(57)【要約】【課題】  基地局ＢＳの通信エリア内の中継局ＲＳを介して、その通信エリア外に位置する加入者局ＳＳが当該基地局ＢＳと通信をすることができるメディアアクセス制御方法及びプログラムを提供する。【解決手段】  中継局が、コンテンション期間内にポーリングパケットを同報的に送信すする。基地局と直接的に通信できる第１の加入者局が、所定期間だけ、パケットを基地局へ送信しないように動作する。中継局と通信できるが基地局と通信できない第２の加入者局が、所定期間内に、中継局との間でコンテンション期間に移行し、第２の加入者局が中継局へパケットを送信する。中継局が、所定期間の経過後であって、基地局と中継局及び第１の加入者局との間のコンテンション期間内に、パケットを基地局へ送信する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と、該基地局と通信可能な１つ以上の中継局及び１つ以上の第１の加入者局と、該中継局と通信可能であって前記基地局と通信できない１つ以上の第２の加入者局とを有する無線システムにおけるメディアアクセス制御方法において、
前記基地局が前記中継局及び前記第１の加入者局からパケットを受信するコンテンション期間内に、前記中継局が、ポーリングパケットを同報的に送信する第１のステップと、
前記ポーリングパケットを受信した前記第１の加入者局が、所定期間だけ、パケットを前記基地局へ送信しないように動作する第２のステップと、
前記ポーリングパケットを受信した前記第２の加入者局が、前記所定期間内に、前記中継局との間でコンテンション期間に移行し、前記第２の加入者局が前記中継局へパケットを送信する第３のステップと、
前記第２の加入者局からパケットを受信した前記中継局が、前記所定期間の経過後であって、前記基地局と前記中継局及び前記第１の加入者局との間のコンテンション期間内に、前記パケットを前記基地局へ送信する第４のステップと
を有することを特徴とするメディアアクセス制御方法。
【請求項２】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格におけるＤＣＦ(Distributed Coordination Function)に適用され、
前記コンテンション期間は、ＤＩＦＳ(DCF InterFrame Space)時間の経過後に設けられた期間であることを特徴とする請求項１に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項３】
ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰ(Point to MultiPoint)に適用され、
前記コンテンション期間は、アップリンクサブフレームにおけるイニシャルレンジング期間及び／又は帯域要求期間であり、前記パケットは、前記イニシャルレンジング期間についてはレンジング要求メッセージであり、前記帯域要求期間については帯域要求メッセージであることを特徴とする請求項１に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項４】
前記中継局が、前記基地局からダウンリンクフレームを受信した際に、該ダウンリンクフレームを前記第２の加入者局へ同報的に送信するステップと、
前記中継局が、前記第２の加入者局からイニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージを受信した際に、前記ポーリングパケットに基づく前記所定期間の経過後、前記コンテンション期間内に前記イニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージをまとめて前記基地局へ送信するステップと
を更に有することを特徴とする請求項３に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項５】
前記中継局は、前記基地局から受信したダウンリンクフレームにおけるブロードキャストメッセージを前記第２の加入者局へ同報的に送信する際に、前記ブロードキャストメッセージに含まれるＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰ内のスタートタイムに、そのスタートタイムから中継時間を減算した値を挿入することを特徴とする請求項３又は４に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項６】
基地局と、該基地局と通信可能な１つ以上の第１の加入者局と、前記基地局と通信できない１つ以上の第２の加入者局と通信可能な中継局におけるコンピュータを実行させるメディアアクセス制御プログラムにおいて、
前記基地局が前記中継局及び前記第１の加入者局からパケットを受信するコンテンション期間内に、前記中継局が、前記第１の加入者局が所定期間だけパケットを前記基地局へ送信しないように動作させるためのポーリングパケットを同報的に送信する第１のステップと、
前記所定期間内に、前記ポーリングパケットを受信した前記第２の加入者局との間でコンテンション期間に移行し、前記第２の加入者局からパケットを受信する第２のステップと、
前記所定期間の経過後であって、前記基地局との間のコンテンション期間内に、前記パケットを前記基地局へ送信する第３のステップと
してコンピュータを更に実行させることを特徴とする中継局のメディアアクセス制御プログラム。
【請求項７】
ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格におけるＤＣＦ(Distributed Coordination Function)に適用され、
前記コンテンション期間は、ＤＩＦＳ(DCF InterFrame Space)時間の経過後に設けられた期間であるようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項６に記載の中継局のメディアアクセス制御プログラム。
