JP2017017618A - Communication control method and relay station device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信制御方法及び中継局装置に関する。 The present invention relates to a communication control method and a relay station device.
通信線路や商用電源の確保が難しい環境において通信環境を提供する場合、環境発電や蓄電池によって駆動する中継局装置等の無線通信装置によるマルチホップネットワークが有効である。マルチホップネットワークを形成する無線通信装置は、稼働の瞬断を生じさせないために、低消費電力で駆動する必要がある。無線通信装置の低消費電力化技術として、スリープ制御方法が提案されている(特許文献1参照)。以下、スリープ状態以外の状態を「アウェイク状態」という。基地局装置等の無線通信装置は、スリープ制御による低消費電力化の効果を向上させるため、トラフィックがある場合でも長時間のスリープ状態に遷移する。これによって、無線通信装置は、不必要なアウェイク状態の期間を削減し、低消費電力の効果を向上させている。 When providing a communication environment in an environment where it is difficult to secure a communication line or a commercial power source, a multi-hop network using a wireless communication device such as a relay station device driven by energy harvesting or a storage battery is effective. Wireless communication devices forming a multi-hop network need to be driven with low power consumption so as not to cause instantaneous interruption of operation. As a technique for reducing power consumption of a wireless communication device, a sleep control method has been proposed (see Patent Document 1). Hereinafter, a state other than the sleep state is referred to as an “awake state”. A wireless communication device such as a base station device shifts to a long sleep state even when there is traffic in order to improve the effect of reducing power consumption by sleep control. Thereby, the wireless communication apparatus reduces the period of unnecessary awake state and improves the effect of low power consumption.
また、マルチホップネットワークの送信源ノードである無線通信装置においてパケットを周期的に間欠送信する方法が、低消費電力化の他の方法として提案されている(非特許文献1参照)。非特許文献1に開示された低消費電力化方法では、無線通信装置がパケットを周期的に間欠送信することによって、中継経路上の周波数リユースを制御することができる。また、無線通信装置は、信号を送信する時間間隔を適切に定めることによって、中継経路途中のパケット衝突を抑制し、高いスループットを達成することができる。また、無線通信装置は、無線通信装置のホップ数に関係なく、スル一プットを一定に保つことができる。
In addition, a method of intermittently transmitting packets periodically in a wireless communication device that is a transmission source node of a multi-hop network has been proposed as another method for reducing power consumption (see Non-Patent Document 1). In the method for reducing power consumption disclosed in
ビーコンは、通信を制御するための制御信号である。以下、ビーコンの送信時刻から次のビーコンの送信時刻までを、「ビーコンインターバル」という。図19は、従来の無線通信システムにおける、下位リンクのビーコンの例を示す図である。特許文献1に開示されているように、トラフィックが無い場合における制御状態(以下、「制御(1)」という。)では、無線通信装置は、ビーコンインターバルの開始時刻にビーコンを送信する。無線通信装置は、ビーコンを送信した後、残りのビーコンインターバルにおいてスリープ状態となる。
The beacon is a control signal for controlling communication. Hereinafter, the period from the beacon transmission time to the next beacon transmission time is referred to as a “beacon interval”. FIG. 19 is a diagram illustrating an example of a beacon of a lower link in a conventional wireless communication system. As disclosed in
無線通信装置は、トラフィックが有る場合、トラフィックが有る場合における制御状態(以下、「制御(2)」という。)に、制御状態を遷移させる。制御(2)では、無線通信装置は、DIFS(DCF IFS: Distributed Coordination Function Inter Frame Space)とCW(contention window)とCTS(Clear to Send)信号とに関する処理の後にトラフィックが無くなった場合、制御状態を制御(1)に遷移させる。 When there is traffic, the wireless communication device shifts the control state to a control state in which there is traffic (hereinafter referred to as “control (2)”). In the control (2), the wireless communication apparatus controls the control state when there is no traffic after processing related to a DIFS (DCF IFS: Distributed Coordination Function Inter Frame Space), a CW (contention window), and a CTS (Clear to Send) signal. Is transferred to control (1).
しかしながら、制御(1)及び制御(2)をマルチホップネットワークに適用した場合、トラフィックが発生した場合に制御(1)から制御(2)に制御状態を遷移させるために必要な時間は、無線通信装置のホップ数が多くなるほど長くなる。すなわち、通信環境は、ホップ数に応じて不公平となる。以下、無線通信装置である中継局装置と端末とのリンクを「端末リンク」という。 However, when the control (1) and the control (2) are applied to a multi-hop network, the time required for transitioning the control state from the control (1) to the control (2) when traffic occurs is the wireless communication. The longer the number of hops of the device, the longer. That is, the communication environment becomes unfair according to the number of hops. Hereinafter, a link between a relay station device that is a wireless communication device and a terminal is referred to as a “terminal link”.
図20は、従来の無線通信システムにおける、端末リンクのビーコンの例を示す図である。トラフィックが発生した場合、制御(1)から制御(2)に制御状態を遷移させるために必要な時間(制御切替の所要時間の差)は、図20に示されているように、ホップ数が多いほど長い。 FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a terminal link beacon in a conventional wireless communication system. When traffic occurs, the time required for transitioning the control state from control (1) to control (2) (difference in time required for control switching) is, as shown in FIG. The more it is, the longer it is.
また、無線通信に使用できる周波数には限りがある。このため、マルチホップネットワークにおいて、無線通信装置である中継局装置は、シングルチャネルによる中継(以下、「シングルチャネル中継」という。)を行う場合がある。シングルチャネル中継では、中継局装置は、単一のチャネルを用いて通信する。 In addition, there is a limit to the frequencies that can be used for wireless communication. For this reason, in a multi-hop network, a relay station apparatus that is a wireless communication apparatus may perform single-channel relay (hereinafter referred to as “single-channel relay”). In single channel relay, a relay station apparatus communicates using a single channel.
無線通信装置が制御(2)を実行するための信号として、CTS信号がある。CTS信号は、CTS信号を受信した無線通信装置に送信禁止期間(NAV: Network Allocation Vector)を通知するための信号である。CTS信号は、Duration情報を含む。シングルチャネル中継にCTS信号を用いる場合、例えば、無線通信装置Pは、隣接する他の無線通信装置に、CTS信号を用いて送信禁止期間を通知する。送信禁止期間が通知された無線通信装置は、無線通信装置Pから通知された送信禁止期間において、無線通信装置Pと通信しない。また、送信禁止期間が通知された無線通信装置は、無線通信装置Pから通知された送信禁止期間において、無線通信装置P以外の無線通信装置とも通信しない。したがって、無線通信装置は、制御(2)を実行することによって、隣接する他の無線通信装置の通信に影響を与える。 There is a CTS signal as a signal for the wireless communication device to execute the control (2). The CTS signal is a signal for notifying a wireless communication device that has received the CTS signal of a transmission prohibition period (NAV: Network Allocation Vector). The CTS signal includes Duration information. When the CTS signal is used for single channel relay, for example, the wireless communication device P notifies the adjacent wireless communication device of the transmission prohibition period using the CTS signal. The wireless communication apparatus notified of the transmission prohibition period does not communicate with the wireless communication apparatus P in the transmission prohibition period notified from the wireless communication apparatus P. In addition, the wireless communication device notified of the transmission prohibition period does not communicate with a wireless communication device other than the wireless communication device P in the transmission prohibition period notified from the wireless communication device P. Therefore, the wireless communication device affects the communication of other adjacent wireless communication devices by executing the control (2).
また、マルチホップネットワークにおけるシングルチャネル中継では、無線通信装置のエンド・ツー・エンドのスループットは、ホップ数に応じて不公平となる。信号を中継する無線通信装置(中継局装置)が多いほど、信号の干渉やバッファ容量の不足によるフレームのロスが発生するため、無線通信装置のエンド・ツー・エンドのスループットは小さくなる(非特許文献2参照)。 Further, in the single channel relay in the multi-hop network, the end-to-end throughput of the wireless communication device becomes unfair according to the number of hops. The more wireless communication devices (relay station devices) that relay signals, the more frame loss occurs due to signal interference and insufficient buffer capacity, the end-to-end throughput of the wireless communication device becomes smaller (non-patent) Reference 2).
非特許文献1に開示された制御方法では、無線通信装置が、所定の時間間隔でパケットを間欠送信することによって、スループットの低下を抑制している。無線通信装置は、アウェイク状態でパケットを送信してから次にパケットを送信するまでスリープ状態となる場合、スリープ状態とアウェイク状態との間の状態遷移を短時間に繰り返すことになる。短時間とは、例えば、数パケットに相当する時間長である。
In the control method disclosed in
スリープ状態とアウェイク状態との間の状態遷移には、所定の時間が必要である。非特許文献1に開示された方法を実行することによって中継局装置がスリープ状態となる場合、従来の中継局装置は、スリープ状態とアウェイク状態との間の状態遷移を短時間に繰り返すので、消費電力を削減する効果を向上させることができない。また、従来の中継局装置は、中継すべき信号(パケット)が到来した場合、信号を直ちに中継する必要がある。信号を受信側の中継局装置は、信号を待ち受けするためにアウェイク状態を維持する必要があるので、消費電力を削減する効果を向上させることができない。
A predetermined time is required for the state transition between the sleep state and the awake state. When the relay station device goes into the sleep state by executing the method disclosed in Non-Patent
マルチホップネットワークにおけるシングルチャネル中継に従来のスリープ制御を適用した場合、中継局装置は、他の中継局装置の通信を阻害してしまうことがある。また、マルチホップネットワークにおけるシングルチャネル中継では、中継局装置が信号を送信することができる機会は、中継局装置のホップ数に応じて不公平になる。また、マルチホップネットワークにおけるシングルチャネル中継に、スループットの低下を抑制する従来の技術を適用した場合、スリープ状態によって消費電力を削減する効果の向上は期待できない。すなわち、従来の中継局装置は、マルチホップネットワークにおけるシングルチャネル中継において、スループットの低下を抑制しながら消費電力を低く抑えることができないという問題がある。 When conventional sleep control is applied to single channel relay in a multi-hop network, the relay station apparatus may interfere with communication of other relay station apparatuses. Also, in single channel relay in a multi-hop network, the opportunity for the relay station device to transmit a signal becomes unfair according to the number of hops of the relay station device. In addition, when a conventional technique that suppresses a decrease in throughput is applied to single channel relay in a multi-hop network, an improvement in the effect of reducing power consumption due to the sleep state cannot be expected. That is, the conventional relay station apparatus has a problem that power consumption cannot be reduced while suppressing a decrease in throughput in single channel relay in a multi-hop network.
上記事情に鑑み、本発明は、マルチホップネットワークにおいて、スループットの低下を抑制しながら消費電力を低く抑えることが可能である通信制御方法及び中継局装置を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a communication control method and a relay station apparatus capable of suppressing power consumption while suppressing a decrease in throughput in a multi-hop network.
