JP6519217B2 - Wireless communication apparatus, wireless communication method and wireless communication system - Google Patents

Wireless communication apparatus, wireless communication method and wireless communication system Download PDF

Info

Publication number
JP6519217B2
JP6519217B2 JP2015026510A JP2015026510A JP6519217B2 JP 6519217 B2 JP6519217 B2 JP 6519217B2 JP 2015026510 A JP2015026510 A JP 2015026510A JP 2015026510 A JP2015026510 A JP 2015026510A JP 6519217 B2 JP6519217 B2 JP 6519217B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
communication
vehicle
wireless communication
transmission
route
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.)
Active
Application number
JP2015026510A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016149694A (en
Inventor
卓 大山
卓 大山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2015026510A priority Critical patent/JP6519217B2/en
Publication of JP2016149694A publication Critical patent/JP2016149694A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6519217B2 publication Critical patent/JP6519217B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

本発明は、無線通信装置、無線通信方法及び無線通信システムに関し、例えば、アドホックネットワークを形成する車両に搭載した無線機及びシステムに適用し得るものである。   The present invention relates to a wireless communication device, a wireless communication method, and a wireless communication system, and can be applied to, for example, a wireless device and a system mounted on a vehicle forming an ad hoc network.

従来、例えば車両に搭載した車両無線機が一時的にアドホックネットワークを形成し、車両無線機間で情報をマルチホップ中継する車々間通信がある。車両の機動性のため、アドホックネットワーク構成は逐次変化し得るが、そのような環境においても車両無線機の間のマルチホップ中継の通信品質の改善が求められる。   Conventionally, there is inter-vehicle communication in which, for example, vehicle radios mounted on vehicles temporarily form an ad hoc network, and multihop relays information between the vehicle radios. Although the ad hoc network configuration may change from time to time due to the mobility of the vehicle, improvement of communication quality of multi-hop relay between vehicle radios is required even in such an environment.

特許文献1の記載技術は、無線マルチホップ中継の中継経路には一般に枝分かれがあり、周期的間欠送信を適用すると、分岐点でフレーム中継が滞り、中継効率が低下するという課題を解決するものである。特許文献1の記載技術は、分岐点があるマルチホップで、(1)周辺ノードの一部のノードの送信を一時停止にする無線チャネル予約ステップ、(2)前記無線チャネル予約ステップにより予約された無線チャネル上で始点ノードが送信フレームを間欠送信する際の送信周期を設定する周期設定ステップ、(3)予約された無線チャネル上で始点ノードが前記周期設定ステップにより設定された送信周期で、送信フレームを間欠送信するフレーム中継ステップを用いて、中継転送する方法が述べられている。   The technique described in Patent Document 1 solves the problem that there is a branch in the relay route of wireless multi-hop relay, and if periodic intermittent transmission is applied, frame relaying is delayed at the branch point and the relay efficiency is reduced. is there. The technology described in Patent Document 1 is a multi-hop with a branch point, (1) a radio channel reservation step of temporarily stopping transmission of a part of peripheral nodes, (2) reserved by the radio channel reservation step A period setting step of setting a transmission cycle when the start point node intermittently transmits a transmission frame on the wireless channel, (3) A transmission of the start point node on the reserved wireless channel in the transmission cycle set in the period setting step A method is described for relay forwarding using a frame relay step of intermittently transmitting frames.

特許文献2には、収集の対象となるデータを持つ複数の通信端末装置が順にデータ転送を繰り返すマルチホップ通信網において、通信端末装置が、パケット毎に送信・中継転送するのではなく、始点ノードから終点ノードまでの経路をいくつかのクラスタに分け、そのクラスタ毎にまとめて送信する方法について、述べられている。   According to Patent Document 2, in a multihop communication network in which a plurality of communication terminal devices having data to be collected sequentially repeat data transfer, the communication terminal device does not transmit or relay for each packet, but a start point node The method of dividing the route from the node to the end node into several clusters and collectively transmitting the clusters is described.

特許文献3には、無線LANを構成する複数の端末の何れか1つをトラヒック送信元の送信ノード、トラヒックの送信先端末を受信ノード、その他の複数の端末あるいは基地局を送信ノードから受信ノードへのトラヒックを中継する中継基地局ノードとし、トラヒックを送信するマルチホップ無線LANシステムに関するものである。特許文献3の記載技術は、複数のMAC転送パスを設定すると共に、送信ノードからのトラヒックを夫々異なるマルチホップ無線経路に振り分ける分岐中継基地局ノードと、異なる無線経路からのトラヒックをMACレイヤで束ねることにより再生し、受信ノードに送信する合流中継基地局ノードとを備える手法が述べられている。   According to Patent Document 3, any one of a plurality of terminals constituting a wireless LAN is a transmission node of a traffic transmission source, a transmission destination terminal of traffic is a reception node, and a plurality of other terminals or base stations are transmission nodes to a reception node. The present invention relates to a multi-hop wireless LAN system that transmits traffic as a relay base station node that relays traffic to the network. In the technology described in Patent Document 3, a plurality of MAC transfer paths are set, and branch relay base station nodes that distribute traffic from transmitting nodes to different multi-hop wireless paths, and traffic from different wireless paths are bundled in the MAC layer A technique is described which comprises combining and relay base station nodes that are thereby regenerated and transmitted to receiving nodes.

特許文献4には、中継を行なう際、リピータ機能にして、更に、受信した信号を転送する際に干渉を除去して、中継を行なう手法が述べられている。   Patent Document 4 describes a method of performing relaying by using a repeater function when relaying, and further removing interference when transferring a received signal.

特許文献5には、局側通信装置と加入者側通信装置との間で、輻輳通知、解除処理を行なう方法が記載されている。この方法では、輻輳するか否かの判断はバッファに空きがあるか否かで判断している。   Patent Document 5 describes a method of performing congestion notification and cancellation processing between a station-side communication device and a subscriber-side communication device. In this method, the determination as to whether or not congestion occurs is made based on whether or not the buffer is empty.

特許文献6には、親局とノードとの間のデータ通信において、親局がポーリングを使って各ノードの送信権を集中管理して中継処理を行う方法が記載されている。   Patent Document 6 describes a method in which, in data communication between a parent station and a node, the parent station centrally manages the transmission right of each node using polling to perform relay processing.

特許文献7には、スター型接続のアドホック無線ネットワークにおける親機選定方法、親機選定機能についての方法が記載されている。   Patent Document 7 describes a method of selecting a parent device and a method of selecting a parent device in a star-connected ad hoc wireless network.

特許文献8には、情報センタと船との間の通信方法において、情報センタが移動局の位置を求めて監視できるようにし、電波利用率を高める方法について記載されている。   Patent Document 8 describes, in a communication method between an information center and a ship, a method for enabling an information center to obtain and monitor the position of a mobile station and to increase the radio wave utilization factor.

特許文献9には、並列処理向けの相互結合網のネットワークにおいて、閉塞回避機能を備えることにより分散処理を行う方法が記載されている。   Patent Document 9 describes a method of performing distributed processing by providing a blockade avoiding function in a network of interconnected networks for parallel processing.

特開2006−319787号公報JP, 2006-319787, A 特開2006−295813号公報JP 2006-295813 A 特開2006−229328号公報JP, 2006-229328, A 特開2007−180597号公報JP 2007-180597 A 特開2000−69163号公報JP 2000-69163 A 特開2004−158965号公報JP 2004-158965 A 特開2008−113354号公報JP, 2008-113354, A 特開2008−131520号公報JP, 2008-131520, A 特開平8−147250号公報JP-A-8-147250

守倉正博、久保田周治 監修、「改訂版 802.11高速無線LAN教科書」、インプレス社、2005年Masahiro Morikura, Shuji Kubota ed., "Revised version 802.11 high-speed wireless LAN textbook", Impress, 2005

しかしながら、車両無線機間のマルチホップ通信において、隠れ端末による通信品質の劣化を軽減することが求められている。   However, in multi-hop communication between vehicle radios, it is required to reduce deterioration in communication quality due to hidden terminals.

図2は、本発明が解決しようとする課題を説明する説明図である。図2(A)は、例えば2km四方程度のサービスエリアにおいて、機動性のある車両に搭載された車両無線機(図2では「車両」と表現している。)が、一時的なアドホックネットワークを形成している様子を示している。図2(A)において、車両1、3、5、7、9は、送信元あるいは宛先となる車両無線機であり、車両1、3、5、7、9以外の車両はマルチプロトコルを利用したマルチホップ中継を行なう車両無線機である。なお、車両1から車両3、5、7、9に向けた通信を「下り」とし、逆方向の通信を「上り」とする。   FIG. 2 is an explanatory view for explaining the problem to be solved by the present invention. In FIG. 2A, for example, in a service area of about 2 km 2, a vehicle wireless device (represented as “vehicle” in FIG. 2) mounted on a mobile vehicle is a temporary ad hoc network. It shows how it is being formed. In FIG. 2 (A), vehicles 1, 3, 5, 7, 9 are vehicle radios serving as transmission sources or destinations, and vehicles other than vehicles 1, 3, 5, 7, 9 use multi-protocol. It is a vehicle radio that performs multi-hop relay. Communication from the vehicle 1 to the vehicles 3, 5, 7, 9 is "down", and communication in the reverse direction is "up".

図2(B)は、下りのスループット特性を示しており、図2(C)は上りスループット特性を示している。下りの場合には隠れ端末の影響による劣化は少なく、スループット特性は安定している。これに対して上りの場合、隠れ端末の影響が大きく、スループットの小さな変動が見られ、一時的にスループットが急激に低下してしまう。また、下りの場合、送信元のトラフィックが大きく、宛先のトラフィック量は小さい。これに対して、上りの場合、送信元でトラフィックは小さく、宛先ではトラフィックは大きくなる。また、ランダムアクセス制御では、図3に示す様に、例えば、RTS(Request To Send)/CTS(Clear To Send)機能を使って、通信劣化を低減している(非特許文献1)。   FIG. 2 (B) shows downlink throughput characteristics, and FIG. 2 (C) shows uplink throughput characteristics. In the case of downlink, there is little degradation due to the influence of hidden terminals, and the throughput characteristics are stable. On the other hand, in the case of uplink, the influence of the hidden terminal is large, small fluctuations in throughput are observed, and the throughput temporarily drops. In the case of downlink, the source traffic is large and the destination traffic volume is small. On the other hand, in the case of uplink, traffic is small at the source and traffic is large at the destination. Further, in random access control, as shown in FIG. 3, communication deterioration is reduced by using, for example, an RTS (Request To Send) / CTS (Clear To Send) function (Non-Patent Document 1).

このように、一時的に形成されたアドホックネットワークにおいて、マルチホップ通信の中継経路が枝分かれをする分岐点では、フレーム中継の滞りや中継効率が低下するおそれがあり、隠れ端末による通信品質が劣化することが生じ得る。   As described above, in a temporarily formed ad hoc network, at a branch point where the relay route of multi-hop communication branches off, there is a possibility that frame relay delay or relay efficiency may be reduced, and the communication quality by the hidden terminal may be degraded. Things can happen.

特許文献1の記載技術は、無線マルチホップ中継の中継経路には一般に枝分かれがあり、周期的間欠送信を適用すると、分岐点でフレーム中継が滞り、中継効率が低下するという課題を解決するものである。しかし、特許文献1の記載技術は、始点ノードが終点ノードに向けてBeaconを送信し、終点ノードが始点ノードにAckを返信するようにしている。また、BeaconやAckを用いると、その分、チャネル容量を使用してしまうことになる。また、マルチホップを適用する場合、スループットは1/n(nはホップ数)に低下してしまう。従って、特許文献1の記載技術をそのまま適用すると、マルチホップ中継経路の分岐点に位置する車両無線機は、ボトルネックになってしまう。   The technique described in Patent Document 1 solves the problem that there is a branch in the relay route of wireless multi-hop relay, and if periodic intermittent transmission is applied, frame relaying is delayed at the branch point and the relay efficiency is reduced. is there. However, according to the technology described in Patent Document 1, the start point node transmits Beacon to the end point node, and the end point node returns Ack to the start point node. Also, when using Beacon or Ack, the channel capacity is used accordingly. In addition, when multi-hop is applied, the throughput is reduced to 1 / n (n is the number of hops). Therefore, if the technology described in Patent Document 1 is applied as it is, the vehicle radio device located at the branch point of the multi-hop relay route becomes a bottleneck.

特許文献2の記載技術のように、クラスタ毎に送信することで、MACヘッダ等のオーバヘッド分を削減することは可能である。しかしながら、音声の様なリアルタイム性を要求されるアプリケーションに適用する場合、マルチホップによるEnd−to−Endのパケット遅延時間に加えて、特許文献2のクラスタ化による遅延時間も考慮する必要がある。音声情報はコーデックの方式によって異なるが、例えば20〜100msec内で10〜100バイト程度の情報の送受信を行なう必要がある。そのため、例えば図2に示すようなネットワークトポロジーにおいて、車両間隔(車両無線機間隔)を数100m程度離して配置すると、次ホップ先の車両無線機のみ通信範囲にあり、クラスタ化及びクラスタ毎にまとめて配信する効果は薄く、むしろ、遅延による通信品質劣化の方が大きくなる。   As in the technology described in Patent Document 2, it is possible to reduce overhead such as a MAC header by transmitting each cluster. However, when applying real-time characteristics such as voice to applications that require the multi-hop end-to-end packet delay time, it is also necessary to consider the delay time due to clustering in Patent Document 2. The audio information differs depending on the system of the codec, but it is necessary to transmit and receive about 10 to 100 bytes of information within 20 to 100 msec, for example. Therefore, for example, in the network topology as shown in FIG. 2, if the vehicle intervals (vehicle radio equipment intervals) are spaced apart by about several hundred meters, only the vehicle radio equipment of the next hop destination is in the communication range, and clustering and clustering The effect of delivery is thin, but rather, the degradation of communication quality due to delay is greater.

特許文献3の記載技術は、中継基地局が必須であること、又シングル経路を結合したスター型トポロジーでは重複経路を持たないので、そのまま適用することができない。   The technology described in Patent Document 3 can not be applied as it is because the relay base station is essential, and since there is no redundant path in a star topology in which a single path is connected.

特許文献4の記載技術は、電波干渉を除去して受信信号の中継転送を行うが、特許文献4の記載技術は物理層(PHY層)の信号処理に関わるものであるため適用することができない。   Although the technology described in Patent Document 4 performs relay transfer of a received signal by removing radio interference, the technology described in Patent Document 4 can not be applied because it relates to signal processing of a physical layer (PHY layer). .

特許文献5の記載技術は、局側通信装置(子局側)、加入者側通信装置(親局側)の別は予め決定されたものであり、マルチホップ機能を有するものではないため、そのまま適用することはできない。又機動性のある車両の無線機により形成されるネットワークトポロジーは常に固定されたものではないため、特許文献5の記載技術をそのまま適用することはできない。   In the technology described in Patent Document 5, the distinction between the station-side communication device (child station side) and the subscriber-side communication device (master station side) is determined in advance and does not have a multi-hop function, so It can not be applied. Also, since the network topology formed by the mobile radio of the mobile vehicle is not always fixed, the technology described in Patent Document 5 can not be applied as it is.

特許文献6の記載技術は、ポーリングを使った方法が記載されているが、親局とノードとが予め決められたものであるため、そのまま適用することはできない。   Although the technique described in Patent Document 6 describes a method using polling, it can not be applied as it is because the parent station and the node are predetermined.

特許文献7の記載技術は、バッテリ残時間によって親局を切り替えるものであり、マルチホップ通信の中継経路の分岐点でのフレーム中継の滞りや中継効率の低下を解決できない。   The technology described in Patent Document 7 switches the master station according to the remaining battery time, and can not solve the stagnation of frame relay at the branch point of the relay path of multihop communication and the reduction in relay efficiency.

特許文献8の記載技術は、情報センタと船との間の通信方法において、無線端末が常に決まった状態にあること、親局と子局との間の通信のみでありマルチホップ機能は持たないため、そのまま適用することはできない。   The technology described in Patent Document 8 is a communication method between an information center and a ship, that the wireless terminal is always in a fixed state, only communication between a master station and a slave station, and has no multihop function. Therefore, it can not be applied as it is.

そのため、アドホックネットワークを構成する無線機の間でマルチホップ通信を行う際に、隠れ端末の影響による通信品質の劣化を軽減することができる無線通信装置、無線通信方法及び無線通信システムが求められている。   Therefore, there is a need for a wireless communication device, a wireless communication method, and a wireless communication system capable of reducing deterioration of communication quality due to the influence of a hidden terminal when performing multi-hop communication between wireless devices configuring an ad hoc network. There is.

かかる課題を解決するために、第1の本発明に係る無線通信装置は、アドホックネットワークを構成して、他の無線通信装置との間でマルチホップ通信を行う無線通信装置において、当該アドホックネットワークにおける経路探索処理を行う経路探索処理手段と、経路探索処理手段による経路探索結果を用いて判断したスループット低下発生要因の判断結果に基づいて、自律分散型通信から、複数の経路の分点に位置する無線通信装置を親局とする集中管理型通信に切り替えて送信処理を行なう制御手段とを備え、制御手段は、自装置が送信元又は宛先とする親局の場合、各経路の宛先又は送信元とする子局から取得した、送信すべきデータの蓄積量を保持する蓄積量保持部と、蓄積量保持部を参照して、蓄積量の多い子局への送信タイミングの優先順位を高くし、その優先順位に従って各経路に下り信号を送信する送信タイミング制御部とを有することを特徴とする。 In order to solve such a problem, a wireless communication apparatus according to a first aspect of the present invention is a wireless communication apparatus that configures an ad hoc network and performs multi-hop communication with another wireless communication apparatus, in the ad hoc network. a route search processing means for performing a route search processing, on the basis of the route search processing unit route search results throughput decreased cause of determination results determined using by, from the autonomous distributed communication, located branch point of a plurality of paths And control means for performing transmission processing by switching to centralized management type communication in which the wireless communication device serving as the master station is the master station, and the control means is a master station serving as the transmission source or destination of the own device. With reference to the accumulated amount holding unit for holding the accumulated amount of data to be transmitted acquired from the source slave station and the accumulated amount holding unit, the transmission timing to the slave station having a large accumulated amount A higher priority grayed, and having a transmission timing controller for transmitting a downlink signal in each path according to their priorities.

