JP4016776B2 - Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program - Google Patents

Wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の無線局間で相互に通信を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、同一の周波数チャネルを共有するチャネル共有方式により各端末局のアクセス制御を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【0002】
さらに詳しくは、本発明は、複数の無線ネットワーク又は無線グループが共存する無線ネットワーク環境下で、各無線ネットワーク又は無線グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御を行なう無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、各無線ネットワーク又は無線グループにおいて、伝送速度の低下の原因となる衝突確率の時間的な変動を抑制する無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【0003】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してLAN(Local Area Network)を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あるいはプリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータの転送などの情報の交換を行なったりすることが盛んに行なわれている。
【0004】
従来のLANでは、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。ところが、このような有線によるLANでは、接続のための工事が必要であり、手軽にLANを構築することが難しいとともに、ケーブルが煩雑になる。また、LAN構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便であった。そこで、従来の有線方式によるLANの配線からユーザを解放するシステムとして、無線LANが注目されている。
【0005】
無線ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)は、パーソナル・コンピュータのような情報端末に無線通信装置を外部接続して、複数のパーソナル・コンピュータ間をネットワーク接続することにより構築される。無線LANによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ(PC)などの端末を比較的容易に移動させることができる。
【0006】
近年では、無線LANシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク(PAN)の導入の検討が行なわれている。例えば、IEEE802.11準拠の無線LANシステムが既に実用化されている。
【0007】
IEEE802.11は、1つの空間において基地局と複数の端末局によって構成される無線ネットワークを規定している。すなわち、いずれか1台の無線通信装置がネットワークの基地局として動作し、その通信可能な範囲でネットワークが形成される。他の無線通信装置は、基地局から受け取ったビーコン信号に基づいてネットワーク動作を行なうことで、ネットワークの参入を果たす。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
基地局と複数の端末局で構成される無線ネットワークにおいては、基地局は該当無線ゾーン(セクタ・セルも含む)で割り当てられた周波数チャネルを用いて通信を行なう。1つのセル内には複数の端末局が存在し、これらが1つの基地局と同時に通信することになるので、アクセス制御が必要である。
【0009】
無線ネットワークにおけるアクセス制御には、FDMA(Frequency Division Multiple Access:周波数分割多重接続)や、TDMA(Time Division Multiple Access:時間分割多重接続)、CDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多重接続)などのチャネル占有方式、あるいはALOHAやCSMA(Carrier Sense Multiple Access:キャリア検出多重接続)などのチャネル共有方式が挙げられる。
【0010】
通信要求がランダム的でバースト性の高いパケット通信などでは、複数の端末局が同一の周波数チャネルを共有するチャネル共有方式が多く採用されている。
【0011】
このチャネル共有方式では、端末局からの通信要求がランダム的に行なわれるため、複数の端末局からの信号が衝突(すなわち、同一時間帯での送信)するという事態が起き易い。この衝突は通信のサービス品質を劣化させるので、それを回避するためのさまざまな方法が提案されている。その1つがCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance:キャリア検出多重接続/衝突回避)方式である。
【0012】
CSMA/CA方式を採用している無線LANでは、以下のようにして衝突回避(衝突確率の低減)を行なっている。すなわち、通信要求が生じた端末局(基地局)は、チャネル上のキャリア(信号)の有無を観測し、規定された時間より長い時間(DIFS)だけチャネルが空いていれば通信を開始する。また、チャネルが空いていなかった場合には、ランダムなbackoff(待ち時間)を設け、チャネルが空いてからDIFS経過した後、さらにbackoff経過後に通信を開始する。但し、待機中はキャリアの空き具合いを調べ、チャネルが空きの場合のみbackoffを減らす。ここで、backoffは一様分布に基づいて決められる。backoffの取り得る値の最大値は送信が失敗する毎に2倍される。
【0013】
図8には、基地局と複数の端末局からなる無線ネットワークの構成(従来例)を示している。同図において、参照番号1は基地局であり、参照番号21〜26は基地局1の制御下で動作する端末局である。基地局1は、各端末局21〜26からの要求によりサービスエリア内に登録している端末局を把握しているものとする。
【0014】
また、図9には、図8に示した無線ネットワーク内における各端末局での通信要求の処理動作例を示している。同図において、キャリア・センスは、各端末局で認識されるキャリア・センス結果を便宜上、共通に表したものである。
【0015】
同図に示す例では、移動局21は、キャリア・センスBusy中に通信要求が発生している。この場合、Idle検出を待ってDIFS計測に入り、計測後、さらにbackoffの経過を待ってから通信を開始する。
【0016】
また、移動局22は、Idle区間で通信要求が発生し、且つ、DIFS計測中にキャリア・センスBusyとなっている。この場合も、Idle検出を待って再度DIFS計測に入り、計測後、さらにbackoffの経過を待って通信を開始する。
【0017】
また、移動局23は、Idle区間で通信要求が発生し、且つ、DIFS計測の間、キャリア・センスIdleであったので、そのまま通信を開始している。
【0018】
このCSMA/CA方式で、backoffを用い衝突確率が低減するための前提条件として、通信要求の発生が一様分布していること、待機時間内に発生する通信要求が極端に多くないこと、などが必要になる。2番目の前提条件を言い換えれば、通信要求の発生間隔に対し待機時間が極端に長く無いこととなる。
【0019】
ところで、パーソナル・コンピュータ(PC)などの情報機器が普及し、オフィス内に多数の機器が混在するとともに、各機器どうしが無線ネットワークで接続されているような通信環境を考察した場合、2以上の無線ネットワークが狭い作業環境にひしめき合い、同じチャネル上に複数の無線ネットワークが共存するという事態が発生し得る。
【0020】
このような場合、例えば、1つの伝送フレームを各ネットワーク間において時分割で共有したり、1つの基地局が複数の無線グループに対して時分割で運用したりするというネットワーク共存方法が考えられる。
【0021】
前者の場合、各ネットワーク内の端末は、他のネットワークに割り当てられた時間領域では待機状態となるため、自分たちに割り当てられた時間領域に突入すると一斉に通信要求を起こす可能性がある。また、後者の場合も、各無線グループ内の端末は、他グループに割り当てられた時間領域では待機状態となるため、自グループに割り当てられた時間領域に突入すると一斉に通信要求を起こす可能性がある。
【0022】
すなわち、各無線ネットワーク毎、あるいは各無線グループ毎では通信要求の発生が一様であったとしても、伝送速度の低下の原因となる衝突確率が時間的に変化する原因となるため、通信要求の発生間隔に対し待機時間が極端に長くなるという問題が生じてくる。
【0023】
図10には、1つの基地局が複数の無線グループに対して時分割で運用する無線ネットワークの構成(従来例)を示している。
【0024】
同図において、参照番号1は、複数の無線グループA〜Cを運用する基地局である。また、端末21〜22はグループAに属し、端末23〜25はグループBに属し、端末26はグループCに属して、それぞれ動作している。また、基地局1は、各端末局からの要求によりサービスエリア内に登録している端末局を把握し、且つ端末局のグループに関しても把握しているものとする。
【0025】
また、図11には、図10に示した無線ネットワーク内における各端末局での通信要求の処理動作例を示している。同図において、キャリア・センスは、各端末局で認識されるキャリア・センス結果を便宜上、共通に表したものである。
【0026】
同図において、グループ分割は、グループBに対する待機区間/通信区間を表したものである。この区間分けの時点に関しては移動局B−1、移動局B−2、移動局B−3は、直前に受信した報知信号により既に把握しているものとする。
【0027】
図示の通り、移動局B−1、移動局B−2、移動局B−3は、いずれも待機区間中に通信要求が発生している。このため、通信区間になるまで通信関連の処理を待機させている。
【0028】
このような場合、各移動局は、通信区間開始とともに一斉にDIFS区間の計測に入り、次いで、初回のbackoff値を乱数で取りbackoff区間の計測に入る。図示の例では、移動局B−1又は移動局B−2は、backoff計測が終了するまでの間、キャリア・センスがIdleの場合、これらの移動局は通信を開始する。
