JP4619935B2 - 無線パケット通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、自局のセル内及び複数の基地局間で無線パケット信号の送受信を行う無線パケット通信に用いられ、基地局において特定の無線パケット信号を優先的に送信する無線パケット通信装置に関するものである。

一般に、無線パケット通信では、データを複数個に亘って束ねてパケットとして無線で送受信を行っており、現在、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）をはじめとする種々の無線システムで採用されている。無線ＬＡＮでは、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１委員会で標準化が進められているＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づいた無線ＬＡＮが実用化されており、特に、ＩＥＥＥ８０２．１１規格で規定されるパケット通信においては、各局が自律分散として動作し、完全に独立したパケット毎の通信を前提としている。

そのため、無線パケットの送信前に無線伝搬路が使用可能か否かの判断を行うため、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｅｎｓｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ／ Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）と呼ばれるキャリアセンスを行って、そのキャリアセンス結果に応じて時間軸方向の送信タイミング制御を行うようにしている。従って、各局では、パケット送信前にＣＳＭＡ／ＣＡに応じた送信タイミング制御機能を動作させる必要がある。

ここで、各局における送信タイミングはＣＳＭＡ／ＣＡ機能の１つである乱数に応じて決定されるものの、各送信パケットには、各データの種別に応じて求められる優先度が存在する。例えば、音声データは早く送信を行う必要があり、Ｗｅｂで用いるデータは多少遅れても構わない等の要求がある。ＩＥＥＥ８０２．１１委員会におけるタスクグループＴＧｅの中で作成が進められているＩＥＥＥ８０２．１１ｅの草案（非特許文献１参照）では、データ種類（アクセスカテゴリ：Ａｃｃｅｓｓ Ｃａｔｅｇｏｒｙ）に応じて送信タイミングを制御する規格が検討されている。

例えば、入力パケット信号は、図１５に示すように、音声、映像、及び非リアルタイムトラフィック（ベストエフォート・データ、背景トラフィック）等のデータ種類に分けられて、それらに対応するキューに格納される。各キューには優先度が付けられており、音声及び映像がより高い頻度で送信されるように送信制御が行われる。

このようなパケット優先制御として、非特許文献２に記載されたものが知られている。ここで、従来の優先制御技術を、図１６及び図１７を参照して説明すると、入力された送信パケット信号（入力データパケット）Ｓ１は優先度識別回路１に入力され、パケット信号のデータの優先度に応じた各データ種類（アクセスカテゴリ）への識別（マッピング）が行われる。優先度識別回路１から出力されたデータ識別パケット信号Ｓ２はフィルタリング回路２に入力され、ここで各データ種類に応じて複数の送信キュー回路３及び５のいずれかにパケット信号の振り分けが行われる（なお、図１６においては、アクセスカテゴリへのマッピング１−１が優先度識別回路１及びフィルタリング回路２の機能を示しており、送信キュー回路は４つ示されており、符号３−１、３−２、５−１、及び５−２が付されている）。

例えば、優先度の高いパケット信号Ｓ３は高い優先度に応じた送信キュー回路３に入力されて、送信の順番を待つ。一方、優先度の低いパケット信号Ｓ６は、優先度が低いパケット信号が格納される送信キュー回路５に入力されて、送信の順番を待つことになる。

優先度が高いパケット信号Ｓ３は、高いデータ種類の優先度に応じたＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御される送信制御回路４にパケット信号Ｓ４として与えられ、送信制御回路４ではパケット信号Ｓ４を送信パケットＳ５として優先的に送信する。一方、優先度が低いパケット信号Ｓ６は低いデータ種類の優先度に応じたＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御される送信制御回路６にパケット信号Ｓ７として与えられ、送信制御回路６では送信パケットＳ７を送信パケットＳ８として送信する。

スケジューリング回路７では、送信パケットＳ５及びＳ８の送信タイミングが一致すると、優先度が高いデータ種類のパケット信号Ｓ５を優先的に送信するように送信タイミングのスケジューリングを行って（図１６では衝突回避メカニズム７−１として示されている）、パケット信号Ｓ９としてパケット送信を行う（なお、図１６においては、送信制御回路を示すＣＳＭＡ／ＣＡが４つ備えられ、符号４−１、４−２、６−１、及び６−２が付されている）。

上述のように、従来の無線パケット通信装置では、送信パケット信号のデータ種類に基づいて優先度を決定して、優先度に応じた送信タイミング制御を行って無線パケット通信を行うようにしている。
ＩＥＥＥ Ｐ８０２．１１ｅ、 "Ｐａｒｔ．１１： Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｌａｙｅｒ （ＰＨＹ） Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ： Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ： Ｍｅｄｉｕｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ （ＭＡＣ） Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｓ"、 Ｄ１３．０、 ＩＥＥＥ８０２．１１、 Ｊａｎ． ２００５． 改訂版：８０２．１１高速無線ＬＡＮ教科書、守倉正博、久保田周治監修

ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１ＴＧｅで検討されている規格では、図１８に示すように、例えば、基地局（アクセスポイント）ＡＰ１の自局セル内の端末ＳＴ１及びＳＴ２を対象として優先制御を行うことを前提としている（なお、図１８では無線回線として、例えば、２．４ＧＨｚ帯又は５ＧＨｚ帯が用いられ、基地局ＡＰ１は有線バックボーンへ有線接続されている。そして、端末ＳＴ２が優先度が高く（音声パケット）、端末ＳＴ１が優先度が低い（映像パケット））。従って、後述するＷＤＳシステムにおいて優先制御を適用することは考慮されておらず、適用するには問題がある。

