(57)【要約】【課題】  本発明は隠れ端末問題などによって発生するパケットの衝突の影響を低減し、データスループットを向上させることが可能な無線パケット通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】  受信したパケットの送信元アドレス，データサイズを取得して受信したデータ量の情報を送信元毎に区別して保持する受信データ量テーブルと、このテーブルが保持している情報に基づき、所定期間内に受信したデータ量の総和Ｐｔｂｌとデータパケットを送信した無線局の総数Ｎｔｂｌとを計測値として求める受信データ量計測手段と、送信モード決定用タイマと、周期的に計測値を取得して閾値Ｎ１，Ｐ１と比較し、ＮｔｂｌがＮ１を超えかつ計測値のＰｔｂｌがＰ１を超えている場合にはデータパケットよりもサイズの小さい制御パケットを送信し応答パケットを受信した後でデータパケットの送信を行うデータパケット送信手段とを設けた。【選択図】      図１
2005080220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、
パケットを受信した際に、そのパケットの送信元アドレスとデータサイズとを取得するとともに、受信したパケットが自局宛であった場合にはそれを所定の受信バッファに格納するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段が取得したパケットの送信元アドレス及びデータサイズの情報を管理し、所定時間Ｔの期間内で受信したデータ量の情報を送信元アドレス毎に区別して保持する受信データ量テーブルと、
前記受信データ量テーブルが保持している情報に基づいて、前記時間Ｔの期間内に受信したデータ量の総和Ｐｔｂｌとデータパケットを送信した無線局の総数Ｎｔｂｌとを計測値として求める受信データ量計測手段と、
前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、
前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記計測値を受信データ量計測手段から取得して所定の閾値Ｎ１，Ｐ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点で計測値のＮｔｂｌがＮ１を超え、かつ計測値のＰｔｂｌがＰ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい制御パケットを送信し、この制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行うデータパケット送信手段と
を設けたことを特徴とする無線パケット通信装置。
【請求項２】
データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、
一定時間Ｔ毎に他の無線局から放射された電波の有無を周期的に確認し、他の無線局から放射された電波を検出した場合には、データ送信を待機すべき時間を計測するビジー期間計測手段と、
前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、
前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記ビジー期間計測手段が計測したビジー期間Ｔallを取得して所定の閾値Ｔ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点でビジー期間Ｔallが閾値Ｔ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい制御パケットを送信し、この制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行うデータパケット送信手段と
を設けたことを特徴とする無線パケット通信装置。
【請求項３】
所定の有線ネットワークに接続される無線基地局及びそれと従属関係にあり前記無線基地局との間で無線パケット通信を行う少なくとも１つの無線端末局とで構成され、前記無線基地局及び全ての無線端末局は、データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、
前記無線基地局には、
パケットを受信した際に、そのパケットの送信元アドレスとデータサイズとを取得するとともに、受信したパケットが自局宛であった場合にはそれを所定の受信バッファに格納するパケット受信手段と、
前記パケット受信手段が取得したパケットの送信元アドレス及びデータサイズの情報を管理し、所定時間Ｔの期間内で受信したデータ量の情報を送信元アドレス毎に区別して保持する受信データ量テーブルと、
前記受信データ量テーブルが保持している情報に基づいて、前記時間Ｔの期間内に受信したデータ量の総和Ｐｔｂｌとデータパケットを送信した無線局の総数Ｎｔｂｌとを計測値として求める受信データ量計測手段と、
前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、
前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記計測値を受信データ量計測手段から取得して所定の閾値Ｎ１，Ｐ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点で計測値のＮｔｂｌがＮ１を超え、かつ計測値のＰｔｂｌがＰ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信し、この第１の制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行う第１のデータパケット送信手段と
を設け、前記無線端末局には、
通信相手の前記無線基地局が規定のサイズ以下のデータパケットの送信に先立って、データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信していることを認識した場合には、前記無線端末局から前記無線基地局に対してデータパケットよりもサイズの小さい第２の制御パケットをデータパケットの送信に先立って送信し、第２の制御パケットに対する応答パケットを受信した後でデータパケットの送信を行う第２のデータパケット送信手段
を設けたことを特徴とする無線パケット通信装置。
【請求項４】
所定の有線ネットワークに接続される無線基地局及びそれと従属関係にあり前記無線基地局との間で無線パケット通信を行う少なくとも１つの無線端末局とで構成され、前記無線基地局及び全ての無線端末局は、データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、
前記無線基地局には、
一定時間Ｔ毎に他の無線局から放射された電波の有無を周期的に確認し、他の無線局から放射された電波を検出した場合には、データ送信を待機すべき時間を計測するビジー期間計測手段と、
前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、
前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記ビジー期間計測手段が計測したビジー期間Ｔallを取得して所定の閾値Ｔ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点でビジー期間Ｔallが閾値Ｔ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信し、この第１の制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行う第１のデータパケット送信手段と
を設け、前記無線端末局には、
通信相手の前記無線基地局が規定のサイズ以下のデータパケットの送信に先立って、データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信していることを認識した場合には、前記無線端末局から前記無線基地局に対してデータパケットよりもサイズの小さい第２の制御パケットをデータパケットの送信に先立って送信し、第２の制御パケットに対する応答パケットを受信した後でデータパケットの送信を行う第２のデータパケット送信手段
