡＮの基本単位は、一つのピコネットコーディネータ(Ｐｉｃｏｎｅｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ:ＰＮＣ)と単一なネットワーク識別子を共有する１つないし複数の移動デバイス(ＤＥＶ)のネットワークよりなるピコネットである。ピコネットコーディネータは、ビーコン(Ｂｅａｃｏｎ)を伝達することによってピコネットを形成し、基本的な通信タイミングを提供し、サービスの品質（ＱｏＳ）、節電モード及び媒体アクセスコントロール（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ: ＭＡＣ)などの無線通信サービスを提供する機能を有する。
ＩＥＥＥ８０２.１５.３によれば、ピコネットは必要なときはいつでも形成でき、ピコネットでは複数のデバイスがそれぞれ個別にピアツーピア(ｐｅｅｒ ｔｏ ｐｅｅｒ)方式にて一つの媒体を共有し、マルチホップ(ｍｕｌｔｉｈｏｐ)方式で互いに通信する。このようなピコネットをアドホックネットワーク（ａｄ ｈｏｃ ｎｅｔｗｏｒｋ）とも称する。
マルチホップ方式とは、アドホックネットワークにおける無線機器相互間の通信において、データパケットを、ホストとルータの役割を同時に果たす複数の無線機器（以下、デバイスと称す。）を経由して、出発地から目的地まで伝達する方式である。
これは、ピコネットでは無線電波の伝達範囲が最大１０ｍに制限されているため、データパケットがその出発地から目的地まで直接伝達できないことがある。
このようにピコネットでは複数のデバイスが一つの媒体を共有して通信を行なうため、各デバイスの媒体へのアクセスをコントロールすることにより、適切なタイミングで各デバイスの通信が可能となるため、デバイス間の通信における混乱（ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ）を防止することが可能となる。
図１は従来のＷＰＡＮの一例を示す図である。図１に示すように、ＷＰＡＮは複数のデバイス１００、デバイス１２０、デバイス１３０及びデバイス１４０を有し、これらのうちデバイス１００が、デバイス１１０、デバイス１２０、デバイス１３０、及びデバイス１４０の通信網を同期化させるためのビーコンフレーム（Ｂｅａｃｏｎ ｆｒａｍｅ）を送るコーディネータである。
ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）により、デバイス１００、デバイス１１０、デバイス１２０、デバイス１３０、及びデバイス１４０の通信網が同期化し、ネットワーク内のスーパーフレーム（Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ）に基づくタイミングに従い、ピア・ツー・ピア（Ｐｅｅｒ ｔｏ ｐｅｅｒ）方式にて各デバイス間の通信が行われる。
図２はＩＥＥＥ８０２.１５.３標準のＷＰＡＮにおけるスーパーフレーム（Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ）の構成を示す図である。図２に示すように、スーパーフレーム（Ｓｕｐｅｒｆｒａｍｅ）は、ビーコン区間（Ｂｅａｃｏｎ ｐｅｒｉｏｄ）、競争区間(Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ：ＣＡＰ)及びチャンネル割当区間(Ｃｈａｎｎｅｌ Ｔｉｍｅ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｏｄ：ＣＴＡＰ)の三つの区間で構成される。競争区間の長さは、ピコネットコーディネータによって定められ、ビーコン区間の間に各デバイスに伝達される。
ビーコン区間においてはＷＰＡＮの各デバイスを同期化させるための同期信号が伝達され、各チャンネルに、ＣＴＡ(Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ)が割り当てられるなど、すべてのピコネットコーディネータを介しての通信を管理する情報が伝達される。
競争区間では、ＣＳＭＡ/ＣＡ(Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ Ｗｉｔｈ Ｃｏｌｌｉｓｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ)方式を用いて各デバイスが競争的に通信を行ない、非同期化データフレームと、指令フレーム（Ｃｏｍｍａｎｄ ｆｒａｍｅ）が伝達される。尚、前記指令フレーム（Ｃｏｍｍａｎｄ ｆｒａｍｅ）は、通信の要請(ｒｅｑｕｅｓｔ)と応答(ｒｅｓｐｏｎｓｅ)、ＣＴＲ(Ｃｈａｎｅｌ Ｔｉｍｅ Ｒｅｑｕｅｓｔ)及びその他制御信号などの制御情報を伝達するものである。