本発明の一態様は、無線信号を中継する中継局装置における通信制御方法であって、自装置よりも上位の他の中継局装置に信号を送信することが可能な期間である第1送信許可期間の情報と下位の中継局装置群の通信履歴の情報とを含む第1制御信号を、前記上位の他の中継局装置から取得するステップと、自装置よりも下位の他の中継局装置から自装置に信号を送信することが可能な期間である第2送信許可期間を、前記第1送信許可期間の情報と前記通信履歴の情報とに基づいて定めるステップと、自装置よりも下位の他の中継局装置群の通信履歴の情報と、前記第2送信許可期間の情報とを含む第2制御信号を作成するステップと、自装置よりも下位の他の中継局装置に前記第2制御信号を送信するステップと、を有する通信制御方法である。 One aspect of the present invention is a communication control method in a relay station apparatus that relays a radio signal, wherein the first transmission permission is a period during which a signal can be transmitted to another relay station apparatus higher than the own apparatus. A step of obtaining a first control signal including period information and communication history information of a lower relay station apparatus group from the other upper relay station apparatus; and from another lower relay station apparatus lower than the own apparatus A step of determining a second transmission permission period, which is a period during which a signal can be transmitted to the own apparatus, based on the information of the first transmission permission period and the information of the communication history; Generating a second control signal including communication history information of the relay station apparatus group and information of the second transmission permission period, and sending the second control signal to another relay station apparatus lower than the own apparatus. And a communication control method comprising: A.
本発明の一態様は、上記の通信制御方法において、前記定めるステップでは、送信許可制御部は、予め定められた時間間隔において前記第1送信許可期間と時間的に重ならないように、前記第2送信許可期間を定める通信制御方法である。 According to an aspect of the present invention, in the communication control method, in the determining step, the transmission permission control unit is configured to prevent the second transmission permission period from overlapping with the first transmission permission period in a predetermined time interval. This is a communication control method for determining a transmission permission period.
本発明の一態様は、上記の通信制御方法において、前記第1送信許可期間で送信可能なデータ量のデータを信号の伝送速度に基づいて信号に含めるステップを更に備える通信制御方法である。 One aspect of the present invention is the communication control method according to the communication control method, further including a step of including, in the signal, data having a data amount that can be transmitted in the first transmission permission period based on a transmission speed of the signal.
本発明の一態様は、上記の通信制御方法において、下り信号を通信する期間と上り信号を通信する前記第1送信許可期間及び前記第2送信許可期間との時間的な配置を切り替えるステップを更に備える通信制御方法である。 One aspect of the present invention is the communication control method, further comprising the step of switching a temporal arrangement between the first transmission permission period and the second transmission permission period for communicating the downlink signal and the uplink signal. A communication control method is provided.
本発明の一態様は、自装置よりも上位の他の中継局装置に信号を送信することが可能な期間である第1送信許可期間の情報と下位の中継局装置群の通信履歴の情報とを含む第1制御信号を、前記上位の他の中継局装置から取得する上位リンク通信部と、自装置よりも下位の他の中継局装置から自装置に信号を送信することが可能な期間である第2送信許可期間を、前記第1送信許可期間の情報と前記通信履歴の情報とに基づいて定める送信許可制御部と、自装置よりも下位の他の中継局装置群の通信履歴の情報と、前記第2送信許可期間の情報とを含む第2制御信号を作成する制御信号作成部と、自装置よりも下位の他の中継局装置に前記第2制御信号を送信する下位リンク通信部と、を備える中継局装置である。 According to one aspect of the present invention, information on a first transmission permission period, which is a period during which a signal can be transmitted to another relay station apparatus higher than the own apparatus, and communication history information on a lower relay station apparatus group, And a higher link communication unit that acquires the first control signal from the other higher-order relay station device, and a period in which a signal can be transmitted to the own device from another lower-layer relay station device lower than the own device. A transmission permission control unit that determines a certain second transmission permission period based on the information on the first transmission permission period and the information on the communication history, and information on the communication history of another relay station apparatus group lower than the own apparatus A control signal generating unit that generates a second control signal including information on the second transmission permission period, and a lower link communication unit that transmits the second control signal to another relay station device lower than the own device And a relay station device.
本発明の一態様は、上記の中継局装置において、前記送信許可制御部は、予め定められた時間間隔において前記第1送信許可期間と時間的に重ならないように、前記第2送信許可期間を定める中継局装置である。 In one aspect of the present invention, in the relay station device, the transmission permission control unit sets the second transmission permission period so as not to overlap the first transmission permission period in a predetermined time interval. It is a relay station device to be determined.
本発明の一態様は、上記の中継局装置において、前記送信許可制御部は、前記第1送信許可期間で送信可能なデータ量のデータを伝送速度に基づいて信号に含める中継局装置である。 One aspect of the present invention is the relay station apparatus according to the above relay station apparatus, wherein the transmission permission control unit includes a data amount of data that can be transmitted in the first transmission permission period in a signal based on a transmission speed.
本発明の一態様は、上記の中継局装置において、前記送信許可制御部は、下り信号を通信する期間と上り信号を通信する前記第1送信許可期間及び前記第2送信許可期間との時間的な配置を切り替える中継局装置である。 According to an aspect of the present invention, in the relay station device, the transmission permission control unit is configured to perform a temporal comparison between a period during which a downlink signal is communicated and the first transmission permission period and the second transmission permission period during which an uplink signal is communicated. It is a relay station device that switches various arrangements.
本発明により、通信制御方法及び中継局装置は、マルチホップネットワークにおいて、スループットの低下を抑制しながら消費電力を低く抑えることが可能となる。 According to the present invention, the communication control method and the relay station device can suppress power consumption while suppressing a decrease in throughput in a multi-hop network.
本発明の実施形態の通信制御方法及び中継局装置について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、無線通信システム100の構成例を示す図である。無線通信システム100は、外部ネットワーク1と、中継局装置2−0〜2−N(Nは、図1では3以上の整数)とを備える。図1では、無線通信システム100は、信号(データ)の流れに関して外部ネットワーク1の下位に、中継局装置2−0を備える。中継局装置2−0は、中継局装置2−0〜2−Nのうち、最上位の中継局装置である。中継局装置2−0は、信号の流れに関して中継局装置2−0の下位に、中継局装置2−1を備える。中継局装置2−1のホップ数は1である。中継局装置2−1は、信号の流れに関して中継局装置2−1の下位に、中継局装置2−2を備える。中継局装置2−2は、信号の流れに関して中継局装置2−2の下位に、中継局装置2−Nを備える。中継局装置2−Nは、中継局装置2−0〜2−Nのうち、最下位の中継局装置である。
A communication control method and a relay station apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
中継局装置2−n(nは、0〜Nのいずれか)は、通信によって端末3−nを収容するリンクを、中継局装置2ごとに有する。以下、中継局装置2−0〜2−Nに共通する事項については、符号の一部について表記を省略して、「中継局装置2」と表記する。中継局装置2は、自装置よりも上位の他の中継局装置2との通信接続と、自装置よりも下位の他の中継局装置との通信接続とには、同じ無線周波数を使用する。中継局装置2は、他の中継局装置2との通信接続に使用する無線周波数とは異なる無線周波数を、端末3との通信接続に使用する。
The relay station apparatus 2-n (n is any one of 0 to N) has a link for accommodating the terminal 3-n by communication for each
したがって、中継局装置2と他の中継局装置2とが信号を同時に送受信した場合(データ同時送受信が許可された場合)、すなわち、中継局装置2と他の中継局装置2とが並行して送受信動作を実行した場合、信号が干渉する場合や、信号が衝突する場合がある。一方、中継局装置2と端末3とが通信する場合には、信号が干渉する場合や、信号が衝突する場合が無い。
Therefore, when the
また、中継局装置2は、自装置よりも上位の他の中継局装置2から送信されたビーコンに基づいて、ビーコンを送信した他の中継局装置2と通信する。ビーコンは、送信許可期間又は送信禁止期間を通知するための情報(要素)を含む。送信許可期間又は送信禁止期間を通知するための情報は、中継局装置2の通信履歴の情報を含む。送信許可期間は、信号を送信することが許可された期間、すなわち、信号を送信することが可能な期間である。送信禁止期間は、信号を送信することが禁止された期間、すなわち、信号を送信することが不可能な期間である。
Further, the
無線LAN(IEEE802.11)では、ステーション(STA)としての中継局装置2は、自装置よりも上位のアクセスポイント(AP)としての他の中継局装置2と通信する。また、アクセスポイントとしての中継局装置2は、自装置よりも下位のステーションとしての他の中継局装置2又は端末3と通信する。中継局装置2と端末3との間の通信のプロトコルは、例えば、TCP(Transmission Control Protocol)プロトコルである。
In a wireless LAN (IEEE 802.11), a
無線通信システム100において、中継局装置2は、他の中継局装置2又は端末3にビーコンを送信する。中継局装置2は、自装置よりも上位の他の中継局装置2からビーコンを受信した場合、上位の他の中継局装置2から通知された送信禁止期間の情報に基づいて、自装置よりも下位の他の中継局装置2に送信禁止期間を定める。中継局装置2は、自装置よりも下位の他の中継局装置2に、定めた送信禁止期間を通知する。下位の中継局装置2は、自装置よりも更に下位の他の中継局装置2に、自装置の送信禁止期間の情報を含む新たなビーコンを、自装置よりも更に下位の他の中継局装置2に通知する。
In the
以下、自装置よりも上位の他の中継局装置2との通信リンクを「上位リンク」という。以下、自装置よりも下位の他の中継局装置2との通信リンクを「下位リンク」という。以下、上位リンク及び下位リンクに一つの無線周波数を使用するチャネルを「中継ch」という。以下、端末リンクに一つの無線周波数を使用するチャネルを「端末ch」という。
Hereinafter, a communication link with another
図2は、下位リンクの送信許可期間を示す図である。下位リンクにおいて、ビーコンは、送信許可期間を割り当てる情報として、要素αと要素βと要素γとを含む。図2では、送信禁止期間(1)(NAV)は、時刻t0(ビーコンインターバルの開始時刻)〜t1である。送信禁止期間(2)(NAV)は、時刻t2〜t3である。送信禁止期間(3)(NAV)は、時刻t4〜「ビーコンインターバルの終了時刻」である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a transmission permission period of a lower link. In the lower link, the beacon includes an element α, an element β, and an element γ as information for assigning a transmission permission period. In FIG. 2, the transmission prohibition period (1) (NAV) is from time t0 (beacon interval start time) to t1. The transmission prohibition period (2) (NAV) is from time t2 to time t3. The transmission prohibition period (3) (NAV) is from time t4 to “beacon interval end time”.
