WO2006001074A1 - 基地局間時刻同期方法、タイミングマスタ装置、および基地局 - Google Patents

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WO2006001074A1
WO2006001074A1 PCT/JP2004/009367 JP2004009367W WO2006001074A1 WO 2006001074 A1 WO2006001074 A1 WO 2006001074A1 JP 2004009367 W JP2004009367 W JP 2004009367W WO 2006001074 A1 WO2006001074 A1 WO 2006001074A1
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time
base station
station
timing
delay time
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PCT/JP2004/009367
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French (fr)
Inventor
Yoshihiko Shirokura
Toshiaki Tomisawa
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Priority to PCT/JP2004/009367 priority patent/WO2006001074A1/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
    • H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
    • H04B7/2662—Arrangements for Wireless System Synchronisation
    • H04B7/2671—Arrangements for Wireless Time-Division Multiple Access [TDMA] System Synchronisation
    • H04B7/2678—Time synchronisation
    • H04B7/2687—Inter base stations synchronisation
    • H04B7/269—Master/slave synchronisation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0682—Clock or time synchronisation in a network by delay compensation, e.g. by compensation of propagation delay or variations thereof, by ranging

Definitions

  • Inter-base station time synchronization method timing master device, and base station
  • the present invention relates to a time synchronization method between base stations that establishes time synchronization of a plurality of base stations arranged in a wireless LAN system, and more specifically, a network delay.
  • line L AN is I E E E 8 0 2.
  • Patent Document 1 As a prior art relating to time synchronization between base stations in wireless communication.
  • the first command is transmitted from the control node at the first time
  • the second command is transmitted from the control node force at the second time later than the first time.
  • Each node (base station) has a start timestamp value and a current
  • the difference between the time stamp value is calculated, and the time difference is synchronized by adding the calculated difference to the current time stamp value. That is, using the time of the control node as the system reference time, each base station measures the time from receiving the first command to receiving the second command using its own timer. The difference is calculated according to the time stamp value of the instruction of, and the own timer is adjusted.
  • the present invention has been made in view of the above, and establishes time synchronization between base stations in consideration of network delay time when a plurality of base stations are arranged in a plane in a wireless LAN system.
  • the objective is to obtain a time synchronization method between base stations, a time master device, and a base station that suppress a decrease in data throughput. Disclosure of the invention
  • a time synchronization method between base stations that synchronizes the time of a plurality of base stations connected to a network with the time of a timing master device serving as a reference, the timing master device having a predetermined time Every period of synchronous adjustment timing
  • a time adjustment start step for transmitting a timing bucket for synchronizing the time of the base station to the base station, a first time adjustment step for the base station to adjust its own reference timer based on the timing packet, Based on the delay time measurement step in which the base station measures the delay time of the network from the timing master device to the own station, and the delay time measured in the delay time measurement step by the base station.
  • a special feature is that it includes a second time adjustment step that the self-station reference timer adjusts.
  • the base station adjusts the local station reference timer for measuring the time serving as the reference of the local station based on the timing bucket transmitted from the timing master device at each predetermined time synchronization adjustment timing. Later, the measurement packet is used to measure the delay time of the network from the timing master device to the own station, and the own station reference timer is finely adjusted based on the measured delay time.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a communication system to which the inter-base station time synchronization method according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram of the timing master device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the base station ( ⁇ ⁇ ) shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a base station according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of a communication system to which the inter-time time synchronization method is applied
  • FIG. 5 is a communication system to which the inter-base station time synchronization method of the second embodiment according to the present invention is applied.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the clock master base station ( ⁇ ⁇ ) shown in FIG.
  • FIG. 7 shows the configuration of the third embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view to a block diagram of a configuration of a base station (Alpha [rho) shown in Figure 7.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of an inter-base station time synchronization method, a timing master device, and a base station according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a communication system to which the inter-base station time synchronization method according to the first embodiment of the present invention is applied.
  • the communication system shown in FIG. 1 includes a plurality of (in this case, three) base stations (hereinafter referred to as APs) 1 30 a to 1 30 c, a timing master device 120, and a terminal device 1 10 Connected to the SIP network 100, wireless LAN terminal equipment (hereinafter referred to as STA) 140 power wirelessly connected to AP 1 30a and communicated with terminal equipment 1 10 via AP 130a Yes.
  • STA wireless LAN terminal equipment
  • FIG. 1 each of the STA 140 and the terminal device 110 is assumed to be one, but in practice, a plurality of the STA 140 and the terminal device 110 are communicated via the AP 1 30a to L 30c. Is going.
  • the timing master device 120 is a device that serves as a reference time for the APs 1 30 a to 1 30 c in the communication system, and the reference timer information for the APs 130 a to 130 c for each predetermined period of time synchronization adjustment timing. Is notified.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the timing master device 120 shown in FIG.
  • the timing master device 120 includes a local reference timer 121, a timing bucket transmission unit 122, a network IF unit 123, and a timing bucket reception unit 124.
  • the timing packet transmitter 122 and the timing bucket receiver 124 implement the functions of the timing bucket transmitter / receiver as claimed.
  • the own station reference timer 121 measures the time that is the reference timing of the own station.
  • the local station reference timer 121 generates a timing bucket for informing the AP 1 30 a to l 30 c of the reference timer information for each predetermined period of time synchronization adjustment timing.
  • the timing bucket transmission unit 122 transmits a timing packet generated by the local station reference timer 121 and a measurement packet transmitted from the AP 130a to 130c and sent back from the timing master device 120.
  • the timing bucket receiving unit 124 receives measurement packets transmitted from the APs 1 30 a to 1 30 c.
  • the network IF section 123 has an interface function with the IP network 100 0, outputs a packet from the IP network 100 to the timing reception section, and outputs a signal from the timing packet transmission section 122 to the IP network 100. Output.
  • APs 130a to 130c are wireless LAN base stations, each having the same function. The function of AP will be described with reference to the block diagram showing the configuration of the AP 130a shown in FIG.
  • AP 1 30 a includes a network IF unit 131, a timing packet separation unit 1 3 2, a downlink data transfer unit 133, a radio IF unit 138, an uplink data transfer unit 1 36, a timing bucket multiplexing unit 1 37, and a synchronization control unit 134. , And own station reference timer 1 3 5.
  • the network IF unit 131 has an interface function with the IP network 100, outputs a packet from the IP network 100 to the timing packet separation unit 132, and outputs a packet from the timing bucket multiplexing unit 137 to the IP network. Output to 100.
  • the timing packet separation unit 1 32 determines whether the packet received from the IP network 100 via the network IF unit 1 31 is a timing packet or a measurement packet or a downlink packet to the STA 140.
  • the timing bucket separation unit 132 outputs the timing packet to the synchronization control unit 134 when the received packet is a timing bucket or a measurement packet. Output to part 133.
  • the downlink data transfer unit 133 is provided in the downlink direction of a general wireless LAN base station (Data transfer processing function (from IP network 1 00 to STA 1 4 0 under its own station), packet sent to STA 1 4 0 input from timing packet separator 1 3 2 (downlink data) Is output to the wireless IF section 1 3 8.
  • Data transfer processing function from IP network 1 00 to STA 1 4 0 under its own station
  • packet sent to STA 1 4 0 input from timing packet separator 1 3 2 (downlink data) Is output to the wireless IF section 1 3 8.
  • the wireless IF unit 1 3 8 has a wireless LAN interface function, and performs encoding processing and modulation processing on the packet addressed to the STA 1 40 input from the downlink data transmission unit 1 3 3 to the wireless line. Generate a signal and send the generated signal to STA 1 4 0.
  • the radio IF unit 1 3 8 performs a predetermined decoding process and decoding process on the signal received from the STA 1 4 0 to generate a bucket (uplink data) addressed to the terminal device 1 1 0 .
  • the radio IF unit 1 3 8 outputs the generated bucket to the uplink data transfer unit 1 3 6.
  • the uplink data transfer unit 1 3 6 has a data transfer processing function in the uplink direction (direction from the STA 1 4 0 to the IP network 1 0 0 under its own station) possessed by a general wireless LAN base station. Then, the packet addressed to the terminal device 110 received via the wireless IF unit 1 38 is output to the timing bucket multiplexing unit 1 37.
  • the timing packet multiplexer 1 3 7 multiplexes the measurement packet from the synchronization controller 1 3 4 and the packet addressed to the terminal device 1 10, and outputs the multiplexed packet to the network IF unit 1 2 3.
