JP6552994B2 - Wireless communication system, wireless communication method and central control station - Google Patents

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Description

本発明は、無線LAN(Local Area Network)の稠密環境において、各通信局のCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)制御に起因するスループットの低下を改善する無線通信システム、無線通信方法および集中制御局に関する。   The present invention relates to a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless communication system that improve a reduction in throughput caused by CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) control of each communication station in a dense environment of a wireless local area network (LAN). The central control station.

近年、ノートパソコンやスマートフォン等の持ち運び可能で高性能な無線端末の普及により企業や公共スペースだけではなく、一般家庭でもIEEE802.11標準規格の無線LANが広く使われるようになっている。IEEE802.11標準規格の無線LANには、 2.4GHz帯を用いるIEEE802.11b/g/n 規格の無線LANと、5GHz帯を用いるIEEE802.11a/n/ac規格の無線LANがある。   In recent years, with the spread of portable and high-performance wireless terminals such as laptop computers and smartphones, wireless LANs based on the IEEE 802.11 standard have been widely used not only in businesses and public spaces, but also in general homes. The IEEE802.11 standard wireless LAN includes an IEEE802.11b / g / n standard wireless LAN using the 2.4 GHz band and an IEEE802.11a / n / ac standard wireless LAN using the 5 GHz band.

IEEE802.11b規格やIEEE802.11g規格の無線LANでは、2400MHzから2483.5MHz間に5MHz間隔で13チャネルが用意されている。ただし、同一場所で複数のチャネルを使用する際は、干渉を避けるためスペクトルが重ならないようにチャネルを使用すると最大で3チャネル、場合によっては4チャネルまで同時に使用できる。   In the wireless LAN of IEEE802.11b standard or IEEE802.11g standard, 13 channels are prepared at intervals of 5 MHz between 2400 MHz and 2483.5 MHz. However, when using multiple channels at the same place, it is possible to simultaneously use up to three channels or even up to four channels at the same time by using channels so that spectra do not overlap to avoid interference.

IEEE802.11a規格の無線LANでは、日本の場合は、5170MHzから5330MHz間と、5490MHzから5710MHz間で、それぞれ互いに重ならない8チャネルおよび11チャネルの合計19チャネルが規定されている。なお、IEEE802.11a規格では、チャネル当たりの帯域幅が20MHzに固定されている。   In the wireless LAN of IEEE802.11a standard, in Japan, a total of 19 channels of 8 channels and 11 channels that do not overlap each other are defined between 5170 MHz and 5330 MHz and between 5490 MHz and 5710 MHz. In the IEEE 802.11a standard, the bandwidth per channel is fixed at 20 MHz.

無線LANの最大伝送速度は、IEEE802.11b規格の場合は11Mbps であり、IEEE802.11a規格やIEEE802.11g規格の場合は54Mbps である。ただし、ここでの伝送速度は物理レイヤ上での伝送速度である。実際にはMAC(Medium Access Control )レイヤでの伝送効率が50〜70%程度であるため、実際のスループットの上限値はIEEE802.11b規格では5Mbps 程度、IEEE802.11a規格やIEEE802.11g規格では30Mbps 程度である。また、伝送速度は、情報を送信しようとする通信局が増えればさらに低下する。   The maximum transmission rate of the wireless LAN is 11 Mbps in the case of the IEEE 802.11b standard, and 54 Mbps in the case of the IEEE 802.11a standard and the IEEE 802.11g standard. However, the transmission rate here is the transmission rate on the physical layer. Actually, since the transmission efficiency at the MAC (Medium Access Control) layer is about 50 to 70%, the upper limit of the actual throughput is about 5 Mbps in the IEEE 802.11b standard, and 30 Mbps in the IEEE 802.11a standard or the IEEE 802.11g standard Degree. In addition, the transmission rate further decreases as the number of communication stations that attempt to transmit information increases.

一方で、有線LANでは、Ethernet(登録商標)の100Base-T インタフェースをはじめ、各家庭にも光ファイバを用いたFTTH(Fiber to the home)の普及から、 100Mbps 〜1Gbps 級の高速回線の提供が普及しており、無線LANにおいても更なる伝送速度の高速化が求められている。   On the other hand, in wired LANs, the introduction of Ethernet (registered trademark) 100Base-T interface and the spread of FTTH (Fiber to the home) using optical fiber in each home has led to the provision of high-speed lines of 100 Mbps to 1 Gbps. It is widespread, and further increase in transmission speed is required even in wireless LAN.

そのため、2009年に標準化が完了したIEEE802.11n規格では、これまで20MHzと固定されていたチャネル帯域幅が最大で40MHzに拡大され、また、空間多重送信技術(MIMO:Multiple input multiple output)技術の導入が決定された。IEEE802.11n規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で 600Mbps の通信速度を実現可能である。   Therefore, in the IEEE 802.11n standard, which was standardized in 2009, the channel bandwidth, which has been fixed at 20 MHz, is expanded to 40 MHz at the maximum, and in addition, MIMO (Multiple input multiple output) technology The introduction was decided. If transmission and reception are performed by applying all the functions defined in the IEEE802.11n standard, it is possible to realize a communication speed of up to 600 Mbps in the physical layer.

さらに、2013年に標準化が完了したIEEE802.11ac規格では、チャネル帯域幅を80MHzや最大で 160MHzまで拡大することや、空間分割多元接続(SDMA:Space Division Multiple Access)を適用したマルチユーザMIMO(MU−MIMO)送信方法の導入が決定している(例えば、非特許文献1参照)。IEEE802.11ac規格で規定されているすべての機能を適用して送受信を行うと、物理レイヤでは最大で約 6.9Gbps の通信速度を実現可能である。   Furthermore, the IEEE 802.11ac standard, which has been standardized in 2013, extends the channel bandwidth to 80 MHz and up to 160 MHz, and multi-user MIMO (MU) using Space Division Multiple Access (SDMA). The introduction of a transmission method has been decided (for example, see Non-Patent Document 1). When transmission and reception are performed by applying all the functions defined in the IEEE 802.11ac standard, the physical layer can realize a communication speed of up to about 6.9 Gbps.

ただし、IEEE802.11ac規格においてチャネル帯域幅を40MHz、80MHz、 160MHzと広くする場合、5GHz帯において同一場所で同時に使えるチャネル数は、チャネル帯域幅が20MHzで19チャネルだったものが、9チャネル、4チャネル、2チャネルと少なくなる。すなわち、チャネル帯域幅が増加するにつれて、使えるチャネル数が低減することになる。   However, when the channel bandwidth is widened to 40 MHz, 80 MHz, and 160 MHz in the IEEE802.11ac standard, the number of channels that can be used simultaneously in the same place in the 5 GHz band is 19 channels with a channel bandwidth of 20 MHz. There are fewer channels and 2 channels. That is, as the channel bandwidth increases, the number of usable channels decreases.

このように、同一場所で同時に使えるチャネル数は、通信に用いるチャネル帯域幅によって、 2.4GHz帯の無線LANでは3つ、5GHz帯の無線LANでは2つ,4つ,9つ,または19のチャネルになるので、実際に無線LANを導入する際には無線基地局(アクセスポイント(AP))が自セル(BSS:Basic Service Set )内で使用するチャネルを選択する必要がある。   Thus, depending on the channel bandwidth used for communication, the number of channels that can be used simultaneously at the same location is three in the 2.4 GHz band wireless LAN, and two, four, nine, or 19 channels in the 5 GHz band wireless LAN. Therefore, when actually introducing a wireless LAN, it is necessary for the wireless base station (access point (AP)) to select a channel to be used in its own cell (BSS: Basic Service Set).

ここで、使用可能なチャネル数よりもBSS数が多い無線LANの稠密環境では、複数のBSSが同一チャネルを使うことになる(OBSS:Overlapping BSS )。その場合、同一チャネルを使用するBSS間の干渉の影響により、当該BSSおよびシステム全体のスループットが低下することになる。そのため無線LANでは、CSMA/CAを用いて、キャリアセンスによりチャネルが空いているときにのみデータの送信を行う自律分散的なアクセス制御が使われている。   Here, in a dense environment of a wireless LAN where the number of BSSs is larger than the number of usable channels, a plurality of BSSs use the same channel (OBSS: Overlapping BSS). In that case, the interference between BSSs using the same channel will reduce the throughput of the BSS and the entire system. Therefore, in the wireless LAN, autonomous distributed access control is used, which uses CSMA / CA to transmit data only when the channel is open due to carrier sense.