要素αは、送信禁止期間(1)を指定するための情報である。要素βは、送信禁止期間(2)と開始時刻のオフセットとを指定するための情報である。要素γは、送信禁止期間(3)と開始時刻のオフセットとを指定するための情報である。 The element α is information for designating the transmission prohibition period (1). The element β is information for designating the transmission prohibition period (2) and the start time offset. The element γ is information for designating the transmission prohibition period (3) and the start time offset.
中継局装置2は、送信禁止期間(1)後の送信許可期間A_sと、送信禁止期間(2)後の送信許可期間B_sとを、ビーコンに含まれている要素を用いて指定することができる。中継局装置2は、送信許可期間A_sの終了時刻t2から送信許可期間B_sの終了時刻t3までの期間である送信許可間隔を、ビーコンに含まれている要素を用いて指定することができる。
The
図3は、端末リンクの送信許可期間を示す図である。端末リンクにおいて、ビーコンは、送信許可期間を割り当てる情報として、要素αと要素βとを含む。図3では、送信禁止期間(1)(NAV)は、時刻t0(ビーコンインターバルの開始時刻)〜t1である。送信禁止期間(2)(NAV)は、時刻t2〜「ビーコンインターバルの終了時刻」である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a terminal link transmission permission period. In the terminal link, the beacon includes an element α and an element β as information for assigning a transmission permission period. In FIG. 3, the transmission prohibition period (1) (NAV) is from time t0 (beacon interval start time) to t1. The transmission prohibition period (2) (NAV) is from time t2 to “beacon interval end time”.
要素αは、送信禁止期間(1)を指定するための情報である。要素βは、送信禁止期間(2)と開始時刻のオフセットとを指定するための情報である。 The element α is information for designating the transmission prohibition period (1). The element β is information for designating the transmission prohibition period (2) and the start time offset.
中継局装置2は、送信禁止期間(1)後の送信許可期間を、ビーコンに含まれている要素を用いて指定することができる。中継局装置2は、送信許可期間の終了時刻t2からビーコンインターバルの終了時刻までの期間である送信禁止期間(2)を、ビーコンに含まれている要素を用いて指定することができる。端末リンクにおいてビーコンに含まれている要素αは、例えば、無線LAN(IEEE802.11)に規定されているCFP(Contention Free Period)エレメントである。端末リンクにおいてビーコンに含まれている要素βは、例えば、無線LAN(IEEE802.11)に規定されているQuietエレメントである。
The
なお、端末3は、送信許可期間を把握した後、自端末の下位に送信許可期間を伝える必要はない。中継局装置2は、例えば、自装置が定めた送信許可期間において端末3と通信するという中継局装置2の都合に基づいて、ビーコン以外の方法によって送信禁止期間を端末3に通知してもよい。すなわち、中継局装置2は、ビーコン以外を使用して送信禁止期間を通知してもよい。例えば、中継局装置2は、CTS信号を送信した時刻からCTS信号によって定まる期間の終了時刻までを送信禁止期間として、送信禁止期間を端末3に定めてもよい。なお、端末リンクにおいて、中継局装置2は、自装置の送信許可期間以外の期間を定めることによって、自装置の送信許可期間を定めてもよい。
Note that the
図4は、ビーコンの送信タイミングを示す図である。中継局装置2は、自装置よりも上位の他の中継局装置2から、中継ch通信部21(後述する)の上位リンクによってビーコンを受信する。中継局装置2は、自装置がビーコンを受信した時刻から所定の送信シフト時間が経過した時刻に、自装置よりも下位の他の中継局装置2に対して、下位リンクによってビーコンを送信する。
FIG. 4 is a diagram illustrating beacon transmission timing. The
中継局装置2は、自装置がビーコンを受信した時刻から送信シフト時間が経過した時刻に、自装置が収容する端末3に対して、端末リンクによってビーコンを送信する。送信シフト時間は、上位リンクによって中継局装置2がビーコンを受信し、受信したビーコンに含まれている情報に基づいて中継局装置2が送信許可期間を算出し、端末リンク及び下位リンクに新たなビーコン等を中継局装置2が送信することが十分可能である最短の時間に予め定められる。送信シフト時間は、全ての中継局装置2に共通の時間が定められる。
The
また、上位リンクによってビーコンを受信した時刻から送信シフト時間が経過した時刻に端末リンク及び下位リンクによってビーコンを送信するため、上位リンクにおけるビーコンインターバルがP時間であれば、端末リンク及び下位リンクにおけるビーコンインターバルもP時間に定められる。また、上位リンクにおけるビーコンインターバルがQ時間に変更された場合、端末リンク及び下位リンクにおけるビーコンインターバルもQ時間に変更される。 In addition, since the beacon is transmitted by the terminal link and the lower link at the time when the transmission shift time has elapsed from the time when the beacon is received by the upper link, if the beacon interval in the upper link is P time, the beacon in the terminal link and the lower link The interval is also set to P hours. Further, when the beacon interval in the upper link is changed to Q time, the beacon interval in the terminal link and the lower link is also changed to Q time.
すなわち、無線LAN(IEEE802.11)のように、ビーコンインターバルを通知するための情報が、ビーコンに含まれている要素(エレメント)に規定されている場合、端末リンク及び下位リンクにおけるビーコンインターバルは、上位リンクにおけるビーコンインターバルと同じ時間長である。 That is, when the information for notifying the beacon interval is defined in the element (element) included in the beacon as in the wireless LAN (IEEE 802.11), the beacon interval in the terminal link and the lower link is The time length is the same as the beacon interval in the upper link.
図5は、中継局装置2の構成例を示す図である。中継局装置2は、アンテナ20と、中継ch通信部21と、通信制御部22と、スリープ制御部23と、上位リンクビーコン情報処理部24と、送信許可制御部25と、下位リンクビーコン作成部26と、端末情報管理部27と、通信履歴記憶部28と、データ量設定履歴記憶部29と、パラメータ記憶部30と、リンク速度記憶部31と、シフト時間記憶部32と、割当データ量記憶部33と、対応記憶部34と、与干渉ホップ数記憶部35と、端末リンクビーコン作成部36と、端末ch通信部37と、スリープ制御部38と、アンテナ39とを備える。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the
中継ch通信部21と、通信制御部22と、スリープ制御部23と、上位リンクビーコン情報処理部24と、送信許可制御部25と、下位リンクビーコン作成部26と、端末情報管理部27と、端末リンクビーコン作成部36と、端末ch通信部37と、スリープ制御部38との一部または全部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより機能するソフトウェア機能部である。また、これらの機能部のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のハードウェア機能部であってもよい。
Relay
通信履歴記憶部28と、データ量設定履歴記憶部29と、パラメータ記憶部30と、リンク速度記憶部31と、シフト時間記憶部32と、割当データ量記憶部33と、対応記憶部34と、与干渉ホップ数記憶部35等の記憶部は、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)などの不揮発性の記憶媒体(非一時的な記録媒体)を有する。各記憶部は、例えば、RAM(Random Access Memory)やレジスタなどの揮発性の記憶媒体を有していてもよい。各記憶部は、例えば、ソフトウェア機能部を機能させるためのプログラムを記憶してもよい。
A communication
アンテナ20は、上位の他の中継局装置2と自装置との間で、無線信号を送受信する。アンテナ20は、下位の他の中継局装置2との自装置と間でも、無線信号を送受信する。
中継ch通信部21は、無線LAN(IEEE802.11)における、ステーション機能(STA機能)及びアクセスポイント機能(AP機能)の両方を備える。中継ch通信部21は、上位リンク及び下位リンクによって、予め定められた時間間隔でビーコンを送信する。
The
The relay
通信制御部22は、中継ch通信部21による上位リンク及び下位リンクの通信を制御する。通信制御部22は、端末ch通信部37による端末リンクの通信を制御する。通信制御部22は、端末に関する情報(以下、「端末情報」という。)を、端末管理情報部に出力する。通信制御部22は、中継局装置2の通信履歴の情報を、通信履歴記憶部28に記憶させる。通信履歴の情報は、自装置の通信履歴情報でもよいし、他の中継局装置2の通信履歴の情報でもよい。通信履歴の情報は、例えば、送受信された信号のデータ量を表す情報を含む。
The
スリープ制御部23は、送信禁止期間以外の期間ではビーコンを確実に受信又は送信できるよう、通信に用いる回路などをスリープ状態からアウェイク状態に遷移させる。スリープ制御部23は、スリープ状態では、通信に用いる回路を停止させる。例えば、スリープ制御部23は、上位リンクによって上位の他の中継局装置2から通知された送信禁止期間(NAV)と、下位リンクによって自装置が下位の他の中継局装置2に通知した送信禁止期間とが時間的に重なる期間では、通信に用いる回路などをスリープ状態にする。
The
最上位の中継局装置2−0は、下位リンクによって自装置が下位の中継局装置2−1に通知した送信禁止期間に、スリープ状態となる。また、最下位の中継局装置2−Nは、上位リンクによって上位の中継局装置2−(N−1)から通知された送信禁止期間に、スリープ状態となる。 The highest relay station apparatus 2-0 enters a sleep state during a transmission prohibition period notified from the lower apparatus to the lower relay station apparatus 2-1. Further, the lowest relay station apparatus 2-N enters the sleep state during the transmission prohibition period notified from the higher relay station apparatus 2- (N-1) by the upper link.
