JPS61280130A

JPS61280130A - 送信権制御方法

Info

Publication number: JPS61280130A
Application number: JP60122223A
Authority: JP
Inventors: Yukitsuna Furuya; 之綱古谷; Kazutomo Kobayashi; 小林　和朝
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1985-06-05
Filing date: 1985-06-05
Publication date: 1986-12-10
Anticipated expiration: 2009-08-24
Also published as: JPH0666729B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は複数の局が複数のチャネルを共有する通信シス
テム、例えばローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ
）や無線通信システムの送信権制御方式に関する。

（従来技術とその問題点）従来から複数の局が複数のチャネルを共有して利用する
システムとしては衛星通信や移動通信のような無線通信
システムと、ＬＡＮ特にブロード・バンド−ＬＡＮと呼
ばれるデータ通信ネットワークがある。移動通信システ
ムにおいては例えば自動車電話システムのように中心局
が全チャネルを管理し、移動端末からの回線利用要求が
生じた場合には中心局が空チャネルを指定し子局がその
チャネルの送信権を得るという方式をとっている。中心
局が一局のみの場合にはこの方式で特に問題は生じない
が、中心局が複数存在するような場合には複数の中心局
で同時に同じ周波数チャネルを利用して干渉を起こす。

これを防ぐために電波の伝播距離を測定して中心局毎に
通信ゾーンを設定し隣接する通信ゾーンでは異った周波
数チャネルを使用するように指定し、同一の周波数を再
利用する場合には距離が十分離れて干渉を起こさないゾ
ーンにするようにする方法がとられている。このような
システムの設計法の詳細は文献（伊藤、検板、［自動車
電話方式の概要」、研究実用化報告、第２６巻第７号、
１８２１〜１８３６ページ、１９７７）に記されている
。

しかしながらこのようなセル方式では周波数を十分有効
に利用することができない。すなわち、隣接するゾーン
では異った周波数を使用することに決めであるのでトラ
ヒック量に変動が起り、ある特定のゾーン内ではトラヒ
ック量が非常に多く、周辺のゾーンではトラヒック量が
少い場合でも、隣接ゾーンの周波数チャネルを使用する
ことはできないので、トラヒック量の多いゾーンでは呼
損が起り、トラヒックの少いゾーンは殆んど使われない
ということになる。このような問題を解決するには各中
心局で全周波数チャネル”を観測し空いているチャネル
を利用する方法が考えられる。しかし、この方法では中
心局では空いていると観測されても移動端末の側では干
渉を受けている場合があるので、中心局のみで使用する
周波数チャネルを決定することはできない。従って中心
局と移動端末との間で周波数チャンル決定までに何度か
のやりとりが必要となり時間がかかるという欠点がある
。更に移動通信においてはいわゆるフェージングと呼ば
れる受信電界変動があるため、干渉、波の存在を正しく
検出することは困難であり、かなり高い確率で干渉波を
見逃してしまうという欠点もある。

また移動通信システムとは全く異ったシステムであるロ
ーカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）にも同様な技
術的問題がある。ＬＡＮにおいては回線への送信権の制
御方式として各種の方式が提案されているがその中の有
力な方式に多重チャネル形Ｃ８ＭＡ／ＣＤ方式と呼ばれ
るものがある。この方式は文献（杼打、岡田、中西「ブ
ロードバンドパス形ネットワークにおける多重チャネル
形Ｃ３ＭＡ／ＣＤ方式−ｙ−ｎｅｔＪ　、信学技報５Ｅ
８３−２９１９８３）に詳しく記述されている。この方
式では複数の端末が共通バスを介して結合されており、
バス上では複数の周波数チャネルを利用することができ
る。送信すべきデータを持つ端末は空いている回線を見
つけて送信する。ＬＡＮにおいては移動通信の場合のよ
うに信号が伝送されているのに検出できないことは殆ん
どないが、殆んど同時に２つの端末が同じチャネルに送
信を開始した場合には伝播遅延のために他方の端末が送
信していることに気付かずに送信を開始して衝突を起す
ことがある。このような衝突の確率が回線の利用効率の
上限を定めており、伝播遅延が大きくなると回線の利用
効率が上らないという欠点があった。

