JP3812838B2 - Method for controlling the number of radio channels - Google Patents

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JP3812838B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の無線ノードがメッシュ状に配置されたネットワークにおいて、対向ノード間に無線チャネルを追加、あるいは既設の無線チャネルを削除して無線チャネル数を制御する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線通信を行う複数の無線ノードを分散配置して構成され、リンクのトポロジーがメッシュ状である従来の無線ネットワークでは、各無線リンクに対して無線チャネルが固定的に割り当てられていた。このため、各無線リンクにおける伝送品質の変動によって発生する迂回トラヒックに対して無線リンク帯域を有効に割り当てることが不可能であり、迂回トラヒックの通過する無線リンクが過負荷となるなどの問題があった。
【0003】
また、インターネットをはじめとするデータ通信においては、無線ノード間でのトラヒック需要の偏在性から、無線リンク上のトラヒック需要が無線リンク毎に異なり、また、これが時間と共に変動することが考えられる。
【0004】
このようなトラヒック需要の時間的な変動に対しても、従来のメッシュ型無線通信システムでは無線リンク帯域を有効に利用することが不可能であった。このため、各無線リンク毎の最大トラヒック需要を元に無線リンク帯域を設計した場合には、トラヒックが少ない時間帯に容量が過剰となる。また、平均的なトラヒック需要に基づいて無線リンク帯域を設計した場合には、トラヒックが多い時間帯に過負荷が発生する。
【0005】
一方、トラヒック量の増減やネットワークトポロジの変動に応じて、既設の無線リンクに無線チャネルを追加したり、あるいは既設の無線リンクから無線チャネルの一部を削除したり、あるいはノード間に無線チャネルを新規に立ち上げて無線リンクを新たに確立するなどの無線チャネル数の制御を、特別な制御ノードにより一括して行うことも考えられる。
【0006】
しかしながら、一つの制御ノードが、メッシュ網に存在する全てのノードのトラフィック情報およびネットワークトポロジを把握して各リンクの適正チャネル数を算出し、その結果を全てのノードへ正確に配信することは、制御ノードの負荷増大、瞬時変動するトラフィック量への追従性、あるいはネットワークのスケーラビリティなどの点から非現実的である。
【0007】
そこで、特定の制御ノードが集中制御するのではなく、各ノードが近隣の情報を得ながら、自ノードで終端する無線リンクに対して適正な数の無線チャネルを割り当てる「自律分散型」のチャネル数制御が有効と考えられる。
【0008】
なお、無線メッシュ網におけるチャネル割当に関しては、特願2002−70258号あるいは特願2002−70259号に開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
各ノードがトラフィック量やネットワークトポロジを把握して最適なチャネル数を独自に求め、自ノードで終端する無線リンクのチャネル数を自律分散的に増減すると、例えば無線リンクを挟んで対向する一対のノードのいずれもが当該無線リンクに対してチャネル数の制御を行う場合などに、一方のノードによる要求が「無線チャネルの追加」であるのに対して、他方のノードによる要求が「無線チャネルの削除」あるいは「現状維持」であると、当該無線リンクに対して無線チャネルを「追加」する処理と「削除」する処理とが頻繁に繰り返されてしまう事態が起こり得る。
【0010】
本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、自律分散型のメッシュ網において、各無線リンクのチャネル数を適正値に制御できる無線チャネル数の制御方法を提供することになる。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明は、複数の無線ノードがメッシュ状に配置されるネットワーク上で、自ノードと対向ノードとを接続する無線リンクのチャネル数を制御する無線チャネル数の制御方法において、以下の手順を含むことを特徴とする。
(1)自ノードで一端が終端される少なくとも一つの無線リンクに要求されるチャネル数をネットワークの状態に基づいて求める手順
(2)各無線リンクに確立されている現行チャネル数と要求チャネル数との差分に基づいて、チャネルの増減方向および増減数を代表する変数mを無線リンクごとに設定する手順
(3)今回の処理対象リンクを選択する手順
(4)選択された今回の処理対象リンクに関して、その変数mに応じたチャネルの追加/削除要求を対向ノードへ通知してチャネルを追加または削除する手順
(5)追加または削除の実績に基づいて前記変数mを更新する手順
(6)全ての無線リンクにおけるチャネルの追加/削除が終了するまで、前記処理対象リンクを選択する手順へ戻ってその後の手順を繰り返す手順
【0012】
さらに、前記各手順とは別に、
(7)対向ノードから通知されるチャネルの追加/削除要求を受信する手順
(8)追加/削除要求に応答してチャネルを追加または削除する手順
(9)追加または削除の実績に基づいて変数mを更新する手順
【0013】
そして、手順(8)でチャネルを追加または削除した際に、そのチャネルの増減方向が手順(4)でチャネルを追加または削除する際のチャネルの増減方向と異なる場合に変数mを更新しないようにした。
【0014】
上記した特徴によれば、自ノードでネットワークトポロジ等に基づいてリンクごとに求めたチャネルの増減方向と、対向ノードから当該リンクに対して要求されたチャネルの増減方向とが異なる場合には、対向ノードからの要求に応じてチャネルが追加又は削除されても変数mが更新されない。ここで、変数mは自ノードにおけるチャネルの追加および削除の実行回数を代表でき、変数mが更新されなければ実行回数が増加しない。したがって、自ノードで求めたチャネルの増減方向と対向ノードから要求されたチャネルの増減方向とが異なる場合に対向ノードからの要求に応じてチャネルを追加または削除しても自ノードにおいて実行しなければならないチャネルの追加および削除回数が増えず、その結果、チャネル追加および削除が無駄に繰り返されてしまうことを防止できる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明が適用される無線ネットワークの構成を示した図であり、ここでは、メッシュ状に配置された複数の固定無線ノードNが、自ノードと対向ノードとを接続する無線リンクLのチャネル数を自律分散的に制御する。
【0016】
図2は、前記無線メッシュ網の一部を抜き出して示した図であり、ノードNに着目すると、これに隣接してノードN1、N2、N3、N4が配置されている。各ノードには対向ノードに向けてパラボラアンテナ等の指向性の鋭いアンテナがそれぞれ設けられており、ノードNは対向ノードN1、N2、N3、N4との間に、それぞれ少なくとも一つの無線チャネルを含む無線リンクL1、L2、L3、L4を確立する。
【0017】
図3は、各無線ノードに搭載される無線通信システムの主要部の構成を示したブロック図であり、本実施形態では各無線ノードが同等の構成を有する。
【0018】
ノードNは、屋外無線装置2および屋内無線装置3を含む。屋外無線装置2は、複数の屋外無線ユニット(#1〜#n)21を含む。屋内無線装置3は、複数の無線チャネルユニット(#1〜#n)33、スイッチ31、無線チャネルマネージャ(CHM)32およびネットワーク制御装置34を含む。
【0019】
前記ネットワーク制御装置34は、ネットワークトポロジや各無線リンクのトラヒック量を監視し、各無線リンクL1〜L4に割り当てる適正なチャネル数を求めて無線チャネルマネージャ32へ通知する。無線チャネルマネージャ32は、各無線チャネルユニット33(#1〜#n)を、前記ネットワーク制御装置33からの通知に応答した個数だけ各無線リンクL1〜L4に動的に割り当てる。前記各無線チャネルユニット33は、対向ノードの無線チャネルユニットとの間でTDD方式の無線チャネルを確立し、そのTDDフレームやTDDバウンダリを制御する。前記スイッチ31は、各無線チャネルユニット33(#1〜#n)を前記割り当て結果に基づいて各無線リンクL1〜L4に接続する。
【0020】
次いで、本実施形態の動作をフローチャートに沿って詳細に説明する。図4は、本実施形態の動作を示したフローチャートであり、ここでは、前記図2に示したように、対向する4つのノードN1,N2、N3、N4との間に、それぞれ無線リンクL1,L2,L3,L4を確立するノードNの動作を例にして説明する。
【0021】
ステップS1では、ネットワーク制御装置34から要求チャネル数Lreqが通知されたか否かが判定される。前記ネットワーク制御装置34は、ネットワークトポロジやトラヒック量に基づいて、一端が自ノードで終端される各無線リンクL1,L2,L3,L4に適正なチャネル数を定期的または不定期に演算し、演算結果を要求チャネル数Lreq(Lreq(1)〜Lreq(4))として無線チャネルマネージャ32の所定のメモリ領域に書き込む。無線チャネルマネージャ32は前記メモリ領域をフレームごとに参照し、要求チャネル数Lreqが新規に通知されていればステップS2へ進む。
【0022】
ステップS2では、リンクL1に対する要求チャネル数Lreq(1)から当該リンクL1の現行チャネル数Lcrt(1)を減じた値[Lreq(1)−Lcrt(1)]が、チャネルの増減方向および増減数を代表する変数として、ここでは追加/削除処理の実行回数m(L1)に設定される。同様に、他の無線リンクL2,L3,L4に関しても実行回数m(L2),m(L3),m(L4)が設定される。
【0023】
本実施形態では、図5に示したように、各無線リンクL1,L2,L3,L4の現行チャネル数Lcrt(L1),Lcrt(L2),Lcrt(L3),Lcrt(L4)を、それぞれ「2」,「1」,「0」,「0」とする。また、各無線リンクに対する要求チャネル数Lreq(L1),Lreq(L2),Lreq(L3),Lreq(L4)を、それぞれ「1」,「3」,「1」,「1」とする。したがって、各無線リンクの追加/削除処理の実行回数m(L1),m(L2),m(L3),m(L4)は、それぞれ「−1」,「2」,「1」,「1」となる。既に明らかなように、本実施形態ではm>0であればチャネルの追加要求であり、m<0であればチャネルの削除要求である。
【0024】
なお、前記各無線リンクL1,L2,L3,L4の実行回数m(L1),m(L2),m(L3),m(L4)は、上記とは別に、各無線リンクにおいてチャネルのダウンが検知されるごとに「1」だけ追加(m=m+1)され、さらに、停電等からの復旧時に屋外無線ユニット21が自動的に運用状態へ移行したことを検知したときにはm=1とされる。
【0025】
ステップS3では、チャネル追加/削除処理の必要な処理候補リンクの有無が前記実行回数mに基づいてノード単位で判定される。全てのリンクの実行回数mが「0」であれば、当該ノードに関してはチャネル追加/削除処理が不要なので終了する。これに対して、図5に示したように、実行回数mが「0」以外のリンクが一つでも存在すれば、チャネル追加/削除処理を実行すべくステップS4へ進む。
【0026】
ステップS4では、チャネル追加をチャネル削除よりも優先させるために、チャネル追加の必要なリンク(m>0)であって、かつ次の条件(1),(2)を満足するリンクの有無が判定される。
【0027】
条件1:(FL=1かつnf>0)
【0028】
条件2:(FL=0かつnf−nF>0)
【0029】
ここで、「FL」は追加しようとするチャネルがリンクを新規に確立するために最初に立ち上げられるリンク第1チャネル(FL=1)、および既存のリンクに追加される通常チャネル(FL=0)のいずれであるかを示す識別子である。本実施形態では、図5に示したように、リンクL1,L2のFLは「0」,リンクL3,L4のFLは「1」である。「nf」は、空きチャネル数すなわち空きCHU数を示す。「nF」は、前記リンク第1チャネルの追加が必要なリンク数、すなわち新規に確立されるリンク数を示す。本実施形態では、リンク第1チャネルの追加が必要なリンクはL3,L4の2つなので、前記「nF」が「2」となる。
【0030】
したがって、前記条件1が成立すれば、リンク第1チャネルの追加が要求されたときに空きCHUが存在することを示し、条件2が成立すれば、通常チャネルの追加が要求されたときに、空きCHU数からリンク第1チャネルの追加が必要なリンク数を減じても、さらに空きCHUが存在することを意味する。条件1、条件2のいずれかが成立すればステップS5へ進む。
【0031】
ステップS5では、m>0のリンクすなわちチャネル追加対象のリンクが処理対象リンクとして選択される。図5に示したように、複数の処理対象リンク(m>0)が存在する場合には、その中のいずれかが今回の処理対象リンクとしてランダムに選択される。ステップS6では、選択された処理対象リンクに関して、リンク第1チャネルの追加および通常チャネルの追加のいずれが要求されているかが判定される。ここで、今回の処理対象リンクがL2であれば、通常チャネルの追加(FL=0)と判断されてステップS7へ進み、ここで「通常チャネルの追加処理」が実行される。