具体的には、送信要求が発生した通信局は、まず所定のセンシング期間(DIFS:Distributed Inter-Frame Space )だけキャリアセンスを行って無線媒体の状態を監視し、この間に他の通信局による送信信号が存在しなければ、ランダム・バックオフを行う。通信局は、引き続きランダム・バックオフ期間中もキャリアセンスを行うが、この間にも他の通信局による送信信号が存在しない場合に、チャネルの利用権(TXOP:Transmission Opportunity)を得る。チャネルの利用権を得た通信局(TXOP Holder )は、同一BSS内の他の通信局にデータを送信し、またそれらの通信局からデータを受信できる。このようなCSMA/CA制御を行う場合、同一チャネルを使用する無線LANの稠密環境では、キャリアセンスによりチャネルがビジーになる頻度が高くなるため、送信機会(チャネルの利用権を得る機会)が低下し、スループットが低下することになる。したがって、周辺環境をモニタリングし、適切なチャネルを選択することが重要になる。   Specifically, the communication station that has generated a transmission request first performs carrier sense for a predetermined sensing period (DIFS: Distributed Inter-Frame Space) to monitor the state of the wireless medium, and during this time, transmission by another communication station is performed. If no signal is present, random backoff is performed. The communication station continues to perform carrier sensing during the random backoff period, but during this time, if there is no transmission signal from another communication station, it acquires the channel Opportunity (TXOP). A communication station (TXOP Holder) that has obtained the right to use the channel can transmit data to other communication stations in the same BSS and can receive data from those communication stations. When performing such CSMA / CA control, in a dense LAN environment using the same channel, the frequency of the channel becoming busy due to carrier sense increases, so the transmission opportunity (the opportunity to obtain the right to use the channel) decreases. And throughput will be reduced. Therefore, it is important to monitor the surrounding environment and select an appropriate channel.

無線基地局におけるチャネルの選択方法は、IEEE802.11標準規格で定まっていないため、各ベンダーが独自の方法を採用しているが、最も一般的なチャネル選択方法としては、干渉電力の最も少ないチャネルを自律分散的に選択する方法がある。無線基地局は、一定期間すべてのチャネルについてキャリアセンスして最も干渉電力が小さいチャネルを選択し、選択したチャネル上で配下の端末装置とデータの送受信を行う。なお、干渉電力とは、近隣BSSや他システムから受信する信号のレベルであり、例えば、受信信号強度(RSSI:Received Signal Strength Indicator)により測定することができる。   Although the channel selection method in the wireless base station is not defined in the IEEE 802.11 standard, each vendor adopts a unique method, but the channel with the least interference power is the most common channel selection method. There is a method to select in an autonomous distributed manner. The radio base station performs carrier sensing for all channels for a certain period, selects a channel with the smallest interference power, and transmits / receives data to / from a terminal device under the selected channel. The interference power is a level of a signal received from a neighboring BSS or another system, and can be measured by, for example, a received signal strength indicator (RSSI).

ここで、無線基地局においてキャリアセンスを行うときに、受信信号強度(RSSI)を用いてチャネル使用状況を判断するCCA(Clear Channel Assessment)閾値が設定されている。例えばIEEE802.11規格では、図7に示すように2つのCCA閾値が規定されている。1つは、無線基地局AP1がキャリアセンスして受信する無線フレームのプリアンブルを検出できた場合に用いるCCA−SD(Signal Detection)閾値であり、もう1つは、AP1がキャリアセンスして受信する無線フレームのプリアンブルを検出できなかった場合に用いるCCA−ED(Energy Detection)閾値である。IEEE802.11a規格では、CCA−SD閾値は−82dBmに設定され、CCA−ED閾値は−62dBmに設定される。   Here, when carrier sense is performed in the radio base station, a CCA (Clear Channel Assessment) threshold is set that determines the channel usage status using received signal strength indicator (RSSI). For example, in the IEEE 802.11 standard, two CCA thresholds are defined as shown in FIG. One is a CCA-SD (Signal Detection) threshold used when the radio base station AP1 can detect a preamble of a radio frame received by carrier sensing and received, and the other is that the AP1 performs carrier sensing and receives It is a CCA-ED (Energy Detection) threshold used when a preamble of a radio frame can not be detected. In the IEEE 802.11a standard, the CCA-SD threshold is set to -82 dBm and the CCA-ED threshold is set to -62 dBm.

以下、CCA−ED閾値(−62dBm)を閾値1、CCA−SD閾値(−82dBm)を閾値2とする。また、AP1におけるRSSIに応じてAP1に対する領域を次のように定義する。
近領域 :RSSI≧閾値1
中間領域:閾値1>RSSI≧閾値2
遠領域 :RSSI<閾値2
Hereinafter, the CCA-ED threshold (−62 dBm) is referred to as threshold 1, and the CCA-SD threshold (−82 dBm) is referred to as threshold 2. Also, according to the RSSI in AP1, the area for AP1 is defined as follows.
Near region: RSSI ≧ threshold 1
Middle region: threshold 1> RSSI ≧ threshold 2
Far region: RSSI <threshold 2

AP1がキャリアセンスにより無線フレームのプリアンブルを検出でき、かつRSSI≧閾値2(近領域および中間領域)の場合は、自/他BSSの無線フレームであるためにそのチャネルがビジー(通信不可)と判定して送信待機する。また、キャリアセンスにより無線フレームのプリアンブルを検出できない場合でも、RSSI≧閾値1(近領域)の場合は、他システムからの干渉波と見なしてそのチャネルはビジー(通信不可)と判定して送信待機する。それ以外の場合は、チャネルがアイドル(通信可)と判定し、送信フレームが生起していれば送信開始する。   AP1 can detect the preamble of the wireless frame by carrier sense, and if RSSI ≧ threshold 2 (near region and middle region), it is determined that the channel is busy (communication not possible) because it is a wireless frame of own / other BSS And wait for transmission. Also, even if the preamble of the radio frame can not be detected by carrier sense, if RSSI1threshold 1 (near-field), it is regarded as an interference wave from another system and the channel is determined to be busy (communication not possible) and transmission standby To do. In other cases, the channel is determined to be idle (communication enabled), and transmission starts if a transmission frame occurs.

Specification Framework for TGax, November 2015.Specification Framework for TGax, November 2015.

IEEE802.11規格では、無線基地局AP1が無線フレームのプリアンブルを検出でき、かつ閾値1>RSSI≧閾値2(中間領域)の場合は、そのチャネルはビジーと判定して送信待機としていたが、この状況として図7に示す2つのケースがある。第1のケースは、AP1が自BSS内の無線端末STA1からの無線フレームを受信するときであり、この場合は送信待機して受信を継続する必要がある。第2のケースは、AP1が自BSS以外のAP3の無線フレームを受信するときであり、この場合のAP1は必ずしも送信待機する必要がなく、むしろAP3の無線フレームの受信(復調処理)を中止し、送信可能とすることによりスループットの改善が見込める場合がある。   In the IEEE802.11 standard, when the radio base station AP1 can detect the preamble of the radio frame and threshold value 1> RSSI ≧ threshold value 2 (intermediate region), the channel is determined to be busy and is in transmission standby. There are two cases shown in FIG. 7 as the situation. The first case is when the AP1 receives a radio frame from the wireless station STA1 in its own BSS, and in this case it is necessary to wait for transmission and continue reception. The second case is when AP1 receives a wireless frame of AP3 other than its own BSS. In this case, AP1 does not necessarily have to wait for transmission, but rather stops receiving (demodulating) the wireless frame of AP3. In some cases, throughput can be improved by enabling transmission.

この第2のケースに対応するために、受信する無線フレームが自BSSか自BSS以外かを判定し、自BSS以外の無線フレームであれば受信(復調処理)を中止し、積極的に同時送信を行ってスループットを改善する技術が検討されている。さらに、無線フレームが自BSSか自BSS以外かを判定するために、無線フレームのプリアンブル部に格納するBSS識別子を用いる方法が検討されている。   In order to cope with the second case, it is determined whether the wireless frame to be received is the own BSS or other than the own BSS, and if it is a wireless frame other than the own BSS, reception (demodulation processing) is canceled and simultaneous transmission is performed. Techniques for improving throughput by performing the above are being studied. Furthermore, in order to determine whether a radio frame is the own BSS or other than the own BSS, a method using a BSS identifier stored in a preamble portion of the radio frame is being studied.

