JP4970219B2 - 無線ｌａｎの輻輳状態を判定する無線端末、プログラム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線ＬＡＮ(Local Area Network)の輻輳状態を判定する無線端末、プログラム及び方法に関する。

近年、個人宅、会社又は公共施設（空港、喫茶店、ホテル等）に多くのアクセスポイントが設置され、無線ＬＡＮを介して通信可能なエリアが増加していきている。無線端末は、高速通信が可能な無線ＬＡＮを介して、音声（ＶｏＩＰ:Voice over Internet Protocol）データ又は映像データのストリーミングアプリケーションを実行することができる。そのようなアプリケーションは、無線ＬＡＮの通信経路に、一定以上の帯域及び一定以下ジッタの通信品質を要求する。この通信品質を維持できない場合、無線端末を操作しているユーザにおける通信の体感品質も劣化することとなる。

無線端末が、複数のアクセスポイントと接続可能である場合、できる限り最適なアクセスポイントに接続するように制御することは重要である。一般に、無線端末は、アクセスポイントから受信した電波のＲＳＳＩ(Received Signal Strength Indication)のみを基準に、良好なアクセスポイントを選択する。しかしながら、この場合、多くの無線端末が、特定のアクセスポイントに集中的に接続し、アクセスポイント同士の間で、接続する無線端末数に大きい偏りが生じるという問題がある。

図１は、従来技術におけるシステム構成図である。

図１によれば、複数の無線端末１が、特定のアクセスポイントに集中的に接続していることが理解できる。このように、単に電波のＲＳＳＩのみを基準にアクセスポイントを選択した場合、アクセスポイント同士の間で、接続する無線端末数に大きい偏りが生じる。

この問題を解決するのに、アクセスポイントの輻輳状態を管理する管理サーバを、ネットワーク内に設置する技術がある（例えば特許文献１参照）。この技術によれば、無線端末は、管理サーバへ、その位置で受信可能なアクセスポイントリスト、電波受信状態情報及び位置情報を送信する。管理サーバは、無線端末から受信したそれら情報に基づいて、最適なアクセスポイントを選択し、そのアクセスポイントのアドレスを無線端末へ返信する。無線端末は、管理サーバから受信したアドレスのアクセスポイントに接続する。これによって、無線端末は、輻輳状態の低いアクセスポイントに接続することができる。

また、アクセスポイント自身が、無線リソースの使用率を測定する技術もある（例えば特許文献２参照）。この技術によれば、無線リソースの使用率が所定閾値以上になった際に、アクセスポイントが、その旨の情報を含むビーコン信号を、無線端末へ送信する。これによって、ビーコン信号を受信した無線端末は、そのアクセスポイントの輻輳状態を知ることができる。

更に、ネットワーク内に設置されたアクセス制御装置が、無線端末からアクセスポイントに対するパケットの送信を制御する技術もある（例えば特許文献３参照）。これにより、アクセス制御装置は、複数の無線端末に対して、優先度の高いパケットを優先的に送信するように制御することができ、無線端末を操作するユーザの体感品質を高めることができる。

更に、無線端末が、現在接続中のアクセスポイントを介して、その周囲のアクセスポイントに輻輳状態情報を問い合わせる技術もある（例えば特許文献４参照）。この技術によれば、現在接続中のアクセスポイントが、無線端末から問い合わせ要求メッセージを受信すると、その周囲のアクセスポイントへ送信する。他のアクセスポイントから問い合わせ要求メッセージを受信したアクセスポイントは、当該アクセスポイント自身の輻輳状態情報が所定閾値よりも良好な場合、その旨を含む応答メッセージを返信する。これにより、無線端末は、周囲のアクセスポイントにおける輻輳状態情報を知ることができる。

更に、アクセスポイントが、当該アクセスポイントの輻輳状態を含むビーコン信号を、無線端末へ送信する技術もある（例えば特許文献５参照）。この技術によれば、無線端末は、輻輳状態の少ないアクセスポイントに接続することができる。