また、チャンネル割当区間はコーディネータによって各チャンネルに独占的に割り当てられてデータフレームが伝達される複数のＣＴＡ（Ｔｉｍｅ Ｓｌｏｔ Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ）及びＭＣＴＡ(Ｍａｎａｇｅｍａｎｔ ＣＴＡ)を有し、ＣＴＡＰではＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）方式が使われる。
ＭＣＴＡはＣＴＡの一種であって、ピコネットコーディネータとデバイスとの通信に使われる。従って、物理階層のデータ率が向上されると、高速のデータフレームの伝達が可能である。
しかし、前記競争区間における前記ＣＳＭＡ/ＣＡのためのＣＣＡ(Ｃｌｅａｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ)所要時間、待機時間(Ｗａｉｔｉｎｇ Ｔｉｍｅ)、バックオフ時間(Ｂａｃｋｏｆｆ Ｔｉｍｅ)などは、固定値であって、フレーム伝達に求められる相対的オーバーヘッドの比率が高いため、ＣＴＡＰほどの高速化は期待することはできない。
また、競争区間では、伝達されるデータフレームと指令フレームとの間にもＣＳＭＡ/ＣＡ間の場合と同等な競争下におけるフレームの伝達が行なわれるため、通信チャンネルを形成するためのデータ伝送の前段階である制御情報の伝達がかなり遅れるため、データ伝達の高速化が阻害される。
従って、本発明は前述した問題点を解決するために案出提案されたもので、ＩＥＥＥ８０２.１５.３標準に基づき無線個人領域ネットワークにおいてフレーム伝達のための優先順位を適用して、制御情報の伝送が迅速に行うことを可能にする無線通信方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明の無線通信方法は、複数のデバイスが接続され、該これらの複数のデバイスのうち、いずれか一つからブロードキャストされる同期信号に同期化したチャンネルを介して無線通信を行なうネットワーク環境における無線通信方法は、前記複数のデバイスのうち第１のデバイスから伝達される第１のフレームを、所定数のクラスに分類する段階と、分類された前記クラスによってバックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）を行なう前記待機期間を算出し、算出された前記待機の間に前記チャンネルが他のデバイスによって使用されるか否かを確認する段階と、前記待機期間の間に、前記チャンネルが使用されなければ、前記クラスに基づいてバックオフの時間を算出し、算出されたバックオフ時間の間バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）を行なう段階と、前記バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）時間が終了したときに、前記第１フレームを伝達する段階とを含み、前記クラスは、前記第１のフレームが制御情報を伝達する指令フレームに該当する場合に、前記第１のフレームがデータフレームに該当する場合よりも高い優先順位を有する方式に分類されることを特徴とする。
前記ネットワークは、ＩＥＥＥ８０２．１５．３標準及び８０２．１５．３ａ標準のうちいずれか一つによる高速ＷＰＡＮ(Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ)であることが好ましい。また、前記クラスはスーパーフレームの競争区間(Ｃｏｎｔｅｎｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ)から伝送伝達される前記第１のフレーム及び前記第１のデバイスの種類に基づき分類されることが好ましい。
また、前記クラスは、前記第１のフレームが制御情報を伝達する指令フレームのうち応答指令フレームに該当する場合に、前記第１のフレームが要請指令フレームに該当する場合よりも高い優先順位を有する方式に分類されることが好ましい。
前記クラスの優先順位が高い順としては、前記第１のデバイスが前記コーディネータであり、且つ前記第１のフレームが応答指令フレームである第１のクラス、前記第１のデバイスが前記コーディネータではなく前記第１のフレームが応答指令フレームである第２のクラス、前記第１のフレームが要請指令フレームである第３クラス、及び前記第１フレームがデータフレームである第４クラスである。
前記第１のフレームの前記クラス分類による優先順位が低くなるほど対応する前記待機期間が長くなるように、前記待機期間を算出し、前記第１のフレームの前記クラス分類による優先順位が低いほど対応する前記バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）の時間が長くなるように、前記バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）時間を算出することが好ましい。
