JP4632805B2 - 複数経路マルチホップ無線ｌａｎシステム - Google Patents
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Description
この発明は、IEEE802.11で規定される無線ＬＡＮ（Local Area Network）のマルチホップ無線アクセス技術に関するものである。
図３は、IEEE802.11無線LANシステム( (ISO/IEC 8802-11: 1999) IEEE Standards 802.11 Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications)に示された従来のマルチホップ無線アクセスの技術であり、最大４つのアドレスによりマルチホップを実現している。
図４は、従来のMACフレームフォーマットを示している。
図４は、従来のMACフレームフォーマットを示している。
IEEE802.11無線LANシステム( (ISO/IEC 8802-11: 1999) 、IEEE Standards 802.11 Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications)
従来のマルチホップ無線アクセスは、以下の問題があった。
マルチホップ無線経路が１つしか存在しないため、その経路の品質が劣化したり、他のトラヒックにより経路が混雑するなど何らかの原因で実際の転送速度が小さくなった場合、周波数チャネル変更や経路を変更する必要があり、また周波数チャネルや経路を変えても十分な転送速度が得られない可能性もあった。
特に、近年、IEEE802.11n等のIEEE802.11a、11b/gよりも高速伝送可能な方式の検討が進んでいるが、それをマルチホップ無線アクセスに適用しても、上記問題は解決されない。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものである。
マルチホップ無線経路が１つしか存在しないため、その経路の品質が劣化したり、他のトラヒックにより経路が混雑するなど何らかの原因で実際の転送速度が小さくなった場合、周波数チャネル変更や経路を変更する必要があり、また周波数チャネルや経路を変えても十分な転送速度が得られない可能性もあった。
特に、近年、IEEE802.11n等のIEEE802.11a、11b/gよりも高速伝送可能な方式の検討が進んでいるが、それをマルチホップ無線アクセスに適用しても、上記問題は解決されない。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものである。
この発明に係る複数経路マルチホップ無線ＬＡＮシステムは、
無線ＬＡＮを構成する複数の端末の何れか１つをトラヒック送信元の送信ノード、
トラヒックの送信先端末を受信ノード、その他の複数の端末を送信ノードから受信ノードへのトラヒックを中継する中継基地局ノードとして複数の経路を形成し、トラヒックを送信するマルチホップ無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記中継基地局ノードの何れか１つを送信ノードからのトラヒックを夫々異なるマルチホップ無線経路の1つに振り分けるため、MACヘッダのフレームフォーマットにおけるフレーム制御フィールド内のタイプ、サブタイプフィールドに新たにアドレス拡張用のコードを定義して次に送信する中継基地局ノードを定め、シーケンス制御フィールドの後のアドレスフィールドの次にシーケンス番号フィールドを拡張してシーケンス番号を付与し、複数のＭＡＣ転送パスを設定すると共にＭＡＣ転送パスをＭＡＣレイヤで束ねる分岐中継基地局ノードとし、
同じく前記中継基地局ノードの何れか１つを異なる無線経路から転送されたＭＡＣ転送パスのシーケンス番号に基づきMACレイヤでトラヒックを再生し、受信ノードに送信する合流中継基地局ノードとしたものである。
無線ＬＡＮを構成する複数の端末の何れか１つをトラヒック送信元の送信ノード、
