JP2021077954A - Radio communication system and radio node - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信システム、及び、無線ノードに関する。 The present invention relates to wireless communication systems and wireless nodes.
セルラー通信システムにおいて、ユーザ装置向けの無線アクセス回線を提供する基地局と、バックボーンネットワーク(コアネットワークと称されることもある)と、を有線のバックホール(BH)ネットワークによって接続することがある。 In a cellular communication system, a base station that provides a wireless access line for a user device and a backbone network (sometimes referred to as a core network) may be connected by a wired backhaul (BH) network.
一方で、新世代のモバイル通信を実現する1つの形態として、半径が数十メートルの無線通信エリアを提供する複数の無線機器(例えば、基地局又はアクセスポイント)の間を、無線(例えば、無線マルチホップ)によって接続するシステム又はネットワークが検討されている。なお、「無線機器」は、「無線ノード」あるいは「無線通信装置」と称されてもよい。 On the other hand, as one form of realizing a new generation of mobile communication, wireless communication (for example, wireless communication) is performed between a plurality of wireless devices (for example, a base station or an access point) that provide a wireless communication area having a radius of several tens of meters. Systems or networks connected by (multi-hop) are being considered. The "wireless device" may be referred to as a "wireless node" or a "wireless communication device".
ここで、例えば、建設現場といった工事現場において、建物の異なる階層に無線通信環境を現場作業員のために一時的(あるいは、暫定的)に導入したい場合に、如何にして無線通信環境を容易に構築し撤去できるようにするかについて余地がある。 Here, for example, at a construction site such as a construction site, when it is desired to temporarily (or provisionally) introduce a wireless communication environment for field workers on different floors of a building, how can the wireless communication environment be easily introduced? There is room for construction and removal.
本発明の非限定的な目的の1つは、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術を提供することにある。 One of the non-limiting objects of the present invention is to provide a radio communication technique in which a three-dimensional radio route including the height direction can be easily constructed and can be easily removed.
一態様に係る無線通信システムは、第1水平面に位置するコアノードと、前記第1水平面と異なる第2水平面に位置する無線中継器と、第3水平面に位置する無線機と、を備え、前記コアノードは、前記無線中継器に向けて指向性を有する第1アンテナを備え、前記無線中継器は、前記コアノードに向けて指向性を有する第2アンテナと、第3アンテナと、前記第2アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第3アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第3アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第2アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、を備える。 The wireless communication system according to one aspect includes a core node located on a first horizontal plane, a wireless repeater located on a second horizontal plane different from the first horizontal plane, and a radio located on a third horizontal plane, and the core node. The radio repeater includes a first antenna having directionality toward the radio repeater, and the radio repeater receives the second antenna, the third antenna, and the second antenna having directionality toward the core node. A process of processing the downlink radio signal and transmitting it from the third antenna to the radio, and a process of processing the uplink radio signal received by the third antenna and transmitting it from the second antenna to the core node. A processing unit that performs at least one of the above and the above.
一態様に係る無線ノードは、第1水平面に位置する無線ノードであって、前記第1水平面と異なる第2水平面に位置するコアノードに向けて指向性を有する第1アンテナと、第2アンテナと、前記第1アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第2アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第2アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第1アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、を備える。 The radio node according to one aspect is a radio node located in the first horizontal plane, and has a first antenna having directivity toward a core node located in a second horizontal plane different from the first horizontal plane, a second antenna, and the like. The process of processing the downlink radio signal received by the first antenna and transmitting it from the second antenna to the radio, and the process of processing the uplink radio signal received by the second antenna and transmitting from the first antenna. It includes a process of transmitting to the core node and a processing unit that performs at least one of the processes.
本発明の非限定的な態様によれば、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術を提供できる。 According to a non-limiting aspect of the present invention, it is possible to provide a wireless communication technique in which a three-dimensional wireless route including the height direction can be easily constructed and can be easily removed.
以下、図面を適宜参照して、実施の形態について説明する。本明細書の全体を通じて同一要素には、特に断らない限り、同一符号を付す。添付の図面と共に以下に記載される事項は、例示的な実施の形態を説明するためのものであり、唯一の実施の形態を示すためのものではない。例えば、実施の形態において動作の順序が示された場合、動作の順序は、全体的な動作として矛盾が生じない範囲で、適宜に変更されてもよい。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings as appropriate. Unless otherwise specified, the same elements are designated by the same reference numerals throughout the present specification. The matters described below, along with the accompanying drawings, are intended to illustrate exemplary embodiments and not to indicate a sole embodiment. For example, when the order of operations is indicated in the embodiment, the order of operations may be appropriately changed as long as there is no contradiction in the overall operation.
複数の実施の形態及び/又は変形例を例示した場合、或る実施の形態及び/又は変形例における一部の構成、機能及び/又は動作は、矛盾の生じない範囲で、他の実施の形態及び/又は変形例に含まれてもよいし、他の実施の形態及び/又は変形例の対応する構成、機能及び/又は動作に置き換えられてもよい。 When a plurality of embodiments and / or variants are exemplified, some configurations, functions and / or operations in the embodiments and / or variants are, to the extent that there is no contradiction, in other embodiments. And / or may be included in the modifications and / or may be replaced by the corresponding configurations, functions and / or operations of other embodiments and / or variants.
また、実施の形態において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、説明が不必要に冗長になること、及び/又は、技術的な事項又は概念が曖昧になることを回避して当業者の理解を容易にするために、公知又は周知の技術的な事項の詳細説明を省略する場合がある。また、実質的に同一の構成、機能及び/又は動作についての重複説明を省略する場合がある。 Further, in the embodiment, an unnecessarily detailed description may be omitted. For example, publicly known or well-known technical matters in order to avoid unnecessarily redundant explanations and / or obscure technical matters or concepts and facilitate understanding by those skilled in the art. The detailed description of the above may be omitted. In addition, duplicate description of substantially the same configuration, function, and / or operation may be omitted.
添付図面および以下の説明は、実施の形態の理解を助けるために提供されるものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。また、以下の説明で使われる用語は、当業者の理解を助けるために他の用語に適宜に読み替えられてもよい。 The accompanying drawings and the following description are provided to aid in understanding the embodiments and are not intended to limit the subject matter described in the claims. In addition, the terms used in the following description may be appropriately read as other terms to aid the understanding of those skilled in the art.
<本発明に至った知見> <Knowledge that led to the present invention>
モバイル通信のインフラストラクチャの1つであるBHネットワークを無線マルチホップによって無線化することで、有線ケーブルの敷設を不要にでき、モバイル通信システムの導入に要する敷設コストを削減できる。そのため、例えば、モバイル通信システムを一時的(あるいは、暫定的)に導入する場合には、BHネットワークを無線マルチホップによって無線化することが有効である。 By making the BH network, which is one of the mobile communication infrastructures, wireless by wireless multi-hop, it is possible to eliminate the need for laying a wired cable and reduce the laying cost required for introducing a mobile communication system. Therefore, for example, when a mobile communication system is temporarily (or provisionally) introduced, it is effective to make the BH network wireless by wireless multi-hop.
ここで、例えば、建設現場といった工事現場において、建物の異なる階層に無線通信環境を現場作業員のために一時的(あるいは、暫定的)に導入する場合、工事の進捗状況に応じて無線通信環境が時々刻々と変化する場合がある。 Here, for example, at a construction site such as a construction site, when a wireless communication environment is temporarily (or provisionally) introduced for site workers on different floors of a building, the wireless communication environment depends on the progress of the construction. May change from moment to moment.
例えば、建物の基礎工事や骨組み工事は完了したが外壁工事が未だ行われていない状況では、建物外部に設置された無線ノードと建物内部に設置された無線ノードとは、見通し内(line of sight, LOS)環境あるいはLOS環境に近い環境にある。そのため、無線ノード間において、期待される無線通信品質を確保し易い。 For example, in a situation where the foundation work and skeleton work of a building have been completed but the outer wall work has not yet been carried out, the radio nodes installed outside the building and the radio nodes installed inside the building are in line of sight. , LOS) environment or an environment close to the LOS environment. Therefore, it is easy to secure the expected wireless communication quality between the wireless nodes.
しかし、例えば、外壁工事が進むにつれて、当該無線ノード間は、見通し外(non line of sight, NLOS)環境に近づくため、工事の進捗状況に応じて無線通信品質が低下し得る。 However, for example, as the outer wall construction progresses, the wireless nodes approach a non-line of sight (NLOS) environment, so that the wireless communication quality may deteriorate depending on the progress of the construction.
例えば、ビルの建築工事の現場では、ビルの階層毎に、骨組みの工事と外壁の工事とが順に行われる場合がある。ビル外部に設置された無線ノードの無線電波は、ビル内部の外壁工事が完了していない階層に設置された無線ノードに届く。一方で、ビル外部に設置された無線ノードの無線電波は、外壁工事が進むにつれて遮蔽され易くなるため、外壁工事が完了した階層に設置された無線ノードには届かない場合がある。 For example, at a building construction site, skeleton construction and outer wall construction may be performed in order for each floor of the building. The radio waves of the wireless nodes installed outside the building reach the wireless nodes installed on the floor where the outer wall construction inside the building has not been completed. On the other hand, the radio waves of the wireless nodes installed outside the building are likely to be shielded as the outer wall construction progresses, so that the wireless nodes installed in the layer where the outer wall construction is completed may not reach.
そこで、本願発明者は、例えば、無線BHネットワークの技術を応用して、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを、工事の進捗状況に応じて容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術の開発に至った。 Therefore, the inventor of the present application can easily construct, for example, a three-dimensional wireless route including the height direction according to the progress of construction by applying the technology of the wireless BH network, and can easily remove it. It led to the development of wireless communication technology.
かかる無線通信技術によれば、例えば、工事現場における暫定的な無線環境の構築に資する。以下、非限定的な実施例について説明する。 According to such wireless communication technology, for example, it contributes to the construction of a provisional wireless environment at a construction site. Hereinafter, non-limiting examples will be described.
本発明では、上述した例のように、外壁工事の前後において、無線ノードの間の電波伝搬環境が変化した場合であっても、その変化に対する無線通信品質の低下を抑制できる。 In the present invention, as in the above-mentioned example, even if the radio wave propagation environment between the wireless nodes changes before and after the outer wall construction, it is possible to suppress the deterioration of the wireless communication quality due to the change.
<システム構成例>
図1A及び図1Bは、一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第1の状態を示す図である。図1A及び図1Bは、ビルの建築現場に、無線通信システム1が導入される例を示す。図1A及び図1Bには、それぞれ、3次元空間を表すX軸、Y軸、Z軸が示される。なお、X−Y平面は、地表面に沿って規定される水平面を示す。Z軸は、高さ方向(上下方向)を規定する。また、図1Aは、Y軸の負方向から見た図であり、図1Bは、Z軸の正方向から見た図である。
<System configuration example>
1A and 1B are diagrams showing a first state of an introduction example of the wireless communication system according to the embodiment. 1A and 1B show an example in which the
図1A及び図1Bには、1階から4階までの4つのフロアを有する建築中のビルが示される。なお、ビルの4階は、外壁工事が未完了のフロアであり、ビルの1階〜3階は、外壁工事が完了したフロアである。また、図1A及び図1Bには、工事車両によって運搬された建築資材を高所に搬入するタワークレーンと、地表における建築資材の搬入場所(集積場所)である作業範囲と、作業範囲を避ける位置に設けられる電源ボックスが示される。 1A and 1B show a building under construction with four floors from the first floor to the fourth floor. The 4th floor of the building is the floor where the outer wall construction has not been completed, and the 1st to 3rd floors of the building are the floors where the outer wall construction has been completed. Further, FIGS. 1A and 1B show a tower crane for carrying building materials carried by a construction vehicle to a high place, a work range which is a place (accumulation place) for carrying building materials on the ground surface, and a position for avoiding the work range. The power supply box provided in is shown.
