JPH04227148A

JPH04227148A - 複数の通信セルを含む無線ネットワークにおいて無線通信を管理する方法

Info

Publication number: JPH04227148A
Application number: JP3230993A
Authority: JP
Inventors: Kadathur S Natarajan; カダトゥール、サブラマニア、ナタラジャン
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1992-08-17
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: US5239673A; JP2839764B2; DE69110833D1; EP0483545B1; DE69110833T2; EP0483545A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】当発明は、概して通信方法に関し
、さらに詳細には、マルチセル無線ネットワークにおい
て周波数を再使用するため計画設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）
において、例えば通信能力を装備したポータブルコンピ
ュータのようなユーザーは、遠隔設備と通信するため、
或いは、ファイルサーバ、プリントサーバ等のような共
有された資源を使うために、物理的接続を経てＬＡＮへ
アクセスする。定常モードのオペレーションにおいては
、全てのユーザーは静的であり、各ユーザーは、固定し
たホーミングポイントを経由してネットワークへアクセ
スする。しかし、移動性環境の下でのユーザーは、物理
的場所を自由に変えることができ、ＬＡＮに付加された
幾つかのホーミングポイントの１つを介してのみネット
ワークへアクセスするように制限することは不可能であ
る。移動性環境におけるホーミングポイントは、無線リ
ンクを介して移動ユーザーと交信する固定ヘッダステー
ションである。無線リンクの例には、無線周波数（ＲＦ
）リンク、マイクロ波リンク、及び、赤外線（ＩＲ）リ
ンクが含まれる。

【０００３】ここで関心の対象とされるのは、各エリア
内でそれぞれアップリンク及びダウンリンク用に同じ周
波数が用いられる重複したカバレジエリアすなわちセル
を持つ無線通信ネットワークである。重複した通信セル
において同じ周波数を使用することを周波数再使用と称
する。周波数再使用は、１つのセルから他のセルに移動
する場合に、移動ユーザーが周波数を切り替える必要を
除去するという利点がある。

【０００４】しかし、セルが異なれば同一通信周波数を
使用するタイプのマルチセルネットワークのセル内でメ
ッセージを送信及び受信するには、ユーザーの間の干渉
管理を必要とする。この干渉は、隣接するセル間の重複
エリアに所在する移動ユーザーからのアップリンク送信
、および、重複セルエリアが１以上の移動ユーザーを含
む場合におけるヘッダステーションからのダウンリンク
送信を含む種々の理由に起因する可能性がある。

【０００５】次に示す米国特許及び論文には、移動通信
の種々の態様を教示する記録がふくまれる。次に示す２
つの米国特許は、重複カバレジエリアを持つ通信システ
ムを示す。

【０００６】１９８６年６月２４日付でＦｒｅｅｂｕｒ
ｇに許可された「重複したレシーバカバレジゾーンを持
つデータ通信システム」と題する米国特許４，５９７，
１０５、および、１９８９年１１月１４日付でＹａｍａ
ｕｃｈｉ等に許可された「ポータブル無線通信システム
」と題する米国特許４，８８１，２７１。Ｙａｍａｕｃ
ｈｉ等によると、ベースステーションにより加入者ステ
ーションの信号強度を絶えず監視することによって１つ
のベースステーションから他のベースステーションへ加
入者ステーションを引き渡す方法が提案されている。

【０００７】次の米国特許は、無線通信ネットワークの
様々な様態を教示する。

【０００８】１９８８年１２月２０日付で許可された「
地域使用のための無線ローカルエリアネットワーク」と
題する米国特許Ｎｏ．４，７９２，９４６において、Ｓ
．Ｍａｙｏは、ループに直列結合されたトランシーバス
テーションを含むローカルエリアネットワークについて
記述している。

【０００９】１９８８年１０月１１日付で許可された「
無線ディジタル電話システム用ベースステーション」と
題する米国特許Ｎｏ．４，７７７，６３３において、Ｆ
ｌｅｔｃｈｅｒ等は、スロット付き通信プロトコルを用
いて加入者ステーションと通信するベースステーション
について記述している。

【００１０】１９８８年３月８日付で許可された「地上
通信システム」と題する米国特許Ｎｏ．４，７３０，３
１０において、Ａｃａｍｐｏｒａ等は、ベースステーシ
ョンとリモートステーション間の通信のためにスポット
ビーム、ＴＤＭＡ、及び、周波数再使用を用いる通信シ
ステムについて記述している。

【００１１】１９８７年５月１２日付で許可された「無
線コンピュータモデム］と題する米国特許Ｎｏ．４，６
５５，５１９において、Ｋｉｒｃｈｎｅｒ等は、コンピ
ュータローカルエリアネットワークにおけるデーヤ転送
のための無線モデムについて開示している。

【００１２】１９８７年１月２７日付で許可された「最
適組合せによる無線ＰＢＸ／ＬＡＮシステム」と題する
米国特許Ｎｏ．４，６３９，９１４において、Ｗｉｎｔ
ｅｒｓは、チャネルからチャネルへユーザーを動的に再
割当するために適応信号処理を用いる無線ＬＡＮシステ
ムについて開示している。

【００１３】１９８９年６月６日付で許可された「中継
された音声／データ通信システム」と題する米国特許Ｎ
ｏ．４，８３７，８５８において、Ａｂｌａｙ等は、音
声モードまたは３つのデータモードの中の１つのいずれ
かにおいて運用する中継された音声／データ加入者につ
いて開示している。

【００１４】１９８９年７月２５日付で許可された「無
線通信チャネル用として適したモデム」と題する米国特
許Ｎｏ．４，８５２，１２２ににおいて、Ｎｅｌｓｏｎ
等は、無線通信システム、及び、特にデータ端末装置と
デジタルデータ通信を行うモデムについて開示している
。

【００１５】１９９０年５月１５日付で許可された「コ
ンピュータ援用ディスパッチシステム」と題する米国特
許Ｎｏ．４，９２６，４９５において、Ｃｏｍｒｏｅ等
は、マスターファイルノード及び複数のユーザーノード
を含むコンピュータ援用ディスパッチシステムについて
開示している。マスターファイルノードは、各加入者に
関する記録を維持し、更新された記録を、その中で加入
者が運用するサブグループに付加された各ディスパッチ
ャーに自動的に送る。

