JP2009225126A - 無線装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】通信品質の変動に応じてオーバーヘッドの少ない経路切換を実行可能な無線装置を提供する。
【解決手段】モニターモジュール4は、無線モジュール1〜3がパケットを送信するときの複数の無線リンクのリンク品質LQ1〜LQ3を検出する。分配モジュール6は、リンク品質LQ1〜LQ3のうちしきい値よりも低いリンク品質を有する無線モジュールへのパケットの分配を停止し、しきい値以上のリンク品質を有する無線モジュールへパケットを分配する。経路確立モジュール5は、M回のリンク品質の判定において、リンク品質LQ1〜LQ3がしきい値を下回ることがN回連続して発生すると、無線リンクを切換える。
【選択図】図1
【解決手段】モニターモジュール4は、無線モジュール1〜3がパケットを送信するときの複数の無線リンクのリンク品質LQ1〜LQ3を検出する。分配モジュール6は、リンク品質LQ1〜LQ3のうちしきい値よりも低いリンク品質を有する無線モジュールへのパケットの分配を停止し、しきい値以上のリンク品質を有する無線モジュールへパケットを分配する。経路確立モジュール5は、M回のリンク品質の判定において、リンク品質LQ1〜LQ3がしきい値を下回ることがN回連続して発生すると、無線リンクを切換える。
【選択図】図1
Description
この発明は、無線装置に関し、特に、複数の無線システムを用いて無線通信を行なう無線装置に関するものである。
従来、トラフィック経路制御機能と経路確立機能とを用いてサービス品質を制御することが行なわれている(非特許文献1)。
経路確立機能は、複数の無線リンクの中から利用可能な無線リンクを確立し、ネットワーク経路を設定するものである。
また、トラフィック経路制御機能は、経路確立機能によって確立された経路上でトラフィック制御を行なうものである。即ち、トラフィック経路制御機能は、どの経路にどの位のトラフィックを流すのかを制御するものである。
例えば、トラフィック経路制御機能は、1msecごとに実行され、経路確立機能は、トラフィック経路制御機能より長い500msecごとに実行される。
宇野新太郎,「ユビキタス環境におけるシームレス通信サービスとその実現技術」,電子情報通信学会論文誌B,Vol.J89−B,No.8,pp.1334−1346,2006.
宇野新太郎,「ユビキタス環境におけるシームレス通信サービスとその実現技術」,電子情報通信学会論文誌B,Vol.J89−B,No.8,pp.1334−1346,2006.
きめ細かなトラフィック制御を行なうためには、無線リンクの品質の変動に応じて可能な限り短い時間間隔で無線リンクを切換える必要がある。しかし、非特許文献1に記載された方法では、トラフィック経路制御機能および経路確立機能を定期的に実行するために、オーバーヘッドが大きく、また、制御が発散してしまうという問題がある。
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、通信品質の変動に応じてオーバーヘッドの少ない経路切換を実行可能な無線装置を提供することである。
この発明によれば、無線装置は、複数の無線モジュールと、分配手段と、経路切換手段とを備える。複数の無線モジュールは、割り当てられたパケットを送信する。分配手段は、複数の無線モジュールがパケットを送信するときの通信品質がしきい値以上になるようにパケットを複数の無線モジュールへ分配する。経路切換手段は、通信品質が基準値を下回ると各無線モジュールがパケットを送信する経路を切換える。
好ましくは、分配手段は、複数の無線モジュールがパケットを送信するための複数のリンクの複数のリンク品質を判定するとともに、複数の無線モジュールのうち、しきい値以上のリンク品質を有する無線モジュールにパケットを分配する。
好ましくは、経路切換手段は、リンク品質の劣化が一定条件を満たすとパケットを送信する経路を切換える。
好ましくは、経路切換手段は、M(Mは1以上の整数)回のリンク品質の判定において、リンク品質の劣化がN(Nは1≦N≦Mを満たす整数)回検出されたとき、パケットを送信する経路を切換える。
