無線通信方法、及び無線通信システム
【課題】同報パケットに対する一斉応答における衝突確率を低減するランダムアクセスの技術を提供すること。
【解決手段】無線応答端末１００はパケット受信時に受信品質取得手段１０３で回線品質情報を取得する。乱数生成手段１０４は回線品質情報に基づいてランダム遅延用の乱数を再計算する。同報応答判別手段１０２が受信したパケットを、同報パケット、かつ、何らかの応答を要求するパケットと判断した場合、再計算しておいた乱数を衝突低減ランダム遅延手段１０７に設定することにより、異なる回線品質の端末間で衝突が発生する確率を低減する。
【解決手段】無線応答端末１００はパケット受信時に受信品質取得手段１０３で回線品質情報を取得する。乱数生成手段１０４は回線品質情報に基づいてランダム遅延用の乱数を再計算する。同報応答判別手段１０２が受信したパケットを、同報パケット、かつ、何らかの応答を要求するパケットと判断した場合、再計算しておいた乱数を衝突低減ランダム遅延手段１０７に設定することにより、異なる回線品質の端末間で衝突が発生する確率を低減する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットを送信するときにランダム遅延を挿入して端末間の衝突確率を低減する機能を有するランダムアクセス方式の無線通信システムに関し、特に同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信するときの各端末間パケットの衝突回避方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランダムアクセス方式を採用している通信システムとしては無線LANが有名である。ランダムアクセス方式では、パケットを送信するときに各端末間で独立な乱数を発生させ、ランダムな遅延を入れることにより確率論的手法により衝突の発生を低減している。この仕組みに関しては、無線LANの標準規格である８０２．１１のドキュメント（非特許文献１）に「Random backoff time」として記載されている。
【０００３】
802.11標準化規格によれば、パケットを送信しようとする端末は乱数を用いてランダム遅延を挿入し、他の端末との衝突確率を低減する。しかし、完全に衝突を回避することは不可能なため、仮に衝突が発生したときは次回生成する乱数をより大きくすることでランダム遅延を長くし、再度衝突が発生することを予防している。
【０００４】
上記、無線LANのアクセス方式ではランダム遅延により衝突確率を低減するという基本機能を提供しているが、あくまでも確率論的に衝突を回避しているだけであり、原理的に衝突を完全に回避することは不可能である。よって、パケットが集中した場合には衝突が発生してしまう。そこで、パケットが集中する場合の衝突確率をより低減するための技術として、特許文献１に記載された発明がある。
【０００５】
特許文献１に記載された発明によれば、同報パケットに対する一斉応答など、パケットの集中することがわかっている場合には、一斉応答の要因になっているパケット（この場合は同報パケット）に乱数情報を入れ、一斉応答を要求する側が応答パケットを生成する側のランダム遅延を制御している。例えば、一斉応答が予想される同報パケットに、普通より大きな乱数生成を指示する情報を載せることで、一斉応答の衝突確率を低減する。
【非特許文献１】IEEE802.11標準化団体 “Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications” ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition (R2003)、 ７５ページの”9.2.4 Random backoff time”
【特許文献１】特開平１１−５５１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第一の問題点は、同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信する場合、複数の端末間で送信タイミングが集中し、衝突確率が高くなる現象が発生することである。
【０００７】
無線LANに代表されるランダムアクセス方式では乱数によるランダム遅延を挿入することで衝突確率を低減しているが、発生させる乱数をあまり大きくすると送信までの無駄な待ち時間が増える。また、逆にあまり小さくすると同じ乱数を発生させてしまう可能性が高くなり、衝突による再送が発生してシステム全体の効率が下がる。よって、一般的には小さくなく、かつ大きくない適当な値が用いられている。
【０００８】
無線LANの場合、発生させる乱数範囲の初期値は［０、１５］（０〜１５の範囲で乱数を生成）であり、衝突が起きるたびに[０、３１]→[０、６３]→…→[０、１０２３]と生成乱数を増やしていく。
【０００９】
同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信する場合、複数の端末が同時に送信パケットを生成する。よって、送信タイミングが集中し、衝突確率が普通の運用に比べて高くなる。仮に、同報パケットを受信する端末が20台あったとすると、無線LANの乱数範囲初期値[０、１５]では最大でも１６通りの乱数しか生成できず、必ず同じ値を生成する端末が存在する。よって、確実に衝突が発生して無線回線効率の低下と衝突による送達遅延が発生する。
【００１０】
第二の問題点は、特許文献１に記載された発明のように、パケットの集中することがわかっている状況で一斉応答の要因になっているパケットに乱数情報を入れ、一斉応答を要求する側が応答パケットを生成する側のランダム遅延を制御する方式では、乱数に関する追加情報を載せる必要があり、フレームフォーマットの互換性が保てない。また、互換性を保とうとして一斉応答が要求されているかどうかに関わらず同報パケットかどうかだけで判断してランダム遅延を大きくする方法では、一斉応答が要求されてない場合の遅延が無駄に増大して伝送効率が下がる。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的はランダムアクセス方式を用いた通信方式において、プロトコルの互換性を保ちながら、同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信する場合の送信タイミング集中による衝突を回避することにより、伝送効率の向上を実現する無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明は、同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、前記無線送信端末から送信された同報パケットを受信し、前記同報パケットに対する応答パケットを送信する前に、ランダム遅延を挿入して複数端末間でのパケット衝突確率を低減する機能を有する複数の無線応答端末からなる無線通信システムにおける無線津通信方法であって、前記無線応答端末が同報パケットを受信したときの受信品質から該ランダム遅延を算出することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明は、無線通信システムであって、同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段とを備える複数の無線応答端末とを有することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明は、無線送信端末からの同報パケットを受信する無線応答端末であって、前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明は、受信手段１０１がパケットを受信すると、受信品質取得手段１０３で受信電界強度などの受信品質を取得し、乱数生成手段１０４が受信品質に基づいてランダム遅延用の乱数を計算する。同報応答判別手段１０２は受信手段１０１が受信したパケットが同報かつ何らかの応答を要求するパケットかどうか判断し、応答パケット生成手段１０６で応答パケットを生成するとともに乱数設定手段１０５が衝突低減ランダム遅延手段１０７に乱数を再設定する。送信手段１０８は衝突低減ランダム遅延手段１０７に設定された遅延時間待ってからパケットを送信する。乱数生成手段１０４は、受信品質取得手段１０３が計測した回線品質情報によって異なる基準の乱数を生成するため、受信回線品質の異なる端末間での衝突確率低減が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ランダムアクセス方式において、同報パケットによる一斉問い合わせに対する応答パケットの衝突確率が低減する。その理由は、同報パケットを受信したときの回線品質に応じて衝突低減ランダム遅延の乱数初期値を変えることにより、異なる無線回線品質端末間での衝突を極力回避しているからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態を示している。
