JP4571271B2 - 秘密ネットワークノードを具えるワイヤレスネットワーク、ワイヤレス伝送方法及びネットワークノード - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、各自無線装置を具える数個のネットワークノードを具え、前記ネットワークノードの内の1つが少なくとも1つの秘密ネットワークノードと他の全てのネットワークノードとの間でデータを転送するように設計された転送ネットワークノードを構成するワイヤレスネットワークに関するものである。
【0002】
【従来技術】
このようなワイヤレスネットワークは論文「Code-Name Bluethooth」Wolfgang Shulte著、Funkschau 23、1998、pp.80-81、から既知である。このワイヤレスネットワークはそれぞれ数個のネットワークノードを具える数個のピコネットワークからなる。ピコネットワーク内のノードの1つがマスタ機能を有する。ピコネットワーク内の他の全てのノードはスレーブ機能を有する。このようなピコネットワーク内のスレーブ機能を有するノードの1つが別のピコネットワークのノードとデータを交換するよう作用する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、データを数個の直接アクセスし得るネットワークノードから、全てのネットワークノードにアクセスし得ないネットワークノードに異なる方法で伝送するワイヤレスネットワークを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は頭書に記載した種類のワイヤレスネットワークにおいて、
前記ネットワークノードの内の1つが無線トラヒックを制御する中央ネットワークノードを構成し、
該中央ネットワークノードが各無線装置で使用されるフレーム形成のためのフレーム同期データを送信するように設計され、
前記転送ネットワークノードが中央ネットワークノードと秘密ネットワークノードとの間で所定のデータを交換するように設計され、且つ
前記中央ネットワークノードが転送ネットワークノードと秘密ネットワークノードとの間のデータの交換のためにフレーム内に位置するサブフレームを割り当てるように設計されていることを特徴とする。
【0005】
「ワイヤレス伝送」とは、無線伝送、赤外線伝送、又は超音波伝送等を意味する。ワイヤレスネットワーク内の転送ネットワークノードはワイヤレスネットワーク内の無線トラヒックを制御するよう設計された中央ネットワークノードから到来するデータを秘密ネットワークノードに供給することができる。転送ネットワークノードは中央ネットワークノードの機能を秘密ネットワークノードに対しエミュレートする。これは、MACステージ(MAC=Medium Access Control:媒体アクセス制御)においてサブフレーム(MACフレーム内に位置する)を割り当てることにより達成される。データ伝送はネットワークノードの無線装置においてMACフレーム及びMACフレーム内に位置するサブフレームに基づいて編成される。
【0006】
フレームの第1フェーズにおいて、中央ネットワークノードがフレーム同期データを送信し、フレームの第2フェーズにおいて制御データを送信する。本発明によれば、転送ネットワークノードが中央ネットワークノードから受信されたフレーム同期データをサブフレームの第1フェーズにおいて送信するとともに、中央ネットワークノードから受信された所定の制御データをサブフレームの第2フェーズにおいて送信することにより、これらのデータを秘密ネットワークノードに転送することができる。
【0007】
請求項4、5、及び6はフレーム及びサブフレームの他のフェーズに関連する。サブフレームは秘密ネットワークノードがワイヤレスネットワークに組み込まれる前は初期サブフレームといい、組み込まれた後はオペレーショナルサブフレームという。
【0008】
請求項7は各自無線装置を具える数個のネットワークノードの間でデータを伝送する本発明の方法に関連し、請求項8は中央ネットワークノードというネットワークノードに関連し、請求項9は転送ネットワークノードというネットワークノードに関連する。
【0009】
【実施例】