好ましくは、経路切換手段は、リンク品質の劣化がN(Nは1≦N≦Mを満たす整数)回連続して検出されたとき、パケットを送信する経路を切換える。
好ましくは、経路切換手段は、リンク品質の劣化がN(Nは1≦N≦Mを満たす整数)回以上検出されたとき、パケットを送信する経路を切換える。
好ましくは、リンク品質は、送信レートまたは送信先の受信信号強度からなり、リンク品質の劣化は、リンク品質が一定値を下回ることである。
好ましくは、リンク品質は、ビット誤り率、パケット誤り率および遅延ジッタのいずれかからなり、リンク品質の劣化は、リンク品質が一定値を上回ることである。
この発明においては、通信品質の低下が発生したときにしきい値以上の通信品質を有する無線モジュールを用いてパケットを送信する制御と、通信品質が基準値を下回るとパケットを送信するための経路を切換える制御とが実行される。
従って、この発明によれば、通信品質の変動に応じてオーバーヘッドの少ない経路切換を実行できる。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1は、この発明の実施の形態による無線装置の構成を示す概略図である。この発明の実施の形態による無線装置10は、無線モジュール1〜3と、モニターモジュール4と、経路確立モジュール5と、分配モジュール6と、キュー7と、通信モジュール8とを備える。
無線モジュール1は、例えば、IEEE802.11aによって無線通信を行なうモジュールであり、無線モジュール2は、例えば、IEEE802.11gによって無線通信を行なうモジュールであり、無線モジュール3は、例えば、IEEE802.16によって無線通信を行なうモジュールである。
無線モジュール1〜3は、分配モジュール6によって分配されたパケットを経路確立モジュール5によって確立された無線リンクを用いて他の無線装置へ送信するとともに、他の無線装置からパケットを受信し、その受信したパケットを経路確立モジュール5および通信モジュール8へ出力する。
モニターモジュール4は、無線モジュール1〜3の各々における送信レートを計測し、その計測した送信レートを無線モジュール1〜3がパケットの送信に用いる無線リンクのリンク品質LQ1〜LQ3として経路確立モジュール5および分配モジュール6へ出力する。
この場合、リンク品質LQ1は、無線モジュール1がパケットの送信に用いる無線リンクのリンク品質であり、リンク品質LQ2は、無線モジュール2がパケットの送信に用いる無線リンクのリンク品質であり、リンク品質LQ3は、無線モジュール3がパケットの送信に用いる無線リンクのリンク品質である。
経路確立モジュール5は、モニターモジュール4からリンク品質LQ1〜LQ3を受け、無線モジュール1〜3からパケットを受ける。そして、経路確立モジュール5は、無線モジュール1〜3から受けたパケットに基づいて無線装置10の周囲に存在する他の無線装置を検知し、パケットを各送信先へ送信するときの経路情報を作成する。
また、経路確立モジュール5は、リンク品質LQ1がしきい値LQ_thよりも低いか否かを判定するリンク品質の判定を行なう。そして、経路確立モジュール5は、M(Mは1以上の整数)回のリンク品質の判定を行なった場合において、N(Nは、1≦N≦Mを満たす整数)回連続してリンク品質LQ1がしきい値LQ_thを下回ったとき、無線モジュール1がパケットを送信するための無線リンクML1を切換える。即ち、この発明においては、無線モジュール1は、リンク品質LQ1が少なくとも1回、しきい値LQ_thを下回ったときに、パケットを送信するための無線リンクML1を切換える。
経路確立モジュール5は、同様にして、リンク品質LQ2,LQ3に基づいて、無線モジュール2,3がそれぞれパケットを送信するための無線リンクML2,ML3を切換える。
分配モジュール6は、キュー7からパケットを取り出すとともに、リンク品質LQ1〜LQ3をモニターモジュール4から受ける。そして、分配モジュール6は、リンク品質LQ1〜LQ3に基づいて、リンク品質の判定を行ない、リンク品質LQ1〜LQ3の全てがしきい値LQ_th以上であるとき、キュー7から取り出したパケットを例えばラウンドロビン方式によって無線モジュール1〜3に分配する。
