JP4821270B2 - 許容遅延時間を考慮した無線アクセス制御方法、アクセスポイント、端末及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、許容遅延時間を考慮した無線アクセス制御方法、アクセスポイント、端末及びプログラムに関する。

アクセスポイントが複数の端末を集中制御する代表的な無線通信システムとして、セルラーシステムがある。セルラーシステムに適用される無線アクセス制御方法では、以下のような各種多元接続方式を用いる。
周波数分割多元接続方式（Frequency Division Multiple Access: FDMA）
時間分割多元接続方式（Time Division Multiple Access: TDMA）
符号分割多元接続方式（Code Division Multiple Access: CDMA）

アクセスポイントは、各端末に、無線リソース（周波数スロット、タイムスロット、符号など）を割り当てる。この制御は、データリンク層の下位副層に当たり、フレーム（データの送受信単位）の送受信方法等を規定するＭＡＣ(Media Access Control：メディアアクセス制御)によってなされる。

ＭＡＣプロトコルには、集中制御型と、自律分散型とある。集中制御型は、アクセスポイント（又は基地局）が、複数の端末のメディアアクセス制御を行い、端末はその制御結果に従う。自律分散型は、特定の端末における集中制御を行わず、端末同士が自律分散的に制御し合う。いずれの方式も、送信されるデータの疎通（スループット）を最大化することや、要求するＱｏＳ(Quality of Service：サービス品質)を満足することを目的としている。

ＭＡＣの代表的なものとして、Connection Oriented型であって且つContention-Free型のものがある。この方法は、通信する端末に固定的に無線リソースを割り当てるものであって、主に音声通信に適する。

これに対して、Packet Oriented型のＭＡＣも多く提案・検討されており、これにもContention型とContention-Free型とがある。Contention型の代表的なものとして、無線ＬＡＮシステムで採用されているＣＳＭＡ（Carrier Sense Multiple Access）をベースにしたＩＥＥＥ８０２．１１ ＤＣＦ（Distributed Coordinated Function）がある。

図１は、従来技術におけるＤＣＦのシーケンス図である。

ＤＣＦは、ＣＳＭＡ／ＣＡ(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)に基づくアクセス方法であって、送信すべきデータパケットを有する端末が、先にキャリアをセンスし、他の端末のデータパケットが送信されていないことを確認した上で、当該データパケットを送信するものである。これにより、他の端末から送信されるデータパケットとの衝突を避けることができる。

（Ｓ１０１）送信元端末Ａは、一定のＤＩＦＳ(DCF InterFrame Space)時間の経過後、送信すべきデータパケットをバックオフ時間だけ待機させる。バックオフ時間は、データパケットを送信するまでの実際の待機時間であって、各端末が乱数によって発生させたコンテンションウィンドウ（ＣＷ：Contention Windows）によって決定される。コンテンションウィンドウは乱数によって発生されるために、端末同士でデータパケットの送信タイミングが一致することが極めて少ない。
バックオフ時間＝コンテンションウィンドウ内のランダム値×スロットタイム

Ｓ１０１によれば、送信元端末Ａは、宛先端末Ｂへデータパケットを送信したいために、バックオフ時間を経過させる。そのバックオフ時間の経過後、宛先端末ＢへＲＴＳ（Request to Send：送信要求）を送信する。このとき、他の端末Ｄも、データパケットを送信する用意があり、バックオフ時間を経過させている。他の端末Ｄは、送信元端末Ａから送信されたＲＴＳを検出すると、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンド（一時中止）する。そして、ＲＴＳを検出した他の端末Ｃ及びＤは、ＮＡＶ(Network Allocation Vector)期間に移行し、送信元端末Ａから宛先端末ＢへのＤＡＴＡフレームの送信が完了するまで、チャネルの使用を延期する。ＤＡＴＡフレームの送信が完了した時とは、宛先端末Ｂから送信元端末Ａへ送信されたＡＣＫを検出した時である。

（Ｓ１０２）ＲＴＳを受信した宛先端末Ｂは、ＳＩＦＳ(Short InterFrame Space)時間の経過後に、ＣＴＳ（Clear to Send：要求受付）を送信元端末Ａへ送信する。