更に、無線端末が、周囲のアクセスポイントに順番にプローブパケットを送信する技術もある（例えば特許文献６参照）。この技術によれば、無線端末は、送信したプローブパケットに対する応答時間が最も短いアクセスポイントが、最も輻輳状態が低いと判定する。これにより、無線端末は、輻輳状態の少ないアクセスポイントに接続することができる。

更に、無線端末が、ネットワーク内に設置されたサーバへ、異なるアクセスポイントを介して、パケットを送信する技術もある（例えば特許文献７参照）。この技術によれば、無線端末は、送信したそのパケットに対する返答パケットを受信するまでの時間が最も短いアクセスポイントを、最も輻輳状態が低いアクセスポイントと判定する。これにより、無線端末は、輻輳状態の少ないアクセスポイントに接続することができる。

更に、各無線端末が、接続先アクセスポイントを自律的に選択する技術がある（例えば非特許文献１参照）。この技術によれば、無線端末は、データサイズに応じたパケットの送受信時間から、ＭＡＣ制御(Media Access Control：メディアアクセス制御)や無線フレームによるオーバヘッドを考慮に入れた実効スループットを解析する。また、アクセスポイントは、現在接続している無線端末数を含むビーコン信号を、無線端末へ送信する。これにより、無線端末は、受信したビーコン信号に含まれる無線端末数に応じて、当該無線端末自身の利用可能な帯域を算出することができる。

更に、無線端末における通信中に発生する再送回数によって、輻輳状態を判定する技術もある（例えば非特許文献２参照）。

ここで、無線ＬＡＮのアクセス制御について説明する。この制御は、データリンク層の下位副層に当たり、フレーム（データの送受信単位）送受信方法を規定するＭＡＣ部によってなされる。

ＭＡＣの代表的なものとして、無線ＬＡＮシステムで採用されているＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）をベースにしたＩＥＥＥ８０２．１１ ＤＣＦ（Distributed Coordinated Function）がある。ＤＣＦは、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)に基づくアクセス方法であって、送信すべきデータフレームを有する端末が、先にキャリアをセンスし、他の端末のデータフレームが送信されていないことを確認した上で、当該データフレームを送信する。これにより、他の端末から送信されるデータフレームとの衝突を避けることができる。

図２は、従来技術における無線ＬＡＮのアクセス制御のシーケンス図である。

（Ｓ２０１）無線端末♯１〜♯３は、アクセスポイント２へデータフレームを送信しようとしている。また、アクセスポイント２も、データフレームを無線端末♯２へ送信しようとしている。データフレームを送信したい無線端末は、最初に、一定のＤＩＦＳ(DCF InterFrame Space)時間を経過させる。

（Ｓ２０２）次に、無線端末♯１〜♯３及びアクセスポイント２は、送信すべきデータフレームをバックオフ時間だけ更に待機させる。バックオフ時間は、データフレームを送信するまでの実際の待機時間であって、コンテンションウィンドウ（ＣＷ：Contention Windows）によって決定される。コンテンションウィンドウは、端末毎に乱数によって発生されるものであるために、端末同士でデータフレームの送信タイミングが一致することが少ない。例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂの場合、乱数値は、０〜３１（初送信時）の範囲となる。
バックオフ時間＝コンテンションウィンドウ×スロットタイム

Ｓ２０２によれば、各無線装置のバックオフ時間は、以下のように決定されている。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂによれば、１スロットタイムは２０μ秒である。そうすると、バックオフ時間が２０μ秒毎に減分される。
アクセスポイント２：コンテンションウィンドウ３
バックオフ時間＝３×２０μ秒＝６０μ秒
無線端末♯１ ：コンテンションウィンドウ７
バックオフ時間＝７×２０μ秒＝１４０μ秒
無線端末♯２ ：コンテンションウィンドウ４
バックオフ時間＝４×２０μ秒＝８０μ秒
無線端末♯３ ：コンテンションウィンドウ６
バックオフ時間＝６×２０μ秒＝１２０μ秒

（Ｓ２０３）アクセスポイント２のバックオフ時間（６０μ秒）が、最初に満了する。このとき、他の無線端末♯１〜♯３は、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンド（一時停止）する。そして、他の無線端末♯１〜♯３は、ＮＡＶ(Network Allocation Vector)期間に移行し、アクセスポイント２から無線端末♯２へのデータフレームの送信が完了するまで、チャネルの使用を延期する。

