(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局と複数の子局で構成された通信システムにおける時分割多元接続のメディアアクセス制御方法であって、
前記親局が、子局がフレーム時間を基本単位として要求できる、時間とともに変動する最大の帯域（以下、最大要求可能帯域という）を送信する要求可能帯域送信ステップと、
前記各子局が、受信した最大要求可能帯域を超えないように帯域要求を行う帯域要求ステップと、
前記親局が、各子局に対して、前記帯域要求に基づいて帯域を割り当てる帯域割り当てステップと、
前記各子局が、割り当てられた帯域を用いて、前記親局に対して送信データを送信するデータ送信ステップと、
を含むことを特徴とするメディアアクセス制御方法。
【請求項２】
前記親局は、単一または複数の子局に対して固定帯域を割り当てる場合、割り当て可能な全帯域から前記固定帯域を差し引き、残りの帯域を前記最大要求可能帯域とすることを特徴とする請求項１に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項３】
前記親局は、フレームを基本時間単位として帯域割り当てを行い、当該フレーム先頭の帯域割り当て用スロットに、各子局に対する帯域割り当て情報を設定することを特徴とする請求項１または２に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項４】
前記親局は、全子局に報知するタイムスロットを用いて、最大要求可能帯域を送信することを特徴とする請求項１または２に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項５】
前記親局は、さらに、前記帯域割り当て用スロットに最大要求可能帯域を含めて送信することを特徴とする請求項３に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項６】
前記通信システムがHiSWANa（High  Speed  Wireless  Access  Network  type  a）の場合、
前記親局は、フレームを基本時間単位として帯域割り当てを行い、各子局に対する帯域割り当て情報を当該フレーム内のＦＣＨ、最大要求可能帯域を当該フレーム内のＡＣＨ、にそれぞれ設定して送信することを特徴とする請求項１または２に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項７】
前記通信システムがHiSWANa（High  Speed  Wireless  Access  Network  type  a）の場合、
前記親局は、フレームを基本時間単位として帯域割り当てを行い、各子局に対する帯域割り当て情報を当該フレーム内のＦＣＨ、最大要求可能帯域を当該フレーム内のＢＣＨ、にそれぞれ設定して送信することを特徴とする請求項１または２に記載のメディアアクセス制御方法。
【請求項８】
親局と複数の子局で構成され、時分割多元接続のメディアアクセス制御を行う通信システムにおける前記子局であって、
前記親局が、子局がフレーム時間を基本単位として要求できる、時間とともに変動する最大の帯域（以下、最大要求可能帯域という）を送信した場合に、
前記子局は、
受信した最大要求可能帯域を超えないように帯域要求を行い、当該帯域要求に基づいて前記親局が割り当てた帯域を用いて、前記親局に対して送信データを送信する、
ことを特徴とする子局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＤＭＡによるメディアアクセス制御方法に関するものであり、特に、親局と複数の子局との間で通信を行う場合のメディアアクセス制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のメディアアクセス制御（ＭＡＣ：Media  Access  Control）を行うための一つの方法として、たとえば、ＴＤＭＡ（Time  Division  Multiple  Access：時分割多元接続）がある。具体的には、親局（Master）と複数の子局（Slave）との間で通信を行う場合のアクセス制御をＴＤＭＡにて実現し、この場合、時分割でメディアにアクセスする。親局は、ある一定時間（＝フレーム時間）について、複数の子局のアクセスタイミングを決定し、これらの子局に対して当該アクセスタイミングを通知する。このとき、子局の割り当て帯域が固定であれば、アクセスタイミングを固定しておいた方がよいし、一方、子局の台数が変化する場合や割り当て帯域を柔軟に変更したい場合には、親局は、フレーム時間毎に、子局に対してスケジューリングを行い、その結果を子局に通知する。【０００３】
帯域を効率よく使うためには、前者のように固定で割り当てるのではなく、後者のように毎回スケジューリングを行う方がよい。従来のＴＤＭＡによるスケジューリングでは、まず、子局が、親局に対して割り当て要求（スロット数やバイト数や時間などで要求）を送信し、その後、親局が、受信した全ての割り当て要求を考慮してスケジューリングを行い、子局に通知する。このような処理により、効率的なスケジューリングを実現している（特許文献１参照）。【０００４】
また、下記非特許文献１においては、たとえば、音声通信のように固定帯域が必要な場合は、固定帯域が必要となった時点（音声通信開始時等）から固定帯域を割り当て、固定帯域が不要となった時点（音声通信終了時等）で固定帯域を開放する仕組みが提案されている。【０００５】
