JPWO2002056542A1

JPWO2002056542A1 - Wireless transmission system

Info

Publication number: JPWO2002056542A1
Application number: JP2002557078A
Authority: JP
Inventors: 藤井　慎; 加藤　義一
Original assignee: 株式会社アドテック; 株式会社　アドテック
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2004-05-20
Also published as: WO2002056542A8; WO2002056542A1; TW563307B

Abstract

多数の無線伝送装置が近接して使用される場合においても信号の送受信が支障なく行える無線伝送システムが提供される。このシステムにおいては、１つのマスター親機および１つ以上のスレーブ親機により形成されるグループ内において、周波数帯を共用してグループ内の子機と通信を行う。マスター親機は、商用電源の位相と同期して送受信タイミングを制御するグループ間同期手段を備え、スレーブ親機は、マスター親機と同期して送受信タイミングを制御するグループ内同期手段を備える。本発明によれば、各親機において信号の送受信が同期して実行されるので、データの伝送が支障なくかつ効率的に行える。Provided is a wireless transmission system capable of transmitting and receiving signals without any trouble even when a large number of wireless transmission devices are used in close proximity. In this system, in a group formed by one master master unit and one or more slave master units, communication is performed with slave units in the group by sharing a frequency band. The master base unit includes an inter-group synchronization unit that controls transmission / reception timing in synchronization with the phase of the commercial power supply, and the slave base unit includes an intra-group synchronization unit that controls transmission / reception timing in synchronization with the master base unit. According to the present invention, transmission and reception of signals are performed in a synchronous manner in each master unit, so that data transmission can be performed efficiently without any problem.

Description

技術分野
本発明は無線伝送システムに関し、特にビル内の無線ＬＡＮや電柱と家庭内の装置との間の接続など、多数の無線伝送装置が近接して使用される無線伝送システムに関するものである。
背景技術
従来、ビル内の無線ＬＡＮや電柱と家庭内の装置との間の接続など、多数の無線伝送装置が近接して使用される可能性のある無線伝送システムにおいては、近接する無線伝送装置において使用するチャネルを異ならせる等の対策をとっていた。
多数の無線伝送装置が近接して使用される無線伝送システムにおいては、近接する無線伝送装置において使用するチャネルを異ならせても、例えば一方の無線伝送装置があるチャネルで送信し、近接した他方の無線伝送装置が隣接するチャネルで受信しようとすると、一方の装置の送信波の干渉波成分（送信波の両側の周波数帯域に広がる不要波成分）が高レベルで他方の装置が受信しようとするチャネルにまで及び、受信ができないという問題点があった。
発明の開示
本発明の目的は、前記のような従来技術の問題点を解決し、多数の無線伝送装置が近接して使用される場合においても信号の送受信が支障なく行える無線伝送システムを提供することにある。
本発明は、１つのマスター親機および１つ以上のスレーブ親機により形成されるグループ内において、周波数帯を共用してグループ内の子機と通信を行う無線伝送システムにおいて、データ送受信手段と、他のグループのマスター親機と同期して送受信タイミングを制御するグループ間同期手段とを備えたマスター親機と、データ送受信手段と、マスター親機と同期して送受信タイミングを制御するグループ内同期手段とを備えたスレーブ親機とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、多数の無線伝送装置が近接して使用される無線伝送システムにおいても信号の送受信が同期して実行されるので、データの伝送が支障なくかつ効率的に行える。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を適用した無線伝送装置を含む通信システムの構成を示す説明図である。グループ１の領域（例えば半径１００ｍ程度）内には、４つのサブグループ領域が存在し、それぞれのサブグループにはそれぞれマスター親機あるいはスレーブ親機と、複数の子機が存在する。
