(57)【要約】【課題】本発明の目的は、容易に動画コンテンツの送受信を可能とする通信方法を提供することである。【解決手段】複数の端末とランダムスロットを用いて通信する通信方法であって、前記端末の何れかから、前記ランダムスロットの前に優先的に使用できる優先スロットを要求する要求信号を受信し（Ｓ３０１）、前記要求信号に応じて、前記優先スロットを要求した端末に優先スロット番号を割り当て（Ｓ３０２）、前記割り当てた端末及び優先スロット番号を前記複数の端末へ通知（Ｓ３０４）する通信方法。【選択図】      図３
2004180207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端末とランダムスロットを用いて通信する通信方法であって、
前記端末の何れかから、前記ランダムスロットの前に優先的に使用できる優先スロットを要求する要求信号を受信し、
前記要求信号に応じて、前記優先スロットを要求した端末に優先スロット番号を割り当て、
前記割り当てた端末及び優先スロット番号を前記複数の端末へ通知する通信方法。
【請求項２】
前記割り当てた端末から、前記割り当てた優先スロットの削除を要求する削除要求信号を受信し、
前記削除要求信号に応じて、前記割り当てた端末及び優先スロット番号を削除し、
前記削除した端末及び優先スロット番号を前記複数の端末へ通知する通信方法。
【請求項３】
複数の端末とランダムスロットを用いて通信する基地局であって、
前記端末の何れかから、ランダムスロットの前に優先的に使用できる優先スロットを要求する要求信号を受信する手段と、
前記要求信号に応じて、前記優先スロットを要求した端末に優先スロット番号を割り当てる手段と、
前記割り当てた端末及び優先スロット番号を前記複数の端末へ通知する手段とを備える基地局。
【請求項４】
基地局の管理下で、ランダムスロットを用いて通信する情報機器であって、
前記ランダムスロットの前に優先的に使用できる優先スロットを前記基地局に要求する手段と、
前記要求に応じて、割り当てられた優先スロット番号を受信する手段と、
前記割り当てられた優先スロット番号の時に、データを前記基地局へ送信する手段を備える情報機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に適用できる通信装置及び通信方法に関し、特に、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）方式に対応した無線通信装置及び無線通信方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＳＭＡ方式は、ＬＡＮのＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層の分散型アクセス制御方式である。そして、有線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＤ（ＣＳＭＡ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）通信方式が利用されている。このＣＳＭＡ／ＣＤ方式では、データを送信したいノード（機器）はケーブルの通信状況を監視し（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ）、ケーブルが空くと送信を開始する。このとき、もし複数のノードが同時に送信を開始するとケーブル内でフレームが衝突して壊れるので、フレームの衝突を検出し（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）、両者は送信を中止し、ランダムな時間待って送信を再開する。この方法に従うと、１本のケーブルを複数のノードが共有して、互いに通信する（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）ことができる。
【０００３】
これに対して、無線ＬＡＮの場合、無線特有のフェージングにより受信レベルが変動するため、送信中にフレームの衝突検出を行うことが困難である。このため、ＩＥＥＥ８０２．１１では、ＣＳＭＡ方式に衝突回避機能（Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を付加したＣＳＭＡ／ＣＡ方式が採用されている。
【０００４】