（Ｓ１０３）ＣＴＳを受信した送信元端末Ａは、ＳＩＦＳ時間の経過後、ＤＡＴＡフレームを宛先端末Ｂへ送信する。

（Ｓ１０４）ＤＡＴＡフレームを受信した宛先端末Ｂは、ＳＩＦＳ時間の経過後、ＡＣＫを送信元端末Ａへ送信する。宛先端末Ｂから送信元端末ＡへＡＣＫが送信されたことを確認した他の端末Ｃ及びＤは、ＮＡＶ期間を停止する。

（Ｓ１０５）他の端末Ｄは、持ち越されたバックオフ時間のカウントダウンを再開する。その後、他の端末Ｄは、バックオフ時間を満了した際にＲＴＳを送信することができる。Ｓ１０１と同様に、ＲＴＳを受信した他の端末は全て、ＮＡＶ期間へ移行する。

無線ＬＡＮシステムにおいては、互いにキャリアセンスできない端末同士が同時に送信することにより衝突が発生するという隠れ端末問題が存在する。そこで、前述したように、ＲＴＳ−ＣＴＳの交換（特にＣＴＳの送信）によって、他の端末はチャネルを使用できないＮＡＶ期間に移行することから、隠れ端末問題が改善される。

ＩＥＥＥ８０２．１１ｅで標準化されたＥＤＣＦ（Enhanced DCF）では、ＤＩＦＳの代わりに、ＱｏＳクラスに応じて値が設定可能なＡＩＦＳ（Arbitration IFS）が定義されており、優先制御が可能となっている。また、送信待機時間を決定するコンテンションウィンドウについても、ＱｏＳクラスごとに設定できる。従って、優先度の高いＱｏＳクラスほどコンテンションウィンドウを小さくすることで、短い待機時間でＲＴＳ送信が可能となり、ＣＴＳを受信した後、ＤＡＴＡフレームの送信が可能となる。

従来技術として、送信すべきデータが発生してから実際に送信されるまでの遅延時間を短縮することを目的とし、予め所定の演算処理を実施しておく技術がある（例えば特許文献１参照）。

また、例えばワイヤレスＡＴＭにおける無線回線で送信するリンク層フレームが伝送路状態の劣化によって過剰な遅延が発生した場合にはそのパケットを破棄し、次のパケットの送信に移行する技術がある（例えば特許文献２参照）。

特開平１１−２８４６２９号公報 特開２０００−２１６８１３号公報

データパケットを送受信するアプリケーションによっては、遅延時間の上限を超えると無意味となるものがある。例えば、オンラインゲーム又は遠隔医療システムの場合、データパケットの伝送遅延を極力小さくする必要があり、遅延時間の許容値（許容遅延時間）を超えたデータパケットの転送は意味をなさない。データパケットが許容遅延時間を超えて転送されることは、アプリケーションにとっては低品質なサービスとならざるを得ない。

ＥＤＣＦでは、同一のＱｏＳクラス内での優先制御はできず、許容遅延時間を確保するような無線アクセス制御はできない。また、低優先度クラスのパケット送信許可が得られず、端末から送信要求パケットが頻発し、衝突の原因となる。

また、前述した特許文献１に記載された技術によれば、許容遅延時間を満足するような無線リソースの割当にはつながらない。更に、前述した特許文献２に記載された技術によれば、パケットの送出順序については特定しておらず、パケットの到着順に送信処理を行うことが想定される。この場合、許容遅延時間の大小によらず先着順でパケットが送信されると、許容遅延時間内に送信完了しないパケットが存在する。

そこで、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線システムについて、許容遅延時間に対する残余時間を考慮した無線アクセス制御方法等を提供することを目的とする。

