JP2006157637A - Radio communication method and system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の無線局で構成される無線マルチホップ通信ネットワークにおける無線通信方法及び無線通信システムに関する。 The present invention relates to a wireless communication method and a wireless communication system in a wireless multi-hop communication network including a plurality of wireless stations.
現在、複数の無線局(ノード)でネットワークを構成し、隣接したノード間でパケットを中継することで、直接電波の届かない無線局同士間での通信を実現する無線マルチホップ通信ネットワークと呼ばれる技術が注目されている。 Currently, a technology called a wireless multi-hop communication network that enables communication between wireless stations that do not receive direct radio waves by configuring a network with multiple wireless stations (nodes) and relaying packets between adjacent nodes Is attracting attention.
無線マルチホップ通信ネットワークにおいては、リアルタイム通信などを行う場合に、リアルタイム通信のパケットと他のデータパケットとを区別して、前者を優先させて中継する優先制御などを行っている。 In a wireless multi-hop communication network, when performing real-time communication or the like, priority control or the like is performed by distinguishing between packets of real-time communication and other data packets and relaying the former with priority.
例えば、通常であれば、IEEE802.11標準規格のMACプロトコルにも採用されているCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)におけるように、中継の際に、ランダム時間だけ待機した後に、無線チャネルの使用状況を観測してパケットの送受信を行う。それに対して、優先制御されたパケットの場合は、中継の際に待機する時間が、より短く、固定時間などである場合もある。 For example, normally, after waiting for a random time at the time of relaying, as in CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access Avidance), which is also adopted in the MAC protocol of the IEEE802.11 standard, Observe channel usage and send / receive packets. On the other hand, in the case of a packet whose priority is controlled, the waiting time for relaying is shorter and may be a fixed time.
また、特許文献1で述べられているように、集中制御によって、中継経路上の各無線局が、無線アクセス時刻及び無線チャネルを割り当てられて、その割り当てに従って中継を行う方法などもある。
しかしながら、無線マルチホップ通信ネットワークにおいては、ネットワーク上に複数の無線局があって、複数の経路を同時にデータが流れる。無線局から無線局へと中継が繰り返される際に、無線資源を使用する領域が複数の経路間で、あるいは同一経路における上りのフローと下りのフローとでたびたび無線資源の利用領域が重なり合い、無線の干渉、信号の衝突などが発生する。 However, in a wireless multi-hop communication network, there are a plurality of wireless stations on the network, and data flows through a plurality of paths simultaneously. When relaying from a radio station to a radio station is repeated, radio resource usage areas frequently overlap between multiple paths, or uplink and downlink flows on the same path frequently overlap radio resource usage areas. Interference, signal collision, etc. occur.
無線の干渉、信号の衝突を回避する機構として、従来方式があるが、CSMA/CAでは待機時間を長めに設定する必要があり、特許文献1の開示技術では、管理する経路が複数になるごとに、別々の無線アクセス時刻ないしは無線チャネルを割り当てる必要があり、通信容量の減少が著しいという問題点がある。
As a mechanism for avoiding radio interference and signal collision, there is a conventional method, but in CSMA / CA, it is necessary to set a longer standby time. In the disclosed technique of
本発明は、無線マルチホップ通信ネットワークにおいて、多数の接続経路に対して、伝送遅延をできるだけ押さえつつ、同時通信をできるだけ可能とし、しかも、無線の干渉、信号の衝突を回避して通信品質を高くできる無線通信方法及び無線通信システムを提供しようとしたものである。 In the wireless multi-hop communication network, the present invention enables simultaneous communication as much as possible with respect to a large number of connection paths while suppressing transmission delay as much as possible, and avoids radio interference and signal collision to improve communication quality. An object of the present invention is to provide a wireless communication method and a wireless communication system.
第1の本発明は、複数の無線局を有し、上記各無線局が、他の上記無線局と、直接に又は少なくとも一つの上記無線局を介して通信する無線通信方法であって、少なくとも一つの上記無線局が入側のゲートウェイ無線局になると共に、別の少なくとも一つの無線局が出側のゲートウェイ無線局となり、上記各無線局は、自局が送信元のパケットや自局が中継するパケットを、上記入側のゲートウェイ無線局から上記出側のゲートウェイ無線局への自局が介在している所定の一方向経路に沿った次の上記無線局又は上記出側のゲートウェイ無線局に送出することを特徴とする。 A first aspect of the present invention is a wireless communication method comprising a plurality of wireless stations, wherein each of the wireless stations communicates with another wireless station directly or via at least one of the wireless stations, One radio station becomes an ingress gateway radio station, and at least one other radio station becomes an egress gateway radio station. Each radio station relays a packet from its own station or from its own station. To the next radio station or the egress gateway radio station along a predetermined one-way path where the own station from the incoming gateway radio station to the outgoing gateway radio station is interposed. It is characterized by sending out.
第2の本発明は、複数の無線局を有し、上記各無線局が、他の上記無線局と、直接に又は少なくとも一つの上記無線局を介して通信する無線通信システムであって、少なくとも一つの上記無線局が入側のゲートウェイ無線局になっていると共に、別の少なくとも一つの無線局が出側のゲートウェイ無線局となっており、上記各無線局は、自局が送信元のパケットや自局が中継するパケットを、上記入側のゲートウェイ無線局から上記出側のゲートウェイ無線局への自局が介在している所定の一方向経路に沿った次の上記無線局又は上記出側のゲートウェイ無線局に送出する経路情報を記憶、管理する第1の経路管理手段と、自局が送信元のパケットや自局が中継するパケットを、上記第1の経路管理手段が記憶、管理している経路情報に従って送信制御する第1の送信制御手段とを有することを特徴とする。 A second aspect of the present invention is a radio communication system having a plurality of radio stations, wherein each radio station communicates with other radio stations directly or via at least one radio station, One of the radio stations is an ingress gateway radio station, and at least one other radio station is an egress gateway radio station. And the packet relayed by the local station, the next wireless station or the outgoing side along a predetermined one-way path where the local station is interposed from the incoming gateway wireless station to the outgoing gateway wireless station. The first route management means stores and manages the first route management means for storing and managing the route information transmitted to the gateway radio station, and the packet transmitted from the own station and the packet relayed by the own station. Follow the route information And having a first transmission control means for controlling transmission.
第3の本発明は、第2の本発明の無線通信システムを単位システムとし、複数の単位システムで構成されていることを特徴とする。 The third aspect of the present invention is characterized in that the wireless communication system of the second aspect of the present invention is a unit system and is composed of a plurality of unit systems.
本発明によれば、無線マルチホップ通信ネットワークにおいて、伝送遅延をできるだけ押さえつつ、同時通信をできるだけ可能とし、しかも、無線の干渉、信号の衝突を回避して通信品質を高くできる無線通信方法及び無線通信システムを提供できる。 According to the present invention, in a wireless multi-hop communication network, a wireless communication method and a wireless communication method that enables simultaneous communication as much as possible while suppressing transmission delay as much as possible, and that can improve communication quality by avoiding wireless interference and signal collision. A communication system can be provided.
(A)第1の実施形態
以下、本発明による無線通信方法及び無線通信システムの第1の実施形態を、図面を参照しながら説明する。第1の実施形態の無線通信システムは、無線マルチホップ通信ネットワークにおけるシステムである。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a wireless communication method and a wireless communication system according to the present invention will be described with reference to the drawings. The wireless communication system according to the first embodiment is a system in a wireless multi-hop communication network.
