JP6920536B2 - 無線機および無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は無線通信システムに関し、特に、短波帯を利用する無線機および無線通信システムに適用可能である。

短波帯（ＨＦ帯）を利用する無線通信システムは、一般的に、電離層伝搬を利用して通信を行う。この電離層伝搬を利用することにより、見通し外の長距離通信を可能としている。しかし、電離層は、季節、時間帯、及び、太陽活動等に影響を受ける。このため、季節や時間帯によって目的とする通信エリアをカバーできる周波数が変化する。この特長があるため、ＨＦ帯を利用する無線通信システムは、複数の利用可能周波数を持ち、２４時間、３６５日、通信が維持できるシステムが一般的である。

一方、一般的なアドホックルーティングプロトコルは、単一周波数でのＩＰルーティングが前提のプロトコルである。

特開２００４―２７４７２３号公報 特開２００７―３１１９０９号公報 特開２０１０―０３４９７４号公報

一般的なアドホックルーティングプロトコルは、単一周波数でのＩＰルーティングが前提のプロトコルであり、複数の利用可能な周波数を使い分けて通信を行う、短波帯（ＨＦ帯）を利用する無線通信システムには適していないという課題がある。

本開示の課題は、周波数を考慮したアドホック通信が可能な無線機を提供することにある。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、短波帯の複数の周波数を切り替えて通信する無線機は、アドホックルーティングプロトコルと、ルーティングテーブルと、周波数テーブルと、を含む。前記周波数テーブルは、宛先ＩＰアドレスと、周波数情報と、を含む。前記宛先ＩＰアドレスへＩＰパケットを送信する場合、前記無線機が利用する周波数を、前記周波数情報に基づいて設定する。

上記無線機によれば、周波数を考慮したアドホック通信が可能である。

実施例１に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 実施例１に係る周波数テーブルＦＴＢＬの構成を示す図である。 実施例１に係るＩＰパケットの送信フローを示すフロー図である。 実施例２に係る無線通信システムの構成例を示す図である。 実施例２に係るルーティングテーブルＲＴＢＬの更新を説明する図である。 実施例２に係るＩＰパケットの送信を説明する図である。

以下、実施形態、および、実施例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

（実施形態）
既存のアドホックルーティングプロトコル、例えば、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing Protocol）はＲＦＣ３６２６で規定されている。既存のアドホックルーティングプロトコルは、ノード間のリンク情報（双方向の通信が確認できたと言う情報）を元にルーティングテーブルを更新する。ルーティングテーブルを更新するのみであるため、元々が単一周波数での通信が前提のルーティングプロトコルである。

本発明の実施形態においては、既存のアドホックルーティング方式を拡張し、リンク周波数情報も加えて管理する。リンク周波数情報は、周波数テーブル（ＦＴＢＬ）として管理する方法と、ルーティングテーブルにゲートウェイとして管理する方法がある。これにより、特に、周波数帯として短波帯（ＨＦ帯）を用い、複数の利用可能な周波数を用いて無線局間で通信を行う無線通信システムにおいて、無線機（無線局）間の最適な周波数を用いてアドホックＩＰ通信を可能とする。

以下、図面を用いて、実施例１を説明する。

図１は、実施例１に係る無線通信システムの構成例を示す図である。

無線通信システム１は、周波数帯として短波帯（以下、ＨＦ帯ともいう）を用い、複数の利用可能な周波数を用いて無線機（無線局）間で通信を行う無線通信システムである。無線通信システム１は、無線機（第１無線機）１０と、無線機（第２無線機）２０と、を具備する。無線機２０は、ＨＦ帯の周波数を利用可能な無線機である。

無線機１０は、ＨＦ帯の利用可能な複数の周波数を切り替え可能に構成される。複数の周波数は、例えば、各々異なる周波数とされる複数の周波数（第１周波数ｆ１、第２周波数ｆ２、第３周波数ｆ３、第４周波数ｆ４等）を含む。

無線機１０は、アドホックルーティングプロトコルＡＤＲＰと、ルーティングテーブルＲＴＢＬと、新たに設けた周波数テーブルＦＴＢＬと、を含む。ルーティングテーブルＲＴＢＬと新たに設けた周波数テーブルＦＴＢＬとは、ルーティング時にアドホックルーティングプロトコルＡＤＲＰにより参照されるテーブルである。

