JP4372767B2 - 省電力無線ｌａｎマルチキャスト帯域制御方法およびその無線基地局装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線基地局と少なくとも一つの省電力制御で動作する無線端末が存在する無線パケット通信システムにおいて、マルチキャストの優先制御および帯域制御手順を有する省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法およびその無線基地局装置に関する。

一般的に無線パケット通信システムは、全体的な通信ネットワークを構成する際に有線ネットワークの一部としてその伝送媒体に無線方式を用いた形態で適用される。すなわち、有線ネットワークの一端のネットワークインタフェースに無線パケット通信システムを有線接続し、無線接続にて無線端末と有線端末、あるいは無線端末間の通信が行われる形態をとる。

従来のＩＥＥＥ：８０２．１１標準規格（非特許文献１）に準拠する無線ＬＡＮの通信システムにおいて、省電力制御（Power Save mode（ＰＳモード））で動作する無線端末（Station（ＳＴＡ））が無線基地局（Access Point（ＡＰ））の配下に接続されている場合には、ＡＰは有線のネットワーク（ＮＷ）側から到達したＰＳモードＳＴＡ宛のデータパケットを一時的に蓄積する。またＡＰは一定周期で送信するビーコン信号を用いて無線ＮＷ情報など（サポートする伝送レートやサービスセット種別（ＳＳＩＤ）など）をＡＰ配下のＳＴＡに報知する。その他にビーコン信号が報知する主な情報としては、ビーコンの送信周期（Beacon Interval）の情報や、図１に示すビーコンフレーム内のＴＩＭ（Traffic Indication Map）情報要素がある。ＴＩＭ情報要素には、ビーコン送信の間欠で送信される配送トラヒック表示マップ（ＤＴＩＭ：Delivery Traffic Indication Map）付きビーコン信号（ＤＴＩＭビーコン）の間欠の周期情報（間欠するビーコンの数）［２−１］や、次のＤＴＩＭビーコンが送信されるまでのカウンター値（ビーコンが送信されるたびにカウンター値を減らし、０となるときのビーコンがＤＴＩＭビーコンとなる）［２−２］や、ＰＳモードＳＴＡ宛のバッファリングされたパケットを、宛先毎にビットマップ化した情報［２−３］などが含まれている。ここでＰＳモードＳＴＡは、ＰＳモード起動前に受信したビーコンに含まれるBeacon Intervalの情報を元にＳＴＡでビーコン信号を受信するタイミングを設定し、設定したビーコン信号送信周期の整数倍（あるいはビーコン周期毎）でスリープからアクティブに状態を遷移し、受信したビーコンからバッファリング情報（宛先毎にビットマップ化した情報［２−３］）を取得する。受信したビーコンのＴＩＭ情報要素内の宛先毎のビットマップ情報［２−３］にパケットがバッファされていることを報知された各ＰＳモードＳＴＡは、ビーコンを受信した後に、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格に規定されるＰＳモードにおけるパケットの送受信の手順を開始する。

