無線ＬＡＮアクセス制御方法および無線ＬＡＮシステム
【課題】無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う。
【解決手段】複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、パケットの送信後に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う。
【解決手段】複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、パケットの送信後に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮの同一の無線チャネルを複数端末で共有するためのアクセス制御を行う無線ＬＡＮアクセス制御方法および無線ＬＡＮシステムに関する。特に、ランダム時間のキャリアセンスによってパケット衝突を回避するＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) とは異なる手順により、パケット衝突を回避しつつ待機時間を最小限に抑える無線ＬＡＮアクセス制御方法および無線ＬＡＮシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮの基本アクセス手順である自律分散制御（ＤＣＦ：Distributed Coordination Function)では、各端末が無線チャネルの使用状況をキャリアセンスによって確認し、無線チャネルがアイドルのときに送信し、ビジーのときに送信を見合わせることによって衝突を回避するＣＳＭＡ／ＣＡ方式が用いられている（非特許文献１）。
【０００３】
図７は、従来の無線ＬＡＮアクセス制御例を示す。ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、信号の送信間隔としてフレーム間隔（ＳＩＦＳ，ＤＩＦＳ）が定義されている。
図７において、無線端末ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち（ＳＩＦＳ＜ＤＩＦＳ）、コンテンション・ウインドウ（ＣＷ）の範囲から発生させた乱数に対応するバックオフ時間だけキャリアセンスを継続する。ここで、ＳＴＡ１のバックオフ時間がＳＴＡ２，ＳＴＡ３よりも短い場合に、ＳＴＡ１はバックオフ時間の経過まで無線チャネルのアイドルを確認してデータを送信する。さらに、無線基地局ＡＰがデータを受信してＳＩＦＳ時間後にＡＣＫ信号を送信し、ＳＴＡ１がＡＣＫ信号を受信して無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、ＣＷの範囲から新たに発生させた乱数に対応するバックオフ時間を設定する。
【０００４】
一方、ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、バックオフ時間が経過する前にＳＴＡ１の送信によって無線チャネルがビジーとなるので、残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルになったときに、持ち越したバックオフ時間のキャリアセンスを行う。これにより、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３が送信するパケットの衝突を回避している。
【０００５】
ここで、ＳＴＡ１，ＳＴＡ３のようにバックオフ時間が同じになって送信するパケットが衝突すると、パケット送信終了から所定時間内にＡＣＫ信号を受信しない。この場合には、ＳＴＡ１，ＳＴＡ３は送信が失敗したものと判断し、ＣＷを拡大してバックオフ時間を決める乱数の範囲を広げてバックオフ時間をそれぞれ設定して再送処理を行う。これにより、再送回数が増えるごとにＣＷが拡大し、バックオフ時間のばらつきが大きくなって衝突確率を低減することができる。
【０００６】
図８は、従来の無線ＬＡＮアクセス制御手順の例を示す。
図８において、端末は、通信要求が発生すると（Ｓ21）、ＣＷから乱数を選択し、乱数に応じたバックオフ時間を設定する（Ｓ22）。そして無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、さらにバックオフ時間だけキャリアセンスを継続し、バックオフ時間が経過する前に無線チャネルがビジーになった場合には、次にアイドルの状態になるまで待機し、その後に持ち越したバックオフ時間のキャリアセンスを行う（Ｓ23，Ｓ24）。無線チャネルがアイドルの状態でバックオフ時間が経過した場合にはパケットを送信し（Ｓ25）、ＡＣＫ信号を受信を待ち（Ｓ26）、ＡＣＫ信号を受信した場合には最初の処理に戻り、ＡＣＫ信号を受信しない場合にはＣＷの範囲を拡大し（Ｓ27）、ＣＷから乱数を選択してバックオフ時間を設定する処理に戻る（Ｓ22）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 11: Wireless LAN MAC and PHY Specifications, June 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術では、バックオフ制御によって衝突回避を行っているものの、無線端末数が増加するに伴って衝突確率が増加し、通信効率が低下する。また、衝突が生じた場合には、ＣＷを拡大することによって衝突確率を低減するが、ＣＷの拡大によって待機するバックオフ時間に相当するオーバヘッドが増大し、通信効率が低下する問題がある。
【０００９】
本発明は、無線端末数が多い場合でもパケット衝突を回避しつつ待機時間を最小限に抑えることができる無線ＬＡＮアクセス制御方法および無線ＬＡＮシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮアクセス制御方法において、複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、パケットの送信後に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う。
【００１１】
第１の発明の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う。
【００１２】
第１の発明の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、バックオフ初期値およびバックオフ周期は、複数の無線端末と通信を行う無線基地局が初期設定し、リセットするバックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または無線基地局が設定し、複数の無線端末は、無線基地局による初期設定後またはリセット後にバックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する。
【００１３】
第１の発明の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される。
【００１４】
第２の発明は、無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、パケットの送信後に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行うアクセス制御手段を備える。
【００１５】
第２の発明の無線ＬＡＮシステムにおいて、アクセス制御手段は、バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う構成である。
【００１６】