【請求項８】
ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰ(Point to MultiPoint)に適用され、
前記コンテンション期間は、アップリンクサブフレームにおけるイニシャルレンジング期間及び／又は帯域要求期間であり、前記パケットは、前記イニシャルレンジング期間についてはレンジング要求メッセージであり、前記帯域要求期間については帯域要求メッセージであるようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項６に記載の中継局のメディアアクセス制御プログラム。
【請求項９】
前記基地局からダウンリンクフレームを受信した際に、該ダウンリンクフレームを前記第２の加入者局へ同報的に送信するステップと、
前記第２の加入者局からイニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージを受信した際に、前記ポーリングパケットに基づく前記所定期間の経過後、前記コンテンション期間内に前記イニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージをまとめて前記基地局へ送信するステップと
してコンピュータを更に実行させることを特徴とする請求項８に記載の中継局のメディアアクセス制御プログラム。
【請求項１０】
前記基地局から受信したダウンリンクフレームにおけるブロードキャストメッセージを前記第２の加入者局へ同報的に送信する際に、前記ブロードキャストメッセージに含まれるＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰ内のスタートタイムに、そのスタートタイムから中継時間を減算した値を挿入するようにコンピュータを実行させることを特徴とする請求項８又９に記載の中継局のメディアアクセス制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線システムにおけるメディアアクセス制御方法及び中継局のメディアアクセス制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線システムとしては、従来より、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格に代表される無線ＬＡＮシステムが多く用いられてきたが、近年では、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に代表される高速無線アクセスシステムの実用化が検討されている。ＩＥＥＥ８０２．１６は、ワイヤレスＭＡＮ(Wireless Metropolitan Area Network)に対応したブロードバンド無線アクセス（ＢＷＡ:Broadband Wireless Access)の標準規格であって、ＩＥＥＥ８０２．１１と比較して広範囲で且つ高速通信が可能となり、ＱｏＳ（通信品質）制御を細かく行うことができる。特に、視界（ＬＯＳ:Line-of-Sight)を確保可能なところでは、１０〜６６ＧＨｚ帯を用いて１２０Ｍｂｐｓ以上の高速無線通信を行うことができる。
【０００３】
基地局ＢＳ(Base Station)を特定する無線システムにおいては、基地局ＢＳは、その通信エリア内に位置する加入者局ＳＳ(Subscriber Station)とのメディアアクセス制御（ＢＳ：ＳＳ＝１：多）を管理する。ＩＥＥＥ８０２．１１のネットワークトポロジによれば、インフラストラクチャモードであって、ＩＥＥＥ８０２．１６のネットワークトポロジによれば、ＰＭＰ(Point-to-Multipoint)モードである（例えば非特許文献１参照）。これらモードは、基地局ＢＳが中継局ＲＳ(Relay Station)を介して通信する方法について特に規定していない。
【０００４】
これに対し、基地局ＢＳを特定することなく、加入者局ＳＳ同士でマルチホップネットワークを構成するメディアアクセス制御方法がある。ＩＥＥＥ８０２．１１によれば、アドホックモードによるマルチホップが、タスクグループＳ(http://grouper.ieee.org/groups/802/11)によって現在検討されている。また、ＩＥＥＥ８０２．１６によれば、Ｍｅｓｈモードが規定されている（例えば非特許文献１参照）。送信元加入者局は、直接的に通信できない宛先加入者局と通信するために、１つ以上の他の加入者局を介してマルチホップすることよって、その宛先加入者局と通信することができる。
【０００５】
また、送信元加入者局が、直接的に通信できない宛先加入者局と通信するための他の方法としては、基地局だけでネットワークを構成するＷＤＳ(Wireless Distribution System)もある（例えば非特許文献２参照）。インフラストラクチャモードの基地局同士の間でネットワーク間のパケットを中継することができる。
【０００６】
更に、無線ＬＡＮにおいては、アクセスポイントと第１の端末とが通信でき、アクセスポイントと第２の端末とが通信できても、第１の端末と第２の端末との間でキャリアセンスできない場合、第１と第２の端末からのパケット衝突が発生することになる。これは「隠れ端末問題」と称されている。これを解決するためにＲＴＳ(Request To Send)／ＣＴＳ(Clear To Send)が規定されている（例えば非特許文献２参照）。ここで、中継局の間をＲＴＳ／ＣＴＳパケットによって制御することにより、中継局の送受信するパケットが、他の中継局の送受信に影響を与えないようにする方法がある（例えば特許文献１参照）。これは、データパケットの中継処理時間を短縮し、かつデータパケットが中継局に滞って宛先局に迅速に送信できなくなることを無くすためのものである。
【０００７】
