JP2006108789A - アクセスポイント装置および無線ｌａｎシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線ＬＡＮシステムにおいて、無線ＬＡＮ端末に対するＱｏＳの制御を適切に行うことを可能とする。
【解決手段】 無線ＬＡＮシステムに具備され、無線ＬＡＮ端末と無線区間の通信を行うアクセスポイント装置において、無線ＬＡＮ端末から受信した通信品質に係る要求に基づいて無線区間への無線ＬＡＮ端末からの送信許容時間をスケジューリングする上りスケジュール部２２と、スケジューリング情報を記憶するスケジュール記憶部２４と、スケジュール記憶部２４に記憶されているスケジューリング情報に従って無線区間への無線ＬＡＮ端末からのアクセスを制御するアクセス許可部２６とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、無線ＬＡＮ（Local Area Network）システムに備わるアクセスポイント装置および無線ＬＡＮシステムに関する。

従来、第３世代の移動通信システムでは、パケット交換ドメインのＵＭＴＳベアラに関する通信品質（ＱｏＳ）の属性が定義されており、ＱｏＳクラスと各クラスのＱｏＳ属性値の範囲が“３ＧＰＰ ＴＳ２３．１０７”に規定されている。ＵＭＴＳベアラでは次の４種類のＱｏＳクラスが定義されており、トラヒッククラスと呼ばれている。
（１）会話型クラス（Conversational Class）
（２）ストリーミング・クラス（Streaming Class）
（３）インタラクティブ・クラス（Interactive Class）
（４）バックグラウンド・クラス（Background Class）

会話型クラスは、音声電話やテレビ電話などのアプリケーションを対象としている。ストリーミング・クラスは、ストリーミング・ビデオなどのアプリケーションを対象としている。インタラクティブ・クラスは、Ｗｅｂブラウジングやデータベース検索などのサーバとの通信のようなアプリケーションを対象としている。バックグラウンド・クラスは、バックグラウンドでのファイル転送やコンテンツのダウンロードなどのアプリケーションを対象としている。

一方、無線ＬＡＮシステムでは、ＱｏＳ制御技術として、ＩＥＥＥで検討されているＥＤＣＡ（Enhanced Distributed Channel Access）方式と、ＨＣＣＡ（HCF Control Channel Access）方式（例えば非特許文献１）とが知られている。
IEEE P802.11e/D6.0，"Draft Amendment to STANDARD FOR Telecommunications and Information Exchange Between Systems - LAN/MAN Specific Requirements - Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and physical layer (PHY) specifications:Medium Access Control (MAC) Enhancements for Quality of Service (QoS)"，IEEE ，November 2003

しかし、上述した無線ＬＡＮシステムに係るＱｏＳ制御技術のうち、ＨＣＣＡ方式では、具体的なＱｏＳクラスの規定が成されていないと共に、無線ＬＡＮ端末に対するＱｏＳの制御方式についても定まっていない。このため、無線ＬＡＮシステムと第３世代の移動通信システムとが相互接続したとしても、無線ＬＡＮシステムでは第３世代の移動通信システのＱｏＳクラスに対応した制御を行うことができないので、エンドツーエンドのＱｏＳを十分に保証することができない。このため、第３世代の移動通信システムから無線ＬＡＮシステムへのハンドオフ時やその逆の無線ＬＡＮシステムから無線ＬＡＮシステムへのハンドオフ時において、シームレスな切替えを行うことが困難となる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、無線ＬＡＮシステムにおいて、無線ＬＡＮ端末に対するＱｏＳの制御を適切に行うことが可能なアクセスポイント装置および無線ＬＡＮシステムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るアクセスポイント装置は、無線ＬＡＮシステムに具備され、無線ＬＡＮ端末と無線区間の通信を行うアクセスポイント装置において、前記無線ＬＡＮ端末から受信した通信品質に係る要求に基づいて前記無線区間への前記無線ＬＡＮ端末からの送信許容時間をスケジューリングするスケジューリング手段と、前記スケジューリングされたスケジューリング情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されているスケジューリング情報に従って前記無線区間への前記無線ＬＡＮ端末からのアクセスを制御するアクセス許可手段と、前記無線ＬＡＮ端末から該当する前記送信許容時間内に送信された送信データ及び送信許容時間の要求を受信する受信手段とを備え、前記スケジューリング手段は、前記受信手段により受信された送信許容時間の要求に基づき、当該要求に応じた前記送信許容時間の再スケジューリングを行い、前記記憶手段に記憶されているスケジューリング情報を更新することを特徴とする。

