JP4456597B2

JP4456597B2 - データ伝送装置

Info

Publication number: JP4456597B2
Application number: JP2006315950A
Authority: JP
Inventors: 洋昌桑原; 由幸安井; 幸秀水本; 貞行勝又; 郁也平野; 文夫村上
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: JP2007110743A

Description

本発明は、基地局装置と無線通信によりフレームの送受を行うデータ伝送装置に関し、特に、固定無線アクセス（ＦＷＡ：ＦｉｘｅｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓ）システムにおいて基地局装置と無線通信を行う加入者局装置として好適に用いられるものに関する。

基地局と１または２以上の加入者局との間で双方向無線通信を行う固定無線アクセスシステムが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

図６は、従来の加入者局装置を含む固定無線アクセスシステムの全体構成を示すブロック図である。図６において、複数の加入者局装置３１と単一の基地局装置３２とは、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ(Time Division Multiple Access/Time Division Duplex:時分割多元接続／時分割復信)方式にて双方向無線データ伝送を行う。それぞれの加入者局装置３１は、ＬＡＮ３３を介して一以上の端末３４に接続されており、基地局装置３２は、ネットワーク３５を介して一以上のサーバ３６に接続されている。このような構成により、端末３４とサーバ３６との間の通信が可能となっている。

サーバ３６から端末３４へのフレームの送信は、以下の手順で行われる。サーバ３６は、イーサネット（登録商標）フレームを基地局装置３２に送信する。基地局装置３２は、受信したイーサネットフレームを分割して複数の無線データフレームを生成し、加入者局装置３１に無線送信する。加入者局装置３１は、受信した複数の無線データフレームを合成して元のイーサネットフレームを生成し、端末３４に送信する。

一方、端末３４からサーバ３６へのフレームの送信は、以下の手順で行われる。端末３４は、イーサネットフレームを加入者局装置３１に送信する。加入者局装置３１は、受信したイーサネットフレームを分割して複数の無線データフレームを生成し、基地局装置３２に無線送信する。基地局装置３２は、受信した複数の無線データフレームを合成して元のイーサネットフレームを生成し、サーバ３６に送信する。

図７は、従来の加入者局装置の構成を示すブロック図である。図７において、基地局装置３２から送信された無線データフレームは、無線部４０を介して、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部５１に受信される。ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部５１内の送出制御部５１ａは、受信バッファ５２を監視しており、受信バッファ５２が飽和状態の場合は無線データフレームを破棄し、飽和状態でない場合は無線データフレームを受信バッファ５２に記憶させる。受信バッファ５２に記憶された無線データフレームは、通信インタフェース５３内のフレーム再合成部５３ａによって、読み出され、イーサネットフレームに再合成された後に、ＬＡＮ３３へ送出される。

一方、端末３４から送信されたイーサネットフレームは、通信インタフェース５３内のフレーム分割部５３ｂによって、分割され、複数の無線データフレームにされた後に、送信バッファ５４に記憶される。ここで、送信バッファ５４が飽和状態である場合、無線データフレームは破棄される。送信バッファ５４に記憶された無線データフレームは、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部５１および無線部４０を介して、基地局装置３２へ無線送信される。

平野孝幸、外２名編集、「ワイヤレス・ブロードバンド教科書」、株式会社ＩＤＧジャパン、２００２年６月１０日、ｐ．３１３−３１７

図６において、基地局装置３２が所定の折り返しフレームを送信し、この折り返しフレームを加入者局装置３１が折り返し、折り返された折り返しフレームを基地局装置３２が受信する構成とすれば、基地局装置３２と加入者局装置３１との間のビット誤り率等の回線品質を評価することができる。

この場合、折り返しフレームを基地局装置に折り返すための折り返し機能を従来の加入者局装置に追加する必要がある。図７に示される従来の加入者局装置に折り返し機能を追加した場合、加入者局装置の構成は例えば図８に示されるとおりとなる。