【0029】
また、移動局B−3は、backoff計測中にキャリア・センスBusyとなるとbackoff計測を中断し、次に、キャリア・センスIdleとなるまで状態を保持する。
【0030】
このとき、移動局B−1と移動局B−2の通信開始は同時刻となり、衝突が発生する。これは、初回のbackoff値の乱数の取り得る範囲が狭いためである。すなわち、伝送速度の低下の原因となる衝突確率が時間的に変化しており、通信全体の平均値からみると、より高い確率で衝突が発生していることになる。
【0031】
このように、待機時間が極端に長くなると、待機時間に発生した通信要求が、チャネルが空いてからDIFS経過した後、さらにbackoff経過後、通信を開始するとお互いにキャリア・センスは行なってはいるものの同時刻に一斉に発生する通信開始が多くなり、この結果、上述したように通信が衝突してしまう。
【0032】
このような場合、待機時間に影響されないときに発生する衝突確率よりも高くなる。この衝突確率が時間的な変動は、結果として平均的な伝送速度を低下させることとなる。
【0033】
本発明は上述したような技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、複数の無線ネットワーク又は無線グループが共存する無線ネットワーク環境下で、各無線ネットワーク又は無線グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御を好適に行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【0034】
本発明のさらなる目的は、各無線ネットワーク又は無線グループにおいて、伝送速度の低下の原因となる衝突確率の時間的な変動を抑制して、通信要求の発生間隔に対して待機時間が極端に長くなる問題を解決することができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【0035】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第1の側面は、複数の無線ネットワーク・グループが共存する無線通信システムであって、
各無線ネットワーク・グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御を行ない、ある無線ネットワーク・グループの通信区間がそれ以外の無線ネットワーク・グループの待機区間となり、
無線ネットワーク・グループ内の各端末局は、全区間内で通信要求が発生した時点と同じ通信区間上の相対位置で、通信要求を起動する、
ことを特徴とする無線通信システムである。
【0036】
但し、ここで言う「システム」とは、複数の装置(又は特定の機能を実現する機能モジュール)が論理的に集合した物のことを言い、各装置や機能モジュールが単一の筐体内にあるか否かは特に問わない。
【0037】
本発明の第1の側面に係る無線通信システムでは、基地局は、当該無線ゾーンの第1の割り当て周波数チャネルを用いて第1の端末局に対し報知情報を送信し、また、基地局は、当該無線ゾーンの第2の割り当て周波数チャネルを用いて第2の端末局に対し報知情報を送信する。そして、第1の移動局、並びに第2の移動局は、基地局からの報知情報を基に通信開始に関する待ち時間処理の演算を行なう。
【0038】
各端末局は、自己のネットワーク・グループに割り当てられた通信区間並びにそれ以外の待機区間を含めた全区間において任意のタイミングで通信要求が発生するが、待機区間に通信要求が発生した場合には、通信区間が到来するまで通信要求の起動が待機される。
【0039】
本発明の第1の側面によれば、無線ネットワーク内の端末局は、全区間内で通信要求が発生した時点が全区間上で持つ相対位置と同じ通信区間上の相対位置で、通信要求を起動するようになっている。
【0040】
したがって、伝送速度の低下の原因となる衝突確率の時間的な変動を平均化するための処理が行なわれ、この結果、通信要求の発生間隔に対して待機時間が極端に長くなるという問題を解決することができる。
【0041】
また、本発明の第2の側面は、複数の無線ネットワーク・グループが共存する無線通信環境下で動作する無線通信装置又は無線通信方法であって、
無線ネットワーク・グループを運営する基地局から周波数チャネルの割当てを記載した報知情報を受信する手段又はステップと、
前記基地局からの報知情報を基に通信要求に対する送信遅延を求める演算手段又はステップと、
前記演算手段又はステップにより求められた遅延量分の送信遅延を施して通信要求を起動する通信要求手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
【0042】
各無線ネットワーク・グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御を行ない、ある無線ネットワーク・グループの通信区間がそれ以外の無線ネットワーク・グループの待機区間となっている。そして、本発明の第2の側面に係る無線通信装置又は無線通信方法によれば、前記演算手段又はステップは、通信要求が発生した時点が全区間上で持つ相対位置と同じ通信区間上の相対位置を通信要求の送信遅延として求めるようになっている。
【0043】
これを数式として具体的に表すならば、待機時間をa、次の報知信号までの時間をb、通信要求が発生するまでに経過した時間をcとし、通信要求を処理する時間をdとおくと、前記演算手段又はステップは
d=a+(b−a)×c/
という式により通信要求起動の時点を演算する。
【0044】
本発明の第2の側面に係る無線通信装置又は無線通信方法によれば、全区間内で通信要求が発生した時点が全区間上で持つ相対位置と同じ通信区間上の相対位置で、通信要求を起動するようになっている。
【0045】
したがって、伝送速度の低下の原因となる衝突確率の時間的な変動を平均化するための処理が行なわれ、この結果、通信要求の発生間隔に対して待機時間が極端に長くなるという問題を解決することができる。
【0046】
また、本発明の第3の側面は、複数の無線ネットワーク・グループが共存する無線通信環境下における無線通信処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
無線ネットワーク・グループを運営する基地局から周波数チャネルの割当てを記載した報知情報を受信するステップと、
前記基地局からの報知情報を基に通信要求に対する送信遅延を求める演算ステップと、
前記演算ステップにより求められた遅延量分の送信遅延を施して通信要求を起動する通信要求ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【0047】
本発明の第3の側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第3の側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第2の側面に係る無線通信装置又は無線通信方法と同様の作用効果を得ることができる。
【0048】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【0049】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【0050】
本発明に係る無線通信システムは、基地局から複数の端末局へ送信される報知信号を利用して、伝送速度の低下の原因となる衝突確率の時間的な変動を平均化し通信品質を確保するものである。
【0051】
図1には、本発明の実施形態に係る無線ネットワークの構成を模式的に示している。本実施形態に係る無線ネットワークは、1つの基地局が複数の無線グループに対して時分割で運用するという形態が採用されている。
【0052】
同図において、参照番号1は、複数の無線グループA〜Cを運用する基地局である。また、端末21〜22はグループAに属し、端末23〜25はグループBに属し、端末26はグループCに属して、それぞれ動作している。また、基地局1は、各端末局からの要求によりサービスエリア内に登録している端末局を把握し、且つ端末局のグループに関しても把握しているものとする。
【0053】
図2には、本実施形態に係る無線ネットワーク上で基地局又は端末局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示している。
【0054】
この無線通信装置は、情報伝送を管理し無線ネットワーク10を構成するための処理を行なう制御部30と、当該装置の外部に接続される機器(アプリケーション)との間で情報交換を行なうインターフェース31と、このインターフェース31を介してアプリケーションから届けられた情報を格納する無線送信バッファ32と、無線送信バッファ32に格納された情報を無線送信するためのデータとして符号化して各種信号処理を行なう無線送信部33と、無線送信部33で組み立てられた信号を媒介に送信したり、媒介から信号を受信したりするアンテナ34と、アンテナ34を介して媒体を伝播していた信号を受信しさらに情報として変換する無線受信部35と、この変換された情報を格納し情報を正しく収集してインターフェースに通知する無線受信バッファ36と、通信プロトコルで規定されたアクセス制御に基づいて伝送路の利用可否を判断するアクセス制御部37と、無線通信装置のアドレス情報などを記憶し、一連の動作を示した命令(プログラム・コード)が格納されている情報記憶部38と、所定のタイミングの到来に応答して制御部へ通知をする時計計時部39を備えている。
【0055】
さらに、図示の無線通信装置は、制御局として動作するための機能を備えており、制御局としての動作が必要な場合には適宜制御局として動作し、さもなくば一般の端末局として動作する。このような動作を実現するための実行命令プログラムが情報記憶部38にあらかじめ格納されている。
【0056】
無線通信装置は、無線ネットワークに組み込まれていなければ、所定の無線ネットワークに対して参入して動作するか、あるいは自らが制御局となって無線ネットワークを構築するかを判断することができる。
【0057】
制御局として動作している無線通信装置は、制御部30において周波数チャネルの割当てなどを含んだ報知情報を作成し、所定のタイミングに従って無線送信部33からビーコン信号として送信する。そして、このビーコン信号の到達範囲において無線ネットワークを運営する仕組みとなっている。
