JP2005012710A - 無線通信方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した高速な無線ネットワークを提供するために、中継処理を上位レイヤに頼るのではなく下位レイヤ（ＰＨＹ層，ＭＡＣ層）で解決させ、上位レイヤの負荷を極力減らす。
【解決手段】自局用パケットと中継用パケットを判別し、中継用パケットの有無をＣＰＵを介することなく処理して、中継処理を高速に行う無線ネットワークを構築することを可能とする。再送処理に関しても、ＣＰＵを介することなく行い、より安定した無線ネットワークを構築することを可能とする。さらに、中継処理用テーブル（ルーティングテーブル）を常に更新し、テーブル内に処理をしないパケットの情報を加えることで、無駄な処理を極力省くことができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種データ転送を行う無線通信ネットワークを複数接続する場合に適用して好適な無線通信方法及びその通信ネットワークの接続に使用する無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットのホームページ閲覧や電子メールデータの転送、動画転送などを行うために、それらのデータ処理を行う端末装置を接続させる通信手段として、各種方式の通信ネットワークを使用したものが実用化されている。例えば、比較的高速化された通信手段として、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｌｉｎｅ）、ケーブルテレビジョン、光ケーブルの使用が提案され実用化されている。
【０００３】
ＡＤＳＬは、既存のアナログ電話回線に、デジタルデータを多重化して、インターネットにアクセスできるようにした通信ネットワークである。ケーブルテレビジョンを使用する場合には、ケーブルテレビジョン用に用意されたケーブルの空き帯域を使用して、インターネットにアクセスできるようにした通信ネットワークである。光ケーブルは、既に敷設してある光ケーブル回線を使用して、インターネットにアクセスできるようにした通信ネットワークである。
【０００４】
このような通信ネットワークに接続される端末装置としては、パーソナルコンピュータ装置を使用する場合の他に、インターネット接続用などの専用の端末装置などが使用される場合がある。但し、いずれの場合でも端末装置に、これらの通信ネットワークに接続可能な通信ポートを直接設けて、接続可能とすることは稀である。一般には、これらの通信ネットワークに接続される通信装置に、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などの汎用のポートを設けて、その汎用のポートを介して、コンピュータ装置などと接続される。
【０００５】
或いは、通信ネットワークに接続された通信装置と、コンピュータ装置などの端末装置との間を、無線通信によるネットワークで接続するようにしたものも一般化されつつある。この無線通信ネットワークとしては、例えば、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：商標）と称される規格、ＩＥＥＥ（Ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ）８０２．１１と称される規格、ワイヤレス１３９４と称される規格などが開発され実用化されている。ＩＥＥＥ８０２．１１規格については、無線通信方式や使用する周波数帯域の違いなどにより、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格‥‥などの各種無線通信方式が存在する。さらに、ＵＷＢ （Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）と称される規格も注目されている。
【０００６】
図７は、このような無線通信ネットワークに使用される機器である、基地局と端末局との構成例を示した図である。ここでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格を無線通信ネットワークとして使用した場合の基地局と端末局の構成例であり、１伝送チャンネルで複数本のサブキャリアを伝送するマルチキャリア方式であるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ ：直交周波数分割多重）方式を無線通信方式として採用してある。ここでは基地局１０から送信された信号を、端末局３０で受信する構成を示してある。
【０００７】
基地局１０は、通信を制御する中央制御ユニット（ＣＰＵ）１１を備え、中央制御ユニット１１が無線通信を行うネットワーク層よりも上位レイヤの制御を行う。この中央制御ユニット１１には、送信タイミング制御部１２が接続してある。送信タイミング制御部（タイムベースコントローラ）１２は、中央制御ユニット１１からの制御に基づいて、データ転送速度の種類の各処理部への通知や、送信タイミングの制御などを行う。また、データ転送速度の変更を指示する場合もある。データ転送速度の変更については、例えば変調方式や符号化率を変更することで、データ転送速度を変更することができる。
【０００８】
