JP7465462B2 - Wireless communication system and wireless node - Google Patents

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Description

特許法第30条第2項適用 (1)ウェブサイトの掲載アドレス https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000025.000035736.html 掲載日 令和1年9月2日 (2)ウェブサイトの掲載アドレス https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/02933/ 掲載日 令和1年9月27日 (3)刊行物名 BE建築設備 2019年10月号 発行日 令和1年9月28日Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies (1) Website address: https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000025.000035736.html Posted on: September 2, 2019 (2) Website address: https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/02933/ Posted on: September 27, 2019 (3) Publication name: BE Construction Equipment, October 2019 Issue Date of publication: September 28, 2019

本発明は、無線通信システム、及び、無線ノードに関する。 The present invention relates to a wireless communication system and a wireless node.

セルラー通信システムにおいて、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ことがある。 In a cellular communication system, base stations that provide wireless access lines for user devices are sometimes connected to a backbone network (sometimes called a core network) by a wired backhaul (BH) network.

特開2005-143046号公報JP 2005-143046 A 国際公開第2011/105371号International Publication No. 2011/105371

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機器(例えば、基地局又はアクセスポイント)の間を、無線(例えば、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。なお、「無線機器」は、「無線ノード」あるいは「無線通信装置」と称されてもよい。 On the other hand, as one form of realizing a new generation of mobile communications, a system or network that connects multiple wireless devices (e.g., base stations or access points) that provide wireless communication areas with a radius of several tens of meters by wireless (e.g., wireless multi-hop) is being considered. Note that "wireless devices" may also be called "wireless nodes" or "wireless communication devices."

ここで、例えば、建設現場といった工事現場において、建物の異なる階層に無線通信環境を現場作業員のために一時的(あるいは、暫定的)に導入したい場合に、如何にして無線通信環境を容易に構築し撤去できるようにするかについて余地がある。 For example, in a construction site or other work site, when it is desired to temporarily (or provisionally) introduce a wireless communication environment on different floors of a building for on-site workers, there is room for improvement in how to make the wireless communication environment easily constructed and removed.

本発明の非限定的な目的の1つは、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術を提供することにある。 One non-limiting objective of the present invention is to provide wireless communication technology that can easily establish and remove three-dimensional wireless routes, including in the vertical direction.

一態様に係る無線通信システムは、第1水平面に位置するコアノードと、前記第1水平面と異なる第2水平面に位置する無線中継器と、第3水平面に位置する無線機と、を備え、前記コアノードは、前記無線中継器に向けて指向性を有する第1アンテナを備え、前記無線中継器は、前記コアノードに向けて指向性を有する第2アンテナと、第3アンテナと、前記第2アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第3アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第3アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第2アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、を備える。 A wireless communication system according to one embodiment includes a core node located on a first horizontal plane, a wireless repeater located on a second horizontal plane different from the first horizontal plane, and a wireless device located on a third horizontal plane, the core node including a first antenna having directivity toward the wireless repeater, the wireless repeater including a second antenna having directivity toward the core node, a third antenna, and a processing unit that performs at least one of the following: a process of processing a downstream wireless signal received by the second antenna and transmitting the downstream wireless signal from the third antenna to the wireless device, and a process of processing an upstream wireless signal received by the third antenna and transmitting the upstream wireless signal from the second antenna to the core node.

一態様に係る無線ノードは、第1水平面に位置する無線ノードであって、前記第1水平面と異なる第2水平面に位置するコアノードに向けて指向性を有する第1アンテナと、第2アンテナと、前記第1アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第2アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第2アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第1アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、を備える。 A wireless node according to one embodiment is a wireless node located on a first horizontal plane, and includes a first antenna having directivity toward a core node located on a second horizontal plane different from the first horizontal plane, a second antenna, and a processing unit that performs at least one of the following: a process for processing a downstream wireless signal received by the first antenna and transmitting the signal from the second antenna to the wireless device; and a process for processing an upstream wireless signal received by the second antenna and transmitting the signal from the first antenna to the core node.

本発明の非限定的な態様によれば、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術を提供できる。 According to a non-limiting aspect of the present invention, it is possible to provide a wireless communication technology that can easily construct a three-dimensional wireless route, including in the vertical direction, and can also be easily removed.

一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第1の状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a first state of an introduction example of a wireless communication system according to one embodiment. 一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第1の状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a first state of an introduction example of a wireless communication system according to one embodiment. 一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第2の状態を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a second state of an introduction example of a wireless communication system according to one embodiment. 一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第2の状態を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a second state of an introduction example of a wireless communication system according to one embodiment. 一実施の形態に係る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 showing an example of a hardware configuration of a node according to an embodiment. 一実施の形態に係るノードのアンテナの指向性の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the directivity of an antenna of a node according to an embodiment. 一実施の形態に係るノード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 node according to an embodiment. 図5に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。6 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a control unit shown in FIG. 5 . 一実施の形態に係るノード間のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。11 is a flowchart illustrating an example of a link setup procedure between nodes according to an embodiment. 図1A及び図1Bに示した無線通信システムにおけるメッシュリンクの第1の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a first example of a mesh link in the wireless communication system shown in FIGS. 1A and 1B. 図1A及び図1Bに示した無線通信システムにおけるメッシュリンクの第2の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a second example of a mesh link in the wireless communication system shown in FIGS. 1A and 1B. 一実施の形態に係るメッシュリンク上のツリー経路制御を含むコアノード(CN)の動作例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of the operation of a core node (CN) including tree routing on a mesh link according to one embodiment. 一実施の形態に係るメッシュリンク上のツリー経路制御を含むスレーブノード(SN)の動作例を示すフローチャートである。1 is a flowchart illustrating an example of the operation of a slave node (SN) including tree routing on a mesh link according to one embodiment. 図8に示したメッシュリンクの第1の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of a tree path constructed in the first example of the mesh link shown in FIG. 8 . 図9に示したメッシュリンクの第2の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。10 is a diagram showing an example of a tree path constructed in the second example of the mesh link shown in FIG. 9 .

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。 Below, the embodiments will be described with reference to the drawings as appropriate. Unless otherwise specified, the same elements are given the same reference numerals throughout this specification. The matters described below together with the attached drawings are intended to explain exemplary embodiments, and are not intended to represent the only embodiments. For example, when an order of operations is indicated in an embodiment, the order of operations may be changed as appropriate within the scope of no 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 multiple embodiments and/or variants are given as examples, some configurations, functions and/or operations in one embodiment and/or variant may be included in other embodiments and/or variants to the extent that no inconsistency arises, or may be replaced with the corresponding configurations, functions and/or operations in other embodiments and/or variants.

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。 In addition, in the embodiments, more detailed explanations than necessary may be omitted. For example, detailed explanations of publicly known or well-known technical matters may be omitted in order to avoid unnecessarily lengthy explanations and/or ambiguity in technical matters or concepts, and to facilitate understanding by those skilled in the art. Furthermore, duplicate explanations of substantially identical configurations, functions, and/or operations may be omitted.

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

<本発明に至った知見> <The knowledge that led to this invention>

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。 By making the BH network, which is one of the infrastructures for mobile communications, wireless through wireless multi-hop, it is possible to eliminate the need to lay wired cables, thereby reducing the installation costs required for introducing a mobile communications system. Therefore, for example, when introducing a mobile communications system temporarily (or provisionally), it is effective to make the BH network wireless through wireless multi-hop.

ここで、例えば、建設現場といった工事現場において、建物の異なる階層に無線通信環境を現場作業員のために一時的(あるいは、暫定的)に導入する場合、工事の進捗状況に応じて無線通信環境が時々刻々と変化する場合がある。 Here, for example, at a construction site or other work site, when a wireless communication environment is temporarily (or provisionally) introduced on different floors of a building for on-site workers, the wireless communication environment may change from moment to moment depending on the progress of the work.

例えば、建物の基礎工事や骨組み工事は完了したが外壁工事が未だ行われていない状況では、建物外部に設置された無線ノードと建物内部に設置された無線ノードとは、見通し内(line of sight, LOS)環境あるいはLOS環境に近い環境にある。そのため、無線ノード間において、期待される無線通信品質を確保し易い。 For example, in a situation where the foundation and framework of a building have been completed but the exterior wall construction has not yet been carried out, the wireless nodes installed outside the building and the wireless nodes installed inside the building are in a line of sight (LOS) environment or an environment close to an LOS environment. Therefore, it is easy to ensure the expected wireless communication quality between the wireless nodes.

しかし、例えば、外壁工事が進むにつれて、当該無線ノード間は、見通し外(non line of sight, NLOS)環境に近づくため、工事の進捗状況に応じて無線通信品質が低下し得る。 However, for example, as construction of an exterior wall progresses, the wireless nodes approach a non-line-of-sight (NLOS) environment, and the quality of wireless communication may deteriorate depending on the progress of the construction.

例えば、ビルの建築工事の現場では、ビルの階層毎に、骨組みの工事と外壁の工事とが順に行われる場合がある。ビル外部に設置された無線ノードの無線電波は、ビル内部の外壁工事が完了していない階層に設置された無線ノードに届く。一方で、ビル外部に設置された無線ノードの無線電波は、外壁工事が進むにつれて遮蔽され易くなるため、外壁工事が完了した階層に設置された無線ノードには届かない場合がある。 For example, at a building construction site, construction of the building framework and construction of the exterior walls may be carried out in that order for each floor of the building. Radio waves from a wireless node installed outside the building can reach wireless nodes installed on floors inside the building where exterior wall construction has not yet been completed. On the other hand, the wireless waves from a wireless node installed outside the building are more likely to be blocked as exterior wall construction progresses, and may not reach wireless nodes installed on floors where exterior wall construction has been completed.

そこで、本願発明者は、例えば、無線BHネットワークの技術を応用して、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを、工事の進捗状況に応じて容易に構築でき、また、容易に撤去できる無線通信技術の開発に至った。 The inventors of the present application have therefore developed wireless communication technology that, for example, applies wireless BH network technology to easily create three-dimensional wireless routes, including in the vertical direction, according to the progress of construction work, and that can also be easily removed.

かかる無線通信技術によれば、例えば、工事現場における暫定的な無線環境の構築に資する。以下、非限定的な実施例について説明する。 This wireless communication technology can be useful, for example, for establishing a temporary wireless environment at a construction site. Non-limiting examples are described below.

本発明では、上述した例のように、外壁工事の前後において、無線ノードの間の電波伝搬環境が変化した場合であっても、その変化に対する無線通信品質の低下を抑制できる。 In the present invention, even if the radio wave propagation environment between wireless nodes changes before and after exterior wall construction, as in the example described above, it is possible to suppress deterioration of wireless communication quality due to the change.

<システム構成例>
図1A及び図1Bは、一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第1の状態を示す図である。図1A及び図1Bは、ビルの建築現場に、無線通信システム1が導入される例を示す。図1A及び図1Bには、それぞれ、3次元空間を表すX軸、Y軸、Z軸が示される。なお、X-Y平面は、地表面に沿って規定される水平面を示す。Z軸は、高さ方向(上下方向)を規定する。また、図1Aは、Y軸の負方向から見た図であり、図1Bは、Z軸の正方向から見た図である。
<System configuration example>
1A and 1B are diagrams showing a first state of an example of introduction of a wireless communication system according to an embodiment. FIG. 1A and 1B show an example in which a wireless communication system 1 is introduced at a construction site of a building. FIG. 1A and 1B respectively show an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis representing a three-dimensional space. The XY plane indicates a horizontal plane defined along the ground surface. The Z-axis defines the height direction (up and down direction). FIG. 1A is a diagram viewed from the negative direction of the Y-axis, and FIG. 1B is a diagram viewed from the positive direction of the Z-axis.

図1A及び図1Bには、1階から4階までの4つのフロアを有する建築中のビルが示される。なお、ビルの4階は、外壁工事が未完了のフロアであり、ビルの1階~3階は、外壁工事が完了したフロアである。また、図1A及び図1Bには、工事車両によって運搬された建築資材を高所に搬入するタワークレーンと、地表における建築資材の搬入場所(集積場所)である作業範囲と、作業範囲を避ける位置に設けられる電源ボックスが示される。 Figures 1A and 1B show a building under construction having four floors, from the first to the fourth floor. The fourth floor of the building is a floor where exterior wall construction has not yet been completed, and the first to third floors of the building are floors where exterior wall construction has been completed. Figures 1A and 1B also show a tower crane that transports construction materials transported by a construction vehicle to a high position, a work area on the ground where the construction materials are brought in (accumulated), and a power supply box installed in a position that avoids the work area.

電源ボックスは、例えば、電気設備に電力を供給する環境を構築する電源工事が行われていない場合、工事現場の一角に、工事現場で使用する電気設備に電力を供給するために設置される。例えば、電源ボックスは、工事作業エリアの近くで系統電源に接続可能な位置であって、工事車両(あるいは建機)の通行を妨げない位置に設置される。そのため、例えば、電源ボックスは、工事領域から所定の距離だけ離間して設置される。 For example, when no power supply construction work is being carried out to create an environment for supplying power to electrical equipment, the power supply box is installed in a corner of the construction site to supply power to the electrical equipment used at the construction site. For example, the power supply box is installed in a position near the construction work area where it can be connected to a system power supply and in a position that does not impede the passage of construction vehicles (or construction machinery). Therefore, for example, the power supply box is installed a predetermined distance away from the construction area.

タワークレーンによって資材を牽引するために、タワークレーン直下、クレーンの作業範囲内の地表に資材が集積される。タワークレーンは、集積された資材を順次、高所へ牽引するので、タワークレーンの作業範囲が確保される。したがって、電源ボックスは、工事現場において、例えば、タワークレーンの作業範囲を避けて設置される。なお、作業範囲は、工事車両が進入する「進入範囲」と称されてもよい。 In order to tow materials using a tower crane, the materials are piled up on the ground directly below the tower crane, within the crane's working range. The tower crane then tows the piled up materials to a higher position in turn, ensuring the tower crane's working range. Therefore, the power supply box is installed at the construction site, for example, to avoid the tower crane's working range. The working range may also be referred to as the "access range" where construction vehicles enter.

工事現場において、暫定的なBHネットワークを構成する複数の無線ノードの少なくとも1つが、例えば、電源ボックスに有線によって接続されて、当該電源ボックスから電力の供給を受けてよい。 At a construction site, at least one of the multiple wireless nodes that make up the temporary BH network may be connected, for example, by wire to a power box and receive power from the power box.