具体的には、第１の中継局から送信されたデータパケットを、第２の中継局が受信した際、第２の中継局は、ＡＣＫを送信する代わりに、ＲＴＳパケットを第１の送信元の中継局へ送信する。そのＲＴＳパケットを受信した第１の中継局は、その中継局がデータパケットを正常受信したと認識し、且つ、ＲＴＳパケットに記述されているデータパケットの送信が完了するまでの時間、データパケット送信準備処理を停止する。第２の中継局が送信したＲＴＳパケットは、第３の中継局によっても受信される。第３の中継局は、自身がデータパケット受信可能な状態であれば、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)間後、第２の中継局宛てにＣＴＳパケットを送信する。このＣＴＳパケットを受信した第２の中継局は、第３の中継局がデータパケット受信可能な状態であることを認識し、ＳＩＦＳ間後、第３の中継局宛てにそのデータパケットを送信する。
【０００８】
【非特許文献１】802.16-2004 IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16、「Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」
【非特許文献２】ISO/IEC8802-11 ANSI/IEEE Std 802.11、「Information technology - Telecommunications and information exchange between systems - Local and metropolitan area networks - Specific requirements - Part11 : Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications」、1999
【特許文献１】特開２００１−２３１０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１１については、アドホックモードとインフラストラクチャモードとを識別するフラグをフレーム内に含めなければならず、両モードを併用することはできない。また、ＩＥＥＥ８０２．１６については、ＭｅｓｈモードとＰＭＰモードとのフレーム構成に互換性がなく、同様に、両モードを併用することができない。従って、基地局ＢＳの通信エリア内に存在しない加入者局ＳＳは、基地局ＢＳの通信エリア内に存在する中継局ＲＳと通信できる場合であっても、基地局ＢＳと通信をすることはできない。特に、ＩＥＥＥ８０２．１６については、ネットワーク全体を、ＰＭＰモードからＭｅｓｈモードに変更する必要があり、実運用上は極めて困難である。
【００１０】
特に、ＩＥＥＥ８０２．１６に注目すると、Ｍｅｓｈモードは、ＰＭＰモードと比較して、フレームにおける必要情報が多く、オーバヘッドが大きく、必然的にスループットが低下する。また、Ｍｅｓｈモードはオプション的機能として規定されているので、ＰＭＰモードしか搭載していない（即ちＭｅｓｈモードを搭載していない）加入者局ＳＳは、中継局ＲＳを介して基地局ＢＳと通信をすることができない。
【００１１】
また、ＩＥＥＥ８０２．１６によれば、実際の使用周波数帯として２ＧＨｚ以上が想定されており、その周波数特性上、地形や周辺建造物などの影響により受信状況が不安定となりやすい。従って、屋内又は地下においては、通信エリア外であるとして利用不可となる可能性が高い。このような場合、ＰＭＰモードでは、新たに基地局ＢＳを設置しなければならない。
【００１２】
従って、本発明は、基地局ＢＳの通信エリア内の中継局ＲＳを介して、その通信エリア外に位置する加入者局ＳＳが当該基地局ＢＳと通信をすることができるような、無線システムにおけるメディアアクセス制御方法及び中継局のメディアアクセス制御プログラ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】
【００１３】
本発明は、基地局と、該基地局と通信可能な１つ以上の中継局及び１つ以上の第１の加入者局と、該中継局と通信可能であって基地局と通信できない１つ以上の第２の加入者局とを有する無線システムにおけるメディアアクセス制御方法において、
基地局が中継局及び第１の加入者局からパケットを受信するコンテンション期間内に、中継局が、ポーリングパケットを同報的に送信する第１のステップと、
ポーリングパケットを受信した第１の加入者局が、所定期間だけ、パケットを基地局へ送信しないように動作する第２のステップと、
ポーリングパケットを受信した第２の加入者局が、所定期間内に、中継局との間でコンテンション期間に移行し、第２の加入者局が中継局へパケットを送信する第３のステップと、
第２の加入者局からパケットを受信した中継局が、所定期間の経過後であって、基地局と中継局及び第１の加入者局との間のコンテンション期間内に、パケットを基地局へ送信する第４のステップとを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格におけるＤＣＦ(Distributed Coordination Function)に適用され、コンテンション期間は、ＤＩＦＳ(DCF InterFrame Space)時間の経過後に設けられた期間であることも好ましい。
【００１５】
また、本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰ(Point to MultiPoint)に適用され、コンテンション期間は、アップリンクサブフレームにおけるイニシャルレンジング期間及び／又は帯域要求期間であり、パケットは、イニシャルレンジング期間についてはレンジング要求メッセージであり、帯域要求期間については帯域要求メッセージであることも好ましい。
【００１６】
更に、本発明のメディアアクセス制御方法におけるＩＥＥＥ８０２．１６の実施形態によれば、