このBSS識別子は、従来規格のフレームフォーマットのMACヘッダにある固有のBSSID(基地局のMACアドレス)とは異なり、無線フレームのPLCP(Physical Layer Convergence Protocol )プリアンブル部に格納してBSSの識別に用いる識別子である。図8(1) は従来規格(802.11a/11n/11ac)のフレームフォーマットを示し、図8(2) は本発明において想定する新規規格のフレームフォーマットを示す。PLCPプリアンブルは、フレーム信号を検出して同期するための情報を格納し、ここに数ビット以下のBSS識別子が格納される。PLCPヘッダは、伝送速度、データ部を送信するための時間などの情報を格納する。MACヘッダは、送信元・宛先アドレス、BSSID、シーケンス番号、フラグメント番号などを格納する。ペイロードはデータ本体部分である。   This BSS identifier is stored in a PLCP (Physical Layer Convergence Protocol) preamble portion of a radio frame and used for identifying a BSS, unlike a unique BSSID (a MAC address of a base station) in a MAC header of a conventional frame format. It is an identifier. FIG. 8 (1) shows the frame format of the conventional standard (802.11a / 11n / 11ac), and FIG. 8 (2) shows the frame format of the new standard assumed in the present invention. The PLCP preamble stores information for detecting and synchronizing frame signals, in which BSS identifiers of several bits or less are stored. The PLCP header stores information such as the transmission rate and the time to transmit the data part. The MAC header stores a source / destination address, a BSSID, a sequence number, a fragment number, and the like. The payload is the data body part.

このように、フレーム最先端のPLCPプリアンブルにBSS識別子を格納すれば、当該PLCPプリアンブルの受信処理により、受信した無線フレームが自BSSか自BSS以外かをいち早く判定し、自BSSの無線フレームであればそのまま受信を継続し、自BSS以外の無線フレームであれば受信(復調処理)を中止して送信可能にするなどの制御が可能となる。   In this way, if the BSS identifier is stored in the most advanced PLCP preamble of the frame, the reception process of the PLCP preamble quickly determines whether the received radio frame is the own BSS or other than the own BSS. For example, control can be performed such that reception is continued as it is, and reception (demodulation processing) is stopped and transmission is possible for a radio frame other than its own BSS.

図9は、BSS識別子を用いた無線フレームの受信処理手順を示す。
図9において、無線局がキャリアセンスして無線フレームを受信し、RSSIとプリアンブルのBSS識別子を検出する処理を行い(S51)、無線フレームのRSSIが「閾値1>RSSI≧閾値2」であるか否か、すなわち中間領域からの無線フレームであるか否かを判定する(S52)。ここで、無線フレームのRSSIがRSSI≧閾値1(近領域)であれば、BSS識別子に拘らず受信を継続してチャネルビジーと判定し(S52:No,S53:Yes ,S54)、RSSI<閾値2(遠領域)であれば、BSS識別子に拘らず受信を中止してチャネルアイドルとする(S52:No,S53:No,S55)。一方、閾値1>RSSI≧閾値2(中間領域)であれば(S52:Yes )、無線フレームのBSS識別子と自BSSのBSS識別子が一致するか否かを判定する(S56)。
FIG. 9 shows a reception process procedure of a radio frame using a BSS identifier.
In FIG. 9, the wireless station performs carrier sense to receive a wireless frame, and performs processing to detect the RSSI and the BSS identifier of the preamble (S51), and the RSSI of the wireless frame is "threshold 1> RSSI ≧ threshold 2" It is determined whether or not it is a radio frame from the intermediate area (S52). Here, if the RSSI of the radio frame is RSSI ≧ threshold 1 (near region), reception is continued regardless of the BSS identifier and it is determined that the channel is busy (S52: No, S53: Yes, S54), RSSI <threshold If it is 2 (far area), the reception is stopped regardless of the BSS identifier and channel idle is made (S52: No, S53: No, S55). On the other hand, if threshold 1> RSSI ≧ threshold 2 (intermediate region) (S52: Yes), it is determined whether or not the BSS identifier of the radio frame matches the BSS identifier of the own BSS (S56).

無線フレームのBSS識別子が自BSSと一致していれば受信を継続し、チャネルビジーとして送信待機とする(S54)。一方、無線フレームのBSS識別子が自BSSと一致していなければ受信を中止して無線フレームを破棄し、チャネルアイドルとして送信可能とする(S57)。これは、自BSSと異なるBSS識別子の無線フレームは他BSSからの干渉フレームと見なすものであり、その無用な無線フレームの受信(復調処理)を中止するとともに、自BSSが無線フレームの送信を可能とすることによりスループットの向上が期待される。   If the BSS identifier of the radio frame matches the own BSS, the reception is continued and the channel is busy and the transmission is waited (S54). On the other hand, if the BSS identifier of the wireless frame does not match the own BSS, the reception is stopped, the wireless frame is discarded, and transmission as channel idle is enabled (S57). This means that a radio frame with a BSS identifier different from that of its own BSS is regarded as an interference frame from other BSSs, so that the reception (demodulation processing) of its useless radio frame is canceled and its own BSS can transmit a radio frame. Throughput is expected to improve.

ここで、BSS稠密環境下において、既存の無線基地局は自律分散的にBSS識別子を設定することが想定される。一方、想定されているBSS識別子は数ビット以下であり、BSS識別子の種類以上の無線基地局があれば、共通のBSS識別子を用いる無線基地局が存在することになる。その場合、無線フレームを受信したときに、図9のステップS56において、他BSSからの無線フレームであって受信を中止して送信可能にできるにも拘らず、BSS識別子が自BSSと一致していれば受信を継続して送信待機となる現象が発生する(S54)。受信継続および送信待機は、無線フレームのMACヘッダまで及び、その時点で他BSSからの無線フレームであると判断して破棄し、送信可能とすることになる。   Here, in a BSS dense environment, it is assumed that existing radio base stations set BSS identifiers autonomously and distributedly. On the other hand, the assumed BSS identifier is a few bits or less, and if there is a wireless base station of the type of the BSS identifier or more, there will be a wireless base station using a common BSS identifier. In that case, when the wireless frame is received, the BSS identifier matches the own BSS although the wireless frame is from another BSS in step S56 of FIG. If so, a phenomenon occurs in which reception is continued and transmission is waited for (S54). The reception continuation and the transmission standby are up to the MAC header of the radio frame, and at that time, it is determined that the radio frame is from another BSS, and is discarded and transmission is possible.

しかし、プリアンブルの検出時点で他BSSの無線フレームと判断し、それによって受信を中止して送信可能とすれば、MACヘッダまで復調する時間を節約し、スループットの向上効果を高めることができる。そのためには、BSS稠密環境における全無線基地局に互いに異なるBSS識別子を割り当てる必要があるが、BSS識別子には限りがあるのでそれができない場合がある。すなわち、一部の無線基地局には共通のBSS識別子を割り当てざるを得ないが、その割り当て方によって当該無線基地局のBSS、さらにシステム全体のスループットが著しく低下することがあり、スループットの要求に応じた最適なBSS識別子の割り当て方が必要になっている。   However, if it is determined that the radio frame of another BSS is received at the time of detection of the preamble, and reception is stopped and transmission is enabled thereby, it is possible to save time for demodulation to the MAC header and to improve the throughput improvement effect. For this purpose, although it is necessary to assign different BSS identifiers to all radio base stations in the BSS dense environment, this may not be possible because the BSS identifiers are limited. That is, although it is necessary to assign a common BSS identifier to some of the wireless base stations, the assignment method may significantly reduce the throughput of the wireless base station's BSS and the entire system, and thus the throughput requirement may be required. Accordingly, it is necessary to assign an optimal BSS identifier.

本発明は、BSS稠密環境において同時送信を促進してスループットを改善するために、無線基地局のRSSIに基づく位置関係に応じて各無線基地局へのBSS識別子の割り当てを最適化することができる無線通信システムおよび無線通信方法を提供することを目的とする。   The present invention can optimize the assignment of BSS identifiers to each wireless base station according to the RSSI-based positional relationship of wireless base stations to promote simultaneous transmission and improve throughput in a BSS dense environment. An object of the present invention is to provide a wireless communication system and a wireless communication method.