マスター親機およびスレーブ親機は近接（例えば１０ｍ）して設置され、それぞれ図示しない通信回線を介して例えばサーバコンピュータに接続されており、当該サーバはインターネットに接続されている。また、それぞれの子機は例えば図示しないパソコンに接続されている。
各サブグループ（１〜４）は、マスター親機あるいはスレーブ親機に接続されたアンテナの指向性および送信電力によってその領域が決定され、子機はＩＤによって、予め定められた親機と接続される。
図２は、本発明の無線伝送装置のハードウェア構成を示すブロックである。親機および子機は基本的には同じハードウェア構成であり、制御ソフトウェアが異なっている。アナログ信号処理部１０は公知のシングルスーパーヘテロダイン方式のデジタル信号送受信回路からなっており、周波数シンセサイザおよびＶＣＯ回路からなる２つのＰＬＬ回路によって、任意の周波数チャネルにおいてデータの送受信が可能である。なお、本発明において送受信回路の方式や変調方式としては公知の任意のものを採用可能である。
デジタル信号処理部２０の第１のＬＳＩは、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換、直接拡散、逆拡散処理、スクランブル処理、プリアンブル処理、フレーム処理、誤り検出処理、相関信号検出を行う。デジタル信号処理部２０の第２のＬＳＩは、Ｓ／Ｐ変換、スクランブル処理、誤り検出処理等を行う。
タイマー２１は、第１のＬＳＩから出力されるフレーム検出（フラグパターン検出）信号によってリセットされて起動されるタイマーであり、ＣＰＵがプログラムによりタイマー値を読み取り可能に構成されている。このタイマ２１は後述するようにマスター親機との時計合わせに使用される。
制御部３０は、ＣＰＵ、プログラムやデータを格納しているフラッシュＲＯＭ、バッファやワークエリアとして使用されるＲＡＭ、ＣＡＭ（連想メモリ）、ＬＡＮトランシーバ、バス等からなる。ＬＡＮトランシーバは、１０ＢＡＳＥ−Ｔ規格等の周知のＬＡＮインターフェイス機能を有し、親局の場合には回線／ＬＡＮコンバータ等の装置を介して光ファイバ等の高速回線と接続される。また、子局の場合にはパソコンやＨＵＢへ接続される。電源回路からは電源と共にゼロクロス検出信号も出力される。
図３は、本発明の無線伝送システムにおけるグループ間の送受信のタイミングを示す説明図である。１つの伝送サイクルは基本的には商用電源のゼロクロス点（電圧が０となるタイミング）の間隔を基準としている。従って、商用電源の周波数が５０Ｈｚであれば、伝送サイクルの周期は１０ミリ秒となる。１伝送サイクル中には親局から子局へデータを伝送する期間である固定長の下りウィンドウとその逆の期間である固定長の上りウィンドウが存在する。
ゼロクロス点は各グループのマスター親機が検出し、このタイミングに基づいて、当該グループ内の送受信タイミングの制御を行う。従って各グループ間において伝送サイクルのタイミングが揃うので、受信中の子機の近傍で他グループの子機が送信して受信を妨害することを回避できる。
なお、タイミング検出用の商用電源が３相交流から供給されている場合、商用電源として選択される２相がマスター親機ごとに異なると、ゼロクロスポイントにずれが生じて同期がとれない。従って、ゼロクロスポイントに電源周波数に応じたオフセット時間を追加したタイミングを同期タイミングにすることにより、いずれの２相を選択してもシステムの同期が確立できるようになる。オフセット時間は、位相のずれが既知であれば、各マスター親機に手動により設定するすることが可能であるが、他のマスター親機からの時間情報フレームを受信可能であれば、当該フレームを受信して判断することにより、位相のずれを自動検出し、オフセット時間を自動設定することもできる。
また、グループ間同期手段は、商用電源に限らず通信回線を介して接続された標準時刻配信サーバから配信される時刻情報に基づいて送受信タイミングを制御する、ないしは、標準時刻サーバに時刻問い合わせを行い、送受信タイミングを制御する基準となる内蔵時計を補正する方法もある。これらの方法により、グループ間でのゼロクロスタイミングの同期が保証されない電源の場合でも同期を取ることが可能である。
図４は、本発明の無線伝送システムにおけるグループ間の同期サイクルのタイミングを示す説明図である。マスター親機は所定数の伝送サイクル（例えば１０回）毎に１回「同期サイクル」を実行し、マスター親機とスレーブ親機との時計合わせを行う。この同期サイクルを実行するタイミングは各グループ毎に独立しており、位相は異なっている。
図５は、本発明の無線伝送システムが使用する周波数帯域を示す説明図である。図５においては、１つのグループ内において、４つのサブグループ（＃１〜＃４）に割り当てられる周波数チャネル（Ａ〜Ｄ）の時間変化を示している。使用する周波数帯としては、例えば２．４ＧＨｚ帯を使用し、１つのチャネル当たりの帯域として例えば２０ＭＨｚ程度、４つのチャネル合計の周波数帯域として例えば８０ＭＨｚ程度を使用する。
各親機および子機はそれぞれ同じ周波数遷移テーブルを記憶しており、親局から送信されるフェーズビーコンによって、子機が次に使用すべき周波数を示す当該テーブル内の位相（番地）が指示される。従って、フェーズビーコンの受信に失敗しても、同期サイクル後に自分で位相を１つ進めることによって通信が継続可能となる。
図５に示すようにチャネルを巡回させることにより、特定のチャネルに雑音が発生して誤り率が増大しても、グループ内の各子機との通信を継続可能となる。なお巡回させる順序は任意である。
図６は、本発明の無線伝送システムにおけるデータ送受信のフローを示す説明図である。１つの伝送（通信）サイクルには固定長の下りウィンドウと上りウィンドウがあり、下りウィンドウにおいては、各親機は子機に対してビーコン信号を送出する。このビーコンフレームには親機の時計の時刻情報が書き込まれており、各子局は、後述する方法によって、このビーコン信号に基づいて自分の時計を親機と合わせる。各子機はこの時計に従って指定されたタイミングで送信を行う。