【００１９】
１００は無線応答端末送受信ブロック全体である。１０１は受信手段であり、無線回線からのパケットを受信する。１０８は送信手段であり、無線回線へパケットを送信する。１０７は衝突低減ランダム遅延手段であり、パケット送信時にランダム遅延を挿入する。受信手段１０１、送信手段１０８、衝突低減ランダム遅延手段１０７は従来技術からすでに備わっている機能である。
【００２０】
１０３は受信品質取得手段であり、受信手段１０１がパケットを受信したときの受信品質を取得する。無線通信では受信品質として受信電界強度を用いることが多いが、それ以外にも無線誤り訂正回路から取得する誤り率や無線部のフェージング特性なども利用できる。
【００２１】
１０４は乱数生成手段であり、受信品質取得手段１０３で取得した受信品質に基づいたランダム遅延用の乱数を生成する。
【００２２】
１０２は同報応答判別手段であり、受信手段１０１が受信したパケットが同報パケットかつ、何らかの応答を要求するパケットかどうか判断する。
【００２３】
１０６は応答パケット生成手段であり、同報応答判別手段１０２の判定結果により応答パケットを生成する。
【００２４】
１０５は乱数設定手段であり、同報応答判別手段１０２の判定結果により、乱数生成手段１０４で生成した乱数を衝突低減ランダム遅延手段１０７に再設定する。
【００２５】
以上詳細に実施例の構成を述べたが、衝突低減ランダム遅延手段１０７は、当業者にとってよく知られており、またその内部構成は本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。
【００２６】
次に、図１に示した無線応答端末送受信ブロックの動作について説明する。
【００２７】
受信手段１０１でパケットを受信すると、受信品質取得手段１０１はパケットを受信したときの受信品質情報を取得する。
【００２８】
乱数生成手段１０４は、受信品質取得手段１０３で取得した受信品質に基づいたランダム遅延用の乱数を生成する。
【００２９】
同報応答判別手段１０２は、受信手段１０１で受信したパケットが同報パケットかつ何らかの応答を要求するパケットかどうか判断し、該当する場合は応答パケット生成手段１０６で応答用のパケットを生成する。
【００３０】
乱数設定手段１０５は同報応答判別手段１０２の判定結果により、乱数生成手段１０４で生成した乱数を衝突低減ランダム遅延手段１０７に再設定する。
【００３１】
応答パケット生成手段１０６で生成したパケットは衝突低減ランダム遅延手段１０７に設定した時間遅延した後、送信手段１０８により無線回線に送信される。
【００３２】
上述の動作を図２のシステム構成と図３のシーケンス図で示す。尚、説明をより具体的にするために、無線LANに本特許を適用したと仮定して動作シーケンスを示す。また、システム構成を以下のとおり仮定する。
（Ａ）無線応答端末を４台
（Ｂ）受信品質を受信電界強度で計測する
（Ｃ）４台の無線応答端末の受信電界強度を絶対値ではなく、至近距離で通信したときのエラーフリーな状態を基準にして割合（パーセント）で表す。
【００３３】
図２に示すとおり、無線送信端末２０１、４つの無線応答端末２０２〜２０５で無線通信システムを構成し、無線送信端末２０１から同報パケットを送信し、無線応答端末２０２〜２０５が一斉に応答パケットを返すシーケンスを想定する。
【００３４】
図３を用いて動作シーケンスを説明する。
【００３５】
無線送信端末２０１が何らかの応答パケットを要求する同報パケット３２１を送信すると、４台の無線応答端末２０２〜２０５には無線の伝播遅延を除いて同時に到達する。無線応答端末２０２〜２０５は同報パケット３２１を受信するときに受信電界強度を測定し、強度に応じた乱数を生成する。なお、本実施例では生成した乱数の値を各々７、１２、１９、７１とする。
【００３６】
無線応答端末２０２〜２０５は同報パケット３２１に対する応答パケットを生成するが、無線ＬＡＮのＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）アルゴリズムに従い、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）期間３０２の固定遅延時間待つ。
【００３７】
ＤＩＦＳ期間３０２待った後、各無線応答端末２０２〜２０５は、バックオフ３０３と呼ばれるランダム遅延時間待ってから送信を開始する。この例では生成した乱数を各々７、１２、１９、７１としたので、バックオフ３０３の開始時の乱数初期値３２２〜３２５は、７、１２、１９、７１となる。
【００３８】
設定した乱数は各々一定間隔でカウントダウンされ、値がゼロとなった時点でパケットを送信する。この例では無線応答端末２０２が最初にゼロとなるので、無線応答端末２０２から応答パケット３２６が送信される。尚、この後の送信手順は無線ＬＡＮのＤＣＦアルゴリズムに従い、ＳＩＦＳ期間３０４待った後、無線送信端末２０１からＡＣＫ３２７が送信されて、無線応答端末２０２の応答パケット送信手順は完了する。
【００３９】
まだ送信が完了していない他の無線応答端末２０３〜２０５はバックオフ期間３０３の終了とともに停止してあったカウントダウンを、２度目のバックオフ期間３０８で再開する。２度目のバックオフ期間３０８では無線応答端末２０３の乱数が最初にゼロとなり、応答パケット３２８を送信する。無線応答端末２０２の応答パケット３２６と同様にＤＣＦアルゴリズムに従いＳＩＦＳ期間３１０を経た後、ＡＣＫ３２９を送信して手順が終了する。
【００４０】
シーケンスの記載はここで終了しているが、無線応答端末２０４、及び無線応答端末２０５も同様に応答パケットを送信する。
【００４１】
ここで、図４および図５にバックオフ期間３０３で設定した乱数初期値３２２〜３２５である７、１２、１９、７１の計算方法を示す。
【００４２】
図４には本実施例で仮定する受信電界強度とＣＷ（無線ＬＡＮ規格に記載されているＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ）の対応関係を示している。図５で示したとおり、本実施例では各無線応答端末２０２〜２０５の受信電界強度が異なり、それぞれ１００％、１００％、９０％、７５％と仮定している。
【００４３】
図５によれば無線応答端末２０２および無線応答端末２０３の受信電界強度は１００％であり、図４からＣＷの値は１５となる。生成する乱数の範囲は０〜ＣＷであり、ＣＷ＝１５の場合の乱数範囲は０〜１５となる。同様に無線応答端末２０４では受信電界強度が９０％のため、乱数範囲は０〜３１となる。無線応答端末２０５では受信電界強度が７５％のため、乱数範囲は０〜１２７となる。
【００４４】
以上の手順で生成すべき乱数範囲が確定し、この範囲に従って乱数初期値を生成する。本実施例ではそれぞれ７、１２、１９、７１を生成したと仮定している。尚、図４および図５で示した値は本実施例において記述を具体的にするために用いた仮定の値であり、必ずしも通常運用時にこの値を使用することを意味するものではない。
【００４５】
図６は本実施例の手順を示したフローチャートである。
【００４６】
まず、データ受信および受信電界強度取得を行う（Ｓｔｅｐ ６０２）。受信したパケットが同報か判断し（Ｓｔｅｐ ６０３）、同報パケットでない場合は処理を終了する。受信したパケットが何らかの応答を要求するかどうか判断し（Ｓｔｅｐ ６０４）、応答を要求しない場合は処理を終了する。
【００４７】
同報パケットかつ応答を要求する場合は応答パケットを生成し（Ｓｔｅｐ ６０５）、取得した受信電界強度から乱数を計算（Ｓｔｅｐ ６０６）し、ランダム遅延を再設定する（Ｓｔｅｐ ６０７）。
