(57)【要約】【課題】隠れ端末問題によるデータフレーム衝突の繰り返しを回避してスループット低下を軽減することができる新たな通信制御方法および無線ノードを提供する。【解決手段】最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘという。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノード（１００）であって、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定し（ステップ１１）、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合（ステップ１１のＹＥＳ）、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘより長い時間に設定する（ステップ１３）。【選択図】図３
2012209768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードであって、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定する判定手段と、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する制御手段と、
を有することを特徴とする無線ノード。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲を変更し、その下限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定することを特徴とする請求項１に記載の無線ノード。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲の下限をデータフレームが正常に送れたときに減少させ、正常に送れなかったときに増加させる、ことを特徴とする請求項１に記載の無線ノード。
【請求項４】
前記判定手段は、平均送信成功率が所定閾値を下回ったときに隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線ノード。
【請求項５】
前記判定手段は、データフレーム送信の不成功を一定回数以上連続して繰り返すことで、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線ノード。
【請求項６】
最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードの通信制御方法であって、
判定手段が隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定し、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、制御手段が、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する、
ことを特徴とする通信制御方法。
【請求項７】
最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードのプログラム制御プロセッサを機能させるためのプログラムであって、
判定手段が隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定し、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、制御手段が、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する、
ように前記プログラム制御プロセッサを機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
請求項１−５のいずれか１項に記載の無線ノードにより構成されたローカル無線ネットワーク。
【請求項９】
請求項１−５のいずれか１項に記載の無線ノードにより構成されたアドホックネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はローカル無線ネットワークに係り、特に隠れ端末問題が発生しうる環境における通信制御方法およびそれを用いた無線ノードに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、無線ＬＡＮ(Local Area Network)では、電波を伝える媒体である空間を多数の無線ノードが共有するためにＣＳＭＡ−ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access - Collision Avoidance）と呼ばれる多重アクセス制御方式が採用されている。すなわち、ある無線ノードがデータフレームを送信するときは、まずキャリアセンスを行い、空きと判断されるとデータフレームを送信し、相手側の無線ノードからＡＣＫフレームを受信すれば送信処理は完了する。キャリアセンスで空きと判断されデータフレームを送信したにも拘わらず、相手からＡＣＫフレームを受信できないときは、ランダムに決められた待ち時間(Backoff Time)の経過を待ってからデータフレームを再送する。ランダムな待ち時間が設定されることで、他の無線ノードによるデータフレーム送信との衝突の可能性をできるだけ低くすることができる。