第1の発明は、所定のチャネルを使用して無線フレームを送受信する複数の無線局により構成されるBSSが隣接して複数存在し、各BSSの無線局がCSMA/CAによるアクセス制御により無線通信を行う無線通信システムにおいて、複数の無線局に接続され、複数の無線局の相互の受信信号強度(RSSI)を含む無線環境情報を取得し、該RSSIに応じて各無線局がそれぞれ所属するBSSの識別に用いるBSS識別子を各無線局に割り当てる際に、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にあり互いに異なるBSSに所属する2つの無線局に対して、互いに異なるBSS識別子を優先して割り当てる集中制御局を備え、無線局は、集中制御局から割り当てられたBSS識別子を無線フレームのプリアンブルに格納して送信する手段と、CSMA/CAのキャリアセンスによる受信信号からプリアンブルを検出できたときに、該受信信号の受信信号強度(RSSI)と閾値1および閾値2との大小関係を判定し、閾値1>RSSI≧閾値2である場合に、プリアンブルのBSS識別子が自BSSに割り当てられたBSS識別子と一致するか否かを判定し、一致すれば受信を継続してチャネルビジーとし、一致しなければ受信を中止してチャネルアイドルとする手段とを備える。   In the first invention, there are a plurality of adjacent BSSs composed of a plurality of radio stations that transmit and receive radio frames using a predetermined channel, and the radio stations of each BSS perform radio communication by access control by CSMA / CA. In the wireless communication system that performs the wireless communication, a plurality of wireless stations are connected, and wireless environment information including mutual received signal strength (RSSI) of the plurality of wireless stations is acquired, and a BSS to which each wireless station belongs according to the RSSI. When assigning a BSS identifier used for identification to each wireless station, a concentration that preferentially assigns different BSS identifiers to two wireless stations that are in a relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2 and belong to different BSSs A control station, wherein the radio station stores a BSS identifier assigned by the central control station in a preamble of a radio frame and transmits the means; When the preamble can be detected from the received signal by carrier sense of SMA / CA, the magnitude relationship between received signal strength (RSSI) of the received signal and threshold 1 and threshold 2 is determined, and threshold 1> RSSI ≧ threshold 2 In some cases, it is determined whether or not the preamble BSS identifier matches the BSS identifier assigned to the own BSS. If the BSS identifier matches, the reception is continued and the channel is busy. Means.

第1の発明の無線通信システムにおいて、集中制御局は、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち、特定の1つの無線局のBSS識別子と他の無線局のBSS識別子が互いに異なるように割り当てる。   In the wireless communication system according to the first aspect of the present invention, the central control station is configured such that the BSS identifier of one specific wireless station and the BSS identifiers of other wireless stations among the wireless stations in the relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2. Assign differently.

第1の発明の無線通信システムにおいて、集中制御局は、制御対象の無線局の数に対してBSS識別子の種類が不足し、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある各無線局に互いに異なるBSS識別子の割り当てができないときに、各無線局に割り当てるBSS識別子の割当パターンに応じたシステム全体のスループットを示す効用関数を算出し、該効用関数が最大となるBSS識別子の割当パターンを選択して各無線局にBSS識別子の割り当てを行う。   In the wireless communication system of the first invention, the centralized control station has a different BSS identifier type with respect to the number of wireless stations to be controlled, and is different from each other for each wireless station having a relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2. When a BSS identifier cannot be assigned, a utility function indicating the throughput of the entire system according to the BSS identifier assignment pattern assigned to each radio station is calculated, and the BSS identifier assignment pattern that maximizes the utility function is selected. A BSS identifier is assigned to each wireless station.

第1の発明の無線通信システムにおいて、効用関数は、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち同一のBSS識別子を有する無線局間は干渉あり、異なるBSS識別子の無線局間は干渉なしと見なして各無線局のスループットを算出し、各無線局のスループットの総和をシステム全体のスループットとして算出される。   In the wireless communication system according to the first aspect of the invention, among the wireless stations having the relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2, the utility function has interference between wireless stations having the same BSS identifier and wireless stations with different BSS identifiers. The throughput of each wireless station is calculated assuming that there is no interference, and the total throughput of each wireless station is calculated as the throughput of the entire system.

第2の発明は、所定のチャネルを使用して無線フレームを送受信する複数の無線局により構成されるBSSが隣接して複数存在し、各BSSの無線局がCSMA/CAによるアクセス制御により無線通信を行う無線通信方法において、複数の無線局に接続される集中制御局は、複数の無線局の相互の受信信号強度(RSSI)を含む無線環境情報を取得し、該RSSIに応じて各無線局がそれぞれ所属するBSSの識別に用いるBSS識別子を各無線局に割り当てる際に、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にあり互いに異なるBSSに所属する2つの無線局に対して、互いに異なるBSS識別子を優先して割り当てる処理を行い、無線局は、集中制御局から割り当てられたBSS識別子を無線フレームのプリアンブルに格納して送信し、CSMA/CAのキャリアセンスによる受信信号からプリアンブルを検出できたときに、該受信信号の受信信号強度(RSSI)と閾値1および閾値2との大小関係を判定し、閾値1>RSSI≧閾値2である場合に、プリアンブルのBSS識別子が自BSSに割り当てられたBSS識別子と一致するか否かを判定し、一致すれば受信を継続してチャネルビジーとし、一致しなければ受信を中止してチャネルアイドルとする処理を行う。   In the second invention, there are a plurality of adjacent BSSs composed of a plurality of radio stations that transmit and receive radio frames using a predetermined channel, and the radio stations of each BSS perform radio communication by access control by CSMA / CA. In the wireless communication method for performing the above, a centralized control station connected to a plurality of wireless stations acquires wireless environment information including mutual received signal strengths (RSSI) of the plurality of wireless stations, and each wireless station according to the RSSI When assigning a BSS identifier used to identify a BSS to which each belongs, to each wireless station, different BSS identifiers for two wireless stations belonging to different BSSs that have a relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2. The wireless station performs priority assignment processing, and the wireless station stores the BSS identifier assigned from the centralized control station in the preamble of the wireless frame and transmits it. When the preamble can be detected from the received signal by the carrier sense of A / CA, the magnitude relationship between received signal strength (RSSI) of the received signal and threshold 1 and threshold 2 is determined, and threshold 1> RSSIRSSIthreshold 2 If there is a match, it is determined whether or not the BSS identifier of the preamble matches the BSS identifier assigned to the own BSS. If there is a match, the reception is continued and channel busy is determined. The process is performed.

第2の発明の無線通信方法において、集中制御局は、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち、特定の1つの無線局のBSS識別子と他の無線局のBSS識別子が互いに異なるように割り当てる。   In the wireless communication method according to the second aspect of the present invention, the central control station is configured such that the BSS identifier of one specific wireless station and the BSS identifiers of the other wireless stations out of the wireless stations in the relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2. Assign differently.

第2の発明の無線通信方法において、集中制御局は、制御対象の無線局の数に対してBSS識別子の種類が不足し、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある各無線局に互いに異なるBSS識別子の割り当てができないときに、各無線局に割り当てるBSS識別子の割当パターンに応じたシステム全体のスループットを示す効用関数を算出し、該効用関数が最大となるBSS識別子の割当パターンを選択して各無線局にBSS識別子の割り当てを行う。   In the wireless communication method of the second invention, the central control station has a different BSS identifier type with respect to the number of wireless stations to be controlled, and is different from each other for each wireless station having a relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2. When a BSS identifier cannot be assigned, a utility function indicating the throughput of the entire system according to the BSS identifier assignment pattern assigned to each radio station is calculated, and the BSS identifier assignment pattern that maximizes the utility function is selected. A BSS identifier is assigned to each wireless station.

第2の発明の無線通信方法において、効用関数は、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち同一のBSS識別子を有する無線局間は干渉あり、異なるBSS識別子の無線局間は干渉なしと見なして各無線局のスループットを算出し、各無線局のスループットの総和をシステム全体のスループットとして算出される。   In the wireless communication method according to the second aspect of the invention, among the wireless stations having the relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2, the utility function has interference between wireless stations having the same BSS identifier and wireless stations with different BSS identifiers. The throughput of each wireless station is calculated assuming that there is no interference, and the total throughput of each wireless station is calculated as the throughput of the entire system.

