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アクセス制御方法、アクセス制御システム及び無線通信装置

国内特許コード P150012403
整理番号 3602
掲載日 2015年10月16日
出願番号 特願2012-092332
公開番号 特開2013-223042
登録番号 特許第5780654号
出願日 平成24年4月13日(2012.4.13)
公開日 平成25年10月28日(2013.10.28)
登録日 平成27年7月24日(2015.7.24)
発明者
  • 大槻 暢朗
  • 杉山 隆利
  • 守倉 正博
  • 藤井 陽平
出願人
  • 日本電信電話株式会社
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 アクセス制御方法、アクセス制御システム及び無線通信装置
発明の概要 【課題】パケット衝突を低減して、通信品質を向上させるアクセス制御方法を提供する。
【解決手段】キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、第1の無線方式及び第2の無線方式の双方に帰属する第3の無線装置とが、無線信号を送信するためのアクセス制御方法であって、第3の無線装置が、第2の無線装置が無線信号を送受信する期間に渡って、第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するステップと、第1の無線装置が、チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるステップと、第1の無線装置が、チャネルが予約された期間が満了した後に、増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信するステップとを有する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


近年、センサネットワークとしてIEEE802.15.4規格を使用したWSN(Wireless sensor network)が注目されている。IEEE802.15.4規格のセンサネットワークはLR-WPANs(Low rate wireless personal area networks)とも呼ばれており、小型で省電力である。現在WSNが利用できる世界共通の無線周波数帯としてはISMバンドである2.4GHz帯がある。



しかし、2.4GHz帯は電子レンジや温熱治療機器等の通信システム以外での使用に加え、通信システムでもWLAN(Wireless LAN(無線LAN);IEEE802.11b/g)など、様々な機器によって使用されている。そのため、2.4GHz帯はWSNにとって干渉の影響の大きい周波数帯となっている。特に、オフィス環境や各家庭で使用する場合にはWLANが広く普及しているため、2.4GHz帯におけるWSNとWLANとの共存が大きな課題となっている。



非特許文献1において提案されているH-STA(Hybrid station)を利用した方式は、WLANのSTA(端末)とWSNのPAN-C(Personal area network coordinator)とを統合し、WSNのPAN-Cがビーコンフレーム送信前にWLANにおいてRTS/CTS/CTS-to-selfフレームを送信し、他のWLAN端末にNAV(Network Allocation Vector)期間を設定(チャネル予約信号送信)することにより、WLANとWSNの通信を時間的に棲み分けるという方式である。

産業上の利用分野


本発明は、複数の無線方式が同一の周波数帯で通信を行う環境におけるアクセス制御を行うアクセス制御方法、アクセス制御システム及び無線通信装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属する第3の無線装置とが、無線信号を送信するためのアクセス制御方法であって、
前記第3の無線装置が、前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信ステップと、
前記第1の無線装置が、前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御ステップと、
前記第1の無線装置が、チャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信ステップと
を有し、
前記キャリアセンス期間制御ステップでは、前記第1の無線装置が、受信した前記チャネル予約信号が前記第3の無線装置により送信されたことを検出したときに前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とするアクセス制御方法。

【請求項2】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属する第3の無線装置とが、無線信号を送信するためのアクセス制御方法であって、
前記第3の無線装置が、前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信ステップと、
前記第1の無線装置が、前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御ステップと、
前記第1の無線装置が、チャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信ステップと
を有し、
前記第1の無線方式に帰属するアクセスポイント装置が、前記第3の無線装置により送信された前記チャネル予約信号を受信した際に、前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるための制御信号を送信する制御信号送信ステップをさらに有し、
前記キャリアセンス期間制御ステップでは、前記第1の無線装置が、前記制御信号を受信した際に前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とするアクセス制御方法。

【請求項3】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属する第3の無線装置とが、無線信号を送信するためのアクセス制御方法であって、
前記第3の無線装置が、前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信ステップと、
前記第1の無線装置が、前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御ステップと、
前記第1の無線装置が、チャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信ステップと
を有し、
前記第3の無線装置が、前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるための制御信号を送信する制御信号送信ステップをさらに有し、
前記キャリアセンス期間制御ステップでは、前記第1の無線装置が、前記制御信号を受信した際に前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とするアクセス制御方法。