第２の発明の無線ＬＡＮシステムにおいて、バックオフ初期値およびバックオフ周期は、複数の無線端末と通信を行う無線基地局が初期設定し、リセットするバックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または無線基地局が設定し、複数の無線端末は、無線基地局による初期設定後またはリセット後にバックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する。
【００１７】
第２の発明の無線ＬＡＮシステムにおいて、複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無線ＬＡＮシステムの複数の無線端末には、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が初期設定される。各無線端末は、キャリアセンスによりバックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、その後にバックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定する。これにより、各無線端末に設定されるバックオフ初期値が小さい順にパケットの送信が行われ、その後もバックオフ周期ごとに衝突することなくパケット送信を繰り返すことができる。
【００１９】
さらに、従来の無線ＬＡＮアクセス制御（バックオフ制御）を行う無線端末が含まれる無線ＬＡＮシステムでは、当該無線端末が送信するパケットとの衝突が生じて送信失敗となったときに、本発明における各無線端末のバックオフ初期値をリセットすることにより、再送処理においても衝突を低減することができる。
【００２０】
ここで、本発明における無線端末は、送信成功または送信失敗にかかわらず、バックオフ周期に応じたバックオフ時間が設定されるため、送信失敗があっても自律的に衝突を低減しながら再送処理が可能である。ただし、当該バックオフ周期は各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定されるため、それより小さい値のバックオフ初期値でリセットする方が、再送までの時間を短縮することができる。また、送信失敗がパケット衝突によるものであるとき、従来の無線端末のバックオフ値は大きくなるため、本発明における無線端末がより優先的に再送処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御手順の実施例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御例１を示すタイムチャートである。
【図３】バックオフ初期設定例１を示すタイムチャートである。
【図４】バックオフ初期設定例２を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御例２を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御例３を示すタイムチャートである。
【図７】従来の無線ＬＡＮアクセス制御例を示すタイムチャートである。
【図８】従来の無線ＬＡＮアクセス制御手順の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御手順の実施例を示す。
本実施例の無線ＬＡＮアクセス制御手順は複数の無線端末でそれぞれ実行されるが、各無線端末は例えばネットワークセットアップ時に、無線基地局から互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が初期設定されるものとする。
【００２３】
なお、無線基地局は、任意のタイミングで複数の無線端末に対して、バックオフ初期値およびバックオフ周期を設定するバックオフ初期設定を行ってもよい。たとえば、無線基地局に対して新たな無線端末が接続した場合に、全ての無線端末に割り当てるバックオフ初期値およびバックオフ周期を変更し、一斉に当該値を通知するバックオフ初期設定を行ってもよい。また、バックオフ初期値は、予め無線基地局に記憶されており、無線基地局は当該バックオフ初期値の小さいものから順に各無線端末に割り当てを行ってもよい。
【００２４】
図１において、無線端末は、バックオフ初期設定後の最初の通信のときは、バックオフ初期値に応じたバックオフ時間を設定し（Ｓ１，Ｓ２）、バックオフ初期設定後の２回目以降の通信のときは、バックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定する（Ｓ３）。続いて、設定したバックオフ時間に渡ってキャリアセンスを行い、チャネルビジーを検出したときはアイドル状態になるまで待機し、その後に残りのバックオフ時間のキャリアセンスを行う（Ｓ４，Ｓ５）。無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した場合には、送信キューに送信データがあればパケットを送信する（Ｓ６，Ｓ７）。一方、無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した時点で送信権が与えられるが、送信データがなければ送信権を開放し、バックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定してキャリアセンスを再開する（Ｓ６，Ｓ３，Ｓ４）。
【００２５】
これにより、各無線端末は初回に互いに異なるバックオフ時間でパケットを送信し、その後は共通のバックオフ周期でパケットの送信を繰り返すので、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御を行う無線端末だけで無線ＬＡＮが構成される場合はパケット衝突は原理的に発生しない。以下、具体的な動作例について説明する。
【００２６】
（無線ＬＡＮアクセス制御例１）
図２は、本発明による無線ＬＡＮアクセス制御例１を示す。
ここでは、無線基地局ＡＰと無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３により構成される無線ＬＡＮシステムにおいて、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３にそれぞれ設定されるバックオフ初期値を２，４，６とし、共通のバックオフ周期を６とする例を示す。なお、バックオフ周期は、本制御例１では、バックオフ初期値２，４，６の最大値６としているが、例えば３，５または７以上の値でもよい。これらの値を用いた場合は、原理的に衝突が生じることのない無線端末のアクセス制御を実現することができる。
【００２７】
また、バックオフ周期を各ＳＴＡのバックオフ初期値の最大値未満に設定する場合には、バックオフ初期値との関係でＳＴＡ１〜ＳＴＡ３の間で衝突が生じる場合があるため注意が必要である。たとえば、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に設定するバックオフ初期値を連続しない２，４，６に設定する場合には、バックオフ周期を３，５としても衝突が生じないが、バックオフ周期を４とすると衝突が生じることになる。一方、たとえば４台のＳＴＡ１〜ＳＴＡ４に設定するバックオフ初期値を連続しない１，４，６，９に設定する場合には、バックオフ周期を６（ＳＴＡ３のバックオフ初期値６と同じ）にしても衝突が生じない。以上により、バックオフ周期は、各ＳＴＡに対して割り当てたバックオフ初期値に基づいて適宜選択されるが、例えばその最大値以上を選択すれば、衝突が生じないバックオフ周期を確実に設定することができる。
【００２８】
図２において、ＡＰによるバックオフ初期設定後、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、それぞれ固有のバックオフ初期値に応じたバックオフ時間だけキャリアセンスを継続し、無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した無線端末からデータを送信する。ここでは、バックオフ時間が最も短いＳＡＴ１がデータを送信する。ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、それぞれのバックオフ時間内に、ＳＴＡ１の送信開始によってチャネルビジーを検出し、キャリアセンスを中断してその時点のバックオフ時間を持ち越し、次にアイドル状態になったときに持ち越したバックオフ時間でキャリアセンスを再開する。
