(57)【要約】【課題】複数の無線通信端末間で端末属性（伝送レート、パケット発生周期、サポート可能な変調方式）が異なっていても、無線通信端末が自律分散的に送信タイミングを適正化する。【解決手段】無線通信端末100は、無線基地局からのパケットを受信するパケット受信部201と、受信パケット内から伝送レートと送信必要時間を取得する手段、送信必要時間に基づいてパケット送受信手順に必要な時間を算出する手段、及び取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合に上記パケット内の宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する手段として機能する解析部202と、他端末及び自局について伝送レートの低い端末から順に、パケットの発生周期に対応した所定の周期において、上記パケット送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定するための同セル内端末リスト作成部204及び帯域利用期間スケジューリング部205と、を備える。【選択図】図２
2008079277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、周期的に発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末であって、
前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段により受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得手段と、
前記第１の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、
前記第１の情報取得手段により取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識手段と、
前記第１の他端末認識手段により認識された他端末、及び自局について、伝送レートの低い端末から順に、パケットの発生周期に対応した所定の周期における、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第１のスケジューリング手段と、
を備える無線通信端末。
【請求項２】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末であって、
前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段により受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第２の情報取得手段と、
前記第２の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、
前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第２の他端末認識手段と、
前記第２の他端末認識手段により認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定手段と、
前記パケット発生周期推定手段により推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、該スケジューリング周期内にて、他端末及び自局の各々について、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第２のスケジューリング手段と、
を備える無線通信端末。
【請求項３】
前記パケット発生周期推定手段は、
無線基地局からのパケットを所定時間受信し、受信したパケット内に記載された宛先MACアドレスを解読し、宛先MACアドレスが同じパケットごとにパケット発生周期を観測することによって、他端末についてのパケット発生周期を推定する、
ことを特徴とする請求項２記載の無線通信端末。
【請求項４】
前記第２の情報取得手段は、パケット内に記載された伝送レート情報をさらに取得し、
前記パケット発生周期推定手段は、
コーデックの種類及び周期と、前記コーデックを用いてパケット化したときのパケット長とが対応付けられて記載されたテーブルを予め保持し、
前記第２の情報取得手段によって取得された送信必要時間情報及び伝送レート情報に基づいてパケット長を算出し、
算出されたパケット長をキーとして前記テーブルを参照することにより他端末のコーデック周期を求め、該コーデック周期よりパケット発生周期を推定する、
ことを特徴とする請求項２記載の無線通信端末。
【請求項５】
前記パケット発生周期推定手段は、
自局の利用しているコーデック周期又はパケット発生周期を記載したパケットをブロードキャスト送信し、
他端末からブロードキャスト送信されたパケットを受信し解析することで、他端末のパケット発生周期を推定する、
ことを特徴とする請求項２記載の無線通信端末。
【請求項６】
パケット長が同じ複数の無線通信端末がグループ化され、
各グループ内にて所定の１つの無線通信端末のパケット発生周期推定手段のみが、自局の利用しているコーデック周期又はパケット発生周期を記載したパケットをブロードキャスト送信する、
ことを特徴とする請求項５記載の無線通信端末。
【請求項７】
前記第２のスケジューリング手段は、
前記パケット発生周期推定手段により推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期について、パケット発生周期が同じ端末同士でグループ化し、
各グループ内にて、各端末の前記時間算出手段により算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の長さを各端末への仮帯域利用期間として、MACアドレス順に各端末に対し仮帯域利用期間を設定し、
設定された全グループの全ての仮帯域利用期間について、前記仮帯域利用期間開始時刻の早い方から順に、各端末の仮帯域利用期間を最終的な帯域利用期間として設定していき、設定しようとする仮帯域利用期間の時刻に既に他の帯域利用期間が設定されている場合、該他の帯域利用期間の後続に、前記設定しようとする仮帯域利用期間を最終的な帯域利用期間として設定する、
ことを特徴とする請求項２記載の無線通信端末。
【請求項８】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末であって、
前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段により受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得手段と、
前記第１の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、
前記第１の情報取得手段により取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識手段と、
前記第１の他端末認識手段により認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定手段と、
前記パケット発生周期推定手段により推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、他端末及び自局の各々について、伝送レートの低い端末から順に、前記スケジューリング周期内にて、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第３のスケジューリング手段と、
を備える無線通信端末。
【請求項９】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間でパケットが送受信され、前記複数の無線通信端末には、第１の変調方式のみをサポート可能な第１の無線通信端末と、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式及び該第１の変調方式をサポート可能な第２の無線通信端末とが混在する無線システムにて、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う前記無線通信端末であって、
前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段により受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第３の情報取得手段と、
前記第３の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、
前記受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式と同じ変調方式をサポート可能な他端末の存在を認識する第３の他端末認識手段と、
前記第３の他端末認識手段により認識された他端末、及び自局について、前記第１の無線通信端末、前記第２の無線通信端末の順番で、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第４のスケジューリング手段と、
を備える無線通信端末。
【請求項１０】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、周期的に発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、
パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、
第１の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得ステップと、
時間算出手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、
第１の他端末認識手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識ステップと、
第１のスケジューリング手段が、前記第１の他端末認識ステップにて認識された他端末、及び自局について、伝送レートの低い端末から順に、パケットの発生周期に対応した所定の周期における、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第１のスケジューリングステップと、
を有する無線通信方法。
【請求項１１】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、
パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、
第２の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第２の情報取得ステップと、
時間算出手段が、前記第２の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、
第２の他端末認識手段が、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第２の他端末認識ステップと、
パケット発生周期推定手段が、前記第２の他端末認識ステップにて認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定ステップと、
第２のスケジューリング手段が、前記パケット発生周期推定ステップにて推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、該スケジューリング周期内にて、他端末及び自局の各々について、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第２のスケジューリングステップと、
を有する無線通信方法。
【請求項１２】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、
パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、
第１の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得ステップと、
時間算出手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、
第１の他端末認識手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識ステップと、
パケット発生周期推定手段が、前記第１の他端末認識ステップにて認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定ステップと、
第３のスケジューリング手段が、前記パケット発生周期推定ステップにて推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、他端末及び自局の各々について、伝送レートの低い端末から順に、前記スケジューリング周期内にて、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第３のスケジューリングステップと、
を有する無線通信方法。
【請求項１３】
１つの無線基地局と複数の無線通信端末間でパケットが送受信され、前記複数の無線通信端末には、第１の変調方式のみをサポート可能な第１の無線通信端末と、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式及び該第１の変調方式をサポート可能な第２の無線通信端末とが混在する無線システムにて、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う前記無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、
パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、
第３の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第３の情報取得ステップと、
時間算出手段が、前記第３の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、
第３の他端末認識手段が、前記受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式と同じ変調方式をサポート可能な他端末の存在を認識する第３の他端末認識ステップと、
第４のスケジューリング手段が、前記第３の他端末認識ステップにて認識された他端末、及び自局について、前記第１の無線通信端末、前記第２の無線通信端末の順番で、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第４のスケジューリングステップと、
を有する無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線LAN通信システム、特にCSMA/CA（Carrier  Sense  Multiple  Access  with  Collision  Avoidance）方式における通信優先制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
CSMA/CA方式において端末は送信前にあるランダム期間、後述の仮想キャリアセンスを行い、他の端末が基地局と通信していないかを確認し、他の端末が通信中であればその通信が完了するのを待ってから、実際にパケット送信を行う。このときどの端末も平等に送信する権利を持つ。仮想キャリアセンスとは、チャネルがIFS(Inter  Frame  Space)期間だけアイドルになった後、規定のCW(Contention  Window)範囲内で乱数を発生させ、その乱数値をもとにしたランダム期間が決められ、そのランダム期間内、以下に述べるバックオフ制御を行うことである。バックオフ制御とは、算出した乱数値を初期値とし、時刻経過と共にその値を減少させ、値が０になったときに実際のパケット送信を行う制御である。ここで、IFSとは、無線LAN標準規格IEEE802.11で規定された、送信に先立ってアイドル検出を行うべきある一定間であり、CWとは、バックオフにおいてとりうる乱数の最大値であって、ユーザ多重を実現するために必要なパラメータである。IEEE802.11ではCWの最小値CWminと最大値CWmaxを規定しており、初回送信におけるバックオフはCWminの値を用いて乱数値を算出し、再送のたびにこのCWを２倍の大きさに増加させてバックオフを行う。なお、CWmaxはCWの上限値である。このようなランダム性に依存したバックオフにより、複数の端末が同一チャネルを共有して通信が可能となる。ただし、この方式では、複数の端末が同時にパケット送信を行う可能性がある。複数の端末が同時にパケット送信を行った場合、パケット衝突が発生し、各端末は正しくパケットを受信することができず、通信品質の劣化につながってしまう。特にVoIPのようなリアルタイム系アプリケーションでは、通信品質の劣化が著しくなる。
【０００３】
このような通信方式における優先制御に関する従来技術としては、非特許文献１に示されるようにIEEE802.11eで規定されたEDCA(Enhanced  Distributed  Channel  Access)が存在する。このEDCAは、パケットに４種類のプライオリティを付与し、プライオリティの高いパケットについては上記のIFS、CWmin、CWmaxなどの送信待ち時間に関するパラメータを短く設定することにより優先的にパケット送信権を与えるものである。これにより、音声やデータなどの様々なアプリケーションが混在する通信環境において相対的な優先制御が可能となる。
【０００４】
しかしながら、従来手法のEDCAでは、異なるプライオリティが設定された複数のパケットに対し相対的な送信優先順位を付与するだけであり、同じプライオリティが設定されたパケットを送信する複数の端末間の品質保証や優先度付与に貢献する技術ではない。従って、複数の端末が同じプライオリティのパケットを同時に送信することによって発生するパケット衝突を抑制することはできない。パケット衝突が発生した場合、再送が成功しても遅延は発生し、もし再送が失敗すればパケットロスが発生してしまう。また、複数の端末がパケットを送信権獲得のためにバックオフを行う場合には、他端末に送信権を取られた端末は再度送信権を獲得するための送信待ち時間、すなわち遅延が発生してしまう。これらの問題は、端末数が多くなるとパケット衝突の発生確率は高くなり、遅延やパケットロスの発生確率も高くなる。特にVoIP(Voice  over  Internet  Protocol)に代表されるリアルタイム系アプリケーションは、上記のように遅延やパケットロスが発生することで重大な品質劣化を引き起こすおそれがある。
【０００５】
また、パケット衝突回避のための異なるアプローチとして、VoIPのような周期的にパケットが発生する端末に対し、該端末を制御する無線基地局が、送信タイミングのスケジューリングを行う方法がある。特に、異なるパケット発生周期の端末が混在する場合にもスケジューリング可能とする技術が、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２５２６２７号公報
【非特許文献１】Part11:  Wireless  LAN  Medium  Access  Control  (MAC)  and  Physical  Layer  (PHY)  specifications:  Amendment  7:  Medium  Access  Control  (MAC)  Quality  of  Service  (QoS)  Enhancements
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術は、あくまでも無線基地局によって無線通信端末の送信タイミングをスケジューリングする方法であり、無線通信端末が自律分散的に送信タイミングをスケジューリングすることは不可能である。また、特許文献１の技術は、全ての無線通信端末のパケット発生周期を無線基地局が認識しなければスケジューリングできないプロトコルであるが、無線基地局による全無線通信端末のパケット発生周期の認識方法は未解決のままである。また、所定のスケジューリング周期において各端末への具体的な送信期間割り当て方法は定められていない。また、送信期間はどの端末に対しても固定長であり、伝送レートが異なったり、パケット長が異なったりすることによる各端末の送受信手順にかかる時間の違いには対応していない。さらに、各端末でサポート可能な変調方式の違いにも対応していない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解消するために成されたものであり、VoIPのように周期的にパケットを送信する必要のあるアプリケーションを無線LANで用いるに当たり、複数の無線通信端末間で、端末属性（伝送レート、パケット発生周期、サポート可能な変調方式）が異なっていても、無線通信端末が自律分散的に送信タイミングを適正化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る無線通信端末は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、周期的に発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末であって、前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、前記パケット受信手段により受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得手段と、前記第１の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、前記第１の情報取得手段により取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識手段と、前記第１の他端末認識手段により認識された他端末、及び自局について、伝送レートの低い端末から順に、パケットの発生周期に対応した所定の周期における、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第１のスケジューリング手段と、を備えることを特徴とする。これにより、無線通信端末は、伝送レートが異なる他の無線通信端末が存在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することが可能となる。
【０００９】
また、本発明に係る無線通信端末は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末であって、前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、前記パケット受信手段により受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第２の情報取得手段と、前記第２の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第２の他端末認識手段と、前記第２の他端末認識手段により認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定手段と、前記パケット発生周期推定手段により推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、該スケジューリング周期内にて、他端末及び自局の各々について、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第２のスケジューリング手段と、を備えることを特徴とする。これにより、パケット発生周期の異なる無線通信端末が存在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することが可能となる。
