JP6248434B2 - Wireless communication system, wireless base station, and wireless terminal - Google Patents
Wireless communication system, wireless base station, and wireless terminal Download PDFInfo
- Publication number
- JP6248434B2 JP6248434B2 JP2013139971A JP2013139971A JP6248434B2 JP 6248434 B2 JP6248434 B2 JP 6248434B2 JP 2013139971 A JP2013139971 A JP 2013139971A JP 2013139971 A JP2013139971 A JP 2013139971A JP 6248434 B2 JP6248434 B2 JP 6248434B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wireless
- base station
- terminal
- time slot
- terminals
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
本発明は、無線通信システム、無線基地局、及び、無線端末に関する。 The present invention relates to a radio communication system, a radio base station, and a radio terminal.
無線通信システムの一例として無線アドホックネットワークが知られている。無線アドホックネットワークに関する従来技術として下記の特許文献1〜3に記載された技術がある。 A wireless ad hoc network is known as an example of a wireless communication system. As a conventional technique related to a wireless ad hoc network, there are techniques described in Patent Documents 1 to 3 below.
特許文献1に記載の技術は、いわゆる隠れ端末との間で使用タイムスロットの競合を抑制することを目的とする。そのため、特許文献1に記載の技術では、無線装置間で自己のキャリアセンス範囲内に存在する無線装置のタイムスロットの使用状況を送受信し、自己及び他の無線装置のタイムスロット使用状況テーブルを作成する。そして、無線端末は、作成したタイムスロット使用状況テーブルを参照して、全てのタイムスロットが使用中である場合、自己のキャリアセンス範囲内に存在する無線装置が使用するタイムスロットの任意の1つを定期パケットの送信用タイムスロットとして選択する。 The technique described in Patent Document 1 aims to suppress competition of used time slots with so-called hidden terminals. Therefore, in the technology described in Patent Document 1, the time slot usage status of the wireless device existing within its own carrier sense range is transmitted and received between the wireless devices, and the time slot usage status table of itself and other wireless devices is created. To do. Then, the wireless terminal refers to the created time slot usage status table, and when all the time slots are in use, the wireless terminal uses any one of the time slots used by the wireless devices existing within its own carrier sense range. Is selected as a time slot for transmitting a periodic packet.
特許文献2に記載の技術は、ネットワーク規模が増大しても、隠れ端末問題が生じない周波数配置への配置成功率を向上することを目的とする。そのため、特許文献2に記載の技術では、設定された周波数配置が隠れ端末問題リンクとなる場合に、設定周波数配置が規定期間を超えて変化していないことを検出すると、周波数設定を変更する処理を行なう。 The technique described in Patent Literature 2 aims to improve the success rate of frequency allocation to a frequency allocation where the hidden terminal problem does not occur even when the network scale increases. Therefore, in the technique described in Patent Document 2, when the set frequency arrangement becomes a hidden terminal problem link, if it is detected that the set frequency arrangement has not changed beyond the specified period, the process of changing the frequency setting To do.
特許文献3に記載の技術は、無線センサネットワークにおいて、ゲートウェイ(以下、ゲートウェイを「GW」と略記する場合がある。)に相当するノードが許可メッセージの一例としての受信準備完了(CTS)パケットをブロードキャストする。当該CTSパケットを受信したノードは、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)法に基づいてデータを送信することが許可されたことを認識する。これにより、スロット所有者ノードによるデータ伝送はなされず、結果として隠れ端末問題が解決される。 In the technology described in Patent Document 3, in a wireless sensor network, a node corresponding to a gateway (hereinafter, the gateway may be abbreviated as “GW”) receives a reception ready (CTS) packet as an example of a permission message. Broadcast. The node that has received the CTS packet recognizes that it is permitted to transmit data based on the CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) method. As a result, data transmission by the slot owner node is not performed, and as a result, the hidden terminal problem is solved.
無線アドホックネットワークにおいて、CSMA/CA法によるキャリアセンスの働かない位置関係にある複数の端末が、同時にパケット送信を行なうと、パケットの衝突が発生する。このような位置関係にある端末を隠れ端末という。 In a wireless ad hoc network, when a plurality of terminals in a positional relationship where carrier sense does not work according to the CSMA / CA method perform packet transmission at the same time, packet collision occurs. A terminal having such a positional relationship is called a hidden terminal.
無線アドホックネットワークにおいて、端末数が増大すると、GWに相当するノードに、あらゆる方向から通信が集中するため、隠れ端末が発生しやすい。例えば図20に模式的に示すように、GW100を挟んで対向する位置関係にある端末200及び300が隠れ端末に相当する。すなわち、端末200及び300は、共にGW100の通信範囲100a内に位置するが、互いに相手端末の通信範囲300a及び200a外に位置する関係にある。隠れ端末によるパケット衝突が発生すると、通信のスループットが低下する。
In a wireless ad hoc network, when the number of terminals increases, communication concentrates on a node corresponding to the GW from all directions, so that hidden terminals are likely to occur. For example, as schematically shown in FIG. 20, the
ここで、例えば、GWからみて特定の方向の端末数が増加した場合、隠れ端末の数が増加し、パケット衝突が発生しやすくなる。特許文献1〜3には、このようにGWからみて特定の方向の端末数が増加した場合の対処について何ら言及していない。 Here, for example, when the number of terminals in a specific direction increases as viewed from the GW, the number of hidden terminals increases, and packet collision is likely to occur. Patent Documents 1 to 3 do not mention any countermeasures when the number of terminals in a specific direction is increased as viewed from the GW.
本発明の目的の1つは、隠れ端末の増加に伴う通信のスループット低下を抑制することにある。 One of the objects of the present invention is to suppress a decrease in communication throughput accompanying an increase in hidden terminals.
