JP3950081B2 - 無線中継方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CSMA／CA方式による無線通信の無線中継方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線中継装置はGPS人工衛星から受信するGPS信号をベースとして、監視センターとデータ送受信を行なっている。特許文献１には複数の車載装置のそれぞれに、時刻をずらして位置情報発報時刻を設定することで、各車載装置から送信されるデータの衝突発生を回避する移動体管理装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平10−63997号公報（段落００２０−００２４、図１、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、複数の車載装置の位置情報発報時刻の間に、同一無線チャネルを使用した他のシステムとの電波干渉が発生することについて考慮されていない。また、移動体管理装置と車載装置との間の電波環境の悪化や伝搬遅延時間についても考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術の問題点を克服し、送信衝突を回避して、無線中継装置間の伝送遅延時間を保証する無線中継方法及び装置を提供することにある。また、同一無線チャネルにおける電波干渉を回避できる無線中継方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、CSMA／CA方式の無線通信において、無線伝送フレームの送信割り当て時間を、最大フレーム長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間に、通信相手である無線中継装置までの伝搬遅延時間を加えた時間として最短化し、通信する無線中継装置間で無線伝送フレームの送信時間をそれぞれ排他的に分割することを特徴とする。これにより、無線中継装置間の伝送遅延時間を保証し、無線伝送フレームの送信衝突を回避することができる。
【０００７】
また、前記無線伝送フレームの送信割り当て時間の間、無線伝送フレームと同一チャネルの送信信号を送出し続けることにより、無線中継装置間で無線チャネルを占有することを特徴とする。これにより、CSMA／CA方式を利用した他システムからの同一無線チャネルの送信を抑える通信が可能になる。
【０００８】
本発明の無線中継装置は、無線チャネルが占有されていないことを検出してから同一チャネルにて無線伝送フレームを送受信するCSMA／CA方式において、ＧＰＳ信号を受信して複数の無線中継装置が同一の時刻情報を取得するＧＰＳ受信部と、送信した時分割モード要求フレームに対し、相手局から時分割モード応答フレームを受信するとその受信時間を検出し、前記時分割モード応答フレームに含まれる送信時間と前記受信時間との差から伝播遅延時間を検出し、所定の最大フレーム長と前記伝播遅延時間の合計を自局の伝送フレームの送信割り当て時間に設定すると共に、同一無線チャネルを利用する複数の中継局のＭＡＣアドレスの順番に送信タイミングモードを設定する時分割モード認識処理部を備え、自局の送信タイミングモードのとき、前記送信割り当て時間による伝送フレームの送信を行うことを特徴とする。
【０００９】
前記時分割モード認識処理部は、無線伝送フレームの受信時刻を検出する無線伝送フレームの受信手段と、送信時刻を含む無線伝送フレームの送信手段と、送信時刻を含む無線伝送フレームの受信時刻から、受信時刻と送信時刻の差より通信相手である無線中継装置までの伝搬遅延時間を検出する手段と、通信相手である無線中継装置との無線伝送フレームの送信衝突を回避するため、複数の無線中継装置が互いに排他的に行う無線伝送フレーム送信割り当て時間の設定手段と、前記無線伝送フレームの送信割り当て時間を、最大フレーム長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間に、通信相手である無線中継装置までの伝搬遅延時間を加えた時間と設定する手段を設けている。
【００１０】
また、前記無線伝送フレームの受信手段は、受信した無線伝送フレームの受信電力を検出する手段と、受信電力の変動によりビット誤り率が高くなったときに最大フレーム長を短く設定する最大フレーム長の設定手段を設けている。
【００１１】
また、前記無線伝送フレームの送信手段は、無線伝送フレームのフレーム長が最大フレーム長より短いとき、送信割り当て時間の間、送信する無線伝送フレームと同一チャネルの信号を送出する手段を設けている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施例を図１から図５により説明する。図１は無線中継装置のブロック図を示す。無線中継装置100と無線中継装置200は同一の構成である。無線中継装置100と無線中継装置200は、有線LANからのデータと無線からのデータを中継し、端末101、102、103と端末201の間の通信を行なう。
