JP4084086B2 - Random access communication method, wireless communication device, and wireless communication system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一つの通信チャンネルを複数の無線通信機器で共有して互いにデータ通信を行う際のランダムアクセス技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1に示すような複数の無線通信機器(端末1〜端末4)が存在する無線通信システム100においては、一つのチャンネルを多数の無線通信機器(以下、端末)が共有するので、通信チャンネルの効率的な利用が課題である。
【0003】
図8は一般的な端末のシステムモデルであり、上記図1の無線通信システム下では、各端末1〜4は、送信データ生成状態(THmode)31かランダムアクセス状態(RAmode)33のいずれかの状態にある。
【0004】
送信データ生成状態(THmode)31にある端末は、確率δで新規データを生成し、ランダムアクセス状態(RAmode)33にある端末は確率pでチャンネル(Channel)獲得動作を行い、チャンネル獲得成功、つまり、アクセスに成功するとデータを送信する。送信データはチャンネル獲得が成功するまで確率pで繰り返され、伝送に成功した端末は送信データ生成状態(THmode)31に戻り、次の新規データ生成を行う。
【0005】
例えば、ランダムアクセス状態における代表的なチャンネルアクセス方式として、アロハ方式やスロットアロハ方式等の種々の方式が提案されている。アロハ方式は図9に示すように各端末が非同期且つランダムにチャンネルをアクセスする方式であり、データの一部分が端末のデータ送信と重なると互いのデータ送信が干渉し、夫々のデータ伝送に影響を与える。このため、あまり通信効率があがらない方式である。
【0006】
これに対して、スロットアロハ方式は図5に示すように、データ長を固定し、各端末がこの長さを基本としたスロット単位に同期し、且つランダムにチャンネルをアクセスする方法であり、各端末からの送信がスロット単位に同期しているので、伝送データの部分的な衝突が無くなり、アロハ方式に比べチャンネル利用効率が改善される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ランダムアクセス方式では、チャンネルの競合・衝突を繰り返しながら通信を行う方式であるため、実際には乱数生成過程に依存した隔たりが通信遅延時間やチャンネル利用効率に影響を及ぼす可能性があるといった問題点があった。
【0008】
例えば、ある特定の端末が連続してデータ通信を行う可能性も十分考えられる。このように、特定の端末が連続したデータ伝送を行うと、そのために他の端末の通信が途絶え、通信での遅延時間の増大を招く可能性があり、また、特定の端末に通信権獲得の偏りが生じ、無線通信システム全体の運用に悪影響を及ぼす可能性がある。
【0009】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ランダムアクセス方式を基本とした通信システムにおいても通信の衝突を回避し、通信システムの通信遅延時間や通信チャンネルの利用効率の改善に資するランダムアクセス通信方式、無線通信機器及び無線通信システムの提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第1の発明のランダムアクセス通信方式は、一つの通信チャンネルを複数の無線通信機器で共有して互いにデータ通信を行う際のチャンネルアクセス方式であって、前記無線通信機器でデータ送信要求が生じた際には、一定時間データ送信を待機する工程と、前記待機時間経過後に、アトランダムに生成した確率でデータを送信する工程と、上記送信データが他の無線通信機器から送信されたデータと衝突した場合は、他の無線通信機器から送信されたデータとの衝突がなくなるまで前記待機時間の経過を待たず前記アトランダムに生成した確率でデータを送信する工程を繰り返す工程と、上記送信データが他の無線通信機器から送信されたデータと衝突なしに送信できた場合は、前記データ送信要求が生じた以後の工程を繰り返すようにしたこと、を特徴とする。
【0011】
また、第2の発明は、上記第1の発明のランダムアクセス通信方式による通信手順を実行する通信制御手段を備え、複数の無線通信機器との間で一つの通信チャンネルを共有して互いにデータ通信を行うことを特徴とする。
【0012】
また、第3の発明は、複数の無線端末間でグループを形成して互いに無線通信を行う無線通信システムにおいて、無線通信機器グループのうちの一つの無線端末をビーコン局として設定してビーコン信号を発生するようにし、グループ内の各無線端末はビーコン信号に続くデータスロットのうちで、各無線端末に割り当てられた特定のデータスロットにおいてデータを送信するように構成され、更に、各グループ内の無線端末でデータを送信するのはグループ内のビーコン局からビーコン信号が送信されたときのみであり、各グループのビーコン局からビーコン信号を送信する際は、複数のビーコンスロットから構成されたビーコン期間のうち、乱数発生過程によって発生した乱数に基づいてランダムに選択したビーコンスロットにおいてビーコン信号を送信するようにし、その際、各無線端末グループのビーコン局では自局のビーコン信号の送信以前に他の無線端末グループのビーコン信号を受信しなかった場合は、自局のビーコン信号を送信して自グループ内の無線端末から各データスロットでデータを送信するが、自局のビーコン信号の送信以前に他の無線端末グループのビーコン信号を受信した場合は自局のビーコン信号の送信を中止するランダム送信手順により各無線端末グループ間の無線通信を行う無線通信システムであって、各グループのビーコン局でビーコン信号を送信する際には、前回データ送信ができなかった場合は、次のビーコン信号を送信するビーコンスロットとして前回発生した乱数から前回他の無線端末グループのビーコンスロット番号を差し引いた数のスロット番号のビーコンスロットを選択し、前回データ送信ができた場合は、次のビーコン信号を送信するビーコンスロットとして下記式で表される番号Trのビーコンスロットを選択するようにしたことを特徴とする;
(式) Tr=RND(N)+M
ここで、M+N=ビーコンスロットの全数、RND(N)は最大整数値Nのうち1〜Nのどれかの乱数を発生する演算結果を示し、Mはビーコンスロットの全数以下の数で予め定めた一定の整数値。
【0013】
【発明の実施の形態】
〔第1の実施の形態〕
図1は無線通信システムの一実施例を示す図であり、無線通信システム100で、複数の無線通信機器(以下、端末と記す)1〜4、・・は一つの通信チャンネルを互いに共有してデータ通信を行う。また、端末1〜4は、送信データ生成状態かランダムアクセス状態のいずれかの状態にある。
【0014】
図2は本発明の無線通信システムにおける端末(無線通信機器)の一実施例の構成を示すブロック図であり、端末1〜4はアンテナ11、無線通信部12、制御部13及びメモリ14を備えている。
【0015】
無線通信部12は制御部13の制御下で所定の通信手順によりアンテナ11を介してデータの送受信を行う。制御部13はCPU、ROM(図示せず)のようなプログラム格納メモリ及び内部時計131と周辺回路から構成されるマイクロコンピュータ構成をなしている。
【0016】
メモリ14はDRAM等の一次記憶メモリからなり、端末1〜4の起動時に、プログラム格納メモリに格納されている制御プログラムを常駐させる他、適時、通信プロトコルや本発明の無線通信システムにおける通信制御プログラム或いはその他の処理プログラム等をプログラム格納メモリから読み出して必要な間だけ駐在させる。
図3は、本発明に基く、図1の各端末のシステムモデルを示す図であり、図8のシステムモデルにアクセス待機状態32を追加したモデルである。無線通信システム100で、複数の端末1〜4、・・は送信データ生成状態(THmode)31か、アクセス待機状態(Delay)32か、ランダムアクセス状態(RAmode)33のいずれかの状態にある。ここで、送信データ生成状態31にある端末は、確率δで新規データを生成し、ランダムアクセス状態33にある端末は確率pでデータを送信する。送信データはその伝送が成功するまで確率pで繰り返され、伝送に成功した端末は送信データ生成状態31に戻るが、直ちにランダムアクセス状態33に移行せず、アクセス待機状態32である遅延時間(オフセット時間)を挿入してからランダムアクセス状態33に移行するように構成する。
【0017】
なお、遅延時間(d)はシステムの運用を維持するために必要とされる最大データ更新時間と通信にかかわる最大平均データ伝送遅延時間(乱数発生時間と空チャンネル確認時間等)を考慮して決定できる。
【0018】
例えば、最大データ更新時間を100msec、最大平均データ遅延時間を20msecとすると平均80msecの余裕度があることになる。そこで、例えば、データ伝送直後の40msec間は送信データ生成状態31で新規伝送データが生成されてもランダムアクセス状態33に移行しないようにしてアクセス待機状態32で待機し(d=40msec)、ランダムアクセスを行わないようにすることにより、チャンネル24への連続したアクセスを制御することができる。
【0019】
図4は図3のシステムモデルにおける端末のチャンネルアクセス手順を示すフローチャートである。なお、図4のステップS2、S3では遅延時間を40msecとしたが、遅延時間は40msecに限定されない。
先ず、端末の制御部13は初期化完了時刻をクリアし(ステップS1)、送信データ生成状態31において確率δで新規データを生成し、新規データが生成されるとステップS3に移行する(ステップS2)。
【0020】
上記ステップS2で新規データが生成されると、アクセス待機状態32で前回の送信完了時間から所定の遅延時間(この例では40msec)を経過したか否かを調べ、所定の遅延時間を経過した場合はステップS4に移行し、遅延時間を経過していない場合(この例では40msec未満の場合)は待機状態を繰り返す(ステップS3)。
【0021】
上記ステップS3で所定の遅延時間を経過した場合は、ランダムアクセス状態33において確率pでチャンネル獲得動作を行い、送信可(チャンネル獲得成功)の場合、つまり、送信データが他の端末から送信されたデータと衝突せずに送信できる場合は、ステップS5に遷移し、送信不可(チャンネル獲得失敗)の場合、つまり、送信データが他の端末から送信されたデータと衝突した場合は、送信可となるまで送信確率pでチャンネル獲得動作を繰り返す。なお、送信確率pは、ランダムアクセス状態33において乱数を生成し、生成した乱数に依存した確率である(ステップS4)。
【0022】
