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無線通信システムおよび無線通信方法

国内特許コード	P180015580
整理番号	5041
掲載日	2018年11月22日
出願番号	特願2015-146964
公開番号	特開2017-028582
登録番号	特許第6440076号
出願日	平成27年7月24日(2015.7.24)
公開日	平成29年2月2日(2017.2.2)
登録日	平成30年11月30日(2018.11.30)
発明者	村山大輔杉山隆利守倉正博船引魁人
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	無線通信システムおよび無線通信方法
発明の概要	【課題】既存ＷＬＡＮとＲｏＦ－ＷＬＡＮが共存する構成において、ＲｏＦ－ＷＬＡＮにおけるスループット特性の改善を図りながら、上下スループット比を調整する。【解決手段】ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によるアクセス制御を行う既存の無線通信システムと共存し、キャリアセンスを行わずにアクセス制御を行う無線通信システムにおいて、既存の無線通信システムでデータ送受信を行うためのアクセス制御信号から、データ送受信が行われるＮＡＶ期間を取得して設定する手段と、ＮＡＶ期間の終了時刻から内部遅延時間前を起点に、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるＤＩＦＳ時間以下、０以上の時間Ｔw 後に、送信データがある場合にアクセス制御信号を送信する際に、所定の送信待機確率αで送信を待機する送信制御手段とを備える。【選択図】図２
従来技術、競合技術の概要	種々の規格の多くの無線ＬＡＮ機器に対応するために、ＲｏＦ（Radio over Fiber）を用いた無線ＬＡＮシステム（ＲｏＦ－ＷＬＡＮ）が検討されている。図３は、ＲｏＦ－ＷＬＡＮと既存ＷＬＡＮの共存構成例を示す。図３において、宅内もしくはオフィス内に、既存ＷＬＡＮの既存ＡＰ（Access Point) １１および既存ＳＴＡ（Station ）１２と、ＲｏＦ－ＷＬＡＮのＲｏＦ－ＡＰのＲＦ処理部２１およびＲｏＦ－ＳＴＡ２４が存在する。ここで、ＲｏＦ－ＡＰの機能は、光ファイバ２３を介して接続されるＲＦ処理部２１と局舎内のＡＰ処理部２２に分割されている。ＲｏＦ－ＡＰのＲＦ処理部２１は、光信号と電波との変換を行う構成であり、ＲｏＦ－ＡＰのＡＰ処理部２２は、ＰＨＹ（Physical）層およびＭＡＣ（Medium Access Control ）層のＡＰ処理を行う。したがって、ＲＦ処理部２１とＡＰ処理部２２と間には光ファイバ２３を介して通信することによる伝搬遅延が発生し、ＲｏＦ－ＡＰとしてフレーム送受信やキャリア検出が遅れる。そのため、既存ＷＬＡＮとＲｏＦ－ＷＬＡＮが共存する構成において、ＣＳＭＡ／ＣＡ方式によりアクセス制御を行う場合、ＲｏＦ－ＷＬＡＮのフレーム送受信やキャリア検出が遅れることによる衝突が発生し、ＲｏＦ－ＷＬＡＮのスループット特性が劣化する。図４に、ＲｏＦ－ＷＬＡＮの伝搬遅延（０～50μｓ）に対応する上りスループットに対する下りスループットの比（上下スループット比）の特性を示すが、従来方式として示すように下りスループットの劣化が大きい。非特許文献１では、ＲｏＦ－ＷＬＡＮと既存ＷＬＡＮの共存構成におけるＲｏＦ－ＷＬＡＮの下りスループット特性を改善するために、既存ＷＬＡＮの通信に付随してＲｏＦ－ＡＰに優先的に送信権を与える方法が提案されている。図４に、非特許文献１の提案方式として示すように、下りスループット特性を改善効果が著しく、以下に示すように上下スループット比が１を大きく超えている。図５は、非特許文献１に示すＲｏＦ－ＷＬＡＮにおけるＲＴＳフレーム送信制御例を示す。図５において、ＲｏＦ－ＡＰのＲＦ処理部２１，ＡＰ処理部２２およびＲｏＦ－ＳＴＡ２４は、既存ＷＬＡＮのＲＴＳ／ＣＴＳフレームを受信してＮＡＶ（Network Allocation Vector ）期間を取得し、そのＮＡＶ期間の送信を控える。ただし、ＲｏＦ－ＡＰでは、ＲＴＳ／ＣＴＳフレームの遅れにより、設定されるＮＡＶ期間も遅れて設定される。そのため、ＲｏＦ－ＡＰでは送信データがある場合に、ＮＡＶ期間の終了時刻から往復伝搬遅延（ＲＴＴ）時間前のタイミングで送信制御に入り、ＤＩＦＳ時間以下のＴw 時間後に、ランダムバックオフ期間を設けずにＲＴＳフレームを送信する。これにより、ＲｏＦ－ＡＰからＲｏＦ－ＳＴＡへのＲＴＳフレームの送信は成功し、ＲｏＦ－ＷＬＡＮにおける下りスループットの改善が可能になる。なお、Ｔw ＝ＤＩＦＳとした場合でも、既存ＷＬＡＮがデータ送受信を終えてＤＩＦＳ後にランダムバックオフ期間０でＲＴＳフレームを送信する場合を除き、ＲｏＦ－ＡＰからＲｏＦ－ＳＴＡへのＲＴＳフレームの送信は成功する。また、ＲｏＦ－ＳＴＡにおける上り方向の送信開始制御は、既存ＷＬＡＮとの間でＣＳＭＡ／ＣＡに基づくキャリアセンスを行い、通常のＲＴＳ／ＣＴＳアクセス手順に従って行われる。
産業上の利用分野	本発明は、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）方式によるアクセス制御を行う無線通信システムおよび無線通信方法に関する。
特許請求の範囲	【請求項1】ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）方式によるアクセス制御を行う既存の無線通信システムと共存し、キャリアセンスを行わずにアクセス制御を行う無線通信システムにおいて、前記既存の無線通信システムでデータ送受信を行うためのアクセス制御信号から、データ送受信が行われるＮＡＶ期間を取得して設定する手段と、前記ＮＡＶ期間の終了時刻から内部遅延時間前を起点に、前記ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるＤＩＦＳ時間以下、０以上の時間Ｔw 後に、送信データがある場合に前記アクセス制御信号を送信する際に、所定の送信待機確率αで送信を待機する送信制御手段とを備え、前記送信制御手段は、前記送信待機確率αとして、アクティブ状態にあって共存する端末数に基づき、目標スループットと実スループットが近づく値に設定する構成であることを特徴とする無線通信システム。【請求項2】ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）方式によるアクセス制御を行う既存の無線通信システムと共存し、キャリアセンスを行わずにアクセス制御を行う無線通信システムにおいて、前記既存の無線通信システムでデータ送受信を行うためのアクセス制御信号から、データ送受信が行われるＮＡＶ期間を取得して設定する手段と、前記ＮＡＶ期間の終了時刻から内部遅延時間前を起点に、前記ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるＤＩＦＳ時間以下、０以上の時間Ｔw 後に、送信データがある場合に前記アクセス制御信号を送信する際に、所定の送信待機確率αで送信を待機する送信制御手段とを備え、前記送信制御手段は、前記送信待機確率αとして、使用するチャネルの時間占有率に基づき、目標スループットと実スループットが近づく値に設定する構成であることを特徴とする無線通信システム。【請求項3】ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）方式によるアクセス制御を行う既存の無線通信システムと共存し、キャリアセンスを行わずにアクセス制御を行う無線通信方法において、前記既存の無線通信システムでデータ送受信を行うためのアクセス制御信号から、データ送受信が行われるＮＡＶ期間を取得して設定するステップと、前記ＮＡＶ期間の終了時刻から内部遅延時間前を起点に、前記ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるＤＩＦＳ時間以下、０以上の時間Ｔw 後に、送信データがある場合に前記アクセス制御信号を送信する際に、所定の送信待機確率αで送信を待機するステップとを有し、前記送信待機確率αは、アクティブ状態にあって共存する端末数に基づき、目標スループットと実スループットが近づく値に設定されることを特徴とする無線通信方法。【請求項4】ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access ／Collision Avoidance ）方式によるアクセス制御を行う既存の無線通信システムと共存し、キャリアセンスを行わずにアクセス制御を行う無線通信方法において、前記既存の無線通信システムでデータ送受信を行うためのアクセス制御信号から、データ送受信が行われるＮＡＶ期間を取得して設定するステップと、前記ＮＡＶ期間の終了時刻から内部遅延時間前を起点に、前記ＣＳＭＡ／ＣＡ方式におけるＤＩＦＳ時間以下、０以上の時間Ｔw 後に、送信データがある場合に前記アクセス制御信号を送信する際に、所定の送信待機確率αで送信を待機するステップとを有し、前記送信待機確率αは、使用するチャネルの時間占有率に基づき、目標スループットと実スループットが近づく値に設定されることを特徴とする無線通信方法。
国際特許分類(IPC)	H04W 74/08 スケジュールによらない接続，例．ランダムアクセス，ＡＬＯＨＡまたはＣＳＭＡ H04W 72/04 無線リソース割り当て H04W 84/12 無線ＬＡＮ
Fターム	5K067AA12 トラヒック平準化 5K067AA28 過負荷時の対策 5K067EE23 複数の基地局と複数の移動局との通信
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出願権利状態	登録