【００２９】
データを送信したＳＴＡ１は、ＡＰから送信されたＡＣＫ信号を受信し、バックオフ周期（＝６）に対応するバックオフ時間を設定する。ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、このＡＣＫ信号の送信が終わるまでチャネルビジーとなる。ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、バックオフ時間６，２，４でそれぞれキャリアセンスを再開する。したがって、次にデータを送信するのはＳＴＡ２となる。以下同様に、ＳＴＡ３，ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…の順番にデータ送信が行われる。
【００３０】
このように、本発明の無線ＬＡＮシステムでは、各ＳＴＡが固有のバックオフ初期値と共通のバックオフ周期に応じてバックオフ時間を設定することにより、衝突を回避しながら、バックオフ時間によるオーバヘッドを低減した効率的な送信制御が可能になる。
【００３１】
なお、ＡＰもＳＴＡと異なるバックオフ初期値および共通のバックオフ周期を設定し、ＳＴＡと同様のアクセス制御手順で送信制御を行ってもよいし、ＤＩＦＳより短い待機時間で送信することにより、ＳＴＡよりも優先的な送信が可能である。
【００３２】
また、ＡＰが任意のタイミングでバックオフ初期設定を行う場合には、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機に、ＤＩＦＳより短い待機時間ＩＦＳ（例えばＲＩＦＳ，ＳＩＦＳ，ＰＩＦＳ）でバックオフ初期設定信号を送信すればよい。
【００３３】
図３は、バックオフ初期設定例１を示す。
図３において、ＡＰは、ＤＩＦＳより短い待機時間ＩＦＳでバックオフ初期値とバックオフ周期を含むバックオフ初期設定信号をマルチキャストで送信する。ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、一斉にバックオフ初期設定信号を受信し、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、バックオフ時間２，４，６でそれぞれキャリアセンスを継続する。この場合、ＡＰが送信するビーコン等にバックオフ初期値およびバックオフ周期を設定して各ＳＴＡに通知してもよい。
【００３４】
図４は、バックオフ初期設定例２を示す。
図４において、ＡＰは、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に対してそれぞれ個別にバックオフ初期設定信号を送信する。まずＡＰは、ＤＩＦＳより短い待機時間ＩＦＳでバックオフ初期設定信号をＳＴＡ１に送信し、ＳＴＡ１からＡＣＫ信号を受信し、ＳＩＦＳ後にバックオフ初期設定信号をＳＴＡ２に送信し、ＳＴＡ２からＡＣＫ信号を受信し、ＳＩＦＳ後にバックオフ初期設定信号をＳＴＡ３に送信し、ＳＴＡ３からＡＣＫ信号を受信する。ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、バックオフ時間２，４，６でそれぞれキャリアセンスを継続する。
【００３５】
図３、図４のいずれの場合も、ＡＰが各ＳＴＡに対してバックオフ初期設定信号を送信する際にＤＩＦＳ時間を超える待機期間が生じない。そのため、たとえば先にバックオフ初期設定信号を受信したＳＴＡがバックオフの処理を開始することはない。すなわち、全てのＳＴＡが無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機に、ＤＩＦＳ時間だけ待って一斉にバックオフの処理を開始することにより、ＡＰが一元的に割り当てたバックオフ値に基づいた衝突のないアクセス制御を実現することができる。
【００３６】
（無線ＬＡＮアクセス制御例２）
図５は、本発明による無線ＬＡＮアクセス制御例２を示す。
ここでは、図２に示す無線ＬＡＮアクセス制御例１と同一のバックオフ初期設定が行われるＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３に加えて、ＡＰの制御を受けずに自律分散的にバックオフ時間を決める従来の無線端末ＳＴＡ４を含む無線ＬＡＮシステムについて説明する。
【００３７】
図５において、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３のバックオフ初期値は２，４，６に設定されるが、ＳＴＡ４のバックオフ値がＳＴＡ１と同じ２に設定された場合、ＳＴＡ１とＳＴＡ４は同じタイミングでデータを送信するので衝突が発生する。そのため、ＡＰは正常な受信ができないのでＡＣＫ信号を送信しない。ＳＴＡ１は、データ送信を終了し、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＳＩＦＳ時間だけ待ってＡＣＫ信号を受信しないので、衝突（送信失敗）と判断する。そして、再送のためのデータを保存するとともに、データ送信終了後からＤＩＦＳ時間が経過する前に、バックオフ時間をリセットする信号（リセット信号）をブロードキャストし、さらに自身のバックオフ時間を初期値にリセットする。このリセット信号は、図３に示すＡＰが送信するバックオフ初期設定信号と同等の機能を有する。ＳＴＡ２およびＳＴＡ３はリセット信号を受信した後、バックオフ時間を初期値にリセットする。なお、リセット信号は、フレームエラーを検知したＡＰがＡＣＫ信号を送信するタイミングでＡＣＫ信号の代わりに送信してもよい。この場合には、図３に示すバックオフ初期設定信号の送信と同様の動作になる。
【００３８】
一方、ＳＴＡ４は、データ送信を終了し、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＳＩＦＳ時間だけ待ってＡＣＫ信号を受信しないので、衝突（送信失敗）と判断する。そして、ＣＷを拡大して乱数を引き直すため、統計的に大きいバックオフ値（ここでは９）に応じたバックオフ時間を設定する。
【００３９】
このように、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４はそれぞれバックオフ時間２，４，６，９がセットされ、リセット信号が送信終了して無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間後にキャリアセンスを再開する。したがって、次にデータを送信するのはＳＴＡ１となる。以下同様に、ＳＴＡ２，ＳＴＡ３，ＳＴＡ１，ＳＴＡ４，…の順番にデータ送信が行われる。
【００４０】
したがって、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３と、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡ４が含まれる無線ＬＡＮシステムでは、それぞれ独立に制御動作を実行することができ、さらに両者の間で衝突が発生した場合でも、従来のＳＴＡ４側で適宜制御することにより再衝突の確率を低減することができる。
【００４１】