【００１０】
なお、パケット発生周期推定手段は、無線基地局からのパケットを所定時間受信し、受信したパケット内に記載された宛先MACアドレスを解読し、宛先MACアドレスが同じパケットごとにパケット発生周期を観測することによって、他端末についてのパケット発生周期を推定する構成とすることが望ましい。これにより、未知の音声コーデックを用いたVoIP端末が混在する場合でも、無線帯域を圧迫するオーバーヘッドを新たに発生させることなく、該VoIP端末のパケット発生周期を推定することが可能となる。
【００１１】
また、第２の情報取得手段は、パケット内に記載された伝送レート情報をさらに取得する構成とすることが望ましく、パケット発生周期推定手段は、コーデックの種類及び周期と、前記コーデックを用いてパケット化したときのパケット長とが対応付けられて記載されたテーブルを予め保持し、第２の情報取得手段によって取得された送信必要時間情報及び伝送レート情報に基づいてパケット長を算出し、算出されたパケット長をキーとして前記テーブルを参照することにより他端末のコーデック周期を求め、該コーデック周期よりパケット発生周期を推定する構成とすることが望ましい。これによって、無線基地局からの下り音声パケットを１つでも受信できれば、当該パケットの宛先端末が利用している音声コーデックを認識可能となり、結果として無線帯域を圧迫するオーバーヘッドを新たに発生させることなく、該宛先端末のパケット発生周期を認識できる。
【００１２】
また、パケット発生周期推定手段は、自局の利用しているコーデック周期又はパケット発生周期を記載したパケットをブロードキャスト送信し、他端末からブロードキャスト送信されたパケットを受信し解析することで、他端末のパケット発生周期を推定する構成とすることが望ましい。これにより、未知のコーデックを用いている端末が混在する場合でも、一定期間複数のデータパケットを観測することなく、該端末のパケット発生周期を認識できる。
【００１３】
また、パケット長が同じ複数の無線通信端末がグループ化され、各グループ内にて所定の１つの無線通信端末のパケット発生周期推定手段のみが、自局の利用しているコーデック周期又はパケット発生周期を記載したパケットをブロードキャスト送信する構成とすることが望ましい。これにより、未知のコーデックを用いている端末が混在する場合でも、一定期間複数のデータパケットを観測することなく、また、無線帯域を圧迫する新たなオーバーヘッドの発生を最小限に抑制して、該端末のパケット発生周期を認識できる。
【００１４】
また、第２のスケジューリング手段は、パケット発生周期推定手段により推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期について、パケット発生周期が同じ端末同士でグループ化し、各グループ内にて、各端末の前記時間算出手段により算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の長さを各端末への仮帯域利用期間として、MACアドレス順に各端末に対し仮帯域利用期間を設定し、設定された全グループの全ての仮帯域利用期間について、前記仮帯域利用期間開始時刻の早い方から順に、各端末の仮帯域利用期間を最終的な帯域利用期間として設定していき、設定しようとする仮帯域利用期間の時刻に既に他の帯域利用期間が設定されている場合、該他の帯域利用期間の後続に、前記設定しようとする仮帯域利用期間を最終的な帯域利用期間として設定する構成とすることが望ましい。これにより、異なるパケット発生周期の端末が混在する場合でも、各端末のパケット送信間隔の揺らぎを最小限に抑制した送信タイミング割り当てが可能となる。
【００１５】
本発明に係る無線通信端末は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末であって、前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、前記パケット受信手段により受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得手段と、前記第１の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、前記第１の情報取得手段により取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識手段と、前記第１の他端末認識手段により認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定手段と、前記パケット発生周期推定手段により推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、他端末及び自局の各々について、伝送レートの低い端末から順に、前記スケジューリング周期内にて、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第３のスケジューリング手段と、を備えることを特徴とする。これにより、伝送レートとパケット発生周期の両方が共に異なる無線通信端末が混在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することが可能となる。
【００１６】
本発明に係る無線通信端末は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間でパケットが送受信され、前記複数の無線通信端末には、第１の変調方式のみをサポート可能な第１の無線通信端末と、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式及び該第１の変調方式をサポート可能な第２の無線通信端末とが混在する無線システムにて、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う前記無線通信端末であって、前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信手段と、前記パケット受信手段により受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第３の情報取得手段と、前記第３の情報取得手段により取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出手段と、前記受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式と同じ変調方式をサポート可能な他端末の存在を認識する第３の他端末認識手段と、前記第３の他端末認識手段により認識された他端末、及び自局について、前記第１の無線通信端末、前記第２の無線通信端末の順番で、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第４のスケジューリング手段と、を備えることを特徴とする。これにより、サポート可能な変調方式が異なる無線通信端末が混在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することが可能となる。
【００１７】
なお、上述した無線通信端末に係る発明は、以下のように、無線通信方法に係る発明として記述することもでき、同様の作用・効果を奏する。
【００１８】
本発明に係る無線通信方法は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、周期的に発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、第１の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得ステップと、時間算出手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、第１の他端末認識手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識ステップと、第１のスケジューリング手段が、前記第１の他端末認識ステップにて認識された他端末、及び自局について、伝送レートの低い端末から順に、パケットの発生周期に対応した所定の周期における、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第１のスケジューリングステップと、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る無線通信方法は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、第２の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第２の情報取得ステップと、時間算出手段が、前記第２の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、第２の他端末認識手段が、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第２の他端末認識ステップと、パケット発生周期推定手段が、前記第２の他端末認識ステップにて認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定ステップと、第２のスケジューリング手段が、前記パケット発生周期推定ステップにて推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、該スケジューリング周期内にて、他端末及び自局の各々について、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第２のスケジューリングステップと、を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る無線通信方法は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間で、異なる周期で発生するパケットが異なる伝送レートで送受信される無線システム内に設けられ、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、第１の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットを解析し、パケット内に記載された伝送レート情報を取得するとともに、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第１の情報取得ステップと、時間算出手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、第１の他端末認識手段が、前記第１の情報取得ステップにて取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下か否かを判定し、取得された伝送レートが自局の使用している伝送レート以下の場合、前記パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで他端末の存在を認識する第１の他端末認識ステップと、パケット発生周期推定手段が、前記第１の他端末認識ステップにて認識された他端末についてのパケット発生周期を推定するパケット発生周期推定ステップと、第３のスケジューリング手段が、前記パケット発生周期推定ステップにて推定された他端末についてのパケット発生周期及び自局のパケット発生周期における公倍数をスケジューリング周期とし、他端末及び自局の各々について、伝送レートの低い端末から順に、前記スケジューリング周期内にて、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