WO2010013410A1

WO2010013410A1 - 無線通信装置および無線通信制御方法

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Publication number: WO2010013410A1
Application number: PCT/JP2009/003439
Authority: WO
Inventors: 田中治; 荒新伸彦
Original assignee: パナソニック株式会社
Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2010-02-04
Also published as: JP5060618B2; US20110149795A1; US8451749B2; JPWO2010013410A1

Abstract

　ＥＤＣＡアクセスパラメータが一意に設定されていると、伝送速度が変化した場合にＱｏＳが正しく行えなかったり、伝送効率が劣化したりする問題がある。　中継装置は、受信したデータを優先度に応じて送信する無線通信装置であって、受信したデータを送信する送信部（１１）と、前記送信部（１１）がデータを送信する速度を測定する速度測定部（１２）と、速度測定部（１２）により測定された送信部（１１）の送信速度に従って、前記送信部（１１）が前記データの送信開始までに待機する送信待ち時間を変動制御する優先制御部（１４）とを備え、前記送信部は、前記優先制御部（１４）による送信制御に従って前記データを送信する。

Description

無線通信装置および無線通信制御方法

　本発明は、無線通信装置、および無線通信制御方法に関する。特に、プライオリティベースのＱｏＳ（Quality of Service）を適用したデータ通信を行なう構成において、データの優先制御を実現する無線通信装置、および無線通信制御方法に関する。

　インターネット、ＬＡＮ等のネットワークを介したデータ通信の普及に伴い、家庭内においても家電機器やコンピュータ、その他の周辺機器をネットワーク接続し、機器間通信を実現したホームネットワークが多く利用されている。ホームネットワークは、例えば、ネットワーク接続機器間でのコンテンツ送受信を可能とし、ユーザに利便性・快適性を提供するものであり、今後、ますます普及することが予測される。

　例えば、家庭内に設置したチューナなどの受信部とハードディスクなどの記憶手段を持つ機器をサーバとして設定し、サーバが保持する映画などのコンテンツを、ネットワークを介してユーザの持つＰＣなどのクライアント装置に送信することで、クライアント側でデータ受信を実行しながら再生を行なうといったいわゆるストリーミングデータ配信によるコンテンツ再生処理が可能となる。しかし、ネットワーク上には複数の通信データが競合する場合がある。このような複数の通信データが競合すると、通信帯域が不足し、ストリーミングデータの配信遅れなどの問題が発生する。

　この課題に対しては、有線ネットワークに関する標準的な規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１Ｄで、イーサネット（登録商標）などの有線ＬＡＮにおいて、パケットに付加された優先度に従って通信制御を行うプライオリティベースのＱｏＳの仕組みを規定している。

　また、無線ネットワークに関する標準的な規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１１ｅは米国の標準化団体ＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)により標準化された無線ＬＡＮ通信方式の規格であるＩＥＥＥ８０２．１１の一つである。ＩＥＥＥ８０２．１１ｅの機能は、ＩＥＥＥ８０２．１１通信方式においてＱｏＳ機能を実現するものである。その機能は大きく分けて２つのアクセス方式により実現されている。一つはＥＤＣＡ(Enhanced Distributed Coordination Access)と呼ばれる方式であり、パケットを４つのアクセスカテゴリに分け、プライオリティの高いパケットを優先的に送信する方式であり、もう一つは、ＨＣＣＡ(HCF Controlled Channel Access)と呼ばれる、ＨＣＦ(Hybrid Coordination Function)であり、ポーリングを使ったＨＣ(Hybrid Coordinator)による集中制御を実現する方式である。

　ＥＤＣＡは従来のＩＥＥＥ８０２．１１で使用されていたＤＣＦ(Distributed Coordination Function)を拡張したアクセス方式であり、ベスト・エフォート用のＡＣ＿ＢＥ、背景トラフィック用のＡＣ＿ＢＫ、ビデオ伝送用のＡＣ＿ＶＩ、音声用のＡＣ＿ＶＯの４つのアクセスカテゴリ（ＡＣ）にパケットを分別し、それぞれの優先度に応じた送信を行う。送信手順は以下に述べる方法で行われる。それぞれのアクセスカテゴリのキューに送信するパケットが格納されると、まずＡＩＦＳ(Arbitration Inter Frame Space）と呼ばれる待ち時間だけ送信待機した後、ランダムバックオフの手順が開始される。ランダムバックオフは０からコンテンションウインドウのサイズ（ＣＷ）までの整数をランダムに選択し、一定値で決定されているスロットタイムを、選択した整数で倍した時間だけ送信待機する。待機時間をランダムにするのは、基地局と通信を行う無線端末が同じ待ち時間の間待機した後、一斉に送信を開始するのではパケットの衝突が発生するので、それを避けるためである。このランダムバックオフ時間の間は使用しているチャネルで他の無線端末の通信を受信しない。また、このランダムバックオフ時間は、他のアクセスカテゴリが送信を開始しなければ、スロットタイムごとに消費されていき、最も早くバックオフ時間が０になったアクセスカテゴリが送信権を獲得し、キャリアセンスにより他の無線端末が送信を行っていないことを確認した後、送信を開始する。キャリアセンスとは、搬送波周波数の受信電界強度を検出して閾値と比較することにより、自身が送信しようとする周波数が空いているか否かを検出することである。なお、バックオフ時間が０になる前に他のアクセスカテゴリが送信を開始した場合には、そのアクセスカテゴリのバックオフ時間は、これまで消費された残りのバックオフ時間が次のバックオフ時間として持ち越される。すなわち、各アクセスカテゴリのバックオフ時間は、そのアクセスカテゴリが送信権を獲得するまでは、ＡＩＦＳ経過後、スロットタイムごとに消費されていき、最後は０になる。これにより、優先度の低いアクセスカテゴリであっても、いつかは送信権を獲得することができることになる。また、２つ以上のアクセスカテゴリのバックオフ時間が同時に０になった場合、あらかじめ決められた優先度に従い、プライオリティの高いアクセスカテゴリが送信権を得る。送信権を得たアクセスカテゴリは、ＴＸＯＰ(Transmission Opportunity)の間送信が可能である。パケットが衝突し送信が失敗した場合、およびアクセスカテゴリ間の競合で送信されなかったカテゴリは、ＣＷ値を２倍にし、再度送信手順を行う。

