(57)【要約】【課題】無線パケット通信の無線媒体を共用する各端末が、パケットの衝突を回避するための制御を自律的に行う技術を提供する。【解決手段】無線パケット通信装置は、無線媒体に対し送信すべきパケットの送信タイミングを制御するＭＡＣ層処理手段（803）と、無線媒体の使用状況を表すキャリアセンス情報（906）をＭＡＣ層処理手段へ供給する物理層処理手段（804）とを備える。ＭＡＣ層処理手段は、無線媒体を共用する各端末に割り当てられる送信順番を示す送信順リストを記録する手段（1001）と、送信順リストおよびキャリアセンス情報に応じて無線媒体に対する自端末の送信タイミングを決定する手段（1003）とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線媒体に対し送信すべきパケットの送信タイミングを制御するＭＡＣ層処理手段と、前記無線媒体の使用状況を表すキャリアセンス情報を前記ＭＡＣ層処理手段へ供給する物理層処理手段とを備え、
前記ＭＡＣ層処理手段は、無線媒体を共用する各端末に割り当てられる送信順番を示す送信順リストを記録する手段と、送信順リストおよびキャリアセンス情報に応じて前記無線媒体に対する自端末の送信タイミングを決定する手段とを有することを特徴とする無線パケット通信装置。
【請求項２】
前記ＭＡＣ層処理手段は、新たに無線媒体の共用に参加するとき、新たな送信順リストを記録し、且つ、前記無線媒体への参加を要求するための要求信号を前記新たな送信順リストに基づく送信権の切り換え期間に発信することを特徴とする請求項１記載の無線パケット通信装置。
【請求項３】
前記ＭＡＣ層処理手段は、前記要求信号を発信後、自端末のバックオフ制御期間を経て前記無線媒体にパケットを送信することを特徴とする請求項２記載の無線パケット通信装置。
【請求項４】
前記ＭＡＣ層処理手段は、前記送信順リストに基づく送信権を得たときに前記要求信号を受信した場合、前記要求信号を発信した端末によるパケット送信が完了するまで自端末のパケット送信を遅延させることを特徴とする請求項３記載の無線パケット通信装置。
【請求項５】
前記ＭＡＣ層処理手段は、前記無線媒体から受信したパケットの発信元情報および該パケットの受信時刻に基づき送信順リストを生成し該送信順リストを前記新たな送信順リストとして記録することを特徴とする請求項２乃至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ＭＡＣ層処理手段は、前記無線媒体を使用するいずれかの端末から送信順リストを取得し該送信順リストを前記新たな送信順リストとして記録することを特徴とする請求項２乃至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７】
前記ＭＡＣ層処理手段は、前記無線媒体へ送信すべきパケットに自端末にて記録した送信順リストを付加する手段を有し、新たに無線媒体の共用に参加するとき、前記無線媒体から受信したパケットに含まれる送信順リストを前記新たな送信順リストとして記録することを特徴とする請求項２乃至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８】
前記ＭＡＣ層処理手段は、前記送信順リストに基づく送信権を得た端末がパケット送信を実行したか否かを判別し、否の場合は送信権を次の送信順番の端末にスキップさせることを特徴とする請求項１乃至７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】
前記ＭＡＣ層処理手段は、前記送信順リストの各端末について送信順番のスキップ回数を記録し、スキップ回数が規定の上限に達したとき、当該端末を前記送信順リストから削除することを特徴とする請求項８記載の無線パケット通信装置。
【請求項１０】
前記物理層処理手段は、パケットの受信電力を前記キャリアセンス情報として前記ＭＡＣ層処理手段へ供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の無線パケット通信装置。
【請求項１１】
前記物理層処理手段は、受信したパケットに関する信号電力対雑音電力比を前記キャリアセンス情報として前記ＭＡＣ層処理手段へ供給することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の無線パケット通信装置。
【請求項１２】
無線媒体を共用する各端末に割り当てられる送信順番を示す送信順リストを記録し、
無線媒体の使用状況を表すキャリアセンス情報を生成し、
前記送信順リストおよびキャリアセンス情報に応じて前記無線媒体に対する自端末の送信タイミングを決定することを特徴とする無線パケット通信方法。
【請求項１３】
新たに無線媒体の共用に参加するとき、新たな送信順リストを記録し、且つ、前記無線媒体への参加を要求するための要求信号を前記新たな送信順リストに基づく送信権の切り換え期間に発信することを特徴とする請求項１２記載の無線パケット通信方法。
【請求項１４】
前記要求信号を発信後、自端末のバックオフ制御期間を経て前記無線媒体にパケットを送信することを特徴とする請求項１３記載の無線パケット通信方法。
【請求項１５】
前記送信順リストに基づく送信権を得たときに前記要求信号を受信した場合、前記要求信号を発信した端末によるパケット送信が完了するまで自端末のパケット送信を遅延させることを特徴とする請求項１４記載の無線パケット通信方法。
【請求項１６】
前記無線媒体から受信したパケットの発信元情報および該パケットの受信時刻に基づき送信順リストを生成し該送信順リストを前記新たな送信順リストとして記録することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の無線パケット通信方法。
【請求項１７】
前記無線媒体を使用するいずれかの端末から送信順リストを取得し該送信順リストを前記新たな送信順リストとして記録することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の無線パケット通信方法。
【請求項１８】
前記無線媒体へ送信すべきパケットに自端末にて記録した送信順リストを付加し、
新たに無線媒体の共用に参加するとき、前記無線媒体から受信したパケットに含まれる送信順リストを前記新たな送信順リストとして記録することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の無線パケット通信方法。
