JPH0453339B2

JPH0453339B2 -

Info

Publication number: JPH0453339B2
Application number: JP60226245A
Authority: JP
Inventors: Yukitsuna Furuya
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1985-10-11
Publication date: 1992-08-26
Also published as: JPS6285525A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は複数の局が複数のチヤネルを共有する
通信システム、例えばローカル・エリア・ネツト
ワーク（LAN）や無線通信システムの送信権制
御方式に関する。

（従来技術とその問題点）従来から複数の局が複数のチヤネルを共有して
利用するシステムとしては衛星通信や移動通信の
ような無線通信システムと、LAN特にブロー
ド・バンド・LANと呼ばれるデータ通信ネツト
ワークがある。移動通信システムにおいては例え
ば自動車電話システムのように中心局が全チヤネ
ルを管理し、移動端末からの回線利用要求が生じ
た場合には中心局が空きチヤネルを指定し子局が
そのチヤネルの送信権を得るという方式をとつて
いる。中心局が一局のみの場合にはこの方式で特
に問題は生じないが、中心局が複数存在するよう
な場合には複数の中心局で同時に同じ周波数チヤ
ネルを利用して干渉を起す。これを防ぐために、
電波の伝播距離を測定して中心局毎に通信ゾーン
を設定し隣接する通信ゾーンでは異つた周波数チ
ヤネルを使用するように指定し、同一の周波数を
再利用する場合には距離が十分離れて干渉を起さ
ないゾーンにするようにする方法がとられてい
る。このようなシステムの設計法の詳細は文献
（伊藤、松坂、「自動車電話方式の概要」、研究実
用化報告、第26巻、第７号、1821〜1836ページ、
1977）に記されている。

しかしながらこのようなセル方式では周波数を
十分有効に利用することができない。すなわち、
隣接するゾーンでは異つた周波数を使用すること
に決めてあるので、トラヒツク量に変動が起りあ
る特定のゾーン内ではトラヒツク量が非常に多
く、周辺のゾーンではトラヒツク量が少い場合で
も、隣接ゾーンの周波数チヤネルを使用すること
はできないので、トラヒツク量の多いゾーンでは
呼損が起り、トラヒツクの少いゾーンは殆んど使
われないということになる。このような問題を解
決するには各中心局で全周波数チヤネルを観測し
空いているチヤネルを利用する方法が考えられ
る。しかし、この方法では中心局では空いている
と観測されても移動端末の側では干渉を受けてい
る場合があるので、中心局のみで使用する周波数
チヤネルを決定することはできない。従つて中心
局と移動端末との間で周波数チヤネル決定までに
何度かのやりとりが必要となり時間がかかるとい
う欠点がある。更に移動通信においてはいわゆる
フエージングと呼ばれる受信電界変動があるた
め、干渉波の存在を正しく検出することは困難で
あり、かなり高い確率で干渉波を見逃してしまう
という欠点もある。

また移動通信システムとは全く異つたシステム
であるローカル・エリア・ネツトワーク（LAN）
にも同様な技術的問題がある。LANにおいては
回線への送信権の制御方式として各種の方式が提
案されているがその中の有力な方式に多重チヤネ
ル形CSMA／CD方式と呼ばれるものがある。こ
の方式は文献（野村、岡田、中西「ブロードバン
ドバス形ネツトワークにおける多重チヤネル形
CSMA／CD方式−Ψ−net」、信学技報SE83−29
1983）に詳しく記述されている。この方式では複
数の端末が共通のバスを介して結合されており、
バス上では複数の周波数チヤネルを利用すること
ができる。送信すべきデータを持つ端末は空いて
いる回線を見つけて送信する。LANにおいては
移動通信の場合のように信号が伝送されているの
に検出できないことは殆んどないが、殆んど同時
に２つの端末が同じチヤネルに送信を開始した場
合には伝播遅延のために他方の端末が送信してい
ることに気付かずに送信を開始して衝突を起すこ
とがある。このような衝突の確率が回線の利用効
果の上限を定めており伝播遅延が大きくなると回
線の利用効率が上らないという欠点があつた。

このような問題を解決する方法としてシステム
もしくは端末毎にチヤネル間に優先順位を付与
し、各システムでは優先順位の高いチヤネルから
順次利用する方法がある。この優先順位をシステ
ム間で異つた順番になるようにすれば干渉を起す
確率は大幅に減少する。この優先順位の定め方は
昭和60年６月５日出願の特願昭60−122223号明細
書「送信権制御方法」（文献１）に詳しく記され
ている。

このように互いのシステムが異つたチヤネルか
ら順に使用するようにすれば干渉を起す確率は大
幅に減少するものの全体のトラヒツク量が増加
し、全チヤネルが使用されているような状況が増
大するとやはりかなりの確率で干渉を起してしま
う。

（発明の目的）本発明の目的は上述の従来の送信権制御方法の
欠点を取り除き、トラヒツク量の多い場合にも干
渉を起す確率が少なく、かつ効率の良い送信権制
御方法を提供することにある。