なお、X-Z平面を横から(Y軸の負方向)見ている側面図である図1Aには、Y軸方向において異なる位置の構成が、同一の面に示される。また、X-Y平面を上から(Z軸の正方向)見ている俯瞰図である図1Bには、Z軸方向において異なる位置の構成が、同一の面に示される。 In addition, in FIG. 1A, which is a side view of the X-Z plane viewed from the side (negative direction of the Y axis), configurations at different positions in the Y axis direction are shown on the same surface. Also, in FIG. 1B, which is an overhead view of the X-Y plane viewed from above (positive direction of the Z axis), configurations at different positions in the Z axis direction are shown on the same surface.

図1A及び図1Bに示す、ビルの1階から3階の外壁工事が完了し、4階の外壁工事が未完了である状態は、以下では、「第1の状態」と記載される場合がある。 The state shown in Figures 1A and 1B, in which the exterior wall construction of the building on the first to third floors has been completed but the exterior wall construction on the fourth floor is incomplete, may be referred to below as the "first state."

図1A及び図1Bに示す無線通信システム1は、例示的に、複数の無線ノード(以下「ノード」と略記することがある)3を備える。図1A及び図1Bには、非限定的な一例として、ノード番号#0~#6を付して示す7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7未満でもよいし8以上でもよい。 The wireless communication system 1 shown in Figures 1A and 1B illustratively includes a plurality of wireless nodes (hereinafter sometimes abbreviated as "nodes") 3. As a non-limiting example, Figures 1A and 1B illustrate seven nodes 3, indicated by node numbers #0 to #6. The number of nodes 3 may be 2 or more and less than 7, or may be 8 or more.

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1A及び図1Bには、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 multiple nodes 3 may be wired to the backbone network 5. FIGS. 1A and 1B illustrate an example in which node #0 is wired to the backbone network 5. For example, a LAN cable or an optical fiber cable may be used for 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。 Node #0, which is connected by wire to the backbone network 5, may be referred to as a "core node (CN)." Of the multiple nodes 3 forming the BH network, each node 3, except for CN #0, may be referred to as a "slave node (SN)."

図1A及び図1Bに示す無線通信システム1において、CN#0とSN#1とは、特定の位置に設けられる。 In the wireless communication system 1 shown in Figures 1A and 1B, CN#0 and SN#1 are provided at specific locations.

例えば、CN#0は、地表面の電源ボックスの近傍(例えば、電力ケーブルによって接続可能な範囲内)に設けられ、電源ボックスから電力が供給される。CN#0が設けられるX-Y平面は、「第1水平面」と称される場合がある。なお、CN#0の設けられる位置は、電源ボックスの近傍に限られない。CN#0は、バックボーンネットワーク5との有線接続を行う位置に設けられてよい。 For example, CN#0 is provided near a power supply box on the ground surface (for example, within a range that can be connected by a power cable) and is supplied with power from the power supply box. The XY plane on which CN#0 is provided may be referred to as the "first horizontal plane." Note that the location at which CN#0 is provided is not limited to being near the power supply box. CN#0 may be provided in a position that provides a wired connection to the backbone network 5.

SN#1は、建築途中のビルにおいて外壁工事が完了していない階層であって電源ボックスに配置されたCN#0に面するビルの側面付近に配置される。SN#1は、例えば、タワークレーンの旋回基部に設けられる。旋回基部とは、例えば、タワークレーンが資材を牽引し旋回してビルの内部に資材を搬入する場合に、旋回しない部分に相当してよい。なお、SN#1が設けられるX-Y平面は、「第2水平面」と称される場合がある。 SN#1 is located on a floor of a building under construction where exterior wall construction has not yet been completed, near the side of the building facing CN#0, which is located in a power supply box. SN#1 is provided, for example, at the swivel base of a tower crane. The swivel base may correspond to the part that does not rotate when the tower crane tows materials and rotates to transport the materials inside the building. The XY plane on which SN#1 is provided is sometimes referred to as the "second horizontal plane."

タワークレーンは、建設中のビルの骨組みをくみ上げるための資材等を牽引するために用いられ、典型的には完成した骨組みの最上層よりも更に上に配置される。そして、タワークレーンは、上層の骨組みが完成するに従って、次に建設を進める最上位層より更に上に再配置され、次の最上層の骨組みに用いる資材を牽引する。 Tower cranes are used to pull materials to raise the framework of a building under construction, and are typically positioned above the top level of the completed framework. As the framework of an upper level is completed, the tower crane is then repositioned above the top level of the next building to pull materials for the framework of the next top level.

後述するように、SN#1は、CN#0からの電波を直接受信するので、CN#0とSN#1との間に遮蔽物がないことが望ましい。かかる観点から、タワークレーンの旋回基部は、建築途中のビルにおいて、建築工事の進捗状況(例えば、ビルの高さ)に関わらず、最上層に位置する。そのため、タワークレーンの旋回基部は、SN#1を装着するのに好適である。更に、タワークレーンは、作動部を旋回させる旋回構造を有しているが、旋回する部分にSN#1を配置する場合、クレーンの動作に応じて電波の受信強度が変動し、通信が不安定となる可能性がある。そのため、SN#1は、旋回する部分に設置するよりも、旋回基部のCN#0に面する位置に設置する方が好適である。 As described below, since SN#1 directly receives radio waves from CN#0, it is desirable that there be no obstructions between CN#0 and SN#1. From this perspective, the rotating base of a tower crane is located on the top floor of a building under construction, regardless of the progress of the construction work (e.g., the height of the building). Therefore, the rotating base of a tower crane is suitable for mounting SN#1. Furthermore, tower cranes have a rotating structure that rotates the operating part, but if SN#1 is placed on the rotating part, the receiving strength of the radio waves may fluctuate depending on the operation of the crane, making communication unstable. Therefore, it is more suitable to install SN#1 in a position facing CN#0 on the rotating base rather than installing it on the rotating part.

なお、一例として、CN#0とSN#1とは、同一のX-Z平面に設けられる(図1Bの点線L1参照)。別言すると、本実施の形態では、一例として、CN#0とSN#1とが、同一のX-Z平面に設けられるように、X軸とY軸とを規定する。なお、CN#0とSN#1との位置に対するX軸及びY軸の位置は、相対的なものであるので、これらのノードの位置関係は、図示した位置関係に限定されない。 As an example, CN#0 and SN#1 are provided on the same X-Z plane (see dotted line L1 in FIG. 1B). In other words, in this embodiment, as an example, the X-axis and Y-axis are defined so that CN#0 and SN#1 are provided on the same X-Z plane. Note that the positions of the X-axis and Y-axis with respect to the positions of CN#0 and SN#1 are relative, so the positional relationship of these nodes is not limited to the positional relationship shown in the figure.

SN#2及びSN#3は、ビルの4階に設けられる。SN#4~SN#6は、それぞれ、ビルの3階~1階に設けられる。ここで、SN#2が設けられるX-Y平面は、「第3水平面」の一例と捉えてよい。なお、第3水平面は、上述した第2水平面と同一であってもよい。また、例えば、SN#2は、CN#0及びSN#1と異なるX-Z平面に設けられる場合がある(図1Bの点線L2参照)。 SN#2 and SN#3 are located on the fourth floor of the building. SN#4 to SN#6 are located on the third to first floors of the building, respectively. Here, the XY plane on which SN#2 is located may be considered an example of the "third horizontal plane." The third horizontal plane may be the same as the second horizontal plane described above. Also, for example, SN#2 may be located on a different XZ plane from CN#0 and SN#1 (see dotted line L2 in Figure 1B).

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。無線通信には、IEEE802.11b/g/a/n/ac/ad/ayといった無線LAN(Local Area Network)関連規格に準拠した(あるいは、ベースとした)通信プロトコルが適用されてよい。 Each node 3 is an example of a wireless device capable of wireless communication. Therefore, each node 3 may be referred to as a "wireless node 3." A communication protocol that complies with (or is based on) a wireless LAN (Local Area Network) related standard such as IEEE802.11b/g/a/n/ac/ad/ay may be applied to the wireless communication.

個々のノード3は、無線通信が可能なエリアを形成する。「無線通信が可能なエリア」は、「無線通信エリア」、「無線エリア」、「通信エリア」、「サービスエリア」、「カバレッジエリア」、又は、「カバーエリア」等と称されてもよい。無線LAN関連規格に準拠した、あるいはベースとしたノード3が形成する無線通信エリアは、セルラー通信での呼称である「セル」に対応すると捉えてもよい。例えば、個々のノード3が形成する無線通信エリアは、「スモールセル」に分類される「フェムトセル」に相当すると捉えてもよい。 Each node 3 forms an area in which wireless communication is possible. The "area in which wireless communication is possible" may be called a "wireless communication area," "wireless area," "communication area," "service area," "coverage area," or "cover area," etc. A wireless communication area formed by nodes 3 that conform to or are based on wireless LAN-related standards may be considered to correspond to a "cell," a term used in cellular communication. For example, a wireless communication area formed by individual nodes 3 may be considered to correspond to a "femtocell," which 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。 When each node 3 is located in the service area of another node 3, it is capable of wireless communication with the other node 3. A plurality of nodes 3 form, for example, a wireless backhaul (BH) network that wirelessly relays communication between a backbone network and a 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。 The "BH network" may be referred to as a "relay network." Individual nodes 3 that are entities of the BH network may be referred to as "relay nodes."

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」、又は、「無線BHチャネル」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 path or section through which a wireless signal is transmitted in a BH network may be interchangeably referred to as a "wireless BH communication path," a "wireless BH transmission path," a "wireless BH line," a "wireless BH connection," or a "wireless BH channel." In these terms, "wireless" may be omitted, and "BH" may be interchangeably referred to as "relay."

無線BH回線には、コアノード3からスレーブノード3へ向かう方向の「下り回線」と、スレーブノード3からコアノード3へ向かう方向の「上り回線」と、の少なくとも一方が含まれてよい。「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 at least one of a "downlink" in the direction from the core node 3 to the slave node 3 and an "uplink" in the direction from the slave node 3 to the core node 3. The "downlink" and "uplink" may be referred to as "downlink (DL)" and "uplink (UL)", respectively, following the names used in cellular communications.

例えば、バックボーンネットワーク5からコアノード3を介して、1以上のスレーブノード3へ向けて情報が報知(通知)される場合、無線BH回線は、下り回線を含み、上り回線を含まなくてよい。また、1以上のスレーブノード3からコアノード3を介して、バックボーンネットワーク5へ向けて情報が報知(通知)され、バックボーンネットワーク5において情報が集約される場合、無線BH回線は、上り回線を含み、下り回線を含まなくてよい。上り回線と下り回線の片方向の情報伝達の場合であっても、本実施の形態の構成はそれらを包含する。 For example, when information is broadcast (notified) from the backbone network 5 to one or more slave nodes 3 via the core node 3, the wireless BH line may include a downlink line and may not include an uplink line. Also, when information is broadcast (notified) from one or more slave nodes 3 to the backbone network 5 via the core node 3 and the information is aggregated in the backbone network 5, the wireless BH line may include an uplink line and may not include a downlink line. Even in the case of one-way information transmission via the uplink line and the downlink line, the configuration of this embodiment encompasses both.

「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。また、無線信号である「下り信号」及び「上り信号」は、それぞれ、「下り無線信号」及び「上り無線信号」と称されてよい。 The flow of signals (downlink signals) on the "downlink" may be referred to as "downstream," and the flow of signals (uplink signals) on the "uplink" may be referred to as "upstream." The "downlink signals" and "uplink signals" may each include control signals and data signals. "Control signals" may include signals that do not fall under the category of "data signals." In addition, the "downlink signals" and "uplink signals," which are wireless signals, may be referred to as "downlink wireless signals" and "uplink wireless signals," respectively.

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 by a wireless link when focusing on the "downstream line." A node connected upstream of a certain node by a wireless link when focusing on the downstream line may be called a "parent node" or "upstream node." When focusing on the "upstream line," the relationship between the "child node" (downstream node) and the "parent node" (upstream node) is reversed.

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。 In contrast, for example, the section where wireless signals are transmitted between the terminal device 7 and the BH network may be called a "wireless access line" or a "wireless access channel." In these terms, "wireless" may be omitted.

なお、無線アクセス回線には、BHネットワークに含まれるノード3から端末装置7へ向かう方向の「下り回線」と、端末装置7からBHネットワークに含まれるノード3へ向かう方向の「上り回線」と、の少なくとも一方が含まれてよい。なお、ここで、ノード3は、端末装置7との無線接続が確立されたノードであってよい。 The wireless access line may include at least one of a "downlink" in the direction from node 3 included in the BH network to terminal device 7, and an "uplink" in the direction from terminal device 7 to node 3 included in the BH network. Here, node 3 may be a node with which a wireless connection with terminal device 7 has been established.

例えば、バックボーンネットワーク5から1以上のノード3を介して、端末装置7へ向けて情報が報知(通知)される場合、無線BH回線及び無線アクセス回線は、下り回線を含み、上り回線を含まなくてよい。また、端末装置7から1以上のノード3を介して、バックボーンネットワーク5へ向けて情報が報知(通知)され、バックボーンネットワーク5において情報が集約される場合、無線BH回線及び無線アクセス回線は、上り回線を含み、下り回線を含まなくてよい。上り回線と下り回線の片方向の情報伝達の場合であっても、本実施の形態の構成はそれらを包含する。 For example, when information is broadcast (notified) from the backbone network 5 to the terminal device 7 via one or more nodes 3, the wireless BH line and wireless access line may include a downlink line and may not include an uplink line. Also, when information is broadcast (notified) from the terminal device 7 to the backbone network 5 via one or more nodes 3 and the information is aggregated in the backbone network 5, the wireless BH line and wireless access line may include an uplink line and may not include a downlink line. Even in the case of one-way information transmission via the uplink line and the downlink line, the configuration of this embodiment encompasses these cases.

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。 The BH network may have one or more tree structures (which may be referred to as "tree topologies") with one CN3 (#0) as the root node.

例えば、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。 For example, a tree-structured route (tree topology) in a BH network may be constructed based on the metric of the route from CN3 to a specific SN3 (hereinafter sometimes abbreviated as "route metric"). The route metric may be an index indicating the quality or performance of radio wave propagation in the wireless section from CN3 to a specific SN3 (hereinafter referred to as "propagation quality index").