本発明の一態様では、複数の無線端末と、自局に対して無線端末が位置する方向によって当該無線端末が通信可能なタイムスロットの割り当てを変える無線基地局と、を備える。 One aspect of the present invention includes a plurality of wireless terminals and a wireless base station that changes assignment of time slots in which the wireless terminal can communicate depending on the direction in which the wireless terminal is located with respect to the local station.
隠れ端末の増加に伴う通信のスループット低下を抑制することができる。 A decrease in communication throughput due to an increase in hidden terminals can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described below. Note that, in the drawings used in the following embodiments, portions denoted by the same reference numerals represent the same or similar portions unless otherwise specified.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る無線通信システムとしての無線アドホックネットワークの一例を模式的に示す図である。図1に示す無線アドホックネットワークは、例示的に、無線基地局の一例に相当するGW10と、当該GW10の周囲に位置する複数の無線端末20と、を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of a wireless ad hoc network as a wireless communication system according to the first embodiment. The wireless ad hoc network illustrated in FIG. 1 exemplarily includes a
GW10の通信範囲10a内に位置する無線端末20(以下、単に「端末20」ともいう。)が、GW10と通信することができる。GW10の通信範囲10aは、例示的に、方向別にセクタ化されている。図1に示す例では、通信範囲10aは、8つのセクタに分割されている。
A wireless terminal 20 (hereinafter also simply referred to as “
8つのセクタのうち、例示的に、4つのセクタA〜Dに対してそれぞれタイムスロット#1〜#4が割り当てられる。したがって、セクタAに位置する端末20はタイムスロット#1を用いて、セクタBに位置する端末20はタイムスロット#2を用いて、それぞれGW10と通信する。同様に、セクタCに位置する端末20はタイムスロット#3を用いて、セクタDに位置する端末20はタイムスロット#4を用いて、それぞれGW10と通信する。
Of the eight sectors, for example, time slots # 1 to # 4 are allocated to four sectors A to D, respectively. Therefore,
ここで、セクタA及びBはGW10を挟んで互いに対向する位置関係にあるため、セクタA及びBに位置する端末20の数がそれぞれ増加すると、隠れ端末数が増加する。そこで、GW10は、対向関係にあるセクタA及びBに対して異なるタイムスロット#1及び#2をそれぞれ割り当てる。すなわち、例えば図2に示すように、GW10から見て対面の関係にある、Aの方向及びBの方向に位置する端末群に対しては時間が重ならないように同期させてタイムスロットを割り当てる。
Here, since the sectors A and B are in a positional relationship facing each other across the GW 10, when the number of
同様に、図1に示すように、セクタC及びDも、GW10を挟んで互いに対向する位置関係にあるため、GW10は、対向関係にあるセクタC及びDに対して異なるタイムスロット#3及び#4をそれぞれ割り当てる。すなわち、例えば図2に示すように、GW10から見て対面の関係にある、Cの方向及びDの方向に位置する端末群に対して時間が重ならないように同期させてタイムスロットを割り当てる。
Similarly, as shown in FIG. 1, since the sectors C and D are also in a positional relationship facing each other across the
ここで、GW10を挟んで対向関係にないセクタに位置する端末については、隠れ端末の関係にないので、割り当てるタイムスロットは非同期としてよい。例えば図3に示すように、タイムスロット#1及び/又は#2は、タイムスロット#3及び/又は#4とは非同期の関係としてよい。
Here, since the terminals located in sectors that are not in an opposing relationship across the
具体的に、GW10は、例えば図4(A)に模式的に示すように、指向性アンテナの指向性を変えながら(回転させながら)端末20と通信することで、端末20が存在する方向を識別(判定)する。そして、GW10は、通信範囲10aをセクタに分類し、対面の関係にあるセクタに位置する端末20の数が所定の閾値を超えた場合に、図2及び図3により上述したタイムスロット割当を実施する(図4(B)参照)。
Specifically, for example, as schematically illustrated in FIG. 4A, the
割り当てたタイムスロットの情報は、例示的に、ビーコン信号等に付加されてGW10から端末20に配信(ブロードキャスト)される。当該配信は、例示的に、GW10において無指向性のオムニアンテナを用いて実施することができる。端末20は、GW10から指示されたタイムスロットを用いて通信を行なう。
Information on the allocated time slot is illustratively added to a beacon signal or the like and distributed (broadcast) from the
以下、このようなタイムスロット割当を実現するGW10及び端末20の構成例について図5〜図8を用いて説明する。図5は、GW10のハードウェア構成例を示す図であり、図6は、GW10の機能的な構成例を示すブロック図である。また、図7は、端末20のハードウェア構成例を示す図であり、図8は、端末20の機能的な構成例を示すブロック図である。
Hereinafter, configuration examples of the
図5に示すように、GW10は、例示的に、アンテナ部11、アンテナ切り替えスイッチ(アンテナ命令部)12、RFチップ13、CPU14、及び、メモリ15を備える。
As illustrated in FIG. 5, the
アンテナ部11は、例示的に、指向性アンテナとしての機能と無指向性のオムニアンテナとしての機能とを具備し、アンテナ切り替えスイッチ12からの制御に応じて両機能が切り替えられる。
The
RFチップ13は、無線回路の一例であり、無線信号の送受信処理を実施する。 The RF chip 13 is an example of a wireless circuit, and performs wireless signal transmission / reception processing.
