JP4901381B2 - Wireless communication system - Google Patents
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Description
この発明は、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおける複数のノード間でパケットデータを順次転送する無線通信システムに関する。この種のシステムは、例えばIEEE802.11に類する無線通信方式に基づいて構築される。 The present invention relates to a wireless communication system that sequentially transfers packet data between a plurality of nodes in a multi-hop wireless mesh network. This type of system is constructed based on a wireless communication system similar to IEEE 802.11, for example.
多重ホップ型無線メッシュネットワーク(アドホックネットワーク)は、無線機能を有する複数のノード装置のみでテンポラリなネットワークを構築できることから、災害時の緊急通信網などでの応用が期待される。関連する技術が下記特許文献1〜4に開示される。
例えば、大規模災害地域における消防隊の連絡網では、1対1の音声通話のほかに、隊長から隊員全員への指示を行うような場合に一斉同報型の通話機能が必要である。VoIP(Voice over IP)技術を用いて一斉同報型の通話を実現するには、発呼者からの音声パケットをサーバ装置で必要分コピーしてそれぞれの着呼者に送るようにしている。この方法はネットワーク上に固定のサーバ装置を必要とするので、移動する無線装置の集合により一時的に構成されるネットワーク上では一斉同報通話ができない場合がある。サーバの役割を割り当てられた無線装置が必ずしもネットワークに参加できているとは限らないからである。
A multi-hop wireless mesh network (ad hoc network) is expected to be applied in an emergency communication network during a disaster because a temporary network can be constructed only by a plurality of node devices having a wireless function. Related techniques are disclosed in the following Patent Documents 1 to 4.
For example, in a fire brigade contact network in a large-scale disaster area, in addition to a one-to-one voice call, a broadcast function of a simultaneous broadcast type is required when an instruction is given from the captain to all members. In order to realize a simultaneous broadcast type call using VoIP (Voice over IP) technology, a necessary amount of voice packets from a calling party are copied by a server device and sent to each called party. Since this method requires a fixed server device on the network, there may be a case where a simultaneous broadcast call cannot be performed on a network temporarily constituted by a set of moving wireless devices. This is because the wireless device to which the server role is assigned is not necessarily able to participate in the network.
また、入力されたパケットをサーバにおいて複数コピーする必要があることから、サーバとなる装置にトラフィックが集中して該当ノードにおいて十分な無線伝送帯域を確保できなくなる場合がある。サーバを排除するため発呼者の装置において各着呼者へのデータパケットをコピーしても、発呼者の装置において十分な伝送帯域を確保できなくなるという問題が新たに生じる。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおいて伝送帯域を確保しつつ一斉同報通信を実施することの可能な無線通信システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless communication system capable of performing simultaneous broadcast communication while securing a transmission band in a multi-hop wireless mesh network.
上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、音声データを含むIP(Internet Protocol)パケットを多重ホップ型無線メッシュネットワークを介して伝送する複数の無線端末装置を具備する無線通信システムにおいて、前記無線端末装置は、同報グループ宛てとして定義された特定アドレスを用いて前記IPパケットを他の無線端末装置に向け一斉同報送信する配信手段を備えることを特徴とする無線通信システムが提供される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, in a wireless communication system including a plurality of wireless terminal devices that transmit IP (Internet Protocol) packets including voice data via a multi-hop wireless mesh network The wireless terminal apparatus includes a distribution unit that broadcasts the IP packet to other wireless terminal apparatuses using a specific address defined as addressed to the broadcast group. Is done.
この発明によれば、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおいて伝送帯域を確保しつつ一斉同報通信を実施することの可能な無線通信システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wireless communication system capable of performing simultaneous broadcast communication while securing a transmission band in a multi-hop wireless mesh network.
