(57)【要約】【課題】基地局と無線端末局との間でＣＳＭＡ/ＣＡ方式により通信パケットの送信及び受信を繰り返して行う無線ＬＡＮ通信方法において、同時に通信できる無線端末局数を増やす通信方式が求められていた。【解決手段】無線端末局は、基地局からの自局宛の通信パケットを受信した際に、その通信パケットの宛先に指定された無線端末局はＡＣＫ通信パケットに続けて前記基地局へのデータ通信パケットの送信を行う。又は前記ＡＣＫ通信パケットを送信することなくＡＣＫ通信パケット返送期間内に基地局宛へのデータ伝送を行う。これにより、各局間の送信権確保の競合を行うことなく通信を送信でき、無線通信媒体の有効利用を行うことができ、同時に接続できる無線端末局の数を増やすことができる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局と無線端末局との間でＣＳＭＡ/ＣＡ方式によって通信パケットの送信及び受信を繰り返して行う無線ＬＡＮ通信方法において、無線端末局は、基地局からの自局宛の通信パケットを受信した際に、その通信パケットのＡＣＫ通信パケットに引き続き前記基地局への通信パケットの送信を行うことを特徴とする無線ＬＡＮ通信方法。
【請求項２】
基地局と無線端末局との間でＣＳＭＡ/ＣＡ方式によって通信パケットの送信及び受信を繰り返して行う無線ＬＡＮ通信方法において、無線端末局は、基地局からの自局宛の通信パケットを受信した際に、その通信パケットのＡＣＫ返送時間内にＡＣＫパケットを省略して前記基地局への通信パケットの送信を開始することを特徴とする無線ＬＡＮ通信方法。
【請求項３】
無線端末局が基地局からの通信パケットを受信した際に行う特定基地局への通信パケットは、基地局と無線端末局とのＣＳＭＡ/ＣＡ方式の通信が所定回行われた後に開始することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれか１に記載の無線ＬＡＮ通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基地局と無線端末局との間でＣＳＭＡ/ＣＡ方式により通信パケットの送信及び受信を繰り返して行う無線ＬＡＮ通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）は当初有線ネットワークとして開発され利用されてきたが、近年、有線ネットワークの一部を無線で構成する無線ＬＡＮが用いられるようになってきた。
【０００３】
この無線ＬＡＮは、図４に示すように、有線ＬＡＮ１に接続された基地局２と、その基地局２のＢＳＳ（basic service set）３内に配置された１ないし複数の無線端末局４等とで構成される。そしてこれらの無線端末局４は他の無線端末局４や有線ＬＡＮ１に接続された端末５と無線通信媒体（特定無線周波数帯域）の無線チャンネルを介してリアルタイムで通信を行うことができる。このような無線ＬＡＮの通信方式として、ＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）の８０２．１１の標準化仕様が広く知られており、多く採用されている。
【０００４】
このＩＥＥＥ８０２．１１に規定される通信制御方法には、ＤＣＦ（Distributed Coordination Function ）と、ＰＣＦ（Point Coordination Function ）の２種類が存在し、ＤＣＦは必須機能、ＰＣＦはオプショナル機能に位置付けられている。
【０００５】
ＤＣＦは、送信しようとする基地局２または無線端末局４が無線通信媒体（特定周波数無線帯域）のアイドル状態の開始から、ＤＩＦＳ（DCF Interframe Space）、またはＳＩＦＳ（Short Interframe Space）と呼ばれる固定時間後に送信しようとし、それまでに他局が送信していなければ送信するが、その時までに他局が送信している場合には、ＲＢＯ（Random Back Off ）と呼ばれる乱数時間を加えた分だけ送信待機を行い、更にそれまでに他局が送信していなければ送信する方式である。結果として、最も小さな乱数を生成した端末（基地局２、無線端末局４）がパケットの送信権を得ることを基本とする通信方法である。
【０００６】