図８において、基地局装置３２から送信された無線データフレームは、無線部６０を介して、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部７１に受信される。ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部７１内の送出制御部７１ａは、受信バッファ７２を監視しており、受信バッファ７２が飽和状態である場合は無線データフレームを破棄し、飽和状態でない場合は無線データフレームを折り返しフレーム検出部７５に出力する。折り返しフレーム検出部７５は、受信した無線データフレームが折り返しフレームであるか否かを判断する。

判断の結果、折り返しフレームでない場合には当該フレームを受信バッファ７２に記憶させる。受信バッファ７２に記憶された無線データフレームは、通信インタフェース７３に読み出され、ＬＡＮ３３に送出される。

一方、判断の結果、折り返しフレームである場合には当該フレームをアドレス入れ替え部７６に出力する。アドレス入れ替え部７６は、受信した折り返しフレームの送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスとを入れ替え、アドレス入れ替え後の折り返しフレームを送信バッファ７４に記憶させる。ここで、送信バッファ７４が飽和状態である場合、アドレス入れ替え後の折り返しフレームは破棄される。送信バッファ７４に格納されたアドレス入れ替え後の折り返しフレームは、通信インタフェース７３から送信バッファ７４に格納された通常の送信フレームと同様に、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部７１および無線部６０を介して、基地局装置３２へ無線送信される。

しかし、図８に示される加入者局装置には、以下の問題がある。

無線部６０からＬＡＮ３３側へのトラヒックの増加に伴い受信バッファ７２が飽和状態となった場合、通常の受信フレームと同様に折り返しフレームが破棄されてしまう。

一方、ＬＡＮ３３側から無線部６０へのトラヒックの増加に伴い送信バッファ７４が飽和状態となった場合、通常の送信フレームと同様に折り返しフレームが破棄されてしまう。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、送信バッファが飽和状態であることによって折り返しフレームが破棄されることを回避することができるデータ伝送装置を提供することである。

上記した課題を解決し、目的を達成するための第１の発明は、基地局装置と無線通信によりフレームの送受を行うデータ伝送装置であって、前記基地局装置から受信した受信フレームが前記基地局装置に送り返すべき折り返しフレームであるか否かを判断し、前記受信フレームが折り返しフレームでない場合、受信バッファが飽和状態でないときは当該受信フレームを受信バッファに記憶し、受信バッファが飽和状態であるときは当該受信フレームを破棄し、前記受信フレームが折り返しフレームである場合、受信バッファが飽和状態であるか否かに関わらず、当該受信フレームを前記基地局装置に折り返すものである。

上記構成では、受信バッファが飽和状態であることによって受信フレームが破棄される前に、受信フレームが折り返しフレームか否かを判断し、折り返しフレームである場合には受信バッファの状態に関わらず受信フレームを基地局装置に折り返し送信する。このため、受信バッファが飽和状態であっても折り返しフレームは破棄されない。

ここで、折り返しフレームとしては、例えば、基地局装置とデータ伝送装置との間の回線品質を評価するための試験フレームがあるが、折り返しフレームの用途は特に限定されない。また、受信フレームを基地局装置に折り返すことには、送信元アドレスと宛先アドレスとを入れ替える等の処理が施された受信フレームを基地局装置に送信することが含まれる。

また、第２の発明は、基地局装置と無線通信によりフレームの送受を行うデータ伝送装置であって、折り返しフレーム検出手段と折り返し手段と送出制御手段と受信バッファとを備え、前記折り返しフレーム検出手段は、前記基地局装置から受信した受信フレームが前記基地局装置に折り返すべき折り返しフレームであるか否かを判断し、折り返しフレームである場合には前記受信フレームを前記折り返し手段に出力し、それ以外の場合には前記受信フレームを前記送出制御手段に出力し、前記折り返し手段は、前記折り返しフレーム検出手段から受けた受信フレームを前記基地局装置に送信し、前記送出制御手段は、前記受信フレーム記憶手段が飽和状態であるか否かを判断し、飽和状態である場合には前記折り返しフレーム検出手段から受けた受信フレームを破棄し、それ以外の場合には当該受信フレームを前記受信バッファに出力し、前記受信バッファは、前記送出制御手段から受けた受信フレームを記憶するものである。

