JP5348023B2 - 無線通信システム、無線通信方法及び無線局 - Google Patents

無線通信システム、無線通信方法及び無線局 Download PDF

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Description

本発明は、無線通信システム、無線通信方法、ゲートウェイ装置及び無線局に関する。
従来、ゲートウェイ装置と複数の無線局とが無線通信する無線通信システムでは、複数の無線局がゲートウェイ装置に対してパケットを送信する。複数の無線局とゲートウェイ装置との通信が直接行なわれる場合には、一つの態様として、ゲートウェイ装置における受信パケットの誤り率に基づいて、無線局のアクセス方式が選択される。具体的には、ゲートウェイ装置は、誤り率が高い場合にポーリングアクセス方式を無線局に選択させ、誤り率が低い場合にランダムアクセス方式を無線局に選択させる。
一方、複数の無線局で多段中継される場合には、一つの態様として、無線局がチャネルの空き状況をキャリアセンス(Carrier Sense)等で観測し、所定閾値以上の電力が検出されない場合に通信を行なうランダムアクセス方式が利用される。具体的には、複数の無線局は、無線通信システムに含まれる全ての無線局と同期をとったり、無線局間の干渉を把握したりすることが困難であるため、ランダムアクセス方式を利用する。
特開平08−274788号公報
しかしながら、従来技術では、配下となる無線局を複数有する無線局による送信データ量が多くなることにより、輻輳が発生し得るという課題がある。具体的には、複数の無線局で多段中継する技術では、ランダムアクセス方式が用いられるため、送信データ量の多い無線局の宛先における衝突が多くなり、送信データの再送による無線帯域のリソースの消費が増大して輻輳が発生する。かかる輻輳は、無線局から送信されるデータが集中するゲートウェイ装置付近で発生する可能性が特に高くなる。
そこで、本願に開示する技術は、上記に鑑みてなされたものであって、輻輳の発生を抑制することが可能である無線通信システム、無線通信方法、ゲートウェイ装置及び無線局を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本願に開示する無線通信システムは、ゲートウェイ装置と複数の無線局とを有し、ゲートウェイ装置は、各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を生成する生成部を有する。また、ゲートウェイ装置は、生成された割り当て情報を送信する送信部を有する。また、複数の無線局の各々は、割り当て情報を受信する受信部を有する。また、複数の無線局の各々は、受信した割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた個別チャネルでデータ送信を行なうデータ送信部を有する。また、かかるデータ送信部は、受信した割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、無線フレームの個別チャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なう。
本願に開示する無線通信システム、無線通信方法、ゲートウェイ装置及び無線局の一つの様態によれば、輻輳の発生を抑制することができるという効果を奏する。
図1は、実施例1に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 図2は、実施例2に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 図3は、実施例2に係る割り当て情報のフォーマット例を示す図である。 図4は、実施例2に係る無線通信処理の例を示す処理シーケンス図である。 図5は、無線通信システムの構成例を示す図である。 図6Aは、実施例2に係るGWによって割り当て情報が送信された場合のフォーマット例を示す図である。 図6Bは、実施例2に係る無線局によって割り当て情報が中継された場合のフォーマット例を示す図である。 図7は、実施例2に係るアクセス方式選択処理を示すフローチャートである。 図8は、実施例2に係るブロードキャスト処理を示すフローチャートである。 図9は、実施例3に係る割り当て情報のフォーマット例を示す図である。 図10Aは、実施例3に係るGWによって割り当て情報が送信された場合のフォーマット例を示す図である。 図10Bは、実施例3に係る無線局によって割り当て情報が中継された場合のフォーマット例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、本願に開示する無線通信システム、無線通信方法、ゲートウェイ装置及び無線局の実施例を説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。また、各実施例は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
図1を用いて、実施例1に係る無線通信システムの構成例を説明する。図1は、実施例1に係る無線通信システムの構成例を示す図である。図1に示すように、無線通信システム1は、ゲートウェイ装置と複数の無線局とが無線通信し、例えば、ゲートウェイ装置10と、無線局20とを有する。なお、無線通信システム1に含まれる各無線局は、ゲートウェイ装置10との無線通信において、自局とは異なる他の無線局を介してゲートウェイ装置10と無線通信を行なう多段中継による通信が可能である。
上記構成において、ゲートウェイ装置10は、生成部11と、送信部12とを有する。このうち、生成部11は、各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を生成する。また、送信部12は、生成部11によって生成された割り当て情報を送信する。
一方、無線局20は、受信部21と、データ送信部22とを有する。このうち、受信部21は、ゲートウェイ装置10によって送信された割り当て情報を受信する。また、データ送信部22は、受信部21によって受信された割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた個別チャネルでデータ送信を行なう。加えて、データ送信部22は、受信部21によって受信された割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、無線フレームの個別チャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なう。
このように、無線通信システム1では、個別チャネルでデータ送信を行なう無線局と、該個別チャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なう無線局とに分けた割り当て情報に基づき、無線局によるゲートウェイ装置へのアクセスが行なわれる。この結果、無線通信システム1は、無線局によるデータ送信に係るチャネルを割り当てることにより、無線局による送信データの宛先における衝突を抑制するので、ランダムアクセスのみによってデータ送信を行なう従来技術と比較して、輻輳の発生を抑制できる。
[実施例2に係る無線通信システムの構成]
図2を用いて、実施例2に係る無線通信システムの構成例を説明する。図2は、実施例2に係る無線通信システムの構成例を示す図である。例えば、図2に示すように、無線通信システム2は、ゲートウェイ装置と複数の無線局とが無線通信し、例えば、ゲートウェイ装置100と、無線局200とを有する。また、ゲートウェイ装置100は、実施例1に係るゲートウェイ装置10の一例であり、無線局200は、実施例1に係る無線局20の一例である。
また、無線通信システム2に含まれる各無線局は、ゲートウェイ装置100との無線通信において、自局とは異なる他の無線局を介してゲートウェイ装置100と無線通信を行なう多段中継による通信が可能である。各無線局によって多段中継が行なわれる理由の1つとしては、例えば、遮蔽物やゲートウェイ装置100との距離等の要因で、該ゲートウェイ装置100とのデータ通信に係る通信品質が低い無線局が存在するためである。かかる多段中継では、各無線局がゲートウェイ装置100までの最適経路を構築し、該最適経路上に存在する無線局宛てにデータが送信される。なお、各無線局は、デフォルトではランダムアクセス方式を利用してゲートウェイ装置100に対して各種データを送信する。
上記構成において、ゲートウェイ装置100は、通信量集計パケット生成部110と、送信部120と、受信部130と、データ受信処理部140と、データ判別部150と、割当情報生成部160とを有し、複数の無線局と無線通信する。
通信量集計パケット生成部110は、例えば、ゲートウェイ装置100と各無線局との間における通信量を集計するための通信量集計パケットを生成し、送信部120に出力する。かかる通信量集計パケットの生成は、タイマ(図示せず)等に基づいて所定時間ごとに生成される。送信部120は、例えば、通信量集計パケット生成部110によって出力された通信量集計パケットを各無線局に対して送信する。また、送信部120は、例えば、割当情報生成部160によって出力された割り当て情報を各無線局に対して送信する。なお、送信部120は、実施例1に係る送信部12の一例である。
受信部130は、各無線局から送信された各種データを受信し、例えば、TDMA(Time Division Multiple Access)受信部131と、ランダムアクセス受信部132とを有する。このうち、TDMA受信部131は、例えば、TDMA方式によるアクセスを利用する無線局から送信されたデータを受信し、データ受信処理部140に出力する。
一方、ランダムアクセス受信部132は、例えば、ランダムアクセス方式によるアクセスを利用する無線局から送信されたデータを受信し、データ判別部150に出力する。なお、ランダムアクセス受信部132によって受信されるデータには、通常のデータの他に、通信量集計パケットの送信に対する応答パケットが含まれる。
データ受信処理部140は、例えば、TDMA受信部131やデータ判別部150等から出力されたデータの受信処理を実行する。データ判別部150は、例えば、ランダムアクセス受信部132によって出力されたデータが、通常のデータ或いは通信量集計パケットの送信に対する応答パケットのどちらであるのかを判別する。そして、データ判別部150は、通常のデータをデータ受信処理部140に出力し、通信量集計パケットの送信に対する応答パケットを割当情報生成部160に出力する。
割当情報生成部160は、例えば、データ判別部150から出力された通信量集計パケットの送信に対する応答パケットに基づき、ゲートウェイ装置100と各無線局との間の通信量が所定閾値以上であるか否かを判定する。そして、割当情報生成部160は、通信量が所定閾値以上である無線局に対し個別チャネルを割り当て、該通信量が所定閾値未満である無線局に対し該個別チャネルを割り当てないように、割り当て情報を生成する。なお、チャネルとは、例えば、タイムスロット等の時間を指すものである。
すなわち、割当情報生成部160によって個別チャネルを割り当てられた無線局は、個別チャネルにおいて、TDMA方式によるアクセスでゲートウェイ装置100に各種データを送信することになる。一方、割当情報生成部160によって個別チャネルを割り当てられない無線局は、個別チャネル以外のチャネルにおいて、デフォルトで利用されるランダムアクセス方式によるアクセスでゲートウェイ装置100に各種データを送信することになる。また、割当情報生成部160は、生成された割り当て情報に基づいて、個別チャネルを割り当てられ、TDMA方式によって送信されたデータの受信時間の同期に係る情報をTDMA受信部131に出力する。なお、割当情報生成部160は、実施例1に係る生成部11の一例である。
ここで、図3を用いて、割当情報生成部160によって生成される割り当て情報を説明する。図3は、実施例2に係る割り当て情報のフォーマット例を示す図である。なお、図3では、チャネルがタイムスロットである場合を説明する。
例えば、図3に示すように、割り当て情報は、TDMA方式のタイムスロットの関連情報と、ランダムアクセス方式のタイムスロットの関連情報とを含む。具体的には、TDMA方式のタイムスロットの関連情報は、「タイムスロット時間幅」と、「割り当て無線局ID」と、「送信先無線局ID」とを含む。また、ランダムアクセス方式のタイムスロットの関連情報は、「ランダムスロット時間幅」を含む。なお、TDMA方式のタイムスロットの関連情報は、タイムスロットを割り当てる無線局の数だけ存在することになる。