中央制御ユニット１１には、外部から入力したデータを蓄積するメモリ１３が接続してあり、このメモリ１３に蓄積された送信データを、送信データ処理部１４に供給する。送信データ処理部１４は、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）処理を行う回路である。具体的には、例えばＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式やＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ）方式等の非可逆な画像符号化データ、ＪＢＩＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｂｉ−ｌｅｖｅｌ Ｉｍａｇｅ ｃｏｄｉｎｇ ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ ）等の可逆な画像符号化データ、画像以外のデータといったあらゆるデータを、パケット形式データとして処理を行う。リードソロモン符号やターボ符号を使用したエラー訂正コードを付加させる処理を行う場合もある。
【０００９】
送信データ処理部１４で得られたパケットデータは、畳み込み部１５で系列間距離の伸長を行い、送信符号化ビット系列を生成させる畳み込み符号化処理を行う。畳み込み部１５で得られた送信符号化ビット系列は、インターリーバ１６に供給して、符号化ビット系列の並び替えを行い、ビット系列を分散させる。分散されたビット系列は、変調部１７に供給して、プリアンブル信号をビット系列内に挿入し、次に１次変調としてＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ ）変調を行う。ここでは、ＱＰＳＫ変調以外の変調方式として、ＢＰＳＫ，８ＰＳＫ，ＱＡＭ等の変調方式（絶対変調でも差動変調でも良い）を実行可能としてある。
【００１０】
変調部１７で変調された送信シンボルストリームは、逆高速フーリエ変換部１８に供給し、逆高速フーリエ変換処理を行い、さらに窓がけ処理を行う。逆高速フーリエ変換部１８での処理により、仮想的に周波数軸上に配置されていた送信シンボルストリームが時間軸上で平均化され、ＯＦＤＭ変調された送信系列となる。
【００１１】
この逆高速フーリエ変換部１８で得られた送信系列を、デジタル・アナログ変換器１９に供給し、アナログ信号に変換する。変換されたアナログ信号は、ＲＦ部２０に供給して、フィルタリング，周波数変換などのアナログ処理を行い、周波数変換された信号を、接続されたアンテナ２１から無線送信させる。
【００１２】
送信データ処理部１４からＲＦ部２０までの回路は、既に説明したように、送信タイミング制御部１２からの指示で、送信タイミングや変調方式などが設定される。
【００１３】
次に、端末局３０の受信構成について説明する。端末局３０は、アンテナ３１がＲＦ部３２に接続してあり、ＲＦ部３２で受信信号のフィルタリング，周波数変換などのアナログ処理を行う。ＲＦ部３２で処理された受信信号は、アナログ／デジタル変換器３３に供給して、デジタル化された受信系列に変換する。デジタル変換された受信系列は、ウィンドウ検出部３４に供給して、高速フーリエ変換するデータの切れ目やフレームの切れ目を検出する同期検出処理を行い、その同期検出された受信系列を、高速フーリエ変換部３５に供給して、検出されたタイミングに同期した高速フーリエ処理を行い、送信時の逆高速フーリエ変換と逆の処理を行う。
【００１４】
高速フーリエ変換部３５でフーリエ変換された信号は、復調部３６に供給して、ＱＰＳＫ復調などの送信時の変調方式に対応した復調処理を行い、受信シンボルストリームを生成させる。生成された受信シンボルストリームは、デインターリーバ３７に供給して、分散されたビット系列を再配置させ、受信符号化ビット系列を生成させる。この受信符号化ビット系列は、ビタビ復号器３８に供給してビタビ復号し、受信情報ビット系列に変調し、受信データ処理部３９に供給する。
【００１５】
受信データ処理部３９では、受信情報ビット系列として供給された受信パケットの中から、必要なデータを抽出する処理を行い、また必要によりエラー訂正符号に基づいたエラー訂正処理を行い、処理されたデータをメモリ４０に供給して蓄積させる。
【００１６】
この端末局３０の中央制御ユニット４１は、メモリ４０に蓄積された受信データの中から、各々のアプリケーションに合ったデータや、画像データなどの各種データを分離して出力させる。なお、中央制御ユニット４１には、受信タイミング制御部４２が接続させてあり、中央制御ユニット４１の制御に基づいて、受信タイミング制御部４２が各回路での受信タイミングや信号処理方式などの指示を行う。
【００１７】
このような処理構成で、基地局１０と端末局３０との間の無線伝送を行うことで、高速データ転送が良好に行える。即ち、ＯＦＤＭ変調で無線伝送するようにしたことで、サブキャリアに配置されるビット系列を時間軸上で平均化され、フェージングやシャドウイング、マルチパスといった干渉波に強いといった利点がある。ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、最大で５４Ｍｂｐｓまでのデータ転送速度が設定可能であり、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の１１Ｍｂｐｓと比較すると、かなり高いデータ転送速度でデータ通信を行うことができる。
【００１８】