本発明に係るアクセスポイント装置においては、前記スケジューリング手段は、前記無線ＬＡＮ端末に係るトラヒックの優先度に応じて前記送信許容時間の比率を変更することを特徴とする。

本発明に係るアクセスポイント装置においては、前記スケジューリング手段は、前記送信許容時間の割当単位時間を固定長とすることを特徴とする。

本発明に係る無線ＬＡＮシステムは、請求項１から３のいずれかの項に記載のアクセスポイント装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、無線ＬＡＮシステムにおいて、無線ＬＡＮ端末に対するＱｏＳの制御を適切に行うことができる。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮシステム１の構成を示すブロック図である。図１において、無線ＬＡＮシステム１は、アクセスポイント装置（ＱＡＰ；QoS Access Point）１１および無線ＬＡＮ端末（ＱＳＴＡ；QoS STAtion）１２を有する。ＱＡＰ１１およびＱＳＴＡ１２は、ＨＣＣＡ方式の装置である。

ＱＡＰ１１とＱＳＴＡ１２間は、無線区間の通信が行われる。この無線区間では、電界強度に応じて、伝送するデータの速度が変化する。

ＱＡＰ１１は、各ＱＳＴＡ１２に割当てる送信時間を一括管理するＨＣ（Hybrid Coordinator）機能を有する。

ＱＳＴＡ１２は、送信したいデータごとに要求される無線区間の伝送条件に係るパラメータ群をＱＡＰ１１に送信し、送信許容時間の割当てをＱＡＰ１１に対して要求する。図２は、無線区間の伝送条件に係るパラメータ群の例を示す説明図である。図２には、ＴＳＰＥＣ（Traffic SPECification）と呼ばれるパラメータの代表的なものを示している。ＴＳＰＥＣパラメータにより、送信データの性質や送信データに要求される伝送条件が定量的に表される。ＴＳＰＥＣパラメータは、ＱＳＴＡ１２に具備されるアプリケーションによって各パラメータ値が指定、変更される。

ＱＡＰ１１は、ＱＳＴＡ１２から受信したＴＳＰＥＣパラメータに基づいて送信許容時間割当要求の内容を認識し、当該要求を受け付けるか否かを判断する。そして、送信許容時間割当要求を受け付けた場合、ＴＳＰＥＣパラメータに基づく要求内容に従って当該ＱＳＴＡ１２に対する送信許容時間をスケジューリングする。そして、このスケジューリングに従って“QoS CF-Poll”と呼ばれるフレーム（図１参照）をＱＳＴＡ１２に送信することにより、ＱＳＴＡ１２に対して送信権（ＴＸＯＰ）を付与する。

“QoS CF-Poll”フレーム内には、送信許容時間が記載される。ＱＳＴＡ１２は、“QoS CF-Poll”フレームを受信すると、この受信時点から当該送信許容時間内においてデータを送信することができる。また、ＱＳＴＡ１２は、次に付与して欲しいＴＸＯＰの送信許容時間の要求をＱＡＰ１１に対してフィードバックすることができる。ＱＡＰ１１は、そのフィードバックされた要求に基づき、当該ＱＳＴＡ１２に与える送信許容時間を調整する。なお、ＱＳＴＡ１２は、自己に与えられた送信許容時間が長すぎて時間が余る場合には、ＱＡＰ１１に対して余剰時間の返却を通知する。ＱＡＰ１１は、その余剰時間の返却通知に基づき、当該ＱＳＴＡ１２に与える送信許容時間を調整する。

図１において、ＱＳＴＡ（Ａ）１２は、ＱＡＰ１１へ向けてのアップリンクの通信を行っている。ＱＳＴＡ（Ａ）１２は、ＱＡＰ１１から“QoS CF-Poll”フレームを受信する度に、アップリンクのデータ（steam a）を送信することができる。また、ＱＳＴＡ（Ａ）１２は、次に付与して欲しいＴＸＯＰの送信許容時間の情報を、送信するデータフレーム内に付加することができる。一方、ＱＳＴＡ（Ｂ）１２は、ＱＡＰ１１からのダウンリンクの通信を行っている。ＱＳＴＡ（Ｂ）１２は、ダウンリンクのデータ（steam ｂ）をＱＡＰ１１から受信する。なお、一台のＱＳＴＡ１２が双方向（アップリンク及びダウンリンク）の通信を行ってもよい。

