(57)【要約】  【課題】  輻輳の可能性およびスループットの低下を軽減すること、および送信要求フレームおよび送信許可フレームに関わる処理を軽減することができる無線通信方法を提供する。    【解決手段】  複数の無線端末が、相互に直接通信可能なアドホックネットワークを構成する無線通信方法において、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および送信元のアドレスを含まない送信要求フレームと、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームとを送受信することで、一組の無線端末間でフレームを送受信している間、少なくとも送受信している一方の無線端末のチャネルにアクセス可能な無線端末であって、送信要求フレームあるいは送信許可フレームのいずれかを受信した無線端末が、他の無線端末のチャネルヘアクセスを禁止する仮想キャリア・センスを行う。  【選択図】    図１
2005184423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線端末が、相互に直接通信可能なアドホックネットワークを構成する無線通信方法において、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および送信元のアドレスを含まない送信要求フレームと、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームとを送受信することで、一組の無線端末間でフレームを送受信している間、少なくとも前記送受信している一方の無線端末のチャネルにアクセス可能な無線端末であって、前記送信要求フレームあるいは前記送信許可フレームのいずれかを受信した無線端末が、他の無線端末のチャネルヘアクセスを禁止する仮想キャリア・センスを行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信方法において、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームのみを送受信することで、前記仮想キャリア・センスを行うことを特徴とする無線通信方法。
【請求項３】
複数の無線端末が、相互に直接通信可能なアドホックネットワークを構成する無線通信方法において、
第１の無線端末が、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および送信元のアドレスを含まない送信要求フレームを送信し、
自分宛の前記送信要求フレームを受信した第２の無線端末が、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームを送信し、前記第１の無線端末が送信するデータフレームを受信した後、前記第１の無線端末へ確認応答フレームを送信し、
自分宛でない前記送信要求フレームを受信した第３の無線端末が、少なくとも前記第１の無線端末のチャネルへ、予め設定した時間、アクセス禁止状態となり、前記予め設定した時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除し、
前記アクセス禁止状態の前記第３の無線端末が、前記第１の無線端末が送信するデータフレームを受信した場合、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする無線通信方法。
【請求項４】
請求項３記載の無線通信方法において、前記送信要求フレームを受信せず、前記第２の無線端末が送信する前記送信許可フレームを受信した第４の無線端末が、少なくとも前記第２の無線端末のチャネルへ、予め設定した時間、アクセス禁止状態となり、前記予め設定した時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除し、
前記アクセス禁止状態の前記第４の無線端末が、前記第２の無線端末が送信する確認応答フレームを受信した場合、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする無線通信方法。
【請求項５】
複数の無線端末が、相互に直接通信可能なアドホックネットワークを構成する無線通信方法において、
第５の無線端末が、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームを送信した後、データフレームを送信し、
前記第５の無線端末が送信する前記送信許可フレームを受信した第６の無線端末が、少なくとも前記第５の無線端末のチャネルへ、予め設定した時間、アクセス禁止状態となり、前記予め設定した時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除し、
前記アクセス禁止状態の第６の無線端末が、自分宛の前記第５の無線端末が送信するデータフレームを受信した場合、前記アクセス禁止状態を解除し、
他人宛の前記第５の無線端末が送信するデータフレームを受信した場合、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする無線通信方法。
【請求項６】