ところで、上述した構成では、現状製品化されているＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ と、現在規格化が行われているＩＥＥＥ８０２．１１ｇ、ＵＷＢ等、様々な無線規格を例に説明を行ってきたが、それぞれの規格は、周波数帯やデータ転送速度が異なるため、ユーザの用途が異なる。ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格は中程度のデータ転送速度であり、通信範囲が広いため、ホームネットワークや屋外での無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ：構内情報通信網）に適しているが、使用周波数である２．４ＧＨｚ帯が、無線ＬＡＮ以外の端末でも使用可能なため、無線環境によっては近距離でも接続できないといった通信保証が低い。一方、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格は、キャリアセンスを必須とする帯域である５ＧＨｚ帯（詳細な帯域は国ごとに異なる）を使用しているため、近距離での通信保証は高いが、使用周波数が２．４ＧＨｚよりも高いため、同じ送信電力で比較すると、通信範囲は２．４ＧＨｚの無線ＬＡＮよりも狭い。ＵＷＢは、例えば１．９ＧＨｚ〜１０ＧＨｚで５００ＭＨｚ以上のスペクトラム帯域を持つ無線通信と定義されており、１０ｍ以内であれば数Ｇｂｐｓも実現できる可能性も秘めているが、１０ｍ以上の距離の無線通信は現状では困難であり、近距離でのデータ転送速度は高いが、通信範囲が非常に狭いという欠点を持つ。
【００１９】
今後、光ケーブルが各家庭内に入るため、ホームネットワークを無線ネットワークで実現するとなると、高速化しなければならなくなるはずであり、現状の無線ネットワークよりも高速な転送速度が必要になる。例えば、１００Ｂａｓｅ−Ｔと称される通信規格を適用した場合、その規格で伝送されたデータを無線伝送する場合、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇやＩＥＥＥ８０２．１１ａの規格では帯域を２つ使用すれば十分可能であり、ＵＷＢも問題ない。しかし、これらの方式を使って高速伝送を行おうとすると、無線リンクの利得マージンが大きくないため不安定になる確率もあり、ピア・ツー・ピアでのみの通信では安定したネットワークを提供できない。中継を考えたネットワークにしなければ安定した無線ネットワークを提供できないことになる。ここで、中継を使って通信を可能にする中継端末局の内部構成を図８に示す。
【００２０】
基本的に、同図における中継通信局の機能ブロックのほとんどは、図７に示した基地局、端末局と同等である。異なる機能ブロックは、ルーティングテーブル５１のみである。ルーティングテーブルとは、受信したパケットが中継用パケットである場合に、パケットの送信先の変更（ＭＡＣヘッダの書き換え処理）を行うための内容が書かれたテーブルである。ルーティングテーブル５１を使う処理については後述する。
【００２１】
図８に従って中継通信局の構成を説明すると、アンテナ３１がＲＦ部３２に接続してあり、ＲＦ部３２で処理された受信信号は、アナログ／デジタル変換器３３，ウィンドウ検出部３４，高速フーリエ変換部３５，復調部３６，デインターリーバ３７，ビタビ復号器３８，受信データ処理部３９に順に供給して、受信データ処理部３９で抽出して処理されたデータをメモリ４０に供給して蓄積させる。
【００２２】
中央制御ユニット４１は、メモリ４０に蓄積された受信データの中から、この通信局宛のデータについては、各々のアプリケーションに合ったデータや、画像データなどの各種データを分離して出力させる。また、この通信局で中継するデータについては、送信側のメモリ４３に供給して蓄積させる。メモリ４３に蓄積されたデータは、図７に示した基地局１０での送信処理構成と同様の処理構成で、無線送信される。即ち、メモリ４３に蓄積された送信データを、送信データ処理部４４に供給し、送信用のＭＡＣ処理が行われ、パケット形式データとされる。送信データ処理部４４で得られたパケットデータは、畳み込み部４５での畳み込み符号化処理、インターリーバ４６での符号化ビット系列の並び替え、変調部４７でのＱＰＳＫ変調などの変調、逆高速フーリエ変換部４８での逆高速フーリエ変換処理及び窓がけ処理、デジタル・アナログ変換器４９に供給し、アナログ信号に変換する。変換されたアナログ信号は、ＲＦ部３２に供給して、フィルタリング，周波数変換などのアナログ処理を行い、周波数変換された信号を、接続されたアンテナ３１から無線送信させる。
【００２３】
なお、中央制御ユニット４１には、タイミング制御部４２が接続させてあり、中央制御ユニット４１の制御に基づいて、タイミング制御部４２が各回路での受信タイミングや信号処理方式などの指示を行う。また、送信データ処理部４４からＲＦ部３２までの回路での送信タイミングや変調方式などについても、タイミング制御部４２の指示により設定される。
【００２４】
また、中央制御ユニット４１には、ルーティングテーブル５１が接続してある。この受信したパケットが中継用パケットである場合に、パケットの送信先の変更（ＭＡＣヘッダの書き換え処理）を行うための内容が書かれたテーブルである。具体的には、ルーティングテーブル５１の中身として、送信元ＩＤと送信先ＩＤが１対１で対応してテーブル化されており、中央制御ユニット４１は、送信元のＩＤを読み出した後、このテーブルから次に送信すべきＩＤをピックアップし、ＭＡＣヘッダの書き換えを行い、送信処理用バッファへ転送する。
【００２５】
図８に示したような従来の無線用中継端末局の場合、転送速度がさほど速くないため、ＭＡＣヘッダの書き換えはソフトウェアで行っているものが一般的である。その場合、中央制御ユニットは、受信したパケットを自局宛、他局宛にかかわらず、全て中央制御ユニットが管理するメモリ（図８では中央制御ユニットの内部の一部としてメモリを省略している）に送りし、ルーティングテーブルを使って、中央制御ユニットでのソフトウェア処理で他局宛パケットの場合に、ＭＡＣヘッダを変更する。ＭＡＣヘッダが変更された後は、中央制御ユニットが管理するメモリから送信用メモリ４３へ転送し送信処理を開始する。
【００２６】