【００４８】
続いて、ランダム遅延がタイムアウトしたかどうか判定し（Ｓｔｅｐ ６１０）で、タイムアウトしていない場合は遅延カウンタの値をマイナス１にし（Ｓｔｅｐ ６０８）、一定時間待つことにより（Ｓｔｅｐ ６０９）、Ｓｔｅｐ ６０８〜Ｓｔｅｐ ６１０の遅延待ちループを形成する。Ｓｔｅｐ ６１０にてタイムアウトした時点でループを抜け、パケットを送信する（Ｓｔｅｐ ６１１）。
【００４９】
以下、本発明の特徴をより一層わかりやすく説明するため、従来技術の動作例を示す。
【００５０】
図７は本発明の説明で用いた図５に対応し、乱数生成範囲と実際に生成した乱数初期値を示している。従来技術では４台の無線応答端末２０２〜２０５は全て同じ０〜１５の乱数範囲を持ち、受信電界強度とは関係なく乱数を生成する。この例では無線応答端末２０４および無線応答端末２０５が同一の初期値４を計算したと仮定する。
【００５１】
このときのシーケンスを図８に示す。
【００５２】
同報パケットの受信期間８０１およびDIFS期間８０２は図３の動作と同じであるが、生成した乱数が図３に示した値と異なる。従来例では無線応答端末２０４と無線応答端末２０５の生成した乱数が図３と異なる値４であり、バックオフ期間８０３の最初で乱数初期値８２２〜８２５に示したとおり設定する。これらの値は各々一定間隔でカウントダウンされ、値がゼロとなった時点でパケットを送信するため、無線応答端末２０４と無線応答端末２０５は、期間８０４に同時に応答パケット８２６と応答パケット８２７を送信して衝突が発生する。その結果、DCFのアルゴリズムに従ってより大きな範囲から乱数が生成されて、初期値８２８および初期値８２９が再設定される。
【００５３】
図３で示した本発明のシーケンスと、図８で示した従来技術のシーケンス、それぞれ図９および図１０にて概念的に表す。
【００５４】
従来技術では図１０に示したとおり、全ての無線応答端末が全て同じランダム遅延範囲を持っているために衝突確率が高くなるが、本発明では図９に示したとおり、受信電界強度に応じてランダム遅延範囲を変更することにより、受信電界強度の異なる端末間での衝突確率を下げることができる。
【００５５】
上記説明では図４に示したとおり、受信電界強度の大きな端末、つまり回線品質の良い端末の乱数範囲を小さく設定し、受信電界強度の小さな端末、つまり回線品質の悪い端末の乱数範囲を大きく設定することにより、回線品質の良い端末のパケットを時間的に早く送信するというポリシーを実現している。
【００５６】
次に、受信電解強度の大きな端末、つまり回線品質の良い端末の乱数範囲を大きく設定し、受信電界強度の小さな端末、つまり回線品質の悪い端末の乱数範囲を小さく設定することにより、回線品質の良い端末のパケットが衝突することを極力回避させる場合の動作を説明する。
【００５７】
図１１および図１２にバックオフに用いる乱数初期値の計算方法を示す。
【００５８】
図１１には回線品質の良い端末の乱数範囲を大きくするポリシーを実現するための受信電界強度とＣＷ（無線ＬＡＮ規格に記載されているＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ）の対応関係を示している。図１２に示したとおり、本実施例では各無線応答端末２０２〜２０５の受信電界強度が異なり、それぞれ１００％、１００％、９０％、７５％と仮定している。なお、この受信電界強度は図５で用いた仮定と同じである。
【００５９】
図１１によれば無線応答端末２０２および無線応答端末２０３の受信電界強度は１００％であり、図１２からＣＷの値は１０２３となる。生成する乱数の範囲は０〜ＣＷであり、ＣＷ＝１０２３の場合の乱数範囲は０〜１０２３となる。同様に無線応答端末２０４では受信電界強度が９０％のため、乱数範囲は０〜５１１となる。無線応答端末２０５では受信電界強度が７５％のため、乱数範囲は０〜１２７となる。以上の手順で生成すべき乱数範囲が確定し、この範囲に従って乱数初期値を生成する。本実施例ではそれぞれ７９２、５１３、２７４、６６を生成したと仮定している。
【００６０】
なお、図１１および図１２で示した値は本実施例において記述を具体的にするために用いた仮定の値であり、必ずしも通常運用時にこの値を使用することを意味するものではない。
【００６１】
図１３を用いて動作シーケンスを説明する。
【００６２】
無線送信端末２０１が何らかの応答パケットを要求する同報パケット１３２１を送信すると、４台の無線応答端末２０２〜２０５には無線の伝播遅延を除いて同時に到達する。無線応答端末２０２〜２０５は同報パケット１３２１を受信するときに受信電界強度を測定し、強度に応じた乱数を生成する。
【００６３】
なお、本実施例では既に説明したように乱数として各々７９２、５１３、２７４、６６を生成したと仮定する。
【００６４】
無線応答端末２０２〜２０５は、同報パケット１３２１に対する応答パケットを生成するが、無線ＬＡＮのＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）アルゴリズムに従い、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）期間１３０２で示した固定遅延時間待つ。ＤＩＦＳ期間１３０２を待った後、各無線応答端末２０２〜２０５は、バックオフ１３０３と呼ばれるランダム遅延時間待ってから送信を開始する。この例では生成した乱数を各々７９２、５１３、２７４、６６としたので、バックオフ１３０３開始時の乱数初期値は、７９２、５１３、２７４、６６となる。
【００６５】
設定した乱数は各々一定間隔でカウントダウンされ、値がゼロとなった時点でパケットを送信する。この例では無線応答端末２０５が最初にゼロとなるので、無線応答端末２０５から応答パケット１３２６が送信される。
【００６６】
なお、この後の送信手順は無線ＬＡＮのＤＣＦアルゴリズムに従い、ＳＩＦＳ期間１３０４待った後、無線送信端末２０１からＡＣＫ１３２７が送信されて、無線応答端末２０２の応答パケット送信手順は完了する。
【００６７】
まだ送信が完了していない他の無線応答端末２０２〜２０４はバックオフ期間１３０３で終了とともに停止してあったカウントダウンを２度目のバックオフ期間１３０８で再開する。２度目のバックオフ期間１３０８では無線応答端末２０４の乱数が最初にゼロとなり、応答パケット１３２８を送信する。無線応答端末２０２の応答パケット１３２６と同様にＤＣＦアルゴリズムに従いＳＩＦＳ期間１３１０を経た後、ＡＣＫ１３２９を送信して手順が終了する。
【００６８】
シーケンスの記載はここで終了しているが、無線応答端末２０２、無線応答端末２０３も同様に応答パケットを送信する。
【００６９】
図１３で示した本発明のシーケンスを概念的に示したのが図１４である。図１４に示したとおり、受信電界強度の大きな端末、つまり回線品質の良い端末の乱数範囲を大きく設定し、受信電界強度の小さな端末、つまり回線品質の悪い端末の乱数範囲を小さく設定することにより、回線品質の良い端末、この場合は端末２０３と端末２０４のパケットが衝突することを極力回避するポリシーを実現している。この方式は特に無線応答端末の数が多い場合においてシステムの安定に効果的である。
【００７０】
８０２．１１ｓ（無線LANによるメッシュネットワーク）では自分の端末の周りに存在する近隣端末と通信することでメッシュネットワークを構成することが出来るが、最初にProbe Requestを同報送信し、近隣端末からのProbe Responseを一斉受信することで近隣端末を検索する。この初期シーケンスに本発明を適用したときのフローを図１５、図１６に示し、従来技術のフローを図１７に示す。
【００７１】
図１５は図４に示したポリシーに従ったフローであり、受信電界強度の大きな近隣端末からの応答パケットが早く送信される。
【００７２】
図１６は図１１に示したポリシーに従ったフローであり、受信電界強度の大きな近隣端末からの応答パケットが大きな乱数範囲に分散されるため、安定通信が期待できる端末の衝突確率を下げている。
【００７３】
図１７は従来技術のフローであり、この例では近隣端末１と近隣端末Nの応答パケットが衝突している。
【００７４】
なお、上記実施例の説明では無線LANに本特許を適用したと仮定して説明したが、特に無線LANに限定するものではなく、他のランダムアクセス方式を採用した無線アクセス方式にも適用可能である。
