JP7489846B2 - 無線通信ユニット及びそれを用いた無線ネットワークシステム - Google Patents

Description

この発明は、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットに関するものであり、複数ユニット間の連携動作を容易に実現でき、広域エリアのカバーリング対応にも好適に使用可能な無線通信ユニットと、それを用いた無線ネットワークシステムに関する。

３ＧＰＰ仕様に基づく高速通信規格（例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）あるいはＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）)の無線ネットワークシステムにおいては、無線通信アクセス網を収容するＥＰＣ（Evolved Packet Core）をエリア内に構築することが必須であり、移動端末が接続する無線基地局は該ＥＰＣを介してＩＰパケットの送受信制御を受ける。一方、携帯電話、スマートフォンあるいはタブレットＰＣなどの移動端末の普及に伴い、海上や過疎地域、あるいは災害等により通信機能が喪失した地域など、ＥＰＣや無線基地局がインフラ的に整備されていない地域（以下、「無線非整備地域」と称する）においても、移動端末を利用したいという要望が高まっている。

こうした要望に応えるべく、例えば特許文献１には、無線基地局とＥＰＣ機能部とを一体化した複合型の無線通信ユニットが提案されている。このような無線通信ユニットを上記のような無線非整備地域に設置することで、該ユニットに含まれる無線基地局部により小規模ながら通信可能エリアが構築され、ユニット内のＥＰＣ機能部が通信制御を行なう形で、前記無線基地局部に接続する複数の移動端末間で無線通信を行なうことが可能となる。しかし、無線通信ユニット１台でカバーできる通信エリアは狭く、また、通信容量も限られている。この場合、無線非整備地域内に無線通信ユニットを複数台配置することも考えられるが、ユニット間での通信連携が考慮されておらず、異なる複合装置に接続された移動端末同士の通信ができない、という欠点がある。また、移動端末の接続台数が増えたり、動画データなどの大容量データの送受信がなされたりした場合など、エリア内の通信トラフィックが過剰となった場合は輻輳などの問題を生じやすい問題がある。

そこで、特許文献２～７には、複数の無線通信ユニットを連携させ、移動端末からの通信トラフィックを各無線通信ユニットに分散して転送処理する構成が開示されている。具体的には、特許文献５の図６に、移動端末との通信をオフロードさせるための無線通信ユニット同士の連携経路として、衛星装置を経由する形態が開示されている。

特開２０１６－ １２８４１号公報 特開２０１８－１３７６６１号公報 特開２０１８－１３７６６２号公報 特開２０１８－１３７６６３号公報 特開２０１８－１３７６６４号公報 特開２０１８－１３７６６５号公報 特開２０１８－１３７６６６号公報

特許文献２～７においては、複数の無線通信ユニットが相互接続されている様子が図示されている（例えば、特許文献２の図１等）。しかし、上述した衛星装置を経由したオフロード形態を除けば、上記文献には、該接続がいかなる実態にて構築されているかについて、全く開示はない。仮に無線通信ユニット間が有線接続されていると考えた場合、無線非整備地域内の相応に広い通信エリア内に無線通信ユニットを分散配置しようとすれば、装置間を接続する通信ケーブルが非常に長くなる。その結果、信号品質及び通信容量の低下を招き、これを防止するための中継装置が必要となるなど、接続インフラ構築のためのコストが高騰する問題がある。さらに、列車や自動車、船舶など、無線通信ユニットが移動体に搭載される用途にあっては、各無線通信ユニットをケーブル接続することは物理的に不可能である。また、特定のグループをなす複数の無線通信ユニット間のみに限定して相互接続を許可する要望があった場合も、特許文献２～７には具体的に実現するための手法は何ら開示されていない。

本発明の課題は、複数の無線通信ユニットを簡便な構造により無線連携させることが可能であり、かつ、特定のユニットグループをなす複数の無線通信ユニット間のみに限定して相互接続を可能とする制御を容易に実現できる無線通信ユニットと、それを用いた無線ネットワークシステムとを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の無線通信ユニットは、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するＥＰＣ（Evolved Packet Core）機能部と、ＥＰＣ機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部（以下、上流無線基地局部という）にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ（以下、上流無線リンクという）を介して、上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部（以下、下流中継無線通信部という）からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ（以下、下流無線リンクという）を介し、下流ノードユニットとの連携接続が可能とされたものであり、ＥＰＣ機能部は、各々予め定められた１以上の無線通信ユニットからなる複数のユニットグループのうち、自ノードをなす無線通信ユニット（以下、自ノードユニットという）がいずれのユニットグループに属するかの識別に使用するグループ識別情報を記憶するグループ識別情報記憶部と、無線基地局部に対し、下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットから、グループ識別情報を無線受信させるグループ識別情報受信制御部と、取得されたグループ識別情報をグループ識別情報記憶部に記憶されたグループ識別情報と照合し、その照合結果に基づいて候補ユニットとの連携接続の可否判定を行なう連携接続可否判定部と、可否判定の結果が肯定的であった場合にのみ、無線基地局部が候補ユニットに対し下流ノードユニットとして連携接続することを許可する連携接続制御部と、自ノードユニットが候補ユニットとなる場合に、中継無線通信部に対し該自ノードユニットのグループ識別情報を、連携接続要求先となる他の無線通信ユニットに向け無線送信させるグループ識別情報送信制御部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の無線ネットワークシステムは、３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するＥＰＣ（Evolved Packet Core）機能部と、ＥＰＣ機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部（以下、上流無線基地局部という）にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ（以下、上流無線リンクという）を介して、上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部（以下、下流中継無線通信部という）からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ（以下、下流無線リンクという）を介し、下流ノードユニットとの連携接続が可能とされたものであり、ＥＰＣ機能部は、各々予め定められた１以上の無線通信ユニットからなる複数のユニットグループのうち、自ノードをなす無線通信ユニット（以下、自ノードユニットという）がいずれのユニットグループに属するかの識別に使用するグループ識別情報を記憶するグループ識別情報記憶部と、無線基地局部に対し、下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットから、グループ識別情報を無線受信させるグループ識別情報受信制御部と、取得されたグループ識別情報をグループ識別情報記憶部に記憶されたグループ識別情報と照合し、その照合結果に基づいて候補ユニットとの連携接続の可否判定を行なう連携接続可否判定部と、可否判定の結果が肯定的であった場合にのみ、無線基地局部が候補ユニットに対し下流ノードユニットとして連携接続することを許可する連携接続制御部と、自ノードユニットが候補ユニットとなる場合に、中継無線通信部に対し該自ノードユニットのグループ識別情報を、連携接続要求先となる他の無線通信ユニットに向け無線送信させるグループ識別情報送信制御部と、を備えた無線通信ユニットが、連携無線ベアラにて複数相互に接続された無線通信ユニット群からなり、同じユニットグループに属する複数の無線通信ユニットの任意の１つをなす第一無線通信ユニットに端末無線ベアラを介して接続された移動端末と、他の任意の１つをなす第二無線通信ユニットに端末無線ベアラを介して接続された移動端末とが、第一無線通信ユニットから第二無線通信ユニットに至る２以上の無線通信ユニットと、それら無線通信ユニットを相互に接続する連携無線ベアラとを介してユーザデータの送受信を行なうようにしたことを特徴とする。なお、上流無線リンクと下流無線リンクは、着目している無線通信ユニットの上流側に構築されるか、下流側に構築されるかの違いのみであり、隣接する無線通信ユニットの中継無線通信部と無線基地局部とを相互に接続する連携無線ベアラとしての機能的実体は同じであり、以下、これらを総称する場合は単に「無線リンク」とも称する。

本発明の無線通信ユニットは、上流ノードユニットの無線基地局部（上流無線基地局部）と上流無線リンクを介して接続可能な中継無線通信部が設けられる。また、無線基地局部は、下流ノードユニットの中継無線通信部（下流中継無線通信部）と下流無線リンクを介して接続可能とされる。

つまり、ある無線通信ユニットの中継無線通信部は、別の無線通信ユニットの無線基地局に対し無線接続できるようになる。その結果、無線リンクを介して複数の無線通信ユニットを連携接続させることができ、移動端末に対する無線通信エリアの拡張を図ることができる。また、ＥＰＣ機能部には自ノードユニットが所属するユニットグループの識別に使用するグループ識別情報の記憶部が設けられ、無線基地局部に対し、下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットから、グループ識別情報を無線受信させるとともに、取得されたグループ識別情報をグループ識別情報記憶部に記憶されたグループ識別情報と照合し、その照合結果に基づいて候補ユニットとの連携接続の可否判定を行なうようにした。これにより、特定のユニットグループをなす複数の無線通信ユニット間のみに限定して連携接続を可能とする制御が容易に実現される。

本発明の無線ネットワークシステムの構成単位となる無線通信ユニット対の概念を示す模式図。 図１の無線通信ユニット対の電気的構成の概略を示すブロック図。 本発明の無線通信ユニットの電気的構成の一例を示すブロック図。 ＵＥ（移動端末）の電気的構成の一例を示すブロック図。 一般的なＩＰパケットを連携報知パケットの構造と対比して示す概念図。 本発明において使用するコントロールプレーン側のプロトコルスタックを概念的に示す図。 同じくユーザプレーン側のプロトコルスタックを概念的に示す図。 本発明において使用する下りリンクのチャネルマッピングを概念的に示す図。 同じく上りリンクのチャネルマッピングを概念的に示す図。 周波数バンドチャネル、及びリソースブロックの関係を示す概念図。 本発明の無線ネットワークシステムの構成形態の一例を模式的に示す図。 チャネルマップの概念図。 図１１の無線ネットワークシステムにおける、各ノードユニットのルーティング管理テーブルの内容を模式的に示す図。 連携報知パケットを用いた各ノードユニットのルーティング管理テーブルの更新処理の流れを示す通信フロー図。 図１４Ａに続く通信フロー図。 連携報知パケットを用いた各ノードユニットにおける無線接続トポロジ情報の更新処理の流れを示す通信フロー図。 無線通信ユニットの中継無線通信部の、上流側の別の無線通信ユニットに対するアタッチシーケンスを示す通信フロー図。 ＵＥ（移動端末）の無線通信ユニットに対するアタッチシーケンスを示す通信フロー図。 同一の無線通信ユニットに接続されたＵＥ間でのＩＰパケット転送制御シーケンスを示す通信フロー図。 隣接する無線通信ユニットに各々接続されたＵＥ間でのＩＰパケット転送制御シーケンスを示す通信フロー図。 カスケード接続された３つの無線通信ユニットの両端に各々接続されたＵＥ間でのＩＰパケット転送制御シーケンスを示す通信フロー図。 カスケード接続された３つの無線通信ユニットの末端に位置する無線通信ユニットのルータを介して、ＩＰパケットを外部ネットワークに転送する制御シーケンスを示す通信フロー図。 仮無線リンクによりグループＩＤを取得して連携無線ベアラ構築の許可判定を行なう処理の流れを示す通信フロー図（非許可の場合）。 仮無線リンクによりグループＩＤを取得して連携無線ベアラ構築の許可判定を行なう処理の流れを示す通信フロー図（許可の場合）。 棄却リスト（接続非許可ユニット登録部）を用いて候補ユニットに対するアタッチ棄却を行なう処理の流れを示す通信フロー。 同一のグループＩＤを有する候補ユニットに対し、仮無線リンクをデタッチする様子を示した模式図。 同一のグループＩＤを有する候補ユニットに対し、仮無線リンクを本構築状態に移行する様子を示した模式図。 異なるグループＩＤを有する候補ユニットに対し、アタッチ要求を棄却する様子を示した模式図。 仮無線リンクにより接続トポロジ情報を取得して連携無線ベアラ構築の許可判定を行なう処理の流れを示す通信フロー図（非許可の場合）。 仮無線リンクにより接続トポロジ情報を取得して連携無線ベアラ構築の許可判定を行なう処理の流れを示す通信フロー図（許可の場合）。

以下、本発明を実施するための形態を添付の図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の無線ネットワークシステムの構成単位となる無線通信ユニット対の概念を一実施形態として示す模式図である。無線通信ユニット対は本発明の一実施形態である同一構成の無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）からなり（以下、無線通信ユニット対１（Ａ），１（Ｂ）ともいう）、それぞれ３ＧＰＰで規定された方式（本実施形態では、ＬＴＥとするが、ＷｉＭＡＸなど他の方式であってもよい）の通信プロトコルスタックに従い、ＵＥ（移動端末）５との間で無線通信を行なうものとして構成されている。

無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）は、それぞれ移動体である大型船舶ＷＳ（Ａ），ＷＳ（Ｂ）に設置され、後に詳述する無線リンク５５により無線接続されている。各無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）は、それぞれＵＥ（移動端末）５が接続可能となるセル５０（Ａ），５０（Ｂ）を形成する。また、大型船舶ＷＳ（Ａ），ＷＳ（Ｂ）（例えば漁業母船、タンカーなど）の周囲では小船舶ＦＢ（例えば、漁船、タグボートなど）が操業をおこなっており、セル５０（Ａ）又はセル５０（Ｂ）内の小船舶ＦＢの乗員がＵＥ５を携行している。それらＵＥ５は、それぞれ最も近い無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）に対し端末無線ベアラ５７により無線接続されている。なお、ＵＥ５は大型船舶ＷＳ（Ａ），ＷＳ（Ｂ）の乗員が携行するものであってもよい。また、無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）の設置先は船舶以外の移動体（車両など）であってもよいし、例えば陸上の所望の設置先に固定配置してもよい。