第2の本発明に係る無線通信方法は、アドホックネットワークを構成して、他の無線通信装置との間でマルチホップ通信を行う無線通信方法において、経路探索処理手段が、当該アドホックネットワークにおける経路探索処理を行い、制御手段が、経路探索処理手段による経路探索結果を用いて判断したスループット低下発生要因の判断結果に基づいて、自律分散型通信から、複数の経路の分岐点に位置する無線通信装置を親局とする集中管理型通信に切り替えて送信処理を行い、制御手段は、自装置が送信元又は宛先とする親局の場合、各経路の宛先又は送信元とする子局から取得した、送信すべきデータの蓄積量を蓄積量保持部に保持し、蓄積量保持部を参照して、蓄積量の多い子局への送信タイミングの優先順位を高くし、その優先順位に従って各経路に下り信号を送信することを特徴とする。 A wireless communication method according to a second aspect of the present invention is a wireless communication method for forming an ad hoc network and performing multi-hop communication with another wireless communication device, wherein the route search processing means determines the route in the ad hoc network. It performs processing, control means, based on the route search processing unit route search results throughput decreased cause of determination results determined using by-free lines from the autonomous distributed communication, you located at the branch point of the plurality of paths There line transmission processing is switched to the centralized communication to the communication device with the master station, the control means, from the slave station device itself when the master station to the source or destination, to the destination or source of each path The acquired accumulated amount of data to be transmitted is held in the accumulated amount holding unit, and the priority of transmission timing to a slave station with a large accumulated amount is increased with reference to the accumulated amount holding unit, and the priority order is set. And transmitting a downlink signal in each path according to.

第3の本発明に係る無線通信システムは、アドホックネットワークを構成して、複数の無線通信装置との間でマルチホップ通信を行う無線通信システムにおいて、複数の無線通信装置が、当該アドホックネットワークにおける経路探索処理を行う経路探索処理手段と、経路探索処理手段による経路探索結果を用いて判断したスループット低下発生要因の判断結果に基づいて、自律分散型通信から、複数の経路の分岐点に位置する無線通信装置を親局とする集中管理型通信に切り替えて送信処理を行う制御手段とを備え、自装置が送信元又は宛先とする親局と判断した無線通信装置は、各経路の宛先又は送信元とする子局から取得した、送信すべきデータの蓄積量を蓄積量保持部に保持し、蓄積量保持部を参照して、蓄積量の多い子局への送信タイミングの優先順位を高くし、その優先順位に従って各経路に下り信号を送信することを特徴とする。 A wireless communication system according to a third aspect of the present invention is a wireless communication system for forming an ad hoc network and performing multi-hop communication with a plurality of wireless communication devices, wherein the plurality of wireless communication devices are paths in the ad hoc network. a route search processing means for performing a search process, on the basis of the route search processing unit route search results throughput decreased cause of determination results determined using by, from the autonomous distributed communication, you located at the branch point of the plurality of paths the radio communications apparatus and a control means for performing transmission processing by switching to a centralized communication to the master station, a wireless communication device determines that the master station device itself as a source or destination, the destination or the route The accumulated amount of data to be transmitted, acquired from the slave station serving as the transmission source, is held in the accumulated amount holding unit, and transmission to the slave station with a large accumulated amount is performed with reference to the accumulated amount holding unit. A higher priority timing, and transmits the downlink signal to each path according to their priority.

本発明によれば、アドホックネットワークを構成する無線機の間でマルチホップ通信を行う際に、隠れ端末の影響による通信品質の劣化を軽減することができる。   According to the present invention, when multi-hop communication is performed between radios configuring an ad hoc network, it is possible to reduce the deterioration of communication quality due to the influence of a hidden terminal.

第1の実施形態に係る無線機の機能的な構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional structure of the radio | wireless machine which concerns on 1st Embodiment. 本発明が解決しようとする課題を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining the subject which the present invention tends to solve. ランダムアクセス制御時のRTS/CTS機能を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the RTS / CTS function at the time of random access control. 第1の実施形態に係る無線機のハードウェア構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the radio | wireless machine which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る通信方式の切替タイミングを説明する説明図である。It is an explanatory view explaining the change timing of the communication method concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態において、集中管理型通信の際の通信タイミングを説明する説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining communication timing in the case of centralized management communication in the first embodiment. 第1の実施形態に係る切替に必要な情報を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining information required for change concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態に係る車両無線機における処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation in the vehicle radio | wireless machine which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る上りと下りの非対称通信を説明する説明図である。It is an explanatory view explaining uplink and downlink asymmetric communication concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態に係る集中管理型通信で親局が各経路にパケット送信するときの処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a processing operation when a master station transmits a packet to each path | route by centralized management communication which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る親局が上りと下りの非対称通信を判断する方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the method to which the master station which concerns on 2nd Embodiment judges uplink and downlink asymmetric communication. 第3の実施形態に係る通信システムのネットワークトポロジーを示す図である(その1)。It is a figure which shows the network topology of the communication system which concerns on 3rd Embodiment (the 1). 第3の実施形態に係る通信システムのネットワークトポロジーを示す図である(その2)。It is a figure which shows the network topology of the communication system concerning 3rd Embodiment (the 2). 第4の実施形態に係る自律分散型通信のときの送信元端末と、受信側端末の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the transmission source terminal at the time of the autonomous distributed communication which concerns on 4th Embodiment, and a receiving side terminal.

(A)第1の実施形態
以下では、本発明に係る無線通信装置、無線通信方法及び無線通信システムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a wireless communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1の実施形態では、機動性のある車両に搭載されたものであって、マルチホップ通信を採用した無線通信装置に本発明を適用する場合を例示する。   In the first embodiment, a case where the present invention is applied to a wireless communication apparatus that is mounted on a mobile vehicle and that employs multi-hop communication will be exemplified.

(A−1)第1の実施形態の構成
(A−1−1)ネットワーク通信システムの全体構成
第1の実施形態に係るネットワーク通信システム(ネットワーク)の基本的な構成については、従来と同様の構成とすることができるため、図2(A)を用いて説明する。
(A-1) Configuration of First Embodiment (A-1-1) Overall Configuration of Network Communication System The basic configuration of a network communication system (network) according to the first embodiment is the same as that of the prior art. Since it can be configured, it will be described with reference to FIG.

図2(A)において、第1の実施形態に係るネットワーク通信システム10は、複数の車両に搭載された車両無線機の間で、マルチホップ通信を行うものである。車両無線機が通信する情報は、例えば、音声信号、画像情報、動画情報、データ等の様々なコンテンツを含むものとすることができる。なお、以下の説明や図面において、説明便宜上、適宜、車両に搭載される車両無線機を車両と称して説明する。   In FIG. 2A, the network communication system 10 according to the first embodiment performs multi-hop communication between vehicle radios mounted on a plurality of vehicles. The information communicated by the vehicle wireless device may include, for example, various contents such as an audio signal, image information, moving image information, data and the like. In the following description and drawings, for convenience of explanation, a vehicle radio device mounted on a vehicle will be referred to as a vehicle.

ネットワークのトポロジーは、車両の機動性に応じて適宜変化し得るものであるが、図2(A)では、例えば2km四方程度のサービスエリアにおいて、車両無線機の間で一時的に形成されたアドホックネットワークの構成を示している。また、車両無線機間の距離は、数100m程度を想定している。図2(A)では、車両1、3、5、7、9が、送信元あるいは宛先となる車両無線機であり、車両2、4、6、8が、マルチプロトコルを利用したマルチホップ中継を行なう車両無線機である。   The topology of the network can be changed as appropriate according to the mobility of the vehicle. In FIG. 2A, for example, in the service area of about 2 km square, the ad hoc formed temporarily between the vehicle radios It shows the configuration of the network. In addition, the distance between the vehicle radios is assumed to be about several hundred meters. In FIG. 2 (A), the vehicles 1, 3, 5, 7, 9 are vehicle radios serving as the transmission source or destination, and the vehicles 2, 4, 6, 8 perform multi-hop relay using multiprotocol. It is a vehicle radio that performs.

図2(A)では、マルチホップ通信の中継経路が枝分かれする位置(分岐点)に、車両1が位置している。すなわち、車両1の車両無線機は、分岐する複数の中継経路のそれぞれの経路上の隣接車両無線機との間で中継転送する位置にあるものとする。   In FIG. 2 (A), the vehicle 1 is located at a position (branch point) at which the relay route of the multihop communication branches off. That is, it is assumed that the vehicle wireless device of the vehicle 1 is at a position where relay transfer is performed with the adjacent vehicle wireless devices on each route of the plurality of branched relay routes.

また、図2(A)において、各車両1〜9は、複数のプロトコルを使用して上り方向と下り方向とのマルチホップ通信を行うマルチプロトコル機能を有している。このように、上り方向と下り方向とにそれぞれ異なるプロトコルを使用することにより、双方向のマルチホップ通信時の通信品質の劣化を低減することができる。   Further, in FIG. 2A, each of the vehicles 1 to 9 has a multi-protocol function of performing multi-hop communication in the uplink direction and the downlink direction using a plurality of protocols. As described above, by using different protocols in the upstream direction and in the downstream direction, it is possible to reduce the degradation of communication quality in bi-directional multi-hop communication.

ここで、2種類のプロトコルは、種々のプロトコルを広く適用することができ、例えば、車々間通信で検討されている700MHz帯無線通信、5.8GHz帯無線通信が想定される。また例えば、IEEE 802.11系Wi−Fi無線機でお互いに干渉しない異なるチャネルを上りと下りに割り当てるようにしても良い。更に言えば、お互いに干渉を起こさない無線通信プロトコルであれば良い。なお、この実施形態では、各車両1〜9は、2種類のプロトコルを使用する場合を例示するが、使用するプロトコルの数はこれに限定されるものではない。   Here, various types of protocols can be widely applied to the two types of protocols, and, for example, 700 MHz band wireless communication and 5.8 GHz band wireless communication being considered in inter-vehicle communication are assumed. Further, for example, different channels that do not interfere with each other may be allocated to uplink and downlink in the IEEE 802.11 based Wi-Fi wireless device. Furthermore, any wireless communication protocol that does not cause interference with each other may be used. In addition, although each vehicle 1-9 illustrates the case where two types of protocols are used in this embodiment, the number of the protocol to be used is not limited to this.

(A−1−2)無線機の内部構成
図4は、第1の実施形態に係る無線機のハードウェア構成を示す構成図である。図4では、相互に通信を行う2台の無線機100及び無線機200のハードウェア構成及び関係を示している。
(A-1-2) Internal Configuration of Wireless Device FIG. 4 is a configuration diagram showing a hardware configuration of the wireless device according to the first embodiment. FIG. 4 shows the hardware configuration and relationship between two radios 100 and 200 that communicate with each other.

図1は、第1の実施形態に係る無線機100の機能的な構成を示す機能ブロック図である。図1では、無線機を代表して無線機100の機能的な構成を示しており、図4に示すハードウェアと無線機100の機能との対応関係が分かるように示している。   FIG. 1 is a functional block diagram showing a functional configuration of the wireless device 100 according to the first embodiment. FIG. 1 shows the functional configuration of the wireless device 100 as a representative of the wireless device, and shows the correspondence between the hardware shown in FIG. 4 and the functions of the wireless device 100.

無線機100及び無線機200のそれぞれは、同一又は対応するハードウェア構成及び機能を備えているため、以下では、代表して無線機100の構成を説明する。   Since each of the wireless device 100 and the wireless device 200 has the same or corresponding hardware configuration and functions, the configuration of the wireless device 100 will be representatively described below.

図4において、無線機100は、プロトコル1無指向性アンテナ部101A、プロトコル2無指向性アンテナ部101B、プロトコル1無線ユニット102A、プロトコル2無線ユニット102B、L3Switch(レイヤ3スイッチ)103、ネットワーク制御部104、GPS装置105を有する。   In FIG. 4, the wireless device 100 includes a protocol 1 omnidirectional antenna unit 101A, a protocol 2 omnidirectional antenna unit 101B, a protocol 1 wireless unit 102A, a protocol 2 wireless unit 102B, an L3 switch (layer 3 switch) 103, and a network control unit. And 104 has a GPS device 105.

図1において、無線機100は、プロトコル1無指向性アンテナ部101A、プロトコル2無指向性アンテナ部101B、プロトコル1_PHY_Tx121、プロトコル1送信部122、プロトコル1,2_PHY_Rx123、プトコル1,2受信部124、プロトコル2_PHY_Tx125、プロトコル2_PHY_Tx126、L3Switch103、ネットワーク制御部104、GPS装置105、上位層130を有する。   In FIG. 1, the wireless device 100 includes a protocol 1 omnidirectional antenna unit 101A, a protocol 2 omnidirectional antenna unit 101B, a protocol 1_PHY_Tx 121, a protocol 1 transmitter 122, a protocol 1 and 2 _PHY_Rx 123, a protocol 1 and 2 receiver 124, and a protocol. 2_PHY_Tx 125, protocol 2_PHY_Tx 126, L3 Switch 103, network control unit 104, GPS device 105, and upper layer 130.

なお、プロトコル1_PHY_Tx121、プロトコル1送信部122、プロトコル1,2_PHY_Rx123、プトコル1,2受信部124、プロトコル2_PHY_Tx125、プロトコル2_PHY_Tx126は、プロトコル1無線ユニット102A及び無線ユニット102Bにおける処理である。   Protocol 1_PHY_Tx 121, protocol 1 transmission unit 122, protocol 1 and 2_PHY_Rx 123, protocol 1 and 2 reception unit 124, protocol 2_PHY_Tx 125 and protocol 2_PHY_Tx 126 are processes in protocol 1 radio unit 102A and radio unit 102B.

プロトコル1無指向性アンテナ部101Aは、到来した電波を捕捉して、2種類のプロトコルのうちの一方のプロトコル(プロトコル1)に従って変換した電気信号を、プロトコル1無線ユニット102Aに与える。   The protocol 1 omnidirectional antenna unit 101A captures an incoming radio wave, and supplies an electrical signal converted according to one of the two types of protocols (protocol 1) to the protocol 1 wireless unit 102A.

プロトコル2無指向性アンテナ部101Bは、到来した電波を捕捉して、2種類のプロトコルのうちの他方のプロトコル(プロトコル2)に従って変換した電気信号を、プロトコル1無線ユニット102Aに与える。   The protocol 2 omnidirectional antenna unit 101B captures an incoming radio wave, and provides the protocol 1 wireless unit 102A with an electrical signal converted according to the other protocol (protocol 2) of the two types of protocols.

プロトコル1無線ユニット102Aは、プロトコル1無指向性アンテナ部101Aからの信号を解析して、パケット受信やパケット分解して解析する等の受信処理を行う。また、プロトコル1無線ユニット102Aは、L3Swicth103からの送信情報(送信データ)を含むパケットを組み立て、送信パケットの送信処理を行う。   The protocol 1 wireless unit 102A analyzes the signal from the protocol 1 omnidirectional antenna unit 101A, and performs reception processing such as packet reception or packet decomposition and analysis. Also, the protocol 1 wireless unit 102A assembles a packet including transmission information (transmission data) from the L3 switch 103 and performs transmission processing of the transmission packet.

プロトコル2無線ユニット102Bは、プロトコル2無指向性アンテナ部101Bからの信号を解析して、パケット受信やパケット分解して解析する等の受信処理を行う。また、プロトコル2無線ユニット102Bは、L3Swicth103からの送信情報(送信データ)を含むパケットを組み立て、送信パケットの送信処理を行う。   The protocol 2 wireless unit 102B analyzes the signal from the protocol 2 omnidirectional antenna unit 101B, and performs reception processing such as packet reception or packet decomposition and analysis. Also, the protocol 2 wireless unit 102 B assembles a packet including transmission information (transmission data) from the L3 switch 103 and performs transmission processing of the transmission packet.

上述したように、無線機100は、マルチプロトコルで上り方向と下り方向のマルチホップ通信を行う。そのため、無線機100は、2種類のプロトコルに従った送受信処理を行うために、プロトコル1及び2のそれぞれに従った無指向性アンテナ部及び無線ユニットを備えている。なお、3個以上のプロトコルを使用する場合には、そのプロトコル数に応じたアンテナ部及び無線ユニットを備えるようにしても良い。   As described above, the wireless device 100 performs uplink and downlink multihop communication in a multiprotocol. Therefore, the wireless device 100 includes an omnidirectional antenna unit and a wireless unit according to each of the protocols 1 and 2 in order to perform transmission / reception processing according to two types of protocols. When three or more protocols are used, an antenna unit and a radio unit may be provided according to the number of protocols.

L3Swicth103は、ネットワーク制御部104と、プロトコル1無線ユニット102A及びプロトコル2無線ユニット102Bとの間に設けられており、ネットワーク制御部104と、プロトコル1無線ユニット102A及びプロトコル2無線ユニット102Bとの間のデータ授受は、L3Switch103を介してなされる。   The L3 Switch 103 is provided between the network control unit 104 and the protocol 1 wireless unit 102A and the protocol 2 wireless unit 102B, and is between the network control unit 104 and the protocol 1 wireless unit 102A and the protocol 2 wireless unit 102B. Data exchange is performed via the L3 switch 103.