  • the own station reference timer 1 3 5 measures the time that is the reference timing of the own station.
  • the synchronization control unit 1 3 4 adjusts the local station reference timer 1 3 5 based on the timing packet input from the timing packet separation unit 1 3 2.
  • the synchronization controller 1 3 4 After receiving the timing packet, the synchronization controller 1 3 4 generates a measurement bucket to measure the round trip time (RTT) with the timing master device 1 2 0, and generates the measurement The bucket is output to the timing bucket multiplex ⁇ 1 3 7.
  • the synchronization control unit 1 3 4 receives the measurement packet returned from the timing master device 1 2 0, the synchronization control unit 1 3 4 finely adjusts its own station reference timer 1 3 5 based on the received measurement packet.
  • the local station reference timer 121 of the timing master device 120 generates a timing bucket for reporting the reference timer information when the time synchronization adjustment timing is determined in advance (steps S100 and S110). If the period of time synchronization adjustment timing is different from the AP 1 30 a to 130 c beacon period or TSF (Timing Synchronization Function) period, the local station reference timer 121 counts the timing packet to the local station reference timer 121. A timing bucket including the time information is generated.
  • the time synchronization adjustment timing period is the same as the AP 130 a to 130 c beacon period or TSF period, the time at which the timing bucket arrives at AP 130 a to 130 c can be used as a reference. It is not necessary to include the time of the local station reference timer 121 in the timing packet.
  • the local station reference timer 121 outputs the generated timing packet to the timing packet transmitter 122.
  • the timing packet transmission unit 122 of the timing master device 120 transmits the timing bucket generated by the local station reference timer 121 to the IP network 100 via the network IF unit 123 (step S120).
  • the timing bucket separation unit 132 of the APs 1300a to 130c determines whether or not the bucket received via the network IF unit 131 is a timing bucket (step S130).
  • the timing bucket separation unit 132 of the APs 130 a to 130 c outputs the timing bucket to the synchronization control unit 134.
  • the synchronization control unit 1 34 of the APs 130a to 130c adjusts the time of the local station reference timer 135 based on the timing packet (step S140). Specifically, when the time information is included in the timing packet, the synchronization control unit 1 34 adds the time of the local station reference timer 135 to the time of the time information included in the timing packet. adjust. When time information is not included in the timing packet, the synchronization control unit 134 adjusts the time of the local station reference timer 135 based on the beacon period or TSF period of the own device and the reception time of the timing bucket.
  • the synchronization control unit 1 34 of AP 1 30 a to 1 30 c generates a measurement packet addressed to the timing master device 1 20 after adjusting its own reference timer 1 3 5 by the timing bucket (step S 1 50 )
  • the synchronization control unit 134 outputs the generated measurement packet to the timing bucket multiplexing unit 137.
  • the timing packet multiplexing unit 1 3 7 multiplexes the uplink data transfer unit 1 36 and the packet and the measurement bucket and transmits the measurement bucket to the IP network 100 via the network IF unit 1 3 1 (step S 1 60).
  • Timing packet transmission unit 122 changes the destination of the measurement packet to AP 1 30 a to 1 30 c that has transmitted the measurement packet, and transmits the measurement packet with the changed destination via network IF unit 123 ( Step S 1 80). That is, the measurement buckets transmitted from APs 1300a to 130c are, for example, the timing master as well as PI NG (Packet Internet Groper) that diagnoses TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) networks. It is returned to the transmission source AP 1 30 a to 1 30 c by the device 120.
  • PI NG Packet Internet Groper
  • the timing bucket separation unit 1 32 of AP 1 30 a to 1 30 c outputs the received measurement bucket to the synchronization control unit 1 34 (step S 1 90).
  • the synchronization control unit 1 34 of AP 1 30 a to 1 30 c calculates a time that is half of the time difference from when the measurement packet is transmitted to when the measurement bucket is received. That is, the delay time of the packet transfer from the timing master device 120 to its own station is calculated (step S 200). For example, the time difference is measured after sending a measurement packet. You may measure the time until the fixed bucket is received, or include the time of your own station reference timer 1 35 when the measurement packet is generated in the measurement bucket, and the time when the measurement bucket is received. The difference between the time with the station reference timer 135 and the time included in the measurement packet may be calculated.
  • the synchronization control unit 134 adjusts the time of the local station reference timer 135 based on the calculated delay time (step S 210). On the other hand, if it is determined that the received bucket is a packet other than a timing bucket or a measurement bucket (packet to STA 140), AP 130a to 13
  • the timing packet separator 132 of 0c outputs the received packet to the downlink data transfer unit 133, and the downlink data transfer unit 133 transmits the packet addressed to the STA 140 to the wireless line via the wireless IF unit 138 ( Step S 220).
  • APs 1300a to 130c are used as the reference time of the local station based on the timing bucket transmitted from the timing master device 120 at each predetermined time synchronization adjustment timing.
  • the delay time of the network from the timing master device 120 to the own station is measured using the measurement packet, and the own station reference timer is measured based on the measured delay time. Since the timer 135 is finely adjusted, the time of the APs 130 a to l 30 c that are arranged in consideration of the delay time of the network can be synchronized to avoid data interference. , Qo S (Quality of Service) control and other processes can be performed more accurately.
  • Qo S Quality of Service
  • APs 130a to 130c are based on measurement packets.
  • the delay time of the P network 100 has been described as being measured once, but may be performed multiple times.
  • the synchronization control unit 1 34 of AP 1 30 a to 1 30 c determines the local station reference timer 135 based on the average value of the measured delay time of the IP network 100 or the average value after eliminating the one with large dispersion.
  • a delay time measurement smoothing function may be provided so as to perform fine adjustment. As a result, errors in establishing synchronization in the delay time due to temporary congestion of the IP network 100 can be suppressed.
  • the timing master device notifies the reference timer information.
  • a specific base station (clock master base station) broadcasts reference timer information without providing a timing master device.
  • FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a communication system to which the inter-base station time synchronization method according to the second embodiment of the present invention is applied.
  • the timing master device 120 of the communication system of the first embodiment shown in FIG. 1 is deleted, and a clock master base station (hereinafter referred to as clock master AP) is used instead of the AP 1 30 c.
  • clock master AP a clock master base station
  • Has 50 Components having the same functions as those in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the clock master AP 150 is a wireless LAN base station and has a function of serving as a reference time for the APs 130a and 130b in the communication system.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the kuoku master AP 150 shown in FIG.
  • the master master AP 150 is different from the synchronization controller 1 34 and the own station reference timer 135 of the AP 1 30a of the first embodiment shown in FIG. 3 in place of the synchronization controller 1 54 and the own station reference timer 155. It has. Components having the same functions as those of the AP 130a of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the local station reference timer 155 counts the time as an independent synchronization operation as a master timing without being controlled by the synchronization control unit 154.
  • the local station reference timer 155 generates a timing bucket for informing the AP 1 30 a and 1 30 b of the reference timer information for each predetermined period of time synchronization adjustment timing.
  • the synchronization controller 1 54 outputs the timing packet input from the local station reference timer 155 to the timing packet multiplexer 137 and outputs the measurement packet input from the timing packet separator 132 to the timing packet multiplexer 137. .
  • the inter-base station time synchronization method according to the second embodiment of the present invention is applied.
  • the operation of the communication system will be described.
  • the operation of the communication system to which the inter-base station time synchronization method of the second embodiment according to the present invention is applied is the same as the operation of the timing master device 120 described in the first embodiment with reference to the flowchart of FIG. Since it is executed by the clock master AP 150, a detailed description is omitted here.
  • the clock master AP 150's own station reference timer 155 generates a timing bucket for informing the reference timer information when a predetermined time synchronization adjustment timing is reached, and the synchronization controller 1 54, timing bucket multiplexing Transmit to AP 1 30 a and 1 30 b via unit 137 and network IF unit 131.
  • the timing packet receiving unit 1 24 of the APs 130 a and 130 b When the timing packet is received, the timing packet receiving unit 1 24 of the APs 130 a and 130 b outputs the received timing packet to the synchronization control unit 1 34, and the synchronization control unit 134 automatically determines based on the timing packet. Adjust the time of station reference timer 1 35.
  • the synchronization controller 134 of the APs 130 a and 130 b adjusts the time of the local station reference timer 135, generates a measurement bucket, and sends the generated measurement bucket via the timing bucket multiplexer 137 and the network IF unit 131. Send to the master master AP 150.