電源ボックスは、例えば、電気設備に電力を供給する環境を構築する電源工事が行われていない場合、工事現場の一角に、工事現場で使用する電気設備に電力を供給するために設置される。例えば、電源ボックスは、工事作業エリアの近くで系統電源に接続可能な位置であって、工事車両(あるいは建機)の通行を妨げない位置に設置される。そのため、例えば、電源ボックスは、工事領域から所定の距離だけ離間して設置される。 For example, when the power supply work for constructing an environment for supplying electric power to the electric equipment is not performed, the power supply box is installed in a corner of the construction site to supply electric power to the electric equipment used at the construction site. For example, the power supply box is installed near the construction work area at a position where it can be connected to the system power supply and does not obstruct the passage of construction vehicles (or construction machinery). Therefore, for example, the power supply box is installed at a predetermined distance from the construction area.
タワークレーンによって資材を牽引するために、タワークレーン直下、クレーンの作業範囲内の地表に資材が集積される。タワークレーンは、集積された資材を順次、高所へ牽引するので、タワークレーンの作業範囲が確保される。したがって、電源ボックスは、工事現場において、例えば、タワークレーンの作業範囲を避けて設置される。なお、作業範囲は、工事車両が進入する「進入範囲」と称されてもよい。 In order to tow the material by the tower crane, the material is accumulated on the ground surface within the working range of the crane directly under the tower crane. Since the tower crane sequentially pulls the accumulated materials to a high place, the working range of the tower crane is secured. Therefore, the power supply box is installed at the construction site, for example, avoiding the working range of the tower crane. The work range may be referred to as an "approach range" in which the construction vehicle enters.
工事現場において、暫定的なBHネットワークを構成する複数の無線ノードの少なくとも1つが、例えば、電源ボックスに有線によって接続されて、当該電源ボックスから電力の供給を受けてよい。 At the construction site, at least one of the plurality of wireless nodes constituting the provisional BH network may be connected to, for example, a power supply box by wire to receive power from the power supply box.
なお、X−Z平面を横から(Y軸の負方向)見ている側面図である図1Aには、Y軸方向において異なる位置の構成が、同一の面に示される。また、X−Y平面を上から(Z軸の正方向)見ている俯瞰図である図1Bには、Z軸方向において異なる位置の構成が、同一の面に示される。 In FIG. 1A, which is a side view of the XZ plane viewed from the side (negative direction of the Y axis), configurations of different positions in the Y axis direction are shown on the same surface. Further, in FIG. 1B, which is a bird's-eye view of the XY plane viewed from above (in the positive direction of the Z-axis), configurations of different positions in the Z-axis direction are shown on the same surface.
図1A及び図1Bに示す、ビルの1階から3階の外壁工事が完了し、4階の外壁工事が未完了である状態は、以下では、「第1の状態」と記載される場合がある。 The state in which the outer wall construction on the first to third floors of the building has been completed and the outer wall construction on the fourth floor has not been completed, as shown in FIGS. 1A and 1B, may be described as "first state" below. is there.
図1A及び図1Bに示す無線通信システム1は、例示的に、複数の無線ノード(以下「ノード」と略記することがある)3を備える。図1A及び図1Bには、非限定的な一例として、ノード番号#0〜#6を付して示す7台のノード3が例示されている。ノード3の数は、2以上かつ7未満でもよいし8以上でもよい。
The
複数のノード3のうちの一部のノード3は、バックボーンネットワーク5に有線接続されてよい。図1A及び図1Bには、ノード#0が、バックボーンネットワーク5に有線接続された態様が例示されている。有線接続には、例えば、LANケーブル、又は光ファイバケーブルが適用されてよい。
A part of the
バックボーンネットワーク5に有線接続されたノード#0は、「コアノード(CN)」と称されてよい。BHネットワークを形成する複数のノード3のうち、CN#0を除いた個々のノード3は、「スレーブノード(SN)」と称されてよい。
図1A及び図1Bに示す無線通信システム1において、CN#0とSN#1とは、特定の位置に設けられる。
In the
例えば、CN#0は、地表面の電源ボックスの近傍(例えば、電力ケーブルによって接続可能な範囲内)に設けられ、電源ボックスから電力が供給される。CN#0が設けられるX−Y平面は、「第1水平面」と称される場合がある。なお、CN#0の設けられる位置は、電源ボックスの近傍に限られない。CN#0は、バックボーンネットワーク5との有線接続を行う位置に設けられてよい。
For example,
SN#1は、建築途中のビルにおいて外壁工事が完了していない階層であって電源ボックスに配置されたCN#0に面するビルの側面付近に配置される。SN#1は、例えば、タワークレーンの旋回基部に設けられる。旋回基部とは、例えば、タワークレーンが資材を牽引し旋回してビルの内部に資材を搬入する場合に、旋回しない部分に相当してよい。なお、SN#1が設けられるX−Y平面は、「第2水平面」と称される場合がある。
タワークレーンは、建設中のビルの骨組みをくみ上げるための資材等を牽引するために用いられ、典型的には完成した骨組みの最上層よりも更に上に配置される。そして、タワークレーンは、上層の骨組みが完成するに従って、次に建設を進める最上位層より更に上に再配置され、次の最上層の骨組みに用いる資材を牽引する。 Tower cranes are used to tow materials and the like for pumping up the skeleton of a building under construction, and are typically placed above the top layer of the completed skeleton. Then, as the upper skeleton is completed, the tower crane is rearranged above the uppermost layer to be constructed next, and pulls the material used for the next uppermost skeleton.
後述するように、SN#1は、CN#0からの電波を直接受信するので、CN#0とSN#1との間に遮蔽物がないことが望ましい。かかる観点から、タワークレーンの旋回基部は、建築途中のビルにおいて、建築工事の進捗状況(例えば、ビルの高さ)に関わらず、最上層に位置する。そのため、タワークレーンの旋回基部は、SN#1を装着するのに好適である。更に、タワークレーンは、作動部を旋回させる旋回構造を有しているが、旋回する部分にSN#1を配置する場合、クレーンの動作に応じて電波の受信強度が変動し、通信が不安定となる可能性がある。そのため、SN#1は、旋回する部分に設置するよりも、旋回基部のCN#0に面する位置に設置する方が好適である。
As will be described later, since
なお、一例として、CN#0とSN#1とは、同一のX−Z平面に設けられる(図1Bの点線L1参照)。別言すると、本実施の形態では、一例として、CN#0とSN#1とが、同一のX−Z平面に設けられるように、X軸とY軸とを規定する。なお、CN#0とSN#1との位置に対するX軸及びY軸の位置は、相対的なものであるので、これらのノードの位置関係は、図示した位置関係に限定されない。
As an example,
SN#2及びSN#3は、ビルの4階に設けられる。SN#4〜SN#6は、それぞれ、ビルの3階〜1階に設けられる。ここで、SN#2が設けられるX−Y平面は、「第3水平面」の一例と捉えてよい。なお、第3水平面は、上述した第2水平面と同一であってもよい。また、例えば、SN#2は、CN#0及びSN#1と異なるX−Z平面に設けられる場合がある(図1Bの点線L2参照)。
個々のノード3は、無線通信が可能な無線機器の一例である。そのため、ノード3のそれぞれは、「無線ノード3」と称されてもよい。無線通信には、IEEE802.11b/g/a/n/ac/ad/ayといった無線LAN(Local Area Network)関連規格に準拠した(あるいは、ベースとした)通信プロトコルが適用されてよい。
Each
個々のノード3は、無線通信が可能なエリアを形成する。「無線通信が可能なエリア」は、「無線通信エリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「カバレッジエリア」、又は、「カバーエリア」等と称されてもよい。無線LAN関連規格に準拠した、あるいはベースとしたノード3が形成する無線通信エリアは、セルラー通信での呼称である「セル」に対応すると捉えてもよい。例えば、個々のノード3が形成する無線通信エリアは、「スモールセル」に分類される「フェムトセル」に相当すると捉えてもよい。
Each
ノード3のそれぞれは、他のノード3のサービスエリアに位置する場合に、当該他のノード3と無線通信することが可能である。複数のノード3は、例えば、バックボーンネットワークと端末装置7との間の通信を無線によって中継する無線バックホール(BH)ネットワークを形成する。「無線BHネットワーク」は、「無線」を省略して「BHネットワーク」と称されてもよい。
When each of the
「BHネットワーク」は、「中継ネットワーク」と称されてもよい。BHネットワークのエンティティである個々のノード3は、「中継ノード」と称されてもよい。
The "BH network" may be referred to as a "relay network". Each
BHネットワークにおいて無線信号が伝送される経路又は区間は、「無線BH通信路」、「無線BH伝送路」、「無線BH回線」、「無線BH接続」、又は、「無線BHチャネル」と相互に読み替えられてもよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよく、また、「BH」は「中継(Relay)」に読み替えられてもよい。 The path or section in which the wireless signal is transmitted in the BH network is mutually with the "wireless BH communication path", "wireless BH transmission path", "wireless BH line", "wireless BH connection", or "wireless BH channel". It may be read as. In these terms, "radio" may be omitted and "BH" may be read as "relay."
無線BH回線には、コアノード3からスレーブノード3へ向かう方向の「下り回線」と、スレーブノード3からコアノード3へ向かう方向の「上り回線」と、の少なくとも一方が含まれてよい。「下り回線」及び「上り回線」は、それぞれ、セルラー通信における呼称に倣って「ダウンリンク(DL)」及び「アップリンク(UL)」と称されてもよい。
The wireless BH line may include at least one of a "downline" in the direction from the
例えば、バックボーンネットワーク5からコアノード3を介して、1以上のスレーブノード3へ向けて情報が報知(通知)される場合、無線BH回線は、下り回線を含み、上り回線を含まなくてよい。また、1以上のスレーブノード3からコアノード3を介して、バックボーンネットワーク5へ向けて情報が報知(通知)され、バックボーンネットワーク5において情報が集約される場合、無線BH回線は、上り回線を含み、下り回線を含まなくてよい。上り回線と下り回線の片方向の情報伝達の場合であっても、本実施の形態の構成はそれらを包含する。
For example, when information is notified (notified) from the
「下り回線」における信号(下り信号)の流れは、「ダウンストリーム」と称されてよく、「上り回線」における信号(上り信号)の流れは、「アップストリーム」と称されてよい。「下り信号」及び「上り信号」のそれぞれには、制御信号及びデータ信号が含まれてよい。「制御信号」には、「データ信号」には該当しない信号が含まれてよい。また、無線信号である「下り信号」及び「上り信号」は、それぞれ、「下り無線信号」及び「上り無線信号」と称されてよい。 The flow of signals (downstream signals) in the "downstream" may be referred to as "downstream", and the flow of signals (upstream signals) in the "upstream" may be referred to as "upstream". Each of the "downlink signal" and the "uplink signal" may include a control signal and a data signal. The "control signal" may include a signal that does not correspond to the "data signal". Further, the "downlink signal" and "uplink signal" which are radio signals may be referred to as "downlink radio signal" and "uplink radio signal", respectively.