無線機１０は、一定時間毎に、利用可能な周波数を切り替えて（ｆ１−＞ｆ２−＞ｆ３−＞、ｆ４）、周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３、、ｆ４）毎に、Ｈｅｌｌｏメッセージ（第１メッセージ）ＨＭＧ１をアンテナ１１から送信し、他のノード（例えば、無線機２０）からのＨｅｌｌｏメッセージを待つ。ＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ１の送信から一定時間内（所定時間内）に、自ノードの情報（無線機２０のＩＰアドレス）が含まれた他のノード（無線機２０）からのＨｅｌｌｏメッセージ（第２メッセージ）ＨＭＧ２を受信できた場合は、このリンク情報を元にルーティングテーブルＲＴＢＬを更新（１２）する。この時、周波数テーブルＦＴＢＬも併せて更新（１３）する。

図２は、実施例１に係る周波数テーブルＦＴＢＬの構成を示す図である。周波数テーブルＦＴＢＬは、宛先ＩＰアドレスと、リンクできた周波数（周波数情報）と、で構成される。リンクできた周波数（周波数情報）は、宛先ＩＰアドレスに割り当てられた無線機２０へ通信する場合に利用される周波数を示している。

図２には、例示的に、宛先ＩＰアドレスが１９２．１６８．１．１の無線機から周波数ｆ１（例えば、４ＭＨｚ）でＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２を受け取った場合のリンク情報と、宛先ＩＰアドレスが１９２．１６８．１．２の無線機から周波数ｆ２（例えば、６ＭＨｚ）でＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２を受け取った場合のリンク情報と、が記載されている。

無線機１０は、利用可能な周波数の回数、繰り返してルーティングテーブルＲＴＢＬと周波数テーブルＦＴＢＬとを更新する。例えば、利用可能な周波数が４つ（ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４）の場合、４回繰り返して、ルーティングテーブルＲＴＢＬと周波数テーブルＦＴＢＬとが更新される。

ある経路の維持時間が所定時間を経過した場合、ルーティングテーブルＲＴＢＬからその経路を削除する。この時、周波数テーブルＦＴＢＬに登録されたその経路の当該宛先ＩＰアドレスおよび周波数の情報も削除する。

図３は、実施例１に係るＩＰパケットの送信フローを示すフロー図である。

ＩＰパケットを送信する際は、まず、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスがルーティングテーブルＲＴＢＬに存在するかを確認する（ステップＳ１）。ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスがルーティングテーブルＲＴＢＬに存在する場合（Ｙ）は、周波数テーブルＦＴＢＬを参照し、無線機１０の利用する周波数を周波数テーブルＦＴＢＬに記録されている周波数（例えば、ｆ１）に基づいて変更乃至設定し（ステップＳ２）、ＩＰパケットを送信する。また、ステップＳ１において、ＩＰパケットの宛先ＩＰアドレスがルーティングテーブルＲＴＢＬに存在しない場合（Ｎ）は、ＩＰパケットを送信せずに、終了する。

実施例１によれば、以下の１または複数の効果を得ることが出来る。

１）複数の利用可能な周波数を使い分けて通信を行う無線通信システムにおいて、周波数を含めたアドホック通信を提供することが可能となる。

２）ＨＦ帯の利用可能な複数の周波数を切り替え可能に構成された無線機１０において、新たに周波数テーブルＦＴＢＬを設ける。周波数テーブルＦＴＢＬは、通信可能な無線機２のＩＰアドレス（宛先ＩＰアドレス）と、リンクできた周波数と、で構成する。これにより、無線局（無線機）間の最適な周波数を用いたアドホックＩＰ通信が可能となる。

３）周波数テーブルＦＴＢＬは、一定時間毎に更新される。短波帯（ＨＦ帯）を利用する無線通信システムは、電離層伝搬を利用して通信を行うが、電離層は、季節、時間帯、及び、太陽活動等に影響を受け、季節や時間帯によって目的とする通信エリアをカバーできる周波数が変化する。周波数テーブルＦＴＢＬを一定時間毎に更新することで、季節や時間帯に応じて適切な周波数を用いて無線通信を行うことが可能である。

次に、図面を用いて、実施例２を説明する。

実施例１の無線機１０は、ＨＦ帯の利用可能な複数の周波数を切り替え可能に構成される例を示した。実施例２では、複数の無線部にＨＦ帯の利用可能な周波数を割り当てた無線機の構成例を示す。