【0058】
一方、制御局でない無線通信装置は、あらかじめ設定しておいたタイミングに従って、制御局からのビーコン信号を無線受信部35において受信し、そのビーコン情報に従ってパラメータを設定することで、制御局に従属して無線ネットワーク動作を行なうようになっている。
【0059】
アクセス制御部37では、伝送路が利用可能中であることを制御部30に通知し、制御部30から無線送信バッファ32に対して送信指示が送られるとともに、無線送信部33を動作させて実際にデータをアンテナ34から送信する。
【0060】
データを受信する無線通信装置側では、所定のアクセス制御に基づいて送られてくるデータを、アンテナ34を介して無線受信部35で受信し、そのデータを無線受信バッファ36に蓄える。無線受信部35は、受信したことを制御部30へ通知する。
【0061】
そして、無線受信バッファ36に蓄えられたデータは、時間計時部39による所定の時間経過後、インターフェース部31を介して接続される機器(図示しない)にリアルタイムでデータを出力する。
【0062】
図3には、本実施形態に係る無線ネットワークで適用される各グループに対する通信区間を定義するタイミングチャートを示している。
【0063】
基地局1は、グループ毎に登録される複数の移動局の関係から各グループに割り当てる通信区間を定める。この算出手法は、単純に台数割で行なう場合や、各移動局が扱う通信内容を考慮して割り当てを行なうなど、任意のアルゴリズムで行なうことができる。
【0064】
また、基地局1は、各グループの端末局に対しては報知信号を送信し、通信区間に関する情報を配信する。各グループの通信区間は、次の報知信号が送信される直前に配置されている。
【0065】
図4には、本実施形態に係る無線ネットワークにおいて適用される報知信号の報知内容を示している。
【0066】
無線ネットワーク内に存在する各端末をグループに分割する分割関連の情報の中には、待機時間の指定と、次の報知信号が送信される位置が指定されている。図中には、グループAの待機区間と通信区間を示している。
【0067】
図5には、本実施形態に係る無線ネットワーク上で動作する各端末局における通信要求処理を示している。
【0068】
まず、各端末局は、報知信号を基に、全区間スケール(次の報知信号が送信されるまでの時間)を把握する。これとともに、各端末局は内部カウンタを起動する。この後、通信要求が発生した時点で内部カウンタの値から全区間スケールに対する割合を算出する。
【0069】
これとは別に、通信区間のスタートとともに(これも報知信号、内部カウンタから求める)、別の内部カウンタを用い、全区間スケールに対し算出した割合と同じ割合となる時点までカウントする。
【0070】
この同じ割合となる時点までカウンタが進んだときに、通信要求は従来通りの起動がなされDIFS計測などの処理を始める。
【0071】
また、別の算出方法として、通信要求の発生時点の全区間スケールに対する割合を算出した際、既に報知信号より情報を得ている通信区間スケールに対する同一割合となる対全区間スケールでの時点の算出を行ない、その時点で通信要求の起動を行なうことも可能である。
【0072】
これを数式表現すると、待機時間をa、次の報知信号までの時間をb、通信要求が発生するまでに経過した時間をcとし、通信要求を処理する時間をdとおくと、
【0073】
【数1】
d=a+(b−a)×c/b
【0074】
となる。ちなみに、通信要求が発生してからの各遅延時間eは、
【0075】
【数2】
e=d−c
【0076】
により求められる。図5中の端末局B−1の例で計算すると(但し、スケールを時間として使用)、
【0077】
【数3】
a=0.8
b=1.0
c=0.25
【0078】
であるので、通信要求を処理する時間dは、
【0079】
【数4】
d=0.8+(1.0−0.8)×0.25/1.0
【0080】
となり、これが通信要求起動の時点となる。
【0081】
この通信要求処理を行なうことにより、待機区間内で発生した通信要求に対し通信区間にて、通信区間開始とともに通信要求が起動するのではなく、異なる時点での通信要求起動が可能となり、且つ、通信区間内で発生した通信要求に対しても同様な遅延処理を行なうことができる。この結果、すべての通信要求に対し通信区間内で均等に通信要求を起動することが可能となる。なお、この均等化処理は、1報知信号間隔内で閉じた算出手法になっている。
【0082】
このように、通信要求の送信を調整することにより、通信要求の発生が均一化されるので、通信要求の衝突確率を低減することが望める。
【0083】
なお、この通信要求を起動するタイミングの調整方法は、本明細書に示す方法のみではなく、不均一に再配置した場合でも衝突確率の低減を期待することができる。また、DIFS後に発生させるbackoff値に重み係数を持たせて送信集中を分散させても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【0084】
図6には、本実施形態に係る無線ネットワーク内で基地局として動作する無線通信装置が通信要求を起動するための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、制御部30が情報記憶部38に格納されている所定の実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。
【0085】
まず、ステップS101aでは、別途定められた基地局が扱っている移動局グループ毎の接続台数や使用状況を考慮した待機区間、通信区間の分配率を確認する。
【0086】
次いで、ステップS102aではその分配率を報知信号に含め送信し、ステップS103では報知信号送信とともに内部で持つ対全区間スケール・タイマをリセットする。
【0087】
続いて、ステップS104では通信区間の終了を監視し、ステップS105では通信要求の発生を監視し、ステップS106では通信要求発生時点の対全区間スケールのタイマ値を確認する。
【0088】
ステップS107ではスケール・タイマ値より対通信区間スケールでの起動タイミング時点を算出し、ステップS108では算出した起動タイミング時点とタイマ値が一致するかどうかを監視する。
【0089】
そして、ステップS109では起動タイミングで通信要求を起動し、ステップS110において従来の通信処理を行なっていく。
【0090】
通信処理終了後は、再度ステップS104、S105にて通信区間の終了、通信要求の発生を監視していく。通信区間終了後は、再度報知信号送信手順に移行していく。
【0091】
また、図7には、本実施形態に係る無線ネットワーク内で端末局として動作する無線通信装置が通信要求を起動するための処理手順をフローチャートの形式で示している。この処理手順は、実際には、制御部30が情報記憶部38に格納されている所定の実行命令プログラムを実行するという形態で実現される。
【0092】
ステップS102bでは報知信号の受信を待ち、ステップS101bでは報知信号に含められた分配率を確認し、ステップS103では報知信号受信とともに内部で持つ対全区間スケール・タイマをリセットする。
【0093】
続いて、ステップS104では通信区間の終了を監視し、ステップS105では通信要求の発生を監視し、ステップS106では通信要求発生時点の対全区間スケールのタイマ値を確認する。
【0094】
ステップS107ではスケール・タイマ値より対通信区間スケールでの起動タイミング時点を算出し、ステップS108では算出した起動タイミング時点とタイマ値が一致するかどうかを監視する。
【0095】
そして、ステップS109では起動タイミングで通信要求を起動し、ステップS110において従来の通信処理を行なっていく。
【0096】
通信処理終了後は、再度ステップS104、S105にて通信区間の終了、通信要求の発生を監視していく。通信区間終了後は、再度報知信号送信手順に移行していく。
【0097】
[追補]
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【0098】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、複数の無線ネットワーク又は無線グループが共存する無線ネットワーク環境下で、各無線ネットワーク又は無線グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御を行なうことができる、優れた無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【0099】
本発明に係る無線通信システムによれば、各無線ネットワーク又は無線グループにおいて、伝送速度の低下の原因となる衝突確率の時間的な変動を平均化する処理を行なうことができるので、通信要求の発生間隔に対して待機時間が極端に長くなる問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る無線ネットワークの構成を模式的に示した図である。
【図2】本発明の実施形態に係る無線ネットワーク上で基地局又は端末局として動作する無線通信装置の機能構成を模式的に示した図である。
【図3】本発明の実施形態に係る無線ネットワークで適用される各グループに対する通信区間を定義するタイミングチャートを示した図である。
【図4】本発明の実施形態に係る無線ネットワークにおいて適用される報知信号の報知内容を示した図である。
【図5】本発明の実施形態に係る無線ネットワーク上で動作する各端末局における通信要求処理を示した図である。
【図6】本発明の実施形態に係る無線ネットワーク内で基地局として動作する無線通信装置が通信要求を起動するための処理手順をフローチャートである。
【図7】本発明の実施形態に係る無線ネットワーク内で端末局として動作する無線通信装置が通信要求を起動するための処理手順をフローチャートである。
【図8】基地局と複数の端末局からなる無線ネットワークの構成(従来例)を示した図である。
【図9】図8に示した無線ネットワーク内における各端末局での通信要求の処理動作例を示した図である。
【図10】1つの基地局が複数の無線グループに対して時分割で運用する無線ネットワークの構成(従来例)を示した図である。
【図11】図10に示した無線ネットワーク内における各端末局での通信要求の処理動作例を示した図である。
【符号の説明】
30…制御部
31…インターフェース
32…無線送信バッファ
33…無線送信部
34…アンテナ
35…無線受信部
36…無線受信バッファ
37…アクセス制御部
38…情報記憶部