GPS装置105は、自端末の位置情報を認識するために、GPS衛星からの位置情報を獲得し、その自端末の位置情報をネットワーク制御部104に与えるものである。   The GPS device 105 acquires position information from GPS satellites in order to recognize position information of the own terminal, and provides the network control unit 104 with position information of the own terminal.

上位層130は、ネットワーク制御部104から取得した情報に基づいて、所定のアプリケーション処理を行うものである。上位層130は、他の車両無線機に対して送信すべき情報をネットワーク制御部104に与える。   The upper layer 130 performs predetermined application processing based on the information acquired from the network control unit 104. The upper layer 130 provides the network control unit 104 with information to be transmitted to other vehicle radios.

ネットワーク制御部104は、マルチホップ通信を採用した車々間通信を制御するものである。図1に示すように、ネットワーク制御部104は、制御部111、受信情報IF部112、自端末情報部113、データ一時バッファ114、送信情報IF部115を有する。   The network control unit 104 controls inter-vehicle communication employing multi-hop communication. As shown in FIG. 1, the network control unit 104 includes a control unit 111, a reception information IF unit 112, an own terminal information unit 113, a data temporary buffer 114, and a transmission information IF unit 115.

受信情報IF部112は、L3Swicth103を介して受信した受信情報を制御部111に与える。また、受信情報IF部111は、他の無線機に転送すべき受信情報を送信情報IF部115に与えたり、必要に応じて上位層130に受信情報を与えたりする。   The reception information IF unit 112 provides the control unit 111 with the reception information received via the L3 switch 103. Further, the reception information IF unit 111 provides the transmission information IF unit 115 with reception information to be transferred to another wireless device, and gives reception information to the upper layer 130 as needed.

送信情報IF部115は、制御部111の制御を受けて、他の無線機の送信する送信情報をL3Swicth103に与える。   The transmission information IF unit 115 receives the control of the control unit 111 and gives the L3 switch 103 transmission information to be transmitted by another wireless device.

自端末情報部113は、GPS装置105により獲得された自端末の位置情報(GPS情報)を取得し、その自端末の位置情報を制御部111に与えたり、位置情報を含ませるために送信情報IF部115に与えたりする。   The own terminal information unit 113 acquires position information (GPS information) of the own terminal acquired by the GPS device 105, transmits the position information of the own terminal to the control unit 111, and transmits information for including the position information. It is given to the IF unit 115.

データ一時バッファ114は、上位層130からの送信すべきデータを一時的に保持するものである。制御部111は、データ一時バッファ114に保持されているデータ量を管理している。なお、この実施形態では、データ一時バッファ114がネットワーク制御部104に設けられている場合を示しているが、ネットワーク制御部104と上位層130との間の中間層として設けるようにしても良い。   The data temporary buffer 114 temporarily holds data to be transmitted from the upper layer 130. The control unit 111 manages the amount of data held in the data temporary buffer 114. In this embodiment, although the case where the data temporary buffer 114 is provided in the network control unit 104 is shown, it may be provided as an intermediate layer between the network control unit 104 and the upper layer 130.

制御部111は、無線機100のネットワーク制御を司る処理部であり、機能的に、周辺端末監視部、ルーティングテーブル変更・更新部、マルチプロトコル選択部、マルチホップ制御部、送信タイミング制御部を有する。   The control unit 111 is a processing unit that controls the network of the wireless device 100, and functionally includes a peripheral terminal monitoring unit, a routing table change / update unit, a multiprotocol selection unit, a multihop control unit, and a transmission timing control unit. .

周辺端末監視部は、自端末の周辺に位置している他の無線機から取得した位置情報を含む情報に基づいて、他の無線機の数やアドレス情報等を得て他の無線機を監視する。   The peripheral terminal monitoring unit monitors the other radios by obtaining the number of other radios, address information, and the like based on the information including the position information acquired from the other radios located around the own terminal. Do.

ルーティングテーブル変更・更新部は、周辺端末監視部による周辺端末の状況を確認し、所定のルーティングプロトコルに従ってルーティング処理を行い、ルーティングテーブルの作成や更新を行う。よって、他の無線機からの全ての受信パケットは、ネットワーク制御部104の制御部111に与えられる。このような構成により、複数のプロトコルの利用に対応可能な構成となっている。ここで、ルーティングプロトコルは、特に限定されるものではなく、種々のプロトコルを広く適用することができる。例えば、ルーティングプロトコルとして、AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector)、OLSR(Optimized Link State Routing)、DYMO(Dynamic MANET On-demand)、DSR(Dynamic Source Routing)等を適用することができる。   The routing table change / update unit confirms the status of the peripheral terminal by the peripheral terminal monitoring unit, performs routing processing according to a predetermined routing protocol, and creates or updates the routing table. Therefore, all received packets from other wireless devices are supplied to the control unit 111 of the network control unit 104. Such a configuration makes it possible to cope with the use of a plurality of protocols. Here, the routing protocol is not particularly limited, and various protocols can be widely applied. For example, as a routing protocol, AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector), OLSR (Optimized Link State Routing), DYMO (Dynamic MANET On-demand), DSR (Dynamic Source Routing), etc. can be applied.

マルチプロトコル選択部は、ルーティングテーブル変更・更新部により作成されたルーティングテーブルを参照して、情報の転送先がネットワークトポロジーにおける上り方向であるか又は下り方向であるかを判断し、その判断結果に応じて利用するプロトコルを選択する。   The multi-protocol selection unit refers to the routing table generated by the routing table change / update unit to determine whether the information transfer destination is in the uplink or downlink direction in the network topology, and the judgment result is Select the protocol to use accordingly.

マルチホップ制御部は、ルーティングテーブル変更・更新部により作成されたルーティングテーブルを参照して、マルチホップ通信を制御するものである。   The multi-hop control unit controls multi-hop communication with reference to the routing table created by the routing table change / update unit.

送信タイミング制御部は、ルーティングテーブルを参照して、通信経路上における自端末の位置に応じて、自律分散型通信又は集中管理型通信のいずれかに切り替えて通信制御を行なうものである。また、送信タイミング制御部は、自端末が親局として機能して集中管理型通信を行う際に、下りへの送信タイミングを各経路毎に制御することで、各経路からの上りの情報の送信タイミングを制御する。   The transmission timing control unit performs communication control by switching to either autonomous distributed communication or centrally managed communication according to the position of the own terminal on the communication path with reference to the routing table. Also, when the own terminal functions as a parent station to perform centralized management communication, the transmission timing control unit controls transmission timing to the downstream for each route, thereby transmitting uplink information from each route. Control the timing.

送信タイミング制御部は、親局又はそれ以外の車両無線機として機能するか否かを判断するために、ルーティングテーブルを参照して、マルチホップ通信の通信経路上における自端末の位置を確認する。つまり、送信タイミング制御部は、自端末が親局、End端末、中継端末のいずれかに属しているか否かを判断する。ここで、親局は、マルチホップ通信の通信経路が枝分かれする分岐点の位置(複数の通信経路が重なっている位置)に自端末が位置している車両無線機である。   The transmission timing control unit checks the position of the own terminal on the communication path of the multihop communication with reference to the routing table in order to determine whether it functions as the parent station or the other vehicle radio. That is, the transmission timing control unit determines whether the own terminal belongs to any one of the master station, the end terminal, and the relay terminal. Here, the master station is a vehicle wireless device in which the own terminal is located at the position of a branch point at which a communication path of multi-hop communication branches off (position where a plurality of communication paths overlap).

また、送信タイミング制御部は、ルーティングテーブルを参照して、複数の通信経路の重なっている位置に自端末が位置しているとすると、自端末を親局として制御する。このとき、自端末が親局である場合、送信タイミング制御部は、自律分散型通信と集中管理型通信との切替タイミングの条件を満たしているか否かを判断し、切替タイミングの条件を満たしている場合に、自律分散型通信から集中管理型通信への切り替え変更、若しくは、集中管理型通信から自律分散型通信への切り替え変更を行う。   Further, the transmission timing control unit refers to the routing table and controls the own terminal as a master station if the own terminal is located at the overlapping position of a plurality of communication paths. At this time, when the own terminal is a master station, the transmission timing control unit determines whether the conditions for switching timing between autonomous distributed communication and centralized management communication are satisfied, and the conditions for switching timing are satisfied. When there is a switch, the switching change from the autonomous distributed communication to the centrally managed communication, or the switching change from the centrally managed communication to the autonomous distributed communication is performed.

図5は、第1の実施形態に係る通信方式の切替タイミングを説明する説明図である。図5(A)は、自律分散型通信から集中管理型通信に切り替える切替タイミングの例であり、図5(B)は、集中管理型通信から自律分散型通信に切り替える切替タイミングの例である。   FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the switching timing of the communication method according to the first embodiment. FIG. 5 (A) shows an example of switching timing for switching from autonomous distributed communication to centralized management communication, and FIG. 5 (B) shows an example of switching timing for switching from centralized management communication to autonomous distributed communication.

送信タイミング制御部は、自端末が親局であって、図5(A)又は図5(B)に例示するいずれかの条件を満たしている場合に、通信方式を集中管理型通信又は自律分散型通信に切り替える。   The transmission timing control unit controls the communication system to be centrally managed communication or autonomous distributed, when the own terminal is a master station and any of the conditions illustrated in FIG. 5 (A) or 5 (B) is satisfied. Switch to type communication.

通常は、マルチプロトコル機能を使って、自律分散型通信で各車両無線機にデータを送信する。しかし、例えば、通信経路が増えてくると、分岐点に位置している車両の負担がかかることになるため、経路の分岐点にあたる車両が親局となって集中管理型に切り替えるようにする。   Typically, multi-protocol capabilities are used to transmit data to each vehicle radio in autonomous distributed communication. However, for example, when the number of communication routes increases, the load on the vehicles located at the branch point is increased, so that the vehicle at the branch point of the route becomes the master station and is switched to the centralized control type.

図5(A)に例示するように、(1)通信経路数が既定値以上に増えた場合、(2)例えばAODVのルーティングアルゴリズムに用いる場合には、route discovery timeが規定以上長くなった場合、(3)受信スループットが既定値以下になってしまった場合、(4)受信スループットが規定値以下になってしまった場合などの場合、送信タイミング制御部は、自律分散型から集中管理型に切り替える。   As illustrated in FIG. 5A, (1) when the number of communication paths increases to a predetermined value or more, (2), for example, when the route discovery time is longer than a specified length when used for a routing algorithm of AODV. , (3) When the reception throughput has become less than the predetermined value, (4) When the reception throughput has become less than the specified value, etc., the transmission timing control unit changes from autonomous distributed type to centralized management type. Switch.

図5(A)に例示するように、(11)通信経路数が既定値以下になった場合、(12)自律分散型から集中管理型への切り替え後、規定時間経過した場合、(13)受信スループットが既定値以上に回復した場合、(14)受信スループットが規定値以上に回復した場合などの場合、送信タイミング制御部は、集中管理型通信から自律分散型通信に切り替える。   As illustrated in FIG. 5A, (11) when the number of communication paths becomes equal to or less than the predetermined value, (12) when a specified time has elapsed after switching from the autonomous distributed type to the centralized control type, (13) When the reception throughput recovers to a predetermined value or more, (14) when the reception throughput recovers to a predetermined value or more, the transmission timing control unit switches from centralized management communication to autonomous distributed communication.

なお、End端末は、経路の一番端(終端)に存在するものであって、かつ、1つの他の車両無線機とのみ通信可能な車両無線機である。中継端末は、経路の途中に存在するものであって、複数の他の車両無線機との通信可能な車両無線機である。この場合、送信タイミング制御部は、通信方式については親局の指示に従って行ない、例えば親局から集中管理型通信への切り替え要求があったときには集中管理型通信で送信データを送信し、また例えば、親局から集中管理型通信の解除要求があったときには、自律分散型通信で送信データを送信する。   The End terminal is a vehicle wireless device that exists at the end (end) of the route and can communicate with only one other vehicle wireless device. The relay terminal is a vehicle wireless device that is present along the route and can communicate with a plurality of other vehicle wireless devices. In this case, the transmission timing control unit performs the communication method according to the instruction of the master station, and for example, transmits transmission data by centralized management communication when there is a request for switching to centralized management communication from the master station; When there is a cancellation request for centrally managed communication from the master station, transmission data is transmitted by autonomous distributed communication.

(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態に係るネットワーク通信システム10における処理動作を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A-2) Operation of First Embodiment Next, the processing operation in the network communication system 10 according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

ここでは、まず、第1の実施形態に係るネットワーク通信システム10における処理動作に使用される用語の定義を説明する。   Here, first, definitions of terms used for processing operations in the network communication system 10 according to the first embodiment will be described.

「プロトコル」は、上り方向と下り方向とのそれぞれに使用される通信プロトコルである。下り方向は、車両1から、車両3、5、7、9へ向けた通信とし、上り方向は車両3、5、7、9から車両1へ向けた通信とする。上りと下りは別プロトコルを使用し、図2(A)では下り方向がプロトコル1、上り方向がプロトコル2としている。   "Protocol" is a communication protocol used for each of the uplink and downlink. The downward direction is communication from the vehicle 1 to the vehicles 3, 5, 7, 9. The upward direction is communication from the vehicles 3, 5, 7, 9 to the vehicle 1. Upstream and downstream use different protocols, and in FIG. 2A, the downstream direction is protocol 1 and the upstream direction is protocol 2.

「下り」は、経路が重なっている車両(すなわち、分岐点の位置にある車両)から、経路の終端であって、1つの車両としか通信できないEnd端末に向けた通信の方向である。例えば、図2(A)では車両1から車両3、5、7及び9への通信を下りとする。   “Down” is a direction of communication from a vehicle with overlapping routes (ie, a vehicle at a branch point) to an end terminal of the route that can communicate with only one vehicle. For example, in FIG. 2A, the communication from the vehicle 1 to the vehicles 3, 5, 7 and 9 is downward.

「上り」は、下りとは逆の方向である。経路の終端であって、1つの車両としか通信できないEnd端末から、経路が繋がっている端末(すなわち、分岐点の位置にある車両)に向けた通信の方向である。   The "up" is in the opposite direction to the down. The end of the route, which is the direction of communication from the End terminal that can communicate with only one vehicle, to the terminal to which the route is connected (ie, the vehicle at the junction).

「経路1」は、車両1(送信元)から車両3(宛先)への通信(下り)と、車両3(送信元)から車両1(宛先)への通信(上り)の経路とする。このとき、車両2は中継転送車両である。   The “route 1” is a route of communication (downlink) from the vehicle 1 (transmission source) to the vehicle 3 (destination) and communication (uplink) from the vehicle 3 (transmission source) to the vehicle 1 (destination). At this time, the vehicle 2 is a relay transfer vehicle.

「経路2」は、車両1(送信元)から車両5(宛先)への通信(下り)と、車両5(送信元)から車両1(宛先)への通信(上り)の経路とする。このとき、車両4は中継転送車両である。   The “route 2” is a route of communication (downlink) from the vehicle 1 (transmission source) to the vehicle 5 (destination) and communication (uplink) from the vehicle 5 (transmission source) to the vehicle 1 (destination). At this time, the vehicle 4 is a relay transfer vehicle.

「経路3」は、車両1(送信元)から車両7(宛先)への通信(下り)と、車両7(送信元)から車両1(宛先)への通信(上り)の経路とする。このとき、車両6は中継転送車両である。   The “route 3” is a route of communication (downlink) from the vehicle 1 (transmission source) to the vehicle 7 (destination) and communication (uplink) from the vehicle 7 (transmission source) to the vehicle 1 (destination). At this time, the vehicle 6 is a relay transfer vehicle.

「経路4」は、車両1(送信元)から車両9(宛先)への通信(下り)と、車両9(送信元)から車両1(宛先)への通信(上り)の経路とする。このとき、車両8は中継転送車両である。   The “route 4” is a route of communication (downlink) from the vehicle 1 (transmission source) to the vehicle 9 (destination) and communication (uplink) from the vehicle 9 (transmission source) to the vehicle 1 (destination). At this time, the vehicle 8 is a relay transfer vehicle.

「自律分散型通信」は、各車両が自律的に、周囲の通信状況を確認しながら送信する通信方式をいう。例えば、自律分散型通信は、CSMA(Carrier Sense Multiple Access)方式などを適用することができる。   The “autonomous distributed communication” refers to a communication scheme in which each vehicle autonomously confirms the surrounding communication status and transmits it. For example, as the autonomous distributed communication, a carrier sense multiple access (CSMA) scheme or the like can be applied.

「集中管理型通信」は、下り方向は経路が重なっている、経路分岐点に相当する位置に存在する車両が親局になり(図2(A)中の車両1)、親局が通信処理を集中管理しながら送信する通信方式をいう。End端末の車両(図2(A)中の車両3、5、7及び9)は下りの情報を受信した後、上りの情報を送信する。このとき、上りと下りで、異なるプロトコルを使用する。このマルチプロトコル化により、上りと下りとの間の干渉を抑えることが可能になる。ここでは、複数のプロトコルを使用する例を記載したが、上りと下りで、同じプロトコルで、異なるチャネルを使用することで、干渉を抑制しても良い。   In "centrally managed communication", the route is overlapping in the downward direction, and the vehicle located at the position corresponding to the route branch point becomes the master station (vehicle 1 in Fig. 2A), and the master station performs communication processing A communication method that transmits while centrally managing After receiving the down information, the vehicles at the End terminal (vehicles 3, 5, 7 and 9 in FIG. 2A) transmit the up information. At this time, different protocols are used for uplink and downlink. By this multi-protocol, it is possible to suppress interference between uplink and downlink. Although an example using a plurality of protocols has been described here, interference may be suppressed by using different channels in the same protocol in uplink and downlink.