【００７５】
本発明の他の実施例として、その基本的構成は上記の通りであるが、同報応答判別方法に関して別の形態を図１８に示す。
【００７６】
図１では無線応答端末送受信ブロック１００内に同報応答判別手段１０２と応答パケット生成手段１０６を持ち、無線応答送受信ブロック１００内で応答パケットを生成していた。一方、ここで説明する他の実施例では、同報応答判別手段１８０１を送信側にもち、応答パケット生成機能は上位レイヤに任せる形態となっている。
【００７７】
無線LANの端末にたとえると、図1の実施例は無線応答送受信ブロック１００が無線LANチップに相当し、無線LANチップ内で応答パケットを生成する構成となる。一方、図１８の実施例は無線応答送受信ブロック１８００が無線LANチップに相当し、無線LANチップより上位のホストCPUで応答パケットを生成する構成となる。
【００７８】
ここでは、図１８の構成における詳細な動作の説明は省略するが、同報応答を判別する場所と応答パケットの生成位置が異なるだけで、動作シーケンスは図１の場合と変わらない。
【００７９】
本発明による効果は、ランダムアクセス方式において、同報パケットによる一斉問い合わせに対する応答パケットの衝突確率が低減する。その理由は、同報パケットを受信したときの回線品質に応じて衝突低減ランダム遅延の乱数初期値を変えることにより、異なる無線回線品質端末間での衝突を極力回避しているからである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の活用例として、一例として、無線LANメッシュネットワーク（８０２．１１ｓ）における近隣端末検索シーケンスが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明を含む無線システムを示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態のシーケンス図である。
【図４】受信電界強度とCW（乱数範囲）の対応表である。
【図５】本発明の実施の形態において生成したパラメタ表である。
【図６】本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図７】従来例における生成パラメタ表である。
【図８】従来例のシーケンス図である。
【図９】本発明の実施の形態における概略シーケンス図である。
【図１０】従来例における概略シーケンス図である。
【図１１】受信電界強度とCW（乱数範囲）の他の対応表である。
【図１２】本発明の実施の形態において生成した他のパラメタ表である。
【図１３】本発明の実施の形態の他のシーケンス図である。
【図１４】本発明の実施の形態における他の概略シーケンス図である。
【図１５】本発明の実施の形態を無線LANのメッシュネットワークに適用したときのフローである。
【図１６】本発明の実施の形態を無線LANのメッシュネットワークに適用したときの他のフローである。
【図１７】従来例を無線LANのメッシュネットワークに適用したときの他のフローである。
【図１８】本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ 送受信手段
１０１ 受信手段
１０２ 同報応答判別手段
１０３ 受信品質取得手段
１０４ 乱数生成手段
１０５ 乱数設定手段
１０６ 応答パケット生成手段
１０７ 衝突低減ランダム遅延手段
１０８ 送信手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケットを送信するときにランダム遅延を挿入して端末間の衝突確率を低減する機能を有するランダムアクセス方式の無線通信システムに関し、特に同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信するときの各端末間パケットの衝突回避方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランダムアクセス方式を採用している通信システムとしては無線LANが有名である。ランダムアクセス方式では、パケットを送信するときに各端末間で独立な乱数を発生させ、ランダムな遅延を入れることにより確率論的手法により衝突の発生を低減している。この仕組みに関しては、無線LANの標準規格である８０２．１１のドキュメント（非特許文献１）に「Random backoff time」として記載されている。
【０００３】
802.11標準化規格によれば、パケットを送信しようとする端末は乱数を用いてランダム遅延を挿入し、他の端末との衝突確率を低減する。しかし、完全に衝突を回避することは不可能なため、仮に衝突が発生したときは次回生成する乱数をより大きくすることでランダム遅延を長くし、再度衝突が発生することを予防している。
【０００４】
上記、無線LANのアクセス方式ではランダム遅延により衝突確率を低減するという基本機能を提供しているが、あくまでも確率論的に衝突を回避しているだけであり、原理的に衝突を完全に回避することは不可能である。よって、パケットが集中した場合には衝突が発生してしまう。そこで、パケットが集中する場合の衝突確率をより低減するための技術として、特許文献１に記載された発明がある。
【０００５】
特許文献１に記載された発明によれば、同報パケットに対する一斉応答など、パケットの集中することがわかっている場合には、一斉応答の要因になっているパケット（この場合は同報パケット）に乱数情報を入れ、一斉応答を要求する側が応答パケットを生成する側のランダム遅延を制御している。例えば、一斉応答が予想される同報パケットに、普通より大きな乱数生成を指示する情報を載せることで、一斉応答の衝突確率を低減する。
【非特許文献１】IEEE802.11標準化団体 “Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications” ANSI/IEEE Std 802.11, 1999 Edition (R2003)、 ７５ページの”9.2.4 Random backoff time”
【特許文献１】特開平１１−５５１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第一の問題点は、同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信する場合、複数の端末間で送信タイミングが集中し、衝突確率が高くなる現象が発生することである。
【０００７】
無線LANに代表されるランダムアクセス方式では乱数によるランダム遅延を挿入することで衝突確率を低減しているが、発生させる乱数をあまり大きくすると送信までの無駄な待ち時間が増える。また、逆にあまり小さくすると同じ乱数を発生させてしまう可能性が高くなり、衝突による再送が発生してシステム全体の効率が下がる。よって、一般的には小さくなく、かつ大きくない適当な値が用いられている。
【０００８】
無線LANの場合、発生させる乱数範囲の初期値は［０、１５］（０〜１５の範囲で乱数を生成）であり、衝突が起きるたびに[０、３１]→[０、６３]→…→[０、１０２３]と生成乱数を増やしていく。
【０００９】
同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信する場合、複数の端末が同時に送信パケットを生成する。よって、送信タイミングが集中し、衝突確率が普通の運用に比べて高くなる。仮に、同報パケットを受信する端末が20台あったとすると、無線LANの乱数範囲初期値[０、１５]では最大でも１６通りの乱数しか生成できず、必ず同じ値を生成する端末が存在する。よって、確実に衝突が発生して無線回線効率の低下と衝突による送達遅延が発生する。
【００１０】