本発明は、中間領域にある複数の無線基地局に同じBSS識別子が割り当てられることになっても、システム全体または特定のBSSのスループットを考慮したBSS識別子の最適な割り当てを実現することができる。   The present invention can realize optimal assignment of BSS identifiers considering the throughput of the entire system or a specific BSS even when the same BSS identifier is assigned to a plurality of wireless base stations in an intermediate area.

本発明の無線通信システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the radio | wireless communications system of this invention. 実施例1におけるBSS識別子の割当手順例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of a procedure for assigning a BSS identifier in the first embodiment. AP1〜AP4の位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the physical relationship of AP1-AP4. ステップS3,S4における効用関数の計算例を示す図である。It is a figure which shows the example of calculation of the utility function in step S3, S4. 実施例2におけるBSS識別子の割当手順例を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating an example of a procedure for assigning a BSS identifier in the second embodiment. ステップS13,S14における効用関数の計算例(α=0.9 、β=0.1 )を示す図である。It is a figure which shows the calculation example ((alpha) = 0.9, (beta) = 0.1) of the utility function in step S13, S14. CCA閾値の制御例を示す図である。It is a figure which shows the example of control of a CCA threshold value. フレームフォーマットを示す図である。It is a figure which shows a frame format. BSS識別子を用いた無線フレームの受信処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the reception processing procedure of the radio | wireless frame using a BSS identifier.

図1は、本発明の無線通信システムの構成例を示す。
図1において、AP1〜AP4は互いに異なるBSSの無線基地局であり、共通の周波数チャネルを用いてそれぞれ配下の無線端末(図示せず)と無線通信を行う。AP1〜AP4は、ネットワーク5を介して集中制御局6に接続される。AP1〜AP4は、キャリアセンスによって検出される各APのBSSID、各AP間のRSSI、配下の無線端末における各APとの間のRSSI等の無線環境情報を集中制御局6に通知する。集中制御局6は、AP1〜AP4から通知される無線環境情報に基づいて相互の位置関係を把握し、各APに対してBSS識別子の割り当てを行う。
FIG. 1 shows a configuration example of a wireless communication system of the present invention.
In FIG. 1, AP1 to AP4 are radio base stations of BSSs different from one another, and perform radio communication with their subordinate radio terminals (not shown) using common frequency channels. The AP 1 to AP 4 are connected to the central control station 6 via the network 5. AP1 to AP4 notify the central control station 6 of radio environment information such as BSSID of each AP detected by carrier sense, RSSI between APs, and RSSI with each AP in a subordinate radio terminal. The central control station 6 grasps the mutual positional relationship based on the wireless environment information notified from the AP1 to AP4, and assigns a BSS identifier to each AP.

ここでは、4台のAP1〜AP4に対してBSS識別子AまたはBを割り当てるものとするが、一般的には例えば制御対象の数十台のAPに対して数ビットで表される限られた種類のBSS識別子を割り当てることになる。したがって、同じBSS識別子が複数のAPに割り当てられることになるため、本発明ではシステム全体または特定のBSSのスループットを考慮したBSS識別子の最適な割り当てを実現する。   Here, the BSS identifier A or B is assigned to the four AP1 to AP4, but in general, for example, a limited type represented by several bits for several tens of APs to be controlled. Will be assigned a BSS identifier. Therefore, since the same BSS identifier is assigned to a plurality of APs, the present invention realizes an optimal assignment of BSS identifiers considering the throughput of the entire system or a specific BSS.

図1では、AP1とAP2〜AP4との間のRSSIを基準にした位置関係を示す。AP1に対して、AP2はRSSI≧閾値1の近領域にあり、AP3は閾値1>RSSI≧閾値2の中間領域にあり、AP4はRSSI<閾値2の遠領域にあるものとする。   In FIG. 1, the positional relationship on the basis of the RSSI between AP1 and AP2-AP4 is shown. With respect to AP1, AP2 is in the near region of RSSI 閾 値 threshold 1, AP3 is in the middle region of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2, and AP4 is in the far region of RSSI <threshold 2.

ここで、集中制御局6は、AP1にBSS識別子Aを割り当てたときに、AP2〜AP4にそれぞれ割り当てるBSS識別子AまたはBを選択する。中間領域のAP3にBSS識別子Aを割り当てれば、上記のようにAP1はAP3の信号を自BSSの信号と判断して無用な受信継続の問題が発生する。したがって、AP1に対して中間領域のAP3には、AP1と異なるBSS識別子Bを割り当てことが望ましい。これにより、AP1はプリアンブルの検出時点でAP3の信号を他BSSの無線フレームと判断し、受信を中止して無線フレームを破棄し、AP3との同時送信が可能となってスループットが改善する。   Here, when the BSS identifier A is assigned to AP1, the central control station 6 selects the BSS identifier A or B assigned to AP2 to AP4, respectively. If the BSS identifier A is assigned to the AP3 in the middle area, as described above, the AP1 determines that the signal of the AP3 is the signal of the own BSS, causing the problem of useless reception continuation. Therefore, it is desirable to assign a BSS identifier B different from AP1 to AP3 in the intermediate area with respect to AP1. As a result, AP1 determines that the signal of AP3 is a radio frame of another BSS at the time of detection of the preamble, cancels reception, discards the radio frame, enables simultaneous transmission with AP3, and improves throughput.

一方、近領域のAP2は、AP1への干渉レベルが閾値1以上であるため、AP1はAP2のBSS識別子に拘らず同時送信はできない。また、遠領域のAP4は、AP1への干渉レベルが閾値2未満であるので、AP1はAP4のBSS識別子に拘らず同時送信は可能である。したがって、AP2およびAP4のBSS識別子は、中間領域のAP3のように積極的にAP1と異なるBSS識別子Bを割り当てる必要はない。むしろ、AP2およびAP4のBSS識別子は、AP3との相互の位置関係に応じてAP3と異なるBSS識別子、すなわちAP1と同じBSS識別子Aとすることが望ましい場合もありうる。したがって、複数のAPに割り当てるBSS識別子については、それらの位置関係に応じた最適なBSS識別子の割り当て方法がある。   On the other hand, since AP2 in the near area has an interference level with AP1 equal to or higher than threshold 1, AP1 cannot perform simultaneous transmission regardless of the BSS identifier of AP2. Further, since the AP4 in the far region has an interference level with the AP1 less than the threshold 2, the AP1 can perform simultaneous transmission regardless of the BSS identifier of the AP4. Therefore, the BSS identifiers of AP2 and AP4 do not need to be positively assigned a BSS identifier B different from AP1 as in the intermediate region AP3. Rather, it may be desirable that the BSS identifiers of AP2 and AP4 are BSS identifiers different from AP3, that is, the same BSS identifier A as AP1 depending on the mutual positional relationship with AP3. Therefore, with regard to BSS identifiers assigned to a plurality of APs, there is an optimal BSS identifier assignment method according to their positional relationship.

(実施例1)
図2は、実施例1におけるBSS識別子の割当手順例を示す。
図2において、制御対象の無線基地局AP1〜APn(nは2以上の整数)に対して、BSS識別子の割当パターンを示すBSS識別子リストを作成する(S1)。ここでは、割当可能なBSS識別子をk種類(kは2以上n未満の整数)とし、n個のAPに互いに異なるBSS識別子の割り当てができない場合を想定する。このとき、AP1〜APnのBSS識別子の割当パターンはkn 通りとなる。次に、BSS識別子リストから1つの割当パターンjを選択し、その割当パターンjに応じたBSS識別子をAP1〜APnに割り当てる(S2)。次に、AP1〜APnのRSSIとそれぞれに割り当てたBSS識別子の関係に基づいて、各APにおけるスループットを計算する(S3)。
Example 1
FIG. 2 shows an example of an assignment procedure of BSS identifiers in the first embodiment.
In FIG. 2, a BSS identifier list indicating the assignment pattern of BSS identifiers is created for the radio base stations AP1 to APn (n is an integer of 2 or more) to be controlled (S1). Here, it is assumed that k types of assignable BSS identifiers (k is an integer of 2 or more and less than n) can not be used to assign different BSS identifiers to n APs. At this time, the assignment patterns of the BSS identifiers of AP1 to APn are k n ways. Next, one allocation pattern j is selected from the BSS identifier list, and a BSS identifier corresponding to the allocation pattern j is allocated to AP1 to APn (S2). Next, the throughput at each AP is calculated based on the relationship between the RSSI of AP1 to APn and the BSS identifier allocated to each (S3).

