(57)【要約】【課題】リアルタイムトラヒックの量が多い場合であっても、音声トラヒックの遅延時間を著しく増大することなく伝送する。【解決手段】入力された前記データフレームを蓄積する複数の送信バッファＡと、前記複数の送信バッファＡのそれぞれに前記データフレームを振り分けるデータフレーム振分部と、２つ以上の前記送信バッファＡに接続され、前記各送信バッファＡから前記データフレームを取得するスケジューラとを備え、前記データフレーム振分部は、前記データフレームの種類に応じて転送先となる前記バッファＡを選択し、前記複数の送信バッファＡには、それぞれが蓄積する前記データフレームの種類に応じた優先度が付与されており、前記スケジューラは、蓄積する前記データフレームの種類が互いに異なる前記送信バッファＡの少なくとも２つと接続され、前記各送信バッファＡに付与された優先度に従って前記データフレームを順に取得する。【選択図】図１
2008148206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信装置において、
入力された前記データフレームを蓄積する複数の送信バッファＡと、
前記複数の送信バッファＡのそれぞれに前記データフレームを振り分けるデータフレーム振分部と、
２つ以上の前記送信バッファＡに接続され、前記各送信バッファＡから前記データフレームを取得するスケジューラと、
前記スケジューラが取得した前記データフレームを蓄積する送信バッファＢと、
前記送信バッファＡあるいは前記送信バッファＢから出力された前記データフレームより無線パケットを生成する無線パケット生成部と、
前記無線パケット生成部が生成した無線パケットを無線チャネルを通して送受信し、また、前記無線チャネルのキャリアセンスを行う送受信処理部と、
前記送受信処理部が検出したキャリアの有無に基づいて送信のタイミングを指示する送信制御部とを備え、
前記データフレーム振分部は、前記データフレームの種類に応じて転送先となる前記バッファＡを選択し、
前記複数の送信バッファＡには、それぞれが蓄積する前記データフレームの種類に応じた優先度が付与されており、
前記スケジューラは、蓄積する前記データフレームの種類が互いに異なる前記送信バッファＡの少なくとも２つと接続され、前記各送信バッファＡに付与された優先度に従って前記データフレームを順に取得することを特徴とする無線パケット通信装置。
【請求項２】
複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信装置において、
入力された前記データフレームを蓄積する複数の送信バッファＡと、
前記複数の送信バッファＡのそれぞれに前記データフレームを振り分けるデータフレーム振分部と、
２つ以上の前記送信バッファＡと接続され、前記各送信バッファＡより前記データフレームを取得するスケジューラと、
前記スケジューラが取得した前記データフレームを蓄積する送信バッファＢと、
前記送信バッファＡあるいは前記送信バッファＢから出力された前記データフレームから無線パケットを生成する無線パケット生成部と、
前記無線パケット生成部が生成した無線パケットを無線チャネルを通して送受信し、また、前記無線チャネルのキャリアセンスを行う送受信処理部と、
前記送受信処理部が検出したキャリアの有無に基づいて送信のタイミングを指示する送信制御部とを備え、
前記データフレーム振分部は、前記データフレームの種類および前記データフレームの宛先となる無線局に応じて転送先となる前記送信バッファＡを選択し、
前記複数の送信バッファＡには、それぞれが蓄積する前記データフレームの種類及び宛先に応じた優先度が付与されており、
前記スケジューラは、蓄積する前記データフレームの種類が互いに異なる前記送信バッファＡの少なくとも２つと接続され、前記各送信バッファＡに付与された優先度に従って前記データフレームを順に取得することを特徴とする無線パケット通信装置。
【請求項３】
前記スケジューラは、それぞれの前記送信バッファＡが蓄積する前記データフレームの種類に応じて設定される取得可能なデータ量を管理し、優先度の高い前記送信バッファＡから順番にアクセスし、前記取得可能なデータ量以上の前記データフレームが蓄積されていれば取得可能なデータ量と同等のデータ量を前記送信バッファＢに転送し、取得可能なデータ量未満の前記データフレームが蓄積されていれば全ての前記データフレームを前記送信バッファＢに転送することを特徴とする請求項１に記載の無線パケット通信装置。
【請求項４】
前記スケジューラは、それぞれの前記送信バッファＡが蓄積する前記データフレームの種類及び前記送信バッファＡに蓄積された前記データフレームの宛先となる無線局に応じて設定される取得可能なデータ量、並びに、繰り返し回数を管理し、優先度の高い前記送信バッファＡから順番にアクセスし、同一の種類の前記データフレームを蓄積している前記送信バッファＡのそれぞれについて、取得可能なデータ量以上の前記データフレームが蓄積されていれば取得可能なデータ量と同等のデータ量を前記送信バッファＢに転送し、取得可能なデータ量未満の前記データフレームが蓄積されていれば全ての前記データフレームを前記送信バッファＢに転送することを前記繰り返し回数だけ繰り返すことを、前記データフレームの各種類について実施することを特徴とする請求項２に記載の無線パケット通信装置。
【請求項５】
前記スケジューラは、前記データフレームを前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送する処理であるデータフレーム転送処理を完了する割り込み命令を発行するためのカウンタを具備し、
前記カウンタの値が予め定められた閾値以上になった場合に、前記データフレーム転送処理を終了し、
前記カウンタは、前記データフレームが前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送される毎にその値を増加し、前記データフレーム転送処理が終了すると値を初期値に戻すことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか1項に記載の無線パケット通信装置。
【請求項６】
前記スケジューラは、前記データフレーム転送処理中に前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送した前記データフレームの種類を監視し、前記データフレーム転送処理が終了すると、一回の前記データフレーム転送処理中に転送した前記データフレームの種類の中でも優先度の高い前記データフレームの種類を示す制御情報を前記送信制御部に出力し、