39…時計計時部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio communication system, a radio communication apparatus, a radio communication method, and a computer program that communicate with each other between a plurality of radio stations, and more particularly, to each terminal station by a channel sharing method that shares the same frequency channel. The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a computer program that perform access control.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a radio communication system, a radio communication apparatus, and a radio communication system that perform access control by channel sharing by time division between each radio network or radio group in a radio network environment in which a plurality of radio networks or radio groups coexist. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wireless communication method and a computer program, and in particular, a wireless communication system, a wireless communication apparatus, and a wireless communication method that suppress temporal fluctuations of a collision probability that causes a decrease in transmission speed in each wireless network or wireless group. And a computer program.
[0003]
[Prior art]
As computers become more sophisticated, multiple computers can be connected to form a LAN (Local Area Network) to share information such as files and data, or to share peripheral devices such as printers, Exchange of information such as mail and data transfer is actively performed.
[0004]
In the conventional LAN, each computer is connected by wire using an optical fiber, a coaxial cable, or a twisted pair cable. However, in such a wired LAN, construction for connection is necessary, and it is difficult to construct the LAN easily, and the cable becomes complicated. In addition, even after LAN construction, the movement range of devices is limited by the cable length, which is inconvenient. Therefore, wireless LANs are attracting attention as a system for releasing users from conventional wired LAN wiring.
[0005]
A wireless local area network (LAN) is constructed by externally connecting a wireless communication device to an information terminal such as a personal computer and connecting a plurality of personal computers to the network. According to the wireless LAN, since most of the wired cables can be omitted in a work space such as an office, a terminal such as a personal computer (PC) can be moved relatively easily.
[0006]
In recent years, the demand for wireless LAN systems has increased remarkably with the increase in speed and cost. In particular, recently, in order to establish a small-scale wireless network between a plurality of electronic devices existing around a person and perform information communication, introduction of a personal area network (PAN) has been studied. For example, a wireless LAN system compliant with IEEE 802.11 has already been put into practical use.
[0007]
IEEE 802.11 defines a wireless network composed of a base station and a plurality of terminal stations in one space. That is, any one wireless communication device operates as a network base station, and a network is formed within a communicable range. Other wireless communication apparatuses perform network operations based on beacon signals received from base stations, thereby achieving network entry.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In a wireless network composed of a base station and a plurality of terminal stations, the base station performs communication using a frequency channel assigned in the corresponding wireless zone (including a sector cell). A plurality of terminal stations exist in one cell, and these communicate with one base station at the same time, so access control is necessary.
[0009]
For access control in a wireless network, channels such as FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA (Code Division Multiple Access), etc. Channel sharing schemes such as an occupation scheme or ALOHA or CSMA (Carrier Sense Multiple Access) may be mentioned.
[0010]
In packet communication with a random communication request and high burstiness, a channel sharing method in which a plurality of terminal stations share the same frequency channel is often used.
[0011]
In this channel sharing method, since a communication request from a terminal station is made at random, a situation in which signals from a plurality of terminal stations collide (that is, transmission in the same time zone) easily occurs. Since this collision degrades the communication service quality, various methods have been proposed to avoid it. One of them is a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) system.
