KR20120053530A - 액세스 제어 시스템, 액세스 제어 방법, 중계국 장치, 단말국 장치, 송신측 처리 방법, 수신측 처리 시스템 및 수신측 처리 방법 - Google Patents

액세스 제어 시스템, 액세스 제어 방법, 중계국 장치, 단말국 장치, 송신측 처리 방법, 수신측 처리 시스템 및 수신측 처리 방법 Download PDF

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Abstract

단말국 간의 시스템 처리량을 개선하여 단기적인 트래픽 변동에 대해 유연하게 시스템 처리량을 가변으로 하는 무선 중계 시스템을 제공한다. 무선 중계 시스템에서는, 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계한다. 단말국 및 중계국은 슬롯 동기부, 시각 동기부 및 송신부를 구비한다. 슬롯 동기부가 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화한다. 시각 동기부가 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행한다. 송신부가 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출한다. 해당 단말국 또는 해당 중계국이 인접하는 단말국 또는 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당된다. 송신부는 해당 단말국 또는 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 송신 패킷을 무선 회선에 송출한다.

Description

액세스 제어 시스템, 액세스 제어 방법, 중계국 장치, 단말국 장치, 송신측 처리 방법, 수신측 처리 시스템 및 수신측 처리 방법{Access control system, access control method, relay station apparatus, terminal station apparatus, transmitter side processing method, receiver side processing system, and receiver side processing method}
본 발명은 매체 액세스 제어 방식으로서 랜덤 액세스를 기본으로 이용하는 디지털 무선 중계 통신 시스템에 있어서, 중계국 간의 매체 액세스 제어에 기인하는 패킷 신호의 충돌 확률을 내리고, 다단의 중계국을 개재하여 단말국 간이 통신하는 경우의 시스템 처리량(throughput)을 개선하는 무선 중계 방식에 관한 것이다.
본원은 2009년 10월 23일에 일본 출원된 특원 2009-244526호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
매체 액세스 제어 방식으로서 랜덤 액세스를 기본으로 이용하는 디지털 무선 중계 통신 시스템에 적용되는 무선 중계 방식의 통신 프로토콜이 있다.
예를 들면, 비특허문헌 1에서 보고되어 있는 무선 중계 방식의 통신 프로토콜은 특정 소전력 무선의 표준 프로토콜인 ARIB(Association of Radio Industries and Businesses) 표준 규격 STD-T67에 준거하고 있다. 이 종래예의 무선 중계 시스템의 구성예와 패킷의 타임 슬롯 제어를 도 16 및 도 17에 나타낸다.
송신국은 패킷 송신을 행할 때에는 송신 전에 캐리어 센스를 행한다. 그 때에 캐리어를 검출한 경우에는 송신국은 대기 상태로 되돌아간다. 캐리어를 검출하지 못한 경우에는, 송신국은 송신 지연 타이머에 설정해야 할 시간을 난수에 의해 취득하고, 취득한 시간을 송신 지연 타이머에 설정하여 그 타임 아웃을 기다린다. 타임 아웃을 기다리는 동안에 캐리어를 검출한 경우에는 송신국은 대기 상태로 되돌아간다. 캐리어가 없고 송신 지연 타이머가 타임 아웃한 경우, 송신국은 패킷 송신을 개시한다. 패킷 전송의 신뢰성을 확보하기 위해, 송신국은 상대국으로부터의 ACK신호를 기다린다. 정해진 시간 기다려도 ACK신호를 수신할 수 없었던 경우에는 송신국은 최대 7회까지 패킷 신호를 송신한다. 이러한 매체 액세스 제어 방식은 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)방식이라고 불리고, 무선 LAN(Local Area Network)의 표준 규격인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 무선 LAN규격으로 채용되어 있다. 도 16에서 양방향의 화살표로 나타나는 통신에서는 CSMA/CA에 의한 랜덤 액세스가 행해진다.
또, 본 종래 방식에서는 시스템 처리량을 향상시키는 네트워크 부호화 기술은 사용되지 않는다.
또한, 비특허문헌 2에서 보고되어 있는 무선 중계 방식의 통신 프로토콜은 시간축 상의 타임 슬롯에 관하여 스케줄 관리된 방식인 TDMA(Time Division Multiple Access)방식을 채용하고 있다. 이 종래예의 무선 중계 시스템의 구성예와 패킷의 타임 슬롯 제어를 도 18 및 도 19에 나타낸다. 본 방식은 단말국, 중계국 상호간의 전파 전달의 영향을 고려하여 각 국 간에 서로 전파 간섭이 생기지 않도록 각 국 간의 배치 거리를 고려하고, 패킷 충돌이 발생하는 경우에는 각 국이 사용하는 타임 슬롯을 시간적으로 떼어 놓고, 충분히 거리적으로 떨어진 장소에 위치하는 국에서는 같은 주파수로 같은 시각에서 패킷 송신하는 것을 허용하는 무선 중계 방식이다. 도 18에서 양방향의 화살표로 나타나는 통신에서는 TDMA에 의해 스케줄링된 액세스가 행해진다.
또, 본 종래 방식에서는 시스템 처리량을 향상시키는 네트워크 부호화 기술이 사용되고 있다.
비특허문헌 1: 나카니시 가즈키, 호리오 신지, 가나이 고키, 니이무라 마사아키, 구니무네 히사요시, 모토야마 에이키, 후와 야스시, 무선 Ad-Hoc네트워크를 이용한 지역 보호 시스템의 현상과 앞으로의 계획, 전자정보통신학회 기술보고, CS2009-19, pp.35-40, 2009년 7월. 비특허문헌 2: 다케이 가오리, 우메하라 다이스케, 덴노 사토시, 모리쿠라 마사히로, 오츠키 노부아키, 스기야마 다카토시, 네트워크 코딩을 이용한 무선 멀티홉 액세스 시스템의 시스템 처리량, 전자정보통신학회 종합대회, B-7-8, p.152, 2009년 3월.
