JP2013026655A - 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】無線局が、自局が送信する無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域、もしくは受信可能な無線局を示す信号到達領域の情報を取得して、基地局へ通知する手段を備え、基地局が、無線局が取得した信号到達領域の情報を収集する信号到達領域取得手段を備え、基地局が、取得した各無線局の信号到達領域の情報を参照し、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットを決定し、当該タイムスロットで当該無線パケットを送信する無線パケット送信手段を備える。
【選択図】図5
Description
図8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9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、12−1〜12−9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12−1〜12−9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)。
図5において、11は基地局(A)、12−1〜12−9は無線局、13は宛先の無線局(Z)を示す。図5(1) は、基地局11および無線局12−1〜12−9,13の位置関係を示す。図5(2) は、タイムスロット#1〜#8における基地局および各無線局の送信または受信状態を表しており、横軸は時間を表す。また、信号到達領域#1〜#4は、それぞれ基地局11、無線局12−1〜12−3、無線局12−4〜12−6、無線局12−7〜12−9における送信信号の到達領域を示す。
ここでは、無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な無線局の情報を、協調して再送中継を行う無線局毎に示している。図6(2) に示す信号到達領域管理テーブルは、1タイムスロットにおいて送信/受信する無線局を、無線パケットが中継される順、つまりホップ数順に並べている。このとき、タイムスロット#4において、基地局11の無線局12−1〜12−3宛ての送信は空間的に再利用可能であることがわかる。基地局11は、この信号到達領域管理テーブルに基づいて、無線パケットを送信可能なタイムスロットを判断する。
タイムスロット#1では、基地局11が無線パケットを送信すると、無線局12−1〜12−3はこの信号を受信する。次のタイムスロット#2では、前のタイムスロット#1で受信していた無線局12−1〜12−3は送信動作を行い、この信号を無線局12−4〜12−6が受信する。なお、当該信号を基地局11も受信するが廃棄する。次のタイムスロット#3では、前のタイムスロット#2で受信していた無線局12−4〜12−6は送信動作を行い、この信号を無線局12−7〜12−9が受信する。なお、当該信号を無線局12−1〜12−3も受信するが廃棄する。
図7において、新規の無線パケット送信処理を開始すると(S11)、信号到達領域管理テーブルを参照し、他の無線局における再送中継のタイムスロット利用状況を把握し(S12)、他の信号到達領域との重複があるか否かを判断する(S13)。ここでのタイムスロット利用情報は、図6(2) に示す信号到達領域管理テーブルから直接把握する他に、基地局近傍の他の無線局が無線信号を送信しているか否かを電波強度を測定し、推測することとしてもよい。電波強度から推測する場合、ステップS12では、電波強度がある閾値を超えるか否かが判断基準となる。たとえば、当該タイムスロットで送信した場合に、これを受信する無線局において、他の無線局が送信する信号の電波強度がある閾値を超える場合には重複があると判定する。ステップS13でYes の場合、現時点でのスロットでは新規の無線パケットの送信は行わず、1タイムスロットだけ待機し(S14)、次のタイムスロットにおける送信処理を実施するためにステップS12に戻る。一方、ステップS13でNoの場合、予め規定されている再送中継回数を考慮し、N回の再送中継を実施する場合にはN−1タイムスロットだけ待機し(S15)、新規の無線パケットの送信処理を行い(S16)、処理を終了する(S17)。
2−1〜2−7、3−1〜3−7,101〜104 無線局
4−1,4−2 無線パケット
5−1,5−2 サービスエリア
100 ネットワーク
11,101 基地局
12−1〜12−9 再送中継を行う無線局
13 宛先の無線局
21,121 無線局装置
22,122 無線部
23,123 ベースバンド信号処理部
24,124 無線パケット終端手段
25,125 インタフェース部
26,126 アンテナ
27,127 通信制御部
28,128 識別子取得手段
29,129 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
32,131 制御部全体
130 無線メトリック管理手段
Claims (4)
- ひとつの基地局および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、直接的にまたはマルチホップ中継を行いながら無線パケットの送受信を行う無線通信システムにおいて、
前記無線局が、自局が送信する無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域、もしくは受信可能な無線局を示す信号到達領域の情報を取得して、前記基地局へ通知する手段を備え、
前記基地局が、前記無線局が取得した信号到達領域の情報を収集する信号到達領域取得手段を備え、
前記基地局が、前記取得した各無線局の信号到達領域の情報を参照し、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットを決定し、当該タイムスロットで当該無線パケットを送信する無線パケット送信手段を備え、
前記無線局が、
受信した無線パケットの送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報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のいずれかに従い、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無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報と一致すると判断され、かつ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、受信した前記無線パケットの再送中継を行う無線パケット送信手段と、
前記識別子一致判断手段で送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが自局の識別子情報と一致すると判断された際に、該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、
前記無線パケット送信手段は、次の無線パケットを送信するタイムスロットとして、前の無線パケットを送信してからN回のタイムスロットで各無線局の信号が到達する領域と自局が送信する信号が到達する領域とを対比して、重複がないことにより、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットであると決定する
ことを特徴とする無線通信システム。 - ひとつの基地局および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、直接的にまたはマルチホップ中継を行いながら無線パケットの送受信を行う無線通信システムの無線通信方法において、
前記無線局が、自局が送信する無線パケットを一定のレベル以上で受信可能な地理的な領域、もしくは受信可能な無線局を示す信号到達領域の情報を取得して、前記基地局へ通知するステップを有し、
前記基地局が、前記無線局が取得した信号到達領域の情報を収集する信号到達領域取得ステップを有し、
前記基地局が、前記取得した各無線局の信号到達領域の情報を参照し、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットを決定し、当該タイムスロットで当該無線パケットを送信する無線パケット送信ステップを有し、
前記無線局が、
受信した無線パケットの送信元無線局および宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報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ステップと、
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のいずれかに従い、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ステップと、
前記識別子一致判断ステップで送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが前記基地局の識別子情報と一致すると判断され、かつ再送中継実施判断ステップで再送中継を実施すべきと判断された際に、受信した前記無線パケットの再送中継を行う無線パケット送信ステップと、
前記識別子一致判断ステップで送信元無線局または宛先無線局を示す識別子情報のいずれかが自局の識別子情報と一致すると判断された際に、該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3に記載の無線通信方法において、
前記無線パケット送信ステップは、次の無線パケットを送信するタイムスロットとして、前の無線パケットを送信してからN回のタイムスロットで各無線局の信号が到達する領域と自局が送信する信号が到達する領域とを対比して、重複がないことにより、基地局および各無線局が同じ周波数チャネルを用いて互いに干渉することなく同時刻に送信可能なタイムスロットであると決定する
ことを特徴とする無線通信方法。
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