中継局が、基地局からダウンリンクフレームを受信した際に、該ダウンリンクフレームを第２の加入者局へ同報的に送信するステップと、
中継局が、第２の加入者局からイニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージを受信した際に、ポーリングパケットに基づく所定期間の経過後、コンテンション期間内にイニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージをまとめて基地局へ送信するステップとを更に有することも好ましい。
【００１７】
更に、本発明のメディアアクセス制御方法におけるＩＥＥＥ８０２．１６の実施形態によれば、中継局は、基地局から受信したダウンリンクフレームにおけるブロードキャストメッセージを第２の加入者局へ同報的に送信する際に、ブロードキャストメッセージに含まれるＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰ内のスタートタイムに、そのスタートタイムから中継時間を減算した値を挿入することも好ましい。
【００１８】
本発明は、基地局と、該基地局と通信可能な１つ以上の第１の加入者局と、基地局と通信できない１つ以上の第２の加入者局と通信可能な中継局におけるコンピュータを実行させるメディアアクセス制御プログラムにおいて、
基地局が中継局及び第１の加入者局からパケットを受信するコンテンション期間内に、中継局が、第１の加入者局が所定期間だけパケットを基地局へ送信しないように動作させるためのポーリングパケットを同報的に送信する第１のステップと、
所定期間内に、ポーリングパケットを受信した第２の加入者局との間でコンテンション期間に移行し、第２の加入者局からパケットを受信する第２のステップと、
所定期間の経過後であって、基地局との間のコンテンション期間内に、パケットを基地局へ送信する第３のステップとしてコンピュータを実行させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の中継局のメディアアクセス制御プログラムにおける他の実施形態によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１標準規格におけるＤＣＦ(Distributed Coordination Function)に適用され、コンテンション期間は、ＤＩＦＳ(DCF InterFrame Space)時間の経過後に設けられた期間である、ようにコンピュータを更に実行させることも好ましい。
【００２０】
更に、本発明の中継局のメディアアクセス制御プログラムにおける他の実施形態によれば、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰ(Point to MultiPoint)に適用され、コンテンション期間は、アップリンクサブフレームにおけるイニシャルレンジング期間及び／又は帯域要求期間であり、パケットは、イニシャルレンジング期間についてはレンジング要求メッセージであり、帯域要求期間については帯域要求メッセージであるようにコンピュータを更に実行させることも好ましい。
【００２１】
更に、本発明の中継局のメディアアクセス制御プログラムにおけるＩＥＥＥ８０２．１６の他の実施形態によれば、
基地局からダウンリンクフレームを受信した際に、該ダウンリンクフレームを第２の加入者局へ同報的に送信するステップと、
第２の加入者局からイニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージを受信した際に、ポーリングパケットに基づく所定期間の経過後、コンテンション期間内にイニシャルレンジングメッセージ又は帯域要求メッセージをまとめて基地局へ送信するステップとしてコンピュータを更に実行させることも好ましい。
【００２２】
更に、本発明の中継局のメディアアクセス制御プログラムにおけるＩＥＥＥ８０２．１６の他の実施形態によれば、基地局から受信したダウンリンクフレームにおけるブロードキャストメッセージを第２の加入者局へ同報的に送信する際に、ブロードキャストメッセージに含まれるＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰ内のスタートタイムに、そのスタートタイムから中継時間を減算した値を挿入するようにコンピュータを実行させることも好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、基地局ＢＳが、その通信エリア内の中継局ＲＳを介して、その通信エリア外に位置する加入者局ＳＳと通信をすることができる。これにより、簡易的な中継局によって１つの基地局ＢＳのカバレッジエリアを拡大することができる。
【００２４】
特に、ＩＥＥＥ８０２．１６に注目すると、ＰＭＰモードは、Ｍｅｓｈモードと比較して、フレームにおける必要情報が少なく、オーバヘッドが小さいので、スループットが低下しない。また、ＰＭＰモードしか搭載していない加入者局ＳＳであっても、中継局ＲＳを介して基地局ＢＳと通信をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２６】
図１は、本発明をＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮシステムに適用した場合のシーケンス図である。
【００２７】
図１の無線システムは、基地局ＢＳと、その基地局ＢＳと通信可能な中継局ＲＳと、その中継局ＲＳと通信可能であって基地局ＢＳと通信できない１つ以上の加入者局ＳＳとを有する。
【００２８】
（Ｓ１０１）中継局ＲＳは、ＤＣＦに従って、コンテンション期間(Contention Period)に、一定のＤＩＦＳ期間だけ待機する。