【請求項１９】
前記送信順リストに基づく送信権を得た端末がパケット送信を実行したか否かを判別し、否の場合は送信権を次の送信順番の端末にスキップさせることを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の無線パケット通信方法。
【請求項２０】
前記送信順リストの各端末について送信順番のスキップ回数を記録し、スキップ回数が規定の上限に達したとき、当該端末を前記送信順リストから削除することを特徴とする請求項１９記載の無線パケット通信方法。
【請求項２１】
パケットの受信電力を前記キャリアセンス情報として生成することを特徴とする請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の無線パケット通信方法。
【請求項２２】
受信したパケットに関する信号電力対雑音電力比を前記キャリアセンス情報として生成することを特徴とする請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載の無線パケット通信方法。
【請求項２３】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の無線パケット通信装置を備えることを特徴とする無線パケット通信システム。
【請求項２４】
コンピュータを請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の無線パケット通信装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線パケットの通信技術に関し、特に、搬送波検知多元接続（CSMA：Carrier Sense Multiple Access）による媒体アクセス制御（MAC：Media Access Control）を用いた通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線パケットの通信システムとして、後述の非特許文献１に記載のIEEE802.11で規定されている無線LANがある。この無線LANシステムでは、CSMA/CA （Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）が無線アクセスの手段として用いられている。ここで、システム又は通信システムとは、複数の端末が無線又は有線で互いに通信可能であるような、端末又は端末群（アクセスポイントを含む）を指す。
【０００３】
従来のCSMAによるMACを行う無線LANシステムの一例が、非特許文献１に記載されている。この無線LANシステムのMAC層では、無線媒体が使用中であるかどうかを個々の端末が常に監視する。送信すべきパケットを持つ端末は、無線媒体が使用中から空きに移行した時刻から経過時間を計測し、乱数によって決定される衝突回避期間だけキャリアセンス状態を継続するバックオフ制御を経てパケットを送出する。もし、複数の端末が、ある時刻で同時に、送信すべきパケットを持つ状態になった場合には、個々の端末が生成した乱数値のうち最小のものを持つ端末がパケットを送信する。他の端末は、パケットが送信されたことによる無線媒体の使用を検知すると、自端末からの送信を待機する。
【０００４】
図１３を参照して、上記のCSMA/CAを用いた従来の無線アクセス方法について説明する。いま、端末Ａ１０１、端末Ｂ１０２、端末Ｃ１０３が通信を行っている。三つの端末のうち端末Ａ１０１および端末Ｃ１０３が、送信すべきパケットを持つ。端末Ａ１０１から送信されるパケットの宛先は端末Ｂ１０２である。端末Ａ１０１および端末Ｃ１０３は、キャリアセンスの実行により、無線媒体に空きがあることを検出したとき、DIFS（Distributed Inter Frame Space）と呼ばれる送信待機時間だけ待機した後、自端末で生成した乱数に基づくバックオフ制御を行う。
【０００５】
ここで、バックオフ制御とは、ある固定の時間（スロット時間）と生成した乱数値との積の時間だけキャリアセンスを実行しながら送信を待機し、待機の間に他の端末からの送信がなければ自端末が送信するという媒体アクセスの方法である。バックオフ制御で生成される乱数の最大値は、パケットの再送ごとに毎に大きくなり、一般には、図１４に示すように推移する。
【０００６】
図１３に示す例の場合、端末Ａ１０１には、６スロット分のバックオフ制御時間があり、端末Ｃ１０３には、９スロット分のバックオフ制御時間がある。そして、バックオフ制御の結果、端末Ａ１０１が先に送信権を得て端末Ｂ１０２に対しデータパケットを送信する。他方の端末Ｃ１０３は、端末Ａ１０１がパケットを送信する間、残りの３スロット分のバックオフ制御を保留しつつ送信を待機する。端末Ａ１０１からのデータパケットを受信した端末Ｂ１０２は、SIFS（Short Inter Frame Space）時間と呼ばれる最小の送信待機時間を経てから、パケットの受信確認を示すAckパケットを端末Ａ１０１へ送信する。
【０００７】
図１３に示すようなCSMA/CAの無線アクセス方式の場合、衝突回避のために、前述のDIFS、バックオフ制御時間、SIFSといった、パケット送信を待機する時間が存在する。このような送信待機による無線の空き時間は、IEEE802.11シリーズの規格を制定する過程でパケットの送信レートが高速化されても、変更されていない。そのため、パケットの送信レートの増大により１パケットの送信に要する時間が短くなるに従って、全通信時間に対する無線の空きの時間の割合が相対的に増加する。ここで、全通信時間に対する無線媒体の使用時間をMAC効率と定義すると、図１５に示すように、送信レートの増加に伴いMAC効率は低下することになる。
【０００８】
無線媒体の空き時間は、主に、確率的に衝突を回避するための手段として規定される。そのため、自律分散的に無線アクセスを行うシステムでは、いかに効率よく衝突を回避するかという観点でさまざまな方式が検討されている。
【０００９】
衝突回避を無線の空き時間を利用して回避するという手法に関し、例えば、後述の特許文献１に記載のものがある。同文献に記載の手法について、図１６〜図１８を用いて説明する。この手法によると、アクセスポイント１０５が、これに帰属している全端末（１０１〜１０３）の送信順を決定し、決定した内容を示すVirtual Polling Orderと呼ばれる送信順リストを全端末に通知する。図示の例では、端末Ａ１０１、端末Ｂ１０２、端末Ｃ１０３の順に送信権が与えられる。