第二の問題点は、特許文献１に記載された発明のように、パケットの集中することがわかっている状況で一斉応答の要因になっているパケットに乱数情報を入れ、一斉応答を要求する側が応答パケットを生成する側のランダム遅延を制御する方式では、乱数に関する追加情報を載せる必要があり、フレームフォーマットの互換性が保てない。また、互換性を保とうとして一斉応答が要求されているかどうかに関わらず同報パケットかどうかだけで判断してランダム遅延を大きくする方法では、一斉応答が要求されてない場合の遅延が無駄に増大して伝送効率が下がる。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題に鑑みて発明されたものであって、その目的はランダムアクセス方式を用いた通信方式において、プロトコルの互換性を保ちながら、同報パケットを受信した端末が一斉に応答パケットを送信する場合の送信タイミング集中による衝突を回避することにより、伝送効率の向上を実現する無線通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明は、同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、前記無線送信端末から送信された同報パケットを受信し、前記同報パケットに対する応答パケットを送信する前に、ランダム遅延を挿入して複数端末間でのパケット衝突確率を低減する機能を有する複数の無線応答端末からなる無線通信システムにおける無線津通信方法であって、前記無線応答端末が同報パケットを受信したときの受信品質から該ランダム遅延を算出することを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する本発明は、無線通信システムであって、同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段とを備える複数の無線応答端末とを有することを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する本発明は、無線送信端末からの同報パケットを受信する無線応答端末であって、前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明は、受信手段１０１がパケットを受信すると、受信品質取得手段１０３で受信電界強度などの受信品質を取得し、乱数生成手段１０４が受信品質に基づいてランダム遅延用の乱数を計算する。同報応答判別手段１０２は受信手段１０１が受信したパケットが同報かつ何らかの応答を要求するパケットかどうか判断し、応答パケット生成手段１０６で応答パケットを生成するとともに乱数設定手段１０５が衝突低減ランダム遅延手段１０７に乱数を再設定する。送信手段１０８は衝突低減ランダム遅延手段１０７に設定された遅延時間待ってからパケットを送信する。乱数生成手段１０４は、受信品質取得手段１０３が計測した回線品質情報によって異なる基準の乱数を生成するため、受信回線品質の異なる端末間での衝突確率低減が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ランダムアクセス方式において、同報パケットによる一斉問い合わせに対する応答パケットの衝突確率が低減する。その理由は、同報パケットを受信したときの回線品質に応じて衝突低減ランダム遅延の乱数初期値を変えることにより、異なる無線回線品質端末間での衝突を極力回避しているからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態を示している。
【００１９】
１００は無線応答端末送受信ブロック全体である。１０１は受信手段であり、無線回線からのパケットを受信する。１０８は送信手段であり、無線回線へパケットを送信する。１０７は衝突低減ランダム遅延手段であり、パケット送信時にランダム遅延を挿入する。受信手段１０１、送信手段１０８、衝突低減ランダム遅延手段１０７は従来技術からすでに備わっている機能である。
【００２０】
１０３は受信品質取得手段であり、受信手段１０１がパケットを受信したときの受信品質を取得する。無線通信では受信品質として受信電界強度を用いることが多いが、それ以外にも無線誤り訂正回路から取得する誤り率や無線部のフェージング特性なども利用できる。
【００２１】
１０４は乱数生成手段であり、受信品質取得手段１０３で取得した受信品質に基づいたランダム遅延用の乱数を生成する。
【００２２】
１０２は同報応答判別手段であり、受信手段１０１が受信したパケットが同報パケットかつ、何らかの応答を要求するパケットかどうか判断する。
【００２３】
１０６は応答パケット生成手段であり、同報応答判別手段１０２の判定結果により応答パケットを生成する。
【００２４】
１０５は乱数設定手段であり、同報応答判別手段１０２の判定結果により、乱数生成手段１０４で生成した乱数を衝突低減ランダム遅延手段１０７に再設定する。
【００２５】
以上詳細に実施例の構成を述べたが、衝突低減ランダム遅延手段１０７は、当業者にとってよく知られており、またその内部構成は本発明とは直接関係しないので、その詳細な構成は省略する。
【００２６】
次に、図１に示した無線応答端末送受信ブロックの動作について説明する。
【００２７】
受信手段１０１でパケットを受信すると、受信品質取得手段１０１はパケットを受信したときの受信品質情報を取得する。
【００２８】
乱数生成手段１０４は、受信品質取得手段１０３で取得した受信品質に基づいたランダム遅延用の乱数を生成する。
【００２９】
同報応答判別手段１０２は、受信手段１０１で受信したパケットが同報パケットかつ何らかの応答を要求するパケットかどうか判断し、該当する場合は応答パケット生成手段１０６で応答用のパケットを生成する。
【００３０】
乱数設定手段１０５は同報応答判別手段１０２の判定結果により、乱数生成手段１０４で生成した乱数を衝突低減ランダム遅延手段１０７に再設定する。
【００３１】
応答パケット生成手段１０６で生成したパケットは衝突低減ランダム遅延手段１０７に設定した時間遅延した後、送信手段１０８により無線回線に送信される。
【００３２】
上述の動作を図２のシステム構成と図３のシーケンス図で示す。尚、説明をより具体的にするために、無線LANに本特許を適用したと仮定して動作シーケンスを示す。また、システム構成を以下のとおり仮定する。
（Ａ）無線応答端末を４台
（Ｂ）受信品質を受信電界強度で計測する
（Ｃ）４台の無線応答端末の受信電界強度を絶対値ではなく、至近距離で通信したときのエラーフリーな状態を基準にして割合（パーセント）で表す。
【００３３】
図２に示すとおり、無線送信端末２０１、４つの無線応答端末２０２〜２０５で無線通信システムを構成し、無線送信端末２０１から同報パケットを送信し、無線応答端末２０２〜２０５が一斉に応答パケットを返すシーケンスを想定する。
【００３４】
図３を用いて動作シーケンスを説明する。
【００３５】
無線送信端末２０１が何らかの応答パケットを要求する同報パケット３２１を送信すると、４台の無線応答端末２０２〜２０５には無線の伝播遅延を除いて同時に到達する。無線応答端末２０２〜２０５は同報パケット３２１を受信するときに受信電界強度を測定し、強度に応じた乱数を生成する。なお、本実施例では生成した乱数の値を各々７、１２、１９、７１とする。
【００３６】
無線応答端末２０２〜２０５は同報パケット３２１に対する応答パケットを生成するが、無線ＬＡＮのＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）アルゴリズムに従い、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）期間３０２の固定遅延時間待つ。
【００３７】
ＤＩＦＳ期間３０２待った後、各無線応答端末２０２〜２０５は、バックオフ３０３と呼ばれるランダム遅延時間待ってから送信を開始する。この例では生成した乱数を各々７、１２、１９、７１としたので、バックオフ３０３の開始時の乱数初期値３２２〜３２５は、７、１２、１９、７１となる。
【００３８】
設定した乱数は各々一定間隔でカウントダウンされ、値がゼロとなった時点でパケットを送信する。この例では無線応答端末２０２が最初にゼロとなるので、無線応答端末２０２から応答パケット３２６が送信される。尚、この後の送信手順は無線ＬＡＮのＤＣＦアルゴリズムに従い、ＳＩＦＳ期間３０４待った後、無線送信端末２０１からＡＣＫ３２７が送信されて、無線応答端末２０２の応答パケット送信手順は完了する。
【００３９】
まだ送信が完了していない他の無線応答端末２０３〜２０５はバックオフ期間３０３の終了とともに停止してあったカウントダウンを、２度目のバックオフ期間３０８で再開する。２度目のバックオフ期間３０８では無線応答端末２０３の乱数が最初にゼロとなり、応答パケット３２８を送信する。無線応答端末２０２の応答パケット３２６と同様にＤＣＦアルゴリズムに従いＳＩＦＳ期間３１０を経た後、ＡＣＫ３２９を送信して手順が終了する。
【００４０】
シーケンスの記載はここで終了しているが、無線応答端末２０４、及び無線応答端末２０５も同様に応答パケットを送信する。
【００４１】
ここで、図４および図５にバックオフ期間３０３で設定した乱数初期値３２２〜３２５である７、１２、１９、７１の計算方法を示す。
【００４２】
図４には本実施例で仮定する受信電界強度とＣＷ（無線ＬＡＮ規格に記載されているＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ）の対応関係を示している。図５で示したとおり、本実施例では各無線応答端末２０２〜２０５の受信電界強度が異なり、それぞれ１００％、１００％、９０％、７５％と仮定している。
【００４３】
図５によれば無線応答端末２０２および無線応答端末２０３の受信電界強度は１００％であり、図４からＣＷの値は１５となる。生成する乱数の範囲は０〜ＣＷであり、ＣＷ＝１５の場合の乱数範囲は０〜１５となる。同様に無線応答端末２０４では受信電界強度が９０％のため、乱数範囲は０〜３１となる。無線応答端末２０５では受信電界強度が７５％のため、乱数範囲は０〜１２７となる。
【００４４】
以上の手順で生成すべき乱数範囲が確定し、この範囲に従って乱数初期値を生成する。本実施例ではそれぞれ７、１２、１９、７１を生成したと仮定している。尚、図４および図５で示した値は本実施例において記述を具体的にするために用いた仮定の値であり、必ずしも通常運用時にこの値を使用することを意味するものではない。
【００４５】
図６は本実施例の手順を示したフローチャートである。
【００４６】
まず、データ受信および受信電界強度取得を行う（Ｓｔｅｐ ６０２）。受信したパケットが同報か判断し（Ｓｔｅｐ ６０３）、同報パケットでない場合は処理を終了する。受信したパケットが何らかの応答を要求するかどうか判断し（Ｓｔｅｐ ６０４）、応答を要求しない場合は処理を終了する。
【００４７】
同報パケットかつ応答を要求する場合は応答パケットを生成し（Ｓｔｅｐ ６０５）、取得した受信電界強度から乱数を計算（Ｓｔｅｐ ６０６）し、ランダム遅延を再設定する（Ｓｔｅｐ ６０７）。
【００４８】
続いて、ランダム遅延がタイムアウトしたかどうか判定し（Ｓｔｅｐ ６１０）で、タイムアウトしていない場合は遅延カウンタの値をマイナス１にし（Ｓｔｅｐ ６０８）、一定時間待つことにより（Ｓｔｅｐ ６０９）、Ｓｔｅｐ ６０８〜Ｓｔｅｐ ６１０の遅延待ちループを形成する。Ｓｔｅｐ ６１０にてタイムアウトした時点でループを抜け、パケットを送信する（Ｓｔｅｐ ６１１）。
【００４９】
以下、本発明の特徴をより一層わかりやすく説明するため、従来技術の動作例を示す。
【００５０】
図７は本発明の説明で用いた図５に対応し、乱数生成範囲と実際に生成した乱数初期値を示している。従来技術では４台の無線応答端末２０２〜２０５は全て同じ０〜１５の乱数範囲を持ち、受信電界強度とは関係なく乱数を生成する。この例では無線応答端末２０４および無線応答端末２０５が同一の初期値４を計算したと仮定する。
【００５１】
このときのシーケンスを図８に示す。
【００５２】
同報パケットの受信期間８０１およびDIFS期間８０２は図３の動作と同じであるが、生成した乱数が図３に示した値と異なる。従来例では無線応答端末２０４と無線応答端末２０５の生成した乱数が図３と異なる値４であり、バックオフ期間８０３の最初で乱数初期値８２２〜８２５に示したとおり設定する。これらの値は各々一定間隔でカウントダウンされ、値がゼロとなった時点でパケットを送信するため、無線応答端末２０４と無線応答端末２０５は、期間８０４に同時に応答パケット８２６と応答パケット８２７を送信して衝突が発生する。その結果、DCFのアルゴリズムに従ってより大きな範囲から乱数が生成されて、初期値８２８および初期値８２９が再設定される。
【００５３】
図３で示した本発明のシーケンスと、図８で示した従来技術のシーケンス、それぞれ図９および図１０にて概念的に表す。
【００５４】
従来技術では図１０に示したとおり、全ての無線応答端末が全て同じランダム遅延範囲を持っているために衝突確率が高くなるが、本発明では図９に示したとおり、受信電界強度に応じてランダム遅延範囲を変更することにより、受信電界強度の異なる端末間での衝突確率を下げることができる。
【００５５】
上記説明では図４に示したとおり、受信電界強度の大きな端末、つまり回線品質の良い端末の乱数範囲を小さく設定し、受信電界強度の小さな端末、つまり回線品質の悪い端末の乱数範囲を大きく設定することにより、回線品質の良い端末のパケットを時間的に早く送信するというポリシーを実現している。
【００５６】
次に、受信電解強度の大きな端末、つまり回線品質の良い端末の乱数範囲を大きく設定し、受信電界強度の小さな端末、つまり回線品質の悪い端末の乱数範囲を小さく設定することにより、回線品質の良い端末のパケットが衝突することを極力回避させる場合の動作を説明する。
【００５７】
図１１および図１２にバックオフに用いる乱数初期値の計算方法を示す。
【００５８】
図１１には回線品質の良い端末の乱数範囲を大きくするポリシーを実現するための受信電界強度とＣＷ（無線ＬＡＮ規格に記載されているＣｏｎｔｅｎｔｉｏｎ Ｗｉｎｄｏｗ）の対応関係を示している。図１２に示したとおり、本実施例では各無線応答端末２０２〜２０５の受信電界強度が異なり、それぞれ１００％、１００％、９０％、７５％と仮定している。なお、この受信電界強度は図５で用いた仮定と同じである。
【００５９】
図１１によれば無線応答端末２０２および無線応答端末２０３の受信電界強度は１００％であり、図１２からＣＷの値は１０２３となる。生成する乱数の範囲は０〜ＣＷであり、ＣＷ＝１０２３の場合の乱数範囲は０〜１０２３となる。同様に無線応答端末２０４では受信電界強度が９０％のため、乱数範囲は０〜５１１となる。無線応答端末２０５では受信電界強度が７５％のため、乱数範囲は０〜１２７となる。以上の手順で生成すべき乱数範囲が確定し、この範囲に従って乱数初期値を生成する。本実施例ではそれぞれ７９２、５１３、２７４、６６を生成したと仮定している。
【００６０】
なお、図１１および図１２で示した値は本実施例において記述を具体的にするために用いた仮定の値であり、必ずしも通常運用時にこの値を使用することを意味するものではない。
【００６１】
図１３を用いて動作シーケンスを説明する。
【００６２】
無線送信端末２０１が何らかの応答パケットを要求する同報パケット１３２１を送信すると、４台の無線応答端末２０２〜２０５には無線の伝播遅延を除いて同時に到達する。無線応答端末２０２〜２０５は同報パケット１３２１を受信するときに受信電界強度を測定し、強度に応じた乱数を生成する。
【００６３】
なお、本実施例では既に説明したように乱数として各々７９２、５１３、２７４、６６を生成したと仮定する。
【００６４】
無線応答端末２０２〜２０５は、同報パケット１３２１に対する応答パケットを生成するが、無線ＬＡＮのＤＣＦ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）アルゴリズムに従い、ＤＩＦＳ（ＤＣＦ Ｉｎｔｅｒ Ｆｒａｍｅ Ｓｐａｃｅ）期間１３０２で示した固定遅延時間待つ。ＤＩＦＳ期間１３０２を待った後、各無線応答端末２０２〜２０５は、バックオフ１３０３と呼ばれるランダム遅延時間待ってから送信を開始する。この例では生成した乱数を各々７９２、５１３、２７４、６６としたので、バックオフ１３０３開始時の乱数初期値は、７９２、５１３、２７４、６６となる。
【００６５】
設定した乱数は各々一定間隔でカウントダウンされ、値がゼロとなった時点でパケットを送信する。この例では無線応答端末２０５が最初にゼロとなるので、無線応答端末２０５から応答パケット１３２６が送信される。
【００６６】
なお、この後の送信手順は無線ＬＡＮのＤＣＦアルゴリズムに従い、ＳＩＦＳ期間１３０４待った後、無線送信端末２０１からＡＣＫ１３２７が送信されて、無線応答端末２０２の応答パケット送信手順は完了する。
【００６７】
