JP5645008B2

JP5645008B2 - 共存通信システム、通信ネットワーク間の共存処理方法

Info

Publication number: JP5645008B2
Application number: JP2010202324A
Authority: JP
Inventors: モハメッドアジイズルラハマン; スタニスラフフィリン; トンチェアバイカッシュ; 原田　博司; 博司原田
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: JP2012060470A

Description

本発明は、複数の通信システムが同一帯域で共存する上で好適な通信システム、通信ネットワーク間の共存処理方法に関する。

従来よりTV White Space（ＴＶＷＳ）を利用した無線通信ネットワークの標準化が進められており、特に近年においては異なるＩＥＥＥ８０２標準がＴＶＷＳにおいて共存するための手法の標準化（ＩＥＥＥ８０２．１９規格）も進められている。このため、これら異なるＩＥＥＥ８０２標準の通信システムを同じ周波数帯においていかに共存させるかが特に重要になり、特に最近における無線通信機会の飛躍的な増大に伴い、その重要性はより増している。

例えば、異なる２つ以上の無線通信方式を同じ周波数帯域において動作させる場合、互いに干渉することなく同一空間内において共存し得る共存方法を確立する必要がある。従来においても、例えば特許文献１に示すように、互いの無線通信ネットワークによる相互干渉の影響を無くしてそれぞれの共存を可能とする共存技術が提案されている。

特表２００５−５２９５４９号公報

しかしながら、上述した特許文献１の開示技術は、同一帯域における共存を可能とする技術であるものの、あくまでBluetooth（登録商標）や、ＩＥＥＥ８０２．１１標準を採用する通信システムに着目したものであり、ＴＶＷＳを初めとした他の通信規格を採用するシステム間において共存するための手法は未だ提案されていないのが現状であった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、複数の通信ネットワークが同一帯域で共存するための通信システムにおいて、特にＴＶＷＳを初めとした他の通信規格を採用するシステム間において共存する上で好適な共存通信システム、並びにその通信システム間の共存処理方法を提案することにある。

本発明に係る共存通信システムは、複数の通信ネットワークが同一帯域で共存するための共存通信システムにおいて、一の通信ネットワークと他の通信ネットワークとは、サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされ、互いに共存のための処理を行う場合には、一の通信ネットワークから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰは、他の通信ネットワークに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信し、上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他の通信ネットワークは、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一の通信ネットワークとの間で互いに共存のための処理を行い、上記ＳＡＰは、更に上記一の通信ネットワークに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信することを特徴とする。

本発明に係る共存通信システムは、サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされた複数のユニットを備え、各ユニット間で互いに同一帯域で共存のための処理を行う場合には、先ず一のユニットから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰは、他のユニットに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信するとともに、上記一のユニットに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信し、上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他のユニットは、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一のユニットとの間で互いに共存のための処理を行うことを特徴とする。

本発明を適用した通信ネットワーク間の共存処理方法は、サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされた複数の通信ネットワーク間において互いが同一帯域で共存するための処理を行う通信ネットワーク間の共存処理方法において、一の通信ネットワークから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰから他の通信ネットワークに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信するとともに、上記ＳＡＰから上記一の通信ネットワークに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信し、上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他の通信ネットワークにおいて、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一の通信ネットワークとの間で互いに共存のための処理を行うことを特徴とする。

本発明を適用した通信ネットワーク内の共存処理方法は、サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされた送受信可能とされた複数のユニットを備える通信ネットワーク内の共存処理方法において、一のユニットから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰから他のユニットに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信するとともに、上記ＳＡＰから上記一のユニットに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信し、上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他のユニットにおいて、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一のユニットとの間で互いに共存のための処理を行うことを特徴とする。

上述したフローからなる共存処理を行うことにより、一の通信ネットワークと他の通信ネットワークとは、互いに同一帯域であっても互いに干渉することなく共存することが可能となる。また、本発明によれば、ＴＶＷＳを初めとした他の通信規格を採用するシステム間においても互いに干渉することなく共存処理を行うことが可能となる。

