JP4276628B2 - Wireless communication apparatus, base station apparatus, mobile station apparatus, and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、デジタルデータをパケットに分割して無線通信を行う無線通信装置および無線通信方法に関するものである。 The present invention relates to a wireless communication apparatus and a wireless communication method for performing wireless communication by dividing digital data into packets.
従来、デジタルデータをパケットに分割して無線通信を行うシステムとして、次のようなものが知られている。すなわち、移動局と基地局との間で無線通信を行うシステムがあり、このシステムでは、移動局が、無線電波の到達範囲内にある基地局との間でリンク(通信経路)を確立して無線通信を行う。そして、移動局がその後も移動し続けることによって、移動局とその基地局とのリンクが切れると、当該移動局は、次の基地局とのリンクを確立して、一連のデジタルデータの送受信を確保するようになっている。
この場合、基地局の切り替えにより、移動局が同じパケットを重複して受信しないように構成されている。具体的には、移動局では受信済みのパケット数を記録し、また、切り替え前の基地局では送信済みのパケット数を記録している。そして、切り替え後の基地局では、前記した移動局での受信済みのパケット数と、前記した基地局での送信済みのパケット数との差を計算して、必要なパケットを移動局に送信している(例えば、特許文献1参照)。
In this case, the mobile station is configured not to receive the same packet twice by switching the base station. Specifically, the mobile station records the number of received packets, and the base station before switching records the number of transmitted packets. Then, the base station after switching calculates the difference between the number of received packets at the mobile station and the number of transmitted packets at the base station, and transmits necessary packets to the mobile station. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、前記した移動局と基地局との間でリンクが確立している場合にノイズなどの影響でパケットが消失したときなど、移動局と基地局との間の通信経路のトラブルが生じたとき、特許文献1に記載の手法では、基地局が、移動局に再送信すべきパケット数を正確に把握することができず、基地局の切り替え前後で移動局にパケットを重複して送信するという結果となっていた。
However, when a communication path trouble occurs between the mobile station and the base station, such as when a packet is lost due to noise or the like when a link is established between the mobile station and the base station. In the method described in
そこで、本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、無線通信の接続切り替えを円滑に行うことができることを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to smoothly perform connection switching of wireless communication.
前記課題を解決するために本発明は、他の無線通信装置との間でリンクを確立して当該他の無線通信装置宛のパケットを送信するパケット送信部と、前記パケットを蓄積するパケット蓄積部と、前記パケット送信部における他の無線通信装置とのリンク状態および前記パケット蓄積部におけるパケットの蓄積量の双方を判断し、判断の結果、前記他の無線通信装置とのリンクが確立し、または前記パケットの蓄積量が一定値である場合、前記パケット蓄積部への蓄積順に前記パケットを前記パケット蓄積部から取り出す制御を行う蓄積量制御部と、この蓄積量制御部によって取り出されたパケットを、当該他の無線通信装置とのリンクが確立していることを条件として前記パケット送信部へ順次出力する出力制御部とを備えた、という構成を採用している。 In order to solve the above problems, the present invention provides a packet transmission unit that establishes a link with another wireless communication device and transmits a packet addressed to the other wireless communication device, and a packet storage unit that stores the packet And determining both the link state with the other wireless communication device in the packet transmission unit and the amount of packets stored in the packet storage unit, and as a result of the determination, a link with the other wireless communication device is established, or When the accumulation amount of the packet is a constant value, an accumulation amount control unit that performs control for taking out the packets from the packet accumulation unit in the accumulation order in the packet accumulation unit, and a packet extracted by the accumulation amount control unit, An output control unit that sequentially outputs to the packet transmission unit on the condition that a link with the other wireless communication device is established. It is use.