그러나, 비특허문헌 1에서는, 도 16에 도시된 바와 같이 중계국(130A, 130B, 130C) 및 단말국(110A, 110B, 110C)이 자율 분산적으로 랜덤 액세스 제어를 행하고, 각 국을 연결하는 타임 슬롯에의 경합에 대해서는 캐리어 검출에 의한 충돌 회피의 제어가 행해질 뿐이다. 이 때문에, 트래픽이 증대하면 패킷 충돌에 의해 시스템 처리량이 감소하는 문제가 있었다. 구체적으로 송신국은 캐리어를 검출하면 랜덤으로 설정되는 대기 시간이 경과한 후에 패킷을 송신한다. 그러나, 송신을 행하는 국이나 트래픽이 증대하면, 송신을 행하는 국 간에 같은 대기 시간이 될 확률이 높아져 패킷 충돌이 많이 발생하게 된다. 패킷 충돌에 의해 잃어버린 패킷은 재송 제어에 의해 다시 송신되지만, 시스템 처리량이나 패킷 지연 시간 특성의 점에서는 열화된다.
또한, 비특허문헌 2에서는, 도 19와 같이 각 국 간에 패킷 충돌이 발생하지 않도록 모든 트래픽은 스케줄링된다. 비특허문헌 2는, 단말국(210A, 210B)에서 시분할 다중 액세스적으로 일정한 슬롯 할당을 행함으로써 패킷의 충돌을 회피시키는 시스템이다. 이러한 시스템은 단말국(210A, 210B)이 어느 일정한 트래픽을 항상적으로 전송하는 경우에는 적합하다. 그러나, 시간적으로 변동하는 트래픽을 단말국(210A, 210B)이 전송하는 경우에는, 중계국(230A, 230B, 230C)을 포함하여 모든 국의 패킷 송수신 타이밍을 변경해야 한다. 또한, 그 시스템에서는 전체적인 트래픽을 관리하여 트래픽 상황을 각 국에 전하기 때문에, 시스템이 복잡해지고 타임 슬롯의 송수신 타이밍 시간의 변경 제어에 지연 시간이 발생하는 등 트래픽 변동에 대한 유연성의 점에서 문제가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 단말국 간의 시스템 처리량을 개선하여 단말국의 단기적인 트래픽 변동에 대해 유연하게 시스템 처리량을 가변으로 하는 무선 중계 방식에 의한 액세스 제어 시스템, 액세스 제어 방법, 중계국 장치, 단말국 장치, 송신측 처리 방법, 수신측 처리 시스템 및 수신측 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템에서의 중계국으로서, 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기부, 상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기부 및 상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신부를 구비하고, 해당 중계국이 인접하는 상기 단말국 또는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며, 상기 송신부는 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷을 상기 무선 회선에 송출하는 중계국이다.
또한, 상기 중계국에 있어서, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 중계국에 있어서, 상기 그룹이 2개이고, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수(段數)에 따라 교대로 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 중계국에 있어서, 상기 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 패킷의 네트워크 부호화를 행하는 부호화부 및 자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호부를 구비하도록 해도 된다.
또한, 본 발명은 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템에서의 단말국으로서, 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기부, 상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기부 및 상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신부를 구비하고, 해당 단말국이 인접하는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며, 상기 송신부는 해당 단말국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷을 상기 무선 회선에 송출하는 단말국이다.
또한, 상기 단말국에 있어서, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 단말국에 있어서, 상기 그룹이 2개이고, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수에 따라 교대로 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 단말국에 있어서, 자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호부를 구비하도록 해도 된다.
또한, 본 발명은 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템으로서, 상기 단말국 및 상기 중계국은 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기부, 상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기부 및 상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신부를 구비하고, 해당 단말국 또는 해당 중계국이 인접하는 상기 단말국 또는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며, 상기 송신부는 해당 단말국 또는 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷을 상기 무선 회선에 송출하는 무선 중계 시스템이다.
또한, 상기 무선 중계 시스템에 있어서, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 무선 중계 시스템에 있어서, 상기 그룹이 2개이고, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수에 따라 교대로 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 무선 중계 시스템에 있어서, 상기 중계국은 상기 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 패킷의 네트워크 부호화를 행하는 부호화부를 구비하고, 상기 단말국 및 상기 중계국은 자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호부를 구비하도록 해도 된다.
또한, 본 발명은 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템에서의 액세스 제어 방법으로서, 상기 단말국 및 상기 중계국이 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기 과정, 상기 단말국 및 상기 중계국이 상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기 과정 및 상기 단말국 및 상기 중계국이 상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신 과정을 구비하고, 해당 단말국 또는 해당 중계국이 인접하는 상기 단말국 또는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며, 상기 송신 과정에서 해당 단말국 또는 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷이 상기 무선 회선에 송출되는 액세스 제어 방법이다.
또한, 상기 액세스 제어 방법에 있어서, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 액세스 제어 방법에 있어서, 상기 그룹이 2개이고, 상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수에 따라 교대로 할당되도록 해도 된다.
또한, 상기 액세스 제어 방법에 있어서, 상기 중계국이 상기 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 패킷의 네트워크 부호화를 행하는 부호화 과정 및 상기 단말국 및 상기 중계국이 자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호 과정을 구비하도록 해도 된다.
본 발명에 의한 무선 중계 시스템에서는, 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계한다. 단말국 및 중계국은 슬롯 동기부, 시각 동기부 및 송신부를 구비한다. 슬롯 동기부가 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화한다. 시각 동기부가 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행한다. 송신부가 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출한다. 해당 단말국 또는 해당 중계국이 인접하는 단말국 또는 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당된다. 송신부는 해당 단말국 또는 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 송신 패킷을 무선 회선에 송출한다.
이에 의해, 랜덤 액세스를 행하는 중계국이나 단말국 간에서의 패킷 충돌의 확률을 내리기 위해, 경합하는 국을 제한하여 슬롯 할당을 행함으로써 단말국 간의 시스템 처리량을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 실시형태에 의한 단말국(10)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 3은 본 실시형태에 의한 중계국(30)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 4는 본 실시형태에 의한 타임 슬롯 제어를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 있어서, 네트워크 부호화라는 부호화 방식을 이용하지 않는 시스템에서의 양방향의 패킷 전송을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 실시형태에 있어서, 네트워크 부호화라는 부호화 방식을 이용하는 시스템에서의 양방향의 패킷 전송을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 10은 본 발명의 제5 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 11은 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12는 본 발명의 제6 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 13은 본 발명의 각 실시형태에 의해 시뮬레이션을 행하는 경우에서의 무선 중계 시스템의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
도 14는 도 13에 도시된 무선 중계 시스템에서의 처리량의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 13에 도시된 무선 중계 시스템에서의 처리량의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 16은 종래기술에 의한 무선 중계 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 17은 종래기술에 의한 타임 슬롯 제어를 나타내는 도면이다.
