(57)【要約】【課題】  通信資源の利用の公平性を高める。【解決手段】  所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして無線通信を実行する無線通信システムにおいて、基地局は、いずれかの通信端末から得られる中継制御情報、および／または、自身で取得した実測値に基づいて、各通信端末が無線送信した端末送信信号の中継動作の内容を、自身が直接的に、または通信端末の動作を介して間接的に、変更する中継制御部を備える。また、中継制御部に、自身宛ての中継制御情報を受信した場合、中継制御情報に応じて、他端末送信信号の中継のために自身の内部で確保する中継処理資源の量を制御する機能を備えることも好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして基地局と無線通信を実行する無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
いずれかの通信端末から得られる中継制御情報、および／または、自身で取得した実測値に基づいて、前記各通信端末が無線送信した端末送信信号の中継動作の内容を、自身が直接的に、または前記通信端末の動作を介して間接的に、変更する中継制御部を備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１の無線通信システムにおいて、
前記通信端末は、
前記伝送媒体へのアクセスに関して競合する他の通信端末が無線送信した他端末送信信号を検出し、検出結果として検出情報を得る競合検出部と、
この競合検出部が得た検出情報を解析して、当該他端末送信信号を中継する前記基地局を特定する信号解析部と、
当該検出情報に応じた前記中継制御情報を、当該信号解析部が特定した基地局に宛てて送信する第１の中継制御情報送信部とを備え、
前記基地局は、
自身宛ての前記中継制御情報を受信した場合、当該中継制御情報に応じて、前記他端末送信信号の中継のために確保する中継処理資源の量を制御する第１の中継処理資源制御部を、前記中継制御部として備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１の無線通信システムにおいて、
前記通信端末は、
自身が送信する前記端末送信信号を中継する基地局を特定する基地局特定部と、
自身から前記端末送信信号を送信するときにその信号強度を実測し、実測結果を前記中継制御情報として、前記基地局特定部が特定した基地局に宛てて送信する第２の中継制御情報送信部と、
当該基地局から届いた端末制御情報に応じて、前記端末送信信号を送信するときの信号強度を制御する信号強度制御部とを備え、
前記基地局は、
中継するために受信した前記端末送信信号の信号強度を実測する受信強度実測部と、
当該受信強度実測部による実測結果が所定の基準値より大きい値を示すときには、前記通信端末に対し、前記端末送信信号を送信する際の信号強度を現時点の値より低下することを要求する端末制御情報を送信する端末制御情報送信部とを、前記中継制御部として備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項３の無線通信システムにおいて、
前記基準値は、
前記基地局が、前記中継制御情報として取得した信号強度であることを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項３の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記受信強度実測部の実測結果と、前記中継制御情報として通信端末から届いた実測結果とをもとに、当該通信端末における端末送信信号を送信する際の最適な信号強度を算出する最適送信強度算出部を備え、
当該最適送信強度算出部が算出した最適信号強度を、前記端末制御情報送信部が、前記端末制御情報として送信することを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
請求項５の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記受信強度実測部の実測結果と、前記中継制御情報として通信端末から届いた実測結果とをもとに、当該通信端末における前記端末送信信号を送信する際の信号強度が、すでに当該通信端末に伝えてある前記最適信号強度に適合する度合いを判定する信号強度適合性判定部と、
当該信号強度適合性判定部の判定結果に応じて、当該端末送信信号の中継のために確保する中継処理資源の量を制御する第２の中継処理資源制御部とを備えたことを特徴とする無線通信システム。
【請求項７】
請求項３の無線通信システムにおいて、
前記基地局は、
前記中継制御情報として届いた実測結果に対応する信号強度で、当該中継制御情報の送信元である通信端末に対する無線送信を実行する送信信号強度制御部を備え、
もしも、前記通信端末が偽装により実際よりも小さな値の実測結果を中継制御情報として送信してきた場合には、当該基地局経由の受信を困難にさせることを特徴とする無線通信システム。
【請求項８】
所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして無線通信を実行する無線通信システムの構成要素としての基地局において、
いずれかの通信端末から得られる中継制御情報、および／または、自身で取得した実測値に基づいて、前記各通信端末が無線送信した端末送信信号の中継動作の内容を、自身が直接的に、または前記通信端末の動作を介して間接的に、変更する中継制御部を備えたことを特徴とする基地局。
【請求項９】
所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして無線通信を実行する無線通信システムの構成要素としての通信端末において、