なお本発明は、このＴＶＷＳ周波数帯域を使用する空間以外においても、同様に実現できることは勿論である。

また、本発明は無線通信ネットワーク内における共存処理を行う場合においても適用可能である。

また、本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１９通信システムに適用される場合を想定しているが、これに限定されるものではなく、例えばＩＥＥＥ８０２．１１、ＩＥＥＥ８０２．２２、ＩＥＥＥ８０２．１５、ＩＥＥＥ８０２．１６、ＩＥＥＥ１９００．４、ＩＥＥＥ１９００．６等の標準においても適用することができる。

また本発明は、無線通信のみならず有線通信によってパケットを送受信する場合においても適用可能であることは勿論である。

本発明を適用した通信システムの構成図である。無線通信ネットワークの模式図である。この共存処理の詳細について説明をするための図である。トランスポート層としてＴＣＰを用いた場合におけるＳＡＰを通じたデータ通信のフローを示す図である。トランスポート層としてＵＤＰを用いた場合におけるＳＡＰを通じたデータ通信のフローを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明を適用した通信システムは、ＩＥＥＥ８０２標準が実装され、TV White Space（ＴＶＷＳ）において互いに共存処理を行うことが可能なシステムである。但し、本発明を適用した通信システムは、これに限定されるものではなく、ＴＶＷＳ以外の空間においても、他のいかなるシステム間の共存処理において適用してもよい。

本発明を適用した共存通信システム１０は、図１に示すように、一の無線通信ネットワーク（共存システム）１ａ、他の無線通信ネットワーク１ｂ、ＴＶＷＳのデータベース２、ＴＶＷＳの通信ネットワーク３との間で共存処理を行うことが可能なシステムである。ちなみに、このＴＶＷＳの通信ネットワーク３は、これを構成する通信機器も含む概念である。この共存通信システム１０を示す図１において、構成要素間の矢印は、共存可能な関係を意味している。即ち、この構成要素間は、当初は互いに共存できる関係に無いが、本発明に係る技術的思想を用いることにより、事後的に共存可能となる。

また、この一の無線通信ネットワーク１ａは、自ら共存処理を他のシステムやデバイスに対して試みるものであることから、共存システム１ａということも可能となる。

図２は、無線通信ネットワーク１ａ、１ｂを模式的に示したものである。無線通信ネットワーク１ａ、１ｂは、それぞれ複数の無線端末１１ａ、１１ｂと、ネットワーク全体を制御するコーディネータ１２ａ、１２ｂとを備えている。無線端末１１は、ＩＥＥＥ８０２．１９標準に基づいてコーディネータ１２との間で無線パケット通信を行うことができ、更にはコーディネータ１２を介して他の無線端末１１との間で無線パケット通信を行うことができる。この無線端末１１は、例えば携帯電話、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等を初めとしたモバイル端末等である。ちなみに、この無線通信ネットワーク１内には、当該ネットワーク１内の通信を制御するための通信制御局が別途設けられていてもよい。

コーディネータ１２も同様に上述した無線端末１１と構成を同一とするものであってもよい。このコーディネータ１２は、無線通信ネットワーク１内における中央制御ユニットとしての役割を担う。このコーディネータ１２内には、例えば他の無線通信ネットワーク１との間で共存のための処理を制御するための図示しない制御部、係る共存のための処理を実際に行う上で必要な情報サーバー等が実装されていてもよい。

即ち、無線通信ネットワーク１ａでは、複数の無線端末１１ａとコーディネータ１２ａ間で通信を行い、無線通信ネットワーク１ｂでは、複数の無線端末１１ｂとコーディネータ１２ｂ間で通信を行うことを前提としている。この無線通信ネットワーク１ａ、無線通信ネットワーク１ｂは、それぞれ同一の周波数帯域で上述した通信を行うが、互いに共存のための処理を行わない限り、通信干渉を起してしまう。このため、無線通信ネットワーク１ａ、１ｂは、同一空間において通信を行う前に後述する共存処理を行う必要がある。