【0032】
ステップS7の「チャネル追加処理」では、始めに、自ノードに対する対向ノードからのチャネル追加あるいはチャネル削除を禁止するためのノードロックが実行(S7a)され、次いで、対向ノードへチャネル追加要求が送信(S7b)されて、追加するチャネルの周波数スロットやTDDバウンダリに関する取り決め、および時刻同期等に関するネゴシエーションが既存の無線チャネルを介して実行され、その後、周知の手順で無線チャネルが確立(S7c)される。
【0033】
ステップS8では、チャネルの追加に成功したか否かが判別される。成功していればステップS9へ進み、今回の処理対象リンクに関する実行回数mが更新される。すなわち、前記リンクL2に対するチャネルの追加が成功していれば、その実行回数m(L2)が現在の「2」から「1」へ更新される。ステップS10では、前記ステップS7aでセットされたノードロックが解除される。
【0034】
次の周期では、ステップS1からステップS3へジャンプし、ここでは、未だに全てのリンクに関して、その実行回数mが「0」ではないのでステップS4,S5へ進む。
【0035】
ステップS5において、例えばリンクL3が今回の処理対象リンクとして選択されると、ステップS6において、リンク第1チャネルの追加と判断されてステップS15へ進む。ステップS15では、リンク第1チャネルの追加を要求されたリンクが複数存在するときに、全てのリンクで同時にチャネル追加処理を実行できるだけの空きCHUが存在するか否かが判定される。そのために、ステップS15では(nf−nF)を求め、これが「0」以上であれば、全てのリンクで同時にチャネル追加処理を実行できるのでステップS20へ進む。
【0036】
これに対して、(nf−nF)が「0」未満であればステップS16へ進む。なお、前記ステップS4において、前記条件1,条件2のいずれもが成立しないと判定された場合もステップS16へ進む。
【0037】
図5に示した例では、リンク第1チャネルの追加が必要なリンク数nFがL3、L4の「2」なので、空きCHU数nfが「2」以上であればステップS20へ進み、空きCHU数nfが「2」未満であればステップS16へ進む。
【0038】
ステップS16では、チャネル削除を実行して空きCHU数を増やすために、チャネル削除対象リンク(m<0)の有無が判別される。本実施形態では、リンクL1がチャネル削除対象リンクなのでステップS17へ進む。ステップS17の「チャネル削除処理」では、始めにリンクL1に確立されている複数のチャネルのうちの一つが削除チャネルとして選択(S17a)される。次いで、自ノードに対する対向ノードからのチャネル追加あるいはチャネル削除を禁止するためのノードロックが実行(S17b)され、次いで、対向ノードへチャネル削除要求が送信(S17c)され、その後、チャネルが削除(S17d)される。
【0039】
ステップS8において、チャネルの削除に成功したと判定されるとステップS9へ進み、今回の処理対象リンク(L1)に関する実行回数mが更新される。すなわち、その実行回数m(L1)が現在の「−1」から「0」に更新される。ステップS10では、前記ステップS17bでセットされたノードロックが解除される。
【0040】
なお、チャネルの追加または削除に失敗すると、当該処理はステップS8からステップS11へ進み、前記ステップS7aまたはS17bでセットされたノードロックが解除される。ステップS12では所定時間待機し、その後、当該処理を終了する。すなわち、チャネルの追加または削除に失敗する原因の多くは、対向ノードでも同様の処理が実行されていたためにノードがロック状態であったことなので、本実施形態では、対向ノードにおけるチャネル追加/削除処理が終了するまでステップS12で待機するようにした。
【0041】
一方、前記ステップS16において、チャネル削除対象のリンクが存在しないと判定されるとステップS18へ進む。ステップS18では、空きCHUの有無が判定され、空きCHUが存在しなければチャネルを追加できないので当該処理を終了する。
【0042】
空きCHUが存在すればステップS19へ進み、リンク第1チャネルの追加を要求された全てのリンクへ同時にチャネルを追加するのを諦めて、空きCHU数分のリンクをランダムに選択し、その後、ステップS20へ進む。
【0043】
ステップS20では、後に詳述する「リンク第1チャネルの確立処理」が実行され、対向ノードとの間にリンク第1チャネルが新規に立ち上げられ、これにより、無線リンクが新規に確立される。
【0044】
ステップS21では、チャネルの追加に成功したか否かが判別される。成功していればステップS9へ進み、今回の処理対象リンクに関する実行回数mが更新される。たとえば、前記リンクL3に対するチャネルの追加が成功していれば、その実行回数m(L2)すなわちリンクL2に対して追加の必要なチャネル数が、それまでの「1」から「0」へ更新される。ステップS10では、前記ステップ20でセットされたノードロックが解除される。
【0045】
図6,7,8,9は、前記ステップS20で実行される「リンク第1チャネルの確立処理」の詳細を示したフローチャートであり、図10は、そのタイミングチャートである。
【0046】
TDMA/TDD方式を採用した無線ネットワークでは、ネットワーク内の各ノードが利用できる複数の周波数スロット(FID)が予約されており、無線通信を行おうとする対向ノードは同一のFIDを利用して送受信を行う必要がある。したがって、無線チャネルを新たに立ち上げるのであれば、そのための対向ノードとのネゴシエーションを予め行う必要がある。
【0047】
ここで、前記ステップS7に関して説明した「通常チャネルの追加」であれば、チャネルを追加しようとしているリンクには、既に少なくとも一つの無線チャネルが確立されているので、当該無線チャネルを利用して対向ノード間でネゴシエーションを行って、追加しようとしている無線チャネルのFIDやTDDバウンダリを決定し、時刻同期を確立することができる。
【0048】
これに対して、「リンク第1チャネルの追加」では、上記したような事前のネゴシエーションが不可能である。そのために、本実施形態では以下に詳述するように、対向する一対の無線ノードを送信ノードまたは受信ノードとしてランダムに動作させると共に、送信ノードとして動作する無線ノードは、予約されている複数のFIDを切り換えながらユニークワードUWを繰り返し送信する一方、受信ノードとして動作する無線ノードも、予約されている複数のFIDを切り換えながらユニークワードUWの受信に備える。
【0049】
このようにすることで、対向する無線ノード同士が、同一のFIDで一方が送信ノード、他方が受信ノードで動作するタイミングが確率的に存在し、当該タイミングが訪れれば対向ノード間でネゴシエーションを行って無線チャネルの同期を確立できる。
【0050】
ここでは、対向する無線ノード間にリンク第1チャネルを新規に立ち上げて無線リンクを新規に確立する場合の各無線ノードの動作を、図2において相互に対向する無線ノードN,N3間に無線リンクL3を新規に確立する場合を例にして説明する。
【0051】
ノードNでは、図10の時刻t11においてリンク確立スイッチが投入されると、図6のステップS31において、無線チャネルマネージャ(CHM)32によりイニシャル処理が実行される。このイニシャル処理では、後に詳述するように、現在の他の無線リンクにおける無線チャネルの利用状況に基づいて、新規に無線チャネルを立ち上げられる条件が整っているか否かが予め判断される。そして、空きFID不足が原因で無線チャネルの新規立ち上げ条件が整っていない場合に、複数のチャネルを含むリンクから一部のチャネルを削除して空きFIDを確保したり、空きFIDを確保できない場合に当該処理を中断するなどの前処理が実行される。ここでは、新規に無線チャネルを立ち上げられる条件が整っているものとして説明を続ける。
【0052】
ステップS32では、対向ノードからのチャネル追加要求および削除要求に対して応答できないように、自ノードにロック処理を施す。ステップS33では、無線チャネルマネージャ32が自ノードの今回の動作パターンを「送信」および「受信」のいずれかにランダムに決定し、その結果を対応する無線チャネルユニット(CHU)33へ通知する。動作パターンの決定はノード単位で行われ、複数の無線チャネルユニットが無線チャネルを同時に立ち上げようとする場合には、全ての無線チャネルユニットが「送信」および「受信」のいずれかに振り分けられる。
【0053】
ステップS34では、前記ステップS33で決定された今回の動作パターンが判別され、「送信」であれば図8のステップS51へ進み、「受信」であれば図9のステップS71へ進む。ここでは、ノードNが「送信」に決定されたものとして図8のステップS51へ進む。
【0054】
ステップS51では、予約されている複数のFID(ここでは、F1〜F7)から、いずれのリンクにも未だ割り当てられていない未割当のFIDの全てが、新規に確立しようとするリンクL1に割り当てられるFIDの候補(以下、「割当候補」と表現する場合もある)として選択される。ステップS52では、選択された複数の割当候補の中から、別途に定められたデフォルト周波数プランで定義された優先順位に基づいて、優先度の最も高いFIDが、今回のユニークワード送信用のFIDとして選択され、ノードN3に対応する無線チャネルユニット(CHU)に設定される。
【0055】
本実施形態では、図11に示したように、7つのFID(F1〜F7)の優先度がデフォルト周波数プランで定義されており、その優先順位はF4>F2>F7>F5>F3>F6>F1である。したがって、全てのFIDが未割当ならば、優先度の最も高いFID(F4)が今回のUW送信用FIDとして選択される。なお、無線リンクを新規に確立しようとしている無線チャネルユニット(CHU)が複数存在する場合には、リンク間の干渉を避けるために、ステップS52では、無線チャネルユニット(CHU)ごとに異なるFIDが選択される。
【0056】
ステップS53では、選択されたFID(ここでは、F4)を利用して、フレームの全期間にわたってユニークワードUWを送信する全送信モード(Tx)が起動(時刻t12)され、ユニークワードUWが1フレーム分だけ連続的に送信される。1フレーム分の送信動作を完了すると、ステップS54では、フレームの全期間にわたってユニークワードUWの受信に備える全受信モード(Rx)が起動(時刻t13)され、これが所定の複数フレーム分だけ継続される。
【0057】
ステップS55では、前記全受信モード(Rx)の期間中に前記ユニークワードUWに対する応答信号ACK(UW)が受信されたか否かが判定される。応答信号ACK(UW)を受信できなければステップS52へ戻り、FIDを現在のF4から次に優先度の高いF2に切り換えて(時刻t14)、前記と同様に、ユニークワードUWの全送信モード(Tx)および全受信モード(Rx)を順次起動する。
【0058】
一方、ノードN3では、図10の時刻t21でリンク確立スイッチが投入されると、図6のステップS31において、後述するイニシャル処理を実行した後、ステップS32においてノードロック処理を行い。ステップS33では、前記ノードNと同様に、自ノードの今回の動作パターンを「送信」および「受信」のいずれかにランダムに決定する。ステップS34では今回の動作パターンが判別され、ここでは「受信」に決定されたものとして図9のステップS71へ進む。
【0059】
ステップS71では、予約されている複数のFID(F1〜F7)の中から、未割当のFID、および複数のチャネルから構成されるリンクのいずれかのチャネルで運用されており、かつ複数のリンクで共有されていないFIDが割当候補として選択される。ステップS72では、選択された複数の割当候補の中から、優先度の最も高いFID(本実施形態では、F4)が今回のユニークワード受信用のFIDとして選択され、ノードN4に対応する無線チャネルユニット(CHU)に設定される。
【0060】
なお、「受信ノード」として動作するノードN3では、前記「送信ノード」として動作するノードNとは異なり、無線リンクを新規に確立しようとしている無線チャネルユニット(CHU)が複数存在する場合でも、全ての無線チャネルユニット(CHU)で同一のFIDが選択される。これにより、ユニークワードUWの誤検出が最小限に抑えられる。
【0061】
ステップS73では、選択されたFIDを利用して、フレームの全期間にわたってユニークワードUWの受信に備える全受信モード(Rx)が起動(時刻t22)される。なお、今回のFIDが自ノードの他のリンクで運用中ならば、この運用チャネルからの干渉を避けるために、運用チャネルとTDDバウンダリおよびその送受信タイミングを一致させることが望ましい。
【0062】
ステップS74では、ユニークワードUWの受信の有無が判定される。図10に示した例では、この時点でノードNのFIDがF2に切り替わっており、両者のFIDが一致しないので、ノードN3ではユニークワードUWを受信できない。したがってステップS84へ進み、全受信モード(Rx)が所定期間だけ経過したか否かが判定される。最初は所定期間が未だ経過していないと判定されるのでステップS74へ戻り、前記全受信モード(Rx)が継続される。
【0063】