図４は、実施例２に係る無線通信システムの構成例を示す図である。図５は、実施例２に係るルーティングテーブルＲＴＢＬの更新を説明する図である。図６は、実施例２に係るＩＰパケットの送信を説明する図である。

無線通信システム１ａは、無線機１０ａと、無線機２０と、を具備する。

無線機１０ａは、通信制御部１４と、複数の無線部１５−１８と、通信制御部１４と複数の無線部１５−１８とを接続するＩＰネットワークＩＰＮＷと、を具備する。ＩＰネットワークＩＰＮＷは、通信制御部１４と複数の無線部１５−１８とを同一サブネットワークで接続する。

なお、図４では、例示的に、４つの無線部１５−１８を図示したが、これに限定されるわけではない。無線部は、２つ、３つでも良いし、４つより多くてもよい。

通信制御部１４は、ルーティングテーブルＲＴＢＬとアドホックルーティングプロトコルＡＤＲＰと、を含み、通信制御部１４のＩＰアドレスには、例えば、１９２．１６８．１．５が割り当てられる。

無線部１５は、アンテナＡＮ１５を有し、無線部１５にはＨＦ帯の利用可能な周波数として第１周波数ｆ１が割り当てられている。無線部１５のＩＰアドレスには、例えば、１９２．１６８．１．１が割り当てられる。無線部１６は、アンテナＡＮ１６を有し、無線部１６にはＨＦ帯の利用可能な周波数として第２周波数ｆ２が割り当てられている。無線部１６のＩＰアドレスには、例えば、１９２．１６８．１．２が割り当てられる。無線部１７は、アンテナＡＮ１７を有し、無線部１７にはＨＦ帯の利用可能な周波数として第３周波数ｆ３が割り当てられている。無線部１７のＩＰアドレスには、例えば、１９２．１６８．１．３が割り当てられる。無線部１８は、アンテナＡＮ１８を有し、無線部１８にはＨＦ帯の利用可能な周波数として第４周波数ｆ４が割り当てられている。無線部１８のＩＰアドレスには、例えば、１９２．１６８．１．４が割り当てられる。

無線部１５−１８のおのおのは、定期的にＨｅｌｌｏメッセージ（第１メッセージ）ＨＭＧ１を、自局の対応するアンテナ（ＡＮ１５−ＡＮ１８）から送信し、他のノード（無線機２０）からのＨｅｌｌｏメッセージを待つ。

図５に示される様に、周波数ｆ１が割り当てられている無線部１５が自ノードの情報（送信元ＩＰアドレス：１９２．１６８．１０．１）が含まれた他のノード（無線機２０）からのＨｅｌｌｏメッセージ（第２メッセージ）ＨＭＧ２を受信できた場合は、無線部１５はＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２の情報を、通信制御部１４へ配信する。この時、無線部１５は、自身のＩＰアドレス（１９２．１６８．１．１）の情報を併せて、通信制御部１４へ配信する。

通信制御部１４のアドホックルーティングプロトコルＡＤＲＰは、ＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２に従って、ルーティングテーブルＲＴＢＬを更新する。ルーティングテーブルＲＴＢＬを更新する際、ルーティングテーブルＲＴＢＬのディスティネーション（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）に、ＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２を送信してきた無線機２０の送信元ＩＰアドレス（第１のＩＰアドレス：１９２．１６８．１０．１）を登録する。また、ルーティングテーブルＲＴＢＬのゲートウェイ（ｇａｔｅｗａｙ）に、ＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２を受信し、配信してきた無線部１５のＩＰアドレス（第２のＩＰアドレス：１９２．１６８．１．１）を登録する。

図６に示される様に、無線機２０へＩＰパケットを送信する際は、ルーティングテーブルに登録されているゲートウェイの無線部１５（ＩＰアドレス：１９２．１６８．１．１）に、ＩＰパケットが転送されるため、必然的に無線機２０とのリンクが確立している周波数ｆ１が割り当てられた無線部１５からＩＰパケットが無線機２０に対して送信されることになる。

実施例２によれば、ルーティングテーブルＲＴＢＬのディスティネーション（ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ）に、ＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２を送信してきた無線機２０のＩＰアドレス（１９２．１６８．１０．１）を登録し、ルーティングテーブルＲＴＢＬのゲートウェイ（ｇａｔｅｗａｙ）に、ＨｅｌｌｏメッセージＨＭＧ２を配信してきた無線部１５のＩＰアドレス（１９２．１６８．１．１）を登録する。無線機２０にＩＰパケットを送信する際は、無線機２０とのリンクが確立している周波数ｆ１が割り当てられた無線部１５からＩＰパケットが無線機２０に対して送信される。したがって、実施例１同様に、複数の利用可能な周波数を使い分けて通信を行う無線通信システムにおいて、周波数を含めたアドホック通信を提供することが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、種々変更可能であることはいうまでもない。

