JPWO2004109981A1 - 基地局および無線端末 - Google Patents
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Abstract
Description
IEEE802.11b規格に準拠した無線LAN(非特許文献2参照)は、2.4GHz帯を使用し、変調方式としてCCK(Complementary Code Keying)を用いて物理的な最大伝送速度が11Mbpsである。また、IEEE802.11a規格に準拠した無線LAN(非特許文献3参照)は、5GHz帯を使用し、変調方式としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)を用いて物理的な最大伝送速度が54Mbpsである。また、現在、仕様が検討されているIEEE802.11g規格に準拠した無線LANは、2.4GHz帯を使用し、変調方式としてOFDMを用いて物理的な最大伝送速度が54Mbpsである。
IEEE802.11(http://standards.ieee.org/getieee802/802.11.html) IEEE802.11b IEEE802.11a しかしながら、上記、従来の無線ネットワークシステムにおいては、たとえば、基地局と複数の無線端末がIEEE802.11規格に準拠した無線信号を送受し、当該基地局がEthernet(R)等のアクセスラインでシステム外部と接続する場合、アクセスライン側から基地局に渡される最大データ長は1500byteという制限がある。また、基地局がアクセスライン(Ethernet(R))に接続する関係上、各無線端末についても基地局に接続した場合は、最大データ長を1500byteにして送信しなければならない。
そのため、無線区間を広帯域化し、高速化を図った場合であっても、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)におけるキャリアセンスを行うためのフレーム間のアイドル時間および無線フレーム応答(ACK,NAK)の送信処理時間が存在し、また、物理層におけるヘッダ等のオーバヘッドによりFrameBody(データ)の送信時間の割合が減少するので、帯域幅に応じた実効速度の増加が望めない、という問題があった。また、データ長(フレーム長)に制限があるので、実効スループットが著しく低下する、という問題もあった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フレーム長制限による実効スループットの著しい低下を回避でき、かつ、CSMA/CAにおけるキャリアセンスを行うためのフレーム間のアイドル時間および無線フレーム応答(ACK,NAK)の送信処理時間、さらに、物理層におけるヘッダ等のオーバヘッド、を削減可能な基地局および無線端末を得ることを目的とする。
この発明によれば、たとえば、家庭/オフィス向けの無線ネットワークを構成する基地局が、上記結合情報,上記結合可否情報および所定のパケット情報に基づいて、外部からの複数の受信フレームを適切に結合して送信し、受信側にて結合されたフレームを適切に分割する。また、たとえば、CSMA/CAを利用し、一定時間以上にわたってメディアにアクセスすることができず、次のアクセスまでに時間がある場合、つぎのアクセスタイミングまで受信フレームの結合処理を継続する。
実施の形態1.
第1図は、本発明にかかる基地局および無線端末を含む無線通信システム(家庭/オフィス向けの無線ネットワーク)の構成を示す図である。この無線通信システムは、有線または無線系の外部の通信網と接続するアクセスライン(たとえば、Ethernet(R),xDSL,CATV,FTTH等)との相互接続を行うためのゲートウェイを有する基地局(AP)1と、上記アクセスラインからの情報に対する受信処理および上記アクセスラインへの送信処理を行う複数の無線端末(STA)2A,2B,…から構成される。基地局1と各無線端末との間では、米国の無線LAN標準化規格IEEE802.11で標準化されたIEEE802.11b,IEEE802.11a規格等に準拠した無線信号の送受信処理が行われる。
基地局1は、有線または無線系のアクセスラインを終端させ、家庭/オフィス内の無線ネットワークを介して特定の無線端末2A,2B,…へアクセスラインからの受信情報を送信し、一方で、無線端末2A,2B,…からの受信情報をアクセスライン側へ送信する通信ユニットシステム11を備える。そして、この通信ユニットシステム11は、上記アクセスラインを終端させるアクセス系終端ユニット13と、前記アクセスライン上の信号と家庭/オフィス内の無線端末2A,2B,…の信号との間の信号フォーマットの相互変換を制御し、さらにメモリ等(後述するShared−Memory33に相当)を制御するインタフェースユニット14(たとえば、ルーター,ブリッジに相当)と、家庭/オフィス内の無線ネットワークにおいてIEEE802.11a,IEEE802.11b,IEEE802.11g規格等に準拠した無線信号の送受信処理を行う無線ユニット15と、アンテナ12を備える。
また、無線端末2A,2Bは、それぞれ、パソコン,PDA,テレビジョン受信機のような情報機器本体21A,21Bと、各情報機器本体21A,21Bと基地局1の通信ユニットシステム11との間のデータ送受信を制御する端末ユニットシステム22A,22Bと、を備える。そして、この端末ユニットシステム22A,22Bは、基地局1,他の無線端末の信号と情報機器本体21A,21Bの信号との間の信号フォーマットの相互変換を制御し、さらにメモリ等(後述するShared−Memory33に相当)を制御するインタフェースユニット24A,24Bと、家庭/オフィス内の無線ネットワークにおいてIEEE802.11a,IEEE802.11b,IEEE802.11g規格等に準拠した無線信号の送受信処理を行う無線ユニット25A,25Bと、アンテナ23A,23Bを備える。