【００１０】
各端末は、図１６に示すように、キャリアセンスの実行により、無線媒体が使用中から空きになった時刻から、ある固定時間（VPIFS：28μsec）の待機期間を経て、データパケットを送信する。端末Ａ１０１がデータを送信しているとき、端末Ｂ１０２及び端末Ｃ１０３は、キャリアセンスの実行により、受信電力の増加により端末Ａ１０１がデータパケットを送信したことを検知する。そして、予め与えられた前述の送信順リストで次の送信順となる端末Ｂ１０２が、端末Ａ１０１の送信後、固定時間（VPIFS：28μsec）、送信を待機した後にパケットを送信する。その後、端末Ｃ１０３が、端末Ｂ１０２によるデータパケット送信後、固定時間（VPIFS：28μsec）、送信を待機した後に送信を開始する。
【００１１】
上記システムでは、アクセスポイント１０５が全端末の送信順を固定的に割り当てることから、送信すべきパケットがない端末に対しても、パケットの送信時間が割り当てられるという無駄が発生する。そのため、このシステムでは、常時いずれかの端末がキャリアセンスを行うことを利用して、その問題を回避している。
【００１２】
具体的には、例えば図１６において、端末Ａ１０１が送信すべき時刻に送信しなかった場合、それを端末Ｂ１０２及び端末Ｃ１０３が検知し、各端末の内部でVirtual Polling Orderを一つ進める。そして、次の送信権を得た端末Ｂ１０２が、ある固定の送信待機時間（a waiting time：4μsec）、送信を待ったあとに送信を開始する。このようにして、各端末は、送信すべきパケットが無いとき、その旨を無通信時間を利用して他の端末に伝えることができるので、無線リソースの浪費を防止できるという利点がある。
【００１３】
図１７を参照して、ある程度長い間送信すべきパケットがない端末が存在する状況について説明する。しばらく通信する必要がない端末Ａ１０１は、送信順リストから一時的に削除するためのVirtual Polling Skip Requestと呼ばれるパケットをアクセスポイント１０５に送信する。Virtual Polling Skip Requestは、自端末に対する送信割り当て時間を削除するようアクセスポイント（１０５）に要求する情報である。この要求により、無線リソースを有効に活用することができる。Virtual Polling Skip Requestを端末Ａ１０１から受信したアクセスポイント１０５は、端末Ａ１０１を除いたVirtual Polling Orderを作成し、それを他の端末（１０２，１０３）に通知する。新たなVirtual Polling Orderを受信した端末Ｂ１０２及び端末Ｃ１０３は、それに基づき通信を行う。
【００１４】
上記のVirtual Polling Skip Requestによって、Virtual Polling Orderから一時的に削除されている端末Ａ１０１が、Virtual Polling Orderに復帰する様子を、図１８を用いて説明する。送信すべきパケットが発生したことにより通信開始が必要となった端末Ａ１０１は、アクセスポイント１０５に対してVirtual Polling Recovery Requestと呼ばれる送信順リスト追加要求パケットを送出する。このとき、端末Ａ１０１は、現状における正規の送信順である端末Ｂ１０２に替わって送信権を得るために、端末Ｂ１０２の待機期間（28μs）よりも短い待機期間（20μs）を経て送信を開始する。送信順リスト追加要求のパケットを受信したアクセスポイント１０５は、端末Ａ１０１を追加した新たなVirtual Polling Orderを他の端末（１０２，１０３）に通知する。
【特許文献１】特開２００５−２１０２１０号公報
【非特許文献１】“Wireless LAN Medium Access Control（MAC）and Physical Layer（PHY）specifications”; 9.2 DCF 、ANSI/IEEE Std 802.11 1999 edition、p.72-p.86
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の従来技術には次のような問題点がある。それは、送信順リストを管理してシステムの各端末に提供するアクセスポイント（制御局）が必要となる点である。つまり、従来技術は、図１９に示すような、アクセスポイント１０５が存在するシステム５Ａのみに適用可能であり、アクセスポイントを使用しないシステム５Ｂには適用することができない。よって、適用可能なシステムが制限されるという不都合がある。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、無線媒体を共用する各端末が、パケットの衝突回避のための制御を自律的に行う技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る無線パケット通信装置は、無線媒体に対し送信すべきパケットの送信タイミングを制御するＭＡＣ層処理手段と、前記無線媒体の使用状況を表すキャリアセンス情報を前記ＭＡＣ層処理手段へ供給する物理層処理手段とを備え、前記ＭＡＣ層処理手段は、無線媒体を共用する各端末に割り当てられる送信順番を示す送信順リストを記録する手段と、送信順リストおよびキャリアセンス情報に応じて前記無線媒体に対する自端末の送信タイミングを決定する手段とを有する。
【００１８】
かかる構成により、本発明は、無線パケット通信装置が、無線媒体における他端末とのパケットの衝突を回避するよう、自端末の送信タイミングを自律的に制御する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、無線媒体を共用する各端末が送信順リストに基づくそれぞれの送信タイミングを自律的に制御することから、アクセスポイントのような制御局の有無にかかわらず、無線媒体に対する送信権の公平性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は、図１９に示すシステム５Ａのように各端末（１０１，１０２，１０４）間にアクセスポイント１０５が介在するシステム、及び、各端末（１０１，１０２，１０４）が自律的に通信を行うシステム５Ｂのようなシステムの双方に適用することができる。
【００２１】