CPU14は、GW10全体の動作を統括的に制御する演算処理装置の一例であり、メモリ15に記憶された所定のプログラムやデータを適宜に読み取って動作することにより、GW10の動作を制御する。当該制御には、例示的に、アンテナ部11を指向性アンテナ又はオムニアンテナに切り替えるようアンテナ切り替えスイッチ12に指示を与える処理が含まれる。
The
メモリ15は、上記のプログラムやデータを記憶するほか、後述するように端末20の存在方向に関する情報や端末数及び/又は通信量についての閾値を記憶する。
The
次に、図6を参照してGW10の機能に着目すると、GW10は、例示的に、送受信部131、端末存在方向判定部141、カウント部142、タイムスロット割当部143、及び、端末存在方向記録部151を備える。なお、図6において、11及び12は、それぞれ、既述のアンテナ部及びアンテナ命令部を表す。
Next, focusing on the function of the
送受信部131は、例示的に、既述のRFチップ13により具現され、無線信号の送受信処理を行なう。
The transmission /
端末存在方向判定部141は、指向性アンテナの指向性を変えながら端末20と通信することにより、通信できた端末20が位置する方向を判定する。
The terminal presence
端末存在方向記録部151は、例示的に、既述のメモリ15によって具現され、端末存在方向判定部141による判定結果、すなわち、指向性アンテナの向いた方向ごとに通信できた端末20の情報を記録する。
The terminal presence
カウント部142は、端末存在方向記録部151に記録された情報を基に、指向性アンテナの向いた方向ごとの端末20の数をカウントする。
The
タイムスロット割当部(タイムスロット割当制御部)143は、カウント部142のカウント結果を基に、GW10を挟んで対向関係にある方向に位置する端末20の数が所定の閾値を超えている場合に、図2及び図3により既述のタイムスロット割当を実施する。割り当てたタイムスロットの情報は、送受信部131及びアンテナ部11(オムニアンテナ)を通じて端末20へ通知される。
The time slot allocating unit (time slot allocating control unit) 143 is based on the count result of the
なお、端末存在方向判定部141、カウント部142、及び、タイムスロット割当部143は、例示的に、既述のCPU14がメモリ15から所定のプログラムやデータを読み取って動作することで具現される。
Note that the terminal presence
一方、図7に示すように、端末20は、ハードウェアに着目すると、例示的に、アンテナ部21、RFチップ22、センサ23、CPU24、及び、メモリ25を備える。
On the other hand, as illustrated in FIG. 7, when focusing on hardware, the terminal 20 includes, for example, an
アンテナ部21は、無線信号を送受信する。
The
RFチップ22は、無線回路の一例であり、無線信号の送受信処理を実施する。
The
センサ23は、物理量(例えば、温度、湿度、加速度、照度、風向、風速、地震動、雨量、音の大きさ、水位、電力の使用量、水の使用量、及び、ガスの使用量など)を測定(センシング)する。測定した物理量を表す物理量情報を有する信号は、CPU24へ出力される。この場合、端末20は、無線アドホックネットワークの一例としてのセンサネットワークを形成する。
The
CPU24は、端末20全体の動作を統括的に制御する演算処理装置の一例であり、メモリ25に記憶された所定のプログラムやデータを適宜に読み取って動作することにより、端末20の動作を制御する。
The
メモリ25は、上記のプログラムやデータを記憶するほか、GW10から割り当てられたタイムスロットの情報を記憶する。
The
次に、図8を参照して端末20の機能に着目すると、端末20は、例示的に、送受信部221、タイムスロット判定部241、情報生成部242、及び、タイムスロット情報記録部251を備える。なお、図8において、21は既述のアンテナ部を表す。
Next, focusing on the function of the terminal 20 with reference to FIG. 8, the terminal 20 includes, for example, a transmission /
送受信部221は、例示的に、既述のRFチップ22により具現され、無線信号の送受信処理を行なう。
The transmission /
タイムスロット情報記録部251は、例示的に、既述のメモリ25によって具現され、GW10から受信したタイムスロットの情報を記録する。
The time slot
タイムスロット判定部241は、タイムスロット情報記録部251に記録されたタイムスロットの情報を基に、現タイミングがGW10から割り当てられたタイムスロットに対応するタイミングであるか否かを判定する。
The time
情報生成部242は、通信相手であるGW10や他の端末20宛の情報を生成する。当該情報は、タイムスロット判定部241により現タイミングがGW10から割り当てられたタイムスロットに対応するタイミングであると判定されたときに、送受信部221及びアンテナ部21を通じて送信される。
The
以下、上述のごとく構成されたGW10及び端末20の動作例について、図9〜図11を参照して説明する。なお、図9は、GW10の動作例を示すフローチャート、図10及び図11は、端末20の動作例を示すフローチャートである。
Hereinafter, operation examples of the
図9に例示するように、GW10は、アンテナ命令部12によりアンテナ部11を指向性アンテナに制御し、当該指向性アンテナの指向性を変えながら端末20と通信する(処理P11)。そして、GW10は、端末存在方向判定部141により、通信できた端末20が存在する方向を判定し、指向性アンテナが向いた方向ごとに通信できた端末20の情報をメモリ15(端末存在方向記録部151)に記録する(処理P12)。
As illustrated in FIG. 9, the
次いで、GW10は、カウント部142により、端末存在方向記録部151に記録された情報を基に、方向別に通信できた端末数をカウントし(処理P13)、方向別にカウントした端末数が所定の閾値を超えているか否かを判定する(処理P14)。カウントした端末数が閾値を超えていなければ、GW10は、処理を終了する(処理P14のNoルート)。
Next, the
一方、カウントした端末数が閾値を超えていれば(処理P14でYesの場合)、カウント部142は、さらに、GW10を挟んで対向関係(対面)にある方向でカウントした端末数が所定の閾値を超えているか否かを判定する(処理P15)。なお、処理P14及びP15での各閾値は同じで構わない。その結果、閾値を超えていなければ、GW10は、処理を終了する(処理P15のNoルート)。
On the other hand, if the counted number of terminals exceeds the threshold (Yes in process P14), the
これに対し、対面にある方向でカウントした端末数が閾値を超えていれば(処理P15でYesの場合)、GW10は、タイムスロット割当部143により、対面にある方向ごとに割り当てるタイムスロットを決定する(処理P16)。すなわち、タイムスロット割当部143は、図2及び図3にて既述のように、GW10から見て対面の関係にある各方向に位置する端末群に対して時間が重ならないように同期させてタイムスロットを割り当てる。
On the other hand, if the number of terminals counted in the facing direction exceeds the threshold (in the case of Yes in process P15), the
割り当てたタイムスロットの情報(タイムスロット割当情報)は、送受信部131を通じてアンテナ部11(オムニアンテナ)により、各方向に位置する端末20に通知される(処理P17)。タイムスロット割当情報は、例示的に、ビーコン信号等のパケットに付加されてブロードキャストされる。なお、アンテナ部11は、例示的に、上述の処理P13以降のタイミングでアンテナ命令部12によりオムニアンテナに切り替えられる。
