JP2021180406A - 通信装置、通信システム、通信方法及び通信プログラム - Google Patents
通信装置、通信システム、通信方法及び通信プログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】無線伝送路上で帯域低下が発生した場合に、入力されたデータを各無線伝送路に適切に振り分ける。【解決手段】実施の形態に係る終端装置10は、第1無線伝送路1と、少なくとも1つの無線中継装置20を有し、該無線中継装置20の前後で分けた終端装置10側の第1無線区間21及び終端装置10から離れた側の第2無線区間22を含む第2無線伝送路2とからの受信レベルに基づき、第2無線伝送路2の無線伝送容量を推定する推定部11と、第1無線伝送路1の無線伝送容量と、推定された第2無線伝送路2の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを第1無線伝送路1と第2無線伝送路2とに振り分ける振分部12とを備える。【選択図】図1
Description
本発明は、通信装置、通信システム、通信方法及び通信プログラムに関する。
無線通信システムにおいては、無線通信装置間の伝送容量を広帯域化するために、リンクアグリゲーション(Link Aggregation)技術が用いられる場合がある。リンクアグリゲーション技術とは、複数の物理的回線を仮想的に一つに束ね、物理的回線の帯域を合計した量に対応した帯域の使用を可能とする技術である。
また、非特許文献1に示すように増大するモバイルトラフィックに対応するため異なる無線周波数を用いた通信路でのMulti Bandのリンクアグリゲーションのシステムも考えられている。
特許文献1には、信号伝送を行う2つの固定基地局間の伝送経路が、異なる中継経路により複数の無線周波数チャネルで構成される固定無線アクセス網システムにおいて、固定基地局には無線周波数チャネルの回線状況を受信信号の解析により検知し、チャネル状況に基づいて送信データを各無線リンクに配分することが開示されている。
特許文献1では、使用を想定したチャネルの伝送品質を解析する場合に、送受信する信号フレームにフレームチェックシーケンスを付加し、これを元に受信側でフレーム誤りを検出することで、降雨減衰や被干渉によるリンクの伝送品質の状況を解析している。
NEC MULTIBAND RADIO SOLUTION[online]、[2020年4月30日検索]、インターネット<https://www.nec.com/en/global/prod/nw/pasolink/doc/NEC_Multiband_Radio_Solution_WP_20190222.pdf>
異なる周波数帯を組み合わせたMulti Bandのリンクアグリゲーションにおいて、無線伝送路が複数の無線中継装置を直列接続した経路である場合、ある無線区間において天候等の影響により帯域低下が発生したとしても、ネットワーク機器内の物理ポートに障害が発生しない限り、フレームの無線伝送路が維持される。このため、無線伝送路上で輻輳が発生し、バッファメモリが枯渇した場合は主信号のフレームロスが生じてしまう虞がある。
本開示の目的は、上述した問題を鑑み、無線伝送路上で帯域低下が発生した場合に、入力されたデータを各無線伝送路に適切に振り分けることが可能な、通信装置、通信システム、通信方法及び通信プログラムを提供することにある。
本発明の一態様に係る通信装置は、通信装置に接続された、第1無線伝送路と、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた通信装置側の第1無線区間及び通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路とからの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する推定部と、前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける振分部とを備えるものである。
本発明の一態様に係る通信システムは、通信装置と、前記通信装置に接続された第1無線伝送路と、前記通信装置に接続され、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた前記通信装置側の第1無線区間及び前記通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路と、前記通信装置で受信される前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路からの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する推定部と、前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける振分部とを備えるものである。