システム５Ａのアクセスポイント１０５は、有線ＬＡＮ及び無線ＬＡＮの両方のインタフェースを持つ。有線ＬＡＮインタフェースは、有線ネットワークに接続されており、無線ＬＡＮインタフェースは、無線ＬＡＮシステム内の各端末と帰属処理により接続される。有線ＬＡＮネットワークからの無線ＬＡＮ端末宛パケットは、アクセスポイント１０５を経由して配下の無線ＬＡＮ端末（１０１，１０２，１０４）へ転送される。端末間の通信には、アクセスポイント１０５が介在する。アクセスポイントを使用しないシステム５Ｂの場合、各端末（１０１，１０２，１０４）が直接的に通信相手の端末を指定することで通信を行う。
【００２２】
図１に、本実施形態の通信装置８０１の構成を示す。通信装置８０１は、無線リンクを介して他の装置と通信する装置であり、図１９に示すような無線端末（１０１，１０２，１０４）及びアクセスポイント１０５としての装置である。無線通信のために通信装置８０１が備える機能構成として、物理層８０４、ＭＡＣ層８０３、及び、リンク層８０２がある。
【００２３】
図２に、ＭＡＣ層８０３の内部構造を示す。ＭＡＣヘッダ処理部９０７は、下位の物理層８０４から供給された受信パケットが自端末宛か否かをそのパケットのＭＡＣヘッダをもとに判定し、自端末宛のパケットを受信バッファ９０１に供給する。受信バッファ９０１は、ＭＡＣヘッダ処理部９０７で処理されたパケットを一時的に蓄積し、それをリンク層８０２を通じて上位レイヤへ渡す。送信バッファ９０２は、上位のリンク層８０２から供給される送信パケットを一旦蓄積して送信タイミング決定部１００３へ渡す。
【００２４】
無線空き時間計測タイマ１００６は、無線媒体の空き時間を測定する。測定にあたり、無線空き時間計測タイマ１００６は、物理層８０４が受信電力をもとに生成したキャリアセンス情報９０６を用いて、現在通信中の端末が存在するか否かを検知する。検知の方法としては、例えば、無線の受信信号強度表示信号（RSSI）あるいは信号電力対雑音電力比（SNR）等を用いることができる。そして、検知の内容をもとに無線の空き時間を計測し、それを送信タイミング決定部１００３及び新規端末検出部１００５へ通知する。
【００２５】
新規端末検出部１００５は、システムへ新規に加入した端末の有無を検出する。検出の際、新規端末検出部１００５は、無線空き時間計測タイマ１００６が計測した無線空き時間を、全端末で一意に規定されている送信待機時間と比較する。比較の結果、送信待機時間より短い時間間隔でパケットが送信されている場合、システムに新規参入した端末が存在すると認識する。
【００２６】
送信順リスト生成部１００２は、ＭＡＣヘッダ処理部９０７からの情報、又は、送信順リスト要求に対する応答を基に、送信順リストを生成する。送信順リスト管理部１００１は、送信順リスト生成部１００２が生成した送信順リストを管理すると共に、それを送信タイミング決定部１００３に通知する。
【００２７】
送信待機時間タイマ部９０３は、自端末がパケット送信を待機する間の経過時間を計時する。すなわち、送信順リストにおける自端末の一つ前の順番の端末がパケットを送信したとき、その後の経過時間を計時する。この経過時間が前述の送信待機時間に達したとき、タイムアウトしたと判定される。
【００２８】
バックオフ制御部９０４は、自端末がシステム内に存在しない場合に乱数を生成し、その乱数に比例した時間だけ送信を遅延させることによって、確率的に衝突を回避させる機能を果たす。
【００２９】
スキップ回数保持部１００７は、送信順リストに含まれる自端末以外の端末のうち、パケット送信をスキップした端末について、そのスキップした回数を記録する。この記録は、スキップ回数が予め設定された上限に達した端末を送信順リストから削除する為に用いられる。
【００３０】
図３に、スキップ回数保持部１００７による記録の一例を示す。図示の例では、送信順リストの全端末についてのスキップ回数がテーブル形式にて記録されている。各端末の識別には、端末ＩＤあるいはＭＡＣアドレス等を用いることができる。端末が送信順をスキップせずにパケットを送信した場合には、その端末のスキップ回数に「0」が記録される。なお、送信順リストから削除するためのスキップ回数の上限は、システム内の全端末で共通の値を設定する。
【００３１】
図４〜図７に示すフローチャートを参照して、本実施形態の通信装置８０１の動作について説明する。まず、図４より、送信順リストに含まれる端末のパケット送信動作を説明する。
【００３２】
通信装置８０１は、ＭＡＣ層８０３の送信処理を開始すると（ステップＳ１）、送信バッファ９０２におけるパケットの有無を検査する（ステップＳ２）。送信すべきパケットがある場合、送信順リストで自端末の順番が到来するまで送信を待機する（ステップＳ３）。このとき、送信タイミング決定部１００３が、物理層８０４からのキャリアセンス情報９０６を基に、現在いずれの端末が通信中であるか、あるいは、現時点の送信権が何れの端末にあるかを判断する。この判断は、前述の受信電力（RSSI）や信号電力対雑音電力比（SNR）等を用いて行うことができる。
【００３３】
通信装置８０１は、自端末が送信権を得たことを検知したとき（ステップＳ４：YES）、システムに対し新規に送信要求を発した端末、すなわちシステムに新規に加入しようとする端末が存在するか否かを確認する（ステップＳ５）。ここで、新規端末が発信する送信要求としては、システム内の各端末が何らかの信号を受信したことを認識できれば、必ずしもパケットの形態をとる必要はない。具体的には、プリアンブルのみを用いる、物理層のヘッダのみを用いる、MAC層のヘッダのみを用いる等が考えられる。
【００３４】
上記の確認の結果、新規端末の送信要求を検知した場合は（ステップＳ５：YES）、その新規端末が、バックオフ制御を経てパケット送信を終了するか、または、送信を開始せずにタイムアウトするまで、キャリアセンスを行いながら自端末のパケット送信を遅延させる（ステップＳ６）。
【００３５】
一方、新規端末が存在しない場合（ステップＳ５：NO）、または、新規端末が送信要求後にバックオフ制御によってパケット送信を完了したとき、送信待機時間分のキャリアセンスを経て、パケットを送信する（ステップＳ７）。
【００３６】
図５を参照して、端末が新たにシステムに加入してパケット送信を開始する場合の動作について説明する。システムに加入しようとする新規端末としての通信装置８０１は、ＭＡＣ層８０３の送信処理を開始すると（ステップＳ３１）、送信バッファ９０２にパケットがあるかどうかを検査する（ステップＳ３２）。送信バッファ９０２に送信すべきパケットがある場合には、他端末がシステムで通信を行っているかどうかを物理層８０４からのキャリアセンス情報９０６により検査する（ステップＳ３３）。