ここで、本実施の形態の基地局と無線端末の特徴的な動作について詳細に説明する。第2図は、本発明にかかる基地局および無線端末のインタフェースユニット14,24A,24Bの構成例を示す図である。フレーム結合ユニット31は、基地局1のアクセス系終端ユニット13または無線端末2A,2Bの情報機器本体21A,21Bからの複数のフレームを必要に応じて結合させ、ある一定フォーマットにてShared−Memory33に保存する。また、無線ユニット15,25A,25Bからは、「使用可能な無線帯域および変調方式に応じて最大結合数または最大フレーム長を決定するための結合情報」と「結合可能であることを示すためのEnable信号」が通知される。
また、フレーム分割ユニット32は、基地局1の無線ユニット15または無線端末2A,2Bの無線ユニット25A,25Bからの受信フレームを、必要に応じて複数フレームに分割し、ある一定フォーマットにてShared−Memory33に保存する。
また、第3図は、複数のフレームが結合された場合に無線ユニット15または無線ユニット25A,25Bにて送信されるデータフレームフォーマットを示す図である。このデータフレームには、パケットがDATAであることを示すパケットタイプフィールド,宛先MAC(Media Access Control)アドレス,送信元MACアドレス等を含むMACヘッダと、送信データを示すFrame−Bodyと、個々のパケットのビット誤りをチェックするための演算結果(FCS:Frame Check Sequence)が含まれている。さらに、Frame−Body内部には、フレームが結合されているかどうかを示すF−TYPEフィールドと、結合フレーム数を示すNumフィールドと、Numフィールドで示された数のDATAフィールドと、DATAフィールド長を示すLENGTHフィールド等が含まれている。なお、第3図のデータフレームフォーマットでは、IEEE802.11の詳細なフィールドや変調方式等に依存する各無線パケットに共通に付加されるフィールドを説明の便宜上省略する。
つづいて、本実施の形態におけるフレーム結合ユニット31の処理を、図面を用いて詳細に説明する。なお、第4図は、本実施の形態のShared−Memory33内の送信側Shared−Memory33aの一例を示す図である。送信側Shared−Memory33aは、一定サイズM1に分割されており、それぞれの領域M10(結合後の先頭フレーム:次送信フレーム),M11(2番目のフレーム),M12(3番目のフレーム),M13(4番目のフレーム)には、フレームID,宛先MACアドレス,送信元MACアドレス,結合数,最大結合数,現在のフレーム長,最大フレーム長等が含まれたフレーム管理情報K10と、複数のフレームを格納できるデータフィールドK11と、が含まれている。それぞれのデータフィールドには、たとえば、基地局1のアクセス系終端ユニット13または無線端末2A,2Bの情報機器本体21A,21BからのフレームD10a,D10b,D11a,D11b,D12a,D12b,D12c,D13aが含まれている。
第5図は、フレーム結合ユニット31の処理を示すフローチャートである。ここでは、一例として、上記第4図の送信側Shared−Memory33aの領域M10に、無線ユニット15(または25A,25B)における次送信パケットが保存されていることを前提とし、結合情報とEnable信号を用いたフレーム結合処理について説明する。なお、以降では、説明の便宜上、基地局1のフレーム結合ユニット31の処理について説明するが、無線端末2A,2Bのフレーム結合ユニット31についても同様に動作する。
まず、フレーム結合ユニット31では、たとえば、アクセス系終端ユニット13からのフレームを受信すると(第5図、ステップS1)、受信フレームを結合すべきかどうかを決定するためにフレーム内の検査用情報を検査する(ステップS2)。検査の結果、たとえば、フレーム結合を行わない場合には(ステップS2,No)、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared−Memory33aに保存する(ステップS12)。具体的には、第4図に示すように、フレームD13aをフレーム管理情報とともに、送信側Shared−Memory33aの領域M13に保存する。なお、上記検査用情報としては、たとえば、MACアドレス,IPアドレス,TCPのポート番号,TOSフィールド(パケットの優先度を記述するフィールド)等を用いることとする。また、場合によっては、個々のMACアドレス,IPアドレス,TCPのポート番号等に対して異なる条件を設けることも可能とする。
また、ステップ2による検査の結果、フレーム結合を行う場合(ステップS2,Yes)、フレーム結合ユニット31では、送信側Shared−Memory33aを検査し(ステップS3)、送信側Shared−Memory33a内に既に条件を満たすフレームが存在するかどうかを判断する(ステップS5)。判断の結果、送信側Shared−Memory33a内に条件を満たすフレームが存在しない場合には(ステップS5,No)、上記同様、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared−Memory33aに保存する(ステップS12)。
また、ステップS5の判断の結果、送信側Shared−Memory33a内に既に条件を満たすフレームが存在する場合(ステップS5,Yes)、フレーム結合ユニット31では、当該送信側Shared−Memory33a内に存在するフレームが上記先頭フレーム(領域M10)を構成するフレームであるかどうかを検査する(ステップS6)。検査の結果、先頭フレームを構成していない場合には(ステップS6,No)、現在の結合数が、結合情報に基づいて決定した最大結合数を越えているかどうかを検査し(ステップS10)、結合可能であれば(ステップS10,Yes)、既存のフレームの後ろに受信フレームを結合する(ステップS11)。具体的には、第4図に示すように、フレームD11bを領域M11のD11aの後ろに、フレームD12cを領域M12のD12bの後ろに、それぞれ保存する。一方、結合数が既に最大結合数に達し、結合不可能であれば(ステップS10,No)、上記同様、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared−Memory33aに保存する(ステップS12)。