なお、「子ノード」は、「下り回線」に着目した場合の、或るノードの下流に無線リンクによって接続されたノード(下流ノード)に相当すると捉えてもよい。下り回線に着目した場合の、或るノードの上流に無線リンクによって接続されたノードは、「親ノード」又は「上流ノード」と称されてもよい。「上り回線」に着目した場合、「子ノード」(下流ノード)と「親ノード」(上流ノード)との関係は、逆転する。 It should be noted that the "child node" may be regarded as corresponding to a node (downstream node) connected by a wireless link downstream of a certain node when focusing on the "downlink". When focusing on the downlink, a node connected to the upstream of a certain node by a wireless link may be referred to as a "parent node" or an "upstream node". When focusing on the "uplink", the relationship between the "child node" (downstream node) and the "parent node" (upstream node) is reversed.
これに対し、例えば、端末装置7とBHネットワークとの間において無線信号が伝送される区間は、「無線アクセス回線」、又は、「無線アクセスチャネル」と称されてよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよい。
On the other hand, for example, a section in which a wireless signal is transmitted between the
なお、無線アクセス回線には、BHネットワークに含まれるノード3から端末装置7へ向かう方向の「下り回線」と、端末装置7からBHネットワークに含まれるノード3へ向かう方向の「上り回線」と、の少なくとも一方が含まれてよい。なお、ここで、ノード3は、端末装置7との無線接続が確立されたノードであってよい。
The wireless access lines include a "downline" in the direction from the
例えば、バックボーンネットワーク5から1以上のノード3を介して、端末装置7へ向けて情報が報知(通知)される場合、無線BH回線及び無線アクセス回線は、下り回線を含み、上り回線を含まなくてよい。また、端末装置7から1以上のノード3を介して、バックボーンネットワーク5へ向けて情報が報知(通知)され、バックボーンネットワーク5において情報が集約される場合、無線BH回線及び無線アクセス回線は、上り回線を含み、下り回線を含まなくてよい。上り回線と下り回線の片方向の情報伝達の場合であっても、本実施の形態の構成はそれらを包含する。
For example, when information is notified (notified) from the
BHネットワークは、1つのCN3(#0)をルート(根)ノードとした1つ以上のツリー構造(「ツリートポロジ」と称されてもよい)を有してよい。 The BH network may have one or more tree structures (may be referred to as "tree topology") with one CN3 (# 0) as the root node.
例えば、BHネットワークにおけるツリー構造の経路(ツリートポロジ)は、例えば、CN3から特定のSN3に至る経路のメトリック(以下「経路メトリック」と略称することがある)に基づいて構築されてよい。経路メトリックには、CN3から特定のSN3に至る無線区間の電波伝搬の品質又は性能を示す指標(以下「伝搬品質指標」と称する)が用いられてよい。 For example, a tree-structured route (tree topology) in a BH network may be constructed based on, for example, a metric of a route from CN3 to a specific SN3 (hereinafter, may be abbreviated as “route metric”). As the route metric, an index (hereinafter referred to as "propagation quality index") indicating the quality or performance of radio wave propagation in the radio section from CN3 to a specific SN3 may be used.
伝搬品質指標の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度(例えば、RSSI;Received Signal Strength Indicator)、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。 Non-limiting examples of propagation quality indicators include received power or reception strength (for example, RSSI; Received Signal Strength Indicator) of a radio signal, radio wave propagation loss, propagation delay, and the like.
例えば、CN3を起点に信号(例えば、制御信号)を送信することで、制御信号の送信ノード3と受信ノード3との間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノード3において求めることができる。
For example, by transmitting a signal (for example, a control signal) starting from CN3, the radio wave propagation loss of the radio section is transmitted to the receiving
そして、受信ノード3のそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報(別言すると、累積値)を、ノード3間で伝達できる。
Then, each of the receiving
個々のノード3は、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノード3を1つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。
For example, each
図1A及び図1Bの例では、SN#2とCN#0とは、見通し環境(LOS環境)であるため、無線BH回線を構築可能な位置関係を有する。このように、SN#2とCN#0とが図1A及び図1Bに示す位置関係にある場合、SN#2とCN#0とは直接通信することも可能であるし、SN#1を経由して通信することも可能である。本実施の形態においては、通信しようとする時間における電波状況に応じて、SN#2とCN#0との直接通信とSN#1を経由した通信とを比較し、電波状況の良い経路を選択する。なお、経路の選択については、後述する。
In the examples of FIGS. 1A and 1B, since
ここで、例えば、SN#2が設けられる4階のフロアにおいて外壁工事が完了すると、SN#2とCN#0とは、見通し外環境(NLOS環境)となる。
Here, for example, when the outer wall construction is completed on the 4th floor where
なお、図2A及び図2Bに示す、ビルの4階の外壁工事が完了した状態は、以下では、「第2の状態」と記載される場合がある。 The state in which the outer wall construction on the fourth floor of the building is completed, as shown in FIGS. 2A and 2B, may be described as "second state" below.
図2A及び図2Bは、一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第2の状態を示す図である。図2A及び図2Bは、図1A及び図1Bと同様に、ビルの建築現場に、無線通信システム1が導入される例を示す。なお、図2A及び図2Bでは、図1A及び図1Bにおいて外壁工事が未完了であった4階の外壁工事が完了し、4階の1つ上に外壁工事が未完了のフロア(5階)が設けられる。また、図2A及び図2Bでは、5階のフロアに、SN#7が設けられる。また、図2A及び図2Bでは、図1A及び図1Bよりもタワークレーンが高さ方向(Z軸方向)に延びた状態が示される。
2A and 2B are diagrams showing a second state of the introduction example of the wireless communication system according to the embodiment. 2A and 2B show an example in which the
図2A及び図2Bに示すように、SN#2が設けられる4階のフロアにおいて外壁工事が完了すると、SN#2とCN#0とは、見通し外環境(NLOS環境)となるため、無線BH回線を直接構築可能な位置関係ではなくなる。そのため、構築された無線BH回線が切断され易くなる。
As shown in FIGS. 2A and 2B, when the outer wall construction is completed on the 4th floor where
本実施の形態では、構築された無線BH回線の切断を回避するために、SN#1とCN#0との間での無線BH回線が優先的に構築されるシステム設計を行う。
In the present embodiment, in order to avoid disconnection of the constructed wireless BH line, a system design is performed in which the wireless BH line between
例えば、無線BH回線は、SN#1とCN#0との間の電波伝搬損失が、SN#1と異なるSN(例えば、SN#2及びSN#7)とCN#0との間の電波伝搬損失よりも低い状態を保つような構成を有する。
For example, in a wireless BH line, radio wave propagation loss between
例えば、CN#0のアンテナは、SN#1に向けた指向性を有し、SN#1のアンテナは、CN#0に向けた指向性を有する。
For example, the antenna of
なお、指向性を有するアンテナは、単一の平面アンテナであってもよいし、複数のアンテナアレイによって指向性制御を行うアンテナであってもよい。アンテナの指向性は、手動で調整されてもよいし、自動で調整されてもよい。例えば、アンテナの向きが機械的に調整されることによって、アンテナの指向性が調整されてもよいし、アンテナによって送受信される信号の信号処理によって、指向性が調整されてもよい。 The antenna having directivity may be a single flat antenna or an antenna whose directivity is controlled by a plurality of antenna arrays. The directivity of the antenna may be adjusted manually or automatically. For example, the directivity of the antenna may be adjusted by mechanically adjusting the orientation of the antenna, or the directivity may be adjusted by signal processing of signals transmitted and received by the antenna.
図1Aの例では、CN#0のアンテナは、X−Z平面において、SN#1が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθ1の方向)に指向性が向けられる。また、SN#1のアンテナの中で上流側のノード(CN#0)と無線通信を行うアンテナは、X−Z平面において、CN#0が設けられた方向(例えば、X軸の負方向を基準にθ1の方向)に指向性が向けられる。
In the example of FIG. 1A, the antenna of
なお、X−Z平面において規定される角度は、「仰角」又は「俯角」と称されてよい。また、X−Y平面において規定される角度は、「方位角」と称されてよい。 The angle defined in the XZ plane may be referred to as an "elevation angle" or a "depression angle". Further, the angle defined in the XY plane may be referred to as an "azimuth angle".
BHネットワークを構築するために一般的に用いられるアンテナは、ノード3同士をメッシュ状に接続するために、水平面内に電波を放射するように設計される。これに対し、本実施の形態のように、地表に設置されたCN#0と、最上層のSN#1とを無線接続するような高さ方向(図中Z軸方向)への電波放射において、指向性制御できるアンテナアレイによって放射する電波に強い指向性を与える。例えば、指向性をθ1の方向に向けることによって、CN#0とSN#1との間の無線通信環境を最適化できる。
Antennas commonly used to build BH networks are designed to radiate radio waves in a horizontal plane to connect the
また、図1Aの例では、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#2)と無線通信を行うアンテナは、X−Y平面において、SN#2が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθ2の方向)に指向性が向けられる。
Further, in the example of FIG. 1A, the antenna that wirelessly communicates with the downstream node (SN # 2) among the antennas of
指向性を有さないアンテナ(例えば、無指向性アンテナ)は、水平面からの仰角(又は俯角)が20度〜30度程度の範囲であれば、水平面よりは弱いが実用に耐える強度の電波を放射可能である。したがって、SN#1とSN#2との間の角度(仰角)が30度以下である間は、良好な通信を確保できる可能性がある。しかしながら、上述したように、タワークレーンに設置されたSN#1は、工事の進展に伴って最上層に再配置される(移動する)ため、SN#1とSN#2との間の仰角が30度を超える可能性がある。このような場合、SN#1とSN#2との間において、指向性を有さないアンテナでの無線通信は困難となる。したがって、SN#1とSN#2との間の無線電波に指向性を与えることが好適である。例えば、SN#1のアンテナには、仰角方向への指向性を持たせることが好適である。
An antenna that does not have directivity (for example, an omnidirectional antenna) emits radio waves that are weaker than the horizontal plane but have a strength that can withstand practical use if the elevation angle (or depression angle) from the horizontal plane is in the range of about 20 to 30 degrees. It can be radiated. Therefore, good communication may be ensured while the angle (elevation angle) between
なお、SN#1のアンテナに仰角方向への指向性を持たせる代わりに、SN#2のアンテナに仰角方向への指向性を持たせてもよい。あるいは、SN#1とSN#2との双方のアンテナが、仰角方向への指向性を有してもよい。
Instead of giving the antenna of
また、ビルの各階層に設けられるSN3のアンテナは、指向性を有してもよいし、有さなくてもよい。例えば、ビルの各階層に複数のSN3が設けられる場合、階層毎に無線メッシュが構築されてもよい。この場合、各階層の特定のSN3が、当該階層の無線メッシュの起点となるノードに設定されてもよい。 Further, the antenna of the SN3 provided on each floor of the building may or may not have directivity. For example, when a plurality of SN3s are provided on each floor of a building, a wireless mesh may be constructed for each floor. In this case, a specific SN3 of each layer may be set as a node that is a starting point of the wireless mesh of the layer.
