JP7352241B2 - Wireless communication system, wireless communication method, and wireless node - Google Patents

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Description

本開示は、無線通信システム、無線通信方法、及び、無線ノードに関する。 The present disclosure relates to a wireless communication system, a wireless communication method, and a wireless node.

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 wireless 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, one form of realizing a new generation of mobile communications is wireless multi-hop connectivity between multiple wireless nodes (e.g., base stations or access points) that provide wireless communication areas with a radius of several tens of meters. A system or network is being considered.

特開2005-143046号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-143046 国際公開第2011/105371号International Publication No. 2011/105371

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Multi-stage relay wireless backhaul technology for wireless LAN access points RF World No. 33, pp89-105, February 2016; Hiroshi Furukawa

無線BHネットワークにおいて一部の無線リンクが使えなくなった場合の救済制御に関して検討の余地がある。 There is room for consideration regarding rescue control when some wireless links become unusable in a wireless BH network.

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、前記複数の無線ノードのうちの第1のノードは、前記複数のノード間で確立された複数の無線リンクのうちの少なくとも1つの第1無線リンクを指定する情報を含む制御信号を送信する送信部、を備え、前記複数の無線ノードのうちの第2のノードは、前記制御信号を受信する受信部と、受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1無線リンクを除いた残りの無線リンクのうち、前記第1無線リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2無線リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、を備える。 A wireless communication system according to one aspect includes a plurality of wireless nodes that configure a backhaul network, and a first node of the plurality of wireless nodes is configured to connect a plurality of wireless links established between the plurality of nodes. a transmitting unit that transmits a control signal including information specifying at least one first wireless link among the wireless nodes, and a second node of the plurality of wireless nodes includes a receiving unit that receives the control signal; configuring a second route as an alternative to the first route for data communication using the first wireless link among the remaining wireless links other than the first wireless link specified by the information of the received control signal; and a control unit that determines a second wireless link based on an index regarding the propagation quality of one or more wireless links through which the control signal passed.

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第1のノードは、前記複数のノード間で確立された複数の無線リンクのうちの少なくとも1つの第1無線リンクを指定する情報を含む制御信号を送信し、前記複数の無線ノードのうちの第2のノードは、前記制御信号を受信し、受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1無線リンクを除いた残りの無線リンクのうち、前記第1無線リンクを用いたデータ通信の経路に対する代替経路を構成する第2無線リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する。 In the wireless communication method according to one aspect, a first node of a plurality of wireless nodes configuring a backhaul network connects at least one first wireless link of a plurality of wireless links established between the plurality of nodes. A second node of the plurality of wireless nodes receives the control signal and transmits a control signal including information specifying a link, and a second node of the plurality of wireless nodes receives the first wireless node specified by the information of the received control signal. Propagation of one or more wireless links through which the control signal passes through a second wireless link that constitutes an alternative route to the data communication route using the first wireless link among the remaining wireless links excluding the link. Make decisions based on quality metrics.

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無線ノードのうちの1つであって、前記複数のノード間で確立された複数の無線リンクのうちの少なくとも1つの第1無線リンクを指定する情報を含む制御信号を受信する受信部と、受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1無線リンクを除いた残りの無線リンクのうち、前記第1無線リンクを用いたデータ通信の経路に対する代替経路を構成する第2無線リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、を備える。 The wireless node according to one aspect is one of a plurality of wireless nodes configuring a backhaul network, and is at least one first wireless link of a plurality of wireless links established between the plurality of nodes. out of the remaining wireless links excluding the first wireless link specified by the information of the received control signal, the first wireless link is used. and a control unit that determines a second wireless link constituting an alternative route to the data communication route based on an index regarding the propagation quality of one or more wireless links through which the control signal passed.

本開示の非限定的な態様によれば、無線BHネットワークにおいて一部の無線リンクが使えなくなった場合の救済制御を実現できる。 According to a non-limiting aspect of the present disclosure, rescue control can be realized when some wireless links become unusable in a wireless BH network.

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 illustrating a configuration example of a wireless 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 is a diagram illustrating a protocol stack of a wireless node according to an 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。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration of a wireless node 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上流方向のデータ転送のイメージ図である。FIG. 2 is an image diagram of data transfer in the upstream direction 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. 2 is an image diagram of data transfer in the downstream direction 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 showing an example of BF control concerning 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。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a functional configuration of a control unit of a wireless node according to an embodiment. 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。2 is a flowchart illustrating an example of the operation of a core node (CN) according to an 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。3 is a flowchart illustrating an example of the operation of a slave node (SN) according to an 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。3 is a flowchart illustrating an example of the operation of a slave node (SN) according to an embodiment. 一実施の形態に係る経路構築パケットの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a route construction packet according to an embodiment. 一実施の形態における無線ノードが記憶するルーティングテーブルの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a routing table stored in a wireless node according to an embodiment. 図11に示したルーティングテーブルに示される代替中継経路の例を示す図である。12 is a diagram showing an example of alternative relay routes shown in the routing table shown in FIG. 11. FIG.

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。 Embodiments will be described below with appropriate reference to the drawings. The same elements are given the same reference numerals throughout this specification unless otherwise specified. The following description, along with the accompanying drawings, is intended to describe exemplary embodiments and is not intended to represent the only embodiment. For example, when the order of operations is shown in the embodiment, the order of operations may be changed as appropriate within a range that does not cause any inconsistency 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 a plurality of embodiments and/or modifications are illustrated, part of the configuration, function, and/or operation of one embodiment and/or modification may be different from the other embodiments to the extent that no contradiction occurs. and/or may be included in the modified example, or may be replaced with corresponding configurations, functions, and/or operations of other embodiments and/or modified examples.

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。 Further, in the embodiments, more detailed explanation than necessary may be omitted. For example, in order to avoid unnecessary redundancy of explanation and/or obscurity of technical matters or concepts and to facilitate understanding of those skilled in the art, Detailed explanation may be omitted. Further, redundant description of substantially the same configuration, function, and/or operation 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 assist in understanding the embodiments, and are not intended to limit the claimed subject matter. Further, the terms used in the following description may be replaced with other terms as appropriate to aid understanding by those skilled in the art.

<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。
<Findings that led to this disclosure>
By making the BH network, which is one of the infrastructures of mobile communication, wireless by using wireless multi-hop, it is possible to eliminate the need for laying wired cables and reduce the installation cost required for introducing a mobile communication system. Therefore, for example, when temporarily (or provisionally) introducing a mobile communication system, it is effective to make the BH network wireless 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 a large number of small cell base stations (wireless nodes) are installed in the service area of a mobile communication system to cover the service area, it is effective to make the BH network wireless using wireless multi-hop; It has been widely introduced mainly in wireless LAN (eg, Wi-Fi (registered trademark)) 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。 Furthermore, the 5th generation mobile communication system (5G), which is expected to start commercial services worldwide from around 2019 or 2020, uses radio waves in high frequency bands. 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, sometimes referred to as Extreme High Frequency (EHF)). (in some cases). In high frequency bands, the loss of radio wave propagation is large, so the application of beam forming (BF) technology is being considered to compensate for the loss of radio wave propagation.

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 a high frequency band access line, the cell radius is 100 meters to several hundred meters, so the cell size becomes small (small cell). Therefore, the number of base stations installed becomes enormous, making it difficult to install wired cables for the BH network. Since wirelessization of the BH network eliminates the need to install wired cables, it is also 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). ), data frames are transferred between wireless nodes along the constructed relay route. This method is a wireless BH technology that separates "route control" for constructing a relay route and "frame transfer (for example, sometimes written as "relay transfer")" of 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 this embodiment, beam forming (BF) is performed using high frequency bands such as next generation Wi-Fi (IEEE802.11ax and/or IEEE802.11ay) and 5th generation mobile communication system (5G). As an example, 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 (transmission and reception of data along a relay route) using the BF, "route control" for constructing a relay route is performed before transmitting and receiving data. Route control may include establishing a hop link including BF control processing, and constructing a relay route based on the established hop link. By knowing in advance the constructed relay route, each node can improve the efficiency of relay transfer. Here, the BF control processing may include transmission weight control or transmission directivity control of the transmitting antenna at each node, and reception weight control or reception directivity control of the receiving antenna of each node. Further, a hop link may correspond to a mesh link between a certain node and N nodes (N is an integer of 1 or more) around the 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 perform relay transfer by executing the BF control process 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 reduced. Here, the occurrence of a communication session means, for example, that a packet to be relayed and forwarded is on standby at a node, and the node has acquired a wireless channel (radio resource) in Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA). You can handle 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。 Furthermore, in the method described in Non-Patent Document 1, each node measures the received power of the route control packet (for example, RSSI (Received Signal Strength Indicator) measurement) for the route control packet that is broadcasted. and determine the quality (eg, assigned metric) of each node's hop links. By each node determining the quality of the hop links, route control of relay transfer is efficiently performed.

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 data relay transfer, each node transmits and receives unicast routing control packets using BF instead of broadcasting route control packets at the route control stage. The quality of each hop link may be determined by By determining the quality of each hop link based on the transmission and reception of route control packets in unicast to which BF is applied, it is possible to more appropriately select a route for relaying 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, it is possible to communicate using two or more beams with directivity in different directions, so each node can communicate at the same frequency and at the same time. , can communicate with two or more nodes. In other words, when BF is applied in data relay transfer, spatial reuse of frequencies is possible. For example, a root node branching in a relay path can receive data transmitted by multiple neighboring transmitting nodes at the same time and on the same frequency. In this case, each node is desired to process data from a plurality of nodes in parallel at the same time, or to perform time-sharing processing at high speed, for example.

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 high frequency bands, because radio waves travel in a straight line, if there is a shield (or obstacle) such as a building, tree, person, or vehicle between the transmitting point and the receiving point, the transmitting point will Loss in radio wave propagation to the receiving point tends to increase. Therefore, the line quality of the wireless link is likely to deteriorate, and in the worst case, the wireless 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 apply the BF technology in a high frequency band, and for example, This led to the development of a higher throughput wireless BH network technology that takes advantage of the company's wide bandwidth.

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 is a non-limiting example of wireless BH technology that applies BF to a BH link, which can achieve high throughput by taking advantage of the wide bandwidth of the high frequency band, and can compensate for radio wave propagation loss in the high frequency band. 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 illustrating a configuration example of a wireless communication system according to an embodiment. The wireless communication system 1 shown in FIG. 1 exemplarily includes a plurality of nodes 3. In FIG. 1, as a non-limiting example, eight nodes 3 are illustrated with node numbers #0 to #7. The number of nodes 3 may be 2 or more and less than 8, or may be 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. Therefore, 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 where wireless communication is possible. The "area where wireless communication is possible" may be referred to as a "wireless communication area," "wireless area," "communication area," "service area," "coverage area," or "cover area." The wireless communication area formed by the nodes 3 that conform to or are based on wireless LAN-related standards may be considered to correspond to a "cell" which is a term used in cellular communications. For example, the wireless communication area formed by each node 3 may be considered to correspond to a "femtocell" that is 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 is capable of wirelessly communicating with another 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." Individual nodes 3 that are entities of the BH network may be referred to as "relay nodes".

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, for example, a large-scale communication network such as the Internet. The "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。 The routes or sections over which wireless signals are transmitted in the 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 interchangeably read as "hop link". In these terms, "wireless" 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 referred to as 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。 Note that in the following description, the term "signal" may be replaced with a term for a unit in which a signal is divided in time, such as a "frame" or a "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 line and the wireless access line.

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 among the plurality of nodes 3 may be connected to the backbone network 5 by wire. FIG. 1 exemplifies a mode in which one node #0 is connected to the backbone network 5 by wire. For example, a LAN cable or an optical fiber cable 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 the backbone network 5 may be referred to as a "core node (CN)." Among the plurality of nodes 3 forming the BH network, each node 3 other than CN #0 may be referred to as a "slave node (SN)." For example, in FIG. 1, nodes #1 to #7 are all SNs. Note that the number of CNs may be two or more, and the number of SNs may be less than seven or eight 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。 Note that in FIG. 1, #0 to #7 assigned to each node 3 is an example 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, and may be, for example, a node number, a device identifier, 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。 The 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 the tree topology, SN3s without child nodes may be referred to as "leaf nodes" and SN3s with child nodes may be referred to as "internal nodes." For example, in FIG. 1, SN #2, #6, and #7 all correspond to "leaf nodes." Further, SN #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 be called "downlink (DL)" and "uplink (UL)," respectively, following the names used 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。 The flow of signals (downlink signals) in the "downlink" may be referred to as "downstream", and the flow of signals (uplink signals) in the "uplink" may be referred to as "upstream". Each of the "downlink signal" and "uplink signal" may include a control signal and a data signal. The "control signal" may include signals that do not fall under the "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 a "child node" may be considered to correspond to a node (downstream node) connected downstream of a certain node via a wireless link when focusing on a "downlink". When focusing on the downlink, a node connected upstream of a certain node via a wireless link may be referred to as a "parent node" or "upstream node." When 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。 Furthermore, when focusing on the "downlink", the "core node" may be referred to as the "start node" or "origin node", and the "leaf node" may be referred to as the "end node" or "edge node". It's okay. An "internal node" may also be referred to as an "intermediate node" or a "relay node."

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 the CN 3 to the specific SN 3 (hereinafter sometimes abbreviated as "route metric"). An index (hereinafter referred to as "propagation quality index") indicating the quality or performance of radio wave propagation in the wireless section from CN 3 to specific SN 3 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 radio signal received power or strength (eg, RSSI; Received Signal Strength Indicator), radio wave propagation loss, propagation delay, and the like. "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。 As the propagation quality index, one or a combination of two or more selected from the above index candidates may be used. Note that in this embodiment, an index related to route distance 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 control signal transmitting node 3 and receiving node 3, the radio wave propagation loss of the corresponding wireless section is calculated at the receiving node 3. You can ask for it.