その後、時刻t15でノードNのFIDがF4に切り替わり、ユニークワードUWの送信が開始されると、ノードN3はFIDがF4の全受信モード中なので、ステップS74において当該ユニークワードUWを受信(時刻t23)してステップS75へ進む。ステップS75では、今回のFID(F4)が他のリンクにおいて既に運用中であるか否かが判定される。運用中でなければステップS76へ進み、当該ユニークワードUWに対して応答信号ACK(UW)を返信し続ける(時刻t24〜t25)。
【0064】
これに対して、今回のFID(F4)が他のリンクにおいて既に運用中であればステップS86へ進み、TDDバウンダリおよびその送受信タイミングを前記運用中のチャネルに合わせたうえで応答信号ACK(UW)を返信する。ステップS87では、前記運用中のチャネルを削除する「チャネル削除処理」が実行される。
【0065】
この「チャネル削除処理」では、今回のFID(F4)と同一のFIDで運用中のチャネルを含むリンクに他のFIDによるチャネルも確立されているか否か、すなわちFIDの異なる他のチャネルが並列的に確立されているか否かを判別し、他のチャネルが確立されているならば、前記F4で運用中のチャネルが削除される。他のチャネルが確立されていなければ、今回のFID(F4)によるチャネル確立を中止してステップS72へ戻る。
【0066】
ステップS77では、一定期間(時刻t25〜t26)だけ応答信号ACK(UW)の送信を停止する。ステップS78では、無線チャネルマネージャ32から無線チャネルユニット33に対して同期マスタとしての動作が指示され、この無線チャネルユニットが同期マスタへ移行する。ステップS79では、同期確立用のユニークワードUW(SYN)を送信して同期確立処理を実行する。
【0067】
なお、今回のFIDによる全受信モードが所定期間を経過してもユニークワードUWを受信できない場合にはステップS74,S84を経由してステップS85へ進み、前記ステップS71で選択された割当候補の全てのFIDに関して前記ステップS72〜S74、S84の各処理が実行されたか否かが判定される。各処理を実行していないFIDが存在すれば、ステップS72へ戻って次のFIDを選択し、上記したステップS72〜S74、S84の各処理を繰り返す。
【0068】
図8へ戻り、このとき送信ノードとして動作中のノードNは、受信ノードとして動作中のノードN3が前記ステップS76で返信した応答信号ACK(UW)をステップS55で受信(時刻t16)すると、ステップS56では、各無線チャネルユニットに対して全受信モードの継続が指示される。ステップS57では、前記応答信号ACK(UW)の受信から所定の期間内に当該応答信号ACK(UW)を受信できなくなったか否かが判定される。この応答信号ACK(UW)が正規の対向ノードN3から返信されていれば、ノードN3が前記ステップS77で応答信号ACK(UW)の送信を一時的に停止し、したがって、ノードNでは当該応答信号ACK(UW)を受信できなくなるのでステップS58へ進む。ステップS58では、前記応答信号ACK(UW)が受信できなくなってから所定期間内に同期確立用のユニークワードUW(SYN)を受信できたか否かが判定される。前記応答信号ACK(UW)が正規の対向ノードN3から返信されたものであれば、ノードN3が前記ステップS79で同期確立用のユニークワードUW(SYN)を送信し、これを受信できるのでS59へ進む。ステップS59では、ノードNの各無線チャネルユニットに同期スレーブでの動作が指示される。ステップS60では、ノードN3との間で同期確立処理が実行される。
【0069】
同期確立処理が終了すると、ノードN,N3のいずれにおいても、ステップS61(S80)において同期が確立されたか否かが判定され、同期が確立されれば、ステップS62(S81)でノードIDを交換し合う。ステップS63(S82)では、ノードIDが既登録であるか否か、および既登録であれば受信したノードIDと既登録のノードIDとが一致するか否かが判定される。そして、ノードIDが未登録、または一致すると判断されれば当該処理を終了する。なお、ノードIDが不一致と判断されれば、ステップS64(S83)においてアラームが出力される、あるいは送信を停止してリンクを切断する。
【0070】
このように、本実施形態によればノードIDの交換手順が追加されているので、例えばリンク確立後に降雨減衰等によりリンクが遮断され、その後、リンクを再確立する場合でも、相手ノードが正規の対向ノードであるか否かを確実に認識できるようになる。
【0071】
次いで、前記図6のステップS31で実行されるイニシャル処理について説明する。図7はイニシャル処理の手順を示したフローチャートであり、ここでは、無線ノードN,N3が自ノードを一端として確立できる無線リンクの最大値Gmaxが「4」であるものとして説明する。
【0072】
ステップS41では、無線リンクの新規確立に必須の「第1条件」が成立しているか否かが判定され、ここでは、利用可能なFID数を「Nfid」としたときに、次式(1)の条件が成立しているか否かが判定される。そして、「条件1」が成立すれば、リンクを立ち上げるFIDが少なくとも一つは存在するのでステップS42へ進み、「条件1」が成立しなければ、無線リンクの新規立ち上げが不可能な場合が有り得ると判断して当該処理を直ちに終了する。
【0073】
Nfid>2(Gmax−1) … (1)
【0074】
すなわち、図12に示したように、Gmaxが「4」であるときに前記条件(1)が成立せず、利用可能なFID数Nfidが「6」(:F1〜F6)であると、図12に示したように、ノードNのリンクLaがFID(F1)の無線チャネルを利用し、リンクLbが同F2の無線チャネルを利用し、リンクLcが同F5の無線チャネルを利用している状況下では、空きFIDが3つのみ(F4,F5,F6)となる。したがって、ノードN3の各リンクLd,Le,Lfがそれぞれ、FIDがF2,F3,F4の無線チャネルを利用していれば、F5,F6がノードN,N3に共通する空きFIDとなるので、このF5,F6のいずれかを利用して無線チャネルを新規に確立することができる。
【0075】
しかしながら、ノードN3の各リンクLd,Le,Lfがそれぞれ、図13に示したように、FIDがF4,F5,F6の無線チャネルを利用していれば、ノードN,N3に共通する空きFIDが存在しないので、ノードN,N3に無線リンクを新規に立ち上げることが物理的に不可能となる。すなわち、利用可能なFID数Nfidが、Gmax(ここでは、「4」)から「1」だけ減じた値の2倍(ここでは、「6」)以下であると、無線リンクを新規に立ち上げることが物理的に不可能な場合がある。
【0076】
これに対して、利用可能なFID数Nfidが前記「条件1」を満足し、Gmaxから「1」だけ減じた値の2倍よりも大きい「7」以上であれば、少なくとも一つのFIDが空きFIDとなるので、無線リンクを新規に立ち上げることが物理的には可能になる。
【0077】
そこで、本実施形態では「条件1」として上式(1)を定め、この「条件1」が成立しないときには、その後の処理を全て中断するようにしている。
【0078】
ステップS42では、前記「条件1」が満足されていることを前提として、さらに別の観点から、ノードN,N3間に新規に無線チャネルを立ち上げられる「条件2」が整っているか否かが判断される。
【0079】
すなわち、一つのリンクに複数のチャネルが張られている場合には、上記第1条件が成立していても、未割当のFIDが不足してしまう場合がある。一方、このような場合であっても、複数のチャネルが張られているリンクに関しては、少なくとも一つのチャネルを残せば他のチャネルを削除しても当該リンクは保持され、削除したチャネルで利用されていたFIDを未割当として活用できる。
【0080】
このような観点から、本実施形態では、いずれのリンクにも割り当てられていない未割当のFID数を「f」、チャネル数が「1」のリンクに割り当てられているFID数を「k」としたとき、次式(2)で表される条件が成立しているか否かが判定される。
【0081】
f>k … (2)
【0082】
すなわち、上記した実施形態では、対向する2つのノードN,N3間に無線チャネルが確実に確立されるためには、送信ノードにおける未割当FID数「fs」が、対向する受信ノードにおいてチャネル数が「1」のリンクに割り当てられているチャネルで利用されているFID数「kr」よりも大きければ良い。すなわち、fs>krが成立すれば良い。
【0083】
ここで、ノードNの未割当FID数を「f1」、ノードNにおいてチャネル数が「1」のリンクに割り当てられているチャネルで利用されているFID数を「k1」とする。同様に、ノードN3の未割当FID数を「f2」、ノードN3においてチャネル数が「1」のリンクに割り当てられているチャネルで利用されているFID数を「k2」とする。
【0084】
ここで、ノードN,N3のいずれもが前記「条件2」を満足(f1>k1かつf2>k2)すれば、k1=k2ならばf1>k2が成立するので、ノードNが送信ノードとして動作するタイミングでチャネル接続が可能であり、同様に、f2>k1が成立するので、ノードN3が送信ノードとして動作するタイミングでもチャネル接続が可能となる。
【0085】
また、k1>k2であればf1>k1>k2であってf1>k2が成立するので、ノードNが送信ノードとして動作するタイミングでチャネル接続が可能である。これとは逆に、k2>k1であれば、f2>k2>k1であってf2>k1が成立するので、ノードN3が送信ノードとして動作するタイミングでチャネル接続が可能となる。このように、本実施形態ではノードN,N3のいずれもが前記「条件2」を満足すればチャネルの新規立ち上げが可能になる。
【0086】
そして、「条件2」も成立していれば次のステップ(図6のステップS32)へ進む。「条件2」が成立しなければステップS43へ進み、未割当FID数「f」を増やして前記「条件2」を満足させるべく、複数のチャネルを含むリンクから少なくとも一つのチャネルを削除チャネルとして選択する。ステップS44ではノードロックが実行され、ステップS45では、前記選択された削除チャネルに対して「削除処理」が実行される。
【0087】
ステップS46では、チャネルを削除したリンクの前記「実行回数m」が負であるか否かが判定される。m<0であれば、要求通りにチャネル数を削除したことになるので、ステップS47でmが更新(m=m+1)される。ステップS48では、前記ステップS44で設定したノードロックが解除される。
【0088】
このように、本実施形態によれば、対向するノードとの間に無線チャネルを新規に立ち上げて無線リンクを新規に確立する場合であっても、TDDバウンダリやFIDを意識することなく、各ノードにリンク立ち上げの指示を出すだけ良い。
【0089】
ところで、本実施形態では各ノードが自ノードで終端される無線チャネルの数を自律分散的に制御するので、対向ノードにおいて上記した各処理が実行されれば、対向ノードからも無線チャネルの追加要求や削除要求が通知され、これに応答する必要がある。
【0090】
図14,15は、対向ノードからのチャネル追加要求または削除要求に応答して無線チャネルを追加または削除する追加/削除応答処理の動作を示したフローチャートであり、上記した追加/削除処理と同様にフレーム単位で起動される。
【0091】
図14のステップS101では、対向ノードからチャネル追加または削除を要求されたか否かが判定され、要求があれば、ステップS102において自ノードがロック中であるか否かが判定される。ノードロック中であれば、ステップS103において対向ノードへビジー通知した後に処理を終了する。
【0092】
ノードロック中でなければステップS104へ進み、チャネルの追加要求および削除要求のいずれであるかが判定される。追加要求であればステップS105へ進み、空きCHUの有無が判定される。空きCHUが無ければ、ステップS103において対向ノードへビジー通知した後に処理を終了する。空きCHUが有れば、ステップS106へ進んでノードをロックし、ステップS107で対向ノードへACK通知を送信し、ステップS108で通常チャネルを追加する。
【0093】
これに対して、前記ステップS104において、チャネルの削除要求と判定されればステップS109へ進んでノードをロックし、ステップS110で対向ノードへACK通知を送信し、ステップS111でチャネルを削除する。
【0094】
ステップS112では、チャネルの追加処理または削除処理に成功したか否かが判別される。成功していればステップS113へ進み、後述する「mの更新処理」が実行される。ステップS114では、前記ステップS106またはS109でセットされたノードロックが解除される。
【0095】
図15は、前記「mの更新処理」の動作を示したフローチャートである。本実施形態では、自ノードのネットワーク制御装置34から通知された要求チャネル数Lreqに従って無線チャネルを追加または削除した場合であれば、「実行回数m」を追加成功時には「1」ずつ増加し、削除成功時には「1」ずつ減じるものとして説明した。
【0096】
しかしながら、対向ノードからの要求に応答してチャネル数を追加または削除した場合にも「m」を同様に増減させてしまうと、例えばネットワーク制御装置34からの要求が「チャネル追加」であるのに対して対向ノードからの要求が「チャネル削除」であるような場合に、当該無線リンクに対して「チャネル追加」と「チャネル削除」とが頻繁に繰り返されてしまう事態が起こり得る。
