专利名称：无线接入控制站及无线接入控制方法
技术领域：
本发明涉及一种无线接入控制站和无线接入控制方法，以及例如涉及一种适合用于在无线LAN装置中的点协调和分布式协调之间进行最优切换的技术。
背景技术：
在无线LAN标准IEEE802.11中，作为用于在多个无线终端间共享一个无线信道的接入控制机制，使用MAC(Medium AccessControl，介质访问控制)层功能定义了两种机制，即DCF(Distributed Coordination Function，分布式协调机制)和PCF(Point Coordination Function，点协调机制)。
根据DCF(分布式协调机制)，每个无线终端使用CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，载波监听多路接入/冲突避免)功能独立地执行无线信道的冲突避免，确保该无线信道基于所谓的“先到先服务(first-come，first-served)”，并与其它无线终端进行通信。
根据PCF(点协调机制)，一个无线接入控制站完全仲裁无线终端的通信定时，以避免通信定时的任何冲突。根据来自该无线接入控制站的指令，每个无线终端与其它无线终端进行通信。
上述IEEE802.11标准定义了多个DCF和PCF参数。然而，没有特别定义参数的实现方法。详细的实现方法由每个生产商自由设置。因此，已经提出了一些实现方法。
在一个例子中，根据优先权控制信息例如附加在所接收到的数据上的最小带宽或最大延迟时间，提出了一种利用DCF或PCF将数据从无线接入控制站发送到无线终端的方法。
在另一个例子中，根据通信量的增加例如通信数据的平均大小的增加、发送缓冲器中未发送数据的剩余量的增加、以及发送数据帧的空闲时间的减少，提出了一种将用于将数据从无线接入控制站发送到无线终端的无线数据传送方式从分布式协调切换到点协调的方法。
近来，通过将QoS(Quality of Service，质量服务)的概念引入到要无线发送的数据中，IEEE802.11工作组TGe研究了根据数据的内容和用途来保证优先权和频带。
更具体地说，要无线发送的数据的连接信道用作通信流(traffic stream)(TS)。根据数据内容，为每个通信流TS定义称作接入类别AC的数据分类。为每个接入类别AC定义优先权。将“EDCA(增强型分布式信道接入)”方式定义为根据优先权实现接入控制的分布式协调机制。此外，研究了“HCCA(HybridCoordination Function Controlled Channel Access，混合协调机制控制的信道接入)”方式作为根据所定义的优先权实现接入控制的点协调机制。
然而，在利用DCF或PCF将数据从无线接入控制站传送到无线终端的方法中，基于附加在由无线接入控制站接收到的数据上的信息，控制从无线接入控制站到无线终端的下载连接。该方法不能用于从无线终端到无线接入控制站的上传连接，因此产生了问题。
在将无线数据传送方式从分布式协调切换到点协调的方法中，当执行从无线接入控制站到无线终端的下载连接时，基于无线接入控制站的数据缓冲器中的剩余数据量来判断通信状态。因此，该方式不能用于从无线终端到无线接入控制站的上传连接，因此产生了问题。
如上所述，在现有技术中，仅说明了从控制PCF模式的协调器(coordinator)到终端的下载连接，而尚未提出任何有关从终端到点协调器的上传连接的解决方法。而且，在任何方法中，只提出了将数据传送方式从DCF模式改变到PCF模式的方法。没有提出将数据传送方式从PCF模式改变到DCF模式的方法。因此，产生了问题。
发明内容
本发明是鉴于以上问题而做出的，其目的在于无论无线接入控制站和无线终端之间的连接方向如何，均在分布式协调机制和点协调机制之间进行改变，根据需要将无线终端的机制从点协调机制改变为分布式协调机制，以及为只具有分布式协调机制的无线终端提供公平的连接机会。
根据本发明的一个方面，一种无线接入控制站包括判断单元，其判断预定接入类别的无线连接数；以及改变单元，其根据由判断单元获得的判断结果，将满足预定条件的无线通信装置的无线连接从分布式协调机制的无线连接改变为点协调机制的无线连接，或者从点协调机制的无线连接改变为分布式协调机制的无线连接。
根据本发明的另一方面，一种无线接入控制站包括控制器，其从无线终端接收并控制表示无线传送信道的优先权的分类信息，以及表示是否能使用非竞争接入方式和/或竞争接入方式来进行无线连接的接入方式信息，其中，改变单元根据由控制器获得的控制结果，将无线传送信道的接入方式改变为非竞争接入方式和竞争接入方式其中之一。
根据本发明的一个方面，一种无线接入控制方法包括判断步骤，用于判断预定接入类别的无线连接数；以及切换步骤，用于根据在判断步骤中的判断结果，将满足预定条件的无线通信装置的无线连接从分布式协调机制的无线连接改变为点协调机制的无线连接，或者从点协调机制的无线连接改变为分布式协调机制的无线连接。
根据本发明的一个方面，提供一种计算机程序，该程序使计算机执行如下控制方法判断步骤，用于判断预定接入类别的无线连接数；以及切换步骤，用于根据在判断步骤中的判断结果，将满足预定条件的无线通信装置的无线连接从分布式协调机制的无线连接改变为点协调机制的无线连接，或者从点协调机制的无线连接改变为分布式协调机制的无线连接。
根据本发明的一个方面，提供一种计算机可读记录介质，用来记录上面定义的计算机程序。
根据本发明的一个方面，提供一种无线通信系统，该无线通信系统包括上面定义的无线接入控制站中的任一个。
通过下面结合附图的说明，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，在全部附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部分。