これにより、中継局装置2は、スリープ率に応じて消費電力を削減することが可能となる。スリープ率とは、所定期間に対するスリープ状態である期間の割合である。例えば、10秒間のうち2秒間だけスリープ状態である場合、スリープ率は20%である。また、スリープ状態からアウェイク状態に状態遷移する場合にオーバーヘッドが生じるので、同じスリープ率であっても、スリープ状態からアウェイク状態への状態遷移の回数が、アウェイク状態からスリープ状態への状態遷移の回数よりも少ない方が、消費電力を削減する効果は高い。
Thereby, the
上位リンクビーコン情報処理部24は、上位リンクにおけるビーコンに含まれている情報を処理する。
送信許可制御部25は、自装置の上位の中継局装置2の送信禁止期間を通知するためにビーコンに含まれている要素などの情報と、端末情報と、通信履歴の情報と、通信のデータ量の設定履歴の情報と、データ量を設定するためのパラメータと、各リンクにおける信号の伝送速度情報と、送信シフト時間を表す情報と、通信無し時に割り当てられるデータ量と、中継局装置2とホップ数とを対応付ける情報と、与干渉ホップ数を示す情報とのうち少なくとも一つに基づいて、自装置の送信許可期間又は送信禁止期間を定める。
The upper link beacon
The transmission
下位リンクビーコン作成部26は、下位リンクにおけるビーコンに応じた信号を作成する。下位リンクビーコン作成部26は、作成したビーコンに応じた信号を、中継ch通信部21に送信する。
The lower link
端末情報管理部27は、端末情報を管理する。通信履歴記憶部28は、通信履歴を記憶する。データ量設定履歴記憶部29は、通信されたデータ量の設定の履歴を記憶する。パラメータ記憶部30は、データ量を設定するためのパラメータを記憶する。リンク速度記憶部31は、各リンクにおける信号の伝送速度情報を記憶する。シフト時間記憶部32は、送信シフト時間情報を記憶する。割当データ量記憶部33は、通信無し時に割り当てられるデータ量の情報を記憶する。対応記憶部34は、中継局装置2とホップ数とを対応付ける情報を記憶する。与干渉ホップ数記憶部35は、与干渉ホップ数を示す情報を記憶する。
The terminal
端末リンクビーコン作成部36は、端末リンクにおけるビーコンに応じた信号を作成する。端末リンクビーコン作成部36は、ビーコンに応じた信号を端末ch通信部37に送信する。
The terminal link
端末ch通信部37は、無線LAN(IEEE802.11)における、アクセスポイント機能を備える。端末ch通信部37は、端末リンクによって、予め定められた時間間隔でビーコンを送信する。端末ch通信部37は、自装置の送信許可期間又は送信禁止期間を、他の中継局装置2又は端末3に通知する。端末ch通信部37は、例えば、端末リンクビーコン作成部36が作成した信号に基づくビーコンを用いて、自装置の送信許可期間又は送信禁止期間を通知する。
The terminal
スリープ制御部38は、端末リンクによって自装置が収容する端末3に設定した送信禁止期間に、端末ch通信部37をスリープ状態にする。スリープ制御部38は、ビーコンを確実に受信又は送信できるよう、端末ch通信部37をスリープ状態からアウェイク状態に遷移させる。
アンテナ39は、自装置が収容する端末3との間で、無線信号を送受信する。
The sleep control unit 38 puts the terminal
The
図6は、送信許可期間と送信許可期間との時間的な配置を基本的な配置とする例(基本例)を示す図である。図6に示す期間の配置は、後述する図10に示す配置と比較して基本的な配置である。図6では、信号を送信又は受信する期間T1、T2、T3、T4、T5、T6が、全ての中継局装置2の中継chにおいて時間的に重ならないように定められている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example (basic example) in which the temporal arrangement of the transmission permission period and the transmission permission period is a basic arrangement. The arrangement of periods shown in FIG. 6 is a basic arrangement compared to the arrangement shown in FIG. In FIG. 6, the periods T1, T2, T3, T4, T5, and T6 for transmitting or receiving signals are determined so as not to overlap with each other in the relay channels of the
中継局装置2−1は、最上位の中継局装置2−0の下位リンクから自装置の上位リンクに通知される送信許可期間A_s(期間T1)と送信許可期間B_s(期間T6)において、最上位の中継局装置2−0と通信する。送信許可期間A_s(期間T1)と送信許可期間B_s(期間T6)において、中継局装置2−2は通信しない。また、送信許可期間A_s(期間T1)と送信許可期間B_s(期間T6)において、中継局装置2−Nは通信しない。 The relay station apparatus 2-1 is the highest in the transmission permission period A_s (period T1) and the transmission permission period B_s (period T6) notified from the lower link of the highest relay station apparatus 2-0 to the upper link of the own apparatus. It communicates with the upper relay station apparatus 2-0. The relay station apparatus 2-2 does not communicate in the transmission permission period A_s (period T1) and the transmission permission period B_s (period T6). In addition, the relay station apparatus 2-N does not communicate in the transmission permission period A_s (period T1) and the transmission permission period B_s (period T6).
中継局装置2−1は、送信許可期間A_s(期間T2)と送信許可期間B_s(期間T5)と、送信許可間隔(期間T2の終了時刻から期間T5の開始時刻まで)とを、最上位の中継局装置2−0の送信許可間隔(期間T1の開始時刻よりも前)において、自装置の下位リンクにおけるビーコンを使用して、中継局装置2−2の上位リンクに通知する。 The relay station device 2-1 sets the transmission permission period A_s (period T2), the transmission permission period B_s (period T5), and the transmission permission interval (from the end time of the period T2 to the start time of the period T5) In the transmission permission interval of relay station apparatus 2-0 (before the start time of period T1), the beacon in the lower link of the own apparatus is used to notify the upper link of relay station apparatus 2-2.
中継局装置2−2に通知された送信許可期間A_s(期間T2)は、最上位の中継局装置2−0の下位リンクの送信許可間隔の開始時刻(期間T1の終了時刻)の直後に開始する。中継局装置2−2に通知された送信許可期間B_s(期間T5)は、最上位の中継局装置2の下位リンクの送信許可間隔の終了時刻(期間T5の開始時刻)の直前に終了する。
The transmission permission period A_s (period T2) notified to the relay station apparatus 2-2 starts immediately after the start time (end time of the period T1) of the transmission permission interval of the lower link of the highest relay station apparatus 2-0. To do. The transmission permission period B_s (period T5) notified to the relay station apparatus 2-2 ends immediately before the end time (start time of the period T5) of the transmission permission interval of the lower link of the highest
中継局装置2ごとの送信許可期間及び送信禁止期間の時間的な配置を中継局装置2−0〜2−Nに適用することによって、中継局装置2−0〜2−Nは、信号(データを含むパケット)の送受信の干渉又は衝突が生じないように、送信許可期間又は送信禁止期間を定めることができる。
By applying the temporal arrangement of the transmission permission period and the transmission prohibition period for each
中継局装置2は、送信許可期間A_sにおいて最上位の中継局装置2から受信した下り信号(下りトラフィック)を、送信許可期間A_sにおいて、自装置の下位の他の中継局装置2に転送する。また、中継局装置2は、送信許可期間B_sにおいて最上位の中継局装置2に向けて送信する上り信号(上りトラフィック)を、送信許可期間B_sにおいて、自装置の上位の他の中継局装置2に転送する。
The
これによって、最下位の中継局装置2−Nから送信された上り信号は、1回のビーコンインターバル(1ビーコン間隔)のうちに、最上位の中継局装置2−0まで届く。また、最上位の中継局装置2−0から送信された下り信号は、1回のビーコンインターバルのうちに、最下位の中継局装置2−Nまで届く。 As a result, the uplink signal transmitted from the lowest relay station apparatus 2-N reaches the highest relay station apparatus 2-0 within one beacon interval (one beacon interval). Further, the downlink signal transmitted from the highest relay station apparatus 2-0 reaches the lowest relay station apparatus 2-N within one beacon interval.
したがって、無線通信システム100の全ての中継局装置2について、同じデータ量のトラフィックが通信履歴に記録されることになる。これによって、中継局装置2は、自装置の送信許可期間及び送信許可間隔の少なくとも一方を通信履歴の情報に基づいて定めた場合、自装置のホップ数が多くても、スリープ状態とアウェイク状態の間を短時間に遷移することができる。
Therefore, the traffic of the same data amount is recorded in the communication history for all the
図7は、下位リンクの送信許可間隔における転送期間を示す図である。送信許可間隔は、転送期間A_tと転送期間B_tとを含む。送信許可間隔は、転送期間A_tと転送期間B_tとを加算した結果よりも長い時間である。転送期間A_tと転送期間B_tの間にはマージン時間が定められてもよい。 FIG. 7 is a diagram illustrating a transfer period in the transmission permission interval of the lower link. The transmission permission interval includes a transfer period A_t and a transfer period B_t. The transmission permission interval is longer than the result of adding the transfer period A_t and the transfer period B_t. A margin time may be set between the transfer period A_t and the transfer period B_t.
転送期間A_tは、送信許可期間A_sにおいて外部ネットワーク1から送信された下り信号を、宛先の中継局装置2に届けるために必要な期間である。すなわち、転送期間A_tは、送信許可期間A_sにおいて上位の中継局装置2から転送された下り信号を、宛先の中継局装置2に届けるために必要な期間である。転送期間B_tは、送信許可期間B_sにおいて下位の中継局装置2によって転送される上り信号を、外部ネットワーク1に届けるための期間である。
The transfer period A_t is a period necessary for delivering the downlink signal transmitted from the
図8は、下り信号用の送信許可期間d_s及び転送期間d_tを示す図である。中継局装置2−rは、最上位の中継局装置2−0を基準としてホップ数rである位置にある中継局装置である。送信許可期間d_sは、図7に示す送信許可期間A_sに相当する。すなわち、送信許可期間d_sは、外部ネットワーク1から送信された下り信号を、中継局装置2−rから中継局装置2−(r+1)に届けるための期間である。転送期間d_tは、図7に示す転送期間A_tに相当する。すなわち、転送期間d_tは、下り信号を中継局装置2−(r+1)から宛先の中継局装置2−k(kは、rよりも多いホップ数)に届けるための期間である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a transmission permission period d_s and a transfer period d_t for downlink signals. The relay station device 2-r is a relay station device at a position where the number of hops is r with respect to the highest relay station device 2-0. The transmission permission period d_s corresponds to the transmission permission period A_s illustrated in FIG. That is, the transmission permission period d_s is a period for delivering the downlink signal transmitted from the
転送期間d_tは、送信許可期間d_sにおいて外部ネットワーク1から送信された下り信号を宛先の中継局装置2に届けるための期間である。中継局装置2−rは、最上位の中継局装置2−0からホップ数rとなる位置の中継局装置2である。図8では、中継局装置2−rが送信した下り信号は、中継局装置2−(r+1)から中継局装置2−kを中継されて、中継局装置2−Nに収容された宛先の端末3−Nに届けられる。
The transfer period d_t is a period for delivering the downlink signal transmitted from the
図8では、期間Td(r+1)は、中継局装置2−rが中継局装置2−(r+1)に定める送信許可期間d_sを示す。期間Td(r+1)は、式(1)によって表される。 In FIG. 8, a period Td (r + 1) indicates a transmission permission period d_s determined by the relay station apparatus 2-r as the relay station apparatus 2- (r + 1). The period Td (r + 1) is expressed by Expression (1).
Dd(x)は、中継局装置2−xに収容された端末3−xに送信する下り信号のデータ量を示す。Sd(r+1)は、中継局装置2−rから中継局装置2−(r+1)に送信する信号の伝送速度(下り伝送速度)を示す。 Dd (x) represents the data amount of the downlink signal transmitted to the terminal 3-x accommodated in the relay station device 2-x. Sd (r + 1) indicates a transmission rate (downlink transmission rate) of a signal transmitted from the relay station device 2-r to the relay station device 2- (r + 1).