本発明によれば、無線通信の接続切り替えを円滑に行うことができる。 According to the present invention, connection switching for wireless communication can be performed smoothly.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る無線通信システムを示すブロック図である。
図1において、無線通信システムは、複数の基地局(無線通信装置)1a,1b,1c,1dと、パケット処理装置2と、移動局(無線通信装置)3とを具備している。移動局3としては、例えば、鉄道や自動車などがある。
そして、各基地局1a〜1dが基幹ネットワーク4を介してパケット処理装置2に接続されている。パケット処理装置2は、デジタルデータを分割して、移動局3宛のパケットを生成するためものである。ここでは、パケット処理装置2は、図示しないネットワークを介してサーバ装置(ウェブサーバなど)に接続されていることとする。
各基地局1a〜1dには、通信エリアSがあり、この通信エリアS内で、各基地局1a〜1dは、移動局3との間でリンクを確立することが可能になっている。以下、基地局1a〜1dおよび移動局3について、順を追って説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a radio communication system according to
1, the wireless communication system includes a plurality of base stations (wireless communication devices) 1a, 1b, 1c, 1d, a
The
Each
図2は、基地局の内部構成を示すブロック図である。ここでは、基地局1aについて説明することとするが、他の基地局1b〜1dもこれと同様である。
図2において、基地局1aには、メディア変換装置(基地局装置)100が搭載されている。このメディア変換装置100は、無線送信部11、出力制御部12、パケット蓄積部13、蓄積量制御部14およびネットワークインターフェース部(以下単に「インターフェース部」という)15を具備している。
FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the base station. Here, the
In FIG. 2, a media conversion device (base station device) 100 is mounted on the
無線送信部11は、無線アンテナなどを含んで構成され、移動局3との間のリンクを確立し、移動局3宛のパケットを送信するようになっている。
The
インターフェース部15は、図1に示したパケット処理装置2および他の基地局1b〜1dとの間でパケット通信を行う。そして、インターフェース部15は、パケット処理装置2との間のパケット通信により取得したパケットに通番を付与する。この例を図3に示す。図3に示すように、パケットの宛先情報や送信元情報などが記載されたパケットヘッダ72を含むパケット70には、インターフェース部15によって付与された通番73が付加されている。なお、図3に示した通番73の位置は、特に制約を受けない。例えば、データフィールド74内に付加してもよいし、誤り検出フィールド75の直前に付加するようにしてもよい。
図2に戻り、インターフェース部15は、さらに、図3に示した通番73を付加したパケット70をパケット蓄積部13に格納するようになっている。
The
Returning to FIG. 2, the
パケット蓄積部13は、バッファであり、ここでは、蓄積した順にパケットを取り出すFIFO(First-In First-Out)方式を採用することとする。これにより、一番新しく格納されたパケットが最後に取り出されることとなる。
The
蓄積量制御部14は、パケット蓄積部13におけるパケットの蓄積量(以下「FIFO蓄積量」という)と、無線送信部11における移動局3との無線リンク状態の双方を判断し、判断の結果に基づいて、パケット蓄積部13からパケットを取り出す出力指示(以下「FIFO出力指示」という)を行うようになっている。この動作状態の遷移を図4に示す。
The accumulated
蓄積量制御部14では、図4に示すように、電源が投入(Power On)されると、電源断状態S11から初期化中S12に移行する。その後、初期化が終了すると、まず、FIFO出力指示を止めた状態S13に移行する。このとき、パケット蓄積部13ではパケットが順次格納される。そして、移動局3とのリンクが確立している場合、またはFIFO蓄積量が一定値(例えば最大値)になっている場合(同図(1))、S13からS14に移行する。すなわち、FIFO出力指示を出力している状態に移行する。このとき、パケット蓄積部13ではパケットが順次取り出され、後記する出力制御部12に出力される。一方、リンクが切断され、かつFIFO蓄積量が一定値未満の場合(同図(2))、S14からS13の状態に戻る。
As shown in FIG. 4, when the power is turned on (Power On), the accumulation
図2に戻り、出力制御部12は、無線送信部11における移動局3との無線リンク状態に基づいて、蓄積量制御部14による制御によって取り出されたパケットを無線送信部11に出力するようになっている。この動作状態の遷移を図5に示す。
Returning to FIG. 2, the
出力制御部12でも、図5に示すように、電源が投入(Power On)されると、電源断状態S21から初期化中S22に移行する。その後、初期化が終了すると、パケットを廃棄中の状態S23に移行する。そして、移動局3とのリンクが確立している場合(同図(1))、S23からS24に移行する。すなわち、パケットを無線送信部11に出力している状態に移行する。一方、リンクが切断された場合(同図(2))、S24からS23の状態に戻る。
As shown in FIG. 5, when the power is turned on (Power On), the
図6は、移動局の内部構成を示すブロック図である。
図6において、移動局3は、無線受信部31、重複受信検出装置32およびパケット中継装置33を具備している。そして、移動局3内では、パケット中継装置33が、データ端末34a,34b,34cと任意に接続されるようになっている。データ端末34a〜34cは、パケット通信機能を備えた情報端末である。なお、本実施の形態において、無線受信部31、重複受信検出装置32およびパケット中継装置33を併せて移動局装置という。
FIG. 6 is a block diagram showing the internal configuration of the mobile station.
