JP2004336455A - Access control method, relay terminal and mobile terminal for radio multihop network, - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動端末が共通アクセスチャネルを介して基地局と通信できないときに、中継端末を介して移動端末と基地局との間で通信を可能にする無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、移動端末及び中継端末に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のCDMA2000(Code Division Multiple Access − 2000)等の移動通信システムによれば、移動端末は、基地局と直接的に通信することを前提とする。移動端末は、新規に基地局と通信しようとする場合、上り方向のアクセスチャネル(ACH)を用いてアクセス要求を基地局へ送信する。これに対し、通信を許可する基地局は、下り方向の制御チャネルを用いてアクセス応答を移動端末へ送信する。これにより、移動端末は、基地局と通信をすることができる。
【0003】
図1は、従来の無線ネットワークのシステム構成図である。
【0004】
図1によれば、基地局(BS:Base Station)1は、通信エリア4をカバーしており、通信エリア4内には、複数の移動端末(MT:Mobile Terminal)2が存在する。通信エリア4内に存在する移動端末MT−2及びMT−3は、アクセスチャネルを介して基地局BS1と直接的に通信することができる。一方、通信エリア4内に存在しない移動端末MT−1は、基地局BS1と直接的に通信することができない。
【0005】
また、従来の無線マルチホップネットワークとは、主として無線LANを介して複数の移動端末が接続されており、通信元端末と通信先端末が直接的に通信できない場合に、他方の移動端末がそのトラヒックを中継するものである。
【0006】
【非特許文献1】
3GPP2 C.S0003−C, ”Medium Access Control(MAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems,” 2002、[online]、[平成15年5月8日検索]、インターネット<URL:http://www.3gpp2.org/Public_html/specs/C.S0003−C_v1.0.pdf>
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の移動通信システムは、移動端末が基地局と直接的に通信可能な状態においてのみ有効である。従って、複数の基地局BSを用いて全ての地域をカバーするように、通信エリアをセル状に配置する必要がある。これにより、移動端末2が移動し、他の基地局BSの通信エリア内に入った場合、ハンドオーバ手順により通信が継続される。一方、ハンドオーバ先に基地局BSが存在しない場合や、建物、トンネル等の内部に入り基地局BSからの信号が届かない場合には、移動端末2は、基地局BSからの制御チャネルを受信することができず、通信を確立することができない。
【0008】
そこで、本発明は、基地局と移動端末が直接通信できない場合、他の端末が中継することにより間接的に通信することができる無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のアクセス制御方法によれば、
移動端末が、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する第1のステップと、
中継端末が、アクセス要求をモニタし、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いときに、番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末へ送信する第2のステップと、
移動端末が、個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能確認を中継端末へ送信する第3のステップと
を有し、移動端末と中継端末とは個別アクセスチャネルを介して通信し、中継端末と基地局とは共通アクセスチャネルを介して通信することを特徴とする。
【0010】
本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第2のステップについて、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択することも好ましい。
【0011】
また、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第2のステップについて、中継端末は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信することも好ましい。
【0012】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第1のステップについて、アクセス要求は、複数の使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むことも好ましい。
【0013】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、アクセス可能確認は他の中継端末によってモニタされ、他のいずれかの中継端末について個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、当該中継端末が、個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を移動端末へ送信する第4のステップを更に有し、使用中止要求に基づく個別アクセスチャネルの番号を除いて、第1のステップから繰り返すことも好ましい。
【0014】
更に、本発明のアクセス制御方法における他の実施形態によれば、第2のステップについて、移動端末は、少なくとも1つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力制御手段の送信電力を制御することも好ましい。
【0015】
本発明の中継端末によれば、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含み、共通アクセスチャネルを介して移動端末から基地局へ送信されるアクセス要求をモニタする共通アクセスチャネル通信手段と、
アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことを検出する基地局応答検出手段と、
番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末へ送信し、個別アクセスチャネルを介して、移動端末からアクセス可能確認を受信する個別アクセスチャネル通信手段と、
移動端末と中継端末とは個別アクセスチャネルを介して通信し、中継端末と基地局とは共通アクセスチャネルを介して通信するように制御する中継制御手段とを有することを特徴とする。
【0016】
本発明の中継端末における他の実施形態によれば、中継制御手段は、アクセス可能確認がモニタされ、個別アクセスチャネルの使用を拒否すべき所定の条件を満たす場合、個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を移動端末へ送信することも好ましい。
【0017】
また、本発明の中継端末における他の実施形態によれば、個別アクセスチャネル通信手段は、キャリアセンスをして、アクセス可能通知を移動端末へ送信することも好ましい。
【0018】