中継局装置2−(r+1)は、期間Td(r+1)において、自装置の上位リンクによって下り信号を受信する。中継局装置2−(r+1)は、自装置が収容する端末3−(r+1)を宛先にしている信号を、受信した下り信号から取り出す。中継局装置2−(r+1)は、取り出されずに残ったデータを含む下り信号を、中継局装置2−(r+2)に転送する。中継局装置2−(r+3)〜2−kについても同様である。送信許可期間A_sにおける転送期間A_tは、式(2)によって表される。 The relay station apparatus 2- (r + 1) receives the downlink signal by the higher-order link of the own apparatus in the period Td (r + 1). Relay station apparatus 2- (r + 1) extracts a signal destined for terminal 3- (r + 1) accommodated by itself from the received downlink signal. The relay station apparatus 2- (r + 1) transfers the downlink signal including the remaining data without being extracted to the relay station apparatus 2- (r + 2). The same applies to relay station apparatuses 2- (r + 3) to 2-k. The transfer period A_t in the transmission permission period A_s is expressed by Expression (2).
図9は、上り信号用の送信許可期間u_s及び転送期間u_tを示す図である。中継局装置2−rは、最上位の中継局装置2−0を基準としてホップ数rである位置にある中継局装置である。送信許可期間u_sは、図7に示す送信許可期間B_sに相当する。すなわち、転送期間u_tは、上り信号を中継局装置2−kから中継局装置2−(r+1)に届けるための期間である。転送期間u_tは、図7に示す転送期間B_tに相当する。すなわち、送信許可期間u_sは、上り信号を中継局装置2−rから外部ネットワーク1に届けるための期間である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an uplink signal transmission permission period u_s and a transfer period u_t. The relay station device 2-r is a relay station device at a position where the number of hops is r with respect to the highest relay station device 2-0. The transmission permission period u_s corresponds to the transmission permission period B_s shown in FIG. That is, the transfer period u_t is a period for delivering the uplink signal from the relay station device 2-k to the relay station device 2- (r + 1). The transfer period u_t corresponds to the transfer period B_t illustrated in FIG. That is, the transmission permission period u_s is a period for delivering the uplink signal from the relay station device 2-r to the
図9では、中継局装置2−kは、中継局装置2−(k+1)に収容されている端末3−(k+1)から送信された上り信号を、中継局装置2−kの記憶部(バッファ)に予め記憶している。中継局装置2−kは、中継局装置2−(k+2)〜2−Nについても同様に、送信された上り信号を中継局装置2−kの記憶部(バッファ)に予め記憶している。中継局装置2−rは、中継局装置2−(r+1)から中継局装置2−Nに収容されている各端末3から送信された上り信号を、送信許可期間u_sにおいて中継局装置2−(r+1)から受信する。 In FIG. 9, the relay station apparatus 2-k transmits an uplink signal transmitted from the terminal 3- (k + 1) accommodated in the relay station apparatus 2- (k + 1) to the storage unit (buffer) of the relay station apparatus 2-k. ) In advance. Similarly, for relay station apparatuses 2- (k + 2) to 2-N, relay station apparatus 2-k stores the transmitted uplink signal in advance in the storage unit (buffer) of relay station apparatus 2-k. The relay station apparatus 2-r transmits the uplink signal transmitted from each terminal 3 accommodated in the relay station apparatus 2-N from the relay station apparatus 2- (r + 1) during the transmission permission period u_s. r + 1).
期間Tu(r+1)は、中継局装置2−rが中継局装置2−(r+1)に通知する送信許可期間u_sを示す。期間Tu(r+1)は、式(3)によって表される。 The period Tu (r + 1) indicates a transmission permission period u_s that the relay station apparatus 2-r notifies the relay station apparatus 2- (r + 1). The period Tu (r + 1) is expressed by Expression (3).
Du(x)は、中継局装置2−xに収容されている端末3−xから送信された上り信号のデータ量を示す。Su(r+1)は、中継局装置2−(r+1)から中継局装置2−rに送信される信号の伝送速度(上り伝送速度)を示す。 Du (x) indicates the data amount of the uplink signal transmitted from the terminal 3-x accommodated in the relay station device 2-x. Su (r + 1) indicates a transmission rate (uplink transmission rate) of a signal transmitted from the relay station device 2- (r + 1) to the relay station device 2-r.
中継局装置2−(k−1)は、自装置よりも下位の中継局装置2に収容されている端末3から送信された上り信号を、期間Tu(k)において中継局装置2−kから取得する。中継局装置2−(r+1)〜2−(k−1)は、同様に上り信号を取得する。例えば、中継局装置2−(r+1)は、自装置よりも下位の中継局装置2に収容されている端末3から送信された上り信号を、期間Tu(r+2)において中継局装置2−(r+2)から取得する。中継局装置2−(r+1)は、期間Tu(r+1)において、自装置よりも上位の中継局装置2−rに上り信号を送信する。
The relay station apparatus 2- (k-1) transmits an uplink signal transmitted from the
転送期間u_tと送信許可期間u_sとの関係、すなわち、転送期間B_tと期間Tu(x)との関係は、式(4)によって表される。 The relationship between the transfer period u_t and the transmission permission period u_s, that is, the relationship between the transfer period B_t and the period Tu (x) is expressed by Expression (4).
図10は、データ同時送受信を許可した場合について、送信許可期間と送信許可期間との時間的な配置を発展的な配置とする例(発展例)を示す図である。図10に示す期間の配置は、図6に示す配置と比較して発展的な配置である。図10では、中継局装置2同士の間で信号を同時に送受信することを許可した場合に、信号の干渉又は衝突が起こらないように、送信許可期間と送信禁止期間(NAV)とが定められている。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example (development example) in which the temporal arrangement of the transmission permission period and the transmission permission period is an advanced arrangement when simultaneous data transmission / reception is permitted. The arrangement of the periods shown in FIG. 10 is a more advanced arrangement than the arrangement shown in FIG. In FIG. 10, a transmission permission period and a transmission prohibition period (NAV) are determined so that signal interference or collision does not occur when it is permitted to simultaneously transmit and receive signals between the
送信許可期間では、中継局装置2同士のうち相対的に上位の中継局装置2は、アクセスポイント機能を実行する。また、送信許可期間では、中継局装置2同士のうち相対的に下位の中継局装置2は、ステーション機能を実行する。以下、中継局装置2−xによって信号に干渉を与える可能性のある中継局装置2の最大のホップ数Cxを、「与干渉ホップ数」という。
In the transmission permission period, the relatively higher
中継局装置2−(C+2)は、送信許可期間A_sと送信許可期間B_sとの時間的な配置を切り替える中継局装置(以下、「切替中継局装置」という。)である。切替中継局装置の送信許可制御部25は、上り信号を通信する期間と下り信号を通信する期間との時間的な配置を切り替える。すなわち、送信許可制御部25は、上り信号を通信する期間と下り信号を通信する期間との時間的な前後関係を入れ替える。符号C(Cは、1以上の整数)は、与干渉ホップ数を示す。図10では、一例として、与干渉ホップ数Cは1である。切替中継局装置は、例えば、中継局装置2−(C+3)でもよい。図10では、一例として、中継局装置2−3が切替中継局装置である。
The relay station apparatus 2- (C + 2) is a relay station apparatus (hereinafter referred to as “switching relay station apparatus”) that switches the temporal arrangement of the transmission permission period A_s and the transmission permission period B_s. The transmission
中継局装置2−0〜2−2は、図6に示す場合と同様に、図7に示す送信許可期間A_sにおいて下り信号を通信する。中継局装置2−0〜2−2は、図6に示す場合と同様に、図7に示す送信許可期間B_sにおいて上り信号を通信する。 The relay station devices 2-0 to 2-2 communicate downlink signals in the transmission permission period A_s illustrated in FIG. 7 as in the case illustrated in FIG. Similarly to the case illustrated in FIG. 6, the relay station devices 2-0 to 2-2 communicate uplink signals in the transmission permission period B_s illustrated in FIG. 7.
中継局装置2−3は、中継局装置2−3における送信許可期間A_sと送信許可期間B_sとの時間的な配置を切り替える。その結果、中継局装置2−4〜2−Nにおける送信許可期間A_sと送信許可期間B_sとの時間的な配置が切り替わる。すなわち、中継局装置2−3〜2−Nは、図7に示す送信許可期間A_sにおいて、下り信号ではなく上り信号を通信する。中継局装置2−3〜2−Nは、図7に示す送信許可期間B_sにおいて、上り信号ではなく下り信号を通信する。したがって、中継局装置2−3〜2−Nは、中継局装置2−0〜2−2が送信許可期間A_sにおいて送信した下り信号を、自装置の送信許可期間B_sにおいて送信する。 The relay station apparatus 2-3 switches the temporal arrangement of the transmission permission period A_s and the transmission permission period B_s in the relay station apparatus 2-3. As a result, the temporal arrangement of the transmission permission period A_s and the transmission permission period B_s in the relay station devices 2-4 to 2-N is switched. That is, the relay station devices 2-3 to 2-N communicate uplink signals instead of downlink signals in the transmission permission period A_s illustrated in FIG. The relay station devices 2-3 to 2-N communicate downlink signals instead of uplink signals in the transmission permission period B_s illustrated in FIG. Therefore, the relay station devices 2-3 to 2-N transmit the downlink signal transmitted by the relay station devices 2-0 to 2-2 in the transmission permission period A_s in the transmission permission period B_s of the own device.
これによって、最下位の中継局装置2−Nから送信された上り信号は、1回のビーコンインターバル(1ビーコン間隔)のうちに、最上位の中継局装置2−0に届く。また、最上位の中継局装置2−0から送信された下り信号は、1回のビーコンインターバルのうちに、最下位の中継局装置2−Nまで届く。 Thus, the uplink signal transmitted from the lowest relay station apparatus 2-N reaches the highest relay station apparatus 2-0 within one beacon interval (one beacon interval). Further, the downlink signal transmitted from the highest relay station apparatus 2-0 reaches the lowest relay station apparatus 2-N within one beacon interval.
したがって、無線通信システム100の全ての中継局装置2について、同じデータ量のトラフィックが通信履歴に記録されることになる。これによって、中継局装置2は、自装置の送信許可期間及び送信許可間隔の少なくとも一方を通信履歴の情報に基づいて定めた場合、自装置のホップ数が多くても、スリープ状態とアウェイク状態の間を短時間に遷移することができる。
Therefore, the traffic of the same data amount is recorded in the communication history for all the
切替中継局装置である中継局装置2−3よりも下位の中継局装置2−4における、送信許可期間A_sと送信許可期間B_sとについて説明する。 The transmission permission period A_s and the transmission permission period B_s in the relay station apparatus 2-4 that is lower than the relay station apparatus 2-3 that is the switching relay station apparatus will be described.
中継局装置2−4に通知された送信許可期間A_s(期間T7)は、中継局装置2−3の送信許可期間A_s(期間T8)の開始時刻の直前に終了する。中継局装置2−4に通知された送信許可期間B_s(期間T10)は、中継局装置2−3の送信許可期間B_s(期間T9)の終了時刻の直後に開始する。 The transmission permission period A_s (period T7) notified to the relay station apparatus 2-4 ends immediately before the start time of the transmission permission period A_s (period T8) of the relay station apparatus 2-3. The transmission permission period B_s (period T10) notified to the relay station apparatus 2-4 starts immediately after the end time of the transmission permission period B_s (period T9) of the relay station apparatus 2-3.