[0012]
In a wireless LAN adopting the CSMA / CA method, collision avoidance (reduction of collision probability) is performed as follows. That is, a terminal station (base station) that has made a communication request observes the presence or absence of a carrier (signal) on the channel, and starts communication if the channel is free for a longer time (DIFS) than the specified time. If the channel is not free, a random backoff (waiting time) is provided, and communication is started after the DIFS has elapsed after the channel has been freed and further after the backoff has elapsed. However, the carrier availability is checked during standby, and the backoff is reduced only when the channel is empty. Here, backoff is determined based on a uniform distribution. The maximum value that can be taken by backoff is doubled every time transmission fails.
[0013]
FIG. 8 shows a configuration (conventional example) of a wireless network composed of a base station and a plurality of terminal stations. In the figure, reference numeral 1 is a base station, and reference numerals 21 to 26 are terminal stations that operate under the control of the base station 1. It is assumed that the base station 1 knows the terminal stations registered in the service area in response to requests from the terminal stations 21 to 26.
[0014]
Also, FIG. 9 shows an example of processing operation of a communication request at each terminal station in the wireless network shown in FIG. In the figure, the carrier sense is a common representation of the carrier sense result recognized by each terminal station for convenience.
[0015]
In the example shown in the figure, the mobile station 21 generates a communication request during the carrier sense busy. In this case, DIFS measurement is started after idle detection, and communication is started after waiting for the backoff to elapse after measurement.
[0016]
In addition, the mobile station 22 generates a communication request in the idle section, and is in carrier sense busy during DIFS measurement. In this case as well, DIFS measurement is entered again after waiting for idle detection, and communication is started after elapse of backoff after measurement.
[0017]
Further, the mobile station 23 starts communication as it is because a communication request is generated in the Idle section and the carrier sense Idle during the DIFS measurement.
[0018]
In this CSMA / CA system, as a precondition for reducing the collision probability using backoff, the generation of communication requests is uniformly distributed, the number of communication requests generated within the standby time is not excessive, etc. Is required. In other words, the waiting time is not extremely long with respect to the communication request generation interval.
[0019]
By the way, when information devices such as personal computers (PCs) are widespread, a large number of devices are mixed in an office, and a communication environment in which each device is connected by a wireless network is considered, two or more A situation may occur in which a wireless network is crowded with a narrow working environment and a plurality of wireless networks coexist on the same channel.
[0020]
In such a case, for example, a network coexistence method is conceivable in which one transmission frame is shared among the networks in a time division manner, or one base station is operated in a time division manner for a plurality of radio groups.
[0021]
In the former case, since the terminals in each network are in a standby state in the time domain assigned to other networks, there is a possibility that communication requests will be made simultaneously when entering the time domain assigned to them. Also, in the latter case, the terminals in each wireless group are in a standby state in the time domain assigned to other groups, so there is a possibility that communication requests will occur simultaneously when entering the time domain assigned to the own group. is there.
[0022]
In other words, even if the generation of communication requests is uniform for each wireless network or each wireless group, the collision probability that causes a decrease in transmission speed may cause a temporal change. There arises a problem that the waiting time becomes extremely long with respect to the occurrence interval.
[0023]
FIG. 10 shows a configuration (conventional example) of a wireless network in which one base station operates in a time division manner for a plurality of wireless groups.
[0024]
In the figure, reference numeral 1 is a base station that operates a plurality of radio groups A to C. The terminals 21 to 22 belong to the group A, the terminals 23 to 25 belong to the group B, and the terminal 26 belongs to the group C and operate. Further, it is assumed that the base station 1 knows the terminal stations registered in the service area according to the request from each terminal station, and also knows the terminal station group.
[0025]
FIG. 11 shows an example of processing operation of a communication request at each terminal station in the wireless network shown in FIG. In the figure, the carrier sense is a common representation of the carrier sense result recognized by each terminal station for convenience.
[0026]
In the same figure, the group division represents a standby section / communication section for group B. It is assumed that the mobile station B-1, the mobile station B-2, and the mobile station B-3 have already grasped the time of this division from the notification signal received immediately before.
[0027]
As shown in the figure, the mobile station B-1, the mobile station B-2, and the mobile station B-3 all generate communication requests during the standby period. For this reason, communication-related processing is kept waiting until the communication section is reached.
[0028]
In such a case, each mobile station starts the DIFS interval simultaneously with the start of the communication interval, and then takes the initial backoff value with a random number and starts the measurement of the backoff interval. In the illustrated example, when the mobile station B-1 or the mobile station B-2 is idle until the backoff measurement ends, these mobile stations start communication.
[0029]
Further, when the mobile station B-3 becomes carrier sense busy during the backoff measurement, the mobile station B-3 stops the backoff measurement, and then holds the state until the carrier sense idle.
[0030]
At this time, the communication start between the mobile station B-1 and the mobile station B-2 is the same time, and a collision occurs. This is because the range that the random number of the first backoff value can take is narrow. That is, the collision probability that causes a decrease in the transmission speed changes with time, and the collision occurs at a higher probability when viewed from the average value of the entire communication.
[0031]
In this way, if the standby time becomes extremely long, the communication requests generated during the standby time are mutually sensed when the communication is started after the DIFS has elapsed after the channel has been freed and further after the backoff has elapsed. However, the number of communication starts occurring simultaneously at the same time increases, and as a result, communication collides as described above.
[0032]
In such a case, the collision probability that occurs when the standby time is not affected becomes higher. This fluctuation of the collision probability with time results in a decrease in average transmission speed.
[0033]
The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and its main object is to perform time division between each wireless network or wireless group in a wireless network environment where a plurality of wireless networks or wireless groups coexist. It is an object to provide an excellent wireless communication system, wireless communication apparatus and wireless communication method, and computer program capable of suitably performing access control by channel sharing.
[0034]
A further object of the present invention is to suppress the temporal fluctuation of the collision probability that causes a decrease in the transmission speed in each wireless network or wireless group, and extremely increase the standby time with respect to the communication request generation interval. An object of the present invention is to provide an excellent wireless communication system, wireless communication apparatus and wireless communication method, and computer program that can solve the problem.
[0035]
[Means and Actions for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above problems, and a first aspect thereof is a wireless communication system in which a plurality of wireless network groups coexist,
Access control is performed by channel sharing by time sharing between each wireless network group, the communication section of one wireless network group becomes the standby section of the other wireless network group,
Each terminal station in the wireless network group activates a communication request at a relative position on the same communication section as when the communication request is generated in all sections.
This is a wireless communication system.
[0036]
However, “system” here refers to a logical collection of a plurality of devices (or functional modules that realize specific functions), and each device or functional module is in a single housing. It does not matter whether or not.
[0037]
In the wireless communication system according to the first aspect of the present invention, the base station transmits broadcast information to the first terminal station using the first assigned frequency channel of the wireless zone, and the base station Broadcast information is transmitted to the second terminal station using the second assigned frequency channel of the radio zone. Then, the first mobile station and the second mobile station perform a wait time process regarding the start of communication based on the notification information from the base station.
[0038]
Each terminal station generates a communication request at an arbitrary timing in all sections including the communication section assigned to its own network group and other standby sections, but if a communication request occurs in the standby section, The communication request is awaited until the communication section arrives.
[0039]
According to the first aspect of the present invention, a terminal station in a wireless network makes a communication request at a relative position on the same communication section as a relative position on all sections when a communication request occurs in all sections. It is supposed to start.
