JP7307909B2 - Wireless node, wireless communication system, and wireless communication method - Google Patents

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Description

本開示は、無線ノード、無線通信システム、及び、無線通信方法に関する。 The present disclosure relates to wireless nodes, wireless communication systems, and wireless communication methods.

既存のセルラー通信システムでは、ユーザ装置向けの無線アクセス回線を提供する基地局と、バックボーンネットワーク(コアネットワークと称されることもある)と、を有線のバックホール(BH)ネットワークによって接続する形態が多い。 In existing cellular communication systems, a base station that provides radio access lines for user equipment and a backbone network (sometimes referred to as a core network) are connected by a wired backhaul (BH) network. many.

一方で、新世代のモバイル通信を実現する1つの形態として、半径が数十メートルの無線通信エリアを提供する複数の無線ノード(例えば、基地局又はアクセスポイント)の間を、無線マルチホップによって接続するシステム又はネットワークが検討されている。 On the other hand, as one form of realizing a new generation of mobile communication, multiple wireless nodes (e.g., base stations or access points) that provide a wireless communication area with a radius of several tens of meters are connected by wireless multi-hop. A system or network that

特開2005-143046号公報JP 2005-143046 A 国際公開第2011/105371号WO2011/105371

無線LANアクセス・ポイントの 多段中継無線バックホール技術 RFワールド No.33,pp89-105,2016年2月;古川 浩Multistage relay wireless backhaul technology for wireless LAN access points RF World No.33, pp89-105, February 2016; Hiroshi Furukawa

高周波数帯の無線を用いて、適切なBHネットワークを構築することに関して検討の余地がある。 There is room for discussion regarding building a suitable BH network using radio in the high frequency band.

一態様に係る無線ノードは、バックホールネットワークを構成する複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行う制御部と、前記トレーニングによって前記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行う通信部と、を備える。 A wireless node according to one aspect includes a control unit that performs training on beamforming with each of a plurality of peripheral nodes that configure a backhaul network, and a plurality of wireless beam links established with each of the peripheral nodes by the training, and a communication unit that performs the data communication using a radio beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path.

一態様に係る無線通信システムは、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードを備え、前記無線ノードの少なくとも1つは、複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行う制御部と、前記トレーニングによって前記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行う通信部と、を備える。 A wireless communication system according to an aspect includes a plurality of wireless nodes that configure a backhaul network, at least one of the wireless nodes performing beamforming training with each of a plurality of peripheral nodes; and a communication unit that performs the data communication using a radio beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path from among a plurality of radio beam links established with each of the peripheral nodes.

一態様に係る無線通信方法は、バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの少なくとも1つが、複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行い、前記トレーニングによって前記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行う。 In a wireless communication method according to one aspect, at least one of a plurality of wireless nodes constituting a backhaul network performs beamforming training with each of a plurality of peripheral nodes, and establishes each of the peripheral nodes through the training. The data communication is performed using a radio beam link corresponding to a peripheral node selected for the data communication path among the plurality of radio beam links.

本開示の非限定的な態様によれば、高周波数帯の無線を用いた適切なBHネットワークを構築できる。 According to a non-limiting aspect of the present disclosure, a suitable BH network using high-frequency radio can be constructed.

一実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to an embodiment; FIG. 一実施の形態に係る無線ノードのプロトコルスタックを示す図である。FIG. 3 illustrates protocol stacks of a wireless node according to one embodiment; 一実施の形態に係る無線ノードのハードウェア構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a hardware configuration example of a wireless node according to one embodiment; FIG. 一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の上流方向のデータ転送のイメージ図である。FIG. 4 is an image diagram of upstream data transfer between hop links to which BF transmission is applied according to an embodiment; 一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の下流方向のデータ転送のイメージ図である。FIG. 4 is an image diagram of downstream data transfer between hop links to which BF transmission is applied according to an embodiment; 一実施の形態に係るBF制御の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of BF control which concerns on one Embodiment. 一実施の形態に係る無線ノードの制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。3 is a block diagram showing a functional configuration example of a control unit of a wireless node according to one embodiment; FIG. 一実施の形態に係るコアノード(CN)の動作例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an operation example of a core node (CN) according to one embodiment; 一実施の形態に係るスレーブノード(SN)の動作例を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing an operation example of a slave node (SN) according to one embodiment;

以下、図面を適宜参照して、実施の形態について説明する。本明細書の全体を通じて同一要素には、特に断らない限り、同一符号を付す。添付の図面と共に以下に記載される事項は、例示的な実施の形態を説明するためのものであり、唯一の実施の形態を示すためのものではない。例えば、実施の形態において動作の順序が示された場合、動作の順序は、全体的な動作として矛盾が生じない範囲で、適宜に変更されてもよい。 Hereinafter, embodiments will be described with appropriate reference to the drawings. The same reference numerals are used throughout the specification to refer to the same elements unless otherwise specified. The matter described below in conjunction with the accompanying drawings is intended to describe exemplary embodiments, and not to present the only embodiments. For example, when the order of operations is shown in the embodiments, the order of operations may be changed as appropriate within a range that does not cause contradiction in the overall operation.

複数の実施の形態及び/又は変形例を例示した場合、或る実施の形態及び/又は変形例における一部の構成、機能及び/又は動作は、矛盾の生じない範囲で、他の実施の形態及び/又は変形例に含まれてもよいし、他の実施の形態及び/又は変形例の対応する構成、機能及び/又は動作に置き換えられてもよい。 When multiple embodiments and/or modifications are illustrated, some configurations, functions, and/or operations in one embodiment and/or modification may be the same as those in other embodiments to the extent that there is no contradiction. and/or may be included in variations and replaced with corresponding configurations, functions and/or operations in other embodiments and/or variations.

また、実施の形態において、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、説明が不必要に冗長になること、及び/又は、技術的な事項又は概念が曖昧になることを回避して当業者の理解を容易にするために、公知又は周知の技術的な事項の詳細説明を省略する場合がある。また、実質的に同一の構成、機能及び/又は動作についての重複説明を省略する場合がある。 Moreover, in the embodiments, more detailed description than necessary may be omitted. For example, to avoid unnecessarily redundant description and/or vague technical matters or concepts and to facilitate understanding by those skilled in the art, technical matters that are known or well-known may be omitted. Also, duplicate descriptions of substantially the same configurations, functions and/or operations may be omitted.

添付図面および以下の説明は、実施の形態の理解を助けるために提供されるものであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。また、以下の説明で使われる用語は、当業者の理解を助けるために他の用語に適宜に読み替えられてもよい。 The accompanying drawings and the following description are provided to aid in understanding the embodiments and are not intended to limit the claimed subject matter thereby. Also, the terms used in the following description may be appropriately replaced with other terms to help those skilled in the art understand.

<本開示に至った知見>
モバイル通信のインフラストラクチャの1つであるBHネットワークを無線マルチホップによって無線化することで、有線ケーブルの敷設を不要にでき、モバイル通信システムの導入に要する敷設コストを削減できる。そのため、例えば、モバイル通信システムを一時的(あるいは、暫定的)に導入する場合には、BHネットワークを無線マルチホップによって無線化することが有効である。
<Knowledge leading to this disclosure>
By making the BH network, which is one of the mobile communication infrastructures, wireless by wireless multi-hop, the laying of wired cables can be made unnecessary, and the laying cost required for introducing a mobile communication system can be reduced. Therefore, for example, when a mobile communication system is temporarily (or tentatively) introduced, it is effective to wirelessize the BH network by wireless multi-hop.

例えば、モバイル通信システムのサービスエリアに多数のスモールセル基地局(無線ノード)を敷設し、サービスエリアをカバーしていく場合、BHネットワークを無線マルチホップによって無線化することは有効であり、既に、主に、無線LAN(例えば、Wi-Fi(登録商標))システムで多くの導入がなされている。 For example, when laying a large number of small cell base stations (radio nodes) in the service area of a mobile communication system to cover the service area, it is effective to make the BH network wireless by wireless multi-hop. Most of the installations are in wireless LAN (eg, Wi-Fi®) systems.

また、2019年又は2020年頃から、世界的に商用サービスが開始されようとしている第5世代移動通信システム(5G)では、高周波数帯の電波が利用される。高周波数帯は、例えば、センチメートル波帯(3GHz~30GHz、Super High Frequency(SHF)と称される場合もある)、又は、ミリ波帯(30GHz~300GHz、Extreme High Frequency(EHF)と称される場合もある)を含む。高周波数帯では、電波伝搬の損失が大きいため、電波伝搬の損失を補償するために、ビームフォームミング(BF)技術の適用が検討される。 Also, from around 2019 or 2020, high-frequency radio waves will be used in the 5th generation mobile communication system (5G), which is about to start commercial services worldwide. The high frequency band is, for example, a centimeter wave band (3 GHz to 30 GHz, sometimes referred to as Super High Frequency (SHF)), or a millimeter wave band (30 GHz to 300 GHz, Extreme High Frequency (EHF)). in some cases). Since radio wave propagation loss is large in high frequency bands, the application of beamforming (BF) technology is being considered in order to compensate for radio wave propagation loss.

例えば、高周波数帯のアクセス回線において、BF技術を適用した場合であっても、セル半径は、100メートル~数100メートルであるため、セルサイズは、小さくなる(スモールセル化する)。そのため、置局する基地局の数は、膨大となり、BHネットワークの有線ケーブル敷設が困難である。BHネットワークの無線化は、有線ケーブルの敷設を不要にできるため、高周波数帯においてBF技術を適用する場合にも有効である。 For example, even when BF technology is applied to high-frequency band access lines, the cell size is reduced (becomes a small cell) because the cell radius is 100 meters to several hundred meters. As a result, the number of base stations to be installed becomes enormous, and it is difficult to lay a wired cable for the BH network. A wireless BH network eliminates the need to install wired cables, and is therefore effective when applying BF technology in high frequency bands.

例えば、非特許文献1に記載の方式(「無線バックホール・エンジン(BE)」と称することがある)では、無線マルチホップの中継経路を事前に構築し、通信セッションが発生(データ転送が発生)した場合に、構築した中継経路に沿って、無線ノード間をデータのフレームが転送される。この方式は、中継経路の構築を行う「経路制御」と、データの「フレーム転送(例えば、「中継転送」と記載される場合がある)」とを分離した無線BH技術である。 For example, in the method described in Non-Patent Document 1 (sometimes referred to as "wireless backhaul engine (BE)"), a wireless multi-hop relay route is constructed in advance, and a communication session occurs (data transfer occurs ), the data frame is transferred between the wireless nodes along the constructed relay route. This method is a wireless BH technology that separates "route control" for constructing a relay path from "frame transfer (for example, sometimes referred to as "relay transfer")" for data.

本実施の形態では、次世代Wi-Fi(IEEE802.11ax、及び/又は、IEEE802.11ay)、および、第5世代移動通信システム(5G)といった、高周波数帯を用いてビームフォーミング(BF)を利用する無線規格に対して、非特許文献1に記載の方式の無線BH技術を適用することを1つの例とする。 In the present embodiment, next-generation Wi-Fi (IEEE802.11ax and/or IEEE802.11ay) and beamforming (BF) using a high frequency band such as the 5th generation mobile communication system (5G) An example is to apply the wireless BH technology described in Non-Patent Document 1 to the wireless standard to be used.

各ノードがBFを用いた中継転送(中継経路に沿ったデータの送受信)を実行するために、データの送受信の前までに、中継経路の構築を行う「経路制御」が実行される。経路制御では、BF制御処理を含むホップリンクの確立と、確立したホップリンクに基づく中継経路の構築とが含まれてよい。各ノードは、構築された中継経路を事前に把握することによって、中継転送の効率を向上できる。ここで、BF制御処理には、各ノードでの送信アンテナの送信ウエイト制御又は送信指向性制御、及び、各ノードの受信アンテナの受信ウエイト制御又は受信指向性制御を含まれてよい。また、ホップリンクとは、或るノードの周辺のN個(Nは1以上の整数)のノードとのメッシュリンクに対応してよい。 In order for each node to perform relay transfer (data transmission/reception along the relay route) using BF, "route control" for constructing a relay route is executed before data transmission/reception. Route control may include establishment of hop links including BF control processing, and construction of relay routes based on the established hop links. Each node can improve the efficiency of relay transfer by grasping the constructed relay route in advance. Here, the BF control processing may include transmission weight control or transmission directivity control of transmission antennas at each node, and reception weight control or reception directivity control of reception antennas at each node. A hop link may correspond to a mesh link with N (N is an integer equal to or greater than 1) nodes around a certain node.

BF制御処理は、ノードに通信セッションが発生し、データの中継転送を行う時点で実行することでも中継転送を実行することは可能ではあるが、中継転送の所要時間が増えることがある。そのため、BH回線のスループットの低下を招く可能性がある。ここで、通信セッションの発生とは、例えば、ノードにおいて中継転送を行うパケットがスタンバイされ、当該ノードがCarrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance(CSMA/CA)において無線チャネル(無線資源)を得た状態に対応してよい。 Although it is possible to execute BF control processing at the time when a communication session occurs in a node and relay transfer of data is performed, the time required for relay transfer may increase. Therefore, there is a possibility that the throughput of the BH line will be lowered. Here, the occurrence of a communication session means, for example, a state in which a packet to be relayed is on standby at a node, and the node has acquired a wireless channel (wireless resource) in Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA). You can deal with it.

また、非特許文献1に記載の方式では、報知送信(ブロードキャスト)される経路制御パケットに対して、各ノードが、経路制御パケットの受信電力を測定(例えば、RSSI(Received Signal Strength Indicator)測定)し、各ノードのホップリンクの品質(例えば、付与されたメトリック)を判定する。各ノードがホップリンクの品質を判定することによって、中継転送の経路制御が効率的に実行される。 In addition, in the method described in Non-Patent Document 1, each node measures the received power of a routing control packet (for example, RSSI (Received Signal Strength Indicator) measurement) for a routing control packet transmitted (broadcast). and determine the hop-link quality (eg, assigned metric) of each node. Relay routing is efficiently performed by each node determining the quality of the hop links.

例えば、データの中継転送においてBFが適用される場合、経路制御の段階においても、各ノードは、ブロードキャストされる経路制御パケットに代えて、BFを適用したユニキャストでの経路制御パケットの送受信に基づいて各ホップリンクの品質の判定を行ってよい。BFを適用したユニキャストでの経路制御パケットの送受信に基づいて各ホップリンクの品質の判定を行うことによって、BFが適用されるデータの中継転送の経路をより適切に選択することができる。 For example, when BF is applied in relay transfer of data, even in the stage of routing, each node transmits and receives unicast route control packets to which BF is applied, instead of broadcasting route control packets. may determine the quality of each hop link. By judging the quality of each hop link based on the transmission and reception of routing control packets in unicast with BF applied, it is possible to more appropriately select a route for relay transfer of data to which BF is applied.

一方、データの中継転送においてBFが適用される場合、互いに異なる方向の指向性を有する2つ以上のビームを用いた通信が可能なため、各ノードは、同一の周波数、及び、同一の時間において、2つ以上のノードと通信が可能である。別言すると、データの中継転送においてBFが適用される場合、周波数の空間的な再利用が可能である。例えば、中継経路において枝分かれしている根元のノードは、複数の近隣の送信ノードによって送信されたデータを、同じ時間、及び、同じ周波数において受信できる。この場合、各ノードは、例えば、複数のノードからのデータを同一時間に並列処理するか、又は、高速に時分割処理することが望まれる。 On the other hand, when BF is applied in data relay transfer, communication using two or more beams having directivities in mutually different directions is possible, so each node uses the same frequency and at the same time , can communicate with more than one node. In other words, when BF is applied in relaying data, spatial reuse of frequencies is possible. For example, a root node that branches off in a relay path can receive data transmitted by multiple neighboring transmitting nodes at the same time and same frequency. In this case, each node, for example, is desired to process data from a plurality of nodes in parallel at the same time, or to perform time-division processing at high speed.

さらには、また、高周波数帯では、電波の直進性が高いために、送信点と受信点の間に建造物、樹木、人物、車両といった遮蔽物(又は障害物)が存在すると、送信点から受信点に至る電波伝搬の損失が増加し易い。そのため、無線リンクの回線品質が劣化し易く、最悪の場合には無線リンクが切断され得る。 Furthermore, in a high-frequency band, since radio waves travel in a straight line, if there is a shield (or obstacle) such as a building, a tree, a person, or a vehicle between a transmission point and a reception point, The loss of radio wave propagation to the receiving point tends to increase. Therefore, the line quality of the radio link is likely to deteriorate, and in the worst case, the radio link may be disconnected.

そこで、本願発明者らは、非特許文献1に記載の方式を、高周波数帯においてBF技術を適用する場合に適合させ、例えば、LTEのような既存システムの帯域幅よりも、高周波数帯の持つ広い帯域幅を活かした、より高スループットの無線BHネットワーク技術の開発に至った。 Therefore, the inventors of the present application adapted the method described in Non-Patent Document 1 to the case of applying BF technology in a high frequency band, and for example, compared to the bandwidth of existing systems such as LTE, the high frequency band This has led to the development of wireless BH network technology with higher throughput that takes advantage of the wide bandwidth that it possesses.

以下、高周波数帯の持つ広い帯域幅を活かすことで高いスループットを実現でき、また高周波数帯の電波伝搬損失を補償できる、BFをBHリンクに適用した無線BH技術の非限定的な実施例について説明する。 The following are non-limiting examples of wireless BH technology applying BF to BH links, which can achieve high throughput by making use of the wide bandwidth of high frequency bands and can compensate for radio wave propagation loss in high frequency bands. explain.

<システム構成例>
図1は、一実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示すブロック図である。図1に示す無線通信システム1は、例示的に、複数のノード3を備える。図1には、非限定的な一例として、ノード番号#0~#7を付して示す8台のノード3が例示されている。ノード3の数は、2以上かつ8未満でもよいし9以上でもよい。
<System configuration example>
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a radio communication system according to one embodiment. A wireless communication system 1 shown in FIG. 1 illustratively comprises a plurality of nodes 3 . As a non-limiting example, FIG. 1 illustrates eight nodes 3 denoted by node numbers #0 to #7. The number of nodes 3 may be 2 or more and less than 8, or 9 or more.

個々のノード3は、無線通信が可能な無線機器の一例である。そのため、ノード3のそれぞれは、「無線ノード3」と称されてもよい。 Each node 3 is an example of a wireless device capable of wireless communication. As such, each of the nodes 3 may be referred to as a "wireless node 3".

個々のノード3は、無線通信が可能なエリアを形成する。「無線通信が可能なエリア」は、「無線通信エリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「カバレッジエリア」、又は、「カバーエリア」等と称されてもよい。無線LAN関連規格に準拠した、あるいはベースとしたノード3が形成する無線通信エリアは、セルラー通信での呼称である「セル」に対応すると捉えてもよい。例えば、個々のノード3が形成する無線通信エリアは、「スモールセル」に分類される「フェムトセル」に相当すると捉えてもよい。 Each node 3 forms an area in which wireless communication is possible. The 'area where wireless communication is possible' may also be referred to as 'wireless communication area', 'wireless area', 'communication area', 'service area', 'coverage area', or 'coverage area'. A wireless communication area formed by nodes 3 conforming to or based on a wireless LAN-related standard may be considered to correspond to a "cell", which is a term used in cellular communication. For example, a wireless communication area formed by each node 3 may be regarded as equivalent to a "femtocell" classified as a "small cell".