また、前記待機期間及び前記バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）時間のうち少なくともいずれか一つは、前記ネットワークに接続した前記デバイスの個数が増えるほど長くなる方式に算出されることが好ましい。
以上述べたように、本発明によればＩＥＥＥ８０２.１５.３標準基づき個人領域ネットワークにおいてスーパーフレームの競争区間で優先順位を適用し、制御情報を迅速に伝達することにより高速通信が可能になる。また、本発明に係る無線通信方法は優先順位による待機期間及びバックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）待機時間算出におけるネットワーク内のデバイスの個数を考慮して競争ウィンドウを算出するので、効率的な激突回避(ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｖｏｉｄａｎｃｅ)が可能である。
以下、添付図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。本発明に係る無線通信方法は、基本的にはＩＥＥＥ８０２.１５.３標準に基づき無線個人領域ネットワークにおいて適用されるが、必ずこれに限らず、本発明に係る条件を満たす他のネットワークにおいても適用が可能である。
本発明に係る無線通信方法の一実施例によれば、スーパーフレームの競争区間(Ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｅｒｉｏｄ：ＣＡＰ)において、伝達が可能なフレームを種類別に４つのクラスに分類される。
クラス分類区分としては、通信要請に応答するコーディネータによる応答指令フレームはクラス(０)、デバイスによる応答指令フレームはクラス(１)、要請指令フレームはクラス(２)、及びデータフレームはクラス(３)として分類する。
分類された各クラスに対して優先順位をつけると、クラス（０）、クラス（１）、クラス（２）、クラス（３）となる。例えば、同時に伝達を行った場合、クラス(０)に属するフレームが、他のクラスに属するフレームよりも先に伝達される。
優先順位のクラス区分においては、データフレームよりも指令フレームが先に優先されるようにクラスを分類して制御情報を優先的に伝達する。また、新たな要請及び応答処理を開始することより既に進行中の要請及び応答処理の完了が優先的に行なわれるように、要請指令フレームよりも応答指令フレームを優先的に伝達する。これは、既に実施した要請及び応答処理の処理可能時間経過(ｔｉｍｅｏｕｔ)を短縮するためである。
また、分類されたクラス毎に、異なる優先順位をつけるためにバックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）を行う前の待機期間(Ｗａｉｔ ｔｉｍｅ ｂｅｆｏｒｅ ｂａｃｋｏｆｆ)のＢＩＦＳ(Ｂａｃｋｏｆｆ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ)をクラス別にそれぞれ定義して適用する。
ＩＥＥＥ８０２.１５.３標準によれば、前記ＢＩＦＳはフレーム間の待機期間（Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ ｓｐａｃｅ:ＩＦＳ)の一つであって、バックオフを行う前にチャンネルの状態が他のデバイスにより使用中なのか（ｂｕｓｙ)、そうでないか(ｉｄｌｅ)を確認するために待機する区間である。フレーム間の待機期間としてはＢＩＦＳ以外にも応答フレームを受信した後、確認(ＡＣＫ)フレームを伝達する前の待機期間であるＳＩＦＳ(Ｓｈｏｒｔ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ ｓｐａｃｅ)などがある。
ＩＥＥＥ８０２.１５.３標準によれば、前記ＢＩＦＳはすべてのフレームに対して同一の値に定義されている。本発明の一実施例によれば、各クラス"ｉ"に対応するＢＩＦＳ(ｉ)をそれぞれ定義して適用する。下記の数式（１）において、ＢＩＦＳ(ｉ)はクラス(ｉ)のＢＩＦＳ値である。
［数１］
ＢＩＦＳ（０）＝ＳＩＦＳ＋１μｓ=１１μｓ
ＢＩＦＳ（１）＝ＳＩＦＳ＋ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ＝１０＋５×１６／１１＝１７．２μｓ
ＢＩＦＳ（ｉ＋１）＝ＢＩＦＳ（ｉ）＋ＣＷｍｉｎ（ｎ）， ｉ＞０ （1）
ここで、“ｎ”は無線個人領域ネットワーク内のデバイスの個数であり、“ＣＷｍｉｎ（ｎ）”は競争ウィンドウ(ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｗｉｎｄｏｗ)値であって、この値は、競争ウィンドウ“ＣＷ(ｎ、ｒ)”値により変わる値である。“ＣＷ(ｎ、ｒ)”は、フレームに対する(ｒ＋１)番目伝送試みにおける競争ウィンドウ値である。
［数２］
ＣＷ（ｎ，ｒ）＝２min[r+1,4]×ｌｏｇ2ｎ，ｉ＞０