本発明の一態様に係る通信方法は、通信装置に接続された、第1無線伝送路と、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた通信装置側の第1無線区間及び通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路とからの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定し、前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける。
本発明の一態様に係る通信プログラムは、通信装置に接続された、第1無線伝送路と、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた通信装置側の第1無線区間及び通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路とからの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する処理と、前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける処理とをコンピュータに実行させる。
本発明によれば、無線伝送路上で帯域低下が発生した場合に、入力されたデータを各無線伝送路に適切に振り分けることが可能な、通信装置、通信システム、通信方法及び通信プログラムを提供することが可能である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。
実施の形態は、伝送容量の拡大を行うために、伝搬特性の異なる複数の無線伝送路を用い、各無線伝送路の帯域に応じてフローの振り分けを行い、帯域を有効活用する技術に関する。無線伝送路が複数の無線中継装置により構成される場合、無線を用いた通信は天候等の影響で帯域が変動しやすいため、帯域変動による経路制御は特に重要となる。
図1は、実施の形態に係る通信装置である、終端装置10の構成を示すブロック図である。終端装置10は、第1無線伝送路1と、少なくとも1つの無線中継装置20を有し、該無線中継装置20の前後で分けた終端装置10側の第1無線区間21及び終端装置10から離れた側の第2無線区間22を含む第2無線伝送路2とからの受信レベルに基づき、第2無線伝送路2の無線伝送容量を推定する推定部11と、第1無線伝送路1の無線伝送容量と、推定された第2無線伝送路2の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを第1無線伝送路1と第2無線伝送路2とに振り分ける振分部12とを備える。
このように、実施の形態によれば、新たな情報を付加、収集することなく、送信側の終端装置10で入手できる情報だけで各伝送路の無線伝送容量を推定することができ、入力されたデータを各伝送路に適切に振分ることが可能となる。これにより、不要なフレームロスを抑止することができる。以下、具体的な実施の形態について説明する。
図2は、実施の形態に係る通信システム100の構成を示すブロック図である。図2に示すように、通信システム100は、終端装置10、10A、無線中継装置20、無線信号処理装置31、31A、32、32A、各周波数に対応するアンテナ41、41A、42、42A、43、44を有する。図2に示す例では、終端装置10が第1無線伝送路1及び第2無線伝送路2を介して終端装置10Aと対向している例を示している。実施の形態の通信システム100は、双方向の通信が可能であり、それぞれの装置は、以下に説明する送信機能、受信機能を共に有している。以下、終端装置10を送信側、終端装置10Aを受信側として説明する。
アンテナ41とアンテナ41Aとの間は無線経路16により接続されている。アンテナ42とアンテナ43の間は第1無線区間21により接続され、アンテナ44とアンテナ43Aとの間は第2無線区間22により接続されている。無線信号処理装置31から、アンテナ41、無線経路16、アンテナ41Aを経て、無線信号処理装置31Aに至る経路が第1無線伝送路1である。
また、無線信号処理装置32から、アンテナ42、第1無線区間21、無線中継装置20、第2無線区間22、アンテナ42Aを経て、無線信号処理装置32Aに至る経路が第2無線伝送路2である。すなわち、第2無線伝送路2は、少なくとも1つの無線中継装置20を有し、該無線中継装置20の前後で分けた終端装置10側の第1無線区間21及び終端装置10から離れた側の第2無線区間22を含む。
第1無線伝送路1、第2無線伝送路2は共にミリ波以上の周波数の電波を伝送する。第2無線伝送路2は、第1無線伝送路1と異なる無線周波数を使用している。第1無線伝送路1と第2無線伝送路2とは、降雨の差分がほぼない状態で伝送されていることを前提とする。無線中継装置20を挟む第2無線伝送路2は、第1無線伝送路1よりも周波数の伝搬損失が大きくなっている。
第1無線伝送路1は途中に中継がないため、無線信号処理装置31は第1無線伝送路1の送受信の無線伝送容量を把握することができる。しかし、第2無線伝送路2は途中に中継を挟むため、無線信号処理装置32は、第1無線区間21の伝送容量を把握できるものの、第2無線区間22の伝送容量を把握できない。このように、無線伝送路全体の伝送容量を把握できないと、帯域が低下した場合にデータパケットのロスが発生してしまう。
