JP2007006199A - 高速無線アクセスシステムにおける中継局のメディアアクセス制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 ＩＥＥＥ８０２．１６について、基地局ＢＳの通信エリア内の中継局ＲＳを介して、その通信エリア外に位置する加入者局ＳＳが当該基地局ＢＳと通信をすることができるようなメディアアクセス制御方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】 基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成され、コンテンションフリー期間に、中継用の制御コネクションを設定する。次のフレーム以降のコンテンション期間に、加入者局からデータを受信すると、中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを送信するための帯域を基地局へ要求する。そして、次のフレームのコンテンションフリー期間に、帯域要求メッセージを基地局へ送信する。更に、次のフレームのコンテンションフリー期間に、加入者局から受信したデータを基地局へ送信する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高速無線システムにおける中継局のメディアアクセス制御方法及びプログラムに関する。

近年、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格に代表される高速無線アクセスシステムの実用化が検討されている。ＩＥＥＥ８０２．１６は、ワイヤレスＭＡＮ(Wireless Metropolitan Area Network)に対応したブロードバンド無線アクセス（ＢＷＡ:Broadband Wireless Access)の標準規格であって、細かくＱｏＳ（通信品質）制御をすることができる。特に、視界（ＬＯＳ:Line-of-Sight)を確保可能なところでは、１０〜６６ＧＨｚ帯を用いて１２０Ｍｂｐｓ以上の高速無線通信を行うことができる。

ＩＥＥＥ８０２．１６のネットワークトポロジとしては、ＰＭＰ(Point-to-Multipoint)モードとＭｅｓｈモードとが規定されている（例えば非特許文献１参照）。ＰＭＰモードは、基地局ＢＳ(Base Station)がその通信エリア内に位置する加入者局ＳＳ(Subscriber Station)との間で通信（ＢＳ：ＳＳ＝１：多）するメディアアクセス制御方法である。ＰＭＰモードは、基地局ＢＳが中継局ＲＳ(Relay Station)を介して通信する方法について特に規定していない。また、Ｍｅｓｈモードは、基地局ＢＳを特定することなく、加入者局ＳＳ同士でマルチホップネットワークを構成するメディアアクセス制御方法である。送信元加入者局は、直接的に通信できない宛先加入者局と通信するために、１つ以上の他の加入者局を介してマルチホップすることよって、その宛先加入者局と通信することができる。

802.16-2004 IEEE Standard for Local and metropolitan area networks Part 16、「Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems」

しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１６については、ＭｅｓｈモードとＰＭＰモードとのフレーム構成に互換性がなく、両モードを併用することができない。従って、基地局ＢＳの通信エリア内に存在しないＰＭＰモードの加入者局ＳＳは、基地局ＢＳと通信をすることはできないが、基地局ＢＳの通信エリア内に存在する加入者局ＳＳと通信できる場合がある。

また、ＩＥＥＥ８０２．１６については、Ｍｅｓｈモードは、ＰＭＰモードと比較して、フレームにおける必要情報が多く、オーバヘッドが大きく、必然的にスループットが低下する。また、Ｍｅｓｈモードは、オプション的機能として規定されているので、加入者局に実装されない場合も考えられる。

更に、ＩＥＥＥ８０２．１６によれば、実際の使用周波数帯として２ＧＨｚ以上が想定されている。その周波数特性上、地形や周辺建造物などの影響により受信状況が不安定となりやすい。従って、屋内又は地下においては、通信エリア外であるとして利用不可となる可能性が高い。このような場合、ＰＭＰモードでは、新たに基地局ＢＳを設置しなければならない。

従って、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１６について、新たにＰＭＰモードで動作する中継局ＲＳを定義し、基地局ＢＳの通信エリア内の中継局ＲＳを介して、その通信エリア外に位置する加入者局ＳＳが当該基地局ＢＳと通信をすることができるような、高速無線システムにおけるメディアアクセス制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明によれば、基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局におけるメディアアクセス制御方法において、
基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクション期間を設定するための要求メッセージを基地局へ送信する第１のステップと、
コンテンション期間に、加入者局からデータを受信する第２のステップと、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを送信するための帯域を基地局へ要求する第３のステップと、
コンテンションフリー期間に、帯域要求メッセージを基地局へ送信する第４のステップと、
コンテンションフリー期間に、加入者局から受信したデータを基地局へ送信する第５のステップと
を有することを特徴とする。