前記伝送媒体へのアクセスに関して競合する他の通信端末が無線送信した他端末送信信号を検出し、検出結果として検出情報を得る競合検出部と、
この競合検出部が得た検出情報を解析して、当該他端末送信信号を中継する前記基地局を特定する信号解析部と、
当該検出情報に応じた前記中継制御情報を、当該信号解析部が特定した基地局に宛てて送信する第１の中継制御情報送信部とを備えたことを特徴とする通信端末。
【請求項１０】
所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして無線通信を実行する無線通信システムの構成要素としての通信端末において、
自身が送信する端末送信信号を中継する基地局を特定する基地局特定部と、
自身から前記端末送信信号を送信するときにその信号強度を実測し、実測結果を中継制御情報として、前記基地局特定部が特定した基地局に宛てて送信する第２の中継制御情報送信部と、
当該基地局から届いた端末制御情報に応じて、前記端末送信信号を送信するときの信号強度を制御する信号強度制御部とを備えたことを特徴とする通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無線通信システムに関し、例えば、携帯電話網や、ＣＳＭＡ／ＣＡ等に類似した競合型の媒体アクセス制御方式を用いる場合などに適用して好適なものである。
【０００２】
また、本発明は、かかる無線通信システムの構成要素としての基地局に関するものである。
【０００３】
さらに本発明は、かかる無線通信システムの構成要素としての通信端末に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
下記の特許文献１の技術では、ＣＤＭＡ（符号分割多重接続）方式における基地局と各移動局との無線通信に関し、相互の干渉の影響度合いに応じて通信課金を変更することにより、不公平さを解消するものである。
【０００５】
基地局から遠い場所に位置し、基地局との通信距離が長い移動局へ無線送信する場合、基地局は送信電力を大きくするから、その無線送信により基地局の近傍では影響度合いの大きな干渉が発生する。この干渉によって、基地局近傍の移動局に対する基地局の送信信号は大きな影響を受ける。
【０００６】
この場合、前記特許文献１の技術は、基地局から遠い場所に位置する移動局に対する課金を高くし、基地局近傍に位置する移動局に対する課金を低くすることによって、不公平さを解消することになる。
【０００７】
一方、通信資源の利用の競合による干渉量を減らして公平な利用を実現する技術も存在する。この技術では、チャネルの混雑度と最大伝送レートに基づく課金を行っている。
【特許文献１】特開２００３−１８９０１２号公報
【特許文献２】特開平７−２８３８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述した特許文献１，２などの技術はいずれも、第三者が増幅機能のみからなる中継器を作動して、基地局となる中継局と端末局との通信を補助した場合に適用できるものではない。
【０００９】
なぜなら、前記特許文献１，２の技術は、中継局、端末局で設定されている送信電力と実際に消費する通信資源とが対応付けられているが、第三者が増幅機能のみからなる簡易な中継器を作動させた場合は、たとえ中継局、端末局とも小さな送信電力が設定されても、途中でその中継器が増幅することで、実際に消費する通信資源が増大してしまうからである。
【００１０】
この中継器が、例えば、通信端末（前記端末局に対応）Ａから受信した信号を所定の信号強度（例えば、固定値）まで増幅して送信することにより、前記通信端末（前記中継局に対応）Ｂが信号を受信し、当該中継器を経由した通信端末Ａ、Ｂ間の通信が成立するものとすると、通信端末ＡおよびＢが干渉の影響を軽減（または解消）するために、自身から送信する際の信号強度を制御したとしても、中継器が中継のために送信する際の信号強度までは制御できないため、結局のところ、干渉の影響を十分に軽減することができず、通信資源の利用の公平性も損なわれ、通信資源の割り当てが全体として最適なものからかけ離れた結果となる可能性が高い。
【００１１】
通信資源の利用の公平性が損なわれるということは、個々の通信端末からみた場合、通信資源の総量に比較して極めてわずかの通信資源しか得ることができず、スループットの低下や、送信したいパケットが発生してから実際に送信するまでの時間に対応する網内遅延の増大、通信の安定性の低下などとして認識される。
【００１２】
ボトムアップ的に構築され、拡張性や既存のイーサネット（登録商標）などとの親和性を重視する対等分散型の無線通信網では、（例えば、予め定めた規約（通信プロトコル）に違反して）他の通信端末よりも強い信号強度で無線通信する通信端末や、高頻度で無線送信する通信端末が、より多くの通信資源を確保する。それによって（前記規約を遵守している）他の多くの通信端末が通信資源を確保できなくなるという現象が生じやすいので、これを防止する対策も必要となる。
【００１３】