【００１６】１９８４年６月２６日付で許可された米国
特許Ｎｏ．４，４５６，７９３において、Ｗ．Ｅ．Ｂａ
ｋｅｒ等は、送受器とトランスポンダ間の赤外線無線リ
ンクを持つコードレス電話システムについて記述してい
る。トランスポンダはサブシステム制御装置に有線接続
され、サブシステム制御装置はシステム制御装置に有線
接続される。中央制御装置は、コードレスステーション
の場所を検出し、「ミッシング」コードレスステーショ
ンを識別するために、コードレスステーションを１００
ミリセカンド毎にポーリングする。

【００１７】１９８９年２月２１日付で許可された米国
特許Ｎｏ．４，８０７，２２２において、Ｎ．Ａｍｉｔ
ａｙは、ユーザーが割り当てられた地域バスインタフェ
ースユニット（ＲＢＩＵ）と、ＲＦまたはＩＲ信号を用
いて通信するＬＡＮについて記述している。ＲＢＩＵと
の交信には、例えばＣＳＭＡ／ＣＤ及びスロットつきＡ
ＬＯＨＡのようなプロトコルが用いられる。

【００１８】１９８３年８月３０日付で許可され、一般
譲渡された米国特許Ｎｏ．４，４０２，０９０において
、Ｆ．Ｇｆｅｌｌｅｒ等は、複数の衛星ステーションと
複数の端末ステーション間で運用する赤外線通信システ
ムについて記述している。ホストコンピュータは、天井
設置されることもあるクラスタ制御装置、及び、衛星ス
テーションを経て端末ステーションと交信する。端末ス
テーションとの交信は、端末ステーションの移動中も中
断されることはない。

【００１９】ＩＢＭ技術発表速報Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．
７、１９７７年１２月号において、Ｆ．Ｃｌｏｓｓ等は
、シーリングベースの制御装置と複数の端末間の無線通
信に使用する赤外線信号の見通し送信及び拡散送信両方
の使用について述べている。

【００２０】ＩＢＭ技術発表速報Ｖｏｌ．２４、Ｎｏ．
７、１９８２年１月号において、Ｆ．Ｇｆｅｌｌｅｒは
、ホスト／コントローラを複数の端末ステーションと結
合する複数の天井設置トランスポンダが含まれた赤外線
無線ネットワークの一般制御原理について述べている。アップリンクチャネルへのアクセスは、キャリヤセンス
多重アクセス／衝突検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）方法によっ
て制御される。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】この先行技術によって
教示されない事柄、及び、当発明の目的が提供する事柄
は、有線ネットワークに利用される無線通信ネットワー
クにおいて、効率的なスケジューリング及び周波数の再
使用を実現する通信方法論である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】その中の少なくとも２つ
が相互に重複する複数の通信セルを持つ無線通信ネット
ワークにおいては、無線通信をどのように管理するかに
より、前述の問題およびその他の問題が克服され、当発
明の目的は達成される。この場合の無線通信ネットワー
クは、１以上の移動通信ユニットと２方向無線通信を行
い、同様に有線ネットワークと２方向通信を行う複数の
ヘッダステーションを持つタイプの無線通信ネットワー
クである。当発明に従う方法は、少なくとも１つのヘッ
ダステーションを持つ有線ネットワークからのメッセー
ジを受信する第１の段階を含む。この場合のメッセージ
は、１つ又は複数のヘッダステーションに無線ネットワ
ークによる伝送を認可するタイプのメッセージである。方法の第２の段階は、受信したメッセージに応答して達
成され、少なくとも１つのヘッダステーションによって
利用される通信セル内に所在する任意の移動ユニットと
の無線通信を開始する。

【００２３】当発明の１つの方法は、例えば、これに限
定されることなく、トークンリングのような有線ネット
ワークに接続された複数のヘッダステーション間で高優
先順位のトークンを循環させる。トークンを受信すると
、受信したヘッダステーションに無線通信を行なわせる
。ヘッダステーションは、通信を終了すると、他のヘッ
ダステーションにトークンを送る。当発明の他の方法は
、ヘッダステーションを別々のグループに割当て、各グ
ループの会員は分離した通信セルを持つ。この方法は、
次に示す段階を含む、即ち、（ａ）どの通信セルが他の
通信セルと重複するかを決定する段階；（ｂ）通信セル
に対応する頂点を持つグラフ構造を求める段階、これら
の頂点は、所定の通信セルが他の通信セルと重複するか
どうかの関数として相互接続され；（ｃ）頂点を複数の
グループにまとめるためにグラフ彩色技術を実行する段
階、この場合、各グループは分離した通信セルで構成さ
れる。グループ化情報は、無線通信を実施するために、
各グループの全てのヘッダステーションを平行的に作動
化するネットワーク制御装置によって維持され、グルー
プは連続的かつ繰り返して作動化される。

【００２４】

【実施例】一般的な移動オフィス通信環境を図１に示す
。以後、移動通信ユニットまたは移動ユニット１０と称
するポータブルデータ処理装置を持つユーザーは、所定
のホーミングポイントを経てトークン‐リング通信ネッ
トワーク１へのアクセスに制限を受けることなく、ここ
ではヘッダステーションと称する限定された数の装置が
提供され、特定のポイントでトークン‐リングネットワ
ーク１に添付される。各ヘッダステーション１２は、蓄
積交信機能を実施するために、処理及び蓄積能力を持つ
。各ヘッダステーション１２は、有線トークン‐リング
ＬＡＮと移動ユニット１０収集の間の橋渡し機能を持つ
。移動ユニット１Ｏは、無線通信リンクを用いてヘッダ
ステーション１２と２方向通信を行う。ヘッダステーシ
ョンの無線カバレジ領域または通信セル２において、移
動ユニット１０は共用アップリンクにより第１の周波数
（ｆ−ｕｐ）で送信し、ヘッダステーション１２からの
放送ダウンリンクチャネルにより第２の周波数（ｆ−ｄ
ｏｗｎ）でメッセージを受信する。マルチセル無線ネッ
トワークの各セル内では、同じ周波数（ｆ−ｕｐ）及び
（ｆ−ｄｏｗｎ）は、再使用される。