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 information on the calculated radio wave propagation loss by including it in the control signal, so that information on the cumulative radio wave propagation loss (in other words, cumulative value) can be communicated 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。 For example, each node 3 calculates a route metric based on the cumulative radio propagation loss for each upstream node candidate that is the transmission source of the control signal, and calculates, for example, the route metric that indicates the minimum among the upstream node candidates. Select one node 3. As a result, a tree-structured route with minimum 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。 The tree-structured route (hereinafter sometimes referred to as "tree route") can be updated dynamically or adaptively by periodically or irregularly transmitting a control signal starting from the 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, processing or control related to the construction and updating of such tree routes may be referred to as "route 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。 Note that at least one of the downlink and uplink of the BH line may include a wired line. When at least one of the downlink and uplink of the BH line includes a wired line, the route metric for the wired section is calculated using a predetermined value (for example, the minimum value) that is smaller than the expected propagation loss 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 any SN 3, it communicates with the backbone network 5 via the BH line by connecting to any of the plurality of SNs 3 forming the BH network via a wireless access line. Note that the terminal device 7 may be connected to any one of the SNs 3 (in FIG. 1, SN#3 as an example) 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 smartphone, 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 wireless access lines include CDMA (Code Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access), TDMA (Time Division Multiple Access), OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access), and SC-FDMA (Single Access). Carrier Frequency Division Multiple Access), etc. may be applied. OFDMA may be implemented by, for example, wireless technologies such as IEEE802.11, IEEE802.16, LTE (Long Term Evolution), and LTE-Advanced.

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 a plurality of antenna elements may be applied to all or part of the downlink and/or uplink in the wireless BH line and/or the radio access line.

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, even if beamforming using an antenna array is performed in the downlink and/or uplink in any one or more of the sections between CN3 and SN3, between SN3 and SN3, and between SN3 and terminal device 7, good. Note that 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 addition, in the following, the term "transmission" of a signal may be interchanged with other terms such as "relay", "transfer", "propagation", "transmission", "routing", or "forwarding" of a signal. It's okay. A "relay" of a signal may be read as a "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。 Further, the term "transmission" of a signal may include meanings such as "flooding", "broadcast", "multicast", or "unicast" of a signal. The term "connection" of a line may be taken to mean a state in which 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," or "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 an IoT (Internet of Things) device. IoT allows various "things" to be equipped with wireless communication functions. Various "things" equipped with a wireless communication function can communicate by connecting to the backbone network 5 via a wireless access line and/or a wireless BH line.

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, the IoT device may include a sensor device, a meter (measuring device), and the like that have a wireless communication function. The node 3 and/or the terminal device 7 may be 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 a meter. A BH network may therefore correspond to a sensor network and/or a monitoring network, for example. 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 of the protocol stack and an example of the hardware configuration of the node 3 that constitutes 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 an embodiment. As shown in FIG. 2, layer 2.5 is located between layer 2 and layer 3, and is responsible for wireless multi-hop transmission of the BH line.

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. In layer 1, wireless transmission having a BF function is performed, for example. For example, layer 1 complies with IEEE802.11ay 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。 At 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 surrounding nodes, links up mesh links in the backhaul network, and stores information (node information) regarding the linked up surrounding nodes. Here, a peripheral node of a certain node 3 may correspond to, for example, a node that exists in a position where it can receive a signal (for example, a beacon signal) transmitted by a 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 the core node are dynamically constructed. In the two-layer hierarchy of layer 2.5, "mesh link establishment" is positioned at the lower layer of layer 2.5, and "route control" is positioned at the upper layer of 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。 Due to the layer 2.5 hierarchization, when a transmitting node performs frame transfer of data, it is possible to know in advance to which node the data should be transferred, and data transfer can be performed with the delay time minimized.

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 applying high frequency band BF transmission to wireless multi-hop transmission on a BH line, the following three processes are executed in the protocol stack of the wireless node 3 including layer 2.5, for example.

(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) regarding neighboring nodes, and BF control process for BF transmission between nodes is executed. Note that the 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 route control processing, the route control packet, which is the subject of RSSI measurement for evaluating the propagation quality between nodes, is unicast using the BF between nodes instead of being broadcast. Each node receives unicast routing control packets and performs 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 sent and received using BF between nodes, evaluation of the propagation quality in sending and receiving unicast routing control packets using BF is also performed in the routing control process that determines multi-hop routes. By doing so, a more accurate multi-hop route can be constructed than by transmitting and receiving broadcast route control 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 route control process, evaluation of the propagation quality between nodes may be performed using broadcast route control packets. When evaluation of the propagation quality between nodes is performed using route control packets that are broadcast, the number of times the route control packets are transmitted can be suppressed, so the execution time of route control can be shortened. Further, even when evaluating the propagation quality between nodes using broadcast route control packets, accurate evaluation is possible to some extent.

(3)経路制御の処理において、メッシュリンクに含まれるノード間の無線リンクの一部を除外した(別言すると、使用しない)場合の中継経路が予め決定される。一部の無線リンクを除外した状態の経路制御において決定した中継経路は、「代替中継経路」と称されてよい。そして、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代替中継経路に切替えた中継経路が決定される。 (3) In route control processing, a relay route is determined in advance when some of the wireless links between nodes included in the mesh link are excluded (in other words, not used). A relay route determined in route control with some wireless links excluded may be referred to as an "alternative relay route." Then, when the line quality of the wireless link between nodes deteriorates, a relay route that is switched to an alternative relay route that does not include the deteriorated wireless link is determined.

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, for example, the millimeter wave band, radio waves travel in a straight line, and if there are obstacles such as buildings, trees, people, vehicles, etc. between the transmitting point and the receiving point, The loss of radio wave propagation becomes extremely large. Therefore, if the line quality of the wireless link between a wireless node that is a transmission point and a wireless node that is a reception point deteriorates significantly, relay transmission is performed using 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 an example of the hardware configuration 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 the bus 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 more.

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。 The node 3 may include a plurality of processors 31. Furthermore, the processing in the node 3 may be executed by one processor 31 or by a plurality of processors 31. In one or more processors 31, a plurality of processes may be executed simultaneously, in parallel, or sequentially, or may be executed by other techniques. 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 exemplarily realized by loading predetermined software into hardware such as the processor 31 and the memory 32. Note that "software" may be interchanged 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 of data stored in one or both of the memory 32 and the storage 33. Note that the program may be provided to the node 3 through communication via a telecommunication line using 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 the node 3. Depending on the execution of program code included in the program, one or more functions of the node 3 are realized. 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 controls the entire computer by operating an OS, for example. The processor 31 may be configured using a central processing unit (CPU) that includes an interface with peripheral devices, a control device, an arithmetic unit, 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。 Further, the processor 31 reads out one or both of a program and data from the storage 33 to the memory 32 and executes various processes, for example.

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, etc., for example. Note that "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 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 an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disc ROM), a hard disk drive (HDD), a flexible disk, a magneto-optical disk (for example, a compact disk, a digital versatile disk, Blu-ray discs), smart cards, flash memory (eg, cards, sticks, key drives), flexible discs, magnetic strips, and the like. Storage 33 may also be called an auxiliary storage device. The above-mentioned recording medium may be, for example, a database including one or both of memory 32 and storage 33, a server, or other suitable medium.

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 from outside the node 3 and 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, switch, button, and sensor. Output devices may illustratively include one or more of a display, a speaker, and a light emitting device such as a light emitting diode (LED).

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。 The buttons may include, for example, a power button and/or a reset button. The power button is operated to start up and shut down the node 3, for example. The reset (or reroute) button is operated, for example, to instruct intentional resetting 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。 Note that the input/output (I/O) device 34 may have separate configurations for input and output. Further, the input/output (I/O) device 34 may have an integrated input and output structure, such as a touch panel display, for example.

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 exemplarily transmits and receives wireless signals to and from the terminal device 7 over an access line. The wireless IF 35 may include, for example, one or more antennas 350, a baseband (BB) signal processing circuit, a MAC processing circuit, an upconverter, a downconverter, and an amplifier (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 wireless IF 35 includes, for example, an encoding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating a transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding a reception signal. It's fine.

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。 The antenna 350 may be, for example, an m-multiplex MIMO antenna that multiplexes m signals. For example, m may be 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 exemplarily transmits and receives wireless signals to and from other SNs 3 on the BH line. Note that an example of the internal configuration 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 the wireless IF 36 may be referred to as a wireless communication unit 35 and a wireless communication unit 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 exemplarily transmits and receives signals to and from the backbone network 5 and/or the upstream node 3 by wire. Further, the wired IF 39 exemplarily transmits and receives signals to and from the terminal device 7 and/or the downstream node 3 by wire. For example, a network interface compliant with the Ethernet (registered trademark) standard may be used for the wired IFs 37 and 39. Note that the wired IFs 37 and 39 only need to be provided at least in the CN3, and do not need to be provided in the SN3 (in other words, they may be optional for the 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 to include hardware such as a microprocessor, DSP, ASIC, PLD, and FPGA. For example, processor 31 may be implemented including at least one of these pieces of hardware. Part or all of the functional blocks described later in 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。 Note that "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 explained.

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。 For example, input data from the input/output (I/O) device 34 is divided into n series of transmission data #1 to transmission data #n (n is an integer of 1 or more) and input to the wireless IF 36. be done. Here, n represents the maximum number of directivity 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 2 or more, the 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 performs encoding and modulation processing on each of the n series of transmission data, for example, to generate n series of data signals. The transmission digital BF control unit 361 weights signals (multiplies transmission weights) to form beams in the directions of the transmission directivity of each of the n sequences, for example.

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 transmitter 363 are provided, for example, corresponding to each of the 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。 For example, each of n weighted data signals is input to the DAC 362 . The DAC 362 converts the input data signal from a digital signal to an analog signal, for example, and outputs it to the RF transmitter 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 transmitter 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 transmitting section 363 is converted into an analog signal supplied to each antenna element of an antenna (sub-array) 360 composed of antenna elements (antenna elements) that transmit radio waves, for example, in a transmitting analog BF control section 364. Ru. Note that the transmission analog BF control section 364 may include, for example, a power divider, a phase shifter, and an amplifier. Furthermore, 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 subarrays and each subarray has 256 antenna elements, the transmission analog BF control unit 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。 For example, the duplexer 365 separates a transmitted signal and a received signal. For example, an analog signal output from the analog BF control section 364 is supplied to the antenna 360 through a 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 subarray has, for example, 256 antenna elements. For example, n may be 4 or a positive integer different from 4. Further, the number of antenna elements in each subarray may be 256 elements or may be different from 256 elements. Further, the number of antenna elements may differ for each subarray. The greater the number of 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 signals supplied through the duplexer 365 are sent out from the four subarrays with directivity in each of the four directions.

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 control unit 366 through a duplexer 365, for example. A number of analog signals depending on 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 subarrays and each subarray has 256 antenna elements, n×256 analog signals may be input to the reception analog BF control unit 366.

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 control section 366 includes, 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 reception signal according to the reception directivity to be formed. The reception analog BF control section 366 divides the processed reception signal into n signal sequences according to the received subarray, and outputs them 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。 The RF receiving section 367 and the analog to digital converter (ADC) 368 are provided, for example, corresponding to each of the 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 receiving section 367 converts, for example, a carrier frequency band analog signal input from the reception analog BF control section 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 receiving section 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。 For example, the reception digital BF control unit 369 weights the signals associated with the direction of reception directivity of each of the series of n digital signals (multiplying the reception weight). Separate and process. For example, the reception digital BF control unit 369 performs demodulation processing and decoding processing on each of the n-series signals, generates n-series reception data, and inputs/outputs (I/O) the n-series 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 addition, in BF control (determination of BF directivity), which will be described later in FIG. A process of determining the receiving directivity direction (the receiving directivity direction of the wireless node on the receiving side) is performed. In this determination process, for example, a unique data pattern for power measurement is used as the 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 referred to as a control unit 40. The control unit 40 controls, for example, data transmission and reception operations including layer 2.5 processing of the wireless communication unit 36, data transmission and reception operations of the wireless communication unit 35, and data transmission and reception operations via the wired IFs 37 and 38. The configuration of the control section 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, an example in which the wireless node 3 performs data transfer using BF in the wireless communication system 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.

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 data transfer in the upstream direction between hop links using BF transmission 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. 1. Further, FIG. 4 shows an example of the transmission directivity of SN#1 to SN#5 when a signal is transmitted in the upstream direction (direction from the leaf node toward 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。また、本実施の形態では、経路制御の結果、各無線ノードは、代替中継経路における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。 This disclosure describes the application of a wireless BH technology that separates "route control" for constructing a relay route and "frame transfer" of data to a wireless standard that uses BF in a high frequency band. Let's take one example. In FIG. 4, as a result of route control, each wireless node knows which wireless node is the data transmission destination. Further, in this embodiment, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node to which data is transmitted on the alternative relay route. More specifically, the storage 33 installed in each node contains information indicating to which node data should be sent in upstream data transfer (for example, transmission destination (destination, transfer destination, or BF transmission information) and parameter information that can be transmitted by BF to that node may be stored. For example, the parameter information includes information for realizing a drive current to be supplied to each antenna element making up the antenna array. When each node receives data to be transferred in the upstream direction, it realizes BF transmission by calling up information stored in the storage 33.

