JPWO2006106634A1 - 無線lanシステム、その基地局および端末局 - Google Patents

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Abstract

ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応した無線LANシステムにおいて、基地局APを介して端末局STA間でデータ通信を行うイントラストラクチャーモードと、端末局STA間で直接データ通信を行うDirect Linkとを有し、基地局APは、端末局STAからのDirect LinkでのQoS帯域確保要求に対して、Direct Linkで必要とする帯域Wの2倍の帯域2Wを確保する処理を実行することにより、第2通信モードの解除時においてもデータ転送のQoSを確保する。

Description

本発明は、無線LANシステム、その基地局および端末局に関し、詳細には、ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応した無線LANシステム、その基地局および端末局に関する。
従来、コンピュータネットワークなどにおいては、パケット通信方式と呼ばれる通信方式によってパケットの送受信が行われている。昨今では、例えば家庭内LAN(Local Area Network)などにおいて、無線を利用したネットワークを構築する需要が高まっている。このような無線LANは、有線のLANと比較して、ケーブルなどの配線を設置する必要がなく、また、LANに接続される端末の移動の自由度が増大するという利点を有している。
無線LANの標準規格としては、IEEE802.11無線通信方式(ANSI/IEEE Std 802.11,1999 Editionに準拠する方式)が存在している。このIEEE802.11の中でも、使用する周波数帯域や通信速度などに応じて、さらに細かく規格が区分されている。
無線LANなどのネットワークにおいては、ネットワークに接続される複数の通信装置は、パケットの送受信に関して、1つのネットワーク経路を時分割で共用していることになる。このようなシステムでは、送信権の管理方法によって、帯域利用の効率が大きく変化することになる。
例えば映像などの動画データを、無線LANを介してストリーミングで送受信するような場合、送信権の管理を的確に行わないと、受信側において映像のコマ落ちや映像の乱れ、音声の途切れなどが生じることが考えられる。そこで、QoS(Quality of Service)を考慮した規格として、IEEE802.11eが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
図15は、IEEE802.11eによるQoSデータ転送を説明するための図であり、図15−1は、IEEE802.11eに準拠した無線LANシステムの構成を示す図であり、図15−2は、IEEE802.11eによるQoSデータ転送のシーケンスの一例を示す図である。図15において、IEEE802.11eでは、STA(STATION:端末局)501がAP(ACCESS POINT:基地局)500に対して、必要な帯域などのパラメータを送信すると、AP500がSTA501に対してポーリングによって送信権を与え、競合のないデータ転送を行う。これにより、QoSを確保したデータ転送を行うことができる。
図16は、Direct LinkおよびDirect Link解除時の問題を説明するための図であり、図16−1は、Direct Linkの解除前と解除後を説明するための図であり、図16−2は、Direct Linkの解除前と解除後の使用帯域を説明するための図である。従来のIEEE802.11規格では、APが存在するネットワーク(インフラストラクチャモード)におけるデータ転送を必ずAP経由で行わなければならないが、IEEE802.11eでは、STA同士のデータ転送をAPを介さずに直接行えるDirect Linkという機能が存在する。Direct Linkを用いると、AP経由のデータ転送に比べ、必要とする帯域を半分にすることができる。
図16−1において、(1’)は、STA603,604間のDirect Linkによる通信、(3)、(4)は、STA601,602間のAP600を経由した通信を示している。Direct Linkを何らかの理由(STA同士が離れる、間に遮蔽物が入るなど)で解除しなければならない場合には、AP600経由の通信(1),(2)となるため、データ転送に必要な帯域がDirect Link時の2倍になる。この場合、別のSTAがQoSデータ転送のための帯域を確保している場合などには、図16−2に示すように、AP600経由の通信(1),(2)に必要な帯域を確保できず、データ転送のQoSを確保できなくなる可能性がある。
http://www.ili-info.com/ieee802drafts/平成17年3月31日
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基地局を介して端末局間でデータ通信を行う第1通信モードと、端末局間で直接データ通信を行う第2通信モードとを有する無線LANシステムにおいて、第2通信モードの解除時においてもデータ転送のQoSを確保することが可能な無線LANシステム、その基地局および端末局を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応した無線LANシステムにおいて、前記基地局を介して前記端末局間でデータ通信を行う第1通信モードと、前記端末局間で直接データ通信を行う第2通信モードとを有し、前記基地局は、前記端末局からの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、帯域W2を確保する処理を実行し、前記帯域W2は、前記第2通信モードで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域であることを特徴とする。