  • the timing bucket separation unit 1 32 of the clock master AP 150 When the timing bucket separation unit 1 32 of the clock master AP 150 receives the measurement bucket via the network IF unit 131, the timing bucket separation unit 1 32 outputs the received measurement bucket to the synchronization control unit 154.
  • the synchronization control unit 154 changes the destination of the measurement bucket to the AP 130a, 130b that sent the measurement packet, and sends it to the AP 130a, 130b via the timing bucket multiplexing unit 1 37 and the network IF unit 131. Send.
  • the timing packet separation unit 132 of the APIs 30 a to 130 c When receiving the measurement packet, the timing packet separation unit 132 of the APIs 30 a to 130 c outputs the received measurement bucket to the synchronization control unit 1 34.
  • AP 13 0 a, 130 b synchronization control ⁇ 1 34 calculates the packet transfer delay time between the timing master device 120 and its own station, and adjusts its own station reference timer 1 35 based on the calculated delay time To do.
  • the received bucket is not a timing packet or a measurement bucket.
  • AP 1 30a, 1 30b and timing master packet separation unit 1 32 of clock master AP 150 have received packets received by downlink data transfer unit 1 33, Transmit to the wireless line via the wireless IF section 1 38.
  • the base station connected to the IP network 100 includes the clock master AP 150 that serves as a time reference, and AP 1 30 a and 1 30 b are determined in advance.
  • the clock is measured using the measurement bucket.
  • Master AP 1 50 measures the delay time of the network from its own station and fine-tunes its own reference timer 1 35 based on the measured delay time, so the network delay time is taken into account.
  • the time of APs 1 30 a and 1 30 b arranged in a plane can be synchronized, data interference can be avoided, and processing such as QoS (Quality of Service) control can be performed more accurately Can do.
  • QoS Quality of Service
  • the clock master AP 150 has a configuration in which a function for transmitting a timing bucket is added to the API 30a, so that it is compared with a case where an independent timing master device is provided. The cost of the equipment can be reduced.
  • APs 1 30 b and 1 30 c have been described as measuring the delay time of the IP network 100 using a measurement packet as one time, but it may be performed multiple times.
  • the synchronization control unit 1 34 of the AP 1 30 b and 1 30 c determines its own reference timer based on the average value of the measured delay time of the IP network 100 or the average value after eliminating a large variance. It is sufficient to provide a delay time measurement smoothing function that allows fine adjustment of 1 35. As a result, it is possible to suppress errors in establishing synchronization in the delay time due to temporary congestion of the IP network 100.
  • Embodiment 3 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • the time between base stations is synchronized based on the timing packet and the measurement packet.
  • time synchronization between base stations is achieved using beacons periodically transmitted by the base stations.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a communication system to which the inter-base station time synchronization method according to the third embodiment of the present invention is applied.
  • the communication system shown in FIG. 7 uses AP 1 60 a to 1 6 instead of AP 1 3 0 a and 1 3 0 b and clock master AP 1 5 0 of the second embodiment shown in FIG. Has 0 d.
  • Components having the same functions as those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • a P 1 6 0 a to 1 6 0 d are radio A L N base stations each having the same function. The function of A P will be described with reference to a block diagram showing the configuration of A P 1 600 a shown in FIG.
  • AP 1 60 a has the timing packet demultiplexing unit 1 3 2 and the timing bucket multiplexing unit 1 3 7 of AP 1 3 0 a of the first embodiment shown in FIG. 3 deleted, and the synchronization control unit 1 3 4 Instead of own station reference timer 1 3 5 and radio IF section 1 3 8, synchronization control section 1 6 4, own station reference timer 1 6 5, and radio IF section 1 3 8 a are provided.
  • Components having the same functions as those in Embodiment 1 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the wireless IF unit 1 3 8 a has a function of transmitting a beacon including information on a relative distance from a predetermined reference AP to the own station in addition to the wireless LAN interface function of the first embodiment.
  • Relative distance information is position information with reference AP as the origin, for example, position information of the local station based on X and Y coordinates with reference AP as the origin.
  • the wireless IF unit 1 38 a has position information set in advance, and the wireless IF unit 1 38 8 a has a function of transmitting a beacon including the position information. It also has a function to receive beacons from other stations and output the received beacons to the synchronization control unit 16 4.
  • Synchronization control unit 1 6 4 is the location information in the beacon input from radio IF unit 1 3 8 a.
  • the AP to be used as a time reference is determined based on the information and the location information of the own station, and the time of the own station reference timer 165 is adjusted based on the determined AP time.
  • the own station reference timer 165 measures the beacon period and measures the beacon period and transmits a beacon to the wireless IF unit 138a.
  • the synchronization control unit 164 does not adjust the local reference timer 165, and the local reference timer 165 measures the time by an independent synchronous operation as a master timing. .
  • I 60d wireless IF section 1 38a transmits a beacon including position information when a predetermined beacon period is reached. Further, the wireless IF unit 1 38 a searches for and receives the beacons of the APs 160 a to 160 d. The wireless I F units 1 38 a of AP I 6 0 a to 160 d output the received beacons to the synchronization control unit 164.
  • the synchronization control unit 164 of the APs 160a to 160d determines the relative distance between the AP 160a to 160d that transmitted the beacon and the own station based on the position information included in the received beacon and the position information of the own station. , And the relative distance between the reference AP and the APs 160 a to 160 d that transmitted the beacons.
  • AP I 6 O b force AP 160 a and AP 160 c have received beacons
  • AP 160 a is set as the reference AP.
  • the synchronization control unit 164 of the AP I 60 b determines the relative distance between the AP 160 a and the own station based on the position information included in the beacon received from the AP 160 a and the position information of the own station, and the AP 160 Calculate the relative distance between a and AP 160 a.
  • the synchronization control unit 164 of the AP I 60 b determines the relative distance between the AP 160 c and its own station, and the AP based on the position information included in the beacon ⁇ ⁇ received from the AP 160 c and the position information of the own station. The relative distance between 16 0 a and AP 160 c is calculated.
  • the synchronization control unit 164 of the APs 160a to 160d From the relative distance between the AP 160a to 160d that transmitted the AP and the own station and the relative distance between the reference AP and the AP 160a to 160d that transmitted the beacon, the relative distance from the reference AP APs 160a to 160d that are close to each other and close to the own station are selected.
  • time information is included in the beacon.
  • the synchronization control unit 164 of P 160a ⁇ : 160d adjusts its own station reference timer 165 based on the time information included in the beacon received from the selected AP 160a ⁇ 160d.
  • the AP 160 a to l 60 d whose relative distance to the reference AP is closer than the relative distance between the local station and the local AP and close to the local station is set as the reference timing. Adjust.
  • the synchronization control unit 164 of AP 160b selects AP 160a and the time included in the AP 160a's computer.
  • the local station reference timer 165 is adjusted based on the information.
  • beacons from AP 160 b and AP 160 d are received.
  • the relative distance between AP 160 b and AP 160 a is closer than the relative distance between AP 160 d and AP 160 a, so AP 160 b is selected and AP 160 b
  • the own station reference timer 165 is adjusted based on the time information included in the beacon.
  • APs 160a to 160d transmit beacons including a relative distance between a predetermined reference AP 160a and the own station, and the relative beacons in other beacons from other stations. Based on the distance and the relative distance between the reference AP 160a and the own station, the base station to which the own station reference timer 165 is synchronized is selected, and the own station reference timer 165 is synchronized with the selected base station. Therefore, it is no longer necessary to send a packet for synchronizing the local station reference timer 165 to the IP network 100, and the APs 160a to 160d that are arranged in a plane without reducing the throughput of the IP network 100. Can be synchronized.
  • the synchronization control unit 1 64 of the AP 160 a to 160 d includes the synchronization completion information indicating whether or not the own station reference timer 165 has been adjusted, that is, whether synchronization has been established.
  • the wireless IF unit 1 38a of AP 160a to AP 160d of the third embodiment searches for beacons, it can know the beacons of neighboring APs 160a to 160d. Using this, AP 160a ⁇ l 60d radio
  • 1 F section 138a may adjust the phase of the beacon transmitted by the own station so as not to interfere with the phase of the beacon transmitted by neighboring APs 160a to l60d. Thereby, not only data interference but also beacon interference can be suppressed.
  • the inter-base station time synchronization method according to the present invention is useful for a communication system using a wireless LAN, and particularly suitable for a wide area network system using a wireless LAN in which a plurality of base stations are arranged. ing.

