(57)【要約】【課題】急激な受信感度の変動、時間的フェーディング等に対しても、的確に伝送レートを決定していくことができるデータ伝送方法。【解決手段】ある定められた周期時間内で、伝送速度が隣り合う３種の伝送レートによるデータ伝送を行った結果の各伝送レートでのスループットに基づいて、次の周期時間内で使用する３つの伝送レートの中心伝送レートを選択する（ステップ５０３、５０７）場合に、その周期時間内でのデータ伝送におけるパケット損失率が規定値以上となっているかをも加味して（ステップ５０４、５０８、５１１）、次の周期時間内で使用する３つの伝送レートの中心伝送レートを選択する。【選択図】　　　図１
2004088464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信状態により最適な伝送レートを選択して通信を行うデータ伝送方法において、ある定められた周期時間内で、伝送速度が隣り合う３種の伝送レートによるデータ伝送を行った結果の各伝送レートでのスループットに基づいて、次の周期時間内で使用する３つの伝送レートの中心伝送レートを選択する場合に、その周期時間内でのデータ伝送におけるパケット損失率をも加味して、次の周期時間内で使用する３つの伝送レートの中心伝送レートを選択することを特徴とするデータ伝送方法。
【請求項２】
正常送信されたパケット数が０であった場合、次の周期時間内で使用する３つの伝送レートの中心伝送レートを下位の伝送レートに決定することを特徴とする請求項１記載のデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データ伝送方法に係り、特に、無線ＬＡＮにおけるデータ転送レート選択の最適化を図ったデータ伝送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮに関する従来技術として、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにより規格化された技術が知られている。この従来技術は、伝送レートとして６Ｍｂｐｓ〜５４Ｍｂｐｓが使用可能であり、データの送受信を行うネットワーク端末相互間のデータ通信品質により、予め定められた複数の伝送レートの中から１つを選択して使用するものである。
【０００３】
図２はＩＥＥＥ８０２．１１ａにより規格化された伝送レートについて説明する図、図３は規格化された伝送レートのいくつかにおける伝送距離とスループットとの関係の一例を説明する図であり、まず、図２、図３を参照して、規格化された伝送レート及び伝送距離とスループットとの関係について説明する。
【０００４】
図２に示すように、ＩＥＥＥ８０２．１１ａにより規格化された５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮにおける伝送レートは、６Ｍｂｐｓ、９Ｍｂｐｓ、１２Ｍｂｐｓ、１８Ｍｂｐｓ、２４Ｍｂｐｓ、３６Ｍｂｐｓ、４８Ｍｂｐｓ、５４Ｍｂｐｓの伝送レートを使用するように定められており、また、それぞれの伝送レートを使用する場合の変調方式及びコードレートが図２に示すように定められている。
【０００５】
一方、前述の従来技術による無線ＬＡＮを使用してネットワーク端末相互間でデータ通信を行った場合、同時に通信パケットを送信することによる衝突（コリジョン）、サービスエリア外での接続による回線断、障害物や大地や床の反射により生じるマルチパスによるフェーディングによる回線の不安定等が生じることがある。前述した両端末が同時に通信パケットを送信することによる衝突は、データの送受信を行う端末で、異なった待ち時間を設定して再送処理を行う、あるいは、送信前にキャリアの検出を行って、事前に衝突防止策を施す等により回避することができる。また、フェーディングによる回線の不安定は、最適な通信状態を確保するため前述した伝送レートの最適なものを選択する伝送レートの最適化を行い、パケットのヘッダにレート情報を付加して伝送データを変調することにより、受信側でその情報に従った復調を行うことにより回避することができる。このように、無線ＬＡＮにおける従来技術によるデータ伝送方法は、通信状態により、最適な伝送レートを選択する最適化を行うことにより、最大の伝送性能を得ることができる。
【０００６】
図３に示す伝送距離とスループットとの関係の一例において、伝送レートが１２Ｍｂｐｓ、１８Ｍｂｐｓの場合、フェーディングによる回線の不安定が生じることなく、伝送距離３０ｍの範囲で安定なデータ伝送を行うことができるが、伝送レートが４８Ｍｂｐｓ、５４Ｍｂｐｓの場合、伝送距離１５ｍ中心とした±２ｍ程度の範囲、及び伝送距離２６ｍ以上の範囲で、大幅なスループットの低下が生じている。なお、図３に示す例は、伝送距離が３０ｍまでのスループットを示しているが、５ＧＨｚ帯を使用する無線ＬＡＮにおける規定の送信電力での伝送距離は、最大１００ｍ程度である。また、図３に示す例では、高い伝送レートでスループットの低下が生じる距離が１５ｍの位置、２６ｍ以上として示しているが、この位置は、電波の伝搬経路上、ＬＡＮを構成するエリア内にある種々の障害物の状況、送信側端末のアンテナ高等によって変化する。
【０００７】