【0097】
そこで、本実施形態ではこのような場合でも「チャネル追加」と「チャネル削除」とが頻繁に繰り返されないようにするために、所定の条件下ではチャネルが追加または削除された場合でも「m」を更新しないようにしている。
【0098】
図15において、ステップS201では、チャネルの追加および削除のいずれが実行されたかが判定される。チャネルが追加されていればステップS202へ進んで前記実行回数mが参照される。mが正であればステップS203へ進んでmが更新(m=m-1)されるが、mが正以外であれば、mを更新することなく終了する。
【0099】
これに対して、チャネルが削除されていればステップS201からステップS204へ進んで実行回数mが参照される。mが負であればステップS205へ進んでmが更新(m=m+1)されるが、mが負以外であれば、mを更新することなく終了する。
【0100】
すなわち、本実施形態では対向ノードからチャネルの追加または削除を要求され、これに応答してチャネルを追加または削除した際、このときのチャネルの増減方向が変数mで定義されているチャネルの増減方向と異なる場合には変数mを更新しないようにした。したがって、自ノードが変数mに基づいて実行すべきチャネルの追加および削除回数が増えず、その結果、チャネル追加および削除が無駄に繰り返されてしまうことを防止できる。
【0101】
【発明の効果】
本発明によれば、自ノードでネットワークトポロジ等に基づいてリンクごとに求めたチャネルの増減方向と、対向ノードから当該リンクに対して要求されたチャネルの増減方向とが異なる場合には、対向ノードからの要求に応じてチャネルが追加又は削除されても変数mが更新されない。ここで、変数mは自ノードにおけるチャネルの追加および削除の実行回数を代表でき、変数mが更新されなければ実行回数が増加しない。したがって、自ノードで求めたチャネルの増減方向と対向ノードから要求されたチャネルの増減方向とが異なる場合に対向ノードからの要求に応じてチャネルを追加または削除しても自ノードにおいて実行しなければならないチャネルの追加および削除回数が増えず、その結果、チャネル追加および削除が無駄に繰り返されてしまうことを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用されるメッシュ状無線ネットワークの構成を示した図である。
【図2】 無線メッシュ網の一部を抜き出して示した図である。
【図3】 各無線ノードに搭載される無線通信システムの主要部の構成を示したブロック図である。
【図4】 本実施形態の動作を示したフローチャートである。
【図5】 各無線リンクにおける現行チャネル数Lcrt、要求チャネル数Lreqおよび実行回数mの関係を示した図である。
【図6】 リンク第1チャネル確立処理のフローチャートである。
【図7】 リンク第1チャネル確立処理におけるイニシャル処理のフローチャートである。
【図8】 リンク第1チャネル確立処理における送信ノードの動作を示したフローチャートである。
【図9】 リンク第1チャネル確立処理における受信ノードの動作を示したフローチャートである。
【図10】 リンク第1チャネル確立処理のタイミングチャートである。
【図11】 デフォルト周波数プランの一例を示した図である。
【図12】 リンク確立のための第1条件を説明するための図である。
【図13】 リンク確立のための第2条件を説明するための図である。
【図14】 追加/削除応答処理のフローチャートである。
【図15】 追加/削除応答処理における「mの更新」の手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
2…屋外無線装置,3…屋内無線装置,31…スイッチ,32…無線チャネルマネージャ,33…無線リンク制御装置,34…ネットワーク制御装置
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of controlling the number of radio channels by adding a radio channel between opposing nodes or deleting an existing radio channel in a network in which a large number of radio nodes are arranged in a mesh.
[0002]
[Prior art]
In a conventional wireless network in which a plurality of wireless nodes that perform wireless communication are arranged in a distributed manner and the link topology is mesh, a wireless channel is fixedly assigned to each wireless link. For this reason, it is impossible to effectively allocate a radio link band to detour traffic caused by a change in transmission quality in each radio link, and there is a problem that a radio link through which detour traffic passes becomes overloaded. It was.
[0003]
Further, in data communication such as the Internet, traffic demand on the radio link varies from radio link to radio link due to uneven distribution of traffic demand between radio nodes, and this may vary with time.
[0004]
Even with such temporal fluctuations in traffic demand, it has been impossible to effectively use the radio link band in the conventional mesh radio communication system. For this reason, when a radio link band is designed based on the maximum traffic demand for each radio link, the capacity becomes excessive in a time zone with little traffic. In addition, when a radio link band is designed based on an average traffic demand, an overload occurs in a time zone with a lot of traffic.
[0005]
On the other hand, a wireless channel is added to an existing wireless link, a part of the wireless channel is deleted from an existing wireless link, or a wireless channel is connected between nodes according to increase / decrease in traffic volume or changes in network topology. It is also conceivable that the number of radio channels, such as newly starting up and establishing a new radio link, is collectively controlled by a special control node.
[0006]
However, one control node grasps the traffic information and network topology of all nodes existing in the mesh network, calculates the appropriate number of channels for each link, and accurately distributes the result to all nodes, This is unrealistic from the viewpoint of increasing the load on the control node, the ability to follow instantaneously changing traffic volume, or the scalability of the network.
[0007]
Therefore, the number of "autonomous distributed" channels that assigns an appropriate number of radio channels to the radio link that terminates at the own node while each node obtains neighboring information instead of centralized control by a specific control node. Control is considered effective.
[0008]
Note that channel assignment in a wireless mesh network is disclosed in Japanese Patent Application No. 2002-70258 or Japanese Patent Application No. 2002-70259.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
When each node knows the traffic volume and network topology and independently determines the optimal number of channels, and increases or decreases the number of channels of the radio link terminating on its own node in an autonomous distributed manner, for example, a pair of nodes facing each other across the radio link In either case, when the number of channels is controlled for the radio link, the request by one node is “add radio channel”, while the request by the other node is “deletion of radio channel”. Or “maintaining”, there may occur a situation where the process of “adding” and “deleting” a radio channel is frequently repeated for the radio link.
[0010]
An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and to provide a method for controlling the number of radio channels that can control the number of channels of each radio link to an appropriate value in an autonomous distributed mesh network.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the present invention controls the number of radio channels for controlling the number of radio links that connect the own node and the opposite node on a network in which a plurality of radio nodes are arranged in a mesh shape. The method includes the following steps.