また、１つの通信事業者が構築し、細部まで管理できる無線通信網（例えば、携帯電話網など）では、通信資源の割り当ても含めて、すべてが当該通信事業者の管理下に置かれ、通信資源の利用の公平性を確保したり、全体としての通信資源の割り当てがほぼ最適なものとなるように制御することは、本来、容易なはずである。しかしながら、そうした無線通信網であっても、前記通信事業者と無関係な第三者が増幅機能のみからなる簡易な中継器を作動させた場合には、その中継器を通る通信が、より多くの通信資源を確保してしまい、それによって（前記規約を遵守している）他の多くの通信端末が通信資源を確保できなくなるという現象が生じやすいので、これを防止する対策も必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を解決するために、第１の本発明では、所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして基地局と無線通信を実行する無線通信システムにおいて、前記基地局は、いずれかの通信端末から得られる中継制御情報、および／または、自身で取得した実測値に基づいて、前記各通信端末が無線送信した端末送信信号の中継動作の内容を、自身が直接的に、または前記通信端末の動作を介して間接的に、変更する中継制御部を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、第２の本発明では、所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして無線通信を実行する無線通信システムの構成要素としての基地局において、いずれかの通信端末から得られる中継制御情報、および／または、自身で取得した実測値に基づいて、前記各通信端末が無線送信した端末送信信号の中継動作の内容を、自身が直接的に、または前記通信端末の動作を介して間接的に、変更する中継制御部を備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、第３の本発明では、所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして無線通信を実行する無線通信システムの構成要素としての通信端末において、（１）前記伝送媒体へのアクセスに関して競合する他の通信端末が無線送信した他端末送信信号を検出し、検出結果として検出情報を得る競合検出部と、（２）この競合検出部が得た検出情報を解析して、当該他端末送信信号を中継する前記基地局を特定する信号解析部と、（３）当該検出情報に応じた前記中継制御情報を、当該信号解析部が特定した基地局に宛てて送信する第１の中継制御情報送信部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
さらにまた、第４の本発明では、所定の伝送媒体アクセス制御方式にしたがって複数の通信端末間でアクセス制御を実行した結果、１または複数の通信端末が伝送媒体にアクセスして無線通信を実行する無線通信システムの構成要素としての通信端末において、（１）自身が送信する端末送信信号を中継する基地局を特定する基地局特定部と、（２）自身から前記端末送信信号を送信するときにその信号強度を実測し、実測結果を中継制御情報として、前記基地局特定部が特定した基地局に宛てて送信する第２の中継制御情報送信部と、（３）当該基地局から届いた端末制御情報に応じて、前記端末送信信号を送信するときの信号強度を制御する信号強度制御部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、通信資源の利用の公平性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（Ａ）実施形態
以下、本発明にかかる無線通信システム、基地局、および通信端末を、第三者が設置した中継器が混入した通信システムに適用した場合を例に、実施形態について説明する。
【００２０】
本実施形態は新たな通信プロトコルを提案するものである。この通信プロトコルを公平性確保プロトコルと呼ぶ。
【００２１】
この公平性確保プロトコルは、主として、ＯＳＩ参照モデルにおけるデータリンク層以下の階層に対応するものである。詳細については後述するが、当該公平性確保プロトコルは、基本的にはＣＳＭＡ／ＣＡに類似した競合型の通信プロトコルになっている。したがって、イーサネットなどとの親和性も高く、拡張性も高い。また、対等分散型の通信環境を構築するのにも適している。
【００２２】
当該公平性確保プロトコルについて、以下の説明で特に言及しない点に関しては、例えば、通常の携帯電話網での制御や、ＣＳＭＡ／ＣＡと同じであってもよい。
【００２３】
（Ａ−１）第１の実施形態の構成
本実施形態にかかる通信システム１０の全体構成例を図３に示す。
【００２４】
図３において、当該通信システム１０は、中継器１１と、基地局１２、１５と、エンド端末１３、１４とを備えている。
【００２５】
中継器１１，基地局１２、１５およびエンド端末１３、１４はいずれも無線を利用して通信する通信装置である。
【００２６】
このうちエンド端末１３、１４は、所定のプロトコルデータ単位（ここでは、パケットとする）の宛先または送信元となる通信装置である。当該エンド端末（例えば、１３）は具体的には、ノート型パソコンなどであってもよいが、ここでは、携帯電話機であるものとする。エンド端末１３はユーザＵ１３によって利用され、エンド端末１４はユーザＵ１４によって利用される。
【００２７】
基地局１２はこれらエンド端末から送信されたパケットを受信して中継する機能を持つ通信装置である。基地局１２のエンド端末１３側のインタフェースは無線通信機能に対応しているが、他方に有線通信機能に対応したインタフェースを持つものであってもよい。基地局が携帯電話網の基地局である場合には、通常、他方に有線通信機能に対応したインタフェースを搭載している。
【００２８】
基地局１５は当該基地局１２と同じ通信装置である。基地局１２と１５のあいだの通信は、これら基地局１５，１２を収容する図示しない制御局を経由して実行されるものであってもよいが、ここでは、直接、これら基地局１２，１５間で実行されるものとする。このとき、前記有線通信機能に対応したインタフェースを利用するものであってよい。基地局１２，１５は通信事業者（ここでは、携帯電話事業者）が設置し、運用する通信装置であるから、その機能は通信事業者の管理下にある。
