(57)【要約】【課題】誤りの頻度が高く、受信局毎に誤り特性が異なる無線通信において、チャネル利用効率の向上と信頼性向上を両立させるマルチキャスト通信方法を提供することを目的とする。【解決手段】送信局は複数の受信局へマルチキャストデータを同報送信し、前記受信局は前記マルチキャストデータを受信し、誤りなく受信できた場合には受信バッファに格納し、前記受信局は前記マルチキャストデータを通信路の誤りで正しく受信できなかった場合には他の受信局に対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうか問合せを行い、前記他の受信局は、問合せに対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうかを確認して、正しく受信できていた場合には前記マルチキャストデータを問合せ先である前記受信局へ送信し、前記受信局は、前記他の受信局から前記マルチキャストデータを受信することによりマルチキャスト通信を完了する。【選択図】図６
2007013824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システムにおいて送信局から複数の受信局へ同報データ送信を行う無線マルチキャスト通信方法であって、
送信局は複数の受信局へマルチキャストデータを同報送信し、
前記受信局は前記マルチキャストデータを受信し、誤りなく受信できた場合には受信バッファに格納し、
前記受信局は前記マルチキャストデータを通信路の誤りで正しく受信できなかった場合には他の受信局に対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうか問合せを行い、
前記他の受信局は、問合せに対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうかを確認して、正しく受信できていた場合には前記マルチキャストデータを問合せ元である前記受信局へ送信し、
前記受信局は、前記他の受信局から前記マルチキャストデータを受信することによりマルチキャスト通信を完了する無線マルチキャスト通信方法。
【請求項２】
前記受信局は、前記マルチキャストデータを通信路の誤りで正しく受信できなかった場合に他の受信局に対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうか問合せを行うと同時に、自局が正しく受信できたマルチキャストデータのリストを公開する請求項１記載の無線マルチキャスト通信方法。
【請求項３】
前記他の受信局は、問合せに対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうかを確認して、正しく受信できていた場合には前記マルチキャストデータを問合せ先である前記受信局へ送信すると同時に、自局が正しく受信できたマルチキャストデータのリストを公開する請求項１記載の無線マルチキャスト通信方法。
【請求項４】
前記他の受信局は、問合せに対して回答を保留する信号を送信する請求項１記載の無線マルチキャスト通信方法。
【請求項５】
問合せを行う受信局と回答を行う受信局以外の受信局が、前記回答を行う受信局からの前記マルチキャストデータを受信して、自局が既に前記マルチキャストデータを正しく受信している場合は破棄し、通信路の誤りで正しく受信できていない場合は受信バッファへ格納する請求項１記載の無線マルチキャスト通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線マルチキャスト通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、無線システムのマルチキャスト通信方法としては、例えばＩＥＥＥ８０２．１１において開示されている方法がある。すなわち、特定の無線局グループに対してグループアドレスを割当て、データパケットのヘッダ内に個別局を示すアドレスの代わりにグループアドレスを入れたパケットを送信し、特定の無線局グループに属する無線局がグループアドレスの入ったパケットを受信することにより、マルチキャスト通信を実現している。
【０００３】
しかし、この方法ではマルチキャストデータパケットに対して、誤り訂正符号化も再送制御も使用されていないため、無線通信路において誤りが生じる状況では、著しく信頼性が損なわれる。
【０００４】
他の方法として、同じマルチキャストデータを繰り返し送信し、受信局において正しく受信できる機会を増やすことにより信頼性を向上させる方法が一般に知られている。
【０００５】
しかし、この方法では繰り返し回数に比例して、必要な通信路の帯域が拡大するため、チャネル利用効率が悪いという問題点がある。また、各受信局に一律の信頼性を確保しようとする場合、無線通信では受信局毎に誤り特性が異なるため、最も劣悪な誤り特性を持つ受信局に合わせて繰り返し回数を設定することとなり、チャネル利用効率を一層低下させる。特に、情報速度の高いデータを通信する場合には、良好なチャネル利用効率が求められるため、この問題の影響は深刻である。