上記構成では、受信バッファが飽和状態であるときに受信フレームを破棄する送出制御手段の前段に、折り返しフレームを検出する折り返しフレーム検出手段が設けられている。そして、すべての受信フレームについて折り返しフレームか否かが判断され、折り返しフレームである場合には受信フレームは送出制御手段には出力されず、折り返し手段に出力される。このため、受信バッファが飽和状態であっても折り返しフレームは破棄されない。

また、第３の発明は、基地局装置と無線通信によりフレームの送受を行うデータ伝送装置であって、前記基地局装置から受信した受信フレームの中から前記基地局装置に折り返すべき折り返しフレームを検出する折り返しフレーム検出手段と、前記折り返しフレーム以外の前記基地局装置に送信すべき送信フレームを記憶する送信バッファと、前記折り返しフレーム検出手段により検出された折り返しフレームを記憶する折り返しバッファと、を有するものである。

上記構成では、折り返しフレームは、通常の送信フレームを記憶する送信バッファではなく、折り返しバッファに格納される。このため、送信バッファが飽和状態であっても折り返しフレームは破棄されない。

また、第４の発明は、第２の発明において、前記折り返しフレーム以外の前記基地局装置に送信すべき送信フレームを記憶する送信バッファをさらに有し、前記折り返し手段は、前記送信バッファとは別に、前記折り返しフレームを記憶する折り返しバッファを有するものである。

上記構成では、折り返しフレームは、受信バッファが飽和状態であっても、送信バッファが飽和状態であっても破棄されない。

また、第５の発明は、第３または４の発明において、前記折り返しバッファに記憶された折り返しフレームを前記送信バッファに記憶された送信フレームに優先して前記基地局装置に送信する送信制御手段をさらに有するものである。

上記構成では、折り返しバッファに記憶された折り返しフレームは、送信バッファに記憶された送信フレームに優先して送信される。このため、折り返しバッファは、飽和状態になりにくくなる。

本発明によれば、折り返しフレーム以外の基地局装置に送信すべき送信フレームを記憶する送信バッファとは別に、折り返しフレームを記憶する折り返しバッファを有するので、送信バッファが飽和状態であることによって折り返しフレームが破棄されることを回避することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るデータ伝送装置についての好適な実施形態を詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るデータ伝送装置を含む固定無線アクセスシステムの全体構成を示すブロック図である。図１において、データ伝送装置である複数の加入者局装置１と単一の基地局装置２とは、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ方式にて双方向無線データ伝送を行う。それぞれの加入者局装置１は、ＬＡＮ３を介して一以上の端末４に接続されており、基地局装置２は、ネットワーク５を介して一以上のサーバ６に接続されている。このような構成により、端末４とサーバ６との間の通信が可能となっている。

サーバ６から端末４への通常のフレームの送信は、以下の手順で行われる。サーバ６は、ネットワーク５を介して、イーサネットフレームを基地局装置２に送信する。基地局装置２は、受信したイーサネットフレームを分割して複数の無線データフレームを生成し、加入者局装置１に無線送信する。加入者局装置１は、基地局装置２から受信した複数の無線データフレームを合成して元のイーサネットフレームを生成し、ＬＡＮ３を介して端末４に送信する。

一方、端末４からサーバ６への通常のフレームの送信は、以下の手順で行われる。端末４は、ＬＡＮ３を介して、イーサネットフレームを加入者局装置１に送信する。加入者局装置１は、受信したイーサネットフレームを分割して複数の無線データフレームを生成し、基地局装置２に無線送信する。基地局装置２は、加入者局装置１から受信した複数の無線データフレームを合成して元のイーサネットフレームを生成し、ネットワーク５を介してサーバ６に送信する。