図1A及び図1Bの例では、SN#2と同じ階層に配置されるSN#3は、SN#2を介してSN#1と通信してよい。すなわち、SN#3からCN#0までの経路は、SN#3からSN#2とSN#1とを結びCN#0へ到達する経路を取りうる。指向性を有するアンテナは、指向性を向けた範囲以外の範囲への電波放射は、通常のアンテナよりも弱い。そのため、例えば、SN#2が4階の無線メッシュの起点となるノードに設定された場合、SN#3(及び図示しない4階に存在する他のSN3)は指向性を有さない通常のアンテナを用いる方が、この階層における無線メッシュを構築する上で好適である。すなわち、工事中の各階層において、SN#1の指向性方向に送受信の指向性を有する特定のSN3が、SN#1の指向性範囲に配置され、各階層の無線メッシュの起点となるノードに設定されてよい。そして、各階層において特定のSN3がカバしないエリアに、水平面内に広く電波を放射するアンテナを有するSN3が配置されてよい。
In the examples of FIGS. 1A and 1B,
上述したように、通常のアンテナであっても水平面から30度程度であれば、通信を確保することはできる。したがって、本発明は、本実施例のように、地表に配置されたコアノードCN#0と、CN#0と直接無線通信することが想定される無線中継器であるSN#2とのなす角(θ1の方向)が、30度以上である場合に、好適に実施される。
As described above, even with a normal antenna, communication can be ensured if it is about 30 degrees from the horizontal plane. Therefore, in the present invention, as in the present embodiment, the angle formed by the core
なお、本実施例においては、各スレーブノード間の通信では、電波状況に応じて、最適な経路が選択されるように構成されている。したがって、SN#1とSN#3との間に遮蔽物がなく、仰角(又は、俯角)が大きくない場合には、SN#1からSN#2、SN#3と経由する経路(第1の経路)と、SN#1からSN#3への経路(第2の経路)の電波状況を比較し、第2の経路の方が、第1の経路よりも電波状況が良い場合には、第2の経路が選択されてよい。第2の経路が選択される場合、SN#2の負荷を軽減することが可能である。
In this embodiment, in the communication between the slave nodes, the optimum route is selected according to the radio wave condition. Therefore, if there is no shield between
なお、本実施例において、SN#1をタワークレーンに設置(装着)する方法については限定されない。例えば、タワークレーンにSN#1を設置するのは、完全に固定されなくてもよい。例えば、図示しない固定部材をタワークレーン基部に固定し、かかる固定部材に、着脱自在にSN#1を装着する方式が採用されてよい。例えば、固定部材はねじが切られており、SN#1の外装を貫通するボルトによって固定される。タワークレーンは、工事期間中、風雨にさらされるため、SN#1が外れたり、あるいは、SN#1の向きが変わってしまうことを避けるために、SN#1は強固に装着されることが望まれる。一方で、SN#1が完全に固定されてしまうと、タワークレーンを再配置する場合に、SN#1を装着した状態で巨大なクレーンの移動作業を行うことになってしまう。この場合、移動作業において、SN#2に意図せずに大きな荷重がかかる恐れがあり、精密機器であるSN#2が破損する可能性がある。また、SN#2のアンテナが、アレイ構成を有する場合、アンテナアレイの相互位置関係が、所望の相互位置関係からズレてしまう可能性がある。したがって、SN#1のタワークレーンへの装着は、着脱自在とするのが好ましい。また、電波への悪影響を防止するため、ネオジム磁石等の強力な磁石の使用も避けた方がよい。
In this embodiment, the method of installing (mounting)
そして、図1A及び図1Bに示した第1の状態から、図2A及び図2Bに示した第2の状態へ遷移した場合に、アンテナの指向性、各階層の起点となるノードの配置位置が調整されてよい。 Then, when the transition from the first state shown in FIGS. 1A and 1B to the second state shown in FIGS. 2A and 2B, the directivity of the antenna and the arrangement position of the node serving as the starting point of each layer are changed. May be adjusted.
例えば、図2Aの例では、CN#0のアンテナは、X−Z平面において、SN#1が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθ3の方向)に指向性が向けられる。また、SN#1のアンテナの中で上流側のノード(CN#0)と無線通信を行うアンテナは、X−Z平面において、CN#0が設けられた方向(例えば、X軸の負方向を基準にθ3の方向)に指向性が向けられる。
For example, in the example of FIG. 2A, the antenna of
また、図2Aの例では、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#7)と無線通信を行うアンテナは、X−Z平面において、SN#7が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθ4の方向)に指向性が向けられる。
Further, in the example of FIG. 2A, the antenna that wirelessly communicates with the downstream node (SN # 7) among the antennas of
また、ノード3のアンテナは、X−Z平面における指向性に限られず、X−Y平面においての指向性を有してよい。別言すると、ノード3のアンテナは、X−Y平面とX−Z平面との双方における指向性、所謂、3次元の指向性を有してよい。
Further, the antenna of the
例えば、図1Bの例では、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#2)と無線通信を行うアンテナは、X−Z平面において、SN#2が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にφ1の方向)に指向性が向けられる。そして、第1の状態から第2の状態へ遷移した場合に、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#7)と無線通信を行うアンテナは、X−Z平面において、SN#7が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にφ2の方向)に指向性が向けられる。
For example, in the example of FIG. 1B, the antenna that wirelessly communicates with the downstream node (SN # 2) among the antennas of
このように、アンテナが指向性を有することによって、構築された無線BH回線の切断を回避するために、SN#1とCN#0との間での無線BH回線が優先的に構築される。
As described above, since the antenna has directivity, the wireless BH line between
<ノード3の構成例>
(ノード3のハードウェア構成例)
次に、図3を参照して、ノード3のハードウェア構成例について説明する。なお、図3に例示した構成例は、CN3及びSN3に共通でよい。図3に示すように、ノード3は、例えば、プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力(I/O)装置34、無線IF35及び36、有線IF37、有線IF39、並びに、バス38を備えてよい。
<Configuration example of
(Hardware configuration example of node 3)
Next, a hardware configuration example of the
なお、図3に例示したハードウェア構成例において、ハードウェアの増減が適宜に行なわれてもよい。例えば、任意のハードウェアブロックの追加や削除、分割、任意の組み合わせでの統合、バス38の追加又は削除等が、適宜に行なわれてよい。
In the hardware configuration example illustrated in FIG. 3, the hardware may be increased or decreased as appropriate. For example, addition or deletion of arbitrary hardware blocks, division, integration in any combination, addition or deletion of
プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力装置34、無線IF35及び36、並びに、有線IF37及び39は、例えば、バス38に接続されて相互に通信することが可能である。バス38の数は、1つでもよいし複数でもよい。
The
プロセッサ31は、ノード3に複数備えられてもよい。また、ノード3における処理は、1つのプロセッサ31によって実行されてもよいし、複数のプロセッサ31によって実行されてもよい。1つ又は複数のプロセッサ31において、複数の処理が、同時に、並列に、又は、逐次に実行されてもよいし、その他の手法によって実行されてもよい。なお、プロセッサ31は、シングルコアプロセッサでもよいし、マルチコアプロセッサでもよい。プロセッサ31は、1つ以上のチップを用いて実装されてよい。
A plurality of
ノード3が有する1つ又は複数の機能は、例示的に、プロセッサ31及びメモリ32等のハードウェアに、所定のソフトウェアを読み込ませることで実現される。なお、「ソフトウェア」は、「プログラム」、「アプリケーション」、「エンジン」、又は「ソフトウェアモジュール」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。
One or more functions possessed by the
例えば、プロセッサ31は、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方に記憶されたデータの読み出し及び書き込みの一方又は双方を制御することで、プログラムを読み込んで実行する。なお、プログラムは、例えば、無線IF35、無線IF36、及び、有線IF37の少なくとも1つによる電気通信回線を介した通信によって、ノード3に提供されてもよい。
For example, the
プログラムは、ノード3における処理の全部又は一部をコンピュータに実行させるプログラムであってよい。プログラムに含まれるプログラムコードの実行に応じて、ノード3の1つ以上の機能が実現される。プログラムコードの全部又は一部は、メモリ32又はストレージ33に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム(OS)の一部として記述されてもよい。
The program may be a program that causes the computer to execute all or part of the processing at the
例えば、プログラムは、図5及び図6により後述する機能ブロックを具現するプログラムコードを含んでよい。そのようなプログラムコードを含むプログラムは、便宜的に、「無線経路制御プログラム」と称されてよい。 For example, the program may include program code that embodies the functional blocks described below in FIGS. 5 and 6. A program containing such a program code may be referred to as a "radio route control program" for convenience.
プロセッサ31は、処理部の一例であり、例えば、OSを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ31は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)を用いて構成されてもよい。
The
また、プロセッサ31は、例えば、プログラム及びデータの一方又は双方を、ストレージ33からメモリ32に読み出して各種の処理を実行する。
Further, the
メモリ32は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、例えば、ROM、EPROM、EEPROM、RAM、SSDなどの少なくとも1つを用いて構成されてよい。なお、「ROM」は、「Read Only Memory」の略称であり、「EPROM」は、「Erasable Programmable ROM」の略称である。「EEPROM」は、「Electrically Erasable Programmable ROM」の略称であり、「RAM」は、「Random Access Memory」の略称であり、「SSD」は、「Solid State Drive」の略称である。
The
メモリ32は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ、ワークメモリ、又は、主記憶装置と呼ばれてもよい。
The
ストレージ33は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、CD−ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ(HDD)、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu−ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フレキシブルディスク、磁気ストリップ等の少なくとも1つを用いて構成されてもよい。ストレージ33は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。
The
入出力(I/O)装置34は、ノード3の外部から信号の入力を受け付ける入力デバイス、及び、ノード3から外部へ信号を出力する出力デバイスの一例である。入力デバイスには、例示的に、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、及び、センサの1つ以上が含まれてよい。出力デバイスには、例示的に、ディスプレイ、スピーカ、及び、LED(Light Emitting Diode)のような発光デバイスの1つ以上が含まれてよい。
The input / output (I / O)
以上に述べたように、本実施例においては、ノード3はプロセッサ31やメモリ32等を有する簡易なPCとしての機能を備えている。このような構成とすることで、いわゆるエッジコンピューティング環境を実現し、一部の情報をノード3のいずれかに保存しておくことにより、SN#1からCN#0を経由して→外部のインターネット(例えば、バックボーンネットワーク5)を介してデータを読み込むことなしに、典型的な作業を行うことも可能である。本実施例の場合、CN#0と無線中継器であるSN#1とが、SN#1以外のほぼ全てのスレーブノード3の通信の経由ルートとなるので、常時用いられるデータ、例えば、工数管理シート及び/又は作業工程マニュアル等は、ノード3のいずれかに保存しておくことも好適である。例えば、各階層に配置される各階層の起点となるノード3には、その階層にて用いられるデータが保存されることによって、データ通信を該当する階層内で完結させることも可能となる。かかる観点から、SN#1に搭載されるストレージ33は、各階層の起点となるノード(図1AではSN#2)のストレージ33よりも大容量としてよい。また、各階層の起点となるノード3のストレージ33は、起点となるノード3に接続されるスレーブノード3(図1AではSN#3)のストレージ33よりも大容量としてよい。
As described above, in the present embodiment, the
ボタンには、例えば、電源ボタン及び/又はリセットボタンが含まれてよい。電源ボタンは、例えば、ノード3の起動及びシャットダウンのために操作される。リセット(又はリルート)ボタンは、例えば、ツリー経路の意図的なリセット、及び/又は、再構築(又は、リルート)を指示するために操作される。
Buttons may include, for example, a power button and / or a reset button. The power button is operated, for example, to start and shut down
なお、入出力装置34は、入力と出力とで個別の構成でもよい。また、入出力装置34は、例えば、タッチパネル式のディスプレイのように、入力と出力とが一体の構成であってもよい。
The input /
無線IF35は、例示的に、端末装置7との間のアクセス回線における無線信号の送受信を行う。無線IF35には、例えば、1つ以上のアンテナ350、図示を省略した、ベースバンド(BB)信号処理回路、MAC処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。
The wireless IF 35 typically transmits and receives radio signals on an access line to and from the
無線IF35のBB信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。 The BB signal processing circuit of the wireless IF35 includes, for example, a coding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating a transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding a received signal. It's okay.