図２は、無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）の機能ブロック構成を示すものである。無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）は電気的にはいずれも同一の構成を有する。そして、本明細書において複数の無線通信ユニット及びその構成要素を互いに区別して示す場合は、対応する構成要素に同一の番号を付与しつつ、該番号に続く形で括弧付きの大文字アルファベットを付与して示す。一方、無線通信ユニット間の区別を行なわずに各構成要素を示す場合は、括弧付きの大文字アルファベットを省略する場合がある。以下、無線通信ユニット１（Ａ）側の符号を主体的に用いて説明するが、必要に応じて無線通信ユニット１（Ｂ）側についても、対応する符号を援用しつつ説明する。また、本明細書に添付の図面において無線ベアラを示す矢印線を破線にて示し、有線のベアラないし電気的な接続線は実線又は一点鎖線の矢印線で示している。

無線通信ユニット１（Ａ）は、ＵＥ（移動端末）５が端末無線ベアラ５７を介して接続可能な無線基地局部４（Ａ）（ｅＮｏｄｅＢ（evolved NodeB））と、無線基地局部４（Ａ）に有線接続され、該無線基地局部４（Ａ）に対する上位ネットワーク制御部として機能するＥＰＣ（Evolved Packet Core）機能部３（Ａ）とを有する。また、該ＥＰＣ機能部３（Ａ）には、上流側の無線通信ユニット１（Ｂ）（上流ノードユニット）の無線基地局部４（Ｂ）（上流無線基地局部）に対し上流側の連携無線ベアラ（上流無線リンク）５５（Ａ）を介して接続可能な中継無線通信部９（Ａ）が有線接続されている。

一方、無線通信ユニット１（Ｂ）は、同様の無線基地局部４（Ｂ）と、無線基地局部４（Ｂ）に有線接続され、該無線基地局部４（Ｂ）に対する上位ネットワーク制御部として機能するＥＰＣ機能部３（Ｂ）と、ＥＰＣ機能部３（Ｂ）に有線接続される中継無線通信部９（Ｂ）を備える。該中継無線通信部９（Ｂ）は、例えば図１１に示すように、無線通信ユニット１（Ｂ）の上流側に、さらに別の無線通信ユニット（上流ノードユニット）１（Ｃ）が配置されていれば、その無線通信ユニット１（Ｃ）の無線基地局部４（Ｃ）に対し無線リンク５５（Ｂ）を介して接続可能である（図１１参照）。また、無線基地局部４（Ｂ）は、下流側の無線通信ユニット１（Ａ）（下流ノードユニット）の中継無線通信部９（Ａ）（下流中継無線通信部）に対し、下流側の連携無線ベアラ（下流無線リンク）５５（Ａ）を介して接続可能とされている。無線リンク５５（Ａ）は、例えば無線通信ユニット１（Ａ）から見たときは上流無線リンクとなり、無線通信ユニット１（Ｂ）から見たときは下流無線リンクとなる。

次に、いずれの無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｂ）（以下、総称する場合は無線通信ユニット１という）においても、ＥＰＣ機能部３は、コントロールプレーン側のゲートウェイとなるＭＭＥ（Mobility Management Entity）２、ユーザプレーン側のゲートウェイとなるＳ－ＧＷ（Serving Gateway）６、ＥＰＣ機能部３、及び該ＥＰＣ機能部３の上流側ネットワーク要素（ここで、ルータ８（後述）及び中継無線通信部９）の結節点に位置し、上流側ネットワーク要素側（つまり、上流ノードユニット側）に向けたＩＰアドレス管理を行なうＰ－ＧＷ（PDN (Packet Data Network) Gateway）７を有する。無線基地局部４には複数のＵＥ５が端末無線ベアラ５７を介して無線接続される。また、ルータ８には、映像データ、画像データあるいは音声データからなるユーザデータの配信元となるアプリケーションサーバ８’が接続されている。

コントロールプレーン側において無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４は、Ｓ１－ＭＭＥインターフェースを介してＭＭＥ２に接続される。また、ユーザプレーン側において無線基地局部４は、Ｓ１－Ｕインターフェースを介してＳ－ＧＷ６に接続される。また、Ｓ－ＧＷ６はＳ５インターフェースを介してＰ－ＧＷ７と接続される。

図３は、無線通信ユニット１の電気的構成を示すブロック図である。ＥＰＣ機能部３はマイコンハードウェアを主体に構成されており、ＣＰＵ３０１、プログラム実行領域となるＲＡＭ３０２、マスクＲＯＭ３０３（恒久的に書換えが不要なマイコンハードウェア周辺制御用等のファームウェアを格納している；以下、同様）及びそれらを相互に接続するバス３０６等からなる。また、バス３０６にはフラッシュメモリ３０５が接続され、ここにＥＰＣ用の通信プロトコルスタックを含む通信ファームウェア３０５ａ（通信制御部の機能実現プログラムである）が格納されている。

図６及び図７は、無線通信ユニット１が使用する通信プロトコルスタックを示し、図６はコントロールプレーン側のプロトコルスタックを、図７はユーザプレーン側のコプロトコルスタックを示している。いずれのプロトコルスタックも有線通信用のスタックと無線通信用のスタックとに分かれており、図６及び図７において、「ＬＴＥ」と表示されている部分が無線通信用のスタックを示す。説明の便宜のため、いずれの図においても無線通信ユニット１（Ａ）と無線通信ユニット１（Ｂ）とを無線リンクにより接続した状態で示している。ＥＰＣ機能部３が使用するプロトコルスタックは、コアネットワーク側インターフェースＣｏｒｅと無線アクセスネットワーク（Radio Access Network）側インターフェースＲＡＮとからなる。図６及び図７においては、説明の簡略化のため無線通信ユニット１（Ａ）側についてはコアネットワーク側インターフェースＣｏｒｅのみを図示している。

まず、図６のコントロールプレーン側のプロトコルスタックから説明する。無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４はＥＰＣ機能部３の無線アクセスネットワーク側インターフェースＲＡＮに接続される。この区間のプロトコルスタックは、ＰＨＹ（物理）層（Ｌ１）、データリンク層をなすＭＡＣ（Medium Access Control）層（Ｌ２）、ネットワーク層をなすＩＰ（Internet Protocol）層、トランスポート層をなすＵＤＰ（User Datagram Protocol）層及び最上層をなすＧＴＰ（GPRS（General Packet Radio Service）Tunneling Protocol）層からなる。この接続区間はユニット内部での有線通信となり、ＧＴＰを用いたトンネリングによりＩＰパケットのやり取りがなされる。また、中継無線通信部９はＥＰＣ機能部３のコアネットワーク側インターフェースＣｏｒｅに接続され、ＩＰ層を介したＬＡＮ通信によりＩＰパケットのやり取りがなされる。

一方、中継無線通信部９と無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４との無線通信区間のプロトコルスタックは、ＰＨＹ層、ＭＡＣ層、ＲＬＣ層、ＰＤＣＰ層及びＲＲＣ層からなる。各層の役割は以下の通りである。
・ＰＨＹ層：符号化・復号、変調・復調、アンテナマッピング・デマッピング、及びリソースマッピング・デマッピングを行なう。ＵＥ５及び中継無線通信部９のＰＨＹ層と無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４のＰＨＹ層との間では、物理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・ＭＡＣ層：データの優先制御、ＨＡＲＱによる再送制御処理、及びランダムアクセス手順等を行なう。ＵＥ５及び中継無線通信部９のＭＡＣ層と無線基地局部４のＭＡＣ層との間では、トランスポートチャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。無線基地局部４のＭＡＣ層は、上下リンクのトランスポートフォーマット（トランスポートブロックサイズ、変調・符号化方式（ＭＣＳ））及びＵＥ５への割当リソースブロックを決定するスケジューラを含む。

・ＲＬＣ層：ＭＡＣ層及びＰＨＹ層の機能を利用してデータを受信側のＲＬＣ層に伝送する。ＵＥ５のＲＬＣ層と無線基地局部４のＲＬＣ層との間では、論理チャネルを介してデータ及び制御信号が伝送される。
・ＰＤＣＰ層：ＰＤＵのヘッダ圧縮・伸張、及び暗号化・復号化を行なう。
・ＲＲＣ層：制御信号を取り扱う制御プレーンでのみ定義される。ＵＥ５のＲＲＣ層と無線基地局部４のＲＲＣ層との間では、各種設定のためのメッセージ（ＲＲＣメッセージ）が伝送される。ＲＲＣ層は、無線ベアラの確立、再確立及び解放に応じて、論理チャネル、トランスポートチャネル及び物理チャネルを制御する。ＵＥ５のＲＲＣと無線基地局部４のＲＲＣとの間に接続（ＲＲＣ接続）がある場合、ＵＥ５はＲＲＣコネクティッドモードとなり、そうでない場合はＲＲＣアイドルモードとなる。

次に、２つの無線通信ユニット（上流ノードユニット）１（Ａ）及び無線通信ユニット（下流ノードユニット）１（Ｂ）間に連携無線ベアラ（無線リンク）を構築し、これらを連携接続するための制御シーケンスは、上記連携無線ベアラの構築及び管理の制御に使用する連携報知情報を、それら上流ノードユニット及び下流ノードユニットのＥＰＣ機能部３間にて送受信することにより実行される。そして、コアネットワーク側インターフェースＣｏｒｅをなすプロトコルスタックには、該連携報知情報を取り扱う無線連携プロトコル層ＷＬＰが付加されている。

コアネットワーク側インターフェースＣｏｒｅをなすプロトコルスタックは、下層側からＰＨＹ層（Ｌ１）、ＭＡＣ層（Ｌ２）、ＩＰ層、ＵＤＰ層及び無線連携プロトコル層ＷＬＰを含む。無線連携プロトコル層ＷＬＰは、ＵＤＰ層（トランスポート層）上に構築される本発明特有の新たなプロトコル層として定義される。上記の連携報知情報は無線連携プロトコル層ＷＬＰ上にて定義される連携報知パケットに組み込まれ、上流ノードユニット及び下流ノードユニットのＥＰＣ機能部３は、連携報知情報の送受信制御を、トランスポート層（ここでは、ＵＤＰ）上にて規定されるパケット送受信プロトコルに基づき連携報知パケットの送受信制御として実行する（連携報知情報送受信制御部の機能が実現されている）。ＵＤＰは、接続確認のためのステートが排除され、かつ送受信されるデータの誤りや順序の違いなどを検出する機能を有さない簡便なプロトコルである。例えば、同じトランスポート層のプロトコルであるＴＣＰ（Transmission Control Protocol）の場合、データ本体のパケット通信以外に、開始処理と終了処理が実施されるが、ＵＤＰは開始処理及び終了処理は実施されない。また、ＴＣＰではパケットの受信に対しＡＣＫ（acknowledgement）を応答として返すが、ＵＤＰではＡＣＫを返さない。ＵＤＰのデータ送受信手順はこのように簡略化されたものであり、ユニット間の連携接続制御の迅速化に貢献する。なお、無線連携プロトコル層ＷＬＰの機能実現プログラムは、図３において通信ファームウェア３０５ａに対し、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐとして組み込まれている。

次に、図７のユーザプレーン側のプロトコルスタックについて説明する。該プロトコルスタックの構造は、多くの点で図６のコントロープレーン側のスタック構造と共通しているので、以下、主にその相違点につい説明し、構造的に重複するプロトコル層については、図６と同じ符号を付与して詳細を略する。ＥＰＣ機能部３のコアネットワーク側インターフェースＣｏｒｅは、ユーザデータに関しては受信するＩＰパケットの受動的な転送処理に専念するため、最上層がネットワーク層であるＩＰ層となっている。また、ユーザデータの送信元及び受信先となるＵＥ５あるいはアプリケーションサーバ（ＡＰＰ）８’において、該ユーザデータの送受信を取り扱う最上部のプロトコル層はアプリケーション層ＡＰＰである。

図５の上は、ユーザデータの転送に用いるＩＰパケットの模式図である。ＩＰパケット１３００はＩＰヘッダ１３０１とペイロード１３０２とからなり、ＩＰヘッダ１３０１にはＰＤＵ識別番号、データの送信元アドレス１３０１ａ、送信先アドレス１３０１ｂなどが書き込まれる。一方、同図下は、連携報知パケット１３５０の模式図であり、ＩＰヘッダ１３５１とペイロード１３５２とからなる。ユーザデータの転送に用いるＩＰパケットとの相違点は、送信先アドレスが特定のアドレス（図５下においては「172.17.1.1」）に固定されたＩＰパケットとして発行される点にある。この固定送信先アドレスは、そのＩＰパケットが連携報知パケットであることを示す識別情報を兼ねたものである。このような連携報知パケット１３５０を用いることにより、１つの連携報知パケットのペイロード１３５２に組み込まれた連携報知情報を、無線リンクにより連携接続されている複数の無線通信ユニット間で容易に共有化することができる。

次に、通信ファームウェア３０５ａの無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐには、次の３つの制御モジュールが含まれている。
・ルーティング管理モジュール３０５ｐｒ
無線基地局部４又は中継無線通信部９が受信したＩＰパケット（ユーザデータ及び制御データ）を、ＥＰＣ機能部３から見てどの向きに送信するかを管理する。基本的に、次の３つのいずれかが実行される。
（管理制御１）ＩＰパケットを上流側に転送する。すなわち、自ノードユニットの中継無線通信部９及び上流無線リンクを経て上流ノードユニットの無線基地局部４に向かう方向である。
（管理制御２）ＩＰパケットを下流側に転送する。すなわち、自ノードユニットの無線基地局部４及び下流無線リンクを経て下流ノードユニットの中継無線通信部９に向かう方向である。
（管理制御３）ＩＰパケットを自ノードユニットに接続中のアプリケーションサーバ８’またはＵＥ５に転送する。

上流ノードユニット及び下流ノードユニットに接続されているアプリケーションサーバ８’及びＵＥ５のノードアドレスのリストは、追って詳述する方式に従い、無線ネットワークシステムを構成する全てのノードユニット（無線通信ユニット１）間で情報共有され、ルーティング管理テーブル３０５ｆ（ルーティング管理情報）として記憶される。このルーティング管理テーブル３０５ｆの内容は、隣接するノードユニット間の連携報知パケット介した通信により定期的に更新される。ルーティング管理モジュール３０５ｐｒの動作は、受信したＩＰパケットの送信先アドレスが、ルーティング管理テーブル３０５ｆを参照することにより、上流側に存在するのか（管理制御１）、下流側に存在するのか（管理制御２）、自ノードユニットのエリア内にあるのか（管理制御３）を単純に判断する処理に集約される。