ＱＡＰ１１は、複数のＱＳＴＡ１２によるアップリンクの送信許容時間を各ＱＳＴＡ１２からの要求に基づいてスケジューリングする。このスケジューリングでは、ＱＡＰ１１はポーリングリストを作成し管理する。ポーリングリストは、所定周期内のＱＳＴＡ１２に対する時間割りを示すものであり、“この時間はこのＱＳＴＡ１２に対して割当てる”ことを示す情報を有する。

そして、ＱＡＰ１１は、ポーリングリストに従って順番に“QoS CF-Poll”フレームを該当するＱＳＴＡ１２に送信することにより、各ＱＳＴＡ１２に対してＴＸＯＰを付与する。ＱＳＴＡ１２は、“QoS CF-Poll”フレームによりＴＸＯＰが付与されたときにパケットを送信し、ＴＸＯＰが付与されなかったときはパケットを送信しない。ＱＡＰ１１は、ポーリングリストの終端まで実行したとき、或いは予め定められた最大継続時間が経過するまでポーリングリストを繰り返し実行する。この最大継続時間は、例えばビーコン周期未満である。ビーコン周期とは、ＱＡＰ１１とＱＳＴＡ１２との間のタイミング制御を行う単位時間である。
上記したスケジューリング及びポーリングはＱＡＰ１１のＨＣ機能により実現される。

次に、上記したＱＡＰ１１が有するＨＣ機能について詳細に説明する。
図３は、ＱＡＰ１１が有するＨＣ機能を実現する構成を示すブロック図である。
図３において、送信割当要求受付部２１は、ＱＳＴＡ１２から受信したＴＳＰＥＣパラメータに基づいて送信許容時間割当要求の内容を認識し、当該要求を受け付けるか否かを判断する。この判断は、上りスケジュール部２２から連絡されるＣＩ（Conversation Interval）ごとの無線回線の使用状況（空き）に基づいて行う。この判断の結果、送信許容時間割当要求を受け付けた場合、送信割当要求受付部２１は、上りスケジュール部２２に対して、ＱＳＴＡ１２から受信したＴＳＰＥＣパラメータに基づく当該ＱＳＴＡ１２に対する送信許容時間のスケジューリングを要求する。

ＣＩ発生部２３は、ＣＩを示す周期信号を発生し、該周期信号を上りスケジュール部２２に出力する。図４に示されるように、ＣＩは、ビーコン周期をさらに細かい周期に分割したものである。

上りスケジュール部２２は、ＣＩ内の時間をスケジューリングしたポーリングリストを作成する。上りスケジュール部２２は、送信割当要求受付部２１から要求された内容に基づき、当該ＱＳＴＡ１２に対する送信許容時間をＣＩ内の時間の中から割当てることによりスケジューリングする。そして、このスケジューリングした情報（スケジューリング情報）をポーリングリストに記載し、該ポーリングリストをスケジュール記憶部２４に記憶させる。

なお、本実施形態では、ＱＳＴＡ１２に係るトラヒックを高優先度のトラヒックと低優先度のトラヒックとに分類する。高優先度トラヒックには、例えば、第３世代の移動通信システムに係るＱｏＳクラスのうち、会話型クラス（Conversational Class）及びストリーミング・クラス（Streaming Class）を含める。低優先度トラヒックには、例えば、第３世代の移動通信システムに係るＱｏＳクラスのうち、インタラクティブ・クラス（Interactive Class）及びバックグラウンド・クラス（Background Class）を含める。

そして、ＣＩを高優先度トラヒック用の区間と、低優先度トラヒック用の区間とに分割する（図４参照）。この区間の区切りは動的に変更可能とする。例えば、優先度の高いリアルタイムトラヒックの通信を行うＱＳＴＡ１２が多い場合は、高優先度トラヒック用の区間を長く取り、一方、該ＱＳＴＡ１２が少ない場合は、高優先度トラヒック用の区間を短くする。

また、ＣＩは、音声通信や、ストリーミング通信などのリアルタイムトラヒックを周期的に処理できる周期とすることが好ましい。具体的には、最優先のＱｏＳクラス（例えば会話型クラス（Conversational Class））の固定レートのメディアのパケット発生間隔に基づいた間隔にすればよい。