また、本発明は、ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応し、かつ、前記基地局を介して前記端末局間でデータ通信を行う第1通信モードと、前記端末局間で直接データ通信を行う第2通信モードとを有する無線LANシステムの基地局において、前記端末局からの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、前記第2通信モードで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域W2を確保する処理を実行することを特徴とする。
また、本発明は、ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応し、かつ、前記基地局を介して前記端末局間でデータ通信を行う第1通信モードと、前記端末局間で直接データ通信を行う第2通信モードとを有する無線LANシステムの端末局において、上位レイヤからの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、前記第2通信モードで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域W2を要求するQoS帯域確保要求を前記基地局に送信することを特徴とする。
図1は、実施の形態1に係る無線LANシステムの構成例を示す図である。 図2は、AP(基地局)の構成例を示す図である。 図3は、STA(端末局)の構成例を示す図である。 図4は、無線LANシステムのレイヤ構造(ネットワークプロトコルスタック)を示す図である。 図5は、Direct Link使用時のQoS帯域確保およびポーリング開始までのシーケンスを示す図である。 図6は、Direct Link使用時のQoS帯域確保処理を詳細に説明するためのフローチャートである。 図7−1は、ADDTS QoS Action Requestフレームの構成を示す図である。 図7−2は、TS Infoフィールドのフォーマットを示す図である。 図8−1は、ADDTS QoS Action Responseフレームの構成を示す図である。 図8−2は、Schedule Infoフィールドのフォーマットを示す図である。 図9は、APの状態遷移と帯域の割り当てを説明するための図である。 図10は、APのスケジューリングの一例を示す図である。 図11は、APの状態遷移と帯域の割り当てを説明するための図である。 図12は、APのスケジューリングの一例を示す図である。 図13は、Direct Link使用時のQoS帯域確保処理を詳細に説明するためのフローチャートである(端末局STAが第1の動作を行う場合、基地局APが第2の動作を行う場合)。 図14は、Direct Link使用時のQoS帯域確保処理を詳細に説明するためのフローチャートである(端末局STAが第2の動作を行う場合、基地局APが第1の動作を行う場合)。 図15−1は、IEEE802.11eに準拠した無線LANシステムの構成を示す図である。 図15−2は、IEEE802.11eによるQoSデータ転送のシーケンスの一例を示す図である。 図16−1は、Direct Linkの解除前と解除後を説明するための図である。 図16−2は、Direct Linkの解除前と解除後の使用帯域を説明するための図である。
符号の説明
1 無線LANシステム
AP 基地局
STA1A〜STAnB 端末局
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 入力装置
105 表示装置
106 外部インターフェ−ス
107 バスインターフェース
150 無線LAN装置
151 アンテナ
152 送受信部
153 データバッファ
154 制御部
155 スケジューリング部
156 記憶部
200 端末本体
201 CPU
202 ROM
203 RAM
204 入力装置
205 表示装置
206 バスインターフェース
300 無線LAN装置
301 アンテナ
302 送受信部
303 データバッファ
304 制御部
401 アプリケーション層
402 プレゼンテーション層
403 セッション層
404 トランスポート層
405 ネットワーク層
406 MAC層(データリンク層)
407 物理層
以下に、この発明につき最良な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必要であるとは限らない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る無線LANシステム1のシステム構成例を示す図である。図1に示す無線LANシステム1は、IEEE802.11eに準拠した構成となっている。同図に示すように、無線LANシステム1は、基地局APと、端末局STA1A〜STAnBとを備えた構成となっている。以下、端末局STA1A〜STAnBを特に区別する必要がない場合には「STA」と表記する。