したがって、中継局装置2−4の送信許可間隔は、中継局装置2−3の送信許可期間A_s(期間T8)の開始時刻から、送信許可期間B_s(期間T9)の終了時刻までである。中継局装置2−4よりも下位の中継局装置2の送信許可期間についても同様に定められる。これにより、中継局装置2−0〜2−Nは、信号の干渉又は衝突が生じないように、自装置の送信許可期間又は送信禁止期間を定めることができる。
Therefore, the transmission permission interval of relay station apparatus 2-4 is from the start time of transmission permission period A_s (period T8) of relay station apparatus 2-3 to the end time of transmission permission period B_s (period T9). The transmission permission period of the
切替中継局装置である中継局装置2−3は、自装置よりも下位の中継局装置2と通信する期間に自装置よりも上位の中継局装置2とも通信するか否かを、予め判定することができない。中継局装置2−3は、自装置よりも上位の中継局装置2の通信履歴を取得しないからである。したがって、切替中継局装置である中継局装置2−3は、自装置よりも下位の中継局装置2と通信する期間に、自装置よりも上位の中継局装置2とも通信する可能性がある。
The relay station device 2-3 that is the switching relay station device determines in advance whether or not to communicate with the
そこで、切替中継局装置である中継局装置2−3の転送期間A_tの開始時刻は、ビーコンインターバルにおいて、送信する信号がビーコンに干渉又は衝突しない時刻のうち最も早い時刻に定められる。切替中継局装置である中継局装置2−3の転送期間B_tの終了時刻は、ビーコンインターバルにおいて、送信する信号がビーコンに干渉又は衝突しない時刻のうち最も遅い時刻に定められる。 Therefore, the start time of the transfer period A_t of the relay station apparatus 2-3 that is the switching relay station apparatus is determined to be the earliest time among the times when the signal to be transmitted does not interfere with or collide with the beacon in the beacon interval. The end time of the transfer period B_t of the relay station apparatus 2-3 that is the switching relay station apparatus is determined as the latest time among the times when the signal to be transmitted does not interfere or collide with the beacon in the beacon interval.
また、切替中継局装置である中継局装置2−3よりも上位の中継局装置2における、送信許可期間の時間長と、送信許可期間の開始時刻又は終了時刻と、送信許可間隔の時間長と、送信許可間隔の開始時刻又は終了時刻とは、切替中継局装置である中継局装置2−3の転送期間A_t及び転送期間B_tに基づいて定められる。
In addition, the time length of the transmission permission period, the start time or end time of the transmission permission period, and the time length of the transmission permission interval in the
なお、送信許可期間A_sと、転送期間A_tと、送信許可期間B_sと、転送期間B_tとは、中継局装置2ごとに定められる。中継局装置2は、ビーコンと信号とが干渉又は衝突しないように、中継局装置2ごとの送信許可期間の開始時刻及び終了時刻と、中継局装置2ごとのビーコン送信時刻とに基づいて、送信許可期間A_sと、転送期間A_tと、送信許可期間B_sと、転送期間B_tとを定める。ビーコン送信時刻は、送信シフト時間に基づいて定まる。
The transmission permission period A_s, the transfer period A_t, the transmission permission period B_s, and the transfer period B_t are determined for each
以下、無線通信システム100が切替中継局装置を有する場合と有しない場合とのいずれにも共通する事項を説明する。
Hereinafter, matters common to both the case where the
端末リンクでは、ビーコンインターバル(ビーコン間隔)ごとに1回の送信許可期間が定められる。このように、中継局装置2は、スリープ状態からアウェイク状態に遷移する回数を極力少なくすることによって、スリープ状態からアウェイク状態に遷移するために要するエネルギーを削減することができる。
In the terminal link, one transmission permission period is defined for each beacon interval (beacon interval). As described above, the
送信許可制御部25は、以下に示す観点(1)及び(2)に基づいて、送信許可期間を定める。
The transmission
観点(1):切替中継局装置と最下位の中継局装置2とを除く中継局装置2は、切替中継局装置よりも上位の中継局装置2の送信許可期間A_sを、下り信号の送信許可期間d_sとして定める。切替中継局装置と最下位の中継局装置2とを除く中継局装置2は、切替中継局装置よりも下位の中継局装置2の送信許可期間B_sを、下り信号の送信許可期間d_sとして定める。
Viewpoint (1): The
中継ch通信部21は、自装置の上位リンクによって上位の中継局装置2から自装置に通知された送信許可期間d_sが終了した直後に、自装置の下位リンクにおいて送信許可期間d_sを開始する。送信許可期間d_sは、中継局装置2が下位の他の中継局装置2に下り信号を送信するための期間である。したがって、中継局装置2は、送信許可期間d_sにおいて上位の他の中継局装置2に自装置から上り信号を送信した場合、下り信号の送信を阻害してしまう。
The relay
観点(2):端末3の外部リンクによって端末3が受信した下り信号に対する応答を、上り信号によって端末3が中継局装置2に送信する場合、通信のRTT(ラウンド・トリップ・タイム)は、できる限り短いことが望ましい。したがって、端末3は、送信許可期間d_sにおいて受信した下り信号に対する応答を、時間的に直近の送信許可期間d_sよりも後の送信許可期間u_sにおいて、上り信号として送信する。
Viewpoint (2): When the
図11は、図6に示す最下位以外の中継局装置2の送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングX)と、送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)との例を示す図である。また、図11は、図10に示す切替中継局装置よりも上位の中継局装置2の送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングX)と、送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)との例を示す図でもある。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the start time (timing X) of the transmission permission period d_s and the end time (timing Y) of the transmission permission period u_s of the
図12は、図10に示す切替中継局装置よりも下位の中継局装置2の送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングX)と、送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)との例を示す図である。
FIG. 12 shows an example of the start time (timing X) of the transmission permission period d_s and the end time (timing Y) of the transmission permission period u_s of the
送信許可期間は、上記の観点(1)及び(2)に基づいて、以下に示す場合(i)及び(ii)について定められる。 The transmission permission period is determined for the following cases (i) and (ii) based on the above viewpoints (1) and (2).
(i)中継局装置2が信号(データ)の送信を制限することなく、送信許可期間の設定によって対処する場合
切替中継局装置と最下位の中継局装置2とを除く中継局装置2は、上位リンクによって上位の中継局装置2から自装置に通知された送信許可期間d_sが終了した直後、自装置が下位リンクによって下位の他の中継局装置2に通知した自装置の送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングX)よりも後に、自装置の端末リンクの送信許可期間を開始する。また、切替中継局装置と最下位の中継局装置2とを除く中継局装置2は、その送信許可期間d_sよりも後の送信許可期間u_sであって、自装置の上位リンクによって上位の他の中継局装置2から自装置に通知された送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)よりも早い所定時刻に、自装置の端末リンクの送信許可期間を終了する。
(I) When the
ただし、端末リンクにおける伝送遅延や、中継局装置2における処理遅延を考慮する場合、端末リンクの送信許可期間は、送信許可期間d_sの開始時刻よりも早い時刻に開始してもよい。また、端末リンクにおける伝送遅延や、中継局装置2における処理遅延を考慮する場合、端末リンクの送信許可期間は、送信許可期間u_sの終了時刻よりも早い所定時刻に対してさらに早い時刻に終了してもよい。
However, when considering the transmission delay in the terminal link and the processing delay in the
図13は、図6に示す最下位の中継局装置2の送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングZ)と、送信許可期間d_sよりも後の送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)との例を示す図である。
FIG. 13 shows the start time (timing Z) of the transmission permission period d_s of the lowest
図14は、図10に示す切替中継局装置の送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングZ)と、送信許可期間d_sよりも後の送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)との例を示す図である。 FIG. 14 shows an example of the start time (timing Z) of the transmission permission period d_s of the switching relay station apparatus shown in FIG. 10 and the end time (timing Y) of the transmission permission period u_s after the transmission permission period d_s. FIG.