このＣＳＭＡ／ＣＡ方式では、フレームの送信要求が生じた端末は、チャネル上のキャリアの有無を観測し、ＤＩＦＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｉｎｉｔｉａｌ  ｉｎｔｅｒＦｒａｍｅ  Ｓｐａｃｅ）という待ち時間より長い時間空いていることを確認してから、フレームを送信する。この待ち時間は最小限の待ち時間にランダムな長さの待ち時間を加えたもので、直前の通信があってから一定時間後に複数の端末が一斉に送信する事態を防止している。実際にデータが正しく送信されたかは受信側からのＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）信号が到着するかどうかで判定し、ＡＣＫ信号がなければ通信障害があったとみなしてデータの再送信を行う。
【０００５】
この無線ＬＡＮで、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ）などの帯域が比較的大きく、しかも安定した帯域の確保が要求される動画コンテンツを伝送する場合、ＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ；通信の目的に応じて最適な帯域割り当てを行なうことで、それぞれの通信に求められるレスポンスタイムやスループットを確実に確保する）制御方式が重要である。これは、ＨＤＴＶ用コンテンツにストリーミング技術を用いた場合に必要とする回線容量が２０数Ｍｂｐｓであるのに対して、ＩＥＥＥ  ８０２．１１ａ（５．２ＧＨｚ周辺の周波数帯域を使用）であっても、伝送速度は３６〜５４Ｍｂｐｓであり、ＨＤＴＶ用コンテンツをストリーミング再生している際に、不定期に発生する他のデータも扱うと、コンテンツ再生が途切れてしまうおそれがあるからである。
【０００６】
このコンテンツ再生が途切れてしまうのは、ＣＳＭＡ方式がＩｎｔｅｒｎｅｔと同様にベストエフォート型の通信形態であり、サービスの品質（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）の保証がなく、通信するノードやトラフィックが増えてくると、パケットの消失や遅延、実質的な通信帯域の低下などが起こるからである。
【０００７】
一方、ギャランティ型という通信形態もある。このギャランティ型では、ネットワークなどにおいて、あるサービスのタイプが常にエンド・ツゥ・エンドで保証されている。例えば送信するノードに固定的にタイムスロットを割り当てるＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）方式などの回線予約型通信システムがある。ただし、保証をする分、ベストエフォート型に比べてＬＡＮの設置費用が高くなってしまう。
【０００８】
このため、従来の有線ＬＡＮでは、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式の他に、高トラフィックの場合、端末はトラフィック制御装置で割り当てられたタイムスロット（時間帯）を基にして送信する。このようにすれば、割り当てられた時間帯だけはチャネル（通信経路）を占有することができる。したがって、緊急を要するデータとそうでないデータが混在していても、緊急性のあるデータを優先して送信することができるようになる（例えば特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−８７１１２号公報（第４〜８頁、図１〜６）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の有線ＬＡＮでは、上述したトラフィック制御装置を新たに設けなければならず、ベストエフォート型の通信形態の特徴である安価なＬＡＮの設置ができなくなる。また、無線ＬＡＮの場合、無線基地局毎にトラフィック制御装置を設けたのでは、なおさらである。
【００１１】
本発明の目的は、容易に動画コンテンツの送受信を可能とする通信方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、複数の端末とランダムスロットを用いて通信する通信方法であって、前記端末の何れかから、前記ランダムスロットの前に優先的に使用できる優先スロットを要求する要求信号を受信し、前記要求信号に応じて、前記優先スロットを要求した端末に優先スロット番号を割り当て、前記割り当てた端末及び優先スロット番号を前記複数の端末へ通知する通信方法である。
【００１３】