【００３７】
検査の結果、通信中の端末がシステムに存在しない場合（ステップＳ３３：NO）、新規端末は、自端末のみを記録した送信順リストを生成する（ステップＳ４４）。そして、送信バッファ９０２にあるパケットを送信し（ステップＳ４２）、処理を終了する（ステップＳ４５）。
【００３８】
一方、通信を行う端末がシステムに存在する場合（ステップＳ３３：YES）、新規端末は、直ちにパケットを送信することに替えて、送信順リストの作成を行う。このとき、送信順リスト生成部１００２が、通信中の他端末からの各パケットに含まれる情報を用いて自ら送信順リストを作成する、または、通信中の他端末から送信順リスト自体を入手するの何れかを選択する（ステップＳ３４）。
【００３９】
送信順リストの作成に関し、上記方法の何れを選択するかは、例えば、予め設定しておく、あるいは、自端末の通信状況に応じて選択を切り換えるようにすることができる。頻繁な移動などにより通信状況が良好でない場合、通信中の全ての端末からパケットを受信することは困難である。よって、このような場合は１つの端末から送信順リストを入手し、また、通信状況が良好な場合は他端末からのパケットを用いて自ら送信順リストを作成するという選択方法が考えられる。なお、他端末からの送信順リストあるいはパケットに基づき送信順リストを作成することに替えて、自端末内の上位レイヤから設定情報を得て送信順リストを作成してもよい。
【００４０】
新規端末は、自ら送信順リストを生成する場合（ステップＳ３４：NO）、送信順リストが一周するまで、すなわち現時点で無線媒体を使用する端末の全てをリストアップするまで、キャリアセンスを順次行いながら送信順リストを生成する（ステップＳ３５）。リストアップの際は、受信したパケットのＭＡＣヘッダからその端末の識別情報を得ると共に、受信時刻からその端末の送信順を認識する。
【００４１】
ここで、新規端末が自ら送信順リストを生成することに関し、具体例を挙げる。いま、システムに端末Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが参加中であるとし、そのうちの端末Ａがアクセスポイントの役割を果たす端末であるとする。このシステムに、新たに端末Ｅが参加しようとする場面を想定する。
【００４２】
上記システムに伝播されているパケットを「送信元→宛先」のように表す場合、新規の端末Ｅは、システムから「端末Ｂ→端末Ａ」、「端末Ｃ→端末Ａ」、「端末Ｄ→端末Ａ」、「端末Ａ→端末Ｂ」、「端末Ａ→端末Ｃ」、「端末Ａ→端末Ｄ」という６種類のパケットを順次受信することができる。これらを受信した端末Ｅは、「端末Ａ→端末Ｂ→端末Ｃ→端末Ｄ」という送信順リストを作成し、それを自端末に記録する。
【００４３】
また、他端末に対して送信順リストの要求を行う場合には（ステップＳ３４：YES）、システムに参加している何れかの端末に対し、現行の送信順リストを要求する（ステップＳ３６）。前述したように、送信順リストは、システム内で一意に設定されるものであるから、いずれの端末から入手してもよい。リストの要求先としては、例えば、キャリアセンス時に最初に検知したＭＡＣアドレスの端末とすることができる。
【００４４】
新規端末は、自端末の送信順リストが完成すると（ステップＳ３７）、物理層８０４からのキャリアセンス情報９０６を基に、次の送信待機時間が来るまで送信を遅延させつつ、他の新規端末が送信要求を発信したかどうかを確認する（ステップＳ３８）。
【００４５】
確認の結果、他の新規端末からの送信要求が無い場合には（ステップＳ３８：NO）、到来した送信待機時間の、例えば半分の時点で、送信要求を発信する（ステップＳ３９）。送信要求を出すタイミングとしては、送信待機時間内であれば、上記のような送信待機時間の半分の時点に限らず、他の時点であってもよい。
【００４６】
また、他の新規端末が自端末より先に送信要求を送信した場合には（ステップＳ３８：YES）、送信要求を発信せずにバックオフ制御を行う（ステップＳ４０）。なお、このとき、自端末も送信要求を発信するようにしてもよい。送信要求を出す目的は、他端末における受信電力を、閾値を超えるようにすることであるため、複数の端末の送信要求が衝突しても問題はない。
【００４７】
送信要求が発信されると、送信順リストに登録されている各端末は、送信順リストに登録すべき端末がシステムに参入したことを認識する。そして、送信順リストで次の順にあたる端末は、送信要求を出した端末のバックオフ制御時間のために、パケットの送信を遅延させる。また、送信要求を出した端末は、バックオフ制御（ステップＳ４０）によりパケット送信を準備する。
【００４８】
ここで、新規端末のバックオフ制御は、直前の送信待機時間の終了時刻が起点となることから、その新規端末がバックオフ制御後に送信したデータパケットが他端末のパケットと衝突する確率は低くなる。なぜなら、送信待機時間の終了を検知する精度には、端末間の誤差は殆どないと考えられるからである。
【００４９】
新規端末は、バックオフ制御（ステップＳ４０）において、新規端末が一つの場合は、バックオフ制御部９０４が生成した乱数値を送信待機時間タイマ部９０３がスロット時間ごとにカウントダウンする。そして、バックオフ制御が終了したか否か、すなわちカウント値が「0」になったかどうかを確認し、カウント値が「0」になったとき（ステップＳ４１：YES）、パケットを送信する（ステップＳ４２）。
【００５０】
また、新規端末が複数の場合、それら各端末が生成する乱数値は異なるが、カウントダウンの作用により、最小の乱数値を持つ端末が最も早くカウントを終了して送信権を得る。この場合、最も先に送信権を得た端末以外の新規端末は、バックオフ制御（ステップＳ４０）の間、他の新規端末が先にパケットを送信したことをキャリアセンス情報により検知する（ステップＳ４１：NO）。自端末より先にパケット送信が行われたことを検知した新規端末は、バックオフ制御を中止し、送信順リストの次の送信待機時間が来るまでキャリアセンスを行いながら待機する。そして、次の送信待機時間のときに、再び送信要求を発信し（ステップＳ４３）、前述のステップＳ３８へ戻る。
【００５１】
図６のフローチャートを参照して、送信順リストに登録されている端末が、送信すべきパケットがなくなったことにより送信順リストから外れる場合の動作について説明する。ここでの処理の開始（ステップＳ５１）は、送信順リストに基づく送信権が自端末に回ってきた時点を示す。