（発明の目的）本発明の目的は上述の従来の送信権制御方法の欠点を取
り除き効率の良いチャネルの利用を実現するために干渉
を起す確率の小さいチャネルを選択して送信するように
する送信権制御方法を提供することにある。

（発明の構成）本発明においてはチャネル間に優先順位を設け、各局で
独自に過去の使用実績に基づいて優先順位を決定すると
ともに優先順位を利用してシステムの輻幀を回避するフ
ロー制御を実現する送信権制御方法を提供する。

（発明の原理）本発明の対象となるシステムおよび問題点を抽象化して
述べると以下のようになる。複数の局が複数のチャネル
を使用するのであるが、各局間では特に情報のやりとり
を行なわず各々独立して使用すべきチャネルを決定する
。その場合に複数の局が同時に同じチャネルを使用しよ
うとすると互いに干渉を起してどちらも正しく情報を伝
えることができない。従って互いの局ができるだけ異っ
たチャネルを使用するようにして干渉を起さないように
する必要がある。そのための一つの手段は送信に先立っ
てチャネルを観測し、チャネルが空いていることを確認
する方法が考えられる。しかし観測の不完全性のために
必ずしも正しく空きチャネルを確認できず干渉を起して
しまう確率は依然として残る。従って本発明では各局毎
に使用するチャネルに優先順位をを与え優先順位の高い
チャネルから順に使用してゆ（ことにする。各局毎に異
ったチャネルの優先順位が高くなるようにすれば干渉を
起す確率は大幅に減少する。問題は優先順位の定め方で
ある。局数が完全に定まっていれば各局に最適な優先順
位を割り当てることができるが、局数が増減する場合に
は予め優先順位を定めることは不可能である。従って本
発明では過去のチャネルの使用実績に基いて優先順位を
適応的に定めることにする。すなわち使用頻度の多い（
干渉を受けずに使用することができたチャネル）の優先
順位を上げ、逆に使用しようとしてもできなかったチャ
ネルは優先順位を下げる。こうすると自然に各局で異っ
たチャネルの優先順位が高くなり干渉の確率を減らすこ
とができる。各局で異ったチャネルの優先順位が高くな
るように定めても全体としてのトラヒック量が増大して
くるとやはり干渉の確率が増大する。この現象は音声通
信の場合には品質の劣化につながり、データ通信の場合
には輻幀が生じネットワーク全体がうまく機能しなくな
る。このような状態を避けるためにトラヒック量を制御
するフロー制御も過去の使用実績から定めることができ
る。すなわち優先順位が低く過去に他局によって使用さ
れていることの多かったチャネルには使用要求があって
も使用を制限するようにすることにより、フロー制御を
実現することができる。

（実施例）以下図面を用いて本発明について詳細に説明する。第２
図は本発明を移動通信システムに応用する場合のシステ
ムの概念を示す図である。

第２図において８１，８２，８３はそれぞれ中心局、Ｔ
Ｉ、Ｔ２．Ｔ３゜Ｔ４．Ｔ５．Ｔ６はそれぞれ移動端末
を示し、最も受信電界の強い中心局と交信するものとす
る。第２図において８１．Ｓ２，８３の交信ゾーンは重
っており同じ周波数チャネルを同時に使用すると干渉を
起すものとする。但し、空チャネルであるかどうかの検
出には失敗する場合もある。各チャネルには優先度を定
めるための優先度関数Ｐ（ｉ）、（ｉはチャネル番号）
、を定める。このＰ（ｉ）がどのように変化するかを第
３図（ａ）。