(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、第1の実施形態の無線通信システム1の構成例を示している。図1において、第1の実施形態の無線通信システムは、図2に詳細構成を示す無線局A〜Oと、図2に詳細構成を示すゲートウェイ無線局GIn、Goutとを配したものである。第1の実施形態の無線通信システムは、2つのゲートウェイ無線局GIn、GOutを両端にし、複数(図1の例では15個)の無線局A〜Oを六角格子状など適当に配置してあるように、複数の無線局A〜Oが、2つのゲートウェイ無線局GIn、GOutを両終端とする経路上に存在するように構成している。
(A-1) Configuration of the First Embodiment FIG. 1 shows a configuration example of the
ここで、一方のゲートウェイ無線局GInが入り側のゲートウェイ無線局(以下、入ゲートウェイ無線局と呼ぶ)であり、他方のゲートウェイ無線局Goutが出側のゲートウェイ無線局で(以下、出ゲートウェイ無線局と呼ぶ)ある。 Here, one gateway radio station GIn is an incoming gateway radio station (hereinafter referred to as an incoming gateway radio station), and the other gateway radio station Gout is an outgoing gateway radio station (hereinafter referred to as an outgoing gateway radio station). Called).
各無線局A〜Oは、上述したように、入ゲートウェイ無線局GInから出ゲートウェイ無線局Goutへの多数の一方向経路のうちの1以上の経路に介在している。経路情報は、後述するように内部管理している。 As described above, each of the radio stations A to O is interposed in one or more paths among a number of one-way paths from the incoming gateway radio station GIn to the outgoing gateway radio station Gout. The route information is internally managed as will be described later.
各無線局A〜Oは、自己が送信元となるパケットを、出ゲートウェイ無線局Goutへの全て又は一部の一方向経路に送出し、また、自己が中継するパケットも出ゲートウェイ無線局Goutへの全て又は一部の一方向経路に送出する。なお、逆方向の無線局に到達したとしても意味のないものであり、経路の一方向性が確保されている。 Each of the wireless stations A to O transmits a packet that is a transmission source of the wireless station A to O to all or a part of the one-way route to the outgoing gateway wireless station Gout, and the packet relayed by itself is also sent to the outgoing gateway wireless station Gout. To all or part of the unidirectional path. It is meaningless to reach the radio station in the reverse direction, and the unidirectionality of the route is ensured.
入ゲートウェイ無線局GInは、外部ネットワーク又は出ゲートウェイ無線局Goutから、各無線局A〜O、Goutに宛てたパケットが与えられた際には、そのパケットを、出ゲートウェイ無線局Goutへの全て又は一部の一方向経路に送出する。なお、出ゲートウェイ無線局Goutから入ゲートウェイ無線局GInへは、図1に示したネットワーク以外の無線又は有線のネットワーク又は専用回線等を介して、パケットを転送し得るようになされている。 When the incoming gateway radio station GIn receives a packet addressed to each of the radio stations A to O and Gout from the external network or the outgoing gateway radio station Gout, the incoming gateway radio station GIn sends the packet to the outgoing gateway radio station Gout or Send to some unidirectional path. Note that packets can be transferred from the outgoing gateway radio station Gout to the incoming gateway radio station GIn via a wireless or wired network or a dedicated line other than the network shown in FIG.
出ゲートウェイ無線局Goutは、図1に示したネットワーク内の無線局からA〜Oから到達した、自己以外を宛先とするパケットを、外部ネットワーク又は入ゲートウェイ無線局GInへ転送する。 The outgoing gateway radio station Gout transfers, to the external network or the incoming gateway radio station GIn, packets addressed from A to O from the radio stations in the network shown in FIG.
以上のように、第1の実施形態では、入ゲートウェイ無線局GInから出ゲートウェイ無線局Goutへの一方向経路を利用して、パケットの無線マルチホップ通信を実現する。 As described above, in the first embodiment, wireless multi-hop communication of packets is realized by using a one-way path from the incoming gateway radio station GIn to the outgoing gateway radio station Gout.
図2は、第1の実施形態の無線局100(図1での無線局A〜Oが対応)の基本構成を示したブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a basic configuration of the radio station 100 (corresponding to radio stations A to O in FIG. 1) of the first embodiment.
図2において、無線局100は、無線送信部101、無線受信部102、送信制御部103、受信制御部104、同期制御接続管理部105、経路管理部107及び中央制御部108を有する。
2, the
無線送信部101は、無線信号を送信するものである。無線受信部102は、無線信号を受信するものである。なお、無線回線の通信方式は限定されない。
The
送信制御部103は、宛先、ホップ数などのパケット内の管理情報を生成又は更新し、パケットを無線信号化するものである。送信するパケットは、中央制御部108から与えられた自己を送信元とするものか、又は、受信制御部104から与えられた当該無線局が中継するものである。
The
受信制御部104は、受信した無線信号からパケットを取り出し、パケット内の管理情報を参照するものである。受信制御部104は、受信したパケットが、自己を宛先とするものの場合には中央制御部108に与え、受信したパケットが、自己が中継処理するものの場合には送信制御部103に与える。
The
経路管理部107は、当該無線局を送信元とするパケットや中継パケットの宛先に応じた経路情報(図4参照)を管理し、接続先(中継先や送信先など)を送信制御部103に通知するものである。
The
同期制御接続管理部105は、他の無線局やゲートウェイ無線局と同期して無線メディアアクセス制御を行うものである。同期制御接続管理部105は、自無線局が送信しても良いタイミング情報(図4参照)を格納しており、内部のタイマなどによる値がそのタイミング情報で規定する値になると、送信制御部103の送信動作を有効とする。各無線局やゲートウェイ無線局は、それぞれが、同期制御接続管理部105によって示されるタイミングに基づいて無線資源へのメディアアクセスを行う。
The synchronization control
従来の無線局(図示せず)においては、CSMA/CA動作による無線メディアアクセス制御を行うCSMA/CA制御接続管理部が備えられていたが、この第1の実施形態では、CSMA/CA制御接続管理部に代えて、上述した同期制御接続管理部105が設けられている。
In a conventional radio station (not shown), a CSMA / CA control connection management unit that performs radio media access control by CSMA / CA operation is provided. In this first embodiment, a CSMA / CA control connection is provided. Instead of the management unit, the above-described synchronization control
中央制御部108は、例えば、CPU、ROM、RAMなどで構成されており、上述した各部101〜107を制御するものである。なお、中央制御部108は、通常の通信動作時だけでなく、管理情報(タイムスロット割り当て情報など)の取得のための通信動作時などでも、各部101〜107を制御する。
The
図3は、第1の実施形態のゲートウェイ無線局200(図1でのゲートウェイ無線局GIn、GOutが対応)の基本構成を示したブロック図である。ゲートウェイ無線局200は、無線局100としての機能に加え、有線などでインターネットなどの外部ネットワークに接続するゲートウェイ機能を併せ持ったものである。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a basic configuration of the gateway radio station 200 (corresponding to the gateway radio stations GIn and GOut in FIG. 1) of the first embodiment. The
図3において、ゲートウェイ無線局200は、一般の無線局100における対応要素とほぼ同様な無線送信部201、無線受信部202、送信制御部203、受信制御部204、同期制御接続管理部205、経路管理部207及び中央制御部208に加え、ゲートウェイ送信部(GW送信部)209及びゲートウェイ受信部(GW受信部)210を有する。
In FIG. 3, the
GW送信部209は、インターネットなどの外部ネットワークに接続するために有線などで信号を送信するものであり、GW受信部210は、インターネットなどの外部ネットワークに接続するために有線などを介して信号を受信するものであり、これらのGW送信部209及びGW受信部210は、同期制御接続管理部205によって示される、有線接続であればCSMA/CD制御によるタイミングに基づいて、外部ネットワークへのメディアアクセスを実行するものである。
The
なお、図3は、入ゲートウェイ無線局にも出ゲートウェイ無線局にもなり得る、ゲートウェイ無線局の詳細構成を示したが、入ゲートウェイ無線局GInにだけ適用されるのであれば、図3の構成から、無線受信部202及びGW送信部209を除外して構成しても良く、また、出ゲートウェイ無線局GOutにだけ適用されるのであれば、図3の構成から、無線送信部201及びGW受信部210を除外して構成しても良い。
FIG. 3 shows the detailed configuration of the gateway radio station that can be either an ingress gateway radio station or an egress gateway radio station. However, if it is applied only to the ingress gateway radio station GIn, the configuration of FIG. From the configuration of FIG. 3, the
図4は、図1に示したゲートウェイ無線局及び一般無線局の配置において、2つのゲートウェイ無線局及び複数の無線局のうちの2つの無線局間のリンクに対する、リンク動作タイミングのスロット割当てを示す説明図である。 FIG. 4 shows slot allocation of link operation timing for a link between two gateway radio stations and two radio stations among a plurality of radio stations in the arrangement of the gateway radio station and the general radio station shown in FIG. It is explanatory drawing.