本発明の移動端末によれば、
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する共通アクセスチャネル通信手段と、
アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことと、中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する基地局/中継端末応答検出手段と、
基地局からのアクセス応答が無い場合、番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を中継端末から受信し、個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能確認を中継端末へ送信する個別アクセスチャネル通信手段とを有し、個別アクセスチャネルを介して中継端末と通信し、間接的に基地局と通信することを特徴とする。
【0019】
本発明の移動端末における他の実施形態によれば、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択する中継端末選択手段を更に有することも好ましい。
【0020】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、共通アクセスチャネル通信手段は、アクセス要求に、複数の使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むようにすることも好ましい。
【0021】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、いずれかの中継端末から個別アクセスチャネルの番号を含む使用中止要求を受信した場合、共通アクセスチャネル通信手段は、アクセス要求に、使用中止要求に基づく個別アクセスチャネルの番号を除いた使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むことも好ましい。
【0022】
更に、本発明の移動端末における他の実施形態によれば、少なくとも1つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力を制御する送信電力制御手段を更に有することも好ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【0024】
図2によれば、基地局1の通信エリア4内には、複数の中継端末3が存在する。中継端末RT−1及びRT−2は、共通アクセスチャネルACH1を介して基地局1と直接的に通信可能である。最初に、移動端末2は、共通アクセスチャネルACH1を用いて基地局1への接続を試みる。図2によれば、移動端末2は、通信エリア4の外に位置しているために、基地局1と直接的に通信することができない。従って、移動端末2は、個別アクセスチャネルACH2を介して中継端末RT−1と直接的に通信することにより、間接的に基地局1と通信することができる。
【0025】
共通アクセスチャネルACH1は、基地局1と通信するためのものであり、通信エリア4内に存在する全ての移動端末2がその通信内容をモニタすることができる。個別アクセスチャネルACH2は、基地局1以外の移動端末2と通信するためのものである。
【0026】
図3は、本発明による時間経過に対するタイムスロット図である。
【0027】
アクセスチャネルは複数のスロットに分離されており、第1スロットは共通アクセスチャネルACH1に割り当てられ、第2スロットは個別アクセスチャネルACH2に割り当てられる。尚、各スロットは、前半部分と後半部分とに分離され、それぞれ要求信号と応答信号とに割り当てられる。
【0028】
(T1)移動端末MTが、第1スロットの共通アクセスチャネルACH1の前半部分を用いて、基地局1へアクセス要求を送信する。このとき、個別アクセスチャネルのチャネル番号ACH2を共に送信する。この個別アクセスチャネルACH2は、移動端末MTの(電波が届く)通信エリア内の全ての中継端末RTによってモニタされる。尚、複数の個別アクセスチャネルの番号がアクセス要求に含まれることも好ましい。
(T2)基地局BSが、T1に応答して、第1スロットの共通アクセスチャネルACH1の後半部分を用いて、移動端末MTへアクセス応答を送信する。これにより、移動端末MTは、基地局BSと直接的に通信することができる。尚、アクセス応答は、通信エリア内の全ての中継端末RTによってモニタされる。
(T3)その後、待機時間となる。
【0029】
(T4)移動端末MTが、第1スロットの共通アクセスチャネルACH1の前半部分を用いて、基地局1へアクセス要求を送信する。このとき、個別アクセスチャネルのチャネル番号ACH2を共に送信する。この個別アクセスチャネルACH2は、移動端末MTの(電波が届く)通信エリア内の全ての中継端末RTによってモニタされる。
(T5)このとき、基地局BSが、T1に応答しなかったとする。この無応答についても、移動端末MTの(電波が届く)通信エリア内の全ての中継端末RTによってモニタされる。これにより、移動端末MTは、共通アクセスチャネルACH1を用いた基地局BSとの接続に失敗したと判断し、個別アクセスチャネルACH2を用いた中継端末と接続を試みる。尚、個別アクセスチャネルACH2については、当然ながら基地局BSが応答することはない。
(T6)T5をモニタし、基地局BSの無応答を検出した中継端末RTが、第2スロットの個別アクセスチャネルACH2の前半部分を用いて、移動端末MTへアクセス可能通知を送信することができる。このとき、キャリアセンスを用いることが好ましい。ここでのキャリアセンスは、個別アクセスチャネルACH2をモニタして、他局が通信していないことを確認した上で、アクセス可能通知を送信することをいう。
(T7)移動端末MTが、T6に応答して、第2スロットの個別アクセスチャネルACH2の後半部分を用いて、中継端末RTへアクセス応答を送信する。これにより、移動端末MTは、個別アクセスチャネルACH2を介して中継端末RTと直接的に通信することができ、従って、間接的に基地局BSと通信することができる。
(T8)その後、待機時間となる。
【0030】
図3のタイムスロット図について、4つの異なるシーケンスを説明する。
【0031】
第1に、T6において、移動端末MTがアクセス可能通知を受信しなかった場合がある。
【0032】
中継端末RTは、移動端末MTから指定された個別アクセスチャネルACH2を採用できない場合、アクセス可能通知を移動端末MTへ送信しない。従って、移動端末MTは、所定時間にいずれの中継端末RTからもアクセス可能通知を受信できなかった場合、個別アクセスチャネルACH2では通信不可能であることを認識する。このとき、移動端末MTは、再度、第1スロットの共通アクセスチャネルACH1の前半部分を用いて、個別アクセスチャネル番号ACH3を付加したアクセス要求を、(到達しないであろう)基地局1へ送信する。これにより、このアクセス要求は、移動端末MTの(電波が届く)通信エリア内の全ての中継端末RTによってモニタされ、移動端末MTは、個別アクセスチャネル番号ACH3を採用できる中継端末RTからアクセス可能通知を受信することができる。
【0033】
第2に、T6において、複数の中継端末RTが移動端末MTへアクセス可能通知を送信する場合がある。この場合、移動端末MTは、所定の条件によって中継端末RTを選択することができる。
【0034】
所定の条件として、C/N(Carrier/Noise)を用いることができる。C/Nは、受信信号レベル対雑音信号レベル比であり、移動端末MTは、アクセス応答通知を受信した複数の中継端末RTの中から、そのアクセス応答通知についてC/Nが最も高い中継端末RTを選択することができる。
【0035】