一方、基地局間を無線回線で接続し、ＬＡＮ間接続を行う又はリピータとして基地局を無線接続して離れた端末と接続する機能が求められている。このような形態の一例を図１に示す。図示の例では、基地局ＡＰ１が有線バックボーン回線へ有線接続されており、基地局ＡＰ１からＡＰ３間では、例えば、５ＧＨｚ帯で中継されている。そして、各基地局セル内では２．４ＧＨｚ帯で運用されている。そして、基地局ＡＰ１から基地局ＡＰ３への距離は離れており、基地局ＡＰ１から基地局ＡＰ２への距離は近い。また、端末ＳＴ２及びＳＴ３をそれぞれ映像端末及び音声端末とし、音声パケットの優先度が高く、映像パケットの優先度が低いものとする。

一般に、有線ネットワーク（有線バックボーン回線）に接続され、イントラネット又はインターネットへの窓口となる基地局（ここではＡＰ１）をゲートウェイ基地局（ＧＷ基地局）と呼び、このＧＷ基地局から又はＧＷ基地局へ無線パケットを転送するため、複数の基地局を経由して無線転送を行うようなパケット転送方法はマルチホップ転送と呼ばれている。

マルチホップ転送を実現するため、ＩＥＥＥ８０２．１１規格では基地局間の通信も可能として、基地局間の通信を行うシステムはＷＤＳ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれているが、その詳細な通信の手順はＩＥＥＥ８０２．１１規格では規定されておらず、実際にマルチホップ転送を行うことが難しいという課題があり、ＷＤＳにおいては、自局セル内のパケット優先制御と同様にして、ＧＷ基地局から末端の端末までを考慮してマルチホップ転送における優先接続を実現することができないという課題がある。

マルチホップ転送を行う際には、無線転送を行う回数（以下ホップ数と呼ぶ）が多くなるほど、パケットを転送するためにかかる時間（パケット転送時間）は長くなる。例えば、音声等のリアルタイム性の高いパケットを転送する際には、パケット転送時間が長くなると品質が劣化するという不具合が生じる。

このような不具合を解決するためには、ホップ数の多いパケットを優先的に転送することが必要であるものの、ＷＤＳ及びマルチホップ転送においてＧＷ基地局から遠い基地局へパケットを転送する際には、優先制御において、そのパケットのデータ種類及び各基地局との距離（ホップ数）を考慮しなければならない。つまり、ＷＤＳにおいては、優先制御で重要となるマルチホップ転送とパケットのデータ種類に応じた優先順位を決定することが難しいという課題がある。

本発明の目的はマルチホップ転送で接続された複数の基地局の関係を考慮して優先制御を行うことのできる無線パケット通信装置を提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様は、入力されたパケット信号のデータの種別に応じて優先度の識別を行う優先度識別手段と、入力されたパケット信号のデータ種類に応じて、各送信キュー手段への振り分けを行うフィルタリング手段と、前記フィルタリング手段から入力されるパケット信号の優先度に対応して複数用意された送信キュー手段群と、前記送信キュー手段群のそれぞれからパケット信号が入力され、各優先度に従い送信タイミングの制御を行う送信制御手段群と、前記送信制御手段群から送信されるパケット信号の送信タイミングが一致した場合には、優先度が高く設定された送信制御手段からのパケット信号を優先的に送信するスケジューリング手段を備える無線パケット通信装置において、入力されたパケット信号が自局セル向けのパケット信号か他の基地局向けのパケット信号かを識別するデータ識別手段と、前記データ識別手段から出力された他の基地局向けのパケット信号が、当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報と共に入力され、当該パケット信号のアドレス情報と当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報とのマッピングを行い当該パケット信号の基地局情報を出力するマッピング手段と、前記マッピング手段から出力される基地局情報と、前記優先度識別手段から出力されるデータ種別に応じた優先度と、パケット信号が入力され、当該基地局情報と当該データ種別に応じた優先度の２つの情報から一元的な情報であるデータ種類へのマッピングを行う基地局優先度識別手段を備え、前記優先度識別手段には、前記データ識別手段から出力された他の基地局向けのパケット信号が入力され、前記基地局優先度識別手段の出力信号は前記フィルタリング手段に入力されることを特徴とする無線パケット通信装置である。
この発明の態様では、ＷＤＳにおける優先制御を実現するために基地局情報とデータの優先度を用いて複数の送信データ種類への認識、割り振りを行うことを特徴としている。さらに、発明の態様では、他の基地局用に独自の複数のキューを実装する場合を示しており、他の基地局セルへの優先度を考慮した無線パケット送信が可能なことを特徴としている。