尚、無線チャネルにデータフレームが送信されている間、及び、送出信号間隔（ＩＦＳ）の間は、無線端末がデータフレームを送信できない「非アイドル状態」である。逆に、その非アイドル状態以外の時間は、無線端末がデータフレームを送信できる「アイドル状態」である。

送信すべきデータフレームを有する無線端末及びアクセスポイントは、「アイドル状態」の時間に、バックオフ時間からスロットタイム毎に減分していき、０になったら送信可能と判断する。

（Ｓ２０４）アクセスポイント２から無線端末♯２へのデータフレームの送信完了後、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)時間の経過後に、無線端末♯２は、受信確認メッセージＡＣＫを、アクセスポイント２へ返信する。無線端末♯２からアクセスポイント２へＡＣＫが送信されたことを確認した他の無線端末は、ＮＡＶ期間を停止する。

（Ｓ２０５）その後、データフレームを送信したい無線端末♯１〜♯３は、一定のＤＩＦＳ時間を経過させる。

（Ｓ２０６）そして、無線端末♯１〜♯３は、持ち越されたバックオフ時間のカウントダウンを再開する。Ｓ２０６によれば、各無線装置のバックオフ時間は、以下のように決定されている。
無線端末♯１ ：コンテンションウィンドウ４
バックオフ時間＝４×２０μ秒＝８０μ秒
無線端末♯２ ：コンテンションウィンドウ１
バックオフ時間＝１×２０μ秒＝２０μ秒
無線端末♯３ ：コンテンションウィンドウ３
バックオフ時間＝３×２０μ秒＝６０μ秒

（Ｓ２０７）次に、無線端末♯２のバックオフ時間（２０μ秒）が、満了する。このとき、他の無線端末♯１及び♯３は、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンドする。そして、無線端末♯１及び♯３は、ＮＡＶ期間に移行し、無線端末♯２からアクセスポイント２へのデータフレームの送信が完了するまで、チャネルの使用を延期する。

（Ｓ２０８）無線端末♯２からアクセスポイント２へのデータフレームの送信完了後、ＳＩＦＳ時間の経過後に、アクセスポイント２は、受信確認メッセージＡＣＫを、無線端末♯２へ返信する。アクセスポイント２から無線端末♯２へＡＣＫが送信されたことを確認した他の無線端末♯１及び♯３は、ＮＡＶ期間を停止する。

（Ｓ２０９）その後、データフレームを送信したい無線端末♯１及び♯３は、一定のＤＩＦＳ時間を経過させる。

（Ｓ２１０）そして、無線端末♯１及び♯３は、持ち越されたバックオフ時間のカウントダウンを再開する。Ｓ２１０によれば、各無線装置のバックオフ時間は、以下のように決定されている。
無線端末♯１ ：コンテンションウィンドウ３
バックオフ時間＝３×２０μ秒＝６０μ秒
無線端末♯３ ：コンテンションウィンドウ２
バックオフ時間＝２×２０μ秒＝４０μ秒

（Ｓ２１１）次に、無線端末♯３のバックオフ時間（４０μ秒）が、満了する。このとき、他の無線端末♯１は、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンドする。そして、無線端末♯１は、ＮＡＶ期間に移行し、無線端末♯３からアクセスポイント２へのデータフレームの送信が完了するまで、チャネルの使用を延期する。

尚、他の従来技術として、無線端末が、現在位置に応じて、複数の通信システムを切り替えることができるマルチモード移動無線機能を有する場合もある。この場合、無線端末が、セルラに代表される広域移動通信システムを利用する屋外から、無線ＬＡＮが使用可能となる屋内へ移動した際、無線端末自身が、通信媒体をセルラから無線ＬＡＮに切り替えるべきか否かを判定する。つまり、無線ＬＡＮの中が多くのパケットで混雑している場合、セルラを媒体として通信し続けた方がいい場合もある。このとき、無線リンクは有線リンクに比べてボトルネックになりやすいため、無線ＬＡＮの輻輳状態の判定が重要になる。