上記ステップS4で送信可の場合は、作成された送信データを送信し(ステップS5)、初期化完了時刻をクリアしてステップS2に戻る(ステップS6)。
【0023】
一般に、チャンネルの競合確率を小さくするにはチャンネルアクセス確率を小さくするが、上記図4のフローチャートに示すチャンネルアクセス手順を採用することによりチャンネルアクセス確率を小さくすることなく、競合する端末数を低減できるので、チャンネルアクセス時の衝突確率を低減することが可能になる。また、遅延時間(オフセット時間)を設けたことにより特定の端末の連続通信権取得をなくしたので、通信システム全体の安定運用に貢献できる。
【0024】
〔第2の実施の形態〕
本実施の形態では、本願出願人が平成11年10月20日に出願済みの発明(特開2001−118191公報)におけるビーコン制御フレーム(以下、単にビーコン信号と記す)のランダム送信手順に本発明のランダムアクセス方式を用いた通信手順を示す。
【0025】
なお、端末のハードウエア構成は図1に示した端末の構成と同様でよいが、制御部13はCPU、ROM(図示せず)のようなプログラム格納メモリ及び内部時計131と周辺回路から構成されるマイクロコンピュータ構成をなし、装置全体の制御及びプログラム格納メモリに格納された各プログラムに基いて、グループID情報の比較や、優先度の判定、内部時計のビーコン時間に基づく修正、他のグループとの時刻同期、及び遅延時間の計算等を含む本発明の無線通信システムにおける通信制御等や必要な処理の実行制御を行なう。また、プログラム格納メモリには無線通信装置全体の制御を行なう制御プログラムや通信プロトコルのほか、本発明の無線通信システムにおける通信制御等や必要な処理を行うプログラムと、ビーコン情報テーブル(図示せず)及び各種設定値等を格納している。
【0026】
メモリ14はDRAM等の一次記憶メモリからなり、端末の起動時に、プログラム格納メモリに格納されている制御プログラムを常駐させる他、適時、通信プロトコルや本発明の無線通信システムにおける通信制御プログラム或いはその他の処理プログラム及びビーコン情報テーブルをプログラム格納メモリから読み出して必要な間だけ駐在させる。また、メモリ14は無線通信部12を介して受信したビーコン及びデータフレームを制御部13の制御下で記憶する。
【0027】
図5はビーコンのランダム送信手順の説明図である。上記特開2001−118191公報には、端末グループ(車両グループの各車両に搭載された無線通信機器(図5(a))のうちの一つの端末をビーコン局として設定し、ビーコン信号を発生するようにし、グループ内の各端末はビーコン信号に続くデータスロット(図5(b))のうちで、各端末に割り当てられた特定のデータスロットにおいてデータを送信するように構成され、更に、各グループ内の端末でデータを送信するのはグループ内のビーコン局からビーコン信号が送信されたときのみであり、しかも、各グループのビーコン局からビーコン信号を送信する際は、複数のビーコンスロットから構成されたビーコン期間(図5(c))のうち、乱数発生過程によって発生した乱数に基いてランダムに選択したビーコンスロットにおいてビーコン信号を送信するようにし、その際、各端末グループのビーコン局では自局のビーコン信号の送信以前に他の端末グループのビーコン信号を受信しなかった場合(=他の端末のデータと衝突しなかった場合)は、自局のビーコン信号を送信して自グループ内の端末から各データスロットでデータを送信する(=チャンネル獲得成功)が、自局のビーコン信号の送信以前に他の端末グループのビーコン信号を受信した場合(=他の端末のデータと衝突した場合)は自局のビーコン信号の送信を中止(=チャンネル獲得失敗)する、ように構成したランダム送信手順により車両間(=端末間)の無線通信を行う車両間無線通信システムが開示されている。
【0028】
つまり、複数の端末間でグループを形成して互いに無線通信を行う際に、図5(c)に示すビーコン期間45においてビーコンをランダム送信するようにすることにより通信チャンネルの取得制御を実行している。このビーコン期間45は複数のビーコンスロットにより構成されており、送信するビーコンスロットをランダムに選択することにより、他端末(他グループ)との競合制御を実現している。
【0029】
このビーコン送信手順を要約すると、下記▲1▼〜▲7▼となる;
▲1▼ ビーコン期間はビーコンスロット1から30により構成される;
▲2▼ ビーコンは上記ビーコン期間に同期していずれかのビーコンスロットで送信される;
▲3▼ランダム遅延時間となる送信するビーコンスロットは、ランダム(乱数値1から30)により決定する;
▲4▼ビーコン送信以前にビーコンを受信した場合は、ビーコンの送信を中止する;
▲5▼ビーコンの送信が成功した端末(グループ)は、通信チャンネルを獲得し、引き続くデータ期間においてデータ送信を行う;
▲6▼通信チャンネルを獲得できなかった端末(グループ)は、次回のビーコン期間には乱数値を取得する。;
▲7▼通信チャンネルを取得しなかった端末(グループ)は、今回経過した時間を差し引いて次回のビーコン期間での乱数値とする。
【0030】
上記▲1▼〜▲7▼のランダム送信手順に、前記第1の実施の形態で述べた本発明のオフセット付きランダムアクセス方式を用いた通信手順を図6のフローチャートに示す。
【0031】
図6のフローチャートで、端末の制御部13は、ビーコン期間になったか否かを調べ、ビーコン期間の場合はステップT2に移行し、ビーコン期間以外の場合はビーコン期間の到来を待つ(ステップT1)。