(1) Procedure for obtaining the number of channels required for at least one radio link whose one end is terminated at its own node based on the state of the network
(2) Procedures for setting the variable m representing the channel increase / decrease direction and the number of channels increase / decrease for each radio link based on the difference between the number of current channels established for each radio link and the number of requested channels
(3) Procedure for selecting the link to be processed this time
(4) Procedure for adding or deleting a channel by notifying the opposite node of a channel addition / deletion request corresponding to the variable m for the selected link to be processed this time
(5) Procedure for updating the variable m based on the record of addition or deletion
(6) The procedure of returning to the procedure of selecting the processing target link and repeating the subsequent procedures until the addition / deletion of channels in all radio links is completed.
[0012]
In addition to the above procedures,
(7) Procedure for receiving a channel addition / deletion request notified from the opposite node
(8) Procedure for adding or deleting a channel in response to an add / delete request
(9) Procedure for updating variable m based on the record of addition or deletion
[0013]
Then, when adding or deleting a channel in step (8), the variable m is not updated if the channel increase / decrease direction is different from the channel increase / decrease direction when adding or deleting a channel in step (4). did.
[0014]
According to the above feature, if the channel increase / decrease direction obtained for each link based on the network topology etc. at the own node is different from the channel increase / decrease direction requested for the link from the opposite node, The variable m is not updated even if a channel is added or deleted in response to a request from the node. Here, the variable m can represent the number of executions of channel addition and deletion in the own node, and the number of executions does not increase unless the variable m is updated. Therefore, if the channel increase / decrease direction obtained at the own node is different from the channel increase / decrease direction requested from the opposite node, it must be executed at the own node even if a channel is added or deleted in response to a request from the opposite node. It is possible to prevent unnecessary addition and deletion of channels from being repeated, and as a result, unnecessary addition and deletion of channels to be repeated.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a radio network to which the present invention is applied. Here, a plurality of fixed radio nodes N arranged in a mesh form connect a radio link L connecting its own node and an opposite node. The number of channels is controlled in an autonomous and distributed manner.
[0016]
FIG. 2 is a diagram showing a part of the wireless mesh network. When attention is paid to the node N, nodes N1, N2, N3, and N4 are arranged adjacent to the node N. FIG. Each node is provided with a sharp antenna having a directivity such as a parabolic antenna toward the opposite node. The node N includes at least one radio channel between the opposite nodes N1, N2, N3, and N4. Establish radio links L1, L2, L3, L4.
[0017]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part of a radio communication system mounted on each radio node. In this embodiment, each radio node has an equivalent configuration.
[0018]
The node N includes an outdoor wireless device 2 and an indoor wireless device 3. The outdoor wireless device 2 includes a plurality of outdoor wireless units (# 1 to #n) 21. The indoor wireless device 3 includes a plurality of wireless channel units (# 1 to #n) 33, a switch 31, a wireless channel manager (CHM) 32, and a network control device 34.
[0019]
The network control device 34 monitors the network topology and the traffic volume of each radio link, determines the appropriate number of channels to be assigned to each radio link L1 to L4, and notifies the radio channel manager 32 of it. The radio channel manager 32 dynamically assigns the radio channel units 33 (# 1 to #n) to the radio links L1 to L4 by the number corresponding to the notification from the network control device 33. Each of the radio channel units 33 establishes a TDD radio channel with the radio channel unit of the opposite node, and controls the TDD frame and TDD boundary. The switch 31 connects each radio channel unit 33 (# 1 to #n) to each radio link L1 to L4 based on the assignment result.
[0020]
Next, the operation of the present embodiment will be described in detail along the flowchart. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the present embodiment. Here, as shown in FIG. 2, the wireless links L1, L2, N4, N4, N4, The operation of the node N establishing L2, L3, and L4 will be described as an example.
[0021]
In step S1, it is determined whether or not the requested channel number Lreq is notified from the network control device 34. The network controller 34 periodically or irregularly calculates the appropriate number of channels for each of the radio links L1, L2, L3, and L4 whose one end is terminated at its own node based on the network topology and traffic volume. The result is written in a predetermined memory area of the radio channel manager 32 as the requested channel number Lreq (Lreq (1) to Lreq (4)). The radio channel manager 32 refers to the memory area for each frame, and proceeds to step S2 if the requested channel number Lreq is newly notified.
[0022]
In step S2, the value [Lreq (1) −Lcrt (1)] obtained by subtracting the current channel number Lcrt (1) of the link L1 from the requested channel number Lreq (1) for the link L1 is the channel increase / decrease direction and the increase / decrease number. Here, the variable is set to the number of executions m (L1) of addition / deletion processing. Similarly, the execution times m (L2), m (L3), and m (L4) are set for the other radio links L2, L3, and L4.
[0023]
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the current channel numbers Lcrt (L1), Lcrt (L2), Lcrt (L3), and Lcrt (L4) of each of the radio links L1, L2, L3, and L4 are respectively “ 2 ”,“ 1 ”,“ 0 ”,“ 0 ”. Further, the requested channel numbers Lreq (L1), Lreq (L2), Lreq (L3), and Lreq (L4) for each radio link are set to “1”, “3”, “1”, and “1”, respectively. Therefore, the number of executions m (L1), m (L2), m (L3), and m (L4) of each wireless link addition / deletion process is “−1”, “2”, “1”, “1”, respectively. " As is apparent, in this embodiment, if m> 0, it is a channel addition request, and if m <0, it is a channel deletion request.
[0024]
The number of executions m (L1), m (L2), m (L3), and m (L4) of each wireless link L1, L2, L3, and L4 is different from the above, and the channel is down in each wireless link. Each time it is detected, only “1” is added (m = m + 1), and m = 1 is set when it is detected that the outdoor wireless unit 21 has automatically shifted to an operating state upon recovery from a power failure or the like. The
[0025]
In step S3, the presence / absence of a processing candidate link that requires channel addition / deletion processing is determined on a node basis based on the execution count m. If the execution count m of all the links is “0”, the channel addition / deletion process is not necessary for the node, and the process ends. On the other hand, as shown in FIG. 5, if there is even one link whose execution count m is other than “0”, the process proceeds to step S4 to execute the channel addition / deletion process.
[0026]
In step S4, in order to give priority to channel addition over channel deletion, it is determined whether there is a link that requires channel addition (m> 0) and satisfies the following conditions (1) and (2). Is done.
[0027]
Condition 1: (FL = 1 and nf> 0)
[0028]
Condition 2: (FL = 0 and nf−nF> 0)
[0029]
Here, “FL” is a link first channel (FL = 1) that is first set up so that a channel to be added newly establishes a link, and a normal channel (FL = 0) that is added to an existing link. ). In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the FL of the links L1 and L2 is “0”, and the FL of the links L3 and L4 is “1”. “Nf” indicates the number of empty channels, that is, the number of empty CHUs. “NF” indicates the number of links to which the link first channel needs to be added, that is, the number of newly established links. In the present embodiment, since there are two links L3 and L4 that need to add the first link channel, the “nF” is “2”.
[0030]
Therefore, if the condition 1 is satisfied, it indicates that there is an empty CHU when the addition of the link first channel is requested, and if the condition 2 is satisfied, the empty channel is indicated when the addition of the normal channel is requested. Even if the number of links that need to be added with the first link channel is subtracted from the number of CHUs, this means that there are more free CHUs. If either condition 1 or condition 2 is satisfied, the process proceeds to step S5.
[0031]
In step S5, a link with m> 0, that is, a channel addition target link is selected as a processing target link. As shown in FIG. 5, when there are a plurality of processing target links (m> 0), one of them is randomly selected as the current processing target link. In step S6, it is determined which of the link first channel addition and the normal channel addition is requested for the selected processing target link. Here, if the current processing target link is L2, it is determined that the normal channel is added (FL = 0), and the process proceeds to step S7, where the “normal channel adding process” is executed.
[0032]
In the “channel addition process” in step S7, first, node lock for prohibiting channel addition or channel deletion from the opposite node to the own node is executed (S7a), and then a channel addition request is transmitted to the opposite node ( In step S7b, an agreement regarding the frequency slot and TDD boundary of the channel to be added and negotiation regarding time synchronization and the like are executed via the existing radio channel, and then the radio channel is established by a well-known procedure (S7c).
[0033]
In step S8, it is determined whether or not the channel has been successfully added. If successful, the process proceeds to step S9, and the execution count m regarding the current processing target link is updated. That is, if the addition of the channel to the link L2 is successful, the execution count m (L2) is updated from the current “2” to “1”. In step S10, the node lock set in step S7a is released.
[0034]
In the next cycle, the process jumps from step S1 to step S3. Here, since the number m of executions is not yet “0” for all the links, the process proceeds to steps S4 and S5.
[0035]
In step S5, for example, when the link L3 is selected as the current processing target link, in step S6, it is determined that the link first channel is added, and the process proceeds to step S15. In step S15, when there are a plurality of links for which the addition of the link first channel is requested, it is determined whether or not there is a free CHU that can execute the channel addition process simultaneously on all the links. Therefore, in step S15, (nf−nF) is obtained. If this is equal to or greater than “0”, channel addition processing can be executed simultaneously on all links, and the process proceeds to step S20.
[0036]
On the other hand, if (nf−nF) is less than “0”, the process proceeds to step S16. In Step S4, if it is determined that neither Condition 1 nor Condition 2 is satisfied, the process proceeds to Step S16.
[0037]
In the example shown in FIG. 5, since the number of links nF that need to be added to the first link channel is “2” of L3 and L4, if the number of free CHUs nf is “2” or more, the process proceeds to step S20, and the number of free CHUs If nf is less than “2”, the process proceeds to step S16.
[0038]
In step S16, in order to execute channel deletion and increase the number of free CHUs, it is determined whether or not there is a channel deletion target link (m <0). In this embodiment, since the link L1 is a channel deletion target link, the process proceeds to step S17. In the “channel deletion process” in step S17, first, one of a plurality of channels established in the link L1 is selected as a deletion channel (S17a). Next, node lock for prohibiting channel addition or channel deletion from the opposite node to the own node is executed (S17b), then a channel deletion request is transmitted to the opposite node (S17c), and then the channel is deleted (S17d). )
[0039]
If it is determined in step S8 that the channel has been successfully deleted, the process proceeds to step S9, and the execution count m regarding the current processing target link (L1) is updated. That is, the number of executions m (L1) is updated from “−1” to “0”. In step S10, the node lock set in step S17b is released.
[0040]
If channel addition or deletion fails, the process proceeds from step S8 to step S11, and the node lock set in step S7a or S17b is released. In step S12, the process waits for a predetermined time, and then the process ends. That is, many of the reasons for the failure to add or delete a channel are that the node is locked because the same processing has been executed in the opposite node, so in this embodiment, the channel addition / deletion processing in the opposite node is performed. The process waits in step S12 until the process ends.