前記送信制御部は、前記スケジューラから受信した制御情報が示す前記データフレームの種類と対応するパラメータに基づいてキャリアセンスを実施することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の無線パケット通信装置。
【請求項７】
前記スケジューラは、前記データフレーム転送処理中に前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送した前記データフレームの種類毎に転送したトラヒック量を測定し、前記データフレーム転送処理が終了する毎に過去一定の期間において転送したトラヒック量が最も大きい前記データフレームの種類を選択して、当該種類を示す制御情報を前記送信制御部に出力し、
前記送信制御部は、前記スケジューラから受信した制御情報が示す前記データフレームの種類と対応するパラメータに基づいてキャリアセンスを実施することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の無線パケット通信装置。
【請求項８】
前記スケジューラは、前記データフレーム転送処理中に前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送した前記データフレームの種類毎に転送したトラヒック量を測定し、前記データフレーム転送処理が終了する毎にそれぞれの前記データフレームの種類の過去一定の期間において転送したトラヒック量にそれぞれに対応する重み係数を乗算した値が最も大きい前記データフレームの種類を選択して、当該種類を示す制御情報を前記送信制御部に出力し、
前記送信制御部は、前記スケジューラから受信した制御情報が示す前記データフレームの種類と対応するパラメータに基づいてキャリアセンスを実施することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の無線パケット通信装置。
【請求項９】
複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信方法において、
前記無線局は、入力された前記データフレームを、前記データフレームの種類に応じて異なる送信バッファに振り分け、
前記データフレームの種類に応じた量の前記データフレームを、一部あるいは全ての送信バッファから順に取得して無線媒体へ送信することを特徴とする無線パケット通信方法。
【請求項１０】
複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信方法において、
前記無線局は、入力された前記データフレームを、前記データフレームの種類及びそれぞれのデータフレームの宛先となる無線局に応じて異なる送信バッファに振り分け、
前記データフレームの種類及び宛先となる無線局に応じた量の前記データフレームを、一部あるいは全ての送信バッファから順に取得して無線媒体へ送信することを特徴とする無線パケット通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線パケット通信装置および無線パケット通信方法に係り、特に、複数の無線局間でデータフレームを伝送する無線通信システムにおいて、特定のデータフレームを優先的に伝送する際に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線パケット通信は、無線ＬＡＮをはじめとする様々なシステムで採用されている通信形態である。無線ＬＡＮの規格については、IEEE802.11委員会で標準化が進められ、IEEE802.11規格（下記、非特許文献１参照）として制定されている。
この規格では、２つの通信モードが規定されている。１つは、インフラストラクチャモードであり、アクセスポイントと呼ばれる無線局に、移動端末と呼ばれる無線局が無線媒体を通して接続することによって形成される無線ネットワークにて使用される通信モードである。アクセスポイントは、基本的にイーサネット等の有線ネットワークに接続されており、無線ネットワークと有線ネットワークとのブリッジ機能を持つ。すなわち、移動端末から見たとき、アクセスポイントは有線ネットワークへの入り口としての役割を担う。  もう１つは、アドホックモードであり、移動端末だけで構成されるクローズドネットワークで使用される通信モードである。
【０００３】
図７にIEEE802.11システムの無線パケット通信装置の構成例を示す。
同図において、無線パケット通信装置は、送受信処理部１０、送信バッファ１２、無線パケット生成部１４、送信制御部１３およびヘッダ除去部２２を備える。
送受信処理部１０は、変調部１５、無線送信部１６、アンテナ１７、無線受信部１８、復調部２０、パケット選択部２１およびキャリア検出部１９を備える。
IEEE802.11システムでは、各無線局は無線パケットの送信に先立って自局が使用する周波数帯域（チャネル）に信号が出力されているかどうかを検出（キャリアセンス）し、信号が出力されていない場合には無線パケットの送信処理を開始し、出力されている場合には送信処理を延期する。
無線受信部１８には、アンテナ１７を介して受信された無線信号が入力される。無線受信部１８は、入力された無線信号に対して周波数変換、フィルタリング、直交検波およびＡＤ変換を含む受信処理を施す。なお、無線受信部１８に接続されたアンテナ１７が送信のために使用されていない時には、チャネルにおける無線伝搬路上の無線信号が常時入力されており、無線信号の受信電力強度を表すＲＳＳＩ信号がキャリア検出部１９へ出力される。また、無線信号が受信された場合には、無線受信部１８で受信処理されたベースバンド信号が復調部２０へ出力される。
キャリア検出部１９では、無線受信部１８から入力されたＲＳＳＩ信号に基づいて、受信電力強度が予め定めた閾値以上である場合にはキャリア無、そうでない場合にはキャリア有と判断され、送信制御部１３に通知される。
【０００４】
一方、送信バッファ１２には、有線ネットワークあるいは無線局が接続される装置（ＰＣなど）の上位レイヤからデータフレームが入力される。送信バッファ１２はデータフレームが入力されると、送信制御部１３にデータフレームが入力されたことを通知する。あるいは、送信バッファ１２は蓄積しているデータフレームに関する情報（データフレーム数、データサイズ、データフレームの宛先アドレス等）を送信制御部１３に逐次出力する。
送信制御部１３は、送信バッファ１２から入力されたデータフレームの蓄積情報とキャリア検出部１９から入力されたキャリアセンス結果に基づき送信処理を開始するかどうかを判定する。送信バッファ１２にデータフレームが蓄積されており、かつ、チャネルが空き状態の場合に送信処理開始と判定する。ここで、チャネルが空き状態とは、一定期間に渡ってキャリア無であった状態を指し、そうでない場合にはチャネルはビジー状態となる。