なお、上記最大結合数は、無線ユニット15から定期的に更新される結合情報に応じてフレーム結合ユニット31内で決定されることとし、たとえば、使用可能な無線周波数帯域が広い場合や、MIMO(Multiple Input Multiple Output)等を用いて空間的に帯域が広い場合や、または多値変調等を使用し変調効率がよい場合は大きくし、逆に広い無線周波数帯域やMIMOを使用できない場合や、伝播状況が悪く変調方式の効率を落として送信している場合には小さくする。
また、ステップS6の検査の結果、送信側Shared−Memory33a内に存在するフレームが上記先頭フレーム(領域M10)を構成するフレームである場合は(ステップS6,Yes)、無線アクセス方式としてCSMAを用いている基地局1の無線ユニット15が、たとえば、バックオフ値が大きいこと,一定時間まで帯域が予約されていること,または受信中であること等、を理由として、一定時間以上にわたってメディアにアクセスすることができない場合がある。そこで、フレーム結合ユニット31では、Enable信号に基づいて、さらなるフレーム結合が可能であるかどうか、すなわち、フレームを追加するための時間があるかどうか、を検査する(ステップS7)。その結果、結合可能(Enable信号=1)であれば(ステップS7,Yes)、さらに現在の結合数が、結合情報に基づいて決定した最大結合数を越えているかどうかを検査し(ステップS8)、結合可能(結合数<結合最大数)であれば(ステップS8,Yes)、既存のフレームの後ろに受信フレームを結合する(ステップS9)。具体的には、第4図に示すように、フレームD10bを領域M10のD10aの後ろに保存する。
なお、フレームを結合するための時間がない場合(ステップS7,No)、または、現在の結合数が既に最大結合数に達していると判断された場合(ステップS8,No)、フレーム結合ユニット31では、上記同様、受信フレームを新規フレームとしてフレーム管理情報とともに送信側Shared−Memory33aに保存する(ステップS12)。
その後、送信側Shared−Memory33aに書き込まれた送信フレームは、基地局1の無線ユニット15にて決定される送信タイミングで読み出され、無線LAN標準化規格IEEE802.11で標準化されたIEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g規格等に準拠した無線信号に変換され、アンテナ12から送信される。上記送信フレームは、送信時にフレーム長が最大結合数あるいは最大フレーム長に達していなくてもよい。
なお、本実施の形態では、フレームを結合するための判断処理に最大結合数を用いたが、最大フレーム長、または無線帯域および変調効率等に関係して算出されるパラメータ等で実現することも可能である。また、検査用情報は、MACアドレス等に限定するものではなく、TOSフィールド,IPアドレス,TCPのポート番号等としてもよい。また、個々のMACアドレス,TOSフィールド,IPアドレス,TCPのポート番号等に対して異なる最大結合数や最大フレーム長の条件を設けることも可能である。また、アプリケーションやサービス内容に応じて上記最大結合数や最大フレーム長等の条件を変化させることも可能である。また、アプリケーションやサービス内容に応じてShared−Memory33a内の順番を入れ替えることも可能である。
つづいて、本実施の形態におけるフレーム分割ユニット32の処理を、図面を用いて詳細に説明する。なお、第6図は、本実施の形態のShared−Memory33内の受信側Shared−Memory33bの一例を示す図である。受信側Shared−Memory33bは、一定サイズM2に分割されており、それぞれの領域M20,M21,M22,M23には、フレームID,宛先MACアドレス,送信元MACアドレス等が含まれたフレーム管理情報K20と、単一フレームを格納できるデータフィールドK21と、が含まれている。それぞれのデータフィールドには、たとえば、基地局1の無線ユニット15または無線端末2A,2Bの無線ユニット25A,25Bからの受信フレームを分割した後のフレームD20a,D21a,D22a,D23aが含まれている。
第7図は、フレーム分割ユニット32の処理を示すフローチャートである。ここでは、一例として、第3図に示すフレームフォーマットのように結合された受信フレームに対するフレーム分割処理について説明する。なお、以降では、説明の便宜上、基地局1のフレーム分割ユニット32の処理について説明するが、無線端末2A,2Bのフレーム分割ユニット32についても同様に動作する。
まず、フレーム分割ユニット32では、たとえば、無線ユニット15からのフレームを受信すると(第7図、ステップS21)、フレームフォーマットを確認するために、フレーム内の検査用情報であるF−TypeフィールドおよびNUMフィールド(第3図参照)等を抽出する(ステップS22、ステップS23)。その結果、F−TypeフィールドおよびNUMフィールドを持つような結合フレームであれば(ステップS24,Yes)、当該受信フレームを分割すべきフレームと決定する。一方、F−TypeフィールドおよびNUMフィールド等を持たないようなフレームであれば(ステップS24,No)、フレーム分割ユニット32では、当該受信フレームを管理情報とともに受信側Shared−Memory33bに書き込む(ステップS29)。具体的には、たとえば、領域M20に管理情報とフレームD20aを書き込む。