[0041]
On the other hand, if it is determined in step S16 that no link deletion target link exists, the process proceeds to step S18. In step S18, it is determined whether or not there is a free CHU. If there is no free CHU, a channel cannot be added, and thus the process is terminated.
[0042]
If there is an empty CHU, the process proceeds to step S19, giving up adding a channel to all the links requested to be added to the first link channel at the same time, and randomly selecting links corresponding to the number of empty CHUs. Proceed to S20.
[0043]
In step S20, a “link first channel establishment process”, which will be described in detail later, is executed, and a link first channel is newly established with the opposite node, whereby a radio link is newly established.
[0044]
In step S21, it is determined whether or not the channel has been successfully added. If successful, the process proceeds to step S9, and the execution count m regarding the current processing target link is updated. For example, if the addition of a channel to the link L3 is successful, the number of executions m (L2), that is, the necessary number of additional channels for the link L2, is updated from “1” to “0”. The In step S10, the node lock set in step 20 is released.
[0045]
6, 7, 8, and 9 are flowcharts showing details of the “link first channel establishment process” executed in step S20, and FIG. 10 is a timing chart thereof.
[0046]
In a wireless network that uses the TDMA / TDD method, multiple frequency slots (FID) that can be used by each node in the network are reserved, and the opposite node that wants to perform wireless communication uses the same FID to transmit and receive. There is a need to do. Therefore, if a new wireless channel is started, it is necessary to negotiate with the opposite node for that purpose.
[0047]
Here, in the case of “addition of a normal channel” described with respect to step S7, since at least one radio channel has already been established for the link to which a channel is to be added, the link is made using the radio channel. It is possible to establish time synchronization by negotiating between nodes, determining the FID and TDD boundary of the radio channel to be added.
[0048]
On the other hand, in the “addition of the link first channel”, the prior negotiation as described above is impossible. Therefore, as described in detail below, in this embodiment, a pair of opposing radio nodes are randomly operated as a transmission node or a reception node, and the radio node operating as the transmission node has a plurality of reserved FIDs. The wireless node operating as a receiving node also prepares for reception of the unique word UW while switching a plurality of reserved FIDs.
[0049]
By doing this, there is a stochastic timing when the opposing wireless nodes operate with the same FID, one is the transmitting node, and the other is the receiving node, and if the timing comes, negotiations between the opposing nodes are performed. Wireless channel synchronization can be established.
[0050]
Here, the operation of each wireless node in the case where a link first channel is newly established between the opposing wireless nodes to newly establish a wireless link is illustrated as wireless between the wireless nodes N and N3 facing each other in FIG. A case where the link L3 is newly established will be described as an example.
[0051]
In the node N, when the link establishment switch is turned on at time t11 in FIG. 10, an initial process is executed by the radio channel manager (CHM) 32 in step S31 in FIG. In this initial process, as will be described in detail later, it is determined in advance whether or not a condition for starting up a new radio channel is prepared based on the current use status of the radio channel in another radio link. And, when new start-up conditions for wireless channels are not established due to insufficient free FIDs, if some channels are deleted from a link containing multiple channels to secure free FIDs or free FIDs cannot be secured A pre-process such as interrupting the process is executed. Here, the description will be continued on the assumption that conditions for newly starting a radio channel are prepared.
[0052]
In step S32, the own node is locked so that it cannot respond to the channel addition request and the deletion request from the opposite node. In step S33, the radio channel manager 32 randomly determines the current operation pattern of its own node as either “transmission” or “reception”, and notifies the corresponding radio channel unit (CHU) 33 of the result. The operation pattern is determined for each node, and when a plurality of radio channel units attempt to start up radio channels at the same time, all the radio channel units are assigned to either “transmission” or “reception”.
[0053]
In step S34, the current operation pattern determined in step S33 is determined. If "transmission", the process proceeds to step S51 in FIG. 8, and if "reception", the process proceeds to step S71 in FIG. Here, assuming that the node N is determined to be “transmission”, the process proceeds to step S51 in FIG.
[0054]
In step S51, all of the unassigned FIDs not yet assigned to any link from a plurality of reserved FIDs (here, F1 to F7) are assigned to the link L1 to be newly established. It is selected as a FID candidate (hereinafter also referred to as “assignment candidate”). In step S52, the FID with the highest priority is selected as the FID for the current unique word transmission based on the priority order defined in the separately determined default frequency plan from among the selected allocation candidates. Selected and set to the radio channel unit (CHU) corresponding to node N3.
[0055]
In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the priorities of seven FIDs (F1 to F7) are defined in the default frequency plan, and the priorities are F4>F2>F7>F5>F3>F6>. F1. Therefore, if all the FIDs are unallocated, the FID (F4) having the highest priority is selected as the current UW transmission FID. When there are a plurality of radio channel units (CHU) for which a new radio link is to be established, a different FID is selected for each radio channel unit (CHU) in step S52 in order to avoid interference between the links. Is done.
[0056]
In step S53, using the selected FID (here, F4), the entire transmission mode (Tx) for transmitting the unique word UW over the entire period of the frame is activated (time t12), and the unique word UW is one frame. Sent continuously for minutes. When the transmission operation for one frame is completed, in step S54, the entire reception mode (Rx) for the reception of the unique word UW is activated over the entire period of the frame (time t13), and this is continued for a predetermined number of frames. .
[0057]
In step S55, it is determined whether or not a response signal ACK (UW) for the unique word UW has been received during the full reception mode (Rx). If the response signal ACK (UW) cannot be received, the process returns to step S52, the FID is switched from the current F4 to the next highest priority F2 (time t14), and the unique word UW all transmission mode ( Tx) and all reception modes (Rx) are activated sequentially.
[0058]
On the other hand, in the node N3, when the link establishment switch is turned on at time t21 in FIG. 10, the initial process described later is executed in step S31 in FIG. 6, and then the node lock process is performed in step S32. In step S33, as in the case of the node N, the current operation pattern of the own node is randomly determined as either “transmission” or “reception”. In step S34, the current operation pattern is determined. Here, it is determined that “reception” is determined, and the process proceeds to step S71 in FIG.
[0059]
In step S71, among the plurality of reserved FIDs (F1 to F7), an unassigned FID and a link composed of a plurality of channels are operated, and a plurality of links are used. An unshared FID is selected as an allocation candidate. In step S72, the FID with the highest priority (F4 in this embodiment) is selected as the FID for receiving the current unique word from the selected plurality of allocation candidates, and the radio channel unit corresponding to the node N4 Set to (CHU).
[0060]
Note that, in the node N3 that operates as the “receiving node”, unlike the node N that operates as the “transmitting node”, even when there are a plurality of wireless channel units (CHUs) that are newly establishing wireless links, The same FID is selected in the wireless channel unit (CHU). This minimizes false detection of the unique word UW.
[0061]
In step S73, using the selected FID, the entire reception mode (Rx) for the reception of the unique word UW is activated over the entire period of the frame (time t22). If the current FID is operating on another link of its own node, it is desirable to match the operating channel with the TDD boundary and its transmission / reception timing in order to avoid interference from this operating channel.
[0062]
In step S74, it is determined whether or not the unique word UW has been received. In the example shown in FIG. 10, the FID of the node N is switched to F2 at this point, and the FIDs of the two do not match, so the node N3 cannot receive the unique word UW. Accordingly, the process proceeds to step S84, where it is determined whether or not the entire reception mode (Rx) has elapsed for a predetermined period. Since it is initially determined that the predetermined period has not yet elapsed, the process returns to step S74, and the all reception mode (Rx) is continued.
[0063]
After that, when the FID of the node N is switched to F4 at time t15 and transmission of the unique word UW is started, the node N3 receives the unique word UW in step S74 (time t23) because the FID is in the all reception mode of F4. ) And proceeds to step S75. In step S75, it is determined whether or not the current FID (F4) is already in operation on another link. If not in operation, the process proceeds to step S76, and the response signal ACK (UW) is continuously returned to the unique word UW (time t24 to t25).
[0064]
On the other hand, if the current FID (F4) is already in operation in another link, the process proceeds to step S86, and the response signal ACK (UW) is obtained after adjusting the TDD boundary and its transmission / reception timing to the channel in operation. Reply. In step S87, “channel deletion processing” for deleting the channel in operation is executed.
[0065]
In this “channel deletion processing”, whether or not another FID channel is established in the link that includes the channel that is operating with the same FID as this FID (F4), that is, other channels with different FIDs are connected in parallel. If another channel is established, the channel in operation in F4 is deleted. If no other channel has been established, channel establishment by the current FID (F4) is stopped and the process returns to step S72.
[0066]
In step S77, transmission of the response signal ACK (UW) is stopped for a certain period (time t25 to t26). In step S78, the radio channel manager 32 instructs the radio channel unit 33 to operate as a synchronization master, and the radio channel unit shifts to the synchronization master. In step S79, a synchronization establishment unique word UW (SYN) is transmitted to execute synchronization establishment processing.
[0067]
If the unique word UW cannot be received even if the current FID all-reception mode has passed a predetermined period, the process proceeds to step S85 via steps S74 and S84, and all of the allocation candidates selected in step S71 are selected. It is determined whether or not each of the processes in steps S72 to S74 and S84 has been executed for the FID. If there is an FID that has not been subjected to each process, the process returns to step S72 to select the next FID, and the processes in steps S72 to S74 and S84 described above are repeated.
[0068]
Returning to FIG. 8, the node N operating as the transmitting node at this time receives the response signal ACK (UW) returned in step S76 by the node N3 operating as the receiving node in step S55 (time t16). In S56, each radio channel unit is instructed to continue all reception modes. In step S57, it is determined whether or not the response signal ACK (UW) cannot be received within a predetermined period from the reception of the response signal ACK (UW). If this response signal ACK (UW) is returned from the normal opposite node N3, the node N3 temporarily stops the transmission of the response signal ACK (UW) in the step S77. Since ACK (UW) cannot be received, the process proceeds to step S58. In step S58, it is determined whether the unique word UW (SYN) for establishing synchronization has been received within a predetermined period after the response signal ACK (UW) cannot be received. If the response signal ACK (UW) is returned from the normal opposite node N3, the node N3 transmits the unique word UW (SYN) for establishing synchronization in step S79, and can receive it, so the process proceeds to S59. move on. In step S59, each wireless channel unit of the node N is instructed to operate as a synchronous slave. In step S60, synchronization establishment processing is executed with the node N3.
[0069]
When the synchronization establishment process is completed, it is determined whether or not synchronization is established in step S61 (S80) in both nodes N and N3. If synchronization is established, the node ID is exchanged in step S62 (S81). Hold on. In step S63 (S82), it is determined whether or not the node ID is already registered, and if it is already registered, whether or not the received node ID matches the registered node ID. Then, if it is determined that the node ID is not registered or coincides, the processing ends. If it is determined that the node IDs do not match, an alarm is output in step S64 (S83), or transmission is stopped and the link is disconnected.