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。 Non-limiting examples of propagation quality indicators include the received power or strength of a wireless signal (e.g., Received Signal Strength Indicator (RSSI)), radio wave propagation loss, and propagation delay.

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 (e.g., a control signal) starting from CN3, the radio wave propagation loss of each wireless section between the transmitting node 3 and the receiving node 3 of the control signal can be calculated at the receiving node 3.

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 receiving node 3 transmits the obtained radio wave propagation loss information together with the control signal, so that information on the cumulative radio wave propagation loss (in other words, the cumulative value) of the wireless section through which the control signal has propagated can be transmitted between nodes 3.

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

図1A及び図1Bの例では、SN#2とCN#0とは、見通し環境(LOS環境)であるため、無線BH回線を構築可能な位置関係を有する。このように、SN#2とCN#0とが図1A及び図1Bに示す位置関係にある場合、SN#2とCN#0とは直接通信することも可能であるし、SN#1を経由して通信することも可能である。本実施の形態においては、通信しようとする時間における電波状況に応じて、SN#2とCN#0との直接通信とSN#1を経由した通信とを比較し、電波状況の良い経路を選択する。なお、経路の選択については、後述する。 In the example of Figures 1A and 1B, SN#2 and CN#0 are in a line-of-sight environment (LOS environment), and therefore have a positional relationship that allows for the construction of a wireless BH line. In this way, when SN#2 and CN#0 are in the positional relationship shown in Figures 1A and 1B, SN#2 and CN#0 can communicate directly, or can communicate via SN#1. In this embodiment, depending on the radio wave conditions at the time of communication, direct communication between SN#2 and CN#0 and communication via SN#1 are compared, and the route with the better radio wave conditions is selected. The selection of the route will be described later.

ここで、例えば、SN#2が設けられる4階のフロアにおいて外壁工事が完了すると、SN#2とCN#0とは、見通し外環境(NLOS環境)となる。 For example, when exterior wall construction is completed on the fourth floor where SN#2 is located, SN#2 and CN#0 will be in a non-line-of-sight (NLOS) environment.

なお、図2A及び図2Bに示す、ビルの4階の外壁工事が完了した状態は、以下では、「第2の状態」と記載される場合がある。 Note that the state in which the exterior wall construction on the fourth floor of the building has been completed, as shown in Figures 2A and 2B, may be referred to as the "second state" below.

図2A及び図2Bは、一実施の形態に係る無線通信システムの導入例の第2の状態を示す図である。図2A及び図2Bは、図1A及び図1Bと同様に、ビルの建築現場に、無線通信システム1が導入される例を示す。なお、図2A及び図2Bでは、図1A及び図1Bにおいて外壁工事が未完了であった4階の外壁工事が完了し、4階の1つ上に外壁工事が未完了のフロア(5階)が設けられる。また、図2A及び図2Bでは、5階のフロアに、SN#7が設けられる。また、図2A及び図2Bでは、図1A及び図1Bよりもタワークレーンが高さ方向(Z軸方向)に延びた状態が示される。 2A and 2B are diagrams showing a second state of an example of the introduction of a wireless communication system according to an embodiment. Similar to FIGS. 1A and 1B, FIGS. 2A and 2B show an example of the introduction of a wireless communication system 1 at a building construction site. In FIGS. 2A and 2B, the exterior wall construction on the fourth floor, which was incomplete in FIGS. 1A and 1B, is completed, and a floor (fifth floor) where the exterior wall construction is incomplete is built one floor above the fourth floor. In FIGS. 2A and 2B, SN#7 is built on the fifth floor. In FIGS. 2A and 2B, the tower crane is shown to be further extended in the height direction (Z-axis direction) than in FIGS. 1A and 1B.

図2A及び図2Bに示すように、SN#2が設けられる4階のフロアにおいて外壁工事が完了すると、SN#2とCN#0とは、見通し外環境(NLOS環境)となるため、無線BH回線を直接構築可能な位置関係ではなくなる。そのため、構築された無線BH回線が切断され易くなる。 As shown in Figures 2A and 2B, when the exterior wall construction is completed on the fourth floor where SN#2 is installed, SN#2 and CN#0 will be in a non-line-of-sight environment (NLOS environment), and will no longer be in a positional relationship that allows a wireless BH line to be directly established. As a result, the established wireless BH line will be easily disconnected.

本実施の形態では、構築された無線BH回線の切断を回避するために、SN#1とCN#0との間での無線BH回線が優先的に構築されるシステム設計を行う。 In this embodiment, in order to avoid disconnection of the established wireless BH line, a system design is performed in which the wireless BH line is established preferentially between SN#1 and CN#0.

例えば、無線BH回線は、SN#1とCN#0との間の電波伝搬損失が、SN#1と異なるSN(例えば、SN#2及びSN#7)とCN#0との間の電波伝搬損失よりも低い状態を保つような構成を有する。 For example, the wireless BH line is configured to maintain the radio wave propagation loss between SN#1 and CN#0 lower than the radio wave propagation loss between SNs other than SN#1 (e.g., SN#2 and SN#7) and CN#0.

例えば、CN#0のアンテナは、SN#1に向けた指向性を有し、SN#1のアンテナは、CN#0に向けた指向性を有する。 For example, the antenna of CN#0 has directivity toward SN#1, and the antenna of SN#1 has directivity toward CN#0.

なお、指向性を有するアンテナは、単一の平面アンテナであってもよいし、複数のアンテナアレイによって指向性制御を行うアンテナであってもよい。アンテナの指向性は、手動で調整されてもよいし、自動で調整されてもよい。例えば、アンテナの向きが機械的に調整されることによって、アンテナの指向性が調整されてもよいし、アンテナによって送受信される信号の信号処理によって、指向性が調整されてもよい。 The directional antenna may be a single planar antenna, or an antenna that controls its directionality using a multiple antenna array. The directivity of the antenna may be adjusted manually or automatically. For example, the antenna's directionality may be adjusted by mechanically adjusting the orientation of the antenna, or the directivity may be adjusted by signal processing of the signal transmitted and received by the antenna.

図1Aの例では、CN#0のアンテナは、X-Z平面において、SN#1が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθの方向)に指向性が向けられる。また、SN#1のアンテナの中で上流側のノード(CN#0)と無線通信を行うアンテナは、X-Z平面において、CN#0が設けられた方向(例えば、X軸の負方向を基準にθの方向)に指向性が向けられる。 1A, the antenna of CN#0 has directivity in the XZ plane in the direction where SN#1 is provided (e.g., in the direction of θ1 with respect to the positive direction of the X-axis). Also, among the antennas of SN#1, the antenna that performs wireless communication with the upstream node (CN#0) has directivity in the XZ plane in the direction where CN#0 is provided (e.g., in the direction of θ1 with respect to the negative direction of the X-axis).

なお、X-Z平面において規定される角度は、「仰角」又は「俯角」と称されてよい。また、X-Y平面において規定される角度は、「方位角」と称されてよい。 The angle defined on the X-Z plane may be called the "elevation angle" or "depression angle." The angle defined on the X-Y plane may be called the "azimuth angle."

BHネットワークを構築するために一般的に用いられるアンテナは、ノード3同士をメッシュ状に接続するために、水平面内に電波を放射するように設計される。これに対し、本実施の形態のように、地表に設置されたCN#0と、最上層のSN#1とを無線接続するような高さ方向(図中Z軸方向)への電波放射において、指向性制御できるアンテナアレイによって放射する電波に強い指向性を与える。例えば、指向性をθの方向に向けることによって、CN#0とSN#1との間の無線通信環境を最適化できる。 Antennas generally used to construct a BH network are designed to radiate radio waves in a horizontal plane in order to connect nodes 3 together in a mesh pattern. In contrast, in this embodiment, when radiating radio waves in the height direction (Z-axis direction in the figure) to wirelessly connect CN#0 installed on the ground surface with SN#1 on the top layer, strong directivity is given to the radiated radio waves by an antenna array with directivity control. For example, by orienting the directivity in the direction of θ1 , the wireless communication environment between CN#0 and SN#1 can be optimized.

また、図1Aの例では、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#2)と無線通信を行うアンテナは、X-Y平面において、SN#2が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθの方向)に指向性が向けられる。 Also, in the example of FIG. 1A, among the antennas of SN #1, the antenna that performs wireless communication with the downstream node (SN #2) has directivity oriented in the direction in which SN #2 is located on the XY plane (for example, in the direction of θ2 with respect to the positive direction of the X-axis).

指向性を有さないアンテナ(例えば、無指向性アンテナ)は、水平面からの仰角(又は俯角)が20度~30度程度の範囲であれば、水平面よりは弱いが実用に耐える強度の電波を放射可能である。したがって、SN#1とSN#2との間の角度(仰角)が30度以下である間は、良好な通信を確保できる可能性がある。しかしながら、上述したように、タワークレーンに設置されたSN#1は、工事の進展に伴って最上層に再配置される(移動する)ため、SN#1とSN#2との間の仰角が30度を超える可能性がある。このような場合、SN#1とSN#2との間において、指向性を有さないアンテナでの無線通信は困難となる。したがって、SN#1とSN#2との間の無線電波に指向性を与えることが好適である。例えば、SN#1のアンテナには、仰角方向への指向性を持たせることが好適である。 An antenna with no directivity (for example, an omnidirectional antenna) can emit radio waves with a practical strength, although weaker than that of the horizontal plane, if the elevation angle (or depression angle) from the horizontal plane is in the range of about 20 degrees to 30 degrees. Therefore, as long as the angle (elevation angle) between SN#1 and SN#2 is 30 degrees or less, good communication may be ensured. However, as described above, SN#1 installed on the tower crane is relocated (moved) to the top floor as the construction progresses, so that the elevation angle between SN#1 and SN#2 may exceed 30 degrees. In such a case, wireless communication between SN#1 and SN#2 using an antenna with no directivity is difficult. Therefore, it is preferable to give directionality to the radio waves between SN#1 and SN#2. For example, it is preferable to give the antenna of SN#1 directivity in the elevation angle direction.

なお、SN#1のアンテナに仰角方向への指向性を持たせる代わりに、SN#2のアンテナに仰角方向への指向性を持たせてもよい。あるいは、SN#1とSN#2との双方のアンテナが、仰角方向への指向性を有してもよい。 In addition, instead of giving the antenna of SN#1 directivity in the elevation angle direction, the antenna of SN#2 may be given directivity in the elevation angle direction. Alternatively, both the antennas of SN#1 and SN#2 may have directivity in the elevation angle direction.

また、ビルの各階層に設けられるSN3のアンテナは、指向性を有してもよいし、有さなくてもよい。例えば、ビルの各階層に複数のSN3が設けられる場合、階層毎に無線メッシュが構築されてもよい。この場合、各階層の特定のSN3が、当該階層の無線メッシュの起点となるノードに設定されてもよい。 The SN3 antenna installed on each floor of a building may or may not have directionality. For example, if multiple SN3s are installed on each floor of a building, a wireless mesh may be constructed for each floor. In this case, a specific SN3 on each floor may be set as the node that serves as the starting point of the wireless mesh for that floor.

図1A及び図1Bの例では、SN#2と同じ階層に配置されるSN#3は、SN#2を介してSN#1と通信してよい。すなわち、SN#3からCN#0までの経路は、SN#3からSN#2とSN#1とを結びCN#0へ到達する経路を取りうる。指向性を有するアンテナは、指向性を向けた範囲以外の範囲への電波放射は、通常のアンテナよりも弱い。そのため、例えば、SN#2が4階の無線メッシュの起点となるノードに設定された場合、SN#3(及び図示しない4階に存在する他のSN3)は指向性を有さない通常のアンテナを用いる方が、この階層における無線メッシュを構築する上で好適である。すなわち、工事中の各階層において、SN#1の指向性方向に送受信の指向性を有する特定のSN3が、SN#1の指向性範囲に配置され、各階層の無線メッシュの起点となるノードに設定されてよい。そして、各階層において特定のSN3がカバしないエリアに、水平面内に広く電波を放射するアンテナを有するSN3が配置されてよい。 In the example of FIG. 1A and FIG. 1B, SN#3, which is placed in the same layer as SN#2, may communicate with SN#1 via SN#2. That is, the route from SN#3 to CN#0 may be a route that connects SN#3 to SN#2 and SN#1 and reaches CN#0. A directional antenna is weaker in radiating radio waves to a range other than the range to which the directivity is directed than a normal antenna. Therefore, for example, if SN#2 is set as the node that is the starting point of the wireless mesh on the 4th floor, it is preferable to use a normal antenna that does not have directivity for SN#3 (and other SN3s on the 4th floor, not shown) in constructing the wireless mesh on this layer. That is, in each layer under construction, a specific SN3 having directivity for sending and receiving in the directivity direction of SN#1 may be placed in the directivity range of SN#1 and set as the node that is the starting point of the wireless mesh on each layer. Then, in areas not covered by a specific SN3 on each level, an SN3 having an antenna that radiates radio waves widely in the horizontal plane may be placed.

上述したように、通常のアンテナであっても水平面から30度程度であれば、通信を確保することはできる。したがって、本発明は、本実施例のように、地表に配置されたコアノードCN#0と、CN#0と直接無線通信することが想定される無線中継器であるSN#2とのなす角(θの方向)が、30度以上である場合に、好適に実施される。 As described above, even with a normal antenna, communication can be ensured if it is about 30 degrees from the horizontal plane. Therefore, the present invention is preferably implemented when the angle (θ1 direction) between the core node CN#0 placed on the ground surface and the wireless repeater SN#2 that is assumed to directly communicate wirelessly with CN# 0 is 30 degrees or more, as in this embodiment.

なお、本実施例においては、各スレーブノード間の通信では、電波状況に応じて、最適な経路が選択されるように構成されている。したがって、SN#1とSN#3との間に遮蔽物がなく、仰角(又は、俯角)が大きくない場合には、SN#1からSN#2、SN#3と経由する経路(第1の経路)と、SN#1からSN#3への経路(第2の経路)の電波状況を比較し、第2の経路の方が、第1の経路よりも電波状況が良い場合には、第2の経路が選択されてよい。第2の経路が選択される場合、SN#2の負荷を軽減することが可能である。 In this embodiment, the communication between the slave nodes is configured to select the optimal route depending on the radio wave conditions. Therefore, if there is no obstruction between SN#1 and SN#3 and the elevation angle (or depression angle) is not large, the radio wave conditions of the route from SN#1 through SN#2 and SN#3 (first route) and the route from SN#1 to SN#3 (second route) are compared, and if the second route has better radio wave conditions than the first route, the second route may be selected. If the second route is selected, it is possible to reduce the load on SN#2.