【００２９】
中継器１１は、増幅などを行った上でパケットを中継するための通信装置であり、前記通信事業者とは無関係な第三者が設置、運用するものである。当該中継器１１は基本的にパケットを増幅して中継する機能だけを持つものである。この増幅は、当該中継器１１が受信したときの信号強度よりも強い信号強度で送信することによって中継を行うためのものである。この増幅では、増幅度を一定値にしてもよく、増幅した結果として得られる信号強度が一定値（増幅上限値）となるようにしてもよい。ただし、以下で取り上げる問題が発生するのは、主として、増幅度が一定値の場合または増幅上限値が（後述する規定信号強度に比べて）高い場合である。
【００３０】
ここでは、エンド端末１３が送信したパケットをＰＫ１３とし、エンド端末１４が送信したパケットをＰＫ１４とする。図１の構成上、パケットＰＫ１３は中継器１１によって中継されるが、この中継後のパケットを、前記ＰＫ１３と区別するため、ＰＫ１３Ｔとする。
【００３１】
なお、これらのパケットＰＫ１３，ＰＫ１４は、各エンド端末１３，１４が送信するユーザデータ（ユーザが発話した音声に関する音声データなど）を収容したユーザ用パケットである。本実施形態では、ユーザ用パケットのほか、制御データを収容した制御用パケットの伝送も行う。制御用パケットは、ユーザ用パケットを伝送するためのユーザ用チャネルとは別な伝送路（制御用チャネル）で伝送される。ユーザ用パケットの最終的な宛先は１３や１４であることもあり得るが、一般的には、図３には図示していない他の携帯電話機などである。
【００３２】
ユーザ用チャネルと制御用チャネルの伝送路を分ける方法には様々なものがあり得るが、一例として、周波数を異なるものとすることにより、ユーザ用チャネルと制御用チャネルを分けることができる。
【００３３】
本実施形態では、制御用パケットとして、後述する違反調査依頼パケットＶＲ１と信号強度制御パケットＳＣ１を用いる。
【００３４】
前記エンド端末１４の内部構成は例えば図１に示す通りである。他のエンド端末１３の内部構成もこれと同じである。
【００３５】
（Ａ−１−１）エンド端末の内部構成例
図１において、当該エンド端末１４は、送信制御部２０と、受信制御部２１と、競合検出部２２と、ＲＦ（高周波）部２３とを備えている。
【００３６】
このうちＲＦ部２３は、無線信号（パケット）の送信および受信を実行する部分で、キャリアセンス部２３Ａと、信号復調部２３Ｂを含んでいる。
【００３７】
キャリアセンス部２３Ａは、無線伝送路（ここでは、前記ユーザ用チャネル）上からキャリア（搬送波）を検知する部分である。エンド端末１４自身が送信するキャリアを検知することもでき、他の端末（例えば、１４，１１など）が送信するキャリアを検知することもできる。ただし無線の場合、エンド端末１４自身の近傍に位置する端末から送信されたキャリアは検知しやすいが、遠くに位置する端末から送信されたキャリアを検知することは難しい性質がある。その端末までの距離が遠くなるほど、キャリアの受信レベルが急速に低下するためである。特にエンド端末１４自身が無線送信しているときに遠くの端末が送信したキャリアを検知することは実用上ほぼ不可能である。
【００３８】
信号復調部２３Ｂは無線信号（パケット）を受信する際、復調を実行する部分である。
【００３９】
送信制御部２０は、前記パケット（ＰＫ１４）の送信時にＲＦ部２３を制御する部分である。送信しようとするパケットＰＫ１４が当該エンド端末１４の内部で発生した場合は、例えば、直ちに送信し衝突を検知したら送信を停止してランダムな時間が経過したあとで再送する（衝突検知送信処理）か、予め衝突が発生するか否かを所定の衝突検出時間のあいだに予測し、衝突の発生が予測されたら当該パケットの送信を見合わせた上で再度、予測を行う（衝突回避送信処理）などの制御を実行する。
【００４０】
ＲＦ部２３にはキャリアセンス部２３Ａが含まれているため、これら衝突検知送信処理または衝突回避送信処理に、キャリアセンスの結果を反映させることもできる。
【００４１】
受信制御部２１は、前記ＲＦ部２３を介して、無線信号の復調結果（パケット）やキャリアセンスの結果を受信し、受信した各信号に応じて、必要ならばその信号を競合検出部２２や送信制御部２０に供給する部分である。
【００４２】
競合検出部２２は、当該受信制御部２１から受け取った信号をもとに前記ユーザ用チャネルに流れるパケット等を収集、解析するスニフ部２２Ａと、この解析の結果をもとにユーザ用チャネル上で競合が発生していることを検出する競合検出実行部２２Ｂを備えている。
【００４３】
当該スニフ部２２Ａは、ユーザ用チャネルが衝突（の検知または予測）によって使用できなくなったとき（すなわち、パケットＰＫ１４の送信ができなくなったとき）に機能する。
【００４４】
スニフ部２２Ａが機能した結果、エンド端末１４以外の送信元から送信されたパケットが検出された場合には、そのパケットの送信元は、前記公平性確保プロトコルで規定した送信時の信号強度の上限値（規定信号強度）に違反する強すぎる強度で無線送信を行っている可能性がある。スニフ部２２Ａはまた、当該パケットのヘッダに含まれる送信元や宛先を一意に指定するアドレス（送信元アドレス（例えば、送信元ＭＡＣアドレスや送信元ＩＰアドレスなど）または宛先アドレス）を検査することによって、送信元の端末を特定することができる。送信元の端末は、いずれかのエンド端末（例えば、１３）である場合と、いずれかの中継器（ここでは、１１）である場合がある。
【００４５】
ここで、エンド端末１４のアドレスをＭ１４とする。同様に、エンド端末１３のアドレスをＭ１３とする。また、基地局１２のアドレスをＭ１２、基地局１５のアドレスをＭ１５とする。
【００４６】