ノード3のそれぞれは、他のノード3のサービスエリアに位置する場合に、当該他のノード3と無線通信することが可能である。複数のノード3は、例えば、バックボーンネットワーク5と端末装置7との間の通信を無線によって中継する無線バックホール(BH)ネットワークを形成する。「無線BHネットワーク」は、「無線」を省略して「BHネットワーク」と称されてもよい。 Each of the nodes 3 can wirelessly communicate with the other node 3 when located in the service area of the other node 3 . The plurality of nodes 3 form, for example, a wireless backhaul (BH) network that wirelessly relays communication between the backbone network 5 and the terminal device 7 . A "wireless BH network" may be referred to as a "BH network" by omitting "wireless".

「BHネットワーク」は、「中継ネットワーク」と称されてもよい。BHネットワークのエンティティである個々のノード3は、「中継ノード」と称されてもよい。 A "BH network" may also be referred to as a "relay network." An individual node 3 that is an entity of the BH network may be referred to as a "relay node".

バックボーンネットワーク5は、例示的に、インターネット等の大規模な通信ネットワークである。「バックボーンネットワーク」は、「コアネットワーク」、又は、「グローバルネットワーク」等と称されてもよい。 The backbone network 5 is illustratively a large-scale communication network such as the Internet. A "backbone network" may also be referred to as a "core network", a "global network", or the like.

BHネットワークにおいて無線信号が伝送される経路又は区間は、「無線BH通信路」、「無線BH伝送路」、「無線BH回線」、「無線BH接続」、「無線BHチャネル」、「無線リンク」、又は、「ホップリンク」と相互に読み替えられてもよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよく、また、「BH」は「中継(Relay)」に読み替えられてもよい。 Routes or sections through which wireless signals are transmitted in a BH network are "wireless BH communication path", "wireless BH transmission path", "wireless BH line", "wireless BH connection", "wireless BH channel", and "wireless link". , or may be read interchangeably as "hop link". In these terms, "radio" may be omitted and "BH" may be read as "relay".

これに対し、例えば、端末装置7とBHネットワークとの間において無線信号が伝送される区間は、「無線アクセス回線」、又は、「無線アクセスチャネル」と称されてよい。これらの用語において、「無線」は省略されてもよい。 On the other hand, for example, a section in which radio signals are transmitted between the terminal device 7 and the BH network may be called a "radio access line" or a "radio access channel". In these terms, "wireless" may be omitted.

なお、以下の説明において、「信号」という用語は、「フレーム」又は「パケット」といった、信号が時間的に区切られた単位の用語に読み替えられてもよい。 In the following description, the term "signal" may be read as a unit in which the signal is separated in time, such as "frame" or "packet."

無線BH回線及び無線アクセス回線には、互いに異なる周波数(チャネル)が割り当てられてよい。 Different frequencies (channels) may be assigned to the wireless BH link and the wireless access link.

複数のノード3のうちの一部のノード3は、バックボーンネットワーク5に有線接続されてよい。図1には、1つのノード#0が、バックボーンネットワーク5に有線接続された態様が例示されている。有線接続には、例えば、LANケーブル、又は光ファイバケーブルが適用されてよい。 Some of the nodes 3 may be wired to the backbone network 5 . FIG. 1 illustrates a mode in which one node #0 is connected to the backbone network 5 by wire. A LAN cable or an optical fiber cable, for example, may be applied to the wired connection.

バックボーンネットワーク5に有線接続されたノード#0は、「コアノード(CN)」と称されてよい。BHネットワークを形成する複数のノード3のうち、CN#0を除いた個々のノード3は、「スレーブノード(SN)」と称されてよい。例えば図1において、ノード#1~#7は、いずれもSNである。なお、CNの数は、2以上であってもよく、SNの数は、7未満であってもよいし、8以上であってもよい。 Node #0 wired to backbone network 5 may be referred to as a “core node (CN)”. Of the plurality of nodes 3 forming the BH network, individual nodes 3 other than CN#0 may be referred to as "slave nodes (SN)". For example, in FIG. 1, nodes #1 to #7 are all SNs. The number of CNs may be 2 or more, and the number of SNs may be less than 7 or 8 or more.

なお、図1において、個々のノード3に付した#0~#7は、個々のノード3の識別に用いられる情報(以下「ノード識別情報」と略称することがある)の一例である。ノード識別情報は、同じBHネットワークにおいて個々のノード3を一意に識別可能な情報であればよく、例えば、ノード番号、機器の識別子、又は、アドレス情報等であってよい。アドレス情報の非限定的な一例は、MAC(Media Access Control)アドレスである。 In FIG. 1, #0 to #7 attached to each node 3 are examples of information used to identify each node 3 (hereinafter sometimes abbreviated as "node identification information"). The node identification information may be any information that can uniquely identify each node 3 in the same BH network, such as node numbers, device identifiers, or address information. A non-limiting example of address information is a MAC (Media Access Control) address.

BHネットワークは、1つのCN3(#0)をルート(根)ノードとした1つ以上のツリー構造(「ツリートポロジ」と称されてもよい)を有してよい。なお、BHネットワークの構造は、ツリー構造に限られない。 A BH network may have one or more tree structures (which may be referred to as "tree topology") with one CN3 (#0) as the root node. Note that the structure of the BH network is not limited to the tree structure.

ツリートポロジにおいて、子ノードを有さないSN3は「葉(リーフ)ノード」と称されてよく、子ノードを有するSN3は「内部ノード」と称されてよい。例えば、図1において、SN#2、#6、#7は、いずれも「リーフノード」に相当する。また、SN#1、#3、#4、#5は、いずれも「内部ノード」に相当する。 In a tree topology, SN3 with no child nodes may be referred to as a "leaf node" and SN3 with child nodes may be referred to as an "internal node." For example, in FIG. 1, SNs #2, #6, and #7 all correspond to "leaf nodes." SNs #1, #3, #4, and #5 all correspond to "internal nodes".

無線BH回線には、コアノード3からリーフノード3へ向かう方向の「下り回線」と、リーフノード3からコアノード3へ向かう方向の「上り回線」と、が含まれてよい。「下り回線」及び「上り回線」は、それぞれ、セルラー通信における呼称に倣って「ダウンリンク(DL)」及び「アップリンク(UL)」と称されてもよい。 The wireless BH line may include a “downlink” in the direction from the core node 3 to the leaf node 3 and an “uplink” in the direction from the leaf node 3 to the core node 3 . "Downlink" and "uplink" may also be referred to as "downlink (DL)" and "uplink (UL)", respectively, following their nomenclature in cellular communications.

「下り回線」における信号(下り信号)の流れは、「ダウンストリーム」と称されてよく、「上り回線」における信号(上り信号)の流れは、「アップストリーム」と称されてよい。「下り信号」及び「上り信号」のそれぞれには、制御信号及びデータ信号が含まれてよい。「制御信号」には、「データ信号」には該当しない信号が含まれてよい。 A signal flow in the “downlink” (downlink signal) may be referred to as “downstream”, and a signal flow in the “uplink” (uplink signal) may be referred to as “upstream”. The "downlink signal" and "uplink signal" may each include a control signal and a data signal. A “control signal” may include a signal that does not correspond to a “data signal”.

なお、「子ノード」は、「下り回線」に着目した場合の、或るノードの下流に無線リンクによって接続されたノード(下流ノード)に相当すると捉えてもよい。下り回線に着目した場合の、或るノードの上流に無線リンクによって接続されたノードは、「親ノード」又は「上流ノード」と称されてもよい。「上り回線」に着目した場合、「子ノード」(下流ノード)と「親ノード」(上流ノード)との関係は、逆転する。 Note that the "child node" may be considered to correspond to a node (downstream node) connected downstream of a certain node by a wireless link when focusing on the "downlink". When focusing on the downlink, a node connected upstream of a certain node by a wireless link may be called a "parent node" or an "upstream node." Focusing on the "uplink", the relationship between the "child node" (downstream node) and the "parent node" (upstream node) is reversed.

また、「下り回線」に着目した場合、「コアノード」は、「始点ノード」又は「起点ノード」と称されてもよく、「リーフノード」は、「終点ノード」あるいは「エッジノード」と称されてもよい。「内部ノード」は、「中間ノード」又は「中継ノード」と称されてもよい。 Further, when focusing on the "downlink", the "core node" may be referred to as the "starting node" or "starting node", and the "leaf node" may be referred to as the "end node" or "edge node". may "Internal nodes" may also be referred to as "intermediate nodes" or "relay nodes."

BHネットワークにおけるツリー構造の経路(ツリートポロジ)は、例えば、CN3から特定のSN3に至る経路のメトリック(以下「経路メトリック」と略称することがある)に基づいて構築されてよい。経路メトリックには、CN3から特定のSN3に至る無線区間の電波伝搬の品質又は性能を示す指標(以下「伝搬品質指標」と称する)が用いられてよい。 A tree-structured route (tree topology) in the BH network may be constructed, for example, based on the metric of the route from CN3 to a specific SN3 (hereinafter sometimes abbreviated as “route metric”). An index indicating the quality or performance of radio wave propagation in a wireless section from CN3 to a specific SN3 (hereinafter referred to as "propagation quality index") may be used as the route metric.

伝搬品質指標の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度(例えば、RSSI;Received Signal Strength Indicator)、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。「電波伝搬損失」は、「パスロス」に読み替えられてもよい。 Non-limiting examples of propagation quality indicators include received power or strength of radio signals (for example, RSSI; Received Signal Strength Indicator), radio wave propagation loss, and propagation delay. "Radio wave propagation loss" may be read as "path loss".

伝搬品質指標には、以上の指標候補の中から選択された1つ又は2つ以上の組み合わせが用いられてよい。なお、本実施形態において、伝搬品質指標には、ホップ数といった経路の距離に関する指標は用いられなくてよい。 One or a combination of two or more selected from the above index candidates may be used as the propagation quality index. In addition, in this embodiment, an index related to the distance of the route such as the number of hops may not be used as the propagation quality index.

例えば、CN3を起点に信号(例えば、制御信号)を送信することで、制御信号の送信ノード3と受信ノード3との間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノード3において求めることができる。 For example, by transmitting a signal (for example, a control signal) starting from CN3, for each wireless section between the transmission node 3 and the reception node 3 of the control signal, the radio wave propagation loss of the wireless section is calculated at the reception node 3. can ask.

そして、受信ノード3のそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報(別言すると、累積値)を、ノード3間で伝達できる。 Then, each of the receiving nodes 3 transmits the obtained radio wave propagation loss information included in the control signal, so that the cumulative radio wave propagation loss information (in other words, cumulative value) can be passed between nodes 3.

個々のノード3は、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノード3を1つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。 Each node 3, for example, calculates a path metric based on the cumulative radio wave propagation loss for each upstream node candidate that is the transmission source of the control signal, and indicates, for example, the minimum path metric among the upstream node candidates. Pick one node 3. As a result, a tree-structured path that minimizes radio wave propagation loss is constructed.

ツリー構造の経路(以下「ツリー経路」と称することがある)は、CN3を起点に制御信号を定期又は不定期に送信することで、ダイナミックに、あるいは、アダプティブに更新することができる。 A tree-structured path (hereinafter sometimes referred to as a "tree path") can be dynamically or adaptively updated by transmitting a control signal periodically or irregularly from CN3.

以下、このようなツリー経路の構築及び更新に関わる処理又は制御を、便宜的に、「経路制御」と称することがある。 Hereinafter, such processing or control related to construction and updating of tree paths may be referred to as "path control" for convenience.

なお、BH回線の下り回線及び上り回線の少なくとも1つには、有線回線が含まれてもよい。BH回線の下り回線及び上り回線の少なくとも1つに有線回線が含まれる場合、有線区間の経路メトリックは、無線区間において想定される伝搬損失よりも小さい所定値(例えば、最小値)によって計算されてよい。 At least one of the downlink and uplink of the BH circuit may include a wired circuit. When at least one of the downlink and uplink of the BH circuit includes a wired line, the route metric of the wired section is calculated by a predetermined value (for example, minimum value) smaller than the propagation loss assumed in the wireless section. good.

端末装置7は、いずれかのSN3のサービスエリアに位置する場合に、BHネットワークを形成する複数のSN3のいずれかに無線アクセス回線によって接続することで、BH回線経由でバックボーンネットワーク5と通信する。なお、端末装置7は、SN3の何れか(図1では、一例として、SN#3)に、有線回線(有線IF)によって接続されてもよい。非限定的な一例として、端末装置7は、携帯電話やスマートフォン、タブレット端末等の移動可能な端末であってよい。 When the terminal device 7 is located in the service area of one of the SNs 3, the terminal device 7 communicates with the backbone network 5 via the BH network by connecting to one of the plurality of SNs 3 forming the BH network via a radio access line. The terminal device 7 may be connected to one of the SNs 3 (SN#3 as an example in FIG. 1) via a wired line (wired IF). As a non-limiting example, the terminal device 7 may be a mobile terminal such as a mobile phone, a smart phone, or a tablet terminal.

無線アクセス回線には、例示的に、CDMA(Code Division Multiple Access)、FDMA(Frequency Division Multiple Access)、TDMA(Time Division Multiple Access)、OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)、及び、SC-FDMA(Single Carrier Frequency Division Multiple Access)等のうちのいずれかが適用されてもよい。OFDMAは、例えば、IEEE802.11、IEEE802.16、LTE(Long Term Evolution)、LTE-Advanced等の無線技術によって具現されてよい。 Examples of radio access lines include Code Division Multiple Access (CDMA), Frequency Division Multiple Access (FDMA), Time Division Multiple Access (TDMA), Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA), and SC-FDMA (Single Access). Carrier Frequency Division Multiple Access), etc. may be applied. OFDMA may be implemented by radio technologies such as IEEE802.11, IEEE802.16, LTE (Long Term Evolution), LTE-Advanced, and the like.

無線BH回線及び/又は無線アクセス回線における下り回線及び/又は上り回線の全部又は一部には、複数のアンテナ素子を有するアンテナアレイによるMIMO(Multiple Input Multiple Output)技術が適用されてもよい。 MIMO (Multiple Input Multiple Output) technology using an antenna array having multiple antenna elements may be applied to all or part of the downlink and/or uplink in the wireless BH channel and/or radio access channel.

例えば、CN3-SN3間、SN3-SN3間、及び、SN3-端末装置7間のいずれか1つ以上の区間の下り回線及び/又は上り回線において、アンテナアレイを用いたビームフォーミングが行われてもよい。なお、アンテナアレイを用いたビームフォーミングについては、後述する。 For example, in the downlink and / or uplink of any one or more sections between CN3-SN3, SN3-SN3, and SN3-terminal device 7, even if beamforming using an antenna array is performed good. Beamforming using an antenna array will be described later.

なお、以下において、信号の「伝送」という用語は、信号の「中継」、「転送」、「伝搬」、「伝達」、「ルーティング」、又は、「フォワーディング」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。信号の「中継」は、信号の「ブリッジ」に読み替えられてもよい。 In the following, the term "transmission" of signals is interchangeably read as other terms such as "relay", "transfer", "propagation", "transmission", "routing", or "forwarding" of signals. may "Relay" of a signal may be read as "bridge" of a signal.

また、信号の「送信」という用語には、信号の「フラッディング」、「ブロードキャスト」、「マルチキャスト」、又は、「ユニキャスト」等の意味が含まれてよい。回線の「接続」という用語は、有線及び/又は無線の通信リンクが「確立」又は「リンクアップ」した状態を意味する、と捉えてもよい。 Also, the term "transmission" of a signal may include meanings such as "flooding", "broadcast", "multicast" or "unicast" of the signal. The term "connection" of a line may be taken to mean that a wired and/or wireless communication link is "established" or "linked up".

「装置」という用語は、「回路」、「デバイス」、「ユニット」、又は、「モジュール」といった用語に相互に読み替えられてもよい。「インタフェース(IF)」という用語は、「アダプタ」、「ボード」、「カード」、又は、「モジュール」、「チップ」といった用語に相互に読み替えられてもよい。 The term "apparatus" may be interchanged with terms such as "circuit", "device", "unit", or "module". The term "interface (IF)" may be interchanged with terms such as "adapter", "board", "card", or "module" and "chip".

ノード3及び/又は端末装置7は、IoT(Internet of Things)機器であってもよい。IoTによって、様々な「物」に無線通信機能が搭載され得る。無線通信機能を搭載した様々な「物」は、無線アクセス回線及び/又は無線BH回線を介してバックボーンネットワーク5に接続して通信を行なうことができる。 The node 3 and/or the terminal device 7 may be IoT (Internet of Things) equipment. With IoT, various "things" can be equipped with wireless communication functions. Various "things" equipped with wireless communication functions can communicate with the backbone network 5 via wireless access lines and/or wireless BH lines.

例えば、IoT機器には、無線通信機能を具備したセンサデバイスやメータ(測定器)等が含まれてよい。センサデバイス及び/又はメータを搭載した監視カメラ及び/又は火災報知器のような、センシング機能及び/又はモニタ機能を有する機器がノード3及び/又は端末装置7に該当してもよい。したがって、BHネットワークは、例えば、センサネットワーク及び/又は監視ネットワークに該当してもよい。なお、IoT機器による無線通信は、MTC(Machine Type Communications)と称されることがある。そのため、IoT機器は、「MTCデバイス」と称されることがある。 For example, IoT devices may include sensor devices, meters (measuring instruments), and the like that have wireless communication functions. The node 3 and/or the terminal device 7 may correspond to a device having a sensing function and/or a monitoring function, such as a surveillance camera and/or a fire alarm equipped with a sensor device and/or meter. A BH network may thus correspond to, for example, a sensor network and/or a monitoring network. Note that wireless communication by IoT devices is sometimes referred to as MTC (Machine Type Communications). Therefore, IoT devices are sometimes referred to as "MTC devices."

以下、無線通信システム1を構成するノード3のプロトコルスタックの一例及びハードウェア構成の一例について説明する。 An example protocol stack and an example hardware configuration of the node 3 that configures the wireless communication system 1 will be described below.

<ノード3のプロトコルスタックの一例>
図2は、一実施の形態に係る無線ノードのプロトコルスタックを示す図である。図2に示すように、レイヤ2.5は、レイヤ2とレイヤ3の間に位置づけられ、BH回線の無線マルチホップ伝送を司る。
<Example of protocol stack of node 3>
FIG. 2 is a diagram illustrating a protocol stack of a wireless node according to one embodiment; As shown in FIG. 2, layer 2.5 is positioned between layer 2 and layer 3 and is responsible for wireless multi-hop transmission on BH lines.

レイヤ1は、PHYレイヤと称されてよい。レイヤ1では、例示的に、BF機能を有する無線伝送が行われる。例えば、レイヤ1は、IEEE802.11ay、及び/または、5G(NR)の無線規格に準拠する。 Layer 1 may be referred to as the PHY layer. At layer 1, wireless transmission with BF functionality is illustratively performed. For example, Layer 1 complies with IEEE 802.11ay and/or 5G (NR) wireless standards.

レイヤ2.5では、「メッシュリンク確立」と、「経路制御」とが分離独立する。 In layer 2.5, "mesh link establishment" and "route control" are separated and independent.

「メッシュリンク確立」においては、各ノードは、周辺ノードのスキャンを行い、バックホールネットワークにおけるメッシュリンクをリンクアップさせ、リンクアップした周辺ノードに関する情報(ノード情報)を記憶する。ここで、或るノード3の周辺ノードとは、例えば、或るノード3が送信した信号(例えば、ビーコン信号)を受信可能な位置に存在するノードに該当してよい。 In "mesh link establishment", each node scans for peripheral nodes, links up mesh links in the backhaul network, and stores information (node information) about the linked up peripheral nodes. Here, a peripheral node of a certain node 3 may correspond to, for example, a node existing in a position capable of receiving a signal (for example, a beacon signal) transmitted by the certain node 3 .