また、ステップ24による判断の結果、フレーム分割を行う場合(ステップS24,Yes)、フレーム分割ユニット32では、初期値(i=1)を設定し(ステップS25)、受信側Shared−Memory33bに対するフレーム管理情報と受信フレームの書き込み処理を、フレーム結合数:NUM回にわたって繰り返し実行する(ステップS26、S27、S28)。たとえば、NUM=3の場合には、分割後の第1のフレームD21aをフレーム管理情報とともに領域M21に書き込み、つぎに、分割後の第2のフレームD22aをフレーム管理情報とともに領域M22に書き込み、最後に、分割後の第3のフレームD23aをフレーム管理情報とともに領域M23に書き込む。
その後、受信側Shared−Memory33bに書き込まれた受信フレームは、基地局1のアクセス系終端ユニット13から読み出され、外部のアクセスラインに対応した処理が行われる。
このように、本実施の形態においては、たとえば、家庭/オフィス向けの無線ネットワークを構成する基地局1および無線端末2A,2Bが、MACアドレス,IPアドレス,TOSフィールド等のパケット情報を用いて、外部からの複数の受信フレームを適切に結合して送信し、受信側にて結合されたフレームを適切に分割することとした。これにより、ヘッダ等のオーバヘッドが低減され、単位時間に占めるユーザーデータ送信時間の割合が増加するので、無線伝送の広帯域化に応じた実効速度が得られ、さらにシステムスループットの向上を実現できる。
また、CSMA/CAを利用する基地局1および無線端末2A,2Bが、一定時間以上にわたってメディアにアクセスすることができず、次のアクセスまでに時間がある場合、つぎのアクセスタイミングまで受信フレームの結合処理を継続することとした。これにより、CSMA/CAにおけるキャリアセンスを行うためのフレーム間のアイドル時間および無線フレーム応答(ACK,NAK)の送信処理時間を大幅に低減できるので、さらなるシステムスループットの向上を実現できる。
なお、本実施の形態では、基地局に無線端末が接続される無線通信システムについて示しているが、これに限らず、たとえば、無線端末同士が独自のネットワークを構築し、通信を行うアドホックネットワークについても適用可能である。また、本実施の形態におけるインタフェースユニット内部の構成は、フレーム結合処理および分割処理を実現できるのであれば、他の構成でもよい。また、複数の受信フレームを結合する場合のフレームフォーマットは、第3図に限らず、フレーム結合処理および分割処理を実現できれば、他の構成でもよい。また、本実施の形態の処理は、CSMA/CAに限らず、TDMA(Time Division Multiple Access)、Polling等の無線アクセス方式についても適用可能である。
実施の形態2.
以下、実施の形態2の基地局および無線端末の処理について説明する。なお、本実施の形態における無線通信システム(家庭/オフィス向けの無線ネットワーク)の構成については、先に説明した実施の形態1の第1図と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、第2図に示すインタフェースユニット14,24A,24Bと同様の構成についても、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態で用いるフレームフォーマットについては、先に説明した実施の形態1の第3図と同様である。以下では、実施の形態1と異なる処理についてのみ説明する。
ここで、実施の形態2のフレーム結合ユニット31aの処理を、図面を用いて詳細に説明する。第8図は、フレーム結合ユニット31aの構成を示す図であり、このフレーム結合ユニット31aは、基地局1のアクセス系終端ユニット13または無線端末2A,2Bの情報機器本体21A,21Bから送られてくる受信フレームを解析するフレーム解析ユニット41と、フレーム結合条件を指定する結合条件指定ユニット42と、上記受信フレームの一部情報等を格納するメモリーユニット43と、Shared−Memory33に受信フレームを書き込む処理および受信フレームを結合する処理を行うフレーム書き込みユニット44と、を備える。なお、ここでは、説明の便宜上、基地局1のフレーム結合ユニット31aの処理について説明するが、無線端末2A,2Bのフレーム結合ユニット31aについても同様に動作する。
まず、フレーム結合ユニット31aでは、フレーム解析ユニット41が、アクセス系終端ユニット13から送られてくる受信フレームの、MACアドレス,IPアドレス,TOSフィールド,RTP(Real−time Transport Protocol)フィールド等を確認する。
つぎに、結合条件指定ユニット42では、上記受信フレームのMACアドレス,IPアドレス,TOSフィールド,RTPフィールド等に対する結合条件を検査し、受信フレームの処理を決定する。たとえば、本実施の形態においては、VoIP(Voice over IP)データを結合条件として説明を行う。
つぎに、フレーム書き込みユニット44では、現在のShared−Memory33に、以前に受信したフレームがどのように保持されているかを調べるためにメモリーユニット43を調査し、最大結合数および最大フレーム長等を確認し、受信フレームの処理を決定する。たとえば、Shared−Memory33内に結合可能なフレームが存在しない場合、フレーム書き込みユニット44では、実施の形態1と同様の処理で、当該受信フレームを新規にShared−Memory33に保存し、さらに、書き込み処理後の情報をメモリーユニット43に追加する。なお、無線ユニット15によってShared−Memory33内のフレームが読み出された場合には、メモリーユニット43の内容も更新する。
一方、メモリーユニット43を調査し、Enable信号や結合情報の条件によってShared−Memory33に書き込み可能な場合、フレーム書き込みユニット44では、その受信フレームを、実施の形態1と同様の処理で、Shared−Memory33内の特定箇所に書き込み、結合する。
なお、本実施の形態においては、VoIPデータを結合条件としているので、無線ユニット15から送信されるデータフレームフォーマットの宛先MACアドレスをブロードキャストアドレスとし、さらに、Frame−Body内部のDATAフィールドには上記受信フレームのMACアドレスを含むこととする。