ここで、APi(iは1〜n)のスループットT(i) は、APiの最大スループットをTmax としたときに、APiと干渉するAP数N(i) に応じて、
T(i) =Tmax /(1+N(i))
と計算される。なお、APiにおいて干渉するAP数N(i) は、APiからみて近領域のAP数と、中間領域でかつAPiと同じBSS識別子が割り当てられるAP数の和として見積もることができる。
Here, the throughput T (i) of APi (i is 1 to n) depends on the number N (i) of APs that interfere with APi, where Tmax is the maximum throughput of APi.
T (i) = Tmax / (1 + N (i))
Is calculated. Note that the AP number N (i) that interferes with APi can be estimated as the sum of the number of APs in the near area as seen from APi and the number of APs to which the same BSS identifier is assigned in the intermediate area and APi.

また、APiにおいて干渉するAP数N(i) には、BSS識別子に応じた制御機能がないAPや、APiに帰属する無線端末からみて近領域のAPを加えてもよい。さらに、APiのスループットT(i) は、APiに帰属する無線端末数で割って帰属する無線端末1台あたりのスループットに置き換えてもよい。さらに、APiのスループットT(i) は、割当パターンjに応じたBSS識別子を各APに割り当てたときの下りスループットまたは上りスループットを測定した値を用いてもよいし、上記のように見積もられる値と測定したスループットの小さい方を選択してもよい。   The AP number N (i) that interferes with APi may include an AP that does not have a control function according to the BSS identifier or an AP in the near area as viewed from the wireless terminal that belongs to APi. Furthermore, the throughput T (i) of APi may be divided by the number of wireless terminals belonging to APi and replaced with the throughput per one wireless terminal belonging. Further, as the throughput T (i) of APi, a value obtained by measuring the downlink throughput or the uplink throughput when a BSS identifier corresponding to the allocation pattern j is allocated to each AP may be used, or a value estimated as described above. The one with the smaller measured throughput may be selected.

次に、AP1〜APnのスループットT(1) 〜T(n) の総和を計算し、BSS識別子の割当パターンjにおける効用関数Φ(j) とする(S4)。次に、BSS識別子リストの全ての割当パターンに対する効用関数Φが得られるまでS2〜S4の処理を繰り返し(S5)、その後に効用関数Φが最大となるBSS識別子の割当パターンを判定し、そのBSS識別子をAP1〜APnに設定して終了する(S6)。   Next, the sum total of the throughputs T (1) to T (n) of AP1 to APn is calculated and set as the utility function Φ (j) in the BSS identifier allocation pattern j (S4). Next, the processes of S2 to S4 are repeated until the utility function に 対 す る is obtained for all allocation patterns of the BSS identifier list (S5), and thereafter the allocation pattern of the BSS identifier for which the utility function 最大 is maximum is determined, and the BSS The identifier is set to AP1 to APn, and the process ends (S6).

以下、4台のAP1〜AP4に対してBSS識別子A,Bを割り当てる場合に、効用関数Φが最大となるBSS識別子の割り当て例について、図3および図4を参照して説明する。   Hereinafter, an example of assigning a BSS identifier that maximizes the utility function Φ when assigning the BSS identifiers A and B to the four AP1 to AP4 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

図3は、AP1〜AP4の位置関係を示す。
図3において、AP1〜AP4に対して閾値1および閾値2を点線および破線で示す。AP1,AP2,AP4は互いに中間領域の関係にあり、AP2,AP3,AP4は互いに中間領域の関係にある。AP1とAP3は遠領域の関係にある。中間領域の関係にあるAP間を実線で接続している。
FIG. 3 shows the positional relationship of AP1 to AP4.
In FIG. 3, the threshold 1 and the threshold 2 are shown by dotted lines and broken lines with respect to AP1 to AP4. AP1, AP2 and AP4 are in an intermediate area relationship with each other, and AP2, AP3 and AP4 are in an intermediate area relationship with each other. AP1 and AP3 are in a far-field relationship. The APs in the middle area are connected by a solid line.

図4は、ステップS3,S4における効用関数の計算例を示す。
図4において、図3に示すAP1〜AP4に割り当てるBSS識別子を●と○で示す。すなわち、●がBSS識別子Aとすれば、○はBSS識別子Bとなり、その逆でもよい。なお、各APにおけるスループットの計算では、中間領域の関係にあるAP同士でBSS識別子が同じ場合に干渉し、異なる場合に干渉しないと見なすので、●と○の対応関係が逆になっても割当パターンとしては同一の扱いとしており、AP1を基準にした場合の割当パターンは24-1 =8通りとなる。
FIG. 4 shows an example of calculation of the utility function in steps S3 and S4.
In FIG. 4, BSS identifiers assigned to AP1 to AP4 shown in FIG. That is, if ● is BSS identifier A, ○ will be BSS identifier B, and vice versa. It should be noted that in the calculation of the throughput in each AP, since the APs having an intermediate area relationship interfere with each other when the BSS identifiers are the same and do not interfere with each other when different, assignment is performed even if the correspondence between ● and 逆 is reversed. The patterns are treated the same, and the assignment pattern based on AP1 is 2 4-1 = 8 patterns.

AP同士が中間領域の関係にあり、かつBSS識別子が同じになる場合を実線で接続し、AP同士が中間領域の関係にあり、かつBSS識別子が異なる場合を点線で接続する。すなわち、実線で接続されたAP同士(●と●、○と○)は干渉する関係にあり、点線で接続されたAP同士(●と○)は干渉しない関係にある。   A case where the APs are in the intermediate region and the BSS identifiers are the same is connected by a solid line, and a case where the APs are in the intermediate region and the BSS identifiers are different is connected by the dotted line. That is, APs connected by solid lines (● and ●, ○ and ○) have a relationship of interference, and APs connected by dotted lines (● and ○) have a relationship of not interfering with each other.

以上に基づき、割当パターン1におけるAP1〜AP4のスループットT(1) 〜T(n) は、1/3,1/4,1/3,1/4であり、効用関数Φ(1) は7/6(≒1.17)となる。ここでは、Tmax =1としている。同様に、割当パターン2〜8の効用関数Φ(2) 〜Φ(8) は、7/3(≒2.33),2,7/3(≒2.33),2,2,3,2となり、割当パターン7の効用関数Φ(7) が最大値となる。したがって、AP1〜AP4における最適なBSS識別子の割当パターンは、(A,B,A,B)または(B,A,B,A)となる。   Based on the above, throughputs T (1) to T (n) of AP1 to AP4 in allocation pattern 1 are 1/3, 1/4, 1/3, 1/4, and the utility function ((1) is 7 / 6 (≈1.17). Here, Tmax = 1. Similarly, the utility functions ((2) to ((8) of allocation patterns 2 to 8 are 7/3 (≒ 2.33), 2, 7/3 (≒ 2.33), 2, 2, 3, 2 and are allocated The utility function Φ (7) of pattern 7 becomes the maximum value. Therefore, the optimum BSS identifier allocation pattern in AP1 to AP4 is (A, B, A, B) or (B, A, B, A).

ここで、AP1のスループットを優先したい場合には、AP1からみて中間領域にあるAP2およびAP4に対してAP1と異なるBSS識別子を割り当て、AP1のスループットが1となる割当パターン7または割当パターン8となる。しかし、AP1からみて遠領域のAP3に対するBSS識別子は任意でよいが、AP2〜AP4からみたスループットを考慮した効用関数Φ(7) とΦ(8) を比較すると、Φ(7) >Φ(8) となることから割当パターン7が最適となる。   Here, when priority is given to the throughput of AP1, BSS identifiers different from AP1 are assigned to AP2 and AP4 in the intermediate area as seen from AP1, and the assignment pattern 7 or the assignment pattern 8 in which the throughput of AP1 is 1 is obtained. . However, the BSS identifier for the AP3 in the far region as seen from the AP1 may be arbitrary, but when comparing the utility functions Φ (7) and Φ (8) considering the throughput from the AP2 to AP4, Φ (7)> Φ (8 Allocation pattern 7 is optimal because

同様に、AP2のスループットを優先したい場合には、AP2のスループットが1となる割当パターン2となる。AP3のスループットを優先したい場合には、AP3のスループットが1となる割当パターン3,7となるが、両者の効用関数Φ(3) とΦ(7) を比較すると、Φ(3) <Φ(7) となることから割当パターン7が最適となる。AP4のスループットを優先したい場合には、AP4のスループットが1となる割当パターン4となる。   Similarly, when priority is given to the throughput of AP2, the allocation pattern 2 in which the throughput of AP2 becomes 1 is obtained. When it is desired to prioritize the throughput of AP3, the allocation patterns 3 and 7 in which the throughput of AP3 is 1 are obtained. When the utility functions Φ (3) and Φ (7) are compared, Φ (3) <Φ ( 7) Therefore, allocation pattern 7 is optimal. When priority is given to the throughput of the AP 4, an allocation pattern 4 in which the throughput of the AP 4 is 1 is obtained.