【０００３】
ところが、無線ＬＡＮでは、無線の使用場所や環境によって無線ノード同士の電波が届かない場合があり、その結果、データフレーム衝突が頻発してスループットが大きく低下する「隠れ端末問題」の存在が知られている。たとえば、図１に示すように、無線ノードＡおよびＢが互いに電波が届く範囲にあり、無線ノードＢおよびＣも互いに電波が届く範囲にあるが、無線ノードＡおよびＣは互いに電波が届かないという状況が存在する。この場合、無線ノードＡが無線ノードＢに対してデータ送信中であっても、無線ノードＣは無線ノードＢがデータ受信中であることを検知できない。したがって、無線ノードＣは、キャリアセンスにより空きと判断し、無線ノードＢあるいはＤへデータフレームを送信してしまう。その結果、無線ノードＡからのデータフレームと無線ノードＣからのデータフレームとが衝突し、無線ノードＢはいずれのデータフレームも受信できない。
【０００４】
このような「隠れ端末問題」の発生を抑えるために、ＩＥＥＥ８０２．１１ではＲＴＳ／ＣＴＳフレームを用いたＣＳＭＡ−ＣＡ方式が採用されている。具体的には、図１において、無線ノードＡはデータを送信する前に，送信相手である無線ノードＢにＲＴＳ（request to send：送信要求）フレームを送信し、ＲＴＳフレームを受信した無線ノードＢは、それに対してＣＴＳ（clear to send：受信準備完了）フレームを返信する。無線ノードＣは無線ノードＢからの電波は届くのでＣＴＳフレームを検知することができる。従って、無線ノードＣは、ＲＴＳフレームを送信していないのにＣＴＳフレームを受信すれば、当該無線ノードＢが他の端末（無線ノードＣからは見えない無線ノードＡ）からデータを受信するものと判断することができ、当該ＣＴＳフレームの情報からデータ送信完了時間を計算し、それまでデータ送信を延期することでフレーム衝突を回避することができる。
【０００５】
しかしながら、実際には、ＣＳＭＡ−ＣＡおよびＲＴＳ／ＣＴＳ対策が設計どおりの機能を果たせないことが知られており、特にアドホックネットワークではＲＴＳ／ＣＴＳ方式を用いても隠れ端末問題を完全に解消することが困難である。このような隠れ端末問題を解消しようとする方法がいくつか提案がされている。たとえば特許文献１では、ＲＴＳ／ＣＴＳ方式を併用したランダムアクセス制御において、無線ノードがアクセス開始してから送信可能になるまでのフレーム間隔を優先順位ごとに異なるように設定し、優先順位の上下によるフレーム間隔の差をＲＴＳ送信からＣＴＳ受信までの所要時間以上に設定する。これによって、図１における無線ノードＣは、隠れ端末である無線ノードＡがＲＴＳ送信し、これに無線ノードＢがＣＴＳ送信で応答したことを知ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−０４１６２７号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】IEEE STD 802.11-2007 (Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１のように優先順位によりフレーム間隔に差を持たせる方法ではデータの送信効率の低下を避けることができない。周知のように、ランダム待ち時間は、０とＣＷ(Contention Window)と呼ばれる変数値との間でランダムに選択された数と単位時間との乗算により求められる。ただし、このＣＷは２つの固定値（最小ＣＷｍｉｎと最大ＣＷｍａｘ）の間の数値である。具体的には、図２に示すように、ＣＷ値は、送信するフレーム毎に決められ、初期値はＣＷｍｉｎであり、データフレームが正常に届かずＡＣＫ待ちでタイムアウトが発生する毎に直前のＣＷ値が２倍される。ただし、ＣＷ値は最大ＣＷｍａｘを超えない（非特許文献１の「9.2.4 Random backoff time」の項を参照）。このようにＣＷ値に上限値（ＣＷｍａｘ）があるので、一度、隠れ端末問題が発生すると、どちらかの送信無線ノードが再送をあきらめるまでフレームの衝突を繰り返す可能性が高い。
【０００９】
周知のように、ランダム待ち時間は、０とＣＷ(Contention Window)と呼ばれる変数値との間でランダムに選択された数と単位時間との乗算により求められる。ただし、このＣＷは２つの固定値（最小ＣＷｍｉｎと最大ＣＷｍａｘ）の間の数値である。具体的には、図２に示すように、ＣＷ値は、送信するフレーム毎に決められ、初期値はＣＷｍｉｎであり、データフレームが正常に届かずＡＣＫ待ちでタイムアウトが発生する毎に直前のＣＷ値が２倍される。ただし、ＣＷ値は最大ＣＷｍａｘを超えない（非特許文献１の「9.2.4 Random backoff time」の項を参照）。このようにＣＷ値に上限値（ＣＷｍａｘ）があるので、一度、隠れ端末問題が発生すると、どちらかの送信無線ノードが再送をあきらめるまでフレームの衝突を繰り返す可能性が高い。