なお、本実施例において、SN#1をタワークレーンに設置(装着)する方法については限定されない。例えば、タワークレーンにSN#1を設置するのは、完全に固定されなくてもよい。例えば、図示しない固定部材をタワークレーン基部に固定し、かかる固定部材に、着脱自在にSN#1を装着する方式が採用されてよい。例えば、固定部材はねじが切られており、SN#1の外装を貫通するボルトによって固定される。タワークレーンは、工事期間中、風雨にさらされるため、SN#1が外れたり、あるいは、SN#1の向きが変わってしまうことを避けるために、SN#1は強固に装着されることが望まれる。一方で、SN#1が完全に固定されてしまうと、タワークレーンを再配置する場合に、SN#1を装着した状態で巨大なクレーンの移動作業を行うことになってしまう。この場合、移動作業において、SN#2に意図せずに大きな荷重がかかる恐れがあり、精密機器であるSN#2が破損する可能性がある。また、SN#2のアンテナが、アレイ構成を有する場合、アンテナアレイの相互位置関係が、所望の相互位置関係からズレてしまう可能性がある。したがって、SN#1のタワークレーンへの装着は、着脱自在とするのが好ましい。また、電波への悪影響を防止するため、ネオジム磁石等の強力な磁石の使用も避けた方がよい。 In this embodiment, the method of installing (mounting) SN#1 on the tower crane is not limited. For example, SN#1 does not have to be completely fixed when installed on the tower crane. For example, a method may be adopted in which a fixing member (not shown) is fixed to the tower crane base and SN#1 is detachably mounted on the fixing member. For example, the fixing member is threaded and fixed by a bolt penetrating the exterior of SN#1. Since the tower crane is exposed to wind and rain during the construction period, it is desirable that SN#1 be firmly mounted to prevent SN#1 from coming off or changing its orientation. On the other hand, if SN#1 is completely fixed, when the tower crane is relocated, the movement work of the huge crane will be performed with SN#1 attached. In this case, there is a risk that a large load will be unintentionally applied to SN#2 during the movement work, and SN#2, which is a precision instrument, may be damaged. In addition, if the antenna of SN#2 has an array configuration, the mutual positional relationship of the antenna array may deviate from the desired mutual positional relationship. Therefore, it is preferable to attach SN#1 to the tower crane in a manner that allows it to be easily attached and detached. Also, to prevent adverse effects on radio waves, it is best to avoid using strong magnets such as neodymium magnets.

そして、図1A及び図1Bに示した第1の状態から、図2A及び図2Bに示した第2の状態へ遷移した場合に、アンテナの指向性、各階層の起点となるノードの配置位置が調整されてよい。 When transitioning from the first state shown in Figures 1A and 1B to the second state shown in Figures 2A and 2B, the directivity of the antenna and the placement position of the node that is the starting point of each layer may be adjusted.

例えば、図2Aの例では、CN#0のアンテナは、X-Z平面において、SN#1が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθの方向)に指向性が向けられる。また、SN#1のアンテナの中で上流側のノード(CN#0)と無線通信を行うアンテナは、X-Z平面において、CN#0が設けられた方向(例えば、X軸の負方向を基準にθの方向)に指向性が向けられる。 2A, the antenna of CN#0 has directivity in the XZ plane in the direction in which SN#1 is provided (e.g., in the direction of θ3 with respect to the positive direction of the X-axis as the reference). Also, among the antennas of SN#1, the antenna that performs wireless communication with the upstream node (CN#0) has directivity in the XZ plane in the direction in which CN#0 is provided (e.g., in the direction of θ3 with respect to the negative direction of the X-axis as the reference).

また、図2Aの例では、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#7)と無線通信を行うアンテナは、X-Z平面において、SN#7が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にθの方向)に指向性が向けられる。 Also, in the example of FIG. 2A, among the antennas of SN #1, the antenna that performs wireless communication with the downstream node (SN #7) has directivity oriented in the direction in which SN #7 is located on the X-Z plane (for example, in the direction of θ4 with respect to the positive direction of the X-axis).

また、ノード3のアンテナは、X-Z平面における指向性に限られず、X-Y平面においての指向性を有してよい。別言すると、ノード3のアンテナは、X-Y平面とX-Z平面との双方における指向性、所謂、3次元の指向性を有してよい。 In addition, the antenna of node 3 is not limited to having directivity in the X-Z plane, and may have directivity in the X-Y plane. In other words, the antenna of node 3 may have directivity in both the X-Y plane and the X-Z plane, that is, three-dimensional directivity.

例えば、図1Bの例では、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#2)と無線通信を行うアンテナは、X-Z平面において、SN#2が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にφの方向)に指向性が向けられる。そして、第1の状態から第2の状態へ遷移した場合に、SN#1のアンテナの中で下流側のノード(SN#7)と無線通信を行うアンテナは、X-Z平面において、SN#7が設けられた方向(例えば、X軸の正方向を基準にφの方向)に指向性が向けられる。 For example, in the example of FIG. 1B, among the antennas of SN#1, the antenna that performs wireless communication with the downstream node (SN#2) has directivity oriented in the direction in which SN#2 is provided on the X-Z plane (for example, the direction of φ1 based on the positive direction of the X-axis). Then, when transitioning from the first state to the second state, among the antennas of SN#1, the antenna that performs wireless communication with the downstream node (SN#7) has directivity oriented in the direction in which SN#7 is provided on the X-Z plane (for example, the direction of φ2 based on the positive direction of the X-axis).

このように、アンテナが指向性を有することによって、構築された無線BH回線の切断を回避するために、SN#1とCN#0との間での無線BH回線が優先的に構築される。 In this way, by having a directional antenna, the wireless backhaul link between SN#1 and CN#0 is preferentially established to avoid disconnection of the established wireless backhaul link.

<ノード3の構成例>
(ノード3のハードウェア構成例)
次に、図3を参照して、ノード3のハードウェア構成例について説明する。なお、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 node 3 configuration>
(Hardware configuration example of node 3)
Next, a hardware configuration example of the node 3 will be described with reference to Fig. 3. The configuration example illustrated in Fig. 3 may be common to the CN 3 and the SN 3. As shown in Fig. 3, the node 3 may include, 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.

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。 In addition, in the example hardware configuration shown in FIG. 3, the amount of hardware may be increased or decreased as appropriate. For example, any hardware block may be added, removed, divided, or integrated in any combination, and bus 38 may be added or removed as appropriate.

プロセッサ31、メモリ32、ストレージ33、入出力装置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 device 34, wireless IFs 35 and 36, and wired IFs 37 and 39 can be connected to, for example, a bus 38 to 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。 A plurality of processors 31 may be provided in the node 3. Furthermore, the processing in the node 3 may be executed by one processor 31 or by multiple processors 31. In one or multiple processors 31, multiple processes may be executed simultaneously, in parallel, or sequentially, or may be executed by other methods. The processor 31 may be a single-core processor or a multi-core processor. The 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 possessed by node 3 are realized, for example, by loading specific software into hardware such as processor 31 and memory 32. Note that "software" may be interchangeably interpreted as 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 the reading and/or writing of data stored in the memory 32 and/or the storage 33. The program may be provided to the node 3 by communication via a telecommunication line using at least one of the wireless IF 35, the wireless IF 36, and the wired IF 37.

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

例えば、プログラムは、図5及び図6により後述する機能ブロックを具現するプログラムコードを含んでよい。そのようなプログラムコードを含むプログラムは、便宜的に、「無線経路制御プログラム」と称されてよい。 For example, the program may include program code that embodies the functional blocks described below with reference to Figures 5 and 6. For convenience, a program that includes such program code may be referred to as a "wireless route control program."

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

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。 The processor 31 also reads, for example, one or both of programs and data from the storage 33 to the memory 32 and executes various processes.

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

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。 Storage 33 is an example of a computer-readable recording medium, and may be configured using at least one of an optical disk such as a CD-ROM (Compact Disc ROM), a hard disk drive (HDD), a flexible disk, a magneto-optical disk (e.g., a compact disk, a digital versatile disk, a Blu-ray (registered trademark) disk), a smart card, a flash memory (e.g., a card, a stick, a key drive), a flexible disk, a magnetic strip, etc. Storage 33 may also be referred to as an auxiliary storage device. The above-mentioned recording medium may be, for example, a database, a server, or other suitable medium that includes one or both of memory 32 and storage 33.

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

以上に述べたように、本実施例においては、ノード3はプロセッサ31やメモリ32等を有する簡易なPCとしての機能を備えている。このような構成とすることで、いわゆるエッジコンピューティング環境を実現し、一部の情報をノード3のいずれかに保存しておくことにより、SN#1からCN#0を経由して→外部のインターネット(例えば、バックボーンネットワーク5)を介してデータを読み込むことなしに、典型的な作業を行うことも可能である。本実施例の場合、CN#0と無線中継器であるSN#1とが、SN#1以外のほぼ全てのスレーブノード3の通信の経由ルートとなるので、常時用いられるデータ、例えば、工数管理シート及び/又は作業工程マニュアル等は、ノード3のいずれかに保存しておくことも好適である。例えば、各階層に配置される各階層の起点となるノード3には、その階層にて用いられるデータが保存されることによって、データ通信を該当する階層内で完結させることも可能となる。かかる観点から、SN#1に搭載されるストレージ33は、各階層の起点となるノード(図1AではSN#2)のストレージ33よりも大容量としてよい。また、各階層の起点となるノード3のストレージ33は、起点となるノード3に接続されるスレーブノード3(図1AではSN#3)のストレージ33よりも大容量としてよい。 As described above, in this embodiment, the node 3 has the function of a simple PC having a processor 31, a memory 32, etc. With this configuration, a so-called edge computing environment is realized, and by storing some information in one of the nodes 3, it is also possible to perform typical work without reading data from SN#1 via CN#0 → via the external Internet (e.g., backbone network 5). In this embodiment, CN#0 and SN#1, which is a wireless repeater, are the communication routes for almost all slave nodes 3 other than SN#1, so it is also preferable to store data that is used all the time, such as labor management sheets and/or work process manuals, in one of the nodes 3. For example, in the node 3 that is the starting point of each layer arranged in each layer, data used in that layer is stored, making it possible to complete data communication within the corresponding layer. From this perspective, the storage 33 mounted on SN#1 may be made larger in capacity than the storage 33 of the node (SN#2 in FIG. 1A) that is the starting point of each layer. Furthermore, the storage 33 of the node 3 that is the starting point of each hierarchy may have a larger capacity than the storage 33 of the slave node 3 (SN#3 in FIG. 1A) that is connected to the starting node 3.

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, for example, to start up and shut down the node 3. The reset (or reroute) button is operated, for example, to indicate an intentional reset and/or reconstruction (or reroute) of the tree path.

なお、入出力装置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。 The input/output device 34 may be configured with separate input and output. Alternatively, the input/output device 34 may be configured with an integrated input and output, such as a touch panel display.

無線IF35は、例示的に、端末装置7との間のアクセス回線における無線信号の送受信を行う。無線IF35には、例えば、1つ以上のアンテナ350、図示を省略した、ベースバンド(BB)信号処理回路、MAC処理回路、アップコンバータ、ダウンコンバータ、及び、増幅器が含まれてよい。 The wireless IF 35, for example, transmits and receives wireless signals over an access line between the terminal device 7. The wireless IF 35 may include, for example, one or more antennas 350, a baseband (BB) signal processing circuit, a MAC processing circuit, an up-converter, a down-converter, 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 may, for example, include an encoding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating the transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding the received signal.

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。無線IF36には、無線IF35と同様に、1つ以上のアンテナ360、図示を省略した、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 36, for example, transmits and receives wireless signals over a BH line with other SNs 3. Like the wireless IF 35, the wireless IF 36 may include one or more antennas 360, a BB signal processing circuit, a MAC processing circuit, an up-converter, a down-converter, and an amplifier (not shown).

無線IF36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 36 may, for example, include an encoding circuit and a modulation circuit for encoding and modulating the transmission signal, and a demodulation circuit and a decoding circuit for demodulating and decoding the received signal.

なお、図1A~図2Bにおいて例示したCN#0及びSN#1において、無線IF36のアンテナ360は、指向性を有する。例えば、無線IF36のアンテナ360は、指向性を制御可能なアンテナアレイであってもよい。複数の指向性アンテナを有するアンテナアレイによって、ビームフォーミングが実施されてもよい。 In addition, in CN#0 and SN#1 illustrated in Figures 1A to 2B, the antenna 360 of the wireless IF 36 has directionality. For example, the antenna 360 of the wireless IF 36 may be an antenna array whose directivity is controllable. Beamforming may be performed by an antenna array having multiple directional antennas.

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, for example, transmits and receives signals via a wired connection between the backbone network 5 and/or the upstream node 3. The wired IF 39, for example, transmits and receives signals via a wired connection between the terminal device 7 and/or the downstream node 3. For the wired IFs 37 and 39, for example, a network interface conforming to the Ethernet (registered trademark) standard may be used. Note that the wired IFs 37 and 39 only need to be provided in at least the CN 3, and do not have to be provided in the SN 3 (in other words, they may be optional for the SN 3). However, if part of the BH line is connected via a wired connection, 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及び図6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, a DSP, an ASIC, a PLD, and an FPGA. For example, the processor 31 may be implemented to include at least one of these pieces of hardware. The hardware may realize some or all of the functional blocks described below in FIG. 5 and FIG. 6.

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."

(ノード3のアンテナの指向性の例)
次に、図1A及び図1Bに示したCN#0とSN#1との間における、各ノード3の無線IF36のアンテナ360の指向性の一例を示す。
(Example of antenna directivity of node 3)
Next, an example of the directivity of the antenna 360 of the wireless IF 36 of each node 3 between CN#0 and SN#1 shown in FIGS. 1A and 1B will be shown.

図4は、一実施の形態に係るノードのアンテナの指向性の例を示す図である。図4には、図1A及び図1Bに示した無線通信システム1における、CN#0とSN#1とSN#2と、各ノードのアンテナの指向性の例が示される。 Figure 4 is a diagram showing an example of the directivity of an antenna of a node according to one embodiment. Figure 4 shows an example of the directivity of an antenna of CN#0, SN#1, and SN#2 and each node in the wireless communication system 1 shown in Figures 1A and 1B.