また、バックオフ周期を各ＳＴＡのバックオフ初期値の最大値以下に設定すれば、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３が順番に送信権を獲得し、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡ４より優先的に送信することができる。たとえば、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３のバックオフ初期値を１，２，３とし、バックオフ周期を３とすれば、常にＳＴＡ１〜ＳＴＡ３のいずれかに送信権が与えられ、ＳＴＡ４は常に衝突によって送信できないことになる。この場合には、バックオフ周期をバックオフ初期値の最大値より十分に大きな値に設定することにより、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３のいずれにも送信権が与えられない期間ができ、その間にＳＴＡ４の送信が可能になる。あるいは、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に設定するバックオフ初期値を連続しない２，４，６のように設定する場合には、バックオフ周期をバックオフ初期値の最大値６に設定しても、ＳＴＡ４のバックオフ時間が１，３，５，７，…の場合には衝突を回避して送信が可能になる。このようにバックオフ初期値とバックオフ周期を適宜設定することにより、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡが含まれる無線ＬＡＮシステムでも衝突を低減することができる。
【００４２】
（無線ＬＡＮアクセス制御例３）
図６は、本発明による無線ＬＡＮアクセス制御例３を示す。
ここでは、図２に示す無線ＬＡＮアクセス制御例１と同一のバックオフ初期設定が行われるＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３において、無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した時点で送信するデータがない場合の動作について説明する。
【００４３】
ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３のバックオフ初期値は２，４，６に設定されるので、最初にデータを送信できるはＳＴＡ１であり、次にデータを送信できるのはＳＴＡ２である。しかし、ＳＴＡ２に送信権が与えられたときに送信するデータがない場合には、送信権を開放し、バックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定してキャリアセンスを再開する。ＳＴＡ１，ＳＴＡ３は、それぞれのバックオフ時間でキャリアセンスを継続しているので、次にＳＴＡ３がバックオフ時間を終了してデータを送信する。
【００４４】
なお、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、それぞれ送信権が与えられたときに送信するデータがない場合でも、データ送信後と同様にバックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定してキャリアセンスを再開するので、次に送信権が与えられるまでに送信するデータが発生していれば、その時点でデータ送信が可能である。
【００４５】
また、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡも独立に動作可能であるので、図５に示す制御例２と図６に示す制御例３を組み合わせた無線ＬＡＮアクセス制御も同様に実現可能である。
【００４６】
また、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御を行う無線端末において、従来の無線ＬＡＮアクセス制御（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を行う機能も備え、両者を適宜切り替えて運用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
ＡＰ 無線基地局
ＳＴＡ 無線端末
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮの同一の無線チャネルを複数端末で共有するためのアクセス制御を行う無線ＬＡＮアクセス制御方法および無線ＬＡＮシステムに関する。特に、ランダム時間のキャリアセンスによってパケット衝突を回避するＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) とは異なる手順により、パケット衝突を回避しつつ待機時間を最小限に抑える無線ＬＡＮアクセス制御方法および無線ＬＡＮシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮの基本アクセス手順である自律分散制御（ＤＣＦ：Distributed Coordination Function)では、各端末が無線チャネルの使用状況をキャリアセンスによって確認し、無線チャネルがアイドルのときに送信し、ビジーのときに送信を見合わせることによって衝突を回避するＣＳＭＡ／ＣＡ方式が用いられている（非特許文献１）。
【０００３】
図７は、従来の無線ＬＡＮアクセス制御例を示す。ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、信号の送信間隔としてフレーム間隔（ＳＩＦＳ，ＤＩＦＳ）が定義されている。
図７において、無線端末ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち（ＳＩＦＳ＜ＤＩＦＳ）、コンテンション・ウインドウ（ＣＷ）の範囲から発生させた乱数に対応するバックオフ時間だけキャリアセンスを継続する。ここで、ＳＴＡ１のバックオフ時間がＳＴＡ２，ＳＴＡ３よりも短い場合に、ＳＴＡ１はバックオフ時間の経過まで無線チャネルのアイドルを確認してデータを送信する。さらに、無線基地局ＡＰがデータを受信してＳＩＦＳ時間後にＡＣＫ信号を送信し、ＳＴＡ１がＡＣＫ信号を受信して無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、ＣＷの範囲から新たに発生させた乱数に対応するバックオフ時間を設定する。
【０００４】
一方、ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、バックオフ時間が経過する前にＳＴＡ１の送信によって無線チャネルがビジーとなるので、残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルになったときに、持ち越したバックオフ時間のキャリアセンスを行う。これにより、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３が送信するパケットの衝突を回避している。
【０００５】
ここで、ＳＴＡ１，ＳＴＡ３のようにバックオフ時間が同じになって送信するパケットが衝突すると、パケット送信終了から所定時間内にＡＣＫ信号を受信しない。この場合には、ＳＴＡ１，ＳＴＡ３は送信が失敗したものと判断し、ＣＷを拡大してバックオフ時間を決める乱数の範囲を広げてバックオフ時間をそれぞれ設定して再送処理を行う。これにより、再送回数が増えるごとにＣＷが拡大し、バックオフ時間のばらつきが大きくなって衝突確率を低減することができる。
【０００６】
図８は、従来の無線ＬＡＮアクセス制御手順の例を示す。
図８において、端末は、通信要求が発生すると（Ｓ21）、ＣＷから乱数を選択し、乱数に応じたバックオフ時間を設定する（Ｓ22）。そして無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、さらにバックオフ時間だけキャリアセンスを継続し、バックオフ時間が経過する前に無線チャネルがビジーになった場合には、次にアイドルの状態になるまで待機し、その後に持ち越したバックオフ時間のキャリアセンスを行う（Ｓ23，Ｓ24）。無線チャネルがアイドルの状態でバックオフ時間が経過した場合にはパケットを送信し（Ｓ25）、ＡＣＫ信号を受信を待ち（Ｓ26）、ＡＣＫ信号を受信した場合には最初の処理に戻り、ＡＣＫ信号を受信しない場合にはＣＷの範囲を拡大し（Ｓ27）、ＣＷから乱数を選択してバックオフ時間を設定する処理に戻る（Ｓ22）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 11: Wireless LAN MAC and PHY Specifications, June 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の技術では、バックオフ制御によって衝突回避を行っているものの、無線端末数が増加するに伴って衝突確率が増加し、通信効率が低下する。また、衝突が生じた場合には、ＣＷを拡大することによって衝突確率を低減するが、ＣＷの拡大によって待機するバックオフ時間に相当するオーバヘッドが増大し、通信効率が低下する問題がある。