請求項３乃至５いずれか記載の無線通信方法において、前記無線端末のネットワーク割り当てベクトルのカウント値を最大値に設定することにより前記無線端末をアクセス禁止状態とし、前記カウント値をゼロに設定することにより前記アクセス禁止状態を解除し、前記カウンタ値を前記最大値以外の値に設定することにより、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする無線通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信方法に関し、特に、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の無線通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば米国電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）が無線ＬＡＮの標準化を目的として設けたＩＥＥＥ８０２．１１委員会によって標準化された無線通信方法は、ある無線端末から別の無線端末へ、次のようにフレームを送受信することにより通信が行われる（非特許文献１参照）。ある無線端末からフレームが送信される。この無線端末から送信されたフレームは、通信を行いたい無線端末に限らない複数の無線端末が受信する可能性がある。フレームを受信したそれぞれの無線端末は、フレームに含まれる宛先アドレスが自分宛かどうかを判断し、自分宛であれば確認応答フレームを送信する。フレームを送信した無線端末は、フレームを受信した無線端末から送信される確認応答フレームを受信することにより、データフレームが指定したアドレスの無線端末に送信されたことを確認する。従って、確認応答フレームにも宛先アドレスが含まれている。もしフレームを送信した無線端末が確認応答フレームを受信できなければ、空間の状態や、フレームの衝突などの理由でデータフレームが届かなかったと判断し、再送などの処理を行う。
【０００３】
このように複数の無線端末が、相互に直接通信を行うアドホックネットワークが構成された環境では、ある無線端末がデータフレームを送信している間に、他の無線端末がデータフレームの送信を行う可能性がある。このようにフレーム同士がぶつかると、正常な通信ができなくなってしまう。これを衝突と呼ぶ。ＩＥＥＥ８０２．１１では、衝突回避付きキャリア・センス多重アクセス方式（以下「ＣＳＭＡ／ＣＡ方式」という）と呼ばれるアクセス手法を用いて、この衝突を回避している。この方式は、複数の無線端末が存在する空間で通信を行うために、データフレームの送信を行う無線端末は、物理キャリア・センスと呼ばれる方法を用いて、データフレームを送信する前に周囲の空間の状態を調べ、他の無線端末が通信を行っている場合、その通信が終了するまで送信を見合わせる構成となっている。また、例えばデータフレームとその確認応答フレームとの交換のように、フレーム交換が行われる間に通信が行われていない短い期間が存在する場合、それが一定期間以下であれば、他の通信端末が通信を継続しているとみなし、通信を開始せず、一定期間を超えた場合は、通信が終了したとみなす構成となっている。つまり、一定期間内にフレームの交換が行われる場合には、他の無線端末がその通信に割り込まないようにして、正常に通信ができる構成となっている。
【０００４】
しかし、ある無線端末の通信が終了するのを待っている別の無線端末が複数ある場合、先の通信が終了した直後に、複数の別の無線端末が同時に送信を開始しようとするため、フレームの衝突が起こってしまう。これを避けるために、つぎのようなランダム・バックオフと呼ばれる方法が用いられる。各無線端末は、通信が終了した直後には送信を行わず、ランダム値を生成する。生成されたランダム値は一定の間隔で減少し、０になった無線端末が送信の権利を得て、送信を行うことができる。各無線端末が生成するランダム値は互いに異なるため、同時に送信を開始する可能性は減少する。いずれかの無線端末のランダム値が０になり、送信を開始した場合、ランダム値が０になっていない別の無線端末は、再び送信を見合わせる。この通信が終了し送信できる状態になったときは、送信を見合わせていた無線端末は、再びランダム値の生成は行わず、先に生成したランダム値の残りの値から減少する。通信を見合わせた無線端末のランダム値の残りは少ないため、他のランダム値を新しく生成した無線端末より、早く送信ができる可能性が高くなる。このようにして、同じ無線端末が送信できない状態が長く続かないようにしている。しかしこの方法でも、無線端末の数が増えると衝突の確率は高まってしまう。そこで、生成したランダム値だけ待ってから送信したフレームが衝突してしまった場合には、再度ランダム値を生成してその期間だけ待つが、その際に生成するランダム値の最大値を、先に設定したランダム値の最大値の倍にする。さらに衝突が発生するたびに、同様に生成するランダム値の最大値を倍にしていく。規定の最大値を超える場合、規定の最大値をランダム値の最大値とする。ランダム値の幅が広がった分だけ、各無線端末が同じランダム値を生成する可能性が減り、その結果、衝突の可能性が減ることになる。送信が無事に行われると、ランダム値の最大値は初期状態に戻される。
【０００５】
しかしこのような方式においても、異なる無線端末から同時に送信されるフレームが衝突することは避けられない。また無線通信であるために、フレームを送信した無線端末は衝突が起きてしまったことを検知することができず、衝突が起きた時点でフレームの送信を止めることができない。フレームの送信を完全に終えてから一定期間内に通信相手からの応答が無いことで、初めて衝突が起きたことを検知し、再送処理を行うことになる。これは、衝突したフレームが長ければ長いほど、大きなオーバーヘッドになる。
【０００６】
また上記とは別に、隠れノード問題と呼ばれるフレームの衝突の可能性がある。図６は、この種のフレーム衝突の可能性を説明する図である。図６において、６０１、６０２、６０３は無線端末、６１１は無線端末６０１の電波が届く範囲を、６１２は無線端末６０２の電波が届く範囲を、６１３は無線端末６０３の電波が届く範囲を表している。無線端末６０１が無線端末６０２に対してフレームの送信を行っている場合、その電波は無線端末６０３には届かない。そのため、無線端末６０３の物理キャリア・センスでは、他の端末が通信を行っていることを検知できず、送信を開始してしまう。無線端末６０３の電波は、無線端末６０１からフレームを受信している最中かもしれない無線端末６０２に届くため、たとえその送信が無線端末６０２に宛てたものでなくても、無線端末６０１と無線端末６０２の通信を妨害してしまう。