Information on the allocated time slot (time slot allocation information) is notified to the terminal 20 located in each direction by the antenna unit 11 (omni antenna) through the transmission / reception unit 131 (processing P17). For example, the time slot allocation information is broadcast by being added to a packet such as a beacon signal. The
一方、端末20では、図10に例示するように、アンテナ部21及び送受信部221を通じて、GW10から送信された、タイムスロット割当情報の付加されたパケットを受信する(処理P21)。送受信部221は、受信したタイムスロット割当情報をメモリ25(タイムスロット情報記録部251)に記録する(処理P22)。
On the other hand, as illustrated in FIG. 10, the terminal 20 receives the packet with the time slot allocation information transmitted from the
その後、図11に例示するように、端末20において、情報生成部242により通信要求が発生する(処理P31)。そうすると、端末20は、タイムスロット判定部241により、タイムスロット情報記録部251に記録されたタイムスロット割当情報を基に、現タイミングが割り当てられたタイムスロットに相当するタイミングであるか否かを判定する(処理P32)。
Thereafter, as illustrated in FIG. 11, in the terminal 20, a communication request is generated by the information generation unit 242 (process P31). Then, the terminal 20 uses the time
判定の結果、現タイミングが割り当てられたタイムスロットに相当するタイミングでなければ(処理P32でNoの場合)、タイムスロット判定部241は、ランダム時間待機して(処理P34)、処理P32に戻る。
As a result of the determination, if the current timing is not a timing corresponding to the assigned time slot (No in process P32), the time
一方、現タイミングが割り当てられたタイムスロットに相当するタイミングであれば(処理P32でYesの場合)、タイムスロット判定部241は、情報生成部242に対して通信許可を与え、これにより情報生成部242から送受信部221を通じて通信を開始する(処理P33)。
On the other hand, if the current timing is a timing corresponding to the assigned time slot (Yes in process P32), the time
以上のように、上述した実施形態によれば、GW10から見て、一定範囲内の端末数が所定数を超え、その現象がGW10を挟んで向かい合う2方向に存在するとき、それぞれの方向にある端末に対して、方向ごとに異なるタイムスロットを割り当てる。別言すると、GW10周辺の端末20の位置によって、GW10は、端末20が通信可能なタイムスロットの割り当てを変える。
As described above, according to the above-described embodiment, when the number of terminals within a certain range exceeds a predetermined number as viewed from the
したがって、GW10に対する隠れ端末問題の発生頻度を低減することができ、隠れ端末の増加に伴うパケット衝突の発生率を抑制することができる。その結果、GW10と端末20との通信のスループットを向上することができ、また、GW10が収容可能な端末20の数を増やすことができる。
Therefore, the frequency of occurrence of the hidden terminal problem for the
なお、図12にシミュレーション計算結果の一例を示す。シミュレーション計算では、図12(B)に例示するように、GW10の周辺エリアを疎密に分けて、疎密の端末数の比率を保ったまま、端末数を増加させた。各端末20はGW10に対して発信する。通信可能距離以上に離れている端末20どうしが同時に発信を行なおうとした時に、GW10における受信電力差が所要SN比以下となった場合、パケット衝突と判断し、通信に失敗したと判定する。
FIG. 12 shows an example of the simulation calculation result. In the simulation calculation, as illustrated in FIG. 12B, the peripheral area of the
全体の端末数を変えて通信成功パケット数を集計したグラフが図12(A)に示すグラフである。図12(A)において、符号100で示すグラフが上述した実施形態によるグラフを表し、符合200で示すグラフが従来方式(Slotted ALOHA)によるグラフを表す。これらのグラフ100及び200を比較して分かるように、上述した実施形態によれば、端末20の数が増加しても、パケット衝突によるスループットの劣化が抑えられるため、スループットが向上する。
A graph in which the number of successful communication packets is totaled while changing the total number of terminals is the graph shown in FIG. In FIG. 12A, a graph denoted by
なお、上述した実施形態によるタイムスロットの割り当てが適用される端末数の閾値は、例示的に、当該適用によって通信成功パケット数が例えば5%以上改善する場合とする。非限定的な一例を挙げると、シミュレーション環境では、GW10の周辺に200台以上の端末20が存在する時に適用すればよいことになる。図12(B)において、疎:密=1:9の割合で配分した場合、1箇所の密の領域に、(200/4)×0.9=45台の端末20が存在することになる。したがって、端末数の閾値は45に設定することができる。
Note that the threshold value for the number of terminals to which time slot allocation according to the above-described embodiment is applied is, for example, a case where the number of successful communication packets is improved by, for example, 5% or more. As a non-limiting example, the simulation environment may be applied when there are 200 or
(変形例)
上述した実施形態では、端末数が所定の閾値を超えた場合に方向別のタイムスロット割当を実施したが、端末数に代えて通信量が所定の閾値を超えた場合に、同様のタイムスロット割当を実施するようにしてもよい。
(Modification)
In the embodiment described above, the time slot allocation for each direction is performed when the number of terminals exceeds a predetermined threshold. However, when the communication amount exceeds the predetermined threshold instead of the number of terminals, the same time slot allocation May be implemented.
