JP3730957B2

JP3730957B2 - 無線ｌａｎにおけるアクセス制御方法

Info

Publication number: JP3730957B2
Application number: JP2002365242A
Authority: JP
Inventors: 武男高橋
Original assignee: ユニパルス株式会社
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP2004200878A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、無線ＬＡＮにおける基地局と複数の子局との間で行う無線通信の衝突を回避する制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線ＬＡＮにおける無線通信の衝突を回避する制御方法としては、大別すると、ＤＣＦ（デストリビューテッド・コーディネーション・ファンクション）とＰＣＦ（ポイント・コーディネーション・ファンクション）との二つの方式が知られている。ＤＣＦは送信端末と受信端末とで送信権を調停し、送信権の衝突時は乱数発生（ランダム時間の待機）を行い、衝突の調停も乱数発生で行うもので、ＣＳＭＡ／ＣＡとして知られている。一方、ＰＣＦは基地局からのポーリングで子局の送信権を指示することにより、衝突なく無線通信を行うものである。（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
ジューア・ハイスカラ（Juha Heiskala），ジョン・テリー（Jhon Te-rry, Ph. D.）共著，「ＯＦＤＭワイヤレスＬＡＮ：アセオレティカルアンドプラクティカルガイド（OFDM Wireless LAN: A Theoretical and Prac-tical Guide）」，（米国），サムス社（SAMS）,２００１年１２月，ｐ．２３１〜２３８
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例によると、衝突回避のための待機時間が存在し、これが無駄な時間を発生させるとともに、各通信のフレームにはそれぞれにプリアンブルやヘッダを付ける必要があるので、無駄な時間を発生させているという問題があった。本発明はこの問題点を解消することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の無線ＬＡＮにおけるアクセス制御方法は、基地局と複数の子局との間で無線通信を行うＬＡＮにおいて、基地局からビーコンを受けた各子局は、決められた順にしたがって自己が基地局に送信する情報に関するデータ量情報を基地局に送り、基地局は、各子局から受信した前記データ量情報と別途受信していた各子局に送信する情報のデータ量に基づき各子局毎の通信時間を割り当てたうえ、この時間割り当て情報を単一フレームで各子局に送った後、各子局に送信する情報を単一フレームで送信し、各子局では、前記時間割り当て情報にしたがって、受信した前記単一フレームにおける自己宛のデータを判別して受け取る一方、同じく時間割り当て情報にしたがって基地局に情報を送信するものである。
【０００６】
基地局からの情報を全子局へ単一フレームで送信することにより、各子局に各別に送信する場合にそれぞれのフレームに付くプリアンブルやヘッダが不要となって、無駄な時間が発生しなくなる。また、基地局からの時間割り当て情報で、全子局の送受信動作が制御されるので、確実な衝突回避が可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面の図１〜図７に基づいて詳細に説明する。ここにおいて、図１はシステム構成を示す説明図、図２はアクセス動作を時系列的に示す説明図、図３は同期区間、図４は子局要求区間、図５は基地局応答区間、図６はダウンストリーム区間、図７はアップストリーム区間、の各区間におけるデータの送受信状態を示す説明図である。
【０００８】