ＣＷ（ｎ,ｒ）＝０, ｉ＝０ （２）
ここで、“ｒ”は伝達試み回数であって、“ｒ”の最大値、すなわち再伝達回数の総数はデバイスにより定義される。数式２に示すように、前記"ＣＷｍｉｎ（ｎ）＝ＣＷ（ｎ、０）＝２×ｌｏｇ2ｎ"になる。ここで、“ｌｏｇ2ｎ”は “ｎ”に対する関数の一例であって、“ｎ”が増加するに従って他別の関数を使用することも可能である。
本発明によれば、競争ウィンドウを定義する際に、ネットワーク内におけるデバイスの数“ｎ”を考慮する。コーディネータは、引き続き、ネットワークにアクセスしたデバイスと通信しつつ、デバイスに対する情報を各デバイスに伝達する。
従って、ネットワーク内の各デバイスは、現在ネットワークにアクセスしたデバイスの個数を検知し、これを用いて前記競争ウィンドウ値の算出のためのアルゴリズムを実施する。 これにより、ネットワークにおけるデバイスの個数によって、競争ウィンドウを調節して、デバイスの数が少なければ競争ウィンドウ値を小さくしてバックオフ時間を短縮し、デバイスの数が多ければ競争ウィンドウを大きくして競争を減らすことによって、フレーム伝達の遅延を防止することが可能となる。
図３は本発明に係るコーディネータがデバイスとの通信のために行なう過程を示す図であり、図４は本発明に係るデバイス、またはコーディネータが他のデバイスとの通信のために行なう過程を示す図である。
デバイス１１０は伝送しようとするフレームが、該当クラスによって予め設定されたバックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）を行う前に待機期間の間待機し、チャンネル状態をステップＳ３１０にて確認する。ここでは伝送しようとするフレームは、例えば通信を要請する要請命令フレームであってクラス(２)に属する。従って、デバイス１１０は“ＢＩＦＳ（２）＝ＢＩＦＳ(１)＋ＣＷｍｉｎ（ｎ）”の間は待機し、チャンネルが他のデバイスによって使われるか否かを確認する。
デバイス１１０は“ＢＩＦＳ(２)”時間の間チャンネルが使用されなければ、ステップＳ３１５にて、バックオフを開始してフレーム伝送のための待機状態に入る。この場合、バックオフ時間(ｂａｃｋｏｆｆ ｔｉｍｅ：ＢＴ)は“ＢＴ＝ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ ×ｓ”及び下記の数式（３）を用いて算出する。
［数３］
ｓ＝Ｕ［０, ＣＷ（ｎ,ｒ）−１］，ｉ＞０
ｓ＝０, ｆｏｒ ｉ＝０
ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ＝ＳＩＦＳ＋ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ
＝１７．２μｓ （３）
ここで、“Ｕ[０、ＣＷ(ｎ、ｒ)-１]”は“０”から“ＣＷ(ｎ、ｒ)-１”間の値のうちランダムな値を選択する関数である。スロットタイムの間チャンネルが使用されなければバックオフ時間をスロットタイムほど短縮し、チャンネルが使用されるとバックオフ時間値をそのまま維持しつつ待機する。バックオフ時間が“０”になるとデバイス１１０は、ステップＳ３２０にて、該当フレームを伝達する。
要請命令フレームを伝送された仲裁者コーディネータ(Ｐｉｃｏｎｅｔ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ:ＰＮＣ)１００は、ステップＳ３２５にて、待機期間(ＳＩＦＳ)の間待機した後、ステップＳ３３０でＡＣＫを伝送する。ここで、待機期間(ＳＩＦＳ)はデフォルトによれば“１０μｓ”に設定されている。なお、「仲裁者コーディネータ」は、特許請求の範囲の記載における「ピコネットコーディネータ」に相当する。
次いで、仲裁者コーディネータ１００は、ステップＳ３３５にて、バックオフを行なう前待機期間“ＢＩＦＳ(０)＝ＳＩＦＳ＋１μｓ＝１１μｓ”の間待機し、チャンネル状態を確認する。仲裁者コーディネータ１００が伝送するフレームは既存の要請命令フレームに対する応答命令フレームであってクラス(０)に属する。
仲裁者コーディネータ１００は期間“ＢＩＦＳ(０)”の間チャンネルが使用されなければ、バックオフを行ない始める。従って、ステップＳ３４０にて、バックオフ時間“ＢＴ＝ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ×ｓ”の間待機する。前記数式３に基づきクラス(０)に該当するバックオフ時間を算出すれば"ｓ=０"、すなわち、“ＢＴ＝０”となる。従って、この場合、コーディネータは、バックオフの実行が始まると、ステップＳ３４５にて、早速応答命令フレームを伝送伝達する。
図４に示すように、デバイス１１０は、他のデバイス１２０との通信のために伝達するフレームが該当クラスに応じてＢＩＦＳ(Ｂａｃｋｏｆｆ Ｉｎｔｅｒｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ)の間待機し、ステップＳ４１０にて、チャンネル状態を確認する。