[0070]
As described above, according to the present embodiment, since the node ID exchange procedure is added, for example, after the link is established, the link is interrupted due to rain attenuation, etc. Whether or not the node is the opposite node can be surely recognized.
[0071]
Next, the initial process executed in step S31 of FIG. 6 will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the initial process. Here, the description will be made assuming that the maximum value Gmax of the radio link that can be established by the radio nodes N and N3 with the own node as one end is “4”.
[0072]
In step S41, it is determined whether or not the “first condition” essential for establishing a new radio link is satisfied. Here, when the number of available FIDs is “Nfid”, the following equation (1) It is determined whether or not the above condition is satisfied. If "Condition 1" is satisfied, there is at least one FID for starting up the link, so the process proceeds to step S42. If "Condition 1" is not satisfied, a new wireless link cannot be started up. The process is immediately terminated.
[0073]
Nfid> 2 (Gmax-1) (1)
[0074]
That is, as shown in FIG. 12, when Gmax is “4”, the condition (1) is not satisfied, and the number of available FIDs Nfid is “6” (: F1 to F6). As shown in FIG. 12, the link La of node N uses the radio channel of FID (F1), the link Lb uses the radio channel of F2, and the link Lc uses the radio channel of F5. Below, there are only three free FIDs (F4, F5, F6). Therefore, if the links Ld, Le, and Lf of the node N3 use the radio channels of F2, F3, and F4, respectively, the F5 and F6 become free FIDs common to the nodes N and N3. A new wireless channel can be established using either F5 or F6.
[0075]
However, as shown in FIG. 13, each link Ld, Le, Lf of the node N3 has a free FID common to the nodes N, N3 if the FID uses the radio channel of F4, F5, F6. Since it does not exist, it is physically impossible to establish a new radio link at the nodes N and N3. That is, when the number of available FIDs Nfid is less than twice the value obtained by subtracting “1” from Gmax (here “4”) (here “6”), a new radio link is started. Sometimes this is physically impossible.
[0076]
On the other hand, if the number of available FIDs Nfid satisfies the above “condition 1” and is “7” or more, which is larger than twice the value obtained by subtracting “1” from Gmax, at least one FID is free. Since it becomes FID, it is physically possible to start up a new radio link.
[0077]
Therefore, in this embodiment, the above expression (1) is defined as “condition 1”, and when this “condition 1” is not satisfied, all subsequent processing is interrupted.
[0078]
In step S42, on the premise that the “condition 1” is satisfied, it is determined whether or not “condition 2” for newly starting a radio channel between the nodes N and N3 is prepared from another viewpoint. To be judged.
[0079]
That is, when a plurality of channels are extended on one link, there may be a shortage of unassigned FIDs even if the first condition is satisfied. On the other hand, even in such a case, with regard to a link with a plurality of channels, if at least one channel is left, the link is retained even if another channel is deleted, and is used in the deleted channel. The existing FID can be used as unallocated.
[0080]
From this point of view, in this embodiment, the number of unassigned FIDs not assigned to any link is “f”, and the number of FIDs assigned to the link with the number of channels “1” is “k”. Then, it is determined whether or not the condition expressed by the following equation (2) is satisfied.
[0081]
f> k (2)
[0082]
That is, in the above-described embodiment, in order to reliably establish a radio channel between two opposing nodes N and N3, the number of unallocated FIDs “fs” at the transmitting node is different from the number of channels at the opposing receiving node. It is sufficient that the number of FIDs used in the channel assigned to the link “1” is larger than “kr”. That is, fs> kr should be satisfied.
[0083]
Here, the number of unassigned FIDs of the node N is “f1”, and the number of FIDs used in the channel assigned to the link having the number of channels “1” in the node N is “k1”. Similarly, the number of unassigned FIDs of the node N3 is “f2”, and the number of FIDs used in the channel assigned to the link with the number of channels “1” in the node N3 is “k2”.
[0084]
Here, if both of the nodes N and N3 satisfy the above “condition 2” (f1> k1 and f2> k2), if k1 = k2, f1> k2 is established, so that the node N operates as a transmission node. Similarly, since channel connection is possible at the timing of f2> k1, channel connection is also possible at the timing when node N3 operates as a transmission node.
[0085]
Further, if k1> k2, f1>k1> k2 and f1> k2 is established, so that channel connection is possible at the timing when the node N operates as a transmission node. On the contrary, if k2> k1, since f2>k2> k1 and f2> k1 is established, channel connection becomes possible at the timing when the node N3 operates as a transmission node. As described above, in this embodiment, if both the nodes N and N3 satisfy the “condition 2”, a new channel can be started up.
[0086]
If “condition 2” is also established, the process proceeds to the next step (step S32 in FIG. 6). If “condition 2” is not satisfied, the process proceeds to step S43, and at least one channel is selected as a deletion channel from a link including a plurality of channels in order to increase the number of unassigned FIDs “f” and satisfy the “condition 2”. To do. In step S44, node lock is executed, and in step S45, “deletion processing” is executed for the selected deletion channel.
[0087]
In step S46, it is determined whether or not the “execution count m” of the link from which the channel is deleted is negative. If m <0, the number of channels is deleted as requested, and m is updated (m = m + 1) in step S47. In step S48, the node lock set in step S44 is released.
[0088]
As described above, according to the present embodiment, even when a wireless channel is newly established by establishing a wireless channel with an opposite node, each wireless link is established without being aware of the TDD boundary or FID. All you have to do is give the node instructions to launch the link.
[0089]
By the way, in this embodiment, each node autonomously controls the number of radio channels terminated at its own node. Therefore, if each process described above is executed in the opposite node, the opposite node also requests to add a radio channel. Or a delete request is notified and it is necessary to respond to it.
[0090]
FIGS. 14 and 15 are flowcharts showing the operation of an add / delete response process for adding or deleting a radio channel in response to a channel add request or delete request from the opposite node, similar to the above add / delete process. It is activated in units of frames.
[0091]
In step S101 in FIG. 14, it is determined whether or not a channel addition or deletion is requested from the opposite node. If there is a request, it is determined in step S102 whether or not the own node is locked. If the node is locked, the process is terminated after notifying the opposite node of busy in step S103.
[0092]
If the node is not locked, the process advances to step S104 to determine whether the request is for adding or deleting a channel. If it is an addition request, the process proceeds to step S105 to determine whether there is an empty CHU. If there is no empty CHU, the process is terminated after notifying the opposite node of busy in step S103. If there is an empty CHU, the process proceeds to step S106, the node is locked, an ACK notification is transmitted to the opposite node in step S107, and a normal channel is added in step S108.
[0093]
On the other hand, if it is determined in step S104 that the request is to delete a channel, the process proceeds to step S109, the node is locked, an ACK notification is transmitted to the opposite node in step S110, and the channel is deleted in step S111.
[0094]
In step S112, it is determined whether the channel addition process or the deletion process is successful. If successful, the process proceeds to step S113, and “m update processing” described later is executed. In step S114, the node lock set in step S106 or S109 is released.
[0095]
FIG. 15 is a flowchart showing the operation of the “m update process”. In this embodiment, if a radio channel is added or deleted according to the requested channel number Lreq notified from the network control device 34 of its own node, the “execution number m” is incremented by “1” when the addition is successful, and is deleted. It was explained that it was decremented by “1” when succeeding.
[0096]
However, when the number of channels is added or deleted in response to a request from the opposite node, if “m” is increased or decreased in the same manner, for example, the request from the network control device 34 is “add channel”. On the other hand, when the request from the opposite node is “channel deletion”, a situation may occur in which “channel addition” and “channel deletion” are frequently repeated for the radio link.
[0097]
Therefore, in this embodiment, even in such a case, in order to prevent “channel addition” and “channel deletion” from being repeated frequently, “m” even when a channel is added or deleted under a predetermined condition. Not to update.
[0098]
In FIG. 15, it is determined in step S201 whether channel addition or deletion has been executed. If a channel has been added, the process proceeds to step S202, and the execution number m is referred to. If m is positive, the process proceeds to step S203 and m is updated (m = m-1). If m is other than positive, the process ends without updating m.
[0099]
On the other hand, if the channel is deleted, the process proceeds from step S201 to step S204, and the execution count m is referred to. If m is negative, the process proceeds to step S205 and m is updated (m = m + 1). If m is other than negative, the process ends without updating m.
[0100]
That is, in this embodiment, when a channel addition or deletion is requested from the opposite node and a channel is added or deleted in response to this, the channel increase / decrease direction at this time is defined by the variable m. The variable m is not updated when it is different from. Therefore, the number of channel additions and deletions to be executed by the own node based on the variable m does not increase, and as a result, it is possible to prevent channel additions and deletions from being repeated unnecessarily.
[0101]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the channel increase / decrease direction obtained for each link based on the network topology or the like in the own node is different from the channel increase / decrease direction requested from the opposite node to the link, the opposite node The variable m is not updated even if a channel is added or deleted in response to a request from. Here, the variable m can represent the number of executions of channel addition and deletion in the own node, and the number of executions does not increase unless the variable m is updated. Therefore, if the channel increase / decrease direction obtained at the own node is different from the channel increase / decrease direction requested from the opposite node, it must be executed at the own node even if a channel is added or deleted in response to a request from the opposite node. It is possible to prevent unnecessary addition and deletion of channels from being repeated, and as a result, unnecessary addition and deletion of channels to be repeated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mesh wireless network to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a part of a wireless mesh network.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a main part of a radio communication system mounted on each radio node.
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship among a current channel number Lcrt, a requested channel number Lreq, and the number of executions m in each radio link.
FIG. 6 is a flowchart of link first channel establishment processing;
FIG. 7 is a flowchart of initial processing in link first channel establishment processing;
FIG. 8 is a flowchart showing an operation of a transmission node in link first channel establishment processing;
FIG. 9 is a flowchart showing an operation of a receiving node in link first channel establishment processing;
FIG. 10 is a timing chart of link first channel establishment processing.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a default frequency plan.
FIG. 12 is a diagram for explaining a first condition for establishing a link.
FIG. 13 is a diagram for explaining a second condition for establishing a link.
FIG. 14 is a flowchart of an add / delete response process.
FIG. 15 is a flowchart showing a procedure of “update m” in the add / delete response process.