通信システム１０中の様々な端末から送信されたパケットが衝突の原因となり、スニフ部２２Ａによって解析される可能性があるが、以下では、解析したパケットはＰＫ１３Ｔであるものと仮定して説明を進める。
【００４７】
またスニフ部２２Ａは、当該パケットＰＫ１３Ｔの送信元アドレスの記述を読み取ることによって、解析したパケットの当初の送信元である端末１３のアドレスＭ１３を特定することもできる。
【００４８】
これによりスニフ部２２Ａは、前記送信制御部２０を介して、前記違反調査依頼パケットＶＲ１を送信させる。
【００４９】
当該違反調査依頼パケットＶＲ１は、解析したパケットＰＫ１３Ｔの宛先である基地局１２に、前記解析したパケットＰＫ１３Ｔの当初の送信元であるエンド端末１３が上述した規定信号強度を遵守しているか否かに関する調査を依頼し、調査の結果によっては、現状を改善するための制御を実行してくれるように依頼する意味を持つ。
【００５０】
前記規定信号強度を遵守すると、当該エンド端末１４から直接、当該基地局１２までその違反調査依頼パケットＶＲ１を届けることができない可能性が高いので、当該違反調査依頼パケットＶＲ１は、より近い基地局（図３の例では、１５）を経由して届けることになる。
【００５１】
一方、基地局１２の内部構成は例えば図２に示す通りである。基地局１５の内部構成もこれと同じである。
【００５２】
（Ａ−１−２）基地局の内部構成例
図２において、当該基地局１２は、送信制御部３０と、受信制御部３１と、中継競合検出部３２と、ＲＦ部３３と、中継資源管理部３４とを備えている。また、ＲＦ部３３には、キャリアセンス部３３Ａと、信号復調部３３Ｂとが含まれている。
【００５３】
このうちＲＦ部３３は前記ＲＦ部２３に対応し、キャリアセンス部３３Ａは前記キャリアセンス部２３Ａに対応し、信号復調部３３Ｂは前記信号復調部２３Ｂに対応し、送信制御部３０は前記送信制御部２０に対応し、受信制御部３１は前記受信制御部２１に対応し、中継競合検出部３２は前記競合検出部２２に対応するので、その詳しい説明は省略する。
【００５４】
ただし当該受信制御部３１には、信号強度実測部３１Ａと、適合性判定部３１Ｂが含まれている。
【００５５】
自身宛ての前記違反調査依頼パケットＶＲ１を受信した場合、当該基地局１２の送信制御部３０は、信号強度制御パケットＳＣ１を、前記パケットＰＫ１３Ｔの当初の送信元であるエンド端末１３へ宛てて送信する。この信号強度制御パケットＳＣ１は、当初の送信元であるエンド端末に前記規定信号強度を遵守するように指示する意味がある。
【００５６】
前記信号強度実測部３１Ａは、当該信号強度制御パケットＳＣ１を送信したエンド端末１３が指示にしたがったか否かを確認するため、パケットを受信する際の信号強度を実測する部分である。実測の対象となるパケットは、ＰＫ１３Ｐである。当該パケットＰＫ１３Ｐは、エンド端末１３が送信したパケットＰＫ１３を中継器１１が中継した後のパケットである点で前記パケットＰＫ１３Ｔと同じであるが、前記信号強度制御パケットＳＣ１を送信したあとで基地局１２まで届いたパケットである点が相違する。
【００５７】
適合性判定部３１Ｂは、当該信号強度実測部３１Ａの実測結果をもとに、エンド端末１３から送信されたときの信号強度を推測してその信号強度が前記規定信号強度に適合しているか否か、すなわち、エンド端末１３が前記信号強度制御パケットＳＣ１で行った指示にしたがったか否かを判定する部分である。
【００５８】
中継資源管理部３４は、当該基地局１２がパケットＰＫ１３Ｐの中継のために利用する中継用資源（例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）の処理能力、バッファの記憶容量など）を管理している部分である。前記適合性判定部３１Ｂにより、前記エンド端末１３が前記指示にしたがっていないと判定された場合、当該エンド端末１３から送信され、現時点で当該基地局１２による中継処理の対象となっているパケットＰＫ１３Ｐの中継処理に利用する中継用資源の量を低減させる。可能な場合には、量だけでなく、中継用資源の質を引き下げてもよい。
【００５９】
例えば、そのパケットＰＫ１３Ｐのために利用するＣＰＵ処理能力の量（そのパケットＰＫ１３Ｐの中継処理のためにＣＰＵを割り当てる時間）を低減させれば、当該基地局１２において当該パケットＰＫ１３Ｐを中継するのに要する時間が長くなり、通信速度やスループットの低下としてエンド端末１３側（または、その通信相手であるエンド端末側）に認識される。また、そのパケットのために利用するバッファ記憶容量を小さくすると、バッファオーバーフローが発生しやすくなり、通信品質の低下としてエンド端末１３側（または、その通信相手であるエンド端末側）に認識される。
【００６０】
以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について説明する。
【００６１】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
図３の構成において、上述したように、エンド端末１４が所望のエンド端末を宛先として無線送信したパケットＰＫ１４は、基地局１５などによる中継を経て該当するエンド端末へ届けられる。同様に、エンド端末１３が所望のエンド端末を宛先として無線送信したパケットＰＫ１３は中継器１１と基地局１２などによる中継を経て該当するエンド端末へ届けられる。これらのパケットＰＫ１３，ＰＫ１４は、前記ユーザ用チャネルを用いて伝送される点も、上述した通りである。
【００６２】
ところが、前記パケットＰＫ１４を送信しようとするエンド端末１４の前記競合検出実行部２２Ｂがユーザ用チャネル上で競合が発生していることを検知（または競合の発生を予測）されることがある。この検知（または予測）が行われると、前記衝突検知送信処理、衝突回避送信処理のいずれを行う場合であっても、当該パケットＰＫ１４の送信はいったん見合わせることになり、少なくとも競合が検知（予測）されなくなるまで、当該パケットＰＫ１４の送信は行えない。