【００５２】
通信装置８０１は、送信すべきパケットが送信バッファ９０２にある場合には（ステップＳ５２：YES）、そのパケットを送信する（ステップＳ５３、図４：ステップＳ３〜Ｓ７）。パケット送信を終えると、図３に示すように記録されているスキップ回数のうち、自身のスキップ回数を「0」にリセットする（ステップＳ６０）。
【００５３】
一方、送信すべきパケットが送信バッファ９０２にない場合には（ステップＳ５２：NO）、所定期間、何も送信せず待機することにより送信順をスキップし（ステップＳ５６）、自端末のスキップ回数の記録を「1」増加させる（ステップＳ５７）。そして、自端末のスキップ回数が、システムで規定された上限の回数（Ｎ回）に達したとき（ステップＳ５８：YES）、自端末を送信順リストから削除し（ステップＳ５９）、処理を終了する（ステップＳ５５）。また、自端末のスキップ回数が規定のスキップ回数を超過しない場合は（ステップＳ５８：NO）、次の送信順が到来するまで待機する（ステップＳ５４）。
【００５４】
図７のフローチャートを参照して、ある端末が送信順リストから外れるときの他端末の動作について説明する。ここでの処理の開始（ステップＳ７１）は、他端末がパケット送信している時点を示す。各端末は、他端末が送信順リスト通りにパケットを送信しているかどうかを、物理層８０４からのキャリアセンス情報９０６を用いて常に検査する（ステップＳ７２）。
【００５５】
検査の結果、送信順リスト通りに送信が実行されていない場合、すなわち送信順をスキップした端末が発生した場合（ステップＳ７２：NO）、その端末のスキップ回数を「1」増加させる（ステップＳ７５）。そして、スキップ回数が上限の回数（Ｎ回）に達した端末が発生したとき（ステップＳ７６：YES）、その端末には送信すべきパケットが無いものとみなし、その端末を送信順リストから削除する（ステップＳ７７）。送信順リストから削除された端末は、以降にパケット送信を行う場合は、図５に沿って説明した手順により新規端末としてシステムに再加入する。
【００５６】
一方、他端末が送信順リスト通りにパケット送信を実行した場合には（ステップＳ７２：YES）、その端末のスキップ回数を「0」にリセットした後（ステップＳ７８）、送信順リストのポインタを次の端末へ移動して終了する（ステップＳ７３）。
【００５７】
送信順リストから削除する条件となるスキップ回数の上限（Ｎ回）には、任意の整数を設定することができる。また、その上限としては、必ずしも複数回である必要はなく、１回スキップした時点で送信順リストから外すようにしても良い。
【００５８】
上記説明では、端末のスキップ回数が上限に達したとき、その端末がリストから削除されるが、送信すべきパケットがすぐに生起されることが予想される場合には、例えば、Keep-Aliveパケットを送出するようにしてもよい。これにより、その端末が通信中であることが他端末に確認され、結果、その端末が送信順リストから削除されることを回避できる。
【００５９】
図８〜図１２を参照して、本実施形態の具体例を説明する。図８に示すケース１〜３は、端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ、端末Ｄの４つの端末から構成されるネットワークに関する事例である。図示の事例における送信順リストは、いずれも、端末Ａ→端末Ｂ→端末Ｃ→端末Ｄの順で送信権が与えられた後、送信権が先頭の端末Ａに戻るというものである。
【００６０】
ケース１は、端末Ａ〜Ｄが、それぞれ送信待機時間Ｔ１を経て上記の送信順リスト通りにパケット送信する事例である。各端末は、キャリアセンス情報により、現在時刻が何れの端末のパケット送信時間あるいは送信待機時間Ｔ１であるかを検知する。また、前述したように、各端末は、同一の送信順リストを自律的に管理しており、システムへの端末の追加、又はシステムからの端末の削除も各端末が自律的に行う。そして、自端末の送信順リスト情報とキャリアセンス情報とにより、現時点で自端末に送信権があるか否かを判断する。
【００６１】
このように、送信順リストを用いてシステムの送信権を制御することによって、リストに登録された各端末は、衝突回避のためのバックオフ制御が不要となる。よって、無線媒体の使用効率を向上させることができる。
【００６２】
図８のケース２は、送信権を得た端末Ｄが、送信すべきパケットを持たないという事例である。本事例では、端末Ａ→端末Ｂ→端末Ｃの順でパケットが送信された後、送信待機時間Ｔ１が経過しても端末Ｄからパケットが送信されない。このとき、端末Ｄ以外の端末（端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ）は、端末Ｄが送信をスキップしたことを検知すると共に、次の送信順に移行すべきことを認識する。端末Ｄの次の送信順である端末Ａは、システム内で一意に定義された送信スキップ時間Ｔ２、送信を待機した後、無線媒体上にパケットを送信する。
【００６３】
このように、送信権を得た端末に送信すべきパケットがない場合でも、その端末は、送信すべきパケットがないことを他端末へ明示的に通知することは不要となる。よって、各端末は、キャリアセンスを行うことにより送信順リストを自律的に管理することができる。
【００６４】
ここで、送信待機時間Ｔ１及び送信スキップ時間Ｔ２は、必ずしも同一の時間長に設定する必要はない。両者が独立して取り扱われ且つシステム内で一意に定義されていれば、異なる時間長を設定してもよい。
【００６５】
図８のケース３は、端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃが送信順リスト通りにパケットを送信し終えた後、端末Ｄに送信すべきパケットがなく、また、その次の端末Ａも送信すべきパケットがないという事例である。送信すべきパケットを持たない端末Ｄが送信権を得たとき、上記ケース２と同様に、送信スキップ時間Ｔ２を経て、次の端末Ａに送信権が与えられる。しかしながら、本事例では、端末Ａも送信すべきパケットがない。そこで、各端末は、再び送信スキップ時間Ｔ２を計時した後、次の端末Ｂに送信権が与えられたことを認識する。
【００６６】
このように、本事例では、実質的には、端末Ｃに続いて端末Ｂがパケットを送信することになるが、その旨を各端末が自立的に認識することができる。
【００６７】