を設けたことを特徴とする無線パケット通信装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４の無線パケット通信装置において、前記第１のデータパケット送信手段は、第２の制御パケットの送信が必要であることを配下の無線端末局に対して通知する必要が生じた場合に、送信バッファ上のデーパケットの有無を確認し、送信対象のデータパケットが送信バッファに存在しなければ、第１の制御パケットをデータパケットとは無関係に単独で送信することを特徴とする無線パケット通信装置。
【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に関し、特に各無線局がデータ送信に先立ってキャリアセンスを行い、互いに自律的に送信の可否を判断することにより、パケットの衝突発生を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明と関連のある従来の代表的な無線パケット通信装置としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１で規定されている無線ＬＡＮ装置が想定される。ＩＥＥＥ８０２．１１の規定については、非特許文献１に詳細に記述されている。なお、以下の説明においてはこの規定をＩＥＥＥ８０２．１１規格と表現する。
複数の無線局で構成される無線パケット通信システムにおいて、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の従来の無線アクセス制御を用いてパケットの衝突を回避する場合の動作について以下に説明する。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１１規格においては、複数の無線局がパケットの衝突が生じないようにキャリアセンスしながらデータを送信するＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）がアクセス制御方法として規定されている。
このＣＳＭＡ／ＣＡ手順による衝突回避動作について、図１４を参照しながら説明する。図１４の例では、１つの無線基地局＃２０１と３つの無線端末局＃３０１〜＃３０３との間でデータパケットを送受信する場合を想定している。また、図１４においてＤ１，Ｄ２，Ｄ３，・・・は伝送対象のデータを表し、Ａ１，Ａ２，Ａ３，・・・は肯定応答（ＡＣＫ）フレームを表している。
【０００４】
図１４の例では、まず無線端末局＃３０１が無線基地局＃２０１ヘデータＤ１を送信し、そのデータ送信に対するＡＣＫフレームＡ１を受信した後、無線端末局＃３０１，無線端末局＃３０２，無線端末局＃３０３はＤＩＦＳ期間（Ｔｄ）が経過するまで待機する。
このとき、ランダムな時間である衝突回避期間（Contention Window：ＣＷ）が無線端末局＃３０１，＃３０２，＃３０３のそれぞれに付与される。この衝突回避期間は、基本単位時間（Slot Time）と乱数との乗算により求められる。この衝突回避期間の決定にあたり、無線基地局を含む全ての無線局の中での全体のルールとして、送信するべきデータパケットを持っている無線基地局および無線端末局は、ある範囲の整数が一様分布する乱数を発生させる。そして、得られた乱数値に衝突回避期間の基本単位時間（Slot Time）を掛けて衝突回避期間（Ｔｃｗ）とする。
【０００５】
無線基地局及び各無線端末局は、自分の衝突回避期間が経過した後、無線媒体がビジーにならなけれぱ送信を開始する。
図１４においては、衝突回避期間を基本単位時間（Slot Time）の数を表す数値で示してある。すなわち、データＤ１を送信する際の無線端末局＃３０１の衝突回避期間は２×（Slot Time）に定められ、無線端末局＃３０２の衝突回避期間は６×（Slot Time）に定められ、無線端末局＃３０３の衝突回避期間は５×（Slot Time）に定められている。
【０００６】
この場合、無線端末局＃３０１の衝突回避期間Ｔｃｗが他の無線端末局＃３０２，＃３０３と比べて短いので、無線端末局＃３０１の衝突回避期間（２スロット時間）経過後に、無線端末局＃３０１から無線基地局＃２０１にデータＤ１が送信される。この時、無線端末局＃３０２及び無線端末局＃３０３のデータ送信は延期される。
さらに、無線端末局＃３０１へのＡＣＫフレームＡ１の送信を終了し、さらにＤＩＦＳ期間経過後、今度は無線端末局＃３０３のバックオフにおけるＴｃｗが最も短くなるため、無線端末局＃３０３がデータ送信可能になる。すなわち、前記ＤＩＦＳ経過後の待ち時間であるランダムなバックオフは、同時に送信を開始しようとする無線局間でのデータパケットの衝突を確率的に低滅させるための操作であり、このバックオフにおける待ち時間が衝突回避期間にあたる。
【０００７】
つまり、送信すべきデータを有している無線基地局及び無線端末局が、データ送信前に、それぞれ乱数によって得られた異なる衝突回避期間の待機を行うことにより、同時にデータを送信する確率を低減する。これにより、無線通信システム全体のスループットの向上が期待できる。
ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１に規定されたランダムバックオフによるパケットの衝突回避方法においては、乱数の発生範囲の違いが衝突確率に対して大きく影響する。つまり、各無線端末局及び無線基地局が、バックオフ制御において自律的に乱数を発生させるため、乱数の発生範囲が小さいと同時に同一の数字が発生する確率が高くなり、その結果パケットの衝突が起きる確率が高くなる。
【０００８】
ＣＳＭＡ／ＣＡにおいては、パケットの衝突が発生した場合、そのパケットを送信した無線端末局及び無線基地局は、２進指数バックオフ手順に従い、乱数の発生可能な範囲を広げ、次回のデータ送信時に再度パケットの衝突が起こらないようにする。ここでいう２進指数バックオフ手順とは、発生させる乱数の最大値ＣＷを衝突の回数ｎに応じて変える手順であり、具体的には次式に従って最大値ＣＷを変更する。
ＣＷ＝２n×（ＣＷｍｉｎ＋１）−１）
ＣＷｍｉｎ：新規データ送信時に発生させる乱数の最大値
ＣＳＭＡ／ＣＡ制御において、複数の無線局が同一の乱数値を同時に発生した場合に、パケットの衝突を回避するための動作例が図１５に示されている。
【０００９】
この例では、まず無線端末局＃３０１が無線基地局＃２０１ヘデータＤ１を送信し、そのデータ送信に対するＡＣＫフレームＡ１を受信した後、無線端末局＃３０２，無線端末局＃３０３はＤＩＦＳ間経過するまで待機する。その後、無線端末局＃３０２，＃３０３はバックオフ制御に入る。
また、この例では無線端末局＃３０２，＃３０３は、それぞれ、０〜１５の間で一様分布する整数から、乱数を発生させ、両者同一の値３を発生させる。この結果、無線端末局＃３０２，＃３０３は同時にデータパケットＤ２，Ｄ３を送信することになり、パケットの衝突が起こる。
【００１０】
この結果、無線端末局＃３０２，＃３０３は、次回の衝突回避期間（ＣＷ）では乱数の発生範囲を２倍に広げ、０〜３１の間で一様分布する整数から乱数を発生させ、それぞれ５，１０を得る。この結果、無線端末局＃３０２，＃３０３は次回のデータ送信時には衝突を起こすことなく、データ送信を完了することができる。
すなわち、従来のＣＳＭＡ／ＣＡでは、同一の乱数値を発生させることにより生じる衝突を防止するために、次回のバックオフ制御で乱数の発生範囲を広げ、複数の端末が同一の値を発生させることを防ぎ、衝突確率を低減している。
【００１１】
また、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順を適用する無線局は、データパケット送信前にキャリアセンスを行い、周囲の無線局がデータの送信を行っていないことを確認した後に、データパケットの送信を行う。このため、例えば図１６に示すように、無線端末局＃３０１，＃３０２と無線端末局＃３０３との間に障害物等が存在し、無線端末局＃３０３がキャリアセンスできない場合には、＃３０３は無線チャネルが空いていると勝手に判断し、データパケットを送信してしまうため、パケットの衝突が起こることになる。
【００１２】
この現象は隠れ端末問題と呼ばれ、ＣＳＭＡ／ＣＡ手順における大きな問題である。そこで、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、隠れ端末問題解消のための方法として、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を設けている、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを用いて隠れ端末問題を解消する場合の動作について、図１７を参照しながら説明する。
