JP3759901B2 - 無線移動通信システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動する端末と基地局間及び移動する端末相互間のデータ及び音声情報を複数の伝送経路で通信し、移動中の情報伝送の途切れを少なくするとともに、情報伝送の確達性を向上させた無線移動通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無線移動通信システムの基地局と端末間及び端末相互間の通信については以下の方式がある。
まず、特開２０００−３１８９５号公報、特開平８−８４３７３号公報及び特開平６−２５２８１６号公報に記載されているように、基地局と直接通信しない移動局１が、基地局に対してデータ送受信の中継が可能なことを通知し、基地局が移動局１と同期をとり、さらに移動局１と移動局２で同期を取ることで移動局１経由で移動局２と送受信を行う。
また、特開２００１−３６９６１号公報に記載のものは、基地局と複数の移動局からなる通信システムにおいて、基地局を経由しない移動局間の直接通信を可能としている。
一般的には、基地局と複数の移動局間で構成されるネットワークで、エリア圏外の移動局２と通信する場合は、エリア圏内の移動局１を経由して、時分割多重されたタイムスロットのタイムスロット位置を変更することにより、中継機能を実施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、移動局１、移動局２ともに移動している場合は、単一の伝送経路では、障害物、無線電波伝播の影響、移動速度等により、基地局、中継端末、端末（エリア圏外）の中継伝送での確達性が小さくなると考えられるとともに、別のタイムスロットへの乗せ替えが発生するため、タイムスロットを余分に必要とするため、エリア内の収容可能な端末数に制約が出る問題点がある。
【０００４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、移動する端末と基地局間及び移動する端末相互間のデータ及び音声情報を複数の伝送経路で通信し、移動中の情報伝送の途切れを少なくするとともに、情報伝送の確達性を向上させた無線通信システムを得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる無線移動通信システムにおいては、それぞれ所定の通達可能範囲を有する基地局及び複数の移動端末局によりネットワークが構成された無線移動通信システムにおいて、第一の移動端末局から第一の移動端末局の通達可能範囲外に位置する基地局または第三の移動端末局を最終相手先とする情報パケットを送信するとき、第一の移動端末局は、第一の移動端末局の通達可能範囲内に位置する全ての第二の移動端末局に伝送経路情報を持たない情報パケットを複製してマルチキャスト送信し、情報パケットを受信した第二の移動端末局は、情報パケットの最終相手先情報に基づき情報パケットを最終相手先に中継伝送するものである。
【０００６】
また、第一の移動端末局は、情報パケットにデータ種別を付加して送信すると共に、第二の移動端末局は、データ種別に応じて情報パケットの中継伝送を制限するものである。
【０００７】
また、第二の移動端末局は、自身の性能または自身の状態により情報パケットの中継伝送を制限するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１及び実施の形態２による無線移動通信システムを示す説明図であり、システム概念を示している。
図１において、１、２は基地局、１１〜１５、２１〜２５は移動可能な端末である。１０は基地局１の通達可能範囲、２０は基地局２の通達可能範囲、１４０は端末１４（第一の移動端末局）の通達可能範囲、２５０は端末２５の通達可能範囲、１４１、１４２は端末１４の送信するパケット、２５１、２５２は端末２５の送信するパケットである。
【０００９】
次に、動作について説明する。
移動端末１４と基地局１との間は通達可能範囲外であるため直接通信ができない。この場合、端末１４の通達可能範囲１４０内に隣接端末１１（第二の移動端末局）及び端末１５（第二の移動端末局）がある。端末１１及び端末１５が移動している場合、伝送経路が確定できないとともに、通達が困難となる場合があるため、送信元である移動端末１４は送信すべき情報パケットを隣接端末の１１及び端末１５に対して、情報を複製してパケット１４１及びパケット１４２として送信する。端末１１及び端末１５はパケットに含まれる伝送経路情報を考慮し、該当パケットを転送する。転送されたパケット１４１又はパケット１４２が最終的に基地局１に到着する。