図4において、スロット割当ては、二つのスロット組X及びYに分かれている。 In FIG. 4, the slot assignment is divided into two slot sets X and Y.
スロット組Xには、01〜10と割り振られているスロット番号の若い順から、2つのゲートウェイ無線局GIn及びGOutを両終端とする経路上を、入ゲートウェイ無線局GInからのホップ数がおよそ小さい順にリンクが並べられている。 In the slot set X, the number of hops from the incoming gateway radio station GIn is approximately small on the route having the two gateway radio stations GIn and GOut as both ends in ascending order of the slot numbers assigned 01 to 10. Links are arranged in order.
スロット組Yには、スロット組Xの並びをいくつかずらしたものである(図4のものは5タイムスロットずらしている)。スロット組Yのスロット組Xからのずれ量は、各スロット番号について、一方のスロット組Xの該当するスロット番号枠内に記載されているリンクの中の任意の一つのリンクと、スロット組Yの該当するスロット番号枠内に記載されているリンクの中の任意の一つのリンクとが、同時に利用できる組み合わせになるように選定されており、しかも、このような関係が成立するように、同一スロット番号枠内のリンクが選定されている。 The slot group Y is obtained by shifting the arrangement of the slot group X by several (the one in FIG. 4 is shifted by 5 time slots). The amount of deviation of the slot set Y from the slot set X is such that, for each slot number, any one of the links described in the corresponding slot number frame of one slot set X and the slot set Y The same slot is selected so that any one of the links described in the corresponding slot number frame can be used at the same time, and such a relationship is established. The link in the number frame is selected.
各無線局100(A〜O)や各ゲートウェイ無線局200(GIn、GOut)は、この図4で示したタイムスロット割当情報に基づいて、無線信号を送信するタイミングを決定する。図4の例であれば、ゲートウェイ無線局GInからゲートウェイ無線局GOutに向かって固定的に割り当てられた複数のリンクから一つのリンクを選択しながら1スロットごとに1ホップ信号を転送する。この動作により、入ゲートウェイ無線局GInは、入のゲートウェイとし、出ゲートウェイ無線局GOutは出のゲートウェイとして機能する。 Each radio station 100 (A to O) and each gateway radio station 200 (GIn, GOut) determine the timing for transmitting a radio signal based on the time slot allocation information shown in FIG. In the example of FIG. 4, one hop signal is transferred for each slot while selecting one link from a plurality of links fixedly assigned from the gateway radio station GIn to the gateway radio station GOut. With this operation, the incoming gateway radio station GIn functions as an incoming gateway, and the outgoing gateway radio station GOut functions as an outgoing gateway.
また、図4に示す情報は、単なるタイムスロットの割り当てだけでなく、各無線局100(A〜O)や各ゲートウェイ無線局200(GIn、GOut)がパケットを通信し得る相手をも規定している。例えば、無線局Bは、無線局Aからのみパケットを受信でき、無線局F及びCにパケットを送信し得ることを表している。 The information shown in FIG. 4 defines not only time slot allocation but also the counterparts with which each radio station 100 (A to O) and each gateway radio station 200 (GIn, GOut) can communicate packets. Yes. For example, the wireless station B can receive a packet only from the wireless station A and can transmit a packet to the wireless stations F and C.
なお、各無線局100(A〜O)や各ゲートウェイ無線局200(GIn、GOut)は、パケットは図4に示すような通信相手にだけ送信し得る一方向の通信だけ認められているが、かかる通信を実行する際に必要となる、リンク要求やリンク承諾要求の交換など、リンク確立、切断のための通信は双方向で可能となされている。 Note that each wireless station 100 (A to O) and each gateway wireless station 200 (GIn, GOut) are allowed only one-way communication in which a packet can be transmitted only to a communication partner as shown in FIG. Communication for link establishment and disconnection, such as exchange of link requests and link acceptance requests, necessary for executing such communication, is made possible in both directions.
各無線局100(A〜O)や各ゲートウェイ無線局200(GIn、GOut)は、図4に示す情報の全て、又は、自局に関係する部分を記憶保持している。 Each radio station 100 (A to O) and each gateway radio station 200 (GIn, GOut) store and hold all of the information shown in FIG. 4 or a part related to the own station.
なお、図4は、スロット組Xとスロット組Yとがタイミングのずれを除けば同じリンクの並びを記述しているものであるが、異なっていても良い。例えば、スロット組Xは、GIn→Aだけを最初のリンク割り当てとするリンクの並びを記述した組とし、スロット組Yは、GIn→Eだけを最初のリンク割り当てとするリンクの並びを記述した組とするようにしても良い(但し、タイミングのずれは図4と同様)。 In FIG. 4, the slot set X and the slot set Y describe the same link sequence except for the timing difference, but they may be different. For example, the slot set X is a set describing a sequence of links in which only GIn → A is the first link assignment, and the slot set Y is a set describing a sequence of links in which only GIn → E is the first link assignment. (However, the timing deviation is the same as in FIG. 4).
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態の無線通信システムの動作を説明する。以下の動作説明は、無線局100及びゲートウェイ無線局200の配置が、上述した図1に示す配置であるとして行う。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the wireless communication system of the first embodiment will be described. In the following description of the operation, the arrangement of the
まず、全ての無線局100(A〜O)やゲートウェイ無線局200(GIn、GOut)に同じ情報を共有させるための通信動作を、図4と同様な図5をも参照しながら説明する。 First, a communication operation for allowing all the radio stations 100 (A to O) and the gateway radio station 200 (GIn, GOut) to share the same information will be described with reference to FIG. 5 similar to FIG.
例えば、このような場合、そのような情報の供給元無線局は、後述する2局間の通信動作によって、入ゲートウェイ無線局GInに対して、その情報の同報送信を依頼する。 For example, in such a case, the wireless station that supplies such information requests the incoming gateway wireless station GIn to broadcast the information by a communication operation between two stations described later.
入ゲートウェイ無線局GInは、そのような情報の同報送信の依頼を受けると、自己に割り当てられているタイミングで、リンクを確立させた上でその同報パケットを全ての経路上の次の無線局A、Eに送信する。例えば、入ゲートウェイ無線局GInは、上記依頼をスロット番号03のタイミングで受ければ、スロット組Yでの自己の送信タイミングであるスロット番号06のタイミングで同報パケットを送信する。
When the incoming gateway radio station GIn receives a request for broadcast transmission of such information, it establishes a link at the timing assigned to itself and sends the broadcast packet to the next radio on all routes. Transmit to stations A and E. For example, if the incoming gateway radio station GIn receives the request at the timing of
同報パケットを受信した無線局A及びEも、スロット番号07のタイミングでリンクを確立させた上で同報パケットを送信する。以下同様に、無線局B及びDがスロット番号08のタイミングでリンクを確立させた上で同報パケットを送信し、無線局F、C及びLがスロット番号09のタイミングでリンクを確立させた上で同報パケットを送信し、無線局G、I及びKがスロット番号10のタイミングでリンクを確立させた上で同報パケットを送信し、無線局H及びJがスロット番号01のタイミングでリンクを確立させた上で同報パケットを送信し、無線局M及びOがスロット番号02のタイミングでリンクを確立させた上で同報パケットを送信し、無線局Nがスロット番号03のタイミングでリンクを確立させた上で同報パケットを送信する。
The wireless stations A and E that have received the broadcast packet also transmit the broadcast packet after establishing a link at the timing of
以上のようにして、入ゲートウェイ無線局GInが同報パケットを送信してから8ホップ期間内で全ての無線局100(A〜O)やゲートウェイ無線局200(GIn、GOut)がその情報を受信する。 As described above, all the radio stations 100 (A to O) and the gateway radio stations 200 (GIn, GOut) receive the information within the eight hop period after the incoming gateway radio station GIn transmits the broadcast packet. To do.