【０００７】
上記の隠れノード問題を解決するために、送信要求フレーム、送信許可フレームおよび仮想キャリア・センスが用いられる。仮想キャリア・センスの機構をもつ無線端末は、ネットワーク割り当てベクトル（以下、「ＮＡＶ」という）と呼ばれる一様な速度で減少する一種のカウンタを備えている。このＮＡＶは通信を抑制するためのもので、カウント値が０以外のとき、無線端末のチャネルがアクセス禁止状態となり、カウント値が０のときのみ、アクセス禁止状態が解除された状態となり、通信を行うことを許可する。これを利用することにより、通信を行っている無線端末に対して他の無線端末が送信を行うことを回避する。ＮＡＶは、送信要求フレームおよび送信許可フレームによりセットされる。なお、ＩＥＥＥ８０２．１１の仕様では、送信要求フレームはＲＴＳフレーム、送信許可フレームはＣＴＳフレーム、確認応答フレームはＡＣＫフレームとそれぞれ呼ばれている。
【０００８】
図７は、従来の無線通信方法に用いられる送信要求フレームおよび送信許可フレームの構成を示している。７０１は送信要求フレームの構成を、７０２は送信許可フレームの構成をそれぞれ示している。フレーム種類フィールド７０１ａ、７０２ａは、そのフレームが何のフレームであるかを表している。この場合は、７０１のフレーム種類フィールド７０１ａは送信要求フレームを、７０２のフレーム種類フィールド７０２ａは送信許可フレームをそれぞれ表している。禁止期間情報フィールド７０１ｂ、７０２ｂには、ＮＡＶをセットするための情報が含まれている。この情報は、通信が終了するまでに必要な時間を計算することにより作られる。宛先アドレスフィールド７０１ｃ、７０２ｃは、それぞれのフレームの送信先の無線端末のアドレスを表している。送信元アドレスフィールド７０１ｄは、送信要求フレーム７０１の送信元の無線端末のアドレスを表している。ＦＣＳ（Frame Check Sequence）フィールド７０１ｅ、７０２ｅは、フレーム検査系列と呼ばれ、このフレームを受信した無線端末によって、フレームの内容が正しいかどうかを検査するために用いられる。
【０００９】
図８は、上記送信要求フレームおよび送信許可フレームを用いた通信の一例である。２０１、２０２、２０３、２０４は無線端末、２１１、２１２、２１３、２１４はそれぞれ無線端末２０１、２０２、２０３、２０４のＮＡＶを表しており、ＮＡＶの黒い部分は０以外の値がカウンタにセットされている状態で、チャネルへのアクセスが禁止された状態を、白い部分はカウンタの値が０であり、チャネルへのアクセス禁止状態が解除された状態で、通信可能な状態であることを示している。ＮＡＶは時間が経過するに従い、所定の速度で０まで減少する。図８では、右に行くに従って時間が経過し、カウント数が減少していくことを表している。また、無線端末２０１は無線端末２０２に対して電波が届く位置に、無線端末２０２は無線端末２０１および無線端末２０３に対して電波が届く位置に、無線端末２０３は無線端末２０２および無線端末２０４に対して電波が届く位置に、無線端末２０４は無線端末２０３に対して電波が届く位置にあるものとする。８０１は送信要求フレームの送信を終えるまでの時間を、８０２は送信許可フレームの送信を終えるまでの時間を、２２３はデータフレームの送信を終えるまでの時間を、２２４は確認応答フレームの送信を終えるまでの時間を、それぞれ示している。
【００１０】
通信を行おうとする無線端末は、通信相手以外の無線端末のＮＡＶをセットするために、データフレームの送信に先立って送信要求フレームを送信する。送信要求フレームを受信した無線端末は、その送信要求フレームの宛先アドレスから自分宛に送信されたものでない場合、その禁止期間情報を自らのＮＡＶにセットしなければならない。図８に示す例では、無線端末２０２が送信要求フレーム７０１を送信している。この送信要求フレーム７０１の宛先アドレス７０１ｃには、無線端末２０３のアドレスが表されており、これは無線端末２０２が無線端末２０３と通信を行うことを表している。無線端末２０１は、送信要求フレーム７０１を受信し終えた直後、禁止期間情報７０１ｂをもとにＮＡＶ２１１を０以外の指定のカウント値にセットし、アクセス禁止状態とする。無線端末２０３は、送信要求フレーム７０１を受信し終えた一定時間後に、ＮＡＶ２１３のカウント値を０のまま保ち、送信許可フレーム７０２を、無線端末２０２へ送信する。送信要求フレーム７０１と同様に送信許可フレーム７０２は、これを受信した無線端末２０４のＮＡＶ２１４を０以外の指定のカウント値にセットし、アクセス禁止状態とする。これにより、送信要求フレーム７０１が届かない範囲にある無線端末２０４のＮＡＶ２１４のカウント値も０以外のカウント値にセットされ、隠れノード問題を解決している。無線端末２０２は、自分宛の送信許可フレーム７０２を受信することで、通信の許可が降りたとみなし、一定時間後にデータフレームを無線端末２０３へ送信する。その際、送信許可フレーム７０２が自分宛であるため、ＮＡＶ２１２のカウント値は０のまま保たれる。自分宛のデータフレームを受信した無線端末２０３は、データフレームを受信し終えた一定時間後に確認応答フレームを無線端末２０２へ送信し、データを受け取ったことを示す。送信要求フレーム７０１および送信許可フレーム７０２の禁止期間情報７０１ａ、７０２ａは、この確認応答フレームが送信され終わるまでの時間を計算して作られているため、確認応答フレームが送信され終わると同時に、無線端末２０１のＮＡＶ２１１はカウント値が０となり、アクセス禁止状態が解除され、通信可能な状態となる。また、確認応答フレームを受信した無線端末２０４のＮＡＶ２１４は、カウント値が０になり、アクセス禁止状態が解除され、通信可能な状態となる。また何らかの理由により確認応答フレームが受信されなかったとしても、禁止期間情報７０２ｂを含んだ送信許可フレーム７０２を受信しているので、ＮＡＶ２１４のカウント値は、確認応答フレームが送信される時間に０に戻ることになる。このように仮想キャリア・センスは、送信要求フレーム７０１および送信許可フレーム７０２でＮＡＶのカウント値をセットすることにより、通信が終了するまでの期間、通信を行っている無線端末以外の無線端末をアクセス禁止状態として、正常な通信を行うことができる構成となっている。また、一般にデータフレームのフレーム長は長く、その送信に先立って、フレーム長の短い送信要求フレームと送信許可フレームを交換することにより、衝突が起きた場合のオーバーヘッドを小さく留める効果がある。送信要求フレームと送信許可フレームが無事交換された場合は、データフレームは衝突することなく送受信される。