CN#0が有するアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有する。そして、SN#1が有するアンテナ360-1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。この構成によって、CN#0とSN#1との間の無線リンクの回線状況は、SN#1と異なるSNと、CN#0との間の無線リンクの回線状況よりも良好にできる。 The antenna 360 of CN#0 has directivity toward SN#1, which is the downstream node 3. And the antenna 360-1 of SN#1 has directivity toward CN#0, which is the upstream node 3. With this configuration, the line conditions of the wireless link between CN#0 and SN#1 can be made better than the line conditions of the wireless link between CN#0 and an SN other than SN#1.

また、SN#1が有するアンテナ360-2は、下流側のノード3であるSN#2に向けた指向性を有してよい。この構成によって、SN#1とSN#2との間の無線リンクの回線状況は、SN#2と異なるSNと、SN#1との間の無線リンクの回線状況よりも良好にできる。 Furthermore, the antenna 360-2 of SN#1 may have directivity toward SN#2, which is the downstream node 3. With this configuration, the line conditions of the wireless link between SN#1 and SN#2 can be made better than the line conditions of the wireless link between SN#1 and an SN different from SN#2.

(ノード3の機能構成例)
次に、図5及び図6を参照して、ノード3の機能的な構成例について説明する。図5は、一実施の形態に係るノード3の機能的な構成例を示すブロック図であり、図6は、図5に例示した制御部の機能的な構成例を示すブロック図である。
(Example of functional configuration of node 3)
Next, a functional configuration example of the node 3 will be described with reference to Fig. 5 and Fig. 6. Fig. 5 is a block diagram showing a functional configuration example of the node 3 according to an embodiment, and Fig. 6 is a block diagram showing a functional configuration example of the control unit exemplified in Fig. 5.

図5に示すように、ノード3は、機能的な構成に着目した場合、無線アクセス回線用の無線通信部301、無線BH回線用の無線通信部302、有線通信部303、制御部304、及び、記憶部305を備えてよい。 As shown in FIG. 5, in terms of the functional configuration, node 3 may include a wireless communication unit 301 for a wireless access line, a wireless communication unit 302 for a wireless BH line, a wired communication unit 303, a control unit 304, and a memory unit 305.

無線アクセス回線用の無線通信部301は、図3に例示した無線IF35及びアクセス回線アンテナ350を含む機能ブロックである。無線BH回線用の無線通信部302は、図3に例示した無線IF36及びBH回線アンテナ360を含む機能ブロックである。 The wireless communication unit 301 for the wireless access line is a functional block including the wireless IF 35 and the access line antenna 350 illustrated in FIG. 3. The wireless communication unit 302 for the wireless BH line is a functional block including the wireless IF 36 and the BH line antenna 360 illustrated in FIG. 3.

有線通信部303は、図3に例示した有線IF37及び39を含む機能ブロックである。また、記憶部305は、図3に例示した、メモリ32及びストレージ33の一方又は双方を含む機能ブロックである。 The wired communication unit 303 is a functional block including the wired IFs 37 and 39 illustrated in FIG. 3. The memory unit 305 is a functional block including one or both of the memory 32 and the storage 33 illustrated in FIG. 3.

無線通信部301は、例えば、端末装置7宛の制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信処理部と、端末装置7が送信した制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信処理部と、の少なくとも一方を備えてよい。 The wireless communication unit 301 may include, for example, at least one of a transmission processing unit that transmits a control signal and/or a data signal addressed to the terminal device 7, and a reception processing unit that receives a control signal and/or a data signal transmitted by the terminal device 7.

別言すると、処理部の一例である無線通信部301は、アンテナ350から端末装置7へ送信される下り無線信号の処理と、アンテナ350で受信された上り無線信号の処理と、の少なくとも1つを行ってよい。 In other words, the wireless communication unit 301, which is an example of a processing unit, may perform at least one of processing a downstream wireless signal transmitted from the antenna 350 to the terminal device 7 and processing an upstream wireless signal received by the antenna 350.

無線通信部302は、例えば、他のノード3との間においてリンクアップしたBH回線へ制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信処理部と、リンクアップした無線リンクから制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信処理部と、の少なくとも一方を備えてよい。 The wireless communication unit 302 may include, for example, at least one of a transmission processing unit that transmits control signals and/or data signals to a BH line that is linked up with another node 3, and a reception processing unit that receives control signals and/or data signals from the linked up wireless link.

別言すると、処理部の一例である無線通信部302は、アンテナ360で受信された下り無線信号を処理してアンテナ360から下流ノード3へ送信する処理と、アンテナ360で受信された上り無線信号を処理してアンテナ360から上流ノード3へ送信する処理と、の少なくとも1つを行ってよい。なお、ここで、下り無線信号を受信するアンテナ360と、上り無線信号を送信するアンテナ360とは、同一であってもよいし、互いに異なってもよい。 In other words, the wireless communication unit 302, which is an example of a processing unit, may perform at least one of the following processes: a process of processing a downstream wireless signal received by the antenna 360 and transmitting the signal from the antenna 360 to the downstream node 3; and a process of processing an upstream wireless signal received by the antenna 360 and transmitting the signal from the antenna 360 to the upstream node 3. Note that the antenna 360 that receives the downstream wireless signal and the antenna 360 that transmits the upstream wireless signal may be the same or different from each other.

なお、無線通信部301及び/又は無線通信部302の処理は、ノード3毎に異なってよい。例えば、CN3とSN3とは、互いの処理が異なってよい。また、無線通信部301及び/又は無線通信部302の処理は、無線ネットワークの情報伝達の向き及び/又は用途によって変更されてよい。 The processing of the wireless communication unit 301 and/or the wireless communication unit 302 may differ for each node 3. For example, the processing of CN3 and SN3 may differ from each other. Furthermore, the processing of the wireless communication unit 301 and/or the wireless communication unit 302 may be changed depending on the direction and/or purpose of information transmission in the wireless network.

無線通信部301及び/又は無線通信部302は、MIMO機能を有してよい。例えば、無線通信部302がMIMO機能を有することによって、無線通信部302は、BH回線における上流側のノードとの信号の送受信の動作、及び/又は、BH回線における下流側のノードとの信号の送受信の動作の一部を、同時に行ってよい。 The wireless communication unit 301 and/or the wireless communication unit 302 may have a MIMO function. For example, when the wireless communication unit 302 has a MIMO function, the wireless communication unit 302 may simultaneously perform a part of the operation of transmitting and receiving signals with an upstream node in the BH line and/or a part of the operation of transmitting and receiving signals with a downstream node in the BH line.

例えば、上述したSN#1において、無線通信部302は、CN#0に向けた指向性を有するアンテナ360-1(図4参照)と、SN#2に向けた指向性を有するアンテナ360-2(図4参照)とのそれぞれに対して設けられてよい。SN#1には、アンテナ360-1によって送受信される信号とアンテナ360-2によって送受信される信号との2系統分の送受信回路が含まれてよい。例えば、上述したSN#1の無線通信部302が、MIMO機能を有することによって、1系統分の送受信回路(例えば、無線通信部302)で実現できる。 For example, in the above-mentioned SN#1, the wireless communication unit 302 may be provided for each of antenna 360-1 (see FIG. 4) having directivity toward CN#0 and antenna 360-2 (see FIG. 4) having directivity toward SN#2. SN#1 may include two systems of transmission/reception circuits for signals transmitted and received by antenna 360-1 and signals transmitted and received by antenna 360-2. For example, by having the wireless communication unit 302 of the above-mentioned SN#1 have a MIMO function, it can be realized with one system of transmission/reception circuit (e.g., wireless communication unit 302).

有線通信部303は、例えば、バックボーンネットワーク5へ制御信号及び/又はデータ信号を送信する送信部と、バックボーンネットワーク5から制御信号及び/又はデータ信号を受信する受信部と、を備えてよい。 The wired communication unit 303 may include, for example, a transmitting unit that transmits control signals and/or data signals to the backbone network 5, and a receiving unit that receives control signals and/or data signals from the backbone network 5.

制御部304は、ノード3の動作を統括的に制御する。例えば、制御部304は、無線通信部301、無線通信部302、及び、有線通信部303のいずれか1つ以上に制御信号を与えることによって、無線アクセス回線、無線BH回線、及び、有線回線のいずれか1つ以上を介した通信を制御する。 The control unit 304 performs overall control of the operation of the node 3. For example, the control unit 304 controls communication via one or more of the wireless access line, the wireless BH line, and the wired line by providing a control signal to one or more of the wireless communication unit 301, the wireless communication unit 302, and the wired communication unit 303.

制御部304は、例えば図3に示したプロセッサ31が記憶部305に記憶されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムを実行することによって具現される。 The control unit 304 is realized, for example, by the processor 31 shown in FIG. 3 reading a program stored in the memory unit 305 and executing the read program.

記憶部305は、例えば、上述したノード識別情報、及び、後述の経路メトリックを記憶する。後述のように、経路構築パケットに送信元ノード3の送信電力値が含められない場合には、送信元ノード3の送信電力値が記憶部305に記憶されてよい。 The storage unit 305 stores, for example, the node identification information described above and the route metric described below. As described below, if the transmission power value of the source node 3 is not included in the route construction packet, the transmission power value of the source node 3 may be stored in the storage unit 305.

(制御部304の構成例)
図6に示すように、制御部304は、例示的に、スキャン処理部341と、ノード管理部342と、ツリー経路制御部343と、IPT制御部344と、を備えてよい。
(Example of configuration of control unit 304)
As shown in FIG. 6, the control unit 304 may illustratively include a scan processing unit 341, a node management unit 342, a tree path control unit 343, and an IPT control unit 344.

スキャン処理部341は、例えば、ノード3の起動に応じて当該ノード3の周辺(近傍)に位置する他のノード3の存在をスキャンして発見する。スキャンは、パッシブスキャンでもよいしアクティブスキャンでもよい。パッシブスキャンを例にすると、スキャン処理部341において、ビーコン信号が生成され、無線通信部302を通じて周辺エリアに送信される。 For example, in response to the startup of a node 3, the scan processing unit 341 scans and discovers the presence of other nodes 3 located in the vicinity (nearby) of the node 3. The scan may be a passive scan or an active scan. In the case of passive scan as an example, a beacon signal is generated in the scan processing unit 341 and transmitted to the surrounding area via the wireless communication unit 302.

なお、ビーコン信号を受信可能な位置に存在するノード3を、「周辺ノード3」又は「近傍(neighboring)ノード3」と称する。 Note that nodes 3 that are in a position where they can receive a beacon signal are referred to as "peripheral nodes 3" or "neighboring nodes 3."

ビーコン信号には、例示的に、SSID(Service Set Identifier)又はBSSID(Basic SSID)、ビーコン信号の送信周期、及び、使用可能なチャネル(周波数)をそれぞれ明示的又は暗示的に示す情報が含まれてよい。これらの情報は、便宜的に、「BSS(Basic Service Set)関連情報と称されてよい。 The beacon signal may include, for example, information that explicitly or implicitly indicates the SSID (Service Set Identifier) or BSSID (Basic SSID), the transmission period of the beacon signal, and the available channel (frequency). For convenience, this information may be referred to as "BSS (Basic Service Set) related information."

なお、アクティブスキャンの場合には、プローブリクエスト信号が、スキャン処理部341において生成されて、無線通信部302を通じて周辺エリアに送信されてよい。プローブリクエスト信号は、例えば、周辺ノード3にビーコン信号の送信を促すために用いられる。パッシブスキャンにおいてビーコン信号が一定時間内に受信されない場合に、アクティブスキャンが実行されてもよい。 In the case of active scanning, a probe request signal may be generated in the scan processing unit 341 and transmitted to the surrounding area via the wireless communication unit 302. The probe request signal is used, for example, to prompt the surrounding node 3 to transmit a beacon signal. If a beacon signal is not received within a certain period of time in passive scanning, active scanning may be performed.

ノード管理部342は、例えば、スキャン処理部341によるスキャンによって発見された周辺ノード3の情報(例えば、ノード識別情報及びBSS関連情報)を記憶部305に記憶する。個々のノード3において、周辺ノード3の情報(以下「周辺ノード情報」と略称することがある)が記憶部305に記憶されることによって、後述するように、BHネットワークにおいてノード3間を複数の無線リンクによってメッシュ状にリンクするメッシュリンクが構築される。 The node management unit 342 stores, for example, information about the peripheral nodes 3 discovered by a scan performed by the scan processing unit 341 (for example, node identification information and BSS-related information) in the storage unit 305. In each node 3, information about the peripheral nodes 3 (hereinafter sometimes abbreviated as "peripheral node information") is stored in the storage unit 305, and as described below, mesh links are constructed in the BH network, linking the nodes 3 in a mesh shape using multiple wireless links.

「メッシュリンクが構築」されることは、相互に無線通信が可能なエリア内に位置するノード3間に利用可能な複数の無線リンクが確立する、又はリンクアップする、ことを意味すると捉えてもよい。そのため、周辺ノード情報は、ノード3間において利用可能な無線リンクの情報を示すと捉えてもよい。「無線リンクの情報」は、便宜的に、「リンク情報」と略称されてもよい。 "Constructing a mesh link" may be understood to mean that multiple available wireless links are established or linked up between nodes 3 located within an area where wireless communication is possible between the nodes 3. Therefore, the surrounding node information may be understood to indicate information on available wireless links between the nodes 3. For convenience, "wireless link information" may be abbreviated to "link information."

ツリー経路制御部343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ツリー経路の構築及び更新を制御する。 The tree route control unit 343 controls the construction and updating of tree routes on mesh links by transmitting route control packets on the mesh links.

IPT制御部344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302によるパケット送信タイミングを制御する。 The IPT control unit 344 controls the timing of packet transmission by the wireless communication unit 302 for the BH line, for example, according to a transmission period corresponding to the frequency reuse interval.

(ツリー経路制御部343の構成例)
図6に例示したように、ツリー経路制御部343には、例えば、経路制御パケット生成部3431、経路メトリック計算部3432、及び、ツリー経路更新部3433が備えられてよい。
(Example of the configuration of the tree route control unit 343)
As illustrated in FIG. 6 , the tree route control unit 343 may include, for example, a route control packet generation unit 3431 , a route metric calculation unit 3432 , and a tree route update unit 3433 .

経路制御パケット生成部3431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 generator 3431 generates a route control packet. A route control packet is an example of a control signal that is generated in CN3 in the BH network and propagated to each node 3 starting from CN3.

