(57)【要約】【課題】  比較的低い処理能力の無線通信装置を用いて無線ＬＡＮの高速化を実現する。【解決手段】  受信フレームのＭＡＣヘッダを検出すると、受信フレームに対応する返信フレームの作成を開始する（ステップＳ４〜Ｓ５）。受信フレームの最後尾に付与されているＦＣＳを利用して、受信フレームの正常性をチェックする（ステップＳ８）。受信フレームが正常であれば、ステップＳ５において先行して作成した返信フレームを、受信フレームの送信元に返送する（ステップＳ１０）。【選択図】      図４
2005136884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信フレームに対応する返信フレームを作成する作成手段と、
上記受信フレームの正常性を確認する確認手段と、
上記確認手段により上記受信フレームが正常であることが確認されたときに、上記返信フレームを上記受信フレームの送信元へ送信する送信手段、
を有し、
上記作成手段は、上記確認手段が上記受信フレームの正常性を確認する前に、上記返信フレームの作成を開始する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
上記作成手段は、受信フレームの送信元アドレスを格納しているヘッダ領域を検出した直後に上記返信フレームの作成を開始する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
上記確認手段は、受信フレームの最後尾に付与されている符号を利用してそのフレームの正常性を確認する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項４】
請求項１に記載の無線通信装置であって、
上記送信手段は、上記確認手段により上記受信フレームが正常であることが確認されなかったときは、上記返信フレームを送信することなく廃棄する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項５】
受信した第１のフレームに対応する第２のフレームを作成する作成手段と、
上記第１のフレームの正常性を確認する確認手段と、
上記確認手段により上記第１のフレームが正常であることが確認されたときに、上記第２のフレームを上記第１のフレームの送信元へ送信する送信手段、
を有し、
上記作成手段は、上記確認手段が上記第１のフレームの正常性を確認する前に、上記第２のフレームの作成を開始する
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
無線通信ネットワークに設けられている無線通信ノードにおいて実行されるフレーム返信方法であって、
受信フレームに対応する返信フレームを作成する工程と、
上記受信フレームの正常性を確認する工程と、
上記受信フレームが正常であることが確認されたときに、上記返信フレームを送信する工程、
を有し、
上記受信フレームの正常性を確認する前に、上記返信フレームの作成が開始される
ことを特徴とするフレーム返信方法。
【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おいて使用される無線通信装置および無線フレームの返信方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータの普及およびその高速化に伴い、各コンピュータを接続するＬＡＮの高速化が図られている。他方、各コンピュータの配置を柔軟に変更できる環境や、ＬＡＮケーブルを敷設する必要のない環境が望まれており、無線ＬＡＮが普及しつつある。このような背景において、ＩＥＥＥ８０２．１１委員会が設立され、無線ＬＡＮ規格としての「ＩＥＥＥ８０２．１１」が標準化されている。
【０００３】
無線ＬＡＮにおいては、あるノードから送信される無線フレームは、通常、システム内に設けられている複数のノードに伝送される。ここで、無線フレームには、その送信先アドレスおよび送信元アドレスが付与されている。そして、その送信先アドレスに対応するノードは、受信した無線フレームに格納されているデータを取り込むと共に、その無線フレームの送信元に返信フレームを返送する。この場合、返信フレームは、ＡＣＫフレームであり、無線フレームを正常に受信したことを送信元に通知するために返送される。このように、無線ＬＡＮでは、通常、無線フレームの伝送の正常性を確認しながらデータ送信が行われる。
【０００４】