【００２５】当発明の趣旨を実行するための適当なトー
クンリングネットワークは、「ＩＢＭトークンリングネ
ットワーク：アーキテクチャリファレンス　　」ＳＣ３
０−３３７４−０２、３版、１９８９年９月（「ＩＢＭ
」は、インターナショナル・ビジネス・マシーンズ社の
登録商標である）に開示されている。ただし、当発明の
趣旨は、この特定ネットワーク構成または一般的なトー
クンリングワークにのみ制限されるものではなく、非常
に多くのタイプの有線ネットワークにおいて実現可能で
あることを理解されたい。

【００２６】各移動ユニット（Ｎ）は、所有者（Ｎ）と
称する１つの一意的ヘッダステーション（１２）と対応
付けされ、移動ユニットは所有者を介して、有線トーク
ン‐リングネットワークにアクセスする。ヘッダステー
ション（Ｈ）は、複数の移動ユニット１０を同時に所有
できる。ヘッダステーション（Ｈ）によって所有される
機動隊１０の組をドメイン（Ｈ）と称する。

【００２７】移動ユニット１０の所有権を管理するため
の適当な方法は、ＫａｄａｔｈｕｒＳ．　　Ｎａｔａｒ
ａｊａｎ（弁護士認可番号Ｙ０９９０−１１７）によっ
て「有線通信ネットワークにおけるデータステーション
移送管理のための分散制御方法」の表題のもとに出願さ
れ一般譲渡された米国特許出願番号Ｎｏ．＿＿＿＿＿に
開示されている。

【００２８】所有者とドメインの関係は論理的であり、
各ヘッダステーション（Ｈ）に対し、その通信必要性が
Ｈによって管理される移動ユニットｌ０の組が指定され
る。ただし、１つの移動ユニットｌ０が重複したエリア
に所在する場合には、そのアップリンク送信は、現時点
の所有者、及び、その移動ユニットが所在するセルの潜
在的な所有者全部を含む１つよりも多いヘッダステーシ
ョンによって聴取可能である。例えば、図１において、
Ｂからのアップリンク送信は、Ａ、Ｃ、Ｄ、及び、Ｅに
よる送信と干渉する可能性がある。しかしながら、Ｂと
Ｆが同じヘッダステーション１２に送信することは絶対
不可能なので、ＢとＦが干渉しあうことはない。同じ理
由により、ＢとＧは干渉しあうことはない。干渉は、ア
ップリンク送信のみに限らない。重複したセル領域内の
移動ユニット、例えばＢは、複数のヘッダステーション
１２からの放送信号を受信できる（ＢはＨ１とＨ２の両
方から受信できる）。移動ユニット１０が１つよりも多
いヘッダステーション１２からの放送メッセージを同時
に受信すると、衝突が発生し、メッセージは誤って受け
取られる。

【００２９】従って、異なるセルにおいて同じ通信周波
数を採用するタイプのマルチセルネットワークの１つの
セルにおけるメッセージの送信及び受信では干渉管理を
必要とする。この干渉は、隣接セル２間の重複領域に所
在する移動ユニット１０からのアップリンク送信を含む
種々の原因、および、ヘッダステーションの重複セル領
域が１つ又はそれ以上の移動ユニット１０を含む場合に
は、ヘッダステーション１２からのダウンリンク送信に
起因する。

【００３０】当発明の方法について検討する前に、それ
ぞれヘッダステーション１２および移動ユニット１０の
実施例のブロック図を示す図２及び３更に詳細に参照す
ることとする。ここに示す当発明の好ましい実施例にお
いて、無線通信チャネルは、赤外線（ＩＲ）データリン
ク経由で伝送される。現在利用可能な光学装置によると
、約７５０ナノメータから約１０００ナノメータまでの
範囲内での運用は容易である。

【００３１】ヘッダステーション１２の簡素化されたブ
ロックダイアグラムを図２にしめす。ヘッダステーショ
ン１２は、コネクタ１４を介してＬＡＮ　　１と連結さ
れる。コネクタ１４は、ネットワークアダプタトランシ
ーバ２２と連結され、このトランシーバは内部のバス２
４と連結される。ヘッダステーション１２は、メモリ２
８に２方向的に連結される処理装置２６を備え、めもり
２８は、移動ユニット１０に対する送信または受信デー
タのパケットを含むプログラム‐関連その他のデータを
記憶する。処理装置２６は、同様に、ＩＲモジュレータ
及びレシーバ、さらに詳細には、モジュレータ３０ａお
よびレシーバ３０ｂと交信する。ＩＲモジュレータ及び
レシーバは、例えば、レーザダイオード、発光ダイオー
ド、及び、光検出装置のような適当な赤外線放射または
受信装置と連結された入力を持つ。

【００３２】図に示す実施例において、モジュレータ３
０ａの出力はトランスミットダイオード（ＴＤ）に連結
され、レシーバに３０ｂの入力は受信フォトダイオード
（ＲＤ）に結合される。

【００３３】移動ユニット１０の実施例のブロックダイ
アグラムを図３に示す。移動ユニット１０は、オペレー
タ入力装置３４およびオペレータディスプレイ装置３６
に結合される処理装置３２をそなえる。オペレータ入力
装置３４は、キーボードまたは適当なデータ入力手段で
あって差し支えない。同様に、オペレータディスプレイ
装置３６は、平板パネル英数字ディスプレイまたは適当
なディスプレイ手段であって差し支えない。同様に、メ
モリ３８は処理装置３２に結合され、このメモリは、例
えば、受信するか又はヘッダステーション１２へ送信す
るための情報パケットのようなプログラム関連データ及
び他のデータ、および、移動ユニット１０の識別を記憶
する。同様に、モジュレータ４０ａ及びレシーバ４０ｂ
も処理装置３２に結合される。図２及び３に示すデータ
レシーバは、復調器及びフィルタを備え、通常の方法で
作動し、変調されたビットストリームを受信した光学信
号から抽出する。同様に、２及び３に示すの変調器は、
通常の方法で作動し、送信されたビットストリームに従
って光学出力を変調する。任意のデータ伝送速度を採用
して差し支えないが、好ましいデータ伝送速度は、毎秒
約１から１０００万ビット（１−１０　　Ｍｂｉｔｓ／
ｓｅｃ）である。

