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

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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