本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、コンテンションフリー期間に、加入者局からデータを受信すると共に、該データを基地局へ送信する第６のステップを更に有することも好ましい。

また、本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰモードに適用されることも好ましい。

更に、本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、
中継用制御コネクション期間は、ＵＳＧコネクション期間であり、
第１のステップは、
コンテンション期間に、中継用制御コネクション期間のための帯域要求メッセージを基地局へ送信するステップと、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクション期間を設定するための要求メッセージを基地局へ送信し、コンテンションフリー期間にＵＳＧコネクション期間を設定するステップと
を有することも好ましい。

本発明によれば、基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局におけるメディアアクセス制御方法において、
基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクション期間を設定するための要求メッセージを基地局へ送信する第１のステップと、
コンテンション期間に、加入者局からデータを受信する第２のステップと、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを基地局へ送信する第３のステップと、
コンテンションフリー期間に、加入者局から受信したデータを基地局へ送信する第４のステップと
を有することを特徴とする。

本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、コンテンションフリー期間に、加入者局からデータを受信すると共に、該データを基地局へ送信する第５のステップを更に有することも好ましい。

また、本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰモードに適用されることも好ましい。

更に、本発明のメディアアクセス制御方法における他の実施形態によれば、
中継用制御コネクション期間は、ｒｔＰＳコネクション期間であり、
第１のステップは、
コンテンション期間に、中継用制御コネクション期間のための帯域要求メッセージを基地局へ送信するステップと、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクション期間を設定するための要求メッセージを基地局へ送信し、コンテンションフリー期間にｒｔＰＳコネクション期間を設定するステップと
を有することも好ましい。

本発明によれば、基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局に搭載されたコンピュータを実行させるメディアアクセス制御プログラムにおいて、
基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクション期間を設定するための要求メッセージを基地局へ送信する第１のステップと、
コンテンション期間に、加入者局からデータを受信する第２のステップと、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを送信するための帯域を基地局へ要求する第３のステップと、
コンテンションフリー期間に、帯域要求メッセージを基地局へ送信する第４のステップと、
コンテンションフリー期間に、加入者局から受信したデータを基地局へ送信する第５のステップと
してコンピュータを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局に搭載されたコンピュータを実行させるメディアアクセス制御プログラムにおいて、
基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションを設定するための要求メッセージを基地局へ送信する第１のステップと、
コンテンション期間に、加入者局からデータを受信する第２のステップと、
コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを基地局へ送信する第３のステップと、
コンテンションフリー期間に、加入者局から受信したデータを基地局へ送信する第４のステップと
してコンピュータを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１６について、基地局ＢＳが、その通信エリア内の中継局ＲＳを介して、その通信エリア外に位置する加入者局ＳＳと通信をすることができる。これにより、簡易的な中継局によって１つの基地局ＢＳのカバレッジエリアを拡大することができる。

ＩＥＥＥ８０２．１６について、ＰＭＰモードは、Ｍｅｓｈモードと比較して、フレームにおける必要情報が少なく、オーバヘッドが小さいので、スループットが低下しない。また、ＰＭＰモードしか搭載していない加入者局ＳＳであっても、中継局ＲＳを介して基地局ＢＳと通信をすることができる。

本発明によれば、中継用のＵＧＳ及びｒｔＰＳを新たにUGS-relay又はrtPS-relayとして定義することにより、中継局ＲＳの配下に位置する加入者局ＳＳからのデータがない場合の冗長度を低く抑えることができる。また、加入者局ＳＳからみて、基地局ＢＳに直接的に接続する場合も、中継局ＲＳを介して接続する場合も、コンテンション期間の使用は同じであるため、送信機会の公平性を保つことができる。