第３のスケジューリングステップと、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る無線通信方法は、１つの無線基地局と複数の無線通信端末間でパケットが送受信され、前記複数の無線通信端末には、第１の変調方式のみをサポート可能な第１の無線通信端末と、前記第１の変調方式とは異なる第２の変調方式及び該第１の変調方式をサポート可能な第２の無線通信端末とが混在する無線システムにて、仮想キャリアセンスにより無線帯域割り当てを行うパケット伝送方式に基づくパケット送信を行う前記無線通信端末、により実行される無線通信方法であって、パケット受信手段が前記無線基地局からのパケットを受信するパケット受信ステップと、第３の情報取得手段が、前記パケット受信ステップにて受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケットを解析し、パケット内に記載された該パケットの送信に必要な送信必要時間情報を取得する第３の情報取得ステップと、時間算出手段が、前記第３の情報取得ステップにて取得された送信必要時間情報に基づいて、パケットの送受信手順に必要な時間を算出する時間算出ステップと、第３の他端末認識手段が、前記受信されたパケットが、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式に基づくパケットであり認識可能な場合、該パケット内に記載された宛先MACアドレスを解読することで、自己の無線通信端末でサポート可能な変調方式と同じ変調方式をサポート可能な他端末の存在を認識する第３の他端末認識ステップと、第４のスケジューリング手段が、前記第３の他端末認識ステップにて認識された他端末、及び自局について、前記第１の無線通信端末、前記第２の無線通信端末の順番で、帯域利用期間が未設定の期間に対し、前記算出されたパケットの送受信手順に必要な時間以上の帯域利用期間を設定する第４のスケジューリングステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、VoIPのように周期的にパケットを送信する必要のあるアプリケーションを無線LANで用いるに当たり、複数の無線通信端末間で、端末属性（伝送レート、パケット発生周期、サポート可能な変調方式）が異なっていても、無線通信端末が自律分散的に送信タイミングを適正化することができ、通信品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、周期的にパケットが発生するアプリケーションとしてVoIPを例にとり、VoIPを無線LANで用いる際に本発明を適用した場合の実施形態を示す。本発明を適用した無線通信端末（VoIP端末ともいう）は、図１に示すハードウェア構成と図２に示す機能ブロック構成を有する。
【００２４】
図１に示すように、無線通信端末100は、さまざまな情報処理を行うCPU101、ROM102、RAM103、情報入力用のボタン等の操作部104、CSMA/CA方式による無線通信を行う無線通信部105、及びディスプレイ106を備えている。
【００２５】
図２に示すように、無線通信端末100は、後述するパケット受信部201、解析部202、パケット発生周期推定部203、同セル内端末リスト作成部204、帯域利用期間スケジューリング部205、送信優先度管理部206、時刻管理部207、及びパケット送信制御部208を備えている。
【００２６】
このうちパケット受信部201は、図１の無線通信部105に実装される。パケット受信部201は、他の無線通信端末（以下「他端末」ともいう）及びアクセスポイント（Access  Point：以下「AP」という）からパケットを受信する機能を有する。パケット受信部201により受信されたパケットが、他端末からの利用コーデック通知用ブロードキャストパケット又は他端末宛のVoIPパケットであれば、パケット受信部201はパケット発生周期推定部203に当該パケットを送る。
【００２７】
解析部202は、図１の無線通信部105に実装される。解析部202は、自己の無線通信端末100（以下「自局」ともいう）で受信されたパケットの伝送レート、変調方式、当該パケット送信に必要な時間、当該パケットの送信元MACアドレス、及び当該パケットの宛先MACアドレスの情報を取得する。送信元MACアドレスが自局の通信している無線基地局のMACアドレスと一致すれば、解析部202は伝送レート、変調方式、当該パケット送信に必要な時間、及び当該パケットの送信元MACアドレス情報を同セル内端末リスト作成部204に送る。
【００２８】
パケット発生周期推定部203は、図１のCPU101、ROM102及びRAM103に実装される。パケット発生周期推定部203は、後述する推定処理により得られた他端末のパケット発生周期情報を同セル内端末リスト作成部204に送る。
【００２９】
同セル内端末リスト作成部204は、図１のCPU101、ROM102及びRAM103に実装される。同セル内端末リスト作成部204は、他端末のMACアドレス、パケット発生周期、伝送レート、変調方式、パケット発生周期情報を帯域利用期間スケジューリング部205に送るとともに、後述する図５〜図７のような同セル内端末リストを作成する。
【００３０】
帯域利用期間スケジューリング部205は、CPU101、ROM102及びRAM103に実装される。帯域利用期間スケジューリング部205は、同セル内に存在する端末に、排他的又は優先的に送信権を得られる期間を割り当て可能なスケジュールを算出する。この帯域利用期間スケジューリング部205は、算出したスケジュールを参照し、自局が割り当てられた帯域利用期間情報を送信優先度管理部206に送る。
【００３１】
時刻管理部207は、無線通信部105に実装されるタイマである。
【００３２】
送信優先度管理部206は、無線通信部105に実装される。送信優先度管理部206は、時刻管理部207から得られた現在時刻情報と、帯域利用期間スケジューリング部205から得られた自局の帯域利用期間情報とを参照し、送信パラメータ情報をパケット送信制御部208に送る。
【００３３】
パケット送信制御部208は、無線通信部105に実装される。パケット送信制御部208は、送信優先度管理部206から得られた送信パラメータ情報を元に実際にパケット送信を行う。
【００３４】
なお、上記のパケット受信部201は、本発明に係るパケット受信手段に相当し、パケット発生周期推定部203は、本発明に係るパケット発生周期推定手段に相当する。解析部202は、本発明に係る第１の情報取得手段、第２の情報取得手段、時間算出手段、及び第１〜第３の他端末認識手段に相当する。同セル内端末リスト作成部204及び帯域利用期間スケジューリング部205は、第１〜第４のスケジューリング手段に相当する。
【００３５】
さて、以下では、上記のような構成を持つ複数の無線通信端末と、APとを含んで構成された無線LANネットワークにおける無線通信制御処理を、下記４つの場合それぞれについて説明する。即ち、第１実施形態として、伝送レートが異なる無線通信端末が混在し音声コーデックは全端末とも同じものを利用している場合について説明し、第２実施形態として、音声コーデックが異なる無線通信端末が混在し伝送レートは全端末とも同じものを利用している場合について説明する。さらに、第３実施形態として、伝送レートも音声コーデックも共に異なる無線通信端末が混在する場合について説明し、第４実施形態として、サポート可能な変調方式が異なる無線通信端末が混在する場合について説明する。
【００３６】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態として、伝送レートが異なる無線通信端末が混在し音声コーデックは全端末とも同じものを利用している場合について説明する。
【００３７】
図３のように１つの無線基地局であるAP1と複数台の無線通信端末とが無線LANネットワークを構成しているとする。ここでは、複数台の無線通信端末を区別するために、STA1〜STA5と呼ぶ。各無線通信端末のMACアドレス及び伝送レートは、図３にて括弧内に記載したように、STA1についてはMACアドレスがxx:xx:07、伝送レートが2Mbpsであり、STA2についてはMACアドレスがxx:xx:03、伝送レートが5.5Mbpsであり、STA3についてはMACアドレスがxx:xx:06、伝送レートが5.5Mbpsである。また、STA4についてはMACアドレスがxx:xx:01、伝送レートが11Mbps)であり、STA5についてはMACアドレスがxx:xx:02、伝送レートが11Mbpsである。なお、図３には無線通信端末は５台しか記述していないが、無線通信端末の数は適切な如何なる値でもよい。また、各無線通信端末は図１のハードウェア構成および図２の機能ブロック構成を持つ。
【００３８】
また、AP1と各無線通信端末は、IEEE802.11b、ショートプリアンブルモードで通信しており、全ての無線通信端末は音声コーデックG.711、コーデック周期20msでVoIP通信を行っているとする。
【００３９】
さらに、AP1及び各無線通信端末は、IEEE802.11e  EDCAとU-APSD(Unscheduled-Automatic  Power  Save  Delivery)を実装しているとする。U-APSDは、APが無線通信端末からの上りパケット受信をトリガとして、当該端末宛に下りパケットを送信するプロトコルである。なお、本実施形態では、音声コーデックがG.711で、コーデック周期が20msである場合を説明するが、コーデックの種類及びその周期は、他の適切な如何なるものでもよい。
【００４０】
以下、各無線通信端末が自律分散的に送信スケジューリングを行う際の動作を図４に基づいて説明する。図４には各無線通信端末により実行される処理動作を示す。ここで、送信スケジューリングは音声コーデック周期の20msで行われる。なぜならパケット発生周期は20msであるため、当該20msでスケジューリングすれば、その後は当該スケジュールを繰り返せばよいからである。
【００４１】
各無線通信端末は、AP1からの自局宛下りパケットおよび他端末宛下りパケット（以下、「下りパケット」という）内のPLCPヘッダ内における、当該下りパケットの伝送レートが記述された”SIGNAL”フィールドと、MACヘッダ以降のパケットを送信するための送信必要時間が記述された”LENGTH”フィールドとを参照し、伝送レート情報と送信必要時間情報を取得する（図４のステップＳ１）。
【００４２】
次に、各無線通信端末は、以下のようにして自局に割り当てられる帯域利用期間を算出する（ステップＳ２）。即ち、当該下りパケットのLENGTHフィールド内に記述された送受信時間に、ショートプリアンブル(72μs)、Ackの送信時間、及びCSMA/CAに伴う送信待ち時間を加えたものが、無線通信端末とAP間でやり取りされる１パケットあたりの送受信手順に必要な時間として算出される。ここで、本実施形態のAP1及び各無線通信端末はU-APSDを実装しているので、上りパケットの送受信手順と下りパケットの送受信手順とを連続した手順とすることが出来る。従って、上りVoIPパケットと下りVoIPパケットの無線通信端末とAP間の１往復あたりの送受信手順に必要な時間は、１パケットあたりの送受信手順に必要な時間の２倍の時間として算出される。
【００４３】
ここで、各無線通信端末は、取得した伝送レートが自局の用いている伝送レート以下か否かを判定し（ステップＳ３）、取得した伝送レートが自局の伝送レートより高ければ処理を終了する。なぜなら、伝送レートが自局の伝送レートより高いパケットについては、MACヘッダ以降の情報は物理的に読めないからである。
【００４４】