基地局１では、パケット１４１及びパケット１４２が共に正常に受信されれば、後着パケットを廃棄する。このような情報の中継転送により、通達可能範囲外の端末１４と基地局１間の通信が可能であり、端末の移動に伴う伝送経路上での情報欠落が減少できると共に継続した通信が可能である。
【００１０】
実施の形態１によれば、移動する端末と基地局間のデータ及び音声情報を複数の伝送経路で通信し、移動中の情報伝送の途切れを少なくするとともに、情報伝送の確達性を向上させることができる効果がある。
【００１１】
実施の形態２．
実施の形態２は、図１を援用して以下に説明する。
図１の構成では、移動端末２５（第一の移動端末局）と端末２２（第三の移動端末局）との間は通達可能範囲外であるため直接通信ができない。この場合、端末２５の通達可能範囲２５０内には隣接端末２３（第二の移動端末局）及び端末２４（第二の移動端末局）がある。端末２３及び端末２４が移動している場合、伝送経路が確定できないとともに、通達が困難となる場合があるため、送信元である移動端末２５は、送信すべき情報パケットを隣接端末２３及び端末２４に対して、情報を複製してパケット２５１及びパケット２５２として送信する。端末２３、端末２４及び基地局２は、パケットに含まれる伝送経路情報を考慮し、該当パケットを転送する。転送されたパケット２５１又はパケット２５２が最終的に端末２２に到着する。端末２２では、パケット２５１及びパケット２５２が共に正常に受信されれば、後着パケットを廃棄する。このような情報の中継転送により、通達可能範囲外の端末と端末間の通信が可能であり、端末の移動に伴う伝送経路上での情報欠落が減少できると共に継続した通信が可能である。
【００１２】
実施の形態２によれば、移動する端末相互間のデータ及び音声情報を複数の伝送経路で通信し、移動中の情報伝送の途切れを少なくするとともに、情報伝送の確達性を向上させることができる効果がある。
【００１３】
実施の形態３．
図２は、この発明の実施の形態３による無線移動通信システムの装置構成を示す図である。
図２において、３は端末、４は基地局、５は端末３に接続され、上記端末３に情報を発信する情報端末である。端末３は、アンテナ部３１、送受信部３２、変復調部３３、アクセス部３４、ネットワーク監視部３５、ＩＦ部３６、パケット制御部３７によって構成されている。基地局４は、アンテナ部４１、送受信部４２、変復調部４３、アクセス部４４、ネットワーク監視部４５、ＩＦ部４６、パケット制御部４７、さらにルーティング制御部４８、アクセズ制御部４９によって構成される。
【００１４】
図３は、この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのネットワーク監視処理を示すフローチャートである。
図４は、この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのパケット送信処理を示すフローチャートである。
図５は、この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのパケット受信処理を示すフローチャートである。
図６は、この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのパケットフォーマットを示す図である。
【００１５】
次に、動作について説明する。
端末３及び基地局４のネットワーク監視部３５、４５では、常時自端末番号（ＩＰアドレス等）情報をデータ及び音声等の情報送信間隔の隙間で送信し、隣接する端末へ送信すると共に、隣接端末から、隣接端末が管理する自端末番号及びこれを含む他の隣接端末のネットワーク情報を受信する。また、受信したネットワーク情報をさらに隣接端末へ転送することで端末３及び基地局４の相対位置関係を把握することができる。
【００１６】
次に、図３を用いて、ネットワーク監視処理について説明する。
まず、ステップＳ１１で、自装置番号の情報を送信する。次いで、ステップＳ１２で、隣接端末及び基地局の自装置番号を含むネットワーク情報を受信する。ステップＳ１３で、隣接端末情報を入手済みかどうかを確認し、入手済みでなければステップＳ１１に戻る。入手済みであれば、ステップＳ１４で、端末及び基地局情報を更新する。次いで、ステップＳ１５で、伝送経路テーブルを更新して、ステップＳ１１に戻る。