無線IF36は、例示的に、他のSN3との間のBH回線における無線信号の送受信を行う。無線IF36には、無線IF35と同様に、1つ以上のアンテナ360、図示を省略した、BB信号処理回路、MAC処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。
The radio IF36 typically transmits and receives radio signals to and from other SN3s on a BH line. Like the wireless IF35, the wireless IF36 may include one or
無線IF36のBB信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。 The BB signal processing circuit of the wireless IF36 includes, for example, a coding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating a transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding a received signal. It's okay.
なお、図1A〜図2Bにおいて例示したCN#0及びSN#1において、無線IF36のアンテナ360は、指向性を有する。例えば、無線IF36のアンテナ360は、指向性を制御可能なアンテナアレイであってもよい。複数の指向性アンテナを有するアンテナアレイによって、ビームフォーミングが実施されてもよい。
In
有線IF37は、例示的に、バックボーンネットワーク5、及び/又は、上流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。また、有線IF39は、例示的に、端末装置7、及び/又は、下流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。有線IF37及び39には、例えば、イーサネット(登録商標)規格に準拠したネットワークインタフェースが用いられてよい。なお、有線IF37及び39は、少なくともCN3に備えられていればよく、SN3には備えられなくてもよい(別言すると、SN3にとってはオプションであってもよい)。ただし、BH回線の一部が有線接続される場合、有線IF37及び39が当該有線接続に用いられてよい。
By way of example, the wired IF 37 transmits and receives a wired signal to and from the
ノード3は、マイクロプロセッサ、DSP、ASIC、PLD、FPGAなどのハードウェアを含んで構成されてもよい。例えば、プロセッサ31は、これらのハードウェアの少なくとも1つを含んで実装されてよい。当該ハードウェアにより、図5及び図6にて後述する各機能ブロックの一部又は全てが実現されてよい。
なお、「DSP」は、「Digital Signal Processor」の略称であり、「ASIC」は、「Application Specific Integrated Circuit」の略称である。「PLD」は、「Programmable Logic Device」の略称であり、「FPGA」は、「Field Programmable Gate Array」の略称である。 In addition, "DSP" is an abbreviation for "Digital Signal Processor", and "ASIC" is an abbreviation for "Application Specific Integrated Circuit". "PLD" is an abbreviation for "Programmable Logic Device", and "FPGA" is an abbreviation for "Field Programmable Gate Array".
(ノード3のアンテナの指向性の例)
次に、図1A及び図1Bに示したCN#0とSN#1との間における、各ノード3の無線IF36のアンテナ360の指向性の一例を示す。
(Example of antenna directivity of node 3)
Next, an example of the directivity of the
図4は、一実施の形態に係るノードのアンテナの指向性の例を示す図である。図4には、図1A及び図1Bに示した無線通信システム1における、CN#0とSN#1とSN#2と、各ノードのアンテナの指向性の例が示される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the directivity of the antenna of the node according to the embodiment. FIG. 4 shows an example of the directivity of
CN#0が有するアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有する。そして、SN#1が有するアンテナ360−1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。この構成によって、CN#0とSN#1との間の無線リンクの回線状況は、SN#1と異なるSNと、CN#0との間の無線リンクの回線状況よりも良好にできる。
The
また、SN#1が有するアンテナ360−2は、下流側のノード3であるSN#2に向けた指向性を有してよい。この構成によって、SN#1とSN#2との間の無線リンクの回線状況は、SN#2と異なるSNと、SN#1との間の無線リンクの回線状況よりも良好にできる。
Further, the antenna 360-2 possessed by
(ノード3の機能構成例)
次に、図5及び図6を参照して、ノード3の機能的な構成例について説明する。図5は、一実施の形態に係るノード3の機能的な構成例を示すブロック図であり、図6は、図5に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。
(Example of functional configuration of node 3)
Next, a functional configuration example of the
図5に示すように、ノード3は、機能的な構成に着目した場合、無線アクセス回線用の無線通信部301、無線BH回線用の無線通信部302、有線通信部303、制御部304、及び、記憶部305を備えてよい。
As shown in FIG. 5, when focusing on the functional configuration, the
無線アクセス回線用の無線通信部301は、図3に例示した無線IF35及びアクセス回線アンテナ350を含む機能ブロックである。無線BH回線用の無線通信部302は、図3に例示した無線IF36及びBH回線アンテナ360を含む機能ブロックである。
The
有線通信部303は、図3に例示した有線IF37及び39を含む機能ブロックである。また、記憶部305は、図3に例示した、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方を含む機能ブロックである。
The
無線通信部301は、例えば、端末装置7宛の制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信処理部と、端末装置7が送信した制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信処理部と、の少なくとも一方を備えてよい。
The
別言すると、処理部の一例である無線通信部301は、アンテナ350から端末装置7へ送信される下り無線信号の処理と、アンテナ350で受信された上り無線信号の処理と、の少なくとも1つを行ってよい。
In other words, the
無線通信部302は、例えば、他のノード3との間においてリンクアップしたBH回線へ制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信処理部と、リンクアップした無線リンクから制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信処理部と、の少なくとも一方を備えてよい。
The
別言すると、処理部の一例である無線通信部302は、アンテナ360で受信された下り無線信号を処理してアンテナ360から下流ノード3へ送信する処理と、アンテナ360で受信された上り無線信号を処理してアンテナ360から上流ノード3へ送信する処理と、の少なくとも1つを行ってよい。なお、ここで、下り無線信号を受信するアンテナ360と、上り無線信号を送信するアンテナ360とは、同一であってもよいし、互いに異なってもよい。
In other words, the
なお、無線通信部301及び/又は無線通信部302の処理は、ノード3毎に異なってよい。例えば、CN3とSN3とは、互いの処理が異なってよい。また、無線通信部301及び/又は無線通信部302の処理は、無線ネットワークの情報伝達の向き及び/又は用途によって変更されてよい。
The processing of the
無線通信部301及び/又は無線通信部302は、MIMO機能を有してよい。例えば、無線通信部302がMIMO機能を有することによって、無線通信部302は、BH回線における上流側のノードとの信号の送受信の動作、及び/又は、BH回線における下流側のノードとの信号の送受信の動作の一部を、同時に行ってよい。
The
例えば、上述したSN#1において、無線通信部302は、CN#0に向けた指向性を有するアンテナ360−1(図4参照)と、SN#2に向けた指向性を有するアンテナ360−2(図4参照)とのそれぞれに対して設けられてよい。SN#1には、アンテナ360−1によって送受信される信号とアンテナ360−2によって送受信される信号との2系統分の送受信回路が含まれてよい。例えば、上述したSN#1の無線通信部302が、MIMO機能を有することによって、1系統分の送受信回路(例えば、無線通信部302)で実現できる。
For example, in the above-mentioned
有線通信部303は、例えば、バックボーンネットワーク5へ制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信部と、バックボーンネットワーク5から制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。
The
制御部304は、ノード3の動作を統括的に制御する。例えば、制御部304は、無線通信部301、無線通信部302、及び、有線通信部303のいずれか1つ以上に制御信号を与えることによって、無線アクセス回線、無線BH回線、及び、有線回線のいずれか1つ以上を介した通信を制御する。
The
制御部304は、例えば図3に示したプロセッサ31が記憶部305に記憶されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムを実行することによって具現される。
The
記憶部305は、例えば、上述したノード識別情報、及び、後述の経路メトリックを記憶する。後述のように、経路構築パケットに送信元ノード3の送信電力値が含められない場合には、送信元ノード3の送信電力値が記憶部305に記憶されてよい。
The
(制御部304の構成例)
図6に示すように、制御部304は、例示的に、スキャン処理部341と、ノード管理部342と、ツリー経路制御部343と、IPT制御部344と、を備えてよい。
(Configuration example of control unit 304)
As shown in FIG. 6, the
スキャン処理部341は、例えば、ノード3の起動に応じて当該ノード3の周辺(近傍)に位置する他のノード3の存在をスキャンして発見する。スキャンは、パッシブスキャンでもよいしアクティブスキャンでもよい。パッシブスキャンを例にすると、スキャン処理部341において、ビーコン信号が生成され、無線通信部302を通じて周辺エリアに送信される。
For example, the
なお、ビーコン信号を受信可能な位置に存在するノード3を、「周辺ノード3」又は「近傍(neighboring)ノード3」と称する。
The
ビーコン信号には、例示的に、SSID(Service Set Identifier)又はBSSID(Basic SSID)、ビーコン信号の送信周期、及び、使用可能なチャネル(周波数)をそれぞれ明示的又は暗示的に示す情報が含まれてよい。これらの情報は、便宜的に、「BSS(Basic Service Set)関連情報と称されてよい。 The beacon signal typically includes information that explicitly or implicitly indicates the SSID (Service Set Identifier) or BSSID (Basic SSID), the transmission cycle of the beacon signal, and the available channels (frequency), respectively. You can. For convenience, this information may be referred to as "BSS (Basic Service Set) related information".