ビーコン信号には、上りウィンドウ内のアップストリームを割り当てる子機の情報が含まれており、ビーコン信号によって許可された子機がデータを送信するＴＤＭＡ方式を採用している。割り当て方式は後述する。
下りウィンドウには例えばダウンストリームが４つ存在し、それぞれ任意の子機宛てにデータを送信可能である。親機は回線（ＬＡＮ）より受信したパケット順に基づき下記のようにダウンストリームを割り当てる。
図１０は、本発明における親機の送信キュー制御例を示す説明図である。図１０に示すように、各子機ごとに送信パケット種別に応じた複数のキューを設け、無線スロットにパケットを送り出す際に、キュー選択制御部が所定の優先順位でキューを選択してパケットを送り出す。
これにより例えば応答パケットを優先させれば、応答パケットが早期に送信され、上位プロトコルにおける次のデータパケットの送り出しタイミングが早まる効果が得られ、通信効率が改善される。また、リアルタイム性が要求されるパケットを優先させれば、パケット化された音声等の伝送に要求される帯域確保ができ、転送データの内容に応じた品質確保が可能となる。
また、個々の子機へのスロット割り当て率を子機によって変えることにより、子機ごとに通信優先度を可変にすることも可能である。
更に、子機ごとのキューに保存されているデータ量に応じ、送信子機あて先を選択することにより、データ量に応じた帯域確保、および無線帯域の利用率の向上が可能となる。
上りウィンドウの最初の期間においては、下りウィンドウの各ダウンストリームに対するＡＣＫ信号がそれぞれ異なるタイミングで返送される。親機はＡＣＫを受信できなかった場合には次のサイクルで再送を行う。しかし再送を所定回数失敗した場合には当該フレームを破棄する。また、ブロードキャストの場合には再送は行わない。
ＡＣＫ期間の後、２つのアップストリーム期間が存在し、それぞれ送信許可を受けた子機が送信を行う。親機において受信に失敗した場合には同一フレーム番号を指定して再度アップストリームを割り当てる。なお、インターネット接続の場合には平均するとダウンストリームの方がデータ量が多いので、ウィンドウも下りの方を長くしてある。
図７は、本発明の無線伝送システムにおける同期サイクルのフローを示す説明図である。同期サイクルにおいては、まずマスター親機が下りウィンドウ内でゼロクロスタイミングを検出すると、各スレーブ親機に対してそれぞれ現在使用中のチャネルでマスタービーコンを送出する。このマスタービーコンにはマスター親機の時計の時刻情報が書き込まれている。各スレーブ親機は、同期サイクルの下りウィンドウにおいてマスタービーコンを受信し、スレーブ親機の時計をマスター親機の時計と合わせる。
その後、各親機はフェーズビーコンを送出し、各サブグループにおける使用チャネルを更新する。同期サイクルの上りウィンドウにおいては、親機がサブグループ内の全ての子機からリクエスト（送信要求）情報を収集する。
なお、スレーブ親機はマスタービーコンを所望の回数連続して受信できなかったか、所望の時間連続して受信できなかった場合、マスター親機の障害と判断する。この後、予め定められた優先順位に従って特定されるひとつのスレーブ親機が、マスター親機に相当する動作を開始し、障害が発生したマスター親機の代理動作を開始する。これにより、故障したマスター親機に属するサブグループの動作が停止し、システムが縮退するが、グループの全システムが停止するのを回避する効果が得られる。
図８は、本発明におけるグループ内の時刻同期方法を示す説明図である。各無線伝送装置はソフトウェアによる時計機能を有している。例えば親機は、自分の時計から時刻情報（ｔ０）を読み出し、直ちにビーコンフレームを作成して送信する。ビーコンフレームは所定長のプリアンブルと周知の構成のフレームから構成されており、当該フレームのデータ領域には時刻情報（ｔ０）が書き込まれている。
子機においては、受信ウィンドウ内においてビーコンが受信された場合、ビーコンのプリアンブル区間の任意のタイミングで同期を確立し、フレーム（の先頭のフラグパターン）の検出を行う。フレームが検出されると、図２のハードウェアタイマー２１がリセットされて起動し、カウントを開始する。
子機においてフレームの受信が正常に完了すると、プログラムによる処理が開始され、タイマー２１のカウント値が読み出される。プログラムは、フレーム内に書き込まれている時刻情報（ｔ０）に、時計時刻読み出しからフレーム検出までの遅延時間ｔｐおよびタイマー２１のカウント時間ｔｔを加算して現在時刻（ｔ３）を算出し、自分の時計をｔ３に更新する。
時間ｔｐ、ｔｔはそれぞれハードウェアあるいはソフトウェアに依存する予め定められた時間であるので、上記方式によって、親機の時計と子機の時計とをゼロクロス点の検出よりも高精度で合わせることが可能である。
以上のような方式によって、マスター親機からのマスタービーコンによりスレーブ親機の時計がマスター親機と合わされ、各親機から子機へのビーコンによって各子機の時計が各親機と合わされる。そして、各装置の時計の同期を正確に取ることにより、伝送の空き時間（マージン）を減少させ、伝送効率を上げることが可能となる。
図９は、本発明における子機の優先度の状態変化を示す状態遷移図である。本発明のシステムにおいては、親機は同期サイクルにおいてのみ子機からの送信要求を収集しており、その他のサイクルにおいては収集していない。また、上りウィンドウのアップストリームは例えば２個しかないので、これを子機に効率よく割り当てるために親機は子機の優先度制御を行い、優先度の高い子機に送信権を与えるように制御する。
実施例においては、優先度には図示するように「高」「中」「低」「非接続」の４つのレベルがある。電源オフ等によりリクエストパケットが連続して所定回数未受信の場合には子機は「非接続」状態となり、電源がオンされ、子機からリクエストパケットを受信した場合には「低」レベルに移行する。