In FIG. 6, the
前記した無線受信部31は、基地局1a〜1dからの無線電波を受信し、重複受信検出装置32に移動局3宛のパケットを出力する。この移動局3宛のパケットは、具体的には、データ端末34a〜34c宛のパケットを意味する。
重複受信検出装置32は、パケットに付与されている通番を検出し、所定のパケットをパケット中継装置33に出力する。
パケット中継装置33は、重複受信検出装置32から出力されたパケットをデータ端末34a〜34cに中継する。
The
The duplicate
The
ここで、重複受信検出装置32の処理手順を図7に基づいて説明する。
まず、重複受信検出装置32は、過去に受信した一連のパケットに付与された通番の集合(これを受信通番値集合という)をリセットする(S31)。続いて、重複受信検出装置32は、無線受信部31から出力されたパケットを受信した場合(S32の「Yes」の場合)、その受信したパケットの通番が、S31のリセット後に受信した一連のパケットに付与された通番の集合、すなわち、今回分の受信通番値集合に含まれるものか否かを確認する(S33)。
Here, the processing procedure of the duplicate
First, the duplicate
そして、S33における判断の結果、受信通番値集合に含まれるものと確認された場合(S33の「Yes」の場合)、重複受信検出装置32は、S32で受信したパケットを廃棄し(S34)、S32に戻る。これにより、データ端末34a〜34cへの重複送信を回避することが可能となる。
If the result of determination in S33 confirms that it is included in the reception sequence number set (in the case of “Yes” in S33), the duplicate
これに対して、S33における判断の結果、受信通番値集合に含まれないものと確認された場合(S33の「No」の場合)、重複受信検出装置32は、パケットを適正に再現するため、その通番を除去してパケット中継装置33にパケット中継する(S35)。そして、重複受信検出装置32は、S35で除去した通番を今回分の受信通番値集合に加えた(S36)後、S32に戻る。このようにして、データ端末34a〜34cは、一連のパケットを組み合わせてデジタルデータを再現するようになっている。
On the other hand, as a result of the determination in S33, when it is confirmed that it is not included in the reception sequence number set (in the case of “No” in S33), the duplicate
次に、移動局3が基地局1aから基地局1bに接続を切り替えて無線通信を行った場合を例にして、各基地局1a,1bと移動局3との動作処理について説明する。
図8は、各基地局と移動局との動作処理の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、パケット処理装置2が移動局3宛のパケットを基地局1aに送信した後、基地局1aが、他の基地局1b〜1dに「1」〜「7」の通番を付与したパケットをブロードキャスト送信することとして説明する。
Next, operation processing between each of the
FIG. 8 is a timing chart showing an example of operation processing between each base station and mobile station. Here, after the
まず、基地局1aでは、同図(b)に示すように、移動局3とのリンクが確立すると、それが切断されるt1の時間まで、「1」〜「3」の通番が付与されたパケットを順次、移動局3に送信している。そして、それ以降は、「4」〜「7」の通番が付与されたパケットの送信が中止されている。符号h12は、リンク断の状態で受信したパケットをあらわしている。
First, in the
これに対して、基地局1bでは、同図(c)に示すように、移動局3とのリンクが確立したt2の時間から、「3」以降の通番が付与されたパケットを移動局3に送信している。符号h11は、リンク断の状態で受信したパケットをあらわしている。
このとき、基地局1bのパケット蓄積部13では、FIFO蓄積状態が同図(d)に示すようになる。すなわち、「1」「2」の通番が付与されたパケットがパケット蓄積部13に格納されて、蓄積量が一定値(最大値)になった後、時間t2から、蓄積順にパケットが取り出されながら、新規な「3」以降の通番が付与されたパケットが順次格納されていく。これは、図4および図5に示した基地局1bの蓄積量制御部14および出力制御部12によって、次のような制御が行われるからである。
On the other hand, in the
At this time, in the
蓄積量制御部14では、「1」「2」の通番が付与されたパケットがパケット蓄積部13に格納されると、蓄積量が一定値になるので、以降は、「1」の通番が付与されたパケットから順に各パケットが出力制御部12に取り出される(図4(1)参照)。また、出力制御部12では、リンクが確立するt2になるまで、蓄積量制御部14によって取り出されたパケットを廃棄し続ける(図5(2)参照)。そして、t2以降、出力制御部12は、蓄積量制御部14によって取り出されたパケットを無線送信部11を介して移動局3に送信させる。この送信によって、移動局3では、図8(e)に示すように、2番目の「3」や「4」以降の通番が付与されたパケットを受信する。
In the accumulation
なお、移動局3の重複受信検出装置32では、図7に示したS34の処理によって、2番目の「3」が付与されたパケットを破棄する。これにより、移動局3のデータ端末34a〜34cでは、基地局1aから基地局1bへの切り替え後、「3」の通番が付与されたパケットを重複して受信することとならず、デジタルデータを適正に再現することが可能となる。よって、無線通信の接続切り替えを円滑に行うことができる。
Note that the duplicate
図9は、各基地局と移動局との動作処理の他の例を示すタイミングチャートである。ここでは、図8の場合に比べて、基地局1aから基地局1bへの切り替えのタイミングを早め、1番目の「3」の通番が付与されたパケットが消失してエラーパケットとなった場合を例に示している。