通常のユニキャストのパケットはこのような手順によりＰＳモードＳＴＡとＡＰ間で通信を行うのに対し、ＰＳモードでのブロードキャスト／マルチキャストデータの受信は図２で示す手順の例に従う。図２は、ＰＳモードで動作するＳＴＡ［１−５］、ＳＴＡ２［１−６］と、常にアクティブ［１−１３］で動作するＳＴＡ３［１−１０］（ＰＳモードで動作していないＳＴＡ）がＡＰ［１−７］の配下に接続されている場合を例示している。ＡＰ［１−７］は、ビーコンの送信周期［１−３］の整数倍の周期［１−４］で送信されるＤＴＩＭビーコン［１−２−１］〜［１−２−３］の送信直後に、ブロードキャスト／マルチキャストデータ［１−１−１］〜［１−１−３］が蓄積されている場合には、各ＳＴＡへ当該パケットの配信を行う。配信方法は、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格に規定される、パケットの送信時に衝突を回避する手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）プロトコルを実施後に、ブロードキャスト／マルチキャストデータを送信する。ＰＳモードＳＴＡはＤＴＩＭビーコンを受信するタイミングでスリープからアクティブに状態を遷移し、ブロードキャスト／マルチキャストデータを受信する。すなわちＰＳモードＳＴＡは前述したように各自でビーコン信号を受信するタイミングの周期［１−８］、［１−９］を設定し、設定したタイミング［１−１２］でスリープからアクティブに状態を遷移すると共に、図１に示したビーコンに含まれるＴＩＭ情報要素のＤＴＩＭビーコンの送信される周期［２−１］や、次のＤＴＩＭビーコンが送信されるまでのカウンター値［２−２］の情報を元にＤＴＩＭビーコンが必ず受信できるタイミングにおいて、アクティブに状態を遷移［１−１１］するように設定しなければならない。また、ＰＳモードで動作していないＳＴＡ３［１−１０］においても、接続しているＡＰの配下にＰＳモードで接続しているＳＴＡ［１−５または１−６］が存在する場合には、ＳＴＡ３［１−１０］はＤＴＩＭビーコンの周期でブロードキャスト／マルチキャストデータを受信することになる。なおＰＳモードにおけるＡＰのＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを用いたブロードキャスト／マルチキャストデータを送信する手順の例を図３に示す。ＡＰ［３−３−５］は、ＤＴＩＭビーコン［３−３−１］を送信後、無線チャネルがアイドル状態に変化したことを検知するために要する一定時間［３−３−２］（ＤＩＦＳ）だけキャリアセンスを実施し、送信待機を行う。アイドルであることが検知された場合は、その後アイドル状態が継続していることを検知するために、かつ他の送信されるパケットとの衝突を回避するためにランダムな時間だけ送信待機を行うバックオフ手順［３−３−３］を実施する。フレーム送信前の送信待機時間はＩＦＳ（Inter Frame Space）と呼ばれ、キャリアセンスを行うために用いられるＩＦＳにはＤＩＦＳ以外にＰＩＦＳと呼ばれる時間があり、この時間の長さはＤＩＦＳ＞ＰＩＦＳの関係である。従来のＩＥＥＥ８０２．１１に規定されるＩＦＳには、一般的にＤＩＦＳが用いられるが送信の優先度を付けるためにＤＩＦＳの長さを変更する方法もある。また、フレームを送信するための最小の送信待機時間（キャリアセンスを行わない）はＳＩＦＳと呼ばれ、この時間の長さはＰＩＦＳ＞ＳＩＦＳの関係である。また、バックオフ手順は、ある一定の期間の範囲（ＣＷサイズ：Contention Window size）から乱数を生成し、この乱数を元にしたランダムな時間だけキャリアセンスを行う。このＣＷの範囲にも優先度をつけるため、予め初期値の範囲を変更する方法もある。ただし、これらのＩＦＳおよびＣＷについて、マルチキャスト／ブロードキャストをＰＳモードで送信するために変更することは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では定められていない。ＡＰ［３−３−５］はＤＩＦＳ［３−３−２］およびバックオフ手順［３−３−３］を実施後、ブロードキャスト／マルチキャストデータ［３−３−４］を送信する。また送信するブロードキャスト／マルチキャストデータをＡＰ［３−３−５］が保有している場合には、上記と同様のＤＩＦＳおよびバックオフ手順を実施後に保有しているブロードキャスト／マルチキャストデータを送信する。図４にＰＳモードにおけるＡＰのＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを用いたブロードキャスト／マルチキャストデータ送信を行うＭＡＣレイヤ制御部を説明するブロック図の例を示す。ＮＷ上位制御部から入力されたマルチキャストデータはデータ格納メモリ［３−１１２］に記憶される。ＤＴＩＭビーコンタイマ管理部［３−１１１］よりビーコン送信指示［３−１１７］を受けたタイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］ではＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］へタイマ開始指示［３−１２９］を出す。ＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］はＤＩＦＳ時間のタイマを管理し、タイマ開始と共にキャリアセンス開始指示［３−１１９］をキャリアセンス制御部［３−１１５］へ出す。キャリアセンス制御部［３−１１５］はキャリアセンスを実施し、チャネルがビジーの場合はビジーの報告［３−１２０］をＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］へ通知する。ＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］はＤＩＦＳ時間のタイマをリセットしてタイマの再開を行う。ＤＩＦＳ時間だけビジーの報告［３−１２０］がない場合には、乱数生成およびバックオフタイマ管理部［３−１１４］へ開始［３−１３１］の指示を出す。乱数生成およびバックオフタイマ管理部［３−１１４］では乱数を生成し、バックオフ時間のタイマを管理し、キャリアセンス開始指示［３−１２１］をキャリアセンス制御部［３−１１５］へ出す。キャリアセンス制御部［３−１１５］はキャリアセンスを実施し、チャネルがビジーの場合はビジーの報告［３−１２２］を乱数生成およびバックオフタイマ管理部［３−１１４］へ通知する。乱数生成およびバックオフタイマ管理部［３−１１４］はバックオフ時間のタイマをリセットして中止報告［３−１３２］をＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］へ通知する。ＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］はタイマの再開を行う。バックオフ時間だけビジーの報告［３−１２２］がない場合には、キャリアセンス終了［３−１３０］報告をタイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］へ通知する。ＤＴＩＭビーコン送信の場合は、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はＭＡＣフレーム生成部［３−１１６］へビーコンフレーム生成指示［３−１２５］を通知する。ＭＡＣフレーム生成部［３−１１６］は生成したＭＡＣフレームをパケットとして、ＰＨＹレイヤ［３−１４０］へ転送［３−１２６］する。ＰＨＹレイヤ［３−１４０］は転送されたパケットを無線区間へ送信する。ＰＨＹレイヤ［３−１４０］からタイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］へパケット送信完了［３−１２７］が通知された場合は、データ格納メモリ［３−１１２］からメモリにデータがあることを通知［３−１１８］されている場合は、ＤＴＩＭビーコン送信と同様の手順で、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］へタイマ開始指示［３−１２９］を通知し、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］は乱数生成およびバックオフタイマ管理部［３−１１４］からキャリアセンス終了［３−１３０］を通知された場合は、データ取り出し指示［３−１２３］をデータ格納メモリ［３−１１２］へ通知し、データ格納メモリ［３−１１２］はデータ転送をＭＡＣフレーム生成部［３−１１６］へ行う。その後、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はデータ格納メモリ［３−１１２］からメモリにデータがあることを通知［３−１１８］される限り、上記のマルチキャストデータ送信動作を繰り返す。

