JP4220918B2 - 無線パケットシステムのスケジューリング方法及び無線基地局装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムにおいて、無線基地局が複数の無線端末との間でポーリングを使用して周期的にパケットを伝送する際のスケジューリングを行う方法と、スケジューリング制御機能を備える無線基地局装置に関する。

無線ＬＡＮの標準化を行っているIEEE802.11では、有線系と同等の音声や動画といった品質要求の高いサービスに対し、ＭＡＣレイヤを拡張してＱｏＳ（Quality of Service）サポートを行うための標準化作業が、タスクグループＥ（ＴＧｅ）により進められている。アクセス方式としては、自律分散制御をベースにしたＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）と、ポーリングを用いた集中制御によるＨＣＣＡ（Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access）が検討されている。

音声トラヒックで用いられるＶｏＩＰ（Voice over IP）では、帯域保証や、低遅延時間などが要求される。またＶｏＩＰは、音声データ圧縮技術であるＣＯＤＥＣ（COmpressor／DECompressor）により、ＶｏＩＰパケットが一定の伝送周期性を有している。しかし、ＣＯＤＥＣには一般にG729：ビットレート８kbpsやG711：ビットレート６４kbpsに代表されるように複数種類の符号化レートがあるため、ＶｏＩＰパケットの伝送周期及びパケット長は必ずしも一定ではない。無線基地局による集中制御のＨＣＣＡはＶｏＩＰを無線ＬＡＮに適用した場合の、帯域保証やスケジューリングを容易に実現できる方法の一つ考えられる。

ところで、IEEE802.11規格では、周波数チャネルが４チャネル割り当てられており、無線ＬＡＮの通信エリア数が増加した場合には隣接エリアで同一周波数をシェアして通信を行うことになる。この場合、各エリアのアクセスポイントが同時にポーリングフレームを送信すると、ポーリングフレームの衝突が発生する。また、ＶｏＩＰのような送信間隔に周期性を持つ場合には、一度衝突が発生すると以後繰り返し衝突が発生するため、遅延量が増加して低遅延時間の要求を維持できなくなる。

そこで、このような問題を解決するために、ＶｏＩＰの送信周期をベースにＶｏＩＰトラヒックのスケジューリングを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。しかし、このスケジューリング方法は、同一の送信周期を持つＶｏＩＰトラヒックに対してのみ大きな効果が得られるものであり、複数のＣＯＤＥＣをサポートし、ＶｏＩＰトラヒックごとに異なる複数の伝送周期性をもつシステムにあっては、適切なスケジューリングを行うことが困難である。

特願２００３−３１１０５４号公報

以上述べたように、従来提案されているスケジューリング方法では、同一周波数を使用しかつ干渉が発生する複数の無線エリアを備える無線ネットワーク環境下において、符号化方式等の違いにより異なる複数の伝送周期性を有するＶｏＩＰトラヒックを効率的にスケジューリングすることは困難である。このため低遅延時間を要求するＶｏＩＰトラヒックに対して遅延増加してしまうという問題がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、異なる複数のポーリング周期でパケットを伝送する機能を備えた無線パケットシステムにあって、パケットの衝突を回避しつつ低遅延のパケット伝送を可能にする無線パケットシステムのスケジューリング方法及び無線基地局装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明は、無線基地局と複数の無線端末との間でパケットを伝送するモードとして、共通の無線周波数を使用しかつ異なる複数の周期を選択的に使用してパケットをポーリングにより周期的に伝送するモードと、自律分散制御を使用するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに従い割り込みによりパケットを伝送するモードとを備える無線パケットシステムのスケジューリング方法にあって、前記異なる複数の周期の公倍数となる長さを有するスケジューリング期間を周期的に設定する。またそれと共に、前記スケジューリング期間に、前記ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルによる割り込みのためのキャリアセンス期間より短い値に設定された単位時間長を有する複数の監視スロットを設定し、この設定された監視スロットごとにその使用状況を監視して、この監視結果に基づいて未使用の連続する複数の監視スロットを未使用ブロックとして検出する。そして、無線端末からの通信要求に応じて、前記スケジュール期間ごとに当該スケジューリング期間に設定すべきポーリングの間隔及び回数を決定し、この決定されたポーリングの間隔及び回数と、前記検出された未使用ブロックの位置に基づいて、前記パケットの送受信周期の長さに相当する数の連続する監視スロット群を前記検出された未使用ブロックの中から選択し、この選択された監視スロット群を前記パケットの伝送期間として前記要求元の無線端末に割り当てるように構成したものである。