この無線LANシステム1では、APが、STA1A〜STAnBからの送信要求を考慮して、STA1A〜STAnBに送信権を与えるためのスケジューリングを行っている。APは、このスケジューリングに基づいて、送信権を付与することを示すQoS CF−Pollと呼ばれるパケットをSTA1A〜STAnBに対して送信する。QoS CF−Pollには、TXOP LIMITと呼ばれる、送信権が付与される期間(TXOP(Transmission Opportunity)の情報が含まれており、QoS CF−Pollの宛先となっているSTAは、このTXOP期間でデータの送信が許される。
また、STAは、TXOP期間において予定していたデータ送信が終了した時点で、QoS Nullと呼ばれるパケットをAPに送信する。QoS Nullには、STAにおける送信バッファに残っている未送信のデータ量に関する情報、あるいは、この未送信のデータを送信するのに必要とされる時間などの情報が含まれている。APは、このQoS NullをSTAから受信することによって、STA1A〜STAnBにおける送信状況を把握し、これに基づいて上記したスケジューリングを行うことになる。
図2は、APのハードウェア構成例を示す図である。APは、図2に示すように、装置全体の制御を行うCPU101と、CPU101が実行するプログラムやデータ等を格納したROM102と、CPU101のワークエリアとして使用されるRAM103と、キーボード、タッチパネル、およびポインティングデバイス等からなる入力装置104と、液晶表示パネルやCRT等で構成される表示装置105と、イーサーネット、USB、およびRS−232Cなどを使用して外部機器と接続するための外部インターフェース106と、拡張バスを使用して無線LAN装置150と接続するためのバスインターフェース107と、無線LAN装置150とを備えている。
無線LAN装置150は、アンテナ151と、データの送受信を行う送受信部152と、データを一時的に格納するデータバッファ153と、無線LAN装置150の各部の動作を制御する制御部154と、スケジューリング部155と、QoSデータ転送パラメータを格納する記憶部156と、を備えている。スケジューリング部155は、記憶部156に格納されたQoSデータ転送パラメータを基に、帯域確保要求に対する可否判定ならびにスケジューリングを行う。また、スケジューリング部155は、スケジューリングに従って、ポーリングのタイミング生成を行う。
APの無線LAN装置150の各種設定は、入力装置104、または、外部インターフェース106を介して、イーサーネット、USB、RS−232Cなどに接続される外部機器によって行われる。
図3は、STAのハードウェア構成例を示す図である。STAは、図3に示すように、ノートPC等の端末本体200と、端末本体200に挿入されて無線信号の送受信や無線信号等の制御を行うハードウェアやファームウェアとが搭載された無線LAN装置(例えば、無線LANカード)300とから構成される。
端末本体200は、装置全体の制御を行うCPU201と、CPU201が実行するプログラムやデータ等を格納したROM202と、CPU201のワークエリアとして使用されるRAM203と、キーボード、タッチパネル、およびポインティングデバイス等からなる入力装置204と、液晶表示パネルやCRT等で構成される表示装置205と、拡張バスを使用して無線LAN装置300と接続するためのバスインターフェース206と、を備えている。
無線LAN装置300は、アンテナ301と、データの送受信を行うための送受信部302と、データを格納するためのデータバッファ303と、無線LAN装置300の各部を制御する制御部304とを備えている。STAの無線LAN装置300の各種設定は、入力装置204によって行われる。
図4は、無線LANシステム1のレイヤ構造(ネットワークプロトコルスタック)を示す図である。同図に示すプロトコルスタックは、OSI参照モデルに準拠している。OSIモデルでは、ネットワーキングプロトコルは、7つの論理層、すなわち、アプリケーション層401,プレゼンテーション層402、セッション層403,トランスポート層404、ネットワーク層405、MAC層(データリンク層)406、および物理層407の階層内に位置する。データユニットは、層の間のインターフェースを介して渡される。データユニットは、送信元を高位層から低位層に下るように送られるにつれ、各層においてその層に関連するプロトコルに従って順々にカプセル化され、最低層において実際に送信される。送信先において、データユニットは、層を上るように送られ、データユニットをカプセル化しているヘッダが順々に除去される。
本発明は、主としてMAC層406の動作に関わるものであり、QoS帯域確保はMAC層406にて行われ、その要求はネットワーク層405以上のレイヤ401〜405すなわち上位レイヤ401〜405によって発行される。
図5は、Direct Link使用時のQoS帯域確保およびポーリング開始までのシーケンスを示す図である。以下の説明では、STA1Aを送信局、STA1Bを受信局とした場合について説明する。
図5において、STA1Aでは、上位レイヤからのDirect LinkによるQoSデータ転送要求があると、DLS Request(Direct Link Set−up Request:Direct Link設定要求)をAPに送信する。APは、DLS Requestを受信すると、STA1BにDLS Requestを送信する。STA1Bは、DLS Requestを受信すると、DLS Response(Direct Link設定応答)をAPに送信する。