包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是示出根据本发明第一实施例的具有接入点功能的图像显示装置的构成的框图；图2是概念性示出根据本发明第一实施例无线LAN终端连接到接入点的状态的视图；图3是概念性示出根据本发明第一实施例的接入点中的数据流的视图；图4是用于说明根据本发明第一实施例在非QoS无线终端和接入点(QAP)之间建立连接和传送数据的过程的序列图；图5是用于说明根据本发明第一实施例在QoS无线终端和接入点(QAP)之间建立TS连接和传送数据的过程的序列图；图6是示出根据本发明第一实施例的TSPEC帧的结构的视图；图7是根据本发明第一实施例的总结属于无线终端的每个信道的TSPEC信息的一部分的表；图8是示出根据本发明第一实施例的第一和第二阀值α和β的更新过程的流程图；图9是用于说明根据本发明第一实施例的连接模式转换判断过程的流程图；图10示出根据本发明第一实施例的接入点中的信息表；图11示出根据本发明第一实施例的接入点中的信息表；以及图12是用于说明根据本发明第二实施例的第一、第二、及第三阀值α、β、及γ的更新过程的流程图。
具体实施例方式
现在根据附图来详细说明本发明的优选实施例。
第一实施例根据本发明的第一实施例，举例说明与“IEEE802.11e/D8.0February 2004”讨论中的QoS功能兼容、并具有无线LAN接入点功能的图像显示装置。通过将“IEEE802.11e/D 8.0 February2004”的IEEE802.11e草案的讨论中的QoS功能添加到IEEE802.11g 2.4GHz频带无线LAN方式中来获得根据第一实施例的无线LAN。与该QoS无线终端相反，与“IEEE802.11e/D8.0February 2004”不兼容的传统无线LAN终端被称作非QoS无线终端。
图1是示出根据第一实施例的具有接入点功能的图像显示装置100的构成的框图。
在图1中，附图标记101表示根据第一实施例的QoS兼容接入点(QAP)(此后称为接入点101)。附图标记102表示PHY处理单元，其处理无线LAN物理层功能；103表示MAC处理单元，其处理无线LAN MAC功能。
MAC处理单元103具有处理接入点101的各种功能的功能。接入点(此后称为AP)服务处理单元104具有将数据发送到位于附加在所接收到的数据上的发送目的地地址处的无线终端装置的功能。控制单元105具有处理整体操作和响应于用户在图像显示装置中的操作的控制功能。操作单元106具有输入用户操作以及显示对应于该操作的信息的功能。附图标记107表示将所接收到的音频数据转换为音频信号的音频处理单元；108表示基于来自音频处理单元107的音频信号而产生声音的扬声器；109表示将所接收到的视频数据转换为视频信号的视频处理单元；以及110表示显示单元，在其上显示视频信号的图像。
接入点101连接到QoS无线终端装置(QSTA)和无线终端装置(STA)例如具有无线LAN功能的外部数字视频摄像放像机装置、数字摄像机装置、监视摄像机装置、以及音频装置等，并且具有用于无线终端的接入控制功能和仲裁功能。该接入点101还针对每个数据分类分离所接收到的数据，并将分离后的数据传送到控制单元105、音频处理单元107、以及视频处理单元109，其中上述每个单元均具有主处理功能。该接入点101还具有在连接到该接入点101的无线LAN终端间调停(mediating)通信的网络集线器功能。
PHY处理单元102具有处理IEEE 802.11g 2.4GHz频带无线LAN物理层功能、从用作上层协议的MAC处理单元103接收发射数据以从天线发射该数据、以及从天线接收数据以将该数据发送到MAC处理单元103的功能。
该PHY处理单元102还具有执行信标处理、CSMA/CA处理、前同步信号(preamble)生成处理等的功能。该PHY处理单元102还具有检测由来自多个终端的同步发送所引起的任何干扰无线电波或数据冲突的功能。
更具体地说，在所接收到的IEEE802.11数据中，在帧的开头设置前同步信号。当尽管检测到频带与IEEE802.11的相同的无线电波，但不能正常接收该前同步信号以及所接收到的数据的错误检查是NG时，该PHY处理单元102判断为所接收到的数据是冲突的，然后将判断结果通知给MAC处理单元103和AP服务处理单元104。
MAC处理单元103判断所接收到的数据的类别，根据该数据类别执行MAC处理，并且将该数据发送到用作上层协议的AP服务处理单元104。另外，该MAC处理单元103根据从AP服务处理单元104接收到的数据的数据分类来执行MAC处理，然后将该数据发送到PHY处理单元102。此外，为了实现QoS服务，MAC处理单元103控制优先权，并且处理每个数据类别的缓冲。
AP服务处理单元104提供将从MAC处理单元103接收到的数据传送到位于附加在所接收到的数据上的发送目的地地址处的无线终端的功能。另外，根据TS(通信流)的数据分类，将发给接入点101的数据发送到控制单元105、音频处理单元107、以及视频处理单元109。
当数据被发给连接到接入点101的另一无线终端时，AP服务处理单元104将所接收到的数据发回MAC处理单元103，并将该数据通过PHY处理单元102传送到由目的地地址指定的无线终端。
图2是概念性示出根据第一实施例多个无线LAN终端连接到接入点101的状态的视图。在图2中，附图标记201表示具有QoS无线终端功能的媒体播放器，即第一无线终端装置(QSTA1)；202表示具有QoS无线终端功能的数字视频摄像放像机，即第二无线终端装置(QSTA2)；203表示具有QoS无线终端功能的CD播放器，即第三无线终端装置(QSTA3)；204表示具有QoS无线终端功能的多功能远程控制器，即第四无线终端装置(QSTA4)；205表示具有非QoS无线终端功能的第一个人计算机(STA1)；206表示具有非QoS无线终端功能的第二个人计算机(STA2)。
第一无线终端装置201包括存储和重放视频和音频数据的内部硬盘。根据第一实施例，该第一无线终端装置201具有一个无线LAN通信功能。该无线LAN通信功能包括对应于通信数据的接入类别的三个接入信道。
这三个接入信道中的第一接入信道是用来发送视频数据流的视频信道(视频数据传送信道)211。第二接入信道是用来发送音频数据流的音频信道(音频数据传送信道)212。第三接入信道是用于发送操作者的操作信息和装置的控制信息的控制信道(非周期性数据传送信道)213。根据第一无线终端装置201的操作状态，传送信道211～213中的每个均可以独立地连接到接入点101或从接入点101断开。