つづいて、実施の形態2のフレーム分割ユニット32aの処理を、図面を用いて詳細に説明する。第9図は、フレーム分割ユニット32aの構成を示す図であり、このフレーム分割ユニット32aは、基地局1の無線ユニット15、または無線端末2A,2Bの無線ユニット25A,25Bから送られてくる受信フレームを検査するフレーム解析ユニット51と、その解析結果に基づいてShared−Memory33に書き込みを行うフレーム書き込みユニット52と、を備える。なお、ここでは、説明の便宜上、無線端末のフレーム分割ユニット32aの処理について説明するが、基地局1のフレーム分割ユニット32aについても同様に動作する。
まず、フレーム解析ユニット51では、無線ユニット15から送られてくる受信フレームのFrame−Bodyを検査し、単一データからなるフレームであれば、フレーム書き込みユニット52が、そのフレームをShared−Memory33に書き込む。
一方、上記検査の結果、宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスが書かれ、かつFrame−Body内に複数の宛先MACアドレスを含むVoIPデータが含まれている場合、フレーム解析ユニット51では、Frame−Body内の自端末MACアドレス宛のデータのみを取り出し、フレーム書き込みユニット52が、Shared−Memory33に取り出したデータを書き込む。
このように、本実施の形態においては、複数の同一アプリケーションを結合し、無線ユニットがブロードキャストアドレスにて送信し、受信側がブロードキャストアドレスとして受け取ったデータの中から自端末宛の情報のみを抜き出し、Shared−Memoryに書き込むこととした。これにより、複数の端末に対するフレームを1つのブロードキャストデータとして送信することができ、無線アクセス方式等のオーバヘッドを減らすことができるので、フレームの処理遅延の削減およびシステムスループットの向上を実現できる。
なお、本実施の形態においては、VoIPデータを結合条件とする場合について説明したが、これに限らず、TOSフィールド,IPアドレス,TCPのポート番号等の情報を用いることとしてもよい。
実施の形態3.
以下、実施の形態3の基地局および無線端末の処理について説明する。なお、本実施の形態における無線通信システム(家庭/オフィス向けの無線ネットワーク)の構成については、先に説明した実施の形態1の第1図と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、第2図に示すインタフェースユニット14,24A,24Bと同様の構成についても、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態で用いるフレームフォーマットについては、先に説明した実施の形態1の第3図と同様である。以下では、実施の形態1と異なる処理についてのみ説明する。
本実施の形態では、IEEE802.11eにおいて規定されているEDCA(Enhanced Distributed Channel Access)を用いたQoS(Quality of Service)に準拠するための構成を示す。一例として、基地局1が無線端末2Aに対してQoSデータを伝送するモデルについて説明する。なお、本実施の形態においては、アプリケーション毎に区分けされたshared−memory33を備え、フレーム結合ユニット31が、前述した実施の形態と同様の処理で、所定のアプリケーション毎にフレームを結合することを前提とする。
たとえば、フレーム結合ユニット31により結合されたフレームは、無線ユニット15によって、プライオリティ毎のキューに格納され、プライオリティに準じて送信される(EDCA)。なお、無線ユニット15は、一例として、EDCA方式を用いることとしたが、これに限らず、HCCA(HCF(Hybrid Coordination Function)Controlled Channel Access),PCF(Point Coordination Function),DCF(Distributed Coordination Function)を用いることとしてもよい。
一方、無線端末2Aでは、無線ユニット25Aが受信した結合フレームに誤りがなければ、ACKを返信する。そして、受信した結合フレームは、前述の実施の形態1または実施の形態2と同様の処理で分割され、情報機器本体21Aに伝送される。なお、本実施の形態では、結合フレームに対して1つのACKを返信することとしてもよいし、結合されたアプリケーション毎にACKを返信することとしてもよい。
このように、本実施の形態においては、アプリケーション毎に区分けされたshared−memory33を備え、プライオリティ毎にフレーム結合を行うこととした。これにより、プライオリティが高い順にフレーム送信を行うことができる。
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、基地局1から無線端末2AへのQoSデータの伝送処理について示したが、送信処理,受信処理を行う装置については一切制限を持たない。また、本実施の形態では、プライオリティ毎の結合フレームの送信処理について説明したが、これに限らず、プライオリティと伝送量に基づいて複数のアプリケーションのフレームを1つのフレームに結合し、ブロードキャストにて送信することとしてもよい。また、ストリーミングデータのようにパケット遅延について制約が設けられているアプリケーションについては、許容される時間内でのみで結合することとしてもよい。また、本実施の形態では、基地局と無線端末との間の通信について説明したが、これに限らず、無線端末は、基地局以外に、当該基地局に属する他の無線端末に対するフレームを含めてブロードキャストにて送信することも可能である。
また、本実施の形態では、第5図における結合処理において、受信フレームとともにShared−Memory33に保存するフレーム管理情報として、さらに、QoS情報,アプリケーション情報,パケット遅延に対する制約情報を加える。
実施の形態4.