「経路制御」においては、各スレーブノードとコアノードとの間のマルチホップの経路が動的に構築される。レイヤ2.5の2つの階層による階層化では、「メッシュリンク確立」がレイヤ2.5の下層に位置付けられ、「経路制御」がレイヤ2.5の上層に位置付けられる。 In "route control", multi-hop routes between each slave node and core nodes are dynamically constructed. In the two-hierarchical hierarchy of layer 2.5, "mesh link establishment" is positioned below layer 2.5, and "route control" is positioned above layer 2.5.

レイヤ2.5の階層化により、送信ノードがデータのフレーム転送を実行する段階で、どのノード宛にデータ転送すべきかが事前に把握でき、遅延時間を最小に抑えたデータ転送が実行できる。 Layer 2.5 makes it possible to grasp in advance to which node the data should be transferred at the stage when the transmitting node executes the data frame transfer, and to execute the data transfer with the delay time kept to a minimum.

BH回線の無線マルチホップ伝送において、高周波数帯のBF伝送を適用する場合には、例えば、レイヤ2.5を含む無線ノード3のプロトコルスタックにおいて、以下の3点の処理が実行される。 When BF transmission in a high frequency band is applied to wireless multi-hop transmission on a BH line, for example, the following three processes are executed in the protocol stack of the wireless node 3 including layer 2.5.

(1)メッシュリンク確立の処理において、各ノードが周辺ノードに関する情報(ノード情報)を記憶する処理と、ノード間のBF伝送のためのBF制御の処理とが実行される。なお、BF制御については、後述する。 (1) In the mesh link establishment process, each node stores information (node information) about neighboring nodes and BF control process for BF transmission between nodes. BF control will be described later.

(2)経路制御の処理において、ノード間の伝搬品質の評価を行うRSSI測定の対象である経路制御パケットがブロードキャストされる代わりに、ノード間のBFを用いてユニキャストされる。各ノードは、ユニキャストされた経路制御パケットを受信し、RSSI測定を行う。 (2) In routing control processing, a routing control packet, which is a target of RSSI measurement for evaluating propagation quality between nodes, is unicast using BF between nodes instead of being broadcast. Each node receives unicast routing packets and makes RSSI measurements.

データが、ノード間のBFを用いて送受信される場合、マルチホップの経路を決定する経路制御の処理においても、BFを用いたユニキャストでの経路制御パケットの送受信での伝搬品質の評価を実行する方が、ブロードキャストされる経路制御パケットの送受信よりも、的確なマルチホップ経路が構築できる。 When data is transmitted and received using BF between nodes, evaluation of propagation quality is performed in transmission and reception of routing control packets in unicast using BF even in routing control processing that determines multi-hop routes. A more accurate multi-hop route can be constructed by sending and receiving broadcast routing packets.

但し、経路制御の処理において、ノード間の伝搬品質の評価が、ブロードキャストされる経路制御パケットにより実行されてもよい。ノード間の伝搬品質の評価がブロードキャストされる経路制御パケットにより実行される場合、経路制御パケットの送信回数を抑制できるため、経路制御の実行時間を短縮実行できる。また、ブロードキャストされる経路制御パケットによるノード間の伝搬品質の評価であっても、ある程度は正しい評価が可能である。 However, in the process of routing, the evaluation of propagation quality between nodes may be performed by broadcasted routing packets. When the evaluation of propagation quality between nodes is performed by means of broadcast routing packets, the number of transmissions of routing control packets can be suppressed, so the execution time of routing control can be shortened. Moreover, even when evaluating the propagation quality between nodes using broadcast routing packets, it is possible to obtain a certain degree of correct evaluation.

(3)経路制御の処理において、ノード間の無線リンクの回線品質が劣化した場合に、劣化した無線リンクを含まないマルチホップの経路での中継伝送経路が決定される。 (3) In route control processing, when the line quality of a wireless link between nodes is degraded, a relay transmission route is determined as a multi-hop route that does not include the degraded wireless link.

高周波数帯、例えば、ミリ波帯では、電波の直進性が強く、送信点と受信点の間に建造物、樹木、人物、車両などの遮蔽物が存在する場合に、送信点から受信点に至る電波伝搬の損失が極めて大きくなる。そのため、送信点である無線ノードと受信点である無線ノードとの間の無線リンクの回線品質が大幅に劣化した場合、経路制御処理によって劣化した無線リンクを含まないマルチホップの経路での中継伝送経路が選定されてその経路での中継伝送が行われる。 In high-frequency bands, such as millimeter-wave bands, radio waves tend to propagate in a straight line. The loss of radio wave propagation becomes extremely large. Therefore, when the line quality of the wireless link between the wireless node that is the transmission point and the wireless node that is the reception point is significantly degraded, relay transmission is performed on a multi-hop route that does not include the degraded wireless link due to route control processing. A route is selected and relay transmission is performed on that route.

<ノード3のハードウェア構成の一例>
図3は、一実施の形態に係る無線ノード3のハードウェア構成例を示すブロック図である。図3に例示した構成例は、CN3及びSN3に共通でよい。図3に示すように、ノード3は、例えば、プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力(I/O)装置34、無線IF35及び36、有線IF37、有線IF39、並びに、バス38を備えてよい。
<Example of hardware configuration of node 3>
FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration example of the wireless node 3 according to one embodiment. The configuration example illustrated in FIG. 3 may be common to CN3 and SN3. As shown in FIG. 3, the node 3 includes, for example, a processor 31, a memory 32, a storage 33, an input/output (I/O) device 34, wireless IFs 35 and 36, a wired IF 37, a wired IF 39, and a bus 38. good.

なお、図3に例示したハードウェア構成例において、ハードウェアの増減が適宜に行なわれてもよい。例えば、任意のハードウェアブロックの追加や削除、分割、任意の組み合わせでの統合、バス38の追加又は削除等が、適宜に行なわれてよい。 Note that in the hardware configuration example illustrated in FIG. 3, the hardware may be increased or decreased as appropriate. For example, addition or deletion of arbitrary hardware blocks, division, integration in arbitrary combinations, addition or deletion of buses 38, etc. may be performed as appropriate.

プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力(I/O)装置34、無線IF35及び36、並びに、有線IF37及び39は、例えば、バス38に接続されて相互に通信することが可能である。バス38の数は、1つでもよいし複数でもよい。 The processor 31, memory 32, storage 33, input/output (I/O) device 34, wireless IFs 35 and 36, and wired IFs 37 and 39 are connected to, for example, a bus 38 and can communicate with each other. The number of buses 38 may be one or plural.

プロセッサ31は、ノード3に複数備えられてもよい。また、ノード3における処理は、1つのプロセッサ31によって実行されてもよいし、複数のプロセッサ31によって実行されてもよい。1つ又は複数のプロセッサ31において、複数の処理が、同時に、並列に、又は、逐次に実行されてもよいし、その他の手法によって実行されてもよい。なお、プロセッサ31は、シングルコアプロセッサでもよいし、マルチコアプロセッサでもよい。プロセッサ31は、1つ以上のチップを用いて実装されてよい。 A plurality of processors 31 may be provided in the node 3 . Also, the processing in the node 3 may be executed by one processor 31 or may be executed by a plurality of processors 31 . Multiple processes may be executed concurrently, in parallel, serially, or in some other manner on one or more processors 31 . Note that the processor 31 may be a single-core processor or a multi-core processor. Processor 31 may be implemented using one or more chips.

ノード3が有する1つ又は複数の機能は、例示的に、プロセッサ31及びメモリ32等のハードウェアに、所定のソフトウェアを読み込ませることで実現される。なお、「ソフトウェア」は、「プログラム」、「アプリケーション」、「エンジン」、又は「ソフトウェアモジュール」といった他の用語に相互に読み替えられてもよい。 One or more functions of the node 3 are illustratively realized by causing hardware such as the processor 31 and memory 32 to read predetermined software. Note that "software" may be read interchangeably with other terms such as "program", "application", "engine", or "software module".

例えば、プロセッサ31は、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方に記憶されたデータの読み出し及び書き込みの一方又は双方を制御することで、プログラムを読み込んで実行する。なお、プログラムは、例えば、無線IF35、無線IF36、及び、有線IF37の少なくとも1つによる電気通信回線を介した通信によって、ノード3に提供されてもよい。 For example, the processor 31 reads and executes a program by controlling one or both of reading and writing data stored in one or both of the memory 32 and storage 33 . Note that the program may be provided to the node 3 by communication via an electric communication line by at least one of the wireless IF 35, the wireless IF 36, and the wired IF 37, for example.

プログラムは、ノード3における処理の全部又は一部をコンピュータに実行させるプログラムであってよい。プログラムに含まれるプログラムコードの実行に応じて、ノード3の1つ以上の機能が実現される。プログラムコードの全部又は一部は、メモリ32又はストレージ33に記憶されてもよいし、オペレーティングシステム(OS)の一部として記述されてもよい。 The program may be a program that causes a computer to execute all or part of the processing in node 3 . One or more functions of the node 3 are implemented in response to execution of program code contained in the program. All or part of the program code may be stored in memory 32 or storage 33, or may be written as part of an operating system (OS).

プロセッサ31は、処理部の一例であり、例えば、OSを動作させてコンピュータ全体を制御する。プロセッサ31は、周辺装置とのインタフェース、制御装置、演算装置、レジスタなどを含む中央処理装置(CPU:Central Processing Unit)を用いて構成されてもよい。 The processor 31 is an example of a processing unit, and for example, operates an OS to control the entire computer. The processor 31 may be configured using a central processing unit (CPU) including an interface with peripheral devices, a control device, an arithmetic device, registers, and the like.

また、プロセッサ31は、例えば、プログラム及びデータの一方又は双方を、ストレージ33からメモリ32に読み出して各種の処理を実行する。 Also, the processor 31, for example, reads one or both of programs and data from the storage 33 to the memory 32 and executes various processes.

メモリ32は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、例えば、ROM、EPROM、EEPROM、RAM、SSDなどの少なくとも1つを用いて構成されてよい。なお、「ROM」は、「Read Only Memory」の略称であり、「EPROM」は、「Erasable Programmable ROM」の略称である。「EEPROM」は、「Electrically Erasable Programmable ROM」の略称であり、「RAM」は、「Random Access Memory」の略称であり、「SSD」は、「Solid State Drive」の略称である。 The memory 32 is an example of a computer-readable recording medium, and may be configured using at least one of ROM, EPROM, EEPROM, RAM, SSD, and the like. "ROM" is an abbreviation for "Read Only Memory", and "EPROM" is an abbreviation for "Erasable Programmable ROM". "EEPROM" is an abbreviation for "Electrically Erasable Programmable ROM", "RAM" is an abbreviation for "Random Access Memory", and "SSD" is an abbreviation for "Solid State Drive".

メモリ32は、レジスタ、キャッシュ、メインメモリ、ワークメモリ、又は、主記憶装置と呼ばれてもよい。 Memory 32 may also be referred to as registers, cache, main memory, work memory, or main storage.

ストレージ33は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体の一例であり、CD-ROM(Compact Disc ROM)などの光ディスク、ハードディスクドライブ(HDD)、フレキシブルディスク、光磁気ディスク(例えば、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、Blu-ray(登録商標)ディスク)、スマートカード、フラッシュメモリ(例えば、カード、スティック、キードライブ)、フレキシブルディスク、磁気ストリップ等の少なくとも1つを用いて構成されてもよい。ストレージ33は、補助記憶装置と呼ばれてもよい。上述の記録媒体は、例えば、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方を含むデータベース、サーバその他の適切な媒体であってもよい。 The storage 33 is an example of a computer-readable recording medium, and includes optical discs such as CD-ROMs (Compact Disc ROMs), hard disk drives (HDDs), flexible discs, magneto-optical discs (e.g., compact discs, digital versatile discs, Blu-ray disc), smart card, flash memory (eg, card, stick, key drive), floppy disk, magnetic strip, and/or the like. The storage 33 may also be called an auxiliary storage device. The recording medium described above may be, for example, a database, server, or other suitable medium including one or both of memory 32 and storage 33 .

入出力(I/O)装置34は、ノード3の外部から信号の入力を受け付ける入力デバイス、及び、ノード3から外部へ信号を出力する出力デバイスの一例である。入力デバイスには、例示的に、キーボード、マウス、マイクロフォン、スイッチ、ボタン、及び、センサの1つ以上が含まれてよい。出力デバイスには、例示的に、ディスプレイ、スピーカ、及び、LED(Light Emitting Diode)のような発光デバイスの1つ以上が含まれてよい。 The input/output (I/O) device 34 is an example of an input device that receives a signal input from the outside of the node 3 and an example of an output device that outputs a signal from the node 3 to the outside. Input devices may illustratively include one or more of a keyboard, mouse, microphone, switches, buttons, and sensors. Output devices may illustratively include one or more of displays, speakers, and light emitting devices such as LEDs (Light Emitting Diodes).

ボタンには、例えば、電源ボタン及び/又はリセットボタンが含まれてよい。電源ボタンは、例えば、ノード3の起動及びシャットダウンのために操作される。リセット(又はリルート)ボタンは、例えば、ツリー経路の意図的なリセット、及び/又は、再構築(又は、リルート)を指示するために操作される。 Buttons may include, for example, a power button and/or a reset button. The power button is operated for starting up and shutting down the node 3, for example. A reset (or reroute) button is operated, for example, to indicate a deliberate reset and/or reconstruction (or reroute) of the tree path.

なお、入出力(I/O)装置34は、入力と出力とで個別の構成でもよい。また、入出力(I/O)装置34は、例えば、タッチパネル式のディスプレイのように、入力と出力とが一体の構成であってもよい。 It should be noted that the input/output (I/O) device 34 may have separate configurations for inputs and outputs. Also, the input/output (I/O) device 34 may have an integrated structure for input and output, such as a touch panel display.

無線IF35は、例示的に、端末装置7との間のアクセス回線における無線信号の送受信を行う。無線IF35には、例えば、1つ以上のアンテナ350、図示を省略した、ベースバンド(BB)信号処理回路、MAC処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。 The wireless IF 35 illustratively transmits and receives wireless signals on an access line to and from the terminal device 7 . The wireless IF 35 may include, for example, one or more antennas 350, baseband (BB) signal processing circuitry, MAC processing circuitry, upconverters, downconverters, and amplifiers (not shown).

無線IF35のBB信号処理回路には、例示的に、送信信号を符号化及び変調するための符号化回路及び変調回路、並びに、受信信号を復調及び復号するための復調回路及び復号回路が含まれてよい。 The BB signal processing circuit of the radio IF 35 illustratively includes an encoding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating the transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding the reception signal. you can

アンテナ350は、例示的に、m個の信号を多重するm多重MIMO用アンテナであってよい。例えば、m=8であってもよいし、mは8と異なる正の整数であってもよい。 Antenna 350 may be, for example, an m-multiple MIMO antenna that multiplexes m signals. For example, m=8, or m may be a positive integer different from 8.

無線IF36は、例示的に、他のSN3との間のBH回線における無線信号の送受信を行う。なお、無線IF36の内部の構成例については、後述する。 The wireless IF 36 illustratively performs transmission and reception of wireless signals on the BH line between other SNs 3 . An internal configuration example of the wireless IF 36 will be described later.

無線IF35及び無線IF36は、それぞれ、無線通信部35及び無線通信部36と称されてもよい。 The wireless IF 35 and wireless IF 36 may also be referred to as a wireless communication section 35 and a wireless communication section 36, respectively.

有線IF37は、例示的に、バックボーンネットワーク5、及び/又は、上流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。また、有線IF39は、例示的に、端末装置7、及び/又は、下流ノード3との間で有線による信号の送受信を行う。有線IF37及び39には、例えば、イーサネット(登録商標)規格に準拠したネットワークインタフェースが用いられてよい。なお、有線IF37及び39は、少なくともCN3に備えられていればよく、SN3には備えられなくてもよい(別言すると、SN3にとってはオプションであってもよい)。ただし、BH回線の一部が有線接続される場合、有線IF37及び39が当該有線接続に用いられてよい。 The wired IF 37 illustratively transmits and receives wired signals to and from the backbone network 5 and/or the upstream node 3 . Also, the wired IF 39 illustratively transmits and receives signals to and from the terminal device 7 and/or the downstream node 3 by wire. For the wired IFs 37 and 39, for example, a network interface conforming to the Ethernet (registered trademark) standard may be used. The wired IFs 37 and 39 need only be provided at least in CN3, and may not be provided in SN3 (in other words, they may be optional for SN3). However, when part of the BH line is wired, the wired IFs 37 and 39 may be used for the wired connection.

ノード3は、マイクロプロセッサ、DSP、ASIC、PLD、FPGAなどのハードウェアを含んで構成されてもよい。例えば、プロセッサ31は、これらのハードウェアの少なくとも1つを含んで実装されてよい。当該ハードウェアにより、図5にて後述する各機能ブロックの一部又は全てが実現されてよい。 The node 3 may be configured including hardware such as a microprocessor, DSP, ASIC, PLD, FPGA. For example, processor 31 may be implemented including at least one of these pieces of hardware. A part or all of each functional block described later with reference to FIG. 5 may be realized by the hardware.

なお、「DSP」は、「Digital Signal Processor」の略称であり、「ASIC」は、「Application Specific Integrated Circuit」の略称である。「PLD」は、「Programmable Logic Device」の略称であり、「FPGA」は、「Field Programmable Gate Array」の略称である。 "DSP" is an abbreviation for "Digital Signal Processor", and "ASIC" is an abbreviation for "Application Specific Integrated Circuit". "PLD" is an abbreviation for "Programmable Logic Device", and "FPGA" is an abbreviation for "Field Programmable Gate Array".

無線IF36(無線通信部36)について説明する。 The wireless IF 36 (wireless communication unit 36) will be described.

例示的に、無線IF36には、入出力(I/O)装置34からの入力データが、送信データ#1~送信データ#nのn系列(nは、1以上の整数)に分割されて入力される。ここで、nは、ノード3が同時に送信できる指向性方向の最大の数を表す。例えば、nが1の場合、ノード3は、1つの方向(例えば、1つの宛先のノード)に対してデータを送信する。nが2以上の場合、ノード3は、複数の方向(例えば、複数の宛先のノード)に対してデータを同時に送信する。 Illustratively, input data from an input/output (I/O) device 34 is input to the wireless IF 36 after being divided into n series of transmission data #1 to transmission data #n (where n is an integer of 1 or more). be done. Here, n represents the maximum number of directional directions that node 3 can transmit simultaneously. For example, if n is 1, node 3 transmits data in one direction (eg, one destination node). If n is greater than or equal to 2, node 3 simultaneously transmits data in multiple directions (eg, multiple destination nodes).

送信デジタルBF制御部361は、例えば、n系列のそれぞれの送信データに対して、符号化及び変調処理を行い、n系列のデータ信号を生成する。送信デジタルBF制御部361は、例えば、n系列のそれぞれの送信指向性の方向にビームを形成するための信号の重み付け(送信ウエイトの乗算)を施す。 The transmission digital BF control unit 361, for example, performs encoding and modulation processing on each of the n-sequence transmission data to generate an n-sequence data signal. The transmission digital BF control unit 361 performs, for example, signal weighting (transmission weight multiplication) for forming beams in respective transmission directivity directions of the n sequences.

Digital to Analog Converter(DAC)362及びRF送信部363は、例えば、n個のデータ信号の系列のそれぞれに対応して設けられる。 A digital-to-analog converter (DAC) 362 and an RF transmission unit 363 are provided, for example, corresponding to each of n data signal sequences.

