JP5720008B2 - 無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線装置に関するものである。

トラフィックをそのタイプによって異なる優先順位のアクセスカテゴリに分類し、アクセスカテゴリ毎に異なるコンテンションウィンド等のパラメータを持たせることによって優先度制御を行うＥＤＣＦ（Enhanced Distributed Coordination Function）方式が知られている（非特許文献１）。

また、優先度制御を行わないＤＣＦチャネルアクセス手法において、チャネルの有効利用の最大化を図る方式が知られている（非特許文献２）。

更に、ＥＤＣＦ方式に基づくネットワークのチャネル有効利用の最大化を図る方式も知られている（非特許文献３）。

IEEE 802.11 Std, 802.11e-2005, Part 11, Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical layer (PHY) Specifications: Amendments 8: Medium Access Control (MAC) Quality of Service Enhancements, 2005. G. Bianchi, "Performance Analysis of the IEEE 802.11 Distributed Coordination Function," IEEE Journal on Selected Areas in Comm., vol. 18, no. 3, pp. 535-547, 2000. C. Hu and J. C. Hou, "A Novel Approach to Contention Control in IEEE 802.11e-Oriented WLANs," IEEE INFOCOM 2007, pp. 1190-1198, 2007.

しかし、非特許文献１に開示された方式においては、端末数が増加するに従って、パケット衝突が頻繁に発生し、ネットワーク全体のスループットが劣化するという問題がある。また、アクセスカテゴリ間で、パケットを送信する端末数に偏りがある場合、優先度制御が適切に動作しないという問題がある。

また、非特許文献２に開示された方式においては、優先度制御を行わないという問題がある。

更に、非特許文献３に開示された方式においては、優先度制御が適切に動作しないという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、アクセスカテゴリ間で端末数に偏りがある場合も、スループットの低下を抑制し、優先度制御を正確に行うことが可能な無線装置を提供することである。

この発明の実施の形態によれば、無線装置は、検出手段と、演算手段と、通信手段とを備える。検出手段は、優先度が相互に異なる複数のアクセスカテゴリの各々における端末数およびチャネル占有率を検出する。演算手段は、１つのアクセスカテゴリにおいて実際に使用されている第１の帯域が１つのアクセスカテゴリに割り当てられた第２の帯域よりも小さいことを示す第１の基準値よりも、検出されたチャネル占有率が小さいとき、検出された端末数の増加に伴って大きくなり、かつ、前回のパケット送信時の値よりも大きい値からなる第１のコンテンションウィンドを演算し、検出されたチャネル占有率が第１の帯域を用いて送信可能なパケット数よりも多くのパケットが生成されていることを示す第２の基準値以上であるとき、検出された端末数の増加に伴って大きくなり、かつ、前回のパケット送信時の値よりも小さい値からなる第２のコンテンションウィンドを演算する第１の演算処理を複数のアクセスカテゴリの全てについて実行する。通信手段は、複数のアクセスカテゴリの各々において第１のコンテンションウィンドまたは第２のコンテンションウィンドを用いてパケットを送受信する。

この発明の実施の形態による無線装置においては、チャネル占有率が第１の基準値よりも小さいとき、１以上のアクセスカテゴリのコンテンションウィンドを大きくして未使用の帯域を別のアクセスカテゴリに割り当てる。また、チャネル占有率が第２の基準値以上であるとき、１以上のアクセスカテゴリのコンテンションウィンドを小さくして正しい優先度制御に従ってパケットを送信する。そして、コンテンションウィンドは、各アクセスカテゴリにおける端末数の増加に伴って大きくなり、各アクセスカテゴリにおける端末数の減少によって小さくなるように演算される。

従って、アクセスカテゴリ間において端末数が偏っていても、優先度制御を正確に行いながらスループットを向上できる。

この発明の実施の形態による無線装置の概略図である。 単一パケットの送信に要する時間の概念図である。 図１に示す無線装置における通信方法を説明するためのフローチャートである。 図３に示すステップＳ３の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 図３に示すステップＳ３の他の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態における無線ネットワークの概略図である。 各アクセスカテゴリが飽和状態であるときの総スループットと各アクセスカテゴリにおける端末数との関係を示す図である。 従来のＥＤＣＡ方式を用いたときのアクセスカテゴリ毎のスループットを示す図である。 この発明の実施の形態による方式を用いたときのアクセスカテゴリ毎のスループットを示す図である。 任意のアクセスカテゴリが非飽和状態であるときの総スループットを示す図である。 この発明の実施の形態による方式を適用した場合の各アクセスカテゴリのスループット、データ生成レートおよび帯域割当量を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、この発明の実施の形態による無線装置の概略図である。図１を参照して、この発明の実施の形態による無線装置１０は、アンテナ１と、通信手段２と、検出手段３と、制御手段４と、バッファ５〜８と、分類手段９と、アプリケーション１１と、アドミッション制御手段１２とを備える。

通信手段２は、優先度が相互に異なるアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３に属するパケットを優先度に従ってそれぞれバッファ５〜８から取り出す。また、通信手段２は、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉ（ｉ＝０，１，２，３）におけるコンテンションウィンドＣＷ_ｉを制御手段４から受ける。そして、通信手段２は、コンテンションウィンドＣＷ_ｉを用いて各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおけるチャネルにアクセスし、バッファ５〜８から取り出したパケットをアンテナ１を介して送信する。

また、通信手段２は、アンテナ１を介してパケットを受信し、その受信したパケットをアプリケーション１１へ出力する。

検出手段３は、通信手段２が送受信するパケットに基づいて、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおいてパケットを送受信する端末数Ｎ_ｉを検出する。パケットは、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉを示す記号、および送信元のアドレスを含むので、検出手段３は、通信手段２が送受信したパケットの各アクセスカテゴリＡＣ_ｉを示す記号および送信元のアドレスを検出することによって、端末数Ｎ_ｉを検出できる。

また、検出手段３は、通信手段２が単位時間当たりに送受信するパケットの個数を各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける使用帯域ＵＢ_ｉとして検出する。

更に、検出手段３は、通信手段２が送受信するパケットに基づいて、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける平均ペイロード長Ｐ_ｉ、およびネットワーク全体の平均ペイロード長Ｐを検出する。