送信制御部１３は、送信処理開始と判定すると、送信バッファ１２に対してデータフレームを出力するように指示する。
送信バッファ１２は送信制御部１３によりデータフレームを出力するよう指示されると、バッファの先頭に蓄積されたデータフレームを無線パケット生成部１４に出力する。
【０００５】
無線パケット生成部１４は、送信バッファ１２から入力されたデータフレームに対して、宛先無線局アドレス、自局アドレス等の制御情報で構成されるヘッダおよび誤り検出符号を付加することにより無線パケットを生成する。
生成された無線パケットは、変調部１５で変調処理され、無線送信部１６でＤＡ変換、周波数変換、フィルタリングおよび電力増幅を含む送信処理を施され、アンテナ１７から無線信号として送信される。
前述したように、無線信号は、アンテナ１７、無線受信部１８を介してベースバンド信号に変換され復調部２０に入力される。当該ベースバンド信号は、復調部２０で復調処理された後、受信パケットとしてパケット選択部２１に入力される。
パケット選択部２１では、受信パケットのヘッダに含まれる制御情報を解析し、受信パケットを適切な処理部へ出力する。当該宛先無線局アドレスが自局アドレスと一致した場合には受信パケットをヘッダ除去部２２に出力し、一致しない場合には受信パケットを破棄する。
また、ここでは詳細な説明を省略するが、パケット選択部２１は、認証情報等が記述された管理パケットや送達確認情報等が記述された制御パケットを受信した場合には、それらの情報に基づいて認証処理等を行う管理パケット処理部や送達確認処理等を行う制御パケット処理部へそれらを出力する。
ヘッダ除去部２２は、受信パケットのヘッダを除去してデータフレームを抽出し、受信データフレームとして有線ネットワークあるいは接続された装置の上位レイヤへ出力する。
【０００６】
このような無線パケット通信装置を用いると、各無線局はキャリアセンスにより自律的にチャネルアクセス制御を行い、無線パケットを送信することが可能となる。
ところで、上記のIEEE802.11規格が拡張されたIEEE802.11e規格では、音声や映像のようなリアルタイムトラヒックを高い品質で伝送するために、優先制御を導入している（下記、非特許文献２参照）。
この優先制御では、アクセスポイントに入力されたトラヒックは、音声、映像、非リアルタイムトラヒックといったカテゴリに分けられ、それらに対応する送信バッファに格納される。それぞれの送信バッファは優先度が付けられており、音声や映像がより高い頻度で送信されるような送信制御が行われる。
図８に、IEEE802.11eシステムの無線パケット通信装置の構成例を示す。
図８において、無線パケット通信装置は、図７と同様に、送受信処理部１０、送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）、無線パケット生成部１４、送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）およびヘッダ除去部２２を備える。
図７に示す構成との違いは、送信バッファ１２および送信制御部１３がそれぞれ４つずつ具備されていること、および、データフレーム振分部１１と内部衝突処理部２３が具備されていることである。
以下に、これらの図７の構成と異なる処理ブロックの動作について説明する。
【０００７】
データフレーム振分部１１は、入力された送信データフレーム系列を送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）のいずれかに振り分ける。この振り分けは、例えば、音声、映像、非リアルタイムデータといった、データフレームの種類を基準として実施される。
送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）には、それぞれに蓄積されるべきデータフレームの種類が対応づけられ、それに応じて優先度が付与される。例えば、送信バッファ１（１２Ａ）には音声（優先度１）、送信バッファ２（１２Ｂ）には映像（優先度２）、送信バッファ３（１２Ｃ）には非リアルタイムデータ（優先度３）が対応付けられる。
それぞれの送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）は、前述したように、データフレームが入力されると、送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）にデータフレームが入力されたことを通知する。あるいは、送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）は、蓄積しているデータフレームに関する情報（データフレーム数、データサイズ、データフレームの宛先アドレス等）を送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）に逐次出力する。
【０００８】
送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）は、送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）から入力されたデータフレームの蓄積情報とキャリア検出部１９から入力されたキャリアセンス結果に基づき送信処理を開始するかどうかを判定する。送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）にデータフレームが蓄積されており、かつ、チャネルが空き状態の場合に送信処理開始と判定する。ここで、チャネルが空き状態とは、一定期間に渡ってキャリア無であった状態を指し、そうでない場合にはチャネルはビジー状態となる。
送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）では、チャネルが空き状態であることを判断するために待機する時間を、互いに異なるよう設定できる。例えば、送信制御部１（１３Ａ）の待機時間を短く、送信制御部２（１３Ｂ）の待機時間を長く設定すれば、送信制御部１（１３Ａ）は送信制御部２（１３Ｂ）より早く、チャネルが空き状態であると判断することができる。この結果、送信バッファ１（１２Ａ）に蓄積されたデータフレームがより早く送信されるといった制御が可能となる。
なお、それぞれの送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）に設定される待機時間としては、固定時間と可変時間を足した時間が設定される。ここで、固定時間とは、キャリアセンスを実施する度に必ず待機する時間であり、可変時間とは、キャリアセンスを実施する際に、必要に応じて乱数を引くことにより決定する時間である。