【００１３】
無線中継装置100は、無線中継装置200と一致した時刻を検出するGPS受信部110と内部時計111を有している。さらに無線からのデータを送受信する無線インタフェース部112、有線からのデータを送受信する有線インタフェース部125、無線インタフェース部112と有線インタフェース部125を制御する制御部124を有している。
【００１４】
端末101、102、103から端末201へ送信されるデータは、有線LAN170へ送出される。無線中継装置100の有線インタフェース部125は有線LAN170へ送出されたデータを受信し、無線伝送フレーム生成部114へ転送する。無線伝送フレーム生成部114は有線からのデータに自局MACアドレス127と宛先MACアドレスを付加し、無線伝送フレームのフォーマットに変換して、送信部113へ転送する。
【００１５】
自局MACアドレス127は、無線中継装置ごとに固有の値であり、同じMACアドレスの無線中継装置は他に存在しない。通信相手である無線中継装置の宛先MACアドレスが不明な場合、宛先を同報にして通信相手の認識をするARPプロトコルのようなアドレス解決処理が実行される。本発明に特徴的な無線での時分割通信をしないとき、無線中継装置100は、CSMA／CA処理部126に従い無線伝送フレームを無線中継装置200へ送信する。
【００１６】
ここで、一般的なCSMA／CAの動作について説明する。無線LANでは有線と異なり同じ回線を流れる信号の衝突を検出できないため、各端末は無線通信チャネルが一定時間以上継続して使用されていないことを確認してからデータを送信する。この待ち時間は最小限の時間にランダムな長さの待ち時間を加えたもので、直前の通信があってから一定時間後に複数の端末が一斉に送信する事態を防止している。実際にデータが正しく送信されたことは、受信側からの応答信号が到着するかどうかで判定し、ある一定時間に応答信号がなければ通信障害があったとみなしてデータの再送信を行なう。
【００１７】
CSMA／CA処理部126には、受信部118から無線チャネルの使用状況が通知される。CSMA／CA処理部126は、最小限の時間にランダムな長さの待ち時間を加えた時間、無線チャネルが空いていることを認識すると、送信部113に無線伝送フレームの送信許可を与える。送信部113は送信すべき無線伝送フレームがある場合、無線伝送フレームを送信する。無線中継装置200は、無線伝送フレームを受信部118と同様な機能により受信し、有線伝送フレーム生成部123と同様な機能で有線伝送フレームに変換して端末201へと送信する。
【００１８】
次に、無線中継装置100と無線中継装置200が、本発明に特徴的な時分割通信を行なう前の時分割モードの認識処理について説明する。この認識処理は、無線インタフェース部112の大部分が関わる時分割モード認識処理部による。無線中継装置100、200が時分割通信モードを認識した後は、無線中継装置100と200を再起動させるまでは再度実行する必要が無い。
【００１９】
図２に、時分割モードの設定を行なう無線伝送フレームのフレームフォーマットを示す。（ａ）の時分割モード要求フレーム10には、宛先MACアドレス11、送信元MACアドレス12、フレーム長113がある。また、GPS受信部110と内部時計111で検出される無線中継装置200と一致した時刻での送信時刻15と、時分割モード要求フレームを示す時分割モード要求フレーム識別情報14が含まれる。（ｂ）の時分割モード応答フレーム20には、宛先MACアドレス21、送信元MACアドレス22、フレーム長23、時分割モード応答フレーム識別情報24がある。また、時分割モード開始時刻、最大フレーム長、送信割り当て時間の情報25が含まれる。
【００２０】
時分割モード要求フレーム10は、時分割モード要求フレーム生成部115が生成するもので、時分割通信モード時に自分が動く送信タイミングモードを知るために発行される。時分割モード応答フレーム20は、時分割モード応答フレーム生成部116が生成するもので、時分割モード要求フレーム10に対する回答である。無線中継装置100は、時分割モード要求フレーム10と時分割モード応答フレーム20を時分割モード認識フレーム受信部121で識別する。
【００２１】
図３に制御部124が行なう時分割モードの認識処理を示す流れ図、図４に時分割モードの認識処理を示すタイミングチャートを示す。図３のように、時分割モード認識処理が開始すると、まず、有線LAN170へのデータ送出を停止する（４１）。このため、制御部124は有線LANインタフェース部125を停止し、次に無線LANインタフェース部112を起動する（４２）。制御部124は、無線LANインタフェース部112を時分割モード要求フレームの受信待ち状態にする（４３）。待ち時間がタイムアウトすると、時分割モード要求フレーム送信命令を無線インタフェース部112に発行して、時分割モード要求フレーム生成部115を起動させる（４４）。
【００２２】