本発明は、サービスクラスとして低遅延時間をＱｏＳ要求とする低遅延サービスと、そでない通常サービスとが存在する無線通信システムについて、特に、端末からアクセスポイントへ向かう上り回線で、低遅延サービスを優先的に疎通させる集中制御型のＭＡＣプロトコルに関する。下り回線では、アクセスポイントが、全てのデータパケットの送信をスケジューリングすることは容易であるのに対し、上り回線では、アクセスポイントおよびパケットを送信したい端末同士が互いの情報を知らないため、アクセス制御が困難である。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線システムにおける無線アクセス制御方法において、
端末が、許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットをアクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、アクセスポイントへ送信する第１のステップと、
アクセスポイントが、ＲＴＳの許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、端末へ、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を送信する第２のステップと、
端末は、第１のＣＴＳを受信した場合、直ちにデータパケットをアクセスポイントへ送信し、第２のＣＴＳを受信した場合、データパケットのアクセスポイントへの送信を保留する第３のステップと
を有することを特徴とする。

本発明の無線アクセス制御方法における他の実施形態によれば、
端末は、データパケットの送信が保留されている場合に、アクセスポイントから第１のＣＴＳを受信した際に、次のデータパケットを送信し、又は、許容遅延時間Ｔａに対する残余時間が０となった際に、データパケットを破棄することも好ましい。

また、本発明の無線アクセス制御方法における他の実施形態によれば、
第２のステップについて、アクセスポイントは、許容遅延時間Ｔａ、ＤＡＴＡフレームの送信完了までに必要な時間Ｔｄ、マージン時間αとすると、
Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＞０の場合、第２のＣＴＳを送信し、
Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＝０の場合、第１のＣＴＳを送信する
ことにより、端末からのデータパケットの送信タイミングのスケジューリングをすることも好ましい。

更に、本発明の無線アクセス制御方法における他の実施形態によれば、
アクセスポイントは、無線リソース使用率を監視しており、該無線リソース使用率が高いならばマージン時間αを短くし、無線リソース使用率が低いならばマージン時間αを長くすることも好ましい。

更に、本発明の無線アクセス制御方法における他の実施形態によれば、
端末が、アクセスポイントへＲＴＳを送信したけれども、アクセスポイントからＣＴＳを受信できない場合に、ＲＴＳに含まれる許容遅延時間から既に経過した時間を差し引いた時間をＲＴＳに再度含めて、アクセスポイントへ送信することも好ましい。

更に、本発明の無線アクセス制御方法における他の実施形態によれば、
端末は、
アクセスポイントから他の端末へ送信される第１のＣＴＳを検出した際に、チャネルの使用を延期するＮＡＶ期間へ移行し、
第１のＣＴＳによって他の端末からアクセスポイントへデータパケットが送信され、その後、アクセスポイントから他の端末へ送信されるＡＣＫを検出した際に、ＮＡＶ期間を停止する
ことも好ましい。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、端末が接続されるアクセスポイントにおいて、
端末が、許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットをアクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、端末から受信するＲＴＳ受信手段と、
ＲＴＳの許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、端末へ、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳを送信するかを判定するＣＴＳ判定手段と、
判定された第１のＣＴＳ又は第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を送信するＣＴＳ送信手段と
を有することを特徴とする。

本発明のアクセスポイントにおける他の実施形態によれば、
ＣＴＳ判定手段は、許容遅延時間Ｔａ、ＤＡＴＡフレームの送信完了までに必要な時間Ｔｄ、マージン時間αとすると、
Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＞０の場合、第２のＣＴＳを送信し、
Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＝０の場合、第１のＣＴＳを送信する
ことも好ましい。

また、本発明のアクセスポイントにおける他の実施形態によれば、
無線リソース使用率を監視する無線リソース監視手段を更に有し、
無線リソース監視手段は、無線リソース使用率が高いならばマージン時間αを短くし、無線リソース使用率が低いならばマージン時間αを長くするようにＣＴＳ判定手段へ通知することも好ましい。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末において、
許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットをアクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、アクセスポイントへ送信するＲＴＳ送信手段と、
アクセスポイントから、ＲＴＳの許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を受信するＣＴＳ受信手段と、
第１のＣＴＳを受信した場合、直ちにデータパケットをアクセスポイントへ送信し、第２のＣＴＳを受信した場合、データパケットのアクセスポイントへの送信を保留するデータパケット送信手段と
を有することを特徴とする。