与第一无线终端装置201相似，第二无线终端装置202的内部也具有一个无线LAN通信功能。该无线LAN通信功能具有对应于通信数据的接入类别的两个接入信道。在这两个接入信道中，一个是用于发送视频数据流的视频信道214，另一个是用于发送操作者的操作信息和装置的控制信息的控制信道215。
第三无线终端装置203的内部也具有一个无线LAN通信功能。该无线LAN通信功能具有用于发送对应于通信数据的接入类别的音频数据流的音频数据传送信道216。
第四无线终端装置204的内部也具有一个无线LAN通信功能。该无线LAN通信功能具有对应于通信数据的接入类别的两个接入信道。
在这两个接入信道中，一个是非周期性数据传送信道217，其发送响应操作者的操作而非周期性生成的数据。另一个是用于在多功能远程控制器和接入点101之间周期性地发送公共控制信息的公共控制数据传送信道218。
用作非QoS无线终端的第一和第二个人计算机205和206不具有上述多无线信道。这些个人计算机中的每个都具有一个利用DCF(分布式协调机制)或PCF(点协调机制)操作的传送信道。
假定接入点101和第一无线终端装置201的视频信道211之间的无线连接信道用作第11无线连接信道TS11。同样地，接入点101和第一无线终端装置201的音频信道212之间的无线连接信道用作第12无线连接信道TS12。接入点101和第一无线终端装置201的控制信道213之间的无线连接信道用作第13无线连接信道TS13。
接入点101和第二无线终端装置202的视频信道214之间的无线连接信道用作第21无线连接信道TS21。接入点101和第二无线终端装置202的非周期性数据传送信道215之间的无线连接信道用作第22无线连接信道TS22。此外，接入点101和第三无线终端装置203的音频数据传送信道216之间的无线连接信道用作第31无线连接信道TS31。
接入点101和第四无线终端装置204的非周期性数据传送信道217之间的无线连接信道用作第41无线连接信道TS41。同样，接入点101和第四无线终端装置204的公共控制数据传送信道218之间的无线连接信道用作第42无线连接信道TS42。
第一个人计算机205和接入点101之间的无线连接用作第一无线连接信道L1，第二个人计算机206和接入点101之间的无线连接用作第二无线连接信道L2。
第11到第42无线连接信道TS11到TS42，以及第一和第二无线连接信道L1和L2根据来自终端装置的通信数据的存在/不存在来设置或删除。
例如，当没有数据被重放时，只有第13无线连接信道(控制信道213)TS13被连接到第一无线终端装置(媒体播放器)201。当操作者输出操作指令以重放视频数据时，追加连接用于视频信道211的第11无线连接通道TS11。
当操作者输出操作指令以重放音频数据时，追加连接用于发送音频数据流的音频信道212的第12无线连接信道TS12。当然，当电源为“断开”时，全部无线连接信道都是断开的。
在第一实施例中，第一无线终端装置201的视频信道211和音频信道212中的每个均对应于“EDCA模式”和“HCCA模式”两者。控制信道213只对应于“EDCA模式”。
在第二无线终端装置(数字视频摄像放像机)202中，当只有电源接通时，只连接用于非周期性数据传送信道215的第22无线连接信道TS22。当操作者输出操作指令以重放视频数据时，连接用于视频信道214的第21无线连接信道TS21。该视频信道214兼容“EDCA模式”和“HCCA模式”两者，非周期性信道215只兼容“EDCA模式”。
用作CD播放器的第三无线终端装置203是操作简单的装置。只有当操作者输出操作指令以重放音频数据时，才连接音频数据传送信道216。音频数据传送信道216兼容“EDCA模式”和“HCCA模式”两者。
为了减少电力消耗，第四无线终端装置(多功能远程控制器)在正常的待机状态下不被无线连接。当操作者输出操作指令时，连接用于控制信道217的第41无线连接信道TS41以发送操作信息数据。当停止该操作时，断开第41无线连接信道TS41。
第四无线终端装置204还具有在没有用户操作的情况下周期性地收集或通知信息例如日程信息、室内亮度、以及其它终端的操作状态等的功能。通过用于公共控制数据传送信道218的第42无线连接信道TS42来发送这些信息数据。
根据需要来连接第42无线连接信道TS42，并且当信息数据发送结束时断开。非周期性数据传送信道217和公共控制数据传送信道218均只兼容“EDCA模式”。
下面参考图3来说明在接入点101中的数据流。MAC处理单元103包括MAC帧分析单元302、数据分配单元303、接收缓冲器304、发送缓冲器305、信道接入仲裁单元306、以及MAC帧成帧(arranement)单元307。
MAC帧分析单元302具有分析所接收到的数据的MAC帧并抽出帧体(frame body)的功能。数据分配单元303具有为非QoS无线终端中的每个终端或QoS无线终端中的每个通信流TS分离所抽出的帧体的功能。接收缓冲器304具有为每个终端或通信流TS存储帧体的功能。
发送缓冲器305具有为非QoS无线终端中的每个终端或QoS无线终端中的每个通信流TS存储所发送的数据的功能。信道接入仲裁单元306具有根据优先权来仲裁数据发送的功能。MAC帧成帧单元307具有将MAC头等添加到发送数据以形成MAC帧的功能。
AP服务处理单元104包括提供接入点功能的AP管理器301，以及DHCP服务器308。当所接收到的数据发到图像显示装置100时，AP管理器301根据数据分类将该数据传送到用作上层协议的控制单元105、音频处理单元107、或视频处理单元109。
当所接收到的数据发到连接至图像显示装置100的另一终端时(第一到第四无线终端装置201～204以及第一和第二个人计算机205和206中的每个)，AP管理器301还具有将数据返回到无线发送单元并将该数据发送到目的地终端的功能。
DHCP服务器308具有当连接到接入点101的外部无线终端请求IP地址分配时提供空闲IP地址的功能。
由数据分配单元303为每个终端或每个通信流TS分配的数据帧体独立地存储在接收缓冲器304的接收缓冲器中。更具体地说，分配n个接收缓冲器，例如，第一接收缓冲器1分配给第13无线连接信道TS13，第二接收缓冲器2分配给第11无线连接信道TS11，第n个接收缓冲器分配给第n个无线连接信道n。