図1は数個のネットワークノード1−4を具えるワイヤレスネットワークを示す。ノード1−4は無線リンクを介してデータを交換する。ノード1はワイヤレスネットワーク内の基地局の機能を有し、中央ネットワークノードと称され、ワイヤレスネットワーク内の無線トラヒックを制御する。ノード2−4はノーマルネットワークノードと称され、相互に及び中央ネットワークノードとデータを交換する。中央ネットワークノード1が他のノード2−4とデータを交換し得る範囲が図1に楕円5で示されている。
【0010】
ネットワークノード1−4は他のネットワークノードへの無線接続及びできれば他の動作装置への無線接続も設定する無線装置を少なくとも具える。このような装置は、例えばビデオコーデック、ビデオレコーダ、モニタ、チューナ,CDプレーヤ等とすることができる。それ自体既知の無線装置はインタフェース回路、プロトコル装置、モデム、高周波数回路及びアンテナを具える。インタフェース回路は、できればフォーマットの適合化後に、ネットワークノード1−4のプロトコル装置と他の装置との間でデータを交換する。高周波数回路はアンテナから受信されたデータをモデムを経てプロトコル装置に伝送する。更に、アンテナはプロトコル装置から発しモデム及び高周波数回路を経て到来するデータを送信する。
【0011】
プロトコル装置(例えばプロセッサシステムとして構成される)はインタフェース回路により供給されるデータからパケットユニット形成し、またモデムにより供給されるパケットユニットからインタフェース回路により処理し得るデータを形成する。1つのパケットは受信データのみならずプロトコル装置により生成された追加の制御情報も含む。プロトコル装置はLLCステージ(LLC=logical Link Control:論理リンク制御)及びMACステージ(MAC=Medium Access Control:媒体アクセス制御)に対するプロトコルを使用する。MACステージは無線伝送媒体への無線装置のマルチアクセスを制御し、LLCステージはトラヒックフロー及びエラーチェックを実行する。
【0012】
図1のワイヤレスネットワークでは、データをネットワークノード1−4の間で、TDM、FDMA又はCDMA法(TDMA=Time Division Multiplex Access:時分割多重アクセス、FDMA=Frequency Division Multiplex Access:周波数分割多重アクセス、CDMA=Code Division Multiplex Access:符号分割多重アクセス)に従って交換することができる。これらの方法を組み合わせることもできる。データは所定の割当てチャネルで伝送される。チャネルは周波数レンジ、時間、及び、例えばCDMA法の場合には、拡散符号によって決定される。
【0013】
データ伝送はネットワークノード1-4のMACステージにおいてフレームに編成される。このフレームは無線同期データ、制御データ及びペイロードデータ用の数個のタイムスロットを具え、MACフレームと呼ばれている。図1に示す中央制御ワイヤレスネットワークでは、中央ネットワークノード1が無線同期を管理するとともに、ノーマルネットワークノード2-4のためのMACフレームにおけるタイムスロットのダイナミックな割当ても管理する。図2はこのようなMACフレームを示す。各MACフレームはその先頭にフレーム同期フェーズ又はプレアンブルMSを有し、このフェーズ中にフレーム同期データが中央ネットワークノード1により発生される。フレーム同期フェーズ又はプレアンブルの後にダウンリンク制御フェーズDLCPが続き、このフェーズ中に制御データが中央ネットワークノード1によりノーマルネットワークノード2-4に送出され、次にダウンリンクユーザフェーズDLUPが続き、このフェーズ中にペイロードデータが中央ネットワークノード1によりノーマルネットワークノード2-4に送出される。ダウンリンクユーザフェーズDLUPの後にダイレクトモードフェーズDMPが続き、このフェーズ中にノーマルネットワークノード2-4が制御及びペイロードデータを互いに交換する。最終フェーズのアップリンクフェーズUPPにおいて、ノーマルネットワークノード2-4が制御及びペイロードデータを専用チャネル又はランダムアクセスチャネルを経て中央ネットワークノードに送出する。
【0014】
MS、DLCP、DLUP、DMP及びUPPの各フェーズは1〜数個のタイムスロット(チャネル)を具える。フェーズの長さ及びタイムスロットの長さは固定又は可変としてプログラムすることができる。後者の場合には、中央ネットワークノード1がフェーズ及びタイムスロットの長さをワイヤレスネットワークの関連する要件に基づいて決定する。