（発明の構成）本発明によれば複数の局が複数のチヤネルを共
有する通信システムにおいて、それぞれの局で過
去の履歴に基いてチヤネル間に優先順位を付与し
て優先順位の高い順にチヤネルを使用する場合
に、チヤネル使用に先立つて、優先順位によつて
定まる時間をかけてチヤネルを観測し、チヤネル
が空いていることを確認して送信を行なう送信チ
ヤネル制御方法うを提供することができる。

（発明の原理）本発明の対象となるシステムおよび問題点を抽
象化して述べると以下のようになる。複数の局が
複数のチヤネルを使用するのであるが、各局間で
は特に情報のやりとりを行なわず各々独立して使
用すべきチヤネルを決定する。その場合に複数の
局が同時に同じチヤネルを使用しようとすると互
いに干渉を起してどちらも正しく情報を伝えるこ
とができない。従つて互いの局ができるだけ異つ
たチヤネルを使用するようにして干渉を起さない
ようにする必要がある。そのための一つの手段は
送信に先立つてチヤネルを観測し、チヤネルが空
いていることを確認する方法が考えられる。しか
し観測の不完全性のために必ずしも正しく空きチ
ヤネルを確認できず干渉を起してしまう確率は依
然として残る。従つて本発明では各局毎に使用す
るチヤネルに優先順位を与え優先順位の高い局か
ら順に使用してゆくことにする。各局毎に異つた
チヤネルの優先順位が高くなるようにすれば干渉
を起す確率は大幅に減少する。

各局で異つたチヤネルの優先順位が高くなるよ
うに定めても全体としてのトラヒツク量が増大し
てくるとやはり干渉の確率が増大する。この現象
は音声通信の場合には品質の劣化につながり、デ
ータ通信の場合には軸輳が生じネツトワーク全体
がうまく機能しなくなる。このような状態を避け
るためにトラヒツク量を制御するフロー制御も過
去の使用実績から定めることができる。すなわち
優先順位が低く過去に他局によつて使用されてい
ることの多かつたチヤネルには使用要求があつて
も使用を制限するようにするとフロー制御を実現
することができる。但しこのようなフロー制御は
うまくかけないと全体としての効率の低下を招
く。最も単純なフロー制御の方法、ある優先順位
以下のチヤネルには送信しないように各システム
で制御をかける方法であるが、このような方法を
とると、トラヒツクが一時的に大きく変動し、特
定のシステムが全てのトラヒツクを占有するよう
な状態になつた場合に対応することができない。
そこで本発明のおいてはチヤネルの観測時間を優
先順位に応じて変化させることにより干渉を減少
させる手法を採る。

一般に無線チヤネルにおいてはフエージングに
よる受信電界レベルの変動があり、実際には他シ
ステムが利用しているチヤネルでも空チヤネルと
判定してしまう場合があるのが干渉を起す大きな
要因となる。観測時間を長くすればこのような観
測誤りの確率は減少させることができる。優先度
の高いチヤネルはもともと他システムが使用して
いる確率は小さいので短い観測時間で空き回線と
判定してもかまわない。LANにおけるデータ伝
送の場合には、観測時間の長い端末は相対的に優
先度が下がることになるので衝突の確率を減少さ
せることができる。

（実施例）以下図面を用いて本発明について詳細に説明す
る。

第２図は本発明を移動通信システムに応用する
場合のシステムの概念を示す図である。

第２図においてS₁，S₂，S₃はそれぞれ中心局
T₁，T₂，T₃，T₄，T₅，T₆はそれぞれ移動端末
を示し、最も受信電界の強い中心局と交信するも
のとする。

第２図においてS₁，S₂，S₃の交信ゾーンは完全
に重なつており同じ周波数チヤネルを同時に使用
すると干渉を起すものとする。但し空チヤネルで
あるかどうかの検出には失敗する場合もある。

各チヤネルには優先度を定めるための優先度関
数Pi，（ｉはチヤネル番号），を定める。このPiが
どのように変化するかを第３図ａ，ｂ，ｃに示
す。初期値としては第３図ａに示すようにS₁，
S₂，S₃の全ての局でPiは全て等しいものとする。
今S₁に使用要求が到着したとしよう。S₁ではチヤ
ネル＃１を観測し空であることを確認してチヤネ
ル＃１に呼出し信号を送信する。このときS₁では
チヤネル＃１に送信したのでP1を増加させる。
続いてS₂において使用要求が発生したとする。S₂
においてまずチヤネル＃１を観測するが使用中で
あるので次に移りチヤネル＃２を観測する。ここ
では空きであるのでS₂はチヤネル＃２を使用す
る。従つてS₂においてはP1を減少させP2を増加
させる。更に続けてS₃で使用要求が発生したとす
ると、S₃ではチヤネル＃１，＃２は使用中である
のでチヤネル＃３を使用する。従つてS₃ではP1，
P2を減少させP3を増加させる。このときの各局
における優先度関数の状態を第３図ｂに示す。一
度このようにチヤネル間の優先順位に差がつくと
以降は各局は優先順位の高いチヤネルを優先的に
使用するため優先順位の高いチヤネルの優先度関
数はどんどん増加し第３図ｃのようになることが
予想される。