上述のような無線ＬＡＮにおいてデータ伝送の高速化を図るためには、無線フレームの送信先ノードにおいて、無線フレームを受信した時から返信フレームを送信するまでの時間を短縮する必要がある。このため、ＩＥＥＥ８０２．１１では、この時間が規定されている。例えば、無線フレームを受信したからＡＣＫフレームを送信するまでの時間は、ＳＩＳＦ（Short Inter Frame Space）時間として規定されており、ＩＥＥＥ８０２．１１ａでは「１６μ秒」、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂでは「１０μ秒」である（たとえば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】「８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書  松江英明、守倉正博監修  ＩＤＧジャパン  ISBN4-87280-490-2」４７〜８４ページ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の技術では、各ノードは、無線フレームを受信すると、まず、その最後尾に付与されているＦＣＳ（Frame Check Sequence）フィールドを利用してフレームの正常性を確認する。続いて、受信フレームが正常であったときは、その送信先アドレスを検出することによって自ノード宛てのフレームであるか否か確認する。そして、受信フレームが自ノード宛てであれば、そのフレームの送信元に対して返送すべき返信フレームを作成し、それを送信する。
【０００６】
このように、従来は、ＦＣＳの正常性を確認した後に、アドレスの確認および返信フレームの作成を行っていた。このため、無線通信装置の処理能力が十分でない場合には、ＩＥＥＥ８０２．１１により規定されている所定の時間内にそれらの処理を実行することが困難であった。このとき、返信フレームの送信が遅れると、上記無線フレームの送信元では、無線フレームの送信が失敗であったものと判断し、プロトコルによっては無線フレームを再送することになる。
【０００７】
この問題は、無線通信装置の処理能力が高ければ解決されるものである。しかし、処理能力を高めると、無線通信装置の低コスト化の要求に答えられなくなってしまう。
本発明の目的は、比較的低い処理能力の無線通信装置を用いても無線ＬＡＮの高速化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の無線通信装置は、受信フレームに対応する返信フレームを作成する作成手段、上記受信フレームの正常性を確認する確認手段、上記確認手段により上記受信フレームが正常であることが確認されたときに上記返信フレームを上記受信フレームの送信元へ送信する送信手段、を有する。そして、上記作成手段は、上記確認手段が上記受信フレームの正常性を確認する前に、上記返信フレームの作成を開始する。
【０００９】
この発明によれば、フレームを最後尾まで受信する前に返信フレームの作成を開始できる。したがって、受信フレームの終了時から所定時間内に返信フレームを送信しなければならない場合であり、且つ、無線通信装置の処理能力が比較的低い場合であっても、その所定時間内に確実に返信フレームを作成して送信することができる。
【００１０】
なお、上記作成手段は、受信フレームの送信元アドレスを格納しているヘッダ領域を検出した直後に上記返信フレームの作成を開始するようにしてもよい。受信フレームの送信元に返信フレームを返送する場合には、その受信フレームのヘッダ領域に格納されている送信元アドレスを返信フレームの送信先アドレスとして設定すればよい。すなわち、上記ヘッダ領域を検出した後は、後続するデータ列の受信の終了を待つことなく、返信フレームの作成を開始できる。
【００１１】
また、上記確認手段は、受信フレームの最後尾に付与されている符号を利用してそのフレームの正常性を確認するようにしてもよい。あるいは、上記送信手段は、上記確認手段により上記受信フレームが正常であることが確認されなかったときは、上記返信フレームを送信することなく廃棄するようにしてもよい。
【００１２】
本発明の他の態様の無線通信装置は、受信した第１のフレームに対応する第２のフレームを作成する作成手段、上記第１のフレームの正常性を確認する確認手段、上記確認手段により上記第１のフレームが正常であることが確認されたときに上記第２のフレームを上記第１のフレームの送信元へ送信する送信手段、を有する。そして、上記作成手段は、上記確認手段が上記第１のフレームの正常性を確認する前に、上記第２のフレームの作成を開始する。この発明によれば、第１のフレームの受信に起因して第２のフレームを送信するシーケンスにおいて、第１のフレームを最後尾まで受信する前に第２のフレームの作成を開始できる。したがって、無線通信装置の処理能力が比較的低い場合であっても、第１のフレームの受信終了時から短い期間内に第２のフレームを送信できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フレームを最後尾まで受信する前に返信フレームの作成を開始できるので、無線通信装置の処理能力が比較的低い場合であっても、受信フレームの終了時から所定時間内に確実に返信フレームを作成して送信できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明をする。なお、ここでは、本発明が適用される無線通信システムがＩＥＥＥ８０２．１１に規定されている無線ＬＡＮであるものとする。