特開２００６−０６７１０３号公報 特開２００７−１２９５４４号公報 特開２００４−１７３１７６号公報 特開２００７−１８０７５３号公報 特開２００６−３０４００５号公報 特開２００４−１１２１７１号公報 特開２００４−０８０２２８号公報 阿部 貴充、福田 豊、尾家 祐二、「Wireless ＬＡＮにおけるアクセスポイント選択方式の提案とその評価」情報ネットワーク研究会技術報告書、IN2002-206、2003年3月. Kashihara, S., Oie, Y.," Handovermanagement based on the number of retries for VoIP on WLANs," IEEE VTC2005-spring, May, 2005.

しかしながら、既に多くのアクセスポイントが設置されており、輻輳状態を判定するだけのために、そのアクセスポイント自体を交換又は改修することは、現実的ではない。また、無線ＬＡＮは、ホームルータと一体となって、個人によって運用されている場合も多く、輻輳状態を判定するために、ネットワーク毎に専用サーバを設置することも現実的ではない。更に、無線リンクは有線リンクと比較して狭域であるために、輻輳の発生は無線リンクがボトルネックになる場合も多い。そのため、実際の通信の場面で、ユーザデータ以外の制御データを無線リンクに送信することは、必要最小限にすべきである。

特許文献１、３及び７に記載された技術によれば、ネットワーク内に管理サーバを設置する必要がある。また、これら技術によれば、無線端末と管理サーバとの間で制御データを通信する必要があり、それら制御データが無線リンクを使用してしまう。

また、特許文献２、４及び５に記載された技術によれば、アクセスポイント自体に特別な機能を搭載する必要があり、アクセスポイントの交換又は改修が必要となる。また、これらの技術によれば、無線端末とアクセスポイントとの間で制御データを通信する必要があり、それら制御データが無線リンクを使用してしまう。

更に、特許文献６及び非特許文献２に記載された技術によれば、ユーザデータ以外の制御データが、無線リンクを使用してしまう。

非特許文献１に記載された技術によれば、アクセスポイントが、現在接続中の無線端末数を無線端末へ送信するために、アクセスポイント自体の交換又は改修が必要となる。特に、この技術によれば、各接続済み無線端末が、一様にトラフィックを送受信している前提のもとで利用可能帯域を計算している。しかし、実際は、端末によってトラフィック量は異なるため、輻輳状態を見積もることは難しい。

そこで、本発明は、無線ＬＡＮのアクセスポイントを交換又は改修することなく、且つ、データフレーム以外の制御パケットを送信することなく、無線ＬＡＮの輻輳状態を判定する無線端末、プログラム及び方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、少なくとも１つのアクセスポイントと通信する高速無線通信インタフェース手段を有する無線端末において、
１つ以上のスロットタイムからなる輻輳判定バックオフ値を生成する輻輳判定バックオフ値生成手段と、
無線チャネルにデータが送受信されていないアイドル状態にあるとき、スロットタイム毎に、輻輳判定バックオフ値を減分させるバックオフ値減分手段と、
減分された輻輳判定バックオフ値に基づいて、輻輳状態を判定する輻輳判定手段と
有することを特徴とする。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、高速無線通信インタフェース手段は、無線ＬＡＮ用であることも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、輻輳判定のバックオフ時間の全期間でアイドル状態が継続しても、バックオフ値減分手段によって減分された輻輳判定バックオフ値が零よりも小さくならないように、輻輳判定バックオフ値生成手段によって生成される輻輳判定バックオフ値は、輻輳判定のバックオフ時間をスロットタイムで除算した値に設定されることも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、高速無線通信インタフェース手段が、複数のアクセスポイントと接続可能である場合、
アクセスポイント毎に、輻輳判定バックオフ値生成手段と、バックオフ値減分手段と、輻輳判定手段とを機能させ、アクセスポイント毎の輻輳状態情報に応じて、接続先となるアクセスポイントを選択する接続制御手段を更に有することも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
高速無線通信インタフェース手段を用いて、接続可能なアクセスポイント毎に、通信品質情報を測定する通信品質測定手段を更に有し、
接続制御手段は、アクセスポイント毎に測定された通信品質情報及び輻輳状態情報に基づいて、接続先となるアクセスポイントを選択することも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、一方のアクセスポイントから、他方のアクセスポイントへ接続先を切り替える前に、通信品質測定手段及び接続制御手段を機能させることも好ましい。