この場合、基地局1bでは、同図(c)に示すように、移動局3とのリンクが確立したt2の時間から、「3」以降の通番が付与されたパケットを順次、移動局3に送信している。
このとき、移動局3の重複受信検出装置32では、2番目の「3」の通番が付与されたパケットを初めて受信することになるので、そのパケットを破棄することなく、パケット中継装置33にパケット中継する(図7のS31〜S35参照)。その他の基地局1a,1b,移動局3の動作は、図8の場合とほぼ同様である。
これにより、移動局3のデータ端末34a〜34cでは、基地局1bへの切り替えのタイミングによりパケットが消失した場合も、一連のパケットを受信してデジタルデータを適正に再現することが可能となる。
FIG. 9 is a timing chart showing another example of operation processing between each base station and mobile station. Here, compared to the case of FIG. 8, the timing of switching from the
In this case, in the
At this time, the duplicate
As a result, the
[実施の形態2]
図10は、本発明の実施の形態2における移動局内の重複受信検出装置の処理手順を示す図である。その他の基地局1a〜1dを含む無線通信システムの構成は、実施の形態1の場合と同様である。実施の形態1と同一部分については、同一符号を付して重複説明を省略する。
図7では、S33でパケットの破棄または中継の判断を行う場合、S32で受信したパケットの通番が受信通番値集合に含まれるか否かに着目したのに対して、図10では、受信したパケットの通番が過去に受信したパケットの通番よりも大きいか否かに着目して処理している点が異なる。そのため、図10では、次のような処理が図7の場合と異なる。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is a diagram illustrating a processing procedure of the duplicate reception detection apparatus in the mobile station according to
In FIG. 7, when determining whether to discard or relay a packet in S33, attention is paid to whether or not the serial number of the packet received in S32 is included in the received serial number value set. The processing is focused on whether or not the serial number of the packet is larger than the serial number of the packet received in the past. Therefore, in FIG. 10, the following processing is different from that in FIG.
まず、S31Aでは、重複受信検出装置32は、過去に受信した一連のパケットの通番の最大値(これを通番カウンタという)をリセットする。
S33Aでは、重複受信検出装置32は、受信したパケットの通番が通番カウンタ以下か否かを判断する。
S36Aでは、重複受信検出装置32は、通番カウンタをS32で受信したパケットに付与されている通番に変更する。このようにしても、実施の形態1の場合と同様、重複受信検出装置32は、適正なパケットをパケット中継装置33にパケット中継することが可能となる。
First, in S31A, the duplicate
In S33A, the duplicate
In S36A, the duplicate
[実施の形態3]
図11は、本発明の実施の形態3における移動局の内部構成を示すブロック図である。なお、実施の形態1と同一の部分は、同一符号を付して重複説明を省略する。
実施の形態3における移動局3Aは、図2に示した送信機能を持つメディア変換装置100に代えて、送受信機能を持つメディア変換装置100Aを組み込んだ点に大きな特徴がある。そのため、図11に示すように、移動局3Aでは、データ端末34a〜34cから送信されたパケットをメディア変換装置100Aに出力するパケット中継装置33Aを備えている。その他の構成は、図6に示した移動局3と同様である。
[Embodiment 3]
FIG. 11 is a block diagram showing an internal configuration of the mobile station according to
The
メディア変換装置100Aは、図12に示すように、無線送受信部11Aおよびデータ送受信部15Aを備えている。その他の構成は、図2に示したメディア変換装置100と同様である。
無線送受信部11Aは、基地局1a〜1dとの間の送受信の通信を行うようになっている。また、無線送受信部11Aは、基地局1a〜1dから受信したパケットをデータ送受信部15Aに出力するようになっている。
データ送受信部15Aは、重複受信検出装置32にパケットを出力したり、あるいはパケット中継装置33Aから出力されたパケットを受信して無線送受信部11Aに出力するようになっている。
As shown in FIG. 12, the
The wireless transmission /
The data transmission /
このように構成すると、移動局3Aは、メディア変換装置100Aの機能により、所定の基地局1a〜1dの切り替えを行いながら、パケット処理装置2にパケットを送信することが可能となる。
If comprised in this way, 3 A of mobile stations will be able to transmit a packet to the
[実施の形態4]
図13は、本発明の実施の形態4に係る無線通信システムを示すブロック図である。なお、実施の形態1と同一の部分は、同一符号を付して重複説明を省略する。
図13では、基地局1a〜1dを2基ずつ管理する2台のパケット処理装置2を分散して配置し、これらのパケット処理装置2を上位のネットワーク5を介して接続するようにしてもよい。その他の基地局1a〜1dや移動局3を含む無線通信システムの構成は同様である。