【０００６】
また別の方法として、マルチキャスト通信に再送機能を用いた方法が一般に知られている。すなわち、マルチキャストデータパケットを受信した各受信局が個別に受信成功応答（ＡＣＫ）を返送し、マルチキャストの送信局は、ＡＣＫを見て必要に応じてマルチキャストデータパケットを再送する。しかし、この方法ではマルチキャストの受信局数が多い場合に、全てのＡＣＫを返送するまで時間が掛かるため、チャネル利用効率が低下するという問題点がある。
【０００７】
また別の方法として、ＡＣＫの代わりに受信失敗応答（ＮＡＣＫ）を用いる、または、ＡＣＫとＮＡＣＫを組み合わせて用いる方法がある。これにより、ＡＣＫのみを用いる方法に比べてチャネル利用効率を向上させることが可能である。しかし、この方法では誤りの頻度が高く、また受信局毎に誤り特性が異なる無線通信においては、チャネル利用効率向上と信頼性向上を両立させることが困難である。
【０００８】
また別の方法として、特許文献１に開示された方法がある。これは、無線局を複数のグループに分け、各グループにリピータを設けて、送信局からマルチキャストデータをリピータが一度受信した後、各グループ内の無線局に対してマルチキャストデータを再送信するものである。これにより、通信路特性の近い受信局同士をグループ化し、グループ毎に送信電力を変える等の方法で受信局の誤り特性を平準化することができ、チャネル利用効率が向上する。
【０００９】
しかし、この方法では各グループに送信局、及びグループ内の無線局との間に信頼性の高い通信路を確保できるリピータを設ける必要があり、その設定制御が煩雑になる。また、リピータと無線局間は再送制御を行わないので、信頼性の確保が不十分である。
【特許文献１】特開２００４−１６６２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するために創出されたものである。すなわち、誤りの頻度が高く、受信局毎に誤り特性が異なる無線通信において、チャネル利用効率の向上と信頼性向上を両立させるマルチキャスト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】
【００１１】
本発明は上記課題を解決するために、送信局は複数の受信局へマルチキャストデータを同報送信し、前記受信局は前記マルチキャストデータを受信し、誤りなく受信できた場合には受信バッファに格納し、前記受信局は前記マルチキャストデータを通信路の誤りで正しく受信できなかった場合には他の受信局に対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうか問合せを行い、前記他の受信局は、問合せに対して前記マルチキャストデータを正しく受信できたかどうかを確認して、正しく受信できていた場合には前記マルチキャストデータを問合せ先である前記受信局へ送信し、前記受信局は、前記他の受信局から前記マルチキャストデータを受信することによりマルチキャスト通信を完了する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、通信路上で誤りがない場合は、送信局から同報送信されたマルチキャストデータを各受信局が受信するだけであり、チャネル利用効率が高い。誤りが生じる場合では、正しく受信できなかった受信局が他の受信局との間で問合せ／回答のシーケンスを行うことで補うため信頼性が向上する。また、問合せ／回答のシーケンスは正しく受信できなかった受信局のみが実行するためチャネル利用効率が高い。従って、誤り頻度が高く、受信局毎に誤り特性が異なる無線通信において、チャネル利用効率の向上と信頼性向上を両立させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
実施の形態１は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線ＬＡＮシステムに本発明で開示するマルチキャスト通信方法を適用したものである。本実施の形態では、親局（ＡＰ）には通常の無線ＬＡＮ準拠のものを使用し、子局（ＳＴＡ）のみの改良で、マルチキャスト通信の信頼性を向上させ得る。
【００１５】
図１は、本実施の形態で使用するパケットのフォーマットを示す図である。
【００１６】
図１−（ａ）のマルチキャストデータパケットは、ＡＰから複数のＳＴＡへマルチキャストデータを送信することに用いられる。本パケットは、パケット種別情報、送信先アドレス、送信元アドレス、順序番号情報、データ部、誤り検出情報の各フィールドからなる。
【００１７】
パケット種別情報には、本パケットがマルチキャストデータパケットであることを示す識別情報が格納される。送信先アドレスには、マルチキャストグループを示すグループアドレスが格納される。送信元アドレスには、ＡＰのアドレスが格納される。順序番号情報は、マルチキャストデータパケットの送信順序に従って昇順に付けられた番号である。データ部にはマルチキャストデータが格納される。誤り検出情報には、本パケットに通信路上で誤りが生じたことを検出するための情報が格納される。