「End端末車両」は、経路の一番端(終端)に存在するものであって、かつ、1つの他の車両無線機とのみ通信可能な車両無線機である。   The "End terminal vehicle" is a vehicle radio that exists at the very end (end) of the route and can communicate with only one other vehicle radio.

「車両ネットワークを構成している端末の種類」とは、次のことをいう。自律分散型通信では、集中管理を親局で行わないために、送信元、宛先に対応する車両無線機をいう。例えば、図2(A)中では車両1、3、5、7及び9が送信元であり、宛先である。残りの車両2、4、6及び8はマルチホップ中継を行なう車両無線機である。集中管理型通信では、親局に相当する車両無線機が必要になり、スター型(図2(A)の様な車両配置)ではスター型の中心に存在する車両1が親局になる。親局に対して、子局にあたるのが車両3、5、7及び9である。残りの車両2、4、6及び8は自律分散型通信と同じくマルチホップ中継を行なう車両無線機である。   The "types of terminals constituting the vehicle network" mean the following. In autonomous distributed communication, a vehicle radio corresponding to a transmission source and a destination is referred to in order not to perform centralized management in a master station. For example, in FIG. 2A, vehicles 1, 3, 5, 7 and 9 are transmission sources and destinations. The remaining vehicles 2, 4, 6 and 8 are vehicle radios that perform multi-hop relay. In the centralized control type communication, a vehicle radio corresponding to the master station is required, and in the star type (vehicle arrangement as shown in FIG. 2A), the vehicle 1 existing at the center of the star type is the master station. Vehicles 3, 5, 7 and 9 are slave stations to the master station. The remaining vehicles 2, 4, 6 and 8 are vehicle radios that perform multi-hop relay as in the autonomous distributed communication.

(A−2−1)集中管理型通信時の通信タイミングの処理動作の説明
図6は、第1の実施形態において、集中管理型通信の際の通信タイミングを説明する説明図である。
(A-2-1) Description of Processing Operation of Communication Timing in Centralized Management Communication FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining communication timing in the case of centralized management communication in the first embodiment.

図6(A)は、ここで想定するネットワークトポロジーであり、図2(A)の構成と同一である。車両1、3、5、7、9が、パケットの送信元若しくは宛先の車両無線機であり、車両2、4、6、8が転送中継する車両無線機である。   FIG. 6A shows a network topology assumed here, which is the same as the configuration of FIG. Vehicles 1, 3, 5, 7, 9 are vehicle radios of a packet source or destination, and vehicles 2, 4, 6, 8 are relay relays of the packets.

車両1は、通信経路の分岐点に位置しているため親局であって、図6(A)のネットワーク構成は、車両1を中心とするスター型トポロジーとなっている。また、車両1は、図5に例示する切替タイミングの条件を満たしていることを確認し、集中管理型でパケット送信を行う。   The vehicle 1 is a master station since it is located at a branch point of the communication route, and the network configuration of FIG. 6A has a star topology centered on the vehicle 1. Further, the vehicle 1 confirms that the conditions of the switching timing illustrated in FIG. 5 are satisfied, and performs packet transmission in a centralized management type.

図6(B)は、集中管理型通信の送信タイミングを説明する説明図である。   FIG. 6B is an explanatory diagram for explaining transmission timing of centralized management communication.

図6(B)において、親局である車両1は、各経路の下り方向についてプロトコル1を使用して、経路1、2、3、4に対して、順に、パケット送信を行なう。このとき、車両1(親局)の送信タイミング制御部は、ルーティングテーブルを参照して、経路1、2、3、4のそれぞれの中継先及び宛先とする車両無線機のアドレス情報を含むパケットをマルチホップで経路毎に送信する。例えば、図6(B)において、車両1は、経路1の下り方向には、車両2のアドレス情報(車両2_Tx)及び車両3のアドレス情報(車両3_Tx)を含む情報を、プロトコル1を使用して送信する。又所定のインターバル時間をおいて、車両1は、経路2の下り情報、経路3の下り情報、経路4の下り情報を送信する。   In FIG. 6 (B), the vehicle 1 which is a parent station transmits packets to the routes 1, 2, 3 and 4 in order using the protocol 1 in the downward direction of each route. At this time, the transmission timing control unit of the vehicle 1 (master station) refers to the routing table, and transmits a packet including the address information of the vehicle radio set as the relay destination and destination of the routes 1, 2, 3 and 4, respectively. Transmit per route in multi-hop. For example, in FIG. 6B, the vehicle 1 uses the protocol 1 in the downward direction of the route 1 using information including the address information (vehicle 2_Tx) of the vehicle 2 and the address information (vehicle 3_Tx) of the vehicle 3 To send. Also, at a predetermined interval time, the vehicle 1 transmits downlink information of the route 2, downlink information of the route 3, and downlink information of the route 4.

なお、図6(B)では、車両1が、経路1、2、3、4に順に送信する場合を記載しているが、送信順序は特に限定されるものではなく、例えば経路4、2、1、3の順等のようにしても良い。また、1つの経路の下り情報の送信時間を所定時間とする場合、車両1は、経路1、1、2、2、3、4等のように、同一経路について連続する複数の送信時間を割り当てて送信するとしても良い。これは、例えば、経路1の送信元である車両3が保持する送信データ量が1回の送信時間で送信できるデータ量を超えるデータを保持していたり、又例えば、経路1のデータの宛先である車両3へ送信すべきデータ量が1回の送信時間で送信できるデータ量を超えるデータ量を車両1が保持していたりする場合、連続する送信時間を経路1に割り当てることで、迅速な中継転送を図ることができる。   Although FIG. 6 (B) describes the case where the vehicle 1 transmits in order to the routes 1, 2, 3, 4, the transmission order is not particularly limited. For example, the routes 4, 2,. The order of 1 and 3 or the like may be used. In addition, when the transmission time of the downlink information of one route is set as a predetermined time, the vehicle 1 allocates a plurality of continuous transmission times for the same route, such as the routes 1, 1, 2, 3, 2, 4, and so on. May be sent. This is because, for example, the transmission data amount held by the vehicle 3 that is the transmission source of the route 1 holds data exceeding the data amount that can be transmitted in one transmission time, or, for example, When the vehicle 1 holds an amount of data for which the amount of data to be transmitted to a certain vehicle 3 exceeds the amount of data that can be transmitted in one transmission time, the continuous relay time is allocated to the route 1 for rapid relaying. The transfer can be made.

各経路の中継端末として機能する車両2、4、6、8は、車両1から受信したパケットを、宛先である車両3、5、7、9に中継転送して、各経路の最終的な宛先に送信する。このときの下り方向のスループット特性は、図2(B)に示すように、安定した値を保持する。   Vehicles 2, 4, 6, 8 functioning as relay terminals for each route relay and forward packets received from vehicle 1 to vehicles 3, 5, 7, 9 as destinations, and the final destination of each route Send to The downlink throughput characteristic at this time holds a stable value as shown in FIG. 2 (B).

各経路の宛先である車両3、5、7、9では、送信タイミング制御部が、下り方向のデータを受信したタイミングに合わせて、プロトコル2を使用して上り方向のデータを送信する。つまり、車両3、5、7、9は、上位層から発生した送信情報をデータ一時バッファ114に保持しておき、下り情報の受信後に、車両3、5、7、9の送信タイミング制御部が、データ一時バッファ114に保持されているデータを送信する。   In the vehicles 3, 5, 7, 9 which are destinations of the respective routes, the transmission timing control unit transmits data in the uplink direction using the protocol 2 in accordance with the timing at which the data in the downlink direction is received. That is, the vehicles 3, 5, 7, 9 hold the transmission information generated from the upper layer in the data temporary buffer 114, and the transmission timing control unit of the vehicles 3, 5, 7, 9 receives the down information. , Transmit the data held in the temporary data buffer 114.

ここで、上り方向と下り方向とで、それぞれ異なるプロトコルを使用しているため、例えば、車両1は「経路1 上り」の通信完了を待つことなく、「経路2 下り」の情報を送信することが可能である。   Here, since different protocols are used in the uplink direction and the downlink direction, for example, the vehicle 1 transmits the information of “route 2 downlink” without waiting for the completion of “route 1 uplink” communication. Is possible.

また、車両3、5、7、9は、下りのパケットの受信後、上りのパケットを送信するため、下りのパケット送信のタイミングが一種のポーリングの権利として機能する。そのため、親局である車両1はポーリング権利を各宛先の車両にポーリング権利を与えるためのパケットを送信する必要はなくなる。   In addition, since the vehicles 3, 5, 7, 9 transmit uplink packets after receiving the downlink packets, the timing of downlink packet transmission functions as a sort of polling right. Therefore, it is not necessary for the vehicle 1, which is a master station, to transmit a packet for giving polling rights to vehicles of each destination.

(A−2−2)自律分散型通信と集中管理型通信との間の切り替え処理
通信経路の分岐点に位置している親局は、切替タイミングの条件を満たしているか否かを判断して、自律分散型通信から集中管理型通信への切り替え、又は、集中管理型通信から自律分散型通信への切り替えを行う。
(A-2-2) Switching Process Between Autonomous Distributed Communication and Centrally Managed Communication The master station located at the branch point of the communication path judges whether or not the conditions for switching timing are satisfied. Switching from autonomous distributed communication to centrally managed communication, or switching from centrally managed communication to autonomous distributed communication.

図7は、第1の実施形態に係る切替に必要な情報を説明する説明図である。図7(A)は、切替情報を含むパケットフォーマットを説明する説明図である。   FIG. 7 is an explanatory view for explaining information necessary for switching according to the first embodiment. FIG. 7A is an explanatory diagram for explaining a packet format including switching information.

図7(A)に示すように、親局が各車両に送信する切替えBeaconは、一般的なパケットフォーマットと同様に、PR(プリアンブル)及びUW(ユニークワード)部と、ヘッダ情報部を含み、ヘッダ情報のオーバヘッド(図7(A)のハッチ部分)に切替情報が含まれる。また、ヘッダ情報のオーバヘッドに切替情報を記載し、マルチホップ中継時には、ヘッダ情報部を変更せずにそのまま中継する。従って、親局以外の車両が送信するデータパケットは、図7(A)に示すように、切替えBeaconのヘッダ情報と同じ内容の情報が含まれる。なお、ヘッダ情報には、通常のヘッダ情報と同様に、送信元ID、宛先ID、中継送信ID、中継宛先ID、Seq番号(シーケンス番号)、タイプ、タイムスタンプ等が含まれる。   As shown in FIG. 7A, the switching beacon transmitted by the master station to each vehicle includes a PR (preamble) and UW (unique word) portion and a header information portion, as in the general packet format, The switching information is included in the overhead of the header information (the hatched portion in FIG. 7A). In addition, switching information is described in the overhead of header information, and in multi-hop relaying, relay is performed as it is without changing the header information part. Therefore, as shown in FIG. 7A, data packets transmitted by vehicles other than the master station include information having the same content as the header information of the switching beacon. The header information includes, as with normal header information, a transmission source ID, a destination ID, a relay transmission ID, a relay destination ID, a Seq number (sequence number), a type, a time stamp, and the like.

図7(B)は、親局が送信するときの切り替えに必要な情報を示す情報例であり、図7(C)は、子局がデータ送信するときの切り替えに必要な情報を示す情報例である。   FIG. 7 (B) is an example of information showing information necessary for switching when the master station transmits, and FIG. 7 (C) is an example of information showing information necessary for switching when the slave station transmits data. It is.

図7(B)及び図7(C)に示すように、切替情報は、(b1)親局識別フラグ、(b2)切り替え要求フラグ、(b3)通信方式フラグ、(b4)送信開始タイミングフラグ、(b5)連続送信可能パケット数、(b6)バッファ蓄積量等の情報がある。   As shown in FIGS. 7B and 7C, the switching information includes (b1) a parent station identification flag, (b2) a switching request flag, (b3) a communication method flag, and (b4) a transmission start timing flag, (B5) There is information such as the number of continuously transmittable packets, and (b6) buffer accumulation amount.

(b1)親局識別フラグは、パケットの送信元が親局であるか否かを識別するためのフラグである。例えば、1ビットの情報を使用でき、親局のときには「1」(図7(B)参照)、親局以外のときには「0」(図7(C)参照)とする。   (B1) The master station identification flag is a flag for identifying whether the transmission source of the packet is the master station. For example, 1-bit information can be used, and is "1" (see FIG. 7B) in the case of the parent station and "0" in the case of other than the parent station (see FIG. 7C).

(b2)切替え要求フラグは、通常は自律分散型通信を行なうものとする。よって、切替え要求は、自律分散型から集中管理型への切替え要求になる。切替要求フラグは、例えば2ビットの情報を使用でき、変更なし時は「00」とし、切替え要求の時は「01」とし、切替え解除要求の時には「10」とし、予備を「11」とする。   (B2) The switching request flag normally performs autonomous distributed communication. Therefore, the switching request is a switching request from the autonomous distributed type to the centralized management type. For example, 2 bits of information can be used for the switching request flag, "00" at no change, "01" at switching request, "10" at switching cancellation request, and "11" for spare. .

(b3)通信方式フラグは、現在使用中の通信方式を確認するためのフラグである。例えば、集中管理型通信(図7では「集中型」と表記)の時は「01」とし、自律分散型通信の時には「10」とする。   (B3) The communication method flag is a flag for confirming the communication method currently in use. For example, in the case of centralized management communication (denoted as "centralized" in FIG. 7), it is "01", and in the case of autonomous distributed communication, it is "10".

(b4)送信開始タイミングフラグは、1つの経路に対して、複数個のパケットを送信できるようにするために、End端末車両で、送信可能なタイミングを認識するためのフラグである。例えば、一定時間経過後(例えば、数10msecから数秒程度)にEnd端末車両が親局から、自分宛のパケットを受信した場合を送信開始タイミングとするルールにすると、この送信開始タイミングフラグはなくても、対応が可能となる。経路数とマルチホップ数によって、経過時間は異なってくるので、シミュレーション評価・机上検討によって、決めることができる。   (B4) The transmission start timing flag is a flag for recognizing the timing that can be transmitted by the end terminal vehicle in order to transmit a plurality of packets to one route. For example, if the End terminal vehicle receives a packet addressed to itself from the parent station after a predetermined time (for example, several tens of msec to several seconds), this transmission start timing flag is not present. Also, it becomes possible to cope. Since the elapsed time varies depending on the number of paths and the number of multihops, it can be determined by simulation evaluation and examination on the desk.

(b5)連続送信可能パケット数は、数段階の量子化したレベルで、どの程度まで可能かを予め、決めておく。1経路に対して、上り・下り共に1個ずつパケットを送信し、順次、次の経路に変える場合には、なくても可能である。   (B5) The number of continuously transmittable packets is determined in advance to what extent the number of quantized levels can be several levels. It is possible to transmit one packet for uplink and one packet for one route, and to sequentially change to the next route without the packet.

例えば、レベル1は10個まで、レベル2は50個まで、レベル3は100個まで、レベル4は500個までの様に定める。ここに記載した数値は、一例である。なお、この実施形態では、連続送信可能パケット数を例示したが、パケット数に限定されるものではなく、送信可能な許容時間で定義しても良い。この場合も、パケット長、マルチホップ数により、時間が異なるために、シミュレーション評価・机上検討から、具体的な数値は決定する。   For example, level 1 is defined as up to 10, level 2 up to 50, level 3 up to 100, and level 4 up to 500. The numerical values described here are an example. In this embodiment, the number of continuously transmittable packets is exemplified. However, the number of packets is not limited to the number of packets, and may be defined by a transmittable allowable time. Also in this case, since the time is different depending on the packet length and the number of multi-hops, specific numerical values are determined from simulation evaluation and desk study.

(b6)バッファ蓄積数は、End端末車両が記載する情報であり、End端末車両のデータ一時バッファ114に保持されるバッファ蓄積数を示す。親局は子局から受信したパケットに含まれるバッファ蓄積量の多い順に、優先的に経路を切り替える。   (B6) The buffer accumulation number is information described by the End terminal vehicle, and indicates the buffer accumulation number held in the data temporary buffer 114 of the End terminal vehicle. The parent station preferentially switches paths in descending order of the buffer accumulation amount included in the packet received from the slave station.

(A−2−3)親局か否かの判断方法
各車両無線機は、作成されたルーティングテーブルを参照して、複数の通信経路の分岐点に自端末が位置している場合に、親局として機能する。スター型トポロジーの場合、スター型トポロジーの中心に位置するか否かを判断することで親局と判断する。
(A-2-3) Method of Determining Whether or Not a Parent Station Each vehicle radio refers to the created routing table, and when the own terminal is located at a branch point of a plurality of communication paths, Act as a station. In the case of a star topology, the master station is determined by determining whether it is located at the center of the star topology.

なお、複数の車両無線機が、親局として判断するような場合もあるが、その場合、いずれかの車両無線機が親局として機能する。例えば、親局識別フラグを「1」とする切替えBeaconを他の車両無線機よりも早く送信したものが親局として機能するようにしても良い。   In some cases, a plurality of vehicle radios may be determined as a master station, but in that case, any one of the vehicle radios functions as a master station. For example, it may be made to function as a master station which transmitted the switching beacon which makes a master station identification flag "1" earlier than other vehicle radios.

(A−2−4)上りと下りの送信方法
図6及び図7を参照しながら、自律分散型通信から集中管理型通信への切替え、あるいは集中管理型通信から自律分散型通信への切替え(以下、切替え機能と略す)のタイミングを説明する。
(A-2-4) Uplink and Downlink Transmission Method Switching from autonomous distributed communication to centrally managed communication or switched from centrally managed communication to autonomous distributed communication with reference to FIGS. 6 and 7 Hereinafter, the timing of the switching function will be described.