注意，图3示出n个接收缓冲器，该结构仅是概念性的。实际结构具有为MPDU(MAC子层协议数据单位)中的每个数据单位而控制的多个缓冲器。根据缓冲器的存储状态，根据需要改变接收缓冲器的数量以防止溢出。
将用于控制连接的控制数据和管理数据直接发送给AP管理器301，而不进行接收缓冲器的调停。要注意的是，该接收缓冲器是利用程序在存储空间中临时分配的虚拟缓冲器。在连接通信流TS时生成该接收缓冲器，并在断开通信流TS时删除该接收缓冲器。
在AP管理器301中为每个终端或每个通信流TS生成发送数据，并将该数据传送到发送缓冲器305。更具体地说，分配发送缓冲器，例如第一发送缓冲器1分配给第13无线连接信道TS13，第二发送缓冲器2分配给第42无线连接信道TS42，第n个发送缓冲器分配给第1无线连接信道L1。
与接收缓冲器304相同，实际的配置具有为MPDU(MAC子层协议数据单位)中的每个数据单位而控制的多个缓冲器。根据缓冲器的存储状态，根据需要改变发送缓冲器的数量以防止溢出。将用于控制连接的控制数据和管理数据直接发送给信道接入仲裁单元306，而不进行发送缓冲器305的调停。
与接收缓冲器304相同，发送缓冲器305也是利用程序在存储空间中暂时分配的虚拟缓冲器。在连接通信流TS时生成该发送缓冲器305，在断开通信流TS时将其删除。
参考图4和图5来说明根据本发明第一实施例将每个终端装置连接到接入点101的过程。图4是示意性示出在第一实施例中将非QoS无线终端中的STAn连接到接入点101并传送数据的过程的序列图。
在“ANSI/IEEE Std 802.11，1999 Edition”中详细说明了图4中的序列图所示的信息，因此省略其说明。首先，无线终端装置STAn(此后称为STAn)将探测请求(Probe Request)发送到QoS兼容接入点(QAP)101。
然后，从QAP返回探测响应(Probe Request)，STAn确认该QAP的存在，并获取例如BSSID的信息。然后，当该STAn将作为开放式认证请求的认证(请求)发送到该QAP时，从该QAP返回认证(结果)，从而完成该开放式认证。当STAn发送作为连接请求的关联请求时，从该QAP返回关联响应。如果结果状态成功，则建立连接。
此后，当STAn没有IP地址时，该STAn向DHCP服务器308请求IP地址以获取IP地址。当该无线终端STAn具有固定IP地址时，不执行该处理。
当STAn在DCF模式下操作并接收所发送的数据时，STAn在获得在CSMD/CA方式中使用无线信道的权力之后发送数据。在接收到来自QAP的ACK响应后，STAn确认已成功传送了数据。当QAP有发送数据时，该QAP在获得在CSMD/CA方式中使用无线信道的权力之后发送数据。在接收到来自STAn的响应后，该QAP确认已成功传送了数据。
当在PCF模式中操作STAn并且利用CF-Poll从QAP获得发送权时，该STAn返回具有CF-ACK的数据(DATA)，并且确认数据传送和CF-Poll接收。当QAP有发送数据时，该QAP发送具有CF-Poll的数据，并且该QAP在接收到来自STAn的ACK响应时确认已成功传送了该数据。
图5是示意性示出根据第一实施例连接QAP并传送数据的过程的序列图。在“ANSI/IEEE Std 802.11，1999 Edition”中详细说明了该序列图所示的信息，因此省略其说明。
首先，QSTAn发送探测请求到QAP。然后，从QAP返回探测响应，QSTAn确认存在QAP，并获取信息例如BSSID。
然后，当QSTAn将用来请求开放式认证的认证(请求)发送到该QAP时，从该QAP返回作为结果通知的认证(结果)。因此，完成了开放式认证。当QSTAn发送用来请求连接的关联请求时，从QAP返回关联响应。如果结果状态成功，则已建立了连接。
此后，当QSTAn没有IP地址时，该QSTAn向DHCP服务器308请求IP地址以获取IP地址。当该无线终端QSTAn具有固定IP地址时，不执行该处理。在STAn和QSTAn两者中均执行这些处理。
此后，为了设置QoS流，QSTAn在DCF模式中发送ADDTS请求。该ADDTS请求是用于请求对从QSTAn到QAP的Q兼容数据流进行设置的命令。该ADDTS请求的信息帧包括TSPEC(TrafficSpecification，通信量规范)的信息元素。该TSPEC包括兼容QoS所需的信息。后面将说明该TSPEC的详细信息元素。
当接收到ADDTS请求时，QAP分析其内容，并且返回ADDTS响应，该ADDTS响应包括允许QoS兼容模式的连接的信息。因此，设置了通信流TS。要注意的是，用于首次连接设置的通信流TS设置为“EDCA模式”。由于ADDTS请求包含在关联请求的帧体中，因而能被同步发送。在这种情况下，还返回包含在关联响应的帧体中的ADDTS响应。
而且，当QSTAn在“HCCA模式”下添加通信流TS时，QSTAn发送ADDTS请求到QAP。这时，通知TSPEC的信息元素该通信流TS兼容“HCCA模式”。
当接收到ADDTS请求时，QAP分析其内容，并且返回ADDTS响应，该ADDTS响应包括允许QoS兼容模式的连接的信息。因此，设置了通信流。此时，当QAP判断为QSTAn追加请求的通信流TS是在“HCCA模式”中连接的时，QAP在一个周期中基于TSPEC信息发送QoS CF-Poll以确保QoS频带。然后，将数据发送权通知给该QSTAn。当接收到QoS CF-Poll时，QSTAn利用QoS数据+ACK帧发送数据。
如上所述，将标识编号TSID分别分配给全部所设置的通信流TS。通过将指定TSID的DELTS请求发送到连接对方，删除不需要的通信流TS。要注意的是，该DELTS请求可以从QSTAn或QAP发送。
下面说明TSPEC。TSPEC是表示终端可兼容的通信流TS的特性的信息元素。该帧结构为图6所示的具有57个八位位组(一个八位位组是八位(＝一个字节))的帧。在“IEEE802.11e/D8.0February 2004”中详细说明了该TSPEC信息元素。因此，下面说明该信息元素的主要部分。
元素ID是表示帧分类的ID号。该TSPEC的元素ID是13。长度(Length)是该帧的长度。因为剩下的帧长度是55个八位位组，所以该长度是固定值55。