特許文献１には、この種の中継装置についての構成についての記載がある。但し、特許文献１に記載された中継装置は、有線ネットワークを使用して中継を行う場合の例である。
【００２７】
【特許文献１】
特開平７−１２１４５５号公報
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
安定した高速な無線ネットワークを提供するためには、中継処理において、ＭＡＣヘッダの書き換え等の処理を上位レイヤに頼るのではなく下位レイヤ（ＰＨＹ層、ＭＡＣ層）によって行う必要がある。しかし、無線通信の場合、有線よりも複雑なアクセス方式によって制御されているため、有線で使われている中継装置のアーキテクチャよりも複雑な構成が必要になる。例えば、有線通信と無線通信の大きな違いの一つとして、無線通信の場合、データを受信した側で、ＭＡＣ層またはＤＬＣ層での送信確認（ＡＣＫ）を返送することがある。
【００２９】
データを受信してＡＣＫを返送するための処理は、従来は中央制御ユニットで受信データの内容を判断した上で、その中央制御ユニットの制御に基づいてＡＣＫのパケットを生成させて送信するようにしてあり、処理のための負担が大きく、処理の高速化を阻む要因になっていた。中継処理を行う場合には、中継する必要があるデータそのものの送信処理についても、中央制御ユニットで受信データの内容を判断して、送信先への送信処理を行うようにしてあり、通信の制御手段である中央制御ユニットの負担が大きい問題があった。
【００３０】
さらに、無線の場合、パケットが電波の届く範囲内でユーザが望まない場所でもパケットを受信することが可能である。無線であるがゆえのセキュリティ対策が必要であるが、セキュリティ関連を上位レイヤでおこなってしまうと中継処理に時間がかかってしまい、スループットを下げてしまう。
【００３１】
本発明はかかる点に鑑み、無線通信での中継処理が高速かつ簡単な制御で行えるようにすることを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無線伝送されたデータの内の特定のパケットを中継しながら送信及び受信を行う場合に、受信したパケットのヘッダを識別し、識別したヘッダに基づいて、受信したデータの宛先を判断し、その判断した宛先が自局でない場合に、所定のテーブルを参照して、次の送信先を認識し、ヘッダの識別と送信先の認識に基づいて、中継すべきパケットを判別し、中継すべきパケットについては、自局のアプリケーションが送信するパケットとの間で、送信すべきパケットを選択する処理を行い、その選択されたパケットを送信させるようにしたものである。
【００３３】
このようにしたことで、受信したパケットのヘッダの識別処理に基づいて、中継する必要があるパケットを判断して、その判断したパケットを送信させることができ、中央制御ユニットのような制御手段を介在させることなく無線中継伝送が可能になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本例のシステム構成例の要部を示した図である。この図１は、従来例として図８に示した中継伝送が可能な無線通信端末装置の、受信系のビタビ復号器（図８中のビタビ復号器３８に相当）より後の処理構成と、送信系の畳み込み部（図８中の畳み込み部４５に相当）より前の処理構成を示した図である。受信系のＲＦ部からビタビ復号器までの構成と、送信系の畳み込み部からＲＦ部までの構成については、図８に示した構成と同じ構成が適用可能である。
【００３６】
図１に示した構成について説明すると、ビタビ復号器１０１でビタビ復号されて得た受信情報ビット系列を、受信データ処理部１０２に供給する。受信データ処理部１０２では、必要なデータを抽出するＭＡＣ層での受信処理を行い、また必要によりエラー訂正符号に基づいたエラー訂正処理を行い、処理されたデータを、パケットコントロール部１０３に供給する。
【００３７】
パケットコントロール部１０３は、受信したパケットのＭＡＣヘッダを判断して、転送先を決める。具体的には、受信したパケットの送信元ＩＤが自局宛の場合、受信メモリ１０４を経由して中央制御ユニット１０７に転送し、送信元ＩＤが他局宛の場合、ルーティングテーブル１０５にそのＩＤがあるかどうかを判断し、ＩＤがあれば受信メモリ１０４へ転送し、なければそのパケットを削除する。他局宛のパケットの場合、中央制御ユニット１０７へはパケットを受信したことを通知しない。代わりに、送信データの情報をキュー（Ｑｕｅｕｅ ）として管理しているパケット列コントロール部１０６に、受信メモリ１０４に書き込まれていることを通知する。受信メモリ１０４に書き込まれた自局宛のパケットについては、中央制御ユニット１０７経由で上位レイヤに送られる。
【００３８】
パケット列コントロール部１０６は、送信データの情報をキューとして管理している回路であり、送信先のＩＤ毎に管理されている。
【００３９】
また、この端末装置から送るパケットについては、中央制御ユニット１０７の制御で送信メモリ１０９に保持し、この送信メモリ１０９に保持されたデータを、送信セレクタ１１２を経由して、送信処理部１１０に送る。送信セレクタ１１２は、中央制御ユニット１０７経由で上位レイヤからのパケットと、パケットコントロール部１０３で中継させるパケットと判断されてメモリ１０４から送られるパケットのうち、パケット列コントロール部１０６で管理するキュー情報と、送信を管理するタイミング制御部１０８からの情報を基に、どちらか一方を選択する回路である。また、この送信セレクタ１１２は、パケットコントロール部１０３で自局宛または他局宛のパケット（ルーティングテーブル１０５に書かれているＩＤのみ）の確認応答パケット（ＡＣＫパケット）を、送信処理部１１０に送る機能も有する。ＡＣＫパケットは、例えば送信セレクタ１１２内に予め用意されていて、タイミング制御部１０８から送信タイミング（実際には送信タイミングに無線送信させるように送信処理時間分だけ手前のタイミング）に、送信先ＩＤ情報を受信する。