次に、ある無線局から他のある無線局への通信動作(2局間の通信動作)を、図5をも参照しながら説明する。ここでは、無線局Mがパケットの送信元、無線局Hがパケットの宛先とする。図5は、選択されたタイムスロット及びリンクを示している。 Next, a communication operation from one wireless station to another wireless station (communication operation between two stations) will be described with reference to FIG. Here, the wireless station M is a packet transmission source, and the wireless station H is a packet destination. FIG. 5 shows the selected time slots and links.
無線局Mの送信タイミングは、スロット組Xではスロット番号07、スロット組Yではスロット番号02である。無線局Mにおいて、そのようなパケットの送信の必要性がスロット番号04において生じたとすると、無線局Hは、スロット番号07のタイミングでリンクを確立させた上で対象パケットを無線局Nに送信する。
The transmission timing of the radio station M is
無線局Nは、自局宛てでないので、スロット番号08のタイミングでリンクを確立させた上で対象パケットを出ゲートウェイ無線局GOutに中継送信する。なお、中継送信は、純粋な中継送信であっても良く、その宛先へのデータを追加する中継送信であっても良い。
Since the wireless station N is not addressed to itself, it establishes a link at the timing of the
出ゲートウェイ無線局GOutは、自局宛てではなく、しかも、当該ネットワーク内の無線局H宛であるので、外部ネットワーク又は専用回線などを介して、入ゲートウェイ無線局GInに送信する。ここで、入ゲートウェイ無線局GInに、上述のパケットがスロット番号10のタイミングで到達したとする。
Since the outgoing gateway radio station GOut is not addressed to itself but is addressed to the radio station H in the network, the outgoing gateway radio station GOut is transmitted to the incoming gateway radio station GIn via an external network or a dedicated line. Here, it is assumed that the above-mentioned packet arrives at the entrance gateway radio station GIn at the timing of the
入ゲートウェイ無線局GInは、対象パケットが自局宛でないので中継送信を実行する。この場合において、入ゲートウェイ無線局GInは無線局Aにも無線局Eにも送信し得るが、対象パケットの宛先に応じた一方の経路(図1の配置例の場合には無線局Aへの経路)を選択する。例えば、入ゲートウェイ無線局GInは、スロット番号01のタイミングでリンクを確立させた上で対象パケットを無線局Aに送信する。以上のように、中継処理するパケットの宛先とどの無線局に送信するかの情報も、全ての無線局100(A〜O)やゲートウェイ無線局200(GIn、GOut)がそれぞれ、経路情報の一部として保持している。
The incoming gateway radio station GIn performs relay transmission because the target packet is not addressed to itself. In this case, the ingress gateway radio station GIn can transmit to both the radio station A and the radio station E, but one route corresponding to the destination of the target packet (in the case of the arrangement shown in FIG. 1, to the radio station A) Route). For example, the incoming gateway radio station GIn transmits the target packet to the radio station A after establishing a link at the timing of the
無線局Aは、スロット番号02のタイミングでリンクを確立させた上で中継する対象パケットを無線局Bに送信する。
The wireless station A transmits a target packet to be relayed to the wireless station B after establishing a link at the timing of the
無線局Bから無線局Hへは最小ホップ数3の経路が2経路ある。そのため、一方を選択経路とし、他方を代替経路として情報を管理している。例えば、上述した無線局Hを宛先とするパケットを受信したときには、無線局Fへの経路が選択経路であると、スロット番号03のタイミングでリンクを確立させようとする。ここで、選択経路でのリンクが確立できない場合には、代替経路に係る無線局Cとのリンクを確立させた上で対象パケットを無線局Cに送信する。例えば、この際に、無線局Cへの経路を選択経路、無線局Fへの経路を代替経路に経路情報を更新する。なお、このような代替経路への切替が実行されても問題がないようにタイムスロットの時間を選定しておくことが好ましい。但し、自己に割り当てられている今回のスロット番号03のタイミングでの送信が不可能であれば、他方のスロット組Yでの自己に割り当てられているスロット番号08のタイミング、又は、スロット番号03の次のタイミングで無線局Cへの中継送信を行う。
There are two routes with a minimum number of hops of 3 from the wireless station B to the wireless station H. Therefore, information is managed using one as a selected route and the other as an alternative route. For example, when a packet destined for the wireless station H is received, if the route to the wireless station F is a selected route, the link is attempted to be established at the timing of
以下、無線局Cは、スロット番号04のタイミングでリンクを確立させた上で対象パケットを無線局Iに送信し、無線局Iは、スロット番号05のタイミングでリンクを確立させた上で対象パケットを無線局Hに送信し、無線局Hは自局宛であるので、そのパケットの情報を内部に取り込む。
Thereafter, the wireless station C transmits a target packet to the wireless station I after establishing a link at the timing of the
なお、上記の場合の逆である、無線局Hがパケットの送信元、無線局Mがパケットの宛先である場合には、無線局Hが自己に割り当てられているタイミング(スロット番号01又は06)で無線局Mにパケットを送信すれば直ちに通信が終了する。
Note that when the wireless station H is the packet transmission source and the wireless station M is the packet destination, which is the reverse of the above case, the timing at which the wireless station H is allocated to itself (
また、この第1の実施形態の無線通信システム内の無線局から、外部ネットワークへの通信の場合であれば、その無線局からのパケットが上述と同様にして出ゲートウェイ無線局GOutに転送され、出ゲートウェイ無線局GOutが外部ネットワークへの送信動作を行う。 Further, in the case of communication from the wireless station in the wireless communication system of the first embodiment to the external network, the packet from the wireless station is transferred to the outgoing gateway wireless station GOut in the same manner as described above. The outgoing gateway radio station GOut performs a transmission operation to the external network.
さらに、外部ネットワークから、第1の実施形態の無線通信システム内の無線局へのパケットは、入ゲートウェイ無線局GInに与えられることになされており、入ゲートウェイ無線局GInから宛先無線局までの転送動作は上述の2局間の通信の場合と同様である。 Further, a packet from the external network to the radio station in the radio communication system of the first embodiment is given to the ingress gateway radio station GIn, and is transferred from the ingress gateway radio station GIn to the destination radio station. The operation is the same as in the case of communication between the two stations described above.
図4に示したようなスロット割当情報を、ネットワーク管理者などが作成して無線局100やゲートウェイ無線局200に設定しても良いが、以下のようにすることにより、第1の実施形態の無線通信システムが自律的に獲得することができる。なお、以下の作成動作は、例えば、システムの立ち上がりだけでなく、メディアアクセス制御(MAC)動作時に実行される。
The slot allocation information as shown in FIG. 4 may be created by a network administrator and set in the
[0]初期条件
無線局及びゲートウェイ無線局が、例えば、図1のように物理的に配置される。
[0] Initial condition A radio station and a gateway radio station are physically arranged as shown in FIG. 1, for example.
[1]メディアアクセス制御層の設定準備動作
1.1:入ゲートウェイ無線局GInより、HELLOパケット[発信元:GIn 宛先:GOut 中継:[] ホップ数:0]を同報送信する。
[1] Media Access Control Layer Setting Preparation Operation 1.1: The incoming gateway radio station GIn broadcasts a HELLO packet [source: GIn destination: GOUT relay: [] hop count: 0].