更に、検出手段３は、通信手段２がチャネルにアクセスする時間を計測することによって、単位時間においてチャネルがビジーまたはセンシング状態である時間的な割合を示すチャネル占有率（ＡＴＲ：Ａｉｒ Ｔｉｍｅ Ｒａｔｉｏ）を検出する。この場合、チャネルにアクセスする時間は、各アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３によって異なる。従って、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３は、優先度が相互に異なるアクセスカテゴリである。

そして、検出手段３は、端末数Ｎ_ｉ、使用帯域ＵＢ_ｉ、平均ペイロード長Ｐ_ｉ、平均ペイロード長Ｐおよびチャネル占有率ＡＴＲを制御手段４へ出力する。

制御手段４は、端末数Ｎ_ｉ、使用帯域ＵＢ_ｉ、平均ペイロード長Ｐ_ｉ、平均ペイロード長Ｐおよびチャネル占有率ＡＴＲを検出手段３から受ける。そして、制御手段４は、端末数Ｎ_ｉ、使用帯域ＵＢ_ｉ、平均ペイロード長Ｐ_ｉ、平均ペイロード長Ｐおよびチャネル占有率ＡＴＲに基づいて、後述する方法によって、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける通信帯域を有効に活用し、かつ、優先度制御が正確に行われるように各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおけるコンテンションウィンドＣＷ_ｉを演算し、その演算したコンテンションウィンドＣＷ_ｉを通信手段２へ出力する。

また、制御手段４は、アドミッション制御手段１２からの要求に応じて、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを後述する方法によって演算し、その演算した割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉをアドミッション制御手段１２へ出力する。

バッファ５〜８は、それぞれ、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３に対応して設けられる。アクセスカテゴリＡＣ_０は、例えば、バックグラウンドのアクセスカテゴリであり、アクセスカテゴリＡＣ_１は、例えば、ベストエフォートのアクセスカテゴリであり、アクセスカテゴリＡＣ_２は、例えば、動画のアクセスカテゴリであり、アクセスカテゴリＡＣ_３は、例えば、音声のアクセスカテゴリである。そして、アクセスカテゴリＡＣ_３が最も優先度が高く、アクセスカテゴリＡＣ_２が２番目に優先度が高く、アクセスカテゴリＡＣ_１が３番目に優先度が高く、アクセスカテゴリＡＣ_０が最も優先度が低い。

バッファ５〜８は、それぞれ、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３に属するパケットを分類手段９から受け、その受けたパケットを一時的に保存する。そして、バッファ５〜８は、通信手段２からの要求に応じて、その保存したパケットを通信手段２へ出力する。

分類手段９は、アプリケーション１１からパケットを受け、その受けたパケットをアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３に分類する。そして、分類手段９は、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３に属するパケットをそれぞれバッファ５〜８に格納する。

アプリケーション１１は、パケットを生成する。そして、アプリケーション１１は、自己主導のアドミッション制御、またはアドミッション制御手段１２主導のアドミッション制御に従ってパケットの送信が許可されると、その生成したパケットを分類手段９へ出力する。また、アプリケーション１１は、通信手段２からパケットを受ける。

なお、アプリケーション１１主導のアドミッション制御およびアドミッション制御手段１２主導のアドミッション制御については、後述する。

アドミッション制御手段１２は、ＭＡＣ層に設けられ、後述する自己主導のアドミッション制御を行う。この場合、アドミッション制御手段１２は、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを制御手段４へ問合せ、割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを制御手段４から受ける。

［コンテンションウィンドの制御］
各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおけるコンテンションウィンドＣＷ_ｉを制御する方法について説明する。

制御手段４は、総スループットの最大化とアクセスカテゴリＡＣ_ｉ間の優先度制御とを同時に行うように各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおけるコンテンションウィンドＣＷ_ｉを演算する。

優先度制御は、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおいて決められた帯域割合Ｆ_ｉに基づいて行われる。

帯域割合Ｆ_ｉは、固定値方式または変動値方式によって決定される。帯域割合Ｆ_ｉが固定値方式によって決定される場合、制御手段４は、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける帯域割合Ｆ_ｉを予め保持している。

例えば、アクセスカテゴリＡＣ_１〜ＡＣ_３に属するパケットを送受信する場合、アクセスカテゴリＡＣ_１における帯域割合Ｆ_１は、１／７と予め決定されており、アクセスカテゴリＡＣ_２における帯域割合Ｆ_２は、２／７と予め決定されており、アクセスカテゴリＡＣ_３における帯域割合Ｆ_３は、４／７と予め決定されている。

このように、帯域割合Ｆ_１〜Ｆ_３は、アクセスカテゴリＡＣ_１〜ＡＣ_３の優先度に応じて予め決定されている。即ち、帯域割合Ｆ_１〜Ｆ_３は、アクセスカテゴリＡＣ_１、アクセスカテゴリＡＣ_２、およびアクセスカテゴリＡＣ_３の順で優先度が高くなるに従って、大きくなるように予め決定されている。

帯域割合Ｆ_ｉが変動値方式によって決定される場合、制御手段４は、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３を帯域確保が可能なアクセスカテゴリＲＡＣと、帯域確保が不可能なアクセスカテゴリＮＡＣとに分類する。そして、制御手段４は、アプリケーションの開始時に次式に従って帯域割合Ｆ_ｉを演算する。

制御手段４は、アクセスカテゴリＲＡＣに分類されたアクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける帯域割合Ｆ_ｉを演算する場合、アプリケーション１１から要求帯域ＲＢを受け、その受けた要求帯域ＲＢと、ネットワーク全体の帯域Ｃａｐaｃｉｔｙとを式（１）の上段の式に代入して帯域割合Ｆ_ｉを演算する。なお、制御手段４は、ネットワーク全体の帯域Ｃａｐaｃｉｔｙを予め保持している。

また、制御手段４は、アクセスカテゴリＮＡＣに分類されたアクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける帯域割合Ｆ_ｉを式（１）の下段の式によって演算する。即ち、制御手段４は、アクセスカテゴリＲＡＣに割り当てられていない残りの帯域を割り当てることによってアクセスカテゴリＮＡＣに分類されたアクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける帯域割合Ｆ_ｉを演算する。なお、ＦＮＡＣ_ｉは、アクセスカテゴリＮＡＣ内での帯域割合を表し、予め決定されている。従って、制御手段４は、ＦＮＡＣ_ｉを予め保持している。