図１に示すように、無線ＬＡＮは基地局（以下ＡＰという）と複数（図示例では３個）の子局（以下ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３という）で構成している。ＡＰと各ＳＴ１〜３は、それぞれ無線用と有線用のインターフェースを有し、各無線用インターフェースを介してＡＰと各ＳＴ１〜３間の無線通信を行う一方、それぞれ各有線用インターフェースを介して適宜な通信線で接続された他のコンピュータ（図示せず）などのデータ処理装置と有線通信を行うものである。
【０００９】
図２に示すように、ＡＰと各ＳＴ１〜３とのアクセス動作は、時系列的に順次行われる、同期区間、子局要求区間、基地局応答区間、ダウンストリーム区間、アップストリーム区間の５区間で１サイクルを構成する。１サイクルの開始となる同期区間は、ＡＰが各ＳＴ１〜３に対してビーコンフレームをブロードキャストで送信し、これを受信した各ＳＴ１〜３は、タイマーの同期と、各ＳＴ１〜３がＡＰに送信する情報に関するデータ量を通知する要求フレームの用意を行う区間である。子局要求区間では、区間の時間帯をあらかじめ登録されているＳＴの数のサブスロットに分割して各ＳＴ１〜３に割り当て、また、スロット０として新たな子局の登録を行うサブスロットを確保している。そして、各ＳＴ１〜３では、あらかじめ決められた時刻に、用意した要求フレームを送信する。基地局応答区間は、ＡＰが各ＳＴ１〜３から受信した要求フレームの内容及び各ＳＴ１〜３に対して送信するデータについて、ロードバランス、プライオリティ、通信の許可を考慮して、割り当て時間を計算し、この時間割り当て情報を単一の応答フレームとしてすべてのＳＴ１〜３にブロードキャストで送信する区間である。ダウンストリーム区間は、ＡＰが時間割り当て情報に基づいて用意した単一のダウンストリームフレームをすべてのＳＴ１〜３にブロードキャストで送信する区間である。１サイクルの終了となるアップストリーム区間は、各ＳＴ１〜３が時間割り当て情報にしたがって用意したアップストリームフレームをそれぞれＡＰに送信する区間である。
【００１０】
続いて上述した各区間における動作の詳細を説明する。図２に示すように、同期区間は１サイクルの開始である時刻ｔ０で、ＡＰが各ＳＴ１〜３に対してビーコンフレームを送信する。図３に示すように、このビーコンフレームは、時刻同期情報であるビーコンのほか、前サイクルでのアップストリーム結果情報とヘッダの各フィールドからなる。前記アップストリーム結果情報は、前サイクルで各ＳＴ１〜３から送信したデータをＡＰが受信できたか否かを、各ＳＴ１〜３に通知するものである。
【００１１】
そして、ビーコンフレームを受信した各ＳＴ１〜３は、タイマーの同期と、各ＳＴ１〜３が送信バッファに格納しているＡＰに送信する情報のデータ量をＡＰに知らせるための要求フレームの用意を行う。すなわち、ＳＴ１では、Ｓ１−０１，Ｓ１−０２，Ｓ１−０３の各データ長に関する要求フレームを、ＳＴ２では、Ｓ２−０１，Ｓ２−０２，Ｓ２−０３，Ｓ２−０４の各データ長に関する要求フレームを、ＳＴ３では、Ｓ３−０１，Ｓ３−０２，Ｓ３−０３，Ｓ３−０４の各データ長に関する要求フレームを、それぞれ用意する。
【００１２】
次に、子局要求区間では、各ＳＴ１〜３は、用意した要求フレームを、あらかじめ決められた順番で、決められた時刻に、すなわちＳＴ１は時刻ｔ２、ＳＴ２は時刻ｔ３，ＳＴ３は時刻ｔ４で送信する。図４に示すように、要求フレームは、送信データとその長さを示す要求フィールドのほか、前サイクルでのダウンストリーム結果情報とヘッダの各フィールドからなる。なお、各ＳＴ１〜３は、データがない場合には空のフレームを送信し、自己の存在をＡＰに通知する。また、前記ダウンストリーム結果情報は、前サイクルでＡＰから送信したデータを各ＳＴ１〜３が受信できたか否かを、ＡＰに通知するものである。
【００１３】