【００１８】
図１−（ｂ）の補完アクションパケットは、ＳＴＡが他のＳＴＡに対して、自局が受信できなかったマルチキャストデータパケットを問合せる際に用いられる。また、問合せを受けたＳＴＡが回答する際にも用いられる。本パケットは、パケット種別情報、送信先アドレス、送信元アドレス、問合せ情報、回答情報、パケットリスト情報、順序番号情報、データ部、誤り検出情報の各フィールドからなる。
【００１９】
パケット種別情報には、本パケットが補完アクションパケットであることを示す識別情報が格納される。送信先アドレスには、問合せ先、または回答先ＳＴＡのアドレスを格納する。送信元アドレスには、自局アドレスを格納する。問合せ情報には、問合せ対象であるマルチキャストデータパケットの順序番号を格納する。回答情報には、回答対象のマルチキャストデータパケットの順序番号と回答可能または回答不能を示す回答フラグ及び回答を保留する保留フラグを格納する。パケットリスト情報には、自局の受信パケットリストを格納する。問合せ情報、回答情報、及びパケットリスト情報の各フィールドについては、図１−（ｃ）〜（ｅ）に示すように、フィールド識別情報とフィールド長情報を各フィールドの先頭に設ける等の方法で、複数個の情報を格納できる。順序番号情報には送信するマルチキャストデータの順序番号が格納される。データ部には、前記順序番号に対応するマルチキャストデータが格納される。誤り検出情報には、本パケットに通信路上で誤りが生じたことを検出するための情報が格納される。
【００２０】
なお、図１では、各情報フィールドを固定的に図示したが、順序やサイズは任意に構成できるのは言うまでもない。また、すべての情報フィールドが必要なわけではなく、フィールド識別子とフィールド長情報を各フィールドに設ける等の方法で、必要な長さの必要なフィールドのみを含むようにパケットを構成することができる。また、本発明の開示に必要な最低限のフィールドを示したものであり、他の用途でその他のフィールドを追加することを妨げるものではない。
【００２１】
図２〜５は、ＳＴＡの動作アルゴリズムを示すフローチャートである。以下、図２〜５に従ってＳＴＡの動作を詳述する。
【００２２】
第１のステップとして、各ＳＴＡはＡＰから送信されたマルチキャストデータパケットを受信する。すなわち、ＳＴＡはマルチキャストデータパケットの送信先アドレスを見て、自局が属するグループアドレスが格納されていれば、このマルチキャストデータパケットの誤りの有無を検出し、正しく受信した場合にはデータ部を受信バッファに格納する。また、順序番号を受信パケットリストに追加する。受信パケットリストは、マルチキャストデータの受信履歴を管理するテーブルであり、正しく受信できたマルチキャストデータの順序番号を格納するものである。受信バッファに格納されたマルチキャストデータ、及び受信パケットリストに格納された順序番号は、所定の時間保持されている。第１のステップを所定の回数、または所定の時間繰り返した後、第２のステップへ移行する。
【００２３】
第２のステップとして、各ＳＴＡは受信できなかったマルチキャストデータパケットについて問合せを行う。すなわち、受信パケットリストに格納された順序番号を検索して受信できなかったマルチキャストデータの順序番号を検索し、他のＳＴＡが前記順序番号に対応するマルチキャストデータを受信できているかどうかを確認するため、補完アクションパケットを送信する。そのためＳＴＡは、マルチキャストグループに属する他のＳＴＡから任意に１つＳＴＡを選択し、そのアドレスを送信先アドレスに格納し、送信元アドレスに自局アドレスを格納し、問合せ情報に問合せたいマルチキャストデータの順序番号を格納して補完アクションパケットを作成して送信する。
【００２４】
第３のステップとして、問合せを受けたＳＴＡは回答を返す。すなわち、各ＳＴＡは補完アクションパケットの送信先アドレスを見て、自局アドレスが格納されていた場合、問合せ情報に格納されている順序番号と、自局の受信パケットリストに格納されている順序番号が一致するか否かを照合し、照合結果を回答する。また、一致するものについては、対応するマルチキャストデータを回答する。
【００２５】
照合結果は補完アクションパケットを用いて送信する。その際、送信先アドレスには問合せを行ったＳＴＡのアドレスを格納する。送信元アドレスには、自局アドレスを格納する。回答情報には、順序番号とその順序番号が自局パケットリストに存在するか否かを示すフラグを格納する。
【００２６】
照合の結果、一致したものがある場合、その順序番号に対応するマルチキャストデータを補完アクションパケットを用いて送信する。その際、送信先アドレスには問合せを行ったＳＴＡのアドレスを格納する。送信元アドレスには、自局アドレスを格納する。データ部には、マルチキャストデータとその順序番号を格納する。
【００２７】
照合結果の送信とマルチキャストデータの送信は、別の補完アクションパケットで送信しても良い。また、まとめて１つの補完アクションパケットで送信しても良い。
【００２８】
第４のステップとして、問合せをしたＳＴＡは、問合せ先ＳＴＡからの回答を受信する。補完アクションパケットを受信した場合、送信先アドレスに自局アドレスが格納されていたならば、データ部に格納されているマルチキャストデータを受信バッファに格納する。また、回答情報を見て、問合せ先ＳＴＡにどの順序番号のマルチキャストデータが存在するかを把握する。そして問合せ先ＳＴＡが保持しているマルチキャストデータを全て受信するか、または所定の時間経過した後に本ステップを終了する。
【００２９】
第２から第４のステップを所定の回数、または所定の時間、または全てのマルチキャストデータパケットが受信できるまで繰り返す。
【００３０】
なお、複数のＳＴＡが同時に問合せ、または回答を行う場合、送信の競合が発生するが、競合解決は無線ＬＡＮで用いられている通常の方法に準ずる。
【００３１】
なお、第２ステップにおいて、問合せを行うと同時に、自局の受信パケットリストを公開しても良い。すなわち、補完アクションパケットのパケットリスト情報に自局のパケットリスト情報を格納して送信する。これにより、前記補完アクションパケットを他のＳＴＡが受信した際に前記パケットリスト情報を読み出し、前記他のＳＴＡが問合せを行う際に、問合せ先を選択するための参考情報として使用できる。
【００３２】
なお、第３ステップにおいて、回答を行うと同時に、自局の受信パケットリストを公開しても良い。すなわち、補完アクションパケットのパケットリスト情報に自局のパケットリスト情報を格納して送信する。これにより、前記補完アクションパケットを他のＳＴＡが受信した際に前記パケットリストを読み出し、前記他のＳＴＡが問合せを行う際に、問合せ先を選択するための参考情報として使用できる。
【００３３】
なお、第３ステップにおいて、すぐに回答を返さず、回答を保留しても良い。すなわち、まず回答情報に回答保留を示すフラグを格納して補完アクションパケットを送信した後に、改めて回答のために補完アクションパケットを送信する。これにより、回答のために補完アクションパケットの作成処理に時間がかかる場合、あるいは、自らが他のＳＴＡに問合せ中で回答を待っている場合、その他なんらかの理由で回答を保留したい場合に、問合せ元ＳＴＡが他のＳＴＡに無駄に問合せることを防ぐことができる。
【００３４】
なお、第４ステップにおいて、問合せを行ったＳＴＡ以外の各ＳＴＡが、補完アクションパケットを利用しても良い。すなわち、送信先アドレスが自局アドレスではない補完アクションパケットのデータ部を見て、格納されている順序番号と自局の受信パケットリストを照合し、該当順序番号が存在しない場合に、マルチキャストデータを受信バッファに格納しても良い。これにより、複数のＳＴＡが同じ順序番号のマルチキャストデータパケットを受信できなかった際に、問合せと回答を省略することが可能となり、チャネル利用効率が向上する。
【００３５】
図６は、本実施の形態の動作シーケンスの一例を示す図である。以下、図６に従ってシーケンスを詳述する。図６では説明のため、問合せに用いる補完アクションパケットを問合せパケット、回答に用いる補完アクションパケットを回答パケットと記している。
【００３６】
ＡＰはマルチキャストデータパケット６０１〜６０４をマルチキャストグループに属するＳＴＡに送信する。各ＳＴＡはこれを受信する。本例では、ＳＴＡ１はパケット６０１〜６０４を全て正しく受信し、ＳＴＡ２はパケット６０２〜６０４を正しく受信し、ＳＴＡ３はパケット６０１及び６０４を正しく受信し、ＳＴＡ４はパケット６０１を正しく受信している（第１ステップに相当）。
【００３７】
各ＳＴＡは正しく受信できなかったパケットについて問合せを行う。本例では、無線ＬＡＮで用いられているＤＣＦ等の送信競合制御により、ＳＴＡ２、ＳＴＡ３、ＳＴＡ４の順に問合せを行うものとする。ＳＴＡ１は、全てのパケットを受信できているので、問合せの必要がない。
【００３８】
ＳＴＡ２は、マルチキャストグループに属するＳＴＡから無作為に選択したＳＴＡ１に対して、自局が受信できなかったパケット６０１について問合せパケット６０５を送信する（第２ステップに相当）。
【００３９】
ＳＴＡ１は、問合せパケット６０５を受信し、パケット６０１を自局が受信できているか受信パケットリストを検索する。本例では、パケット６０１を正しく受信しているので、ＳＴＡ２へパケット６０１のデータ部と同じデータ部を持つ回答パケット６０６を送信する（第３ステップに相当）。
【００４０】
ＳＴＡ２は、回答パケット６０６を受信し、データ部を受信バッファに格納する。以上により、ＳＴＡ２は、マルチキャストデータパケット６０１〜６０４の受信を完了する（第４ステップに相当）。
【００４１】
次に、ＳＴＡ３が問合せを行う。ＳＴＡ３は、マルチキャストグループに属するＳＴＡから無作為に選択したＳＴＡ４に対して、自局が正しく受信できなかったパケット６０２、６０３について問合せパケット６０７を送信する（第２ステップに相当）。
【００４２】
ＳＴＡ４は、問合せパケット６０７を受信し、パケット６０２、６０３を自局が受信できているか受信パケットリストを検索する。本例では、パケット６０２、６０３ともに正しく受信できていないので、回答不能を示す回答パケット６０８を送信する（第３ステップに相当）。
【００４３】
ＳＴＡ３は、回答パケット６０８を受信するが、以前としてパケット６０２、６０３が受信できていないので、さらに別のＳＴＡに問合せを試みる。本例では、ＳＴＡ２に対してパケット６０２、６０３について問合せパケット６０９を送信する（第２ステップに相当）。
【００４４】
ＳＴＡ２は、問合せパケット６０９を受信し、パケット６０２、６０３を自局が受信できているか受信パケットリストを検索する。本例では、パケット６０２、６０３ともに正しく受信できているので、ＳＴＡ３へパケット６０２、６０３のデータ部と同じデータ部を持つ回答パケット６１０、６１１を送信する（第３ステップに相当）。
【００４５】
ＳＴＡ３は、回答パケット６１０、６１１を受信し、データ部を受信バッファに格納する。以上により、ＳＴＡ３は、マルチキャストデータパケット６０１〜６０４の受信を完了する。同時に、ＳＴＡ４も回答パケット６１０、６１１を受信し、自局がパケット６０２、６０３を受信できているか受信パケットリストを検索する。その結果、受信パケットリストに存在しないので、該当データを受信バッファに格納する（第４ステップに相当）。
【００４６】
次にＳＴＡ４が問合せを行う。既にＳＴＡ４は回答パケット６１０、６１１を受信した結果、パケット６０２、６０３については受信できている。よって、パケット６０４についてのみ問合せを行えばよい。無作為に選択したＳＴＡ３に対して、パケット６０４について問合せパケット６１２を送信する（第２ステップに相当）。
【００４７】
ＳＴＡ３は、問合せパケット６１２を受信し、パケット６０４を自局が受信できているか受信パケットリストを検索する。本例では、パケット６０４を正しく受信できているので、ＳＴＡ４へパケット６０４のデータ部と同じデータ部を持つ回答パケット６１３を送信する（第３ステップに相当）。
【００４８】
ＳＴＡ４は、回答パケット６１３を受信し、データ部を受信バッファに格納する。以上により、ＳＴＡ４はマルチキャストパケット６０１〜６０４の受信を完了する（第４ステップに相当）。
【００４９】
以上により、ＳＴＡ１〜ＳＴＡ４はマルチキャストデータパケット６０１〜６０４を正しく受信できる。
【００５０】
以上述べた実施の形態は、本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形形態で実施することができる。
【００５１】
また、以上述べた全ての実施の形態に係る構成は、集積回路であるＬＳＩとして実現されてもよい。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、すべての構成または一部の構成を含むように１チップ化されてもよい。
【００５２】
ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【００５３】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
【００５４】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる無線マルチキャスト通信方法は、誤り頻度が高く、受信局毎に誤り特性が異なる無線通信において、チャネル利用効率の向上と信頼性向上を両立させることが可能であり、家庭内やオフィスにおけるＡＶ機器や情報機器など多岐に亘る用途の自営無線システムとして特に有用である。また、無線ＬＡＮなどの用途にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるパケットフォーマットを示す図
【図２】本発明の実施の形態１におけるＳＴＡの動作アルゴリズム（ステップ１）のフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１におけるＳＴＡの動作アルゴリズム（ステップ２）のフローチャート
【図４】本発明の実施の形態１におけるＳＴＡの動作アルゴリズム（ステップ３）のフローチャート
【図５】本発明の実施の形態１におけるＳＴＡの動作アルゴリズム（ステップ４）のフローチャート
【図６】本発明の実施の形態１における動作シーケンスの一例を示す図
【符号の説明】
【００５７】
ＡＰ    親機
ＳＴＡ１〜ＴＬ４    子機
【図１】
2007013824.tif 000003
【図２】
2007013824.tif 000004
【図３】
2007013824.tif 000005
【図４】
2007013824.tif 000006
【図５】
2007013824.tif 000007
【図６】
2007013824.tif 000008