　この際、ＣＷ値の初期値はＣＷｍｉｎで決定され、最大値ＣＷｍａｘを超えない値とされる。ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘはＥＣＷｍｉｎ、ＥＣＷｍａｘにより、指数表現を用いて以下のように計算される。

　ＣＷｍｉｎ＝２^ECWmin －１
　ＣＷｍａｘ＝２^ECWmax －１

　４つのアクセスカテゴリごとにこのＡＩＦＳ、ＣＷｍｉｎ、ＣＷｍａｘを決定する。上記のようにＥＣＷｍｉｎ値、ＥＣＷｍａｘ値、および送信権獲得後の送信可能時間ＴＸＯＰが独立に設定され、それぞれの値をアクセスカテゴリのプライオリティに応じた値に設定することにより、相対的な優先制御を可能としている。これらの値はＥＤＣＡアクセスパラメータと呼ばれ、基地局から無線端末にビーコン信号などで報知され、無線端末はこのパラメータを利用して送信する。

　また、基地局は、基地局自身が送信に使用するアクセスパラメータを無線端末とは独立に設定しても良い。

　ＥＤＣＡを用いた送信の優先付けにより、プライオリティの高いパケットが優先的に送信されることになる。しかしながら、プライオリティの高いパケットのＣＷ(Contention Window)のサイズを短くすることで優先度を高めることは、パケット衝突率が増加する危険がある。即ち、衝突回避アルゴリズムであるランダムバックオフのランダム性が低下することで、無線端末台数が増加した場合にパケット衝突率が高くなる。このことはつまり、ＶｏＩＰやコンテンツのストリーミングデータ配信のようなリアルタイム性が必要で高いプライオリティのトラフィックが多くの無線端末から送信された場合、パフォーマンスが低下する問題があることを意味する。

　これを解決するため、プライオリティが高いパケット通信のトラフィック量を監視し、プライオリティが高いパケットを一定値以上のトラフィック量で送信する無線端末の台数が増加した場合に、基地局と通信を行う無線端末のＥＤＣＡアクセスパラメータ、および、基地局自身が通信を行う際に使用するＥＤＣＡアクセスパラメータを決定することが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６－２４６０３０号公報

　上記のように、ホームネットワークにおけるＶｏＩＰやコンテンツのストリーミングデータ配信に関するパフォーマンスが低下する問題に対して、パケット衝突率の増加を改善し、パフォーマンスを改善することが可能である。

　しかしながら、従来の技術では、伝送速度（物理速度、または、実効速度）が概ね一定であるような通信線を介した通信が前提とされているため、伝送路の伝送速度の変化は考慮されておらず、ＥＤＣＡアクセスパラメータは過去の一定区間において、リアルタイム性の高いパケットの平均送信量が一定以上の無線端末の台数のみに依存してしまう。このため、無線通信のように、周囲の環境の影響で伝送路の伝送速度が大きく変化してしまうような場合には、従来のＥＤＣＡアクセスパラメータをそのまま適用したのでは、優先度に応じたパケット通信を正しく制御することが困難である。例えば、ＥＤＣＡアクセスパラメータが伝送速度の高い場合に合わせて設定されているのに、実際の伝送速度が低い場合には、データの送信開始時間になってもそれ以前のデータの送信が終了していないということが起こる。このような場合に、送信開始時間まで待機していたデータの送信が行えないために伝送遅延が発生する。また、伝送速度の低い場合に合わせて設定されている場合、実際に伝送速度が高い場合には、まったくどのデータの送信も行われない時間が発生し、伝送効率が劣化する。なお、ここで、物理速度とは、データの内容には関係なく単位時間当たり何ビットのデータを転送できるか、すなわち、物理的に実現可能な単位時間当たりのデータ転送量をいう。これに対し、伝送路上ではアプリケーション層で利用される本体データに加え、通信制御のために必要な制御データを含めた転送データが伝送される。通信制御のために必要な制御データとは、例えば、伝送路上のノイズなどにより転送データが破損することを防止するための転送予備データ、誤り訂正データ、ＴＣＰヘッダ、及びＩＰヘッダなどをいう。実効速度とは、前述のような転送データのうち、実際にアプリケーションで利用される本体データが転送される単位時間当たりのデータ転送量をいう。

