专利名称：无线局域网基站装置的服务质量控制方法
技术领域：
本发明涉及在采用无线LAN(Local Area Network局域网)的系统中，按照服务级别降低无线传送的传送延迟量及传送延迟变动量，从而提高表示这些量的指标即QoS(Quality of Service服务质量)，以在QoS确保重要的应用中，也可通过无线LAN应对的无线LAN基站装置(接入点装置)中的QoS控制方法。
背景技术：
日本专利文献1特开2002-314546号公报日本专利文献2特开2003-298592号公报日本专利文献3特开2003-298593号公报作为与无线LAN相关的传统技术，就作为IEEE802.11标准的无线LAN的MAC层的功能加以规定的基本访问方式进行说明。
根据IEEE802.11标准规定的无线LAN网络的连接方式有特殊模式和基础模式。特殊模式是进行各无线LAN移动台(station)之间的直接通信的模式，并不特别存在成为网络中心的台。基础模式中，各无线LAN台基本上被称为接入点(Access PointAP)，经由成为网络中心的基站进行通信。
本发明以基础模式为适用对象，因此以下说明局限于基础模式。
<DCF和PCF动作概要>
在IEEE802.11标准中规定的无线LAN的帧序列基本上是对单播帧发送的ACK帧响应。但是帧的地址为多个台时(多播帧和广播帧)，不需要ACK响应。
在基础模式的访问方式中，存在采用CSMA/CA(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance)方式的DCF(DistributedCoordination Function)和通过接入点进行媒体的集中管理的PCF(Point Coordination Function)。
DCF控制下的各台基本上在进行帧发送之前必须确认无线媒体的空闲状况。若确认的结果判断媒体在使用中(忙)，则必须等帧传送结束为止退避媒体的使用权。在帧传送结束后，只有在经过规定的时间间隔(DIFS)和由随机数构成的各台个别的时间间隔(退避时间)后，台才能开始进行保留的帧的发送。
DCF中，不存在PCF中如主点(接入点)对从属点(一般台)那样的主从关系，除信标发送等一部分的例外外，包含接入点的任何台均为公平的竞争对手而可对媒体进行访问。
在PCF控制下，各台仅在接收来自接入点的轮询信号时，才可发送帧。PCF的场合，媒体使用权的控制全部委托给接入点，因此一般台在发送之前无需确认无线媒体的空闲状况，且无需等待经过退避时间。
<CSMA/CA>
作为DCF控制的主要方式的CSMA/CA中，作为检验无线媒体的使用状况(载波侦听)的方法，有根据PHY层(MAC层的下位层)的RF(Radio Frequency Module)部直接进行载波检验(物理载波侦听)的方法和利用在经由无线媒体传送的各种帧上设定的媒体使用预约信息(NAVNetwork Allocation Vector)的虚拟载波侦听两种方法。MAC层中组合该两种方法，有效降低许多台之间媒体竞争造成的冲突概率。
物理载波侦听通过RF部来进行，MAC层中利用其结果(如果必要)，按最大1μs判断无线媒体上有无载波。
<虚拟载波侦听>
虚拟载波侦听机构采用NAV(Network Allocation Vector)来实现。全部台各自具备NAV，NAV是从其值被设定的瞬间开始按一定比例递减至“0”为止的一种计数器，NAV的值表示该时刻的(当前帧收发中的台的)无线媒体使用预定的剩余时间(μs)。若NAV达到“0”，则表示无线媒体开放且成为空闲(空)状态。
当前收发帧的台中，有必要在发送的帧内MAC标题的Duration(持续时间)/ID字段上设定今后(当前传送中的帧传送完后)的无线媒体占有预定时间(μs)。当前收发帧的台以外的全部台，读取无线媒体上传送的帧的该场，在该帧传送结束定时将该值加载到本台的NAV。但是，NAV的加载定时中，本台当前的NAV的值大于从传送帧的Duration/ID字段读取的值时，不进行该加载。
结合图9，就基本的NAV的控制进行说明。图9中，当前收发帧中的台以外的STA，在Data帧的传送结束时刻，将Data帧的Duration/ID字段上设定的值(这时为“6”)，加载到各本STA的NAV定时器。NAV定时器按一定比例递减，在ACK帧的传送结束时刻达到“0”。NAV定时器“0”以外的期间就是虚拟载波侦听的媒体忙的期间。
Data帧与ACK帧的间隔为已规定的PHY固有的时间(SIFS)。仅在物理载波侦听中，认定该间隔中媒体处于空闲状态，但通过虚拟载波侦听，认识到ACK帧结束为止媒体持续忙的情况。相反，最初的Data传送中NAV还处于置位之前，因此通过物理载波侦听认识到媒体忙。如此在MAC层中，组合物理载波侦听与虚拟载波侦听来检测媒体忙，从而能够进行更加有效的冲突避免(CollisionAvoidance)控制。另外，本例中ACK帧的Duration值为“0”，ACK帧结束时刻媒体成为开放状态。
<RTS/CTS(Request To Send/Clear To Send)帧>