도 18은 종래기술에 의한 무선 중계 시스템의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 19는 종래기술에 의한 타임 슬롯 제어를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
(제1 실시형태)
도 1은 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
이 도면에 도시된 무선 중계 시스템(1)은 단말국(10A, 10B)(합쳐서 단말국(10)이라고 하기도 함.)과 중계국(30A, 30B, 30C)(합쳐서 중계국(30)이라고 하기도 함.)을 구비한다.
단말국(10A, 10B)은 직접 통신을 하지 않고 그 통신이 중계되는 무선 단말로서, 서로 통신을 한다. 단말국(10A, 10B)은, 예를 들면 서로 전파가 닿지 않는 위치에 배치된 경우나 직접적인 통신이 어려운 상태에 놓인 경우의 통신 처리를 한다.
단말국(10A, 10B) 간에는 중계국(30)이 배치되고, 그 중계국(30)이 단말국(10A, 10B) 간의 통신을 중계한다. 이 도면에 도시된 무선 중계 시스템(1)에서는, 단말국(10A)부터 단말국(10B)까지의 사이에 중계국(30A, 30B 및 30C)이 차례대로 배치된다. 또, 중계국(30)은 적어도 1국 이상임을 필요로 한다.
또한, 무선 중계 시스템(1)에서는, 단말국(10A, 10B)에서 트래픽이 발생하여 각각 원격지의 상대국으로 전송하기 때문에, 복수의 중계국(30)을 이용하여 전송하는 시스템이다. 본 실시형태에서는 중계국(30)에서 트래픽은 발생하지 않는 것으로 하고 있지만, 중계국(30)에서 트래픽이 발생하는 경우도 적용 가능하다. 또한, 무선 주파수 채널은 1채널만 사용하는 경우에 대해 서술하지만, 무선 채널이 복수 있는 경우도 적용 가능하다.
본 실시형태에서는, 단말국(10A, 10B) 간의 양방향 트래픽을 대상으로 한 매체 액세스 제어(Medium Access Control: MAC)가 대상이다. 예를 들면, 본 실시형태는 채용하는 매체 액세스 제어 방식으로서 슬롯 부착 알로하 방식(Slotted ALOHA)을 대상으로 한다. 따라서, GPS(Global Positioning System) 등으로 모든 단말국(10)과 중계국(30)은 슬롯 동기가 잡혀져 있고, 또한 시각 동기도 확립되어 있는 것으로 한다. 또한, 자국의 전파에 의한 간섭은 인접국까지 영향을 주지만, 다음 인접국에는 간섭 영향이 없는 것으로 한다. 따라서, 자국과 다음 인접국은 동시에 같은 주파수 채널의 패킷 신호를 송신 가능하다.
도 2는 본 실시형태에서의 단말국(10)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
단말국(10)은 단말(20)과 메모리(11a, 11b)를 통하여 데이터 신호의 송수를 행한다.
단말국(10)은 메모리(11a, 11b), 송신기(12), 스위치(13), 수신기(14), GPS회로(15) 및 타이밍 제어 회로(16)를 구비한다.
메모리(11a, 11b)는 각각 접속되는 단말(20)에 대한 통신에서 버퍼로서 기능하는 기억부이다. 메모리(11a)는 단말(20)로부터 공급되고 무선 회선으로 송신하는 패킷(송신 패킷)을 저장한다. 메모리(11b)는 무선 회선으로부터 공급되고 단말(20)로 송신하는 패킷(수신 패킷)을 저장한다. 메모리(11a, 11b)를 합쳐서 나타낼 때는 메모리(11)라고 한다.
송신기(12)는, 공급되는 타이밍 신호에 동기하여 형성되는 타임 슬롯에 동기시켜 메모리(11a)에 저장된 송신 패킷을 변조하여 변조된 송신 패킷을 무선 회선에 송출한다. 송신기(12)는, 타임 슬롯을 이용하여 무선 회선에 송출하는 송신권(送信權)에 따라 송신 패킷을 할당함과 동시에 무선 회선에의 송출을 제어한다.
스위치(13)는 공중선의 접속처를 송신기(12)와 수신기(14) 간에 선택적으로 전환한다.
수신기(14)는 무선 회선으로부터 수신한 변조 신호를 복조하고, 공급되는 타이밍 신호에 동기하여 형성되는 타임 슬롯에 동기시켜 수신 신호로부터 패킷(수신 패킷)을 추출한다. 수신기(14)는, 타임 슬롯을 이용하여 무선 회선에 송출하는 송신권에 따라 정해지는 송신 순서로 송출된 패킷에 따른 순서에 따라 수신 패킷을 추출한다. 수신기(14)는 추출한 수신 패킷을 메모리(11b)에 저장한다.
GPS회로(15)는, 도시되지 않은 GPS시스템의 위성으로부터의 전파를 수신하여 시각 정보를 추출한다. GPS회로(15)는, 단말국(10)의 무선 구간의 슬롯 동기를 확립하기 위해 위성으로부터의 시각 정보를 타이밍 제어 회로(16)에 입력한다.
타이밍 제어 회로(16)는, GPS회로(15)로부터 공급되는 시각 정보에 기초하여 타이밍 신호의 생성을 한다. 타이밍 제어 회로(16)는 생성된 타이밍 신호를 메모리(11a, 11b), 송신기(12), 스위치(13) 및 수신기(14)에 공급하고, 단말국(10) 내의 타이밍을 동기시킨다. 타이밍 제어 회로(16)는, 공급되는 시각 정보에 기초하여 시각 동기를 행하는 것 이외에 무선 신호로 통신할 때의 타임 슬롯의 타이밍도 동기시킬 수 있다.