このとき、図４のように無線中継装置100は、無線中継装置200に時分割モード要求フレーム10を送信する。要求フレーム10には要求フレーム識別情報14や送信時刻15が含まれている。時分割モード要求フレーム10の送信後、制御部124は無線インタフェース部112を時分割モード応答フレーム受信待ち状態にする（４７）。
【００２３】
無線中継装置200が、時分割モード要求フレーム10を受信すると、送信割り当て時間設定命令が出され（４５）、図４の送信割り当て時間設定処理が開始される。すなわち、受信したフレームが時分割モード要求フレーム10であることを時分割モード認識フレーム受信部121と同じ機能により識別する。そして、GPS受信部110と内部時計111と同じ機能で検出される無線中継装置100と一致した時刻の受信時刻と、受信電力検出部119と同じ機能により時分割モード要求フレームの受信電力を検出する。
【００２４】
無線中継装置200は、伝搬遅延時間検出部122と同じ機能により、要求フレーム10上の送信時刻15と前記受信時刻との差から伝搬遅延時間を検出する。また、受信電力が低いときには、最大フレーム長設定部120と同じ機能が、無線環境が悪化しビット誤り率が高いと判断し、最大フレーム長を短く設定する。受信電力が高いときにはこの逆となる。
【００２５】
無線中継装置200は、送信割り当て時間設定部117と同じ機能により、最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間と伝搬遅延時間の合計を送信割り当て時間とし、時分割モード応答フレーム生成部116と同じ機能に通知する。
【００２６】
時分割モード応答フレーム生成部116は、時分割モードの開始時刻を設定し、
時分割モード応答フレーム20を生成する（４６）。時分割モード応答フレーム20は、時分割モード応答フレームを示す時分割フレーム識別情報24と、時分割モード開始時刻と最大フレーム長と送信割り当て時間の情報25を含む。
【００２７】
図４のように、時分割モード応答フレーム20は無線中継装置200から送信され、無線インタフェース部112が時分割モード応答フレームの待ち状態（４７）にある無線中継装置100に受信される。時分割モード応答フレーム20は、時分割モード認識フレーム受信部122により、時分割モード応答フレームと識別される。
【００２８】
制御部124は、時分割モード応答フレーム20を受信すると、無線インタフェース部112の自局MACアドレスと無線中継装置200の応答フレーム20のMACアドレス（宛先MACアドレス）と比較し（４８）、自局が大きい場合は無線インタフェース部112を送信タイミングＡモードに設定する（４９）。そして、時分割モード開始時刻、最大フレーム長及び送信割り当て時間の情報25に従い、時分割モードでの通信を開始する。一方、自局のMACアドレスが宛先MACアドレスより小さい場合は送信タイミングモードＢに設定する（５０）。
【００２９】
図５に時分割モードによる無線伝送フレームの送受信のタイミングチャートを示す。無線中継装置100が送信タイミングＡモード、無線中継装置200が送信タイミングＢモードで動作している場合、無線中継装置100が無線伝送フレームを送信中に、無線中継装置200は無線伝送フレームを送信することはない。
【００３０】
無線中継装置100が無線中継装置200に無線伝送フレームを送信すると、伝搬遅延時間31だけ遅れて、無線中継装置200に受信される。無線中継装置200がACK応答等、フレーム長の短い無線伝送フレームを無線中継装置100に送信する場合、同一無線チャネル信号34の間、無線中継装置200は同一無線チャネルの信号を送出する。
【００３１】
つまり、伝送フレームの幅は送信割り当て時間の範囲で、送信データに応じて可変となるので、無信号の時間帯を生じる場合がある。そこで、最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間32から、ACK応答等、フレーム長の短い無線伝送フレームを無線中継装置100に送信するのに要する時間33の差の時間は、同一無線チャネルの信号（縦縞で示す）を送出し続ける。
【００３２】
無線中継装置100に接続された端末101、102、103から無線中継装置200に接続された端末201への送信データがない場合も、無線中継装置100は同一無線チャネルの信号を送出時間35の間、無線中継装置200に送出し続ける。
【００３３】
このようにして、無線中継装置100と無線中継装置200は無線伝送フレームを衝突させることなく、効率的にデータ転送を行ない、無線チャネルを占有することで、CSMA／CA方式による他システムからの同一チャネルの無線伝送フレームとの干渉を抑える。
【００３４】
以上、本発明の第一の実施例によれば、CSMA／CA方式の無線中継装置において、無線伝送フレームの伝搬遅延時間と最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間の合計を無線伝送フレームの送信割り当て時間として最短化している。このように、送信割り当て時間を各無線中継装置が排他的に持つことで、無線伝送フレームの送信衝突を回避して、伝送遅延時間を保証した無線通信を行なうことができる。
【００３５】
また、無線伝送フレームの送信割り当て時間の間、無線伝送フレームと同一チャネルの送信信号を送出し続けることにより、無線中継装置間で無線チャネルを占有し、他システムからの同一無線チャネルの無線伝送フレームの送信を抑える。これにより、無線中継装置間の伝送遅延時間を保証する通信を行なうことができる。
【００３６】
図６は本発明の第二の実施例で、（ａ）は概略構成、（ｂ）は各中継装置の送信タイミングを示す。第一の実施例の無線中継装置100と同様の構成である無線中継装置400、500、600は、GPS衛星300により、それぞれ一致した時刻情報を得ることができる。
【００３７】
無線中継装置400、500、600は、それぞれ図３と同様の処理を実行する。無線中継装置400が、無線中継装置500と無線中継装置600から時分割モード要求フレーム10を受信すると、時分割モード応答フレーム20を無線中継装置500と無線中継装置600に送信する。複数の無線中継装置から時分割モード要求フレーム10を受信した場合は、通信する無線中継装置の台数と同じ数の送信タイミングモードＡ、Ｂ、Ｃ…を設ける。そして、それぞれ独立した送信割り当て時間情報25を、時分割モード応答フレーム20に付加して、送信割り当て時間を無線中継装置500と無線中継装置600に通知する。
【００３８】
ここでの無線中継装置の送信タイミングは、MACアドレスの大きい順に、送信タイミングＡモード、送信タイミングＢモード、送信タイミングＣモードである。時分割モード応答フレーム20の時分割モード開始時刻に従い、無線中継装置400、500、600は、自局の送信タイミングモードで、無線中継装置間での電波干渉を起こさない独立した送信割り当て時間により通信を行なう。
【００３９】
第二の実施例によれば、３以上の無線中継装置間でも、MACアドレスの大きさで送信タイミングモードを設定すると共に、各中継装置の送信割り当て時間に基づく排他的な送信が行われる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、無線伝送フレームの伝搬遅延時間と最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間の合計を無線伝送フレームの送信割り当て時間とするので、各無線中継装置が送信割り当て時間を排他的に持つことで、無線伝送フレームの送信衝突を回避できる効果がある。また、送信割り当て時間の間、無線伝送フレームと同一チャネルの送信信号を送出し続けることにより、無線中継装置間で無線チャネルを占有し、他システムからの同一無線チャネルによる無線伝送を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例による無線中継装置の構成を示すブロック図。
【図２】無線伝送フレームのフレームフォーマットを示す説明図。
【図３】時分割モードの認識処理を示す流れ図。
【図４】時分割モードの認識処理を示すタイミングチャート。
【図５】無線伝送フレームの送受信を示すタイミングチャート。
【図６】本発明の第二の実施例を示す無線中継装置の構成図とタイミングチャート。
【符号の説明】
100…無線中継装置、101，102，103，201…端末、110…GPS受信部、111…内部時計、112…無線インタフェース部、113…送信部、114…無線伝送フレーム生成部、115…時分割モード要求フレーム生成部、116…時分割モード応答フレーム生成部、117…送信割り当て時間設定部、118…受信部、119…受信電力検出部、120…最大フレーム長設定部、121…時分割モード認識フレーム受信部、122…伝搬遅延時間検出部、123…有線伝送フレーム生成部、124…制御部、125…有線インタフェース部、150…GPSアンテナ、160…無線中継伝送用アンテナ、170…有線LAN、200…無線中継装置、250…GPSアンテナ、260…無線中継伝送用アンテナ、300…GPS衛星。
【発明の属する技術分野】
本発明は、CSMA／CA方式による無線通信の無線中継方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の無線中継装置はGPS人工衛星から受信するGPS信号をベースとして、監視センターとデータ送受信を行なっている。特許文献１には複数の車載装置のそれぞれに、時刻をずらして位置情報発報時刻を設定することで、各車載装置から送信されるデータの衝突発生を回避する移動体管理装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平10−63997号公報（段落００２０−００２４、図１、図３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、複数の車載装置の位置情報発報時刻の間に、同一無線チャネルを使用した他のシステムとの電波干渉が発生することについて考慮されていない。また、移動体管理装置と車載装置との間の電波環境の悪化や伝搬遅延時間についても考慮されていない。
【０００５】
本発明の目的は、従来技術の問題点を克服し、送信衝突を回避して、無線中継装置間の伝送遅延時間を保証する無線中継方法及び装置を提供することにある。また、同一無線チャネルにおける電波干渉を回避できる無線中継方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、CSMA／CA方式の無線通信において、無線伝送フレームの送信割り当て時間を、最大フレーム長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間に、通信相手である無線中継装置までの伝搬遅延時間を加えた時間として最短化し、通信する無線中継装置間で無線伝送フレームの送信時間をそれぞれ排他的に分割することを特徴とする。これにより、無線中継装置間の伝送遅延時間を保証し、無線伝送フレームの送信衝突を回避することができる。
【０００７】
また、前記無線伝送フレームの送信割り当て時間の間、無線伝送フレームと同一チャネルの送信信号を送出し続けることにより、無線中継装置間で無線チャネルを占有することを特徴とする。これにより、CSMA／CA方式を利用した他システムからの同一無線チャネルの送信を抑える通信が可能になる。
【０００８】
本発明の無線中継装置は、無線チャネルが占有されていないことを検出してから同一チャネルにて無線伝送フレームを送受信するCSMA／CA方式において、ＧＰＳ信号を受信して複数の無線中継装置が同一の時刻情報を取得するＧＰＳ受信部と、送信した時分割モード要求フレームに対し、相手局から時分割モード応答フレームを受信するとその受信時間を検出し、前記時分割モード応答フレームに含まれる送信時間と前記受信時間との差から伝播遅延時間を検出し、所定の最大フレーム長と前記伝播遅延時間の合計を自局の伝送フレームの送信割り当て時間に設定すると共に、同一無線チャネルを利用する複数の中継局のＭＡＣアドレスの順番に送信タイミングモードを設定する時分割モード認識処理部を備え、自局の送信タイミングモードのとき、前記送信割り当て時間による伝送フレームの送信を行うことを特徴とする。
【０００９】
前記時分割モード認識処理部は、無線伝送フレームの受信時刻を検出する無線伝送フレームの受信手段と、送信時刻を含む無線伝送フレームの送信手段と、送信時刻を含む無線伝送フレームの受信時刻から、受信時刻と送信時刻の差より通信相手である無線中継装置までの伝搬遅延時間を検出する手段と、通信相手である無線中継装置との無線伝送フレームの送信衝突を回避するため、複数の無線中継装置が互いに排他的に行う無線伝送フレーム送信割り当て時間の設定手段と、前記無線伝送フレームの送信割り当て時間を、最大フレーム長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間に、通信相手である無線中継装置までの伝搬遅延時間を加えた時間と設定する手段を設けている。
【００１０】
また、前記無線伝送フレームの受信手段は、受信した無線伝送フレームの受信電力を検出する手段と、受信電力の変動によりビット誤り率が高くなったときに最大フレーム長を短く設定する最大フレーム長の設定手段を設けている。
【００１１】
また、前記無線伝送フレームの送信手段は、無線伝送フレームのフレーム長が最大フレーム長より短いとき、送信割り当て時間の間、送信する無線伝送フレームと同一チャネルの信号を送出する手段を設けている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施例を図１から図５により説明する。図１は無線中継装置のブロック図を示す。無線中継装置100と無線中継装置200は同一の構成である。無線中継装置100と無線中継装置200は、有線LANからのデータと無線からのデータを中継し、端末101、102、103と端末201の間の通信を行なう。
【００１３】
無線中継装置100は、無線中継装置200と一致した時刻を検出するGPS受信部110と内部時計111を有している。さらに無線からのデータを送受信する無線インタフェース部112、有線からのデータを送受信する有線インタフェース部125、無線インタフェース部112と有線インタフェース部125を制御する制御部124を有している。
【００１４】
端末101、102、103から端末201へ送信されるデータは、有線LAN170へ送出される。無線中継装置100の有線インタフェース部125は有線LAN170へ送出されたデータを受信し、無線伝送フレーム生成部114へ転送する。無線伝送フレーム生成部114は有線からのデータに自局MACアドレス127と宛先MACアドレスを付加し、無線伝送フレームのフォーマットに変換して、送信部113へ転送する。
【００１５】
自局MACアドレス127は、無線中継装置ごとに固有の値であり、同じMACアドレスの無線中継装置は他に存在しない。通信相手である無線中継装置の宛先MACアドレスが不明な場合、宛先を同報にして通信相手の認識をするARPプロトコルのようなアドレス解決処理が実行される。本発明に特徴的な無線での時分割通信をしないとき、無線中継装置100は、CSMA／CA処理部126に従い無線伝送フレームを無線中継装置200へ送信する。
【００１６】
ここで、一般的なCSMA／CAの動作について説明する。無線LANでは有線と異なり同じ回線を流れる信号の衝突を検出できないため、各端末は無線通信チャネルが一定時間以上継続して使用されていないことを確認してからデータを送信する。この待ち時間は最小限の時間にランダムな長さの待ち時間を加えたもので、直前の通信があってから一定時間後に複数の端末が一斉に送信する事態を防止している。実際にデータが正しく送信されたことは、受信側からの応答信号が到着するかどうかで判定し、ある一定時間に応答信号がなければ通信障害があったとみなしてデータの再送信を行なう。
【００１７】
CSMA／CA処理部126には、受信部118から無線チャネルの使用状況が通知される。CSMA／CA処理部126は、最小限の時間にランダムな長さの待ち時間を加えた時間、無線チャネルが空いていることを認識すると、送信部113に無線伝送フレームの送信許可を与える。送信部113は送信すべき無線伝送フレームがある場合、無線伝送フレームを送信する。無線中継装置200は、無線伝送フレームを受信部118と同様な機能により受信し、有線伝送フレーム生成部123と同様な機能で有線伝送フレームに変換して端末201へと送信する。
【００１８】
次に、無線中継装置100と無線中継装置200が、本発明に特徴的な時分割通信を行なう前の時分割モードの認識処理について説明する。この認識処理は、無線インタフェース部112の大部分が関わる時分割モード認識処理部による。無線中継装置100、200が時分割通信モードを認識した後は、無線中継装置100と200を再起動させるまでは再度実行する必要が無い。
【００１９】
図２に、時分割モードの設定を行なう無線伝送フレームのフレームフォーマットを示す。（ａ）の時分割モード要求フレーム10には、宛先MACアドレス11、送信元MACアドレス12、フレーム長113がある。また、GPS受信部110と内部時計111で検出される無線中継装置200と一致した時刻での送信時刻15と、時分割モード要求フレームを示す時分割モード要求フレーム識別情報14が含まれる。（ｂ）の時分割モード応答フレーム20には、宛先MACアドレス21、送信元MACアドレス22、フレーム長23、時分割モード応答フレーム識別情報24がある。また、時分割モード開始時刻、最大フレーム長、送信割り当て時間の情報25が含まれる。
【００２０】
時分割モード要求フレーム10は、時分割モード要求フレーム生成部115が生成するもので、時分割通信モード時に自分が動く送信タイミングモードを知るために発行される。時分割モード応答フレーム20は、時分割モード応答フレーム生成部116が生成するもので、時分割モード要求フレーム10に対する回答である。無線中継装置100は、時分割モード要求フレーム10と時分割モード応答フレーム20を時分割モード認識フレーム受信部121で識別する。
【００２１】
図３に制御部124が行なう時分割モードの認識処理を示す流れ図、図４に時分割モードの認識処理を示すタイミングチャートを示す。図３のように、時分割モード認識処理が開始すると、まず、有線LAN170へのデータ送出を停止する（４１）。このため、制御部124は有線LANインタフェース部125を停止し、次に無線LANインタフェース部112を起動する（４２）。制御部124は、無線LANインタフェース部112を時分割モード要求フレームの受信待ち状態にする（４３）。待ち時間がタイムアウトすると、時分割モード要求フレーム送信命令を無線インタフェース部112に発行して、時分割モード要求フレーム生成部115を起動させる（４４）。
【００２２】
このとき、図４のように無線中継装置100は、無線中継装置200に時分割モード要求フレーム10を送信する。要求フレーム10には要求フレーム識別情報14や送信時刻15が含まれている。時分割モード要求フレーム10の送信後、制御部124は無線インタフェース部112を時分割モード応答フレーム受信待ち状態にする（４７）。
【００２３】
無線中継装置200が、時分割モード要求フレーム10を受信すると、送信割り当て時間設定命令が出され（４５）、図４の送信割り当て時間設定処理が開始される。すなわち、受信したフレームが時分割モード要求フレーム10であることを時分割モード認識フレーム受信部121と同じ機能により識別する。そして、GPS受信部110と内部時計111と同じ機能で検出される無線中継装置100と一致した時刻の受信時刻と、受信電力検出部119と同じ機能により時分割モード要求フレームの受信電力を検出する。
【００２４】
無線中継装置200は、伝搬遅延時間検出部122と同じ機能により、要求フレーム10上の送信時刻15と前記受信時刻との差から伝搬遅延時間を検出する。また、受信電力が低いときには、最大フレーム長設定部120と同じ機能が、無線環境が悪化しビット誤り率が高いと判断し、最大フレーム長を短く設定する。受信電力が高いときにはこの逆となる。
【００２５】
無線中継装置200は、送信割り当て時間設定部117と同じ機能により、最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間と伝搬遅延時間の合計を送信割り当て時間とし、時分割モード応答フレーム生成部116と同じ機能に通知する。
【００２６】
時分割モード応答フレーム生成部116は、時分割モードの開始時刻を設定し、
時分割モード応答フレーム20を生成する（４６）。時分割モード応答フレーム20は、時分割モード応答フレームを示す時分割フレーム識別情報24と、時分割モード開始時刻と最大フレーム長と送信割り当て時間の情報25を含む。
【００２７】
図４のように、時分割モード応答フレーム20は無線中継装置200から送信され、無線インタフェース部112が時分割モード応答フレームの待ち状態（４７）にある無線中継装置100に受信される。時分割モード応答フレーム20は、時分割モード認識フレーム受信部122により、時分割モード応答フレームと識別される。
【００２８】
制御部124は、時分割モード応答フレーム20を受信すると、無線インタフェース部112の自局MACアドレスと無線中継装置200の応答フレーム20のMACアドレス（宛先MACアドレス）と比較し（４８）、自局が大きい場合は無線インタフェース部112を送信タイミングＡモードに設定する（４９）。そして、時分割モード開始時刻、最大フレーム長及び送信割り当て時間の情報25に従い、時分割モードでの通信を開始する。一方、自局のMACアドレスが宛先MACアドレスより小さい場合は送信タイミングモードＢに設定する（５０）。
【００２９】
図５に時分割モードによる無線伝送フレームの送受信のタイミングチャートを示す。無線中継装置100が送信タイミングＡモード、無線中継装置200が送信タイミングＢモードで動作している場合、無線中継装置100が無線伝送フレームを送信中に、無線中継装置200は無線伝送フレームを送信することはない。
【００３０】
無線中継装置100が無線中継装置200に無線伝送フレームを送信すると、伝搬遅延時間31だけ遅れて、無線中継装置200に受信される。無線中継装置200がACK応答等、フレーム長の短い無線伝送フレームを無線中継装置100に送信する場合、同一無線チャネル信号34の間、無線中継装置200は同一無線チャネルの信号を送出する。
【００３１】
つまり、伝送フレームの幅は送信割り当て時間の範囲で、送信データに応じて可変となるので、無信号の時間帯を生じる場合がある。そこで、最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間32から、ACK応答等、フレーム長の短い無線伝送フレームを無線中継装置100に送信するのに要する時間33の差の時間は、同一無線チャネルの信号（縦縞で示す）を送出し続ける。
【００３２】
無線中継装置100に接続された端末101、102、103から無線中継装置200に接続された端末201への送信データがない場合も、無線中継装置100は同一無線チャネルの信号を送出時間35の間、無線中継装置200に送出し続ける。
【００３３】
このようにして、無線中継装置100と無線中継装置200は無線伝送フレームを衝突させることなく、効率的にデータ転送を行ない、無線チャネルを占有することで、CSMA／CA方式による他システムからの同一チャネルの無線伝送フレームとの干渉を抑える。
【００３４】
以上、本発明の第一の実施例によれば、CSMA／CA方式の無線中継装置において、無線伝送フレームの伝搬遅延時間と最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間の合計を無線伝送フレームの送信割り当て時間として最短化している。このように、送信割り当て時間を各無線中継装置が排他的に持つことで、無線伝送フレームの送信衝突を回避して、伝送遅延時間を保証した無線通信を行なうことができる。
【００３５】
また、無線伝送フレームの送信割り当て時間の間、無線伝送フレームと同一チャネルの送信信号を送出し続けることにより、無線中継装置間で無線チャネルを占有し、他システムからの同一無線チャネルの無線伝送フレームの送信を抑える。これにより、無線中継装置間の伝送遅延時間を保証する通信を行なうことができる。
【００３６】
図６は本発明の第二の実施例で、（ａ）は概略構成、（ｂ）は各中継装置の送信タイミングを示す。第一の実施例の無線中継装置100と同様の構成である無線中継装置400、500、600は、GPS衛星300により、それぞれ一致した時刻情報を得ることができる。
【００３７】
無線中継装置400、500、600は、それぞれ図３と同様の処理を実行する。無線中継装置400が、無線中継装置500と無線中継装置600から時分割モード要求フレーム10を受信すると、時分割モード応答フレーム20を無線中継装置500と無線中継装置600に送信する。複数の無線中継装置から時分割モード要求フレーム10を受信した場合は、通信する無線中継装置の台数と同じ数の送信タイミングモードＡ、Ｂ、Ｃ…を設ける。そして、それぞれ独立した送信割り当て時間情報25を、時分割モード応答フレーム20に付加して、送信割り当て時間を無線中継装置500と無線中継装置600に通知する。
【００３８】
ここでの無線中継装置の送信タイミングは、MACアドレスの大きい順に、送信タイミングＡモード、送信タイミングＢモード、送信タイミングＣモードである。時分割モード応答フレーム20の時分割モード開始時刻に従い、無線中継装置400、500、600は、自局の送信タイミングモードで、無線中継装置間での電波干渉を起こさない独立した送信割り当て時間により通信を行なう。
【００３９】
第二の実施例によれば、３以上の無線中継装置間でも、MACアドレスの大きさで送信タイミングモードを設定すると共に、各中継装置の送信割り当て時間に基づく排他的な送信が行われる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、無線伝送フレームの伝搬遅延時間と最大長の無線伝送フレームを送信するのに要する時間の合計を無線伝送フレームの送信割り当て時間とするので、各無線中継装置が送信割り当て時間を排他的に持つことで、無線伝送フレームの送信衝突を回避できる効果がある。また、送信割り当て時間の間、無線伝送フレームと同一チャネルの送信信号を送出し続けることにより、無線中継装置間で無線チャネルを占有し、他システムからの同一無線チャネルによる無線伝送を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例による無線中継装置の構成を示すブロック図。
【図２】無線伝送フレームのフレームフォーマットを示す説明図。
【図３】時分割モードの認識処理を示す流れ図。
【図４】時分割モードの認識処理を示すタイミングチャート。
【図５】無線伝送フレームの送受信を示すタイミングチャート。
【図６】本発明の第二の実施例を示す無線中継装置の構成図とタイミングチャート。
【符号の説明】
100…無線中継装置、101，102，103，201…端末、110…GPS受信部、111…内部時計、112…無線インタフェース部、113…送信部、114…無線伝送フレーム生成部、115…時分割モード要求フレーム生成部、116…時分割モード応答フレーム生成部、117…送信割り当て時間設定部、118…受信部、119…受信電力検出部、120…最大フレーム長設定部、121…時分割モード認識フレーム受信部、122…伝搬遅延時間検出部、123…有線伝送フレーム生成部、124…制御部、125…有線インタフェース部、150…GPSアンテナ、160…無線中継伝送用アンテナ、170…有線LAN、200…無線中継装置、250…GPSアンテナ、260…無線中継伝送用アンテナ、300…GPS衛星。
Claims (6)
- 無線チャネルが占有されていないことを検出してから同一チャネルにて無線伝送フレームを送受信するCSMA／CA方式の無線中継方法において、
時分割モード要求フレームを送信し、相手局から時分割モード応答フレームを受信してその受信時間を検出し、前記時分割モード応答フレームに含まれる送信時間と前記受信時間との差から伝播遅延時間を検出し、所定の最大フレーム長と前記伝播遅延時間の合計を自局の伝送フレームの送信割り当て時間に設定する時分割モード認識処理を行い、所定の順に送信タイミングモードとなると、相手局に対し前記送信割り当て時間による伝送フレームの送信を行うことを特徴とする無線中継方法。 - 請求項１において、
前記送信割り当て時間の間は無線伝送フレームがない場合にも、同一チャネルの送信信号を送出することを特徴とする無線中継方法。 - 請求項１において、
前記送信タイミングモードの所定順は、中継局間のＭＡＣアドレスの順番に設定することを特徴とする無線中継方法。 - 請求項１において、
前記時分割モード応答フレームの受信電力を検出し、その受信電力が低いときは前記最大フレーム長を短く設定することを特徴とする無線中継方法。 - 無線チャネルが占有されていないことを検出してから同一チャネルにて無線伝送フレームを送受信するCSMA／CA方式の無線中継装置において、
ＧＰＳ信号を受信して複数の無線中継装置が同一の時刻情報を取得するＧＰＳ受信部と、送信した時分割モード要求フレームに対し、相手局から時分割モード応答フレームを受信するとその受信時間を検出し、前記時分割モード応答フレームに含まれる送信時間と前記受信時間との差から伝播遅延時間を検出し、所定の最大フレーム長と前記伝播遅延時間の合計を自局の伝送フレームの送信割り当て時間に設定すると共に、同一無線チャネルを利用する複数の中継局のＭＡＣアドレスの順番に送信タイミングモードを設定する時分割モード認識処理部を備え、自局の送信タイミングモードのとき、前記送信割り当て時間による伝送フレームの送信を行うことを特徴とする無線中継装置。 - 請求項５において、
前記無線中継装置は、前記伝送フレームが前記送信割り当て時間より短い場合、前記送信割り当て時間の間は同一チャネルの送信信号を送出することを特徴とする無線中継装置。
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