【0032】
ビーコン期間になった場合は、ランダム遅延時間Trを内部時計131にセットし(ステップT2)、チャンネルアクセスが成功したか否かを調べ、チャンネルアクセスに成功した場合はステップT4に移行し、チャンネルアクセスに失敗した場合は成功するまでアクセスを繰り返す。また、この際、他の端末からのビーコンを受信した場合はチャンネルアクセス動作を中止してステップT7に移行する(ステップT3)。
【0033】
上記ステップT3でチャンネルアクセスに成功した場合は、引き続くデータ期間においてデータ送信を行い(ステップT4)、通信チャンネルを獲得し(ステップT5)、ランダムアクセス遅延時間Tr=RND(N)+M 但し、RND(N)は最大整数値Nのうち1〜Nのどれかの乱数を発生する演算結果を示し、Mはビーコンスロットの全数以下の数で予め定めた一定の整数値、M+N=最大ランダム遅延時間(=ビーコンスロットの全数)、とした計算式に基いてランダムアクセス遅延時間Tr(つまり、ビーコンスロット番号)を算出してステップT1に戻る(ステップT6)。
【0034】
また、上記ステップT3で他の端末からのビーコンを受信した場合は、ビーコン開始時間Twの計算を行い(ステップT7)、更に、ランダム遅延時間Tr=Tr−Twとしてランダム遅延時間を更新してステップT1に戻る(ステップT8)。
【0035】
なお、上記図6のフローチャートに示す通信手順ではビーコンスロットを30個としたがこれに限定されない。また、新規にランダム遅延時間を取得するときにステップT6に示すように、ランダムアクセス遅延時間Tr=RND(N)+M 但し、M+N=最大ランダム遅延時間、とした計算式を用いてランダムアクセス時間Trを算出しておくと、ビーコンスロットを30個としているので、例えば、M=10、N=20とすると、新規にランダム遅延時間を取得する場合は、端末は少なくてもビーコンスロット10個分の期間は送信することなく待機することとなる。つまり、この期間は、他端末(グループ)が優先的に送信することが可能な期間となる。
【0036】
次に、単純なランダム遅延アクセスと本実施の形態(第2の実施の形態)によるオフセット付きランダムアクセス手順の性能比較シミュレーションの結果を図7の性能シミュレーション結果の比較図に示す。また、シミュレーションパラメータを下表に示す。なお、シミュレーションの際、計算を簡略化するために下記(a)〜(c)の条件を用いている。
【0037】
(a)伝搬遅延時間、送受信切替時間等は考慮しない;
(b)伝搬路モデルは理想伝搬路を想定し、衝突の発生以外の通信エラーは無いものとする;
(c)通信が衝突した場合は、その通信は失敗したものとする。
【0038】
【表1】
【0039】
図7のシミュレーション結果の比較図において、スロット(1−30)はM=0、N=30とした場合であり、前述した特開2001−118191に開示の発明の基本設定値である。また、スロット(6−25)はM=5、N=25、スロット(11−30)はM=10.N=20とした場合である。図10から明らかなようにスロット(11−30)が成功率、衝突確率共によい性能を示しており、本発明によるランダムアクセス方式の有効性、優位性を示している。
以上、本発明の一実施例について説明したが本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能であることはいうまでもない。
【0040】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明によれば、送信要求時にデータ送信を所定の方法で算出した時間分待機するようにしたことにより、他グループからのデータとの衝突確率を低減させ、通信の衝突回避能力を高めているので、ランダムアクセス方式を基本とした無線通信システムにおいても、通信遅延時間や通信チャンネルの利用効率の改善効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】無線通信システムの一実施例を示す図である。
【図2】本発明の無線通信システムにおける端末(無線通信機器)の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明に基く、端末のシステムモデルを示す図である。
【図4】図3のシステムモデルにおける端末のチャンネルアクセス手順を示すフローチャートである。
【図5】ビーコン制御フレームのランダム送信手順の説明図である。
【図6】図5のランダム送信手順に本発明のオフセット付きランダムアクセス方式を用いた通信手順を示すフローチャートである。
【図7】ランダムアクセス手順の性能シミュレーション結果の比較図である。
【図8】端末の一般的なシステムモデルを示す図である。
【図9】アロハ方式のチャンネルアクセス例の説明図である。
【図10】スロットアロハ方式のチャンネルアクセス例の説明図である。
【符号の説明】
1〜4 端末(無線端末、無線通信機器)
13 制御部(通信制御手段)
100 無線通信システム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a random access technique when data communication is performed by sharing one communication channel with a plurality of wireless communication devices.