まだ送信が完了していない他の無線応答端末２０２〜２０４はバックオフ期間１３０３で終了とともに停止してあったカウントダウンを２度目のバックオフ期間１３０８で再開する。２度目のバックオフ期間１３０８では無線応答端末２０４の乱数が最初にゼロとなり、応答パケット１３２８を送信する。無線応答端末２０２の応答パケット１３２６と同様にＤＣＦアルゴリズムに従いＳＩＦＳ期間１３１０を経た後、ＡＣＫ１３２９を送信して手順が終了する。
【００６８】
シーケンスの記載はここで終了しているが、無線応答端末２０２、無線応答端末２０３も同様に応答パケットを送信する。
【００６９】
図１３で示した本発明のシーケンスを概念的に示したのが図１４である。図１４に示したとおり、受信電界強度の大きな端末、つまり回線品質の良い端末の乱数範囲を大きく設定し、受信電界強度の小さな端末、つまり回線品質の悪い端末の乱数範囲を小さく設定することにより、回線品質の良い端末、この場合は端末２０３と端末２０４のパケットが衝突することを極力回避するポリシーを実現している。この方式は特に無線応答端末の数が多い場合においてシステムの安定に効果的である。
【００７０】
８０２．１１ｓ（無線LANによるメッシュネットワーク）では自分の端末の周りに存在する近隣端末と通信することでメッシュネットワークを構成することが出来るが、最初にProbe Requestを同報送信し、近隣端末からのProbe Responseを一斉受信することで近隣端末を検索する。この初期シーケンスに本発明を適用したときのフローを図１５、図１６に示し、従来技術のフローを図１７に示す。
【００７１】
図１５は図４に示したポリシーに従ったフローであり、受信電界強度の大きな近隣端末からの応答パケットが早く送信される。
【００７２】
図１６は図１１に示したポリシーに従ったフローであり、受信電界強度の大きな近隣端末からの応答パケットが大きな乱数範囲に分散されるため、安定通信が期待できる端末の衝突確率を下げている。
【００７３】
図１７は従来技術のフローであり、この例では近隣端末１と近隣端末Nの応答パケットが衝突している。
【００７４】
なお、上記実施例の説明では無線LANに本特許を適用したと仮定して説明したが、特に無線LANに限定するものではなく、他のランダムアクセス方式を採用した無線アクセス方式にも適用可能である。
【００７５】
本発明の他の実施例として、その基本的構成は上記の通りであるが、同報応答判別方法に関して別の形態を図１８に示す。
【００７６】
図１では無線応答端末送受信ブロック１００内に同報応答判別手段１０２と応答パケット生成手段１０６を持ち、無線応答送受信ブロック１００内で応答パケットを生成していた。一方、ここで説明する他の実施例では、同報応答判別手段１８０１を送信側にもち、応答パケット生成機能は上位レイヤに任せる形態となっている。
【００７７】
無線LANの端末にたとえると、図1の実施例は無線応答送受信ブロック１００が無線LANチップに相当し、無線LANチップ内で応答パケットを生成する構成となる。一方、図１８の実施例は無線応答送受信ブロック１８００が無線LANチップに相当し、無線LANチップより上位のホストCPUで応答パケットを生成する構成となる。
【００７８】
ここでは、図１８の構成における詳細な動作の説明は省略するが、同報応答を判別する場所と応答パケットの生成位置が異なるだけで、動作シーケンスは図１の場合と変わらない。
【００７９】
本発明による効果は、ランダムアクセス方式において、同報パケットによる一斉問い合わせに対する応答パケットの衝突確率が低減する。その理由は、同報パケットを受信したときの回線品質に応じて衝突低減ランダム遅延の乱数初期値を変えることにより、異なる無線回線品質端末間での衝突を極力回避しているからである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の活用例として、一例として、無線LANメッシュネットワーク（８０２．１１ｓ）における近隣端末検索シーケンスが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】本発明を含む無線システムを示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態のシーケンス図である。
【図４】受信電界強度とCW（乱数範囲）の対応表である。
【図５】本発明の実施の形態において生成したパラメタ表である。
【図６】本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図７】従来例における生成パラメタ表である。
【図８】従来例のシーケンス図である。
【図９】本発明の実施の形態における概略シーケンス図である。
【図１０】従来例における概略シーケンス図である。
【図１１】受信電界強度とCW（乱数範囲）の他の対応表である。
【図１２】本発明の実施の形態において生成した他のパラメタ表である。
【図１３】本発明の実施の形態の他のシーケンス図である。
【図１４】本発明の実施の形態における他の概略シーケンス図である。
【図１５】本発明の実施の形態を無線LANのメッシュネットワークに適用したときのフローである。
【図１６】本発明の実施の形態を無線LANのメッシュネットワークに適用したときの他のフローである。
【図１７】従来例を無線LANのメッシュネットワークに適用したときの他のフローである。
【図１８】本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００ 送受信手段
１０１ 受信手段
１０２ 同報応答判別手段
１０３ 受信品質取得手段
１０４ 乱数生成手段
１０５ 乱数設定手段
１０６ 応答パケット生成手段
１０７ 衝突低減ランダム遅延手段
１０８ 送信手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、前記無線送信端末から送信された同報パケットを受信し、前記同報パケットに対する応答パケットを送信する前に、ランダム遅延を挿入して複数端末間でのパケット衝突確率を低減する機能を有する複数の無線応答端末からなる無線通信システムにおける無線津通信方法であって、
前記無線応答端末が同報パケットを受信したときの受信品質から該ランダム遅延を算出することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
受信品質が良い場合には、前記ランダム遅延の期待値を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記受信品質が良い場合には、前記ランダム遅延の期待値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記受信品質として、無線応答端末がパケットを受信したときの受信電界強度を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記受信品質として、無線応答端末がパケットを受信したときの誤り率を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記受信品質として、無線応答端末がパケットを受信したときのフェージング特性を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記無線送信端末及び無線応答端末が、無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記無線送信端末が無線LAN端末、前記無線応答端末が無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記無線送信端末が無線LANアクセスポイント、前記無線応答端末が無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記無線送信端末及び前記無線応答端末が、無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項１１】
無線通信システムであって、
同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、
前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段とを備える複数の無線応答端末と
を有することを特徴とする無線津通信システム。