ここで、伝送しようとするフレームは、例えば要請命令フレームであってクラス（２）に属する。従って、デバイス１２０は“ＢＩＳＦ(２)＝ＢＩＦＳ(１)＋ＣＷｍｉｎ（ｎ）”の間待機し、チャンネルが他のデバイスによって使用されるか否かを確認する。
デバイス１２０は“ＢＩＦＳ(２)”時間の間、チャンネルが使用されなければ、バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）を開始して、ステップＳ４１５にて、フレーム伝送のための待機状態に入る。この場合、バックオフ（Ｂａｃｋｏｆｆ）時間(ｂａｃｋｏｆｆ ｔｉｍｅ：ＢＴ)は“ＢＴ＝ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ×ｓ”及び前記数式３を用いて算出する。
ここで、スロットタイムの間チャンネルが使用されなければバックオフ時間をスロットタイムと同じだけ短縮し、チャンネルが使われるとバックオフ時間値をそのまま維持しつつ待機する。バックオフ 時間が“０”になると、ステップＳ４２０にて、デバイス１２０は該当フレームを伝送する。
要請指令フレームを伝達されたデバイス１１０は、ステップＳ４２５にて、待機期間(ＳＩＦＳ)の間待機した後、ステップＳ４３０にて、ＡＣＫを伝送する。引き続き、ステップＳ４３５にて、デバイス１２０はバックオフが行なわれる前記待機期間“ＢＩＦＳ(１)＝ＳＩＦＳ＋ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ= １７.２μs” の間は待機しチャンネル状態を確認する。
デバイス１１０から伝達されたフレームは、既存の要請命令フレームに対する応答命令フレームであってクラス（１）に属する。ここで、 “ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ”はデフォルトによれば“５×１６／１１”に設定される。
デバイス１１０は待機期間“ＢＩＦＳ(１)”の間、チャンネルが使用されなければ、バックオフを行ない始める。従って、ステップＳ４４０にて、バックオフ時間“ＢＴ ＝ ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ × s”の間待機する。前記数式３に基づきクラス（１）に該当するバックオフ時間を算出すれば“ｓ＝Ｕ[０、ＣＷ(ｎ、ｒ)-１]”なので“ＢＴ＝ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ×ｓ”になる。ステップＳ４４５にて、デバイス１１０はバックオフ時間が終了すると応答命令指令フレームを伝送する。
以上、本発明の望ましい実施例について示しかつ説明したが、本発明は前述した特定の実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者よって改変が可能である。
本発明の無線通信手段によれば、ＩＥＥＥ８０２.１５.３標準に基づき個人領域ネットワークにおいて制御情報を迅速に伝達して高速通信に適用することが可能である。
従来の無線個人領域ネットワークの構成を示す図である。 ＩＥＥＥ８０２.１５.３標準によるスーパーフレームの構成を示す図である。 本発明に係るコーディネータがデバイスとの通信のために行なう過程を示す図である。 本発明に係るデバイスが他デバイスとの通信のために行なう過程を示す図である。
符号の説明
１００: 仲裁者コーディネータ
１１０，１２０，１３０，１４０: デバイス

Claims (12)

  1. 複数のデバイスが接続され、前記複数のデバイスのうちいずれか一つからブロードキャストされる同期信号に同期化されたチャンネルを介して無線通信を行なうネットワーク環境における無線通信方法において、
    前記複数のデバイスのうち第１のデバイスから伝達しようとする第１のフレームを優先順位による所定の個数のクラスのうちの１つに分類する段階と、
    前記第１のフレームが分類された前記クラスによってバックオフを行なう待機期間を算出し、算出された前記待機期間の間前記チャンネルが他デバイスによって使用されるか否かを確認する段階と、
    前記待機期間の間、前記チャンネルが使用されなければ、前記クラスによってバックオフ時間を算出し、算出されたバックオフ時間の間バックオフを行なう段階と
    前記バックオフ時間が終了したときに前記第１のフレームを伝達する段階とを含み、
    前記クラスはスーパーフレームの競争区間において伝達される前記第１のフレーム及び前記第１のデバイスの種類に基づき分類されることを特徴とする無線通信方法。