図１７の例では、図１４，図１５の場合と同様に、データパケットを送信しようとする無線端末局＃３０１が、ＤＩＦＳ期間のキャリアセンスを行い、その後のバックオフ期間が終了した後にデータの送信を開始する。ここで、データパケット送信の前に、無線端末局＃３０１はＲＴＳパケットを無線基地局＃２０１へ送信する。
【００１３】
ＲＴＳパケットの中には、他の端末がデータを送信してはいけない期間を示すＮＡＶと呼ばれる情報が含まれている。そのため、ＲＴＳパケットを受信できた無線端末局＃３０２にはＮＡＶが設定され、この期間（ＮＡＶ期間）中はデータの送信ができない状態になる。
この後、無線端末局＃３０１からのＲＴＳパケットを受信した無線基地局＃２０１は、ＣＴＳパケットを無線端末局＃３０１へ送信する。このＣＴＳパケットの中にも、他の端末がデータを送信してはいけない期間の情報が格納されており、ＲＴＳパケットを受信できなかった無線端末局＃３０３についても、ＣＴＳパケットを受信することにより、ＮＡＶが設定され、データ送信待機状態となる。無線端末局＃３０１は、ＣＴＳを受信した後に、データパケットを送信することになる。
【００１４】
なお、無線端末局＃３０１と＃３０３とは隠れ端末の関係にあるため、ＲＴＳパケット同士が衝突する可能性もある。しかしながら、ＲＴＳパケットのサイズは２０[Oct]とデータパケットサイズと比べて十分に小さいため、衝突が発生した場合であってもチャネルを無駄に占有する時間は短く済む。
従って、隠れ端末問題が考えられる状況下では、各端末はデータパケット送信前にまずＲＴＳパケットを送信してみて、ＣＴＳパケットが帰ってきたことを確認してから、データパケットの送信を行うのが望ましく、これにより確実なデータ通信が可能になる。
【非特許文献１】“Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications”, IEEE std 802.11 - 1999
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述のように、ＩＥＥＥ８０２．１１で規定されるＣＳＭＡ／ＣＡでは、図１４に示すように無線基地局及び無線端末局がキャリアセンス及びバックオフ制御を自律的に行うことにより、お互いが同時にデータを送信する確率を低滅させている。しかし、各無線端末局及び無線基地局は、バックオフ制御において自律的に乱数を発生させるため、図１５に示すように同一の数字を同時に発生させる可能性があり、その結果パケットの衝突が発生する。端末の台数が少ない場合には、複数の無線局が同一の乱数を発生させる確率は少ないが、端末の台数が増えるに従い、この確率は高くなる。端末の台数が増え、複数の無線局が同一の乱数を発生させ、データパケットの衝突確率が増加することにより、無線チャネルのスループットの低下が問題となる。
【００１６】
一方、隠れ端末問題解消のために利用できるＲＴＳ／ＣＴＳ手順は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では、送信しようとするデータパケットのサイズがある一定値（RTSThreshold）以上である場合に適用されることになっている。このため、送信しようとするデータのサイズが一定値以下の場合には、無線チャネルが混み合って衝突が発生する可能性が高い場合であっても、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用しないので、パケットの衝突確率を低減させることができない。
【００１７】
本発明は、データパケットを送信しようとする無線局の数が多く、かつ送信トラヒック量が多い場合には、送信しようとするデータのサイズや隠れ端末問題の有無に関係なく、データパケットの送信に先立ちショートパケットの送信を行い、パケットが衝突した場合の無駄なチャネル利用を最小限に抑えることにより、データスループットを向上させることが可能な無線パケット通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
１番目の発明（請求項１）は、データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、パケットを受信した際に、そのパケットの送信元アドレスとデータサイズとを取得するとともに、受信したパケットが自局宛であった場合にはそれを所定の受信バッファに格納するパケット受信手段と、前記パケット受信手段が取得したパケットの送信元アドレス及びデータサイズの情報を管理し、所定時間Ｔの期間内で受信したデータ量の情報を送信元アドレス毎に区別して保持する受信データ量テーブルと、前記受信データ量テーブルが保持している情報に基づいて、前記時間Ｔの期間内に受信したデータ量の総和Ｐｔｂｌとデータパケットを送信した無線局の総数Ｎｔｂｌとを計測値として求める受信データ量計測手段と、前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記計測値を受信データ量計測手段から取得して所定の閾値Ｎ１，Ｐ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点で計測値のＮｔｂｌがＮ１を超え、かつ計測値のＰｔｂｌがＰ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい制御パケットを送信し、この制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行うデータパケット送信手段とを設けたことを特徴とする。
【００１９】
送信するデータパケットのデータサイズが小さい場合であっても、共通の無線チャネルを使って通信を行っている無線局の数が多い場合や、その無線チャネルに現れるトラヒックが多い場合には、前述のような原因によってパケットの衝突が発生しスループットが低下する。しかし、送信するデータパケットのデータサイズが小さい場合には従来のＲＴＳ／ＣＴＳ手順を利用できない。
【００２０】
１番目の発明においては、所定時間Ｔ毎に受信したデータ量の総和Ｐｔｂｌとデータパケットを送信した無線局の総数Ｎｔｂｌとを求め、Ｎｔｂｌが閾値Ｎ１を超え、かつＰｔｂｌが閾値Ｐ１を超えている場合には、サイズの小さい制御パケットを送信するので、送信するデータパケットのデータサイズが小さい場合であっても、パケットの衝突が発生する可能性が高い場合にはＲＴＳ／ＣＴＳ手順を用いる場合と同様に、チャネルを無駄に占有する時間を減らしてスループットを改善することができる。なお、制御パケットとしてはＲＴＳ／ＣＴＳ手順におけるＲＴＳフレーム，ＣＴＳフレームと同様の構成のパケットを利用すればよい。
【００２１】
２番目の発明（請求項２）は、データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、一定時間Ｔ毎に他の無線局から放射された電波の有無を周期的に確認し、他の無線局から放射された電波を検出した場合には、データ送信を待機すべき時間を計測するビジー期間計測手段と、前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記ビジー期間計測手段が計測したビジー期間Ｔallを取得して所定の閾値Ｔ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点でビジー期間Ｔallが閾値Ｔ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい制御パケットを送信し、この制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行うデータパケット送信手段とを設けたことを特徴とする。
【００２２】
２番目の発明においては、時間Ｔ毎にビジー期間Ｔallを取得し、Ｔallが閾値Ｔ１を超えている場合には、サイズの小さい制御パケットを送信するので、送信するデータパケットのデータサイズが小さい場合であっても、パケットの衝突が発生する可能性が高い場合にはＲＴＳ／ＣＴＳ手順を用いる場合と同様に、チャネルを無駄に占有する時間を減らしてスループットを改善することができる。なお、制御パケットとしてはＲＴＳ／ＣＴＳ手順におけるＲＴＳフレーム，ＣＴＳフレームと同様の構成のパケットを利用すればよい。
【００２３】