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。 In order to acquire a radio channel (radio resource) for transmission, each transmitting node that has data to transmit checks whether or not there is an empty channel prior to transmission. For example, confirmation of free channels is performed by means such as Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA). The transmitting node that has acquired a free channel performs data transmission using the BF over a wireless link established in advance at layer 2.5 with the receiving node. Note that "layer 2.5" or "layer belonging to layer 2.5" may be referred to as a "mesh layer" for convenience. The MAC layer processing, which is the processing for acquiring a wireless channel, may be similar to CSMA/CA etc. 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, a radio link from SN#4 to SN#3, a radio link from SN#3 to SN#1, a radio link from SN#2 to CN#0, a radio link from SN#1 to CN, This also indicates that BF transmission is performed on the wireless link from SN#5 to SN#1. Note that a wireless link to which BF is applied may be referred to as a wireless beam link. In a wireless beam link, a wireless node on the transmitting side forms a transmitting beam, and a wireless node on the receiving side forms a receiving beam to perform data communication (transmission and reception of data). Note that in the wireless beam link, at least one of the wireless nodes on the transmitting side and the receiving side may form a beam and 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 just an image diagram of data transfer. For example, the transmission beams (transmission directivity) shown in FIG. 4 do not need to be formed at the same time. For example, at the same time that data is being transferred in the upstream direction between SN#5 and SN#1, data is being transferred in the downstream direction between SN#3 and SN#4. The situation is 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 wireless 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). Furthermore, the energy of radio waves transmitted in a direction different from the desired direction is suppressed. Further, at the receiving destination node, by applying BF reception, the energy of the received radio waves arriving from a direction different from the desired direction is suppressed. Received radio waves arriving from a direction different from the desired direction may be considered as interference waves 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 using BF transmission, the probability that the same frequency can be used for data transmission in the vicinity at the same time (same time or time width that includes the same timing) is greater than when 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 at the same frequency and at the same time. In this case, CN#0 can receive data transmitted from SN#2 and data transmitted from SN#1 at the same frequency and at the same time. Furthermore, data transmission from SN#3 to SN#1 and data transmission from SN#5 to SN#1 can be performed 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 wireless nodes (for example, CN#0 and SN#1) may receive data from multiple different streams (at least two streams in the example of FIG. 4) at the same time. For example, the example hardware configuration of the wireless node described in FIG. 3 is capable of receiving data of a plurality of 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。 The fact that the same frequency can be used in the vicinity at the same time leads to a significant increase in the frequency utilization efficiency of the wireless BH line, and it is possible to increase 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。 Note that when determining free channels using CSMA/CA, a wireless node applies Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS) to determine one transmitting node to acquire the transmission right. good. In this case, even if the wireless node has a configuration in which it does not receive multiple different series of data at the same time, it is possible to minimize the probability that multiple data transfers will collide at the receiving node. For example, in this embodiment, each node uses BF to transfer data, so each node that is not involved in the transfer either 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 route will have less interference while data transfer is not being performed using that node as the route, and for example, it will be able to perform other data transfers or as described below. It becomes possible to perform training at the same time.

なお、本実施の形態では、中継転送中、及び/又は、ホップリンクの回線品質をモニタリングする処理において、ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合、各無線ノードは、フレーム転送の経路を代替中継経路へ切替える。なお、ホップリンクの回線品質をモニタリングする処理は、セルフヒーリング処理と称されてよい。また、代替中継経路に関する情報は、所定の間隔において更新され、各無線ノードによって記憶されている。 Note that in this embodiment, if deterioration in the line quality of the hop link is detected during relay transfer and/or in the process of monitoring the line quality of the hop link, each wireless node changes the frame transfer route. Switch to an alternative relay route. Note that the process of monitoring the line quality of the hop link may be referred to as self-healing process. Information regarding alternative relay routes is also updated at predetermined intervals and stored by each wireless node.

上流方向へのデータ転送での代替中継経路の切替えについて、図4における、SN#3からSN#1へ向かうホップリンク(上りリンク)の回線品質の劣化が検出された場合を例に挙げて説明する。 Switching of an alternative relay route during data transfer in the upstream direction will be explained using as an example the case in which deterioration in the line quality of the hop link (uplink) going from SN #3 to SN #1 is detected in FIG. 4. do.

なお、以下では、ノード#jからノード#kへ向かうホップリンクは、L(j,k)と記載される場合がある。j、kは、それぞれ、ノードを識別する識別子であり、例えば、0以上の整数である。例えば、図4において、SN#3からSN#1へ向かうホップリンクは、L(3,1)と記載される。 Note that hereinafter, a hop link from node #j to node #k may be written as L(j, k). j and k are identifiers for identifying nodes, and are, for example, integers greater than or equal to 0. For example, in FIG. 4, the hop link from SN#3 to SN#1 is written as L(3,1).

また、L(j,k)を用いて中継経路が表されてよい。例えば、中継経路がノード#jからノード#kへ向かうホップリンクを含む場合、中継経路がL(j,k)を含むと表されてよい。 Further, a relay route may be expressed using L(j,k). For example, if the relay route includes a hop link from node #j to node #k, the relay route may be expressed as including L(j,k).

図4において、SN#3が、L(3,1)の回線品質の劣化を検出した場合、SN#3は、検出前のフレーム転送に使用していた経路を、L(3,1)に対応する代替中継経路に切替える。ここで、L(3,1)に対応する代替中継経路とは、例えば、L(3,1)を除外するという条件下で決定された最適な経路である。 In Figure 4, when SN#3 detects deterioration in the line quality of L(3,1), SN#3 changes the route used for frame transfer before the detection to L(3,1). Switch to the corresponding alternative relay route. Here, the alternative relay route corresponding to L(3,1) is, for example, the optimal route determined under the condition of excluding L(3,1).

例えば、図4において、L(3,1)に対応する代替中継経路が、L(3,5)を含む場合、SN#3は、データの転送先を、検出前のフレーム転送に使用していた経路における転送先であるSN#1から、L(3,1)に対応する代替中継経路における転送先であるSN#5に切替える。 For example, in FIG. 4, if the alternative relay route corresponding to L(3,1) includes L(3,5), SN#3 uses the data transfer destination for frame transfer before detection. SN#1, which is the transfer destination on the alternate route corresponding to L(3,1), is switched to SN#5, which is the transfer destination on the alternative relay route corresponding to L(3,1).

例えば、無線ノードは、転送先の無線ノード(宛先ノード)へのデータの転送に対する、宛先ノードからのACK/NACKの返信に基づいて、回線品質の劣化を判定してよい。例えば、無線ノードは、ACKが返信されない場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。また、例えば、無線ノードは、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上になった場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。なお、ACKが返信されない場合とは、NACKが返信された場合を含んでもよい。 For example, a wireless node may determine deterioration in line quality based on an ACK/NACK response from a destination node in response to data transfer to a destination wireless node (destination node). For example, if an ACK is not returned, the wireless node may determine that the line quality of the hop link with the destination node has deteriorated. Further, for example, the wireless node may determine that the line quality of the hop link with the destination node has deteriorated when the number of times that ACK is not returned consecutively becomes a predetermined number (for example, three times) or more. Note that the case where ACK is not returned may include the case where NACK is returned.

無線ノードが、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上となった場合に、ホップリンクの回線品質が劣化した、と判定することによって、ホップリンクの回線品質の劣化が、所定時間以上継続しているか否かを判定できる。これにより、ホップリンクの回線品質の劣化が、瞬時的(例えば、所定時間未満)であるにも関わらず、代替中継経路へ切替えることを回避できる。 The wireless node determines that the line quality of the hop link has deteriorated when the number of times that ACK is not returned consecutively reaches a predetermined number (for example, 3 times) or more, thereby reducing the line quality of the hop link. It is possible to determine whether or not this has continued for a predetermined period of time or longer. This makes it possible to avoid switching to an alternative relay route even though the line quality deterioration of the hop link is instantaneous (for example, less than a predetermined 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 data transfer in the downstream direction between hop links using BF transmission 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. Further, FIG. 5 shows an example of the transmission directivity of CN#0 and SN#1 to SN#5 when a signal is 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。また、本実施の形態では、経路制御の結果、各無線ノードは、代替中継経路における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 which wireless node is the data transmission destination. Further, in this embodiment, as a result of route control, each wireless node knows the wireless node to which data is transmitted on the alternative relay route. The difference from the upstream data transfer in Figure 4 is that unlike the upstream data transfer, which only requires data to be transferred toward CN#0, the downstream data transfer has a different destination leaf node. be. Note that although the same route is illustrated in FIGS. 4 and 5, the present disclosure is not limited thereto. The route for data transfer in the downstream direction and the route for data transfer in the upstream direction may be different from each other. For example, when radio wave conditions 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。 In order to acquire a radio channel (radio resource) for transmission, each transmitting node that has data to transmit checks whether or not there is an empty channel prior to transmission. For example, confirmation of free channels is performed by means such as CSMA/CA. A transmitting node that has acquired a free channel performs data transmission using a BF over a wireless link that has been established in advance at layer 2.5 (for example, a mesh layer) with a receiving node. The MAC layer processing, which is the processing for acquiring a wireless 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 Figure 5, there is a wireless link from CN#0 to SN#2, a wireless link from CN#0 to SN#1, a wireless link from SN#1 to SN#3, and a wireless link from SN#1 to SN#5. This indicates that BF transmission is performed in the link and the wireless 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 wireless 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。 Similar to FIG. 4, by applying BF transmission, the radio waves transmitted from the source node have sharp directivity in the direction of the destination node (desired direction). Furthermore, the energy of radio waves being sent in a direction different from the desired direction is suppressed. Further, at the receiving destination node, by applying BF reception, the energy of the received radio waves arriving from a direction different from the desired direction is suppressed. Received radio waves arriving from a direction different from the desired direction may be considered as interference waves 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 using BF transmission, the probability that the same frequency can be used for data transmission in the vicinity at the same time is greater than when BF transmission is not applied. For example, in FIG. 5, CN#0 can transmit data to SN#2 and transmit data to SN#1 at the same frequency and at the same time. Further, SN #1 can transmit data to SN #3 and transmit data to SN #5 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 wireless nodes (for example, CN#0 and SN#1) may perform data transmission of multiple different streams (at least two streams in the example of FIG. 5) at the same time. For example, the example hardware configuration of the wireless node described in FIG. 3 can perform data transmission of a plurality of 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 data transfer in the upstream direction in FIG. 4, in the data transfer in the downstream direction in FIG. 5, the same frequency can be used in the vicinity at the same time, which leads to a significant increase in the frequency utilization efficiency of the wireless BH line. Therefore, the system capacity of the wireless communication system can be increased.

なお、本実施の形態では、上述のように、中継転送中、及び/又は、セルフヒーリング処理において、ホップリンクの回線品質の劣化が検出された場合、各無線ノードは、フレーム転送の経路を代替中継経路へ切替える。また、代替中継経路に関する情報は、所定の間隔において更新され、各無線ノードによって記憶されている。 Note that in this embodiment, as described above, if deterioration in the line quality of the hop link is detected during relay transfer and/or self-healing processing, each wireless node switches the frame transfer route to an alternative route. Switch to relay route. Information regarding alternative relay routes is also updated at predetermined intervals and stored by each wireless node.

下流方向のデータ転送代替中継経路の切替えについて、図5における、SN#1からSN#3へ向かうホップリンク(下りリンク)(L(1,3))の回線品質の劣化が検出された場合を例に挙げて説明する。 Regarding switching of the alternative relay route for data transfer in the downstream direction, consider the case in which deterioration in the line quality of the hop link (downlink) (L (1, 3)) going from SN #1 to SN #3 in Fig. 5 is detected. Let me explain using an example.

図5において、SN#1が、L(1,3)の回線品質の劣化を検出した場合、SN#1は、検出前のフレーム転送に使用していた経路を、L(1,3)に対応する代替中継経路に切替える。ここで、L(1,3)に対応する代替中継経路とは、例えば、L(1,3)を除外するという条件下で決定された最適な経路である。 In Figure 5, when SN#1 detects deterioration in the line quality of L(1,3), SN#1 transfers the route used for frame transfer before the detection to L(1,3). Switch to the corresponding alternative relay route. Here, the alternative relay route corresponding to L(1,3) is, for example, an optimal route determined under the condition of excluding L(1,3).

例えば、図5において、L(1,3)に対応する代替中継経路が、L(1,5)及びL(5,3)を含む場合、SN#1は、データの転送先を、検出前のフレーム転送に使用していた経路における転送先であるSN#3から、L(1,3)に対応する代替中継経路における転送先であるSN#5に切替える。別言すると、SN#1は、検出前のフレーム転送に使用していた経路ではSN#3とSN#5とが転送先に設定されるが、L(1,3)に対応する代替中継経路ではSN#3が転送先から除外される。 For example, in FIG. 5, if the alternative relay route corresponding to L(1,3) includes L(1,5) and L(5,3), SN#1 determines the data transfer destination before detection. SN#3, which is the transfer destination on the route used for frame transfer, is switched to SN#5, which is the transfer destination on the alternative relay route corresponding to L(1,3). In other words, SN#1 is set to SN#3 and SN#5 as transfer destinations in the route used for frame transfer before detection, but the alternative relay route corresponding to L(1,3) Then, SN#3 is excluded from the transfer destination.

また、検出前のフレーム転送に使用していた経路においてリーフノードに該当するSN#5は、L(1,3)に対応する代替中継経路においてはSN#3をデータの転送先に設定される中継ノードに切替わる。 Additionally, SN#5 corresponding to the leaf node on the route used for frame transfer before detection is set to SN#3 as the data transfer destination on the alternative relay route corresponding to L(1,3). Switch to relay node.

例えば、無線ノードは、転送先の無線ノード(宛先ノード)へのデータの転送に対する、宛先ノードからのACK/NACKの返信に基づいて、回線品質の劣化を判定してよい。例えば、無線ノードは、ACKが返信されない場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。また、例えば、無線ノードは、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上になった場合、宛先ノードとのホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してよい。なお、ACKが返信されない場合とは、NACKが返信された場合を含んでもよい。 For example, a wireless node may determine deterioration in line quality based on an ACK/NACK response from a destination node in response to data transfer to a destination wireless node (destination node). For example, if an ACK is not returned, the wireless node may determine that the line quality of the hop link with the destination node has deteriorated. Further, for example, the wireless node may determine that the line quality of the hop link with the destination node has deteriorated when the number of times that ACK is not returned consecutively becomes a predetermined number (for example, three times) or more. Note that the case where ACK is not returned may include the case where NACK is returned.