それぞれの送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）の待機時間の差を設けるためには、固定時間を差異化する方法、および、可変時間を決定する乱数の範囲を差異化する方法がある。
【０００９】
各送信制御部は、送信処理開始と判定すると、内部衝突処理部２３へ送信を開始してよいかを問い合わせる制御信号（ＣＩ１〜ＣＩ４）を出力する。
内部衝突処理部２３は、制御信号（ＣＩ１〜ＣＩ４）のいずれかを受信すると、同時に他の送信制御部から制御信号（ＣＩ１〜ＣＩ４）を受信していないかを確認し、送信が許可されたことを示す制御信号（ＣＯ１〜ＣＯ４）を返答する。
もし、同時に複数の制御信号を受信した場合には、それらの制御信号を出力した送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）に対応する送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）の優先度に基づいて、より優先度の高い制御信号に対して、送信が許可されたことを示す制御信号（ＣＯ１〜ＣＯ４）を返答する。一方、優先度の低い制御信号に対しては、送信が拒否されたことを示す制御信号（ＣＯ１〜ＣＯ４）を返答する。
送信を許可された送信制御部は、送信バッファに対してデータフレームを出力するように指示する。送信バッファは送信制御部によりデータフレームを出力するよう指示されると、バッファの先頭に蓄積されたデータフレームを無線パケット生成部１４に出力する。一方、送信を拒否された送信制御部は、再びキャリアセンス処理を実施する。
上記以外の処理ブロックの動作は、図７と同様である。
以上のように、データフレームをその種類に基づいて、それぞれ優先度が付与された送信バッファ１〜４（１２Ａ〜１２Ｄ）に振り分け、それぞれキャリアセンスの待機時間の異なる送信制御部１〜４（１３Ａ〜１３Ｄ）を用いて、各送信バッファからデータフレームを取り出して送信する頻度を差異化することによって、優先度の高いデータフレームを優先的に送信することが可能となる。
【００１０】
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
【非特許文献１】IEEE802.11，「Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical(PHY) Layer Specifications,」August 1999
【非特許文献２】IEEE802.11,「Medium Access Control(MAC) Quality of Service Enhancements,」January 2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
一般に、伝送されているリアルタイムトラヒックの量が少ない場合には、伝送のためにかかる時間も小さく、リアルタイムトラヒックの品質はほとんど劣化しない。仮に、非リアルタイムトラヒックの量が多い場合であっても、IEEE802.11eの規格の適用によって、先にリアルタイムトラヒックを伝送することが可能である。
ところが、伝送されているリアルタイムトラヒックの量が多いときに干渉等が生じた場合、チャネルの容量よりもトラヒックの量の方が多くなる可能性がある。この場合には、音声、映像の両方について、一部のデータフレームが送信されないまま送信バッファに残される可能性がある。この状況がしばらく続くと、データフレームの遅延時間が大きくなり、品質が著しく劣化する。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、無線パケット通信装置および無線パケット通信方法において、リアルタイムトラヒックの量が多い場合であっても、音声トラヒックの遅延時間を著しく増大することなく伝送することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信装置において、入力された前記データフレームを蓄積する複数の送信バッファＡと、前記複数の送信バッファＡのそれぞれに前記データフレームを振り分けるデータフレーム振分部と、２つ以上の前記送信バッファＡに接続され、前記各送信バッファＡから前記データフレームを取得するスケジューラと、前記スケジューラが取得した前記データフレームを蓄積する送信バッファＢと、前記送信バッファＡあるいは前記送信バッファＢから出力された前記データフレームより無線パケットを生成する無線パケット生成部と、前記無線パケット生成部が生成した無線パケットを無線チャネルを通して送受信し、また、前記無線チャネルのキャリアセンスを行う送受信処理部と、前記送受信処理部が検出したキャリアの有無に基づいて送信のタイミングを指示する送信制御部とを備え、前記データフレーム振分部は、前記データフレームの種類に応じて転送先となる前記バッファＡを選択し、前記複数の送信バッファＡには、それぞれが蓄積する前記データフレームの種類に応じた優先度が付与されており、前記スケジューラは、蓄積する前記データフレームの種類が互いに異なる前記送信バッファＡの少なくとも２つと接続され、前記各送信バッファＡに付与された優先度に従って前記データフレームを順に取得することを特徴とする。
【００１３】
（２）複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信装置において、入力された前記データフレームを蓄積する複数の送信バッファＡと、前記複数の送信バッファＡのそれぞれに前記データフレームを振り分けるデータフレーム振分部と、２つ以上の前記送信バッファＡと接続され、前記各送信バッファＡより前記データフレームを取得するスケジューラと、前記スケジューラが取得した前記データフレームを蓄積する送信バッファＢと、前記送信バッファＡあるいは前記送信バッファＢから出力された前記データフレームから無線パケットを生成する無線パケット生成部と、前記無線パケット生成部が生成した無線パケットを無線チャネルを通して送受信し、また、前記無線チャネルのキャリアセンスを行う送受信処理部と、前記送受信処理部が検出したキャリアの有無に基づいて送信のタイミングを指示する送信制御部とを備え、前記データフレーム振分部は、前記データフレームの種類および前記データフレームの宛先となる無線局に応じて転送先となる前記送信バッファＡを選択し、前記複数の送信バッファＡには、それぞれが蓄積する前記データフレームの種類及び宛先に応じた優先度が付与されており、前記スケジューラは、蓄積する前記データフレームの種類が互いに異なる前記送信バッファＡの少なくとも２つと接続され、前記各送信バッファＡに付与された優先度に従って前記データフレームを順に取得することを特徴とする。