【００３４】当発明にかかる光学通信システムにおいて
、全ての無線通信は、ヘッダステーション１２と移動ユ
ニット１０の間で行われる。移動ユニット１０間の直接
交信は行われない。

【００３５】ここではＩＲ媒体を用いた無線ネットワー
クについて記述するが、当発明の方法は、例えば、無線
周波数（ＲＦ）及びマイクロ波メディアのような他のタ
イプの無線ネットワークにも実施出来ることを理解され
たい。

【００３６】図５と共に図１において、トークンリング
ネットワーク１は、１組の付加ヘッダステーション（Ｈ
１、Ｈ２，．．．Ｈｎ）で構成される。トークンリング
ネットワークの特徴の１つは、ネットワークのメッセー
ジ伝達に種々の優先順位レベルがあることである。当発
明においては、許可無線伝送（ＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩＲＥ
ＬＥＳＳ＿ＴＲＡＮ）と称する高優先順位のメッセージ
が循環される。個々のヘッダステーション１２（Ｈｋ）
がＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＴＲＡＮメッセー
ジを受信すると、受信したヘッダステーションｌ２は、
運転の通常状態（Ａ）から出て、運転の特権状態（Ｂ）
に入る。

【００３７】通常状態（Ａ）において、ヘッダステーシ
ョン１２は、ネットワーク１（状態Ｃ）に亙ってデータ
及び低い優先順位のトークンを伝達するというタスク、
および、Ｈｋ（状態Ｄ）のドメイン内の移動ユニットに
アドレスされたデータを受け取り、バッファするという
タスクを実施する。

【００３８】１つの実施例において、特権的な状態（Ｂ
）にある場合、ヘッダステーション１２は、図４に示す
ように、プロトコルを実行可能にされ、と同時に、その
ドメイン内に移動ユニットに対して、放送可能、更に、
ポーリング可能となり、伝送しようとするデータを持つ
移動ユニット（Ｅ）アップリンク送信を引き出すことが
できる。

【００３９】セル内で無線オペレーションが完全である
場合、ヘッダステーション１２は、ＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩ
ＲＥＬＥＳＳ＿ＴＲＡＮトークンをリリースする、すな
わち、トークンは、トークンリングの次のヘッダステー
ション１２にパスされる。図５において、鎖線よりも上
で示される状態は、ヘッダステーション１２が、無線オ
ペレーションと無関係な方法で、有線トークン‐リング
ネットワーク１においてデータを受信および／または送
信可能であることを示す。有線トークン‐リングネット
ワーク１に関する限り、ヘッドステーション１２は、Ｌ
ＡＮに物理的に接続された別のワークステーション１２
とみなされる。

【００４０】図４に示すプロトコルは、ヘッダステーシ
ョン１２が、アップリンク送信のために個々の移動ユニ
ット１０を順次ポーリングし、同時、または、続いて、
実施中の複数アクセスプロトコルに応じて、移動ユニッ
ト１０に対してダウンリンクにメッセージを放送する適
切なプロトコルの例である。

【００４１】移動ユニット１０をポーリングするための
別の適当な方法は、＿＿＿＿に出願され一般譲渡された
Ｋａｄａｔｈｕｒ　　Ｓ．Ｎａｔａｒａｊａｎとその協
力者（弁護士認可番号ＹＯ９９０−１４６）による「複
数セル無線ネットワークにおいて移動ユーザーをポーリ
ングする方法」という表題の米国特許出願Ｎｏ．＿＿＿
＿＿に開示されている。

【００４２】ポーリングおよび放送オペレーションが完
了したあとで、ヘッダステーション１２は、無線オペレ
ーションを終わらせる。ヘッダステーションは、次に、
トークンリングネットワーク１のその次のヘッダステー
ション１２に、高優先順位のＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩＲＥＬ
ＥＳＳ＿ＴＲＡＮメッセージを伝達する。高優先順位ト
ークンを受け取ったその次のヘッダステーション１２は
、ここで、無線通信の特権的モードに入り、同様の方法
で、そのかんれんドメインの移動ユニット１０と交信す
る。

【００４３】更に詳細に説明すれば、ＰＥＲＭＩＴ＿Ｗ
ＩＲＥＬＥＳＳ＿ＴＲＡＮトークンがネットワーク１内
を循環する際に、トークンは、ヘッダステーションＨ１
によって受け取られる。Ｈ１は、特権的モードに入り、
現在時点でＨ１のドメインを構成する個々の移動ユニッ
ト１０を順次ポーリングする。図１に従い、Ｈ１のドメ
イン内の移動ユニット１０の組を（Ａ、Ｂ、Ｃ）とし、
Ｈ２のドメイン内の移動ユニット１０は（Ｄ、Ｅ）であ
り、Ｈ３のドメイン内の移動ユニットｌ０の組を（Ｆ，
Ｇ）とする。Ｈ１がＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿
ＴＲＡＮトークンを所有する場合には、Ｈ１は移動ユニ
ットＡ、次にＢ、次にＣと連続してポーリングする。特
定の移動ユニット１０、例えばＡをポーリングすること
は、ダウンリンクによってポーリングメッセージを移動
ユニットＡへ送り、Ａからの即時応答を待機することを
意味する。応答が即時入来しないならば、ポーリングメ
ッセージはＢに送られる。ただし、移動ユニットＡがダ
ウンリンクによるポーリングメッセージに対してアップ
リンクによる送信で応答する場合には、Ｈ１は、移動ユ
ニットＢをポーリングする前に、アップリンク送信が完
了するまで待つ。