APは、DLS Responseを受信すると、STA1AにDLS Responseを送信する。そして、APは、Direct Linkの設定を行う。
STA1Aは、DLS Responseを受信すると、ADDTS QoS Action Request(QoS帯域確保要求)をAPに送信する。APは、ADDTS QoS Action Requestを受信すると、QoS帯域を確保して、ADDTS QoS Action Response(QoS帯域確保応答)をSTA1Aに送信する。STA1Aは、ADDTS QoS Action Responseを受信すると、上位レイヤにQoS帯域確保結果通知を行う。
APは、QoS帯域確保が完了すると、ポーリングを開始し、STA1Aに、QoS CF−Pollを送信し、STA1AとSTA1B間でDirect Linkによるデータ通信が行われる。
図6は、Direct Link使用時のQoS帯域確保処理を詳細に説明するためのフローチャートである。図7−1は、ADDTS QoS Action Requestフレームの構成を示す図、図7−2は、図7−1のTS Infoフィールドのフォーマットを示す図、図8−1は、ADDTS QoS Action Responseフレームの構成を示す図、図8−2は、図8−1のSchedule Infoフィールドのフォーマットを示す図である。
図6において、STAでは、上位レイヤから帯域幅WのQoS帯域確保要求を受信すると(ステップS1)、APに対して、帯域幅Wを要求するQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を送信する(ステップS2)。
ADDTS QoS Action Requestフレームは、図7−1に示す構成となっており、Frame Control:フレームの種類(Type=Management,Subtype=Action)、Duration/ID:NAVの設定値、DA:送信先のMACアドレス、SA:送信元のMACアドレス、BSSID:ネットワークの属するBSSID、Sequence Control:シーケンス番号・フラグメント番号、Category Code:QoS Management(01)、QoS Action Code:ADDTS Request(00)、Dialog Token:応答と関連付けられる任意の値、Element ID:後ろにTSPEC Elementが続く(0D)、Length:TSPEC Elementの長さ(55octet)、TS Info:(図7−2参照)、Nominal MSDU Size:MSDUの公称サイズ、Maximum MSDU Size:MSDUの最大サイズ、Minimum Service Interval:ポーリングの最小間隔[マイクロ秒]、Maximum Service Interval:ポーリングの最大間隔[マイクロ秒]、Inactivity Interval:伝送停止から帯域削除までの時間[マイクロ秒]、Suspension Interval:伝送停止からポーリング停止までの時間[マイクロ秒]、Service Start Time:ポーリングを開始するまでの時間[マイクロ秒]、Minimum Data Rate:最小データレート[bps]、Mean Data Rate:平均データレート[bps]、Peak Data Rate:最大データレート[bps]、Burst Size:最大データバーストサイズ、Delay Bound:許容遅延時間[マイクロ秒]、Minimum PHY Rate:最小PHYレート[bps]、Surplus Bandwidth Allowance:MSDU送信時に必要とされる余剰分、FCS:誤り検出符号である。
TS Infoフィールドのフォーマットは、図7−2に示す構成となっており、Traffic Type:トラフィックパターン(連続or間欠)、TSID:トラフィックの識別に使用(送信元STAが設定)、Direction:データ伝送方向(Uplink,Downlink,DirectLink,Bidirectional)、Access Policy:アクセス方式(EDCA:アクセス衝突あり、HCCA:アクセス衝突なし)、Aggregation:スケジューリング関連、APSD:電源制御関連、User Priority:優先順位、TSInfo Ack Policy:ACKの種類、Schedule:電源制御関連である。
APは、STAからQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を受信すると(ステップT1)、確保可能な帯域幅を判断し(ステップT2)、確保可能な帯域幅が帯域幅W未満である場合には、STAに対してQoS帯域確保が失敗である旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT3)。また、APは、確保可能な帯域幅が帯域幅W以上で2W未満の場合には、記憶部156にQoSデータ転送パラメータ(帯域W)を保存し(ステップT4)、STAに対して帯域幅Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT5)。また、APは、確保可能な帯域幅が帯域幅2W以上の場合には、記憶部156にQoSデータ転送パラメータ(帯域2W)を保存し(ステップT6)、STAに対して帯域幅2Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT7)。