【０００９】
本発明は、無線端末数が多い場合でもパケット衝突を回避しつつ待機時間を最小限に抑えることができる無線ＬＡＮアクセス制御方法および無線ＬＡＮシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明は、無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮアクセス制御方法において、複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、パケットの送信後に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う。
【００１１】
第１の発明の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う。
【００１２】
第１の発明の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、バックオフ初期値およびバックオフ周期は、複数の無線端末と通信を行う無線基地局が初期設定し、リセットするバックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または無線基地局が設定し、複数の無線端末は、無線基地局による初期設定後またはリセット後にバックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する。
【００１３】
第１の発明の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される。
【００１４】
第２の発明は、無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、パケットの送信後に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間をバックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行うアクセス制御手段を備える。
【００１５】
第２の発明の無線ＬＡＮシステムにおいて、アクセス制御手段は、バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う構成である。
【００１６】
第２の発明の無線ＬＡＮシステムにおいて、バックオフ初期値およびバックオフ周期は、複数の無線端末と通信を行う無線基地局が初期設定し、リセットするバックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または無線基地局が設定し、複数の無線端末は、無線基地局による初期設定後またはリセット後にバックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する。
【００１７】
第２の発明の無線ＬＡＮシステムにおいて、複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の無線ＬＡＮシステムの複数の無線端末には、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が初期設定される。各無線端末は、キャリアセンスによりバックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、その後にバックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定する。これにより、各無線端末に設定されるバックオフ初期値が小さい順にパケットの送信が行われ、その後もバックオフ周期ごとに衝突することなくパケット送信を繰り返すことができる。
【００１９】
さらに、従来の無線ＬＡＮアクセス制御（バックオフ制御）を行う無線端末が含まれる無線ＬＡＮシステムでは、当該無線端末が送信するパケットとの衝突が生じて送信失敗となったときに、本発明における各無線端末のバックオフ初期値をリセットすることにより、再送処理においても衝突を低減することができる。
【００２０】
ここで、本発明における無線端末は、送信成功または送信失敗にかかわらず、バックオフ周期に応じたバックオフ時間が設定されるため、送信失敗があっても自律的に衝突を低減しながら再送処理が可能である。ただし、当該バックオフ周期は各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定されるため、それより小さい値のバックオフ初期値でリセットする方が、再送までの時間を短縮することができる。また、送信失敗がパケット衝突によるものであるとき、従来の無線端末のバックオフ値は大きくなるため、本発明における無線端末がより優先的に再送処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御手順の実施例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御例１を示すタイムチャートである。
【図３】バックオフ初期設定例１を示すタイムチャートである。
【図４】バックオフ初期設定例２を示すタイムチャートである。
【図５】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御例２を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の無線ＬＡＮアクセス制御例３を示すタイムチャートである。
【図７】従来の無線ＬＡＮアクセス制御例を示すタイムチャートである。
【図８】従来の無線ＬＡＮアクセス制御手順の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御手順の実施例を示す。
本実施例の無線ＬＡＮアクセス制御手順は複数の無線端末でそれぞれ実行されるが、各無線端末は例えばネットワークセットアップ時に、無線基地局から互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が初期設定されるものとする。
【００２３】
なお、無線基地局は、任意のタイミングで複数の無線端末に対して、バックオフ初期値およびバックオフ周期を設定するバックオフ初期設定を行ってもよい。たとえば、無線基地局に対して新たな無線端末が接続した場合に、全ての無線端末に割り当てるバックオフ初期値およびバックオフ周期を変更し、一斉に当該値を通知するバックオフ初期設定を行ってもよい。また、バックオフ初期値は、予め無線基地局に記憶されており、無線基地局は当該バックオフ初期値の小さいものから順に各無線端末に割り当てを行ってもよい。
【００２４】