「タイムスロット時間幅」とは、例えば、図3に示した「スロット1 時間幅」や「スロット2 時間幅」である。また、「割り当て無線局ID」とは、例えば、「タイムスロット時間幅」としてTDMA方式のタイムスロットを割り当てられた無線局を識別する識別情報である。また、「送信先無線局ID」とは、例えば、「タイムスロット時間幅」としてTDMA方式のタイムスロットを割り当てられた無線局によって送信されるデータの送信先である無線局を識別する識別情報である。但し、「送信先無線局ID」には、ゲートウェイ装置100と直接データ通信を行なう無線局にTDMA方式のタイムスロットが割り当てられた場合に、該ゲートウェイ装置100を識別する識別情報が挿入される。
図2の説明に戻り、無線局200は、受信部210と、通信量集計パケット返信部220と、中継処理部230と、アクセス方式選択部240と、割当情報送信部250と、送信データ生成部260と、送信部270とを有する。また、無線局200は、ゲートウェイ装置100と無線通信する。
受信部210は、ゲートウェイ装置100や無線局200とは異なる他の無線局等から送信された各種データを受信し、例えば、TDMA受信部211と、ランダムアクセス受信部212とを有する。なお、受信部210は、実施例1に係る受信部21の一例である。
このうち、TDMA受信部211は、例えば、TDMA方式によるアクセスを利用する他の無線局から送信されたデータを受信し、中継処理部230に出力する。一方、ランダムアクセス受信部212は、例えば、ランダムアクセス方式によるアクセスを利用する無線局から送信されたデータを受信し、中継処理部230に出力する。また、ランダムアクセス受信部212は、例えば、ゲートウェイ装置100から送信された通信量集計パケットを受信し、通信量集計パケット返信部220に出力する。また、ランダムアクセス受信部212は、例えば、ゲートウェイ装置100若しくは他の無線局から送信された割り当て情報を受信し、アクセス方式選択部240に出力する。また、ランダムアクセス受信部212は、例えば、ゲートウェイ装置100若しくは他の無線局から送信された割り当て情報を受信し、割当情報送信部250に出力する。
通信量集計パケット返信部220は、例えば、ランダムアクセス受信部212から出力された通信量集計パケットに対し、自局のトラフィック状況を応答信号(ACK)に追加して、送信データ生成部260に出力する。中継処理部230は、例えば、TDMA受信部211から出力されたデータの中継処理を実行し、送信データ生成部260に出力する。また、中継処理部230は、例えば、ランダムアクセス受信部212から出力されたデータの中継処理を実行し、送信データ生成部260に出力する。なお、ランダムアクセス受信部212から出力されたデータには、例えば、通常のデータの他に、他の無線局への通信量集計パケットや、他の無線局からの通信量集計パケットに対する応答パケット等が含まれる。
アクセス方式選択部240は、例えば、ランダムアクセス受信部212から出力された割り当て情報に自局を示す識別情報が含まれる場合に、自局に割り当てられたTDMA方式のタイムスロットでデータ送信を行なうことを決定する。また、アクセス方式選択部240は、例えば、上記割り当て情報に自局を示す識別情報が含まれない場合に、TDMA方式のタイムスロット以外のタイムスロットでランダムアクセスによりデータ送信を行なうことを決定する。その後、アクセス方式選択部240は、決定されたアクセス方式のタイムスロットを送信データ生成部260に通知する。
割当情報送信部250は、例えば、ランダムアクセス受信部212から出力された割り当て情報に、自局の配下である無線局のうち自局と直接データ通信を行なう無線局を示す識別情報が含まれるか否かを判定する。そして、割当情報送信部250は、上記識別情報が含まれる場合に、自局を示す識別情報を割り当て情報に付加し、付加された割り当て情報を送信データ生成部260に出力する。また、割当情報送信部250は、割り当て情報に基づいて、TDMA方式によって送信されたデータの受信時間の同期に係る情報をTDMA受信部211に出力する。
送信データ生成部260は、例えば、アクセス方式選択部240から出力されたアクセス方式に従って送信する各種データを生成し、TDMAブロック261と、ランダムアクセスブロック262とを有する。このうち、TDMAブロック261は、例えば、中継処理部230から出力されたTDMA方式に係るデータを該TDMA方式に従って生成し、送信部270に出力する。一方、ランダムアクセスブロック262は、例えば、通信量集計パケット返信部220、中継処理部230及び割当情報送信部250等から出力されたランダムアクセス方式に係るデータを該ランダムアクセス方式に従って生成し、送信部270に出力する。送信部270は、例えば、TDMAブロック261やランダムアクセスブロック262から出力された各種データを送信する。なお、アクセス方式選択部240及び送信部270は、実施例1に係るデータ送信部22の一例である。
[実施例2に係る無線通信処理]
次に、図4を用いて、実施例2に係る無線通信処理を説明する。図4は、実施例2に係る無線通信処理の例を示す処理シーケンス図である。なお、無線通信処理とは、無線通信システム2に含まれるゲートウェイ装置100と複数の無線局とによる処理を指す。なお、図4では、ゲートウェイ装置「GW(GateWay)」と、TDMA方式でアクセスする「TDMA無線局」と、TDMA無線局のタイムスロット以外のタイムスロットでランダムアクセスする「競合無線局」と、これら以外の「他の無線局」とを例に挙げる。
例えば、図4に示すように、GWは、通信量集計パケットを生成し、各無線局に対して送信する(ステップS101)。通信量集計パケットを受信した競合無線局は、自局のトラフィック状況を応答信号に追加して、該通信量集計パケットに対する応答パケットをGWに対して送信する(ステップS102)。