一般に、伝送レートが高くなるほどスループットを増大させることができ、データ伝送を効率的に行うことができるが、この場合、多値の符号化が必要となって、ノイズに対して弱くなると共に、図３から判るようにフェーディングによる影響も大きくなる。このことは、特に、データ伝送を行っているネットワーク端末の一方、あるいは、両方が移動している場合等に問題となり、従って、常に、最も効率のよい伝送レートを選択して、そのレートによる伝送を行うことが必須である。
【０００８】
図４は従来技術及び本発明でのネットワーク端末相互間でのデータ伝送のシーケンスを説明する図、図５は従来技術による伝送レート切り替えの方法を説明するフローチャートであり、次に、図４、図５を参照して、従来技術による伝送レートの切り替えについて説明する。
【０００９】
いま、図４に示すように、端末Ａにデータ送信要求があり、端末Ａから端末Ｂにデータの送信を行うものとする。この場合、端末Ａは、いままでのデータ伝送で最適化された伝送レートを基準伝送レートとして、その伝送レートに決められた変調方式で送信データを変調してパケット化する。そして、伝送レート情報をパケットに付加して端末Ｂに送信する。受信側となる端末Ｂは、送信されてきたパケットをエラーなく受信完了できた場合、受信確認通知Ａｃｋ（Ａｃｋｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）パケットを送信側の端末Ａに送信して応答する。
【００１０】
送信側の端末Ａは、パケットの送信後、一定時間の間にＡｃｋパケットが受信できなかった場合、同一のパケットを再送する。この再送の処理は、ソフトウェアによるもの、ハードウェアによるもの、それらを組合せたものにより行うことができる。再送の回数は、特に規定されていないが、パケットの遅延時間の点から１０回〜１５回である。
【００１１】
送信側の端末Ａは、前述の再送回数の範囲の中でＡｃｋパケットが受信できた場合、次の送信データを１つ上の伝送レート（基準伝送レート＋１）、例えば、基準伝送レートが２４Ｍｂｐｓであった場合、３６Ｍｂｐｓの伝送レートで変調して、前述の場合と同様に受信側の端末Ｂに送信する。その後、送信側の端末Ａは、さらに、その次の送信データを１つ下の伝送レート（基準伝送レート−１）、例えば、基準伝送レートが２４Ｍｂｐｓであった場合、１８Ｍｂｐｓの伝送レートで変調して、前述の場合と同様に受信側の端末Ｂに送信する。
【００１２】
送信側の端末Ａは、前述したような基準伝送レート、基準伝送レート＋１、基準伝送レート−１の伝送速度が隣り合う３つの伝送レートによるパケットの伝送を、予め周期時間として定められている所定の時間の間、繰り返して続け、その時間毎のスループット性能を、基準伝送レート、基準伝送レート＋１、基準伝送レート−１のそれぞれのレート毎に算出して、次の周期時間におけるデータ伝送時の基準伝送レートを決定する。
【００１３】
なお、前述において、通信開始時の初期状態では、最低の伝送レート（確実に通信コネクションを行うことが可能なレート）、図２に示す例における６Ｍｂｐｓの伝送レートを基準伝送レートとして、通信が開始される。
【００１４】
スループット性能の算出は、送信完了のパケット数と、伝送レートから計算した時間とにより、スループット性能＝完了パケット数／時間として求めることができる。また、一般に、要求されるデータ量は可変であるが、１回に送信可能な最大データサイズは、ヘッダとペイロードとを含めて１５００バイトであり、最大１５００バイトのロングレングスのものと、最大５００バイトのショートレングスのものとに分けられる。そして、前述の計算は、２つのデータサイズのそれぞれについて前述と同様に行われる。
【００１５】
送信側となる端末Ａは、１つの周期時間の終了時、前述したスループット性能を、３つの伝送レートのそれぞれに対して算出し、それらの値に基づいて、次の周期時間における基準伝送レートを選択決定する。
【００１６】
次に、次の周期時間において、中心伝送レートとして使用する基準伝送レートの決定方法を図５に示すフローにより説明する。
【００１７】
（１）送信側の端末Ａは、１つの周期時間の終了後、前述したように、３つの伝送レートのそれぞれのスループットを一時保持し、まず、基準伝送レートでのスループットと、１つ上位の伝送レートでのスループット規定率を乗じた値とを比較し、上位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きいか否かを判定する（ステップ４０１）。
【００１８】
（２）ステップ４０１の判定で、上位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きかった場合、今回の周期時間での上位の伝送レートを次の周期時間における基準伝送レートとして決定する（ステップ４０２）。
【００１９】
（３）ステップ４０１の判定で、上位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きくなかった場合、基準伝送レートでのスループットと、１つ下位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値とを比較し、下位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きいか否かを判定する（ステップ４０３）。
【００２０】
（４）ステップ４０３の判定で、下位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きかった場合、今回の周期時間での下位の伝送レートを次の周期時間における基準伝送レートとして決定する（ステップ４０４）。
