(57)【要約】【課題】無線ＬＡＮにおいてアクセスポイントが標準ＱｏＳサポートしない場合でも、ＱｏＳを実現する。【解決手段】端末は、アクセスポイント（ＡＰ）との接続に際して、自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しているか否かを判定する（Ｓ１２）。また、端末が実行するアプリケーションにおいてＱｏＳが必要か否かを判定する。自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しておらず、かつ、ＱｏＳが必要であると判定された場合、バックオフ制御における自端末のバックオフ時間を強制的に短縮する設定を行う（Ｓ１７）。そのアプリケーションの終了後、バックオフ時間を短縮させる設定を解除する（Ｓ１９）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス方式を採用した無線ＬＡＮにおける無線端末でのメディアアクセス制御方法であって、
自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しているか否かを判定するステップと、
端末が実行するアプリケーションにおいてＱｏＳが必要か否かを判定するステップと、
自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しておらず、かつ、ＱｏＳが必要であると判定された場合、バックオフ制御における自端末のバックオフ時間を強制的に短縮する設定を行うステップと、
前記アプリケーションの終了後、前記バックオフ時間を短縮させる設定を解除するステップと
を備えたことを特徴とするメディアアクセス制御方法。
【請求項２】
前記バックオフ時間の短縮は、前記バックオフ時間を決定する乱数の発生範囲を定める上限値および／または下限値を操作することにより行う請求項１記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項３】
前記乱数の発生範囲を定める少なくとも上限値を小さく設定する請求項２記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項４】
前記アクセスポイントに接続しているユーザの数を確認するステップと、
ユーザの数が、予め定めた所定値である場合に前記上限値を前記下限値に一致させるステップと
を備えた請求項２記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項５】
衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス方式を採用した無線ＬＡＮにおける無線端末であって、
無線ＬＡＮの通信手段と、
自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しているか否かを判定する手段と、
端末が実行するアプリケーションにおいてＱｏＳが必要か否かを判定する手段と、
自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しておらず、かつ、ＱｏＳが必要であると判定された場合、バックオフ制御における自端末のバックオフ時間を強制的に短縮する設定を行う手段と、
前記アプリケーションの終了後、前記バックオフ時間を短縮させる設定を解除する手段と
を備えたことを特徴とする無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ＬＡＮシステムに関し、特に無線端末およびそのメディアアクセス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無線ＬＡＮは、通信の速度、安定性やセキュリティ等に関する向上に伴い、その利便性と相俟って急速に普及してきている。
【０００３】
無線ＬＡＮネットワーク上のＱｏＳ（Quality of Service）の規格としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅまたそのサブセット＋αの規格であるＷＭＭ（Wi-Fi Multimedia）がある。ＱｏＳ対応の基地局すなわちアクセスポイント（ＡＰ）はサポートしている規格方式の仕様に基づいて、ビーコン情報に所定のＱｏＳ情報を載せて送信する。