しかるに従来の無線パケット通信システムにおいては、ＡＰは、ＤＴＩＭビーコン送信周期に従ってブロードキャスト／マルチキャストデータの送信機会を得るもので、またブロードキャスト／マルチキャストデータの送信手順はユニキャストデータと送信機会を競合するＣＳＭＡ／ＣＡに基づいた手順によって送信するものであった。

IEEE Std 802.11, 1999 edition, MEDIUM ACCESS CONTROL (MAC) AND PHYSICAL (PHY) SPECIFICATIONS, (7.3.2.6 TIM, 11.2 Power management, 9.2.5 DCF access procedure)

本発明の解決する課題は、従来の無線パケット通信システムでは、ＤＴＩＭビーコンの送信後のみにブロードキャストおよびマルチキャストデータが送信されるため、大きな遅延及び遅延揺らぎが発生する可能性があった。更にＣＳＭＡ／ＣＡの手順実施後に配信されるマルチキャストデータは、ユニキャストデータ送信に用いるＣＳＭＡ／ＣＡの手順と競合するため、マルチキャストデータ送信前にユニキャストパケットの割り込みにより、遅延が更に増加し、またスループットを維持することが難しくなるということが懸念されていた。例えば映像（動画像）ストリーム配信のような高い通信品質を要求するアプリケーションがマルチキャストを利用する場合には、マルチキャストデータを受信するＳＴＡは、遅延や要求するスループットを満たすことができないことに起因する課題によってアプリケーションの再生に支障を来たすことが想定されていた。またＡＰにおいて事前にＤＴＩＭビーコン周期を短く設定する方法があるが、マルチキャストサービスを利用するＳＴＡが存在しない場合には、ＰＳモードで動作するＳＴＡにとって省電力化の効果は低くなるという課題が存在していた。

本発明の目的は、省電力制御時のＡＰにおけるマルチキャストデータの優先制御および帯域制御により、マルチキャストアプリケーションの通信品質を維持することを可能とする省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法およびその無線基地局装置を提供することにある。

本明細書において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

第１の発明は、無線基地局装置と無線パケット通信によりデータの送受信を行う複数の無線端末装置から構成され、一つないし複数の前記無線端末装置が省電力制御で動作し、前記無線基地局装置が、一定周期で送信するビーコン信号の整数倍周期で配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号を送信する手順を有し、前記無線基地局装置が、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にブロードキャストまたはマルチキャストデータを保持する場合には、無線チャネルがアイドル状態に変化したことを検知するために要する一定時間だけ送信を待機する手順と、前記一定時間の後にアイドル状態が継続していることを検知するために要するランダムな時間だけ送信を待機する手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施し、前記ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にブロードキャスト及びマルチキャストデータを送信する手順を有する無線パケット通信システムにおける省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法であって、前記無線基地局装置が、前記マルチキャストデータを有線ネットワークから受信した場合には、前記マルチキャストデータに付与されている分類情報に従って、分類情報毎のバッファにバッファリングを行うことにより当該マルチキャストデータを保持し、前記無線基地局装置が、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後には、前記分類情報毎のバッファに許可する所定の時間または所定のデータ量まで当該分類情報毎のバッファに保持されている前記マルチキャストデータを送信し、全ての前記許可された分類情報毎のバッファから前記所定の時間または前記所定のデータ量まで送信完了後には、全ての前記マルチキャストの送信に対して許可する所定の期間または所定のデータ量まで前記分類情報毎のバッファから均等または所定のデータ量を取り出し、前記マルチキャストデータを送信することを特徴とする。

従来技術では、マルチキャストデータを有線ネットワークから受信した場合には、受信した順に従って送信するのに対し、第１の発明の方法は、無線基地局装置が、マルチキャストデータに付与されている分類情報毎に送信する所定の期間またはデータ量を制御し、かつ全てのマルチキャストを送信する所定の期間またはデータ量を制御する点が従来技術と異なる。

第２の発明は、第１の発明の省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法であって、前記無線基地局装置が、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にマルチキャストデータを保持する場合には、送信を待機する手順に要する前記一定時間を短くし、かつ前記ランダムな時間の範囲を短くした手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にマルチキャストデータを送信する優先制御の手順を有することを特徴とする。

従来技術では、配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後には、ユニキャストデータと同等に競合する送信待機に要する一定時間、およびランダムな時間の範囲を有する、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づいて、マルチキャストデータを送信するのに対し、第２の発明の方法は、従来技術に対する第１の発明の相違に加えて、ユニキャストデータとの競合に対してマルチキャストデータは優先度の高い送信手順を有する点が従来技術と異なる。

第３の発明は、第１または第２の発明の省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法であって、前記無線基地局装置が、前記マルチキャストデータを送信完了後に、後続で送信できるマルチキャストデータを保持している場合には、最も短いパケット間ギャップの送信間隔で連続して当該保持しているパケットを送信することを特徴とする。

従来技術では、配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後に送信されるマルチキャストデータは、すべてＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づくユニキャストデータと同様の手順を実施するのに対し、第３の発明の方法は、従来技術に対する第１、第２の発明の相違に加えて、後続して送信するマルチキャストデータは最も短いパケット間ギャップの送信間隔で、連続して送信する点が従来技術と異なる。