本発明の端末における他の実施形態によれば、
端末は、データパケットの送信が保留されている場合に、アクセスポイントから第１のＣＴＳを受信した際に、次のデータパケットを送信し、又は、許容遅延時間Ｔａに対する残余時間が０となった際に、データパケットを破棄することも好ましい。

また、本発明の端末における他の実施形態によれば、
アクセスポイントへＲＴＳを送信したけれども、アクセスポイントからＣＴＳを受信できない場合に、ＲＴＳに含まれる許容遅延時間から既に経過した時間を差し引いた時間をＲＴＳに再度含めて、アクセスポイントへ送信することも好ましい。

更に、本発明の端末における他の実施形態によれば、
アクセスポイントから他の端末へ送信される第１のＣＴＳを検出した際に、チャネルの使用を延期するＮＡＶ期間へ移行し、
第１のＣＴＳによって他の端末からアクセスポイントへデータパケットが送信され、その後、アクセスポイントから他の端末へ送信されるＡＣＫを検出した際に、ＮＡＶ期間を停止する
ことも好ましい。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、端末とが接続されるアクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
端末が、許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットをアクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、端末から受信するＲＴＳ受信手段と、
ＲＴＳの許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、端末へ、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を送信するかを判定するＣＴＳ判定手段と、
判定された第１のＣＴＳ又は第２のＣＴＳを送信するＣＴＳ送信手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットをアクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、アクセスポイントへ送信するＲＴＳ送信手段と、
アクセスポイントから、ＲＴＳの許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を受信するＣＴＳ受信手段と、
第１のＣＴＳを受信した場合、直ちにデータパケットをアクセスポイントへ送信し、第２のＣＴＳを受信した場合、データパケットのアクセスポイントへの送信を保留するデータパケット送信手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線システムについて、許容遅延時間に対する残余時間を考慮した無線アクセス制御方法等を実現できる。

特に、端末から送信されたＲＴＳに対して、データパケットの送信の保留を表す第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を送信することにより、端末からのＲＴＳの再送を抑制し、無駄なパケットの発生によるパケット衝突を回避し、スループット及び遅延時間の改善を図ることができる。また、許容遅延時間を確保できるだけでなく、許容時間ぎりぎりに送信されることが多くなるため、遅延ジッタも軽減される。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式について、アクセスポイントと端末との間で交換されるＲＴＳ及びＣＴＳのフレーム構成に特徴がある。ＲＴＳは、許容遅延時間を含む。ＣＴＳは、データパケットの送信を直ちに許可するか（ＣＴＳ−Ｉ：Immediately）又は保留させるか（ＣＴＳ−Ｐ：Pending）の情報を含む。

以下の表１は、ＲＴＳフレームの構成図である。

以下の表２は、ＣＴＳ−Ｉ／Ｐフレームの構成図である。

フレーム制御部には、フレームタイプを示すフィールド（６ビット）が備えられ、その中に制御タイプとしてReserve部分がある。このReserve部分を用いて、ＣＴＳ−Ｉ及びＣＴＳ−Ｐを定義する。

図２は、本発明における第１のシーケンス図である。

（Ｓ２０１）端末Ｂは、アクセスポイントへＤＡＴＡフレームを送信したい場合、バックオフ時間の経過後に、アクセスポイントへＲＴＳを送信する。このとき、端末Ａも、アクセスポイントへＤＡＴＡフレームを送信することを希望しており、バックオフ時間のカウントダウンをしている。端末Ａは、端末Ｂからアクセスポイントへ送信されるＲＴＳを検出することによって、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンドする。

ここで、端末Ｂが送信しようとするＤＡＴＡフレームについて、許容遅延時間に対する残余時間に余裕があると想定する。また、端末Ａが送信しようとするＤＡＴＡフレームが、低優先度であってもよい。この場合、前述した表１のＲＴＳに、送信要求するＤＡＴＡフレームの優先度を含むように構成する。