【００４４】ヘッダステーションＨ１は、そのドメイン
内の全ての移動ユニット１０のポーリングを完了した後
で、トークン‐リングネットワーク１のその次のノード
にＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＴＲＡＨトークン
をパスする。次のノードが別のヘッダステーション（Ｈ
２）である場合には、この時点で、Ｈ２は、そのドメイ
ン（Ｄ，Ｅ）内の移動ユニット１０をポーリングする。Ｈ２が全ての関連移動ユニット１０のポーリングを終了
すると、トークンは、リングの次のノードにパスされる
。ＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＴＲＡＮトークン
がヘッダステーションＨ１に戻った後で、Ｈ１は、図５
の状態Ｂ及びＥにも一度入る。ＰＥＲＭＩＴ＿ＷＩＲＥ
ＬＥＳＳ＿ＴＲＡＮトークンを受け取るノードがヘッダ
ステーション１２でない場合には、トークンは、トーク
ン‐リングネットワーク１へ即時ルートされる。従って
、ヘッダステーション１２は、他のタイプのネットワー
ク装置、例えば、図１に示すセントラルコントローラ３
と共に散在させることができる。

【００４５】要約すれば、当発明のこの第１の方法は、
循環する特権的トークンの作用により、無線通信の効果
的な制御を達成する。定義によって、任意のある時点で
作動化できるのは単一無線セル１つにかぎられる。従っ
て、移動ユニット間のアップリンク干渉及びヘッダステ
ーションの間のダウンリンク干渉の問題は除去される。

【００４６】重複セルを有する無線通信システムにおけ
る周波数の効率的な再使用を達成する当発明の第２の方
法について記述する。この第２の方法は、ネットワーク
システムの無線部分における矛盾無し伝送を提供し、更
に、無線ネットワークの空間的に分離されたセルにおけ
る帯域幅の効率的な再使用を提供する。

【００４７】当発明の第２の方法の手順を図９のフロー
チャートに示し、以下に記述する。ステップＡ相互に干渉することなしに同時に無線通信を実施できる
無線のネットワークのセルを決定するために、ネットワ
ーク１のセル２の位置に関する知識に基づいてオフライ
ンの手順ＰＩを用いる。ステップＢトークン‐リングネットワーク１に付加される集中型コ
ントローラ３、一般にはデータ処理装置のテーブル４を
初期化するためにＰＩの結果が用いられる。コントロー
ラ３は、テーブル４を利用し、ネットワークの分離され
たセル内で干渉の無い同時無線オペレーションを獲得す
るためのスケジュールをテーブルからもとめる。双方の
セルが同時に作動化されても干渉を起こすような状態で
は重複しない場合、これら２つのセルは、分離している
ものとみなされる。ステップＣコントローラ３は、求めたスケジュールに従い、分離し
たセルと関連したヘッダステーションを選択的に作動化
する。

【００４８】これらのステップ（Ａ−ｃ）について更に
詳細に記述する。ステップＡ説明のために、図６に示すマルチ‐セル無線ネットワー
クについて考察することとする。ネットワークは、７つ
のセル（Ａ，Ｂ，ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ）の組と、１番か
ら１１番までの１１の移動ユニット１０から成る。セル
及びその重複特性について既知であるものとすると、領
域干渉グラフすなわちＲＩＧが定義される。ＲＩＧは、
複数の頂点を持ち、各頂点はマルチセルネットワークの
１つのセルに対応する。ＲＩＧの２つの頂点は、対応す
るセルのカバレジが重複する場合に限り、すなわち、セ
ル内での同時無線通信が相互に干渉する場合に限り、接
続しているものとみなされる。図６のネットワークに対
応するＲＩＧを図７に示す。このＲＩＧの７つの頂点は
図６の７つのセル（Ａ−Ｇ）に対応する。

【００４９】手順ＰＩの目的は、分離したセルの組を集
めて１つの収集にすることにある。これは、最適或いは
最適に近い数のカラーを用いてグラフ彩色問題を解くこ
とにより達成することが好ましい。

【００５０】多数の適当なグラフ彩色技術が既知である
。例えば、この種技術に関する参考文献を次に示す：（
１）Ｄ．Ｂｒｅｌａｚ「グラフの頂点を彩色する新しい
方法」ＡＣＭの通信、２２、１９７９年、２５１−２５
６ページ；（２）Ｆ．Ｔ．Ｌｅｉｇｈｔｏｎ「大型立案
問題のためのグラフ彩色アルゴリズム」国内基準局ャー
ナル、８４、１９７９年、４８９−５０６ページ；およ
び（３）Ｍ．Ｃｈａｍｚ、Ａ．Ｈｅｒｔｚ、及び、Ｄ．
Ｄｅ　　Ｗｅｒｒａ「グラフ彩色に関する模擬アニーリ
ングによる幾つかの実験」、オペレーションズリサーチ
欧州ジャーナル、３２、１９８７年、２６０−２６６ペ
ージ。当発明にとっては、妥当な量のランニング時間に
より最適または最適に近い彩色を達成するあらゆるグラ
フ彩色技術が適当である。

【００５１】グラフ彩色問題は、一般に、次のように表
現できる：グラフＧ＝（Ｖ，Ｅ）、及び、整数Ｋとする
と、例えば次に示す関数色：Ｖ→（１，２，…，Ｋ）が
存在するか；（Ｖ，Ｗ）εＥ＝〉ｃｏｌｏｒ（Ｖ）≠ｃ
ｏｌｏｒ（Ｗ）？グラフの最適彩色には、できるだけ小
さいＫの値を使用する。

【００５２】図７に示すグラフに対する最小彩色解は次
のとおりである（赤＝１、青＝２、緑＝３、黒＝４）。ｃｏｌｏｒ（Ｆ）＝ｃｏｌｏｒ（Ｄ）＝赤ｃｏｌｏｒ（
Ｂ）＝ｃｏｌｏｒ（Ｅ）＝青ｃｏｌｏｒ（Ａ）＝ｃｏｌ
ｏｒ（Ｃ）＝緑ｃｏｌｏｒ（Ｇ）＝黒同じ色を割り当てられる頂点は、重複しないネットワー
クのセルに対応する。グラフ彩色問題を解くことによっ
て識別される分離セルのグループをＧｒｏｕｐ１、Ｇｒ
ｏｕｐ２，．．．、Ｇｒｏｕｐｋと称する。あるヘッダ
ステーションは、ただ１つのグループのメンバーであり
得る。