또한, 타이밍 제어 회로(16)는 메모리(11a, 11b)의 상태를 감시하고, 메모리(11a)(송신측 메모리)에 정보가 축적되어 있는 경우에는 송신권이 할당되어 있는 타임 슬롯에서 어느 송신 확률에 따라 송신기(12)에 송신을 하게 한다. 송신을 하지 않는 타임 슬롯에서는 수신기(14)가 자국 앞의 패킷 신호의 착신 처리를 하기 때문에, 단말국(10)은 항상 수신 상태가 되어 동작한다.
또, 후술하는 네트워크 부호화에 대응하는 단말국(10)은 상기에 나타낸 구성에 이하에 나타내는 기능을 겸비한다.
수신기(14)는, 복조하여 생성된 수신 패킷에 대해 미리 송신하여 메모리(11a)에 저장되어 있던 송신 패킷의 정보에 기초하여 복호 처리를 하는 복호부(DEC)(14a)(도 6)를 포함한다.
복호부(14a)는, 수신 패킷과 송신 패킷의 배타적 논리합 연산 처리를 하여 복호 처리된 패킷을 생성한다.
도 3은 본 실시형태에서의 중계국(30)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
중계국(30)은, 단말국(10) 또는 다른 중계국(30)과의 사이에서 메모리(31)를 통하여 통신 신호의 송수를 행한다.
중계국(30)은 메모리(31), 송신기(32), 스위치(33), 수신기(34), GPS회로(35) 및 타이밍 제어 회로(36)를 구비한다.
메모리(31)는, 각각 중계 회선으로부터 수신한 패킷을 일시적으로 저장하고 송신할 때까지의 버퍼로서 기능하는 기억부이다.
송신기(32)는, 공급되는 타이밍 신호에 동기하여 형성되는 타임 슬롯에 동기시켜 메모리(31)에 저장된 송신 패킷을 변조하여 변조된 송신 패킷을 무선 회선에 송출한다. 송신기(32)는, 타임 슬롯을 이용하여 무선 회선에 송출하는 송신권에 따라 송신 패킷을 할당함과 동시에 무선 회선에의 송출을 제어한다.
스위치(33)는 공중선의 접속처를 송신기(32)와 수신기(34) 간에 선택적으로 전환한다.
수신기(34)는 무선 회선으로부터 수신한 변조 신호를 복조하고, 공급되는 타이밍 신호에 동기하여 형성되는 타임 슬롯에 동기시켜 수신 신호로부터 패킷(수신 패킷)을 추출한다. 수신기(34)는, 타임 슬롯을 이용하여 무선 회선에 송출하는 송신권에 따라 정해지는 송신 순서로 송출된 패킷에 따른 순서에 따라 수신 패킷을 추출한다. 수신기(34)는 추출한 수신 패킷을 메모리(31)에 저장한다.
GPS회로(35)는, 도시되지 않은 GPS시스템의 위성으로부터의 전파를 수신하여 시각 정보를 추출한다. GPS회로(35)는, 중계국(30)의 무선 구간의 슬롯 동기를 확립하기 위해 위성으로부터의 시각 정보를 타이밍 제어 회로(36)에 입력한다.
타이밍 제어 회로(36)는, GPS회로(35)로부터 공급되는 시각 정보에 기초하여 타이밍 신호의 생성을 한다. 타이밍 제어 회로(36)는 생성된 타이밍 신호를 메모리(31), 송신기(32), 스위치(33) 및 수신기(34)에 공급하고, 중계국(30) 내의 타이밍을 동기시킨다. 타이밍 제어 회로(36)는, 공급되는 시각 정보에 기초하여 시각 동기를 행하는 것 이외에 무선 신호로 통신할 때의 타임 슬롯의 타이밍도 동기시킬 수 있다.
또한, 타이밍 제어 회로(36)에서는, 슬롯 부착 알로하 방식을 위한 슬롯 동기에 덧붙여 송신권이 있는 슬롯인지 아닌지를 판별하여 송신권이 있는 슬롯에서만 랜덤 액세스 제어에 의한 송신을 한다. 송신권이 없는 슬롯이나 송신권이 있어도 송신하지 않은 상태에서는 수신기(34)가 동작을 항상 행한다. 송신권에 대해서는 평균적인 트래픽량을 기초로 사전에 어느 타임 슬롯에 송신권을 부여하는지를 정해 두는 것으로 한다.
또, 후술하는 네트워크 부호화에 대응하는 중계국(30)은 상기에 나타낸 구성에 이하에 나타내는 기능을 겸비한다.
수신기(34)는, 복조하여 생성된 수신 패킷에 대해 미리 송신하여 메모리(31)에 저장되어 있던 송신 패킷의 정보에 기초하여 복호 처리를 하는 복호부(DEC)(34a)(도 6)를 포함한다.
복호부(34a)는, 수신 패킷과 송신 패킷의 배타적 논리합 연산 처리를 하여 복호 처리된 패킷을 생성한다.
송신기(32)는, 2개의 무선 회선을 통하여 수신한 패킷이 메모리(31)에 저장되어 있는 경우에 부호화 처리를 하는 부호화부(ENC)(32a)(도 6)를 포함한다.
부호화부(32a)는, 메모리(31)에 저장되어 있는 2개의 수신 패킷의 배타적 논리합 연산 처리를 하여 부호화 처리된 패킷을 생성한다.
송신기(32)는, 부호화 처리된 패킷을 변조하여 변조된 패킷을 무선 회선으로 송신한다.
도 4는 본 실시형태의 타임 슬롯 제어를 나타내는 도면이다.
이 도면은, 도 1에 도시된 단말국(10) 및 중계국(30)의 각 국이 타임 슬롯 열(TS1부터 TS10까지)의 타이밍에 할당되는 송신권을 획득한 타임 슬롯을 나타낸다.
도 1에 도시된 단말국(10) 및 중계국(30)의 각 국은 GPS의 전파로 공급되는 시각 정보를 추출함으로써 타임 슬롯의 시각 동기가 잡혀져 있고, 각 타임 슬롯에 대해 자국이 송신해야 할 패킷 신호가 있으면, 어떤 송신 확률에 따라 해당 패킷 신호를 송신한다. 그 경우, 종래의 랜덤 액세스 제어에서는 어떤 타임 슬롯에도 패킷 신호를 송신 가능하게 되어 있었다. 이에 대해, 본 실시형태에서는 송신권이 주어져 있는 타임 슬롯에서만 랜덤 액세스에 의한 송신을 허가하는 제어 방식이 선택된다.