Abstract

ＡＰ（１３０ａ）～（１３０ｃ）は、予め定められた時刻同期調整タイミング毎にタイミングマスタ装置（１２０）から送信されるタイミングパケットに基づいて自局の基準となる時刻を計時する自局基準タイマ調整した後に、測定パケットを用いてタイミングマスタ装置（１２０）から自局までのネットワークの遅延時間を測定して、測定した遅延時間に基づいて自局基準タイマを微調整する。

Description

基地局間時刻同期方法、 タイミングマスタ装置、 および基地局
技術分野
この発明は、 無線 L A Nシステム内に配置される複数の基地局の時刻同期を確 立する基地局間時刻同期方法に関するものであり、 詳細には、 ネッ トワークの遅 明
延時間を考慮した基地局間時刻同期方 < 1法、 タイミングマスタ装置、 および基地局 田
に関するものである。
書 背景技術
インターネットの普及に伴い、 家庭やビル内の構内 L AN (Local Area Netwo rk) を、無線通信によって構築することが多い。無,線 L ANは、 I E E E 8 0 2 .
1 1で規格化された物理レイヤおよび MA Cレイヤに準拠しており、 C S MA./ C A (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 方式によ'。 アクセス制御によってマルチユーザの多重化を実現するようにしている （たとえ ば、 非特許文献 1参照） 。
また、 近年では、 家庭やビル内の構内 L ANだけでなく、 複数の基地局を面的 に配置して、 広域ネットワークを無線 L ANによって構成することも多い。 従来 の無線 L ANを用いた広域ネットワークは、 C S MAZC A方式をベースに複数 の基地局の排他制御を行つているため、 基地局間の干渉によってデータのスル一 プットが低下してしまうという問題があった。
このような問題を改善するためには、基地局間の時刻を同期させる必要がある。 無線通信における基地局間の時刻同期に関する従来技術として特許文献 1がある。 特許文献 1に記載のタイムスタンプ同期方法は、 第 1の時間において制御ノード から第 1の命令を送信し、 第 1の時間よりも遅い第 2の時間において制御ノード 力 ら第 2の命令を送信し、 各ノード （基地局） は、 開始タイムスタンプ値と現在 タイムスタンプ値との差を計算して、 計算した差を現在タイムスタンプ値に加算 することでタイムスタンプを同期させるようにしている。 すなわち、 制御ノード の時刻をシステムの基準時刻として、 各基地局は、 第 1の命令を受信してから第 2の命令を受信するまでの時間を自局のタイマによつて計測し、 第 2の命令のタ ィムスタンプ値によって差分を計算して自局のタイマを調整するようにしている。
非特許文献 1
IEEE 802. 11 Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PH Y) Specifications 1999 Edit ion
特許文献 1
特表 2 0 0 2— 5 1 7 1 3 2号公報
非特許文献 1に記載されている基地局を面的に配置した無線 L A Nシステムに、 特許文献 1に記載のタイムスタンプ同期 （基地局間時刻同期） 方法を適用するこ とで、 複数の基地局のタイマを制御ノードのタイマに同期させることはできる。 しかしながら、 特許文献 1に記載の従来技術では、 制御ノ一ドが送信する第 1 および第 2の命令を基地局が受信するまでの遅延時間、 すなわちネットワークの 遅延が考慮されていないという問題があった。 そのため、 ネットワークの遅延に よる時刻同期の誤差が発生してしまい、 基地局間の干渉によるデータのスループ ットの低下を抑制することができないという問題があつた。
本発明は、 上記に鑑みてなされたものであって、 無線 L ANシステム内に基地 局を面的に複数配置した場合に、 ネットワークの遅延時間を考慮して基地局間の 時刻同期を確立してデータのスループットの低下を抑制する基地局間時刻同期方 法、 タイムマスタ装置、 および基地局を得ることを目的としている。 発明の開示
本発明においては、 ネットワークに接続されている複数の基地局の時刻を基準 となるタイミングマスタ装置の時刻に同期させる基地局間時刻同期方法であって、 前記タイミングマスタ装置は、 予め定められた時刻同期調整タイミングの周期毎 に前記基地局の時刻を同期させるためのタイミングバケツトを送信する時刻調整 開始ステップと、 前記基地局が、 前記タイミングパケットに基づいて自局基準タ イマを調整する第 1の時刻調整ステップと、 前記基地局が、 前記タイミングマス タ装置から自局までの前記ネットワークの遅延時間を測定する遅延時間測定ステ ップと、 前記基地局が、 前記遅延時間測定ステップによって測定された遅延時間 に基づいて前記自局基準タイマの調整する第 2の時刻調整ステップと、 を含むこ とを特 ί敷とする。
この発明によれば、 基地局は、 予め定められた時刻同期調整タイミング毎にタ ィミングマスタ装置から送信されるタイミングバケツトに基づいて自局の基準と なる時刻を計時する自局基準タイマを調整した後に、 測定パケットを用いてタイ ミングマスタ装置から自局までのネットワークの遅延時間を測定して、 測定した 遅延時間に基づいて自局基準タイマを微調整するようにしている。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明にかかる実施の形態 1の基地局間時刻同期方法が適用され る通信システムの構成を示す図であり、 第 2図は、 第 1図に示したタイミングマ スタ装置の構成を示すブロック図であり、 第 3図は、 第 1図に示した基地局 （Α Ρ ) の構成を示すブロック図であり、 第 4図は、 この発明にかかる実施の形態 1 の基地局間時刻同期方法が適用される通信システムの動作を説明するためのフロ 一チャートであり、 第 5図は、 この発明にかかる実施の形態 2の基地局間時刻同 期方法が適用される通信システムの構成を示す図であり、 第 6図は、 第 5図に示 したクロックマスタ基地局 （Α Ρ ) の構成を示すブロック図であり、 第 7図は、 この発明にかかる実施の形態 3の基地局間時刻同期方法が適用される通信システ ムの構成を示す図であり、 第 8図は、 第 7図に示した基地局 （Α Ρ ) の構成を示 すブロック図である。 発明を実施するための最良の形態 以下に、 本発明にかかる基地局間時刻同期方法、 タイミングマスタ装置、 およ び基地局の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 なお、 この実施の形態 により本発明が限定されるものではない。
実施の形態 1.
