JP3222877B2

JP3222877B2 - 無線通信システム、交換機

Info

Publication number: JP3222877B2
Application number: JP2000187959A
Authority: JP
Inventors: 睦芹澤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2016-10-29
Also published as: JP2001045068A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば音声やデー
タを統合的に取扱うパケット無線ネットワークに用いら
れる交換機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、構内等での端末の移動に対応でき
る構内無線ネットワークや小ゾーン無線ネットワークが
検討され始めた。

【０００３】これらのネットワークでは、周波数の有効利用ネットワーク及び伝送できる信号に対するフレキシビ
リティ(マルチメディア対応) 高い信頼性サービスエリアの広さとその変動に対する柔軟性等が
必須の項目である。

【０００４】ところで従来から、構内における無線によ
るサービスは僅かながら行われている。例えぱ、無線モ
デムと称するポイントとポイントとの間で行われる４.
８ｋｂｐｓ程度の低速データ伝送、アナログ音声をＦＭ
伝送するコードレスホンや超々低速でメッセージを一方
向に送信するメッセージポケベル等である。

【０００５】しかしながら、無線モデムを用いた低速デ
ータ伝送の場合、ポイント・ツー・ポイントでしか利用できない。計算機端末間通信等に用いたとき、通信の有無に拘わ
らず回線を接続したままにするので回線利用効率及び周
波数利用効率が悪い。低速のデータしか用いられないために、画像情報、グ
ラフィック情報を多用するワークステーションやエンジ
ニアリングワークステーション等へは適用できない。高速化しようとしても、そのままではフェージングや
シャドウィングの影響が大で高信頼性を得ることは従来
のままでは不可能である。音声、画像やデータ等を統一的に取扱うことができな
い。等の問題がある。

【０００６】また、事業所用も含めたにコードレスホン
では、コードレスホンはアナログ伝送でかつ回線制御型であ
るため、このままではデータ伝送に適用できない。電波を用いるので周波数有向利用技術が最も重要であ
って、コードレスホンによる回線交換は不向である。現用のコードレスホンはシャドウィング対策等を何等
行っていないので、構内什器の影等、不感地域も多い。
等の問題がある。

【０００７】更に、メッセージポケベルに関しても同様
の欠点が多く、最初に説明したような必須の項目を満た
すことができない。

【０００８】以上のような諸点から考えて、少なくとも
最初に説明した必須の項目を満たす無線ネットワー
クは、あらゆるメディアをパケット化でき、しかも一括
的かつ高速に取扱うことができる双方向無線パケットネ
ットワークであるが、このようなネットワークは実存し
ない。また、上述した従来の無線によるサービスでは、
最初に説明した必須の項目ばかりでなく、をも
満たすことができない。

【０００９】ところで、小ゾーン無線ネットワーク等で
の無線部の信頼性向上(最初に説明した必須の項目に
当る。)に、マクロスコピックダイバーシチが有効であ
ることは、公知例(BERNHARDT, R.C.: ”Rf Performan
ce of Macroscopic Diversity in Universal Portable
Communication: Signal Strength Consideration” IEE
E. Proc. GCOM ’87 32-7, BERNHARDT, R.C.: ”Rf
Performance of Macroscopic Diversity in Universal
Portable Communication: Frequency Reuse Considerat
ion” IEEE, Proc. GCOM ’87 48-1)より明らかであ
る。

【００１０】また、これらの文献や本発明者等(榊原、
芹沢）による論文（信学技報ＲＣＳ８９−１２「複数の
基地局を備えたスロット付アロハ無線通信システム」)
によりマクロスコピックダイバーシチや基地局の複数化
が周波数の利用効率に極めて有効であることが述べられ
ている。特に、信学技報ＲＣＳ８９−１２においては、
無線パケット通信において高スループット（高周波数利
用効率）が得られることが示されている。しかしなが
ら、同論文には、いかにして複数のパケットから所望の
１つのパケットを選択するかについては一切述べられて
いないし、何等開示されていない。

【００１１】一方、マクロスコピックダイバーシチ用パ
ケット選択方式として、本発明者による ”A Radio Ac
cess Scheme for CSMA/CD LAN, Proc. ICC ’89,15,4”
にバスコンテンションを用いる方法が示されているが、
この方式はもともと小規模ＬＡＮであるＣＳＭＡ／ＣＤ
ＬＡＮを対象としたもので、広いエリアをカバーする
大規模ネットワークには不向きである。