ADDTS QoS Action Responseフレームは、図8−1に示す構成となっており、Frame Control:フレームの種類(Type=Management,Subtype=Action)、Duration/ID:NAVの設定値、DA:送信先のMACアドレス、SA:送信元のMACアドレス、BSSID:ネットワークの属するBSSID、Sequence Control:シーケンス番号・フラグメント番号、Category Code:QoS Management(01)、QoS Action Code:ADDTS Response(01)、Dialog Token:対応する要求のDialog Tokenと同値、Status Code:QoS帯域確保結果、Element ID:後ろにTS Delayが続く(2B)、Length:TS Delayの長さ(4octet)、Delay:次のQoS帯域確保要求まで空けておかなければならない時間(1024マイクロ秒単位)、Element ID:後ろにTSPEC Elementが続く(0D)、Length:TSPEC Elementの長さ(55octet)、TS Info:(図7−2参照)、Nominal MSDU Size:MSDUの公称サイズ、Maximum MSDU Size:MSDUの最大サイズ、Minimum Service Interval:ポーリングの最小間隔[マイクロ秒]、Maximum Service Interval:ポーリングの最大間隔[マイクロ秒]、Inactivity Interval:伝送停止から帯域削除までの時間[マイクロ秒]、Suspension Interval:伝送停止からポーリング停止までの時間[マイクロ秒]、Service Start Time:ポーリングを開始するまでの時間[マイクロ秒]、Minimum Data Rate:最小データレート[bps]、Mean Data Rate:平均データレート[bps]、Peak Data Rate:最大データレート[bps]、Burst Size:最大データバーストサイズ、Delay Bound:許容遅延時間[マイクロ秒]、Minimum PHY Rate:最小PHYレート[bps]、Surplus Bandwidth Allowance:MSDU送信時に必要とされる余剰分、Medium Time:占有可能時間(32マイクロ秒単位、1秒あたり)、Element ID:後ろにSchedule Elementが続く(0F)、Length:Schedule Elementの長さ(12octet)、Schedule Info:(図8−2参照)、Service Start Time:ポーリングを開始するまでの時間[マイクロ秒]、Service Interval:ポーリング間隔[マイクロ秒]、Specification Interval:正しくスケジューリングされていることを確認する間隔(1024マイクロ秒単位)、FCS:誤り検出符号である。
Schedule Infoフィールドのフォーマットは、図8−2に示す構成となっており、Aggregation:スケジューリング関連、TSID:トラフィックの識別に使用(送信元STAが設定)、Direction:データ伝送方向(Uplink,Downlink,DirectLink,Bidirectional)である。
STAでは、APからQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を受信すると(ステップS3)、上位レイヤにQoS帯域確保結果を通知する(ステップS4)。
このように、APは、STAでDirect Linkを使用する場合には、STAからの帯域Wを要求するQoS帯域確保要求に対して、2倍の帯域2Wを確保することとしたので、Direct Linkが解除された場合においても、データ伝送のQoSを確保することが可能となる。すなわち、Direct Link解除時は、STA間の通信にAPが介在することになり、APへの上り通信と、APからの下り通信が発生する。このそれぞれにDirect Link設定時に確保した帯域2Wの半分の帯域Wを割り当てられることにより、QoSを維持することができる。このような処理は、Direct Link設定時に、解除後の必要帯域を予め確保するため、確実に行うことができる。
なお、APは、STAでDirect Linkを使用する場合に、STAからの帯域Wを要求するQoS帯域確保要求に対して、内部的には、2倍の帯域2Wを確保し、スケジューリングでは、STAに帯域Wを割り当てることにしてもよい。この場合、APは、STAでDirect Linkが解除された場合には、内部的に確保した2Wの帯域を直ちに割り当てることができるので、Direct Link解除時においてもQoSを維持することができる。
図9は、APの状態遷移と帯域の割り当ての一例を説明するための図である。図10は、APのスケジューリングの一例を示す図である。図10に示す例では、STA1AとSTA1BがQoSデータ転送している例を示している。図9において、APは各STA1A〜nAからのQoS帯域要求を取りまとめ、スケジューリングを行う。APは、スケジューリングに基づき、STA1Aに、QoS CF−Pollフレームを送信してポーリング(ポーリング1)を行う。QoS CF−Pollフレーム(ポーリングフレーム)には、ポーリング対象STAのMACアドレス、送信期間等の情報が格納されている。所定の送信期間を与えられたSTA1Aは、送信データがなくなるとQoS NullフレームをAPに送信し、余った帯域を返却する。余った帯域(時間)は、ポーリングを行わずに競合のある通信(通常の通信)が行われる。これは通信品質上ベストエフォート通信ということになる。ここで、ベストエフォート期間=ポーリング周期−QoS伝送時間となる。送信期間が終了すると、APは、次のSTA2Aに対しポーリング(ポーリング2)を行う。