【0015】
専用チャネルは2つのネットワークノード間のポイント・ツー・ポイントリンクである。ランダムアクセスチャネルはノーマルネットワークノード2-4がそれぞれのデータを伝送する1〜数個のタイムスロットにより形成することができる。この場合には、中央ネットワークノード1はランダムアクセスチャネルへのノーマルネットワークノード2-4のアクセス瞬時を決定しない。ランダムアクセスチャネルは、例えば登録要求に対しノーマルネットワークノード2-4が使用することができる。
【0016】
DLCPフェーズにおいて、中央ネットワークノード1がメッセージを全てのノーマルネットワークノード2-4に送ることができる。このメッセージは、ノーマルネットワークノード2-4がDMP及び/又はUPPフェーズにおいてそれらのデータを伝送するのにどのタイムスロットを使用することができるかを指示する。中央ネットワークノード1は、DLCPフェーズ中に、更に、DLUPフェーズにおいて中央ネットワークノード1からのペイロードデータを受信するのにどのタイムスロットを使用するか及び/又はDMPフェーズにおいて他のノーマルネットワークノード2−4からの制御及びペイロードデータを受信するのにどのタイプスロットを使用するかをノーマルネットワークノード2−4に知らせるメッセージを全てのノーマルネットワークノード2−4に送ることもできる。更に、中央ネットワークノード1はDLCPフェーズを用いてランダムアクセスチャネルRACHの位置をノーマルネットワークノード2−4に知らせる。上述したように、ランダムアクセスチャネルRACHは一般にネットワーク内の新しいノーマルネットワークノードを登録するのに使用される。登録後に、ノーマルネットワークノードはUPPフェーズを用いてメッセージによって中央ネットワークノード1に1〜数個のタイムスロットを要求することができる。このとき、このノーマルネットワークノードが伝送したいデータの量を示すメッセージも中央ネットワークノードに送られる。
【0017】
図1に示すワイヤレスネットワークでは、全てのノーマルネットワークノード2−4が中央ネットワークノード1からの制御及びペイロードデータを受信することができる。図3は中央ネットワークノード1及びノーマルネットワークノード2−4のみならず、秘密ネットワークノードというネットワークノード7も具える他のワイヤレスネットワークを示す。ネットワークノード7は1つのノーマルネットワークノード(即ち図3のノード3)とのみデータを交換し、中央ネットワークノード1とはデータを交換し得ないため、秘密ネットワークノードという。これを図3ではネットワークノード3と7を囲む他の楕円8により表わしている。
【0018】
ノーマルネットワークノード3は中央ネットワークノード1及びノーマルネットワークノード2−4からのデータを秘密ネットワークノード7に伝送するとともに秘密ネットワークノード7からのデータを中央ネットワークノード1及び他の全てのノーマルネットワークノード2−4に伝送する機能を有する。秘密ネットワークノード(例えばノード7)とデータを交換するこのようなノーマルネットワークノード3は秘密ネットワークノードからすると中央ネットワークノードをエミュレートしているものとみなせる。
【0019】
中央ネットワークノード1と直接無線コンタクトし得ない秘密ネットワークノード7を組み込むために、特別のサブフレームをMACフレーム内に所定の期間に亘って設ける。組込み前のこのサブフレームは初期サブフレームという。初期サブフレームのアクティブ期間中に、中央ネットワークノード1によりフレーム同期データ及びある制御データが選択されたネットワークノード3を経て秘密ネットワークノード7に供給される。この初期サブフレームはDMP及び/又はUPPフェーズ中に中央ネットワークノードによりダイナミックに決定される。図4はMACフレーム及び初期サブフレームを示す。初期サブフレームはフレーム同期フェーズiMS、ダウンリンク制御フェーズiDLCP及びアップリンクフェーズiUPPからなる。iMSフェーズ中に、フレーム同期データが特別のノード(例えばネットワークノード3)によりリピートされ、中央ネットワークノードのある制御データがiDLCPフェーズ中に通過する。iUPPフェーズはランダムアクセスチャネルiRACHのみを具え、このフェーズにおいて、まだ組み込まれてない秘密ネットワークノード(例えばノード7)が組込み要求をワイヤレスネットワークに伝送することができる。