ステップＳ３で、取得した伝送レートが自局の伝送レート以下と判定された場合、各無線通信端末は、当該下りパケットのMACヘッダ内の情報を参照し、当該下りパケットのMACヘッダの送信元アドレスが、自局が通信しているAPのMACアドレスと同じか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、同じでないと判定されれば処理を終了するが、同じと判定された場合、各無線通信端末は、当該下りパケットのMACヘッダ内の宛先MACアドレスを読む（ステップＳ５）。これにより、MACアドレスを識別子として、同セル内に存在する無線通信端末を認識することが出来る。
【００４５】
そして、各無線通信端末は、上記の認識で得られた情報に基づいて、同セル内に存在する無線通信端末のリストである同セル内端末リストを作成する（ステップＳ６）。ただし、自局の伝送レートよりも高い伝送レートを用いて通信している他端末の識別は出来ないため、本実施形態ではSTA1が保持する同セル内端末リストは図５のリスト、STA2,3が保持する同セル内端末リストは図６のリスト、STA4,5が保持する同セル内端末リストは図７のリストとなり、保持される同セル内端末リストが無線通信端末によって異なることになる。
【００４６】
各無線通信端末は、同セル内端末リストの作成後、同セル内端末リスト内の端末を伝送レートの低い順、MACアドレスの昇順に並べ替えることで、最終的な帯域利用期間スケジューリングテーブルを作成する（ステップＳ７）。本実施形態では、STA1が作成するスケジューリングテーブルは図８のテーブル、STA2,3が作成するスケジューリングテーブルは図９のテーブル、STA4,5が作成するスケジューリングテーブルは図１０のテーブルとなる。ここで、図８〜図１０に示す各テーブルにおいて、「帯域利用開始時刻」は所定のスケジュール周期の開始時刻を０とした相対時刻表記であり、この帯域利用開始時刻は端末リスト内に記載された帯域利用期間から算出される。例えばMACアドレスがxx:xx:03のSTA2の帯域利用開始時刻は、MACアドレスxx:xx:07のSTA1の帯域利用期間が2640μsであることから算出される。MACアドレスがxx:xx:06のSTA3の帯域利用開始時刻は、さらにSTA2の帯域利用期間である1440μs後に設定されるため、2640＋1440＝4080μsと算出される。
【００４７】
以上のように伝送レートの低い端末から順に帯域利用期間を割り当てると、以下のような利点がある。例えば本実施形態では2Mbpsで通信しているSTA1は、5.5Mpbsや11Mbpsで通信している端末が何台存在するかを認識できない。しかし、5.5Mbpsで通信している端末STA2、STA3は、2Mbpsで通信しているSTA1の存在を認識できる。従って、伝送レートの低い端末から順に帯域利用期間を割り当てる、という約束事を予め決めておけば、STA2、STA3はSTA1用に設定された帯域利用期間終了後に自局の帯域利用期間を設定可能となる。逆に、伝送レートが高い端末から順に帯域利用期間を設定しようとすると、2MbpsのSTA1は、11Mbps及び5.5Mbpsで通信中の端末の台数が分からないため、他の端末の帯域利用期間と重ならないように自局用の帯域利用期間の開始時刻を算出することができない。
【００４８】
各無線通信端末において上記のように送信スケジューリングを行うことにより、図１１のように整理されたシーケンスを実現することができる。なお、図１１では無線通信端末とAPの間で送受信されるパケットのシーケンスに加えて、各端末の時系列的に変化する送信優先度を線図Ｐ１〜Ｐ５によって示している。各端末において、送信優先度が高くなっている（即ち、ハイレベルになっている）期間が当該端末の帯域利用期間に相当する。このように第１実施形態によれば、無線通信端末は伝送レートが異なる他の無線通信端末が存在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することができる。
【００４９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態として、音声コーデックが異なる無線通信端末が混在し伝送レートは全端末とも同じものを利用している場合について説明する。
【００５０】
図１２のように１つの無線基地局であるAP2と複数台の無線通信端末とが無線LANネットワークを構成しているとする。ここでは、複数台の無線通信端末を区別するために、STA11〜STA15と呼ぶ。各無線通信端末のMACアドレス及び音声コーデックは、図１２にて括弧内に記載したように、STA11についてはMACアドレスがxx:xx:11、音声コーデックがG.711で20ms周期とされ、STA12についてはMACアドレスがxx:xx:12、音声コーデックがG.711で20ms周期とされ、STA13についてはMACアドレスがxx:xx:13、音声コーデックがG.711で20ms周期とされている。STA14についてはMACアドレスがxx:xx:14、音声コーデックがG.729で30ms周期とされ、STA15についてはMACアドレスがxx:xx:15、音声コーデックがG.729で30ms周期とされている。なお、図１２には無線通信端末は５台しか記述していないが、無線通信端末の数は適切な如何なる値でもよい。また、各無線通信端末は図１のハードウェア構成および図２の機能ブロック構成を持つ。
【００５１】
また、AP2と各無線通信端末は、IEEE802.11b、ショートプリアンブルモードで通信しており、全ての無線通信端末は伝送レート11MbpsでVoIP通信を行っているとする。
【００５２】
さらに、AP2及び各無線通信端末は、IEEE802.11e  EDCAと、前述したU-APSDを実装しているとする。なお、本実施形態では、伝送レート11Mbpsとして説明するが、伝送レートは他の適切な如何なるものでもよい。
【００５３】
以下、各無線通信端末が自律分散的に送信スケジューリングを行う際の動作を図１３に基づいて説明する。図１３には各無線通信端末により実行される処理動作を示す。
【００５４】
各無線通信端末は、AP2からの自局宛下りパケットおよび他端末宛下りパケット（以下、「下りパケット」という）内のPLCPヘッダ内における”LENGTH”フィールドを参照し、送信必要時間情報を取得する（図１３のステップＳ１１）。
【００５５】
次に、各無線通信端末は、以下のようにして自局に割り当てられる帯域利用期間を算出する（ステップＳ１２）。即ち、当該下りパケットのLENGTHフィールド内に記述された送受信時間に、ショートプリアンブル(72μs)、Ackの送信時間、及びCSMA/CAに伴う送信待ち時間を加えたものが、無線通信端末とAP間でやり取りされる１パケットあたりの送受信手順に必要な時間として算出される。ここで、本実施形態のAP2及び各無線通信端末はU-APSDを実装しているので、上りパケットの送受信手順と下りパケットの送受信手順とを連続した手順とすることが出来る。従って、上りVoIPパケットと下りVoIPパケットの無線通信端末とAP間の１往復あたりの送受信手順に必要な時間は、１パケットあたりの送受信手順に必要な時間の２倍の時間として算出される。
【００５６】
ここで、各無線通信端末は、当該下りパケットのMACヘッダ内の情報を参照し、当該下りパケットのMACヘッダの送信元アドレスが、自局が通信しているAPのMACアドレスと同じか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、同じでないと判定されれば処理を終了するが、同じと判定された場合、各無線通信端末は、当該下りパケットのMACヘッダ内の宛先MACアドレスを読む（ステップＳ１４）。これにより、MACアドレスを識別子として、同セル内に存在する無線通信端末を認識することが出来る。
【００５７】
その後、各無線通信端末は、他端末のパケット発生周期を以下のようにして推定する（ステップＳ１５）。即ち、本実施形態のようにVoIPにおいてはパケット発生周期はコーデック周期と同等になる。しかし、AP2と無線通信端末の間でやり取りされる音声パケット内にはコーデックの種類やそのコーデック周期を記述されていないため、他端末のコーデック周期を認識するためには、他端末のコーデック周期を推定する必要がある。以下、採用可能な３通りの推定手法について説明する。
【００５８】
１つ目として、AP2と他端末との間でやり取りされるパケットを、ある期間観測することによって、他端末のコーデック周期を推定してもよい。例えば、コーデック周期が30msのSTA14は、他端末とAP2の間で送受信される複数のパケットを受信しつづけることにより、20ms周期でパケットを送受信している端末の存在を推定することが出来る。これにより、STA14は自局のように30msで送受信している端末の他に、コーデック周期が20msの端末が存在することを推定することが出来る。
【００５９】
２つ目として、AP2から他端末へ向けて送信された下りパケットを受信し、該パケットのパケット長に基づいて他端末のコーデック周期を推定してもよい。例えば、コーデック周期が30msのSTA14が、AP2からSTA11宛の下りパケットを受信したとする。このときSTA14は、当該下りパケット内のPLCPヘッダ内における、当該パケットの伝送レートが記述された”SIGNAL”フィールドと、MACヘッダ以降のパケットを送信するための送信必要時間が記述された”LENGTH”フィールドとを参照し、伝送レート情報と送信必要時間情報を取得する。そして、STA14は、伝送レートと送信必要時間とを乗算することで、パケット長を求めることができる。これによりSTA14は、AP2からSTA11宛のMACヘッダ以降のパケット長が1888[bit]と算出したとする。ここで、STA14が予め、音声コーデックG.711のコーデック周期20msによりパケット長は1888[bit]であるという情報を保持していれば、コーデック周期が20msの端末が存在していることを推定することができる。
【００６０】
３つ目として、パケット発生周期通知用ブロードキャストによって、他端末のコーデック周期を推定してもよい。例えばSTA11は、自局のコーデック周期が20msであると記載したブロードキャストパケットを送信する。送信されたブロードキャストパケットは、他の無線通信端末全てに送信されるので、他端末は上記ブロードキャストパケットを受信することにより、STA11が20msのコーデック周期を用いていることを認識することができる。即ち、この場合は、推定ではなく、他端末のコーデック周期を認識することができる。なお、この場合、コーデック周期を通知するためのブロードキャストパケットは、全ての端末が送信する必要はない。例えば、STA11,12,13のグループとSTA14,15のグループはそれぞれ同じコーデックを用いているので、PLCPヘッダ内のLENGTHフィールドから認識できるパケット長が等しい。従って、パケット長が同じ端末が存在する場合は、例えば、当該グループ内において１つの端末のみ（例えばMACアドレスの最も小さい端末のみ）がブロードキャストパケットを送信すればよい。なお、グループ内における１つの端末は、当該グループ内のどの適切な如何なる端末であってもよい。例えばSTA15は、コーデック周期通知のためのブロードキャストパケットをSTA11から受信することによりSTA11が20ms周期の端末であることを認識できるが、同時に、パケット長がSTA11と等しいSTA12,13も、STA11と同様に20msの端末であることを認識できる。なお、ここでSTA11,12,13が等しいパケット長であることは、前述したように、AP2からの下りパケットPLCPヘッダ内におけるLENGTHフィールドの情報により認識できる。このように、必ずしも全ての端末がブロードキャストしなくてもよいことにより、ブロードキャストパケットの送受信によって無線帯域が圧迫される影響を抑制することができる。
【００６１】
各無線通信端末は、以上のようにパケット発生周期を推定することで、図１４のような同セル内端末リストを作成する（ステップＳ１６）。
【００６２】