第２の発明は、前記割り当てた端末から、前記割り当てた優先スロットの削除を要求する削除要求信号を受信し、前記削除要求信号に応じて、前記割り当てた端末及び優先スロット番号を削除し、前記削除した端末及び優先スロット番号を前記複数の端末へ通知する通信方法である。
【００１４】
第３の発明は、複数の端末とランダムスロットを用いて通信する基地局であって、前記端末の何れかから、ランダムスロットの前に優先的に使用できる優先スロットを要求する要求信号を受信する手段と、前記要求信号に応じて、前記優先スロットを要求した端末に優先スロット番号を割り当てる手段と、前記割り当てた端末及び優先スロット番号を前記複数の端末へ通知する手段とを備える基地局である。
【００１５】
第４の発明は、基地局の管理下で、ランダムスロットを用いて通信する情報機器であって、前記ランダムスロットの前に優先的に使用できる優先スロットを前記基地局に要求する手段と、前記要求に応じて、割り当てられた優先スロット番号を受信する手段と、前記割り当てられた優先スロット番号の時に、データを前記基地局へ送信する手段を備える情報機器である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態が適用される無線ＬＡＮシステムの概略構成図である。無線基地局であるアクセスポイント（ＡＰ）１００に対して、複数の無線端末２１０〜２３０であるステーション（ＳＴＡ１〜３）が、例えば、数ＧＨｚの無線伝送路を介して接続された無線パケット通信網を構成している。
【００１７】
この無線ＬＡＮシステムでは、アクセス制御方式として、ＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルが用いられており、ＡＰ１００もＳＴＡ１〜３も同じ手順でフレームの送信を行う。
【００１８】
ＡＰ１００には、ＳＴＡ１〜３と送受信を行う送受信部１１０と、ＳＴＡ１〜３と通常のランダムスロットによるＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを処理する処理部１２０と、通常のランダムスロットの前に優先的に設けられた優先スロットを設定する優先スロットコーディネータ部１３０が設けられている。なお、処理部１２０でキャリアセンスも行われる。
【００１９】
図２は、本実施形態に係るＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルを説明するための図である。まず、ＣＳＭＡ／ＣＡの通常のプロトコル（以下、「通常プロトコル」という）を説明する。なお、以下の説明では、ステーションが送信する場合を前提に説明するが、この説明は、ステーションに限られず、アクセスポイントから通常プロトコルで送信する場合にも当てはまる。
【００２０】
通常プロトコルでは、各ステーションがキャリアセンスを行うことにより、自律的に送信の可否を判断する。このため、通常プロトコルでは、各ステーションは常時キャリアセンスを行い、一定時間ＴＣＳ（キャリアセンス時間）以上にわたり、他のステーションが送信する信号の電力が検出されなければ、チャネルはアイドル状態であるとみなされる。
【００２１】
そして、あるステーションがデータを送信しようとした時に、チャネルがアイドル状態であれば、このステーションは直ちにデータの送信を開始する。
一方、あるステーションがデータを送信しようとした時に、チャネルがビジー状態であれば、このステーションはチャネルを監視し続け、チャネルがアイドル状態になったことを認識した時点でバックオフ制御を開始する。バックオフ制御は、データを送信しようとする複数のステーションが同時に送信を開始し、チャネル上でデータが衝突することを回避するための制御である。バックオフ制御では、データを送信しようとするステーションが、それぞれ独立に０からＮ（Ｎは自然数）の間の乱数ｎを発生させ、ｎに無線ＬＡＮシステムで規定された送信待ち単位時間であるＴｓｌｏｔ（スロットタイム）を乗算することでランダムな送信待ち時間を決定する。したがって、通常プロトコルの場合、ランダムなスロットタイミングで送信することになる。
【００２２】
その後、ステーションはキャリアセンスを継続すると共に、Ｔｓｌｏｔ時間毎に、先に決定した送信待ち時間が０になった時点でデータの送信を開始する。この時、あるステーションが自身の送信待ち時間が０になる前に他のステーションが送信しているのを検出した場合には、自身が送信するのを中断し、チャネルが再びアイドル状態になった後で、Ｔｓｌｏｔ時間毎の送信待機時間の減少を再開する。