　本発明は、周囲の環境の影響により伝送速度が大きく変化してしまうという無線通信特有の性質に対する上記従来の課題を解決して、ホームネットワーク内における無線通信のリアルタイム性を保ち、円滑に無線通信できる無線通信装置および無線通信制御方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の一形態である無線通信装置は、受信したデータを優先度に応じて送信する無線通信装置であって、受信したデータを送信する送信部と、前記送信部が前記データを送信する速度を測定する速度測定部と、前記速度測定部により測定された前記送信部の送信速度に従って、前記送信部が前記データの送信開始までに待機する送信待ち時間を変動制御する送信制御部とを備え、前記送信部は、前記送信制御部による送信制御に従って前記データを送信する。

　また、本発明の一形態である無線通信装置は、さらに、優先度が高く設定されているデータほど少ない送信待ち時間だけ待機することを示す送信パラメータを含んだ送信制御パラメータセットを、前記送信速度に対応させて複数保持する送信制御パラメータ保持部を備え、前記送信制御部は、前記送信制御パラメータ保持部が保持する前記送信制御パラメータセットのうちの特定のパラメータの値が示す送信待ち時間が前記送信速度に反比例する送信制御パラメータセットを選択するとしてもよい。

　さらに、本発明の一形態である無線通信装置は、前記速度測定部が、前記送信部が送信する前記データの単位時間当たりのビット転送量である物理速度を測定するとしてもよい。

　また、本発明の一形態である無線通信装置は、前記送信部が送信する前記データは、通信制御用の制御データとアプリケーションで利用される本体データとを含み、前記速度測定部は、前記送信部が送信する前記データのうち前記本体データの単位時間当たりのビット転送量である実効速度を測定するとしてもよい。

　さらに、本発明の一形態である無線通信装置は、前記送信制御部が、標準規格ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに準拠したＥＤＣＡ無線アクセス制御方式を用いて送信制御し、前記特定のパラメータは、ＡＩＦＳであるとしてもよい。

　また、本発明の一形態である無線通信装置は、さらに、特定の相手先無線通信装置と双方向通信を行う場合に、前記相手先無線通信装置が送信制御を行うための相手先送信制御パラメータセットを、前記相手先無線通信装置との相対通信速度に応じて複数保持する相手先送信制御パラメータ保持部を備え、前記速度測定部は、前記無線通信装置と前記相手先無線通信装置との相対通信速度を測定し、前記送信制御部は、前記速度測定部が測定した前記相対通信速度に従って、前記送信制御パラメータ保持部が保持している前記送信制御パラメータセットのいずれかを選択するとともに、前記相手先送信制御パラメータ保持部が保持する前記相手先送信制御パラメータセットのいずれかを選択し、前記送信部は、前記送信制御部によって前記相手先送信制御パラメータ保持部が保持する中から選択された前記相手先送信制御パラメータセットを前記相手先無線通信装置に送信するとしてもよい。

　さらに、本発明の一形態である無線通信装置は、前記送信制御部が、前記相対通信速度に従って、前記送信制御パラメータ保持部から選択される送信制御パラメータセットと、前記相手先送信制御パラメータ保持部から選択される前記相手先送信制御パラメータセットとが、前記無線通信装置と前記相手先無線通信装置とで同時の送信要求に対して、待機する送信待ち時間が必ず異なるように選択するとしてもよい。

　なお、本発明は、装置として実現できるだけでなく、その装置を構成する処理手段をステップとする方法として実現したり、それらステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したり、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体として実現したり、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現したりすることもできる。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信してもよい。

　本発明によれば、無線通信装置は、伝送速度に対応した複数の送信制御パラメータを保持し、伝送速度（物理速度、または、実効速度）を測定し、測定した伝送速度に応じて最適な送信制御パラメータを使用して中継処理を行うので、ホームネットワークの通信状態が悪くなり、無線区間で環境の影響により伝送速度が頻繁に変化する場合においても、リアルタイム性の高いデータを優先的に送出することができるとともに、ストリーミングの乱れを軽減することができる。