このようにして中継端末RTを選択した移動端末MTは、第2スロットを用いて個別アクセスチャネルACH2の使用を周辺の移動端末に報知することも好ましい。この報知を事前に設定した回数行い、その期間内に当該チャネルの中止要求が無ければ、最終的に個別アクセスチャネルACH2の使用を決定する。これは、端末の移動や伝搬状況により、チャネルの使用状況が変化することを考慮したものである。
【0036】
第3に、T6において、中継端末によって受信されたアクセス要求についての受信レベルが、所定のC/Nより小さい場合には、中継端末は、アクセス可能通知を送信しないようにすることができる。
【0037】
第4に、T5において、T1及びT4において個別アクセスチャネルの番号を通知しないようにすることができる。
【0038】
必ずしも最初のT1及びT4における共通アクセスチャネルを介したアクセス要求について、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を通知する必要はない。その場合、T2及びT5において基地局からのアクセス応答が無いと移動端末が判断した場合に、改めてT1及びT4により個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を送信することもできる。
【0039】
尚、中継端末RTは、移動端末MTから受信した個別アクセスチャネルの番号のうち、使用されると干渉等を生じる可能性のある個別アクセスチャネルの番号を、使用中止要求として移動端末MTへ送信することができる。移動端末MTは、使用中止要求として通知された番号に対応する個別アクセスチャネル以外のチャネルを使用するようにように制御する。
【0040】
また、他の端末が使用している個別アクセスチャネルであっても、受信した信号が所定のC/Nより小さい場合には、同一チャネルを用いても影響を与える度合いが低いと考え、同一チャネルを用いることが考えられる。
【0041】
更に、所定のC/Nを上回る場合であっても、送信電力を下げることにより所定C/Nより小さくなり、かつ、接続予定の中継端末とのC/Nは所定より大きい状態である場合は、同一チャネルを用いることが考えられる。
【0042】
図4は、本発明による中継端末と移動端末との機能構成図である。
【0043】
図4によれば、中継端末3は、スロット分離部31と、共通アクセスチャネル通信部32と、個別アクセスチャネル通信部33と、BS応答検出部34と、中継制御部35と、アクセスチャネルリスト蓄積部36とを有する。
【0044】
スロット分離部31は、アクセスチャネルについて、共通アクセスチャネルと個別アクセスチャネルとに分離する。尚、個別アクセスチャネルは、複数用意されていることが好ましい。
【0045】
共通アクセスチャネル通信部32は、中継制御部35からの指示に基づいて、共通アクセスチャネルの通信を制御する。特に、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する機能と、共通アクセスチャネルの信号をモニタする機能とを有する。
【0046】
基地局(BS)応答検出部34は、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことを検出する。
【0047】
個別アクセスチャネル通信部33は、中継制御部35からの指示に基づいて、個別アクセスチャネルの通信を制御する。特に、基地局(BS)応答検出部34から基地局のアクセス応答が無い旨の通知によって、アクセス要求に含まれた番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を移動端末MTへ送信する。また、アクセス可能通知に対して、個別アクセスチャネルを介して、移動端末からアクセス可能確認を受信する。
【0048】
中継制御部35は、移動端末MTから個別アクセスチャネルを介して受信したデータを共通アクセスチャネルを介して基地局BSへ送信し、基地局BSから共通アクセスチャネルを介して受信したデータを個別アクセスチャネルを介して移動端末MTへ送信するように、共通アクセスチャネル通信部32及び個別アクセスチャネル通信部33を制御する。
【0049】
アクセスチャネル(ACH)リスト蓄積部36は、使用可能な個別アクセスチャネルのリストを蓄積している。使用可能な個別アクセスチャネル毎に、現在使用中か否か、使用されている移動端末の識別情報、その移動端末との間のC/N等の情報が記録される。
【0050】
図4によれば、移動端末2は、スロット分離部21と、共通アクセスチャネル通信部22と、個別アクセスチャネル通信部23と、基地局/中継端末(BS/RT)応答検出部24と、アクセスチャネル(ACH)制御部25と、中継端末(RT)決定部26と、アクセスチャネル(ACH)リスト蓄積部27と、送信電力制御部28とを有する。
【0051】
スロット分離部21は、アクセスチャネルについて、共通アクセスチャネルと個別アクセスチャネルとに分離する。
【0052】
共通アクセスチャネル通信部22は、アクセスチャネル(ACH)制御部25からの指示に基づいて、共通アクセスチャネルの通信を制御する。特に、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、共通アクセスチャネルを介して基地局へ送信する。
【0053】
基地局/中継端末(BS/RT)応答検出部24は、アクセス要求に対する基地局からのアクセス応答が無いことと、中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する。
【0054】
個別アクセスチャネル通信部23は、アクセスチャネル(ACH)制御部25からの指示に基づいて、個別アクセスチャネルの通信を制御する。特に、基地局からのアクセス応答が無い場合、その番号に対応する個別アクセスチャネルを介して、中継端末から受信したアクセス可能通知をアクセスチャネル(ACH)制御部25へ通知し、そのアクセスチャネル(ACH)制御部25からの制御に基づいて個別アクセスチャネルを介してアクセス可能確認を中継端末へ送信する。
【0055】
中継端末(RT)決定部26は、複数の中継端末からアクセス要求を受信した際に、受信信号レベル対雑音信号レベル比が最も高い中継端末を選択する。又は、アクセス要求を最初に受信した中継端末を選択する。
【0056】
アクセスチャネル(ACH)制御部25は、基地局/中継端末(BS/RT)応答検出部24及び中継端末(RT)決定部26の結果に基づいて、共通アクセスチャネル通信部22及び個別アクセスチャネル通信部23を制御する。また、送信電力制御手段に対して、少なくとも1つの中継端末からアクセス応答を受信できる程度に、自移動端末における送信電力を制御する。
【0057】
アクセスチャネル(ACH)リスト蓄積部27は、通信している中継端末の個別アクセスチャネルを記憶する。自移動端末がマルチホップ通信のための中継端末及び個別アクセスチャネルを選択する際に、記憶された中継端末及びチャネル以外のものを用いることにより、効率良くチャネル設定が可能になる。
【0058】
図5は、本発明によって移動端末が接続を開始するフローチャートである。
【0059】
(S51)共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。
(S52)基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
(S53)基地局からアクセス応答が受信されなければ、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を付加したアクセス要求を送信し、再度、共通アクセスチャネルにおける接続を試みる。
(S54)共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
(S55)基地局からアクセス応答が受信されなければ、アクセス要求によって送信された番号に対応する個別アクセスチャネルをモニタする。