1.2:入ゲートウェイ無線局GInからのHELLOパケットを受信した無線局Ni1は、HELLOパケット[発信元:GIn 宛先:GOut 中継[Ni1] ホップ数:1]を同報送信する。 1.2: The wireless station Ni1 that has received the HELLO packet from the incoming gateway wireless station GIn broadcasts the HELLO packet [source: GIn destination: Gout relay [Ni1] hop count: 1].
以下、同様に、HELLOパケット[発信元:GIn 宛先:GOut 中継:[Ni1、Ni2、Ni3、…、Nim] ホップ数:m]を受け取った無線局Ni(m+1)は、HELLOパケット[発信元:GIn 宛先:GOut 中継:[Ni1、Ni2、Ni3、…、Nim、Ni(m+1)] ホップ数:m+1]を同報送信する。 Similarly, the wireless station Ni (m + 1) that receives the HELLO packet [source: GIn destination: GOut relay: [Ni1, Ni2, Ni3,..., Nim] hop count: m] receives the HELLO packet [source: GIn Destination: GOut Relay: [Ni1, Ni2, Ni3,..., Nim, Ni (m + 1)] The number of hops: m + 1] is broadcast.
1.3:多数のHELLOパケット[発信元:GIn 宛先:GOut 中継:[Ni1、Ni2、Ni3、…、Nin] ホップ数:n]を受け取ったゲートウェイ無線局GOutは、各HELLOパケットの中継情報及びホップ数に基づいて、経路表を作成した上でリンク情報を新規作成又は更新し、リンク情報をGInに外部ネットワークなどを経由して転送する。 1.3: Gateway wireless station GOut that has received a number of HELLO packets [source: GIn destination: GOut relay: [Ni1, Ni2, Ni3,..., Nin] hop count: n] Based on the number of hops, a route table is created, link information is newly created or updated, and the link information is transferred to GIn via an external network or the like.
1.4:リンク情報を受け取ったゲートウェイ無線局GInは、そのリンク情報が最初に獲得された場合や、そのリンク情報が既存のリンク情報から更新されたものであると、そのリンク情報をGIn→GOut経路上の次の無線局に送信する。 1.4: The gateway radio station GIn that has received the link information, if the link information is first acquired, or if the link information has been updated from the existing link information, Transmit to the next wireless station on the GOut path.
同様に、リンク情報を受け取った無線局も、リンク情報をGIn→GOut経路上の次の無線局に送信する。 Similarly, the wireless station that has received the link information also transmits the link information to the next wireless station on the GIn → GOut route.
以上の1.1〜1.6により、図1に示すような配置関係を表すリンク情報が得られる。 By the above 1.1-1.6, the link information showing the arrangement relationship as shown in FIG. 1 is obtained.
[2]スロットの割り当て
このスロットの割当て処理を、入ゲートウェイ無線局GInや出ゲートウェイ無線局GOutや図示しない管理局などの特定局が実行しても良く、複数の無線局(ゲートウェイ無線局が含まれていても良い)が分散処理しても良く、実行主体は問われない。このスロット割り当てでは、通信を実行することなく、上述したメディアアクセス制御層の設定準備動作[1]で得られた情報を処理対象とする。
[2] Slot allocation This slot allocation process may be executed by a specific station such as an ingress gateway radio station GIn, an egress gateway radio station GOut, or a management station (not shown), and includes a plurality of radio stations (including gateway radio stations). However, the execution subject is not limited. In this slot assignment, the information obtained in the above-described setting preparation operation [1] of the media access control layer is processed without performing communication.
2.0:各無線局のそれぞれについて、入ゲートウェイ無線局GInから出ゲートウェイ無線局GOutへの経路上に、その無線局が含まれる最短ホップ数の経路が、上述したメディアアクセス制御層の設定準備動作[1]で得られている。図1の場合には、全ての無線局A〜Oのそれぞれについて最短ホップ数の経路のホップ数は8であるが、無線局の配置によっては、各無線局の最短ホップ数に多少ができることがある。また、各無線局について、最短ホップ数の経路として複数が存在することもある(例えば、無線局Cは4経路、無線局Fは1経路)。 2.0: For each wireless station, the route with the shortest number of hops including the wireless station on the route from the incoming gateway wireless station GIn to the outgoing gateway wireless station GOut is the preparation for setting the media access control layer described above. Obtained in operation [1]. In the case of FIG. 1, the number of hops of the route with the shortest hop number is 8 for each of all the wireless stations A to O. However, depending on the arrangement of the wireless stations, the number of hops of each wireless station can be somewhat different. is there. In addition, there may be a plurality of shortest hop paths for each wireless station (for example, wireless station C has four paths and wireless station F has one path).
2.1:最短ホップ数の各経路のリンクを1ホップずつたどり、そのホップ数での無線局間でのリンクを、各経路での同じリンクの割り当ての重複を排除しつつ、そのホップ数のスロット(スロット番号)に入るように割り当てる。 2.1: Follow the link of each route with the shortest number of hops one hop at a time, and link between wireless stations at that number of hops while eliminating duplication of assignment of the same link in each route. Allocate to enter slot (slot number).
(ア)この際、ある同じ無線局を送信側とするリンクまでのホップ数が経路によって異なる場合(なお、図1の配置ではこのようなことは生じていない)、ホップ数の多い方の経路のリンクを先にスロットに割り当てる。ホップ数の少ない方の経路は、同じ無線局を送信側とするリンクのスロットへの割り当てが行われるまで待機し、それ以降の経路部分は再び割り当て対象とする。 (A) At this time, when the number of hops to a link having the same wireless station as the transmission side differs depending on the route (this does not occur in the arrangement of FIG. 1), the route with the larger number of hops Assign the link to the slot first. The route with the smaller number of hops waits until assignment to the slot of the link having the same wireless station as the transmission side is performed, and the subsequent route portion is again assigned.
(イ)ある無線局についての最短ホップ数の経路として、同じ無線局を送信側とするリンクを含むものが複数ある場合、異なるリンク毎にスロットに割り当てる。 (A) When there are a plurality of routes including the link having the same wireless station as the transmission side as a route with the shortest hop count for a certain wireless station, the different wireless links are assigned to slots.
以上の処理により形成されたスロット割り当ての組をスロット組Xとする。但し、この段階では、スロット番号09、10のスロットは形成されていない。
A set of slot assignments formed by the above processing is referred to as a slot set X. However, at this stage, slots with
[3]同時利用可能なリンクの確認
スロット組Yを形成するために、同時に利用しても干渉などの問題が生じない同時利用が可能なリンクの確認を行う。この動作は、干渉などを問題とするので、全ての無線局及びゲートウェイ無線局の協働作業となる。このような協働作業を、リーダーシップをとって制御する局は、ゲートウェイ無線局Ginなどの特定局とする。
[3] Confirmation of Simultaneously Available Links In order to form the slot set Y, confirmation of links that can be used simultaneously without causing problems such as interference even if they are simultaneously used is performed. Since this operation has a problem of interference or the like, it becomes a cooperative work of all the radio stations and gateway radio stations. A station that controls such collaborative work with leadership is a specific station such as the gateway radio station Gin.