・トポロジ管理モジュール３０５ｐｔ
無線ネットワークシステムを構成する全てのノードユニットの無線接続トポロジ（無線リンクを介した位相幾何学的な接続形態）を管理する。無線接続トポロジは、自ノードユニットから見た上流ノードユニット及び下流ノードユニットの特定情報を、全てのノードユニット（無線通信ユニット１）間で情報共有することで把握が可能であり、その内容はトポロジ管理テーブル３０５ｔｔ（トポロジ管理情報）として記憶される。このトポロジ管理テーブル３０５ｔｔの内容も、隣接するノードユニット間の連携報知パケット介した通信により定期的に更新される。また、後述の棄却リスト３０５ｒｒもトポロジ管理モジュール３０５ｐｔに組み込まれている。

・無線リンク管理モジュール３０５ｐｊ
中継無線通信部９あるいは無線基地局部４が構築する無線リンク（連携無線ベアラ）の状態を管理する。具体的には自ノードユニットの中継無線通信部９が上流ノードユニットの無線基地局部４に無線リンク５５を介して接続した場合、または下流ノードユニットの中継無線通信部９が自ノードユニットの無線基地局部４に無線リンク５５を介して接続した場合に連携モードとなり、上記のルーティング管理モジュール３０５ｐｒ及びトポロジ管理モジュール３０５ｐｔが起動する。一方、無線リンク５５を介した他ノードユニットの接続がない場合は孤立モードとなり、ルーティング管理情報及びトポロジ管理情報の各内容はクリアされる。さらに、連携モードにて無線リンク５５に割り当てるチャネルを決定するためのチャネルマップ３０５ｇも無線リンク管理モジュール３０５ｐｊに組み込まれている。

・グループＩＤ管理モジュール３０５ｇｔ
無線通信ユニット１を複数連携接続して無線ネットワークシステムを構築したい場合、特定の複数の無線通信ユニット１同士にユニットグループを形成させることが可能である。具体的には、自ノードユニットがどのユニットグループに属するかの識別に使用するグループ識別情報、より具体的には自ノードユニットが属するユニットグループを特定するグループ特定情報が各無線通信ユニット１に記憶保持されており、グループＩＤ管理モジュール３０５ｇｔは、自ノードユニットとグループ特定情報が一致する無線通信ユニット１（候補ユニット）についてのみ、連携接続を許可する制御を行なうものである。本実施形態では、グループ特定情報は各無線通信ユニット１に割り振られたグループＩＤであり、図３においてグループＩＤ記憶部３０５ｇｍがグループ識別情報記憶部の機能を果たす。

なお、グループ識別情報は、自ノードユニットがどのユニットグループに属するかの識別に使用できる情報であればよく、上記のグループ特定情報に限定されない。例えば、候補ユニットからのアタッチ要求を受けた際に、その候補ユニットが自ノードユニットのユニットグループに属さないことを示す情報もグループ識別情報として使用できる。この点については、追って詳述する。

図１１は、上記の構成の無線通信ユニット１を採用した場合の、本発明の無線ネットワークシステムの一構成例を示すものである。該無線ネットワークシステムにおいて無線通信ユニット群１（Ａ）～１（Ｃ）は、互いに隣接する無線通信ユニット対（１（Ａ）と１（Ｂ）、１（Ｂ）と１（Ｃ））の基地局セル（例えば、無線通信ユニット対１（Ａ），１（Ｂ）の場合、図１の５０（Ａ）と５０（Ｂ））が一部重なる位置関係で、無線リンク５５（Ａ）及び５５（Ｂ）により接続されている。例えば、無線通信ユニット対１（Ａ），１（Ｂ）の一方に接続されたＵＥ５（Ａ）（移動端末）と他方に接続されたＵＥ５（Ｂ）（移動端末）とは、無線通信ユニット対１（Ａ），１（Ｂ）及び該無線通信ユニット対１（Ａ），１（Ｂ）を接続する連携無線ベアラ５５（Ａ）を介してＩＰパケットの送受信を行なうことができる。無線通信ユニット群１（Ａ）～１（Ｃ）は、例えば全てが前述の船舶などの移動体上に搭載されていてもよいし、一部のもののみを移動体上に搭載し、残余のものを建物内などに固定設置するようにしてもよい。また、無線通信ネットワークが配備されていない地域にて、全ての無線通信ユニット群１（Ａ）～１（Ｃ）を固定配置してもよい。

また、図１１においては、無線リンク５５（Ａ），５５（Ｂ）により接続された無線通信ユニットが３（それ以上でもよい）となっている。例えば、無線通信ユニット１（Ａ）に接続されたＵＥ（移動端末）５（Ａ）は、無線通信ユニット１（Ｃ）に接続されたＵＥ（移動端末）５（Ｃ）と、無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）と、それら無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）を接続する連携無線ベアラ５５（Ａ），５５（Ｂ）とを介してＩＰパケットを送受信できるようになっている。このように、接続される無線通信ユニットの数を容易に増やすことができ、より広大なエリアにてＵＥ５同士の無線通信によるＩＰパケットの送受信が可能となる。

図１１下に掲げた表には、無線通信ユニット群１（Ａ）～１（Ｃ）について、無線リンク５５（Ａ），５５（Ｂ）の通信周波数／チャネル番号、トラッキングエリアコード、接続中のＵＥ５（Ａ）～５（Ｃ）及びアプリケーションサーバ８’（Ａ）～８’（Ｃ）のノードアドレス（表示の簡略化のため、複数のＵＥ５及びアプリケーションサーバ８’のノードアドレスをまとめたサブネットワークアドレスにて示している）、及び無線連携プロトコル層ＷＬＰ上にて送受信される連携報知パケットの送信先アドレスをまとめて示している。連携報知パケットの送信先アドレスは、どの無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）についても同一に定められている。また、無線ネットワークシステム全体でみた場合の、接続中の全てのＵＥ５（Ａ）～５（Ｃ）及びアプリケーションサーバ８’（Ａ）～８’（Ｃ）のノードアドレスは、無線通信ユニット群１（Ａ）～１（Ｃ）間で共有化され、図３のルーティング管理テーブル３０５ｆに記憶される。また、無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）の接続トポロジ情報（［Ａ］→［Ｂ］→［Ｃ］）も同様に共有化され、トポロジ管理テーブル３０５ｔｔに記憶される。なお、トポロジ管理テーブル３０５ｔｔに記憶される各無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）の特定情報（上記の［Ａ］、［Ｂ］、［Ｃ］）は、無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）に固有に割り振られたＩＤであってもよいし、無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）のノードアドレス（例えば、ＥＰＣ機能部３、無線基地局部４、中継無線通信部９のいずれかのノードアドレスか、これらとは別に割り当てられたユニットノードアドレス）を用いてもよい。本実施形態では、ＥＰＣ機能部３のノードアドレスを用いるものとする。

図１３は、ルーティング管理テーブル３０５ｆの内容の例を示すものであり、上から順に、図１１の接続状態にある無線通信ユニット１（Ａ）、１（Ｂ）及び１（Ｃ）のルーティング管理テーブル３０５ｆをそれぞれ示す。ＵＥ５（Ａ）～５（Ｃ）及びアプリケーションサーバ８’（Ａ）～８’（Ｃ）のノードアドレスは、自ノードユニットから見て下流ルート側に存在するノードと上流ルート側に存在するノードとが互いに区別された形で記憶されている。

また、フラッシュメモリ３０５には、上記の通信プロトコルスタックをプラットフォームとして、図２のＭＭＥ２、Ｓ－ＧＷ６及びＰ－ＧＷ７の各機能を仮想的に実現するＭＭＥエンティティ３０５ｂ、Ｓ－ＧＷエンティティ３０５ｃ及びＰーＧＷエンティティ３０５ｄの各プログラムがインストールされている。また、バス３０６には上流側通信インターフェース３０４Ａ及び下流側通信インターフェース３０４Ｂが接続されている。Ｐ－ＧＷ用のＩＰパケットの入出力ポートは上流側通信インターフェース３０４Ａに、Ｓ－ＧＷ用のＩＰパケットの入出力ポートは下流側通信インターフェース３０４Ｂにそれぞれ確保される。なお、上記の構成では、図２のＭＭＥ２、Ｓ－ＧＷ６及びＰ－ＧＷ７をコンピュータハードウェア上での仮想機能ブロックとして構成しているが、各々独立したハードウェアロジックにより構成してもよい。

無線基地局部４はマイコンハードウェアを主体に構成されており、ＣＰＵ４０１、プログラム実行領域となるＲＡＭ４０２、マスクＲＯＭ４０３及びそれらを相互に接続するバス４０６等からなる。バス４０６にはフラッシュメモリ４０５が接続され、ここに無線基地局用のＬＴＥプロトコルスタックを含む通信ファームウェア４０５ａが格納されている。また、バス４０６には端末無線ベアラの構築によりＵＥと無線接続するための無線通信部４１２と、通信インターフェース４０４が接続されている。通信インターフェース４０４はＥＰＣ機能部３の下流側通信インターフェース３０４Ｂと有線の通信バス３１により接続されている。

中継無線通信部９はマイコンハードウェアを主体に構成されており、ＣＰＵ９０１、プログラム実行領域となるＲＡＭ９０２、マスクＲＯＭ９０３及びそれらを相互に接続するバス９０６等からなる。バス９０６にはフラッシュメモリ９０５が接続され、ここに中継無線通信部用のＬＴＥプロトコルスタックを含む通信ファームウェア９０５ａが格納されている。また、バス９０６には無線リンクの構築により上流無線基地局部と無線接続するための無線通信部９１２と、通信インターフェース９０４が接続されている。通信インターフェース９０４はＥＰＣ機能部３の上流側通信インターフェース３０４Ａと有線の通信バス３０により接続されている。通信ファームウェア９０５ａに組み込まれている中継無線通信部用のＬＴＥプロトコルスタックは後述するＵＥ（移動端末）用のプロトコルスタックと同一のものが使用される。換言すれば、中継無線通信部９の上流無線基地局部への接続手順は、ＵＥ（移動端末）の接続手順と方式的には同一である。

また、通信バス３０には、ＥＰＣ機能部３とアプリケーションサーバ８’（あるいは、インターネット等の外部ネットワークであってもよい）との間のＩＰパケットの送受信を中継するルータ８が接続されている。

次に、無線通信ユニット１は、着脱式の二次電池モジュール２１（例えば、リチウムイオン二次電池モジュールやニッケル水素二次電池モジュールなど）と、無線基地局部４、ＥＰＣ機能部３、ルータ８及び中継無線通信部９の各機能回路ブロックと、二次電池モジュール２１からの入力電圧を各機能回路ブロックの駆動電圧に変換して出力する電源回路部２２とが可搬型筐体２３に一体的に組付けられた構造を有する。これにより、無線通信ユニット１は、二次電池モジュール２１から駆動電源電圧を自律的に調達でき、商用交流などの外部電源電圧が使用不能な設置場所（例えば海上など）においても問題なく使用可能である。可搬型筐体２３は金属ないし強化型樹脂製の箱型であり、図３に示す例では、搬送ないし移動の便宜を図るため、可搬型筐体２３の底部にキャスター２４Ｃを、同じく背面に手押し用の取手２４を設けている。

放電により二次電池モジュール２１の出力電圧が下がった場合は、可搬型筐体２３から二次電池モジュール２１を取り外し、例えば図示しない商用交流電源や自家発電装置に接続された専用の充電器に装着して充電することが可能である。また、電源回路部２２は、上記商用交流や移動体に設けられた集中電源部などの外部電源電圧も受電できるようになっており、上記駆動電源電圧に変換出力が可能である。さらに、当該外部電源電圧により二次電池モジュール２１の充電を実行できるように構成することもできる。例えば電源回路部２２が商用交流等から受電している状態で、停電により該受電が途絶えた場合は二次電池モジュール２１からの受電に切り替えることで、無線通信ユニット１の動作が継続可能となるように構成することもできる。

次に、図４は、ＵＥ（移動端末）５の電気的構成の一例を示すブロック図である。ＵＥ５はマイコン１００を処理主体として備えたスマートフォンとして構成されている。マイコン１００は、ＣＰＵ１０１、プログラム実行領域となるＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３、入出力部１０４及びそれらを相互に接続するバス１０６等からなる。また、バス１０６にはフラッシュメモリ１０５が接続され、ここにＵＥ５の動作環境を構築するためのＯＳ（図示せず）と、端末アプリ１０５ｂ等がインストールされている。

また、入出力部１０４にはグラフィックコントローラ１０９１を介してモニタ１０９が接続されている。モニタ１０９には入力部をなすタッチパネル１１０が重ね合わされ、モニタ１０９に表示形成される種々のソフト操作部（ボタンやアイコンなど）と協働して、ＵＥ５の動作制御に必要な種々の情報入力がなされるようになっている。タッチパネル１１０はタッチパネルコントローラ１１０１を介して入出力部１０４に接続されている。入出力部１０４には静止画ないし動画を撮影するためのカメラ１１１が接続されている。さらに、バス１０６には無線通信部１１２が接続されている。ＵＥ５は該無線通信部１１２にて、図３の無線通信ユニット１の無線基地局部４と端末無線ベアラ５７を介して無線接続される。

次に、図８は、ＬＴＥシステムにおける下りリンクのチャネルマッピングを示す。ここでは、論理チャネル（Downlink Logical Channel）、トランスポートチャネル（Downlink Transport Channel）及び物理チャネル（Downlink Physical Channel）相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。
・ＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel：専用トラフィックチャネル）は、データの送信のための個別論理チャネルである。ＤＴＣＨは、トランスポートチャネルであるＤＬＳＣＨ（Downlink Shared Channel：下りシェアドチャネル）にマッピングされる。