【００１２】また、その他の従来のマクロスコピックダ
イバーシチ構成法として、例えば図８のように、ポート
１と交換機２との間にダイバーシチ選択回路３を設け、
予め決められたダイバーシチ枝４、４間での切換・合成
を行うものがある。しかしながら、このようなマクロス
コピックダイバシチ構成法では、ゾーンの大きさの変
更、無線ポートの増設等に対して柔軟性が得られない。
即ち、同図のような方式では、ゾーン構成とダイバーシ
チ選択枝との対応が厳密に決まっているため、ゾーンの
縮小、拡大や分散等を行う場合、ダイバーシチ選択回路
３を根本的なところから再構築しなくてはならない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように従
来のネットワーク構成方式では、最初に説明した必須の
項目〜の条件を満たす小ゾーン無線システムや構内
無線ネットワークを構築することができなかった。

【００１４】そこで、本発明の目的は、周波数の有効利用ネットワーク及び伝送できる信号に対するフレキシビ
リティ(マルチメディア対応) 高い信頼性サービスエリアの広さとその変動に対する柔軟性を満たすネットワークの構築が可能な交換機を提供する
ものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る無線通信システムは、それぞれが形成
する無線通信サービスエリア内に存在する無線端末と所
定無線通信形式で少なくともパケット状信号のやり取り
を行う複数の無線通信ポートと、前記複数の無線通信ポ
ートに接続され、前記各無線通信ポートが所定時間内に
前記無線端末から受信したパケット状信号のうち同一な
ものを検出し、この検出によって同一なパケット状信号
が複数検出された場合、その中から最良の１つを選択し
て対応する宛先に送出する交換機とを具備したことを特
徴とする。

【００１６】また、本発明に係る交換機は、それぞれが
形成する無線通信サービスエリア内に存在する無線端末
と所定無線通信形式でパケット状信号のやり取りを行う
複数の無線通信ポートと、前記複数の無線通信ポートが
所定時間内に前記無線端末から受信したパケット状信号
のうち、同一なものを検出する同一信号検出手段と、前
記同一信号検出手段により同一なパケット状信号が複数
検出された場合、その中から最良の１つを選択する信号
選択手段と、前記信号選択手段により選択された１つの
パケット状信号を対応する宛先に送出する信号送出手段
とを具備したことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明では、複数の同一のパケットが交換機に
送出された場合、１つのパケットのみが宛先に応じた交
換機に送出されるので、同一のサービスエリア内に複数
の無線ポートを存在させることができる。従って、マク
ロスコピック効果により周波数有効利用及び信頼性向上
を図ることができる。

【００１８】また、同一のサービスエリア内に複数の無
線ポートを存在させることができるので、無線ゾーン配
置の変更やマクロスコピックダイバーシチ枝の追加等が
あっても、交換機やその周辺回路の変更をすることな
く、マクロスコピックダイバーシチを実現することがで
きる。即ち、無線ゾーンの変更、サービスエリアの拡
大、縮小等に対して極めて柔軟である。

【００１９】更に、このような交換機を用いて積極的に
マクロスコピックダイバーシチを行うことで、極めて劣
悪な条件下や高トラヒック条件下で用いるために４以上
の極めて枝数の多いダイバーシチを用いた場合にも何ら
変更なく用いることができる。

【００２０】従って、周波数の有効利用ネットワーク及び伝送できる信号に対するフレキシビ
リティ(マルチメディア対応) 高い信頼性サービスエリアの広さとその変動に対する柔軟性を満たすネットワークの構築が可能である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の詳細を図
面に基づき説明する。

【００２２】図１は本発明に係る交換機を無線通信シス
テムに適用した場合の一実施例を示す図である。

【００２３】同図において、１１は本発明に係る交換機
を示している。各交換機１１は、相互に接続され、また
各交換機１１には、無線ポート１２が接続され、パケッ
ト状信号（以下、単にパケットと呼ぶ。）のやりとりが
行われる。無線ポート１２は、無線通信機能を有し、各
種の無線通信端末１３との間で無線回線を形成しパケッ
トのやりとりを行う。具体的には、無線通信端末１３と
無線ポート１２との間では、音声、画像やデータ等のあ
らゆる情報を規格化された大きさのパケットに分割し、
スロット付アロハ方式やＣＳＭＡ方式等によりパケット
の送受信が行われる。