また、分配モジュール6は、リンク品質の判定を行なった結果、リンク品質LQ1のみがしきい値LQ_thを下回ったとき、キュー7から取り出したパケットをラウンドロビン方式によって無線モジュール2,3に分配する。このように、分配モジュール6は、リンク品質LQがしきい値LQ_thよりも低い無線モジュールへのパケットの分配を停止し、しきい値LQ_th以上のリンク品質LQを有する無線モジュールへパケットを分配する。
なお、分配モジュール6は、一旦、リンク品質LQがしきい値LQ_thを下回ってパケットの分配を停止した無線モジュールに対して、リンク品質LQがしきい値LQ_th以上になれば、パケットの分配を再開する。
キュー7は、通信モジュール8から受けたパケットを一定時間保持する。通信モジュール8は、上位層から受けたパケットをキュー7に格納するとともに、無線モジュール1〜3からパケットを受ける。
以下、リンク品質LQがしきい値LQ_thを下回った無線リンクへのパケットの分配を停止する制御を「トラフィック制御」と言い、M回のリンク品質の判定においてN回連続してリンク品質LQがしきい値LQ_thを下回ったときに無線リンクを切換える制御を「経路切換制御」と言う。
図2および図3は、それぞれ、トラフィック制御の概念を説明するための第1および第2の概念図である。
分配モジュール6は、リンク品質LQ1〜LQ3の全てがしきい値LQ_th以上であるとき(図2の(a)参照)、キュー7からパケットPKT1〜PKT3を順次取り出し、その取り出したパケットPKT1〜PKT3をラウンドロビン方式によってそれぞれ無線モジュール1〜3へ分配する(図2の(b)参照)。そして、無線モジュール1〜3は、それぞれ、パケットPKT1〜PKT3を所定の送信レートで送信する。
分配モジュール6がパケットPKT1〜PKT3をそれぞれ無線モジュール1〜3へ分配している場合に(図3の(a)参照)、リンク品質LQ2がしきい値LQ_thを下回ると、分配モジュール6は、無線モジュール2へのパケットの分配を停止し、キュー7から取り出したパケットPKT4,PKT5をラウンドロビン方式によってそれぞれ無線モジュール1,3へ分配する(図3の(b)参照)。そして、無線モジュール1,3は、それぞれ、パケットPKT4,PKT5を所定の送信レートで送信する。
図4は、経路切換制御の概念を説明するための概念図である。無線装置10,20,30は、無線通信空間に配置されている。そして、無線装置20,30の各々は、無線装置10と同じ構成からなる。
無線装置10は、無線モジュール1〜3がそれぞれパケットを送信するための無線リンクML1〜ML3を無線装置20との間で確立し、無線リンクML1〜ML3を用いてパケットを無線装置20へ送信している(図4の(a)参照)。そして、無線装置20は、無線装置10から受信したパケットを送信先の無線装置(図示せず)へ送信する。
このような状況において、M回のリンク品質LQ3の判定において、無線リンクML3のリンク品質LQ3がN回連続してしきい値LQ_thを下回ったとき、無線装置10は、無線装置30との間で無線リンクML3を確立する(図4の(b)参照)。即ち、無線装置10は、無線装置20との間に確立した無線リンクML3を無線装置30との間の無線リンクML3に切換える。
そして、無線装置10は、無線リンクML1,ML2を用いてパケットを無線装置20へ送信するとともに、無線リンクML3を用いてパケットを無線装置30へ送信する。
無線装置20は、無線リンクML1,ML2を用いて無線装置10から受信したパケットを送信先の無線装置へ送信し、無線装置30は、無線リンクML3を用いて無線装置10から受信したパケットを送信先の無線装置へ送信する。これによって、送信先の無線装置は、無線装置10からのパケットを受信する。
図5は、トラフィック制御の動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、モニターモジュール4は、無線モジュール1〜3のリンク品質LQ1〜LQ3を検出し(ステップS1)、その検出したリンク品質LQ1〜LQ3を経路確立モジュール5および分配モジュール6へ出力する。