【００４０】
送信セレクタ１１２は、そのＩＤ情報をトリガに、送信すべきデータがどこにあるかをパケット列コントロール部１０６から情報入手する。パケット列コントロール部１０６内部で管理されるキューテーブルのフォーマット例を図３に示す。例えば、タイミング制御部１０８から送信先ＩＤ＝ ０ｘ０３ へのデータ送信要求を受信した場合、送信セレクタ１１２は、図３に示すキューテーブルより、まず受信メモリ１０４に蓄積されているデータの１２番目のパケットを読み込み、ルーティングテーブル１０５に従ったＭＡＣヘッダのアドレス書き換えを行った後、送信処理部１１０へパケットを転送する。
【００４１】
転送後、まだ送信先ＩＤ＝ ０ｘ０３ への送信権がある場合、送信先ＩＤ＝０ｘ０３， 番号２に書かれている送信メモリ１０９の１３番目のパケットを読み込み、送信処理部１１０へパケットを転送する。なお、上位レイヤから受信したパケットの中にＭＡＣヘッダが付加されている場合と、付加されていない場合のいずれのパケットが転送されても良い。ＭＡＣヘッダが付加されていない場合、この送信セレクタ１１２内でＭＡＣヘッダの付加を行う。上位レイヤから送られるパケット（即ち中継するパケットではなく自局から送信するパケット）に関しては、ＭＡＣヘッダの書き換えを行わない。この送信セレクタ１１２で作成されたヘッダ付きパケットは送信処理部１１０に転送される。
【００４２】
ここで、本例の無線通信システムで無線伝送されるパケット構成例を、図２に示すと、ここでは、ＭＡＣヘッダとして、パケットのタイプの領域と、パケットのデータ長の領域と、送信先アドレスの領域と、送信元アドレスの領域と、セキュリティ情報の領域と、データの目的地アドレスの領域とが用意されて、その後にペイロードであるデータが配置され、最後に誤り訂正符号であるＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｃｈｅｃｋ ）符号が配置される。図２に示したパケット構成は一例であり、各領域が配置される順序は異なる場合もあり、またその他の領域が配置される場合もある。
【００４３】
図１の説明に戻ると、本例においては、セキュリティテーブル１１３を用意してある。このセキュリティテーブル１１３は、無駄なパケットを送信することで無線ネットワーク全体のパフォーマンスを下げる悪意のある行為に対応するため、決められた端末以外の端末（悪意のある端末）からパケットを受信したか否かを判断するセキュリティ情報が記憶されたテーブルである。このセキュリティテーブル１１３は、予め決められた領域の情報から演算されたセキュリティ情報を蓄積しておき、他人宛てのパケットを受信した時、まず自分のネットワークの端末として許可されているどうかを判断する。判断の具体的な処理としては、本例では、図２に示したように、パケットフォーマットでセキュリティ情報を持つ領域を用意してあり、データの一部として送信元は送信先へセキュリティ情報の送信を行なう動作を行う。また、予め決められた領域とは、ここでは送信先ＭＡＣアドレスと送信元ＭＡＣアドレスを使用する。
【００４４】
まず、自局用ネットワークに加わっている端末は、各々の間で端末固有な鍵を持っているものとする。この鍵は、共通鍵と呼ばれているものである。従って、自局用ネットワークに加わっている端末は、自局から電波の届く端末分の共通鍵は少なくとも持っている。パケットを送信する送信元端末は、送信先ＭＡＣアドレスと送信元ＭＡＣアドレスを共通鍵を利用して暗号化し、セキュリティ情報としてデータの一部に付加し、パケットを生成して送信する。
【００４５】
一方、パケットを受信した送信先は、事前に（セキュアな通信により）渡されている送信元の共通鍵により、送信先アドレスと送信元アドレス情報より、セキュリティ情報を復号する。次に、復号結果とデータの一部として受信したセキュリティ情報が一致しているかを判断し、一致しなければ、受信したパケットを送信セレクタ１１２へ転送しない。ＡＣＫパケットの送信についても行わない。
【００４６】
以上説明した構成の通信端末装置で処理を行うことで、この通信端末装置で受信したパケットの内で、この通信端末装置で中継伝送する必要のあるパケットを受信した場合には、このパケットが受信メモリ１０４から送信セレクタ１１２に直接送られて、送信セレクタ１１２内でＭＡＣヘッダのアドレスなどが書換えられて、送信処理される。従って、中央制御ユニット１０７が中継伝送に介在しなくなり、高速な処理が可能になる。また、セキリティテーブル１１３を使用して、セキリティ情報の処理を行うようにしたので、この通信端末装置で受信処理する必要のないパケットについては排除されるので、無線ネットワーク全体のパフォーマンスを下げる悪意のある行為に対応できるようになる。
【００４７】
なお、無線通信端末装置の構成は、図１の構成に限定されるものではない。例えば、パケットコントロール部１０３と受信メモリ１０４の配置順序を逆として、受信したパケットを一度、受信メモリに書き込んでからパケットコントロール部での処理を行うようにしても良い。また、受信メモリ１０４と送信メモリ１０９が物理的に１つのメモリで構成しても良い。また、送信セレクタ１１２が行うＭＡＣヘッダに関する処理（ヘッダの付加または書き換え）は、送信処理部１１０で行ってもよい。また、送信セレクタ１１２において、セキュリティを実現する処理についても、上述した処理に限らない。例えば、ＷＥＰなどのセキュリティ方式を適用することもできる。また、セキュリティ処理を行う上で必要な予め決められた領域についても、送信先ＭＡＣアドレスと送信元ＭＡＣアドレスとしたが、ＭＡＣアドレスでなくても端末を識別するＩＤなどの他のデータでも良い。また、送信元アドレスと送信先アドレスの組み合わせに基づくセキュリティ情報を事前に持っておくことで、演算時間を減らした転送を行なうことができる。