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発明の名称	WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND WIRELESS COMMUNICATION METHOD
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust vertical throughput ratio, while improving the throughput characteristics of RoF-WLAN, in a configuration where existing WLAN and RoF-WLAN coexist. SOLUTION: A wireless communication system coexisting with existing wireless communication system performing access control by CSMA/CA system, and performing access control without performing carrier sense includes means for acquiring a NAV period, where data transmission and reception is performed, from an access control signal for performing data transmission and reception in the existing wireless communication system for setting, and transmission control means waiting for transmission with a predetermined transmission standby probability α, when there is transmission data and transmitting the access control signal, after a time Tw of less than the DIFS time in the CSMA/CA system and 0 or more, with the internal delay time before the finish time of the NAV period as an origin.

発明の名称

WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND WIRELESS COMMUNICATION METHOD

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust vertical throughput ratio, while improving the throughput characteristics of RoF-WLAN, in a configuration where existing WLAN and RoF-WLAN coexist.
SOLUTION: A wireless communication system coexisting with existing wireless communication system performing access control by CSMA/CA system, and performing access control without performing carrier sense includes means for acquiring a NAV period, where data transmission and reception is performed, from an access control signal for performing data transmission and reception in the existing wireless communication system for setting, and transmission control means waiting for transmission with a predetermined transmission standby probability α, when there is transmission data and transmitting the access control signal, after a time Tw of less than the DIFS time in the CSMA/CA system and 0 or more, with the internal delay time before the finish time of the NAV period as an origin.

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