そして、各無線通信端末は、各端末のパケット発生周期の公倍数の長さの周期によって帯域利用期間の割り当てスケジューリングを行う（ステップＳ１７）。本実施形態では、パケット発生周期20msの端末とパケット発生周期30msの端末とが混在するので、20msと30msの公倍数の長さの周期60msでスケジューリングを行う。従って、スケジューリング周期60msにおいて20msの端末は３つ（60ms／20ms＝３）の帯域利用期間を割り当て、30msの端末は２つ（60ms／30ms＝２）の帯域利用期間を割り当てる。従って、端末によって割り当てる帯域利用期間の数が異なるため、単純にMACアドレスの順に割り当てることは出来ない。さらに、その割り当て方もコーデック周期が20ms周期の端末は出来る限り帯域利用期間を20msに近い間隔で、コーデック周期が30ms周期の端末は出来る限り帯域利用期間を30msに近い間隔で割り当てる必要がある。なぜなら、音声等のリアルタイム系アプリケーションでは遅延揺らぎが品質に大きく影響を及ぼすからである。
【００６３】
以下、各端末への帯域利用期間の割り当て手法について説明する。各端末への帯域利用期間割り当てスケジューリングは図１５によって説明され、その際に各端末が行う割り当て手順は図１６に示される。
【００６４】
まず、各無線通信端末は、同セル内端末リスト内端末を、コーデック周期が同じ端末同士でグループ化し（図１６のステップＳ２１）、グループ内でMACアドレスの昇順に仮帯域利用期間を割り当てる（ステップＳ２２）。なお、ここではグループ内においてMACアドレスの昇順に割り当てを行ったが、これは他の適切な如何なる方法であっても良い。また、このときのスケジュール期間は、パケット発生周期20msと30msの公倍数である60msとし、さらに各無線通信端末へ割り当てた仮帯域利用期間はコーデック周期間隔とする。このようにすれば、STA11,12,13のグループについては仮帯域利用期間割り当てスケジューリングが図１５（ａ）のように表され、STA14,15のグループについては仮帯域利用期間割り当てスケジューリングが図１５（ｂ）のように表される。これら図１５（ａ）、（ｂ）に示す仮帯域利用期間割り当てスケジューリングは、パケット発生周期に対して遅延揺らぎが発生しないように帯域利用期間を設定した理想的なスケジューリングである。
【００６５】
しかし、実際には、上記２つのグループが混在しているため、このままではグループ間で帯域利用期間が重なってしまい、同時刻に２つ以上の帯域利用期間が設定されるという問題が発生するおそれがある。
【００６６】
そこで、各無線通信端末の遅延揺らぎの発生が出来る限り公平になり、且つ、発生する遅延揺らぎが出来る限り小さくなるように、仮帯域利用期間割り当てスケジューリングを最終的な帯域利用期間割り当てスケジューリングに移行する必要がある。そのために、各無線通信端末は、以下のように最終的なスケジューリングを行う。
【００６７】
即ち、各無線通信端末は、図１５（ａ）、（ｂ）において開始時刻の早い仮帯域利用期間の順に割り当て番号(1)、(2)、…(n)を付与する（図１６のステップＳ２３）。図１５の括弧内に示す番号が割り当て番号に相当する。
【００６８】
その後、以下のように、割り当て番号の順に仮帯域利用期間を最終的な帯域利用期間へ設定していく。まず、変数iを初期値としての「１」に設定する（ステップＳ２４）。そして、割り当て番号(i)の仮帯域利用期間（以下「仮帯域利用期間(i)」という）を最終的な帯域利用期間へ設定するよう試みて（ステップＳ２５）、このとき、仮帯域利用期間(i)の時刻に既に他の最終的な帯域利用期間が設定されているか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【００６９】
ここで、仮帯域利用期間(i)の時刻に既に他の最終的な帯域利用期間が設定されている場合は、既に設定されている他の帯域利用期間の後続に、仮帯域利用期間(i)を最終的な帯域利用期間として設定する（ステップＳ２７）。
【００７０】
一方、ステップＳ２６で、仮帯域利用期間(i)の時刻に既に他の最終的な帯域利用期間が設定されていない場合は、仮帯域利用期間(i)をそのまま最終的な帯域利用期間として設定する（ステップＳ２８）。
【００７１】
そして、変数iを１つインクリメントし（ステップＳ２９）、以後、変数iが全割り当て番号の末尾nを超えたと判定されるまで、個々の仮帯域利用期間に対し割り当て番号順に、上記ステップＳ２５〜Ｓ２９の処理を繰り返し実行する。
【００７２】
具体的には、最初、変数iは１なので、割り当て番号(1)の仮帯域利用期間に対し、上記ステップＳ２５〜Ｓ２９の処理が実行される。最初は、ステップＳ２６では否定判定され、ステップＳ２８において、図１５に示すように割り当て番号(1)の仮帯域利用期間がそのまま最終的な帯域利用期間へと設定される。
【００７３】
次に、割り当て番号(2)の仮帯域利用期間については、図１５に示すように同時刻に既に割り当て番号(1)の帯域利用期間が設定されている。このため、ステップＳ２６では肯定判定され、ステップＳ２７において、割り当て番号(2)の仮帯域利用期間は、割り当て番号(1)の帯域利用期間の後続に設定されることとなる。以後、割り当て番号(3)以降の仮帯域利用期間についても同様の手順で、上記ステップＳ２５〜Ｓ２９の処理が実行される。そして、全ての割り当て番号(i)の帯域利用期間について処理が終了すると、ステップＳ３０で肯定判定され、図１６の処理を終了する。
【００７４】
以上説明した図１６の処理によって、異なるコーデック周期の端末が混在した環境においても、図１５（ｃ）に示すような遅延揺らぎを可能な限り抑制した最終的なスケジュールが完成する。
【００７５】
各無線通信端末において上記のように送信スケジューリングを行うことにより、図１７のように整理されたシーケンスを実現することができる。なお、図１７では無線通信端末とAPの間で送受信されるパケットのシーケンスに加えて、各端末の時系列的に変化する送信優先度を線図Ｐ１１〜Ｐ１５によって示している。各端末において、送信優先度が高くなっている（即ち、ハイレベルになっている）期間が当該端末の帯域利用期間に相当する。このように第２実施形態によれば、パケット発生周期の異なる無線通信端末が存在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することができる。
【００７６】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態として、伝送レートも音声コーデックも共に異なる無線通信端末が混在する場合について説明する。
【００７７】
図１８のように１つの無線基地局であるAP3と複数台の無線通信端末とが無線LANネットワークを構成しているとする。ここでは、複数台の無線通信端末を区別するために、STA21〜STA25と呼ぶ。各無線通信端末のMACアドレス、伝送レート及び音声コーデックは、図１８にて括弧内に記載したように、STA21についてはMACアドレスがxx:xx:26、音声コーデックがG.711で20ms周期、伝送レートが5.5Mbpsであり、STA22についてはMACアドレスがxx:xx:27、音声コーデックがG.729で30ms周期、伝送レートが5.5Mbpsである。また、STA23についてはMACアドレスがxx:xx:23、音声コーデックがG.711で20ms周期、伝送レートが11Mbpsであり、STA24についてはMACアドレスがxx:xx:24、音声コーデックがG.729で30ms周期、伝送レートが11Mbpsであり、STA25についてはMACアドレスがxx:xx:25、音声コーデックがG.729で30ms周期、伝送レートが11Mbpsである。なお、図１８には無線通信端末は５台しか記述していないが、無線通信端末の数は適切な如何なる値でもよい。また、各無線通信端末は図１のハードウェア構成および図２の機能ブロック構成を持つ。
【００７８】
また、AP3と各無線通信端末は、IEEE802.11b、ショートプリアンブルモードで通信しているものとする。さらに、AP3及び各無線通信端末は、IEEE802.11e  EDCAと、前述したU-APSDを実装しているとする。
【００７９】
以下、各無線通信端末が自律分散的に送信スケジューリングを行う際の動作を図１９に基づいて説明する。図１９には各無線通信端末により実行される処理動作を示す。
【００８０】
各無線通信端末は、AP3からの自局宛下りパケットおよび他端末宛下りパケット内のPLCPヘッダ内における、当該パケットの伝送レートが記述された”SIGNAL”フィールドと、MACヘッダ以降のパケットを送信するための送信必要時間が記述された”LENGTH”フィールドとを参照し、伝送レート情報と送信必要時間情報を取得する（図１９のステップＳ３１）。
【００８１】
次に、各無線通信端末は、以下のようにして自局に割り当てられる帯域利用期間を算出する（ステップＳ３２）。即ち、LENGTHフィールド内に記述された送受信時間に、ショートプリアンブル(72μs)、Ackの送信時間、及びCSMA/CAに伴う送信待ち時間を加えたものが、無線通信端末とAP間でやり取りされる１パケットあたりの送受信手順に必要な時間として算出される。ここで、本実施形態のAP3及び各無線通信端末はU-APSDを実装しているので、上りパケットの送受信手順と下りパケットの送受信手順とを連続した手順とすることが出来る。従って、上りVoIPパケットと下りVoIPパケットの無線通信端末とAP間の１往復あたりの送受信手順に必要な時間は、１パケットあたりの送受信手順に必要な時間の２倍の時間として算出される。
【００８２】
ここで、各無線通信端末は、取得した伝送レートが自局の用いている伝送レート以下か否かを判定し（ステップＳ３３）、取得した伝送レートが自局の伝送レートより高ければ処理を終了する。なぜなら、伝送レートが自局の伝送レートより高いパケットについては、MACヘッダ以降の情報は物理的に読めないからである。
【００８３】
ステップＳ３３で、取得した伝送レートが自局の伝送レート以下と判定された場合、各無線通信端末は、当該パケットのMACヘッダ内の情報を参照し、当該パケットのMACヘッダの送信元アドレスが、自局が通信しているAPのMACアドレスと同じか否かを判定する（ステップＳ３４）。ここで、同じでないと判定されれば処理を終了するが、同じと判定された場合、各無線通信端末は、当該パケットのMACヘッダ内の宛先MACアドレスを読む（ステップＳ３５）。これにより、MACアドレスを識別子として、同セル内に存在する無線通信端末を認識することが出来る。
【００８４】
その後、各無線通信端末は、他端末のパケット発生周期を推定する（ステップＳ３６）。本実施形態のようにVoIPにおいては、パケット発生周期はコーデック周期と同等になる。しかし、AP2と無線通信端末の間でやり取りされる音声パケット内にはコーデックの種類やそのコーデック周期を記述されていないため、他端末のコーデック周期を認識するためには、他端末のコーデック周期を推定する必要がある。他端末のコーデック周期の推定手法については、第２実施形態で述べた何れかの推定手法を採用することができる。なお、前述した他端末のパケット発生周期の推定手法では、MACアドレスによって端末の識別をしなくても、実現可能である。従って、自局よりも高い伝送レートの端末が自局と異なるパケット発生周期で送受信していても、そのパケット発生周期の推定は可能である。
【００８５】
各無線通信端末は、推定で得られたパケット発生周期を用いて、図２０、図２１のような同セル内端末リストを作成する（ステップＳ３７）。各無線通信端末は、伝送レートが自己の伝送レートよりも高い他端末を識別できないため、作成される同セル内端末リストは各無線通信端末によって異なることとなり、本実施形態においてSTA21,22は、図２０に示す同セル内端末リストを作成し、STA23,24,25は、図２１に示す同セル内端末リストを作成することになる。
【００８６】