・ＤＣＣＨ（Dedicated Control Channel：専用制御チャネル）：ＵＥ５とネットワークとの間の個別制御情報を送信するための論理チャネルである。ＤＣＣＨは、ＵＥ５及び中継無線通信部９が無線基地局部４とＲＲＣ接続を有する場合に用いられる。ＤＣＣＨは、ＤＬＳＣＨにマッピングされる。
・ＣＣＣＨ（Common Control Channel：共通制御チャネル）：ＵＥ５及び中継無線通信部９と無線基地局部４との間の送信制御情報のための論理チャネルである。ＣＣＣＨは、ＵＥ５及び中継無線通信部９が無線基地局部４との間でＲＲＣ接続を有していない場合に用いられる。ＣＣＣＨは、ＤＬＳＣＨにマッピングされる。
・ＢＣＣＨ（Broadcast Control Channel：放送制御チャネル）：システム情報配信のための論理チャネルである。ＢＣＣＨは、トランスポートチャネルであるＢＣＨ（Broadcast Channel、放送チャネル）又はＤＬＳＣＨにマッピングされる。
・ＰＣＣＨ（Paging Control Channel：ページング制御チャネル）：ページング情報、及びシステム情報変更を通知するための論理チャネルである。ＰＣＣＨは、トランスポートチャネルであるＰＣＨ（Paging Channel：ページングチャネル）にマッピングされる。

また、トランスポートチャネルと物理チャネルとの間のマッピング関係は以下の通りである。
・ＤＬＳＣＨ及びＰＣＨ：ＰＤＳＣＨ（Physical Downlink Shared Channel：物理下りシェアドチャネル）にマッピングされる。ＤＬＳＣＨは、ＨＡＲＱ、リンクアダプテーション、及び動的リソース割当をサポートする。
・ＢＣＨ：ＰＢＣＨ（Physical Broadcast Channel：物理ブロードキャストチャネル）にマッピングされる。

次に、図９は、ＬＴＥシステムにおける上りリンクのチャネルマッピングを示す。図８と同様に、論理チャネル（Downlink Logical Channel）、トランスポートチャネル（Downlink Transport Channel）及び物理チャネル（Downlink Physical Channel）相互間のマッピング関係を示している。以下、順に説明する。
・ＣＣＣＨ（Common Control Channel：共通制御チャネル）：ＵＥ５及び中継無線通信部９とＥＰＣ機能部３との間の制御情報を送信するために使用される論理チャネルであり、ＥＰＣ機能部３と無線リソース制御（ＲＲＣ：Radio Resource Control）接続を有していないＵＥ５によって使用される。
・ＤＣＣＨ（Dedicated Control Channel：専用制御チャネル）：１対１（point-to-point）の双方向の論理チャネルであり、ＵＥ５及び中継無線通信部９とＥＰＣ機能部３と間で個別の制御情報を送信するために利用するチャネルである。専用制御チャネルＤＣＣＨは、ＲＲＣ接続を有しているＵＥ５によって使用される。
・ＤＴＣＨ（Dedicated Traffic Channel：専用トラフィックチャネル）：１対１の双方向論理チャネルであり、特定のＵＥ又は中継無線通信部専用のチャネルであって、ユーザ情報の転送のために利用される。

・ＵＬＳＣＨ（Uplink Shared Channel：上りリンク共用チャネル）：ＨＡＲＱ）、動的適応無線リンク制御、間欠送信（ＤＴＸ：Discontinuous Transmission）がサポートされるトランスポートチャネルである。
・ＲＡＣＨ（Random Access Channel：ランダムアクセスチャネル）：制限された制御情報が送信されるトランスポートチャネルである。

・ＰＵＣＣＨ（Physical Uplink Control Channel：物理上りリンク制御チャネル）：下りリンクデータに対する応答情報（ＡＣＫ(Acknowledge)/ＮＡＣＫ(Negative acknowledge)）、下りリンクの無線品質情報、および、上りリンクデータの送信要求（スケジューリングリクエスト：Scheduling Request：ＳＲ）を無線基地局部４に通知するために使用される物理チャネルである。
・ＰＵＳＣＨ（Physical Uplink Shared Channel：物理上りリンク共用チャネル）：上りリンクデータを送信するために使用される物理チャネルである。
・ＰＲＡＣＨ（Physical Random Access Channel：物理ランダムアクセスチャネル）：主にＵＥ５から無線基地局部４への送信タイミング情報（送信タイミングコマンド）を取得するためのランダムアクセスプリアンブル送信に使用される物理チャネルである。ランダムアクセスプリアンブル送信はランダムアクセス手順の中で行なわれる。

図９に示すように、上りリンクでは、次のようにトランスポートチャネルと物理チャネルのマッピングが行われる。上りリンク共用チャネルＵＬＳＣＨは、物理上りリンク共用チャネルＰＵＳＣＨにマッピングされる。ランダムアクセスチャネルＲＡＣＨは、物理ランダムアクセスチャネルＰＲＡＣＨにマッピングされる。物理上りリンク制御チャネルＰＵＣＣＨは、物理チャネル単独で使用される。また、共通制御チャネルＣＣＣＨ、専用制御チャネルＤＣＣＨ、専用トラフィックチャネルＤＴＣＨは、上りリンク共用チャネルＵＬＳＣＨにマッピングされる。

ＬＴＥシステムの下りリンクにおいては、ＵＥ５及び中継無線通信部９は無線基地局部４に対してＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、直交周波数分割多重）アクセス（ＯＦＤＭＡ）により無線接続する。ＯＦＤＭＡ方式は、周波数分割多重と時間分割多重とを複合させた二次元の多重化アクセス方式として特徴づけられる。具体的には、直交する周波数軸と時間軸のサブキャリアを分割してＵＥ５に割り振り、各サブキャリアの信号がゼロ（０点）になるように、周波数軸上で直交するサブキャリアを分割する。サブキャリアを分割して周波数軸上に割り当てることにより、あるサブキャリアがフェージングの影響を受けても影響のない別のサブキャリアを選択することができるので、ユーザは無線環境に応じてより良好なサブキャリアを使用でき、無線品質を維持できる利点が生ずる。

そして、ＯＦＤＭＡ方式においては、周波数軸と時間軸とが張る仮想平面上で定義されるリソースブロック(Resource Block：以下、ＲＢともいう）が無線リソースとして採用される。ＲＢは図１０に示すように、上記平面を１８０ｋＨｚ／０．５ｍｓｅｃでマトリックスに区切ったブロックとして定義され、各ブロックは周波数軸上では１５ｋＨｚ間隔で隣接する１２個のサブキャリアを、時間軸上ではフレームの１スロット分（７シンボル）を含む。このＲＢは時間軸上で隣接する２つ（１ｍｓｅｃ）を１組としてＵＥ５及び中継無線通信部９に割り当てられる。他方、ＬＴＥシステムの上りリンクにおいても、ＳＣ－ＦＤＭ（Single Career Frequency-Division Multiplexing）アクセス（ＳＣ－ＦＤＭＡ）が採用される点を除き、同様の概念のリソースブロックが無線リソースとして用いられる。ＯＦＤＭＡでは１つのリソースブロックが周波数軸上で１２のサブキャリア（帯域幅：１５ｋＨｚ)に分割されるのに対し、ＳＣ－ＦＤＭＡはサブキャリアへの分割がなされないシングルキャリア方式である。

３ＧＰＰ仕様の無線通信方式においては、該３ＧＰＰに規定された複数の周波数バンドのいずれが割り当てられる。この割り当てられる周波数バンドは、通信方式によって相違し、例えばＬＴＥバンドとしてはバンド１、３、６、８、１１、１８、１９、２１、２６、２８、４１及び４２が使用されている。いずれのバンドも、予め定められた帯域幅の複数の周波数チャネルに分割され、ＥＰＣ機能部３は、図２の無線リンク５５及び端末無線ベアラ５７を、予め定められた周波数チャネルを選択して構築することとなる。すなわち、下流ノードユニット間チャネル、上流ノードユニット間チャネル及び端末側チャネルは、各々３ＧＰＰに規定される複数のバンドのいずれかに属する周波数チャネルとして設定される。

図１１の実施形態において、ＥＰＣ機能部３は、（下流）無線リンク５５の設定周波数チャネルを、予め定められた特定の１つの周波数チャネルである（下流）ユニット間チャネルに固定設定する。また、端末無線ベアラ５７の設定周波数チャネルである端末側チャネルについては、（下流）ユニット間チャネルと同一の周波数チャネルに設定される。つまり、ＥＰＣ機能部３は、直下の無線基地局部４に対し、下流側の無線通信ユニット１の中継無線通信部９と移動端末５に対し同一の周波数チャネルを設定する。

また、図１１において、無線通信ユニット１（Ａ）のセル、無線通信ユニット１（Ｂ）のセル及び無線通信ユニット１（Ｃ）のセルは互いに重なりを生じている。この場合、例えば無線通信ユニット１（Ｂ）から見て上流及び下流の無線通信ユニット１（Ａ），１（Ｃ）を接続する無線リンク５５（Ａ），（Ｂ）のユニット間チャネルは、これを互いに異なる周波数チャネルに設定することで、無線リンク５５（Ａ），（Ｂ）の構築に際して、これに関与する、互いに一部重なる複数のセルの間での電波干渉を効果的に防止することができる。

より具体的には、無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）の各ＥＰＣ機能部３は、（上流）無線リンクが構築される際に、下流ノードユニット間チャネルを、上流無線リンクに対して設定される上流ノードユニット間チャネルと異なる周波数チャネルに設定する一方、端末用チャネル群については、下流ノードユニット間チャネル及び上流ノードユニット間チャネルとのいずれとも異なる周波数チャネル群として設定している。例えば、無線通信ユニット１（Ｂ）に着目してみた場合、無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３は、上流無線リンク５５（Ｂ）に対して設定される上流ノードユニット間チャネルを例えばＣＨ２に設定する。一方、無線通信ユニット１（Ａ）のＥＰＣ機能部３は、該無線通信ユニット１（Ａ）から見た上流無線リンク５５（Ａ）（無線通信ユニット１（Ｂ）から見れば下流無線リンクである）に対して設定される上流ノードユニット間チャネル（無線通信ユニット１（Ｂ）から見れば下流ノードユニット間チャネルである）を、上記ＣＨ２と相違するＣＨ１に設定するのである。このとき、下流ノードユニット間チャネルＣＨ１と上流ノードユニット間チャネルＣＨ２とを同一バンド内の互いに異なる周波数チャネルとして設定することで、無線リンクを構築するための無線基地局部４及び中継無線通信部９のハードウェアを、単一バンド仕様にて簡便に構成できる利点が生ずる。

また、端末側チャネルについては、上記同一バンドに属する周波数チャネルのうち、下流ノードユニット間チャネルと同一のチャネルに設定される。例えば、図１１の無線ネットワークシステム全体に１つのバンドのみが割り当てられている場合、端末側チャネルは、同一バンドに属する周波数チャネルのうち、下流ノードユニット間チャネルと同一のチャネルを設定することで、端末無線ベアラ構築も含めて無線基地局部４及び中継無線通信部９のハードウェアの単一バンド仕様化を図ることができ、装置構成の簡略化に寄与する。なお、端末側チャネルは、下流ノードユニット間チャネル及び上流ノードユニット間チャネルとして設定されるもの以外の残余の周波数チャネルから切り替え可能に選択してもよい。

また、本実施形態では、上記の同一バンドとして、３ＧＰＰに規定されたバンド２８が採用されている。バンド２８は、地上波アナログテレビ放送の停波にともない空きを生じたＶＨＦ帯（７００ＭＨｚ帯）に設定されている。バンド２８は低周波数帯のため通信速度が幾分遅い関係上、都市部など端末加入者の多いエリア等での採用が積極的に進められておらず、電波リソースの利用状況がそれほどひっ迫していないためスムーズな接続が期待できる。また、低周波数帯であるということは、電波の遠方到達性に優れ、１つの無線通信ユニットのセルカバレッジの拡大を図ることができる。また、地下や障害物があっても繋がりやすい特性を有し、例えば海上や鉱山などで本発明の無線ネットワークシステムを構築する上でも好適であるといえる。

次に、本発明の無線ネットワークシステムにおいて、図１１のごとく隣接する無線リンク５５（Ａ），５５（Ｂ）のユニット間チャネル設定を互いに異ならせるための具体的な手法としては、例えば無線リンク５５（Ａ），５５（Ｂ）経由して、各無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）が前述の連携報知パケットの送受信によりユニット間チャネル情報を共有化することにより行なうことができる。

また、無線ネットワークシステムに参加する無線通信ユニットの上限数が定められている場合には、例えば図１１において個々の無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）に付与されるノードアドレスの組み合わせに応じて、割り振るべきユニット間チャネルの種別をチャネルマップの形で一律に定め、このチャネルマップを個々の無線通信ユニットのＥＰＣ機能部３に組み込んでおくことが、処理のさらなる簡略化を図るうえで有効である。各ＥＰＣ機能部３はチャネルマップを参照することで、隣接する無線リンクのユニット間チャネルが異なるものとなるように設定とすることが可能となる。この場合、ＥＰＣ機能部３は、下流ノードユニット間チャネルとして選択可能な周波数チャネル群と、接続先となる下流中継無線通信部のノードアドレスとの対応関係を示すチャネルマップを記憶するチャネルマップ記憶部を有し、下流中継無線通信部からのアタッチ要求を受けるに伴い、該下流中継無線通信部のノードアドレスを取得するとともに、取得したノードアドレスに対応する周波数チャネルをチャネルマップ上にて特定し、特定された該周波数チャネルを下流ノードユニット間チャネルとして設定するように動作する。