（ｂ）、（ｃ）に示す。初期値としては第３図（ａ）に
示すように５ＬＳ２，８３の全ての局で各チャネルＣＨ
Ｉ、ＣＨ２゜ＣＨ３の優先度関数Ｐ（ｉ）は全て等しい
ものとする。（図中、棒の高さが優先度関数の値を示し
ている。）。

今Ｓ１に使用要求が到着したとしよう。Ｓｌではチャネ
ル＃１を観測し空であることを確認してチャネル＃１に
呼出し信号を送信する。このとき、Ｓｌではチャネル＃
１に送信したのでＰ（１）を増加させる。続いてＳ２に
おいて使用要求が発生したとする。Ｓ２においてまずチ
ャネル＃１を観測するが使用中であるので次に移りチャ
ネル＃２を観測する。ここでは空きであるので８２はチ
ャネル＃２を使用する。従って８２においてはＰ（１）
を減少させＰ（２）を増加させる。更に続けてＳ３で使
用要求が発生したとすると８３ではチャネル＃１．＃２
は使用中であるのでチャネル＃３を使用する。従って８
３ではＰ（１）、Ｐ（２）を減少させ、１（３）を増加
させる。このときの各局における優先度関数の状態は第
３図（ｂ）に示すとおりになる。一度このようにチャネ
ル間の優先順位に差がつくと以降は各局は優先順位の高
いチャネルを優先的に使用するため優先順位の高いチャ
ネルの優先度関数はどんどん増加し第３図（ｅ）のよう
になることが予想される。このようになると、Ｓｌはチ
ャネル＃１を８２はチャネル＃２を８３はチャネル＃３
を優先的に使用するようになるので互いに干渉を起す確
率は減少する。

但し各局には複数の交信する端末があるので使用するチ
ャネルが１チヤネルとは限らない。仮に８２がチャネル
＃２を使用中に更に送信要求が生じた場合には優先順位
２番目のチャネル＃１を観測し空いていればチャネル＃
１に送信することになる。しかし、第３図（ｃ）にある
ようにチャネル＃１の優先度関数Ｐ（１）の値が極めて
小さいということは他局においてチャネル＃１の使用頻
度が高いということであり、観測が誤っている確率が高
い。このような場合に送信を開始すると使用中の他局に
干渉を及ぼしてしまう確率が高い。従って優先度関数が
ある一定値以下の場合には例えチャネルが空きであると
観測されても送信は行なわず、とジー情報をユーザに返
す方がより高い回線品質を保証することができる。第１
図には本発明による送信権制御方法の具体的な実施例を
示す。送信要求が到着するとまず優先順位の最も高いチ
ャネルを観測する必要がある。メモリ１５には優先度関
数Ｐ（ｉ）およびチャネルｉをシンセサイザ１８に設定
するための情報が記憶されている。メモリ１５のアドレ
スはカウンタ１７によって設定され、最初は優先順位の
最も高いアドレスに設定される。メモリ１５から出力さ
れた周波数値によってシンセサイザ１８は周波数を設定
し、乗算器１０で端子１００より供給される受信信号を
中間周波信号に変換した後、電界検出回路１１でそのチ
ャネルの電界強度を測定し、判定回路１２で使用中であ
るかどうかを判定する。メモリ１５からは同時に当該チ
ャネルの優先度関数値が読み出され適応化回路１４へ入
力される。適応化回路１４ではメモリ１５から読み出さ
れた優先度関数の値を、判定回路１２の出力により適応
化する。その方法としては、例えば判定回路１２により
当該チャネルが空きであると観測されれば一定値を優先
度関数に加え、逆に当該チャネルが使用中であると観測
されれば一定値を減する。その場合にオーバーフローも
しくはアンダーフローを起さないように上限及び下限を
設定する必要がある。更に送信権制御回路としては使用
すべきチャネルを決定する必要がある。この判定は判断
回路１３によって為される。判断回路では以下の基準で
判定を下す。