本発明は、配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後には、従来技術に対して送信待機に要する一定時間を短くし、かつランダムな時間の範囲を短くした手順を有する、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルに基づいて、マルチキャストデータを送信する優先制御の手順を有する点が従来技術と異なり、これにより、マルチキャストデータはユニキャストデータに対して、優先的に送信することができ、遅延時間に対する抑制効果がある。

また、本発明は、従来技術に対する前記の相違に加えて、後続して送信するマルチキャストデータは最も短いパケット間ギャップの送信間隔で、連続して送信する点が従来技術と異なり、これにより、前記の発明効果に加えて、連続したマルチキャストデータの帯域占有による遅延時間の抑制と無線帯域の利用効率を向上させる効果がある。

また、本発明は、従来技術に対する前記の相違に加えて、無線基地局装置は、マルチキャストデータに付与されている分類情報をもとにバッファリングを行い、分類されたバッファ毎に所定のデータ量または所定の期間まで送信をし、かつ全てのマルチキャストの所定のデータ量または所定の期間まで送信する点が従来技術と異なり、これにより、ＤＴＩＭ送信周期が長く設定されている場合においても、分類情報毎の時間単位の送信データ量あるいは時間単位の送信データ量を維持することができ、所定の通信品質を確保できるという効果がある。

以下では、図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図５は本発明の実施例１によるＤＴＩＭビーコン送信後のパケット送信手順を示す図である。ＡＰ［３−５］は図５に示すようにＤＴＩＭビーコン［５−１］送信後にマルチキャストデータを送信する場合、ＰＩＦＳ［５−２］時間だけ送信を待機し、ＣＷの範囲を０とすることによりバックオフの手順を実施しない。すなわちＰＩＦＳ［５−２］時間後、即座にマルチキャストデータ［５−３］を送信する。

図６は本実施例によるＤＴＩＭビーコン送信後におけるマルチキャストデータ送信方法のフローチャートであり、ＡＰによるＰＳモードＳＴＡ存在時のマルチキャストデータ送信制御の方法を示す。ＤＴＩＭビーコン送信後、本制御を開始［４−１］する。ＡＰは送信するマルチキャストデータが蓄積されているかどうかの判断［４−２］を行う。マルチキャストデータがない場合（Ｎｏ［４−３］）には、本制御を終了［４−５］する。マルチキャストデータがある場合（Ｙｅｓ［４−６］）には、ＰＩＦＳ時間のタイマを開始［４−７］し、キャリアセンスを実施する。キャリアセンス中にチャネルがビジーであるかどうかの判断［４−８］を実施し、ビジーとなった場合（Ｙｅｓ［４−９］）には、ＰＩＦＳ時間のタイマのリセット、および再度タイマを開始［４−７］する。ビジーでなければ（Ｎｏ［４−１０］）、ＰＩＦＳ時間タイマが終了しているかどうかの判断［４−１１］を実施する。タイマが終了していない（Ｎｏ［４−１２］）場合には、再度、ビジーであるかどうかの判断［４−８］を実施する。タイマが終了している（Ｙｅｓ［４−１３］）場合には、マルチキャストデータの送信処理［４−１４］を実施する。マルチキャストデータ送信完了後には、マルチキャストデータが蓄積されているかどうかの判断［４−２］を再度行い、マルチキャストデータがある限り、繰り返し本制御を実施する。送信するマルチキャストデータがなくなった場合（Ｎｏ［４−３］）には、本制御を終了［４−５］する。

図７は本実施例によるＭＡＣレイヤ制御部のブロック図である。図７において、ＤＴＩＭビーコン送信完了後、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はデータ格納メモリ［３−１１２］からメモリにデータがあることを通知［３−１１８］されている場合は、ＩＦＳタイマ管理部［８−１１３］へタイマ開始［３−１２９］を指示する。ＩＦＳタイマ管理部［８−１１３］はＰＩＦＳ時間のタイマを管理し、タイマ開始と共にキャリアセンス開始指示［３−１１９］をキャリアセンス制御部［３−１１５］へ出す。キャリアセンス制御部［３−１１５］はキャリアセンスを実施し、チャネルがビジーの場合はビジーの報告［３−１２０］をＩＦＳタイマ管理部［８−１１３］へ通知する。ＩＦＳタイマ管理部［８−１１３］はＰＩＦＳ時間のタイマをリセットしてタイマの再開を行う。ＰＩＦＳ時間だけビジーの報告［３−１２０］がない場合には、タイマ終了［８−１３０］報告をタイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］へ通知する。タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はデータ格納メモリ［３−１１２］へデータ取り出し［３−１２３］を指示し、データ格納メモリ［３−１１２］はデータ転送をＭＡＣフレーム生成部［３−１１６］へ行う。その後、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はデータ格納メモリ［３−１１２］からメモリにデータがあることを通知［３−１１８］される限り、上記のマルチキャストデータ送信動作を繰り返す。なお、本実施例におけるＩＦＳタイマ管理部［８−１１３］においてはＩＦＳ＝ＰＩＦＳであり、従来技術の図４に示すＩＦＳ＝ＤＩＦＳのＩＦＳタイマ管理部［３−１１３］とは異なっている。