（Ｓ１０２）中継局ＲＳは、一定のＤＩＦＳ期間の経過後、送信すべきデータパケットをバックオフ時間だけ待機する。バックオフ時間とは、各端末が乱数によって発生されたコンテンションウィンドウ（ＣＷ:Contention Windows)に相当する時間である。その後、中継局ＲＳは、ネットワーク内のキャリアをセンスし、他の局からのデータパケットが送信されていないことを確認する。中継局ＲＳは、他の局からのデータパケットが送信されていないことを確認した場合、ポーリングパケットを同報的に送信する。ポーリングパケットは、全ての局において認識できる所定のフォーマットであって、宛先アドレスにブロードキャストアドレスを設定したＣＴＳであってもよい。中継局ＲＳによって送信されたポーリングパケットは、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２によって受信される。
【００２９】
ここで、本発明によれば、中継局ＲＳが送信したポーリングパケットは、基地局ＢＳだけでなく、基地局ＢＳと通信できるその他の加入者局ＳＳによっても受信される。このとき、その基地局ＢＳ及び他の加入者局ＳＳは、予め決められた一定期間だけ、データパケットを送信しないように動作する。一方で、ポーリングパケットを送信した中継局ＲＳの配下に位置する加入者局ＳＳは、当該中継局ＲＳとの間でコンテンション期間に移行し、データパケットを送信することができる。
【００３０】
（Ｓ１０３）ポーリングパケットを受信した加入者局ＳＳ１は、乱数によって発生させたコンテンションウィンドウに相当するバックオフ時間だけ待機する。その後、他の加入者局のデータパケットが送信されていないことを確認した上で、データパケットを送信する。
（Ｓ１０４）ポーリングパケットを受信した加入者局ＳＳ２は、加入者局ＳＳ１と同様にバックオフ時間だけ待機した後で、他の加入者局のデータパケットが送信されていないことを確認する。このとき、加入者局ＳＳ２は、加入者局ＳＳ１のキャリアをセンスし、データパケットの送信を延期する。これにより、中継局ＲＳは、衝突無しに、加入者局ＳＳ１からデータパケットを正常に受信する。
（Ｓ１０５）加入者局ＳＳ２は、一定のＤＩＦＳ時間経過後、持ち越されたバックオフ時間を経過した後で、先に送信を延期したデータパケットを中継局ＲＳへ送信する。
（Ｓ１０６）中継局ＲＳは、ポーリングパケットに対して予め決められた一定期間の終了後、基地局ＢＳと中継局ＲＳとの間のコンテンション期間に移行し、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２から受信したデータパケットをまとめて基地局ＢＳへ送信する。
【００３１】
次に、本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスを説明する。
【００３２】
本発明が対象とするネットワークトポロジは、ＰＭＰモードである。図２の無線システムによれば、中継局ＲＳ１及びＲＳ２は、基地局ＢＳの通信エリア内に位置する。また、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、基地局ＢＳの通信エリア外であって、中継局ＲＳ１の通信エリア内に位置する。
【００３３】
ＩＥＥＥ８０２．１６によれば、ダウンリンク（基地局ＢＳから加入者局ＳＳへの方向）とアップリンク（加入者局ＳＳから基地局ＢＳへの方向）とのデータ送受信は、フレーム単位で同期して行われる。ＴＤＤ方式(Time Division Duplex：時分割複信方式）のフレームは、複数の物理スロット（ＰＳ：Physical Slot)に分割され、そのスロット単位でダウンリンクサブフレームとアップリンクサブフレームとに割り当てられる。ダウンリンクとアップリンクとのインターバルとなるＴＴＧ(Tx/Rx Transition Gap、上下切替間隔)の位置は調整することができ、ダウンリンクとアップリンクとの通信容量を非対称とすることができる。
【００３４】
表１の各フレームは、表２のようにダウンリンクサブフレームとアップリンクサブフレームとから構成される。
【表１】
2006196985.tif 000003
【表２】
2006196985.tif 000004
【００３５】
ダウンリンクサブフレームは、プリアンブル、ＦＣＨ及びＤＬバースト＃kを含む。ＤＬバースト＃1は、チャネル情報であるＵＣＤ(Uplink Channel Descriptor)及びＤＣＤ(Downlink Channel Descriptor)と、割当情報のＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰとを含む。ＴＴＧの後に続くアップリンクサブフレームは、コンテンション期間からなるイニシャルレンジング(Initial Ranging：初期測距）及びＢＷリクエスト（BandWidth Request：帯域要求）と、コンテンションフリー期間からなる加入者局ＳＳ毎の要求領域とからなる。
【００３６】
図２は、本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第１のフレームである。
【００３７】
（Ｓ２０１）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＵＣＤ、ＤＣＤ、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰを含むブロードキャストメッセージを送信する。このフレームは、基地局ＢＳの通信エリア内に位置する中継局ＲＳ１及びＲＳ２によって受信される。中継局ＲＳ１及びＲＳ２は、基地局ＢＳからダウンリンクフレームを受信することにより、基地局ＢＳと同期したと認識する。