【００２４】図２は上述した交換機１１の構成を概略的
に示す図であり、共通バッファ方式を採用している。

【００２５】同図において、１４は各無線ポート１２か
ら送出されるパケットを一つの信号線上に並べるマルチ
プレクサを示している。この信号線に並べられたパケッ
トは、順次バッファ１５に入力される。そして、バッフ
ァ１５から出力されるパケットは、スイッチ１７を通
り、デマルチプレクサ１８に送出される。デマルチプレ
クサ１８は、パケットの苑先に応じて、他の交換機に接
続された複数の出力線のうちから１本の出力線を選択
し、その出力線にパケットを送出する。ここで、バッフ
ァ１５には、バッファ１５内にラッチされたパケットの
うちから同一のパケットを検出する同一パケット検出装
置１６が接続されている。そして、同一パケット検出装
置１６は、同一のパケットを検出したとき、これらのパ
ケットのうちから１つのパケットのみがデマルチブレク
サ１８に送られるよう、スイッチ１７の切替えを制御す
る。

【００２６】次に、このように構成された通信システム
の動作を説明する。

【００２７】図１の破線に示す同一のサービスエリア内
に複数の無線ポート１２が存在するものとする。そし
て、このサービスエリア内において、無線通信端末１３
からパケットが送信されると、このサービスエリア内に
存在する全ての無線ポート１２がそのパケットを受信
し、複数の同一のパケットが交換機１１に送出される。

【００２８】交換機１１では、これらパケットはデマル
チブレクサ１８を通りバッファ１５内にラッチされる。
このとき、バッファ１５内にラッチされたパケットに
は、同一のものが存在するので、同一パケット検出装置
１６によりこのことが検出される。従って、バッファ１
５から出力されるこれら同一のパケットは、スイッチ１
７の切替えにより、１つのパケットのみがデマルチブレ
クサ１８に送られる。そして、このパケットは、デマル
チブレクサ１８によりパケットの宛先に応じた交換機に
送出される。

【００２９】このように本実施例においては、複数の同
一のパケットが交換機に送出された場合、１つのパケッ
トのみが宛先に応じた交換機に送出され、残りのパケッ
トは廃棄されるので、同一のサービスエリア内に複数の
無線ポート１２を存在させることができる。従って、マ
クロスコピック効果により周波数有効利用及び信頼性向
上を図ることができる。

【００３０】また、同一のサービスエリア内に複数の無
線ポート１２を何等問題なく存在させることができるの
で、無線ゾーン配置の変更やマクロスコピックダイバー
シチ枝の追加等があっても、交換機１１やその周辺回路
の変更をすることなく、マクロスコピックダイバーシチ
を実現することができる。即ち、無線ゾーンの変更、サ
ービスエリアの拡大、縮小等に対して極めて柔軟であ
る。

【００３１】更に、このような交換機１１を用いて積極
的にマクロスコピックダイバーシチを行うことで、趣め
て劣悪な条件下や高トラヒック条件下で用いるために４
以上の極めて枝数の多いダイバーシチを用いた場合にも
何ら変更なく用いることができる。

【００３２】従って、本実施例の交換機を用いること
で、従来例で説明した構内無線ネットワークや小ゾーン
無線ネットワークにおける必須の項目である周波数の有効利用ネットワーク及び伝送できる信号に対するフレキシビ
リティ(マルチメディア対応) 高い信頼性サービスエリアの広さとその変動に対する柔軟性を満
たすことができる。

【００３３】次に、本発明を出力バッファ型の交換機に
適用した実施例を説明する。

【００３４】図３はこの交換機の構成を概略的に示した
図である。

【００３５】同図に示す交換機では、スイッチング要素
２２から出力されるパケットは、それぞれ宛先に応じた
バッファ２３に出力される。各バッファ２３には、同一
パケット検出装置２４が接続されている。そして、この
同一パケット検出装置２４によりバッファ２３内に同一
のパケットが存在することが検出されたとき、各バッフ
ァ２３の出力側に設けられたスイッチ２５により最切に
示した実施例と同様のパケットの選択や廃棄が行われ
る。

【００３６】次に、本発明を分散バッファ方式の交換機
に適用した実施例を説明する。

【００３７】図４はこの交換機の概成を概略的に示した
図である。

【００３８】同図に示す交換機では、各バッファ２６か
ら出カされるパケットはスイッチング要素２７に入力さ
れる。そして、スイッチング要素２７内に設けられた各
スイッチング回路２８には同一パケット検出・廃棄回路
２９が接続されており、パケットの選択や廃棄が行われ
る。

【００３９】尚、本発明は上述した方式の交換機ばかり
でなく、例えばバンヤンスイッチ、入力バッファ方式、
共通バッファ方式等の様々な方式の交換機に適用可能で
ある。また、ソフト的に処理を行うパケット交換機に導
入することも可能である。ただし、特に図２に示した出
力バッファ方式の場合、同一のパケットが同一のバッフ
ァに集まるため、特に構成が容易となる。即ち、異なっ
た入力端から入力した同一のパケットが全て同一の出力
バッファに集まるため、異なったバッファ間のパケット
の比較をする必要がないからである。