(S56)中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。受信されなければ、S53へ戻る。
(S57)中継端末から受信されたアクセス可能通知によって、個別アクセスチャネルを用いてその中継端末と通信することができるか否かを判定する。通信することができなければ、S53へ戻る。
(S58)通信可能であれば、個別アクセスチャネルの使用を報知する。
(S59)個別アクセスチャネルの使用中止要求が受信されたか否かを判定する。使用中止要求が受信されれば、S53へ戻る。
(S5A)使用中止要求が受信されなければ、個別アクセスチャネルの報知を事前に設定した回数だけ実施したか否かを判定する。まだその設定回数だけ実施してなければ、S58へ戻る。
(S5B)その回数だけ実施していれば、個別アクセスチャネルの使用を開始する。
【0060】
移動端末又は中継端末は移動することが想定されるため、通信可能な中継端末又は最適な接続形態は、時間と共に変化する。このため、各移動端末は、共通アクセスチャネルACH1を用いて一定時間毎にアクセス要求を送信する。移動端末が基地局BSの通信エリア内に移動すると、共通アクセスチャネルの第1スロットによるアクセス要求に対して基地局BSが応答することになり、移動端末は基地局BSと直接的に接続するように接続先を変更する。
【0061】
中継端末も、共通アクセスチャネルACH1を常時モニタしており、現在接続している移動端末MTが共通アクセスチャネルを介してアクセス要求を送信すると、基地局によるアクセス応答が無い場合、中継端末はアクセス可能通知を移動端末MTへ送信する。これにより、移動端末MTは、変更可能な中継端末の候補を確認することができる。尚、複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されることが想定されるため、キャリアセンス機能等を用いて、データ衝突を防止することができる。送信できなかった中継端末は、次のスロット時で送信を行う。
【0062】
移動端末は、現在接続中の端末から応答が無いが、他の端末から応答が有る場合は接続形態を変更する。これは、現在接続中の端末との通信距離が大きく、応答のあった端末との通信距離が小さくなったことを意味する。
【0063】
図6は、本発明によって接続形態を変更するフローチャートである。
【0064】
(S61)共通アクセスチャネルを介して基地局からアクセス応答が受信されたか否かを判定する。
(S62)基地局からアクセス応答が受信されれば、共通アクセスチャネルを介して基地局と直接的に通信する。
(S63)少なくとも1つ以上の中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。
(S64)全くアクセス可能通知が受信されなかった場合、移動端末の送信電力を増大する。その上で、現在接続中の中継端末との接続を維持する
(S65)複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されたか否かを判定する。
(S66)複数の中継端末からアクセス可能通知が受信されれば、C/Nの最も大きい中継端末を決定し、接続を変更する。
(S67)1つの中継端末からのみアクセス可能通知が受信されれば、現在接続中の中継端末以外の中継端末からのアクセス可能通知か否か判定する。
(S68)アクセス可能通知が現在接続中の中継端末以外の中継端末からのものであれば、接続先を変更する。
(S69)アクセス可能通知が現在接続中の中継端末からのものであれば、その中継端末との接続を維持する。
【0065】
図7は、本発明によって送信電力を下げた場合の通信エリアの変化を示す説明図である。
【0066】
図7によれば、移動端末MTは、通信エリア42の送信電力を送信していたとする。この通信エリア2には、2つの中継端末3が存在する。このとき、移動端末MTは、少なくとも中継端末RT−1を中継して基地局BSと通信することができればよい。従って、少なくとも中継端末RT−1が含まれる通信エリア43の送信電力まで下げることができる。このような操作は、移動端末の消費電力を減少させることとなる。
【0067】
一方、移動端末MTは、中継端末を頻繁に切り替えるよりも、現在の中継端末との接続を維持する方が効率的な場合もある。この場合、自局の送信電力を増大することにより、現在の中継端末との接続状態を維持することができる。
【0068】
前述した本発明における無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、中継端末及び移動端末の種々の実施形態によれば、本発明の技術思想及び見地の範囲の種々の変更、修正及び省略が、当業者によれば容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【0069】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明における無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法、装置及びプログラムによれば、基地局と移動端末が直接通信できない場合、他の端末が中継することにより間接的に通信することができる。
【0070】
特に、基地局と中継端末との通信は共通アクセスチャネルを用い、中継端末と移動端末との通信は個別アクセスチャネルを用いることにより、チャネル競合の防止及び接続率の向上を図ることができる。また、移動端末の移動に伴うネットワーク構成の変更が容易であり、移動端末の消費電力の減少にもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の無線ネットワークのシステム構成図である。
【図2】本発明における無線マルチホップネットワークのシステム構成図である。
【図3】本発明による時間経過に対するタイムスロット図である。
【図4】本発明による中継端末と移動端末との機能構成図である。
【図5】本発明によって移動端末が接続を開始するフローチャートである。
【図6】本発明によって接続形態を変更するフローチャートである。
【図7】本発明によって送信電力を下げた場合の通信エリアの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
1 基地局、BS
2 移動端末、MT
21 スロット分離部
22 共通アクセスチャネル通信部
23 個別アクセスチャネル通信部
24 基地局/中継端末(BS/RT)応答検出部
25 アクセスチャネル(ACH)制御部
26 中継端末(RT)決定部
27 アクセスチャネル(ACH)リスト蓄積部
28 送信電力制御部
3 中継端末、RT
31 スロット分離部
32 共通アクセスチャネル通信部
33 個別アクセスチャネル通信部
34 基地局(BS)応答検出部
35 中継制御部
36 アクセスチャネル(ACH)リスト蓄積部
4、41 基地局の通信エリア
42、43 移動端末の通信エリア[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an access control method for a wireless multi-hop network that enables communication between a mobile terminal and a base station via a relay terminal when the mobile terminal cannot communicate with the base station via a common access channel. The present invention relates to a terminal and a relay terminal.