このように、制御手段４は、固定値方式または変動値方式を用いて各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける帯域割合Ｆ_ｉを決定する。

制御手段４は、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける帯域割合Ｆ_ｉを決定すると、その決定した帯域割合Ｆ_ｉと、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける端末数Ｎ_ｉとを次式に代入してアクセスカテゴリＡＣ_ｉの単一端末に関する相対チャネルアクセス頻度ρ_ｉを演算する。

式（２）において、Ｆ_ｋは、各アクセスカテゴリＡＣ_ｋ（ｋ＝０，１，２，３）における帯域割合であり、Ｎ_ｋは、各アクセスカテゴリＡＣ_ｋにおける端末数である。また、式（２）においては、端末当たりの最も狭い帯域（＝端末当たりの最も少ないチャネルアクセス回数）に対するチャネルアクセス頻度を表すためにＭＩＮ（Ｆ_ｋ／Ｎ_ｋ）を分母に用いた。即ち、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３のうちで、端末当たりの最も少ないチャネルアクセス回数を基準値として各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける単一端末当たりのチャネルアクセス回数を表すためにＭＩＮ（Ｆ_ｋ／Ｎ_ｋ）を式（２）の分母に用いた。

更に、式（２）におけるα_ｉは、チャネル使用状況によって制御されるパラメータである。

制御手段４は、式（２）を用いて単一端末の相対チャネルアクセス頻度ρ_ｉを演算すると、その演算した相対チャネルアクセス頻度ρ_ｉと、アクセスカテゴリＡＣ_ｉ毎の端末数Ｎ_ｉとを次式に代入してバーチャル端末数ＶＮを演算する。

なお、式（３）において、ｍは、アクセスカテゴリＡＣ_ｉの個数を表し、この発明の実施の形態においては、ｍ＝４である。

このバーチャル端末数ＶＮは、アクセスカテゴリＡＣ_ｉの全てにおいて全てのチャネルにアクセスする端末の個数を表す。

制御手段４は、式（３）を用いてバーチャル端末数ＶＮを演算すると、その演算したバーチャル端末数ＶＮと、単一パケットの送信に要する平均時間Ｔとを次式に代入してコンテンションウィンドＣＷ_ｉの基準値ＣＷｒｅｆを演算する。

なお、式（４）において、σは、スロット長であり、予め決定されている。従って、制御手段４は、スロット長σを予め保持している。

図２は、単一パケットの送信に要する時間の概念図である。図２を参照して、平均時間Ｔは、データパケットおよびＡＣＫパケットの送信時間と、ＭＡＣが定める時間ＡＩＦＳ，ＳＩＦＳとの和である。なお、ＲＴＳ／ＣＴＳハンドシェークが行われる場合、ＲＴＳ，ＣＴＳの送信時間もＴに含まれる。

データフレームは、プリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、ＭＡＣヘッダ（ＭＡＣ ｈｅａｄｅｒ），パケット（ｐａｃｋｅｔ）およびＦＣＳからなる。そして、プリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）は、固定レートで送信され、その他の部分は、任意のデータレートで送信される。適応レート制御を行うシステムにおいては、データレートは、リンク品質等に応じて決定されるレートである。

一方、ＡＣＫフレームも、プリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、およびＡＣＫボディー（Ａｄｄr等およびＦＣＳ）からなる。そして、プリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）は、固定レートで送信され、ＡＣＫボディーは、任意のデータレートで送信される。

プリアンブル（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）等の伝送レートをＴｘＰｈｙＲａｔｅとし、データフレームの伝送レートをＴｘＤａｔａＲａｔｅとし、ＡＣＫフレームの伝送レートをＴｘＡＣＫＲａｔｅとすると、時間Ｔは、次式によって表される。

なお、式（５）において、Ｌ_Ｈは、ＭＡＣ ｈｅａｄｅｒの長さであり、Ｐは、ｐａｃｋｅｔの長さである。

一般的には、ＴｘＰｈｙＲａｔｅ、ＴｘＡＣＫＲａｔｅ、ＰｒＬｅｎｇｔｈ、Ｌ_Ｈ、ＦＣＳおよびＡＣＫは、固定の値を取る。従って、無線装置１０は、データ長（Ｐ）とＴｘＤａｔａＲａｔｅとをフレーム送受信時に監視することによって平均時間Ｔを容易に演算できる。

制御手段４は、式（５）を用いて平均時間Ｔを演算し、その演算した平均時間Ｔと、バーチャル端末数ＶＮとを式（４）に代入して基準値ＣＷｒｅｆを演算する。

そうすると、制御手段４は、基準値ＣＷｒｅｆと、式（２）を用いて演算した相対チャネルアクセス頻度ρ_ｉとを次式に代入して各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおけるコンテンションウィンドＣＷ_ｉを演算する。

なお、式（６）において、ｎ_ｋは、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける端末数である。

ここで、式（２）におけるパラメータα_ｉについて説明する。全てのアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３において、送信するパケットが常に存在する場合、即ち、全てのアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３が飽和状態である場合、式（２）のα_ｉは、α_ｉ＝１に設定される。これによって、チャネルは、最も有効に利用されるとともに、アクセスカテゴリＡＣ_ｉ間の優先度制御が実現される。

一方、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉが非飽和状態である場合（即ち、トラフィックの生成量が帯域割合Ｆ_ｉ以下である場合）、チャネルは、最も有効に利用されない恐れがある。これは、他のアクセスカテゴリＡＣ_ｊが飽和状態であっても、非飽和状態のアクセスカテゴリＡＣ_ｉのために、割り当てた帯域の一部が空いてしまうからである。このような場合、非飽和状態のアクセスカテゴリＡＣ_ｉに必要な帯域だけを与え、残りの帯域をその他のアクセスカテゴリＡＣ_ｊ（＝飽和状態のアクセスカテゴリ）に使用させることによって、チャネルが最大限に有効利用される。

そこで、この発明の実施の形態においては、式（２）におけるα_ｉを制御することによって、チャネルを最大限に有効に利用する。

ここで、α_ｉの具体的な制御方法について説明する前に、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉに割り当てた帯域ＯＢ_ｉの演算方法について説明する。