【００６３】
当該競合が検知（予測）されたとき、エンド端末１４の前記スニフ部２２Ａは、この検知（予測）のもとになった前記パケットＰＫ１３Ｔのヘッダ中の各フィールドの記述から、当該パケットＰＫ１３Ｔの当初の送信元がエンド端末１３（アドレスＭ１３）であり、宛先への中継を行う基地局が基地局１２であることを特定する。
【００６４】
そしてこの特定した結果を反映した前記違反調査依頼パケットＶＲ１を送信する。ユーザ用チャネル上で競合が発生していても、前記制御用チャネルは物理的にユーザ用チャネルとは別な伝送路であるため、当該違反調査依頼パケットＶＲ１の送信は正常に行うことが可能である。
【００６５】
エンド端末１４から送信された当該違反調査依頼パケットＶＲ１は、前記基地局１５を経由して宛先の基地局１２まで届く。
【００６６】
これを受信した基地局１２は、エンド端末１３を宛先とする前記信号強度制御パケットＳＣ１を送信する。この信号強度制御パケットＳＣ１も、前記制御用チャネルを利用して伝送されるため、中継器１１を経由して正常にエンド端末１３まで届けられる。
【００６７】
基地局１２が前記違反調査依頼パケットＶＲ１を受信してから当該信号強度制御パケットＳＣ１を送信するまでの時間はわずかであるから、多くの場合、当該信号強度制御パケットＳＣ１が送信されたあとでもエンド端末１３によるパケットＰＫ１３（ＰＫ１３Ｐ）の送信は繰り返されている。
【００６８】
したがって、基地局１２では、当該信号強度制御パケットＳＣ１を送信したあとで受信され、当初の送信元がエンド端末１３であるパケットＰＫ１３Ｐを受信したときに、信号強度実測部３１Ａがその信号強度を実測することができる。そしてこの実測結果をもとに、前記適合性判定部３１Ｂが動作し、エンド端末１３が前記信号強度制御パケットＳＣ１で指示したように前記規定信号強度を遵守したか否かを検査する。
【００６９】
遵守しているとの検査結果が出た場合、通常と同様、十分な前記中継用資源を当該パケットＰＫ１３Ｐのために割り当てるが、遵守していないとの検査結果が出た場合には、上述したように、そのパケットＰＫ１３Ｐの中継のために利用する前記中継用資源の量を軽減する。
【００７０】
これにより、エンド端末１３側やその通信相手であるエンド端末側で通信速度、スループット、通信品質の低下が認識されるため、ユーザＵ１３などを、前記規定信号強度を遵守させる方向へ誘導することができる。このような制御は一種の制裁措置であるといえるが、例えば、直ちに当該パケットＰＫ１３Ｐの中継を拒否する場合などに比べ、緩やかなものであるので、エンド端末１３が送信元となる通信の安定性を大きく損なうこともない。
【００７１】
ユーザＵ１３が前記規定信号強度を遵守するようになれば、前記ユーザ用チャネル上で競合が発生する地理的な領域が狭くなるため、もともと規定信号強度を遵守しているユーザＵ１４が利用するエンド端末１４で前記競合が検出（予測）されにくくなり、エンド端末１４も自身のために通信資源（この場合は、エンド端末１４が位置する場所における周波数資源が、通信資源に該当する）を確保できるから、前記パケットＰＫ１４を速やかに送信することができる。
【００７２】
なお、ここでは、エンド端末１３から送信される方向にのみ着目したが、実際の通信は、このような一方向の通信ではなく、双方向の通信となることが多い。双方向の通信の場合、例えば、エンド端末１３が前記信号強度制御パケットＳＣ１による指示にしたがわなかった場合には、エンド端末１３の通信相手であるエンド端末が送信したパケット（ユーザ用パケット）のために当該基地局１２内で利用する中継資源の量を低減するようにしてもよい。
【００７３】
また、実際には前記エンド端末１３が規定信号強度を遵守しているのに、エンド端末１４側の原因（例えば、不測の故障や、意図的なＤｏＳ攻撃など）により前記違反調査依頼パケットＶＲ１が送信されることもあり得るので、制裁措置として上述した緩やかなものを用いることによって、その場合の不当性を緩和することもできる。
【００７４】
いずれにしても本実施形態では、中継器１１を介在させることにより、本来、基地局１２から割り当てられたものより多くの通信資源をいずれかのエンド端末が確保している状態を発見、報告、調査、処分することにより、中継器１１の利用を抑制し、基地局１２による通信資源管理の実効性を維持して通信資源の利用の公平性を高めることができる。
【００７５】
（Ａ−３）第１の実施形態の効果
本実施形態によれば、個々のエンド端末が利己的に通信資源を確保しようとする基本的な仕組み（競合型の媒体アクセス方式）を、自身が中継に関わる全通信に関して通信資源の確保を公平化し中継機会の提供を公平化しようとする基地局（１２）の制御で補い、特定のエンド端末（例えば、１３）が通信資源を過剰に確保することを抑制することができるため、通信資源の利用の公平性を高めることが可能である。
【００７６】
これにより、通信システム（１０）全体として、各エンド端末（１３、１４）に対する通信資源の割り当てを、最適なものに近づけることができる。
【００７７】
このことはまた、個々のエンド端末からみた場合、通信システム（１０）内における通信資源の総量は同じであっても、通信速度やスループットが上昇し、網内遅延が減少し、通信の安定性が増大したものとして認識される。
【００７８】
（Ｂ）第２の実施形態
以下では、本実施形態が第１の実施形態と相違する点についてのみ説明する。
【００７９】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成および動作
構成上、本実施形態が第１の実施形態と相違するのは、エンド端末１３、１４と基地局１２，１５の内部構成に関する点に限られる。