在DCF控制下动作的任何台中，在所要的帧发送之前，均能进行RTS/CTS帧的交换。从而，首先使用帧长度短的RTS/CTS帧，进行与实际发送目的台的帧交换，并进行发送目的台的检验和发送通路的检验。但是，想要发送的帧长度本来就短时不太有利用RTS/CTS帧的意义，因此在MAC层中利用预先指定的RTS/CTS适用阈值参数进行RTS/CTS的适用可否判断。对于基本上阈值参数以下长度的帧不适用RTS/CTS，仅对超过阈值参数的帧适用RTS/CTS。
在RTS/CTS帧中，与通常的数据帧等同样，也进行上述那样的NAV控制。结合图10说明RTS/CTS帧序列及其NAV动作。
RTS/CTS帧序列中，能够利用RTS-CTS帧间、CTS-Data帧间以及Data-ACK帧间的间隔全部规定为帧间隔中最短的时间间隔(＝SIFS)进行发送。因而，如果RTS/CTS帧传送成功，就能比隔着长于SIFS的时间间隔(DIFS)后想要进入帧传送的其它台优先使用无线媒体，因此，后续的数据帧/ACK帧传送成功的可能性变大。
图10中各帧的Duration/ID字段的值表示该帧发送完后到ACK帧发送完为止的时间(μs)，因而最后的ACK帧中该值成为“0”。
<退避>
虚拟/物理载波侦听的判断结果，无线媒体在忙状态之后成为空状态，在刚经过必要的时间间隔(通常为DIFS期间)后的时刻，保存待发数据的多个台分别开始要发送时，媒体访问重叠而引起冲突的可能性变高，因此作为避免这种冲突的方法，IEEE802.11标准中规定了退避顺序。结合图11说明该退避的基本动作。
图11中，在STA1～3中发生待发数据时，通过物理/虚拟载波侦听确认无线媒体的忙状态的情况下(或刚忙后的DIFS期间内等情况)，各台进入转让媒体使用权限的状态。在帧传送结束后，隔着DIFS间隔，媒体开放且成为空状态，但这里各台要一起开始帧发送时访问定时集中到较窄的范围，因此引起冲突的可能性变高。
为了降低该冲突概率，各台必须在DIFS后还要等候被随机选择的时间(退避时间)后进行媒体访问。从而能够降低多个媒体访问冲突的可能性。
<PCF访问方式>
以上说明的DCF访问方式之外，IEEE802.11标准中，作为基础模式的无线媒体访问方式，规定PCF访问方式为备选方式。PCF访问方式中，通过称为PC(Point Coordinator)的主台(通常为接入点)，集中控制各无线台的发送权。因而与DCF有区别，各无线台不会围绕发送权进行竞争。
发明内容
在传统的无线LAN系统中，主要处理数据类的业务，但是随着近年的例如Voice over IP(VoIP)等的多媒体技术的发展以及普及，与传统的数据类业务同样通过无线LAN系统统一处理语音、运动图像等多媒体类业务的需求越来越多。
多媒体类业务的特征是对其周期性及延迟灵敏。在发送源周期性生成的多媒体类业务中，若在中途的传输路径中发生一定以上的延迟及延迟变动，或产生一定以上的信息损耗，则发送目的方中再现的语音、运动图像等的质量劣化到难以评价的程度。
但是依据上述那样的IEEE802.11标准的DCF访问方式，设计成有效传送基本上以脉冲串的方式无法预测的非同步数据，因此网络拥挤的状况下数据的延迟量定会大变动，对于有规则且周期性的多媒体类业务，通过减少传送延迟量及传送延迟变动量，很难确保其QoS。
同样地，依据上述IEEE802.11标准的PCF访问方式，虽然适合规则且周期性的多媒体类业务，但本来就被定位为DCF的备选的情况，目前还不能说得到普及，不能成为实际的解决对策。
本发明鉴于上述状况，旨在仅通过接入点侧的措施，能够实现针对得到广泛普及的依据DCF访问方式的台的多媒体类业务的QoS确保对应的接入点。
本发明为了解决上述课题，在利用依据IEEE802.11标准的无线LAN的系统中无线LAN基站装置的QoS控制方法中，基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，AP处于接收来自STA的第一帧的动作中状态，且保持接收该第一帧后必须发送的多媒体类的高优先帧时，在对第一帧的响应信号(ACK帧)的Duration/ID字段，设定多媒体类的高优先帧的发送所必要的时间后发送该响应信号。
另外，本发明为了解决上述课题，AP处于对STA发送第一帧的动作中状态，且保持发送该第一帧后必须发送的多媒体类的高优先帧时，在第一帧的Duration/ID字段，设定加上多媒体类的高优先帧的发送所必要的时间的时间后发送该第一帧。
另外，本发明为了解决上述课题，AP处于接收来自STA的第一帧的动作中状态，且在接收该第一帧后预测来自特定STA的多媒体类的高优先帧的接收时，对第一帧的响应信号(ACK帧)的Duration/ID字段，设定预测多媒体类的高优先帧的接收所需要的时间后发送该响应信号，然后与特定STA之间执行将该STA的NAV定时器归零的特定序列。
还有，本发明为了解决上述课题，AP处于对STA发送第一帧的动作中状态，且在发送该第一帧后预测来自特定STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在第一帧的Duration/ID字段，设定加上预测多媒体类的高优先帧的接收所需要的时间的时间后发送第一帧，然后与特定STA之间执行将该STA的NAV定时器归零的特定序列。
