JP2013005322A - 無線通信システムおよび無線通信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基地局および無線局は、無線パケットの送受信を行う第1の無線通信手段と、当該第1の無線通信手段より低い周波数帯域で制御信号の送受信を行う第2の無線通信手段とを備え、基地局は、無線パケットの送信および再送中継に関するスケジューリング情報を生成し、第2の無線通信手段を介して複数の無線局へ制御信号として送信するスケジューリング情報送信手段を備え、無線局は、第2の無線通信手段を介して受信する制御信号から、無線パケットの送信および再送中継に関するスケジューリング情報を取得するスケジューリング情報受信手段と、スケジューリング情報に従い再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送中継実施判断手段と、スケジューリング情報で指示されたタイミングで無線パケットを送信する無線パケット送信手段とを備える。
【選択図】図5
Description
図9において、100はネットワーク、101〜104は無線局(詳細には、101は送信元無線局、102は宛先無線局、103〜104は中継ノード)を表し、各無線局間リンクの数値は無線メトリック値を表す。例えば、ネットワーク100から無線局103にデータを転送する場合には、単純に無線局101と無線局103が直接的に無線回線を介して通信を行うことで対処可能である。一方、無線局101と直接的に通信を行うことができない無線局102に対してデータを転送する場合には、送信元無線局101→中継ノード103→宛先無線局102のルートと、送信元無線局101→中継ノード104→宛先無線局102のルートの様に、複数の選択肢が存在するルートの中から最適なルートを検索するルーチング処理が必要になる。
(ステップ2)送信元無線局101は、リクエストパケットをマルチホップネットワーク内にブロードキャストする。具体的には、送信元無線局101からは近隣の中継ノード103〜104に対し、無線メトリック値を収容したリクエストパケットを送付する。
図10において、121は無線局装置、122は無線部、123はベースバンド信号処理部、124は無線パケット終端手段、125はインタフェース部、126はアンテナ、127は通信制御部、128は識別子取得手段、129は識別子一致判断手段、130は無線メトリック管理手段、131は制御部全体を示す。ここでの無線局装置とは、基地局および端末局を含む一般的な無線局装置であり、基本的な動作は、以下に説明するとおりである。なお、基地局であれば配下の端末局を管理するための機能などが追加されることになるが、例えばこれらの機能は通信制御部127の機能の一部と見ることができる。
(1) 従来技術のルーチング処理は、開始から完了までの間に時間がかかるため、中継ノードとなりうる各無線局のトポロジーや各リンクの通信状態が急激に変動する場合、頻繁に再ルーチングが必要となる。この頻発する再ルーチングのオーバヘッドにより通信効率が低下する。
図1において、1−1〜1−2は基地局、2−1〜2−7および3−1〜3−7は無線局、4−1〜4−2は無線パケット、5−1〜5−2は各基地局のサービスエリア、100はネットワークを表す。
図2において、11は基地局、12−1〜12−6は再送中継を行う無線局、13は宛先の無線局を表す。図2(1) は基地局11および無線局12−1〜12−6および宛先の無線局13の位置関係を示し、図2(2) はタイムスロット#1〜#8における各無線局の送信または受信状態を示し、横軸は時間を示す。
図3において、21は無線局装置、22は無線部、23はベースバンド信号処理部、24は無線パケット終端手段、25はインタフェース部、26はアンテナ、27は通信制御部、28は識別子取得手段、29は識別子一致判断手段、30は基地局識別子取得手段、31は再送中継実施判断手段、32は制御部全体を示す。従来技術の説明でも述べたとおり、ここでの無線局装置とは、基地局および端末局を含む一般的な無線局装置であり、基地局であれば配下の端末局を管理するための機能などが追加されることになるが、これらの機能は通信制御部27の機能の一部と見ることができるため、基本的には以下の説明で基地局および端末局を含めた理解が可能である。
図4において、各無線局は無線パケットを受信する(S1 )と、受信した無線パケットの所定のフィールドから送信元識別子および宛先識別子を取得し(S2 )、宛先識別子が自局の識別子に一致するか否かを判定する(S3 )。一致した場合には、無線パケットを終端してデータの出力処理を実施し(S6 )、「再送中継なし」として処理を終了する(S7)。