【００１０】
特にアドホックネットワークでは、広い範囲に配置されている多くの無線ノードが同一の周波数、電波形式で自律分散的に通信を行うので、アドホックネットワークでＴＣＰプロトコルを使用する場合にスループットの低下が大きい。ＴＣＰプロトコルを使用する場合、ＤＡＴＡパケットに対して送達確認のＡＣＫパケットが返送されるが、アドホックネットワークでＡＣＫパケットを中継転送する経路はＤＡＴＡパケットを中継転送するのと同じ経路の反対方向になるのが一般的である。従って、ＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームとＡＣＫパケットを運ぶデータフレームが同じ経路を反対方向に進むのでぶつかり合う場合が多くなり、このために隠れ端末問題が発生しやすくなる。また、ＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームとＡＣＫパケットを運ぶデータフレームが反対方向に進み、この２つのフレーム間で隠れ端末問題が発生すると、ＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームまたはＡＣＫパケットを運ぶデータフレームのどちらかが廃棄されＤＡＴＡパケットまたはＡＣＫパケットのどちらかが紛失する。ＴＣＰプロトコルはＤＡＴＡパケットの紛失率が高くなると、ＤＡＴＡパケットの再送とＡＣＫパケット待ちのタイムアウトを繰り返すのでスループットが著しく低下する。この現象を図３を用いて具体的に説明する。
図３に示すように５個の無線ノードＡ−Ｅが一直線に隣接ノードとの距離が無線方式上の最大到達距離よりも少し短い距離だけ離れて配置されているアドホックネットワークを考える。
いま無線ノードＡから無線ノードＥにＴＣＰプロトコルを使用して大量のデータを転送しているとする。無線ノードＡから無線ノードＢへ送るＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームと無線ノードＥから無線ノードＤへ送るＡＣＫパケットを運ぶデータフレームがほぼ同時に送信されようとしているものとする。このようなタイミングでＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームとＡＣＫパケットを運ぶデータフレームを送ろうとすることはよく発生する事象である。
無線ノードＡからのＲＴＳフレームおよび無線ノードＢからのＣＴＳフレ−ムは距離の関係から無線ノードＤでは正常に受信できない。続いて、無線ノードＡから無線ノードＢあてのＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームの送信が開始されるが、これも無線ノードＤは正常に受信できない。同様にＲＴＳ−ＣＴＳ手順を行った後に、無線ノードＥから無線ノードＤへのＡＣＫパケットを運ぶデータフレームの転送も開始される。
ここで、電波の強さが距離の２乗に反比例するとすれば、無線ノードＤでは無線ノードＥから受信中のＡＣＫパケットを運ぶデータフレームに対して、無線ノードＡから無線ノードＢあてのＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームが、強さが１／９の雑音として届く。この雑音の強さは、受信中のＡＣＫパケットを運ぶデータフレームに対してビット誤りを引き起こすのに十分な強さである。ＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームとＡＣＫパケットを運ぶデータフレームのフレーム長はＲＴＳフレームやＣＴＳフレームのフレーム長に比べて大きいので、ＲＴＳフレームやＣＴＳフレームは正常に届き、次にＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームあるいはＡＣＫパケットを運ぶデータフレームを送り始めるとビットエラーが発生して正常に届かない事象が発生する確率は高くなる。