図９に示すケース４は、図８のケース２と同様に、端末Ｄに送信すべきパケットがないために、送信待機時間Ｔ１を経て、次の送信順である端末Ａに送信順が移るという事例である。本事例においてケース２と異なる点は、端末Ｄのスキップ回数が上限（Ｎ回）に達している点である。この場合、各端末は、自端末の送信順リストから端末Ｄを削除する。これにより、以降の通信では、端末Ａ→端末Ｂ→端末Ｃの順でパケットが送信された後、送信権が先頭の端末Ａに戻される。なお、端末Ｄにて、新たに送信すべきパケットが生起した場合、端末Ｄは、新規端末のアクセス手順（図５）を経てシステムに参加することになる。
【００６８】
図１０に示すケース５は、端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃが送信順リストに登録されている状況において、新たに端末Ｄがシステムに参加するという事例である。本事例では、端末Ａ→端末Ｂ→端末Ｃの順にパケットが送信された後、次に送信権を得た端末Ａがパケット送信を待機する間（図１０：Ｔ１_Ａ）に、システムに加入しようとする端末Ｄから送信要求Ｒが出される。
【００６９】
端末Ｄ以外の端末（端末Ａ、端末Ｂ、端末Ｃ）は、正規の送信時刻ではない時刻に何らかの信号が送信されたことをキャリアセンス情報によって検知する。そして、各端末は、新規端末からの送信要求Ｒがあったと認識する。また、送信を待機していた端末Ａは、送信要求Ｒを発した端末Ｄのバックオフ制御のために、そのバックオフ制御時間Ｔ３だけ自端末のパケット送信を遅延させる。
【００７０】
ここで、システム内の各端末は、新規端末からの送信要求Ｒを受信したとき、それが何れの端末からのものかを認識する必要はない。なぜなら、送信順リストに登録された端末であれば、その時刻にパケットを送信することはないからである。つまり、規定外の時刻に無線媒体の使用が確認された時点で、新規端末により送信要求Ｒが発信されたと認識することができる。また、送信要求Ｒに要する時間は、図１０の事例のように送信待機時間Ｔ１より短くする必要はなく、システム内で一意であれば、任意の時間長を設定することができる。
【００７１】
送信要求Ｒを発信した端末Ｄは、乱数により表されるスロットタイムを用いてバックオフ制御を行う。本事例では、端末Ｄに４スロット分のバックオフ制御時間Ｔ３が与えられている。そして、端末Ｄは、スロットタイムのカウントダウンが満了することによりバックオフ制御が終了したとき、送信権を得てパケットを送信する。端末Ｄによるパケット送信後、送信待機時間Ｔ１を経て、送信を遅延させていた端末Ａがパケットを送信する。
【００７２】
なお、新規の端末Ｄがパケット送信を終えたとき、端末Ｄ以外の各端末は、自端末内の送信順リストに端末Ｄを追加することにより、リストを更新する。前述したように、リストの更新を行う端末は、新規に加入した端末が端末Ｄであること、すなわち新規端末が何れの端末であるかを特定する必要はない。仮に、新規端末を識別する必要がある場合は、例えば、その新規端末が送信したパケットの送信元フィールドを検査することによって、その端末のアドレスを認識することができる。
【００７３】
また、前述したように、端末Ｄの送信要求Ｒと同時に他の新規端末から送信要求が発信されたことにより両者が衝突しても、システムの通信には差し支えない。なぜなら、１以上の端末からの送信要求が発生することにより、電波の受信レベルが閾値を超えたことが、各端末にて確認されればよいからである。
【００７４】
端末Ｄが送信要求Ｒを発信した直後に、他の新規端末が送信要求を発信する場合、その新規端末は、送信要求を発信することなく端末Ｄのバックオフ制御（Ｔ３）に参加してもよい。これにより、送信要求が省略されることから、端末の電力消費を低減することができる。さらにまた、スロットタイムは、一つのバックオフ制御期間中、一定である必要はない。
【００７５】
図１１に示すケース６は、送信権を得た端末Ａが送信をスキップしたときに、新規の端末Ｅが送信要求を発信するという事例である。端末Ａの送信スキップ時間Ｔ２に新規の端末Ｅが送信要求Ｒを発信すると、各端末は、前述のケース５と同様に、送信順リストに登録されていない端末から送信要求Ｒがあったと判断し、端末Ｅを送信順リストに追加する。そして、新規の端末Ｅがバックオフ制御（Ｔ３）を経てパケットを送信した後、スキップした端末Ａの次の送信順である端末Ｂがパケット送信を行う。
【００７６】
このように、新規端末からの送信要求が送信スキップ時間Ｔ２に発信されても、システムの各端末は、それが正規のパケット送信でないことを認識することができる。なぜなら、各端末が自端末の送信順リストに基づいて、無線媒体の現状、すなわち現時点がパケット送信の期間であるのか否かを把握しているからである。
【００７７】
図１２に示すケース７は、２つの新規端末から同時的に送信要求が発信されるという事例である。送信権を得た端末Ａが送信をスキップする間に（Ｔ２）、新規の端末Ｄ及び端末Ｅのそれぞれから送信要求Ｒが発信される。これら端末Ｄ及び端末Ｅは、送信要求Ｒを発信後、前述のケース５と同様にバックオフ制御を行う。本事例では、図１２に示すように、端末Ｄは、乱数により表される６スロット分のバックオフ制御時間Ｔ３_Ｄ１を持ち、端末Ｅは４スロット分のバックオフ制御時間Ｔ３_Ｅを持つ。
【００７８】
上記バックオフ制御におけるカウントダウンの結果、バックオフ制御時間が短い端末Ｅのほうが先にカウントダウンを終了し、パケットを送信する。その旨を検知したシステムの各端末は、端末Ｅを送信順リストに追加する（更新１）。ここで、システムにおける送信権の公平性を保つために、１回の送信待機時間Ｔ１または送信スキップ時間Ｔ２に受付可能な送信要求Ｒは、１件に制限することが望ましい。本事例では、この規定により端末Ｄの送信要求Ｒが無効化される。端末Ｄは、端末Ｅのパケット送信を検知したとき、バックオフ制御を中止すると共に、残りの２スロット分のバックオフ制御時間Ｔ３_Ｄ２を保存し、送信を待機する。
【００７９】
端末Ｅのパケット送信後、送信をスキップした端末Ａの次の送信順の端末Ｂがパケットを送信する。そして、さらに次に送信権を得る端末Ｃの送信待機時間Ｔ１において、先ほど送信要求Ｒを無効化された端末Ｄが、再び送信要求Ｒを発信する。端末Ｄは、送信要求Ｒを再発信後、保存しておいたバックオフ制御時間Ｔ３_Ｄ２のカウントダウンを行う。そして、カウントが終了した時点でパケットを送信する。これにより、端末Ｄが、各端末の送信順リストに追加される（更新２）。端末Ｄのパケット送信後、この端末Ｄのために送信を遅延させた端末Ｃが、パケットを送信する。
【００８０】