また、フレーム構成を定義しておき、例えば各再送中継はそのフレーム内でのみ実施し、次のフレームでは再送中継を行わないとして、再送中継の回数を制限しても構わない。
本発明の対象となる無線通信システムは、上述したように、周波数資源が枯渇しつつある使い勝手の良いマイクロ波を避け、より高い周波数帯として例えばミリ波帯などを用いることを想定している。典型的な例として、IEEE802.15.3c などの標準規格などで規定される60GHz帯などを用いる場合を想定してみる。まず、自由空間伝搬損Lは周波数f(波長λ)、距離R、光速Cに対して以下の式で与えられる。
L=(4πR/λ)2=(4πfR/C)2 …(1)
図5において、高周波数帯(例えばミリ波帯)では、広帯域高速でユーザデータ等の無線パケットを転送する高周波数帯通信を行う。一方、高周波数帯より低い低周波数帯(例えばマイクロ波帯)では、再送中継のためのスケジューリング情報を含む制御信号を転送する低周波数帯通信を行う。高周波数帯通信と低周波数帯通信は同時並行的に行われる。このようなマルチバンドでの通信を行うために、基地局11および無線局12−1〜12−6および宛先の無線局13は複数の無線通信機能を備え、それに伴い高周波数帯用のアンテナと低周波数帯用のアンテナを備える。
図6において、スケジューリング・マップ情報S−MAPは、全体制御情報31、情報要素32−1〜32−8を有する。スケジューリング・マップ情報S−MAPに収容する情報の内容は上述の通りであるが、その具体的なイメージの例として、ひとつの無線パケットとして構成されたスケジューリング・マップ情報内に収容される情報の構成をここでは示す。
図8において、本実施例の無線局装置は、図3に示す無線局装置の基本構成に対して、制御信号用無線機能部33とアンテナ34が追加された構成である。基本的な動作は図3と同様であるが、制御信号用無線機能部33とアンテナ34を実装することで、高周波数帯通信とは別の低周波数帯通信を可能としている。
2−1〜2−7、3−1〜3−7 無線局
4−1〜4−2 無線パケット
5−1〜5−2 各基地局のサービスエリア
100 ネットワーク
11 基地局
12−1〜12−1 再送中継を行う無線局
13 宛先の無線局
21 無線局装置
22 無線部
23 ベースバンド信号処理部
24 無線パケット終端手段
25 インタフェース部
26 アンテナ
27 通信制御部
28 識別子取得手段
29 識別子一致判断手段
30 基地局識別子取得手段
31 再送中継実施判断手段
32 制御部全体
33 制御信号用無線機能部
34 アンテナ
Claims (8)
- ひとつの基地局と複数の無線局により構成され、前記基地局と前記無線局の中の通信相手の無線局との間で、送信元および宛先を示す識別子情報を記載した無線パケットをマルチホップで再送中継する無線通信システムにおいて、
前記基地局および前記無線局は、前記無線パケットの送受信を行う第1の無線通信手段と、当該第1の無線通信手段より低い周波数帯域で制御信号の送受信を行う第2の無線通信手段とを備え、
前記基地局は、前記無線パケットの送信および再送中継に関するスケジューリング情報を生成し、前記第2の無線通信手段を介して前記複数の無線局へ前記制御信号として送信するスケジューリング情報送信手段を備え、
前記無線局は、
前記第2の無線通信手段を介して受信する前記制御信号から、前記無線パケットの送信および再送中継に関するスケジューリング情報を取得するスケジューリング情報受信手段と、
前記無線パケットの送信のための帯域要求情報を生成し、前記第2の無線通信手段を介して前記基地局へ前記制御信号として送信する帯域要求情報送信手段と、
自局が無線回線を介して接続される前記基地局の識別子を取得する基地局識別子取得手段と、
前記第1の無線通信手段を介して受信した前記無線パケットから取得した送信元または宛先を示す識別子が、前記基地局の識別子または自局を示す識別子と一致するか否かを判断する識別子一致判断手段と、
前記無線パケット内に記載された再送中継の終了条件、またはシステム上で定められた再送中継の終了条件、または前記スケジューリング情報のいずれかに従い、前記第1の無線通信手段を介して受信した前記無線パケットの再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断する再送中継実施判断手段と、
前記識別子一致判断手段で送信元または宛先を示す識別子のいずれかが前記基地局の識別子と一致すると判断され、かつ前記再送中継実施判断手段で再送中継を実施すべきと判断された際に、前記スケジューリング情報で指示されたタイミングで受信した前記無線パケットを送信する無線パケット送信手段と、