【００１１】
図１０は、送信要求フレームを受信した無線端末の動作の一例を表すフローチャートである。送信要求フレームを受信した無線端末は、宛先アドレスから、その送信要求フレームが自分宛か他人宛かを判断する。自分宛であった場合、送信許可フレームを送信し、データフレームが送られて来るのを待つ。データフレームを受信したならば、送信要求フレームを送信した無線端末に確認応答フレームを送信することで、この通信を終了する。一方、送信要求フレームが他人宛であった場合、送信要求フレームの禁止期間情報からＮＡＶに０以外の指定のカウント値をセットする。ＮＡＶは一定時間ごとにカウント値が減少し、カウント値が０になるまでアクセス禁止状態となり、通信を行わない。ＮＡＶのカウント値が０になることでこの通信を終了する。
【００１２】
また別の従来例として、送信要求フレームと送信許可フレームの交換を行わず、送信許可フレームのみを送信する無線通信方法がある。図９はその通信方法の一例を示す。２０１、２０２、２０３、２０４は無線端末、２１１、２１２、２１３、２１４はそれぞれ無線端末２０１、２０２、２０３、２０４のＮＡＶを表しており、ＮＡＶの黒い部分は０以外の値がカウンタにセットされている状態で、チャネルへのアクセスが禁止された状態を、白い部分はカウンタの値が０であり、チャネルへのアクセス禁止状態が解除された状態で、通信可能な状態であることを示している。ＮＡＶは時間が経過するに従い、所定の速度で０まで減少する。この図９では、右に行くに従って時間が経過し、カウント数が減少していくことを表している。また、無線端末２０１は無線端末２０２に対して電波が届く位置に、無線端末２０２は無線端末２０１および無線端末２０３に対して電波が届く位置に、無線端末２０３は無線端末２０２および無線端末２０４に対して電波が届く位置に、無線端末２０４は無線端末２０３に対して電波が届く位置にあるものとする。８０２は送信許可フレームの送信を終えるまでの時間を、２２３はデータフレームの送信を終えるまでの時間を、２２４は確認応答フレームの送信を終えるまでの時間を、それぞれ示している。通信を行おうとする無線端末は、他の無線端末のＮＡＶのカウント値をセットするために、データフレームの送信に先立って送信許可フレームを送信し、一定時間後に続けてデータフレームの送信を行う。送信許可フレームの宛先アドレスは、自らのアドレスにする。この例では、無線端末２０２が送信許可フレームを無線端末２０２宛に送信し、一定時間後に続けてデータフレームの送信を行っている。無線端末２０１は送信許可フレーム７０２を受信した後、ＮＡＶ２１１のカウント値を０以外の値にセットし、アクセス禁止状態とする。無線端末２０３は、自分宛のデータフレームを受信することにより、ＮＡＶ２１３のカウンタ値を０にセットし直し、一定時間後に確認応答フレームを無線端末２０２へ送信する。この方法では、送信要求フレーム７０１を使用しない分、オーバーヘッドが小さいが、隠れノード問題は解消できていない。
【００１３】
図１１は、送信許可フレームを受信した無線端末の動作の一例を表すフローチャートである。送信許可フレームを受信または送信した無線端末は、宛先アドレスから、その送信許可フレームが自分宛か他人宛かを判断する。自分宛であった場合は、データフレームを送信し、確認応答フレームが送られてくるのを待つ。確認応答フレームを受信したならば、この通信を終了する。一方、送信許可フレームが他人宛であった場合、送信許可フレームの禁止期間情報からＮＡＶに０以外の指定のカウント値をセットする。データフレームを受信しない、または受信したがそれが他人宛であれば、ＮＡＶは一定時間毎にカウント値が減少し、カウント値が０になるまでアクセス禁止状態となり、通信を行わない。ＮＡＶのカウント値が０になることでこの通信を終了する。一方、データフレームを受信し、それが自分宛であった場合、ＮＡＶを０にセットし、確認応答フレームを送信し、この通信を終了する。
【非特許文献１】ＩＥＥＥ編、「IEEE Standards 802.11gTM ・・・・・・IEEE Standard for Information technology- Telecommunications and information exchange between system- Local and metropolitan area networks- Specific requirements Part11:Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications  Amendment4:Further Higher Data Rate Extension in the 2.4GHz Band」、（米国）、２００３年７月２７日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記のような送信要求フレームおよび送信許可フレームの通信は、衝突が起こらない場合はただのオーバーヘッドとなり、通信効率を低下させる要因となっていた。しかし、これらのフレームを用いない場合、衝突が起きたときのオーバーヘッドはさらに大きいため、これらのフレームを使用せざるを得なかった。また、特に隠れノード問題が発生する場合において、送信要求フレームおよび送信許可フレームが衝突する可能性は、それらのフレーム長が長いほど高くなる。この衝突により再送を繰り返すことで、輻輳が起きる可能性が高まるといった問題点があった。また、送信要求フレームにある送信元アドレスや禁止期間情報、および送信許可フレームにある宛先アドレスや禁止期間情報は必ずしも必要ではなく、禁止期間情報を計算するための処理や、フレームを作成する際の処理の負担、およびフレーム長の増加などの問題点がある。