図１２は、チャネルマップ３０５ｇの一例を示す。該チャネルマップ３０５ｇにおいては、システム構築に参加する無線通信ユニット１の数が４つであり、それぞれユニット特定情報ＭＩＤ０１～ＭＩＤ０４が付与されている。そして、それらユニット特定情報の組み合わせに応じ、対応する無線通信ユニットの間に設定するユニット間チャネルのチャネル番号が重複を生じないように定められている。ユニット特定情報は、無線通信ユニット１の認証情報ＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）であってもよいし、ノードアドレスであってもよい。

以下、中継無線通信部９とＵＥ５のアタッチシーケンスの流れについて、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は中継無線通信部９のアタッチシーケンスを示す。ＴＳ１では中継無線通信部９から無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４を経由してＭＭＥ２に対し、アタッチ要求が出される。このとき、中継無線通信部９は、認証用のＩＭＳＩを送信する。ＭＭＥ２はこれを受け、ＴＳ２にてＳ－ＧＷ６に対しベアラ設定要求を送信する。Ｓ－ＧＷ６はＴＳ３にて、Ｐ－ＧＷ７との間でＳ５インターフェース上に物理回線のベアラ設定処理を実行する。ベアラが設定されればＳ－ＧＷ６はＴＳ４にてＭＭＥ２に、ベアラ設定応答を送信する。

ＭＭＥ２は、ＴＳ５にて要求元ユニットのＩＰアドレスに対応する無線通信チャネルをチャネルマップ３０５ｇ（図１２）上で検索する。そして、ＴＳ６で、無線ベアラ設定要求（アタッチ受入れ）を無線基地局部４に設定チャネル番号とともに通知する。これを受けた無線基地局部４はＴＳ７にて設定するべき無線ベアラ（無線リンク）の設定チャネル番号を含むＭＩＢ（Master Information Block）を中継無線通信部９に送信する。

ＴＳ８にて中継無線通信部９はユニット間チャネルを、受信したＭＩＢに含まれる設定チャネル番号に固定設定し、設定完了を返信する。これを受け、ＴＳ９にて無線基地局部４はセッション開始要求（タッチ受入れ）を中継無線通信部９に通知する。ＴＳ１０にて中継無線通信部９は無線リンクを設定し、セッション開始応答を無線基地局部４に返す。ＴＳ１１にて、無線基地局部４は、セッション開始応答をＭＭＥ２に通知する。

一方、図１７はＵＥ５（移動端末）のアタッチシーケンスを示す。ＴＳ１１’ではＵＥ５から無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４を経由してＭＭＥ２に対し、アタッチ要求が出される。このとき、要求元に無線通信ユニットのＩＭＳＩを送信する。ＭＭＥ２はこれを受け、ＴＳ１２にてＳ－ＧＷ６に対しベアラ設定要求を送信する。Ｓ－ＧＷ６はＴＳ１３にて、Ｐ－ＧＷ７との間でＳ５インターフェース上に物理回線のベアラ設定処理を実行する。ベアラが設定されればＳ－ＧＷ６はＴＳ１４にてＭＭＥ２に、ベアラ設定応答を送信する。

ＭＭＥ２は、図１３の処理に従い、端末無線ベアラ群として使用可能な設定チャネル番号を決定する。そして、ＴＳ１６で、無線ベアラ設定要求（アタッチ受入れ）を無線基地局部４に決定した設定チャネル番号とともに通知する。これを受けた無線基地局部４はＴＳ１７にて設定するべき無線ベアラ（無線リンク）の設定チャネル番号を含むＭＩＢ（Master Information Block）をＵＥ５に送信する。

ＴＳ１８にてＵＥ５は端末側チャネルを、受信したＭＩＢに含まれる設定チャネル番号に設定し、設定完了を返信する。これを受け、ＴＳ１９にて無線基地局部４はセッション開始要求（アタッチ受入れ）をＵＥ５に通知する。ＴＳ２０にてＵＥ５は端末側無線ベアラを設定し、セッション開始応答を無線基地局部４に返す。ＴＳ２１にて、無線基地局部４は、セッション開始応答をＭＭＥ２に通知する。上記のように、ＵＥ５のアタッチシーケンスと中継無線通信部９のアタッチシーケンスとは、周波数チャネル設定の内容を除き、基本的に同一の手順に従い実行されている。

ＬＴＥシステムにおいては、上記設定チャネル番号などの報知情報の送信量を運用・環境ごとに柔軟に変更するために、ＰＢＣＨを用いた固定的な報知情報リソースと、ＰＤＳＣＨを用いた可変的に使用できる無線リソースとが組み合わせて使用される。ここで固定的なリソースであるＰＢＣＨを用いるのは、ＵＥ５（中継無線通信部９）が最初に取得する情報として報知情報が定められており、ＵＥ５（中継無線通信部９）が無線基地局部（ｅＮｏｄｅＢ）４からの通知を受けることなしに受信できる必要があるためである。ＵＥ５は固定的なリソースであるＰＢＣＨを最初に受信し、ＰＢＣＨからＰＤＳＣＨを受信するための最低限の情報を得て、その情報をもとにＰＤＳＣＨにて送られる報知情報を読むようにしている。ＰＤＳＣＨはＲＢ単位で割り当て可能な可変リソースであるため、ＰＤＳＣＨにて送信する報知情報の量は可変である。これにより報知情報に使用するリソース量の変更が実現され、ネットワーク運用や環境により異なる報知情報量に応じた無線リソースの割り当てが可能となる。

そして、このＰＢＣＨにより送信される報知情報のうち上記のＭＩＢは、無線フレームの先頭（すなわち、サブフレーム番号＝０）で送信されるものであり、時間リソース及び周波数リソースが常に固定された形で割り当てられる。その送信情報は、通常は、例えばＰＤＳＣＨにより他の報知情報（例えばＳＩＢ（System Information Block））を受信するための情報、及び無線フレーム番号（ＳＦＮ : System Frame Number）などである。しかし、本実施形態では、このＭＩＢを利用して、無線基地局部４はＵＥ５（中継無線通信部９）に対し、端末無線ベアラあるいは無線リンクのチャネル情報を配信する。ＭＩＢのサイズは２４ビットに固定されているが、そのうちの１０ビットは予備領域となっているので、例えばこの予備領域を利用して上記無線ベアラの設定チャネル情報を組み込むことが可能である。

図１８は、同じ無線通信ユニット１に接続するＵＥ５（ＵＥ(I)及びＵＥ(II)）間のＩＰパケットの伝送処理の流れを示すものである。Ｕ１及びＵ２は図１５により説明済みのアタッチシーケンスであり、端末無線ベアラが構築される。Ｕ３でＵＥ(I)からＩＰパケットが無線基地局部４に向け上りパケットとして送出される。無線基地局部４がこれをＥＰＣ機能部３に転送する。ＥＰＣ機能部３では、自ノードユニット１（Ａ）に接続中のいずれかのＵＥのＩＰアドレスが、受け取ったＩＰパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスと一致しているか否かを確認する。図１８の場合、ＵＥ(II)のＩＰアドレスがこれに該当することとなり、Ｄ１にて該ＩＰパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部４に折り返し転送する。無線基地局部４はこれを受け取ってＵＥ(II)に転送し、処理は完了する。

図１９は、図１１において、無線通信ユニット１（Ａ）に接続中のＵＥ５（Ａ）と、隣接する無線通信ユニット１（Ａ）に接続中のＵＥ５（Ｂ）と間のＩＰパケットの伝送処理の流れを示すものである。Ｕ１～Ｕ３までの処理は図１８と同じである。Ｕ３において無線通信ユニット１（Ａ）のＥＰＣ機能部３は、図１３のルーティング管理テーブル３０５ｆを参照し、受け取ったＩＰパケットの送信先アドレスが、自ノードユニット１（Ａ）に接続中のいずれのＵＥのＩＰアドレスとも一致しないことを確認するとともに、該送信先アドレスが上流ルート及び下流ルートのいずれに存在するかを確認する。例えば、送信先アドレスが上流ルート側に存在する場合は、Ｕ４にてそのＩＰパケットを、無線リンク５５（Ａ）により上流側の無線通信ユニット１（Ｂ）に転送する。無線通信ユニット１（Ｂ）では、このＩＰパケットを受け取り、同様に自ノードユニット１（Ｂ）に接続中のいずれかのＵＥのＩＰアドレスが、受け取ったＩＰパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスと一致しているか否かを確認する。一致していれば、Ｄ２にて該ＩＰパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部４に転送する。無線基地局部４はこれを受け取ってＵＥ５（Ｂ）に転送し、処理は完了する。

たとえば、ＩＰパケットの送信元のＵＥが、カスケード接続された無線通信ユニット群の中間のものに接続されており、送信先のＵＥが該無線通信ユニットよりも下流側の無線通信ユニットに接続中のＵＥである場合は、上記Ｕ３にてＥＰＣ機能部３はルーティング管理テーブル３０５ｆを参照し、受け取ったＩＰパケットの送信先アドレスが、下流ルート側のＵＥのＩＰアドレスと一致していることを確認することとなる。該ＩＰパケットは下りパケットとして無線基地局部４に転送され、さらに送信先となるＵＥが接続される無線通信ユニットに下流側の連携無線ベアラを用いて転送される。

図２０は、図１１において、無線通信ユニット１（Ａ）に接続中のＵＥ５（Ａ）と、２つ先の無線通信ユニット１（Ｃ）に接続中のＵＥ５（Ｃ）と間のＩＰパケットの伝送処理の流れを示すものである。Ｕ１～Ｕ４までの処理は図１９と同じである。Ｕ４において無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３はルーティング管理テーブル３０５ｆを参照し、受け取ったＩＰパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスが、例えば上流ルート側に存在することが確認された場合、Ｕ５にてそのＩＰパケットを、無線リンク５５（Ｂ）により上流側の無線通信ユニット１（Ｃ）に転送する。無線通信ユニット１（Ｃ）では、このＩＰパケットを受け取り、自ノードユニットに接続中のＵＥ５（Ｃ）のＩＰアドレスが送信先のＩＰアドレスと一致することを確認する。そして、Ｄ３にて該ＩＰパケットを下りパケットとして配下の無線基地局部４に転送する。無線基地局部４はこれを受け取ってＵＥ５（Ｃ）に転送し、処理は完了する。

図２１は、無線通信ユニット１（Ａ）に接続中のＵＥ５（Ａ）からのＩＰパケットが、無線ネットワークシステム外の送信先アドレスを有している場合の処理を示す。Ｕ１～Ｕ５までの処理は図２０と同じである。Ｕ５において無線通信ユニット１（Ｃ）のＥＰＣ機能部３はルーティング管理テーブル３０５ｆを参照し、受け取ったＩＰパケットのヘッダに記録されている送信先アドレスが上流ルートに存在することを確認し、Ｕ６にてそのＩＰパケットをルータ８に転送する。

次に、通信ファームウェア３０５ａは、本発明の要部をなす以下の機能部の実現プログラムとして機能する（図１１等も参照）。
・グループ識別情報受信制御部：無線基地局部４に対し、下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットから、グループ識別情報を無線受信させる。
・連携接続可否判定部：取得されたグループ識別情報をグループ識別情報記憶部に記憶されたグループ識別情報と照合し、その照合結果に基づいて候補ユニットとの連携接続の可否判定を行なう。
・連携接続制御部：可否判定の結果が肯定的であった場合にのみ、無線基地局部４が候補ユニットに対し下流ノードユニットとして連携接続することを許可する。
・グループ識別情報送信制御部：自ノードユニットが候補ユニットとなる場合に、中継無線通信部９に対し該自ノードユニットのグループ識別情報を、連携接続要求先となる他の無線通信ユニットに向け無線送信させる。

通信ファームウェア３０５ａは、ルーティング管理テーブル３０５ｆの作成および更新にかかる以下の機能部の実現プログラムとして機能する（図１１参照）。
・ルーティング管理情報受信制御司令部：自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニットを他ノードユニットとして、該他ノードユニットの無線基地局部に接続中の移動端末（ＵＥ）５のノードアドレスを含むルーティング管理情報を上流ノードユニット又は下流ノードユニットから、連携報知情報として受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・ルーティング管理情報統合処理部：自ノードユニットの無線基地局部４に接続中の移動端末５のノードアドレスを含むルーティング管理情報を、上流ノードユニット又は下流ノードユニットから受信される他ノードユニットのルーティング管理情報と統合する。
・ルーティング管理情報記憶制御部：統合後のルーティング管理情報をルーティング管理情報記憶部（図３において、フラッシュメモリ３０５のルーティング管理テーブル３０５ｆの記憶領域がこれに該当する）に記憶させる。
・ルーティング管理情報送信制御司令部：統合後のルーティング管理情報を連携報知情報として下流ノードユニット又は上流ノードユニットに向け送信することを、連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・ユーザデータ転送制御部：ルーティング管理情報記憶部に記憶されたルーティング管理情報を参照することによりユーザデータの転送先となる移動端末５のノードアドレスを特定し、通信プロトコルのユーザプレーン側にてユーザデータの転送制御を行なう。

以上の構成により、無線連携プロトコル層ＷＬＰ上での連携報知パケットの送受信処理により、連携接続された複数の無線通信ユニット１間でのルーティング管理情報の共有化処理をスムーズかつ簡便に実行することができる。以下、その具体的な処理の流れの一例について図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。ここでは、無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）が図１１の接続状態となっている場合を例にとる。