また、各ＳＴ１〜３は自己の各送信バッファ格納しているＡＰに送信する情報のほかに、自己の受信バッファに有線側から受信した情報が存在し、これがＡＰへ送信する情報である場合は、この情報も自己の送信バッファに移して、アップストリーム情報に加えるとともに、要求フレームにも加えるものである。一方、各ＳＴ１〜３からの要求フレームを受信したＡＰは、要求フレームが空でない場合には、自己の要求テーブルに要求された情報とそのデータ長を記録する。
【００１４】
続いて、基地局応答区間では、ＡＰは各ＳＴ１〜３の要求フレームにおけるデータ長及び有線側から受信して自己の送信バッファに格納してある各ＳＴ１〜３に対して送信するデータについて、ロードバランス、プライオリティ、通信の許可を考慮して、割り当てる時間を計算し、この時間割り当て情報を単一の応答フレームとして生成し、時刻ｔ５ですべてのＳＴ１〜３にブロードキャストで送信する。
【００１５】
ここで、時間割り当て情報の決定についてより詳細に説明するが、この決定はＡＰに備えたコンピュータによって行う。そして、ＡＰは以下の５つの条件を組み合わせて時間割り当て情報を決定するものである。第１に、各ＳＴ１〜３の順位以外に、特に条件が付けられていない場合には、ＡＰは、各ＳＴ１〜３からＡＰへのアップストリームデータ及びＡＰから各ＳＴ１〜３へのダウンストリームデータの送信を、あらかじめ決められたＳＴ１〜３の順にしたがって各送信バッファに格納されている全データについて行うよう決定する。
【００１６】
第２に、ＳＴ１〜３に優先度が設定されている場合には、ＡＰは、優先度に応じて、アップ・ダウンストリームのデータ送信数の比率を決定する。したがって、例えば、全ダウンストリームデータが単一フレームに収容できない場合には、前記決定された比率に応じてデータが収容され、残ったデータは次のサイクルで送信されることとなる。
【００１７】
第３に、ＳＴ１〜３について禁止設定がされている場合には、ＡＰは、禁止設定されたＳＴ１〜３に関する全ての送受信データを無視するよう決定する。この禁止設定に基づく決定は、従量課金アクセスサービスでの使用料不払者に対するアクセスコントロールに有用である。
【００１８】
第４に、ＳＴ１〜３に単位時間あたりのデータ送信の最低保証量が割り当てられている場合には、ＡＰは、その保証されたデータ送信量を確実に確保できるよう決定する。例えば、トラヒックが多くなった場合には、他のＳＴのデータ送信量を少なくして、保証されたＳＴのデータ送信量は確保するよう決定するものである。
【００１９】
第５に、上記第４の条件とは逆に、ＳＴ１〜３に単位時間あたりのデータ送信の最大許容量が割り当てられている場合には、ＡＰは、その許容されたデータ送信量を超えないように決定する。
【００２０】
図５に示すように、上記応答フレームは、ＡＰから各ＳＴ１〜３へダウンストリーム区間で送信する各データに関する時間割り当て情報と、アップストリーム区間で各ＳＴ１〜３がＡＰへ送信する上記各要求フレームで通知した各送信データに関する時間割り当て情報と、ヘッダとの各フィールドとからなる。なお、アップッストリーム情報の時間割り当ては、要求テーブルに記録した内容に基づいてなされる。
【００２１】
ダウンストリーム区間では、図６に示すように、ＡＰは時間割り当て情報に基づいて用意した単一のダウンストリームフレームを、時刻ｔ６ですべてのＳＴ１〜３にブロードキャストで送信する（ＳＴ３については図示省略）。このダウンストリームフレームの内容はＡＰの送信バッファに格納されていた各データと同一である。各ＳＴ１〜３はＡＰから受信していた時間割り当て情報にしたがって、受信したダウンストリームフレームから自己宛のデータを判別し、受信バッファに格納する。すなわち、ＳＴ１はＳ１−０１，Ｓ１−０３，Ｓ１−０４、ＳＴ２はＳ２−０２，Ｓ２−０３であり、ＳＴ３の受信するデータはない。
【００２２】
この際、応答フレームで時間割り当てされたデータとして受信していたデータを受信しなかった、ＳＴ１におけるＳ１−０２とＳＴ２におけるＳ２−０１は受信エラーとして記録しておき、次のサイクルで要求フレームをＡＰに送信する時に、ダウンストリーム結果情報で受信失敗という否定的応答を行う。また、各ＳＴ１〜３は、受信したデータについては、次のサイクルで要求フレームをＡＰに送信する時に、ダウンストリーム結果情報で受信成功という肯定的応答を行う。