ここで、上記従来のメディアアクセス制御を具体的に説明する。図４は、子局から親局へ帯域要求を送信し、親局がスケジューリングを行って各子局に対して帯域割り当てを行う場合を示す図である。図４では、たとえば、１フレーム時間中に子局に割り当て可能な時間が１００スロットあり、親局が、３個の子局からの要求に基づいて帯域割り当てを行っている場合を示している。最初のフレーム時間＃１については、子局１に５０スロット，子局２に３０スロット，子局３に２０スロットを割り当て、次のフレーム時間＃２については、子局１に２０スロット，子局２に４０スロット，子局３に４０スロットを割り当てている。このように、フレーム時間毎にダイナミックに、子局に対して割り当てる帯域を変更する場合、子局は、自局への帯域割り当てを知るために、フレーム先頭の帯域割り当て情報を受信する。【０００６】
また、図５は、子局数が多い場合の、帯域要求と帯域割り当ての仕組みを示す図であり、HiSWANa（High  Speed  Wireless  Access  Network  type  a）において実現されている。たとえば、子局数が多い場合には、全ての子局からの帯域要求を１フレーム時間内に受信できない可能性がある。このような場合、図５のフレーム時間に示すように、どの子局（図示の子局Ｘ，Ｙ）が送信しても良い時間（ＲＣＨ：ランダムアクセスチャネル）を設ける。ただし、ランダムアクセスチャネルでは、複数の子局が同時に送信した場合、信号が衝突するため、親局側ではそれらの信号を受信できない。そのため、ランダムアクセスチャネルで受信できたかどうかの結果については、親局が、次のフレーム時間の先頭で全ての子局に対して通知する。【０００７】
図６は、上記HiSWANaにおけるフレーム構造の一例を示す図であり、ＲＣＨがランダムアクセスチャネル、ＡＣＨがランダムアクセス応答チャネルである。また、ＦＣＨが帯域割り当て情報を送信するためのチャネル、ＢＣＨは子局が親局との間でフレーム同期を取るために親局が周期的に送信するチャネルである。ＢＣＨ，ＦＣＨ，ＡＣＨは、親局が子局に対して報知するチャネルである。【０００８】
また、図７は、子局に対して固定帯域を割り当てている場合の一例を示す図である。固定帯域を割り当てるケースとしては、たとえば、音声通信があげられる。ここでは、子局１と子局２にそれぞれ１０スロットの固定帯域を割り当てる場合を想定している。音声通信の場合、親局は、通話開始から終了までこの固定帯域を子局に対して割り当て、通話が終了した時点で固定帯域を解放する。【０００９】
【特許文献１】特開２０００−１５２３６号公報  第２頁〜３頁、第２図
【非特許文献１】８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書、守倉、久保田監修、（株）インプレス、２００５年１月１日発行、Ｐ．２８  図１−２２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のメディアアクセス制御には下記に示す問題があった。たとえば、子局は、帯域要求を親局に対して送信する時点において、割り当て要求可能な上限値（スロット数等）を知らないため、過剰な帯域要求を行ってしまう可能性がある。たとえば、親局において割り当て可能なスロット数が１００の場合であっても、子局では、スロット数１２０を要求してしまう可能性があり、この場合、親局は、子局が要求する割り当てを実現することができない。【００１１】
このような問題の対策として、子局に予め要求可能な最大スロット数を設定しておくことが考えられるが、上記従来技術のように固定帯域を必要な時間だけ割り当てている場合には、親局が割り当て可能なスロット数の上限値が固定帯域の割り当て量によって変化するため、要求可能な最大スロット数も当然変化することになる。すなわち、要求可能な最大スロット数は固定帯域の割り当て量によって変化するため、子局に予め要求可能な最大スロット数を設定しておくことはできない。【００１２】
また、上記問題に対する他の対策として、たとえば、上記特許文献１に記述されているように、親局が、子局から送られてくる帯域要求値から固定帯域値を減らして帯域を割り当てる方法がある。しかしながら、子局は、要求したスロット数よりも少ないスロットが割り当てられた場合、親局から与えられたスロット数を認識してから送信データを組み立てることになり、次のフレーム時間の送信タイミングに間に合わない可能性がある。たとえば、子局が割り当てスロット数を認識してから送信データを準備して送信する場合において、盗聴防止のための暗号化処理や誤り訂正のためのＦＥＣ（Forward  Error  Correction）処理等を行うと、子局は、割り当てられた送信タイミングにデータを送信できない可能性がある。【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、子局が要求したスロット数を減らすことなく、親局が、子局が希望する帯域を割り当てることが可能なメディアアクセス制御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】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるメディアアクセス制御方法は、親局と複数の子局で構成された通信システムにおける時分割多元接続のメディアアクセス制御方法であって、たとえば、前記親局が、子局が要求できる最大の帯域（最大要求可能帯域）を送信する要求可能帯域送信ステップと、前記各子局が、受信した最大要求可能帯域を超えないように帯域要求を行い、その時点から、要求した帯域に相当する送信データの生成を開始する帯域要求ステップと、前記親局が、各子局に対して、要求された帯域を割り当てる帯域割り当てステップと、前記各子局が、割り当てられた帯域を用いて、前記帯域要求ステップにて生成しておいた送信データを前記親局に対して送信するデータ送信ステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、親局は、各子局から送られてくる要求帯域を減らすことなく、各子局が希望する帯域を割り当てることができる、という効果を奏する。また、子局には必ず要求した帯域が割り当てられるため、子局では、データ送信に関する処理、たとえば、暗号化やＦＥＣ処理等を、帯域要求を行った時点から開始することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明にかかるメディアアクセス制御方法を実現するための通信システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、本発明にかかるメディアアクセス制御方法を示す図である。