この共存処理は、コーディネータ１２に実装された、共存処理を制御するための図示しない制御部等により実際に行われることになる。無線通信ネットワーク１ａに焦点を当てたとき、この無線通信ネットワーク１ａによる共存処理は、上述した無線通信ネットワーク１ｂのみならず、ＴＶＷＳのデータベース２、ＴＶＷＳの通信ネットワーク３との間で共存処理を行うことにもなるが、かかる場合も同様に、コーディネータ１２に実装された、共存処理を制御するための図示しない制御部等により実際に行われることになる。

また、この共存処理は、無線通信ネットワーク１と他のシステム間に行われる場合に限定されるものではなく、無線通信ネットワーク１内においても同様な処理が行われるものであってもよい。かかる場合には、例えば無線通信ネットワーク１内におけるコーディネータ１２に実装された、共存処理を制御するための図示しない制御部と、係る共存のための処理を実際に行う上で必要な情報サーバー等との間で共存処理を行うことになる。

以下、この共存処理の詳細について説明をする上で、実際に共存処理を行う２つの主体を図３に示すようなＸ、Ｙとして定義する。ここでＸとは、無線通信ネットワーク１ａであり、Ｙとは、他の無線通信ネットワーク１ｂ、ＴＶＷＳのデータベース２、ＴＶＷＳの通信ネットワーク３の何れかである。また、上述した無線通信ネットワーク１内における共存処理を行う場合には、Ｘがコーディネータ１２に実装された、共存処理を制御するための図示しない制御部、Ｙが係る共存のための処理を実際に行う上で必要な情報サーバー等である。即ち、Ｙは、ＩＥＥＥ８０２標準が実装された無線通信ネットワークに限定されるのではなく、他のＴＶＷＳのデータベース２、ＴＶＷＳの通信ネットワーク３の何れかに代替されるものであってもよい。

このＸとＹは、互いにサービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされていることを前提としている。このＳＡＰは、図３(a)に示すように、ＸとＹが互いに共通のＳＡＰを介してデータパケットを送受信するようにしてもよいし、図３(b)に示すようにＸ側、Ｙ側に別々に実装され又は通信可能な２つのＳＡＰ間で更にデータパケットを、有線又は無線の伝送路を介して伝送するものであってもよい。

図４は、トランスポート層としてＴＣＰを用いた場合におけるＳＡＰを通じたデータ通信のフローを示している。このＴＣＰを用いた例では、図３(b)に示すように、Ｘ側、Ｙ側に別々に通信可能な２つのＳＡＰ間で更にデータパケットを伝送する形となる。

先ずＸがステップＳ１１において、ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（以下、共存ＰＤＵという。）を含む送信要求パケットを送信する。この送信要求パケットの構成は、(TransportPref、SourceID、DestinationID、CoexProtocolPDU)から構成される。ここで、TransportPrefは、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）等を初めとしたトランスポート層の選好を示したものである。SourceIDは、データパケットを送信するＸの個人情報、アドレス情報等を記述したものである。またDestinationIDは、データパケットを受信するＹの個人情報、アドレス情報等を記述したものである。CoexProtocolPDUは、ＸとＹが互いに共存するための共存ＰＤＵである。

この共存ＰＤＵは、ＸとＹとが互いに共存するためのプロトコルデータユニットであれば、いかなるプロトコルで規定されるものであってもよいし、またいかなるデータで構成されていてもよい。この共存ＰＤＵは、これを受け取ったＹがＸとの間でどのように共存するかを把握することが可能な情報が記述されており、当該共存ＰＤＵを読み取ったＹはＸとの間で共存処理を行うことが可能となる。