【００１４】
（３）（１）において、前記スケジューラは、それぞれの前記送信バッファＡが蓄積する前記データフレームの種類に応じて設定される取得可能なデータ量を管理し、優先度の高い前記送信バッファＡから順番にアクセスし、前記取得可能なデータ量以上の前記データフレームが蓄積されていれば取得可能なデータ量と同等のデータ量を前記送信バッファＢに転送し、取得可能なデータ量未満の前記データフレームが蓄積されていれば全ての前記データフレームを前記送信バッファＢに転送することを特徴とする。
（４）（２）において、前記スケジューラは、それぞれの前記送信バッファＡが蓄積する前記データフレームの種類及び前記送信バッファＡに蓄積された前記データフレームの宛先となる無線局に応じて設定される取得可能なデータ量、並びに、繰り返し回数を管理し、優先度の高い前記送信バッファＡから順番にアクセスし、同一の種類の前記データフレームを蓄積している前記送信バッファＡのそれぞれについて、取得可能なデータ量以上の前記データフレームが蓄積されていれば取得可能なデータ量と同等のデータ量を前記送信バッファＢに転送し、取得可能なデータ量未満の前記データフレームが蓄積されていれば全ての前記データフレームを前記送信バッファＢに転送することを前記繰り返し回数だけ繰り返すことを、前記データフレームの各種類について実施することを特徴とする。
【００１５】
（５）（１）ないし（４）の何れかにおいて、前記スケジューラは、前記データフレームを前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送する処理であるデータフレーム転送処理を完了する割り込み命令を発行するためのカウンタを具備し、前記カウンタの値が予め定められた閾値以上になった場合に、前記データフレーム転送処理を終了し、前記カウンタは、前記データフレームが前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送される毎にその値を増加し、前記データフレーム転送処理が終了すると値を初期値に戻すことを特徴とする。
（６）（１）ないし（５）の何れかにおいて、前記スケジューラは、前記データフレーム転送処理中に前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送した前記データフレームの種類を監視し、前記データフレーム転送処理が終了すると、一回の前記データフレーム転送処理中に転送した前記データフレームの種類の中でも優先度の高い前記データフレームの種類を示す制御情報を前記送信制御部に出力し、前記送信制御部は、前記スケジューラから受信した制御情報が示す前記データフレームの種類と対応するパラメータに基づいてキャリアセンスを実施することを特徴とする。
【００１６】
（７）（１）ないし（５）の何れかにおいて、前記スケジューラは、前記データフレーム転送処理中に前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送した前記データフレームの種類毎に転送したトラヒック量を測定し、前記データフレーム転送処理が終了する毎に過去一定の期間において転送したトラヒック量が最も大きい前記データフレームの種類を選択して、当該種類を示す制御情報を前記送信制御部に出力し、前記送信制御部は、前記スケジューラから受信した制御情報が示す前記データフレームの種類と対応するパラメータに基づいてキャリアセンスを実施することを特徴とする。
（８）（１）ないし（５）の何れかにおいて、前記スケジューラは、前記データフレーム転送処理中に前記送信バッファＡから前記送信バッファＢへ転送した前記データフレームの種類毎に転送したトラヒック量を測定し、前記データフレーム転送処理が終了する毎にそれぞれの前記データフレームの種類の過去一定の期間において転送したトラヒック量にそれぞれに対応する重み係数を乗算した値が最も大きい前記データフレームの種類を選択して、当該種類を示す制御情報を前記送信制御部に出力し、前記送信制御部は、前記スケジューラから受信した制御情報が示す前記データフレームの種類と対応するパラメータに基づいてキャリアセンスを実施することを特徴とする。
【００１７】
（９）複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信方法において、前記無線局は、入力された前記データフレームを、前記データフレームの種類に応じて異なる送信バッファに振り分け、前記データフレームの種類に応じた量の前記データフレームを、一部あるいは全ての送信バッファから順に取得して無線媒体へ送信することを特徴とする。
（１０）複数の無線局間でキャリアセンスによりデータフレームを伝送する無線通信システムにおける無線パケット通信方法において、前記無線局は、入力された前記データフレームを、前記データフレームの種類及びそれぞれのデータフレームの宛先となる無線局に応じて異なる送信バッファに振り分け、前記データフレームの種類及び宛先となる無線局に応じた量の前記データフレームを、一部あるいは全ての送信バッファから順に取得して無線媒体へ送信することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、複数の種類のリアルタイムトラヒックを、１つまたは複数のスケジューラにより集中的に優先制御することが可能となる。これにより、各トラヒックの種類に応じた優先度に従って、必ず最優先のトラヒックを先に送信することが可能となるので、その結果、音声と映像の両方のトラヒック量が多い場合であっても、音声トラヒックの遅延時間を著しく増大することなく伝送することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
同図において、無線パケット通信装置（無線局）は、送受信処理部１０、データフレーム振分部１１、送信バッファ１２Ａ〜１２Ｄ、送信制御部１３Ａ〜１３Ｃ、無線パケット生成部１４、ヘッダ除去部２２、内部衝突処理部２３及びスケジューラ２４を備える。
送受信処理部１０は、変調部１５、無線送信部１６、アンテナ１７、無線受信部１８、キャリア検出部１９、復調部２０及びパケット選択部２１を備える。
本実施例の構成において、スケジューラ２４及び送信制御部１３Ａ以外の各処理部は、従来のアクセスポイントと同様の処理を行う。よって、ここではスケジューラ２４および通信制御部１３Ａの処理について詳しく説明を行う。
送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂは、データフレームが入力されると、スケジューラ２４にデータフレームが入力されたことを通知する。あるいは、送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂは、蓄積しているデータフレームに関する情報（データフレーム数、データサイズ、データフレームの宛先アドレス等）をスケジューラ２４に逐次出力する。