また、通信量集計パケットを受信したTDMA無線局は、自局のトラフィック状況を応答信号に追加して、該通信量集計パケットに対する応答パケットをGWに対して送信する(ステップS103)。このとき、TDMA無線局は、GWから受信された通信量集計パケットを他の無線局に中継する。また、通信量集計パケットを受信した他の無線局は、自局のトラフィック状況を応答信号に追加して、該通信量集計パケットに対する応答パケットを、TDMA無線局を介してGWに対して送信する(ステップS104)。このとき、TDMA無線局は、他の無線局から受信された通信量集計パケットに対する応答パケットをGWに中継する。なお、上記の通信量集計パケットの送受は一例であり、通信量集計パケットは、上記以外にTDMA無線局から他のTDMA無線局に中継されたり、TDMA無線局から競合無線局に中継されたりする場合もある。これは、割り当て情報の送受についても同様である。
各無線局から応答パケットを受信したGWは、各無線局との通信量に応じた割り当て情報を生成する(ステップS105)。かかる割り当て情報は、通信量が所定閾値以上であるTDMA無線局に対し所定のタイムスロットが割り当てられ、通信量が所定閾値未満である競合無線局や他の無線局に対し該所定のタイムスロットを割り当てないように生成される。例えば、生成される割り当て情報は、所定のタイムスロット「スロット1 時間幅」、TDMA無線局を示す識別情報「割り当て無線局ID」、GWを示す識別情報「送信先無線局ID」、及び該「スロット1 時間幅」以外の「ランダムスロット時間幅」を含む。そして、GWは、生成された割り当て情報を各無線局に対して送信する(ステップS106)。
GWから割り当て情報を受信した競合無線局は、「割り当て無線局ID」にTDMA無線局を示す識別情報が含まれていることに加え、「送信先無線局ID」に割り当て情報を送信した無線局の識別情報が含まれていることから、自局が該TDMA無線局と競合する無線局であると認識する。そして、競合無線局は、TDMA無線局に割り当てられた「スロット1 時間幅」のタイムスロット以外のタイムスロット、すなわちTDMA無線局と競合するタイムスロット以外のタイムスロットでランダムアクセスすることを決定する(ステップS107)。要するに、競合無線局は、GWから受信した割り当て情報から、自局がTDMA無線局及びGWの通信と衝突し得る無線局であることを認識し、該通信との衝突を避けるために該TDMA無線局のタイムスロット以外のタイムスロットでランダムアクセスする。
また、GWから割り当て情報を受信したTDMA無線局は、割り当てられた所定のタイムスロットでTDMAを行なうことを決定する(ステップS108)。このとき、TDMA無線局は、割り当て情報を他の無線局に中継する。但し、TDMA無線局は、割り当て情報に自局と直接データ通信を行なう配下の無線局を示す識別情報が含まれる場合に、自局を示す識別情報を付加した割り当て情報を送信すれば良いため、割り当て情報の中継処理は行なわれない場合もある。ここでは、TDMA無線局が、中継処理を実施することとして説明する。
また、TDMA無線局を介して割り当て情報を受信した他の無線局は、「割り当て無線局ID」に自局を示す識別情報が含まれていないことに加え、該割り当て情報をGWから直接受信していないため、自局がTDMA無線局と競合しない無線局であると認識する。若しくは、他の無線局は、TDMA無線局から割り当て情報を受信しないため、自局がTDMA無線局と競合しない無線局であると認識する。そして、他の無線局は、TDMA無線局及びGWや他の無線局等との通信と衝突することが特に少ないことから、全ての時間においてランダムアクセスすることを決定する(ステップS109)。これらにより、全ての無線局は、割り当て情報に基づいたタイムスロット及び所定のアクセス方式によりGWに対してデータを送信することになる。
[実施例2に係る識別情報の利用]
次に、図5、図6A及び図6Bを用いて、実施例2に係る割り当て情報に含まれる識別情報の利用について説明する。図5は、無線通信システムの構成例を示す図である。また、図6Aは、実施例2に係るGWによって割り当て情報が送信された場合のフォーマット例を示す図であり、図6Bは、実施例2に係る無線局によって割り当て情報が中継された場合のフォーマット例を示す図である。
例えば、無線通信システムは、図5に示すように、GW50と、無線局51〜59と、無線局56の配下に位置する複数の無線局(符号を付せず)とを有する。このうち、GW50は、ゲートウェイ装置100の一例であり、無線局51〜59及び無線局56の配下に位置する複数の無線局は、無線局200の一例である。なお、図5では、各無線局の通信量がほぼ同一であると仮定する。
また、図5では、無線局52と無線局56との配下に位置する無線局の数が他の無線局よりも多いことから、無線局52と無線局56とにおける通信量が他の無線局よりも多くなるため、無線局52及び無線局56をTDMA無線局とする場合を説明する。また、GW50によって各無線局に送信される割り当て情報は、無線局51、無線局52、無線局53、無線局55及び無線局58によって受信される場合を説明する。また、無線局57は、無線局52によって中継された割り当て情報を受信する。すなわち、無線局54、無線局59及び無線局56の配下に位置する無線局は、全ての時間においてランダムアクセスを行なう無線局となる。
また、図5において、実線の矢印は、通信リンクを示しており、TDMA無線局による所定タイムスロットでの通信リンクは、太い実線で示す。同様に、図5において、点線の矢印は、干渉リンクを示しており、競合無線局となる無線局によるアクセスで他の無線局によるアクセスと衝突が起こり得ることを示す。
上記の状況下において、GW50は、図6Aに示すように、「スロット1 時間幅」で無線局52へのタイムスロットを、「スロット2 時間幅」で無線局56へのタイムスロットを割り当てた割り当て情報を送信する。このとき、GW50によって送信された割り当て情報は、無線局51、無線局52、無線局53、無線局55及び無線局58によって受信される。GW50から割り当て情報を受信した無線局51、無線局53、無線局55及び無線局58は、自局を無線局52の競合無線局であることを認識して、「スロット1 時間幅」のタイムスロット以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。