分配モジュール6は、リンク品質LQ1〜LQ3をしきい値LQ_thと比較し(ステップS2)、リンク品質LQ1〜LQ3の全てがしきい値LQ_th以上であるか否かを判定する(ステップS3)。
ステップS3において、リンク品質LQ1〜LQ3の全てがしきい値LQ_th以上であると判定されると、分配モジュール6は、キュー7からパケットを取り出し、その取り出したパケットをラウンドロビン方式によって無線モジュール1〜3に分配する。即ち、分配モジュール6は、無線リンクML1〜ML3の全てにパケットを分配する(ステップS4)。
一方、ステップS3において、リンク品質LQ1〜LQ3の全てがしきい値LQ_th以上でないと判定されると、分配モジュール6は、しきい値LQ_thよりも低いリンク品質LQi(i=1〜3のうちの1個または2個の整数)を有する無線モジュールiへのパケットの分配を停止し、しきい値LQ_th以上のリンク品質LQj(jはj≠iを満たす1〜3のうちの整数)を有する無線モジュールjへパケットを分配する。即ち、分配モジュール6は、しきい値LQ_thよりも低いリンク頻出の無線リンクへのパケットの分配を停止し、しきい値LQ_th以上のリンク品質を有する無線リンクへパケットを分配する(ステップS5)。
そして、ステップS4またはステップS5の後、一連の動作は終了する。
図6は、経路切換制御の動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、経路確立モジュール5は、m=0を設定し(ステップS11)、n=0を設定する(ステップS12)。
その後、経路確立モジュール5は、モニターモジュール4から受けたリンク品質LQ1〜LQ3に基づいて、上述した方法によってリンク品質を判定する(ステップS13)。
そして、経路確立モジュール5は、m=m+1を設定し(ステップS14)、リンク品質LQ1〜LQ3がしきい値LQ_thを下回ったか否かをを判定することによってリンク品質が劣化したか否かを判定する(ステップS15)。
ステップS15において、リンク品質が劣化したと判定されたとき、経路確立モジュール5は、n=n+1を設定する(ステップS16)。
そして、ステップS15において、リンク品質が劣化していないと判定されたとき、またはステップS16の後、経路確立モジュール5は、n=Nであるか否かを判定する(ステップS17)。
ステップS17において、n=Nでないと判定されたとき、一連の動作は、ステップS13へ戻り、ステップS17において、n=Nであると判定されるまで、ステップS13〜ステップS17が繰り返し実行される。
そして、ステップS17において、n=Nであると判定されると、経路確立モジュール5は、m≧Mであるか否かを更に判定する(ステップS18)。ステップS18において、m≧Mでないと判定されたとき、一連の動作は、ステップS12へ戻り、ステップS18において、m≧Mであると判定されるまで、ステップS12〜ステップS18が繰り返し実行される。
そして、ステップS18において、m≧Mであると判定されると、経路確立モジュール5は、上述した方法によって、無線リンクを切換える。即ち、経路確立モジュール5は、経路切換制御を行なう(ステップS19)。これによって、一連の動作が終了する。
図7は、トラフィック制御と経路切換制御との関係を示す概念図である。図7において、T1〜TNは、トラフィック制御を表し、R1,R2は、経路切換制御を表す。
タイミングt1で経路切換制御R1が行なわれ、その後、タイミングt2〜tN+1でそれぞれトラフィック制御T1〜TNが行なわれる。
そうすると、トラフィック制御T1〜TNがN回連続して行なわれたので(リンク品質LQがN回連続してしきい値LQ_thを下回ったので)、タイミングtN+2で経路切換制御R1が行なわれる。
この場合、N回のトラフィック制御T1〜TNのうち、隣接する2つのトラフィック制御が行なわれる間隔は、任意である。
従って、リンク品質LQがN回連続してしきい値LQ_thを下回ったときに、トラフィック制御が行なわれ、トラフィック制御がN回連続して行なわれると、経路切換制御が行なわれる。