본 실시형태에 적용되는 무선 중계 방식에 대해 2종류의 시스템을 나타낸다.
첫번째 시스템은 네트워크 부호화라는 부호화 방식을 이용하지 않는 통상의 시스템이다.
도 5는 네트워크 부호화라는 부호화 방식을 이용하지 않는 시스템에서의 양방향의 패킷 전송을 나타내는 도면이다.
이 네트워크 부호화가 없는 시스템의 경우에는, 4개의 타임 슬롯을 이용하여 양방향 패킷의 전송이 완료하게 된다. 즉, 필요로 하는 송신은 단말국(10A(N))으로부터 중계국(30A(N))에의 패킷(ai)의 송신, 중계국(30A(N))으로부터 단말국(10B(N))에의 패킷(ai)의 송신, 단말국(10B(N))으로부터 중계국(30A(N))에의 패킷(bj)의 송신, 중계국(30A(N))으로부터 단말국(10A(N))에의 패킷(bj)의 송신이 있다. 각각의 송신을 행하기 위해서는, 각각 다른 타임 슬롯에의 할당을 필요로 하는 점에서 4개의 타임 슬롯을 이용하게 된다.
두번째 시스템은 네트워크 부호화라는 부호화 방식을 이용하는 시스템이다.
도 6은 네트워크 부호화라는 부호화 방식을 이용하는 시스템에서의 양방향 패킷 전송에 대해 나타내는 블록도이다.
단말국(10A(A), 10B(A))으로부터 송신된 패킷 신호는 중계국(30A(A))에서 각각 수신되고, 중계국(30A(A))에서 수신된 패킷 신호에 대해 비트 단위로 배타적 논리합(Exclusive OR)의 논리 처리가 행해지고 부호화된다. 이를 네트워크 부호화라고 부른다. 네트워크 부호화된 부호화 패킷 신호(xk)는 중계국(30A(A))으로부터 방송 모드로 양 단말국에 송신된다. 부호화 패킷 신호(xk)를 수신한 단말국(10A(A))에서는, 자국이 송신한 패킷 신호(이 경우는 ai)를 기억해 두는 것이 전제가 되고 있다. 따라서, 수신된 부호화 패킷 신호(xk)에 대해 다시 배타적 논리합의 처리를 자국이 송신한 패킷 신호(이 경우는 ai)와 행함으로써 원하는 상대국의 패킷 신호(bj)가 수신 가능하게 된다.
단말국(10B(A))도 같은 동작에 의해 상대국의 패킷 신호(ai)가 수신 가능하게 된다. 따라서, 네트워크 부호화를 행함으로써 합계 3개의 타임 슬롯을 이용하여 양방향 패킷 전송이 가능하여 처리량 특성이 개선된다.
이하에 서술하는 실시형태에 관해서도, 네트워크 부호화를 행하는 경우에도 행하지 않는 경우에도 유효하다.
(제2 실시형태)
본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템에서의 송신권의 부여에 대해 나타낸다.
도 7은 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
이 도면에 도시된 중계국(30)은, 홀수번째의 중계국(30)이 홀수번째의 타임 슬롯의 시각에 한해 송신할 수 있고, 짝수번째의 중계국(30)이 짝수번째의 타임 슬롯의 시각에 한해 송신할 수 있다는 무선 중계 방식에 의해 제어된다. 이 방식은, 자국이 송신하면 인접국과는 전파 간섭이 생기지만 자국과 다음 인접국은 전파 간섭이 생기지 않는다는 모델에 적용함으로써, 각 중계국(30)이 랜덤 액세스 방식에 의해 패킷 전송을 행하는 경우에서도 중계국(30) 간에는 패킷 충돌을 피할 수 있다.
즉, 이 도면에 도시된 실시형태에서는, 3개의 중계국(30)은 전파 간섭이 생기는 중계국끼리가 인접하지 않도록 2개의 그룹으로 나누어진다. 제1 그룹에는 중계국(30A, 30C)이 포함되고, 제2 그룹에는 중계국(30B)이 포함된다.
각각의 그룹에는 다른 타임 슬롯에 송신하는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯마다 한쪽의 그룹에 대해 하나의 타임 슬롯이 할당된다.
그 타임 슬롯에는 하나의 그룹에 속하는 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯의 할당 순서에 따른 송신 순서에 따른 송신권이 부여된다.
타임 슬롯(TS11)에서는 중계국(30A, 30C)에 송신권이 주어지고, 타임 슬롯(TS12)에서는 중계국(30B)에 송신권이 주어진다. 이후, 같은 송신권의 부여가 교대로 반복된다.
(제3 실시형태)
본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템에서의 송신권의 부여에 대해 나타낸다.
도 8은 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
이 도면에 도시된 중계국(30)은, 짝수번째의 중계국(30)이 홀수번째의 타임 슬롯의 시각에 한해 송신할 수 있고, 홀수번째의 중계국(30)이 짝수번째의 타임 슬롯의 시각에 한해 송신할 수 있다는 무선 중계 방식에 의해 제어된다. 이 방식은, 자국이 송신하면 인접국과는 전파 간섭이 생기지만 자국과 다음 인접국은 전파 간섭이 생기지 않는다는 모델에 적용하면, 각 중계국(30)이 랜덤 액세스 방식에 의해 패킷 전송을 행하는 경우에서도 중계국(30) 간에는 패킷 충돌을 피할 수 있다.
즉, 이 도면에 도시된 실시형태에서는, 3개의 중계국(30)은 전파 간섭이 생기는 중계국끼리가 인접하지 않도록 2개의 그룹으로 나누어진다. 제1 그룹에는 중계국(30A, 30C)이 포함되고, 제2 그룹에는 중계국(30B)이 포함된다.
각각의 그룹에는 다른 타임 슬롯에 송신하는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯마다 한쪽의 그룹에 대해 하나의 타임 슬롯이 할당된다.