[0002]
[Prior art]
In the
[0003]
FIG. 8 shows a system model of a general terminal. Under the wireless communication system of FIG. 1, each of the
[0004]
The terminal in the transmission data generation state (THmode) 31 generates new data with probability δ, and the terminal in the random access state (RAmode) 33 performs channel acquisition operation with probability p, that is, channel acquisition success, that is, If the access is successful, the data is transmitted. The transmission data is repeated with probability p until channel acquisition is successful, and the terminal that has succeeded in transmission returns to the transmission data generation state (THmode) 31 to generate the next new data.
[0005]
For example, as a typical channel access method in a random access state, various methods such as an Aloha method and a slot Aloha method have been proposed. As shown in FIG. 9, the Aloha method is a method in which each terminal accesses a channel asynchronously and randomly. When a part of data overlaps with the data transmission of the terminal, the data transmission interferes with each other, affecting each data transmission. give. For this reason, the communication efficiency is not so high.
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 5, the slot aloha method is a method in which the data length is fixed, each terminal synchronizes with the slot unit based on this length, and randomly accesses the channel. Since transmission from the terminal is synchronized in slot units, there is no partial collision of transmission data, and channel utilization efficiency is improved compared to the Aloha method.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In this way, the random access method is a method in which communication is performed while repeating channel contention and collision, so in practice, a gap depending on the random number generation process may affect communication delay time and channel utilization efficiency. There was a problem that there was.
[0008]
For example, there is a sufficient possibility that a specific terminal continuously performs data communication. As described above, when a specific terminal performs continuous data transmission, the communication of other terminals may be interrupted, which may cause an increase in delay time in communication. There is a possibility that bias may occur and adversely affect the operation of the entire wireless communication system.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and avoids a communication collision even in a communication system based on a random access method, and improves communication delay time and communication channel utilization efficiency of the communication system. An object is to provide a random access communication method, a wireless communication device, and a wireless communication system.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, a random access communication system according to a first aspect of the present invention is a channel access system used when data communication is performed by sharing one communication channel with a plurality of wireless communication devices. When a data transmission request is generated in the device, the step of waiting for data transmission for a certain period of time, the step of transmitting data with the probability of being generated at random after the waiting time has elapsed, and the transmission data is transmitted to other wireless communication When there is a collision with data transmitted from a device, the step of transmitting data with the probability of generating at random without waiting for the waiting time to elapse until there is no collision with data transmitted from another wireless communication device. If the transmission data can be transmitted without collision with data transmitted from another wireless communication device, the data transmission request is generated. Steps that you have to repeat the features a.
[0011]
The second invention includes communication control means for executing a communication procedure according to the random access communication system of the first invention, and shares one communication channel with a plurality of wireless communication devices to communicate data with each other. It is characterized by performing.