依据本发明，如上所述，在利用依据IEEE802.11标准的无线LAN的系统中无线LAN基站装置的QoS控制方法中，在进行多媒体类的高优先帧的收发的AP与STA之间，进行收发时，在Duration/ID字段的值上设定不为零的值，并且，在与特定STA之间执行将该STA的NAV定时器归零的特定序列，从而能够显著地提升该AP或STA可确保媒体使用权的概率，可实现改善QoS。
图1是一例表示本发明的适用方式的图。
图2是表示本发明的AP1的概略结构的框图。
图3是说明实施例1的AP1与STA间的数据收发的时序图。
图4是说明实施例2的AP1与STA间的数据收发的时序图。
图5是说明实施例3的AP1与STA间的数据收发的时序图。
图6是说明实施例4的AP1与STA间的数据收发的时序图。
图7是说明实施例5的AP1与STA间的数据收发的时序图。
图8是说明实施例6的AP1与STA间的数据收发的时序图。
图9是NAV的基本动作的说明图。
图10是RTS/CTS帧序列及其NAV动作的说明图。
图11是退避的基本动作的说明图。
(符号说明)10 AP1，11 RF处理部，12 基带处理部，13 MAC处理部，14 Duration控制部，15 发送帧生成部，16 发送定时控制部，17 发送帧解析部，18 上位层处理部，19a 高优先业务队列，19b 低优先业务队列。
具体实施例方式
以下，参照附图，就本发明的无线LAN基站装置的QoS控制方法的实施方式进行详细说明。还有，各图仅为可理解本发明的程度的概略图示，对于相同的结构要素采用同一参考标记。
实施例1图1表示一例本发明的适用方式，该系统由本发明的AP1、现有的无线LAN台即STA2～5、现有PC终端6～7构成，AP1和STA2～5形成无线LAN8，AP1和PC6～7与有线LAN9(主干网络)连接。通常各STA2～5经由AP1进行无线帧的收发。无线LAN8成为用以实现IEEE802.11标准中规定的基础模式的网络方式。
图2是表示本发明的AP1(10)的概略结构的框图，该AP1(10)中包括RF处理部11、基带处理部12、MAC处理部13及上位层处理部18，MAC处理部包括高优先业务队列19a、低优先业务队列19b、Duration控制部14、发送定时控制部16、发送帧生成部15、接收帧解析部17。
以下，参照图1和图2，按主信号传播方向说明采用本发明的系统的基本动作。
图1中例如通过PC6生成的上位层分组经由有线LAN9到达AP1。图2中，AP1通过上位层处理部18进行有线LAN9的末端处理，根据其优先级，将取出的上位层分组的发送请求输入到MAC处理部13的高优先/低优先业务队列(19a、19b)。
发送帧生成部15中读取被输入的队列信息，并通过对Duration控制部14发出Duration生成请求来生成所必要的Duration信息，而且生成MAC标题信息(发送源/发送目的方MAC地址、序列号等)和误传送监测用FCS(Frame Check Sequence)字段，并通知发送定时控制部16发送准备完成的情况。
发送定时控制部16中，监测无线媒体的空闲状况，每隔必要的时间间隔向发送帧生成部15传达发送开始指示。发送帧生成部15根据发送开始指示向基带处理部12输出发送帧长或发送速率等的控制信息以及发送帧数据。
基带处理部12中进行PLCP标题、序言的生成、垫整附加等，在进行必要的编码处理、DSSS或OFDM等的调制处理的基础上，与发送功率及天线选择信息一起向RF处理部11输出。在RF处理部11中进行D/A变换、I/Q调制等必要的处理后进行无线发送。以上就是采用本发明的系统的下行(AP→STA)方向的基本动作。
接着说明上行(STA→AP)方向的基本动作。RF处理部11中若无线媒体的接收电场强度超过某一阈值，则基带处理部12开始接收动作，并接受A/D变换后的接收帧的数据。基带处理部12中进行解调处理，取出MAC层的帧数据并输入给MAC处理部13。
MAC处理部中进行MAC层的末端处理，且进行对于ACK/CTS响应或认证/相联请求等的必要的响应，另外，承载上位层分组的数据帧与最终的目的方地址信息一起被转交给上位层处理部18。上位层处理部18中向有线LAN9上的目的方地址发送上位层分组。
基于以上的基本动作，说明连接到有线LAN9的PC6与连接到无线LAN8的STA2之间进行VoIP的语音通话时的实施例1的无线LAN基站装置的动作。
采用VoIP技术的语音通话中，两终端之间通常以数十毫秒程度有规则的周期进行双方向的语音信息的交换。仅在下行方向上，图1中有周期性的语音信息分组从PC6经由有线LAN9到达AP1，并输入图2的MAC处理部13的高优先业务队列19a。AP1(10)将输入到高优先业务队列19a中的语音信息迅速以MAC帧方式发送给目的方的STA2。
图3是说明实施例1中AP1与STA间的帧收发的时序图，图3中，下行方向语音业务发生定时1、2时刻的Data1、3表示从AP1发送到STA2的语音信息，该帧通过周期T的规则的时间间隔来生成。AP1在发送Data1、3后，在经过规定的时间间隔即SIFS后接收来自STA2的ACK2、4，从而确认无线TAN的帧传送序列结束的情况。