図１は、本実施の形態１の中継装置の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１の送信制御パラメータ保持部で保持するＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格のＥＤＣＡ無線アクセス制御方式に準拠した速度情報が最大値の場合のＥＤＣＡパラメータを示す図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、図１の速度測定部によって測定された速度を示す速度情報が１／２または１／４になったときに用いられる送信制御パラメータの一例を示す図である。図３（ａ）は、速度情報が１／２になったときの送信制御パラメータの例を示し、図３（ｂ）は、速度情報が１／４になったときの送信制御パラメータの例を示している。図４（ａ）及び（ｂ）は、中継装置がＡＣ＿ＶＯの送信を行うタイミングを示す図である。図４（ａ）は、速度測定部１２からの速度情報が、あらかじめ設定された送信速度の設定値の１／２である場合のデータの送信時間と、次の送信タイミングとの関係を示す図である。図４（ｂ）は、速度測定部１２からの速度情報が、あらかじめ設定された送信速度の設定値の２倍である場合のデータの送信時間と、次の送信タイミングとの関係を示す図である。図５は、図１に示した優先制御部１４の優先制御処理を模式的に示す図である。図６は、本実施の形態２の中継装置の構成を示すブロック図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、中継装置と相手先通信装置との相対送信速度を示す速度情報が最大値の場合に中継装置と相手先通信装置とでそれぞれ使用する送信制御ＥＤＣＡパラメータの一例を示す図である。図７（ａ）は、速度情報が最大値の場合に中継装置が使用する送信制御パラメータの一例を示し、図７（ｂ）は、速度情報が最大値の場合に相手先通信装置６０が使用する送信制御パラメータの一例を示している。図８（ａ）及び（ｂ）は、中継装置と相手先通信装置との相対送信速度を示す速度情報が最大値の１／２である場合に中継装置と相手先通信装置とでそれぞれ使用する送信制御パラメータの一例を示す図である。図８（ａ）は、中継装置が使用する送信制御パラメータを示し、図８（ｂ）は、相手先通信装置が使用する送信制御パラメータの例を示している。図９（ａ）及び（ｂ）は、中継装置と相手先通信装置との相対送信速度を示す速度情報が最大値の１／４である場合に中継装置と相手先通信装置とでそれぞれ使用する送信制御パラメータの一例を示す図である。図９（ａ）は、中継装置が使用する送信制御パラメータを示し、図９（ｂ）は、相手先通信装置が使用する送信制御パラメータの例を示している。図１０は、送信制御パラメータの設定により、中継装置と相手先通信装置との間で送信待機時間にずれを持たせ、中継装置と相手先通信装置とが同時に送信要求をした場合でも衝突を防止できることを示す図である。

　以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

　（実施の形態１）
　図１は、本実施の形態１の中継装置の構成を示すブロック図である。

　同図において、本実施の形態の中継装置は、「受信したデータを優先度に応じて送信する無線通信装置」の一例であり、複数の送信制御パラメータのうちから、送信部１１の送信速度に応じた送信制御パラメータを用いてデータの送信を行う無線アクセスポイントに相当する中継装置であって、受信部１０、送信部１１、速度測定部１２、送信制御パラメータ保持部１３および優先制御部１４を備える。受信部１０は、データを受信する。送信部１１は、「受信したデータを送信する送信部」の一例であり、受信部１０で受信したデータや内部で生成したデータを送信する。速度測定部１２は、「前記送信部がデータを送信する速度を測定する速度測定部」および「前記送信部が送信する前記データの単位時間当たりのビット転送量である物理速度を測定する前記速度測定部」の一例であり、送信部１１の送信する物理速度を測定し、測定した速度を表す速度情報を生成する。速度測定部１２は、例えば、過去の直近のデータ送信時における送信部１１の物理速度を測定する。または、現在から過去にさかのぼって何回かデータを送信した際の、送信部１１の平均送信速度を算出するとしてもよい。送信制御パラメータ保持部１３は、「優先度が高く設定されているデータほど少ない送信待ち時間だけ待機することを示す送信パラメータを含んだ送信制御パラメータセットを、前記送信速度に対応させて複数保持する送信制御パラメータ保持部」の一例であり、速度情報に対応した複数種類の送信制御パラメータを保持する。ここで、優先制御部１４は、「前記速度測定部により測定された前記送信部の送信速度に従って、前記送信部が前記データの送信開始までに待機する送信待ち時間を変動制御する送信制御部」の一例であり、ＥＤＣＡパラメータは、「送信制御パラメータセット」の一例である。優先制御部１４がこの送信制御パラメータを速度情報に応じて選択的に用いることによって、送信部１１の送信速度が変化した場合であっても、優先度が高く設定されているデータを優先的に送信することができる。優先制御部１４は速度測定部１２により測定された送信部１１の速度情報と送信制御パラメータ保持部１３が保持している速度情報に対応した送信制御パラメータを用いて送信制御を行う。

　図２は、本発明の実施の形態１の送信制御パラメータ保持部で保持するＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格のＥＤＣＡ無線アクセス制御方式に準拠した速度情報が最大値の場合のＥＤＣＡパラメータを示す図である。

　本実施の形態１においては、図２に示すＥＤＣＡパラメータを、速度測定部１２で生成された速度情報に対応して切り替える。図２において、優先レベルは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格で規定されている４段階の優先度を示す。ＶｏＩＰなどの遅延やジッタに対しての許容量が少ないデータに使用される優先度の一番高いＡＣ＿ＶＯ、リアルタイム性が必要な映像データに使用されるＡＣ＿ＶＩ、通常のデータに使用されるＡＣ＿ＢＥ、バックグラウンドデータに使用されるＡＣ＿ＢＫである。ＡＩＦＳ、ＣＷｍａｘおよびＣＷｍｉｎについては、すでに説明しているので、説明を省略する。