以上の例から、無線ノードＡから無線ノードＢあてのＤＡＴＡパケットを運ぶデータフレームと無線ノードＥから無線ノードＤへのＡＣＫパケットを運ぶデータフレームは互いに隠れ端末問題を引き起こし、しかもＲＴＳ−ＣＴＳ手順でも防げない事がわかる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、隠れ端末問題によるデータフレーム衝突の繰り返しを回避してスループット低下を軽減することができる新たな通信制御方法およびそれを用いた無線ノードを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による無線ノードは、最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードであって、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定する判定手段と、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による通信制御方法は、最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードの通信制御方法であって、判定手段が隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定し、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、制御手段が、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、隠れ端末問題によるデータフレーム衝突の繰り返しを回避してスループット低下を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】隠れ端末問題を説明するためのアドホックネットワークの一例を示す端末配置図である。
【図２】規定ＣＷ値の変化を示すグラフである。
【図３】隠れ端末問題を説明するためのアドホックネットワークの他の例を示す端末配置図である。
【図４】本発明の一実施形態による通信制御方法におけるランダム待ち時間の決定手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態によるＣＷ値の変化の一例を示すグラフである。
【図６】本実施形態による通信制御方法を適用したアドホックネットワークにおける周囲の無線ノード数が多い環境での各無線ノードの状態遷移とデータフレーム転送成功率の変化との関係を説明するための状態遷移図である。
【図７】本発明の第１実施例による無線ノードの内部構成を示すブロック図である。
【図８】第１実施例において使用される変数および定数を格納した記憶部の模式図である。
【図９】第１実施例による通信制御方法におけるデータフレーム送信完了処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２実施例による通信制御方法におけるデータフレーム送信完了処理を示すフローチャートである。
【図１１】第２実施例によるＣＷ値の変化の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によれば、ローカル無線ネットワークを構成する無線通信端末（以下、無線ノードという。）が隠れ端末問題が発生しやすい環境にある場合、正常送信ができなかった時のランダム待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限値を当該システムで規定されている最大長フレームの転送に必要な時間（以下、最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘという）より十分大きな値に設定する。このような制御により、データフレームが衝突を繰り返す可能性を低減させることができ、ネットワークのスループットの低下を抑制することが可能である。以下、本発明の一実施形態および一実施例について詳細に説明する。
【００１７】
１．一実施形態
無線ノードが図１に示すようなローカル無線ネットワーク、特にアドホックネットワークを構成する場合、上述したように隠れ端末問題が生じやすくなる。隠れ端末問題の発生はデータフレーム衝突が頻発しているか否かにより判断することができるので、送信成功率をモニタすることで判定可能である。
【００１８】
図４に示すように、隠れ端末問題の発生を検知すると（ステップ１１のＹＥＳ）、無線ノードはランダム待ち時間（あるいはデータフレームが正常に送れなかった時に次の再送のためのキャリアセンスを開始するまでの時間）を設定可能な範囲（以下、再送間隔設定可能範囲という。）を変更し、その上限を方式上の最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘより十分大きな値に設定する（ステップ１３）。隠れ端末問題の発生が検知されなければ（ステップ１１のＮＯ）、ランダム待ち時間を選択するランダム選択範囲を設定可能な再送間隔設定可能範囲はシステムに予め設定された通常の上限値および下限値に設定される。こうして設定された再送間隔設定可能範囲内のランダム選択範囲内でランダム待ち時間が決定される（ステップ１４）。
【００１９】
上述したように、ランダム待ち時間は０とＣＷ(Contention Window)値との間でランダムに選択された数と単位時間との乗算により求められるので、以下、再送間隔設定可能範囲内のランダム選択範囲を［０，ＣＷ］におけるＣＷ値の設定問題として説明する。
【００２０】