無線機２０は、ＨＦ帯の周波数を利用可能な無線機であればよい。無線機２０は、実施例１に示された無線機１０の構成とされても良いし、実施例２に示された無線機１０ａの構成とされてもよい。

本発明、本実施形態は、短波帯を利用する無線機および無線通信システムに利用可能である。また、アドホック通信が可能な無線機、無線システムに利用可能である。この出願は、２０１８年３月１５日に出願された日本出願特願２０１８−０４８０７８を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

１、１ａ：無線通信システム
１０、１０ａ、２０：無線機
ＲＴＢＬ：ルーティングテーブル
ＡＤＲＰ：アドホックルーティングプロトコル
ＦＴＢＬ：周波数テーブル

Claims (3)

1. 短波帯の複数の周波数を切り替えて通信する無線機であって、
   前記無線機は、アドホックルーティングプロトコルと、ルーティングテーブルと、周波数テーブルと、を含み、
   前記周波数テーブルは、宛先ＩＰアドレスと、周波数情報と、を含み、
   前記宛先ＩＰアドレスへＩＰパケットを送信する場合、前記無線機が利用する周波数を、前記周波数情報に基づいて設定し、
   前記無線機は、一定時間毎に、前記複数の周波数を切り替えて、おのおのの周波数毎に第１メッセージを送信し、
   前記第１メッセージの送信から所定時間内に、他のノードからのＩＰアドレスを含む第２メッセージを受信した場合、前記周波数テーブルの前記宛先ＩＰアドレスと前記周波数情報とを、前記ＩＰアドレスと前記第２メッセージを受信したときに前記無線機が利用していた周波数とで更新する無線機。
2. 短波帯の第１周波数と第２周波数を利用して通信する無線機であって、
   通信制御部と、
   前記第１周波数が割り当てられた第１無線部と、
   前記第２周波数が割り当てられた第２無線部と、
   前記通信制御部と、前記第１無線部と、前記第２無線部とを接続するＩＰネットワークと、を含み、
   前記通信制御部は、
   アドホックルーティングプロトコルと、
   ルーティングテーブルと、を含み、
   前記第１無線部と前記第２無線部は、定期的に、第１メッセージを送信し、
   前記第１メッセージの送信から所定時間内に、他のノードから第１ＩＰアドレスを含む第２メッセージを前記第１無線部または前記第２無線部が受信した場合、前記ルーティングテーブルに、前記第２メッセージに含まれた前記第１ＩＰアドレスと、前記第２メッセージを受信した前記第１無線部または前記第２無線部の第２のＩＰアドレスと、を登録する、
   無線機。
3. 第１無線機と、
   第２無線機と、を含む無線通信システムであって、
   前記第１無線機は、短波帯の第１周波数と第２周波数とを利用して通信可能であり、
   前記第１無線機は、
   ＩＰネットワークと、
   前記ＩＰネットワークに接続された通信制御部と、
   前記ＩＰネットワークに接続され、第１ＩＰアドレスが割り当てられ、かつ、前記第１周波数が割り当てられた第１無線部と、
   前記ＩＰネットワークに接続され、第２ＩＰアドレスが割り当てられ、かつ、前記第２周波数が割り当てられた第２無線部と、を含み、
   前記通信制御部は、
   アドホックルーティングプロトコルと、
   ルーティングテーブルと、を含み、
   前記第１無線部と前記第２無線部は、定期的に、第１メッセージを送信し、
   前記第１メッセージの送信から所定時間内に、前記第２無線機から前記第２無線機のＩＰアドレスを含む第２メッセージを前記第１無線機が受信した場合、前記ルーティングテーブルに、前記第２メッセージに含まれた前記ＩＰアドレスと、前記第２メッセージを受信した前記第１無線部の第１ＩＰアドレスまたは前記第２無線部の第２ＩＰアドレスの一方と、を登録し、
   前記第１無線機が前記第２無線機へＩＰパケットを送信する場合、前記ルーティングテーブルに基づいて、前記登録された一方の前記第１無線部または前記第２無線部を利用して、前記ＩＰパケットを送信する、
   無線通信システム。

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