以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

ＩＥＥＥ８０２．１６によれば、ダウンリンク（基地局ＢＳから加入者局ＳＳへの方向）及びアップリンク（加入者局ＳＳから基地局ＢＳへの方向）のデータ送受信は、フレーム単位で同期して行われる。ＴＤＤ方式(Time Division Duplex：時分割複信方式）のフレームは、複数の物理スロット（ＰＳ：Physical Slot)に分割され、そのスロット単位でダウンリンクサブフレーム及びアップリンクサブフレームに割り当てられる。ダウンリンクとアップリンクとのインターバルとなるＴＴＧ(Tx/Rx Transition Gap、上下切替間隔)の位置は調整することができ、ダウンリンクとアップリンクとの通信容量を非対称とすることができる。

図１は、ＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムにおけるＰＭＰフレーム構成図である。

ダウンリンクサブフレームは、プリアンブル、ＦＣＨ及びＤＬバースト＃kを含む。ＤＬバースト＃1は、割当情報のＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰと、チャネル情報であるＤＣＤ(Downlink Channel Descriptor)及びＵＣＤ(Uplink Channel Descriptor)とを含む。ＴＴＧの後に続くアップリンクサブフレームは、コンテンション期間(Contention Period)からなるイニシャルレンジング(Initial Ranging：初期測距)及びＢＷリクエスト（BandWidth Request：帯域要求）と、コンテンションフリー期間からなる加入者局ＳＳ毎の割当領域とからなる。コンテンション期間には、コンテンションウィンドウ値を用いたバックオフ制御に基づいて各端末がデータを送信する。これに対し、コンテンションフリー期間は、基地局ＢＳによって予め専用に確保される期間である。

図２は、本発明における第１の実施形態の概略的なフレームシーケンス図である。

本発明が対象とするネットワークトポロジは、ＩＥＥＥ８０２．１６のＰＭＰモードであるのが好ましい。図２のシステムによれば、中継局ＲＳは、基地局ＢＳの通信エリア内に位置する。また、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、基地局ＢＳの通信エリア外であって、中継局ＲＳの通信エリア内に位置する。

（Ｓ１０１）中継局ＲＳは、中継用制御コネクションを設定するための要求メッセージを送信するために、帯域要求メッセージＢＷ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する。
（Ｓ１０２）中継局ＲＳは、次のフレームのコンテンョンフリー期間に確保された帯域を用いて、中継用制御コネクションの要求メッセージＤＳＡ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する（第１のステップ）。
（Ｓ１０３）基地局ＢＳは、中継局ＲＳとの間に、ＵＧＳ（Unsolicited Grant Service）コネクションを確立する。ここで、確立するＵＧＳコネクションは後述する中継制御用に新たに定義するUGS-relayコネクションであってもよい。
（Ｓ１０４）その後のフレームおいて、中継局ＲＳが、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２からリクエストメッセージを受信したとする（第２のステップ）。中継局ＲＳは、受信したリクエストメッセージを一時的に保持する。そして、中継局ＲＳは、ＵＧＳコネクションに定められているPoll meビットを使用して、基地局ＢＳに対して、ＢＷリクエストを送信するための帯域が必要なことを通知する（第３のステップ）。これにより、基地局ＢＳは、中継局ＲＳに対してＢＷリクエストを送信するための帯域を、コンテンションフリー期間に設定する。
（Ｓ１０５）中継局ＲＳは、加入者局ＳＳから受信したリクエストメッセージを送信するための帯域を基地局ＢＳへ要求するため、中継局ＲＳは、Ｓ１０４でコンテンションフリー期間に割り当てられた帯域を用いて、基地局ＢＳへＢＷリクエストを送信する（第４のステップ）。これにより、基地局ＢＳは、加入者局ＳＳからのリクエストメッセージを送信するための帯域を、コンテンションフリー期間に設定する。
（Ｓ１０６）中継局ＲＳは、Ｓ１０５でコンテンションフリー期間に割り当てられた帯域を用いて、Ｓ１０４によって既に加入者局ＳＳから受信したリクエストメッセージを、基地局ＢＳへ送信する（第５のステップ）。本発明は、別途確立した中継用制御コネクションを用いて、中継局ＲＳ配下の加入者局ＳＳのための帯域を確保するものである。尚、中継局ＲＳと加入者局ＳＳとの間、及び中継局ＲＳと基地局ＢＳとの間の通信帯域は、基地局ＢＳによって割り当てられている。