帯域ＯＢ_ｉは、チャネルキャパシティＣａｐaｃｉｔｙと、帯域割合Ｆ_ｉとを用いて次式によって演算される。

式（７）において、Ｋは、Ｋ＝（Ｔ／（２σ））^１／２を満たす定数である。

制御手段４は、定数Ｋを予め保持している。そして、制御手段４は、検出手段３から受けた平均ペイロード長Ｐと、予め保持しているスロット長σおよび定数Ｋと、式（１）を用いて演算した帯域割合Ｆ_ｉと、式（５）を用いて演算した平均時間Ｔとを式（７）に代入して割当帯域ＯＢ_ｉを演算する。

α_ｉの具体的な制御方法について説明する。制御手段４は、周期的またはパケットの送受信時にアクセスカテゴリＡＣ_ｉ毎の端末数Ｎ_ｉおよびチャネル占有率ＡＴＲに基づいて各アクセスカテゴリＡＣ_ｉのα_ｉを決定する。

制御手段４は、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉがα_ｉの決定時に変動（上下）した場合、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉのα_ｉをα_ｉ＝１に設定する。これは、ネットワークの構成（端末数）の変動によってチャネル状態が変動するとみなし、コンテンションウィンドＣＷ_ｉを端末数Ｎ_ｉのみに基づいて決定するためである。

一方、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３における端末数Ｎ_０〜Ｎ_３の少なくとも１つが変動していない場合、制御手段４は、チャネル占有率ＡＴＲに基づいてα_ｉを決定する。より具体的には、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍｉｎよりも小さい場合、制御手段４は、チャネルが有効に使用されていないと判断し、実際に使用している帯域ＵＢ_ｉが割り当てた帯域ＯＢ_ｉよりも小さいアクセスカテゴリＡＣ_ｉに対して、“１”よりも小さい値からなるα_ｉを設定することによって、割り当てる帯域を減少させる。即ち、制御手段４は、α_ｉ＝ＭＩＮ（ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉ，１）によってα_ｉを決定する。この場合、帯域ＵＢ_ｉは、帯域ＯＢ_ｉよりも小さいので、α_ｉは、“１”よりも小さい値からなる。

なお、基準値ＡＴＲｍｉｎは、１つのアクセスカテゴリにおいて実際に使用されている帯域ＵＢ_ｉが１つのアクセスカテゴリに割り当てられた帯域ＯＢ_ｉよりも小さいことを示す基準値である。そして、基準値ＡＴＲｍｉｎは、例えば、８０％からなる。

一方、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍａｘ（ＡＴＲｍａｘ＞ＡＴＲｍｉｎ）よりも大きい場合、制御手段４は、ＵＢ_ｉ＜ＯＢ_ｉであるアクセスカテゴリＡＣ_ｉに対してα_ｉの値を大きくする。即ち、制御手段４は、α_ｉ＝ＭＩＮ（Ｃ×ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉ，１）によってα_ｉを決定する。定数Ｃは、“１”よりも大きい定数である。α_ｉがα_ｉ＝ＭＩＮ（Ｃ×ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉ，１）によって決定されるのは、前回のα_ｉの設定時に非飽和状態であったアクセスカテゴリＡＣ_ｉのトラフィック量が増加したことに対応して正しい優先度制御が行われるようにするためである。

なお、ＡＴＲｍａｘは、実際に使用されている帯域ＵＢ_ｉを用いて送信可能なパケット数よりも多くのパケットが生成されていることを示す基準値であり、例えば、８８％に設定される。

［アドミッション制御］
１台の無線装置に割り当てられる帯域は、ＯＢ_ｉ／Ｎ_ｉである。従って、端末数Ｎ_ｉの増加に伴って単一の無線装置の使用帯域が減少する。そこで、アクセスカテゴリＡＣ_ｉが音声および動画のような品質要求が厳しいリアルタイムのトラフィックである場合、端末数Ｎ_ｉが増えると、全トラフィックが品質要求を満たせないことが予想される。

そこで、この発明の実施の形態においては、端末数Ｎ_ｉを制御することによって、アプリケーションの品質を保証する。より具体的には、Ｐ長のデータパケットがＩ時間間隔で生成される場合、Ｐ／Ｉの帯域が要求される。従って、Ｐ／Ｉの帯域を要求するアプリケーションの品質要求を満たし、更に、同一アクセスカテゴリで既に通信中の他のアプリケーションの品質を劣化させないためには、割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉが要求帯域Ｐ／Ｉよりも大きい場合（ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉ）にのみ該当のアプリケーションを開始させる必要がある。

制御手段４は、帯域割当Ｆ_ｉが固定値からなる場合、式（８）によって割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを演算し、帯域割当Ｆ_ｉが変動値からなる場合、式（９）によって割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを演算する。

（Ｉ）ＭＡＣ層主導のアドミッション制御
アドミッション制御がＭＡＣ層主導で行われる場合、アプリケーション１１は、アクセスカテゴリＡＣ_ｉの要求帯域Ｐ／Ｉを演算し、その演算した要求帯域Ｐ／Ｉをアドミッション制御手段１２へ出力する。アドミッション制御手段１２は、要求帯域Ｐ／Ｉをアプリケーション１１から受けると、割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉの問合信号を制御手段４へ出力する。制御手段４は、問合信号に応じて、式（８）または式（９）を用いて割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを演算し、その演算した割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉをアドミッション制御手段１２へ出力する。

アドミッション制御手段１２は、割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを制御手段４から受けると、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであるか否かを判定する。そして、アドミッション制御手段１２は、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであると判定したとき、許可信号を生成してアプリケーション１１へ出力する。一方、アドミッション制御手段１２は、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉでないと判定したとき、拒否信号を生成してアプリケーション１１へ出力する。

アプリケーション１１は、許可信号をアドミッション制御手段１２から受けると、アクセスカテゴリＡＣ_ｉに属するパケットを生成して分類手段９へ出力する。

一方、アプリケーション１１は、拒否信号をアドミッション制御手段１２から受けると、アクセスカテゴリＡＣ_ｉに属するパケットの通信を停止するか、またはアドミッション制御が要求されないアクセスカテゴリＮＡＣで送信を開始する。