[0002]
[Prior art]
According to a conventional mobile communication system such as CDMA2000 (Code Division Multiple Access-2000), it is assumed that a mobile terminal directly communicates with a base station. When newly trying to communicate with the base station, the mobile terminal transmits an access request to the base station using an uplink access channel (ACH). On the other hand, the base station that permits communication transmits an access response to the mobile terminal using the downlink control channel. Thereby, the mobile terminal can communicate with the base station.
[0003]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a conventional wireless network.
[0004]
According to FIG. 1, a base station (BS: Base Station) 1 covers a communication area 4, and a plurality of mobile terminals (MT: Mobile Terminal) 2 exist in the communication area 4. The mobile terminals MT-2 and MT-3 existing in the communication area 4 can directly communicate with the base station BS1 via the access channel. On the other hand, the mobile terminal MT-1 not existing in the communication area 4 cannot directly communicate with the base station BS1.
[0005]
Also, a conventional wireless multi-hop network is mainly a network in which a plurality of mobile terminals are connected via a wireless LAN, and when a communication source terminal and a communication destination terminal cannot directly communicate with each other, the other mobile terminal transmits its traffic Is relayed.
[0006]
[Non-patent document 1]
3GPP2 C.I. S0003-C, "Medium Access Control (MAC) Standard for cdma2000 Spread Spectrum Systems," 2002, [online], [May 8, 2003 search], Internet <URL: http: // www. 3gpp2. org / Public_html / specs / C. S0003-C_v1.0. pdf>
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional mobile communication system is effective only when the mobile terminal can directly communicate with the base station. Therefore, it is necessary to arrange communication areas in a cell shape so as to cover all areas using a plurality of base stations BS. Thereby, when the
[0008]
Therefore, the present invention provides an access control method, an apparatus, and a program for a wireless multi-hop network in which, when a base station and a mobile terminal cannot communicate directly, another terminal can perform indirect communication by relaying. Aim.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the access control method of the present invention,
A first step in which a mobile terminal transmits an access request including a number of available dedicated access channels to a base station via a common access channel;
A second step in which the relay terminal monitors the access request and transmits an accessible notification to the mobile terminal via the dedicated access channel corresponding to the number when there is no access response from the base station to the access request;
A third step in which the mobile terminal sends an access confirmation to the relay terminal via the dedicated access channel;
And the mobile terminal and the relay terminal communicate via a dedicated access channel, and the relay terminal and the base station communicate via a common access channel.
[0010]
According to another embodiment of the access control method of the present invention, in the second step, when an access request is received from a plurality of relay terminals, a relay terminal having the highest received signal level to noise signal level ratio is selected. It is also preferred.
[0011]
According to another embodiment of the access control method of the present invention, in the second step, the relay terminal preferably performs carrier sense and transmits an access enable notification to the mobile terminal.
[0012]
Further, according to another embodiment of the access control method of the present invention, for the first step, the access request preferably includes a number of a plurality of available individual access channels.
[0013]
Further, according to another embodiment of the access control method of the present invention, the access permission confirmation is monitored by another relay terminal, and a predetermined condition to deny use of the dedicated access channel for any other relay terminal is set. If so, the relay terminal further includes a fourth step of transmitting to the mobile terminal a stop request including the number of the dedicated access channel, and excluding the number of the dedicated access channel based on the stop request, It is also preferable to repeat from the step.
[0014]
Further, according to another embodiment of the access control method of the present invention, in the second step, the mobile terminal transmits the transmission power control means of its own mobile terminal to such an extent that it can receive an access response from at least one relay terminal. It is also preferable to control the transmission power.
[0015]
According to the relay terminal of the present invention,
Common access channel communication means including a number of available dedicated access channels and monitoring an access request transmitted from the mobile terminal to the base station via the common access channel;
Base station response detecting means for detecting that there is no access response from the base station to the access request;
Via an individual access channel corresponding to the number, an access notice to the mobile terminal, and via the individual access channel, an individual access channel communication means for receiving an access confirmation from the mobile terminal;
The mobile terminal and the relay terminal communicate with each other via a dedicated access channel, and the relay terminal and the base station have relay control means for controlling communication via a common access channel.
[0016]
According to another embodiment of the relay terminal of the present invention, the relay control means monitors the access permission confirmation, and, when a predetermined condition to refuse the use of the dedicated access channel is satisfied, the relay control means includes the number of the dedicated access channel. It is also preferable to send a suspension request to the mobile terminal.
[0017]
Further, according to another embodiment of the relay terminal of the present invention, it is preferable that the dedicated access channel communication unit performs carrier sense and transmits an access enable notification to the mobile terminal.
[0018]
According to the mobile terminal of the present invention,
Common access channel communication means for transmitting an access request including a number of available individual access channels to the base station via the common access channel;
Base station / relay terminal response detecting means for detecting that there is no access response from the base station in response to the access request, and that access permission notification has been made from the relay terminal;
When there is no access response from the base station, an individual access channel for receiving an access enable notification from the relay terminal via the individual access channel corresponding to the number and transmitting an access enable confirmation to the relay terminal via the individual access channel Communication means for communicating with the relay terminal via the dedicated access channel and indirectly with the base station.
[0019]
According to another embodiment of the mobile terminal of the present invention, when receiving an access request from a plurality of relay terminals, the mobile terminal further comprises a relay terminal selecting means for selecting a relay terminal having a highest received signal level to noise signal level ratio. It is also preferred.
[0020]
Furthermore, according to another embodiment of the mobile terminal of the present invention, it is also preferable that the common access channel communication means includes the number of a plurality of available individual access channels in the access request.