【００８０】
本実施形態のエンド端末１４の内部構成は例えば図４に示す通りである。
【００８１】
図４において、図１と同じ符号を付与した構成要素の機能は第１の実施形態と同じであるので、その詳しい説明は省略する。他のエンド端末１３が当該エンド端末１４と同じ内部構成を備えている点も第１の実施形態と同じである。
【００８２】
図４に示す送信制御部２０は、その内部に送信信号強度記述部２０Ａと、送信信号強度制御部２０Ｂとを備えている。
【００８３】
このうち送信信号強度記述部２０Ａは、前記パケットＰＫ１４のヘッダ中の該当するフィールド（送信信号強度申告フィールド）に、基地局（例えば、１２）に対して申告する送信信号強度（エンド端末１４からパケットＰＫ１４を無線送信するときの信号強度）を記述する。したがって、本実施形態におけるユーザ用パケットはすべて、そのヘッダ中に当該送信信号強度申告フィールドを備えている。
【００８４】
通常、当該送信信号強度記述部２０Ａは、真の送信信号強度を当該送信信号強度記述フィールドに記述するが、まれには実際とは異なる偽装した送信信号強度を記述してくることもあり得る。本実施形態の構成上、問題となるのは、実際よりも小さな送信信号強度を記述した場合である。
【００８５】
前記送信信号強度制御部２０Ｂは、後述する引き下げ要求パケットＤＲ１が届いたとき、その指示にしたがって送信信号強度を引き下げる部分である。
【００８６】
ただし、偽装した送信信号強度を前記送信信号強度申告フィールドに記述してくるようなエンド端末の場合、その送信信号強度制御部２０Ｂは、引き下げ要求パケットＤＲ１の指示にしたがわないように改変されていたり、当該送信信号強度制御部２０Ｂ自体が削除されて存在しない可能性がある。
【００８７】
一方、本実施形態の基地局１２の内部構成は例えば図５に示す通りである。
【００８８】
図５において、図２と同じ符号を付与した構成要素の機能は第１の実施形態と同じであるので、その詳しい説明は省略する。他の基地局１５が当該基地局１２と同じ内部構成を備えている点も第１の実施形態と同じである。
【００８９】
図５に示す受信制御部３１に含まれる常時信号強度実測処理部３１Ｃは、エンド端末（例えば、１３）が送信元であるパケットを受信したとき、その信号強度を実測する点は、前記信号強度実測部３１Ａと同じであるが、当該常時信号強度実測処理部３１Ｃは、前記信号強度制御パケットＳＣ１の送信を行うか否かにかかわりなく、常時、受信されたパケット（ここでは、ＰＫ１３Ｈとする）の信号強度を実測し、その実測結果が、そのパケットＰＫ１３Ｈのヘッダ中の送信信号強度申告フィールドに記述された内容（申告値）に比べて過大でないかを判定する。
【００９０】
本実施形態ではエンド端末１３が送信するユーザ用パケットをＰＫ１３Ｊとする。このパケットＰＫ１３Ｊを中継器１１が中継したあとのパケットが当該パケットＰＫ１３Ｈである。パケットＰＫ１３ＪやＰＫ１３Ｈは、そのヘッダに前記送信信号強度申告フィールドが存在する点が前記パケットＰＫ１３，ＰＫ１３Ｔと相違するだけである。
【００９１】
前記判定の結果、前記常時信号強度実測処理部３１Ｃが過大であると判定した場合、前記引き下げ要求パケットＤＲ１を当該エンド端末１３に宛てて送信する。引き下げ要求パケットＤＲ１は、エンド端末１３における無線送信時の信号強度の引き下げを、エンド端末１３内の送信信号強度制御部２０Ｂに対して要求する制御用パケットである。
【００９２】
ただし、例えば、前記送信信号強度申告フィールドに記述された信号強度が前記規定信号強度に比べて弱すぎるために過大と判定され、実際のエンド端末１３における送信時に信号強度が前記規定信号強度以下であることが明白である場合などには、当該引き下げ要求パケットＤＲ１の送信を行わないようにしてもよい。その場合にはまた、前記送信信号強度申告フィールドの記述を適正化するよう、エンド端末１３へ指示するようにしてもよい。
【００９３】
前記引き下げ要求パケットＤＲ１を送信したあとで当該エンド端末１３から送信されたパケットＰＫ１３Ｈに関し、その送信信号強度申告フィールドに記述された信号強度が低下しているにもかかわらず、前記常時信号強度実測処理部３１Ｃによる実測結果が低下していない場合には、あいだに介在する中継器（図３の例では、１１）による増幅の結果として、前記規定信号強度に違反している可能性がある旨の制御用パケット（中継変更パケット）を前記エンド端末１３へ送信する。
【００９４】
これを受けたエンド端末１３がユーザＵ１３にその旨を伝えると、例えば、ユーザＵ１３はエンド端末１３を移動させること等により、中継器１１を経由しない通信を試みることもできる。
【００９５】
また、前記中継変更パケットの送信のあと所定時間（または、所定パケット数）が経過しても同じ状況がつづく場合には、当該基地局１２は、前記パケットＰＫ１３Ｈの送信信号強度申告フィールドでエンド端末１３が申告してくる信号強度と同じ信号強度で無線送信することにより、当該エンド端末１３宛てのユーザ用パケット（例えば、図示しない通信相手のエンド端末から届いたパケット）の中継を行う。
【００９６】
もしも実際にエンド端末１３から送信されるときの信号強度が、前記送信信号強度申告フィールドで申告された値と同じならば、そのユーザ用パケットを中継するために無線送信する中継器１１による通信資源の確保が十分に可能なので、当該ユーザ用パケットは速やかにエンド端末１３まで届けられるが、前記送信信号強度申告フィールドで申告された値よりも過大な場合には、エンド端末１３自身が通信資源を過剰に確保しているために中継器１１が通信資源を確保できず、そのユーザ用パケットがエンド端末１３まで届かなくなったり、届くのが遅れたりする。
【００９７】