無線ノードが、ACKが連続して返信されない回数が所定回数(例えば、3回)以上となった場合に、ホップリンクの回線品質が劣化した、と判定することによって、ホップリンクの回線品質の劣化が、所定時間以上継続しているか否かを判定できる。これにより、ホップリンクの回線品質の劣化が、瞬時的(例えば、所定時間未満)であるにも関わらず、代替中継経路へ切替えることを回避できる。 The wireless node determines that the line quality of the hop link has deteriorated when the number of times that ACK is not returned consecutively reaches a predetermined number (for example, 3 times) or more, thereby reducing the line quality of the hop link. It is possible to determine whether or not this has continued for a predetermined period of time or longer. This makes it possible to avoid switching to an alternative relay route even though the line quality deterioration of the hop link is instantaneous (for example, less than a predetermined time).

<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 above-mentioned BF control will be explained. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of BF control according to an embodiment. In BF control, a wireless node determines the directivity of the BF. The BF control shown in FIG. 6 is an example of control for executing training related to BF. 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 wireless node determines a transmission beam suitable for transmitting a signal to a wireless node with which it is communicating, from among a plurality of beams having directivity in different directions. In addition, in BF control, a wireless node determines a receiving beam suitable for receiving a signal transmitted from a wireless node with which it is communicating, from among a plurality of receiving 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 and reception are performed between a transmission initiating node (which may be referred to as an Initiator) that starts transmission and a destination node (which may be referred to as a Responder) that is the destination of a signal transmitted by the transmission initiating node. The signal to be used 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 transmitting beam (transmitting directivity) having directivity in 64 different directions and a receiving beam (receiving directivity) having directivity in 64 different directions are prepared. Then, the wireless node determines one transmission beam and one reception beam in the optimal 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. In addition, in FIG. 6, an example will be explained in which the beam in the optimal direction (optimal beam) is the beam that provides the maximum received 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 the 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. The signal transmitted by the transmission start node may include, for example, a data pattern sequence whose received power is to be measured. The destination node waits to receive a 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. Note that reception with the maximum beam width may be, for example, reception of a beam without directivity or reception of a beam with omnidirectionality. The destination node then 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 power for the 64 directivity types, or some of them, for example, information regarding the directivity with the highest received power (for example, information about the directivity with the highest received power (for example, 1 of the index number assigned to each beam). (for example, #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 STEP 2, the same processing as in STEP 1 is performed by replacing the signal transmitting side and receiving side in STEP 1. For example, the destination node time-divisionally switches the directivity among 64 directions prepared in advance and transmits the signal. The signal transmitted by the destination node may include, for example, a data pattern sequence whose received power is to be 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 to receive a signal with the maximum beam width, and receives the transmission signal by the sector sweep from the destination node with the maximum beam width. The transmission start node then 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 power for the 64 directivity types, or information regarding the directivity with the highest received power (for example, one of the index numbers assigned to each beam (for example, #r ).Furthermore, 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 STEP 3, the transmission start node forms a transmission beam based on the measurement results reported in STEP 2, 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 initiation node with the maximum beam width. The destination node stores the measurement result of the transmission starting node in STEP 2, which is 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 the directivity #r to send a response (Acknowledgment (ACK)) confirming that the BF control process (i.e., the confirmation process of the directivity #i and the directivity #r) has been successfully completed. Send it back to the starting node. The transmission start node receives ACK on beam #i and confirms completion of the BF control process.

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。 Note that in the BF control process shown in FIG. 6, an optimal transmission beam is determined by executing a sector sweep (transmission sector sweep) during signal transmission. Then, the receiving beam having the directivity corresponding to the optimal transmitting beam is determined to be the optimal receiving 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 the receive beam separately from determining the transmit beam. For example, the optimal receive beam may be determined by performing a sector sweep (receive sector sweep) during signal reception. For example, in a reception sector sweep, the destination node time-divisionally switches the directivity among 64 directions prepared in advance, and receives the signal transmitted by the transmission start node using the maximum beam width. Then, the destination node may determine the beam having the highest directivity with the highest reception power as the optimal reception 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 reception power as the optimal 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 executed between a node and a terminal when applying BF transmission on an access line. In this case, the BF control process may be executed every time data transmission/reception occurs between the node and the terminal (or before data transmission/reception is performed).

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 in the BH line. In this case, link up of the hop link including BF control processing may be performed at predetermined time intervals (predetermined frequency) independently of data transfer. The BF control process corresponds to a process of determining (or finalizing) information on beam directivity #i and directivity #r between each wireless node. Information on the determined beam directivity #i and directivity #r may be referred to as BF control information. Further, link up refers to a state in which, when data transfer is executed, information used for data transfer (for example, BF control information) is known in each wireless node and preparation for data transfer is completed.

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。 BF control information can be updated by performing link up of hop links including BF control processing 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。 In this way, the process of linking up a hop link and updating information used for data transfer including BF control information may be referred to as mesh link establishment. In this embodiment, by including BF control processing in the mesh establishment, when data transfer between wireless nodes occurs, data transfer using BF transmission can be immediately executed. Establishing a mesh link may be regarded as establishing a radio beam link with neighboring nodes.

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 an example of a functional configuration of the control unit 40 of the wireless node 3 according to an 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 to scan neighboring nodes and link up mesh links in the BH network. In this embodiment, in order to apply BF to data transmission and reception between wireless nodes, scan processing section 401 executes a scan including BF control processing in cooperation with mesh link establishment section 405, which will be described later.

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 regarding peripheral nodes that the wireless node 3 has grasped as a result of the 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。 Further, the node management unit 402 stores a routing table that stores node numbers of transfer destination (destination) nodes when performing relay data transfer. For example, the node management unit 402 updates the routing table when a relay route is updated in route control. The routing table is an upstream routing table that stores forwarding destination nodes on a route heading toward the core node (uplink route), and a forwarding destination node that stores forwarding destination nodes on a route heading in the opposite direction from the core node (downlink route). and 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. 6 during the peripheral node scanning process executed by the scan processing unit 401. The information is provided to the processing unit 401. In cooperation with the mesh link establishment unit 405 and the scan processing unit 401, link up of the mesh link is executed at a predetermined frequency (period).

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 includes 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 performing link-up of mesh links by applying BF control.

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 performing link-up of mesh links by applying BF control. The parameters may be conveniently referred to as "BF parameters" or "mesh link parameters." The mesh link parameters may include, for example, control information regarding the transmitting BF and control information regarding the receiving BF. Furthermore, the mesh link parameters may include, for example, an optimal transmit beam index and an optimal receive beam index for each of the peripheral 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。 As the radio wave environment changes from moment to moment, by being able to update the latest mesh link parameters, accurate BF transmission can be performed in frame transfer between wireless nodes. In addition, the route control packets transmitted and received in the route control processing executed by the route control unit 404, which will be described later, can be executed by unicast using BF transmission and reception with neighboring wireless nodes instead of broadcast. . 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 route control unit 404 controls the construction and updating of routes on mesh links by transmitting route control packets on mesh links. To construct and update a route, for example, as described later, information on a wireless link to be registered in the route (or excluded from the route) is selected (or the selection is canceled) from among multiple wireless links forming the mesh link. 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 an index representing route quality called a route metric. Below, an example will be explained in which the smaller the value of the route metric, the better the line quality of the route. For example, the route control unit 404 evaluates the line quality between nodes by performing RSSI measurements of route control packets transmitted by nearby wireless nodes. The route control packet includes cumulative route metrics up to neighboring nodes.

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。 The route control packet generation unit 4041 of the route control unit 404 generates a route control packet. The route control packet is an example of a control signal that is generated in the CN3 and propagated to each node 3 starting from the 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 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 neighboring nodes 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 update unit 4043 of the route control unit 404 compares the route metric calculated by the route metric calculation unit 4042 with the route metric stored in the route update unit 4043, and determines whether to update the route. The route update unit 4043 determines to update the route when the calculated route metric is smaller than the stored route metric. When the calculated route metric is smaller than the stored route metric, the route corresponding to the calculated route metric is composed of multi-hop wireless links whose line quality is better than the route corresponding to the stored route metric. represents something.

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, for example, the route control method described in Non-Patent Document 1. However, when the BH line is intended for transmission and reception using BF in a high frequency band, the route 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) In transmitting and receiving route control packets, BF transmission using BF control information determined by the BF control described in FIG. 6 is applied.

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 route control, a more accurate route can be constructed by transmitting and receiving route control packets by unicasting with peripheral nodes using BF 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 path.

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 high frequency bands, radio waves tend to travel in a straight line, and if there are obstacles such as buildings, trees, people, or vehicles between the transmitting and receiving points, the loss of radio wave propagation from the transmitting point to the receiving point increases. Easy to do. Therefore, in case the line quality of the wireless link between the transmission point and the reception point deteriorates and the wireless link is disconnected, for example, the route update unit 4043 included in the route control unit 404 updates the route. I do. In this embodiment, the millimeter wave band has been mainly described as an example, but the present invention is not limited to this band. For example, in a millimeter wave band or a higher frequency band, a short period of interruption of radio waves at a certain point in a wireless network may cause a situation in which communication in the wireless network is interrupted. According to this embodiment, the optimal tree route is updated periodically or aperiodically, so it is suitable for application in a communication environment of a millimeter wave band or a higher frequency band. For example, when a communication environment is realized, even if communication is normally good, the communication environment may deteriorate due to a vehicle stopped due to a traffic light, or the communication environment may deteriorate while a passerby crosses a route where BF is applied. may deteriorate. In the case of such temporary deterioration of the communication environment, if the environment uses a lower frequency band such as the microwave band, the communication speed will be reduced temporarily, but in the millimeter wave band, the communication speed will be reduced temporarily. This may result in a blockage. Therefore, it is preferable to apply this embodiment in a communication environment of a millimeter wave band or a higher frequency band.

中継経路及び代替中継経路の決定及び更新は、図8以降にて詳細は後述するが、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。回線品質が劣化した無線リンクを想定した代替中継経路を予め決定する本実施の形態によれば、不意の回線品質の劣化が生じた場合であっても、代替中継経路へ切替えることにより中継転送を継続できる。そのため、経路制御の周期を短く設定することを回避できたり、あるいは、経路制御のの回数を低減でき、過度に短い周期で経路制御処理を実行しなくても、不意の回線品質の劣化に対処できる。 Determination and updating of the relay route and the alternative relay route are executed by the core node transmitting a route control packet at a predetermined period, although details will be described later in FIG. 8 and subsequent figures. Note that the predetermined period may be set arbitrarily. However, as mentioned above, in the millimeter wave band or higher frequency band where radio wave propagation loss is large, when applying BF transmission and reception to compensate for radio wave propagation loss and secure the required transmission distance, the transmitting node and receiving node The deterioration of line quality due to the insertion of a shield between the lines is extremely large, and may even lead to communication interruption. From this point of view, it is desirable to eliminate the effects of this deterioration in line quality as quickly as possible. For example, it is desirable to quickly construct a new optimal relay route under conditions where a wireless link with degraded line quality exists. Therefore, the shorter the route control cycle (for example, the transmission cycle of route control packets in the core node), the better. However, an increase in the number of transmissions and receptions of route control packets may increase the traffic load and cause deterioration in the performance of the wireless communication system. In order to suppress deterioration in the performance of the wireless communication system, it is better to have a longer route control cycle. Therefore, the above-described predetermined period is not limited to being set to a uniform value (for example, a uniform optimal value). For example, in an environment where a wireless node is installed, interference such as the insertion of a shielding The period of route control may be determined for each wireless communication system, taking into consideration the frequency with which the triggering factor occurs and the degree of influence of deterioration in line quality on the QoS of the wireless communication system. According to this embodiment, in which an alternative relay route is determined in advance assuming a wireless link with deteriorated line quality, even if unexpected line quality deterioration occurs, relay transfer can be performed by switching to an alternative relay route. Can continue. Therefore, it is possible to avoid setting the route control cycle short, or reduce the number of route control operations, and prevent unexpected line quality deterioration without having to execute route control processing at an excessively short cycle. can.

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、中継経路が、回線品質が劣化した無線リンクを除外した代替中継経路に切替えられてよい。また、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。別言すると、代替中継経路への切替えと、経路制御パケットの送信周期の制御とが、併用されてよい。例えば、無線リンクの回線品質が劣化した場合に、代替中継経路への切替えが実行され、経路制御パケットの送信周期が短く設定されてよい。 For example, when the line quality of the wireless link deteriorates, in order to avoid a decrease in the throughput of the BH network or stop the BH network, and to suppress the delay time related to updating the BH network route, the relay route is It may be possible to switch to an alternative relay route excluding the wireless link whose quality has deteriorated. In addition, in order to avoid a decrease in the throughput of the BH network or stoppage of the BH network when the line quality of the wireless link deteriorates, and to suppress the delay time related to updating the route of the BH network, the core node transmits a route. The transmission cycle of control packets may be controlled. In other words, switching to an alternative relay route and controlling the transmission cycle of route control packets may be used together. For example, when the line quality of the wireless link deteriorates, switching to an alternative relay route may be performed, and the transmission period of the route control packet may be set short.

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, the transmission cycle of route control packets may be controlled by the core node. Alternatively, the transmission cycle of route control packets may be instructed from 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 period for the route control packets it transmits.