前記識別子一致判断手段で宛先を示す識別子情報が自局の識別子情報と一致すると判断された際に、受信した前記無線パケットを終端してデータを抜き出す無線パケット終端手段とを備えた
ことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記第1の無線通信手段は10GHzを超える高周波数帯で通信を行い、前記第2の無線通信手段は10GHz以下の低周波数帯で通信を行う構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記スケジューリング情報は、少なくとも前記無線パケットを特定する情報、送信および再送中継する際の送信開始のタイミング、再送中継の実施判断のための情報を含む
ことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムにおいて、
前記帯域要求情報送信手段は、前記帯域要求情報を前記制御信号として送信してから所定時間内に前記スケジューリング情報を含む前記制御信号を受信しない場合に、再度前記第2の無線通信手段を介して前記基地局へ前記帯域要求情報の前記制御信号を送信する構成である
ことを特徴とする無線通信システム。 - ひとつの基地局と複数の無線局により構成され、前記基地局と前記無線局の中の通信相手の無線局との間で、送信元および宛先を示す識別子情報を記載した無線パケットをマルチホップで再送中継する無線通信方法において、
前記基地局および前記無線局は、第1の無線通信手段を用いて前記無線パケットの送受信を行うステップと、第2の無線通信手段を用いて当該第1の無線通信手段より低い周波数帯域で制御信号の送受信を行うステップを有し、
前記基地局は、スケジューリング情報送信手段を用いて前記無線パケットの送信および再送中継に関するスケジューリング情報を生成し、前記第2の無線通信手段を介して前記複数の無線局へ前記制御信号として送信するステップを有し、
前記無線局は、
スケジューリング情報受信手段を用いて、前記第2の無線通信手段を介して受信する前記制御信号から、前記無線パケットの送信および再送中継に関するスケジューリング情報を取得するステップと、
帯域要求情報送信手段を用いて、前記無線パケットの送信のための帯域要求情報を生成し、前記第2の無線通信手段を介して前記基地局へ前記制御信号として送信するステップと、
基地局識別子取得手段を用いて、自局が無線回線を介して接続される前記基地局の識別子を取得するステップと、
識別子一致判断手段を用いて、前記第1の無線通信手段を介して受信した前記無線パケットから取得した送信元または宛先を示す識別子が、前記基地局の識別子または自局を示す識別子と一致するか否かを判断するステップと、
再送中継実施判断手段を用いて、前記無線パケット内に記載された再送中継の終了条件、またはシステム上で定められた再送中継の終了条件、または前記スケジューリング情報のいずれかに従い、前記第1の無線通信手段を介して受信した前記無線パケットの再送中継を実施すべきか終了すべきかを判断するステップと、
無線パケット送信手段を用いて、前記識別子一致判断手段で送信元または宛先を示す識別子のいずれかが前記基地局の識別子と一致すると判断され、かつ前記再送中継実施判断手段で再送中継を実施すべきと判断された際に、前記スケジューリング情報で指示されたタイミングで受信した前記無線パケットを送信するステップと、
無線パケット終端手段を用いて、前記識別子一致判断手段で宛先を示す識別子情報が自局の識別子情報と一致すると判断された際に、受信した前記無線パケットを終端してデータを抜き出すステップとを有する
ことを特徴とする無線通信方法。 - 請求項5に記載の無線通信方法において、
前記第1の無線通信手段は10GHzを超える高周波数帯で通信を行い、前記第2の無線通信手段は10GHz以下の低周波数帯で通信を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 - 請求項5に記載の無線通信方法において、
前記スケジューリング情報は、少なくとも前記無線パケットを特定する情報、送信および再送中継する際の送信開始のタイミング、再送中継の実施判断のための情報を含む
ことを特徴とする無線通信方法。 - 請求項5に記載の無線通信方法において、
前記帯域要求情報送信手段は、前記帯域要求情報を前記制御信号として送信してから所定時間内に前記スケジューリング情報を含む前記制御信号を受信しない場合に、再度前記第2の無線通信手段を介して前記基地局へ前記帯域要求情報の前記制御信号を送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
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