　このように、優先制御部１４が送信制御パラメータ保持部１３に保持されている初期設定されたＥＤＣＡパラメータを速度情報に対応して変更することによる効果を、図３を用いて説明する。図３は速度情報に対応してＡＩＦＳおよびＣＷｍａｘを変更することによる送信制御パラメータの具体例を示す図である。本実施の形態１の中継装置は、各ＡＣの送信開始待ち時間を速度に反比例して、変化させる。具体的には、送信部１１の速度が１／２、１／４になると、送信制御パラメータを２倍、４倍となるよう変更する。すなわち、優先制御部１４は、「前記送信制御パラメータ保持部が保持する前記送信制御パラメータセットのうちの特定のパラメータの値が示す送信待ち時間が前記送信速度に反比例する送信制御パラメータセットを選択する前記送信制御部」の一例であり、「標準規格ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに準拠したＥＤＣＡ無線アクセス制御方式を用いて送信制御し、前記特定のパラメータは、ＡＩＦＳである前記送信制御部」の一例である。またＡＩＦＳの変更とともに、速度情報が１／２、１／４になると、ＣＷｍａｘも概ね２倍、４倍となるよう変更する。図３（ａ）は、送信部１１の送信速度が１／２になったときに、各ＡＣの送信開始待ち時間ＡＩＦＳを２倍に増加させた場合のＥＤＣＡパラメータの例を示す図である。図３（ｂ）は、送信部１１の送信速度が１／４になったときに、各ＡＣの送信開始待ち時間ＡＩＦＳを４倍に増加させた場合のＥＤＣＡパラメータの例を示す図である。

　このように送信制御パラメータを制御するのは次の理由によるものである。図４は中継装置がＡＣ＿ＶＯの送信を行うタイミングを示す図である。図４（ａ）は、速度測定部１２からの速度情報が、あらかじめ設定された送信速度の設定値の１／２である場合のデータの送信時間と、次の送信タイミングとの関係を示す図である。図４（ｂ）は、速度測定部１２からの速度情報が、あらかじめ設定された送信速度の設定値の２倍である場合のデータの送信時間と、次の送信タイミングとの関係を示す図である。同図の（ａ）および（ｂ）の両方において、棒グラフの部分は同じデータ量のＡＣ＿ＶＯを送信するのに必要な送信時間を示している。上の段の棒グラフは、あらかじめ設定された送信速度でのＡＣの送信時間を示し、下の段の棒グラフは、送信部１１の実際の送信速度でのＡＣの送信時間を示している。

　図４を用いて説明する。図４（ａ）に示すように、同じデータ量のＡＣ＿ＶＯであっても、速度測定部１２からの速度情報で示される速度が送信部１１にあらかじめ設定された送信速度（例えば、送信速度の最大値）の１／２の場合、送信部１１がデータを送信するためには送信速度が設定値（最大値）の場合と比べて２倍の時間を要する。従って、送信部１１の実際の送信速度が最大値の１／２になっているのに対し、最大の場合と同じ送信制御パラメータを使用すると、ＡＣ＿ＶＯの待機時間（バックオフ時間）が０になっても次のＡＣ＿ＶＯを送信できず、一般的に送信までの待ち時間が発生する。また、優先度が低いＡＣ＿ＶＩの待機時間（バックオフ時間）が０になるとＡＣ＿ＶＩが送信されるので、優先順位が守られなくなるという問題がある。

　また、図４（ｂ）のように、送信制御パラメータを速度情報が最小値となるように設定すると、実際の速度情報が最小値の２倍の場合、データ送信時間は最小値の場合の１／２の時間で終了する。このため、次のＡＣ＿ＶＯの送信開始時間までの間、どのＡＣも送信が行われない時間が発生し、伝送効率が劣化する。

　なお、上記の実施形態１の説明は、図２、図３、図４を用いて行ったが、これはあくまで例示的なものであり、本発明はこれに限定されるものではない。

　図５は、図１に示した優先制御部１４の優先制御処理を模式的に示す図である。優先制御部１４は、図５に示すように優先処理を実現する。

　クラシファー５２は、受信部１０から優先制御部１４にデータパケットが入って来た場合に、パケットの選別を行う。この選別基準には、ＩＰパケットの優先度を表すＴｏＳやＤＳＣＰ(Differentiated Services Code Point)、ＶＬＡＮ(Virtual LAN)タグにある優先度フィールドが使用される。パケットの選別をした後、クラシファー５２は適切なＡＣのキューにパケットをキューイングする。

　スケジューラ５１はキューイングされたデータパケットを４段階の優先度ごとにスケジューリングし、優先度の高いキューにあるデータを優先的に送信する。スケジューラ５１内の４つのブロックはＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格で規定されている４段階の優先度ごとにデータパケットのスケジューリングを行う処理部を示す。すなわち、４段階の優先度とは、ＡＣ＿ＶＯ（ボイス）、ＡＣ＿ＶＩ（ビデオ）、ＡＣ＿ＢＥ（ベスト・エフォート）、およびＡＣ＿ＢＫ（バック・グラウンド）である。スケジューラ５１は、具体的には、速度測定部１２からの速度情報に応じて送信制御パラメータ保持部１３に保持されている送信制御パラメータを選択し、これらのＥＤＣＡパラメータを速度情報に対応して切り替える。

　送出部５３は、スケジューラ５１によるスケジューリングに従って、優先度の高いキューにあるデータを優先的に送信部１１に送出する。

　以上に説明したように、本実施の形態１の中継装置は、送信部１１のデータ送信速度を測定し、データ送信速度を示す速度情報に対応したＥＤＣＡパラメータを使用してＡＣの送信を行う。これにより、伝送路の通信状態が悪くなり、無線区間で衝突が増えた場合においても、リアルタイム性の高いデータを効率よく、かつ、優先的に送出することが可能となる。