以上、本実施例の特徴的な部分のみを説明したが、本実施例は従来技術の項で説明した無線パケット通信システムを前提としている。すなわち、本実施例は、ＡＰと無線パケット通信によりデータの送受信を行う複数のＳＴＡから構成され、一つないし複数のＳＴＡが省電力制御で動作し、ＡＰは、一定周期で送信するビーコン信号の整数倍周期（前記ビーコン信号の間欠した周期）で配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号を送信する手順を有し、ＡＰは、配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にブロードキャストあるいはマルチキャストデータを保持する場合には、無線チャネルがアイドル状態に変化したことを検知するために要する一定時間だけ送信を待機する手順と、前記一定時間の後にアイドル状態が継続していることを検知するために要するランダムな時間だけ送信を待機する手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施し、前記ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にブロードキャスト及びマルチキャストデータを送信する手順を有する無線パケット通信システムを前提とし、上記のようにすることによって省電力無線ＬＡＮ通信品質制御を行うものである。

また、以上に説明した実施例は、ＰＩＦＳ時間だけ送信を待機し、ＣＷの範囲を０とすることによりバックオフの手順を実施しないものであるが、一般的には、ＡＰは、配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にマルチキャストデータを保持する場合には、送信を待機する手順に要する前記一定時間を短くし、かつ前記ランダムな時間の範囲を短くした手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にマルチキャストデータを送信する優先制御の手順を有すればよい。これにより、マルチキャストデータはユニキャストデータに対して、優先的に送信することができ、遅延時間に対する抑制効果がある。

図８は本発明の実施例２による後続で送信するマルチキャストデータ送信手順を示す図である。ＤＴＩＭビーコン［５−１］の送信後には、ＡＰは実施例１と同様にしてマルチキャストデータ［５−３］を送信するが、送信したマルチキャストデータ［５−３］の後続において、送信できるマルチキャストデータがＡＰに蓄積されている場合は、図８に示すようにＳＩＦＳ［６−１］期間の間隔で連続して、蓄積されているマルチキャストデータ［６−２］を送信する。

図９は本実施例によるＤＴＩＭビーコン送信後におけるマルチキャストデータ送信方法のフローチャートである。図９においては、実施例１と同様に、マルチキャストデータ送信処理［４−１４］までを実施し、マルチキャストデータ送信完了後には、後続で送信するマルチキャストデータが蓄積されているかどうかの判断［５−１−１］を行う。マルチキャストデータがない場合（Ｎｏ［５−１−２］）には、本制御を終了［４−５］する。マルチキャストデータがある場合（Ｙｅｓ［５−１−３］）には、ＳＩＦＳ時間のタイマを開始［５−１−４］する。ＳＩＦＳ時間タイマが終了しているかどうかの判断［５−１−５］を実施する。タイマが終了している（Ｙｅｓ［５−１−７］）場合には、マルチキャストデータの送信処理［５−１−８］を実施する。マルチキャストデータ送信完了後には、マルチキャストデータが蓄積されているかどうかの判断［５−１−１］を再度行い、マルチキャストデータがある限り、繰り返し本制御を実施する。送信するマルチキャストデータがなくなった場合（Ｎｏ［５−１−２］）には、本制御を終了［４−５］する。

図１０は本実施例によるＭＡＣレイヤ制御部のブロック図である。図１０において、ＤＴＩＭビーコン送信完了後、実施例１と同様にして、最初のマルチキャストデータを送信完了後、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はデータ格納メモリ［３−１１２］からメモリにデータがあることを通知［３−１１８］されている場合は、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はＩＦＳタイマ管理部［９−１１３］へＳＩＦＳタイマ開始［８−１２９］を指示し、ＩＦＳタイマ管理部［９−１１３］は、ＳＩＦＳ時間のタイマを管理する。タイマが終了したら、ＩＦＳタイマ管理部［９−１１３］はタイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］へタイマ終了［８−１３０］を通知する。タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はデータ格納メモリ［３−１１２］へデータ取り出し［３−１２３］を指示し、データ格納メモリ［３−１１２］はデータ転送をＭＡＣフレーム生成部［３−１１６］へ行う。その後、タイマ指示および送信指示制御部［３−１２８］はデータ格納メモリ［３−１１２］からメモリにデータがあることを通知［３−１１８］される限り、上記のマルチキャストデータ送信動作を繰り返す。なお、本実施例におけるＩＦＳタイマ管理部［９−１１３］においてはＩＦＳ＝ＰＩＦＳ／ＳＩＦＳであり、最初はＰＩＦＳ期間のタイマ管理を行い、その後はＳＩＦＳ期間のタイマ管理を行う。

以上に説明した実施例は、ＡＰは、実施例１と同様にしてマルチキャストデータを送信し、その後続において、送信できるマルチキャストデータがＡＰに蓄積されている場合は、ＳＩＦＳ期間の間隔で連続して、蓄積されているマルチキャストデータを送信するものであるが、一般的には、ＡＰは、後続で送信できるマルチキャストデータを保持している場合には、最も短いパケット間ギャップの送信間隔で連続して当該保持しているパケットを送信するものであればよい。これにより、実施例１の効果に加えて、連続したマルチキャストデータの帯域占有による遅延時間の抑制と無線帯域の利用効率を向上させる効果がある。