（Ｓ２０２）端末ＢからＲＴＳを受信したアクセスポイントは、そのＲＴＳに含まれる許容遅延時間に基づいて、端末ＢへＣＴＳ−Ｉを送信するか又はＣＴＳ−Ｐを送信するかを判定する。例えば、以下のような式によって判定することができる。
Ｔａ：許容遅延時間
Ｔｄ：ＤＡＴＡフレームの送信完了までに必要な時間
α：マージン時間
Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＞０：ＣＴＳ−Ｐを送信
Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＝０：ＣＴＳ−Ｉを送信

マージン時間αは、アクセスポイントの無線リソース使用率に応じて可変させることも好ましい。無線リソース使用率が高いならばマージン時間αを短くすることによって、ＣＴＳ−Ｉを送信するまでの時間を長く確保することができる。一方、無線リソース使用率が低いならばマージン時間αを長くすることによって、ＣＴＳ−Ｉを送信するまでの時間を短くすることができる。無線リソース使用率が低いにもかかわらず、無駄にＤＡＴＡフレームの送信を保留し、許容遅延時間のぎりぎりで送信されるのは低遅延を確保する上で好ましくないからである。但し、許容遅延時間のぎりぎりで送信されるのは、遅延ジッタの軽減の観点からは好ましい。

ここで、ＲＴＳに含まれる許容遅延時間が比較的長く、アクセスポイントが、その許容遅延時間に対する残余時間も比較的長いと判定した場合、ＣＴＳ−Ｐを端末Ｂへ送信する。これにより、端末Ｂは、データパケットの送信を一時保留する。ここで、端末Ａは、アクセスポイントから端末Ｂへ送信されたＣＴＳ−Ｐを検出することによって、バックオフ時間のカウントダウンを再開する。

（Ｓ２０３）端末Ａは、バックオフ時間を満了し、ＲＴＳをアクセスポイントへ送信する。ここで、端末Ａから送信されたＲＴＳに含まれる許容遅延時間は、先に端末Ｂから送信されたＲＴＳの許容遅延時間よりも短いとする。

（Ｓ２０４）アクセスポイントは、端末ＡからＲＴＳを受信した際に、端末Ａからのデータパケットを直ぐに受信すべきと判定したとする。このとき、アクセスポイントは、端末ＡへＣＴＳ−Ｉを送信する。

端末Ｃは、アクセスポイントへＲＴＳを送信していない。端末Ｃの状態は、送信すべきデータパケットが無いか、又は、送信すべきデータパケットがあってもバックオフ時間が経過してときである。ここで、端末Ｃは、アクセスポイントから端末Ａへ送信されたＣＴＳ−Ｉを検出する。このとき、端末Ｃは、ＮＡＶ期間へ移行し、端末ＡからアクセスポイントへのＤＡＴＡフレームの送信が完了するまで、チャネルの使用を延期する。ＤＡＴＡフレームの送信が完了した時とは、アクセスポイントから端末Ａへ送信されたＡＣＫを検出した時である。

（Ｓ２０５）アクセスポイントからＣＴＳ−Ｉを受信した端末Ａは、ＤＡＴＡフレームをアクセスポイントへ送信する。また、CTS-Iを受信した他の端末は、NAVを設定し、送信を控える。

（Ｓ２０６）アクセスポイントは、端末ＡからのＤＡＴＡフレームの受信を完了すると、ＡＣＫを端末Ａへ送信する。

端末Ｃは、アクセスポイントから端末Ａへ送信されたＡＣＫを検出する。このとき、端末Ｃは、ＮＡＶ期間を解除し、チャネルの使用が可能となる。端末Ｃが、Ｓ２０４において、バックオフ時間のカウントダウンをサスペンドした場合、Ｓ２０６において、バックオフ時間のカウントダウンを再開する。

（Ｓ２０７）その後、アクセスポイントは、端末Ｂに対する残余時間が短くなってきていることを把握する。このとき、アクセスポイントは、端末ＢへＣＴＳ−Ｉを送信する。
（Ｓ２０８）アクセスポイントからＣＴＳ−Ｉを受信した端末Ｂは、ＤＡＴＡフレームをアクセスポイントへ送信する。