【００５３】以下に述べるように、この技術を改良する
には、グラフのノードと関連した重み付けを行うものと
し、ウエイトはメッセージのトラヒック強度に対応する
ものとする。ステップＢ中央制御装置３は、同じく前記の手順１と称するグラフ
彩色アルゴリズムによる算定結果を用いて初期化される
。すなわち、中央制御装置３は、手順１による決定に従
い、セルのグループを表現するデータ構造をテーブル４
に記憶さる。ステップＣ中央制御装置３は、初期化された後で、ここではＳＴＡ
ＲＴ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＯＰＥＲと称する高い優先順
位のマルチキャストメッセージを、グループ１のメンバ
ーである全てのヘッダステーション１２に送る。グルー
プ１に属する各ヘッダステーション１２は、ＳＴＡＲＴ
＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＯＰＥＲメッセージを受け取ると
、その関連セル内において、移動ユニット１０との無線
送信及び受信オペレーションを開始する。無線オペレー
ションは、移動ユニット１０からの複数アクセスアップ
リンク送信およびヘッダステーション１２から移動ユニ
ット１０へのダウンリンクによる放送送信を含む。

【００５４】ヘッダステーション１２は、次に示す３つ
の用途依存判定基準を用いてダウンリンク送信を終わる
ことができる：（ａ）徹底サービス（ｂ）限定サービス
または（ｃ）ゲート制限サービス。徹底サービスの場合
には、ヘッダステーション１２は、現在の放送サイクル
中に有線ネットワークから到達できるあらゆる場合を含
み、データのバッファされたフレームが全て送信される
まで、放送モードに留まる。限定サービスの場合には、
ヘッダステーション１２は、所定の最大時間量の間、ま
たは、フレームの所定数の放送が終了するまで放送モー
ドに留まる。放送さるべきフレームがまだ残っている場
合には、それらのフレームは次の通信サイクルまでバッ
ファされた状態に留まる。ゲート制限サービスは、次の
点を除けば、徹底サービスに同じである、すなわち、放
送段階の初めにバッファされているフレームだけが送信
されるということである。換言すれば、現在の放送段階
中に到着するあらゆるフレームは、次の通信サイクル中
に放送するためにバッファされる。

【００５５】これらの３つの基準のいずれが採用されて
も、ヘッダステーション１２は、完了と同時に、ここで
はＣＯＭＰＬＥＴＥＤ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＯＰＥＲと
称する高優先順位のメッセージを、中央制御装置３に送
る。

【００５６】中央制御装置３は、グループ１に属する全
てのヘッダステーション１２からＣＯＭＰＬＥＴＥＤ＿
ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＯＰＥＲメッセージを受信した後で
、高優先順位のマルチキャストメッセージＳＴＡＲＴ＿
ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＯＰＥＲを、グループ２のメンバー
である全てのヘッダステーション１２に送る。グループ
２に属するヘッダステーション１２は、メッセージの受
信に応答して、それぞれのドメイン内の並列矛盾無し無
線オペレーションを開始する。グループ１に対するオペ
レーションは前記のとおりに進行する。中央制御装置３
が、グループ２に属する全てのヘッダステーション１２
からＣＯＭＰＬＥＴＥＤ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿ＯＰＥＲ
メッセージを受け取った後で、グループ３が構成するセ
ル内では、無線通信が実施される。グループｋを構成す
る全てのセルのがそれらのＣＯＭＰＬＥＴＥＤ＿ＷＩＲ
ＥＬＥＳＳ＿ＯＰＥＲメッセージを中央制御装置３に送
ると、無線オペレーションのサイクルが完了する。この
時点で、無線通信の別のサイクルが、グループ２のセル
が後続するグループ１のセル内の中央制御装置３によっ
て、開始され、このように進行する。図８に示すように
、中央制御装置３は、グループに亙って反復的に循環し
、各々のヘッダステーションを連続的に作動化する。

【００５７】当発明のこの方法は、ネットワークの無線
部分において、効率的な帯域幅の再使用を提供する。ネ
ットワークにＮ個の無線セルが存在する場合には、Ｎ個
のセル全てが完全に相互分離した場合に最良の状況が達
成される。このような状況では、Ｎ個全てのセルは、常
時、矛盾の無い方法で無線オペレーションを実施できる
。更に一般的な無線環境では、セルの間にある程度の重
複が起きることが予測される。例えば、各セルが２つの
他のセルと重複する場合には、Ｎ個のヘッダステーショ
ン１２は３つの分離グループに分けることが可能であり
、あらゆる任意の時点において、平均Ｎ／３個のヘッダ
ステーションが無線オペレーションを実施可能である。トークン‐リングネットワーク１のデータ送信速度がｌ
６　　Ｍｂｉｔｓ／ｓｅｃであり、３０のヘッダステー
ションが所在し、それぞれ１　　Ｍｂｉｔ／ｓｅｃのア
ップリンクを共有し、３つの分離グループに分割される
場合には、効果的なアップリンク帯域幅は１０　　Ｍｂ
ｉｔｓ／ｓｅｃである。

【００５８】当発明の趣旨は、セル作動化の非干渉度を
静的に決定するためのグラフ彩色技術にのみ制限される
ものではないことを充分理解されたい。同様に、既に注
記したように、静的な計画技術においても、メッセージ
のトラヒック強度を表す重み付けを採用することができ
る。