ルーティング管理テーブル３０５ｆの更新処理は、連携報知パケットを介したいわばバケツリレー的な手法により、無線ネットワークシステムの下流端に位置する無線通信ユニット１（Ａ）と上流端に位置する無線通信ユニット１（Ｃ）との間で、往復的に実施される。すなわち、処理起点となる下流端の無線通信ユニット１（Ａ）が自ノードユニットに接続中のＵＥ５（及びアプリケーションサーバ８’）のノードアドレスを報知する連携報知パケットを更新トリガパケットとして発行し上流ノードユニットに送信する。これを受信した上流ノードユニットは連携報知パケットの内容を参照してルーティング管理テーブル３０５ｆの下流ルート側の内容を更新し、更新後の下流ルート側の内容を次の上流ノードユニットに連携報知パケットにより伝達する（図１４Ａ）。そして、 この伝達の流れが上流端の無線通信ユニット１（Ｃ）に到達すると、該上流端の無線通信ユニット１（Ｃ）はルーティング管理テーブル３０５ｆの下流ルート側の内容を更新した上で、自ノードユニットに接続中のＵＥ５（及びアプリケーションサーバ８’）のノードアドレスを報知する連携報知パケットを発行し下流ノードユニットに送信する。これを受信した下流ノードユニットは連携報知パケットの内容を参照してルーティング管理テーブル３０５ｆの上流ルート側の内容を更新し、更新後の上流ルート側の内容を次の下流ノードユニットに連携報知パケットにより伝達する（図１４Ｂ）。そして、この伝達の流れが下流端の無線通信ユニット１（Ａ）に返ってくれば、無線通信ユニット１（Ａ）はルーティング管理テーブル３０５ｆの上流ルート側の内容を更新し、一連の処理が完結する。このシーケンスは、下流端の無線通信ユニット１（Ａ）が上記の更新トリガパケットを定期的に（例えば、あらかじめ定められた時間間隔で）発行することで繰り返され、ルーティング管理テーブル３０５ｆを最新の状態に維持することができる。

以下、より詳細に説明する。まず、下流端の無線通信ユニット１（Ａ）のＥＰＣ機能部３は、自ノードユニットに接続中のＵＥ５のノードアドレス（192.168.1.0/24）とアプリケーションサーバ８’のノードアドレス（172.16.1.0/24）とをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、中継無線通信部（ＢＴＣ）９に対し上流無線リンク５５（Ａ）を介して該連携報知パケットを送信させる（Ｕ１０１）。無線通信ユニット１（Ｂ）は無線基地局部４にてこれを受信し、連携報知パケットに書き込まれた上記のノードアドレスによりルーティング管理テーブル３０５ｆの下流ルート側の内容を更新する（Ｕ１０２）。

このとき、連携報知パケットの送信元が無線通信ユニット１（Ｂ）から見て下流側のノードユニットであることは、本実施形態の場合、次のいずれのロジックからも自明に特定できる。
（１）連携報知パケットが無線基地局部４により受信されていること。
（２）連携報知パケットに書き込まれた送信元アドレスが、下流ノードユニットのノードアドレスを示していること。連携報知パケットの発行元はＥＰＣ機能部３であり、送信元アドレスが下流ノードユニットのものであるか、下流ノードユニットのものであるかはトポロジ管理テーブル３０５ｔｔを参照することにより把握できる。

続いて、無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３は、無線通信ユニット１（Ａ）から受け取ったＵＥ５のノードアドレス（192.168.1.0/24）とアプリケーションサーバ８’のノードアドレス（172.16.1.0/24）に、自ノードユニットに接続中のＵＥ５のノードアドレス（192.168.2.0/24）とアプリケーションサーバ８’のノードアドレス（172.16.2.0/24）を統合し、これらをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、中継無線通信部（ＢＴＣ）９に対し上流無線リンク５５（Ｂ）を介して該連携報知パケットを送信させる（Ｕ１０３）。

上流端の無線通信ユニット１（Ｃ）のＥＰＣ機能部３は、無線基地局部４にて上記連携報知パケットを受信し、これに書き込まれた上記のノードアドレスにより、ルーティング管理テーブル３０５ｆの下流ルート側の内容を更新する（Ｕ１０４）。他方、無線通信ユニット１（Ｃ）には上流ノードユニットが接続されていないので、ルーティング管理テーブル３０５ｆの上流ルート側の内容は空白となる（図１３の下参照）。ここまでのシーケンスにより、各無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）のルーティング管理テーブル３０５ｆの下流ルート側の内容更新が完了する。

続いて、図１４Ｂに進み、上流端の無線通信ユニット１（Ｃ）は、自ノードユニットに接続中のＵＥ５のノードアドレス（192.168.3.0/24）とアプリケーションサーバ８’のノードアドレス（172.16.3.0/24）とをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、無線基地局部４に対し下流無線リンク５５（Ｂ）を介して該連携報知パケットを送信させる（Ｕ１０５）。無線通信ユニット１（Ｂ）は中継無線通信部９にてこれを受信し、連携報知パケットに書き込まれた上記のノードアドレスによりルーティング管理テーブル３０５ｆの上流ルート側の内容を更新する（Ｕ１０６）。この時点で、無線通信ユニット１（Ｂ）のルーティング管理テーブル３０５ｆの内容は、図１３の中央に示す状態となる。

このとき、連携報知パケットの送信元が無線通信ユニット１（Ｂ）から見て上流側のノードユニットであることは、本実施形態の場合、次のいずれのロジックからも自明に特定できる。
（３）連携報知パケットが中継無線通信部９により受信されていること。
（４）連携報知パケットに書き込まれた送信元アドレスが、トポロジ管理テーブル３０５ｔｔにおいて上流ノードユニットのノードアドレスを示していること。

続いて、無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３は、無線通信ユニット１（Ｃ）から受け取ったＵＥ５のノードアドレス（192.168.3.0/24）とアプリケーションサーバ８’のノードアドレス（172.16.3.0/24）に、自ノードユニットに接続中のＵＥ５のノードアドレス（192.168.2.0/24）とアプリケーションサーバ８’のノードアドレス（172.16.2.0/24）を統合し、これらをペイロードに組み込んだ連携報知パケットを発行する。そして、無線基地局部４に対し下流無線リンク５５（Ａ）を介して該連携報知パケットを送信させる（Ｕ１０７）。

下流端の無線通信ユニット１（Ａ）のＥＰＣ機能部３は中継無線通信部９にて上記連携報知パケットを受信し、これに書き込まれた上記のノードアドレスにより、ルーティング管理テーブル３０５ｆの上流ルート側の内容を更新する（Ｕ１０４）。他方、無線通信ユニット１（Ａ）には下流ノードユニットが接続されていないので、ルーティング管理テーブル３０５ｆの下流ルート側の内容は空白となる（図１３の上参照）。以上のシーケンスにより、各無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）のルーティング管理テーブル３０５ｆの内容更新処理は完了する。処理時にルーティング管理テーブル３０５ｆに反映される。このとき、ルーティング管理テーブル３０５ｆの内容は、古い内容を消去する形で新しい内容により置き換えられる（すなわち、更新される）。

なお、自ノードユニットに接続中のＵＥ５（及びアプリケーションサーバ８’）のノードアドレスは、各無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）が発行する連携報知パケットにより個別に取得してルーティング管理テーブル３０５ｆを更新することも可能である。この場合、トポロジ管理テーブル３０５ｔｔにより連携報知パケットの送信元の上下流の区別を行ない、ルーティング管理テーブル３０５ｆの上流ルート側及び下流ルート側を、連携報知パケットを受け取るごとに更新する流れとなる。ここで、接続遮断されたＵＥ５が発生した場合は、そのＵＥ５のノードアドレスをルーティング管理テーブル３０５ｆから消去する手順が別途必要となる。具体的には、接続遮断されたＵＥ５のノードアドレスを連携報知パケットにより報知するか、ルーティング管理テーブル３０５ｆ上にて、接続中のＵＥ５（及びアプリケーションサーバ８’）のノードアドレスを無線通信ユニットのノードアドレスと対応付けて管理するか、のいずれかが必要である。しかしながら、各ノードユニットに接続中のＵＥ５（及びアプリケーションサーバ８’）のノードアドレスを中間の無線通信ユニット１（Ｂ）で統合しつつ、連携報知パケットにより報知する前述の手法であれば、ルーティング管理テーブル３０５ｆの既存の内容を消去するだけでよくなり、処理の大幅な簡略化を図ることができる。

次に、通信ファームウェア３０５ａは、トポロジ管理テーブル３０５ｔｔの作成および更新にかかる以下の機能部の実現プログラムとしても機能する（図１１参照）。
・無線接続トポロジ情報受信制御司令部：自ノードユニットよりも上流側又は下流側に接続されている無線通信ユニット群１（Ａ）～１（Ｃ）について、該無線通信ユニット群１（Ａ）～１（Ｃ）に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を上流ノードユニット又は下流ノードユニットから、連携報知情報として受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・無線接続トポロジ情報更新処理部：上流ノードユニット又は下流ノードユニットから受信された無線接続トポロジ情報の内容を、該無線接続トポロジ情報が特定する無線通信ユニット群に自ノードユニットを組み込んだ形で更新する。
・無線接続トポロジ情報記憶制御部：更新後の無線接続トポロジ情報を無線接続トポロジ情報記憶部（図３において、フラッシュメモリ３０５のトポロジ管理テーブル３０５ｔｔの記憶領域がこれに該当する）に記憶させる。
・無線接続トポロジ情報送信司令部：更新後の無線接続トポロジ情報を下流ノードユニット又は上流ノードユニットに向け送信することを、連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
この場合、ユーザデータ転送制御部は、無線接続トポロジ情報記憶部に記憶された無線接続トポロジ情報に基づいてユーザデータの転送制御を行なう。

以上の構成により、無線連携プロトコル層ＷＬＰ上での連携報知パケットの送受信処理により、連携接続された複数の無線通信ユニット１間でのトポロジ管理情報の共有化処理をスムーズかつ簡便に実行することができる。以下、その具体的な処理の流れの一例について図１５を用いて説明する。ここでも、無線通信ユニット１（Ａ）～１（Ｃ）が図１１の接続状態となっている場合を例にとる。その基本的な処理の流れは、ルーティング管理テーブル３０５ｆの更新処理と同様のバケツリレー的な手法により、無線ネットワークシステムの下流端に位置する無線通信ユニット１（Ａ）と上流端に位置する無線通信ユニット１（Ｃ）との間で、往復的に実施される。すなわち、処理起点となる下流端の無線通信ユニット１（Ａ）は、自ノードユニットのノードアドレス［Ａ］と上流ノードユニットのノードアドレス［Ｂ］を、例えば、その下流側から上流側へ向かう配列順序（接続順序）を反映した無線接続トポロジ情報（［Ａ］→［Ｂ］）として組み込んだ連携報知パケットを、更新トリガパケットとして発行し上流ノードユニットに送信する（Ｕ２０１）。

上流ノードユニットである無線通信ユニット１（Ｂ）は受け取った連携報知パケットの無線接続トポロジ情報（［Ａ］→［Ｂ］）によりトポロジ管理テーブル３０５ｔｔの内容を更新する（Ｕ２０２）。続いて上流ノードユニット１（Ｂ）は、受け取った無線接続トポロジ情報（［Ａ］→［Ｂ］）の上流側に、次の上流ノードユニットのノードアドレス（［Ｃ］）を付け加える形で更新し、その更新後の無線接続トポロジ情報（［Ａ］→［Ｂ］→「Ｃ］）を上流ノードユニットである無線通信ユニット１（Ｃ）に連携報知パケットを用いて送信する（Ｕ２０３）。

連携報知パケットの送信の流れが上流端の無線通信ユニット１（Ｃ）に到達すると、該上流端の無線通信ユニット１（Ｃ）は受け取った無線接続トポロジ情報によりトポロジ管理テーブル３０５ｔｔの内容を更新し（Ｕ２０４）、これを自ノードユニットが認識して最新の無線接続トポロジ情報（［Ａ］→［Ｂ］→「Ｃ］）として、これを連携報知パケットにより下流ノードユニットである無線通信ユニット１（Ｂ）に送信する（Ｕ２０５）。これを受信した下流ノードユニットである無線通信ユニット１（Ｂ）は、受信した連携報知パケットの無線接続トポロジ情報の内容によりトポロジ管理テーブル３０５ｔｔを更新し（Ｕ２０６）、更新後の無線接続トポロジ情報の内容を次の下流ノードユニットである無線通信ユニット１（Ａ）に連携報知パケットにより伝達する（Ｕ２０７）。下流端の無線通信ユニット１（Ａ）は、受信した無線接続トポロジ情報によりトポロジ管理テーブル３０５ｔｔの内容を更新し、一連の処理が完結する。このシーケンスは、下流端の無線通信ユニット１（Ａ）が上記の更新トリガパケットを定期的に（例えば、あらかじめ定められた時間間隔で）発行することで繰り返され、トポロジ管理テーブル３０５ｔｔを最新の状態に維持することができる。

通信ファームウェア３０５ａは、自ノードユニットが下流端のノードユニットであった場合に、そのさらに下流側に新たな無線通信ユニット（候補ユニット）からのアタッチ要求を受けた時の、アタッチ受け入れ可否の判定・制御に関係する以下の機能部の実現プログラムとしても機能する。
・仮無線リンク構築制御部：下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットとの間に下流無線リンクを本構築するのに先立って、候補ユニットからのアタッチ要求を受けることにより該候補ユニットとの間に仮無線リンクを構築する。
・判定参照情報受信制御司令部：候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定に参照する判定参照情報を連携報知情報として、候補ユニットから仮無線リンクを介して受信することを連携報知情報送受信制御部に対し指令する。
・下流無線リンク本構築許可判定部：受信した判定参照情報に基づき候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定を行なう。
・連携接続制御部：本構築許可判定の結果が肯定的であった場合は仮無線リンクを下流無線リンクとして本構築状態に移行させる一方、本構築許可判定の結果が否定的であった場合は仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスを実行する。

上記の構成によると、無線リンクが構築できていない候補ユニットとの間に仮無線リンクを一旦構築することで、候補ユニットから判定参照情報を連携報知パケットに組み込んだ形で的確かつ容易に取得することができ、それを参照することで、候補ユニットとの連携接続の可否判定（下流無線リンクの本構築許可判定）を円滑かつ的確に実行することができる。また、判定結果が肯定的であった場合は仮無線リンクを引き継ぐ形で下流無線リンクの本構築状態にスムーズに移行でき、他方、判定結果が否定的であった場合は仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスが実行され、不適格な候補ユニットとの連携接続を効果的に防止することができる。