DAC362には、例えば、重み付けされたn系列のデータ信号のそれぞれが入力される。DAC362は、例えば、入力されたデータ信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、RF送信部363へ出力する。 The DAC 362 receives, for example, each of the weighted n-sequence data signals. The DAC 362 , for example, converts the input data signal from a digital signal to an analog signal and outputs the analog signal to the RF transmission section 363 .

RF送信部363は、例えば、DAC362から入力されるベースバンドのアナログ信号を、搬送波周波数帯のアナログ信号に変換する。 The RF transmission unit 363 converts, for example, a baseband analog signal input from the DAC 362 into a carrier frequency band analog signal.

RF送信部363の出力は、例えば、送信アナログBF制御部364において、電波を送出するアンテナ素子(アンテナエレメント)で構成されるアンテナ(サブアレイ)360の各アンテナ素子に供給されるアナログ信号へ変換される。なお、送信アナログBF制御部364には、例えば、電力分配器、移相器、増幅器が含まれてよい。また、送信アナログBF制御部364は、後述するアンテナ360の構成に応じた数のアナログ信号を出力してよい。例えば、アンテナ360がn個のサブアレイを有し、各サブアレイが256素子のアンテナ素子を有する場合、送信アナログBF制御部364は、n×256のアナログ信号を出力してよい。 The output of the RF transmission unit 363 is converted into an analog signal supplied to each antenna element of an antenna (subarray) 360 composed of antenna elements (antenna elements) that transmit radio waves, for example, in a transmission analog BF control unit 364. be. Note that the transmission analog BF control section 364 may include, for example, a power divider, a phase shifter, and an amplifier. Also, the transmission analog BF control section 364 may output the number of analog signals according to the configuration of the antenna 360, which will be described later. For example, if the antenna 360 has n sub-arrays and each sub-array has 256 antenna elements, the transmit analog BF controller 364 may output n×256 analog signals.

デュプレクサ365は、例えば、送信信号と受信信号とを分離する。例えば、アナログBF制御部364から出力されるアナログ信号は、デュプレクサ365を通して、アンテナ360へ供給される。 Duplexer 365, for example, separates transmit and receive signals. For example, an analog signal output from analog BF control section 364 is supplied to antenna 360 through duplexer 365 .

アンテナ360は、例えば、n個のサブアレイを有する。各サブアレイは、例えば、256素子のアンテナ素子を有する。例えば、nは、4であってもよいし、4と異なる正の整数であってもよい。また、各サブアレイのアンテナ素子数は、256素子でもよいし256素子と異なる素子数であってもよい。また、アンテナ素子数は、サブアレイ毎に異なってもよい。サブアレイ当たりのアンテナ素子数が多いほど、サブアレイの指向性はより狭く鋭くなる。 Antenna 360 has, for example, n subarrays. Each sub-array has, for example, 256 antenna elements. For example, n may be 4 or a positive integer different from 4. Also, the number of antenna elements in each subarray may be 256 elements, or may be different from 256 elements. Also, the number of antenna elements may differ for each subarray. The more antenna elements per subarray, the narrower and sharper the directivity of the subarray.

例えば、nが4の場合、デュプレクサ365を通して供給される信号は、4つのサブアレイから、4方向に各々の指向性を持って送出される。 For example, when n is 4, the signal supplied through the duplexer 365 is sent out from 4 sub-arrays in 4 directions with each directivity.

n個のサブアレイを有するアンテナ360において受信された信号は、例えば、デュプレクサ365を通して、受信アナログBF制御部366へ入力される。受信アナログBF制御部366には、アンテナ360の構成に応じた数のアナログ信号が入力されてよい。例えば、アンテナ360がn個のサブアレイを有し、各サブアレイが256素子のアンテナ素子を有する場合、受信アナログBF制御部366には、n×256のアナログ信号が入力されてよい。 A signal received at an antenna 360 having n subarrays is input to a reception analog BF controller 366 through a duplexer 365, for example. The number of analog signals corresponding to the configuration of the antenna 360 may be input to the reception analog BF control section 366 . For example, if the antenna 360 has n sub-arrays and each sub-array has 256 antenna elements, the receive analog BF controller 366 may receive n×256 analog signals.

受信アナログBF制御部366は、例えば、低雑音増幅器(Low Noise Amplifier(LNA))、移相器を有する。受信アナログBF制御部366は、形成する受信指向性に応じた受信信号の位相を合わせる制御(調整)を行う。受信アナログBF制御部366は、処理を施した受信信号を受信したサブアレイに応じてn個の信号の系列に分けて、RF受信部367へ出力する。 The reception analog BF controller 366 has, for example, a low noise amplifier (LNA) and a phase shifter. The reception analog BF control unit 366 performs control (adjustment) to match the phase of the received signal according to the formed reception directivity. The reception analog BF control section 366 divides the processed reception signal into n signal sequences according to the received sub-array, and outputs the sequence to the RF reception section 367 .

RF受信部367及びAnalog to Digital Converter(ADC)368は、例えば、n個の信号の系列のそれぞれに対応して設けられる。 An RF receiver 367 and an Analog to Digital Converter (ADC) 368 are provided, for example, corresponding to each of n signal sequences.

RF受信部367は、例えば、受信アナログBF制御部366から入力される搬送波周波数帯のアナログ信号を、ベースバンドのアナログ信号へ変換する。 The RF receiver 367 converts, for example, the carrier frequency band analog signal input from the reception analog BF controller 366 into a baseband analog signal.

ADC368は、例えば、RF受信部367から入力されるベースバンドのアナログ信号をデジタル信号に変換する。 The ADC 368 converts, for example, a baseband analog signal input from the RF receiver 367 into a digital signal.

受信デジタルBF制御部369は、例えば、n個のデジタル信号の系列のそれぞれの受信指向性の方向に対応付けられた信号の重み付け(受信ウエイトの乗算)を施し、n個のデジタル信号の系列を分離処理する。受信デジタルBF制御部369は、例えば、n系列のそれぞれの信号に対して、復調処理及び復号処理を行い、n系列の受信データを生成し、n系列の受信データを入出力(I/O)装置34に出力する。 The reception digital BF control unit 369, for example, weights (multiplies reception weights) the signals associated with the directions of the reception directivities of the n digital signal sequences, and converts the n digital signal sequences to Separate and process. The reception digital BF control unit 369, for example, performs demodulation processing and decoding processing on each of the n-sequence signals, generates n-sequence reception data, and inputs/outputs (I/O) the n-sequence reception data. output to device 34;

なお、図6で後述するBF制御(BFの指向性の決定)において、送受信の最適な指向性の組み合わせを決定するために、セクタスイープと呼ばれる送信指向性方向(送信する側の無線ノードの送信指向性方向)と受信指向性方向(受信する側の無線ノードの受信指向性方向)の決定処理が行われる。この決定処理においては、送信データに、例えば、電力測定用の固有データパターンが用いられる。 In the BF control (determination of BF directivity) described later with reference to FIG. Directivity direction) and reception directivity direction (receiving directivity direction of the wireless node on the receiving side) are determined. In this determination process, for example, a unique data pattern for power measurement is used for transmission data.

無線ノード3のプロセッサ31、メモリ32、ストレージ33などを含む構成は、制御部40と称されてよい。制御部40は、例えば、無線通信部36のレイヤ2.5の処理を含むデータ送受信の動作、無線通信部35のデータ送受信の動作、有線IF37、38を介したデータ送受信の動作を制御する。制御部40の構成については後述する。 A configuration including the processor 31 , memory 32 , storage 33 , etc. of the wireless node 3 may be called a control unit 40 . The control unit 40 controls, for example, data transmission/reception operations including layer 2.5 processing of the wireless communication unit 36 , data transmission/reception operations of the wireless communication unit 35 , and data transmission/reception operations via the wired IFs 37 and 38 . A configuration of the control unit 40 will be described later.

次に、図1に示した無線通信システム1において、無線ノード3がBFを適用したデータ転送を行う例について、図4、図5を参照して説明する。 Next, in the wireless communication system 1 shown in FIG. 1, an example in which the wireless node 3 performs data transfer using BF will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.

図4は、一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の上流方向のデータ転送のイメージ図である。図4には、図1に示した無線通信システム1における、バックボーンネットワーク5、CN#0、及び、SN#1~SN#5が示される。また、図4には、上流方向(リーフノードからCN#0へ向かう方向)へ信号が送信される場合の、SN#1~SN#5の送信指向性の一例が示される。 FIG. 4 is an image diagram of upstream data transfer between hop links to which BF transmission is applied according to an embodiment. FIG. 4 shows the backbone network 5, CN#0, and SN#1 to SN#5 in the wireless communication system 1 shown in FIG. Also, FIG. 4 shows an example of the transmission directivity of SN#1 to SN#5 when signals are transmitted in the upstream direction (the direction from the leaf node to CN#0).

本開示では、高周波数帯においてBFを利用する無線規格に対して、中継経路の構築を行う「経路制御」とデータの「フレーム転送」とを分離した方法の無線BH技術を適用することを1つの例とする。図4では、経路制御の結果、各無線ノードは、データの送信宛先である無線ノードを把握している。より具体的には、各ノードに搭載されたストレージ33には、上流方向のデータ転送においてどのノードに対してデータを送信すべきかを示す情報(例えば、送信宛先(宛先、転送先、又は、送信先と称されてもよい)の情報)、及び、そのノードに対してBF送信できるパラメータ情報が記憶されてよい。例えば、パラメータ情報は、アンテナアレイを構成する各アンテナ素子に供給する駆動電流を実現するための情報を含む。各ノードは、上流方向へ転送すべきデータを受信した場合、ストレージ33に記憶された情報を呼び出すことによって、BF送信を実現する。 In the present disclosure, for wireless standards that use BF in high frequency bands, applying wireless BH technology that separates "path control" for constructing a relay path and "frame transfer" for data is applied. Take one example. In FIG. 4, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node that is the data transmission destination. More specifically, in the storage 33 installed in each node, information indicating to which node data should be transmitted in upstream data transfer (for example, transmission destination (destination, transfer destination, or transmission (which may be referred to as the previous), and parameter information that can be BF-transmitted to that node may be stored. For example, the parameter information includes information for realizing drive currents to be supplied to each antenna element forming the antenna array. Each node achieves BF transmission by calling information stored in the storage 33 when receiving data to be transferred upstream.

送信すべきデータがある各送信ノードは、送信をするための無線チャネル(無線資源)を獲得するために、送信に先立ち、空きチャネルが存在するか否かの確認を行う。例えば、空きチャネルの確認は、Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance(CSMA/CA)等の手段によって実行される。空きチャネルを獲得した送信ノードは、受信ノードとの間で事前にレイヤ2.5で確立されている無線リンクでBFを用いたデータ伝送を行う。なお、「レイヤ2.5」あるいは「レイヤ2.5に属する階層」を、便宜的に「メッシュレイヤ」と称することがある。無線チャネルを獲得する処理であるMACレイヤの処理は、本実施の形態においても、CSMA/CA等をそのまま踏襲されてよい。 Each transmitting node that has data to transmit checks whether or not there is a free channel prior to transmission in order to acquire a radio channel (radio resource) for transmission. For example, confirmation of idle channels is performed by means such as Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA). A transmitting node that acquires an empty channel performs data transmission using BF on a wireless link established in advance with a receiving node in layer 2.5. "Layer 2.5" or "hierarchy belonging to layer 2.5" may be referred to as "mesh layer" for convenience. The processing of the MAC layer, which is the processing of acquiring a radio channel, may follow CSMA/CA and the like as they are in this embodiment as well.

図4では、SN#4からSN#3への無線リンク、SN#3からSN#1への無線リンク、SN#2からCN#0への無線リンク、SN#1からCNへの無線リンク、及び、SN#5からSN#1への無線リンクにおいて、BF伝送が行われることを示す。なお、BFが適用される無線リンクは、無線ビームリンクと称されてもよい。無線ビームリンクでは、送信側の無線ノードが送信ビームを形成し、受信側の無線ノードが受信ビームを形成して、データ通信(データの送受信)を行う。なお、無線ビームリンクでは、送信側と受信側の少なくとも一方の無線ノードが、ビームを形成してデータ通信を行ってもよい。これらのBF伝送は、互いに異なる時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、互いに同一の時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、時間軸において一部が重複した時間で実行されてもよい。つまり、図4は、あくまでもデータ転送のイメージ図である。例えば、図4に示した送信ビーム(送信指向性)が同時に形成されなくてよい。例えば、SN#5とSN#1との間で上流方向のデータ転送を行っている時刻と同じ時刻に、SN#3とSN#4との間では下流方向のデータ転送を行っている、といった状況も想定される。 In FIG. 4, the radio link from SN#4 to SN#3, the radio link from SN#3 to SN#1, the radio link from SN#2 to CN#0, the radio link from SN#1 to CN, Also, it indicates that BF transmission is performed on the radio link from SN#5 to SN#1. A radio link to which BF is applied may be referred to as a radio beam link. In a wireless beam link, a wireless node on the transmitting side forms a transmission beam and a wireless node on the receiving side forms a reception beam to perform data communication (data transmission/reception). In the radio beam link, at least one radio node on the transmitting side and the receiving side may form a beam to perform data communication. These BF transmissions may be performed at different times. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at the same time as each other. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at partially overlapping times on the time axis. In other words, FIG. 4 is only an image diagram of data transfer. For example, the transmission beams (transmission directivity) shown in FIG. 4 may not be formed at the same time. For example, downstream data transfer is being performed between SN#3 and SN#4 at the same time as upstream data transfer is being performed between SN#5 and SN#1. Circumstances are also assumed.

BF伝送が適用される場合、BF伝送が適用されない場合と比較して、無線リンクの伝送距離を延ばすことができる。例えば、図3におけるSN#2からCN#0へのBF伝送は、伝送距離が延びることによって実現できる。 When BF transmission is applied, the transmission distance of the radio link can be extended compared to when BF transmission is not applied. For example, BF transmission from SN#2 to CN#0 in FIG. 3 can be realized by extending the transmission distance.

BF送信の適用によって、送信元の無線ノード(送信元ノード)から送信される電波は、宛先である無線ノード(宛先ノード)の方向(所望の方向)に鋭い指向性を持つ。また、所望の方向と異なる方向へ送出される電波のエネルギは、抑圧される。また、受信する宛先ノードでは、BF受信の適用により、所望の方向と異なる方向から到達する受信電波のエネルギは抑圧される。所望の方向と異なる方向から到達する受信電波は、宛先ノードにおいて干渉波と捉えてよい。 By applying BF transmission, radio waves transmitted from a source wireless node (source node) have sharp directivity in the direction (desired direction) of a destination wireless node (destination node). Also, the energy of the radio waves sent out in a direction different from the desired direction is suppressed. Also, at the receiving destination node, the application of BF reception suppresses the energy of the received radio wave arriving from a direction different from the desired direction. A received radio wave arriving from a direction different from the desired direction may be regarded as an interference wave at the destination node.

このため、BF伝送を適用したデータ転送では、同じ周波数を同じ時間(同じ時刻又は同じタイミングを含む時間幅)に近隣でデータ伝送に使用できる確率が、BF伝送を適用しない場合と比較して大きい。例えば、図4では、SN#2からCN#0へのデータ送信と、SN#1からCN#0へのデータ送信とが、同じ周波数で同じ時間に実行できる。この場合、CN#0は、SN#2から送信されるデータの受信と、SN#1から送信されるデータの受信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。また、SN#3からSN#1へのデータ送信と、SN#5からSN#1へのデータ送信とが、同じ周波数で同じ時間に実行できる。この場合、SN#1は、SN#3からSN#1へのデータ受信と、SN#5からSN#1へのデータ受信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。 Therefore, in data transfer to which BF transmission is applied, the probability that the same frequency can be used for data transmission in the vicinity at the same time (at the same time or the time width including the same timing) is higher than in the case where BF transmission is not applied. . For example, in FIG. 4, data transmission from SN#2 to CN#0 and data transmission from SN#1 to CN#0 can be performed on the same frequency at the same time. In this case, CN#0 can receive data transmitted from SN#2 and receive data transmitted from SN#1 at the same frequency and at the same time. Also, data transmission from SN#3 to SN#1 and data transmission from SN#5 to SN#1 can be executed at the same frequency and at the same time. In this case, SN#1 can receive data from SN#3 to SN#1 and receive data from SN#5 to SN#1 at the same frequency and at the same time.

この場合、無線ノード(例えば、CN#0及びSN#1)は、異なる複数系列(図4の例では、少なくとも2系列)のデータの受信を同一時間に実行してよい。例えば、図3で説明した無線ノードのハードウェア構成例は、異なる複数系列(n系列)のデータの受信を実行できる。 In this case, the radio nodes (for example, CN#0 and SN#1) may receive data of multiple different sequences (at least two sequences in the example of FIG. 4) at the same time. For example, the hardware configuration example of the wireless node described with reference to FIG. 3 can receive data of multiple different sequences (n sequences).

同一周波数を同一時間に近隣で使用できることは、無線BH回線の周波数利用効率を大幅に増大できることにつながり、無線通信システムのシステム容量の増大が図れることになる。 Being able to use the same frequency in the vicinity at the same time will lead to a significant increase in the frequency utilization efficiency of the wireless BH circuit, thereby increasing the system capacity of the wireless communication system.

なお、無線ノードは、CSMA/CAで空きチャネルを判定する場合に、Request to Send/Clear to Send(RTS/CTS)を適用することよって、送信権を獲得する送信ノードを1つに決定してよい。この場合、無線ノードは、異なる複数系列のデータの受信を同一時間に実行しない構成を有する場合でも、受信ノードにおいて複数のデータ転送が衝突する確率を最小化できる。例えば、本実施の形態においては、各ノードがデータ転送において、BFを用いて転送するので、転送に関係しない各ノードは、不要な電波を受信しないか、受信したとしてもその電波はごく微弱である。したがって、中継経路に含まれない各ノードは、そのノードが経路となっているデータ転送が行われていない間は、干渉が軽減されることとなり、例えば、他のデータ転送を行ったり、後述するトレーニングを同時刻に行うことが可能となる。 In addition, when determining an available channel by CSMA/CA, the wireless node applies Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS) to determine one transmission node to acquire the transmission right. good. In this case, even if the wireless node has a configuration that does not receive data of different sequences at the same time, it is possible to minimize the probability of multiple data transfers colliding in the receiving node. For example, in the present embodiment, each node transfers data using BF, so each node not involved in the transfer does not receive unnecessary radio waves, or even if it does, the radio waves are very weak. be. Therefore, each node that is not included in the relay path can reduce interference while the data transfer along which the node is a path is not being performed. Training can be done at the same time.

図5は、一実施の形態に係るBF伝送を適用したホップリンク間の下流方向のデータ転送のイメージ図である。図5には、図4と同様に、図1に示した無線通信システム1における、バックボーンネットワーク5、CN#0、及び、SN#1~SN#5が示される。また、図5には、下流方向(CN#0からリーフノードへ向かう方向)へ信号が送信される場合の、CN#0、SN#1~SN#5の送信指向性の一例が示される。 FIG. 5 is an image diagram of downstream data transfer between hop links to which BF transmission is applied according to an embodiment. Similar to FIG. 4, FIG. 5 shows the backbone network 5, CN#0, and SN#1 to SN#5 in the wireless communication system 1 shown in FIG. Also, FIG. 5 shows an example of transmission directivity of CN#0 and SN#1 to SN#5 when signals are transmitted in the downstream direction (direction from CN#0 to leaf nodes).