図１において、無線端末は、バックオフ初期設定後の最初の通信のときは、バックオフ初期値に応じたバックオフ時間を設定し（Ｓ１，Ｓ２）、バックオフ初期設定後の２回目以降の通信のときは、バックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定する（Ｓ３）。続いて、設定したバックオフ時間に渡ってキャリアセンスを行い、チャネルビジーを検出したときはアイドル状態になるまで待機し、その後に残りのバックオフ時間のキャリアセンスを行う（Ｓ４，Ｓ５）。無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した場合には、送信キューに送信データがあればパケットを送信する（Ｓ６，Ｓ７）。一方、無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した時点で送信権が与えられるが、送信データがなければ送信権を開放し、バックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定してキャリアセンスを再開する（Ｓ６，Ｓ３，Ｓ４）。
【００２５】
これにより、各無線端末は初回に互いに異なるバックオフ時間でパケットを送信し、その後は共通のバックオフ周期でパケットの送信を繰り返すので、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御を行う無線端末だけで無線ＬＡＮが構成される場合はパケット衝突は原理的に発生しない。以下、具体的な動作例について説明する。
【００２６】
（無線ＬＡＮアクセス制御例１）
図２は、本発明による無線ＬＡＮアクセス制御例１を示す。
ここでは、無線基地局ＡＰと無線端末ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３により構成される無線ＬＡＮシステムにおいて、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３にそれぞれ設定されるバックオフ初期値を２，４，６とし、共通のバックオフ周期を６とする例を示す。なお、バックオフ周期は、本制御例１では、バックオフ初期値２，４，６の最大値６としているが、例えば３，５または７以上の値でもよい。これらの値を用いた場合は、原理的に衝突が生じることのない無線端末のアクセス制御を実現することができる。
【００２７】
また、バックオフ周期を各ＳＴＡのバックオフ初期値の最大値未満に設定する場合には、バックオフ初期値との関係でＳＴＡ１〜ＳＴＡ３の間で衝突が生じる場合があるため注意が必要である。たとえば、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に設定するバックオフ初期値を連続しない２，４，６に設定する場合には、バックオフ周期を３，５としても衝突が生じないが、バックオフ周期を４とすると衝突が生じることになる。一方、たとえば４台のＳＴＡ１〜ＳＴＡ４に設定するバックオフ初期値を連続しない１，４，６，９に設定する場合には、バックオフ周期を６（ＳＴＡ３のバックオフ初期値６と同じ）にしても衝突が生じない。以上により、バックオフ周期は、各ＳＴＡに対して割り当てたバックオフ初期値に基づいて適宜選択されるが、例えばその最大値以上を選択すれば、衝突が生じないバックオフ周期を確実に設定することができる。
【００２８】
図２において、ＡＰによるバックオフ初期設定後、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、それぞれ固有のバックオフ初期値に応じたバックオフ時間だけキャリアセンスを継続し、無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した無線端末からデータを送信する。ここでは、バックオフ時間が最も短いＳＡＴ１がデータを送信する。ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、それぞれのバックオフ時間内に、ＳＴＡ１の送信開始によってチャネルビジーを検出し、キャリアセンスを中断してその時点のバックオフ時間を持ち越し、次にアイドル状態になったときに持ち越したバックオフ時間でキャリアセンスを再開する。
【００２９】
データを送信したＳＴＡ１は、ＡＰから送信されたＡＣＫ信号を受信し、バックオフ周期（＝６）に対応するバックオフ時間を設定する。ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、このＡＣＫ信号の送信が終わるまでチャネルビジーとなる。ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルのキャリアセンスを行い、ビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、バックオフ時間６，２，４でそれぞれキャリアセンスを再開する。したがって、次にデータを送信するのはＳＴＡ２となる。以下同様に、ＳＴＡ３，ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，…の順番にデータ送信が行われる。
【００３０】
このように、本発明の無線ＬＡＮシステムでは、各ＳＴＡが固有のバックオフ初期値と共通のバックオフ周期に応じてバックオフ時間を設定することにより、衝突を回避しながら、バックオフ時間によるオーバヘッドを低減した効率的な送信制御が可能になる。
【００３１】
なお、ＡＰもＳＴＡと異なるバックオフ初期値および共通のバックオフ周期を設定し、ＳＴＡと同様のアクセス制御手順で送信制御を行ってもよいし、ＤＩＦＳより短い待機時間で送信することにより、ＳＴＡよりも優先的な送信が可能である。
【００３２】
また、ＡＰが任意のタイミングでバックオフ初期設定を行う場合には、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機に、ＤＩＦＳより短い待機時間ＩＦＳ（例えばＲＩＦＳ，ＳＩＦＳ，ＰＩＦＳ）でバックオフ初期設定信号を送信すればよい。
【００３３】
図３は、バックオフ初期設定例１を示す。
図３において、ＡＰは、ＤＩＦＳより短い待機時間ＩＦＳでバックオフ初期値とバックオフ周期を含むバックオフ初期設定信号をマルチキャストで送信する。ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、一斉にバックオフ初期設定信号を受信し、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、バックオフ時間２，４，６でそれぞれキャリアセンスを継続する。この場合、ＡＰが送信するビーコン等にバックオフ初期値およびバックオフ周期を設定して各ＳＴＡに通知してもよい。
【００３４】
図４は、バックオフ初期設定例２を示す。
図４において、ＡＰは、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に対してそれぞれ個別にバックオフ初期設定信号を送信する。まずＡＰは、ＤＩＦＳより短い待機時間ＩＦＳでバックオフ初期設定信号をＳＴＡ１に送信し、ＳＴＡ１からＡＣＫ信号を受信し、ＳＩＦＳ後にバックオフ初期設定信号をＳＴＡ２に送信し、ＳＴＡ２からＡＣＫ信号を受信し、ＳＩＦＳ後にバックオフ初期設定信号をＳＴＡ３に送信し、ＳＴＡ３からＡＣＫ信号を受信する。ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３は、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間だけ待ち、バックオフ時間２，４，６でそれぞれキャリアセンスを継続する。
【００３５】
図３、図４のいずれの場合も、ＡＰが各ＳＴＡに対してバックオフ初期設定信号を送信する際にＤＩＦＳ時間を超える待機期間が生じない。そのため、たとえば先にバックオフ初期設定信号を受信したＳＴＡがバックオフの処理を開始することはない。すなわち、全てのＳＴＡが無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機に、ＤＩＦＳ時間だけ待って一斉にバックオフの処理を開始することにより、ＡＰが一元的に割り当てたバックオフ値に基づいた衝突のないアクセス制御を実現することができる。
【００３６】
（無線ＬＡＮアクセス制御例２）
図５は、本発明による無線ＬＡＮアクセス制御例２を示す。