3.1.1:ゲートウェイ無線局Ginを送信元とするリンクと同時に使用できるリンクを探索する。ゲートウェイ無線局GInからの信号が干渉波になっていないリンク(例えば、受信可能信号強度として干渉波との相対値−10dB以下になる位置で使用されるリンク)を探索する。ゲートウェイ無線局Ginからのリンクでパケット転送を行っている間に、別の無線局においてキャリアセンスされるかどうかのチェックを行い、キャリアセンスされなかった無線局同士の組からなるリンクで、ゲートウェイ無線局Ginからのリンクでのパケット転送と同時のパケット転送が成功するか否かにより、同時使用か否かを判定する。例えば、この際の探索では、リンクF→G、G→H、I→H、I→J、L→K、K→J、H→M、J→O、M→N、O→N、N→GOutが同時使用なリンクとなったとする。 3.1.1: Search for a link that can be used simultaneously with the link having the gateway radio station Gin as a transmission source. A link where the signal from the gateway radio station GIn is not an interference wave (for example, a link used at a position where the relative signal intensity is −10 dB or less as the receivable signal intensity) is searched. While performing packet transfer on the link from the gateway radio station Gin, it is checked whether carrier sense is performed in another radio station, and the link between the radio stations that have not been carrier sensed is a link made up of the gateway radio. Whether or not simultaneous use is determined based on whether or not packet transfer at the same time as packet transfer on the link from the station Gin succeeds. For example, in this search, links F → G, G → H, I → H, I → J, L → K, K → J, H → M, J → O, M → N, O → N, N → Assume that GOut becomes a link that can be used simultaneously.
3.1.2:GIn→GOut経路上にある入ゲートウェイ無線局GInから1ホップの無線局を送信元とするリンク(図4では、無線局A→B、E→D)と同時に使用できるリンクを探索する。具体的な探索方法は、上述の3.1.1の場合と同様である。例えば、この際の探索では、リンクH→M、J→O、M→N、O→N、N→GOutが同時使用なリンクとなったとする。 3.1.2: A link that can be used simultaneously with a link (radio station A → B, E → D) in FIG. Explore. The specific search method is the same as in the case of 3.1.1 described above. For example, in the search at this time, it is assumed that links H → M, J → O, M → N, O → N, and N → GOut are links that can be used simultaneously.
3.1.3:GIn→GOut経路上にある入ゲートウェイ無線局GInから2ホップの無線局を送信元とするリンク(図4では、無線局B→F、B→C、D→C、D→L)と同時に使用できるリンクを探索する。具体的な探索方法は、上述の3.1.1の場合と同様である。例えば、この際の探索では、リンクN→GOutが同時使用なリンクとなったとする。 3.1.3: A link having a transmission source of a two-hop wireless station from the incoming gateway wireless station GIn on the GIn → GOOut route (in FIG. 4, wireless stations B → F, B → C, D → C, D → L) Search for links that can be used simultaneously. The specific search method is the same as in the case of 3.1.1 described above. For example, in the search at this time, it is assumed that link N → GOOut is a link that can be used simultaneously.
3.1.n:GIn→GOut経路上にある入ゲートウェイ無線局GInから(n−1)ホップの無線局を送信元とするリンクと同時に使用できるリンクを上述と同様にして探索する。 3.1. n: Searches for a link that can be used simultaneously with a link having a transmission source of a radio station of (n−1) hops from the incoming gateway radio station GIn on the GIn → GOut route in the same manner as described above.
3.1.1〜3.1.nの動作を、同時に使用できるリンクを探索できなくなるまで繰り返す。因みに、図1の配置例では、n=3では同時に使用できるリンクを探索できるが、n=4では同時に使用できるリンクを探索できない。 3.1.1-3.1. The operation of n is repeated until it becomes impossible to search for links that can be used simultaneously. Incidentally, in the arrangement example of FIG. 1, links that can be used simultaneously can be searched when n = 3, but links that can be used simultaneously cannot be searched when n = 4.
3.2:スロット組Xに並べて別表(スロット組Y用の表)を設け、同じスロット番号に、同時利用可能なリンクを割り当てる。この際、3.1〜3.3での同時使用可能なリンクが1ホップずつ異なる経路のリンクに絞り込んで割り当てる。また、代替リンクは同じスロットに入れる。これをスロット組Yとする。これにより、図4ではスロット番号01〜08までが埋まる。
3.2: A separate table (a table for slot set Y) is provided alongside slot set X, and links that can be used simultaneously are allocated to the same slot number. At this time, the links that can be used simultaneously in 3.1 to 3.3 are allocated by narrowing down to links of different routes one by one. Alternate links are placed in the same slot. This is a slot set Y. Thereby, in FIG. 4,
3.3:スロット組Xに含まれるリンクで、スロット組Yに割り当てられていない分のためにスロットを追加してスロット組Yでリンクを割り当てる。これにより、図4ではスロット番号09〜10が追加され、スロット組Yの段でリンクが埋められる。
3.3: A slot is added to a link included in the slot set X and is not allocated to the slot set Y, and a link is allocated using the slot set Y. As a result,
以上のようにして作成されたタイムスロットの割り当て情報が上述のような通信動作時の各局の送信タイミングの制御に利用される。 The time slot allocation information created as described above is used to control the transmission timing of each station during the communication operation as described above.
(A−3)第1の実施形態の効果
従来ならば、CSMA/CA制御によりリンクには無線資源を割り当てていたため、いずれのリンクにも無線資源が利用されない時間が多く発生し、大きなオーバヘッドになっていた。
(A-3) Effect of First Embodiment Conventionally, since radio resources are allocated to links by CSMA / CA control, a lot of time when radio resources are not used for any link occurs, resulting in a large overhead. It was.
この実施形態の無線通信システムでは、このようにリンクを使用するタイミングが固定的な組み合わせの中から選択的に決定されることにより、従来のCSMA/CA制御で発生していたオーバヘッドによるスループットの低下、遅延の増加を回避して、スループットの向上、遅延の短縮を計ることができる。 In the wireless communication system of this embodiment, the link use timing is selectively determined from a fixed combination as described above, thereby reducing the throughput due to the overhead generated in the conventional CSMA / CA control. By avoiding an increase in delay, throughput can be improved and delay can be shortened.
詳しく言い換えるならば、この無線通信システムでは、ゲートウェイ無線局及び無線局の配置された地理領域において、2つのゲートウェイ無線局間を一定方向に転送が繰り返されることにより、以下に挙げる効果が得られる。 In other words, in this radio communication system, the following effects can be obtained by repeating transfer between two gateway radio stations in a certain direction in the geographical area where the gateway radio station and the radio station are arranged.
1.上りの際の無線資源利用と下りの際の無線資源利用とで衝突が発生することを回避でき、スループットの向上、遅延の短縮を計ることができる。 1. It is possible to avoid collision between the use of radio resources at the time of uplink and the use of radio resources at the time of downlink, and it is possible to improve throughput and shorten delay.
2.隣接する地域における無線資源利用との連携が取りやすくなり、無線資源の空間再利用効率が向上して、スループットの向上を計ることができる。なぜならば、隣接する地域から見ても一定方向に無線資源の利用が遷移するため、無線資源の空間再利用が容易になるからである。 2. Coordination with the use of radio resources in adjacent areas can be facilitated, and the spatial reuse efficiency of radio resources can be improved and the throughput can be improved. This is because the use of radio resources transitions in a certain direction even when viewed from adjacent areas, so that spatial reuse of radio resources becomes easy.
3.各無線局がインターネットなど外部ネットワークと接続する場合の、信号の上りと下りに要する遅延の和が一定の大きさになる。それにより、上りと下りの遅延の和が最大の無線局も、平均遅延とそれほど変わらなくなる。従来ならば、ゲートウェイから遠い無線局は、ゲートウェイから近い無線局と比べて、信号の上りに要する遅延も下りに要する遅延もともに大きくなり、上りと下りに要する遅延の和は、ゲートウェイからの距離に比例して大きくなるため、平均遅延に対して、2倍程度遅延の大きい無線局があった。このことにより、遅延の短縮を計ることができる。 3. When each wireless station is connected to an external network such as the Internet, the sum of delays required for signal uplink and downlink is a constant value. As a result, the radio station having the maximum sum of the uplink and downlink delays is not much different from the average delay. Conventionally, a radio station far from a gateway has a larger delay required for signal up and down than a radio station close to the gateway, and the sum of the delay required for uplink and downlink is the distance from the gateway. Therefore, there was a radio station having a delay approximately twice as large as the average delay. As a result, the delay can be shortened.