（１）当該チャネルの優先度関数が一定レベル以上でか
つ判定回路１２で回線が空であると判定されればそのチ
ャネルを使用すべきであると判定しその情報を端子１０
１から送信回路へ出力する。同時に使用すべき周波数は
端子１０２から出力される。

（２）当該チャネルの優先度関数が一定レベル以上でか
つ判定回路１２で回線が使用中であると判定されれば次
の優先順位のチャネルを観測するようにカウンタ１７へ
指示する。但し全てのチャネルを観測した後であれば（
これはカウンタ１７の出力を用いて判定できる）ビジー
情報を端子１０１から送信回路へ出力する。

（３）当該チャネルの優先度関数が一定レベル以下であ
るときはとジー情報を端子１０１から出力する。

判断回路１３で使用チャネルが決定されるか、ビジーで
あるかが定まるとソータ１６ではメモリ１５の内容の並
べ換えを行なう。すなわち適応化回路１４でいくつかの
チャネルの優先度関数の値が変えられているので再びソ
ーテングを行ない優先度関数の大きい順にメモリ１５の
内容の並べ換えるのである。このようにすることにより
メモリ１５には常に優先度関数値の大きいチャネルの情
報から順にチャネル情報が蓄えられることになり、カウ
ンタ１７で順次読出してゆけば優先度の高いチャネルか
ら順に調べてゆくことができる。このようにすることで
第３図（ｃ）に示すように過去の使用実績の履歴。

により使用するチャネルが自然に定まってゆく。

この場合、互いに干渉を起さないだけ距離の離れたシス
テム間では自然に同じ周波数チャネルを再利用すること
になり特にゾーンを設計することなく空間的な周波数の
再利用が行なわれることになる。これはシステムを設計
する上で大きな長所となる。

第４図には本発明の他の応用例として考えられるローカ
ル・エリア・ネットワークのシステム構成を示す。Ｎｌ
、Ｎ２．Ｎ３はバス１で互いに結合されたノードであり
、各７−ドにはＴ１〜Ｔ７で示されるような端末が接続
される。各ノードにおける送信権制御部の一実施例を第
５図に示す。この場合の送信すべき情報は音声ではなく
データであり、バスへのアクセス方法としてはマルチ・
チャネルＣ８ＭＡ／ＣＤ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅ　
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ　ｗｉｔｈ　Ｃｏ１１
ｉｓｉｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を行なう。端子２０
０から送信データが入力されると送信部では第一図の実
施例の場合と同様にカウンタ２６をリセットし、メモリ
２４から最も優先度の高いチャネルの番号を読出して結
合器２０を介して入力される受信番号をキャリア検出回
路２１でそのチャネルが空いているか使用中であるかを
判定する。

キャリア検出回路はまた送信中のパケットが他のパケッ
トと衝突したかどうかを検出する機能も有している。チ
ャネルが空いていると判定されれば適応化回路２８では
当該チャネルの優先度関数を増加させ、使用中であると
判定されれば優先度関数を減少させ次のチャネルの状態
を調べる。判断回路２２ではチャネルが空いている場合
にはそのチャネルを使用するように判断し、送信信号を
フロー制御回路２３へ出力する。空いていない場合には
次のチャネルの状態がキャリア検出回路２１から送られ
てくるのを待つ。但し優先度の最も低いチャネルが使用
中である場合にはバックオフ信号をフロー制御回路２３
へ出力する。本実施例においてはフロー制御回路２３で
第１図の実施例とは異った手法をとる。判断回路２２か
ら送信信号が送られるとフロー制御回路２３では使用す
るチャネルの優先度関数の値Ｐ（ｉ）を送信確率とし、
乱数発生器を用いて優先度関数の確率Ｐ（ｉ）で送信許
可信号を送信部２７へ送出し、１−Ｐ（ｉ）でバックオ
フ信号を送信部２７へ送出する。本実施例の場合は優先
度関数０から１までの値をとるものとする。判断回路２
２からバックオフ信号が送られてきた場合にはフロー制
御回路２３は無条件でバックオフ信号を送信部２７へ送
出する。送信部２７では送信許可信号を受けると結合Ｇ
２０を介してバス１へ送出する。またバックオフ信号を
受けると送信権を保留し公知のアルゴリズムに基く待ち
時間経過後に再び送信要求信号をカウンタ２６へ送出し
上記アルゴリズムをくり返す。