（ＩＩ）アプリケーション主導のアドミッション制御
アドミッション制御がアプリケーション主導で行われる場合、アプリケーション１１は、割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉの問合信号をアドミッション制御手段１２へ出力する。アドミッション制御手段１２は、割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉの問合信号をアプリケーション１１から受けると、上述した方法によって制御手段４から割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを受ける。そして、アドミッション制御手段１２は、その受けた割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉをアプリケーション１１へ出力する。

その後、アプリケーション１１は、アドミッション制御手段１２から割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉを受けると、アクセスカテゴリＡＣ_ｉの要求帯域Ｐ／Ｉを演算し、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであるか否かを判定する。そして、アプリケーション１１は、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであると判定したとき、アクセスカテゴリＡＣ_ｉに属するパケットを生成して分類手段９へ出力する。

一方、アプリケーション１１は、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉでないと判定したとき、アクセスカテゴリＡＣ_ｉに属するパケットの通信を停止するか、またはアドミッション制御が要求されないアクセスカテゴリＮＡＣで送信を開始する。

上述したＭＡＣ主導のアドミッション制御およびアプリケーション主導のアドミッション制御のいずれにおいても、アプリケーション１１は、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであると判定されたとき、パケットを生成して分類手段９へ出力し、通信手段２は、制御手段４から受けたコンテンションウィンドＣＷ_ｉを用いてチャネルにアクセスし、バッファ５〜８からパケットを取り出して送信する。即ち、通信手段２は、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであると判定されたとき、制御手段４から受けたコンテンションウィンドＣＷ_ｉを用いてチャネルにアクセスし、バッファ５〜８からパケットを取り出して送信する。

従って、通信手段２は、一般的には、割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉがトラフィックの要求帯域Ｐ／Ｉよりも大きいとき、コンテンションウィンドＣＷ_ｉを用いてパケットを送受信する通信処理を複数のアクセスカテゴリの全てについて実行する。

図３は、図１に示す無線装置１０における通信方法を説明するためのフローチャートである。

図３を参照して、無線装置１０における通信動作が開始されると、アクセスカテゴリＡＣ_ｉの割当可能帯域ＲＳＶＢ_ｉおよび要求帯域Ｐ／Ｉが演算される（ステップＳ１）。

そして、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであるか否かが判定される（ステップＳ２）。ステップＳ２において、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉでないと判定されたとき、一連の動作は、終了する。

一方、ステップＳ２において、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであると判定されたとき、無線装置１０の制御手段４は、全てのアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３の全てのα_０〜α_３を決定する（ステップＳ３）。

そして、制御手段４は、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３の帯域割合Ｆ_０〜Ｆ_３を上述した方法によって演算する。その後、制御手段４は、帯域割合Ｆ_０〜Ｆ_３、α_０〜α_３、および端末数Ｎ_０〜Ｎ_３を式（２）に代入して相対チャネルアクセス頻度ρ_０〜ρ_３を演算する。

そうすると、制御手段４は、その演算した相対チャネルアクセス頻度ρ_０〜ρ_３、平均時間Ｔ、スロット長σ、および端末数ｎ_ｋを式（６）に代入してアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３のコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を演算する。即ち、制御手段４は、α_０〜α_３を用いてアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３のコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を演算する。（ステップＳ４）。

そして、制御手段４は、その演算したコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を通信手段２へ出力し、通信手段２は、制御手段４から受けたコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を用いてチャネルにアクセスし、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３に属するパケットをそれぞれバッファ５〜８から取り出して送信する（ステップＳ５）。これによって、一連の動作は、終了する。

なお、ステップＳ１，Ｓ２は、上述したＭＡＣ層主導のアドミッション制御またはアプリケーション主導のアドミッション制御のいずれかによって実行される。

また、図３に示すフローチャートは、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３の全てについて定期的またはパケットの送信時に実行される。

図４は、図３に示すステップＳ３の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

図４を参照して、図３に示すステップＳ２において、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであると判定されると、制御手段４は、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動があるか否かを判定する（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１において、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動があると判定されたとき、制御手段４は、α_０＝α_１＝α_２＝α_３＝１を設定する（ステップＳ３２）。

一方、ステップＳ３１において、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動がないと判定されたとき、制御手段４は、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍｉｎよりも小さいか否かを更に判定する（ステップＳ３３）。

ステップＳ３３において、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍｉｎよりも小さいと判定されたとき、制御手段４は、α_ｉ＝ＭＩＮ（ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉ，１）によってα_０〜α_３を決定する（ステップＳ３４）。

一方、ステップＳ３３において、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍｉｎよりも小さくないと判定されたとき、制御手段４は、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍａｘ以上であるか否かを更に判定する（ステップＳ３５）。

ステップＳ３５において、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍａｘ以上であると判定されたとき、制御手段４は、α_ｉ＝ＭＩＮ（Ｃ×ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉ，１），Ｃ＞１によってα_０〜α_３を決定する（ステップＳ３６）。

一方、ステップＳ３５において、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍａｘ以上でないと判定されたとき、制御手段４は、α_０〜α_３の値を変更せずに、前回に決定した値を維持する（ステップＳ３７）。

そして、ステップＳ３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３７のいずれかの後、一連の動作は、図３に示すステップＳ４へ移行する。

ステップＳ３１においては、無線装置１０が起動されたとき、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動があると判定される。従って、図４に示すフローチャートが最初に実行される場合、通常、α_ｉは、“１”に設定される。また、ステップＳ３１において、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動があると判定される限り、α_０〜α_３は、“１”に設定される。

これは、上述したように、無線装置１０を含むネットワークの構成（端末数）の変動によってチャネル状態が変動したとみなし、コンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を端末数のみによって決定するためである。

ステップＳ３１において、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動がないと判定されたとき、チャネル占有率ＡＴＲに基づいてα_０〜α_３が決定される。この場合、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍｉｎよりも小さいとき、α_０〜α_３は、α_ｉ＝ＭＩＮ（ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉ，１）によって決定される（ステップＳ３４参照）。