以下、この発明の詳細につき図面を参照して説明する。まず図1および図2を参照して、既存の技術につき補足する。図1はVoIP技術を用いて一斉同報型の通話を実現するシステムの一例を示す模式図である。図1において端末10(発呼側)からの音声パケットは中央に配される同報配信用サーバ20により必要分コピーされ、端末30(着呼側)のそれぞれに通信網を介して転送される。この方法により同報通信を実現できるが、ネットワーク上に固定のサーバが必要となす。よって移動する無線端末装置のみの集合により一時的に構成されるネットワーク上ではサーバとなる端末が必ずしもネットワークに参加できているとは限らないので、一斉同報通話を行えない場合が生じる。
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, it supplements about the existing technique. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a system that realizes a simultaneous broadcast type call using VoIP technology. In FIG. 1, voice packets from the terminal 10 (calling side) are copied as necessary by the
図2は一斉同報型の通話を実現するシステムの他の例を示す。この例では端末10(発呼側)において着呼者のそれぞれ(端末30)に宛てたデータパケットを生成し、通信網に送り出すことでサーバを不要としている。しかしながら着呼者の数に応じた分のユニキャストリンクを確立するため、着呼者が多くなると発呼者側端末10にトラフィックが集中し、充分な無線伝送帯域を確保できない。
FIG. 2 shows another example of a system that realizes simultaneous broadcasting. In this example, the terminal 10 (calling side) generates a data packet addressed to each of the called parties (terminal 30) and sends it to the communication network, thereby making the server unnecessary. However, since unicast links corresponding to the number of callees are established, if the number of callees increases, traffic concentrates on the
図3は、本発明の一実施形態を示す模式図である。ネットワークは、アドホック通信を行う複数の無線端末装置(以下ノード(Node)と示す)A,B,C,D,E,F,G,Hによりメッシュ状に構成され、いわゆる多重ホップ型無線メッシュネットワークを形成する。各ノードA〜Hは音声データを含むIPパケットをこのネットワークを介して伝送する。 FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the present invention. The network is configured in a mesh shape by a plurality of wireless terminal devices (hereinafter referred to as nodes) A, B, C, D, E, F, G, and H that perform ad hoc communication, and is a so-called multi-hop wireless mesh network. Form. Each node A to H transmits an IP packet including voice data via this network.
このネットワークにおいて各ノード間の経路情報は経路情報テーブルとして各ノードA〜Hに保持される。この経路情報テーブル(ルーティングテーブル:Routing Table)は、予め全てのノードにスタティックに設定されたものでも良いし、各ノードにおいて操作されるルーティングプロトコル(OLSRやAODVなど)による経路情報交換によって動的に設定されるものでも良い。このように既に経路が確立されているネットワークにおいて、例えばノードAを発呼者とする。 In this network, route information between nodes is held in each node A to H as a route information table. This route information table (routing table) may be statically set in all nodes in advance, or dynamically by route information exchange by a routing protocol (OLSR, AODV, etc.) operated in each node. It may be set. In the network in which the route is already established in this way, for example, the node A is set as the caller.
ノードA(発呼者)は、特定の端末アドレスには一致しない、あらかじめ各端末で同報用アドレスとして認識できるよう定められた特定アドレスを宛先アドレスとして、一斉同報用の音声データを送出する。この音声データはIPパケットに含まれる。一斉同報用のIPパケットには、発呼者アドレスと着呼グループアドレスと一斉同報フラグとを含むようにする。なお、一斉同報メッセージであることを認識できる識別子(インジケータ)をIPパケットに含め、宛先をブロードキャストアドレスとしてこのIPパケットを送出しても良い。 The node A (calling party) sends out the broadcast voice data by using a specific address that does not match the specific terminal address and is determined in advance as a broadcast address at each terminal. . This voice data is included in the IP packet. The broadcast IP packet includes a calling party address, an incoming call group address, and a broadcast flag. Note that an identifier (indicator) that can be recognized as a broadcast message may be included in the IP packet, and the IP packet may be transmitted with the destination as a broadcast address.