図３、図４、図６〜図８は、図２のシーケンスをＩＥＥＥ８０２．１６システムに適用した場合の具体的なシーケンス図である。以下では、ステップ毎に詳細に説明する。

図３は、本発明における第１のフレームである。

（Ｓ２０１）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＤＣＤ及びＵＣＤを含むブロードキャストメッセージを送信する。このフレームは、基地局ＢＳの通信エリア内に位置する中継局ＲＳによって受信される。尚、このレンジング応答メッセージＲＮＧ−ＲＳＰ(Ranging Response)は、基地局ＢＳが、中継局ＲＳから以前（第１のフレームの前段階）に受信したレンジング要求メッセージＲＮＧ−ＲＥＱに対する応答メッセージである。ＲＮＧ−ＲＳＰを受信した中継局ＲＳは、レンジングを完了する。

（Ｓ２０２）ＴＴＧの後のアップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳは、ＢＷリクエストのコンテンション期間において、ＢＷリクエストＢＷ−ＲＥＱ(Bandwidth Request)を基地局ＢＳへ送信する。ＢＷ−ＲＥＱは、次の第２のフレームにおいて送信するＤＳＡ−ＲＥＱ（Dynamic Service Addition Request）用の帯域要求メッセージである。ＢＷ−ＲＥＱは、コンテンション期間に送信されるので、ＣＷ(Contention Windows)値によるバックオフ時間だけ待機した後で送信される。バックオフ時間とは、各端末が乱数によって発生されたコンテンションウィンドウ（ＣＷ）に相当する物理スロット単位の時間である。

図４は、本発明における第２のフレームである。

（Ｓ２０３）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＵＣＤ及びＤＣＤを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２０４）アップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳは、第１のフレームのＢＷ−ＲＥＱによって作成されたＵＬ−ＭＡＰに従って、ＤＳＡ−ＲＥＱを送信する。

ＤＳＡ−ＲＥＱは、中継局ＲＳ配下の加入者局ＳＳから送信されたデータを基地局ＢＳへ中継する際に、基地局ＢＳに対してデータ通信のための帯域をリクエストするために使用するＵＧＳコネクションを確立するために送信される。この帯域リクエストのためのＵＧＳコネクションをUGS-relayとして新たに定義する。ＵＧＳは、ＶｏＩＰのような固定長のパケットからなるリアルタイム系のアプリケーションをサポートするためのサービスであり、遅延時間、ジッタ及び送信帯域を保証する。ＵＧＳでは、基地局ＢＳによって周期的に固定サイズの帯域を割り当てられるために、コンテンション期間を用いた帯域要求は行われない。

図５は、ＵＧＳのGrant-Management subheaderである。

図５のPoll-Meビットとは、ＵＧＳを確立している加入者局ＳＳが別のデータ用コネクションのための帯域をリクエストする際に使用されるものである。すなわち、Poll-Meビットを“1”として送信することにより、基地局ＢＳは、次フレーム以降にPoll-Meビットを送信した加入者局ＳＳに対して、帯域要求のための領域を設定し、UL-MAPにて通知される。ここで、UGS-relayは中継局ＲＳのみが確立することができるサービスとし、割り当てられる帯域はBandwidth request header とそれに続くGrant-Management subheader を送信できるだけとする。また、このUGS-relayは、上り方向（ＲＳ⇒ＢＳ）のみのコネクションとする。UGS-relayを特定するために、DSA-REQ内のサービスクラス名に新たにUGS-relayを設ける。また、UGS-relayに対する送信帯域や遅延時間などのパラメータを予め基地局ＢＳにて設定しておくものとする。UGS-relayコネクションを確立するためのDSA-REQを受信することにより、基地局ＢＳは、当該DSA-REQを送信した端末を中継局ＲＳと認識する。DSA-REQを基地局ＢＳが受信することを契機にＢＳ−ＲＳ間にて処理を行い、UGS-relayコネクションを確立する。

図６は、本発明における第３のフレームである。

（Ｓ２０５）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＤＣＤ及びＵＣＤを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２０６）基地局ＢＳは、中継局ＲＳがその配下の加入者局ＳＳへブロードキャストメッセージを送信するための期間を確保する。基地局ＢＳからブロードキャストメッセージを受信した中継局ＲＳは、更に、そのブロードキャストメッセージをブロードキャストする。中継局ＲＳからブロードキャストメッセージを受信した加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、中継局ＲＳと同期がとれたことを認識する。