「低」あるいは「中」レベルで、送信要求を受信した場合には「高」レベルに移行し、「高」レベルで送信要求を受信した場合、あるいは送信パケットあるいは受信パケットがある場合には「高」レベルに留まる。また、「高」レベルで送信要求が受信されず、送信パケットおよび受信パケットがなく、アップの空きスロットが１秒連続した場合には「中」レベルに移行し、更に空きスロットが１秒連続した場合には「低」レベルに移行する。
同じレベルの子機が複数個ある場合には、順にスロットを割り当てる。また、「中」レベルの子機がある場合には、「高」レベルの子機があっても最低２０％の割合で「中」レベルの子機にもスロットを割り当てる。「低」レベルの子機には、「高」「中」レベルの子機がいない場合にのみ割り当てを行う。
産業上の利用の可能性
本発明は、１つのマスター親機および１つ以上のスレーブ親機により形成されるグループ内において、他のグループのマスター親機と同期して送受信タイミングを制御するグループ間同期手段とを備えたマスター親機と、マスター親機と同期して送受信タイミングを制御するグループ内同期手段とを備えたスレーブ親機とを備えている。従って、本発明によれば、信号の送受信が同期して実行されるので、多数の無線伝送装置が近接して使用される無線伝送システムにおいてもデータの伝送が支障なくかつ効率的に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明を適用した通信システムの構成を示す説明図である。
図２は、本発明の無線伝送装置のハードウェア構成を示すブロックである。
図３は、本発明におけるグループ間の送受信タイミングを示す説明図である。
図４は、本発明におけるグループ間の同期サイクルのタイミングを示す説明図である。
図５は、本発明のシステムが使用する周波数帯域を示す説明図である。
図６は、本発明におけるデータ送受信のフローを示す説明図である。
図７は、本発明における同期サイクルのフローを示す説明図である。
図８は、本発明におけるグループ内の時刻同期方法を示す説明図である。
図９は、本発明における子機の優先度の状態変化を示す状態遷移図である。
図１０は、本発明における親機のキュー制御例を示す説明図である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a wireless transmission system, and more particularly to a wireless transmission system in which a large number of wireless transmission devices are used in close proximity, such as a wireless LAN in a building or a connection between a telephone pole and a device in a home.
2. Description of the Related Art Conventionally, in a wireless transmission system in which a large number of wireless transmission devices are likely to be used in close proximity, such as a connection between a wireless LAN in a building or a telephone pole and a device in a home, an adjacent wireless transmission device is used. In this case, measures were taken such as using different channels.
In a wireless transmission system in which a large number of wireless transmission devices are used in close proximity, even if the channels used in adjacent wireless transmission devices are different, for example, one wireless transmission device transmits on one channel and the other in close proximity When a wireless transmission device tries to receive on an adjacent channel, the interference wave component of the transmission wave of one device (unnecessary wave component spreading in frequency bands on both sides of the transmission wave) is at a high level and the other device is trying to receive the channel. And there was a problem that reception was not possible.
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to provide a wireless transmission system that can transmit and receive signals without hindrance even when a large number of wireless transmission devices are used in close proximity. It is in.