ここでは、図２に示す無線ＬＡＮアクセス制御例１と同一のバックオフ初期設定が行われるＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３に加えて、ＡＰの制御を受けずに自律分散的にバックオフ時間を決める従来の無線端末ＳＴＡ４を含む無線ＬＡＮシステムについて説明する。
【００３７】
図５において、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３のバックオフ初期値は２，４，６に設定されるが、ＳＴＡ４のバックオフ値がＳＴＡ１と同じ２に設定された場合、ＳＴＡ１とＳＴＡ４は同じタイミングでデータを送信するので衝突が発生する。そのため、ＡＰは正常な受信ができないのでＡＣＫ信号を送信しない。ＳＴＡ１は、データ送信を終了し、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＳＩＦＳ時間だけ待ってＡＣＫ信号を受信しないので、衝突（送信失敗）と判断する。そして、再送のためのデータを保存するとともに、データ送信終了後からＤＩＦＳ時間が経過する前に、バックオフ時間をリセットする信号（リセット信号）をブロードキャストし、さらに自身のバックオフ時間を初期値にリセットする。このリセット信号は、図３に示すＡＰが送信するバックオフ初期設定信号と同等の機能を有する。ＳＴＡ２およびＳＴＡ３はリセット信号を受信した後、バックオフ時間を初期値にリセットする。なお、リセット信号は、フレームエラーを検知したＡＰがＡＣＫ信号を送信するタイミングでＡＣＫ信号の代わりに送信してもよい。この場合には、図３に示すバックオフ初期設定信号の送信と同様の動作になる。
【００３８】
一方、ＳＴＡ４は、データ送信を終了し、無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＳＩＦＳ時間だけ待ってＡＣＫ信号を受信しないので、衝突（送信失敗）と判断する。そして、ＣＷを拡大して乱数を引き直すため、統計的に大きいバックオフ値（ここでは９）に応じたバックオフ時間を設定する。
【００３９】
このように、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４はそれぞれバックオフ時間２，４，６，９がセットされ、リセット信号が送信終了して無線チャネルがビジーからアイドルの移行を契機にＤＩＦＳ時間後にキャリアセンスを再開する。したがって、次にデータを送信するのはＳＴＡ１となる。以下同様に、ＳＴＡ２，ＳＴＡ３，ＳＴＡ１，ＳＴＡ４，…の順番にデータ送信が行われる。
【００４０】
したがって、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３と、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡ４が含まれる無線ＬＡＮシステムでは、それぞれ独立に制御動作を実行することができ、さらに両者の間で衝突が発生した場合でも、従来のＳＴＡ４側で適宜制御することにより再衝突の確率を低減することができる。
【００４１】
また、バックオフ周期を各ＳＴＡのバックオフ初期値の最大値以下に設定すれば、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３が順番に送信権を獲得し、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡ４より優先的に送信することができる。たとえば、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３のバックオフ初期値を１，２，３とし、バックオフ周期を３とすれば、常にＳＴＡ１〜ＳＴＡ３のいずれかに送信権が与えられ、ＳＴＡ４は常に衝突によって送信できないことになる。この場合には、バックオフ周期をバックオフ初期値の最大値より十分に大きな値に設定することにより、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３のいずれにも送信権が与えられない期間ができ、その間にＳＴＡ４の送信が可能になる。あるいは、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ３に設定するバックオフ初期値を連続しない２，４，６のように設定する場合には、バックオフ周期をバックオフ初期値の最大値６に設定しても、ＳＴＡ４のバックオフ時間が１，３，５，７，…の場合には衝突を回避して送信が可能になる。このようにバックオフ初期値とバックオフ周期を適宜設定することにより、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡが含まれる無線ＬＡＮシステムでも衝突を低減することができる。
【００４２】
（無線ＬＡＮアクセス制御例３）
図６は、本発明による無線ＬＡＮアクセス制御例３を示す。
ここでは、図２に示す無線ＬＡＮアクセス制御例１と同一のバックオフ初期設定が行われるＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３において、無線チャネルがアイドル状態でバックオフ時間が経過した時点で送信するデータがない場合の動作について説明する。
【００４３】
ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３のバックオフ初期値は２，４，６に設定されるので、最初にデータを送信できるはＳＴＡ１であり、次にデータを送信できるのはＳＴＡ２である。しかし、ＳＴＡ２に送信権が与えられたときに送信するデータがない場合には、送信権を開放し、バックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定してキャリアセンスを再開する。ＳＴＡ１，ＳＴＡ３は、それぞれのバックオフ時間でキャリアセンスを継続しているので、次にＳＴＡ３がバックオフ時間を終了してデータを送信する。
【００４４】
なお、ＳＴＡ１，ＳＴＡ２，ＳＴＡ３は、それぞれ送信権が与えられたときに送信するデータがない場合でも、データ送信後と同様にバックオフ周期に応じたバックオフ時間を設定してキャリアセンスを再開するので、次に送信権が与えられるまでに送信するデータが発生していれば、その時点でデータ送信が可能である。
【００４５】
また、従来の無線ＬＡＮアクセス制御を行うＳＴＡも独立に動作可能であるので、図５に示す制御例２と図６に示す制御例３を組み合わせた無線ＬＡＮアクセス制御も同様に実現可能である。
【００４６】
また、本発明の無線ＬＡＮアクセス制御を行う無線端末において、従来の無線ＬＡＮアクセス制御（ＣＳＭＡ／ＣＡ）を行う機能も備え、両者を適宜切り替えて運用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
ＡＰ 無線基地局
ＳＴＡ 無線端末
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記複数の無線端末は、
互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、
前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、前記バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、
前記パケットの送信後に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、
前記パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末の前記バックオフ時間を前記バックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間を前記バックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記バックオフ初期値および前記バックオフ周期は、前記複数の無線端末と通信を行う無線基地局が初期設定し、