端末すなわち無線局（ＳＴＡ）側はそのビーコン情報をもとに、アクセスポイントのＭＡＣ制御方式がＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格のＨＣＦ（Hybrid Coordination Function）のＥＤＣＡ（Enhanced Distribution Channel Access）方式かＷＭＭ方式かを判別し、接続時のアソシエーション要求（Association Request）の中に所定のＱｏＳ情報を載せることにより、ＳＴＡ自身がサポートするＱｏＳとマッチングが取れたＱｏＳ方式でやりとりすることをアクセスポイントに対して要求し、ＱｏＳを実現する。なお、ＨＣＦとは、ＤＣＦと、ポーリングを使用する集中制御手順であるＰＣＦ（Point Coorditation Function）の機能を統合的に提供する方式である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＱｏＳ対応のアクセスポイントが市場に出回っておらず、市場に出回った後も非ＱｏＳ対応のアクセスポイントが残存すると予想される。従来は、アクセスポイントがＩＥＥＥ８０２．１１ｅまたはＷＭＭなどのＱｏＳをサポートしてない場合は、ＳＴＡはＱｏＳを実現する方法がなかった。
【０００５】
本発明は、このような背景においてなされたものであり、無線ＬＡＮにおいてアクセスポイントが標準ＱｏＳサポートしない場合でも、無線端末においてＱｏＳを実現することを企図している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるメディアアクセス制御方法は、衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス方式を採用した無線ＬＡＮにおける無線端末でのメディアアクセス制御方法であって、自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しているか否かを判定するステップと、端末が実行するアプリケーションにおいてＱｏＳが必要か否かを判定するステップと、自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しておらず、かつ、ＱｏＳが必要であると判定された場合、バックオフ制御における自端末のバックオフ時間を強制的に短縮する設定を行うステップと、前記アプリケーションの終了後、前記バックオフ時間を短縮させる設定を解除するステップとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による無線端末は、衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス方式を採用した無線ＬＡＮにおける無線端末であって、無線ＬＡＮの通信手段と、自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しているか否かを判定する手段と、端末が実行するアプリケーションにおいてＱｏＳが必要か否かを判定する手段と、自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応しておらず、かつ、ＱｏＳが必要であると判定された場合、バックオフ制御における自端末のバックオフ時間を強制的に短縮する設定を行う手段と、前記アプリケーションの終了後、前記バックオフ時間を短縮させる設定を解除する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、自端末がサポートするＱｏＳ方式にアクセスポイントが対応していない場合に、Ｑｏｓが必要なアプリケーションの動作時には、自端末のバックオフ時間を強制的に短縮する設定を行うことにより、他の端末より送信権獲得の機会が増加する。その結果、無線端末側から送信される片方向についてＱｏＳが実現される。
【０００９】
前記バックオフ時間の短縮は、前記バックオフ時間を決定する乱数の発生範囲を定める上限値および／または下限値を操作することにより行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、無線ＬＡＮにおいてアクセスポイントがＱｏＳをサポートしない場合でも、無線端末においてＱｏＳを実現することが可能となる。また、アクセスポイントのＱｏＳ能力により、適応的に無線端末自身のＱｏＳ動作の手法を選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、無線ＬＡＮシステムの概略構成を示している。複数の無線局である無線端末（ＳＴＡ）１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、無線インタフェースを介してアクセスポイント（ＡＰ）２０と通信を行う。以下、無線端末（ＳＴＡ）１０ａ，１０ｂ，１０ｃを総称する場合には単に端末（ＳＴＡ）１０という。
【００１３】