図5は、図4と同様に、経路制御の結果、各無線ノードは、データの送信宛先である無線ノードを把握している。図4の上流方向のデータ転送との違いは、CN#0に向かってデータを転送すればよい上流方向のデータ転送と異なり、下流方向のデータ転送は、転送先となるリーフノードが異なることである。なお、図4と図5とでは、同じ経路が例示されるが、本開示はこれに限定されない。下流方向のデータ転送における経路と、上流方向のデータ転送における経路とは、互いに異なってもよい。例えば、時々刻々と変化する電波状況においては、データの転送経路も時々刻々と変化する場合がある。 In FIG. 5, as in FIG. 4, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node that is the data transmission destination. The difference from the upstream data transfer in FIG. 4 is that unlike the upstream data transfer in which data is transferred to CN#0, the downstream data transfer differs in the leaf node that is the transfer destination. be. Although the same route is illustrated in FIGS. 4 and 5, the present disclosure is not limited to this. The path for downstream data transfer and the path for upstream data transfer may be different from each other. For example, in radio wave conditions that change from moment to moment, the data transfer route may also change from moment to moment.

送信すべきデータがある各送信ノードは、送信をするための無線チャネル(無線資源)を獲得するために、送信に先立ち、空きチャネルが存在するか否かの確認を行う。例えば、空きチャネルの確認は、CSMA/CA等の手段によって実行される。空きチャネルを獲得した送信ノードは、受信ノードとの間で事前にレイヤ2.5(例えば、メッシュレイヤ)で確立されている無線リンクでBFを用いたデータ伝送を行う。無線チャネルを獲得する処理であるMACレイヤの処理は、本実施の形態においても、CSMA/CAのような方式を踏襲してよい。 Each transmitting node that has data to transmit checks whether or not there is a free channel prior to transmission in order to acquire a radio channel (radio resource) for transmission. For example, confirmation of free channels is performed by means such as CSMA/CA. A transmitting node that acquires an empty channel performs data transmission using BF on a wireless link established in advance with a receiving node at layer 2.5 (for example, mesh layer). MAC layer processing, which is processing for acquiring a radio channel, may follow a method such as CSMA/CA in this embodiment as well.

図5では、CN#0からSN#2への無線リンク、CN#0からSN#1への無線リンク、SN#1からSN#3への無線リンク、SN#1からSN#5への無線リンク、及び、SN#3からNS#4への無線リンクにおいて、BF伝送が行われることを示す。これらのBF伝送は、互いに異なる時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、互いに同一の時間で実行されてもよい。あるいは、これらのBF伝送の一部または全部は、時間軸において一部が重複した時間で実行されてもよい。 In FIG. 5, a radio link from CN#0 to SN#2, a radio link from CN#0 to SN#1, a radio link from SN#1 to SN#3, and a radio link from SN#1 to SN#5 are shown. BF transmission is performed on the link and the radio link from SN#3 to NS#4. These BF transmissions may be performed at different times. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at the same time as each other. Alternatively, some or all of these BF transmissions may be performed at partially overlapping times on the time axis.

BF伝送が適用される場合、BF伝送が適用されない場合と比較して、無線リンクの伝送距離を延ばすことができる。例えば、図5におけるCN#0からSN#2へのBF伝送は、伝送距離が延びることによって実現できる。 When BF transmission is applied, the transmission distance of the radio link can be extended compared to when BF transmission is not applied. For example, BF transmission from CN#0 to SN#2 in FIG. 5 can be realized by extending the transmission distance.

図4と同様に、BF送信の適用によって、送信元ノードから送信される電波は、宛先ノードの方向(所望の方向)に鋭い指向性を持つ。また、所望の方向と異なる方向へ送出されている電波のエネルギは、抑圧される。また、受信する宛先ノードでは、BF受信の適用により、所望の方向と異なる方向から到達する受信電波のエネルギは抑圧される。所望の方向と異なる方向から到達する受信電波は、宛先ノードにおいて干渉波と捉えてよい。 As in FIG. 4, by applying BF transmission, radio waves transmitted from the source node have sharp directivity in the direction of the destination node (desired direction). Also, the energy of the radio wave that is being sent out in a direction different from the desired direction is suppressed. Also, at the receiving destination node, the application of BF reception suppresses the energy of the received radio wave arriving from a direction different from the desired direction. A received radio wave arriving from a direction different from the desired direction may be regarded as an interference wave at the destination node.

このため、BF伝送を適用したデータ転送では、同じ周波数を同じ時間に近隣でデータ伝送に使用できる確率が、BF伝送を適用しない場合と比較して大きい。例えば、図5では、CN#0は、SN#2へのデータ送信と、SN#1へのデータ送信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。また、SN#1は、SN#3へのデータ送信と、SN#5へのデータ送信とを、同じ周波数で同じ時間に実行できる。 Therefore, in data transfer to which BF transmission is applied, the probability that the same frequency can be used for data transmission in the vicinity at the same time is higher than in the case where BF transmission is not applied. For example, in FIG. 5, CN#0 can perform data transmission to SN#2 and data transmission to SN#1 on the same frequency at the same time. Also, SN#1 can perform data transmission to SN#3 and data transmission to SN#5 at the same time on the same frequency.

この場合、無線ノード(例えば、CN#0及びSN#1)は、異なる複数系列(図5の例では、少なくとも2系列)のデータ送信を同一時間に実行してよい。例えば、図3で説明した無線ノードのハードウェア構成例は、異なる複数系列(n系列)のデータ送信を実行できる。 In this case, the radio nodes (for example, CN#0 and SN#1) may transmit data of multiple different sequences (at least two sequences in the example of FIG. 5) at the same time. For example, the hardware configuration example of the wireless node described with reference to FIG. 3 can execute data transmission of multiple different sequences (n sequences).

図4の上流方向のデータ転送と同様に、図5の下流方向のデータ転送においても、同じ周波数を同じ時間に近隣で使用できることは、無線BH回線の周波数利用効率を大幅に増大できることにつながる。したがって、無線通信システムのシステム容量を増大できる。 Similar to the upstream data transfer in FIG. 4, in the downstream data transfer in FIG. 5, the ability to use the same frequency in the vicinity at the same time leads to a significant increase in the frequency utilization efficiency of the wireless BH circuit. Therefore, the system capacity of the radio communication system can be increased.

<BF制御の例>
次に、上述したBF制御の一例について説明する。図6は、一実施の形態に係るBF制御の一例を示す図である。BF制御では、無線ノードが、BFの指向性を決定する。図6に示すBF制御は、BFに関するトレーニングを実行する制御の一例である。なお、図6に示すBF制御は、例えば、無線ノード3の制御部40の制御によって実行されてよい。
<Example of BF control>
Next, an example of the BF control described above will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of BF control according to one embodiment. In BF control, the radio node determines the directivity of the BF. The BF control shown in FIG. 6 is an example of control for executing BF training. Note that the BF control shown in FIG. 6 may be executed under the control of the control unit 40 of the wireless node 3, for example.

例えば、BF制御において、無線ノードは、互いに異なる方向への指向性を有する複数のビームの中から、通信相手である無線ノードへの信号の送信に適した送信ビームを決定する。また、BF制御において、無線ノードは、互いに異なる方向への指向性を有する複数の受信ビームの中から、通信相手である無線ノードから送信される信号の受信に適した受信ビームを決定する。 For example, in BF control, a radio node determines a transmission beam suitable for transmitting a signal to a radio node, which is a communication partner, from among a plurality of beams having directivities in mutually different directions. Also, in BF control, the wireless node determines a reception beam suitable for receiving a signal transmitted from the wireless node, which is the communication partner, from among a plurality of reception beams having directivities in mutually different directions.

例えば、図6では、送信を開始する送信開始ノード(Initiatorと称されてよい)と、送信開始ノードが送信する信号の宛先である宛先ノード(Responderと称されてよい)との間において、送受信される信号が示される。 For example, in FIG. 6, transmission/reception is performed between a transmission start node (which may be referred to as an Initiator) that initiates transmission and a destination node (which may be referred to as a Responder) that is the destination of a signal transmitted by the transmission start node. signal is shown.

例えば、図6の例では、64通りの方向への指向性を有する送信ビーム(送信指向性)、および、64通りの方向への指向性を有する受信ビーム(受信指向性)が用意される。そして、無線ノードは、各64通りの方向から最適な方向の送信ビーム及び受信ビームを1つずつ決定する。図6の例では、STEP1からSTEP4の4つのステップにおいてその決定処理が実行される。なお、図6では、最適な方向のビーム(最適ビーム)が、64通りの方向へ指向性を有するビームの中で、受信側において最大の受信電力が得られるビームである例を説明する。 For example, in the example of FIG. 6, a transmission beam (transmitting directivity) having directivity in 64 directions and a receiving beam (receiving directivity) having directivity in 64 directions are prepared. Then, the wireless node determines one transmission beam and one reception beam in the optimum direction from each of the 64 directions. In the example of FIG. 6, the determination process is executed in four steps from STEP1 to STEP4. Note that FIG. 6 illustrates an example in which the beam in the optimum direction (optimum beam) is the beam that provides the maximum reception power on the receiving side among the beams having directivity in 64 different directions.

STEP1では、送信開始ノードが、あらかじめ用意した64方向に時分割で(例えばシーケンシャルに)指向性を切り替えて、信号を送信する。この処理は、セクタスイープと称されてよい。送信開始ノードによって送信される信号には、例えば、受信電力を測定する対象となるデータパターン系列が含まれてよい。宛先ノードは、最大ビーム幅で信号の受信を待ち受け、送信開始ノードのセクタスイープによって送信された信号を、最大ビーム幅で受信する。なお、最大ビーム幅の受信は、例えば、指向性を有さないビームの受信、又は、オムニ指向性を有するビームの受信であってもよい。そして、宛先ノードは、64通りの指向性に対する受信電力を測定し、測定結果を記憶する。記憶される測定結果は、64通りの指向性に対する受信電力の全てでもよいし、その一部、例えば、最も受信電力が大きい指向性に関する情報(例えば、ビームのそれぞれに付されるインデックス番号の1つ(例えば、#i))でもよい。 In STEP 1, the transmission start node switches directivity in 64 directions prepared in advance in a time division manner (for example, sequentially) and transmits a signal. This process may be referred to as sector sweep. A signal transmitted by the transmission start node may include, for example, a data pattern sequence whose reception power is to be measured. The destination node waits for reception of the signal with the maximum beam width, and receives the signal transmitted by the sector sweep of the transmission start node with the maximum beam width. Reception of the maximum beam width may be reception of a beam having no directivity or reception of a beam having omni-directivity, for example. Then, the destination node measures the received power for 64 different directivities and stores the measurement results. The measurement results to be stored may be all of the received powers for the 64 different directivities, or some of them, for example, information on the directivity with the highest received power (for example, the index number 1 attached to each beam). It may be one (eg, #i)).

STEP2では、STEP1における信号の送信側と受信側とを入れ替えて、STEP1と同様の処理が実行される。例えば、宛先ノードが、あらかじめ用意した64方向に時分割で指向性を切り替えて、信号を送信する。宛先ノードによって送信される信号には、例えば、受信電力を測定する対象となるデータパターン系列が含まれてよい。あるいは、宛先ノードによって送信される信号には、STEP1での宛先ノードの測定結果(例えば、最も受信電力が大きい指向性を有するビームのインデックス番号#i)が含まれてよい。送信開始ノードは、最大ビーム幅で信号の受信を待ち受け、宛先ノードのセクタスイープによる送信信号を、最大ビーム幅で受信する。そして、送信開始ノードは、64通りの指向性に対する受信電力を測定し、測定結果を記憶する。記憶される測定結果は、64通りの指向性に対する受信電力の全てでもよいし、最も受信電力が大きい指向性に関する情報(例えば、ビームのそれぞれに付されるインデックス番号の1つ(例えば、#r)でもよい。また、送信開始ノードは、受信した信号に含まれる、STEP1での宛先ノードの測定結果を記憶する。 In STEP2, the same processing as in STEP1 is executed by switching the signal transmission side and reception side in STEP1. For example, the destination node switches the directivity in 64 directions prepared in advance in a time division manner and transmits a signal. A signal transmitted by a destination node may include, for example, a data pattern sequence for which received power is measured. Alternatively, the signal transmitted by the destination node may include the measurement result of the destination node in STEP 1 (for example, the index number #i of the beam having the directivity with the highest received power). The transmission start node waits for signal reception with the maximum beam width, and receives the transmission signal by the sector sweep of the destination node with the maximum beam width. Then, the transmission start node measures the reception power for 64 different directivities and stores the measurement results. The stored measurement results may be all of the received power for 64 different directivities, or information on the directivity with the highest received power (for example, one of the index numbers attached to each beam (for example, #r ), and the transmission start node stores the measurement result of the destination node in STEP 1, which is included in the received signal.

STEP3では、送信開始ノードが、STEP2で報告を受けた測定結果に基づいて、送信ビームを形成し、宛先ノードに対して信号を送信する。例えば、送信開始ノードは、STEP1において最も受信電力が大きい指向性である送信指向性に対応するインデックス番号のビーム#iを用いて、信号を送信する。送信開始ノードによって送信される信号には、STEP2での送信開始ノードの測定結果(例えば、最も受信電力が大きい指向性を有するビームのインデックス番号#r)が含まれてよい。宛先ノードは、送信開始ノードが送信した信号を、最大ビーム幅で受信する。宛先ノードは、受信した信号に含まれる、STEP2での送信開始ノードの測定結果を記憶する。 In STEP3, the transmission start node forms a transmission beam based on the measurement result reported in STEP2 and transmits a signal to the destination node. For example, the transmission start node transmits a signal using the beam #i of the index number corresponding to the transmission directivity, which is the directivity with the highest received power in STEP1. The signal transmitted by the transmission start node may include the measurement result of the transmission start node in STEP 2 (for example, the index number #r of the beam having the directivity with the highest received power). The destination node receives the signal transmitted by the transmission start node with the maximum beam width. The destination node stores the measurement result of the transmission start node in STEP2 included in the received signal.

STEP4では、宛先ノードは、指向性#rを用いて、正常にBF制御処理(すなわち指向性#iと指向性#rの確定処理)が完了したこと確認する応答(Acknowlegdement(ACK))を送信開始ノードに返送する。送信開始ノードは、ビーム#iでACKを受信してBF制御処理の完了を確認する。 In STEP 4, the destination node uses directivity #r to send a response (Acknowlegdement (ACK)) confirming that the BF control process (that is, directivity #i and directivity #r determination process) has been completed normally. Send back to the initiating node. The transmission start node receives ACK on beam #i and confirms the completion of BF control processing.

なお、図6に示すBF制御処理では、信号送信においてセクタスイープ(送信セクタスイープ)を実行することによって、最適な送信ビームが決定される。そして、最適な送信ビームに対応する指向性を有する受信ビームが、最適な受信ビームであると決定される。 In the BF control process shown in FIG. 6, an optimum transmission beam is determined by executing a sector sweep (transmission sector sweep) in signal transmission. A receive beam having directivity corresponding to the optimum transmit beam is then determined to be the optimum receive beam.

本実施の形態は、図6に示すBF制御処理に限定されない。例えば、各ノードは、送信ビームの決定とは別に、受信ビームを決定してよい。例えば、信号受信においてセクタスイープ(受信セクタスイープ)を実行することによって、最適な受信ビームが決定されてもよい。例えば、受信セクタスイープでは、宛先ノードが、あらかじめ用意した64方向に時分割で指向性を切り替えて、送信開始ノードが最大ビーム幅を用いて送信した信号を受信する。そして、宛先ノードは、最も受信電力が大きい指向性を有するビームを最適な受信ビームに決定してよい。そして、受信セクタスイープでは、宛先ノードと送信開始ノードとで、信号の送受信を入れ替えて、送信開始ノードが、最も受信電力が大きい指向性を有するビームを最適な受信ビームに決定してよい。 This embodiment is not limited to the BF control process shown in FIG. For example, each node may determine a receive beam separately from determining a transmit beam. For example, the optimal receive beam may be determined by performing a sector sweep (receive sector sweep) on signal reception. For example, in a reception sector sweep, the destination node switches the directivity to 64 directions prepared in advance in a time division manner, and receives the signal transmitted by the transmission start node using the maximum beam width. Then, the destination node may determine the beam having directivity with the highest received power as the optimum receiving beam. In the reception sector sweep, the destination node and the transmission start node may exchange signal transmission and reception, and the transmission start node may determine the beam having the directivity with the highest received power as the optimum reception beam.

図6に例示したBF制御処理は、アクセス回線においてBF伝送を適用する場合、ノードと端末との間で実行されてもよい。この場合、BF制御処理は、ノードと端末との間でデータ送受信が発生する毎に、データ送受信の前(あるいは、データ送受信が行われない間)に実行されてよい。 The BF control process illustrated in FIG. 6 may be performed between the node and the terminal when BF transmission is applied on the access line. In this case, the BF control process may be executed before data transmission/reception (or while data transmission/reception is not performed) each time data transmission/reception occurs between the node and the terminal.

一方で、本実施の形態では、BH回線においてBF伝送を適用する。この場合、BF制御処理を含むホップリンクのリンクアップは、データ転送とは独立して、所定の時間間隔(所定の頻度)で実行されてよい。BF制御処理は、各無線ノード間のビームの指向性#iおよび指向性#rの情報を決定(又は確定)する処理に対応する。決定したビームの指向性#iおよび指向性#rの情報は、BF制御情報と称されてよい。また、リンクアップは、データ転送が実行される場合に、データ転送に用いる情報(例えば、BF制御情報)が各無線ノードにおいて既知であり、データ転送の準備が完了した状態にすることを指す。 On the other hand, in this embodiment, BF transmission is applied to the BH line. In this case, hop link link-up including BF control processing may be performed at predetermined time intervals (predetermined frequency) independently of data transfer. The BF control process corresponds to the process of determining (or confirming) information on directivity #i and directivity #r of beams between wireless nodes. Information on the directivity #i and directivity #r of the determined beam may be referred to as BF control information. Also, link-up means that information used for data transfer (for example, BF control information) is known in each wireless node and preparation for data transfer is completed when data transfer is executed.

所定の時間間隔(所定の頻度)でBF制御処理を含むホップリンクのリンクアップが実行されることによって、BF制御情報が更新できる。 The BF control information can be updated by executing the link-up of the hop link including the BF control process at predetermined time intervals (predetermined frequency).

このように、ホップリンクのリンクアップを実行し、BF制御情報を含むデータ転送に用いる情報を更新する処理は、メッシュリンク確立と称されてよい。本実施の形態では、このメッシュ確立にBF制御処理が含まれることによって、無線ノード間のデータ転送が発生した場合に、即座に、BF伝送を適用したデータ転送を実行できる。メッシュリンク確立は、周辺ノードとの無線ビームリンクの確立と捉えてもよい。 Thus, the process of performing linkup of hop links and updating information used for data transfer, including BF control information, may be referred to as mesh link establishment. In this embodiment, BF control processing is included in this mesh establishment, so that when data transfer between wireless nodes occurs, data transfer applying BF transmission can be executed immediately. Establishing a mesh link may be regarded as establishing a radio beam link with a peripheral node.

次に、無線ノード3の制御部40の構成例について説明する。 Next, a configuration example of the control unit 40 of the wireless node 3 will be described.

図7は、一実施の形態に係る無線ノード3の制御部40の機能的な構成例を示すブロック図である。制御部40の機能は、スキャン処理部401、ノード管理部402、フレーム転送処理部403、経路制御部404、メッシュリンク確立部405、IPT(Interminent Periodic Transmission)制御部406より構成される。 FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration example of the controller 40 of the wireless node 3 according to one embodiment. The functions of the control unit 40 include a scan processing unit 401 , a node management unit 402 , a frame transfer processing unit 403 , a route control unit 404 , a mesh link establishment unit 405 and an IPT (Interminent Periodic Transmission) control unit 406 .