３番目の発明（請求項３）は、所定の有線ネットワークに接続される無線基地局及びそれと従属関係にあり前記無線基地局との間で無線パケット通信を行う少なくとも１つの無線端末局とで構成され、前記無線基地局及び全ての無線端末局は、データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、前記無線基地局には、パケットを受信した際に、そのパケットの送信元アドレスとデータサイズとを取得するとともに、受信したパケットが自局宛であった場合にはそれを所定の受信バッファに格納するパケット受信手段と、前記パケット受信手段が取得したパケットの送信元アドレス及びデータサイズの情報を管理し、所定時間Ｔの期間内で受信したデータ量の情報を送信元アドレス毎に区別して保持する受信データ量テーブルと、前記受信データ量テーブルが保持している情報に基づいて、前記時間Ｔの期間内に受信したデータ量の総和Ｐｔｂｌとデータパケットを送信した無線局の総数Ｎｔｂｌとを計測値として求める受信データ量計測手段と、前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記計測値を受信データ量計測手段から取得して所定の閾値Ｎ１，Ｐ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点で計測値のＮｔｂｌがＮ１を超え、かつ計測値のＰｔｂｌがＰ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信し、この第１の制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行う第１のデータパケット送信手段とを設け、前記無線端末局には、通信相手の前記無線基地局が規定のサイズ以下のデータパケットの送信に先立って、データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信していることを認識した場合には、前記無線端末局から前記無線基地局に対してデータパケットよりもサイズの小さい第２の制御パケットをデータパケットの送信に先立って送信し、第２の制御パケットに対する応答パケットを受信した後でデータパケットの送信を行う第２のデータパケット送信手段を設けたことを特徴とする。
【００２４】
３番目の発明においては、１番目の発明と同様に、所定時間Ｔ毎に受信したデータ量の総和Ｐｔｂｌとデータパケットを送信した無線局の総数Ｎｔｂｌとを求め、Ｎｔｂｌが閾値Ｎ１を超え、かつＰｔｂｌが閾値Ｐ１を超えている場合には、サイズの小さい第１の制御パケットを送信するので、送信するデータパケットのデータサイズが小さい場合であっても、パケットの衝突が発生する可能性が高い場合にはＲＴＳ／ＣＴＳ手順を用いる場合と同様に、チャネルを無駄に占有する時間を減らしてスループットを改善することができる。
【００２５】
なお、第１の制御パケットとしてはＲＴＳ／ＣＴＳ手順におけるＲＴＳフレーム，ＣＴＳフレームと同様の構成のパケットを利用すればよい。また、３番目の発明では、無線基地局が第１の制御パケットを送信する場合には、その配下の無線端末局も第２の制御パケットを送信するので、第２の制御パケットの送信に関する無線端末局の動作を無線基地局側で制御できる。
【００２６】
４番目の発明（請求項４）は、所定の有線ネットワークに接続される無線基地局及びそれと従属関係にあり前記無線基地局との間で無線パケット通信を行う少なくとも１つの無線端末局とで構成され、前記無線基地局及び全ての無線端末局は、データの送信に先立ち、使用する無線チャネル上の電波の有無及び受信電波の強度を検知し、他の無線局から放射された電波がないことを確認もしくは判別しながら自律的な制御によりデータ送信の可否を識別し、パケットの衝突を許容して無線パケット通信を行う無線パケット通信装置において、前記無線基地局には、一定時間Ｔ毎に他の無線局から放射された電波の有無を周期的に確認し、他の無線局から放射された電波を検出した場合には、データ送信を待機すべき時間を計測するビジー期間計測手段と、前記時間Ｔを管理する送信モード決定用タイマと、前記送信モード決定用タイマを参照し、時間Ｔ毎に周期的に前記ビジー期間計測手段が計測したビジー期間Ｔallを取得して所定の閾値Ｔ１と比較し、時間Ｔの制御周期のＭ回目の時点でビジー期間Ｔallが閾値Ｔ１を超えている場合には、時間Ｔの制御周期の（Ｍ＋１）回目の時点で、データパケットの送信に先立ち、前記データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信し、この第１の制御パケットに対する応答パケットを他の無線局から受信した後でデータパケットの送信を行う第１のデータパケット送信手段とを設け、前記無線端末局には、通信相手の前記無線基地局が規定のサイズ以下のデータパケットの送信に先立って、データパケットよりもサイズの小さい第１の制御パケットを送信していることを認識した場合には、前記無線端末局から前記無線基地局に対してデータパケットよりもサイズの小さい第２の制御パケットをデータパケットの送信に先立って送信し、第２の制御パケットに対する応答パケットを受信した後でデータパケットの送信を行う第２のデータパケット送信手段を設けたことを特徴とする。
【００２７】
４番目の発明においては、２番目の発明と同様に、時間Ｔ毎にビジー期間Ｔallを取得し、Ｔallが閾値Ｔ１を超えている場合には、サイズの小さい制御パケットを送信するので、送信するデータパケットのデータサイズが小さい場合であっても、パケットの衝突が発生する可能性が高い場合にはＲＴＳ／ＣＴＳ手順を用いる場合と同様に、チャネルを無駄に占有する時間を減らしてスループットを改善することができる。
【００２８】
なお、制御パケットとしてはＲＴＳ／ＣＴＳ手順におけるＲＴＳフレーム，ＣＴＳフレームと同様の構成のパケットを利用すればよい。また、４番目の発明では、無線基地局が第１の制御パケットを送信する場合には、その配下の無線端末局も第２の制御パケットを送信するので、第２の制御パケットの送信に関する無線端末局の動作を無線基地局側で制御できる。
【００２９】
５番目の発明（請求項５）は、請求項３又は請求項４の無線パケット通信装置において、前記第１のデータパケット送信手段は、第２の制御パケットの送信が必要であることを配下の無線端末局に対して通知する必要が生じた場合に、送信バッファ上のデーパケットの有無を確認し、送信対象のデータパケットが送信バッファに存在しなければ、第１の制御パケットをデータパケットとは無関係に単独で送信することを特徴とする。
【００３０】
５番目の発明においては、前記無線基地局の送信バッファ上にデータパケットが存在しない場合であっても、第１の制御パケットを単独で送信するので、送信バッファ上にデータパケットが現れるのを待つことなく、無線基地局から無線端末局に対して第２の制御パケットの送信が必要であることを通知することができ、制御上の遅延の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００３１】
１番目の発明では、パケット衝突時には、チャネルを無駄に占有する時間が短くなり、また再送手順にすばやく入ることが可能となり、また再送時における２進指数バックオフ制御により次回のデータパケット送信時におけるパケット衝突回避確率が高まる。すなわち、データを送信しようとしている無線局の数が多く、かつ各無線局が送信しようとするデータ量が多い場合、つまりパケット同士の衝突が多く発生すると考えられる場合には、効率的なデータ転送を行うことが可能となる。
【００３２】
２番目の発明では、各無線局が一定時間内にチャネルがビジーになった期間の総和を計算し、このピジー期間の総和の情報を元にチャネルが混んでいるか否かを判断し、チャネルが混んでいると判断した場合には、データパケットの送信に先立ち、制御パケットを送信する。このため、パケット同士の衝突が多く発生すると考えられる場合には、効率的なデータ転送を行うことが可能となる。
【００３３】
３番目の発明では、１番目の発明と同様の制御を無線基地局のみが実行し、配下の無線端末局は、無線基地局がデータパケット送信に先立ち制御パケットを送信していることを検出したことを契機として、無線基地局と同様にサイズの小さい制御パケットを送信する。すなわち、データパケットの送信に先立ち制御パケットを送信するか否かの判断を基地局が一元的に行うことになる。制御パケットの送信が必要か否かを各無線端末局が自律的に判別する場合には、図１６に示すような隠れ端末問題が発生する状況では誤った計算及び判別を行う可能性が高い。このような誤動作は３番目の発明により解消される。従って、システム全体のデータ転送効率を向上させることが可能となる。
【００３４】