その場合のGW10の動作例を図13に示す。図13に例示するように、GW10は、アンテナ命令部12によりアンテナ部11を指向性アンテナに制御し、当該指向性アンテナの指向性を変えながら端末20と通信する(処理P11)。そして、GW10は、端末存在方向判定部141により、通信できた端末20が存在する方向を判定し、指向性アンテナが向いた方向ごとに通信できた端末20の情報をメモリ15(端末存在方向記録部151)に記録する(処理P12)。
FIG. 13 shows an operation example of the
次いで、GW10は、例えばカウント部142により、端末存在方向記録部151に記録された情報を基に、方向別に通信できた端末20の通信量を計測し(処理P13a)、方向別に計測した通信量が所定の閾値を超えているか否かを判定する(処理P14a)。計測した通信量が閾値を超えていなければ、GW10は、処理を終了する(処理P14aのNoルート)。
Next, the
一方、計測した通信量が閾値を超えていれば(処理P14aでYesの場合)、カウント部142は、さらに、GW10を挟んで対向関係(対面)にある方向で計測した通信量が所定の閾値を超えているか否かを判定する(処理P15a)。なお、処理P14a及びP15aでの各閾値は同じで構わない。その結果、閾値を超えていなければ、GW10は、処理を終了する(処理P15aのNoルート)。
On the other hand, if the measured communication amount exceeds the threshold value (in the case of Yes in process P14a), the
これに対し、対面にある方向で計測した通信量が閾値を超えていれば(処理P15aでYesの場合)、GW10は、タイムスロット割当部143により、対面にある方向ごとに割り当てるタイムスロットを決定する(処理P16)。すなわち、タイムスロット割当部143は、図2及び図3にて既述のように、GW10から見て対面の関係にある各方向に位置する端末群に対して時間が重ならないように同期させてタイムスロットを割り当てる。
On the other hand, if the traffic measured in the facing direction exceeds the threshold (Yes in process P15a), the
割り当てたタイムスロットの情報(タイムスロット割当情報)は、送受信部131を通じてアンテナ部11(オムニアンテナ)により、各方向に位置する端末20に通知される(処理P17)。タイムスロット割当情報は、例示的に、ビーコン信号等のパケットに付加されてブロードキャストされる。なお、アンテナ部11は、例示的に、上述の処理P13a以降のタイミングでアンテナ命令部12によりオムニアンテナに切り替えられる。
Information on the allocated time slot (time slot allocation information) is notified to the terminal 20 located in each direction by the antenna unit 11 (omni antenna) through the transmission / reception unit 131 (processing P17). For example, the time slot allocation information is broadcast by being added to a packet such as a beacon signal. The
なお、シミュレーションでは、各端末20が1/360の確率でパケットを送信しようとすると設定した。タイムスロットが割り当てられた場合、送信タイミングが半分になるので、端末20は、1/180の確率で送信しようとすると設定した。そのため、既述の実施形態でのシミュレーションと同じ条件の時の空間占有率は、45×(1/180)+5×(1/360)×100=26.4%となる。したがって、最大通信量の26.4%を上述した閾値に用いることができる。 In the simulation, each terminal 20 is set to transmit a packet with a probability of 1/360. When a time slot is allocated, the transmission timing is halved, so the terminal 20 is set to transmit with a probability of 1/180. Therefore, the space occupancy rate under the same conditions as the simulation in the above-described embodiment is 45 × (1/180) + 5 × (1/360) × 100 = 26.4%. Therefore, 26.4% of the maximum communication amount can be used for the above-described threshold.
なお、上述した端末数に関する閾値と通信量に関する閾値とを組み合わせて、タイムスロット割当の要否を判定するようにしてもよい。例えば、対面にある2方向で端末数が閾値以下であっても、当該2方向で通信量が閾値を超えていれば、上述のタイムスロット割当を実施するようにしてもよい。逆に、対面にある2方向で通信量が閾値以下であっても、当該2方向で端末数が閾値を超えていれば、上述のタイムスロット割当を実施するようにしてもよい。 Note that the necessity for time slot allocation may be determined by combining the above-described threshold for the number of terminals and the threshold for the traffic. For example, even when the number of terminals in the two directions facing each other is equal to or less than the threshold value, the time slot allocation described above may be performed as long as the communication amount exceeds the threshold value in the two directions. On the other hand, even if the traffic volume is less than or equal to the threshold value in the two directions facing each other, the time slot allocation described above may be performed if the number of terminals exceeds the threshold value in the two directions.