The present invention relates to a wireless transmission system that communicates with slave units in a group by sharing a frequency band in a group formed by one master master unit and one or more slave master units; A master master unit having inter-group synchronization means for controlling transmission / reception timing in synchronization with a master master unit of another group, a data transmission / reception means, and an intra-group synchronization means for controlling transmission / reception timing in synchronization with the master master unit And a slave master unit having the following.
According to the present invention, even in a wireless transmission system in which a large number of wireless transmission devices are used in close proximity, signal transmission and reception are performed in synchronization, so that data transmission can be performed efficiently without any trouble.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a communication system including a wireless transmission device to which the present invention has been applied. Within the area of group 1 (for example, a radius of about 100 m), there are four subgroup areas, and each subgroup has a master master unit or a slave master unit and a plurality of slave units.
The master master unit and the slave master unit are installed close to each other (for example, 10 m), and each is connected to, for example, a server computer via a communication line (not shown), and the server is connected to the Internet. Each slave unit is connected to, for example, a personal computer (not shown).
Each subgroup (1 to 4) has its area determined by the directivity and transmission power of the antenna connected to the master master unit or the slave master unit, and the slave unit is connected to a predetermined master unit by ID. You.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the wireless transmission device of the present invention. The master unit and the slave unit have basically the same hardware configuration and different control software. The analog signal processing unit 10 is a known single superheterodyne digital signal transmission / reception circuit, and can transmit / receive data in an arbitrary frequency channel by two PLL circuits including a frequency synthesizer and a VCO circuit. In the present invention, any known method can be adopted as the method of the transmission / reception circuit or the modulation method.