そこで、実施の形態では、終端装置10において、新たな情報を付加、収集することなく、送信側で入手できる情報だけで、複数の無線区間を備える第2無線伝送路2全体の無線伝送容量を推定する。無線伝送容量の推定方法については後述する。
図3は、図2の通信システム100の各構成要素の接続を示すブロック図である。終端装置10に入力されたデータは終端装置10内で分割され、そして、無線伝送路毎に適切に振り分ける。データの振分方法については後述する。終端装置10によって第1無線伝送路1に振り分けられたデータは、無線信号処理装置31へ入力され、無線信号へ変調されたあとアンテナ41から送信される。送信された無線信号は、無線経路16を経てアンテナ41Aで受信される。無線信号処理装置31Aは受信した無線信号を復調して終端装置10Aに入力する。
終端装置10から第2無線伝送路2に振り分けられたデータは、無線信号処理装置32により無線信号に変調され、アンテナ42から送信され第1無線区間21を経てアンテナ43で受信される。無線中継装置20はアンテナ43で受信した無線信号を適切に増幅し、アンテナ44にて再度送信する。送信された無線信号は第2無線区間22を経て、アンテナ42Aで受信され、無線信号処理装置32Aにて復調される。無線信号処理装置32Aは復調したデータを終端装置10Aに入力する。終端装置10Aは、入力された信号を元のデータに組立て出力する。
ここで、πは円周率、dはアンテナ間距離、λは電波の波長を表す。電波の損失には、上記の式に示す自由空間以外にも水蒸気や酸素の吸収による損失もあるが、使用する周波数、設置する地域やアンテナ間距離により、通常時の電波の基準受信レベル(基準受信電力)は計算により求めることができる。
図8はITURのP838−3に記載されている雨の強度による電波の減衰量を示す。図8から、雨による電波の減衰量は降雨強度により異なり、降雨強度が推定できれば、各周波数の減衰量を推定できることがわかる。また、一般的に、周波数選択制フェージングが発生しにくいミリ波以上の周波数帯であれば、フラットフェージングが主なフェージングとなり、受信レベルから無線伝送路の無線伝送容量(帯域情報)を推定できる。
これを利用して、実施の形態では、終端装置10が第2無線伝送路2全体の無線伝送容量を推定する。図4は、図3に示す終端装置10の構成を示すブロック図である。終端装置10は、図1において説明した、推定部11、振分部12に加えて、記憶部13、分割部14、組立部15を有する。なお、終端装置10Aもまた、終端装置10と同様の構成を有することができる。
推定部11は、アンテナ41、アンテナ42からの受信レベルに基づき、第2無線伝送路2の無線伝送容量を推定する。晴天時の各受信レベルは、設置時のアンテナ距離等から算出され、既知の基準値(基準受信レベル)として記憶部13に記憶されている。推定部11は、具体的には、基準受信レベルと受信レベルとを比較して、基準受信レベルと受信レベルとの差分を減衰量として算出し、該減衰量を用いて降雨強度を推定することにより、第2無線伝送路2の無線伝送容量を推定する。
分割部14は、入力データを効率的に無線伝送できる長さに分割する。振分部12は、第1無線伝送路1の無線伝送容量と推定された第2無線伝送路2の無線伝送容量を用いて、分割された入力データを第1無線伝送路1と第2無線伝送路2とに振り分ける。組立部15は、第1無線伝送路1、第2無線伝送路2から入力されたデータをもとのデータに組み立てて出力する。
推定部11が第2無線伝送路2の無線伝送容量(帯域情報)を推定する動作について、図5を参照して説明する。まず、推定部11はアンテナ41とアンテナ42の受信レベルを取得し、これらを記憶部13に記憶されている基準受信レベルと比較することにより、無線経路16の第1減衰量、第1無線区間21の第2減衰量を算出する(ステップS1)。
記憶部13には、また、基準受信レベルと受信レベルとの差分(減衰量)に対する降雨強度が示されたテーブルがあらかじめ記憶されている。図6には、降雨強度を推定する際に推定部11が参照するテーブルの一例が示される。推定部11は、図6のテーブルを参照することにより、第1減衰量から第1降雨強度を推定し、第2減衰量から第2降雨強度を推定する(ステップS2)。なお、図6のテーブルは一例であり、記憶部13は、使用される周波数毎に異なるテーブルを記憶することができる。
そして、ステップS2において推定された第1降雨強度と第2降雨強度とを比較し、第1降雨強度が第2降雨強度以下であるか否かが判断される(ステップS3)。実際の伝送状況に照らし合わせると、第1降雨強度と第2降雨強度とが等しい、又は、第1降雨強度が第2降雨強度よりも小さい場合、アンテナ41、42側で降雨による減衰が発生し、第1無線区間21で帯域低下が発生する。この場合(ステップS3、YES)、ステップS4に進む。
上述したように、帯域低下の発生した第1無線区間21の帯域に、第2無線伝送路2全体の帯域を合わせる必要がある。このため、ステップS4では第1無線区間21の伝送容量を第2無線伝送路の伝送容量と推定する。
