JPWO2010035637A1 - 無線通信システム、ルータ装置、無線通信方法、プログラム - Google Patents

無線通信システム、ルータ装置、無線通信方法、プログラム Download PDF

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Abstract

本発明の無線通信システムは、第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置と、第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置と、第1の通信装置および第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置と、を有する。また、ルータ装置は、第1の通信装置と第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信部と、第1の通信部による無線通信と同時に、第2の通信装置と第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信部と、第1の通信部における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、第2の通信部におけるデータの送信区間および受信区間を一致させる制御部と、を有する。

Description

本発明は、無線通信システム、ルータ装置、無線通信方法、プログラムに関する。
現在、無線通信技術として、無線LAN(Local Area Network)通信が広く普及している。無線LANによるシステムにおいては、無線LAN用の端末であるTE(Terminal Equipment)は、無線LANアクセスポイントとの間で行う無線LANによる無線通信を介して、ネットワークとの接続が可能となる。なお、無線LANアクセスポイントの中には、ルータ機能を備えた、いわゆる無線LANルータと称されるものもある。
また、近年、新たな無線通信技術として、WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)通信が注目を集めている。WiMAX通信は、無線通信であるにもかかわらず、通信速度が20Mbps以上と非常に高速であるという利点がある。
そのため、最近は、無線通信用の端末として、無線LAN通信およびWiMAX通信の双方が可能な端末が幾つか提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
また、このような流れの中で、今後は、上述した無線LANルータでも、無線LAN通信およびWiMAX通信を同時に行うこと、すなわち、TEとの間で無線LAN通信を行うと同時に、WiMAX用の基地局であるBS(Base Station)との間でWiMAX通信を行うことの必要性が高まると考えられる。
特開2008−079039号公報 特開2008−061015号公報
ところが、WiMAXの周波数帯域は、2.5GHz帯となっており、無線LANの周波数帯域である2.4GHz帯と隣接している。
そのため、無線LANルータにおいて、無線LAN通信およびWiMAX通信を同時に行うと、通信中の通信波が互いに干渉波となってしまうため、無線LAN通信またはWiMAX通信の通信品質を維持することができない。
特に、無線LANルータからWiMAX通信にてBSにデータを送信する場合、その送信波は、無線LANルータから送信された時点で最もパワーが高いため、TEから無線LANルータに受信される無線LANの受信データに対して強い干渉波となり、無線LAN通信の通信品質に大きな影響を与える。また、無線LANルータから無線LAN通信にてTEにデータを送信する場合、その送信波は、無線LANルータから送信された時点で最もパワーが高いため、BSからの無線LANルータに受信されるWiMAX通信の受信データに対して強い干渉波となり、WiMAX通信の通信品質に大きな影響を与える。
そこで、本発明の目的は、ルータ装置において、無線LAN通信およびWiMAX通信を同時に行う場合にも、無線LAN通信やWiMAX通信の通信品質を維持することができる無線通信システム、ルータ装置、無線通信方法、プログラムを提供することにある。
本発明の無線通信システムは、
第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置と、前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置と、前記第1の通信装置および前記第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置と、を有してなる無線通信システムであって、
前記ルータ装置は、
前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信部と、
前記第1の通信部による無線通信と同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信部と、
前記第1の通信部における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信部におけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御部と、を有する。
本発明のルータ装置は、
第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置および前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置であって、
前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信部と、
前記第1の通信部による無線通信と同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信部と、
前記第1の通信部における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信部におけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御部と、を有する。
本発明の無線通信方法は、
第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置および前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置による無線通信方法であって、