図１は、実施形態の無線通信システムにおいて無線フレームを送信する際の基本シーケンスを示す図である。ここでは、４個の無線通信ノードＡ〜Ｄが存在し、無線通信ノードＡがデータフレームを送信するものとする。なお、各無線通信ノードは、それぞれ、無線網を介して信号を送受信する機能を備えた無線通信装置である。また、実施形態の無線通信方式は、アクセスポイント（親機）を備えたインフラモード通信であってもよいし、アクセスポイントが存在しないアドホック通信であってもよい。
【００１５】
無線通信ノードＡは、無線通信ノードＢに対してデータを送信するときは、送信先アドレスとして無線通信ノードＢのアドレスが設定されたデータフレーム１を無線網に送出する。このとき、データフレーム１は、無線通信ノードＢ、Ｃ、Ｄにより受信される。そうすると、各無線通信ノードＢ、Ｃ、Ｄは、それぞれ、受信フレームに設定されている送信先アドレスを検出し、受信フレームが自ノード宛てのフレームであるかを確認する。この場合、無線通信ノードＢにおいて受信フレームが自ノード宛てのフレームであると認識される。そして、無線通信ノードＢは、その受信フレーム（データフレーム１）に対応する返信フレームを、データフレーム１の送信元である無線通信ノードＡへ返送する。この場合、この返信フレームは、データフレーム１を正常に受信したことを通知するためにＡＣＫ（Acknowledgment）フレームである。
【００１６】
無線通信ノードＡから無線通信ノードＣへデータを送信するときは、送信先アドレスとして無線通信ノードＣのアドレスが設定されたデータフレーム２が無線網に送出される。この場合、無線通信ノードＣにおいて受信フレームが自ノード宛てのフレームであると認識される。そして、無線通信ノードＣは、その受信フレーム（データフレーム２）に対応する返信フレームを、データフレーム２の送信元である無線通信ノードＡへ返送する。
【００１７】
なお、図１に示す例において、無線通信ノードＡは、データフレームを送信してから所定時間内に対応するＡＣＫフレームを受信した場合は、データ送信が成功したものとみなし、次の処理に移る。一方、所定時間内に対応するＡＣＫフレームを受信できなかったときは、データ送信が失敗したものとみなし、例えば、先に送信したデータを再送する。すなわち、ＡＣＫフレームの返送が遅れると、データ再送が実行され、無線網全体としてスループットが低下するおそれがある。
【００１８】
図２（ａ）は、データフレームのフォーマットを示す図である。データフレームは「プリアンブル」「ＰＬＣＰヘッダ」「ＭＡＣヘッダ（受信フレームの送信元アドレスを格納しているヘッダ領域）」「データペイロード」「ＦＣＳ」から構成されている。「プリアンブル」は、フレームの先頭に位置し、同期を確立するために使用される。「ＰＬＣＰヘッダ」は、伝送速度や変調方式などを指定する。「ＭＡＣヘッダ」は、「フレーム制御」「デュレーション」「アドレス１〜３」「シーケンス制御」を含んでいる。「フレーム制御」には、フレームタイプ（データフレーム、管理フレーム、制御フレーム等）を識別する情報などの制御情報が設定されている。「デュレーション」は、無線回線を使用する予定期間を指定する。「アドレス１」「アドレス２」「アドレス３」は、それぞれ当該データフレームの送信先アドレス、送信元アドレス、基本サービスセット（ＢＳＳ）の識別子を指定する。「シーケンス制御」は、送信順序を制御するためのシーケンス番号を指定する。
【００１９】
「データペイロード」は、データフレームの本体であって、送信すべきデータが格納される。「ＦＣＳ（Frame Check Sequence）」は、当該データフレームを受信する装置においてＭＡＣヘッダおよびデータペイロードの誤りを検出するための符号である。
図２（ｂ）は、返信フレームとしてのＡＣＫフレームのフォーマットを示す図である。ＡＣＫフレームは、「プリアンブル」「ＰＬＣＰヘッダ」「ＭＡＣヘッダ」「ＦＣＳ」から構成されている。これらの領域は、基本的には、データフレームと同じであるが、ＡＣＫフレームには、「アドレス２」「アドレス３」は設定されていない。また、ＡＣＫフレームのＭＡＣヘッダのフレーム制御領域内に設定される「フレームタイプ」は、制御フレームを表示する。
【００２０】
図３は、実施形態の無線通信端末１の構成を示す図である。ただし、ここでは、本発明の動作に直接的に係わる機能のみが描かれている。
入出力部１１は、無線回線を終端し、無線網を介して受信した無線フレームを受信メモリ１２に書き込み、また、送信メモリ１３に格納されている送信フレームをＣＰＵ１７の指示に従って無線網に送出する。受信メモリ１２は、例えば、デュアルポートＲＡＭであり、入出力部１１を介して受信したフレームを格納する。送信メモリ１３は、例えば、デュアルポートＲＡＭであり、ＣＰＵ１７により作成されたフレームを一時的に格納する。
【００２１】
通信プロトコル処理部１４は、無線通信装置１が属する無線通信網における通信プロトコルに従ってフレームを処理する。そして、予め決められた所定の契機（例えば、ＭＡＣヘッダの検出、フレーム受信の終了など）を検出すると、その旨を割込みコントローラ１５に通知する。割込みコントローラ１５は、通信プロトコル処理部１４からの通知に従って、ＣＰＵ１７に対する割込を生成する。
【００２２】
