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無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法

国内特許コード P150012404
整理番号 3603
掲載日 2015年10月16日
出願番号 特願2012-071849
公開番号 特開2013-207383
登録番号 特許第5761809号
出願日 平成24年3月27日(2012.3.27)
公開日 平成25年10月7日(2013.10.7)
登録日 平成27年6月19日(2015.6.19)
発明者
  • 大槻 暢朗
  • 杉山 隆利
  • 守倉 正博
  • 中戸 裕基
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 無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法
発明の概要 【課題】中継動作に伴う伝送効率の低下を抑え、伝送容量の不公平が生じない無線通信システムを提供する。
【解決手段】アクセスポイントは、複数の端末の各々を、中継局として動作する端末を含む第1の仮想グループと、中継局として動作する端末を含まない1つ以上の第2の仮想グループに分割するために、第1の仮想グループまたは1つ以上の第2の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ端末の通信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする手段を備え、端末は、制御パケットを受信する手段と、自己の端末識別情報と一致する制御パケットに含まれる端末識別情報に関係付けられた通信期間において、アクセスポイントとの間で通信を行う手段とを備え、第1の仮想グループに属する端末の通信期間は、1つ以上の第2の仮想グループに属する端末の通信期間より長く設定する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


無線LANによるアクセスは、無線LAN端末がアクセスポイント(Access Point;AP)と直接通信する1ホップ(インフラストラクチャ・モード)が主に用いられている。しかし、電波が壁や床などで反射して通信品質が不安定になる場所や障害物により電波の届かない場所があり、広い範囲で安定した通信を行うためにはアクセスポイントからの信号を安定して受信できる場所に中継局(Relay Station;RS)を導入することが有効である。



しかし、中継局を導入することで伝送回数が増加するため、スループットの低下や遅延時間の増大が問題となる。この問題に対して、無線LAN端末及び中継局のMAC(Media Access Control)層とネットワーク層の中間層にネットワークコーディング(Network Coding;NC)方式を実装し、それらの無線LAN端末並びに中継局でマルチホップネットワークを構成することで、システムスループットを向上させる取り組みがなされている。このとき、無線LANシステムにおいてアクセスポイントの近くにありアクセスポイントと安定して通信できる状態にある無線LAN端末は、中継局を介することなく直接アクセスポイントと通信を行なわれる。このようなホップ数の異なる無線LAN端末の混在するNC方式を用いた無線LANシステムが存在する。



無線LANの特性を大きく劣化させる要因の一つに無線局の同時送信による衝突が挙げられる。IEEE802.11規格ではCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance;搬送波感知多重アクセス/衝突回避方式)による自律分散制御が行われている。CSMA/CAではそれぞれの無線LAN端末がキャリアセンスにより他の無線LAN端末の送信状況を把握し、送信タイミングを自律的に制御し送信タイミングをずらすことで、衝突確率を減少させている。



しかしながら、無線LANで用いられるCSMA/CAプロトコルでは、無線局の導入等により無線局数が増加すると、バックオフアルゴリズムにより同じバックオフ時間を設ける局が複数存在する確率が高くなり、無線局の同時送信による衝突の確率が増加しシステムのスループット特性劣化の要因となる。この影響を少なくするためには、バックオフアルゴリズムにより競合する無線局数を減らすことが有効である。すなわち、無線局を仮想的にグループ化し、仮想グループごとに通信時間を割り当てることで、同時に競合する無線局数を減らすことができる(例えば、非特許文献1参照)。



非特許文献1では、チャネルをアイドル区間とビジー区間の対からなる仮想グループに区切り、無線LAN端末が自律的に仮想グループサイクル数および競合に参加する仮想グループを決定するDCF/VG(Distributed Coordination Function with Virtual Group)方式が提案されている。ここでは、端末において衝突確率を計測し、理論的にスループットを最大化する衝突確率と随時比較しながら仮想グループ内でのSTA数(端末数)を調整する。アイドル区間とビジー区間の対を一つの仮想グループとし、連続するいくつかの仮想グループのうち一つの仮想グループでのみ競合が許可される。