第 1図〜第 4図を用いてこの発明の実施の形態 1を説明する。 第 1図は、 この 発明にかかる実施の形態 1の基地局間時刻同期方法が適用される通信システムの 構成を示す図である。 第 1図に示した通信システムは、 複数 （この場合は 3台） の基地局 （以下、 APとする） 1 30 a〜 1 30 cと、 タイミングマスタ装置 1 20と、 端末装置 1 10と力 S I Pネットワーク 100に接続しており、 無線 LA N端末装置 （以下、 STAとする） 140力 無線通信によって AP 1 30 aと 接続して、 AP 130 aを介して端末装置 1 10と通信を行っている。 なお、 第 1図では、 STA140および端末装置 1 10はそれぞれ 1台としているが、 実 際には複数の S T A 140および端末装置 1 10が AP 1 30 a〜： L 30 cを介 して通信を行っている。
タイミングマスタ装置 1 20は、 通信システム内の A P 1 30 a〜 1 30 cの 基準時刻となる装置であり、 予め定められた時刻同期調整タィミングの周期毎に AP 130 a〜130 cに基準タィマ情報を報知する。
第 2図は、 第 1図に示したタイミングマスタ装置 120の構成を示すブロック 図である。 タイミングマスタ装置 120は、 自局基準タイマ 121と、 タイミン グバケツト送信部 122と、 ネットワーク I F部 123と、 タイミングバケツト 受信部 124とを備えている。 なお、 タイミングパケット送信部 122とタイミ ングバケツト受信部 1 24とで請求の範囲のタイミングバケツト送受信部の機能. を実現している。
自局基準タイマ 121は、 自局の基準タイミングとなる時刻を計時する。 自局 基準タイマ 121は、 予め定められた時刻同期調整タイミングの周期毎に、 AP 1 30 a〜l 30 cに基準タイマ情報を報知するためのタイミングバケツトを生 成する。 タイミングバケツト送信部 1 22は、 自局基準タイマ 121によって生成され たタイミングバケツトおよび AP 130 a〜130 cから送信されタイミングマ スタ装置 120よりおり返し送信する測定パケットを送信する。
タイミングバケツト受信部 124は、 AP 1 30 a〜1 30 cから送信された 測定パケットを受信する。 ネットワーク I F部 1 23は、 I Pネッ トワーク 10 0とのインタフェース機能を有し、 I Pネットワーク 100からのバケツトをタ ィミング受信部に出力するとともに、 タイミングパケット送信部 122からの信 号を I Pネットワーク 100に出力する。
AP 130 a〜130 cは、 無線 LANの基地局であり、 それぞれ同じ機能を 備えている。 第 3図に示した AP 130 aの構成を示すブロック図を参照して、 A Pの機能を説明する。
A P 1 30 aは、 ネットワーク I F部 131、 タイミングパケット分離部 1 3 2、 下りデータ転送部 133、 無線 I F部 138、 上りデータ転送部 1 36、 タ イミングバケツト多重部 1 37、 同期制御部 134、 および自局基準タイマ 1 3 5を備えている。
ネッ トワーク I F部 13 1は、 I Pネッ トワーク 100とのインタフェース機 能を有し、 I Pネットワーク 100からのパケットをタイミングパケット分離部 132に出力するとともに、 タイミングバケツト多重部 137からのバケツトを I Pネットワーク 100に出力する。
タイミングパケット分離部 1 32は、 ネットワーク I F部 1 31を介して I P ネットワーク 100から受信したバケツトがタイミングバケツトまたは測定パケ ットであるのか、 STA 140への下りパケットであるのかを判定する。 タイミ ングバケツト分離部 132は、 受信したバケツトがタイミングバケツトまたは測 定パケットの場合、 タイミングパケットを同期制御部 134に出力し、 受信した パケットが STA140宛てのパケットの場合、 受信したパケットを下りデータ 転送部 133に出力する。
下りデータ転送部 133は、 一般的な無線 LANの基地局が有する下り方向 （ I Pネットワーク 1 0 0から自局の配下の S T A 1 4 0への方向） のデータ転送 処理機能を有し、 タイミングパケット分離部 1 3 2から入力された S T A 1 4 0 宛てのバケツト （下りデータ） を無線 I F部 1 3 8に出力する。
無線 I F部 1 3 8は、 無線 L ANのインタフェース機能を有し、 下りデータ転 送部 1 3 3から入力された S T A 1 4 0宛てパケットに符号化処理や変調処理を 施して無線回線への信号を生成して、 生成した信号を S T A 1 4 0に送信する。 また、 無線 I F部 1 3 8は、 S T A 1 4 0から受信した信号に予め定められた復 調処理や複号化処理を施して、 端末装置 1 1 0宛てのバケツト （上りデータ） を 生成する。 無線 I F部 1 3 8は、 生成したバケツトを上りデータ転送部 1 3 6に 出力する。
上りデータ転送部 1 3 6は、 一般的な無線 L A Nの基地局が有する上り方向 （ 自局の配下の S T A 1 4 0カゝら I Pネットワーク 1 0 0への方向） のデータ転送 処理機能を有し、 無線 I F部 1 3 8を介して受信した端末装置 1 1 0宛てのパケ ットをタイミングバケツト多重部 1 3 7に出力する。
タイミングパケット多重部 1 3 7は、 同期制御部 1 3 4からの測定パケットお よび端末装置 1 1 0宛てのバケツトを多重してネットワーク I F部 1 2 3に出力 する。
自局基準タイマ 1 3 5は、 自局の基準タイミングとなる時刻を計時する。 同期 制御部 1 3 4は、 タイミングパケット分離部 1 3 2から入力されたタイミングパ ケットに基づいて自局基準タイマ 1 3 5を調整する。
同期制御部 1 3 4は、 タイミングパケットを受信した後、 タイミングマスタ装 置 1 2 0とのラウンドトリップタイム （R T T： Round Trip Time) を測定するた めの測定バケツトを生成して、 生成した測定バケツトをタイミングバケツト多重 咅 1 3 7に出力する。 同期制御部 1 3 4は、 タイミングマスタ装置 1 2 0よりお り返った測定パケットを受信すると、 受信した測定パケットに基づいて自局基準 タイマ 1 3 5を微調整する。
つぎに、 第 4図のフローチャートを参照して、 この発明にかかる実施の形態 1 の基地局間時刻同期方法が適用される通信システムの動作を説明する。 タイミン グマスタ装置 1 20の自局基準タイマ 121は、 予め定められた時刻同期調整タ ィミングになると、 基準タイマ情報を報知するためのタイミングバケツトを生成 する （ステップ S 100, S 1 10) 。 時刻同期調整タイミングの周期が A P 1 30 a〜 130 cのビーコン周期または T S F (Timing Synchronization Funct ion)周期と異なる場合、 自局基準タイマ 121は、 タイミングパケットに自局基 準タイマ 121が計時している時刻情報を含めたタイミングバケツトを生成する。 時刻同期調整タイミングの周期が AP 130 a〜 1 30 cのビーコン周期または T S F周期と同一周期である場合、 AP 130 a~1 30 cにタイミングバケツ トが到着した時刻を基準とすることができるので、 タイミングパケットに自局基 準タイマ 121の時刻を含める必要はない。 自局基準タイマ 121は、 生成した タイミングパケットをタイミングパケット送信部 1 22に出力する。
タィミングマスタ装置 120のタイミングパケット送信部 122は、 自局基準 タイマ 121によって生成されたタイミングバケツトをネットワーク I F部 1 2 3を介して I Pネットワーク 100に送信する （ステップ S 120) 。
I Pネットワーク 100には、 タイミングバケツトゃ STA140宛てのバゲ ット、 端末装置 1 10宛のバケツトが存在している。 AP 1 30 a〜 130 cの タイミングバケツト分離部 132は、 ネットワーク I F部 131を介して受信し たバケツトが、 タイミングバケツトである力否かを判定する （ステップ S 1 30 ) 。
受信したバケツトがタイミングバケツトであると判定した場合、 AP 130 a 〜1 30 cのタイミングバケツト分離部 132は、 タイミングバケツトを同期制 御部 134に出力する。
AP 130 a〜130 cの同期制御部 1 34は、 タイミングパケットに基づい て自局基準タイマ 135の時刻を調整する （ステップ S 140) 。 具体的には、 タイミングパケットに時刻情報が含まれている場合、 同期制御部 1 34は、 タイ ミングパケットに含まれている時刻情報の時刻に自局基準タイマ 135の時刻を 調整する。 タイミングパケットに時刻情報が含まれていない場合、 同期制御部 1 34は、 自装置のビーコン周期または TSF周期とタイミングバケツトの受信時 刻に基づいて自局基準タイマ 1 35の時刻を調整する。
AP 1 30 a〜1 30 cの同期制御部 1 34は、 タイミングバケツトによって 自局基準タイマ 1 3 5を調整した後、 タイミングマスタ装置 1 20宛ての測定パ ケットを生成する （ステップ S 1 50) 。 同期制御部 1 34は、 生成した測定パ ケットをタイミングバケツト多重部 1 37に出力する。
タイミングパケット多重部 1 3 7は、 上りデータ転送部 1 36力、らのパケット と測定バケツトとを多重してネットワーク I F部 1 3 1を介して測定バケツトを I Pネットワーク 1 00に送信する （ステップ S 1 60) 。
タイミングマスタ装置 1 20のタイミングパケット受信部 1 24は、 ネットヮ ーク I F部 1 2 3を介して測定バケツトを受信すると （ステップ S 1 70) 、 受 信した測定バケツトをタイミングバケツト送信部 1 22に出力する。 タイミング パケット送信部 1 22は、 測定パケットの宛先を測定パケットを送信した A P 1 30 a~1 30 c宛てに変更して、 宛先を変更した測定パケットをネットワーク I F部 1 23を介して送信する （ステップ S 1 80) 。 すなわち、 AP 1 30 a 〜1 30 cからそれぞれ送信された測定バケツトは、 たとえば、 TCP/ I P (T ransmission Control Protocol/Internet Protocol) ネットワークを診断する P I NG (Packet INternet Groper) と同様に、 タイミングマスタ装置 1 20によ つて送信元の AP 1 30 a〜1 30 cに返送される。
測定バケツトを受信すると、 AP 1 30 a〜1 30 cのタイミングバケツト分 離部 1 32は、 受信した測定バケツトを同期制御部 1 34に出力する （ステップ S 1 90) 。
AP 1 30 a〜1 30 cの同期制御部 1 34は、 測定パケットを送信してから 測定バケツトを受信するまでの時間の差分の 1/2の時間を算出する。すなわち、 タイミングマスタ装置 1 20から自局へのバケツト転送の遅延時間を算出する （ ステップ S 200) 。 時間の差分は、 たとえば、 測定パケットを送信してから測 定バケツトを受信するまでの時間を計測してもよいし、 測定バケツト内に測定パ ケットを生成したときの自局基準タイマ 1 35の時刻を含めておき、 測定バケツ トを受信した時の自局基準タイマ 135との時間と測定パケット内に含ませた時 刻との差分を算出するようにしてもよい。 同期制御部 134は、 算出した遅延時 間に基づいて自局基準タイマ 135の時刻を調整する （ステップ S 210) 。 一方、 受信したバケツトがタイミングバケツトまたは測定バケツト以外のパケ ット （STA 140へのパケット） であると判定した場合、 AP 130 a〜13
0 cのタイミングパケット分離部 132は、 受信したパケットを下りデータ転送 部 1 33に出力し、 下りデータ転送部 133は、 無線 I F部 138を介して無線 回線に STA 140宛てのパケットを送信する （ステップ S 220) 。
このようにこの実施の形態 1では、 AP 1 30 a〜1 30 cは、 予め定められ た時刻同期調整タイミング毎にタイミングマスタ装置 120から送信されるタイ ミングバケツトに基づいて自局の基準となる時刻を計時する自局基準タイマ 13 5を調整した後に、 測定パケットを用レヽてタィミンダマスタ装置 1 20から自局 までのネッ トワークの遅延時間を測定して、 測定した遅延時間に基づいて自局基 準タイマ 135を微調整するようにしているので、 ネットワークの遅延時間を考 慮して面的に配置された A P 130 a〜l 30 cの時刻を同期させることができ、 データの干渉を回避するとともに、 Qo S (Quality of Service) 制御などの処 理をより正確に行うことができる。
なお、 この実施の形態 1では、 AP 130 a〜130 cは測定パケットによる
1 Pネットワーク 100の遅延時間の測定を 1回として説明したが、 複数回行う ようにしてもよい。 この場合、 AP 1 30 a〜1 30 cの同期制御部 1 34は、 測定した I Pネットワーク 100の遅延時間の平均値、 または分散が大きいもの を排除した後の平均値などによって自局基準タイマ 135の微調整を行うように する遅延時間測定のスムージング機能を備えるようにすればよい。 これにより、 I Pネットワーク 100の一時的な輻輳などによる遅延時間での同期確立の誤差 を抑制することができる。 実施の形態 2.