また、複数のAPを2以上のグループに分け、グループごとに正規化したスループットの総和を計算して効用関数とし、その効用関数を用いて最適な割当パターンを判定するようにしてもよい。なお、効用関数を計算する際に、グループごとに正規化したスループットに重み付けをすることにより、グループ間の優先度を調整することができる。以下、複数のAPを2つのグループに分けたときのBSS識別子の割当手順例を実施例2として説明する。   Alternatively, a plurality of APs may be divided into two or more groups, the sum of normalized throughputs calculated for each group may be calculated as a utility function, and the optimal assignment pattern may be determined using the utility function. When calculating the utility function, the priority between groups can be adjusted by weighting the normalized throughput for each group. Hereinafter, an example of an assignment procedure of BSS identifiers when a plurality of APs are divided into two groups will be described as a second embodiment.

(実施例2)
図5は、実施例2におけるBSS識別子の割当手順例を示す。
図5において、制御対象の無線基地局AP1〜APn(nは2以上の整数)に対して、BSS識別子の割当パターンを示すBSS識別子リストを作成する(S11)。このとき、AP1〜APnを所定の基準に従って2つのグループG1,G2に分ける。次に、BSS識別子リストから1つの割当パターンjを選択し、その割当パターンjに応じたBSS識別子をAP1〜APnに割り当てる(S12)。次に、AP1〜APnのRSSIとそれぞれに割り当てたBSS識別子の関係に基づいて、各APにおけるスループットを計算する(S13)。ここまでは、実施例1と同様である。
(Example 2)
FIG. 5 shows an example of an assignment procedure of the BSS identifier in the second embodiment.
In FIG. 5, a BSS identifier list indicating the assignment pattern of BSS identifiers is created for the radio base stations AP1 to APn (n is an integer of 2 or more) to be controlled (S11). At this time, AP1 to APn are divided into two groups G1 and G2 according to a predetermined standard. Next, one allocation pattern j is selected from the BSS identifier list, and a BSS identifier corresponding to the allocation pattern j is allocated to AP1 to APn (S12). Next, the throughput in each AP is calculated based on the relationship between the RSSI of AP1 to APn and the BSS identifier allocated to each (S13). Up to this point is the same as in the first embodiment.

次に、グループG1,G2にそれぞれ属するAPのスループットを正規化(例えば平均化)し、各グループの正規化したスループットT(G1),T(G2)にそれぞれ重み付け係数α,βを乗算して総和を計算し、BSS識別子の割当パターンjにおける効用関数Φ(j) とする(S14)。
Φ(j) =α・T(G1)+β・T(G2)
次に、BSS識別子リストの全ての割当パターンに対する効用関数Φが得られるまでS12〜S14の処理を繰り返し(S15)、その後に効用関数Φが最大となるBSS識別子の割当パターンを判定し、そのBSS識別子をAP1〜APnに設定して終了する(S16)。
Next, the throughputs of the APs belonging to the groups G1 and G2 are normalized (for example, averaged), and the normalized throughputs T (G1) and T (G2) of each group are multiplied by weighting coefficients α and β, respectively. The sum is calculated, and it is set as the utility function ((j) in the assignment pattern j of the BSS identifier (S14).
Φ (j) = α · T (G1) + β · T (G2)
Next, the processes of S12 to S14 are repeated until the utility function に 対 す る for all allocation patterns of the BSS identifier list is obtained (S15), and thereafter the allocation pattern of the BSS identifier for which the utility function 最大 is maximum is determined, and the BSS The identifiers are set to AP1 to APn and the process is ended (S16).

図6は、ステップS13,S14における効用関数の計算例を示す。
図6において、図4と同様に、AP1〜AP4に割り当てるBSS識別子を●と○で示す。AP同士が中間領域の関係にあり、かつBSS識別子が同じになる場合を実線で接続し、AP同士が中間領域の関係にあり、かつBSS識別子が異なる場合を点線で接続する。すなわち、実線で接続されたAP同士(●と●、○と○)は干渉する関係にあり、点線で接続されたAP同士(●と○)は干渉しない関係にある。
FIG. 6 shows an example of calculation of the utility function in steps S13 and S14.
In FIG. 6, similarly to FIG. 4, BSS identifiers assigned to AP1 to AP4 are indicated by .circle-solid. A case where the APs are in the intermediate region and the BSS identifiers are the same is connected by a solid line, and a case where the APs are in the intermediate region and the BSS identifiers are different is connected by the dotted line. That is, the APs connected by solid lines (● and ●, ○ and)) are in a relation of interference, and the APs connected by dotted lines are in a relation not to interfere with each other (● and)).

ここで、AP1をグループG1とし、AP2〜AP4をグループG2とし、各グループに対応する重み付け係数をα=0.9 、β=0.1 とする。   Here, AP1 is a group G1, AP2 to AP4 is a group G2, and weighting coefficients corresponding to the respective groups are .alpha. = 0.9 and .beta. = 0.1.

以上に基づき、割当パターン1におけるAP1〜AP4のスループットT(1) 〜T(n) は、1/3,1/4,1/3,1/4である。ここでは、Tmax =1としている。グループG1のAP1の正規化したスループットT(G1)は1/3であり、グループG2のAP2〜AP4の正規化したスループットT(G2)は、
(1/4+1/3+1/4)/3=5/18
となる。よって、効用関数Φ(1) は
Φ(1) =0.9 ・1/3+0.1 ・5/18=0.33
となる。
Based on the above, the throughputs T (1) to T (n) of AP1 to AP4 in allocation pattern 1 are 1/3, 1/4, 1/3, 1/4. Here, Tmax = 1. The normalized throughput T (G1) of AP1 of group G1 is 1/3, and the normalized throughput T (G2) of AP2 to AP4 of group G2 is
(1/4 + 1/3 + 1/4) / 3 = 5/18
It becomes. Therefore, the utility function ((1) is Φ (1) = 0.9 · 1/3 + 0.1 · 5/18 = 0.33
It becomes.

同様に、割当パターン2〜8において、グループG1,G2の正規化したスループットT(G1),T(G2)を用いた効用関数Φ(2) 〜Φ(8) は、0.51,0.35,0.51,0.5 ,0.5 ,
0.97,0.93となり、割当パターン7の効用関数Φ(7) が最大値となる。したがって、グループG1のAP1と、グループG2のAP2〜AP4における最適なBSS識別子の割当パターンは、Aと(B,A,B)、またはBと(A,B,A)となる。
Similarly, in the allocation patterns 2 to 8, the utility functions Φ (2) to Φ (8) using the normalized throughputs T (G1) and T (G2) of the groups G1 and G2 are 0.51, 0.35, 0.51, 0.5, 0.5,
It becomes 0.97, 0.93, and the utility function ((7) of the allocation pattern 7 becomes the maximum value. Therefore, the optimum BSS identifier assignment pattern in AP1 of group G1 and AP2 to AP4 of group G2 is A and (B, A, B) or B and (A, B, A).