このようにしても、実施の形態1と同様の作用効果を有するほか、パケット処理の負担を分散させることができるので、有益である。
[Embodiment 4]
FIG. 13 is a block diagram showing a radio communication system according to
In FIG. 13, two
This is beneficial because it has the same operational effects as the first embodiment and can distribute the burden of packet processing.
[実施の形態5]
図14は、本発明の実施の形態5におけるメディア変換装置を含む移動局の内部構成を示す図である。なお、実施の形態1,3と同一の部分は、同一符号を付して重複説明を省略する。
図14では、移動局3Aが、図12に示したメディア変換装置100Aの蓄積量制御部14に対し、FIFO蓄積量の一定値(例えば最大値)を変更するための最大蓄積量設定部40をさらに備えた点に特徴がある。このように構成すると、図8に示した基地局の切り替え期間K1に要する時間に応じ、基地局の切り替え時のパケット処理が適正に行われるようにFIFO蓄積量の最大値を変更することが可能となる。
なお、FIFO蓄積量の最大値は、図8に示した基地局の切り替え期間K1に要する時間をT、送信するパケットの実効伝送速度を毎秒Rバイトとした場合、次のように定義してもよい。すなわち、FIFO蓄積量の最大値B=R×Tである。
[Embodiment 5]
FIG. 14 is a diagram showing an internal configuration of a mobile station including the media conversion device according to
14, the
The maximum FIFO storage amount can be defined as follows when the time required for the base station switching period K1 shown in FIG. 8 is T and the effective transmission rate of the transmitted packet is R bytes per second. Good. That is, the maximum FIFO storage amount B = R × T.
なお、本発明は、前記した実施の形態に限定されない。基地局および移動局を含む無線通信システムの構成および処理手順は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、実施の形態1〜5の構成を組み合わせて構成したり、あるいは変更して構成するようにしてもよい。例えば、パケットの通番は、基地局1a〜1dではなく、パケット処理装置2が行うようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above. The configuration and processing procedure of the wireless communication system including the base station and the mobile station may be configured by combining or changing the configurations of the first to fifth embodiments without departing from the spirit of the present invention. Also good. For example, the packet sequence number may be set by the
1a〜1d 基地局
2 パケット処理装置
3 移動局
11 無線送信部
12 出力制御部
13 パケット蓄積部
14 蓄積量制御部
1a to
Claims (6)
前記他の無線通信装置とのリンク状態および前記パケット蓄積部におけるパケットの蓄積量の双方を判断し、判断の結果、前記他の無線通信装置とのリンクが確立し、または前記パケットの蓄積量が一定値である場合、前記パケット蓄積部への蓄積順に前記パケットを前記パケット蓄積部から取り出す制御を行うステップと、
前記パケット蓄積部から取り出したパケットを、当該他の無線通信装置とのリンクが確立していることを条件として、当該他の無線通信装置に送信するステップと、を実行することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method in a wireless communication device that extracts and transmits a packet addressed to another wireless communication device from a packet storage unit,
Both the link state with the other wireless communication device and the amount of packets stored in the packet storage unit are determined. As a result of the determination, a link with the other wireless communication device is established, or the amount of packets stored is If it is a constant value, performing a control of taking out the packets from the packet storage unit in the order of storage in the packet storage unit;
Transmitting the packet extracted from the packet storage unit to the other wireless communication device on the condition that a link with the other wireless communication device is established. Communication method.
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