GW50から割り当て情報を受信した無線局52は、割り当て情報に自局の配下である無線局のうち自局と直接データ通信を行なう無線局56を示す識別情報「56」が含まれることを検出する。そして、無線局52は、図6Bに示すように、自局を示す識別情報「52」を付加した割り当て情報をブロードキャストする。このとき、無線局52によってブロードキャストされた割り当て情報は、無線局56、無線局57及び無線局58によって受信される。なお、無線局52は、割り当て情報に従って、指定されたタイムスロット「スロット1 時間幅」でGW50にTDMAを行なうことを決定する。
無線局52から割り当て情報を受信した無線局56は、該割り当て情報に従って、指定されたタイムスロット「スロット2 時間幅」で無線局52を介してGW50にTDMAを行なうことを決定する。また、無線局52から割り当て情報を受信した無線局57及び無線局58は、自局を無線局56の競合無線局であることを認識して、「スロット2 時間幅」のタイムスロット以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。
要するに、無線局51、無線局53及び無線局55は、受信された割り当て情報から自局を無線局52の競合無線局であることを認識し、「スロット1 時間幅」以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。また、無線局57は、受信された割り当て情報から自局を無線局56の競合無線局であることを認識し、「スロット2 時間幅」以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。また、無線局58は、受信された割り当て情報から自局を無線局52及び無線局56の競合無線局であることを認識し、「スロット1 時間幅」及び「スロット2 時間幅」以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。なお、無線局54、無線局59及び無線局56の配下に位置する各無線局は、全ての時間でランダムアクセスする。
[実施例2に係るアクセス方式選択処理]
次に、図7を用いて、実施例2に係るアクセス方式選択処理を説明する。図7は、実施例2に係るアクセス方式選択処理を示すフローチャートである。なお、アクセス方式選択処理とは、主にアクセス方式選択部240による処理のことを指す。
例えば、図7に示すように、無線局200は、割り当て情報を受信した場合に(ステップS201肯定)、該割り当て情報に自局を示す識別情報に対応するタイムスロットが指定されているか否かを判定する(ステップS202)。なお、無線局200は、割り当て情報を受信しない場合に(ステップS201否定)、該割り当て情報の受信待ちの状態となる。
そして、無線局200は、割り当て情報に自局のタイムスロットが指定されている場合に(ステップS202肯定)、指定されたタイムスロットでTDMAを行なうことを決定する(ステップS203)。一方、無線局200は、割り当て情報に自局のタイムスロットが指定されていない場合に(ステップS202否定)、自局が競合無線局であるか否かを判定する(ステップS204)。
そして、無線局200は、自局が競合無線局である場合に(ステップS204肯定)、競合するタイムスロット以外のタイムスロットでランダムアクセスすることを決定する(ステップS205)。一方、無線局200は、自局が競合無線局でない場合に(ステップS204否定)、全ての時間でランダムアクセスすることを決定する(ステップS206)。
[実施例2に係るブロードキャスト処理]
次に、図8を用いて、実施例2に係るブロードキャスト処理を説明する。図8は、実施例2に係るブロードキャスト処理を示すフローチャートである。なお、ブロードキャスト処理とは、主に割当情報送信部250による処理のことを指す。
例えば、図8に示すように、無線局200は、割り当て情報を受信した場合に(ステップS301肯定)、該割り当て情報に配下に位置する無線局を示す識別情報に対応するタイムスロットが指定されているか否かを判定する(ステップS302)。なお、無線局200は、割り当て情報を受信しない場合に(ステップS301否定)、該割り当て情報の受信待ちの状態となる。
そして、無線局200は、割り当て情報に配下に位置する無線局を示す識別情報に対応するタイムスロットが指定されている場合に(ステップS302肯定)、配下の無線局が自局と直接データ通信を行なう無線局であるか否かを判定する(ステップS303)。続いて、無線局200は、配下の無線局が自局と直接データ通信を行なう無線局である場合に(ステップS303肯定)、割り当て情報に自局を示す識別情報を付加する(ステップS304)。なお、無線局200は、配下の無線局が自局と直接データ通信を行なう無線局ではない場合に(ステップS303否定)、割り当て情報をそのままブロードキャストする(ステップS305)。
また、割り当て情報に自局を示す識別情報を付加した無線局200は、該識別情報が付加された割り当て情報をブロードキャストする(ステップS305)。なお、無線局200は、割り当て情報に配下に位置する無線局を示す識別情報に対応するタイムスロットが指定されていない場合に(ステップS302否定)、該割り当て情報をブロードキャストすることなく処理を終了する。
[実施例2による効果]
上述したように、無線通信システム2では、通信量が所定閾値以上である無線局に対してタイムスロットを指定してアクセスさせ、他の無線局に対して該タイムスロット以外のタイムスロットでアクセスさせる。この結果、無線通信システム2は、配下に位置する無線局の数が多いことで他の無線局よりも通信量が増大する無線局によるアクセスとの衝突を回避するので、輻輳の発生を抑制することができる。
ところで、上記実施例2では、割り当て情報に含まれる「割り当て無線局ID」及び「送信先無線局ID」に基づいて競合無線局の識別が行なわれる場合を説明したが、「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」を利用することもできる。そこで、実施例3では、「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」を利用する場合を説明する。
[実施例3に係るフレーム情報のフォーマット]