従って、リンク品質LQがしきい値LQ_thを下回ったときに、トラフィック制御またはトラフィック制御および経路切換制御が行なわれる。即ち、トラフィック制御および経路切換制御が定期的に行なわれるのではなく、トラフィック制御またはトラフィック制御および経路切換制御は、リンク品質LQがしきい値LQ_thを下回ったときに実行される。
その結果、リンク品質LQの変動に応じてオーバーヘッドの少ない経路切換を実行できる。
この発明においては、M回のリンク品質の判定において、リンク品質の劣化がN回以上生じた場合に、経路を切換えるようにしてもよい。
図8は、経路切換制御の他の動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、経路確立モジュール5は、m=0およびn=0を設定する(ステップS21)。
その後、経路確立モジュール5は、モニターモジュール4から受けたリンク品質LQ1〜LQ3に基づいて、上述した方法によってリンク品質を判定する(ステップS22)。
そして、経路確立モジュール5は、m=m+1を設定し(ステップS23)、リンク品質LQ1〜LQ3がしきい値LQ_thを下回ったか否かをを判定することによってリンク品質が劣化したか否かを判定する(ステップS24)。
ステップS24において、リンク品質が劣化したと判定されたとき、経路確立モジュール5は、n=n+1を設定する(ステップS25)。
そして、ステップS24において、リンク品質が劣化していないと判定されたとき、またはステップS25の後、経路確立モジュール5は、m≧Mであるか否かを判定する(ステップS26)。
ステップS26において、m≧Mでないと判定されたとき、一連の動作は、ステップS22へ戻り、ステップS26において、m≧Mであると判定されるまで、ステップS22〜ステップS26が繰り返し実行される。
そして、ステップS26において、m≧Mであると判定されると、経路確立モジュール5は、n≧Nであるか否かを更に判定する(ステップS27)。ステップS27において、n≧Nであると判定されたとき、経路確立モジュール5は、上述した方法によって、無線リンクを切換える。即ち、経路確立モジュール5は、経路切換制御を行なう(ステップS28)。
そして、ステップS27において、n≧Nでないと判定されたとき、またはステップS28の後、一連の動作が終了する。
経路切換制御が図8に示すフローチャートに従って実行される場合も、トラフィック制御と経路切換制御との関係は、図7に示すようになる。
なお、上記においては、リンク品質として無線モジュール1〜3における送信レートを用いると説明したが、これに発明においては、これに限らず、通信の相手先の受信信号強度、ビット誤り率、平均遅延時間、および遅延ジッタのいずれかをリンク品質として用いてもよい。なお、平均遅延時間は、パケットがキュー7に格納された時刻から無線モジュール1〜3のいずれかによって送信されるまでの時間である。
通信の宛先の受信信号強度をリンク品質として用いる場合、経路確立モジュール5および分配モジュール6は、無線モジュール1〜3が送信したパケットの受信先から受信信号強度を受信して無線モジュール1〜3のリンク品質を取得する。
また、ビット誤り率および遅延ジッタがリンク品質として用いる場合、経路確立モジュール5および分配モジュール6は、ビット誤り率および遅延ジッタを通信モジュール8から受けることによって無線モジュール1〜3のリンク品質を取得する。
更に、平均遅延時間をリンク品質として用いる場合、経路確立モジュール5および分配モジュール6は、パケットをキュー7に格納した時刻tAを通信モジュール8から受け、パケットの送信を完了した時刻tBを無線モジュール1〜3から受け、時刻tBから時刻tAを減算して平均遅延時間を求めることによって無線モジュール1〜3のリンク品質を取得する。
更に、リンク品質の劣化が生じたことは、通信の相手先のの受信信号強度をリンク品質として用いる場合、受信信号強度がしきい値を下回ったことであり、ビット誤り率、平均遅延時間および遅延ジッタのいずれかをリンク品質として用いる場合、ビット誤り率、平均遅延時間および遅延ジッタのいずれかがしきい値を上回ったことである。