図３の処理から、受信したネットワーク情報を基に、端末３と基地局４の相対位置関係であるネットワークトポロジ（通信網形態）を把握することができる。ネットワーク監視部３５では、図１の端末１４から基地局１までの伝送経路を、ネットワークトポロジから複数のルートを検索及び選択し、その情報を、図６に示されるように、パケット１４１のヘッダ部分に伝送経路情報として設定する。伝送経路情報は、送信元、送信先及び中継する端末の情報を格納したものである。また、複製されたパケット１４２のヘッダ部にも別の伝送経路情報を設定し送信する。
【００１７】
次に、図４を用いて、パケット送信処理について説明する。
まず、ステップＳ２０で、伝送経路テーブルを探索する。次いで、ステップＳ２１で、最終相手端末までの伝送経路の有無を調べ、無しのとき、ステップＳ２２で、基地局までの伝送経路を調べ、無しのとき、ステップＳ２３で、送信不可として、ステップＳ２４で、パケットを破棄して終了する。ステップＳ２１またはステップＳ２２で、伝送経路が有りのとき、ステップＳ２５で、基地局及び端末までのルートを探索する。ステップＳ２６で、複数の伝送経路の有無を調べ、無ければステップＳ２９へ行く。有れば、ステップＳ２７で、ホップ数が小さくて、伝送品質が良好なルートを選択する。次いで、ステップＳ２８で、伝送経路数分のパケットを複製する。次いで、ステップＳ２９で、各パケットヘッダに伝送経路情報を設定する。ステップＳ３０で、パケットを送信する。
【００１８】
次いで、図５を用いて、パケット受信処理について説明する。
まず、ステップＳ４０で、受信パケットの誤りを検出した結果を確認する。ステップＳ４１で、確認を行い、誤り有りのとき、ステップＳ５１に行く。ステップＳ４１で誤り無しのとき、ステップＳ５２で、伝送経路情報に自端末が有るかどうかを確認し、無いときステップＳ５１に行く。ステップＳ５２で、有りのとき、ステップＳ４２で、送信元、送信先を確認する。ステップＳ４３で、その確認処理を行い、最終宛先が自端末のとき、ステップＳ４４で、パケットシーケンス番号を確認する。ステップＳ４５で、受信済みパケットかどうかを確認して、受信済みパケットであれば、ステップＳ５１に行く。受信済みで無ければ、ステップＳ４６で、そのパケットを受信する。ステップＳ４３で、最終宛先が自端末でなければ、ステップＳ４７で、パケット内の伝送経路情報を確認する。
ステップＳ４８で、すでに転送済みパケットかどうかを確認して、既に転送済みパケットであれば、ステップＳ４９に行き、転送先の有無を調べ、転送先有りならば、ステップＳ５０で、パケットを転送して終了する。ステップＳ４８で、転送済みパケットでなければ、ステップＳ５１に行き、ステップＳ４９で、転送先無しの場合も、ステップＳ５１に行く。ステップＳ５１では、パケットを破棄して、終了する。
【００１９】
これにより、端末１１及び端末１５を経由して、パケットが転送されることになり、端末の移動に伴う伝送経路上での情報欠落が減少できると共に、継続した通信が可能である。また、基地局１のネットワーク内に最終相手先端末が存在しない場合は、基地局１が受信し、他基地局２へ該当パケットを１個転送する。基地局２は送信相手先端末がネットワーク上に存在するか確認し、存在する場合は、ネットワーク内へ伝送経路情報を設定し、パケットを複数コピーし送信する。存在しない場合は、更に別基地局へパケットを転送することとする。したがって、同一ネットワーク以外の端末間の通信においても、伝送経路上での情報欠落が減少できると共に継続した通信が可能である。
また、端末の移動が伴っても、パケットの送信と同時に、ネットワーク情報が交換されているため、ダイナミックにトポロジパターンが更新され、パケットの伝送経路を逐次変更することができるとともに、複数経路で伝送していることから情報伝送の欠落が皆無もしくは最小限に抑えられる。
【００２０】
実施の形態３によれば、端末と基地局の相対位置関係を把握するので、端末の移動に伴う伝送経路上での情報欠落が減少できると共に継続した通信が可能であり、同一ネットワーク以外の端末間の通信においても、伝送経路上での情報欠落が減少できると共に継続した通信が可能である。
【００２１】
実施の形態４．
実施の形態３は、パケットに伝送経路情報を付加したが、実施の形態４は、送信情報であるパケット１４１を隣接する端末数分複製し、隣接する端末すべてにマルチキャストでパケットを送信する。