前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信ステップと、
前記第1の通信ステップと同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信ステップと、
前記第1の通信ステップにおける時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信ステップにおけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御ステップと、を有する。
本発明のプログラムは、
第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置および前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置に、
前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信手順と、
前記第1の通信手順と同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信手順と、
前記第1の通信手順における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信手順におけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御手順と、を実行させる。
本発明のルータ装置においては、第1の通信部は、第1の周波数帯域を使用して第1の通信装置と時分割方式で無線通信を行い、これと同時に、第2の通信部は、第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して第2の通信装置と時分割方式で無線通信を行い、制御部は、第1の通信部における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、第2の通信部におけるデータの送信区間および受信区間を一致させる。
したがって、本発明のルータ装置においては、第1の通信装置へのデータの送信タイミングと第2の通信装置からのデータの受信タイミングとが不一致となり、第1の通信装置にデータを送信する際の送信波が、第2の通信装置から受信したデータの干渉波にはならない。また、第2の通信装置へのデータの送信タイミングと第1の通信装置からのデータの受信タイミングとが不一致となり、第2の通信装置にデータを送信する際の送信波が、第1の通信装置から受信したデータの干渉波にはならない。そのため、第1および第2の通信装置との通信品質を維持することができるという効果が得られる。
本発明の一実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。 図1に示したルータ装置の構成を示すブロック図である。 図1に示した無線通信システムの動作を説明するタイミングチャートである。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
なお、本実施形態においては、ルータ装置が、無線LAN通信およびWiMAX通信を同時に行うWiMAX通信機能付き無線LANルータである場合を例に挙げて説明する。
図1に示すように、本実施形態の無線通信システムは、WiMAX用の基地局(以下、「BS」と称す)10と、無線LAN用の端末(以下、「TE」と称す)20と、WiMAX通信機能付き無線LANルータであるルータ装置(以下、「RT」と称す)30と、を有している。なお、図1においては、説明を簡単にするため、BSおよびTEとして、それぞれ1つのBS10およびTE20だけを図示している。
WiMAX通信においては、データはサブフレームに含めて通信され、通信方式にTDD(Time Division Duplex:時分割複信)方式が用いられている。TDD方式は、上りリンクおよび下りリンクに同一の周波数を用いて、時間軸で上りサブフレームおよび下りサブフレームを切り替える方式である。
そのため、BS10は、サブフレーム(データ)の送信区間および受信区間が時分割で区切られており、送信区間において、データを含む下りサブフレームをRT30に送信し、受信区間において、RT30からデータを含む上りサブフレームを受信する。なお、BS10は、上記の機能を備える公知のものを利用できるため、詳細な説明は省略する。
一方、無線LANにおいては、サブフレーム(データ)の送信区間および受信区間が時分割で区切られており、RT30は、送信区間において、データを含む下りサブフレームをTE20に送信し、受信区間において、TE20からデータを含む上りサブフレームを受信する。
ただし、データの衝突を避けるために、データ送信前後に、RTS(Request To Send)、CTS(Clear To Send)、ACK(Acknowledgement)等のメッセージを送信することが規定されている。
そのため、TE20は、RT30に送信するデータがある場合には、まず、データの送信を要求する旨の送信要求メッセージであるRTSメッセージをRT30に送信し、RT30から、データの受信準備が完了した旨の受信準備完了メッセージであるCTSメッセージを受信した時点で、データを含むフレームの送信を開始する。また、TE20は、RT30から、データの受信が完了した旨の受信完了通知メッセージであるACKメッセージを受信する。なお、TE20は、上記の機能を備える公知のものを利用できるため、詳細な説明は省略する。
RT30は、図2に示すように、WiMAX用のアンテナ31と、WiMAX通信部32と、無線LAN用のアンテナ33と、無線LAN通信部34と、制御部35と、を有し、BS10およびTE20にて無線通信されるデータを中継する。
WiMAX通信部32は、サブフレーム(データ)の送信区間および受信区間が時分割で区切られており、送信区間において、データを含む上りサブフレームをBS10に送信し、受信区間において、BS10からデータを含む下りサブフレームを受信する。なお、この送信区間および受信区間は、制御部35により指示されるものとする。
無線LAN通信部34は、TE20からRTSメッセージを受信すると、制御部35から指示されたタイミングで、CTSメッセージをTE20に送信し、以降、TE20からデータを含むフレームを受信する。また、無線LAN通信部34は、TE20からのフレームの受信が完了すると、制御部35から指示されたタイミングで、ACKメッセージをTE20に送信する。
また、無線LAN通信部34は、TE20に送信するデータがある場合には、制御部35から指示された、WiMAX通信部32における送信区間と同じタイミングで、データを含むフレームをTE20に送信する。