図9を用いて、実施例3に係る割り当て情報のフォーマットについて説明する。図9は、実施例3に係る割り当て情報のフォーマット例を示す図である。なお、図9では、図3と同様に、チャネルがタイムスロットである場合を説明する。
例えば、図9に示すように、割り当て情報は、TDMA方式のタイムスロットの関連情報と、ランダムアクセス方式のタイムスロットの関連情報と、識別情報の関連情報とを含む。具体的には、TDMA方式のタイムスロットの関連情報は、「タイムスロット時間幅」と、「割り当て無線局ID」とを含む。また、ランダムアクセス方式のタイムスロットの関連情報は、「ランダムスロット時間幅」を含む。また、識別情報の関連情報は、「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」を含む。なお、TDMA方式のタイムスロットの関連情報は、タイムスロットを割り当てられる無線局の数だけ存在することになる。
「タイムスロット時間幅」とは、例えば、図9に示した「スロット1 時間幅」や「スロット2 時間幅」である。また、「割り当て無線局ID」とは、例えば、「タイムスロット時間幅」としてTDMA方式のタイムスロットを割り当てられた無線局を識別する識別情報である。また、「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」とは、例えば、割り当て情報を送信又は中継するGWやTDMA無線局から見た場合の、該GWや該TDMA無線局を送信先とするTDMA無線局の識別情報である。
[実施例3に係る識別情報の利用]
次に、図10A及び図10Bを用いて、実施例3に係る割り当て情報に含まれる識別情報の利用について説明する。図10Aは、実施例3に係るGWによって割り当て情報が送信された場合のフォーマット例を示す図であり、図10Bは、実施例3に係る無線局によって割り当て情報が中継された場合のフォーマット例を示す図である。なお、以下では、図5に示した無線通信システムを例に挙げて説明する。
例えば、GW50は、図10Aに示すように、「スロット1 時間幅」で無線局52へのタイムスロットを、「スロット2 時間幅」で無線局56へのタイムスロットを割り当てた割り当て情報を送信する。また、かかる割り当て情報には、「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」として、GW50を送信先とするTDMA無線局である無線局52を示す識別情報「52」が含まれる。このとき、GW50によって送信された割り当て情報は、無線局51、無線局52、無線局53、無線局55及び無線局58によって受信される。
GW50から割り当て情報を受信した無線局51、無線局53、無線局55及び無線局58は、割り当て情報に含まれる「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」としての識別情報「52」から、自局を無線局52の競合無線局であることを認識する。すなわち、無線局51、無線局53、無線局55及び無線局58は、「スロット1 時間幅」のタイムスロット以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。
GW50から割り当て情報を受信した無線局52は、割り当て情報の「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」に自局を示す識別情報「52」が含まれることを検出するとともに、割り当て情報に無線局56を示す識別情報「56」が含まれることを検出する。そして、無線局52は、図10Bに示すように、自局の配下である無線局のうち自局と直接データ通信を行なう無線局56を示す識別情報「56」を「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」に付加する。続いて、無線局52は、「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」に識別情報「56」が付加された割り当て情報をブロードキャストする。このとき、無線局52によってブロードキャストされた割り当て情報は、無線局56、無線局57及び無線局58によって受信される。なお、無線局52は、割り当て情報に従って、指定されたタイムスロット「スロット1 時間幅」でGW50にTDMAを行なうことを決定する。
無線局52から割り当て情報を受信した無線局56は、該割り当て情報に従って、指定されたタイムスロット「スロット2 時間幅」で無線局52を介してGW50にTDMAを行なうことを決定する。また、無線局52から割り当て情報を受信した無線局57及び無線局58は、割り当て情報に含まれる「自局を送信先とする割り当て無線局IDリスト」としての識別情報「56」から、自局を無線局56の競合無線局であることを認識する。そして、無線局57及び無線局58は、「スロット2 時間幅」のタイムスロット以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。
要するに、無線局51、無線局53及び無線局55は、受信された割り当て情報から自局を無線局52の競合無線局であることを認識し、「スロット1 時間幅」以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。また、無線局57は、受信された割り当て情報から自局を無線局56の競合無線局であることを認識し、「スロット2 時間幅」以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。また、無線局58は、受信された割り当て情報から自局を無線局52及び無線局56の競合無線局であることを認識し、「スロット1 時間幅」及び「スロット2 時間幅」以外のタイムスロットでGW50にランダムアクセスすることを決定する。なお、無線局54、無線局59及び無線局56の配下に位置する各無線局は、全ての時間でランダムアクセスする。
[実施例3による効果]
上述したように、無線通信システム2では、自局を送信先とする割り当て無線局IDリストを割り当て情報に保持することで競合無線局を識別させるので、データが集中することにより発生する輻輳を抑制することができる。