なお、アクティブスキャンの場合には、プローブリクエスト信号が、スキャン処理部341において生成されて、無線通信部302を通じて周辺エリアに送信されてよい。プローブリクエスト信号は、例えば、周辺ノード3にビーコン信号の送信を促すために用いられる。パッシブスキャンにおいてビーコン信号が一定時間内に受信されない場合に、アクティブスキャンが実行されてもよい。
In the case of active scanning, the probe request signal may be generated by the
ノード管理部342は、例えば、スキャン処理部341によるスキャンによって発見された周辺ノード3の情報(例えば、ノード識別情報及びBSS関連情報)を記憶部305に記憶する。個々のノード3において、周辺ノード3の情報(以下「周辺ノード情報」と略称することがある)が記憶部305に記憶されることによって、後述するように、BHネットワークにおいてノード3間を複数の無線リンクによってメッシュ状にリンクするメッシュリンクが構築される。
The
「メッシュリンクが構築」されることは、相互に無線通信が可能なエリア内に位置するノード3間に利用可能な複数の無線リンクが確立する、又はリンクアップする、ことを意味すると捉えてもよい。そのため、周辺ノード情報は、ノード3間において利用可能な無線リンクの情報を示すと捉えてもよい。「無線リンクの情報」は、便宜的に、「リンク情報」と略称されてもよい。
Even if it is understood that "mesh link construction" means that a plurality of available wireless links are established or linked up between the
ツリー経路制御部343は、メッシュリンクにおいて経路制御パケットを伝送することによって、メッシュリンク上でのツリー経路の構築及び更新を制御する。
The tree
IPT制御部344は、例えば、周波数リユース間隔に応じた送信周期に従ってBH回線用の無線通信部302によるパケット送信タイミングを制御する。
The
(ツリー経路制御部343の構成例)
図6に例示したように、ツリー経路制御部343には、例えば、経路制御パケット生成部3431、経路メトリック計算部3432、及び、ツリー経路更新部3433が備えられてよい。
(Configuration example of tree route control unit 343)
As illustrated in FIG. 6, the tree
経路制御パケット生成部3431は、経路制御パケットを生成する。経路制御パケットは、BHネットワークにおいて、CN3において生成されてCN3を起点に各ノード3に伝搬させる制御信号の一例である。
The route control
例えば、CN3は、当該CN3においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへ制御信号をフラッディングする。SN3は、当該SN3においてリンクアップしている無線リンクの何れかから制御信号を受信した場合、当該制御信号を当該SN3においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへフラッディングする。このように、CN3から送信された制御信号は、メッシュリンクを、順次、あるいは連鎖的に、伝搬又は伝達する。 For example, the CN3 floods the control signal to each of the wireless links linked up in the CN3. When the SN3 receives a control signal from any of the wireless links linked up in the SN3, the SN3 floods the control signal to each of the wireless links linked up in the SN3. In this way, the control signal transmitted from CN3 propagates or transmits the mesh link sequentially or in a chain.
同様に、SN3は、CN3又は他のSN3との無線リンクのリンクアップ状態を維持したまま制御信号の到来(受信)を待ち受ける。そして、リンクアップ状態の無線リンクから制御信号を受信すると、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクに制御信号を送信する。 Similarly, the SN3 waits for the arrival (reception) of the control signal while maintaining the link-up state of the wireless link with the CN3 or another SN3. Then, when the control signal is received from the wireless link in the link-up state, the control signal is transmitted to another wireless link in which the link-up state is maintained.
SN3は、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクへ送信する制御信号に、他のSN3に伝達する情報を付加してよい。制御信号に付加される情報の非限定的な一例は、経路メトリック計算部3432によって計算された経路メトリックである。また、SN3は、当該SN3においてリンクアップしている無線リンクのうち、制御信号を受信した無線リンクについては制御信号の送信先候補から除外してもよい。これにより、制御信号が、不必要に、あるいは冗長に、メッシュリンクを伝達されることを抑制できる。
The SN3 may add information to be transmitted to the other SN3 to the control signal transmitted to the other wireless link whose link-up state is maintained. A non-limiting example of the information added to the control signal is the route metric calculated by the route
経路制御パケットには、例示的に、経路構築パケットと、リセットパケットと、が含まれてよい。これらのパケットの種別は、例えば、パケットヘッダのタイプ値によって識別されてよい。 The route control packet may include, for example, a route construction packet and a reset packet. The types of these packets may be identified, for example, by the type value of the packet header.
経路構築パケットは、例えば、ツリー経路を構築又は更新する際に送信されるパケットである。経路構築パケットには、当該経路構築パケットが伝搬したノード3のそれぞれにおいて計算された経路メトリックが累積的に含められてよい。例えば、ノード3は、コアノードから自ノードの直前のノードまでの経路メトリックを経路構築パケットに含めて送信してもよい。
The route construction packet is, for example, a packet transmitted when constructing or updating a tree route. The route construction packet may cumulatively include the route metrics calculated at each of the
経路構築パケットを受信したSN3は、累積的な経路メトリックを基に、メッシュリンクを成す、周辺ノード3との間で利用可能な無線リンクのうち、ツリー経路に登録する無線リンクの情報を選択する。
Upon receiving the route construction packet, the SN3 selects the information of the wireless link to be registered in the tree route from the wireless links that form a mesh link and can be used with the
リセットパケットは、例えば、CN3がSN3に対して、メッシュリンクにおいて構築されたツリー経路のクリアを要求する際に送信されるパケットである。リセットパケットを受信したSN3は、ツリー経路に選択している無線リンクの情報の選択を解除する。 The reset packet is, for example, a packet transmitted when CN3 requests SN3 to clear the tree path constructed in the mesh link. Upon receiving the reset packet, the SN3 deselects the information of the wireless link selected for the tree path.
経路メトリック計算部3432は、例えば、受信した経路構築パケットの送信元である周辺ノード3との間の無線リンクの伝搬品質指標を計算し、受信した経路構築パケットに含められている経路メトリックに、計算結果を加えることで新経路メトリックを求める。
The route
ノード3間の無線リンクの伝搬品質指標には、例示的に、RSSI(Received Signal Strength Indicator)が用いられてよい。
As an example, RSSI (Received Signal Strength Indicator) may be used as the propagation quality index of the radio link between the
ツリー経路更新部3433は、例えば、経路メトリック計算部3432によって計算された新経路メトリックが旧経路メトリックよりも小さい場合に、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する。
For example, when the new route metric calculated by the route
例えば、SN3において、異なる経路のそれぞれから経路構築パケットが受信された場合、経路構築パケットのそれぞれが伝搬した1つ以上の無線リンクの経路メトリックが、異なる経路の別に、経路メトリック計算部3432において計算される。
For example, in SN3, when route construction packets are received from each of the different routes, the route metric of one or more radio links propagated by each of the route construction packets is calculated by the route
ツリー経路更新部3433は、異なる経路の別に計算された経路メトリックに基づいて、当該SNにおいてリンクアップした無線リンクのうち、経路構築パケットを受信した異なる経路の1つに対応する無線リンクをデータ信号の伝送に用いる経路に選択する。
The tree
メッシュリンクにおいて構築されるツリー経路は、ツリー構造であるため、個々のSN3に対する上流ノード3は必ず1つである。したがって、ツリー経路更新部3433は、例えば、メッシュリンクにおいて上流ノード3との間の無線リンク(リンク情報)を、ツリー経路に登録する無線リンクに選択するか、あるいは選択を解除するかによって、ツリー経路を構築又は更新できる。
Since the tree path constructed in the mesh link has a tree structure, there is always one
<動作例>
以下、上述した無線通信システム1の動作例について説明する。
<Operation example>
Hereinafter, an operation example of the
(リンクセットアップ手順)
図7は、一実施の形態に係るノード3間(別言すると、BHネットワークにおける無線BH回線)のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。
(Link setup procedure)
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a link setup procedure between the nodes 3 (in other words, a wireless BH line in the BH network) according to the embodiment.
図7に例示するように、BHネットワークにおいて、CN及びSNを含むノード3のそれぞれは、起動に応じて例えばIBSSモードによって周辺に存在するノード(以下「周辺ノード」と称することがある)3をスキャンする(S11)。
As illustrated in FIG. 7, in the BH network, each of the
「IBSS」は、「Independent Basic Service Set」の略称である。IBSSモードは、アドホックモードと称されることもある。ノード3の「起動」には、ノード3の電源ON、及び、ノード3のリセットによる再起動が含まれてよい。また、ノード3の「起動」には、無線通信システム1におけるノード3の追加、削除、及び、位置の変更等をトリガにした再起動が含まれてよい。
"IBSS" is an abbreviation for "Independent Basic Service Set". The IBSS mode is sometimes referred to as an ad hoc mode. The "startup" of the
例えば、スキャン処理S11において、ノード3のそれぞれは、起動に応じてビーコン信号の周辺エリアへの送信を開始する。ビーコン信号は、例えば、制御部304のスキャン処理部341において生成されて、BH回線アンテナ360(無線通信部302)から送信される。
For example, in the scan process S11, each of the
IBSSモードでのスキャン処理S11では、ビーコン信号どうしの衝突を回避するために、起動したノード3のそれぞれが、交替で(例えば、ノード3において擬似乱数的に管理されるタイミングで)ビーコン信号を送信してよい。
In the scan process S11 in the IBSS mode, in order to avoid collision between the beacon signals, each of the activated
他のノード3が送信したビーコン信号を受信したノード3は、受信したビーコン信号に含まれる情報を例えば記憶部305に記憶する(S12)。ビーコン信号の送受信は、ノード3が動作するチャネル(別言すると、利用可能なチャネル)毎に行われてよい。
The
したがって、スキャン処理(S11)は、「チャネルスキャン」と称されてもよい。なお、ビーコン信号を受信したノード3は、ビーコン信号を受信したチャネルについてのビーコン信号の送信を停止してよい。
Therefore, the scan process (S11) may be referred to as a "channel scan". The
ノード3のそれぞれが、他のノード3から受信できたビーコン信号に含まれるBSS関連情報を記憶することによって、無線リンクによって通信が可能な周辺ノード3の情報(以下「周辺ノード情報」と称することがある)を管理できる。個々のノード3が、周辺ノード情報を記憶及び管理することによって、例えば図7に示すように、利用可能な無線リンク(「チャネル」と読み替えてもよい)が個々のノード3において管理される。これにより、無線BH回線のリンクセットアップが完了し、BHネットワークにおいてメッシュリンクがリンクアップする。
Information on peripheral nodes 3 (hereinafter referred to as "peripheral node information") that can be communicated by a wireless link by storing BSS-related information included in a beacon signal received from each of the
以上のようにして、ノード3間においてIBSSモードを利用したメッシュ状の無線リンクが形成(又は構築)される。上述のごとくIBSSモードを利用して構築されたメッシュ状の無線リンクは、IBSSメッシュリンクと称されてもよい。
As described above, a mesh-shaped wireless link using the IBSS mode is formed (or constructed) between the
なお、上述したように、図1A及び図1Bの例では、ノード3の中で、CN#0が有するアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有する。そして、SN#1が有するアンテナ360−1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。そのため、リンクセットアップ手順において、CN#0が送信したビーコン信号は、SN#1によって受信され、SN#1と異なるノード3によって受信されなくてよい。また、SN#1が送信したビーコン信号は、CN#0によって受信されてよい。
As described above, in the examples of FIGS. 1A and 1B, the
なお、図7に示すリンクセットアップ手順は、ノード3の間でビーコン信号を送受信することによってメッシュリンクを構築する例であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、メッシュリンクの構築には、他の信号が用いられてもよい。あるいは、ノード3の設置位置に応じて、メッシュリンクが、手動で設定されてもよい。
The link setup procedure shown in FIG. 7 is an example of constructing a mesh link by transmitting and receiving a beacon signal between the
図8は、図1A及び図1Bに示した無線通信システムにおけるメッシュリンクの第1の例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a first example of a mesh link in the wireless communication system shown in FIGS. 1A and 1B.
図8に示すように、CN#0が利用可能な無線リンクは、CN#0とSN#1との間の無線リンクに特定されてよい。また、SN#1〜SN#6のそれぞれの利用可能な無線リンクは、各ノード3によって送信されたビーコン信号の到達範囲によって決定されてよい。
As shown in FIG. 8, the radio link available to
なお、CN#0が有するアンテナ360が、SN#1に向けた指向性を有する場合でも、CN#0によって送信されたビーコン信号が、SN#1と異なるノード3によって受信される場合がある。また、SN#1とは異なるノード3によって送信されたビーコン信号が、CN#0によって受信される場合がある。このような場合、CN#0が利用可能な無線リンクに、SN#1とは異なるノード3とCN#0との間の無線リンクが含まれてよい。
Even when the
図9は、図1A及び図1Bに示した無線通信システムにおけるメッシュリンクの第2の例を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a second example of the mesh link in the wireless communication system shown in FIGS. 1A and 1B.