以下、実施の形態4の基地局および無線端末の処理について説明する。なお、本実施の形態における無線通信システム(家庭/オフィス向けの無線ネットワーク)の構成については、先に説明した実施の形態1の第1図と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。また、第2図に示すインタフェースユニット14,24A,24Bと同様の構成についても、同一の符号を付してその説明を省略する。また、本実施の形態で用いるフレームフォーマットについても、先に説明した実施の形態1の第3図と同様である。また、フレーム結合ユニットおよびフレーム分割ユニットについては、先に説明した実施の形態2の第8図,第9図と同様である。以下では、実施の形態2と異なる処理についてのみ説明する。
本実施の形態では、まず、基地局におけるフレーム結合ユニット31a内のフレーム解析ユニット41が、アクセス系終端ユニット13から送られてくる受信フレームのMACアドレス,IPアドレスなどから、送信先端末を特定する。
つぎに、結合条件指定ユニット42では、上記受信フレームの送信先から結合条件を検査し、受信フレームの処理を決定する。本実施の形態では、たとえば、ブロードキャスト(マルチキャスト)されるストリーミングデータフレームとポーリング制御されたユニキャストのデータフレームとを結合する。
つぎに、フレーム書き込みユニット44では、現在のShared−Memory33に、以前に受信したフレームがどのように保持されているかを調べるためにメモリーユニット43を調査し、最大結合数および最大フレーム長等を確認し、受信フレームの処理を決定する。たとえば、Shared−Memory33内に結合可能なフレームが存在しない場合、フレーム書き込みユニット44では、実施の形態1と同様の処理で、当該受信フレームを新規にShared−Memory33に保存し、さらに、書き込み処理後の情報をメモリーユニット43に追加する。なお、無線ユニット15によってShared−Memory33内のフレームが読み出された場合には、メモリーユニット43の内容も更新する。
一方、メモリーユニット43を調査し、Enable信号や結合情報の条件によってShared−Memory33に結合可能なフレームが存在する場合、フレーム書き込みユニット44では、その受信フレームを、実施の形態1と同様の処理で、Shared−Memory33内の特定箇所に書き込み、結合する。
なお、本実施の形態においては、結合条件としてポーリング制御のユニキャストのデータフレームがある場合、1つのユニキャストのデータフレームとブロードキャスト(マルチキャスト)される複数のストリーミングデータフレームとを結合する。一方、上記ユニキャストのデータフレームがない場合においては、ブロードキャスト(マルチキャスト)される複数のストリーミングデータフレームだけを結合する。このとき、結合されたユニキャストのデータフレームの情報が記載されるフィールドには、送信先無線端末のIPアドレスとMACアドレスを記載する。
つづいて、実施の形態4のフレーム分割ユニット32aの処理について説明する。たとえば、無線端末のフレーム解析ユニット51では、無線ユニット15から送られてくる受信フレームのFrame−Bodyを検査し、単一データからなるフレームであれば、フレーム書き込みユニット52が、そのフレームをShared−Memory33に書き込む。
また、上記検査の結果、宛先MACアドレスとしてブロードキャストアドレスが書かれ、かつFrame−Body内に自端末のグループアドレスを含むストリーミングデータフレームが含まれている場合、フレーム書き込みユニット52が、そのフレームをShared−Memory33に書き込む。
また、上記検査の結果、宛先MACアドレスが自端末のポーリング制御中のデータフレームが含まれている場合、フレーム解析ユニット51では、Frame−Body内の自端末宛のデータのみを取り出し、フレーム書き込みユニット52が、そのデータをShared−Memory33に書き込む。さらに、ポーリング制御中のデータフレームを受信した端末は、送信元装置に対してACKフレームを返信する。
このように、本実施の形態においては、ポーリング制御中のデータフレームとブロードキャスト(マルチキャスト)のストリーミングデータとを結合することした。これにより、複数の端末に情報を配信しながら、個別の端末に対して通信を行うことができる。
なお、本実施の形態においては、一例としてポーリング制御を用いる場合について説明したが、制御方式として、DCF,EDCA,HCCAなどを用いた場合についても同様に適用可能である。また、実施の形態3で示したプライオリティ別の制御を同時に実施することとしてもよい。
また、基地局と無線端末については第1図の構成を用いることとしたが、通信の対象は基地局間や無線端末間であってもよい。また、本実施の形態では、基地局と無線端末との間の通信について説明したが、無線端末は、基地局以外に、当該基地局に属する他の無線端末に対するフレームを含めて送信することも可能である。
Claims (38)
- 無線LANシステムを構成し、一方で外部のアクセスラインに接続可能な基地局において、
前記システム内で無線信号の送受信処理を行い、かつ使用可能な無線帯域および変調方式に応じて最大結合数または最大フレーム長を決定するための結合情報と、結合可能であることを示すための結合可否情報と、を生成する結合情報生成手段と、
前記結合情報、前記結合可否情報、および所定のパケット情報に基づいて、外部のアクセスラインから受信した複数のフレームを結合させるフレーム結合手段と、
一方で、前記無線信号を受信した場合に、相手側装置によって結合された複数のフレームを分割するフレーム分割手段と、
を備えることを特徴とする基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在する場合、