本発明の無線端末における他の実施形態によれば、
基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段を更に有し、
アクセスポイントに対して、輻輳判定バックオフ値生成手段と、バックオフ値減分手段と、輻輳判定手段とを機能させ、アクセスポイントの輻輳状態情報に応じて、広域移動通信インタフェース手段又は高速無線通信インタフェースを選択する接続制御手段を更に有することも好ましい。

本発明によれば、少なくとも１つのアクセスポイントと通信する高速無線通信インタフェース手段を有する無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
１つ以上のスロットタイムからなる輻輳判定バックオフ値を生成する輻輳判定バックオフ値生成手段と、
無線チャネルにデータが送受信されていないアイドル状態にあるとき、スロットタイム毎に、輻輳判定バックオフ値を減分させるバックオフ値減分手段と、
減分された輻輳判定バックオフ値に基づいて、輻輳状態を判定する輻輳判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも１つのアクセスポイントと通信する高速無線通信インタフェース手段を有する無線端末における輻輳状態判定方法において、
１つ以上のスロットタイムからなる輻輳判定バックオフ値を生成する第１のステップと、
無線チャネルにデータが送受信されていないアイドル状態にあるとき、スロットタイム毎に、輻輳判定バックオフ値を減分させる第２のステップと、
減分された輻輳判定バックオフ値に基づいて、輻輳状態を判定する第３のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の無線端末、プログラム及び方法によれば、無線ＬＡＮのアクセスポイントを交換又は改修することなく、且つ、データフレーム以外の制御パケットを送信することなく、無線ＬＡＮの輻輳状態を判定することができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図３は、本発明における無線端末の機能構成図である。

図３によれば、無線端末１は、無線ＬＡＮ通信インタフェース部１０１と、セルラ通信インタフェース部１０２と、接続制御部１０３と、輻輳判定バックオフ値生成部１０４と、バックオフ値減分部１０５と、輻輳判定部１０６と、通信品質検出部１０７とを有する。無線ＬＡＮ通信インタフェース部１０１及びセルラ通信インタフェース部１０２以外の機能構成部は全て、無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムを実行させることによって実現できる。尚、詳細には、輻輳判定バックオフ値生成部１０４及びバックオフ値減分部１０５は、ＭＡＣ部によって実現されるものであってもよい。

無線ＬＡＮ通信インタフェース部１０１は、無線ＬＡＮ通信用の複数のアクセスポイント２と通信をすることができる。セルラ通信インタフェース部１０２は、セルラ通信用の基地局３と通信をすることができる。

接続制御部１０３は、無線ＬＡＮ通信インタフェース部１０１について、複数のアクセスポイントに接続可能な場合に、最適な１つのアクセスポイントに接続するように制御する。また、無線ＬＡＮ通信インタフェース部１０１及びセルラ通信インタフェース部１０２の両方が利用可能な場合に、最適ないずれかの通信インタフェース部を利用するように制御する。

接続制御部１０３は、複数のアクセスポイントの中でいずれか１つを選択する際、又は、無線ＬＡＮ通信のアクセスポイントとセルラ通信の基地局とのいずれか一方を選択する際、輻輳判定バックオフ値生成部１０４へ、輻輳判定バックオフ値を生成するように指示する。例えば、一方のアクセスポイントから他方のアクセスポイントへ接続先を切り替える（ハンドオーバする）とき、又は、セルラ通信から無線ＬＡＮ通信に切り替える（例えば屋外から屋内に移動する）ときに、輻輳判定バックオフ値を生成するように指示する。このとき、接続制御部１０３は、無線ＬＡＮ通信インタフェース部１０１に対して、無線監視（キャリアセンス）の開始を指示する。尚、無線監視の開始指示は、既存のＩＥＥＥ８０２．１１ｂの無線端末が、送信すべきデータが発生した際の動作と同じである。