这时STA3～5中，由于Data1、3为其它STA目的方的帧，通过在本身的NAV定时器上以Data1、3的接收完成定时加载该帧中设定的Duration值，在其后续的ACK帧传送结束为止的期间继续NAV定时器的递减动作。在持续递减过程中不能获得无线媒体的发送权。
与ACK帧的传送结束相同定时，NAV定时器也成为“0”，成为无线媒体的可自由竞争的状态。还有，通常设定在ACK帧上的Duration值为“0”，因此不发生ACK接收完成定时的NAV定时器的加载。
在下一个下行方向语音业务发生定时3中，AP1处于接收来自STA3的Data5的状态中，语音信息即Data7处于不能立即发送的状况。这种情况下，AP1在发送对Data5的响应即ACK6帧的过程中，将通常设定在“0”的ACK的Duration值设定为“0”以外的值。该值作为从ACK6帧传送结束时刻开始到ACK8帧的传送结束时刻为止的必要时间，可通过“DIFS+Data7传送时间+SIFS+ACK8传送时间”算出。
这里不是收发帧的其它STA(STA2及4、5)中，基于设定在Data5中的Duration值的NAV定时器的递减，在ACK6帧传送结束时刻达到0，但通过再加载设定在ACK6帧中的Dunration值来继续递减动作。
发送ACK6帧的AP1在确认无线媒体的空状态仅持续DIFS时间间隔的情况后，将加入了语音信息的Data7帧发送给STA2。收发前序列的STA3以外是继续上述那样的NAV的递减的状态，因此在发送Data7帧的过程中，AP1能够比平时更加优先获得媒体使用权。
如上所述，依据实施例1，在AP1保持当前的接收动作之后必须要发送的多媒体类的高优先帧时，在发送的ACK帧上，设定由“DIFS+Data传送时间+SIFS+ACK传送时间”算出的“0”以外的Duration值，使该ACK发送目的方STA以外的STA继续NAV递减。从而，显著提升能够确保后续的AP1下行方向的媒体使用权的概率，可期待无线LAN下行方向的QoS的改善。
实施例2根据如实施例1中说明的基本动作，同样地说明连接到有线LAN9的PC6与连接到无线LAN8的STA2之间进行VoIP的语音通话时的本发明实施例2的动作。
如实施例1的说明，仅在采用VoIP技术的语音通话的下行方向上，周期性的语音信息分组从图1中PC6经由有线LAN9到达AP1，并输入图2的MAC处理部13的高优先业务队列19a，AP1将输入到高优先业务队列的语音信息以MAC帧方式发送给目的方的STA2。
图4是说明实施例2的AP1与STA间的帧收发的时序图，图4中，下行方向语音业务发生定时1、2时刻的Data1、3表示语音信息的发送，该帧以周期T的规则时间间隔生成。
在下一个下行方向语音业务发生定时3中，AP1进入正要向STA3发送Da5ta5的状态，是不能立即发送语音信息即Data7的状况。
这种情况下，AP1将设定于Data5的Duration值变更为大于通常值的值。该值作为从Data5帧传送结束时刻开始到ACK8帧的传送结束为止的必要时间，可通过“SIFS+ACK6传送时间+DIFS+Data7传送时间+SIFS+ACK8传送时间”来算出。
这时不收发帧的STA2、4、5在Data5帧传送结束定时中，加载设定于Data5中的Duration值，并开始NAV定时器的递减。
接收Data5的STA3，作为对AP1的接收响应发送ACK6帧，可预知设定在该ACK帧中的Duration值通常为“0”。但是，进行NAV定时器递减的STA2、4、5，在该时刻NAV定时器还维持大于“0”的值，因此，在这时不进行NAV定时器加载，会继续递减动作。该NAV递减持续到ACK8帧的传送结束时刻。
接收ACK6帧的AP1在确认无线媒体空状态持续DIFS间隔的情况后，将进入语音信息的Data7帧发送给STA2。如上所述，STA2、4、5在该时刻还处于继续NAV的递减的状态，因此在发送该Data7帧的过程中，AP1能够比平时更优先获得媒体使用权。
STA2通过接收来自AP1的Data7来进行NAV的归零，且作为对AP1的接收响应发送ACK8帧。
如上所述，依据实施例2，在AP1保持当前的发送动作之后必须要发送的多媒体类的高优先帧时，在进入要发送的状态的Data帧上，设定由“SIFS+ACK传送时间+DIFS+Data传送时间+SIFS+ACK传送时间”算出的大于平时的Duration值，对该Data帧发送目的方以外的STA的NAV定时器加载该值。从而，显著提升能够确保后续的AP1下行方向的媒体使用权的概率，可期待无线LAN下行方向的QoS的改善。
实施例3根据实施例1中说明的基本动作，同样地，就连接到有线LAN9的PC6与连接到无线LAN8的STA2之间进行VoIP的语音通话时的本发明实施例3的动作进行说明。
仅在采用VoIP技术的语音通话的上行方向上，图1中，AP1从STA2接收搭载语音信息分组的无线帧。该接收帧经过图2的RF处理部11和基带处理部12，通过MAC处理部13进行MAC层的末端处理，而且经过上位层处理部18发送给有线LAN9，最终到达PC6。
图5是说明实施例3中AP1与STA间的帧收发的时序图，图5中，上行方向语音业务发生定时1、2时刻的Data1、3表示语音信息从STA2到AP1的帧的发送，该帧按周期T的规则时间间隔生成。AP1存储语音通话中的无线LAN台，根据过去的履历预测下一个上行方向语音业务的发生定时(上行方向语音业务发生定时3)。