図8と異なり、図9では、CN#0が利用可能な無線リンクに、CN#0とSN#2との間の無線リンクが含まれてよい。
Unlike FIG. 8, in FIG. 9, the wireless link available to
(ツリー経路制御 over IBSSメッシュリンク)
次に、IBSSメッシュリンク上のツリー経路制御について説明する。
(Tree route control over IBSS mesh link)
Next, the tree route control on the IBSS mesh link will be described.
(CNの動作例)
図10は、一実施の形態に係るIBSSメッシュリンク上のツリー経路制御を含むCN3の動作例を示すフローチャートである。図10のフローチャートは、CN3の制御部304(例えば、ツリー経路制御部343)において実行されると捉えてよい。
(CN operation example)
FIG. 10 is a flowchart showing an operation example of CN3 including tree route control on the IBSS mesh link according to the embodiment. The flowchart of FIG. 10 may be regarded as being executed by the
図10に示すように、CN3の制御部304は、例えば、特定のイベントが検出されたか否かを監視する(S31;NO)。「特定のイベント」には、例えば、CN3が起動されたこと、リセットボタンが操作されたこと、及び、特定のタイミングが到来したこと、が含まれてよい。「特定のタイミング」の一例は、例えば、経路制御パケットを定期又は不定期に送信するために設定された送信タイミングである。
As shown in FIG. 10, the
定期的に経路制御パケットを送信する場合の送信周期は一定でもよいし、本実施の形態において構築されるツリー経路は、漸近的に安定することから、図10のフローチャートが実行される回数に応じて変更されてもよい。また、例えば、図1A及び図1Bと、図2A及び図2Bとにおいて示したように、或る階層の外壁工事が完了し、次の階層の工事が開始される場合、タワークレーンの高さが変更される場合、又は、建築工事の進捗に応じてノード3が増加(又は減少)する場合にツリー経路が更新されるように、所定の時刻が「特定のタイミング」に設定されてもよいし、無線通信システム1のユーザによって設定されてもよい。
The transmission cycle when the route control packet is periodically transmitted may be constant, and the tree route constructed in the present embodiment is asymptotically stable. Therefore, it depends on the number of times the flowchart of FIG. 10 is executed. May be changed. Further, for example, as shown in FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B, when the construction of the outer wall of one floor is completed and the construction of the next floor is started, the height of the tower crane is increased. A predetermined time may be set to a "specific timing" so that the tree path is updated when it is changed or when the number of
特定のイベントが検出された場合(S31;YES)、CN3の制御部304は、経路制御パケットを生成し、例えば無線通信部302を通じて、周辺ノード情報を基に識別される周辺SN3に経路制御パケットを送信(ブロードキャスト)する(S32)。
When a specific event is detected (S31; YES), the
例えば、CN3の起動が検出された場合、及び、経路構築パケットの送信タイミングが検出された場合には、経路構築パケットが周辺SN3に送信される。リセットボタンの操作が検出された場合、及び、リセットパケットの送信タイミングが検出された場合には、リセットパケットが周辺SN3に送信される。 For example, when the activation of CN3 is detected and the transmission timing of the route construction packet is detected, the route construction packet is transmitted to the peripheral SN3. When the operation of the reset button is detected and when the transmission timing of the reset packet is detected, the reset packet is transmitted to the peripheral SN3.
経路制御パケットの送信後、制御部304は、例えば、一定時間が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S33)。タイムアウトが検出されない場合(S33;NO)、制御部304は、処理をS31に移行してよい。
After transmitting the route control packet, the
一方、一定時間の経過が検出された場合(S33;YES)、制御部304は、データパケットの送信を開始してよい(S34)。
On the other hand, when the passage of a certain time is detected (S33; YES), the
以上のように、CN3は、周辺ノード3との間においてリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに経路制御パケットを送信(ブロードキャスト)することで、BHネットワークを構成するSN3のそれぞれに経路制御パケットを伝搬させる。
As described above, the CN3 transmits (broadcasts) a route control packet to each of the plurality of wireless links linked up with the
なお、図8に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクがCN#0とSN#1との間の無線リンクに特定される場合、CN#0の周辺ノード情報には、SN#1が含まれ、SN#1と異なるSNが含まれない。この場合、CN#0によって送信された経路制御パケットは、SN#1によって受信されてよい。
As shown in FIG. 8, when the wireless link in which
また、図9に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクが、CN#0とSN#1との間の無線リンク、及び、CN#0とSN#2との間の無線リンクを含む場合、CN#0の周辺ノード情報には、SN#1とSN#2とが含まれてよい。この場合、CN#0によって送信された経路制御パケットは、SN#1及びSN#2によって受信されてよい。なお、本実施の形態において、CN#0のアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有し、SN#1のアンテナ360−1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。そのため、SN#1が受信した経路制御パケットの受信品質は、SN#2が受信した経路制御パケットの受信品質よりも高い。例えば、SN#1が受信した経路制御パケットの電波伝搬損失は、SN#2が受信した経路制御パケットの電波伝搬損失よりも小さい。
Further, as shown in FIG. 9, the wireless links that can be used by
(SNの動作例)
次に、図11を参照して、SN3の動作例について説明する。図11は、一実施の形態に係るIBSSメッシュリンク上のツリー経路制御を含むSN3の動作例を示すフローチャートである。図11のフローチャートは、SN3の制御部304(例えば、ツリー経路制御部343)において実行されると捉えてよい。
(Example of SN operation)
Next, an operation example of the SN3 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart showing an operation example of the SN3 including the tree route control on the IBSS mesh link according to the embodiment. The flowchart of FIG. 11 may be regarded as being executed by the
SN3は、例えば無線通信部302において経路制御パケットが受信されるか否かを監視する(S51;NO)。 The SN3 monitors, for example, whether or not the route control packet is received by the wireless communication unit 302 (S51; NO).
経路制御パケットの受信が検出された場合(S51;YES)、SN3の制御部304は、経路制御パケットの種別を確認する。例えば、制御部304は、受信した経路制御パケットが、リセットパケットであるか経路構築パケットであるかを確認する(S52及びS54)。
When the reception of the route control packet is detected (S51; YES), the
受信した経路制御パケットが、リセットパケットの場合(S52;YES)、制御部304は、初期化処理を行う(S53)。初期化処理には、例えば、以下の処理が含まれてよい。
・周辺ノード情報において有効なツリー経路に選択しているリンクの選択解除
・記憶している経路メトリックの初期値(例えば、最大値)への初期化
When the received route control packet is a reset packet (S52; YES), the
-Deselect the link selected as a valid tree route in the peripheral node information-Initialize the stored route metric to the initial value (for example, maximum value)
初期化処理の後、制御部304は、例えば、受信したリセットパケットを周辺SN3へ送信(フラッディング)する(S53a)。なお、リセットパケットには、識別子(ID)が含められてよい。ノード3のそれぞれは、受信したリセットパケットに含まれるIDを記憶しておいてよい。
After the initialization process, the
ノード3のそれぞれは、受信したリセットパケットのIDが、記憶したIDと一致する場合、別言すると、過去に送信(転送)したリセットパケットであることを示す場合、当該リセットパケットの更なる送信は行わない。これにより、リセットパケットがBHネットワークにおいてループすることを防止できる。
When each of the
一方、受信した経路制御パケットがリセットパケットでない場合(S52;NO)、制御部304は、当該経路制御パケットが経路構築パケットであるか否かを確認する(S54)。
On the other hand, when the received route control packet is not a reset packet (S52; NO), the
受信した経路制御パケットが経路構築パケットの場合(S54;YES)、制御部304は、周辺ノード情報を参照し(S55)、経路構築パケットを受信したリンクの伝搬品質指標(例えば、電波伝搬損失)を計算する(S56)。
When the received route control packet is a route construction packet (S54; YES), the
計算した電波伝搬損失を基に、制御部304は、経路メトリックを計算する(S57)。例えば、制御部304は、計算した電波伝搬損失と、受信した経路構築パケットに含められている伝搬品質指標と、を加算することによって、累積的な電波伝搬損失を新経路メトリックとして計算する。
Based on the calculated radio wave propagation loss, the
そして、制御部304は、新経路メトリックと、新経路メトリックが計算される前に記憶していた旧経路メトリックと、を比較して、経路メトリックの更新要否を判断する(S58)。
Then, the
例えば、制御部304は、旧経路メトリックよりも新経路メトリックの方が小さい場合に、旧経路メトリックを新経路メトリックに更新すると判断する(S58;YES)。当該判断に応じて、制御部304は、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する(選択リンクの更新;S59)。
For example, the
選択リンクの更新に応じて、制御部304は、例えば、新経路メトリックを含む経路構築パケットを、周辺ノード情報において識別される周辺SN3へ送信(ブロードキャスト)する(S60)。
In response to the update of the selection link, the
その後、制御部304は、一定時間が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S61)。タイムアウトが検出されない場合(S61;NO)、制御部304は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S51)に移行してよい。タイムアウトが検出された場合(S61;YES)、制御部304は、データパケットの送信処理を開始してよい(S62)。
After that, the
なお、受信した経路制御パケットがリセットパケット及び経路構築パケットのいずれでもない場合(S52及びS54;NO)、制御部304は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S51)に移行してよい。
When the received route control packet is neither a reset packet nor a route construction packet (S52 and S54; NO), the
また、計算した新経路メトリックが旧経路メトリック以上であり、選択リンクの更新が不要と判断した場合(S58;NO)も、制御部304は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S51)に移行してよい。
Further, even when the calculated new route metric is equal to or higher than the old route metric and it is determined that the update of the selected link is unnecessary (S58; NO), the
以上のように、SN3は、経路構築パケットの受信に応じて、周辺ノード3との間においてリンクアップした複数の無線リンクの1つを経路メトリックに基づいて選択する。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたBHネットワークにおいて、経路メトリックに基づいたツリー経路が構築及び更新される。
As described above, the SN3 selects one of the plurality of wireless links linked up with the
なお、図10及び図11に示すツリー経路制御は、一例であり、本発明はこれに限定されない。例えば、ツリー経路の構築及び更新は、手動で制御されてよい。例えば、無線通信システム1の管理者が、ノード3が設置された後に、ノード3のそれぞれの位置及び/又はノード3の電波状況に応じて、予め、ツリー経路を設定してもよい。なお、この場合、図7に示したリンクセットアップ手順、及び、図10と図11とに示したツリー経路制御は、実行されなくてよい。
The tree route control shown in FIGS. 10 and 11 is an example, and the present invention is not limited thereto. For example, the construction and updating of tree routes may be controlled manually. For example, the administrator of the
なお、図8に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクがCN#0とSN#1との間の無線リンクに特定される場合、SN#1は、CN#0によって送信された経路構築パケットを受信する。この場合、SN#1は、CN#0とSN#1との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択するため、CN#0の下流ノード(次のホップ先)にSN#1が選択される。
As shown in FIG. 8, when the wireless link in which
図12は、図8に示したメッシュリンクの第1の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。SN#1が、CN#0とSN#1との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択することによって、図12に示すような、CN#0を起点にし、CN#0の下流ノード(次のホップ先)にSN#1が選択されたツリー経路が構築される。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a tree route constructed in the first example of the mesh link shown in FIG. By selecting the wireless link between
また、図9に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクが、CN#0とSN#1との間の無線リンク、及び、CN#0とSN#2との間の無線リンクを含む場合、SN#1及びSN#2の双方が、CN#0によって送信された経路構築パケットを受信してよい。なお、本実施の形態において、CN#0のアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有し、SN#1のアンテナ360−1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。そのため、SN#1がCN#0から受信した経路構築パケットの受信品質は、SN#2がCN#0から受信した経路構築パケットの受信品質よりも高い。例えば、SN#1がCN#0から受信した経路構築パケットの電波伝搬損失は、SN#2がCN#0から受信した経路構築パケットの電波伝搬損失よりも小さい。
Further, as shown in FIG. 9, the wireless links that can be used by
このような場合、CN#0とSN#2との間のダイレクトな経路の経路メトリックは、CN#0とSN#1との間の無線リンクを含み、SN#1を経由するCN#0とSN#2との間の経路の経路メトリックよりも大きい。そのため、SN#2は、CN#0とSN#2との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択せず、SN#1を経由するCN#0とSN#2との間の無線経路を有効なツリー経路に選択する。
In such cases, the route metric for the direct route between
図13は、図9に示したメッシュリンクの第2の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。SN#2は、SN#1を経由するCN#0とSN#2との間の無線経路を有効なツリー経路に選択することによって、図12に示すような、CN#0を起点にし、CN#0の下流ノード(次のホップ先)にSN#1が選択されたツリー経路が構築される。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a tree route constructed in the second example of the mesh link shown in FIG.