例えば、CN3は、当該CN3においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへ制御信号をフラッディングする。SN3は、当該SN3においてリンクアップしている無線リンクの何れかから制御信号を受信した場合、当該制御信号を当該SN3においてリンクアップしている無線リンクのそれぞれへフラッディングする。このように、CN3から送信された制御信号は、メッシュリンクを、順次、あるいは連鎖的に、伝搬又は伝達する。 For example, CN3 floods a control signal to each of the wireless links that are linked up in CN3. When SN3 receives a control signal from one of the wireless links that are linked up in SN3, it floods the control signal to each of the wireless links that are linked up in SN3. In this way, the control signal transmitted from CN3 propagates or transmits through the mesh links sequentially or in a chain.

同様に、SN3は、CN3又は他のSN3との無線リンクのリンクアップ状態を維持したまま制御信号の到来(受信)を待ち受ける。そして、リンクアップ状態の無線リンクから制御信号を受信すると、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクに制御信号を送信する。 Similarly, SN3 waits for the arrival (reception) of a control signal while maintaining the link-up state of the wireless link with CN3 or another SN3. Then, when it receives a control signal from a wireless link in the link-up state, it transmits the control signal to the other wireless links that maintain the link-up state.

SN3は、リンクアップ状態が維持された他の無線リンクへ送信する制御信号に、他のSN3に伝達する情報を付加してよい。制御信号に付加される情報の非限定的な一例は、経路メトリック計算部3432によって計算された経路メトリックである。また、SN3は、当該SN3においてリンクアップしている無線リンクのうち、制御信号を受信した無線リンクについては制御信号の送信先候補から除外してもよい。これにより、制御信号が、不必要に、あるいは冗長に、メッシュリンクを伝達されることを抑制できる。 SN3 may add information to be transmitted to other SN3s to a control signal to be transmitted to other wireless links that maintain a linked up state. A non-limiting example of information to be added to the control signal is a route metric calculated by the route metric calculation unit 3432. SN3 may also exclude wireless links that have received a control signal from among the wireless links that are linked up in the SN3 from among the candidate destinations for the control signal. This can prevent control signals from being transmitted unnecessarily or redundantly through mesh links.

経路制御パケットには、例示的に、経路構築パケットと、リセットパケットと、が含まれてよい。これらのパケットの種別は、例えば、パケットヘッダのタイプ値によって識別されてよい。 The route control packets may include, for example, route construction packets and reset packets. The types of these packets may be identified, for example, by the type value in the packet header.

経路構築パケットは、例えば、ツリー経路を構築又は更新する際に送信されるパケットである。経路構築パケットには、当該経路構築パケットが伝搬したノード3のそれぞれにおいて計算された経路メトリックが累積的に含められてよい。例えば、ノード3は、コアノードから自ノードの直前のノードまでの経路メトリックを経路構築パケットに含めて送信してもよい。 A route construction packet is, for example, a packet that is transmitted when constructing or updating a tree route. A route construction packet may include cumulative route metrics calculated at each of the nodes 3 to which the route construction packet has propagated. For example, a node 3 may transmit a route construction packet that includes the route metric from the core node to the node immediately preceding the node itself.

経路構築パケットを受信したSN3は、累積的な経路メトリックを基に、メッシュリンクを成す、周辺ノード3との間で利用可能な無線リンクのうち、ツリー経路に登録する無線リンクの情報を選択する。 When SN3 receives the route construction packet, it selects information about the wireless links to be registered in the tree route from among the available wireless links with surrounding node 3 that form a mesh link based on the cumulative route metric.

リセットパケットは、例えば、CN3がSN3に対して、メッシュリンクにおいて構築されたツリー経路のクリアを要求する際に送信されるパケットである。リセットパケットを受信したSN3は、ツリー経路に選択している無線リンクの情報の選択を解除する。 A reset packet is a packet that is sent, for example, when CN3 requests SN3 to clear the tree route built in the mesh link. When SN3 receives the reset packet, it deselects the information of the wireless link that was selected for the tree route.

経路メトリック計算部3432は、例えば、受信した経路構築パケットの送信元である周辺ノード3との間の無線リンクの伝搬品質指標を計算し、受信した経路構築パケットに含められている経路メトリックに、計算結果を加えることで新経路メトリックを求める。 The route metric calculation unit 3432, for example, calculates the propagation quality index of the wireless link between the neighboring node 3, which is the source of the received route construction packet, and obtains a new route metric by adding the calculation result to the route metric included in the received route construction packet.

ノード3間の無線リンクの伝搬品質指標には、例示的に、RSSI(Received Signal Strength Indicator)が用いられてよい。 As an example of the propagation quality indicator of the wireless link between nodes 3, RSSI (Received Signal Strength Indicator) may be used.

ツリー経路更新部3433は、例えば、経路メトリック計算部3432によって計算された新経路メトリックが旧経路メトリックよりも小さい場合に、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する。 For example, when the new route metric calculated by the route metric calculation unit 3432 is smaller than the old route metric, the tree route update unit 3433 selects the upstream wireless link corresponding to the new route metric in the surrounding node information as a valid tree route.

例えば、SN3において、異なる経路のそれぞれから経路構築パケットが受信された場合、経路構築パケットのそれぞれが伝搬した1つ以上の無線リンクの経路メトリックが、異なる経路の別に、経路メトリック計算部3432において計算される。 For example, in SN3, when a route construction packet is received from each of the different routes, the route metrics of one or more wireless links through which each of the route construction packets propagates are calculated in the route metric calculation unit 3432 separately for each of the different routes.

ツリー経路更新部3433は、異なる経路の別に計算された経路メトリックに基づいて、当該SNにおいてリンクアップした無線リンクのうち、経路構築パケットを受信した異なる経路の1つに対応する無線リンクをデータ信号の伝送に用いる経路に選択する。 Based on the route metrics calculated separately for the different routes, the tree route update unit 3433 selects, from among the wireless links linked up at the SN, a wireless link that corresponds to one of the different routes that received a route construction packet as the route to be used for transmitting the data signal.

メッシュリンクにおいて構築されるツリー経路は、ツリー構造であるため、個々のSN3に対する上流ノード3は必ず1つである。したがって、ツリー経路更新部3433は、例えば、メッシュリンクにおいて上流ノード3との間の無線リンク(リンク情報)を、ツリー経路に登録する無線リンクに選択するか、あるいは選択を解除するかによって、ツリー経路を構築又は更新できる。 Since the tree route constructed in the mesh link has a tree structure, there is always one upstream node 3 for each SN 3. Therefore, the tree route update unit 3433 can construct or update a tree route, for example, by selecting or deselecting a wireless link (link information) between the mesh link and the upstream node 3 as a wireless link to be registered in the tree route.

<動作例>
以下、上述した無線通信システム1の動作例について説明する。
<Example of operation>
An example of the operation of the above-mentioned wireless communication system 1 will now be described.

(リンクセットアップ手順)
図7は、一実施の形態に係るノード3間(別言すると、BHネットワークにおける無線BH回線)のリンクセットアップ手順の一例を示すフローチャートである。
(Link setup procedure)
FIG. 7 is a flowchart showing an example of a link setup procedure between nodes 3 (in other words, wireless BH lines in a BH network) according to an embodiment.

図7に例示するように、BHネットワークにおいて、CN及びSNを含むノード3のそれぞれは、起動に応じて例えばIBSSモードによって周辺に存在するノード(以下「周辺ノード」と称することがある)3をスキャンする(S11)。 As shown in FIG. 7, in the BH network, each of the nodes 3, including the CN and SN, scans for surrounding nodes 3 (hereinafter sometimes referred to as "surrounding nodes") in response to startup, for example, in IBSS mode (S11).

「IBSS」は、「Independent Basic Service Set」の略称である。IBSSモードは、アドホックモードと称されることもある。ノード3の「起動」には、ノード3の電源ON、及び、ノード3のリセットによる再起動が含まれてよい。また、ノード3の「起動」には、無線通信システム1におけるノード3の追加、削除、及び、位置の変更等をトリガにした再起動が含まれてよい。 "IBSS" is an abbreviation for "Independent Basic Service Set." IBSS mode is sometimes called ad-hoc mode. "Starting up" a node 3 may include turning on the power of the node 3 and restarting the node 3 by resetting it. "Starting up" a node 3 may also include restarting triggered by adding, deleting, or changing the position of a node 3 in the wireless communication system 1.

例えば、スキャン処理S11において、ノード3のそれぞれは、起動に応じてビーコン信号の周辺エリアへの送信を開始する。ビーコン信号は、例えば、制御部304のスキャン処理部341において生成されて、BH回線アンテナ360(無線通信部302)から送信される。 For example, in the scanning process S11, each of the nodes 3 starts transmitting a beacon signal to the surrounding area in response to startup. The beacon signal is generated, for example, in the scanning processing unit 341 of the control unit 304 and transmitted from the BH line antenna 360 (wireless communication unit 302).

IBSSモードでのスキャン処理S11では、ビーコン信号どうしの衝突を回避するために、起動したノード3のそれぞれが、交替で(例えば、ノード3において擬似乱数的に管理されるタイミングで)ビーコン信号を送信してよい。 In the scanning process S11 in IBSS mode, in order to avoid collisions between beacon signals, each activated node 3 may transmit a beacon signal in turn (for example, at a timing that is pseudo-randomly managed by node 3).

他のノード3が送信したビーコン信号を受信したノード3は、受信したビーコン信号に含まれる情報を例えば記憶部305に記憶する(S12)。ビーコン信号の送受信は、ノード3が動作するチャネル(別言すると、利用可能なチャネル)毎に行われてよい。 A node 3 that receives a beacon signal transmitted by another node 3 stores information contained in the received beacon signal, for example, in the storage unit 305 (S12). The transmission and reception of the beacon signal may be performed for each channel on which the node 3 operates (in other words, for each available channel).

したがって、スキャン処理(S11)は、「チャネルスキャン」と称されてもよい。なお、ビーコン信号を受信したノード3は、ビーコン信号を受信したチャネルについてのビーコン信号の送信を停止してよい。 The scanning process (S11) may therefore be referred to as a "channel scan." Note that a node 3 that receives a beacon signal may stop transmitting the beacon signal on the channel on which the beacon signal was received.

ノード3のそれぞれが、他のノード3から受信できたビーコン信号に含まれるBSS関連情報を記憶することによって、無線リンクによって通信が可能な周辺ノード3の情報(以下「周辺ノード情報」と称することがある)を管理できる。個々のノード3が、周辺ノード情報を記憶及び管理することによって、例えば図7に示すように、利用可能な無線リンク(「チャネル」と読み替えてもよい)が個々のノード3において管理される。これにより、無線BH回線のリンクセットアップが完了し、BHネットワークにおいてメッシュリンクがリンクアップする。 Each node 3 can store BSS-related information contained in beacon signals received from other nodes 3, thereby managing information on surrounding nodes 3 with which it can communicate via wireless links (hereinafter sometimes referred to as "surrounding node information"). By each node 3 storing and managing the surrounding node information, available wireless links (which may also be read as "channels") are managed by each node 3, as shown in FIG. 7, for example. This completes link setup of the wireless BH line, and the mesh links are linked up in the BH network.

以上のようにして、ノード3間においてIBSSモードを利用したメッシュ状の無線リンクが形成(又は構築)される。上述のごとくIBSSモードを利用して構築されたメッシュ状の無線リンクは、IBSSメッシュリンクと称されてもよい。 In this manner, a mesh-like wireless link using the IBSS mode is formed (or constructed) between the nodes 3. The mesh-like wireless link constructed using the IBSS mode as described above may be referred to as an IBSS mesh link.

なお、上述したように、図1A及び図1Bの例では、ノード3の中で、CN#0が有するアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有する。そして、SN#1が有するアンテナ360-1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。そのため、リンクセットアップ手順において、CN#0が送信したビーコン信号は、SN#1によって受信され、SN#1と異なるノード3によって受信されなくてよい。また、SN#1が送信したビーコン信号は、CN#0によって受信されてよい。 As described above, in the example of Figures 1A and 1B, among the nodes 3, the antenna 360 of CN#0 has directivity toward SN#1, which is the downstream node 3. And the antenna 360-1 of SN#1 has directivity toward CN#0, which is the upstream node 3. Therefore, in the link setup procedure, the beacon signal transmitted by CN#0 is received by SN#1 and does not have to be received by a node 3 other than SN#1. Also, the beacon signal transmitted by SN#1 may be received by CN#0.

なお、図7に示すリンクセットアップ手順は、ノード3の間でビーコン信号を送受信することによってメッシュリンクを構築する例であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、メッシュリンクの構築には、他の信号が用いられてもよい。あるいは、ノード3の設置位置に応じて、メッシュリンクが、手動で設定されてもよい。 Note that the link setup procedure shown in FIG. 7 is an example of constructing a mesh link by transmitting and receiving beacon signals between nodes 3, but the present invention is not limited to this. For example, other signals may be used to construct the mesh link. Alternatively, the mesh link may be manually set depending on the installation positions of the nodes 3.

図8は、図1A及び図1Bに示した無線通信システムにおけるメッシュリンクの第1の例を示す図である。 Figure 8 shows a first example of a mesh link in the wireless communication system shown in Figures 1A and 1B.

図8に示すように、CN#0が利用可能な無線リンクは、CN#0とSN#1との間の無線リンクに特定されてよい。また、SN#1~SN#6のそれぞれの利用可能な無線リンクは、各ノード3によって送信されたビーコン信号の到達範囲によって決定されてよい。 As shown in FIG. 8, the wireless link available to CN#0 may be identified as the wireless link between CN#0 and SN#1. Furthermore, the wireless links available to each of SN#1 to SN#6 may be determined by the reach of the beacon signal transmitted by each node 3.

なお、CN#0が有するアンテナ360が、SN#1に向けた指向性を有する場合でも、CN#0によって送信されたビーコン信号が、SN#1と異なるノード3によって受信される場合がある。また、SN#1とは異なるノード3によって送信されたビーコン信号が、CN#0によって受信される場合がある。このような場合、CN#0が利用可能な無線リンクに、SN#1とは異なるノード3とCN#0との間の無線リンクが含まれてよい。 Note that even if the antenna 360 of CN#0 has directivity toward SN#1, a beacon signal transmitted by CN#0 may be received by a node 3 other than SN#1. Also, a beacon signal transmitted by a node 3 other than SN#1 may be received by CN#0. In such a case, the wireless links available to CN#0 may include a wireless link between CN#0 and a node 3 other than SN#1.