判定参照情報は、前述のグループ特定情報、すなわちグループＩＤとすることができる。この場合、上記の不適格な候補ユニットは、自ノードユニットと異なるグループＩＤを有する候補ユニットとして定めることができる。当該構成に特化してみた場合、グループ識別情報受信制御部は、無線基地局部に対し仮無線リンクを介してグループ特定情報を候補ユニットから無線受信させるものとなる。また、連携接続制御部は、グループ識別情報受信制御部が受信したグループ特定情報（グループＩＤ）が、グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ特定情報（グループＩＤ）と照合一致することを条件として、仮無線リンクを下流無線リンクとして本構築状態に移行させる一方、グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ特定情報（グループＩＤ）と受信したグループ特定情報（グループＩＤ）とが照合一致しなかった場合は仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスを実行する

判定参照情報は、自ノードユニットよりも下流側又は上流側に接続されている候補ユニットを含む無線通信ユニット群について、該無線通信ユニット群に含まれる個々の無線通信ユニットを接続順序とともに特定する無線接続トポロジ情報を含むものとすることもできる。この場合、下流無線リンク本構築許可判定部は、無線接続トポロジ情報が示す無線通信ユニット群の接続形態が、予め定められた禁止接続形態に該当する場合に、候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築を非許可として判定するように構成できる。無線接続トポロジ情報の参照により、下流端のノードユニットに対し不適格なトポロジにより接続しようとする候補ユニットとの連携接続を効果的に防止することができる。

この場合、禁止接続形態は、例えば、自ノードユニットよりも上流側に接続されている他ノードユニットのいずれかと同一の無線通信ユニットが候補ユニットとなる接続形態として定めることができる。このような候補ユニットの連携接続が仮に禁止されない場合、無線リンクを介した無線通信ユニットの接続トポロジは少なくとの一部の無線通信ユニット群の間で無端化する（つまり、ループを形成する）ことになる。その無端化している区間に属する無線通信ユニットは、自ノードユニットから見た上流ルート側の無線通信ユニット群と下流ルート側の無線通信ユニット群との区別が困難となり、ルーティング管理のアルゴリズムが複雑化する問題がある。また、無端化している区間に属する無線通信ユニットの無線基地局部４はすべて、送受信の帯域幅の一部が他ノードユニットとの間の無線リンク構築により常に占有された状態になるので、ＵＥ５の接続台数が増加したとき、通信トラフィックが圧迫される可能性がある。よって、該接続形態を禁止することで上記の問題を解決することができる。

また、グループＩＤが不一致であったり、接続トポロジが禁止接続形態に該当したりする不適格な候補ユニットからのアタッチ要求は、候補ユニットが下流端のノードユニットに近接して存在している間は、繰り返し実行される可能性があり、下流端のノードユニットの円滑な通信処理が阻害される恐れがある。このような不具合を防止する観点から、連携接続制御部は、下記の要件を含むものとして構成することが有効である。
・ユニット特定情報取得部：候補ユニットからアタッチ要求を受けるに伴い、該候補ユニットから、該候補ユニットが固有に有するユニット特定情報を無線取得する。
・接続非許可ユニット登録制御部：候補ユニットに対する下流無線リンクの本構築許可判定が否定的であった場合、例えばグループＩＤ記憶部３０５ｍに記憶されたグループＩＤと、連携報知パケットを介して受信したグループＩＤとが照合一致しない候補ユニットや、無線接続トポロジ情報が示す無線通信ユニット群の接続形態が、予め定められた禁止接続形態に該当する候補ユニットである場合、該候補ユニットのユニット特定情報を接続非許可ユニット登録部（図３：棄却リスト３０５ｒｒ）に登録する。
・ユニット特定情報照合部：候補ユニットから取得されたユニット特定情報を、接続非許可ユニット登録部に登録済みのユニット特定情報と照合する。
この場合、仮無線リンク構築制御部は、候補ユニットから取得したユニット特定情報と照合一致するユニット特定情報が接続非許可ユニット登録部に非登録の場合は候補ユニットからのアタッチ要求を受け入れて仮無線リンクを構築し、接続非許可ユニット登録部に登録済みの場合は候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するものとして構成される。

上記の構成によると、不適格な候補ユニットからの最初のアタッチ要求時に、該候補ユニットからユニット特定情報を取得し、これを接続非許可ユニットとして登録しておくことで、２回目以降のアタッチ要求時にはユニット特定情報の照合により、アタッチ棄却の形で該候補ユニットとの連携接続を回避することができる。これにより、不適格な候補ユニットからの２回目以降のアタッチ要求時には仮無線リンク構築のためのアタッチシーケンスが実行されず、下流端のノードユニットの通信処理が阻害されることを防止できる。なお、ある時点で「不適格」と判定された候補ユニットも、時間が経過することにより不適格要因が解消されることもあり得る。この場合、接続非許可ユニット登録制御部は、接続非許可ユニット登録部にユニット特定情報を、予め定められた登録有効期間だけ登録するとともに、該登録有効期間が満了するに伴いユニット特定情報の登録状態を無効化するように構成しておくことで、不適格要因が解消された候補ユニットからの無線リンクを介した連携接続を問題なく受け入れることができる。

ここで、グループＩＤ不一致により、接続非許可ユニット登録制御部にユニット特定情報が登録された候補ユニットの場合、そのユニット特定情報は、当該候補ユニットが自ノードユニットのユニットグループに属さないことを示す情報となる。これは、自ノードユニットがどのユニットグループに属するかの識別に間接的に使用できる情報であり、グループ識別情報として機能しうるものである。

ユニット特定情報取得部は、候補ユニットに対するアタッチシーケンスにおいて該候補ユニットを接続認証するためのＩＭＳＩ情報をユニット特定情報として取得するものとして構成することができる。ＩＭＳＩは候補ユニットの、例えば中継無線通信部９に着脱されるＳＩＭ（Subscriber Identity Module）カードに書き込まれた契約加入者の特定情報である。ＬＴＥのアタッチシーケンスでは、ＵＥ５あるいは中継無線通信部９などの端末機器の加入者認証のため、ＰＵＳＣＨを介して下流端のノードユニットに端末機器からＩＭＳＩを送信することが手順として規定されており、これを利用することで、候補ユニットからユニット特定情報を容易に取得できる利点がある。

仮無線リンク構築制御部は、候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するに伴い、候補ユニットに対し、当該候補ユニットになされる次回のアタッチ要求までの期間延長を促す報知情報を候補ユニットに送信するように構成できる。これにより、一旦アタッチ要求を拒否した候補ユニットから、再アタッチ要求が短い間隔で頻繁に到来すること（このような動作は、ユニット特定情報の棄却リスト３０５ｒｒ（図３）への登録動作の妨げともなる）を防止できる。上記報知情報としては、下流端のノードユニットから候補ユニット側の端末機機器である中継無線通信部９に返される、アタッチ棄却の理由コード（Cause Code：ＰＤＳＣＨを用いて送信される）を採用できる。例えば、ＬＴＥの仕様においては、理由コード２２（Congestion：混雑）を受けた候補ユニットは、混雑状態の解消を見込んだ一定期間の経過後にのみ無線基地局部４への再アタッチが許可されるようになっており、上記の目的に適合した処理が実現される。また、理由コード１５（ほかのトラッキングエリア候補に移れ）を用いることも有効である。ＬＴＥの仕様においては、理由コードを受けた候補ユニットは、他のトラッキングエリアに属する無線基地局部４へのアタッチを試みるので、アタッチ棄却された下流端のノードユニットに再度アタッチ要求するまでの時間を引き延ばすことができる。

以下、その具体的な処理の流れの一例について図２２～図２７を用いて説明する。ここでは、無線通信ユニット１（Ａ）が候補ユニットとなり、下流端のノードユニットである無線通信ユニット１（Ｂ）の無線基地局部４に接続する場合を例にとる。まず、図２２に示すように、候補ユニットとなる無線通信ユニット１（Ａ）は、ＥＰＣ機能部３の無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐ（無線リンク管理モジュール３０５ｐｊ）にて、アタッチ前の状態では前述の孤立モードの状態が確立されている（Ｍ１０１）。一方、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９は、Ｔ１０１にて探索用電波の送信によりセルサーチを行なう。

無線通信ユニット１（Ｂ）の無線基地局部４は、この探索用電波が受信されたことを示す報知情報を、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９にＭＩＢあるいはＳＩＢを用いて返す（Ｔ１０２）。中継無線通信部９はこれを受け、Ｔ１０３にて無線基地局部４にアタッチ要求を行なう。Ｔ１０４では、図１６で詳述したアタッチシーケンスが実行され、仮無線リンクが構築される（図２５の上及び中）。

無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９は、仮無線リンク構築を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐに通知する。これにより、無線通信ユニット１（Ａ）の動作モードは連携モードに移行する（Ｍ１０２）。これを受けて、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐは、グループＩＤ管理モジュール３０５ｇｔを起動させ、グループＩＤ（０１）を連携報知パケットにより、無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３の無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐに送信する。図中、太い破線は連携報知パケットを介した情報の流れを示す。

無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐでは、受信したグループＩＤ（０１）が、無線通信ユニット１（Ｂ）側に記憶されているグループＩＤ（０２）と照合一致するかどうかを判断する（Ｔ１０７：トポロジアップデート照会）。図２２においては、照合一致していない場合を示しており、グループＩＤ管理モジュール３０５ｇｔはグループＩＤを照合棄却する（Ｔ１０８）。また、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９から認証用に取得したＩＭＳＩを、棄却リスト３０５ｒｒに一定期間登録する（Ｔ１０９）。

無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐはこの流れを受け、ＥＰＣ機能部３に対して仮無線リンクの切断（デタッチ）を要求する（Ｔ１１０）。Ｔ１０７～Ｔ１１０に関与する制御情報は、無線通信ユニット１（Ｂ）にて、無線連携プロトコル層上におけるＥＰＣ機能部３内部での連携報知パケット送受信によりやり取りされる。

そして、Ｔ１１１では、無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３が、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９との間でデタッチシーケンスを実行し、仮無線リンクが切断される（図。無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９は、仮無線リンク切断を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐに通知する。これにより、無線リンクは切断状態にアップデートされ（Ｔ１１２）、動作モードは孤立モードに移行する（Ｍ１０３）。なお、棄却リスト３０５ｒｒに登録されたＩＭＳＩは、上記一定期間が経過すれば消去ないし無効化される。

次に、図２３は、無線通信ユニット１（Ａ）グループＩＤ（０１）のと無線通信ユニット１（Ｂ）のグループＩＤ（０１）が一致していた場合の処理の例を示すものである（図２６の上）。図２３のＴ１０１～Ｔ１０７までの処理は図２２と同じである。グループＩＤ管理モジュール３０５ｇｔはグループＩＤを照合承認し、その結果を無線通信ユニット１（Ａ）のＥＰＣ機能部３（無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐ）に送信する（Ｔ１５８）。仮無線リンクは、本構築状態の無線リンク（連携無線ベアラ）として引き継がれ（図２６の下）、以下、該無線リンクを経由したユーザデータの伝送が開始される（Ｍ３０３）。

最後に、図２４は、図２２の流れにより、一旦アタッチ棄却された候補ユニット（無線通信ユニット１（Ａ））が、無線通信ユニット１（Ｂ）に再度アタッチ要求する場合の処理の流れを示すものである。無線通信ユニット１（Ａ）は孤立モードとなっており（Ｍ２０１）、その中継無線通信部９がＴ２０１で無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３にアタッチ要求を出す。無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３は、このとき送信されてくる前述のＩＭＳＩを無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐに照会する。無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐのトポロジ管理モジュール３０５ｐｔは、取得されたＩＭＳＩを棄却リスト３０５ｒｒ上にて検索する。受信したＩＭＳＩが、棄却リスト３０５ｒｒに登録されたＩＭＳＩのいずれかと一致する場合は、Ｔ２０４にてアタッチ要求が棄却される（図２７の上）。これにより、仮無線リンクの構築はなされない。

無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３は、Ｔ２０１にて無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９に対し、理由コードを付与してアタッチ棄却を通知する（図２７の下）。このときの理由コードの番号は２２（混雑：congestion）としているが、前述の通り１５（ほかのトラッキングエリアに移れ）などであってもよい。

次に、接続トポロジ情報を用いて候補ユニットとの連携接続の可否判定を行なう場合の処理の流れを説明する。図２８に示すように、候補ユニットとなる無線通信ユニット１（Ａ）は、ＥＰＣ機能部３の無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐ（無線リンク管理モジュール３０５ｐｊ）は、アタッチ前の状態では前述の孤立モードの状態が確立されている（Ｍ４０１）。一方、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９は、Ｔ４０１にて探索用電波の送信によりセルサーチを行なう。無線通信ユニット１（Ｂ）の無線基地局部４は、この探索用電波が受信されたことを示す報知情報を、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９にＭＩＢあるいはＳＩＢを用いて返す（Ｔ４０２）。中継無線通信部９はこれを受け、Ｔ４０３にて無線基地局部４にアタッチ要求を行なう。Ｔ４０４ではアタッチシーケンスが実行され、仮無線リンクが構築される。

無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９は、仮無線リンク構築を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐに通知する。これにより、無線通信ユニット１（Ａ）の動作モードは連携モードに移行する（Ｍ４０２）。これを受けて、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐは、ルーティング管理モジュール３０５ｐｒ及びトポロジ管理モジュール３０５ｐｔを起動させ、図１４Ａにて説明したルーティング管理情報（Ｕ１０１参照）及び図１５にて説明したトポロジ管理情報（Ｕ２０１）を、連携報知パケットにより、無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３の無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐに送信する。図中、太い破線は連携報知パケットを介した情報の流れを示す。