一方、第1降雨強度が第2降雨強度よりも大きい場合、降雨による減衰は、アンテナ41A、42A側で発生し、第2無線区間22で帯域低下が発生する。この場合(ステップS3、NO)、ステップS5に進む。ここで、帯域低下の発生した第2無線区間22の帯域に、第2無線伝送路2全体の帯域を合わせる必要があるため、第2無線区間22の伝送容量を第2無線伝送路2の無線伝送容量と推定する。しかし、上記の通り、第2無線区間22の帯域は把握できないため、実施の形態では、第2無線区間22の伝送容量を第1降雨強度に基づいて推定する。
ステップS5では、第1降雨強度から第2無線伝送路2の無線伝送容量(帯域情報)を推定する。ここで、第2無線区間22の伝送容量は、記憶部13にあらかじめ記憶された図7に示すテーブルを参照して推定される。図7に示すテーブルでは、第1降雨強度に対応する第2無線伝送路2の無線伝送容量が示されている。推定部11は、図7のテーブルを参照することにより、第1降雨強度から第2無線伝送路2の帯域推定値を求めることができる。
上述した無線伝送容量の推定方法は2種類以上の周波数を使用した場合に用いることができる。無線伝送路の数は特に制限されない。ただし、基準受信レベルや、上述した各種のテーブルを記憶する記憶部13の容量には制限がある場合がある。
なお、設置条件等により、基準受信レベルや推定する無線伝送容量が実際の無線伝送路の値と乖離する場合は、別途外部からオフセット情報を追加する事ができる。図3に示すように、オフセット情報は推定部11に入力される。オフセット情報は、制御ソフトやパラメータの変更など、任意の方法で設定することができる。推定部11は、オフセット情報を用いて、図7のテーブルから選択された第2無線伝送路2の帯域推定値を変更できる。
次に、振分部12が第1無線伝送路1と第2無線伝送路2の無線伝送容量(帯域情報)に基づいて、入力されたデータを振り分ける動作について説明する。上述の通り、分割部14は、入力データを効率的に無線伝送できる長さに分割している。振分部12は、第1無線伝送路1の無線伝送容量と推定された第2無線伝送路2の無線伝送容量を用いて、分割された入力データを第1無線伝送路1と第2無線伝送路2とに振り分ける。
第1無線伝送路1の無線伝送容量(無線帯域)は、無線経路16の無線伝送容量である。一方、第2無線伝送路2の無線伝送容量(無線帯域)は、第1無線区間21の伝送容量と第2無線区間22の無線伝送容量のうちの最小の値となる。そこで、推定部11は、第2無線伝送路2の推定無線帯域情報と、第1無線区間21の無線帯域情報とを取得し、これらの帯域情報を比較して最小の値を、第2無線伝送路2の無線帯域とする。
推定部11は、取得した第1無線伝送路1の無線帯域と、上記のように決定された第2無線伝送路2の無線帯域とに応じて、分割された入力データの振り分けを行う。このように、実施の形態の無線帯域の推定方法を用いることで、伝送特性が異なる複数の無線帯域を使用したリンクアグリゲーションにおいて、不要な情報をデータに重畳することなく、さらに単純なリピート機能のみを有する無線中継装置であっても、各無線伝送路の状態を推定し、帯域低下によるデータパケットロスをなくし効率的な伝送を実現する事ができる。
上述した図面において、様々な処理を行う機能ブロックとして記載された各要素は、ハードウェア的には、CPU、メモリ、その他の回線で構成することができる。また、本発明は、任意の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。従って、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、いずれかに限定されるものではない。
また、上述した各処理を実行するプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-Transitory computer Readable Medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage Medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(Random Access Memory))を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(Transitory computer Readable Medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上述の例では、第2無線伝送路2に1つの無線中継装置20が設けられた例を示したが、これに限定されるものではない。実施の形態は、例えば、複数の無線中継装置を直列接続した経路についても適用可能である。
1 第1無線伝送路
2 第2無線伝送路
10、10A 終端装置
11 推定部
12 振分部
13 記憶部
14 分割部
15 組立部
16 無線経路
20 無線中継装置
21 第1無線区間
22 第2無線区間
31、31A、32、32A、 無線信号処理装置
41、41A、42、42A、43、44 アンテナ
100 通信システム
2 第2無線伝送路