[0021]
Further, according to another embodiment of the mobile terminal of the present invention, when a use stop request including the number of the dedicated access channel is received from any of the relay terminals, the common access channel communication means includes the use stop request in the access request. It is also preferred to include the number of available dedicated access channels excluding the number of dedicated access channels based on the request.
[0022]
Further, according to another embodiment of the mobile terminal of the present invention, it is preferable that the mobile terminal further includes transmission power control means for controlling the transmission power of the mobile terminal to the extent that an access response can be received from at least one relay terminal.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 is a system configuration diagram of the wireless multi-hop network according to the present invention.
[0024]
According to FIG. 2, a plurality of
[0025]
The common access channel ACH1 is for communicating with the
[0026]
FIG. 3 is a time slot diagram for elapse of time according to the present invention.
[0027]
The access channel is divided into a plurality of slots, the first slot is assigned to the common access channel ACH1, and the second slot is assigned to the dedicated access channel ACH2. Each slot is divided into a first half and a second half, and is assigned to a request signal and a response signal, respectively.
[0028]
(T1) The mobile terminal MT transmits an access request to the
(T2) In response to T1, the base station BS transmits an access response to the mobile terminal MT using the latter half of the common access channel ACH1 in the first slot. Thereby, the mobile terminal MT can directly communicate with the base station BS. The access response is monitored by all the relay terminals RT in the communication area.
(T3) Thereafter, the standby time is reached.
[0029]
(T4) The mobile terminal MT transmits an access request to the
(T5) At this time, it is assumed that the base station BS has not responded to T1. This non-response is also monitored by all the relay terminals RT in the communication area of the mobile terminal MT (where radio waves reach). Thereby, the mobile terminal MT determines that the connection with the base station BS using the common access channel ACH1 has failed, and tries to connect with the relay terminal using the dedicated access channel ACH2. The base station BS does not respond to the individual access channel ACH2.
(T6) The relay terminal RT that monitors T5 and detects no response from the base station BS can transmit an access enable notification to the mobile terminal MT using the first half of the dedicated access channel ACH2 in the second slot. . At this time, it is preferable to use carrier sense. The carrier sense here refers to monitoring the dedicated access channel ACH2, confirming that another station is not communicating, and transmitting an access enable notification.
(T7) In response to T6, the mobile terminal MT transmits an access response to the relay terminal RT using the latter half of the dedicated access channel ACH2 in the second slot. Thereby, the mobile terminal MT can directly communicate with the relay terminal RT via the dedicated access channel ACH2, and thus can indirectly communicate with the base station BS.
(T8) Then, the standby time is reached.
[0030]
With respect to the time slot diagram of FIG. 3, four different sequences will be described.
[0031]
First, at T6, there is a case where the mobile terminal MT has not received the access permission notification.
[0032]
When the relay terminal RT cannot adopt the dedicated access channel ACH2 specified by the mobile terminal MT, the relay terminal RT does not transmit the access permission notification to the mobile terminal MT. Therefore, if the mobile terminal MT has not received the access enable notification from any of the relay terminals RT in the predetermined time, it recognizes that communication is not possible on the dedicated access channel ACH2. At this time, the mobile terminal MT again transmits an access request to which the dedicated access channel number ACH3 is added to the base station 1 (which will not reach) using the first half of the common access channel ACH1 in the first slot. . As a result, this access request is monitored by all relay terminals RT in the communication area of the mobile terminal MT (where radio waves reach), and the mobile terminal MT issues an access enable notification from the relay terminal RT that can adopt the individual access channel number ACH3. Can be received.
[0033]
Second, at T6, a plurality of relay terminals RT may transmit an access enable notification to the mobile terminal MT. In this case, the mobile terminal MT can select the relay terminal RT according to a predetermined condition.
[0034]
C / N (Carrier / Noise) can be used as the predetermined condition. C / N is the ratio of the received signal level to the noise signal level, and the mobile terminal MT selects, from the plurality of relay terminals RT that have received the access response notification, the relay terminal RT having the highest C / N for the access response notification. Can be selected.
[0035]
It is also preferable that the mobile terminal MT that has selected the relay terminal RT notifies the neighboring mobile terminals of the use of the dedicated access channel ACH2 using the second slot. This notification is performed a preset number of times, and if there is no request to stop the channel within the period, use of the dedicated access channel ACH2 is finally determined. This takes into account the fact that the use state of the channel changes depending on the movement and propagation state of the terminal.
[0036]
Third, at T6, if the reception level of the access request received by the relay terminal is smaller than a predetermined C / N, the relay terminal can be configured not to transmit the access enable notification.
[0037]
Fourth, at T5, it is possible not to notify the number of the dedicated access channel at T1 and T4.
[0038]
For the first access request via the common access channel in T1 and T4, it is not necessary to notify the number of the available individual access channel. In this case, when the mobile terminal determines that there is no access response from the base station in T2 and T5, it is possible to transmit an access request including the number of the dedicated access channel again in T1 and T4.
[0039]
The relay terminal RT transmits, to the mobile terminal MT, the number of the individual access channel, which is likely to cause interference or the like when used, among the individual access channel numbers received from the mobile terminal MT as a use stop request. be able to. The mobile terminal MT controls to use a channel other than the dedicated access channel corresponding to the number notified as the use stop request.
[0040]
Further, even if the received signal is smaller than a predetermined C / N, even if the dedicated access channel is being used by another terminal, it is considered that the degree of influence is low even if the same channel is used. It is conceivable to use.
[0041]
Further, even if the C / N exceeds the predetermined C / N, the transmission power is reduced to be smaller than the predetermined C / N and the C / N with the relay terminal to be connected is larger than the predetermined C / N. , The same channel may be used.