【００２３】
アップストリーム区間では、図７に示すように、時間割り当て情報にしたがって、各ＳＴ１〜３は用意したアップストリームフレームを指定された時刻、すなわちＳＴ１はｔ７、ＳＴ２はｔ８、ＳＴ３はｔ９にそれぞれＡＰに送信する。一方、これらアップストリームを受信したＡＰは、各ＳＴ１〜３から受信した順に各データを受信バッファに格納し、必要に応じて有線側に送信する。
【００２４】
この際、応答フレームで時間割り当てしていたデータを受信しなかった場合には、受信エラーとして記録しておき、次のサイクルでビーコンフレームを各ＳＴ１〜３に送信する時に、アップストリーム結果情報で受信失敗という否定的応答を行う。また、受信したデータについては、次のサイクルでビーコンフレームを各ＳＴ１〜３に送信する時に、アップストリーム結果情報で受信成功という肯定的応答を行う。
【００２５】
以上のような動作を繰り返すことによって、ＡＰと各ＳＴ１〜３との間におけるデータの無線通信を行うものである。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、例えば、ＳＴの数は図示の３個に限らず複数であればよい。また、通常、フレームの長さは制限されるので、時間割り当て情報の決定について説明したところでも述べたが、あるサイクルでの送信における単一フレームに収容できなかったデータについては、次のサイクルでの送信に回されるものである。
【００２７】
さらに、上記実施形態では説明していないが、新たなＳＴを登録する場合には、新規登録ＳＴはビーコンフレームを受けてＩＤ要求フレームを生成し、子局要求区間のｔ０において、ＩＤ要求フレームをＡＰに送信し、ＡＰは新規の子局ＩＤを当該ＳＴに割り当てて登録したうえ、応答フレームにこの子局ＩＤを含めて生成し、基地局応答区間で当該応答フレームを送信する一方、これを受信した新規登録ＳＴは、次のサイクルから上述した各ＳＴ１〜３と同様に、ＡＰとの間でのデータ送受信が可能になる。また、ｔ０における新規登録ＳＴのＩＤ要求フレームの送信にあたっては、複数のＳＴが行う可能性があるので、衝突を防ぐためにキャリアセンスを行う。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の本発明に係る無線ＬＡＮのアクセス制御方法によれば、ＡＰから各ＳＴへのデータ送信を単一のフレームで行うので、通信効率を向上することができ、また、ＡＰで決定した時間割り当て情報によって、データ送信のアクセスを制御するので、無線媒体の有効な利用が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】システム構成を示す説明図。
【図２】アクセス動作を時系列的に示す説明図。
【図３】同期区間におけるデータの送受信状態を示す説明図。
【図４】子局要求区間におけるデータの送受信状態を示す説明図。
【図５】基地局応答区間におけるデータの送受信状態を示す説明図。
【図６】ダウンストリーム区間におけるデータの送受信状態を示す説明図。
【図７】アップストリーム区間におけるデータの送受信状態を示す説明図。
【符号の説明】
ＡＰ基地局
ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３子局

Claims

基地局と複数の子局との間で無線通信を行うＬＡＮにおいて、基地局からビーコンを受けた各子局は、決められた順にしたがって自己が基地局に送信する情報に関するデータ量情報を基地局に送り、基地局は、各子局から受信した前記データ量情報と別途受信していた各子局に送信する情報のデータ量に基づき各子局毎の通信時間を割り当てたうえ、この時間割り当て情報を単一フレームで各子局に送った後、各子局に送信する情報を単一フレームで送信し、各子局では、前記時間割り当て情報にしたがって、前記受信した単一フレームにおける自己宛のデータを判別して受け取る一方、同じく前記時間割り当て情報にしたがって基地局に情報を送信することを特徴とする無線ＬＡＮにおけるアクセス制御方法。