図7は、切替え機能を行なうために、オーバヘッドに必要な情報を追加したパケットフォーマットである。図7(a)は、パケットフォーマットである。   FIG. 7 shows a packet format in which information necessary for overhead is added to perform the switching function. FIG. 7A shows a packet format.

まず、平常状態の通信方式は、自律分散型通信と決めておくことで、切替え要求は、自律分散型通信から集中管理型通信への切り替え要求であること、また切替え要求解除は、集中管理型通信から自律分散型通信への切り替え要求であることを認識できるようにする。   First, the communication method in the normal state is determined to be autonomous distributed communication, so that the switching request is a switching request from autonomous distributed communication to centralized management communication, and cancellation of switching request is centralized management. It is possible to recognize that it is a request for switching from communication to autonomous distributed communication.

切替え要求及び切替え解除は、データ領域の含まないパケット長の短いフォーマット(切替えBeacon)に含むようにして送信する。   The switching request and switching cancellation are transmitted by being included in a short packet length format (switching Beacon) not including the data area.

図6(A)において、親局である車両1と、End端末車両である各車両3、5、7、9との間に中継車両を含んでいるので、親局は、ブロードキャストではなく、ユニキャストで各経路毎に切替えBeaconを送信する。これによって、中継する際の隠れ端末によるパケット衝突を抑制することができる。   In FIG. 6A, since the relay vehicle is included between the vehicle 1 as the master station and each of the vehicles 3, 5, 7, and 9 as the End terminal vehicles, the master station is not a broadcast but a unit vehicle. Send Switch Beacon for each route by cast. By this, it is possible to suppress the packet collision by the hidden terminal at the time of relaying.

なお、ここでは、親局がユニキャストにより各経路で切替えBeaconを送信する場合を例示するが、例えば、親局が、ルーティング結果(リンクコスト)に基づいて中継がないことが明確な場合、親局はブロードキャストで切替えBeaconを送信するようにしても良い。より具体的には、制御部111によるルーティング処理により、各経路のホップ数や応答時間等のリンクコストから、制御部111がEnd端末車両までの中継がないと判断した場合には、ブロードキャストにより切替えBeaconを送信するようにしても良い。   Here, although the case where the parent station transmits switching Beacon on each route by unicast is illustrated, for example, if it is clear that the parent station does not relay based on the routing result (link cost), the parent The station may transmit the switching beacon by broadcast. More specifically, when the control unit 111 determines that there is no relay up to the end terminal vehicle from the link cost such as the number of hops of each route and response time by the routing processing by the control unit 111, switching is performed by broadcast. You may send Beacon.

図6(A)において、End端末車両が切替えBeaconを受信すると、End端末車両は、自律的にパケット送信することを停止する。End端末車両が送信できるタイミングは、下りのプロトコル(あるいはチャネル)で、自分宛の情報を受信した後、キャリアセンス(CSMA)により上りの周囲通信状況を確認した後、図7(A)に例示するデータパケット送信する。   In FIG. 6 (A), when the End terminal vehicle receives the switching beacon, the End terminal vehicle stops autonomous packet transmission. The timing at which the End terminal vehicle can transmit is the downstream protocol (or channel), after receiving information addressed to itself, after confirming the surrounding communication situation in the uplink by Carrier Sense (CSMA), the example shown in FIG. 7A. Send data packets.

例えば、図6(A)において、親局から、経路1、2、3、4の順に、下り通信路で、パケット通信をマルチホップしている場合、上りはEnd−to−Endパケット到達遅延時間程度遅れたタイミングで、経路1、2、3、4の順に、通信が可能になる。上りと下りで、それぞれ異なるプロトコル(あるいは同一プロトコル内でそれぞれ別チャネル)で通信とすることで、上りと下りとの間で、隠れ端末環境下であっても、干渉を抑えて通信が可能になる。   For example, in FIG. 6A, in the case where multi-hop packet communication is performed on the downstream communication channel in the order of route 1, 2, 3, 4 from the parent station, the uplink has an End-to-End packet arrival delay time. Communication can be performed in the order of paths 1, 2, 3, and 4 with timing delayed to some extent. By communicating with different protocols (or different channels within the same protocol) for uplink and downlink, communication can be suppressed between uplink and downlink even in a hidden terminal environment while suppressing interference. Become.

また、上記に記載した通り、End端末車両は、下りのパケット受信後、上りのパケットを送信するというルールを設けることで、一種のポーリング権利になり、親局はポーリング権利を与えるためのパケットを送信する必要はなくなる。   In addition, as described above, the End terminal vehicle becomes a sort of polling right by providing a rule to transmit an uplink packet after receiving a downlink packet, and the master station makes a packet for giving a polling right. There is no need to send.

送信元である親局、あるいはEnd端末車両が複数のパケットを送信する場合、親局及びEnd端末車両は、次ホップ先が自身の送信したパケットを中継通信したことを確認した後、次のパケットを送信する。このとき、次ホップ先が中継転送したパケットは自端末宛でないが、故意に受信しておくことで、マルチホップ中継時のパケット衝突を抑えることができる。   When the parent station that is the transmission source or the End terminal vehicle transmits a plurality of packets, the parent station and the End terminal vehicle confirm that the next hop destination has relayed the packet transmitted by itself, and then the next packet Send At this time, although a packet relay-transferred by the next hop destination is not addressed to the own terminal, by intentionally receiving it, it is possible to suppress packet collision at the time of multi-hop relay.

具体的には、図6(A)中の経路1の例で説明する。例えば、親局(車両1)は複数のパケット1、2、3を連続してEnd端末車両(車両3)に送信する必要があり、車両3はパケット4、5、6を車両1宛に送信するものとする。この場合、以下の下り処理と上り処理がなされる。   Specifically, the example of the path 1 in FIG. 6A will be described. For example, the master station (vehicle 1) needs to continuously transmit a plurality of packets 1, 2 and 3 to the end terminal vehicle (vehicle 3), and the vehicle 3 transmits packets 4, 5 and 6 to the vehicle 1 It shall be. In this case, the following downlink processing and uplink processing are performed.

(a)下り処理
[Step1]車両1は車両3宛のパケット1を送信する。
[Step2]車両1は、車両2がパケット1をマルチホップ中継したことを傍受した後、車両1は次のパケット2を車両2へ送信する。
[Step3]パケット3についても、車両1はStep1及びStep2と同じようにパケット3を送信する。
[Step4]車両1は、次の経路に対して、Step1からStep3を繰り返す。
上記の例では、Ackを返信していない例で示したが、車両1は次ホップ先である車両2からのAck受信後、次のパケットを送信するようにしても良い。このとき、Ackはパケットの伝わる方向は逆方向になるが、下りと同じプロトコルを使用するあるいは同一プロトコル別チャネルを使用することで、下りと上りとを区別することができる。
(A) Down process
[Step 1] The vehicle 1 transmits a packet 1 addressed to the vehicle 3.
[Step 2] After the vehicle 1 intercepts that the vehicle 2 has relayed the packet 1 in multihop, the vehicle 1 transmits the next packet 2 to the vehicle 2.
[Step 3] Also for the packet 3, the vehicle 1 transmits the packet 3 in the same manner as Step 1 and Step 2.
[Step 4] The vehicle 1 repeats Step 1 to Step 3 for the next route.
In the above example, the Ack is not returned, but the vehicle 1 may transmit the next packet after receiving the Ack from the vehicle 2 which is the next hop destination. At this time, although Ack is in the reverse direction of packet transmission, it is possible to distinguish between downlink and uplink by using the same protocol as downlink or by using a channel different by the same protocol.

上記は下り処理であるが、上り処理は、以下の通りである。   Although the above is the down process, the up process is as follows.

(b)上り処理
[Step1]車両3は、送信元である車両1(親局)からのパケットを受信する。そのパケット中の送信開始タイミングフラグ(図7(B)の(b3))を確認し、送信可能と認識できる。
[Step2]車両3はパケット4を車両1宛に送信する。
[Step3]車両3は、車両2がパケット4をマルチホップ中継したことを傍受した後、車両3はパケット5を車両2へ送信する。
[Step4]パケット6についても、車両3は、Step2及びStep3と同じようにしてパケット6を送信する。
[Step5]車両3は待機状態となる。
上記では、Ackを返信していない例で示したが、次ホップ先からのAck受信後、次のパケットを送信する様にしても良い。このとき、Ackはパケットの伝わる方向は逆方向になるが、下りと同じプロトコルを使用する、あるいは同一プロトコル別チャネルを使用する。この様にすることで、下り方向のデータ通信に関わる送受信はプロトコル1、上り方向のデータ通信に関わる送受信はプロトコル2と分けることができ、上り・下り間での干渉を抑えることができる。
(B) Upstream processing
[Step 1] The vehicle 3 receives a packet from the vehicle 1 (master station) that is the transmission source. The transmission start timing flag ((b3) in FIG. 7B) in the packet is confirmed, and it can be recognized that transmission is possible.
[Step 2] The vehicle 3 transmits the packet 4 to the vehicle 1.
[Step 3] After the vehicle 3 intercepts that the vehicle 2 has relayed the packet 4 in multi-hop, the vehicle 3 transmits the packet 5 to the vehicle 2.
[Step 4] Also for the packet 6, the vehicle 3 transmits the packet 6 in the same manner as Step 2 and Step 3.
[Step 5] The vehicle 3 is in a standby state.
Although the above shows an example in which Ack is not returned, the next packet may be transmitted after receiving Ack from the next hop destination. At this time, Ack is in the reverse direction of the packet transmission direction, but uses the same protocol as downlink, or uses the same protocol different channel. By doing this, transmission and reception related to data communication in the downlink direction can be separated from protocol 1 and transmission and reception related to data communication in the uplink direction can be separated from protocol 2 and interference between uplink and downlink can be suppressed.

(A−2−5)自律分散型通信、集中管理型通信の切替えタイミング処理
親局は、図5に例示する切替タイミングの条件を用いて、自律分散型通信から集中管理型通信へ切り替えるか、また、集中管理型通信から自律分散型通信に戻すかを判断する。
(A-2-5) Switching Timing Process of Autonomous Distributed Communication, Centrally Managed Communication The master station switches from autonomous distributed communication to centralized communication, using the conditions of switching timing illustrated in FIG. Also, it is determined whether to return from centralized communication to autonomous distributed communication.

なお、図5に例示するうちのいずれか1つの条件のみを予め設定しても良いし、又は図5の条件のうち、一部又は全ての複数の条件を予め設定しておいても良く、後者の場合、親局は、いずれか1つの条件を満たしているときに、通信方式を切り替えるようにしても良い。   Note that only one of the conditions illustrated in FIG. 5 may be set in advance, or a plurality of some or all of the conditions in FIG. 5 may be set in advance. In the latter case, the master station may switch the communication method when any one of the conditions is satisfied.

図5(A)は、自律分散型通信から集中管理型通信への切替えタイミングの条件、図5(B)は、集中管理型通信から自律分散型通信への切替えタイミングの条件の例を示す。   FIG. 5A shows an example of the switching timing condition from the autonomous distributed communication to the centralized communication, and FIG. 5B shows an example of the condition of the switching timing from the centralized communication to the autonomous distributed communication.

図5(A)に示す自律分散型通信から集中管理型通信への切替えタイミングトリガとして、経路数が既定値以上になった場合に変更する。具体的には、自律分散型の時から、親局となる車両1(図6(A)参照)は、常時、ルーティングテーブルに基づいて経路数がいくつかを認識しておく。予め規定しておく数値(例えば、6本程度)になれば、自律分散型通信から集中管理型通信へ変更する。   As a switching timing trigger from the autonomous distributed communication to the centrally managed communication shown in FIG. 5A, it is changed when the number of paths becomes a predetermined value or more. Specifically, from the autonomous distributed type, the vehicle 1 serving as a master station (see FIG. 6A) always recognizes some of the number of routes based on the routing table. If it becomes a numerical value (for example, about 6) prescribed in advance, it changes from autonomous distributed communication to centralized communication.

また、別の方法として、例えば、AODVをルーティングプロトコルとして用いていれば、route discovery timeが既定時間以上になれば、自律分散型通信から集中管理型通信へ変更しても良い。なお、なお、ルーティングプロトコルがAODVとする場合を例示したが、他のルーティングプロトコル(OLSR、DYMO、DSR等)を適用するようにしてもよく、その場合でも各種ルーティングプロトコルのルーティング結果を用いてもよい。   As another method, for example, if AODV is used as a routing protocol, autonomous distributed communication may be changed to centralized communication if route discovery time becomes equal to or longer than a predetermined time. Although the case where the routing protocol is AODV is illustrated, another routing protocol (OLSR, DYMO, DSR, etc.) may be applied, and even in that case, the routing results of various routing protocols may be used. Good.

さらに、別の方法として、End−to−Endパケット到達時間が既定値以上になれば、自律分散型から集中管理型へ変更しても良い。End−to−End遅延時間はパケット中に埋め込むタイムスタンプ(タイムスタンプは送信する時の時刻)を入れておき、タイムスタンプ(送信時刻)と受信側で受け取った時刻と比較し、その時間差からEnd−to−Endパケット遅延時間を算出する。   Furthermore, as another method, if the End-to-End packet arrival time becomes equal to or more than a predetermined value, it may be changed from an autonomous distributed type to a centrally managed type. End-to-End delay time contains a time stamp (time stamp is the time of transmission) to be embedded in the packet, and the time stamp (transmission time) is compared with the time received on the receiving side, and the time difference is End Calculate to-End packet delay time.

また、別の方法として、受信スループットが既定値以下になった場合、自律分散型から集中管理型へ変更しても良い。上記に記載した既定値はシミュレーション評価あるいは机上設計から決定する。   As another method, when the reception throughput becomes lower than a predetermined value, it may be changed from the autonomous distributed type to the centralized control type. The predetermined values described above are determined from simulation evaluation or desktop design.

図5(B)に示す集中管理型通信から自律分散型通信への切替えタイミングトリガについても、図5(A)の切り方イミングのトリガと対応する方法で切替えることができる。   The switching timing trigger from the centrally managed communication to the autonomous distributed communication shown in FIG. 5B can also be switched by a method corresponding to the trigger of the trimming method of FIG. 5A.

(A−3)車両無線機における処理
図8は、第1の実施形態に係る車両無線機における処理動作を示すフローチャートである。
(A-3) Process in Vehicle Wireless Device FIG. 8 is a flowchart showing the processing operation in the vehicle wireless device according to the first embodiment.

各車両は、GPS装置105により自端末の位置情報を常時取得し、自端末の位置情報を含むパケットを、周辺の車両に送信する。また、各車両は、所定のルーティングプロトコルに従ってルーティング処理を行い、常時ルーティングテーブルの作成や更新を行う。   Each vehicle constantly acquires position information of its own terminal by the GPS device 105, and transmits a packet including the position information of its own terminal to surrounding vehicles. Also, each vehicle performs routing processing according to a predetermined routing protocol, and constantly creates and updates a routing table.

各車両は、ルーティングテーブルを参照して、自端末が親局か否かを判断する(S101)。   Each vehicle refers to the routing table to determine whether its own terminal is a parent station (S101).

このとき、自端末がEnd端末車両のときの処理(S121〜S125)、自端末が中継車両のときの処理(S126、S127)、自端末が親局のときの処理(S102〜S117)に分かれる。   At this time, processing is divided into processing when the own terminal is an End terminal vehicle (S121 to S125), processing when the own terminal is a relay vehicle (S126, S127), and processing (S102 to S117) when the own terminal is a master station .

経路数が少ない、マルチホップ数が少ない、トラフィックが低い等の理由により、集中管理型に切り替わらなければ、全ての車両が自律分散型で送受信処理を行なっている。   For the reason that the number of routes is small, the number of multi-hops is small, the traffic is low, etc., all vehicles are performing transmission / reception processing in an autonomous distributed manner unless they are switched to centralized management.

なお、図8において、一連の処理の後、各車両は親局か否かの判断処理に戻る(ポート「A」)か、各車両は親局か否かの判断処理をせずに、次の処理に移る(ポート「B」、「C」、「D」)に分けている。これは、トポロジーの変化によって異なる車両が親局になる場合があるであり、そのため条件α(ルーティングプロトコルでトポロジー変更を検知)を付けている。この条件αは、ルーティングプロトコルがアドホックネットワークで検討されている(例えば、AODV、OLSR、DYMO、DSR等)ものを利用することができる。   In FIG. 8, after a series of processes, the process returns to the process of determining whether each vehicle is a master station (port “A”) or the process of determining whether each vehicle is a master station or not, Processing (ports “B”, “C”, “D”). This is because different vehicles may become parent stations due to changes in topology, and therefore, condition α (detection of topology change in routing protocol) is attached. As this condition α, a routing protocol considered in an ad hoc network (for example, AODV, OLSR, DYMO, DSR, etc.) can be used.

(A−3−1)End端末車両の処理フロー
S101において、自端末がEnd端末車両であると判断した場合、親局からの切替えBeaconに従って、自律分散型通信又は集中管理型通信を判断する(S121)。
(A-3-1) Processing Flow of End Terminal Vehicle When it is determined that the own terminal is an End terminal vehicle in S101, autonomous distributed communication or centrally managed communication is determined according to the switching beacon from the parent station ( S121).