[0042]
FIG. 4 is a functional configuration diagram of the relay terminal and the mobile terminal according to the present invention.
[0043]
According to FIG. 4, the
[0044]
The
[0045]
The common access
[0046]
The base station (BS)
[0047]
The dedicated access
[0048]
The
[0049]
The access channel (ACH)
[0050]
According to FIG. 4, the
[0051]
The
[0052]
The common access
[0053]
The base station / relay terminal (BS / RT)
[0054]
The dedicated access
[0055]
When receiving access requests from a plurality of relay terminals, the relay terminal (RT)
[0056]
The access channel (ACH)
[0057]
The access channel (ACH)
[0058]
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure in which a mobile terminal starts a connection according to the present invention.
[0059]
(S51) It is determined whether an access response has been received from the base station via the common access channel.
(S52) If an access response is received from the base station, it directly communicates with the base station via the common access channel.
(S53) If an access response is not received from the base station, an access request to which an available dedicated access channel number is added is transmitted, and a connection on the common access channel is tried again.
(S54) It is determined whether an access response has been received from the base station via the common access channel. If an access response is received from the base station, it communicates directly with the base station via the common access channel.
(S55) If no access response is received from the base station, the dedicated access channel corresponding to the number transmitted by the access request is monitored.
(S56) It is determined whether or not an access notice has been received from the relay terminal. If not received, the process returns to S53.
(S57) Based on the access permission notification received from the relay terminal, it is determined whether communication with the relay terminal can be performed using the dedicated access channel. If communication is not possible, the process returns to S53.
(S58) If communication is possible, the use of the dedicated access channel is notified.
(S59) It is determined whether a request to stop using the dedicated access channel has been received. When the use stop request is received, the process returns to S53.
(S5A) If the use stop request is not received, it is determined whether or not the notification of the dedicated access channel has been performed a preset number of times. If the process has not been performed for the set number of times, the process returns to S58.
(S5B) If the execution has been performed that number of times, the use of the dedicated access channel is started.
[0060]
Since the mobile terminal or the relay terminal is assumed to move, the relay terminal that can communicate or the optimal connection mode changes with time. Therefore, each mobile terminal transmits an access request at regular time intervals using the common access channel ACH1. When the mobile terminal moves into the communication area of the base station BS, the base station BS responds to the access request by the first slot of the common access channel, and the mobile terminal directly connects to the base station BS. Change the connection destination to.
[0061]
The relay terminal also constantly monitors the common access channel ACH1, and when the currently connected mobile terminal MT sends an access request via the common access channel, the relay terminal can access the mobile terminal MT if there is no access response from the base station. A notification is sent to the mobile terminal MT. Thereby, the mobile terminal MT can confirm the changeable relay terminal candidate. Since it is assumed that the access permission notification is received from a plurality of relay terminals, data collision can be prevented by using a carrier sense function or the like. The relay terminal that could not transmit performs transmission in the next slot.
[0062]
The mobile terminal changes the connection mode when there is no response from the currently connected terminal but there is a response from another terminal. This means that the communication distance with the currently connected terminal is long and the communication distance with the terminal that has responded is short.
[0063]
FIG. 6 is a flowchart for changing the connection mode according to the present invention.
[0064]
(S61) It is determined whether an access response has been received from the base station via the common access channel.
(S62) If an access response is received from the base station, it directly communicates with the base station via the common access channel.
(S63) It is determined whether an access permission notification has been received from at least one or more relay terminals.
(S64) If no access permission notification is received, the transmission power of the mobile terminal is increased. Then, maintain the connection with the currently connected relay terminal
(S65) It is determined whether or not the access permission notification has been received from a plurality of relay terminals.
(S66) If the access permission notification is received from a plurality of relay terminals, the relay terminal having the largest C / N is determined and the connection is changed.
(S67) If the access permission notification is received from only one relay terminal, it is determined whether the notification is an access permission notification from a relay terminal other than the currently connected relay terminal.
(S68) If the access permission notification is from a relay terminal other than the currently connected relay terminal, the connection destination is changed.
(S69) If the access permission notification is from the currently connected relay terminal, the connection with the relay terminal is maintained.
[0065]
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a change in the communication area when the transmission power is reduced according to the present invention.
[0066]
According to FIG. 7, it is assumed that the mobile terminal MT has transmitted the transmission power of the
[0067]
On the other hand, it may be more efficient for the mobile terminal MT to maintain the current connection with the relay terminal than to frequently switch the relay terminal. In this case, the current connection state with the relay terminal can be maintained by increasing the transmission power of the own station.
[0068]
According to the above-described various embodiments of the access control method, the relay terminal and the mobile terminal of the wireless multi-hop network in the present invention, various changes, modifications and omissions of the technical idea and scope of the present invention can be made by those skilled in the art. According to this, it can be easily performed. The above description is merely an example and is not intended to be limiting. The invention is limited only as defined by the following claims and equivalents thereof.
[0069]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the wireless multi-hop network access control method, apparatus, and program of the present invention, when a base station and a mobile terminal cannot communicate directly, another terminal relays the information indirectly. Can communicate.
[0070]
In particular, by using a common access channel for communication between the base station and the relay terminal and using an individual access channel for communication between the relay terminal and the mobile terminal, it is possible to prevent channel contention and improve the connection rate. Further, it is easy to change the network configuration as the mobile terminal moves, which leads to a reduction in power consumption of the mobile terminal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a conventional wireless network.
FIG. 2 is a system configuration diagram of a wireless multi-hop network according to the present invention.
FIG. 3 is a time slot diagram for elapse of time according to the present invention.