第 5図および第 6図を用いてこの発明の実施の形態 2を説明する。 実施の形態 1では、 タイミングマスタ装置が基準タイマ情報を報知するようにした。 この実 施の形態 2では、 タイミングマスタ装置を備えることなく、 特定の基地局 （クロ ックマスタ基地局） が基準タイマ情報を報知するものである。
第 5図は、 この発明にかかる実施の形態 2の基地局間時刻同期方法が適用され る通信システムの構成を示す図である。 第 5図に示した通信システムは、 第 1図 に示した実施の形態 1の通信システムのタイミングマスタ装置 120が削除され AP 1 30 cの代わりにクロックマスタ基地局 （以下、 クロックマスタ APとす る） 1 50を備えている。 実施の形態 1と同じ機能を持つ構成部分には同一符号 を付し、 重複する説明は省略する。
クロックマスタ AP 150は、 無線く LANの基地局であり、 通信システム内の AP 130 a, 130 bの基準時刻となる機能を備えている。 第 6図は、 第 5図 に示したク口ックマスタ AP 150の構成を示すブロック図である。 ク口ックマ スタ A P 150は、 第 3図に示した実施の形態 1の A P 1 30 aの同期制御部 1 34および自局基準タイマ 135の代わりに、 同期制御部 1 54および自局基準 タイマ 155を備えている。 実施の形態 1の AP 130 aと同じ機能を持つ構成 部分には同一符号を付し、 重複する説明は省略する。
自局基準タイマ 1 55は、 同期制御部 154に制御されることなく、 マスタタ イミングとして独立同期動作によって時刻を計時する。自局基準タイマ 1 55は、 予め定められた時刻同期調整タイミングの周期毎に、 AP 1 30 a, 1 30 bに 基準タイマ情報を報知するためのタイミングバケツトを生成する。
同期制御部 1 54は、 自局基準タイマ 155から入力されたタイミングバケツ トをタイミングパケット多重部 137に出力するとともに、 タイミングパケット 分離部 132から入力された測定パケットをタイミングパケット多重部 137に 出力する。
つぎに、 この発明にかかる実施の形態 2の基地局間時刻同期方法が適用される 通信システムの動作を説明する。 なお、 この発明にかかる実施の形態 2の基地局 間時刻同期方法が適用される通信システムの動作は、 第 4図のフローチャートを 参照して実施の形態 1で説明したタイミングマスタ装置 120の動作をクロック マスタ AP 150が実行するものであるので、 ここでは詳細な説明は省略する。 クロックマスタ AP 150の自局基準タイマ 1 55は、 予め定められた時刻同 期調整タイミングになると、 基準タイマ情報を報知するためのタイミングバケツ トを生成し、 同期制御部 1 54、 タイミングバケツト多重部 137、 およびネッ トワーク I F部 131を介して AP 1 30 a, 1 30 bに送信する。
タイミングパケットを受信すると、 AP 130 a， 130 bのタイミングパケ ット受信部 1 24は、受信したタイミングパケットを同期制御部 1 34に出力し、 同期制御部 134は、 タイミングバケツトに基づいて自局基準タイマ 1 35の時 刻を調整する。 AP 130 a， 130 bの同期制御部 134は、 自局基準タイマ 135の時刻を調整した後、 測定バケツトを生成して、 生成した測定バケツトを タイミングバケツト多重部 137およびネットワーク I F部 131を介してク口 ックマスタ A P 150に送信する。
クロックマスタ AP 150のタイミングバケツト分離部 1 32は、 ネットヮー ク I F部 131を介して測定バケツトを受信すると、 受信した測定バケツトを同 期制御部 154に出力する。 同期制御部 154は測定バケツトの宛先を測定パケ ットを送信した AP 130 a, 130 b宛てに変更してタイミングバケツト多重 部 1 37、 ネットワーク I F部 131を介して AP 130 a， 130 bに送信す る。
測定パケットを受信すると、 AP I 30 a〜 1 30 cのタイミングパケット分 離部 132は、 受信した測定バケツトを同期制御部 1 34に出力する。 AP 13 0 a , 130 bの同期制御^ 1 34は、 タイミングマスタ装置 120と自局との バケツト転送の遅延時間を算出して、 算出した遅延時間に基づいて自局基準タイ マ 1 35を調整する。
一方、 受信したバケツトがタイミングパケットまたは測定バケツトではない場 合、 すなわち S TA 1 40宛てのバケツトの場合、 AP 1 30 a , 1 30 bおよ びクロックマスタ A P 1 50のタイミングパケット分離部 1 32は、 受信したパ ケットを下りデータ転送部 1 33、 無線 I F部 1 38を介して無線回線に送信す る。
このようにこの実施の形態 2では、 I Pネットワーク 1 00に接続されている 基地局の中に時刻の基準となるクロックマスタ A P 1 50を備え、 AP 1 30 a, 1 30 bは、 予め定められた時刻同期調整タイミング毎にク口ックマスタ AP 1 50から送信されるタイミングバケツトに基づいて自局の基準となる時刻を計時 する自局基準タイマ 1 35を調整した後に、 測定バケツトを用いてクロックマス タ AP 1 50から自局までのネットワークの遅延時間を測定して、 測定した遅延 時間に基づいて自局基準タイマ 1 35を微調整するようにしているので、 ネット ワークの遅延時間を考慮して面的に配置された A P 1 30 a , 1 30 bの時刻を 同期させることができ、データの干渉を回避するとともに、 Q o S (Quality of Service) 制御などの処理をより正確に行うことができる。
また、 この実施の形態 2では、 クロックマスタ AP 1 50は、 AP I 30 aに タイミングバケツトを送信する機能を追加した構成となっているため、 独立のタ イミングマスタ装置を備える場合と比較して装置のコストを低減することができ る。
なお、 この実施の形態 2では、 AP 1 30 b， 1 30 cは測定パケットによる I Pネットワーク 1 00の遅延時間の測定を 1回として説明したが、 複数回行う ようにしてもよレ、。 この場合、 AP 1 30 b， 1 30 cの同期制御部 1 34は、 測定した I Pネットワーク 1 00の遅延時間の平均値、 または分散が大きいもの を排除した後の平均値などによって自局基準タイマ 1 35の微調整を行うように する遅延時間測定のスムージング機能を備えるようにすればよい。 これにより、 I Pネットワーク 1 00の一時的な輻輳などによる遅延時間での同期確立の誤差 を抑制することができる。
実施の形態 3. 第 Ί図および第 8図を用いてこの発明の実施の形態 3を説明する。 実施の形態 1および実施の形態 2では、 タイミングパケットおよび測定パケットに基づレ、て 基地局間の時刻を同期させた。 この実施の形態 3は、 基地局が周期的に送信する ビーコンを用いて基地局間の時刻の同期を取るものである。
第 7図は、 この発明にかかる実施の形態 3の基地局間時刻同期方法が適用され る通信システムの構成を示す図である。 第 7図に示した通信システムは、 第 5図 に示した実施の形態 2の A P 1 3 0 a， 1 3 0 bおよびクロックマスタ A P 1 5 0の代わりに、 A P 1 6 0 a〜 1 6 0 dを備えている。 実施の形態 2と同じ機能 を持つ構成部分には同一符号を付し、 重複する説明は省略する。
A P 1 6 0 a〜1 6 0 dは、 無線 A L Nの基地局であり、 それぞれ同じ機能を 備えている。 第 8図に示した A P 1 6 0 aの構成を示すプロック図を参照して、 A Pの機能を説明する。
A P 1 6 0 aは、 第 3図に示した実施の形態 1の A P 1 3 0 aのタイミングパ ケット分離部 1 3 2およびタイミングバケツト多重部 1 3 7が削除され、 同期制 御部 1 3 4、 自局基準タイマ 1 3 5、 および無線 I F部 1 3 8の代わりに、 同期 制御部 1 6 4、自局基準タイマ 1 6 5、および無線 I F部 1 3 8 aを備えている。 実施の形態 1と同じ機能を持つ構成部分には同一符号を付し、 重複する説明は省 略する。