端末Ｂは、アクセスポイントからＣＴＳ−Ｉを受信することなく、許容遅延時間Ｔａに対する残余時間が０となった際に、そのＤＡＴＡフレームを破棄する。これにより、許容遅延時間を越えて意味をなさなくなったＤＡＴＡフレームを破棄し、次のＤＡＴＡフレームを優先的に送信することにより、次のＤＡＴＡフレームの許容遅延遅延時間を確保することができる。

尚、他の実施形態として、端末がＲＴＳをアクセスポイントへ送信したにもかかわらず、ＣＴＳが受信できない場合、ＲＴＳを再送信する場合もある。この場合、先に送信したＲＴＳに含まれる許容遅延時間から、既に経過した時間を差し引いた時間を、再送するＲＴＳに再度含めて、アクセスポイントへ送信する。ＤＡＴＡフレームは、既に、送信が保留された状態となっているからである。

図３は、本発明におけるアクセスポイント及び端末の機能構成図である。

アクセスポイント及び端末ともに、基本的構成は、従来の無線ＬＡＮシステムと同じであって、図３には、従来技術に新たに追加又は改良された機能部についてのみ表されている。

端末１は、物理層フレーム送受信部１０１と、ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部１０２と、キャリアセンス部１０３と、バックオフ時間決定管理部１０４と、ＲＴＳ送信部１０６と、ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ受信部１０７とを有する。

物理層フレーム送受信部１０１は、アクセスポイント２との間で無線リンクを介して物理層フレームを送受信する。

ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部１０２は、物理層フレーム送受信部１０１を介して、アクセスポイント２へＤＡＴＡフレームを送信し且つＡＣＫを受信する。前述したＳ２０５及びＳ２０８の処理を実現する。

キャリアセンス部１０３は、物理層フレーム送受信部１０１を介して、他の端末のチャネルの使用状況をセンスする。特に、他の端末が送信したＲＴＳ、基地局が送信したＣＴＳ−Ｉ／Ｐを検出する。

バックオフ時間決定管理部１０４は、ＤＡＴＡフレームの送信要求が発生した際に、コンテンションウィンドウから導出されるバックオフ時間のカウントダウンを開始する。キャリアセンス部１０３によって、他の端末から送信されたＲＴＳを検出した際に、カウントダウンをサスペンドする。但し、アクセスポイントからのＣＴＳ−Ｐを検出した際に、カウントダウンを再開する。前述したＳ２０３の処理を実現する。

ＲＴＳ送信部１０６は、許容遅延時間の情報を含むＲＴＳフレームを送信する。

ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ受信部１０７は、アクセスポイント２から送信されたＣＴＳ−Ｉ又はＣＴＳ−Ｐを受信する。その情報は、ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部１０２へ通知され、ＤＡＴＡフレームの送信又は保留が制御される。

アクセスポイント２は、物理層フレーム送受信部２０１と、ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部２０２と、ＲＴＳ受信部２０６と、ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ送信部２０７と、ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ判定部２０９と、許容遅延時間管理部２０８とを有する。

ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ送信部２０７は、ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ判定部２０９の判定結果に基づいて、ＣＴＳ−Ｉ又はＣＴＳ−Ｐを端末１へ送信する。

許容遅延時間２０８は、ＲＴＳを受信した端末について、そのＲＴＳに含まれる許容遅延時間に対する残余時間を算出する。その許容遅延時間からカウントダウンをしていき、残余時間が０になるまで管理する。残余時間の大小がＣＴＳ−Ｉ／Ｐ判定部へ通知される。

ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ判定部２０９は、ＣＴＳ−Ｉを送信するか又はＣＴＳ−Ｐを送信するかを判定する。前述したＳ２０２、Ｓ２０４及びＳ２０７の処理を実現する。

尚、アクセスポイントが、同じ低遅延サービスの複数のＲＴＳを受信した場合は、先着順で処理する。即ち、後から到着したＲＴＳに続くＤＡＴＡフレームの送信が、先に到着したＲＴＳに続くＤＡＴＡフレームの送信を妨げない。

前述したように、本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線システムについて、許容遅延時間に対する残余時間を考慮した無線アクセス制御方法等を実現できる。

前述した本発明における種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略を、当業者は容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。