ノードAからの通信可能範囲内にいる端末B,C,Dは送信元ノードAからIPパケットを受信し、このIPパケットが一斉同報メッセージであれば自ノードの音声処理アプリケーションにこのIPパケットを渡す。さらに、このIPパケットは経路情報に基づいて転送される。同様の動作を各端末において繰り返し、ネットワークの全ノードに発呼者であるノードAのデータが配信される。 Terminals B, C, and D within the communicable range from node A receive the IP packet from source node A, and if this IP packet is a broadcast message, the IP packet is sent to the voice processing application of its own node. hand over. Further, this IP packet is transferred based on the route information. The same operation is repeated at each terminal, and the data of the node A, which is the caller, is distributed to all the nodes of the network.
図3において、同報グループリストに基づいてネットワーク内の特定のノード群にのみIPパケットを配信しても良い。すなわち各ノードは同報グループリストを保持し、一斉同報メッセージ(IPパケット)を受信したノードは自ノードが同報グループリストに含まれていれば音声処理アプリケーションにデータを渡す。さらに、保持している同報グループリスト内の他ノードが保持している経路情報テーブルにおいて転送先に含まれていればIPパケットを転送する。 In FIG. 3, IP packets may be distributed only to specific nodes in the network based on the broadcast group list. That is, each node holds a broadcast group list, and a node that receives a broadcast message (IP packet) passes data to the voice processing application if the node is included in the broadcast group list. Furthermore, if it is included in the transfer destination in the routing information table held by another node in the broadcast group list held, the IP packet is transferred.
図4は、図3のシステムにおいて同報グループリストを用いる場合の一例を示す図である。図4においてノードFは既に保持している同報グループリストに自端末が含まれないのでアプリケーション処理は行わない。一方で、保持している経路情報テーブルから、同報グループリストに含まれるノードGが発呼元のノードAから見たリンクツリーにおいて自ノードの下流にあるので、受信したIPパケットをノードGに転送する。ノードEは、発呼元ノードAから見たリンクツリーの自ノードの下流には同報グループリストに含まれる端末がないので転送処理を行わない。 FIG. 4 is a diagram showing an example of using a broadcast group list in the system of FIG. In FIG. 4, the node F does not perform application processing because its own terminal is not included in the broadcast group list already held. On the other hand, since the node G included in the broadcast group list is downstream of the own node in the link tree viewed from the caller node A, the received IP packet is transferred to the node G from the stored route information table. Forward. The node E does not perform the transfer process because there is no terminal included in the broadcast group list downstream of its own node in the link tree as viewed from the caller node A.
図4において同報グループリストはあらかじめ全てのノードに同一の内容を設定しても良いし、同報通信を行う前に、発呼者が同報グループリストをブロードキャストしても良い。または、経路情報をフラッディングするルーティングプロトコルのメッセージに含めて配信しても良い。さらに、同報グループリストメッセージには最新版を識別するためのリビジョン番号を含むようにしても良い。 In FIG. 4, the same contents may be set in advance for all nodes in the broadcast group list, or the caller may broadcast the broadcast group list before performing broadcast communication. Alternatively, the routing information may be included in a routing protocol message that is flooded and distributed. Further, the broadcast group list message may include a revision number for identifying the latest version.
図5は、グループリストを示す図である。グループリストには、そのオーナ(Owner)となるノードと、当該グループリストに属するメンバ(member)であるノードと、そのリビジョン番号(Rev)とが登録される。図6は、経路情報テーブルを示す図である。この経路情報テーブル(Routing Table)は宛先アドレス(Destination Address)と、次ノード(Next Hop)とが登録される。図7は、グループリストテーブルを示す図である。グループリストテーブルは、個別のグループリストにそれぞれ識別子(id)を付与されてテーブル化したものである。 FIG. 5 is a diagram showing a group list. In the group list, a node that is the owner, a node that is a member belonging to the group list, and a revision number (Rev) thereof are registered. FIG. 6 is a diagram illustrating a route information table. In this routing information table (Routing Table), a destination address (Destination Address) and a next node (Next Hop) are registered. FIG. 7 is a diagram showing a group list table. The group list table is a table in which an identifier (id) is assigned to each individual group list.