産業上の利用分野


本発明は、無線LAN(Local Area Network)等の無線通信システムにおいてパケットの衝突回避を行う無線通信システム、無線通信装置及び無線通信方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムであって、
前記アクセスポイントは、
前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第1の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない1つ以上の第2の仮想グループに分割するために、前記第1の仮想グループまたは1つ以上の第2の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の送信期間及び受信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信手段を備え、
前記端末は、
前記制御パケットを受信する制御パケット受信手段と、
自己の端末識別情報と一致する前記制御パケットに含まれる前記端末識別情報に関係付けられた前記送信期間において、前記アクセスポイントにデータを送信し、前記受信期間において、前記アクセスポイントから送信されたデータを受信する通信手段とを備え、
前記制御パケット送信手段は、前記第1の仮想グループに属する前記端末の前記送信期間及び受信期間を、前記1つ以上の第2の仮想グループに属する前記端末の送信期間及び受信期間より長く設定することを特徴とする無線通信システム。

【請求項2】
前記通信手段は、前記送信期間外であっても前記送信期間中に開始した送信が完了していない場合は前記送信期間中の送信を最後まで継続することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。

【請求項3】
アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムにおけるアクセスポイントとして動作する無線通信装置であって、
前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第1の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない1つ以上の第2の仮想グループに分割するために、前記第1の仮想グループまたは1つ以上の第2の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の送信期間及び受信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信手段を備え、
前記制御パケット送信手段は、前記第1の仮想グループに属する前記端末の前記送信期間及び受信期間を、前記1つ以上の第2の仮想グループに属する前記端末の送信期間及び受信期間より長く設定することを特徴とする無線通信装置。

【請求項4】
アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムが行う無線通信方法であって、
前記アクセスポイントが、前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第1の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない1つ以上の第2の仮想グループに分割するために、前記第1の仮想グループまたは1つ以上の第2の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の送信期間及び受信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信ステップと、
前記端末が、前記制御パケットを受信する制御パケット受信ステップと、
前記端末が、自己の端末識別情報と一致する前記制御パケットに含まれる前記端末識別情報に関係付けられた送信期間において、前記アクセスポイントにデータを送信し、前記受信期間において、前記アクセスポイントから送信されたデータを受信する通信ステップとを有し、
前記制御パケット送信ステップでは、前記第1の仮想グループに属する前記端末の前記送信期間及び受信期間を、前記1つ以上の第2の仮想グループに属する前記端末の送信期間及び受信期間より長く設定することを特徴とする無線通信方法。

【請求項5】
前記通信ステップでは、前記送信期間外であっても前記送信期間中に開始した送信が完了していない場合は前記送信期間中の送信を最後まで継続することを特徴とする請求項4に記載の無線通信方法。

【請求項6】
アクセスポイントと、複数の端末を含み、前記複数の端末のうち、いずれかの端末が中継局として動作する無線通信システムにおけるアクセスポイントとして動作する無線通信装置が行う無線通信方法であって、
前記複数の端末の各々を、前記中継局として動作する端末を含む第1の仮想グループと、前記中継局として動作する端末を含まない1つ以上の第2の仮想グループに分割するために、前記第1の仮想グループまたは1つ以上の第2の仮想グループそれぞれに属する端末識別情報と、該端末識別情報を持つ前記端末の送信期間及び受信期間を特定する情報とを関係付けた仮想グループ設定情報を含む制御パケットをブロードキャストする制御パケット送信ステップを備え、
前記制御パケット送信ステップでは、前記第1の仮想グループに属する前記端末の前記送信期間及び受信期間を、前記1つ以上の第2の仮想グループに属する前記端末の送信期間及び受信期間より長く設定することを特徴とする無線通信方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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