그 타임 슬롯에는 하나의 그룹에 속하는 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯의 할당 순서에 따른 송신 순서에 따른 송신권이 부여된다.
타임 슬롯(TS21)에서는 중계국(30B)에 송신권이 주어지고, 타임 슬롯(TS22)에서는 중계국(30A, 30C)에 송신권이 주어진다. 이후, 같은 송신권의 부여가 교대로 반복된다.
(제4 실시형태)
본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템에서의 송신권의 부여에 대해 나타낸다.
도 9는 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
이 도면에 도시된 중계국(30)은, i번째의 중계국(30)에 ni개(단, ni는 1이상의 정수로 가변)의 타임 슬롯이 할당되고, 할당된 타임 슬롯 동안은 하나의 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지며, ni타임 슬롯의 경과에 따라 송신권이 순차적으로 다음 중계국(30)에 주어지는 것을 반복한다는 무선 중계 방식에 의해 제어된다. 본 실시형태에서는, 중계국(30) 간에 다루는 트래픽에 차이가 생기는 경우이어도, 그 트래픽의 차이에 따라 타임 슬롯의 할당수를 제어함으로써 장시간에 미치는 평균적 트래픽 변동에 대해 대처 가능하다.
즉, 이 도면에 도시된 실시형태에서는, 각 중계국(30)은 각각이 독립된 그룹으로 나누어지고, 각 그룹에는 하나의 중계국(30)이 포함된다.
각각의 그룹에는 다른 타임 슬롯에 송신하는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯마다 각 그룹에 대해 하나의 타임 슬롯이 할당된다.
그 타임 슬롯에는 하나의 그룹에 속하는 하나의 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯의 할당 순서에 따른 송신 순서에 따른 송신권이 부여된다.
(제5 실시형태)
본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템에서의 송신권의 부여에 대해 나타낸다.
도 10은 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 구성을 나타내는 구성도이다.
이 도면에 도시된 무선 중계 시스템(1a)은 단말국(10A, 10B)(합쳐서 단말국(10)이라고 하기도 함.)과 중계국(30A, 30B, 30C, 30D, 30E)(합쳐서 중계국(30)이라고 하기도 함.)을 구비한다. 도 1과 같은 구성에는 같은 부호를 부여한다.
중계국(30A, 30E)은 다른 중계국(30B, 30C, 30D)과 같은 구성을 구비하고, 다른 중계국(30B, 30C, 30D)과 제휴하여 단말국(10A, 10B) 간의 통신을 한다.
중계국(30)에 있어서, 타이밍 제어 회로(36)는 소정의 기간에서 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 송신권이 주어지는 타임 슬롯을 연달아 할당한다.
도 11은 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
이 도면에 도시된 5대의 중계국(30)을 3개의 그룹으로 나누고, j번째의 그룹에 nj개(단, nj는 1이상의 정수로 가변)의 타임 슬롯을 할당한다. 중계국(30)은 할당된 타임 슬롯 동안은 하나의 그룹에 속하는 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지고, nj타임 슬롯이 경과할 때마다 송신권이 순차적으로 각 그룹에 주어진다는 것을 반복하는 무선 중계 방식에 의해 제어된다. 본 실시형태에서는, 5개의 중계국의 그룹 나눔은 1번째의 그룹으로서 중계국(30A, 30E)이 그룹화되고, 2번째의 그룹으로서 중계국(30B, 30D)이 그룹화되며, 3번째의 그룹으로서 중계국(30C)이 할당되도록 되어 있다. 본 실시형태에 의해, 중계국(30) 간에 다루는 트래픽에 차이가 생기는 경우에서도, 그 트래픽의 차이에 따라 타임 슬롯의 할당수를 제어함으로써 장시간에 미치는 평균적 트래픽 변동에 대해 대처 가능하다.
본 실시형태에서는, 각각의 그룹에는 다른 타임 슬롯에 송신하는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯마다 할당된 각각의 그룹에 대해 복수의 타임 슬롯이 할당된다.
그 타임 슬롯에는 하나의 그룹에 속하는 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯의 할당 순서에 따른 송신 순서에 따른 송신권이 부여된다.
중계국(30)에 있어서, 타이밍 제어 회로(36)는 소정의 기간(예를 들면, 타임 슬롯 열(TS41~TS47))에서 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 송신권이 주어지는 타임 슬롯을 연달아 할당한다.
(제6 실시형태)
본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템에서의 송신권의 부여에 대해 나타낸다.
도 12는 본 실시형태에 의한 무선 중계 시스템의 타임 슬롯의 이용을 나타내는 타이밍 차트이다.
이 도면에 도시된 단말국(10)과 3대의 중계국(30)을 4개의 그룹으로 나눈다. 1~4번째의 그룹으로서 단말국(10A), 중계국(30A, 30C), 중계국(30B), 단말국(10B)을 구성한다. 이들 그룹에는 각각 (2, 2, 3, 2)개의 타임 슬롯을 할당한다. 단말국(10)과 중계국(30)은 할당된 타임 슬롯 동안은 하나의 그룹에 속하는 단말국(10) 또는 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지고, 송신권이 할당된 타임 슬롯이 경과할 때마다 순차적으로 각 그룹에 주어지는 것을 반복하는 무선 중계 방식에 의해 제어된다. 본 실시형태에서는, 중계국(30) 간에 다루는 트래픽에 차이가 생긴 경우에서도, 그 트래픽의 차이에 따라 타임 슬롯의 할당 수를 제어함으로써 장시간에 미치는 평균적 트래픽 변동에 대해 대처 가능하다.
본 실시형태에서는, 각각의 그룹에는 다른 타임 슬롯에 송신하는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯마다 할당된 각각의 그룹에 대해 복수의 타임 슬롯이 할당된다.
그 타임 슬롯에는 하나의 그룹에 속하는 단말국(10) 또는 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어지고, 타임 슬롯의 할당 순서에 따른 송신 순서에 따른 송신권이 부여된다.
단말국(10)에서의 타이밍 제어 회로(16) 및 중계국(30)에서의 타이밍 제어 회로(36)는, 소정의 기간(예를 들면, 타임 슬롯 열(TS51~TS59))에서 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 송신권이 주어지는 타임 슬롯을 연달아 할당한다.