10、10A 終端装置
11 推定部
12 振分部
13 記憶部
14 分割部
15 組立部
16 無線経路
20 無線中継装置
21 第1無線区間
22 第2無線区間
31、31A、32、32A、 無線信号処理装置
41、41A、42、42A、43、44 アンテナ
100 通信システム
Claims (9)
- 通信装置に接続された、第1無線伝送路と、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた通信装置側の第1無線区間及び通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路とからの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する推定部と、
前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける振分部と、
を備える、
通信装置。 - 前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路それぞれの基準受信レベルを記憶する記憶部をさらに備え、
前記推定部は、前記基準受信レベルと前記受信レベルとを比較して、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する、
請求項1に記載の通信装置。 - 前記推定部は、前記基準受信レベルと前記受信レベルとの差分を減衰量として算出し、該減衰量を用いて降雨強度を推定することにより、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する、
請求項2に記載の通信装置。 - 前記推定部は、
前記第1無線伝送路の第1降雨強度と前記第2無線伝送路の第2降雨強度とが等しい、又は、前記第1降雨強度が前記第2降雨強度よりも小さい場合、前記第1無線区間の伝送容量を前記第2無線伝送路の無線伝送容量と推定し、
前記第1降雨強度が前記第2降雨強度よりも大きい場合、前記第2無線区間の伝送容量を前記第2無線伝送路の無線伝送容量と推定する、
請求項3に記載の通信装置。 - 前記第2無線区間の伝送容量は、前記第1降雨強度に基づいて推定される、
請求項4に記載の通信装置。 - 前記振分部は、
記第2無線伝送路の推定された前記無線伝送容量に基づく推定無線帯域情報と、前記第1無線区間の無線帯域情報とを比較して、最小の値を前記第2無線伝送路の無線帯域とし、
前記第1無線伝送路の無線帯域と前記第2無線伝送路の無線帯域とに応じて、入力されたデータの振り分けを行う、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の通信装置。 - 通信装置と、
前記通信装置に接続された第1無線伝送路と、
前記通信装置に接続され、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた前記通信装置側の第1無線区間及び前記通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路と、
前記通信装置で受信される前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路からの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する推定部と、
前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける振分部と、
を備える、
通信システム。 - 通信装置に接続された、第1無線伝送路と、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた通信装置側の第1無線区間及び通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路とからの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定し、
前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける、
通信方法。 - 通信装置に接続された、第1無線伝送路と、少なくとも1つの無線中継装置を有し、該無線中継装置の前後で分けた通信装置側の第1無線区間及び通信装置から離れた側の第2無線区間を含む第2無線伝送路とからの受信レベルに基づき、前記第2無線伝送路の無線伝送容量を推定する処理と、
前記第1無線伝送路の無線伝送容量と、推定された前記第2無線伝送路の無線伝送容量に基づいて、入力されたデータを前記第1無線伝送路と前記第2無線伝送路とに振り分ける処理と、
をコンピュータに実行させる、
通信プログラム。
Priority Applications (2)
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Family Applications (1)
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