図9は、図1A及び図1Bに示した無線通信システムにおけるメッシュリンクの第2の例を示す図である。 Figure 9 shows a second example of a mesh link in the wireless communication system shown in Figures 1A and 1B.

図8と異なり、図9では、CN#0が利用可能な無線リンクに、CN#0とSN#2との間の無線リンクが含まれてよい。 Unlike FIG. 8, in FIG. 9, the wireless links available to CN#0 may include the wireless link between CN#0 and SN#2.

(ツリー経路制御 over IBSSメッシュリンク)
次に、IBSSメッシュリンク上のツリー経路制御について説明する。
(Tree Routing over IBSS Mesh Links)
Next, tree routing on an IBSS mesh link is described.

(CNの動作例)
図10は、一実施の形態に係るIBSSメッシュリンク上のツリー経路制御を含むCN3の動作例を示すフローチャートである。図10のフローチャートは、CN3の制御部304(例えば、ツリー経路制御部343)において実行されると捉えてよい。
(Example of CN operation)
10 is a flowchart showing an example of the operation of CN3 including tree routing control on an IBSS mesh link according to one embodiment. The flowchart in FIG. 10 may be considered to be executed in the control unit 304 (e.g., tree routing control unit 343) of CN3.

図10に示すように、CN3の制御部304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(S31;NO)。「特定のイベント」には、例えば、CN3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。 As shown in FIG. 10, the control unit 304 of CN3 monitors, for example, whether a specific event has been detected (S31; NO). A "specific event" may include, for example, the startup of CN3, the operation of a reset button, and the arrival of a specific timing. An example of a "specific timing" is, for example, a transmission timing set to transmit a route control packet on a regular or irregular basis.

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ツリー経路は、漸近的に安定することから、図10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。また、例えば、図1A及び図1Bと、図2A及び図2Bとにおいて示したように、或る階層の外壁工事が完了し、次の階層の工事が開始される場合、タワークレーンの高さが変更される場合、又は、建築工事の進捗に応じてノード3が増加(又は減少)する場合にツリー経路が更新されるように、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1のユーザによって設定されてもよい。 When the route control packets are periodically transmitted, the transmission period may be constant, or since the tree route constructed in this embodiment is asymptotically stable, it may be changed according to the number of times the flowchart in FIG. 10 is executed. Also, for example, as shown in FIGS. 1A and 1B and 2A and 2B, a specified time may be set to a "specific timing" or may be set by the user of the wireless communication system 1 so that the tree route is updated when the exterior wall construction of a certain floor is completed and construction of the next floor is started, when the height of the tower crane is changed, or when the number of nodes 3 increases (or decreases) according to the progress of the construction work.

特定のイベントが検出された場合(S31;YES)、CN3の制御部304は、経路制御パケットを生成し、例えば無線通信部302を通じて、周辺ノード情報を基に識別される周辺SN3に経路制御パケットを送信(ブロードキャスト)する(S32)。 If a specific event is detected (S31; YES), the control unit 304 of CN3 generates a route control packet and transmits (broadcasts) the route control packet to a neighboring SN3 identified based on the neighboring node information, for example, via the wireless communication unit 302 (S32).

例えば、CN3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SN3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SN3に送信される。 For example, when the start of CN3 is detected and when the timing to send a route construction packet is detected, a route construction packet is sent to the surrounding SN3. When the operation of the reset button is detected and when the timing to send a reset packet is detected, a reset packet is sent to the surrounding SN3.

経路制御パケットの送信後、制御部304は、例えば、一定時間が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S33)。タイムアウトが検出されない場合(S33;NO)、制御部304は、処理をS31に移行してよい。 After transmitting the route control packet, the control unit 304 monitors, for example, whether a certain period of time has elapsed (timeout) (S33). If no timeout is detected (S33; NO), the control unit 304 may transition the process to S31.

一方、一定時間の経過が検出された場合(S33;YES)、制御部304は、データパケットの送信を開始してよい(S34)。 On the other hand, if the passage of a certain period of time is detected (S33; YES), the control unit 304 may start transmitting data packets (S34).

以上のように、CN3は、周辺ノード3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(ブロードキャスト)することで、BHネットワークを構成するSN3のそれぞれに経路制御パケットを伝搬させる。 As described above, CN3 transmits (broadcasts) a route control packet to each of the multiple wireless links that are linked up with surrounding nodes 3, thereby propagating the route control packet to each of the SN3s that make up the BH network.

なお、図8に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクがCN#0とSN#1との間の無線リンクに特定される場合、CN#0の周辺ノード情報には、SN#1が含まれ、SN#1と異なるSNが含まれない。この場合、CN#0によって送信された経路制御パケットは、SN#1によって受信されてよい。 As shown in FIG. 8, when the wireless link available to CN#0 is identified as the wireless link between CN#0 and SN#1, the neighboring node information of CN#0 includes SN#1 and does not include an SN different from SN#1. In this case, the route control packet sent by CN#0 may be received by SN#1.

また、図9に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクが、CN#0とSN#1との間の無線リンク、及び、CN#0とSN#2との間の無線リンクを含む場合、CN#0の周辺ノード情報には、SN#1とSN#2とが含まれてよい。この場合、CN#0によって送信された経路制御パケットは、SN#1及びSN#2によって受信されてよい。なお、本実施の形態において、CN#0のアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有し、SN#1のアンテナ360-1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。そのため、SN#1が受信した経路制御パケットの受信品質は、SN#2が受信した経路制御パケットの受信品質よりも高い。例えば、SN#1が受信した経路制御パケットの電波伝搬損失は、SN#2が受信した経路制御パケットの電波伝搬損失よりも小さい。 Also, as shown in FIG. 9, if the wireless links available to CN#0 include the wireless link between CN#0 and SN#1 and the wireless link between CN#0 and SN#2, the peripheral node information of CN#0 may include SN#1 and SN#2. In this case, the route control packet transmitted by CN#0 may be received by SN#1 and SN#2. In this embodiment, the antenna 360 of CN#0 has directivity toward SN#1, which is the downstream node 3, and the antenna 360-1 of SN#1 has directivity toward CN#0, which is the upstream node 3. Therefore, the reception quality of the route control packet received by SN#1 is higher than the reception quality of the route control packet received by SN#2. For example, the radio wave propagation loss of the route control packet received by SN#1 is smaller than the radio wave propagation loss of the route control packet received by SN#2.

(SNの動作例)
次に、図11を参照して、SN3の動作例について説明する。図11は、一実施の形態に係るIBSSメッシュリンク上のツリー経路制御を含むSN3の動作例を示すフローチャートである。図11のフローチャートは、SN3の制御部304(例えば、ツリー経路制御部343)において実行されると捉えてよい。
(SN operation example)
Next, an example of the operation of SN3 will be described with reference to Fig. 11. Fig. 11 is a flowchart showing an example of the operation of SN3 including tree route control on an IBSS mesh link according to one embodiment. The flowchart in Fig. 11 may be considered to be executed in the control unit 304 (e.g., tree route control unit 343) of SN3.

SN3は、例えば無線通信部302において経路制御パケットが受信されるか否かを監視する(S51;NO)。 SN3 monitors, for example, whether a route control packet is received in the wireless communication unit 302 (S51; NO).

経路制御パケットの受信が検出された場合(S51;YES)、SN3の制御部304は、経路制御パケットの種別を確認する。例えば、制御部304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経路構築パケットであるかを確認する(S52及びS54)。 If reception of a route control packet is detected (S51; YES), the control unit 304 of SN3 checks the type of the route control packet. For example, the control unit 304 checks whether the received route control packet is a reset packet or a route construction packet (S52 and S54).

受信した経路制御パケットが、リセットパケットの場合(S52;YES)、制御部304は、初期化処理を行う(S53)。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 (S52; YES), the control unit 304 performs an initialization process (S53). The initialization process may include, for example, the following processes.
Deselecting links that are selected as valid tree routes in the neighboring node information Initializing the stored route metric to an initial value (e.g., the maximum value)

初期化処理の後、制御部304は、例えば、受信したリセットパケットを周辺SN3へ送信(フラッディング)する(S53a)。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3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。 After the initialization process, the control unit 304, for example, transmits (floods) the received reset packet to neighboring SN3 (S53a). The reset packet may include an identifier (ID). Each node 3 may store the ID included in the received reset packet.

ノード3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 was previously sent (transferred), each node 3 will not further transmit the reset packet. This makes it possible to 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(S52;NO)、制御部304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(S54)。 On the other hand, if the received route control packet is not a reset packet (S52; NO), the control unit 304 checks whether the route control packet is a route construction packet (S54).

受信した経路制御パケットが経路構築パケットの場合(S54;YES)、制御部304は、周辺ノード情報を参照し(S55)、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(S56)。 If the received route control packet is a route construction packet (S54; YES), the control unit 304 refers to the surrounding node information (S55) and calculates the propagation quality index (e.g., radio wave propagation loss) of the link that received the route construction packet (S56).

計算した電波伝搬損失を基に、制御部304は、経路メトリックを計算する(S57)。例えば、制御部304は、計算した電波伝搬損失と、受信した経路構築パケットに含められている伝搬品質指標と、を加算することによって、累積的な電波伝搬損失を新経路メトリックとして計算する。 Based on the calculated radio wave propagation loss, the control unit 304 calculates the route metric (S57). For example, the control unit 304 calculates the cumulative radio wave propagation loss as the new route metric by adding the calculated radio wave propagation loss and the propagation quality index included in the received route construction packet.

そして、制御部304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(S58)。 Then, the control unit 304 compares the new route metric with the old route metric that was stored before the new route metric was calculated, and determines whether the route metric needs to be updated (S58).

例えば、制御部304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(S58;YES)。当該判断に応じて、制御部304は、周辺ノード情報において新経路メトリックに対応する上流の無線リンクを有効なツリー経路に選択する(選択リンクの更新;S59)。 For example, if the new route metric is smaller than the old route metric, the control unit 304 determines to update the old route metric to the new route metric (S58; YES). In response to this determination, the control unit 304 selects the upstream wireless link that corresponds to the new route metric in the surrounding node information as a valid tree route (update of selected link; S59).

選択リンクの更新に応じて、制御部304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SN3へ送信(ブロードキャスト)する(S60)。 In response to updating the selected link, the control unit 304, for example, transmits (broadcasts) a route construction packet including the new route metric to the neighboring SN3 identified in the neighboring node information (S60).

その後、制御部304は、一定時間が経過(タイムアウト)したか否かを監視する(S61)。タイムアウトが検出されない場合(S61;NO)、制御部304は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S51)に移行してよい。タイムアウトが検出された場合(S61;YES)、制御部304は、データパケットの送信処理を開始してよい(S62)。 Then, the control unit 304 monitors whether a certain period of time has elapsed (timeout) (S61). If a timeout is not detected (S61; NO), the control unit 304 may proceed to the process of monitoring the reception of a route control packet (S51). If a timeout is detected (S61; YES), the control unit 304 may start the process of transmitting a data packet (S62).

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(S52及びS54;NO)、制御部304は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S51)に移行してよい。 If the received route control packet is neither a reset packet nor a route construction packet (S52 and S54; NO), the control unit 304 may transition to the process of monitoring the reception of a route control packet (S51).

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(S58;NO)も、制御部304は、処理を経路制御パケットの受信監視処理(S51)に移行してよい。 Also, if the calculated new route metric is greater than or equal to the old route metric and it is determined that updating the selected link is not necessary (S58; NO), the control unit 304 may transition to the process of monitoring the reception of a route control packet (S51).

以上のように、SN3は、経路構築パケットの受信に応じて、周辺ノード3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, SN3 selects one of the multiple wireless links that are linked up with surrounding node 3 based on the route metric. This allows a tree route based on the route metric to be constructed and updated in the BH network where the mesh links are linked up.

なお、図10及び図11に示すツリー経路制御は、一例であり、本発明はこれに限定されない。例えば、ツリー経路の構築及び更新は、手動で制御されてよい。例えば、無線通信システム1の管理者が、ノード3が設置された後に、ノード3のそれぞれの位置及び/又はノード3の電波状況に応じて、予め、ツリー経路を設定してもよい。なお、この場合、図7に示したリンクセットアップ手順、及び、図10と図11とに示したツリー経路制御は、実行されなくてよい。 The tree route control shown in FIG. 10 and FIG. 11 is an example, and the present invention is not limited thereto. For example, the construction and update of the tree route may be manually controlled. For example, after the nodes 3 are installed, the administrator of the wireless communication system 1 may set the tree route in advance according to the positions of the nodes 3 and/or the radio wave conditions of the nodes 3. In this case, the link setup procedure shown in FIG. 7 and the tree route control shown in FIG. 10 and FIG. 11 may not be executed.

なお、図8に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクがCN#0とSN#1との間の無線リンクに特定される場合、SN#1は、CN#0によって送信された経路構築パケットを受信する。この場合、SN#1は、CN#0とSN#1との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択するため、CN#0の下流ノード(次のホップ先)にSN#1が選択される。 As shown in FIG. 8, when the wireless link available to CN#0 is identified as the wireless link between CN#0 and SN#1, SN#1 receives the route construction packet sent by CN#0. In this case, SN#1 selects the wireless link between CN#0 and SN#1 as a valid tree route, and therefore SN#1 is selected as the downstream node (next hop destination) of CN#0.

図12は、図8に示したメッシュリンクの第1の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。SN#1が、CN#0とSN#1との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択することによって、図12に示すような、CN#0を起点にし、CN#0の下流ノード(次のホップ先)にSN#1が選択されたツリー経路が構築される。 Figure 12 is a diagram showing an example of a tree route constructed in the first example of the mesh link shown in Figure 8. When SN#1 selects the wireless link between CN#0 and SN#1 as a valid tree route, a tree route is constructed starting from CN#0 and with SN#1 selected as the downstream node (next hop destination) of CN#0, as shown in Figure 12.