制御部35は、図3に示すように、WiMAX通信部32における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、無線LAN通信部34におけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる。
具体的には、制御部35は、無線LAN通信部34における送信区間については、WiMAX通信部32における次の送信区間の開始に合わせて、データを含むフレームの送信を無線LAN通信部34に指示する。
これにより、WiMAX通信部32および無線LAN通信部34における送信区間の開始タイミングが略一致する。
一方、制御部35は、無線LAN通信部34における受信区間については、WiMAX通信部32における次の受信区間の開始に合わせて、CTSメッセージの送信を無線LAN通信部34に指示する。
これにより、WiMAX通信部32における次の受信区間の開始に合わせて、TE20からデータを含むフレームの受信が開始されるため、WiMAX通信部32および無線LAN通信部34における受信区間の開始タイミングが略一致する。
以下、本実施形態の無線通信システムの動作について、図3を用いて具体的に説明する。
図3に示すように、TE20は、RT30に送信するデータがある場合、RTSメッセージをRT30に送信する。
RT30の制御部35は、WiMAX通信部32における次の受信区間に、TE20からデータを受信することを決定し、RTSメッセージの受信が完了してからSIFS(Short Inter-Frame Space)が経過するのを待って、WiMAX通信部32における次の受信区間の開始に合わせて、無線LAN通信部34からTE20にCTSメッセージを送信する。
これを受けて、TE20は、CTSメッセージの受信が完了してからSIFSが経過するのを待って、データを含むフレームのRT30への送信を開始する。
これにより、RT30においては、WiMAX通信部32および無線LAN通信部34における受信区間の開始タイミングが略一致する。
このとき、RT30の制御部35は、TE20からRTSメッセージを受信した以降、TE20へのACKメッセージの送信が完了するまでの間は、他のTEからRTSメッセージを受信しても、他のTEに対してはCTSメッセージを送信しない。よって、この間は、他のTEにとっては、データの送信禁止区間(NAV:Network Allocation Vector)となる。
また、RT30の制御部35は、受信区間内にTE20からのフレームの受信が完了すると、無線LAN通信部34からTE20にACKメッセージを送信する。
続いて、RT30の制御部35は、TE20に送信するデータがある場合、WiMAX通信部32における次の送信区間に、TE20にデータを送信することを決定し、次の送信区間の開始に合わせて、無線LAN通信部34からTE20へのデータを含むフレームの送信を開始する。
これにより、RT30においては、WiMAX通信部32および無線LAN通信部34における送信区間の開始タイミングも略一致する。
上述したように本実施形態においては、RT30は、WiMAX通信部32における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、無線LAN通信部34におけるデータの送信区間および受信区間を一致させる。
したがって、RT30においては、BS10へのデータの送信タイミングとTE20からのデータの受信タイミングとが不一致となり、BS10にデータを送信する際の送信波が、TE20から受信したデータの干渉波にはならないため、無線LANの通信品質を維持することができる。また、TE20へのデータの送信タイミングとBS10からのデータの受信タイミングとが不一致となり、TE20にデータを送信する際の送信波が、BS10から受信したデータの干渉波にはならないため、WiMAXの通信品質を維持することもできる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
例えば、本実施形態においては、RT30が、WiMAX通信機能付き無線LANルータである場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、本発明は、RT30は、各々が時分割方式で隣接する周波数帯域を使用する複数の通信方式で無線通信を同時に行うルータ装置全般に適用可能である。
また、本実施形態においては、RT30において、受信区間内にTE20からのフレームの受信がすべて完了する例を説明したが、受信区間を過ぎてもフレームの受信が完了しない場合も考えられる。このような場合も、少なくともその受信区間においては、BS10への送信波がTE20からの受信データの干渉波にはならないため、本発明の効果としては十分である。
また、本発明のRT30にて行われる方法は、コンピュータに実行させるためのプログラムに適用してもよい。また、そのプログラムを記憶媒体に格納することも可能であり、ネットワークを介して外部に提供することも可能である。
本出願は、2008年9月26日に出願された日本出願特願2008−247874を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (16)

  1. 第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置と、前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置と、前記第1の通信装置および前記第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置と、を有してなる無線通信システムであって、
    前記ルータ装置は、
    前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信部と、
    前記第1の通信部による無線通信と同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信部と、
    前記第1の通信部における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信部におけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御部と、を有する無線通信システム。
  2. 前記制御部は、前記第2の通信装置から、データの送信を要求する旨の送信要求メッセージが前記第2の通信部で受信されると、前記第1の通信部における次の受信区間の開始に合わせて、データの受信準備が完了した旨の受信準備完了メッセージを、前記第2の通信部から前記第2の通信装置に送信する、請求項1に記載の無線通信システム。