【００５９】例えば、トラヒックの強度、すなわち、単
位時間に伝送さるべきトラヒックのパケット数は、セル
内の移動ユニット１０の数、トラヒックを生成するアプ
リケーションの性質、等々に応じてセルによって変化可
能である。この種の情報が既知であれば、トラヒック強
度を反映するように、重み（λＮ）を図７のＲＩＧのノ
ードＮと関連させることができる。従って、ＲＩＧの区
分化は、次に示す一般化した静的計画問題として、公式
化される。領域干渉グラフＧ＝（Ｖ．Ｅ．）として、各
Ｇｒｏｕｐｉ（１＜ｉ＜Ｋ）が独立集合であり、次の目
的関数が最小となるように、整数Ｋ、および、部分集合
（Ｇｒｏｕｐ１、Ｇｒｏｕｐ２，．．．　　、Ｇｒｏｕ
ｐｋ）のファミリーにセットされる頂点の区分を決定す
ればよい：ｋ Σ　　λ（Ｇｒｏｕｐｉ）ｉ＝１　ここに； λ（Ｇｒｏｕｐｉ）＝ｍａｘ｛λＮ｜ＮεＧｒｏｕｐｉ
｝更に、一例として、静的な計画技術の組み合わせを採用
することができる。例えば、最初に、静的グラフ彩色手
順を用いる。このように計画されたネットワークによっ
て経験を得た後で、通信トラヒックに関する次の平均値
がＲＩＧ頂点に対して決定される：Ａ＝１０メッセージ
／秒、　　Ｂ＝５メッセージ／秒、　　Ｃ＝１０メッセ
ージ／秒、　　Ｄ＝１０メッセージ／秒、Ｅ＝１０メッ
セージ／秒、Ｆ＝２メッセージ／秒、及び、Ｇ＝１メッ
セージ／秒。

【００６０】制御装置３は、メッセージトラヒックの平
均値を用いて、メッセージ単位時間で測定した全ヘッダ
ステーションのサービス合計時間を最小にする作動化グ
ループシーケンスを提供するように計画表を改正する。その次のグループは、先行グループの全てのヘッダステ
ーションが完了するまで、スタートされない。例えば、
最適グループシーケンスはＡＤ、次にＣＥ、次にＢ、次
にＦＧであって、全所要時間は２７メッセージ時間単位
であり、一方、非最適グループシーケンスはＡＦ、次に
ＥＣ、次にＢＤ、次にＧであり、完了所要時間は合計３
１の全体のメッセージ時間単位であることが分かる。

【００６１】同様に、当発明は、静的な計画方法にのみ
制限されない。例えば、動的計画技術を採用することも
できる。図７に示す干渉グラフにおいて、頂点Ａ、Ｄ、
及び、Ｆは、縁で直接接続されない独立集合を形成する
。制御装置３は、最初に、頂点Ａ、Ｄ、及び、Ｆを無線
通信開始可能にする。Ａが最初に完了するものと仮定す
ると、制御装置３は、Ｄ、及び、Ｆの送信と干渉するこ
となしに、他の頂点を作動可能にできるかどうかを決定
するために、他の頂点を調査する。他の頂点が存在しな
いならば、それ以上作動化することは待たねばならず、
そうでなければ、制御装置３は、他の矛盾しないヘッダ
ステーションを即時作動化する。上記の例では、Ａが、
ＤまたはＦと矛盾することなしに終了すると、他のヘッ
ダステーションは作動化不可能である。次にＦが終了す
るものと仮定すると、制御装置３はＢを作動可能にし、
ＢとＦは独立した集合を形成し、その伝送は非干渉であ
る。　　既に述べたように、１つのグループの全てのセ
ルは、他のグループ内のセルが無線オペレーション実施
を許可される前に、そのグループの全てのセルの無線オ
ペレーションを完了しなければならないように計画設定
が調整されることにも注意されたい。ただし、方法の修
正も当発明の範囲に含まれる。例えば、中央制御装置３
は、他のセル内ので進行中のあらゆる無線オペレーショ
ンと矛盾しない限り所定のセル内での無線オペレーショ
ンを開始するように、計画設定技術に依存するトラヒッ
ク負荷を採用することもできる。この種の改良は、無線
オペレーションを行う機会を各セルが持つように、公平
基準を確保するためのメカニズムを併用する。

【００６２】このような場合には、セル内で無線通信が
実施されている間に、トークン‐リングネットワーク１
は、同時に、正常なデータ通信に利用可能である。高優
先順位制御メッセージＳＴＡＲＴ＿ＷＩＲＥＬＥＳＳ＿
ＯＰＥＲ、及び、ＣＯＭＰＬＥＴＥＤ＿ＷＩＲＥＬＥＳ
Ｓ＿ＯＰＥＲの伝送に起因するオーバーヘッド制御トラ
ヒックは、一般に、無視出来る程度である。

【００６３】当発明については、トークン‐リングネッ
トワークを下敷きにして述べてきたが、他の周知のネッ
トワーク構成も同様に採用できることにも注意されたい
。例えば、中央制御装置３をハブノードとして接続した
スターネットワークも同様に使用できる。これらの代替
可能なネットワーク構成の共通点は、メッセージトラヒ
ックは全て中央制御装置３を経てルートされるというこ
とである。

【００６４】また、全てのセルは、他の全てのセルと重
複することもあり得ることであり、その場合には、順次
に作動化する第１の方法を第２の部分集合とし、多くと
もセル１つが、任意の所定の時点で作動化されるように
計画設定される。

【００６５】以上のように、当発明はその好ましい実施
例について記述してきたが、当該技術に習熟した者にと
っては、当発明の趣旨及び範囲から逸脱する事なく形状
および詳細を変更できることは理解されるはずである。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数のヘッダステーションおよびその内で移動
通信ユニットが自由に移動する重複した通信セルを持つ
無線ネットワークを持つトークンリングＬＡＮの概要を
示しす図。