[0012]
In a third aspect of the present invention, in a wireless communication system in which a group is formed between a plurality of wireless terminals and performs wireless communication with each other, one wireless terminal in the wireless communication device group is set as a beacon station and a beacon signal is transmitted. Each wireless terminal in the group is configured to transmit data in a specific data slot assigned to each wireless terminal among the data slots following the beacon signal, and further, the wireless terminals in each group The terminal transmits data only when a beacon signal is transmitted from a beacon station in the group. When transmitting a beacon signal from a beacon station of each group, the terminal transmits data in a beacon period composed of a plurality of beacon slots. The beacon slot randomly selected based on the random number generated by the random number generation process When the beacon station of each wireless terminal group does not receive the beacon signal of another wireless terminal group before transmitting its own beacon signal, the beacon signal of its own station is transmitted. Transmit data from each wireless slot in its own group in each data slot. If a beacon signal from another wireless terminal group is received before transmitting its own beacon signal, transmit its own beacon signal. A wireless communication system that performs wireless communication between each wireless terminal group according to a random transmission procedure to be canceled, and when transmitting a beacon signal at a beacon station of each group, if the previous data transmission could not be performed, Subtract the beacon slot number of the other wireless terminal group from the previous random number generated as the beacon slot that transmits the beacon signal. When the beacon slot of the slot number is selected and the previous data transmission was possible, the beacon slot of the number Tr represented by the following formula is selected as the beacon slot for transmitting the next beacon signal. Do;
(Formula) Tr = RND (N) + M
Here, M + N = total number of beacon slots, RND (N) indicates a calculation result for generating a random number of any one of 1 to N out of the maximum integer value N, and M is a predetermined number less than the total number of beacon slots. A constant integer value.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a wireless communication system. In the
[0014]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a terminal (wireless communication device) in the wireless communication system of the present invention. Each of the
[0015]
The
[0016]
The memory 14 is composed of a primary storage memory such as a DRAM. When the
FIG. 3 is a diagram showing a system model of each terminal of FIG. 1 based on the present invention, and is a model obtained by adding an access standby state 32 to the system model of FIG. In the
[0017]
The delay time (d) is determined in consideration of the maximum data update time required for maintaining the system operation and the maximum average data transmission delay time (random number generation time, empty channel confirmation time, etc.) related to communication. it can.
[0018]
For example, if the maximum data update time is 100 msec and the maximum average data delay time is 20 msec, there is an average margin of 80 msec. Therefore, for example, for 40 msec immediately after data transmission, even if new transmission data is generated in the transmission
[0019]
FIG. 4 is a flowchart showing the channel access procedure of the terminal in the system model of FIG. Although the delay time is 40 msec in steps S2 and S3 in FIG. 4, the delay time is not limited to 40 msec.
First, the control unit 13 of the terminal clears the initialization completion time (step S1), generates new data with a probability δ in the transmission
[0020]
When new data is generated in step S2, it is checked whether or not a predetermined delay time (40 msec in this example) has elapsed from the previous transmission completion time in the access standby state 32, and the predetermined delay time has elapsed. Shifts to step S4, and when the delay time has not elapsed (in this example, less than 40 msec), the standby state is repeated (step S3).
[0021]
If the predetermined delay time has elapsed in step S3, the channel acquisition operation is performed with the probability p in the
[0022]
If transmission is possible in step S4, the created transmission data is transmitted (step S5), the initialization completion time is cleared, and the process returns to step S2 (step S6).
[0023]
In general, the channel access probability is reduced to reduce the channel contention probability, but the number of competing terminals can be reduced without reducing the channel access probability by adopting the channel access procedure shown in the flowchart of FIG. Therefore, it is possible to reduce the collision probability during channel access. In addition, since the delay time (offset time) is provided, the continuous communication right acquisition of a specific terminal is eliminated, which can contribute to stable operation of the entire communication system.
[0024]
[Second Embodiment]
In this embodiment, the present invention is applied to a random transmission procedure of a beacon control frame (hereinafter simply referred to as a beacon signal) in the invention (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-118191) filed on October 20, 1999 by the applicant of the present application. The communication procedure using the random access method is shown.
[0025]
The hardware configuration of the terminal may be the same as that of the terminal shown in FIG. 1, but the control unit 13 includes a CPU, a program storage memory such as a ROM (not shown), an
[0026]
The memory 14 is composed of a primary storage memory such as a DRAM. When the terminal is activated, the control program stored in the program storage memory is made resident, and the communication protocol or the communication control program in the wireless communication system of the present invention or the like can be used. The processing program and the beacon information table are read from the program storage memory and are stationed only when necessary. The memory 14 stores beacons and data frames received via the
[0027]
FIG. 5 is an explanatory diagram of a beacon random transmission procedure. In the above Japanese Patent Laid-Open No. 2001-118191, one terminal in a terminal group (wireless communication equipment (FIG. 5A) mounted on each vehicle in a vehicle group) is set as a beacon station and a beacon signal is generated. Each terminal in the group is configured to transmit data in a specific data slot allocated to each terminal among the data slots (FIG. 5B) following the beacon signal. The terminal within the group transmits data only when a beacon signal is transmitted from a beacon station within the group, and when a beacon signal is transmitted from a beacon station of each group, it is composed of a plurality of beacon slots. In the beacon period (FIG. 5C), the beacon slot randomly selected based on the random number generated by the random number generation process. If the beacon station of each terminal group does not receive a beacon signal of another terminal group before transmitting its own beacon signal (= collision with data of other terminals) If not, the terminal transmits a beacon signal of its own station and transmits data in each data slot from a terminal in its own group (= successful channel acquisition). When a beacon signal of a group is received (= when colliding with data of another terminal), transmission of the beacon signal of the own station is stopped (= channel acquisition failure), between vehicles (= A vehicle-to-vehicle wireless communication system that performs wireless communication between terminals) is disclosed.