このように、Direct Link使用時に実際に必要となる帯域Wの2倍の帯域2Wを確保しても、その半分の実際には使われない帯域Wはベストエフォート通信に用いられる。
上記図9および図10では、STAから返却された帯域をベストエフォート通信に使用することとしたが、APは、QoS Nullフレームを受信した場合に、ポーリング時刻を早めてつぎのポーリングを行うことにしても良い。図11は、APの状態遷移と帯域の割り当てを説明するための図(他の例)、図12は、APのスケジューリングの一例を示す図である(他の例)。図12に示す例では、STA1AとSTA1BがQoSデータ転送している例を示している。
図11において、APは、スケジューリングに基づき、STA1Aに、QoS CF−Pollフレームを送信してポーリング(ポーリング1)を行う。所定の送信期間を与えられたSTA1Aは、送信データがなくなるとQoS NullフレームをAPに送信し、余った帯域を返却する。APは、QoS Nullフレームを受信すると、ポーリング時刻を早めて、次のSTA2Aに対しポーリング(ポーリング2)を行う。ポーリングを早めて余った帯域(時間)は、ベストエフォート通信が行われる。ここで、ベストエフォート期間=ポーリング周期−ポーリング期間の合計となる。
以上説明したように、実施の形態1に係る無線LANシステムによれば、APは、端末局STAからのDirect LinkでのQoS帯域確保要求に対して、Direct Linkで必要とする帯域Wの2倍の帯域2Wを確保することとしたので、Direct Linkが解除された場合においても、データ伝送のQoSを確保することが可能となる。
(実施の形態2)
IEEE802.11eに準拠した従来のAPおよびSTAは、上述したように、Direct Link使用時に、QoS帯域として帯域Wを確保する構成である(図16参照)。これに対して、本発明に係るAPおよびSTAは、IEEE802.11eに準拠した構成であるが、Direct Link使用時に、QoS帯域として2倍の帯域である帯域2Wを確保する構成である。実施の形態2では、本発明に係るAPおよびSTAと、従来のAPおよびSTAとが混在した場合においても、Direct Link使用時に、QoS帯域として2倍の帯域である帯域2Wを確保する方法を説明する。以下、IEEE802.11eに準拠した従来のAPおよびSTAを第1の動作を行うAPおよびSTAと称し、本発明に係るAPおよびSTAを第2の動作を行うAPおよびSTAと称する。
なお、第1の動作を行うAPおよびSTAと、第2の動作を行うAPおよびSTAとを識別する方法は、各種の方法が考えられるが、例えば、APからの識別情報(ビーコン等に含める)を用いる方法、(2)STAに予め設定(設定スイッチ、制御プログラム等を使用)する方法、また、(3)APへの接続時すなわちアソシエーション時にSTAが識別情報を送信して、APが識別情報を記憶する方法、(4)QoS帯域確保要求パケットに識別情報を含める方法等が考えられ、本発明では、いずれの方法を使用することにしても良く、識別方法は限定されるものではない。
図13は、Direct Link使用時のQoS帯域確保処理を詳細に説明するためのフローチャートであり、STAが第1の動作を行う場合、APが第2の動作を行う場合である。
図13において、STAでは、上位レイヤから帯域幅WのQoS帯域確保要求を受信すると(ステップS11)、APに対して、帯域幅WとしたQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を送信する(ステップS12)。
APは、STAからQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を受信すると(ステップT11)、確保可能な帯域幅を判断し(ステップT12)、確保可能な帯域幅が帯域幅W未満である場合には、STAに対してQoS帯域確保が失敗である旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT13)。また、APは、確保可能な帯域幅がW以上で2W未満の場合には、記憶部156にQoSデータ転送パラメータ(帯域W)を保存し(ステップT14)、STAに対して帯域幅Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT16)。また、APは、確保可能な帯域幅が帯域幅2W以上の場合には、記憶部156にQoSデータ転送パラメータ(帯域2W)を保存し(ステップT15)、STAに対して帯域幅Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT16)。
STAでは、APからQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を受信すると(ステップS13)、上位レイヤにQoS帯域確保結果を通知する(ステップS14)。
このように、APは、STAでDirect Linkを使用する場合には、STAからの帯域Wを要求するQoS帯域確保要求に対して、内部的には、2倍の帯域2Wを確保し、スケジューリングでは、STAに帯域Wを割り当てることとしたので、STAでDirect Linkが解除された場合には、内部的に確保した2Wの帯域を直ちに割り当てることができるので、Direct Link解除時においてもQoSを維持することができる。