End端末車両が自律分散型通信では、CSMA方式を用いて、周辺の端末の通信状況を確認しながら、パケット送信を行なう(S122)。このCSMA方式(アクセス制御方式)は、無線LAN等で用いられている既存のアクセス制御方式を適用するこができるため、ここでの詳細な説明を省略する。パケット送信を行なったEnd端末車両は条件αを満たしているか否かを判断して、ポート「A」又は「B」の状態に遷移する(S123)。   In the autonomously distributed communication, the End terminal vehicle performs packet transmission while using the CSMA method to check the communication status of peripheral terminals (S122). Since this CSMA method (access control method) can apply the existing access control method used by wireless LAN etc., it omits detailed explanation here. The End terminal vehicle that has transmitted the packet determines whether the condition α is satisfied, and transits to the state of the port “A” or “B” (S123).

また、End端末車両が自律分散型で通信している場合に、親局からの切替えBeaconで切替え要求を受信したとき、自律分散型通信による送信を一時的に停止する。その後、親局を送信元とする下り通信パケット(切替えBeacon)を受信し、オーバヘッドの情報から自局が送信可能であるか否かを判断し、自局が送信可能であると判断したときに、CSMA方式を用いてキャリアセンスしながら(周辺端末の通信状況を確認しながら)、データパケットの送信を開始する(S124)。パケット送信を行なったEnd端末車両は条件αを満たしているか否かを判断して、ポート「A」又は「B」の状態に遷移する(S125)。   In addition, when the End terminal vehicle communicates in the autonomous distributed type, when the switching request is received by the switching beacon from the master station, the transmission by the autonomous distributed communication is temporarily stopped. Thereafter, when a downstream communication packet (switching beacon) whose source is the parent station is received, it is determined from the overhead information whether or not the own station can transmit, and it is determined that the own station can transmit. While performing carrier sense using the CSMA method (while confirming the communication status of the peripheral terminal), transmission of data packets is started (S124). The End terminal vehicle that has transmitted the packet determines whether the condition α is satisfied, and transits to the state of the port “A” or “B” (S125).

(A−3−2)中継端末車両の処理フロー
S101において、自端末が、マルチホップ転送の中継端末車両であると判断した場合、親局からのパケット(切替えBeacon)を受信後、パケットを中継する必要があるか否かを判断し、中継する必要があれば宛先に向けて中継し、不必要ならば、受信パケットを廃棄する(124)。このとき、受信パケットを中継するか否かは、ルーティングテーブルを参照して判断する。
(A-3-2) Processing flow of relay terminal vehicle In S101, when it is determined that the own terminal is a relay terminal vehicle of multi-hop transfer, the packet is relayed after receiving the packet (switching Beacon) from the master station. If it is necessary to relay, it is relayed to the destination, and if it is not necessary, the received packet is discarded (124). At this time, whether or not to relay the received packet is determined with reference to the routing table.

中継端末車両による中継処理もルーティングプロトコルによって動作し、例えば、IEEE 802.11系の無線LANやIETF(Internet Engineering Task Force)で検討されている方式(先に記載したAODV、OLSR、DYMO、DSR等)に従うものとする。   The relay processing by the relay terminal vehicle also operates according to the routing protocol, and for example, a method under consideration by a wireless LAN of IEEE 802.11 system or the Internet Engineering Task Force (IETF) Shall follow).

パケット中継を行なった中継端末車両は条件αを満たしているか否かを判断して、ポート「A」又は「C」の状態に遷移する(S127)。   The relay terminal vehicle that has performed the packet relay judges whether or not the condition α is satisfied, and transits to the state of port “A” or “C” (S127).

(A−3−3)各車両のバッファ蓄積状況収集について
S101において、自端末が親局である場合、親局は、各車両のデータ一時バッファ114に保持されているバッファ蓄積状況を収集する(S110)。ここで、S110におけるバッファ蓄積状況の収集処理について説明する。
(A-3-3) Buffer Accumulation Status Collection of Each Vehicle In S101, when the own terminal is a parent station, the parent station collects the buffer accumulation status held in the data temporary buffer 114 of each vehicle ( S110). Here, the process of collecting the buffer accumulation state in S110 will be described.

各End端末車両のバッファ蓄積状況を親局が把握するために、End端末車両は、自律分散型、集中管理型に関わらず、常に、自局のバッファ蓄積量の情報をオーバヘッドに書き込んで送信する。   In order for the master station to understand the buffer accumulation status of each End terminal vehicle, the End terminal vehicle always writes information on the buffer accumulation amount of its own station in the overhead and transmits it regardless of the autonomous distributed type or centralized management type. .

また、親局は、自律分散型、集中管理型に関わらず、各End端末車両からのバッファ蓄積量を、End端末車両毎にバッファ蓄積量テーブルで保持しておく。親局は、集中管理型に切り替えると、バッファ蓄積量テーブルを参照して、バッファ蓄積量の多いEnd端末車両から優先的にデータパケットの送信ができるようにする。つまり、親局は、バッファ蓄積量の多いEnd端末車両の経路から、順に、下り情報の送信を行なう。これにより、バッファ蓄積量の多いEnd端末車両から、順に、上り情報が親局に送信できるようにする。   Also, regardless of the autonomous distributed type and centralized management type, the master station holds buffer accumulation amounts from each End terminal vehicle in a buffer accumulation amount table for each End terminal vehicle. When the master station switches to the centralized management type, it refers to the buffer storage amount table and enables data transmission from the End terminal vehicle having a large buffer storage amount with priority. That is, the master station sequentially transmits downlink information from the route of the End terminal vehicle having a large buffer storage amount. As a result, uplink information can be transmitted to the parent station in order from the End terminal vehicle having a large buffer storage amount.

さらに、親局は、定期的にバッファ蓄積量テーブルを参照し、経路の切替えの順番、割当て時間を調整するようにしてもよい。周期的にバッファ蓄積量テーブルを参照する時間は、例えば、数10msec〜数10secの値が考えられる。この数値は、ルーティングプロトコルに関するパラメータ(例えば、Neighbor Hold Time, Topology Hold Time, Active Route Timeout, Hello Interval等)を参考にして、同程度の値にしても良い。あるいはシミュレーション評価・机上設計を参考に決めても良い。   Further, the master station may periodically refer to the buffer accumulation amount table to adjust the order of switching paths and the allocation time. The time for periodically referring to the buffer accumulation amount table may be, for example, several tens of msec to several tens of seconds. This numerical value may be set to a similar value with reference to parameters related to the routing protocol (e.g., Neighbor Hold Time, Topology Hold Time, Active Route Timeout, Hello Interval, etc.). Alternatively, it may be determined with reference to simulation evaluation and desktop design.

なお、図8では、集中管理型に切替える前から、親局が各車両のバッファ蓄積量を収集している場合を例示している。これは、通信方式の切替え直後は、全ての経路に対等に、かつ、順番に経路を変更し、各End端末車両が対等に送信できるようにしておき、切替え直後から、End端末車両のバッファ蓄積量を監視するためである。所定時間経過後、親局は、各車両のバッファ蓄積量に応じて、下り方向の送信タイミングの優先順位を設け、その優先順位に従って、各経路を変更しても良い。この場合も同様に、親局は、周期的にバッファ蓄積量テーブルを参照し、下り方向の送信タイミングの優先順位を変更する。   Note that FIG. 8 exemplifies the case where the master station collects the buffer accumulation amount of each vehicle before switching to the centralized management type. This is because, immediately after the switching of the communication system, the routes are changed equally to all routes and in order so that each End terminal vehicle can transmit equally, and immediately after the switching, buffer storage of End terminal vehicles is performed. It is to monitor the quantity. After the predetermined time has elapsed, the master station may set the priority of the transmission timing in the downlink direction according to the buffer accumulation amount of each vehicle, and change each route according to the priority. Also in this case, the master station periodically refers to the buffer storage amount table to change the priority of transmission timing in the downlink direction.

(A−3−4)親局の処理フロー
S101において、自端末が親局である場合、上述したように、各車両のバッファ蓄積量の状況を収集する(S110)。このとき、親局は、上述したバッファ蓄積量テーブルを参照して、各End端末車両のバッファ蓄積量に応じて、各経路の下り方向の送信タイミングの優先順位付けを行う。
(A-3-4) Processing Flow of Master Station When the own terminal is a master station in S101, as described above, the situation of the buffer accumulation amount of each vehicle is collected (S110). At this time, the parent station refers to the above-mentioned buffer accumulation amount table and prioritizes the transmission timing in the down direction of each route according to the buffer accumulation amount of each End terminal vehicle.

次に、親局は、通信方式が自律分散型通信を使用中であるか否かを判断する(S102)。現在の通信方式が自律分散型通信の場合、処理はS103に移行し、そうでない場合、処理はS111に移行する。   Next, the master station determines whether the communication scheme is in use of autonomous distributed communication (S102). If the current communication scheme is autonomous distributed communication, the process proceeds to S103, and if not, the process proceeds to S111.

S103では、親局が、図5(A)の切替タイミングの条件を用いて、集中管理型通信への変更が必要か否かを確認する(S103、S109)。そして、図5(A)の切替タイミングの条件を満たしておらず、集中管理型通信への変更が不要の場合、親局は、自律分散型通信を継続的に行なってパケットを送信する(S104)。そして、パケット送信後、親局は条件αを満たしているか否かを判断して、ポート「A」又は「D」の状態に遷移する(S105)。   In S103, the master station checks whether or not a change to centrally managed communication is necessary using the conditions of the switching timing in FIG. 5A (S103, S109). Then, if the conditions for switching timing in FIG. 5A are not satisfied and there is no need to change to centralized communication, the master station continuously performs autonomous distributed communication to transmit a packet (S104). ). Then, after packet transmission, the master station determines whether the condition α is satisfied, and transitions to the state of the port “A” or “D” (S105).

一方、S103において、親局が、図5(A)の切替タイミングの条件を満たしていると判断し、集中管理型通信への変更が必要であると判断した場合、親局は、各経路のEnd端末車両に対して、自律分散型通信を停止するため、切替え要求を含むBeaconパケットを送信する(S106)。このとき、親局は、各経路の中継端末車両が隠れ端末となり得る環境下で、一斉に中継して、パケット衝突が発生することを抑えるために、ブロードキャスト通信ではなく、各経路にプロトコル1を用いてユニキャスト通信する。   On the other hand, if the master station determines in S103 that the conditions for switching timing shown in FIG. 5A are satisfied and it is determined that change to centralized management communication is necessary, the master station determines A Beacon packet including a switching request is transmitted to the End terminal vehicle in order to stop the autonomous distributed communication (S106). At this time, the master station relays all at once under an environment where relay terminal vehicles on each route can become hidden terminals, and does not use broadcast communication but protocol 1 on each route in order to suppress the occurrence of packet collisions. Use unicast communication.

その後、親局は、バッファ蓄積量テーブルを参照して、バッファ蓄積量の多いEnd端末車両への送信タイミングの優先順位を高くし、その優先順位に従って各経路に下りパケットを送信する(S107)。これにより、各End端末車両は、下りパケットの受信後に、周辺の通信状況を確認して、上りパケットを送信する。   Thereafter, the parent station refers to the buffer accumulation amount table to increase the priority of the transmission timing to the end terminal vehicle having a large buffer accumulation amount, and transmits the downlink packet to each route according to the priority (S107). As a result, each End terminal vehicle confirms the communication status in the vicinity after transmitting the downlink packet, and transmits the uplink packet.

ここで、親局は、バッファ蓄積量テーブルを参照して、宛先であるEnd端末車両のバッファ蓄積量があるか否かを判断し、End端末車両のバッファ蓄積量がある場合には、そのバッファ蓄積量に応じたデータ長のダミーデータを含む下りパケットを送信する。これは、End端末車両のバッファ蓄積量が多い場合、上りパケット数が多くなったり、上りパケット送信時間が長くなったりする。そうすると、当該経路からの上りパケットだけでなく、同時に他の経路からの上りパケットも親局に受信されることになり、親局がボトルネックとなり得る。そこで、親局は、End端末車両のバッファ蓄積量に応じたデータ長のダミーデータを含む下りパケットを送信することで、経路間のトラフィックを分散する。   Here, the parent station refers to the buffer accumulation amount table to determine whether or not there is a buffer accumulation amount of the destination End terminal vehicle, and if there is a buffer accumulation amount of the End terminal vehicle, the buffer A downstream packet including dummy data of a data length corresponding to the storage amount is transmitted. This is because, when the buffer accumulation amount of the End terminal vehicle is large, the number of upstream packets increases or the upstream packet transmission time becomes long. Then, not only uplink packets from the route but also uplink packets from other routes are simultaneously received by the parent station, and the parent station may become a bottleneck. Therefore, the master station distributes the traffic between the routes by transmitting a downlink packet including dummy data of a data length according to the buffer accumulation amount of the End terminal vehicle.

また、親局は、各経路に対する送信処理完了後、トポロジーに変化があるか否かを確認し、ポート「A」あるいは「D」へ戻る(S108)。   Also, after the transmission processing for each path is completed, the parent station checks whether there is a change in topology, and returns to port "A" or "D" (S108).

S102において、現在の通信方式が集中管理型である場合、親局が、図5(B)の切替タイミングの条件を用いて、自律分散型通信への変更が必要か否かを確認する(S111、S117)。そして、図5(B)の切替タイミングの条件を満たしておらず、自律分散型通信への変更が不要の場合、親局は、集中管理型通信を継続的に行なってパケットを送信する(S113)。そして、パケット送信後、親局は条件αを満たしているか否かを判断して、ポート「A」又は「D」の状態に遷移する(S113)。   In S102, when the current communication method is centralized management type, the master station confirms whether or not the change to the autonomous distributed communication is necessary using the condition of the switching timing of FIG. 5 (B) (S111) , S117). Then, if the conditions for switching timing in FIG. 5B are not satisfied and there is no need to change to autonomous distributed communication, the master station continuously performs centralized communication and transmits a packet (S113). ). Then, after packet transmission, the master station determines whether the condition α is satisfied, and transitions to the state of the port “A” or “D” (S113).

一方、S111において、親局が、図5(B)の切替タイミングの条件を満たしていると判断し、自律分散型通信への変更が必要であると判断した場合、親局は、各経路に対して、切替え解除メッセージを含むBeaconパケットを送信する(S114)。親局も含めて各車両は、自律分散型通信に切り替わり、各車両は、CSMA方式を用いてキャリアセンスをしながら、パケット送信を行なう(S115)。そして、パケット送信後、親局(車両)は条件αを満たしているか否かを判断して、ポート「A」又は「D」の状態に遷移する(S116)。   On the other hand, if the master station determines in S111 that the conditions for switching timing shown in FIG. 5B are satisfied, and determines that it is necessary to change to autonomous distributed communication, the master station sets each route In response, a Beacon packet including a switching release message is transmitted (S114). Each vehicle, including the parent station, switches to autonomous distributed communication, and each vehicle performs packet transmission while performing carrier sensing using the CSMA method (S115). Then, after packet transmission, the master station (vehicle) determines whether the condition α is satisfied, and transits to the state of the port “A” or “D” (S116).

(A−4)第1の実施形態の効果
以上のように、第1の実施形態によれば、上りと下りに、それぞれ異なるプロトコルを用いて通信することで、双方向のマルチホップ通信の通信品質の劣化を低減することができる。
(A-4) Effects of First Embodiment As described above, according to the first embodiment, communication in two-way multi-hop communication is performed by performing communication using different protocols for uplink and downlink. It is possible to reduce the deterioration of quality.

また、第1の実施形態によれば、マルチホップ通信の複数の通信経路の枝分かれをしている位置(分岐点)に位置する車両無線機が親局となり、必要に応じて、集中管理型の通信方式に切り替えることにより、マルチホップ通信において、通信が集中するボトルネック点でのトラフィックを分散し、通信品質劣化を軽減することができる。   Further, according to the first embodiment, the vehicle radio set located at a branch point (branch point) of a plurality of communication paths of multi-hop communication becomes a master station, and if necessary, centralized control type By switching to the communication method, in multi-hop communication, it is possible to disperse traffic at bottleneck points where communication concentrates, and to reduce deterioration of communication quality.

さらに、第1の実施形態によれば、親局による集中管理型通信の際に、親局が下りパケットを経路毎に順番に送信し、End端末車両が下りパケットの受信後に上りパケットを送信することにより、ポーリング機能と同等の機能を果たすことができ、通信が集中するボトルネック点でのトラフィックを分散し、通信品質劣化を軽減することができる。   Furthermore, according to the first embodiment, at the time of centralized management communication by the parent station, the parent station sequentially transmits downlink packets for each route, and the End terminal vehicle transmits uplink packets after receiving the downlink packets. By this, it is possible to perform the same function as the polling function, to disperse the traffic at the bottleneck point where communication concentrates, and to reduce the deterioration of communication quality.

(B)第2の実施形態
次に、本発明に係る無線通信装置、無線通信方法及び無線通信システムの第2の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a wireless communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(B−1)第2の実施形態の構成
第2の実施形態の通信システム及び車両無線機の構成及び動作は、基本的には、第1の実施形態に係る通信システム及び車両無線機の構成及び動作と同一である。そのため、第2の実施形態でも、第1の実施形態に係る図1〜図8を用いて説明する。
(B-1) Configuration of Second Embodiment The configurations and operations of the communication system and the vehicle radio of the second embodiment are basically the configurations of the communication system and the vehicle radio according to the first embodiment. And identical to the operation. Therefore, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 8 according to the first embodiment.

第2の実施形態では、車両無線機100の制御部111の送信タイミング制御部の機能が、第1の実施形態と異なる。   In the second embodiment, the function of the transmission timing control unit of the control unit 111 of the vehicle wireless device 100 is different from that of the first embodiment.

第2の実施形態の送信タイミング制御部は、集中管理型通信の際に、上りのトラフィック量と下りのトラフィック量とに基づいて、経路毎に割り当てる時間を調整する。   The transmission timing control unit of the second embodiment adjusts the time allocated for each route based on the amount of upstream traffic and the amount of downstream traffic in centralized management communication.