【００２０】
スケジューラ２４は、定期的に、あるいは、割り込み命令に基づいて、送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂからデータフレームを取得し、送信バッファ１２Ｅに出力する（データフレーム転送処理）。当該データフレーム転送処理は、後述するスケジューリングアルゴリズムに従って実施される。
また、スケジューラ２４は、送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂのいずれからデータフレームが入力されると、送信制御部１３Ａにキャリアセンス結果の出力を要求する制御情報を出力する。
送信制御部１３Ａは、スケジューラ２４からの要求に従って、実施したキャリアセンスの結果を出力し、内部衝突処理部２３により送信が許可されると、スケジューラ２４に対して、送信処理を開始することを要求する制御御信号を出力する。
スケジューラ２４は、送信処理の開始を要求されると、送信バッファ１２Ｅに対して、データフレームの出力を要求する制御信号を出力する。送信バッファ１２Ｅは、データフレームの出力を要求されると、先頭に蓄積されたデータフレームを無線パケット生成部１４に出力する。
【００２１】
スケジューラ２４のデータフレーム転送処理について説明する。
スケジューラ２４は、データフレーム転送処理を開始するためのタイマ及びデータフレーム転送処理を終了するためのカウンタを具備する。
タイマは、無線パケット通信装置が起動するときにリセットされ、時間の計測を開始する。タイマの値が予め定められた時間と等しくなると、スケジューラ２４は、データフレーム転送処理を開始する。データフレーム転送処理が終了すると、タイマはリセットされ、再び時間の計測を開始する。
なお、本実施例では、データフレーム転送処理が定期的に開始される例について示すが、割り込み命令によってデータフレーム転送処理が実施される場合も考えられる。この場合、割り込み命令が生じるトリガとして、送信バッファ１２Ｅに蓄積されたデータフレーム数が閾値を下回ること、送信バッファ１２Ａあるいは送信バッファ１２Ｂより、データフレーム入力されたことを示す制御信号が入力されたことなどが挙げられる。
一方、カウンタは、データフレーム転送処理において送信バッファ１２Ｅに転送されたデータフレームの個数を計測する。カウンタの値が予め定めた閾値と等しくなると、データフレーム転送処理の終了を示す割り込み命令が発行される。
データフレーム転送処理の終了を示す割り込み命令が発行されると、スケジューラ２４はフレーム転送処理を終了する。なお、カウンタの閾値としては、外部インターフェースにより、パラメータとして与えられる場合もあり、送信バッファ１２Ｅの空き容量に基づいて設定される場合もある。また、カウンタが閾値に達する前に送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂに蓄積された全てのデータフレームが転送された場合には、フレーム転送処理は終了する。
【００２２】
本実施例のスケジューラ２４のデータフレーム転送処理における、スケジューリングアルゴリズムのフローチャートを図２に示す。
タイマによりデータフレーム転送処理が開始すると、送信バッファ１２Ａに蓄積されているデータフレームの数が変数Ｍに格納される（ステップＳ１１）。
それぞれの送信バッファには１回の処理で転送可能な上限値（データフレーム数閾値）が設定されており、ステップＳ１２において、当該データフレーム数閾値が変数Ｎに格納される。なお、このデータフレーム数閾値は、スケジューラ２４において管理される。
次に、変数Ｍと変数Ｎが比較され（ステップＳ１３）、Ｍ≧Ｎの場合には、変数ＫにＮの値が格納され（ステップＳ１４）、一方、Ｍ＜Ｎの場合には、変数ＫにはＭの値が設定される（ステップＳ１５）。
次に、送信バッファ１２Ａに対して、Ｋ個のデータフレームを送信バッファ１２Ｅに送信することを要求する信号が出力される（ステップＳ１６）。
以上により、Ｋ個のデータフレームが送信バッファ１２Ｅに蓄積される。
続いて、送信バッファ１２Ｂについて同様の手順が繰り返される（ステップＳ１７〜Ｓ２２）。
以上の処理により、送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂから、送信バッファ１２Ｅへそれぞれデータフレームが転送される。
ステップＳ２３では、送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂについて、データフレームが残されているかどうかによって、データフレームが残っている場合には、ステップＳ１１に戻り、データフレームが残っていない場合には、データフレーム転送処理を終了する。
なお、当該処理を実施している途中において、カウンタによりデータフレームの転送処理を終了する割り込み命令が発行された場合には、その時点でデータフレーム転送処理を終了する。
【００２３】
一方、送信制御部１３Ａは、スケジューラ２４により、キャリアセンス結果の出力を要求されると、実施したキャリアセンスの結果を出力する。このとき、チャネルが空き状態か否かを判断するための待機時間は以下のように決定される。
スケジューラ２４は、データフレーム転送処理が終了すると、当該データフレーム転送処理において、送信バッファ１２Ｅに転送されたデータフレームに含まれるデータフレームの種類に応じて、送信制御部１３Ａに待機時間を決定するための制御信号を出力する。
すなわち、例えば、送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂに付与されている優先度が、それぞれ１および２であるとき、転送されたデータフレームに送信バッファ１２Ａに蓄積されていたデータフレームが含まれる場合は、優先度１を示す制御信号を出力する。一方、転送されたデータフレームに送信バッファ１２Ａに蓄積されていたデータフレームが含まれない場合は、優先度２を示す制御信号を出力する。
送信制御部１３Ａは、入力された優先度に従って待機時間を決定する。すなわち、待機時間を決定する要素である固定時間と乱数の範囲について、送信制御部１３Ａは、各優先度に対応する固定時間と乱数の範囲の組を保持しており、入力された優先度に従っていずれかの値を選択する。
【００２４】
このように、送信バッファ１２Ｅに蓄積されたデータフレームの種類に応じて待機時間を選択することによって、例えば、映像トラヒックのみを伝送している無線局と音声トラヒックのみを伝送している無線局との間で、トラヒックの種類に応じた優先制御を行うことが可能となる。