パケットを受信した隣接する端末では、パケットヘッダに格納される最終相手先端末の情報に基づき中継伝送し、最終相手先に情報伝送を行う。これにより、最終的には、少なくとも１つ以上の伝送経路で最終相手先に到着することになる。最終相手先端末は受信するパケットに対して後着パケットを廃棄する。
【００２２】
これにより、隣接する端末すべてを経由して、パケットが転送されることになり端末の移動に伴う伝送経路上での情報欠落が減少できると共に継続した通信が可能である。
また、基地局１のネットワーク内に最終相手先端末が存在しない場合は、実施の形態３と同様に、基地局１が受信し、他基地局２へ該当パケットを１個転送する。同様に、端末の移動が伴ってもネットワーク情報の交換を行わずともよく、パケットの伝送経路を意識せずに、複数経路で伝送していることから情報伝送の欠落が皆無もしくは最小限に抑えられる。
【００２３】
実施の形態４によれば、隣接する端末すべてを経由して、パケットが転送されることになり端末の移動に伴う伝送経路上での情報欠落が減少できると共に継続した通信が可能である。
【００２４】
実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態４と同様に、送信情報であるパケット１４１を隣接する端末数分複製し、隣接する端末すべてにマルチキャストでパケット１４１を送信するが、送信するパケットヘッダにデータ種別を追加付与することとする。送信する端末は、送信情報内容及び送信側の意図に応じて、データ種別を設定する。隣接する各端末及び基地局は、パケット受信時にこのデータ種別応じてパケット取り込み、パケット転送、パケット廃棄等の処理を行う。これらの処理は、予めユーザが自分の意図に応じて各端末及び基地局で設定することにより実現できる。データ種別には、データの情報内容、例えば、広告情報、ニュース、メール等の様々の種別を付与でき、各端末の送信側ユーザ及び受信側ユーザの意図により、これらの情報を取り込む、転送、廃棄等の設定ができるものとする。
また、基地局１のネットワーク内に最終相手先端末が存在しない場合は、実施の形態３と同様に、基地局１が受信し、他基地局２へ該当パケットを１個転送する。
【００２５】
実施の形態５によれば、データ種別が付加されるから、マルチキャストされたパケットは各端末で、取り込み、転送、廃棄等が行われ、取り込み及び転送されたパケットは最終相手先に到達することが可能となる。
また、基地局１のネットワーク内に最終相手先端末が存在しない場合は、実施の形態３と同様に、基地局１が受信し、他基地局２へ該当パケットを１個転送する。
同様に、端末の移動が伴っても、パケットの伝送経路を意識せずに、複数経路で伝送していることから情報伝送の欠落が皆無もしくは最小限に抑えられる。
【００２６】
実施の形態６．
実施の形態６は、実施の形態４と同様に、送信情報であるパケット１４１を隣接する端末数分複製し、隣接する端末すべてにマルチキャストでパケット１４１を送信する。
隣接する各端末及び基地局は、パケット受信したときに通信中であった場合は廃棄する、端末の性能が低いものは転送を中止し廃棄する、端末が接続している伝送速度に応じて転送可否を判断する等の制限等を加えることができ、マルチキャストでの送信によるパケットの増大を防ぐことが可能となる。
また、基地局１のネットワーク内に最終相手先端末が存在しない場合は、実施の形態３と同様に、基地局１が受信し、他基地局２へ該当パケットを１個転送することにより、他のネットワークへ転送する。
【００２７】
実施の形態６によれば、マルチキャストされたパケットは各端末で、取り込み、転送、廃棄等が行われ、取り込み及び転送されたパケットは最終相手先に到達することが可能となる。
また、基地局１のネットワーク内に最終相手先端末が存在しない場合は、実施の形態３と同様に、基地局１が受信し、他基地局２へ該当パケットを１個転送して他基地局２のエリアに転送するようにして、他のネットワークにも転送することができる。
同様に、端末の移動が伴っても、パケットの伝送経路を意識せずに、複数経路で伝送していることから情報伝送の欠落が皆無もしくは最小限に抑えられる。
【００２８】
実施の形態７．
実施の形態７は、実施の形態３と同様に、端末及び基地局のアクセスがＣＳＭＡ／ＣＤである場合は、隣接する装置との測距及び移動方向の情報が収集可能である。したがって、他隣接する端末及び基地局の相対位置関係、この移動体の移動情報を情報交換することにより、より正確なネットワークトポロジが認識可能である。自端末からの通達可能範囲から遠ざかる端末や、移動速度の速い端末は伝送経路として選択しない等の条件を設定することが可能となる。したがって、端末の移動が伴ってもパケットの伝送経路を十分確保することができ、複数経路で伝送していることから情報伝送の欠落が皆無もしくは最小限に抑えられる。