【００４０】次に、本発明の他の実施例を説明する。

【００４１】この実施例では、まず無線ポートを図５に
示すような構成とする。

【００４２】同図において、３０はアンテナであり、こ
のアンテナ３０から受信されたＲＦ信号は局部発振器３
１の出力と乗算器３２により乗算され、ベ一スバンド信
号に変換され、復調器３０に入力される。この復調器３
３には、信頼性データ検出回路３４が接続されている。
この信頼性データ検出回路３４は、受信したときの受信
パワーや受信したパケットの復調（復号）に共なって得
られる尤度関数（like-lihood function）等のパケッ
トの信頼性データを検出するものである。そして、得ら
れた信頼性データは、信頼性データ付加回路３５におい
て該当パケットに対し乗せられ、交換機側に送出され
る。

【００４３】一方、交換機は、図６に示すような構成と
されている。即ち、バッファ３６はＦＩＦＯ３６ａと遅
延器３６ｂとで構成されており、遅延器３６ａ内の各パ
ケット間が同一であるか否かを比較器３７の組合せより
構成される同一パケット検出回路３８により判定する。
そして、同一のパケットが検出された場合、パケット廃
棄制御回路３９は、これら同一のパケットの信頼性デー
タを比較し、信頼性データの最も良いパケットがデマル
チプレクサ側に送られるよう、スイッチ４０の切替えを
制御する。この後、スイッチ４０から出力されたパケッ
トは、不要となった信頼性データを除去する信頼性デー
タ除去回路４１を経てデマルチプレクサ側に送られる。

【００４４】このように本実施例では、同一のパケット
が存在する場合、信頼性の高いパケットを残し、信頼性
の低いパケットを廃棄しているので、更に高い信頼性を
得ることができる。

【００４５】尚、このように信頼性の高い唯一のパケッ
トが相手側に送られた後、この相手側よりこのパケット
を送信した無線通信端末に対し応答するパケットの送信
があった場合、交換機は信頼性の高い唯一のパケットの
送信された人力線を選択し、当該応答するパケットを返
送するようにしてもよい。即ち、信頼性の高い唯一のパ
ケットの送信された入力線は、逆の経路に対しても当然
信頼牲が高いからである。

【００４６】次に、本発明の他の実施例を説明する。

【００４７】まず、各無線ポートは、パケットを受信し
たとき、信頼性の高いパケットは受信後直ちに、信頼性
の低いパケットはその信頼性に応じて、信頼性が大なる
程小となるような時間だけ遅延させた後に、そのパケッ
トを交換機に向け送出する。

【００４８】交換機では、図７に示すように、バッファ
４２を介し無線ポートから出力されるパケットを、順次
遅延器４３に入力するとともに、遅延器４３内の各パケ
ットと同一であるか否かを各比較器４４により判定す
る。そして、各比較器４４の出カを、オア回路４５を介
し、スイッチ４６の切替え制御側に送る。従って、この
スイッチ４６の切替えにより複数の同一のパケットから
最も早く来たパケットが選択されることになる。

【００４９】このように本実施例では、交換機のバッフ
ァ４２には複数の同一のパケットのうち最も信頼性の高
いパケットが最も早く到達する確率が最も高い。ただ
し、この確率はトラヒックに依存する。

【００５０】そこで、交換機を上述の如く複数の同一の
パケットから最も早く来たパケットを選択し２番目以降
を廃棄するような構成にすることで、信頼性の高いパケ
ットを得ることができる。

【００５１】また、本実施例の交換機は、図６に示した
ような遅延器を用いていないので、交換に要する時間を
短縮することができ、音声等の大きな遅延が許されない
信号の伝送に極めて有利である。

【００５２】尚、上述した各実施例は、本発明に係る交
換機を無線通信システムに適用することを前提としてい
たが、本発明に係る交換機は有線の通信システムにも適
用することができる。

【００５３】例えば、在来の公衆網に本発明に係る交換
機を用いる。ただし、上述した実施例における交換機は
端末側からの複数の同一のパケットを他の交換機側に送
出する際、１つパケットのみを他の交換機側に送出して
いたが、この場合の交換機は、他の交換機側からの複数
の同一のパケットを端末側に送出する際、１つパケット
のみを端末側に送出するようにする。