従来技術におけるＤＣＦのシーケンス図である。 本発明におけるシーケンス図である。 本発明におけるアクセスポイント及び端末の機能構成図である。

符号の説明

１ 端末
１０１ 物理層フレーム送受信部
１０２ ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部
１０３ キャリアセンス部
１０４ バックオフ時間決定管理部
１０６ ＲＴＳ送信部
１０７ ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ受信部
２ アクセスポイント
２０１ 物理層フレーム送受信部
２０２ ＤＡＴＡ／ＡＣＫ送受信部
２０６ ＲＴＳ受信部
２０７ ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ送信部
２０８ 許容遅延時間管理部
２０９ ＣＴＳ−Ｉ／Ｐ判定部

Claims (13)

1. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと端末とが接続される無線システムにおける無線アクセス制御方法において、
   前記端末が、許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットを前記アクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、前記アクセスポイントへ送信する第１のステップと、
   前記アクセスポイントが、前記ＲＴＳの前記許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、前記端末へ、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を送信する第２のステップと、
   前記端末は、第１のＣＴＳを受信した場合、直ちに前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信し、第２のＣＴＳを受信した場合、前記データパケットの前記アクセスポイントへの送信を保留する第３のステップと、
   前記端末は、前記アクセスポイントへＲＴＳを送信したけれども、前記アクセスポイントから第１のＣＴＳおよび第２のＣＴＳを受信できない場合に、前記ＲＴＳに含まれる許容遅延時間から既に経過した時間を差し引いた時間をＲＴＳに再度含めて、前記アクセスポイントへ送信する第４のステップと
   を有することを特徴とする無線アクセス制御方法。
2. 前記端末は、前記データパケットの送信が保留されている場合に、前記アクセスポイントから第１のＣＴＳを受信した際に、次のデータパケットを送信し、又は、前記許容遅延時間Ｔａに対する残余時間が０となった際に、前記データパケットを破棄することを特徴とする請求項１に記載の無線アクセス制御方法。
3. 前記第２のステップについて、前記アクセスポイントは、許容遅延時間Ｔａ、ＤＡＴＡフレームの送信完了までに必要な時間Ｔｄ、マージン時間αとすると、
   Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＞０の場合、第２のＣＴＳを送信し、
   Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＝０の場合、第１のＣＴＳを送信する
   ことにより、前記端末からのデータパケットの送信タイミングのスケジューリングをすることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線アクセス制御方法。
4. 前記アクセスポイントは、無線リソース使用率を監視しており、該無線リソース使用率が高いならば前記マージン時間αを短くし、前記無線リソース使用率が低いならば前記マージン時間αを長くすることを特徴とする請求項３に記載の無線アクセス制御方法。
5. 前記端末は、
   前記アクセスポイントから他の端末へ送信される第１のＣＴＳを検出した際に、チャネルの使用を延期するＮＡＶ期間へ移行し、
   前記第１のＣＴＳによって前記他の端末から前記アクセスポイントへデータパケットが送信され、その後、前記アクセスポイントから前記他の端末へ送信されるＡＣＫを検出した際に、前記ＮＡＶ期間を停止する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の無線アクセス制御方法。
6. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、端末が接続されるアクセスポイントにおいて、
   前記端末が、許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットを前記アクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、前記端末から受信するＲＴＳ受信手段と、
   前記ＲＴＳの前記許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、前記端末へ、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳを送信するかを判定するＣＴＳ判定手段と、
   判定された第１のＣＴＳ又は第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を送信するＣＴＳ送信手段と、
   前記端末が、前記アクセスポイントへＲＴＳを送信したけれども、前記アクセスポイントから第１のＣＴＳおよび第２のＣＴＳを受信できない場合に、前記ＲＴＳに含まれる許容遅延時間から既に経過した時間を差し引いた時間を再度含めたＲＴＳを、前記端末から受信する手段と
   を有することを特徴とするアクセスポイント。