このような通信方法は、ＣＳＭＡ/ＣＡ方式(carrier sense multiple access with collision avoidance)と呼ばれており、基地局２及び各無線端末局４が、それぞれパケットの発信を行おうとするときに、無線通信媒体に送出される通信パケットの有無をモニタし、自己の局よりも先に他の局によってパケットが送出された場合、自局からのパケットの送出を断念して次の送信権を待ち、上記乱数によって発生された時間と固定時間との合計時間を待っても他の局からパケットが送出されなかった場合のみ自己のパケットを送出するものである。この通信方法は、基地局２及び各無線端末局４が同等の送信権を持つものである。
【０００７】
図５は送信待ちが起きた場合の本ＤＣＦの一般的な通信パケットの流れの一例を図示したものであり、図６は送信を開始しようとする基地局２及び各無線端末局４の送信時のフローチャートを示したものである。
図５において、時刻ｔ1は無線通信媒体に送出されたｎ-1番目の通信パケットの終了時刻である。パケットを送信しようとする基地局２及び無線端末局４は、図６の処理２にてｎ-1番目の通信パケットの終了を待ち、時刻ｔ1になった時点で図６の処理３で予め定められたＤＩＦＳ時間の計測を行い、更に図６の処理Ｓ４にてＲＢＯの時間の計測を行う。この間に他の局から送信パケットが送出されたか否かを絶えず検出する。この間に他の局から無線通信媒体にパケットの送信が開始された場合は、本処理での自局のパケットの送信を断念し、再度処理２から処理を再度行う。
【０００８】
処理Ｓ４を行って送信権を確保した基地局２又は特定無線端末局４は、時間ｔ3にて第ｎ番目の特定局宛のパケットを開始して送信する。時刻ｔ４は第ｎ番目のパケットが終了した時刻である。
第ｎ番目のパケットにて宛先に指定された特定局（基地局２又は特定無線端末局４）は、時刻ｔ４からＤＩＦＳよりも短い時間に規定されたＳＩＦＳ時間を経過した時刻ｔ５で正常に受信したことを知らせる第ｎ+１番目のＡＣＫパケットを送信する。時刻ｔ６は第ｎ+１番目の通信パケットの終了時刻である。この時刻ｔ２〜ｔ６によって１組の送受信の無線通信が終了する。
【０００９】
他方、ＰＣＦは、基地局2によって無線端末局４の送信制御を行なうもので、基地局２はそのＢＳＳ３内に帰属する全無線端末局４に対して、ポーリングと呼ばれる送信権の振り分けを行い、無線端末局４は基地局２から送信権を取得した場合だけ、パケットの送信を行うものである。なお、ＰＣＦでのパケット送信間隔は、ＰＩＦＳ（PCF Interframe Space）の時間に規定されている。
【００１０】
ＩＥＥＥ８０２．１１においては、ＰＣＦを実現するための各パラメータの定義がなされているが、ＤＣＦとＰＣＦの使い分け、また各パラメータの推奨値等については特に規定がないため、その詳細については実装依存ということになる。
【００１１】
また、近年、このような無線ＬＡＮを用いて、各無線端末局４間又は無線端末局４と端末５とでインターネット電話（ＶｏＩＰ＝Voice over Internet Protocol）、インターネットラジオ、ビデオチャット等のマルチメデア通信が行われるようになってきた。
【００１２】
このようなマルチメデア通信は、前記基地局２を経由して無線端末局４と他の端末５とで時間遅れの少ないＲＴＰ(Real Time Protocol）通信を行う必要がある。特にインターネット電話は一般に各端末毎に例えば20ｍ秒間隔で送信及び受信を繰り返して情報交換をする必要がある。これらの繰り返しに時間遅れを生じると、受信した音声が欠落したり映像が止まったりして、受信者に不自然な感じを与える。また、時間遅れの応答が帰ってくると、受信者に違和感を与える。
【００１３】
無線ＬＡＮは、有線に比較して無線通信媒体の伝送容量が少なく、多数の無線端末局４が同時に通話できる数が少ない。即ち、ＩＥＥＥの８０２．１１ｂの基本的な接続方式では、凡そインターネット電話ではそのコーデックの違いによって表１のような接続台数に限定される。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
実際には、無線通信媒体内にＲＴＰ以外の情報も伝送しなければならない。従って、この台数よりも少ない台数で無線通信媒体の容量を越えてしまう。そこで、従来、送信パケットの伝送方法を工夫して更に多くの台数が通信を行える種々の通信方法が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２）
【００１６】
特許文献１に記載された通信方法は、基地局２と無線端末局４との間で送受信されるデータパケットの平均データサイズが一定値を超える状態が所定時間継続した場合に、分散制御機能（DCF)）から集中制御機能(PCF)による通信制御方式に切り替えるものである。これにより、無線回線の有効利用を図るものである。
【００１７】
また、特許文献２に記載された通信方法は、基地局２が有線ネットワークを介して受信した通信パケットを送信優先のパケットとそれ以外のパケットに分別して蓄積し、その蓄積された送信優先パケットの複数を所定時間間隔毎にカプセル化し、そのカプセル化パケットを所定時間毎に送信する方法である。これにより、通信パケットの送信個数を少なくして、通信パケットの中でも大きな割合を占める無線LANオーバーヘッドを減少させて、通信パケットを効率的に伝送し無線伝送回線を有効利用するものである。
【００１８】
【特許文献１】特開2003-198564号公報
【特許文献２】特開2004-128603号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
IEEE802.11標準無線LAN では、QoS を保証するためにポーリングによる集中制御機能PCF（Point Coordination Function）をオプションで規定し、DCF と共存させている。すなわち、PCF が機能する非衝突通信期間CFP（Contention Free Period）を周期的に設け、この期間内ではアクセスポイントからのポーリング制御により優先的に送受信を行う。また、残りの期間は衝突通信期間CP（Contention Period）としてDCF による通信を行う。
【００２０】
CFPの始まりは、通常、数百ｍｓ毎に基地局が全端末向けにブロードキャストするビーコンによってPCFの有効期間を宣言することで始まる。このように、CFPはビーコン周期の整数倍でしか与えられず、ビーコン周期が長いため、無線VoIPの伝送遅延要求を満足させるようにポーリングを行うことは困難である。
端末は基地局と接続関係を確立する、AR（Association Request）フレームを用いてPCFに参加することを要請する。基地局はこの要請に基づきポーリングする端末のリスト（ポーリングリスト）を作成し管理する。
【００２１】
このため、特許文献１のＰＣＦによる通信は、上述のように、ビーコン周期が長いため、無線VoIPの伝送遅延要求を満足させるようにポーリングを行うことは困難である上に、制御が複雑で安価に実現するのが難しく、更に、実際実装された無線ＬＡＮ用チップが存在しない。
【００２２】
また、特許文献２の方法は、パケットをまとめるため、まとめた数だけパケットの遅延が増加する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本願はかかる点に鑑みなされたもので、その第１発明は、基地局と無線端末局との間でＣＳＭＡ/ＣＡ、ＤＣＦ方式によって通信パケットの送信及び受信を繰り返して行う無線ＬＡＮ通信方法において、無線端末局は、基地局からの自局宛の通信パケットを受信した際に、その通信パケットのＡＣＫ通信パケットに引き続き前記基地局への通信パケットの送信を行うことを特徴とする。
【００２４】
また本願の第２発明は、基地局と無線端末局との間でＣＳＭＡ/ＣＡ方式によって通信パケットの送信及び受信を繰り返して行う無線ＬＡＮ通信方法において、無線端末局は、基地局からの自局宛の通信パケットを受信した際に、その通信パケットのＡＣＫ返送時間内にＡＣＫパケットを省略して前記基地局への通信パケットの送信を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本第１発明は、基地局から発する通信パケットのＡＣＫパケットに引き続きそのＡＣＫパケットは発した無線端末局が通信パケット（音声ＤＡＴＡ等）を送信するので、ビーコン周期に左右されること無く、本来の無線VoIP周期に近い時間で、通信の衝突を起こすこと無くＰＣＦ通信と同様に伝送させることができ、無線通信媒体の有効利用を図ることができる。特にＶｏＩＰパケットのように基地局と無線端末局とが同等の周期で繰り返し送受信する場合に有効となる。
また、本願の第２発明は、更にＡＣＫパケットを省略して、ＡＣＫパケットに代えて通信パケット（音声ＤＡＴＡ等）を送信するので、更に無線通信媒体の有効利用を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、以下の実施形態を採用することができる。
無線端末局が基地局からの通信パケットを受信した際に行う基地局への通信パケットは、基地局と無線端末局とのＣＳＭＡ/ＣＡ方式の通信が所定回行われた後に開始する。これにより、基地局と無線端末局との通信確立を確かなものにすることができる。
【実施例１】
【００２７】
以下本発明を図示した実施例によって更に詳しく説明する。図１は、本発明における通信パケットのタイミングチャート図、図２は本発明を説明するための基地局2と無線端末局４との主要な内部構成図、図３は本発明における一部のフローチャート図である。
図２において、基地局２は、図４と同様に有線ＬＡＮ１に接続された端末等から送信された通信パケット（以下単に受信パケットという）を受信し、更にその端末等に向けた通信パケット（以下単に送信パケットという）を送信するものである。
【００２８】
図２においてパケット受信部２１は有線ＬＡＮ１からの受信パケットを順次受信して、自局宛のパケットであれば送信優先のパケットとそれ以外のパケットに分別してバッファ２２に蓄積する。
無線パケット送信部２３は、バッファ２２の中から優先順位の高いパケットや蓄積された時刻等を考慮して無線通信媒体Ｂに送信するパケットを抽出して送信の準備を行う。
キャリアセンス部２４は無線通信媒体Ｂに存在する通信パケットを絶えずモニタして、無線通信媒体Ｂへの送信権が得られることを確認する。送信権を得られたならばキャリアセンス部２４は、その旨を無線パケット送信部２３に伝える。無線パケット送信部２３はキャリアセンス部２４からの信号を受けて、前記準備された通信パケットの送信を無線通信媒体Ｂに行う。
【００２９】
また無線パケット受信部２５は無線通信媒体Ｂに送信された通信パケットを全て受信し、その中から有線ＬＡＮ１に送信すべき通信パケットを選択して送信優先のパケットとそれ以外のパケットに分別してバッファ２６に蓄積すると共に、無線パケット送信部２３にその旨を伝えて正常にパケットを受信したことを伝え、無線パケット送信部２３にＡＣＫパケットを送信（ＳＩＦＳ時間後に）させる。パケット送信部２７はバッファ２６の中から優先順位の高いパケットや蓄積された時刻等を考慮して有線ＬＡＮ１に送信するパケットを抽出して送信の準備を行う。これと同時にパケット送信部２７は、有線ＬＡＮ１に送出された通信パケットを絶えずモニタして有線ＬＡＮ１への送信権が得られるのを確認する。この送信権が得られたならば、パケット送信部２７は前記送信準備されたパケットを有線ＬＡＮ１に送信する。
このような基地局２の動作は図４に示す従来の動作と同様で、基地局にはなんら手を加える必要はない。
【００３０】
図２において無線端末局４の無線パケット受信部４１は、図３の処理ｓｓ１にて無線通信媒体Ｂに流された通信パケットを全て受信し、自局宛のパケットであればそのパケットをバッファ４２に蓄積させると同時に、図３の処理ｓｓ２、ｓｓ３にて後述する無線パケット送信部４７に対してＳＩＦＳ時間後に正常に受信したことのＡＣＫ信号パケットを送信させ、更に図３の処理ｓｓ４にて後述するキャリアセンス部４６内にＩＰ電話パケット等が存在するか否かを調べ、存在すれば図３の処理ｓｓ５にてそのＩＰパケットを取り出して送信させる。
【００３１】
デコーダ４３はバッファ４２に蓄積された64ｋビット/秒に変換されたＧ.711パケットや8ｋビット/秒に変換されたＧ.729パケットに変換されたＩＰ電話パケットを取り出してデコードし、音声信号に変換する。デコーダ４３には図示しない受話器が接続され、前記音声信号を受話器に送り、音声として通話者に伝える。
バッファ２２には前記ＩＰ電話パケット以外にも他の通信パケットが蓄積されている。これらのパケットは図示しない他の装置によってそれぞれ取り出されて処理される。
【００３２】
エンコーダ４４は、図示しない送話器に接続され通話者の発した音声を音声信号として受け取ると共に、この音声信号をＧ.711やＧ.729のコードに変換したパケットを作成し、バッファ４５内に蓄積する。
【００３３】
キャリアセンス部４６は、送信すべきパケットがバッファ４５内にあれば、無線通信媒体Ｂに送出された通信パケットを絶えずモニタして無線通信媒体Ｂへの送信権を確認し、送信権が得られればその旨を無線パケット送信部４７に伝える。更にキャリアセンス部４６は、バッファ４５に蓄積されたＧ.711やＧ.729のパケットに変換されたＩＰ電話パケットを取り出して蓄積する。バッファに蓄積されたパケットは前記処理ｓｓ５にて無線通信媒体Ｂに送信される。
【００３４】