The first LSI of the digital signal processing unit 20 performs A / D, D / A conversion, direct spreading, despreading, scrambling, preamble processing, frame processing, error detection, and correlation signal detection. The second LSI of the digital signal processing unit 20 performs S / P conversion, scramble processing, error detection processing, and the like.
The timer 21 is a timer that is reset and started by a frame detection (flag pattern detection) signal output from the first LSI, and is configured so that the CPU can read a timer value by a program. This timer 21 is used for adjusting the clock with the master master unit as described later.
The control unit 30 includes a CPU, a flash ROM storing programs and data, a RAM used as a buffer and a work area, a CAM (associative memory), a LAN transceiver, a bus, and the like. The LAN transceiver has a well-known LAN interface function such as the 10BASE-T standard, and in the case of a master station, is connected to a high-speed line such as an optical fiber via a device such as a line / LAN converter. In the case of a slave station, it is connected to a personal computer or a hub. The power supply circuit outputs a zero-cross detection signal together with the power supply.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing transmission / reception timing between groups in the wireless transmission system of the present invention. One transmission cycle is basically based on the interval between the zero-cross points (timing at which the voltage becomes zero) of the commercial power supply. Therefore, if the frequency of the commercial power supply is 50 Hz, the cycle of the transmission cycle is 10 milliseconds. In one transmission cycle, there is a fixed-length down window that is a period for transmitting data from the master station to the slave station, and a fixed-length up window that is the reverse period.
The zero crossing point is detected by the master master unit of each group, and based on this timing, transmission / reception timing within the group is controlled. Therefore, the timing of the transmission cycle is the same for each group, so that it is possible to prevent the handset of another group from transmitting and hindering the reception near the handset that is receiving.
When the commercial power for timing detection is supplied from a three-phase AC, if the two phases selected as the commercial power are different for each master master unit, the zero cross point is shifted and synchronization is not achieved. Therefore, by setting the timing at which the offset time corresponding to the power supply frequency is added to the zero cross point as the synchronization timing, the synchronization of the system can be established even when any two phases are selected. If the phase shift is known, the offset time can be manually set in each master master, but if a time information frame from another master master can be received, the frame can be set. By receiving and determining, it is possible to automatically detect the phase shift and automatically set the offset time.
The inter-group synchronization means controls transmission / reception timing based on time information distributed from a standard time distribution server connected via a communication line as well as the commercial power supply, or performs time inquiry to the standard time server. There is also a method of correcting a built-in clock serving as a reference for controlling transmission / reception timing. With these methods, it is possible to achieve synchronization even in the case of a power supply in which synchronization of zero-cross timing between groups is not guaranteed.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the timing of a synchronization cycle between groups in the wireless transmission system of the present invention. The master master executes a “synchronization cycle” once every predetermined number of transmission cycles (for example, ten times), and performs clock adjustment between the master master and the slave master. The timing of executing this synchronization cycle is independent for each group, and the phases are different.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a frequency band used by the wireless transmission system of the present invention. FIG. 5 shows a time change of frequency channels (A to D) allocated to four subgroups (# 1 to # 4) in one group. As a frequency band to be used, for example, a 2.4 GHz band is used, and a band per channel is, for example, about 20 MHz, and a frequency band of a total of four channels is, for example, about 80 MHz.
Each of the master unit and the slave unit stores the same frequency transition table, and the phase (address) in the table indicating the frequency to be used next by the slave unit is indicated by the phase beacon transmitted from the master station. You. Therefore, even if reception of the phase beacon fails, communication can be continued by advancing the phase by one after the synchronization cycle.
By circulating the channels as shown in FIG. 5, even if noise occurs in a specific channel and the error rate increases, communication with each slave unit in the group can be continued. Note that the order of the circulation is arbitrary.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow of data transmission and reception in the wireless transmission system of the present invention. One transmission (communication) cycle includes a fixed-length down window and an up window. In the down window, each master transmits a beacon signal to the slave. The time information of the clock of the master unit is written in the beacon frame, and each slave station adjusts its own clock with the master unit based on the beacon signal by a method described later. Each slave performs transmission at a designated timing according to the clock.