7. 前記ＣＴＳ判定手段は、許容遅延時間Ｔａ、ＤＡＴＡフレームの送信完了までに必要な時間Ｔｄ、マージン時間αとすると、
   Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＞０の場合、第２のＣＴＳを送信し、
   Ｔａ−（Ｔｄ＋α）＝０の場合、第１のＣＴＳを送信する
   ことを特徴とする請求項６に記載のアクセスポイント。
8. 無線リソース使用率を監視する無線リソース監視手段を更に有し、
   前記無線リソース監視手段は、前記無線リソース使用率が高いならば前記マージン時間αを短くし、前記無線リソース使用率が低いならば前記マージン時間αを長くするように前記ＣＴＳ判定手段へ通知することを特徴とする請求項７に記載のアクセスポイント。
9. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末において、
   許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットを前記アクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、前記アクセスポイントへ送信するＲＴＳ送信手段と、
   前記アクセスポイントから、前記ＲＴＳの前記許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を受信するＣＴＳ受信手段と、
   第１のＣＴＳを受信した場合、直ちに前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信し、第２のＣＴＳを受信した場合、前記データパケットの前記アクセスポイントへの送信を保留するデータパケット送信手段と、
   前記アクセスポイントへＲＴＳを送信したけれども、前記アクセスポイントから第１のＣＴＳおよび第２のＣＴＳを受信できない場合に、前記ＲＴＳに含まれる許容遅延時間から既に経過した時間を差し引いた時間をＲＴＳに再度含めて、前記アクセスポイントへ送信する手段と
   を有することを特徴とする端末。
10. 前記端末は、前記データパケットの送信が保留されている場合に、前記アクセスポイントから第１のＣＴＳを受信した際に、次のデータパケットを送信し、又は、前記許容遅延時間Ｔａに対する残余時間が０となった際に、前記データパケットを破棄することを特徴とする請求項９に記載の端末。
11. 前記端末は、
    前記アクセスポイントから他の端末へ送信される第１のＣＴＳを検出した際に、チャネルの使用を延期するＮＡＶ期間へ移行し、
    前記第１のＣＴＳによって前記他の端末から前記アクセスポイントへデータパケットが送信され、その後、前記アクセスポイントから前記他の端末へ送信されるＡＣＫを検出した際に、前記ＮＡＶ期間を停止する
    ことを特徴とする請求項９または１０に記載の端末。
12. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、端末とが接続されるアクセスポイントに搭載されたコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    前記端末が、許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットを前記アクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、前記端末から受信するＲＴＳ受信手段と、
    前記ＲＴＳの前記許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、前記端末へ、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を送信するかを判定するＣＴＳ判定手段と、
    判定された第１のＣＴＳ又は第２のＣＴＳを送信するＣＴＳ送信手段と、
    前記端末が、前記アクセスポイントへＲＴＳを送信したけれども、前記アクセスポイントから第１のＣＴＳおよび第２のＣＴＳを受信できない場合に、前記ＲＴＳに含まれる許容遅延時間から既に経過した時間を差し引いた時間を再度含めたＲＴＳを、前記端末から受信する手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
13. ＩＥＥＥ８０２．１１のＤＣＦ方式に基づいて、アクセスポイントと接続される端末に搭載されるコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
    許容遅延時間Ｔａを要するデータパケットを前記アクセスポイントへ送信する際に、該許容遅延時間Ｔａを含むＲＴＳを、前記アクセスポイントへ送信するＲＴＳ送信手段と、
    前記アクセスポイントから、前記ＲＴＳの前記許容遅延時間Ｔａに基づく残余時間に応じて、直ちにデータパケットの送信を許可する第１のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｉ）か、又はデータパケットの送信を保留させる第２のＣＴＳ（ＣＴＳ−Ｐ）を受信するＣＴＳ受信手段と、
    第１のＣＴＳを受信した場合、直ちに前記データパケットを前記アクセスポイントへ送信し、第２のＣＴＳを受信した場合、前記データパケットの前記アクセスポイントへの送信を保留するデータパケット送信手段と、
    前記アクセスポイントへＲＴＳを送信したけれども、前記アクセスポイントから第１のＣＴＳおよび第２のＣＴＳを受信できない場合に、前記ＲＴＳに含まれる許容遅延時間から既に経過した時間を差し引いた時間をＲＴＳに再度含めて、前記アクセスポイントへ送信する手段と
    してコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。

Images