基地局装置２と加入者局装置１との間の回線品質の試験は、以下の手順で行われる。基地局装置２は、イーサネット形式の試験フレーム（以下、折り返しフレームと称す）を生成する。そして、生成した折り返しフレームを分割して複数の無線データ形式の折り返しフレームを生成し、加入者局装置１に無線送信する。加入者局装置１は、基地局装置２から受信したフレームが折り返しフレームであることを検知すると、この折り返しフレームの送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスとを入れ替え、アドレス入れ替え後の折り返しフレームを基地局装置２に無線送信する。基地局装置２は、受信した無線データ形式の折り返しフレームを合成してイーサネット形式の折り返しフレームを生成し、この折り返しフレームを用いてビット誤り率等の回線品質を評価する。

図２は、加入者局装置１の構成を示すブロック図である。図２において、加入者局装置１は、無線部１０とベースバンド処理部２０とを有する。

無線部１０は、基地局装置２から受信した無線信号をベースバンド信号に変換し、このベースバンド信号をベースバンド処理部２０に出力する。また、ベースバンド処理部２０から受信したベースバンド信号を無線信号に変換し、基地局装置２に無線送信する。

ベースバンド処理部２０は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部２１、折り返しフレーム検出部２２、折り返しバッファ２３、送出制御部２４、受信バッファ２５、通信インタフェース２６、送信バッファ２７、および送信制御部２８を有し、無線部１０およびＬＡＮ３から受信したベースバンド信号に対して所定の処理を施す。

以下、ベースバンド処理部２０の動作について、無線部１０から信号を受信した場合、ＬＡＮ３から信号を受信した場合、無線部１０へ信号を送信する場合に分けて詳細に説明する。

図３は、無線部１０から信号を受信した場合のベースバンド処理部２０の動作手順を示すフローチャートである。図３において、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部２１は、無線部１０から無線データフレームを受信し（Ｓ１１）、受信した無線データフレーム（以下、受信フレームと称す）を折り返しフレーム検出部２２に出力する。

折り返しフレーム検出部２２は、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部２１から受けた受信フレームが折り返しフレームであるか否かを判断する（Ｓ１２）。具体的には、受信フレームの中から、元のイーサネットフレームの先頭に相当する受信フレームを検出し、当該受信フレームの宛先ＭＡＣアドレスが予め設定された折り返しフレーム用宛先ＭＡＣアドレスと一致するか否かを判断する。ここで、受信フレームは、元のイーサネットフレームの先頭である旨の情報、末尾である旨の情報、その他のフレームの分割に関する情報を含んでいるものとする。

判断の結果、受信フレームが折り返しフレームである場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、折り返しフレーム検出部２２は、受信フレームを折り返しバッファ２３に記憶させる（Ｓ１３）。具体的には、宛先ＭＡＣアドレスが折り返しフレーム用宛先ＭＡＣアドレスと一致するとともに元のイーサネットフレームの先頭に相当する受信フレームから、元のイーサネットフレームの末尾に相当する受信フレームまでの一連の受信フレームを折り返しバッファ２３に記憶させる。

一方、判断の結果、受信フレームが折り返しフレームでない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、折り返しフレーム検出部２２は、受信フレームを送出制御部２４に出力する（Ｓ１４）。送出制御部２４は、受信バッファ２５が飽和状態か否かを判断する（Ｓ１５）。そして、飽和状態である場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、折り返しフレーム検出部２２から受けた受信フレームを破棄し（Ｓ１６）、飽和状態でない場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、受信フレームを受信バッファ２５に記憶させる（Ｓ１７）。

受信バッファ２５に記憶された受信フレームは、通信インタフェース２６内のフレーム再合成部２６ａによって、読み込まれ、元のイーサネットフレームに合成され、ＬＡＮ３に送出される。