なお、本実施例では、リアルタイムトラヒックが音声、映像である場合を想定し、２つの送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂとスケジューラ２４とが接続されている実施例について説明したが、スケジューラ２４と接続される送信バッファ１２の数は３つ以上でもよく、その場合には、それぞれの送信バッファ１２には、それぞれ種類の異なるトラヒックが蓄積される。例えば、前述の２つのトラヒックに併せて、マルチキャスト配信される映像などが挙げられる。
また、スケジューリングアルゴリズムの例として、データフレーム数に基づいた制御方法を記述したが、ビットやバイト単位のデータ量に基づいて制御することも可能である。この場合には、スケジューラ２４が備えるカウンタもデータ量をカウントすることとなる。
さらに、送信制御部１３Ａが待機時間を決定するための方法として、データフレーム転送処理毎に、当該転送処理において転送したデータフレームの種類の内最も優先度の高いものを選択する方法について記述したが、トラヒックの種類毎に、過去一定期間に渡って転送したトラヒックを測定し、当該トラヒック量が最も多かったトラヒックと対応する優先度を選択することも可能である。また、この場合には、それぞれのトラヒックの種類のトラヒック量に重み係数を乗算した上で決定することも可能である。
【００２５】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２の無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
なお、図３では、図１に示す構成において、データフレーム振分部１１、送信バッファ１２Ａ〜１２Ｄ及びスケジューラ２４だけを抽出して図示している。
本実施例では、一つの無線局に２つの無線局ａおよび無線局ｂが接続している状況を想定している。
本実施例の特徴は、前述の実施例１において、スケジューラ２４が扱う送信バッファ１２の数が２であったところが、本実施例では４になっており、それぞれの送信バッファ１２Ａ−ａおよび送信バッファ１２Ｂ−ａは、当該無線局が接続している無線局ａを宛先とするデータフレームを格納し、それぞれの送信バッファ１２Ａ−ｂおよび送信バッファ１２Ｂ−ｂは無線局ｂを宛先とするデータフレームを格納する。
以上の、本実施例におけるデータフレーム振分部１１、送信バッファ１２Ａ〜１２Ｄ及びスケジューラ２４の処理について説明する。
【００２６】
データフレーム振分部１１は、送信データフレーム系列を、そのトラヒックの種類に応じて各送信バッファ１２に振り分ける。このとき、無線局ａを宛先とするデータフレームについては、そのトラヒックの種類に応じて送信バッファ１２Ａ−ａと送信バッファ１２Ｂ−ａのいずれかに出力する。
また、無線局ｂを宛先とするデータフレームについては、同様にそのトラヒックの種類に応じて送信バッファ１２Ａ−ｂと送信バッファ１２Ｂ−ｂのいずれかに出力する。
各送信バッファ（１２Ａ−ａ，１２Ａ−ｂ，１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ）は、データフレームが入力されると、スケジューラ２４にデータフレームが入力されたことを通知する。あるいは、各送信バッファ（１２Ａ−ａ，１２Ａ−ｂ，１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ）は、蓄積しているデータフレームに関する情報（データフレーム数、データサイズ、データフレームの宛先アドレス等）をスケジューラ２４に逐次出力する。
スケジューラ２４は、定期的に、あるいは、割り込み命令に基づいて、送信バッファ（１２Ａ−ａ，１２Ａ−ｂ，１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ）からデータフレームを取得し、送信バッファ１２Ｅに出力する。当該データフレーム転送処理は、後述するスケジューリングアルゴリズムに従って実施される。
【００２７】
スケジューラ２４におけるデータフレーム転送処理について説明する。スケジューラ２４が具備するタイマ及びカウンタについての動作は、前述の実施例１と同様である。
また、本実施例における構成では、スケジューラ２４は、アクセス繰り返しカウンタを具備し、各送信バッファ（１２Ａ−ａ，１２Ａ−ｂ，１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ）にアクセスした回数をカウントする。
本実施例のスケジューラ２４のデータフレーム転送処理における、スケジューリングアルゴリズムのフローチャートを図４に示す。
初めに、タイマによりデータフレーム転送処理が開始すると、アクセス繰り返しカウンタの値がリセットされる（ステップＳ３１）。
次に、送信バッファ１２Ａ−ａについて、図２に示す「一つの送信バッファ１２についての一回のデータフレーム転送処理」を実施する（ステップＳ３２）。すなわち、送信バッファ１２Ａ−ａについて、蓄積されているデータフレーム数と閾値とを比較し、Ｋ個のデータフレームを送信バッファ１２Ｅへ転送するよう要求する。
次に、送信バッファ１２Ａ−ｂについて、「一つの送信バッファ１２についての一回のデータフレーム転送処理」を実施する（ステップＳ３３）。それぞれの送信バッファ（１２Ａ−ａ，１２Ａ−ｂ）からデータフレームの転送が完了すると、アクセス繰り返しカウンタの値を一つ増加し、その値とアクセス繰り返しカウンタ閾値とを比較する（ステップＳ３４、ステップＳ３５）。
アクセス繰り返しカウンタの値の方が小さい場合には、ステップＳ３１に戻り、データフレームの転送を繰り返す。
【００２８】
アクセス繰り返しカウンタの方が大きい場合には、アクセス繰り返しカウンタの値をリセットし（ステップＳ３６）、送信バッファ１２Ｂ−ａについて、「一つの送信バッファ１２についての一回のデータフレーム転送処理」を実施する（ステップＳ３７）。
次に、送信バッファ１２Ｂ−ｂについて、「一つの送信バッファについての一回のデータフレーム転送処理」を実施する（ステップＳ３８）。
それぞれの送信バッファ（１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ）からデータフレームの転送が完了すると、アクセス繰り返しカウンタの値を一つ増加し、その値とアクセス繰り返しカウンタ閾値とを比較する（ステップＳ３９、ステップＳ４０）。
アクセス繰り返しカウンタの値の方が小さい場合には、ステップＳ３６に戻り、データフレームの転送を繰り返す。
アクセス繰り返しカウンタの方が大きい場合には、データフレーム転送処理を終了する。