【００１５】
本発明は上記問題点を解消するために、送信要求フレームおよび送信許可フレームを改良し、輻輳の可能性およびスループットの低下を軽減すること、および送信要求フレームおよび送信許可フレームに関わる処理を軽減することができる無線通信方法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】
【００１６】
上記目的を達成するため本願請求項１に係る発明は、複数の無線端末が、相互に直接通信可能なアドホックネットワークを構成する無線通信方法において、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および送信元のアドレスを含まない送信要求フレームと、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームとを送受信することで、一組の無線端末間でフレームを送受信している間、少なくとも前記送受信している一方の無線端末のチャネルにアクセス可能な無線端末であって、前記送信要求フレームあるいは前記送信許可フレームのいずれかを受信した無線端末が、他の無線端末のチャネルヘアクセスを禁止する仮想キャリア・センスを行うことを特徴とする。
【００１７】
本願請求項２に係る発明は、請求項１に記載の無線通信方法において、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームのみを送受信することで、前記仮想キャリア・センスを行うことを特徴とする。
【００１８】
本願請求項３に係る発明は、複数の無線端末が、相互に直接通信可能なアドホックネットワークを構成する無線通信方法において、第１の無線端末が、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および送信元のアドレスを含まない送信要求フレームを送信し、自分宛の前記送信要求フレームを受信した第２の無線端末が、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームを送信し、前記第１の無線端末が送信するデータフレームを受信した後、前記第１の無線端末へ確認応答フレームを送信し、自分宛でない前記送信要求フレームを受信した第３の無線端末が、少なくとも前記第１の無線端末のチャネルへ、予め設定した時間、アクセス禁止状態となり、前記予め設定した時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除し、前記アクセス禁止状態の前記第３の無線端末が、前記第１の無線端末が送信するデータフレームを受信した場合、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする。
【００１９】
本願請求項４に係る発明は、請求項３記載の無線通信方法において、前記送信要求フレームを受信せず、前記第２の無線端末が送信する前記送信許可フレームを受信した第４の無線端末が、少なくとも前記第２の無線端末のチャネルへ、予め設定した時間、アクセス禁止状態となり、前記予め設定した時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除し、前記アクセス禁止状態の前記第４の無線端末が、前記第２の無線端末が送信する確認応答フレームを受信した場合、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする。
【００２０】
本願請求項５に係る発明は、複数の無線端末が、相互に直接通信可能なアドホックネットワークを構成する無線通信方法において、第５の無線端末が、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームを送信した後、データフレームを送信し、前記第５の無線端末が送信する前記送信許可フレームを受信した第６の無線端末が、少なくとも前記第５の無線端末のチャネルへ、予め設定した時間、アクセス禁止状態となり、前記予め設定した時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除し、前記アクセス禁止状態の第６の無線端末が、自分宛の前記第５の無線端末が送信するデータフレームを受信した場合、前記アクセス禁止状態を解除し、他人宛の前記第５の無線端末が送信するデータフレームを受信した場合、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき、前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする。
【００２１】
本願請求項６に係る発明は、請求項３乃至５いずれか記載の無線通信方法において、前記無線端末のネットワーク割り当てベクトルのカウント値を最大値に設定することにより前記無線端末をアクセス禁止状態とし、前記カウント値をゼロに設定することにより前記アクセス禁止状態を解除し、前記カウンタ値を前記最大値以外の値に設定することにより、前記予め設定した時間より短い時間が経過したとき前記アクセス禁止状態を解除することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、従来の送信要求フレームおよび送信許可フレームよりも短い、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および送信元のアドレスを含まないフレームを送信要求フレームとし、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まないフレームを送信許可フレームとして用い、送信要求フレームあるいは送信許可フレームのいずれかを受信した無線端末が、他の無線端末のチャネルヘアクセスを禁止する仮想キャリア・センスを行う構成としたため、衝突の確率が減少し、さらに輻輳の可能性を減少させることができる。また、送信要求フレームおよび送信許可フレームが短くなることで通信に要する時間が短縮されるため、スループットが改善されるという効果がある。