このように、複数の新規端末から同時的に送信要求Ｒが発信されても、それらの新規端末をシステム内の各端末の送信順リストに順次追加することができる。
【００８１】
なお、本事例では、１回の送信待機時間Ｔ１及び送信スキップ時間Ｔ２に受付可能な送信要求Ｒを１件に制限したが、必ずしも１件に制限する必要はない。仮に、本事例において２件の送信要求Ｒが受付可能である場合は、先にカウントダウンを終了した端末Ｅに続いて、端末Ｄが、再び送信要求Ｒを発信することなく送信権を得るようにすればよい。
【００８２】
以上説明したように、本実施形態では、システムで共通に定義される送信順リストを個々の端末が自律的に生成し且つその送信順リストに従いパケット送信を行う。よって、本実施形態によれば、アクセスポイントを使用するシステム構成（図１９：５Ａ）に限らず、アクセスポイントを使用しないシステム構成（図１９：５Ｂ）であっても、送信順リストを用いた送信権の制御が可能となる。これにより、無線媒体の使用効率を高めることができる。
【００８３】
また、システムへ新規に加入しようとする端末が発生しても、その端末を受け入れつつシステムにおける送信権の公平性を維持することができる。
【００８４】
さらにまた、送信権のスキップ回数が上限を超えた端末は送信順リストから自動的に削除されることから、自端末をリストから削除するよう要求する旨を他端末へ明示的に通知することは不要となる。これにより、無線媒体への制御パケットの送出が削減され、結果、ＭＡＣ効率を向上させることができる。
【００８５】
上記実施形態では、新規端末が記録する送信順リストは、自端末で作成あるいはリスト自体をシステムの端末へ要求して入手したが、これに替えて、以下に説明する形態により送信順リストを記録してもよい。その実施形態のためのＭＡＣ層８０３の構成を図２０に示す。
【００８６】
図２０に示す構成において、図２に示す前述の実施形態の構成との違いは、リスト付加部９０８を備える点である。リスト付加部９０８は、送信順リスト生成部１００２が記録した送信順リストを送信バッファ９０２のパケットに付加する機能を果たす。本実施形態において、送信順リストに登録されている全ての端末あるいは一部の端末は、送信権を得ると、自端末で記録した送信順リストをパケットに付加し、それを送信する。パケットにおける送信順リストの格納位置は、例えば、パケットのデータ部とすることができる。また、送信順リストをパケットに付加する頻度は、パケット送信の都度（毎回）としてもよいが、端末の処理負荷や送信データ量の増大を考慮して、所定の時間間隔をおいて定期的に付加することが望ましい。
【００８７】
システムに参加しようとする端末は、システムから受信したパケットから送信順リストを抽出し、それを自端末のものとして記録する。そして、前述の実施形態と同様に、自端末の送信順リストに基づき送信タイミングを制御する。
【００８８】
図２０の構成による実施形態によれば、システムに伝播されるパケットに送信順リストが付加されることから、新規端末が送信順リストを簡易に記録することができる。これにより、新規端末は、より迅速にシステムに参加することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、無線パケット通信装置を端末とする無線ＬＡＮのようなシステムに好適である。また、本発明に係る無線パケット通信装置の動作をコンピュータに実行させるためのプログラム、あるいは、そのプログラムを記録した記憶媒体として本発明を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施形態の通信装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の通信装置におけるＭＡＣ層のブロック図である。
【図３】実施形態のスキップ回数保持部に関する説明図である。
【図４】実施形態の送信順リストに登録された端末の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態の送信順リストに登録される新規端末の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施形態の送信順リストから登録が削除される端末の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施形態の送信順リストから他端末の登録を削除する端末の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施形態の具体例であるケース１乃至３に関する説明図である。
【図９】実施形態の具体例であるケース４に関する説明図である。
【図１０】実施形態の具体例であるケース５に関する説明図である。
【図１１】実施形態の具体例であるケース６に関する説明図である。
【図１２】実施形態の具体例であるケース７に関する説明図である。
【図１３】一般的な無線ＬＡＮ通信に関する説明図である。
【図１４】一般的な無線ＬＡＮでのバックオフ制御で生成される乱数値に関する説明図である。
【図１５】一般的な無線パケット通信において物理層の増加に応じてMAC効率が低下することを示す模式図である。
【図１６】特許文献１に記載のパケットの送受信に関するシーケンス図である。
【図１７】特許文献１に記載のパケットの送受信に関するシーケンス図である。
【図１８】特許文献１に記載のパケットの送受信に関するシーケンス図である。
【図１９】一般的な無線ＬＡＮのシステム形態に関する説明図である。
【図２０】本発明の他の実施形態の通信装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
８０１  通信装置
８０２  リンク層
８０３  ＭＡＣ層
８０４  物理層
９０１  受信バッファ
９０２  送信バッファ
９０３  送信待機時間タイマ部
９０４  バックオフ制御部
９０６  キャリアセンス情報
９０７  ＭＡＣヘッダ処理部
９０８  リスト付加部
１００１  送信順リスト管理部
１００２  送信順リスト生成部
１００３  送信タイミング決定部
１００４  送信遅延部
１００５  新規端末検出部
１００６  無線空き時間計測タイマ
１００７  スキップ回数保持部
【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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