４番目の発明では、２番目の発明と同様の制御を無線基地局のみが実行し、配下の無線端末局は、無線基地局がデータパケット送信に先立ち制御パケットを送信していることを検出したことを契機として、無線基地局と同様にサイズの小さい制御パケットを送信する。すなわち、データパケットの送信に先立ち制御パケットを送信するか否かの判断を基地局が一元的に行うことになる。制御パケットの送信が必要か否かを各無線端末局が自律的に判別する場合には、図１５に示すような隠れ端末問題が発生する状況では誤った計算及び判別を行う可能性が高い。このような誤動作は４番目の発明により解消される。従って、システム全体のデータ転送効率を向上させることが可能となる。
【００３５】
５番目の発明では、無線基地局に送信すべきデータがない場合であっても、制御パケットを送信することができるので、データパケット送信に先立って制御パケットの送信が必要であることを無線基地局から配下の無線端末局に対して速やかに通知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】
【００３６】
（第１の実施の形態）
本発明の無線パケット通信装置の１つの実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。この形態は請求項１の具体例に相当する。
図１はこの形態で用いる無線局の主要動作（１）を示すフローチャートである。図２はこの形態で用いる無線局の主要動作（２）を示すフローチャートである。図３はこの形態で用いる無線局の構成例を示すブロック図である。図４はこの形態の無線局間のデータ送信動作例を示すタイムチャートである。なお、図３において実線の矢印は受信信号及び送信信号の流れを表し、点線の矢印は制御信号の流れを表す。
【００３７】
この形態では、請求項１のパケット受信手段，受信データ量テーブル，受信データ量計測手段，送信モード決定用タイマ及びデータパケット送信手段は、それぞれパケット受信部１２１，受信データ量テーブル１２５，受信データ量計測部１２３，送信モード決定用タイマ１２４及びデータパケット送信部１２６に相当する。
この形態では、図３に示すような構成の無線局を用いて、複数の無線局の間で無線回線を介してデータパケットの送受信を行う場合を想定している。
【００３８】
図３を参照すると、この無線局は無線送受信処理部１１０，アクセス制御部１２０，上位レイヤ送受信部１３０及びアンテナ１４０を備えている。また、アクセス制御部１２０にはパケット受信部１２１，受信バッファ１２２，受信データ量計測部１２３，送信モード決定用タイマ１２４，受信データ量テーブル１２５，データパケット送信部１２６，ＡＣＫ送信部１２７及び送信バッファ１２８が設けてある。本発明の主要な動作は、アクセス制御部１２０によって制御される。
【００３９】
なお、図５に示すブロック図では、アンテナ１４０ならびに無線送受信処理部１１０は１つしか記述していないが、複数のアンテナを設け、複数の無線チャネルを使用して無線通信を行うか、あるいは１つの無線チャネルに複数の信号を空間分割多重して無線通信を行ってもよい。
この無線局が送信すべきデータパケットは、上位レイヤ送受信部１３０から順次にアクセス制御部１２０に入力され、送信バッファ１２８上に一時的に保持された後、データパケット送信部１２６の制御に従って送信バッファ１２８から読み出され、無線送受信処理部１１０で変調などの処理を施されアンテナ１４０を介して無線信号として送信される。
【００４０】
また、他の無線局から無線信号として送信されたデータパケットなどの信号は、アンテナ１４０で受信され無線送受信処理部１１０で復調などの処理を受け、復調された信号はアクセス制御部１２０のパケット受信部１２１に入力される。パケット受信部１２１は受信したパケットの内容を調べ、パケットの種類，パケットのデータサイズ，宛先の識別情報，送信元の識別情報などを把握する。
【００４１】
この無線局が自局宛のデータパケットを受信した場合には、そのデータパケットはパケット受信部１２１から出力されて受信バッファ１２２に一時的に蓄積され、上位レイヤ送受信部１３０に出力される。また、自局宛のデータパケットを正常に受信した場合には、当該データパケットの送信元に対して、ＡＣＫ送信部１２７がＡＣＫパケットを送信する。このＡＣＫパケットも、無線送受信処理部１１０で変調などの処理を施され、アンテナ１４０から無線信号として送出される。
【００４２】
受信データ量計測部１２３は、一定の時間内における総受信データ量と、データ送信を行った端末数とを計測する。送信モード決定用タイマ１２４は、送信モードを決定するための制御周期Ｔの時間を管理する。受信データ量テーブル１２５は、一定時間内にパケット受信部１２１が受信したデータ量の情報をパケットの送信元端末毎に区別して保持している。受信データ量テーブル１２５の内容は制御周期Ｔ毎に更新される。
【００４３】
データパケット送信部１２６は、受信データ量テーブル１２５の内容に基づいて後述する所定の条件を満たすか否かを識別し、条件を満たす場合には、データパケットの送信に先立って、所定の制御パケット（ショートパケット）を送信する。この制御パケットは、データパケットに比べてサイズが十分に小さく、データ送信禁止期間（ＮＡＶ）を決定するための情報を含んでいる。この制御パケットは、データパケットの送信に先立って送信バッファ１２８から出力され、無線送受信処理部１１０で変調などの処理を施された後、アンテナ１４０から無線信号として送信される。
【００４４】
図３に示す無線局は、アクセス制御部１２０の制御により、図１及び図２に示すような動作を行う。図１及び図２に示す動作について以下に説明する。
ステップＳ００１では、送信モード決定用タイマ１２４（ＴＭ１）の計数値を０にクリアした後、このタイマの計数をスタートする。そして次のステップＳ００３でキャリアセンスを開始する。すなわち、使用する無線チャネルで他の無線局から送信された電波の有無を監視する。
【００４５】
ステップＳ００４では、キャリアセンスの結果から、チャネルがビジーか否かを識別する。チャネルがビジーの場合にはステップＳ００４から図２のステップＳ００５に進み、チャネルが空き状態の場合にはステップＳ０１５に進む。
ステップＳ００５では、パケットを受信したか否かを識別する。パケットを受信した場合にはステップＳ００５からステップＳ００６に進み、パケットを受信していない場合にはステップＳ０１０に進む。
【００４６】
ステップＳ００６では、受信したパケットに含まれている情報を調べて、このパケットの送信元アドレスＸｎとデータサイズＬｎとを取得する。次のステップＳ００７では、ステップＳ００６で取得した送信元アドレスＸｎと同じアドレスが受信データ量テーブル１２５（ＴＢＬ）上に端末Ｎｏ．として既に存在するか否かを調べ、存在する場合にはステップＳ００８に進み、存在しない場合にはステップＳ００９に進む。
【００４７】
ステップＳ００８では、受信データ量テーブル１２５（ＴＢＬ）上のＸｎと同じ端末Ｎｏ．に対応付けられた受信データ量に今回取得したデータサイズＬｎを加算する。ステップＳ００９では、受信データ量テーブル１２５（ＴＢＬ）上に、今回取得した送信元アドレスＸｎ及びそれに対応するデータサイズＬｎを新たな項目として追加する。
ステップＳ０１０では、送信モード決定用タイマ１２４（ＴＭ１）がタイムアウトしたか否かを識別し、タイムアウトした場合にはステップＳ０１１に進み、タイムアウトしていない場合にはステップＳ００３に戻る。
【００４８】
ステップＳ０１１では、受信データ量テーブル１２５（ＴＢＬ）に保持されている情報を参照し、アドレス（端末Ｎｏ．）の総数Ｎｔｂｌ（図３の例では３）及び受信データ量の総和Ｐｔｂｌ（図３の例ではＰａ＋Ｐｂ＋Ｐｃ）を取得し、Ｎｔｂｌ及びＰｔｂｌをそれぞれ予め定めた閾値Ｎ１及びＰ１と比較する。
そして、（Ｎｔｂｌ≧Ｎ１）及び（Ｐｔｂｌ≧Ｐ１）の両方の条件を満たす場合にはステップＳ０１０からＳ０１３に進み、それ以外の場合にはステップＳ０１２に進む。ステップＳ０１３ではショートパケット送信トリガＳｔに「１」をセットし、ステップＳ０１２ではショートパケット送信トリガＳｔに「０」をセットする。ショートパケット送信トリガＳｔの値は、データパケットの送信に先立って、それよりもサイズの小さい制御パケット（ショートパケット）を送信するか否かを判断するために利用される。次のステップＳ０１４では、受信データ量テーブル１２５（ＴＢＬ）に記録されている情報を全て消去する。この後でステップＳ００１に戻る。
【００４９】
一方、キャリアセンスの結果に基づきステップＳ００４でチャネルが空き状態であることを検出した場合には、ステップＳ００４からＳ０１５に進み、キャリアセンス終了時刻になったか否かを調べる。キャリアセンス終了時刻に達していなければステップＳ００４に戻り、キャリアセンス終了時刻に達した場合にはステップＳ０１６に進み、バックオフを開始する。