图5中，在该预测定时中，AP1处于接收来自STA3的Data5的状态中，示出不能立即接收来自STA2的下一个语音信息的状况。这种情况下，AP1在发送对Data5的响应即ACK6帧的过程中，通常为“0”的ACK设定的Duration值上设定“0”以外的值。该值作为从ACK6帧传送结束时刻到ACK10帧的传送结束时刻为止的必要时间，可通过“DIFS×2+SIFS×2+退避时间+(RTS7、CTS8、Data9、ACK10)传送时间”来算出。还有，该计算式中的退避时间是STA2执行的退避造成的待机时间，由于该时间为随机值，不可能进行正确的预测，因此设定概率性的平均值。
这里，不收发帧的其它STA(STA2及4、5)中，基于设定在Data5中的Duration值的NAV定时器的递减，在ACK6帧传送结束时刻成为“0”，而且通过加载设定在ACK6帧中的Duration值来继续递减动作。
发送ACK6帧的AP1在确认无线媒体的空状态仅持续DIFS时间间隔后，将RTS7帧发送给STA2。在RTS7帧中设定从ACK6帧减去“DIFS+RTS7传送时间”的值作为Duration值。
STA2通过接收RTS7帧，将本STA的NAV定时器归零并响应发送CTS8帧。另外，STA3通过接收RTS7帧，将设定在该帧中的Duration值加载到本STA的NAV定时器，并开始递减动作。该时刻STA3～5处于持续NAV定时器递减的状态，因此STA2在发送Data9帧时按通常的顺序(DIFS+退避)进行，但从结果来说能够优先获得媒体使用权。
如上所述，依据实施例3，AP1在当前的接收动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在发送的ACK帧上，设定由“DIFS×2+SIFS×2+退避时间+(RTS7、CTS8、Data9、ACK10)传送时间”算出的“0”以外的Duration值，并继续ACK发送目的方STA以外的NAV递减。而且与该预测STA之间执行RTS/CTS序列。从而，显著提升能够确保后续的该预测STA上行方向的媒体使用权的概率，可期待无线LAN上行方向的QoS的改善。
实施例4根据实施例1中说明的基本动作，同样地说明连接到有线LAN9的PC6与连接到无线LAN8的STA2之间进行VoIP的语音通话时的本发明实施例4的动作。
仅在采用VoIP技术的语音通话的上行方向上，图1中AP1从STA2接收搭载周期性的语音信息分组的无线帧。图2中接收帧经过RF处理部11及基带处理部12，由MAC处理部13进行MAC层的末端处理，而且经由上位层处理部18发送到有线LAN9，最终到达PC6。
图6是说明实施例4的AP1与STA间的帧收发的时序图，图6中，上行方向语音业务发生定时1、2时刻的Data1、3表示语音信息从STA2到AP1的发送，该帧按周期T的规则时间间隔生成。AP1存储语音通话中的无线LAN台，基于过去的履历预测下一个上行方向语音业务的发生定时(上行方向语音业务发生定时3)。
图6中在该预测定时，AP1正向STA3发送Data5，处于不能立即接收来自STA2的下一个语音信息的状况。这种情况下，AP1将Data5中设定的Duration值变更为大于通常值的值。该值作为从Data5帧传送结束时刻到ACK10帧的传送结束为止的必要时间，可通过“DIFS×2+SIFS×3+退避时间+(ACK6、RTS7、CTS8、Data9、ACK10)传送时间”来算出。还有，该计算式中的退避时间是STA2执行的退避造成的待机时间，由于该时间为随机值，不能正确进行预测，因此设定概率性的平均值。
这时不收发帧的STA2、4、5在Data5帧传送结束定时，加载设定在Data5中的Duration值，并开始NAV定时器的递减。
接收Data5的STA3，作为对AP1的接收响应发送ACK6帧，但可预测到设定在该ACK帧中的Duration值为通常的“0”。但是，进行NAV定时器递减的STA2、4、5，在该时刻NAV定时器还保持大于“0”的值，因此不进行Duration值的NAV定时器加载，继续递减动作。
接收ACK6帧的AP1在确认无线媒体的空闲状态仅持续DIFS时间间隔后，将RTS7帧发送给STA2。在RTS7帧上设定从Data5帧减去“SIFS+DIFS+(ACK6、RTS7)传送时间”值的Duration值。
STA2通过接收RTS7帧，将本STA的NAV定时器归零并响应发送CTS8帧。另外，STA3通过接收RTS7帧，将设定在该帧中的Duration值加载到本STA的NAV定时器，并开始递减动作。在该时刻STA3～5持续NAV定时器递减中，STA2在发送Data9帧时按通常的顺序(DIFS+退避)进行，但结果来说能够优先获得媒体使用权。
如上所述，依据实施例4，AP1在当前的发送动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，对于发送的Data帧，设定由“DIFS×2+SIFS×3+退避时间+(ACK6、RTS7、CTS8、Data9、ACK10)传送时间”算出的大于通常的Duration值，并在该Data帧发送目的方以外的STA的NAV定时器上加载该值。还有，通过在与该预测STA之间执行RTS/CTS序列，将该预测STA的NAV定时器归零。从而，显著提升下次该预测STA能够确保上行方向的媒体使用权的概率，可期待无线LAN上行方向的QoS的改善。