接続制御部１０３は、アクセスポイント毎に、輻輳判定バックオフ値生成部１０４と、バックオフ値減分部１０５と、輻輳判定部１０６とを機能させる。そして、接続制御部１０３は、輻輳判定部１０６から出力されるアクセスポイント毎の輻輳状態情報に応じて、接続先となるアクセスポイントを選択する。また、いずれのアクセスポイントも重輻輳状態にある場合には、セルラ通信用の基地局を選択することもできる。アクセスポイント毎の輻輳状態情報は、接続制御部１０３の記憶部に記憶される。

また、接続制御部１０３は、アクセスポイント毎に測定された通信品質検出部１０７から出力される通信品質情報と、輻輳状態情報とに基づいて、接続先となるアクセスポイントを選択することも好ましい。軽輻輳状態にあるアクセスポイントであっても、通信品質が劣化している場合には、そのアクセスポイントは選択しない。

輻輳判定バックオフ値生成部１０４は、接続制御部１０３から指示された際に、輻輳判定バックオフ値を生成する。生成された輻輳判定バックオフ値は、バックオフ値減分部１０５へ出力される。輻輳判定バックオフ値とは、輻輳判定のために生成されたコンテンションウィンドウであって、アイドル状態のときにスロットタイム毎に減分される値である。

従来技術におけるバックオフ時間は、送信すべきデータフレームが発生した際に生成されるものであり、バックオフ時間満了後、そのデータフレームが送信される。これに対し、本発明におけるバックオフ値は、アクセスポイントの輻輳状態を判定する際に生成されるものであり、バックオフ時間（＝バックオフ値×スロットタイム）満了後、そのアクセスポイントの輻輳状態が判定される。

例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂによれば、スロットタイムは２０μ秒である。従って、輻輳判定バックオフ時間を、例えば５００ｍ秒とした場合、この全期間でアイドル状態が継続しても０より小さい値にならないバックオフ値（＝輻輳判定のためのコンテンションウィンドウ）は、２５，０００スロットとなる。
５００，０００μ秒（５００ｍ秒）＝２５，０００スロット×２０μ秒

バックオフ値減分部１０５は、タイマを備え、スロットタイム毎に、アイドル状態にあるときに輻輳判定バックオフ値を減分する。逆に、非アイドル状態にあるときは、輻輳判定バックオフ値は維持される。非アイドル状態とは、無線チャネルにデータが送受信されている間、又は、送出信号間隔（ＩＦＳ）の間の状態である。例えばＩＥＥＥ８０２．１１に準拠した無線ＬＡＮ通信インタフェース部を備えた無線端末は、アイドル状態時にバックオフ値をカウントダウンする機能を既に備えている。バックオフ値減分部１０５は、バックオフ値減分部１０５は、残値としての輻輳判定バックオフ値を、輻輳判定部１０６へ出力する。

残値としての輻輳判定バックオフ値は、以下の式によって表される。
Ｂｓ：生成された輻輳判定バックオフ値
Ｍｔ：アイドル状態として測定された時間
Ｓｔ：スロットタイム（例えば２０μ秒）
Ｂｅ：残値としての輻輳判定バックオフ値（≧０）
Ｂｅ＝Ｂｓ−（Ｍｔ／Ｓｔ）

Ｂｅ≧０は、Ｂｓ≧（Ｍｔ／Ｓｔ）を意味する。具体例として、例えば以下のようになる。
Ｍｔ＝５００ｍ秒
Ｓｔ＝２０μ秒
Ｂｓ≧（Ｍｔ／Ｓｔ）
≧５００，０００μ秒（＝５００ｍ秒）／２０μ秒
≧２５，０００

尚、生成される輻輳判定バックオフ値は、アイドル状態として測定される時間中全て、アイドル状態であったとしても、０より小さくならないように設定する。前述の式の場合、２５，０００以上の値を、輻輳判定バックオフ値として生成する。