トラヒックの送信先端末を受信ノード、その他の複数の端末を送信ノードから受信ノードへのトラヒックを中継する中継基地局ノードとして複数の経路を形成し、トラヒックを送信するマルチホップ無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記中継基地局ノードの何れか１つを送信ノードからのトラヒックを夫々異なるマルチホップ無線経路の1つに振り分けるため、MACヘッダのフレームフォーマットにおけるフレーム制御フィールド内のタイプ、サブタイプフィールドに新たにアドレス拡張用のコードを定義して次に送信する中継基地局ノードを定め、シーケンス制御フィールドの後のアドレスフィールドの次にシーケンス番号フィールドを拡張してシーケンス番号を付与し、複数のＭＡＣ転送パスを設定すると共にＭＡＣ転送パスをＭＡＣレイヤで束ねる分岐中継基地局ノードとし、
同じく前記中継基地局ノードの何れか１つを異なる無線経路から転送されたＭＡＣ転送パスのシーケンス番号に基づきMACレイヤでトラヒックを再生し、受信ノードに送信する合流中継基地局ノードとしたものである。
この発明によれば、送信ノードから受信ノードへの送信に複数の無線経路を形成するので、一つの経路の品質が劣化したり、他のトラヒックにより経路が混雑するなど何らかの原因で実際の転送速度が小さくなった場合でも、他方の経路で通信が継続できるため、周波数チャネル変更や経路を変更する必要がない。
実施の形態１．
図１はこの発明の構成および動作、実施形態を示す構成図である。
図１において、１は送信ノード（Station1：STA1）、２は分岐中継基地局ノード（Access Point1:AP1）、３は中継基地局ノード（Access Point2: AP2）、４は合流中継基地局ノード（Access Point3: AP3）、５は中継基地局ノード（Access Point4: AP4）、６は受信ノード（Station2: STA2）である。
図１はこの発明の構成および動作、実施形態を示す構成図である。
図１において、１は送信ノード（Station1：STA1）、２は分岐中継基地局ノード（Access Point1:AP1）、３は中継基地局ノード（Access Point2: AP2）、４は合流中継基地局ノード（Access Point3: AP3）、５は中継基地局ノード（Access Point4: AP4）、６は受信ノード（Station2: STA2）である。
11は送信ノード(STA1)１から分岐中継基地局ノード(AP1)２への送信フロー、12は分岐中継基地局ノード(AP1)２から中継基地局ノード(AP2)３への送信フロー、13は中継基地局ノード(AP2)３から合流中継基地局ノード(AP3)４への送信フロー、14は合流中継基地局ノード(AP3)４から受信ノード（STA2）６への送信フロー、15は分岐中継基地局ノード(AP1)２から中継基地局ノード(AP4)５への送信フロー、16は中継基地局ノード(AP4)５から合流中継基地局ノード(AP3)４への送信フローである。
21は分岐中継基地局ノード（AP1）１の機能ブロック、22は中継基地局ノード（AP2）２の機能ブロック、23は合流中継基地局ノード（AP3）３の機能ブロック、24は中継基地局ノード（AP4）５の機能ブロックである。
21は分岐中継基地局ノード（AP1）１の機能ブロック、22は中継基地局ノード（AP2）２の機能ブロック、23は合流中継基地局ノード（AP3）３の機能ブロック、24は中継基地局ノード（AP4）５の機能ブロックである。
また、図２は、この発明のMACヘッダのフレームフォーマットを示す図である。
図２において、この発明では、フレーム制御フィールド内のタイプ、サブタイプに新たにアドレス拡張用のコードを定義する。そして、アドレス４の次にシーケンス番号フィールドを設ける。
図２において、この発明では、フレーム制御フィールド内のタイプ、サブタイプに新たにアドレス拡張用のコードを定義する。そして、アドレス４の次にシーケンス番号フィールドを設ける。