前記結合可能フレームが結合後の先頭フレームを構成するフレームではなく、かつ、現在の結合数が前記結合情報に基づいて決定された最大結合数または最大フレーム長を越えていなければ、前記結合可能フレームの後ろに受信フレームを結合することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在する場合、
前記結合可能フレームが結合後の先頭フレームを構成するフレームであり、前記結合可否情報がフレーム結合可能であることを示し、かつ、現在の結合数が前記結合情報に基づいて決定された最大結合数または最大フレーム長を越えていなければ、前記結合可能フレームの後ろに受信フレームを結合することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在しない場合、当該受信フレームを、フレーム結合に関する所定の情報であるフレーム結合管理情報とともに保存することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合管理情報として、フレームIDと、宛先MACアドレスと、送信元MACアドレスと、現在の結合数または現在のフレーム長と、最大結合数、最大フレーム長、または無線帯域および変調方式に関係して算出される値と、を保存することを特徴とする請求の範囲第4項に記載の基地局。
- 前記フレーム分割手段は、
前記無線信号に分割すべき受信フレームを検出した場合、当該受信フレームを、分割するための情報として含まれているフレーム結合数に応じて分割し、さらに分割後のフレームを既知のフレーム管理情報ともに保存することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームを結合すべきかどうかを決定するために、フレーム内の検査用情報として、MACアドレス、IPアドレス、TCPのポート番号、TOSフィールドを用いることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - さらに、個々のMACアドレス、IPアドレス、TCPのポート番号、TOSフィールドに対して異なる条件を設け、これらのパケット情報を用いて複数のフレームを適切に結合することを特徴とする請求の範囲第7項に記載の基地局。
- 前記フレーム結合手段は、
アプリケーションやサービス内容に応じて前記最大結合数または前記最大フレーム長を変化させることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
アプリケーションやサービス内容に応じて結合後のフレームの送信順を入れ替えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 無線LANシステムを構成し、一方で情報機器本体に接続可能な無線端末において、
前記システム内で無線信号の送受信処理を行い、かつ使用可能な無線帯域および変調方式に応じて最大結合数または最大フレーム長を決定するための結合情報と、結合可能であることを示すための結合可否情報と、を生成する結合情報生成手段と、
前記結合情報、前記結合可否情報、および所定のパケット情報に基づいて、前記情報機器本体から受信した複数のフレームを結合させるフレーム結合手段と、
一方で、前記無線信号を受信した場合に、相手側装置によって結合された複数のフレームを分割するフレーム分割手段と、
を備えることを特徴とする無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在する場合、
前記結合可能フレームが結合後の先頭フレームを構成するフレームではなく、かつ、現在の結合数が前記結合情報に基づいて決定された最大結合数または最大フレーム長を越えていなければ、前記結合可能フレームの後ろに受信フレームを結合することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在する場合、
前記結合可能フレームが結合後の先頭フレームを構成するフレームであり、前記結合可否情報がフレーム結合可能であることを示し、かつ、現在の結合数が前記結合情報に基づいて決定された最大結合数または最大フレーム長を越えていなければ、前記結合可能フレームの後ろに受信フレームを結合することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在しない場合、当該受信フレームを、フレーム結合に関する所定の情報であるフレーム結合管理情報とともに保存することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合管理情報として、フレームIDと、宛先MACアドレスと、送信元MACアドレスと、現在の結合数または現在のフレーム長と、最大結合数、最大フレーム長、または無線帯域および変調方式に関係して算出される値と、を保存することを特徴とする請求の範囲第14項に記載の無線端末。
- 前記フレーム分割手段は、
前記無線信号に分割すべき受信フレームを検出した場合、当該受信フレームを、分割するための情報として含まれているフレーム結合数に応じて分割し、さらに分割後のフレームを既知のフレーム管理情報ともに保存することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームを結合すべきかどうかを決定するために、フレーム内の検査用情報として、MACアドレス、IPアドレス、TCPのポート番号、TOSフィールドを用いることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - さらに、個々のMACアドレス、IPアドレス、TCPのポート番号、TOSフィールドに対して異なる条件を設け、これらのパケット情報を用いて複数のフレームを適切に結合することを特徴とする請求の範囲第17項に記載の無線端末。
- 前記フレーム結合手段は、