　（実施の形態２）
　図６は、本実施の形態２の中継装置の構成を示すブロック図である。なお、実施の形態１の中継装置の構成と対応する部分には同一の番号を付し、その説明を省略する。

　実施の形態１の中継装置がどの通信装置に対しても同じ送信制御を行うのに対し、本実施の形態２の中継装置は、特定の通信装置と双方向通信を行う場合を想定している点が実施の形態１と異なる。中継装置は、実施の形態１の送信部１１とは異なる動作をする送信部６２と、相手先送信制御パラメータ保持部６１を備える。相手先通信装置６０は送信部１１が送信するデータを受信し、また、自らのデータを中継装置に送信する。ここで、速度測定部１２は、「前記無線通信装置と前記相手先無線通信装置との相対通信速度を測定する前記速度測定部」の一例である。相手先送信制御パラメータ保持部６１は、「特定の相手先無線通信装置と双方向通信を行う場合に、前記相手先無線通信装置が送信制御を行うための相手先送信制御パラメータセットを、前記相手先無線通信装置との相対通信速度に応じて複数保持する相手先送信制御パラメータ保持部」の一例であり、相手先通信装置６０と送信部６２との相対通信速度を示す速度情報に対応した送信制御パラメータを複数保持する。ここで、優先制御部１４は、「前記速度測定部が測定した前記相対通信速度に従って、前記送信制御パラメータ保持部が保持している前記送信制御パラメータセットのいずれかを選択するとともに、前記相手先送信制御パラメータ保持部が保持する前記相手先送信制御パラメータセットのいずれかを選択する前記送信制御部」の一例である。この送信制御パラメータセットは、優先度が高く設定されているデータが優先的に送信されるよう定められている。送信部６２は受信部１０で受信したデータや自身が送信するデータを送信するとともに、相手先送信制御パラメータ保持部６１から読み出した送信制御パラメータを相手先通信装置６０の優先制御部１４に送信する。ここで、送信部６２は、「前記送信制御部によって前記相手先送信制御パラメータ保持部が保持する中から選択された前記相手先送信制御パラメータセットを前記相手先通信装置に送信する前記送信部」の一例である。

　図７は、中継装置と相手先通信装置６０との相対送信速度を示す速度情報が最大値の場合に中継装置と相手先通信装置６０とでそれぞれ使用する送信制御ＥＤＣＡパラメータの一例を示す図である。図７（ａ）は、速度情報が最大値の場合に中継装置が使用する送信制御パラメータの一例を示し、図７（ｂ）は、速度情報が最大値の場合に相手先通信装置６０が使用する送信制御パラメータの一例を示している。この場合、送信部６２は、相手先通信装置６０に対して図７（ｂ）の送信制御パラメータセットを送信し、相手先通信装置６０の優先制御部１４は、受信した送信制御パラメータセットを用いて相手先通信装置６０の送信制御を行うものとする。すなわち、図７（ｂ）は、送信制御パラメータ保持部１３で保持する中継装置用の送信制御パラメータと送信タイミングが同じ時間にならないように設定を行うＩＥＥＥ８０２．１１ｅ規格のＥＤＣＡ無線アクセス制御方式に準拠した速度情報が最大値の場合のＥＤＣＡパラメータである。ただし、ＡＣ＿ＢＫは優先度が最も低いため中継装置と相手先通信装置６０との間で優先度の差を持たせない。例えば、図７（ａ）および図７（ｂ）で中継装置のＡＣ＿ＢＫも、相手先通信装置６０のＡＣ＿ＢＫも、ＡＩＦＳ＝２９、ＣＷｍａｘ＝１０２３のように同じ値に定められている。

　図８は、中継装置と相手先通信装置６０との相対送信速度を示す速度情報が最大値の１／２である場合に中継装置と相手先通信装置６０とでそれぞれ使用する送信制御パラメータの一例を示す図である。図８（ａ）は、中継装置が使用する送信制御パラメータを示し、図８（ｂ）は、相手先通信装置６０が使用する送信制御パラメータの例を示している。図８に示すように、相手先通信装置６０との相対送信速度が１／２になった場合、ＡＩＦＳおよびＣＷｍａｘをそれぞれ図７に示した場合の約２倍にしておくと、あらかじめ想定したデータ送信待ち時間内に前のデータの送信を完了しておくことができ、データの送信効率を良くすることができる。

　図９は、中継装置と相手先通信装置６０との相対送信速度を示す速度情報が最大値の１／４である場合に中継装置と相手先通信装置６０とでそれぞれ使用する送信制御パラメータの一例を示す図である。図９（ａ）は、中継装置が使用する送信制御パラメータを示し、図９（ｂ）は、相手先通信装置６０が使用する送信制御パラメータの例を示している。図９に示すように、相手先通信装置６０との相対送信速度が１／４になった場合、ＡＩＦＳおよびＣＷｍａｘをそれぞれ図７に示した場合の約４倍にしておくと、あらかじめ想定したデータ送信待ち時間内に前のデータの送信を完了しておくことができ、データの送信効率を良くすることができる。