スキャン処理部401は、周辺ノードのスキャンを行いBHネットワークにおけるメッシュリンクをリンクアップさせる処理を行う。本実施の形態では、無線ノード間のデータ送受信にBFを適用するため、スキャン処理部401は、後述のメッシュリンク確立部405と連携して、BF制御処理を含めたスキャンを実行する。 The scan processing unit 401 performs processing for scanning peripheral nodes and linking up mesh links in the BH network. In this embodiment, since BF is applied to data transmission/reception between wireless nodes, the scan processing unit 401 cooperates with the mesh link establishment unit 405 described later to execute scanning including BF control processing.

ノード管理部402は、スキャン処理部401での処理の結果、無線ノード3が把握した周辺ノードに関する情報を記憶する。 The node management unit 402 stores information about peripheral nodes grasped by the wireless node 3 as a result of processing by the scan processing unit 401 .

また、ノード管理部402は、中継データ転送を行う場合の転送先(宛先)ノードのノード番号を記憶したルーティングテーブルを記憶する。例えば、ノード管理部402は、経路制御での中継経路更新がある場合には、ルーティングテーブルを更新する。ルーティグテーブルは、コアノードの方向に向かう経路(上りリンクの経路)における転送先ノードを記憶した上流方向ルーティングテーブルと、コアノードと反対方向に向かう経路(下りリンクの経路)における転送先ノードを記憶した下流方向ルーティングテーブルとを含む。 The node management unit 402 also stores a routing table that stores the node numbers of transfer destination (destination) nodes when performing relay data transfer. For example, the node management unit 402 updates the routing table when there is a relay route update in route control. The routing table stores an upstream routing table storing transfer destination nodes on a route toward the core node (uplink route) and a transfer destination node on a route opposite to the core node (downlink route). a downstream routing table;

メッシュリンク確立部405は、スキャン処理部401が実行する周辺ノードのスキャン処理の中で、図6で説明したBF制御を適用してメッシュリンクのリンクアップを実行するためのBF制御処理機能をスキャン処理部401に提供する。メッシュリンク確立部405とスキャン処理部401との連携にて、メッシュリンクのリンクアップが所定の頻度(周期)で実行される。 The mesh link establishment unit 405 scans the BF control processing function for performing link-up of the mesh link by applying the BF control described in FIG. Provided to the processing unit 401 . Through cooperation between the mesh link establishment unit 405 and the scan processing unit 401, mesh link up is performed at a predetermined frequency (cycle).

メッシュリンク確立部405は、BF制御処理部4051とBFパラメータ格納部4052とを有する。 The mesh link establishment section 405 has a BF control processing section 4051 and a BF parameter storage section 4052 .

BF制御処理部4051は、BF制御を適用してメッシュリンクのリンクアップを実行するためのBF制御処理機能をスキャン処理部401に提供する。 The BF control processing unit 4051 provides the scan processing unit 401 with a BF control processing function for applying BF control to execute linkup of mesh links.

BFパラメータ格納部4052は、BF制御を適用してメッシュリンクのリンクアップを実行して得られる、パラメータを格納する。当該パラメータは、便宜的に「BFパラメータ」あるいは「メッシュリンクパラメータ」と称されてよい。メッシュリンクパラメータには、例えば、送信BFに関する制御情報および受信BFに関する制御情報が含まれてよい。また、メッシュリンクパラメータには、例えば、周辺ノードのそれぞれに対する最適な送信ビームのインデックスと最適な受信ビームのインデックスとが含まれてよい。 The BF parameter storage unit 4052 stores parameters obtained by applying BF control and performing link-up of mesh links. Such parameters may conveniently be referred to as 'BF parameters' or 'mesh link parameters'. Mesh link parameters may include, for example, control information for the transmit BF and control information for the receive BF. The mesh link parameters may also include, for example, the optimal transmit beam index and the optimal receive beam index for each of the neighboring nodes.

電波環境が時々刻々と変動する中で、最新のメッシュリンクパラメータを更新できることで、無線ノード間のフレーム転送において、的確なBF伝送を実行できる。また、後述する経路制御部404の実行する経路制御処理において送受信される経路制御パケットは、ブロードキャストに代えて、周辺無線ノードとの間でBF送受信を適用したユニキャストによって実行することも可能である。したがって、より的確な経路構築が可能である。 Since the latest mesh link parameters can be updated while the radio wave environment fluctuates from moment to moment, accurate BF transmission can be executed in frame transfer between wireless nodes. Also, the routing control packet transmitted and received in the routing control processing executed by the routing control unit 404, which will be described later, can be executed by unicast to which BF transmission and reception is applied between peripheral wireless nodes instead of broadcasting. . Therefore, more accurate route construction is possible.

経路制御部404は、メッシュリンクにおいて経路制御パケットを伝送することによって、メッシュリンク上での経路の構築及び更新を制御する。経路の構築及び更新は、例えば後述するように、メッシュリンクを成す複数の無線リンクのうち、経路に登録する(又は経路から除外する)無線リンクの情報を選択する(又は当該選択を解除する)ことによって行われてよい。 The routing controller 404 controls the building and updating of routes on mesh links by transmitting routing packets on the mesh links. For building and updating a route, for example, as will be described later, among a plurality of wireless links forming a mesh link, wireless link information to be registered in the route (or excluded from the route) is selected (or the selection is canceled). It may be done by

経路制御部404は、経路メトリックと称される経路の品質を表す指標に基づいて、メッシュリンクにおける動的経路を決定する。以下では、経路メトリックの値が小さい方が、経路の回線品質が良好であることを示す例を説明する。例えば、経路制御部404は、ノード間の回線品質の評価を、周辺の無線ノードが送信した経路制御パケットのRSSI測定を行うことによって判定する。経路制御パケットには、周辺ノードまでに至る累積の経路メトリックが含まれる。 The route control unit 404 determines a dynamic route in the mesh link based on a route quality indicator called a route metric. In the following, an example will be described in which the smaller the value of the route metric, the better the line quality of the route. For example, the routing control unit 404 evaluates the channel quality between nodes by measuring the RSSI of routing packets transmitted by neighboring wireless nodes. A route control packet contains a cumulative route metric up to a peripheral node.

経路制御部404の経路制御パケット生成部4041は、経路制御パケットを生成する。経路制御パケットは、BHネットワークにおいて、CN3において生成されてCN3を起点に各ノード3に伝搬させる制御信号の一例である。 A routing control packet generation unit 4041 of the routing control unit 404 generates a routing control packet. A route control packet is an example of a control signal generated in CN3 and propagated to each node 3 starting from CN3 in the BH network.

経路制御部404の経路メトリック計算部4042は、RSSI測定で得られる周辺ノードと自ノードの間のホップリンクの経路メトリックを決定する。経路メトリック計算部4042は、経路制御パケットに含まれる累積の経路メトリックと、周辺ノードと自ノードとの間の経路メトリックとに基づいて、自無線ノードまでに至る累積の経路メトリックを計算する。 The route metric calculation unit 4042 of the route control unit 404 determines the route metric of the hop link between the neighboring node and the own node obtained by the RSSI measurement. The route metric calculation unit 4042 calculates the cumulative route metric up to the own wireless node based on the cumulative route metric included in the route control packet and the route metric between the peripheral node and the own node.

経路制御部404の経路更新部4043は、経路メトリック計算部4042が計算した経路メトリックと、経路更新部4043において記憶されている経路メトリックとを比較し、経路を更新するか否かを判断する。経路更新部4043は、計算した経路メトリックが記憶した経路メトリックよりも小さい場合、経路を更新する、と判定する。計算した経路メトリックが記憶した経路メトリックよりも小さい場合とは、計算した経路メトリックに対応する経路の回線品質が、記憶した経路メトリックに対応する経路よりも良好な無線リンクのマルチホップで構成されることを表す。 The route updating unit 4043 of the route control unit 404 compares the route metric calculated by the route metric calculating unit 4042 with the route metric stored in the route updating unit 4043, and determines whether or not to update the route. If the calculated route metric is smaller than the stored route metric, the route updating unit 4043 determines to update the route. A case where the calculated route metric is smaller than the stored route metric means that the route corresponding to the calculated route metric has better line quality than the route corresponding to the stored route metric and is composed of multi-hop wireless links. represents

この経路制御の手順は、例えば、非特許文献1に記載の方式での経路制御を踏襲できる。但し、BH回線において、高周波数帯でBFを適用した送受信を行うことを対象とする場合、経路制御部404は、例えば、以下の2点の機能を有してよい。 This route control procedure can follow the route control method described in Non-Patent Document 1, for example. However, in the case of performing transmission/reception using BF in a high frequency band on a BH line, the path control unit 404 may have, for example, the following two functions.

(1)経路制御パケットの送受信において、図6で説明したBF制御によって決定されるBF制御情報を用いたBF伝送が適用される。 (1) BF transmission using BF control information determined by the BF control described in FIG. 6 is applied in transmission and reception of routing control packets.

経路制御において、経路制御パケットの送受信が、ブロードキャストに代えて、周辺ノードとの間でBFを適用したユニキャストで実行されることによって、より的確な経路の構築が実現できる。 In routing control, a more accurate route can be constructed by performing transmission/reception of routing control packets with unicast with BF applied between peripheral nodes instead of broadcasting.

(2)経路制御の処理において、ノード間の無線リンクの回線品質が劣化した場合に、劣化した無線リンクを含まないマルチホップの経路が中継伝送経路として決定される。 (2) In route control processing, when the line quality of a wireless link between nodes deteriorates, a multi-hop route that does not include the deteriorated wireless link is determined as a relay transmission route.

高周波数帯では、電波の直進性が強く、送信点と受信点の間に建造物、樹木、人物、車両といった遮蔽物が存在する場合に、送信点から受信点に至る電波伝搬の損失が増加し易い。そのため、送信点と受信点との間の無線リンクの回線品質が劣化し、無線リンクが切断してしまう場合に備えて、例えば、経路制御部404に含まれる経路更新部4043は、経路の更新を行う。本実施の形態においては、主として、ミリ波帯を例示して説明したが、この帯域に限定されない。例えば、ミリ波帯や、更に高周波帯域においては、無線ネットワークの或る箇所での電波の短時間での遮断によって、無線ネットワークの通信が遮断する事態を起こす場合がある。本実施の形態によれば、周期的もしくは非周期的に、最適なツリー経路を更新するので、ミリ波帯もしくはそれよりも高周波の帯域の通信環境において適用すると好適である。例えば、通信環境を実現した場合に、通常であれば良好に通信できていたとしても、信号機によって停止した車両によって通信環境が劣化したり、通行人がBFを適用した経路を横切る間、通信環境が劣化するような場合がある。このような一時的な通信環境の劣化の場合、マイクロ波帯などの、より低周波数帯を適用している環境であれば、一時的な通信速度の低下で済むところ、ミリ波帯では、通信の遮断となる場合がある。したがって、ミリ波帯もしくはそれよりも高周波帯域の通信環境において、本実施の形態を適用することが好適である。 In the high-frequency band, radio waves tend to propagate in a straight line, and if there is an obstacle such as a building, tree, person, or vehicle between the transmitting point and the receiving point, the radio wave propagation loss from the transmitting point to the receiving point increases. easy to do Therefore, in preparation for the case where the line quality of the radio link between the transmission point and the reception point is degraded and the radio link is disconnected, for example, the route updating section 4043 included in the route control section 404 updates the route. I do. In the present embodiment, the millimeter wave band has been mainly exemplified and explained, but the present invention is not limited to this band. For example, in the millimeter wave band or even in the high frequency band, a short-time interruption of radio waves at a certain point in the wireless network may cause a situation in which communication of the wireless network is interrupted. According to this embodiment, since the optimal tree route is updated periodically or aperiodically, it is suitable to be applied in a communication environment in the millimeter wave band or higher frequency band. For example, when a communication environment is realized, even if good communication is normally possible, the communication environment deteriorates due to a vehicle stopped by a traffic light, or the communication environment deteriorates while a passerby crosses the route to which BF is applied. may deteriorate. In the case of such a temporary deterioration of the communication environment, if it is an environment that applies a lower frequency band such as a microwave band, it will only be a temporary decrease in communication speed, but in the millimeter wave band, communication may be blocked. Therefore, it is preferable to apply the present embodiment in a communication environment in the millimeter wave band or a higher frequency band.

経路の更新は、図8および図9で詳細は後述するが、コアノードが所定の周期で経路制御パケットを送信することにより、実行される。なお、所定の周期は、任意に設定されてよい。但し、上述したように、電波伝搬損失が大きいミリ波帯もしくはそれよりも高周波の帯域において、BF送受信を適用して電波伝搬損失を補い所要の伝送距離を確保する場合、送信ノードと受信ノードとの間への遮蔽物の挿入による回線品質の劣化は極めて大きく、通信の断絶に至ることもある。このような観点から、この回線品質の劣化の影響をできるだけ速やかに解消することが望まれる。例えば、回線品質が劣化した無線リンクが存在している条件下での新たな最適な中継経路を速やかに構築することが望まれる。そのため、経路制御の周期(例えば、コアノードにおける経路制御パケットの送信周期)は、短い方がよい。しかしながら、経路制御パケットの送受信回数の増加が、トラフィックの負荷を増大させ、無線通信システムの性能の劣化を生じさせる場合がある。無線通信システムの性能の劣化を抑制するためには、経路制御の周期は長い方がよい。したがって、上述した所定の周期は、一律な値(例えば、一律な最適値)に設定される例に限られない例えば、無線ノードが設置された環境において、遮蔽物が挿入される等の障害を誘発する要因が発生する頻度、及び、回線品質の劣化による無線通信システムのQoSに対する影響度などを勘案し、経路制御の周期は、各々の無線通信システム毎に決定されてよい。例えば、回線品質の劣化が生じる可能性が低い通信環境であれば、経路制御の周期は、例えば、1分間から10分間程度でよい。一方で、頻繁に回線品質の劣化が生じる通信環境であれば、経路制御の周期は、例えば、1秒間から3秒間程度がよい。また、経路制御は、周期的に実行される例に限られれない。例えば、経路制御は、セルフヒーリング処理における無線リンクの正常又は異常の判定の結果、無線リンクの異常が検出されたというイベントが発生した場合に、実行されてよい。セルフヒーリング処理におけるイベントの発生に基づく経路制御と、周期的な経路制御とが存在する場合には、セルフヒーリング処理の周期と、経路制御の周期との両方が、各々の無線通信システムの所要QoS(システムスループット、遅延時間など)を考慮し、最適化されることが望ましい。 Although details will be described later with reference to FIGS. 8 and 9, the route is updated by the core node transmitting a route control packet at predetermined intervals. Note that the predetermined cycle may be set arbitrarily. However, as described above, when BF transmission/reception is applied to compensate for radio wave propagation loss and secure a required transmission distance in the millimeter wave band or a higher frequency band where radio wave propagation loss is large, the transmission node and the reception node The insertion of a shielding object between the two will greatly degrade the quality of the line, and may even result in a disconnection of communication. From such a point of view, it is desired to eliminate the influence of the line quality deterioration as soon as possible. For example, it is desired to promptly construct a new optimum relay route under the condition that there is a radio link with deteriorated line quality. Therefore, the cycle of routing control (for example, the transmission cycle of routing packets in core nodes) should be short. However, an increase in the number of transmissions and receptions of routing control packets may increase the traffic load and degrade the performance of the wireless communication system. In order to suppress the deterioration of the performance of the wireless communication system, the longer the cycle of routing control, the better. Therefore, the predetermined period described above is not limited to an example in which it is set to a uniform value (for example, a uniform optimal value). The cycle of route control may be determined for each wireless communication system in consideration of the frequency of occurrence of inducing factors, the degree of impact on the QoS of the wireless communication system due to degradation of line quality, and the like. For example, in a communication environment in which the possibility of line quality deterioration is low, the cycle of route control may be, for example, about 1 to 10 minutes. On the other hand, in a communication environment in which line quality is frequently degraded, the cycle of route control is preferably about 1 to 3 seconds, for example. Moreover, route control is not limited to an example of periodic execution. For example, route control may be executed when an event occurs in which an abnormality of the wireless link is detected as a result of determining whether the wireless link is normal or abnormal in the self-healing process. When there is route control based on the occurrence of an event in self-healing processing and periodic route control, both the cycle of self-healing processing and the cycle of route control depend on the required QoS of each wireless communication system. (system throughput, delay time, etc.) should be considered and optimized.

例えば、無線リンクの回線品質が劣化した場合に、BHネットワークのスループットの低下、または、BHネットワークの停止を避け、BHネットワークの経路の更新に係る遅延時間を抑制するために、コアノードが送信する経路制御パケットの送信周期が制御されてよい。例えば、経路制御パケットの送信周期の制御は、コアノードによって行われてよい。あるいは、経路制御パケットの送信周期が、バックボーンネットワークから指示されてよい。 For example, when the line quality of a wireless link deteriorates, a route transmitted by a core node to avoid a decrease in BH network throughput or stoppage of the BH network and suppress delay time associated with updating the BH network route. A transmission cycle of control packets may be controlled. For example, control of the transmission period of routing packets may be performed by a core node. Alternatively, the transmission period of routing packets may be dictated by the backbone network.

例えば、コアノードは、コアノードが送信する経路制御パケットの送信周期を短く設定してよい。 For example, the core node may set a short transmission cycle of routing packets transmitted by the core node.

あるいは、高周波数帯を用いる無線BH回線において一律に経路制御パケットの送信周期を短くする代わりに、或る条件に基づいて、経路制御パケットの送信周期を制御してもよい。例えば、コアノードは、無線リンクの回線品質の大幅な劣化(例えば、所定品質以下に劣化)が発生する時間当たりの回数を計数し、その回数が多いほど、経路制御パケットの送信周期をより短く制御してもよい。別言すると、無線リンクの回線品質の変動に応じて、経路制御パケットの送信周期を可変に制御してもよい。 Alternatively, instead of uniformly shortening the transmission cycle of routing control packets in a wireless BH line using a high frequency band, the transmission cycle of routing control packets may be controlled based on a certain condition. For example, the core node counts the number of times per hour that the line quality of the wireless link significantly deteriorates (for example, deterioration below a predetermined level). You may In other words, the transmission period of the routing control packet may be variably controlled according to the fluctuation of the line quality of the radio link.

あるいは、コアノードは、無線通信システムにおいて提供されるアプリケーションからの要求に基づいて、経路制御パケットの送信周期を制御してもよい。例えば、アプリケーションから要求される、一時的な回線切断時間、及び/または、回線切断時間に伴う遅延時間を抑えるべき要求度を表すQuality of Service(QoS)が高い場合に、経路制御パケットの送信周期をより短く設定してよい。例えば、音声通話及び映像配信といったリアルタイムのデータ伝送を行うアプリケーションでは、QoSが高くなる。 Alternatively, the core node may control the transmission cycle of routing packets based on requests from applications provided in the wireless communication system. For example, when the Quality of Service (QoS), which indicates the degree of request to suppress the temporary line disconnection time and/or the delay time associated with the line disconnection time requested by the application, is high, the transmission cycle of the route control packet can be set shorter. For example, QoS is high in applications that perform real-time data transmission such as voice calls and video distribution.