なお、例えば、STAが、与えられた送信期間内に送信データがなくなっても余った帯域を返却しないようなIEEE802.11e以外の無線LANシステムである場合に、APを、帯域確保の可否判定のため内部的にはSTAからの要求の2倍の帯域を確保しておき、スケジューリングではSTAからの要求通りの帯域を割り当てる構成とすることができる。
また、APは、実施の形態1と同様に、帯域2Wが確保可能な場合には、帯域2Wを確保する構成を採用することにしても良い。
図14は、Direct Link使用時のQoS帯域確保処理を詳細に説明するためのフローチャートであり、STAが第2の動作を行う場合、APが第1の動作を行う場合である。
図14において、STAでは、上位レイヤから帯域幅WのQoS帯域確保要求を受信すると(ステップS21)、APに対して、帯域幅2Wを要求するQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を送信する(ステップS22)。
APは、STAから帯域幅2Wを要求するQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を受信すると(ステップT21)、STAからの帯域幅2Wの帯域確保要求が受け入れ可能であるか否かを判定する(ステップT22)。APは、帯域幅2Wを確保可能である場合には、記憶部156にQoSデータ転送パラメータ(帯域2W)を保存し(ステップT23)、STAに対して帯域幅2Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT25)。他方、APは、帯域幅2Wを確保可能でない場合には、帯域幅2Wの確保に失敗した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT24)。
STAでは、APからQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を受信すると(ステップS23)、帯域幅2Wの確保に成功したか否かを判断する(ステップS24)。STAは、帯域幅2Wの確保に成功した場合には、上位レイヤに帯域幅2Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保結果を通知する(ステップS28)。他方、STAは、帯域幅2Wの確保に失敗した場合には、APに対して、帯域幅Wを要求するQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を送信する(ステップS25)。
APは、STAから帯域幅Wを要求するQoS帯域確保要求パケット(ADDTS QoS Action Requestフレーム)を受信すると(ステップT26)、STAからの帯域幅Wの帯域確保要求が受け入れ可能であるか否かを判定する(ステップT27)。APは、帯域幅Wを確保可能である場合には、記憶部156にQoSデータ転送パラメータ(帯域W)を保存し(ステップT28)、STAに対して帯域幅Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT30)。他方、APは、帯域幅Wを確保可能でない場合には、帯域幅Wの確保に失敗した旨のQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を送信する(ステップT29)。
STAでは、APからQoS帯域確保応答パケット(ADDTS QoS Action Response)を受信すると(ステップS26)、帯域幅Wの確保に成功したか否かを判断する(ステップS27)。STAは、帯域幅Wの確保に成功した場合には、上位レイヤに帯域幅Wの確保に成功した旨のQoS帯域確保結果を通知する一方(ステップS30)、帯域幅Wの確保に失敗した場合には、上位レイヤに帯域幅Wの確保に失敗した旨のQoS帯域確保結果を通知する(ステップS29)。
以上説明したように、実施の形態2によれば、本発明に係るAPおよびSTAと、従来のAPおよびSTAとが混在した場合においても、Direct Link使用時に、QoS帯域として2倍の帯域である帯域2Wを確保することができ、Direct Linkが解除された場合においても、データ伝送のQoSを確保することが可能となる。
なお、上記実施の形態1,2では、APは、Direct Link設定時にDirect Linkで必要とする帯域Wの2倍の帯域2Wを確保する場合について説明したが、確保する帯域はDirect Linkで必要とする帯域Wの2倍の帯域2Wに限定されるものではなく、Direct Linkで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域W2を確保できれば、本発明の課題を解決することができる。
また、上記実施の形態1,2の無線LANシステム1は、様々な通信ネットワークシステムで適用可能なものであるが、一例としては、家庭用電化製品に無線通信機能が内蔵され、これらを家庭内LANとして相互に接続するようなネットワークシステムなどに好適に用いることができる。例えば、APを、家庭内の全ての無線通信機器の管理を行うためのセットトップボックスに対応させ、STA1Aを、例えば動画再生装置としてのDVDプレイヤや、BS/CSチューナーなどに対応させ、STA1Bを例えば表示装置としてのテレビジョンに対応させ、DVDプレイヤあるいはBS/CSチューナーがテレビジョンに対して動画像を送信していて、セットトップボックスがその通信を管理する実施例が考えられる。