　中継装置および相手先通信装置６０の優先制御部１４が、上記図７～図９のような送信制御ＥＤＣＡパラメータを、中継装置と相手先通信装置６０との相対送信速度に応じて切り替えることによって、中継装置と相手先通信装置６０との相対送信速度に変化が生じた場合であっても、相対送信速度に適した送信制御パラメータを選択することによって図４に示したような時間的損失を低減し、効率よくプライオリティベースのＱｏＳを行うことができる。

　また、中継装置のＡＩＦＳと相手先通信装置６０のＡＩＦＳとでは、両者のＡＩＦＳに時間のずれを生じさせるようにあらかじめ設定されている。例えば、図７（ａ）に示した中継装置のＡＣ＿ＶＯのＡＩＦＳの値と、図７（ｂ）に示した相手先通信装置６０のＡＩＦＳの値とに注目すると、相手先通信装置６０のＡＩＦＳの値は、中継装置のＡＩＦＳの値とＣＷｍａｘの値と１とを加算した値となっている。また、図７（ａ）に示したＡＣ＿ＶＩのＡＩＦＳの値は５であり、相手先通信装置６０のＡＣ＿ＶＯのＡＩＦＳの値とＣＷｍａｘの値と１とを加算したものとなっている。

　図１０は、送信制御パラメータの設定により、中継装置と相手先通信装置６０との間で送信待機時間にずれを持たせ、中継装置と相手先通信装置６０とが同時に送信要求をした場合でも衝突を防止できることを示す図である。同図に示すように、中継装置と相手先通信装置６０とが起点で同時に送信要求をした場合、相手先通信装置６０のＡＩＦＳは必ず、中継装置の送信待機時間が終了したのちからＣＷのカウントを開始するように設定されている。したがって、中継装置と相手先通信装置６０とが同時に同じ優先度で送信要求を行った場合、相手先通信装置６０よりも必ず中継装置が送信を開始できる。

　ここで、優先制御部１４は、「前記相対通信速度に従って、前記送信制御パラメータ保持部から選択される送信制御パラメータセットと、前記相手先送信制御パラメータ保持部から選択される前記相手先送信制御パラメータセットとが、前記無線通信装置と前記相手先無線通信装置とで同時の送信要求に対して、待機する送信待ち時間が必ず異なるように選択する前記送信制御部」の一例である。

　このように制御することにより本実施の形態１による効果と併せて、中継装置と相手先通信装置６０とが双方向通信で同時に送信要求を行った場合の衝突と、衝突による待ち時間の発生をなくすことができるという効果がある。

　すなわち、本実施の形態２では、送信制御パラメータ保持部１３および相手先送信制御パラメータ保持部６１が、それぞれ、中継装置用と相手先通信装置６０用との送信制御パラメータを、中継装置と相手先通信装置６０との相対的送信速度に応じて複数保持しているので、中継装置と相手先通信装置６０との相対送信速度に変化が生じた場合であっても、相対送信速度に応じて送信制御パラメータを切り替えることによって、無駄な送信待ち時間を生じることなく、また、優先度の高いデータを優先して送信することができる。そのうえ、中継装置用と相手先通信装置６０用とで、同時に送信要求を行った場合の待ち時間をずらしておくことができるので、同時に送信要求を行った場合であっても衝突を避けることができるという効果がある。

　なお、上記実施の形態２では、相手先通信装置６０も中継装置との相対通信速度を測定する速度測定部を備え、測定した中継装置と相手先通信装置６０との相対通信速度に応じて中継装置からあらかじめ受信した送信制御パラメータの中から通信速度に応じて定められた最適な送信制御パラメータを選択するとしてもよいし、中継装置側で、速度測定部１２で測定された相手先通信装置６０との相対通信速度に応じた送信制御パラメータを、通信速度が変化する都度、相手先通信装置６０に送信するとしてもよい。この場合、相手先通信装置６０は、中継装置から受信した送信制御パラメータを用いて送信制御を行うものとする。

　なお、上記の本実施の形態２の説明は、図７、図８、図９および図１０を用いて行ったが、これはあくまで例示的なものであり、本発明は図７～図９に示した数値などに限定されない。

　なお、以上、説明した本実施の形態における速度情報は中継装置と相手先通信装置間の物理速度を用いて行ったが、これはあくまで例示的なものである。中継装置と相手先通信装置間の実効速度でも構わない。ここで、速度測定部１２は「前記送信部が送信する前記データのうち前記本体データの単位時間当たりのビット転送量である実効速度を測定する前記速度測定部」の一例である。

　なお、以上、説明した本実施の形態における中継装置と相手先通信装置は、その機能や動作を実現する手段であり、プログラムとコンピュータで構成することができる。また、その一部または全部をハードウェアで構成してもよい。

　なお、以上、述べた本実施の形態については、すべて本発明を例示的に示すものであり、限定的に示すものではない。従って、本発明は他の種々の変形態様、変更態様および実施の形態の組み合わせで実施することができ、本発明の範囲は請求の範囲によってのみ規定されるものである。