そして、各無線通信端末は、各無線通信端末のパケット発生周期の公倍数の長さの周期によって帯域利用期間の割り当てスケジューリングを行う（ステップＳ３８）。本実施形態では、パケット発生周期20msの端末とパケット発生周期30msの端末とが混在するので、20msと30msの公倍数の長さの周期60msでスケジューリングを行う。従って、スケジューリング周期60msにおいて20msの端末は３つ（60ms／20ms＝３）の帯域利用期間を割り当て、30msの端末は２つ（60ms／30ms＝２）の帯域利用期間を割り当てる。従って、端末によって割り当てる帯域利用期間の数が異なるため、単純にMACアドレスの順に割り当てることは出来ない。さらに、その割り当て方もコーデック周期が20ms周期の端末は出来る限り帯域利用期間を20msに近い間隔で、コーデック周期が30ms周期の端末は出来る限り帯域利用期間を30msに近い間隔で割り当てる必要がある。なぜなら、音声等のリアルタイム系アプリケーションでは遅延揺らぎが品質に大きく影響を及ぼすからである。
【００８７】
さらに、伝送レートが5.5MbpsのSTA21,22は、伝送レートが11MbpsのSTA23,24,25を識別することが出来ない。従って、第１実施形態と同様に、伝送レートの低い端末から順に、帯域利用期間の割り当てを行う必要がある。
【００８８】
以下、図２２に示すスケジューリング手順、及び、図２３に示すスケジューリング算出のための各無線通信端末での計算手順を説明する。
【００８９】
初めに各無線通信端末は、伝送レートの同じ端末同士をグループ化する（図２３のステップＳ４１）。このとき、STA21,22は、自局よりも伝送レートの高い他端末(STA23,24,25)をグループ化の対象としない。これにより、伝送レート5.5MbpsのSTA21,22はグループ１としてグループIDが付与され、伝送レート11MbpsのSTA23,24,25はグループ２としてグループIDが付与される。また、変数kを初期値「１」に設定する。
【００９０】
その後、グループk内でコーデック周期が同じ端末同士をさらにサブグループ化する（ステップＳ４２）。なお、変数kは後述のステップＳ４６で１つインクリメントされるため、各グループにおいてサブグループ化が行われる。本実施形態では、STA21が属する5.5Mbps、20ms周期のサブグループＡ、STA22が属する5.5Mbps、30ms周期のサブグループＢ、STA23が属する11Mbps、20ms周期のサブグループＣ、STA24とSTA25が属する11Mbps、30ms周期のサブグループＤ、の計４つのサブグループが出来る。
【００９１】
次に、各無線通信端末は、各サブグループ内でMACアドレスの昇順に仮帯域利用期間を割り当て（ステップＳ４３）、グループk内において開始時刻の早い仮帯域利用期間の順に割り当て番号(1)、(2)、…(n)を付与する（ステップＳ４４）。図２２の括弧内に示す番号が割り当て番号に相当する。なお、ここではグループ内においてMACアドレスの昇順に割り当てを行ったが、これは他の適切な如何なる方法であっても良い。このときのスケジュール期間は公倍数である60msとし、さらに各端末へ割り当てた仮帯域利用期間はコーデック周期間隔とする。
【００９２】
その後、自局がグループkに属するか否かを判定し（ステップＳ４５）、自局がグループkに属していなければ、変数kを１つインクリメントした後（ステップＳ４６）、ステップＳ４２〜Ｓ４５の処理を再度実行する。そして、自局がグループkに属すると判定されたら、後述のステップＳ４７へ進む。
【００９３】
以上により、STA21のサブグループＡ、STA22のサブグループＢ、STA23のサブグループＣ、STA24,25のサブグループＤにおいて、それぞれ、仮帯域利用期間が、図２２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように割り当てられる。これらの仮帯域利用期間割り当てスケジューリングは、パケット発生周期に対して遅延揺らぎが発生しないように帯域利用期間を設定した理想的なスケジューリングである。
【００９４】
しかし、実際は、STA21,22から成るグループ１と、STA23,24,25から成るグループ２の計２つのグループが混在しているため、このままではグループ間で帯域利用期間の時刻が重なってしまう。従って、各端末の遅延揺らぎの発生が出来る限り公平になり、且つ、その際発生する遅延揺らぎが出来る限り小さくなるように、仮帯域利用期間割り当てスケジューリングを最終的な帯域利用期間割り当てスケジューリングに移行する必要がある。そのために、各無線通信端末は、以下のように、割り当て番号の順に仮帯域利用期間を最終的な帯域利用期間へ設定していく。
【００９５】
まず、変数iを初期値としての「１」に設定する（ステップＳ４７）。そして、割り当て番号(i)の仮帯域利用期間（以下「仮帯域利用期間(i)」という）を最終的な帯域利用期間へ設定するよう試みて（ステップＳ４８）、このとき、仮帯域利用期間(i)の時刻に既に他の最終的な帯域利用期間が設定されているか否かを判定する（ステップＳ４９）。
【００９６】
ここで、仮帯域利用期間(i)の時刻に既に他の最終的な帯域利用期間が設定されている場合は、既に設定されている他の帯域利用期間の後続に、仮帯域利用期間(i)を最終的な帯域利用期間として設定する（ステップＳ５０）。
【００９７】
一方、ステップＳ４９で、仮帯域利用期間(i)の時刻に既に他の最終的な帯域利用期間が設定されていない場合は、仮帯域利用期間(i)をそのまま最終的な帯域利用期間として設定する（ステップＳ５１）。
【００９８】
そして、変数iを１つインクリメントし（ステップＳ５２）、以後、変数iが全割り当て番号の末尾nを超えたと判定されるまで、個々の仮帯域利用期間に対し割り当て番号順に、上記ステップＳ４８〜Ｓ５２の処理を繰り返し実行する。
【００９９】
具体的には、最初、変数iは１なので、割り当て番号(1)の仮帯域利用期間に対し、上記ステップＳ４８〜Ｓ５２の処理が実行される。最初は、ステップＳ４９では否定判定され、ステップＳ５１において、図２２（ａ）に示すように割り当て番号(1)の仮帯域利用期間がそのまま最終的な帯域利用期間へと設定される。
【０１００】
次に、割り当て番号(2)の仮帯域利用期間については、図２２（ａ）、（ｂ）に示すように同時刻に既に割り当て番号(1)の帯域利用期間が設定されている。このため、ステップＳ４９では肯定判定され、ステップＳ５０において、割り当て番号(2)の仮帯域利用期間は、割り当て番号(1)の帯域利用期間の後続に設定されることとなる。以後、割り当て番号(3)以降の仮帯域利用期間についても同様の手順で、上記ステップＳ４８〜Ｓ５２の処理が実行される。そして、全ての割り当て番号(i)の帯域利用期間について処理が終了すると、ステップＳ５３で肯定判定され、図２３の処理を終了する。
【０１０１】
以上説明した図２３の処理によって、具体的には、グループ１の図２２（ａ）、（ｂ）において開始時刻の早い順に、各仮帯域利用期間に対し割り当て番号が付与され、グループ１の仮帯域利用期間のすべてに対し割り当て番号の付与が完了すると、5.5MbpsのSTA21,22は11Mbpsのグループ２を認識できないので、ここまでの割り当て番号の順に仮帯域利用期間を最終的な帯域利用期間へ設定する。本実施形態では図２２（ｅ）に示すように、STA21,22が保持する最終的な帯域利用期間割り当てスケジュールが設定されることとなる。
【０１０２】
一方、STA23,24,25については、グループ１の仮帯域利用期間への割り当て番号の付与が完了した後、グループ２の仮帯域利用期間への割り当て番号の付与が行われる。ここでは、グループ１における最後の仮帯域利用期間の割り当て番号が５となるので、グループ２については、最も開始時刻の早い仮帯域利用期間の割り当て番号を６として、以降の仮帯域利用期間への割り当て番号付与が行われる。その後、割り当て番号の順に、仮帯域利用期間は最終的な帯域利用期間へ設定される。その設定手順は上記STA21,22の場合と同様である。本実施形態では図２２（ｆ）に示すように、STA23,24,25が保持する最終的な帯域利用期間割り当てスケジュールが設定されることとなる。
【０１０３】
以上説明した図２３の処理によれば、異なるコーデック周期の端末が混在した環境においても、図２２（ｅ）、（ｆ）に示すような遅延揺らぎを可能な限り抑制した最終的なスケジュールが完成する。
【０１０４】
各無線通信端末において上記のように送信スケジューリングを行うことにより、図２４のように整理されたシーケンスを実現することができる。なお、図２４では無線通信端末とAPの間で送受信されるパケットのシーケンスに加えて、各端末の時系列的に変化する送信優先度を線図Ｐ２１〜Ｐ２５によって示している。各端末において、送信優先度が高くなっている（即ち、ハイレベルになっている）期間が当該端末の帯域利用期間に相当する。このように第３実施形態によれば、伝送レートとパケット発生周期の両方が共に異なる無線通信端末が混在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することができる。
【０１０５】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態として、サポート可能な変調方式が異なる無線通信端末が混在している場合について説明する。
【０１０６】
第４実施形態では、IEEE802.11bをサポートする無線通信端末（以下「IEEE802.11b端末」という）と、IEEE802.11gをサポートする無線通信端末（以下「IEEE802.11g端末」という）とが混在し、音声コーデックは全端末とも同じものを使用しているとする。なお、IEEE802.11gには、OFDM方式以外に、DSSS方式、CCK方式、PBCC方式が存在するが、OFDM方式以外の方式（DSSS方式、CCK方式、PBCC方式）はIEEE802.11bでもサポートされている。そのため、OFDM方式以外の方式のパケットについては、IEEE802.11b端末でもIEEE802.11g端末でも認識できるため、第１実施形態と同様の手順により、無線通信端末同士で自律分散的に送信タイミングを適正化することができ、通信品質を向上させることができる。
【０１０７】
以下の第４実施形態では、IEEE802.11g端末はOFDM方式に基づきパケットを送受信しているものとする。この場合、IEEE802.11b端末は、OFDM方式のパケットを認識できず、IEEE802.11g端末のみがOFDM方式のパケットを認識できる。かかる状況において、以下の手順により、無線通信端末同士で自律分散的に送信タイミングを適正化することができ、通信品質を向上させることができる。
【０１０８】
図２５のように１つの無線基地局であるAP4と複数台の無線通信端末とが無線LANネットワークを構成しているとする。ここでは、複数台の無線通信端末を区別するために、STA31〜STA34と呼ぶ。各無線通信端末についての、通信で使用する変調方式、MACアドレス及び伝送レートは、図２５にて括弧内に記載したように、STA31については変調方式がIEEE802.11b、MACアドレスがxx:xx:33、伝送レートが11Mbpsであり、STA32については変調方式がIEEE802.11b、MACアドレスがxx:xx:37、伝送レートが11Mbpsである。また、STA33については変調方式がIEEE802.11gのOFDM方式、MACアドレスがxx:xx:31、伝送レートが54Mbpsであり、STA34については変調方式がIEEE802.11gのOFDM方式、MACアドレスがxx:xx:36、伝送レートが54Mbpsである。なお、図２５には無線通信端末は４台しか記述していないが、無線通信端末の数は適切な如何なる値でもよい。また、各無線通信端末は図１のハードウェア構成および図２の機能ブロック構成を持つ。
【０１０９】
また、AP4と各無線通信端末は、IEEE802.11b、ショートプリアンブルモードで通信しており、全ての無線通信端末はコーデック周期20msでVoIP通信を行っているとする。
【０１１０】
さらに、AP4及び各無線通信端末は、IEEE802.11e  EDCAとU-APSD(Unscheduled-Automatic  Power  Save  Delivery)を実装しているとする。U-APSDは、APが無線通信端末からの上りパケット受信をトリガとして、当該端末宛に下りパケットを送信するプロトコルである。なお、本実施形態では、音声コーデックがG.711で、コーデック周期が20msである場合を説明するが、コーデックの種類及びその周期は、他の適切な如何なるものでもよい。