[0028]
That is, when forming a group between a plurality of terminals and performing wireless communication with each other, the communication channel acquisition control is executed by randomly transmitting the beacon during the
[0029]
Summarizing this beacon transmission procedure, the following (1) to (7) are obtained;
(1) The beacon period is composed of
(2) A beacon is transmitted in one of the beacon slots in synchronization with the beacon period;
(3) A beacon slot to be transmitted that becomes a random delay time is determined by random (
(4) If a beacon is received before the beacon transmission, beacon transmission is stopped;
(5) A terminal (group) that has successfully transmitted a beacon acquires a communication channel and transmits data in a subsequent data period;
(6) A terminal (group) that has not acquired a communication channel acquires a random value during the next beacon period. ;
(7) Terminals (groups) that have not acquired a communication channel subtract the time elapsed this time to obtain a random value for the next beacon period.
[0030]
A communication procedure using the random access method with an offset according to the present invention described in the first embodiment is shown in the flowchart of FIG. 6 as the random transmission procedure of (1) to (7).
[0031]
In the flowchart of FIG. 6, the control unit 13 of the terminal checks whether or not the beacon period is reached. If the beacon period is reached, the process proceeds to step T2, and if it is not the beacon period, the beacon period is awaited (step T1). .
[0032]
When the beacon period is reached, the random delay time Tr is set in the internal clock 131 (step T2), and it is checked whether the channel access is successful. If the channel access is successful, the process proceeds to step T4, where the channel access is performed. If it fails, access is repeated until it succeeds. At this time, if a beacon is received from another terminal, the channel access operation is stopped and the process proceeds to step T7 (step T3).
[0033]
If channel access is successful in step T3, data transmission is performed in the subsequent data period (step T4), a communication channel is acquired (step T5), and random access delay time Tr = RND (N) + M where RND ( N) indicates a calculation result for generating a random number from 1 to N among the maximum integer values N, M is a predetermined integer value that is equal to or less than the total number of beacon slots, and M + N = maximum random delay time ( = Total number of beacon slots), the random access delay time Tr (that is, the beacon slot number) is calculated based on the calculation formula, and the process returns to step T1 (step T6).
[0034]
If a beacon is received from another terminal in step T3, the beacon start time Tw is calculated (step T7), and the random delay time is updated as random delay time Tr = Tr-Tw. The process returns to T1 (step T8).
[0035]
Although the communication procedure shown in the flowchart of FIG. 6 has 30 beacon slots, the present invention is not limited to this. Further, when a new random delay time is acquired, as shown in step T6, the random access delay time Tr = RND (N) + M where R + N = maximum random delay time. Since 30 beacon slots are calculated, for example, if M = 10 and N = 20, when a random delay time is newly acquired, at least 10 terminals of beacon slots are obtained. The period will wait without sending. That is, this period is a period in which other terminals (groups) can preferentially transmit.
[0036]
Next, the performance comparison simulation result of the random access procedure with offset according to the present embodiment (second embodiment) is shown in the performance simulation result comparison diagram of FIG. The simulation parameters are shown in the table below. In the simulation, the following conditions (a) to (c) are used to simplify the calculation.
[0037]
(A) Does not consider propagation delay time, transmission / reception switching time, etc .;
(B) The propagation path model assumes an ideal propagation path and there are no communication errors other than the occurrence of a collision;
(C) When communication collides, the communication shall be failed.
[0038]
[Table 1]
[0039]
In the comparison diagram of the simulation results of FIG. 7, slot (1-30) is a case where M = 0 and N = 30, and is a basic setting value of the invention disclosed in the above-mentioned JP-A-2001-118191. The slot (6-25) has M = 5, N = 25, and the slot (11-30) has M = 10. This is a case where N = 20. As is clear from FIG. 10, the slot (11-30) shows good performance in both success rate and collision probability, and shows the effectiveness and superiority of the random access method according to the present invention.