さて、これまで本願に開示する端末装置の実施例について説明したが、上述した実施例以外にも種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、(1)チャネル、(2)個別チャネルで通信する無線局、(3)各装置の構成、において異なる実施例を説明する。
(1)チャネル
上記実施例では、個別チャネルを時分割多重としてTDMA方式によりアクセスする無線局を例に挙げて説明したが、周波数分割多重としてFDMA(Frequency Division Multiplexing Access)方式によりアクセスする無線局であっても良い。例えば、個別チャネルを割り当てられた無線局は、割り当てられた周波数「f(frequency)1〜f3」でFDMAを行ない、他の無線局は、該周波数以外の周波数「f4〜f6」でランダムアクセスする。これにより、無線通信システムは、無線局によるアクセスを異なる周波数帯域に割り当てるので、輻輳の発生を抑制することができる。
(2)個別チャネルで通信する無線局
また、上記実施例では、通信量が所定閾値以上である無線局を個別チャネルで通信させる場合を説明したが、衝突の度合いによって個別チャネルで通信する無線局を決定することもできる。具体的には、GWは、無線局から送信されたデータを受信すると、該データを受信したことを示すACKを無線局に対して送信する。但し、ACKは、GWにおいてデータを正常に受信できていなければ送信されることはない。
これらにより、無線局は、GWに送信した全データ数と、ACKが受信されたことによりGWに正常に送信できたデータ数とを検出する。すなわち、無線局は、GWに送信した全データ数のうち、GWに正常に送信できたデータ数の割合を求め、該割合を衝突の度合いとしてGWに送信する。なお、無線局がGWに衝突の度合いを送信するタイミングは、例えば、上記の通信量集計パケットに対する応答パケットに含めれば良い。また、無線局から衝突の度合いを受信したGWは、該衝突の度合いが所定閾値以上である無線局を個別チャネルで通信させるように決定する。
また、上記実施例では、通信量に基づいて個別チャネルで通信させる無線局を決定する場合を説明したが、GWと直接データ通信を行なう無線局に対し個別チャネルを割り当て、他の無線局に対し個別チャネルを割り当てないようにすることもできる。この結果、無線通信システムは、特にGW付近で発生する輻輳を抑制することができる。
(3)各装置の構成
また、上記文書中や図面中等で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメタ等を含む情報(例えば、「割当情報送信部250」の具体的名称等)については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。例えば、割当情報送信部250は、「ブロードキャスト部」としても良い。
また、図示した無線通信システムの各構成要素は、機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は、図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負担や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合することができる。例えば、送信データ生成部260と送信部270とを「生成データ送信部」として統合することにしても良い。
2 無線通信システム
100 ゲートウェイ装置
110 通信量集計パケット生成部
120 送信部
130 受信部
131 TDMA受信部
132 ランダムアクセス受信部
140 データ受信処理部
150 データ判別部
160 割当情報生成部
200 無線局
210 受信部
211 TDMA受信部
212 ランダムアクセス受信部
220 通信量集計パケット返信部
230 中継処理部
240 アクセス方式選択部
250 割当情報送信部
260 送信データ生成部
261 TDMAブロック
262 ランダムアクセスブロック
270 送信部

Claims (7)

  1. ゲートウェイ装置と、直接または自局とは異なる他の無線局を介した多段中継により前記ゲートウェイ装置と無線通信が可能な複数の無線局とが無線通信する無線通信システムにおいて、
    前記ゲートウェイ装置は、
    各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を生成する生成部と、
    生成された前記割り当て情報を送信する送信部と、を備え、
    前記複数の無線局の各々は、
    前記ゲートウェイ装置、または他の無線局から前記割り当て情報を受信する受信部と、
    配下の無線局がある場合、受信した前記割り当て情報を送信する割当情報送信部と、
    受信した前記割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた前記個別チャネルでデータ送信を行ない、受信した該割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、受信される前記割り当て情報に基づいて競合するチャネルを判別し、競合するチャネルがない場合、全てのチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行い、競合するチャネルがある場合、競合するチャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なうデータ送信部と、
    を備えたことを特徴とする無線通信システム。
  2. 前記生成部は、前記ゲートウェイ装置と前記複数の無線局の各々との間の通信量が所定閾値以上である無線局に対し前記個別チャネルを割り当て、該通信量が所定閾値未満である他の無線局に対し前記個別チャネルを割り当てないように、前記割り当て情報を生成することを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
  3. ゲートウェイ装置と複数の無線局とが無線通信する無線通信システムにおいて、
    前記ゲートウェイ装置は、
    各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を生成する生成部と、
    生成された前記割り当て情報を送信する送信部と、を備え、