次に、動作について説明する。
図１において、送信ノード(STA1)１から受信ノード（STA2）６へ転送する場合、分岐中継基地局ノード(AP1)２、中継基地局ノード(AP2)３、合流中継基地局ノード(AP3)４をマルチホップして受信ノード（STA2）６へ転送する経路にMAC転送パスを設定するとともに、分岐中継基地局ノード(AP1)２、中継基地局ノード(AP4)５、合流中継基地局ノード(AP3)４をマルチホップして受信ノード（STA2）６へ転送する経路にもMAC転送パスを設定し、その両方のMAC転送パスをMACレイヤで束ねることにより、既存のPHYレイヤの変更無しで、また、IP（Internet Protocol)レイヤ以上には1つのマルチホップ無線ルートとなる複数経路のマルチホップ無線ＬＡＮシステムを実現する。
図１において、送信ノード(STA1)１から受信ノード（STA2）６へ転送する場合、分岐中継基地局ノード(AP1)２、中継基地局ノード(AP2)３、合流中継基地局ノード(AP3)４をマルチホップして受信ノード（STA2）６へ転送する経路にMAC転送パスを設定するとともに、分岐中継基地局ノード(AP1)２、中継基地局ノード(AP4)５、合流中継基地局ノード(AP3)４をマルチホップして受信ノード（STA2）６へ転送する経路にもMAC転送パスを設定し、その両方のMAC転送パスをMACレイヤで束ねることにより、既存のPHYレイヤの変更無しで、また、IP（Internet Protocol)レイヤ以上には1つのマルチホップ無線ルートとなる複数経路のマルチホップ無線ＬＡＮシステムを実現する。
送信ノード(STA1)１から受信ノード（STA2）６への転送において、分岐中継基地局ノード(AP1)２でトラヒックフロー毎に管理したシーケンス番号を付加して、それぞれの経路、つまり中継基地局ノード(AP2)３への送信フロー12か、中継基地局ノード(AP4)５への送信フロー15かを振り分ける。
このとき、フレーム制御フィールド内のタイプ、サブタイプにアドレス拡張用のコードを割当て、アドレス４の次にシーケンス番号フィールドを拡張する。
例えば、タイプビットB3,B2＝(1,1)のすべてあるいは一部をアドレス拡張用に割当てれば、サブタイプビットB7〜B4＝（0000〜1111）をさらに分類して割り当てることが出来る。
あるいは、タイプビットB3,B2＝(1,0)のデータタイプの中で、サブタイプビットB7〜B4＝（1000〜1111）のどれか、あるいは複数割り当てる。
このとき、フレーム制御フィールド内のタイプ、サブタイプにアドレス拡張用のコードを割当て、アドレス４の次にシーケンス番号フィールドを拡張する。
例えば、タイプビットB3,B2＝(1,1)のすべてあるいは一部をアドレス拡張用に割当てれば、サブタイプビットB7〜B4＝（0000〜1111）をさらに分類して割り当てることが出来る。
あるいは、タイプビットB3,B2＝(1,0)のデータタイプの中で、サブタイプビットB7〜B4＝（1000〜1111）のどれか、あるいは複数割り当てる。
分岐中継基地局ノード(AP1)２は、複数の無線インタフェースを持ち、異なる無線周波数帯あるいは無線周波数チャネルにより、それぞれ分岐中継基地局ノード(AP1)２から中継基地局ノード(AP2)３へまたは、中継基地局ノード(AP4)５へ送信される。
複数のMAC転送パスの各々へのトラヒックの振り分けおよびMAC転送パスの伝送速度は、各々のマルチホップ無線経路の伝送速度、無線品質、他のトラヒック等の混雑状態、実際の転送速度などにより決定する。
複数のMAC転送パスの各々へのトラヒックの振り分けおよびMAC転送パスの伝送速度は、各々のマルチホップ無線経路の伝送速度、無線品質、他のトラヒック等の混雑状態、実際の転送速度などにより決定する。
中継基地局ノード(AP2)３は、分岐中継基地局ノード(AP1)２から中継基地局ノード(AP2)３への送信フロー12を受信し、通常のMAC転送により合流中継基地局ノード(AP3)４へ転送を行う。この場合、中継基地局ノード(AP2)３は、特にシーケンス番号を意識する必要もなく、通常のマルチホップ無線アクセスの中継基地局ノードの動作でよい。
また、中継基地局ノード(AP4)５は、分岐中継基地局ノード(AP1)２から中継基地局ノード(AP4)５への送信フロー15を受信し、通常のMAC転送により合流中継基地局ノード(AP3)４へ転送を行う。この場合も同様に、中継基地局ノード(AP4)５は、特にシーケンス番号を意識する必要もなく、通常のマルチホップ無線アクセスの中継基地局ノードの動作でよい。
また、中継基地局ノード(AP4)５は、分岐中継基地局ノード(AP1)２から中継基地局ノード(AP4)５への送信フロー15を受信し、通常のMAC転送により合流中継基地局ノード(AP3)４へ転送を行う。この場合も同様に、中継基地局ノード(AP4)５は、特にシーケンス番号を意識する必要もなく、通常のマルチホップ無線アクセスの中継基地局ノードの動作でよい。
合流中継基地局ノード(AP3)４では、複数の無線インタフェースを持ち、異なる無線周波数帯あるいは無線周波数チャネルにより、中継基地局ノード(AP2)３から合流中継基地局ノード(AP3)４への送信フロー13と中継基地局ノード(AP4)５から合流中継基地局ノード(AP3)４への送信フロー16のそれぞれのパケットを受信後、MACレイヤ内でフロー毎にバッファリングし、拡張されたシーケンス番号フィールドに基づき、到着順序から送信順序つまりシーケンス番号毎にパケットの並び替えを行い、フローを再生する。
ここで、パケットロス、誤り、遅延等により、シーケンス番号抜けが発生することがあるため、一定時間で受信待ちをうち切ることも可能である。
あるいは、分岐中継基地局ノード(AP1)２に再送要求を送信し、分岐中継基地局ノード(AP1)２からの再送もこのMACレイヤで行うことも可能である。
合流中継基地局ノード(AP3)４で再生されたフローは、合流中継基地局ノード(AP3)４から受信ノード（STA2）６への送信フロー14として、受信ノード（STA2）６に送信される。
ここで、パケットロス、誤り、遅延等により、シーケンス番号抜けが発生することがあるため、一定時間で受信待ちをうち切ることも可能である。
あるいは、分岐中継基地局ノード(AP1)２に再送要求を送信し、分岐中継基地局ノード(AP1)２からの再送もこのMACレイヤで行うことも可能である。
合流中継基地局ノード(AP3)４で再生されたフローは、合流中継基地局ノード(AP3)４から受信ノード（STA2）６への送信フロー14として、受信ノード（STA2）６に送信される。
以上により、送信ノード(STA1)１から受信ノード（STA2）６への転送において、送信ノード(STA1)１および、受信ノード（STA2）６は、復数のMAC転送パスを意識することなく、1つのマルチホップ無線ルートとなる複数経路マルチホップ無線アクセスを実現できる。
特に、近年、IEEE802.11n等のIEEE802.11a、11b/gよりも高速伝送可能な方式の検討が進んでいるが、それをマルチホップ無線アクセスに適用しても、経路の品質劣化や他のトラヒックの混雑により経路の品質が劣化した場合には回避が困難である。
しかしながら、この発明により、一つの経路の品質が劣化したり、他のトラヒックにより経路が混雑するなど何らかの原因で実際の転送速度が小さくなった場合でも、他方の経路で通信が継続できるため、周波数チャネル変更や経路を変更する必要がない。
特に、近年、IEEE802.11n等のIEEE802.11a、11b/gよりも高速伝送可能な方式の検討が進んでいるが、それをマルチホップ無線アクセスに適用しても、経路の品質劣化や他のトラヒックの混雑により経路の品質が劣化した場合には回避が困難である。
しかしながら、この発明により、一つの経路の品質が劣化したり、他のトラヒックにより経路が混雑するなど何らかの原因で実際の転送速度が小さくなった場合でも、他方の経路で通信が継続できるため、周波数チャネル変更や経路を変更する必要がない。
実施の形態２．