1,2,3,4 無線基地局(AP)
5 ネットワーク
6 集中制御局
1, 2, 3, 4 Radio base station (AP)
5 Network 6 Central control station

Claims (8)

所定のチャネルを使用して無線フレームを送受信する複数の無線局により構成されるBSS(Basic Service Set )が隣接して複数存在し、各BSSの無線局がCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)によるアクセス制御により無線通信を行う無線通信システムにおいて、
前記複数の無線局に接続され、前記複数の無線局の相互の受信信号強度(RSSI)を含む無線環境情報を取得し、該RSSIに応じて各無線局がそれぞれ所属するBSSの識別に用いるBSS識別子を各無線局に割り当てる際に、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にあり互いに異なるBSSに所属する2つの無線局に対して、互いに異なるBSS識別子を優先して割り当てる集中制御局を備え、
前記無線局は、
前記集中制御局から割り当てられた前記BSS識別子を前記無線フレームのプリアンブルに格納して送信する手段と、
前記CSMA/CAのキャリアセンスによる受信信号から前記プリアンブルを検出できたときに、該受信信号の受信信号強度(RSSI)と前記閾値1および前記閾値2との大小関係を判定し、閾値1>RSSI≧閾値2である場合に、前記プリアンブルのBSS識別子が自BSSに割り当てられたBSS識別子と一致するか否かを判定し、一致すれば受信を継続してチャネルビジーとし、一致しなければ受信を中止してチャネルアイドルとする手段と
を備えたことを特徴とする無線通信システム。
A plurality of BSSs (Basic Service Set) composed of a plurality of radio stations that transmit and receive radio frames using a predetermined channel exist adjacent to each other, and each BSS radio station has a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision). In a wireless communication system that performs wireless communication by access control by Avoidance),
A BSS that is connected to the plurality of radio stations, acquires radio environment information including mutual received signal strength (RSSI) of the plurality of radio stations, and is used to identify the BSS to which each radio station belongs according to the RSSI When assigning an identifier to each wireless station, there is provided a centralized control station that preferentially assigns different BSS identifiers to two wireless stations that are in a relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2 and belong to different BSSs,
The radio station is
A means for storing the BSS identifier assigned by the central control station in the preamble of the radio frame and transmitting it;
When the preamble can be detected from the received signal based on the CSMA / CA carrier sense, the magnitude relationship between the received signal strength (RSSI) of the received signal and the threshold value 1 and the threshold value 2 is determined, and threshold value 1> RSSI If 閾 値 threshold 2, it is determined whether or not the BSS identifier of the preamble matches the BSS identifier assigned to the own BSS. If they match, the reception is continued and channel busy is determined. And a means for stopping and channel idle.
請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記集中制御局は、前記閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち、特定の1つの無線局の前記BSS識別子と他の無線局の前記BSS識別子が互いに異なるように割り当てる
ことを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 1,
The central control station assigns the BSS identifier of one specific wireless station and the BSS identifiers of other wireless stations to be different from each other among the wireless stations having the relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2. A wireless communication system.
請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記集中制御局は、制御対象の無線局の数に対して前記BSS識別子の種類が不足し、前記閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある各無線局に互いに異なるBSS識別子の割り当てができないときに、各無線局に割り当てるBSS識別子の割当パターンに応じたシステム全体のスループットを示す効用関数を算出し、該効用関数が最大となるBSS識別子の割当パターンを選択して各無線局に前記BSS識別子の割り当てを行う
ことを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 1,
The centralized control station has insufficient BSS identifier types for the number of radio stations to be controlled, and cannot assign different BSS identifiers to the respective radio stations in the relationship of threshold value 1> RSSI ≧ threshold value 2. Then, the utility function indicating the throughput of the entire system according to the assignment pattern of the BSS identifiers assigned to each wireless station is calculated, the assignment pattern of the BSS identifier with the largest utility function is selected, and the BSS identifiers are selected for each wireless station. A wireless communication system characterized in that
請求項3に記載の無線通信システムにおいて、
前記効用関数は、前記閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち同一のBSS識別子を有する無線局間は干渉あり、異なるBSS識別子の無線局間は干渉なしと見なして各無線局のスループットを算出し、各無線局のスループットの総和を前記システム全体のスループットとして算出される
ことを特徴とする無線通信システム。
In the wireless communication system according to claim 3,
The utility function assumes that there is interference between radio stations having the same BSS identifier among radio stations in the relationship of threshold value 1> RSSI ≧ threshold value 2, and that radio stations having different BSS identifiers are considered to have no interference. And calculating the throughput of each of the plurality of wireless stations as the throughput of the entire system.
所定のチャネルを使用して無線フレームを送受信する複数の無線局により構成されるBSS(Basic Service Set )が隣接して複数存在し、各BSSの無線局がCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)によるアクセス制御により無線通信を行う無線通信方法において、
前記複数の無線局に接続される集中制御局は、前記複数の無線局の相互の受信信号強度(RSSI)を含む無線環境情報を取得し、該RSSIに応じて各無線局がそれぞれ所属するBSSの識別に用いるBSS識別子を各無線局に割り当てる際に、閾値1>RSSI≧閾値2の関係にあり互いに異なるBSSに所属する2つの無線局に対して、互いに異なるBSS識別子を優先して割り当てる処理を行い、
前記無線局は、
前記集中制御局から割り当てられた前記BSS識別子を前記無線フレームのプリアンブルに格納して送信し、
前記CSMA/CAのキャリアセンスによる受信信号から前記プリアンブルを検出できたときに、該受信信号の受信信号強度(RSSI)と前記閾値1および前記閾値2との大小関係を判定し、閾値1>RSSI≧閾値2である場合に、前記プリアンブルのBSS識別子が自BSSに割り当てられたBSS識別子と一致するか否かを判定し、一致すれば受信を継続してチャネルビジーとし、一致しなければ受信を中止してチャネルアイドルとする処理を行う
ことを特徴とする無線通信方法。
A plurality of BSSs (Basic Service Set) composed of a plurality of radio stations that transmit and receive radio frames using a predetermined channel exist adjacent to each other, and each BSS radio station has a CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision). In a wireless communication method for performing wireless communication by access control by Avoidance,
The central control station connected to the plurality of radio stations acquires radio environment information including mutual received signal strengths (RSSI) of the plurality of radio stations, and the BSS to which each radio station belongs according to the RSSI. A process of prioritizing different BSS identifiers with respect to two wireless stations belonging to different BSSs with a relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2 when assigning the BSS identifiers used for identification to each wireless station And
The radio station is
Storing the BSS identifier assigned by the central control station in a preamble of the radio frame and transmitting the preamble;
When the preamble can be detected from the received signal by the carrier sense of the CSMA / CA, the magnitude relationship between the received signal strength (RSSI) of the received signal and the threshold 1 and the threshold 2 is determined, threshold 1> RSSI If 閾 値 threshold 2, it is determined whether or not the BSS identifier of the preamble matches the BSS identifier assigned to the own BSS. If they match, the reception is continued and channel busy is determined. A wireless communication method characterized by performing processing of stopping and channel idle.
請求項5に記載の無線通信方法において、
前記集中制御局は、前記閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち、特定の1つの無線局の前記BSS識別子と他の無線局の前記BSS識別子が互いに異なるように割り当てる
ことを特徴とする無線通信方法。
The wireless communication method according to claim 5, wherein
The central control station assigns the BSS identifier of one specific wireless station and the BSS identifiers of other wireless stations to be different from each other among the wireless stations having the relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2. A wireless communication method.
請求項5に記載の無線通信方法において、
前記集中制御局は、制御対象の無線局の数に対して前記BSS識別子の種類が不足し、前記閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある各無線局に互いに異なるBSS識別子の割り当てができないときに、各無線局に割り当てるBSS識別子の割当パターンに応じたシステム全体のスループットを示す効用関数を算出し、該効用関数が最大となるBSS識別子の割当パターンを選択して各無線局に前記BSS識別子の割り当てを行う
ことを特徴とする無線通信方法。
In the wireless communication method according to claim 5,
The centralized control station has insufficient BSS identifier types for the number of radio stations to be controlled, and cannot assign different BSS identifiers to the respective radio stations in the relationship of threshold value 1> RSSI ≧ threshold value 2. Then, the utility function indicating the throughput of the entire system according to the assignment pattern of the BSS identifiers assigned to each wireless station is calculated, the assignment pattern of the BSS identifier with the largest utility function is selected, and the BSS identifiers are selected for each wireless station. Assigning a wireless communication method.
請求項7に記載の無線通信方法において、
前記効用関数は、前記閾値1>RSSI≧閾値2の関係にある無線局のうち同一のBSS識別子を有する無線局間は干渉あり、異なるBSS識別子の無線局間は干渉なしと見なして各無線局のスループットを算出し、各無線局のスループットの総和を前記システム全体のスループットとして算出される
ことを特徴とする無線通信方法。
In the wireless communication method according to claim 7,
Among the wireless stations having the relationship of threshold 1> RSSI ≧ threshold 2, the utility function is considered as interference between wireless stations having the same BSS identifier and wireless stations with different BSS identifiers as no interference. And calculating the total throughput of each wireless station as the throughput of the entire system.
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