(처리량)
제1 실시형태부터 제6 실시형태로서 그룹 편성 방법, 송신권의 부여 방법이 다른 실시형태에 네트워크 부호화의 실시 유무를 조합하여 12가지의 형태를 나타내었다. 그 중에서 제1 실시형태(제2 실시형태)(합쳐서 본 실시형태라고 함)에서의 처리량에 대해 시뮬레이션 결과를 이용하여 나타낸다.
도 13은 시뮬레이션을 행하는 무선 중계 시스템의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
이 도면에 도시된 무선 중계 시스템(1b)은, 도 1에 도시된 무선 중계 시스템(1)보다도 중계국(30)이 1국 적은 구성이다. 즉, 중계국(30C)이 제외된 구성이 나타난다. 또, 도 1과 같은 구성에는 같은 부호를 부여한다.
이하에 나타내는 시뮬레이션에서는, 랜덤 액세스의 MAC프로토콜에 슬롯 부착 알로하 방식을 채용하여 서로 전파가 도달하기 어려운 2지점 간의 무선국인 단말국(10A, 10B) 간을 2대의 중계국(30A, 30B)을 통하여 통신을 하는 무선 중계 시스템을 모델로 하고 있다. 그리고, 그 시뮬레이션 결과를 종래 방식과 비교하여 나타낸다.
도 14는 도 13에 도시된 무선 중계 시스템에서의 처리량의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
이 도면에 도시된 시뮬레이션 결과에서는, 네트워크 부호화를 행하지 않는 조건에서의 결과가 나타난다.
이 그래프의 횡축은 각 단말국(10)에서 베르누이 과정에 따라 발생하는 트래픽(G)을 나타내고, 종축은 단위 슬롯당 몇 패킷이 수신 노드에 도달하는지를 나타내는 처리량(S)을 나타낸다.
이 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에서는 단말국(10)의 트래픽량이 0.7인 경우에 처리량의 피크 값을 0.22로 할 수 있다. 종래의 방법에 비교하면, 트래픽량의 전체 범위에 걸쳐 개선이 보이고, 종래의 방법의 처리량의 피크 값(0.2)으로부터 개선되어 있는 것이 나타난다.
이 결과로부터, 제1 실시형태(또는 제2 실시형태)에 나타내는 구성으로 함으로써, 중계국(30) 간의 패킷 충돌이 완전히 없어지고, 네트워크 부호화를 행하지 않는 조건에서 종래 방식과 비교하여 처리량에 대폭적인 개선이 보인다.
제3 실시형태, 제4 실시형태, 제5 실시형태 및 제6 실시형태에서 네트워크 부호화를 행하지 않는 조건의 경우에 대해서도 마찬가지로 단말국(10) 및 중계국(30) 간에서의 패킷 충돌을 저감하는 방식이므로, 제1 실시형태(또는 제2 실시형태)의 네트워크 부호화를 행하지 않는 조건의 경우와 같이 처리량 특성 개선의 효과를 얻을 수 있다.
도 15는 도 13에 도시된 무선 중계 시스템에서의 처리량의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
이 도면에 도시된 시뮬레이션 결과에서는, 네트워크 부호화를 행하는 조건에서의 결과가 나타난다.
이 그래프의 횡축은 각 단말국(10)에서 베르누이 과정에 따라 발생하는 트래픽(G)을 나타내고, 종축은 단위 슬롯당 몇 패킷이 수신 노드에 도달하는지를 나타내는 처리량(S)을 나타낸다.
이 그래프에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에서는 단말국(10)의 트래픽량이 0.8인 경우에 처리량의 피크 값을 0.34로 할 수 있다. 종래의 방법에 비교하면, 트래픽량의 전체 범위에 걸쳐 개선이 보이고, 종래의 방법의 처리량의 피크 값(0.23)으로부터 개선되어 있는 것이 나타난다.
이 결과로부터, 제1 실시형태(또는 제2 실시형태)에 나타내는 구성으로 함으로써 중계국(30) 간의 패킷 충돌이 완전히 없어지고, 또한 네트워크 부호화를 행하는 조건으로 함으로써 종래 방식과 비교하여 처리량에 대폭적인 개선이 보인다.
제3 실시형태, 제4 실시형태, 제5 실시형태 및 제6 실시형태에서 네트워크 부호화를 행하는 조건의 경우에 대해서도 마찬가지로 단말국(10) 및 중계국(30) 간에서의 패킷 충돌을 저감하는 방식이므로, 제1 실시형태(또는 제2 실시형태)의 네트워크 부호화를 행하는 조건의 경우와 같이 처리량 특성 개선의 효과를 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 무선 중계 시스템(1, 1a, 1b)은 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국(10) 간의 통신에 중계국(30)을 이용한다. 송신기(12(32)) 및 수신기(14(34))는 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화한다. 타이밍 제어 회로(16(36))는 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행한다. 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 것이 허가되는 송신권에 따라 단말국(10) 및 중계국(30) 중에서 적어도 중계국(30)이 복수의 그룹으로 분할되고, 그룹마다 적어도 하나의 타임 슬롯이 할당되며, 타임 슬롯에는 하나의 그룹에 속하는 단말국(10) 또는 중계국(30)에 한해 송신하는 것이 허가되는 송신권이 주어진다. 타이밍 제어 회로(16(36))는 타임 슬롯의 할당 순서에 따른 송신 순서에 따라 그룹에 송신권을 부여한다.
이에 의해, 무선 중계 시스템(1, 1a, 1b)은 단말국(10) 간의 시스템 처리량을 개선하여 단기적인 트래픽 변동에 대해 유연하게 시스템 처리량을 가변으로 할 수 있다.
또한, 타이밍 제어 회로(16(36))는, 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는 송신권이 주어지는 타임 슬롯을 연달아 할당한다.
이에 의해, 송신권에 따라 그룹에 할당된 복수의 타임 슬롯을 연달아 송신할 수 있다. 따라서, 복잡한 처리를 필요로 하지 않고 송신 순서를 제어하여 단말국(10) 간의 시스템 처리량을 개선하여 단기적인 트래픽 변동에 대해 유연하게 시스템 처리량을 가변으로 할 수 있다.