（Ｓ２０２）ＴＴＧの後のアップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳ１は、コンテンション期間であるイニシャルレンジング期間で、レンジング要求メッセージであるＲＮＧ−ＲＥＱ(Ranging Request)を基地局ＢＳへ送信する。ＲＮＧ−ＲＥＱには、通信タイミング又は送信出力の調整のための情報が含まれる。コンテンション期間であるので、ＲＮＧ−ＲＥＱの送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)に基づく。これは、各端末が、通信路の一定時間以上の空きの継続を確認してからデータを送信する方法である。尚、ＲＮＧ−ＲＥＱは、所定のコンテンションウィンドウに相当するバックオフ時間経過後に送信される。
（Ｓ２０３）アップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳ２も、コンテンション期間であるイニシャルレンジング期間で、ＲＮＧ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する。
【００３８】
図３は、本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第２のフレームである。
【００３９】
（Ｓ２０４）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＵＣＤ、ＤＣＤ、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２０５）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳはまた、中継局ＲＳ１及びＲＳ２から受信したＲＮＧ−ＲＥＱに対する、レンジング応答メッセージであるＲＮＧ−ＲＳＰ(Ranging Response)を送信する。ＲＮＧ−ＲＳＰを受信した中継局ＲＳ１及びＲＳ２は、レンジングを完了する。
（Ｓ２０６）ＴＴＧの後のアップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳ１は、コンテンション期間であるＢＷリクエスト期間で、帯域要求メッセージであるＢＷ−ＲＥＱ(Bandwidth Request)を基地局ＢＳへ送信する。コンテンション期間であるので、ＢＷ−ＲＥＱの送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく。ＢＷ−ＲＥＱは、次の図４で表す第３フレームで送信するＲＥＧ−ＲＥＱ(Registration Request)のための帯域要求メッセージである。尚、所定のコンテンションウィンドウに相当するバックオフ時間経過後に送信される。
（Ｓ２０７）アップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳ２も、コンテンション期間であるＢＷリクエスト期間で、ＢＷ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する。
【００４０】
図４は、本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第３のフレームである。
【００４１】
（Ｓ２０８）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＵＣＤ、ＤＣＤ、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２０９）基地局ＢＳからダウンリンクサブフレームを受信した中継局ＲＳ１は、更に、そのダウンリンクサブフレームをブロードキャストする。中継局ＲＳ１からダウンリンクサブフレームを受信した加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、中継局ＲＳ１と同期がとれたことを認識する。同様に、基地局ＢＳからダウンリンクサブフレームを受信した中継局ＲＳ２も、更に、そのダウンリンクサブフレームをブロードキャストする。
（Ｓ２１０）ＴＴＧの後のアップリンクサブフレームにおいて、コンテンション期間のイニシャルレンジング期間及びＢＷリクエスト期間を経過した後で、中継局ＲＳ１は、登録要求メッセージであるＲＥＧ−ＲＥＱ(Registration Request)を基地局ＢＳへ送信する。ＲＥＧ−ＲＥＱは、ＢＷ−ＲＥＱにより作成されたＵＬ−ＭＡＰに従ったものである。尚、この期間は、コンテンションフリー期間である。
（Ｓ２１１）また、中継局ＲＳ２も、ＲＥＧ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する。
【００４２】
図５は、中継局ＲＳが送信するＤＬ−ＭＡＰの構成図である。図６は、中継局ＲＳが送信するＵＬ−ＭＡＰの構成図である。
【００４３】
本発明によれば、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰ内のスタートタイムに、そのスタートタイムから中継時間を減算した値を挿入する。例えば、図４のＳ２０８において、基地局ＢＳから送信されたブロードキャストメッセージは、タイムスロットＴ１１経過後に中継局ＲＳ１に受信される。従って、中継局ＲＳ１は、タイムスロットＴ１１経過後に、Ｓ２０９のブロードキャストメッセージを送信する。このとき、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、Ｓ２０９のブロードキャストメッセージが送信され始めた時間を、タイムスロット０として動作する。従って、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２が、Ｓ２０９のブロードキャストメッセージが送信され始めた時間をタイムスロット０とするならば、そのスタートタイムから中継時間Ｔ１１を減算しておく必要がある。もし、中継時間Ｔ１１をスタートタイムから減算しなかった場合、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、中継時間Ｔ１１だけ余分に待機する状態が発生する。
【００４４】