図５に示すように、通常時のＣＷ値はｎ−ＣＷｍｉｎとｎ−ＣＷｍａｘとの間の数値となり、送信に成功しない限り初期値ｎ−ＣＷｍｉｎからリトライする毎にＣＷ値が２倍される。ここでは、リトライアウトを連続して一定回数以上繰り返すことで、隠れ端末問題が発生した（あるいは発生しやすい環境）と判断されるものとする。
【００２１】
具体的には、図５に示すように、隠れ端末問題発生と判断した時点から、ＣＷ値の上限を最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘより十分長い時間に対応するｈ−ＣＷｍａｘに、下限をｎ−ＣＷｍａｘより大きいｈ−ＣＷｍｉｎに、それぞれ設定する。次のデータフレーム送信に当たってはＣＷ値はｈ−ＣＷｍｉｎから開始される。ここでは、リトライ無しで１度で送信が成功することが一定回数以上繰り返すことで、通常状態と判定しＣＷ値の上限および下限を規定のｎ−ＣＷｍａｘおよびｎ−ＣＷｍｉｎに戻すものとする。図５では１度めは送信に成功せず２度目に送信に成功している場合が連続しているので、隠れ端末問題が発生した（あるいは発生しやすい環境）と判断されつづけている。
上述の動作により、各無線ノードは、ＣＷの値が通常の範囲にある状態と、ＣＷの値が大きな値の範囲にある状態との２つの状態を持つ。それぞれの状態にある無線ノードが全無線ノードに占める割合が変わると、データフレーム送信から次のデータフレーム送信までの時間間隔（以下データフレーム送信間隔という）の全無線ノードの平均値が変わってくるのでデータフレーム衝突の発生頻度が変化する。
図６は周囲の無線ノード数が多い環境での各無線ノードの状態遷移とデータフレーム転送成功率（以下転送成功率）の変化との関係を図示したものである。各無線ノードは通信開始時はＣＷが「通常」の状態にある。多くの無線ノードがこの状態にあると平均のデータフレーム送信間隔が短いので、データフレーム衝突が多発し転送成功率が低くなる。このため、隠れ端末問題発生と判断する無線ノードが増え、ＣＷ範囲が大きい状態に遷移する無線ノードが増加する。
ＣＷ範囲が大きい状態の無線ノードが増加すると、全体の平均データフレーム送信間隔は増加するので、データフレーム衝突の発生が低下し転送成功率は高くなる。すると、隠れ端末問題は無くなったと判断する無線ノードが増える。最終的にはＣＷ範囲が普通である無線ノードの数とＣＷ範囲が大である無線ノードの数の比は安定することが期待される。この結果、全無線ノードの平均データフレーム送信間隔が大きくなるため、無線ノード全体のデータフレーム転送成功率は改善される。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、一度隠れ端末問題が発生しても、再送までの間隔の選択範囲を最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘより十分大きくすることによりデータフレーム衝突の繰り返しを有効に回避することができ、無線ＬＡＮ、特にアドホックネットワークでの隠れ端末問題によるスループットの低下、とくにＴＣＰプロトコルを使用する場合の大きなスループット低下を軽減することができる。すなわち、隠れ端末問題が多発する環境では、各無線ノードのデータフレーム送信間隔が増加してトラフィック量が削減されるので、隠れ端末問題の多発が防止される。さらに、データフレーム送信間隔増加に起因するスループットの低下よりも、データフレーム廃棄によるスループット低下の方が大きい場合が多いので、平均のスループットが向上する。特に、ＴＣＰプロトコルではデータフレーム廃棄によるＤＡＴＡパケット紛失率が高くなるとスループットが著しく低下するので、このようなプロトコルを使用した通信に本実施形態を適用することでスループットが著しく改善される。
【００２３】
２．第１実施例
２．１）無線ノード構成
図７に示すように、本実施例による無線ノード１００は無線送受信部１０１、通信制御部１０２、ＣＰＵ等のプログラム制御プロセッサ１０３、記憶部１０４、その他図示していない操作部や表示部等を有する。無線送受信部１０１は、通信制御部１０２の制御により他の無線ノードあるいはアクセスポイントとの無線通信を実行する。ここでは、アクセスポイントを介して他の無線ノードとの通信を行うインフラストラクチャモードと、アクセスポイントのような無線ノードを介さずに他の無線ノードと通信するアドホックモードとがあり、インフラストラクチャモード／アドホックモードのいずれのモードでも、送信データフレームの再送タイミングその他の規定は同じである。
【００２４】
プログラム制御プロセッサ１０３は、記憶部１０４に格納されたデータ等を利用して、無線送受信部１０１および通信制御部１０２の動作を制御し、図４〜図６で説明したように、隠れ端末問題の発生を検知すると再送間隔設定可能範囲を方式上の最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘより十分大きな値を上限値とする範囲に変更する。
【００２５】
図８に示すように、記憶部１０４には、本実施例による通信制御で使用する変数および係数、プログラム制御プロセッサ１０３で実行されるプログラム等が記憶されている。本実施例による通信制御で使用する変数および係数は以下の通りである：隠れ端末の有無（判定結果）を示す状態変数Ｓｎ／ｈ（＝０あるいは１）；平均送信成功率Ｒａｔｓ；現送信成功率Ｒｐｔｓ；成功率通常復帰閾値ＴＨｎ；成功率隠れ端末閾値ＴＨｈ；通常最小ＣＷ値ｎ−ＣＷｍｉｎ；通常最大ＣＷ値ｎ−ＣＷｍａｘ；隠れ端末最小ＣＷ値ｈ−ＣＷｍｉｎ；隠れ端末最大ＣＷ値ｈ−ＣＷｍａｘ；および平滑係数α。以下、本実施例の動作を詳述する。
【００２６】
２．２）動作
図９において、データフレーム送信完了処理を実行するプログラム制御プロセッサ１０３は、隠れ端末の有無を示す状態変数Ｓｎ／ｈの初期値を”１”（通常状態）とし、平均送信成功率Ｒａｔｓの初期値を”１”（１００％）とする。
【００２７】
続いて、データフレーム送信完了の通知に伴う正常終了か異常終了かの情報を判定し（ステップ２０１）、正常終了の場合は現送信成功率Ｒｐｔｓに値”１”を代入し（ステップ２０２）、正常終了でない場合は現送信成功率Ｒｐｔｓに値”０”を代入する（ステップ２０３）。
【００２８】
次に、プログラム制御プロセッサ１０３は、現送信成功率Ｒｐｔｓと平均送信成功率Ｒａｔｓとの指数平滑平均を平滑係数αを用いて計算し、計算結果を平均送信成功率Ｒａｔｓに代入することで平均送信成功率Ｒａｔｓを更新する（ステップ２０４）。すなわち次式（１）により平均送信成功率Ｒａｔｓを更新する：
Ｒats＝αＲpts+(1-α)Ｒats  ・・・  式（１）。
【００２９】
なお、指数平滑平均でなく、単純移動平均あるいは加重移動平均などの平滑化手法を使用してもよい。
【００３０】
次に、プログラム制御プロセッサ１０３は、隠れ端末の有無を示す状態変数Ｓｎ／ｈの値（０／１）と、平均送信成功率Ｒａｔｓと成功率隠れ端末閾値ＴＨｈおよび成功率通常復帰閾値ＴＨｎとの大小関係とを調べることで、隠れ端末問題が発生しているか（あるいは発生しやすい環境であるか）を判定する（ステップ２０５、２０６）。まず、状態変数Ｓｎ／ｈ＝１かつ平均送信成功率Ｒａｔｓが成功率隠れ端末閾値ＴＨｈより小さいかどうかを判定する（ステップ２０５）。
【００３１】
Ｓｎ／ｈ＝１かつＲａｔｓ＜ＴＨｈであれば（ステップ２０５のＹＥＳ）、隠れ端末問題発生あるいは発生しやすい環境であると判断し、状態変数Ｓｎ／ｈを隠れ端末状態”０”に遷移させ、再送間隔設定可能範囲の下限ＣＷｍｉｎおよび上限ＣＷｍａｘを隠れ端末最小ＣＷ値ｈ−ＣＷｍｉｎおよび隠れ端末最大ＣＷ値ｈ−ＣＷｍａｘにそれぞれ代入する（ステップ２０７）。
【００３２】
Ｓｎ／ｈ＝１かつＲａｔｓ＜ＴＨｈでなければ（ステップ２０５のＮＯ）、続いて、状態変数Ｓｎ／ｈ＝０かつ平均送信成功率Ｒａｔｓが成功率通常復帰閾値ＴＨｎより大きいかどうかを判定する（ステップ２０６）。Ｓｎ／ｈ＝０かつＲａｔｓ＞ＴＨｎであれば（ステップ２０６のＹＥＳ）、通常状態である判定し、状態変数Ｓｎ／ｈを通常状態”１”に遷移させ、再送間隔設定可能範囲の下限ＣＷｍｉｎおよび上限ＣＷｍａｘを通常最小ＣＷ値ｎ−ＣＷｍｉｎおよび通常最大ＣＷ値ｎ−ＣＷｍａｘにそれぞれ代入する（ステップ２０８）。なお、Ｓｎ／ｈ＝０かつＲａｔｓ＞ＴＨｎでなければ（ステップ２０６のＮＯ）、現在の状態変数Ｓｎ／ｈ、再送間隔設定可能範囲の下限ＣＷｍｉｎおよび上限ＣＷｍａｘを変更しない。
【００３３】
このように再送間隔設定可能範囲の下限ＣＷｍｉｎおよび上限ＣＷｍａｘが設定されると、その範囲内で送信が異常終了する毎にＣＷ値が増大するランダム選択範囲［０，ＣＷ］からランダム待ち時間が決定される（ステップ２０９）。
２．３）効果
上述した本発明の第１実施例によれば、隠れ端末問題が発生しても、再送までの間隔の選択範囲を最大フレーム転送時間Ｔｆｍａｘより十分大きくすることによりフレーム衝突の繰り返しを有効に回避することができ、無線ＬＡＮ、特にアドホックネットワークでの隠れ端末問題によるスループットの低下、とくにＴＣＰプロトコルを使用する場合の大きなスループット低下を軽減することができる。すなわち、隠れ端末問題が多発する環境では、各無線ノードのデータフレーム送信間隔が増加してトラフィック量が削減されるので、隠れ端末問題の多発が防止される。さらに、データフレーム送信間隔増加に起因するスループットの低下よりも、データフレーム廃棄によるスループット低下の方が大きい場合が多いので、平均のスループットが向上する。特に、ＴＣＰプロトコルではデータフレーム廃棄によるＤＡＴＡパケット紛失率が高くなるとスループットが著しく低下するので、このようなプロトコルを使用した通信に本実施例を適用することでスループットが著しく改善される。
【００３４】
３．第２実施例
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるかどうかを判定する手段として、ＣＷ値そのものを使用することも可能である。図２において述べたように、従来方式では新たなデータフレームを送信するときにＣＷ値をＣＷｍｉｎで初期設定していたが、本発明の第２実施例ではこの処理を実行せずに、ＣＷ値は前回データフレームを送信したときの最終設定値を引き継ぐ。以下、本発明の他の実施例よる通信制御方法におけるＣＷ値を用いた判定手段について説明する。
【００３５】
図１０において、フレーム送信完了処理を実行するプログラム制御プロセッサ１０３は、ＣＷｄｅｃを１より小さい正の数値に、ＣＷｉｎｃを１より大きい数値に設定し、変数ＣＷｍｉｎを通常最小ＣＷ値ｎ−ＣＷｍｉｎに、変数ＣＷｍａｘを隠れ端末最大ＣＷ値ｈ−ＣＷｍａｘに初期設定する。
【００３６】
プログラム制御プロセッサ１０３は、データフレームの送信が完了した時点で、正常終了したのか、異常終了すなわちリトライアウトしデータフレームの送信を中止したのかを判定し（ステップ３０１）、正常終了した場合はＣＷ値をＣＷｄｅｃ（＜１）倍してＣＷ値を下方に変更し（ステップ３０２）、異常終了の場合はＣＷ地をＣＷｉｎｃ（＞１)倍してＣＷ値を上方に変更する（ステップ３０３）。
【００３７】
次に、変更されたＣＷ値が範囲外の値になったときは範囲内に戻す。まず、変更されたＣＷ値がＣＷｍｉｎより小さいか判定し（ステップ３０４）、ＣＷ＜ＣＷｍｉｎであれば（ステップ３０４のＹＥＳ）、ＣＷ値をＣＷｍｉｎに戻す（ステップ３０５）。
【００３８】
更に、変更されたＣＷ値がＣＷｍａｘより大きいか判定し（ステップ３０６）、ＣＷ＞ＣＷｍａｘであれば（ステップ３０６のＹＥＳ）、ＣＷ値をＣＷｍａｘに戻す（ステップ３０７）。
【００３９】
図１１に示すように、本発明の第２実施例によれば、データフレーム送信が成功するＣＷの最適値は大きいとする。最初のデータフレームはリトライアウトで廃棄されるが、以降の送信フレームはＣＷの値が最適値の前後で変化するので、少ないリトライ回数でデータフレームの送信が成功する。図２に示す従来方式ではＣＷ値がデータフレーム毎に初期値から増加を開始するので、全てのデータフレームはＣＷの値が最適値に達しないうちにリトライアウトにより廃棄される。このため、データフレームの転送成功率は著しく低下する。
【００４０】
本発明の第２実施例によるデータフレーム送信開始時のＣＷ値の設定処理の結果は、次の処理、すなわち、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲の上限を通常の場合も隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合も共に十分大きな値に設定し、ランダム設定範囲の下限をデータフレームが正常に送れたときに減少させ、データフレーム正常に送れなかったときに増加させる処理、を行ったときの結果と同じである。
【００４１】
なお、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるかどうかを判定する手段としては、上述した平均送信成功率やＣＷ値ではなく、無線ＬＡＮの構成形態がアドホックモードかインフラストラクチャモードかにより判定することも可能である。上述したように、アドホックモードでの通信は、アドホックネットワークで使われることが多いので隠れ端末問題が発生しやすい使用条件であると判定する。
【００４２】
４．付記
上述した実施形態の一部あるいは全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
（付記１）
最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードであって、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定する判定手段と、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する制御手段と、
を有することを特徴とする無線ノード。
【００４４】
（付記２）
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲を変更し、その下限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定することを特徴とする付記１に記載の無線ノード。
【００４５】
（付記３）
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲の下限をデータフレームが正常に送れたときに減少させ、正常に送れなかったときに増加させる、ことを特徴とする付記１に記載の無線ノード。
【００４６】
（付記４）
前記判定手段は、平均送信成功率が所定閾値を下回ったときに隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする付記１または２に記載の無線ノード。
【００４７】
（付記５）
前記判定手段は、データフレーム送信の不成功を一定回数以上連続して繰り返すことで、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする付記１または２に記載の無線ノード。
【００４８】
（付記６）
最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードの通信制御方法であって、
判定手段が隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定し、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、制御手段が、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する、
ことを特徴とする通信制御方法。
【００４９】
（付記７）
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲を変更し、その下限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定することを特徴とする付記６に記載の通信制御方法。
【００５０】
（付記８）
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲の下限をデータフレームが正常に送れたときに減少させ、正常に送れなかったときに増加させる、ことを特徴とする付記６に記載の通信制御方法。
【００５１】
（付記９）
前記判定手段は、平均送信成功率が所定閾値を下回ったときに隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする付記６または７に記載の通信制御方法。
【００５２】
（付記１０）
前記判定手段は、データフレーム送信の不成功を一定回数以上連続して繰り返すことで、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする付記６または７に記載の通信制御方法。
【００５３】
（付記１１）
最長データフレーム転送に要する時間（以下、最大フレーム転送時間という。）が予め定められた通信システムにおいて他の無線ノードと無線通信可能な無線ノードのプログラム制御プロセッサを機能させるためのプログラムであって、
判定手段が隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であるか否かを判定し、
隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定された場合、制御手段が、正常通信できなかった時の待ち時間をランダムに設定可能なランダム設定範囲を変更し、その上限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定する、
ように前記プログラム制御プロセッサを機能させることを特徴とするプログラム。
【００５４】
（付記１２）
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲を変更し、その下限を前記最大フレーム転送時間より長い時間に設定することを特徴とする付記１１に記載のプログラム。
【００５５】
（付記１３）
前記制御手段は、前記ランダム設定範囲の下限をデータフレームが正常に送れたときに減少させ、正常に送れなかったときに増加させる、ことを特徴とする付記１１に記載のプログラム。
【００５６】
（付記１４）
前記判定手段は、平均送信成功率が所定閾値を下回ったときに隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする付記１１または１２に記載のプログラム。
【００５７】
（付記１５）
前記判定手段は、データフレーム送信の不成功を一定回数以上連続して繰り返すことで、隠れ端末問題が発生しやすい環境あるいは使用条件であると判定する、ことを特徴とする付記１１または１２に記載のプログラム。
【００５８】
（付記１６）
付記１−５のいずれか１つに記載の無線ノードにより構成されたローカル無線ネットワーク。
【００５９】
（付記１７）
付記１−５のいずれか１つに記載の無線ノードにより構成されたアドホックネットワーク。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、アドホックネットワークやセンサーネットワークなど、多数の無線ノードが同一の周波数帯および無線方式を使用して通信するネットワークに適用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１００  無線ノード
１０１  無線送受信部
１０２  通信制御部
１０３  プログラム制御プロセッサ
１０４  記憶部
Ｓｎ／ｈ  隠れ端末の有無（判定結果）を示す状態変数
Ｒａｔｓ  平均送信成功率
Ｒｐｔｓ  現送信成功率
ＴＨｎ  成功率通常復帰閾値
ＴＨｈ  成功率隠れ端末閾値
ｎ−ＣＷｍｉｎ  通常最小ＣＷ値
ｎ−ＣＷｍａｘ  通常最大ＣＷ値
ｈ−ＣＷｍｉｎ  隠れ端末最小ＣＷ値
ｈ−ＣＷｍａｘ  隠れ端末最大ＣＷ値
α  平滑係数
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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