無線 I F部 1 3 8 aは、 実施の形態 1の無線 L A Nのィンタフエース機能に加 えて、 予め定められた基準 A Pとの自局との相対距離情報を含めたビーコンを送 信する機能を備えている。 相対距離情報は、 基準 A Pを原点とする位置情報、 た とえば、 基準 A Pを原点として X , Y座標による自局の位置情報である。 無線 I F部 1 3 8 aには、 位置情報が予め設定されており、 無線 I F部 1 3 8 aは、 位 置情報を含めたビーコンを送信する機能を備えている。 また、 他局からのビーコ ンを受信して、 受信したビーコンを同期制御部 1 6 4に出力する機能を備えてい る。
同期制御部 1 6 4は、 無線 I F部 1 3 8 aから入力されたビーコン内の位置情 報と自局の位置情報とに基づいて時刻の基準とする A Pを決定して、 決定した A Pの時刻を基準として自局基準タイマ 165の時刻を調整する。
自局基準タイマ 165は、 自局の基準タィミングとなる時刻を計時するととも に、 ビーコン周期を計測して、 無線 I F部 138 aにビーコンを送信させる。 なお、 基準 A Pに設定された場合には、 同期制御部 164は、 自局基準タイマ 165の調整を行わず、 自局基準タイマ 165はマスタタイミングとして独立同 期動作によって時刻を計時するものとする。
つぎに、 この発明における実施の形態 3の基地局間時刻同期方法が適用される 通信システムの動作を説明する。
AP 160 a〜； I 60 dの無線 I F部 1 38 aは、 それぞれ予め定められたビ ーコン周期になると位置情報を含んだビーコンを送信する。 また、 無線 I F部 1 38 aは、 AP 160 a〜 160 dのビーコンをサーチして受信する。 AP I 6 0 a〜 160 dの無線 I F部 1 38 aは、 受信したビーコンを同期制御部 164 に出力する。
AP 160 a~160 dの同期制御部 164は、 受信したビーコンに含まれる 位置情報と自局の位置情報とに基づいて、 ビーコンを送信した A P 160 a〜 1 60 dと自局との相対距離、 および基準 A Pとビーコンを送信した A P 160 a 〜160 dとの相対距離を算出する。
ここで、 AP I 6 O b力 AP 160 aおよび AP 160 cからのビーコンを 受信したとし、 AP 160 aが基準 A Pに設定されているとする。 AP I 60 b の同期制御部 164は、 A P 160 aから受信したビーコン内に含まれる位置情 報と自局との位置情報に基づいて、 AP 160 aと自局との相対距離、 および A P 160 aと AP 160 aとの相対距離を算出する。 また、 AP I 60 bの同期 制御部 164は、 AP 160 cから受信したビーコン內に含まれる位置情報と自 局との位置情報に基づいて、 AP 160 cと自局との相対距離、 および AP 16 0 aと AP 160 cとの相対距離を算出する。
AP 160 a〜160 dの同期制御部 164は、 算出したそれぞれのビーコン を送信した AP 160 a〜160 dと自局との相対距離および基準 A Pとビーコ ンを送信した AP 160 a〜160 dとの相対距離から、 基準 A Pとの相対距離 が自局と基準 A Pとの相対距離よりも近くて、 かつ自局との相対距離が近い A P 160 a〜160 dを選択する。
I EEE 802. 1 1の規格では、 ビーコン内に時刻情報が含まれている。 A
P 160 a〜： 1 60 dの同期制御部 164は、 選択した A P 160 a〜160 d から受信したビーコン内に含まれる時刻情報に基づいて、 自局基準タイマ 165 を調整する。 すなわち、 基準 A Pとの相対距離が自局と基準 A Pとの相対距離よ りも近くて、 かつ自局との相対距離が近い A P 160 a〜l 60 dを基準タイミ ングとして自局基準タイマ 165を調整する。
AP 160 aは基準 A Pであるので基準 A Pとの相対距離は 0となるので、 A P 160 bの同期制御部 164は、 AP 160 aを選択して、 A P 160 aのビ 一コンに含まれる時刻情報に基づいて自局基準タイマ 165を調整する。
AP 160 cの場合は、 AP 160 bおよび AP 160 dからのビーコンを受 信する。 第 7図に示すように、 AP 160 bと AP 160 aとの相対距離の方が AP 160 dと AP 160 aとの相対距離よりも近いので、 A P 160 bを選択 して、 AP 160 bのビーコンに含まれる時刻情報に基づいて自局基準タイマ 1 65を調整する。
このようにこの実施の形態 3では、 AP 160 a〜160 dは、 予め定められ た基準 AP 160 aと自局との相対距離を含めたビーコンを送信するとともに、 他局からのビーコン内の相対距離と、 基準 AP 160 aと自局との相対距離とに 基づいて、 自局基準タイマ 165を同期させる基地局を選択して、 選択した基地 局に自局基準タイマ 165を同期させるようにしているので、 I Pネットワーク 100に自局基準タイマ 165を同期させるためのバケツトを送信する必要がな くなり、 I Pネットワーク 100のスループットの低下させることなく面的に配 置された A P 160 a〜 160 dの時刻を同期させることができる。
なお、 A P 160 a〜160 dの無線 I F部 138 aが送信するビーコン内に、 自局基準タイマ 165の調整を行ったか否か、 すなわち同期を確立したか否かを 示す同期完了情報を含めるようにして、 AP 160 a〜160 dの同期制御部 1 64は、 同期完了情報によって受信したビーコンを送信した AP 160 a〜l 6
0 dが同期を確立した力否かを判定し、 同期を確立した A P 160 a〜l 60 d の中から自局基準タイマ 165を同期させる A P 160 a~160 dを選択する ようにしてもよレ、。 これにより、 確実に同期が確立されている A P 160 a〜l 60 dを選択することができ、 同期が確立されていない A P 160 a〜160 d を選択することを防止して、 全ての AP 160 a〜l 60 dが自局基準タイマ 1 65を基準局に同期させることができる。
また、 この実施の形態 3の AP 160 a~AP 160 dの無線 I F部 1 38 a はビーコンをサーチするようにしているので、 周辺の AP 160 a〜1 60 dの ビーコンを知ることができる。 これを利用して、 AP 160 a〜l 60 dの無線
1 F部 138 aは、 自局が送信するビーコンの位相を周辺の A P 160 a〜l 6 0 dが送信するビーコンの位相と干渉しないように調整するようにしてもよい。 これにより、データの干渉だけでなく、ビーコンの干渉も抑制することができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる基地局間時刻同期方法は、 無線 LANによる通 信システムに有用であり、 特に、 複数の基地局を面的に配置した無線 LANによ る広域ネットワークシステムに適している。

Claims

1 . ネットワークに接続されている複数の基地局の時刻を基準となるタイミン ダマスタ装置の時刻に同期させる基地局間時刻同期方法であって、
前記タイミングマスタ装置は、 予め定められた時刻同期調整タイミングの周期 毎に前記基地局の時刻を同期させるためのタイミングバケツトを送信する時刻調 青
整開始ステップと、
求
前記基地局が、 前記タイミングバケツトに基づいて自局基準タイマを調整する
7の
第 1の時刻調整ステップと、
葷
前記基地局が、 前記タイミングマスタ装置から自局までの前記ネットワークの 囲
遅延時間を測定する遅延時間測定ステツプと、