【００２３】
さらに、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームのみを用いて通信を行うと、衝突の可能性が減少し、さらにスループットが改善されるという効果もある。
【００２４】
無線端末のネットワーク割り当てベクトルのカウント値を最大値に設定することにより無線端末がアクセス禁止状態となり、カウント値をゼロに設定することによりアクセス禁止状態を解除し、又は最大値以外の値に設定することにより、カウント値を最大値とすることにより設定されたアクセス禁止期間を短縮して、設定された値に応じた所定の時間が経過した後、アクセス禁止状態を解除する構成とすることで、送信要求フレームおよび送信許可フレームに禁止期間情報がなくても、通信を行っていない無線端末をアクセス禁止状態にしたり、アクセス禁止状態を解除することができ、送信要求フレームおよび送信許可フレームを作る際の処理、禁止期間情報を計算する処理、およびフレームから禁止期間情報を読み出して、ＮＡＶにカウント値をセットするための処理が軽減されるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。図１は、本発明の無線通信方法に使用される送信要求フレームおよび送信許可フレームの構成を示している。１０１は送信要求フレーム、１０２は送信許可フレームをそれぞれ示す。フレーム種類フィールド１０１ａ、１０２ａは、そのフレームが何のフレームであるかを表す。この場合は、１０１のフレーム種類フィールドは送信要求フレームを、１０２のフレーム種類フィールドは送信許可フレームをそれぞれ表している。宛先アドレスフィールド１０１ｃは、この送信要求フレームの送信先を示す。ＦＣＳフィールド１０１ｅ、１０２ｅは、このフレームを受信した無線端末によって、フレームの内容が正しいかどうかを検査するために用いられる。
【００２６】
図７で説明した従来の送信要求フレーム７０１に比べ、本発明に使用される送信要求フレーム１０１は、禁止期間情報（図７の７０１ｂに相当）および送信元アドレス（図７の７０１ｄに相当）がなく、また従来の送信許可フレームに比べ、本発明の送信許可フレーム１０２は、禁止期間情報（図７の７０２ｂに相当）および宛先アドレス（図７の７０２ｃに相当）がない点で異なる。従来の送信要求フレームの送信元アドレスは、送信要求フレームを受信した無線端末が、送信許可フレームを送り返す宛先アドレスとして使用するため必要であった。しかし、本発明の送信許可フレーム１０２は、特定の宛先の無線端末に向けて送信するものではないので必要なくなる。送信要求を行った無線端末のみが、それに対する許可であることを知ることができればよいからである。また、データフレームにも送信元アドレスが含まれており、送信元アドレスが必要な場合は、データフレームの送信元アドレスを利用することができる。例えば、確認応答フレームはデータフレームの送信元アドレスを宛先アドレスとして送り返せばよい。つまり、宛先アドレスが無くとも、送信要求を行った無線端末のみが自分宛の送信許可フレームだと判断することができる。これにより、送信要求フレームの送信元アドレス、および送信許可フレームの宛先アドレスは必要ないことがわかる。
【００２７】
また本発明では禁止期間情報がない。禁止期間情報は、従来の送信要求フレームでは、禁止期間は、（送信許可フレームを受信するために必要な時間＋データフレームを送信するために必要な時間＋確認応答フレームを受信するために必要な時間）といった計算から割り出されていた。通信に参加しない無線端末は、この情報を用いてＮＡＶのカウント値を指定の値にセットしていた。しかしこれは、通信に参加しない無線端末において、送信要求フレーム１０１を受信することによりＮＡＶのカウント値を最大値にセットした後、データフレームを受信し終えた後に、確認応答フレームを受信するために必要な時間にＮＡＶのカウント値を設定し直すこと、または確認応答フレームを受信することによりＮＡＶを０にセットすることで、同等の機能を果たすことが可能となる。データフレームは一般に可変長であるが、確認応答フレームの長さは一般に固定長である。このため、禁止期間情報のように計算を行うことなく、一定の値をＮＡＶのカウント値として設定し直すだけでよい。また、自分宛の送信要求フレーム１０１を受信した無線端末は、従来と同様にＮＡＶのカウント値を設定しない。以上の手法を用いることにより、送信要求フレームに禁止期間情報を計算して付加する必要がなくなる。
【００２８】
同様に、送信許可フレームでは、禁止期間は、（データフレームを受信するために必要な時間＋確認応答フレームを送信するために必要な時間）である。通信に参加しない無線端末は、この情報を用いてＮＡＶをセットしている。しかしこれも、通信に参加しない無線端末において、送信許可フレーム１０２を受信することによりＮＡＶに最大値をセットした後、データフレームを受信し終えた後に、確認応答フレームを受信するために必要な時間にＮＡＶをセットし直すこと、または確認応答フレームを受信することによりＮＡＶを０にセットすることで、従来の動作と同等の機能を果たすことができる。
【００２９】