实施例5根据实施例1中说明的基本动作，同样地说明连接到有线LAN9的PC6与连接到无线LAN8的STA2之间进行VoIP的语音通话时的本发明实施例5的动作。
仅在采用VoIP技术的语音通话的上行方向上，图1中AP1从STA2接收搭载周期性的语音信息分组的无线帧。图2中接收帧经过RF处理部11及基带处理部12，由MAC处理部13进行MAC层的末端处理，而且经由上位层处理部18发送有线LAN9，最终到达PC6。
图7是说明实施例5中的AP1与STA间的帧收发的时序图，图7中，上行方向语音业务发生定时1、2时刻的Data1、3表示从STA2发送到AP1的语音信息，该帧按周期T的规则时间间隔生成。AP1存储语音通话中的无线LAN台，并根据过去的履历预测下一个上行方向语音业务的发生定时(上行方向语音业务发生定时3)。
图7中在该预测定时，AP1处于接收来自STA3的Data5的状态中，是不能立即接收来自STA2的下一个语音信息的状况。这种情况下，AP1在发送对Data5的响应即ACK6帧时，在通常为“0”的ACK设定Duration值上设定“0”以外的值。该值作为从ACK6帧传送结束时刻到ACK10帧的传送结束时刻为止的必要时间，可由“DIFS×2+SIFS×2+退避时间+(Null7、ACK8、Data9、ACK10)传送时间”算出。还有，计算式中的退避时间为通过STA2实施的退避所造成的待机时间，由于该时间为随机值，因而不可能正确预测，所以设定概率性的平均值。
这里不收发帧的其他STA(STA2及4、5)中，基于搭载到Data5上的Duration值的NAV定时器递减，在ACK6帧传送结束时刻成为“0”，但通过设定在ACK6帧上的Duration值，继续递减动作。
发送ACK6帧的AP1在确认无线媒体空状态仅继续了DIFS时间间隔后，将Null7帧发送给STA2。在Null7帧上设定从ACK6帧减去“DIFS+Null7传送时间”的值作为Duration值。
STA2通过接收Null7帧，将本STA的NAV定时器归零并响应发送ACK8帧。另外，STA3通过接收来自其它STA的Null7帧，将该帧中被设定的Duration值加载到本STA的NAV定时器，并开始递减动作。该时刻STA3～5的NAV定时器继续递减，STA2在发送Data9帧时进行按通常的顺序(DIFS+退避)，但对结果而言可优先地获得媒体使用权。
如以上说明，依据实施例5，AP1在当前的接收动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在发送的ACK帧上设定由“DIFS×2+SIFS×2+退避时间+(Null7、ACK8、Data9、ACK10)传送时间”算出的“0”以外的Duraion值，并继续ACK发送目的方STA以外的NAV递减，而且与该预测STA之间执行Nill/ACK序列。从而，显著提升能够确保后续的该预测STA上行方向的媒体使用权的概率，并可期待无线LAN上行方向的QoS改善。
实施例6根据如实施例1中说明的基本动作，同样地说明在连接到有线LAN9的PC6与连接到无线LAN8的STA2之间进行VoIP的语音通话时的本发明实施例6的动作。
仅在采用VoIP技术的语音通话的上行方向上，图1中AP1从STA2接收搭载周期性的语音信息分组的无线帧。图2中接收帧经过RF处理部11及基带处理部12，由MAC处理部13进行MAC层的末端处理，而且经由上位层处理部18发送到有线LAN9，最终到达PC6。
图8是说明实施例6的AP1和STA间的帧收发的定时图，图8中上行方向语音业务发生定时1、2的时刻的Data1、3表示从STA2到AP1的语音信息的发送，该帧按周期T的规则时间间隔生成。AP1存储语音通话中的无线LAN台，基于过去的履历预测下一个上行方向语音业务的发生定时(上行方向语音业务发生定时3)。
图8中在该预测定时，AP1正在对STA3发送Data5，是还不能立即接收来自STA2的下一个语音信息的状况。这种情况下，AP1将设定在Data5中的Duration值变更比通常的值大的值。该值作为从Data5帧传送结束时刻到ACK10帧的传送结束为止必要的时间，可通过“DIFS×2+SIFS×3+退避时间+(ACK6、Null7、ACK8、Data9、ACK10)传送时间”算出。还有，计算式中的退避时间为STA2实施的退避造成的待机时间，由于该时间为随机值，不可能正确预测，设定概率性的平均值。
这时不收发帧的STA2、4、5在Data5帧传送结束定时，加载Data5中设定的Duration值，并开始NAV定时器的递减。接收Data5的STA3发送ACK6帧作为对AP1的接收响应，但可想到设定于该ACK帧中的Duration值为通常的“0”。但是，进行NAV定时器的递减的STA2、4、5在该时刻，NAV定时器还保持大于“0”的值，因而不进行基于“0”Duration值的NAV定时器加载，继续作递减动作。