【００４８】
次に、このように構成される無線端末装置での通信動作の例を、図４のフローチャートを参照して説明する。無線通信の場合、ＡＣＫによる送信確認により、再送するか否かの判断は、ＭＡＣ層またはＤＬＣ層で行うのが一般的である。送信先へ届いたか否かの判断はＭＡＣヘッダに挿入されているシーケンス番号とＡＣＫを用いており、図４はこのシーケンス番号とＡＣＫを用いた動作の一例である。
【００４９】
以下、図４のフローチャートに基づいて説明すると、まずステップＳ１０で受信処理部１０２がパケットを受信し、ステップＳ１１でセキュリティテーブル１１３の記憶データを使用して、セキュリティ・チェックを行なう。次に、受信した自局宛パケットに付加されているＭＡＣヘッダに書かれたシーケンス番号を、ＡＣＫパケットに挿入して、そのＡＣＫパケットを送信させる（ステップＳ１２）。このシーケンス番号を、ＡＣＫパケットに挿入させて送信する処理は、パケットコントロール部１０３と送信セレクタ１１２と送信処理部１１０とで実行される。
【００５０】
次に、受信したパケットが自局宛のパケットか否かをパケットコントロール部１０３で判断し（ステップＳ１３）、自局宛のパケットである場合に、そのパケットを受信メモリ１０４に保存させる（ステップＳ１４）。さらに、中央制御ユニット１０７経由で上位レイヤにパケットを受信したことを通知し（ステップＳ１５）、中央制御ユニット１０７又は上位レイヤが受信メモリ１０４に保存された内容を上位レイヤのメモリへ転送する（ステップＳ１６）。この処理はパケットコントロール部１０３と中央制御ユニット１０７で実行される。
【００５１】
また、ステップＳ１３で自局宛のパケットでないと判断した場合に、ステップＳ１７に移り、パケットコントロール部１０３でルーティングテーブル１０５を検索し、ルーティングすべきパケットか否かを判断する。その後、ルーティングテーブル内に受信した送信元ＩＤがあるか否かをパケットコントロール部１０３で確認し（ステップＳ１８）、ＩＤがある場合にはステップＳ１９に移り、ＩＤ毎に最大のシーケンス番号の書かれたシーケンステーブルを参照し、既に受信したパケットでないことを確認する。既に受信したパケットであれば次のステップＳ２０以降へは移動しない。
【００５２】
次に、受信パケットを受信メモリ１０４に保存し（ステップＳ２０）、パケットコントロール部１０３が、ルーティング用パケットを受信したことをパケット列コントロール部１０６へ通知する（ステップＳ２１）。そして、タイミング制御部１０８が、送信タイミングでルーティング用パケットを送信する場合、送信セレクタ１１２で、ルーティングテーブル１０５によって決定された送信先ＩＤのシーケンス番号（シーケンステーブル１０５に既に受信した番号が書かれているため、＋１したもの）をＭＡＣヘッダに書き込み、データに付加する（ステップＳ２２）。このように生成されたパケットを、送信処理部１１０で送信処理する（ステップＳ２３）。
【００５３】
また、ステップＳ１８でルーティングテーブル内に受信した送信元ＩＤがない番号には、パケットコントロール部１０３で該当するパケットを削除する処理を行う（ステップＳ２４）。
【００５４】
なお、このようにしてＡＣＫパケットを送信させながらの無線通信を行う場合において、パケットの転送先との通信環境が悪い場合の処理として、図５のフローチャートに示した処理を行うようにしても良い。即ち、対応する他局の再送回数を確認し（ステップＳ３１）、前パケットの再送回数が所定回数（例えば１０回）を超えたか否か判断し（ステップＳ３２）、超えた場合に、送信元へ受信できないことを示すＮＡＣＫパケットを返送する（ステップＳ３３）。
【００５５】
また、図４のフローチャートにおいて、例えばステップＳ１７での追加処理として、新規に受信したパケットのＩＤを中央制御ユニット１０７へ通知する処理を追加しても良い。この通知されたＩＤは、ルーティングテーブル１０５を更新するための情報になる。さらに、近傍にある端末局でも他のネットワークである可能性もあるため、近傍の他ネットワーク端末局から受信するパケットを、毎回、中央制御ユニット１０７へ通知しないようにするため、図３にある送信先ＩＤ＝０ｘ４ のように「削除」という項目を付け加えても良い。また、ＩＤは用途ごとに別に持っておいてもよい。例えば、リアルタイム性の高い第１のデータと、リアルタイム性を求めない第２のデータ、無線回線を制御する第３のデータをもつシステムの場合、第１と第２のデータには別々のＩＤを割り当てる。第３のデータにはＩＤを割りあてずパケットを受信した場合に即座にＡＣＫを返す。
【００５６】
また、上述した例では、シーケンステーブルには、既に受信したシーケンス番号が書かれていることを想定し、説明をおこなったが、送信すべきシーケンス番号でも良い。また、ステップＳ２２におけるＭＡＣヘッダの書き換え・付加の処理は送信処理部１１０で行ってもよい。
【００５７】
また、ここまでの説明では、無線通信端末装置が、１つの無線方式のネットワークに接続される機器であるものとして説明したが、複数の無線方式の無線ネットワークに接続される機器であっても良い。
【００５８】