（Ｓ２０７）アップリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、中継局ＲＳ配下の加入者局ＳＳからのメッセージを転送するために使用するUGS-relayを確立する。この実施形態によれば、以降毎フレームUGS-relayコネクションに帯域を割り当てているが、周期的に割り当てられれば毎フレームに限定するものではない。

図７は、本発明における第４のフレームである。

（Ｓ２０８）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＤＣＤ及びＵＣＤを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２０９）基地局ＢＳからブロードキャストメッセージを受信した中継局ＲＳは、更に、そのブロードキャストメッセージをブロードキャストする。これにより、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、ＵＬサブフレーム内の中継局ＲＳ用のレンジングコンテンション期間を把握する。

（Ｓ２１０）加入者局ＳＳ１は、中継局ＲＳ配下のＳＳ用のイニシャルレンジングのコンテンション期間において、レンジング要求メッセージＲＮＧ−ＲＥＱ(Ranging Request)を中継局ＲＳへ送信する。ＲＮＧ−ＲＥＱには、通信タイミングや送信出力の調整のための情報が含まれる。尚、ＲＮＧ−ＲＥＱは、コンテンションウィンドウ値に相当するバックオフ時間経過後に送信される。
（Ｓ２１１）加入者局ＳＳ２も、中継局ＲＳ配下のＳＳ用のイニシャルレンジングのコンテンション期間において、ＲＮＧ−ＲＥＱを中継局ＲＳへ送信する。

（Ｓ２１２）中継局ＲＳは、加入者局ＳＳから受信したＲＮＧ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ転送するために、UGS-relayのPoll-Meビットを用いて、ＢＷリクエストのための帯域を要求する。尚、この実施形態においては、その後のフレーム毎に、中継局ＲＳ配下のためのコンテンション期間を設定しているけれども、あるタイミングにおいてのみ、中継局ＲＳ配下のためのコンテンション期間を設定するものであってもよい。

図８は、本発明における第５のフレームである。

（Ｓ２１３）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＤＣＤ及びＵＣＤを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２１４）基地局ＢＳからブロードキャストメッセージを受信した中継局ＲＳは、更に、そのブロードキャストメッセージをブロードキャストする。
（Ｓ２１５）中継局ＲＳが、基地局ＢＳへ、加入者局ＳＳから受信したデータを転送するための帯域を要求するための帯域が確保されている。
（Ｓ２１６）アップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳが保持している加入者局ＳＳから受信したデータを、基地局ＢＳへ転送するための帯域を要求するために、ＢＷ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する。この帯域は、図６の第４のフレームにおけるUGS-relayに含まれるPoll-Meビットによって与えられる。

図９は、本発明における第６のフレームである。

（Ｓ２１７）ダウンリンクサブフレームにおいて、基地局ＢＳは、ＤＬ−ＭＡＰ、ＵＬ−ＭＡＰ、ＤＣＤ及びＵＣＤを含むブロードキャストメッセージを送信する。
（Ｓ２１８）基地局ＢＳからブロードキャストメッセージを受信した中継局ＲＳは、更に、そのブロードキャストメッセージをブロードキャストする。
（Ｓ２１９）中継局ＲＳが、基地局ＢＳへ、加入者局ＳＳから受信したデータを転送するための帯域を要求するための帯域が確保されている。
（Ｓ２２０）アップリンクサブフレームにおいて、中継局ＲＳは、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２から受信したＲＮＧ−ＲＥＱをまとめて、基地局ＢＳへ転送する。この転送は、図７の第５のフレームにおいて、ＢＷリクエストを用いて基地局ＢＳに要求された帯域内で行われる。加入者局ＳＳのＲＮＧ−ＲＥＱを中継局ＲＳに割り当てた帯域にて受信した基地局ＢＳは、その加入者局ＳＳが中継局ＲＳの配下に位置していることを認識する。