  3. 前記制御部は、前記第2の通信装置から前記送信要求メッセージが受信された場合、以降、データの受信が完了した旨の受信完了通知メッセージの前記第2の通信装置への送信が完了するまでの間は、他の第2の通信装置から前記送信要求メッセージを受信しても、該他の第2の通信装置に対しては前記受信準備完了メッセージを送信しない、請求項2に記載の無線通信システム。
  4. 前記第1の通信装置は、TDD(Time Division Duplex:時分割複信)方式を用いたWiMAX通信用の通信装置であり、
    前記第2の通信装置は、無線LAN通信用の通信装置である、請求項1から3のいずれか1項に記載の無線通信システム。
  5. 第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置および前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置であって、
    前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信部と、
    前記第1の通信部による無線通信と同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信部と、
    前記第1の通信部における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信部におけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御部と、を有するルータ装置。
  6. 前記制御部は、前記第2の通信装置から、データの送信を要求する旨の送信要求メッセージが前記第2の通信部で受信されると、前記第1の通信部における次の受信区間の開始に合わせて、データの受信準備が完了した旨の受信準備完了メッセージを、前記第2の通信部から前記第2の通信装置に送信する、請求項5に記載のルータ装置。
  7. 前記制御部は、前記第2の通信装置から前記送信要求メッセージが受信された場合、以降、データの受信が完了した旨の受信完了通知メッセージの前記第2の通信装置への送信が完了するまでの間は、他の第2の通信装置から前記送信要求メッセージを受信しても、該他の第2の通信装置に対しては前記受信準備完了メッセージを送信しない、請求項6に記載のルータ装置。
  8. 前記第1の通信装置は、TDD方式を用いたWiMAX通信用の通信装置であり、
    前記第2の通信装置は、無線LAN通信用の通信装置である、請求項5から7のいずれか1項に記載のルータ装置。
  9. 第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置および前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置による無線通信方法であって、
    前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信ステップと、
    前記第1の通信ステップと同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信ステップと、
    前記第1の通信ステップにおける時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信ステップにおけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御ステップと、を有する無線通信方法。
  10. 前記制御ステップでは、前記第2の通信装置から、データの送信を要求する旨の送信要求メッセージが受信されると、前記第1の通信ステップにおける次の受信区間の開始に合わせて、データの受信準備が完了した旨の受信準備完了メッセージを、前記第2の通信装置に送信する、請求項9に記載の無線通信方法。
  11. 前記制御ステップでは、前記第2の通信装置から前記送信要求メッセージが受信された場合、以降、データの受信が完了した旨の受信完了通知メッセージの前記第2の通信装置への送信が完了するまでの間は、他の第2の通信装置から前記送信要求メッセージを受信しても、該他の第2の通信装置に対しては前記受信準備完了メッセージを送信しない、請求項10に記載の無線通信方法。
  12. 前記第1の通信装置は、TDD方式を用いたWiMAX通信用の通信装置であり、
    前記第2の通信装置は、無線LAN通信用の通信装置である、請求項9から11のいずれか1項に記載の無線通信方法。
  13. 第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信装置および前記第1の周波数帯域と隣接する第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信装置にて無線通信されるデータを中継するルータ装置に、
    前記第1の通信装置と前記第1の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第1の通信手順と、
    前記第1の通信手順と同時に、前記第2の通信装置と前記第2の周波数帯域を使用して時分割方式で無線通信を行う第2の通信手順と、
    前記第1の通信手順における時分割で区切られたデータの送信区間および受信区間に、前記第2の通信手順におけるデータの送信区間および受信区間をそれぞれ一致させる制御手順と、を実行させるプログラム。
  14. 前記制御手順では、前記第2の通信装置から、データの送信を要求する旨の送信要求メッセージが受信されると、前記第1の通信手順における次の受信区間の開始に合わせて、データの受信準備が完了した旨の受信準備完了メッセージを、前記第2の通信装置に送信する、請求項13に記載のプログラム。
  15. 前記制御手順では、前記第2の通信装置から前記送信要求メッセージが受信された場合、以降、データの受信が完了した旨の受信完了通知メッセージの前記第2の通信装置への送信が完了するまでの間は、他の第2の通信装置から前記送信要求メッセージを受信しても、該他の第2の通信装置に対しては前記受信準備完了メッセージを送信しない、請求項14に記載のプログラム。
  16. 前記第1の通信装置は、TDD方式を用いたWiMAX通信用の通信装置であり、
    前記第2の通信装置は、無線LAN通信用の通信装置である、請求項13から15のいずれか1項に記載のプログラム。
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