これは、実際より小さな信号強度を申告したことに対する制裁措置となり、正確な信号強度を申告し、なおかつ、前記規定信号強度を遵守する方向へユーザＵ１３を誘導することができる。
【００９８】
また本実施形態では、実際には前記エンド端末１３が規定信号強度を遵守しているのに、それ以外の原因（例えば、中継器１１における増幅度が大きすぎる場合や、常時信号強度実測処理部３１Ｃによる判定の不完全性など）により、前記常時信号強度実測処理部３１Ｃが引き下げ要求パケットＤＲ１を送信した場合、エンド端末１３はまったく不利益を受けない。これにより、誤った制御に基づいて、不当な取り扱いを行う危険性をなくすことができる。
【００９９】
（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
本実施形態によれば、第１の実施形態の効果と同等な効果を得ることができる。
【０１００】
加えて、本実施形態では、あるエンド端末（例えば、１３）への中継のための無線送信を、そのエンド端末が申告してきた信号強度で実行する点で、誤った制御に基づいて不当な取り扱いを行う危険性をなくすことができる。これは通信資源の利用の公平性を維持することにも寄与する。
【０１０１】
（Ｃ）他の実施形態
本発明は、図３に示した以外の構成を持つ通信システムに適用できることは当然である。例えば、通信システム中に含まれる中継器の数は、図示した１つに限らず、２つ以上であってもよい。同様に、エンド端末や基地局の数も図示した２つに限定する必要はない。中継器が２つ以上ある場合、エンド端末から送信された１つのパケットが複数の中継器を経由して基地局に届けられることもあり得る。
【０１０２】
なお、上記第１の実施形態では、中継用資源として、その基地局の内部に存在する資源（例えば、ＣＰＵの処理能力、バッファの記憶容量など）のみを例示したが、基地局の外部に存在する資源を中継用資源とすることも可能である。例えば、その中継のための無線送信の信号強度（これは、該当する周波数資源を確保する地理的領域の広さに対応）なども、当該中継用資源に含めることができる。
【０１０３】
また、上記第２の実施形態は、第１の実施形態の特徴も備えるものであったが、第２の実施形態の特徴であるエンド端末に送信時の信号強度を申告させる点やその申告値と基地局における実測値とを比較して制御を実行する点などは、第１の実施形態の特徴とは独立のものであるので、第２の実施形態の特徴だけを単独で通信システムに適用することができることは当然である。
【０１０４】
さらに、上記第２の実施形態では、基地局（１２）は、受信されたパケット（ＰＫ１３Ｈ）の信号強度の実測結果が、そのパケットＰＫ１３Ｈのヘッダ中の送信信号強度申告フィールドに記述された内容（申告値）に比べて過大でないかを判定したが、実測結果と比較するものは予め定めた固定値とすることも簡便である。この場合、当該固定値は、前記規定信号強度であってもよい。この場合にはまた、前記所定時間経過（所定パケット数）後に当該エンド端末（１３）宛てのユーザ用パケットを当該基地局１２から無線送信するときの信号強度は、その固定値と同じとしてもよい。
【０１０５】
また、上記第１および第２の実施形態にかかわらず、各実施形態に特有な制御情報はパケットのヘッダに記述する以外の方法で伝送してもよいことは当然である。例えば、エンド端末にパケット（ＰＫ１３Ｊ）を送信したときの信号強度を申告させた前記申告値は、そのパケットＰＫ１３Ｊのヘッダに含まれる送信信号強度申告フィールドではなく、ほぼ同時に制御チャネルで送信する制御用パケットなどで伝送するようにしてもよい。
【０１０６】
なお、本発明は、いわゆるアドホックネットワークにも適用することが可能である。
【０１０７】
また、本発明は、無線ＬＡＮなどの対等分散型の通信システムにも適用できることは当然である。その場合、通信システム（例えば、１０）中のどこかに新たなエンド端末（無線ＬＡＮカードを装着したノート型パソコンなど）や中継器（アドホックネットワークでは、エンド端末自体が中継機能を持ち中継器としても機能し得る）が追加されたり、これまで存在していたエンド端末や中継器が削除されたりしても、特別な保守や設定の変更などが必要ではなく、拡張性も高い。さらに、既存のイーサネットなどとの親和性も高い。
【０１０８】
なお、上記第１、第２の実施形態で示した公平性確保プロトコルは、イーサネットやＣＳＭＡ／ＣＡなどとの親和性も高いので、本発明にしたがって既存のＣＳＭＡ／ＣＡを拡張することも可能である。この際の実装では、既存のＣＳＭＡ／ＣＡを処理するためのハードウエアモジュールやソフトウエアモジュールをそのまま活用することができる可能性も高い。
【０１０９】
以上の説明でハードウエア的に実現した機能の大部分はソフトウエア的に実現することが可能であり、ソフトウエア的に実現した機能のほとんどすべてはハードウエア的に実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】第１の実施形態で使用するエンド端末の主要部の構成例を示す概略図である。
【図２】第１の実施形態で使用する中継器の主要部の構成例である。
【図３】第１、第２の実施形態にかかる通信システムの全体構成例を示す概略図である。
【図４】第２の実施形態で使用するエンド端末の主要部の構成例である。
【図５】第２の実施形態で使用する中継器の主要部の構成例である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０…通信システム、１１…中継器、１２，１５…基地局、１３、１４…通信端末、ＰＫ１３，ＰＫ１４…パケット。
【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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