【請求項１２】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質が良い場合には、ランダム遅延の期待値を大きくするように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質が良い場合には、ランダム遅延の期待値を小さくするように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質として、パケットを受信したときの受信電界強度を用いることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質として、パケットを受信したときの誤り率を用いることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質として、パケットを受信したときのフェージング特性を用いることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記無線送信端末及び無線応答端末が、無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記無線送信端末が無線LAN端末、前記無線応答端末が無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記無線送信端末が無線LANアクセスポイント、前記無線応答端末が無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記無線送信端末及び前記無線応答端末が、無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項２１】
無線送信端末からの同報パケットを受信する無線応答端末であって、
前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、
前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段と
を有することを特徴とする無線応答端末。
【請求項１】
同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、前記無線送信端末から送信された同報パケットを受信し、前記同報パケットに対する応答パケットを送信する前に、ランダム遅延を挿入して複数端末間でのパケット衝突確率を低減する機能を有する複数の無線応答端末からなる無線通信システムにおける無線津通信方法であって、
前記無線応答端末が同報パケットを受信したときの受信品質から該ランダム遅延を算出することを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
受信品質が良い場合には、前記ランダム遅延の期待値を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項３】
前記受信品質が良い場合には、前記ランダム遅延の期待値を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の無線通信方法。
【請求項４】
前記受信品質として、無線応答端末がパケットを受信したときの受信電界強度を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項５】
前記受信品質として、無線応答端末がパケットを受信したときの誤り率を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項６】
前記受信品質として、無線応答端末がパケットを受信したときのフェージング特性を用いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項７】
前記無線送信端末及び無線応答端末が、無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項８】
前記無線送信端末が無線LAN端末、前記無線応答端末が無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項９】
前記無線送信端末が無線LANアクセスポイント、前記無線応答端末が無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項１０】
前記無線送信端末及び前記無線応答端末が、無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の無線通信方法。
【請求項１１】
無線通信システムであって、
同報パケットを送信する機能を有する無線送信端末と、
前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段とを備える複数の無線応答端末と
を有することを特徴とする無線津通信システム。
【請求項１２】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質が良い場合には、ランダム遅延の期待値を大きくするように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質が良い場合には、ランダム遅延の期待値を小さくするように構成されていることを特徴とする請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１４】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質として、パケットを受信したときの受信電界強度を用いることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１５】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質として、パケットを受信したときの誤り率を用いることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１６】
前記ランダム遅延算出手段は、受信品質として、パケットを受信したときのフェージング特性を用いることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１７】
前記無線送信端末及び無線応答端末が、無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１８】
前記無線送信端末が無線LAN端末、前記無線応答端末が無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項１９】
前記無線送信端末が無線LANアクセスポイント、前記無線応答端末が無線LAN端末から構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項２０】
前記無線送信端末及び前記無線応答端末が、無線LANアクセスポイントから構成されていることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれかに記載の無線通信システム。
【請求項２１】
無線送信端末からの同報パケットを受信する無線応答端末であって、
前記無線送信端末から送信された同報パケットの受信品質に基づいて、ランダム遅延を算出するランダム遅延算出手段と、
前記算出されたランダム遅延に基づいて、前記同報パケットを送信する送信手段と
を有することを特徴とする無線応答端末。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２７０８５４（Ｐ２００８−２７０８５４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１０６７０７（Ｐ２００７−１０６７０７）
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月６日（２００８．１１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月１６日（２００７．４．１６）
【出願人】（０００００４２３７）日本電気株式会社 (19,353)
【Ｆターム（参考）】
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