4.ゲートウェイを2つ用いることで、スループット及び遅延のボトルネックとなりやすいゲートウェイ発及びゲートウェイ宛ての信号を分散することができ、負荷を軽減することができ、スループットの向上、遅延の短縮を計ることができる。 4). By using two gateways, signals originating from and destined for the gateway, which are likely to become bottlenecks in throughput and delay, can be distributed, the load can be reduced, throughput can be improved, and delay can be reduced. .
(B)第2の実施形態
次に、本発明による無線通信方法及び無線通信システムの第2の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the wireless communication method and the wireless communication system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図6は、第2の実施形態の無線通信システムでの無線局及びゲートウェイ無線局の配置例を示す説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an arrangement example of wireless stations and gateway wireless stations in the wireless communication system according to the second embodiment.
図6において、第2の実施形態の無線通信システムは、複数のサブネットa1、a2、b1〜b3、c1〜c3、d2、d3、…からなる。 6, the wireless communication system according to the second embodiment includes a plurality of subnets a1, a2, b1 to b3, c1 to c3, d2, d3,.
各サブネットは、サブネットb1を例にして言及すれば、図3に詳細構成を示した2つのゲートウェイ無線局b1、b2を両端に、図2に詳細構成を示した15個の無線局を六角格子状など適当に配置しであるように、複数の無線局が、2つのゲートウェイ無線局を両終端とする経路上に存在するように構成されている。 Each subnet is described by taking the subnet b1 as an example. Two gateway radio stations b1 and b2 whose detailed configuration is shown in FIG. 3 are arranged at both ends, and 15 radio stations whose detailed configuration is shown in FIG. A plurality of radio stations are configured to exist on a path having two gateway radio stations as both ends.
また、サブネット同士は、縦横に平面状に広がって並び、各無線局はいずれかのサブネットに属し、一方、各ゲートウェイ無線局は2個のサブネットの共通の要素となっている。例えば、ゲートウェイ無線局b2は、サブネットb1の出ゲートウェイ無線局であると共に、サブネットb2の入ゲートウェイ無線局になっている。別の観点からみると、サブネットb2も、入ゲートウェイ無線局b2と出ゲートウェイ無線局b3を有し、第1の実施形態の無線通信システムと同様なものである。 The subnets are spread out in a plane in the vertical and horizontal directions, and each radio station belongs to one of the subnets, while each gateway radio station is a common element of the two subnets. For example, the gateway radio station b2 is an outgoing gateway radio station in the subnet b1 and an incoming gateway radio station in the subnet b2. From another point of view, the subnet b2 also has an ingress gateway radio station b2 and an egress gateway radio station b3, and is similar to the radio communication system of the first embodiment.
図7は、図6の配置例の無線通信システムにおいて、各サブネットに対して、チャネルを割り当てた表である。例えば、4チャンネル利用可能な場合で、4つのチャネルに対して、それぞれ縦横の並びで連続しないようにサブネットが割り当てられている。ここで、各チャネルの相違は、キャリア周波数が異なるものであっても良く、スペクトラム拡散通信での拡散符号が異なるものであっても良く、適用している通信方式でチャネルを区別できる要素が異なっていれば良い。 FIG. 7 is a table in which channels are assigned to each subnet in the wireless communication system of the arrangement example of FIG. For example, when four channels are available, subnets are assigned to the four channels so that they are not consecutively arranged vertically and horizontally. Here, the difference between the channels may be different carrier frequencies, different spread codes in spread spectrum communication, and different factors that can distinguish the channels depending on the applied communication method. It should be.
図8は、図6の配置例の無線通信システムにおいて、各サブネットが図1のような構成のとき、サブネットの各リンクにスロットを割り当てた表である。同じチャネルが別のサブネットで再利用されるため、干渉波に対する所望波の利得を10dB保つため、同一のサブネット内では無線資源の空間再利用は行っていない場合を示している(スロット組が1組)。この場合でも、スロット割り当て表の作成は、第1の実施形態における動作の説明の項で、スロット組Xを作成した手順に準じて行う。 FIG. 8 is a table in which, in the wireless communication system of the arrangement example of FIG. 6, when each subnet has the configuration as shown in FIG. Since the same channel is reused in different subnets, the case where the spatial reuse of radio resources is not performed in the same subnet is shown in order to maintain the desired wave gain with respect to the interference wave of 10 dB (slot set is 1). set). Even in this case, the creation of the slot allocation table is performed in accordance with the procedure for creating the slot set X in the description of the operation in the first embodiment.
なお、サブネットの大きさが小さく、各サブネットに同一のタイムスロットの割り当てを行った場合に、近傍のサブネットの無線波が干渉波となる場合には、近傍サブネット間で異なるタイムスロットの割り当てを行うようにする。言い換えると、各サブネットに同一のタイムスロットの割り当てを行うことができるのは、サブネット間での干渉などがない場合である。干渉波が生じているか否かは、上述した同時利用リンクの確認動作のように行う。この場合、両サブネットに共通なゲートウェイ無線局がこの確認動作の主導権をとることが好ましい。 If the subnet size is small and the same time slot is assigned to each subnet, and the radio wave of the nearby subnet becomes an interference wave, different time slots are assigned between the neighboring subnets. Like that. In other words, the same time slot can be assigned to each subnet when there is no interference between subnets. Whether or not an interference wave is generated is determined as in the above-described simultaneous link confirmation operation. In this case, it is preferable that a gateway radio station common to both subnets takes the initiative of this confirmation operation.
その他の構成や作用は、第1の実施形態とほぼ同様であるので説明を省略する。 Other configurations and operations are substantially the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
第2の実施形態の無線通信システムでは、以上のようにリンクを使用するタイミングが固定的な組み合わせの中から選択的に決定されることと、サブネットに対するチャネルの割り当てを固定的に行うことなどにより、従来のCSMA/CA制御で発生していたオーバヘッドによるスループットの低下、遅延の増加や、隣接するサブネットに対する無線の干渉を回避して、スループットの向上、遅延の短縮を計ることができる。 In the wireless communication system according to the second embodiment, as described above, the timing of using the link is selectively determined from a fixed combination, and channel assignment to the subnet is fixed. Thus, it is possible to improve throughput and shorten delay by avoiding a decrease in throughput, an increase in delay, and radio interference with an adjacent subnet caused by overhead generated in the conventional CSMA / CA control.
詳しく言い換えるならば、この無線通信システムでは、第1の実施形態で挙げた効果に加えて、以下にあげる効果が得られる。 In other words, in this wireless communication system, the following effects can be obtained in addition to the effects described in the first embodiment.
複数のゲートウェイ無線局を設置できる競技場、テーマパーク、市街地など広域環境において、複数のサブネットを面的に展開し、広い地理領域を被覆する無線通信システムを構築する際において、効率的な無線資源の空間再利用を実現することができる。 Efficient radio resources when constructing a wireless communication system that covers multiple geographical areas in a wide area environment such as stadiums, theme parks, and urban areas where multiple gateway wireless stations can be installed. Space reuse can be realized.
(C)他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
(C) Other Embodiments In the description of each of the above-described embodiments, various modified embodiments have been referred to. However, modified embodiments as exemplified below can be given.
上記第1の実施形態においては、スロット組を2組割り当てたものを示したが、同時利用可能なリンクが多数存在する場合には、3組以上を割り当てるようにしても良い。例えば、同時利用可能なリンクの探索で、リンクを発見できなくなったnの値に応じて、何組を割り当てるか、また、スロット組でのずれ量を予め定めておいて3組以上を割り当てるようにしても良い。 In the first embodiment, two slot groups are assigned. However, when there are many links that can be used simultaneously, three or more slots may be assigned. For example, in the search for a link that can be used simultaneously, how many sets are assigned according to the value of n at which no link can be found, and the amount of deviation in the slot set is determined in advance and three or more sets are assigned. Anyway.