端末１０はＡＰ２０との接続に際して、ＡＰ２０から定期的に送信されるビーコンの内容を受信するか、予め、ＡＰ２０のＳＳＩＤが判っている場合はプローブ要求（Probe Request）をＡＰ２０に対して出力し、ＡＰ２０からの応答であるプローブ応答（Probe Response）を受信することにより、ＡＰ２０のサポートする機能を認識することができる。本明細書では前者の方法で具体例を説明するが、前者に限るものではない。
【００１４】
図２は、図１に示した端末１０のハードウェア構成例を示している。
【００１５】
制御部１００は、ＣＰＵを有し、記憶部に記憶されているＯＳや各種プログラムに基づき、バスを介して、当該端末の様々な制御、本実施の形態にかかる各種処理を行う。
【００１６】
ＲＯＭ（Read Only Memory）１０１およびＲＡＭ（Random Access Memory）１０２は記憶部を構成する。ＲＯＭ１０１は、ＯＳ（Operating System）、制御部１００が各部を制御するための制御プログラムコード、各種のデータなどを記憶している。このＲＯＭ１０１は、フラッシュメモリ或いはＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）のような書き換え可能なＲＯＭを含みうる。ＲＡＭ１０２は、制御部１００が各種のデータ処理を行う際の作業領域や一時データ記憶領域として、随時データを格納する。
【００１７】
携帯電話無線通信部１０３は、通信アンテナを介して、通話やパケット通信のための信号電波の送受信を行い、送受信信号の周波数変換、変調と復調等を行う。
【００１８】
無線ＬＡＮアダプタ１０５は、周知の無線ＬＡＮチップを含み、端末１０に対して無線ＬＡＮ機能を付与するアダプタである。
【００１９】
表示部１０６は、ＬＣＤ等からなるディスプレイとこれを駆動するためのディスプレイ駆動回路とからなる。ディスプレイ駆動回路は、画像処理部１１３から供給された画像信号に基づいて、ディスプレイを駆動する。これにより、ディスプレイには、画像や文字等が表示される。
【００２０】
操作部１０７は、本実施の形態の端末の筐体上に設けられているキーボード等の操作デバイスと、この操作デバイスの操作に応じた操作信号を発生する操作信号発生器とからなる。
【００２１】
音声処理部１０８は、通話音声の受信データが供給されたときには、当該通話音声の受信データを復号化し、その復号化後の通話音声データをスピーカ１０９へ送る。スピーカ１０９は、端末に設けられている受話用のイヤレシーバやリンガ（着信音）、音楽再生、アラーム音出力用のスピーカであり、ディジタル／アナログ変換器と増幅器を含み、通話音声やリンガ音、再生音楽のデータを、ディジタル／アナログ変換および増幅した後、出力する。これにより、通話音声やリンガ音、再生音楽が得られることになる。
【００２２】
マイクロホン１１０は、送話用のマイクロホンであり、アナログ／ディジタル変換器と増幅器を含む。このマイクロホン１１０を介して入力された通話音声信号は、増幅器により所定のレベルに増幅された後、アナログ／ディジタル変換器によりディジタル音声データに変換され、音声処理部１０８へ送られて符号化された後、携帯電話無線通信部１０３へ送られて変調、周波数変換等の各種処理を受け、通信アンテナから送信される。
【００２３】
その他、図２には図示を省略しているが、一般的な携帯電話端末が備えている回路構成を備えている。
【００２４】
図３に、ＱｏＳ規格に関する各種ＡＰから出力されるビーコンの情報要素を示す。この図では、ＱｏＳに対応していない非ＱｏＳ対応ＡＰと、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅをサポートするＡＰと、ＷＭＭをサポートするＡＰについて示している。
【００２５】
ＱｏＳ規格として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅをサポートするＡＰは、ビーコンの中のCapability Informationに、QoS Capability Information Elementを追加して定期的に端末に対してブロードキャスト送信する。ＷＭＭをサポートするＡＰは、ビーコンの中のCapability Informationに、WMM Information ElementまたはWMM Parameter Parameter Elementを追加して定期的に端末に対しブロードキャスト送信する。したがって、各端末は、ＡＰに接続する際に、ＡＰからビーコンを受信し、その中に含まれるCapability Informationを確認することにより、ＡＰのサポートする機能を知ることができる。
【００２６】
図４により、無線ＬＡＮにおける衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス方式（ＣＳＭＡ／ＣＡ：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）について説明する。
【００２７】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮでは、同一の無線チャネルを複数の端末で共有するためのアクセス制御機能として、衝突回避機能付きキャリア感知多重アクセス方式が採用されている。その基本アクセス手順としては自立分散制御（ＤＣＦ：Distributed Coordination Function）では、各局がチャネルの使用状況をＣＳＭＡ／ＣＡで検査して自立的にパケット（フレーム）の送信タイミングを決定する。
【００２８】
具体的には、フレームの送信を行おうとする各端末は事前に無線チャネルの使用状況を確認し、他の端末による送信が検知されている間は、自己の送信を待機することによって衝突を回避する。一定期間未使用（アイドル状態）であれば、キャリアを誰も使用していないと判断し、送信を開始する。使用中（ビジー状態）であれば、アイドル状態になるまで送信を延期する。
【００２９】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、また、信号を送信する前に最低限の送信信号間隔として、送出信号間隔（ＩＦＳ：InterFrame Space）が定義されている。端末は、ビジーからアイドルへの移行を契機にＩＦＳの時間だけ待ち、続いてバックオフと呼ばれるランダムな時間のキャリアセンスを行い、その間、継続してアイドルであることを確認した端末のみが信号の送信権利を得る。
【００３０】
ＤＣＦで用いられる通常のデータ・フレームは、一番優先度の低いフレーム間隔のＤＩＦＳ時間を使用し、応答については正しくデータフレームを受け取り次第、送信側に正常に受信したことを知らせるためのＡＣＫフレームを最優先のＳＩＦＳ時間を用いて送信する。ＤＩＦＳ時間より短い短フレーム間隔のＳＩＦＳ時間を用いることによって、データフレーム送信後に他の端末に割り込まれることなくＡＣＫフレームを送信することができる。
【００３１】
なお、ポーリングに基づく集中制御によるアクセス制御には、ＤＩＦＳ時間とＳＩＦＳ時間の中間の長さのポーリング用フレーム間隔のＰＩＦＳ時間が用いられる。
【００３２】
ビジー状態からアイドル状態への移行を待機している端末が複数存在する場合には、それらの端末はＤＩＦＳ時間のアイドル状態継続後に同時にデータを送信しようとするために、衝突が生じうる。このような衝突を回避するためにバックオフ制御が行われている。バックオフ制御は、ＤＩＦＳ時間のアイドル状態継続後にさらに、乱数発生範囲（ＣＷ：Contention Window）の範囲内で乱数を発生させ、その乱数値をもとにしてランダム時間（バックオフ時間）が決定される。バックオフ時間は、一定時間（スロットタイム）の倍数であり、アイドルであれば乱数値をスロットタイム毎に減算していき、最後に０となった端末が送信を行う。このようなバックオフ時間により各端末には公平な送信機会が与えられることになる。フレームが衝突した場合は、再送毎にバックオフ制御のＣＷの範囲は、２倍に増加する二進指数バックオフのため、フレームの再衝突する確率を低減させる。
【００３３】
バックオフ時間＝乱数×スロットタイム
【００３４】
「乱数」は、［０，ＣＷ］範囲の一様な分布から生成されたランダムな整数値である。ＣＷは、最小値がＣＷｍｉｎと最大値がＣＷｍａｘの値の範囲内の整数で、ＣＷｍｉｎ＝＜ＣＷ＝＜ＣＷｍａｘとなる。ＣＷはＣＷｍｉｎからスタートし、フレームの衝突などによる再送毎に次の指数関数でＣＷの範囲が増加する。ＣＷは、ＣＷｍａｘに達した後は、そのままとし、所定回再送に失敗したフレームは廃棄される。
【００３５】
ＣＷ＝（ＣＷｍｉｎ＋１）×（２のｎ乗）−１
ここにｎは０以上の再送回数である。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格ではスロットタイムは２０μｓ、ＤＩＦＳ時間は５０μｓ、ＳＩＦＳ時間は１０μｓ、ＣＷサイズは３１〜１０２３である。
【００３６】
図５は、本実施の形態の端末１０における無線ＬＡＮのメディアアクセス制御（ＭＡＣ）の処理例を示すフローチャートである。
【００３７】
端末１０は、ＡＰ２０に接続する際に、ＡＰ２０からビーコンを受信することにより、ＡＰ２０のサポートする機能を知ることができる。
【００３８】
このＡＰ２０のサポートする機能と、端末１０自身のサポートするＱｏＳ機能とを比較し（Ｓ１２）、両機能が合致した場合はＳ１３に進み、アソシエーション要求時に、そのＱｏＳ方式でＱｏＳ端末としてＡＰに対する接続を行う。
【００３９】
一方、ＡＰ２０のＱｏＳ方式と自端末１０の方ＱｏＳ式が一致しない場合、または、端末１０がＱｏＳをサポートしていない場合、非ＱｏＳ対応端末１０としてアソシエーション要求を出力し、接続を行う（Ｓ１４）。
【００４０】
その後、無線ＬＡＮをベアラとして使用するアプリケーションを起動した際（Ｓ１５）に、端末１０から送信するデータがＱｏＳを必要とするかを判断する（Ｓ１６）。その結果、必要な場合は、ＣＷｍｉｎおよびＣＷｍａｘの値を小さく設定する制御を無線ＬＡＮチップに対して行う（Ｓ１７）。これにより、他の端末に対して相対的にバックオフ時間を短く設定し、送信機会を他端末より多く得られるようにすることができる。
【００４１】
なお、前記アプリケーションの起動はステップＳ１１より前に実行されていてもよい。当該アプリケーションが終了したら（Ｓ１８）、ＣＷｍｉｎおよびＣＷｍａｘの値を元に戻す（Ｓ１９）。
【００４２】
上述したように、無線ＬＡＮチップにおいて実際のＣＷはＣＷｍｉｎ〜ＣＷｍａｘの間の乱数によって決まる。つまり、ＣＷｍｉｎおよびＣＷｍａｘ（整数値）の値を小さくしておくと、ＣＷの取りうる値が小さくなり、バックオフ時間＝ＣＷ＊２０μｓが短くなり、端末１０の送信機会が増加するため、ＱｏＳが実現される。
【００４３】
なお、端末１０側がＡＰ２０に対して勝手にＣＷｍｉｎおよびＣＷｍａｘの値を変更するため、ＱｏＳ対応ＡＰ２０との連携で実現できるＡ−ＵＰＳＤなどの制御はできないが、端末１０側をＡＣＴＩＶＥモード（常時アウェイク状態でいつでもフレームの送受信を行うことができるモード）で動作させている限りにおいては、ＱｏＳの品質は保持できる。また、ＡＰ２０が非ＱｏＳ対応ＡＰ２０の場合は、ＡＰ２０側からのデータ送信は当然、ＱｏＳ未対応となる。
【００４４】
図６に、図５の処理フローの変形例を示す。図５に示す各ステップと同じステップには同じ参照番号を付し、重複した説明を省略する。図６の処理においては、ステップＳ１６の後にステップＳ２０およびＳ２１を追加している。
【００４５】
ステップＳ２０では、ＡＰ２０に接続している他のユーザ数が所定数以下か否かをチェックする。所定数とは例えば０，１等の予め定めた小さい整数値である。ＡＰ２０に接続している他のユーザ数は、所定の時間、無線ＬＡＮの通信状態を監視しておくことにより、認識することができる。または、同じサブネットに対してｐｉｎｇコマンドを発行してＡＰ２０に接続している他の端末の存在を確認するようにしてもよい。他のユーザ数が所定数以下でなければ、ステップＳ１７へ移行する。他のユーザ数が所定数以下であれば、ＣＷのとりうる範囲を小さくする（この例では、ＣＷｍａｘをＣＷｍｉｎと同じにするか、またはＣＷｍｉｎに近づける）（Ｓ２１）。これにより、ＡＰに接続している他のユーザがいない、または極端に少ない場合にまで、大きなバックオフ時間を設定する可能性を低減することができる。所定数の値に応じてＣＷｍａｘの変更の程度を変えてもよい。例えば、他のユーザ数が０の場合にはＣＷｍａｘをＣＷｍｉｎと同じにし、他のユーザ数が１の場合にはＣＷｍａｘを元のＣＷｍａｘとＣＷｍｉｎの間の値にする、等である。
【００４６】
なお、ステップＳ２１におけるＣＷｍａｘをＣＷｍｉｎに近づける設定は、図５の処理において、そのステップＳ１７の代わりに採用してもよい。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態における無線ＬＡＮシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した端末のハードウェア構成例を示す図である。
【図３】ＱｏＳ規格に関する各種ＡＰから出力されるビーコンの情報要素を示す図である。
【図４】無線ＬＡＮにおけるＣＳＭＡ／ＣＡ方式の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態の端末における無線ＬＡＮのメディアアクセス制御の処理例を示すフローチャートである。
【図６】図５の処理フローの変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１０…端末（ＳＴＡ）、１００…制御部、１０１…ＲＯＭ、、１０２…ＲＡＭ、１０３…携帯電話無線通信部、１０５…無線ＬＡＮアダプタ、１０６…表示部、１０７…操作部、１０８…音声処理部、１０９…スピーカ、１１０…マイクロホン
【図１】
2008258734.tif 000003
【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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