【００２１】
（５）ステップ４０３の判定で、下位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きくなかった場合、今回の周期時間での基準伝送レートを、そのまま次の周期時間における基準伝送レートとして決定する（ステップ４０５）。
【００２２】
なお、前述したステップ４０１、４０３の処理で、上位、下位の伝送レートのスループットに乗じられる規定率は、それぞれ異なる値に設定されており、それらの値は、予め記憶されていても、あるいは、表として備えられていてもよい。このように、上位、下位の伝送レートのスループットに乗じる規定率を異ならせることにより、スループットが上昇あるいは下降方向に移動する際の特性にヒステリシスを持たせることができ、これにより、閾値近傍での伝送レート切り換え時に、動作が不安定になることを防止することができる。
【００２３】
前述したように、従来技術による無線ＬＡＮにおけるデータ伝送方法は、伝送レートの決定を、異なる伝送レートでのスループットの大小のみの比較によって行い、その結果に基づいて、次の周期時間での中心伝送レートを決定するという方法により行うことにより、最適な伝送レートを中心とした伝送レートによりデータの伝送を行うことができる。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来技術は、比較的緩慢なスループットの変動に対して、的確に伝送レートを決定していくことができるが、急激な受信感度の変動、時間的フェーディング等に対して、的確に伝送レートを決定していくことが困難であるという問題点を有している。
【００２５】
本発明の目的は、前述した従来技術の問題点を解決し、急激な受信感度の変動、時間的フェーディング等に対しても、的確に伝送レートを決定していくことができるデータ伝送方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば前記目的は、通信状態により最適な伝送レートを選択して通信を行うデータ伝送方法において、ある定められた周期時間内で、伝送速度が隣り合う３種の伝送レートによるデータ伝送を行った結果の各伝送レートでのスループットに基づいて、次の周期時間内で使用する３つの伝送レートの中心伝送レートを選択する場合に、その周期時間内でのデータ伝送におけるパケット損失率をも加味して、次の周期時間内で使用する３つの伝送レートの中心伝送レートを選択することにより達成される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるデータ伝送方法の実施形態を図面により詳細に説明する。
【００２８】
図４により説明したようなネットワーク端末相互間でのデータ伝送のシーケンスにおいて、データの再送回数が３回以下の場合、主なパケット損失の要因は、パケットの衝突によると考えることができ、また、データの再送回数が３回を超える場合、パケットの衝突によるパケットの損失も含まれるが、主な要因は、電波状態の悪化による信号品質の低下によると考えることができる。
【００２９】
そこで、本発明の実施形態は、伝送レートの切り替えの際、各伝送レートでのスループットに加えて、再送回数を考慮し、一定の再送回数を超えた場合に、その再送が、コリジョン要因に起因する再送数より多いと判断し、その原因が電波状態の悪化にあると判断して、伝送レートの上昇の抑制、下位伝送レートへの下降修正を行うようにしたものである。このため、本発明の実施形態は、各伝送レートでのスループットに加えて、パケット損失率を算出して、次の周期時間における基準伝送レートを選択決定するようにしたものである。また、本発明の実施形態は、パケットの正常送信数が“０”であった場合、ネットワーク端末の一方が全くサービスエリア外にあるか、データ送信要求がない場合であるため、基準伝送レートを低くしていくように伝送レートを選択するようにしたものである。
【００３０】
前述したパケット損失率の算出は、再送数から算出することができ、詳細には、全体の送信パケット数と、正常に送信できなかったパケット数（全体の送信パケット数−正常送信されたパケット数）とから、正常に送信できなかったパケット数÷全体の送信パケット数×１００として求めることができる。そして、本発明の実施形態では、再送回数が３回以上で、パケット損失率５０％を次の周期時間における伝送レート変更の規定値として使用することとする。なお、このパケット損失率の規定値は、前述の値に限定される必要はなく、無線ＬＡＮが構成される環境により別のより適切な値に設定することができる。
【００３１】
図１は本発明の一実施形態による伝送レート切り替えの方法を説明するフローチャートであり、次に、このフローを参照して、本発明の一実施形態による伝送レート切り替えについて説明する。
【００３２】
（１）送信側の端末Ａは、１つの周期時間の終了後、従来技術で説明した場合と同様に、３つの伝送レートのそれぞれのスループットを一時保持すると共に、全体でのパケット損失率を算出して一時保持し、まず、正常に送信されたパケット数が“０”か否かを判定する（ステップ５０１）。
【００３３】
（２）ステップ５０１の判定で、正常に送信されたパケット数が“０”であった場合、今回の周期時間での下位の伝送レートを次の周期時間における基準伝送レートとして決定する（ステップ５０２）。
【００３４】