図７は、本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第４のフレームである。
【００４５】
（Ｓ２１２）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＵＣＤ、ＤＣＤ、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２１３）基地局ＢＳからダウンリンクサブフレームを受信した中継局ＲＳ１は、更に、そのダウンリンクサブフレームをブロードキャストする。
（Ｓ２１４）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳはまた、中継局ＲＳ１及びＲＳ２から受信したＲＥＧ−ＲＥＱに対するＲＥＧ−ＲＳＰを送信する。ＲＥＧ−ＲＳＰを受信した中継局ＲＳ１及びＲＳ２は、登録を完了する。
（Ｓ２１５）ＴＴＧの後のアップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳ１は、コンテンション期間であるイニシャルレンジングでポーリングパケット(Polling Packet)をブロードキャストする。コンテンション期間であるので、ポーリングパケットの送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく。尚、ポーリングパケットは、乱数によって発生されたコンテンションウィンドウに相当するバックオフ時間経過後に送信される。
【００４６】
ここで、中継局ＲＳ１が送信したポーリングパケットは、中継局ＲＳ１配下の加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２が受信するだけでなく、基地局ＢＳ又はその他の局も受信する。加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、中継局ＲＳ１から送信されたポーリングパケットを受信すると、一定期間のコンテンション期間に移行する。これにより、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、中継局ＲＳ１に対してＲＮＧ−ＲＥＱを送信する機会が与えられる。一方で、基地局ＢＳ又はその他の局は、中継局ＲＳ１配下の加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２に与えられた一定期間のコンテンション期間について、何らのパケットも送信しない。
【００４７】
（Ｓ２１６）加入者局ＳＳ１−１は、一定のコンテンション期間にＲＮＧ−ＲＥＱを中継局ＲＳ１へ送信する。コンテンション期間であるので、ＲＮＧ−ＲＥＱの送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく。尚、ＲＮＧ−ＲＥＱは、所定のバックオフ時間経過後に送信される。
（Ｓ２１７）加入者局ＳＳ１−２も、一定のコンテンション期間にＲＮＧ−ＲＥＱを中継局ＲＳ１へ送信する。
（Ｓ２２１）中継局ＲＳ１は、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２から受信したＲＮＧ−ＲＥＱをまとめて、基地局ＢＳへ送信する。このとき、加入者局ＳＳからのＲＮＧ−ＲＥＱの内容を、基地局ＢＳに対するＲＮＧ−ＲＥＱの内容に変更する。
【００４８】
図８は、本発明におけるポーリングパケットのフレーム構成図である。
【００４９】
図８によれば、ポーリングを示す管理メッセージタイプと、中継局ＲＳの識別子ＩＤと、ポーリングパケットに対する所定時間とを含む。このポーリングパケットを受信した基地局配下の他の中継局ＲＳ及び加入者局ＳＳは、その所定時間だけ何らのデータパケットも送信せず、当該中継局ＲＳ配下の加入者局ＳＳ（又は更なる中継局）は、その所定時間だけコンテンション期間に移行する。
【００５０】
図９は、加入者局ＳＳから中継局ＲＳに対するＲＮＧ−ＲＥＱのフレーム構成図である。図１０は、中継局ＲＳから基地局ＢＳに対するＲＮＧ−ＲＥＱのフレーム構成図である。中継局ＲＳは、図９のＲＮＧ−ＲＥＱを図１０のＲＮＧ−ＲＥＱに変更して、基地局ＢＳへ送信する。
【００５１】
図１１は、図７のＳ２１５〜Ｓ２１７における、中継局ＲＳ２のフレームであるＳ２１８〜Ｓ２２０のフレームである。
【００５２】
Ｓ２１５〜Ｓ２１７とＳ２１８〜Ｓ２２０とは、全く同じ処理である。ここで特徴的な点として、中継局ＲＳ１のＳ２１５〜Ｓ２１７のフレームと、中継局ＲＳ２のＳ２１８〜Ｓ２２０のフレームとが同時に送受信されていることである。これにより、基地局ＢＳから見たコンテンション期間であるイニシャルレンジング期間の短縮につながる。但し、中継局ＲＳ１及びＲＳ２の使用周波数が異なるか、又は、同一周波数であっても中継局ＲＳ１及びＲＳ２の通信範囲が互いに干渉を与えない距離若しくは位置に存在する必要がある。
【００５３】
図１２は、本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第５のフレームである。
【００５４】
（Ｓ２２３）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＵＣＤ、ＤＣＤ、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２２４）基地局ＢＳからダウンリンクサブフレームを受信した中継局ＲＳ１は、更に、そのダウンリンクサブフレームをブロードキャストする。
（Ｓ２２５）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳはまた、中継局ＲＳ１から受信したＲＮＧ−ＲＥＱに対するＲＮＧ−ＲＳＰを送信する。
（Ｓ２２６）基地局からＲＮＧ−ＲＳＰを受信した中継局ＲＳ１は、そのＲＮＧ−ＲＳＰを、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２にそれぞれユニキャストする。ＲＮＧ−ＲＳＰを受信した加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、レンジングを完了する。