図１０は、中継局ＲＳが送信するＤＬ−ＭＡＰの構成図である。図１１は、中継局ＲＳが送信するＵＬ−ＭＡＰの構成図である。

本発明によれば、ＤＬ−ＭＡＰ及びＵＬ−ＭＡＰ内のスタートタイムに、そのスタートタイムから中継時間を減算した値を挿入する。例えば、図６のＳ２０５において、基地局ＢＳから送信されたブロードキャストメッセージは、中継時間Ｔ１１経過後に中継局ＲＳに受信される。従って、中継局ＲＳは、中継時間Ｔ１１経過後に、Ｓ２０６のブロードキャストメッセージを送信する。このとき、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、Ｓ２０６のブロードキャストメッセージが送信され始めた時間を、タイムスロット０として動作する。従って、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２が、Ｓ２０６のブロードキャストメッセージが送信され始めた時間をタイムスロット０とするならば、そのスタートタイムから中継時間Ｔ１１を減算しておく必要がある。もし、中継時間Ｔ１１をスタートタイムから減算しなかった場合、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、中継時間Ｔ１１だけずれるためシステムとの同期が取れなくなる。

図１２は、中継局ＲＳが送信するＤＣＤの構成図である。図１３は、中継局ＲＳが送信するＵＣＤの構成図である。図１４は、ＤＳＡ−ＲＥＱの構成図である。

図１５は、本発明における第２の実施形態の概略的なフレームシーケンス図である。

中継局ＲＳは、コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションを設定するための要求メッセージを基地局へ送信する（第１のステップ）。
（Ｓ３０１）既に基地局ＢＳは、中継局ＲＳ配下に加入者局ＳＳ１及びＳＳ２が存在していることを把握している。加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、コンテンション期間に、リクエストメッセージを送信するためのＢＷリクエストを中継局ＲＳへ送信する（第２のステップ）。中継局ＲＳは、基地局ＢＳ間に事前に確立したｒｔＰＳ（real time Polling Service）コネクションに対して基地局ＢＳから周期的に割り当てられる帯域要求用の帯域を用いて、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２のＢＷリクエストを送信するための帯域を要求する（第３のステップ）。これにより、基地局ＢＳは、加入者局ＳＳからのリクエストメッセージを送信するための帯域を、コンテンションフリー期間に設定する。
（Ｓ３０２）中継局ＲＳは、Ｓ３０１でコンテンションフリー期間に割り当てられた帯域を用いて、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２のＢＷリクエストを基地局ＢＳへ送信する（第４のステップ）。
（Ｓ３０３）その後、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、リクエストメッセージを中継局ＲＳへ送信する。中継局ＲＳは、受信したリクエストメッセージを基地局ＢＳへ転送する。尚、中継局ＲＳと加入者局ＳＳとの間、及び中継局ＲＳと基地局ＢＳとの間の通信帯域は、Ｓ３０２で送信されたＢＷリクエストによって基地局ＢＳから割り当てられている。

図１６は、本発明における具体的な第１のフレームシーケンス図である。

図１６の前段階に、第１の実施形態の図３及び図４のフレームと同様のシーケンスで、中継局ＲＳが中継用コネクションを設定する。図２の実施形態がＵＳＧコネクションを設定するのに対して、図３の実施形態は、ｒｔＰＳコネクションを設定する。ｒｔＰＳは、ＭＰＥＧ動画のような可変長パケットからなるリアルタイム系アプリケーションをサポートするためのサービスであり、遅延時間、送信帯域を保証する。ｒｔＰＳは、帯域要求のためにコンテンション期間を用いず、基地局ＢＳによって周期的にＢＷリクエストのための帯域が割り当てられる（Unicast Polling）。更に、中継用のｒｔＰＳコネクションとして、rtPS-relayを新たに定義する。rtPS-relayコネクションに対して、基地局ＢＳによって周期的に割り当てられるＢＷリクエスト用の帯域を利用して、中継局ＲＳが、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２から受信したリクエストメッセージを送信するための帯域要求を行う。更にまた、rtPS-relayは、アップリンクのみのコネクションとし、中継局ＲＳだけが確立することができる。rtPS-relayを特定するために、ＤＳＡ−ＲＥＱ内のサービスクラス名に新たにrtPS-relayを設け、rtPS-relayに対する送信帯域や遅延時間などのパラメータを予め基地局ＢＳにて設定しておくものとする。基地局ＢＳは、rt-PSに対するＤＳＡ−ＲＥＱを受信することにより、当該ＤＳＡ−ＲＥＱを送信した通信装置を中継局ＲＳと認識する。