ＲＯＭ１６は、無線通信装置１の動作を記述した各種プログラムが格納されている。本発明に直接的に係わるプログラムとしては、送信フレーム作成プログラム、ＦＣＳチェックプログラム、送信指示プログラムが格納されている。ＣＰＵ１７は、ＲＯＭ１６に格納されているプログラムを実行することにより、無線通信装置１の動作を制御する。また、ＣＰＵ１７は、割込みコントローラ１５により生成される割込に対応するプログラムを実行する。
【００２３】
なお、これらのプログラムは、ＲＯＭ１６に格納されている必要はなく、不図示のＲＡＭ領域に格納されるようにしてもよい。また、これらのプログラムは、無線通信端末内に固定的に格納されている必要はなく、外部から不図示のＲＡＭ領域にダウンロードして実行するようにしてもよい。
【００２４】
図４は、無線通信装置１の動作を示すフローチャートである。なお、ここでは、無線通信装置１が受信フレームに対応する返信フレームを作成して返送する動作に係わる処理について示す。
ステップＳ１は、無線フレームの受信を待ち受けている状態である。そして、無線フレームの受信が開始されると（ステップＳ２）、そのフレームのＭＡＣヘッダの検出の終了を待つ状態に移る（ステップＳ３）。なお、無線フレームの受信の開始は、例えば、受信波の電力が所定値を越えたことを契機として検出するようにしてもよいし、あるいは、無線フレームの先頭に付与されている「プリアンブル」の抽出を契機として検出するようにしてもよい。
【００２５】
受信フレームは、その先頭から順番に受信メモリ１２に書き込まれていく。すなわち、受信メモリ１２には、受信フレームの「プリアンブル」「ＰＬＣＰヘッダ」「ＭＡＣヘッダ」「データペイロード」「ＦＣＳ」が順番に書き込まれていくことになる。このとき、通信プロトコル処理部１４は、受信フレームを構成するビット列からＭＡＣヘッダを検出する。そして、通信プロトコル処理部１４は、ＭＡＣヘッダの受信が終了するとその旨を割込みコントローラ１５に通知し、割込みコントローラ１５は、その通知に対応する割込を発生させる。これにより、ＣＰＵ１７は、ＭＡＣヘッダを受信したことを認識する（ステップＳ４）。
【００２６】
ＣＰＵ１７は、ＭＡＣヘッダを受信したことを認識すると、ステップＳ５において、受信フレームに対応する返信フレームを作成する。ここで、返信フレームは、図２（ｂ）に示すＡＣＫフレームであるものとする。この場合、受信フレームのＭＡＣヘッダに設定されていた「アドレス１（送信先アドレス）」が返信フレームの「送信元アドレス」として設定されると共に、受信フレームのＭＡＣヘッダに設定されていた「アドレス２（送信元アドレス）」が返信フレームの「送信先アドレス」として設定される。これにより、この返信フレームは、受信フレームの送信元に返送されることになる。なお、ＣＰＵ１７は、ＭＡＣヘッダを受信したことを認識すると、上述のようにして返信フレームを作成すると共に、フレーム受信の終了を待ち受ける状態に移る（ステップＳ６）。
【００２７】
通信プロトコル処理部１４は、当該フレームの受信の終了を検出すると、その旨を割込みコントローラ１５に通知する。そして、割込みコントローラ１５は、その通知に対応する割込を発生させる。これにより、ＣＰＵ１７は、当該フレームの受信が終了したことを認識する（ステップＳ７）。
【００２８】
ＣＰＵ１７は、当該フレームの受信が終了したことを認識すると、ステップＳ８において、そのフレームの最後尾に付与されているＦＣＳを利用してそのフレームの正常性を確認する。また、ステップＳ９では、受信フレームの「アドレス１（送信先アドレス）」を調べることにより、受信フレームが自ノード宛てのフレームであるか否かを判定する。そして、ＦＣＳチェックにより受信フレームの正常性が確認され、且つ、受信フレームが自ノード宛てのフレームであった場合には、ステップＳ１０において、ステップＳ５で作成した返信フレームを送信する。これにより、この返信フレームは、受信フレームの送信元に返送される。一方、ＦＣＳチェックにより受信フレームの正常性が確認できなかった場合、或いは、受信フレームが自ノード宛てのフレームでなかった場合は、ステップＳ５で作成した返信フレームを送信することなく廃棄する。
【００２９】
なお、ステップＳ８、Ｓ９は、その実行順序が逆であってもよいし、また、ステップＳ９の処理は、当該フレームの受信が終了する前に実行されてもよい。また、上述の実施例では、ＭＡＣヘッダを受信したことを認識したときに返信フレームの作成を開始しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、ステップＳ８のＦＣＳチェックにより受信フレームの正常性を確認する前に返信フレームの作成を開始する方法に広く適用される。
【００３０】
さらに、ステップＳ４とステップＳ５との間にステップＳ９の処理を実行するようにしてもよい。この場合、受信フレームが自ノード宛てのフレームであれば、ステップＳ５へ進む。一方、受信フレームが自ノード宛てのフレームでなければ、ステップＳ５をスキップしてステップＳ６へ遷移するか、ステップＳ１に戻るようにする。
【００３１】