As mentioned above, although one Example of this invention was described, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that various deformation | transformation implementation is possible.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a transmission request is made, data transmission is waited for a time calculated by a predetermined method, thereby reducing the probability of collision with data from other groups and causing communication collisions. Since the avoidance capability is enhanced, an effect of improving communication delay time and communication channel utilization efficiency can be expected even in a wireless communication system based on a random access method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a wireless communication system.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a terminal (wireless communication device) in the wireless communication system of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a system model of a terminal based on the present invention.
4 is a flowchart showing a channel access procedure of a terminal in the system model of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a random transmission procedure of a beacon control frame.
6 is a flowchart showing a communication procedure using the random access method with an offset of the present invention in the random transmission procedure of FIG.
FIG. 7 is a comparison diagram of performance simulation results of a random access procedure.
FIG. 8 is a diagram illustrating a general system model of a terminal.
FIG. 9 is an explanatory diagram of an example of Aloha channel access;
FIG. 10 is an explanatory diagram of a channel access example of a slot aloha system.
[Explanation of symbols]
1-4 terminals (wireless terminals, wireless communication devices)
13 Control unit (communication control means)
100 Wireless communication system
Claims (3)
前記無線通信機器でデータ送信要求が生じた際には、一定時間データ送信を待機する工程と、
前記待機時間経過後に、アトランダムに生成した確率でデータを送信する工程と、
上記送信データが他の無線通信機器から送信されたデータと衝突した場合は、他の無線通信機器から送信されたデータとの衝突がなくなるまで前記待機時間の経過を待たず前記アトランダムに生成した確率でデータを送信する工程を繰り返す工程と、
上記送信データが他の無線通信機器から送信されたデータと衝突なしに送信できた場合は、前記データ送信要求が生じた以後の工程を繰り返すようにしたこと、
を特徴とするランダムアクセス通信方式。A channel access method for performing data communication with each other by sharing one communication channel with a plurality of wireless communication devices,
When a data transmission request occurs in the wireless communication device, waiting for data transmission for a certain period of time;
A step of transmitting data with a probability generated at random after the waiting time has elapsed;
When the transmission data collides with data transmitted from another wireless communication device, it is generated at random without waiting for the waiting time to elapse until there is no collision with data transmitted from another wireless communication device. Repeating the process of transmitting data with probability,
If the transmission data can be transmitted without collision with data transmitted from other wireless communication devices, the process after the request for data transmission has been repeated,
A random access communication system characterized by
前記各グループのビーコン局でビーコン信号を送信する際には、
前回データ送信ができなかった場合は、次のビーコン信号を送信するビーコンスロットとして前回発生した乱数から前回他の無線端末グループのビーコンスロット番号を差し引いた数のスロット番号のビーコンスロットを選択し、
前回データ送信ができた場合は、次のビーコン信号を送信するビーコンスロットとして下記式で表される番号Trのビーコンスロットを選択するようにしたことを特徴とする無線通信システム;
(式) Tr=RND(N)+M
ここで、M+N=ビーコンスロットの全数、RND(N)は最大整数値Nのうち1〜Nのどれかの乱数を発生する演算結果を示し、Mはビーコンスロットの全数以下の数で予め定めた一定の整数値。In a wireless communication system in which a group is formed between a plurality of wireless terminals and performs wireless communication with each other, one wireless terminal in the wireless communication device group is set as a beacon station to generate a beacon signal. Each wireless terminal is configured to transmit data in a specific data slot assigned to each wireless terminal among the data slots following the beacon signal. Further, the wireless terminal in each group transmits data. It is only when a beacon signal is transmitted from a beacon station in the group, and when a beacon signal is transmitted from a beacon station of each group, it is generated by a random number generation process in a beacon period composed of a plurality of beacon slots. A beacon signal is transmitted in a beacon slot randomly selected based on a random number. In this case, if the beacon station of each wireless terminal group does not receive the beacon signal of another wireless terminal group before transmitting its own beacon signal, it transmits its own beacon signal and Data is transmitted from each wireless slot in each data slot, but if a beacon signal of another wireless terminal group is received before transmission of the beacon signal of the local station, the transmission of the beacon signal of the local station is stopped by a random transmission procedure. A wireless communication system for performing wireless communication between each wireless terminal group,
When transmitting a beacon signal at the beacon station of each group,
If the previous data transmission was not possible, select the beacon slot of the slot number that is the number of the beacon slot that transmits the next beacon signal minus the beacon slot number of the other wireless terminal group previously generated from the previously generated random number,
A radio communication system characterized by selecting a beacon slot of the number Tr represented by the following formula as a beacon slot for transmitting the next beacon signal when data was transmitted last time;
(Formula) Tr = RND (N) + M
Here, M + N = total number of beacon slots, RND (N) indicates a calculation result for generating a random number of any one of 1 to N out of the maximum integer value N, and M is a predetermined number less than the total number of beacon slots. A constant integer value.
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