図15は、図10に示す最下位の中継局装置2の送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングZ)と、送信許可期間d_sよりも後の送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)との例を示す図である。
FIG. 15 shows the start time (timing Z) of the transmission permission period d_s of the lowest
切替中継局装置と最下位の中継局装置2とは、自装置の上位リンクによって上位の中継局装置2から自装置に通知された送信許可期間d_sが終了した直後、自装置が下位リンクによって下位の他の中継局装置2に通知した送信許可期間d_sの開始時刻(タイミングZ)よりも後に、自装置の端末リンクの送信許可期間を開始する。また、切替中継局装置と最下位の中継局装置2とは、その送信許可期間d_sよりも後の送信許可期間u_sであって、自装置の上位リンクによって上位の中継局装置2から自装置に通知された送信許可期間u_sの終了時刻(タイミングY)よりも早い所定時刻に、自装置の端末リンクの送信許可期間を終了する。
The switching relay station device and the lowest
ただし、端末リンクにおける伝送遅延や、中継局装置2における処理遅延を考慮する場合、端末リンクの送信許可期間は、送信許可期間u_sの終了時刻よりも早い所定時刻に対してさらに早い時刻に終了してもよい。
However, when the transmission delay in the terminal link and the processing delay in the
(ii)中継局装置2が信号(データ)の送信を制限する場合
中継局装置2は、上位リンクによって上位の中継局装置2から通知された送信許可期間d_sであって、下り信号を送信するために通知した送信許可期間d_sにおいて、上位の中継局装置2に上り信号を送信しない。中継局装置2は、下り信号を送信するために通知した送信許可期間d_sにおいて、上り信号を自装置のバッファに蓄積する。中継局装置2は、上り信号を送信しないという制限において、上位リンクによって上位の中継局装置2から自装置に通知された送信許可期間u_sが終了する時刻に、自装置の端末リンクの送信許可期間を終了する。送信許可期間u_sは、図11、12、13、14又は15に示す「タイミングY」である。
(Ii) When the
ただし、端末リンクにおける伝送遅延や、中継局装置2における処理遅延を考慮する場合、端末リンクの送信許可期間は、送信許可期間u_sの終了時刻よりも早い所定時刻に対してさらに早い時刻に終了してもよい。
However, when the transmission delay in the terminal link and the processing delay in the
なお、中継局装置2は、自装置に割り当てられたデータ量Du(x)及びDd(x)を加算した結果と端末リンクの伝送速度とを乗算した結果を、端末リンクの送信許可期間の長さとしてもよい。
The
図5に示す送信許可制御部25は、次のビーコンインターバルに送信するデータ量Dd(x)及びDu(x)を、ビーコンを送信する前に予め定める。送信許可制御部25は、データ量Dd(x)及びDu(x)に基づいて、送信許可期間と送信許可間隔とを算出する。送信許可制御部25は、前回のデータ量の設定値Dd(x)の結果として通信履歴の情報に記録されている下り信号のデータ量の実績値Dd’(x)と、前回のデータ量の設定値Dd(x)とを比較する。
The transmission
送信許可制御部25は、比較した結果に基づいて、次回のデータ量の設定値Dd(x)を定める。送信許可制御部25は、前回のデータ量の設定値Du(x)と、前回のデータ量の設定値Du(x)の結果として通信履歴に記録されている上り信号のデータ量の実績値Du’(x)とを比較した結果に基づいて、次回のデータ量の設定値Du(x)を定める。
The transmission
送信許可制御部25は、パラメータ記憶部30を参照し、データ量を設定するためのパラメータを取得する。送信許可制御部25は、前回のデータ量の設定値が使用された場合に無線リソースが余剰又は不足になるか否かを、データ量を比較した結果に基づいて判定する。送信許可制御部25は、前回のデータ量の設定値が使用された場合に無線リソースが余剰又は不足にならない(設定値が適切である)と判定した場合、前回の設定値を次回の設定値とする。送信許可制御部25は、データ量を比較した結果に基づいて、前回のデータ量の設定値が使用された場合に無線リソースが余剰になると判定した場合、前回の設定値よりも小さい値を次回の設定値とする。送信許可制御部25は、データ量を比較した結果に基づいて、前回のデータ量の設定値が使用された場合に無線リソースが不足になると判定した場合、前回の設定値よりも大きい値を次回の設定値とする。
The transmission
なお、特定の中継局装置2が帯域を大幅に消費して、中継局装置2ごとの帯域の割り当てが不公平とならないよう、送信許可制御部25は、設定するデータ量Dd(x)及びDu(x)に上限を定めてもよい。
Note that the transmission
無線通信システム100の全ての中継局装置2は、端末リンクによる通信が無い中継局装置2に送信許可期間を割り当てるために、下り通信無し時における割当データ量Dd_minを表す情報と、上り通信無し時における割当データ量Du_minを表す情報とを予め共有する。なお、中継局装置2は、割当データ量Dd_minと割当データ量Du_minとを、所定のパケットを使用することなく共有してもよいし、所定のパケットを使用して共有してもよい。
All the
中継局装置2は、端末リンクによる下り通信が無い中継局装置2のうち最大のホップ数を有する中継局装置2に、下りリンク(中継リンク)について、下り通信無し時における割当データ量Dd_minを割り当てる。また、中継局装置2は、端末リンクによる下り通信が無い中継局装置2のうち最大でないホップ数を有する中継局装置2には、送信許可期間が無いものとして、下りリンク(中継リンク)について、下り通信無し時における割当データ量Dd_minを割り当てない。また、中継局装置2は、上り通信が無い中継局装置2に、上りリンク(中継リンク)について、上り通信無し時における割当データ量Du_minを割り当てる。
The
中継局装置2は、端末リンクによる下り通信が無い全ての中継局装置2に、端末リンクについて、下り通信無し時における割当データ量Dd_minを割り当てる。これによって、端末リンクによる下り通信が無い全ての中継局装置2は、中継chについて、下り通信無し時における割当データ量Dd_minを共有する。
The
これにより、中継局装置2は、通信の無い状態から通信の有る状態に状態遷移することができる。中継局装置2は、端末リンクにおいて通信の無かった中継局装置2に割り当てるデータ量を削減することによって、スリープ率を向上させることができる。中継局装置2は、端末リンクにおいて通信の無かった中継局装置2に割り当てるデータ量を削減することによって、帯域を向上させることができる。
Thereby, the
なお、中継局装置2は、中継chについて、通信無し時における割当データ量を共有する中継局装置2の最大数に、上限を定めてもよい。中継局装置2は、通信無し時における割当データ量を共有する中継局装置2の最大数が上限を超えた場合、通信無し時における割当データ量を増やしてもよい。通信の無かった中継局装置2は、通信無し時における割当データ量が増やされた場合、通信無し時における割当データ量を共有する。通信の無かった中継局装置2は、ホップ数が大きい中継局装置2ほど優先的に、通信無し時における割当データ量を共有する。
The
中継局装置2は、上限を超えた中継局装置2のうち最大のホップ数を有する中継局装置2に、通信無し時における割当データ量を割り当てる。中継局装置2は、上限を超えた中継局装置2のうち最大でないホップ数を有する中継局装置2には、送信許可期間が無いものとして、通信無し時における割当データ量を割り当てない。
The
最上位の中継局装置2−0は、通信履歴の情報と送信シフト時間情報とに基づいて、送信許可期間に送信される信号とビーコンとの干渉及び衝突を考慮し、最上位の中継局装置2−0から最下位の中継局装置2−Nまでの全ての中継局装置2について、送信許可期間と送信許可間隔とを定める。最上位の中継局装置2−0は、定めた送信許可期間及び送信許可間隔に基づいて、送信許可期間A_sと、送信許可期間B_sと、送信許可間隔の開始時刻と、送信許可間隔の終了時刻とを、下位の中継局装置2ごとに定める。
The highest-order relay station apparatus 2-0 considers interference and collision between a signal and a beacon transmitted during a transmission permission period based on the communication history information and the transmission shift time information, and the highest-order relay station apparatus A transmission permission period and a transmission permission interval are determined for all the
切替中継局装置である中継局装置2−3は、送信許可期間A_sの開始時刻と、送信許可期間A_sの終了時刻と、送信許可期間B_sの開始時刻と、送信許可期間B_sの終了時刻とを、以下に示す観点(I)及び(II)に基づいて定める。 The relay station device 2-3 that is a switching relay station device determines the start time of the transmission permission period A_s, the end time of the transmission permission period A_s, the start time of the transmission permission period B_s, and the end time of the transmission permission period B_s. It is determined based on the following viewpoints (I) and (II).
観点(I):切替中継局装置である中継局装置2−3は、最下位の中継局装置2−Nに対して1ホップだけ上位の中継局装置2−(N−1)の下位リンクにおいて、ビーコンを送信した直後に送信許可期間A_sの開始時刻となるように、自装置の送信許可期間A_sを定める。 Viewpoint (I): The relay station device 2-3, which is a switching relay station device, is connected to the lower link of the relay station device 2- (N-1) that is higher by one hop than the lowest relay station device 2-N. The transmission permission period A_s of the own device is determined so that the start time of the transmission permission period A_s is immediately after the beacon is transmitted.
観点(II):切替中継局装置よりも下位の中継局装置2が送信許可期間B_sにおいて送信した上り信号は、上位の中継局装置2が送信したビーコンに干渉又は衝突を与える可能性がある。このため、切替中継局装置である中継局装置2−3は、自装置よりも下位の中継局装置2が送信した上り信号がビーコンに干渉又は衝突を与えない限界の時刻までに受信されるように、ビーコンに干渉を与える可能性がある中継局装置2のホップ数Cに基づいて自装置の送信許可期間B_sを定める。
Viewpoint (II): The uplink signal transmitted in the transmission permission period B_s by the
切替中継局装置よりも下位の中継局装置2が送信許可期間A_sにおいて送信した信号は、上位の中継局装置2が送信したビーコンに干渉又は衝突を与える可能性がある。このため、切替中継局装置である中継局装置2−3は、自装置よりも下位の中継局装置2が送信した信号がビーコンに干渉又は衝突を与えないように、自装置の送信許可期間A_sを定める。
The signal transmitted by the lower
最上位の中継局装置2は、ビーコンインターバルにおいて下位の中継局装置2が送信するビーコンと信号との干渉及び衝突を考慮して、送信許可期間A_sの開始時刻を定める。最上位の中継局装置2は、ビーコンが送信される直前の時刻を、送信許可期間B_sの終了時刻に定める。
The highest
最上位の中継局装置2は、切替中継局装置の観点(I)及び(II)に示す条件を満たすために、送信許可期間A_sの開始時刻をより遅い時刻に定めてもよい。最上位の中継局装置2は、切替中継局装置の観点(I)及び(II)に示す条件を満たすために、送信許可期間B_sの終了時刻を、ビーコンが送信される時刻の直前の所定時刻よりも早めてもよい。
The highest
図16は、切替中継局装置よりも上位の中継局装置2にデータ同時送受信を許可した場合の上位リンクの送信許可期間と、下位リンクの送信許可期間とを示す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating a transmission permission period for the upper link and a transmission permission period for the lower link when simultaneous data transmission / reception is permitted to the
図17は、切替中継局装置である中継局装置2−3にデータ同時送受信を許可した場合の上位リンクの送信許可期間と、下位リンクの送信許可期間とを示す図である。 FIG. 17 is a diagram illustrating a transmission permission period for an upper link and a transmission permission period for a lower link when simultaneous transmission / reception of data is permitted to the relay station apparatus 2-3 serving as a switching relay station apparatus.