또한, 타이밍 제어 회로(16(36))는 그룹이 2개이고, 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는 송신권이 주어지는 타임 슬롯을 중계국(30)에 의한 중계 단수(段數)에 따라 교대로 할당한다.
이에 의해, 그룹 수가 2개이고 할당되는 타임 슬롯 수가 하나이면, 중계국의 단수에 따라 교대로 송신권을 부여할 수 있고, 중계 단수로부터 송신해야 할 타임 슬롯을 도출하는 것이 용이하게 된다. 이에 의해, 단말국(10) 간의 시스템 처리량을 개선하여 단기적인 트래픽 변동에 대해 유연하게 시스템 처리량을 가변으로 할 수 있다.
또한, 중계국(30)은 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 패킷의 네트워크 부호화를 행하는 부호화부(32a)를 구비하고, 단말국(10)과 중계국(30)은 자신이 송신한 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호부(14a)와 복호부(34a)를 각각 구비한다.
이에 의해, 네트워크 부호화를 행하는 무선 중계 시스템에 적용할 수 있고, 네트워크 부호화에 의해 처리량의 개선을 더욱 높일 수 있다.
또, 랜덤 액세스를 행하는 중계국(30)이나 단말국(10) 간에서의 패킷 충돌의 확률을 내리기 위해, 경합하는 국을 제한하여 슬롯 할당을 행함으로써 단말국(10) 간의 시스템 처리량을 개선하고, 또한 평균적인 트래픽에 따라 경합하는 국을 제한함으로써 시스템 처리량의 열화를 감소하면서, 단말국(10)의 단기적인 트래픽 변동에 대해 유연하게 시스템 처리량을 가변으로 하는 무선 중계 방식의 제공이 가능하게 된다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상술하였지만, 구체적인 구성은 이들 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 등(구성의 부가, 생략, 치환 및 기타 변경)도 포함된다. 예를 들면, 상술한 실시형태를 적절히 조합하도록 해도 된다. 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것이 아니라 첨부하는 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
[산업상이용가능성]
본 발명은, 예를 들면 매체 액세스 제어 방식으로서 랜덤 액세스를 기본으로 이용하는 디지털 무선 중계 통신 시스템에서 이용된다. 본 발명에 의하면, 중계국 간의 매체 액세스 제어에 기인하는 패킷 신호의 충돌 확률을 내리고, 다단의 중계국을 통하여 단말국 간이 통신하는 경우의 시스템 처리량을 개선할 수 있다.
10 단말국
12 송신기
14a 복호부
15 GPS회로
16 타이밍 제어 회로
30 중계국
32 송신기
32a 부호화부
34a 복호부
35 GPS회로
36 타이밍 제어 회로

Claims (16)

  1. 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템에서의 중계국으로서,
    단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기부;
    상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기부; 및
    상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신부를 구비하고,
    해당 중계국이 인접하는 상기 단말국 또는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며,
    상기 송신부는, 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷을 상기 무선 회선에 송출하는 중계국.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되는 중계국.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그룹이 2개이고,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수(段數)에 따라 교대로 할당되는 중계국.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 패킷의 네트워크 부호화를 행하는 부호화부; 및
    자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호부를 구비하는 중계국.
  5. 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템에서의 단말국으로서,
    단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기부;
    상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기부; 및
    상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신부를 구비하고,
    해당 단말국이 인접하는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며,
    상기 송신부는, 해당 단말국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷을 상기 무선 회선에 송출하는 단말국.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되는 단말국.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 그룹이 2개이고,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수에 따라 교대로 할당되는 단말국.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호부를 구비하는 단말국.
  9. 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템으로서,
    상기 단말국 및 상기 중계국은,
    단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기부;
    상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기부; 및
    상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신부를 구비하고,
    해당 단말국 또는 해당 중계국이 인접하는 상기 단말국 또는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며,
    상기 송신부는, 해당 단말국 또는 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷을 상기 무선 회선에 송출하는 무선 중계 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되는 무선 중계 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 그룹이 2개이고,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수에 따라 교대로 할당되는 무선 중계 시스템.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중계국은,
    상기 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 패킷의 네트워크 부호화를 행하는 부호화부를 구비하고,
    상기 단말국 및 상기 중계국은,
    자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호부를 구비하는 무선 중계 시스템.
  13. 랜덤 액세스를 행하는 2개의 단말국 간의 통신을 복수의 중계국이 중계하는 무선 중계 시스템에서의 액세스 제어 방법으로서,
    상기 단말국 및 상기 중계국이 단위시간을 나타내는 타임 슬롯의 슬롯 타이밍을 동기화하는 슬롯 동기 과정;
    상기 단말국 및 상기 중계국이 상기 슬롯 타이밍을 동기화하기 위해 시각 동기를 행하는 시각 동기 과정; 및
    상기 단말국 및 상기 중계국이 상기 슬롯 타이밍에 동기하여 송신 패킷을 무선 회선에 송출하는 송신 과정을 구비하고,
    해당 단말국 또는 해당 중계국이 인접하는 상기 단말국 또는 상기 중계국과 서로 다른 그룹이 되도록 구성된 복수의 각 그룹에 대해, 적어도 하나의 상기 타임 슬롯에 대해 송신권이 할당되며,
    상기 송신 과정에서 해당 단말국 또는 해당 중계국이 속하는 그룹에 송신권이 할당된 타임 슬롯에서만 상기 송신 패킷이 상기 무선 회선에 송출되는 액세스 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 복수인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 연달아 할당되는 액세스 제어 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 그룹이 2개이고,
    상기 그룹에 할당된 타임 슬롯 수가 각각 하나인 경우에는, 상기 송신권이 주어지는 타임 슬롯이 상기 중계국에 의한 중계 단수에 따라 교대로 할당되는 액세스 제어 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중계국이 상기 타임 슬롯을 이용하여 송신하는 패킷의 네트워크 부호화를 행하는 부호화 과정; 및
    상기 단말국 및 상기 중계국이 자신이 송신한 상기 패킷에 기초하여 네트워크 부호화 처리된 패킷을 복호하는 복호 과정을 구비하는 액세스 제어 방법.
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