【００２３】
以上説明した通常プロトコルの概要を、図２の（１）、（２）を用いて具体的に説明する。なお、ここでは、同図の（３）、（４）は無視する。
（１）、（２）は、ＳＴＡ１、ＳＴＡ２が通常のパケットを送信するタイミングを示す。ここで、ＳＴＡ１の乱数ｎは１で、ＳＴＡ２の乱数ｎは２である。
そして、ＳＴＡ１は、メディアビジーの状態から、所定時間であるパケットギャップ（通常はＴＣＳに相当）を経過してから、通常スロットが開始されてから、Ｔｓｌｏｔにｎ＝１を乗算した送信待ち時間が経過した後に、データを送信する。
【００２４】
一方、ＳＴＡ２は、通常スロットが開始されてから、Ｔｓｌｏｔにｎ＝２を乗算した送信待ち時間が経過した後に、データを送信する予定であったが、すでにＳＴＡ１が送信をしているので、送信を取りやめ（バックオフ）、次にアイドルになった後、再度、通常スロットの選択を行い、送信開始を待つ。
【００２５】
（優先スロット）
次に、同図の（３）、（４）を用いて、ＣＳＭＡ／ＣＡに通常のスロットの他に、優先スロットを加えた場合のプロトコルを説明する。優先スロットの割り当て方法については後述する。
【００２６】
（３）は、ＳＴＡ１が優先スロット番号０を持つ場合に優先パケットを送信するタイミングを示す。優先スロットを持つＳＴＡ１は、割り当てられた優先スロット０のタイミングで優先パケットの送信を開始する。
【００２７】
一方、（４）は、ＳＴＡ２が優先スロット番号１を持つ場合に優先パケットを送信するタイミングを示す。この場合、割り当てられた優先スロット番号が１であるため、すでにＳＴＡ１が優先パケットを送っている。したがって、ＳＴＡ２は送信を取りやめて（バックオフ）、次にアイドルになった後の優先スロット１を待つ。
【００２８】
次に、図３を用いて、優先スロットの割り当て方法を説明する。まず、基地局１００は、帯域を確保する必要のあるデータ（ＨＤＴＶなど）を送信するステーション（ＳＴＡ１、ＳＴＡ２）から、優先スロットを要求するためのパケットを受信する（Ｓ３０１）。
【００２９】
この優先スロット要求パケットを送受信部１１０が受信すると、処理部１２０は、優先スロットコーディネータ部１３０へ優先スロット要求パケットを転送する。このコーディネータ部１３０は、優先スロット情報を設定できる。優先スロット情報には、優先スロット番号とその番号のオーナーの識別番号が含まれている。図２の（３）、（４）の場合は、オーナーであるＳＴＡ１に優先スロット番号０を、ＳＴＡ２に優先スロット番号１を設定する（Ｓ３０２）。ここで、優先スロット番号の割り当ては、優先スロットを要求してきた先着順で設定している。
【００３０】
設定した優先スロット情報は、処理部１２０、送受信部１１０経由で、管理下の全てのステーションに通知（同報）する（Ｓ３０３）。
一方、通知を受けたステーションは、以下の処理を行う。優先スロットを要求したステーションの場合、自分が排他的に使用できるタイムスロットとして優先スロット番号（ＳＴＡ１の場合は０、ＳＴＡ２の場合は１）を登録する。その後、ＡＣＫ（Ａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅ）信号を返す。優先スロットを要求していないステーションの場合、自分が送信できないタイムスロットとして優先スロット番号（ＳＴＡ３の場合は０、１）を登録する。登録後、ＡＣＫ信号を返す。
【００３１】
処理部１２０は、全てのステーションからのＡＣＫ信号を受信したか否かを判断し、ＡＣＫ信号が来ないステーションに対して再送を行う（Ｓ３０４）。
ここで、優先スロット数の初期状態は０であり、初期状態では優先スロットがなく、通常スロットのみである。優先スロットが必要になると、図３に示した方法で優先スロットを追加する。このように動的に優先スロットを追加することにより、誰も送信できない無駄なスロットを無くすことができ、限りある帯域を有効に使用するＱｏＳ制御が可能となる。
【００３２】
図４は、ステーションのＭＡＣ層の上位層（アプリケーション層）から優先送信の要求があった場合の送信手順を示す図である。送信要求が来るとステーションは、優先パケットの送信かどうかを判定する（Ｓ４０１）。優先パケットの送信ならばＳ４０２へ、そうでないならば、Ｓ４０９にいく。
【００３３】
優先パケットの送信である場合、そのステーションに優先スロットが割り当てられているかを判定する（Ｓ４０２）。優先スロットが割り当てられていたらＳ４０３へ、そうでないならＳ４０９にいく。