以上のような方法をとることで、送信要求フレームおよび送信許可フレームから、禁止期間情報を除くことができる。なお、ＮＡＶにセットするカウント値の最大値は任意に設定可能であるが、データフレーム長がいかなる長さでも、確認応答フレームが送信され終わるまで、通信を妨げないだけの長さが必要である。
【実施例１】
【００３０】
以下、第１の実施例について詳細に説明する。図２は上記送信要求フレーム１０１および送信許可フレーム１０２を用いた無線通信方法の説明図である。２０１、２０２、２０３、２０４は無線端末を、２１１、２１２、２１３、２１４はそれぞれ無線端末２０１、２０２、２０３、２０４のＮＡＶを表しており、ＮＡＶの黒い部分は０以外の値がカウンタにセットされている状態で、チャネルへのアクセスが禁止された状態を、白い部分はカウンタの値が０であり、チャネルへのアクセス禁止状態が解除された状態で、通信可能な状態であることを示している。ＮＡＶは時間が経過するに従い、所定の速度でカウント値が０まで減少する。図２では、右に行くに従って時間が経過し、カウント値が減少していくことを表している。また、無線端末２０１は無線端末２０２に対して電波が届く位置に、無線端末２０２は無線端末２０１および無線端末２０３に対して電波が届く位置に、無線端末２０３は無線端末２０２および無線端末２０４に対して電波が届く位置に、無線端末２０４は無線端末２０３に対して電波が届く位置にあるものとする。２２１は送信要求フレーム１０１の送信を終えるまでの時間を、２２２は送信許可フレーム１０２の送信を終えるまでの時間を、２２３はデータフレームの送信を終えるまでの時間を、２２４は確認応答フレームの送信を終えるまでの時間を、それぞれ表している。
【００３１】
通信を行う無線端末は、通信相手以外の無線端末をアクセス禁止状態とするために、データフレームの送信に先立って送信要求フレーム１０１を送信する。送信要求フレーム１０１を受信した無線端末は、そのフレームが自分宛でない場合、予め設定した最大値を自らのＮＡＶのカウント値としてセットする。図２に示す例では、無線端末２０２が送信要求フレーム１０１を送信している。無線端末２０２の送信要求フレーム１０１は無線端末２０３に宛てられており、これは無線端末２０２が無線端末２０３と通信を行おうとしていることを表す。他人宛の送信要求フレーム１０１を受信した無線端末２０１は、送信要求フレーム１０１を受信し終えた直後、ＮＡＶ２１１に予め設定した最大値をカウント値としてセットする。自分宛の送信要求フレーム１０１を受信した無線端末２０３は、送信要求フレーム１０１を受信し終えた一定時間後に、ＮＡＶ２１３のカウント値を０に保ったまま、送信許可フレーム１０２を送信する。送信許可フレーム１０２は送信要求フレーム１０１と同様に無線端末２０４のＮＡＶ２１４のカウント値を最大値にセットする。これにより、送信要求フレーム１０１が届かない範囲にある無線端末２０４のＮＡＶ２１４をアクセス禁止状態に設定でき、すなわち、仮想キャリア・センスを行うことができ、隠れノード問題に対応できる。一方、無線端末２０２は、送信要求フレーム１０１を送信したことにより、宛先アドレスの無い送信許可フレーム１０２を受信しても、データ送信の許可が降りたとみなし、ＮＡＶ２１２のカウント値を０に保ったまま、一定期間後にデータフレームを送信する。自分宛のデータフレームを受信した無線端末２０３は、データフレームを受信し終えた一定期間後に確認応答フレームを無線端末２０２送信し、データを受け取ったことを示す。一方、無線端末２０１はデータフレームを受信したことにより、ＮＡＶ２１１のカウント値を、確認応答フレームを受信するために必要な値にセットし直す。ここで設定するカウント値は、先に設定した最大値より小さい値となる。これにより、他の無線端末間の通信が終わった後（確認応答フレームの送受信が終わった後）、ＮＡＶ２１１のカウント値が０になり、アクセス禁止状態が解除され、通信が可能となる。また、データフレームを受信した無線端末２０３は、一定期間後に確認応答フレームを送信する。確認応答フレームを受信した無線端末２０４は、ＮＡＶ２１４のカウント値を０にセットし、アクセス禁止状態が解除される。無線端末２０２は、確認応答フレームを受信することにより、通信が正常に完了したと判断する。
【００３２】
図４は、送信要求フレーム１０１を受信した無線端末の動作の一例を表すフローチャートである。送信要求フレーム１０１を受信した無線端末は、宛先アドレスから、そのフレームが自分に宛てられたものかそうでないかを判断する。自分宛であった場合、送信許可フレーム１０２を送信し、データフレームが送られて来るのを待つ。データフレームを受信したら、確認応答フレームを送信することで、この通信を終了する。一方、送信要求フレーム１０１が自分宛でなかった場合、ＮＡＶに最大値のカウント値をセットする。ＮＡＶのカウント値は一定時間ごとに減少し、０になるまで繰り返す。その間、送信は行えない。データフレームを受信することで、確認応答フレームを受信するために必要な時間に相当する指定のカウント値がＮＡＶにセットし直される。ＮＡＶのカウント値が０になると、他の無線端末の通信が終了したと判断する。
【００３３】
図５は、送信許可フレーム１０２を受信した無線端末の動作の一例を表すフローチャートである。送信許可フレーム１０２を受信した無線端末は、その直前に送信要求フレーム１０１を送信したかどうかにより、そのフレームが自分に宛てられたものかそうでないかを判断する。送信要求フレーム１０１を送信したのであれば、この送信許可フレーム１０２が自分に宛てられたものであると判断し、データフレームを送信し、確認応答フレームが送られてくるのを待つ。確認応答フレームを受信することで、この通信を終了する。一方、送信許可フレーム１０２を受信したとき、送信要求フレーム１０１を送信していなければ、ＮＡＶに最大値のカウント値をセットする。その後、データフレームを受信することなく、確認応答フレームを受信した場合、ＮＡＶにカウント値０をセットし、通信が完了したと認識する。また確認応答フレームを受信しない場合も、カウント値が０になったところで、通信が完了したと認識し、アクセス禁止状態が解除される。