図１１は本発明の実施例３によるＰＳモードＳＴＡ存在時のマルチキャストデータ送信のスケジューリングを示す図である。ＡＰはマルチキャストデータを有線ネットワークから受信した場合には、マルチキャストデータに付与されている分類情報（優先度情報（ＶＬＡＮ−ｐｂｉｔ、ＤＳＣＰなど）および、サービスセット種別情報（ＶＬＡＮ−ＴａｇからＳＳＩＤへの対応付け情報）および、マルチキャスト宛先アドレスグループ情報、あるいはそのいずれか、あるいはいずれかの組み合わせ）に従って、分類情報毎のバッファにバッファリングを行う。図１１に示す例は優先度情報に基づくものである。ＡＰは、優先度毎［７−１］〜［７−４］のバッファを持ち、最も高い優先度は［７−１］とし、［７−１］＞［７−２］＞［７−３］＞［７−４］の優先度順とする。また実施例１および実施例２においてマルチキャストデータを送信する際には、送信パケットのスケジューリングによって、マルチキャストデータを送信する。スケジューリング方法はマルチキャストデータを優先度が高いバッファ順から、バッファ毎に定められた送信上限時間Ｔ１［７−５］およびＴ２［７−６］に従って連続で送信を行う。ＡＰは、Ｔ１［７−５］およびＴ２［７−６］の送信上限時間を事前に割り当てる。ここで送信上限時間を割り当てる方法の例として、優先度毎［７−１］〜［７−４］にバッファリングされるマルチキャストのアプリケーション毎に、通信品質を満たすために必要とするスループット（時間単位の送信データ量）を維持するために、ＤＴＩＭビーコン周期の間隔で送信しなければならないマルチキャストのデータ量を算出し、算出したデータ量を送信するために要する時間を、送信上限時間として割り当てるという方法がある。次に［７−１］、［７−２］の送信上限時間が終了した後には、ラウンドロビンにより送信上限時間が割り当てられていない［７−３］および［７−４］のバッファも含めて、全てのバッファに残っているマルチキャストデータを均等または各バッファから所定のデータ量分を取り出して送信する。ＤＴＩＭビーコン［５−１］送信後から全マルチキャスト送信上限時間Ｔ３［７−７］に達したら、マルチキャストの送信は終了する。ここで全マルチキャスト送信上限時間Ｔ３［７−７］を設定する方法の例として、この無線パケット通信システムにおける全てのマルチキャストサービスに対して、サポート予定のスループット（時間単位の送信データ量）を維持するために、ＤＴＩＭビーコン周期の間隔で送信しなければならないマルチキャストのデータ量を算出し、算出したデータ量を送信するために要する時間を、全マルチキャスト送信上限時間Ｔ３［７−７］として割り当てるという方法がある。また、このＴ３［７−７］は、Ｔ１［７−５］およびＴ２［７−６］の総和を越える時間に設定する。

図１２は本実施例によるマルチキャストスケジューリング方法のフローチャートであり、ＡＰによるマルチキャストデータ送信のスケジューリング制御の方法を示す。ＡＰはＤＴＩＭビーコン送信完了後、マルチキャストデータ送信処理の開始［６−１−０］を行う。最初に図１１に示す全マルチキャスト送信上限時間Ｔ３［７−７］のタイマを開始［６−１−１２］し、次に優先度の高いバッファ［７−１］に定められた送信上限時間Ｔ１［７−５］のタイマを開始［６−１−１］する。バッファに送信するマルチキャストデータがあるかどうかの判断［６−１−２］を実施し、データがある場合（Ｙｅｓ［６−１−２３］）には、対象のバッファ［７−１］からデータの取り出しおよび送信処理［６−１−５］を実施する。送信完了後、送信上限時間Ｔ１タイマが終了しているかどうかの判断［６−１−７］を実施し、終了していない場合（Ｎｏ［６−１−９］）には、マルチキャストデータがあるかどうかの判断［６−１−２］を再度実施する。終了している場合（Ｙｅｓ［６−１−８］）には、次に優先度が高くバッファ毎の送信上限時間が設定されているバッファ［７−２］についても同様に（１）［６−１−１１］の制御を実施する。［６−１−２］において、送信するマルチキャストデータがないと判断（Ｎｏ［６−１−３］）された場合には、対象のバッファのタイマを停止［６−１−４］し、次に優先度が高くバッファ毎の送信上限時間が設定されているバッファに対して（１）［６−１−１１］の制御を実施する。バッファ毎の送信上限時間が設定されている全てのバッファに対して（１）［６−１−１１］が実施された場合は、（２）［６−１−２２］の制御を実施する。最初に全マルチキャストの送信上限制限時間Ｔ３のタイマが終了しているかどうかの判断［６−１−１７］を実施する。終了されている場合（Ｙｅｓ［６−１−１９］）には、本制御を終了［６−１−２１］する。終了されていない場合（Ｎｏ［６−１−１８］）には、全てのバッファ［７−１］〜［７−４］を対象にラウンドロビンによって決められたバッファにマルチキャストデータがあるかどうかの判断［６−１−１３］を実施する。データがある場合（Ｙｅｓ［６−１−１５］）には、対象のバッファからデータの取り出しおよび送信処理［６−１−１６］を実施する。送信完了後、送信上限時間Ｔ３タイマが終了しているかどうかの判断［６−１−１７］を実施し、終了していない場合（Ｎｏ［６−１−１８］）には、ラウンドロビンによって決められた次のバッファにマルチキャストデータがあるかどうかの判断［６−１−１３］を再度実施する。対象のバッファにデータがないと判断（Ｎｏ［６−１−１４］）された場合には、ラウンドロビンによって決められた次のバッファに対しても同様に（２）［６−１−２２］の制御を実施する。全てのバッファにデータがない場合は、本制御を終了［６−１−２１］する。