図４は、ＬＡＮ３から信号を受信した場合のベースバンド処理部２０の動作手順を示すフローチャートである。図４において、通信インタフェース２６は、ＬＡＮ３からイーサネットフレームを受信すると（Ｓ２１）、送信バッファ２７が飽和状態か否かを判断する（Ｓ２２）。そして、飽和状態である場合には（Ｓ２２：ＹＥＳ）、受信したイーサネットフレームを破棄する（Ｓ２３）。一方、飽和状態でない場合には（Ｓ２２：ＮＯ）、受信したイーサネットフレームを内部のフレーム分割部２６ｂによって複数の無線データフレームに分割し、これらの無線データフレーム（以下、送信フレームと称す）を送信バッファ２７に記憶させる（Ｓ２４）。

図５は、無線部１０へ信号を送信する場合のベースバンド処理部２０の動作手順を示すフローチャートである。図５において、送信制御部２８は、折り返しバッファ２３に折り返しフレームが記憶されているか否かを判断する（Ｓ３１）。

折り返しフレームが記憶されている場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、送信制御部２８は、折り返しバッファ２３から折り返しフレームを読み出し、送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスとを入れ替え（Ｓ３２）、アドレス入れ替え後の折り返しフレームをＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部２１を介して無線部１０に送信する（Ｓ３３）。

一方、折り返しフレームが記憶されていない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、送信制御部２８は、送信バッファ２７に送信フレームが記憶されているか否かを判断する（Ｓ３４）。判断の結果、送信フレームが格納されているとき（Ｓ３４：ＹＥＳ）、送信制御部２８は、送信バッファ２７から送信フレームを読み出し、ＴＤＭＡ／ＴＤＤ制御部２１を介して無線部１０に送信する（Ｓ３５）。一方、送信フレームが格納されていないときは（Ｓ３４：ＮＯ）、ステップＳ３１に戻る。

このように、折り返しバッファ２３に折り返しフレームが格納されている場合には折り返しフレームを送信し、折り返しバッファ２３が空状態の場合に送信バッファ２７に格納されている送信フレームを送信するので、折り返しフレームは送信フレームに優先して送信される。

以上のとおり、本実施形態に係るデータ伝送装置によれば、受信バッファ２５が飽和状態のときに受信フレームを破棄する送出制御部２４の前段に、折り返しフレーム検出部２２を設け、折り返しフレームについては送出制御部２４に出力しないで折り返しバッファ２３に記憶させる。これにより、受信バッファ２５が飽和状態であることによって折り返しフレームが破棄されることを回避することができる。すなわち、基地局装置２からＬＡＮ３へのトラヒックの増加に伴って受信バッファ２５がオーバーフローした場合であっても、折り返しフレームは破棄されない。なお、このような効果を得るためには、折り返しフレーム検出部２２によって検出された折り返しフレームを基地局装置２へ送信するための構成は、特に限定されない。例えば、図８の加入者局装置と同様に、折り返しフレーム検出部２２によって検出された折り返しフレームを送信バッファ２７に記憶させ、通常の送信フレームと同様に基地局装置２へ送信することとしてもよい。

また、送信バッファ２７とは別に、折り返しバッファ２３が設けられているので、送信バッファ２７が飽和状態であることによって折り返しフレームが破棄されることを回避することができる。すなわち、ＬＡＮ３から基地局装置２へのトラヒックの増加に伴って送信バッファ２７がオーバーフローした場合であっても、折り返しフレームは破棄されない。なお、このような効果を得るためには、受信フレームの受信から折り返しフレームの検出までの構成は、特に限定されない。例えば、図８の加入者局装置と同様に、折り返しフレーム検出部２２は、送出制御部２４の後段に設けられていてもよい。