【００３４】
このように本願第１の実施例では、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および送信元のアドレスを含まない送信要求データフレームと、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームのみを用いた場合であっても、隠れノード問題を解消した通信が可能となる。
【実施例２】
【００３５】
次に第２の実施例について説明する。第１の実施例で説明した送信要求フレーム１０１と送信許可フレーム１０２の通信を行わず、送信許可フレーム１０２のみを送信する無線通信方法がある。図３はその説明図である。２０１、２０２、２０３、２０４は無線端末を、２１１、２１２、２１３、２１４はそれぞれ無線端末２０１、２０２、２０３、２０４のＮＡＶを表しており、ＮＡＶの黒い部分は０以外の値がカウンタにセットされていることを、白い部分はカウンタが０であることを示している。ＮＡＶは時間が経過するに従い所定の速度で減少するが、０以下になることは無い。図３では、右に行くに従って時間が経過し、ＮＡＶに設定されたカウント値が減少する。また、無線端末２０１は無線端末２０２に対して電波が届く位置に、無線端末２０２は無線端末２０１および無線端末２０３に対して電波が届く位置に、無線端末２０３は無線端末２０２および無線端末２０４に対して電波が届く位置に、無線端末２０４は無線端末２０３に対して電波が届く位置にあるものとする。２２２は送信許可フレーム１０２の送信を終えるまでの時間を、２２３はデータフレームの送信を終えるまでの時間を、２２４は確認応答フレームの送信を終えるまでの時間を、それぞれ表している。通信を行おうとする無線端末は、他の無線端末のＮＡＶをセットするために、データフレームの送信に先立って送信許可フレーム１０２を送信し、一定期間後に続けてデータフレームの送信を行う。この例では、無線端末２０２が送信許可フレーム１０２を送信し、一定期間後に続けてデータフレームの送信を行っている。無線端末２０１は送信許可フレームを受信した直後にＮＡＶ２１１を最大値にセットする。無線端末２０３は一旦、ＮＡＶ２１３に最大値をセットするが、データフレームを受信し、自分宛のデータフレームである場合には、ＮＡＶを０にセットし直し、一定期間後に確認応答フレームを送信する。確認応答フレームを受信した無線端末２０２は、通信を終了する。この方法は、隠れノード問題には対応していないが、送信要求フレームを使用しない分オーバーヘッドが小さくなる。
【００３６】
図５は、送信許可フレーム１０２を受信した無線端末の動作の一例を表すフローチャートである。送信許可フレーム１０２を受信したとき、送信要求フレーム１０１を送信していなければ、ＮＡＶに最大値をセットする。その後、データフレームを受信したとき、データフレームが自分宛の場合、図３の送信許可フレーム１０２のみを用いた通信であると判断し、ＮＡＶに０をセットした後、確認応答フレームを送信し通信を終了する。データフレームが自分宛でなければ、確認応答フレームを受信するために必要な時間に相当するカウント値をＮＡＶにセットし直し、ＮＡＶのカウント値が０になるまでループする。データフレームを受信しなかった場合、ＮＡＶは一定時間ごとに減少し、０になるまでループする。確認応答フレームを受信したならば、ＮＡＶのカウント値が０にセットされる。ＮＡＶのカウント値が０になることで、通信が終了したと判断される。
【００３７】
このように本願第２の実施例では、チャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先のアドレスを含まない送信許可フレームのみを用いた場合であっても、従来のチャネルへのアクセス禁止期間の情報および宛先アドレスを含む送信許可フレームのみを用いた場合と同等の通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の無線通信方法に用いられる送信要求フレームおよび送信許可フレームを説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施例を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【図４】本発明の無線通信方法を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の無線通信方法を説明するフローチャートである。
【図６】従来の無線通信方法を説明する図である。
【図７】従来の送信要求フレームおよび送信許可フレームを説明する図である。
【図８】従来の無線通信方法を説明する図である。
【図９】従来の別の無線通信方法を説明する図である。
【図１０】従来の無線通信方法を説明するフローチャートである。
【図１１】従来の無線通信方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１０１、７０１： 送信要求フレーム、１０２、７０２： 送信許可フレーム、２０１、２０２、２０３、２０４、６０１、６０２、６０３：無線端末、２１１、２１２、２１３、２１４：ＮＡＶ
【図１】
2005184423.tif 000003
【図２】
2005184423.tif 000004
【図３】
2005184423.tif 000005
【図４】
2005184423.tif 000006
【図５】
2005184423.tif 000007
【図６】
2005184423.tif 000008
【図７】
2005184423.tif 000009
【図８】
2005184423.tif 000010
【図９】
2005184423.tif 000011
【図１０】
2005184423.tif 000012
【図１１】
2005184423.tif 000013