このようになると、S₁はチヤネル＃１をS₂はチ
ヤネル＃２をS₃はチヤネル＃３を優先的に使用す
るようになるので互いに干渉を起す確率は減少す
る。

但し各局には複数の交信する端末があるので使
用するチヤネルが１チヤネルとは限らない。仮に
S₂がチヤネル＃２を使用中に更に送信要求が生じ
た場合には優先順位２番目のチヤネル＃１を観測
し空いていればチヤネル＃１に送信するこことに
なる。しかし第３図ｃにあるようにチヤネル＃１
の優先度関数P1の値が極めて小さいということ
はチヤネル＃１の使用頻度が高いということであ
り、観測が誤つている確率が高い。このような場
合に送信を開始すると使用中の他局に干渉を及ぼ
してしまう確率が高い。従つてこのように優先度
関数の値が小さいチヤネルに送信を行なうときに
は観測時間を長くして、観測誤りの確率を小さく
するようにすれば干渉の確率を減少させることが
できる。

第１図には本発明による送信権制御方法の具体
的な実施例を示す。送信要求が到着するとまず優
先順位の最も高いチヤネルを観測する必要があ
る。メモリ１７には優先度関数Piおよびチヤネル
ｉをシンセサイザ１８に設定するための情報が記
憶されている。送信要求が到着するとまずメモリ
１７から最も優先度の高いチヤネルの番号が読出
され、シンセサイザ１８はそのチヤネルに合せた
周波数に設定される。シンセサイザ１８の出力は
乗算器１０で受信信号と乗算され受信信号を中間
周波信号に変換する。中間周波信号はバンド・パ
ス・フイルタ１１で帯域制限された後、検波器１
２で検波される。メモリ１７からは同時に、優先
度関数Piの逆数が読み出されカウンタ１６にセツ
トされる。カウンタ１６の値は積分回路１３の積
分時間となる。積分回路１３では検波器１２の出
力をカウンタ１６にセツトされた時間だけ積分し
判定回路１４へ出力した後積分値をリセツトす
る。判定回路１４では積分回路の出力が一定値に
なつているかどうかで回線が空いているかどうか
を判定する。

こうすると優先度関数Piの値が小さいチヤネル
に対しては長い時間積分することになるのでより
確実に回線が空いているがどうかを判定できる、
また優先度関数Piの大きなチヤネルについては積
分時間が短いので待ち時間を小さくすることがで
きる。

更に送信権制御回路としては使用すべきチヤネ
ルを決定する必要がある。この判定は判断回路１
５によつて為される。

判定回路では以下の基準で判定を下す。

(1) 判定回路１４で回線が空であると判定されれ
ばそのチヤネルを使用すべきであると判定しそ
の情報を端子１０１から送信回路へ出力する。
同時に使用すべき周波数は端子１０２から出力
される。

(2) 判定回路１４で回線が使用中であると判定さ
れれば次の優先順位のチヤネルを観測する。但
し全てのチヤネルを観測した後であればビジー
情報を端子１０１から送信回路へ出力する。

メモリ１７の内容は判定回路出力によつて適応
的に変化させることができる。このような動作は
前記文献１に記されている。

優先度の低いチヤネルの観測時間を長くするこ
とは、先に述べたマルチ・チヤネルCSMA／CD
方式に適用しても効果を上げることができる。
CSMA／CDでは特にあるチヤネルが長いメツセ
ージで占有されているときに、そのツセージ終了
後に複数の端末からそれまで待たされていたパケ
ツトが同時に送信され衝突を起す場合が多い。端
末毎に異つた観測時間で回線を観測すると、この
ような衝突を回避することができる。

（発明の効果）以上詳細に記したように本発明においては複数
の局が複数のチヤネルを共有する通信システムに
おいて、互いの局が干渉する確率を極めて小さく
することのできる送信権制御方式を実現すること
ができる。

なお、実施例ではチヤネルを周波数分割方式に
おける周波数チヤネルとして説明したが、時分割
方式における時間タイム・スロツトと考えても本
発明を適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第
２図は第１図の実施例の用いられるシステムを示
す図、第３図ａ，ｂ，ｃは優先権の変動の様子を
示す図である。図において参照数字１０，１１，１２，１３，
１４，１５，１６，１７，１８はそれぞれ乗算
器、バンド・パス・フイルタ、積分回路、判定回
路、判断回路、カウンタ、メモリ、シンンセサイ
ザ、をそれぞれ示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１複数の局が複数のチヤネルを共有する通信シ
ステムにおいてそれぞれの局で過去の履歴に基い
て前記チヤネル間に優先順位を付与し、該優先順
位の高い順にチヤネル使用する送信権制御方法で
あつて、チヤネル使用に先だつてそのチヤネルが
空チヤネルであるかどうかを観測し、空チヤネル
であると判定された場合に送信を行なうととも
に、前記観測の時間をそれぞれのチヤネルの前記
優先順位によつて変動させることを特徴とした送
信権制御方法。