【請求項4】
前記第1の無線装置が、前記チャネルが予約された期間が満了した後に、自身のパケットの再送確率を測定し、該パケットの再送確率の値が所定のしきい値以下の場合に、増加させた前記キャリアセンスを行う期間を増加させる確率を元に戻すことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のアクセス制御方法。

【請求項5】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属する第3の無線装置とによって構成し、無線信号を送信するためのアクセス制御を行うアクセス制御システムであって、
前記第3の無線装置は、
前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信手段を備え、
前記第1の無線装置は、
前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御手段と、
ャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信手段とを備え、
前記キャリアセンス期間制御手段は、前記第1の無線装置が、受信した前記チャネル予約信号が前記第3の無線装置により送信されたことを検出したときに前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とするアクセス制御システム。

【請求項6】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属する第3の無線装置とによって構成し、無線信号を送信するためのアクセス制御を行うアクセス制御システムであって、
前記第3の無線装置は、
前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信手段を備え、
前記第1の無線装置は、
前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御手段と、
チャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信手段とを備え、
前記第1の無線方式に帰属するアクセスポイント装置は、
前記第3の無線装置により送信された前記チャネル予約信号を受信した際に、前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるための制御信号を送信する制御信号送信手段を備え、
前記キャリアセンス期間制御手段は、前記第1の無線装置が、前記制御信号を受信した際に前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とするアクセス制御システム。

【請求項7】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属する第3の無線装置とによって構成し、無線信号を送信するためのアクセス制御を行うアクセス制御システムであって、
前記第3の無線装置は、
前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信手段と、
キャリアセンス期間を確率的に増加させるための制御信号を送信する制御信号送信手段とを備え、
前記第1の無線装置は、
前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御手段と、
チャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信手段とを備え、
前記キャリアセンス期間制御手段は、前記第1の無線装置が、前記制御信号を受信した際に前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とするアクセス制御システム。

【請求項8】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属し、前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信手段を備える第3の無線装置とによって構成し、無線信号を送信するためのアクセス制御を行うアクセス制御システムにおいて、前記第1の無線装置として動作する無線通信装置であって、
前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御手段と、
ャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信手段とを備え、
前記キャリアセンス期間制御手段は、前記第1の無線装置が、受信した前記チャネル予約信号が前記第3の無線装置により送信されたことを検出したときに前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とする無線通信装置。

【請求項9】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属し、前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信手段を備える第3の無線装置とによって構成し、無線信号を送信するためのアクセス制御を行うアクセス制御システムにおいて、前記第1の無線装置として動作する無線通信装置であって、
前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御手段と、
チャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信手段とを備え、
前記第1の無線方式に帰属するアクセスポイント装置が、前記第3の無線装置により送信された前記チャネル予約信号を受信した際に、前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるための制御信号を送信する制御信号送信手段を備え、
前記キャリアセンス期間制御手段は、前記第1の無線装置が、前記制御信号を受信した際に前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とする無線通信装置。

【請求項10】
キャリアセンスによりアクセス制御を行う第1の無線方式に帰属する第1の無線装置と、前記第1の無線方式と同一の周波数帯を用いる第2の無線方式に帰属する第2の無線装置と、前記第1の無線方式及び前記第2の無線方式の双方に帰属し、前記第2の無線装置が無線信号を送受信する期間を予約するため前記第1の無線装置に対してチャネル予約信号を送信するチャネル予約信号送信手段を備える第3の無線装置とによって構成し、無線信号を送信するためのアクセス制御を行うアクセス制御システムにおいて、前記第1の無線装置として動作する無線通信装置であって、
前記チャネル予約信号を受信した後に、キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるキャリアセンス期間制御手段と、
チャネルが予約された期間が満了した後に、前記増加した期間に渡ってキャリアセンスを行い、無線信号が検出されない場合に、信号を送信する信号送信手段とを備え、
前記第3の無線装置が、前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させるための制御信号を送信する制御信号送信手段を備え、
前記キャリアセンス期間制御手段は、前記第1の無線装置が、前記制御信号を受信した際に前記キャリアセンスを行う期間を確率的に増加させることを特徴とする無線通信装置。

【請求項11】
前記チャネルが予約された期間が満了した後に、自身のパケットの再送確率を測定し、該パケットの再送確率の値が所定のしきい値以下の場合に、前記キャリアセンスを行う期間を増加させる確率を元に戻すことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の無線通信装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
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出願権利状態 登録
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