(B−2)第2の実施形態の動作
第2の実施形態に係る車両無線機における処理動作も、基本的には、第1の実施形態と同様である。
(B-2) Operation of Second Embodiment The processing operation of the vehicle radio apparatus according to the second embodiment is also basically the same as that of the first embodiment.

図9は、第2の実施形態に係る上りと下りの非対称通信を説明する説明図である。図9(A)は、下りのみ(あるいは下りがデータの主流)の場合を示し、図9(B)は、上りのみ(あるいは上り(あるいは上りがデータの主流)の場合である。   FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining uplink and downlink asymmetric communication according to the second embodiment. FIG. 9A shows the case of downlink only (or downlink is the mainstream of data), and FIG. 9B shows the case of uplink only (or uplink (or uplink is data mainstream).

図9(A)のように、下りの方が主流の場合、親局である車両1はEnd端末車両のバッファ蓄積量を考慮せずに、各経路に対して、順次、送信しても、上りのトラフィックが少ないのみで、ボトルネックになる通信品質が低下しない。   As shown in FIG. 9A, when the downstream is the main stream, the vehicle 1 serving as the parent station transmits sequentially to each route without considering the buffer storage amount of the End terminal vehicle, There is only a small amount of upstream traffic, and the communication quality that causes the bottleneck does not deteriorate.

これとは逆に、図9(B)の場合、親局に他の経路へ切り替えていくと、各End端末車両のバッファが大量に蓄積されてしまう。そのために、第1の実施形態に係る図8のS106で、親局が各経路に送信する際、上りと下りのトラフィックを比較して、各経路のチャネル使用時間を調整する必要がある。そこで、第2の実施形態に係る車両無線機における処理動作を、図10及び図11を参照しながら説明する。   On the contrary, in the case of FIG. 9B, when switching to another route to the parent station, a large amount of buffers of each End terminal vehicle is accumulated. Therefore, when the master station transmits to each route in S106 of FIG. 8 according to the first embodiment, it is necessary to compare uplink and downlink traffic and adjust the channel usage time of each route. Therefore, the processing operation of the vehicle radio apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.

図10は、第2の実施形態に係る集中管理型通信で親局が各経路にパケット送信するときの処理動作を示すフローチャートである。   FIG. 10 is a flowchart showing a processing operation when the master station transmits a packet to each route in the centrally managed communication according to the second embodiment.

親局の各経路に対するトラフィックは親局自身が保持しているデータ一時バッファ114に保持されているバッファ蓄積量で認識することができる。これに対して、End端末車両のトラフィックについては、親局は、End端末車両から送信されるパケットのオーバヘッド情報内のバッファ蓄積量に基づいて判断する。   The traffic for each route of the parent station can be recognized by the buffer accumulation amount held in the data temporary buffer 114 held by the parent station itself. On the other hand, with regard to the traffic of the End terminal vehicle, the master station makes a determination based on the buffer accumulation amount in the overhead information of the packet transmitted from the End terminal vehicle.

図10において、親局は、上りと下りのトラフィック量を比較する(S201)。上りのトラフィック量が下りのトラフィック量よりも大きい場合、処理はS202に移行し、そうでない場合、処理はS203に移行する。   In FIG. 10, the master station compares uplink and downlink traffic volumes (S201). If the amount of uplink traffic is larger than the amount of downlink traffic, the processing proceeds to S202, and if not, the processing proceeds to S203.

上りのトラフィック量の方が大きい場合、親局はEnd端末車両のバッファ蓄積量に応じた時間を各経路に割り当てて、経路を切り替える(S202)。一方、下りのトラフィック量が上りトラフィック量以上の場合、親局が送信すべきトラフィック分で、各経路へ送信する(S203)。   If the amount of uplink traffic is larger, the master station allocates a time according to the buffer storage amount of the End terminal vehicle to each route and switches the route (S202). On the other hand, if the downlink traffic volume is equal to or greater than the uplink traffic volume, the master station transmits to each route the amount of traffic to be transmitted (S203).

図11を用いて、具体的な例を説明する。図11は、第2の実施形態に係る親局が上りと下りの非対称通信を判断する方法を説明する説明図である。   A specific example will be described using FIG. FIG. 11 is an explanatory view illustrating a method in which the master station according to the second embodiment determines uplink and downlink asymmetric communication.

図11において、親局は、通信時のトラフィック量と対応関係にする上り・下りの送信データ量の情報源501として、データ一時バッファ114と、各車両から受信するデータパケットのオーバヘッド情報内のバッファ蓄積量とがある。   In FIG. 11, the master station serves as a data temporary buffer 114 and a buffer in overhead information of data packets received from each vehicle as an information source 501 of uplink and downlink transmission data amounts corresponding to traffic volume at the time of communication. There is an accumulation amount.

つまり、親局は、データ一時バッファ114に保持されている各End端末車両に対するバッファ蓄積量を認識できる。これに対して、親局は、End端末車両のトラフィックについては、マルチホップ通信によりEnd端末車両から送信されるパケットのオーバヘッド情報内のバッファ蓄積量に基づいて判断する。   That is, the master station can recognize the buffer accumulation amount for each End terminal vehicle held in the data temporary buffer 114. On the other hand, the master station determines the traffic of the End terminal vehicle based on the buffer accumulation amount in the overhead information of the packet transmitted from the End terminal vehicle by multi-hop communication.

ここで、図11のバッファ蓄積量レベル値とは、図7の切替情報のうち、(b6)バッファ蓄積量に記載されたレベル値のことである。バッファ蓄積量の数値をそのまま、オーバヘッド内に書きこむことは可能であるが、情報量をできるだけ少なくするために、ここでは量子化したレベル値を使用している。なお、バッファ蓄積レベル値は、0〜7段階のレベル値とする場合を例示するが、量子化するレベル値の範囲は特に限定されるものではない。   Here, the buffer accumulation amount level value in FIG. 11 is a level value described in (b6) buffer accumulation amount of the switching information in FIG. 7. Although it is possible to write the numerical value of the buffer accumulation amount into the overhead as it is, in order to reduce the information amount as much as possible, the quantized level value is used here. In addition, although the case where a buffer accumulation level value sets it as the level value of 0-7 steps is illustrated, the range of the level value to quantize is not specifically limited.

親局は、親局自身のデータ一時バッファ114に保持されている各End端末車両に対するバッファ量と、各End端末車両から受信したバッファ蓄積量とに基づいて、図11の502に示す、下りのバッファ蓄積量レベル値と、上りのバッファ蓄積量レベル値とを経路毎に求める。   The parent station, as shown in 502 of FIG. 11, based on the buffer amount for each End terminal vehicle held in the data temporary buffer 114 of the parent station itself and the buffer accumulation amount received from each End terminal vehicle, The buffer accumulation level value and the upstream buffer accumulation level value are obtained for each path.

下りのバッファ蓄積量レベル値及び上りのバッファ蓄積量レベル値は、参照時刻t1、t2、t3時のテーブルとしており、参照時刻t1が直近の状況で、参照時刻t3が一番古い状況である。このように、複数個のテーブルを保持しておくことで、各経路のレベル変化も把握することができる。   The downstream buffer storage level value and the upstream buffer storage level value are tables at reference times t1, t2 and t3, where the reference time t1 is the latest and the reference time t3 is the oldest. Thus, by holding a plurality of tables, it is possible to grasp the level change of each route.

シミュレーション評価・机上設計によって、自律分散型―集中管理型の切換えが頻繁ではない場合、トポロジーの変化が頻繁ではない等の理由で、履歴を見る必要がない場合には、直近の参照時刻t1のテーブルのみを保持するとしても良い。   In the simulation evaluation and desktop design, when the autonomous distributed type-centralized control type switching is not frequent, if it is not necessary to look at the history because the topology change is not frequent, etc., the latest reference time t1 You may hold only the table.

図11の例において、各参照時刻の下りのバッファ蓄積量レベル値を見ると、下り経路1のバッファ量レベル値が「3」→「4」→「5」と徐々に増えている場合を示している。また、各参照時刻の上りのバッファ蓄積量レベル値を見ると、各上り経路のそれぞれのバッファ蓄積量レベル値は同値であり、常に同じ状態である場合を示している。   In the example of FIG. 11, when looking at the downstream buffer accumulation level value of each reference time, it is shown that the buffer level level value of the downstream route 1 gradually increases from “3” → “4” → “5”. ing. Also, looking at the upstream buffer accumulation level value of each reference time, the respective buffer accumulation level values of the respective uplink paths are the same value, and it is shown that the state is always the same.

親局では、制御部111の送信タイミング制御部が、図11の下りのバッファ蓄積量レベル値及び上りのバッファ蓄積量レベル値を参照して、各経路毎の上りのバッファ蓄積量レベル値と下りのバッファ蓄積量レベル値とを比較して、経路毎に判断する。 The master station, transmission timing control unit of the control unit 111 refers to the buffer fullness level value and upstream of the buffer fullness level value of the downlink of FIG. 11, and downlink buffer fullness level value of the uplink for each path The determination is made for each path by comparing the buffer accumulation amount level value of.

例えば、第1の実施形態では、バッファ蓄積量からバッファ蓄積量レベル値に変換する例として、「例えば、レベル1は10個まで、レベル2は50個まで、レベル3は100個まで、レベル4は500個までのように定める。」とした。第1の実施形態では、バッファ蓄積量レベル値=α×バッファ蓄積量の関係にはなっていない。第1の実施形態では、バッファ蓄積量レベル値が大きい程、優先度を高くするために、バッファ蓄積量レベル値=f(バッファ蓄積量)の関数であるとすると、放物線になるような設定としている。   For example, in the first embodiment, as an example of converting the buffer accumulation amount to the buffer accumulation amount level value, “for example, up to 10 levels 1 to 50 levels 2 to 100 levels 3 to 4 Is defined as up to 500. ” In the first embodiment, there is no relation of buffer accumulation level value = α × buffer accumulation. In the first embodiment, in order to increase the priority as the buffer accumulation level value is larger, assuming that it is a function of buffer accumulation level value = f (buffer accumulation amount), the parabola is set as the setting. There is.

しかしながら、上りと下りの間で非対称性が大きい場合、バッファ蓄積量とバッファ蓄積量レベル値は線形的にレベル値を設定しても良い。この場合、レベル値はバッファ蓄積量÷nとの関係になる。従って、例えば、「レベル値1は、バッファ蓄積量100個まで、レベル値2は、バッファ蓄積量200個まで、レベル値3は、バッファ蓄積量300個まで、…」等としても良い。   However, when the asymmetry is large between the upstream and the downstream, the buffer storage amount and the buffer storage amount level value may set the level value linearly. In this case, the level value is related to the buffer accumulation amount ÷ n. Therefore, for example, “level value 1 may be up to 100 buffer accumulations, level 2 may be up to 200 accumulations, level 3 may be up to 300 accumulations,.

(B−3)第2の実施形態の効果
以上のように、第2の実施形態によれば、第1の実施形態の効果に加えて、マルチホップ通信において、通信が集中するボトルネック点でのトラフィックを分散し、通信品質劣化を軽減する。
(B-3) Effects of Second Embodiment As described above, according to the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, in the multi-hop communication, the bottleneck points at which communication concentrates Distribute traffic and reduce communication quality degradation.

(C)第3の実施形態
次に、本発明に係る無線通信装置、無線通信方法及び無線通信システムの第3の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(C) Third Embodiment Next, a third embodiment of a wireless communication apparatus, a wireless communication method, and a wireless communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(C−1)第3の実施形態の構成及び動作
第3の実施形態では、当初、分岐点の車両が送信元あるいは宛先とならず、分岐点の車両が中継転送している場合に、当該分岐点の車両が親局となって経路の変更を行なう場合を例示する。
(C-1) Configuration and Operation of the Third Embodiment In the third embodiment, when the vehicle at the branch point does not initially become the transmission source or the destination, and the vehicle at the branch point relays and transfers, The case where the vehicle of the turning point serves as a master station and changes the route is illustrated.

第3の実施形態の通信システム及び車両無線機の構成及び動作は、基本的には、第1及び第2の実施形態に係る通信システム及び車両無線機の構成及び動作と同一である。そのため、第3の実施形態でも、第1の実施形態に係る図1〜図8も用いて説明する。   The configurations and operations of the communication system and the vehicle radio of the third embodiment are basically the same as the configurations and operations of the communication system and the vehicle radio according to the first and second embodiments. Therefore, the third embodiment will be described also using FIGS. 1 to 8 according to the first embodiment.

図12及び図13は、第3の実施形態に係る通信システムのネットワークトポロジーを示す図である。図12及び図13は、一直線型経路(ストリング経路)に枝分かれがある場合を示している。   12 and 13 are diagrams showing a network topology of the communication system according to the third embodiment. 12 and 13 show the case where there is branching in a straight path (string path).

図12(A)では、「送信元が車両1、宛先が車両6」の経路1と、「送信元が車両1、宛先が車両8」の経路2とからなり、車両4で経路が枝分かれしている場合である。つまり、送信元を同一とする2つの経路であり、送信元から分岐点の車両までの経路が1つとするトポロジーを示している。   In FIG. 12A, the route 1 of “transmission source is vehicle 1 and destination is vehicle 6” and route 2 of “transmission source is vehicle 1 and destination is vehicle 8”, and the route is branched by vehicle 4 Is the case. In other words, it shows a topology in which there are two routes having the same transmission source, and one route from the transmission source to the vehicle at the branch point is one.

図13(A)では、「送信元が車両6、宛先が車両1」の経路1と、「送信元が車両8、宛先が車両1」の経路2とからなり、車両4で経路が枝分かれしている場合である。つまり、宛先を同一とする2つの経路であり、送信元から分岐点の車両までの経路が2つとするトポロジーを示している。   In FIG. 13A, the route 1 of "the transmission source is the vehicle 6 and the destination is the vehicle 1" and the route 2 of the "transmission source is the vehicle 8 and the destination is the vehicle 1" Is the case. In other words, it shows a topology in which there are two routes with the same destination, and two routes from the transmission source to the vehicle at the branch point.

図12(A)及び図13(A)のネットワークトポロジーにおいて、自律分散型通信を行う場合、経路1及び経路2の分岐点に位置する車両4で、トラフィックが増大してしまい、パケットの輻輳が生じ得、通信品質の劣化が生じ得る。   In the network topology of FIGS. 12A and 13A, when the autonomous distributed communication is performed, the traffic increases at the vehicle 4 located at the branch point of the route 1 and the route 2, and the packet congestion It may occur and degradation of communication quality may occur.

図14は、第4の実施形態に係る自律分散型通信のときの送信元端末と、受信側端末の処理を示すフローチャートである。なお、自律分散型通信と集中管理型通信との間の切替え処理は、第1の実施形態に係る図8に示す処理フローを適用することができる。   FIG. 14 is a flowchart illustrating processing of the transmission source terminal and the reception side terminal in the autonomous distributed communication according to the fourth embodiment. The process flow shown in FIG. 8 according to the first embodiment can be applied to the switching process between the autonomous distributed communication and the centrally managed communication.

まず、パケットの送信元の車両は、自律分散型通信におけるパケット送信タイミングか否かを判断し(S301)、パケット送信タイミングである場合、制御部111はデータ一時バッファ114のバッファ蓄積量に基づいて、パケット送信待ちが発生しているか否かを確認する(S302)。   First, the vehicle as the transmission source of the packet determines whether it is the packet transmission timing in the autonomous distributed communication (S301). If it is the packet transmission timing, the control unit 111 determines the buffer accumulation amount of the data temporary buffer 114. Then, it is checked whether or not packet transmission waiting has occurred (S302).

パケット送信待ちが発生している場合、制御部111はデータ一時バッファ114からパケット情報を取り出し(S303、S307)、制御部111は、ルーティングテーブルを参照して、上り又は下りの情報かを判断してプロトコルを選択して(S305)、パケットを送信する(S306)。   If a packet transmission wait has occurred, the control unit 111 fetches packet information from the data temporary buffer 114 (S303, S307), and the control unit 111 refers to the routing table to determine whether it is uplink or downlink information. Protocol is selected (S305), and the packet is transmitted (S306).

一方、パケット送信待ちが発生していない場合、制御部111は、上位層130から送信すべきパケット情報を受け取る(S304)。そして、制御部111は、ルーティングテーブルを参照して、上り又は下りの情報かを判断してプロトコルを選択して(S305)、パケットを送信する(S306)。   On the other hand, when the packet transmission waiting has not occurred, the control unit 111 receives packet information to be transmitted from the upper layer 130 (S304). Then, the control unit 111 refers to the routing table, determines whether it is uplink or downlink information, selects a protocol (S305), and transmits a packet (S306).

送信元の車両が送信したパケットは、受信型の車両により受信される。受信型の車両では、パケット受信したか否かを判断し(S310)、パケット受信した場合には、制御部111により受信パケットのヘッダ情報に基づいて自局宛か否か判断される(S311)。   A packet transmitted by a transmission source vehicle is received by a reception type vehicle. In the reception type vehicle, it is judged whether or not a packet is received (S310), and when a packet is received, it is judged by the control unit 111 whether it is addressed to its own station based on header information of the received packet (S311) .

そして、自局宛の受信パケットである場合、制御部111は、受信したパケットに含まれる受信情報を上位層130に上げる(S316)。一方、自局宛の受信パケットではない場合、制御部111は、ルーティングテーブルを参照して、受信パケットを中継転送すべきか否か(すなわちマルチホップ中継処理)が必要か否かを判断する(S312)。   Then, if the received packet is addressed to the own station, the control unit 111 raises the received information included in the received packet to the upper layer 130 (S316). On the other hand, if it is not a received packet addressed to the own station, the control unit 111 refers to the routing table and determines whether it is necessary to relay the received packet (that is, multi-hop relay processing) (S312) ).