なお、当該処理を実施している途中において、カウンタによりデータフレームの転送処理を終了する割り込み命令が発行された場合には、その時点でデータフレーム転送処理を終了する。
また、それぞれの送信バッファ（１２Ａ−ａ，１２Ａ−ｂ，１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ）には、データフレームの種類および宛先となる無線局に応じたデータフレーム数の閾値が付与される。さらに、それぞれのデータフレームの種類に応じたアクセス繰り返しカウンタ閾値が用意される。このアクセス繰り返しカウンタ閾値は、スケジューラ２４において管理される。
前述した処理以外の処理については、前述の実施例１と同様である。
このように、データフレーム宛先毎に送信バッファ（１２Ａ−ａ，１２Ａ−ｂ，１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ｂ）を用意することにより、各無線局に均等にデータフレームを送信することが可能となる。一方、データフレーム数閾値を無線局毎に変えることにより、一部の無線局により多くトラヒックを送信することも可能である。
【００２９】
［実施例３］
図５は、本発明の実施例３の無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
本実施例では、一つのアクセスポイントが移動端未と無線接続しているだけでなく、他のアクセスポイントとも無線接続している状況を想定している。
図６に、本実施例において想定するネットワークの形態の一例を示す。図６では、有線ネットワーク３０に有線で接続されているアクセスポイント３１−１が、アクセスポイント３１−２およびアクセスポイント３１−３に無線で接続している。このようなアクセスポイント間の無線接続によりデータフレームが転送されるシステムは、Wireless Distribution System（ＷＤＳ）と呼ばれる。
また、アクセスポイント（３１−１，３１−２，３１−３）は、それぞれ移動端末（３２−１，３２−２，３２−３）と無線で接続している。
前述の実施例１では、具備する送信バッファの数が４で、スケジューラの数が１だったことに対して、本実施例では、６つの送信バッファおよび２つのスケジューラを具備することを特徴とする。
【００３０】
６つの送信バッファ１２を具備することにより、前述の実施例１において、送信バッファ１２Ａおよび送信バッファ１２Ｂに蓄積されていた種類のデータフレームを、さらにＷＤＳ用と移動端末との通信用に分けて扱うことが可能となる。
すなわち、送信バッファ１２Ａに蓄積される種類のデータフレームについて、ＷＤＳ用のもの及び移動端末との通信用のものを、それぞれ送信バッファ１２Ａ−ｗ及び送信バッファ１２Ａ−ａｐに蓄積する。
また、送信バッファ１２Ｂに蓄積される種類のデータフレームについて、ＷＤＳ用のもの及び移動端末との通信用のものを、それぞれ送信バッファ１２Ｂ−ｗ及び送信バッファ１２Ｂ−ａｐに蓄積する。
２つのスケジューラ（２４−ｗ，２４−ａｐ）は、それぞれＷＤＳ用及び移動端末との通信用のデータフレームを扱う。
各スケジューラの動作については、実施例１において、図２で示したフローチャートに従って動作する。上記以外の処理については、実施例１と同様である。
【００３１】
このような構成により、ＷＤＳ用のデータフレーム及び移動端末の通信用のデータフレームを独立に扱うことが可能となる。この結果、例えば、ＷＤＳ用のデータフレームの数が著しく多い場合に、それに伴って、移動端末（３２−１，３２−２，３２−３）との通信用のデータフレームの遅延時間が大きくなるという状況を回避することができる。
また、スケジューラ（２４−ｗ，２４−ａｐ）が、それぞれ送信バッファ１２Ａと対応する種類のデータフレームを扱い、かつ、優先的に送信することにより、より高い頻度で当該種類のデータフレームを送信することが可能となる。この結果、当該種類のデータフレームの遅延時間の増大を抑制できる。
なお、本実施例の構成のように多数の送信バッファ１２が必要な場合には、１つの送信バッファ１２の領域を区分けすることやソフトウェア等で実現された擬似的なバッファにより実現することも可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１の無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１のスケジューラのデータフレーム転送処理における、スケジューリングアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例２の無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例２のスケジューラのデータフレーム転送処理における、スケジューリングアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施例３の無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例３において想定するネットワークの形態の一例を示す図である。
【図７】IEEE802.11システムの無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図８】IEEE802.11eシステムの無線パケット通信装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  送受信処理部
１１  データフレーム振分部
１２，１２Ａ，１２Ａ−ａ，１２Ａ−ａｐ，１２Ａ−ｂ，１２Ａ−ｗ，１２Ｂ，１２Ｂ−ａ，１２Ｂ−ａｐ，１２Ｂ−ｂ，１２Ｂ−ｗ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ  送信バッファ
１３，１３Ａ〜１３Ｄ  送信制御部
１４  無線パケット生成部
１５  変調部
１６  無線送信部
１７  アンテナ
１８  無線受信部
１９  キャリア検出部
２０  復調部
２１  パケット選択部
２２  ヘッダ除去部
２３  内部衝突処理部
２４  スケジューラ
３０  有線ネットワーク
３１−１，３１−２，３１−３  アクセスポイント
３２−１，３２−２，３２−３  移動端末
【図１】
2008148206.tif 000003
【図２】
2008148206.tif 000004
【図３】
2008148206.tif 000005
【図４】
2008148206.tif 000006
【図５】
2008148206.tif 000007
【図６】
2008148206.tif 000008
【図７】
2008148206.tif 000009
【図８】
2008148206.tif 000010