【００３４】
優先スロットも割り当てられている場合、すでに割り当てられた優先スロットの時間が経過しているかを判定する（Ｓ４０３）。経過していたらＳ４０８へ、そうでないならＳ４０４にいく。
【００３５】
まだ割り当てられた優先スロットに達していない場合、割り当てられた優先スロットになるまで待つ（Ｓ４０４）。
割り当てられた優先スロットに達したとき、ネットワークメディア（無線など）がアイドルか（より高優先度のパケットが送信されていないか）を判定する（Ｓ４０５）。割り当てられた優先スロットより、優先度の高い優先スロットを持つ別のステーションがいて、送信を開始している場合は、バックオフして送信を待つ必要があるからである。また、ノイズなど他の要因でネットワークメディアがアイドルでない可能性もある。アイドルならばＳ４０６へ、そうでないならばＳ４０４にいく。
【００３６】
アイドルの場合、割り当てられた優先スロットでデータ送信を開始する（Ｓ４０６）。そして、送信が成功したか判定する（Ｓ４０７）。成功ならば送信処理を終了する。成功でないならＳ４０４にいく。また、Ｓ４０８では、ランダムスロットを用いた通常のＣＳＭＡ送信を実施し、判定のため、Ｓ４０７にいく。同様に、Ｓ４０９では、ランダムスロットを用いた通常のＣＳＭＡ送信を実施し、判定のため、Ｓ４１０にいく。Ｓ４１０では、送信が成功したか判定する。成功ならば送信処理を完了する。成功でないならばＳ４０９にいく。
【００３７】
次に、図５を用いて、優先スロットが不要になったときに、削除する手順を説明する。優先スロットを保持していたが、不要になったステーションから、優先スロット削除を要求するパケットを、送受信部１１０経由で、処理部１２０が受け取る（Ｓ５０１）。
【００３８】
処理部１２０は削除要求パケットをコーディネータ部１３０へ転送すると、コーディネータ部１３０は保持している優先スロット情報を更新する。ここで、削除された優先パケットが使用していたスロット番号より後ろのスロット番号も使用している場合は、前に詰める等の再コンフィグレーションを実行する（Ｓ５０２）。続いて、更新したスロット情報をＳ３０３と同様に同報し（Ｓ５０３）、自分が管理するネットワークのステーションからのＡＣＫ信号を受信し、ＡＣＫ信号が受信されないステーションに対して再送を行う（Ｓ５０４）。
【００３９】
上述した実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、適宜組合わせ及び変更することができることはいうまでもない。例えば、優先スロットを持つステーションのスロット番号をラウンドロビン制御する。優先スロット０を持つステーションが優先スロット０を使って送信すると、そのステーションの優先スロット番号を、優先スロットの最終スロットとし、それ以外のステーションの持つ優先スロット番号を一つずつ減らす。つまり、ラウンドロビン動作を行うことにより、優先スロットを持ちながら、常により上位の優先スロットを持つステーションに、常に負けて送信ができない状態になることを防ぐ。また、実施形態では無線ＬＡＮを想定したため、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の場合について説明したが、本発明は有線ＬＡＮにも同様に適用できるため、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式に適用してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、容易に動画コンテンツの送受信を可能とする通信方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態が適用される無線ＬＡＮシステムの概略構成図。
【図２】本実施形態に係るＣＳＭＡ／ＣＡプロトコルの説明図。
【図３】優先スロットの割り当てのフローチャート。
【図４】優先スロットを用いた送信のフローチャート。
【図５】優先スロットを削除するフローチャート。
【符号の説明】
１００  無線基地局（ＡＰ）
１１０  送受信部
１２０  処理部
１３０  優先スロットコーディネータ部
２１０〜２３０  無線端末（ＳＴＡ）
【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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