基準値ＡＴＲｍｉｎは、上述したように、１つのアクセスカテゴリにおいて実際に使用されている帯域ＵＢ_ｉが１つのアクセスカテゴリに割り当てられた帯域ＯＢ_ｉよりも小さいことを示すので、ＡＴＲ＜ＡＴＲｍｉｎが成立する場合、ＵＢ_ｉ＜ＯＢ_ｉである。従って、ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉは、“１”よりも小さくなり、α_ｉ（ｉ＝０〜３）は、“１”よりも小さい値に設定される。その結果、式（２）により演算される相対チャネルアクセス頻度ρ_ｉ（ｉ＝０〜３）は、前回の値よりも小さくなり、コンテンションウィンドＣＷ_ｉ（ｉ＝０〜３）は、前回の値よりも大きくなる。従って、アクセスカテゴリＡＣ_ｉ（ｉ＝０〜３）に属するパケットを送信するときにチャネルにアクセスする割合が減少する。そして、アクセスカテゴリＡＣ_ｉに割り当てられた帯域ＯＢ_ｉのうち、実際に使用されていない帯域が他のアクセスカテゴリに割り当てられる。その結果、スループットを向上できる。

ステップＳ３４において決定されたα_０〜α_３を用いてコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３が演算される場合、コンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３は、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３の端末数ｎ_ｋが増加すれば大きくなり、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３の端末数ｎ_ｋが減少すれば小さくなるように演算される（式（６）参照）。そして、パケットの衝突は、コンテンションウィンドＣＷ_ｉ（ｉ＝０〜３）が大きくなれば抑制され、コンテンションウィンドＣＷ_ｉ（ｉ＝０〜３）が小さくなれば増加する。従って、ステップＳ３４において決定されたα_０〜α_３を用いてコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を演算し、その演算したコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を用いてパケットを送受信することは、無線装置の個数（端末数）の増加によるパケット衝突を抑制し、スループットを向上させることに相当する。

また、ＡＴＲｍａｘは、上述したように、実際に使用されている帯域ＵＢ_ｉを用いて送信可能なパケット数よりも多くのパケットが生成されていることを示す基準値である。従って、ステップＳ３５において、ＡＴＲ≧ＡＴＲｍａｘであると判定されたとき、α_ｉ＝ＭＩＮ（Ｃ×ＵＢ_ｉ／ＯＢ_ｉ，１），Ｃ＞１によってα_０〜α_３の値を前回の値よりも大きくする（ステップＳ３６参照）。その結果、コンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３は、前回の値よりも小さくなり、生成されたより多くのパケットを送信可能になる。つまり、前回のα_０〜α_３の設定によって非飽和状態であったアクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３のトラフィックの変動（一般的には、増加）に対応した正しい優先度制御が行われることになる。

従って、ステップＳ３６において決定されたα_０〜α_３を用いてコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を演算し、その演算したコンテンションウィンドＣＷ_０〜ＣＷ_３を用いてパケットを送受信することは、優先度制御を正確に行いながらスループットを向上させることに相当する。

更に、ステップＳ３５において、ＡＴＲ≧ＡＴＲｍａｘでないと判定されたとき、即ち、ＡＴＲｍｉｎ≦ＡＴＲ＜ＡＴＲｍａｘであるとき、α_０〜α_３は、変更されない（ステップＳ３７参照）。この場合、チャネルが十分に有効利用されており、また、優先度制御も行なわれていると判定することにしたものである。

図５は、図３に示すステップＳ３の他の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。

図５に示すフローチャートは、図４に示すフローチャートのステップＳ３１，Ｓ３２をステップＳ３０に代えたものであり、その他は、図４に示すフローチャートと同じである。

図５を参照して、図３に示すステップＳ２において、ＲＳＶＢ_ｉ＞Ｐ／Ｉであると判定されると、制御手段４は、α_０＝α_１＝α_２＝α_３＝１を設定する（ステップＳ３０）。その後、上述したステップＳ３３〜ステップＳ３７が実行される。

上述したように、図４に示すステップＳ３２は、ステップＳ３１において、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動があると判定されたときに実行され、α_０＝α_１＝α_２＝α_３＝１に設定される。そして、無線装置１０が起動されたとき、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉの端末数Ｎ_ｉに変動があると判定される。

そこで、図５に示すフローチャートにおいては、ステップＳ３０において、α_０＝α_１＝α_２＝α_３＝１に設定し、チャネル占有率ＡＴＲに基づいてα_ｉを制御することにしたものである。

図５に示すフローチャートに従ってα_ｉを決定しても、ＡＴＲ＜ＡＴＲｍｉｎであるとき、上述したステップＳ３４が実行され、ＡＴＲ≧ＡＴＲｍａｘであるとき、上述したＳ３６が実行される。従って、ＡＴＲ＜ＡＴＲｍｉｎであるとき、無線装置の個数（端末数）の増加によるパケット衝突を抑制しながら、スループットが向上し、ＡＴＲ≧ＡＴＲｍａｘであるとき、優先度制御を正確に行いながらスループットが向上する。

図４または図５に示すフローチャートは、アクセスカテゴリＡＣ_０〜ＡＣ_３の全てについて実行されるので、アクセスカテゴリＡＣ_ｉ間において端末数Ｎ_ｉに偏りがあっても、優先度制御を正確に行いながらスループットを向上できる。

図６は、この発明の実施の形態における無線ネットワークの概略図である。図６の（ａ）を参照して、無線ネットワーク１００は、アクセスポイント１１０と、端末装置１２１〜１２８とを備える。

アクセスポイント１１０および端末装置１２１〜１２８の各々は、図１に示す無線装置１０からなる。そして、アクセスポイント１１０は、上述した無線装置１０における通信方法によって端末装置１２１〜１２８との間でアクセスカテゴリＡＣ_ｉに属するパケットを送受信する。

このように、無線ネットワーク１００は、集中型の無線ネットワークである。

図６の（ｂ）を参照して、無線ネットワーク２００は、端末装置１３１〜１３８を備える。端末装置１３１〜１３８の各々は、図１に示す無線装置１０からなる。そして、端末装置１３１〜１３８は、上述した無線装置１０における通信方法によってアクセスカテゴリＡＣ_ｉに属するパケットを相互に送受信する。

このように、無線ネットワーク２００は、分散型の無線ネットワークである。

従って、この発明の実施の形態による無線装置１０は、集中型の無線ネットワーク１００および分散型の無線ネットワーク２００のいずれにも適用される。その結果、無線ネットワーク１００，２００において、アクセスカテゴリＡＣ_ｉの優先度制御を正確に行いながら、スループットを向上できる。