The beacon signal includes information on the slave unit to which the upstream in the upstream window is allocated, and employs the TDMA scheme in which the slave unit permitted by the beacon signal transmits data. The assignment method will be described later.
For example, four downstream windows exist in the downstream window, and data can be transmitted to an arbitrary slave unit. The base unit allocates downstream as follows based on the order of packets received from the line (LAN).
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a transmission queue control example of the master unit in the present invention. As shown in FIG. 10, a plurality of queues corresponding to the transmission packet types are provided for each slave unit, and when transmitting a packet to a wireless slot, the queue selection control unit selects a queue in a predetermined priority order and Send out.
Accordingly, if, for example, the response packet is prioritized, the response packet is transmitted earlier, and the transmission timing of the next data packet in the upper layer protocol is advanced, so that the communication efficiency is improved. Also, if priority is given to a packet that requires real-time performance, a band required for transmission of packetized voice or the like can be secured, and quality can be secured according to the content of transfer data.
Further, by changing the slot allocation rate to each slave unit depending on the slave unit, it is also possible to make the communication priority variable for each slave unit.
Furthermore, by selecting the destination of the transmitting slave unit according to the amount of data stored in the queue for each slave unit, it is possible to secure a band according to the data amount and to improve the utilization rate of the wireless band.
In the first period of the upstream window, ACK signals for each downstream of the downstream window are returned at different timings. If the master unit cannot receive ACK, it retransmits it in the next cycle. However, if retransmission has failed a predetermined number of times, the frame is discarded. In the case of broadcast, retransmission is not performed.
After the ACK period, there are two upstream periods, each of which has been permitted to perform transmission. If the reception fails in the master unit, the same frame number is designated and the upstream is assigned again. In the case of the Internet connection, the downstream has a longer data amount on average because the downstream has a larger data amount.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of a synchronization cycle in the wireless transmission system of the present invention. In the synchronization cycle, first, when the master master detects zero-cross timing in the down window, the master master transmits a master beacon to each slave master on the channel currently being used. The time information of the clock of the master master unit is written in the master beacon. Each slave master unit receives the master beacon in the down window of the synchronization cycle, and adjusts the clock of the slave master unit with the clock of the master master unit.
Thereafter, each master unit transmits a phase beacon and updates the used channel in each subgroup. In the upward window of the synchronization cycle, the parent device collects request (transmission request) information from all the child devices in the subgroup.
The slave master unit determines that a failure has occurred in the master master unit if the master beacon has not been continuously received a desired number of times or has not been continuously received for a desired time. Thereafter, one slave master unit specified according to a predetermined priority order starts an operation corresponding to the master master unit, and starts a substitute operation of the master master unit in which a failure has occurred. As a result, the operation of the subgroup belonging to the failed master master unit is stopped, and the system is degenerated, but there is an effect of avoiding stopping all the systems in the group.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a time synchronization method within a group according to the present invention. Each wireless transmission device has a clock function by software. For example, the master unit reads the time information (t0) from its own clock, and immediately creates and transmits a beacon frame. The beacon frame is composed of a preamble of a predetermined length and a frame having a known configuration, and time information (t0) is written in a data area of the frame.
In the slave unit, when a beacon is received in the reception window, synchronization is established at an arbitrary timing in a preamble section of the beacon, and a (first flag pattern of) the frame is detected. When a frame is detected, the hardware timer 21 of FIG. 2 is reset and activated, and starts counting.
When the reception of the frame is normally completed in the slave unit, the processing by the program is started, and the count value of the timer 21 is read. The program calculates the current time (t3) by adding the delay time tp from the reading of the clock time to the detection of the frame and the count time tt of the timer 21 to the time information (t0) written in the frame. Update the clock to t3.
Since the times tp and tt are predetermined times depending on hardware or software, the above-described method allows the clock of the master unit and the clock of the slave unit to be adjusted with higher accuracy than the detection of the zero-cross point. It is.