  2. 前記ネットワークはＩＥＥＥ８０２.１５.３標準及び８０２.１５.３ａ標準のうちいずれか一つに準拠した高速ＷＰＡＮであることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  3. 前記クラスは、前記第１のフレームが制御情報を伝達する指令フレームに該当する場合に前記第１のフレームがデータフレームに該当する場合より高い優先順位を有する方式に分類されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  4. 前記クラスは、前記第１のフレームが制御情報を伝達する指令フレームのうち応答指令フレームに該当する場合に前記第１のフレームが要請指令フレームに該当する場合より高い優先順位を有する方式に分類されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  5. 前記クラスは優先順位が高い順に前記第１のデバイスがピコネットコーディネータであり、前記第１のフレームが応答指令フレームである第１のクラス、前記第１のデバイスが前記ピコネットコーディネータではなく前記第１のフレームが応答指令フレームである第２のクラス、前記第１のフレームが要請指令フレームである第３のクラス及び前記第１のフレームがデータフレームである第４のクラスを含むことを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
  6. 前記待機期間は次の数式を用いて算出され、
    ＢＩＦＳ（０）＝ＳＩＦＳ＋α
    ＢＩＦＳ（１）＝ＳＩＦＳ＋ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ
    ＢＩＦＳ（ｉ＋１）＝ＢＩＦＳ（ｉ）＋ＣＷｍｉｎ（ｎ）， ｉ＞０
    ここで、"ＢＩＦＳ(ｉ) "は前記第（ｉ＋１）クラスに該当する待機期間であり、"α"は、任意の時間定数値を示すものであり、"ＣＷｍｉｎ(ｎ) "は前記第１のフレームの最初の伝達時における競争ウィンドウ値であり、"ｒ"はフレーム再伝達試み回数、"ａ"は所定の値であり、"ＳＩＦＳ"と"ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ"は所定の値であり、"ｎ"は前記デバイスの個数であることを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法。
  7. 前記バックオフ時間は次の数式を用いて算出され、
    ＢＴ＝ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ×ｓ
    ｓ＝Ｕ［０，ＣＷ（ｎ,ｒ）−1］， ｉ＞０
    ｓ＝０，ｆｏｒ ｉ＝０
    Ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ＝ＳＩＦＳ＋ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ
    ここで、"ＢＴ"はバックオフ時間であり、"Ｕ[０、ＣＷ(ｎ、ｒ)−１]"は０"と"ＣＷ(ｎ、ｒ)−１"の間の値をランダムに選択した値であり、"ＣＷ(ｎ、ｒ)"は競争ウィンドウ値であり、"ＳＩＦＳ"と"ＣＣＡ ｄｅｔｅｃｔ ｔｉｍｅ"は所定の値であり、スロットタイム(ｓｌｏｔ ｔｉｍｅ)は所定値であり、ｎは、無線個人領域ネットワーク内のデバイスの個数、ｒは、伝達試み回数、ｉはクラスをそれぞれ示すことを特徴とする請求項５に記載の無線通信方法。
  8. 前記競争ウィンドウ値は次の数式を用いて算出され、
    ＣＷ（ｎ，ｒ）＝２min[r+1.4]×ｆ（ｎ）， ｉ＞０
    ＣＷ（ｎ，ｒ）＝０, ｉ＝０
    ここで、"ｒ"の最大値は前記デバイスによって決定され、"ｆ（ｎ）"は"ｎ"値の増加によって増える関数であることを特徴とする請求項６及び７のうちいずれか１項に記載の無線通信方法。
  9. 前記第１のフレームの前記クラス分類による優先順位が低くなるほど対応する前記待機期間が長くなるように、前記待機期間を算出することを特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
  10. 前記第１のフレームの前記クラス分類による優先順位が低いほど対応する前記バックオフ時間が長くなるように、前記バックオフ時間を算出することを特徴とする請求項２に記載の無線通信方法。
  11. 前記待機期間及び前記バックオフ時間のうち少なくともいずれか一つは、前記ネットワークに接続した前記デバイスの個数が増えるほど延びる方式に算出されることを特徴とする請求項９及び請求項１０のうちいずれか１項に記載の無線通信方法。
  12. 前記同期信号は前記複数のデバイスのうち選定されたピコネットコーディネータからブロードキャストされることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
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