【００５４】そして、例えば緊急の発呼が生じたとき、
これを受けた発側の交換機は、この発呼に係るパケット
を複数のルートに向けて送出する。

【００５５】着側の交換機は、本発明に係る機能によ
り、最初に受けた発呼に係るパケットのみを着側の端末
に送出する。

【００５６】従って、この場合、パケットの伝送時間を
可能な限り短縮することが可能となる。

【００５７】即ち、従来の公衆網では、最も伝送時間の
短くなるようなルートを推定することにより、ルートの
選択を行っていたが、例えばその後このルート内のある
ポイントが輻輳状態等となった場合等に、必ずしも最短
時間のルートとならないことがあった。

【００５８】そこで、上述の如く複数ルートに向けてパ
ケットを伝送することにより常に最短時間のルートによ
りパケットを伝送することが司能となる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の交換機によ
れば、周波数の有効利用ネットワーク及び伝送できる信号に対するフレキシビ
リティ(マルチメディア対応) 高い信頼性サービスエリアの広さとその変動に対する柔軟性を満たすネットワークを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る交換機を無線通信システムに適用
した場合の一実施例を示す図である。

【図２】図１に示した交換機の構成を概略的に示す図で
ある。

【図３】本発明の交換機の他の例を示す図である。

【図４】本発明の交換機の他の例を示す図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る無線ポートの構成を
示す図である。

【図６】本発明の交換機の他の例を示す図である。

【図７】本発明の交換機の他の例を示す図である。

【図８】従来の無線通信システムの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１１交換機１２無線ポート１３無線通信端末１４マルチプレクサ１５バッファ１６同一パケット検出装置１７スイッチ１８デマルチプレクサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 12/28 H04B 7/02 H04B 7/26 H04L 12/56

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが形成する無線通信サービスエ
リア内に存在する無線端末と所定無線通信形式で少なく
ともパケット状信号のやり取りを行う複数の無線通信ポ
ートと、前記複数の無線通信ポートに接続され、前記各無線通信
ポートが所定時間内に前記無線端末から受信したパケッ
ト状信号のうち同一なものを検出し、この検出によって
同一なパケット状信号が複数検出された場合、その中か
ら最良の１つを選択して対応する宛先に送出する交換機
とを具備したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項２】パケット状信号の発信および受信を行う
無線端末と、前記無線端末と所定無線通信形式で少なくとも前記パケ
ット状信号のやり取りを行う複数の無線通信ポートと、前記複数の無線通信手段に接続され、前記各無線通信ポ
ートが所定時間内に前記無線端末から受信したパケット
状信号のうち同一なものを検出し、この検出によって同
一なパケット状信号が複数検出された場合、その中から
最良の１つを選択して対応する宛先に送出する交換機と
を具備したことを特徴とする無線通信システム。
【請求項３】請求項１、２いずれか記載の無線通信シ
ステムにおいて、前記交換機は、前記同一なパケット状信号が複数検出された場合、その
うち伝送エラーが最も少ないと予測される１つのパケッ
ト状信号を選択することを特徴とする無線通信システ
ム。
【請求項４】請求項１、２いずれか記載の無線通信シ
ステムにおいて、前記交換機は、前記同一なパケット状信号が複数検出された場合、その
うち信頼性データが最良のパケット状信号を選択するこ
とを特徴とする無線通信システム。
【請求項５】請求項１、２いずれか記載の無線通信シ
ステムにおいて、前記交換機は、前記各無線通信ポートから入力された各パケット状信号
を一列に並べる手段と、一列に並べられた各パケット状信号を順に蓄積するバッ
ファと、前記バッファ内に蓄積された中から同一のパケット状信
号を検出する同一信号検出手段とを有してなる共通バッ
ファの形態をとることを特徴とする無線通信システム。
【請求項６】請求項１、２いずれか記載の無線通信シ
ステムにおいて、前記交換機は、前記各無線通信ポートから入力された各パケット状信号
を宛先毎に振り分けるスイッチ手段と、前記スイッチ手段により振り分けられた各パケット状信
号をそれぞれ蓄積する複数のバッファと、前記各バッファに接続され、前記各バッファに蓄積され
た中から同一のパケット状信号を検出する同一信号検出
手段とを有してなる出力バッファの形態をとることを特
徴とする無線通信システム。
【請求項７】それぞれが形成する無線通信サービスエ
リア内に存在する無線端末と所定無線通信形式でパケッ
ト状信号のやり取りを行う複数の無線通信ポートと、前記複数の無線通信ポートが所定時間内に前記無線端末
から受信したパケット状信号のうち、同一なものを検出
する同一信号検出手段と、前記同一信号検出手段により同一なパケット状信号が複
数検出された場合、その中から最良の１つを選択する信
号選択手段と、前記信号選択手段により選択された１つのパケット状信
号を対応する宛先に送出する信号送出手段とを具備した
ことを特徴とする交換機。