この発明においては、リンク品質の劣化が一定条件を満たしたときに無線リンクを切換える経路確立モジュール5は、「経路切換手段」を構成する。
また、リンク品質がしきい値よりも低くなった無線リンクへのパケット分配を停止し、しきい値以上のリンク品質を有する無線リンクへパケットを分配することは、複数の無線モジュール1〜3がパケットを送信するための複数の無線リンクを用いてパケットを送信するときの通信品質がしきい値以上になるように複数の無線モジュール1〜3へパケットを分配することに相当する。
更に、M回のリンク品質の判定において、リンク品質の劣化が連続してN回生じたこと、またはM回のリンク品質の判定において、リンク品質の劣化がN回以上生じたことは、複数の無線モジュール1〜3を用いてパケットを送信するときの通信品質が基準値を下回ることに相当する。従って、M回のリンク品質の判定において、リンク品質の劣化が連続してN回生じたとき、またはM回のリンク品質の判定において、リンク品質の劣化がN回以上生じたとき、無線リンクを切換えることは、複数の無線モジュール1〜3を用いてパケットを送信するときの通信品質が基準値を下回ると各無線モジュール1〜3がパケットを送信する経路を切換えることに相当する。
更に、上記においては、無線装置10は、3個の無線モジュール1〜3を備えると説明したが、この発明においては、これに限らず、無線装置10は、2個または4個以上の無線モジュールを備えていれもよく、一般的には、複数の無線モジュールを備えていればよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
この発明は、通信品質の変動に応じてオーバーヘッドの少ない経路切換を実行可能な無線装置に適用される。
1〜3 無線モジュール、4 モニターモジュール、5 経路確立モジュール、6 分配モジュール、7 キュー、8 通信モジュール、10,20,30 無線装置。
Claims (8)
- 割り当てられたパケットを送信する複数の無線モジュールと、
前記複数の無線モジュールが前記パケットを送信するときの通信品質がしきい値以上になるように前記パケットを前記複数の無線モジュールへ分配する分配手段と、
前記通信品質が基準値を下回ると各無線モジュールが前記パケットを送信する経路を切換える経路切換手段とを備える無線装置。 - 前記分配手段は、前記複数の無線モジュールが前記パケットを送信するための複数のリンクの複数のリンク品質を判定するとともに、前記複数の無線モジュールのうち、しきい値以上のリンク品質を有する無線モジュールに前記パケットを分配する、請求項1に記載の無線装置。
- 前記経路切換手段は、前記リンク品質の劣化が一定条件を満たすと前記パケットを送信する経路を切換える、請求項2に記載の無線装置。
- 前記経路切換手段は、M(Mは1以上の整数)回の前記リンク品質の判定において、前記リンク品質の劣化がN(Nは1≦N≦Mを満たす整数)回検出されたとき、前記パケットを送信する経路を切換える、請求項3に記載の無線装置。
- 前記経路切換手段は、前記リンク品質の劣化がN(Nは1≦N≦Mを満たす整数)回連続して検出されたとき、前記パケットを送信する経路を切換える、請求項4に記載の無線装置。
- 前記経路切換手段は、前記リンク品質の劣化がN(Nは1≦N≦Mを満たす整数)回以上検出されたとき、前記パケットを送信する経路を切換える、請求項4に記載の無線装置。
- 前記リンク品質は、送信レートまたは送信先の受信信号強度からなり、
前記リンク品質の劣化は、前記リンク品質が一定値を下回ることである、請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の無線装置。 - 前記リンク品質は、ビット誤り率、パケット誤り率および遅延ジッタのいずれかからなり、
前記リンク品質の劣化は、前記リンク品質が一定値を上回ることである、請求項3から請求項6のいずれか1項に記載の無線装置。
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