FIG. 4 is a functional configuration diagram of a relay terminal and a mobile terminal according to the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a procedure in which a mobile terminal starts a connection according to the present invention;
FIG. 6 is a flowchart for changing a connection mode according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a change in a communication area when the transmission power is reduced according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Base station, BS
2 Mobile terminal, MT
21 Slot separation unit
22 Common Access Channel Communication Unit
23 Individual access channel communication unit
24 Base station / relay terminal (BS / RT) response detector
25 Access channel (ACH) control unit
26 Relay terminal (RT) decision unit
27 Access Channel (ACH) List Storage Unit
28 Transmission power control unit
3 Relay terminal, RT
31 Slot separation unit
32 Common Access Channel Communication Unit
33 Individual Access Channel Communication Unit
34 base station (BS) response detector
35 Relay control unit
36 Access Channel (ACH) List Storage Unit
4, 41 Base station communication area
42, 43 Communication area of mobile terminal
Claims (14)
前記移動端末が、使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、前記共通アクセスチャネルを介して前記基地局へ送信する第1のステップと、
前記中継端末が、前記アクセス要求をモニタし、前記アクセス要求に対する前記基地局からのアクセス応答が無いときに、前記番号に対応する前記個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信する第2のステップと、
前記移動端末が、前記個別アクセスチャネルを介して、前記アクセス可能確認を前記中継端末へ送信する第3のステップと
を有し、前記移動端末と前記中継端末とは前記個別アクセスチャネルを介して通信し、前記中継端末と前記基地局とは前記共通アクセスチャネルを介して通信することを特徴とする無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。An access control method that enables communication between the mobile terminal and the base station via a relay terminal when the mobile terminal cannot communicate with the base station via a common access channel,
A first step in which the mobile terminal transmits an access request including a number of an available dedicated access channel to the base station via the common access channel;
The relay terminal monitors the access request and transmits an access enable notification to the mobile terminal via the dedicated access channel corresponding to the number when there is no access response from the base station to the access request. A second step to
The mobile terminal transmits the access confirmation to the relay terminal via the dedicated access channel, and the mobile terminal communicates with the relay terminal via the dedicated access channel. An access control method for a wireless multi-hop network, wherein the relay terminal and the base station communicate via the common access channel.
前記使用中止要求に基づく前記個別アクセスチャネルの番号を除いて、前記第1のステップから繰り返すことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の無線マルチホップネットワークのアクセス制御方法。The access permission confirmation is monitored by another relay terminal, and when a predetermined condition to deny use of the dedicated access channel for any of the other relay terminals is satisfied, the relay terminal determines the number of the dedicated access channel. A fourth step of transmitting a use suspension request to the mobile terminal, the fourth step including:
The access control method for a wireless multi-hop network according to any one of claims 1 to 4, wherein the process is repeated from the first step except for the number of the dedicated access channel based on the use stop request.
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含み、前記共通アクセスチャネルを介して前記移動端末から前記基地局へ送信されるアクセス要求をモニタする共通アクセスチャネル通信手段と、
前記アクセス要求に対する前記基地局からのアクセス応答が無いことを検出する基地局応答検出手段と、
前記番号に対応する前記個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を前記移動端末へ送信し、前記個別アクセスチャネルを介して、前記移動端末から前記アクセス可能確認を受信する個別アクセスチャネル通信手段と、
前記移動端末と前記中継端末とは前記個別アクセスチャネルを介して通信し、前記中継端末と前記基地局とは前記共通アクセスチャネルを介して通信するように制御する中継制御手段と
を有することを特徴とする無線マルチホップネットワークの中継端末。A relay terminal that relays communication between the mobile terminal and the base station when the mobile terminal cannot communicate with the base station via a common access channel,
Common access channel communication means including a number of available dedicated access channels, monitoring an access request transmitted from the mobile terminal to the base station via the common access channel,
Base station response detection means for detecting that there is no access response from the base station to the access request,
Via the dedicated access channel corresponding to the number, transmitting an access enable notification to the mobile terminal, via the dedicated access channel, receiving the access availability confirmation from the mobile terminal, dedicated access channel communication means,
The mobile terminal and the relay terminal communicate with each other via the dedicated access channel, and the relay terminal and the base station have relay control means for controlling to communicate via the common access channel. Terminal of a wireless multi-hop network.
使用可能な個別アクセスチャネルの番号を含むアクセス要求を、前記共通アクセスチャネルを介して前記基地局へ送信する共通アクセスチャネル通信手段と、
前記アクセス要求に対する前記基地局からのアクセス応答が無いことと、前記中継端末からのアクセス可能通知がなされたこととを検出する基地局/中継端末応答検出手段と、
前記基地局からのアクセス応答が無い場合、前記番号に対応する前記個別アクセスチャネルを介して、アクセス可能通知を前記中継端末から受信し、前記個別アクセスチャネルを介して、前記アクセス可能確認を前記中継端末へ送信する個別アクセスチャネル通信手段と
を有し、前記個別アクセスチャネルを介して前記中継端末と通信し、間接的に前記基地局と通信することを特徴とする無線マルチホップネットワークの移動端末。A mobile terminal that enables communication with the base station via a relay terminal when communication with the base station is not possible via a common access channel,
Common access channel communication means for transmitting an access request including a number of available dedicated access channels to the base station via the common access channel,
Base station / relay terminal response detecting means for detecting that there is no access response from the base station in response to the access request, and that access permission notification has been made from the relay terminal
If there is no access response from the base station, via the dedicated access channel corresponding to the number, receive an access enable notification from the relay terminal, via the dedicated access channel, relay the access possibility confirmation relay A mobile terminal of a wireless multi-hop network, comprising: dedicated access channel communication means for transmitting to a terminal; communicating with the relay terminal via the dedicated access channel; and indirectly communicating with the base station.
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JP2003130305A JP4049013B2 (en) | 2003-05-08 | 2003-05-08 | Wireless multi-hop network access control method, relay terminal, and mobile terminal |
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Publications (2)
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