したがってこの発明によれば、異なる複数の周期の公倍数の長さに設定されたスケジューリング期間ごとに、無線端末に対するパケット伝送期間の割り当てが行われる。このため、複数の無線端末が異なるポーリング周期でパケットを伝送しようとする場合でも、無線基地局と各無線端末との間では衝突を起こすことなく効率良くポーリングによるパケット伝送を行うことが可能となり、これにより低遅延のＶｏＩＰ通信を実現できる。

しかもこの発明では、スケジュール期間に監視スロットが設定されてこの監視スロットごとにパケット伝送の有無が監視され、この監視の結果未使用と判定された期間が監視スロット単位で無線端末に割り当てられる。このため、他システムからの干渉がある場合でも、パケットの衝突を回避して効率の良い低遅延のポーリングによるパケット伝送を実現できる。

さらにこの発明によれば、監視スロットの長さをＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルによる割り込みのためのキャリアセンス期間より短い値に設定したことにより、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに従ったアクセス制御によるパケットの割り込みが発生しないようにすることができ、これによりポーリングによるパケット伝送のためのスケジューリングを効率良く行うことができる。また、無線端末への伝送帯域の割り当てを、上記キャリアセンス期間より短い値に設定した監視スロット単位に行うことにより、限られた伝送帯域を大きな余剰帯域を発生させることなく効率良く割り当てることができ、これにより同時に収容可能な伝送チャネル数を増やすことができる。

またこの発明は、検出された未使用ブロック中の時間的に最も先行する位置にある監視スロットから、上記パケットの送受信周期の長さに相当する数の監視スロットを連続して選択することも特徴とする。このようにすると、パケット伝送遅延をさらに小さくすることができ、さらにパケット送受信期間中の割り込みの発生を防止して効率の良いパケットの送受信を実現できる。

要するにこの発明では、異なる複数の周期の公倍数となる長さのスケジューリング期間を設定すると共に、このスケジューリング期間にＣＳＭＡ／ＣＡのキャリアセンス期間より短い値に設定した監視スロットを設定し、この設定された監視スロットごとにその使用状況を監視して未使用の連続する複数の監視スロットを未使用ブロックとして検出する。そして、無線端末からの通信要求に応じて、前記スケジュール期間ごとに当該スケジューリング期間に設定すべきポーリングの間隔及び回数を決定し、この決定されたポーリングの間隔及び回数と、前記検出された未使用ブロックの位置に基づいて、前記パケットの送受信周期の長さに相当する数の連続する監視スロット群を前記検出された未使用ブロックの中から選択し、この選択された監視スロット群を前記パケットの伝送期間として前記無線端末に割り当てるようにしている。

したがってこの発明によれば、異なる複数のポーリング周期でパケットを伝送する機能を備えた無線パケットシステムにあって、パケットの衝突を回避しつつ低遅延のパケット伝送を可能にした無線パケットシステムのスケジューリング方法及び無線基地局装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
この発明の第１の実施形態は、アクセスポイントが干渉のない独立する無線エリアを有する無線ＬＡＮシステムにあって、サポートする複数のポーリング周期の最小公倍数に相当する長さのスケジューリング周期を設定すると共に、このスケジューリング周期内に複数の仮想スロットを時分割に設定する。そして、アクセスポイントが上記各仮想スロットの運用を管理し、通信を要求する無線端末に対しそのポーリング周期に応じた時間位置及び数の仮想スロットを割り当てるものである。
なおここでは、アクセスポイントが、ＶｏＩＰ（Voice over IP）パケットをＨＣＣＡ（Hybrid Coordination Function Controlled Channel Access）に従い伝送制御する場合を例にとって説明する。

図１は、この発明に係わる無線パケットシステムの第１の実施形態である無線ＬＡＮシステムの概略構成図である。この無線ＬＡＮシステムは、無線基地局装置としてのアクセスポイントＡＰと、このアクセスポイントＡＰが形成する通信エリアＴＥ内で上記アクセスポイントＡＰとの間で無線パケット伝送を行う無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…とから構成される。

図２は、アクセスポイントＡＰの構成を示す機能ブロック図である。アクセスポイントＡＰは、アンテナ１と、無線ユニット２と、ベースバンドユニット３と、網インタフェースユニット４と、制御ユニット５Ａとを備える。無線ユニット２は、送信パケットを無線信号に変換したのちアンテナ１から無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…に向け送信する。またそれと共に、アンテナ１により受信された、無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…から送信された無線信号を中間周波又はベースバンド周波数の信号に周波数変換したのち、ベースバンドユニット３に入力する。

ベースバンドユニット３は、変復調部と、符号復号部と、パケット生成分離部とを備える。このうち符号復号部は、符号化方式の異なる複数のコーデック３１，３２，…，３ｉを有する。使用される符号化方式としては、例えばITU-T G.711及びITU-T G.729で標準化された方式がある。パケット生成分離部は、IEEE802.11規格により規定されたフォーマットの送信ＶｏＩＰパケットを生成すると共に、受信されたＶｏＩＰパケットをヘッダとペイロードとに分離する。

網インタフェースユニット４は、図示しない有線通信ネットワークとの間でデータの送受信を行う。有線通信ネットワークは、インターネットに代表されるＩＰ網を含んでおり、プロトコルとしてはTCP/IP（Transmission Control Protocol／Internet Protocol）が使用される。

ところで、制御ユニット５ＡはＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを備える。そして、IEEE802.11規格に従った通常の無線送受信制御機能に加え、この発明に係わる制御機能として仮想スロット管理機能５１と、スケジューリング制御機能５２とを備えている。

仮想スロット管理機能５１は、システムがサポートする複数の符号化方式により決まる複数のポーリング周期の最小公倍数に相当する長さのスケジューリング周期Ｔ１を設定し、このスケジューリング周期Ｔ１内に複数の仮想スロットＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎを設定する。この仮想スロットＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎの長さＴ２は、サポートする全てのＶｏＩＰパケットの送受信周期のうち最も短い送受信周期より短く設定される。

例えば、符号化方式としてITU-T G.711及びITU-T G.729をサポートする場合には、図３（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送信周期３０msecと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送信周期２０msecとの最小公倍数である６０msecに、スケジューリング周期Ｔ１を設定する。また、仮想スロット長Ｔ２の長さは、上記ITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送受信周期長とITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送受信周期長のうち、短い側のITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送受信周期長より短い値に設定される。

スケジューリング制御機能５２は、無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…との間でＶｏＩＰパケット伝送を行う際に、無線端末から要求された符号化方式に応じて、スケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定する。そして、上記ｎ個の仮想スロットＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎの中から、上記決定されたポーリング間隔とその回数に対応する仮想スロットを選択し、要求元の無線端末に割り当てる。

次に、以上のように構成されたシステムによるスケジューリング動作を説明する。
アクセスポイントＡＰは、図３に示すようにスケジューリング周期Ｔ１及び仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎを設定した状態で、無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…からの通信要求を監視する。

さてこの状態で、いま例えば無線端末ＳＴＡ１から通信要求が発生したとする。そうすると、アクセスポイントＡＰは、要求される符号化方式に応じてスケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定する。例えば、無線端末ＳＴＡ１が符号化方式としてITU-T G.729を要求したとすると、ポーリング間隔は２０msecに、また１スケジューリング期間Ｔ１におけるポーリング回数は“３”にそれぞれ決定される。

そしてアクセスポイントＡＰは、１スケジューリング期間Ｔ１における仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎの中から、上記決定されたポーリング間隔２０msecに相当する仮想スロットを３スロット選択し、この選択された３個の仮想スロットを要求元の無線端末ＳＴＡ１に割り当てる。図４（ｂ）はその割り当て結果の一例を示すもので、以後無線端末ＳＴＡ１はこの割り当てられた仮想スロットＶＳ１，ＶＳ４，ＶＳ７を使用してアクセスポイントＡＰとの間でポーリングによるＶｏＩＰパケットの送受信を実行する。図４（ａ）に、ITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送受信手順を示す。

また、このように無線端末ＳＴＡ１がＶｏＩＰパケットを伝送している状態で、無線端末ＳＴＡ２からＶｏＩＰパケットの通信要求が到来したとする。そうするとアクセスポイントＡＰは、上記無線端末ＳＴＡ１の場合と同様に、要求される符号化方式に応じてスケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定する。例えば、無線端末ＳＴＡ２が符号化方式としてITU-T G.711を要求したとすると、ポーリング間隔は３０msecに、また１スケジューリング期間Ｔ１におけるポーリング回数は“２”にそれぞれ決定される。

そしてアクセスポイントＡＰは、１スケジューリング期間Ｔ１における仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎのうち空きの仮想スロットの中から、上記決定されたポーリング間隔３０msecに相当する仮想スロットを２スロット選択し、この選択された２個の仮想スロットを要求元の無線端末ＳＴＡ２に割り当てる。例えば、いまは図４に示すように仮想スロットＶＳ１，ＶＳ４，ＶＳ７以外のスロットが空きスロットであるため、アクセスポイントＡＰは仮想スロットＶＳ２，ＶＳ６を選択して無線端末ＳＴＡ２に割り当てる。この結果、以後無線端末ＳＴＡ２はこの割り当てられた仮想スロットＶＳ２，ＶＳ６を使用してアクセスポイントＡＰとの間でポーリングによるＶｏＩＰパケットの送受信を行う。

以上述べたように第１の実施形態では、符号化方式としてITU-T G.711及びITU-T G.729をサポートする場合に、図３に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送信周期３０msecと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送信周期２０msecとの最小公倍数である６０msecにスケジューリング周期Ｔ１を設定し、この設定されたスケジューリング周期Ｔ１に、スロット長が伝送するパケットの送受信周期の最大長に設定された仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎを設定する。そして、無線端末ＳＴＡ２からの通信要求に応じてスケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定し、スケジューリング期間Ｔ１ごとに、仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎの中から上記決定されたポーリング間隔及び数に相当する仮想スロットを選択し、この選択された仮想スロットを要求元の無線端末に割り当てるようにしている。

したがってこの実施形態によれば、スケジューリング期間Ｔ１ごとに、仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎ単位で無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…に対する伝送期間の割り当てが行われる。このため、複数の無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…が異なるポーリング周期でパケットを伝送しようとする場合でも、アクセスポイントＡＰと各無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…との間では衝突を起こすことなく効率良くポーリングによるＶｏＩＰパケットの送受信を行うことが可能となり、これにより低遅延のＶｏＩＰ通信を実現できる。

（第２の実施形態）
この発明の第２の実施形態は、相互に干渉する複数の無線エリアを有する無線ＬＡＮシステムにあって、サポートする複数のポーリング周期の最小公倍数に相当する長さのスケジューリング周期を設定すると共に、このスケジューリング周期内に通信状況を監視するための複数の監視スロットを時分割に設定する。この状態で、上記監視スロットごとにパケット伝送の有無を監視して、この監視結果をもとに未使用の連続する複数の監視スロットにより構成される未使用ブロック期間を特定する。そして、通信を要求する無線端末に対し、そのポーリング周期に応じた時間位置及び数のパケット伝送期間を、上記未使用ブロック期間の中に設定するようにしたものである。

図５は、この発明に係わる無線パケットシステムの第２の実施形態である無線ＬＡＮシステムの概略構成図である。この無線ＬＡＮシステムは、同一の無線周波数を使用する複数のアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２と、これらのアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２が形成する通信エリアＴＥ１，ＴＥ２内で上記アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２との間で無線パケット伝送を行う無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３，…とから構成される。上記各通信エリアＴＥ１，ＴＥ２の外縁には、隣接する通信エリアに対し干渉を及ぼす可能性がある干渉エリアＩＥ１，ＩＥ２があり、これらの干渉エリアＩＥ１，ＩＥ２が相互に重なる領域ではアクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２間で干渉が発生する場合がある。

図６は、上記アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２の構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において前記図２と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
制御ユニット５Ｂは、この発明を実現するための制御機能として、未使用ブロック検出機能５３と、スケジューリング制御機能５４とを備えている。

未使用ブロック検出機能５３は、上記複数種の符号化方式等により決まる複数のポーリング周期の最小公倍数に相当する長さのスケジューリング周期Ｔ１を設定し、このスケジューリング周期Ｔ１内に複数の監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍを設定する。例えば、符号化方式としてITU-T G.711及びITU-T G.729をサポートする場合には、図７（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送信周期３０msecと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送信周期２０msecとの最小公倍数である６０msecに、スケジューリング周期Ｔ１を設定する。なお、監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍの長さＴ３は、自律分散制御を使用するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに従ったアクセス制御によるパケットの割り込みを防ぐために十分短い時間に、つまり自律分散制御を使用するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルによる割り込みのためのキャリアセンス期間より短い値に設定される。

また未使用ブロック検出機能５３は、上記設定された監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍごとにパケット伝送の有無を監視する。そして、この監視の結果、パケット伝送が行われていない連続する複数の監視スロットを未使用ブロックとして検出する。この未使用ブロックの検出はスケジューリング期間Ｔ１ごとに行われる。

スケジューリング制御機能５４は、無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…との間でＶｏＩＰパケット伝送を行う際に、無線端末から要求された符号化方式に応じて、スケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定する。そして、上記検出された未使用ブロック期間中に、上記決定されたポーリング間隔とその回数に対応する伝送期間を設定し、要求元の無線端末に割り当てる。

次に、以上のように構成されたシステムによるスケジューリング動作を説明する。
アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２は、図７（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送信周期３０msecと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送信周期２０msecとの最小公倍数に相当するスケジューリング周期Ｔ１を設定した状態で、図７（ａ）に示すように設定した監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍごとにパケット伝送の有無を監視する。そして、この監視の結果、パケット伝送が行われていない連続する複数の監視スロットを未使用ブロックとして検出し保存する。

例えば、いま通信エリアＴＥ１内で、図７（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送受信と、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送受信が行われているものとする。この場合、アクセスポイントＡＰ１は、監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍごとのパケット伝送の監視により、上記各ＶｏＩＰパケットが検出されない連続する複数の監視スロットの群を未使用ブロックとして認識し、保存する。

さてこの状態で、例えば無線端末ＳＴＡ３が通信エリアＴＥ２から通信エリアＴＥ１内に移動して通信要求を送信したとする。そうすると、アクセスポイントＡＰ１は、要求された符号化方式に応じてスケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定する。例えば、無線端末ＳＴＡ３が符号化方式としてITU-T G.729を要求したとすると、ポーリング周期は２０msecに、また１スケジューリング期間Ｔ１におけるポーリング回数は“３”にそれぞれ決定される。

そしてアクセスポイントＡＰ１は、１スケジューリング期間Ｔ１ごとに、上記保存されている未使用ブロックの情報をもとに、当該未使用ブロック内に上記決定されたポーリング間隔２０msecで３個の伝送期間を設定する。このとき、各伝送期間の設定位置はそれぞれ未使用ブロックの先頭位置に設定される。なお、伝送期間の設定は監視スロット単位で行われるため、伝送期間の長さは監視スロットの整数倍となる。図８（ａ），（ｂ）はその設定例を示すもので、新規のITU-T G.729による伝送期間は、通信中のITU-T G.729による伝送期間に続く位置に設定される。

上記設定された伝送期間は、アクセスポイントＡＰ１から要求元の無線端末ＳＴＡ３に通知される。したがって、以後無線端末ＳＴＡ１はこの割り当てられた伝送期間を使用してアクセスポイントＡＰ１との間でポーリングによるＶｏＩＰパケットの送受信を実行する。図７（ａ）に、ITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送受信手順と、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送受信手順を示す。

以上述べたように第２の実施形態では、符号化方式としてITU-T G.711及びITU-T G.729をサポートする場合に、図７（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送信周期３０msecと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送信周期２０msecとの最小公倍数である６０msecにスケジューリング周期Ｔ１を設定する。そして、スケジューリング周期Ｔ１に監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍを設定して、これらの監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍごとにパケット伝送の有無を監視し、パケットの伝送が検出されない連続する複数の監視スロットの群を未使用ブロックと認識して保存する。そして、無線端末からの通信要求に応じてスケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその数を決定し、スケジューリング期間Ｔ１ごとに、上記保存された監視スロットＤＳ１〜ＤＳｍ内に上記決定されたポーリング間隔及び数の伝送期間を設定する。

したがってこの実施形態においても、前記第１の実施形態と同様に、スケジューリング期間Ｔ１ごとに、無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…に対する伝送期間の割り当てが行われる。このため、複数の無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…が異なるポーリング周期でパケットを伝送しようとする場合でも、アクセスポイントＡＰ１と各無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…との間では衝突を起こすことなく効率良くポーリングによるＶｏＩＰパケットの送受信を行うことが可能となり、これにより低遅延のＶｏＩＰ通信を実現できる。

またこの実施形態では、監視スロットごとにパケット伝送の有無を監視して未使用ブロックを検出し、この未使用ブロック内に新たなＶｏＩＰパケットの伝送期間を設定している。このため、隣接する通信エリアからの干渉を含め、伝送帯域上のパケット伝送状況を正確に把握して、新規の通信要求に対し伝送期間を正確に割り当てることができる。

さらに、伝送期間の設定を監視スロット単位で行っている。このため、限られた伝送帯域を大きな余剰期間を発生させることなく効率良く割り当てることができ、これにより同時に収容可能な伝送チャネル数を増やして伝送効率を高めることができる。
さらに、未使用ブロック内に新規の伝送期間を設定する際に、未使用ブロック内の先頭位置に設定するようにしているので、ＶｏＩＰパケットの伝送遅延量をさらに低減して高品質のＶｏＩＰ通信を可能にすることができる。

（第３の実施形態）
この発明の第３の実施形態は、相互に干渉する複数の無線エリアを有する無線ＬＡＮシステムにあって、サポートする複数のポーリング周期の最小公倍数に相当する長さのスケジューリング周期を設定すると共に、このスケジューリング周期内に複数の仮想スロットを時分割に設定する。そして、アクセスポイントが上記仮想スロットごとにその使用状況を監視して空きの仮想スロットを検出し、通信を要求する無線端末に対し、上記検出された空きの仮想スロットの中からポーリング周期に応じた仮想スロットを選択して割り当てるものである。

図９は、この発明の第３の実施形態に係わるアクセスポイントの構成を示す機能ブロック図である。なお、同図において前記図２と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。また、システム構成は図５を用いて説明を行う。
制御ユニット５Ｃは、この発明を実現するための制御機能として、仮想スロット使用状況検出機能５５と、スケジューリング制御機能５６とを備えている。

仮想スロット使用状況検出機能５５は、前記第１の実施形態と同様に、システムがサポートする複数の符号化方式により決まる複数のポーリング周期の最小公倍数に相当する長さのスケジューリング周期Ｔ１を設定し、このスケジューリング周期Ｔ１ごとに複数の仮想スロットＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎを設定する。この仮想スロットＶＳ１，ＶＳ２，…，ＶＳｎの長さＴ２は、サポートする全てのＶｏＩＰパケットの送受信周期長のうち送受信周期が短い側のＶｏＩＰパケットの送受信周期長よりも短い値に設定される。

また仮想スロット使用状況検出機能５５は、上記仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎごとにその使用状況を検査し、検査結果を（１）未使用と、（２）ビーコン又はポーリングと、（３）（２）以外の使用中とに分類する。そしてこの分類結果を表す情報を制御ユニット５Ｃ内のメモリに記憶する。上記使用状況の判定はスケジューリング周期ごとに行う。

スケジューリング制御機能５６は、無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…との間でＶｏＩＰパケット伝送を行う際に、無線端末から要求された符号化方式に応じて、スケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定する。そして、上記記憶された分類結果を表す情報をもとに使用可能な仮想スロットを特定し、この特定された使用可能な仮想スロットの中から、上記決定されたポーリング間隔及び数に対応する仮想スロットを選択し、この選択された仮想スロットを要求元の無線端末に割り当てる。

次に、以上のように構成されたシステムによるスケジューリング動作を説明する。
アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２は、図１０（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送信周期３０msecと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送信周期２０msecとの最小公倍数に相当するスケジューリング周期Ｔ１を設定した状態で、設定した仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎごとにその使用状況を検査する。そして、この検査結果を（１）未使用、（２）ビーコン又はポーリング、（３）（２）以外の使用中に分類したのち制御ユニット５Ｃ内のメモリに記憶する。

例えば、いま通信エリアＴＥ１内で、図１０（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送受信が２チャネルと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送受信が１チャネル行われているものとする。この場合、アクセスポイントＡＰ１は、仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎごとにその使用状況を検査し、この検査の結果上記（１）又は（３）に分類された仮想スロットＶＳ４，ＶＳn-1，ＶＳｎを使用可能な仮想スロットとして認識する。

さてこの状態で、例えば他の無線端末（図示せず）が通信エリアＴＥ１内において通信要求を送信したとする。そうすると、アクセスポイントＡＰ１は、要求された符号化方式に応じてスケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定する。例えば、無線端末が符号化方式としてITU-T G.711を要求したとすると、ポーリング周期は３０msecに、また１スケジューリング期間Ｔ１におけるポーリング回数は“２”にそれぞれ決定される。