図１３は本実施例によるパケット送信のスケジューリング制御を行う機能ブロック図である。外部インタフェースからマルチキャストデータを受信した場合、マルチキャストデータに付与されている情報を元にパケット分類処理部［１１−１］により分類を行い、それぞれマッチしたパケットバッファリングメモリ［１１−２］にデータを格納する。各取り出し制御部［１１−３］では、それぞれにあらかじめ決められた時間まで［１１−２］へデータの取り出し指示を行い、取り出したデータパケットをＭＡＣレイヤ制御部［１１−５］へ転送する。全ての取り出し制御部［１１−３］が決められた時間までデータの取り出し制御を行った後、全マルチキャスト取り出し制御部［１１−４］は、あらかじめ決められた時間まで、［１１−２］へデータの取り出し指示を行い、取り出したデータパケットをＭＡＣレイヤ制御部［１１−５］へ転送する。ＭＡＣレイヤ制御部［１１−５］では、実施例１または実施例２に示す図７または図１０のＭＡＣレイヤ制御部を用いて、マルチキャストデータを送信する。

以上本実施例を具体的に説明したが、本実施例は、一般的には、ＡＰは、マルチキャストデータを有線ネットワークから受信した場合には、前記マルチキャストデータに付与されている分類情報（優先度情報および、サービスセット種別（ＳＳＩＤ）情報および、マルチキャスト宛先アドレスグループ情報、あるいはそのいずれか、あるいはいずれかの組み合わせ）に従って、分類情報毎のバッファにバッファリングを行うことにより当該マルチキャストデータを保持し、ＡＰは、配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後には、前記分類情報毎のバッファに許可する所定の時間または所定のデータ量まで当該分類情報毎のバッファに保持されている前記マルチキャストデータを送信し、全ての前記許可された分類情報毎のバッファから前記所定の時間または前記所定のデータ量まで送信完了後には、全ての前記マルチキャストの送信に対して許可する所定の期間または所定のデータ量まで前記分類情報毎のバッファから均等または所定のデータ量を取り出し、前記マルチキャストデータを送信するものであればよい。これにより、ＤＴＩＭ送信周期が長く設定されている場合においても分類情報毎の時間単位の送信データ量あるいは時間単位の送信データ量を維持することができ、所定の通信品質を確保できるという効果がある。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

ビーコンフレームのＴＩＭ情報要素を示す図である。 従来の無線パケット通信システムにおけるＰＳモードでのブロードキャスト／マルチキャストシーケンスの例を示す図である。 従来のＰＳモードでのＣＳＭＡ／ＣＡプロトコル手順の例を示す図である。 従来のＰＳモードにおけるＭＡＣレイヤ制御部のブロック図の例を示す図である。 本発明の実施例１によるＤＴＩＭビーコン送信後のパケット送信手順を示す図ある。 本発明の実施例１によるＤＴＩＭビーコン送信後におけるマルチキャストデータ送信方法のフローチャートである。 本発明の実施例１によるＭＡＣレイヤ制御部のブロック図である。 本発明の実施例２による後続で送信するマルチキャストデータのパケット送信手順を示す図である。 本発明の実施例２によるＤＴＩＭビーコン送信後におけるマルチキャストデータ送信方法のフローチャートである。 本発明の実施例２によるＭＡＣレイヤ制御部のブロック図である。 本発明の実施例３によるＰＳモードＳＴＡ存在時のマルチキャストデータのパケット送信のスケジューリングを示す図である。 本発明の実施例３によるマルチキャストスケジューリング方法のフローチャートである。 本発明の実施例３によるパケット送信のスケジューリング制御を行うブロック図である。

符号の説明

１−５、１−６…ＳＴＡ（ＰＳモードで動作する）、１−１０…ＳＴＡ（常にアクティブで動作する）、１−７…ＡＰ、１−２−１〜１−２−３…ＤＴＩＭビーコン、１−３−１〜１−３−８…ビーコン、１−１−１〜１−１−３…ブロードキャスト／マルチキャストデータ、３−３−１…ＤＴＩＭビーコン、３−３−２…ＤＩＦＳ、３−３−３…バックオフ手順、３−３−４…ブロードキャスト／マルチキャストデータ、３−３−５…ＡＰ、３−１１１…ＤＴＩＭビーコンタイマー管理部、３−１１２…データ格納メモリ、３−１１３…ＩＦＳタイマ管理部（ＩＦＳ＝ＤＩＦＳ）、３−１１４…乱数生成およびバックオフタイマ管理部、３−１１５…キャリアセンス制御部、３−１１６…ＭＡＣフレーム生成部、３−１２８…タイマ指示および送信指示制御部、３−１４０…ＰＨＹレイヤ、３−５…ＡＰ、５−１…ＤＴＩＭビーコン、５−２…ＰＩＦＳ、５−３…マルチキャストデータ、５−５５…ＤＴＩＭビーコン、６−１…ＳＩＦＳ、６−２…マルチキャストデータ、７−１〜７−４…優先度毎のバッファ、７−５…送信上限時間Ｔ１、７−６…送信上限時間Ｔ２、７−７…送信上限時間Ｔ３、８−１１３…ＩＦタイマ管理部（ＩＦＳ＝ＰＩＦＳ）、１１−１…パケット分類部、１１−２…パケットバッファリングメモリ、１１−３…取り出し制御部、１１−４…全マルチキャスト取り出し制御部、１１−５…ＭＡＣレイヤ制御部