例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式とＩＥＥＥ８０２．１１ｂ方式を搭載した端末とする。このようにしたことで、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ方式がピア・ツー・ピアの通信可能な距離をＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式では通信できない可能性があるため、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ方式の通信の代替経路としてＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式を使用するためには、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式用の中継装置を用意し、２ホップ以上で届かせる必要がある。つまり、中継装置を想定した無線ネットワークであれば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ方式で通信している環境において、この方式に対する妨害波を発生させる電子レンジがオンされても、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式で通信を継続することが可能となる。
【００５９】
このような複数の無線方式の無線ネットワークに接続される無線通信端末装置の構成例を、図６に示す。この図６において、受信系と制御系については図１に示した構成と基本的に同じであり、図１に示したブロックと同じ符号を付与してある。そして図６では、送信系の送信セレクタ１１２に、２組の送信系が接続される。即ち、第１の送信系として、第１の送信処理部２０１と、その送信処理部２０１で処理された信号を畳み込み符号化する畳み込み部２０２を備え、畳み込み部２０２の出力を既知の送信処理系で無線送信させる。この第１の送信系は、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式を想定している。また、第２の送信系として、第２の送信処理部２０３と、その送信処理部２０３で処理された信号を変調する変調部２０４を備え、変調部２０４の出力を既知の送信処理系で無線送信させる。この第２の送信系は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ方式を想定している。ルーティングテーブル１０５、パケット列コントロール部１０６、タイミング制御部１０８は、２つの方式の制御を行うように設定してある。また、送信セレクタ１１２では、第１の送信系で無線送信すべきか、第２の送信系で無線送信すべきかの最終判断を行なうようにしてある。例えば、両方のタイミング制御部１０８からの指示により、第１の送信系が適用される無線通信方式で送信権が確保できなく、第２の送信系が適用される無線通信方式で送信権が確保できる場合、第２の送信系で送信処理を行う。
【００６０】
なお、図６では送信系のみが２つの通信方式に適用させた構成としてあるが、受信系についても、２つの通信方式の信号を受信できる構成としても良いことは勿論である。
【００６１】
また、このように２つの無線通信方式の送信系回路を備える場合に、適用される２つの無線通信方式としては、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ方式とＩＥＥＥ８０２．１１ｂ方式を搭載した無線通信端末装置に限定されるものではない。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ （商標）規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格、ＵＷＢ規格などの規格との組み合わせでも良い。また、規格の組み合わせも２つに限ったものではなく、２つ以上であればよい。
【００６２】
さらに、送信セレクタでどちらの無線方式を使うかの判断は、上述した処理に限定されるものではなく、例えば、受信信号のＳＮ比やエラーレート、スループット等によって、どちらを選択すべきか決定することが可能である。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によると、自局用パケットと中継用パケットを判別して、中継用パケットである場合の処理を、中央制御ユニットなどの制御手段を介することなく処理することで、中継処理を高速に行う無線ネットワークを構築することが可能となる。また、再送処理に関する複雑な処理についても、中央制御ユニットなどの制御手段を介することなく行うことで、より安定した無線ネットワークを構築することが可能となる。さらに、中継処理用テーブルであるルーティングテーブルを常に更新して、テーブル内に処理をしないパケットの情報を加えることで、無駄な処理を極力省くことができる。
【００６４】
この場合、セキュリティ情報を使用して決められた他局からのパケットだけを処理するようにしたことで、受信処理する必要のないパケットについては排除され、無線ネットワーク全体のパフォーマンスを下げる悪意のある行為に対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による無線通信端末装置の要部の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるパケット構成例を示した説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるキューテーブルの例を示した説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるシーケンス番号の管理処理例を示したフローチャートである。