前記基地局が、 前記遅延時間測定ステップによって測定された遅延時間に基づ いて前記自局基準タイマを調整する第 2の時刻調整ステップと、
を含むことを特徴とする基地局間時刻同期方法。
2 . 前記遅延時間測定ステップは、
前記遅延時間の測定を複数回実行し、
前記第 2の時刻調整ステップは、
前記遅延時間測定ステップによつて複数回測定された遅延時間にスムージング 処理を施した遅延時間に基づいて前記自局基準タイマを調整すること、
を特徴とする請求の範囲第 1項に記載の基地局間時刻同期方法。
3 . 前記遅延時間測定ステップでは、
前記基地局が、 測定バケツトを前記タイミングマスタ装置に送信してラウンド トリップタイムの計測を開始する測定開始ステップと、
前記タイミングマスタ装置が、 前記測定バケツトを前記基地局に返送する返送 ステップと、 前記基地局が、 前記返送ステップによって返送された測定バケツトを受信して 前記ラウンドトリップタイムの計測を終了する測定終了ステップと、
前記基地局が、 前記ラウンドトリップタイムから前記ネットワークの遅延時間 を算出する遅延時間算出ステップと、
を含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の基地局間時刻同期方法。
4 . ネットワークに接続されている複数の基地局の時刻を予め定められたクロ ックマスタ基地局の時刻に同期させる基地局間時刻同期方法であつて、
前記ク口ックマスタ基地局は、 予め定められた時刻同期調整タイミングの周期 毎に前記基地局の時刻を同期させるためのタイミングバケツトを送信する時刻調 整開始ステップと、
前記基地局が、 前記タイミングバケツトに基づいて自局基準タイマを調整する 第 1の時刻調整ステップと、
前記基地局が、 前記クロックマスタ基地局から自局までの前記ネットワークの 遅延時間を測定する遅延時間測定ステップと、
前記基地局が、 前記第 3のステップによって測定された遅延時間に基づいて前 記自局基準タイマを調整する第 2の時刻調整ステップと、
を含むことを特徴とする基地局間時刻同期方法。
5 . 前記遅延時間測定ステップは、
前記遅延時間の測定を複数回実行し、
前記第 2の時刻調整ステップは、
前記遅延時間測定ステップによって複数回測定された遅延時間にスムージング 処理を施した遅延時間に基づレ、て前記自局基準タィマを調整すること、
を特徴とする請求の範囲第 4項に記載の基地局間時刻同期方法。
6 . 前記遅延時間測定ステップでは、 前記基地局が、 測定パケットを前記クロックマスタ基地局に送信してラウンド トリップタイムの計測を開始する測定開始ステップと、
前記ク口ックマスタ基地局が、 前記測定パケットを前記基地局に返送する返送 ステップと、
前記基地局が、 前記返送ステップによって返送された測定パケットを受信して 前記ラウンドトリップタイムの計測を終了する測定終了ステップと、
前記基地局が、 前記ラゥンドトリップタィムから前記ネットワークの遅延時間 を算出する遅延時間算出ステップと、
を含むことを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の基地局間時刻同期方法。
7 . ネットワークに接続されている複数の基地局の時刻を基準基地局の時刻に 同期させる基地局間時刻同期方法であって、
前記基準基地局および前記基地局が、 前記基準基地局と自局との相対距離を含 むビーコンを送信するビーコン'送信ステップと、
前記基地局が、 他局のビーコンを受信して、 受信したビーコン内の前記相対距 離と、 自局と前記基準局との相対距離とに基づいて時刻を同期させる基地局を選 択する基地局選択ステツプと、
前記基地局が、 前記基地局選択ステップによつて選択された基地局から送信さ れたビーコンに基づレヽて自局の基準となる時刻を計時する自局基準タィマを調整 する時刻調整ステツプと、
を含むことを特徴とする基地局間時刻同期方法。
8 · 前記基地局選択ステップは、
前記受信したビーコン内の前記相対距離が、 自局と前記基準基地局との相対距 離よりも近くて、 かつ自局との距離が近い基地局を選択すること、
を特徴とする請求の範囲第 7項に記載の基地局間時刻同期方法。
9 . 前記ビーコン送信ステップは、
前記時刻調整ステップによって前記自局基準タイマを調整したか否かを示す同 期完了情報を含めたビーコンを送信し、
前記基地局選択ステップは、
前記同期完了情報が自局基準タィマを調整したことを示しているビ一コンを送 信した基地局の中から時刻を同期させる基地局を選択すること、 ， を特徴とする請求の範囲第 7項に記載の基地局時刻同期方法。
1 0 . 前記ビーコン送信ステツプは、
前記基地局選択ステップによつて受信した他局からのビーコンの受信周期に基 づいて、 これら他局からのビーコンと干渉しないように調整してビーコンを送信 すること、 ，
を特徴とする請求の範囲第 7項に記載の基地局間時刻同期方法。
1 1 . ネットワークに接続されている複数の基地局の時刻を同期させる基準時 刻となるタイミングマスタ装置において、
時刻を計時する自局基準タイマと、
予め定められた時刻同期調整タイミングの周期毎に時刻同期調整タイミングで あることを通知するタイミングパケットを生成して、 生成したタィミングパケッ トを前記複数の基地局に送信し、 前記複数の基地局からの測定パケットを受信す ると、受信した測定バケツトを送信元に返送するタイミングバケツト送受信部と、 を備えることを特徴とするタイミングマスタ装置。
1 2 . 前記タイミングバケツト送受信部は、
前記タイミングバケツトに前記自局基準タイマが計時した時刻を含ませること、 を特徴とする請求の範囲第 1 1項に記載のタイミングマスタ装置。
1 3 . 無線端末をネットワークに接続するために複数配置される基地局におい て、
自局の基準となる時刻を計時する自局基準タイマと、
前記ネットワークに接続される基地局の時刻の基準となる基準装置からのタイ ミングパケットを受信すると、 受信したタイミングパケットに基づレ、て自局の基 準となる時刻を計時する自局基準タイマを調整した後に、 前記基準装置から自局 までのネットワークの遅延時間を測定して、 測定した遅延時間に基づいて前記自 局基準タィマを微調整する同期制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。
1 4 . 無線端末をネットワークに接続するために複数配置される基地局におい て、
自局の基準となる時刻を計時する自局基準タイマと、
予め定められた基準基地局と自局との相対距離を含むビーコンを送信するとと もに、 他局からのビーコンを受信する無線インタフェース部と、
この無線ィンタフェース部によって受信した他局からのビーコンに含まれる相 対距離と、 自局と前記基準基地局との相対距離とに基づいて選択した基地局に前 記自局基準タイマを同期させる同期制御部と、
を備えることを特徴とする基地局。
1 5 . 前記同期制御部は、
前記無線インタフェース部によって受信したビーコン内の前記相対距離が、 自 局と前記基準基地局との相対距離よりも近くて、 力っ自局との距離が近い基地局 を選択すること、
を特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載の基地局。
1 6 . 前記無線インタフェース部は、 前記同期制御部によつて前記自局基準タイマを調整したか否かを示す同期完了 情報を含めたビーコンを送信し、
前記同期制御部は、
前記同期完了情報が自局基準タイマを調整したことを示しているビーコンを送 信した基地局の中から、前記自局基準タイマを同期させる基地局を選択すること、 を特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載の基地局。
1 7 . 前記無線ィンタフェース部は、
前記他局からのビーコンの受信周期に基づレ、て、 これら他局からのビーコンと 干渉しないように調整してビーコンを送信すること、
を特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載の基地局。
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