（３）ステップ５０１で、正常に送信されたパケット数が“０”でなかった場合、基準伝送レートでのスループットと、１つ上位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値とを比較し、上位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きいか否かを判定する（ステップ５０３）。
【００３５】
（４）ステップ５０３の比較で、上位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きかった場合、パケット損失率が規定値以上となっているか否かを判定する（ステップ５０４）。
【００３６】
（５）ステップ５０４の判定で、パケット損失率が規定値以上であった場合、今回の周期時間での基準伝送レートを、そのまま次の周期時間における基準伝送レートとして決定し、パケット損失率が規定値以上になっていなかった場合、今回の周期時間での上位の伝送レートを次の周期時間における基準伝送レートとして決定する（ステップ５０５、５０６）。
【００３７】
（６）ステップ５０３の判定で、上位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きくなかった場合、基準伝送レートでのスループットと、１つ下位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値とを比較し、下位の伝送レートでのスループットが基準伝送レートでのスループットより大きいか否かを判定する（ステップ５０７）。
【００３８】
（７）ステップ５０７の判定で、下位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きかった場合、パケット損失率が規定値以上となっているか否かを判定する（ステップ５０８）。
【００３９】
（８）ステップ５０８の判定で、パケット損失率が規定値以上であった場合、今回の周期時間での下位伝送レートを次の周期時間における基準伝送レートとして決定し、パケット損失率が規定値以上になっていなかった場合、今回の周期時間での基準伝送レートを、そのまま次の周期時間における基準伝送レートとして決定する（ステップ５０９、５１０）。
【００４０】
（９）ステップ５０７の判定で、下位の伝送レートでのスループットに規定率を乗じた値が基準伝送レートでのスループットより大きかった場合、パケット損失率が規定値以上となっているか否かを判定する（ステップ５１１）。
【００４１】
（１１）ステップ５１１の判定で、パケット損失率が規定値以上であった場合、今回の周期時間での下位伝送レートを次の周期時間における基準伝送レートとして決定し、パケット損失率が規定値以上になっていなかった場合、今回の周期時間での基準伝送レートを、そのまま次の周期時間における基準伝送レートとして決定する（ステップ５１２、５１３）。
【００４２】
なお、前述したステップ５０３、５０７の処理で、上位、下位の伝送レートのスループットに乗じられる規定率は、従来技術の場合と同様に、それぞれ異なる値に設定されており、それらの値は、予め記憶されていても、あるいは、表として備えられていてもよい。このように、上位、下位の伝送レートのスループットに乗じる規定率を異ならせることにより、スループットが上昇あるいは下降方向に移動する際の特性にヒステリシスを持たせることができ、これにより、閾値近傍での伝送レート切り換え時に、動作が不安定になることを防止することができる。
【００４３】
前述した本発明の実施形態での伝送レート決定の処理は、処理プログラムとして構成することができ、この処理プログラムは、ＨＤ、ＤＡＴ、ＦＤ、ＭＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に格納して提供することができる。
【００４４】
前述した本発明の実施形態によれば、伝送レートの切り替えの際、各伝送レートでのスループットに加えて、パケット損失率をも考慮に入れて、次の周期時間における基準伝送レートを選択決定するようにし、また、パケットの正常送信数が“０”であった場合に、基準伝送レートを低くしていくように伝送レートを選択するようにしているので、急激な受信感度の変動、時間的フェーディング等に対しても、的確に最適な伝送レートを決定していくことができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、急激な受信感度の変動、時間的フェーディング等に対しても、的確に最適な伝送レートを決定していくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による伝送レート切り替えの方法を説明するフローチャートである。
【図２】ＩＥＥＥ８０２．１１ａにより規格化された伝送レートについて説明する図である。
【図３】規格化された伝送レートのいくつかにおける伝送距離とスループットとの関係の一例を説明する図である。
【図４】従来技術及び本発明でのネットワーク端末相互間でのデータ伝送のシーケンスを説明する図である。
【図５】従来技術による伝送レート切り替えの方法を説明するフローチャートである。
【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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