【００２９】
実施の形態７によれば、隣接する端末との距離や移動情報を収集するので、伝送経路の条件を設定することができ、より正確に伝送することができる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
それぞれ所定の通達可能範囲を有する基地局及び複数の移動端末局によりネットワークが構成された無線移動通信システムにおいて、第一の移動端末局から第一の移動端末局の通達可能範囲外に位置する基地局または第三の移動端末局を最終相手先とする情報パケットを送信するとき、第一の移動端末局は、第一の移動端末局の通達可能範囲内に位置する全ての第二の移動端末局に伝送経路情報を持たない情報パケットを複製してマルチキャスト送信し、情報パケットを受信した第二の移動端末局は、情報パケットの最終相手先情報に基づき情報パケットを最終相手先に中継伝送するので、移動端末局と基地局間または移動端末局間の情報パケットを、伝送経路を意識せずに複数の伝送経路で伝送し、移動中の情報伝送の途切れを少なくすると共に情報伝送の確達性を向上させることができる。
【００３１】
また、第一の移動端末局は、情報パケットにデータ種別を付加して送信すると共に、第二の移動端末局は、データ種別に応じて情報パケットの中継伝送を制限するので、データ種別に応じて情報パケットを取捨選択して中継伝送することができる。
【００３２】
また、第二の移動端末局は、自身の性能または自身の状態により情報パケットの中継伝送を制限するので、自身の性能または自身の状態に応じて情報パケットを取捨選択して中継伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１及び実施の形態２による無線移動通信システムを示す説明図である。
【図２】 この発明の実施の形態３による無線移動通信システムの装置構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのネットワーク監視処理を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのパケット送信処理を示すフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのパケット受信処理を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態３による無線移動通信システムのパケットフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
１，２，４ 基地局、３ 端末、５ 情報端末、
１０、２０、１４０、２５０ 通達可能範囲、
１１〜１５ 端末、２１〜２５ 端末、 ３１，４１ アンテナ部、
３２，４２ 送受信部、３３，４３ 変復調部、３４，４４ アクセズ部、
３５，４５ ネットワーク監視部、３６，４６ ＩＦ部、
３７，４７ パケット制御部、４８ ルーティング制御部、
４９ アクセス制御部、１４１，１４２，２５１，２５２ パケット。

Claims (3)

1. それぞれ所定の通達可能範囲を有する基地局及び複数の移動端末局によりネットワークが構成された無線移動通信システムにおいて、第一の移動端末局から上記第一の移動端末局の通達可能範囲外に位置する基地局または第三の移動端末局を最終相手先とする情報パケットを送信するとき、上記第一の移動端末局は、上記第一の移動端末局の通達可能範囲内に位置する全ての第二の移動端末局に伝送経路情報を持たない情報パケットを複製してマルチキャスト送信し、上記情報パケットを受信した第二の移動端末局は、上記情報パケットの最終相手先情報に基づき上記情報パケットを上記最終相手先に中継伝送することを特徴とする無線移動通信システム。
2. 第一の移動端末局は、情報パケットにデータ種別を付加して送信すると共に、第二の移動端末局は、上記データ種別に応じて上記情報パケットの中継伝送を制限することを特徴とする請求項１記載の無線移動通信システム。
3. 第二の移動端末局は、自身の性能または自身の状態により情報パケットの中継伝送を制限することを特徴とする請求項１記載の無線移動通信システム。

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