[0040]
Therefore, processing is performed to average the temporal fluctuation of the collision probability that causes a decrease in the transmission speed, and as a result, the problem that the standby time becomes extremely long with respect to the communication request generation interval is solved. can do.
[0041]
The second aspect of the present invention is a wireless communication apparatus or a wireless communication method that operates in a wireless communication environment in which a plurality of wireless network groups coexist,
Means or step for receiving broadcast information describing allocation of frequency channels from a base station operating a radio network group;
Calculation means or step for obtaining a transmission delay for a communication request based on broadcast information from the base station;
A communication request means or step for initiating a communication request by applying a transmission delay corresponding to the delay amount obtained by the calculation means or step;
A wireless communication apparatus or a wireless communication method.
[0042]
Access control is performed by channel sharing in a time-sharing manner between each wireless network group, and a communication section of a certain wireless network group is a standby section of other wireless network groups. Then, according to the wireless communication device or the wireless communication method according to the second aspect of the present invention, the calculating means or step is configured such that the time at which the communication request is generated is the same relative position on the communication section as the relative position on all the sections. The position is obtained as the transmission delay of the communication request.
[0043]
  If this is specifically expressed as a mathematical expression, the standby time is a, the time until the next notification signal is b, the time elapsed until the communication request is generated is c, and the time for processing the communication request is d. And the computing means or step is
    d = a + (b−a) × c /b
The communication request activation time is calculated by the following formula.
[0044]
According to the wireless communication apparatus or the wireless communication method according to the second aspect of the present invention, the communication request is made at the relative position on the same communication section as the relative position on all the sections when the communication request is generated in all the sections. Is supposed to start.
[0045]
Therefore, processing is performed to average the temporal fluctuation of the collision probability that causes a decrease in the transmission speed, and as a result, the problem that the standby time becomes extremely long with respect to the communication request generation interval is solved. can do.
[0046]
A third aspect of the present invention is a computer program written in a computer-readable format so that wireless communication processing in a wireless communication environment in which a plurality of wireless network groups coexist is executed on a computer system. And
Receiving broadcast information describing frequency channel assignments from a base station operating a wireless network group; and
A calculation step for obtaining a transmission delay for a communication request based on broadcast information from the base station;
A communication request step for initiating a communication request by applying a transmission delay corresponding to the delay amount determined by the calculation step;
A computer program characterized by comprising:
[0047]
The computer program according to the third aspect of the present invention defines a computer program described in a computer-readable format so as to realize predetermined processing on a computer system. In other words, by installing the computer program according to the third aspect of the present invention in the computer system, a cooperative action is exhibited on the computer system, and the wireless communication according to the second aspect of the present invention. The same effect as that of the device or the wireless communication method can be obtained.
[0048]
Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.
[0049]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0050]
The wireless communication system according to the present invention uses communication signals transmitted from a base station to a plurality of terminal stations, and averages the temporal fluctuations of the collision probability that causes a decrease in transmission speed to ensure communication quality. Is.
[0051]
FIG. 1 schematically shows the configuration of a wireless network according to an embodiment of the present invention. The wireless network according to the present embodiment employs a form in which one base station operates in a time division manner for a plurality of wireless groups.
[0052]
In the figure, reference numeral 1 is a base station that operates a plurality of radio groups A to C. The terminals 21 to 22 belong to the group A, the terminals 23 to 25 belong to the group B, and the terminal 26 belongs to the group C and operate. Further, it is assumed that the base station 1 knows the terminal stations registered in the service area according to the request from each terminal station, and also knows the terminal station group.
[0053]
FIG. 2 schematically illustrates a functional configuration of a wireless communication apparatus that operates as a base station or a terminal station on the wireless network according to the present embodiment.
[0054]
The wireless communication apparatus includes a control unit 30 that manages information transmission and performs processing for configuring the wireless network 10, and an interface 31 that exchanges information between devices (applications) connected to the outside of the apparatus. A wireless transmission buffer 32 for storing information delivered from an application via the interface 31, and a wireless transmission unit for encoding the information stored in the wireless transmission buffer 32 as data for wireless transmission and performing various signal processing 33, the antenna 34 that transmits the signal assembled by the wireless transmitter 33 and receives the signal from the medium, and the signal that has propagated through the medium via the antenna 34 is received and further converted as information And the radio receiver 35 that stores the converted information and correctly collects the information to the interface. The wireless reception buffer 36 to be known, the access control unit 37 that determines whether or not the transmission path is available based on the access control defined by the communication protocol, the address information of the wireless communication device, and the like are stored, and a series of operations is shown. An information storage unit 38 that stores instructions (program codes) and a clock timing unit 39 that notifies the control unit in response to the arrival of a predetermined timing are provided.
[0055]
Further, the illustrated wireless communication apparatus has a function for operating as a control station, and when necessary to operate as a control station, operates as a control station as appropriate, otherwise as a general terminal station. . An execution instruction program for realizing such an operation is stored in the information storage unit 38 in advance.
[0056]
If the wireless communication device is not incorporated in the wireless network, it can determine whether to enter and operate on a predetermined wireless network, or to establish a wireless network by itself as a control station.
[0057]
The wireless communication apparatus operating as a control station creates broadcast information including frequency channel assignment in the control unit 30 and transmits the information as a beacon signal from the wireless transmission unit 33 according to a predetermined timing. The wireless network is operated in the reach range of the beacon signal.
[0058]
On the other hand, the wireless communication device that is not the control station receives the beacon signal from the control station at the wireless reception unit 35 according to the preset timing, and sets the parameters according to the beacon information, thereby depending on the control station. Wireless network operation.
[0059]
The access control unit 37 notifies the control unit 30 that the transmission path is available, sends a transmission instruction from the control unit 30 to the wireless transmission buffer 32, and operates the wireless transmission unit 33 to actually perform the transmission. The data is transmitted from the antenna 34.
[0060]
On the side of the wireless communication device that receives data, the data received based on the predetermined access control is received by the wireless reception unit 35 via the antenna 34, and the data is stored in the wireless reception buffer 36. The wireless reception unit 35 notifies the control unit 30 that it has been received.
[0061]
The data stored in the wireless reception buffer 36 is output in real time to a device (not shown) connected via the interface unit 31 after a predetermined time has elapsed by the time counting unit 39.
[0062]
FIG. 3 shows a timing chart for defining a communication section for each group applied in the wireless network according to the present embodiment.
[0063]
The base station 1 determines a communication section to be assigned to each group from the relationship between a plurality of mobile stations registered for each group. This calculation method can be performed by an arbitrary algorithm such as simple allocation by the number of units or allocation taking into consideration the communication contents handled by each mobile station.
[0064]
In addition, the base station 1 transmits a notification signal to each group of terminal stations and distributes information related to the communication section. The communication section of each group is arranged immediately before the next notification signal is transmitted.
[0065]
FIG. 4 shows notification contents of a notification signal applied in the wireless network according to the present embodiment.
[0066]
In the division-related information for dividing each terminal existing in the wireless network into a group, designation of a standby time and a position at which the next notification signal is transmitted are designated. In the figure, a standby section and a communication section of group A are shown.