このように、無線通信装置１は、受信フレームのＭＡＣヘッダを検出すると、そのフレームの受信の終了を待つことなく対応する返信フレームの作成を開始する。このため、無線フレームの受信が終了した時点では、既に、返信フレームを作成する処理の一部または全部が終了している。よって、無線フレームの受信が終了した時から返信フレームを送信するまでの期間の規定値が短く、且つ、ＣＰＵ１７の処理能力が比較的低い場合であっても、返信フレームの作成が遅れることはない。
【００３２】
なお、特許請求の範囲に記載の作成手段、確認手段、送信手段は、この実施形態では、それぞれ、ＣＰＵ１７が送信フレーム作成プログラム、ＦＣＳチェックプログラム、送信指示プログラムを実行することにより実現される（ステップＳ５、Ｓ８、Ｓ１０）。
図５は、返信フレームの作成／返送タイミングについて説明する図である。ここでは、時刻Ｔ０において無線フレームの受信が開始され、時刻Ｔ２においてそのフレームの受信が終了するものとする。また、あるフレームの終了からそのフレームに対応する返信フレームの送信開始までの時間ｔ（すなわち、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までの期間）は、予め決められているものとする。
【００３３】
従来技術においては、ＦＣＳチェックにより受信フレームの正常性が確認された後に返信フレームの作成が開始されていた。すなわち、ＦＣＳチェック処理および返信フレームを作成する処理の双方を「時間ｔ」の中で実行する必要があった。このため、無線通信装置の処理能力が十分でない場合は、返信フレームの送信が遅れるおそれがあった。
【００３４】
これに対して、実施形態の無線通信装置１は、時刻Ｔ１において受信フレームのＭＡＣヘッダを検出すると、ＦＣＳチェックに先行して返信フレームの作成を開始する。すなわち、無線通信装置１は、時刻Ｔ１から時刻Ｔ３までの間に返信フレームを作成すればよいことになる。したがって、「時間ｔ」が短く、且つ、無線通信装置１の処理能力が比較的低い場合であっても、返信フレームの作成が遅れることはない。ここで、「時間ｔ」は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＳＩＦＳ時間に相当する。ＳＩＦＳ時間は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａでは１６μ秒であり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂでは１０μ秒である。
【００３５】
なお、図５に示す例では、時刻Ｔ１においてＭＡＣヘッダを検出したときに返信フレームの作成を開始しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、時刻Ｔ２においてＦＣＳチェックにより受信フレームの正常性を確認する前に返信フレームの作成を開始する方法に広く適用される。また、返信フレームの作成は、時刻Ｔ１よりも前に開始されるようにしてもよい。
【００３６】
さらに、上述の実施例では、受信フレームに対応するＡＣＫフレームを返送する場合について記載したが、本発明はこれに限定されるものではなく、受信フレーム（第１のフレーム）に対応するフレーム（第２のフレーム）を作成して送信する処理に適用可能である。例えば、ＲＴＳ（Request to Send）フレームを受信した無線通信装置がＣＴＳ（Clear to Send）フレームを送信する処理に適用することもできる。また、１つのデータを複数のデータフレームに分割して送信するときに、各データフレーム毎にＡＣＫフレームが必要な通信形態においては、ＡＣＫフレームを受信したことを契機として次のデータフレームを送信する処理に本発明を適用することもできる。
【００３７】
さらに、上述の実施例では、ＩＥＥＥ８０２．１１を採り上げて説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施形態の無線通信システムにおいてフレームを送信する際の基本シーケンスを示す図である。
【図２】（ａ）は、データフレームのフォーマット、（ｂ）は、ＡＣＫフレームのフォーマットを示す図である。
【図３】実施形態の無線通信端末の構成を示す図である。
【図４】無線通信装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】返信フレームの作成／返送タイミングについて説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      無線通信装置
１１    入出力部
１２    受信メモリ
１３    送信メモリ
１４    通信プロトコル処理部
１５    割込みコントローラ
１６    ＲＯＭ
１７    ＣＰＵ
【図１】
2005136884.tif 000003
【図２】
2005136884.tif 000004
【図３】
2005136884.tif 000005
【図４】
2005136884.tif 000006
【図５】
2005136884.tif 000007