【０１１１】
以下、各無線通信端末が自律分散的に送信スケジューリングを行う際の動作を図２６に基づいて説明する。図２６には各無線通信端末により実行される処理動作を示す。ここで、送信スケジューリングは音声コーデック周期の20msで行われる。なぜならパケット発生周期は20msであるため、当該20msでスケジューリングすれば、その後は当該スケジュールを繰り返せばよいからである。
【０１１２】
各無線通信端末は、AP4からの下りパケット（自局宛下りパケットおよび他端末宛下りパケット）を受信する（図２６のステップＳ４１）。
【０１１３】
このときIEEE802.11b端末は、IEEE802.11g端末宛てにAP4が送信したOFDM方式のパケットを認識できないので、同セル内のIEEE802.11b端末宛てのパケットのみを認識できる。つまり、図２５のSTA31及びSTA32は、STA31、32宛てのパケットのみを認識可能である。一方、IEEE802.11g端末は、IEEE802.11bの変調方式もサポートしているため、同セル内の全ての端末宛てのパケットを認識できる。つまり、図２５のSTA33及びSTA34は、STA31〜34宛てのパケットすべてを認識可能である。そこで、STA33及びSTA34は、それぞれに内蔵した解析部202によって、上記受信したパケットから変調方式を判別する。このとき、STA33及びSTA34は、STA31宛てのパケット及びSTA32宛てのパケットから、STA31、32の変調方式がIEEE802.11bであること（即ち、STA31、32がIEEE802.11b端末であること）を認識する。
【０１１４】
各無線通信端末は、ステップＳ４１で受信したパケットが認識不可能であれば、処理を終了するが、受信したパケットが認識可能であれば、次のステップＳ４３へ進む（ステップＳ４２）。
【０１１５】
ステップＳ４２にて各無線通信端末は、受信したパケット内のPLCPヘッダ内における、MACヘッダ以降のパケットを送信するための送信必要時間が記述された”LENGTH”フィールドを参照し、送信必要時間情報を取得する（ステップＳ４３）。
【０１１６】
次に、各無線通信端末は、以下のようにして自局に割り当てられる帯域利用期間を算出する（ステップＳ４４）。即ち、当該下りパケットのLENGTHフィールド内に記述された送受信時間に、ショートプリアンブル(72μs)、Ackの送信時間、及びCSMA/CAに伴う送信待ち時間を加えたものが、無線通信端末とAP間でやり取りされる１パケットあたりの送受信手順に必要な時間として算出される。ここで、本実施形態のAP4及び各無線通信端末はU-APSDを実装しているので、上りパケットの送受信手順と下りパケットの送受信手順とを連続した手順とすることが出来る。従って、上りVoIPパケットと下りVoIPパケットの無線通信端末とAP間の１往復あたりの送受信手順に必要な時間は、１パケットあたりの送受信手順に必要な時間の２倍の時間として算出される。
【０１１７】
各無線通信端末は、当該下りパケットのMACヘッダ内の情報を参照し、当該下りパケットのMACヘッダの送信元アドレスが、自局が通信しているAPのMACアドレスと同じか否かを判定する（ステップＳ４５）。ここで、同じでないと判定されれば処理を終了するが、同じと判定された場合、各無線通信端末は、当該下りパケットのMACヘッダ内の宛先MACアドレスを読む（ステップＳ４６）。これにより、MACアドレスを識別子として、同セル内に存在する無線通信端末を認識することが出来る。
【０１１８】
そして、各無線通信端末は、上記の認識で得られた情報に基づいて、同セル内に存在する無線通信端末のリストである同セル内端末リストを作成する（ステップＳ４７）。ただし、IEEE802.11b端末はIEEE802.11gで通信している端末の識別は出来ないため、本実施形態ではSTA31、32が保持する同セル内端末リストは図２７のリストとなり、STA33、34が保持する同セル内端末リストは図２８のリストとなり、保持される同セル内端末リストが無線通信端末によって異なることになる。
【０１１９】
各無線通信端末は、同セル内端末リストの作成後、同セル内端末リスト内の端末を、IEEE802.11b端末を先、IEEE802.11g端末を後の順とし、さらに、変調方式が同じ端末間ではMACアドレスの昇順に並べ替えることで、最終的な帯域利用期間スケジューリングテーブルを作成する（ステップＳ４８）。本実施形態では、STA31、32が作成するスケジューリングテーブルは図２９のテーブル、STA33、34が作成するスケジューリングテーブルは図３０のテーブルとなる。
【０１２０】
ここで、図２９、図３０に示す各テーブルにおいて、「帯域利用開始時刻」は所定のスケジュール周期の開始時刻を０とした相対時刻表記であり、この帯域利用開始時刻は端末リスト内に記載された帯域利用期間から算出される。
【０１２１】
例えばMACアドレスがxx:xx:37のSTA32の帯域利用開始時刻1440μsは、MACアドレスxx:xx:33のSTA31の帯域利用期間が1440μsであることから算出される。また、MACアドレスがxx:xx:31のSTA33の帯域利用開始時刻2880μsは、STA32の帯域利用開始時刻1440μsに、STA32の帯域利用期間1440μsを加算することで、2880μs（=1440+1440）と算出される。さらに、MACアドレスがxx:xx:36のSTA34の帯域利用開始時刻3748μsは、STA33の帯域利用開始時刻2880μsに、STA33の帯域利用期間868μsを加算することで、3748μs（=2880+868）と算出される。
【０１２２】
以上のようにIEEE802.11b端末を先、IEEE802.11g端末を後の順序で帯域利用期間を割り当てると、以下のような利点がある。例えば本実施形態ではIEEE802.11b端末であるSTA31、32は、IEEE802.11gのOFDM方式で通信している端末が何台存在するかを認識できない。一方、IEEE802.11gのOFDM方式で通信している端末STA33、34は、IEEE802.11bで通信しているSTA31、32の存在を認識できる。そこで、IEEE802.11b端末を先、IEEE802.11g端末を後の順序で帯域利用期間を割り当てるという約束事を予め決めておけば、STA33、34は、STA31、32用に設定された帯域利用期間の終了後に、自局の帯域利用期間を設定することが可能となる。逆に、もしIEEE802.11gのOFDM方式で通信している端末から先に帯域利用期間を設定しようとすると、IEEE802.11b端末であるSTA31、32は、IEEE802.11gのOFDM方式で通信している端末の台数が分からないため、他の端末の帯域利用期間と重ならないように、自局用の帯域利用期間の開始時刻を算出することができない。
【０１２３】
各無線通信端末において上記のように送信スケジューリングを行うことにより、図３１のように整理されたシーケンスを実現することができる。なお、図３１では無線通信端末とAPの間で送受信されるパケットのシーケンスに加えて、各端末の時系列的に変化する送信優先度を線図Ｐ３１〜Ｐ３４によって示している。各端末において、送信優先度が高くなっている（即ち、ハイレベルになっている）期間が当該端末の帯域利用期間に相当する。
【０１２４】
以上のように第４実施形態によれば、異なる変調方式の無線通信端末が混在する場合でも、パケット衝突を回避可能なスケジューリングを自律分散的に実現することができる。なお、第４実施形態の手法は、前述した第１〜第３実施形態の手法の各々と組み合わせてもよい。例えば、第４実施形態の手法と第１実施形態の手法とを組み合わせることで、伝送レート及び変調方式が異なる無線通信端末が混在する場合に対応可能となり、第４実施形態の手法と第２実施形態の手法とを組み合わせることで、音声コーデック及び変調方式が異なる無線通信端末が混在する場合に対応可能となり、第４実施形態の手法と第３実施形態の手法とを組み合わせることで、伝送レート、音声コーデック及び変調方式の３つとも異なる無線通信端末が混在する場合に対応可能となる。
【０１２５】
なお、上記の第１〜第４実施形態では、各無線通信端末が帯域利用期間スケジュールを算出したが、AP（即ち、無線基地局）がスケジュールを算出し、ビーコン等の送信により又はブロードキャストにより、APから各端末へスケジュールを通知しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２６】
【図１】本発明を適用した無線通信端末のハードウェア構成図である。
【図２】本発明を適用した無線通信端末の機能ブロック構成図である。
【図３】第１実施形態のネットワーク構成図である。
【図４】第１実施形態にて各無線通信端末により実行される送信スケジューリング処理の流れ図である。
【図５】STA1が保持する同セル内端末リストを示す図である。
【図６】STA2,3が保持する同セル内端末リストを示す図である。
【図７】STA4,5が保持する同セル内端末リストを示す図である。
【図８】STA1が作成するスケジューリングテーブルを示す図である。
【図９】STA2,3が作成するスケジューリングテーブルを示す図である。
【図１０】STA4,5が作成するスケジューリングテーブルを示す図である。
【図１１】第１実施形態により実現されるシーケンスを示す図である。
【図１２】第２実施形態のネットワーク構成図である。
【図１３】第２実施形態にて各無線通信端末により実行される送信スケジューリング処理の流れ図である。
【図１４】第２実施形態にて各無線通信端末が作成する同セル内端末リストを示す図である。
【図１５】第２実施形態の各無線通信端末への帯域利用期間割り当てスケジューリングを示す図である。
【図１６】第２実施形態の各無線通信端末が行う割り当て手順を示す図である。
【図１７】第２実施形態により実現されるシーケンスを示す図である。
【図１８】第３実施形態のネットワーク構成図である。
【図１９】第３実施形態にて各無線通信端末により実行される送信スケジューリング処理の流れ図である。
【図２０】STA21,22が作成する同セル内端末リストを示す図である。
【図２１】STA23,24,25が作成する同セル内端末リストを示す図である。
【図２２】第３実施形態における各無線通信端末への割り当てスケジューリング手順を説明するための図である。
【図２３】第３実施形態の各無線通信端末が行う割り当て手順を示す図である。
【図２４】第３実施形態により実現されるシーケンスを示す図である。
【図２５】第４実施形態のネットワーク構成図である。
【図２６】第４実施形態にて各無線通信端末により実行される送信スケジューリング処理の流れ図である。
【図２７】STA31,32が保持する同セル内端末リストを示す図である。
【図２８】STA33,34が保持する同セル内端末リストを示す図である。
【図２９】STA31,32が作成するスケジューリングテーブルを示す図である。
【図３０】STA33,34が作成するスケジューリングテーブルを示す図である。
【図３１】第４実施形態により実現されるシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【０１２７】
100、STA1〜5、STA11〜15、STA21〜25、STA31〜34…無線通信端末、101…CPU、102…ROM、103…RAM、104…操作部、105…無線通信部、106…ディスプレイ、201…パケット受信部、202…解析部、203…パケット発生周期推定部、204…同セル内端末リスト作成部、205…帯域利用期間スケジューリング部、206…送信優先度管理部、207…時刻管理部、208…パケット送信制御部、AP1〜AP4…アクセスポイント。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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