無線パケット送信部４７はバッファ４５の中から優先順位が高いパケットや蓄積された時刻等を考慮して無線通信媒体Ｂに送信するパケットを抽出して送信の準備を行う。送信の準備がなされたパケットは、前記キャリアセンス部４６からの送信権が得られたことの信号によって無線通信媒体Ｂに送出される。
【００３５】
図１は本発明の特徴的な無線通信媒体でのパケットが存在する時間軸でのタイミングチャートを示すものである。この図１には、ｔｔ1時刻前に無線通信媒体にパケットｎ-1が送出され、ｔｔ1時刻でそのパケットｎ-１が終了したことが示されている。このｔｔ１時刻は図５においては時刻ｔ1に相当するものである。通常ではこのｔｔ１にて基地局２及び無線端末局４は、図５にて説明したように、ＤＩＦＳとＲＢＯの時間を経過したことにより通信権を得るが、図１に示すタイミングチャートでは、基地局２が優先度の高いパケットを送信する必要があるので、ＲＢＯをゼロ時間とするパケットｎが時刻ｔｔ2で送出された場合が示されている。
【００３６】
パケットｎは全無線端末局４等で受信され、パケット内の送信先に指定された無線端末局４は、このパケットを取得して処理するとともに、時刻ｔｔ４にてパケットの終了（時刻ｔｔ3）からＳＩＦＳ時間を経て従来と同様にＡＣＫパケットｎ+１を送出する。通常はこれで１組の通信が終了するが、本発明はＳＩＦＳ時間後に前記キャリアセンス部４６のバッファ内に蓄積されたパケットｎ+１を強制的に送出する。
【００３７】
その後、パケットｎ+２を受信した基地局２は時刻ｔｔ８にてパケットｎ+２の終了からＳＩＦＳ時間後にパケットｎ+２を正常に受信したことを出力する。この時刻ｔｔ２からｔｔ９にて一連の通信が終了する。
勿論、キャリアセンス部４６のバッファ内にパケットが格納されていない場合は、時刻ｔｔ5にて終了する。しかし、ＩＰ電話の場合、例えば２０ｍ秒間隔で各無線端末局４と基地局２とで交互に通信がなされるので、帯域が逼迫してきている場合は、基地局がＩＰ電話パケットを伝送したときは、宛先に指定された無線端末局４には送信すべきＩＰ電話パケットが存在し、送信がなされる。
【００３８】
上記通信はパケットｎ+２を送信するためにＤＩＦＳやＲＢＯの時間を待つことが無い。このため、無線通信媒体を効率的にして利用してパケットを送信することができ、同時に送信できる無線端末局４の台数を表２に示すように増やすことができる。
【００３９】
【表２】
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【実施例２】
【００４０】
なお、上記実施例は、基地局２から送信されたパケットの送信先に指定された無線端末局４が、パケットｎ+1のＡＣＫパケットとパケットｎ+２のデータパケットの両方を直列に出力する場合を説明したが、本発明は、宛先を指定された無線端末局にデータパケットが存在する場合、ＡＣＫパケットの送信を省略してデータパケットのみを出力するようにしても良い。この場合、基地局２は、基地局の発した通信パケットの宛先アドレスに指定した無線端末局４からＳＩＦＳ時間経過直後にデータパケットが送信されたことから、先の基地局からの通信パケットが正常に受信したとみなす。このような通信方式を採用することにより、ＢＳＳ３内での無線端末局４と基地局２との同時通信台数を表２の台数よりも更に増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例における通信パケットのタイミングチャート図。
【図２】本発明を説明するための基地局と無線端末局との主要な内部構成図。
【図３】本発明の一実施例における一部のフローチャート図。
【図４】一般的な有線ＬＡＮを示す概略図。
【図５】一般的な通信パケットのタイミングチャート図。
【図６】一般的な通信のフローチャート図
【符号の説明】
【００４２】
１    有線ＬＡＮ
２    基地局
４    無線端末局
５    端末
２１    パケット受信部
２２    バッファ
２３    無線パケット送信部
２４    キャリアセンス部
２５    無線パケット受信部
２６    バッファ
２７    パケット送信部
４１    無線パケット受信部
４２    バッファ
４３    デコーダ
４４    エンコーダ
４５    バッファ
４６    キャリアセンス部
４７    無線パケット送信部
Ｂ    無線通信媒体
【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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