接收ACK6帧的AP1确认无线媒体空状态仅持续DIFS时间间隔后，将Null7帧发送给STA2。在Null7帧中设定从Data5帧中减去“SIFS+DIFS+(ACK6、Null7)传送时间”的值作为Duration值。
STA2通过接收Null7帧，将本STA的NAV定时器归零并响应发送ACK8帧。另外，STA3通过接收来自其它STA的Null7帧，将设定于该帧中的Duration值加载到本STA的NAV定时器，并开始递减动作。该时刻STA3～5中NAV定时器继续递减，因此STA2在发送Data9帧时进行通常的顺序(DIFS+退避)，但对结果而言可优先获得媒体使用权。
如以上说明，依据实施例6，AP1在当前的发送动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在发送的Data帧上，设定通过“DIFS×2+SIFS×3+退避时间+(ACK6、Null7、ACK8、Data9、ACK10)传送时间”算出的比通常大的Duration值，并在该Data帧发送目的方以外的STA的NAV定时器加载该值，而且与该预测STA之间执行Null/ACK序列。从而，显著提升能够确保后续的该预测STA上行方向的媒体使用权的概率，并可期待无线LAN上行方向的QoS改善。
本发明可在利用根据IEEE802.11标准的无线LAN的系统中，处理VoIP装置/运动图像通信装置等的多媒体信息，并以确保无线LAN部分的QoS为重要课题的装置上有效应用。
在实施例3、5中，AP1在当前的接收动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在发送的ACK帧上设定“0”以外的Duration值，并使ACK发送目的方STA以外的NAV继续递减，而且与该预测STA之间执行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，从而使该预测STA的NAV定时器归零，可优先确保后续的该预测STA在上行方向的媒体使用权，但是，即便利用可在无线LAN中使用的其它帧(单播的管理/控制帧或数据帧等)，使该预测STA的NAV定时器归零，也能实现与这些实施例同样的动作。
另外，在实施例4、6中，AP1在当前的发送动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在发送的Data帧上设定比通常大的Duration值，并在该Data帧发送目的方以外的STA的NAV定时器加载该值，而且与该预测STA之间执行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，从而将该预测STA的NAV定时器归零，可优先确保后续的该预测STA在上行方向的媒体使用权，但是，即便利用可在无线LAN中使用的其它帧(单播的管理/控制帧或数据帧等)，使该预测STA的NAV定时器归零，也能实现与这些实施例同样的动作。
在实施例3、5中，AP1在当前的接收动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在发送的ACK帧上设定“0”以外的Duration值，并使ACK发送目的方STA以外的NAV继续递减，而且与该预测STA之间执行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，从而使该预测STA的NAV定时器归零，可优先确保后续的该预测STA在上行方向的媒体使用权，但是，即便将设定于ACK帧上Duration值设定得小于上述实施例(下一帧序列中达到“0”的程度的值)，并与该预测STA之间利用RTS/CTS序列或Null/ACK序列以及可在其它无线LAN中使用的其它帧(单播的管理/控制帧或数据帧等)(这时消除使该预测STA的NAV定时器归零的效果也可)，使该预测STA以外的NTAV定时器置位，也能实现与这些实施例同样的动作。
另外，在实施例4、6中，AP1在当前的发送动作之后，预测来自某一STA的多媒体类的高优先帧的接收时，在发送的Data帧上设定比通常大的Duration值，并在该Data帧发送目的方STA以外的NAV定时器加载该值，而且与该预测STA之间执行RTS/CTS序列或Null/ACK序列，从而使该预测STA的NAV定时器归零，可优先确保后续的该预测STA在上行方向的媒体使用权，但是将在Data帧上设定的Duration值设定得小于上述实施例(下一帧序列中达到“0”的程度的值)，并与该预测STA之间执行RTS/CTS序列或Null/ACK序列以及可在其它无线LAN中使用的其它帧(单播的管理/控制帧或数据帧等)(这时消除使该预测STA的NAV定时器归零的效果也可)，使该预测STA以外的NTAV定时器置位，也能实现与这些实施例同样的动作。
权利要求
1.一种在利用依据IEEE802.11标准的无线局域网的系统中的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其中，所述基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，所述基站(AP)处于接收来自移动台(STA)的第一帧的动作中状态，且保持接收该第一帧后必须发送的多媒体类的高优先帧时，在对所述第一帧的响应信号(ACK帧)的Duration/ID字段，设定所述多媒体类的高优先帧的发送或发送权确保所必要的时间后发送该响应信号。