[0067]
FIG. 5 shows communication request processing in each terminal station operating on the wireless network according to the present embodiment.
[0068]
First, each terminal station grasps the entire section scale (time until the next broadcast signal is transmitted) based on the broadcast signal. At the same time, each terminal station starts an internal counter. Thereafter, when a communication request is generated, the ratio to the entire section scale is calculated from the value of the internal counter.
[0069]
Separately from this, at the start of the communication section (also obtained from the notification signal and the internal counter), another internal counter is used to count up to the time when the ratio is the same as the ratio calculated for the entire section scale.
[0070]
When the counter advances to the time when the same ratio is reached, the communication request is activated as before and processing such as DIFS measurement is started.
[0071]
Also, as another calculation method, when the ratio of the communication request generation time to the entire section scale is calculated, the time calculation at the all section scale is the same ratio to the communication section scale that has already obtained information from the notification signal. It is also possible to activate the communication request at that time.
[0072]
Expressing this as a mathematical expression, if the standby time is a, the time until the next notification signal is b, the time elapsed until the communication request is generated is c, and the time for processing the communication request is d,
[0073]
[Expression 1]
d = a + (ba) * c / b
[0074]
It becomes. Incidentally, each delay time e after the communication request is generated is
[0075]
[Expression 2]
e = dc
[0076]
It is calculated by. In the example of the terminal station B-1 in FIG. 5 (however, the scale is used as time)
[0077]
[Equation 3]
a = 0.8
b = 1.0
c = 0.25
[0078]
Therefore, the time d for processing the communication request is
[0079]
[Expression 4]
d = 0.8 + (1.0−0.8) × 0.25 / 1.0
[0080]
This is the time when the communication request is activated.
[0081]
  By performing this communication request processing, communication requests can be started at different points in time, instead of being started at the start of the communication section in the communication section with respect to the communication request generated in the standby section, and communicationsectionThe same delay processing can be performed for communication requests generated within the network. As a result, for all communication requests, it becomes possible to activate the communication requests evenly within the communication section. This equalization process is a calculation method closed within one notification signal interval.
[0082]
Thus, by adjusting the transmission of the communication request, the generation of the communication request is made uniform, so that it is possible to reduce the collision probability of the communication request.
[0083]
Note that the timing adjustment method for starting the communication request is not limited to the method described in this specification, and a reduction in the collision probability can be expected even when the communication requests are unevenly rearranged. Further, even if the backoff value generated after DIFS is given a weighting factor to distribute the transmission concentration, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
[0084]
FIG. 6 shows a processing procedure for a wireless communication apparatus operating as a base station in the wireless network according to the present embodiment to activate a communication request in the form of a flowchart. This processing procedure is actually realized in a form in which the control unit 30 executes a predetermined execution instruction program stored in the information storage unit 38.
[0085]
First, in step S101a, the distribution ratio of the standby section and the communication section in consideration of the number of connected mobile stations and the usage status for each mobile station group handled by a separately defined base station is confirmed.
[0086]
Next, in step S102a, the distribution ratio is included in the notification signal and transmitted, and in step S103, the internal-to-all interval scale timer included therein is reset together with the notification signal transmission.
[0087]
Subsequently, in step S104, the end of the communication section is monitored, in step S105, the generation of the communication request is monitored, and in step S106, the timer value of the scale for all sections at the time when the communication request is generated is confirmed.
[0088]
In step S107, the activation timing point on the communication interval scale is calculated from the scale / timer value, and in step S108, it is monitored whether the calculated activation timing point coincides with the timer value.
[0089]
In step S109, a communication request is activated at the activation timing, and conventional communication processing is performed in step S110.
[0090]
After the communication process is completed, the end of the communication section and the generation of a communication request are monitored again in steps S104 and S105. After the end of the communication section, the procedure proceeds to the notification signal transmission procedure again.
[0091]
FIG. 7 shows a processing procedure for a wireless communication apparatus operating as a terminal station in the wireless network according to the present embodiment to activate a communication request in the form of a flowchart. This processing procedure is actually realized in a form in which the control unit 30 executes a predetermined execution instruction program stored in the information storage unit 38.
[0092]
In step S102b, the reception of the notification signal is awaited. In step S101b, the distribution ratio included in the notification signal is confirmed. In step S103, the internal interval scale timer included therein is reset together with the reception of the notification signal.
[0093]
Subsequently, in step S104, the end of the communication section is monitored, in step S105, the generation of the communication request is monitored, and in step S106, the timer value of the scale for all sections at the time when the communication request is generated is confirmed.
[0094]
In step S107, the activation timing point on the communication interval scale is calculated from the scale / timer value, and in step S108, it is monitored whether the calculated activation timing point coincides with the timer value.
[0095]
In step S109, a communication request is activated at the activation timing, and conventional communication processing is performed in step S110.
[0096]
After the communication process is completed, the end of the communication section and the generation of a communication request are monitored again in steps S104 and S105. After the end of the communication section, the procedure proceeds to the notification signal transmission procedure again.
[0097]
[Supplement]
The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.
[0098]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in a wireless network environment in which a plurality of wireless networks or wireless groups coexist, access control can be performed by channel sharing between each wireless network or wireless group by time division. An excellent wireless communication system, wireless communication apparatus, wireless communication method, and computer program can be provided.
[0099]
According to the wireless communication system of the present invention, in each wireless network or wireless group, it is possible to perform a process of averaging temporal fluctuations in the collision probability that causes a decrease in transmission speed, so that a communication request is generated. The problem that the waiting time becomes extremely long with respect to the interval can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a wireless network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a functional configuration of a wireless communication apparatus operating as a base station or a terminal station on a wireless network according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a timing chart for defining a communication section for each group applied in the wireless network according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating notification contents of a notification signal applied in the wireless network according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a communication request process in each terminal station operating on a wireless network according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure for a wireless communication apparatus operating as a base station in the wireless network according to the embodiment of the present invention to activate a communication request.
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for a wireless communication apparatus operating as a terminal station in the wireless network according to the embodiment of the present invention to activate a communication request.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration (conventional example) of a wireless network including a base station and a plurality of terminal stations.
FIG. 9 is a diagram showing an example of processing operation of a communication request at each terminal station in the wireless network shown in FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration (conventional example) of a wireless network in which one base station operates in a time-sharing manner for a plurality of wireless groups.
11 is a diagram showing an example of a processing operation of a communication request at each terminal station in the wireless network shown in FIG.
[Explanation of symbols]
30 ... Control unit
31 ... Interface
32 ... Wireless transmission buffer
33 ... Wireless transmitter
34 ... Antenna
35 ... Wireless receiver
36 ... Wireless reception buffer
37 ... Access control unit
38. Information storage unit
39 ... Clock timer

Claims (9)

それぞれ1以上の端末局からなる複数の無線ネットワーク・グループと、前記複数の無線ネットワーク・グループを運用する基地局で構成され、
前記基地局は、各無線ネットワーク・グループに割り当てる通信区間を定めるとともに、各無線ネットワーク・グループの端末局に対して通信区間に関する情報を含んだ報知信号を送信し、
端末局は、当該無線ネットワーク・グループに割り当てられた通信区間の開始から、通信要求の発生時点の全区間に対する割合に応じた遅延処理を施したタイミングで通信要求を起動する、
ことを特徴とする無線通信システム。
A plurality of wireless network groups each including one or more terminal stations, and a base station that operates the plurality of wireless network groups;
The base station defines a communication section to be assigned to each wireless network group, and transmits a notification signal including information on the communication section to a terminal station of each wireless network group,
The terminal station activates the communication request at the timing of performing delay processing according to the ratio to the entire interval at the time of occurrence of the communication request from the start of the communication interval assigned to the wireless network group.