キャリア検出回路２１では送信中も回線をモニターし他
局のデータとの衝突がバス１上で起った場合にはこれを
検出する。衝突が検出されると判断回路２２へ衝突情報
を出力し判断回路２２ではフロー制御回路２３を通して
送信停止信号を送信回路２７へ送出する。同時に適応化
回路２８で当該チャネルの優先度関数を減少させる。優
先度関数は第３図と同様の動きで、各ノードで優先的に
使用するチャネルが定まってゆくので衝突の確率は小さ
くなる。

送信部の構成およびバックオフの方法については、本発
明の要旨には直接関係しないのでここでは詳述しないが
バックオフの実現例としては米国特許Ｎｏ４，０６３，
２２０に記載された方法が知られている。このようなバ
ス上でランダム・アクセスをするデータ通信においては
トラヒック量が大きくなってきた場合に互いに衝突を起
す確率が増加し回線の利用効果が下ってしまうことがあ
るが本発明のようにフロー制御を行うと使用頻度の高い
チャネルでは優先度関数が減少してトラヒック量が制限
され衝突確率を減少させることができる。

（発明の効果）以上詳細に８己したように本発明においては複数の局が
複数のチャネルを共有する通信システムにおいて、分散
制御によって互いの干渉を起す確率が小さくなり、かつ
トラヒック量の多いときにはフロー制御を実現する送信
権制御方式を実現することができる。なお実施例ではチ
ャネルを周波数分割方式における周波数チャネルとして
説明したが、時分割方式における時間タイム・スロット
と考えても本発明を容易に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図は第
２図の実施例の用いられるシステムを示す図、第３図は
優先権の変動の様子を示す図、第４図は本発明の他の実
施例が用いられるシステムの構成を示す図、第５図は本
発明の他の実施例の構成を示す図である。図において１０・・・乗算器　　　　　　１１・・・電界検出回路
１２・・・判定回路　　　　　１３．２２・・・判断回
路１４．２８・・・適応化回路　　　１５．２４−・・
メモリ１６．２５−・・ソータ　　　　　　１７，２６
・・・カウンタ１８・・・シンセサイザ　　　２０・・
・結合回路２１・・・キャリア検出回路　２３・・・７
０−制御回路２７・・・送信部　　　　　　をそれぞれ
示す。第　１　図 −Ｎｆｆ＋リ　　　　の　　　　　り第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の局が複数のチャネルを共有する通信システ
ムにおいて、各局において前記チャネル間に優先順位を
付与し、該優先順位を過去の履歴によって変化させ、前
記優先順位を利用してフロー制御をかけることを特徴と
した送信権制御方法
（２）チャネル間の優先順位は送信に成功した場合、当
該チャネル優先順位を上げ、送信に失敗した場合に優先
順位を下げる特許請求の範囲（１）項記載の送信権制御
方法
（３）チャネル使用に先だってそのチャネルが空チャネ
ルであるかどうかを観測し、もし空チャネルであればそ
のチャネルの優先順位を上げ、空チャネルでなければそ
のチャネルの優先順位を下げる特許請求の範囲（１）項
記載の送信権制御方法
（４）優先順位が一定値以下のチャネルには送信を行な
わないことでフロー制御をかける特許請求の範囲第（１
）項記載の送信権制御方法
（５）各チャネルに確率を付与し前記確率の大きい順に
優先順位を定めるとともに送信時に使用チャネルを決定
した後、当該チャネルに付与された確率で送信を行なう
ことでフロー制御をかける特許請求の範囲（１）項記載
の送信権制御方法