TS信息(Ts Info)是具有3个八位位组的信息，包含例如作为TS标识信息的TSID；表示终端只与“EDCA模式”兼容、只与“HCCA模式”兼容、还是与两者都兼容的接入策略(AccessPolicy)；以及用户优先权。该TS信息的详细内容参见“IEEE802.113e/D8.0 February 2004”。
最小数据率、平均数据率、以及峰值数据率是具有4个八位位组的信息，分别表示通信流TS的最小、有效、以及最大数据率。当QAP判断通信流TS的轮询调度时，QAP必须基于这些信息进行调度，以满足位于最小数据率和最大数据率之间的范围内的有效数据率。
要注意的是，在图7中总结了一些从无线终端通过信道发送的TSPEC信息。在图7中，第一和第二个人计算机205和206是非QoS终端，但是QAP将非QoS终端作为接入类别为BE的终端进行处理。
对于第一无线终端装置201的视频信道211，接入类别(AC)是视频流，连接模式705可以是“EDCA模式”和“HCCA模式”，有效数据率708是2,048kbps。
对于第一无线终端装置201的音频信道212，AC 706是音频数据流，连接模式705可以为“EDCA模式”和“HCCA模式”，有效数据率708是128kbps。对于第一无线终端装置201的控制信道213，AC 706是BE，连接模式705是仅“EDCA模式”，有效数据率708是128kbps。
同样地，对于第二无线终端装置202的视频信道214，AC 706是视频流，连接模式705可以是“EDCA模式”和“HCCA模式”，有效数据率708是2,048kbps。对于第二无线终端装置202的非周期性数据传送信道215，AC 706是BE流，连接模式705是仅“EDCA模式”，有效数据率708是64kbps。
对于第三无线终端装置203的音频数据传送信道216，AC 706是音频数据流，连接模式705可以是“EDCA模式”和“HCCA模式”，有效数据率708是128kbps。
对于第四无线终端装置204的非周期性数据传送信道217，AC706是BE流，连接模式705是仅“EDCA模式”，有效数据率708是64kbps。对于第四无线终端装置204的公共控制数据传送信道218，AC 706是BK流，连接模式705是仅“EDCA模式”，有效数据率708是8kbps。
下面根据第一实施例来说明QAP中的通信流的连接模式切换方式。根据第一实施例，当在图4所示的过程中从用作无线终端的第一和第二个人计算机205和205的链接连接到QAP时，AP管理器301生成有关每个无线连接的信息表。当第一到第四无线终端装置201到204中的每个执行图5所示过程中的信道的通信流连接时，AP管理器301生成关于每个无线通信的信息表。
基于每个无线连接的通信模式、AC、以及平均数据率，判断每个无线连接的优先权，并将判断出的优先权添加到对应的信息表。优先权顺序是“HCCA模式”＞“EDCA模式”，以及VI＞VO＞BE＞BK。判断为通信率的平均数据率越长，定义越高的优先权，并通过加权这些值来判断各无线连接的优先权。图10和图11示出所生成的信息表。
根据第一实施例，接入点(QAP)101的AP管理器301具有三个阀值“α，β和γ”。第一阀值α是用于判断接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数是否小。接入点101启动时的初始值是出厂时预先设置的整数值。
第二阀值β用于判断接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数是否大。接入点101启动时的初始值是在出厂时预先设置的等于或大于第一阀值α的整数值。
第三阀值γ用于判断在无线信道中的冲突数量是否大。接入点101启动时的初始值是在出厂时预先设置的整数值。
这三个阀值在接入点101的信标周期中在图8所示的过程中反复更新。在信标周期的开始处，开始图8所示过程中的处理。首先，在步骤S 1，将表示无线数据的冲突数的变量m初始化为“0”。
流程进入步骤S2，判断PHY处理单元102是否检测到所接收的数据的冲突。根据判断结果，如果检测到冲突，则流程进入步骤S3，并将变量m递增1。根据步骤S2中的判断结果，如果没有检测到所接收的数据冲突，则流程进入步骤S4，判断信标周期是否结束。根据步骤S4中的判断结果，如果信标周期没有结束，则流程返回步骤S2，重复上述处理。
根据步骤S4中的判断结果，如果判断为一个信标周期结束，则流程进入步骤S5，比较冲突数m和第三阀值γ。根据比较结果，如果冲突数m大于第三阀值γ，则流程进入步骤S6，将第一和第二阀值α和β中的每个递减1。
根据步骤S5中的判断结果，如果冲突数m等于或小于第三阀值γ，则流程进入步骤S 7，将第一和第二阀值α和β中的每个递增1。当步骤S6和S7中的处理结束时，流程返回步骤S1中的信标周期开始处的处理。
即，如果接收到的数据冲突数大于第三阀值γ，则递减用于判断信道数的参数α和β。可选地，如果接收到的数据冲突数小于第三阀值γ，则递增用于判断信道数的参数α和β。在信标周期中重复该处理。要注意的是，递增处理与其它处理并行执行。当断开信道时，处理结束。
根据第一实施例，在由内部定时器预先确定的周期中，在图9所示的流程中，AP管理器301估计所连接的无线信道数，并判断在“HCCA模式”和“EDCA模式”间的转换处理。
即，当由内部定时器(未示出)开始该处理时，在步骤S11，通过AP管理器301中的如图7所示记录终端信息的表来检查接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数。判断该信道数是否小于第一阀值α。
根据判断结果，如果接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数小于第一阀值α，则流程进入步骤S13。此后，从表中获取在“HCCA模式”下连接的“EDCA模式”兼容信道。
然后，流程进入步骤S14，将在步骤S13中获取的信道中优先权最低的信道的模式从“HCCA模式”转换到“EDCA模式”。接入类别为视频数据的信道的优先权最高，优先权按信道的接入类别V0、BE以及BK的顺序降低。
当多个信道具有相同的接入类别时，判断为平均数据率越大，则定义越高的优先权。当信道从“HCCA模式”转换到“EDCA模式”时，接入点101侧发送DEL TS请求到QSTA侧以断开“HCCA模式”，并将ADDTS请求发送到QSTA侧以设置“EDCA模式”。
根据在步骤S11中的判断结果，如果接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数大于或等于第一阀值α，则流程进入步骤S12。判断接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数是否大于第二阀值β。
根据在步骤S12中的判断结果，如果接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数大于第二阀值β，则流程进入步骤S15。从表中获取在“EDCA模式”下连接的“HCCA模式”兼容信道。
此后，流程进入步骤S16，将所获取的信道中优先权最高的信道从“EDCA模式”转换到“HCCA模式”。根据在步骤12中的判断结果，当接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数等于或小于第二阀值β时，流程返回到主程序。
“HCCA模式”和“EDCA模式”间的转换判断处理是每次处理仅对一个信道执行的转换处理。然而，由于该处理可以通过使用定时器来重复执行，因而该处理收敛于预定的稳定状态。
下面说明详细的处理。在根据第一实施例的接入点101中，阀值设置为α＝5，β＝5，γ＝5。当接通电源时，连接图2所示的第一无线连接信道L1。第11无线连接信道TS11和第31无线连接信道TS31中的每个均兼容“HCCA模式”和“EDCA模式”两者。第11无线连接信道TS11和第31无线连接信道TS31当前连接在“HCCA模式”中。第13无线连接信道TS13、以及第41和第42无线连接信道TS41和TS42均兼容“EDCA模式”，并在“EDCA模式”中连接和设置。
在这种情况下，如图10所示，在接入点101的AP管理器301中生成信息表Ta，该信息表Ta包含第一无线连接信道L1的关联请求信息和从第11无线连接信道TS11、第13无线连接信道TS13、第31无线连接信道TS31、第41无线连接信道TS41、以及第42无线连接信道TS42的TSPEC所获得的信息。
根据模式(804a)、AC(805a)、以及平均数据率(806a)的内容，信道的优先权顺序(807a)被设置为(TS11＞TS31＞TS41＞TS13＞L1＞TS42)。这时，每个信标间隔的无线数据冲突数等于或小于5。不更新图8所示的阀值。
这时，当执行图9所示的连接方式转换判断流程时，接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道包括四个信道，即第一无线连接信道L1、第13无线连接信道TS13、第41无线连接信道、以及第42无线连接信道TS42。即，信道数小于第一阀值α(＝5)。
因此，流程进入步骤S13，从在“HCCA模式”下连接的终端中获取“EDCA模式”兼容信道。然后，流程进入步骤S14，将在步骤S13中获取的信道中优先权最低的信道(第31无线连接信道TS31)转换到“EDCA模式”以更新表信息。
假定通过使用定时器再次执行连接方式转换判断流程。因为接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数小于阀值α(＝5)，因此第11无线连接信道TS11也从“HCCA模式”转换到“EDCA模式”以更新表信息。因为在该处理中断开了“HCCA模式”中的终端，在随后的连接模式转换判断流程中执行步骤S13和S14。然而，该无线终端的连接状态保持不变。
接着，假定追加连接第二个人计算机206的第二无线连接信道L2、第二无线终端装置202的第21无线连接信道TS21、以及第22无线连接信道TS22。
第21无线连接信道TS21兼容“HCCA模式”及“EDCA模式”两者。第21无线连接信道TS21当前在“HCCA模式”下连接。第22无线连接信道TS22兼容“EDCA模式”，并在“EDCA模式”下连接和设置。
这时，如图11所示，在接入点101的AP管理器301中生成信息表Tb，该信息表Tb包含第1无线连接信道L1和第2无线连接信道L2的“关联请求”信息，以及从第11无线连接信道TS11、第13无线连接信道TS13、第21无线连接信道TS21、第22无线连接信道TS22、第31无线连接信道TS31、第41无线连接信道TS41、第42无线连接信道TS42的TSPEC中获取的信息。
根据模式(804b)、AC(805b)、以及平均数据率(806b)的内容，信道的优先权顺序(807b)被设置为(TS11＞TS21＞TS31＞TS41＞TS13＞TS22＞L1＞L2＞TS42)。
这时，每个信标间隔的无线数据冲突数等于或小于5。不更新图8所示的阀值。这时，当再次执行图9所示的连接方式转换判断流程时，接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道包括六个信道，即，第1无线连接信道L1、第2无线连接信道L2、第13无线连接信道TS13、第22无线连接信道TS22、第41无线连接信道TS41、以及第42无线连接信道TS42。
即，信道数大于第一阀值α(＝5)，并且大于第二阀值β(＝5)。因此，流程进入步骤S15，从在“EDCA模式”下连接的终端中获取“HCCA模式”兼容信道。然后，流程进入步骤S16，将在步骤S15中所获取的信道中优先权最高的信道(第11无线连接信道TS11)转换到“HCCA模式”以更新表信息。
假定通过使用定时器再次执行连接方式转换判断流程。因为接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数大于阀值β(＝5)，因此将第31无线连接信道TS31也从“EDCA模式”转换到“HCCA模式”以更新表信息。因为在该处理中断开了在“EDCA模式”下连接的“HCCA模式”兼容终端，因而在随后的连接方式转换判断流程中执行步骤S15和S16。然而，该无线终端的连接状态保持不变。
在该稳定状态中，另一与无线LAN不兼容的无线终端和噪声源生成无线噪声。当每个信标间隔的冲突数等于或大于5时，在图8所示的阀值更新流程中，将第一和第二阀值α和β中的每个减1。然后，减小连接方式转换判断流程的步骤S11和S12中的信道数判断基准值。再次重复该处理直到该处理到达稳定状态。
第二实施例在第一实施例中，第三阀值γ是固定值。然而，第三阀值γ可以是根据例如所连接的终端的数量等因素的变量。在第二实施例中，该第三阀值γ是变量。
图12是示出第二实施例的例子以及当第三阀值γ是变量时第一、第二和第三阀值α、β、γ的更新过程的流程图。在第二实施例中，与图8所示的处理相同，在每个信标周期中还更新第一、第二、第三阀值α、β、γ的更新流程。
在图12中，步骤S21和步骤S1相同，步骤S31到S36和步骤S2到S7相同，所以省略其说明。当该处理开始后或信标周期结束后在步骤S35和步骤S36中更新第一和第二阀值α和β时，在步骤S21中将冲突数参数“m”初始化为“0”。
然后，流程进入步骤S22，AP管理器301根据上述信息表来检查“DCF模式”或“EDCA模式”下的“连接数k”。
当步骤S22中的检查结束时，流程进入步骤S23以判断“连接数k”是否为“0”。根据判断结果，当该“连接数k”为“0”时，没有连接终端。因此，该处理结束。
根据步骤S23中的判断结果，如果“连接数k”不为“0”，则流程进入步骤S24到S26。在步骤S24到S26之后，流程进入步骤S27到S30以基于该“连接数k”设置第三阀值γ。
即，在步骤S24，判断“连接数k”是否为“1”。根据判断结果，如果“连接数k”为“1”，则流程进入步骤S27以将第三阀值γ设置为最大值。
在第二实施例中，当使用32位CPU时，最大阀值是“FFFF-FFFh”；当使用16位CPU时，最大阀值是“FFFh”。无论CPU的位宽度如何，均能通过执行“0-1”计算来获得最大阀值。
根据步骤S24中的判断结果，如果“连接数k”不为“1”，则流程进入步骤S25以判断“连接数k”是否小于“4”。根据步骤S25中的判断结果，如果“连接数k”小于“4”，则流程进入步骤S28以将第三阀值γ设置为“4”。
根据步骤S25中的判断结果，如果“连接数k”等于或大于“4”，则流程进入步骤S26以判断“连接数k”是否小于“6”。根据步骤S26中的判断结果，如果“连接数k”小于“6”，则流程进入步骤S29以将第三阀值γ设置为“2”。可选地，如果“连接数k”等于或大于“6”，则流程进入步骤S30以将第三阀值γ设置为“0”。如上所述，当基于“连接数k”设置第三阀值γ时，根据“连接数k”改变冲突数判断基准值。
当第三阀值γ设置为最大值时，在步骤S34的判断处理中，冲突数m总是等于或小于该第三阀值。因此，流程总是进入步骤S36。即，判断为当“连接数k”为“1”时检测到的冲突不是IEEE802.11无线LAN终端的冲突，而是由例如微波炉、蓝牙、以及CB无线连接等干扰所引起的。因此，判断为即使在“HCCA模式”下冲突数也不减少。
因此，第一和第二阀值α和β中的每个依次加1，并且在步骤S11中判断为接入类别既不是视频数据也不是音频数据的信道的连接数小于第一阀值α。因此，在步骤S13和S14中，全部能转换到“EDCA模式”的终端都从“HCCA模式”转换到“EDCA模式”。
当第三阀值γ设置为0时，如果在步骤S34中的冲突数等于或大于“1”，则执行步骤S35中的处理。如果没有检测到冲突，则流程进入步骤S36。
因此，如果当连接数等于或大于“6”时冲突数至少为“1”，则第一和第二阀值α和β依次减1。因此，易于执行步骤S15和S16。将能在“HCCA模式”下连接的终端转换到“HCCA模式”。
当第三阀值γ设置为“4”时，如果步骤S34中的冲突数等于或大于“5”，则执行步骤S35中的处理。否则，如果冲突数等于或小于“5”，则执行步骤S36中的处理。
当第三阀值γ设置为“2”时，如果步骤S34中的冲突数等于或大于“3”，则执行步骤S35中的处理。否则，如果冲突数等于或小于“3”，则执行步骤S36。
因此，当第三阀值γ小，即当“连接数k”大时，在冲突数小的情况下执行步骤S35。因此，扩大了执行步骤S15和S16中的处理的期望值，终端易于从“EDCA模式”转换到“HCCA模式”。可选地，当第三阀值γ大，即当“连接数k”小时，执行步骤S36直到发生了很多冲突。因此，扩大了执行步骤S13和S14中的处理的期望值，终端易于从“HCCA模式”转换到“EDCA模式”。
第三实施例在第一实施例中，通过模式、AC、以及平均数据率来决定信息表中的优先权。然而，可以通过利用例如从TSPEC获取的平均数据率或峰值数据率等参数来决定优先权。还可以根据TSPEC中的剩余信息来决定优先权。
而且，在具有多个无线信道的第一无线终端装置201或第二无线终端装置202中，在连接视频信道和音频数据传送信道之前，可以连接非周期性数据传送信道。接入点101的应用程序可以通过非周期性数据传送信道接收与来自第二无线终端装置202的应用程序的TSPEC信息元素相同的终端控制信息。
在第一实施例中，AP管理器301在由内部定时器预先确定的周期内、在图9所示的流程中估计无线信道的连接数，并执行“HCCA模式”和“EDCA模式”之间的转换判断。然而，当连接到接入点101的信道的连接数改变时，可在图9所示的流程中执行连接模式转换判断处理。
在第二实施例中，当“连接数k”是“2”或“3”时，第三阀值γ设置为“4”。当“连接数k”是“4”或“5”时，第三阀值γ设置为“2”。除非改变处理顺序，否则可以根据用户的喜好来改变该值。
根据本发明，可以在分布式协调机制和点协调机制之间改变终端，而不考虑无线接入控制站和无线终端的连接方向。因此，例如，通过将无线终端从点协调机制转换到分布式协调机制，只具有分布式协调机制的无线终端能获得连接机会。
其它实施例要注意的是，本发明可以应用于包括单个设备的装置或由多个设备构成的系统。
而且，可以通过直接或间接地为系统或装置提供实现前述实施例的功能的软件程序，由该系统或装置的计算机读取所提供的程序代码并执行该程序代码来实现本发明。这时，只要该系统或装置具有该程序的功能，实现的方式无需依赖于程序。
因此，因为由计算机实现了本发明的功能，因而安装在该计算机中的程序代码也实现了本发明。换句话说，本发明的权利要求还覆盖以实现本发明的功能为目的的计算机程序。
在这种情况下，只要系统或装置具有该程序的功能，可以以任何形式执行该程序，例如目标码、由解释程序执行的程序、或提供给操作系统的脚本数据。
能用来提供程序的存储介质的例子包括软盘、硬盘、光盘、磁光盘、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带、非易失性存储卡、ROM、以及DVD(DVD-ROM、DVD-R或DVD-RW)。
至于提供程序的方法，可以使用客户计算机的浏览器将该客户计算机连接到因特网上的网站，并将本发明的计算机程序或该程序的自动安装压缩文件下载到记录介质例如硬盘上。此外，可以通过将构成程序的程序代码分割为多个文件并从不同的网站下载这些文件来提供本发明的程序。换句话说，本发明的权利要求还覆盖将由计算机实现本发明的功能的程序文件下载到多个用户的WWW(万维网)服务器。
还能在存储介质例如CD-ROM上加密和存储本发明的程序，把该存储介质分发给用户，允许满足一定要求的用户通过因特网从网站下载解密密匙信息，并允许这些用户通过使用该密匙信息来解密加密程序，从而将程序安装在用户计算机上。
除了通过由计算机执行所读取的程序来实现根据本实施例的前述功能的情况外，运行在计算机上的操作系统等可以执行全部或部分实际处理，从而由该处理来实现前述实施例的功能。
此外，在将从存储介质读取的程序写入到插在计算机中的功能扩展板或连接至计算机的功能扩展单元的存储器中后，安装在功能扩展板或功能扩展单元上的CPU等执行全部或部分实际处理，从而由该处理实现前述实施例的功能。
由于在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以做出本发明的很多明显不同的实施例，因此应该理解，除了在所附权利要求书中定义以外，本发明不局限于具体实施例。
权利要求
1.一种无线接入控制站，包括判断单元，其判断预定接入类别的无线连接数；以及改变单元，其根据由所述判断单元获得的判断结果，将满足预定条件的无线通信装置的无线连接从分布式协调机制的无线连接改变为点协调机制的无线连接，或者从点协调机制的无线连接改变为分布式协调机制的无线连接。
2.根据权利要求1所述的无线接入控制站，其特征在于，还包括控制器，其从无线终端接收并控制表示无线传送信道的优先权的分类信息，以及表示是否能使用非竞争接入方式和/或竞争接入方式来进行无线连接的接入方式信息，其中，所述改变单元根据由所述控制器获得的控制结果，将无线传送信道的接入方式改变为非竞争接入方式和竞争接入方式其中之一。
3.根据权利要求2所述的无线接入控制站，其特征在于，所述改变单元根据分类信息的优先权低于预定优先权的无线传送信道的连接数来改变无线传送信道的接入方式。
4.根据权利要求2所述的无线接入控制站，其特征在于，在连接到无线接入控制站的无线传送信道中，当分类信息的优先权低于预定优先权的无线传送信道的连接数不大于预定的第一阀值时，根据由所述控制器获得的控制结果，所述改变单元将以非竞争接入方式连接的无线终端中能以竞争接入方式连接的无线终端的无线连接改变为竞争接入方式。
5.根据权利要求2所述的无线接入控制站，其特征在于，在连接到无线接入控制站的无线传送信道中，当分类信息的优先权低于预定优先权的无线传送信道的连接数不小于预定的第二阀值时，根据由所述控制器获得的控制结果，所述改变单元将以竞争接入方式连接的无线终端中能以非竞争接入方式连接的无线终端的无线连接改变为非竞争接入方式。
6.根据权利要求2所述的无线接入控制站，其特征在于，所述控制器从无线终端接收表示无线传送信道的优先权的分类信息、表示能否以非竞争接入方式和竞争接入方式进行连接的连接方式信息、以及表示无线传送信道所需的通信频带的频带信息，并且根据该分类信息、连接方式信息、以及频带信息来判断和控制无线终端中的无线传送信道的优先权，以及所述改变单元根据该优先权来改变无线传送信道的接入方式。
7.根据权利要求1所述的无线接入控制站，其特征在于，还包括冲突检测单元，其检测无线传送信道的通信被无线干扰因素所干扰，以及检测计数器，用于对所述冲突检测单元的检测数进行计数，其中，当所述检测计数器的计数结果大于预定的阀值时，使第一阀值小，当所述检测计数器的计数结果小于该预定的阀值时，使第一阀值大。
8.根据权利要求1所述的无线接入控制站，其特征在于，还包括冲突检测单元，该冲突检测单元检测无线传送信道的通信被无线干扰因素所干扰，以及检测计数器，用于对所述冲突检测单元的检测数进行计数，其中，当所述检测计数器的计数结果大于预定的阀值时，使第二阀值小，当所述检测计数器的计数结果小于该预定的阀值时，使第二阀值大。
9.根据权利要求2所述的无线接入控制站，其特征在于，所述改变单元连接到无线接入控制站，周期性地重复对分类信息的优先权低于预定优先权的无线传送信道的连接数的判断。
10.根据权利要求2所述的无线接入控制站，其特征在于，所述改变单元连接到无线接入控制站，根据无线传送信道的连接数的改变来执行对分类信息的优先权低于预定优先权的无线传送信道的连接数的判断。
11.一种无线接入控制方法，包括判断步骤，用于判断预定接入类别的无线连接数；以及切换步骤，用于根据在判断步骤中的判断结果，将满足预定条件的无线通信装置的无线连接从分布式协调机制的无线连接改变为点协调机制的无线连接，或者从点协调机制的无线连接改变为分布式协调机制的无线连接。
12.根据权利要求11所述的无线接入控制方法，其特征在于，还包括控制步骤，用于从无线终端接收并控制表示无线传送信道的优先权的分类信息，以及表示是否能使用非竞争接入方式和/或竞争接入方式来进行无线连接的接入方式信息，其中，所述改变步骤根据在所述控制步骤中获得的控制结果，将无线传送信道的接入方式切换为非竞争接入方式和竞争接入方式其中之一。
13.一种无线通信系统，包括在权利要求1～10中的任一项中定义的无线接入控制站。
全文摘要
本发明提供一种无线接入控制站及无线接入控制方法。即使在只具有分布式协调机制的无线终端中，也能够提供公平的连接机会。该无线接入控制站包括判断单元，其判断预定接入类别的无线连接数；以及改变单元，其根据由判断单元获得的判断结果，将满足预定条件的无线通信装置的无线连接从分布式协调机制的无线连接改变为点协调机制的无线连接，或者从点协调机制的无线连接改变为分布式协调机制的无线连接。
文档编号H04L12/28GK1777134SQ20051012343
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月18日 优先权日2004年11月19日
发明者今枝英二 申请人:佳能株式会社