【図５】本発明の一実施の形態による転送先との通信環境が悪い場合の処理例を示したフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施の形態による無線通信端末装置の要部の構成例を示すブロック図である。
【図７】従来の無線送受信構成例を示すブロック図である。
【図８】従来の無線通信端末装置の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１…ビタビデコーダ、１０２…受信処理部、１０３…パケットコントロール部、１０４…受信メモリ、１０５…ルーティングテーブル、１０６…パケット列コントロール部、１０７…中央制御ユニット（ＣＰＵ）、１０８…タイミング制御部、１０９…送信メモリ、１１０…送信処理部、１１１…畳み込み部、１１２…送信セレクタ、１１３…セキュリティテーブル、２０１…第１の送信処理部、２０２…畳み込み部、２０３…第２の送信処理部、２０４…変調器

Claims (11)

1. 無線伝送されたデータの内の特定のパケットを中継しながら送信及び受信を行う無線通信方法において、
   受信したパケットのヘッダを識別し、識別したヘッダに基づいて、受信したデータの宛先を判断し、その判断した宛先が自局でない場合に、所定のテーブルを参照して、次の送信先を認識し、
   前記ヘッダの識別と前記送信先の認識に基づいて、中継すべきパケットを判別し、
   前記判別した中継すべきパケットについては、自局のアプリケーションが送信するパケットとの間で、送信すべきパケットを選択する処理を行い、その選択されたパケットを送信させる
   無線通信方法。
2. 請求項１記載の無線通信方法において、
   受信して判別した中継すべきパケットがデータエラーのないパケットである場合に、そのパケットの送信元に受信完了確認パケットを送信する
   無線通信方法。
3. 請求項１記載の無線通信方法において、
   前記判別した中継すべきパケットと、前記自局のアプリケーションが送信するパケットのシーケンス番号を判別し、その判別したシーケンス番号を管理し、受信したパケットがシーケンス番号を更新するパケットである場合に、更新したシーケンス番号を挿入した受信完了確認パケットを送信する
   無線通信方法。
4. 請求項１記載の無線通信方法において、
   ２つ以上の通信方式で中継が可能である場合に、前記認識した送信先に基づいて、いずれか１つの通信方式を選択して、その選択された通信方式でパケットを送信させる
   無線通信方法。
5. 請求項１記載の無線通信方法において、
   前記受信したパケットに含まれるセキュリティ情報と、セキュリティ用のテーブルとの判断で、受信する必要のない局からのパケットである場合に、そのパケットの送信処理及び受信完了確認パケットの送信処理を行わない
   無線通信方法。
6. 無線伝送されたデータの内の特定のパケットを中継しながら送信及び受信を行う無線通信装置において、
   無線伝送されたデータを受信する受信部と、
   前記受信部で受信したデータに含まれるヘッダを識別するヘッダ識別部と、
   前記受信部で受信したデータが自局宛か否かを判断する自局パケット判別部と、
   前記受信部で受信したデータの宛先に基づいて、次の送信先を認識するための所定のテーブルと、
   前記テーブルと前記ヘッダ識別部とにより、中継すべきパケットを判別する中継局パケット判別部と、
   自局のアプリケーションからの送信パケットを一時記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶されたパケットと、前記中継局パケット判別部により判別されたパケットとのいずれかを選択する送信パケット選択部と、
   前記送信パケット選択部によって選択されたパケットを無線送信する送信部とを備えた
   無線通信装置。
7. 請求項６記載の無線通信装置において、
   前記受信部で受信して前記中継局パケット判別部で判別した中継すべきパケットがデータエラーのないパケットである場合に、前記送信部は、そのパケットの送信元に受信完了確認パケットを送信する
   無線通信装置。
8. 請求項６記載の無線通信装置において、
   前記受信部で受信して前記中継局パケット判別部で判別した中継すべきパケットと、前記自局パケット判別部が判別したパケットのシーケンス番号を判別し、その判別したシーケンス番号を管理するシーケンス番号管理部を設け、
   前記シーケンス番号管理部で、受信したパケットがシーケンス番号を更新するパケットを検出した場合に、更新したシーケンス番号を挿入した受信完了確認パケットを前記送信部から送信する
   無線通信装置。
9. 請求項６記載の無線通信装置において、
   前記送信部として、第１の通信方式による第１の送信部と、第２の通信方式による第２の送信部とを備え、
   前記中継局パケット判別部で判別した送信先に基づいて、前記第１及び第２の送信部を選択してパケットを送信させる
   無線通信装置。
10. 請求項６記載の無線通信装置において、
    通信を行う相手を認識するためのセキュリティ用のデータが記憶されたセキュリティ用のテーブルを備え、
    前記ヘッダ識別部は、受信したパケットに含まれるセキュリティ情報と、前記セキュリティ用のテーブルに記憶された情報との判断から、受信する必要のない局からのパケットである場合に、前記送信部からの該当するパケットの送信をしないと共に、受信完了確認パケットを送信させない
    無線通信装置。
11. 請求項６記載の無線通信装置において、
    前記自局パケット判別部で自局宛パケットと判断した場合に、自局宛パケットを処理するパケットデータ処理部を別に備えた
    無線通信装置。

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