次にステップＳ１２へ移行し、ＳＡＰは、ＴＣＰパケットを送信する。このステップＳ１２におけるパケットの伝送は、あくまでＸ側のＳＡＰと、Ｙ側のＳＡＰとの間で、トランスポート層を介して行われるものである。ＴＣＰパケットは、上述した共存ＰＤＵに関する内容が含められたものとなっている。

次にステップＳ１３において、Ｙ側のＳＡＰは、Ｙに対して共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信する。受信要求パケットの構成は、(TransportPref、SourceID、DestinationID、CoexProtocolPDU)から構成される。ここでTransportPref、SourceID、DestinationIDの役割は、上述の送信要求パケットと同一である。またCoexProtocolPDUの構成も同様であり、上述した共存ＰＤＵが含められている。

このステップＳ１３において受信要求パケットを受信したＹは、このCoexProtocolPDUに含められている共存ＰＤＵを取得することができ、当該共存ＰＤＵを読み取ることによってＸとの間で共存処理を行うことが可能となる。

また、ステップＳ１４では、ＳＡＰは、ＴＣＰのＡＣＫパケットを送信する。このステップＳ１４におけるＡＣＫパケットの伝送は、あくまでＸ側のＳＡＰと、Ｙ側のＳＡＰとの間で、トランスポート層を介して行われるものである。このＹ側のＳＡＰが、Ｘ側のＳＡＰに対して、上述したＴＣＰパケットを受信したことに対するレスポンスである。

Ｘ側のＳＡＰは、Ｙ側のＳＡＰからＴＣＰのＡＣＫパケットを受信した場合には、ステップＳ１５に移行する。このステップＳ１５では、Ｘ側のＳＡＰは、送信応答パケットをＸへ送信する。この送信応答パケットは、(TransportPref、SourceID、DestinationID、TransportStatus)からなる。TransportPref、SourceID、DestinationIDの役割は、上述と同様であるが、TransportStatusは、Booleanデータ形式に基づくものであり、Ｙに対する受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含むものである。このステータスデータは、受信要求パケットが正確にＹへ送信された場合には、“ＴＲＵＥ”を、また、受信要求パケットが正確にＹへ送信されなかった場合には、“ＦＡＬＳＥ”を記述する。Ｘは、このTransportStatusを読み取ることにより、共存ＰＤＵがＹによって正確に受信されたか否かを識別することが可能となる。

図５は、トランスポート層としてＵＤＰを用いた場合におけるＳＡＰを通じたデータ通信のフローを示している。この図５において、上述した図４の同一の構成要素については、その説明を引用することにより、以下での説明を省略する。

先ずＸがステップＳ２１において、ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存ＰＤＵを含む送信要求パケットを送信する。

次にステップＳ２２へ移行し、ＳＡＰは、ＵＤＰパケットを送信する。受信要求パケットの構成は、(TransportPref、SourceID、DestinationID、CoexProtocolPDU)から構成される。このステップＳ２２におけるパケットの伝送は、あくまでＸ側のＳＡＰと、Ｙ側のＳＡＰとの間で、トランスポート層を介して行われるものである。ＵＤＰパケットは、上述した共存ＰＤＵに関する内容が含められたものとなっている。

次にステップＳ２３において、Ｙ側のＳＡＰは、Ｙに対して共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信する。受信要求パケットの構成は、(TransportPref、SourceID、DestinationID、CoexProtocolPDU)から構成される。

上述したフローからなる共存処理を行うことにより、ＸとＹとは互いに同一帯域であっても互いに干渉することなく共存することが可能となる。特に本発明では、Ｘが無線通信ネットワーク１ａであり、Ｙが他の無線通信ネットワーク１ｂ、ＴＶＷＳのデータベース２、ＴＶＷＳの通信ネットワーク３の何れかであっても、共存処理を行うことが可能となる。即ち、ＴＶＷＳを初めとした他の通信規格を採用するシステム間においても互いに干渉することなく共存処理を行うことが可能となる。