マルチホップ通信が不必要であるとき、制御部111は受信パケットを破棄する(S317)。一方、受信したパケットの中継処理が必要な場合には、制御部111は、自局が複数の経路の分岐点に位置するか又は中心端末か否かを判断する(S313)。そして、自局が複数の経路の分岐点に位置するものと判断した場合、制御部111は、経路の中心端末か否かで上り方向と下り方向のプロトコルを変更する必要があれば、プロトコル変更後(S314)、送信処理を行なう(S318)。なお、プロトコルを変更する必要がなければ、制御部111は、受信処理と同じプロトコルを使用して(S315)、送信処理を行なう(S318)。   When multi-hop communication is unnecessary, the control unit 111 discards the received packet (S317). On the other hand, when the relay process of the received packet is necessary, the control unit 111 determines whether the own station is located at a branch point of a plurality of routes or is a central terminal (S313). When it is determined that the own station is located at a branch point of a plurality of routes, the control unit 111 changes the protocol if it is necessary to change the uplink and downlink protocols depending on whether or not it is the center terminal of the route. After (S314), transmission processing is performed (S318). Note that if there is no need to change the protocol, the control unit 111 performs transmission processing using the same protocol as the reception processing (S315) (S318).

このようにして、複数の経路の分岐点又は中心位置の車両が、上りと下りのプロトコルを変更することにより、図12(B)、図13(B)に示すように、上り・下りの経路を変更することができる。つまり、図12(B)、図13(B)に示すように、車両4を中心とするスター型トポロジーに変更することができる。 Thus, as shown in FIG. 12 (B) and FIG. 13 (B), the vehicle of the branch point or center position of a plurality of routes changes the upstream and downstream protocols, and the upstream and downstream routes are obtained. Can be changed. That is, as shown to FIG. 12 (B) and FIG. 13 (B), it can change into the star-type topology centering on the vehicle 4. FIG.

なお、上述したように、複数の経路の位置に自局がある場合に、通信方式を集中管理型通信に切り替えるか否かの処理については、第1の実施形態に係る図8の処理フローで切替えることができる。   As described above, when the own station exists at a plurality of route positions, the process of determining whether to switch the communication method to centralized management communication is the process flow of FIG. 8 according to the first embodiment. It can be switched.

(C−2)第3の実施形態の効果
以上のように、第3の実施形態によれば、第1及び第2の実施形態の効果に加えて、当初のトポロジーでは中継端末車両であった場合でも、複数の経路の分岐点に位置している車両は、上りと下りのプロトコルを変更することにより、自局を親局とするスター型のトポロジーとすることができる。
(C-2) Effects of Third Embodiment As described above, according to the third embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments, the initial topology is the relay terminal vehicle. Even in this case, a vehicle located at a branch point of a plurality of routes can be made to have a star topology in which its own station is a master station by changing the upstream and downstream protocols.

(D)他の実施形態
上述した第1〜第3の実施形態においても種々の変形実施形態を説明したが、本発明は、以下の変形実施形態にも広く適用できる。
(D) Other Embodiments Although various modified embodiments have been described also in the first to third embodiments described above, the present invention can be widely applied to the following modified embodiments.

(D−1)上述した第1〜第3の実施形態では、車両の搭載される無線通信装置に本発明を適用したが、車両搭載の無線通信装置以外のものであって、アドホックネットワークを構成するものであって、マルチホップ通信を行う無線通信装置に広く適用することができる。   (D-1) In the above-described first to third embodiments, the present invention is applied to a wireless communication apparatus mounted with a vehicle, but it is other than a wireless communication apparatus mounted in a vehicle and constitutes an ad hoc network. The present invention can be widely applied to wireless communication apparatuses that perform multi-hop communication.

(D−2)上述した第1〜第3の実施形態では、車々間通信を行う無線通信装置を例示したが、車々間通信に限定されるものではなく、M2Mを実現する無線通信装置に広く適用することができる。   (D-2) In the first to third embodiments described above, the wireless communication device performing inter-vehicle communication is exemplified, but the present invention is not limited to inter-vehicle communication, and is widely applied to wireless communication devices that realize M2M. be able to.

(D−3)第1の実施形態において、親局は、子局から受信したパケットのヘッダ情報のオーバヘッド情報に含まれる送信データのバッファ蓄積量(例えば、送信データ量、送信パケット数等)に基づいて、子局のバッファ蓄積量の多い順に、当該経路の送信タイミングを決定するようにしても良い。また、1つの経路に割り当てる送信時間が決定されている場合、バッファ蓄積量の多い子局に対しては、連続した複数の送信時間を特定の経路に割り当てるようにしても良い。   (D-3) In the first embodiment, the master station determines the amount of buffer storage of transmission data (for example, the amount of transmission data, the number of transmission packets, etc.) included in the overhead information of the header information of the packet received from the slave station. Based on the above, the transmission timing of the route may be determined in descending order of the buffer accumulation amount of the slave station. In addition, when the transmission time to be allocated to one path is determined, a plurality of continuous transmission times may be allocated to a specific path for a slave station with a large amount of buffer storage.

(D−4)また、第1〜第3の実施形態において、親局は、子局のバッファ蓄積量に応じた分の長さのダミーデータを挿入して子局に向けて送信する。このとき、親局は、バッファ蓄積量(あるいはレベル値)に応じたダミーデータ長を予め決めておき、子局から受信したバッファ蓄積量に応じた分のデータ長のダミーデータを挿入するようにしても良い。   (D-4) In addition, in the first to third embodiments, the master station inserts dummy data of a length corresponding to the buffer storage amount of the slave station and transmits it to the slave station. At this time, the master station determines in advance the dummy data length corresponding to the buffer storage amount (or level value), and inserts dummy data having a data length corresponding to the buffer storage amount received from the slave station. It is good.

100及び200…無線機(車両無線機)、101A…プロトコル1無指向性アンテナ部、101B…プロトコル無指向性アンテナ部、102A…プトロコル1無線ユニット、102B…プロトコル2無線ユニット、103…L3Switch、104…ネットワーク制御部、111…制御部、112…受信情報IF部、113…自端末情報部、114…データ一時バッファ部、115…送信情報IF部、105…GPS装置、130…上位層。   100 and 200: radio (vehicle radio) 101A: protocol 1 nondirectional antenna unit 101B: protocol nondirectional antenna unit 102A: protocol 1 radio unit 102B: protocol 2 radio unit 103: L3 Switch 104 ... Network control unit, 111 ... Control unit, 112 ... Reception information IF unit, 113 ... Own terminal information unit, 114 ... Data temporary buffer unit, 115 ... Transmission information IF unit, 105 ... GPS device, 130 ... Upper layer.

Claims (9)

アドホックネットワークを構成して、他の無線通信装置との間でマルチホップ通信を行う無線通信装置において、
当該アドホックネットワークにおける経路探索処理を行う経路探索処理手段と、
上記経路探索処理手段による経路探索結果を用いて判断したスループット低下発生要因の判断結果に基づいて、自律分散型通信から、複数の経路の分点に位置する無線通信装置を親局とする集中管理型通信に切り替えて送信処理を行なう制御手段と
を備え、
上記制御手段は、自装置が送信元又は宛先とする上記親局の場合、
上記各経路の宛先又は送信元とする子局から取得した、送信すべきデータの蓄積量を保持する蓄積量保持部と、
上記蓄積量保持部を参照して、上記蓄積量の多い上記子局への送信タイミングの優先順位を高くし、その優先順位に従って上記各経路に下り信号を送信する送信タイミング制御部と
を有する
ことを特徴とする無線通信装置。
In a wireless communication apparatus that configures an ad hoc network and performs multi-hop communication with another wireless communication apparatus,
Route search processing means for performing route search processing in the ad hoc network;
Based on the route search processing unit route search results throughput decreased cause of determination results determined using by centralized to the autonomous distributed communication, the master station wireless communication apparatus located in branch points of the plurality of paths Control means for switching to management type communication and performing transmission processing;
In the case of the master station to which the control unit is the source or destination of the own device,
An accumulated amount holding unit for holding an accumulated amount of data to be transmitted, which is acquired from a slave station serving as a destination or a transmission source of each of the above routes;
A transmission timing control unit for increasing the priority of transmission timing to the slave station with a large amount of storage with reference to the storage amount holding unit, and transmitting a downlink signal to each path according to the priority; A wireless communication device characterized by
上記送信タイミング制御部が、上記蓄積量保持部を参照し、上記子局の上記蓄積量に応じたデータ長のダミーデータを含む下り信号を当該子局に送信することを特徴とする請求項1に記載の無線通信装置。   The transmission timing control unit refers to the storage amount holding unit, and transmits to the slave station a downlink signal including dummy data of a data length according to the storage amount of the slave station. The wireless communication device according to. 上記送信タイミング制御部が、上記経路探索結果に基づいて、所定条件を満たしている場合に、上記自律分散型通信から上記集中管理型通信への切替え要求を含む信号を、上記各経路の上記子局に送信することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信装置。   When the transmission timing control unit satisfies a predetermined condition based on the route search result, a signal including a request for switching from the autonomous distributed communication to the centrally managed communication is a child of each of the routes. The wireless communication apparatus according to claim 1 or 2, which transmits to a station. 上記送信タイミング制御部が、上記切替え要求を含む信号に、上記各経路の上記子局の送信開始タイミングを含み、上記各経路の上記子局に送信することを特徴とする請求項3に記載の無線通信装置。   4. The transmission timing control unit according to claim 3, wherein the transmission timing control unit transmits the transmission start timing of the slave station of each path to the signal including the switching request, and transmits the signal to the slave station of each path. Wireless communication device. 上記制御手段が、上記蓄積量保持部に保持される上記各経路の上記子局の上記蓄積量と、対応する上記子局から取得した上記蓄積量とに基づいて、上記各経路の上記子局の上り蓄積量レベル値と下り蓄積量レベル値とを経路毎に求め、上記各経路の上記子局の上り蓄積量レベル値と下り蓄積量レベル値との比較結果に基づいて、各経路の割当時間を調整することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の無線通信装置。   The control unit is configured to, based on the storage amount of the slave station of the route stored in the storage amount retaining unit and the storage amount acquired from the slave station corresponding to the control unit, the slave station of the route. The uplink accumulation level value and the downlink accumulation level value are calculated for each route, and allocation of each path is performed based on the comparison result of the uplink accumulation level value and the downlink accumulation level value of the slave station of each path. The wireless communication device according to any one of claims 1 to 4, wherein the time is adjusted. 自装置が、送信元又は宛先でない場合であって、上記経路探索結果から複数の経路の分岐点に位置しているときに、上記制御手段は、上記複数の経路のそれぞれを、自装置を中心とする経路に変更することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の無線通信装置。   When the own device is not a transmission source or a destination and is located at a branch point of a plurality of routes according to the route search result, the control means centers each of the plurality of routes on the own device. The wireless communication apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the route is changed. 上記制御手段が、経路の上りと下りとで、それぞれ異なるプロトコルを用いて信号の授受を行うものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の無線通信装置。   The radio communication apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the control means transmits and receives signals using different protocols for the upstream and downstream of the route. アドホックネットワークを構成して、他の無線通信装置との間でマルチホップ通信を行う無線通信方法において、
経路探索処理手段が、当該アドホックネットワークにおける経路探索処理を行い、
制御手段が、上記経路探索処理手段による経路探索結果を用いて判断したスループット低下発生要因の判断結果に基づいて、自律分散型通信から、複数の経路の分岐点に位置する無線通信装置を親局とする集中管理型通信に切り替えて送信処理を行い、
上記制御手段は、自装置が送信元又は宛先とする上記親局の場合、
上記各経路の宛先又は送信元とする子局から取得した、送信すべきデータの蓄積量を蓄積量保持部に保持し、
上記蓄積量保持部を参照して、上記蓄積量の多い上記子局への送信タイミングの優先順位を高くし、その優先順位に従って上記各経路に下り信号を送信する
ことを特徴とする無線通信方法。
In a wireless communication method of configuring an ad hoc network to perform multi-hop communication with another wireless communication device,
Route search processing means performs route search processing in the ad hoc network;
Based on the determination result of the throughput reduction occurrence factor determined by the control means using the route search result by the route search processing means, from the autonomous distributed communication, the wireless communication device located at the branch point of a plurality of routes is a master station Switch to centralized management type communication to perform transmission processing,
In the case of the master station to which the control unit is the source or destination of the own device,
The accumulated amount holding unit holds the accumulated amount of data to be transmitted, which is acquired from the slave station serving as the destination or transmission source of each path.
The priority of transmission timing to the slave station with a large amount of storage is increased with reference to the storage amount holding unit, and a downlink signal is transmitted to each path according to the priority. .
アドホックネットワークを構成して、複数の無線通信装置との間でマルチホップ通信を行う無線通信システムにおいて、
上記複数の無線通信装置が、
当該アドホックネットワークにおける経路探索処理を行う経路探索処理手段と、
上記経路探索処理手段による経路探索結果を用いて判断したスループット低下発生要因の判断結果に基づいて、自律分散型通信から、複数の経路の分岐点に位置する無線通信装置を親局とする集中管理型通信に切り替えて送信処理を行う制御手段と
を備え、
自装置が送信元又は宛先とする上記親局と判断した無線通信装置は、
上記各経路の宛先又は送信元とする子局から取得した、送信すべきデータの蓄積量を蓄積量保持部に保持し、
上記蓄積量保持部を参照して、上記蓄積量の多い上記子局への送信タイミングの優先順位を高くし、その優先順位に従って上記各経路に下り信号を送信する
ことを特徴とする無線通信システム。
In a wireless communication system that configures an ad hoc network and performs multi-hop communication with a plurality of wireless communication devices,
The plurality of wireless communication devices are
Route search processing means for performing route search processing in the ad hoc network;
Centralized management with a wireless communication device located at a branch point of a plurality of routes as a master station from autonomous distributed communication based on the determination result of the throughput reduction occurrence factor determined using the route search result by the above route search processing means Control means for switching to communication type communication and performing transmission processing;
The wireless communication device that has determined that the own device is the source station or the above-mentioned parent station as the destination device,
The accumulated amount holding unit holds the accumulated amount of data to be transmitted, which is acquired from the slave station serving as the destination or transmission source of each path.
A wireless communication system characterized in that the priority of transmission timing to the slave station with a large amount of storage is increased with reference to the storage amount holding unit, and a downlink signal is transmitted to each path according to the priority. .
JP2015026510A 2015-02-13 2015-02-13 Wireless communication apparatus, wireless communication method and wireless communication system Active JP6519217B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015026510A JP6519217B2 (en) 2015-02-13 2015-02-13 Wireless communication apparatus, wireless communication method and wireless communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015026510A JP6519217B2 (en) 2015-02-13 2015-02-13 Wireless communication apparatus, wireless communication method and wireless communication system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016149694A JP2016149694A (en) 2016-08-18
JP6519217B2 true JP6519217B2 (en) 2019-05-29

Family

ID=56691756

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015026510A Active JP6519217B2 (en) 2015-02-13 2015-02-13 Wireless communication apparatus, wireless communication method and wireless communication system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6519217B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0548610A (en) * 1991-08-14 1993-02-26 Tokyo Electric Co Ltd Radio communication system
JP3688876B2 (en) * 1997-01-06 2005-08-31 株式会社東芝 Wireless network system
JP4737396B2 (en) * 2005-07-22 2011-07-27 日本電気株式会社 Wireless multi-hop network forming method and wireless communication apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016149694A (en) 2016-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2910789C (en) Mobile ad-hoc network with satellite node
US10027508B2 (en) Extended ring-like communication architecture
US8457005B2 (en) Method and system for establishing cooperative routing in wireless networks
US8385921B1 (en) Backhaul aware radio access networks
US9425985B1 (en) Protection switching in radio networks
CN101932062B (en) Multipath routing method in Ad Hoc network environment
US8406126B1 (en) Ring-like communication architecture
WO2006124221A2 (en) System and method for efficiently routing data packets and managing channel access and bandwidth in wireless multi-hopping networks
CN105871717A (en) Unmanned aerial vehicle ad hoc network routing method based on link stability
CN116545923A (en) Distributed routing protocol method suitable for large-scale unmanned aerial vehicle cluster network
Alsharif et al. iCARII: Intersection-based connectivity aware routing in vehicular networks
CN105554838A (en) Frequency coordination and allocation method for multichannel multi-hop vehicular ad hoc network
US20080008137A1 (en) Method and system of communication among a plurality of mobile nodes
JP6519217B2 (en) Wireless communication apparatus, wireless communication method and wireless communication system
CN108040346B (en) Automatic relay method for high-dynamic ground-air network
WO2009096423A1 (en) Network system, node, packet forwarding method, program, and recording medium
US8830906B1 (en) Integrated quality of service interface for ethernet radio
KR101111024B1 (en) Method, intermediate station and central control unit for the packet switched data transmission in a self organizing radio network
CN114339929B (en) Aviation cluster network routing method
Mondal et al. A framework for post disaster management using device to device communication with controlled mobility and opportunistic routing
Yang et al. A multichannel transmitting and assistant nodes MAC protocol for mobile ad hoc networks
Al-Syouf et al. A novel gateway selection protocol for three-layers integrated wireless networks
Xie et al. Causal ordering group communication for cognitive radio ad hoc networks
Mei et al. An Event-Oriented Backpressure Scheduling Scheme for Internet of Vehicles
Lin et al. Multiple path routing using tree-based multiple portal association for wireless mesh networks

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180731

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180821

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181016

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190312

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190313

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: 20190326

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190408

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6519217

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150