このように本実施形態では、発呼元ノードからの同報用データ(IPパケット)は、各中継ノードにおいてグループリストに基づいて転送を行うようにする。また各ノードは他ノードへすべての経路情報を保持するとともに一斉同報のためのグループリストを保持し、発呼元ノードからの同報用データは、発呼者アドレスと着呼グループアドレスと一斉同報フラグとを含むようにする。 Thus, in this embodiment, the broadcast data (IP packet) from the caller node is transferred based on the group list at each relay node. Each node holds all route information to other nodes and a group list for simultaneous broadcasts. Broadcast data from the caller node includes the caller address and the call group address. Including a broadcast flag.
なお本実施形態では、同報グループリストのリンクツリー上に位置しないノードにおいては受信したIPパケットを破棄するようにする。このように発呼ノードから見てグループメンバが無い末枝への転送を抑止することで、ネットワークの無線資源の無駄遣いを抑制することができる。逆に、同報グループリストのリンクツリー上に位置するノードにおいては、受信したIPパケットを上位レイヤの音声処理アプリケーションに渡すようにする。すなわち、転送ノードの近隣にある複数のノードはその先に転送するかどうかにかかわらず一様にデータを受信できてしまうが(無線通信のため)、リンクツリー上に位置するノードにおいてのみIPパケットを音声処理アプリケーションに渡することでセキュリティを向上できる。 In this embodiment, the received IP packet is discarded at a node not located on the link tree of the broadcast group list. In this way, wasteful use of wireless resources of the network can be suppressed by suppressing transfer to the terminal branch having no group members as viewed from the calling node. On the other hand, in the node located on the link tree of the broadcast group list, the received IP packet is passed to the voice processing application of the upper layer. In other words, a plurality of nodes in the vicinity of the forwarding node can receive data uniformly regardless of whether or not forwarding is performed ahead (for wireless communication), but IP packets only at nodes located on the link tree Security can be improved by passing to the voice processing application.
これらのことからこの実施形態によれば、多重ホップ型無線メッシュネットワークにおいて伝送帯域を確保しつつ一斉同報通信を実施することの可能な無線通信システムを提供することができる。
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
For these reasons, according to this embodiment, it is possible to provide a wireless communication system capable of performing simultaneous broadcast communication while securing a transmission band in a multi-hop wireless mesh network.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
10…端末(発呼側)、20…同報配信用サーバ、30…端末(着呼側)、A,B,C,D,E,F,G,H…無線端末装置(ノード:Node)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記無線端末装置は、
同報グループ宛てとして定義された特定アドレスを用いて前記IPパケットを他の無線端末装置に向け一斉同報送信する配信手段と、
同報グループリストを形成する無線端末装置を示す同報グループリストを予め記憶する記憶手段と、
ルーティングプロトコルにより通信経路を確立して前記多重ホップ型無線メッシュネットワークにおける経路情報を定期的なフラッディングにより交換する手段とを具備し、
前記同報グループリストは、前記ルーティングプロトコルの経路情報交換メッセージとともに各無線端末装置に配信される、無線通信システム。 In a wireless communication system including a plurality of wireless terminal devices that transmit IP (Internet Protocol) packets including voice data via a multi-hop wireless mesh network,
The wireless terminal device
Distribution means for broadcasting the IP packet to other wireless terminal devices using a specific address defined as addressed to the broadcast group ;
Storage means for storing in advance a broadcast group list indicating wireless terminal devices forming the broadcast group list;
Means for establishing a communication route by a routing protocol and exchanging route information in the multi-hop wireless mesh network by periodic flooding;
The broadcast group list is distributed to each wireless terminal device together with a routing information exchange message of the routing protocol .
前記IPパケットに前記一斉同報送信であることを識別するためのインジケータを含める、請求項1に記載の無線通信システム。 The distribution means uses a broadcast address as the specific address,
The wireless communication system according to claim 1 , wherein an indicator for identifying the broadcast transmission is included in the IP packet.
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