輻輳判定部１０６は、バックオフ値減分部１０５から出力された、残値としての輻輳判定バックオフ値に基づいて、そのアクセスポイントの輻輳状態を判定する。残値としての輻輳判定バックオフ値が大きいほど、重輻輳状態であると判定する。一方で、残値としてのバックオフ値が小さいほど、軽輻輳状態であると判定する。輻輳判定部１０６によって判定された輻輳状態情報は、接続制御部１０３へ出力される。

通信品質検出部１０７は、無線ＬＡＮ通信インタフェース部１０１について、アクセスポイント毎の通信品質を検出する。検出されたアクセスポイント毎の通信品質情報は、接続制御部１０３へ出力される。測定される通信品質情報としては、例えば、ＲＳＳＩ又はＣ／Ｉである。

図４は、本発明における無線ＬＡＮのアクセス制御のシーケンス図である。

図４によれば、無線端末♯１が、輻輳判定をしようとしている。このとき、無線端末♯１は、輻輳判定バックオフ値（例えば３４スロット）を生成し、無線チャネルにおけるキャリアセンスをする。尚、Ｓ２０１〜Ｓ２１１のシーケンスは、図２と全く同様である。

Ｓ４０２、Ｓ４０６及びＳ４１０で、無線端末♯１はアイドル状態であるので、輻輳判定バックオフ値が減分される。図４によれば、測定されたバックオフ値は３４スロットであり、減分された残値としての輻輳判定バックオフ値は２８スロットとなっている。このとき、２８／３４＝０．８２（８２％）の輻輳率である。

例えば、輻輳状態の判定条件を以下のようにする。
輻輳率１００％〜７０％ ：重輻輳
６９％〜４０％ ：中輻輳
３９％〜 ０％ ：軽輻輳
そうすると、８２％となる図４の例の場合、「重輻輳」と判定できる。

図５は、本発明におけるフローチャートである。

（Ｓ５０１）１つ以上のスロットタイムからなる輻輳判定バックオフ値を生成する。
（Ｓ５０２）スロットタイム毎に、所定の測定時間を経過するまで、Ｓ５０３及びＳ５０４を繰り返す。
（Ｓ５０３）そのタイムスロットについて、無線チャネルにデータが送受信されていないアイドル状態にあるか否かを判定する。アイドル状態にない（非アイドル状態）場合、Ｓ５０５へ移行する。
（Ｓ５０４）アイドル状態である場合、輻輳判定バックオフ値を減分する。そして、Ｓ５０５へ移行する。
（Ｓ５０５）所定の測定時間を経過するまで、Ｓ５０３及びＳ５０４を繰り返す。
（Ｓ５０６）残値としての輻輳判定バックオフ値に基づいて、輻輳状態を判定する。例えば、生成された輻輳判定バックオフ値に対する、残値としていの輻輳判定バックオフ値の率に応じて、輻輳状態を判定する。その率が、高ければ重輻輳と判定し（Ｓ５０７）、低ければ軽輻輳と判定する（Ｓ５０９）。
（Ｓ５１０）アクセスポイント毎の輻輳状態に応じて、接続先となるアクセスポイント（又はアクセスポイントが重輻輳状態ならば基地局）を選択する。

以上、詳細に説明したように、本発明の無線端末、プログラム及び方法によれば、無線ＬＡＮのアクセスポイントを交換又は改修することなく、且つ、データフレーム以外の制御パケットを送信することなく、無線ＬＡＮの輻輳状態を判定することができる。勿論、ネットワークに管理サーバを設置する必要もない。また、無線ＬＡＮの場合、バックオフ値減分機能は、既存の無線端末に搭載されている機能であって、実装が簡単であり、複雑な計算等も必要としない。このような機能の簡易化は、バッテリ容量に制限のある無線端末にとって低消費電力を実現する。

前述した本発明の種々の実施形態において、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略は、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

従来技術におけるシステム構成図である。 従来技術における無線ＬＡＮのアクセス制御のシーケンス図である。 本発明における無線端末の機能構成図である。 本発明における無線ＬＡＮのアクセス制御のシーケンス図である。 本発明におけるフローチャートである。