(第2実施形態)
第1実施形態では、GW10が指向性アンテナの指向性を変えながら端末20と通信することにより端末20の存在する方向を判定する態様について説明した。ただし、GW10が指向性アンテナをもたない場合でも、第1実施形態と同様のタイムスロット割当が可能である。すなわち、第2実施形態では、GW10が端末20の位置情報を例えばGPS情報として取得することにより、端末20の存在する方向を判定することができる。GW10は、その判定結果に基づいて、第1実施形態と同様のタイムスロット割当を実施することができる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the aspect in which the
図14に、第2実施形態に係るGW10の機能ブロック図を示し、図15に、第2実施形態に係る端末20の機能ブロック図を示す。なお、GW10のハードウェア構成例は、第1実施形態(図5)において、アンテナ切り替えスイッチ12を削除した構成に相当する。また、端末20のハードウェア構成例は、第1実施形態(図7)において、GPSセンサ26(図15参照)を追加的に備えた構成に相当する。
FIG. 14 shows a functional block diagram of the
図14に示すように、第2実施形態のGW10は、図6に例示した構成に比して、アンテナ命令部12が削除されている点が異なる。また、当該GW10は、図6に例示した構成に比して、各部141及び143に代えて端末存在方向判定部141a及びタイムスロット割当部143aが備えられる点が異なる。なお、図14において、既述の符号と同一符号を付した部分は、特に断らない限り、既述の部分と同一若しくは同様の部分である。
As illustrated in FIG. 14, the
端末存在方向判定部141aは、端末20から送信され、アンテナ部11及び送受信部131を通じて受信されるGPS情報に基づいて、当該端末20が存在する方向を計算する。GPS情報は、端末20のGPSセンサ26によって取得され、GW10に通知される。GPSセンサ26は、端末20の位置情報を取得する位置情報取得部の一例である。端末存在方向判定部141aによって計算された各端末20の存在方向は、端末存在方向記録部151に記録される。
The terminal presence
タイムスロット割当部(タイムスロット割当制御部)143aは、カウント部142のカウント結果を基に、GW10を挟んで対向関係にある方向に位置する端末20の数が所定の閾値を超えている場合に、図2及び図3により既述のタイムスロット割当を実施する。また、タイムスロット割当部143aは、端末存在方向記録部151に記録された情報を基に、当該タイムスロットを割り当てる対象の領域を特定する情報(割当領域情報)を生成する。
The time slot allocation unit (time slot allocation control unit) 143a determines, based on the count result of the
割当領域情報には、例示的に、GW10の位置情報(座標)、図19に例示するような、タイムスロットを割り当てる領域の左端の方向θ1及び右端の方向θ2等が含まれてよい。割り当てたタイムスロットの情報及び割当領域情報は、送受信部131及びアンテナ部11(オムニアンテナ)を通じて端末20へ通知される。
The allocation area information may include, for example, the position information (coordinates) of the
なお、端末存在方向判定部141a及びタイムスロット割当部143aとしての機能は、例示的に、図5に示すCPU14がメモリ15から所要のプログラムやデータを読み取って動作することにより具現される。
Note that the functions of the terminal presence
一方、図15に示すように、第2実施形態の端末20は、図8に例示した構成に比して、GPSセンサ26が備えられる点が異なる。また、当該端末20は、図8に例示した構成に比して、各部241、242及び251に代えて、タイムスロット判定部241a、情報生成部242a及びタイムスロット/割当領域情報記録部251aを備える点が異なる。
On the other hand, as shown in FIG. 15, the
情報生成部242aは、例えばGW10宛の送信情報を生成する。当該送信情報には、GPSセンサ26によって取得されたGPS情報が含まれてよい。
The
タイムスロット判定部241aは、GW10からアンテナ部21及び送受信部221を通じて受信されるタイムスロットの情報及び割当領域情報のうち、割当領域情報に基づいて自端末20が割当領域内に位置しているか否かを判定する。なお、自端末20の位置情報は、GPSセンサ26によって取得できる。判定の結果、自端末20が割当領域内に位置していれば、タイムスロット判定部241aは、受信したタイムスロットの情報をタイムスロット/割当領域情報記録部251aに記録する。
The time
タイムスロット/割当領域情報記録部251aは、GW10から受信したタイムスロットの情報と割当領域情報とを記録する。
The time slot / allocation area
なお、タイムスロット判定部241a及び情報生成部242aとしての機能は、例示的に、図7に示すCPU24がメモリ25から所要のプログラムやデータを読み取って動作することにより具現される。また、タイムスロット/割当領域情報記録部251aは、例示的に、図7に示すメモリ25によって具現される。
Note that the functions of the time
以下、上述のごとく構成された第2実施形態に係るGW10及び端末20の動作例について、図16〜図18を参照して説明する。なお、図16及び図18は、端末20の動作例を示すフローチャート、図17は、GW10の動作例を示すフローチャートである。
Hereinafter, operation examples of the
まず、図16に例示するように、端末20は、GPSセンサ26によって端末20の位置情報(GPS情報)取得し(処理P41)、当該GPS情報を送受信部221及びアンテナ部21を通じてGW10へ送信する(処理P42)。
First, as illustrated in FIG. 16, the terminal 20 acquires position information (GPS information) of the terminal 20 by the GPS sensor 26 (processing P41), and transmits the GPS information to the
一方、GW10は、図17に例示するように、各端末20から送信されたGPS情報を、アンテナ部11及び送受信部131を通じて受信すると(処理P51)、端末存在方向判定部141aにより、各端末20が存在する方向をそれぞれ計算する(処理P52)。計算した結果は、端末存在方向記録部151に記録される(処理P53)。
On the other hand, as illustrated in FIG. 17, when the
以降、GW10は、カウント部142及びタイムスロット割当部143aにより、図9にて既述の処理P13〜P16を実施して、端末20の存在する方向ごとに割り当てるタイムスロットを決定する。また、タイムスロット割当部143aは、割当領域情報を生成する。
Thereafter, the
割り当てたタイムスロットの情報及び割当領域情報は、送受信部131及びアンテナ部11(オムニアンテナ)を通じて、ブロードキャストされる(処理P17a)。
The allocated time slot information and allocated area information are broadcast through the transmitting / receiving
端末20は、図18に例示するように、GW10からタイムスロットの情報と割当領域情報とを、アンテナ部21及び送受信部221を通じて受信すると(処理P61)、タイムスロット判定部241aにより、受信した割当領域情報と自端末20の位置情報とに基づいて、自端末20が割当領域内に位置するか否かを判定する(処理P62及びP63)。
As illustrated in FIG. 18, when the terminal 20 receives time slot information and allocation area information from the
判定の結果、自端末20が割当領域内に位置していなければ(処理P63でNoの場合)、端末20は、処理を終了する。一方、自端末20が割当領域内に位置していれば(処理P63でYesの場合)、GW10(タイムスロット判定部241a)は、GW10から受信したタイムスロットの情報をタイムスロット/割当領域情報記録部251aに記録する(処理P64)。
As a result of the determination, if the
以降、端末20は、図11に例示した通信時の動作と同様の処理(P31〜P34)を実施することにより、割り当てられたタイムスロットで送信を行なう。 Thereafter, the terminal 20 performs transmission in the assigned time slot by performing the same processing (P31 to P34) as the operation at the time of communication illustrated in FIG.