また、上記第2の実施形態においては、各サブネットについて、スロット組が1組のものを示したが、各サブネットについて、2組以上のスロット組を割り当てるようにしても良い。 In the second embodiment, one slot set is shown for each subnet. However, two or more slot sets may be assigned to each subnet.
さらに、上記第1の実施形態においては無線通信システム内では同一チャネルを用いるものを示し、また、第2の実施形態においてはサブネット内では同一チャネルを用いるものを示したが、1個の無線通信システム内やサブネット内で複数チャネルを利用するようにしても良い。 Further, in the first embodiment, the same channel is used in the wireless communication system, and in the second embodiment, the same channel is used in the subnet. Multiple channels may be used in the system or subnet.
さらにまた、上記第1の実施形態においては、第1のゲートウェイ無線局(入ゲートウェイ無線局)から第2のゲートウェイ無線局(出ゲートウェイ無線局)への方向のみの通信を認めたものであったが、これに加え、第2のゲートウェイ無線局から第1のゲートウェイ無線局への方向の通信を認めるようにしても良い。例えば、前者の方向と後者の方向とで、チャネル(例えばキャリア周波数)を変え、双方向での混信を避けるようにする。 Furthermore, in the first embodiment, communication in only the direction from the first gateway radio station (incoming gateway radio station) to the second gateway radio station (outgoing gateway radio station) is permitted. However, in addition to this, communication in the direction from the second gateway radio station to the first gateway radio station may be permitted. For example, the channel (for example, carrier frequency) is changed between the former direction and the latter direction so as to avoid interference in both directions.
また、第1の実施形態においては、入ゲートウェイ無線局及び出ゲートウェイ無線局が一つずつのものを示したが、入ゲートウェイ無線局から出ゲートウェイ無線局へという方向性を確保できるのであれば、入ゲートウェイ無線局や出ゲートウェイ無線局が2個以上あっても良い。例えば、この場合に、入ゲートウェイ無線局及び出ゲートウェイ無線局の組合せ毎にタイムスロットの割り当てを行ったスロット組を例えば1組ずつ得、各リンクの同時利用可能かによって、各組のスロット組での位相をずらせる。 Further, in the first embodiment, the entry gateway radio station and the exit gateway radio station are shown one by one, but if the direction from the entrance gateway radio station to the exit gateway radio station can be secured, There may be two or more incoming gateway wireless stations and outgoing gateway wireless stations. For example, in this case, for example, one set of slots assigned with time slots for each combination of an incoming gateway radio station and an outgoing gateway radio station is obtained, and depending on whether each link can be used simultaneously, Shift the phase of.
上記第1の実施形態では、各リンクの同時利用可能性を、実際の通信を実行させた測定結果に応じて判断するものを示したが、各無線局間の距離等に応じて、演算処理で定めるようにしても良い。 In the first embodiment described above, the simultaneous availability of each link is determined according to the measurement result obtained by executing the actual communication. However, the arithmetic processing is performed according to the distance between the wireless stations. You may make it decide in.
100…無線局、101、201…無線送信部、102、202…無線受信部、103、203…送信制御部、104、204…受信制御部、105、205…同期制御接続管理部、107、207…経路管理部、108、208…中央制御部、200…ゲートウェイ無線局、209…ゲートウェイ送信部(GW送信部)、210…ゲートウェイ受信部(GW受信部)。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
少なくとも一つの上記無線局が入側のゲートウェイ無線局になると共に、別の少なくとも一つの無線局が出側のゲートウェイ無線局となり、
上記各無線局は、自局が送信元のパケットや自局が中継するパケットを、上記入側のゲートウェイ無線局から上記出側のゲートウェイ無線局への自局が介在している所定の一方向経路に沿った次の上記無線局又は上記出側のゲートウェイ無線局に送出する
ことを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method comprising a plurality of wireless stations, wherein each wireless station communicates with another wireless station directly or via at least one wireless station,
At least one of the radio stations becomes an ingress gateway radio station, and at least one other radio station becomes an egress gateway radio station,
Each of the wireless stations has a predetermined direction in which the own station from the incoming gateway wireless station to the outgoing gateway wireless station intervenes a packet transmitted from the own station or a packet relayed by the own station. Transmitting to the next wireless station or the outgoing gateway wireless station along the route.
少なくとも一つの上記無線局が入側のゲートウェイ無線局になっていると共に、別の少なくとも一つの無線局が出側のゲートウェイ無線局となっており、
上記各無線局は、
自局が送信元のパケットや自局が中継するパケットを、上記入側のゲートウェイ無線局から上記出側のゲートウェイ無線局への自局が介在している所定の一方向経路に沿った次の上記無線局又は上記出側のゲートウェイ無線局に送出する経路情報を記憶、管理する第1の経路管理手段と、
自局が送信元のパケットや自局が中継するパケットを、上記第1の経路管理手段が記憶、管理している経路情報に従って送信制御する第1の送信制御手段とを有する
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system having a plurality of wireless stations, wherein each wireless station communicates with other wireless stations directly or via at least one wireless station;
At least one of the above radio stations is an ingress gateway radio station, and at least one other radio station is an egress gateway radio station,
Each of the above radio stations
The next packet along the predetermined one-way route where the own station is mediated by the own station from the incoming gateway radio station to the outgoing gateway radio station. First route management means for storing and managing route information transmitted to the wireless station or the outgoing gateway wireless station;
A first transmission control unit configured to control transmission of the packet transmitted by the own station and the packet relayed by the own station according to the path information stored and managed by the first path management unit. Wireless communication system.
自局が送信元のパケット又は受信したパケットの宛先に応じ、自局が送信元のパケット又は受信したパケットを、外部ネットワークへ転送し、又は、上記入側のゲートウェイ無線局へ上記各無線局を介さない経路で転送する経路情報を記憶、管理する第2の経路管理手段と、
自局が送信元のパケット又は受信したパケットを、上記第2の経路管理手段が記憶、管理している経路情報に従って送信制御する第2の送信制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項4に記載の無線通信システム。 The outgoing gateway radio station is
Depending on the destination of the source packet or the received packet, the local station forwards the source packet or the received packet to an external network, or sends each radio station to the incoming gateway radio station. A second route management means for storing and managing route information to be transferred by a route that does not pass through;
5. The second transmission control means for controlling transmission of the packet of the transmission source or received by the own station according to the path information stored and managed by the second path management means. The wireless communication system according to 1.
自局が送信元のパケット、外部ネットワークから届いたパケット、又は、上記出側のゲートウェイ無線局から届いたパケットを、そのパケットの宛先に応じ、自局から上記出側のゲートウェイ無線局への所定の一方向経路に沿った次の上記無線局に送出する経路情報を記憶、管理する第3の経路管理手段と、
自局が送信元のパケット、外部ネットワークから届いたパケット、又は、上記出側のゲートウェイ無線局から届いたパケットを、上記第3の経路管理手段が記憶、管理している経路情報に従って送信制御する第3の送信制御手段とを有することを特徴とする請求項4又は5に記載の無線通信システム。 The incoming gateway radio station is
A packet sent from the local station to the outgoing gateway radio station according to the destination of the packet of the packet sent from the local station, the packet received from the external network, or the packet received from the outgoing gateway radio station. Third route management means for storing and managing route information to be sent to the next wireless station along the one-way route;
The local station controls transmission of packets sent from the source network, packets received from the external network, or packets received from the outgoing gateway radio station according to the path information stored and managed by the third path management means. 6. The wireless communication system according to claim 4, further comprising third transmission control means.
15. The radio communication system according to claim 12, wherein an entrance gateway radio station of a certain unit system operates as an exit gateway radio station of an adjacent unit system.
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JP2004346719A JP2006157637A (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Radio communication method and system |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004346719A JP2006157637A (en) | 2004-11-30 | 2004-11-30 | Radio communication method and system |
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2004
- 2004-11-30 JP JP2004346719A patent/JP2006157637A/en active Pending
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