前記リセットする前記バックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または前記無線基地局が設定し、
前記複数の無線端末は、前記無線基地局による初期設定後または前記リセット後に前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項５】
無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、前記バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、前記パケットの送信後に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、前記パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末の前記バックオフ時間を前記バックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間を前記バックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行うアクセス制御手段を備えた
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記アクセス制御手段は、前記バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項７】
請求項５に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記複数の無線端末と通信を行う無線基地局が前記バックオフ初期値および前記バックオフ周期を初期設定し、
前記リセットする前記バックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または前記無線基地局が設定し、
前記複数の無線端末のアクセス制御手段は、前記無線基地局による初期設定後または前記リセット後に前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項８】
請求項５に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項１】
無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記複数の無線端末は、
互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、
前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、前記バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、
前記パケットの送信後に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、
前記パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末の前記バックオフ時間を前記バックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間を前記バックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記バックオフ初期値および前記バックオフ周期は、前記複数の無線端末と通信を行う無線基地局が初期設定し、
前記リセットする前記バックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または前記無線基地局が設定し、
前記複数の無線端末は、前記無線基地局による初期設定後または前記リセット後に前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項４】
請求項１に記載の無線ＬＡＮアクセス制御方法において、
前記複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される
ことを特徴とする無線ＬＡＮアクセス制御方法。
【請求項５】
無線ＬＡＮに収容される複数の無線端末がそれぞれ異なるバックオフ時間の待機により衝突を回避しながらパケット送信を行う無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記複数の無線端末は、互いに異なるバックオフ初期値と、共通するバックオフ周期が設定され、前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、あるいは、前記バックオフ時間中に無線チャネルがビジーとなったときに残りのバックオフ時間を持ち越し、次に無線チャネルがアイドルとなり、さらに持ち越しのバックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときにパケットを送信し、前記パケットの送信後に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行い、前記パケットの送信失敗を検出した場合は、送信失敗した無線端末の前記バックオフ時間を前記バックオフ初期値に設定するとともに、他の無線端末のバックオフ時間を前記バックオフ初期値にリセットする信号を送信し、各無線端末は当該バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行うアクセス制御手段を備えた
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項６】
請求項５に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記アクセス制御手段は、前記バックオフ時間に渡って無線チャネルがアイドルであるときに送信するパケットがない場合に、前記バックオフ周期に対応するバックオフ時間を設定して次のパケット送信のためのキャリアセンスを行う構成である
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項７】
請求項５に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記複数の無線端末と通信を行う無線基地局が前記バックオフ初期値および前記バックオフ周期を初期設定し、
前記リセットする前記バックオフ初期値は、送信失敗した無線端末または前記無線基地局が設定し、
前記複数の無線端末のアクセス制御手段は、前記無線基地局による初期設定後または前記リセット後に前記バックオフ初期値に対応するバックオフ時間を設定してキャリアセンスを開始する
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【請求項８】
請求項５に記載の無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記複数の無線端末に共通のバックオフ周期は、各無線端末のバックオフ初期値の最大値以上に設定される
ことを特徴とする無線ＬＡＮシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−９８７８７（Ｐ２０１３−９８７８７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０４３５（Ｐ２０１１−２４０４３５）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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