伝送レートを６Ｍｂｐｓとし、アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３の優先度をそれぞれ１／７，２／７，４／７（固定値）とした場合における各システムパラメータとチャネルキャパシティ（式（７）の括弧内）と各アクセスカテゴリＡＣ_ｉに割り当てられた帯域（ＯＢ_ｉ）の理論的な計算結果を表１に示す。

この発明の実施の形態による目的は、チャネルの有効効率を最大化することによって、ネットワークの総スループットを３．８Ｍｂｐｓ（＝チャネルキャパシティ）に設定し、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉが飽和状態である場合、アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３のスループットを各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおける端末数に依存せずにそれぞれ０．５４４Ｍｂｐｓ、１．０９Ｍｂｐｓ、および２．１８Ｍｂｐｓ（＝割当帯域量）に設定するものである。

次に、シミュレーションの結果について説明する。シミュレーションでは、１台のアクセスポイントと３０台の端末装置とから構成されるアクセスネットワークを想定し、各端末装置がアクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３のいずれかでフレームを送信する。ペイロード長、および伝送レート等のパラメータは、表１に示すとおりである。

図７は、各アクセスカテゴリが飽和状態であるときの総スループットと各アクセスカテゴリにおける端末数との関係を示す図である。

図７において、縦軸は、総スループットを表し、横軸は、各アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３における端末数を表す。また、曲線ｋ１は、この発明の実施の形態による方式を用いたときの総スループットと各アクセスカテゴリにおける端末数との関係を示し、曲線ｋ２は、従来のＥＤＣＡ方式を用いたときの総スループットと各アクセスカテゴリにおける端末数との関係を示す。

図７を参照して、この発明の実施の形態による方式を用いた場合、総スループットは、約４Ｍｂｐｓであり、チャネルが有効に利用されていることが解る（曲線ｋ１参照）。

一方、従来のＥＤＣＡ方式を用いたときの総スループットは、チャネルキャパシティ（＝３．８１Ｍｂｐｓ）を大きく下回る。

図８は、従来のＥＤＣＡ方式を用いたときのアクセスカテゴリ毎のスループットを示す図である。また、図９は、この発明の実施の形態による方式を用いたときのアクセスカテゴリ毎のスループットを示す図である。

図８および図９において、縦軸は、スループットを表し、横軸は、各アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３における端末数を表す。

また、曲線ｋ３は、従来のＥＤＣＡ方式を用いたときのアクセスカテゴリＡＣ_１のスループットを示し、曲線ｋ４は、従来のＥＤＣＡ方式を用いたときのアクセスカテゴリＡＣ_２のスループットを示し、曲線ｋ５は、従来のＥＤＣＡ方式を用いたときのアクセスカテゴリＡＣ_３のスループットを示す。

更に、曲線ｋ６は、この発明の実施の形態による方式を用いたときのアクセスカテゴリＡＣ_１のスループットを示し、曲線ｋ７は、この発明の実施の形態による方式を用いたときのアクセスカテゴリＡＣ_２のスループットを示し、曲線ｋ８は、この発明の実施の形態による方式を用いたときのアクセスカテゴリＡＣ_３のスループットを示す。

図８を参照して、従来のＥＤＣＡ方式を用いた場合、任意のアクセスカテゴリＡＣ_ｉが得るスループットは、そのアクセスカテゴリＡＣ_ｉと他のアクセスカテゴリＡＣ_ｊ（ｉ≠ｊ）の端末数に大きく依存し、端末装置の台数が多いアクセスカテゴリがその優先順位に関係無く、高いスループットを得る傾向がある。

図９を参照して、この発明の実施の形態による方式を用いた場合、各アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３の端末数に依存せずに、優先度の設定通りの帯域がそれぞれのアクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３に割り当てられていることが解る。そして、アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３のスループットは、それぞれ約０．５Ｍｂｐｓ，１．１Ｍｂｐｓ，２．２Ｍｂｐｓであり（曲線ｋ３〜ｋ５参照）、理論計算通りである。

次に任意のアクセスカテゴリが非飽和状態である場合について説明する。具体的には、アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３における端末数をそれぞれ３，３，２４に固定し、アクセスカテゴリＡＣ_１とアクセスカテゴリＡＣ_２における単一端末のデータ生成レートをそれぞれ１Ｍｂｐｓ，２１６ｋｂｐｓとした。

これらのアクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２でそれぞれ３台の端末が存在するため、アクセスカテゴリＡＣ_１の総データ生成レートは、３Ｍｂｐｓであり、ＭＡＣで割り当てられた帯域（＝０．５Ｍｂｐｓ）を大きく上回る。

一方、アクセスカテゴリＡＣ_２の総データ生成レートは、６４８ｋｂｐｓであり、ＭＡＣで割り当てられた帯域（＝１．１Ｍｂｐｓ）を下回る。

図１０は、任意のアクセスカテゴリが非飽和状態であるときの総スループットを示す図である。

図１０において、縦軸は、総スループットを表し、横軸は、アクセスカテゴリＡＣ_３におけるトラフィック生成レートを表す。また、曲線ｋ９は、この発明の実施の形態による方式を用いたときの総スループットを示し、曲線ｋ１０は、従来のＥＤＣＡ方式を用いたときの総スループットを示す。

図１０を参照して、従来のＥＤＣＡ方式を用いた場合、総スループットは、アクセスカテゴリＡＣ_３におけるトラフィック生成レートの減少に伴って向上するが、全体的に、この発明の実施の形態による方式を用いた場合よりも低い（曲線ｋ１０参照）。

一方、この発明の実施の形態による方式を用いた場合、総スループットは、アクセスカテゴリＡＣ_３におけるトラフィック生成レートに依存せずに、ネットワーク全体のスループットを最大化（即ち、チャネルキャパシティ３．８１Ｍｂｐｓに一致）させる（曲線ｋ９参照）。

図１１は、この発明の実施の形態による方式を適用した場合の各アクセスカテゴリＡＣ_１，ＡＣ_２，ＡＣ_３のスループット、データ生成レートおよび帯域割当量を示す図である。

図１１において、縦軸は、スループットを表し、横軸は、アクセスカテゴリＡＣ_３におけるトラフィック生成レートを表す。

図１１を参照して、アクセスカテゴリの飽和状況が異なる２つの領域に分けることができる。左側は、アクセスカテゴリＡＣ_２が非飽和状態ＲＢ_２＜ＯＢ_２（ＡＣ_１およびＡＣ_３は、飽和状態ＲＢ＞ＯＢ）の領域であり、右側は、アクセスカテゴリＡＣ_２およびアクセスカテゴリＡＣ_３が非飽和状態の場合である。