経路更新処理は、無線リンクにおいて経路制御パケットを送受信して行う処理であるため、経路制御パケットの送信周期を可変に制御することによって、経路更新処理の頻度を適応的に抑えることができ、BH回線のスループットの低下を抑えることができる。 Since the route update process is a process performed by transmitting and receiving a routing control packet over a wireless link, the frequency of the route update process can be adaptively suppressed by variably controlling the transmission cycle of the routing control packet. A decrease in line throughput can be suppressed.

IPT制御部406は、例えば、周波数リユース間隔に応じた送信周期に従ってBH回線用の無線通信部によるパケット送信タイミングを制御する。 The IPT control unit 406 controls packet transmission timing by the wireless communication unit for the BH line according to, for example, a transmission cycle corresponding to the frequency reuse interval.

フレーム転送処理部403は、上位レイヤ(レイヤ3以上)からレイヤ2.5に降りてくる転送データをレイヤ2.5の制御情報ヘッダを付加して下位レイヤ(レイヤ2以下)で転送するフレームに整える処理を実行する。 The frame transfer processing unit 403 adds a layer 2.5 control information header to the transfer data coming down from the upper layer (layer 3 or higher) to layer 2.5 and converts it into a frame to be transferred in the lower layer (layer 2 or lower). Execute the trimming process.

(CNの動作例)
次に、CNの動作例について説明する。図8は、一実施の形態に係るコアノード(CN)の動作例を示すフローチャートである。図8のフローチャートは、例えば、CNの制御部40において実行されると捉えてよい。
(Example of CN operation)
Next, an operation example of CN will be described. FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation example of a core node (CN) according to one embodiment; The flowchart of FIG. 8 may be regarded as being executed in the control unit 40 of the CN, for example.

制御部40は、経路制御パケットの送信周期を設定する(S101)。 The control unit 40 sets the transmission cycle of the routing control packet (S101).

定期的に経路制御パケットを送信する場合の送信周期は、一定でもよいし、本実施の形態において構築される経路は、漸近的に安定することから、図8のフローチャートが実行される回数に応じて変更されてもよい。所定の時刻が、「特定のタイミング」に設定されてもよいし、無線通信システムのユーザによって設定されてもよい。また、制御部40は、或る条件に基づいて、経路制御パケットの送信周期を制御してもよい。例えば、制御部40は、ホップリンクの回線品質劣化(回線切断など)の頻度を計数し、計数した頻度に応じて、経路制御パケットの送信周期を可変に制御してもよい。例えば、制御部40は、回線品質劣化の頻度が多いほど、経路制御パケットの送信周期をより短く設定する。例えば、ホップリンクの回線品質劣化の頻度は、後述するセルフヒーリング処理において計数されてよい。 The transmission cycle in the case of periodically transmitting the routing control packet may be constant, and since the route constructed in this embodiment is asymptotically stable, depending on the number of times the flowchart in FIG. 8 is executed may be changed by The predetermined time may be set to "a particular timing" or may be set by the user of the wireless communication system. Also, the control unit 40 may control the transmission cycle of the routing control packet based on certain conditions. For example, the control unit 40 may count the frequency of line quality deterioration (such as line disconnection) of the hop link, and variably control the transmission cycle of the routing control packet according to the counted frequency. For example, the control unit 40 sets the transmission cycle of the routing control packet to be shorter as the frequency of line quality deterioration increases. For example, the frequency of line quality deterioration of hop links may be counted in the self-healing process described below.

コアノードが各スレーブノード宛にスレーブノードが正常に動作しているかのチェックを行う作業であるセルフヒーリング処理(S105に対応)によって計数されてよい。また、無線通信システム内で提供されているアプリケーションの、一時的な回線切断時間やそれに伴う遅延時間を小さく抑えるべき要求度を表すQoS(Quality of Service)が高い場合には経路制御パケット送信周期をより短くするという可変制御を適用してもよい。 It may be counted by the self-healing process (corresponding to S105), which is the work of the core node checking whether the slave node is operating normally for each slave node. In addition, when QoS (Quality of Service), which indicates the degree of demand for minimizing temporary line disconnection time and delay time associated with an application provided within a wireless communication system, is high, the route control packet transmission cycle is set. A variable control to make it shorter may be applied.

制御部40は、例えば、特定のイベントが検出されたか否かを監視する(S102)。「特定のイベント」には、例えば、CNが起動されたこと、リセットボタンが操作されたこと、及び、特定のタイミングが到来したこと、が含まれてよい。「特定のタイミング」の一例は、例えば、経路制御パケットを定期又は不定期に送信するために設定された送信タイミングである。 The control unit 40, for example, monitors whether a specific event has been detected (S102). The "specific event" may include, for example, activation of the CN, operation of the reset button, and arrival of a specific timing. An example of "specific timing" is, for example, transmission timing set to transmit a routing packet regularly or irregularly.

特定のイベントが検出されない場合(S102にてNO)、S104の処理が実行される。 If no specific event is detected (NO in S102), the process of S104 is executed.

特定のイベントが検出された場合(S102にてYES)、CNの制御部は、経路制御パケットを生成し、例えば無線通信部を通じて、周辺ノード情報を基に識別される周辺SNに経路制御パケットを送信する(S103)。経路制御パケットは、ブロードキャストされてもよいし、BF伝送を用いてユニキャストされてもよい。 When a specific event is detected (YES in S102), the control unit of the CN generates a routing control packet and sends the routing control packet to the peripheral SN identified based on the peripheral node information, for example, through the wireless communication unit. Send (S103). Routing packets may be broadcast or unicast using BF transmission.

例えば、CNの起動が検出された場合、及び、経路構築パケットの送信タイミングが検出された場合には、経路構築パケットが周辺SNに送信される。リセットボタンの操作が検出された場合、及び、リセットパケットの送信タイミングが検出された場合には、リセットパケットが周辺SNに送信される。 For example, when the activation of the CN is detected and when the transmission timing of the route building packet is detected, the route building packet is transmitted to the neighboring SNs. When the operation of the reset button is detected and when the transmission timing of the reset packet is detected, the reset packet is transmitted to the peripheral SNs.

次に、制御部40は、セルフヒーリング処理の実行タイミングか否かを判定する(S104)。セルフヒーリング処理とは、コアノードが、スレーブノードが正常に動作しているか否かを確認する処理である。例えば、セルフヒーリング処理において、コアノードは、スレーブノード宛にセルフヒーリング用パケット(ハローパケットと称されてよい)を送信し、スレーブノードからの応答に基づいて、スレーブノードが正常に動作しているか否かを確認する。 Next, the control unit 40 determines whether or not it is time to execute the self-healing process (S104). Self-healing processing is processing in which a core node confirms whether a slave node is operating normally. For example, in self-healing processing, the core node transmits a self-healing packet (which may be called a hello packet) to the slave node, and determines whether the slave node is operating normally based on the response from the slave node. Check whether

セルフヒーリング処理の実行タイミングでない場合(S104にてNO)、S107の処理が実行される。 If it is not the time to execute the self-healing process (NO in S104), the process of S107 is executed.

セルフヒーリング処理の実行タイミングである場合(S104にてYES)、制御部40は、セルフヒーリングを実行する(S105)。そして、制御部40は、セルフヒーリングの結果に基づいて、ホップリンクの回線品質の劣化の頻度(回数)を検出する(S106)。 When it is time to execute the self-healing process (YES in S104), the control unit 40 executes self-healing (S105). Then, the control unit 40 detects the frequency (the number of times) of deterioration of the line quality of the hop link based on the self-healing result (S106).

次に、制御部40は、セルフヒーリングの実行期間が経過(タイムアウト)したか否かを判定する(S107)。 Next, the control unit 40 determines whether or not the self-healing execution period has elapsed (timeout) (S107).

セルフヒーリングの実行期間が経過(タイムアウト)していない場合(S107にてNO)、S104の処理が実行される。 If the self-healing execution period has not elapsed (timed out) (NO in S107), the process of S104 is executed.

セルフヒーリングの実行期間が経過(タイムアウト)した場合(S107にてYES)、制御部40は、S102において特定のイベントが検出されていたか否かを判定する(S108)。別言すると、制御部40は、経路制御パケットを送信したか否かを判定する。 When the self-healing execution period has elapsed (timeout) (YES in S107), the control unit 40 determines whether or not a specific event has been detected in S102 (S108). In other words, the control unit 40 determines whether or not the route control packet has been transmitted.

S102において特定のイベントが検出されていなかった場合(S108にてNO)、S101の処理が実行される。S102において特定のイベントが検出されていた場合(S108にてYES)、制御部40は、経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)したか否かを判定する(S109)。 If a specific event is not detected in S102 (NO in S108), the process of S101 is executed. If a specific event has been detected in S102 (YES in S108), the control unit 40 determines whether or not the execution period of the route control process has elapsed (timeout) (S109).

経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)していない場合(S109にてNO)、S101の処理が実行される。 If the execution period of the route control process has not elapsed (timeout) (NO in S109), the process of S101 is executed.

経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)した場合(S109にてYES)、制御部40は、データパケットの処理を開始してよい(S110)。経路制御処理の実行期間が経過(タイムアウト)した場合、コアノードとスレーブノードとの間のデータ中継経路が、最新の状態に更新される。なお、経路制御処理の結果、経路制御処理の前後でデータ中継経路が変わらなくてもよい。 When the execution period of the route control process has elapsed (timeout) (YES in S109), the control unit 40 may start processing the data packet (S110). When the execution period of the route control process elapses (timeout), the data relay route between the core node and the slave node is updated to the latest state. As a result of route control processing, the data relay route may not change before and after route control processing.

次に、制御部40は、ホップリンクの回線品質の劣化(例えば、劣化の頻度(回数))を検出する(S111)。例えば、制御部40は、セルフヒーリング処理におけるスレーブノードからの応答に基づいて、回線品質の劣化の頻度を検出してよい。 Next, the control unit 40 detects deterioration of the line quality of the hop link (for example, frequency of deterioration (number of times)) (S111). For example, the control unit 40 may detect the frequency of line quality deterioration based on responses from slave nodes in the self-healing process.

ホップリンクの回線品質の劣化が検出されなかった場合(S111にてNO)、フローは終了する。ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合(S111にてYES)、制御部40は、ホップリンク回線品質の劣化の頻度を更新する(S112)。そして、フローは終了する。 If no deterioration of the line quality of the hop link is detected (NO in S111), the flow ends. When deterioration of the line quality of the hop link is detected (YES in S111), the control unit 40 updates the frequency of deterioration of the hop link line quality (S112). Then the flow ends.

以上のように、コアノードは、周辺ノードとの間においてリンクアップした複数の無線リンクのそれぞれに経路制御パケットを送信(例えば、BF伝送によるユニキャスト)することによって、BHネットワークを構成するスレーブノードのそれぞれに経路制御パケットを伝搬させる。 As described above, the core node transmits a routing control packet (for example, unicast by BF transmission) to each of the plurality of wireless links linked up with the peripheral nodes, thereby making the slave nodes constituting the BH network Propagate routing packets to each.

伝搬品質指標の非限定的な一例としては、無線信号の受信電力又は受信強度(例えば、RSSI;Received Signal Strength Indicator)、電波伝搬損失、及び、伝搬遅延等が挙げられる。また、例えば、ホップリンク毎に適用する伝送技術仕様が異なる場合、RSSIがリンクメトリック(ホップリンクの回線品質を反映した指標)の計算に用いられる代わりに、RSSIと伝送技術仕様とから対応付けられるリンクスループットがリンクメトリックの計算に用いられてもよい。リンクスループットを決定づける伝送技術仕様の一例としては、無線規格(802.11n、802.11ac、802.11ax、5GNR(第5世代移動通信仕様;5G New Radio))、MIMOストリーム数、適応変調方式などが挙げられる。例えば、RSSIが2つのホップリンクの間で同一であっても、無線規格が2つのホップリンクの間で異なっている場合、リンクスループットは2つのホップリンクの間で異なる。このような場合に、リンクスループットをリンクメトリックの計算に用いることによって、構築される経路の回線品質の信頼性を向上できる。 Non-limiting examples of propagation quality indicators include received power or strength of radio signals (for example, RSSI; Received Signal Strength Indicator), radio wave propagation loss, and propagation delay. Further, for example, when different transmission technical specifications are applied to each hop link, the RSSI is associated with the transmission technical specifications instead of being used to calculate the link metric (an index reflecting the line quality of the hop link). Link throughput may be used to calculate the link metric. Examples of transmission technology specifications that determine link throughput include radio standards (802.11n, 802.11ac, 802.11ax, 5GNR (5th generation mobile communication specifications; 5G New Radio)), the number of MIMO streams, and adaptive modulation schemes. . For example, if the RSSI is the same between two hop-links but the radio standard is different between the two hop-links, the link throughput will be different between the two hop-links. In such a case, by using the link throughput to calculate the link metric, it is possible to improve the reliability of the line quality of the constructed route.

また、一部のホップリンクの伝送技術に、無線伝送に追加あるいは代替で、有線LANケーブル、または、Power Line Comunication(PLC)などの有線伝送が適用される場合も考えられる。このように、ホップリンク毎に適用する伝送技術仕様が異なる場合に、リンクメトリックまたは中継経路に含まれる複数のホップリンクに対するリンクメトリックの総合的な指標である経路メトリックの計算にリンクスループットを用いることによって、より的確な回線品質の指標を計算できる。より的確な回線品質を用いることによって、例えば、リンクスループットを用いない場合よりも、回線品質の良い経路を構築できる場合がある。 It is also conceivable that wired transmission such as a wired LAN cable or Power Line Communication (PLC) may be applied to some hop-link transmission technologies in addition to or instead of wireless transmission. In this way, when the transmission technology specifications applied to each hop link are different, the link throughput can be used to calculate the link metric or the route metric, which is a comprehensive indicator of the link metrics for multiple hop links included in the relay route. can calculate a more accurate line quality index. By using more accurate channel quality, it may be possible to build a route with better channel quality than, for example, when link throughput is not used.

例えば、CNを起点に信号(例えば、制御信号)を送信することで、制御信号の送信ノードと受信ノードとの間の無線区間毎に、当該無線区間の電波伝搬損失を受信ノードにおいて求めることができる。 For example, by transmitting a signal (for example, a control signal) with the CN as a starting point, the radio wave propagation loss in the wireless section can be obtained at the receiving node for each wireless section between the transmission node and the reception node of the control signal. can.

そして、受信ノードのそれぞれが、求めた電波伝搬損失の情報を、制御信号に含めて送信することで、制御信号が伝搬した無線区間の累積的な電波伝搬損失の情報(別言すると、累積値)を、ノード間で伝達できる。 Then, each of the receiving nodes transmits the obtained radio wave propagation loss information in the control signal, thereby obtaining cumulative radio wave propagation loss information (in other words, cumulative value ) can be propagated between nodes.

個々のノードは、例えば、制御信号の送信元である上流ノード候補毎に、累積的な電波伝搬損失に基づいて経路メトリックを計算し、上流ノード候補の中から、経路メトリックが例えば最小を示すノードを1つ選ぶ。これにより、電波伝搬損失が最小となるツリー構造の経路が構築される。個々のノードは、メモリ32もしくはストレージ33の少なくとも一方に、選んだ転送先のノード情報、もしくは、ツリー構造の中継経路におけるBF送信のためのパラメータ情報のいずれか、もしくは、両方を書き込んでよい。ここで、例えば、転送先のノード情報、もしくは、パラメータ情報がサーバに記憶される場合、個々のノードは、ツリー構造の中継経路を使用するためにサーバから情報を読み出すことによって、タイムラグが生じる。タイムラグ無しに瞬時にツリー構造の中継経路を構成するためには、転送先のノード情報、及び/又は、パラメータ情報は、個々のノードが有する記憶媒体を用いて記憶されることが望ましい。個々のノードが記憶する情報は、上記の転送先のノード情報、及び/又は、パラメータ情報に限定されなくてよい。 Each node calculates, for example, a path metric based on the cumulative radio wave propagation loss for each upstream node candidate that is the transmission source of the control signal, and selects the node with the minimum path metric from among the upstream node candidates. choose one. As a result, a tree-structured path that minimizes radio wave propagation loss is constructed. Each node may write either or both of the selected transfer destination node information or the parameter information for BF transmission on the relay route of the tree structure to at least one of the memory 32 and the storage 33 . Here, for example, when the transfer destination node information or parameter information is stored in the server, each node uses the relay route of the tree structure to read the information from the server, causing a time lag. In order to instantly construct a tree-structured relay route without time lag, it is desirable to store transfer destination node information and/or parameter information using a storage medium possessed by each node. The information stored by each node may not be limited to the above transfer destination node information and/or parameter information.

(SNの動作例)
図9は、一実施の形態に係るスレーブノード(SN)の動作例を示すフローチャートである。図9を参照して、SNの動作例について説明する。図9のフローチャートは、SNの制御部において実行されると捉えてよい。
(Example of SN operation)
FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation example of a slave node (SN) according to one embodiment. An operation example of the SN will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 9 may be considered to be executed in the control section of SN.

SNは、例えばBH回線の無線通信部36においてセルフヒーリングのハローパケットが受信されるか否かを判定する(S201)。 The SN determines whether or not a self-healing hello packet is received, for example, in the wireless communication unit 36 of the BH line (S201).

セルフヒーリングのハローパケットが受信されない場合(S201にてNO)、S203の処理が実行される。 If the self-healing hello packet is not received (NO in S201), the process of S203 is executed.

セルフヒーリングのハローパケットが受信された場合(S201にてYES)、SNの制御部40は、セルフヒーリングの結果をCNへ報告する(S202)。 When a self-healing hello packet is received (YES at S201), control unit 40 of SN reports the result of self-healing to CN (S202).

次に、制御部40は、例えばBH回線の無線通信部36において経路制御パケットが受信されるか否かを判定する(S203)。 Next, the control unit 40 determines whether or not the routing control packet is received by the wireless communication unit 36 of the BH line, for example (S203).

経路制御パケットが受信されなかった場合(S203にてNO)、S201の処理が実行される。経路制御パケットが受信された場合(S203にてYES)、SNの制御部40は、経路制御パケットの種別を確認する。例えば、制御部40は、受信した経路制御パケットが、リセットパケットであるか否かを確認する(S204)。 If the routing control packet has not been received (NO in S203), the process of S201 is executed. If a routing control packet has been received (YES at S203), the SN control unit 40 confirms the type of the routing control packet. For example, the control unit 40 checks whether the received routing control packet is a reset packet (S204).

受信した経路制御パケットが、リセットパケットの場合(S204にてYES)、制御部40は初期化処理を行う(S205)。初期化処理には、例えば、以下の処理が含まれてよい。
・周辺ノード情報において有効なツリー経路に選択しているリンクの選択解除
・記憶している経路メトリックの初期値(例えば、最大値)への初期化
If the received routing control packet is a reset packet (YES at S204), the control unit 40 performs initialization processing (S205). The initialization process may include, for example, the following processes.
- Deselection of links selected as effective tree routes in peripheral node information - Initialization of stored route metrics to initial values (for example, maximum values)

初期化処理の後、制御部40は、例えば、受信したリセットパケットを周辺SNへ送信する(S206)。そして、S201の処理が実行される。なお、リセットパケットには、識別子(ID)が含められてよい。ノードのそれぞれは、受信したリセットパケットに含まれるIDを記憶しておいてよい。また、リセットパケットは、ユニキャストで送信されてもよいし、マルチキャストで送信されてもよい。 After the initialization process, the control unit 40, for example, transmits the received reset packet to the peripheral SNs (S206). Then, the process of S201 is executed. Note that the reset packet may include an identifier (ID). Each node may store the ID included in the received reset packet. Also, the reset packet may be transmitted by unicast or by multicast.

ノードのそれぞれは、受信したリセットパケットのIDが、記憶したIDと一致する場合、別言すると、過去に送信(転送)したリセットパケットであることを示す場合、当該リセットパケットの更なる送信は行わない。これにより、リセットパケットがBHネットワークにおいてループすることを防止できる。 When the ID of the received reset packet matches the stored ID, in other words, when it indicates that the reset packet has been transmitted (transferred) in the past, each node does not further transmit the reset packet. do not have. This prevents reset packets from looping in the BH network.

一方、受信した経路制御パケットがリセットパケットでない場合(S204にてNO)、制御部40は、当該経路制御パケットが経路構築パケットであるか否かを確認する(S207)。 On the other hand, if the received routing control packet is not a reset packet (NO in S204), the control unit 40 confirms whether or not the routing control packet is a routing packet (S207).

受信した経路制御パケットが経路構築パケットではない場合(S207にてNO)、S201の処理が実行される。受信した経路制御パケットが経路構築パケットの場合(S207にてYES)、制御部40は、周辺ノード情報を参照し(S208)、経路構築パケットを受信したリンクの伝搬品質指標(例えば、電波伝搬損失)を計算する(S209)。 If the received route control packet is not a route construction packet (NO in S207), the process of S201 is executed. If the received route control packet is a route building packet (YES in S207), the control unit 40 refers to the peripheral node information (S208), and calculates the propagation quality index (for example, radio wave propagation loss ) is calculated (S209).

計算した電波伝搬損失を基に、制御部40は、経路メトリックを計算する(S210)。例えば、制御部40は、計算した電波伝搬損失と、受信した経路構築パケットに含められている伝搬品質指標と、を加算することによって、累積的な電波伝搬損失を新経路メトリックとして計算する。 Based on the calculated radio wave propagation loss, the control unit 40 calculates a route metric (S210). For example, the control unit 40 adds the calculated radio wave propagation loss and the propagation quality index included in the received route construction packet to calculate the cumulative radio wave propagation loss as the new route metric.

そして、制御部40は、新経路メトリックと、新経路メトリックが計算される前に記憶していた旧経路メトリックと、を比較して、経路メトリックの更新要否を判断する(S211)。 The control unit 40 then compares the new route metric with the old route metric stored before the new route metric was calculated, and determines whether or not the route metric needs to be updated (S211).

例えば、制御部40は、旧経路メトリックよりも新経路メトリックの方が小さい場合に、旧経路メトリックを新経路メトリックに更新すると判断する。旧経路メトリックを新経路メトリックに更新すると判断する場合(S211にてYES)、当該判断に応じて、制御部は、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する(選択リンクの更新)(S212)。なお、旧経路メトリックを新経路メトリックに更新しないと判断した場合(S211にてNO)、S201の処理が実行されてよい。 For example, when the new route metric is smaller than the old route metric, the control unit 40 determines to update the old route metric to the new route metric. If it is determined to update the old route metric to the new route metric (YES in S211), the control unit converts the upstream wireless link corresponding to the new route metric in the peripheral node information into a valid tree route. Select (update selected link) (S212). Note that when it is determined not to update the old route metric to the new route metric (NO in S211), the process of S201 may be executed.

選択リンクの更新に応じて、制御部40は、例えば、新経路メトリックを含む経路構築パケットを、周辺ノード情報において識別される周辺SNへ送信する(S213)。例えば、経路構築パケットは、マルチキャストで送信されてもよいし、BF伝送でのユニキャストで送信されてもよい。 In response to the update of the selected link, the control unit 40, for example, transmits a route construction packet including a new route metric to the neighboring SNs identified in the neighboring node information (S213). For example, the route building packet may be transmitted by multicast or may be transmitted by unicast in BF transmission.

その後、制御部40は、一定時間が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S214)。タイムアウトが検出されない場合(S214にてNO)、S201の処理が実行される。 After that, the control unit 40 monitors whether or not a certain period of time has elapsed (timeout) (S214). If timeout is not detected (NO in S214), the process of S201 is executed.

タイムアウトが検出された場合(S214にてYES)、制御部40は、データパケットの送信処理(中継転送)を開始してよい(S215)。データパケットの送信処理は、例えば、宛先ノードへのデータパケット転送処理であってよい。データパケットの送信処理は、中継転送が行われる場合の転送先(宛先)のノード番号を記憶したルーティングテーブルの中継経路に従って実行される。ルーティグテーブルは、下流方向ルーティングテーブルと上流方向ルーティングテーブルとを含んでよい。データパケットの転送が正常に行われない場合、例えば、連続3回のパケット転送においてACKが宛先ノードから返ってこない場合、ルーティングテーブルに記憶された別の候補の宛先ノードにデータ転送先を切り替えてもよい。これは、新たな中継経路が決定されるまでの間の応急処置となり得る。各ノードは、経路制御において、新たな中継経路が確定し、メモリ32もしくはストレージ33に新たな中継経路に関する情報を記憶、更新するまでの間、応急処置として、転送先のノード情報および転送先のノードとの間のBF送信のためのパラメータ情報を、メモリ32もしくはストレージ33から読み出して、中継伝送を行ってもよい。 If a timeout is detected (YES at S214), control unit 40 may start data packet transmission processing (relay transfer) (S215). The data packet transmission process may be, for example, the data packet forwarding process to the destination node. The data packet transmission process is executed according to the relay route of the routing table that stores the node number of the transfer destination (destination) when relay transfer is performed. The routing tables may include a downstream routing table and an upstream routing table. If data packet transfer is not performed normally, for example, if ACK is not returned from the destination node in three consecutive packet transfers, the data transfer destination is switched to another candidate destination node stored in the routing table. good too. This can be a stopgap measure until a new relay route is determined. In route control, until a new relay route is determined and information about the new relay route is stored and updated in the memory 32 or storage 33, each node, as an emergency measure, stores the node information of the transfer destination and the transfer destination. Parameter information for BF transmission with a node may be read out from the memory 32 or storage 33 and relayed.

次に、制御部40は、ホップリンクの回線品質の劣化(例えば、劣化の頻度(回数))を検出する(S216)。例えば、制御部40は、セルフヒーリング処理におけるスレーブノードからの応答に基づいて、回線品質の劣化の頻度を検出してよい。 Next, the control unit 40 detects the deterioration of the line quality of the hop link (for example, the frequency of deterioration (number of times)) (S216). For example, the control unit 40 may detect the frequency of line quality deterioration based on responses from slave nodes in the self-healing process.

ホップリンクの回線品質の劣化が検出されなかった場合(S216にてNO)、フローは終了する。ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合(S216にてYES)、制御部40は、ホップリンク回線品質の劣化の頻度を更新する(S217)。そして、フローは終了する。 If no deterioration of the line quality of the hop link is detected (NO at S216), the flow ends. If deterioration of the line quality of the hop link is detected (YES in S216), the control unit 40 updates the frequency of deterioration of the hop link line quality (S217). Then the flow ends.

なお、受信した経路制御パケットがリセットパケット及び経路構築パケットのいずれでもない場合、制御部40は、処理を経路制御パケットの受信監視処理に移行してよい。 If the received routing control packet is neither a reset packet nor a routing packet, the control unit 40 may shift the process to a routing control packet reception monitoring process.

また、計算した新経路メトリックが旧経路メトリック以上であり、選択リンクの更新が不要と判断した場合も、制御部40は、処理を経路制御パケットの受信監視処理に移行してよい。 Also, if the calculated new route metric is greater than or equal to the old route metric and it is determined that the selected link need not be updated, the control unit 40 may shift the process to the routing control packet reception monitoring process.

以上のように、SNは、経路構築パケットの受信に応じて、周辺ノードとの間においてリンクアップした複数の無線リンクの1つを経路メトリックに基づいて選択する。これにより、メッシュリンクがリンクアップしたBHネットワークにおいて、経路メトリックに基づいたツリー経路が構築及び更新される。 As described above, the SN selects one of the plurality of wireless links linked up with the peripheral node based on the route metric in response to receiving the route construction packet. Thereby, a tree route based on the route metric is constructed and updated in the BH network to which the mesh link is linked up.

以上説明した本実施の形態では、無線ノードが、バックホールネットワークを構成する複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行う制御部と、トレーニングによって周辺ノードのそれぞれと確立した複数の無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いてデータ通信を行う通信部と、を有する。この構成により、電波伝搬の損失を補償するためにビームフォームミング(BF)技術が適用される高周波数帯の無線を用いた適切なBHネットワークを構築できる。 In the present embodiment described above, the wireless node includes a control unit that performs training on beamforming with each of a plurality of peripheral nodes that make up the backhaul network, and a plurality of wireless beam links that are established with each of the peripheral nodes by training. and a communication unit that performs data communication using a radio beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path. With this configuration, an appropriate BH network can be constructed using high-frequency radio to which beamforming (BF) technology is applied to compensate for radio wave propagation loss.

また、本実施の形態によれば、送信点から受信点に至る電波伝搬損失が大きくなる場合であっても、経路の構築(または、更新)の頻度を上げることによって、無線通信システムにおける、スループットの低下を抑制できる。 Further, according to the present embodiment, even if the radio wave propagation loss from the transmission point to the reception point increases, by increasing the frequency of route construction (or update), the throughput in the wireless communication system can suppress the decrease in

また、本実施の形態によれば、メッシュリンクのリンクアップにおいて、BF制御処理が実行され、無線ノード間の通信に適したビームが決定されるため、例えば、データ転送を行う前のBF制御を省略でき、BH回線のスループットの低下を抑制できる。 Further, according to the present embodiment, BF control processing is executed in link-up of a mesh link, and a beam suitable for communication between wireless nodes is determined. It is possible to omit it and suppress the decrease in the throughput of the BH line.

また、本実施の形態によれば、経路制御において、各ホップリンクの品質判定を、BF伝送を適用したユニキャストでの送受信に基づいて行うため、より適切な経路を選択できる。 Further, according to the present embodiment, in route control, the quality determination of each hop link is performed based on unicast transmission/reception to which BF transmission is applied, so a more appropriate route can be selected.

また、本実施の形態によれば、データ転送において、無線ノードが、複数の系列のデータの送信、及び/又は、複数の系列のデータの受信を同時刻に並列に実行する構成を有してよい。この構成により、無線通信システムにおけるスループットを向上できる。 Further, according to the present embodiment, in data transfer, a wireless node has a configuration in which a plurality of sequences of data are transmitted and/or a plurality of sequences of data are received in parallel at the same time. good. This configuration can improve the throughput in the wireless communication system.

1 無線通信システム
3 無線ノード
5 バックボーンネットワーク
7 端末装置
31 プロセッサ
32 メモリ
33 ストレージ
34 入出力(I/O)装置
35,36 無線インタフェース(IF)
37,39 有線インタフェース(IF)
38 バス
40 制御部
350,360 アンテナ
401 スキャン処理部
402 ノード管理部
403 フレーム転送処理部
404 経路制御部
405 メッシュリンク確立部
406 IPT制御部
4041 経路制御パケット生成部
4042 経路メトリック計算部
4043 経路更新部
4051 BF制御処理部
4052 BFパラメータ格納部
1 wireless communication system 3 wireless node 5 backbone network 7 terminal device 31 processor 32 memory 33 storage 34 input/output (I/O) device 35, 36 wireless interface (IF)
37, 39 wired interface (IF)
38 bus 40 control unit 350, 360 antenna 401 scan processing unit 402 node management unit 403 frame transfer processing unit 404 route control unit 405 mesh link establishment unit 406 IPT control unit 4041 route control packet generation unit 4042 route metric calculation unit 4043 route update unit 4051 BF control processing unit 4052 BF parameter storage unit

Claims (8)

バックホールネットワークを構成する複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行い、前記周辺ノードのそれぞれに対応するビームを決定し、前記周辺ノードのそれぞれと、前記決定したビームを使用して通信を行う無線ビームリンクを確立する制御部と、
記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の前記無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行う通信部と、
を備え
前記通信部は、前記確立した無線ビームリンクへ周期的又は非周期的に、前記確立した無線ビームリンクの品質測定用の制御信号を、前記無線ビームリンクに対応する前記ビームを使用して送信する、
無線ノード。
Training is performed on each of the multiple peripheral nodes that make up the backhaul network and beamforming.determining a beam corresponding to each of the peripheral nodes, and establishing a wireless beam link for communicating with each of the peripheral nodes using the determined beam;a control unit;
BeforeMultiple nodes established with each of the peripheral nodesSaida communication unit that performs the data communication using a radio beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path among the radio beam links;
equipped with,
The communication unit periodically or aperiodically transmits a control signal for quality measurement of the established radio beam link to the established radio beam link using the beam corresponding to the radio beam link. ,
wireless node.
前記制御部は、前記経路に選ばれた無線ビームリンクの品質および前記経路に選ばれた無線ビームリンクを用いたデータ通信のサービス品質の少なくとも1つに関する指標に基づいて、前記制御信号の送信周期を制御する、
請求項に記載の無線ノード。
The control unit controls the transmission cycle of the control signal based on at least one index related to the quality of the wireless beam link selected for the route and the service quality of data communication using the wireless beam link selected for the route. to control the
A wireless node according to claim 1 .
前記制御部は、前記指標が所定値以上の品質劣化を示す場合に、前記制御信号の送信周期を短くする、
請求項に記載の無線ノード。
The control unit shortens the transmission cycle of the control signal when the index indicates quality deterioration equal to or greater than a predetermined value.
A wireless node according to claim 2 .
バックホールネットワークを構成する複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行い、前記周辺ノードのそれぞれに対応するビームを決定し、前記周辺ノードのそれぞれと、前記決定したビームを使用して通信を行う無線ビームリンクを確立する制御部と、
前記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の前記無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行う通信部と、
を備え、
前記通信部は、前記データ通信の経路に選ばれた複数の周辺ノードのうち、第1の周辺ノードに対応する第1のビームを使用した第1の無線ビームリンクによる通信と、前記第1の周辺ノードと異なる第2の周辺ノードに対応する第2のビームを使用した第2の無線ビームリンクによる通信とを並列処理する、
線ノード。
Perform beamforming training with each of a plurality of peripheral nodes that constitute a backhaul network, determine beams corresponding to each of the peripheral nodes, and communicate with each of the peripheral nodes using the determined beams. a control unit that establishes a radio beam link to perform
a communication unit that performs the data communication using a wireless beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path from among the plurality of wireless beam links established with each of the peripheral nodes;
with
The communication unit is connected to a plurality of peripheral nodes selected for the data communication path.Among them, the first peripheral nodecorrespond to1st beam using 1st beamCommunication by radio beam link and, communication by a second wireless beam link using a second beam corresponding to a second peripheral node different from the first peripheral node;parallel processingUnderstandRu
Nothingline node.
バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードを備え、
前記無線ノードの少なくとも1つは、
複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行い、前記周辺ノードのそれぞれに対応するビームを決定し、前記周辺ノードのそれぞれと、前記決定したビームを使用して通信を行う無線ビームリンクを確立する制御部と、
記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の前記無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行う通信部と、
を備え
前記通信部は、前記確立した無線ビームリンクへ周期的又は非周期的に、前記確立した無線ビームリンクの品質測定用の制御信号を、前記無線ビームリンクに対応する前記ビームを使用して送信する、
無線通信システム。
Equipped with multiple wireless nodes that make up a backhaul network,
at least one of the wireless nodes,
Training is performed on each of the multiple peripheral nodes and beamforming.determining a beam corresponding to each of the peripheral nodes, and establishing a wireless beam link for communicating with each of the peripheral nodes using the determined beam;a control unit;
Before Multiple nodes established with each of the peripheral nodesSaida communication unit that performs the data communication using a radio beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path among the radio beam links;
equipped with,
The communication unit periodically or aperiodically transmits a control signal for quality measurement of the established radio beam link to the established radio beam link using the beam corresponding to the radio beam link. ,
wireless communication system.
バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードを備え、
前記無線ノードの少なくとも1つは、
複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行い、前記周辺ノードのそれぞれに対応するビームを決定し、前記周辺ノードのそれぞれと、前記決定したビームを使用して通信を行う無線ビームリンクを確立する制御部と、
前記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の前記無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行う通信部と、
を備え、
前記通信部は、前記データ通信の経路に選ばれた複数の周辺ノードのうち、第1の周辺ノードに対応する第1のビームを使用した第1の無線ビームリンクによる通信と、前記第1の周辺ノードと異なる第2の周辺ノードに対応する第2のビームを使用した第2の無線ビームリンクによる通信とを並列処理する、
無線通信システム
Equipped with multiple wireless nodes that make up a backhaul network,
at least one of the wireless nodes,
Perform beamforming training with each of a plurality of peripheral nodes, determine beams corresponding to each of the peripheral nodes, and establish wireless beam links for communication using the determined beams with each of the peripheral nodes. a control unit that
a communication unit that performs the data communication using a wireless beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path from among the plurality of wireless beam links established with each of the peripheral nodes;
with
The communication unit performs communication by a first wireless beam link using a first beam corresponding to a first peripheral node among the plurality of peripheral nodes selected for the data communication path; parallel processing communication by a second wireless beam link using a second beam corresponding to a second peripheral node different from the peripheral node;
wireless communication system.
バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの少なくとも1つは、
複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行い、前記周辺ノードのそれぞれに対応するビームを決定し、
前記周辺ノードのそれぞれと、前記決定したビームを使用して通信を行う無線ビームリンクを確立し、
記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の前記無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行
前記確立した無線ビームリンクへ周期的又は非周期的に、前記確立した無線ビームリンクの品質測定用の制御信号を、前記無線ビームリンクに対応する前記ビームを使用して送信する、
無線通信方法。
At least one of the plurality of wireless nodes that make up the backhaul network,
performing training on beamforming with each of a plurality of peripheral nodes, determining a beam corresponding to each of the peripheral nodes;
establishing a wireless beam link for communicating with each of the peripheral nodes using the determined beam;
performing the data communication using a wireless beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path from among the plurality of wireless beam links established with each of the peripheral nodes;
transmitting a control signal for quality measurement of the established radio beam link to the established radio beam link periodically or aperiodically using the beam corresponding to the radio beam link;
wireless communication method.
バックホールネットワークを構成する複数の無線ノードのうちの少なくとも1つは、
複数の周辺ノードのそれぞれとビームフォーミングに関するトレーニングを行い、前記周辺ノードのそれぞれに対応するビームを決定し、
前記周辺ノードのそれぞれと、前記決定したビームを使用して通信を行う無線ビームリンクを確立し、
前記周辺ノードのそれぞれと確立した複数の前記無線ビームリンクのうち、データ通信の経路に選ばれた周辺ノードに対応する無線ビームリンクを用いて前記データ通信を行い、
前記データ通信の経路に選ばれた複数の周辺ノードのうち、第1の周辺ノードに対応する第1のビームを使用した第1の無線ビームリンクによる通信と、前記第1の周辺ノードと異なる第2の周辺ノードに対応する第2のビームを使用した第2の無線ビームリンクによる通信とを並列処理する、
無線通信方法
At least one of the plurality of wireless nodes that make up the backhaul network,
performing training on beamforming with each of a plurality of peripheral nodes, determining a beam corresponding to each of the peripheral nodes;
establishing a wireless beam link for communicating with each of the peripheral nodes using the determined beam;
performing the data communication using a wireless beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication path from among the plurality of wireless beam links established with each of the peripheral nodes;
communication by a first wireless beam link using a first beam corresponding to the first peripheral node among the plurality of peripheral nodes selected for the data communication path; parallel processing communication over a second wireless beam link using a second beam corresponding to two peripheral nodes;
wireless communication method.
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