また、ＣＩ内のスケジューリングにおいては、図４に示されるように、固定した時間長を割当単位時間とすることが好ましい。この割当単位時間は、ＣＩをさらに細分化したものとする。これにより、音声トラヒックのように短い周期で小さなパケットが発生するリアルタイムトラヒックに対して、柔軟に対応することができる。また、割当単位時間を固定長とすることにより、スケジューリング処理が単純化されるので、ハードウェアにより構成することが容易となり、処理の高速化を図ることができる。なお、割当単位時間は可変長としてもよい。

図３に戻り、アクセス許可部２６は、スケジュール記憶部２４に記憶されているポーリングリストに従って、順番に“QoS CF-Poll”フレームを該当するＱＳＴＡ１２（図３ではユーザＡ，Ｂ，Ｃ）に送信する。“QoS CF-Poll”フレームを受信したＱＳＴＡ１２（図３ではユーザＡ，Ｂ，Ｃ）は、許可された送信許容時間内にパケットを送信する。

データ受信部２５は、各ＱＳＴＡ１２（図３ではユーザＡ，Ｂ，Ｃ）から送信されたパケットを受信する。また、該パケット受信時に、次に付与して欲しいＴＸＯＰの送信許容時間の要求を受信した場合は、該要求を上りスケジュール部２２に通知する（ＣＩごとのＱｏＳ変更の通知）。この通知により、上りスケジュール部２２は、当該要求に応じた送信許容時間の再スケジューリングを行い、スケジュール記憶部２４に記憶されているポーリングリストを更新する。

上述したように本実施形態によれば、アクセスポイント装置（ＱＡＰ）が、無線ＬＡＮ端末（ＱＳＴＡ）から受信したＱｏＳクラスの要求に基づいて無線区間への無線ＬＡＮ端末からの送信許容時間をスケジューリングし、このスケジューリングに従って無線区間への無線ＬＡＮ端末からのアクセスを制御するので、無線ＬＡＮ端末に対するＱｏＳの制御を適切に行うことができる。

これにより、無線ＬＡＮシステムと第３世代の移動通信システムとが相互接続した場合、無線ＬＡＮシステムにおいて第３世代の移動通信システのＱｏＳクラスに対応した制御を行うことができ、エンドツーエンドのＱｏＳを十分に保証することが可能となる。この結果、第３世代の移動通信システムから無線ＬＡＮシステムへのハンドオフ時やその逆の無線ＬＡＮシステムから無線ＬＡＮシステムへのハンドオフ時において、シームレスな切替えを行うことが実現できるようになる。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態に係る無線ＬＡＮシステム１の構成を示すブロック図である。 無線区間の伝送条件に係るパラメータ群の例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るアクセスポイント装置（ＱＡＰ）１１が有するＨＣ機能を実現する構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る無線区間への無線ＬＡＮ端末（ＱＳＴＡ）の送信許容時間のスケジューリング方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１…無線ＬＡＮシステム、１１…アクセスポイント装置（ＱＡＰ）、１２…無線ＬＡＮ端末（ＱＳＴＡ）、２１…送信割当要求受付部、２２…上りスケジュール部、２３…ＣＩ発生部、２４…スケジュール記憶部、２５…データ受信部、２６…アクセス許可部。

Claims (4)

1. 無線ＬＡＮシステムに具備され、無線ＬＡＮ端末と無線区間の通信を行うアクセスポイント装置において、
   前記無線ＬＡＮ端末から受信した通信品質に係る要求に基づいて前記無線区間への前記無線ＬＡＮ端末からの送信許容時間をスケジューリングするスケジューリング手段と、
   前記スケジューリングされたスケジューリング情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されているスケジューリング情報に従って前記無線区間への前記無線ＬＡＮ端末からのアクセスを制御するアクセス許可手段と、
   前記無線ＬＡＮ端末から該当する前記送信許容時間内に送信された送信データ及び送信許容時間の要求を受信する受信手段とを備え、
   前記スケジューリング手段は、
   前記受信手段により受信された送信許容時間の要求に基づき、当該要求に応じた前記送信許容時間の再スケジューリングを行い、前記記憶手段に記憶されているスケジューリング情報を更新することを特徴とするアクセスポイント装置。
2. 前記スケジューリング手段は、前記無線ＬＡＮ端末に係るトラヒックの優先度に応じて前記送信許容時間の比率を変更することを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント装置。
3. 前記スケジューリング手段は、前記送信許容時間の割当単位時間を固定長とすることを特徴とする請求項１に記載のアクセスポイント装置。
4. 請求項１から３のいずれかの項に記載のアクセスポイント装置を有する無線ＬＡＮシステム。
   
   

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