　なお、ブロック図（図１、図６など）の各機能ブロックは典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部又は全てを含むように１チップ化されても良い。例えばメモリ以外の機能ブロックが１チップ化されていても良い。

　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。

　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ッ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・プロセッサを利用しても良い。

　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。

　本発明にかかる無線通信装置及び無線通信制御方法は、無線通信環境の変化により、データの伝送速度が大きく変化する場合においても、円滑にデータの優先度に基づく通信制御を可能にする効果を有し、無線通信ネットワークを複数の端末で利用するアクセスポイントおよび子機として有用である。

　１０　受信部
　１１、６２　送信部
　１２　速度測定部
　１３　送信制御パラメータ保持部
　１４　優先制御部
　５１　スケジューラ
　５２　クラシファー
　５３　送出部
　６０　相手先通信装置
　６１　相手先送信制御パラメータ保持部

Claims

　受信したデータを優先度に応じて送信する無線通信装置であって、
　受信したデータを送信する送信部と、
　前記送信部が前記データを送信する速度を測定する速度測定部と、
　前記速度測定部により測定された前記送信部の送信速度に従って、前記送信部が前記データの送信開始までに待機する送信待ち時間を変動制御する送信制御部とを備え、
　前記送信部は、前記送信制御部による送信制御に従って前記データを送信する
　無線通信装置。
　前記無線通信装置は、さらに、優先度が高く設定されているデータほど少ない送信待ち時間だけ待機することを示す送信パラメータを含んだ送信制御パラメータセットを、前記送信速度に対応させて複数保持する送信制御パラメータ保持部を備え、
　前記送信制御部は、前記送信制御パラメータ保持部が保持する前記送信制御パラメータセットのうちの特定のパラメータの値が示す送信待ち時間が前記送信速度に反比例する送信制御パラメータセットを選択する
　請求項１記載の無線通信装置。
　前記速度測定部は、前記送信部が送信する前記データの単位時間当たりのビット転送量である物理速度を測定する
　請求項１記載の無線通信装置。
　前記送信部が送信する前記データは、通信制御用の制御データとアプリケーションで利用される本体データとを含み、
　前記速度測定部は、前記送信部が送信する前記データのうち前記本体データの単位時間当たりのビット転送量である実効速度を測定する
　請求項１記載の無線通信装置。
　前記送信制御部は、標準規格ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに準拠したＥＤＣＡ(Enhanced Distributed Coordination Access)無線アクセス制御方式を用いて送信制御し、前記特定のパラメータは、ＡＩＦＳ(Arbitration Inter Frame Space）である
　請求項４記載の無線通信装置。
　前記無線通信装置は、さらに、特定の相手先無線通信装置と双方向通信を行う場合に、前記相手先無線通信装置が送信制御を行うための相手先送信制御パラメータセットを、前記相手先無線通信装置との相対通信速度に応じて複数保持する相手先送信制御パラメータ保持部を備え、
　前記速度測定部は、前記無線通信装置と前記相手先無線通信装置との相対通信速度を測定し、
　前記送信制御部は、前記速度測定部が測定した前記相対通信速度に従って、前記送信制御パラメータ保持部が保持している前記送信制御パラメータセットのいずれかを選択するとともに、前記相手先送信制御パラメータ保持部が保持する前記相手先送信制御パラメータセットのいずれかを選択し、
　前記送信部は、前記送信制御部によって前記相手先送信制御パラメータ保持部が保持する中から選択された前記相手先送信制御パラメータセットを前記相手先無線通信装置に送信する
　請求項５記載の無線通信装置。
　前記送信制御部は、前記相対通信速度に従って、前記送信制御パラメータ保持部から選択される送信制御パラメータセットと、前記相手先送信制御パラメータ保持部から選択される前記相手先送信制御パラメータセットとが、前記無線通信装置と前記相手先無線通信装置とで同時の送信要求に対して、待機する送信待ち時間が必ず異なるように選択する
　請求項６記載の無線通信装置。
　請求項６記載の前記相手先無線通信装置の動作を行う無線通信装置であって、
　前記無線通信装置から前記相手先送信制御パラメータセットを受信し、前記無線通信装置との間で双方向通信を行う通信部と、
　前記通信部で受信した前記相手先送信制御パラメータセットに従って、前記通信部の送信制御を行う送信制御部とを備え、
　前記通信部は、前記送信制御部の送信制御に従って、前記無線通信装置と双方向通信を行う
　無線通信装置。
　受信したデータを優先度に応じて送信する無線通信制御方法であって、
　送信部が、受信したデータを送信するステップと、
　速度測定部が、前記送信ステップで前記データを送信する送信速度を測定するステップと、
　送信制御部が、前記速度測定ステップにより測定された前記送信ステップでの前記送信速度に従って、前記送信ステップで前記データの送信開始までに待機する送信待ち時間を変動制御するステップとを含み、
　前記送信部は、前記送信制御ステップによる送信制御に従って前記データを送信する
　無線通信制御方法。
　受信したデータを優先度に応じて送信する無線通信装置のためのプログラムであって、コンピュータを
　請求項１記載の前記無線通信装置が備える各処理部として機能させるプログラム。
　受信したデータを優先度に応じて送信する集積回路であって、
　請求項１記載の前記無線通信装置が備える各処理部を備える
　集積回路。