A wireless communication system.
各無線ネットワーク・グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御を行ない、ある無線ネットワーク・グループの通信区間がそれ以外の無線ネットワーク・グループの待機区間となり、
無線ネットワーク・グループ内の各端末局は、通信要求が発生した時点が全区間上で持つ相対位置と同じ通信区間上の相対位置で、通信要求を起動する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
Access control is performed by channel sharing by time sharing between each wireless network group, the communication section of one wireless network group becomes the standby section of the other wireless network group,
Each terminal station in the wireless network group activates a communication request at a relative position on the same communication section as the relative position on the entire section when the communication request occurs.
The wireless communication system according to claim 1.
複数の無線ネットワーク・グループが共存する無線通信環境下で端末局として動作する無線通信装置であって、
前記複数の無線ネットワーク・グループを運営する基地局から各無線ネットワーク・グループに割り当てる通信区間に関する情報を含んだ報知情報を受信する手段と、
前記基地局からの報知情報を基に、通信要求の発生時点の全区間に対する割合に応じた送信遅延を求める演算手段と、
自局が収容される無線ネットワーク・グループに割り当てられた通信区間の開始から、前記演算手段により求められた遅延量分の送信遅延を施して通信要求を起動する通信要求手段と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。
A wireless communication device that operates as a terminal station in a wireless communication environment in which a plurality of wireless network groups coexist,
Means for receiving notification information including information on communication sections assigned to each wireless network group from a base station that operates the plurality of wireless network groups;
Based on the broadcast information from the base station, calculating means for obtaining a transmission delay according to the ratio to all sections at the time of occurrence of the communication request ,
Communication request means for starting a communication request by applying a transmission delay corresponding to the delay amount determined by the calculation means from the start of the communication section assigned to the wireless network group in which the own station is accommodated ;
A wireless communication apparatus comprising:
各無線ネットワーク・グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御が行なわれ、ある無線ネットワーク・グループの通信区間がそれ以外の無線ネットワーク・グループの待機区間となり、
前記演算手段は、通信要求が発生した時点が全区間上で持つ相対位置と同じ通信区間上の相対位置を通信要求の送信遅延として求める、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
Access control is performed by channel sharing by time division between each wireless network group, and the communication section of one wireless network group becomes the standby section of the other wireless network group,
The arithmetic means obtains the relative position on the same communication section as the relative position on the entire section when the communication request is generated as a transmission delay of the communication request.
The wireless communication apparatus according to claim 3.
待機時間をa、次の報知信号までの時間をb、通信要求が発生するまでに経過した時間をcとし、通信要求を処理する時間をdとおくと、前記演算手段は下式により通信要求起動の時点を演算する、
d=a+(b−a)×c/b
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。
Assuming that the waiting time is a, the time until the next notification signal is b, the time elapsed until the communication request is generated is c, and the time for processing the communication request is d, the arithmetic means calculates the communication request by the following equation: Calculate the starting time,
d = a + (ba) * c / b
The wireless communication apparatus according to claim 3.
複数の無線ネットワーク・グループが共存する無線通信環境下で端末局として動作する無線通信方法であって、
前記複数の無線ネットワーク・グループを運営する基地局から各無線ネットワーク・グループに割り当てる通信区間に関する情報を含んだ報知情報を受信するステップと、
前記基地局からの報知情報を基に、通信要求の発生時点の全区間に対する割合に応じた送信遅延を求める演算ステップと、
自局が収容される無線ネットワーク・グループに割り当てられた通信区間の開始から、前記演算ステップにより求められた遅延量分の送信遅延を施して通信要求を起動する通信要求ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。
A wireless communication method that operates as a terminal station in a wireless communication environment in which a plurality of wireless network groups coexist,
Receiving broadcast information including information on communication sections allocated to each wireless network group from a base station that operates the plurality of wireless network groups;
Based on the broadcast information from the base station, a calculation step for obtaining a transmission delay according to a ratio to all sections at the time of occurrence of a communication request ;
From the start of the communication section assigned to the wireless network group in which the own station is accommodated, a communication request step for starting a communication request by applying a transmission delay corresponding to the delay amount obtained by the calculation step;
A wireless communication method comprising:
各無線ネットワーク・グループ間で時分割によりチャネル共有によりアクセス制御が行なわれ、ある無線ネットワーク・グループの通信区間がそれ以外の無線ネットワーク・グループの待機区間となり、
前記演算ステップは、通信要求が発生した時点が全区間上で持つ相対位置と同じ通信区間上の相対位置を通信要求の送信遅延として求める、
ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信方法。
Access control is performed by channel sharing by time division between each wireless network group, and the communication section of one wireless network group becomes the standby section of the other wireless network group,
The calculation step determines the relative position on the same communication section as the relative position that the time when the communication request occurs on all sections as a transmission delay of the communication request.
The wireless communication method according to claim 6.
待機時間をa、次の報知信号までの時間をb、通信要求が発生するまでに経過した時間をcとし、通信要求を処理する時間をdとおくと、前記演算ステップでは下式により通信要求起動の時点を演算する、
d=a+(b−a)×c/b
ことを特徴とする請求項6に記載の無線通信方法。
Assuming that the waiting time is a, the time until the next notification signal is b, the time elapsed until the communication request is generated is c, and the time for processing the communication request is d, the communication step is expressed as Calculate the starting time,
d = a + (ba) * c / b
The wireless communication method according to claim 6.
複数の無線ネットワーク・グループが共存する無線通信環境下において端末局として動作するための無線通信処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータを、
前記複数の無線ネットワーク・グループを運営する基地局から各無線ネットワーク・グループに割り当てる通信区間に関する情報を含んだ報知情報を受信する手段と、
前記基地局からの報知情報を基に、通信要求の発生時点の全区間に対する割合に応じた送信遅延を求める演算手段と、
自局が収容される無線ネットワーク・グループに割り当てられた通信区間の開始から、前記演算ステップを実行して求められた遅延量分の送信遅延を施して通信要求を起動する通信要求手段と、
として機能させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
A computer program described in a computer readable format so as to execute wireless communication processing to operate as a terminal station on the computer have you under a wireless communication environment where a plurality of radio network groups coexist, the computer The
Means for receiving notification information including information on communication sections assigned to each wireless network group from a base station that operates the plurality of wireless network groups;
Based on the broadcast information from the base station, calculating means for obtaining a transmission delay according to the ratio to all sections at the time of occurrence of the communication request ,
Communication request means for starting a communication request by performing a transmission delay corresponding to the delay amount obtained by executing the calculation step from the start of a communication section assigned to a wireless network group in which the own station is accommodated ;
A computer program that functions as a computer program.
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