アプリケーションやサービス内容に応じて前記最大結合数または前記最大フレーム長を変化させることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
アプリケーションやサービス内容に応じて結合後のフレームの送信順を入れ替えることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在する場合、
前記結合可能フレームが無線帯域の使用状況に応じて算出されるキャリアセンス時のバックオフ時間により次の送信までに時間があり、現在の結合数が、前記結合情報に基づいて決定された最大結合数、最大フレーム長、または無線帯域および変調方式に関係して算出される値、を超えていなければ、前記結合可能フレームの後ろに受信フレームを結合することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
受信フレームと結合可能なフレームが存在する場合、
前記結合可能フレームが無線帯域の使用状況に応じて算出されるキャリアセンス時のバックオフ時間により次の送信までに時間があり、現在の結合数が、前記結合情報に基づいて決定された最大結合数、最大フレーム長、または無線帯域および変調方式に関係して算出される値、を超えていなければ、前記結合可能フレームの後ろに受信フレームを結合することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
送信先が異なる同一アプリケーションのフレームを結合し、当該結合フレームをブロードキャストにて送信可能とすることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム分割手段は、
前記送信先が異なるフレームを含む結合フレームを受信した場合、自局宛のデータのみを取り出すことを特徴とする請求の範囲第23項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
送信先が異なる同一アプリケーションのフレームを結合し、当該結合フレームをブロードキャストにて送信可能とすることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム分割手段は、
前記送信先が異なるフレームを含む結合フレームを受信した場合、自端末宛のデータのみを取り出すことを特徴とする請求の範囲第25項に記載の無線端末。 - 前記フレーム結合手段は、
QoSに基づいて、アプリケーションが異なるフレーム、または、アプリケーションおよび送信先が異なるフレーム、を結合し、当該結合フレームをブロードキャストにて送信可能とすることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム分割手段は、
前記アプリケーションが異なるフレーム、または、前記アプリケーションおよび送信先が異なるフレーム、を含む結合フレームを受信した場合、自局宛のデータのみを取り出すことを特徴とする請求の範囲第27項に記載の基地局。 - さらに、受信した結合フレームに誤りがなければ、当該結合フレームに対して1つのACKを返信するか、または、アプリケーション毎にACKを返信することを特徴とする請求の範囲第28項に記載の基地局。
- 前記フレーム結合管理情報として、さらに、QoS情報と、アプリケーション情報と、パケット遅延に対する制約情報と、を保存することを特徴とする請求の範囲第5項に記載の基地局。
- 前記フレーム結合手段は、
QoSに基づいて、アプリケーションが異なるフレーム、または、アプリケーションおよび送信先が異なるフレーム、を結合し、当該結合フレームをブロードキャストにて送信可能とすることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム分割手段は、
前記アプリケーションが異なるフレーム、または、前記アプリケーションおよび送信先が異なるフレーム、を含む結合フレームを受信した場合、自端末宛のデータのみを取り出すことを特徴とする請求の範囲第31項に記載の無線端末。 - さらに、受信した結合フレームに誤りがなければ、当該結合フレームに対して1つのACKを返信するか、または、アプリケーション毎にACKを返信することを特徴とする請求の範囲第32項に記載の無線端末。
- 前記フレーム結合管理情報として、さらに、QoS情報と、アプリケーション情報と、パケット遅延に対する制約情報と、を保存することを特徴とする請求の範囲第15項に記載の無線端末。
- 前記フレーム結合手段は、
ユニキャストのデータフレームとブロードキャスト(マルチキャスト)のストリーミングデータフレームとを結合し、当該結合フレームをブロードキャストにて送信可能とすることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の基地局。 - 前記フレーム分割手段は、
前記ユニキャストのデータフレームと前記ブロードキャストのストリーミングデータフレームが含まれた結合フレームを受信した場合、自局宛のデータのみを取り出すことを特徴とする請求の範囲第35項に記載の基地局。 - 前記フレーム結合手段は、
ユニキャストのデータフレームとブロードキャスト(マルチキャスト)のストリーミングデータフレームとを結合し、当該結合フレームをブロードキャストにて送信可能とすることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の無線端末。 - 前記フレーム分割手段は、
前記ユニキャストのデータフレームと前記ブロードキャストのストリーミングデータフレームが含まれた結合フレームを受信した場合、自端末宛のデータのみを取り出すことを特徴とする請求の範囲第37項に記載の無線端末。
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