符号の説明

１ 無線端末
１０１ 無線ＬＡＮ通信インタフェース部
１０２ セルラ通信インタフェース部
１０３ 接続制御部
１０４ 輻輳判定バックオフ値生成部
１０５ バックオフ値減分部
１０６ 輻輳判定部
１０７ 通信品質検出部
２ アクセスポイント
３ 基地局
４ インターネット
５ 携帯電話網
６ 相手方通信装置

Claims (9)

1. 少なくとも１つのアクセスポイントと通信する高速無線通信インタフェース手段を有する無線端末において、
   １つ以上のスロットタイムからなる輻輳判定バックオフ値を生成する輻輳判定バックオフ値生成手段と、
   無線チャネルにデータが送受信されていないアイドル状態にあるとき、スロットタイム毎に、前記輻輳判定バックオフ値を減分させるバックオフ値減分手段と、
   減分された前記輻輳判定バックオフ値に基づいて、輻輳状態を判定する輻輳判定手段と
   有することを特徴とする無線端末。
2. 前記高速無線通信インタフェース手段は、無線ＬＡＮ(Local Area Network)用であることを特徴とする請求項１に記載の無線端末。
3. 輻輳判定のバックオフ時間の全期間でアイドル状態が継続しても、前記バックオフ値減分手段によって減分された輻輳判定バックオフ値が零よりも小さくならないように、前記輻輳判定バックオフ値生成手段によって生成される輻輳判定バックオフ値は、輻輳判定のバックオフ時間をスロットタイムで除算した値に設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線端末。
4. 前記高速無線通信インタフェース手段が、複数の前記アクセスポイントと接続可能である場合、
   前記アクセスポイント毎に、前記輻輳判定バックオフ値生成手段と、前記バックオフ値減分手段と、前記輻輳判定手段とを機能させ、前記アクセスポイント毎の輻輳状態情報に応じて、接続先となるアクセスポイントを選択する接続制御手段を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線端末。
5. 前記高速無線通信インタフェース手段を用いて、接続可能な前記アクセスポイント毎に、通信品質情報を測定する通信品質測定手段を更に有し、
   前記接続制御手段は、前記アクセスポイント毎に測定された通信品質情報及び輻輳状態情報に基づいて、接続先となるアクセスポイントを選択することを特徴とする請求項４に記載の無線端末。
6. 一方のアクセスポイントから、他方のアクセスポイントへ接続先を切り替える前に、前記通信品質測定手段及び前記接続制御手段を機能させることを特徴とする請求項５に記載の無線端末。
7. 基地局と通信する広域移動通信インタフェース手段を更に有し、
   前記アクセスポイントに対して、前記輻輳判定バックオフ値生成手段と、前記バックオフ値減分手段と、前記輻輳判定手段とを機能させ、前記アクセスポイントの輻輳状態情報に応じて、前記広域移動通信インタフェース手段又は前記高速無線通信インタフェースを選択する接続制御手段を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線端末。
8. 少なくとも１つのアクセスポイントと通信する高速無線通信インタフェース手段を有する無線端末に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
   １つ以上のスロットタイムからなる輻輳判定バックオフ値を生成する輻輳判定バックオフ値生成手段と、
   無線チャネルにデータが送受信されていないアイドル状態にあるとき、スロットタイム毎に、前記輻輳判定バックオフ値を減分させるバックオフ値減分手段と、
   減分された前記輻輳判定バックオフ値に基づいて、輻輳状態を判定する輻輳判定手段と
   してコンピュータを機能させることを特徴とする無線端末用のプログラム。
9. 少なくとも１つのアクセスポイントと通信する高速無線通信インタフェース手段を有する無線端末における輻輳状態判定方法において、
   １つ以上のスロットタイムからなる輻輳判定バックオフ値を生成する第１のステップと、
   無線チャネルにデータが送受信されていないアイドル状態にあるとき、スロットタイム毎に、前記輻輳判定バックオフ値を減分させる第２のステップと、
   減分された前記輻輳判定バックオフ値に基づいて、輻輳状態を判定する第３のステップと
   を有することを特徴とする無線端末の輻輳状態判定方法。

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