尚、中継局ＲＳ配下の加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、基地局ＢＳから送信されたブロードキャストメッセージを、中継局ＲＳから受信する。これにより、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２は、ＵＬサブフレーム内の中継局ＲＳ用のレンジングコンテンション期間を把握する。

（Ｓ４０１）中継局ＲＳと基地局ＢＳとの間で、ｒｔＰＳコネクションが既に確立されている。

図１７は、本発明における具体的な第２のフレームシーケンス図である。

（Ｓ４０２）中継局ＲＳは、加入者局ＳＳ１から、中継局用のＢＷリクエストのコンテンション期間に、帯域要求メッセージＢＷ−ＲＥＱを受信する。尚、加入者局ＳＳ１は、ＢＷ−ＲＥＱを、コンテンションウィンドウ値に従ったバックオフ時間経過後に送信する。
（Ｓ４０３）中継局ＲＳは、加入者局ＳＳ２からも、中継局用のＢＷリクエストのコンテンション期間に、帯域要求メッセージＢＷ−ＲＥＱを受信する。
（Ｓ４０４）その後、中継局ＲＳは、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２から受信したＢＷ−ＲＥＱを一時的に保持する。そして、中継局ＲＳは、ｒｔＰＳ-relayコネクションに与えられた帯域要求を行うための帯域を用いて、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２からのＢＷリクエストを送信するための帯域を要求する。これにより、基地局ＢＳは、加入者局ＳＳからのＢＷリクエストメッセージを送信するための帯域を、コンテンションフリー期間に設定する。

図１８は、本発明における具体的な第３のフレームシーケンス図である。

（Ｓ４０５）中継局ＲＳは、コンテンションフリー期間に、Ｓ４０２及びＳ４０３において加入者局ＳＳ１及びＳＳ２から受信していたＢＷ−ＲＥＱを基地局ＢＳへ送信する。

図１９は、本発明における具体的な第４のフレームシーケンス図である。

（Ｓ４０６）中継局ＲＳは、基地局ＢＳから加入者局ＳＳ１に割り当てられたコンテンションフリー期間に、加入者局ＳＳ１からデータであるＲＥＧ−ＲＥＱを受信する。
（Ｓ４０７）また、中継局ＲＳは、基地局ＢＳから加入者局ＳＳ２に割り当てられたコンテンションフリー期間に、加入者局ＳＳ２からデータであるＲＥＧ−ＲＥＱを受信する。
（Ｓ４０８）中継局ＲＳは、加入者局ＳＳ１及びＳＳ２から受信したデータをまとめて、基地局ＢＳから中継局ＲＳに割り当てられたコンテンションフリー期間に基地局ＢＳへ送信する。

前述したように、本発明によれば、ＩＥＥＥ８０２．１６のＰＭＰモードについて、基地局ＢＳが、その通信エリア内の中継局ＲＳを介して、その通信エリア外に位置する加入者局ＳＳと通信をすることができる。これにより、簡易的な中継局によって１つの基地局ＢＳのカバレッジエリアを拡大することができる。

前述した本発明における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、修正及び省略を、当業者は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。

ＩＥＥＥ８０２．１６の高速無線アクセスシステムにおけるＰＭＰフレーム構成図である。 本発明における第１の実施形態の概略的なフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第１のフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第２のフレームシーケンス図である。 ＵＧＳのGrant-Management subheaderである。 本発明における具体的な第３のフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第４のフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第５のフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第６のフレームシーケンス図である。 中継局ＲＳが送信するＤＬ−ＭＡＰの構成図である。 中継局ＲＳが送信するＵＬ−ＭＡＰの構成図である。 中継局ＲＳが送信するＤＣＤの構成図である。 中継局ＲＳが送信するＵＣＤの構成図である。 ＤＳＡ−ＲＥＱの構成図である。 本発明における第２の実施形態の概略的なフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第１のフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第２のフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第３のフレームシーケンス図である。 本発明における具体的な第４のフレームシーケンス図である。