【図３】図３は、フレーム構造の一例を示す図である。
【図４】図４は、従来技術を説明するための図である。
【図５】図５は、従来技術を説明するための図である。
【図６】図６は、従来技術を説明するための図である。
【図７】図７は、従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１７】
１，２，３  子局
１１  親局
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかるメディアアクセス制御方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。【００１９】
図１は、本発明にかかるメディアアクセス制御方法を実現するための通信システムの構成例を示す図であり、子局１，２，３…と親局１１とを備えている。【００２０】
また、図２は、本発明にかかるメディアアクセス制御方法を示す図である。図２において、フレーム＃１，＃２は、親局１１がスケジューリングの基本時間単位を示すフレーム時間である。また、帯域割り当て情報＃１，＃２は、親局１１が割り当てる各子局（１，２，３…）の割り当て情報が設定されているスロットであり、子局が要求できる最大の帯域（最大要求可能帯域と呼ぶ）に関する情報も含まれている。また、ここでは、親局１１においてスケジューリング可能なスロット数を１００とし、親局１１が子局１，２に固定帯域として２０スロットを割り当てており、子局の最大要求可能帯域を８０とする。実際には、固定帯域は時間とともに変動し、子局の最大要求可能帯域もそれに応じて変動する。【００２１】
つづいて、上記通信システムにおける各装置の動作、すなわち、本発明にかかるメディアアクセス制御方法を、図面にしたがって詳細に説明する。【００２２】
まず、親局１１は、たとえば、音声通信開始時において、当該音声通信を行う子局１，２に対して固定帯域を割り当てる。このとき、親局１１は、割り当て可能な合計帯域（１００スロット）から固定帯域（２０スロット）を差し引き、残りの帯域を「最大要求可能帯域」とし、たとえば、帯域割り当て情報＃１に「最大要求可能帯域」を設定して送信する。【００２３】
つぎに、親局１１に属するすべての子局が、「最大要求可能帯域」を認識し、親局１１に対して帯域要求を行う場合、「最大要求可能帯域」を超えないように帯域要求を行う。また、その時点で、要求した帯域に相当する送信データの組み立て（データ生成）を開始する。たとえば、暗号化やＦＥＣ処理などを行う。【００２４】
つぎに、親局１１は、各子局から受信した帯域要求を減らすことなく、各子局に対して帯域を割り当てる。特定の子局に対して帯域を割り当てるタイミングは、他の子局からの帯域要求についても考慮する必要があるため、必ずしも次フレームでなくてもよい。すなわち、親局１１は、要求帯域を減らすことなく、いずれかのフレーム時間で、帯域要求を行ったすべての子局に対して希望する帯域を割り当てる。また、親局１１は、スケジューリング結果が含まれた帯域割り当て情報をフレーム先頭で送信する。【００２５】
そして、各子局は、自局が要求した帯域が割り当てられることを認識すると、指定された送信タイミングで、上記処理で予め組み立てておいた送信データを親局１１に対して送信する。【００２６】
以上のように、本実施の形態においては、親局１１が、各子局に対して要求可能な最大の帯域を通知することとした。また、各子局は、親局１１から通知された帯域を超えて帯域要求を行わないこととした。これにより、親局１１は、各子局から送られてくる要求帯域を減らすことなく、各子局が希望する帯域を割り当てることができる。また、子局には必ず要求した帯域が割り当てられるため、当該子局は、データ送信に関する処理、たとえば、暗号化やＦＥＣ処理等を、帯域要求を行った時点から開始することができる。したがって、暗号化等の処理をソフトウェアで実現することができ、これにより、ハードウェアの回路規模を削減することができる。【００２７】
なお、本実施の形態のメディアアクセス制御においては、最大要求可能帯域を帯域割り当て情報チャネルに設定して送信することとしたが、これに限らず、たとえば、最大要求可能帯域を、図３に示すように、ランダムアクセス応答用のチャネル（ＡＣＨ）に設定して送信することとしてもよい。また、最大要求可能帯域は、図３に示すフレーム同期用情報チャネル（ＢＣＨ）に設定して送信することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかるメディアアクセス制御方法は、ＴＤＭＡを採用する通信システムに有用であり、特に、ＴＤＭＡを採用する通信システムにおいて、親局と複数の子局との間でメディアアクセス制御を行う場合に適している。
【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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