図18は、切替中継局装置よりも下位の中継局装置2にデータ同時送受信を許可した場合の上位リンクの送信許可期間と、下位リンクの送信許可期間とを示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating an upper link transmission permission period and a lower link transmission permission period when simultaneous data transmission / reception is permitted to the lower
最上位の中継局装置2は、通信の帯域が足りない場合には、中継局装置2ごとに定めたデータ量Dd(x)及びDu(x)に上限を定めてもよい。例えば、最上位の中継局装置2は、中継局装置2に割り当てられたデータ量Dd(x)及びDu(x)のうち、最大のデータ量を仮の上限と定める。最上位の中継局装置2は、仮の上限を小さくしていくことによって通信の帯域が足りた場合、通信の帯域が足りた場合における仮の上限を、データ量Dd(x)及びDu(x)の上限と確定する。最上位の中継局装置2は、データ量Dd(x)及びDu(x)の上限を、中継局装置2ごとに確定してもよい。
The uppermost
最上位以外の中継局装置2は、送信許可期間を示す情報を、自装置よりも上位の他の中継局装置2から取得する。送信許可期間を示す情報は、送信許可期間を示す情報を送信した中継局装置2よりも下位の他の中継局装置2の通信履歴の情報と、通信の帯域が足りない場合のデータ量Dd(x)及びDu(x)の上限を示す情報とを含む。通信の帯域が足りない場合のデータ量は、通信履歴の情報に基づいて定められる。
The
最上位以外の中継局装置2は、自装置よりも上位の他の中継局装置2から通知された送信許可期間に基づいて、データ量Du(x)を定める。下り信号についても同様に、最上位以外の中継局装置2は、自装置よりも上位の他の中継局装置2から通知された送信許可間隔に基づいて、データ量Dd(x)を定めてもよい。最上位以外の中継局装置2の送信許可制御部25は、送信許可期間に送信されるデータ量がデータ量Dd(x)及びDu(x)に収まるように(送信可能なデータ量のデータを信号に含めるように)、送信許可期間を示す情報に基づいて、実際に送信されるデータ量を定める。
The
送信許可制御部25は、自装置が保有する通信履歴の情報であって自装置よりも下位の中継局装置2の通信履歴の情報に基づいて算出した送信許可期間と、自装置よりも上位の他の中継局装置2によって定められた送信許可期間とを比較する。
The transmission
送信許可制御部25が算出した送信許可期間が、他の中継局装置2によって定められた送信許可期間よりも長い場合、送信許可制御部25は、通信の帯域が不足していると判定する。送信許可制御部25は、通信の帯域が不足していると判定した場合、最上位の中継局装置2がデータ量Dd(x)及びDu(x)の上限を確定する方法と同様にデータ量Dd(x)及びDu(x)の上限を確定する。中継局装置2は、ビーコンを送信することによって、確定した送信許可期間を下位の他の中継局装置2に通知する。
When the transmission permission period calculated by the transmission
中継局装置2は、上位リンクと下位リンクと端末リンクとに、データ量Du(x)及びDd(x)の代わりに送信許可期間(時間)を割り当ててもよい。例えば、中継局装置2は、通信速度Su(x)及びSd(x)をいずれも「1」と定めることによって、データ量Du(x)の代わりに送信許可期間を、上位リンクと下位リンクと端末リンクとに割り当てる。また、例えば、中継局装置2は、上位リンクと下位リンクとにデータ量を割り当て、端末リンクには送信許可期間を割り当てる。
The
なお、送信許可期間の時間長と、送信許可期間の時間長と、送信許可期間の開始時刻と、送信許可期間の終了時刻とを中継局装置2が定める場合、中継局装置2は、図2などに示す送信禁止期間(1)(2)(3)を含むビーコンを、例えば、1ホップだけ下位の中継局装置2にのみ定める。
When the
全ての中継局装置2に定める送信禁止期間(1)(2)(3)をビーコンが含むことができる場合、最上位の中継局装置2のみが、送信許可期間の時間長と、送信許可期間の時間長と、送信許可期間の開始時刻と、送信許可期間の終了時刻とを定めてもよい。最上位以外の中継局装置2は、上位の他の中継局装置2から受信したビーコンを下位の他の中継局装置2に転送することによって、端末リンクによって自装置に収容されている端末3に送信許可期間を定めてもよい。
When the beacon can include the transmission prohibition periods (1), (2), and (3) determined for all the
以上のように、実施形態の中継局装置2−3は、上位リンク通信部と下位リンク通信部とを有する中継ch通信部21と、送信許可制御部25と、下位リンクビーコン作成部26(制御信号作成部)とを備える。中継ch通信部21(上位リンク通信部)は、中継局装置2−2に上り信号等を送信することが可能な期間(例えば、期間T3)である第1送信許可期間の情報と下位の中継局装置2群の通信履歴の情報とを含むビーコン(第1制御信号)を、中継局装置2−2から取得する。送信許可制御部25は、自装置に上り信号等を送信することが可能な期間(例えば、期間T8)である第2送信許可期間を、第1送信許可期間の情報と通信履歴の情報とに基づいて定める。下位リンクビーコン作成部26は、自装置よりも下位の他の中継局装置2群の通信履歴の情報と、第2送信許可期間の情報とを含むビーコン(第2制御信号)を作成する。中継ch通信部21(下位リンク通信部)は、中継局装置2−4にビーコン(第2制御信号)を送信する。中継局装置2−3以外の中継局装置2についても同様である。
As described above, the relay station apparatus 2-3 according to the embodiment includes the relay
これによって、実施形態の中継局装置2は、マルチホップネットワークにおいて、スループットの低下を抑制しながら消費電力を低く抑えることが可能である。
Thereby, the
すなわち、実施形態の中継局装置2は、通信履歴に基づいて、送信許可期間及び送信禁止期間を通信ごとに算出する。中継局装置2は、送信許可期間の情報及び送信禁止期間の情報をビーコンに含んで送信する。下位の他の中継局装置2及び端末3は、ビーコンに含まれている送信許可期間の情報及び送信禁止期間の情報に基づいて、自装置の送信許可期間及び送信禁止期間を定める。中継局装置2は、中継局装置2同士の信号の干渉又は通信履歴の情報を、予め取得する。また、中継局装置2は、中継局装置2と端末3との信号の干渉又は通信履歴の情報を予め取得する。中継局装置2は、信号の干渉又は通信履歴の情報に基づいて、信号の干渉又は衝突が起こらない中継局装置2同士で、同じ送信許可期間に信号を送受信する。
That is, the
これによって、実施形態の中継局装置2は、動作切り替えの回数を削減し、送信許可期間を効率的に配置することが可能となる。中継局装置2は、送信許可期間を効率的に配置することによって、スリープ状態等の状態制御を適切に実行することが可能となる。中継局装置2は、消費電力を低く抑えることが可能となる。
As a result, the
実施形態の中継局装置2は、ビーコンのみで送信禁止及び送信許可を制御するので、他の中継局装置2同士の通信に影響を与えることなく、スリープ制御を実行することができる。すなわち、実施形態の中継局装置2は、隣接している他の中継局装置2の通信に影響を与えることなく、スリープ制御を実行することができる。
Since the
実施形態の中継局装置2は、無線通信システム100の全ての中継局装置2から送信された上り信号を、1回のビーコンインターバルのうちに、無線通信システム100の最上位の中継局装置2−0に届けることができる。これによって、実施形態の中継局装置2は、無線通信システム100の全ての中継局装置2を、公平にスリープ状態から復帰させることができる。
The
実施形態の中継局装置2は、無線通信システム100の全ての中継局装置2から送信された下り信号を、1回のビーコンインターバルのうちに、無線通信システム100の最下位の中継局装置2−Nに届けることができる。これによって、実施形態の中継局装置2は、無線通信システム100の全ての中継局装置2を、公平にスリープ状態から復帰させることができる。
The
実施形態の中継局装置2は、自装置の通信履歴記憶部28が保有する通信履歴の情報であって、自装置よりも下位の中継局装置2の通信履歴の情報に基づいて、期間又は時刻を定める。これによって、実施形態の中継局装置2は、信号を送信する機会を公平にすることができる。すなわち、実施形態の中継局装置2は、スリープ制御の切り替え時間がホップ数に応じて異なることによって通信環境が不公平になることを防ぐことができる。
The
実施形態の中継局装置2は、中継chについて信号の干渉を考慮して、送信許可期間及び送信禁止期間を定める。これによって、実施形態の中継局装置2は、スループットを向上させることができる。すなわち、実施形態の中継局装置2は、シングルチャネル中継において、ホップ数に応じてスループットが不公平になることを防ぐことができる。
The
実施形態の中継局装置2は、1回のビーコンインターバルにつき最大3回までスリープ状態に遷移することが可能であるようにしてもよい。すなわち、実施形態の中継局装置2は、スリープ状態とアウェイク状態とを頻繁には遷移しない。これによって、実施形態の中継局装置2は、消費電力を削減することができる。
The
上述した実施形態における中継局装置、無線通信システムの少なくとも一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 You may make it implement | achieve at least one part of the relay station apparatus and radio | wireless communications system in embodiment mentioned above with a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be a program for realizing a part of the above-described functions, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system. You may implement | achieve using programmable logic devices, such as FPGA (Field Programmable Gate Array).
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like that do not depart from the gist of the present invention.
1…外部ネットワーク、2…中継局装置、3…端末、20…アンテナ、21…中継ch通信部、22…通信制御部、23…スリープ制御部、24…上位リンクビーコン情報処理部、25…送信許可制御部、26…下位リンクビーコン作成部、27…端末情報管理部、28…通信履歴記憶部、29…データ量設定履歴記憶部、30…パラメータ記憶部、31…リンク速度記憶部、32…シフト時間記憶部、33…割当データ量記憶部、34…対応記憶部、35…与干渉ホップ数記憶部、36…端末リンクビーコン作成部、37…端末ch通信部、38…スリープ制御部、39…アンテナ、100…無線通信システム
DESCRIPTION OF
Claims (8)
自装置よりも上位の他の中継局装置に信号を送信することが可能な期間である第1送信許可期間の情報と下位の中継局装置群の通信履歴の情報とを含む第1制御信号を、前記上位の他の中継局装置から取得するステップと、
自装置よりも下位の他の中継局装置から自装置に信号を送信することが可能な期間である第2送信許可期間を、前記第1送信許可期間の情報と前記通信履歴の情報とに基づいて定めるステップと、
自装置よりも下位の他の中継局装置群の通信履歴の情報と、前記第2送信許可期間の情報とを含む第2制御信号を作成するステップと、
自装置よりも下位の他の中継局装置に前記第2制御信号を送信するステップと、
を有する通信制御方法。 A communication control method in a relay station device that relays a radio signal,
A first control signal including information on a first transmission permission period, which is a period during which a signal can be transmitted to another relay station apparatus higher than the own apparatus, and communication history information of a lower relay station apparatus group; Obtaining from other upper relay station devices;
Based on the information on the first transmission permission period and the information on the communication history, the second transmission permission period, which is a period during which a signal can be transmitted to the own apparatus from another relay station apparatus lower than the own apparatus. Steps determined by
Creating a second control signal including communication history information of another relay station device group lower than the own device and information of the second transmission permission period;
Transmitting the second control signal to another relay station apparatus lower than the own apparatus;
A communication control method.
を更に備える、請求項1又は請求項2に記載の通信制御方法。 The communication control method according to claim 1, further comprising a step of including data of a data amount that can be transmitted in the first transmission permission period in a signal based on a transmission speed of the signal.
を更に備える、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の通信制御方法。 4. The method according to claim 1, further comprising a step of switching a temporal arrangement between the period for communicating a downlink signal and the first transmission permission period and the second transmission permission period for communicating an uplink signal. The communication control method described in 1.
自装置よりも下位の他の中継局装置から自装置に信号を送信することが可能な期間である第2送信許可期間を、前記第1送信許可期間の情報と前記通信履歴の情報とに基づいて定める送信許可制御部と、
自装置よりも下位の他の中継局装置群の通信履歴の情報と、前記第2送信許可期間の情報とを含む第2制御信号を作成する制御信号作成部と、
自装置よりも下位の他の中継局装置に前記第2制御信号を送信する下位リンク通信部と、
を備える中継局装置。 A first control signal including information on a first transmission permission period, which is a period during which a signal can be transmitted to another relay station apparatus higher than the own apparatus, and communication history information of a lower relay station apparatus group; , An upper link communication unit obtained from the other upper relay station device,
Based on the information on the first transmission permission period and the information on the communication history, the second transmission permission period, which is a period during which a signal can be transmitted to the own apparatus from another relay station apparatus lower than the own apparatus. A transmission permission control unit determined by
A control signal generating unit that generates a second control signal including information of communication history of another relay station device group lower than the own device and information of the second transmission permission period;
A lower link communication unit that transmits the second control signal to another relay station device lower than the own device;
A relay station apparatus comprising:
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