以上のように、GW10が指向性アンテナを有さない場合であっても、第1実施形態と同様のタイムスロット割当を実施することができる。したがって、GW10に対する隠れ端末問題の発生頻度を低減することができ、隠れ端末の増加に伴うパケット衝突の発生率を抑制することができる。その結果、GW10と端末20との通信のスループットを向上することができ、また、GW10が収容可能な端末20の数を増やすことができる。
As described above, even when the
なお、上述した第2実施形態についても、第1実施形態の変形例と同様に、通信量に応じてタイムスロット割当の要否を判断するようにしてもよい。また、既述のように、端末数と通信量との双方に応じてタイムスロット割当の要否を判断するようにしてもよい。 Note that, in the second embodiment described above, as in the modification of the first embodiment, whether or not time slot allocation is necessary may be determined in accordance with the traffic. Further, as described above, the necessity of time slot allocation may be determined according to both the number of terminals and the traffic.
(その他) (Other)
GW10の周辺エリアの分割数(セクタ数)は、分割数が多いほどGW10周辺に位置する端末20の数に対して、上述した対向関係にあるセクタ内に位置する端末20の合計数が占める割合が低くなり、隠れ端末問題の発生頻度を低減する効果が小さくなる。そこで、分割数の非限定的な一例としては、4〜16程度にするのが望ましい。また、GW10から端末20に対して割当領域情報により割り当てる領域の角度は、領域内の端末数又は領域の扇の角度が大きくなるように割り当てるとよい。扇の角度については、上記分割数の目安が4〜16であるとすると、例示的に、22.5度〜90度とするとよい。
The number of divisions (number of sectors) in the peripheral area of the
10 ゲートウェイ(GW)
10a 通信範囲
11 アンテナ部
12アンテナ切り替えスイッチ(アンテナ命令部)
13 RFチップ
14 CPU
141,141a 端末存在方向判定部
142 カウント部
143,143a タイムスロット割当部
15 メモリ
151 端末存在方向記録部
20 無線端末
21 アンテナ部
22 RFチップ
221 送受信部
23 センサ
24 CPU
241,241a タイムスロット判定部
242,242a 情報生成部
25 メモリ
251 タイムスロット情報記録部
251a タイムスロット/割当領域情報記録部
26 GPSセンサ
10 Gateway (GW)
13
141, 141a Terminal presence
241, 241a Time
Claims (12)
前記無線基地局と無線によって通信することが可能な複数の無線端末と、を備え、
前記無線基地局は、
前記無線基地局が提供する通信エリアにおいて前記無線基地局宛に送信した無線信号を互いに受信できない位置関係にある複数の無線端末に対して、異なるタイムスロットを割り当てる、無線通信システム。 A radio base station;
A plurality of wireless terminals capable of communicating wirelessly with the wireless base station,
The radio base station is
A wireless communication system in which different time slots are assigned to a plurality of wireless terminals in a positional relationship that cannot receive wireless signals transmitted to the wireless base station in a communication area provided by the wireless base station .
前記無線基地局を挟んで向かい合う方向に位置する関係である、請求項1に記載の無線通信システム。 The positional relationship where the wireless signals cannot be received from each other is
The wireless communication system according to claim 1, wherein the wireless communication system has a relationship of being located in a direction facing each other across the wireless base station.
前記向かい合う方向に位置する無線端末の数が所定数を超えると、前記タイムスロットの割り当てを実施する、請求項2に記載の無線通信システム。 The radio base station is
The wireless communication system according to claim 2, wherein the time slot assignment is performed when the number of wireless terminals located in the facing direction exceeds a predetermined number.
前記向かい合う方向に位置する無線端末の通信量が所定量を超えると、前記タイムスロットの割り当てを実施する、請求項2に記載の無線通信システム。 The radio base station is
The wireless communication system according to claim 2, wherein the time slot assignment is performed when a communication amount of a wireless terminal located in the facing direction exceeds a predetermined amount.
指向性アンテナと、
前記指向性アンテナの指向性を変えながら前記無線端末のいずれかと通信することにより、前記位置関係を判定する判定部と、
を備えた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の無線通信システム。 The radio base station is
A directional antenna,
A determination unit that determines the positional relationship by communicating with any of the wireless terminals while changing the directivity of the directional antenna;
The radio | wireless communications system of any one of Claims 1-4 provided with.
当該無線端末の位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記位置情報取得部により取得した前記位置情報を前記無線基地局へ送信する送信部と、を備え、
前記無線基地局は、
前記無線端末から受信した前記位置情報に基づいて、前記位置関係を判定する判定部を備えた、請求項1〜4のいずれか1項に記載の無線通信システム。 The wireless terminal is
A location information acquisition unit that acquires location information of the wireless terminal;
A transmission unit that transmits the position information acquired by the position information acquisition unit to the radio base station,
The radio base station is
The radio | wireless communications system of any one of Claims 1-4 provided with the determination part which determines the said positional relationship based on the said positional information received from the said radio | wireless terminal.