そしてアクセスポイントＡＰ１は、次のスケジューリング期間Ｔ１において、例えば図１１に示すように、上記使用可能な仮想スロットＶＳ４，ＶＳn-1，ＶＳｎの中から、上記決定されたポーリング間隔３０msecで２個の仮想スロットＶＳ４，ＶＳn-1を選択し、要求元の無線端末に割り当てる。なお、このとき仮想スロットＶＳｎも空きスロットであることから、この仮想スロットＶＳｎを選択することも可能である。しかし、選択可能な仮想スロットが複数存在する場合には、時間位置が先行するスロットを選択する。このようにすると、ＶｏＩＰパケットの遅延をさらに縮小できる。

以後、上記新たな無線端末は、上記割り当てられた仮想スロットを使用してアクセスポイントＡＰ１との間でポーリングによるＶｏＩＰパケットの送受信を実行する。図１０（ａ）に、ITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送受信手順と、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送受信手順を示す。

以上述べたように第３の実施形態では、符号化方式としてITU-T G.711及びITU-T G.729をサポートする場合に、図１０（ｂ）に示すようにITU-T G.711によるＶｏＩＰパケットの送信周期３０msecと、ITU-T G.729によるＶｏＩＰパケットの送信周期２０msecとの最小公倍数である６０msecにスケジューリング周期Ｔ１を設定する。そして、スケジューリング周期Ｔ１に、スロット長が伝送パケットの送受信周期の最大長に設定された仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎを設定し、これらの仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎごとにその使用状況を検査して使用可能な仮想スロットを検出する。そして、無線端末からの新たな通信要求に応じてスケジューリング周期Ｔ１内におけるポーリング間隔とその回数を決定し、スケジューリング期間Ｔ１ごとに、上記使用可能な仮想スロットの中から上記決定されたポーリング間隔及び数に相当する仮想スロットを選択し、この選択された仮想スロットを要求元の無線端末に割り当てるようにしている。

したがって、この実施形態においても、前記第１の実施形態と同様に、スケジューリング期間Ｔ１ごとに、無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…に対する伝送期間の割り当てが行われる。このため、複数の無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…が異なるポーリング周期でパケットを伝送しようとする場合でも、アクセスポイントＡＰ１と各無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…との間では衝突を起こすことなく効率良くポーリングによるＶｏＩＰパケットの送受信を行うことが可能となり、これにより低遅延のＶｏＩＰ通信を実現できる。

しかも、仮想スロットＶＳ１〜ＶＳｎごとにその使用状況を検査して使用可能な仮想スロットを検出しているので、隣接する通信エリアからの干渉を含め、伝送帯域上のパケット伝送状況を正確に把握して、新規の通信要求に対し伝送期間を正確に割り当てることができる。また、仮想スロット単位で使用状況の検査及び割り当てを行っているので、アクセスポイントＡＰ１，ＡＰ２のスケジューリング制御を簡単化できる利点がある。

（その他の実施形態）
制御ユニットに備えられる仮想スロット管理機能、未使用ブロック検出機能、仮想スロット使用状況検出機能及びスケジューリング制御機能は、ハードウエアにより実現しても、またソフトウエアにより実現してもよい。この場合、各プログラムは制御ユニット内のメモリに記憶される。なお、このプログラムの記憶は、フレキシブルディスクなどの記録媒体から読み込むようにしてもよく、また電気通信ネットワークを介してサーバ等からダウンロードするようにしてもよい。

また、前記各実施形態ではスケジューリング周期Ｔ１をシステムがサポートする複数のポーリング周期の最小公倍数に設定したが、公倍数であれば如何なる倍数に設定してもよい。その他、アクセスポイントの構成、スケジューリング制御手順とその内容、システムの種類とその構成等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
要するにこの発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明の第１の実施形態に係わる無線ＬＡＮシステムを示す概略構成図。 図１に示したシステムのアクセスポイントの機能構成を示すブロック図。 図２に示したアクセスポイントにより設定されるスケジューリング周期と仮想スロットの一例を示す図。 図２に示したアクセスポイントによるスケジューリング処理動作を説明するためのタイミング図。 この発明の第２の実施形態に係わる無線ＬＡＮシステムを示す概略構成図。 図５に示したシステムのアクセスポイントの機能構成を示すブロック図。 図６に示したアクセスポイントにより設定されるスケジューリング周期と使用状態検出用スロットの一例を示す図。 図６に示したアクセスポイントによるスケジューリング動作を説明するためのタイミング図。 この発明の第３の実施形態に係わる無線ＬＡＮシステムのアクセスポイントの機能構成を示すブロック図。 図９に示したアクセスポイントにより設定されるスケジューリング周期と仮想スロットの一例を示す図。 図９に示したアクセスポイントによるスケジューリング処理動作を説明するためのタイミング図。