【0020】
秘密ネットワークノード7により出された組込み要求は初期サブフレームのiUPPフェーズ中に選択されたネットワークノード3によりメッセージとして受信される。選択されたネットワークノード3は組込み要求を有するこのメッセージを初期サブフレームの一部を構成しないMACフレームの次のUPPフェーズ中に中央ネットワークノード1に伝送する。中央ネットワークノード1が秘密ネットワークノード7の組込み要求を認める場合、次のサブフレームの開始位置が決定される。この、次のサブフレーム、即ち組込み後のサブフレームはオペレーショナルサブフレームという。MACフレームに対するこの開始位置は、秘密ネットワークノード7がワイヤレスネットワークから出る瞬時まで、後続の全てのオペレーショナルサブフレームに対し常に同一の位置を有する。オペレーショナルサブフレームの長さは可変であり、伝送すべきデータの量に基づいて中央ネットワークノード1により決定される。秘密ネットワークノード7により選択されたノーマルネットワークノード3は第1オペレーショナルサブフレームの開始時に転送ノードになる。
【0021】
オペレーショナルサブフレームはフレーム同期フェーズoMS及びダウンリンク制御フェーズoDLCPを具える(図5)。更に、オペレーショナルサブフレームはダウンリンクユーザフェーズoDLUP及びアップリンクフェーズoUPPも具えることができる。転送ネットワークノード3は中央ネットワークノード1から受信されるフレーム同期データをoMSフェーズ中に連続的にリピートするとともに、秘密ネットワークノード7に関連する中央ネットワークノード1の全ての制御データをオペレーショナルサブフレームのoDLCPフェーズ中に連続的にリピートする。例えば、中央ネットワークノード1により送られた秘密ネットワークノード7に対するタイムスロットの割当てに関するメッセージがoDLCPフェーズ中に転送ネットワークノード3に対する制御データとしてリピートされる。
【0022】
秘密ネットワークノード7はoUPPフェーズ中にランダムアクセスチャネルoRACHを使用して、ワイヤレスネットワークにおいて専用チャネルを介するポイント・ツー・ポイント(又はユニキャスト)接続又はマルチキャスト接続を申請することができる。秘密ネットワークノード7から他の任意のネットワークノード1-4への専用チャネルを介するポイント・ツー・ポイント接続は秘密ネットワークノード7の専用アップリンクチャネルと呼び、略してアップリンクチャネルoUDCHと記す。アップリンクチャネルoUDCHは、ランダムアクセスチャネルoRACHと同様に、オペレーショナルサブフレームのoUPPフェーズの一部分を構成する。中央ネットワークノード1はこのようなアップリンクチャネルoUDCHの割当てに関するメッセージを有する制御データをMACフレームのDLCPフェーズ中に送信する。転送ネットワークノード3はこれらの制御データをオペレーショナルサブフレームのoDLCPフェーズ中に秘密ネットワークノード7に転送する。しかし、中央ネットワークノード1はオペレーショナルサブフレーム内のoUDCH(アップリンク専用チャネル)に対し1〜数タイムスロットを割り当てる必要があるのみならず、MACフレームのDMPフェーズ及び/又はUPPフェーズにおいて対応するタイムスロットを割り当てループ必要がある。オペレーショナルサブフレーム外に位置するこれらの対応するタイムスロットは秘密ネットワークノード7からのデータを転送ノード3を経て1〜数個の他のノード1−4に伝送するために転送ノード3により必要とされる。これらのタイムスロットはオペレーショナルサブフレームのアップリンクoUDCHと同類のアップリンクチャネルUDCHというチャネルに属する。
【0023】
ペイロードデータをノーマルネットワークノード2−4及び/又は中央ネットワークノード1から秘密ネットワークノード7へ送る必要がある場合には、中央ネットワークノード1がオペレーショナルサブフレームのoDLUPフェーズにおいて専用ダウンリンクチャネルoDDCHを割り当てる必要がある。このダウンリンクチャネルoDDCHが転送ノード3から秘密ネットワークノード7へのペイロードデータの伝送に使用される。また、1〜数個のネットワークノード1、2及び4と転送ノード3と間の接続のために、対応するダウンリンクチャネルが中央ネットワークノード1によりオペレーショナルサブフレーム外のMACフレーム内のDMP又はUPPフェーズにおいて割り当てられる。