また、図9に示したように、CN#0が利用可能な無線リンクが、CN#0とSN#1との間の無線リンク、及び、CN#0とSN#2との間の無線リンクを含む場合、SN#1及びSN#2の双方が、CN#0によって送信された経路構築パケットを受信してよい。なお、本実施の形態において、CN#0のアンテナ360は、下流側のノード3であるSN#1に向けた指向性を有し、SN#1のアンテナ360-1は、上流側のノード3であるCN#0に向けた指向性を有する。そのため、SN#1がCN#0から受信した経路構築パケットの受信品質は、SN#2がCN#0から受信した経路構築パケットの受信品質よりも高い。例えば、SN#1がCN#0から受信した経路構築パケットの電波伝搬損失は、SN#2がCN#0から受信した経路構築パケットの電波伝搬損失よりも小さい。 Also, as shown in FIG. 9, if the wireless links available to CN#0 include the wireless link between CN#0 and SN#1 and the wireless link between CN#0 and SN#2, both SN#1 and SN#2 may receive the route construction packet transmitted by CN#0. In this embodiment, the antenna 360 of CN#0 has directivity toward SN#1, which is the downstream node 3, and the antenna 360-1 of SN#1 has directivity toward CN#0, which is the upstream node 3. Therefore, the reception quality of the route construction packet received by SN#1 from CN#0 is higher than the reception quality of the route construction packet received by SN#2 from CN#0. For example, the radio wave propagation loss of the route construction packet received by SN#1 from CN#0 is smaller than the radio wave propagation loss of the route construction packet received by SN#2 from CN#0.

このような場合、CN#0とSN#2との間のダイレクトな経路の経路メトリックは、CN#0とSN#1との間の無線リンクを含み、SN#1を経由するCN#0とSN#2との間の経路の経路メトリックよりも大きい。そのため、SN#2は、CN#0とSN#2との間の無線リンクを有効なツリー経路に選択せず、SN#1を経由するCN#0とSN#2との間の無線経路を有効なツリー経路に選択する。 In such a case, the route metric of the direct route between CN#0 and SN#2 is greater than the route metric of the route between CN#0 and SN#2 that includes the wireless link between CN#0 and SN#1 and goes through SN#1. Therefore, SN#2 does not select the wireless link between CN#0 and SN#2 as a valid tree route, but instead selects the wireless route between CN#0 and SN#2 that goes through SN#1 as a valid tree route.

図13は、図9に示したメッシュリンクの第2の例において構築されるツリー経路の例を示す図である。SN#2は、SN#1を経由するCN#0とSN#2との間の無線経路を有効なツリー経路に選択することによって、図12に示すような、CN#0を起点にし、CN#0の下流ノード(次のホップ先)にSN#1が選択されたツリー経路が構築される。 Figure 13 is a diagram showing an example of a tree route constructed in the second example of the mesh link shown in Figure 9. SN#2 selects the wireless route between CN#0 and SN#2 via SN#1 as a valid tree route, and a tree route is constructed starting from CN#0 and with SN#1 selected as the downstream node (next hop destination) of CN#0, as shown in Figure 12.

以上、本実施の形態の無線通信システム1では、CN#0と、SN#1と、SN#2とを含む複数のノード3を有する。CN#0が位置する水平面は、SN#1が位置する水平面と異なる。CN#0は、SN#1に向けて指向性を有するアンテナ360を備える。SN#1は、アンテナ360-1とアンテナ360-2とを有する。アンテナ360-1は、CN#0に向けた指向性を有する。SN#1の制御部304は、アンテナ360-1で受信された下り無線信号を処理してアンテナ360-2からSN#2へ送信する処理と、アンテナ360-2で受信された上り無線信号を処理して360-1からCN#0へ送信する処理と、の少なくとも1つを行う。この構成によって、CN#0がSN#1との無線リンクを確立し、CN#0が、CN#0との直接接続することが困難なSN#2との無線通信を、SN#1を介して行うことができるため、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを容易に構築できる。 As described above, the wireless communication system 1 of this embodiment has multiple nodes 3 including CN#0, SN#1, and SN#2. The horizontal plane in which CN#0 is located is different from the horizontal plane in which SN#1 is located. CN#0 is equipped with an antenna 360 having directivity toward SN#1. SN#1 has antennas 360-1 and 360-2. Antenna 360-1 has directivity toward CN#0. The control unit 304 of SN#1 performs at least one of the following processes: processing a downstream wireless signal received by antenna 360-1 and transmitting it from antenna 360-2 to SN#2; and processing an upstream wireless signal received by antenna 360-2 and transmitting it from 360-1 to CN#0. With this configuration, CN#0 establishes a wireless link with SN#1, and CN#0 can communicate wirelessly with SN#2, which has difficulty connecting directly with CN#0, via SN#1, making it easy to build a three-dimensional wireless route that includes the vertical direction.

また、上述した実施の形態では、SN#1がタワークレーンに設けられる例を説明した。タワークレーンは、建築工事の進行に応じて、自律して高さの変更を行うため、SN#1がタワークレーンに設けられることによって、例えば、上層階へ工事が進行した場合であっても、SN#1の設置位置を新たに設けなくてよく、3次元的な無線ルートを容易に構築できる。 In the above-described embodiment, an example was described in which SN#1 was provided on a tower crane. The tower crane autonomously changes its height depending on the progress of construction work. Therefore, by providing SN#1 on a tower crane, even if construction progresses to an upper floor, for example, it is not necessary to set up a new installation position for SN#1, and a three-dimensional wireless route can be easily constructed.

また、上述した実施の形態では、CN#0及びSN#1の指向性を有するアンテナは、指向性の方向に自由度があるため、建築工事の進行に応じて、CN#0とSN#1と位置関係に変化があった場合でも、指向性の方向を微調整することで、無線ルートを維持できる。 In addition, in the above-described embodiment, the antennas with directional characteristics of CN#0 and SN#1 have a degree of freedom in the direction of their directivity, so even if the positional relationship between CN#0 and SN#1 changes as construction work progresses, the wireless route can be maintained by fine-tuning the direction of the directivity.

また、上述した実施の形態では、ノード間を有線で接続せずに無線通信環境を構築できるため、例えば、一時的(あるいは、暫定的)な無線通信環境が役割を終えた場合に、撤去を容易に行うことができる。 In addition, in the above-described embodiment, a wireless communication environment can be constructed without connecting nodes with wires, so that, for example, when a temporary (or provisional) wireless communication environment has completed its role, it can be easily removed.

なお、上述した実施の形態に示したタワークレーンは、タワークレーンの台座がビルの領域の外側に設けられる、所謂、マストクライミング型の例を示したが、本開示はこれに限定されない。例えば、タワークレーンは、タワークレーンの台座がビルの領域の内部に存在する、所謂、フロアークライミング型であってもよい。フロアークライミング型のタワークレーンの場合も、マストクライミング型と同様に、タワークレーンの旋回基部は、ビルの最上層よりも上方に存在するため、上述した実施の形態と同様に、SN3が旋回基部に設けられてよい。 The tower crane shown in the above embodiment is an example of a so-called mast climbing type in which the base of the tower crane is provided outside the area of the building, but the present disclosure is not limited to this. For example, the tower crane may be a so-called floor climbing type in which the base of the tower crane is located inside the area of the building. In the case of a floor climbing type tower crane, as with the mast climbing type, the rotation base of the tower crane is located above the top floor of the building, so SN3 may be provided at the rotation base as in the above embodiment.

また、上述した実施の形態では、1台のタワークレーンが設けられる例を示したが、複数のタワークレーンが設けられてもよい。この場合、SN3が、複数のタワークレーンのそれぞれに設けられてもよいし、複数のタワークレーンの一部に設けられてもよいし、1つのSN3が、CN3に最も近いタワークレーンに設けられてもよい。例えば、この場合、CN3のアンテナの指向性は、CN3に最も近いタワークレーンのSN3に向けられてもよいし、CN3との間の無線通信環境が最も良いタワークレーンのSN3に向けられてもよい。例えば、CN3のアンテナが、複数の方向に指向性を向けられる、又は、指向性を時間的に切替えられる構成を有する場合、タワークレーンのSN3のそれぞれに指向性を向けてもよい。また、複数のタワークレーンにSN3が設けられる場合、或るタワークレーンのSN3と、別のタワークレーンのSN3との間の無線リンクが、ツリー経路に含まれてもよい。 In the above embodiment, an example in which one tower crane is provided has been shown, but multiple tower cranes may be provided. In this case, SN3 may be provided on each of the multiple tower cranes, or on some of the multiple tower cranes, or one SN3 may be provided on the tower crane closest to CN3. For example, in this case, the directivity of the antenna of CN3 may be directed to the SN3 of the tower crane closest to CN3, or to the SN3 of the tower crane with the best wireless communication environment with CN3. For example, if the antenna of CN3 has a configuration in which it can be directed to multiple directions or the directivity can be switched over time, it may be directed to each of the SN3s of the tower cranes. In addition, when SN3 is provided on multiple tower cranes, the wireless link between the SN3 of one tower crane and the SN3 of another tower crane may be included in the tree route.

なお、上述した実施の形態では、ビルの建築現場を一例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、高さ方向を含む3次元的な無線ルートを構築する環境に対して適用されてよい。例えば、本発明は、地下のトンネルの採掘等の土木工事の現場に適用されてよい。土木工事が、地下の方向へ進捗する場合も、本発明が適用されることによって、例えば、地上に設けられたCNと、地下に設けられたSNとの間で、3次元的な無線ルートを構築できる。 In the above-mentioned embodiment, a building construction site has been used as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention may be applied to an environment in which a three-dimensional wireless route, including the vertical direction, is constructed. For example, the present invention may be applied to civil engineering sites such as underground tunnel excavation. Even when civil engineering progresses underground, the present invention can be applied to construct a three-dimensional wireless route, for example, between a CN installed above ground and an SN installed underground.

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
301,302 無線通信部
303 有線通信部
304 制御部
305 記憶部
341 スキャン処理部
342 ノード管理部
343 ツリー経路制御部
344 IPT制御部
350,360 アンテナ
3431 経路制御パケット生成部
3432 経路メトリック計算部
3433 ツリー経路更新部
REFERENCE SIGNS LIST 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 301, 302 Wireless communication unit 303 Wired communication unit 304 Control unit 305 Memory unit 341 Scan processing unit 342 Node management unit 343 Tree route control unit 344 IPT control unit 350, 360 Antenna 3431 Route control packet generation unit 3432 Route metric calculation unit 3433 Tree route update unit

Claims (8)

少なくとも一部の外壁工事が未完了である建築物の外部に配置され、第1水平面に位置するコアノードと、
前記第1水平面よりも高く、前記建築物の前記外壁工事が完了した範囲の最上位層以上の位置に相当する第2水平面に位置し、前記コアノードと通信を行う無線中継器と、
前記建築物の内部に位置し、前記無線中継器と通信を行う無線機と、を備え、
前記コアノードは、
前記無線中継器に向けて指向性を有する第1アンテナを備え、
前記無線中継器は、
前記コアノードに向けて指向性を有する第2アンテナと、
第3アンテナと、
前記第2アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第3アンテナから前記無線機宛へ送信する処理と、前記第3アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第2アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、
を備えた、無線通信システム。
A core node is disposed on the exterior of a building in which at least a portion of the exterior wall construction is incomplete, and is located on a first horizontal plane;
a wireless repeater that is located on a second horizontal plane that is higher than the first horizontal plane and corresponds to a position equal to or higher than the top floor of the area where the exterior wall construction of the building has been completed, and that communicates with the core node;
a wireless device located inside the building and communicating with the wireless repeater;
The core node includes:
a first antenna having directivity toward the wireless repeater;
The wireless repeater includes:
a second antenna having directivity toward the core node;
A third antenna; and
a processing unit that performs at least one of a process of processing a downlink radio signal received by the second antenna and transmitting the signal from the third antenna to the radio device, and a process of processing an uplink radio signal received by the third antenna and transmitting the signal from the second antenna to the core node;
A wireless communication system comprising:
前記第3アンテナは、前記無線機に向けて指向性を有する、
請求項1に記載の無線通信システム。
The third antenna has directivity toward the radio.
2. The wireless communication system according to claim 1.
前記処理部は、MIMO(Multi-Input Multi-Output)による送受信回路を有する、
請求項1又は2に記載の無線通信システム。
The processing unit has a multi-input multi-output (MIMO) transmission/reception circuit.
3. A wireless communication system according to claim 1 or 2.
前記処理部は、
前記無線中継器と前記コアノードとの間、及び、前記無線中継器と少なくとも1つの前記無線機との間の各無線リンクの伝搬損に関する情報に基づく処理によって、前記無線中継器と前記コアノードとの間の無線リンクを中継対象に選択する、
請求項1から3の何れか1項に記載の無線通信システム。
The processing unit includes:
selecting a wireless link between the wireless repeater and the core node as a relay target by processing based on information on a propagation loss of each wireless link between the wireless repeater and the core node and between the wireless repeater and at least one of the wireless devices;
A wireless communication system according to any one of claims 1 to 3.
前記無線中継器は、前記建築物の上部又は周囲に設置された建機における、前記建築物よりも上方の位置に設けられた、
請求項1に記載の無線通信システム。
The wireless repeater is provided at a position above the building in a construction machine installed on or around the building,
2. The wireless communication system according to claim 1.
前記建機は、クレーンである、
請求項5に記載の無線通信システム。
The construction machine is a crane.
6. The wireless communication system according to claim 5.
前記無線機は、前記建築物の前記外壁工事が完了した階層の高さの範囲内に位置する、
請求項1に記載の無線通信システム。
The wireless device is located within a range of the height of a floor where the exterior wall construction of the building has been completed.
2. The wireless communication system according to claim 1.
築物の外壁工事が完了した範囲の最上位層以上の位置に相当する第1水平面に位置する無線ノードであって、
少なくとも一部の前記外壁工事が未完了である前記建築物の外部に配置され、前記第1水平面よりも低い第2水平面に位置するコアノードに向けて指向性を有する第1アンテナと、
第2アンテナと、
前記第1アンテナで受信された下り無線信号を処理して前記第2アンテナから無線機宛へ送信する処理と、前記第2アンテナで受信された上り無線信号を処理して前記第1アンテナから前記コアノードへ送信する処理と、の少なくとも1つを行う処理部と、
を備えた無線ノード。

A wireless node located on a first horizontal plane corresponding to a position on or above the top floor of an area where exterior wall construction of a building has been completed,
A first antenna is disposed outside the building where at least a part of the exterior wall construction is incomplete, and has directivity toward a core node located on a second horizontal plane lower than the first horizontal plane;
A second antenna;
a processing unit that performs at least one of a process of processing a downlink radio signal received by the first antenna and transmitting the signal from the second antenna to a radio device, and a process of processing an uplink radio signal received by the second antenna and transmitting the signal from the first antenna to the core node;
A wireless node comprising:

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