複数の無線端末の前記無線基地局に対する位置関係を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づき、前記無線基地局が提供する通信エリアにおいて前記無線基地局宛に送信した無線信号を互いに受信できない位置関係にある複数の無線端末に対して、異なるタイムスロットを割り当てるタイムスロット割当制御部と、を備えた、無線基地局。 A wireless base station,
A determination unit for determining a positional relationship of a plurality of wireless terminals with respect to the wireless base station ;
Based on the determination result of the determination unit, different time slots are allocated to a plurality of wireless terminals in a positional relationship where wireless signals transmitted to the wireless base station cannot be received in the communication area provided by the wireless base station A radio base station comprising: a time slot allocation control unit;
前記無線基地局を挟んで向かい合う方向に位置する関係である、請求項7に記載の無線基地局。 The positional relationship where the wireless signals cannot be received from each other is
The radio base station according to claim 7, wherein the radio base station has a relationship of being located in a direction facing each other across the radio base station.
前記向かい合う方向に位置する無線端末の数が所定数を超えると、前記タイムスロットの割り当てを実施する、請求項8に記載の無線基地局。 The time slot allocation control unit
The radio base station according to claim 8 , wherein when the number of radio terminals located in the facing direction exceeds a predetermined number, the time slot is assigned.
前記向かい合う方向に位置する無線端末の通信量が所定量を超えると、前記タイムスロットの割り当てを実施する、請求項8に記載の無線基地局。 The time slot allocation control unit
The radio base station according to claim 8 , wherein the time slot allocation is performed when a communication amount of a radio terminal located in the facing direction exceeds a predetermined amount.
前記判定部は、
前記指向性アンテナの指向性を変えながら前記無線端末のいずれかと通信することにより、前記位置関係を判定する、請求項7〜10のいずれか1項に記載の無線基地局。 With a directional antenna,
The determination unit
The radio base station according to claim 7, wherein the positional relationship is determined by communicating with any of the radio terminals while changing the directivity of the directional antenna.
前記複数の無線端末から受信した、前記複数の無線端末の位置情報に基づいて、前記位置関係を判定する、請求項7〜10のいずれか1項に記載の無線基地局。 The determination unit
Wherein the plurality of received from the wireless terminal, based on the position information of the plurality of wireless terminals, determines the positional relationship, the radio base station according to any one of claims 7-10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013139971A JP6248434B2 (en) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Wireless communication system, wireless base station, and wireless terminal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013139971A JP6248434B2 (en) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Wireless communication system, wireless base station, and wireless terminal |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015015547A JP2015015547A (en) | 2015-01-22 |
JP6248434B2 true JP6248434B2 (en) | 2017-12-20 |
Family
ID=52437003
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013139971A Expired - Fee Related JP6248434B2 (en) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | Wireless communication system, wireless base station, and wireless terminal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6248434B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3460701A4 (en) * | 2016-06-23 | 2019-05-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Intrusion detection device and intrusion detection program |
WO2023012874A1 (en) * | 2021-08-02 | 2023-02-09 | 日本電信電話株式会社 | Wireless communication system, wireless communication system management method, wireless communication device, and control device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH098815A (en) * | 1995-06-23 | 1997-01-10 | Nec Eng Ltd | Radio lan system |
FI105596B (en) * | 1996-05-27 | 2000-09-15 | Nokia Networks Oy | A method for determining the location of a mobile station |
JP4417324B2 (en) * | 2000-12-01 | 2010-02-17 | 株式会社日立コミュニケーションテクノロジー | Wireless communication method |
JP2005286859A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Data communication system |
US8953543B2 (en) * | 2010-06-09 | 2015-02-10 | Panasonic Corporation | Communication terminal, control device, communication method, control method, program, and integrated circuit |
-
2013
- 2013-07-03 JP JP2013139971A patent/JP6248434B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015015547A (en) | 2015-01-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9788329B2 (en) | Non-interference technique for spatially aware mobile ad hoc networking | |
Khurana et al. | Effect of hidden terminals on the performance of IEEE 802.11 MAC protocol | |
US9088873B2 (en) | Method for allocating group address in wireless local network area, method for transmitting response request frame and response frame in plurality of stations, and method for transmitting data using group address | |
Bazzi et al. | IEEE 802.11 p for cellular offloading in vehicular sensor networks | |
JP5228059B2 (en) | Coordinating resources between cells | |
WO2014064610A1 (en) | Methods of operating a wireless device, and apparatus and computer programs therefor | |
Usha et al. | An enhanced MPR OLSR protocol for efficient node selection process in cognitive radio based VANET | |
Wang et al. | Effects of location awareness on concurrent transmissions for cognitive ad hoc networks overlaying infrastructure-based systems | |
WO2013085468A1 (en) | Interference determination device and method | |
CN105706515A (en) | Receiver channel reservation | |
US9531523B2 (en) | Sectorization for grouping terminals | |
TW200913747A (en) | Methods and apparatus for resolving Pilot pseudorandom noise code conflicts in a communication system | |
JP6248434B2 (en) | Wireless communication system, wireless base station, and wireless terminal | |
TWI423708B (en) | Cooperative apparatus and resource block allocation method thereof for use in wireless network | |
Htike et al. | A MAC protocol for cognitive radio networks with reliable control channels assignment | |
Tseng et al. | Dynamic channel allocation with location awareness for multi-hop mobile ad hoc networks | |
auf der Heide et al. | Congestion, dilation, and energy in radio networks | |
Boppana et al. | Overlapped carrier-sense multiple access (OCSMA) in wireless ad hoc networks | |
Manaseer et al. | Fibonacci backoff algorithm for mobile ad hoc networks | |
Ye et al. | A jamming‐based MAC protocol to improve the performance of wireless multihop ad‐hoc networks | |
JP5953564B2 (en) | Access point and access point control method | |
EP2769568B1 (en) | Logical address assignment in a cloud cell | |
KR102073811B1 (en) | Resource allocation method for avoiding a cluster interference in ad-hoc network | |
Ulukan et al. | Using switched beam smart antennas in wireless ad hoc networks with angular MAC protocol | |
CN116208992B (en) | Running state stability evaluation method and device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170228 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170228 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170417 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20171024 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171106 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6248434 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |