JP3957491B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は無線通信システムに関し、例えば、無線LAN(ローカルエリアネットワーク)システムなどに適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のLANは、Ethernet(登録商標)等の有線回線で構成されていた。
【0003】
一方、無線LAN(ワイヤレスLAN)では無線回線を用いて通信が行われる。この無線LANの規格として、IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11bなどの標準仕様が定められている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電波を用いる無線LANでは、隣接周波数による干渉や妨害波による通信回線の劣化等、従来のEthernetには無かった問題が発生し得るが、上述したIEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE802.11b仕様でもこれらの点に関して明確に規定されてはおらず、無線ルータや無線スイッチの配置、周波数割当方法等は未解決な問題である。
【0005】
また、有線回線で構成されたLANのルーティング手順をそのまま無線LANに適用すると、無線LANの伝送速度は一般に有線における伝送速度より遅いため、ルーティングによって割振られた無線回線の速度が極端に遅くなることがあり、端末によっては、通信タイムアウトによる通信障害が発生する可能性がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、それぞれ無線領域を持つ複数の無線基地局が、各無線領域内の端末局との間で無線通信するだけでなく、隣接している他の無線基地局相互間も無線通信する無線通信システムにおいて、各無線基地局は、(1)隣接する他の無線基地局との間で、予め使用する優先順位が設定された複数の無線周波数と各無線周波数の割当状況情報とを少なくとも有する周波数管理リスト情報を授受し、この周波数管理リスト情報を共有する周波数管理リスト情報共有手段と、(2)無線通信を行う際、周波数管理リスト情報を参照して、他に割り当てられていない無線周波数のうち優先順位の高い無線周波数を、自局の無線領域内の端末局又は他の無線基地局相互間で使用する無線周波数として割り当てる無線周波数割当手段と、(3)無線周波数割当手段により割り当てられた無線周波数を使用して、自局の無線領域内の端末局及び又は他の無線基地局相互間で無線通信する無線通信手段とを備えることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
(A)実施形態
以下、本発明にかかる無線通信システムを、無線LANシステムに適用した場合を例に、実施形態について説明する。
【0008】
通信回線としてケーブルなどの有線回線を使用しないLANが無線LANであるとすると、一般的な無線LANには、電波を用いるもの、赤外線を用いるもの、レーザ光などを用いるもの等が含まれ得るが、以下の実施形態では主として電波を用いる無線LANについて説明する。
【0009】
Ethernetなど有線LANは、基本的にLAN上の各ノード(端末だけでなくルータも含む)が対等な関係にある分散制御の概念のもとに構築され、伝送媒体へのアクセスでも競合型のCSMA/CDが用いられるが、無線LANの場合、分散制御は必ずしも適切でない場合もあり、制御するノードと制御されるノードの関係が明確な集中制御型のシステム構成を取る必要が生じることもある。
【0010】
(A−1)第1の実施形態の構成
本実施形態の無線LANシステム10の全体構成例を図1に示す。
【0011】
図1において、当該無線LANシステム10は、ルータ1〜3と、ステーション1S〜3Sおよび1S1と、有線LANケーブル20と、サーバ21とを備えている。
【0012】
図示のものには3つのルータ1〜3が含まれているが、これらのルータ1〜3はシステム10内の全ルータであるとみることもできるし、システム10中に含まれるさらに多数のルータの中から一部だけを取り出して図示したものとみることもできる。
【0013】
各ルータ1〜3は、ルータとしての機能のほかに無線通信の基地局としての機能を持つ機器で、ルータ1〜3ごとに異なるサービスエリア1A〜3Aを有する。すなわち、ルータ1はサービスエリア1Aを有し、ルータ2はサービスエリア2Aを有し、ルータ3はサービスエリア3Aを有する。
【0014】
図示の状態では、サービスエリア1A内にはステーション1Sと1S1が存在し、サービスエリア2A内にステーション2Sが存在し、サービスエリア3A内にステーション3Sが存在している。各サービスエリア1A〜3A内に存在するステーションの数は、同数である必要はなく、また1つより多くてもよいことは当然である。
【0015】
ステーション1S〜3S、1S1としては様々な通信機器が使用可能であり、必要に応じて移動性を持っていてもよいが、多くの場合、無線LAN用のLANカード(LANアダプタ)を搭載した据え置き型のパーソナルコンピュータやノート型のパーソナルコンピュータがその典型的な例であると考えられる。
【0016】
一般的にサービスエリアの大きさは各ルータの送信電力の値に応じて決まり、サービスエリアの2次元的な形状は、各ルータが各ステーションへの無線送信に用いるアンテナの水平面内における指向性パターンに応じて決まる。また、例えば、ある程度の広さを持つ地理的領域全体をいずれかのサービスエリアで漏れなくカバーするためには、隣接するサービスエリアを相互にオーバーラップさせる必要があるが、いずれのサービスエリアによってもカバーされない領域が存在してもかまわない場合にはその必要はない。
【0017】
図1の例では、各サービスエリア1A〜3Aの形状はほぼ円形であり、サービスエリア1Aと2Aはオーバーラップしているが、サービスエリア3Aは1Aとも、2Aともオーバーラップしていない。
【0018】
隣接ルータ相互間の距離およびルータと端末間の距離としては様々なものがあり得るが、無線LANでは、一例として、隣接基地局相互間の距離は1〜2キロメートル、端末と基地局間の距離は数十メートル程度とすることがある。これを本実施形態に当てはめて、ルータとステーションの距離(例えば、ルータ1とステーション1Sの距離)を50メートル(最大値)とし、ルータ相互間の距離を1キロメートルとすれば、図1のサービスエリア1Aと2Aのあいだにみられるようなオーバーラップが発生しないように構成することは容易である。
【0019】
また、各サービスエリア内でルータとステーション(例えば、ルータ1とステーション1S)が通信(エリア内通信)を行うために使用する周波数は必ずしも1つである必要はなく、複数であってもかまわないが、周波数資源を節約するためには1つとするのが好ましい。本実施形態でも、当該エリア内通信のためには、単一の周波数を使用するものとしている。すなわち、サービスエリア1Aのエリア内通信では周波数f1を使用し、サービスエリア2Aのエリア内通信では周波数f2を使用し、サービスエリア3Aのエリア内通信では周波数f3を使用している。
【0020】
エリア内通信のために単一の周波数の無線信号を使用するかぎり、前記サービスエリア1A〜3Aのうち任意の1つのサービスエリア(例えば、1A)は各ルータ(例えば、1)配下の1つのセグメント(1つのコリジョンドメイン)に相当する。したがってこの場合には、1つのサービスエリア内で複数の機器(ステーションまたはルータ)が同時に無線送信するとコリジョンが発生する。無線通信の場合は、EthernetのようにCSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)を用いることが難しいため、多くの場合、CSMA/CA(CSMA with Collision Avoidance)が用いられ、コリジョンが回避される。
【0021】
さらに、本実施形態においてルータ1〜3は、各ステーション(1Sなど)とのあいだで行うエリア内通信だけでなく、他のルータ(例えば、ルータ1にとってはルータ2または3)との通信(エリア間通信)にも無線を使用するため、エリア内通信とエリア間通信が干渉しないように配慮する必要もある。ここで、ルータ1〜3の相互間は、当該エリア間通信によってのみ接続され、有線回線を用いた接続は行われていない。
【0022】
前記ルータ1〜3の主要部の構成例を図2に示す。
【0023】
ルータ1〜3の機能は実質的に同じであってよいため、図2には主としてルータ1を示したものとして説明する。ただし有線ケーブル20を介して有線LAN(Ethernet)ET1と接続されるルータ1には、他のルータ2,3にはない特有な機能も装備されている。
【0024】
(A−1−1)ルータの構成例
図2において、当該ルータ1は、アンテナAT0〜AT6と、無線部30〜36と、制御部37と、Ethernetインタフェース部38とを備えている。
【0025】
このうちアンテナAT0は前記エリア内通信を行うための無指向性アンテナで、水平面内で無指向性の指向性パターンを持つ。
【0026】
また、アンテナAT1〜AT6は前記エリア間通信を行うための指向性アンテナで、水平面内で指向性を示す。上述したように、ルータ1〜3がシステム10内の全ルータである場合には、ルータ1は、多くても2つのルータ(2および3)とだけエリア間通信を行えばよいため、指向性アンテナの数は2つで足りるが、ルータ1〜3がシステム10中に含まれるさらに多数のルータの中から一部だけを取り出して図示したものである場合には、3つ以上の指向性アンテナを備える必要が生じ得る。
【0027】
あるルータがどのルータとエリア間通信を行うかはネットワーク構成に依存する問題であるため、一般的にはルータ1は必ずしも地理的に隣接して配置されているすべての隣接ルータ(ルータ1にとっては例えばルータ2、3が隣接ルータ)とエリア間通信を行う必要はないが、ここではすべての隣接ルータとエリア間通信を行う場合を想定する。
【0028】
この場合、6つの指向性アンテナAT1〜AT6を装備することは、ルータ1が6つの隣接ルータを持ち、それらすべてとエリア間通信を行う場合に対応する。ルータ1を中心とし水平面内の全方位を6等分すれば、各指向性アンテナAT1〜AT6の配置は図3に示すとおりとなり、指向性アンテナAT1〜AT6は放射角60度となる。
【0029】
なお、指向性アンテナAT1〜AT6の指向性パターンをビーム状に鋭く絞り込めば、設置する各ルータ1〜3等の位置関係や指向性アンテナAT1〜AT6の方向調整には、より高い精度が求められるものの、周辺のサービスエリア内で行われるエリア内通信に対する当該エリア間通信の地理的な影響範囲を縮小または解消することができるため、他のルータが他のサービスエリア内でエリア内通信のために使用している周波数をエリア間通信に活用しやすくなって、地理的領域上の周波数利用効率が向上する。
【0030】
各サービスエリアのオーバーラップの状況などにも依存するが、最低限3つの周波数があれば、図7に示すように、6つの隣接ルータに対して行う全エリア間通信と、エリア内通信のすべてをまかなうことが可能となる。
【0031】
図7には、ルータ1にとっての6つの隣接ルータのうち4つを図示し、図1に示した2つのルータ2および3に加え、ルータRX1とRX2を付加した構成を示している。図7からも明らかなように、ルータ1のエリア間通信の相手となるルータがエリア内通信に使用している周波数とルータ1自身がエリア内通信に使用している周波数(ここでは、f1)以外の周波数ならばエリア間通信に使用して差し支えない。
【0032】
したがってエリア内通信でf2を使用しているルータR2とはf3を使用したエリア間通信を行い、エリア内通信でf3を使用しているルータR3とはf2を使用したエリア間通信を行い、エリア内通信でf1を使用しているルータRX1とはf2(このf2はf3に置換可能)を使用したエリア間通信を行い、エリア内通信でf2を使用しているルータRX2とはf3を使用したエリア間通信を行っている。
【0033】
なお、サービスエリア間で上述したオーバーラップが発生する場合、オーバーラップした領域上に位置するステーションにおける動作は問題となり得る。特に、同じ周波数をエリア内通信に使用しているサービスエリア間で起きるオーバーラップ(例えば、図7のサービスエリア1Aと4Aのオーバーラップ)に関しては問題である。
【0034】
これに対しては、例えば、自動車電話の小ゾーン方式の周波数繰り返しパターン(12セル繰り返しパターン)を利用して、オーバーラップする任意の2サービスエリアのエリア内通信の周波数が必ず相違するように構成することが有効であるが、その場合には、12通りの周波数が必要になり、周波数利用効率が低下する。
【0035】
周波数資源を節約しながらこの問題を解決するもっとも単純は方法は、このようなオーバーラップの発生そのものを許さないことである。上述したように、エリア間通信を行うルータ相互間の距離に比較して各ルータのサービスエリアの大きさが十分に小さければ(例えば、ルータ1とRX1の距離に比較してサービスエリア1A、4Aの大きさが十分に小さければ)、当該オーバーラップは発生しない。
【0036】
あるいは、オーバーラップの発生そのものは許容しても、オーバーラップしている領域にはステーション(例えば、1S)を配置しないような運用を実行することでも対応可能である。
【0037】
図2において、ルータ1の1つの無指向性アンテナAT0と、6つの指向性アンテナAT1〜AT6にはそれぞれ無線部30〜36が接続されている。各無線部30〜36の機能は実質的に同じで、接続しているアンテナから無線送信する場合には、変調処理を実行し、必要に応じて符号化処理、暗号化処理などを行い、反対に、アンテナから無線信号を受信する場合には復調処理を実行し、必要に応じて復号処理を行う部分である。
【0038】
各無線部が受信し復調処理を行う周波数は、周波数の割り当てが決定されたあとでは、割り当てられた特定の周波数に固定され、障害発生などにより、当該割り当てが変更されるまでその周波数は維持されるが、割り当てが行われる前の初期状態では、割り当てられる可能性のある全周波数に対して受信を行う。割り当てられる可能性のある全周波数の具体的な値については、無線部が内蔵する不揮発性メモリ(図示せず)に保存しておくとよい。
【0039】
各ルータがこの初期状態にあるかぎり、各ルータは基本的にエリア間通信を行わないが、周波数の割り当てが決定されたあとでは、割り当てられた特定の周波数で無線送信を行う。障害発生などにより、当該割り当てが変更されるまで周波数が維持される点は、送信の場合も同様である。各ルータにとっての無線送信用の周波数と受信用の周波数は別個に設けてもかまわないが、本実施形態では同一の周波数を用いるものとする。
【0040】
当該無線部にはまた、障害発生を検出し、通知する機能も装備している。障害発生の通知には、制御部37に出力するIPパケットが利用される。
【0041】
本実施形態の構成上、同一のルータ内の無線部(例えば、ルータ1内の無線部30と31)であっても、相互に独立して動作できる必要があることは当然である。
【0042】
また、基本的には、1つのアンテナとそれに接続された1つの無線部(例えば、AT0と30)が、Ethernet用のルータにおける1つのポートに相当するものとみることができる。
【0043】
なお、ここでは、OSI参照モデルのデータリンク層に位置するMAC副層以下の層における処理は、当該無線部30が実行するものとする。
【0044】
制御部37は基本的にルーティング処理部40(図5参照)として機能する部分で、予め用意されているルーティングテーブル(図示せず)を用いてルーティングを実行する。ルーティング処理部40としての当該制御部37は、通常のEthernet用のルータにおいてルーティングを実行するルーティング処理部と同じであってよい。
【0045】
したがって例えば、当該ルーティング処理部40がOSI参照モデルのネットワーク層プロトコルとしてIP(インターネットプロトコル)に対応するものとすると、ステーション1Sが無線送信した無線信号WL1をもとに無線部30内で得られるMAC(メディアアクセスコントロール)フレームの送信先MACアドレスがサービスエリア1A内に存在することがMACアドレステーブルなどから判明した場合(例えば、前記ステーション1S1のMACアドレスである場合など)にはエリア間通信は必要ないため、無線部30はIPパケットBA1を出力せず、制御部37(ルーティング処理部40)は何も処理を行わないが、当該送信先MACアドレスがルータ1自身が搭載するLANカードのMACアドレスである場合には、無線部30はMACフレームからIPパケットを取り出して制御部37に供給し、制御部37は、当該IPパケットの持つ送信先IPアドレスをもとに前記ルーティングテーブルを参照して、必要な無線部に出力する。
【0046】
例えば、当該送信先IPアドレスがステーション3SのIPアドレスである場合には、制御部37は、ルータ3とのエリア間通信を行うための無線部33へIPパケットBA8として出力することになる。
【0047】
これを受けた無線部33は、指向性アンテナAT3から無線信号WL8を無線送信することで、ルータ3に向けてエリア間通信を行う。
【0048】
なお、前記MACフレームの送信先MACアドレスがサービスエリア1A内に存在する場合には、ルータ1を介することなく、例えば、ステーション1Sと1S1とが直接、前記周波数f1を用いた通信(これもエリア内通信)を行うことが可能である。
【0049】
一方、制御部37に接続されているEthernetインタフェース部38も、制御部37からみた場合、無線部31〜36と同様な1つのポートであるが、当該Ethernetインタフェース部38の実体は、無線部31〜36とはまったく異なる。
【0050】
すなわち当該Ethernetインタフェース部38は無線LANシステム10から有線LANシステムET1へのアクセスポイント(AP)として機能する部分で、一般的なEthernet(ここでは、有線LANシステムET1)で使用されるIEEE802.3プロトコルと、無線LANシステム10で使用されるプロトコル(例えば、IEEE802.11プロトコル)とのインタフェース変換を行うゲートウエイである。
【0051】
このEthernetインタフェース部38は、有線LANシステムとは接続されていない他のルータ(例えば、2、3)が装備していない、ルータ1に特有な機能である。
【0052】
前記制御部37は例えば図5に示す内部構成を有する。
【0053】
(A−1−2)制御部の内部構成例
図5において、当該制御部37は、ルーティング処理部40と、周波数割当部41と、リスト更新部42と、リスト蓄積部43とを備えている。
【0054】
このうちルーティング処理部40の機能はすでに述べたとおりであるが、ルーティング処理部40がIPパケットをやり取りする構成要素は、前記無線部30〜36や、Ethernetインタフェース部38にかぎらず、周波数割当部41やリスト更新部42も含まれる。
【0055】
周波数割当部41は、例えば、障害発生などの動的な要因が発生した場合に、前記エリア内通信およびエリア間通信で使用する周波数の割り当てを変更する部分である。
【0056】
有線回線を用いるEthernetなどでは、例えば有線ケーブルが物理的に破損したときには回線が2重化されている場合などを除き、通信の続行は不可能であるが、無線回線を用いる場合には使用する周波数(チャネル)を変更することにより、通信の続行が可能なことも多い。無線通信における伝搬路の特性は周波数に依存して大きく異なるのが普通であるため、ある周波数を用いた通信の品質が極めて劣悪な場合(例えば、有線通信でケーブルが切断されたケースに相当する)であっても、他の周波数を用いた通信は良好に行えることも多いからである。
【0057】
リスト蓄積部43は、現時点において、各エリア内通信およびエリア間通信に使用されている周波数の割り当て状況を示す周波数リストを蓄積している一種のデータベースある。電力の供給が断たれたときにも周波数リストの内容を保存する必要がある場合などには、当該リスト蓄積部43は、ハードディスクなど、不揮発性の記憶手段によって構成する必要がある。
【0058】
当該周波数リストは、一例として、図6(A)および(B)に示す論理構造をもとに生成される。ここで、図6(A)のテーブルを割当テーブルとし、図6(B)のテーブルを優先順位テーブルとする。図6(A)の割当テーブルは、3つのデータ項目を含む。すなわち、各周波数(チャネル)の割り当て先を示す「割当先」、各割り当て先における障害発生の有無を示す「障害発生」、各周波数を一意に指定する「チャネル番号」である。
【0059】
また、図6(B)の優先順位テーブルは、データ項目として、各周波数の使用順序を規定する「優先順位」と、前記「チャネル番号」を備えている。図6(A)のテーブルと図6(B)のテーブルには共通のデータ項目としてチャネル番号が設けられているため、当該チャネル番号を用いて両テーブルを自然結合することができることは明白である。そして、両テーブルを自然結合して得られるテーブルを周波数リストとする。
【0060】
この周波数リストは、割当テーブルのデータ項目である「割当先」、「障害発生」、「チャネル番号」に加えて、優先順位テーブルのデータ項目である「優先順位」を付加した構成のテーブルである。図6(A)の例において、各タプルの優先順位の値は、右端の括弧内に付記した優先順位値(1)、(2)、(3)、(2)、(2)、(2)、(1)、…、(4)、(5)、(6)となっている。
【0061】
図6(B)に示す優先順位テーブルにおいて、周波数f1のチャネル番号がCN(f1)、周波数f2のチャネル番号がCN(f2)、周波数f3のチャネル番号がCN(f3)、周波数f4のチャネル番号がCN(f4)、周波数f5のチャネル番号がCN(f5)、周波数f6のチャネル番号がCN(f6)であるので、無線LANシステム10全体で使用できる周波数は、f1〜f6の6周波数となる。ただし通常は、優先順位が上位の3周波数(f1、f3,f2)までしか使用せず、残りの3周波数(f4〜f6)は、障害発生時などに備えて用意した予備の周波数である。
【0062】
また、図6(A)に示す割当テーブルにおいて、割当先は、該当周波数を使用する通信がエリア内通信の場合には割当先であるサービスエリアの符号を示し、エリア間通信の場合には通信する両ルータの符号を示してある。
【0063】
したがって、図6(A)の最上部に配置したタプルは、サービスエリア1Aのエリア内通信で使用される周波数がチャネル番号CN(f1)で指定されるf1であり、その時点において、周波数f1を用いた当該エリア内通信に障害発生は検出されていないことを示す。同様に、図6(A)の上から2番目に配置したタプルは、ルータ1と2のあいだで行われるエリア間通信で使用される周波数はチャネル番号CN(f3)で指定されるf3であり、その時点において、周波数f3を用いた当該エリア間通信に障害発生は検出されていないことを示す。
【0064】
なお、図6(A)における下位に配置したタプル、例えば、最下位のタプルで、割当先が「未」、障害発生が「未」、チャネル番号がCN(f6)とあるのは、周波数f6は割り当てがまだ行われておらず、そのため障害発生の検出の対象にもなっていないことを示す。
【0065】
必要に応じ、エリア内通信に使用する周波数と、エリア間通信に使用する周波数を優先順位テーブルにおいて、明確に区別して定義しておくようにしてもよいが、図6(B)では、そのような区別を設けていない。したがってすべての周波数f1〜f6がエリア内通信にもエリア間通信にも使用され得る。
【0066】
前記リスト蓄積部43に蓄積されるのは、例えば、図6(A)に示す周波数リストであるが、この周波数リストは、前記サーバ21からルータ1に供給される図6(B)に示す優先順位テーブルをもとに、ルータ1〜3などが連携して動作した結果として動的に生成されるものである。
【0067】
当該リスト蓄積部43に信号MPで接続されるリスト更新部42は、必要に応じて、前記周波数リストの内容を更新する部分である。周波数リストの更新は、運用開始当初に各エリア内通信やエリア間通信に対する周波数の割り当てが進むことに応じて行われるほか、運用中に障害発生が検出された場合にも随時、実行される。
【0068】
周波数の割り当ての進行や、障害発生など、リスト更新の契機となる事象の発生およびその事象の内容は、ルーティング処理部40からリスト更新部42に供給されるIPパケットBAYによって、各ルータ1〜3等の該当無線部から当該ルータ1のリスト更新部42に伝えられる。
【0069】
前記周波数割当部41が実行する周波数の割り当ての変更は、論理的な当該周波数リストの更新内容を、物理的に実現するための操作であるといえる。当該周波数割当部41が各無線部(例えば30や31、あるいは他のルータの無線部)に伝える周波数割当の変更は、信号REとしてルーティング処理部40に供給するIPパケットで伝送され、その変更が実行されたか否かは、応答のIPパケットBAHで当該周波数割当部41に伝えられる。
【0070】
なお、前記サーバ21は、ルータ1からの要求に応じて、前記優先順位テーブルを提供するものである。
【0071】
以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について説明する。ここでは、基本的に前記f1〜f3の3周波数だけで、無線LANシステム10内の全エリア間通信および全エリア内通信を行う場合を例に、動作を説明する。
【0072】
(A−2)第1の実施形態の動作
最初に無線LANシステム10を構成する場合の初期動作を説明する。
【0073】
(A−2−1)初期動作
まず、有線LANシステムET1に接続されているルータ1に対し、電源が投入され、ルータ1が起動すると、通常のEthernet上で実行され得る手順にしたがい、ルータ1がサーバ21から例えば図6(B)に示すような優先順位テーブルの供給を受ける。
【0074】
ルータ1が起動した時点における他のルータ2、3等の状態は、まだ起動していないケースとすでに起動しているケースの双方があり得る。また、すでに起動しているケースの中には、起動している各ルータがすでにエリア内通信やエリア間通信を実行しているケースとしていないケースが含まれる。
【0075】
ただしここでは、主として、ルータ1が起動したときには他のルータはまだ起動していないか、起動していたとしても、少なくともまだエリア間通信は始めていないものとし、エリア間通信を最初に始めるのはルータ1で、それ以外のルータはルータ1に続いて逐次、これらの通信を開始する場合を想定する。
【0076】
すなわちルータ1は、受け取った当該優先順位リストに従い、例えば、図6(A)に示すような周波数リストを生成して行き、ルータ1以外の各ルータのリスト蓄積部43に蓄積されている周波数リストも、当該ルータ1内のリスト蓄積部43に蓄積されている周波数リストと同一の内容になるように、各周波数リスト間の一貫性が確保される。このための処理には、分散型データベースで更新内容の一貫性を確保するために用いられる処理がそのまま利用可能である。
【0077】
ルータ1が起動した直後の時点ではまだ、いずれの周波数f1〜f6についても割り当てが確定していないため、周波数リストの各タプル中の各データ項目の値は有効なものではない。
【0078】
まだいずれのルータにおいても、少なくともエリア間通信は実行されていないのであるから、この時点のルータ1は、基本的に優先順位テーブル中のどの周波数を使用することも自由であるが、ここでは、優先順位値に基づいて、優先順位の最も高いチャネル番号CN(f1)の周波数f1を使用する。
【0079】
すなわちルータ1は、当該周波数f1を使い、自分のサービスエリア1Aに対して無線部30、アンテナAT0を介して制御用情報を送出する。この制御用情報を受信したサービスエリア1A内の端末、例えばステーション1Sは、その時点で送信したいデータがあると、ルータ1のサービスエリア1Aにてサービスを受ける旨の要求信号を、当該周波数f1で返送する。ルータ1は、この要求信号を受信すると許可信号を周波数f1で送付し、ルータ1とステーション1Sの接続は完了する。この手順は、例えば、IEEE802.11bやBluetoothにしたがったものであってよい。
【0080】
Ethernetなどの有線LANのセグメント内ではコネクションレス型の通信が行われるのが普通であるが、ここではこのように、コネクション型の通信を行っている。
【0081】
なお、制御用情報の受信は、ステーション1Sに限らず、サービスエリア1A内のすべての端末(例えば、1S1)が実行可能であるため、その受信によって各端末は、エリア内通信に使用される可能性のある複数の周波数(ここでは、f1〜f6)のうち、当該制御用情報で伝えた周波数(ここではf1)をルータ1と端末(ここでは1S1または1S)間および端末間(ステーション間)の通信に使用するという共通認識をルータとのあいだで形成することができる。
【0082】
もしもこの時点で、すでにステーション1Sと1S1の双方に送信したいデータが存在する場合には、同じ周波数f1でほぼ同時に要求信号を返送する可能性があり、また、要求信号の送信と同じ周波数f1でルータ1が許可信号を送信したりすると、要求信号と許可信号間でもコリジョンが発生する可能性があるが、その場合には、例えば、上述したCSMA/CAなどのコリジョン回避方式を用いることが可能である。
【0083】
同一の周波数を使用していても、各ステーションのLANカードに割り当てられたMACアドレスは一意であるため、当該MACアドレスを用いることで、ルータ1は1つのステーションだけに許可信号による許可を与えることができ、データを送信することのできるステーションを一義的に指定することが可能である。これにより、Ethernetなどで起こり得るデータ送信時のコリジョンの発生を防止することができる。
【0084】
これは、制御されるノードをステーション(例えば、1S、1S1)とし、制御するノードをルータ1とした場合の、上述した集中制御型のシステム構成に相当する処理である。
【0085】
このエリア内通信に関する処理のあとで、または、このエリア内通信に関する処理と同時進行で、ルータ1は、エリア間通信に関する接続を実現するための処理を実行するべく、所定の制御信号を無線送信する。この制御信号には前記周波数リストが含まれている。
【0086】
ルータ1が行うエリア間通信の接続のための処理は、ルータ1の各隣接ルータごとに行われるものの、その処理の内容は実質的に同じである。
【0087】
この処理をルータ1から受け入れる隣接ルータのうち例えばルータ2は、電源が投入されると、予め不揮発性メモリに書き込まれた処理手順にしたがって必要な処理を実行する。
【0088】
このため、ルータ2の動作は、当該処理手順の内容に応じて相違する。例えば、ルータ1との連携によって、自身のサービスエリア2Aにおけるエリア内通信に使用する周波数や、自身の各隣接ルータとのエリア間通信のための周波数が確定してから有効な動作を開始する処理手順とすることも可能であるが、サービスエリア2Aが例えば上述したオーバーラップをいずれのサービスエリアとの関係においても有しない場合などには、少なくともエリア内通信に関してはその必要性は低い。
【0089】
したがってオーバーラップが存在しない場合には、エリア内通信のために割り当てられる周波数が確定する前であっても、ルータ2は任意の周波数でエリア内通信を実行することが可能で、ルータ2による制御のもと、ステーション2Sなどのサービスエリア2A内の各端末間で通信を行うことができる。
【0090】
この場合、前記ルータ1と同様、ルータ2も、サービスエリア2A内のステーション(例えば、2S)とのあいだで、前記制御用情報、要求信号、許可信号のやり取りを行うことができる。この点は、ルータ2以外の他の隣接ルータ(3,RX1,RX2など)や、ルータ1に隣接していないルータについても同様で、各ステーションは各サービスエリア内でエリア内通信を行うことができる。
【0091】
このように各ルータのサービスエリア内の各ステーションが各ルータの制御のもと、各個にエリア内通信を実行している状態で、例えばルータ2に対し、前記ルータ1からエリア間通信に関する接続を実現するための制御信号が無線送信される。この制御信号の主要な構成要素は、前記周波数リストであるが、この時点の周波数リストと優先順位テーブルであるが、周波数リストは図6(A)に示した状態ではなく、図6(A)で最上部に位置するタプルだけが存在する状態である。
【0092】
ルータ1が最初にこの処理を開始するルータはルータ1に隣接しているルータであればどのルータでもかまわないが、ここでは最初にルータ2を選んだものと想定しているため、ルータ1とルータ2間のエリア間通信には、図6(B)に示す優先順位テーブルで上から2番目にあたる周波数f3を使用する。このf3の使用はルータ1からルータ2に対して強制してもよいし、必要ならば、ルータ2とルータ1のあいだの調停によって決定してもよい。
【0093】
例えば、ルータ2がすでにエリア内通信に当該f3を使用している場合、エリア内通信の周波数を変更したくなければ、エリア間通信の周波数としてf3以外の周波数(例えば、f2)を希望することはあり得る。
【0094】
ルータ2の側では、ルータ1からの無線信号を受信するために、方式上割り当てられた全ての無線チャネル(ここではf1〜f6)に対して予め不揮発性メモリに格納されている優先順位に従い、順次サーチを行ない続けることで、前記制御信号を受信する。そしてこの受信には、指向性アンテナとそれらに接続されている各無線部31〜36を使用する。
【0095】
またルータ2は、自分のサービスエリア2Aでエリア内通信に使用している周波数についても、ルータ1からの前記制御信号の受信を試みる。このとき、ルータ2は、エリア内通信を一時的に中断するか、あるいは異なる周波数で行うことが必要になる。
【0096】
いずれにしてもルータ1と2のあいだのエリア間通信で使用される周波数が確定すると、それが前記周波数リストに反映される。当該エリア間通信に例えば周波数f3を用いることが確定した場合、周波数リストは、図6(A)の最上部に対し、上から2番目のタプル(割当先が1−2で、障害発生が無で、チャネル番号がCN(f3)のタプル)が追加された状態となる。
【0097】
したがってこの状態の周波数リストが、ルータ1とルータ2の双方のリスト蓄積部43に蓄積されて、周波数リストの一貫性が確保される。この時点ではまだ、ルータ1および2以外のルータ(例えば、3)に対しては、エリア間通信を行うことができないため、周波数リストの一貫性はルータ1と2のあいだだけで確保されることになる。
【0098】
次に、ルータ2がサービスエリア2A内で実行するエリア内通信に使用する周波数を確定する。この確定は、ルータ2自身の判断で実行するため、確定結果をルータ1に返す必要がある。ルータ2がどのようにしてエリア内通信の使用周波数を選ぶかについては様々な方法が考えられる。例えば、それまでエリア内通信に使用していた周波数を選んだり、これを無視して優先順位値だけにしたがって周波数を選んだりすることが可能であるが、少なくとも、ルータ1とのエリア間通信で使用することが確定した前記周波数f3とは異なる周波数であることが必要である。
【0099】
また、ルータ1のサービスエリア1Aとルータ2のサービスエリア2Aとのオーバーラップに配慮する必要がある場合には、ルータ1がエリア内通信で使用することを確定した周波数f1とも異なる周波数である必要がある。オーバーラップが生じるか否か、あるいはいずれのサービスエリアとのあいだでオーバーラップが生じるか等を判断するためには、隣接する各ルータとのあいだの地理的な位置関係や距離、および各隣接ルータのサービスエリアの大きさや形状など、無線LANの物理的な構成に関する諸情報を、ルータ2が認識している必要があることは当然である。
【0100】
ルータ2がそれまでエリア内通信に使用していた周波数と異なる周波数を選んだ場合には、当該確定の前後で、エリア内通信に使用する周波数が変更され、この変更は、サービスエリア2A内の各ステーション(例えば、2S)に伝えられる。
【0101】
例えば、ルータ2がエリア内通信に用いる周波数として、f2を確定した場合、周波数リストにはさらに、図6(A)の最上部から3番目のタプルが追加され、その旨がルータ1に返される。ただしルータ2が必ず優先順位値にしたがってエリア内通信に使用する周波数を確定することがわかっている場合には、ルータ1でもルータ2の確定結果を確実に予測することが可能であるため、必ずしもルータ1へ確定結果を返す必要はないが、通信品質が良好であるとはかぎらない無線を使用する以上、少なくとも、ルータ1が送信した制御信号の受信が正常に行われたことは、ルータ2からルータ1へ伝える必要がある。
【0102】
ルータ1に隣接するその他のルータに対してもルータ2と同様な、エリア間通信およびエリア内通信のための処理が繰り返され、そのたびに、周波数リストにタプルが追加されて行く。
【0103】
以上の処理を図7上で説明すると、まず最初にルータ1のエリア内通信に使用する周波数f1が確定し、これに続いて、ルータ1、2間のエリア間通信の周波数f3、ルータ2のエリア内通信の周波数f2が確定し、他の隣接ルータ3,RX1,RX3についても同様にエリア間通信、エリア内通信の周波数が順次確定して行く。これによって基本的には例えば図4に示すように、相互にエリア間通信で結ばれたルータが通信を行うことが可能となる。
【0104】
図4では、ルータを中心として放射状に伸びるエリア間通信の周波数は、3重線と、点線と、実線によって区別されている。ここで、例えば、3重線は前記周波数f3を示し、点線は前記周波数f2を示し、実線は前記周波数f1を示すものであってよい。
【0105】
無線LANシステム10中に存在し、運用するすべてのルータについて、前記エリア間通信とエリア内通信の周波数が確定し、その確定が周波数リストに反映された時点で、以上の初期動作は終了する。そして初期動作終了後は、当該周波数リストにしたがって、各ルータごとに、エリア内通信およびエリア間通信が実行される定常的な運用状態となる。
【0106】
このとき、各ステーション(例えば、1S)がエリア内通信で無線送信した信号は、必要に応じて、当該無線信号の宛先となるステーション(例えば、2S)に送達するために、ルータ(例えば、1)によってルーティングされ、所要のエリア間通信を用いて当該宛先となるステーションを配下に持つルータ(例えば、2)へ送信され、さらに当該ルータから当該宛先へ送信されるから、無線LANシステム10の内部であれば、エリア内およびエリア間で、任意の宛先にデータを送信することができる。
【0107】
このようなルーティングが無線LANシステム10全体で正常に行われているとき、図6(A)に示す割当済みの各チャネル番号の障害発生は無である。
【0108】
ところが、このような定常的な運用状態を継続していると、例えば、システム10の内部または外部のノイズ発生源などのため、無線LANシステム10中のいずれかのエリア間通信またはエリア内通信が正常に実行できなくなることが起こり得る。この場合、ノイズ(妨害波)の強さや周波数、ノイズ発生源の位置などに応じて様々な形態の障害が発生する可能性がある。
【0109】
例えば、ノイズ発生源が図7の位置Nにあり、ノイズの周波数がf3で、ノイズの強さがあまり強くない場合には、ルータ1,2間のエリア間通信だけが不能になり、それ以外のエリア内通信およびエリア間通信は正常に行うことができるが、このノイズが強い場合には周波数f3を用いたその他のエリア間通信(例えば、ルータ1とRX2間のエリア間通信)やエリア内通信も不能になる可能性があるし、ノイズの周波数帯がf3だけでなく、f1やf2にも及んでいる場合には、f1やf2を用いるエリア間通信やエリア内通信にも影響が出る可能性がある。
【0110】
ただしここでは、一例として、ノイズ発生源が図7の位置Nにあり、ノイズの周波数がf3で、ノイズの強さがあまり強くないために、ルータ1,2間のエリア間通信だけが不能(あるいは、通信の継続は可能であるとしてもBER(ビットエラーレート)が極めて高い伝送路が劣悪な)状態になり、それ以外のエリア内通信およびエリア間通信は正常に行うことができる場合を例に、復旧動作について説明する。
【0111】
ルータ1、2間のエリア間通信が正常に行えないことは、ルータ1または2によって検出され、その検出により、図6(A)の上から2番目のタプルの障害発生が、無から有に更新される。
【0112】
(A−2−2)復旧動作
前述のように、有線LANシステムでは、このような場合、ルータ1は、ルータ2との直接的な通信をあきらめ、例えば、ルータ3を介しての迂回ルートを用いたエリア間通信を行なうことになるが、無線の場合には、有線の場合と異なり、通信の不能がそのまま回線の致命的障害とは限らない。
【0113】
何らかの原因で発生したチャネル内の妨害波や他システムとの干渉による通信不可が頻繁に発生しうるため、使用するチャネル周波数を変更する事によって復旧する事が見込まれる。
【0114】
もちろん、無線の場合でも有線と同様、迂回ルートを利用することは復旧方法の1つであるし、例えば、妨害波の周波数帯域が極めて広く、周波数f1〜f6のすべてに及んでいる場合などには、無線においても、当該迂回ルートの利用が唯一の復旧方法となることは起こり得る。しかしながら迂回ルートを用いて復旧すると、迂回ルート上に存在するルータに復旧以前よりも大きな通信トラフィックが流れることになり、大きな負荷がかかる。通常でも、無線LANは有線LANに比べて通信速度が遅いのであるから、このような負荷の増大によってさらなる通信速度の低減が起きることは、上述した通信タイムアウトによる通信障害が発生する可能性があるなど、様々な点で好ましくない。
【0115】
このような事態を回避するめ、ルータ1とルータ2は前記位置Nのノイズ発生源に起因する通信障害を検知すると、その時点の周波数リスト(これは、上から2番目のタプルを除き、図6(A)の通りであるものとする)に従って、優先順位の高い周波数での通信を試みる。
【0116】
ただしこのとき、ルータ1がエリア内通信に用いている周波数f1やルータ2がエリア内通信に用いている周波数f3は選択することができない。ルータ1,2間のエリア間通信をビーム状の鋭い指向性を持つ指向性アンテナで行う場合や、隣接サービスエリア(例えば、4A、3A)とのオーバーラップがない場合には、隣接サービスエリア内でエリア内通信に使用する周波数を意識せずに周波数を選択することができるが、そうでない場合には、隣接サービスエリア内でエリア内通信に使用する周波数も除外して周波数を選択する必要がある。
【0117】
障害検出時の周波数リストの状態が上から2番目のタプルを除き、図6(A)の通りであるものとすると、予備の周波数はチャネル番号CN(f4)で指定されるf4と、チャネル番号CN(f5)で指定されるf5と、チャネル番号CN(f6)で指定されるf6の3つであり、そのなかで優先順位が最も高いのは、周波数f4であるから、まず最初に、当該周波数f4を用いたエリア間通信を試みる。
【0118】
このエリア間通信が正常に行えることがルータ1,2間で確認されると、上から2番目のタプルのチャネル番号がCN(f3)からCN(f4)に更新され、下から3番目のチャネル番号CN(f4)のタプルは削除されて復旧動作が終了する。復旧前に周波数f3を使用していたのがルータ1、2間のエリア間通信だけであれば、この復旧によって、割当先が未、障害発生が未、チャネル番号がCN(f3)の新たなタプルが、周波数リストの最下部に追加されることになるが、図6(A)では周波数f3をルータ1,3間のエリア間通信などでも使用しているためこのような追加は行われず、結局、予備の周波数が1つ減って、2周波数となる。
【0119】
もし必要ならば、復旧前に周波数f3を使用している全エリア間通信およびエリア内通信につき、当該周波数f3を周波数f4に変更する更新を行うようにしてもよい。このような更新を行えば、予備の周波数は3周波数を維持することができる。
【0120】
なお、この更新の内容は無線LANシステム10内の全ルータのリスト蓄積部43において一貫性を確保される。
【0121】
この障害をもたらした位置Nのノイズ発生源からのノイズは、自然に消滅することもあり、また、意識的な作業によって消去されることもあるため、恒久的に残留するものではないから、予備の周波数となった周波数f3は当該ノイズの消滅後に再利用することが可能である。また、ノイズの消滅前であっても、当該ノイズが強いものでなければ、当該周波数f3はルータ1,2間以外の場所(例えば、サービスエリア4A内で行うエリア内通信)で再利用可能である。
【0122】
なお、もしも前記周波数f4を用いたエリア間通信が正常に行えないことが確認された場合、優先順位にしたがって、順次、周波数f5,f6を用いたエリア間通信が試みられることになる。
【0123】
優先順位が最下位の周波数f6を用いた試行でも、正常なエリア間通信が行えない場合には、前記迂回ルートを利用するようにしてもよい。
【0124】
ただしこの場合でも、周波数f1やf2はまだ試していないのであるから、必要に応じて、すでに使用している周波数f1やf2も試してみるとよい。もちろん周波数f1を当該エリア間通信に使用するということは、ルータ1のサービスエリア1A内で行っているエリア内通信の周波数を変更することを意味し、周波数f2を当該エリア間通信に使用するということは、ルータ2のサービスエリア2A内で行っているエリア内通信の周波数を変更することを意味する。また、この変更による影響は、他のエリア内通信やエリア間通信にも波及するため、無線LANシステム10全体にかなり大きな影響を与えるが、迂回ルートを用いる場合に比べて、通信速度の観点で有利である。
【0125】
なお、もし必要ならば、ただ単純に順次、各周波数(例えば、f4)を用いてエリア間通信を試みるのではなく、ノイズの周波数を測定した上で、当該測定結果に応じて、エリア間通信に使用する周波数を決定するようにしてもよい。これにより復旧動作に要する時間を短縮できる可能性がある。
【0126】
また、迂回ルートを設定する場合には、迂回ルート上に存在するルータ数(ホップ数)が少なくなるルートを選択したり、各ルータの空き帯域量などを考慮して、新たな通信トラフィックを高速に伝送できる可能性の高いルートを選択することが望ましい。
【0127】
この迂回ルートの選択には、前記優先順位テーブルのほか、障害発生時に接続が正常に行なわれているルートを示すルーティングリスト(これには、各ルータのMACアドレスと各々に接続されているルータのMACアドレスの関係が記述されており、その中に各ルータ間の接続で使用されている周波数の情報(チャネル番号など)も記述される)等を利用することができる。当該ルーティングリストは、前記周波数リストに、各ルータのMACアドレスを付記した構成とすることができる。
【0128】
復旧動作が終了したあとでは、前記定常的な運用状態に復帰し、周波数リストにしたがって、各ルータごとに、エリア内通信およびエリア間通信を実行する。
【0129】
以上のような復旧動作は、ルータ1、2間以外のエリア間通信(例えば、ルータ2,3間のエリア間通信など)や、エリア内通信に障害が発生した場合でも同様である。初期動作においてはルータ1が特別な役割を果たしたが、定常的な運用状態においては、当該無線LANシステム10内の各ルータ(1〜3,RX1,RX2など)は対等な関係にあって、前記分散制御の範疇に属するシステム構成となっているからである。
【0130】
なお、前記初期動作時に行われる無線LANシステム10内の各ルータに対する電源の投入については、必要に応じて、別途、電源をほぼ同時に投入するためのネットワークを構成してもよい。
【0131】
(A−3)第1の実施形態の効果
以上のように、本実施形態によれば、無線LANシステムにおいて、効率的なルータの配置や周波数割当を実現することが可能である。
【0132】
また、本実施形態では、周波数リスト、ルーティングリスト等を用いることで、大規模な無線LANシステムが構成できると共に、無線周波数を有効に活用でき、高速で安定した通信と高速なルーティングが可能になる。
【0133】
さらに、障害発生などの動的な要因にも、通信速度の低下を抑制すると共に、全体としての一貫性を維持しながら、柔軟に対応することが可能である。
【0134】
(B)第2の実施形態
以下では、本実施形態が第1の実施形態と相違する点についてのみ説明する。
【0135】
第1の実施形態では、無線LANシステム10におけるエリア間通信にもエリア内通信にも同じ周波数を利用したが、本実施形態ではこれらを明確に区別するものとする。
【0136】
周波数利用効率に関しては両者を区別しないほうが有利となるが、両者を区別しない方法では、無線LANの物理的な構成に関する諸情報を、ルータが認識している必要が高く、諸情報のいずれか(例えば、ルータ1と3の距離)が変化した場合にはそれに応じて各エリア間通信やエリア内通信に使用する周波数を変更する必要が生じる可能性が高いが、両者を区別する方法では、周波数利用効率は比較的低いものの、無線LANの物理的な構成に関する諸情報を、ルータが認識している必要性が低く、諸情報のいずれか(例えば、ルータ1と3の距離)が変化した場合でも、それに応じて各エリア間通信やエリア内通信に使用する周波数を変更する必要性も低い。また、変更する必要がある場合でも、エリア内通信とエリア間通信が明確に区別されているため、その影響範囲が限定される。
【0137】
(B−1)第2の実施形態の構成および動作
本実施形態では、エリア内通信にIEEE802.11bの方式である2.4GHz帯を用い、エリア間通信にIEEE802.11aの規格である5GHz帯を用いるものとする。
【0138】
本実施形態でも前記ルーティングリストや周波数リストは基本的にそのまま使用するが、ルーティングリストまたは周波数リスト内の各チャネル番号に対応づけて、各チャネル番号で指定する周波数が属する周波数帯の種別を付記する点だけが相違する。
【0139】
それ以外の点は、第1の実施形態と同じであってよい。
【0140】
(B−2)第2の実施形態の効果
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果と同等な効果を得ることができる。
【0141】
加えて、本実施形態では、エリア内通信とエリア間通信の使用周波数帯を異なるものにする事で、それぞれに使用できるチャネルの数が増え、システム全体に収容できる端末(ステーション)の数を増やす事が出来ると共に、各サービスエリア内の伝送効率を確保できる。
【0142】
また、上述したように、無線LANの物理的な構成に関する諸情報を、ルータが認識している必要性が低いため、ルータの設定等が簡単になる。
【0143】
さらに、前記諸情報のいずれか(例えば、ルータ1と3の距離)が変化した場合でも、それに応じて各エリア間通信やエリア内通信に使用する周波数を変更する必要性も低いため、いずれかのエリア内通信やエリア間通信に使用する周波数を変更する際の制御が簡単になる。
【0144】
さらにまた、変更する必要がある場合でも、エリア内通信とエリア間通信が明確に区別されているため、その影響範囲が限定され、この点でも制御が簡単になることが期待できる。
【0145】
(C)他の実施形態
上記第1の実施形態において、図6(A)に示す周波数リストは前記サーバ21からルータ1に供給される図6(B)に示す優先順位テーブルをもとに、ルータ1〜3などが連携して動作した結果として動的に生成されるものとしたが、少なくとも、運用開始当初の周波数リストの内容は予め静的に決定しておくことも可能である。したがって、静的に決定した周波数リストそのものを、前記サーバ21からルータ1へ供給し、ルータ1およびその他のルータは、当該周波数リストにしたがって各エリア内通信やエリア間通信に使用する周波数を決定するようにしてもよい。
【0146】
また、上記第1、第2の実施形態では、サービスエリア内の無線方式とルータ間の無線方式を類似のものとしている(IEEE802.11関連)。しかしながら、この2つは類似である必要が無いため、これらを異なる通信方式にて構成することも可能である。
【0147】
例えば、ルータ間(エリア間通信)と、サービスエリア内(エリア内通信)に関する方式の組合わせとしては、図8に示すものが利用可能である。
【0148】
図8において、第1の組合せは、ルータ間でIEEE802.11a(5GHz)、サービスエリア内でBluetooth(2.4GHz)をそれぞれ使用し、第2の組合せでは、ルータ間でB1uetoothをサービスエリア内でPHS(1.9GHz)をそれぞれ使用し、第3の組合せでは、ルータ間でIEEE802.11b(2.4GHz)、サービスエリア内でPHSをそれぞれ使用し、第4の組合せでは、ルータ間でIEEE802.11a、サービスエリア内でPHSをそれぞれ使用し、第5の組合せでは、ルータ間で802.11b(2.4GHZ)サービスエリア内でBluetooth(2.4GHz)をそれぞれ使用している。
【0149】
また、必要に応じて、第1〜第5の組合せにおけるルータ間の方式とサービスエリア内の方式とを置換した組合せもまた、使用可能である。
【0150】
このような第1〜第5の組合せとその置換によって、無線LANシステムの周波数設計に関しては、10通りのバリエーションが提供されることになるが、いずれを使用するかは、各システム内のトラフィックの状況に合わせて決定することができる。
【0151】
また、サービスエリア毎に異なる無線システムを使用しても良いことは当然である。
【0152】
なお、IEEE802.11bとBluetoothは同じ周波数帯であるが、アンテナの種別を区別する事で最低限の影響で通信することが可能である。
【0153】
また、以上の説明では、有線LANと接続された無線ルータが1台(ルータ1)存在していたが、有線LANと接続された無線ルータを2台以上もうけたり、1台も設けず、無線のみで閉じたLANシステムとすることも可能である。
【0154】
さらに、以上の説明では、OSI参照モデルのネットワーク層に属する中継処理を行うルータを例に説明したが、本発明はルータ以外にも適用可能である。例えば、OSI参照モデルのデータリンク層に属する中継処理を行うレイヤ2スイッチ(スイッチングハブ)に相当する無線通信機器などにも適用可能である。
【0155】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、無線基地局の配置や、カバー領域内や、無線基地局相互間の通信で使用する無線周波数を効率的に割り当て、障害発生などの動的な要因にも柔軟に対応して無線周波数の再割り当てを実行することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1および第2の実施形態に係る無線LANシステムの全体構成例を示す概略図である。
【図2】第1および第2の実施形態で使用するルータの主要部の構成例を示す概略図である。
【図3】第1および第2の実施形態で使用するルータにおけるアンテナ配置例を示す概略図である。
【図4】第1および第2の実施形態の無線LANシステムにおける周波数配置例を示す概略図である。
【図5】第1および第2の実施形態のルータで使用する制御部内の主要部の構成例を示す概略図である。
【図6】第1の実施形態で使用するテーブルの構成例を示す概略図である。
【図7】第1の実施形態の無線LANシステムにおける周波数配置例を、より詳細に説明するための概略図である。
【図8】他の実施形態におけるルータ間(エリア間通信)と、サービスエリア内(エリア内通信)に関する方式の組み合わせ例を示す概略図である。
【符号の説明】
1〜3、RX1,RX2…ルータ、1A〜5A…サービスエリア、1S〜3S、1S1…ステーション、30〜36…無線部、37…制御部、38…Ethernetインタフェース部、40…ルーティング処理部、41…周波数割当部、42…リスト更新部、43…リスト蓄積部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication system, and is suitable for application to, for example, a wireless LAN (local area network) system.
[0002]
[Prior art]
A conventional LAN is configured by a wired line such as Ethernet (registered trademark).
[0003]
On the other hand, in a wireless LAN (wireless LAN), communication is performed using a wireless line. Standard specifications such as IEEE802.11, IEEE802.11a, and IEEE802.11b are defined as standards for this wireless LAN.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a wireless LAN using radio waves, problems such as interference due to adjacent frequencies and deterioration of communication lines due to jamming waves may occur. However, the above-described IEEE802.11, IEEE802.11a, and IEEE802.11b may occur. The specification does not clearly define these points, and the arrangement of wireless routers and wireless switches, the frequency allocation method, etc. are unsolved problems.
[0005]
In addition, if the routing procedure of a LAN composed of wired lines is applied to a wireless LAN as it is, the transmission speed of the wireless LAN is generally slower than the transmission speed of the wired line, so that the speed of the wireless line allocated by routing becomes extremely slow. Depending on the terminal, communication failure may occur due to communication timeout.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention Each wireless communication system is wireless Multiple radio base stations with areas Each radio With terminal stations in the area Wireless between Communicate Ruda Not just adjacent other Between radio base stations Also communicate wirelessly In a wireless communication system, each The radio base station (1) Send / receive frequency management list information having at least a plurality of radio frequencies set with priorities to be used in advance and allocation status information of each radio frequency to and from other adjacent radio base stations. A frequency management list information sharing means for sharing management list information; and (2) when performing wireless communication, referring to the frequency management list information, a radio frequency having a higher priority among radio frequencies not assigned to others, Radio frequency allocating means for allocating as a radio frequency to be used between terminal stations or other radio base stations in the radio area of the own station; and (3) using the radio frequency allocated by the radio frequency allocating means, Wireless communication means for wireless communication between terminal stations and / or other wireless base stations in the wireless region of It is characterized by providing.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(A) Embodiment
Hereinafter, an embodiment will be described by taking a case where a wireless communication system according to the present invention is applied to a wireless LAN system as an example.
[0008]
If a LAN that does not use a wired line such as a cable as a communication line is a wireless LAN, general wireless LANs may include those that use radio waves, those that use infrared rays, those that use laser light, and the like. In the following embodiments, a wireless LAN mainly using radio waves will be described.
[0009]
Wired LANs such as Ethernet are basically built on the concept of distributed control in which each node (including not only terminals but also routers) on the LAN has an equal relationship, and even when accessing transmission media, it is a competitive CSMA. / CD is used, but in the case of a wireless LAN, distributed control may not always be appropriate, and it may be necessary to adopt a centralized control system configuration in which the relationship between the controlling node and the controlled node is clear.
[0010]
(A-1) Configuration of the first embodiment
An example of the overall configuration of the wireless LAN system 10 of this embodiment is shown in FIG.
[0011]
In FIG. 1, the wireless LAN system 10 includes
[0012]
Although the illustrated router includes three
[0013]
Each of the
[0014]
In the state shown in the figure, the stations 1S and 1S1 exist in the
[0015]
Various communication devices can be used as the stations 1S to 3S and 1S1, and they may have mobility as necessary. In many cases, however, the station is equipped with a wireless LAN LAN card (LAN adapter). A typical example is a laptop personal computer or a notebook personal computer.
[0016]
Generally, the size of the service area is determined according to the transmission power value of each router, and the two-dimensional shape of the service area is a directivity pattern in the horizontal plane of the antenna that each router uses for wireless transmission to each station. It depends on. In addition, for example, in order to cover an entire geographical area having a certain size without omission in any service area, adjacent service areas need to overlap each other. This is not necessary if there may be uncovered areas.
[0017]
In the example of FIG. 1, the shapes of the
[0018]
There may be various distances between adjacent routers and distances between the router and the terminal. In wireless LAN, for example, the distance between adjacent base stations is 1 to 2 kilometers, and the distance between the terminal and the base station. May be several tens of meters. If this is applied to the present embodiment and the distance between the router and the station (for example, the distance between the
[0019]
Further, the frequency used for communication (intra-area communication) between the router and the station (for example, the
[0020]
As long as a radio signal of a single frequency is used for intra-area communication, any one service area (for example, 1A) among the
[0021]
Furthermore, in the present embodiment, the
[0022]
A configuration example of the main part of the
[0023]
Since the functions of the
[0024]
(A-1-1) Configuration example of router
In FIG. 2, the
[0025]
Among these, the antenna AT0 is an omnidirectional antenna for performing communication within the area, and has an omnidirectional directivity pattern in a horizontal plane.
[0026]
Antennas AT1 to AT6 are directional antennas for performing communication between the areas, and exhibit directivity in a horizontal plane. As described above, when the
[0027]
Since it is a problem that depends on the network configuration with which router a certain router performs inter-area communication, in general, the
[0028]
In this case, the provision of the six directional antennas AT1 to AT6 corresponds to the case where the
[0029]
If the directivity patterns of the directional antennas AT1 to AT6 are sharply narrowed into a beam shape, higher accuracy is required for the positional relationship of the
[0030]
Depending on the overlap status of each service area, etc., as long as there are at least three frequencies, as shown in FIG. 7, all inter-area communications and all intra-area communications are performed for six neighboring routers. Can be covered.
[0031]
FIG. 7 illustrates four of the six neighboring routers for the
[0032]
Therefore, inter-area communication using f3 is performed with the router R2 using f2 in intra-area communication, and inter-area communication using f2 is performed with the router R3 using f3 in intra-area communication. Inter-area communication using f2 (this f2 can be replaced with f3) is performed with the router RX1 that uses f1 in internal communication, and f3 is used with the router RX2 that uses f2 in internal communication Inter-area communication is performed.
[0033]
Note that, when the above-described overlap occurs between service areas, the operation in a station located on the overlapped area can be a problem. In particular, there is a problem with respect to overlap occurring between service areas using the same frequency for intra-area communication (for example, overlap between
[0034]
In response to this, for example, a frequency repeat pattern (12 cell repeat pattern) of a small zone system of a car phone is used so that the frequency of in-area communication of any two overlapping service areas is always different. However, in this case, twelve frequencies are required, and the frequency utilization efficiency is lowered.
[0035]
The simplest way to solve this problem while conserving frequency resources is to not allow the occurrence of such overlap itself. As described above, if the size of the service area of each router is sufficiently small compared to the distance between routers that perform inter-area communication (for example,
[0036]
Alternatively, even if the occurrence of overlap itself is allowed, it can be dealt with by executing an operation in which a station (for example, 1S) is not arranged in the overlapping area.
[0037]
In FIG. 2,
[0038]
The frequency received and demodulated by each radio unit is fixed to the assigned specific frequency after the assignment of the frequency is determined, and the frequency is maintained until the assignment is changed due to a failure or the like. However, in the initial state before allocation is performed, reception is performed for all frequencies that may be allocated. Specific values of all frequencies that may be assigned may be stored in a non-volatile memory (not shown) built in the radio unit.
[0039]
As long as each router is in this initial state, each router basically does not perform inter-area communication, but performs radio transmission at a specific frequency assigned after the frequency assignment is determined. The same applies to transmission in that the frequency is maintained until the assignment is changed due to a failure or the like. The frequency for radio transmission and the frequency for reception for each router may be provided separately, but the same frequency is used in this embodiment.
[0040]
The radio unit also has a function of detecting and notifying the occurrence of a failure. An IP packet output to the
[0041]
In the configuration of the present embodiment, it is natural that even the wireless units in the same router (for example, the
[0042]
Basically, one antenna and one radio unit (for example, AT0 and 30) connected thereto can be regarded as one port in the Ethernet router.
[0043]
Here, it is assumed that the
[0044]
The
[0045]
Therefore, for example, if the
[0046]
For example, when the destination IP address is the IP address of the
[0047]
Receiving this, the
[0048]
In addition, when the transmission destination MAC address of the MAC frame exists in the
[0049]
On the other hand, the
[0050]
That is, the
[0051]
The
[0052]
The
[0053]
(A-1-2) Internal configuration example of control unit
In FIG. 5, the
[0054]
Among these, the function of the
[0055]
The
[0056]
For Ethernet using a wired line, communication cannot be continued unless the wired cable is physically damaged, except when the line is duplicated, but it is used when a wireless line is used. In many cases, communication can be continued by changing the frequency (channel). Since the characteristics of propagation paths in wireless communication generally vary greatly depending on the frequency, the quality of communication using a certain frequency is extremely poor (for example, this corresponds to the case where the cable is disconnected in wired communication) This is because communication using other frequencies can often be performed well.
[0057]
The
[0058]
The frequency list is generated based on the logical structure shown in FIGS. 6A and 6B as an example. Here, the table of FIG. 6A is an allocation table, and the table of FIG. 6B is a priority table. The allocation table in FIG. 6A includes three data items. That is, “assignment destination” indicating the assignment destination of each frequency (channel), “failure occurrence” indicating whether or not a failure has occurred in each assignment destination, and “channel number” uniquely specifying each frequency.
[0059]
Also, the priority order table of FIG. 6B includes “priority order” that defines the order of use of each frequency and the “channel number” as data items. Since the channel number is provided as a common data item in the table of FIG. 6A and the table of FIG. 6B, it is obvious that both tables can be naturally combined using the channel number. . A table obtained by naturally combining both tables is used as a frequency list.
[0060]
This frequency list is a table in which “priority”, which is a data item of the priority table, is added in addition to “allocation destination”, “failure occurrence”, and “channel number” which are data items of the allocation table. . In the example of FIG. 6A, the priority value of each tuple is the priority value (1), (2), (3), (2), (2), (2) ), (1),..., (4), (5), (6).
[0061]
In the priority table shown in FIG. 6B, the channel number of frequency f1 is CN (f1), the channel number of frequency f2 is CN (f2), the channel number of frequency f3 is CN (f3), and the channel number of frequency f4 Is CN (f4), the channel number of frequency f5 is CN (f5), and the channel number of frequency f6 is CN (f6). Therefore, the frequencies that can be used in the entire wireless LAN system 10 are six frequencies f1 to f6. . However, normally, only the upper three priority frequencies (f1, f3, f2) are used, and the remaining three frequencies (f4 to f6) are spare frequencies prepared in case of a failure.
[0062]
In the allocation table shown in FIG. 6A, the allocation destination indicates the code of the service area that is the allocation destination when communication using the frequency is intra-area communication, and communication is performed when communication between areas is performed. The codes of both routers are shown.
[0063]
Therefore, the tuple arranged at the top of FIG. 6A is the frequency f1 designated by the channel number CN (f1) for the frequency used in the intra-area communication of the
[0064]
It should be noted that the tuples arranged in the lower order in FIG. 6A, for example, the lowest tuple, the assignment destination is “not yet”, the failure has occurred “not yet”, and the channel number is CN (f6). Indicates that the assignment has not yet been made and is therefore not subject to detection of the failure.
[0065]
If necessary, the frequency used for intra-area communication and the frequency used for inter-area communication may be clearly distinguished and defined in the priority order table, but in FIG. No distinction is made. Therefore, all the frequencies f1 to f6 can be used for intra-area communication and inter-area communication.
[0066]
For example, the frequency list shown in FIG. 6A is stored in the
[0067]
The
[0068]
The occurrence of an event that triggers list update, such as the progress of frequency allocation or the occurrence of a failure, and the contents of the event are determined by the
[0069]
It can be said that the frequency allocation change executed by the
[0070]
The
[0071]
The operation of the present embodiment having the above configuration will be described below. Here, the operation will be described by taking as an example a case where communication between all areas and communication within all areas in the wireless LAN system 10 is basically performed using only the three frequencies f1 to f3.
[0072]
(A-2) Operation of the first embodiment
First, an initial operation when the wireless LAN system 10 is configured will be described.
[0073]
(A-2-1) Initial operation
First, when the
[0074]
The state of the
[0075]
However, here, when the
[0076]
That is, the
[0077]
Since the assignment has not yet been established for any of the frequencies f1 to f6 immediately after the
[0078]
Since at least inter-area communication is not yet executed in any router, the
[0079]
That is, the
[0080]
Normally, connectionless communication is performed in a wired LAN segment such as Ethernet, but here connection-type communication is performed.
[0081]
The reception of the control information is not limited to the station 1S, but can be executed by all terminals (for example, 1S1) in the
[0082]
If there is already data to be transmitted to both the stations 1S and 1S1 at this time, there is a possibility that the request signal is returned almost simultaneously at the same frequency f1, and at the same frequency f1 as the transmission of the request signal. When the
[0083]
Even if the same frequency is used, the MAC address assigned to each station's LAN card is unique, so by using the MAC address, the
[0084]
This is processing corresponding to the above-described centralized control system configuration in which the node to be controlled is a station (for example, 1S, 1S1) and the node to be controlled is a
[0085]
After the process related to the intra-area communication or simultaneously with the process related to the intra-area communication, the
[0086]
The processing for inter-area communication connection performed by the
[0087]
Among neighboring routers that accept this processing from the
[0088]
For this reason, the operation of the
[0089]
Therefore, when there is no overlap, the
[0090]
In this case, like the
[0091]
In this way, with each station in the service area of each router performing intra-area communication for each individual under the control of each router, for example, the
[0092]
Any router may be used as long as the
[0093]
For example, when the
[0094]
On the
[0095]
The
[0096]
In any case, when the frequency used in the inter-area communication between the
[0097]
Therefore, the frequency list in this state is accumulated in the
[0098]
Next, the frequency used by the
[0099]
In addition, when it is necessary to consider the overlap between the
[0100]
When the
[0101]
For example, when f2 is determined as the frequency used by the
[0102]
The processing for inter-area communication and intra-area communication similar to the
[0103]
The above processing will be described with reference to FIG. 7. First, the frequency f1 used for the intra-area communication of the
[0104]
In FIG. 4, the frequency of inter-area communication extending radially around the router is distinguished by a triple line, a dotted line, and a solid line. Here, for example, the triple line may indicate the frequency f3, the dotted line may indicate the frequency f2, and the solid line may indicate the frequency f1.
[0105]
For all the routers that exist and operate in the wireless LAN system 10, the frequency of the inter-area communication and the intra-area communication is determined, and when the determination is reflected in the frequency list, the above initial operation ends. Then, after the initial operation is completed, a steady operation state in which intra-area communication and inter-area communication are executed is performed for each router according to the frequency list.
[0106]
At this time, a signal wirelessly transmitted by each station (for example, 1S) by intra-area communication is transmitted to a station (for example, 2S) that is a destination of the wireless signal as necessary, in order to deliver the signal to a router (for example, 1S). ) And is transmitted to a router (for example, 2) under the station serving as the destination by using required communication between areas, and further transmitted from the router to the destination. If so, data can be transmitted to any destination within and between areas.
[0107]
When such routing is normally performed in the entire wireless LAN system 10, there is no failure in each assigned channel number shown in FIG.
[0108]
However, if such a steady operation state is continued, for example, any inter-area communication or intra-area communication in the wireless LAN system 10 is caused by a noise generation source inside or outside the system 10. It may happen that it cannot be executed normally. In this case, various types of failure may occur depending on the intensity and frequency of noise (interference wave), the position of the noise generation source, and the like.
[0109]
For example, if the noise source is at position N in FIG. 7, the noise frequency is f3, and the noise intensity is not so strong, only the inter-area communication between the
[0110]
However, here, as an example, since the noise source is at position N in FIG. 7, the noise frequency is f3, and the noise intensity is not so strong, only communication between the areas between the
[0111]
It is detected by the
[0112]
(A-2-2) Recovery operation
As described above, in such a wired LAN system, in such a case, the
[0113]
Inability to communicate frequently due to jamming waves in the channel caused by some cause or interference with other systems may occur, and recovery is expected by changing the channel frequency used.
[0114]
Of course, even in the case of wireless, using a detour route is one of the restoration methods, as in the case of wired communication. For example, when the frequency band of the interference wave is extremely wide and covers all the frequencies f1 to f6. Even in the case of wireless communication, the use of the detour route may be the only restoration method. However, when restoration is performed using a detour route, a larger communication traffic flows through the router existing on the detour route than before the restoration, and a large load is applied. Even though the wireless LAN has a communication speed slower than that of the wired LAN, even if the communication speed is further reduced due to such an increase in load, the communication failure due to the communication timeout described above may occur. It is not preferable in various points.
[0115]
In order to avoid such a situation, when the
[0116]
However, at this time, the frequency f1 used by the
[0117]
Assuming that the state of the frequency list at the time of failure detection is as shown in FIG. 6A except for the second tuple from the top, the spare frequency is f4 specified by the channel number CN (f4) and the channel number. Since f5 specified by CN (f5) and f6 specified by channel number CN (f6), the highest priority is frequency f4. Inter-area communication using frequency f4 is attempted.
[0118]
When it is confirmed between the
[0119]
If necessary, for all-area communication and intra-area communication using the frequency f3 before restoration, an update may be performed to change the frequency f3 to the frequency f4. With such an update, the spare frequency can be maintained at 3 frequencies.
[0120]
It should be noted that the content of this update is ensured in consistency in the
[0121]
Since the noise from the noise source at position N that caused this failure may disappear naturally or may be erased by conscious work, it does not remain permanently. The frequency f3 that becomes the frequency can be reused after the noise disappears. Further, even before the disappearance of the noise, if the noise is not strong, the frequency f3 can be reused at a place other than between the
[0122]
If it is confirmed that the inter-area communication using the frequency f4 cannot be normally performed, the inter-area communication using the frequencies f5 and f6 is sequentially tried according to the priority order.
[0123]
Even when a trial using the lowest priority frequency f6 is performed, if the normal inter-area communication cannot be performed, the bypass route may be used.