符号の説明

ＡＰ…アクセスポイント、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３…端末、ＴＥ，ＴＥ１，ＴＥ２…通信エリア、ＩＥ，ＩＥ１，ＩＥ２…干渉エリア、１…アンテナ、２…無線ユニット、３…ベースバンドユニット、３１，３２〜３ｉ…コーデック、４…網インタフェースユニット、５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…制御ユニット、５１…仮想スロット管理機能、５２，５４，５６…スケジューリング制御機能、５３…未使用ブロック検出機能、５５…仮想スロット使用状況検出機能。

Claims (4)

1. 無線基地局と複数の無線端末との間でパケットを伝送するモードとして、共通の無線周波数を使用しかつ異なる複数の周期を選択的に使用してパケットをポーリングにより周期的に伝送するモードと、自律分散制御を使用するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに従い割り込みによりパケットを伝送するモードとを備える無線パケットシステムのスケジューリング方法であって、
   前記異なる複数の周期の公倍数となる長さを有するスケジューリング期間を周期的に設定する過程と、
   前記スケジューリング期間に、前記ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルによる割り込みのためのキャリアセンス期間より短い値に設定された単位時間長を有する複数の監視スロットを設定する過程と、
   前記設定された監視スロットごとにその使用状況を監視し、この監視結果に基づいて未使用の連続する複数の監視スロットを未使用ブロックとして検出する過程と、
   前記無線端末からの通信要求に応じて、前記スケジュール期間ごとに、当該スケジューリング期間に設定すべきポーリングの間隔及び回数を決定する過程と、
   前記決定されたポーリングの間隔及び回数と、前記検出された未使用ブロックの位置に基づいて、前記パケットの送受信周期の長さに相当する数の連続する監視スロット群を前記検出された未使用ブロックの中から選択し、この選択された監視スロット群を前記パケットの伝送期間として前記要求元の無線端末に割り当てる過程と
   を具備することを特徴とする無線パケットシステムのスケジューリング方法。
2. 前記監視スロット群を割り当てる過程は、前記検出された未使用ブロック中の時間的に最も先行する位置にある監視スロットから、前記パケットの送受信周期の長さに相当する数の監視スロットを連続して選択することを特徴とする請求項１記載の無線パケットシステムのスケジューリング方法。
3. 複数の無線端末との間で、共通の無線周波数を使用しかつ異なる複数の周期を選択的に使用してパケットをポーリングにより周期的に伝送するモードと、自律分散制御を使用するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに従い割り込みによりパケットを伝送するモードとを選択的に使用して、パケットを無線伝送する無線基地局装置であって、
   前記無線端末との間でパケットを無線伝送する無線ユニットと、
   前記無線伝送されるパケットの生成及び解読に係わる信号処理を行う信号処理ユニットと、
   前記パケットの無線伝送及び前記信号処理を制御する制御ユニットと
   を具備し、
   前記制御ユニットは、
   前記異なる複数の周期の公倍数となる長さを有するスケジューリング期間を周期的に設定する手段と、
   前記スケジューリング期間に、前記ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルによる割り込みのためのキャリアセンス期間より短い値に設定された単位時間長を有する複数の監視スロットを設定する手段と、
   前記設定された監視スロットごとにその使用状況を監視し、この監視結果に基づいて未使用の連続する複数の監視スロットを未使用ブロックとして検出する手段と、
   前記無線端末からの通信要求に応じて、前記スケジュール期間ごとに、当該スケジューリング期間に設定すべきポーリングの間隔及び回数を決定する手段と、
   前記決定されたポーリングの間隔及び回数と、前記検出された未使用ブロックの位置に基づいて、前記パケットの送受信周期の長さに相当する数の連続する監視スロット群を前記検出された未使用ブロックの中から選択し、この選択された監視スロット群を前記パケットの伝送期間として前記要求元の無線端末に割り当てる手段と
   を具備することを特徴とする無線基地局装置。
4. 前記監視スロット群を割り当てる手段は、前記検出された未使用ブロック中の時間的に最も先行する位置にある監視スロットから、前記パケットの送受信周期の長さに相当する数の監視スロットを連続して選択することを特徴とする請求項３記載の無線基地局装置。

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