Claims (6)

1. 無線基地局装置と無線パケット通信によりデータの送受信を行う複数の無線端末装置から構成され、一つないし複数の前記無線端末装置が省電力制御で動作し、前記無線基地局装置が、一定周期で送信するビーコン信号の整数倍周期で配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号を送信する手順を有し、前記無線基地局装置が、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にブロードキャストまたはマルチキャストデータを保持する場合には、無線チャネルがアイドル状態に変化したことを検知するために要する一定時間だけ送信を待機する手順と、前記一定時間の後にアイドル状態が継続していることを検知するために要するランダムな時間だけ送信を待機する手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施し、前記ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にブロードキャスト及びマルチキャストデータを送信する手順を有する無線パケット通信システムにおける省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法であって、
   前記無線基地局装置が、前記マルチキャストデータを有線ネットワークから受信した場合には、前記マルチキャストデータに付与されている分類情報に従って、分類情報毎のバッファにバッファリングを行うことにより当該マルチキャストデータを保持し、前記無線基地局装置が、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後には、前記分類情報毎のバッファに許可する所定の時間または所定のデータ量まで当該分類情報毎のバッファに保持されている前記マルチキャストデータを送信し、全ての前記許可された分類情報毎のバッファから前記所定の時間または前記所定のデータ量まで送信完了後には、全ての前記マルチキャストの送信に対して許可する所定の期間または所定のデータ量まで前記分類情報毎のバッファから均等または所定のデータ量を取り出し、前記マルチキャストデータを送信することを特徴とする省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法。
2. 請求項１に記載の省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法であって、
   前記無線基地局装置が、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にマルチキャストデータを保持する場合には、送信を待機する手順に要する前記一定時間を短くし、かつ前記ランダムな時間の範囲を短くした手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にマルチキャストデータを送信する優先制御の手順を有することを特徴とする省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法。
3. 請求項１または２に記載の省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法であって、
   前記無線基地局装置が、前記マルチキャストデータを送信完了後に、後続で送信できるマルチキャストデータを保持している場合には、最も短いパケット間ギャップの送信間隔で連続して当該保持しているパケットを送信することを特徴とする省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御方法。
4. 無線基地局装置と無線パケット通信によりデータの送受信を行う複数の無線端末装置から構成され、一つないし複数の前記無線端末装置が省電力制御で動作し、前記無線基地局装置が、一定周期で送信するビーコン信号の整数倍周期で配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号を送信する手順を実行し、前記無線基地局装置が、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にブロードキャストまたはマルチキャストデータを保持する場合には、無線チャネルがアイドル状態に変化したことを検知するために要する一定時間だけ送信を待機する手順と、前記一定時間の後にアイドル状態が継続していることを検知するために要するランダムな時間だけ送信を待機する手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施し、前記ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にブロードキャスト及びマルチキャストデータを送信する手順を実行する無線パケット通信システムにおいて省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御を行う無線基地局装置であって、
   前記マルチキャストデータを有線ネットワークから受信した場合には、前記マルチキャストデータに付与されている分類情報に従って、分類情報毎のバッファにバッファリングを行うことにより当該マルチキャストデータを保持し、前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後には、前記分類情報毎のバッファに許可する所定の時間または所定のデータ量まで当該分類情報毎のバッファに保持されている前記マルチキャストデータを送信し、全ての前記許可された分類情報毎のバッファから前記所定の時間または前記所定のデータ量まで送信完了後には、全ての前記マルチキャストの送信に対して許可する所定の期間または所定のデータ量まで前記分類情報毎のバッファから均等または所定のデータ量を取り出し、前記マルチキャストデータを送信することを特徴とする省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御無線基地局装置。
5. 請求項４に記載の省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御無線基地局装置であって、
   前記配送トラヒック表示マップ付きビーコン信号の送信後にマルチキャストデータを保持する場合には、送信を待機する手順に要する前記一定時間を短くし、かつ前記ランダムな時間の範囲を短くした手順を有するＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを実施後にマルチキャストデータを送信する優先制御の手順を実行することを特徴とする省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御無線基地局装置。
6. 請求項４または５に記載の省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御無線基地局装置であって、
   前記マルチキャストデータを送信完了後に、後続で送信できるマルチキャストデータを保持している場合には、最も短いパケット間ギャップの送信間隔で連続して当該保持しているパケットを送信することを特徴とする省電力無線ＬＡＮマルチキャスト帯域制御無線基地局装置。

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