[0124]
However, even in this case, since the frequencies f1 and f2 have not been tried yet, it is good to try the frequencies f1 and f2 that are already used as necessary. Of course, using the frequency f1 for the inter-area communication means changing the frequency of the intra-area communication performed in the
[0125]
If necessary, the communication between the areas is not simply attempted sequentially using each frequency (for example, f4), but the noise frequency is measured and the communication between the areas is performed according to the measurement result. The frequency to be used may be determined. This may shorten the time required for the recovery operation.
[0126]
In addition, when setting a detour route, select a route that reduces the number of routers (hops) existing on the detour route, and consider the free bandwidth of each router to increase the speed of new communication traffic. It is desirable to select a route that has a high possibility of being transmitted.
[0127]
In order to select this detour route, in addition to the priority table, a routing list indicating routes that are normally connected when a failure occurs (this includes the MAC address of each router and the router connected to each route). The relationship between the MAC addresses is described, and the frequency information (channel number and the like) used in the connection between the routers is also described therein. The routing list can be configured by appending the MAC address of each router to the frequency list.
[0128]
After the restoration operation is completed, the normal operation state is restored, and intra-area communication and inter-area communication are executed for each router according to the frequency list.
[0129]
The recovery operation as described above is the same even when a failure occurs in inter-area communication other than between the
[0130]
As for the power-on for each router in the wireless LAN system 10 performed during the initial operation, a network for powering on may be separately configured as necessary.
[0131]
(A-3) Effects of the first embodiment
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize efficient router arrangement and frequency allocation in a wireless LAN system.
[0132]
Further, in this embodiment, by using a frequency list, a routing list, etc., a large-scale wireless LAN system can be configured, and a radio frequency can be used effectively, enabling high-speed and stable communication and high-speed routing. .
[0133]
Furthermore, it is possible to flexibly cope with a dynamic factor such as the occurrence of a failure while suppressing a decrease in communication speed and maintaining overall consistency.
[0134]
(B) Second embodiment
Below, only the point from which this embodiment is different from 1st Embodiment is demonstrated.
[0135]
In the first embodiment, the same frequency is used for inter-area communication and intra-area communication in the wireless LAN system 10, but in the present embodiment, these are clearly distinguished.
[0136]
In terms of frequency utilization efficiency, it is advantageous not to distinguish between the two, but in a method that does not distinguish between the two, it is highly necessary for the router to recognize various pieces of information regarding the physical configuration of the wireless LAN, and any one of the pieces of information ( For example, when the distance between the
[0137]
(B-1) Configuration and operation of the second embodiment
In this embodiment, it is assumed that the 2.4 GHz band, which is the IEEE802.11b method, is used for intra-area communication, and the 5 GHz band, which is the IEEE802.11a standard, is used for inter-area communication.
[0138]
In this embodiment, the routing list and frequency list are basically used as they are, but the type of the frequency band to which the frequency specified by each channel number belongs is added in association with each channel number in the routing list or frequency list. Only the point is different.
[0139]
Other points may be the same as in the first embodiment.
[0140]
(B-2) Effects of the second embodiment
According to this embodiment, an effect equivalent to that of the first embodiment can be obtained.
[0141]
In addition, in this embodiment, by using different frequency bands for intra-area communication and inter-area communication, the number of channels that can be used for each increases, and the number of terminals (stations) that can be accommodated in the entire system increases. As well as transmission efficiency within each service area.
[0142]
Further, as described above, since it is less necessary for the router to recognize various information related to the physical configuration of the wireless LAN, the router setting and the like are simplified.
[0143]
Furthermore, even if any of the various information (for example, the distance between the
[0144]
Furthermore, even if it is necessary to change, since the intra-area communication and the inter-area communication are clearly distinguished, the influence range is limited, and it can be expected that the control is simplified also in this respect.
[0145]
(C) Other embodiments
In the first embodiment, the frequency list shown in FIG. 6A is linked to the
[0146]
In the first and second embodiments, the wireless method in the service area and the wireless method between the routers are similar (related to IEEE 802.11). However, since the two do not need to be similar, they can be configured with different communication methods.
[0147]
For example, what is shown in FIG. 8 can be used as a combination of methods related to routers (inter-area communication) and service areas (intra-area communication).
[0148]
In FIG. 8, the first combination uses IEEE802.11a (5GHz) between routers and Bluetooth (2.4GHz) within the service area, and the second combination uses B1uetooth between routers and PHS within the service area. (1.9GHz) is used, and in the third combination, IEEE802.11b (2.4GHz) is used between routers and PHS is used in the service area. In the fourth combination, IEEE802.11a is used between routers. PHS is used in each area, and in the fifth combination, Bluetooth (2.4 GHz) is used in each 802.11b (2.4GHZ) service area between routers.
[0149]
Moreover, the combination which replaced the system between the routers in the 1st-5th combination and the system in a service area as needed is also useable.
[0150]
The first to fifth combinations and their replacements provide 10 variations for the frequency design of the wireless LAN system. Which one is used depends on the traffic in each system. It can be decided according to the situation.
[0151]
Of course, a different wireless system may be used for each service area.
[0152]
Although IEEE802.11b and Bluetooth are in the same frequency band, it is possible to communicate with minimum influence by distinguishing the type of antenna.
[0153]
In the above description, there is one wireless router (router 1) connected to the wired LAN. However, two or more wireless routers connected to the wired LAN can be provided, and no wireless router can be provided. It is also possible to make a LAN system closed only by the above.
[0154]
Furthermore, in the above description, a router that performs relay processing belonging to the network layer of the OSI reference model has been described as an example. However, the present invention can also be applied to devices other than routers. For example, the present invention is also applicable to a wireless communication device corresponding to a
[0155]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently allocate radio frequencies to be used for communication between radio base stations in the arrangement of coverage, coverage areas, and between radio base stations. It is possible to execute the reassignment of the radio frequency in response to the factor flexibly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a wireless LAN system according to first and second embodiments.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a main part of a router used in the first and second embodiments.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an antenna arrangement example in a router used in the first and second embodiments.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of frequency arrangement in the wireless LAN systems of the first and second embodiments.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a main part in a control unit used in the routers of the first and second embodiments.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a table used in the first embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining in more detail an example of frequency arrangement in the wireless LAN system of the first embodiment;
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a combination of methods relating to routers (inter-area communication) and service areas (intra-area communication) in another embodiment.
[Explanation of symbols]
1-3, RX1, RX2 ... router, 1A-5A ... service area, 1S-3S, 1S1 ... station, 30-36 ... radio unit, 37 ... control unit, 38 ... Ethernet interface unit, 40 ... routing processing unit, 41 ... frequency allocation part, 42 ... list update part, 43 ... list storage part.
Claims (5)
前記各無線基地局は、
予め使用する優先順位が設定された複数の無線周波数の情報と、前記領域内周波数及び前記領域間周波数としての前記各無線周波数の割当状況情報と、前記領域内周波数又は前記領域間周波数を割り当てる周波数割当対象での障害の有無を表す障害発生情報とを少なくとも有する周波数管理リスト情報を隣接する前記他の無線基地局との間で授受し、この周波数管理リスト情報を共有する周波数管理リスト情報共有手段と、
無線通信を行う際、及び、障害発生によって無線周波数の割当てを見直す際、前記周波数管理リスト情報を参照して、自局に障害の影響を与える障害が発生している周波数割当対象に関係する前記無線周波数でなく、しかも、自局の無線通信に影響を及ぼす他の周波数割当対象に割り当てられていない前記無線周波数のうち優先順位の高い無線周波数を、自局の前記領域内周波数又は前記領域間周波数として割り当てる無線周波数割当手段と、
前記無線周波数割当手段により割り当てられた前記領域内周波数を使用して、自局の無線領域内の端末局との間で無線通信すると共に、前記無線周波数割当手段により割り当てられた前記領域間周波数を使用して、隣接している他の無線基地局との間で無線通信する無線通信手段と
を備えることを特徴とする無線通信システム。A plurality of radio base stations each having a radio area not only perform radio communication with a terminal station in the radio area of the local station using the frequency in the area, but also with other adjacent radio base stations . In a wireless communication system that performs wireless communication between regions using inter-region frequencies ,
Each radio base station is
Information on a plurality of radio frequencies for which priorities to be used in advance are set, allocation status information on each radio frequency as the intra-region frequency and the inter-region frequency, and a frequency for assigning the intra-region frequency or the inter-region frequency Frequency management list information sharing means for exchanging frequency management list information having at least fault occurrence information indicating the presence or absence of a fault in the allocation target with the other radio base stations adjacent to each other and sharing the frequency management list information When,
When performing radio communication and reviewing radio frequency allocation due to failure occurrence , refer to the frequency management list information and relate to the frequency allocation target in which a failure affecting the own station has occurred. Among the radio frequencies that are not radio frequencies and are not assigned to other frequency assignment targets that affect the radio communication of the local station, a radio frequency having a higher priority is selected as the intra-region frequency of the local station or between the regions. a radio frequency allocation means for allocating a frequency,
Using the intra-regional frequency assigned by the radio frequency allocating unit , wireless communication is performed with a terminal station in the radio region of the local station, and the inter- regional frequency assigned by the radio frequency allocating unit is set. use, wireless communication system comprising: a wireless communication means for wireless communication with another wireless base station that is adjacent.
前記無線周波数割当手段は、
前記端末用無線部と前記基地局用無線部との間で同一の無線周波数を使用することを許容するものであり、
同一無線周波数を使用する無線領域の重複部分が発生した場合、前記周波数管理リスト情報を参照して、割り当てられていない無線周波数のうち優先順位の高い無線周波数を新たに割り当てる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。 Wirelessly between the wireless communication unit, a wireless unit for mobile terminal for the terminal station and the wireless communication of the wireless area of the own station by using a non-directional antenna, and the other radio base station using a directional antenna A base station radio unit for communication;
The radio frequency allocating means is
The terminal radio unit and the base station radio unit are allowed to use the same radio frequency,
The radio frequency having higher priority is newly allocated among the radio frequencies that are not allocated by referring to the frequency management list information when an overlapping portion of radio areas using the same radio frequency occurs. Item 3. The wireless communication system according to Item 1 or 2.
Priority Applications (1)
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