【図２】図１のヘッダステーションの１つを示すブロッ
ク図。

【図３】図１の移動通信ユニットの１つを示すブロック
図。

【図４】特権を持つトークンの到着に対するヘッダステ
ーションの応答を示す図。

【図５】特権を持つトークンの受信に際して呼び出され
る特権状態を含むヘッダステーションの種々可能な論理
的状態を示す状態図。

【図６】重複したセル及びセル内に分散した移動通信ユ
ニットを持つ複数セル無線ネットワークを示す図。

【図７】図６のネットワークの地域干渉グラフ。

【図８】ＬＡＮの中央制御装置によって制御されるヘッ
ダステーショングループ作動化順序を示す図。

【図９】ヘッダステーションをグループに割当てる方法
を示すフローチャート。

【符号の説明】

１　　トークン・リング通信ネットワーク１０　　移動
ユニット１２　　ヘッダステーション

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に重複する少なくとも２つの通信セル
を含む複数の通信セルを含む無線通信ネットワークにお
いて無線通信を管理するための方法であり、無線通信ネ
ットワークは複数のヘッダステーションを持ち、各ヘッ
ダステーションは１以上の移動通信ユニットと２方向無
線通信を実施するための手段を備え、更に各ヘッダステ
ーションは有線通信ネットワークと２方向通信を実施す
るための手段を備え：少なくとも１つのヘッダステーシ
ョンを持つ有線ネットワークからの第１のメッセージを
受信する段階であって、第１のメッセージは１つまたは
複数のヘッダステーションに無線ネットワークでの伝送
を認可するタイプのメッセージである段階、及び受信し
た第１のメッセージに応答して、少なくとも１つのヘッ
ダステーションによってサービスされた通信セル内に所
在する任意の移動ユニットとの無線通信を開始する段階
を含む方法。
【請求項２】請求項１に記述された方法において、第１
のメッセージが、有線ネットワークに結合した他のヘッ
ダステーションから受信される方法。
【請求項３】請求項１に記述された方法において、第１
のメッセージが有線ネットワークに結合された第１のヘ
ッダステーションから受信され、更に、無線通信を終わ
らせるヘッダステーションに応答して、第２のヘッダス
テーションによって受信されるために第１のメッセージ
を有線ネットワークに伝達する段階を含む方法。
【請求項４】請求項１に記述された方法において、第１
のメッセージが、有線ネットワークに結合したネットワ
ーク制御手段から受信される方法。
【請求項５】請求項１に記述された方法において、第１
のメッセージが、有線ネットワークに結合したネットワ
ーク制御手段から受信され、更に、無線通信を終わらせ
るヘッダステーションに応答して、ネットワーク制御手
段による受信のために有線ネットワークへ第２のメッセ
ージを伝送する段階を含み、第２のメッセージは、ヘッ
ダステーションが、そのヘッダステーションと関連した
セル内の移動通信ユニットの全て又は幾つかとの伝送セ
ッションを完了したことを示すタイプのメッセージであ
る方法。
【請求項６】請求項１に記述された方法において、受信
及び開始の段階がヘッダステーションのグループによっ
て並行して達成され、その方法は、グループの中の会員
のために特定のヘッダステーションを選定する初期段階
を含む方法。
【請求項７】請求項６に記述された方法において、選択
の初期段階が：どの通信セルが、該当する場合には、相
互に重複するかを決定する段階；及びグループ内の会員
のために、グループ内の他のヘッダステーションの通信
セルと重複しない通信セルを持つヘッダステーションの
みを選択する段階を含む。
【請求項８】請求項７に記述された方法において、更に
、全てのヘッダステーションが少なくとも１つのグルー
プに割り当てられるように複数のヘッダステーションの
グループを形成する段階を含む方法。
【請求項９】請求項１に記述された方法において、受信
及び開始する段階が、ヘッダステーションのグループに
よって並行して達成され、方法は、複数のグループのう
ちの１つのグループ内の会員のために特定のヘッダステ
ーションを選択する初期段階を含み、選択段階が：どの
通信セルが他の通信セルと重複するかを決定する段階；
通信セルに対応する頂点を持つグラフ構造を求める段階
であって、頂点は、所定の通信セルが他の通信セルと重
複するかどうかの関数として相互接続される段階；およ
び各グループがそのグループの他の会員と重複しない１
以上の通信セルから成る複数のグループに頂点をまとめ
るためのグラフ彩色技術を実行する段階を含む方法。
【請求項１０】請求項９に記述された方法において、グ
ループを表現するデータ構造を記憶する段階を含み、デ
ータ構造はネットワーク制御手段内に記憶され；更に、
各々のグループを構成するヘッダステーションに第１の
メッセージを定期的に送るための、ネットワーク制御手
段を採用する段階を含む方法。
【請求項１１】請求項１に記述された方法において、受
信段階が、優先順位メッセージを有線トークンリングネ
ットワークから受信する方法。
【請求項１２】請求項５に記述された方法において、所
定のヘッダステーションに割り当てられた無線通信トラ
ヒック量と関係の無い継続時間を持つ予定された時間間
隔の後で、第２のメッセージが送られる方法。
【請求項１３】請求項５に記述された方法において、所
定のヘッダステーションに割り当てられた無線通信トラ
ヒック量に依存する継続時間を持つ可変時間間隔の後で
、第２のメッセージが送られる方法。
【請求項１４】請求項１に記述された方法において、開
始段階が赤外線源を作動化する段階を含む方法。
【請求項１５】請求項１に記述された方法において、受
信及び開始する段階が、ヘッダステーションのグループ
によって並行して達成され、方法は、複数のグループの
うちの１つのグループ内の会員のために特定のヘッダス
テーションを選択する初期段階を含み、選択の初期段階
が：どの通信セルが他の通信セルと重複するかを決定す
る段階；通信セルに対応する頂点を持つグラフ構造を求
める段階であって、頂点は、所定の通信セルが他の通信
セルと重複するかどうかの関数として相互接続される段
階；および複数のグループに頂点をまとめることにより
通信セルの作動化をスケジュールする段階を含み、各グ
ループはそのグループの他の会員と重複しない１以上の
通信セルから成る方法。
【請求項１６】請求項１５に記述された方法において、
方法が、更に：各通信セルと関連したメッセージトラヒ
ックの量を決定するためにネットワークをオペレートす
る段階；および決定したメッセージトラヒックの量の関
数としての通信セルの作動化を再スケジュールする段階
を含む方法。
【請求項１７】請求項１に示された方法において、第１
のメッセージが、可変継続時間を持つ定期的な間隔にお
いてネットワーク制御手段によって生成され、第１のメ
ッセージが、通信セル内で発生する無線通信の量の関数
として生成される方法。
【請求項１８】請求項１に示された方法において、第１
のメッセージが、一定継続時間を持つ定期的な間隔にお
いてネットワーク制御手段によって生成され、第１のメ
ッセージが、予定されたスケジュールの関数として生成
される方法。