以上、本実施の形態の無線通信システム1では、CN#0と、SN#1と、SN#2とを含む複数のノード3を有する。CN#0が位置する水平面は、SN#1が位置する水平面と異なる。CN#0は、SN#1に向けて指向性を有するアンテナ360を備える。SN#1は、アンテナ360−1とアンテナ360−2とを有する。アンテナ360−1は、CN#0に向けた指向性を有する。SN#1の制御部304は、アンテナ360−1で受信された下り無線信号を処理してアンテナ360−2からSN#2へ送信する処理と、アンテナ360−2で受信された上り無線信号を処理して360−1からCN#0へ送信する処理と、の少なくとも1つを行う。この構成によって、CN#0がSN#1との無線リンクを確立し、CN#0が、CN#0との直接接続することが困難なSN#2との無線通信を、SN#1を介して行うことができるため、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを容易に構築できる。
As described above, the
また、上述した実施の形態では、SN#1がタワークレーンに設けられる例を説明した。タワークレーンは、建築工事の進行に応じて、自律して高さの変更を行うため、SN#1がタワークレーンに設けられることによって、例えば、上層階へ工事が進行した場合であっても、SN#1の設置位置を新たに設けなくてよく、3次元的な無線ルートを容易に構築できる。
Further, in the above-described embodiment, an example in which
また、上述した実施の形態では、CN#0及びSN#1の指向性を有するアンテナは、指向性の方向に自由度があるため、建築工事の進行に応じて、CN#0とSN#1と位置関係に変化があった場合でも、指向性の方向を微調整することで、無線ルートを維持できる。
Further, in the above-described embodiment, since the antennas having the directivity of
また、上述した実施の形態では、ノード間を有線で接続せずに無線通信環境を構築できるため、例えば、一時的(あるいは、暫定的)な無線通信環境が役割を終えた場合に、撤去を容易に行うことができる。 Further, in the above-described embodiment, the wireless communication environment can be constructed without connecting the nodes by wire. Therefore, for example, when the temporary (or provisional) wireless communication environment has finished its role, the removal is performed. It can be done easily.
なお、上述した実施の形態に示したタワークレーンは、タワークレーンの台座がビルの領域の外側に設けられる、所謂、マストクライミング型の例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、タワークレーンは、タワークレーンの台座がビルの領域の内部に存在する、所謂、フロアークライミング型であってもよい。フロアークライミング型のタワークレーンの場合も、マストクライミング型と同様に、タワークレーンの旋回基部は、ビルの最上層よりも上方に存在するため、上述した実施の形態と同様に、SN3が旋回基部に設けられてよい。 The tower crane shown in the above-described embodiment shows an example of a so-called mast climbing type in which the pedestal of the tower crane is provided outside the area of the building, but the present disclosure is not limited to this. For example, the tower crane may be a so-called floor climbing type in which the pedestal of the tower crane exists inside the area of the building. In the case of the floor climbing type tower crane as well as the mast climbing type, since the swivel base of the tower crane is located above the top layer of the building, the SN3 is used as the swivel base as in the above-described embodiment. It may be provided.
また、上述した実施の形態では、1台のタワークレーンが設けられる例を示したが、複数のタワークレーンが設けられてもよい。この場合、SN3が、複数のタワークレーンのそれぞれに設けられてもよいし、複数のタワークレーンの一部に設けられてもよいし、1つのSN3が、CN3に最も近いタワークレーンに設けられてもよい。例えば、この場合、CN3のアンテナの指向性は、CN3に最も近いタワークレーンのSN3に向けられてもよいし、CN3との間の無線通信環境が最も良いタワークレーンのSN3に向けられてもよい。例えば、CN3のアンテナが、複数の方向に指向性を向けられる、又は、指向性を時間的に切替えられる構成を有する場合、タワークレーンのSN3のそれぞれに指向性を向けてもよい。また、複数のタワークレーンにSN3が設けられる場合、或るタワークレーンのSN3と、別のタワークレーンのSN3との間の無線リンクが、ツリー経路に含まれてもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which one tower crane is provided is shown, but a plurality of tower cranes may be provided. In this case, the SN3 may be provided on each of the plurality of tower cranes, may be provided on a part of the plurality of tower cranes, or one SN3 may be provided on the tower crane closest to the CN3. May be good. For example, in this case, the directivity of the antenna of the CN3 may be directed to the SN3 of the tower crane closest to the CN3, or may be directed to the SN3 of the tower crane having the best wireless communication environment with the CN3. .. For example, when the antenna of the CN3 has a configuration in which the directivity can be directed in a plurality of directions or the directivity can be switched in time, the directivity may be directed to each of the SN3s of the tower crane. Further, when SN3 is provided in a plurality of tower cranes, a wireless link between SN3 of one tower crane and SN3 of another tower crane may be included in the tree path.
なお、上述した実施の形態では、ビルの建築現場を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを構築する環境に対して適用されてよい。例えば、本発明は、地下のトンネルの採掘等の土木工事の現場に適用されてよい。土木工事が、地下の方向へ進捗する場合も、本発明が適用されることによって、例えば、地上に設けられたCNと、地下に設けられたSNとの間で、3次元的な無線ルートを構築できる。 In the above-described embodiment, the construction site of the building has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. The present invention may be applied to an environment for constructing a three-dimensional radio route including the height direction. For example, the present invention may be applied to a site of civil engineering work such as mining an underground tunnel. Even when civil engineering work progresses underground, by applying the present invention, for example, a three-dimensional wireless route can be established between a CN provided above ground and an SN provided underground. Can be built.
1 無線通信システム
3 無線ノード
5 バックボーンネットワーク
7 端末装置
31 プロセッサ
32 メモリ
33 ストレージ
34 入出力(I/O)装置
35,36 無線インタフェース(IF)
37,39 有線インタフェース(IF)
38 バス
301,302 無線通信部
303 有線通信部
304 制御部
305 記憶部
341 スキャン処理部
342 ノード管理部
343 ツリー経路制御部
344 IPT制御部
350,360 アンテナ
3431 経路制御パケット生成部
3432 経路メトリック計算部
3433 ツリー経路更新部
1
37,39 Wired Interface (IF)
38
Claims (9)
前記第1水平面と異なる第2水平面に位置する無線中継器と、
第3水平面に位置する無線機と、を備え、
前記コアノードは、
前記無線中継器に向けて指向性を有する第1アンテナを備え、
前記無線中継器は、
前記コアノードに向けて指向性を有する第2アンテナと、
第3アンテナと、
前記第2アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第3アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第3アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第2アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、
を備えた、無線通信システム。 The core node located in the first horizontal plane and
A wireless repeater located on a second horizontal plane different from the first horizontal plane,
Equipped with a radio located on the third horizontal plane,
The core node
A first antenna having directivity toward the wireless repeater is provided.
The wireless repeater
A second antenna having directivity toward the core node,
With the third antenna
The process of processing the downlink radio signal received by the second antenna and transmitting it from the third antenna to the radio, and the process of processing the uplink radio signal received by the third antenna from the second antenna. A processing unit that performs at least one of the processing of transmitting to the core node, and
A wireless communication system equipped with.
請求項1に記載の無線通信システム。 The third antenna has directivity toward the radio.
The wireless communication system according to claim 1.
請求項1又は2に記載の無線通信システム。 The processing unit has a transmission / reception circuit by MIMO (Multi-Input Multi-Output).
The wireless communication system according to claim 1 or 2.
前記無線中継器と前記コアノードとの間、及び、前記無線中継器と少なくとも1つの前記無線機との間の各無線リンクの伝搬損に関する情報に基づく処理によって、前記無線中継器と前記コアノードとの間の無線リンクを中継対象に選択する、
請求項1から3の何れか1項に記載の無線通信システム。 The processing unit
The radio repeater and the core node are subjected to processing based on information regarding propagation loss of each radio link between the radio repeater and the core node and between the radio repeater and at least one radio. Select the wireless link between them as a relay target,
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 3.
前記無線中継器が位置する前記第2水平面は、前記建築物の前記外壁工事が完了した範囲の最上位層以上の位置に相当する、
請求項1から4の何れか1項に記載の無線通信システム。 The core node is located outside a building for which at least some exterior wall construction has not been completed.
The second horizontal plane on which the wireless repeater is located corresponds to a position above the uppermost layer in the range where the outer wall construction of the building is completed.
The wireless communication system according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の無線通信システム。 The wireless repeater is provided at a position above the building in a construction machine installed above or around the building.
The wireless communication system according to claim 5.
請求項6に記載の無線通信システム。 The construction machine is a crane,
The wireless communication system according to claim 6.
請求項5又は6に記載の無線通信システム。 The third horizontal plane on which the radio is located is within the height of the floor where the outer wall construction of the building has been completed.
The wireless communication system according to claim 5 or 6.
前記第1水平面と異なる第2水平面に位置するコアノードに向けて指向性を有する第1アンテナと、
第2アンテナと、
前記第1アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第2アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第2アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第1アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、
を備えた無線ノード。 A wireless node located on the first horizontal plane
A first antenna having directivity toward a core node located in a second horizontal plane different from the first horizontal plane,
With the second antenna
The process of processing the downlink radio signal received by the first antenna and transmitting it from the second antenna to the radio, and the process of processing the uplink radio signal received by the second antenna from the first antenna. A processing unit that performs at least one of the processing of transmitting to the core node, and
Wireless node with.
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JP2011509025A (en) * | 2007-12-31 | 2011-03-17 | インテル・コーポレーション | Optimal placement and configuration technology for infrastructure relay nodes in wireless networks |
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2019
- 2019-11-06 JP JP2019201596A patent/JP7465462B2/en active Active
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