無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐでは、受信したトポロジ管理情報が示す無線通信ユニット１（Ａ）と無線通信ユニット１（Ｂ）との接続トポロジ形態がトポロジ管理モジュール３０５ｐｔにより解析され、禁止接続形態に該当していないかどうかを判断する（Ｔ４０７：トポロジアップデート照会）。図２８においては、前述の無端化部分（ループ）の形成など、禁止接続形態に該当していた場合を示しており、トポロジ管理モジュール３０５ｐｔはトポロジアップデートを棄却する（Ｔ４０８）。また、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９から認証用に取得したＩＭＳＩを、棄却リスト３０５ｒｒに一定期間登録する（Ｔ４０９）。

無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐはこの流れを受け、ＥＰＣ機能部３に対して仮無線リンクの切断（デタッチ）を要求する（Ｔ４１０）。Ｔ４０７～Ｔ４１０に関与する制御情報は、無線通信ユニット１（Ｂ）にて、無線連携プロトコル層上におけるＥＰＣ機能部３内部での連携報知パケット送受信によりやり取りされる。そして、Ｔ４１１では、無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３が、無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９との間でデタッチシーケンスを実行し、仮無線リンクが切断される。無線通信ユニット１（Ａ）の中継無線通信部９は、仮無線リンク切断を示す無線リンクアップデート情報を、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐに通知する。これにより、無線リンクは切断状態にアップデートされ（Ｔ４１２）、動作モードは孤立モードに移行する（Ｍ４０３）。棄却リスト３０５ｒｒに登録されたＩＭＳＩは、期間満了後、消去ないし無効化される。

図２９は、無線通信ユニット１（Ａ）と無線通信ユニット１（Ｂ）との接続トポロジ形態が禁止接続形態に該当していない場合の処理の例を示すものである。図２８のＴ４０１～Ｔ４０３までの処理はこの場合も同様に実施されるが、図２９では図示を省略している。また、図２９のＴ３０４～Ｔ３０６までの処理は、図２２のＴ１０４～Ｔ１０６までの処理と同じである。まず、仮無線リンクが構築され（Ｔ３０４）、無線リンクがアップデートされた後（Ｔ３０５）、ルーティング管理情報及びトポロジ管理情報を受信した無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３では（Ｔ３０６）、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐがＴ３０７にて仮無線リンク構築を示す無線リンクアップデートを実行する。また、Ｔ３０８では、受信したトポロジ管理情報が示す接続トポロジ形態がトポロジ管理モジュール３０５ｐｔにより解析される（Ｔ３０８：トポロジアップデート照会）。トポロジ管理モジュール３０５ｐｔは、Ｔ３０９にて当該接続トポロジ形態を受け入れ、トポロジ管理テーブル３０５ｔｔの更新を行なう（トポロジアップデート受入）。一方、無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐは、Ｔ３１０にてルーティング管理モジュール３０５ｐｒに対し、受信したルーティング管理情報の内容が受け入れ可能かどうかの照会を行なう（ルーティングアップデート照会）。ルーティング管理モジュール３０５ｐｒは、Ｔ３１１にて当該ルーティング管理情報の内容を受け入れ、ルーティング管理テーブル３０５ｆの更新を行なう（ルーティングアップデート受入）。無線通信ユニット１（Ｂ）のＥＰＣ機能部３（無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐ）は、更新されたトポロジ管理情報及びルーティング情報を、連携報知パケットを介して、無線通信ユニット１（Ａ）のＥＰＣ機能部３（無線連携プロトコル層モジュール３０５ｐ）に送信する。仮無線リンクは、本構築状態の無線リンク（連携無線ベアラ）として引き継がれ、以下、該無線リンクを経由したユーザデータの伝送が開始される（Ｍ３０３）。

なお、候補ユニットとの、グループＩＤの照合に基づく連携接続の可否判定と、接続トポロジ情報に基づく連携接続の可否判定とは、どちらを先に実行してもよい。例えば、グループＩＤの照合に基づく連携接続の可否判定を先に行ない、その結果が肯定的であった場合にのみ接続トポロジ情報に基づく連携接続の可否判定に移行するよう、処理を実施できる。当然、この順序は入れ替えることも可能である。また、接続トポロジ情報に基づく連携接続の可否判定事態を省略することも可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、あくまで例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。

１（Ａ），１（Ｂ） 無線通信ユニット
ＷＳ（Ａ），ＷＳ（Ｂ） 大型船舶
２ ＭＭＥ
３ ＥＰＣ機能部
３００ ユーザデータパケット
３５０ 連携報知パケット
３０１ ＣＰＵ
３０２ ＲＡＭ
３０３ マスクＲＯＭ
３０４Ａ 上流側通信インターフェース
３０４Ｂ 下流側通信インターフェース
３０５ フラッシュメモリ
３０５ａ 通信ファームウェア
３０５ｐ 無線連携プロトコル層モジュール
３０５ｐｒ ルーティング管理モジュール
３０５ｆ ルーティング管理テーブル
３０５ｐｔ トポロジ管理モジュール
３０５ｔｔ トポロジ管理テーブル
３０５ｒｒ 棄却リスト
３０５ｐｊ 無線リンク管理モジュール
３０５ｇｔ グループＩＤ管理モジュール
３０５ｇｍ グループＩＤ記憶部
３０５ｂ ＭＭＥエンティティ
３０５ｃ Ｓ－ＧＷエンティティ
３０５ｄ ＰーＧＷエンティティ
３０５ｇ チャネルマップ
３０６ バス
２１ 二次電池モジュール
２２ 電源回路部
２３ 可搬型筐体
３０，３１ 通信バス
４ 無線基地局部
４０１ ＣＰＵ
４０２ ＲＡＭ
４０３ マスクＲＯＭ
４０４ 通信インターフェース
４０５ フラッシュメモリ
４０５ａ 通信ファームウェア
４０６ バス
４１２ 無線通信部
５ ＵＥ（移動端末）
６ Ｓ－ＧＷ
７ Ｐ－ＧＷ
８ ルータ
９ 中継無線通信部
９０１ ＣＰＵ
９０２ ＲＡＭ
９０３ マスクＲＯＭ
９０５ フラッシュメモリ
９０５ａ 通信ファームウェア
９０６ バス
９１２ 無線通信部
５０（Ａ），５０（Ｂ） セル
５５ 無線リンク（連携無線ベアラ）
５７ 端末無線ベアラ

Claims (8)

1. ３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、
   前記移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、
   前記無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するＥＰＣ（Evolved Packet Core）機能部と、
   前記ＥＰＣ機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部（以下、上流無線基地局部という）にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ（以下、上流無線リンクという）を介して、前記上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、
   前記無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部（以下、下流中継無線通信部という）からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ（以下、下流無線リンクという）を介し、前記下流ノードユニットとの連携接続が可能とされたものであり、
   前記ＥＰＣ機能部は、
   各々予め定められた１以上の無線通信ユニットからなる複数のユニットグループのうち、自ノードをなす無線通信ユニット（以下、自ノードユニットという）がいずれのユニットグループに属するかの識別に使用するグループ識別情報を記憶するグループ識別情報記憶部と、
   前記無線基地局部に対し、下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットから、前記グループ識別情報を無線受信させるグループ識別情報受信制御部と、
   取得されたグループ識別情報を前記グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ識別情報と照合し、その照合結果に基づいて前記候補ユニットとの連携接続の可否判定を行なう連携接続可否判定部と、
   前記可否判定の結果が肯定的であった場合にのみ、前記無線基地局部が前記候補ユニットに対し前記下流ノードユニットとして連携接続することを許可する連携接続制御部と、
   自ノードユニットが前記候補ユニットとなる場合に、前記中継無線通信部に対し該自ノードユニットの前記グループ識別情報を、連携接続要求先となる他の無線通信ユニットに向け無線送信させるグループ識別情報送信制御部と、
   を備えたことを特徴とする無線通信ユニット。
2. 前記グループ識別情報は、前記自ノードユニットが属するユニットグループを特定するグループ特定情報であり、前記連携接続可否判定部は、前記グループ識別情報受信制御部が受信した前記グループ特定情報が、前記グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ特定情報と照合一致した場合にのみ前記下流ノードユニットとの連携接続が可能であると判定する請求項１記載の無線通信ユニット。
3. 前記下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットとの間に前記下流無線リンクを本構築するのに先立って、前記候補ユニットからのアタッチ要求を受けることにより該候補ユニットとの間に仮無線リンクを構築する仮無線リンク構築制御部を備え、
   前記グループ識別情報受信制御部は、前記無線基地局部に対し前記仮無線リンクを介して前記グループ特定情報を前記候補ユニットから無線受信させるものであり、
   前記連携接続制御部は、前記グループ識別情報受信制御部が受信した前記グループ特定情報が、前記グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ特定情報と照合一致することを条件として、前記仮無線リンクを前記下流無線リンクとして本構築状態に移行させる一方、前記グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ特定情報と前記グループ特定情報とが照合一致しなかった場合は前記仮無線リンクの構築状態を解消するデタッチシーケンスを実行するものである請求項２記載の無線通信ユニット。
4. 前記連携接続制御部は、前記候補ユニットから前記アタッチ要求を受けるに伴い、該候補ユニットから、該候補ユニットが固有に有するユニット特定情報を無線取得するユニット特定情報取得部を備え、
   前記連携接続制御部は、前記グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ特定情報と前記グループ特定情報とが照合一致しなかった場合に、該候補ユニットの前記ユニット特定情報を接続非許可ユニット登録部に登録する接続非許可ユニット登録制御部と、
   前記デタッチシーケンスの実行後に前記候補ユニットから再度アタッチ要求を受けた際に、該候補ユニットから取得される前記ユニット特定情報を、前記接続非許可ユニット登録部に登録済みのユニット特定情報と照合するユニット特定情報照合部とを備え、
   前記仮無線リンク構築制御部は、前記候補ユニットから取得したユニット特定情報と照合一致するユニット特定情報が前記接続非許可ユニット登録部に非登録の場合は前記候補ユニットからのアタッチ要求を受け入れて前記仮無線リンクを構築する一方、前記ユニット特定情報が前記接続非許可ユニット登録部に登録済みの場合は前記候補ユニットからのアタッチ要求を拒否する請求項３記載の無線通信ユニット。
5. 前記接続非許可ユニット登録制御部は、前記接続非許可ユニット登録部に前記ユニット特定情報を、予め定められた登録有効期間だけ登録するとともに、該登録有効期間が満了するに伴い前記ユニット特定情報の登録状態を無効化するものである請求項４記載の無線通信ユニット。
6. 前記ユニット特定情報取得部は、前記候補ユニットに対するアタッチシーケンスにおいて該候補ユニットを接続認証するためのＩＭＳＩ（International Mobile Subscriber Identity）情報を前記ユニット特定情報として取得する請求項４又は請求項５に記載の無線通信ユニット。
7. 前記仮無線リンク構築制御部は、前記候補ユニットからのアタッチ要求を拒否するに伴い、前記候補ユニットに対し、当該候補ユニットになされる次回のアタッチ要求までの期間延長を促す報知情報を前記候補ユニットに送信する請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の無線通信ユニット。
8. ３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）で規定された通信プロトコルスタックに従い無線ネットワーク通信を移動端末との間で行なうための無線通信ユニットであって、前記移動端末が端末無線ベアラを介して接続可能な無線基地局部と、前記無線基地局部に有線接続され、該無線基地局部に対する上位ネットワーク制御部として機能するＥＰＣ（Evolved Packet Core）機能部と、前記ＥＰＣ機能部に有線接続されるとともに、上流側の他の無線通信ユニットである上流ノードユニットの無線基地局部（以下、上流無線基地局部という）にアタッチすることにより、上流側の連携無線ベアラ（以下、上流無線リンクという）を介して、前記上流ノードユニットとの連携接続が可能とされた中継無線通信部とを備え、前記無線基地局部は、下流側の他の無線通信ユニットである下流ノードユニットの中継無線通信部（以下、下流中継無線通信部という）からのアタッチを受けることにより、下流側の連携無線ベアラ（以下、下流無線リンクという）を介し、前記下流ノードユニットとの連携接続が可能とされたものであり、前記ＥＰＣ機能部は、各々予め定められた１以上の無線通信ユニットからなる複数のユニットグループのうち、自ノードをなす無線通信ユニット（以下、自ノードユニットという）がいずれのユニットグループに属するかの識別に使用するグループ識別情報を記憶するグループ識別情報記憶部と、前記無線基地局部に対し、下流ノードユニットの候補となる無線通信ユニットである候補ユニットから、前記グループ識別情報を無線受信させるグループ識別情報受信制御部と、取得されたグループ識別情報を前記グループ識別情報記憶部に記憶されたグループ識別情報と照合し、その照合結果に基づいて前記候補ユニットとの連携接続の可否判定を行なう連携接続可否判定部と、前記可否判定の結果が肯定的であった場合にのみ、前記無線基地局部が前記候補ユニットに対し前記下流ノードユニットとして連携接続することを許可する連携接続制御部と、自ノードユニットが前記候補ユニットとなる場合に、前記中継無線通信部に対し該自ノードユニットの前記グループ識別情報を、連携接続要求先となる他の無線通信ユニットに向け無線送信させるグループ識別情報送信制御部と、を備えた無線通信ユニットが、前記連携無線ベアラにて複数相互に接続された無線通信ユニット群からなり、
   同じユニットグループに属する複数の前記無線通信ユニットの任意の１つをなす第一無線通信ユニットに前記端末無線ベアラを介して接続された前記移動端末と、他の任意の１つをなす第二無線通信ユニットに前記端末無線ベアラを介して接続された前記移動端末とが、前記第一無線通信ユニットから前記第二無線通信ユニットに至る２以上の無線通信ユニットと、それら無線通信ユニットを相互に接続する前記連携無線ベアラとを介してユーザデータの送受信を行なうようにしたことを特徴とする無線ネットワークシステム。

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