According to the above-described method, the clock of the slave master unit is synchronized with the master master unit by the master beacon from the master master unit, and the clock of each slave unit is synchronized with each master unit by the beacon from each master unit to the slave unit. Then, by accurately synchronizing the clocks of the respective devices, it is possible to reduce the idle time (margin) of transmission and increase the transmission efficiency.
FIG. 9 is a state transition diagram showing a state change of the priority of the slave unit in the present invention. In the system of the present invention, the master unit collects transmission requests from slave units only in the synchronization cycle, and does not collect transmission requests in other cycles. Also, since there are only two upstreams in the upstream window, for example, the master unit controls the priority of the slave unit to efficiently allocate the upstream to the slave unit, and assigns the transmission right to the slave unit with higher priority. Control.
In the embodiment, there are four levels of priority, "high", "medium", "low", and "not connected", as shown in the figure. If request packets have not been received a predetermined number of times consecutively due to power-off, etc., the slave unit will be in the "disconnected" state, and the power will be turned on. I do.
At a "low" or "medium" level, if a transmission request is received, the state shifts to a "high" level. When a transmission request is received at a "high" level, or when there is a transmission packet or a reception packet, " Stay at the "high" level. When the transmission request is not received at the “high” level, there is no transmission packet and no reception packet, and the empty slots up continue for one second, the processing shifts to the “medium” level, and the empty slots continue for one second. If so, it goes to the "low" level.
When there are a plurality of slave units of the same level, slots are allocated in order. If there is a "medium" level slave unit, a slot is also allocated to the "medium" level slave unit at least 20% even if there is a "high" level slave unit. The assignment is performed only when there is no “high” or “middle” level slave unit to the “low” level slave unit.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention relates to a group formed by one master master unit and one or more slave master units, which controls transmission / reception timing in synchronization with a master master unit of another group. It comprises a master master unit provided with synchronization means, and a slave master unit provided with intra-group synchronization means for controlling transmission / reception timing in synchronization with the master master unit. Therefore, according to the present invention, the transmission and reception of signals are performed synchronously, so that even in a wireless transmission system in which a large number of wireless transmission devices are used in close proximity, data transmission can be performed without hindrance and efficiently. There is.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a communication system to which the present invention has been applied.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the wireless transmission device of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing transmission / reception timing between groups in the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the timing of a synchronization cycle between groups in the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a frequency band used by the system of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow of data transmission and reception in the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a flow of a synchronization cycle in the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a time synchronization method within a group according to the present invention.
FIG. 9 is a state transition diagram showing a state change of the priority of the slave unit in the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of queue control of the parent device according to the present invention.

Claims

In a wireless transmission system that communicates with slaves in a group by sharing a frequency band in a group formed by one master master and one or more slave masters,
A data transmission / reception means, and a master master unit including inter-group synchronization means for controlling transmission / reception timing in synchronization with a master master unit of another group,
A data transmission / reception unit, and a slave master unit including an in-group synchronization unit that controls transmission / reception timing in synchronization with the master master unit;
A wireless transmission system comprising:

Furthermore, a plurality of slave units are provided, including a data transmission / reception unit with the master base unit or the slave base unit, and an in-group synchronization unit for controlling transmission / reception timing in synchronization with the master base unit or the slave base unit. The wireless transmission system according to claim 1, wherein

2. The inter-group synchronization unit according to claim 1, wherein the inter-group synchronization unit detects a phase of the commercial power supply and controls transmission / reception timing in synchronization with the phase signal or a timing offset from the phase signal by a predetermined time. Wireless transmission system.

The intra-group synchronization means synchronizes a clock of the master base unit with a clock of the slave base unit by receiving the frame including the time information transmitted from the master base unit by the slave base unit. The wireless transmission system according to claim 1.

The said master unit has priority control means which determines the priority of the said slave unit based on the past communication state of the slave unit, and allocates the transmission right to the slave unit based on the priority. 2. The wireless transmission system according to 1.