Claims (10)

1. 基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局におけるメディアアクセス制御方法において、
   前記基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
   前記コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションを設定するための要求メッセージを前記基地局へ送信する第１のステップと、
   前記コンテンション期間に、前記加入者局からデータを受信する第２のステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを送信するための帯域を前記基地局へ要求する第３のステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記帯域要求メッセージを前記基地局へ送信する第４のステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記加入者局から受信した前記データを前記基地局へ送信する第５のステップと
   を有することを特徴とするメディアアクセス制御方法。
2. 前記コンテンションフリー期間に、前記加入者局からデータを受信すると共に、該データを前記基地局へ送信する第６のステップを更に有することを特徴とするメディアアクセス制御方法。
3. ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰモードに適用されることを特徴とする請求項１又は２に記載のメディアアクセス制御方法。
4. 前記中継用制御コネクションは、ＵＧＳコネクションであり、
   前記第１のステップは、
   前記コンテンション期間に、前記中継用制御コネクションを設定するのための帯域要求メッセージを前記基地局へ送信するステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記中継用制御コネクションを設定するための要求メッセージを前記基地局へ送信し、前記コンテンションフリー期間に前記ＵＧＳコネクション期間を設定するステップと
   を有することを特徴とする請求項３に記載のメディアアクセス制御方法。
5. 基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局におけるメディアアクセス制御方法において、
   前記基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
   前記コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションを設定するための要求メッセージを前記基地局へ送信する第１のステップと、
   前記コンテンション期間に、前記加入者局からデータを受信する第２のステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを前記基地局へ送信する第３のステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記加入者局から受信した前記データを前記基地局へ送信する第４のステップと
   を有することを特徴とするメディアアクセス制御方法。
6. 前記コンテンションフリー期間に、前記加入者局からデータを受信すると共に、該データを前記基地局へ送信する第５のステップを更に有することを特徴とする請求項５に記載のメディアアクセス制御方法。
7. ＩＥＥＥ８０２．１６標準規格におけるＰＭＰモードに適用されることを特徴とする請求項５又は６に記載のメディアアクセス制御方法。
8. 前記中継用制御コネクションは、ｒｔＰＳコネクションであり、
   前記第１のステップは、
   前記コンテンション期間に、前記中継用制御コネクション確立のための帯域要求メッセージを前記基地局へ送信するステップと、
   前記コンテンションフリー期間に前記ｒｔＰＳコネクションを設定するステップと
   を有することを特徴とする請求項７に記載のメディアアクセス制御方法。
9. 基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局に搭載されたコンピュータを実行させるメディアアクセス制御プログラムにおいて、
   前記基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
   前記コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションを設定するための要求メッセージを前記基地局へ送信する第１のステップと、
   前記コンテンション期間に、前記加入者局からデータを受信する第２のステップと、
   前記コンテンションフリー期間の前記中継用制御コネクションにて、帯域要求メッセージを送信するための帯域を前記基地局へ要求する第３のステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記帯域要求メッセージを前記基地局へ送信する第４のステップと、
   前記コンテンションフリー期間に、前記加入者局から受信した前記データを前記基地局へ送信する第５のステップと
   してコンピュータを実行させることを特徴とするメディアアクセス制御プログラム。
10. 基地局と、該基地局と通信できない１つ以上の加入者局と通信可能な中継局に搭載されたコンピュータを実行させるメディアアクセス制御プログラムにおいて、
    前記基地局へのアップリンクフレームは、コンテンション期間とコンテンションフリー期間とから構成されており、
    前記コンテンションフリー期間に、中継用制御コネクションを確立するための要求メッセージを前記基地局へ送信する第１のステップと、
    前記コンテンション期間に、前記加入者局からデータを受信する第２のステップと、
    前記コンテンションフリー期間に、前記中継用制御コネクションで、帯域要求メッセージを前記基地局へ送信する第３のステップと、
    前記コンテンションフリー期間に、前記加入者局から受信した前記データを前記基地局へ送信する第４のステップと
    してコンピュータを実行させることを特徴とするメディアアクセス制御プログラム。
    

Images