【００５０】
バックオフを開始してからチャネルがビジーになった場合にはステップＳ０１７からＳ００５に進み、バックオフ終了時刻までチャネルが空き状態であった場合には、ステップＳ０１８からＳ０１９以降のデータ送信手順に進む。
ステップＳ０１９では、送信バッファ１２８上に送信対象のデータパケットが存在するか否かを識別する。送信バッファ１２８上にデータパケットがない場合にはステップＳ０３１に進み、データパケットがある場合にはステップＳ０２０に進む。ステップＳ０３１ではチャネルがビジーか否かを識別する。チャネルがビジーの場合にはステップＳ００５に進み、チャネルが空き状態の場合にはステップＳ０１９に戻る。
【００５１】
ステップＳ０２０では、前述のショートパケット送信トリガＳｔの値が「０」か否かを識別する。Ｓｔの値が「０」の場合にはステップＳ０２１に進み、Ｓｔの値が「１」の場合にはステップＳ０２６に進む。
ステップＳ０２６では、ＲＴＳパケットを送信する。ＲＴＳパケットはデータパケットよりもサイズの小さい制御パケットであり、データ送信禁止期間（ＮＡＶ）に関する情報を含んでいる。次のステップＳ０２７では、ＣＴＳタイマ（ＴＭ３）の計数を開始する。ＣＴＳタイマは、ＣＴＳパケットを受信するまでの時間を管理するために利用される。
【００５２】
ステップＳ０２８では、ステップＳ０２６で送信したＲＴＳパケットの送信先からのＣＴＳパケットを受信したか否かを識別する。ＣＴＳパケットはデータパケットよりもサイズの小さい制御パケットであり、データ送信禁止期間（ＮＡＶ）に関する情報を含んでいる。ＣＴＳパケットを受信した場合にはステップＳ０２１に進み、ＣＴＳパケットを受信していない場合にはステップＳ０２９に進み、ＣＴＳタイマ（ＴＭ３）がタイムアウトしたか否かを識別する。
【００５３】
ＣＴＳタイマ（ＴＭ３）がタイムアウトする前にＣＴＳパケットを受信した場合には、ステップＳ０２１でデータパケットを送信する。このデータパケットを送信した後、ステップＳ０２２に進み、受信データ量テーブル１２５の自局に対応する部分の受信データ量を送信済みデータパケットのサイズ分だけ更新する。
次のステップＳ０２３ではＡＣＫタイマ（ＴＭ２）をスタートする。ステップＳ０２４では、Ｓ０２１で送信したデータパケットの宛先の端末からのＡＣＫパケットを受信したか否かを識別する。ＡＣＫパケットを受信した場合にはステップＳ０３０に進み、受信していない場合にはＳ０２５に進んでＡＣＫタイマ（ＴＭ２）がタイムアウトしたか否かを調べる。
【００５４】
ＡＣＫタイマ（ＴＭ２）がタイムアウトする前に宛先の端末からのＡＣＫパケットを受信した場合には、ステップＳ０３０でＡＣＫタイマ（ＴＭ２）及びＣＴＳタイマ（ＴＭ３）をリセットし、ステップＳ０１０に進む。なお、ステップＳ０２９でＣＴＳタイマ（ＴＭ３）がタイムアウトした場合、又はステップＳ０２４でＡＣＫタイマ（ＴＭ２）がタイムアウトした場合には、そのままステップＳ０３０に進み、ＡＣＫタイマ（ＴＭ２）及びＣＴＳタイマ（ＴＭ３）をリセットする。
【００５５】
図３に示す無線局を４つ用いて構成したシステムにおいて各無線局間でデータを伝送する場合の動作例について、図４を参照しながら説明する。図４において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４はデータパケットを表し、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４はＡＣＫパケットを表し、Ｒ４はＲＴＳパケットを表し、Ｃ４はＣＴＳパケットを表す。
各無線局における制御は、送信モード決定用タイマ１２４によって管理される時間（Ｔ）毎に周期的に繰り返される。
【００５６】
図４の例では、Ｍ回目の制御周期において、無線局＃１０１〜＃１０４は、それぞれＣＳＭＡ／ＣＡの手順に従い、所定時間Ｔｄの間に渡ってキャリアセンスを行った後、バックオフ制御を行う。すなわち、乱数によって決定されるバックオフ期間Ｔｂだけ待機する。このバックオフ制御により、最小の乱数値を有する無線局がデータパケットの送信を行う。
【００５７】
また、図４の例ではＭ回目の制御周期のデータパケットＤ１，Ｄ２，Ｄ３については従来のＣＳＭＡ／ＣＡと同じ手順により送信される。そして、無線局＃１０１〜＃１０４のそれぞれは、Ｍ回目の制御周期が終了する際に、宛先が自局以外のデータパケットも含めて、Ｍ回目の制御周期の期間（Ｔ）内で受信したデータ量（Ｐｔｂｌ）を計算する。同時に、Ｍ回目の制御周期の期間（Ｔ）内でデータの送信を行った無線局の数（Ｎｔｂｌ）を計算する。
【００５８】
そして、受信データ量（Ｐｔｂｌ）が閾値Ｐ１ビットを超え、かつ無線局の数（Ｎｔｂｌ）が閾値のＮ１台を超えた場合には、次回のＭ＋１回目の制御周期におけるデータパケット送信時に、データパケットの送信に先立ってＲＴＳパケットを送信する。
すなわち、図４の例ではＭ回目の周期における計算において、次回周期にはＲＴＳパケットの送信が必要であると無線局＃１０１〜＃１０４がそれぞれ判断し、Ｍ＋１回目の周期において、一番最初にデータの送信を行う無線局＃１０４は、データパケットＤ４の送信に先立ちＲＴＳパケットＲ４を任意のアドレス宛（図４の場合では無線局＃１０３）に送信し、無線局＃１０３からのＣＴＳパケットを受信した場合にはデータパケットＤ４を送信する。
【００５９】
従って、送信しようとするデータパケットのデータサイズが小さい場合であっても、トラヒックが多い場合のようにパケットの衝突が発生する可能性が高い場合には、データパケットの送信に先立ってＲＴＳパケットが送信され、このＲＴＳパケットに応答してＣＴＳパケットが送信される。これにより、データ送信禁止期間（ＮＡＶ）を割り当てることができ、かつパケット衝突によるチャネルの利用効率低下の影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
本発明の無線パケット通信装置の１つの実施の形態について図５〜図８を参照して説明する。この形態は請求項２の具体例に相当する。
図５はこの形態で用いる無線局の構成例を示すブロック図である。図６はこの形態で用いる無線局の主要動作（１）を示すフローチャートである。図７はこの形態で用いる無線局の主要動作（２）を示すフローチャートである。図８はこの形態の無線局間のデータ送信動作例を示すタイムチャートである。なお、図５において実線の矢印は受信信号及び送信信号の流れを表し、点線の矢印は制御信号の流れを表す。
【００６１】
この形態は第１の実施の形態の変形例である。各図において第１の実施の形態と対応する要素及びステップについては同じ番号を付けて示してある。
この形態では、請求項２のビジー期間計測手段，送信モード決定用タイマ及びデータパケット送信手段は、それぞれビジー期間計測部２２３，送信モード決定用タイマ１２４及びデータパケット送信部１２６Ｂに対応する。
【００６２】
この形態では、図５に示すような構成の無線局を用いて、複数の無線局の間で無線回線を介してデータパケットの送受信を行う場合を想定している。
図５を参照すると、この無線局は無線送受信処理部１１０，アクセス制御部１２０Ｂ，上位レイヤ送受信部１３０及びアンテナ１４０を備えている。また、アクセス制御部１２０Ｂにはパケット受信部１２１，受信バッファ１２２，送信モード決定用タイマ１２４，データパケット送信部１２６Ｂ，ＡＣＫ送信部１２７，送信バッファ１２８，ビジー期間計測部２２３，キャリア検出部２２５及びビジー期間計測用タイマ２２６が設けてある。本発明の主要な動作は、アクセス制御部１２０Ｂによって制御される。
【００６３】
なお、図５に示すブロック図では、アンテナ１４０ならびに無線送受信処理部１１０は１つしか記述していないが、複数のアンテナを設け、複数の無線チャネルを使用して無線通信を行うか、あるいは１つの無線チャネルに複数の信号を空間分割多重して無線通信を行ってもよい。
ビジー期間計測部２２３は、使用する予定の無線チャネルがビジーになっている期間を計測するために設けてある。キャリア検出部２２５は、使用する予定の無線チャネルで受信電波（キャリア）の有無を監視し、チャネルがビジーか否かを識別する。データパケット送信部１２６Ｂは、データパケットの送信に先立ってそれよりもサイズの小さい制御パケットを送信するか否かを、ビジー期間計測部２２３の計測結果に基づいて決定する。
【００６４】