図１１の左領域では、アクセスカテゴリＡＣ_２に割り当てられた帯域（ＯＢ_２）の未使用分がアクセスカテゴリＡＣ_１およびアクセスカテゴリＡＣ_３で使用される。また、右領域では、アクセスカテゴリＡＣ_２およびアクセスカテゴリＡＣ_３に割り当てられた帯域（ＯＢ_２，ＯＢ_３）の未使用帯域がアクセスカテゴリＡＣ_１で使用される。その結果、総スループットが図１０に示すように常に高い値になることが解った。

上述したように、各アクセスカテゴリＡＣ_ｉにおけるチャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍｉｎよりも小さいとき、端末数Ｎ_ｉを反映してα_ｉを“１”よりも小さい値に設定することによって、端末数Ｎ_ｉの増加によるパケット衝突を抑制しながらスループットを向上し、チャネル占有率ＡＴＲが基準値ＡＴＲｍａｘ以上であるとき、端末数Ｎ_ｉを反映してα_ｉを大きくすることによって、非飽和状態であったアクセスカテゴリＡＣ_ｉの増加に対応して正しい優先度制御を行いながらスループットを向上する。

従って、アクセスカテゴリＡＣ_ｉ間における端末数の偏りがある場合も、スループットの低下を抑制して優先度制御を正確に行なうことができる。

上記においては、ＡＴＲｍｉｎは、８０％であると説明した、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ＡＴＲｍｉｎは、８０％以外の値であってもよい。

また、上記においては、ＡＴＲｍａｘは、８８％であると説明した、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ＡＴＲｍａｘは、８８％以外の値であってもよい。

更に、上記においては、優先度が異なるアクセスカテゴリとして、バックグラウンド、ベストエフォート、動画および音声を説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、優先度が異なるアクセスカテゴリであれば、どのようなアクセスカテゴリであってもよい。

更に、図４または図５に示すステップＳ３３〜Ｓ３７および図３に示すステップＳ４は、「第１の演算処理」を構成し、図４に示すステップＳ３１，Ｓ３２および図３に示すステップＳ４は、「第２の演算処理」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、無線装置に適用可能である。

１ アンテナ、２ 通信手段、３ 検出手段、４ 制御手段、５〜８ バッファ、９ 分類手段、１０ 無線装置、１１ アプリケーション、１２ アドミッション制御手段、１００，２００ 無線ネットワーク、１１０ アクセスポイント、１２１〜１２８，１３１〜１３８ 端末装置。

Claims (5)

1. 優先度が相互に異なる複数のアクセスカテゴリの各々における端末数およびチャネル占有率を検出する検出手段と、
   １つのアクセスカテゴリにおいて実際に使用されている第１の帯域が前記１つのアクセスカテゴリに割り当てられた第２の帯域よりも小さいことを示す第１の基準値よりも前記検出されたチャネル占有率が小さいとき、前記検出された端末数の増加に伴って大きくなり、かつ、前回のパケット送信時の値よりも大きい値からなる第１のコンテンションウィンドを演算し、前記検出されたチャネル占有率が前記第１の帯域を用いて送信可能なパケット数よりも多くのパケットが生成されていることを示す第２の基準値以上であるとき、前記検出された端末数の増加に伴って大きくなり、かつ、前回のパケット送信時の値よりも小さい値からなる第２のコンテンションウィンドを演算する第１の演算処理を前記複数のアクセスカテゴリの全てについて実行する演算手段と、
   前記複数のアクセスカテゴリの各々において前記第１のコンテンションウィンドまたは前記第２のコンテンションウィンドを用いてパケットを送受信する通信手段とを備える無線装置。
2. 前記演算手段は、前記複数のアクセスカテゴリのいずれかにおいて、前記検出された端末数が前回のパケット送信時の端末数から変動しているとき、前記検出された端末数の増加に伴って大きくなり、かつ、前記検出された端末数の減少に伴って小さくなるようにコンテンションウィンドを演算する第２の演算処理を前記複数のアクセスカテゴリの全てについて実行し、前記複数のアクセスカテゴリの全てにおいて、前記検出された端末数が前回のパケット送信時の端末数から変動していないとき、前記検出されたチャネル占有率に基づいて前記第１の演算処理を前記複数のアクセスカテゴリの全てについて実行する、請求項１に記載の無線装置。
3. 前記通信手段は、前記第２の帯域から前記第１の帯域を減算した割当可能帯域がトラフィックの要求帯域よりも大きいとき、前記第１のコンテンションウィンドまたは前記第２のコンテンションウィンドを用いてパケットを送受信する通信処理を前記複数のアクセスカテゴリの全てについて実行する、請求項１または請求項２に記載の無線装置。
4. 前記複数のアクセスカテゴリの各々において、前記要求帯域を生成して出力するアプリケーションと、
   ＭＡＣ層に配置されるとともに、前記要求帯域を前記アプリケーションから受けると、前記割当可能帯域が前記要求帯域よりも大きいか否かを判定し、前記割当可能帯域が前記要求帯域よりも大きいとき、許可信号を前記アプリケーションへ出力する制御処理を前記複数のアクセスカテゴリの全てについて実行するアドミッション制御手段とを更に備え、
   前記アプリケーションは、前記複数のアクセスカテゴリの各々において、前記許可信号を前記アドミッション制御手段から受けると、前記パケットを生成して前記通信手段へ出力する、請求項３に記載の無線装置。
5. 前記複数のアクセスカテゴリの各々において、前記割当可能帯域を問い合わせる問合信号を生成して出力するアプリケーションと、
   ＭＡＣ層に配置されるとともに、前記問合信号を前記アプリケーションから受けると、前記割当可能帯域を前記アプリケーションへ出力する処理を前記複数のアクセスカテゴリの全てについて実行するアドミッション制御手段とを更に備え、
   前記アプリケーションは、前記複数のアクセスカテゴリの各々において、前記割当可能帯域を前記アドミッション制御手段から受け、その受けた割当可能帯域が前記要求帯域よりも大きいとき、前記パケットを生成して前記通信手段へ出力する、請求項３に記載の無線装置。

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