（Ｓ２２７）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳはまた、中継局ＲＳ２から受信したＲＮＧ−ＲＥＱに対するＲＮＧ−ＲＳＰを送信する。
【００５５】
（Ｓ２２８）ＴＴＧの後のアップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳ１は、コンテンション期間であるイニシャルレンジングでポーリングパケットをブロードキャストする。ポーリングパケットを受信した加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、既にレンジングを完了しているために、何らパケットを送信しない。
【００５６】
（Ｓ２２９）アップリンクサブフレームにおいて、コンテンション期間のイニシャルレンジングが経過した後、中継局ＲＳ１は、コンテンション期間であるＢＷリクエストでポーリングパケットをブロードキャストする。コンテンション期間であるので、ポーリングパケットの送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく。尚、ポーリングパケットは、所定のバックオフ時間経過後に送信される。
【００５７】
ここで、中継局ＲＳ１が送信したポーリングパケットは、中継局ＲＳ１配下の加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２が受信するだけでなく、基地局ＢＳ又はその他の局も受信する。加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、中継局ＲＳ１から送信されたポーリングパケットを受信すると、一定期間のコンテンション期間に移行する。これにより、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２は、中継局ＲＳ１に対してＢＷ−ＲＥＱを送信する機会が与えられる。一方で、基地局ＢＳ又はその他の局は、中継局ＲＳ１配下の加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２に与えられた一定期間のコンテンション期間について、何らのパケットも送信しない。
【００５８】
（Ｓ２３０）加入者局ＳＳ１−１は、一定のコンテンション期間にＲＥＧ−ＲＥＱ用のＢＷ−ＲＥＱを中継局ＲＳ１へ送信する。コンテンション期間であるので、ＢＷ−ＲＥＱの送信は、ＣＳＭＡ／ＣＡに基づく。尚、ＢＷ−ＲＥＱは、所定のバックオフ時間経過後に送信される。
（Ｓ２３１）加入者局ＳＳ１−２も、一定のコンテンション期間にＢＷ−ＲＥＱを中継局ＲＳ１へ送信する。
（Ｓ２３２）中継局ＲＳ１は、加入者局ＳＳ１−１及びＳＳ１−２から受信したＢＷ−ＲＥＱをまとめて、基地局ＢＳへ送信する。このとき、加入者局ＳＳからのＢＷ−ＲＥＱの内容を、基地局ＢＳに対するＢＷ−ＲＥＱの内容に変更する。
【００５９】
その後、中継局ＲＳ１配下の加入者局ＳＳは、ＢＷ−ＲＥＱにより作成されたＵＬ−ＭＡＰに従ってＲＥＧ−ＲＥＱを送信し、中継局ＲＳ１は、そのＲＥＧ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する。そして、中継局ＲＳ１配下の加入者局ＳＳ１−１及び１−２は、中継局ＲＳ１を介して、基地局ＢＳからＲＥＧ−ＲＳＰを受信し、登録を完了する。その後のフレームは、ＩＥＥＥ８０２．１６に規定されているとおりである。登録完了後も、ベストエフォート型においては、引き続き新規サービス（Ｗｅｂアクセス等）のために使用されるＤＳＡ(Dynamic Service Addition)用のＢＷ−ＲＥＱは、ポーリングパケットを利用した中継が行われる。
【００６０】
前述した本発明における種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略を、当業者は容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明をＩＥＥＥ８０２．１１の無線ＬＡＮシステムに適用した場合のシーケンス図である。
【図２】本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第１のフレームである。
【図３】本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第２のフレームである。
【図４】本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第３のフレームである。
【図５】中継局ＲＳが送信するＤＬ−ＭＡＰの構成図である。
【図６】中継局ＲＳが送信するＵＬ−ＭＡＰの構成図である。
【図７】本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合のシーケンスにおける第４のフレームである。
【図８】本発明におけるポーリングパケットのフレーム構成図である。
【図９】加入者局ＳＳから中継局ＲＳに対するＲＮＧ−ＲＥＱのフレーム構成図である。
【図１０】中継局ＲＳから基地局ＢＳに対するＲＮＧ−ＲＥＱのフレーム構成図である。
【図１１】図７のＳ２１５〜Ｓ２１７における、中継局ＲＳ２のフレームであるＳ２１８〜Ｓ２２０のフレームである。
【図１２】本発明をＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムに適用した場合の第５のフレームである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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