この形態では、第１の実施の形態と同様にサイズの小さい制御パケット（ショートパケット）を送信するが、この制御パケットを送信するか否かを判断するまで方法が第１の実施の形態と異なっている。この判断の後でデータパケットを送信する手順については第１の実施の形態と同じである。つまり、図６，図７のステップＳ０１５〜Ｓ０３０の手順は第１の実施の形態とほぼ同じである。同じ部分については以下の説明を省略する。
【００６５】
図５に示す無線局は、図６のステップＳ００１Ｂから処理を開始する。ステップＳ００１Ｂでは、送信モード決定用タイマ１２４の値（Ｔ）を０にリセットし、ビジー期間計測用タイマ２２６の値（Ｔbusy）を０にリセットし、ビジー期間の積算値（Ｔall）を０にリセットし、送信モード決定用タイマ１２４（ＴＭ１）をスタートする。ビジー期間の積算値（Ｔall）は、一定周期（Ｔ）内のビジー期間の積算値を保持するために用いる。
【００６６】
第１の実施の形態と同様に、ステップＳ００３でキャリアセンスを開始し、次のステップＳ００４ではチャネルがビジーか否かを識別する。ステップＳ００４でチャネルがビジーであると認識した場合には、図７のステップＳ１０５でビジー期間計測用タイマ２２６（ＴＭ４）をスタートし、チャネルがアイドル状態になるまでステップＳ１０５，Ｓ１０６の処理を繰り返す。すなわち、チャネルがアイドルに変化するまでの時間Ｔbusyをビジー期間計測用タイマ２２６で計測する。
【００６７】
チャネルがアイドルに変化すると、ステップＳ１０６からＳ１０７に進み、ビジー期間計測用タイマ２２６（ＴＭ４）を停止して時間Ｔbusyを取得する。次のステップＳ１０８では、今回取得した時間Ｔbusyをビジー期間の積算値（Ｔall）に加算し、時間Ｔbusyを０にリセットする。
ステップＳ０１０では送信モード決定用タイマ１２４（ＴＭ１）がタイムアウトしたか否かを識別し、タイムアウトした場合には次のステップＳ０１１Ｂに進み、タイムアウトしてなければステップＳ００３に戻る。ステップＳ０１１Ｂでは、ビジー期間の積算値（Ｔall）を予め定めた閾値Ｔ１と比較する。（Ｔall≧Ｔ１）の条件を満たす場合にはステップＳ０１３に進み、満たさない場合にはステップＳ０１２に進む。
【００６８】
すなわち、（Ｔall≧Ｔ１）の条件を満たす場合にはショートパケット送信用トリガＳｔを「１」にセットし、条件を満たさない場合はＳｔを「０」にセットする。
図５に示す無線局を４つ用いて構成したシステムにおいて各無線局間でデータを伝送する場合の動作例について、図８を参照しながら説明する。図８において、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４はデータパケットを表し、Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４はＡＣＫパケットを表し、Ｒ４はＲＴＳパケットを表し、Ｃ４はＣＴＳパケットを表す。また、Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３はチャネルがビジーである期間を示している。
【００６９】
各無線局における制御は、送信モード決定用タイマ１２４によって管理される時間（Ｔ）毎に周期的に繰り返される。各無線局は一定周期毎に自分が送信したデータパケットの送信時間を含め、チャネルがビジーになった時間Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３を計測する。
図８の例では、Ｍ回目の制御周期において、ビジーになった期間Ｔｘ１，Ｔｘ２，Ｔｘ３の総和を計算した結果が閾値Ｔ１を超えたため、Ｍ＋１回目の制御周期では、無線局＃１０１〜＃１０４はデータパケットの送信に先立ちＲＴＳパケットを送信する。
【００７０】
すなわち、無線局＃１０４はデータパケットＤ４の送信に先立ちＲＴＳパケットＲ４を任意のアドレス宛（図８の例では無線局＃１０３）に送信し、無線局＃１０３からのＣＴＳパケットを受信した場合にデータパケットＤ４を送信する。
（第３の実施の形態）
本発明の無線パケット通信装置の１つの実施の形態について図９〜図１３を参照して説明する。この形態は請求項３〜請求項５の具体例に相当する。
図９はこの形態で用いる無線端末局の構成例を示すブロック図である。図１０はこの形態で用いる無線端末局の主要動作（１）を示すフローチャートである。図１１はこの形態で用いる無線端末局の主要動作（２）を示すフローチャートである。図１２はこの形態の無線局間のデータ送信動作例（１）を示すタイムチャートである。図１３はこの形態の無線局間のデータ送信動作例（２）を示すタイムチャートである。なお、図９において実線の矢印は受信信号及び送信信号の流れを表し、点線の矢印は制御信号の流れを表す。
【００７１】
この形態では、請求項３のパケット受信手段，受信データ量テーブル，受信データ量計測手段，送信モード決定用タイマ，第１のデータパケット送信手段及び第２のデータパケット送信手段は、それぞれパケット受信部１２１，受信データ量テーブル１２５，受信データ量計測部１２３，送信モード決定用タイマ１２４，データパケット送信部１２６及びデータパケット送信部１２６Ｃに相当する。また、請求項４のビジー期間計測手段，送信モード決定用タイマ，第１のデータパケット送信手段及び第２のデータパケット送信手段は、それぞれビジー期間計測部２２３，送信モード決定用タイマ１２４，データパケット送信部１２６Ｂ及びデータパケット送信部１２６Ｃに相当する。
【００７２】
この形態では、所定の有線通信網に接続された１つの無線基地局と複数の無線端末局とを用いて通信システムを構成し、無線基地局と無線端末局との間でデータパケットの伝送を行う場合を想定している。無線基地局としては、第１の実施の形態で説明したような無線局又は第２の実施の形態で説明したような無線局を用いる。また、無線端末局としては図９に示すように構成され、図１０，図１１に示すような制御を行う無線局を用いる。なお、図９〜図１１において、第１の実施の形態又は第２の実施の形態と対応する要素及びステップについては同一の番号を付けて示してある。
【００７３】
図９を参照すると、この無線端末局は無線送受信処理部１１０，アクセス制御部１２０Ｃ，上位レイヤ送受信部１３０及びアンテナ１４０を備えている。また、アクセス制御部１２０Ｃにはパケット受信部１２１，受信バッファ１２２，データパケット送信部１２６Ｃ，ＡＣＫ送信部１２７及び送信バッファ１２８が設けてある。本発明の無線端末局における主要な動作は、アクセス制御部１２０Ｃによって制御される。
【００７４】
なお、図９に示すブロック図ではアンテナ１４０ならびに無線送受信処理部１１０は１つしか記述してないが、複数のアンテナを設け、複数の無線チャネルを使用して無線通信を行うか、あるいは１つの無線チャネルに複数の信号を空間分割多重して無線通信を行ってもよい。
データパケット送信部１２６Ｃは、無線端末局がデータパケットの送信に先立ってサイズの小さい制御パケットを送信するか否かを決定するが、データパケット送信部１２６Ｃは自律的な制御は行わず、無線基地局からの指示に従うように動作する。すなわち、データパケット送信部１２６Ｃは規定のサイズ以下のデータパケットの送信に先立って、データパケットよりもサイズの小さい制御パケットを送信していることを検出した場合に、自局も制御パケットの送信が必要とみなす。
【００７５】
次に、無線端末局の動作について図１０，図１１を参照して説明する。なお、図１０，図１１のステップＳ０１５〜Ｓ０３１については、一部を省略した以外は第１の実施の形態と同一である。第１の実施の形態と異なる部分について以下に説明する。
図９の無線端末局は、ステップＳ００３でキャリアセンスを開始し、ステップＳ００４でチャネルがビジーか否かを識別する。チャネルがビジーの場合には、ステップＳ００４から図１１のステップＳ００５に進み、他の無線局からのパケットを受信したか否かを識別する。パケットが受信できない場合にはステップＳ００３に戻り、パケット受信ができた場合にはステップＳ２０４に進む。
【００７６】
ステップＳ２０４では、受信したパケットの内容を調べてパケットの送信元アドレスＸｎを取得する。次のステップＳ２０５では、Ｓ２０４で取得した送信元アドレスＸｎが無線基地局に割り当てられたアドレスと一致するか否かを調べる。受信したパケットの送信元が無線基地局であった場合にはステップＳ２０６に進み、無線基地局でない場合にはステップＳ００３に戻る。
【００７７】