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 route control packets in a wireless BH line using a high frequency band, the transmission cycle of route 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, deteriorates below a predetermined quality), and the larger the number of times, the shorter the transmission period of the route control packet is controlled. You may. In other words, the transmission period of the route control packet may be variably controlled in accordance with fluctuations in the line quality of the wireless 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 route control packets based on a request from an application provided in the wireless communication system. For example, when the quality of service (QoS), which indicates the level of demand for suppressing temporary line disconnection time and/or delay time associated with line disconnection time requested by an application, is high, the transmission cycle of route control packets is may be set shorter. For example, applications that perform real-time data transmission, such as voice calls and video distribution, require high QoS.

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。 Route update processing is a process performed by transmitting and receiving route control packets over a wireless link, so by variably controlling the transmission cycle of route control packets, the frequency of route update processing can be adaptively suppressed. Decrease in line throughput can be suppressed.

また、経路更新処理では、上述した代替中継経路の決定及び更新が実行されてよい。各無線ノード3は、回線品質が劣化した無線リンクを使わない代替中継経路を予め決定し記憶しておく機能を有する。代替中継経路は、回線品質が劣化した無線リンクを除外した条件での最適が中継経路と捉えてよい。これにより、経路制御パケットの送信周期を過度に短く設定することを回避でき、BH回線の中継伝送を滞りなく継続することができる。 Further, in the route update process, the above-described determination and update of the alternative relay route may be executed. Each wireless node 3 has a function of determining and storing in advance an alternative relay route that does not use a wireless link with degraded line quality. The alternative relay route may be considered to be the optimal relay route under conditions that exclude wireless links with degraded line quality. Thereby, it is possible to avoid setting the transmission cycle of the route control packet to be too short, and it is possible to continue relay transmission on the BH line without any problems.

中継経路および代替中継経路を構築(決定)する処理は、データ転送処理とは独立に、データ転送が発生していない時間帯などに行われてよい。中継経路および代替中継経路を構築(決定)する処理の実行頻度が少なくて済むため、BH回線のスループットの低下への影響が抑制できる。 The process of constructing (determining) the relay route and the alternative relay route may be performed independently of the data transfer process, such as during a time period when no data transfer is occurring. Since the process of constructing (determining) the relay route and the alternative relay route can be executed less frequently, the influence on the decrease in the throughput of the BH line can be suppressed.

また、図9で後述するが、通常の中継経路の構築と代替中継経路の構築の処理方法に共通性を持たせることによって、レイヤ2.5のソフトウェア構成への本機能の追加および取り除きを容易にできる。ここで、通常の中継経路とは、リンクアップしたメッシュリンクのそれぞれが除外されない状態で決定された中継経路に該当してよい。本実施の形態において、「中継経路」は、「代替中継経路」とは区別された、通常の中継経路を示してよい。 Furthermore, as will be described later in FIG. 9, by providing commonality in the processing methods for constructing a normal relay route and constructing an alternative relay route, it is easy to add or remove this function from the layer 2.5 software configuration. Can be done. Here, the normal relay route may correspond to a relay route determined without excluding each linked-up mesh link. In this embodiment, the "relay route" may indicate a normal relay route that is distinguished from the "alternative relay route."

なお、ホップリンクの回線品質の劣化が瞬時的なものである場合に、代替中継経路への切り替えを行うことを回避するために、無線ノードは、フレーム転送が1回失敗した場合に回線品質が劣化した、と判定する代わりに、所定の回数(例えば3回)連続してフレーム転送に失敗したことをもって、ホップリンクの回線品質が劣化した、と判定してもよい。フレーム転送の失敗は、例えば、受信ノードからACKが返送されないことに対応してよい。 In addition, in order to avoid switching to an alternative relay route when the deterioration of the line quality of the hop link is instantaneous, the wireless node determines whether the line quality will deteriorate if one frame transfer fails. Instead of determining that the line quality of the hop link has deteriorated, it may be determined that the line quality of the hop link has deteriorated when frame transfer has failed a predetermined number of times (for example, three times) in a row. A frame transfer failure may correspond to, for example, no ACK being returned from the receiving node.

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。 For example, the IPT control unit 406 controls packet transmission timing by the wireless communication unit for the BH line according to a transmission cycle according 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 transfer data coming down from an upper layer (layer 3 or above) to layer 2.5, and converts it into a frame to be transferred at a lower layer (layer 2 or below). Execute the adjustment 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。
(CN operation example)
Next, an example of the operation of the CN will be explained. FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the operation of the core node (CN) according to one embodiment. The flowchart in FIG. 8 may be considered to be 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 route 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 when periodically transmitting route control packets may be constant, and since the route constructed in this embodiment is asymptotically stable, the transmission cycle may vary depending on the number of times the flowchart in FIG. 8 is executed. may be changed. The predetermined time may be set to a "specific timing" or may be set by a user of the wireless communication system. Further, the control unit 40 may control the transmission cycle of the route control packet based on a certain condition. For example, the control unit 40 may count the frequency of line quality deterioration (line disconnection, etc.) of hop links, and variably control the transmission period of the route control packet according to the counted frequency. For example, the control unit 40 sets the transmission period of the route control packet to be shorter as the frequency of line quality deterioration increases. For example, the frequency of line quality deterioration of a hop link may be counted in a 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。 The count may be performed by a self-healing process (corresponding to S105) in which the core node checks each slave node to see if the slave nodes are operating normally. In addition, if the QoS (Quality of Service), which indicates the level of demand for minimizing temporary line disconnection time and associated delay time of applications provided within the wireless communication system, is high, the route control packet transmission cycle may be changed. Variable control may be applied to make the length shorter.

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。 For example, the control unit 40 monitors whether a specific event has been detected (S102). The "specific event" may include, for example, CN being activated, a reset button being operated, and a specific timing arriving. An example of the "specific timing" is, for example, a transmission timing set for regularly or irregularly transmitting a route control packet.

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 a specific event is not detected (NO in S102), the process in 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 route control packet, and transmits the route control packet to the neighboring SN identified based on the neighboring node information, for example, through the wireless communication unit. Send (S103). The route control packet 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 construction packet is detected, the route construction packet is transmitted to the neighboring SN. 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 neighboring SN.

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 it is time to execute the self-healing process (S104). Self-healing processing is processing in which a core node checks whether a slave node is operating normally. For example, in a self-healing process, a core node sends a self-healing packet (which may be called a hello packet) to a slave node, and based on the response from the slave node, determines whether the slave node is operating normally. 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 timing to execute the self-healing process (NO in S104), the process in 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)。 If it is the timing 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 (number of times) of deterioration of the line quality of the hop link based on the result of self-healing (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 the self-healing execution period has elapsed (timed out) (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 in 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。 If the self-healing execution period has elapsed (timed out) (YES in S107), the control unit 40 determines whether a specific event was detected in S102 (S108). In other words, the control unit 40 determines whether a 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 the specific event is not detected in S102 (NO in S108), the process in S101 is executed. If a specific event has been detected in S102 (YES in S108), the control unit 40 determines whether the execution period of the route control process has elapsed (timed out) (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 (timed out) (NO in S109), the process in 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、中継経路を設定する(S110)。例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出しない間、通常の中継経路を設定する。また、例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出した場合、回線品質が劣化したホップリンクを除外した代替中継経路を設定する。 If the execution period of the route control process has elapsed (timed out) (YES in S109), the control unit 40 sets a relay route (S110). For example, the control unit 40 sets a normal relay route while not detecting deterioration in the line quality of the current adjacent hop links on the upstream side and the downstream side. Further, for example, when the control unit 40 detects deterioration in the line quality of the current hop links adjacent to each other on the upstream side and the downstream side, the control unit 40 sets an alternative relay route excluding the hop link where the line quality has deteriorated.

そして、制御部40は、データパケットの処理(データ中継転送)を開始してよい(S111)。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。 Then, the control unit 40 may start data packet processing (data relay transfer) (S111). When the execution period of the route control process has elapsed (timed out), the data relay route between the core node and the slave node is updated to the latest state. Note that as a result of the route control process, the data relay route does not need to change before and after the route control process.

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(S112)。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 (for example, the frequency (number of times) of deterioration) of the line quality of the hop link (S112). For example, the control unit 40 may detect the frequency of line quality deterioration based on the response from the slave node 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(S112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(S112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(S113)。そして、フローは終了する。 If deterioration in the line quality of the hop link is not detected (NO in S112), the flow ends. When deterioration in the line quality of the hop link is detected (YES in S112), the control unit 40 updates the frequency of deterioration in the line quality of the hop link (S113). 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 to each of the multiple wireless links linked up with the peripheral nodes (for example, unicast using BF transmission), thereby controlling the slave nodes that constitute the BH network. A route control packet is propagated to each.

なお、中継経路を決定する処理は、代替中継経路の決定にも適用されてよい。代替中継経路とは、特定のホップリンクを使わない中継経路のことである。なお、本実施の形態では、一例として、特定のホップリンクが1つである例を説明するが、本開示はこれに限定されない。特定のホップリンクは、2以上のホップリンクの組み合わせでもよい。特定のホップリンクが2以上ホップリンクの組み合わせであっても、特定のホップリンクが1つの例と同様な処理によって代替中継経路を決定できる。 Note that the process of determining a relay route may also be applied to determining an alternative relay route. An alternative relay route is a relay route that does not use a specific hop link. Note that in this embodiment, an example in which there is one specific hop link will be described as an example, but the present disclosure is not limited to this. A particular hop link may be a combination of two or more hop links. Even if the specific hop link is a combination of two or more hop links, an alternative relay route can be determined by the same process as in the case where there is only one specific hop link.

代替中継経路が予め、決定及び/又は更新されることによって、中継転送処理、及び/又は、セルフヒーリング処理において、ホップリンクの回線品質が劣化したことが検出された場合に、各無線ノードは、代替中継経路に基づいてフレーム転送の送信先を切り替える。この切替えによって、BH回線の中継伝送を滞りなく継続できる。 When it is detected that the line quality of the hop link has deteriorated in the relay transfer process and/or self-healing process by determining and/or updating the alternative relay route in advance, each wireless node The destination of frame transfer is switched based on the alternative relay route. This switching allows the relay transmission of the BH line to continue without interruption.

代替中継経路は、通常の中継経路と同様に、各ホップリンクに対するRSSI測定などによって計測される伝搬品質指標(これをリンクメトリックと呼称する)を反映させた経路メトリックの情報を含む経路制御パケットの送受信によって決定されてよい。経路制御パケットは、コアノード側から下流無線ノード側に向かって、伝搬される。 Similar to normal relay routes, alternative relay routes are route control packets that contain information on route metrics that reflect propagation quality indicators (referred to as link metrics) measured by RSSI measurements for each hop link. It may be determined by transmission and reception. The route control packet is propagated from the core node side toward the downstream wireless node side.

なお、代替中継経路の場合、通常の中継経路と異なり、除外するホップリンクに対するリンクメトリックは、回線品質が極めて低いことに相当する規定値に設定される(置換される)。例えば、回線品質が低いほどリンクメトリックの値が大きい場合、規定値は、極めて大きな値、例えば、計算上、無限大(∞)、又は、リンクメトリックの取り得る値の上限値であってよい。このようなリンクメトリックの設定(置換)によって、代替中継経路は、通常の中継経路と同様の経路制御パケットの伝搬を行い、除外対象のホップリンクを含まない中継経路に決定される。 Note that in the case of an alternative relay route, unlike a normal relay route, the link metric for the excluded hop link is set (replaced) to a prescribed value corresponding to extremely low line quality. For example, if the lower the line quality, the larger the value of the link metric, the specified value may be an extremely large value, for example, computationally infinite (∞), or the upper limit of the possible values of the link metric. By setting (replacing) the link metric in this way, the alternative relay route is determined to be a relay route that propagates the route control packet in the same way as a normal relay route and does not include the hop link to be excluded.

別言すると、代替中継経路の決定処理は、上述したリンクメトリックの設定(リンクメトリックの置換)を行う点を除いて、通常の中継経路の決定処理と同様の処理で実行できる。 In other words, the process of determining an alternative relay route can be executed in the same way as the process of determining a normal relay route, except for setting the link metric (replacing the link metric) described above.

なお、代替中継経路の決定と、通常の中継経路の決定とのどちらが実行されるかについては、例えば、コアノードが、上述したS102において発生したイベントによって決定してよい。そして、代替中継経路の決定と、通常の中継経路の決定とのどちらを実行するかを示す情報(フラグ)は、上述したS103においてコアノードが送信する経路制御パケットに含まれてよい。例えば、代替中継経路の決定は、或る無線リンクが切断されたことを想定した代替中継経路を決定することに対応するため、以下では、一例として、代替中継経路の決定を実行することを示す情報は、「切断想定」と記載される場合がある。別言すると、代替中継経路の決定と、通常の中継経路の決定とのどちらを実行するかを示す情報(フラグ)は、「切断想定」又は「通常」のいずれかを示す。 Note that whether to determine an alternative relay route or to determine a normal relay route may be determined, for example, by the core node based on an event that occurs in S102 described above. Information (flag) indicating whether to determine an alternative relay route or to determine a normal relay route may be included in the route control packet transmitted by the core node in S103 described above. For example, determining an alternative relay route corresponds to determining an alternative relay route assuming that a certain wireless link is disconnected, so below, as an example, it will be shown that determining an alternative relay route is performed. The information may be described as "assumed amputation." In other words, the information (flag) indicating whether to determine an alternative relay route or a normal relay route indicates either "disconnection assumption" or "normal".

また、経路制御パケットに、代替中継経路の決定を実行することを示す情報が含まれる場合、経路制御パケットには、代替中継経路において除外するホップリンクを示す情報が含まれてよい。代替中継経路において除外するホップリンクは、「切断想定のホップリンク」と称されてもよい。なお、経路制御パケットの構成については、後述する。 Furthermore, when the routing control packet includes information indicating that an alternative relay route is to be determined, the routing control packet may include information indicating hop links to be excluded in the alternative relay route. The hop links that are excluded in the alternative relay route may be referred to as "hop links that are assumed to be disconnected." Note that the configuration of the route control packet will be described later.

伝搬品質指標(リンクメトリック)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。なお、リンクスループットがリンクメトリックの計算に用いる例は、回線品質が低いほどリンクメトリックの値が小さい例に該当してよい。 Non-limiting examples of propagation quality indicators (link metrics) include received power or strength of radio signals (eg, RSSI; Received Signal Strength Indicator), radio wave propagation loss, propagation delay, and the like. Also, for example, if the transmission technology specifications applied to each hop link are different, instead of using the RSSI to calculate the link metric (an index that reflects the line quality of the hop link), the RSSI and the transmission technology specifications are associated. Link throughput may be used to calculate link metrics. Examples of transmission technology specifications that determine link throughput include wireless standards (802.11n, 802.11ac, 802.11ax, 5GNR (5th generation mobile communications specification; 5G New Radio)), number of MIMO streams, adaptive modulation method, etc. . For example, if the RSSI is the same between the two hop links but the wireless standards are 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 in calculating the link metric, the reliability of the line quality of the constructed route can be improved. Note that the example in which link throughput is used to calculate the link metric may correspond to an example in which the lower the line quality, the smaller the value of the link metric.

なお、代替中継経路の決定処理におけるリンクメトリックに、リンクスループットが用いられる場合、除外するホップリンクに対するリンクメトリックは、0bpsに相当する値に設定(置換)されてよい。このようなリンクメトリックの設定(置換)によって、除外する対象のホップリンクが代替中継経路から確実に除外できる。 Note that when link throughput is used as the link metric in the process of determining an alternative relay route, the link metric for the excluded hop link may be set (replaced) to a value corresponding to 0 bps. By setting (replacing) the link metric in this manner, the hop link to be excluded can be reliably excluded from the alternative relay 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。 Furthermore, wired transmission such as a wired LAN cable or Power Line Communications (PLC) may be applied to some hop link transmission techniques in addition to or in place of wireless transmission. In this way, when the transmission technology specifications applied to each hop link are different, link throughput can be used to calculate the link metric or the route metric, which is a comprehensive index of the link metric for multiple hop links included in the relay route. It is possible to calculate a more accurate index of line quality. By using more accurate line quality, for example, it may be possible to construct a route with better line quality than 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 (e.g., a control signal) starting from the CN, it is possible for the receiving node to determine the radio wave propagation loss for each wireless section between the control signal sending node and the receiving node. 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 by including it in the control signal, so that information on the cumulative radio wave propagation loss (in other words, the cumulative value) of the wireless section where the control signal propagated is transmitted. ) can be transmitted 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。 For example, each node calculates a route metric based on the cumulative radio propagation loss for each upstream node candidate that is a transmission source of a control signal, and selects a node with a minimum route metric from among the upstream node candidates. Choose one. As a result, a tree-structured route with minimum radio wave propagation loss is constructed. Each node may write, in at least one of the memory 32 and the storage 33, either or both of the selected transfer destination node information and the parameter information for BF transmission on the tree-structured relay route. Here, for example, when transfer destination node information or parameter information is stored in a server, a time lag occurs because each node reads the information from the server in order to use a tree-structured relay route. In order to instantly configure a tree-structured relay route without a time lag, it is desirable that the destination node information and/or parameter information be stored using a storage medium possessed by each node. The information stored by each node does not need to be limited to the above-mentioned 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40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 example of the operation of a slave node (SN) according to an embodiment. An example of the operation of the SN will be described with reference to FIG. The flowchart in FIG. 9 may be considered to be executed in the control unit 40 of the 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 a self-healing hello packet is received by the wireless communication unit 36 of the BH line, for example (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 in 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 in S201), the control unit 40 of the SN reports the self-healing result to the 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 the route 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 route control packet is not received (NO in S203), the process in S201 is executed. If a routing control packet is received (YES in S203), the control unit 40 of the SN checks the type of the routing control packet. For example, the control unit 40 checks whether the received route 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 route control packet is a reset packet (YES in S204), the control unit 40 performs initialization processing (S205). The initialization process may include, for example, the following process.
・Deselection of the link selected as a valid tree route in the surrounding node information ・Initialization of the stored route metric to the initial value (for example, maximum value)

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 transmits, for example, the received reset packet to the neighboring SNs (S206). Then, the process of S201 is executed. Note that the reset packet may include an identifier (ID). Each of the nodes may store the ID included in the received reset packet. Further, the reset packet may be transmitted by unicast or 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。 If the ID of the received reset packet matches the stored ID, in other words, if it indicates that the reset packet has been transmitted (transferred) in the past, each node does not transmit the reset packet further. do not have. This can prevent the reset packet 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 route control packet is not a reset packet (NO in S204), the control unit 40 checks whether the route control packet is a route construction 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する(S208)。 If the received route control packet is not a route construction packet (NO at S207), the process at S201 is executed. If the received route control packet is a route construction packet (YES in S207), the control unit 40 refers to peripheral node information (S208).

そして、制御部40は、受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示すか否かを確認する(S209)。 Then, the control unit 40 checks whether the flag of the received route control packet indicates "disconnection assumption" (S209).

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示さない場合(S209にてNO)、制御部40は、S212の処理を実行する。 If the flag of the received route control packet does not indicate "assumed disconnection" (NO in S209), the control unit 40 executes the process in S212.

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示す場合(S209にてYES)、制御部40は、経路制御パケットに含まれる切断想定のホップリンク(例えば、L(j,k))の情報を参照し、自ノードがノード#kであるか否かを判定する(S210)。 When the flag of the received route control packet indicates "disconnection assumed" (YES at S209), the control unit 40 stores information about the hop link (for example, L(j, k)) that is included in the route control packet and is assumed to be disconnected. , and determines whether the own node is node #k (S210).

なお、S210において、自ノードがノード#kであるか否かの判定に加えて、受信した経路制御パケットの送信元のノードがノード#jであるか否かが判定されてもよい。この場合、以下に説明する、「S210にてNO」とは、自ノードがノード#kで無い、及び/又は、送信元のノードがノード#jでは無い場合に相当してよい。また、以下に説明する、「S210にてYES」とは、自ノードがノード#kであり、かつ、送信元のノードがノード#jである場合に相当してよい。 Note that in S210, in addition to determining whether the own node is node #k, it may be determined whether the source node of the received route control packet is node #j. In this case, "NO in S210", which will be explained below, may correspond to a case where the own node is not node #k and/or the source node is not node #j. Further, "YES in S210", which will be explained below, may correspond to a case where the own node is node #k and the transmission source node is node #j.

自ノードがノード#kで無い場合(S210にてNO)、制御部40は、S212の処理を実行する。 If the own node is not node #k (NO in S210), the control unit 40 executes the process of S212.

自ノードがノード#kの場合(S210にてYES)、制御部40は、伝搬品質指標(リンクメトリック)の置換を行う(S211)。例えば、伝搬品質指標は、例えば、L(j,k)が切断している(あるいは、回線品質が極めて低い)ことに相当する値(例えば、無限大)に置換されてよい。そして、制御部40は、S213の処理を実行する。 If the own node is node #k (YES in S210), the control unit 40 replaces the propagation quality index (link metric) (S211). For example, the propagation quality index may be replaced with a value (eg, infinity) that corresponds to the fact that L(j,k) is disconnected (or the line quality is extremely low). Then, the control unit 40 executes the process of S213.

制御部40は、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(S212)。 The control unit 40 calculates a propagation quality index (for example, radio wave propagation loss) of the link that received the route construction packet (S212).

別言すると、受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」であり、自無線ノード3が、切断想定のホップリンクの受信側である場合、電波品質指標は、そのホップリンクが切断していることに相当する伝搬品質指標で置き換える。制御部40は、周辺ノード情報を参照し、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)を計算する代わりに、伝搬品質指標を置き換える処理を行う。 In other words, if the flag of the received route control packet is "assumed to be disconnected" and the own wireless node 3 is on the receiving side of a hop link that is expected to be disconnected, the radio wave quality index indicates that the hop link is disconnected. Replace it with a propagation quality index equivalent to that. The control unit 40 refers to the peripheral node information and instead of calculating the propagation quality index (for example, radio wave propagation loss) of the link that received the route construction packet, performs a process of replacing the propagation quality index.

そして、制御部40は、経路メトリックを計算する(S213)。例えば、制御部40は、計算した電波伝搬損失、又は、置換した伝搬品質指標と、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。 Then, the control unit 40 calculates the route metric (S213). For example, the control unit 40 calculates the cumulative radio propagation loss by adding the calculated radio propagation loss or the replaced propagation quality index and the propagation quality index included in the received route construction packet. Calculate as 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(S214)。 Then, the control unit 40 compares the new route metric with the old route metric that was stored before the new route metric was calculated, and determines whether it is necessary to update the route metric (S214).

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(S214にてYES)。なお、更新しないと判断された場合(S214にてNO)、制御部40は、S201の処理を実行してよい。 For example, if 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 (YES at S214). Note that if it is determined not to update (NO in S214), the control unit 40 may execute the process in S201.

そして、制御部40は、受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示すか否かを確認する(S215)。 Then, the control unit 40 checks whether the flag of the received route control packet indicates "disconnection assumption" (S215).

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示さない場合(S215にてNO)、制御部40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経路に選択する(選択リンクの更新)(S217)。 If the flag of the received route control packet does not indicate "assumed disconnection" (NO in S215), the control unit 40 selects the upstream wireless link corresponding to the new route metric in the peripheral node information as a valid route ( Update of selected link) (S217).

なお、選択リンクの更新処理は、経路構築パケットのフラグが「通常」の場合に対して実行され、経路構築パケットのフラグが「切断設定」の場合には、実行されない。 Note that the selected link update process is executed when the flag of the route construction packet is "normal", and is not executed when the flag of the route construction packet is "disconnect setting".

受信した経路制御パケットのフラグが「切断想定」を示す場合(S215にてYES)、制御部40は、周辺ノード情報において代替中継経路に対応する上流の無線リンクを有効な経路に決定し、代替中継経路情報に記憶する(S216)。 If the flag of the received route control packet indicates "assumed disconnection" (YES in S215), the control unit 40 determines the upstream wireless link corresponding to the alternative relay route in the peripheral node information as a valid route, and It is stored in the relay route information (S216).

選択リンクの更新又は代替中継経路情報の記憶の後、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(S218)。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。 After updating the selected link or storing the alternative relay route information, the control unit 40 transmits, for example, a route construction packet including the new route metric to the neighboring SNs identified in the neighboring node information (S218). For example, the route construction packet may be transmitted by multicast or by unicast using 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(S219)。タイムアウトが検出されない場合(S219にてNO)、S201の処理が実行される。 After that, the control unit 40 monitors whether a certain period of time has elapsed (timeout) (S219). If a timeout is not detected (NO in S219), the process in S201 is executed.

タイムアウトが検出された場合(S219にてYES)、制御部40は、中継経路を設定する(S220)。例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出しない間、通常の中継経路を設定する。また、例えば、制御部40は、上流側および下流側の隣り合う現在のホップリンクの回線品質の劣化を検出した場合、回線品質が劣化したホップリンクを除外した代替中継経路を設定する。 If a timeout is detected (YES in S219), the control unit 40 sets a relay route (S220). For example, the control unit 40 sets a normal relay route while not detecting deterioration in the line quality of the current adjacent hop links on the upstream side and the downstream side. Further, for example, when the control unit 40 detects deterioration in the line quality of the current hop links adjacent to each other on the upstream side and the downstream side, the control unit 40 sets an alternative relay route excluding the hop link where the line quality has deteriorated.

そして、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(S221)。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。各無線ノード3は、上流側および下流側の現隣接ホップリンクの回線品質の劣化を検出した場合の代替中継経路の隣接ホップリンクをルーティングテーブルに記憶する。そして、中継転送処理あるいはセルフヒーリング処理において、上記の現隣接ホップリンクの回線品質が劣化したことが検出された場合に、各無線ノード3は、予め更新し決定された代替中継経路に基づいてフレーム転送の送信先を切り替える。これにより、BH回線の中継伝送を滞りなく継続できる。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。 Then, the control unit 40 may start data packet transmission processing (relay transfer) (S221). The data packet transmission process may be, for example, a data packet transfer process to a destination node. The data packet transmission process is executed according to the relay route in the routing table that stores the node number of the transfer destination (destination) when relay transfer is performed. The routing table may include a downstream routing table and an upstream routing table. Each wireless node 3 stores adjacent hop links of alternative relay routes in the routing table when deterioration in line quality of the current adjacent hop links on the upstream side and downstream side is detected. Then, in the relay transfer process or self-healing process, if it is detected that the line quality of the current adjacent hop link described above has deteriorated, each wireless node 3 updates the frame based on the predetermined alternative relay route. Switch the forwarding destination. As a result, relay transmission on the BH line can be continued without a hitch. During route control, until a new relay route is finalized and the information regarding the new relay route is stored and updated in the memory 32 or storage 33, each node provides information on the forwarding destination node and information on the forwarding destination as an emergency measure. Parameter information for BF transmission with a node may be read from the memory 32 or storage 33 and relay transmission may be performed.

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(S222)。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 (for example, the frequency (number of times) of deterioration) of the line quality of the hop link (S222). For example, the control unit 40 may detect the frequency of line quality deterioration based on the response from the slave node 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(S222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(S222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(S223)。そして、フローは終了する。 If deterioration in the line quality of the hop link is not detected (NO in S222), the flow ends. If deterioration in the line quality of the hop link is detected (YES in S222), the control unit 40 updates the frequency of deterioration in the line quality of the hop link (S223). 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。 Note that if the received route control packet is neither a reset packet nor a route construction packet, the control unit 40 may shift the process to a route 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。 Furthermore, if the calculated new route metric is greater than or equal to the old route metric and it is determined that updating the selected link is unnecessary, the control unit 40 may also shift the process to the process of monitoring the reception of route control packets.

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, in response to receiving a route construction packet, the SN selects one of the multiple wireless links linked up with neighboring nodes based on the route metric. As a result, a tree route is constructed and updated based on the route metric in the BH network where the mesh link is linked up.

また、SNは、経路構築パケットのフラグが「切断想定」を示す場合に、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代替中継経路が構築及び更新される。ここで構築及び更新される代替中継経路には、切断を想定したホップリンク(除外するホップリンク)が含まれない。 Further, when the flag of the route construction packet indicates "disconnection assumption", the SN selects one of the plurality of wireless links linked up with neighboring nodes based on the route metric. As a result, an alternative relay route is constructed and updated based on the route metric in the BH network where the mesh link has been linked up. The alternative relay route constructed and updated here does not include hop links that are assumed to be disconnected (hop links to be excluded).

別言すると、通常の中継経路の構築と同様の処理によって、SNは、「通常/切断想定」のフラグが「切断想定」である経路構築パケットの受信に応じて、リンクアップした複数の無線リンクの1つを、切断を想定したホップリンクを除外した条件下において、経路メトリックに基づいて決定できる。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、一部のホップリンクの回線品質が急激に劣化(例えば、極度の大幅低減や切断など)した場合にも、代替中継経路のツリー経路への切り替えを遅滞なく実行できる。これにより、直進性の高い高周波数帯において、送信点から受信点に至る電波伝搬損失が極めて大きく、無線リンクの回線品質が大幅に劣化する場合でも、迅速な中継経路切り替えにより安定的に稼働を継続できる無線BHネットワーク技術を提供できる。 In other words, by processing similar to normal relay route construction, the SN connects multiple wireless links that have been linked up in response to receiving a route construction packet whose "normal/disconnection assumption" flag is "disconnection assumption". can be determined based on the route metric under conditions excluding hop links that are assumed to be disconnected. As a result, in a BH network where mesh links are linked up, even if the line quality of some hop links suddenly deteriorates (for example, due to extremely large reductions or disconnections), the alternative relay route can be switched to the tree route. can be executed without delay. This allows for stable operation through rapid relay route switching, even in cases where the radio wave propagation loss from the transmitting point to the receiving point is extremely large and the line quality of the wireless link is significantly degraded in high-frequency bands with high straightness. It is possible to provide sustainable wireless BH network technology.

次に、経路制御パケット(経路構築パケット)の構成の一例について、図10を参照して説明する。図10は、一実施の形態に係る経路構築パケットの一例を示す図である。 Next, an example of the configuration of a route control packet (route construction packet) will be described with reference to FIG. 10. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a route construction packet according to an embodiment.

経路構築パケットには、「通常または切断想定」を示すフラグ、切断想定の無線リンクの情報、送信元ノード番号、宛先ノード番号、経路メトリック、および、伝搬品質測定対象(例としてRSSI測定対象)データ系列が含まれる。 The route construction packet includes a flag indicating "normal or expected to be disconnected", information on the wireless link expected to be disconnected, source node number, destination node number, route metric, and propagation quality measurement target (for example, RSSI measurement target) data. Contains series.

「通常または切断想定」を示すフラグが、「通常」である場合には、図8および図9でも説明したように、動的に通常の中継経路の構築及び更新を実行経路構築パケットであることを示す。 If the flag indicating "normal or disconnection assumption" is "normal", as explained in FIGS. 8 and 9, it is a route construction packet that dynamically constructs and updates a normal relay route. shows.

「通常または切断想定」を示すフラグが、「切断想定」である場合には、図8および図9でも説明したように、代替中継経路を構築および動的に更新するための経路構築パケットであることを示す。例えば、代替中継経路とは、将来的に無線リンクの一部の回線品質が劣化し、中継経路に含めるべきでない事態が発生した場合に備えて構築及び更新される。 If the flag indicating "normal or disconnection assumed" is "disconnection assumed", this is a route construction packet for constructing and dynamically updating an alternative relay route, as explained in FIGS. 8 and 9. Show that. For example, an alternative relay route is constructed and updated in case a situation occurs in the future where the line quality of a part of the wireless link deteriorates and should not be included in the relay route.

切断想定の無線リンクの情報には、代替中継経路において除外されるホップリンクの情報が含まれる。例えば、無線ノード#jから無線ノード#kへ向かうホップリンクが除外される場合、切断想定の無線リンクの情報には、L(j,k)を表す情報が含まれる。 The information on wireless links that are assumed to be disconnected includes information on hop links that are excluded in alternative relay routes. For example, when a hop link from wireless node #j to wireless node #k is excluded, the information on the wireless link that is assumed to be disconnected includes information representing L(j, k).

送信元ノード番号は、経路制御パケットの送信元のノードを識別する番号である。例えば、無線ノード#mが無線ノード#nに送信する経路制御パケットでは、送信元ノード番号が、#mに設定されてよい。 The source node number is a number that identifies the source node of the route control packet. For example, in a route control packet transmitted from wireless node #m to wireless node #n, the source node number may be set to #m.

宛先ノード番号は、経路制御パケットの宛先のノードを識別する番号である。例えば、無線ノード#mが無線ノード#nに送信する経路制御パケットでは、宛先ノード番号が、#nに設定されてよい。 The destination node number is a number that identifies the destination node of the route control packet. For example, in a route control packet sent from wireless node #m to wireless node #n, the destination node number may be set to #n.

次に、代替中継経路の例について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、一実施の形態における無線ノードが記憶するルーティングテーブルの一例を示す図である。図12は、図11に示したルーティングテーブルに示される代替中継経路の例を示す図である。 Next, an example of an alternative relay route will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a routing table stored in a wireless node according to an embodiment. FIG. 12 is a diagram showing an example of alternative relay routes shown in the routing table shown in FIG. 11.

図11のルーティングテーブルは、例えば、図12に示すBHネットワークのSN#3(ノード#3)によって記憶される。図11のルーティングテーブルには、「除外ホップリンク」と、「ノード#3の上流ノード」と、「ノード#3の下流ノード」とが対応づけられる。なお、「除外ホップリンク」は、例えば、図10に示した「切断想定の無線リンク」に対応してよい。 The routing table of FIG. 11 is stored, for example, by SN #3 (node #3) of the BH network shown in FIG. 12. In the routing table of FIG. 11, "excluded hop link", "upstream node of node #3", and "downstream node of node #3" are associated with each other. Note that the "excluded hop link" may correspond to, for example, the "wireless link assumed to be disconnected" shown in FIG. 10.

ここで、「除外ホップリンク」が無しの場合とは、通常の中継経路を表す。図11の例は、「除外ホップリンク」が無しの場合、「ノード#3の上流ノード」がノード#2、「ノード#3の下流ノード」がノード#4、#5であることを示す。例えば、ノード#3は、このルーティングテーブルに基づいて中継転送を行う。図12の(a)は、「除外ホップリンク」が無しの場合に対応する通常の中継経路を示す。 Here, the case where there is no "excluded hop link" represents a normal relay route. The example in FIG. 11 shows that when there is no "exclusion hop link", the "upstream node of node #3" is node #2, and the "downstream nodes of node #3" are nodes #4 and #5. For example, node #3 performs relay transfer based on this routing table. (a) of FIG. 12 shows a normal relay route corresponding to the case where there is no "excluded hop link".

「除外ホップリンク」が「L(1,2)」の場合とは、L(1,2)が除外された状態での代替中継経路を表す。この場合、図11の例では、「ノード#3の上流ノード」がノード#1、「ノード#3の下流ノード」がノード#2、#4、及び、#5である。例えば、図12の(b)は、「除外ホップリンク」が「L(1,2)」に対応する代替中継経路を示す。 The case where the "excluded hop link" is "L(1,2)" represents an alternative relay route with L(1,2) excluded. In this case, in the example of FIG. 11, the "upstream node of node #3" is node #1, and the "downstream nodes of node #3" are nodes #2, #4, and #5. For example, (b) in FIG. 12 shows an alternative relay route whose "excluded hop link" corresponds to "L(1,2)".

「除外ホップリンク」が「L(3,5)」の場合とは、L(3,5)が除外された状態での代替中継経路を表す。この場合、図11の例では、「ノード#3の上流ノード」がノード#2、「ノード#3の下流ノード」がノード#4である。例えば、図12の(c)は、「除外ホップリンク」が「L(3,5)」に対応する代替中継経路を示す。 The case where the "excluded hop link" is "L(3,5)" represents an alternative relay route with L(3,5) excluded. In this case, in the example of FIG. 11, the "upstream node of node #3" is node #2, and the "downstream node of node #3" is node #4. For example, (c) in FIG. 12 shows an alternative relay route whose "excluded hop link" corresponds to "L(3,5)".

図11に示すように、無線ノード3は、除外ホップリンク毎に、上流ノードと下流ノードとを記憶する。別言すると、無線ノード3は、除外ホップリンクが異なる複数の代替中継経路の情報をそれぞれ記憶する。 As shown in FIG. 11, the wireless node 3 stores an upstream node and a downstream node for each excluded hop link. In other words, the wireless node 3 stores information on a plurality of alternative relay routes each having different excluded hop links.

なお、無線ノード3は、リンクアップしたメッシュリンクの各無線リンクが除外ホップリンクとなる代替中継経路のそれぞれの情報を記憶してもよい。あるいは、無線ノード3は、切断の頻度が所定頻度以上のホップリンクが除外ホップリンクとなる代替中継経路の情報を記憶してもよい。 Note that the wireless node 3 may store information on each alternative relay route in which each wireless link of the linked-up mesh link becomes an excluded hop link. Alternatively, the wireless node 3 may store information on alternative relay routes in which hop links whose disconnection frequency is equal to or higher than a predetermined frequency are excluded hop links.

以上説明した本実施の形態では、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1つ(例えば、コアノード)は、複数のノード間で確立された無線リンクのうちの少なくとも1つを除外ホップリンク(または、切断想定リンクと称されてもよい)に指定する情報を含む制御信号(例えば、経路構築パケット)を送信する。そして、複数の無線ノードのうちの1つ(例えば、スレーブノード)は、除外ホップリンクを除いた残りの無線リンクのうち、除外ホップリンクを用いたデータ通信の経路に対する代替経路を構成する無線リンクを決定する。例えば、制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する。 In the present embodiment described above, one of the plurality of wireless nodes (for example, the core node) configuring the backhaul network excludes at least one of the wireless links established between the plurality of nodes. A control signal (for example, a route construction packet) including information specified for a link (or a link to be disconnected) is transmitted. Then, one of the plurality of wireless nodes (for example, a slave node) selects a wireless link that constitutes an alternative route to a data communication route using the excluded hop link, among the remaining wireless links excluding the excluded hop link. Determine. For example, the determination is made based on an index regarding the propagation quality of one or more wireless links through which the control signal passed.

この構成により、一部の無線リンクが使えなくなったことを想定した代替経路が事前に構築できるため、無線BHネットワークにおいて一部の無線リンクが使えなくなった場合の救済制御を実現できる。 With this configuration, an alternative route can be constructed in advance assuming that some wireless links become unusable, so rescue control can be implemented in the case that some wireless links become unusable in the wireless BH network.

また、本実施の形態である無線通信システムは、高周波数帯でノード間のデータ転送をビームフォーミングの鋭い指向性にて行うことができるため、周波数の空間的な再利用効率を高めることができる。また、送信点から受信点に至る電波伝搬損失が大きく、無線リンクの回線品質が大幅に劣化し、無線リンクが切断されてしまう場合でも、迅速な中継経路切り替えにより安定的に稼働を継続できる。 In addition, the wireless communication system of this embodiment can transfer data between nodes in a high frequency band with sharp beamforming directivity, thereby increasing the spatial reuse efficiency of frequencies. . In addition, even if the radio wave propagation loss from the transmission point to the reception point is large and the line quality of the wireless link is significantly degraded and the wireless link is disconnected, stable operation can be continued by rapid relay route switching.

なお、本実施の形態では、各無線ノードがビームフォーミングを実行してデータ転送を行う例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、各無線ノードは、ビームフォーミングを使用しないで、データ転送を行ってもよい。 Note that although this embodiment has shown an example in which each wireless node performs beamforming to transfer data, the present disclosure is not limited thereto. For example, each wireless node may perform data transfer without using beamforming.

以上の説明では、回線品質の劣化が発生するホップリンクの数が1である場合に対して、そのホップリンクを除外した条件下での最適な代替中継経路を事前に構築、更新、記憶することを想定した。本開示はこれに限定されず、同時に複数(例えば2つのホップリンク)の回線品質が劣化した場合の代替中継経路を事前に構築、更新、記憶することへ拡張してもよい。 In the above explanation, when the number of hop links where deterioration in line quality occurs is 1, the optimal alternative relay route under conditions excluding that hop link is constructed, updated, and stored in advance. was assumed. The present disclosure is not limited thereto, and may be extended to constructing, updating, and storing in advance alternative relay routes when the line quality of multiple (for example, two hop links) deteriorates at the same time.

以上の説明では、経路制御パケットのフラッディングは、本実施の形態では、一例として、BF送受信を適用したユニキャストで行うことを前提とした。本開示はこれに限定されない。経路制御パケットのフラッディングは、ブロードキャストで実行されてもよい。ブロードキャストで実行されることによって、中継経路および代替中継経路の構築のための処理の所要時間を短縮できる。 In the above description, it is assumed that flooding of route control packets in this embodiment is performed by unicast using BF transmission and reception, as an example. This disclosure is not limited thereto. Flooding of route control packets may be performed by broadcast. By performing the process by broadcasting, the time required for processing to construct a relay route and an alternative relay route can be reduced.

また、代替中継経路は、計算上、経路メトリックが最小な中継経路を決定するが、その代替中継経路が、高スループットであるとは限らない。代替中継経路を事前に構築するよって、無線BHシステムの一部の機能が、低下する確率は低減できる。一方で、代替中継経路の経路メトリックが所定値以上である場合、無線通信システム運用者にそのアラームを発信し、無線ノードの数や配置位置を見直す作業を支援する機能があってもよい。 In addition, although the alternative relay route is calculated as the relay route with the minimum route metric, the alternative relay route does not necessarily have a high throughput. By constructing an alternative relay route in advance, the probability that some functions of the wireless BH system will deteriorate can be reduced. On the other hand, if the route metric of the alternative relay route is greater than or equal to a predetermined value, there may be a function that sends an alarm to the wireless communication system operator and supports the work of reviewing the number and arrangement positions of wireless nodes.

また、代替中継経路の構築及び更新において、切断想定の対象とするホップリンク(代替中継経路に含まれないことを想定するホップリンク)あるいはホップリンクの組み合わせのそれぞれを網羅する例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、代替中継経路の構築及び更新において、一部のホップリンクあるいはホップリンクの組み合わせに限定してもよい。その場合、頻繁に回線品質が劣化(切断を含む)するホップリンクがどれであるかを記憶して、上記の限定の方法に反映させてもよい。 In addition, in constructing and updating an alternative relay route, we have shown an example that covers each hop link that is assumed to be disconnected (a hop link that is assumed not to be included in the alternative relay route) or a combination of hop links. This disclosure is not limited thereto. For example, in constructing and updating an alternative relay route, it may be limited to some hop links or a combination of hop links. In that case, it may be possible to store which hop links whose line quality frequently deteriorates (including disconnections) and reflect this in the above-mentioned limitation method.

また、無線バックホールシステムのホップリンクのそれぞれが、同じ無線通信規格あるいは、同じ無線パラメータ(例えば、送信電力、及び/又は、MIMOストリーム数)を適用されなくてよい。リンクメトリックの指標が、RSSI測定値を用いるのは、ホップリンクの間で同じ無線通信規格及び同じ無線パラメータが適用される無線バックホールシステムでは、リンクメトリックの指標がRSSI測定値である場合に、中継経路の構築において的確なリンクメトリックが与えられてよい。例えば、ホップリンクの中に異なる無線通信規格及び/又は無線パラメータが混在する無線バックホールシステムでは、リンクメトリックの指標の一例として、測定されたRSSIをホップリンクの無線通信規格及び/又は無線パラメータでの伝送速度(スループット、bps)に対応付けて決定されたリンクメトリックを付与してもよい。 Also, each of the hop links of the wireless backhaul system does not need to apply the same wireless communication standard or the same wireless parameters (eg, transmit power and/or number of MIMO streams). The reason why the RSSI measurement value is used as the link metric indicator is that in a wireless backhaul system where the same wireless communication standard and the same radio parameters are applied between hop links, when the link metric indicator is the RSSI measurement value, Accurate link metrics may be given in constructing relay paths. For example, in a wireless backhaul system where different wireless communication standards and/or wireless parameters coexist in the hop links, the measured RSSI can be used as an example of a link metric indicator based on the wireless communication standards and/or wireless parameters of the hop links. A link metric determined in association with the transmission speed (throughput, bps) may be assigned.

また、無線バックホールシステムのホップリンクの一部に有線リンクが含まれてもよい。その場合には、経路制御パケットの無線でのフラッディングの受信処理が実行できない有線リンクが接続されたノードにおいては、経路制御パケットを有線で受信するとともに、リンクメトリックをその有線リンクの伝送速度などに置き換えて経路構築処理をしてもよい。 Additionally, a wired link may be included as part of the hop links of the wireless backhaul system. In that case, a node connected to a wired link that cannot perform the wireless flooding reception process for routing control packets will receive the routing control packets via wire and set the link metric to the transmission speed of the wired link. Route construction processing may be performed by replacing it.

また、本実施の形態の代替中継経路の構築方法を用いて(流用して)、通常の中継経路の構築において、通常の中継経路の中に含ませないホップリンクを指定して、そのホップリンクを含まない中継経路が構築されてもよい。例えば、ある無線ノードと他の無線ノードの間は、人や車両が行き来することが想定されている場合に、予めこれらの無線ノード間のホップリンクを含まないようにしてよい。また、例えば、移動する無線ノードが、他の特定の無線ノードとの間でホップリンクを形成することを避ける場合に、当該ホップリンクを経路構築パケットの切断想定無線リンクに設定し、通常の中継経路構築に利用してもよい。 In addition, by using (utilizing) the alternative relay route construction method of this embodiment, in constructing a normal relay route, you can specify a hop link that is not included in the normal relay route, and specify the hop link. A relay route that does not include may be constructed. For example, if it is assumed that people or vehicles will come and go between a certain wireless node and another wireless node, hop links between these wireless nodes may not be included in advance. For example, when a moving wireless node avoids forming a hop link with another specific wireless node, the hop link can be set as the wireless link assumed to be disconnected in the route construction packet, and normal relaying can be performed. It may also be used for route construction.

別言すると、本開示は、高周波数帯で運用する場合に限らず、様々な要求下、状況に応じて、設定される特定のホップリンクを除外した中継経路を構築でき、適切な無線BHネットワークを構築できる。 In other words, the present disclosure is capable of constructing a relay route excluding a specific hop link to be set, not only when operating in a high frequency band, but also under various requests and situations, and creating an appropriate wireless BH network. can be constructed.

また、ある無線ノードと他の無線ノードの間のホップリンクを、中継経路あるいは代替中継経路に含める場合、当該ホップリンクのリンクメトリックを、測定されたRSSIなどから計算されるリンクメトリックの代わりに、十分に小さい値のリンクメトリックに置き換えてもよい。 Also, when including a hop link between a certain wireless node and another wireless node in a relay route or an alternative relay route, the link metric of the hop link is used instead of the link metric calculated from the measured RSSI etc. It may be replaced with a link metric having a sufficiently small value.

例えば、電車の同じ車両内の2つの無線ノード(例えば車両前方と車両後方)は、同じ速度で移動するので、その間のホップリンクを固定的に含む中継経路を構築する可能性がある。このように、電車の同じ車両内の2つの無線ノードの間のホップリンクを、中継経路に含める場合に、図10の経路構築パケットの「切断想定」の代わりに「ホップリンク形成想定」に拡張してよい。そして、想定したホップリンクに対するリンクメトリックを「切断想定」の場合には十分に大きな値に置換したところを、「ホップリンク形成想定」の場合には十分に小さな値に置換してよい。このような値の置換によって特定のホップリンクを含む中継経路が構築される。 For example, two wireless nodes in the same car of a train (eg, one in front of the car and one in the back of the car) move at the same speed, so it is possible to construct a relay route that permanently includes hop links between them. In this way, when a hop link between two wireless nodes in the same train car is included in a relay route, the route construction packet in Figure 10 is expanded to "hop link formation assumption" instead of "disconnection assumption". You may do so. Then, the link metric for the assumed hop link may be replaced with a sufficiently large value in the case of "assuming disconnection", but may be replaced with a sufficiently small value in the case of "assuming hop link formation". By replacing these values, a relay route including specific hop links is constructed.

別言すると、本開示は、高周波数帯で運用する場合に限らず、様々な要求下、状況に応じて、設定される特定のホップリンクを含む中継経路を構築でき、適切な無線BHネットワークを構築できる。 In other words, the present disclosure is capable of constructing a relay route including specific hop links to be set under various demands and situations, not only when operating in a high frequency band, and can create an appropriate wireless BH network. Can be built.

また、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 addition, in this embodiment, the wireless node includes a control unit that performs beamforming training with each of a plurality of peripheral nodes constituting the backhaul network, and a control unit that performs beamforming training with each of the peripheral nodes that constitute the backhaul network, and a control unit that performs beamforming training with each of the peripheral nodes that constitute the backhaul network. Among them, the communication unit includes a communication unit that performs data communication using a wireless beam link corresponding to a peripheral node selected as a data communication route. With this configuration, it is possible to construct an appropriate BH network using high frequency band 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。 Furthermore, according to the present embodiment, even if the radio wave propagation loss from the transmission point to the reception point increases, the throughput in the wireless communication system can be increased by increasing the frequency of route construction (or updating). can suppress the decline 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。 Furthermore, according to the present embodiment, when linking up a mesh link, BF control processing is executed and a beam suitable for communication between wireless nodes is determined. This can be omitted, and a decrease in BH line throughput can be suppressed.

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。 Furthermore, according to the present embodiment, in route control, the quality of each hop link is determined based on unicast transmission and reception using BF transmission, 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, the wireless node has a configuration in which the wireless node transmits data of a plurality of series and/or receives data of a plurality of series at the same time in parallel. good. With this configuration, throughput in the wireless communication system can be improved.

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 (4)

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、
前記複数の無線ノードのうちの第1のノードは、
前記複数のノード間で確立された複数の無線リンクのうちの少なくとも1つの第1無線リンクを指定する情報を含む制御信号を送信する送信部、
を備え、
前記複数の無線ノードのうちの第2のノードは、
前記制御信号を受信する受信部と、
受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1無線リンクを除いた残りの無線リンクのうち、前記第1無線リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2無線リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、
前記第2無線リンクに関する情報を、前記第1無線リンクに対応付けて記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1無線リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、前記記憶部の前記第2無線リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える、
無線通信システム。
Equipped with multiple wireless nodes that constitute a backhaul network,
The first node of the plurality of wireless nodes is
a transmitting unit that transmits a control signal including information specifying at least one first wireless link among the plurality of wireless links established between the plurality of nodes;
Equipped with
A second node among the plurality of wireless nodes is
a receiving unit that receives the control signal;
configuring a second route as an alternative to the first route for data communication using the first wireless link among the remaining wireless links other than the first wireless link specified by the information of the received control signal; A control unit that determines a second wireless link based on an index regarding the propagation quality of one or more wireless links through which the control signal passed;
a storage unit that stores information regarding the second wireless link in association with the first wireless link;
Equipped with
When it is detected that the amount of line quality deterioration of the first wireless link is equal to or greater than a threshold, the control unit determines a route to be used for the data communication based on information regarding the second wireless link in the storage unit. switching from the first route to the second route;
Wireless communication system.
前記制御部は、前記第2のノードが前記第1無線リンクの受信側に該当する場合、前記第1無線リンクの伝搬品質に関する指標を、前記指標が取り得る値の中で前記第1無線リンクの伝搬品質最も劣化していることを示す値に置き換える、
請求項1に記載の無線通信システム。
When the second node corresponds to the receiving side of the first wireless link, the control unit sets an index regarding the propagation quality of the first wireless link to the first wireless link among the values that the index can take. Replace with the value that indicates the most degraded propagation quality ,
The wireless communication system according to claim 1.
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第1のノードは、
前記複数のノード間で確立された複数の無線リンクのうちの少なくとも1つの第1無線リンクを指定する情報を含む制御信号を送信し、
前記複数の無線ノードのうちの第2のノードは、
前記制御信号を受信し、
受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1無線リンクを除いた残りの無線リンクのうち、前記第1無線リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2無線リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定
前記第2無線リンクに関する情報を、前記第1無線リンクに対応付けて記憶し、
前記第1無線リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、記憶されていた前記第2無線リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える、
無線通信方法。
The first node of the plurality of wireless nodes configuring the backhaul network is
transmitting a control signal including information specifying at least one first wireless link among the plurality of wireless links established between the plurality of nodes;
A second node among the plurality of wireless nodes is
receiving the control signal;
configuring a second route as an alternative to the first route for data communication using the first wireless link among the remaining wireless links other than the first wireless link specified by the information of the received control signal; determining a second wireless link based on an index regarding the propagation quality of one or more wireless links through which the control signal passed;
storing information regarding the second wireless link in association with the first wireless link;
If it is detected that the amount of deterioration in the line quality of the first wireless link is equal to or greater than the threshold, the route used for the data communication is changed from the first route based on the stored information regarding the second wireless link. switching to the second route;
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1つであって、
前記複数のノード間で確立された複数の無線リンクのうちの少なくとも1つの第1無線リンクを指定する情報を含む制御信号を受信する受信部と、
受信した前記制御信号の前記情報によって指定された前記第1無線リンクを除いた残りの無線リンクのうち、前記第1無線リンクを用いたデータ通信の第1経路に対する代替の第2経路を構成する第2無線リンクを、前記制御信号が経由した1つ又は複数の無線リンクの伝搬品質に関する指標に基づいて決定する制御部と、
前記第2無線リンクに関する情報を、前記第1無線リンクに対応付けて記憶する記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記第1無線リンクの回線品質の劣化量が閾値以上であることが検出された場合、前記記憶部の前記第2無線リンクに関する情報に基づいて、前記データ通信に用いる経路を前記第1経路から前記第2経路に切替える、
無線ノード。
One of a plurality of wireless nodes configuring a backhaul network,
a receiving unit that receives a control signal including information specifying at least one first wireless link among the plurality of wireless links established between the plurality of nodes;
configuring a second route as an alternative to the first route for data communication using the first wireless link among the remaining wireless links other than the first wireless link specified by the information of the received control signal; A control unit that determines a second wireless link based on an index regarding the propagation quality of one or more wireless links through which the control signal passed;
a storage unit that stores information regarding the second wireless link in association with the first wireless link;
Equipped with
When it is detected that the amount of line quality deterioration of the first wireless link is equal to or greater than a threshold, the control unit determines a route to be used for the data communication based on information regarding the second wireless link in the storage unit. switching from the first route to the second route;
wireless node.
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