【0024】
中央ネットワークノード1により割り当てられるオペレーショナルサブフレーム内のタイムスロットの一例を図6に示す。2つのタイムスロットoS1及びoS2が中央ネットワークノード1によりオペレーショナルサブフレームのoDLUPフェーズ内のダウンリンクチャネルoDDCHとして割り当てられている。対応するタイムスロット又はダウンリンクチャネルS1及びS2がDLUP及びDMPフェーズに存在する。例えばノーマルネットワークノード(例えばノード2)からのペイロードデータはタイムスロットS1又はS2で転送ノード3に伝送され、そこからタイムスロットoS1又はoS2で秘密ネットワークノード7に伝送される。
【0025】
逆の伝送方向に対しては、2つのタイムスロットoS3及びoS4が中央ネットワークノード1によりオペレーショナルサブフレーム内のアップリンクチャネルoUDCHとして割り当てられる。対応するタイムスロットS3及びS4がオペレーショナルサブフレーム外のMACフレームのDMP及びUPPフェーズ内にアップリンクチャネルUDCHとして含まれる。秘密ネットワークノード7がデータをタイムスロットoS3又はoS4で転送ネットワークノード3に伝送し、転送ネットワークノード3がこれらのデータをタイムスロットS3又はS4中に、例えばノーマルネットワークノードに転送する。
【0026】
転送ノード3と秘密ネットワークノード7との間でデータを交換することができる点に注意されたい。この場合にはMACフレーム内のタイムスロットの割当ては必要がなく、オペレーショナルサブフレーム内のタイムスロットの割当てだけで十分である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 数個のネットワークノードを有するワイヤレスネットワークを示す。
【図2】 図1のワイヤレスネットワークに使用されるMACフレームを示す。
【図3】 数個のネットワークノードを有し、素の内の1つが秘密ネットワークノードを構成するワイヤレスネットワークを示す。
【図4】 図3のワイヤレスネットワークに使用される、初期化サブフレームを含むMACフレームを示す。
【図5】 図3のワイヤレスネットワークに使用される、オペレーショナルサブフレームを含むMACフレームを示す。
【図6】 オペレーショナルサブフレームに割り当てられるタイムスロットの一例を示す。
【符号の説明】
1 中央ネットワークノード
2、3、4 ノーマルネットワークノード
3 転送ネットワークノード
7 秘密ネットワークノード
MS,DLCP,DLUP,DMP,UPP MACフレーム
MS フレーム同期フェーズ
DLCP ダウンリンク制御フェーズ
DLUP ダウンリンクユーザフェーズ
DMP ダイレクトモードフェーズ
UPP アップリンクフェーズ
iMS,iDLCP,iUPP 初期サブフレーム
oMS,oDLCP,oDLUP,oUPP オペレーショナルサブフレーム
Claims (9)
- 各自無線装置を具える複数のネットワークノードを具え、前記ネットワークノードの内の1つが少なくとも1つの秘密ネットワークノードと他の全てのネットワークノードとの間でデータを転送するように設計された転送ネットワークノードを形成する、ワイヤレスネットワークにおいて、前記ネットワークノードの内の1つが無線トラヒックを制御する中央ネットワークノードを形成し、前記中央ネットワークノードが各無線装置において使用されるフレームを形成するためのフレーム同期データを送信するように設計され、前記転送ネットワークノードが中央ネットワークノードと秘密ネットワークノードとの間で所定のデータを交換するように設計され、且つ中央ネットワークノードが転送ネットワークノードと秘密ネットワークノードとの間のデータの交換のためにフレーム内に位置するサブフレームを割り当てるように設計されている、ワイヤレスネットワーク。
- 中央ネットワークノードがフレーム同期データをフレームの第1フェーズ中に送信し、制御データをフレームの第2フェーズ中に送信するように設計され、且つ転送ネットワークノードが中央ネットワークノードから受信されたフレーム同期データをサブフレームの第1フェーズ中に送信し、中央ネットワークノードから受信された所定の制御データをサブフレームの第2フェーズ中に送信するように設計されている、請求項1記載のワイヤレスネットワーク。
- ネットワークノードの無線装置はMAC(媒体アクセス制御)ステージに割り当てられたフレームを形成するよう設計されている、請求項1記載のワイヤレスネットワーク。
- 中央ネットワークノードがペイロードデータをフレームの第3フェーズ中に少なくとも1つの他のネットワークノードに送信するよう設計され、転送ネットワークノードがフレームの第4及び/又は第5フェーズ中に秘密ネットワークノードとデータを交換するように設計され、且つ他のネットワークノードがサブフレームにより占有されていないフレームの第4フェーズ中に互いにペイロードデータを交換するように設計され、且つ少なくとも1つの他のネットワークノードがサブフレームにより占有されてない第5フェーズ中にペイロードデータを中央ネットワークノードへ送信するように設計されている、請求項2記載のワイヤレスネットワーク。
- 秘密ネットワークノードをワイヤレスネットワーク内に組み込む前に、秘密ネットワークノードが秘密ネットワークノードの組込み要求に関するメッセージを受信するように設計されている、請求項2記載のワイヤレスネットワーク。
- 秘密ネットワークノードがワイヤレスネットワーク内に組み込まれた後に、転送ネットワークノードがペイロードデータをサブフレームの第3フェーズ中に送信するとともに秘密ネットワークノードの制御及び/又はペイロードデータをサブフレームの第4フェーズ中に受信するように設計されている、請求項2記載のワイヤレスネットワーク。
- 各自無線装置を具える複数のネットワークノードの間でデータをワイヤレス伝送する方法であって、前記ネットワークノードの内の1つは、少なくとも1つの秘密ネットワークノードと他の全てのネットワークノードとの間でデータを転送する転送ネットワークノードを形成し、中央ネットワークノードとして機能する前記ネットワークノードの内の1つは、無線トラヒックを制御し、各無線装置において使用されるフレームを形成するためのフレーム同期データを送信し、前記転送ネットワークノードは、前記中央ネットワークノードと前記秘密ネットワークノードとの間で所定のデータを交換し、前記中央ネットワークノードは、前記転送ネットワークノードと前記秘密ネットワークノードとの間のデータの交換のためにフレーム内にサブフレームを割り当てる、ワイヤレス伝送方法。
- 各自無線装置を具える複数のネットワークノードを具えるワイヤレスネットワークにおいて中央ネットワークノードとして機能するネットワークノードであって、無線トラヒックを制御し、各無線装置において使用されるフレームを形成するためのフレーム同期データを送信するように設計され、且つ転送ネットワークノードと秘密ネットワークノードとの間でサブフレームデータを交換するためにフレーム内にサブフレームを割り当てるように設計され、前記秘密ネットワークノードは当該中央ネットワークノードが直接的にはアクセス可能でないノードであり、前記転送ネットワークノードは、当該中央ネットワークノードが直接的にアクセス可能なノードであって前記秘密ネットワークノードと他の全てのネットワークノードとの間でデータを伝送するノードである、ネットワークノード。
- 各自無線装置を具える複数のネットワークノードを具えるワイヤレスネットワークにおいて、少なくとも1つの秘密ネットワークノードと他の全てのネットワークノードとの間でデータを伝送するように設計されたネットワークノードであって、前記秘密ネットワークノードと中央ネットワークノードとの間で所定のデータを交換する転送ネットワークノードとして設計され、該中央ネットワークノードは、前記ワイヤレスネットワークの無線トラヒックを制御し各無線装置で使用されるフレームを形成するためのフレーム同期データを送信し、当該転送ネットワークノードは、前記中央ネットワークノードにより割り当てられたフレーム内に位置するサブフレームの期間中に前記秘密ネットワークノードとデータを交換するよう設計されている、ネットワークノード。
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