ステップＳ２０６では、受信したパケットの内容を調べてその種別がＲＴＳパケットか否かを識別する。ＲＴＳパケットを受信した場合にはステップＳ２０７に進み、それ以外のパケットを受信した場合にはステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０７ではＲＴＳパケットに続くデータパケットのサイズが閾値（RTSThreshold）以下であるか否かを判断し、以下であればステップＳ２０８でショートパケット送信トリガＳｔに「１」をセットし、閾値（RTSThreshold）を超える場合にはステップＳ２０９に進みショートパケット送信トリガＳｔに「０」をセットする。
【００７８】
従って、この無線端末局は、無線基地局が規定のサイズ（RTSThreshold）以下のデータパケットの送信に先立って、データパケットよりもサイズの小さい制御パケットを送信していることを検出した場合に限り、自局もショートパケット送信トリガＳｔに従って制御用のサイズの小さいＲＴＳパケットを送信する。
第１の実施の形態又は第２の実施の形態の無線局で構成される無線基地局＃２０１と３つの無線端末局＃３０１〜＃３０３との間で通信する場合の動作例について、図１２を参照して説明する。
【００７９】
図１２の例では、無線基地局＃２０１はＭ回目の周期において、配下の無線端末局＃３０１からのデータパケットＤ１を受信し、この受信結果からＭ＋１回目の周期におけるデータパケット送信時にＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用すべきか否かを判断している。
第１の実施の形態の無線局を無線基地局＃２０１として採用する場合には、無線基地局＃２０１はＭ回目の周期においてデータパケットの送信を行った端末の数ＮｔｂｌがＮ１以上であり、しかも配下の無線端末局＃３０１〜＃３０３からの送信データ量ＰｔｂｌがＰ１以上の場合に限り、Ｍ＋１回目の周期におけるデータパケット送信時にＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用する。
【００８０】
また、第２の実施の形態の無線局を無線基地局＃２０１として採用する場合には、無線基地局＃２０１はＭ回目の周期においてチャネルがピジーになった時間の総和ＴａｌｌがＴ１を超えた場合に限り、Ｍ＋１回目の周期におけるデータパケット送信時にＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用する。
図１２の例では、Ｍ＋１回目の周期において、無線基地局＃２０１はデータパケットＤ２に先立ち、ＲＴＳパケットＲ２を送信しており、かつデータパケットＤ２のサイズＴｄ２は「RTSThreshold」以下である。このため、各無線端末局＃３０１〜＃３０３は、Ｍ＋１回目の周期において、無線基地局＃２０１から送信されたＲＴＳパケットＲ２を検出し、自局からもＲＴＳパケットを送信すべきと認識する。
【００８１】
このため、Ｍ＋１回目の周期で無線端末局＃３０２がデータパケットＤ３を送信する際には、それに先立ちＲＴＳパケットＲ３を無線基地局＃２０１宛に送信している。この場合、無線基地局＃２０１はＣＴＳパケットを無線端末局＃３０２宛に送信する。無線端末局＃３０２は、ＣＴＳパケットＣ３を受信した後でデータパケットＤ３を送信する。
次に、図１３に示す動作例について説明する。この動作例は図１２の変形例である。図１２の動作例では、ＲＴＳパケットはデータパケットを送信するタイミングに基づいて、それよりも先に送信することを想定しているので、送信すべきデータパケットが自局の送信バッファ上に存在しない場合にはＲＴＳパケットが送信されることもない。しかし、この形態では無線端末局は自律的な制御を行わないので、無線端末局がＲＴＳパケットを送信すべき状態が無線基地局側で検出された場合には、できる限り早くこれを無線端末局に通知するのが望ましい。
【００８２】
そこで、図１３の動作例では、無線基地局がＲＴＳパケットを送信すべきと判断した場合に、送信すべきデータパケットが無線基地局の送信バッファ上に存在しない場合には、データパケットの送信とは無関係にＲＴＳパケットＲ１を単独で送信している。これにより、無線基地局は配下の無線端末局に対してデータパケット送信前にＲＴＳパケットの送信が必要であることを速やかに通知することができる。
【００８３】
送信するＲＴＳパケットの中には、折り返しのＣＴＳパケットが送信完了するまでの時間がＮＡＶの値として記述されており、無線端末局＃３０１がＣＴＳパケットを無線基地局＃２０１へ送信した後には、全ての無線端末局に対して設定されていたＮＡＶが解除され、無線端末局＃３０１〜＃３０３はＭ＋１回目の周期におけるその後のデータパケット送信時には、ＲＴＳ／ＣＴＳ手順を適用する。
【００８４】
なお、図１３の動作例では、無線基地局は送信すべきデータパケットがバッファに存在しなければ、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームの交換のみを行い、その後のデータパケット送信を行っていないが、ＲＴＳフレームを送信しＣＴＳフレームを受信した後、新規にデータ情報を持たない短いパケットを発生させ、ＲＴＳフレームの宛先に対してこのパケットを送信してもよい。上記の「データ情報を持たない短いパケット」とは、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されるデータタイプ「Null Function」と呼ばれるデータパケットであり、この「Null Function」データを用いることにより、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に変更を加えることなく、無線基地局は配下の無線端末に対し、データパケット送信前にＲＴＳパケット送信が必要なことを通知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施の形態で用いる無線局の主要動作（１）を示すフローチャートである。
【図２】第１の実施の形態で用いる無線局の主要動作（２）を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施の形態で用いる無線局の構成例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施の形態の無線局間のデータ送信動作例を示すタイムチャートである。
【図５】第２の実施の形態で用いる無線局の構成例を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態で用いる無線局の主要動作（１）を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態で用いる無線局の主要動作（２）を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施の形態の無線局間のデータ送信動作例を示すタイムチャートである。
【図９】第３の実施の形態で用いる無線端末局の構成例を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態で用いる無線端末局の主要動作（１）を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施の形態で用いる無線端末局の主要動作（２）を示すフローチャートである。
【図１２】第３の実施の形態の無線局間のデータ送信動作例（１）を示すタイムチャートである。
【図１３】第３の実施の形態の無線局間のデータ送信動作例（２）を示すタイムチャートである。
【図１４】ＣＳＭＡ／ＣＡ手順による衝突回避動作の例を示すタイムチャートである。
【図１５】２進指数バックオフ手順による衝突回避動作の例を示すタイムチャートである。
【図１６】隠れ端末問題が生じるシステムの構成例を示すブロック図である。
【図１７】ＲＴＳ／ＣＴＳフレームを用いた従来の制御を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１１０  無線送受信処理部
１２０，１２０Ｂ  アクセス制御部
１２１  パケット受信部
１２２  受信バッファ
１２３  受信データ量計測部
１２４  送信モード決定用タイマ
１２５  受信データ量テーブル
１２６  データパケット送信部
１２７  ＡＣＫ送信部
１２８  送信バッファ
１３０  上位レイヤ送受信部
１４０  アンテナ
２２３  ビジー期間計測部
２２５  キャリア検出部
２２６  ビジー期間計測用タイマ
【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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