2.一种在利用依据IEEE802.11标准的无线局域网的系统中的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其中，所述基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，所述基站(AP)处于对移动台(STA)发送第一帧的动作中状态，且保持发送该第一帧后必须发送的多媒体类的高优先帧时，在所述第一帧的Duration/ID字段，设定加上所述多媒体类的高优先帧的发送或发送权确保所必要的时间的时间后发送该第一帧。
3.一种在利用依据IEEE802.11标准的无线局域网的系统中的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其中，所述基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，所述基站(AP)处于接收来自移动台(STA)的第一帧的动作中状态，且在接收该第一帧后预测来自特定移动台(STA)的多媒体类的高优先帧的接收时，在对所述第一帧的响应信号(ACK帧)的Duration/ID字段，设定所述预测多媒体类的全部或一部分高优先帧的接收所需要的时间后发送该响应信号，然后与所述特定移动台(STA)之间执行将该移动台(STA)的NAV定时器归零的特定序列。
4.一种在利用依据IEEE802.11标准的无线局域网的系统中的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其中，所述基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，所述基站(AP)处于对移动台(STA)发送第一帧的动作中状态，且在发送该第一帧后预测来自特定移动台(STA)的多媒体类的高优先帧的接收时，在所述第一帧的Duration/ID字段，设定加上所述预测多媒体类的全部或一部分高优先帧的接收所需要的时间的时间后发送该第一帧，然后与所述特定移动台(STA)之间执行将该移动台(STA)的NAV定时器归零的特定序列。
5.如权利要求3或权利要求4所述的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其特征在于所述特定序列是RTS/CTS序列。
6.如权利要求3或权利要求4所述的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其特征在于所述特定序列是Null/ACK序列。
7.一种在利用依据IEEE802.11标准的无线局域网的系统中的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其中，所述基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，所述基站(AP)处于接收来自移动台(STA)的第一帧的动作中状态，且在接收该第一帧后预测来自特定移动台(STA)的多媒体类的高优先帧的接收时，在对所述第一帧的响应信号(ACK帧)的Duration/ID字段，设定某一特定帧的发送或发送权确保所需要的时间后发送该响应信号，然后与所述特定移动台(STA)之间执行将该移动台(STA)以外的NAV定时器置位的特定序列。
8.一种在利用依据IEEE802.11标准的无线局域网的系统中的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其中，所述基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，所述基站(AP)处于对移动台(STA)发送第一帧的动作中状态，且在发送该第一帧后预测来自特定移动台(STA)的多媒体类的高优先帧的接收时，在所述第一帧的Duration/ID字段，设定加上某一特定帧的发送或发送权确保所需要的时间的时间后发送该第一帧，然后与所述特定移动台(STA)之间执行将该移动台(STA)以外的NAV定时器置位的特定序列。
全文摘要
本发明实现可应对多媒体类业务的服务质量确保的接入点。一种在利用依据IEEE802.11标准的无线局域网的系统中的无线局域网基站装置的服务质量控制方法，其中，基站(AP)与以DCF方式受访问控制的移动台(STA)之间形成基础模式的网络，基站(AP)处于接收来自移动台(STA)的第一帧的动作中状态，且保持接收该第一帧后必须发送的多媒体类的高优先帧时，在对第一帧的响应信号(ACK帧)的Duration/ID字段，设定多媒体类的高优先帧的发送所必要的时间后发送该响应信号。
文档编号H04L29/06GK1787468SQ20051011889
公开日2006年6月14日 申请日期2005年10月31日 优先权日2004年12月8日
发明者秋山裕之, 苗村孝, 林雅彦 申请人:冲电气工业株式会社