実施の形態１では、分岐中継基地局ノード(AP1)２、および合流中継基地局ノード(AP3)４は、それぞれ複数の無線アクセスインタフェースを有していたが、分岐中継基地局ノード(AP1)２、および合流中継基地局ノード(AP3)４が、１つの無線インタフェースのみを持ち、同一無線周波数チャネルにより複数のマルチホップ無線経路となる複数のMAC転送パスを形成するも同様である。
実施の形態１では、分岐中継基地局ノード(AP1)２、および合流中継基地局ノード(AP3)４は、それぞれ複数の無線アクセスインタフェースを有していたが、分岐中継基地局ノード(AP1)２、および合流中継基地局ノード(AP3)４が、１つの無線インタフェースのみを持ち、同一無線周波数チャネルにより複数のマルチホップ無線経路となる複数のMAC転送パスを形成するも同様である。
IEEE802.11で規定されるマルチホップ無線ＬＡＮシステムに適用されることで、一経路で品質の劣化や、他のトラヒックによる経路の混雑等により転送速度が小さくなった場合でも、他方の経路で通信が継続できるため、周波数チャネル変更や経路を変更することなく品質や高速な転送速度の維持が可能なシステムを提供できる。
１：送信ノード（Station1：STA1）、２：分岐中継基地局ノード（AccoessPoint1:AP1）、３：中継基地局ノード（AccoessPoint2: AP2）、４：合流中継基地局ノード（AccoessPoint3: AP3）、５：中継基地局ノード（AccoessPoint4: AP4）、６：受信ノード（Station2: STA2）、11、12、13、14、15、16：送信フロー、21：分岐中継基地局ノード（AP1）１の機能ブロック、22：中継基地局ノード（AP2）２の機能ブロック、23：合流中継基地局ノード（AP3）３の機能ブロック、24：中継基地局ノード（AP4）５の機能ブロック。
Claims (4)
- 無線ＬＡＮを構成する複数の端末の何れか１つをトラヒック送信元の送信ノード、
トラヒックの送信先端末を受信ノード、その他の複数の端末を送信ノードから受信ノードへのトラヒックを中継する中継基地局ノードとして複数の経路を形成し、トラヒックを送信するマルチホップ無線ＬＡＮシステムにおいて、
前記中継基地局ノードの何れか１つを送信ノードからのトラヒックを夫々異なるマルチホップ無線経路の1つに振り分けるため、MACヘッダのフレームフォーマットにおけるフレーム制御フィールド内のタイプ、サブタイプフィールドに新たにアドレス拡張用のコードを定義して次に送信する中継基地局ノードを定め、シーケンス制御フィールドの後のアドレスフィールドの次にシーケンス番号フィールドを拡張してシーケンス番号を付与し、複数のＭＡＣ転送パスを設定すると共にＭＡＣ転送パスをＭＡＣレイヤで束ねる分岐中継基地局ノードとし、
同じく前記中継基地局ノードの何れか１つを異なる無線経路から転送されたＭＡＣ転送パスのシーケンス番号に基づきMACレイヤでトラヒックを再生し、受信ノードに送信する合流中継基地局ノードとしたことを特徴とする複数経路マルチホップ無線ＬＡＮシステム。 - 分岐中継基地局ノードと、合流中継基地局ノードは複数の無線インタフェースを持ち、異なる無線周波数帯または無線周波数チャネルにより複数のマルチホップ無線経路となる複数のMAC転送パスが形成可能とされたことを特徴とする請求項１記載の複数経路マルチホップ無線ＬＡＮシステム。
- 分岐中継基地局ノードと、合流中継基地局ノードは１つの無線インタフェースのみを持ち、同一無線周波数チャネルにより複数のマルチホップ無線経路となる複数のMAC転送パスを形成可能とされたことを特徴とする請求項１記載の複数経路マルチホップ無線ＬＡＮシステム。
- 分岐中継基地局ノードは、複数のMAC転送パスの各々へのトラヒックの振り分けおよびMAC転送パスの伝送速度は、各々のマルチホップ無線経路の伝送速度、無線品質、混雑状態、実際の転送速度の何れかを考慮して決定することを特徴とする請求項１記載の複数経路マルチホップ無線ＬＡＮシステム。
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