    前記複数の無線局の各々は、
    前記割り当て情報を受信する受信部と、
    受信した前記割り当て情報に、自局の配下である無線局のうち自局と直接データ通信を行なう無線局を示す情報が含まれる場合は、自局を示す情報を付加した前記割り当て情報を送信する割当情報送信部と、
    受信した前記割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた前記個別チャネルでデータ送信を行ない、受信した該割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、無線フレームの前記個別チャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なうデータ送信部と、
    を備えたことを特徴とする無線通信システム。
  4. ゲートウェイ装置と複数の無線局とが無線通信する無線通信システムにおいて、
    前記ゲートウェイ装置は、
    各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を生成する生成部と、
    生成された前記割り当て情報を送信する送信部と、を備え、
    前記複数の無線局の各々は、
    前記割り当て情報を受信する受信部と、
    受信した前記割り当て情報の所定位置に自局を示す情報が含まれるとともに、該割り当て情報に自局の配下である無線局のうち自局と直接データ通信を行なう無線局を示す情報が含まれる場合は、自局の配下である無線局のうち自局と直接データ通信を行なう無線局を示す情報を該所定位置に付加した前記割り当て情報を送信する割当情報送信部と、
    受信した前記割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた前記個別チャネルでデータ送信を行ない、受信した該割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、無線フレームの前記個別チャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なうデータ送信部と、
    を備えたことを特徴とする無線通信システム。
  5. ゲートウェイ装置と複数の無線局とが無線通信する無線通信システムにおいて、
    前記ゲートウェイ装置は、
    自装置と直接データ通信を行なう無線局に対し個別チャネルを割り当て、他の無線局を介して自装置とデータ通信を行なう無線局に対し個別チャネルを割り当てないように、各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を生成する生成部と、
    生成された前記割り当て情報を送信する送信部と、を備え、
    前記複数の無線局の各々は、
    前記割り当て情報を受信する受信部と、
    受信した前記割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた前記個別チャネルでデータ送信を行ない、受信した該割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、無線フレームの前記個別チャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なうデータ送信部と、
    を備えたことを特徴とする無線通信システム。
  6. ゲートウェイ装置と、直接または自局とは異なる他の無線局を介した多段中継により前記ゲートウェイ装置と無線通信が可能な複数の無線局とが無線通信する無線通信システムにおける無線通信方法であって、
    前記ゲートウェイ装置は、
    各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を生成する生成ステップと、
    生成された前記割り当て情報を送信する送信ステップと、を含み、
    前記複数の無線局の各々は、
    前記割り当て情報を受信する受信ステップと、
    前記ゲートウェイ装置、または他の無線局から前記割り当て情報を受信する受信部と、
    配下の無線局がある場合、受信した前記割り当て情報を送信する割当情報送信ステップと、
    受信した前記割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた前記個別チャネルでデータ送信を行ない、受信した該割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、受信される前記割り当て情報に基づいて競合するチャネルを判別し、競合するチャネルがない場合、全てのチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行い、競合するチャネルがある場合、競合するチャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なうデータ送信ステップと、
    を含んだことを特徴とする無線通信方法。
  7. ゲートウェイ装置と直接または自局とは異なる他の無線局を介した多段中継により無線通信が可能な無線通信する無線局であって、
    前記ゲートウェイ装置、または他の無線局から各無線局に個別に割り当てられる個別チャネルについての割り当て情報を受信する受信部と、
    配下の無線局がある場合、受信した前記割り当て情報を送信する割当情報送信部と、
    受信した前記割り当て情報に自局を示す情報が含まれる場合は、自局に割り当てられた前記個別チャネルでデータ送信を行ない、受信した該割り当て情報に自局を示す情報が含まれない場合は、受信される前記割り当て情報に基づいて競合するチャネルを判別し、競合するチャネルがない場合、全てのチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行い、競合するチャネルがある場合、競合するチャネル以外のチャネルでランダムアクセスによりデータ送信を行なうデータ送信部と、
    を備えたことを特徴とする無線局。
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