また、本発明の一態様は、入力されたパケット信号のデータの種別に応じて優先度の識別を行う優先度識別手段と、入力されたパケット信号のデータ種類に応じて、各送信キュー手段への振り分けを行うフィルタリング手段と、前記フィルタリング手段から入力されるパケット信号の優先度に対応して複数用意された送信キュー手段群と、前記送信キュー手段群のそれぞれからパケット信号が入力され、データの種別に基づいた各優先度に従い送信タイミングの制御を行う送信制御手段群と、前記送信制御手段群から送信されるパケット信号の送信タイミングが一致した場合には、優先度が高く設定された送信制御手段からのパケット信号を優先的に送信するスケジューリング手段を備える無線パケット通信装置において、前記優先度識別手段と前記フィルタリング手段との間に、前記優先度識別手段から出力されたパケット信号が自局セル向けのパケット信号か他の基地局向けのパケット信号かを識別するデータ識別手段と、前記データ識別手段から出力された他の基地局向けのパケット信号が、当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報と共に入力され、当該パケット信号のアドレス情報と当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報とのマッピングを行い当該パケット信号の基地局情報を出力するマッピング手段と、前記マッピング手段から出力される基地局情報と、前記優先度識別手段から出力されるデータ種別に応じた優先度と、パケット信号が入力され、当該基地局情報と当該データ種別に応じた優先度の２つの情報から一元的な情報であるデータ種類へのマッピングを行う基地局優先度識別手段を備え、前記フィルタリング手段は、前記基地局優先度識別手段から出力される他の基地局向けのパケット信号と、別途、前記データ識別手段から出力される自局セル向けパケット信号が入力され、各送信パケット信号の各データ種類への振り分けを行うことを特徴とする無線パケット通信装置である。
この発明の態様では、ＷＤＳにおける優先制御を実現するために基地局情報とデータの優先度を用いて複数の送信データ種類への認識、割り振りを行うことを特徴としている。さらに、この発明の態様では、自局セル用、及び、他の基地局用に用いるセルが混在して実装されている場合を示しており、回路規模を削減しながら、自局セル、他の基地局セルへの優先度を考慮した無線パケット送信が可能なことを特徴としている。

また、本発明の一態様は、上述の無線パケット通信装置において、前記基地局優先度識別手段は、前記優先度識別手段を用いずに前記データ識別手段から直接入力された他の基地局向けのパケット信号に対して、前記マッピング手段から入力された基地局情報に基づいて送信データ種類への識別を行うことを特徴とする。
この発明の態様では、ＷＤＳにおける優先制御を実現するために基地局情報に基づいた優先度を用いて複数の送信データ種類への認識、割り振りを行うことを特徴としている。さらに、この発明の態様では、他の基地局用に独自の複数のキューを実装する場合を示しており、他の基地局セルへの優先度を考慮した無線パケット送信が可能なことを特徴としている。

また、本発明の一態様は、上述の無線パケット通信装置において、前記基地局優先度識別手段は、前記データ識別手段から入力された他の基地局向けのパケット信号に対して、前記マッピング手段から入力された基地局情報に基づいて送信データ種類への識別を行うことを特徴とする。
この発明の態様では、ＷＤＳにおける優先制御を実現するために基地局情報に基づいた優先度を用いて複数の送信データ種類への認識、割り振りを行うことを特徴としている。さらに、この発明の態様では、自局セル用、及び、他の基地局用に用いるセルが混在して実装されている場合を示しており、回路規模を削減しながら、自局セル、他の基地局セルへの優先度を考慮した無線パケット送信が可能なことを特徴としている。

また、本発明の一態様に記載の発明は、上述の無線パケット通信装置において、前記データ識別手段から出力された自局セル向けのパケット信号の送信制御を行う自局セル信号送信制御手段を備えることを特徴とする。
この発明の態様の発明では、ＷＤＳにおける優先制御を実現するために基地局情報とデータの優先度あるいは基地局情報のみを用いて複数の送信データ種類への認識、割り振りを行うことを特徴としている。さらに、この発明の態様では、自局セル用、及び、他の基地局用に独自の複数のキューを実装する場合を示しており、自局セル、他の基地局セルへの優先度を考慮した無線パケット送信が可能なことを特徴としている。

以上のように、本発明では、基地局情報とデータ（パケット信号）の優先度とに応じて複送信データ種類の認識及び割り振りを行うようにしたので、自局セル及び他の基地局セルの優先度を考慮して無線パケット送信を行うことができるという効果がある。

本発明によれば、複数の基地局及びそれらのセル内に存在する端末におけるマルチホップ転送を行う際、複数の基地局の関係とデータの種類とを考慮して優先制御を行うことができるという効果がある。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１を参照して、図１では、前述したように、自局セルに２．４ＧＨｚ帯を使用し、基地局間に５ＧＨｚ帯を使用している。ここでは、ＧＷ基地局と複数の基地局から構成されるＷＤＳシステムにおいて、マルチホップ転送に起因する遅延を考慮した優先制御を行う。図１では、基地局ＡＰ２のセルに優先度の低い端末ＳＴ２が存在し、基地局ＡＰ３のセルに優先度が高い端末ＳＴ３が存在しており、ＧＷ基地局ＡＰ１において、例えば、図２に示すように、各基地局情報と各パケット信号の優先度（データ優先度）を考慮してデータ種類への識別及び割り振りを行う（送信データ種類へのマッピング：図２では、基地局ＡＰ３が基地局ＡＰ２よりもＧＷ基地局ＡＰ１から遠いために優先度が上がっている。さらに、図２では、データ種類１、２、３、４の順に優先度が高いことを示している）。

図１では本発明を用いる一例として、自局セルに２．４ＧＨｚ帯を使用し、基地局間に５ＧＨｚ帯を使用する場合を示している。当然、この場合意外にも２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯の中で使用するチャネルを変更する場合にも本発明は適用可能である。さらには、使用可能な周波数が限定される場合には、当然、自局セル、及び、基地局間にて同一周波数を用いることも考えられる。本発明の送信制御手段による送信タイミング制御は周波数切り替えを必要とせずに時間軸上での制御である。従って、自局セル、及び、基地局間にて同一周波数を用いる場合においても、当然適用が可能である。

図３を参照して、ここでは、ＩＥＥＥ８０２．１１ＴＧｅにおいて検討されている草案と比較するため、データ種類をアクセスカテゴリとして説明をする（本発明では、この草案で検討されているアクセスカテゴリ、ＣＳＭＡ／ＣＡ機能に限定されない）。まず、入力データパケットに対して、アクセスカテゴリへのマッピング回路１ａに入力され、マッピングが行われる。この際、前述の基地局情報（例えば、この基地局情報の１つの形式であるホップ数情報）が入力され、後述するようにして、データパケット自体のデータ種類とＷＤＳにおける基地局情報とを考慮して複数のデータ種類への識別及び振り分けを行って、送信キュー回路１ｂから１ｅへデータパケットが振り分けられる。
さらに、説明の簡単化のために上記、図１では、ダウンリンクについて説明を行ったが、本発明に関連する技術をアップリンクに適用することも当然可能である。

そして、各送信キュー回路１ｂから１ｅ内の送信パケットは、データ種類の優先度に応じたＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御される送信制御回路１ｆから１ｉによって送信される。この際、スケジューリング回路（衝突回避メカニズム）１ｊでは、送信制御回路１ｆから１ｉの送信タイミングが一致すると、優先度が高いデータ種類のパケット信号を優先的に送信するように送信タイミングのスケジューリングを行う。

なお、図２に示すテーブルに代えて、図４に示すように、基地局情報としてホップ数を用いるようにしてもよく、さらには、図５に示すように、データ種別として音声及び映像等の具体的サービス種別を用いるようにしてもよく、ＩＥＥＥ８０２．１１ＴＧｅにおける草案に示すように、送信データ種類をアクセスカテゴリ（ＡＣ）に設定するようにしてもよい。図５では、ＡＣ１、２、３、４の順に優先度が高いことが示される。

ところで、基地局情報は、図６に示すように、送受信されるデータパケット、マネジメントパケット、図７に示されるＷＤＳ用パケットに含まれるＭＡＣレイヤ、ＩＰレイヤの宛先アドレス、送信元アドレス、次転送先基地局のアドレス、及び転送元基地局のアドレスを、ＧＷ基地局及び各基地局がこれらの情報を記憶することによって取得できる。さらに、ホップ数を基地局情報として参照する際には、ＧＷ基地局及び各基地局においてホップ数及び基地局情報のテーブルを備えるようにすればよい。また、ホップ数を各基地局から収集する際には、データパケット（データフレーム）及びマネジメントパケット（マネジメントフレーム）を用いるようにすればよい。

そして、ＧＷ基地局が各移動端末の識別子、次に転送すべき基地局、及びホップ数が記載されたリストを作成／管理するようにすれば、ＧＷ基地局を介して有線ネットワークにアクセスする全ての移動端末のマルチホップ数を管理することができる。さらに、ＧＷ基地局以外の基地局は、自局セルに所属する端末以外の端末に関する情報についても、回路規模が許す場合にはそのホップ数を管理するようにしてもよい。また、ＧＷ基地局以外の基地局は、自局セルに所属する端末以外の端末に関する情報については、回路規模が大きく実装が困難な場合には、そのホップ数を必ずしも管理する必要がなく、転送先となるアクセスポイントの識別子のみを管理するだけでもよい。

加えて、ＧＷ基地局に各移動端末のホップ数を通知する際には、通常のデータフレームを使用し、従来のマルチホップ転送と同様の手順を用いるようにしてもよく、このため、従来の無線パケットの転送プロトコルを修正する必要がなく、全てのノードにレイヤ３のルーティングプロトコルを実装させる必要もない。

ここで、図８及び図９を参照して、本発明の実施の形態による無線パケット通信装置について具体的に説明する。図９は基地局情報としてホップ数を用いた際の動作を説明するためのフローチャートであり、入力送信パケット信号（入力データパケット）Ｓ１０１は、ＷＤＳデータ識別回路１０１に入力され、ＷＤＳデータ識別回路１０１は自局セル宛のパケット信号であるか他の基地局宛てのパケット信号かであるかを識別する（ステップＰ１：ＷＤＳ送信データか）。パケット信号Ｓ１０１が自局セル宛であると、当該パケット信号Ｓ１０１はパケット信号Ｓ１０１０として自局セル信号送信制御回路１０８に与えられ、自局セル信号送信制御回路１０８では時間方向における送信タイミングの制御を行って、自局セルパケット信号Ｓ１０１１として送出する（ステップＰ２）。

一方、パケット信号Ｓ１０１が他の基地局セル宛であると、ＷＤＳデータ識別回路１０１は他の基地局宛てパケット信号Ｓ１０１２をマッピング回路１０９に与える。マッピング回路１０９には、他の基地局情報（例えば、ホップ数情報）を示す信号Ｓ１０１３が与えられ、マッピング回路１０９では、送信するパケット信号のアドレス情報（宛先情報）とホップ数とのマッピング処理を行って、基地局情報信号Ｓ１０１４を生成する（ステップＰ３）。

他の基地局宛てパケット信号Ｓ１０１２は、送信データ優先度識別回路１０１０に与えられ、送信データ優先度識別回路１０１０はパケット信号のデータの種別に応じて優先度の識別を行い（ステップＰ４：優先度分類）、パケット信号Ｓ１０１５を出力する。基地局優先度識別回路１０１１は基地局情報信号Ｓ１０１４及びパケット信号Ｓ１０１５を受け、他の基地局情報（例えば、ホップ数）及びパケット信号（データ）の優先度に基づいてデータ種類の識別を行って、データ識別パケット信号Ｓ１０１６をフィルタリング回路１０２に与える（ステップＰ５：ホップ数と優先度とに応じたデータ種類へのマッピング処理）。

フィルタリング回路１０２では、各データ種類に応じて複数の送信キュー回路群１０３及び１０５へのいずれかにパケット信号の振り分けを行う（ステップＰ６）。ここでは、説明を簡単にするため、送信キュー回路群とこれに対応する送信制御回路群はそれぞれ二つ示されているが、データ種類数に応じた数の送信キュー回路及び送信制御回路が備えられることは言うまでもない。

図示の例では、優先度の高いパケット信号はパケット信号Ｓ１０３として、高い優先度に応じた送信キュー回路１０３に与えられ、送信の順番を待つ。一方、優先度の低いパケット信号はパケット信号Ｓ１０６として、優先度が低いパケット信号が入力される送信キュー回路１０５に与えられ、送信の順番を待つことになる。

送信制御回路１０４は、高いデータ種類の優先度に応じたパラメータに従ってＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御され、送信キュー回路１０３からのパケット信号Ｓ１０４を優先的に送信パケットＳ１０５として送信する。一方、送信制御回路１０６は低いデータ種類の優先度に応じたパラメータに従ってＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御され、送信キュー回路１０５からのパケット信号Ｓ１０７を送信パケットＳ１０８として送信する（ステップＰ７）。

スケジューリング回路１０７では、送信パケット信号Ｓ１０５及びＳ１０８の送信タイミングが一致した際、優先度が高いデータ種類のパケットを優先的に送信するように送信タイミングのスケジューリングを行って、最終的にＷＤＳパケット信号Ｓ１０９として送信する。

続いて、図１０及び図１１を参照して、図１１は基地局情報としてホップ数を用いた際の動作を説明するためのフローチャートであり、入力送信パケット信号Ｓ２０１は、送信データ優先度識別回路２０１に与えられ、ここで、パケット信号のデータ種別に基づいて優先度の識別が行われる（ステップＰ８：優先度の分類）。そして、送信データ優先度識別回路２０１は優先度識別がなされたパケット信号Ｓ２０１２をＷＤＳデータ識別回路２０１０に与える。

ＷＤＳデータ識別回路２０１０ではパケット信号Ｓ２０１２が自局セル宛のパケット信号であるか又は他の基地局宛てのパケット信号であるかの識別を行って（ステップＰ９：ＷＤＳ送信データか）、自局セル宛パケット信号であると、パケット信号Ｓ２０１０として、フィルタリング回路２０２に与える。一方、他の基地局宛てパケット信号であると、ＷＤＳデータ識別回路２０１０では、パケット信号Ｓ２０１５としてマッピング回路２０９及び基地局優先度識別回路２０１１に与える。

マッピング回路２０９には他の基地局情報としてホップ数情報を示す信号Ｓ２０１３が与えられており、マッピング回路２０９は、送信するパケット信号のアドレス情報（例えば、宛先アドレス）とホップ数とのマッピング処理を行って基地局情報信号Ｓ２０１４を生成し（ステップＰ１０）、この基地局情報信号Ｓ２０１４を基地局優先度識別回路２０１１に与える。

基地局優先度識別回路２０１１は基地局情報信号とパケット信号の優先度とに基づいてデータ種類の識別を行い（ステップＰ１１：例えば、ホップ数と優先度に応じた送信データ種類へのマッピング処理）、他の基地局向けのデータ識別パケット信号Ｓ２０１６をフィルタリング回路２０２に与える。

前述のように、フィルタリング回路２０２には自局セル宛パケット信号Ｓ２０１０も与えられており、フィルタリング回路２０２では各データ種類に応じて複数の送信キュー回路群２０３及び２０５のいずれかにパケット信号の振り分けを行う（ステップＰ１２：送信データの分配）。なお、図１０においても図９と同様に二つの送信キュー回路とこれら送信キュー回路に対応する送信制御回路のみが示されている。

図示の例では、優先度の高いパケット信号はパケット信号Ｓ２０３として、高い優先度に応じた送信キュー回路２０３に与えられ、送信の順番を待つ。一方、優先度の低いパケット信号はパケット信号Ｓ２０６として、優先度が低いパケット信号が入力される送信キュー回路２０５に与えられ、送信の順番を待つことになる。

送信制御回路２０４は、高いデータ種類の優先度に応じたパラメータに従ってＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御され、送信キュー回路２０３からのパケット信号Ｓ２０４を優先的に送信パケットＳ２０５として送信する。一方、送信制御回路２０６は低いデータ種類の優先度に応じたパラメータに従ってＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御され、送信キュー回路２０５からのパケット信号Ｓ２０７を送信パケットＳ２０８として送信する（ステップＰ１３）。

スケジューリング回路２０７では、送信パケット信号Ｓ２０５及びＳ２０８の送信タイミングが一致した際、優先度が高いデータ種類のパケットを優先的に送信するように送信タイミングのスケジューリングを行って、最終的にＷＤＳパケット信号Ｓ２０９として送信する。

なお、図１０に示す無線パケット通信装置において、他の基地局宛てパケット信号に対してデータの種別による優先制御を行わないようにしてもよい。つまり、基地局優先度識別回路２０１１では他の基地局情報のみに基づいて送信データ種類を識別することになる。

次に、図１２及び図１３を参照して、図１３は基地局情報として例えばホップ数を用いた際の動作を説明するためのフローチャートであり、入力送信パケット信号Ｓ３０１はＷＤＳデータ識別回路３０１に与えられ、ＷＤＳデータ識別回路３０１は入力送信パケット信号Ｓ３０１が自局セル宛パケット信号であるか又は他の基地局宛てパケット信号であるかの識別を行う（ステップＰ１４：ＷＤＳ送信データか）。

自局セル宛パケット信号であると、ＷＤＳデータ識別回路３０１はパケット信号Ｓ３０１０を自局セル信号送信制御回路３０８に与え、自局セル信号送信制御回路３０８は時間方向における送信タイミングの制御を行って、自局セルパケット信号Ｓ３０１１を送信する（ステップＰ１５）。

一方、他の基地局宛てパケット信号であると、ＷＤＳデータ識別回路３０１はパケット信号Ｓ３０１２をマッピング回路３０９及び基地局優先度識別回路３０１１に与える。マッピング回路３０９には、他の基地局情報（例えば、ホップ数情報）を示す信号Ｓ１０１３が与えられ、マッピング回路３０９では、送信するパケット信号のアドレス情報（例えば、宛先情報）とホップ数とのマッピング処理を行って、基地局情報信号Ｓ３０１４を生成する（ステップＰ１６）。

他の基地局宛てパケット信号Ｓ３０１２は、基地局優先度識別回路３０１１に与えられており、基地局優先度識別回路３０１１は基地局情報信号Ｓ３０１４及びパケット信号Ｓ３０１２を受けて、他の基地局情報（例えば、ホップ数）に基づいてデータ種類の識別を行って、データ識別パケット信号Ｓ３０１６をフィルタリング回路３０２に与える（ステップＰ１７：例えば、ホップ数に応じた送信データ種類へのマッピング処理）。

フィルタリング回路３０２では、各データ種類に応じて複数の送信キュー回路群３０３及び３０５へパケット信号の振り分けを行う（ステップＰ１８）。ここでは、説明を簡単にするため、送信キュー回路群とこれに対応する送信制御回路群はそれぞれ二つ示されているが、データ種類数に応じた数の送信キュー回路及び送信制御回路が備えられることは言うまでもない。

図示の例では、優先度の高いパケット信号はパケット信号Ｓ３０３として、高い優先度に応じた送信キュー回路３０３に与えられ、送信の順番を待つ。一方、優先度の低いパケット信号はパケット信号Ｓ３０６として、優先度が低いパケット信号が入力される送信キュー回路３０５に与えられ、送信の順番を待つことになる。

送信制御回路３０４は、高いデータ種類の優先度に応じたパラメータに従ってＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御され、送信キュー回路３０３からのパケット信号Ｓ３０４を優先的に送信パケットＳ３０５として送信する。一方、送信制御回路３０６は低いデータ種類の優先度に応じたパラメータに従ってＣＳＭＡ／ＣＡに基づいて制御され、送信キュー回路３０５からのパケット信号Ｓ３０７を送信パケットＳ３０８として送信する（ステップＰ１９）。

スケジューリング回路３０７では、送信パケット信号Ｓ３０５及びＳ３０８の送信タイミングが一致した際、優先度が高いデータ種類のパケットを優先的に送信するように送信タイミングのスケジューリングを行って、最終的にＷＤＳパケット信号Ｓ３０９として送信する。

なお、図１２に示す無線パケット通信装置において、他の基地局宛てパケット信号に対してデータの種別による優先制御を行わないようにしてもよい。つまり、基地局優先度識別回路３０１１では他の基地局情報のみに基づいて送信データ種類を識別することになる。

ところで、レイヤ３でルーティングを行うためのプロトコルとして、ＡＯＤＶ（Ａｄ ｈｏｃ Ｏｎ−ｄｅｍａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｖｅｃｔｏｒ）又はＯＬＳＲ（Ｏｐｔｉｍａｌ ｌｉｎｋ ｓｔａｔｅ ｒｏｕｔｉｎｇ）方法が知られており、特に、ＡＯＤＶには、各ノード間のホップ数を各ノードが管理することが規定されており、本発明においては、ＡＯＤＶ及びＯＬＳＲをレイヤ２で利用することによってホップ数に基づいた優先制御を実施することができる。

また、本発明では、レイヤ３で規定される各アドレス情報等を使用するができ、データ種類への認識及び割り振りの後、各データ種類のキューへパケットをバッファ（順次入力を行い送信を待つ）する。このキュー回路を実装する際には、他の基地局への転送パケット用と自局セル用に独立して複数備える手法と、共用する手法とがあるが、両手法ともに用いることができる。

なお、図１では、ＧＷ基地局からのホップ数は２（基地局数＝２）の場合を想定したが、これ以上のホップ数の場合でもよい。この場合には、図１４に示すように、ホップ数をｎ（ｎは２以上の整数）として、ｎ以上のホップ数の場合をまとめて優先度を高めてデータ種類へ識別及び割り振りを行うようにしもよい。この場合に、ホップ数＝ｎと優先度を考慮してデータ種類への識別及び割り振りを行うことができる。

さらに、データ種類の優先度を考慮することなく、ＷＤＳにおける基地局の情報のみで優先度を決定して、データ種類への認識及び割り振りを行うようにしてもよく、この場合には、ＷＤＳを構成している末端の基地局までのホップ数が大きい場合に有効である。また、ＧＷ基地局に登録された各端末とそのホップ数の情報は、例えば、次のようにして用いてもよい。つまり、ＧＷ基地局は、登録端末管理リストに登録された情報に基づいて、各端末のＧＷ基地局からの距離を認識する。従って、遠い距離にいる端末宛のパケットに高い優先度を与えることによって、転送時間を低減するように制御を行うことができる。

加えて、ＷＤＳを構成するＧＷ基地局及び各基地局でＭＩＢ（Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂａｓｅ）を使用する方法では、ＭＩＢの情報にのみ基づいて端末の登録処理を行うようにしてもよい。一般に、ＭＩＢはアプリケーションレイヤでも利用可能であり、従って、既存の構成に修正を加えることなくアプリケーションの追加及び修正のみで実現することができ、回路構成を変更する必要はない。

さらに、データ種類に基づくＣＳＭＡ／ＣＡの送信タイミングの時間に関するパラメータ、ＣＷ（ｃｏｎｔｅｎｔｉｏｎ ｗｉｎｄｏｗ）＿ｍｉｎ、ＣＷ＿ｍａｘ、Ｔｉｍｅ−Ｓｌｏｔ、ＡＩＦＳ（Ａｒｂｉｔｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｒ−ｆｒａｍｅ ｓｐａｃｅ）、ＴＸＯＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｙ）＿ｌｉｍｉｔ等のパラメータは、ビーコンフレーム又はプローブ要求フレーム、プローブ応答フレームによって基地局から端末に周知をすることができる。又は、端末から基地局へ通知を行うことができる。

また、各基地局及び各端末がホップ数等を記憶するようにすれば、自律分散型の柔軟な無線ネットワーク構成を実現でき、各基地局が無線接続される。このため、有線ネットワークを敷設する必要がなく、簡易に無線ネットワークを構築できることになる。
さらに、本発明の全ての場合は、ＷＤＳを構成する全ての基地局において実現が可能である。具体的には、ＧＷ基地局、及び、各基地局において実現が可能である。様々に考えられる本発明の構成の中で、各請求項で示した各手段は常に動作させるのでは無く、動作が必要な時点でのみ動作させて消費電力を低減させることも当然可能である。
さらに、以上の本発明の全ての場合において、データ種類は、参考文献であるＩＥＥＥ８０２．１１ＴＧｅで検討されている草案に記載されるアクセスカテゴリを用いて実現が可能である。

さらに、図２、図４、図５、及び図１４では、説明の簡単化のために４つのデータ種類を用いる場合を示しているが、４つに限定されることはなく、回路規模が許す範囲での複数のデータ種類を用いることができる。また、送信制御回路はＣＳＭＡ／ＣＡ機能に限定されず、データ種類を反映することができる任意の送信制御装置を用いることができる。加えて、データ種類は参考文献のＩＥＥＥ８０２．１１ＴＧｅの草案に規定されるＡＣ＿ＶＯ等に限定されず、ＣＷ＿ｍａｘ、ＣＷ＿ｍｉｎ、Ｔｉｍｅ−ｓｌｏｔ、ＡＩＦＳ、ＴＸＯＰ＿ｌｉｍｉｔ等の送信タイミングに関するパラメータは任意に設定することができる。

また、前述の各機能はＧＷ基地局及び他の基地局において有するようにしたが、基地局機能を併せて備える端末局を用いて実現するようにしてもよく、基地局機能を併せて備えるレイヤ２交換機（スイッチ）、レイヤ３交換機（スイッチ）を用いて実現するようにしてもよい。上述のようにして、ＷＤＳにおいて、マルチホップ転送で接続される複数の基地局の関係とデータの種類とを考慮して優先制御を行うことができる。

なお、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯の中で使用するチャネルを変更する際においても上述の例を適用でき、さらには、使用可能な周波数が限定される際には、自局セル及び基地局間にて同一周波数を用いるようにしてもよく、送信制御回路による送信タイミング制御は周波数切り替えを必要とせずに時間軸上での制御であるため、自局セル及び基地局間にて同一周波数を用いる場合においても適用が可能である。また、説明を簡単にするため、図１においては、ダウンリンクについて説明したが、アップリンクに適用することもできる。

複数の基地局及びそれらのセル内に存在する端末におけるマルチホップ転送を行う際、複数の基地局の関係とデータの種類とを考慮して優先制御を行うことができる結果、種々の無線システムに適用できる。

優先制御が行われる基地局について説明するための図である。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置で用いられるデータ種類へのマッピングの一例を示す図である。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置で行われる優先制御を説明するための図である。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置で用いられるデータ種類へのマッピングの他の例を示す図である。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置で用いられるデータ種類へのマッピングのさらに他の例を示す図である。 通常のＭＡＣデータフレームを示す図である。 ＷＤＳの場合のＭＡＣデータフレームを示す図である。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置の一例を示すブロック図である。 図８に示す無線パケット通信装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置の他の例を示すブロック図である。 図１０に示す無線パケット通信装置の動作を説明するためフローチャートである。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置のさらに他の例を示すブロック図である。 図１２に示す無線パケット通信装置の動作を説明するためフローチャートである。 本発明の実施の形態による無線パケット通信装置で用いるホップ数をｎとした際のデータ種類へのマッピングの一例を示す図である。 従来のパケット通信におけるデータ種別へのマッピングを説明するための図である。 従来の優先制御を説明するための図である。 従来の無線パケット通信装置を示すブロック図である。 従来の優先制御が行われる基地局について説明するための図である。

符号の説明

１０１、２０１０、３０１ ＷＤＳデータ識別回路
１０８、３０８ 自局セル信号送信制御回路
１０９、２０９、３０９ マッピング回路
１０１０、２０１ 送信データ優先度識別回路
１０１１、２０１１、３０１１ 基地局優先度識別回路
１０２、２０２、３０２ フィルタリング回路
１０３、１０５、２０３、２０５、３０３、３０５ 送信キュー回路
１０４、１０６、２０４、２０６、３０４、３０６ 送信制御回路
１０７、２０７、３０７ スケジューリング回路

Claims (3)

1. 入力されたパケット信号のデータの種別に応じて優先度の識別を行う優先度識別手段と、
   入力されたパケット信号のデータ種類に応じて、各送信キュー手段への振り分けを行うフィルタリング手段と、
   前記フィルタリング手段から入力されるパケット信号の優先度に対応して複数用意された送信キュー手段群と、
   前記送信キュー手段群のそれぞれからパケット信号が入力され、各優先度に従い送信タイミングの制御を行う送信制御手段群と、
   前記送信制御手段群から送信されるパケット信号の送信タイミングが一致した場合には、優先度が高く設定された送信制御手段からのパケット信号を優先的に送信するスケジューリング手段を備える無線パケット通信装置において、
   入力されたパケット信号が自局セル向けのパケット信号か他の基地局向けのパケット信号かを識別するデータ識別手段と、
   前記データ識別手段から出力された他の基地局向けのパケット信号が、当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報と共に入力され、当該パケット信号のアドレス情報と当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報とのマッピングを行い当該パケット信号の基地局情報を出力するマッピング手段と、
   前記マッピング手段から出力される基地局情報と、前記優先度識別手段から出力されるデータ種別に応じた優先度と、パケット信号が入力され、当該基地局情報と当該データ種別に応じた優先度の２つの情報から一元的な情報であるデータ種類へのマッピングを行う基地局優先度識別手段を備え、
   前記優先度識別手段には、前記データ識別手段から出力された他の基地局向けのパケット信号が入力され、
   前記基地局優先度識別手段の出力信号は前記フィルタリング手段に入力されることを特徴とする無線パケット通信装置。
2. 入力されたパケット信号のデータの種別に応じて優先度の識別を行う優先度識別手段と、
   入力されたパケット信号のデータ種類に応じて、各送信キュー手段への振り分けを行うフィルタリング手段と、
   前記フィルタリング手段から入力されるパケット信号の優先度に対応して複数用意された送信キュー手段群と、
   前記送信キュー手段群のそれぞれからパケット信号が入力され、データの種別に基づいた各優先度に従い送信タイミングの制御を行う送信制御手段群と、
   前記送信制御手段群から送信されるパケット信号の送信タイミングが一致した場合には、優先度が高く設定された送信制御手段からのパケット信号を優先的に送信するスケジューリング手段を備える無線パケット通信装置において、
   前記優先度識別手段と前記フィルタリング手段との間に、前記優先度識別手段から出力されたパケット信号が自局セル向けのパケット信号か他の基地局向けのパケット信号かを識別するデータ識別手段と、
   前記データ識別手段から出力された他の基地局向けのパケット信号が、当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報と共に入力され、当該パケット信号のアドレス情報と当該他の基地局を示す情報またはホップ数に関する情報とのマッピングを行い当該パケット信号の基地局情報を出力するマッピング手段と、
   前記マッピング手段から出力される基地局情報と、前記優先度識別手段から出力されるデータ種別に応じた優先度と、パケット信号が入力され、当該基地局情報と当該データ種別に応じた優先度の２つの情報から一元的な情報であるデータ種類へのマッピングを行う基地局優先度識別手段を備え、
   前記フィルタリング手段は、前記基地局優先度識別手段から出力される他の基地局向けのパケット信号と、別途、前記データ識別手段から出力される自局セル向けパケット信号が入力され、各送信パケット信号の各データ種類への振り分けを行うことを特徴とする無線パケット通信装置。
3. 請求項１における無線パケット通信装置において、
   前記データ識別手段から出力された自局セル向けのパケット信号の送信制御を行う自局セル信号送信制御手段を備えることを特徴とする無線パケット通信装置。

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