また、本発明は無線通信ネットワーク１内における共存処理を行う場合であっても、即ち、Ｘが共存処理を制御するための図示しない制御部であって、共存のための処理を実際に行う上で必要な情報サーバー等であっても、互いに通信干渉が起きるのを防止し、共存処理を実現することが可能となる。

また、上述した実施の形態では、あくまで無線通信によりパケットを送受信する場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではなく、有線通信で実現されるものであってもよいことは勿論である。

１無線通信ネットワーク
２ＴＶＷＳのデータベース
３ＴＶＷＳの通信ネットワーク
１０通信システム
１１無線端末
１２コーディネータ

Claims

複数の通信ネットワークが同一帯域で共存するための共存通信システムにおいて、
一の通信ネットワークと他の通信ネットワークとは、サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされ、
互いに共存のための処理を行う場合には、一の通信ネットワークから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、
上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰは、他の通信ネットワークに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信し、
上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他の通信ネットワークは、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一の通信ネットワークとの間で互いに共存のための処理を行い、
上記ＳＡＰは、更に上記一の通信ネットワークに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信すること
を特徴とする共存通信システム。
上記他の通信ネットワークは、ＴＶＷＳ（TV White Space）のデータベース又は通信機器又はその通信ネットワークの何れかに代替されること
を特徴とする請求項１記載の共存通信システム。
トランスポート層の選好を示す情報、データパケットを送信する当該一の通信ネットワークの固有の情報、データパケットを受信する上記他の通信ネットワークの固有の情報、並びに上記共存ＰＤＵからなる上記送信要求パケットを一の通信ネットワークから送信し、
トランスポート層の選好を示す情報、データパケットを送信する当該一の通信ネットワークの固有の情報、データパケットを受信する上記他の通信ネットワークの固有の情報、並びに上記共存ＰＤＵからなる上記受信要求パケットを他の通信ネットワークが受信すること
を特徴とする請求項１又は２記載の共存通信システム。
トランスポート層の選好を示す情報、データパケットを送信する当該一の通信ネットワークの固有の情報、データパケットを受信する上記他の通信ネットワークの固有の情報、並びに上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む上記送信応答パケットを上記ＳＡＰから送信すること
を特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項記載の共存通信システム。
サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされた複数のユニットを備え、
各ユニット間で互いに同一帯域で共存のための処理を行う場合には、先ず一のユニットから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、
上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰは、他のユニットに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信するとともに、上記一のユニットに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信し、
上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他のユニットは、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一のユニットとの間で互いに共存のための処理を行うこと
を特徴とする共存通信システム。
サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされた複数の通信ネットワーク間において互いが同一帯域で共存するための処理を行う通信ネットワーク間の共存処理方法において、
一の通信ネットワークから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、
上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰから他の通信ネットワークに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信するとともに、上記ＳＡＰから上記一の通信ネットワークに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信し、
上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他の通信ネットワークにおいて、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一の通信ネットワークとの間で互いに共存のための処理を行うこと
を特徴とする通信ネットワーク間の共存処理方法。
サービスアクセスポイント（ＳＡＰ）を介してデータパケットを送受信可能とされた複数のユニットを備える通信ネットワーク内の共存処理方法において、
一のユニットから上記ＳＡＰに対して共存処理に必要な共存プロトコルデータユニット（共存ＰＤＵ）を含む送信要求パケットを送信し、
上記送信要求パケットを受信した上記ＳＡＰから他のユニットに対して、上記共存ＰＤＵを含む受信要求パケットを送信するとともに、上記ＳＡＰから上記一のユニットに対して上記受信要求パケットの通信状態を示すステータスデータを含む送信応答パケットを送信し、
上記受信要求パケットを上記ＳＡＰから受信した他のユニットにおいて、当該受信要求パケットに含められている上記共存ＰＤＵに基づいて、上記一のユニットとの間で互いに共存のための処理を行うこと
を特徴とする通信ネットワーク内の共存処理方法。