本発明に係る無線LANシステム、その基地局および端末局は、帯域保証を行い、かつ、端末局間で直接データ通信可能なシステムに広く利用可能であり、特に、IEEE802.11eを利用した無線LANシステムに適している。

Claims (12)

  1. ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応した無線LANシステムにおいて、
    前記基地局を介して前記端末局間でデータ通信を行う第1通信モードと、前記端末局間で直接データ通信を行う第2通信モードとを有し、
    前記基地局は、前記端末局からの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、帯域W2を確保する処理を実行し、
    前記帯域W2は、前記第2通信モードで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域であることを特徴とする無線LANシステム。
  2. 前記端末局は、上位レイヤからの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、前記第2通信モードで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域W2を要求するQoS帯域確保要求を前記基地局に送信し、
    前記基地局は、前記帯域W2を要求するQoS帯域確保要求に対して、前記帯域W2を確保する処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の無線LANシステム。
  3. 前記基地局は、前記帯域W2を確保に失敗した場合には、前記帯域W2の確保に失敗した旨のQoS帯域確保結果を前記端末局に送信し、
    前記端末局は、前記帯域W2の確保に失敗した旨のQoS帯域確保結果を受信した場合には、前記帯域W1を要求するQoS帯域確保要求を前記基地局に再送し、
    前記基地局は、前記端末局からの帯域W1を要求するQoS帯域確保要求に対して、前記帯域W1を確保する処理を実行することを特徴とする請求項2に記載の無線LANシステム。
  4. 前記端末局は、上位レイヤからの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、前記第2通信モードで必要とする帯域W1を要求するQoS帯域確保要求を前記基地局に送信し、
    前記基地局は、前記帯域W1を要求するQoS帯域確保要求に対して、内部メモリには前記帯域W2を記録する一方、前記帯域W1を確保する処理を実行することを特徴とする請求項1に記載の無線LANシステム。
  5. 前記無線LANシステムは、IEEE802.11eに準拠しており、前記第2の通信モードは、Direct Linkであることを特徴とする請求項1に記載の無線LANシステム。
  6. ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応し、かつ、前記基地局を介して前記端末局間でデータ通信を行う第1通信モードと、前記端末局間で直接データ通信を行う第2通信モードとを有する無線LANシステムの基地局において、
    前記端末局からの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、前記第2通信モードで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域W2を確保する処理を実行することを特徴とする無線LANシステムの基地局。
  7. 前記帯域W2を確保に失敗した場合には、前記帯域W1を確保する処理を実行することを特徴とする請求項6に記載の無線LANシステムの基地局。
  8. 前記端末局からの前記第2通信モードでの前記帯域W1を要求するQoS帯域確保要求に対して、内部メモリには前記帯域W2を記録する一方、前記帯域W1を確保する処理を実行することを特徴とする請求項6に記載の無線LANシステムの基地局。
  9. 前記無線LANシステムは、IEEE802.11eに準拠しており、前記第2の通信モードは、Direct Linkであることを特徴とする請求項6に記載の無線LANシステムの基地局。
  10. ネットワークを介して互いに接続される、複数の端末局および基地局とで構築され、QoSに対応し、かつ、前記基地局を介して前記端末局間でデータ通信を行う第1通信モードと、前記端末局間で直接データ通信を行う第2通信モードとを有する無線LANシステムの端末局において、
    上位レイヤからの前記第2通信モードでのQoS帯域確保要求に対して、前記第2通信モードで必要とする帯域W1の2倍以上の帯域W2を要求するQoS帯域確保要求を前記基地局に送信することを特徴とする無線LANシステムの端末局。
  11. 前記基地局から前記帯域W2の確保に失敗した旨のQoS帯域確保結果を受信した場合には、前記帯域W1を要求するQoS帯域確保要求を前記基地局に再送することを特徴とする請求項10に記載の無線LANシステムの端末局。
  12. 前記無線LANシステムは、IEEE802.11eに準拠しており、前記第2の通信モードは、Direct Linkであることを特徴とする請求項10に記載の無線LANシステムの端末局。
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