[Explanation of symbols]
2 ... Outdoor wireless device, 3 ... Indoor wireless device, 31 ... Switch, 32 ... Wireless channel manager, 33 ... Wireless link control device, 34 ... Network control device

Claims (12)

  1. 複数の無線ノードがメッシュ状に配置されるネットワーク上で、自ノードと対向ノードとを接続する無線リンクのチャネル数を制御する無線チャネル数の制御方法において、
    自ノードで一端が終端される少なくとも一つの無線リンクに要求されるチャネル数をネットワークの状態に基づいて求める手順と、
    各無線リンクに確立されている現行チャネル数と前記要求チャネル数との差分に基づいて、チャネルの増減方向および増減数を代表する変数mを無線リンクごとに設定する手順と、
    今回の処理対象リンクを選択する手順と、
    前記選択された今回の処理対象リンクに関して、その変数mに応じたチャネルの追加/削除要求を対向ノードへ通知してチャネルを追加または削除する手順と、
    前記追加または削除の実績に基づいて前記変数mを更新する手順と、
    全ての無線リンクにおけるチャネルの追加/削除が終了するまで、前記処理対象リンクを選択する手順へ戻って次の処理対象リンクを選択し、その後の手順を繰り返す手順とを含み、
    さらに、前記各手順とは別に、
    対向ノードから通知されるチャネルの追加/削除要求を受信する手順と、
    前記追加/削除要求に応答してチャネルを追加または削除する手順と、
    前記追加または削除の実績に基づいて前記変数mを更新する手順とを含み、
    前記対向ノードからの要求に応答してチャネルを追加または削除した際のチャネルの増減方向が、前記変数mに応じたチャネルの増減方向と異なる場合は、前記変数mを更新しないことを特徴とする無線チャネル数の制御方法。
    In a method for controlling the number of radio channels for controlling the number of channels of a radio link connecting the own node and the opposite node on a network in which a plurality of radio nodes are arranged in a mesh shape,
    A procedure for determining the number of channels required for at least one radio link whose one end is terminated at its own node based on the state of the network;
    Based on the difference between the current channel number established for each radio link and the requested channel number, a procedure for setting a variable m representing the channel increase / decrease direction and the increase / decrease number for each radio link;
    The procedure to select the processing target link this time,
    A procedure for adding or deleting a channel by notifying an opposite node of a channel addition / deletion request corresponding to the variable m for the selected current processing link;
    Updating the variable m based on the addition or deletion results;
    Until the addition / deletion of channels in all radio links is completed, the procedure returns to the procedure of selecting the processing target link, selects the next processing target link, and repeats the subsequent procedures.
    In addition to the above procedures,
    A procedure for receiving a channel addition / deletion request notified from the opposite node;
    Adding or deleting channels in response to the add / delete request;
    Updating the variable m based on the record of addition or deletion,
    The variable m is not updated when the channel increase / decrease direction when a channel is added or deleted in response to a request from the opposite node is different from the channel increase / decrease direction according to the variable m. A method for controlling the number of radio channels.
  2. 前記今回の処理対象リンクを選択する手順では、チャネル追加対象のリンクがチャネル削除対象のリンクに優先して選択されることを特徴とする請求項1に記載の無線チャネル数の制御方法。The method for controlling the number of radio channels according to claim 1, wherein, in the procedure for selecting the current processing target link, the channel addition target link is selected in preference to the channel deletion target link.
  3. 今回の処理対象リンクへチャネルを追加する際に空きチャネルが不足していると、チャネル削除対象のリンクから前もってチャネルを削除することを特徴とする請求項1または2に記載の無線チャネル数の制御方法。The control of the number of radio channels according to claim 1 or 2, wherein, when a channel is added to the current processing target link, if there are not enough free channels, the channel is deleted in advance from the channel to be deleted. Method.
  4. 前記変数mに応じてチャネルを追加または削除する際に、対向ノードからの要求に応答したチャネルの追加または削除を禁止するノードロック手順を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の無線チャネル数の制御方法。4. A node lock procedure for prohibiting addition or deletion of a channel in response to a request from an opposite node when adding or deleting a channel according to the variable m. The method of controlling the number of radio channels described.
  5. 前記対向ノードからの要求に応答してチャネルを追加または削除する際に、前記変数mに応じたチャネルの追加または削除を禁止するノードロック手順を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の無線チャネル数の制御方法。5. A node lock procedure for prohibiting addition or deletion of a channel according to the variable m when adding or deleting a channel in response to a request from the opposite node. A method for controlling the number of radio channels according to claim 1.
  6. 前記無線チャネルがTDD方式を採用し、追加しようとするチャネルが無線リンクを新規に確立するために最初に確立されるリンク第1チャネルであるときの当該チャネル追加手順が、
    自ノードを「送信ノード」および「受信ノード」のいずれかとしてランダムに動作させる第1手順と、
    「送信ノード」として動作する際に、予め確保されている複数の周波数スロットのいずれかを選択する第2手順と、
    前記選択された周波数スロットを利用してユニークワードを送信する送信側送信モードおよび応答信号を受信する送信側受信モードを当該順序で実行する第3手順と、
    前記第2および第3手順を所定回数だけ繰り返した後に前記第1手順へ戻る第4手順と、
    前記送信側受信モードにおいて応答信号を受信すると、当該応答信号を返信したノードとの間でリンク確立処理を実行する第5手順とを含み、さらに、
    「受信ノード」として動作する際に、複数の周波数スロットのいずれかを選択する第6手順と、
    前記選択された周波数スロットを利用して受信側受信モードを実行する第7手順と、
    前記第6および第7手順を所定回数だけ繰り返した後に前記第1手順へ戻る第8手順と、
    前記受信側受信モードでユニークワードを受信すると応答信号を返信する第9手順と、
    前記ユニークワードを送信したノードとの間でリンク確立処理を実行する第10手順とを含むことを特徴とする請求項1に記載の無線チャネル数の制御方法。
    The channel addition procedure when the radio channel adopts the TDD scheme and the channel to be added is a link first channel that is first established to newly establish a radio link,
    A first procedure for causing the own node to operate randomly as either a “sending node” or a “receiving node”;
    A second procedure for selecting one of a plurality of frequency slots reserved in advance when operating as a “transmission node”;
    A third procedure for executing, in this order, a transmission side transmission mode for transmitting a unique word using the selected frequency slot and a transmission side reception mode for receiving a response signal;
    A fourth procedure for returning to the first procedure after repeating the second and third procedures a predetermined number of times;
    Receiving a response signal in the transmission side reception mode, and including a fifth procedure for executing a link establishment process with the node that has returned the response signal;
    A sixth procedure for selecting one of a plurality of frequency slots when operating as a “receiving node”;
    A seventh procedure for executing a reception-side reception mode using the selected frequency slot;
    An eighth procedure for returning to the first procedure after repeating the sixth and seventh procedures a predetermined number of times;
    A ninth procedure for returning a response signal when a unique word is received in the reception side reception mode;
    The method of controlling the number of radio channels according to claim 1, further comprising a tenth procedure for executing a link establishment process with a node that has transmitted the unique word.
  7. 前記「受信ノード」として動作する際の第9手順が、
    ユニークワードを受信して応答信号を所定期間だけ返信し続ける手順と、
    その後、応答信号の返信を所定期間だけ停止する手順と、
    その後、応答信号を再返信する手順とを含み、さらに、
    前記「送信ノード」として動作する際の第5手順が、
    前記応答信号の受信後に前記応答信号を受信できなくなり、その後、所定期間内に応答信号を受信できたときに、前記応答信号の送信元を正規の対向ノードと認定してリンク確立手順へ移行する手順を含むことを特徴とする請求項6に記載の無線チャネル数の制御方法。
    The ninth procedure when operating as the "receiving node"
    A procedure for receiving a unique word and returning a response signal for a predetermined period;
    After that, the procedure of stopping the response signal reply for a predetermined period,
    And then re-replying the response signal, and
    The fifth procedure when operating as the "sending node"
    When the response signal cannot be received after the response signal is received, and then the response signal can be received within a predetermined period, the transmission source of the response signal is recognized as a legitimate counter node and the process proceeds to the link establishment procedure. The method according to claim 6, further comprising a procedure.
  8. 前記「受信ノード」として動作する際の第9手順が、
    前記ユニークワードを受信した際の今回の周波数スロットが自ノードの他のリンクで使用中であるか否かを判定する手順と、
    前記今回の周波数スロットが他のリンクで使用中であり、かつ当該リンクに他の周波数スロットによる無線チャネルが確立されていると、前記他のリンクから前記今回の周波数スロットの無線チャネルを削除する手順とを含むことを特徴とする請求項6または7に記載の無線チャネル数の制御方法。
    The ninth procedure when operating as the "receiving node"
    A procedure for determining whether or not the current frequency slot when the unique word is received is being used by another link of the own node;
    When the current frequency slot is being used by another link and a radio channel by another frequency slot is established on the link, a procedure for deleting the radio channel of the current frequency slot from the other link The method for controlling the number of radio channels according to claim 6 or 7, characterized by comprising:
  9. 前記複数の周波数スロットには優先度が付され、前記第2および第6手順では、優先度の高い周波数スロットから順に選択されることを特徴とする請求項6ないし8のいずれかに記載の無線チャネル数の制御方法。9. The radio according to claim 6, wherein priority is given to the plurality of frequency slots, and in the second and sixth procedures, the frequency slots are selected in descending order of priority. How to control the number of channels.
  10. 前記第10手順の後に 対向ノードとの間でノードIDを交換する第11手順と、
    前記対向ノードのノードIDを既登録IDと比較する第12手順と、
    前記比較結果に応じて所定の処理を実行する第13手順とを含むことを特徴とする請求項6ないし9のいずれかに記載の無線チャネル数の制御方法。
    An eleventh procedure for exchanging a node ID with the opposite node after the tenth procedure;
    A twelfth procedure for comparing the node ID of the opposite node with a registered ID;
    10. The method for controlling the number of radio channels according to claim 6, further comprising a thirteenth procedure for executing a predetermined process according to the comparison result.
  11. 前記第1手順の前に、予め割り当てられている周波数スロットの個数Nfidと、各ノードで利用可能な最大リンク数Gmaxとが次の条件式(1)を満足しているか否かを判断する手順を含み、
    当該条件式が満足されないときに、それ以降の手順を実行しないことを特徴とする請求項6ないし10のいずれかに記載の無線チャネル数の制御方法。
    Nfid>2(Gmaxー1) … (1)
    Before the first procedure, a procedure for determining whether or not the number Nfid of frequency slots allocated in advance and the maximum number of links Gmax that can be used in each node satisfy the following conditional expression (1) Including
    11. The method for controlling the number of radio channels according to claim 6, wherein when the conditional expression is not satisfied, the subsequent procedure is not executed.
    Nfid> 2 (Gmax-1) (1)
  12. 前記請求項9の手順と第1手順との間に、未割当の周波数スロット数fと、チャネル数が「1」のリンクに割り当てられているチャネルで利用されているスロット数kとが次の条件式(2)を満足しているか否かを判断する手順を含み、
    当該条件式が満足されないときに、複数のチャネルを含むリンクから少なくとも一つのチャネルを削除することを特徴とする請求項11に記載の無線チャネル数の制御方法。
    f>k … (2)
    Between the procedure of claim 9 and the first procedure, the number of unassigned frequency slots f and the number of slots k used in the channel assigned to the link having the number of channels “1” are as follows: Including a procedure for determining whether or not conditional expression (2) is satisfied,
    The method of controlling the number of radio channels according to claim 11, wherein when the conditional expression is not satisfied, at least one channel is deleted from a link including a plurality of channels.
    f> k (2)
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