さらに、折り返しバッファ２３に記憶された折り返しフレームを送信バッファ２７に記憶された送信フレームに優先して送信するので、ＬＡＮ３から基地局装置２へのトラヒックが大きい場合であっても、折り返しフレームを滞りなく折り返し送信することができる。これにより、折り返しバッファ２３のオーバーフローを回避することができる。

また、すべての受信フレームについて折り返しフレームか否かを判断し、検出された折り返しフレームを折り返しバッファ２３に記憶し、折り返しバッファ２３に記憶された折り返しフレームを通常の送信フレームに優先して基地局装置２に送信するので、送受信のトラヒックが大きい場合であっても折り返しフレームは破棄されることなく、確実に基地局装置２へ折り返される。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。

例えば、折り返しフレーム検出部２２と折り返しバッファ２３との間に、折り返しフレームの送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスとを入れ替えるアドレス入れ替え部を設け、アドレス入れ替え後の折り返しフレームを折り返しバッファ２３に記憶させることとしてもよい。

また、本発明に係るデータ伝送装置は、固定無線アクセスシステム以外のシステムにも適用可能であることは言うまでもない。

実施形態に係るデータ伝送装置を含む固定無線アクセスシステムの全体構成を示すブロック図である。加入者局装置１の構成を示すブロック図である。無線部１０から信号を受信した場合のベースバンド処理部２０の動作手順を示すフローチャートである。ＬＡＮ３から信号を受信した場合のベースバンド処理部２０の動作手順を示すフローチャートである。無線部１０へ信号を送信する場合のベースバンド処理部２０の動作手順を示すフローチャートである。従来の加入者局装置を含む固定無線アクセスシステムの全体構成を示すブロック図である。従来の加入者局装置の構成を示すブロック図である。折り返し機能が追加された加入者局装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１加入者局装置（データ伝送装置）
２基地局装置
３ＬＡＮ
４端末
５ネットワーク
６サーバ
１０無線部
２０ベースバンド処理部
２１ＴＤＤ／ＴＤＭＡ制御部
２２折り返しフレーム検出部
２３折り返しバッファ
２４送出制御部
２５受信バッファ
２６通信インタフェース
２７送信バッファ
２８送信制御部

Claims

基地局装置と無線通信によりフレームの送受を行うデータ伝送装置であって、
折り返しフレーム検出手段と折り返し手段と送出制御手段と受信バッファと送信バッファとを備え、
前記折り返しフレーム検出手段は、前記基地局装置から受信した受信フレームが前記基地局装置に折り返すべき折り返しフレームであるか否かを判断し、折り返しフレームである場合には前記受信フレームを前記折り返し手段に出力し、それ以外の場合には前記受信フレームを前記送出制御手段に出力し、
前記折り返し手段は、前記折り返しフレーム検出手段から受けた受信フレームを前記基地局装置に送信し、
前記送出制御手段は、前記受信バッファが飽和状態であるか否かを判断し、飽和状態である場合には前記折り返しフレーム検出手段から受けた受信フレームを破棄し、それ以外の場合には当該受信フレームを前記受信バッファに出力し、
前記受信バッファは、前記送出制御手段から受けた受信フレームを記憶し、
前記送信バッファは、前記折り返しフレーム以外の前記基地局装置に送信すべき送信フレームを記憶し、
前記折り返し手段は、前記送信バッファとは別に、前記折り返しフレーム検出手段からの前記折り返しフレームを記憶する折り返しバッファと、前記折り返しバッファに折り返しフレームが記憶されているか否かを判断し、折り返しフレームが記憶されている場合に折り返しバッファから折り返しフレームを読み出し、送信元ＭＡＣアドレスと宛先ＭＡＣアドレスとを入れ替える送信制御部と、を有することを特徴とするデータ伝送装置。
前記送信制御部は、前記折り返しバッファに記憶された折り返しフレームを前記送信バッファに記憶された送信フレームに優先して前記基地局装置に送信することを特徴とする請求項１に記載のデータ伝送装置。